专利名称：接合装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及使芯片或晶片以及各种电路板等在基底材料的表面具有金属接合部的被接合物彼此接合的接合装置。
背景技术：
作为使具有接合部的被接合物彼此接合的方法，日本特许第2791429号公报公开了这样一种方法，即，在使硅晶片的接合面彼此接合时，进行接合之前在室温的真空中以惰性气体离子束或惰性气体高速原子束进行照射而进行溅射腐蚀的硅晶片接合法。这种接合法中，是使硅晶片接合面上的氧化物和有机物等在上述离子束或原子束的照射下飞溅而由被活化的原子形成表面，靠原子之间的很大的结合力使该表面彼此接合的。因此，采用这种方法时，基本上不需要为实现接合而进行加热，只需使活化的表面彼此接触便能够在常温或接近于常温的较低温度下接合。
但是，采用这种接合法时，经过腐蚀的接合面彼此的接合必须要在真空中维持其表面活化状态的情况下进行。因此，从以上述离子束或原子束进行表面清洗到进行接合，必须保持既定的真空状态，特别是用于接合的机构至少其一部分必须在能够保持既定真空度的箱室内构成，因而密封机构较大，导致整个装置体积大且成本高。此外，若为了将利用上述离子束或原子束进行的表面清洗工序与接合工序分开而分别在两处进行，则在两处之间需保持既定的真空状态，还必须具有在保持该真空状态的情况下将被接合物从清洗处向进行接合处输送的装置，不仅实际装置的设计变得困难，而且还会导致装置整体的大型化。
关于以上述离子束或原子束进行溅射腐蚀而进行表面清洗后进行接合的方法，最近，人们开始研究，在最大限度地保证如上所述使接合面表面活化而接合的方法所具有的优点的同时，使被接合物的金属接合部彼此之间的接合在大气中进行的可能性。若表面活化后能够在大气中接合，则与在真空等条件下进行接合相比，可使接合工序和装置大大简化。
但是，若要在清洗室内在既定真空度下进行表面清洗后，从中取出而在大气中进行接合，特别是大量且连续性地进行生产，则在将被接合物送入清洗室内时以及从清洗室内送出时，会使清洗室内的真空度降低，因此，要达到继续进行清洗所需的既定真空度需耗费时间，若对于每一个被接合物重复这种时间的消耗，最终将导致处理量(一定时间内的处理量)降低，无法实现高生产率。
发明内容
本发明的目的是，着眼于最近开始进行研究的如上所述靠表面的活化在大气中进行接合的接合技术的优点，提供一种特别是在围绕清洗室进行的被接合物的送入和送出以及传递方式方面采取措施，从而能够采用如上所述的优良的接合技术以较高处理量批量生产出接合制品的接合装置。
为实现上述目的，本发明所涉及的接合装置是一种将基底材料的表面具有金属接合部的被接合物彼此接合的装置，其特征是，具有清洗室；清洗单元，在该清洗室内在减压情况下对所说金属接合部的接合面照射能量波；接合单元，在大气中将从所说清洗室内取出的被接合物的金属接合部彼此接合；输送单元，将至少就一方被接合物而言在前的被接合物和后续的被接合物实质上同时至少沿着向所说清洗室内送入的方向和从清洗室内送出的方向进行输送。
即，在本发明中，无论被接合物是一个一个输送还是一次输送多个，均能够将在前的被接合物和后续的被接合物实质上同时即实质上并行地送入清洗室内和从清洗室内送出。这样，与向清洗室内的送入和从清洗室内的送出顺序进行的场合相比，至少能够缩短送入和送出所需要的时间。其结果，在清洗室内清洗并送出的被接合物可在极短的时间内接合，而且后续被接合物向清洗室内的输送以及进行清洗所需要的时间可与进行一系列接合动作所需要的时间重叠，使各种动作能够并行进行，特别是在持续进行清洗处理、继而依次进行接合以进行批量生产的场合，能够以高处理量进行生产。最好是，除了上述向清洗室内的送入以及从清洗室内的送出之外，从清洗工序向接合工序的传递动作乃至接合动作也能够以同步的形式或与同步同等的形式进行；这样一来，可使得直到接合完毕的一系列动作并行进行，以更高的处理量进行批量生产。
在该接合装置中，上述输送单元能够以各种各样的形式构成。例如，作为上述输送单元，可以由具有可载置多个被接合物的托盘的装置构成，一次性进行多个被接合物的清洗处理。但也可以将被接合物一个一个地放在托盘上进行送入和送出。
清洗室的所说托盘的送入口和送出口既可以由通用口构成，也可以分别构成。由通用口构成时，可以从一个方向进行送入和送出。而分别构成时，可采用被接合物的送入口和送出口设在彼此相反的位置上而单方向进行输送的结构。
此外，作为输送单元，也能够以具有这样一种输送带而构成，该输送带对在输送带长度方向上排列的多个被接合物进行保持、以既定的送进量被间歇性送进。输送带例如被卷绕成卷筒状，以能够从该卷筒中被放出并在清洗室内通过这样一种连续的状态被送进。在这种场合，尽管在输送带朝向清洗室内的送进部和来自清洗室的送出部上，存在着连续的输送带，但通过设置使位于清洗室内的输送带部分相对于清洗室外部实现密封的密封单元，仍能够很容易使清洗室内部减压至既定的真空度而不会有任何问题。密封单元例如可以由这样的单元构成，即，使具有弹性密封部件的接触部推压在输送带上而将清洗室的输送带送进、送出部密闭起来而实现密封的单元，而在输送带送进时，能够将所说推压解除、进行间歇性送进。
此外，还可以设计成在清洗室与接合单元之间使所说输送带形成下垂的结构。这样，即便在清洗室处的送进时间间隔和在接合单元处的送进时间间隔存在差异，也能够利用上述下垂部分将这种差异适当抵消。
此外，作为上述输送单元，也能够以具有这样一种单元而构成，即，对将被接合物一个一个地至少向清洗室内送入的移放和从清洗室内送出的移放并行地进行处理。该并行地进行处理的单元，例如可以由具有具备多个被接合物保持头的旋转头的单元构成。
此外，在本发明所涉及的接合装置中，既可以设计成清洗室是作为两个被接合物共用的清洗室而构成的形式，也可以设计成清洗室是针对各被接合物分别设置的形式。
此外，就清洗室而言，也可以以附设有预减压室而构成。例如，若在被接合物输送方向上在清洗室的前后附设预减压室，则就清洗室内的真空度而言，进行清洗时的既定真空度与清洗室打开而降低时的真空度之间的变化得以减小，可使处理量进一步提高。
作为进行能量波照射的清洗单元，从操作方便、照射用能量波的强度易于控制等方面考虑，最好是由等离子体照射单元构成，尤其是以由Ar气体氛围下进行等离子体照射的单元构成为佳。
此外，作为接合单元，为了使大气中的接合更易于进行，最好具有为促进固相金属之间的接合而加热至180℃以下、最好是低于150℃的加热单元、加压单元、超声波施加单元、以及进行接合时对接合面以能量波(与进行清洗时的能量波不同的能量波)进行清洗的接合时用能量波清洗单元等中的某一种单元或这些单元的任意组合。
此外，在本发明中，为了在以能量波进行清洗后到进行接合之前期间，能够更为可靠地尽可能避免清洗后的接合面上附着氧化膜、有机物层以及污染层等异物层，还可以在直到进行接合的工序中，对接合面以Ar和N2等惰性气体和非氧化性气体进行氛围的净化。这种净化只要局部性进行即可。即，能够以具有这样一种单元而构成，在清洗室内清洗后到金属接合部彼此进行接合之前期间的、被接合物的输送、为进行接合而对被接合物进行保持、以及为进行接合而使被接合物彼此的位置对准等工序之中的至少一个工序中(最好是一系列工序的所有工序中)，对清洗后的接合面局部性供给Ar和N2等惰性气体和非氧化性气体的单元。
本发明中的接合，特别适合于使接合面均由金形成的金属接合部彼此接合的场合，使金与金接合的场合，即便是在常温下也能够可靠接合。既可以使形成金属接合部的电极等的整体由金构成，也可以只是表面由金构成。对于旨在使表面由金构成的形式并无特殊限定，只要是金镀层或者以溅射或蒸镀等方法形成的金薄膜等形式即可。此外，特别是在采用超声波接合的场合，并不限于金/金接合，还能够进行不同金属之间的接合，例如金/铜、金/铝等的接合，而且这些不同金属之间的接合还能够在常温下进行。
在以所说能量波进行的清洗中，其清洗单元最好是由在接合面的整个溅射表面以1.6nm腐蚀能量以上的能量照射能量波的单元构成。以这种腐蚀能量以上的能量进行能量波照射，可实现金属接合部彼此在大气中接合所需要的表面腐蚀。
此外，接合单元最好是由使得金属接合部彼此接合时的间隙的标准离差最大为4μm以下的单元构成。若间隙的标准离差在4μm以下，则能够以合适的接合载荷将间隙抑制在金属接合部彼此接合所需要的间隙以下。
此外，为了在金属接合部彼此接合时能够使二者的表面紧密接触，以至少一方金属接合部的表面硬度在Hv(威氏硬度)120以下为宜，尤以通过退火使硬度降低到100以下为佳。例如，最好是使表面硬度在Hv30～70范围内(例如平均Hv为50)。使之具有如上所述的较低硬度，可使金属接合部的表面在施加接合载荷时适当变形，实现更为紧密的接合。
本发明还提供以如前所述的接合装置制作的接合体。即，本发明所涉及的接合体作为一种基底材料的表面具有金属接合部的被接合物彼此接合而成的接合体，其特征是，以这样一种接合装置制成，即，该接合装置具有清洗室；清洗单元，在该清洗室内在减压情况下对所说金属接合部的接合面照射能量波；接合单元，在大气压中将从所说清洗室内取出的被接合物的金属接合部彼此接合；输送单元，将至少就一方被接合物而言在前的被接合物和后续的被接合物实质上同时至少沿着向所说清洗室内送入的方向和从清洗室内送出的方向进行输送。
所说接合体可以以其被接合的被接合物之中的至少一方由半导体形成而构成。
在上述本发明所涉及的接合装置中，在既定的减压情况下对被接合物的金属接合部的接合面照射能量波，在其表面通过腐蚀被清洗被活化后，在大气中进行接合。通过能量波清洗将接合面的异物层充分去除，在其表面被充分活化的状态下开始进行接合，因此，虽然是在大气中进行的接合，也能够实现常温接合。若接合时进行加热加压乃至施加超声波，并照射大气压等离子体进行接合，则更容易实现大气中的接合。由于能够实现大气中的接合，因而不需要为进行接合而使用庞大的真空装置和相应的密封单元，可使整个工序、整个装置得到大幅度简化，而且还能够降低成本。
特别是，作为本发明，由于具有这样一种输送单元，即，将至少就一方被接合物而言在前的被接合物和后续的被接合物实质上同时至少沿着向所说清洗室内送入的方向和从清洗室内送出的方向进行输送的输送单元，因此，特别是围绕清洗工序的各种动作可并行进行，因而能够将连续输送过来的被接合物以高处理量批量生产成接合制品，不仅能够大幅度提高生产率，而且还能够大幅度缩短整个接合工序的生产节拍时间。
如上所述，根据本发明所涉及的接合装置，在将以能量波清洗接合面后的被接合物取出至大气中进行接合时，特别是围绕清洗室的被接合物的送入和送出以及传递能够圆滑且短时间完成，能够以高处理量批量生产既定的接合制品。其结果，可缩短整个接合工序的生产节拍时间并降低接合工序所需要的成本。
图1是对本发明一实施方式所涉及的接合装置的基本构成进行展示的概略构成图。
图2是对本发明中输送单元的一个例子进行展示的接合装置的概略构成图。
图3是图2的装置的概略俯视图。
图4是对本发明中输送单元的另一个例子进行展示的接合装置的概略构成图。
图5是对本发明中输送单元的又一个例子进行展示的接合装置的概略构成图。
图6是对本发明中输送单元的又一个例子进行展示的接合装置的概略构成图。
图7是对本发明中输送单元的又一个例子进行展示的接合装置的概略构成图。
图8是对本发明中输送单元的又一个例子进行展示的接合装置的概略构成图。
图9是对本发明中清洗室周边构成的另一个例子进行展示的概略构成图。
图10是对本发明另一个实施方式所涉及的接合装置的整个系统的例子进行展示的概略构成图。
1接合装置
2、3金属接合部2a、3a接合面4被接合物(芯片)5被接合物(基板)6真空泵7清洗室8等离子体照射单元9等离子体10特殊气体供给泵11接合装置部12待机部13翻转机构14翻转机构的头部15粘合压头16粘合器具17粘合台18作为加热单元的加热器19加压单元20位置调整台212视场识别单元22超声波施加单元23接合时用能量波清洗单元24非氧化性气体供给单元31接合装置部32清洗室33、34托盘35输送机构36通用口37接合体41接合装置部42清洗室43送入口
44送出口51接合装置部52、53清洗室54芯片供给部55基板供给部56接合场所61输送带62清洗室63接合装置部64下垂65密封单元71旋转头72清洗室81清洗室82a、82b预减压室141芯片142基板143托盘(工件托盘)144托盘转换器145清洗室146特殊气体147托盘装卸器148净化气体149粘合台座150待机部151多孔性板152净化喷嘴153净化气体154盖155基板移放机构156保持头157粘合台
158净化气体159芯片翻转机构160保持头161粘合器具162净化气体163、164净化喷嘴165、166净化气体1672视场识别单元168粘合压头169完成品托盘A供给站B清洗站C接合站D卸放站具体实施方式
下面，对本发明的最佳实施方式结合附图进行说明。
图1示出本发明一实施方式所涉及的接合装置1的基本形式，所示为本发明中的除了输送单元之外的部分。作为基底材料的表面具有金属接合部2或金属接合部3的被接合物4或5，首先，在通过真空泵6减压至既定真空度的清洗室7内，金属接合部2、3的接合面被从作为利用能量波的清洗单元的等离子体照射单元8照射出来的等离子体9腐蚀而得到清洗(清洗工序)。在本实施方式中，可通过泵10向清洗室7内供给Ar气体，能够在Ar气体氛围下且减压至既定压力的情况下照射等离子体。将清洗后的被接合物4、5从清洗室7内取出，在接合工序(接合装置部11)中使金属接合部2、3彼此在大气中接合。
所说被接合物4例如由芯片构成，被接合物5例如由基板构成。这里所说的芯片是指例如IC芯片、半导体芯片、光器件、表面安装部件、晶片等与种类和大小无关的与基板进行接合的任何形式的物品。而基板是指例如树脂基板、玻璃基板、薄膜基板、芯片、晶片等与种类和大小无关的与芯片进行接合的任何形式的物品。作为本发明中的典型实施方式，可列举出待接合的被接合物之中的至少一方由半导体形成的方式。
在接合装置部11中，例如在将上述经过清洗的被接合物4、5输送到大气中后放置在既定的待机部12中。将被接合物4通过吸持等方式以其洗净面不被触及的状态保持在翻转机构13的头部14上，上下翻转后，通过吸持等方式将其以金属接合部2朝下的姿态保持在设置在粘合压头15的下部的粘合器具16中。将被接合物5移放到待机部12中，例如通过吸持等方式将其以金属接合部3朝上的姿态保持在粘合台17上。被接合物4用的移放机构和被接合物5用的移放机构可以共用一个机构，但也可以分别设置。在分别设置的场合，在被接合物4用的移放机构中设置如上所述的翻转机构13。在本实施方式中，粘合器具16中内装有作为加热单元的加热器18，使得在大气中可以选择常温接合和加热接合的任意一种接合方法。
粘合压头15，能够在加压单元19的作用下通过粘合器具16将被接合物4向下推压，可向被接合物5施加既定的接合载荷并对载荷进行控制。在本实施方式中，粘合压头15能够在上下方向(Z方向)上移动并定位。
此外，保持有所说被接合物5的粘合台17，在本实施方式中，能够通过设置在下部的位置调整台20所进行的X、Y方向上的水平方向位置控制、Z方向上的上下方向位置控制以及θ方向上的旋转方向位置控制，实现与被接合物4之间相对位置的对准以及平行度的调整。该相对位置的对准以及平行度的调整是这样实施的，即，靠插入于被接合物4、5之间并能够进退的识别单元、比如2视场识别单元21(例如2视场摄像头)读取被接合物4、5或它们的保持装置上所具有的识别标识(图中省略)，依据读取的信息对位置和角度进行必要的修正。2视场识别单元21能够进行X、Y方向的位置调整，必要时能够进行Z方向的位置调整。在本实施方式中，该相对位置的对准以及平行度的调整主要在粘合台17一侧进行，但也可以设计成在粘合压头15或粘合器具16一侧进行，还可以设计成在两侧进行。
在上述实施方式中，是以能够在进行接合时进行以作为加热单元的加热器18进行的加热和以加压单元19进行的加压之中的一种或两种而构成，但除了加热和加压之外，还可以如双点划线所示，在粘合压头15或粘合器具16中设置超声波施加单元22，从而能够在单独或同时施加超声波的情况下进行接合。此外，在经过清洗的接合面上多多少少附着有异物层的场合，为了在即将进行接合之前将其去除，还可以设置局部性照射能量波(例如大气压等离子体)的接合时用能量波照射单元23。在图1所示的例子中，列举了接合时用能量波照射单元23为摆头型的例子，但也可以采用能够对间隙变得很窄的被接合物4、5的接合面同时进行清洗的结构、或者、使被接合物4、5的保持部本身为接合时用能量波照射源的结构。此外，除了该接合时用能量波照射单元23之外，还可以设置这样一种非氧化性气体供给单元24，即，为了在直到进行接合之前期间尽可能避免清洗后的接合面上附着异物层，该非氧化性气体供给单元24能够在被接合物的输送、为进行接合而对被接合物进行保持、以及为进行接合而使被接合物彼此的位置对准等工序之中的至少一个工序中，向经过清洗的接合面局部性供给非氧化性气体，尽可能地净化与接合面接触的大气氛围。
下面，对本发明中的进行说明，将至少就一方被接合物而言在前的被接合物和后续的被接合物实质上同时至少沿着向清洗室内送入的方向和从清洗室内送出的方向进行输送的输送单元。作为该输送单元，可采用如下各种形式。图2～图8示出各种形式的基本构成。在图2～图8中，为了将接合部与清洗室清楚地区分开，有时将接合部画成似乎被清洗室围起来，但由于是在大气中进行接合，因此，就接合部而言，基本上不需要采取箱室结构。
图2和图3示出本发明中的输送单元的一个实施例。在本实施例中，接合装置部31(与以往的所谓接合器同等的部分)上设置有与之相邻接的本发明所涉及的清洗室32，进行清洗之前的作为被接合物4的芯片和作为被接合物5的基板存放在接合装置部31中。在本实施例中，芯片4和基板5分别放置在专用的托盘33、34上，通过将各托盘33、34送入清洗室32内，便可将芯片4和基板5送入清洗室32内，在清洗室32内如前所述地以能量波进行清洗处理。此时，在各托盘33、34上，既可以分别放置一个芯片4和基板5，也可以分别放置多个芯片4和基板5。此外，也可以将托盘作为通用托盘，在一个托盘上放置一个或多个芯片4以及基板5二者。托盘的送入和送出动作可通过具有机械手和滑动机构等的适当的输送机构35进行。此外，在对芯片托盘、基板托盘分别进行清洗的场合，清洗的顺序可以是任意的而且可以在必要时进行，此外，也可以对两种托盘同时进行清洗。
将接合面经过清洗的芯片4和基板5与托盘一起从清洗室32中送出，使其在图1所示的待机部12中待机。在本实施例中，清洗室32的所说托盘的送入口和送出口由通用口36构成，因此，可以通过控制该通用口36的开闭来进行送入和送出两种输送。由于是通用口36，因此，从一个方向送入的被接合物在清洗后将从该方向送出。此外，通用口36打开时，可实质上同时进行送入和送出两种输送，因此，能够使批量生产时进行一系列动作所需要的总时间减少，能够以高处理量进行批量生产。
在待机部12中待机后，将芯片4翻转并移放到粘合器具16上对其进行保持，而将基板5以原来的姿态移放到粘合台17上进行保持。在二者位置对准后，使接合面被表面活化的芯片4和基板5在大气中接合。将接合后的芯片4与基板5的接合体37(完成品)暂时送出至托盘上，将该托盘通过所说输送机构35或者其它的机械手等专用的输送机构(图中省略)进行输送，将接合体37或托盘取出至卸放场所。
在具有如上所述清洗室32的接合装置中，由于可将就一方被接合物而言在前的被接合物和后续的被接合物实质上同时至少沿着向清洗室32内送入的方向和从清洗室32内送出的方向进行输送，特别是围绕清洗工序的各种动作能够并行进行，因此，可大幅度缩短完成这些动作所需要的总时间，能够将连续输送过来的大量被接合物以高处理量批量生产成接合制品。尤其是在本实施例中，从清洗后的被接合物的接合准备、进行接合到接合后的卸放这一系列动作也能够并行进行，能够以更高的处理量进行批量生产。此外，被送出的被接合物能够在极短的时间内完成接合。其结果，不仅能够大幅度提高生产率，而且还能够大幅度缩短整个接合工序的生产节拍时间。
在上述实施例中，是设计成清洗室的送入口和送出口由通用口36构成并能够从相同的方向进行送入、送出的，但在如图4所示，清洗前的被接合物4、5的存放场所不在接合装置部41所在场所而例如相对于清洗室42位于相反一侧的场合，也可以将清洗室42的送入口43和送出口44分别设置，使从送入到送出的一系列动作如图所示向一个方向连续进行。此外，对于该动作的延伸即直到进行接合的一系列动作，也可以设计成向相同方向进行的流水作业。似这样向相同方向或者向一系列流水作业方向进行输送，即便是在附加有清洗室42的场合，也能够短时间高效率完成清洗处理的同时使输送动作圆滑地完成，就在大气中进行接合而言，能够以高处理量进行批量生产。
此外，在图2、图4所示的实施例中，清洗室是由对于芯片和基板双方面来说是通用的清洗室构成的，但例如也可以如图5所示，相对于接合装置部51另外设置芯片4用的清洗室52和基板5用的清洗室53，在各清洗室52、53内进行清洗处理后的芯片4和基板5在接合装置部51中进行大气中的接合。若这样构成，则能够对各个清洗室52、53分别设定最佳清洗条件，而且能够使两个清洗室52、53中的处理实质上同时进行，不仅能够提高接合制品的质量，而且还能够以更高的处理量进行批量生产。
此外，如图6所示，若设计成可以将芯片托盘33和基板托盘34送入一个清洗室32内从而对芯片和基板用同一个清洗室进行清洗，并将两个托盘取出后在中途分开向芯片供给部54和基板供给部55输送，从这些场所以并行方式向接合场所56供给芯片和基板，则虽然只有一个清洗室也能够达到高处理量。
此外，在本发明中，被接合物的输送也可以如图7所示使用输送带61。在该输送带61上，在输送带的长度方向上以既定的间距排列和保持有基板等被接合物，该输送带61例如是从卷绕成卷筒状的输送带卷中放出来进行供给的，所供给的输送带61根据各部中进行的处理以既定的送进量被间歇性送进。在图示的例子中，输送带61首先被间歇性送进并从清洗室62中通过，与清洗处理后的被接合物一起被送往接合部63，而且在进行接合后接合体也能够与输送带61一起被输送。考虑到各处理工序所需时间存在差异等情况，使输送带61在清洗室62和接合装置部63之间以及在接合单元63之后的部分产生下垂64，通过下垂量的增减，能够以这部分起到对工序之间的时间差进行抵消的缓冲作用。
此外，在将输送带61向清洗室62内送进的送进部和从清洗室62送出的送出部处，设置有将位于清洗室62内的输送带部分相对于清洗室62的外部密封起来的密封单元65。对于密封单元65的构成并无特别限定，在本实施例中，是由可产生弹性变形的密封件(例如由橡胶制成的密封件)构成，与清洗室62的关闭动作相连动地将输送带61夹住，夹住时能够靠自身的弹性变形使被夹住部位两侧彼此密封。
在使用这种输送带61进行输送的场合，不必进行保持和释放被接合物的动作，相对于清洗室62的送入和送出能够圆滑且非常容易地进行，可进一步提高处理量。
此外，本发明所涉及的输送单元可以作为如下单元构成，即，包括用于对被接合物一个一个地至少向清洗室内送入的移放和用于从清洗室内送出的移放并行地进行处理；而最好是，以能够对送入前的被接合物的供给动作和清洗后的被接合物的接合动作并行地进行处理而构成。这种并行地进行处理的装置如图8所示，可以由具有具备多个被接合物保持头的旋转头71的机构构成。该具有旋转头71的机构具有供给清洗前的被接合物的供给站A、具有清洗室72的清洗站B、以及使清洗后的被接合物接合的接合站C，还可以进一步设置接合后的接合体的卸放站D。当具有这种旋转头71时，各站对被接合物的处理能够在实质上同时并行进行，以高处理量进行批量生产。
此外，在本发明中，为了提高清洗室的密封性能并缩短达到既定真空度的时间、且为了减少达到真空度后清洗室的开闭引起的真空度的改变，最好如图9所示，在清洗室81的前后设置预减压室82a、82b。在如图2、3所示从一个方向送入送出的场合，只要设置一个预减压室即可。当设置有这种预减压室82a、82b时，可以在将各预减压室密闭的状态下进行其清洗室81一侧的开闭，因此，清洗室81内真空度的降低得以减小，而且还能够缩短提高到进行清洗所需的既定真空度的时间。因此，能够以更高的处理量进行批量生产。
如上所述，本发明旨在提供一种能够以高处理量批量生产经能量波清洗后的被接合物的接合装置，但对于该接合装置而言，为了如前所述尽可能防止在进行接合之前在清洗后的接合面上形成氧化膜和有机物层，最好具有这样一种单元，即，在清洗室内清洗后直到金属接合部彼此进行接合之前期间的、被接合物的输送、为进行接合而对被接合物进行保持、以及为进行接合而使被接合物彼此位置对准等工序之中的至少一个工序中，向清洗后的接合面局部性供给惰性气体或非氧化性气体的单元，亦即对接合面上的氛围以惰性气体或非氧化性气体进行净化的单元。图10示出，除了本发明所涉及的相对于清洗室实质上同时进行送入和送出的单元之外还具有这种净化单元的接合装置整个系统的更为具体的例子。
在图10中，从层叠有例如装有芯片141和基板142的托盘(工件托盘)143的托盘转换器144中取出托盘143送入清洗室145内。这种取出和送入既可以使用后述的托盘取出用托盘装卸器，也可以使用其它专用单元，相对于清洗室145的送入和送出实质上同时并行地进行。在例如抽真空之后，将清洗室145内部置换成等离子体发生用特殊气体146(例如Ar气体)，在减压情况下对芯片141和基板142的接合面进行等离子体清洗。以托盘装卸器147将载有清洗后的芯片141和基板142的托盘143从清洗室145内送出，边以由非氧化性气体或特殊气体组成的净化气体148对载有芯片141和基板142的托盘143上的氛围进行净化，边向粘合台座149上的待机部150输送。托盘装卸器147上的上述净化，例如可经由多孔性板151供给非氧化性气体或特殊气体进行。
在旋转基台149上的待机部150中，边以从净化喷嘴152吹出的、由非氧化性气体或特殊气体组成的净化气体153进行净化，边以可移动的盖154将待机中的托盘143的上面盖住而将净化气体153封闭起来。待机后，将盖154打开，以安装在基板移放机构155的前端部的保持头156吸持基板142，将被吸持的基板142移放到粘合台157上。此时也同样，以净化喷嘴152向托盘143上吹出净化气体153，因而在其它芯片和基板上也覆盖着净化气体。此时，在向保持头156内吹出由非氧化性气体或特殊气体组成的净化气体158后通过抽吸将基板142吸持住，在向粘合台157上移放而要解除吸持状态时，再次向保持头156内吹出净化气体158以破坏保持头内的真空状态。而在芯片141一侧，也要将盖154打开，以安装在芯片翻转机构159的前端部的保持头160吸持芯片141，在被吸持的芯片141翻转后，移放到粘合器具161的下表面上。此时也同样，以净化喷嘴152向托盘143上吹出净化喷嘴152，因而在其它芯片和基板上也覆盖着净化气体。此时，向保持头160内吹出由非氧化性气体或特殊气体组成的净化气体162后通过抽吸将芯片141吸持住，在向粘合器具161上移放而要解除吸持状态时，再次向保持头160内吹出净化气体162以破坏保持头内的真空状态。
对于芯片141已就位的粘合器具161和基板142已就位的粘合台157二者，边分别以从净化喷嘴163、164吹出的由非氧化性气体或特殊气体组成的净化气体165、166对芯片141表面上的氛围以及基板142表面上的氛围进行净化，边使用2视场的识别单元167进行调整。调整后，2视场的识别单元167退避，粘合压头168下降，使被保持在粘合器具161上的芯片141通过加压、需要时同时进行加热而接合在被保持在粘合台157上的基板142上。在芯片141接合在基板142上之后，将该接合完成品例如通过基板移放机构155取出，收放在完成品托盘169内。当完成品托盘169上放满被依次取出的完成品时，将该完成品托盘169例如通过托盘装卸器147卸放到叠放完成品托盘169的托盘转换器144中。如上所述，在一系列动作工序的各处适合以非氧化性气体或特殊气体进行净化。
产业上利用的可能性本发明所涉及的接合装置，可应用于具有金属接合部的被接合物之间的所有接合，特别适用于至少其中一个被接合物为半导体时的接合。
权利要求
1.一种接合装置，将基底材料的表面具有金属接合部的被接合物彼此接合，其特征是，具有清洗室；清洗单元，在该清洗室内在减压情况下对所说金属接合部的接合面照射能量波；接合单元，在大气中将从所说清洗室内取出的被接合物的金属接合部彼此接合；输送单元，将至少就一方被接合物而言在前的被接合物和后续的被接合物实质上同时至少沿着向所说清洗室内送入的方向和从清洗室内送出的方向进行输送。
2.如权利要求1所说的接合装置，其特征是，所说输送单元具有可载置多个被接合物的托盘。
3.如权利要求2所说的接合装置，其特征是，所说清洗室的所说托盘的送入口和送出口由通用口构成。
4.如权利要求2所说的接合装置，其特征是，所说清洗室的所说托盘的送入口和送出口分别构成。
5.如权利要求1所说的接合装置，其特征是，所说输送单元具有输送带，对在输送带长度方向上排列的多个被接合物进行保持、以既定的输送量间歇性进行输送。
6.如权利要求5所说的接合装置，其特征是，在所说输送带朝向所说清洗室内的送进部和来自清洗室的送出部上，设置有将位于清洗室内的输送带部分相对于清洗室外部实现密封的密封单元。
7.如权利要求5所说的接合装置，其特征是，在所说清洗室与所说接合单元之间，所说输送带形成有下垂。
8.如权利要求1所说的接合装置，其特征是，所说输送单元具有对将被接合物一个一个地至少向所说清洗室内送入的移放和从清洗室内送出的移放并行地进行处理的单元。
9.如权利要求8所说的接合装置，其特征是，所说并行地进行处理的单元，具备具有多个被接合物保持头的旋转头。
10.如权利要求1所说的接合装置，其特征是，所说清洗室是作为两个被接合物共用的清洗室而构成。
11.如权利要求1所说的接合装置，所说清洗室是针对各被接合物分别设置的。
12.如权利要求1所说的接合装置，其特征是，所说清洗室上附设有预减压室。
13.如权利要求1所说的接合装置，其特征是，所说清洗单元由等离子体照射单元构成。
14.如权利要求13所说的接合装置，其特征是，所说清洗单元由Ar等离子体照射单元构成。
15.如权利要求1所说的接合装置，其特征是，所说接合单元具有加热单元。
16.如权利要求1所说的接合装置，其特征是，所说接合单元具有加压单元。
17.如权利要求1所说的接合装置，其特征是，所说接合单元具有超声波施加单元。
18.如权利要求1所说的接合装置，其特征是，所说接合单元具有接合时以能量波对接合面进行清洗的接合时能量波清洗单元。
19.如权利要求1所说的接合装置，其特征是，还具有，在所说清洗室内清洗后直到金属接合部彼此接合之前期间的、用于被接合物的输送、接合的被接合物的保持、以及用于接合的被接合物彼此的位置对准工序中的至少一个工序中，对清洗后的接合面局部性供给惰性气体或非氧化性气体的单元。
20.如权利要求1所说的接合装置，其特征是，待接合的两个金属接合部的接合面均由金形成。
21.如权利要求1所说的接合装置，其特征是，所说清洗单元由在所说接合面的整个溅射表面以1.6nm腐蚀能量以上的能量照射能量波的单元构成。
22.如权利要求1所说的接合装置，其特征是，所说接合单元由使金属接合部彼此接合时的间隙的标准离差最大为4μm以下的单元构成。
23.如权利要求1所说的接合装置，其特征是，至少一方的金属接合部的表面硬度在Hv120以下。
24.一种基底材料的表面具有金属接合部的被接合物彼此接合而成的接合体，其特征是，由下述的接合装置制成，即，该接合装置具有清洗室；清洗单元，在该清洗室内在减压情况下对所说金属接合部的接合面照射能量波；接合单元，在大气中将从所说清洗室内取出的被接合物的金属接合部彼此接合；输送单元，将至少就一方被接合物而言在前的被接合物和后续的被接合物实质上同时至少沿着向所说清洗室内送入的方向和从清洗室内送出的方向进行输送。
25.如权利要求24所说的接合体，其特征是，所说被接合的被接合物中的至少一方由半导体形成。
全文摘要
一种接合装置，具有清洗室；清洗单元，在该清洗室内在减压情况下对所说金属接合部的接合面照射能量波；接合单元，在大气中将从所说清洗室内取出的被接合物的金属接合部彼此接合；输送单元，将至少就一方被接合物而言在前的被接合物和后续的被接合物实质上同时至少沿着向所说清洗室内送入的方向和从清洗室内送出的方向进行输送。在将清洗后的被接合物取出至大气中进行接合时，特别是围绕清洗室进行的被接合物的送入和送出以及传递能够圆滑且以较短时间完成，能够以高处理量批量生产既定的接合制品。其结果，可缩短整个接合工序的生产节拍时间、降低接合工序所需要的成本。
文档编号H01L21/02GK1685491SQ03822918
公开日2005年10月19日 申请日期2003年9月25日 优先权日2002年9月26日
发明者山内朗 申请人:东丽工程株式会社