WO2025057736A1 - 基板処理方法、接合装置、及び接合システム - Google Patents

基板処理方法、接合装置、及び接合システム Download PDF

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WO2025057736A1
WO2025057736A1 PCT/JP2024/030683 JP2024030683W WO2025057736A1 WO 2025057736 A1 WO2025057736 A1 WO 2025057736A1 JP 2024030683 W JP2024030683 W JP 2024030683W WO 2025057736 A1 WO2025057736 A1 WO 2025057736A1
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WO
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substrate
carrier
die
bonding
attached
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Application number
PCT/JP2024/030683
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English (en)
French (fr)
Inventor
悟郎 古谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P95/00—Generic processes or apparatus for manufacture or treatments not covered by the other groups of this subclass

Definitions

  • the chip mounting system described in Patent Document 1 includes a chip supply device, a bonding device, a surface treatment device, an input/output section, and a transport section (paragraph [0225] of Patent Document 1).
  • the chip supply device supplies multiple chips individually.
  • the chips are attached to tape that covers the opening of the frame, and are pushed upward one by one and turned upside down one by one (paragraph [0251] of Patent Document 1).
  • the bonding device attaches the chips supplied from the chip supply device onto a substrate.
  • One aspect of the present disclosure provides a technique for standardizing the time it takes to bond each of multiple dies.
  • a substrate processing method includes preparing a substrate having a first base substrate and a plurality of first devices formed on the first base substrate; preparing a die-attached carrier having a carrier substrate, a carrier having a resin film formed on the carrier substrate, and a plurality of dies attached to the carrier substrate via the resin film; and bonding the substrate and the die-attached carrier to collectively bond the plurality of dies to the substrate.
  • Each of the plurality of dies has a second base substrate and a second device formed on the second base substrate. The plurality of first devices and the plurality of second devices are electrically connected collectively.
  • the time required to bond each of multiple dies can be made uniform.
  • FIG. 1 is a plan view showing a transfer system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of one example of a die attached to a tape covering an opening in a frame.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of a carrier.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a die mounted on a carrier.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a transfer device according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a top view of a bonding system according to one embodiment.
  • FIG. 7 is a flow chart illustrating a bonding method according to one embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of a substrate.
  • FIG. 1 is a plan view showing a transfer system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of one example of a die attached to a tape covering an opening in a frame.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a state at the start of welding of the welding apparatus according to one embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a state of the joining apparatus shown in FIG. 9 upon completion of joining.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a state at the start of welding of the welding apparatus according to the modified example.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a state of the welding apparatus shown in FIG. 11 upon completion of welding.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing an example of an irradiation device.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing a state of the separation device at the start of separation.
  • 15 is a cross-sectional view showing a state during the peeling process of the peeling apparatus shown in FIG.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view showing a state when the separation device shown in FIG. 14 has completed separation.
  • the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions are perpendicular to each other.
  • the X-axis and Y-axis directions are horizontal directions, and the Z-axis direction is vertical.
  • the X-axis direction includes the positive X-axis direction and the negative X-axis direction that is the opposite direction to the positive X-axis direction.
  • the Y-axis direction includes the positive Y-axis direction and the negative Y-axis direction that is the opposite direction to the positive Y-axis direction.
  • the Z-axis direction includes the positive Z-axis direction and the negative Z-axis direction that is the opposite direction to the positive Z-axis direction.
  • a transfer system 101 will be described with reference mainly to Figures 1 to 5.
  • the transfer system 101 transfers the die D from the tape TP covering the opening of the frame FR to the carrier A.
  • the carrier A has higher durability than the tape TP. Therefore, as shown in Figures 9 to 10 (or Figures 11 to 12), the joining surface Da of the die D can be appropriately treated before joining the die D to the substrate W, and the die D can be appropriately joined to the substrate W.
  • the die D has a second base substrate D1 and a second device D2 formed on the second base substrate D1.
  • the second base substrate D1 is, for example, a silicon wafer or a compound semiconductor wafer.
  • the second device D2 includes a semiconductor element, a circuit, a terminal, or the like.
  • the die D has a second device D2 electrically connected to a first device W2 of the substrate W on a bonding surface Da with the substrate W.
  • One second device D2 is electrically connected to one first device W2, but multiple second devices D2 may be electrically connected.
  • the multiple dies D are obtained, for example, by dicing the second base substrate D1 etc. while the second base substrate D1 etc. is adhered to the tape TP.
  • the bonding surface Da of the die D is protected by a protective film PF before dicing.
  • the protective film PF is disposed on the opposite side of the die D from the tape TP. The protective film PF is removed before bonding the die D to the substrate W.
  • the carrier A has a carrier substrate A1 and a resin film A2, and the die D is attached to the opposite side of the carrier substrate A1 with the resin film A2 as a reference.
  • the resin film A2 has, for example, adhesiveness.
  • the die D may be adsorbed to the resin film A2 by pressing the die D against the resin film A2.
  • the resin film A2 can be deformed so as to remove gas from between the die D and the resin film A2, and the die D can be vacuum-adsorbed to the resin film A2.
  • the carrier A does not electrostatically adsorb the die D. Therefore, a device for applying a voltage between the carrier A and the die D is not required, and the structure of the transfer device 121 can be simplified.
  • the carrier substrate A1 may be conductive or insulating.
  • the carrier substrate A1 is made of, for example, glass, silicon, aluminum, an aluminum alloy, stainless steel, or titanium.
  • the carrier substrate A1 may have a through hole penetrating the carrier substrate A1 in the thickness direction.
  • the die D can be peeled off from the carrier A by supplying gas to the through hole or by inserting a pin (not shown) into the through hole.
  • the number and arrangement of the through holes are not particularly limited. One or more through holes may be formed for each die D.
  • the resin film A2 is preferably made of a flexible material, specifically a material with an elastic modulus of 2 GPa or less, more preferably 0.5 GPa or less. From the viewpoint of durability when modifying the bonding surface Da, the resin film A2 is preferably made of, for example, polyimide or EVA (ethylene-vinyl acetate copolymer). The thickness of the resin film A2 is, for example, 10 ⁇ m. Note that, although the resin film A2 is a single layer in this embodiment, it may be made of multiple layers. For example, the resin film A2 may have a polyolefin layer and an acrylic adhesive layer.
  • the transfer system 101 includes a loading/unloading station 110, a processing station 120, and a control circuit 190.
  • the loading/unloading station 110 and the processing station 120 are arranged in this order from the negative side of the X-axis to the positive side of the X-axis.
  • the loading/unloading station 110 includes a mounting table 102.
  • Cassettes C101 to C104 are mounted on the mounting table 102.
  • Cassette C101 contains a frame FR on which a die D is attached via a tape TP.
  • Cassette C102 contains a frame FR from which the die has been peeled off.
  • Cassette C103 contains a carrier A before the die D is attached.
  • Cassette C104 contains a carrier A on which a die D is attached (i.e., a die-attached carrier DA).
  • the loading/unloading station 110 includes a transport area 111 and a transport device 112.
  • the transport area 111 is adjacent to the mounting table 102.
  • the transport area 111 extends in the Y-axis direction.
  • the transport device 112 includes a carrier transport arm 112a and a frame transport arm 112b.
  • the carrier transport arm 112a holds and transports a carrier A in the transport area 111.
  • the carrier A to be transported may be one before the die D is attached, or one after the die D has been attached (i.e., a die-attached carrier DA).
  • the frame transport arm 112b holds and transports a frame FR in the transport area 111.
  • the frame FR to be transported may be one with the die D attached, or one from which the die D has been peeled off.
  • the transport device 112 has a drive unit (not shown) that moves or rotates the carrier transport arm 112a and the frame transport arm 112b.
  • the carrier transport arm 112a and the frame transport arm 112b can move horizontally (in both the X-axis and Y-axis directions) and vertically (in the Z-axis direction), and can rotate around a vertical axis.
  • the carrier transport arm 112a and the frame transport arm 112b may be mounted on the same Y-axis slider and moved simultaneously in the Y-axis direction as shown in FIG. 1, or may be mounted on different Y-axis sliders and moved independently in the Y-axis direction.
  • the carrier transport arm 112a and the frame transport arm 112b are positioned at different heights.
  • the control circuit 190 is, for example, a computer, and includes an arithmetic unit 191 such as a CPU (Central Processing Unit), and a storage unit 192 such as a memory.
  • the storage unit 192 stores programs that control various processes executed in the transfer system 101.
  • the control circuit 190 controls the operation of the transfer system 101 by having the arithmetic unit 191 execute the programs stored in the storage unit 192.
  • a lower control circuit that controls the operation of each device constituting the transfer system 101 may be provided, and a higher-level control circuit that controls multiple lower-level control circuits may be provided.
  • the control circuit 190 may be configured with the lower control circuit and the higher-level control circuit.
  • the control circuit 190 includes electronic circuits such as a CPU, a Field Programmable Gate Array (FPGA) or an Application Specific Integrated Circuit (ASIC), and executes the various control operations described in this specification by executing instruction codes stored in memory or by being a circuit designed for a specific purpose.
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • the frame transport arm 112b removes the frame FR on which the die D is attached from the cassette C101 and transports it to the transfer device 121.
  • the carrier transport arm 112a removes the carrier A from the cassette C103 and transports it to the transfer device 121.
  • the transfer device 121 transfers the die D from the tape TP covering the opening of the frame FR to the carrier A.
  • the carrier transport arm 112a removes the carrier A on which the die D is attached (i.e., the die-attached carrier DA) from the transfer device 121 and transports it to the cassette C104.
  • the frame transport arm 112b removes the frame FR from which the die D has been peeled off from the transfer device 121 and transports it to the cassette C102.
  • the transfer device 121 includes a frame holding section 122, a pressing section 123, a carrier holding section 124, and a conveying section 125.
  • the frame holding section 122 holds the frame FR.
  • the frame FR holds the die D, for example, with the joining surface Da of the die D facing upward.
  • the pressing unit 123 locally presses the die D through the tape TP and locally deforms the tape TP.
  • the dies D can be pushed up individually, and when the transport unit 125 picks up the dies D, rubbing between the dies D can be suppressed.
  • the pressing unit 123 and the frame holding unit 122 can move relative to each other, and the position at which the die D is pushed up can be changed.
  • the carrier holding unit 124 holds the carrier A.
  • the carrier A holds the die D, for example, with the joining surface Da of the die D facing upward.
  • the transport unit 125 transports the die D with the joining surface Da of the die D facing upward.
  • the transport unit 125 does not turn the die D upside down.
  • the transport unit 125 presses the die D against the resin film A2 to adsorb it.
  • the transport unit 125 has a suction head 125a and a moving mechanism 125b.
  • the suction head 125a suctions the die D.
  • the suction head 125a suctions the die D while facing the joining surface Da of the die D.
  • the joining surface Da of the die D is covered with a protective film PF, and the suction head 125a suctions the die D via the protective film PF.
  • the suction head 125a comes into contact with the protective film PF, but does not come into contact with the die D. This prevents contamination of the joining surface Da of the die D.
  • the moving mechanism 125b moves the suction head 125a between a peeling position and an attachment position.
  • the peeling position is a position where the suction head 125a peels the die D from the tape TP.
  • the attachment position is a position where the suction head 125a attaches the die D to the carrier A.
  • An alignment mark (not shown) may be provided on the carrier A.
  • the control circuit 190 may correct the attachment position based on an image of the alignment mark.
  • the bonding system 1 manufactures a laminated substrate DAW by bonding a die-attached carrier DA and a substrate W.
  • the laminated substrate DAW has a die-attached carrier DA and a substrate W.
  • the bonding system 1 then manufactures a die-attached substrate DW by removing the carrier A from the laminated substrate DAW as shown in Figure 16.
  • the die-attached substrate DW includes a substrate W and a plurality of dies D bonded to the substrate W.
  • the substrate W has a first base substrate W1 and a plurality of first devices W2 formed on the first base substrate W1.
  • the first base substrate W1 is, for example, a silicon wafer or a compound semiconductor wafer.
  • the first devices W2 include semiconductor elements, circuits, terminals, etc.
  • the substrate W has a plurality of first devices W2 on a bonding surface Wa with the die D.
  • the first devices W2 of the substrate W and the second devices D2 of the die D are electrically connected.
  • a second die may be prepared separately from the die D.
  • the second die has a third device on its bonding surface with the substrate W, which is electrically connected to the first device W2 of the substrate W.
  • the third device has a different function, i.e., a different electrical circuit, from the second device D2.
  • the second device D2 and the third device may be electrically connected to one first device W2.
  • One third device is electrically connected to one first device W2, but multiple third devices may also be electrically connected.
  • the bonding system 1 includes a loading/unloading station 2, a first processing station 3, a second processing station 5, and a control circuit 90.
  • the loading/unloading station 2, the first processing station 3, and the second processing station 5 are arranged in this order from the negative side of the X-axis to the positive side of the X-axis.
  • the loading/unloading station 2 includes a mounting table 20.
  • Cassettes C1 to C4 are mounted on the mounting table 20.
  • Cassette C1 contains a carrier A with a die D attached (i.e., die-attached carrier DA).
  • Cassette C2 contains a carrier A from which the die D has been peeled off.
  • Cassette C3 contains a substrate W before the die-attached carrier DA is bonded.
  • Cassette C4 contains a substrate W after the carrier A has been removed from the laminated substrate DAW (i.e., die-attached substrate DW).
  • carrier A has the same diameter as substrate W.
  • the transport arm that transports carrier A and the transport arm that transports substrate W can have the same model number (i.e., the same dimensions and shape), reducing costs.
  • the first activation device 37 and the second activation device 39, or the first hydrophilization device 38 and the second hydrophilization device 40 can have the same model number, reducing costs. This also prevents the device from becoming too large.
  • the loading/unloading station 2 includes a third transport area 21 and a third transport device 22.
  • the third transport area 21 is adjacent to the mounting table 20.
  • the third transport area 21 extends in the Y-axis direction.
  • the third transport device 22 includes a third carrier transport arm 22a and a third substrate transport arm 22b.
  • the third carrier transport arm 22a holds and transports a carrier A in the third transport area 21.
  • the carrier A to be transported may be one to which a die D is attached (i.e., a die-attached carrier DA) or one to which a die D has been peeled off.
  • the third substrate transport arm 22b holds and transports a substrate W in the third transport area 21.
  • the substrate W to be transported may be one to which a die-attached carrier DA has not yet been joined or one to which a carrier A has been removed from a laminated substrate DAW (i.e., a die-attached substrate DW).
  • the third transport device 22 has a drive unit (not shown) that moves or rotates the third carrier transport arm 22a and the third substrate transport arm 22b.
  • the third carrier transport arm 22a and the third substrate transport arm 22b can move horizontally (in both the X-axis and Y-axis directions) and vertically (in the Z-axis direction), and can rotate around a vertical axis.
  • the third carrier transport arm 22a and the third substrate transport arm 22b may be mounted on the same Y-axis slider and moved simultaneously in the Y-axis direction as shown in FIG. 6, or may be mounted on different Y-axis sliders and moved independently in the Y-axis direction.
  • the third carrier transport arm 22a and the third substrate transport arm 22b are positioned at different heights.
  • the first processing station 3 includes a first transfer area 31 and a first transfer device 32.
  • the first transfer area 31 extends in the X-axis direction.
  • the first transfer device 32 includes a first carrier transfer arm 32a and a first substrate transfer arm 32b.
  • the first carrier transfer arm 32a holds and transfers a carrier A in the first transfer area 31.
  • the carrier A to be transferred may be one to which a die D is attached (i.e., a die-attached carrier DA), one to which a die-attached carrier DA and a substrate W are joined (i.e., a laminated substrate DAW), or one from which a die D has been peeled off.
  • the first substrate transfer arm 32b holds and transfers a substrate W in the first transfer area 31.
  • the substrate W to be transferred may be one to which a die-attached carrier DA has not yet been joined, or one to which a carrier A has been removed from a laminated substrate DAW (i.e., a die-attach
  • the first transport device 32 has a drive unit (not shown) that moves or rotates the first carrier transport arm 32a and the first substrate transport arm 32b.
  • the first carrier transport arm 32a and the first substrate transport arm 32b can move horizontally (in both the X-axis and Y-axis directions) and vertically (in the Z-axis direction), and can rotate around a vertical axis.
  • the first carrier transport arm 32a and the first substrate transport arm 32b may be mounted on the same X-axis slider and moved simultaneously in the X-axis direction as shown in FIG. 6, or may be mounted on different X-axis sliders and moved independently in the X-axis direction.
  • the first carrier transport arm 32a and the first substrate transport arm 32b are positioned at different heights.
  • the first processing station 3 includes a third transition device 34, a fourth transition device 35, a cleaning device 36, a first activation device 37, a first hydrophilization device 38, a second activation device 39, a second hydrophilization device 40, and a bonding device 41.
  • the third transition device 34, the fourth transition device 35, the cleaning device 36, the first activation device 37, the first hydrophilization device 38, the second activation device 39, the second hydrophilization device 40, and the bonding device 41 are adjacent to the first transport area 31.
  • the third transition device 34 is provided between the third transport area 21 and the first transport area 31, and temporarily stores the carrier A.
  • the third transition device 34 relays the carrier A between the third carrier transport arm 22a and the first carrier transport arm 32a.
  • the relaying carrier A may be one with a die D attached (i.e., a die-attached carrier DA) or one from which the die D has been peeled off.
  • the fourth transition device 35 is provided between the third transfer area 21 and the first transfer area 31, and temporarily stores the substrate W.
  • the fourth transition device 35 relays the substrate W between the third substrate transfer arm 22b and the first substrate transfer arm 32b.
  • the substrate W to be relayed may be one before the die-attached carrier DA is joined, or one from which the carrier A has been removed from the laminated substrate DAW (i.e., a die-attached substrate DW).
  • the cleaning device 36 removes the protective film PF from the die D while the die D is held by the carrier A.
  • the protective film PF protects the bonding surface Da of the die D, for example, during dicing. If the protective film PF is water-soluble, the cleaning device 36 supplies pure water to the protective film PF. After removing the protective film PF from the die D, the cleaning device 36 may further clean the bonding surface Da of the die D. This can improve the quality of the processing of the bonding surface Da of the die D that is performed thereafter.
  • the first activation device 37 activates the bonding surface Da of the die D while the die D is held by the carrier A.
  • the first activation device 37 is, for example, a plasma processing device.
  • oxygen gas which is a processing gas
  • the bonding surface Da of the die D is activated by irradiating the oxygen ions onto the bonding surface Da of the die D.
  • the processing gas is not limited to oxygen gas, and may be, for example, nitrogen gas, etc.
  • the first hydrophilization device 38 hydrophilizes the bonding surface Da of the die D while the die D is held by the carrier A.
  • the first hydrophilization device 38 supplies pure water (e.g., deionized water) onto the die D while rotating the carrier A held by the spin chuck.
  • the pure water imparts OH groups to the bonding surface Da of the die D, which has been activated in advance.
  • the die D and the substrate W can be bonded by utilizing hydrogen bonds between the OH groups.
  • the second activation device 39 activates the bonding surface Wa of the substrate W.
  • the second activation device 39 is, for example, a plasma processing device.
  • oxygen gas which is a processing gas
  • the bonding surface Wa of the substrate W is activated by irradiating the oxygen ions onto the bonding surface Wa of the substrate W.
  • the processing gas is not limited to oxygen gas, and may be, for example, nitrogen gas, etc.
  • the second hydrophilization device 40 hydrophilizes the bonding surface Wa of the substrate W.
  • the second hydrophilization device 40 supplies pure water (e.g., deionized water) onto the substrate W while rotating the substrate W held by the spin chuck.
  • the pure water imparts OH groups to the bonding surface Wa of the substrate W, which has been activated in advance.
  • the die D and the substrate W can be bonded by utilizing hydrogen bonds between the OH groups.
  • the bonding device 41 bonds a substrate W and a die-attached carrier DA together, thereby bonding multiple dies D to the substrate W at once.
  • a plurality of first devices W2 and a plurality of second devices D2 are electrically connected together. Compared to bonding the dies D one by one to the substrate W, the time required to bond each of the multiple dies D can be made uniform, and variation in bonding quality can be reduced. Details of the bonding device 41 will be described later.
  • the mounting position of the die D is adjusted for each die D by the transfer device 121, and the accuracy of the bonding position of the die D can be improved. Note that even if the die D is transported one by one from the tape TP to the carrier A in order to adjust the mounting position of the die D for each die D, the variation in bonding quality does not increase. This is because the carrier A is eventually separated from the die D.
  • the second processing station 5 includes a second transfer area 51 and a second transfer device 52.
  • the second transfer area 51 extends in the X-axis direction.
  • the second transfer device 52 includes a second carrier transfer arm 52a and a second substrate transfer arm 52b.
  • the second carrier transfer arm 52a holds and transfers a carrier A in the second transfer area 51.
  • the carrier A to be transferred may be a substrate W bonded to a die-attached carrier DA (i.e., a laminated substrate DAW) or a substrate from which the die D has been peeled off.
  • the second substrate transfer arm 52b holds and transfers a substrate W in the second transfer area 51.
  • the substrate W to be transferred may be a substrate W bonded to a die-attached carrier DA (i.e., a laminated substrate DAW) or a substrate W from which the carrier A has been removed (i.e., a substrate DW with a die).
  • a die-attached carrier DA i.e., a laminated substrate DAW
  • a substrate W from which the carrier A has been removed i.e., a substrate DW with a die
  • the second transport device 52 has a drive unit (not shown) that moves or rotates the second carrier transport arm 52a and the second substrate transport arm 52b.
  • the second carrier transport arm 52a and the second substrate transport arm 52b can move horizontally (in both the X-axis and Y-axis directions) and vertically (in the Z-axis direction), and can rotate around a vertical axis.
  • the second carrier transport arm 52a and the second substrate transport arm 52b may be mounted on the same X-axis slider and moved simultaneously in the X-axis direction as shown in FIG. 6, or may be mounted on different X-axis sliders and moved independently in the X-axis direction.
  • the second carrier transport arm 52a and the second substrate transport arm 52b are positioned at different heights.
  • the second processing station 5 includes a first transition device 54, a second transition device 55, an inversion device 56, an annealing device 57, an irradiation device 58, and a peeling device 59.
  • the first transition device 54, the second transition device 55, the inversion device 56, the annealing device 57, the irradiation device 58, and the peeling device 59 are adjacent to the second transfer region 51. Equipped with.
  • the first transition device 54 is provided between the first transport area 31 and the second transport area 51, and temporarily stores the carrier A.
  • the first transition device 54 relays the carrier A between the first carrier transport arm 32a and the second carrier transport arm 52a.
  • the relaying carrier A may be a carrier DA with a die attached and a substrate W joined together (i.e., a laminated substrate DAW), or a carrier from which the die D has been peeled off.
  • the second transition device 55 is provided between the first transport area 31 and the second transport area 51, and temporarily stores the substrate W.
  • the second transition device 55 relays the substrate W between the first substrate transport arm 32b and the second substrate transport arm 52b.
  • the relayed substrate W may be a laminated substrate DAW from which the carrier A has been removed (i.e., a substrate DW with a die attached).
  • the inversion device 56 inverts the laminated substrate DAW upside down, so that the carrier substrate A1 faces upward.
  • the inversion (step S108) is preferably performed after annealing (step S107) and before UV irradiation (step S109). In other words, the inversion is preferably performed after improving the bonding strength between the die D and the substrate W and before reducing the adhesion of the resin film A2.
  • the annealing device 57 anneals (heats) the laminated substrate DAW. Before the heat treatment, the die D and the substrate W are bonded by hydrogen bonds between OH groups. The heat treatment causes a dehydration condensation reaction, resulting in covalent bonds and improving the bonding strength between the die D and the substrate W.
  • the irradiation device 58 irradiates the resin film A2 with ultraviolet light through the carrier substrate A1 as shown in FIG. 13.
  • the carrier substrate A1 may be a glass substrate.
  • the peeling device 59 peels off the multiple dies D and the carrier A, as shown in Figures 14 to 16.
  • the carrier A can be removed from the laminated substrate DAW, and the carrier A and the substrate DW with the dies can be separated.
  • the separated carrier A can be reused after replacing the resin film A2. Details of the peeling device 59 will be described later.
  • the control circuit 90 is, for example, a computer, and includes an arithmetic unit 91 such as a CPU (Central Processing Unit), and a storage unit 92 such as a memory.
  • the storage unit 92 stores programs that control various processes executed in the bonding system 1.
  • the control circuit 90 controls the operation of the bonding system 1 by having the arithmetic unit 91 execute the programs stored in the storage unit 92.
  • a lower control circuit that controls the operation of each device constituting the bonding system 1 may be provided, and a higher-level control circuit that controls multiple lower-level control circuits may be provided.
  • the control circuit 90 may be composed of the lower-level control circuit and the higher-level control circuit.
  • the control circuit 90 includes electronic circuits such as a CPU, FPGA (Field Programmable Gate Array) or ASIC (Application Specific Integrated Circuit), and executes the various control operations described in this specification by executing instruction codes stored in memory or by being a circuit designed for a specific purpose.
  • electronic circuits such as a CPU, FPGA (Field Programmable Gate Array) or ASIC (Application Specific Integrated Circuit)
  • FIG. 7 a joining method according to one embodiment will be described with reference to FIG. 7.
  • the process of FIG. 7 is performed under the control of the control circuit 90.
  • the third carrier transport arm 22a removes the die-attached carrier DA from the cassette C1 and transports it to the third transition device 34.
  • the first carrier transport arm 32a removes the die-attached carrier DA from the third transition device 34 and transports it to the cleaning device 36.
  • the cleaning device 36 removes the protective film PF from the die D while the die D is held by the carrier A (step S101).
  • the first carrier transport arm 32a takes the carrier DA with the die from the cleaning device 36 and transports it to the first activation device 37.
  • the first activation device 37 activates the bonding surface Da of the die D while the die D is held by the carrier A (step S102).
  • the first carrier transport arm 32a removes the die-attached carrier DA from the first activation device 37 and transports it to the first hydrophilization device 38.
  • the first hydrophilization device 38 hydrophilizes the bonding surface Da of the die D while the die D is held by the carrier A (step S103). After that, the first carrier transport arm 32a removes the die-attached carrier DA from the first hydrophilization device 38 and transports it to the bonding device 41.
  • the third substrate transport arm 22b removes the substrate W from the cassette C3 and transports it to the fourth transition device 35. Then, the first substrate transport arm 32b removes the substrate W from the fourth transition device 35 and transports it to the second activation device 39.
  • the second activation device 39 activates the bonding surface Wa of the substrate W (step S104).
  • the first substrate transport arm 32b removes the substrate W from the second activation device 39 and transports it to the second hydrophilization device 40.
  • the second hydrophilization device 40 hydrophilizes the bonding surface Wa of the substrate W (step S105).
  • the first substrate transport arm 32b removes the substrate W from the second hydrophilization device 40 and transports it to the bonding device 41.
  • the bonding device 41 bonds the substrate W and the die-attached carrier DA to bond multiple dies D to the substrate W at once (step S106). This results in a laminated substrate DAW.
  • the first carrier transport arm 32a then removes the laminated substrate DAW from the bonding device 41 and transports it to the first transition device 54.
  • the second carrier transport arm 52a then removes the laminated substrate DAW from the first transition device 54 and transports it to the annealing device 57.
  • the annealing device 57 anneals (heats) the laminated substrate DAW (step S107).
  • the heat treatment causes a dehydration condensation reaction, which creates covalent bonds and improves the bonding strength between the die D and the substrate W.
  • the second carrier transport arm 52a then removes the laminated substrate DAW from the annealing device 57 and transports it to the inversion device 56.
  • the inversion device 56 inverts the laminated substrate DAW upside down (step S108). This allows the carrier substrate A1 to face upward.
  • the second substrate transport arm 52b removes the laminated substrate DAW from the inversion device 56 and transports it to the irradiation device 58.
  • the irradiation device 58 irradiates the resin film A2 with ultraviolet light through the carrier substrate A1 (step S109).
  • the adhesiveness of the resin film A2 can be reduced, making it easier to peel the carrier A and the die D.
  • the second substrate transport arm 52b removes the laminated substrate DAW from the irradiation device 58 and transports it to the peeling device 59.
  • the peeling device 59 peels off the multiple dies D and the carrier A (step S110).
  • the carrier A can be removed from the laminated substrate DAW, and the carrier A and the substrate DW with the dies can be separated.
  • the separated carrier A can be reused after replacing the resin film A2.
  • the second substrate transport arm 52b removes the die-attached substrate DW from the peeling device 59 and transports it to the second transition device 55.
  • the first substrate transport arm 32b removes the die-attached substrate DW from the second transition device 55 and transports it to the fourth transition device 35.
  • the third substrate transport arm 22b removes the die-attached substrate DW from the fourth transition device 35 and stores it in cassette C4.
  • the second carrier transport arm 52a then removes carrier A from the peeling device 59 and transports it to the first transition device 54.
  • the first carrier transport arm 32a removes carrier A from the first transition device 54 and transports it to the third transition device 34.
  • the third carrier transport arm 22a removes carrier A from the third transition device 34 and stores it in cassette C2.
  • the bonding device 41 includes, for example, a first holding unit 61, a second holding unit 62, and a drive unit 63.
  • the first holding unit 61 holds the substrate W from the opposite side to the second holding unit 62, with the bonding surface Wa of the substrate W facing the second holding unit 62.
  • the second holding unit 62 holds the die-attached carrier DA from the opposite side to the first holding unit 61, with the bonding surface Da of the die D facing the first holding unit 61.
  • the drive unit 63 moves the first holding unit 61 and the second holding unit 62 relatively to bond the substrate W and the die-attached carrier DA together, thereby bonding multiple dies D to the substrate W at once.
  • the first holding part 61 is provided, for example, above the second holding part 62.
  • the first holding part 61 holds the substrate W from above with the joining surface Wa of the substrate W facing downward.
  • the first holding part 61 vacuum-adsorbs the substrate W.
  • the second holding part 62 holds the die-attached carrier DA from below with the joining surface Da of the die D facing upward, for example.
  • the second holding part 62 vacuum-adsorbs the die-attached carrier DA.
  • the arrangement of the first holding part 61 and the second holding part 62 may be reversed, and the first holding part 61 may be provided below the second holding part 62.
  • the first holding part 61 may hold the substrate W from below with the joining surface Wa of the substrate W facing upward.
  • the second holding part 62 may hold the die-attached carrier DA from above with the joining surface Da of the die D facing downward.
  • the bonding device 41 may include a first imaging unit 64 and a second imaging unit 65.
  • the first imaging unit 64 images the bonding surface Wa of the substrate W held by the first holding unit 61.
  • the first imaging unit 64 is provided in the second holding unit 62.
  • the second imaging unit 65 images the bonding surface Da of the die D constituting the die-attached carrier DA held by the second holding unit 62.
  • the second imaging unit 65 is provided in the first holding unit 61.
  • the second imaging unit 65 may image the alignment mark of the carrier A instead of imaging the bonding surface Da of the die D.
  • the control circuit 90 controls the drive unit 63 based on images captured by the first imaging unit 64 and the second imaging unit 65.
  • the drive unit 63 has, for example, a first drive unit 63a and a second drive unit 63b.
  • the first drive unit 63a rotates the first holding unit 61 around a vertical axis.
  • the second drive unit 63b moves the second holding unit 62 in the horizontal direction (both the X-axis direction and the Y-axis direction) and the vertical direction (the Z-axis direction). After aligning the substrate W and the die D, the substrate W and the die D can be joined.
  • the configuration of the drive unit 63 is not particularly limited.
  • the drive unit 63 may rotate and move only one of the first holding unit 61 and the second holding unit 62.
  • the bonding device 41 bonds the substrate W and the die-attached carrier DA while holding both horizontally as shown in Figures 9 and 10, but as shown in Figures 11 and 12, the substrate W and the die-attached carrier DA may be bonded by bending at least one of the substrate W and the die-attached carrier DA.
  • the differences between the bonding device 41 according to the modified example and the bonding device 41 according to the embodiment described above will be mainly described.
  • the drive unit 63 may have a pushing unit 63c.
  • the pushing unit 63c has, for example, a pushing pin that pushes the center of the substrate W toward the die-attached carrier DA.
  • the pushing unit 63c is provided on the first holding unit 61.
  • the first holding unit 61 holds the center of the substrate W and the peripheral portion of the substrate W independently.
  • a desired gap is formed between the substrate W and the die-attached carrier DA, as shown by the solid line in FIG. 11.
  • the first holding portion 61 holds both the central portion of the substrate W and the peripheral portion of the substrate W.
  • the first holding portion 61 releases its hold on the central portion of the substrate W, and the pushing portion 63c pushes the central portion of the substrate W towards the die-attached carrier DA.
  • the central portion of the substrate W comes into contact with the die D, and the central portion of the substrate W and the die D are joined.
  • the first holding portion 61 releases its hold on the peripheral portion of the substrate W, and the peripheral portion of the substrate W falls due to gravity.
  • the peripheral portion of the substrate W comes into contact with the die D, and the peripheral portion of the substrate W and the die D are bonded together.
  • the bonding of the substrate W and the die D can be progressed sequentially from the center of the substrate W toward the peripheral portion. This makes it possible to suppress the entrapment of air bubbles.
  • the pushing portion 63c pushes the center of the substrate W toward the die-attached carrier DA, but it may also push the center of the die-attached carrier DA toward the substrate W.
  • the pushing portion 63c is provided on the second holding portion 62.
  • the second holding portion 62 holds the center of the die-attached carrier DA and the peripheral portion of the die-attached carrier DA independently.
  • the peeling device 59 peels off multiple dies D and the carrier A. It can remove the carrier A from the laminated substrate DAW, and separate the carrier A from the die-attached substrate DW.
  • the peeling device 59 sequentially peels off the carrier A and the die D from one end of the carrier A to the other end.
  • the peeling device 59 includes, for example, a first holding unit 71, a second holding unit 72, a peeling start point forming unit 73, and a peeling progress unit 74.
  • the first holding part 71 holds one side (e.g., the bottom side) of the laminated substrate DAW.
  • the first holding part 71 holds, for example, the substrate W.
  • the second holding part 72 holds the opposite side (e.g., the top side) of the laminated substrate DAW.
  • the second holding part 72 holds, for example, the carrier A.
  • the peeling start point forming part 73 forms a peeling start point at the interface between the die D and the carrier A by inserting a blade 73a into the interface.
  • the peeling progress part 74 bends and deforms the second holding part 72, thereby sequentially progressing the peeling between the carrier A and the die D from one end (the peeling start point) of the carrier A to the other end.
  • the second holding portion 72 has, for example, multiple suction pads 72a and an elastic plate 72b that holds the multiple suction pads 72a.
  • the multiple suction pads 72a are each suspended from the horizontal elastic plate 72b and vacuum-suck the top surface of the laminated substrate DAW.
  • One suction pad 72a is positioned so that it overlaps with the peeling start point when viewed from above.
  • the remaining suction pads 72a are positioned at intervals in the direction in which peeling progresses.
  • the top surface of the laminated substrate DAW deforms in response to the bending deformation of the elastic plate 72b.
  • the peeling progress section 74 has, for example, a number of actuators 74a, 74b.
  • the actuators 74a, 74b are suspended from a fixed section 74c.
  • An elastic plate 72b is fixed to the lower end of each of the actuators 74a, 74b.
  • the actuators 74a, 74b are arranged at intervals in the peeling progress direction, and by lifting the elastic plate 72b in order as shown in Figures 14 to 16, the peeling between the carrier A and the die D progresses sequentially from one end (the peeling starting point) of the carrier A to the other end.
  • Bonding system 41 Bonding device A Carrier A1 Carrier substrate A2 Resin film D Die D1 Second base substrate D2 Second device Da Bonding surface DA Carrier with die DW Substrate with die W Substrate W1 First base substrate W2 First device Wa Bonding surface

Landscapes

  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

基板処理方法は、第１下地基板と、前記第１下地基板に形成された複数の第１デバイスと、を有する基板を準備することと、キャリア基板と前記キャリア基板に形成された樹脂膜を有するキャリアと、前記樹脂膜を介して前記キャリア基板に装着された複数のダイと、を有する、ダイ付きキャリアを準備することと、前記基板と前記ダイ付きキャリアとを接合することで、前記基板に対して複数の前記ダイを一括で接合することと、を有する。複数の前記ダイは、それぞれ、第２下地基板と、前記第２下地基板に形成された第２デバイスと、を有する。複数の第１デバイスと複数の第２デバイスが一括で電気的に接続される。

Description

基板処理方法、接合装置、及び接合システム
　本開示は、基板処理方法、接合装置、及び接合システムに関する。
　特許文献１に記載のチップ実装システムは、チップ供給装置と、ボンディング装置と、表面処理装置と、搬出入部と、搬送部と、を備える（特許文献１の段落［０２２５］）。チップ供給装置は、複数のチップを個別に供給する。チップは、フレームの開口部を覆うテープに接着されており、１個ずつ上方に突き上げられ、１個ずつ上下反転される（特許文献１の段落［０２５１］）。ボンディング装置は、チップ供給装置から供給されたチップを基板上に取り付ける。
日本国特許第６３３７４００号公報
　本開示の一態様は、複数のダイのそれぞれの接合にかかる時間を均一化する、技術を提供する。
　本開示の一態様に係る基板処理方法は、第１下地基板と、前記第１下地基板に形成された複数の第１デバイスと、を有する基板を準備することと、キャリア基板と前記キャリア基板に形成された樹脂膜を有するキャリアと、前記樹脂膜を介して前記キャリア基板に装着された複数のダイと、を有する、ダイ付きキャリアを準備することと、前記基板と前記ダイ付きキャリアとを接合することで、前記基板に対して複数の前記ダイを一括で接合することと、を有する。複数の前記ダイは、それぞれ、第２下地基板と、前記第２下地基板に形成された第２デバイスと、を有する。複数の第１デバイスと複数の第２デバイスが一括で電気的に接続される。
　本開示の一態様によれば、複数のダイのそれぞれの接合にかかる時間を均一化することができる。
図１は、一実施形態に係る載せ替えシステムを示す平面図である。 図２は、フレームの開口部を覆うテープに装着したダイの一例を示す断面図である。 図３は、キャリアの一例を示す断面図である。 図４は、キャリアに装着したダイの一例を示す断面図である。 図５は、一実施形態に係る載せ替え装置を示す断面図である。 図６は、一実施形態に係る接合システムを示す平面図である。 図７は、一実施形態に係る接合方法を示すフローチャートである。 図８は、基板の一例を示す断面図である。 図９は、一実施形態に係る接合装置の接合開始時の状態を示す断面図である。 図１０は、図９に示す接合装置の接合完了時の状態を示す断面図である。 図１１は、変形例に係る接合装置の接合開始時の状態を示す断面図である。 図１２は、図１１に示す接合装置の接合完了時の状態を示す断面図である。 図１３は、照射装置の一例を示す断面図である。 図１４は、剥離装置の剥離開始時の状態を示す断面図である。 図１５は、図１４に示す剥離装置の剥離途中の状態を示す断面図である。 図１６は、図１４に示す剥離装置の剥離完了時の状態を示す断面図である。
　以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略することがある。本明細書において、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は互いに垂直な方向である。Ｘ軸方向及びＹ軸方向は水平方向、Ｚ軸方向は鉛直方向である。Ｘ軸方向は、Ｘ軸正方向と、Ｘ軸正方向とは反対方向であるＸ軸負方向とを含む。Ｙ軸方向は、Ｙ軸正方向と、Ｙ軸正方向とは反対方向であるＹ軸負方向とを含む。Ｚ軸方向は、Ｚ軸正方向と、Ｚ軸正方向とは反対方向であるＺ軸負方向とを含む。
　先ず、主に図１～図５を参照して、一実施形態に係る載せ替えシステム１０１について説明する。載せ替えシステム１０１は、図５に示すように、フレームＦＲの開口部を覆うテープＴＰからキャリアＡにダイＤを載せ替える。キャリアＡは、テープＴＰに比べて、高い耐久性を有する。それゆえ、図９～図１０（又は図１１～図１２）に示すようにダイＤと基板Ｗを接合する前に、ダイＤの接合面Ｄａを適切に処理でき、ダイＤと基板Ｗを適切に接合できる。
　ダイＤは、第２下地基板Ｄ１と、第２下地基板Ｄ１の上に形成された第２デバイスＤ２と、を有する。第２下地基板Ｄ１は、例えば、シリコンウェハ又は化合物半導体ウェハである。第２デバイスＤ２は、半導体素子、回路、又は端子などを含む。ダイＤは、基板Ｗとの接合面Ｄａに、基板Ｗの第１デバイスＷ２と電気的に接続される第２デバイスＤ２を有する。１つの第１デバイスＷ２に対して、１つの第２デバイスＤ２が電気的に接続されるが、複数の第２デバイスＤ２が電気的に接続されてもよい。
　複数のダイＤは、例えば第２下地基板Ｄ１等をテープＴＰに接着した状態で第２下地基板Ｄ１等をダイシングすることで得られる。ダイＤの接合面Ｄａは、ダイシング前に保護膜ＰＦで保護される。保護膜ＰＦは、ダイＤを挟んでテープＴＰとは反対側に配置される。保護膜ＰＦは、ダイＤと基板Ｗを接合する前に除去される。
　キャリアＡは、図４に示すように、キャリア基板Ａ１と樹脂膜Ａ２とを有し、樹脂膜Ａ２を基準としてキャリア基板Ａ１とは反対側にダイＤを装着する。樹脂膜Ａ２は、例えば粘着性を有する。なお、樹脂膜Ａ２は、ダイＤを樹脂膜Ａ２に押し付けることで、ダイＤを吸着してもよい。ダイＤを樹脂膜Ａ２に押し付けることで、ダイＤと樹脂膜Ａ２の間からガスを抜くように樹脂膜Ａ２を変形でき、樹脂膜Ａ２にダイＤを真空吸着させることができる。キャリアＡは、ダイＤを静電吸着しない。それゆえ、キャリアＡとダイＤの間に電圧を印可する装置が不要であり、載せ替え装置１２１の構造を簡略化できる。
　キャリア基板Ａ１は、導電性を有してもよいし、絶縁性を有してもよい。キャリア基板Ａ１は、例えばガラス、シリコン、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス又はチタンで構成される。図示しないが、キャリア基板Ａ１には、キャリア基板Ａ１を厚み方向に貫通する貫通孔が形成されてもよい。貫通孔にガスを供給すること、又は貫通孔に図示しないピンを差し込むことで、ダイＤをキャリアＡから剥離できる。貫通孔の数及び配置は、特に限定されない。貫通孔は、ダイＤごとに１つ以上形成されればよい。
　樹脂膜Ａ２は、柔軟性を有する材料、具体的には弾性率が２ＧＰａ以下、より好ましくは０．５ＧＰａ以下である材料で構成されることが好ましい。樹脂膜Ａ２は、接合面Ｄａの改質時における耐久性の観点から、例えばポリイミド又はＥＶＡ（エチレン・酢酸ビニル共重合体）で構成されることが好ましい。樹脂膜Ａ２の厚みは、例えば１０μｍである。なお、樹脂膜Ａ２は、本実施形態では単層であるが、複数層でもよい。例えば、樹脂膜Ａ２は、ポリオレフィン層と、アクリル粘着剤層とを有してもよい。
　図１に示すように、載せ替えシステム１０１は、搬入出ステーション１１０と、処理ステーション１２０と、制御回路１９０と、を備える。搬入出ステーション１１０と、処理ステーション１２０とは、この順番で、Ｘ軸負方向側からＸ軸正方向側に並ぶ。
　搬入出ステーション１１０は、載置台１０２を備える。載置台１０２には、カセットＣ１０１～Ｃ１０４が載置される。カセットＣ１０１は、ダイＤがテープＴＰを介して装着されたフレームＦＲを収容する。カセットＣ１０２は、ダイが剥離されたフレームＦＲを収容する。カセットＣ１０３は、ダイＤが装着される前のキャリアＡを収容する。カセットＣ１０４は、ダイＤが装着されたキャリアＡ（つまり、ダイ付きキャリアＤＡ）を収容する。
　搬入出ステーション１１０は、搬送領域１１１と搬送装置１１２とを備える。搬送領域１１１は、載置台１０２に隣接する。搬送領域１１１は、Ｙ軸方向に延びている。搬送装置１１２は、キャリア搬送アーム１１２ａとフレーム搬送アーム１１２ｂとを有する。キャリア搬送アーム１１２ａは、搬送領域１１１において、キャリアＡを保持して搬送する。搬送するキャリアＡは、ダイＤが装着される前のものでも、ダイＤが装着された後のもの（つまり、ダイ付きキャリアＤＡ）でもよい。フレーム搬送アーム１１２ｂは、搬送領域１１１において、フレームＦＲを保持して搬送する。搬送するフレームＦＲは、ダイＤが装着されたものでも、ダイＤが剥離されたものでもよい。
　搬送装置１１２は、キャリア搬送アーム１１２ａとフレーム搬送アーム１１２ｂを移動又は回転させる図示しない駆動部を有する。キャリア搬送アーム１１２ａとフレーム搬送アーム１１２ｂは、水平方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向の両方向）及び鉛直方向（Ｚ軸方向）の移動と、鉛直軸を中心とする回転とが可能である。
　キャリア搬送アーム１１２ａとフレーム搬送アーム１１２ｂは、図１に示すように同じＹ軸スライダに搭載され同時にＹ軸方向に移動させられてもよいし、異なるＹ軸スライダに搭載され独立にＹ軸方向に移動させられてもよい。キャリア搬送アーム１１２ａとフレーム搬送アーム１１２ｂは、異なる高さに配置される。
　処理ステーション１２０は、載せ替え装置１２１を備える。載せ替え装置１２１は、搬送領域１１１に隣接している。キャリア搬送アーム１１２ａは、カセットＣ１０３、Ｃ１０４と載せ替え装置１２１の間で、キャリアＡを保持して搬送する。フレーム搬送アーム１１２ｂは、カセットＣ１０１、Ｃ１０２と載せ替え装置１２１の間で、フレームＦＲを保持して搬送する。載せ替え装置１２１は、フレームＦＲの開口部を覆うテープＴＰからキャリアＡにダイＤを載せ替える。
　制御回路１９０は、例えばコンピュータであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算部１９１と、メモリなどの記憶部１９２と、を備える。記憶部１９２には、載せ替えシステム１０１において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御回路１９０は、記憶部１９２に記憶されたプログラムを演算部１９１に実行させることにより、載せ替えシステム１０１の動作を制御する。載せ替えシステム１０１を構成する装置ごとに装置の動作を制御する下位の制御回路が設けられ、複数の下位の制御回路を統括制御する上位の制御回路が設けられてもよい。下位の制御回路と上位の制御回路とで制御回路１９０が構成されてもよい。
　制御回路１９０は、ＣＰＵ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）又はＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の電子回路を含み、メモリに格納された命令コードを実行することにより、または特殊用途向けに回路設計されることにより、本願明細書に記載の各種制御動作を実行する。
　次に、一実施形態に係る載せ替え方法について説明する。下記の動作は、制御回路１９０による制御下で行われる。先ず、フレーム搬送アーム１１２ｂが、ダイＤが装着されたフレームＦＲをカセットＣ１０１から取り出し、載せ替え装置１２１に搬送する。また、キャリア搬送アーム１１２ａが、キャリアＡをカセットＣ１０３から取り出し、載せ替え装置１２１に搬送する。次に、載せ替え装置１２１が、フレームＦＲの開口部を覆うテープＴＰからキャリアＡにダイＤを載せ替える。その後、キャリア搬送アーム１１２ａが、ダイＤが装着されたキャリアＡ（つまり、ダイ付きキャリアＤＡ）を載せ替え装置１２１から取り出し、カセットＣ１０４に搬送する。また、フレーム搬送アーム１１２ｂが、ダイＤが剥離されたフレームＦＲを載せ替え装置１２１から取り出し、カセットＣ１０２に搬送する。
　次に、主に図５を参照して、載せ替え装置１２１の一例について説明する。載せ替え装置１２１は、フレーム保持部１２２と、押圧部１２３と、キャリア保持部１２４と、搬送部１２５と、を備える。フレーム保持部１２２は、フレームＦＲを保持する。フレームＦＲは、例えば、ダイＤの接合面Ｄａを上に向けた状態でダイＤを保持する。
　押圧部１２３は、テープＴＰを介してダイＤを局所的に押すと共にテープＴＰを局所的に変形させる。ダイＤを個別に突き上げることができ、搬送部１２５がダイＤをピックアップする際に、ダイＤ同士が擦れ合うことを抑制できる。押圧部１２３とフレーム保持部１２２は相対的に移動可能であり、ダイＤを突き上げる位置を変更可能である。
　キャリア保持部１２４は、キャリアＡを保持する。キャリアＡは、例えば、ダイＤの接合面Ｄａを上に向けた状態で、ダイＤを保持する。搬送部１２５は、ダイＤの接合面Ｄａを上に向けた状態でダイＤを搬送する。搬送部１２５は、ダイＤを上下反転しない。搬送部１２５は、ダイＤを樹脂膜Ａ２に押し付けて吸着させる。
　搬送部１２５は、吸着ヘッド１２５ａと、移動機構１２５ｂと、を有する。吸着ヘッド１２５ａは、ダイＤを吸着する。吸着ヘッド１２５ａは、ダイＤの接合面Ｄａに対向した状態でダイＤを吸着する。ダイＤの接合面Ｄａは保護膜ＰＦで覆われており、吸着ヘッド１２５ａは保護膜ＰＦを介してダイＤを吸着する。吸着ヘッド１２５ａは、保護膜ＰＦに接触し、ダイＤに接触しない。よって、ダイＤの接合面Ｄａの汚染を防止できる。
　移動機構１２５ｂは、剥離位置と装着位置との間で吸着ヘッド１２５ａを移動させる。剥離位置は、吸着ヘッド１２５ａがダイＤをテープＴＰから剥離する位置である。装着位置は、吸着ヘッド１２５ａがダイＤをキャリアＡに装着する位置である。キャリアＡには、図示しないアライメントマークが設けられてもよい。制御回路１９０は、アライメントマークを撮像した画像に基づき装着位置を補正してもよい。
　次に、主に図６～図１６を参照して、一実施形態に係る接合システム１について説明する。接合システム１は、図９～図１０（又は図１１～図１２）に示すように、ダイ付きキャリアＤＡと基板Ｗを接合することで、積層基板ＤＡＷを製造する。積層基板ＤＡＷは、ダイ付きキャリアＤＡと基板Ｗを有する。その後、接合システム１は、図１６に示すように、積層基板ＤＡＷからキャリアＡを取り除くことで、ダイ付き基板ＤＷを製造する。ダイ付き基板ＤＷは、基板Ｗと、基板Ｗに接合された複数のダイＤと、を含む。
　基板Ｗは、図８及び図１６に示すように、第１下地基板Ｗ１と、第１下地基板Ｗ１の上に形成された複数の第１デバイスＷ２と、を有する。第１下地基板Ｗ１は、例えば、シリコンウェハ、又は化合物半導体ウェハである。第１デバイスＷ２は、半導体素子、回路、又は端子などを含む。基板Ｗは、ダイＤとの接合面Ｗａに、第１デバイスＷ２を複数有する。基板Ｗの第１デバイスＷ２と、ダイＤの第２デバイスＤ２とが電気的に接続される。
　図示しないが、ダイＤとは別に、第２ダイが用意されてもよい。第２ダイは、基板Ｗとの接合面に、基板Ｗの第１デバイスＷ２と電気的に接続される第３デバイスを有する。第３デバイスは、第２デバイスＤ２とは、異なる機能、つまり異なる電気回路を有する。１つの第１デバイスＷ２に対して、第２デバイスＤ２と第３デバイスとが電気的に接続されてもよい。１つの第１デバイスＷ２に対して、１つの第３デバイスが電気的に接続されるが、複数の第３デバイスが電気的に接続されてもよい。
　図６に示すように、接合システム１は、搬入出ステーション２と、第１処理ステーション３と、第２処理ステーション５と、制御回路９０と、を備える。搬入出ステーション２と、第１処理ステーション３とは、第２処理ステーション５とはこの順番で、Ｘ軸負方向側からＸ軸正方向側に並ぶ。
　搬入出ステーション２は、載置台２０を備える。載置台２０には、カセットＣ１～Ｃ４が載置される。カセットＣ１は、ダイＤが装着されたキャリアＡ（つまり、ダイ付きキャリアＤＡ）を収容する。カセットＣ２は、ダイＤが剥離されたキャリアＡを収容する。カセットＣ３は、ダイ付きキャリアＤＡが接合される前の基板Ｗを収容する。カセットＣ４は、積層基板ＤＡＷからキャリアＡを取り除いた後の基板Ｗ（つまり、ダイ付き基板ＤＷ）を収容する。
　キャリアＡは、例えば、基板Ｗごとに用意される。つまり、一のキャリアＡは、一の基板Ｗに対して接合される全てのダイを保持する。一のキャリアＡに装着されるダイの数、つまり、一の基板Ｗに装着されるダイの数は、例えば１００個以上である。キャリアＡは、本実施形態では同じ機能を有する複数のダイＤのみを保持するが、複数のダイＤに加えて前述した複数の第２ダイをさらに保持してもよい。
　キャリアＡは、基板Ｗと同じ直径を有することが好ましい。この場合、キャリアＡを搬送する搬送アームと、基板Ｗを搬送する搬送アームとで、同じ型番（つまり、同じ寸法及び同じ形状）のものを使用でき、コストを低減できる。第１活性化装置３７と第２活性化装置３９、又は第１親水化装置３８と第２親水化装置４０でも、同様に、同じ型番のものを使用でき、コストを低減できる。装置の大型化も抑制できる。
　図６に示すように、搬入出ステーション２は、第３搬送領域２１と第３搬送装置２２とを備える。第３搬送領域２１は、載置台２０に隣接する。第３搬送領域２１は、Ｙ軸方向に延びている。第３搬送装置２２は、第３キャリア搬送アーム２２ａと第３基板搬送アーム２２ｂとを有する。第３キャリア搬送アーム２２ａは、第３搬送領域２１において、キャリアＡを保持して搬送する。搬送するキャリアＡは、ダイＤが装着されたもの（つまり、ダイ付きキャリアＤＡ）でも、ダイＤが剥離されたものでもよい。第３基板搬送アーム２２ｂは、第３搬送領域２１において、基板Ｗを保持して搬送する。搬送する基板Ｗは、ダイ付きキャリアＤＡが接合される前のものでも、積層基板ＤＡＷからキャリアＡを取り除いた後のもの（つまり、ダイ付き基板ＤＷ）でもよい。
　第３搬送装置２２は、第３キャリア搬送アーム２２ａと第３基板搬送アーム２２ｂを移動又は回転させる図示しない駆動部を有する。第３キャリア搬送アーム２２ａと第３基板搬送アーム２２ｂは、水平方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向の両方向）及び鉛直方向（Ｚ軸方向）の移動と、鉛直軸を中心とする回転とが可能である。
　第３キャリア搬送アーム２２ａと第３基板搬送アーム２２ｂは、図６に示すように同じＹ軸スライダに搭載され同時にＹ軸方向に移動させられてもよいし、異なるＹ軸スライダに搭載され独立にＹ軸方向に移動させられてもよい。第３キャリア搬送アーム２２ａと第３基板搬送アーム２２ｂは、異なる高さに配置される。
　第１処理ステーション３は、第１搬送領域３１と第１搬送装置３２とを備える。第１搬送領域３１は、Ｘ軸方向に延びている。第１搬送装置３２は、第１キャリア搬送アーム３２ａと第１基板搬送アーム３２ｂとを有する。第１キャリア搬送アーム３２ａは、第１搬送領域３１において、キャリアＡを保持して搬送する。搬送するキャリアＡは、ダイＤが装着されたもの（つまり、ダイ付きキャリアＤＡ）でも、ダイ付きキャリアＤＡと基板Ｗを接合したもの（つまり、積層基板ＤＡＷ）でも、ダイＤが剥離されたものでもよい。第１基板搬送アーム３２ｂは、第１搬送領域３１において、基板Ｗを保持して搬送する。搬送する基板Ｗは、ダイ付きキャリアＤＡが接合される前のものでも、積層基板ＤＡＷからキャリアＡを取り除いたもの（つまり、ダイ付き基板ＤＷ）でもよい。
　第１搬送装置３２は、第１キャリア搬送アーム３２ａと第１基板搬送アーム３２ｂを移動又は回転させる図示しない駆動部を有する。第１キャリア搬送アーム３２ａと第１基板搬送アーム３２ｂは、水平方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向の両方向）及び鉛直方向（Ｚ軸方向）の移動と、鉛直軸を中心とする回転とが可能である。
　第１キャリア搬送アーム３２ａと第１基板搬送アーム３２ｂは、図６に示すように同じＸ軸スライダに搭載され同時にＸ軸方向に移動させられてもよいし、異なるＸ軸スライダに搭載され独立にＸ軸方向に移動させられてもよい。第１キャリア搬送アーム３２ａと第１基板搬送アーム３２ｂは、異なる高さに配置される。
　第１処理ステーション３は、第３トランジション装置３４と、第４トランジション装置３５と、洗浄装置３６と、第１活性化装置３７と、第１親水化装置３８と、第２活性化装置３９と、第２親水化装置４０と、接合装置４１と、を備える。第３トランジション装置３４と第４トランジション装置３５と洗浄装置３６と第１活性化装置３７と第１親水化装置３８と第２活性化装置３９と第２親水化装置４０と接合装置４１とは、第１搬送領域３１に隣接している。
　第３トランジション装置３４は、第３搬送領域２１と第１搬送領域３１との間に設けられ、キャリアＡを一時的に保管する。第３トランジション装置３４は、第３キャリア搬送アーム２２ａと第１キャリア搬送アーム３２ａとの間でキャリアＡを中継する。中継するキャリアＡは、ダイＤが装着されたもの（つまり、ダイ付きキャリアＤＡ）でも、ダイＤが剥離されたものでもよい。
　第４トランジション装置３５は、第３搬送領域２１と第１搬送領域３１との間に設けられ、基板Ｗを一時的に保管する。第４トランジション装置３５は、第３基板搬送アーム２２ｂと第１基板搬送アーム３２ｂとの間で基板Ｗを中継する。中継する基板Ｗは、ダイ付きキャリアＤＡが接合される前のものでも、積層基板ＤＡＷからキャリアＡを取り除いたもの（つまり、ダイ付き基板ＤＷ）でもよい。
　洗浄装置３６は、キャリアＡでダイＤを保持した状態で、ダイＤから保護膜ＰＦを除去する。保護膜ＰＦは、例えばダイシング時に、ダイＤの接合面Ｄａを保護するものである。保護膜ＰＦが水溶性である場合、洗浄装置３６は保護膜ＰＦに純水を供給する。洗浄装置３６は、ダイＤから保護膜ＰＦを除去した後、さらにダイＤの接合面Ｄａを清浄化してもよい。その後に行われる、ダイＤの接合面Ｄａの処理品質を向上できる。
　第１活性化装置３７は、キャリアＡでダイＤを保持した状態で、ダイＤの接合面Ｄａを活性化する。第１活性化装置３７は、例えばプラズマ処理装置である。第１活性化装置３７では、例えば減圧下において処理ガスである酸素ガスが励起されてプラズマ化され、イオン化される。酸素イオンがダイＤの接合面Ｄａに照射されることにより、ダイＤの接合面Ｄａが活性化される。処理ガスは、酸素ガスには限定されず、例えば窒素ガスなどでもよい。
　第１親水化装置３８は、キャリアＡでダイＤを保持した状態で、ダイＤの接合面Ｄａを親水化する。例えば、第１親水化装置３８は、スピンチャックに保持されているキャリアＡを回転させながら、ダイＤの上に純水（例えば脱イオン水）を供給する。純水は、予め活性化されたダイＤの接合面ＤａにＯＨ基を付与する。ＯＨ基同士の水素結合を利用して、ダイＤと基板Ｗを接合できる。
　第２活性化装置３９は、基板Ｗの接合面Ｗａを活性化する。第２活性化装置３９は、例えばプラズマ処理装置である。第２活性化装置３９では、例えば減圧下において処理ガスである酸素ガスが励起されてプラズマ化され、イオン化される。酸素イオンが基板Ｗの接合面Ｗａに照射されることにより、基板Ｗの接合面Ｗａが活性化される。処理ガスは、酸素ガスには限定されず、例えば窒素ガスなどでもよい。
　第２親水化装置４０は、基板Ｗの接合面Ｗａを親水化する。例えば、第２親水化装置４０は、スピンチャックに保持されている基板Ｗを回転させながら、基板Ｗの上に純水（例えば脱イオン水）を供給する。純水は、予め活性化された基板Ｗの接合面ＷａにＯＨ基を付与する。ＯＨ基同士の水素結合を利用して、ダイＤと基板Ｗを接合できる。
　接合装置４１は、図９～図１０（又は図１１～図１２）に示すように、基板Ｗとダイ付きキャリアＤＡとを接合することで、基板Ｗに対して複数のダイＤを一括で接合する。複数の第１デバイスＷ２と複数の第２デバイスＤ２とが一括で電気的に接続される。基板Ｗに対してダイＤを１つずつ接合する場合に比べて、複数のダイＤのそれぞれの接合にかかる時間を均一化でき、接合品質のバラツキを低減できる。接合装置４１の詳細は後述する。
　なお、複数のダイＤをテープＴＰに装着し、テープＴＰを放射状に引き伸ばした状態で、基板Ｗに対して複数のダイＤを一括で接合することも考えられる。複数のダイＤのそれぞれの接合位置は、テープＴＰの引き伸ばし方で調整する。この場合、ダイＤごとに接合位置を調整できないので、接合位置の精度が低くなってしまう。本実施形態によれば、載せ替え装置１２１でダイＤごとにダイＤの装着位置を調整するので、ダイＤの接合位置の精度を向上できる。なお、ダイＤごとにダイＤの装着位置を調整すべく、テープＴＰからキャリアＡにダイＤを１つずつ搬送しても、接合品質のバラツキは増大しない。キャリアＡは、最終的にダイＤと分離されるからである。
　第２処理ステーション５は、第２搬送領域５１と第２搬送装置５２とを備える。第２搬送領域５１は、Ｘ軸方向に延びている。第２搬送装置５２は、第２キャリア搬送アーム５２ａと第２基板搬送アーム５２ｂとを有する。第２キャリア搬送アーム５２ａは、第２搬送領域５１において、キャリアＡを保持して搬送する。搬送するキャリアＡは、ダイ付きキャリアＤＡと基板Ｗを接合したもの（つまり、積層基板ＤＡＷ）でも、ダイＤが剥離されたものでもよい。第２基板搬送アーム５２ｂは、第２搬送領域５１において、基板Ｗを保持して搬送する。搬送する基板Ｗは、ダイ付きキャリアＤＡと基板Ｗを接合したもの（つまり、積層基板ＤＡＷ）でも、積層基板ＤＡＷからキャリアＡを取り除いたもの（つまり、ダイ付き基板ＤＷ）でもよい。
　第２搬送装置５２は、第２キャリア搬送アーム５２ａと第２基板搬送アーム５２ｂを移動又は回転させる図示しない駆動部を有する。第２キャリア搬送アーム５２ａと第２基板搬送アーム５２ｂは、水平方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向の両方向）及び鉛直方向（Ｚ軸方向）の移動と、鉛直軸を中心とする回転とが可能である。
　第２キャリア搬送アーム５２ａと第２基板搬送アーム５２ｂは、図６に示すように同じＸ軸スライダに搭載され同時にＸ軸方向に移動させられてもよいし、異なるＸ軸スライダに搭載され独立にＸ軸方向に移動させられてもよい。第２キャリア搬送アーム５２ａと第２基板搬送アーム５２ｂは、異なる高さに配置される。
　第２処理ステーション５は、第１トランジション装置５４と、第２トランジション装置５５と、反転装置５６と、アニール装置５７と、照射装置５８と、剥離装置５９と、を備える。第１トランジション装置５４と第２トランジション装置５５と反転装置５６とアニール装置５７と照射装置５８と剥離装置５９とは、第２搬送領域５１に隣接している。
を備える。
　第１トランジション装置５４は、第１搬送領域３１と第２搬送領域５１との間に設けられ、キャリアＡを一時的に保管する。第１トランジション装置５４は、第１キャリア搬送アーム３２ａと第２キャリア搬送アーム５２ａとの間でキャリアＡを中継する。中継するキャリアＡは、ダイ付きキャリアＤＡと基板Ｗを接合したもの（つまり、積層基板ＤＡＷ）でも、ダイＤが剥離されたものでもよい。
　第２トランジション装置５５は、第１搬送領域３１と第２搬送領域５１との間に設けられ、基板Ｗを一時的に保管する。第２トランジション装置５５は、第１基板搬送アーム３２ｂと第２基板搬送アーム５２ｂとの間で基板Ｗを中継する。中継する基板Ｗは、積層基板ＤＡＷからキャリアＡを取り除いたもの（つまり、ダイ付き基板ＤＷ）でもよい。
　反転装置５６は、積層基板ＤＡＷを上下反転し、キャリア基板Ａ１を上に向ける。上下反転（ステップＳ１０８）は、アニール（ステップＳ１０７）の後、紫外線照射（ステップＳ１０９）の前に行われることが好ましい。つまり、上下反転は、ダイＤと基板Ｗの接合強度を向上した後、樹脂膜Ａ２の粘着性を低下する前に行われることが好ましい。
　アニール装置５７は、積層基板ＤＡＷのアニール（加熱処理）を行う。加熱処理前に、ダイＤと基板Ｗは、ＯＨ基同士の水素結合によって結合されている。加熱処理によって、脱水縮合反応が生じ、共有結合が生じ、ダイＤと基板Ｗの接合強度が向上する。
　照射装置５８は、接合（ステップＳ１０６）の後、剥離（ステップＳ１１０）の前に、図１３に示すように、キャリア基板Ａ１を介して樹脂膜Ａ２に紫外線を照射する。キャリア基板Ａ１は、紫外線の透過性向上の観点から、ガラス基板であってよい。樹脂膜Ａ２に紫外線を照射することで、樹脂膜Ａ２の粘着性を低下でき、キャリアＡとダイＤの剥離が容易になる。
　剥離装置５９は、図１４～図１６に示すように、複数のダイＤとキャリアＡを剥離する。積層基板ＤＡＷからキャリアＡを取り除くことができ、キャリアＡとダイ付き基板ＤＷを分離できる。分離したキャリアＡは、樹脂膜Ａ２の貼り替え後に、再利用可能である。剥離装置５９の詳細は後述する。
　制御回路９０は、例えばコンピュータであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算部９１と、メモリなどの記憶部９２と、を備える。記憶部９２には、接合システム１において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御回路９０は、記憶部９２に記憶されたプログラムを演算部９１に実行させることにより、接合システム１の動作を制御する。接合システム１を構成する装置ごとに装置の動作を制御する下位の制御回路が設けられ、複数の下位の制御回路を統括制御する上位の制御回路が設けられてもよい。下位の制御回路と上位の制御回路とで制御回路９０が構成されてもよい。
　制御回路９０は、ＣＰＵ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）又はＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の電子回路を含み、メモリに格納された命令コードを実行することにより、または特殊用途向けに回路設計されることにより、本願明細書に記載の各種制御動作を実行する。
　次に、図７を参照して、一実施形態に係る接合方法について説明する。図７の処理は、制御回路９０による制御下で実施される。
　先ず、第３キャリア搬送アーム２２ａが、カセットＣ１からダイ付きキャリアＤＡを取り出し、第３トランジション装置３４に搬送する。次に、第１キャリア搬送アーム３２ａが、第３トランジション装置３４からダイ付きキャリアＤＡを取り出し、洗浄装置３６に搬送する。
　次に、洗浄装置３６が、キャリアＡでダイＤを保持した状態で、ダイＤから保護膜ＰＦを除去する（ステップＳ１０１）。その後、第１キャリア搬送アーム３２ａが、洗浄装置３６からダイ付きキャリアＤＡを取り出し、第１活性化装置３７に搬送する。
　次に、第１活性化装置３７が、キャリアＡでダイＤを保持した状態で、ダイＤの接合面Ｄａを活性化する（ステップＳ１０２）。その後、第１キャリア搬送アーム３２ａが、第１活性化装置３７からダイ付きキャリアＤＡを取り出し、第１親水化装置３８に搬送する。
　次に、第１親水化装置３８が、キャリアＡでダイＤを保持した状態で、ダイＤの接合面Ｄａを親水化する（ステップＳ１０３）。その後、第１キャリア搬送アーム３２ａが、第１親水化装置３８からダイ付きキャリアＤＡを取り出し、接合装置４１に搬送する。
　上記ステップＳ１０１～Ｓ１０３と並行して、下記ステップＳ１０４～Ｓ１０５が行われる。先ず、第３基板搬送アーム２２ｂが、カセットＣ３から基板Ｗを取り出し、第４トランジション装置３５に搬送する。その後、第１基板搬送アーム３２ｂが、第４トランジション装置３５から基板Ｗを取り出し、第２活性化装置３９に搬送する。
　次に、第２活性化装置３９が、基板Ｗの接合面Ｗａを活性化する（ステップＳ１０４）。その後、第１基板搬送アーム３２ｂが、第２活性化装置３９から基板Ｗを取り出し、第２親水化装置４０に搬送する。
　次に、第２親水化装置４０が、基板Ｗの接合面Ｗａを親水化する（ステップＳ１０５）。その後、第１基板搬送アーム３２ｂが、第２親水化装置４０から基板Ｗを取り出し、接合装置４１に搬送する。
　次に、接合装置４１が、基板Ｗとダイ付きキャリアＤＡとを接合することで、基板Ｗに対して複数のダイＤを一括で接合する（ステップＳ１０６）。これにより、積層基板ＤＡＷが得られる。その後、第１キャリア搬送アーム３２ａが、接合装置４１から積層基板ＤＡＷを取り出し、第１トランジション装置５４に搬送する。続いて、第２キャリア搬送アーム５２ａが、第１トランジション装置５４から積層基板ＤＡＷを取り出し、アニール装置５７に搬送する。
　次に、アニール装置５７が、積層基板ＤＡＷのアニール（加熱処理）を行う（ステップＳ１０７）。加熱処理によって、脱水縮合反応が生じ、共有結合が生じ、ダイＤと基板Ｗの接合強度が向上する。その後、第２キャリア搬送アーム５２ａが、アニール装置５７から積層基板ＤＡＷを取り出し、反転装置５６に搬送する。
　次に、反転装置５６が、積層基板ＤＡＷを上下反転する（ステップＳ１０８）。これにより、キャリア基板Ａ１を上に向けることができる。その後、第２基板搬送アーム５２ｂが、反転装置５６から積層基板ＤＡＷを取り出し、照射装置５８に搬送する。
　次に、照射装置５８が、キャリア基板Ａ１を介して樹脂膜Ａ２に紫外線を照射する（ステップＳ１０９）。樹脂膜Ａ２に紫外線を照射することで、樹脂膜Ａ２の粘着性を低下でき、キャリアＡとダイＤの剥離が容易になる。その後、第２基板搬送アーム５２ｂが、照射装置５８から積層基板ＤＡＷを取り出し、剥離装置５９に搬送する。
　次に、剥離装置５９が、複数のダイＤとキャリアＡを剥離する（ステップＳ１１０）。積層基板ＤＡＷからキャリアＡを取り除くことができ、キャリアＡとダイ付き基板ＤＷを分離できる。分離したキャリアＡは、樹脂膜Ａ２の貼り替え後に、再利用可能である。
　その後、第２基板搬送アーム５２ｂが、剥離装置５９からダイ付き基板ＤＷを取り出し、第２トランジション装置５５に搬送する。続いて、第１基板搬送アーム３２ｂが、第２トランジション装置５５からダイ付き基板ＤＷを取り出し、第４トランジション装置３５に搬送する。最後に、第３基板搬送アーム２２ｂが、第４トランジション装置３５からダイ付き基板ＤＷを取り出し、カセットＣ４に収納する。
　また、第２キャリア搬送アーム５２ａが、剥離装置５９からキャリアＡを取り出し、第１トランジション装置５４に搬送する。続いて、第１キャリア搬送アーム３２ａが、第１トランジション装置５４からキャリアＡを取り出し、第３トランジション装置３４に搬送する。最後に、第３キャリア搬送アーム２２ａが、第３トランジション装置３４からキャリアＡを取り出し、カセットＣ２に収納する。
　次に、主に図９～図１０を参照して、一実施形態に係る接合装置４１の詳細について説明する。接合装置４１は、例えば、第１保持部６１と、第２保持部６２と、駆動部６３と、を備える。第１保持部６１は、基板Ｗの接合面Ｗａを第２保持部６２に向けて、基板Ｗを第２保持部６２とは反対側から保持する。第２保持部６２は、ダイＤの接合面Ｄａを第１保持部６１に向けて、ダイ付きキャリアＤＡを第１保持部６１とは反対側から保持する。駆動部６３は、第１保持部６１と第２保持部６２を相対的に移動させることで、基板Ｗとダイ付きキャリアＤＡとを接合し、基板Ｗに対して複数のダイＤを一括で接合する。
　第１保持部６１は、例えば、第２保持部６２の上方に設けられる。第１保持部６１は、基板Ｗの接合面Ｗａを下に向けて、基板Ｗを上方から保持する。第１保持部６１は、基板Ｗを真空吸着する。第２保持部６２は、例えば、ダイＤの接合面Ｄａを上に向けて、ダイ付きキャリアＤＡを下方から保持する。第２保持部６２は、ダイ付きキャリアＤＡを真空吸着する。
　なお、第１保持部６１と第２保持部６２の配置は逆でもよく、第１保持部６１は、第２保持部６２の下方に設けられてもよい。つまり、第１保持部６１は、基板Ｗの接合面Ｗａを上に向けて、基板Ｗを下方から保持してもよい。また、第２保持部６２はダイＤの接合面Ｄａを下に向けて、ダイ付きキャリアＤＡを上方から保持してもよい。
　接合装置４１は、第１撮像部６４と、第２撮像部６５と、を備えてもよい。第１撮像部６４は、第１保持部６１に保持されている基板Ｗの接合面Ｗａを撮像する。第１撮像部６４は、第２保持部６２に設けられる。第２撮像部６５は、第２保持部６２に保持されているダイ付きキャリアＤＡを構成するダイＤの接合面Ｄａを撮像する。第２撮像部６５は、第１保持部６１に設けられる。第２撮像部６５は、ダイＤの接合面Ｄａを撮像する代わりに、キャリアＡのアライメントマークを撮像してもよい。
　制御回路９０は、第１撮像部６４と第２撮像部６５で撮像した画像を基に駆動部６３を制御する。駆動部６３は、例えば、第１駆動部６３ａと第２駆動部６３ｂを有する。第１駆動部６３ａは、第１保持部６１を鉛直軸を中心に回転する。第２駆動部６３ｂは、第２保持部６２を水平方向（Ｘ軸方向とＹ軸方向の両方向）と鉛直方向（Ｚ軸方向）に移動させる。基板ＷとダイＤの位置合わせを行ったうえで、基板ＷとダイＤを接合することができる。なお、駆動部６３の構成は特に限定されない。駆動部６３は、第１保持部６１と第２保持部６２の１つのみを回転及び移動させてもよい。
　接合装置４１は、本実施形態では図９～図１０に示すように基板Ｗとダイ付きキャリアＤＡの両方を水平に保持した状態で基板Ｗとダイ付きキャリアＤＡを接合するが、図１１～図１２に示すように基板Ｗとダイ付きキャリアＤＡの少なくとも一方を湾曲させて基板Ｗとダイ付きキャリアＤＡを接合してもよい。以下、変形例に係る接合装置４１と、上記実施形態に係る接合装置４１との相違点について主に説明する。
　図１１～図１２に示すように、駆動部６３は、押動部６３ｃを有してもよい。押動部６３ｃは、例えば基板Ｗの中央部をダイ付きキャリアＤＡに向けて押す押動ピンを有する。押動部６３ｃは、第１保持部６１に設けられる。第１保持部６１は、基板Ｗの中央部と、基板Ｗの周縁部を独立に保持する。
　先ず、図１１に実線で示すように、基板Ｗとダイ付きキャリアＤＡの間に所望のギャップを形成する。このとき、第１保持部６１は、基板Ｗの中央部と、基板Ｗの周縁部の両方を保持する。次に、第１保持部６１が基板Ｗの中央部の保持を解除し、押動部６３ｃが基板Ｗの中央部をダイ付きキャリアＤＡに向けて押す。その結果、図１１に破線で示すように、基板Ｗの中央部がダイＤに接触し、基板Ｗの中央部とダイＤが接合する。
　次に、図１２に示すように、第１保持部６１が基板Ｗの周縁部の保持を解除し、基板Ｗの周縁部が重力で落下する。その結果、基板Ｗの周縁部がダイＤに接触し、基板Ｗの周縁部とダイＤが接合する。基板ＷとダイＤの接合を、基板Ｗの中央部から周縁部に向けて順次進行させることができる。これにより、気泡の噛み込みを抑制できる。
　なお、押動部６３ｃは、本変形例では基板Ｗの中央部をダイ付きキャリアＤＡに向けて押すが、ダイ付きキャリアＤＡの中央部を基板Ｗに向けて押してもよい。この場合、押動部６３ｃは、第２保持部６２に設けられる。また、この場合、第２保持部６２は、ダイ付きキャリアＤＡの中央部と、ダイ付きキャリアＤＡの周縁部を独立に保持する。
　次に、主に図１４～図１６を参照して、一実施形態に係る剥離装置５９の詳細について説明する。剥離装置５９は、複数のダイＤとキャリアＡを剥離する。積層基板ＤＡＷからキャリアＡを取り除くことができ、キャリアＡとダイ付き基板ＤＷを分離できる。剥離装置５９は、キャリアＡとダイＤの剥離を、キャリアＡの一端から他端に向けて順次進行させる。剥離装置５９は、例えば、第１保持部７１と、第２保持部７２と、剥離起点形成部７３と、剥離進行部７４と、を備える。
　第１保持部７１は、積層基板ＤＡＷの片面（例えば下面）を保持する。第１保持部７１は、例えば基板Ｗを保持する。第２保持部７２は、積層基板ＤＡＷの反対面（例えば上面）を保持する。第２保持部７２は、例えばキャリアＡを保持する。剥離起点形成部７３は、ダイＤとキャリアＡの界面に刃７３ａを挿入することで、その界面に剥離起点を形成する。剥離進行部７４は、第２保持部７２を曲げ変形させることで、キャリアＡとダイＤの剥離をキャリアＡの一端（剥離起点）から他端に向けて順次進行させる。
　第２保持部７２は、例えば、複数の吸着パッド７２ａと、複数の吸着パッド７２ａを保持する弾性板７２ｂと、を有する。複数の吸着パッド７２ａは、それぞれ、水平な弾性板７２ｂから吊り下げられ、積層基板ＤＡＷの上面を真空吸着する。１つの吸着パッド７２ａは、上方から見たときに、剥離起点と重なるように配置される。残りの吸着パッド７２ａは、剥離の進行方向に間隔をおいて配置される。積層基板ＤＡＷの上面は、弾性板７２ｂの曲げ変形に応じて変形する。
　剥離進行部７４は、例えば複数のアクチュエータ７４ａ、７４ｂを有する。複数のアクチュエータ７４ａ、７４ｂは、固定部７４ｃから吊り下げられる。複数のアクチュエータ７４ａ、７４ｂのそれぞれの下端には、弾性板７２ｂが固定される。複数のアクチュエータ７４ａ、７４ｂは、剥離の進行方向に間隔をおいて配置され、図１４～図１６に示すように順番に弾性板７２ｂを吊り上げることで、キャリアＡとダイＤの剥離をキャリアＡの一端（剥離起点）から他端に向けて順次進行させる。
　以上、本開示に係る基板処理方法、接合装置、及び接合システムの実施形態等について説明したが、本開示は上記実施形態等に限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、及び組み合わせが可能である。それらについても当然に本開示の技術的範囲に属する。
　本出願は、２０２３年９月１１日に日本国特許庁に出願した特願２０２３－１４６５９８号に基づく優先権を主張するものであり、特願２０２３－１４６５９８号の全内容を本出願に援用する。
１　　接合システム
４１　接合装置
Ａ　　キャリア
Ａ１　キャリア基板
Ａ２　樹脂膜
Ｄ　　ダイ
Ｄ１　第２下地基板
Ｄ２　第２デバイス
Ｄａ　接合面
ＤＡ　ダイ付きキャリア
ＤＷ　ダイ付き基板
Ｗ　　基板
Ｗ１　第１下地基板
Ｗ２　第１デバイス
Ｗａ　接合面

Claims (12)

  1. 　第１下地基板と、前記第１下地基板に形成された複数の第１デバイスと、を有する基板を準備することと、
    　キャリア基板と前記キャリア基板に形成された樹脂膜を有するキャリアと、前記樹脂膜を介して前記キャリア基板に装着された複数のダイと、を有する、ダイ付きキャリアを準備することと、
    　前記基板と前記ダイ付きキャリアとを接合することで、前記基板に対して複数の前記ダイを一括で接合することと、
    を有し、
    　複数の前記ダイは、それぞれ、第２下地基板と、前記第２下地基板に形成された第２デバイスと、を有し、
    　複数の第１デバイスと複数の第２デバイスが一括で電気的に接続される、基板処理方法。
  2. 　前記基板と前記ダイ付きキャリアとを接合した後に、複数の前記ダイと前記キャリアを剥離することを有する、請求項１に記載の基板処理方法。
  3. 　前記キャリア基板はガラス基板であって、
    　前記基板処理方法は、前記基板と前記ダイ付きキャリアとを接合した後であって、複数の前記ダイと前記キャリアを剥離する前に、前記ガラス基板を介して前記樹脂膜に紫外線を照射することを有する、請求項２に記載の基板処理方法。
  4. 　複数の前記ダイが前記樹脂膜を介して前記キャリア基板に装着された状態で、複数の前記ダイのそれぞれの接合面を活性化することと、
    　複数の前記ダイが前記樹脂膜を介して前記キャリア基板に装着された状態で、複数の前記ダイのそれぞれの接合面を親水化することと、
    を有する、請求項１～３のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  5. 　前記基板の接合面を活性化することと、
    　前記基板の接合面を親水化することと、
    を有する、請求項１～３のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  6. 　第１下地基板と、前記第１下地基板に形成された複数の第１デバイスと、を有する基板を保持する第１保持部と、
    　キャリア基板と前記キャリア基板に形成された樹脂膜を有するキャリアと、前記樹脂膜を介して前記キャリア基板に装着された複数のダイと、を有する、ダイ付きキャリアを保持する第２保持部と、
    　前記第１保持部と前記第２保持部を相対的に移動させることで、前記基板と前記ダイ付きキャリアとを接合し、前記基板に対して複数の前記ダイを一括で接合する駆動部と、
    を備え、
    　複数の前記ダイは、それぞれ、第２下地基板と、前記第２下地基板に形成された第２デバイスと、を有し、
    　複数の前記第１デバイスと複数の前記第２デバイスが一括で電気的に接続される、接合装置。
  7. 　請求項６に記載の接合装置と、
    　前記接合装置が前記基板と前記ダイ付きキャリアとを接合した後に、複数の前記ダイと前記キャリアを剥離する剥離装置と、
    を備える、接合システム。
  8. 　前記キャリア基板はガラス基板であって、
    　前記接合システムは、前記接合装置が前記基板と前記ダイ付きキャリアとを接合した後であって、前記剥離装置が複数の前記ダイと前記キャリアを剥離する前に、前記ガラス基板を介して前記樹脂膜に紫外線を照射する照射装置を備える、請求項７に記載の接合システム。
  9. 　複数の前記ダイが前記樹脂膜を介して前記キャリア基板に装着された状態で、複数の前記ダイのそれぞれの接合面を活性化する第１活性化装置と、
    　複数の前記ダイが前記樹脂膜を介して前記キャリア基板に装着された状態で、複数の前記ダイのそれぞれの接合面を親水化する第１親水化装置と、
    　前記第１活性化装置と前記第１親水化装置と前記接合装置にこの順番で前記ダイ付きキャリアを搬送する第１搬送装置と、
    を備える、請求項７又は８に記載の接合システム。
  10. 　前記接合装置が接合した前記基板と前記ダイ付きキャリアで構成される積層基板を前記剥離装置に搬送する第２搬送装置と、
    　前記第１搬送装置と前記第２搬送装置の間で前記積層基板を中継する第１トランジション装置を備える、請求項９に記載の接合システム。
  11. 　前記基板の接合面を活性化する第２活性化装置と、
    　前記基板の接合面を親水化する第２親水化装置と、
    　前記第２活性化装置と前記第２親水化装置と前記接合装置にこの順番で前記基板を搬送する第１搬送装置と、
    を備える、請求項７又は８に記載の接合システム。
  12. 　前記接合装置が接合した前記基板と前記ダイ付きキャリアで構成される積層基板を前記剥離装置に搬送する第２搬送装置と、
    　前記第１搬送装置と前記第２搬送装置の間で前記積層基板を中継する第１トランジション装置を備える、請求項１１に記載の接合システム。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012133760A1 (ja) * 2011-03-30 2012-10-04 ボンドテック株式会社 電子部品実装方法、電子部品実装システムおよび基板
JP6337400B2 (ja) * 2012-04-24 2018-06-06 須賀　唯知 チップオンウエハ接合方法及び接合装置並びにチップとウエハとを含む構造体

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