JP4941305B2 - 接合装置 - Google Patents

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Description

本発明は、例えばウエーハ同士などの電子部品を熱圧着により接合させる接合装置に関する。
従来のチップ熱圧着ツールとして、金属製のツール本体の下端に装着されている金属製のブロックの下端にセラミックホルダが装着されているとともに、このセラミックホルダとセラミックヒータとセラミック圧子とが焼結されたものが知られている。このセラミックホルダの線膨張係数が、セラミックヒータ及びセラミック圧子の線膨張係数と略等しく、しかも、セラミックホルダ及びセラミック圧子の熱伝達率は、セラミックヒータから見てセラミック圧子の加圧面側へ向かう程大きいとともにセラミックホルダの取付面側へ向かう程小さく設定されている（下記特許文献１参照）。
このチップ熱圧着ツールによれば、セラミックホルダ、セラミックヒータ、セラミック圧子等の省スペース中で、ツール本体とセラミックホルダの取付部へ熱を伝え難くすることができるため、平行調整機能を有したツール本体の熱膨張による伸び、平行度の狂い（歪み）を無くすことができる。また、セラミックホルダは、セラミックヒータ側からセラミックホルダ取付部に向かって熱伝導を徐々に低下するように焼結により構成し、かつ、熱膨張係数を同一又は略同一にするような積層構造にすることにより、隣り合う積層間では温度差を小さくすることができる（急激に熱を落とすのではなく徐々に落とすことができる）ため、セラミック圧子、セラミックヒータ、ツール本体の熱変形を抑制することができる。したがって、この積層構造により、熱は、チップ加圧側へは伝え易く、平行調整機能を有したツール本体側には伝え難く、熱膨張係数は同一又は略同一であるため、熱が要因となる問題を無くすことができ、高精度な実装を実現することができる（下記特許文献１参照）。
特開２０００−３３２０６１号公報
ところで、熱伝達率を変えながら積層した構造の焼結体を製作する必要があり、製造プロセスが複雑になる。また、熱膨張係数が同一であれば、温度勾配の存在するところでは、歪みが発生するため、隣り合う積層間では温度差を小さくすることができたとしても、相当量の熱変形が発生してしまう。したがって、対象となるワークが小さいチップであれば、吸着面の平面度を維持することができたとしても、大面積のウエーハに上記従来技術を適用した場合には、ウエーハの吸着面の平行度を維持することは困難であると考えられる。また、セラミックヒータとツール本体とは空間的に断熱されていないので、材料の熱伝達率を小さくしてツール本体側への熱伝導を抑制したとしても、その効果は限定的であり、結果として、被加熱部分の熱容量が、必要以上に大きくなってしまう。このため、上記従来技術を大面積のウエーハに適用すると、加熱・冷却時間が長くなってしまう問題がある。
そこで、本発明は、上記事情を考慮し、熱の影響を受けることなく、接合対象となる各電子部品の平行度を維持して、両者の接合精度を高めかつ安定させることができる接合装置を提供することを目的とする。
請求項１に記載の発明は、一方側端面で第１電子部品を把持する第１ブロック部材と、前記第１ブロック部材と第１空間部を介して配置され前記第１ブロック部材を所定の方向に加圧する第１加圧部材と、前記第１空間部に設けられ前記第１ブロック部材の中心と同心の円周上でありかつ相互に等間隔となるように前記第１ブロック部材の他方側端面に接続されるとともに、前記第１加圧部材からの加圧力を前記第１ブロック部材に伝達する複数の棒状の第１可撓性部材と、前記第１ブロック部材と対向可能となるように設けられ一方側端面で前記第１電子部品と接合する第２電子部品を把持する第２ブロック部材と、前記第２ブロック部材と第２空間部を介して配置され前記第２ブロック部材が前記第１ブロック部材を押圧する方向に前記第２ブロック部材を加圧する第２加圧部材と、前記第２空間部に設けられ前記第２ブロック部材の中心と同心の円周上でありかつ相互に等間隔となるように前記第２ブロック部材の他方側端面に接続されるとともに、前記第２加圧部材からの加圧力を前記第２ブロック部材に伝達する複数の棒状の第２可撓性部材と、前記第１ブロック部材及び前記第２ブロック部材を加熱する加熱部材と、を含んで構成されていることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の接合装置において、前記第１ブロック部材又は前記第２ブロック部材の少なくとも一方には、前記第１ブロック部材又は前記第２ブロック部材を厚み方向に貫通する貫通部が形成されていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の接合装置において、前記第１ブロック部材又は前記第２ブロック部材の厚み方向一方側の前記貫通部の開口面積が厚み方向他方側の前記貫通部の開口面積と比較して大きいことを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の接合装置において、前記加熱部材は、ヒータチップであり、前記第１ブロック部材は、前記第１電子部品を把持する第１押板部と、前記第１押板部に接続し前記第１押板部の線膨張係数と同一又は略同一の線膨張係数を有する第１裏板部と、前記第１裏板部に接続し前記第１押板部を加熱するとともに前記第１押板部の線膨張係数と同一又は略同一の線膨張係数を有する前記ヒータチップと、で構成され、前記第２ブロック部材は、前記第２電子部品を把持する第２押板部と、前記第２押板部に接続し前記第２押板部の線膨張係数と同一又は略同一の線膨張係数を有する第２裏板部と、前記第２裏板部に接続し前記第２押板部を加熱するとともに前記第２押板部の線膨張係数と同一又は略同一の線膨張係数を有する前記ヒータチップと、で構成されていることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の接合装置において、前記第１押板部及び前記第２押板部は導体であり、前記第１裏板部及び前記第２裏板部は絶縁体であることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載の接合装置において、前記第１押板部と前記第１裏板部との間には、冷却用ガスが流れる第１冷却用ガス流路が形成され、前記第２押板部と前記第２裏板部との間には、冷却用ガスが流れる第２冷却用ガス流路が形成されていることを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の接合装置において、前記第１可撓性部材は、内部に前記冷却用ガスを流動させて前記第１冷却用ガス流路に前記冷却用ガスを供給する冷却ガス供給機能を兼ね備えており、前記第２可撓性部材は、内部に前記冷却用ガスを流動させて前記第２冷却用ガス流路に前記冷却用ガスを供給する冷却ガス供給機能を兼ね備えていることを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、請求項４乃至７のいずれか１項に記載の接合装置において、前記第１押板部に前記第１電子部品を吸着させる第１吸着手段と、前記第２押板部に前記第２電子部品を吸着させる第２吸着手段と、を有することを特徴とする。
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の接合装置において、前記第１吸着手段は、前記第１押板部に形成された複数の第１吸着溝と、前記第１吸着溝から吸引した空気を流動させる第１中空導管と、で構成され、前記第２吸着手段は、前記第２押板部に形成された複数の第２吸着溝と、前記第２吸着溝から吸引した空気を流動させる第２中空導管と、で構成されていることを特徴とする。
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の接合装置において、前記第１中空導管は第１弾性部材を介して前記第１加圧部材と接続され、前記第２中空導管は第２弾性部材を介して前記第２加圧部材と接続されていることを特徴とする。
請求項１１に記載の発明は、請求項９又は１０に記載の接合装置において、前記第１加圧部材の内部には、前記第１可撓性部材に供給する前記冷却用ガスが流動する第１冷却用ガス供給流路と、前記第１中空導管から流入した空気が流動する第１空気流路が形成されており、前記第２加圧部材の内部には、前記第２可撓性部材に供給する前記冷却用ガスが流動する第２冷却用ガス供給流路と、前記第２中空導管から流入した空気が流動する第２空気流路が形成されていることを特徴とする。
請求項１２に記載の発明は、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の接合装置において、前記第１加圧部材の内部には、前記第１加圧部材を冷却させる冷却用流体を循環させるための第１冷却用流体循環路が形成されており、前記第２加圧部材の内部には、前記第２加圧部材を冷却させる冷却用流体を循環させるための第２冷却用流体循環路が形成されていることを特徴とする。
請求項１に記載の発明によれば、第１ブロック部材の一方側端面で第１電子部品が把持され、かつ第２ブロック部材の一方側端面で第２電子部品が把持された状態で、加熱部材により第１ブロック部材と第２ブロック部材が加熱される。第１ブロック部材と第２ブロック部材が加熱されると、その熱が第１電子部品及び第２電子部品に伝熱する。そして、第１ブロック部材が第１加圧部材により所定の方向に加圧される。このとき、第１加圧部材からの加圧力は、第１ブロック部材と第１加圧部材の間にある第１空間部に設けられた複数の棒状の第１可撓性部材により、第１ブロック部材に伝達される。また、同様に、第２ブロック部材が第２加圧部材により所定の方向に加圧される。このとき、第２加圧部材からの加圧力は、第２ブロック部材と第２加圧部材の間にある第２空間部に設けられた複数の棒状の第２可撓性部材により、第２ブロック部材に伝達される。第１ブロック部材及び第２ブロック部材は、加圧力の作用により、相互に押圧される。これにより、第１電子部品及び第２電子部品が加熱された状態で、両者が相互に押圧されて接合される。
ここで、第１ブロック部材及び第２ブロック部材が加熱されると、第１ブロック部材及び第２ブロック部材は熱膨張するが、断熱材を用いず、第１ブロック部材と第１加圧部材の間に第１空間部を介在させ、第２ブロック部材と第２加圧部材の間に第２空間部を介在させているため、第１ブロック部材及び第２ブロック部材から、第１加圧部材及び第２加圧部材に伝達しようとする熱のほとんどは、第１空間部及び第２空間部で断熱される。これにより、第１ブロック部材内部及び第２ブロック部材内部を、それぞれほぼ均一な温度にすることができる。また、第１電子部品と第２電子部品を接触させている場合には、第１ブロック部材、第２ブロック部材、第１電子部品、第２電子部品を全体として、ほぼ均一な温度にすることができる。この結果、第１ブロック部材の第１電子部品の把持面、及び第２ブロック部材の第２電子部品の把持面それぞれについて、平面度を維持することができる。
第１ブロック部材及び第２ブロック部材が加熱された場合でも、第１空間部及び第２空間部が介在しているため、第１ブロック部材及び第２ブロック部材から第１加圧部材及び第２加圧部材に伝熱される熱が少なくなる。これにより、加熱部材により加熱される部分は、実質的に第１ブロック部材、第２ブロック部材、第１電子部品、第２電子部品に限られるため、加熱される部分の熱容量が小さくなり、第１電子部品と第２電子部品の加熱・冷却に要する時間を短縮させることができるため、接合装置の稼働率を高めることができる。
一方、第１ブロック部材及び第２ブロック部材の熱膨張と、第１加圧部材及び第２加圧部材の熱膨張の違いにより発生する応力を第１可撓性部材及び第２可撓性部材がそれぞれ撓むことにより吸収させることができる。すなわち、第１可撓性部材及び第２可撓性部材はそれぞれ棒状に形成されているため、それらの曲げ剛性が比較的小さくなることにより、第１ブロック部材及び第２ブロック部材を反り変形させずに第１可撓性部材及び第２可撓性部材が撓んで熱膨張量の差を吸収させることができる。この結果、第１ブロック部材の第１電子部品の把持面、及び第２ブロック部材の第２電子部品の把持面それぞれについて、平面度を維持することができる。
このとき、第１可撓性部材は第１ブロック部材の中心と同心の円周上でありかつ相互に等間隔となるように複数設けられているため、第１可撓性部材の撓みにより第１ブロック部材の中心と第１加圧部材の中心がずれることがない。第２可撓性部材も第２ブロック部材の中心と同心の円周上でありかつ相互に等間隔となるように複数設けられているため、第２可撓性部材の撓みにより第２ブロック部材の中心と第２加圧部材の中心がずれることがない。したがって、加熱により、第１電子部品と第２電子部品がずれたり、ストレスがかかることもない。
また、第１可撓性部材は第１ブロック部材の中心と同心の円周上でありかつ相互に等間隔となるように複数設けられているため、第１加圧部材からの加圧力は、バランスよく第１ブロック部材に伝達される。第２可撓性部材は第２ブロック部材の中心と同心の円周上でありかつ相互に等間隔となるように複数設けられているため、第２加圧部材からの加圧力は、バランスよく第２ブロック部材に伝達される。したがって、第１電子部品と第２電子部品に対して印加される加圧力は、面内バラツキの少ない良好なものとなる。
請求項２に記載の発明によれば、第１ブロック部材又は第２ブロック部材の少なくとも一方には第１ブロック部材又は第２ブロック部材を厚み方向に貫通する貫通部が形成されているため、第１空間部又は第２空間部に、第１電子部品又は第２電子部品を撮像する撮像部材を配置させて、貫通部を通して第１電子部品又は第２電子部品を撮像することができる。この撮像部材の撮像結果に基づいて第１ブロック部材又は第２ブロック部材を適宜移動させることにより、第１電子部品又は第２電子部品の相対的な位置決めを容易に行うことができる。この結果、第１電子部品と第２電子部品との接合精度を高めることができる。
請求項３に記載の発明によれば、第１ブロック部材又は第２ブロック部材の厚み方向一方側の貫通部の開口面積が厚み方向他方側の貫通部の開口面積と比較して大きいことにより、第１空間部又は第２空間部に第１電子部品又は第２電子部品を撮像する撮像部材を配置させた場合には、第１電子部品又は第２電子部品から撮像部材への光路を、第１ブロック部材又は第２ブロック部材が遮ることがない。この結果、撮像精度を高めることができ、ひいては第１電子部品と第２電子部品の接合精度を高めることができる。
請求項４に記載の発明によれば、第１ブロック部材は、第１電子部品を把持する第１押板部と、第１押板部に接続し第１押板部の線膨張係数と同一又は略同一の線膨張係数を有する第１裏板部と、第１裏板部に接続し第１押板部を加熱するとともに第１押板部の線膨張係数と同一又は略同一の線膨張係数を有するヒータチップと、で構成されているため、第１押板部と第１裏板部とヒータチップの熱膨張量の差を小さくすることができる。これにより、第１ブロック部材の反り変形を防止でき、第１ブロック部材の平面度を維持することができる。
また、同様にして、第２ブロック部材は、第２電子部品を把持する第２押板部と、第２押板部に接続し第２押板部の線膨張係数と同一又は略同一の線膨張係数を有する第２裏板部と、第２裏板部に接続し第２押板部を加熱するとともに第２押板部の線膨張係数と同一又は略同一の線膨張係数を有するヒータチップと、で構成されているため、第２押板部と第２裏板部とヒータチップの熱膨張量の差を小さくすることができる。これにより、第２ブロック部材の反り変形を防止でき、第２ブロック部材の平面度を維持することができる。
請求項５に記載の発明によれば、第１押板部及び第２押板部は導体であり、第１裏板部及び第２裏板部は絶縁体であることにより、第１押板部とヒータチップは電気的に絶縁し、また第２押板部とヒータチップも電気的に絶縁する。これにより、第１押板部及び第２押板部を加熱した状態で、第１押板部及び第２押板部に所定の電圧を印加させることにより、第１電子部品と第２電子部品とを陽極接合させることができる。この結果、第１電子部品と第２電子部品の接合方法のバリエーションを増やすことができる。
請求項６に記載の発明によれば、第１押板部と第１裏板部との間には冷却用ガスが流れる第１冷却用ガス流路が形成されているため、第１冷却用ガス流路に冷却用ガスを流すことにより、第１ブロック部材を高速で冷却させることができる。また、第２押板部と第２裏板部との間には冷却用ガスが流れる第２冷却用ガス流路が形成されているため、第２冷却用ガス流路に冷却用ガスを流すことにより、第２ブロック部材を高速で冷却させることができる。これにより、第１電子部品と第２電子部品を高速で冷却させることができ、接合装置の稼働率を高めることができる。
請求項７に記載の発明によれば、第１可撓性部材は内部に冷却用ガスを流動させて第１冷却用ガス流路に冷却用ガスを供給する冷却ガス供給機能を兼ね備えているため、第１可撓性部材を第１冷却用ガス流路に冷却用ガスを供給する手段として利用することができる。
また、同様にして、第２可撓性部材は内部に冷却用ガスを流動させて第２冷却用ガス流路に冷却用ガスを供給する冷却ガス供給機能を兼ね備えているため、第２可撓性部材を第２冷却用ガス流路に冷却用ガスを供給する手段として利用することができる。
請求項８に記載の発明によれば、第１押板部に第１電子部品を吸着させる第１吸着手段を有し、第２押板部に第２電子部品を吸着させる第２吸着手段を有するため、第１押板部で第１電子部品を容易かつ確実に把持することができ、第２押板部で第２電子部品を容易かつ確実に把持することができる。これにより、第１電子部品が第１押板部に対して位置ずれすることを防止でき、また第２電子部品が第２押板部に対して位置ずれすることを防止できるため、第１電子部品と第２電子部品の接合精度を高めることができる。
請求項９に記載の発明によれば、第１吸着手段は、第１押板部に形成された複数の第１吸着溝と、第１吸着溝から吸引した空気を流動させる第１中空導管と、で構成されているため、第１吸着溝から吸引した空気を第１中空導管に流動させることができる。これにより、空気吸引力により第１電子部品を確実に吸着させることができる。
また、同様にして、第２吸着手段は、第２押板部に形成された複数の第２吸着溝と、第２吸着溝から吸引した空気を流動させる第２中空導管と、で構成されているため、第２吸着溝から吸引した空気を第２中空導管に流動させることができる。これにより、空気吸引力により第２電子部品を確実に吸着させることができる。
請求項１０に記載の発明によれば、第１中空導管は第１弾性部材を介して第１加圧部材と接続されているため、第１可撓性部材と第１中空導管との間で相対的な熱変形量の違いが生じた場合に、第１加圧部材から第１中空導管を介して第１ブロック部材に伝達されようとする応力を第１弾性部材の弾性変形により吸収することができる。これにより、第１加圧部材から第１中空導管を介して第１ブロック部材に応力が伝達されることを防止でき、第１ブロック部材の平面度を維持することができる。
また、同様にして、第２中空導管は第２弾性部材を介して第２加圧部材と接続されているため、第２可撓性部材と第２中空導管との間で相対的な熱変形量の違いが生じた場合に、第２加圧部材から第２中空導管を介して第２ブロック部材に伝達されようとする応力を第２弾性部材の弾性変形により吸収することができる。これにより、第２加圧部材から第２中空導管を介して第２ブロック部材に応力が伝達されることを防止でき、第２ブロック部材の平面度を維持することができる。
請求項１１に記載の発明によれば、第１加圧部材の内部には、第１可撓性部材に供給する冷却用ガスが流動する第１冷却用ガス供給流路と、第１中空導管から流入した空気が流動する第１空気流路が形成されているため、第１加圧部材を冷却用ガス供給手段の一部として、また空気の排出手段の一部として利用することができる。また、同様にして、第２加圧部材の内部には、第２可撓性部材に供給する冷却用ガスが流動する第２冷却用ガス供給流路と、第２中空導管から流入した空気が流動する第２空気流路が形成されているため、第２加圧部材を冷却用ガス供給手段の一部として、また空気の排出手段の一部として利用することができる。これらにより、高温となる第１ブロック部材及び第２ブロック部材に対して、直接配管を接続する必要がなくなり、冷却や真空吸着を容易に行うことができる。
請求項１２に記載の発明によれば、第１加圧部材の内部には第１加圧部材を冷却させる冷却用流体を循環させるための第１冷却用流体循環路が形成されているため、第１冷却用流体循環路に冷却用流体を循環させることにより、第１加圧部材を常時冷却させることができる。これにより、接合装置の稼動中においても第１加圧部材をさらに低温に保つことができるため、第１加圧部材に冷却用ガスや冷却用流体を供給しあるいは第１加圧部材から空気を排出するためのチューブなどを接続する際に、その材質の制限を受けることなく容易に接続することができる。
また、同様にして、第２加圧部材の内部には第２加圧部材を冷却させる冷却用流体を循環させるための第２冷却用流体循環路が形成されているため、第２冷却用流体循環路に冷却用流体を循環させることにより、第２加圧部材を常時冷却させることができる。これにより、接合装置の稼動中においても第２加圧部材をさらに低温に保つことができるため、第２加圧部材に冷却用ガスや冷却用流体を供給しあるいは第２加圧部材から空気を排出するためのチューブなどを接続する際に、その材質の制限を受けることなく容易に接続することができる。
本発明の一実施形態に係る接合装置の一部を示す概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る接合装置を構成する第１ブロック部材、第１可撓性部材及び第１加圧部材を示す概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る接合装置を構成する第１ブロック部材の分解図である。 図１のＡ−Ａ間の断面図である。 本発明の一実施形態に係る接合装置を構成する第１加圧部材と第１中空導管の接続構造を示す概略断面図である。 図１のＢ−Ｂ間の断面図である。 本発明の一実施形態に係る接合装置に撮像部材を設けた場合の概略構成図である。
符号の説明
１０ 接合装置
１２ 第１ブロック部材
１２Ａ 第１押板部
１２Ｂ 第１裏板部
１２Ｃ 第１ヒータチップ（加熱部材、ヒータチップ）
１５ 第１冷却溝（第１冷却用ガス流路）
１７ 第１吸着溝
１９ 第１Ｎ２ガス供給流路（第１冷却用ガス供給流路）
２０ 第１支柱部材（第１可撓性部材）
２２ 第１加圧軸（第１加圧部材）
２３ 第１空気流路
２４ 第１中空部材（第１中空導管）
２５ 第１冷却用流体循環路
２６ 第１Ｏリング（第１弾性部材）
２８ 第２ブロック部材
２８Ａ 第２押板部
２８Ｂ 第２裏板部
２８Ｃ 第２ヒータチップ（加熱部材、ヒータチップ）
３１ 第２冷却溝（第２冷却用ガス流路）
３３ 第２吸着溝
３６ 切り欠き（貫通部）
４０ 第２支柱部材（第２可撓性部材）
４１ 第２Ｎ２ガス供給流路（第２冷却用ガス供給流路）
４２ 第２加圧軸（第２加圧部材）
４３ 第２空気流路
４４ 第２中空部材（第２中空導管）
４５ 第２冷却用流体循環路
Ｍ１ 第１空間部
Ｍ２ 第２空間部
Ｗ１ 第１ウエーハ（第１電子部品）
Ｗ２ 第２ウエーハ（第２電子部品）
次に、本発明の一実施形態に係る接合装置について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態では、電子部品の一例であるウエーハ同士を接合するための接合装置を例に挙げて説明するが、本発明は、接合対象がウエーハに限られるものではなく、他の電子部品同士を接合するときにも適用される。
図１乃至図３に示すように、接合装置１０は、第１ブロック部材１２を構成する円柱状の第１押板部１２Ａを備えている。この第１押板部１２Ａは、導体である炭化珪素（ＳｉＣ）で構成されている。第１押板部１２Ａには空気吸引するための複数の第１吸着溝１７が形成されており、第１押板部１２Ａの厚み方向一方側端面には接合対象となる第１ウエーハＷ１が吸着される。また、第１押板部１２Ａの厚み方向他方側端面には、第１押板部１２Ａと共に第１ブロック部材１２を構成し、第１押板部１２Ａと略同じ径に設定された円板状の第１裏板部１２Ｂが取り付けられている。この第１裏板部１２Ｂは、絶縁体である窒化アルミニウム（ＡｌＮ）で構成されている。第１裏板部１２Ｂの略中央には、厚み方向に突出した突出部１３が一体形成されている。さらに、第１裏板部１２Ｂの第１押板部１２Ａ側と反対側に位置する反対側端面には、第１押板部１２Ａ及び第１裏板部１２Ｂと共に第１ブロック部材１２を構成し第１押板部１２Ａを加熱する第１ヒータチップ１２Ｃが取り付けられている。この第１ヒータチップ１２Ｃは、炭化珪素（ＳｉＣ）で構成されている。第１ヒータチップ１２Ｃは導体である第１押板部１２Ａと、絶縁体である第１裏板部１２Ｂを介して取り付けられているため、第１ヒータチップ１２Ｃと第１押板部１２Ａとは電気的に絶縁されている。
図４に示すように、第１ヒータチップ１２Ｃは、適正な抵抗値を有しており、２箇所の電極１４に給電線１６が接続されている。この給電線１６には温度制御器（図示省略）が接続されており、温度制御器により給電線１６を介して第１ヒータチップ１２Ｃに供給される電流が制御される。給電線１６を介して第１ヒータチップ１２Ｃに所定の電流が供給されることにより、第１ヒータチップ１２Ｃの温度が上昇又は下降する。
また、第１裏板部１２Ｂ上であって第１ヒータチップ１２Ｃの近傍には、第１押板部１２Ａ及び第１裏板部１２Ｂの温度を測定する第１熱電対１８が接続されている。この第１熱電対１８は、上述の温度制御器と接続されている。この第１熱電対１８の温度測定値に基づいて温度制御器により第１ヒータチップ１２Ｃに供給される電流が制御され、第１押板部１２Ａ及び第１裏板部１２Ｂが任意の温度に制御される。
ここで、第１押板部１２Ａ、第１裏板部１２Ｂ及び第１ヒータチップ１２Ｃの線膨張係数は同一又は略同一であり、かつ、いずれも比較的高い熱伝導率を備えている。また、第１押板部１２Ａ、第１裏板部１２Ｂ及び第１ヒータチップ１２Ｃは、それぞれモリブデンで構成されたボルト（図示省略）により締結されることにより、相互に接続されている。
また、図１乃至図３に示すように、第１押板部１２Ａと第１裏板部１２Ｂとの接触面には、第１冷却溝（第１冷却用ガス流路）１５が形成されている。具体的には、第１裏板部１２Ｂには開口した第１冷却溝１５が形成されており、平面状の第１押板部１２Ａの厚み方向他方側端面がボルト締結されることにより、その第１冷却溝１５の開口が閉塞されるようになっている。この第１冷却溝１５は、外部と連通している。なお、この第１冷却溝１５は、第１押板部１２Ａと第１裏板部１２Ｂとがボルトにより締結されて形成されるものであればよく、例えば、第１押板部１２Ａ側に形成されていてもよく、あるいは第１押板部１２Ａと第１裏板部１２Ｂの双方に形成されていてもよい。この第１冷却溝１５には冷却用ガスとしてのＮ２ガスが供給され、第１冷却溝１５の内部をＮ２ガスが流動するようになっている。
また、図１乃至図４に示すように、第１裏板部１２Ｂの突出部１３の表面には、同一寸法・形状である３本の棒状の第１支柱部材（第１可撓性部材）２０が連結されている。この第１支柱部材２０は、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）で構成されている。３本の第１支柱部材２０は、第１押板部１２Ａ及び第１裏板部１２Ｂの中心と同心上であって相互に等間隔（１２０度ピッチ）で配列されている。この第１支柱部材２０の一方の端部は第１裏板部１２Ｂの突出部１３に接続されており、他方の端部は第１加圧軸（第１加圧部材）２２に接続されている。
ここで、第１支柱部材２０の径と軸方向長さの関係は、第１支柱部材２０の径をｄ、第１支柱部材２０の軸方向長さをｌ、ヤング率をＥ、最大曲げ強度をσｍａｘ、安全率をＡ、第１支柱部材２０の一方の端部と他方の端部との撓みの差を△ｙとすると、３ＥＡｄ△ｙ／ｌ２＜σｍａｘを満たす範囲で設定されている。なお、安全率Ａは、１以上の自然数であり、例えば８程度を見込んでおくことが好ましい。
また、各第１支柱部材２０は中空状に構成されており、各第１支柱部材２０の一方の端部が第１冷却溝１５と連通するように接続されている。また、第１支柱部材２０の他方の端部は、第１加圧軸２２の内部に形成された後述の第１Ｎ２ガス供給流路（第１冷却用ガス供給流路）１９と連通している。第１Ｎ２ガス供給流路１９から各第１支柱部材２０の内部に供給されたＮ２ガスは、第１冷却溝１５に供給されて、第１押板部１２Ａ及び第１裏板部１２Ｂがそれぞれ冷却される。第１冷却溝１５に供給されたＮ２ガスは、第１押板部１２Ａ及び第１裏板部１２Ｂがそれぞれ冷却された後、外部に排出される。
また、第１支柱部材２０の他方の端部は第１加圧軸（第１加圧部材）２２に接続されている。この第１加圧軸２２により第１支柱部材２０を介して第１ブロック部材１２に加圧力が付与される。
また、第１支柱部材２０の線膨張係数は第１押板部１２Ａと第１裏板部１２Ｂの線膨張係数と大差のないように設定されており、第１支柱部材２０の熱伝導率は第１押板部１２Ａと第１裏板部１２Ｂの熱伝導率よりも小さくなるように設定されている。
また、図４及び図５に示すように、第１裏板部１２Ｂの突出部１３の表面には、各第１支柱部材２０と略同一軸方向長さである１本の第１中空部材（第１中空導管）２４が連結されている。この第１中空部材２４は、第１押板部１２Ａ及び第１裏板部１２Ｂの中心上に接続されている。この第１中空部材２４の一方の端部は第１裏板部１２Ｂの突出部１３に接続されており、他方の端部は第１加圧軸２２に第１Ｏリング（第１弾性部材）２６を介して接続されている。すなわち、図５に示すように、第１中空部材２４の他方の端部と第１加圧軸２２との間には隙間が存在しており、両者が直に接続されているのではなく第１Ｏリング２６によって相互に接続された構造となっている。なお、第１Ｏリング２６は、弾性部材であるゴムで構成されている。
また、第１中空部材２４の他方の端部には、第１加圧軸２２の内部に形成され第１中空部材２４から流入した空気が流動する第１空気流路２３が形成されている。これにより、第１吸着溝１７と第１空気流路２３とは連通された構造となっており、第１吸着溝１７から空気吸引することが可能となる。
また、図１に示すように、接合装置１０は、第１加圧軸（第１加圧部材）２２を備えている。この第１加圧軸２２の内部には、第１支柱部材２０の内部に供給するＮ２ガスが流動する第１Ｎ２ガス供給流路（第１冷却用ガス供給流路）１９が形成されている。また、第１加圧軸２２の内部には、上述の第１空気流路２３が形成されている。さらに、第１加圧軸２２の内部には、第１加圧軸２２自体を冷却させる冷却用流体が循環するための第１冷却用流体循環路２５が形成されている。
また、接合装置１０には、第１Ｎ２ガス供給流路１９にＮ２ガスを供給するＮ２ガス供給部（図示省略）と、第１冷却用流体循環路２５に空気（冷却用エア）を供給する空気供給部（図示省略）と、第１空気流路２３を真空引きする吸引ポンプ（図示省略）と、がそれぞれ接続されている。これにより、第１Ｎ２ガス供給流路１９にＮ２ガスを供給し、第１冷却用流体循環路２５に空気を供給することができるとともに、第１空気流路２３を真空引きすることができる。
また、第１加圧軸２２はＺ軸駆動機構（図示省略）と接続されており、Ｚ軸駆動機構の駆動により上下方向（図１中矢印Ｚ方向）に移動できるようになっている。このように、第１加圧軸２２が上下方向（図１中矢印Ｚ方向）に移動されることにより、第１ブロック部材１２が上下方向に移動できるようになっている。このＺ軸駆動機構は、制御部（図示省略）と電気的に接続されている。
また、第１ウエーハＷ１に作用される加圧力を測定するためのロードセル（図示省略）が設けられており、Ｚ軸駆動機構はロードセルの測定値に基づいてＺ軸駆動機構が制御部（図示省略）により制御される。これにより、所定の適正な加圧力を常時に第１ブロック部材１２に作用させることができる。
以上のように、第１ブロック部材１２と第１加圧軸２２との間には、第１空間部Ｍ１が介在されており、その第１空間部Ｍ１に、第１支柱部材２０および第１中空部材２４が設けられた構造となっている。
図１に示すように、接合装置１０は、第２ブロック部材２８を構成する円柱状の第２押板部２８Ａを備えている。この第２押板部２８Ａは、導体である炭化珪素（ＳｉＣ）で構成されている。第２押板部２８Ａには空気吸引するための複数の第２吸着溝３３が形成されており、第２押板部２８Ａの厚み方向一方側端面には接合対象となる第２ウエーハＷ２が吸着される。また、第２押板部２８Ａの厚み方向他方側端面には、第２押板部２８Ａと共に第２ブロック部材２８を構成し、第２押板部２８Ａと略同じ径に設定された円板状の第２裏板部２８Ｂが取り付けられている。この第２裏板部２８Ｂは、絶縁体である窒化アルミニウム（ＡｌＮ）で構成されている。第２裏板部２８Ｂの略中央には、厚み方向に突出した突出部２９が一体形成されている。さらに、第２裏板部２８Ｂの第２押板部２８Ａ側と反対側に位置する反対側端面には、第２押板部２８Ａ及び第２裏板部２８Ｂと共に第２ブロック部材２８を構成し第２押板部２８Ａを加熱する第２ヒータチップ２８Ｃが取り付けられている。この第２ヒータチップ２８Ｃは、炭化珪素（ＳｉＣ）で構成されている。第２ヒータチップ２８Ｃは導体である第２押板部２８Ａと、絶縁体である第２裏板部２８Ｂを介して取り付けられているため、第２ヒータチップ２８Ｃと第２押板部２８Ａとは電気的に絶縁されている。
図６に示すように、第２ヒータチップ２８Ｃは、適正な抵抗値を有しており、２箇所の電極３０に給電線３２が接続されている。この給電線３２には温度制御器（図示省略）が接続されており、温度制御器により給電線３２を介して第２ヒータチップ２８Ｃに供給される電流が制御される。給電線３２を介して第２ヒータチップ２８Ｃに所定の電流が供給されることにより、第２ヒータチップ２８Ｃの温度が上昇又は下降する。
また、第２裏板部２８Ｂ上であって第２ヒータチップ２８Ｃの近傍には、第２押板部２８Ａ及び第２裏板部２８Ｂの温度を測定する第２熱電対３４が接続されている。この第２熱電対３４は、上述の温度制御器と接続されている。この第２熱電対３４の温度測定値に基づいて温度制御器により第２ヒータチップ２８Ｃに供給される電流が制御され、第２押板部２８Ａ及び第２裏板部２８Ｂが任意の温度に制御される。
ここで、第２押板部２８Ａ、第２裏板部２８Ｂ及び第２ヒータチップ２８Ｃの線膨張係数は同一又は略同一であり、かつ、いずれも比較的高い熱伝導率を備えている。また、第２押板部２８Ａ、第２裏板部２８Ｂ及び第２ヒータチップ２８Ｃは、それぞれモリブデンで構成されたボルト（図示省略）により締結されることにより、相互に接続されている。
また、図１に示すように、第２押板部２８Ａと第２裏板部２８Ｂとの接触面には、第２冷却溝（第２冷却用ガス流路）３１が形成されている。具体的には、第２裏板部２８Ｂには開口した第２冷却溝３１が形成されており、平面状の第２押板部２８Ａの厚み方向他方側端面がボルト締結されることにより、その第２冷却溝３１の開口が閉塞されるようになっている。この第２冷却溝３１は、外部と連通している。なお、この第２冷却溝３１は、第２押板部２８Ａと第２裏板部２８Ｂとがボルトにより締結されて形成されるものであればよく、例えば、第２押板部２８Ａ側に形成されていてもよく、あるいは第２押板部２８Ａと第２裏板部２８Ｂの双方に形成されていてもよい。この第２冷却溝３１には冷却用ガスとしてのＮ２ガスが供給され、第２冷却溝３１の内部をＮ２ガスが流動するようになっている。
ここで、図６及び図７に示すように、第２押板部２８Ａ、第２裏板部２８Ｂ及び第２ヒータチップ２８Ｃには、厚み方向に貫通する２つの切り欠き（貫通部）３６が形成されている。また、後述の第２空間部Ｍ２であって切り欠き３６の近傍には、２つの撮像部材３８がそれぞれ配置されている。この撮像部材３８は制御部と接続されており、撮像部材３８の撮像データが制御部に出力されるようになっている。また、各切り欠き３６の開口面積は、第２押板部２８Ａ、第２裏板部２８Ｂ及び第２ヒータチップ２８Ｃの厚み方向一方側（撮像部材３８側）が大きくなるように設定されており、第２押板部２８Ａ、第２裏板部２８Ｂ及び第２ヒータチップ２８Ｃの厚み方向他方側（撮像部材３８側と反対側）に向かうに従い小さくなるように設定されている。
撮像部材３８として、第２ウエーハＷ２がガラスウエーハである場合にはＣＣＤカメラが好ましく、第２ウエーハＷ２がＳｉウエーハである場合には赤外線カメラが好ましい。撮像部材としてＣＣＤカメラを用いた場合には、ＣＣＤカメラ側から光を第２ウエーハＷ２に照射することにより、第２ウエーハＷ２のアライメントマークを明確に認識することができる。
また、図６に示すように、第２裏板部２８Ｂの突出部２９の表面には、同一寸法・形状である３本の棒状の第２支柱部材（第２可撓性部材）４０が連結されている。この第２支柱部材４０は、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）で構成されている。３本の第２支柱部材４０は、第２押板部２８Ａ及び第２裏板部２８Ｂの中心と同心上であって相互に等間隔（１２０度ピッチ）で配列されている。この第２支柱部材４０の一方の端部は第２裏板部２８Ｂの突出部２９に接続されており、他方の端部は第２加圧軸（第２加圧部材）４２に接続されている。
ここで、第２支柱部材４０の径と軸方向長さの関係は、第２支柱部材４０の径をｄ、第２支柱部材４０の軸方向長さをｌ、ヤング率をＥ、最大曲げ強度をσｍａｘ、安全率をＡ、第２支柱部材４０の一方の端部と他方の端部との撓みの差を△ｙとすると、３ＥＡｄ△ｙ／ｌ２＜σｍａｘを満たす範囲で設定されている。なお、安全率Ａは、１以上の自然数であり、例えば８程度を見込んでおくことが好ましい。
また、各第２支柱部材４０は中空状に構成されており、各第２支柱部材４０の一方の端部が第２冷却溝３１と連通するように接続されている。また、第２支柱部材４０の他方の端部は、第２加圧軸４２の内部に形成された後述の第２Ｎ２ガス供給流路（第２冷却用ガス供給流路）４１と連通している。第２Ｎ２ガス供給流路４１から各第２支柱部材４０の内部に供給されたＮ２ガスは、第２冷却溝３１に供給されて、第２押板部２８Ａ及び第２裏板部２８Ｂがそれぞれ冷却される。第２冷却溝３１に供給されたＮ２ガスは、第２押板部２８Ａ及び第２裏板部２８Ｂがそれぞれ冷却された後、外部に排出される。
また、図１及び図７に示すように、第２支柱部材４０の他方の端部は第２加圧軸（第２加圧部材）４２に接続されている。この第２加圧軸４２により第２支柱部材４０を介して第２ブロック部材２８に加圧力が付与される。
また、第２支柱部材４０の線膨張係数は第２押板部２８Ａと第２裏板部２８Ｂの線膨張係数と同一又は略同一となるように設定されており、第２支柱部材４０の熱伝導率は第２押板部２８Ａと第２裏板部２８Ｂの熱伝導率よりも小さくなるように設定されている。
また、図６に示すように、第２裏板部２８Ｂの突出部２９の表面には、各第２支柱部材４０と略同一軸方向長さである１本の第２中空部材（第２中空導管）４４が連結されている。この第２中空部材４４は、第２押板部２８Ａ及び第２裏板部２８Ｂの中心上に接続されている。この第２中空部材４４の一方の端部は第２裏板部２８Ｂの突出部２９に接続されており、他方の端部は第２加圧軸（第２加圧部材）４２に第２Ｏリング（第２弾性部材、図示省略）を介して接続されている。すなわち、第２中空部材４４の他方の端部と第２加圧軸４２との間には隙間が存在しており、両者が直に接続されているのではなく第２Ｏリングによって相互に接続された構造となっている。なお、第２Ｏリングは、弾性部材であるゴムで構成されている。
また、第２中空部材４４の他方の端部には、第２加圧軸４２の内部に形成され第２中空部材４４から流入した空気が流動する第２空気流路４３が形成されている。これにより、第２吸着溝３３と第２空気流路４３とは連通された構造となっており、第２吸着溝３３から空気吸引することが可能となる。
また、接合装置１０は、第２加圧軸４２を備えている。この第２加圧軸４２の内部には、第２支柱部材４０の内部に供給するＮ２ガスが流動する第２Ｎ２ガス供給流路（第２冷却用ガス供給流路）４１が形成されている。また、第２加圧軸４２の内部には、上述の第２空気流路４３が形成されている。さらに、第２加圧軸４２の内部には、第２加圧軸４２自体を冷却させる冷却用エアが循環するための第２冷却用流体循環路４５が形成されている。
また、接合装置１０には、第２Ｎ２ガス供給流路４１にＮ２ガスを供給するＮ２ガス供給部（図示省略）と、第２冷却用流体循環路４５に空気（冷却用エア）を供給する空気供給部（図示省略）と、第２空気流路４３を真空引きする吸引ポンプ（図示省略）と、がそれぞれ接続されている。これにより、第２Ｎ２ガス供給流路４１にＮ２ガスを供給し、第２冷却用流体循環路４５に空気を供給することができるとともに、第２空気流路４３を真空引きすることができる。
また、接合装置１０は、第２ブロック部材２８、第２支柱部材４０、第２中空部材４４及び第２加圧軸４２を図１中矢印Ｘ方向及び図６中矢印Ｙ方向に移動させるＸＹ軸駆動機構（図示省略）を備えている。ＸＹ軸駆動機構は制御部と接続されており、ＸＹ軸駆動機構が制御部により制御されることにより、第２ブロック部材２８、第２支柱部材４０、第２中空部材４４及び第２加圧軸４２を図１中矢印Ｘ方向及び図６中矢印Ｙ方向に移動させることが可能となる。さらに、接合装置１０は、第２ブロック部材２８、第２支柱部材４０、第２中空部材４４及び第２加圧軸４２を所定の方向に回転させることができる回転駆動機構（図示省略）を備えている。この回転駆動機構は制御部と接続されており、回転駆動機構が制御部により制御されることにより、第２ブロック部材２８、第２支柱部材４０、第２中空部材４４及び第２加圧軸４２を所定の方向に回転移動させることが可能となる。
以上のように、第２ブロック部材２８と第２加圧軸４２との間には、第２空間部Ｍ２が介在されており、その第２空間部Ｍ２に、第２支柱部材４０及び第２中空部材４４が設けられた構造となっている。
次に、本実施形態の接合装置１０の作用について説明する。
図１に示すように、第１ブロック部材１２を構成する第１押板部１２Ａに第１ウエーハＷ１が吸着され、第２ブロック部材２８を構成する第２押板部２８Ａに第２ウエーハＷ２が吸着される。第１ウエーハＷ１と第２ウエーハＷ２の吸着は、吸引ポンプが作動されて、空気が第１吸着溝１７及び第２吸着溝３３から第１中空部材２４及び第２中空部材４４の内部を通って第１空気流路２３及び第２空気流路４３に流れることにより、実現される。これにより、第１ウエーハＷ１と第２ウエーハＷ２を確実に吸着させることができ、第１ウエーハＷ１の第１押板部１２Ａに対する位置ずれと、第２ウエーハＷ２の第２押板部２８Ａに対する位置ずれを防止することができる。なお、第１ウエーハＷ１と第２ウエーハＷ２には、予め接合部材となるはんだパターンが形成されている。このため、第１ウエーハＷ１と第２ウエーハＷ２がそれぞれ加圧・加熱されることによりはんだ材料が溶融して合金化し、第１ウエーハＷ１と第２ウエーハＷ２が接合される。
次に、第１加圧軸２２がＺ軸駆動機構により駆動制御され、第１加圧軸２２により第１ウエーハＷ１が吸着された第１ブロック部材１２が第２ブロック部材２８側に移動される。これにより、第１ウエーハＷ１と第２ウエーハＷ２とを近接させることができる。
次に、図７に示すように、第１ウエーハＷ１と第２ウエーハＷ２とが近接する位置に到達すると、撮像部材３８により第１ウエーハＷ１と第２ウエーハＷ２のアライメントマークが撮像される。そして、撮像部材３８の撮像結果に基づいて制御部によりＸＹ軸駆動機構及び回転駆動機構が制御され、第２ウエーハＷ２が第１ウエーハＷ１に対して所定の位置にくるように、第２ブロック部材２８がＸＹ軸駆動機構及び回転駆動機構により移動される。これにより、第２ウエーハＷ２の第１ウエーハＷ１に対する位置決めを行うことができ、第１ウエーハＷ１と第２ウエーハＷ２の接合精度を高めることができる。
次に、第２ウエーハＷ２の第１ウエーハＷ１に対する位置決めが終了すると、第１加圧軸２２により所定の加圧力が第１支柱部材２０を介して第１ブロック部材１２に作用される。第１加圧軸２２により作用される所定の加圧力の制御は、上述した通りである。これにより、第１ウエーハＷ１と第２ウエーハＷ２とが適正な加圧力により接触される。
次に、図４に示すように、第１ヒータチップ１２Ｃに給電線１６から電流が供給されて、第１ブロック部材１２が加熱される。このとき、第１熱電対１８の温度測定値に基づいて温度制御器により第１ヒータチップ１２Ｃに供給される電流が制御されるため、第１押板部１２Ａ及び第１裏板部１２Ｂが任意の温度に制御される。また、同様にして、図６に示すように、第２ヒータチップ２８Ｃに給電線３２から電流が供給されて、第２ブロック部材２８が加熱される。このとき、第２熱電対３４の温度測定値に基づいて温度制御器により第２ヒータチップ２８Ｃに供給される電流が制御されるため、第２押板部２８Ａ及び第２裏板部２８Ｂが任意の温度に制御される。これにより、第１ウエーハＷ１と第２ウエーハＷ２を所定の温度になるように加熱することができる。
ここで、第１ブロック部材１２及び第２ブロック部材２８が加熱されると、第１ブロック部材１２及び第２ブロック部材２８は熱膨張するが、断熱材を用いず、第１ブロック部材１２と第１加圧軸２２の間に第１空間部Ｍ１を介在させ、第２ブロック部材２８と第２加圧軸４２の間に第２空間部Ｍ２を介在させているため、第１ブロック部材１２及び第２ブロック部材２８から、第１加圧軸２２及び第２加圧軸４２に伝達しようとする熱のほとんどは、第１空間部Ｍ１及び第２空間部Ｍ２で断熱される。これにより、第１ブロック部材１２内部及び第２ブロック部材２８内部を、それぞれ、ほぼ均一な温度にすることができる。また、第１ウエーハＷ１と第２ウエーハＷ２が接触されている場合には、第１ブロック部材１２、第２ブロック部材２８、第１ウエーハＷ１、第２ウエーハＷ２を全体として、ほぼ均一な温度にすることができる。この結果、第１ブロック部材１２の第１ウエーハＷ１把持面、及び第２ブロック部材２８の第２ウエーハＷ２把持面それぞれについて平面度を維持することができる。
第１ブロック部材１２及び第２ブロック部材２８が加熱された場合でも、第１空間部Ｍ１及び第２空間部Ｍ２が介在しているため、第１ブロック部材１２及び第２ブロック部材２８から第１加圧軸２２及び第２加圧軸４２に伝熱される熱が少なくなる。これにより、第１ヒータチップ１２Ｃ及び第２ヒータチップ２８Ｃにより加熱される部分は、実質的に、第１ブロック部材１２、第２ブロック部材２８、第１ウエーハＷ１、第２ウエーハＷ２に限られるため、加熱される部分の熱容量が小さくなり、第１ウエーハＷ１と第２ウエーハＷ２の加熱・冷却に要する時間を短縮させることができるため、接合装置１０の稼働率を高めることができる。
一方、第１ブロック部材１２及び第２ブロック部材２８の熱膨張と、第１加圧軸２２及び第２加圧軸４２の熱膨張の違いにより発生する応力を第１支柱部材２０及び第２支柱部材４０がそれぞれ撓むことにより吸収させることができる。すなわち、第１支柱部材２０及び第２支柱部材４０はそれぞれ棒状に形成されているため、それらの曲げ剛性が比較的小さくなることにより、第１ブロック部材１２及び第２ブロック部材２８を反り変形させずに第１支柱部材２０及び第２支柱部材４０が撓んで熱膨張量の差を吸収させることができる。この結果、第１ブロック部材１２の第１ウエーハＷ１把持面、及び第２ブロック部材２８の第２ウエーハＷ２把持面それぞれについて平面度を維持することができる。
このとき、第１支柱部材２０は第１ブロック部材１２の中心と同心の円周上でありかつ相互に等間隔となるように複数設けられているため、第１支柱部材２０の撓みにより第１ブロック部材１２の中心と第１加圧軸２２の中心がずれることがない。第２支柱部材４０も第２ブロック部材２８の中心と同心の円周上でありかつ相互に等間隔となるように複数設けられているため、第２支柱部材４０の撓みにより第２ブロック部材２８の中心と第２加圧軸４２の中心がずれることがない。したがって、加熱により、第１ウエーハＷ１と第２ウエーハＷ２がずれたり、ストレスがかかることもない。
また、第１支柱部材２０は第１ブロック部材１２の中心と同心の円周上でありかつ相互に等間隔となるように複数設けられているため、第１加圧軸２２からの加圧力は、バランスよく第１ブロック部材１２に伝達される。第２支柱部材４０は第２ブロック部材２８の中心と同心の円周上でありかつ相互に等間隔となるように複数設けられているため、第２加圧軸４２からの加圧力は、バランスよく第２ブロック部材２８に伝達される。したがって、第１ウエーハＷ１と第２ウエーハＷ２に対して印加される加圧力は、面内バラツキの少ない良好なものとなる。
特に、第１ブロック部材１２は、第１押板部１２Ａと、第１裏板部１２Ｂと、第１ヒータチップ１２Ｃと、で構成され、第１押板部１２Ａと第１裏板部１２Ｂと第１ヒータチップ１２Ｃの線膨張係数を同一又は略同一に設定しているため、第１押板部１２Ａと第１裏板部１２Ｂと第１ヒータチップ１２Ｃの熱膨張量の差を小さくすることができる。これにより、第１ブロック部材１２の反り変形を防止でき、第１ブロック部材１２の平面度を維持することができる。このことは、第２ブロック部材２８についても同様であり、第２ブロック部材２８の平面度を維持することができる。
次に、第１ウエーハＷ１と第２ウエーハＷ２とが適正な加圧力により接合された後、第１ヒータチップ１２Ｃへの電流の供給が停止され、各第１支柱部材２０から第１ブロック部材１２の第１冷却溝１５にＮ２ガスが供給される。このＮ２ガスは、Ｎ２ガス供給部により第１加圧軸２２の第１Ｎ２ガス供給流路１９に供給されることにより、各第１支柱部材２０から第１ブロック部材１２の第１冷却溝１５に供給される。これにより、第１ブロック部材１２を急速に冷却することができ、第１ウエーハＷ１の温度も急速に冷却することができる。また、同様に、第２ヒータチップ２８Ｃへの電流の供給が停止され、各第２支柱部材４０から第２ブロック部材２８の第２冷却溝３１にＮ２ガスが供給される。このＮ２ガスは、Ｎ２ガス供給部により第２加圧軸４２の第２Ｎ２ガス供給流路４１に供給されることにより、各第２支柱部材４０から第２ブロック部材２８の第２冷却溝３１に供給される。これにより、第２ブロック部材２８を急速に冷却することができ、第２ウエーハＷ２の温度も急速に冷却することができる。
ここで、第１ブロック部材１２及び第２ブロック部材２８を冷却させた場合にも、第１ブロック部材１２及び第２ブロック部材２８を加熱した場合と同様に、各支柱部材２０、４０自身が撓むことにより、第１ブロック部材１２と第２ブロック部材２８の平面度を維持することができる。
特に、第１支柱部材２０及び第２支柱部材４０は、内部にＮ２ガスを流動させて第１冷却溝１５及び第２冷却溝３１にＮ２ガスを供給する冷却ガス供給機能を兼ねているため、第１支柱部材２０及び第２支柱部材４０を第１冷却溝１５及び第２冷却溝３１にＮ２ガスを供給する手段として利用することができる。
また、図５に示すように、第１中空部材２４は第１Ｏリング２６を介して第１加圧軸２２と接続されているため、冷却時などに第１支柱部材２０と第１中空部材２４との間で相対的な熱変形量の違いが生じた場合に、第１加圧軸２２から第１中空部材２４を介して第１ブロック部材１２に伝達されようとする応力を第１Ｏリング２６の弾性変形により吸収することができる。これにより、第１加圧軸２２から第１中空部材２４を介して第１ブロック部材１２に応力が伝達されることを防止でき、第１ブロック部材１２の平面度を維持することができる。このことは、第２中空部材４４についても同様であり、第２ブロック部材２８の平面度を維持することができる。
なお、第１ウエーハＷ１と第２ウエーハＷ２の温度が低温となった後、Ｎ２ガスの供給及び吸引ポンプの作動が停止されて、第１ウエーハＷ１と第２ウエーハＷ２が接合したものを、接合装置１０から取り出すことができる。
以上のように、本実施形態の接合装置１０によれば、熱の影響を受けることなく、第１ブロック部材１２及び第２ブロック部材２８の平面度を維持することができ、ひいては接合対象となる第１ウエーハＷ１と第２ウエーハＷ２の平面度を維持して、両者の接合させることができる。この結果、接合精度を高めかつ安定させることができる。
特に、上述したように、第１加圧軸２２の内部には、第１支柱部材２０に供給するＮ２ガスが流動する第１Ｎ２ガス供給流路１９と、第１中空部材２４から流入した空気が流動する第１空気流路２３が形成されているため、第１加圧軸２２を冷却用ガス供給手段の一部として、また空気の排出手段の一部として利用することができる。また、第２加圧軸４２についても同様である。これらにより、高温となる第１ブロック部材１２及び第２ブロック部材２８に対して、直接配管を接続する必要がなくなり、冷却や真空吸着を容易に行うことができる。
また、第１加圧軸２２の内部には第１加圧軸２２を冷却させる冷却用エアを循環させるための第１冷却用流体循環路２５が形成されているため、第１冷却用流体循環路２５に冷却用エアを循環させることにより、第１加圧軸２２を常時冷却させることができる。これにより、接合装置１０の稼動中においても第１加圧軸２２をさらに低温に保つことができるため、第１加圧軸２２に冷却用ガスや冷却用エアを供給しあるいは第１加圧軸２２から空気を排出するためのチューブなどを接続する際に、その材質の制限を受けることなく容易に接続することができる。このことは、第２加圧軸４２についても同様である。
なお、上記実施形態では、第１ウエーハＷ１と第２ウエーハＷ２とをそれぞれ加熱して熱圧着により接合する方法を例示して説明したが、この接合方法に限られるものではなく、例えば陽極接合方法により両者を接合してもよい。すなわち、第１押板部１２Ａ及び第２押板部２８Ａをそれぞれ導体で構成し、第１裏板部１２Ｂ及び第２裏板部２８Ｂをそれぞれ絶縁体で構成することにより、第１押板部１２Ａと第１ヒータチップ１２Ｃとを電気的に絶縁し、また第２押板部２８Ａと第２ヒータチップ２８Ｃとを電気的に絶縁する。これにより、第１押板部１２Ａ及び第２押板部２８Ａを加熱した状態で、第１押板部１２Ａ及び第２押板部２８Ａに所定の電圧を印加させることにより、Ｓｉウエーハとガラスウエーハとを陽極接合させることができる。この結果、接合方法のバリエーションを増やすことができる。

Claims (12)

  1. 一方側端面で第１電子部品を把持する第１ブロック部材と、
    前記第１ブロック部材と第１空間部を介して配置され前記第１ブロック部材を所定の方向に加圧する第１加圧部材と、
    前記第１空間部に設けられ前記第１ブロック部材の中心と同心の円周上でありかつ相互に等間隔となるように前記第１ブロック部材の他方側端面に接続されるとともに、前記第１加圧部材からの加圧力を前記第１ブロック部材に伝達する複数の棒状の第１可撓性部材と、
    前記第１ブロック部材と対向可能となるように設けられ一方側端面で前記第１電子部品と接合する第２電子部品を把持する第２ブロック部材と、
    前記第２ブロック部材と第２空間部を介して配置され前記第２ブロック部材が前記第１ブロック部材を押圧する方向に前記第２ブロック部材を加圧する第２加圧部材と、
    前記第２空間部に設けられ前記第２ブロック部材の中心と同心の円周上でありかつ相互に等間隔となるように前記第２ブロック部材の他方側端面に接続されるとともに、前記第２加圧部材からの加圧力を前記第２ブロック部材に伝達する複数の棒状の第２可撓性部材と、
    前記第１ブロック部材及び前記第２ブロック部材を加熱する加熱部材と、
    を含んで構成されていることを特徴とする接合装置。
  2. 前記第１ブロック部材又は前記第２ブロック部材の少なくとも一方には、前記第１ブロック部材又は前記第２ブロック部材を厚み方向に貫通する貫通部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の接合装置。
  3. 前記第１ブロック部材又は前記第２ブロック部材の厚み方向一方側の前記貫通部の開口面積が厚み方向他方側の前記貫通部の開口面積と比較して大きいことを特徴とする請求項２に記載の接合装置。
  4. 前記加熱部材は、ヒータチップであり、
    前記第１ブロック部材は、前記第１電子部品を把持する第１押板部と、前記第１押板部に接続し前記第１押板部の線膨張係数と同一又は略同一の線膨張係数を有する第１裏板部と、前記第１裏板部に接続し前記第１押板部を加熱するとともに前記第１押板部の線膨張係数と同一又は略同一の線膨張係数を有する前記ヒータチップと、で構成され、
    前記第２ブロック部材は、前記第２電子部品を把持する第２押板部と、前記第２押板部に接続し前記第２押板部の線膨張係数と同一又は略同一の線膨張係数を有する第２裏板部と、前記第２裏板部に接続し前記第２押板部を加熱するとともに前記第２押板部の線膨張係数と同一又は略同一の線膨張係数を有する前記ヒータチップと、で構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の接合装置。
  5. 前記第１押板部及び前記第２押板部は導体であり、前記第１裏板部及び前記第２裏板部は絶縁体であることを特徴とする請求項４に記載の接合装置。
  6. 前記第１押板部と前記第１裏板部との間には、冷却用ガスが流れる第１冷却用ガス流路が形成され、
    前記第２押板部と前記第２裏板部との間には、冷却用ガスが流れる第２冷却用ガス流路が形成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の接合装置。
  7. 前記第１可撓性部材は、内部に前記冷却用ガスを流動させて前記第１冷却用ガス流路に前記冷却用ガスを供給する冷却ガス供給機能を兼ね備えており、
    前記第２可撓性部材は、内部に前記冷却用ガスを流動させて前記第２冷却用ガス流路に前記冷却用ガスを供給する冷却ガス供給機能を兼ね備えていることを特徴とする請求項６に記載の接合装置。
  8. 前記第１押板部に前記第１電子部品を吸着させる第１吸着手段と、
    前記第２押板部に前記第２電子部品を吸着させる第２吸着手段と、
    を有することを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項に記載の接合装置。
  9. 前記第１吸着手段は、前記第１押板部に形成された複数の第１吸着溝と、前記第１吸着溝から吸引した空気を流動させる第１中空導管と、で構成され、
    前記第２吸着手段は、前記第２押板部に形成された複数の第２吸着溝と、前記第２吸着溝から吸引した空気を流動させる第２中空導管と、で構成されていることを特徴とする請求項８に記載の接合装置。
  10. 前記第１中空導管は第１弾性部材を介して前記第１加圧部材と接続され、前記第２中空導管は第２弾性部材を介して前記第２加圧部材と接続されていることを特徴とする請求項９に記載の接合装置。
  11. 前記第１加圧部材の内部には、前記第１可撓性部材に供給する前記冷却用ガスが流動する第１冷却用ガス供給流路と、前記第１中空導管から流入した空気が流動する第１空気流路が形成されており、
    前記第２加圧部材の内部には、前記第２可撓性部材に供給する前記冷却用ガスが流動する第２冷却用ガス供給流路と、前記第２中空導管から流入した空気が流動する第２空気流路が形成されていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の接合装置。
  12. 前記第１加圧部材の内部には、前記第１加圧部材を冷却させる冷却用流体を循環させるための第１冷却用流体循環路が形成されており、
    前記第２加圧部材の内部には、前記第２加圧部材を冷却させる冷却用流体を循環させるための第２冷却用流体循環路が形成されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の接合装置。
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