專利名稱：接合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過熱壓接將諸如晶片之間等電子元件接合的接合裝置。
背景技術(shù)：
作為以往的芯片熱壓接工具已知有以下的結(jié)構(gòu)，將陶瓷保持架安裝在 金屬制塊體的下端，該塊體安裝在金屬制的工具本體的下端，而且該陶瓷 保持架、陶瓷加熱器和陶瓷壓頭相互燒結(jié)。該陶瓷保持架的線膨脹系數(shù)與 陶瓷加熱器及陶瓷壓頭的線膨脹系數(shù)大致相同，而且陶瓷保持架和陶瓷壓 頭的傳熱系數(shù)設(shè)定成從陶瓷加熱器來看越朝陶瓷壓頭的加壓面?zhèn)仍酱笄以?朝陶瓷保持架的安裝面?zhèn)仍叫?參照后述專利文獻l)。
采用該芯片熱壓接工具，在陶瓷保持架、陶瓷加熱器、陶瓷壓頭等小 型化的情況下，能使熱量難以向工具本體和陶瓷保持架的安裝部傳遞，能 消除具有平行調(diào)節(jié)功能的工具本體因熱膨脹引起的伸長、平行度受到破壞 (應(yīng)變)。另外，陶瓷保持架以使傳熱從陶瓷加熱器側(cè)朝著陶瓷保持架安 裝部逐漸下降的形態(tài)燒結(jié)而成，并且通過做成熱膨脹系數(shù)相同或大致相同 的層疊結(jié)構(gòu)，能減小相鄰疊層之間的溫度差(不是急劇地降低熱量，而是 能逐漸地降低)，因而能抑制陶瓷壓頭、陶瓷加熱器、工具本體的熱變形。 因此，在該層疊結(jié)構(gòu)下，熱量容易向芯片加壓側(cè)傳遞，而不容易向具有平 行調(diào)節(jié)功能的工具本體側(cè)傳遞，又由于熱膨脹系數(shù)相同或大致相同，因而 可消除熱量帶來的問題，能實現(xiàn)高精度的安裝(參照后述專利文獻l)。
專利文獻1:日本專利特開2000 — 332061號公報
然而，由于必須制作一邊改變傳熱系數(shù)一邊進行層疊的燒結(jié)體，因此 制造工藝復雜。另外，若熱膨脹系數(shù)相同，則在存在溫度梯度之處會產(chǎn)生 應(yīng)變，即使能減小相鄰的疊層之間的溫度差，也會發(fā)生相當量的熱變形。因此，雖然在作為對象的工件是較小的芯片時能維持吸附面的平面度，但 在將上述現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)用于大面積的晶片上時，則難以維持晶片的吸附面的 平行度。另外，由于陶瓷加熱器與工具本體之間沒有被空間絕熱，因此即 使通過減小材料的傳熱系數(shù)來抑制向工具本體側(cè)的傳熱，其效果也是有限 的，其結(jié)果，被加熱部分的熱容量變得過大。因此，若將上述現(xiàn)有技術(shù)應(yīng) 用于大面積的晶片時，存在加熱、冷卻時間變長的問題。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種不受熱量影響、能維持作為接 合對象的各電子元件的平行度、能提高和穩(wěn)定兩者的接合精度的接合裝置。 解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
技術(shù)方案l記載的發(fā)明，其特征在于，包括第一塊體部件，其利用 一側(cè)端面來把持第一電子元件；第一加壓部件，其與所述第一塊體部件隔 幵第一空間部配置并朝規(guī)定方向?qū)λ龅谝粔K體部件加壓；多個棒狀的第 一撓性部件，其設(shè)置在所述第一空間部內(nèi)，處于與所述第一塊體部件的中 心同心的圓周上且相互形成等間隔，與所述第一塊體部件的另一側(cè)端面連 接并將來自所述第一加壓部件的加壓力傳遞給所述第一塊體部件；第二塊 體部件，其設(shè)置成可與所述第一塊體部件相對，利用一側(cè)端面來把持與所
述第一電子元件接合的第二電子元件；第二加壓部件，其與所述第二塊體 部件隔開第二空間部配置并朝所述第二塊體部件推壓所述第一塊體部件的 方向?qū)λ龅诙K體部件加壓；多個棒狀的第二撓性部件，其設(shè)置在所述 第二空間部內(nèi)，處于與所述第二塊體部件的中心同心的圓周上且相互形成 等間隔，其與所述第二塊體部件的另一側(cè)端面連接并將來自所述第二加壓
部件的加壓力傳遞給所述第二塊體部件；以及加熱部件，其對所述第一塊 體部件和所述第二塊體部件加熱。
技術(shù)方案2記載的發(fā)明是在技術(shù)方案1記載的接合裝置中，其特征在 于，在所述第一塊體部件或所述第二塊體部件的至少一方上形成有貫通部， 該貫通部在厚度方向上貫通所述第一塊體部件或所述第二塊體部件。技術(shù)方案3記載的發(fā)明是在技術(shù)方案2記載的接合裝置中，其特征在 于，所述第一塊體部件或所述第二塊體部件的厚度方向一側(cè)的所述貫通部 的開口面積大于厚度方向另一側(cè)的所述貫通部的開口面積。
技術(shù)方案4記載的發(fā)明是在技術(shù)方案1至3中任一項記載的接合裝置
中，其特征在于，所述加熱部件是加熱片，所述第一塊體部件包括把持
所述第一電子元件的第一壓板部；第一背板部，其與所述第一壓板部連接 并具有與所述第一壓板部的線膨脹系數(shù)相同或大致相同的線膨脹系數(shù)；以
及所述加熱片，其與所述第一背板部連接并對所述第一壓板部加熱，還具 有與所述第一壓板部的線膨脹系數(shù)相同或大致相同的線膨脹系數(shù)，所述第 二塊體部件包括把持所述第二電子元件的第二壓板部；第二背板部，其
與所述第二壓板部連接并具有與所述第二壓板部的線膨脹系數(shù)相同或大致 相同的線膨脹系數(shù)；以及所述加熱片，其與所述第二背板部連接并對所述 第二壓板部加熱，還具有與所述第二壓板部的線膨脹系數(shù)相同或大致相同 的線膨脹系數(shù)。
技術(shù)方案5記載的發(fā)明是在技術(shù)方案4記載的接合裝置中，其特征在 于，所述第一壓板部和所述第二壓板部是導體，所述第一背板部和所述第 二背板部是絕緣體。
技術(shù)方案6記載的發(fā)明是在技術(shù)方案4或5記載的接合裝置中，其特 征在于，在所述第一壓板部與所述第一背板部之間形成有供冷卻用氣體流 動的第一冷卻用氣體流路，在所述第二壓板部與所述第二背板部之間形成 有供冷卻用氣體流動的第二冷卻用氣體流路。
技術(shù)方案7記載的發(fā)明是在技術(shù)方案6記載的接合裝置中，其特征在 于，所述第一撓性部件使所述冷卻用氣體在內(nèi)部流動，兼具將所述冷卻用 氣體向所述第一冷卻用氣體流路供給的冷卻氣體供給功能，所述第二撓性 部件使所述冷卻用氣體在內(nèi)部流動，兼具將所述冷卻用氣體向所述第二冷 卻用氣體流路供給的冷卻氣體供給功能。
技術(shù)方案8記載的發(fā)明是在技術(shù)方案4至7中任一項記載的接合裝置 中，其特征在于，包括將所述第一電子元件吸附在所述第一壓板部上的第一吸附部件；以及將所述第二電子元件吸附在所述第二壓板部上的第二 吸附部件。
技術(shù)方案9記載的發(fā)明是在技術(shù)方案8記載的接合裝置中，其特征在 于，所述第一吸附部件包括形成在所述第一壓板部上的多個第一吸附槽； 以及使從所述第一吸附槽吸入的空氣進行流動的第一中空導管，所述第二 吸附部件包括形成在所述第二壓板部上的多個第二吸附槽；以及使從所 述第二吸附槽吸入的空氣進行流動的第二中空導管。
技術(shù)方案10記載的發(fā)明是在技術(shù)方案9記載的接合裝置中，其特征在 于，所述第一中空導管通過第一彈性部件與所述第一加壓部件連接，所述 第二中空導管通過第二彈性部件與所述第二加壓部件連接。
技術(shù)方案11記載的發(fā)明是在技術(shù)方案9或10記載的接合裝置中，其
特征在于，在所述第一加壓部件的內(nèi)部形成有供向所述第一撓性部件供 給的所述冷卻用氣體進行流動的第一冷卻用氣體供給流路、以及供從所述 第一中空導管流入的空氣進行流動的第一空氣流路，在所述第二加壓部件 的內(nèi)部形成有供向所述第二撓性部件供給的所述冷卻用氣體進行流動的 第二冷卻用氣體供給流路、以及供從所述第二中空導管流入的空氣進行流 動的第二空氣流路。
技術(shù)方案12記載的發(fā)明是在技術(shù)方案1至10中任一項記載的接合裝 置中，其特征在于，在所述第一加壓部件的內(nèi)部形成有第一冷卻用流體循 環(huán)路，該第一冷卻用流體循環(huán)路用于使冷卻所述第一加壓部件的冷卻用流 體進行循環(huán)，在所述第二加壓部件的內(nèi)部形成有第二冷卻用流體循環(huán)路， 該第二冷卻用流體循環(huán)路用于使冷卻所述第二加壓部件的冷卻用流體進行循環(huán)。
發(fā)明效果
采用技術(shù)方案1記載的發(fā)明，在利用第一塊體部件的一側(cè)端面把持第 一電子元件、利用第二塊體部件的一側(cè)端面把持第二電子元件的狀態(tài)下， 利用加熱部件對第一塊體部件和第二塊體部件加熱。當?shù)谝粔K體部件和第 二塊體部件加熱后，其熱量傳遞到第一電子元件和第二電子元件。第一加壓部件對第一塊體部件朝規(guī)定方向加壓。此時，來自第一壓力部件的加壓 力通過設(shè)置在第一塊體部件與第一加壓部件之間的第一空間部內(nèi)的多個棒 狀第一撓性部件傳遞到第一塊體部件。同樣，第二加壓部件對第二塊體部 件朝規(guī)定方向加壓。此時，來自第二壓力部件的加壓力通過設(shè)置在第二塊 體部件與第二加壓部件之間的第二空間部內(nèi)的多個棒狀第二撓性部件傳遞 到第二塊體部件。第一塊體部件和第二塊體部件在加壓力作用下被相互推 壓。由此，第一電子元件和第二電子元件在被加熱的狀態(tài)下相互被推壓而 接合。
在此，當?shù)谝粔K體部件和第二塊體部件加熱后，第一塊體部件和第二 塊體部件熱膨脹，但由于不使用絕熱材料，在第一塊體部件與第一加壓部 件之間存在第一空間部，第二塊體部件與第二加壓部件之間存在第二空間 部，因此幾乎所有欲從第一塊體部件和第二塊體部件傳遞到第一加壓部件 和第二加壓部件的熱量都被第一空間部和第二空間部絕熱。由此，能使第 一塊體部件內(nèi)部和第二塊體部件內(nèi)部分別成為大致均勻的溫度。另外，在 第一電子元件與第二電子元件接觸時，能使第一塊體部件、第二塊體部件、 第一電子元件、第二電子元件作為整體成為大致均勻的溫度。其結(jié)果，第 一塊體部件的對第一電子元件的把持面和第二塊體部件的對第二電子元件 的把持面能分別維持平面度。
即使在第一塊體部件和第二塊體部件被加熱的情況下，由于存在第一 空間部和第二空間部，因此從第一塊體部件和第二塊體部件傳遞給第一加 壓部件和第二加壓部件的熱量減少。由此，被加熱部件加熱的部分實際上 局限于第一塊體部件、第二塊體部件、第一電子元件、第二電子元件，被 加熱部分的熱容量減小，可縮短加熱、冷卻第一電子元件和第二電子元件 所需的時間，從而可提高接合裝置的運行效率。
另一方面，第一撓性部件和第二撓性部件能分別撓曲來吸收第一塊體 部件和第二塊體部件的熱膨脹與第一加壓部件和第二加壓部件的熱膨脹之 間的差異所產(chǎn)生的應(yīng)力。即，由于第一撓性部件和第二撓性部件分別形成 為棒狀，它們的彎曲剛性較小，因此可在第一塊體部件和第二塊體部件不產(chǎn)生翹曲變形的情況下，使第一撓性部件和第二撓性部件撓曲來吸收熱膨 脹量的差異。其結(jié)果，第一塊體部件的對第一電子元件的把持面和第二塊 體部件的對第二電子元件的把持面能分別維持平面度。
此時，由于第一撓性部件處于與第一塊體部件的中心同心的圓周上且 相互等間隔地設(shè)有多個，因此第一塊體部件的中心和第一加壓部件的中心 不會因第一撓性部件的撓曲而錯位。第二撓性部件也處于與第二塊體部件 的中心同心的圓周上且相互等間隔地設(shè)有多個，因此第二塊體部件的中心 和第二加壓部件的中心不會因第二撓性部件的撓曲而錯位。因此，第一電 子元件與第二電子元件不會因加熱而錯位，也沒有應(yīng)力的作用。
另外，由于第一撓性部件處于與第一塊體部件的中心同心的圓周上且 相互等間隔地設(shè)有多個，因此來自第一加壓部件的加壓力能夠平衡地傳遞 給第一塊體部件。由于第二撓性部件處于與第二塊體部件的中心同心的圓 周上且相互等間隔地設(shè)有多個，因此來自第二加壓部件的加壓力能夠平衡 地傳遞給第二塊體部件。因此，對第一電子元件和第二電子元件施加的加 壓力在面內(nèi)偏差小。
采用技術(shù)方案2記載的發(fā)明，由于在第一塊體部件或第二塊體部件的 至少一方上形成有貫通部，該貫通部在厚度方向上貫通第一塊體部件或第 二塊體部件，因此通過在第一空間部或第二空間部內(nèi)配置對第一電子元件 或第二電子元件進行拍攝的攝像部件，能穿過貫通部對第一電子元件或第 二電子元件進行拍攝。根據(jù)該攝像部件的攝像結(jié)果使第一塊體部件或第二 塊體部件適當?shù)匾苿樱苋菀椎剡M行第一電子元件或第二電子元件的相對 定位。其結(jié)果，可提高第一電子元件與第二電子元件的接合精度。
采用技術(shù)方案3記載的發(fā)明，由于第一塊體部件或第二塊體部件在厚 度方向一側(cè)的貫通部的開口面積大于厚度方向另一側(cè)的貫通部的開口面 積，因此在第一空間部或第二空間部內(nèi)配置對第一電子元件或第二電子元 件進行拍攝的攝像部件時，第一塊體部件或第二塊體部件不會遮擋從第一 電子元件或第二電子元件至攝像部件的光路。其結(jié)果，可提高攝像精度， 進而可提高第一電子元件與第二電子元件的接合精度。采用技術(shù)方案4記載的發(fā)明，第一塊體部件包括把持第一電子元件 的第一壓板部；第一背板部，其與第一壓板部連接并具有與第一壓板部的 線膨脹系數(shù)相同或大致相同的線膨脹系數(shù)；以及加熱片，其與第一背板部 連接并對第一壓板部加熱，還具有與第一壓板部的線膨脹系數(shù)相同或大致 相同的線膨脹系數(shù)，因而能減小第一壓板部、第一背板部和加熱片之間的 熱膨脹量的差異。由此，能防止第一塊體部件的翹曲變形，能維持第一塊 體部件的平面度。
同樣，第二塊體部件包括把持第二電子元件的第二壓板部；第二背 板部，其與第二壓板部連接并具有與第二壓板部的線膨脹系數(shù)相同或大致 相同的線膨脹系數(shù)；以及加熱片，其與第二背板部連接并對第二壓板部加 熱，還具有與第二壓板部的線膨脹系數(shù)相同或大致相同的線膨脹系數(shù)，因 而能減小第二壓板部、第二背板部和加熱片之間的熱膨脹量的差異。由此， 能防止第二塊體部件的翹曲變形，能維持第二塊體部件的平面度。
采用技術(shù)方案5記載的發(fā)明，第一壓板部和第二壓板部由導體構(gòu)成， 第一背板部和第二背板部由絕緣體構(gòu)成，因此第一壓板部與加熱片電絕緣， 第二壓板部與加熱片也電絕緣。由此，在第一壓板部和第二壓板部被加熱 的狀態(tài)下，通過對第一壓板部和第二壓板部施加規(guī)定的電壓，可將第一電 子元件與第二電子元件陽極接合。其結(jié)果，能增加第一電子元件與第二電 子元件的接合方法的變化。
采用技術(shù)方案6記載的發(fā)明，由于在第一壓板部與第一背板部之間形 成有供冷卻用氣體流動的第一冷卻用氣體流路，因此，通過使冷卻用氣體 在第一冷卻用氣體流路內(nèi)流動，可高速地冷卻第一塊體部件。另外，由于 在第二壓板部與第二背板部之間形成有供冷卻用氣體流動的第二冷卻用氣 體流路，因此，通過使冷卻用氣體在第二冷卻用氣體流路內(nèi)流動，可高速 地冷卻第二塊體部件。由此，能高速地冷卻第一電子元件和第二電子元件， 能提高接合裝置的運行效率。
采用技術(shù)方案7記載的發(fā)明，由于第一撓性部件使冷卻用氣體在內(nèi)部 流動，兼具將冷卻用氣體向第一冷卻用氣體流路供給的冷卻氣體供給功能，因此可將第一撓性部件用作將冷卻用氣體向第一冷卻用氣體流路供給的部 件。
同樣，由于第二撓性部件使冷卻用氣體在內(nèi)部流動，兼具將冷卻用氣 體向第二冷卻用氣體流路供給的冷卻氣體供給功能，因此可將第二撓性部 件用作將冷卻用氣體向第二冷卻用氣體流路供給的部件。
采用技術(shù)方案8記載的發(fā)明，由于具有使第一電子元件吸附在第一壓 板部上的第一吸附部件，并具有使第二電子元件吸附在第二壓板部上的第 二吸附部件，因此能利用第一壓板部容易且可靠地把持第一電子元件，并 能利用第二壓板部容易且可靠地把持第二電子元件。由此，能防止第一電 子元件相對于第一壓板部錯位，并防止第二電子元件相對于第二壓板部錯 位，從而能提高第一電子元件與第二電子元件的接合精度。
采用技術(shù)方案9記載的發(fā)明，第一吸附部件包括形成在第一壓板部 上的多個第一吸附槽、以及使從第一吸附槽吸入的空氣進行流動的第一中 空導管，因此能使從第一吸附槽吸入的空氣在第一中空導管內(nèi)流動。由此， 能利用空氣吸引力可靠地吸附第一電子元件。
同樣，第二吸附部件包括形成在第二壓板部上的多個第二吸附槽、 以及使從第二吸附槽吸入的空氣進行流動的第二中空導管，因此能使從第 二吸附槽吸入的空氣在第二中空導管內(nèi)流動。由此，能利用空氣吸引力可 靠地吸附第二電子元件。
采用技術(shù)方案io記載的發(fā)明，由于第一中空導管通過第一彈性部件與 第一加壓部件連接，因此在第一撓性部件與第一中空部件之間產(chǎn)生相對的 熱變形量差異時，可利用第一彈性部件的彈性變形來吸收欲從第一加壓部 件通過第一中空導管傳遞給第一塊體部件的應(yīng)力。由此，能防止應(yīng)力從第 一加壓部件通過第一中空導管向第一塊體部件傳遞，能維持第一塊體部件 的平面度。
同樣，由于第二中空導管通過第二彈性部件與第二加壓部件連接，因 此在第二撓性部件與第二中空部件之間產(chǎn)生相對的熱變形量差異時，可利 用第二彈性部件的彈性變形來吸收欲從第二加壓部件通過第二中空導管傳遞給第二塊體部件的應(yīng)力。由此，能防止應(yīng)力從第二加壓部件通過第二中 空導管向第二塊體部件傳遞，能維持第二塊體部件的平面度。
采用技術(shù)方案ll記載的發(fā)明，在第一加壓部件的內(nèi)部形成有供向第 一撓性部件供給的冷卻用氣體進行流動的第一冷卻用氣體供給流路、以及 供從第一中空導管流入的空氣進行流動的第一空氣流路，因此可將第一加 壓部件用作冷卻用氣體供給部件的一部分和空氣排出部件的一部分。同樣， 在第二加壓部件的內(nèi)部形成有供向第二撓性部件供給的冷卻用氣體進行 流動的第二冷卻用氣體供給流路、以及供從第二中空導管流入的空氣進行 流動的第二空氣流路，因此可將第二加壓部件用作冷卻用氣體供給部件的 一部分和空氣排出部件的一部分。由此，無需對成為高溫的第一塊體部件 和第二塊體部件直接連接配管就可容易地進行冷卻和真空吸引。
采用技術(shù)方案12記載的發(fā)明，由于在第一加壓部件的內(nèi)部形成有第一 冷卻用流體循環(huán)路，該第一冷卻用流體循環(huán)路用于使冷卻第一加壓部件的 冷卻用流體進行循環(huán)，因此通過使冷卻用流體在第一冷卻用流體循環(huán)路內(nèi) 循環(huán)，能始終冷卻第一加壓部件。由此，即使在接合裝置運行中也可將第 一加壓部件進一步保持在低溫，因此在連接用于向第一加壓部件供給冷卻 用氣體和冷卻用流體的管子或連接用于從第一加壓部件排出空氣的管子等
時，可不受其材質(zhì)的限制，能容易地連接。
同樣，由于在第二加壓部件的內(nèi)部形成有第二冷卻用流體循環(huán)路，該 第二冷卻用流體循環(huán)路用于使冷卻第二加壓部件的冷卻用流體進行循環(huán)，
因此通過使冷卻用流體在第二冷卻用流體循環(huán)路內(nèi)循環(huán)，能始終冷卻第二 加壓部件。由此，即使在接合裝置運行中也可將第二加壓部件進一步保持 在低溫，因此在連接用于向第二加壓部件供給冷卻用氣體和冷卻用流體的 管子或連接用于從第二加壓部件排出空氣的管子等時，可不受其材質(zhì)的限 制，能容易地連接。
圖1是表示本發(fā)明一實施形態(tài)的接合裝置的一部分的簡要結(jié)構(gòu)圖。圖2是表示構(gòu)成本發(fā)明一實施形態(tài)的接合裝置的第一塊體部件、第一 撓性部件和第一加壓部件的簡要結(jié)構(gòu)圖。
圖3是表示構(gòu)成本發(fā)明一實施形態(tài)的接合裝置的第一塊體部件的分解圖。
圖4是圖1的A — A間的剖視圖。
圖5是表示構(gòu)成本發(fā)明一實施形態(tài)的接合裝置的第一加壓部件和第一 中空導管的連接結(jié)構(gòu)的簡要剖視圖。 圖6是圖1的B —B間的剖視圖。
圖7是將攝像部件設(shè)置在本發(fā)明一實施形態(tài)的接合裝置上時的簡要結(jié) 構(gòu)圖。
(符號說明) 10接合裝置 12第一塊體部件 12A第一壓板部 12B第一背板部.
12C第一加熱片(加熱部件，加熱片) 15第一冷卻槽(第一冷卻用氣體流路) 17第一吸附槽
19第一氮氣供給流路(第一冷卻用氣體供給流路) 20第一支柱部件(第一撓性部件) 22第一加壓軸(第一加壓部件) 23第一空氣流路
24第一中空部件(第一中空導管)
25第一冷卻用流體循環(huán)路
26第一O形環(huán)(第一彈性部件)
28第二塊體部件
28A第二壓板部
28B第二背板部28C第:二加熱片(加熱部件，加熱片)
31第二.冷卻槽(第二冷卻用氣體流路)
33第二.吸附槽
36缺口(貫通部)
40——■,支柱部件(第二撓性部件)
41第二.氮氣供給流路(第二冷卻用氣體供給流路)
42第二加壓軸(第二加壓部件)
43空氣流路
44第二中空部件(第二中空導管)
45第二冷卻用流體循環(huán)路
Ml第一空間部
M2第二空間部
Wl第一晶片(第一電子元件)
W2第二晶片(第二電子元件)
具體實施例方式
下面參照附圖對本發(fā)明一實施形態(tài)的接合裝置進行說明。在本實施形 態(tài)中，以用于對作為電子元件的一例的晶片之間進行接合的接合裝置為例 進行說明，但本發(fā)明的接合對象并不局限于晶片，也可適用于其他電子元 件之間的接合。
如圖1至圖3所示，接合裝置10具有構(gòu)成第一塊體部件12的圓柱狀 的第一壓板部12A。該第一壓板部12A由作為導體的碳化硅(SiC)構(gòu)成。 在第一壓板部12A上形成有用于吸引空氣的多個第一吸附槽17，在第一壓 板部12A的厚度方向的一側(cè)端面上吸附作為接合對象的第一晶片Wl。另外， 在第一壓板部12A的厚度方向的另一側(cè)端面上安裝有圓板狀的第一背板部 12B,該第一背板部12B與第一壓板部12A —起構(gòu)成第一塊體部件12，并設(shè) 定成與第一壓板部12A大致相同的直徑。該第一背板部12B由作為絕緣體 的氮化鋁(A1N)構(gòu)成。在第一背板部12B的大致中央一體地形成有朝厚度方向突出的突出部13。此外，在第一背板部12B的位于與第一壓板部12A 側(cè)相反的一側(cè)的相反側(cè)端面上安裝有第一加熱片12C，該第一加熱片12C 與第一壓板部12A和第一背板部12B —起構(gòu)成第一塊體構(gòu)件12并對第一壓 板部12A加熱。該第一加熱片12C由碳化硅(SiC)構(gòu)成。由于第一加熱片 12C隔著作為絕緣體的第一背板部12B與作為導體的第一壓板部12A進行安 裝，因此第一加熱片12C與第一壓板部12A電絕緣。
如圖4所示，第一加熱片12C具有合適的電阻值，供電線16與兩處的 電極14連接。溫度控制器(未圖示)與該供電線16連接，溫度控制器通 過供電線16對供給第一加熱片12C的電流進行控制。通過供電線16向第 一加熱片12C供給規(guī)定電流，使第一加熱片12C的溫度上升或下降。
另外，在第一背板部12B上又是第一加熱片12C的邊上連接有測量第 一壓板部12A和第一背板部12B的溫度的第一熱電偶18。該第一熱電偶18 與上述溫度控制器連接。溫度控制器根據(jù)該第一熱電偶18的溫度測量值來 控制供給第一加熱片12C的電流，將第一壓板部12A和第一背板部12B控 制在任意的溫度。
在此，第一壓板部12A、第一背板部12B和第一加熱片12C的線膨脹 系數(shù)相同或大致相同，且都具有較大的傳熱系數(shù)。另外，第一壓板部12A、 第一背板部12B和第一加熱片12C分別利用鉬所構(gòu)成的螺栓(未圖示)緊 固而相互連接。
另外，如圖1至圖3所示，在第一壓板部12A與第一背板部12B的接 觸面上形成有第一冷卻槽(第一冷卻用氣體流路)15。具體而言，在第一 背板部12B上形成有開口的第一冷卻槽15，平面狀的第一壓板部12A的厚 度方向另一側(cè)端面利用螺栓緊固，從而將該第一冷卻槽15的開口封閉。該 第一冷卻槽15與外部連通。該第一冷卻槽15只要是通過將第一壓板部12A 和第一背板部12B利用螺栓緊固而形成的結(jié)構(gòu)即可，例如，也可在第一壓 板部12A側(cè)形成，或在第一壓板部12A和第一背板部12B雙方上形成。向 該第一冷卻槽15供給作為冷卻用氣體的氮氣，使氮氣在第一冷卻槽15的 內(nèi)部流動。另外，如圖1至圖4所示，在第一背板部12B的突出部13的表面上連 接有同一尺寸和形狀的三個棒狀第一支柱部件(第一撓性部件)20。該第 一支柱部件20由氮化硅(Si3N4)構(gòu)成。三個第一支柱部件20與第一壓板 部12A和第一背板部12B的中心同心地等間隔(120度間距)排列。該第一 支柱部件20的一個端部與第一背板部12B的突出部13連接，另一個端部 與第一加壓軸(第一加壓部件)22連接。
在此，當?shù)谝恢е考?0的直徑為d、第一支柱部件20的軸向長度 為l、拉伸彈性模量為E、最大彎曲強度為。m^、安全系數(shù)為A、第一支柱 部件20的一個端部與另一個端部的撓曲之差為A y，則第一支柱部件20的 直徑與軸向長度的關(guān)系設(shè)定在滿足3EAd A y/l2< o max的范圍內(nèi)。安全系數(shù)A 為l以上的自然數(shù)，最好選擇8左右。
另外，各第一支柱部件20構(gòu)成中空狀，連接成使各第一支柱構(gòu)件20 的一個端部與第一冷卻槽15連通。另外，第一支柱部件20的另一個端部 與形成在第一加壓軸22內(nèi)部的后述的第一氮氣供給流路(第一冷卻用氣體 供給流路)19連通。從第一氮氣供給流路19供給到各第一支柱部件20內(nèi) 部的氮氣被供給到第一冷卻槽15內(nèi)，使第一壓板部12A和第一背板部12B 分別得到冷卻。供給第一冷卻槽15的氮氣在第一壓板部12A和第一背板部 12B分別得到冷卻后向外部排出。
另外，第一支柱部件20的另一個端部與第一加壓軸(第一加壓部件) 22連接。該第一加壓軸22通過第一支柱部件20將加壓力賦予第一塊體部 件12。
另外，第一支柱部件20的線膨脹系數(shù)設(shè)定成與第一壓板部12A和第一 背板部12B的線膨脹系數(shù)沒有大的差異，第一支柱部件20的傳熱系數(shù)設(shè)定 成小于第一壓板部12A和第一背板部12B的傳熱系數(shù)。
另外，如圖4和圖5所示，在第一背板部12B的突出部13的表面上連 接有一個第一中空部件(第一中空導管)24，該第一中空部件24具有與各 第一支柱部件20大致相同的軸向長度。該第一中空部件24連接在第一壓 板部12A和第一背板部12B的中心上。該第一中空部件24的一個端部與第一背板部12B的突出部13連接，另一個端部隔著第一0形環(huán)(第一彈性部
件)26與第一加壓軸22連接。即，如圖5所示，在第一中空部件24的另 一個端部與第一加壓軸22之間存在間隙，兩者沒有直接連接，而是通過0 形環(huán)26相互連接。第一0形環(huán)26由作為彈性部件的橡膠構(gòu)成。
另外，在第一中空部件24的另一個端部形成有第一空氣流路23，該 第一空氣流路23形成在第一加壓軸22的內(nèi)部，從第一中空部件24流入的 空氣在該第一空氣流路23內(nèi)流動。由此，第一吸附槽17與第一空氣流路 23連通，可從第一吸附槽17吸引空氣。
另外，如圖1所示，接合裝置10具有第一加壓軸(第一加壓部件)22。 在該第一加壓軸22的內(nèi)部形成有第一氮氣供給流路(第一冷卻用氣體供給 流路)19，向第一支柱部件20內(nèi)部供給的氮氣在該第一氮氣供給流路19 內(nèi)流動。另外，在第一加壓軸22內(nèi)部形成有上述第一空氣流路23。此外， 在第一加壓軸22內(nèi)部形成有用于使冷卻第一加壓軸22本身的冷卻用流體 進行循環(huán)的第一冷卻用流體循環(huán)路25。
另外，在接合裝置IO上分別連接有將氮氣向第一氮氣供給流路19 供給的氮氣供給部(未圖示)；將空氣(冷卻用空氣)向第一冷卻用流體 循環(huán)路25供給的空氣供給部(未圖示)；以及對第一空氣流路23進行真 空吸引的吸引泵(未圖示)。由此，能將氮氣向第一氮氣供給流路19供給， 將空氣向第一冷卻用流體循環(huán)路25供給，且可對第一空氣流路23真空抽 吸。
另外，第一加壓軸22與Z軸驅(qū)動機構(gòu)(未圖示)連接，可通過Z軸驅(qū) 動機構(gòu)的驅(qū)動沿上下方向(圖1中的箭頭Z方向)移動。這樣，通過使第 一加壓軸22沿上下方向(圖1中的箭頭Z方向)移動，可使第一塊體部件 12沿上下方向移動。該Z軸驅(qū)動機構(gòu)與控制部(未圖示)電連接。
另外，設(shè)置有測量作用于第一晶片Wl的加壓力用的測力傳感器(未圖 示)，控制部(未圖示)根據(jù)測力傳感器的測量值來控制Z軸驅(qū)動機構(gòu)。 由此，能始終將規(guī)定的合適的加壓力作用于第一塊體部件12。
如上所述，在第一塊體部件12與第一加壓軸22之間存在第一空間部Ml，在該第一空間部M1內(nèi)設(shè)有第一支柱部件20和第一中空部件24。
如圖1所示，接合裝置10具有構(gòu)成第二塊體部件28的圓柱狀的第二 壓板部28A。該第二壓板部28A由作為導體的碳化硅(SiC)構(gòu)成。在第二 壓板部28A上形成有用于吸引空氣的多個第二吸附槽33，在第二壓板部28A 的厚度方向的一側(cè)端面上吸附作為接合對象的第二晶片W2。另外，在第二 壓板部28A的厚度方向的另一側(cè)端面上安裝有圓板狀的第二背板部28B，該 第二背板部28B與第二壓板部28A —起構(gòu)成第二塊體部件28，并設(shè)定成與 第二壓板部28A大致相同的直徑。該第二背板部28B由作為絕緣體的氮化 鋁(A1N)構(gòu)成。在第二背板部28B的大致中央一體地形成有朝厚度方向突 出的突出部29。此外，在第二背板部28B的位于與第二壓板部28A側(cè)相反 的一側(cè)的相反側(cè)端面上安裝有第二加熱片28C，該第二加熱片28C與第二壓 板部28A和第二背板部28B —起構(gòu)成第二塊體構(gòu)件28并對第二壓板部28A 加熱。該第二加熱片28C由碳化硅(SiC)構(gòu)成。由于第二加熱片28C隔著 作為絕緣體的第二背板部28B與作為導體的第二壓板部28A進行安裝，因 此第二加熱片28C與第二壓板部28A電絕緣。
如圖6所示，第二加熱片28C具有合適的電阻值，供電線32與兩處的 電極30連接。溫度控制器(未圖示)與該供電線32連接，溫度控制器通 過供電線32對供給第二加熱片28C的電流進行控制。通過供電線32向第 二加熱片28C供給規(guī)定電流，使第二加熱片28C的溫度上升或下降。
另外，在第二背板部28B上又是第二加熱片28C的邊上連接有測量第 二壓板部28A和第二背板部28B的溫度的第二熱電偶34。該第二熱電偶34 與上述溫度控制器連接。溫度控制器根據(jù)該第二熱電偶34的溫度測量值來 控制供給第二加熱片28C的電流，將第二壓板部28A和第二背板部28B控 制在任意的溫度。
在此，第二壓板部28A、第二背板部28B和第二加熱片28C的線膨脹 系數(shù)相同或大致相同，且都具有較大的傳熱系數(shù)。另外，第二壓板部28A、 第二背板部28B和第二加熱片28C分別利用鉬所構(gòu)成的螺栓(未圖示)緊 固而相互連接。另外，如圖1所示，在第二壓板部28A與第二背板部28B的接觸面上 形成有第二冷卻槽(第二冷卻用氣體流路)31。具體而言，在第二背板部 28B上形成有開口的第二冷卻槽31，平面狀的第二壓板部28A的厚度方向 另一側(cè)端面利用螺栓緊固，從而將該第二冷卻槽31的開口封閉。該第二冷 卻槽31與外部連通。該第二冷卻槽31只要是通過將第二壓板部28A和第 二背板部28B利用螺栓緊固而形成的結(jié)構(gòu)即可，例如，也可在第二壓板部 28A側(cè)形成，或在第二壓板部28A和第二背板部28B雙方上形成。向該第二 冷卻槽31供給作為冷卻用氣體的氮氣，使氮氣在第二冷卻槽31的內(nèi)部流 動。
在此，如圖6至圖7所示，在第二壓板部28A、第二背板部28B和第 二加熱片28C上形成有在厚度方向貫通的兩個缺口 (貫通部)36。另外， 在后述的第二空間部M2內(nèi)又是缺口 36邊上分別配置有兩個攝像部件38。 該攝像部件38與控制部連接，攝像部件38的攝像數(shù)據(jù)向控制部輸出。各 缺口 36的開口面積設(shè)定成在第二壓板部28A、第二背板部28B和第二加熱 片28C的厚度方向一側(cè)(攝像部件38頂D增大，朝著第二壓板部28A、第 二背板部28B和第二加熱片28C的厚度方向另一側(cè)(與攝像部件38側(cè)相反 的一側(cè))減小。
作為攝像部件38，在第二晶片W2為玻璃晶片時最好使用CCD攝像機， 在第二晶片W2為硅晶片時最好使用紅外線攝像機。作為攝像機在使用CCD 攝像機時，通過將光從CCD攝像機側(cè)照射第二晶片W2，能明確地識別第二 晶片W2的對準標記。
如圖6所示，在第二背板部28B的突出部29的表面上連接有同一尺寸 和形狀的三個棒狀第二支柱部件(第二撓性部件)40。該第二支柱部件40 由氮化硅(Si3N4)構(gòu)成。三個第二支柱部件40與第二壓板部28A和第二背 板部28B的中心同心地等間隔(120度間距)排列。該第二支柱部件40的 一個端部與第二背板部28B的突出部29連接，另一個端部與第二加壓軸(第 二加壓部件)42連接。
在此，當?shù)诙е考?0的直徑為d、第二支柱部件40的軸向長度為l、拉伸彈性模量為E、最大彎曲強度為On^、安全系數(shù)為A、第二支柱 部件40的一個端部與另一個端部的撓曲之差為A y，則第二支柱部件40的 直徑與軸向長度的關(guān)系設(shè)定在滿足3EAd A y/l2< o max的范圍內(nèi)。安全系數(shù)A 為l以上的自然數(shù)，最好選擇8左右。
另外，各第二支柱部件40構(gòu)成中空狀，連接成使各第二支柱構(gòu)件40 的一個端部與第二冷卻槽31連通。另外，第二支柱部件40的另一個端部 與形成在第二加壓軸42內(nèi)部的后述的第二氮氣供給流路(第二冷卻用氣體 供給流路)41連通。從第二氮氣供給流路41供給到各第二支柱部件40內(nèi) 部的氮氣被供給到第二冷卻槽31內(nèi)，使第二壓板部28A和第二背板部28B 分別得到冷卻。供給第二冷卻槽31的氮氣在第二壓板部28A和第二背板部 28B分別得到冷卻后向外部排出。
另外，如圖1及圖7所示，第二支柱部件40的另一個端部與第二加壓 軸(第二加壓部件)42連接。該第二加壓軸42通過第二支柱部件40將加 壓力賦予第二塊體部件28。
另外，第二支柱部件40的線膨脹系數(shù)設(shè)定成與第二壓板部28A和第二 背板部28B的線膨脹系數(shù)相同或大致相同，第二支柱部件40的傳熱系數(shù)設(shè) 定成小于第二壓板部28A和第二背板部28B的傳熱系數(shù)。
另外，如圖6所示，在第二背板部28B的突出部29的表面上連接有一 個第二中空部件(第二中空導管)44，該第二中空部件44具有與各第二支 柱部件40大致相同的軸向長度。該第二中空部件44連接在第二壓板部28A 和第二背板部28B的中心上。該第二中空部件44的一個端部與第二背板部 28B的突出部29連接，另一個端部隔著第二O形環(huán)(第二彈性部件，未圖 示)與第二加壓軸(第二加壓部件)42連接。即，在第二中空部件44的另 一個端部與第二加壓軸42之間存在間隙，兩者沒有直接連接，而是通過第 二 0形環(huán)相互連接。第二 0形環(huán)由作為彈性部件的橡膠構(gòu)成。
另外，在第二中空部件44的另一個端部形成有第二空氣流路43，該 第二空氣流路43形成在第二加壓軸42的內(nèi)部，從第二中空部件44流入的 空氣在該第二空氣流路43內(nèi)流動。由此，第二吸附槽33與第二空氣流路43連通，可從第二吸附槽33吸引空氣。
另外，接合裝置10具有第二加壓軸42。在該第二加壓軸42的內(nèi)部形 成有第二氮氣供給流路(第二冷卻用氣體供給流路)41，向第二支柱部件 40內(nèi)部供給的氮氣在該第二氮氣供給流路41內(nèi)流動。另外，在第二加壓軸 42內(nèi)部形成有上述第二空氣流路43。此外，在第二加壓軸42內(nèi)部形成有 用于使冷卻第二加壓軸42本身的冷卻用流體進行循環(huán)的第二冷卻用流體循 環(huán)路45。
另外，在接荅裝置10上分別連接有將氮氣向第二氮氣供給流路41 供給的氮氣供給部(未圖示)；將空氣(冷卻用空氣)向第二冷卻用流體 循環(huán)路45供給的空氣供給部(未圖示)；以及對第二空氣流路43進行真 空吸引的吸引泵(未圖示)。由此，能將氮氣向第二氮氣供給流路41供給， 將空氣向第二冷卻用流體循環(huán)路45供給，且可對第二空氣流路43真空抽 吸。
另外，接合裝置10具有使第二塊體部件28、第二支柱部件40、第二 中空部件44和第二加壓軸42沿圖1中箭頭X和圖6中箭頭Y方向移動的 XY軸驅(qū)動機構(gòu)(未圖示)。XY軸驅(qū)動機構(gòu)與控制部連接，控制部對XY軸 驅(qū)動機構(gòu)進行控制，從而可使第二塊體部件28、第二支柱部件40、第二中 空部件44和第二加壓軸42沿圖1中箭頭X和圖6中箭頭Y方向移動。此 外，接合裝置10具有使第二塊體部件28、第二支柱部件40、第二中空部 件44和第二加壓軸42朝著規(guī)定的方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)(未圖示)。 該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)與控制部連接，控制部對旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)進行控制，從而可 使第二塊體部件28、第二支柱部件40、第二中空部件44和第二加壓軸42 朝著規(guī)定的方向旋轉(zhuǎn)移動。
如上所述，在第二塊體部件28與第二加壓軸42之間存在第二空間部 M2，在該第二空間部M2內(nèi)設(shè)有第二支柱部件40和第二中空部件44。
下面對本實施形態(tài)的接合裝置10的作用進行說明。
如圖1所示，第一晶片Wl吸附在構(gòu)成第一塊體部件12的第一壓板部 12A上，第二晶片W2吸附在構(gòu)成第二塊體部件28的第二壓板部28A上。第一晶片Wl和第二晶片W2的吸附通過使吸引泵動作、使空氣從第一吸附槽
17和第二吸附槽33經(jīng)過第一中空部件24和第二中空部件44的內(nèi)部流向第 一空氣流路23和第二空氣流路43來實現(xiàn)。由此，能可靠地吸附第一晶片 Wl和第二晶片W2，能防止第一晶片Wl相對于第一壓板部12A的錯位以及 第二晶片W2相對于第二壓板部28A的錯位。在第一晶片Wl和第二晶片W2 上預(yù)先形成有成為接合部件的焊錫圖案。因此，通過對第一晶片W1和第二 晶片W2分別加壓、加熱以使焊錫材料熔融而合金化，可使第一晶片W1與 第二晶片W2接合。
接著，利用Z軸驅(qū)動機構(gòu)來驅(qū)動控制第一加壓軸22，利用第一加壓軸 22使吸附有第一晶片Wl的第一塊體部件12朝第二塊體部件28側(cè)移動。由 此，能使第一晶片W1接近第二晶片W2。
接著，如圖7所示，當?shù)竭_第一晶片Wl接近第二晶片W2的位置后， 利用攝像部件38來拍攝第一晶片Wl和第二晶片W2的對準標記。控制部根 據(jù)攝像部件38的拍攝結(jié)果來控制XY軸驅(qū)動機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)，利用XY 軸驅(qū)動機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)使第二塊體部件28移動，以使第二晶片W2相 對于第一晶片Wl來到規(guī)定的位置。由此，能進行第二晶片W2相對于第一 晶片Wl的定位，可提高第一晶片Wl與第二晶片W2的接合精度。
接著，在第二晶片W2相對于第一晶片Wl的定位結(jié)束后，利用第一加 壓軸22將規(guī)定的加壓力通過第一支柱部件20作用于第一塊體部件12。由 第一加壓軸22作用的規(guī)定的加壓力的控制如上所述。由此，第一晶片Wl 與第二晶片W2在合適的加壓力的作用下接觸。
然后，如圖4所示，從供電線16向第一加熱片12C供電來加熱第一塊 體部件12。此時，溫度控制器根據(jù)第一熱電偶18的溫度測量值來控制供給 第一加熱片12C的電流，將第一壓板部12A和第一背板部12B控制在任意 的溫度。同樣，如圖6所示，從供電線32向第二加熱片28C供電來加熱第 二塊體部件28。此時，溫度控制器根據(jù)第二熱電偶34的溫度測量值來控制 供給第二加熱片28C的電流，將第二壓板部28A和第二背板部28B控制在 任意的溫度。由此，能將第一晶片W1和第二晶片W2加熱到規(guī)定的溫度。在此，當?shù)谝粔K體部件12和第二塊體部件28加熱后，第一塊體部件
12和第二塊體部件28熱膨脹，但由于不使用絕熱材料，在第一塊體部件 12與第一加壓軸22之間存在第一空間部Ml，在第二塊體部件28與第二加 壓軸42之間存在第二空間部M2，因此幾乎所有欲從第一塊體部件12和第 二塊體部件28傳遞到第一加壓軸22和第二加壓軸42的熱量都被第一空間 部M1和第二空間部M2絕熱。由此，能使第一塊體部件12內(nèi)部和第二塊體 部件28內(nèi)部分別成為大致均勻的溫度。另外，在第一晶片Wl與第二晶片 W2接觸時，能使第一塊體部件12、第二塊體部件28、第一晶片W1、第二 晶片W2作為整體成為大致均勻的溫度。其結(jié)果，第一塊體部件12的第一 晶片W1把持面和第二塊體部件28的第二晶片W2把持面能分別維持平面度。
即使在第一塊體部件12和第二塊體部件28被加熱的情況下，由于存 在第一空間部Ml和第二空間部M2，因此從第一塊體部件12和第二塊體部 件28傳遞給第一加壓軸22和第二加壓軸42的熱量減少。由此，被第一加 熱片12C和第二加熱片28C加熱的部分實際上局限于第一塊體部件12、第 二塊體部件28、第一晶片Wl、第二晶片W2，從而被加熱部分的熱容量減小， 可縮短加熱、冷卻第一晶片Wl和第二晶片W2所需的時間，因此可提高接 合裝置10的運行效率。
另一方面，第一支柱部件20和第二支柱部件40能分別撓曲來吸收第 一塊體部件12和第二塊體部件28的熱膨脹與第一加壓軸22和第二加壓軸 42之間的熱膨脹的差異所產(chǎn)生的應(yīng)力。即，由于第一支柱部件20和第二支 柱部件40分別形成為棒狀，它們的彎曲剛性較小，因此可在第一塊體部件 12和第二塊體部件28不翹曲變形的情況下，使第一支柱部件20和第二支 柱部件40撓曲來吸收熱膨脹量的差異。其結(jié)果，第一塊體部件12的第一 晶片W1把持面和第二塊體部件28的第二晶片W2把持面能分別維持平面度。
此時，由于第一支柱部件20處于與第一塊體部件12的中心同心的圓 周上且相互等間隔地設(shè)有多個，因此第一塊體部件12的中心和第一加壓軸 22的中心不會因第一支柱部件20的撓曲而錯位。由于第二支柱部件40也 處于與第二塊體部件28的中心同心的圓周上且相互等間隔地設(shè)有多個，因此第二塊體部件28的中心和第二加壓軸42的中心不會因第二支柱部件40 的撓曲而錯位。因此，第一晶片Wl與第二晶片W2不會因加熱而錯位，也 沒有應(yīng)力的作用。
另外，由于第一支柱部件20處于與第一塊體部件12的中心同心的圓 周上且相互等間隔地設(shè)有多個，因此來自第一加壓軸22的加壓力能夠平衡 地傳遞給第一塊體部件12。由于第二支柱部件40處于與第二塊體部件28 的中心同心的圓周上且相互等間隔地設(shè)有多個，因此來自第二加壓軸42的 加壓力能夠平衡地傳遞給第二塊體部件28。因此，對第一晶片Wl和第二晶 片W2施加的加壓力在面內(nèi)偏差小。
特別地，由于第一塊體部件12由第一壓板部12A、第一背板部12B和 第一加熱片12C構(gòu)成，第一壓板部12A、第一背板部12B和第一加熱片12C 的線膨脹系數(shù)設(shè)定為相同或大致相同，因此可減小第一壓板部12A、第一背 板部12B和第一加熱片12C的熱膨脹量的差異。由此，能防止第一塊體部 件12的翹曲變形，能維持第一塊體部件12的平面度。這對于第二塊體部 件28也一樣，能維持第二塊體部件28的平面度。
然后，當?shù)谝痪琖l與第二晶片W2在合適的加壓力作用下接合后， 停止對第一加熱片12C供電，從各第一支柱部件20向第一塊體部件12的 第一冷卻槽15供給氮氣。該氮氣通過氮氣供給部向第一加壓軸22的第一 氮氣供給流路19供給，從而從各第一支柱部件20向第一塊體部件12的第 一冷卻槽15供給。由此，能將第一塊體部件12急速冷卻，第一晶片Wl的 溫度也可急速下降。同樣，停止對第二加熱片28C供電，從各第二支柱部 件40向第二塊體部件28的第二冷卻槽31供給氮氣。該氮氣通過氮氣供給 部向第二加壓軸42的第二氮氣供給流路41供給，從而從各第二支柱部件 40向第二塊體部件28的第二冷卻槽31供給。由此，能將第二塊體部件28 急速冷卻，第二晶片W2的溫度也可急速下降。
在此，將第一塊體部件12和第二塊體部件28冷卻時與將第一塊體部 件12和第二塊體部件28加熱時相同，通過各支柱部件20、40本身的撓曲， 能維持第一塊體部件12和第二塊體部件28的平面度。特別地，由于第一支柱部件20和第二支柱部件40內(nèi)部流動著氮氣，
兼具向第一冷卻槽15和第二冷卻槽31供給氮氣的冷卻氣體供給功能，因 此可將第一支柱部件20和第二支柱部件40作為向第一冷卻槽15和第二冷 卻槽31供給氮氣的部件加以利用。
另外，如圖5所示，由于第一中空部件24隔著第一0形環(huán)26與第一 加壓軸22連接，因此在冷卻時等，當在第一支柱部件20與第一中空部件 24之間產(chǎn)生相對的熱變形量差異時，可利用第一 0形環(huán)26的彈性變形來吸 收欲從第一加壓軸22通過第一中空部件24傳遞給第一塊體部件12的應(yīng)力。 由此，能防止應(yīng)力從第一加壓軸22通過第一中空部件24向第一塊體部件 12傳遞，能維持第一塊體部件12的平面度。這對于第二中空部件44也一 樣，能維持第二塊體部件28的平面度。
在第一晶片Wl和第二晶片W2的溫度成為低溫后，停止氮氣的供給和 吸引泵的動作，在第一晶片Wl與第二晶片W2接合后將它們從接合裝置10 取出。
如上所述，采用本實施形態(tài)的接合裝置10，能不受熱量的影響，能維 持第一塊體部件12和第二塊體部件28的平面度，進而能維持作為接合對 象的第一晶片Wl和第二晶片W2的平面度，能在此狀態(tài)下將兩者接合。其 結(jié)果，能提高和穩(wěn)定接合精度。
特別地，如上所述，由于在第一加壓軸22內(nèi)部形成有供向第一支柱 部件20供給的氮氣流動的第一氮氣供給流路19、以及供從第一中空部件 24流入的空氣流動的第一空氣流路23，因此可將第一加壓軸22作為冷卻 用氣體供給部件的一部分和空氣排出部件的一部分加以利用。對于第二加 壓軸42也相同。由此，無需對高溫狀態(tài)的第一塊體部件12和第二塊體部 件28直接連接配管，能容易地進行冷卻和真空吸附。
另外，由于在第一加壓軸22內(nèi)部形成有用于使冷卻第一加壓軸22的 冷卻用空氣進行循環(huán)的第一冷卻用流體循環(huán)路25，因此通過使冷卻用空氣 在第一冷卻用流體循環(huán)路25內(nèi)循環(huán)，能始終冷卻第一加壓軸22。由此，即 使在接合裝置10運行中也可將第一加壓軸22進一步保持在低溫，從而在連接用于向第一加壓軸22供給冷卻用氣體和冷卻用空氣的管子或連接用于 從第一加壓軸22排出空氣的管子等時，可不受其材質(zhì)的限制，能容易地連
接。這對于第二加壓軸42也一樣。
在上述實施形態(tài)中，例示了對第一晶片Wl和第二晶片W2分別加熱后 通過熱壓接來接合的方法進行了說明，但并不局限于該接合方法，例如也 可通過陽極接合方法將兩者接合。即，第一壓板部12A和第二壓板部28A 分別由導體構(gòu)成，第一背板部12B和第二背板部28B分別由絕緣體構(gòu)成， 因此第一壓板部12A與第一加熱片12C電絕緣，第二壓板部28A與第二加 熱片28C電絕緣。由此，在第一壓板部12A和第二壓板部28A被加熱的狀 態(tài)下，通過向第一壓板部12A和第二壓板部28A施加規(guī)定的電壓，可將硅 晶片與玻璃晶片陽極接合。其結(jié)果，能增加接合方法的變化。
權(quán)利要求
1. 一種接合裝置，其特征在于，包括第一塊體部件，該第一塊體部件利用一側(cè)端面來把持第一電子元件；第一加壓部件，該第一加壓部件與所述第一塊體部件隔開第一空間部配置并朝規(guī)定方向?qū)λ龅谝粔K體部件加壓；多個棒狀的第一撓性部件，該第一撓性部件設(shè)置在所述第一空間部內(nèi)，處于與所述第一塊體部件的中心同心的圓周上且相互形成等間隔，與所述第一塊體部件的另一側(cè)端面連接并將來自所述第一加壓部件的加壓力傳遞給所述第一塊體部件；第二塊體部件，該第二塊體部件設(shè)置成可與所述第一塊體部件相對，利用一側(cè)端面來把持與所述第一電子元件接合的第二電子元件；第二加壓部件，該第二加壓部件與所述第二塊體部件隔開第二空間部配置并朝所述第二塊體部件推壓所述第一塊體部件的方向?qū)λ龅诙K體部件加壓；多個棒狀的第二撓性部件，該第二撓性部件設(shè)置在所述第二空間部內(nèi)，處于與所述第二塊體部件的中心同心的圓周上且相互形成等間隔，與所述第二塊體部件的另一側(cè)端面連接并將來自所述第二加壓部件的加壓力傳遞給所述第二塊體部件；以及加熱部件，該加熱部件對所述第一塊體部件和所述第二塊體部件加熱。
2. 如權(quán)利要求l所述的接合裝置，其特征在于，在所述第一塊體部件 或所述第二塊體部件的至少一方上形成有貫通部，該貫通部在厚度方向上 貫通所述第一塊體部件或所述第二塊體部件。
3. 如權(quán)利要求2所述的接合裝置，其特征在于，所述第一塊體部件或 所述第二塊體部件的厚度方向一側(cè)的所述貫通部的開口面積大于厚度方向 另 一 側(cè)的所述貫通部的開口面積。
4. 如權(quán)利要求1至3中任一項所述的接合裝置，其特征在于， 所述加熱部件是加熱片，所述第一塊體部件包括第一壓板部，該第一壓板部把持所述第一電 子元件；第一背板部，該第一背板部與所述第一壓板部連接并具有與所述 第一壓板部的線膨脹系數(shù)相同或大致相同的線膨脹系數(shù)；以及所述加熱片， 該加熱片與所述第一背板部連接并對所述第一壓板部加熱，還具有與所述 第一壓板部的線膨脹系數(shù)相同或大致相同的線膨脹系數(shù)，所述第二塊體部件包括第二壓板部，該第二壓板部把持所述第二電 子元件；第二背板部，該第二背板部與所述第二壓板部連接并具有與所述 第二壓板部的線膨脹系數(shù)相同或大致相同的線膨脹系數(shù)；以及所述加熱片， 該加熱片與所述第二背板部連接并對所述第二壓板部加熱，還具有與所述 第二壓板部的線膨脹系數(shù)相同或大致相同的線膨脹系數(shù)。
5. 如權(quán)利要求4所述的接合裝置，其特征在于，所述第一壓板部和所 述第二壓板部是導體，所述第一背板部和所述第二背板部是絕緣體。
6. 如權(quán)利要求4或5所述的接合裝置，其特征在于， 在所述第一壓板部與所述第一背板部之間形成有供冷卻用氣體流動的第一冷卻用氣體流路，在所述第二壓板部與所述第二背板部之間形成有供冷卻用氣體流動的 第二冷卻用氣體流路。
7. 如權(quán)利要求6所述的接合裝置，其特征在于，所述第一撓性部件使所述冷卻用氣體在內(nèi)部流動，兼具將所述冷卻用 氣體向所述第一冷卻用氣體流路供給的冷卻氣體供給功能，所述第二撓性部件使所述冷卻用氣體在內(nèi)部流動，兼具將所述冷卻用 氣體向所述第二冷卻用氣體流路供給的冷卻氣體供給功能。
8. 如權(quán)利要求4至7中任一項所述的接合裝置，其特征在于，包括將所述第一電子元件吸附在所述第一壓板部上的第一吸附部件、以及 將所述第二電子元件吸附在所述第二壓板部上的第二吸附部件。
9. 如權(quán)利要求8所述的接合裝置，其特征在于，所述第一吸附部件包括形成在所述第一壓板部上的多個第一吸附槽、 以及使從所述第一吸附槽吸入的空氣進行流動的第一中空導管，所述第二吸附部件包括形成在所述第二壓板部上的多個第二吸附槽、 以及使從所述第二吸附槽吸入的空氣進行流動的第二中空導管。
10. 如權(quán)利要求9所述的接合裝置，其特征在于，所述第一中空導管 通過第一彈性部件與所述第一加壓部件連接，所述第二中空導管通過第二 彈性部件與所述第二加壓部件連接。
11. 如權(quán)利要求9或IO所述的接合裝置，其特征在于， 在所述第一加壓部件的內(nèi)部形成有供向所述第一撓性部件供給的所述冷卻用氣體進行流動的第一冷卻用氣體供給流路、以及供從所述第一中 空導管流入的空氣進行流動的第一空氣流路，在所述第二加壓部件的內(nèi)部形成有供向所述第二撓性部件供給的所 述冷卻用氣體進行流動的第二冷卻用氣體供給流路、以及供從所述第二中 空導管流入的空氣進行流動的第二空氣流路。
12. 如權(quán)利要求1至10中任一項所述的接合裝置，其特征在于，在所述第一加壓部件的內(nèi)部形成有第一冷卻用流體循環(huán)路，該第一冷卻用流體循環(huán)路用于使冷卻所述第一加壓部件的冷卻用流體進行循環(huán)，在所述第二加壓部件的內(nèi)部形成有第二冷卻用流體循環(huán)路，該第二冷卻用流體循環(huán)路用于使冷卻所述第二加壓部件的冷卻用流體進行循環(huán)。
全文摘要
一種接合裝置，不受熱量影響，能維持作為接合對象的晶片的平行度，能提高和穩(wěn)定兩者的接合精度。第一塊體部件(12)與第一加壓軸(22)之間存在第一空間部(M1)，第二塊體部件(28)與第二加壓軸(42)之間存在第二空間部(M2)，因此幾乎沒有熱量從第一塊體部件(12)和第二塊體部件(28)傳遞到第一加壓軸(22)和第二加壓軸(42)，能使第一塊體部件(12)內(nèi)部和第二塊體部件(28)內(nèi)部成為大致均勻的溫度。第一支柱部件(20)和第二支柱部件(40)撓曲來吸收第一塊體部件(12)和第二塊體部件(28)的熱膨脹與第一加壓軸(22)和第二加壓軸(42)的熱膨脹的差異所產(chǎn)生的應(yīng)力，能維持第一塊體部件(12)的第一晶片(W1)把持面和第二塊體部件(28)的第二晶片(W2)把持面的平面度。
文檔編號H01L21/02GK101288152SQ20068003806
公開日2008年10月15日 申請日期2006年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月12日
發(fā)明者平田篤彥 申請人:株式會社村田制作所