JP5300168B2 - Chip mounting method - Google Patents

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Description

【発明の属する技術分野】
本発明は、チップの実装方法に関し、とくにレーザーダイオードチップ又はフォトダイオードチップの実装方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a chip mounting method, and more particularly to a laser diode chip or photodiode chip mounting method.

【従来の技術】
光伝送装置等に組み込まれる光半導体部材は、たとえば図５に示すように、基板１にレーザーダイオードチップ２を実装したものである。実装は、たとえば、チップ２をヘッドに保持し、基板１を基板保持ステージに保持し、チップ２と基板１との相対位置関係を所定の目標精度範囲内に納めた状態で、ヘッドを降下させて両者を熱圧着させることにより行われる。このような部材においては、レーザーダイオードチップ２の光軸２ａと基板１の光軸１ａとの軸ずれ量α及び基板１の光学的接続端面３とレーザーダイオードチップ２の光学的接続端面４との間の間隙寸法Ｄｘの誤差量が光結合効率に大きく影響する為に、軸ずれ量αを１μｍ（±０．５μｍ）以下、間隙寸法Ｄｘの誤差量を２μｍ（±１μｍ）以下といった目標精度範囲内に納めた状態で実装することが要求される。
[Prior art]
An optical semiconductor member incorporated in an optical transmission device or the like is obtained by mounting a laser diode chip 2 on a substrate 1 as shown in FIG. For mounting, for example, the chip 2 is held on the head, the substrate 1 is held on the substrate holding stage, and the head is lowered while the relative positional relationship between the chip 2 and the substrate 1 is within a predetermined target accuracy range. This is done by thermocompression bonding. In such a member, the amount of axial deviation α between the optical axis 2 a of the laser diode chip 2 and the optical axis 1 a of the substrate 1, and the optical connection end surface 3 of the substrate 1 and the optical connection end surface 4 of the laser diode chip 2. Since the error amount of the gap dimension Dx greatly affects the optical coupling efficiency, the target accuracy range such that the axis deviation amount α is 1 μm (± 0.5 μm) or less and the error amount of the gap dimension Dx is 2 μm (± 1 μm) or less It is required to be mounted in a state where it is contained within.

そこで、一般には、ヘッドが保持しているレーザーダイオードチップ２に設けられた左右のアライメントマーク５とヘッドの下方に配されている基板保持ステージが支持している基板１に設けられた左右のアライメントマーク６とを認識手段（例えば、カメラ）で認識し、両アライメンマークの位置ずれ量を補正して高精度に整合（位置合わせ）せしめるように、基板保持ステージが装着されている可動テーブルのＸ軸方向、Ｙ軸方向又はＸＹ両軸方向への移動制御（以下、単に平行移動制御という。）及び／又は回転制御を行ってアライメントした後、前記ヘッドを降下させて熱圧着している。
Therefore, in general, the left and right alignment marks 5 provided on the laser diode chip 2 held by the head and the left and right alignment marks provided on the substrate 1 supported by the substrate holding stage disposed below the head. X of the movable table on which the substrate holding stage is mounted so that the mark 6 is recognized by a recognition means (for example, a camera), and the positional deviation amount of both alignment marks is corrected and aligned (aligned) with high accuracy. After alignment by performing movement control (hereinafter simply referred to as parallel movement control) and / or rotation control in the axial direction, Y-axis direction, or both XY-axis directions, the head is lowered and thermocompression bonded.

ところが、上述の実装方法は、レーザーダイオードチップ２に設けられたアライメントマーク５と基板１に設けられたアライメントマーク６との位置的整合（位置合わせ）に係る方法であるから、各光学的接続端面に対する両アライメントマーク自体の位置的精度が十分でない場合においては、たとえ、レーザーダイオードチップ２に設けられたアライメントマーク５と基板１に設けられたアライメントマーク６との位置的整合を高精度に行っても、レーザーダイオードチップ２の光軸２ａと基板１の光軸１ａとの軸ずれ量αが１μｍ以下で、しかも、基板１の光学的接続端面３とレーザーダイオードチップ２の光学的接続端面４との間の間隙寸法Ｄｘの誤差量が２μｍ以下といった目標精度範囲内に実装することが困難になる。
However, since the mounting method described above is a method for positional alignment (alignment) between the alignment mark 5 provided on the laser diode chip 2 and the alignment mark 6 provided on the substrate 1, each optical connection end face In the case where the positional accuracy of the two alignment marks themselves is not sufficient, even if the alignment mark 5 provided on the laser diode chip 2 and the alignment mark 6 provided on the substrate 1 are aligned with high accuracy. In addition, the amount of axial deviation α between the optical axis 2a of the laser diode chip 2 and the optical axis 1a of the substrate 1 is 1 μm or less, and the optical connection end surface 3 of the substrate 1 and the optical connection end surface 4 of the laser diode chip 2 It becomes difficult to mount within the target accuracy range such that the error amount of the gap dimension Dx is 2 μm or less.

その為、両アライメントマーク５，６と各光学的接続端面の位置的精度を設定精度範囲内に維持するようにしなければならないが、両アライメントマーク５，６の内、レーザーダイオードチップ２に設けられたアライメントマーク５については、設定精度範囲内に維持することが困難である為、基板１の光学的接続端面３とレーザーダイオードチップ２の光学的接続端面４との間の間隙寸法Ｄｘの誤差量を、常に、２μｍ以下といった高精度の目標精度範囲内に納めた状態にて実装することは困難であった。
For this reason, the positional accuracy of the alignment marks 5 and 6 and the optical connection end faces must be maintained within the set accuracy range. Of the alignment marks 5 and 6, the laser diode chip 2 is provided. Since it is difficult to maintain the alignment mark 5 within the set accuracy range, the error amount of the gap dimension Dx between the optical connection end surface 3 of the substrate 1 and the optical connection end surface 4 of the laser diode chip 2 is determined. It has been difficult to mount in a state that is always within a high accuracy target accuracy range of 2 μm or less.

すなわち、レーザーダイオードチップ２は、所定位置にアライメントマーク５を予め設けられたウエハから劈開という方法で切り出すことによって作成される為に、たとえば図４に示されるように（図４は、後述の本発明の説明にも使用する。）、レーザーダイオードチップ２の光学的接続端面４とアライメントマーク５間の寸法Ｄ１に比較的大きな誤差量が生じ易い。さらに、その寸法Ｄ１が一定しない故、たとえ、そのような方法で切り出されたレーザーダイオードチップ２に設けられたアライメントマーク５と基板１に設けられたアライメントマーク６との位置的整合を高精度に行っても、基板１の光学的接続端面３とレーザーダイオードチップ２の光学的接続端面４間の間隙寸法Ｄｘの誤差量が５μｍ〜１０μｍ程度になってしまうことが多かった。
That is, since the laser diode chip 2 is formed by cutting out the alignment mark 5 from a wafer provided in advance at a predetermined position by a method called cleaving, for example, as shown in FIG. It is also used to explain the invention.) A relatively large amount of error tends to occur in the dimension D1 between the optical connection end face 4 of the laser diode chip 2 and the alignment mark 5. Furthermore, since the dimension D1 is not constant, even if the alignment mark 5 provided on the laser diode chip 2 cut out by such a method is aligned with the alignment mark 6 provided on the substrate 1 with high accuracy. Even if it goes, the error amount of the gap dimension Dx between the optical connection end face 3 of the substrate 1 and the optical connection end face 4 of the laser diode chip 2 often becomes about 5 μm to 10 μm.

【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、レーザーダイオードチップ、フォトダイオードチップなどのチップの光学的接続端面とアライメントマーク間の寸法Ｄ１の誤差量に左右されずに、チップの光軸と基板の光軸との軸ずれ量が１μｍ以下であって、しかも、基板の光学的接続端面とチップの光学的接続端面間の間隙寸法の誤差量が２μｍ以下といった高精度な目標精度範囲内に常に実装することができる方法を提供することにある。
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the object of the present invention is not influenced by the error amount of the dimension D1 between the optical connection end face of a chip such as a laser diode chip or a photodiode chip and the alignment mark, but between the optical axis of the chip and the optical axis of the substrate. It can be always mounted within a highly accurate target accuracy range in which the amount of misalignment is 1 μm or less and the error amount of the gap dimension between the optical connection end surface of the substrate and the optical connection end surface of the chip is 2 μm or less. It is to provide a method.

【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るチップの実装方法は、ヘッドが保持しているレーザーダイオードチップ、フォトダイオードチップなどのチップに設けられた一対のアライメントマークと前記ヘッドの下方に配されている基板保持ステージが支持している基板に設けられた一対のアライメントマークとを認識手段で認識し、前記チップに設けられた一対のアライメントマーク又は前記基板に設けられた一対のアライメントマークのピッチは、前記認識手段の視野内に収まる大きさに設定されており、前記各アライメントマークの認識に基づいて前記チップの光軸と前記基板の光軸との軸ずれ量を目標精度範囲内に納めるように前記基板保持ステージが装着されている可動テーブルの平行移動制御及び／又は回転制御を行うと共に、前記チップに設けられた一対のアライメントマーク同士を結ぶ線と前記チップの光軸との交点と、前記チップの光軸と該チップの光学的接続端面との交点との距離測定に基づいて前記チップの光学的接続端面と前記基板の光学的接続端面との間の間隙寸法誤差量を目標精度範囲内に納めるように前記可動テーブルの平行移動制御を行ってアライメントした後、前記ヘッドを降下させて実装することを特徴とする方法からなる。 [Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a chip mounting method according to the present invention includes a pair of alignment marks provided on a chip such as a laser diode chip or a photodiode chip held by a head, and a lower part of the head. The pair of alignment marks provided on the substrate supported by the substrate holding stage is recognized by the recognition means, and the pair of alignment marks provided on the chip or the pitch of the pair of alignment marks provided on the substrate Is set to a size that fits within the field of view of the recognition means, and the amount of axial deviation between the optical axis of the chip and the optical axis of the substrate falls within a target accuracy range based on the recognition of each alignment mark. the substrate holding stages is performs translation control and / or rotational control of the movable table which is mounted so as, before Based on the distance measurement between the intersection of the line connecting the pair of alignment marks provided on the chip and the optical axis of the chip, and the intersection of the optical axis of the chip and the optical connection end surface of the chip, After moving and aligning the movable table so that the gap dimension error amount between the optical connection end surface and the optical connection end surface of the substrate falls within the target accuracy range, the head is lowered and mounted. It consists of the method characterized by doing.

また、本発明に係る他のチップの実装方法は、ヘッドが保持しているレーザーダイオードチップ、フォトダイオードチップなどのチップに設けられた一対のアライメントマークと前記ヘッドの下方に配されている基板保持ステージが支持している基板に設けられた一対のアライメントマークとを認識手段で認識し、前記チップに設けられた一対のアライメントマーク又は前記基板に設けられた一対のアライメントマークのピッチは、前記認識手段の視野内に収まる大きさに設定されており、前記各アライメントマークの認識に基づいて前記チップの光軸と前記基板の光軸との軸ずれ量を目標精度範囲内に納めるように前記ヘッドが装着されている可動テーブルの平行移動制御及び／又は回転制御を行うと共に、前記チップに設けられた一対のアライメントマーク同士を結ぶ線と前記チップの光軸との交点と、前記チップの光軸と該チップの光学的接続端面との交点との距離測定に基づいて前記チップの光学的接続端面と前記基板の光学的接続端面との間の間隙寸法誤差量を目標精度範囲内に納めるように前記可動テーブルの平行移動制御を行ってアライメントした後、前記ヘッドを降下させて実装することを特徴とする方法からなる。 In addition, another chip mounting method according to the present invention includes a pair of alignment marks provided on a chip such as a laser diode chip and a photodiode chip held by a head, and a substrate holding disposed below the head. The pair of alignment marks provided on the substrate supported by the stage is recognized by a recognition means, and the pitch of the pair of alignment marks provided on the chip or the pair of alignment marks provided on the substrate is the recognition The head is set to a size that fits within the visual field of the means, and the head is arranged so that the amount of axial deviation between the optical axis of the chip and the optical axis of the substrate falls within a target accuracy range based on recognition of each alignment mark. Performs a parallel movement control and / or a rotation control of the movable table on which is mounted, and a pair of chips provided on the chip The optical connection end face of the chip and the substrate based on the distance measurement between the intersection of the line connecting the alignment marks and the optical axis of the chip, and the intersection of the optical axis of the chip and the optical connection end face of the chip A method of mounting the movable table by lowering the head after performing alignment control by performing parallel movement control of the movable table so that a gap dimension error amount between the optical connection end surface and the optical connection end surface is within a target accuracy range. Consists of.

また、本発明に係るさらに他のチップの実装方法は、ヘッドが保持しているレーザーダイオードチップ、フォトダイオードチップなどのチップに設けられた一対のアライメントマークと前記ヘッドの下方に配されている基板保持ステージが支持している基板に設けられた一対のアライメントマークとを認識手段で認識し、前記チップに設けられた一対のアライメントマーク又は前記基板に設けられた一対のアライメントマークのピッチは、前記認識手段の視野内に収まる大きさに設定されており、前記各アライメントマークの認識に基づいて前記チップの光軸と前記基板の光軸との軸ずれ量を目標精度範囲内に納めるように前記基板保持ステージが装着されている可動テーブル及び前記ヘッドが装着されている可動テーブルの両方の平行移動制御及び／又は回転制御を行うと共に、前記チップに設けられた一対のアライメントマーク同士を結ぶ線と前記チップの光軸との交点と、前記チップの光軸と該チップの光学的接続端面との交点との距離測定に基づいて前記チップの光学的接続端面と前記基板の光学的接続端面との間の間隙寸法誤差量を目標精度範囲内に納めるように前記基板保持ステージが装着されている可動テーブル及び前記ヘッドが装着されている可動テーブルの両方の平行移動制御を行ってアライメントした後、前記ヘッドを降下させて実装することを特徴とする方法からなる。 Further, another chip mounting method according to the present invention includes a pair of alignment marks provided on a chip such as a laser diode chip and a photodiode chip held by a head, and a substrate disposed below the head. The recognition means recognizes a pair of alignment marks provided on the substrate supported by the holding stage, and the pitch of the pair of alignment marks provided on the chip or the pair of alignment marks provided on the substrate is It is set to a size that fits within the field of view of the recognition means, and based on the recognition of each alignment mark, the amount of axial deviation between the optical axis of the chip and the optical axis of the substrate is within the target accuracy range. Parallel movement of both the movable table on which the substrate holding stage is mounted and the movable table on which the head is mounted Control and / or rotation control, the intersection of a line connecting a pair of alignment marks provided on the chip and the optical axis of the chip, and the optical axis of the chip and the optical connection end surface of the chip Based on the distance measurement with the intersection, the substrate holding stage is mounted so that the gap dimension error amount between the optical connection end surface of the chip and the optical connection end surface of the substrate falls within a target accuracy range. After performing alignment control by performing parallel movement control of both the table and the movable table on which the head is mounted, the head is lowered and mounted.

このように、ヘッドが保持しているチップに設けられたアライメントマークと基板保持ステージが支持している基板に設けられたアライメントマークとの認識に基づいてチップの光軸と基板の光軸との軸ずれ量を目標精度範囲内に納めるように、基板保持ステージが装着されている可動テーブルのみ若しくはヘッドが装着されている可動テーブルのみ又は基板保持ステージが装着されている可動テーブル及びヘッドが装着されている可動テーブルの両方について平行移動制御及び／又は回転制御を行うと共に、チップのアライメントマークと光学的接続端面との距離測定に基づいてチップの光学的接続端面と基板の光学的接続端面間の間隙寸法誤差量を目標精度範囲内に納めるように平行移動制御を行ってアライメントする為に、チップの光学的接続端面からの寸法Ｄ１の誤差量が一定していなくてもそれに左右されることなく、チップの光軸と基板の光軸との軸ずれ量が１μｍ（±０．５μｍ）以下であって、しかも、基板の光学的接続端面とチップの光学的接続端面間の間隙寸法誤差量が２μｍ（±１μｍ）以下といった高精度の目標精度範囲内に常に実装することができるようになる。
Thus, based on the recognition of the alignment mark provided on the chip held by the head and the alignment mark provided on the substrate supported by the substrate holding stage, between the optical axis of the chip and the optical axis of the substrate. Only the movable table on which the substrate holding stage is mounted, only the movable table on which the head is mounted, or the movable table and head on which the substrate holding stage is mounted is mounted so that the amount of axis deviation falls within the target accuracy range. The parallel movement control and / or rotation control is performed for both of the movable tables, and the distance between the chip alignment mark and the optical connection end surface is measured based on the distance measurement between the chip alignment mark and the optical connection end surface. In order to align the gap dimension error amount within the target accuracy range by performing parallel movement control, Even if the error amount of the dimension D1 from the general connection end face is not constant, the axis deviation amount between the optical axis of the chip and the optical axis of the substrate is 1 μm (± 0.5 μm) or less. In addition, it is possible to always mount in a target accuracy range of high accuracy such that the gap dimension error amount between the optical connection end surface of the substrate and the optical connection end surface of the chip is 2 μm (± 1 μm) or less.

【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る実装方法を実施するためのチップ実装装置を示している。この実装装置は、上方のヘッド１０と下方の基板保持ステージ１１間へ移動し得る認識手段１２を備えている。なお、基板保持ステージ１１は、平行移動制御及び／又は回転制御が可能な可動テーブル１３（以下、この可動テーブルをステージ側の可動テーブルという。）上に装着されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a chip mounting apparatus for carrying out a mounting method according to an embodiment of the present invention. The mounting apparatus includes a recognition unit 12 that can move between an upper head 10 and a lower substrate holding stage 11. The substrate holding stage 11 is mounted on a movable table 13 capable of parallel movement control and / or rotation control (hereinafter, this movable table is referred to as a stage-side movable table).

また、ステージ側の可動テーブル１３は、平行移動制御が可能な平行移動テーブル１３ａと、この平行移動テーブル１３ａ上に装着された回転制御が可能な回転テーブル１３ｂとで構成され、かつ、回転テーブル１３ｂ上に基板保持ステージ１１が装着されている。その為、基板保持ステージ１１は、ステージ側の可動テーブル１３の駆動制御によって平行移動及び／又は所定角度（θ）に回転され得る。
The movable table 13 on the stage side includes a parallel movement table 13a capable of parallel movement control, and a rotation table 13b mounted on the parallel movement table 13a and capable of rotation control, and the rotary table 13b. A substrate holding stage 11 is mounted on the top. Therefore, the substrate holding stage 11 can be translated and / or rotated by a predetermined angle (θ) by driving control of the movable table 13 on the stage side.

また、基板保持ステージ１１の所定位置にシリコン基板１が真空吸着せしめられて保持されている。このシリコン基板１には、図３に示されるように、導波路７が形成されていると共に一対のアライメントマーク６が設けられている。この一対のアライメントマーク６は、光軸１ａを基準として左右対称の位置に設けられている。 Further, the silicon substrate 1 is vacuum-sucked and held at a predetermined position of the substrate holding stage 11. As shown in FIG. 3, the silicon substrate 1 is provided with a waveguide 7 and a pair of alignment marks 6. The pair of alignment marks 6 are provided at positions of the right and left symmetric to the optical axis 1a as a reference.

一方、ヘッド１０は、昇降テーブル１４に装着されている。この昇降テーブル１４は、上部フレーム１５に装着されているサーボモータ１６の駆動制御によって、上部フレーム１５に装着されている一対の縦レール１７で案内されて昇降し得るように装着されている。
On the other hand, the head 10 is mounted on the lifting table 14. The lifting table 14 is mounted such that it can be guided up and down by a pair of vertical rails 17 mounted on the upper frame 15 by driving control of a servo motor 16 mounted on the upper frame 15.

なお、上部フレーム１５の上端は、図示されていない上方の装置フレームに装着されている平行移動制御及び／又は回転制御が可能な可動テーブル（以下、この可動テーブルをヘッド側の可動テーブルという。）に装着または固定されている。
Note that the upper end of the upper frame 15 is a movable table that is mounted on an upper apparatus frame (not shown) and that can perform parallel movement control and / or rotation control (hereinafter, this movable table is referred to as a head-side movable table). Attached or fixed to.

また、この図示されていないヘッド側の可動テーブルは、上述のステージ側の可動テーブル１３と同様に、平行移動制御が可能な平行移動テーブルと回転制御が可能な回転テーブルとで構成され、かつ、上側に位置されている平行移動テーブルが上記装置フレームに装着されていると共に下側に位置されている回転テーブルが上部フレーム１５の上端に装着された形態であってもよい。
Further, the head-side movable table (not shown) is composed of a parallel movement table capable of parallel movement control and a rotation table capable of rotation control, similar to the stage-side movable table 13 described above, and The parallel movement table positioned on the upper side may be mounted on the apparatus frame, and the rotary table positioned on the lower side may be mounted on the upper end of the upper frame 15.

また、ヘッド１０は、昇降テーブル１４に装着されたブロック１８と、これの下端に装着されたツール１９とで構成されている。ツール１９にはヒータ（図示されていない）が内蔵されていると共に、図２に示されるようにレーザーダイオードチップ２が真空吸着により保持されている。
The head 10 includes a block 18 attached to the lifting table 14 and a tool 19 attached to the lower end of the block 18. The tool 19 includes a heater (not shown), and the laser diode chip 2 is held by vacuum suction as shown in FIG.

レーザーダイオードチップ２には、図４に示されるように、活性層８が形成されていると共に一対のアライメントマーク５が設けられている。この一対のアライメントマーク５は、光軸２ａを基準として左右対称の位置に設けられている。 As shown in FIG. 4, the laser diode chip 2 is provided with an active layer 8 and a pair of alignment marks 5. The pair of alignment marks 5 are provided at positions of the right and left symmetric to the optical axis 2a as a reference.

なお、シリコン基板１に設けられている一対のアライメントマーク６同士のピッチと、レーザーダイオードチップ２に設けられている一対のアライメントマーク５同士のピッチとは、同一寸法に設定されていると共に、これらの一対のアライメントマーク５又は６のピッチは、認識手段１２の視野内に収まる大きさに設定されている。
The pitch between the pair of alignment marks 6 provided on the silicon substrate 1 and the pitch between the pair of alignment marks 5 provided on the laser diode chip 2 are set to the same dimension, and these The pitch of the pair of alignment marks 5 or 6 is set to a size that fits within the field of view of the recognition means 12.

更に、認識手段１２は、平行移動制御及び／又は昇降制御が可能な可動テーブル２０に装着されている。この可動テーブル２０は、図示されていない昇降テーブルと、この昇降テーブルに装着された平行移動テーブル２０ａとで構成されている。その為、認識手段１２は、可動テーブル２０の駆動制御によって、退避位置からヘッド１０の下方位置へ移動され得ると共に反対にそこから前記退避位置へ移動され得る。その際、認識手段１２の高さが前記昇降テーブルによって所定の高さに調整される。
Furthermore, the recognition means 12 is mounted on a movable table 20 capable of parallel movement control and / or elevation control. The movable table 20 includes a lift table (not shown) and a parallel movement table 20a attached to the lift table. Therefore, the recognition means 12 can be moved from the retracted position to the lower position of the head 10 by driving control of the movable table 20, and conversely from there to the retracted position. At that time, the height of the recognition means 12 is adjusted to a predetermined height by the lifting table.

この実装装置においては、次のようにして、ヘッド１０が吸着保持しているレーザーダイオードチップ２を、基板保持ステージ１１が吸着支持しているシリコン基板１に対して高精度に熱圧着することができる。
In this mounting apparatus, the laser diode chip 2 attracted and held by the head 10 can be thermocompression bonded with high accuracy to the silicon substrate 1 attracted and supported by the substrate holding stage 11 as follows. it can.

先ず、ヘッド側の可動テーブル及び／又はステージ側の可動テーブル１３の平行移動制御及び／又は回転制御によって、基板保持ステージ１１が吸着支持しているシリコン基板１の光軸１ａとヘッド１０が吸着保持しているレーザーダイオードチップ２の光軸２ａとが同一方向（例えば、図示Ｘ方向）に位置せしめられる。
First, the optical axis 1a of the silicon substrate 1 that is adsorbed and supported by the substrate holding stage 11 and the head 10 are adsorbed and held by parallel movement control and / or rotation control of the movable table on the head side and / or the movable table 13 on the stage side. The optical axis 2a of the laser diode chip 2 is positioned in the same direction (for example, the X direction in the drawing).

次いで、可動テーブル２０が駆動されて認識手段１２が退避位置からヘッド１０と基板保持ステージ１１との間へ移動され、この認識手段１２でレーザーダイオードチップ２に設けられている一対のアライメントマーク５とシリコン基板１に設けられている一対のアライメントマーク６とが認識される。
Next, the movable table 20 is driven and the recognition means 12 is moved from the retracted position between the head 10 and the substrate holding stage 11, and a pair of alignment marks 5 provided on the laser diode chip 2 by the recognition means 12. A pair of alignment marks 6 provided on the silicon substrate 1 is recognized.

なお、上下の全てのアライメントマーク５，６を認識することが困難な位置にヘッド１０及び／又は基板保持ステージ１１が移動されている場合には、ヘッド側の可動テーブル及び／又はステージ側の可動テーブル１３の平行移動制御及び／又は回転制御を行うことにより認識手段１２の視野範囲内に上下の全てのアライメントマーク５，６が位置せしめられる。
When the head 10 and / or the substrate holding stage 11 is moved to a position where it is difficult to recognize all the upper and lower alignment marks 5, 6, the movable table on the head side and / or the movable side on the stage side. By performing parallel movement control and / or rotation control of the table 13, all the upper and lower alignment marks 5, 6 are positioned within the field of view of the recognition means 12.

また、認識手段１２による上下のアライメントマーク５，６の認識は、全てのアライメントマーク５，６の同時認識、又はレーザーダイオードチップ２に設けられているアライメントマーク５の認識とシリコン基板１に設けられているアライメントマーク６の認識とを別個に行う個別認識のいずれであってもよい。
In addition, the recognition of the upper and lower alignment marks 5 and 6 by the recognition means 12 is performed on the silicon substrate 1 with the simultaneous recognition of all the alignment marks 5 and 6 or the recognition of the alignment mark 5 provided on the laser diode chip 2. The recognition of the alignment mark 6 may be any of individual recognition performed separately.

引き続いて、認識された両アライメントマーク５，６を位置的に高精度に整合、すなわち、両アライメントマーク５，６を図３に示された状態に位置合わせするように、基板保持ステージ１１が装着されている可動テーブル１３の平行移動制御及び／又は回転制御が行われる。これによって、レーザーダイオードチップ２の光軸２ａとシリコン基板１の光軸１ａとの軸ずれ量α（図５に図示）が目標精度範囲内（１μｍ以下）に納められる。
Subsequently, the substrate holding stage 11 is mounted so that the recognized alignment marks 5 and 6 are aligned with high accuracy in position, that is, the alignment marks 5 and 6 are aligned with the state shown in FIG. The parallel movement control and / or rotation control of the movable table 13 is performed. As a result, the amount of axis deviation α (shown in FIG. 5) between the optical axis 2a of the laser diode chip 2 and the optical axis 1a of the silicon substrate 1 is kept within the target accuracy range (1 μm or less).

また、それに加えて、レーザーダイオードチップ２のアライメントマーク５と光学的接続端面４間の距離を測定し、それに基づいてレーザーダイオードチップ２の光軸２ａ方向（又はシリコン基板１の光軸１ａ方向）への可動テーブル１３の平行移動制御が行われ、これによってレーザーダイオードチップ２の光学的接続端面４とシリコン基板１の光学的接続端面３間の間隙寸法Ｄｘ（図５に図示）の誤差量が目標精度範囲内（２μｍ以下）に納められる。
In addition, the distance between the alignment mark 5 of the laser diode chip 2 and the optical connection end face 4 is measured, and based on the distance, the direction of the optical axis 2a of the laser diode chip 2 (or the direction of the optical axis 1a of the silicon substrate 1). The movable table 13 is controlled to move in parallel to each other, whereby the error amount of the gap dimension Dx (shown in FIG. 5) between the optical connection end surface 4 of the laser diode chip 2 and the optical connection end surface 3 of the silicon substrate 1 is reduced. It is within the target accuracy range (2 μm or less).

その際、レーザーダイオードチップ２の光軸２ａ方向（又はシリコン基板１の光軸１ａ方向）への可動テーブル１３の平行移動制御は、図６に示されるように、一対のアライメントマーク５の認識に基づいて求められる実測位置Ｐａ−Ｐｂ間の距離と、設定基準距離（アライメントマーク５が設定精度範囲内に設けられている場合における、両アライメントマーク５を結ぶ線と光軸２ａとの交点と、光軸２ａと光学的接続端面４との交点との間の距離）との差量が目標範囲内になるように移動制御、すなわち、レーザーダイオードチップ２の光学接続端面４とシリコン基板１の光学的接続端面３間の間隙寸法Ｄｘが誤差量許容範囲内（２μｍ以下の目標精度範囲内）に納まるように移動制御される。
At that time, the parallel movement control of the movable table 13 in the direction of the optical axis 2a of the laser diode chip 2 (or the direction of the optical axis 1a of the silicon substrate 1) is performed for the recognition of the pair of alignment marks 5 as shown in FIG. The distance between the actually measured positions Pa-Pb determined based on the reference distance (the intersection of the optical axis 2a and the line connecting the alignment marks 5 when the alignment mark 5 is provided within the setting accuracy range), Movement control is performed so that the difference between the optical axis 2a and the distance between the intersection of the optical connection end face 4 and the optical connection end face 4 falls within the target range, that is, the optical connection end face 4 of the laser diode chip 2 and the optical of the silicon substrate 1 The movement is controlled so that the gap dimension Dx between the mechanical connection end faces 3 is within an allowable error amount range (within a target accuracy range of 2 μm or less).

なお、上記の基準位置Ｐａは、一対のアライメントマーク５同士を結ぶＸ軸線上の中間位置Ｐｂを通過し、かつ前記Ｘ軸線と直交するＹ軸線（光軸２ａと同
心）と光学的接続端面４とが交わる位置である。
The reference position Pa passes through an intermediate position Pb on the X-axis line connecting the pair of alignment marks 5 and is orthogonal to the X-axis line (concentric with the optical axis 2a) and the optical connection end face 4 Is the position where

このように、レーザーダイオードチップ２の光軸２ａとシリコン基板１の光軸１ａとの軸ずれ量αを目標精度範囲内（１μｍ以下）に納めるように基板保持ステージ１１が装着されている可動テーブル１３の平行移動制御及び／又は回転制御を行うと共に、レーザーダイオードチップ２の光学的接続端面４とシリコン基板１の光学的接続端面３間の間隙寸法誤差量を目標精度範囲内（２μｍ以下）に納めるように可動テーブル１３の平行移動制御を行ってアライメントしている。
As described above, the movable table on which the substrate holding stage 11 is mounted so that the axis deviation amount α between the optical axis 2a of the laser diode chip 2 and the optical axis 1a of the silicon substrate 1 is within the target accuracy range (1 μm or less). 13 parallel movement control and / or rotation control, and the gap size error amount between the optical connection end face 4 of the laser diode chip 2 and the optical connection end face 3 of the silicon substrate 1 is within a target accuracy range (2 μm or less). Alignment is performed by performing parallel movement control of the movable table 13 so as to be accommodated.

その為、ヘッド１０と基板保持ステージ１１間から認識手段１２を退避させた状態において、ヘッド１０を降下させてシリコン基板１にレーザーダイオードチップ２を熱圧着する際、高精度に位置合わせした状態で熱圧着することができる。なお、上述においては説明を省略したが、シリコン基板１及びレーザーダイオードチップ２に対し所定位置に、熱圧着する為の電極が設けられている。
Therefore, when the recognition means 12 is retracted from between the head 10 and the substrate holding stage 11, when the laser diode chip 2 is thermocompression bonded to the silicon substrate 1 by lowering the head 10, the alignment is performed with high accuracy. Thermocompression bonding is possible. Although not described in the above, electrodes for thermocompression bonding are provided at predetermined positions with respect to the silicon substrate 1 and the laser diode chip 2.

以上、基板保持ステージ１１が装着されている可動テーブル１３を駆動してアライメントする例、すなわち、ステージ側の可動テーブル１３のみによってアライメントする場合の例について述べたが、本発明においては、それに代えて、ヘッド側の可動テーブルのみによってアライメントするようにしたり、或いはステージ側の可動テーブル１３及びヘッド側の可動テーブルの両方によってアライメントするようにしてもよい。
As described above, the example in which the movable table 13 on which the substrate holding stage 11 is mounted is driven and aligned, that is, the example in which the alignment is performed only by the movable table 13 on the stage side has been described. Alignment may be performed only with the movable table on the head side, or alignment may be performed with both the movable table 13 on the stage side and the movable table on the head side.

なお、ステージ側の可動テーブル１３のみによってアライメントする場合においては、ヘッド側の可動テーブルの設置を省略し、上部フレーム１５の上端を前記装置フレームに直接、装着してもよい。また、ヘッド側の可動テーブルのみによってアライメントする場合においては、ステージ側の可動テーブル１３に代えて固定テーブルを設置してもよい。
When alignment is performed only with the movable table 13 on the stage side, the installation of the movable table on the head side may be omitted, and the upper end of the upper frame 15 may be directly attached to the apparatus frame. In the case of performing alignment only by the movable table on the head side, a fixed table may be installed in place of the movable table 13 on the stage side.

また、実装するチップは、レーザーダイオードチップだけに限定されず、フォトダイオードチップであってもよい。さらに、本発明は、他のチップ状のもの、例えばレンズなどの端面の位置精度が必要なものの実装にも適用できる。
Further, the chip to be mounted is not limited to the laser diode chip but may be a photodiode chip. Furthermore, the present invention can also be applied to mounting of other chip-shaped devices, for example, devices that require positional accuracy of end surfaces such as lenses.

また、レーザーダイオードチップ、フォトダイオードチップなどのチップを熱圧着する基板についても、シリコン基板以外の他の基板、例えば、樹脂基板、ガラス基板、フィルム基板、ウエハ、チップ等であってもよい。また、基板にあっては、導波路７を形成したものに限定されず、光ファイバの実装位置を決める為のＶ溝を形成したものであってもよい。
Also, a substrate to which a chip such as a laser diode chip or a photodiode chip is subjected to thermocompression bonding may be a substrate other than a silicon substrate, for example, a resin substrate, a glass substrate, a film substrate, a wafer, a chip, or the like. Further, the substrate is not limited to the one in which the waveguide 7 is formed, but may be one in which a V-groove for determining the mounting position of the optical fiber is formed.

また、認識手段は、例えば、ＣＣＤカメラ、赤外線カメラ、Ｘ線カメラ、センサーなど、種類や大きさに関係なくアライメントマークを認識する手段であれば、いかなる手段であってもよい。また、レーザーダイオードチップ、フォトダイオードチップなどのチップ及び基板に設けられるアライメントマークについても、いかなる形態（例えば、孔、溝等）のものであってもよい。また、認識手段は、二視野の認識手段に限定されない。例えば、チップ、基板が赤外線を含む光線透過に適したものである場合は、チップと基板を近接させた状態で上部又は下部に赤外線カメラ等を１台設置し、反対側に光源を設けて（同軸照明でも可能）アライメントマークを読み取る方法が適している場合もある。
The recognition means may be any means as long as it is a means for recognizing the alignment mark regardless of the type or size, such as a CCD camera, an infrared camera, an X-ray camera, or a sensor. Further, chips such as laser diode chips and photodiode chips and alignment marks provided on the substrate may be in any form (for example, holes, grooves, etc.). Further, the recognition means is not limited to the two-field recognition means. For example, if the chip and the substrate are suitable for transmitting light including infrared rays, an infrared camera or the like is installed on the upper or lower side with the chip and the substrate in close proximity, and a light source is provided on the opposite side ( A method of reading the alignment mark may be suitable.

また、本発明における実装装置とは、例えば、チップの搭載を目的とするマウント装置や加圧又は加熱加圧のプロセスを有するボンディング装置等、広い概念の実装装置をいう。
In addition, the mounting apparatus in the present invention refers to a mounting apparatus having a wide concept such as a mounting apparatus for mounting a chip or a bonding apparatus having a pressing or heating / pressing process.

また、ヘッドにおけるチップ保持手段は、吸気孔による吸着保持手段以外の手段、例えば、静電気による静電保持手段、磁石や磁気などによる磁気保持手段、複数又は単数の可動ツメによってチップを掴む又は押さえる機械的手段など、いかなる保持手段であってもよい。
Further, the chip holding means in the head is a means other than the suction holding means by the intake hole, for example, electrostatic holding means by static electricity, magnetic holding means by magnets or magnetism, or a machine that holds or holds the chip by a plurality or a single movable claw. Any holding means, such as a manual means, may be used.

また、基板保持ステージにおける基板保持手段についても、吸気孔による吸着保持手段以外の手段、例えば、静電気による静電保持手段、磁石や磁気などによる磁気保持手段、複数又は単数の可動ツメによってチップを掴む又は押さえる機械的手段など、いかなる保持手段であってもよい。
Further, as for the substrate holding means in the substrate holding stage, means other than the suction holding means by the intake holes, for example, electrostatic holding means by static electricity, magnetic holding means by magnets or magnetism, etc., the chip is grasped by plural or single movable claws. Alternatively, any holding means such as a mechanical means for holding down may be used.

【発明の効果】
上述したように、本発明によると、レーザーダイオードチップ、フォトダイオードチップなどのチップの光学的接続端面からの寸法Ｄ１の誤差量が一定していなくてもそれに左右されずに、常に、チップの光軸と基板の光軸との軸ずれ量が１μｍ以下であって、しかも、基板の光学的接続端面とチップの光学接続端面間の間隙寸法誤差量が２μｍ以下といった高精度の目標精度範囲内に実装することができる。
【Effect of the invention】
As described above, according to the present invention, even if the error amount of the dimension D1 from the optical connection end face of a chip such as a laser diode chip or a photodiode chip is not constant, the light of the chip is always affected. The amount of deviation between the axis and the optical axis of the substrate is 1 μm or less, and the gap dimension error amount between the optical connection end surface of the substrate and the optical connection end surface of the chip is within 2 μm or less. Can be implemented.

【産業上の利用可能性】
本発明のチップの実装方法は、とくにレーザーダイオードチップやフォトダイオードチップなどのチップを基板に実装するあらゆる実装装置に適用でき、本発明に係る方法により、常時、極めて高精度の目標精度範囲内での実装を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、本発明の一実施態様に係る実装方法を実施するためのチップ実装装置の概略斜視図である。
【図２】
図２は、図１の装置におけるヘッドがレーザーダイオードチップを保持している様子を示す部分斜視図である。
【図３】
図３は、基板の斜視図である。
【図４】
図４は、レーザーダイオードチップの斜視図である。
【図５】
図５は、レーザーダイオードチップを実装した基板の平面図である。
【図６】
図６は、レーザーダイオードチップの平面図である。 [Industrial applicability]
The chip mounting method of the present invention can be applied to any mounting apparatus that mounts a chip such as a laser diode chip or a photodiode chip on a substrate. The method according to the present invention is always within an extremely high target accuracy range. Can be implemented.
[Brief description of the drawings]
[Figure 1]
FIG. 1 is a schematic perspective view of a chip mounting apparatus for performing a mounting method according to an embodiment of the present invention.
[Figure 2]
FIG. 2 is a partial perspective view showing a state in which the head in the apparatus of FIG. 1 holds a laser diode chip.
[Fig. 3]
FIG. 3 is a perspective view of the substrate.
[Fig. 4]
FIG. 4 is a perspective view of the laser diode chip.
[Figure 5]
FIG. 5 is a plan view of a substrate on which a laser diode chip is mounted.
[Fig. 6]
FIG. 6 is a plan view of the laser diode chip.

Claims (12)

ヘッドが保持しているレーザーダイオードチップ、フォトダイオードチップなどのチップに設けられた一対のアライメントマークと前記ヘッドの下方に配されている基板保持ステージが支持している基板に設けられた一対のアライメントマークとを認識手段で認識し、前記チップに設けられた一対のアライメントマーク又は前記基板に設けられた一対のアライメントマークのピッチは、前記認識手段の視野内に収まる大きさに設定されており、前記各アライメントマークの認識に基づいて前記チップの光軸と前記基板の光軸との軸ずれ量を目標精度範囲内に納めるように前記基板保持ステージが装着されている可動テーブルの平行移動制御及び／又は回転制御を行うと共に、前記チップに設けられた一対のアライメントマーク同士を結ぶ線と前記チップの光軸との交点と、前記チップの光軸と該チップの光学的接続端面との交点との距離測定に基づいて前記チップの光学的接続端面と前記基板の光学的接続端面との間の間隙寸法誤差量を目標精度範囲内に納めるように前記可動テーブルの平行移動制御を行ってアライメントした後、前記ヘッドを降下させて実装することを特徴とするチップの実装方法。
Laser diode chip head is held, a pair of alignment provided on the substrate to the substrate holding stage being placed below the said pair of alignment marks provided on the chip, such as a photodiode chip head is supported The recognition means recognizes the mark, and the pitch of the pair of alignment marks provided on the chip or the pair of alignment marks provided on the substrate is set to a size that fits within the field of view of the recognition means, the translation control of the movable table in which the substrate holding stages as kept within the target accuracy range is attached to axial misalignment between the optical axis of the substrate and the optical axis of said tip based on the recognition of the alignment marks And / or a line for performing rotation control and connecting a pair of alignment marks provided on the chip. The optical connection end surface of the chip and the optical connection end surface of the substrate based on the distance measurement between the intersection of the optical axis of the chip and the intersection of the optical axis of the chip and the optical connection end surface of the chip A chip mounting method, wherein the head is lowered and mounted after performing parallel movement control of the movable table so that the gap dimension error amount is within a target accuracy range.
基板がシリコン基板であることを特徴とする請求項１に記載のチップの実装方法。
The chip mounting method according to claim 1, wherein the substrate is a silicon substrate.
シリコン基板が導波路を形成したものであることを特徴とする請求項２に記載のチップの実装方法。
3. The chip mounting method according to claim 2, wherein the silicon substrate is formed with a waveguide.
認識手段がカメラであることを特徴とする請求項１に記載のチップの実装方法。
2. The chip mounting method according to claim 1, wherein the recognition means is a camera.
ヘッドが保持しているレーザーダイオードチップ、フォトダイオードチップなどのチップに設けられた一対のアライメントマークと前記ヘッドの下方に配されている基板保持ステージが支持している基板に設けられた一対のアライメントマークとを認識手段で認識し、前記チップに設けられた一対のアライメントマーク又は前記基板に設けられた一対のアライメントマークのピッチは、前記認識手段の視野内に収まる大きさに設定されており、前記各アライメントマークの認識に基づいて前記チップの光軸と前記基板の光軸との軸ずれ量を目標精度範囲内に納めるように前記ヘッドが装着されている可動テーブルの平行移動制御及び／又は回転制御を行うと共に、前記チップに設けられた一対のアライメントマーク同士を結ぶ線と前記チップの光軸との交点と、前記チップの光軸と該チップの光学的接続端面との交点との距離測定に基づいて前記チップの光学的接続端面と前記基板の光学的接続端面との間の間隙寸法誤差量を目標精度範囲内に納めるように前記可動テーブルの平行移動制御を行ってアライメントした後、前記ヘッドを降下させて実装することを特徴とするチップの実装方法。
Laser diode chip head is held, a pair of alignment provided on the substrate to the substrate holding stage being placed below the said pair of alignment marks provided on the chip, such as a photodiode chip head is supported The recognition means recognizes the mark, and the pitch of the pair of alignment marks provided on the chip or the pair of alignment marks provided on the substrate is set to a size that fits within the field of view of the recognition means, Based on the recognition of each alignment mark, parallel movement control of the movable table on which the head is mounted and / or so that the amount of axial deviation between the optical axis of the chip and the optical axis of the substrate falls within a target accuracy range, and / or The chip which performs rotation control and connects a pair of alignment marks provided on the chip and the chip A gap between the optical connection end surface of the chip and the optical connection end surface of the substrate based on a distance measurement between the intersection with the optical axis and the intersection between the optical axis of the chip and the optical connection end surface of the chip A chip mounting method, wherein the head is lowered and mounted after performing parallel movement control of the movable table so that a dimensional error amount falls within a target accuracy range.
基板がシリコン基板であることを特徴とする請求項５に記載のチップの実装方法。
6. The chip mounting method according to claim 5, wherein the substrate is a silicon substrate.
シリコン基板が導波路を形成したものであることを特徴とする請求項６に記載のチップの実装方法。
7. The chip mounting method according to claim 6, wherein the silicon substrate is formed with a waveguide.
認識手段がカメラであることを特徴とする請求項５に記載のチップの実装方法。
6. The chip mounting method according to claim 5, wherein the recognition means is a camera.
ヘッドが保持しているレーザーダイオードチップ、フォトダイオードチップなどのチップに設けられた一対のアライメントマークと前記ヘッドの下方に配されている基板保持ステージが支持している基板に設けられた一対のアライメントマークとを認識手段で認識し、前記チップに設けられた一対のアライメントマーク又は前記基板に設けられた一対のアライメントマークのピッチは、前記認識手段の視野内に収まる大きさに設定されており、前記各アライメントマークの認識に基づいて前記チップの光軸と前記基板の光軸との軸ずれ量を目標精度範囲内に納めるように前記基板保持ステージが装着されている可動テーブル及び前記ヘッドが装着されている可動テーブルの両方の平行移動制御及び／又は回転制御を行うと共に、前記チップに設けられた一対のアライメントマーク同士を結ぶ線と前記チップの光軸との交点と、前記チップの光軸と該チップの光学的接続端面との交点との距離測定に基づいて前記チップの光学的接続端面と前記基板の光学的接続端面との間の間隙寸法誤差量を目標精度範囲内に納めるように前記基板保持ステージが装着されている可動テーブル及び前記ヘッドが装着されている可動テーブルの両方の平行移動制御を行ってアライメントした後、前記ヘッドを降下させて実装することを特徴とするチップの実装方法。
Laser diode chip head is held, a pair of alignment provided on the substrate to the substrate holding stage being placed below the said pair of alignment marks provided on the chip, such as a photodiode chip head is supported The recognition means recognizes the mark, and the pitch of the pair of alignment marks provided on the chip or the pair of alignment marks provided on the substrate is set to a size that fits within the field of view of the recognition means, A movable table on which the substrate holding stage is mounted and the head are mounted so that the amount of axial deviation between the optical axis of the chip and the optical axis of the substrate falls within a target accuracy range based on the recognition of each alignment mark. In addition to performing parallel movement control and / or rotation control of both movable tables, Based on the distance measurement between the intersection of the line connecting the pair of alignment marks and the optical axis of the chip, and the intersection of the optical axis of the chip and the optical connection end surface of the chip, Both the movable table on which the substrate holding stage is mounted and the movable table on which the head is mounted so that the gap dimension error amount between the connection end surface and the optical connection end surface of the substrate falls within the target accuracy range. A method for mounting a chip, wherein the head is lowered and mounted after performing parallel movement control of alignment.
基板がシリコン基板であることを特徴とする請求項９に記載のチップの実装方法。
The chip mounting method according to claim 9, wherein the substrate is a silicon substrate.
シリコン基板が導波路を形成したものであることを特徴とする請求項１０に記載のチップの実装方法。
11. The chip mounting method according to claim 10, wherein the silicon substrate is formed with a waveguide.
認識手段がカメラであることを特徴とする請求項９に記載のチップの実装方法。   The chip mounting method according to claim 9, wherein the recognition means is a camera.
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