JPH08273992A - 接合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 優れた位置合わせをもって接合できる接合装
置を提供する。 【構成】 真空ポンプ３を備えている真空チャンバ２
と、可搬式微動台７により真空チャンバ２の内部と外部
との間を移動できる第１の接合物４をセットできる第１
のホルダー５と、真空チャンバ２の内部において上下動
できる第２の接合物８をセットできる第２のホルダー９
と、第２のホルダー９を加圧することができる荷重印加
機構と、第１の接合物４を前処理できる第１のアトムソ
ースガン２２と、第２の接合物８を前処理できる第２の
アトムソースガン２３と、第１の接合物４または第２の
接合物８を前処理できる第３のアトムソースガン２４
と、第１の接合物４および第２の接合物８を観察できる
顕微鏡２１とを有する接合装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、接合装置に関し、特
に、半導体集積回路装置における素子の一部を素子全体
の必要な場所に接合し、寸法的に大きい半導体集積回路
装置でしかも特性的に良品の素子または別の機能を有す
る素子を作るために使用される接合装置に適用して有効
な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路装置は、高集積度
化、細密化、微細加工化および大サイズ化が行われてお
り、その製造上の問題の一つとして歩留りを向上させる
必要性がある。

【０００３】特に、半導体集積回路装置を大サイズ化す
ることにより、原理的に歩留り低下は避けられない。そ
のため大サイズの半導体集積回路装置における複数の素
子を、歩留り向上が期待できる小さなサイズに回路的に
分割しておき、特性上不良の部分を小さいサイズ単位で
取り除き、別に製造しておいた良品を所定の場所に位置
合わせし、拡散接合などの方法で接合し、結果として、
大サイズの良品素子からなる半導体集積回路装置を作る
方法が考えられる。また、接合によって全体として別の
機能を有する半導体集積回路装置を製造できる可能性も
考えられる。

【０００４】このような半導体回路装置を対象とした接
合装置としては、例えば１９９４年２月１０日、工業調
査会発行「高密度実装技術への挑戦」に記載されている
実装分野における常温マイクロ接合技術を用いたものが
ある。

【０００５】しかしながら、前記文献に記載されている
接合装置では、位置合わせ精度があまり問題とされてお
らず、しかも接合する対象物のクリーニングおよび接合
領域の活性化などの前処理が考慮されていないために実
用化が困難であると考えられる。

【０００６】そこで、真空雰囲気での接合装置という点
を考慮した接合装置として、図５に示すような接合装置
が考えられる。

【０００７】すなわち、真空チャンバ２７に取り付けら
れた回転直進変換機構を含むモータ２８により、ネジ２
９を回し荷重をかけ、接合物３０と接合物３１を押し付
け接合するものである。モータ２８は真空チャンバ２７
の外部に取り付けられており、モータ２８により上下で
きるネジ２９は上下移動ガイド３２に取り付けられてい
るベローズ３３により真空チャンバ２７の外部に配置さ
れている。

【０００８】接合物３０と接合物３１との相互の位置合
わせは真空中で行うのが望ましいが、位置合わせ作業に
用いられる顕微鏡３４の構造、真空中での接合物３０と
接合物３１のハンドリングなどがなかなか難しいので、
微動機構３５を使って、真空を破って大気中で位置合わ
せを行っている。位置合わせを行った後、上下移動ガイ
ド３２に導かれ接合物３０が接合物３１に接触する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た接合装置は、種々の問題点があることを本発明者は見
い出した。

【００１０】すなわち、前述した接合装置により、接合
のため、真空ポンプ３６により真空チャンバ２７の内部
の排気を行うと、真空チャンバ２７が変形する。したが
って、真空チャンバ２７の上に載っているモータ２８な
どの荷重印加機構系も変形し、位置合わせ精度が変わ
る。そのため、接合物３０の上下移動の精度も悪くなる
と共に場合によって円滑な動きが阻害されてしまう。ま
た、荷重を変えることにより、真空チャンバ２７を含む
荷重印加機構系、上下移動ガイド３２を変形させ、合わ
せ精度を更に悪くすることになる。

【００１１】また、接合前処理のためのアトムソースガ
ン３７およびアトムソースガン３８は、位置合わせ前の
状態で各々両接合面を覗くように傾斜して取り付けら
れ、その時点で作動される。しかしながら、アトムソー
スガン３７およびアトムソースガン３８における接合物
３０と接合物３１との接近中およびそれらの接合直前で
の作動は、ベローズ３３などが障害物となり接合面への
前処理のための例えばアルゴン中性原子などの原子ビー
ムの照射が不完全となるという問題点が発生する。

【００１２】その結果、実用上、例えば接合物３０と接
合物３１との位置合わせ精度は、５μｍ程度が要求さ
れ、拡散接合では接合のために最大５００ｋｇもの荷重
をかける必要があるが、その荷重をかけると、荷重を加
える系も変形し合わせ精度が維持できなくなることによ
り、その接合を所定の位置関係において確実に行うこと
ができない。

【００１３】したがって、真空中または大気中において
前もって位置合わせを行った両者を、接合時にその位置
合わせ精度を維持したまま、確実に接合することができ
ないという問題点がある。

【００１４】また、確実な接合の必要条件の一つである
接合物の接合面の活性化などの前処理が不完全であるこ
とにより、確実な接合が困難となるという問題点があ
る。

【００１５】本発明の目的は、優れた位置合わせをもっ
て接合できる接合装置を提供することにある。

【００１６】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば、以下の
通りである。

【００１８】本発明の接合装置は、真空ポンプを備えて
いる真空チャンバと、可搬式微動台により真空チャンバ
の内部と外部との間を移動できる第１の接合物をセット
できる第１のホルダーと、真空チャンバの内部において
上下動できる第２の接合物をセットできる第２のホルダ
ーと、第２のホルダーを加圧することができる荷重印加
機構と、第１のホルダーにセットされた第１の接合物を
前処理できる第１のアトムソースガンと、第２のホルダ
ーにセットされた第２の接合物を前処理できる第２のア
トムソースガンと、第１のホルダーにセットされた第１
の接合物または第２のホルダーにセットされた第２の接
合物を前処理できる第３のアトムソースガンと、第１の
ホルダーにセットされた第１の接合物および第２のホル
ダーにセットされた第２の接合物を観察できる顕微鏡と
を有するものとする。

【００１９】

【作用】

（１）前記した本発明の接合装置によれば、真空ポンプ
を備えている真空チャンバと、可搬式微動台により真空
チャンバの内部と外部との間を移動できる第１の接合物
をセットできる第１のホルダーと、真空チャンバの内部
において上下動できる第２の接合物をセットできる第２
のホルダーと、第２のホルダーを加圧することができる
荷重印加機構と、第１のホルダーにセットされた第１の
接合物および第２のホルダーにセットされた第２の接合
物を観察できる顕微鏡とを有するものであることによ
り、第１のホルダーにセットされた第１の接合物に第２
のホルダーにセットされた第２の接合物を位置合わせす
る際に顕微鏡により観察して可搬式微動台および上下動
できる第２のホルダーを制御することにより正確な位置
合わせができる。

【００２０】（２）前記した本発明の接合装置によれ
ば、真空チャンバの内部において上下動できる第２の接
合物をセットできる第２のホルダーを加圧することがで
きる荷重印加機構を有することにより、第１のホルダー
にセットされた第１の接合物に第２のホルダーにセット
された第２の接合物を正確に位置合わせをした後に、荷
重印加機構により第２の接合物を第１の接合物に加圧し
て接合することができる。

【００２１】また、その加圧の際に荷重印加機構は真空
チャンバの内部に設けられているので加圧操作により真
空チャンバが変形することがなくしかも真空チャンバに
は荷重印加機構が取り付けられていないために荷重印加
機構の重さおよびそれの加圧力が真空チャンバに付加さ
れない状態であるので真空チャンバを減圧状態にしても
真空チャンバが変形することを防止することができる。

【００２２】したがって、位置合わせされている第１の
接合物と第２の接合物との位置合わせ状態を変化させる
ことがないために正確な位置合わせ状態を維持させるこ
とができることにより、第１の接合物に第２の接合物を
正確な位置合わせができている状態をもって確実に接合
することができる。

【００２３】（３）前記した本発明の接合装置によれ
ば、第１のホルダーにセットされた第１の接合物を前処
理できる第１のアトムソースガンと、第２のホルダーに
セットされた第２の接合物を前処理できる第２のアトム
ソースガンと、第１のホルダーにセットされた第１の接
合物または第２のホルダーにセットされた第２の接合物
を前処理できる第３のアトムソースガンとを有すること
により、第１のホルダーにセットされた第１の接合物を
第１のアトムソースガンにより前処理し、第２のホルダ
ーにセットされた第２の接合物を第２のアトムソースガ
ンにより前処理した後、不完全な前処理状態である場合
または接合する直前に第３のアトムソースガンを用いて
第１の接合物および第２の接合物を前処理して完全な前
処理を行うことができるので、第１の接合物と第２の接
合物とを完全な前処理を行った後に確実に接合すること
ができる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。なお、実施例を説明するための全図におい
て同一機能を有するものは同一の符号を付し、重複説明
は省略する。

【００２５】（実施例１）図１は、本発明の一実施例で
ある接合装置を示す概略断面図である。同図を用いて、
本発明の接合装置について説明する。

【００２６】図１に示すように、本実施例の接合装置
は、架台１の上に真空チャンバ２があり、真空チャンバ
２の内部を真空ポンプ３により減圧状態にして所定の真
空度にすることができる。真空チャンバ２は厚い下フラ
ンジ２ａの上に薄い円筒部２ｂが有り、その上に上フラ
ンジ２ｃが取り付けられている構造をもって真空チャン
バ２の内部の空間を構成している。

【００２７】例えば半導体基板に複数の素子を有する半
導体集積回路装置が形成されている基板状態の第１の接
合物４は、第１のホルダー５に載せられた状態でセット
されており、第１のホルダー５の下部には第１の接合物
４を所定の温度に加熱するヒータ機構６が備えられてい
る。第１の接合物４、第１のホルダー５およびヒータ機
構６は、可搬式微動台７により移動できるようになって
いる。

【００２８】第１の接合物４に接合する例えば半導体基
板に複数の素子を有する半導体集積回路装置が形成され
ているチップ状の第２の接合物８は、第２のホルダー９
に載せられた状態でセットされており、第２のホルダー
９の上にはヒータ機構１０があり、その上に回転移動台
１１が備えられている。回転移動台１１によりヒータ機
構１０および第２のホルダー９が回転できる状態となっ
ており、第２のホルダー９にセットされている第２の接
合物８の第１の接合物４に対する位置合わせの際に第２
の接合物８を回転させて微調整することができる。

【００２９】第２の接合物８、第２のホルダー９、ヒー
タ機構１０および回転移動台１１は、上下移動ガイド１
２に回転体を介して連結されており、第２の接合物８な
どが上下に移動する際に位置ずれがないようになってい
る。

【００３０】回転移動台１１は、横バー１３に球１１ａ
を介して取り付けられており、横バー１３は、２本のリ
ードロッド１４により支えられている。２本のリードロ
ッド１４の下部は横バー１５に固定されている。１６
は、リードロッド１４を内部に挿入しているベローズで
あり、真空チャンバ２における下フランジ２ａに固定さ
れている。

【００３１】横バー１５は、ロードセル１７の下部に設
けられている油圧シリンダ１８内部のピストンロッド１
９により上下移動できるようになっている。油圧シリン
ダ１８の上部および下部には、例えば空気圧力などの流
体圧力を調整できる変換器２０が取り付けられている。

【００３２】第２の接合物８の印加荷重は前述した加圧
力の流体圧力を可変状態にすることにより適宜変えるこ
とができる。その荷重の値は、ロードセル１７により検
出することができる。

【００３３】また、第２の接合物８の荷重印加機構は油
圧シリンダ１８を直接の駆動力とし、そのピストンロッ
ド１９の先端に横バー１５を設け、それにつながる２本
の細いリードロッド１４で荷重が伝達されるように構成
されている。真空チャンバ２に対してベローズ１６によ
り真空シールされたリードロッド１４は、上部で横バー
１３につながっており第２の接合物８に印加力を伝達で
きるようになっている。

【００３４】リードロッド１４には、主に荷重印加時の
引張力がかかるため、太さとしては、第２の接合物８を
押し上げる時の座屈に耐えるだけの細いものでよい。ま
た、球１１ａと横バー１３は、上下移動ガイド１２に不
要な力を印加することを防止できるので、例えば再現精
度などの動きの精度を劣化させない機能を有する。

【００３５】真空チャンバ２の側面には第１の接合物４
および第２の接合物８の位置を観察できる顕微鏡２１が
取り付けられている。

【００３６】真空チャンバ２の上部には第１の接合物４
の表面を例えば活性化およびクリーニング化などの前処
理を行うための例えばアルゴン中性原子などの原子ビー
ムを照射する第１のアトムソースガン２２が取り付けら
れている。

【００３７】真空チャンバ２の下フランジ２ａには第２
の接合物８の表面を例えば活性化およびクリーニング化
などの前処理を行うための例えばアルゴン中性原子など
の原子ビームを照射する第２のアトムソースガン２３が
取り付けられている。

【００３８】また、真空チャンバ２の側面には第１の接
合物４および第２の接合物８の表面を例えば活性化およ
びクリーニング化などの前処理を行うための例えばアル
ゴン中性原子などの原子ビームを照射する第３のアトム
ソースガン２４が取り付けられている。

【００３９】次に、本実施例の接合装置の動作について
説明する。

【００４０】まず、真空チャンバ２の真空を破った状態
の大気圧状態において、接合する第２の接合物８を第２
のホルダー９にセットする。接合する第２の接合物８
は、第１の接合物４に接合する例えば半導体基板に複数
の素子を有する半導体集積回路装置が形成されているチ
ップ状の第２の接合物８である。

【００４１】次に、真空チャンバ２の真空を破った状態
の大気圧状態において、真空チャンバ２の外部において
第１のホルダー５に第１の接合物４をセットする。第１
の接合物４は、例えば半導体基板に複数の素子を有する
半導体集積回路装置が形成されている基板状態の第１の
接合物４である。

【００４２】次に、可搬式微動台７を真空チャンバ２の
内部に持込み、顕微鏡２１により観察することにより第
１の接合物４に第２の接合物８を位置合わせするように
第２の接合物８を可搬式微動台７を用いて微調整する。

【００４３】位置合わせができた後、可搬式微動台７お
よび顕微鏡２１を真空チャンバ２から取り外すと共に真
空チャンバの２の外部に取り出す作業を行う。

【００４４】真空チャンバ２から可搬式微動台７および
顕微鏡２１を取り除くことにより、真空チャンバ２を後
述する第１の接合物４に第２の接合物８を接合する際に
おける減圧処理の際に真空度などに悪影響を与える恐れ
のあるものを排除できるので、高真空度でしかも汚染物
が発生しない清浄な状態でそれらの接合を行うことがで
きる。

【００４５】次に、真空ポンプ３を駆動させて真空チャ
ンバ２の内部を減圧状態にして所定の真空度にする。

【００４６】真空チャンバ２の内部がある一定の真空圧
力になった時、２本の第１のアトムソースガン２２と第
２のアトムソースガン２３から発射される例えば中性ア
ルゴン原子などの原子ビームにより、第１の接合物４と
第２の接合物８の各々の接合面の酸化膜を除去し、接合
しやすい活性状態にすると共にクリーニングを行う。

【００４７】原子ビームの照射後、油圧シリンダ１８の
上部を変換器２０を用いて加圧することにより、第２の
接合物８を上下移動ガイド１２に導かれて下降させる。

【００４８】この場合、２本の第１のアトムソースガン
２２および第２のアトムソースガン２３は斜めに、第２
の接合物８の下降の進路を邪魔しないように取り付けら
れていることにより、原子ビームを照射しながら下降す
ることもある程度はできるが、影ができてしまい、また
一様な照射ができなくなる場合がある。そのため、第２
の接合物８の下降の途中でも、第１の接合物４との接触
前に必要に応じて、第２の接合物８の表面および第１の
接合物４の表面を同時に原子ビームを照射できるように
第３のアトムソースガン２４を設けていることにより、
第３のアトムソースガン２４を用いて第２の接合物８の
下降の途中でも、第１の接合物４との接触前に必要に応
じて、第２の接合物８の表面および第１の接合物４の表
面を同時に原子ビームを照射させてそれらの表面の前処
理を行う。

【００４９】次に、荷重印加機構を用いて第１の接合物
４に第２の接合物８を接合する。

【００５０】第２の接合物８の印加荷重は前述した加圧
力の流体圧力を可変状態にすることにより適宜変えるこ
とができると共にその荷重の値はロードセル１７により
検出することができることにより、微調整をして高精度
に荷重印加機構を用いて第１の接合物４に第２の接合物
８を接合することができる。

【００５１】油圧シリンダ１８などの荷重印加機構の動
力源はすべて真空チャンバ２の厚い下フランジ２ａに支
えられていることにより、真空チャンバ２の中を真空に
引いた時は真空チャンバ２の下フランジ２ａ以外の部分
が変形することもあり得るが、それらの変形に対して前
述した荷重印加機構が影響することはない。また、第１
の接合物４の印加荷重を増やしても、真空チャンバ２に
おける下フランジ２ａにつながる上下移動ガイド１２に
は力を及ぼさないため、大気中で合わせた位置合わせ精
度を維持させることができる。

【００５２】印加荷重の加圧力を与える駆動源として
は、特別な設備が必要なく比較的簡単に得られることか
ら例えば空気圧力などの流体圧力を用いている。ただ
し、空気圧では、空気が圧縮性流体であることから、下
降上昇速度のコントロールや接触直前に速度を落しソフ
ト接触させることなどが難しい場合があることにより、
それを変換器２０により油圧に変換している。その結
果、空気流が作動油の流れに変換されると共に圧縮性の
ない作動油のために油圧シリンダ１８およびピストンロ
ッド１９の速度は制御しやすくなっており安定した状態
において第２の接合物８を第１の接合物４にソフトに接
触させることができる。なお、最初から油圧にしていな
いのは、最初から油圧にすると特別な油圧源が必要であ
ると共に接合装置を設置するクリーンルームを汚す汚染
物の漏れが発生することがあるためである。

【００５３】本実施例の接合装置を用いて第１の接合物
４に第２の接合物８を接合する場合、より正確に位置合
わせおよび簡単な作業を通して行うことができる他の態
様を説明する。

【００５４】図２に示すものは、第２の接合物８の代わ
りに先端部に微少な平面部を有する四角錐台の突起２５
ａを数個有するダミーチップ２５である。

【００５５】また、図３に示すものは、第１の接合物４
の代わりに例えばアルミニウムなどの軟金属製平板のダ
ミー基板２６である。

【００５６】第１の接合物４に第２の接合物８を接合す
る操作の前提作業として、ダミーチップ２５を第２のホ
ルダー９にセットし、ダミー基板２６を第１のホルダー
５にセットした後、それらを押し付けることにより、ダ
ミー基板２６にダミーチップ２５の突起２５ａの圧痕を
付ける。

【００５７】次に、ダミーチップ２５の突起２５ａと圧
痕が顕微鏡の例えばマークなどの所定の位置に観測でき
るようにしておく。また、この方法で各々の圧痕の深さ
の差（ばらつき）を測定し、後述する第２の接合物８と
第１の接合物４との接合面の平行度調整を行う。

【００５８】次に、第２の接合物８を第２のホルダー９
にセットし、第１の接合物４を第１のホルダー５にセッ
トした後、第１の接合物４に第２の接合物８を接合する
操作の際に、前述した顕微鏡の例えばマークなどの所定
の位置を観察することにより第２の接合物８と第１の接
合物４との位置合わせを行う。

【００５９】これにより、第２の接合物８と第１の接合
物４との位置合わせを顕微鏡を用いて行う際に、それら
の位置合わせされた状態をあらかじめ設定して視野の中
に作っていることにより、第２の接合物８を第１の接合
物４に接合する場合に正確に位置合わせおよび簡単な作
業を通して行うことができる。

【００６０】また、第１の接合物４に第２の接合物８を
接合する操作の前提作業として、ダミーチップ２５およ
びダミー基板２６を用いることにより、第１の接合物４
に第２の接合物８を接合する際の第２の接合物８に印加
する荷重印加力の調整を微調整をもって行うことができ
る。さらにこの作業の際、第２の接合物８と第１の接合
物４との接合場所に、ロードセル１７とは別のロードセ
ルを設けることにより、それらのロードセルをもって前
もって第２の接合物８に印加する荷重を較正しておくこ
とができる。

【００６１】その結果、第１の接合物４と第２の接合物
８との接合のための印加荷重の検出において、図１に示
すロードセル１７の位置では真空力、上下移動ガイド１
２などの自重または油圧シリンダ１８の摩擦などが関係
し、その荷重の読みがそのまま第２の接合物８の印加荷
重の値とはならない場合がある。しかしながら、接合場
所に別のロードセルを設けているので、それらのロード
セルで前もって荷重を較正しておくことができるために
高精度に接合を行うことができる。

【００６２】本実施例の接合装置によれば、真空ポンプ
３を備えている真空チャンバ２と、可搬式微動台７によ
り真空チャンバ２の内部と外部との間を移動できる第１
の接合物４をセットできる第１のホルダー５と、真空チ
ャンバ２の内部において上下動できる第２の接合物８を
セットできる第２のホルダー９と、第２のホルダー９を
加圧することができる荷重印加機構と、第１のホルダー
５にセットされた第１の接合物４および第２のホルダー
９にセットされた第２の接合物８を観察できる顕微鏡２
１とを有するものであることにより、第１のホルダー５
にセットされた第１の接合物４に第２のホルダー９にセ
ットされた第２の接合物８を位置合わせする際に顕微鏡
２１により観察して可搬式微動台７および上下動できる
第２のホルダー９を制御することにより正確な位置合わ
せができる。

【００６３】本実施例の接合装置によれば、真空チャン
バ２の内部において上下動できる第２の接合物８をセッ
トできる第２のホルダー９を加圧することができる荷重
印加機構を有することにより、第１のホルダー５にセッ
トされた第１の接合物４に第２のホルダー９にセットさ
れた第２の接合物８を正確に位置合わせをした後に、荷
重印加機構により第２の接合物８を第１の接合物４に加
圧して接合することができる。

【００６４】また、その加圧の際に荷重印加機構は真空
チャンバ２の内部に設けられているので加圧操作により
真空チャンバ２が変形することがなくしかも真空チャン
バ２には荷重印加機構が取り付けられていないために荷
重印加機構の重さおよびそれの加圧力が真空チャンバ２
に付加されない状態であるので真空チャンバ２を減圧状
態にしても真空チャンバ２が変形することを防止するこ
とができる。

【００６５】したがって、位置合わせされている第１の
接合物４と第２の接合物８との位置合わせ状態を変化さ
せることがないために正確な位置合わせ状態を維持させ
ることができることにより、第１の接合物４に第２の接
合物８を正確な位置合わせができている状態をもって確
実に接合することができる。

【００６６】本実施例の接合装置によれば、第１のホル
ダー５にセットされた第１の接合物４を前処理できる第
１のアトムソースガン２２と、第２のホルダー９にセッ
トされた第２の接合物８を前処理できる第２のアトムソ
ースガン２３と、第１のホルダー５にセットされた第１
の接合物４または第２のホルダー９にセットされた第２
の接合物８を前処理できる第３のアトムソースガン２４
とを有することにより、第１のホルダー５にセットされ
た第１の接合物４を第１のアトムソースガン２２により
前処理し、第２のホルダー９にセットされた第２の接合
物８を第２のアトムソースガン２３により前処理した
後、不完全な前処理状態である場合または接合する直前
に第３のアトムソースガン２４を用いて第１の接合物４
および第２の接合物８を前処理して完全な前処理を行う
ことができるので、第１の接合物４と第２の接合物８と
を完全な前処理を行った後に確実に接合することができ
る。

【００６７】本実施例の接合装置は、第２の接合物８を
第１の接合物４に接合する場合、例えば拡散接合、接合
を真空中で行う固相接合または大気中で行う接合などの
種々の接合の態様を採用することができる。

【００６８】本実施例の接合装置は、例えば半導体基板
に複数の素子を有する半導体集積回路装置が形成されて
いる基板状態の第１の接合物４に例えば半導体基板に複
数の素子を有する半導体集積回路装置が形成されている
チップ状の第２の接合物８を接合することができること
により、高集積度化、細密化、微細加工化および大サイ
ズ化が行われている半導体集積回路装置の歩留りを向上
させることができる。

【００６９】具体的には、大サイズの半導体集積回路装
置における複数の素子を、歩留り向上が期待できる小さ
なサイズに回路的に分割しておき、特性上不良の部分を
小さいサイズ単位で取り除き、別に製造しておいた良品
を所定の所に位置合わせし、拡散接合などの方法で接合
し、結果として、大サイズの良品素子からなる半導体集
積回路装置を作ることができる。また、接合によって全
体として別の機能を有する半導体集積回路装置を製造で
きる。

【００７０】（実施例２）図４は、本発明の他の実施例
である接合装置を示す概略断面図である。

【００７１】図４に示すように、本実施例の接合装置
は、前述した実施例１の接合装置における真空チャンバ
２を架台１の下に配置して設けられており、荷重印加機
構における油圧シリンダ１８などの動力源を架台１の下
に配置して設けられているものである。それ以外の構造
は、前述した実施例１の接合装置と同様であることによ
り説明を省略する。

【００７２】本実施例の接合装置は、機能上どうしても
大きくなる真空チャンバ２を架台１の下に配置し、荷重
印加機構における動力源を架台１の上に配置することに
より、架台１の上に空間部を多く設けることができるの
で、その領域を自由に使用することができる。

【００７３】なお、本実施例の他の態様としては、可搬
式微動台７の動作を真空チャンバ２の外部から例えばモ
ータなどの駆動源により操作することができる。

【００７４】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施
例１または２に限定されるものではなく、その要旨を逸
脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。具体的には、第１の接合物４として例えば半導体基
板に複数の論理素子を有する半導体集積回路装置が形成
されている基板状態の接合物などの種々の態様のものを
適用でき、第１の接合物４に接合する第２の接合物８と
して例えばＧａＡｓなどの化合物半導体を有する半導体
基板に例えばＭＥＳＦＥＴ（MEtal Semiconductor Fiel
d Effect Transistor)などの半導体素子を複数個形成し
ているチップの接合物または発光素子などの種々の態様
のものを適用できることにより、種々の接合技術に適用
できるものである。

【００７５】

【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下の通りである。

【００７６】（１）本発明の半導体集積回路装置によれ
ば、真空ポンプを備えている真空チャンバと、可搬式微
動台により真空チャンバの内部と外部との間を移動でき
る第１の接合物をセットできる第１のホルダーと、真空
チャンバの内部において上下動できる第２の接合物をセ
ットできる第２のホルダーと、第２のホルダーを加圧す
ることができる荷重印加機構と、第１のホルダーにセッ
トされた第１の接合物および第２のホルダーにセットさ
れた第２の接合物を観察できる顕微鏡とを有するもので
あることにより、第１のホルダーにセットされた第１の
接合物に第２のホルダーにセットされた第２の接合物を
位置合わせする際に顕微鏡により観察して可搬式微動台
および上下動できる第２のホルダーを制御することによ
り正確な位置合わせができる。

【００７７】（２）本発明の接合装置によれば、真空チ
ャンバの内部において上下動できる第２の接合物をセッ
トできる第２のホルダーを加圧することができる荷重印
加機構を有することにより、第１のホルダーにセットさ
れた第１の接合物に第２のホルダーにセットされた第２
の接合物を正確に位置合わせをした後に、荷重印加機構
により第２の接合物を第１の接合物に加圧して接合する
ことができる。

【００７８】また、その加圧の際に荷重印加機構は真空
チャンバの内部に設けられているので加圧操作により真
空チャンバが変形することがなくしかも真空チャンバに
は荷重印加機構が取り付けられていないために荷重印加
機構の重さおよびそれの加圧力が真空チャンバに付加さ
れない状態であるので真空チャンバを減圧状態にしても
真空チャンバが変形することを防止することができる。

【００７９】したがって、位置合わせされている第１の
接合物と第２の接合物との位置合わせ状態を変化させる
ことがないために正確な位置合わせ状態を維持させるこ
とができることにより、第１の接合物に第２の接合物を
正確な位置合わせができている状態をもって確実に接合
することができる。

【００８０】（３）本発明の接合装置によれば、第１の
ホルダーにセットされた第１の接合物を前処理できる第
１のアトムソースガンと、第２のホルダーにセットされ
た第２の接合物を前処理できる第２のアトムソースガン
と、第１のホルダーにセットされた第１の接合物または
第２のホルダーにセットされた第２の接合物を前処理で
きる第３のアトムソースガンとを有することにより、第
１のホルダーにセットされた第１の接合物を第１のアト
ムソースガンにより前処理し、第２のホルダーにセット
された第２の接合物を第２のアトムソースガンにより前
処理した後、不完全な前処理状態である場合または接合
する直前に第３のアトムソースガンを用いて第１の接合
物および第２の接合物を前処理して完全な前処理を行う
ことができるので、第１の接合物と第２の接合物とを完
全な前処理を行った後に確実に接合することができる。

【００８１】（４）本発明の接合装置は、接合物を接合
物に接合する場合、例えば拡散接合、接合を真空中で行
う固相接合または大気中で行う接合などの種々の接合の
態様を採用することができる。

【００８２】（５）本発明の接合装置は、例えば半導体
基板に複数の素子を有する半導体集積回路装置が形成さ
れている基板状態の接合物に例えば半導体基板に複数の
素子を有する半導体集積回路装置が形成されているチッ
プ状の接合物を接合することができることにより、高集
積度化、細密化、微細加工化および大サイズ化が行われ
ている半導体集積回路装置の歩留りを向上させることが
できる。

【００８３】具体的には、大サイズの半導体集積回路装
置における複数の素子を、歩留り向上が期待できる小さ
なサイズに回路的に分割しておき、特性上不良の部分を
小さいサイズ単位で取り除き、別に製造しておいた良品
を所定の場所に位置合わせし、拡散接合などの方法で接
合し、結果として、大サイズの良品素子からなる半導体
集積回路装置を作ることができる。また、接合によって
全体として別の機能を有する半導体集積回路装置を製造
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である接合装置を示す概略断
面図である。

【図２】本発明の一実施例である接合装置に使用するダ
ミーチップを示す断面図である。

【図３】本発明の一実施例である接合装置に使用するダ
ミー基板を示す断面図である。

【図４】本発明の他の実施例である接合装置を示す概略
断面図である。

【図５】考えられる接合装置を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１ 架台 ２ 真空チャンバ ２ａ 下フランジ ２ｂ 円筒部 ２ｃ 上フランジ ３ 真空ポンプ ４ 第１の接合物 ５ 第１のホルダー ６ ヒータ機構 ７ 可搬式微動台 ８ 第２の接合物 ９ 第２のホルダー １０ ヒータ機構 １１ 回転移動台 １１ａ 球 １２ 上下移動ガイド １３ 横バー １４ リードロッド １５ 横バー １６ ベローズ １７ ロードセル １８ 油圧シリンダ １９ ピストンロッド ２０ 変換器 ２１ 顕微鏡 ２２ 第１のアトムソースガン ２３ 第２のアトムソースガン ２４ 第３のアトムソースガン ２５ ダミーチップ ２５ａ 突起 ２６ ダミー基板 ２７ 真空チャンバ ２８ モータ ２９ ネジ ３０ 接合物 ３１ 接合物 ３２ 上下移動ガイド ３３ ベローズ ３４ 顕微鏡 ３５ 微動機構 ３６ 真空ポンプ ３７ アトムソースガン ３８ アトムソースガン

フロントページの続き (72)発明者 渡瀬 進一郎 東京都青梅市藤橋３丁目３番地２ 日立東 京エレクトロニクス株式会社内 (72)発明者 宇佐美 光雄 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 徳田 正秀 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 松岡 貞男 東京都青梅市藤橋３丁目３番地２ 日立東 京エレクトロニクス株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空ポンプを備えている真空チャンバ
   と、 可搬式微動台により前記真空チャンバの内部と外部との
   間を移動できる第１の接合物をセットできる第１のホル
   ダーと、 前記真空チャンバの内部において上下動できる第２の接
   合物をセットできる第２のホルダーと、 前記第２のホルダーを加圧することができる荷重印加機
   構と、 前記第１のホルダーにセットされた前記第１の接合物を
   前処理できる第１のアトムソースガンと、 前記第２のホルダーにセットされた前記第２の接合物を
   前処理できる第２のアトムソースガンと、 前記第１のホルダーにセットされた前記第１の接合物ま
   たは前記第２のホルダーにセットされた前記第２の接合
   物を前処理できる第３のアトムソースガンと、 前記第１のホルダーにセットされた前記第１の接合物お
   よび前記第２のホルダーにセットされた前記第２の接合
   物を観察できる顕微鏡とを有することを特徴とする接合
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の接合装置において、前記
   可搬式微動台および前記顕微鏡は、前記真空チャンバに
   取り付けることができると共に前記真空チャンバから取
   り外すことができることを特徴とする接合装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の接合装置におい
   て、前記第１のホルダーには前記第１の接合物を加熱す
   ることができる加熱機構が設けられており、前記第２の
   ホルダーには、前記第２の接合物を加熱することができ
   る加熱機構が設けられていることを特徴とする接合装
   置。
4. 【請求項４】 請求項１、２または３記載の接合装置に
   おいて、前記第２のホルダーには、回転移動台が設けら
   れていることを特徴とする接合装置。
5. 【請求項５】 請求項１、２、３または４記載の接合装
   置において、前記荷重印加機構の動力源は、前記真空チ
   ャンバの外部に設けられており、前記動力源は流体圧力
   を油圧力に変換することができる機構を備えていること
   を特徴とする接合装置。
6. 【請求項６】 請求項１、２、３、４または５記載の接
   合装置において、前記真空チャンバは架台の上に設けら
   れており、前記荷重印加機構における動力源は前記架台
   の下に設けられていることを特徴とする接合装置。
7. 【請求項７】 請求項１、２、３、４または５記載の接
   合装置において、前記真空チャンバは架台の下に設けら
   れており、前記荷重印加機構における動力源は前記架台
   の上に設けられていることを特徴とする接合装置。
8. 【請求項８】 請求項１、２、３、４または５記載の接
   合装置において、接合に関する駆動力発生部、力伝達機
   構、接近機構等からなる前記荷重印加機構の機構要素が
   前記真空チャンバの厚い平面フランジに集約配設されて
   いることを特徴とする接合装置。
9. 【請求項９】 請求項１、２、３、４、５、６、７また
   は８記載の接合装置において、前記第１の接合物は基板
   に複数の素子が形成されている半導体集積回路装置であ
   り、前記第２の接合物はチップに複数の素子が形成され
   ている半導体集積回路装置であることを特徴とする接合
   装置。