JP4681241B2

JP4681241B2 - Alignment method, joining method and joining apparatus using this method

Info

Publication number: JP4681241B2
Application number: JP2004037671A
Authority: JP
Inventors: 朗山内; 唯知須賀
Original assignee: BONDTECH CO Ltd
Current assignee: BONDTECH CO Ltd
Priority date: 2004-02-16
Filing date: 2004-02-16
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2024-02-16
Also published as: JP2005229006A

Description

本発明は、被接合物を高精度にアライメントする技術に関する。 The present invention relates to a technique for aligning objects to be joined with high accuracy.

従来、被接合物同士をアライメントして接合する方法として、特許文献１に示すように対向配置した被接合物間に２視野の光学系を挿入し、上下のアライメントマークを認識して水平及び回転方向にアライメントした後、２視野光学系を待避させ、ヘッドを下降して接合する方法が開示されている。また、特許文献２に示すようにヘッドとステージに個別に相対する被接合物の認識手段を配置し、ステージを移動させてヘッド側被接合物を認識し、ついでステージを移動させてステージ上の被接合物をヘッド側認識手段で認識する方法が開示されている。 Conventionally, as a method of aligning and bonding objects to be bonded, as shown in Patent Document 1, an optical system with two fields of view is inserted between objects to be bonded so as to face each other, and the upper and lower alignment marks are recognized and rotated horizontally and horizontally. A method is disclosed in which, after alignment in the direction, the two-field optical system is retracted and the head is lowered and joined. Further, as shown in Patent Document 2, a recognition means for an object to be bonded that is individually opposed to the head and the stage is arranged, the stage is moved to recognize the head-side object to be bonded, and then the stage is moved to move the stage on the stage. A method of recognizing the object to be joined by the head side recognition means is disclosed.

第２８１１８５６号No. 2811856 第２７８００００号No. 2780000

しかし、特許文献１の方法では、被接合物間に２視野光学系を挿入する必要から被接合物間に５０ｍｍ程度の隙間が必要となる。アライメント後５０ｍｍ程度ヘッドを下降させて接合するので、そのＺ軸が移動することによりＺ軸の傾きやガタ、Ｚ軸移動に対する平面方向の誤差から平面方向への位置ずれが発生することになる。これはＺ移動距離が長い程大きくなるため、精度上問題となる。例えば５０ｍｍ移動すると１０μｍ程度のずれとなってしまう。また、対向配置した被接合物間に上下２視野の光学系を挿入してアライメントする方法では、３０ｍｍ厚み以内にコンパクトに光学系を納める必要性から十分な解像度を持った光学設計が難しい。例えば対物レンズをおけないなどの制約が出てくる。また、真空中で接合させる場合には２視野認識手段を減圧下の真空チャンバー中に設置する必要があり、カメラなどは耐真空には向かず難しい。 However, in the method of Patent Document 1, a gap of about 50 mm is required between the objects to be bonded because it is necessary to insert a two-field optical system between the objects to be bonded. Since the head is moved down by about 50 mm after the alignment and the Z-axis is moved, the Z-axis is tilted, the backlash, and the deviation in the plane direction from the error in the plane direction with respect to the Z-axis movement are generated. This becomes a problem in accuracy because it becomes larger as the Z moving distance is longer. For example, if it moves 50 mm, it will shift about 10 μm. Further, in the method of aligning by inserting an optical system with two upper and lower visual fields between the objects to be bonded, the optical design with sufficient resolution is difficult due to the necessity of accommodating the optical system compactly within a thickness of 30 mm. For example, there are restrictions such as the absence of an objective lens. Further, when joining in a vacuum, it is necessary to install the two-field recognition means in a vacuum chamber under reduced pressure, and a camera or the like is difficult because it is not suitable for vacuum resistance.

また、特許文献２に示す方法では、ステージとヘッド側に認識手段を配置するのでステージ側被接合物とヘッド側被接合物は同時に読み取ることができないので、順次ステージを移動させながら認識することになりタクトが遅くなり、ステージの移動誤差が認識精度に足されるため精度が悪化する課題がある。また、真空中で接合させる場合には認識手段を真空チャンバー中に設置する必要があり、カメラなどは耐真空には向かず難しい。 In the method shown in Patent Document 2, since the recognition means is arranged on the stage and the head side, the stage side workpiece and the head side workpiece cannot be read at the same time. As a result, there is a problem that the tact time is delayed and the accuracy of the movement is deteriorated because the movement error of the stage is added to the recognition accuracy. In addition, when joining in a vacuum, it is necessary to install a recognition means in a vacuum chamber, and a camera or the like is difficult to withstand vacuum.

そこで本発明は上記のごとき事情に鑑みてなされたものであって、被接合物を高さ方向に近接した位置でアライメントでき、かつ、高速にアライメントできる技術を提供することを目的とするものである。 The present invention was made in view of the circumstances such as described above, it aims to be able alignment at a position close to objects to be bonded in the height direction, and to provide a technique capable of alignment at high speed is there.

上記課題を解決するための本発明に係るアライメント方法は、ヘッドおよびステージにそれぞれ保持された２つの被接合物を対向配置してアライメントするアライメント方法において、前記２つの被接合物が対向する接合位置と前記２つの被接合物が対向しない待機位置との間で前記ステージおよび前記ヘッドの少なくとも一方をスライド移動させるスライド移動手段により前記２つの被接合物が対向しない状態で、前記ヘッドに保持された前記被接合物上のアライメントマークは、前記２つの被接合物が対向しない状態の前記ヘッドの下方に配設されたヘッド側認識手段で認識し、前記ステージに保持された前記被接合物上のアライメントマークは、前記２つの被接合物が対向しない状態の前記ステージの上方に配設されたステージ側認識手段で認識して、前記ヘッド側認識手段および前記ステージ側認識手段により前記２つの被接合物のアライメントマークをそれぞれ認識した後に、前記スライド移動手段により前記２つの被接合物を対向させて前記２つの被接合物の位置をアライメントすることを特徴としている。
上記課題を解決するための本発明に係る接合装置は、対向配置した２つの被接合物をアライメントして接合する接合装置において、上方の被接合物を保持するヘッドと、下方の被接合物を保持するステージと、前記ステージおよび前記ヘッドの少なくとも一方を、前記２つの被接合物が対向する接合位置と前記２つの被接合物が対向しない待機位置との間でスライド移動させるスライド移動手段と、前記スライド移動手段により前記２つの被接合物が対向しない状態の前記ヘッドの下方に配設されて前記ヘッドに保持されている上方の前記被接合物のアライメントマークを下方から認識するヘッド側認識手段と、前記スライド移動手段により前記２つの被接合物が対向しない状態の前記ステージの上方に配設されて前記ステージに保持されている下方の前記被接合物のアライメントマークを上方から認識するステージ側認識手段と、前記スライド移動手段により前記ステージおよび前記ヘッドの少なくとも一方が待機位置へ移動して前記２つの被接合物が対向しない状態で、前記ヘッド及び前記ステージに保持された前記２つの被接合物上のアライメントマークをそれぞれ前記ヘッド側認識手段および前記ステージ側認識手段で認識した後に、前記スライド移動手段により前記２つの被接合物を対向させて前記２つの被接合物の位置をアライメントする手段とを備えることを特徴としている。
また、前記スライド移動手段により前記２つの被接合物を対向させたときの前記２つの被接合物間のすきまが２０ｍｍ以内であるとよい。
従来の対向配置した被接合物間に上下２視野の光学系を挿入してアライメントする方法では、３０ｍｍ厚み以内にコンパクトに光学系を納める必要性から十分な解像度を持った光学設計が難しい。例えば対物レンズをおけないなどの制約が出てくる。また、上下の被接合物間は少なくとも５０ｍｍ程度離す必要があることからヘッドを下降させる時にＺ軸の傾きやガタからせっかくアライメントしても位置ずれを起こしてしまう。しかし、ステージを待機位置へスライドさせた状態でヘッド側、ステージ側各々に認識手段を対向位置に配置すれば、光学系の大きさには制限が出ず、解像度の高い光学系が使用できる。また、Ｚ軸の移動距離は最小限に押さえることができるので従来の３０ｍｍ以下である２０ｍｍ以下に設定可能である。また、５μｍ以下にも設定可能でありより好ましい。数μｍ以内に押さえればＺ軸の傾きによる誤差は無視でき、Ｚ移動による水平方向の誤差も移動量に比例して最小限に押さえられる。また、また、特許文献１に示す方法では、ステージとヘッドに認識手段を分離していてもＸＹ移動するステージテーブルに認識手段を設けているため、ステージ側被接合物とヘッド側被接合物は同時に読み取ることができないので、順次ステージを移動させながら認識することになりタクトが遅くなり、ステージの移動誤差が認識精度に足されるため精度が悪化する。しかし、本方式では、ヘッド側認識手段はステージとは個別に設置しているので、ヘッド側とステージ側を同時に認識することができ、タクトや精度上有利である。 An alignment method according to the present invention for solving the above-described problem is an alignment method in which two objects to be bonded respectively held on a head and a stage are arranged to face each other, and the bonding positions at which the two objects to be bonded face each other. And the standby position where the two objects to be bonded do not face each other, the slide moving means for slidingly moving at least one of the stage and the head is held by the head in a state where the two objects are not facing each other. The alignment mark on the object to be bonded is recognized by a head-side recognition unit disposed below the head in a state where the two objects to be bonded do not face each other , and the alignment mark on the object to be bonded held on the stage. alignment marks, a stage-side recognition the two objects to be bonded is disposed above the stage in a state in which no face Recognized by the step, after recognizing respectively the alignment marks of the two objects to be bonded by the head-side recognizing means and the stage side recognizing means, so as to face the two objects to be bonded by the sliding means and the 2 It is characterized by aligning the positions of two workpieces.
A bonding apparatus according to the present invention for solving the above-described problems is a bonding apparatus that aligns and bonds two objects to be bonded to each other, and includes a head that holds an upper object to be bonded and a lower object to be bonded. A stage that holds the slide, and a slide moving means that slides at least one of the stage and the head between a joining position where the two objects to be joined face each other and a standby position where the two objects to be joined do not face; Head side recognition means for recognizing from above the alignment mark of the upper object to be joined which is disposed below the head in a state where the two objects to be joined are not opposed by the slide moving means. If the two objects to be bonded by the sliding means is held on the stage is disposed above the stage in a state in which no face A stage-side recognizing means for recognizing an alignment mark of the object to be bonded of the lower from above that, at least one of the two objects to be bonded move to the standby position of the stage and the head is not opposed by said sliding means In this state, after the alignment marks on the two objects to be joined held by the head and the stage are recognized by the head side recognition means and the stage side recognition means, respectively, the two movements are made by the slide moving means. And a means for aligning the positions of the two objects to be joined with the objects facing each other.
The clearance between the two objects to be bonded when the two objects to be bonded are opposed to each other by the slide moving means may be within 20 mm.
In the conventional method of inserting and aligning an optical system with two fields of upper and lower fields between the oppositely arranged objects to be joined, it is difficult to perform optical design with sufficient resolution because of the necessity of accommodating the optical system in a compact manner within a thickness of 30 mm. For example, there are restrictions such as the absence of an objective lens. Further, since it is necessary to separate the upper and lower workpieces from each other by at least about 50 mm, when the head is lowered, even if it is aligned with the inclination of the Z axis or the backlash, a positional shift will occur. However, if the recognition means is arranged on the head side and the stage side in the state where the stage is slid to the standby position, the size of the optical system is not limited, and an optical system with high resolution can be used. Further, since the Z-axis movement distance can be minimized, it can be set to 20 mm or less, which is 30 mm or less as in the prior art. Moreover, it can set to 5 micrometers or less, and is more preferable. If it is kept within a few μm, the error due to the tilt of the Z axis can be ignored, and the error in the horizontal direction due to the Z movement is also minimized in proportion to the amount of movement. Also, in the method shown in Patent Document 1, since the recognition means is provided on the stage table that moves XY even if the recognition means is separated from the stage and the head, the stage side workpiece and the head side workpiece are Since reading is not possible at the same time, recognition is performed while moving the stage sequentially, the tact is slowed down, and the accuracy is deteriorated because the movement error of the stage is added to the recognition accuracy. However, in this method, since the head side recognition means is installed separately from the stage, the head side and the stage side can be recognized simultaneously, which is advantageous in terms of tact and accuracy.

また、前記スライド移動手段による前記ステージの移動に対して位置を検出するリニアスケールを備え、前記ステージの停止位置をフィードバック制御してもよい。待機位置でステージ上の被接合物位置を認識し、接合位置へ移動したところでヘッド側被接合物と補正させるため、待機位置から接合位置への移動量は毎回決まった値でないと接合精度にばらつきが出ることになる。そのためこの２位置の移動量をリニアスケールによりクローズにフィードッバックしてやれば、ステージの位置精度はリニアスケール通りに高精度に停止させることができる。リニアスケールは低熱膨張のガラス材などが使用されるため経時変化無く、高精度に絶対精度を決めることができる。またステージそのもののガイドにガタを無くすためには予圧のかかった高精度のガイドを選定すれば良い。 Further, a linear scale for detecting a position with respect to the movement of the stage by the slide moving means may be provided, and the stop position of the stage may be feedback controlled. Since the position of the workpiece on the stage is recognized at the standby position and is corrected to the head side workpiece when it is moved to the bonding position, the amount of movement from the standby position to the bonding position must be a fixed value every time. Will come out. Therefore, if the amount of movement at the two positions is fed back to the closed position by the linear scale, the position accuracy of the stage can be stopped with high accuracy as the linear scale. The linear scale uses a glass material having a low thermal expansion, so that absolute accuracy can be determined with high accuracy without change over time. In order to eliminate backlash in the guide of the stage itself, a highly accurate guide with preload applied may be selected.

また、前記スライド移動手段による前記ステージの移動に対して位置を検出するリニアスケールを備え、前記ステージ側認識手段により前記ステージに保持された前記被接合物を認識する位置である前記待機位置と、前記接合位置でのリニアスケール値を検出し、前記アライメントにおける補正移動量へフィードバックしてもよい。移動手段が精度の出ないシリンダやボルト・ナット機構であってバックラッシュやガタがあるような場合はいくらリニアスケールであっても高精度にフィードバックをかけることができない。特に真空中で使用するアクチュエータの場合にはそういう場合が多い。その場合には、待機位置と接合位置でのリニアスケール値を読んでおいて移動距離が行き過ぎたり、足りなかったりした場合は、ヘッド側で補正移動させる量にその分を足して移動させてやれば同様な高精度を達成することができる。本方式によれば比較的簡易な移動手段で間に合い、真空下での使用や装置の簡易化、コストダウンを達成できる。 Also, said standby position is a position where the includes a linear scale for detecting the position relative to the movement of the stage by sliding means, for recognizing the object to be bonded held by the stage by the stage-side recognizing means, detecting the linear scale value at the joining position, it may be fed back to the correction moving amount in the alignment. If the moving means is a cylinder or bolt / nut mechanism with inaccurate accuracy and there is backlash or play, no matter how much the linear scale is used, high-precision feedback cannot be applied. This is often the case with actuators used in vacuum. In that case, read the linear scale values at the standby position and the joining position, and if the movement distance goes too far or is not enough, move it by adding that amount to the amount of correction movement on the head side. The same high accuracy can be achieved. According to the present system, relatively simple moving means can be used in time, and use under vacuum, simplification of the apparatus, and cost reduction can be achieved.

また、前記リニアスケールがＸＹ２方向に設置されていてもよい。スライドガイドにガタがあったとしても移動方向と垂直方向にもリニアスケールを設けることで、ステージのＸＹ両方向での位置ずれを認識でき、ヘッド補正量へフィードバックすることでうち消すことができる。 The linear scale may be installed in the XY2 direction. Even if there is a backlash in the slide guide, by providing a linear scale in both the moving direction and the vertical direction, it is possible to recognize the positional deviation of the stage in both X and Y directions, and to eliminate it by feeding back to the head correction amount.

また、前記ステージ上のマークを認識してステージ位置を検出するステージ認識手段を、前記ステージ側認識手段により前記ステージに保持された前記被接合物を認識する位置である前記待機位置と、前記接合位置に備え、前記ステージの前記待機位置と前記接合位置での前記ステージ位置を検出し、前記アライメントにおける補正移動量へフィードバックするようにしてもよい。前記リニアスケールに代えてステージの位置を認識する手段としてステージに基準マークを施しておき、そのマークを下方から認識手段で位置認識することでステージの両停止位置が認識できる。スライドガイドにガタがある場合は、θ方向も認識できる形状のマークを用いればＸ、Ｙ、θ方向でステージの停止位置を認識することができる。前記同様停止位置が認識できれば位置ずれ分をヘッド補正量に足すことにより正しく高精度に補正することができる。 Further, the stage recognition means for detecting the stage position by recognizing a mark on the stage, and the waiting position is a position to recognize the object to be bonded held by the stage by the stage-side recognizing means, the joint It provided the position, detecting the stage position at the joining position and the waiting position of the stage, may be fed back to the correction moving amount in the alignment. Instead of the linear scale, as a means for recognizing the position of the stage, a reference mark is provided on the stage, and the position of the mark is recognized by the recognizing means from below so that both stop positions of the stage can be recognized. If there is play in the slide guide, the stage stop position can be recognized in the X, Y, and θ directions by using a mark having a shape that can also recognize the θ direction. If the stop position can be recognized in the same manner as described above, it can be correctly corrected with high accuracy by adding the amount of misalignment to the head correction amount.

また、前記ステージ上に上下から認識可能な基準マークをつけたキャリブレーション治具を保持させ、前記ステージ側認識手段により前記基準マークを認識した後、前記ステージを前記接合位置へ移動させ、前記ヘッドで前記キャリブレーション治具を保持した後、前記ヘッド側認識手段により前記基準マークを認識し、前記ヘッド側認識手段および前記ステージ側認識手段の相対位置をキャリブレーションしてもよい。キャリブレーションとは、両認識手段でキャリブレーション用基準マークを認識することにより得られる所定のパラメータで両カメラの移動制御系に予め入力されている先行のパラメータを補正更新することを示し、また、初期設定も含む。ステージとヘッドに個別に認識手段を設けるために、２つの認識手段間での相対位置が分かっていないと、いくら正しく補正したつもりでも位置がずれてしまう。また、相対位置が熱膨張や減圧時のひずみを含め経時的に変化した場合も、その相対位置の変化量が分からないといくら正しく補正したつもりでも接合ずれを発生してしまう。そのため、２つの認識手段の相対的な位置をキャリブレーションする方法として、上下から同じ基準マークを認識できるガラスなどの透明基材にマークを施したキャリブレーション治具を使用し、ステージ上にキャリブレーション治具を保持させ、ステージ側認識手段により基準マークを認識した後、ステージを接合位置へ移動させ、ヘッドでキャリブレーション治具を保持した後、ヘッド側認識手段により基準マークを認識し、ヘッド側とステージ側の認識手段の相対位置をキャリブレーションすることができる。そうすることにより、経時変化や初期のオフセット調整が自動的にキャリブレーションでき、常に高精度を維持できる。また、ヘッド側の基準マークを認識する高さは接合高さに近い焦点距離内で少し隙間を設けた近接位置であることがヘッド下降時のストロークを最小限に押さえ、ヘッド移動誤差を押さえて高精度に実装することができるので好ましい。 Further, to hold the calibration jig wearing a recognizable reference mark from the upper and lower on the stage, after recognizing the reference mark by the stage-side recognizing means, moving the stage to the joining position, the head in after holding the calibration jig, recognizing the reference mark by the head-side recognizing means, the relative position of the head-side recognizing means and said stage-side recognition means may be calibrated. Calibration refers to correcting and updating the preceding parameters input in advance to the movement control systems of both cameras with a predetermined parameter obtained by recognizing the calibration reference mark by both recognition means, Includes initial settings. If the relative position between the two recognizing means is not known because the stage and the head are individually provided with the recognizing means, the position will be shifted no matter how much correction is intended. In addition, even when the relative position changes over time, including thermal expansion and distortion during decompression, a misalignment will occur even if the correction is made correctly if the amount of change in the relative position is not known. Therefore, as a method to calibrate the relative position of the two recognition means, use a calibration jig with a mark on a transparent substrate such as glass that can recognize the same reference mark from above and below, and calibrate it on the stage. After holding the jig and recognizing the reference mark by the stage side recognition means, move the stage to the joining position, hold the calibration jig by the head, recognize the reference mark by the head side recognition means, And the relative position of the recognition means on the stage side can be calibrated. By doing so, aging and initial offset adjustment can be automatically calibrated, and high accuracy can always be maintained. Also, the height at which the reference mark on the head side is recognized is a close position within a focal length close to the joint height, with a slight gap, minimizing the stroke when the head is lowered and suppressing head movement errors. This is preferable because it can be mounted with high accuracy.

また、キャリブレーション治具を保持する手段に吸着を使用し、被接合物保持ツール上の吸着孔は真空チャンバーの真空源につながっているとよい。キャリブレーション治具を保持する手段として真空吸着させることが容易で良い。しかし、実際の被接合物を真空中で保持させる時は吸着は使用できず、孔から真空漏れが発生する。そのため吸着源を真空ポンプを使用することで、実際に被接合物を真空中で接合する時においても真空漏れが発生しない。 Further, it is preferable that suction is used as a means for holding the calibration jig, and the suction hole on the workpiece holding tool is connected to the vacuum source of the vacuum chamber. It is easy to vacuum-suck as a means for holding the calibration jig. However, when the actual object to be bonded is held in a vacuum, suction cannot be used, and a vacuum leak occurs from the hole. Therefore, by using a vacuum pump as the adsorption source, vacuum leakage does not occur even when the workpieces are actually joined in vacuum.

また、前記キャリブレーション治具が前記ヘッド側認識手段および前記ステージ側認識手段から見た透明材料からなり、前記２つの被接合物の厚みに合わせ、前記２つの被接合物の接合厚み位置に前記基準マークが施されているとよい。
実際に接合する被接合物の場合は、上下の被接合物に厚みがあるため、アライメントマークを認識する位置はステージとヘッド表面からいくらか厚みを持ったところに配置されるはずである。その分を考慮して、キャリブレーション治具のトータル厚みを両被接合物トータル厚みに合わせ、基準マーク位置を両被接合物が接合される厚み方向の位置に設けることで、実際の被接合物を認識して接合する時と同様な状況で認識して接合後の位置を測定するので、上下の被接合物の厚みによるＺ軸の高さ方向の位置誤差から生じる水平方向の誤差や焦点ずれによる誤差が防げ、より高精度にキャリブレーションすることができる。 Also, the calibration jig is made of a transparent material viewed from the head side recognizing means and said stage-side recognition means, according to the thickness of the two objects to be bonded, the the bonding thickness position of the two objects to be bonded A reference mark is recommended.
In the case of an object to be actually bonded, since the upper and lower objects to be bonded have a thickness, the position for recognizing the alignment mark should be arranged at some thickness from the stage and the head surface. In consideration of that, the actual thickness of the calibration jig is adjusted to the total thickness of both objects to be bonded, and the reference mark position is set at the position in the thickness direction where both objects are bonded. Since the position after joining is measured in the same situation as when joining with recognition, the horizontal error and defocus caused by the position error in the height direction of the Z-axis due to the thickness of the upper and lower workpieces Error can be prevented, and calibration can be performed with higher accuracy.

また、少なくとも前記ヘッド側のキャリブレーション治具は上下から認識可能な基準マークが施されており、前記ステージと前記ヘッド各々に前記基準マークをつけた前記キャリブレーション治具を保持させ、前記ステージを被接合物認識位置である前記待機位置へ移動させた状態で前記ヘッド側認識手段および前記ステージ側認識手段で前記各基準マークを認識した後、前記ステージを前記接合位置へ移動させ、前記ヘッドで前記ヘッド側の前記キャリブレーション治具を前記ステージ側の前記キャリブレーション治具上に装着し、前記ステージを被接合物認識位置である前記待機位置へ移動させ前記ステージ側認識手段により前記基準マークを認識し、前記ヘッド側認識手段および前記ステージ側認識手段の相対位置をキャリブレーションしてもよい。実際に被接合物同士を認識して接合する動作そのままで、キャリブレーション治具が透明であるので装着後上方からステージ側認識手段にて上下のキャリブレーション治具のずれ量を測定することができる。そうすることにより認識手段間の相対位置が正しくキャリブレーションできる。ヘッド、ステージにキャリブレーション治具を保持させた各々の位置で位置認識しておき、装着後の位置が予想される位置からずれた分を測定できれば、わざわざ補正移動させなくとも相対位置はキャリブレーションできる。また、補正移動させたとしても補正移動後の位置誤差を読み取っておかないと補正誤差分がキャリブレーション誤差として残ってしまうので必要である。 Also, the calibration jig of the head side even without least are decorated with recognizable fiducial marks from above and below, to hold the calibration jig wearing the reference mark on the head of each said stage, said after recognizing the respective reference mark in the head-side recognizing means and the stage side recognizing means in a state in which the stage is moved to the standby position which is the object to be bonded recognition position, moves the stage to the bonding position, the the calibration jig of the head side in the head mounted on the calibration jig of the stage side, the reference by the stage-side recognizing means moving the stage to the standby position which is the object to be bonded recognition position recognizing the mark, calibration of the relative positions of the head-side recognizing means and said stage-side recognition means It may be. Since the calibration jig is transparent as it is, it is possible to measure the deviation of the upper and lower calibration jigs from the upper side after mounting by using the stage side recognition means. . By doing so, the relative position between the recognition means can be calibrated correctly. Recognize the position at each position where the calibration jig is held on the head and stage, and if you can measure the amount of deviation from the expected position after mounting, the relative position can be calibrated without bothering the correction movement. it can. Further, even if the correction movement is performed, the correction error remains as a calibration error unless the position error after the correction movement is read.

また、少なくとも前記ステージ側のキャリブレーション治具は上下から認識可能な基準マークが施され、前記ステージは前記ヘッド側認識手段が前記ステージ上の前記キャリブレーション治具上の前記基準マークを認識できるように前記ヘッド側認識手段から見て透明材料が光軸上に配されており、前記ステージと前記ヘッド各々に前記基準マークをつけた前記キャリブレーション治具を保持させ、前記ステージを被接合物認識位置である前記待機位置へ移動させた状態で前記ヘッド側認識手段および前記ステージ側認識手段で前記各基準マークを認識した後、前記ステージを前記接合位置へ移動させ、前記ヘッドで前記ヘッド側の前記キャリブレーション治具を前記ステージ側のキャリブレーション治具上に近接または装着し、前記ヘッド側認識手段により前記両基準マークを認識し、前記ヘッド側認識手段および前記ステージ側認識手段の相対位置をキャリブレーションしてもよい。ステージを透過できるガラスなどの材料または孔を設けることにより、ヘッド側認識手段で重ね合わせた上下のキャリブレーション治具の位置ずれ量を測定することができ、２つの認識手段間の相対位置が正しくキャリブレーションできる。本方式は両キャリブレーション治具を保持したまま測定することができるので、前記方法に比べ、受け渡し時のずれや装着時のずれ、移動時のずれが発生せず、より高精度にキャリブレーションできる。 Also, the calibration jig of the stage side even without least is subjected recognizable fiducial marks from above and below, the stage recognizing the reference mark on the calibration jig on said head side recognizing means the stage transparent material when viewed from the head side recognizing means to allow are arranged on the optical axis, to hold the calibration jig wearing the reference mark on the head of each said stage, to be joined to the stage after recognizing the respective reference mark in the head-side recognizing means and said stage-side recognition means while being moved to the standby position as an object recognition position, moves the stage to the joining position, the head by the head the calibration jig on the side close to or mounted on the calibration jig of the stage side, the head Recognizing the two reference marks by recognizing means, the relative position of the head-side recognizing means and said stage-side recognition means may be calibrated. By providing a material such as glass or a hole that can pass through the stage, the amount of displacement of the upper and lower calibration jigs superimposed by the head-side recognition means can be measured, and the relative position between the two recognition means is correct. Can be calibrated. Since this method can be measured while holding both calibration jigs, it can be calibrated with higher accuracy than the above method, with no deviation during delivery, deviation during installation, or deviation during movement. .

また、一方の被接合物認識手段を複数持つ場合は、その複数間でもキャリブレーションする必要がある。この方法としては相対位置があらかじめ分かっている複数のマークが施された基準治具を使用し、複数の認識手段で読み取らすことにより相対位置をキャリブレーションすることができる。 In addition, when a plurality of one object recognition means are provided, it is necessary to perform calibration between the plurality. As this method, it is possible to calibrate the relative position by using a reference jig provided with a plurality of marks whose relative positions are known in advance and reading them with a plurality of recognition means.

また、前記ステージと前記ヘッドが真空チャンバー中に配置され、前記ステージ側認識手段および前記ヘッド側認識手段は前記真空チャンバー外に配置され、透過窓を通して前記被接合物上のアライメントマークを認識し、減圧中でアライメントしてもよい。従来の特許文献１や特許文献２のような認識手段を被接合物間に挿入する方法やステージに保持させる方法では真空中で認識させることができない。しかし、本方式ではステージを待機位置へスライドさせた状態でヘッド側、ステージ側各々対向する真空チャンバー外部に設置し、透過窓を通して認識することができ、真空チャンバー中に被接合物、ヘッド、ステージを設置いて真空中で接合することが可能となる。 Further, the stage and the head is placed in a vacuum chamber, the stage-side recognizing means and the head-side recognition means is arranged outside the vacuum chamber, and recognizes an alignment mark on the object to be bonded through the transmission window The alignment may be performed in a reduced pressure. The conventional method of inserting a recognition means such as Patent Document 1 or Patent Document 2 between the objects to be joined or the method of holding it on a stage cannot be recognized in a vacuum. However, in this method, the stage is slid to the standby position and installed outside the vacuum chamber facing the head side and the stage side, and can be recognized through the transmission window. It becomes possible to join in a vacuum by installing.

また、前記２つの被接合物の接合面を原子ビーム、イオンビームまたはプラズマであるエネルギー波により減圧中でドライ洗浄した後、請求項１０に記載のアライメント方法により前記２つの被接合物のアライメントを行い、１８０℃以内の低温で固相で接合してもよい。
真空中でアライメントできることで、被接合物の接合表面を事前にエネルギー波により表面活性化した状態で、固相で接合させることができ、低温で接合できるため、より高精度に接合が可能となる。従来の低温接合は錫鉛ハンダによる１８３℃であるがそれ以下の温度で接合できることができる。例えば室温で接合することも可能である。また、エネルギー波はプラズマを使用すればより簡易な装置で真空度もそれ程必要でないので好ましい。 The bonding surfaces of the two objects to be bonded are dry-cleaned under reduced pressure by an energy wave that is an atomic beam, an ion beam, or plasma, and then the two objects to be aligned are aligned by the alignment method according to claim 10. And may be joined in a solid phase at a low temperature within 180 ° C.
Since alignment is possible in vacuum, the bonding surface of the object to be bonded can be bonded in solid phase with the surface activated by energy waves in advance, and can be bonded at low temperature, so that bonding with higher accuracy is possible. . Conventional low-temperature bonding is 183 ° C. by tin-lead solder, but bonding can be performed at a temperature lower than that. For example, bonding can be performed at room temperature. In addition, it is preferable to use an energy wave because the degree of vacuum is not so necessary with a simpler apparatus if plasma is used.

位置ずれの無い、高精度なアライメント後の接合が可能となる。また、真空中でもアライメントが行え、表面活性化による低温接合が可能となり、より高精度な接合が可能となる。 It is possible to perform bonding after alignment with high accuracy and no positional deviation. In addition, alignment can be performed even in a vacuum, and low-temperature bonding is possible by surface activation, so that higher-precision bonding is possible.

以下に本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。図１に本発明の一実施形態に係る真空中での超音波接合装置を示す。この実施形態では第１の被接合物である上ウエハーと第２の被接合物である下ウエハーを接合するための装置として例に上げる。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an ultrasonic bonding apparatus in a vacuum according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, the apparatus is exemplified as an apparatus for bonding an upper wafer as a first object to be bonded and a lower wafer as a second object to be bonded.

まず、装置構成について記述する。上ウエハーを保持するヘッド７と下ウエハーを保持するステージ８が減圧下の真空チャンバー１１中に配置され、ヘッドはトルク制御式昇降駆動モータ１が連結されたＺ軸昇降機構２とＺ軸昇降機構２を回転させるθ軸機構と、ヘッド部をＸＹ水平方向へアライメント移動させるＸＹアライメントテーブル６により、Ｘ、Ｙ、θ方向のアライメント移動手段とＺ方向の昇降手段からなる。圧力検出手段４により検出された接合時の加圧力をトルク制御式昇降駆動モータ１にフィ−ドバックすることで位置制御と圧力制御が切り替えながら行えるようになっている。また、圧力検出手段４は被接合物同士の接触検出にも利用できる。ＸＹアライメントテーブル６は真空中でも使用できる手段を使用するが、Ｚ、θ軸機構は真空チャンバー外部に設置するため、ベローズ５により移動可能にヘッド部と外部を遮断されている。ステージ８は接合位置と待機位置間をスライド移動手段２９によりスライド移動することができる。スライド移動手段には高精度なガイドと位置を認識するリニアスケールが取り付けられており、接合位置と待機位置間の停止位置を高精度に維持することができる。また、移動手段としては、真空チャンバー内部に組み込んだかたちとしているが、移動手段を外部に配置し、パッキンされた連結棒で連結することで外部にシリンダやリニアサーボモータなどを配置することが可能である。また、真空中にボールネジを配置し、外部にサーボモータを設置することでも対応できる。移動手段はいかなる移動手段であったも良い。ヘッド及びステージの被接合物保持手段としては、メカニカルなチャッキング方式であっても良いが、静電チャックを設けることが好ましい。また、加熱のためのヒータを備え、プラズマ電極ともなっており、保持手段、加熱手段、プラズマ発生手段の３つの機能を備える。減圧手段としては、排気管１５に真空ポンプ１７がつながれ、排気弁１６により開閉と流量調整が行われ、真空度を調整可能な構造となっている。また、吸入側は、吸気管１８に吸入ガス切り替え弁２０が連結され吸気弁１９により開閉と流量調整が行われる。吸入ガスとしてはプラズマの反応ガスを２種類連結でき、例えばＡｒと酸素をつなぐことができる。もう一つは大気解放用の大気または窒素がつながれる。真空度や反応ガス濃度は吸気弁１９と排気弁１６の開閉含めた流量調整により最適な値に調整可能となっている。また、真空圧力センサーを真空チャンバー内に設置することで自動フィードバックすることもできる。 First, the apparatus configuration will be described. A head 7 for holding an upper wafer and a stage 8 for holding a lower wafer are arranged in a vacuum chamber 11 under reduced pressure, and the head is a Z-axis lifting mechanism 2 and a Z-axis lifting mechanism to which a torque-controlled lifting drive motor 1 is connected. 2 includes an X-axis mechanism that rotates 2 and an XY alignment table 6 that moves the head in alignment in the XY horizontal direction, and includes X, Y, and θ-direction alignment moving means and a Z-direction lifting means. By feeding back the applied pressure detected by the pressure detection means 4 to the torque-controlled lift drive motor 1, position control and pressure control can be performed while switching. The pressure detecting means 4 can also be used for detecting contact between objects to be joined. The XY alignment table 6 uses means that can be used even in a vacuum, but the Z and θ axis mechanisms are installed outside the vacuum chamber, so that the head portion and the outside are movably blocked by the bellows 5. The stage 8 can be slid by the slide moving means 29 between the joining position and the standby position. A high-precision guide and a linear scale for recognizing the position are attached to the slide moving means, and the stop position between the joining position and the standby position can be maintained with high precision. In addition, the moving means is built in the vacuum chamber, but it is possible to place cylinders, linear servo motors, etc. outside by disposing the moving means outside and connecting them with packed connecting rods. It is. Alternatively, a ball screw can be placed in a vacuum and a servo motor can be installed outside. The moving means may be any moving means. The head and stage to-be-bonded object holding means may be a mechanical chucking method, but is preferably provided with an electrostatic chuck. In addition, a heater for heating is provided and serves as a plasma electrode, and has three functions of holding means, heating means, and plasma generating means. As the decompression means, a vacuum pump 17 is connected to the exhaust pipe 15, and the exhaust valve 16 performs opening / closing and flow rate adjustment so that the degree of vacuum can be adjusted. On the intake side, an intake gas switching valve 20 is connected to the intake pipe 18, and opening / closing and flow rate adjustment are performed by the intake valve 19. As the suction gas, two kinds of plasma reaction gases can be connected, for example, Ar and oxygen can be connected. The other is connected to the atmosphere or nitrogen for release. The degree of vacuum and the concentration of the reaction gas can be adjusted to optimum values by adjusting the flow rate including opening and closing of the intake valve 19 and the exhaust valve 16. In addition, automatic feedback can be performed by installing a vacuum pressure sensor in the vacuum chamber.

アライメント用の光学系からなるアライメントマーク認識手段がステージ待機位置の上方とヘッド下方に真空チャンバー外部に配置される。認識手段の数は最低ステージ、ヘッド側に１つずつあれば良く、チップのような小さなものを認識するのであれば、アライメントマークがθ方向成分も読みとれる形状や２つのマークを１視野内に配置することで１つの認識手段でも十分読み取ることができるが、本実施例のようにウエハーのような半径方向に大きなものは両端に２つずつ配置した方がθ方向の精度を高く読み取ることができるので好ましい。また、認識手段は水平方向や焦点方向へ移動可能な手段を設けて、任意の位置のアライメントマークを読みとれるようにしても良い。また、認識手段は、例えば可視光やＩＲ（赤外）光からなる光学レンズをともなったカメラからなる。真空チャンバーには認識手段の光学系が透過できる材質、例えばガラスからなる窓が配置され、そこを透過して真空チャンバー中の被接合物のアライメントマークを認識する。被接合物上には例えば各上ウエハー、下ウエハーの対向する表面にアライメントマークが施され位置精度良く認識することができる。アライメントマークは特定の形状であることが好ましいが、ウエハー上に施された回路パターンなどの一部を流用しても良い。また、マークとなるものが無い場合はオリフラなどの外形を利用することもできる。ステージ待機位置で上下ウエハーの両アライメントマークを読み取り、接合位置へステージを移動させ、ヘッド側でＸ、Ｙ、θ方向へアライメント移動を行う。待機位置の読みとり結果を接合位置で反映させるため、ステージの待機位置と接合位置の相対移動距離ベクトルは繰り返し同じ結果となるよう精度が必要である。そのため、ガイドには高精度な繰り返し精度を持つものを使用し、かつ、両サイドでの位置認識を高精度に読み取るリニアスケールを配置している。リニアスケールを移動手段にフィードバックすることで停止位置精度を高める方法と移動手段が簡易なシリンダのようなものやボルトナット機構のようなバックラッシュのあるものである場合は、リニアスケールを両停止位置で読み取り、行き過ぎや行き足りない分をヘッド側アライメント移動手段を移動させる時に考慮して補正することで容易に高精度を達成することができる。また、ナノレベルにより高精度にファインアライメントする場合は、粗位置決めを行った後、上ウエハーと下ウエハーを数μｍ程度に近接させた状態でヘッド側認識手段に可視光、ＩＲ（赤外）兼用認識手段を使用し、ステージのアライメントマーク位置には透過孔や透過材を設けることで、下部からステージを透過して両ウエハー上のアライメントマークを同時認識して再度Ｘ、Ｙ、θ方向へアライメントすることができる。認識手段が焦点方向に移動手段を持つ場合は上下個別に認識することもできるが、近接させて同時認識した方が精度上より好ましい。ファインアライメントする場合、繰り返してアライメントすることで精度向上が可能となり、また、θ方向は芯ぶれの影響が出るので一定以内に入った後はＸＹ方向のみのアライメントを行うことでナノレベルまで精度を向上できる。画像認識手段としてはサブピクセルアルゴリズムを使用することで赤外線の解像度以上の認識精度を得ることが可能となる。また、近接させてアライメントしておけば接合時に必要なＺ移動量は最低限の数μｍ以内となるため、Ｚ移動に対するガタや傾きを最小限に押さえられ高精度なナノレベルの接合精度を達成することができる。 Alignment mark recognition means comprising an alignment optical system is disposed outside the vacuum chamber above the stage standby position and below the head. The number of recognition means should be at least one on the stage and head side. If a small object such as a chip is to be recognized, the shape of the alignment mark can also read the θ direction component and two marks within one field of view. Although it is possible to read sufficiently even with one recognition means by arranging, it is possible to read with high accuracy in the θ direction when two large ones in the radial direction such as a wafer are arranged at both ends as in this embodiment. It is preferable because it is possible. Further, the recognition means may be provided with means that can move in the horizontal direction or the focal direction so that the alignment mark at an arbitrary position can be read. The recognition means is a camera with an optical lens made of, for example, visible light or IR (infrared) light. A window made of a material, for example, glass, that can be transmitted through the optical system of the recognition means is disposed in the vacuum chamber, and the alignment mark of the object to be bonded in the vacuum chamber is recognized through the window. For example, alignment marks are provided on the surfaces of the upper wafer and the lower wafer facing each other on the object to be bonded so that they can be recognized with high positional accuracy. The alignment mark preferably has a specific shape, but a part of a circuit pattern or the like provided on the wafer may be used. Further, when there is no mark, an outline such as an orientation flat can be used. The alignment marks on the upper and lower wafers are read at the stage standby position, the stage is moved to the bonding position, and the alignment is moved in the X, Y, and θ directions on the head side. In order to reflect the reading result of the standby position at the joining position, it is necessary to have an accuracy so that the relative movement distance vectors of the standby position of the stage and the joining position are repeatedly the same. For this reason, a guide having a high repeatability is used, and a linear scale that reads position recognition on both sides with high accuracy is arranged. If the linear scale is fed back to the moving means to improve the stopping position accuracy and the moving means is a simple cylinder or backlash like a bolt / nut mechanism, the linear scale should be Therefore, it is possible to easily achieve high accuracy by making corrections by taking into account when the head-side alignment moving means is moved. For fine alignment with high accuracy at the nano level, after rough positioning, the head side recognition means is used for both visible light and IR (infrared) with the upper wafer and lower wafer close to about a few μm. By using a recognition means and providing a transmission hole or transmission material at the position of the alignment mark on the stage, the alignment mark on both wafers is recognized at the same time through the stage from the bottom and aligned again in the X, Y, and θ directions. can do. When the recognition means has a movement means in the focal direction, it can be recognized separately in the upper and lower directions, but it is more preferable in terms of accuracy to make the recognition close and simultaneously recognize. When fine alignment is performed, accuracy can be improved by repetitive alignment. In addition, since the θ direction is affected by the runout, the accuracy is reduced to the nano level by performing alignment only in the XY direction after entering within a certain range. It can be improved. By using a sub-pixel algorithm as an image recognition means, it is possible to obtain recognition accuracy that is higher than the infrared resolution. In addition, if they are aligned close to each other, the amount of Z movement required during bonding is within a minimum of several μm, so that the backlash and inclination with respect to Z movement can be kept to a minimum, achieving highly accurate nano-level bonding accuracy. can do.

次に動作フローを図２を参照しながら解説する。まず、１に示すように、真空チャンバーの前扉を開いた状態で上ウエハーと下ウエハーをステージとヘッドに保持させる。これは人手でも良いが、カセットから自動でローディングしても良い。次に２に示すように、前扉を閉め、真空チャンバー内を減圧する。不純物を取り除くために１０^−３Torr以下に減圧することが好ましい。続いて３、４に示すように、プラズマ反応ガスである例えばＡｒを供給し、例えば１０^−２Torr程度の一定の真空度でプラズマ電極にプラズマ電源を印加し、プラズマを発生させる。発生されたプラズマイオンは電源側に保持されたウエハーの表面に向かって衝突し、表面の酸化膜や有機物層などの付着物がエッチングされることにより表面活性化される。同時に両ウエハーを洗浄することも可能であるが、１つのマッチングボックスを切り替えることで交互に洗浄することもできる。また、洗浄後または洗浄中に反応ガスやエッチング物を取り除くために１０^−３Torr以下に減圧することが好ましい。接合表面に打ち込まれたＡｒを取り除くには１００〜１８０℃程度に加熱を併用することもできる。続いて５に示すようにステージ待機位置でヘッド側、ステージ側の各々の認識手段で真空中で上下ウエハー上のアライメントマークを読み取り、位置を認識する。続いて６に示すように、ステージは接合位置へスライド移動する。この時の認識された待機位置とスライド移動した接合位置の相対移動はリニアスケールを用いて高精度に行われる。ナノレベルの高精度が要求される場合は７に示す工程を追加する。粗位置決めを行った後、上ウエハーと下ウエハーを数μｍ程度に近接させた状態でヘッド側認識手段に可視光、ＩＲ（赤外）兼用認識手段を使用し、ステージのアライメントマーク位置には透過孔や透過材を設けることで、下部からステージを透過して両ウエハー上のアライメントマークを赤外透過して同時認識し、再度Ｘ、Ｙ、θ方向へアライメントすることができる。この場合、繰り返してアライメントすることで精度向上が可能となり、また、θ方向は芯ぶれの影響が出るので一定以内に入った後はＸＹ方向のみのアライメントを行うことでナノレベルまで精度を向上できる。続いて８に示すように、ヘッドを下降させ、両ウエハーを接触させ、位置制御から圧力制御へと切り替え加圧する。圧力検出手段により接触を検出し高さ位置を認識しておいた状態で、圧力検出手段の値をトルク制御式昇降駆動モータにフィードバックし設定圧力になるように圧力コントロールする。また、必要に応じて接合時に加熱を加える。常温で接触させた後、昇温させることで精度をキープさせた状態で加熱することができる。続いて９に示すように、ヘッド側保持手段を解放し、ヘッドを上昇させる。続いて１０に示すように、ステージを待機位置に戻し、真空チャンバー内を大気解放する。続いて１１に示すように、前扉を開けて接合された上下ウエハーを取り出す。人手でも良いが自動でカセットにアンローディングすることが好ましい。 Next, the operation flow will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 1, the upper wafer and the lower wafer are held on the stage and the head while the front door of the vacuum chamber is opened. This may be done manually, but may be automatically loaded from the cassette. Next, as shown in 2, the front door is closed and the vacuum chamber is depressurized. In order to remove impurities, the pressure is preferably reduced to 10 ⁻³ Torr or less. Subsequently, as shown in 3 and 4, for example, Ar, which is a plasma reaction gas, is supplied, and a plasma power source is applied to the plasma electrode at a certain degree of vacuum, for example, about 10 ⁻² Torr to generate plasma. The generated plasma ions collide toward the surface of the wafer held on the power source side, and surface deposits such as an oxide film and an organic layer are etched to activate the surface. Both wafers can be cleaned at the same time, but can also be cleaned alternately by switching one matching box. Further, it is preferable to reduce the pressure to 10 ⁻³ Torr or less in order to remove the reaction gas and the etched product after or during the cleaning. In order to remove Ar implanted into the bonding surface, heating at about 100 to 180 ° C. can be used in combination. Subsequently, as shown in 5, the alignment marks on the upper and lower wafers are read in vacuum by the recognition means on the head side and the stage side at the stage standby position to recognize the positions. Subsequently, as shown in 6, the stage slides to the joining position. The relative movement between the recognized standby position and the sliding joint position at this time is performed with high accuracy using a linear scale. When nano-level high accuracy is required, the process shown in 7 is added. After rough positioning, visible light and IR (infrared) recognition means are used as the head side recognition means with the upper wafer and the lower wafer brought close to each other by several μm. By providing a hole or a transmission material, it is possible to simultaneously recognize the alignment marks on both wafers by infrared transmission through the stage from the lower part and realign in the X, Y, and θ directions. In this case, it is possible to improve accuracy by repeatedly aligning, and the θ direction is affected by the runout, so after entering within a certain range, the accuracy can be improved to the nano level by performing alignment only in the XY direction. . Subsequently, as shown in FIG. 8, the head is lowered, both the wafers are brought into contact with each other, and pressure is switched from position control to pressure control. In a state where the contact is detected by the pressure detection means and the height position is recognized, the value of the pressure detection means is fed back to the torque control type lifting drive motor to control the pressure so as to become the set pressure. Further, heating is applied at the time of joining as necessary. After contacting at normal temperature, heating can be performed while maintaining accuracy by raising the temperature. Subsequently, as shown in 9, the head side holding means is released and the head is raised. Subsequently, as shown at 10, the stage is returned to the standby position, and the inside of the vacuum chamber is released to the atmosphere. Subsequently, as shown at 11, the front and rear wafers are taken out by opening the front door. Although it may be manual, it is preferable to automatically unload the cassette.

次にヘッド側とステージ側の認識手段の相対位置をキャリブレーション方法について図を持って解説する。キャリブレーションとは、両認識手段でキャリブレーション用基準マークを認識することにより得られる所定のパラメータで両カメラの移動制御系に予め入力されている先行のパラメータを補正更新することを示す。キャリブレーション方法には３つの方法があり、まず１つめの方法を図３に示す。まず１に示すように、ステージ上に上下から認識可能な基準マークをつけたキャリブレーション治具を保持させる。続いて２に示すように、ステージ側認識手段により基準マークを認識する。続いて３に示すように、ステージを接合位置へ移動させ、ヘッドでキャリブレーション治具を保持させる。続いて４に示すように、ヘッド側認識手段により基準マークを認識し、ヘッド側とステージ側の認識手段の相対位置をキャリブレーションする。ステージとヘッドに個別に認識手段を設けるために、２つの認識手段間での相対位置が分かっていないと、いくら正しく補正したつもりでも位置がずれてしまう。また、相対位置が熱膨張を含め経時的に変化した場合も、その相対位置の変化量が分からないといくら正しく補正したつもりでも接合ずれを発生してしまう。そのため、２つの認識手段の相対的な位置をキャリブレーションする方法として、上下から同じ基準マークを認識できるガラスなどの透明基材にマークを施したキャリブレーション治具を使用し、ステージ上にキャリブレーション治具を保持させ、ステージ側認識手段により基準マークを認識した後、ステージを接合位置へ移動させ、ヘッドでキャリブレーション治具を保持した後、ヘッド側認識手段により基準マークを認識し、ヘッド側とステージ側の認識手段の相対位置をキャリブレーションすることができる。そうすることにより、経時変化や初期のオフセット調整が自動的にキャリブレーションでき、常に高精度を維持できる。また、ヘッド側の基準マークを認識する高さは接合高さに近い焦点距離内で少し隙間を設けた近接位置であることがヘッド下降時のストロークを最小限に押さえ、ヘッド移動誤差を押さえて高精度に実装することができるので好ましい。また、実際に接合する被接合物の場合は、上下の被接合物に厚みがあるため、アライメントマークを認識する位置はステージとヘッド表面からいくらか厚みを持ったところに配置されるはずである。その分を考慮して、キャリブレーション治具のトータル厚みを両被接合物トータル厚みに合わせ、基準マーク位置を両被接合物が接合される厚み方向の位置に設けることで、実際の被接合物を認識して接合する時と同様な状況で認識して接合後の位置を測定するので、上下の被接合物の厚みによるＺ軸の高さ方向の位置誤差から生じる水平方向の誤差や焦点ずれによる誤差が防げ、より高精度にキャリブレーションすることができる。 Next, the relative position of the recognition means on the head side and the stage side will be explained with reference to the calibration method. Calibration refers to correcting and updating the preceding parameters input in advance to the movement control systems of both cameras with a predetermined parameter obtained by recognizing the calibration reference mark by both recognition means. There are three calibration methods. First, the first method is shown in FIG. First, as shown in FIG. 1, a calibration jig having a reference mark that can be recognized from above and below is held on the stage. Subsequently, as shown in 2, the reference mark is recognized by the stage side recognition means. Subsequently, as shown in 3, the stage is moved to the joining position, and the calibration jig is held by the head. Subsequently, as shown in 4, the reference mark is recognized by the head side recognition means, and the relative positions of the recognition means on the head side and the stage side are calibrated. If the relative position between the two recognizing means is not known because the stage and the head are individually provided with the recognizing means, the position will be shifted no matter how much correction is intended. In addition, even when the relative position changes with time including thermal expansion, a misalignment occurs even if the correction is made correctly if the amount of change in the relative position is not known. Therefore, as a method to calibrate the relative position of the two recognition means, use a calibration jig with a mark on a transparent substrate such as glass that can recognize the same reference mark from above and below, and calibrate it on the stage. After holding the jig and recognizing the reference mark by the stage side recognition means, move the stage to the joining position, hold the calibration jig by the head, recognize the reference mark by the head side recognition means, And the relative position of the recognition means on the stage side can be calibrated. By doing so, aging and initial offset adjustment can be automatically calibrated, and high accuracy can always be maintained. Also, the height at which the reference mark on the head side is recognized is a close position within a focal length close to the joint height, with a slight gap, minimizing the stroke when the head is lowered and suppressing head movement errors. This is preferable because it can be mounted with high accuracy. In the case of an object to be actually bonded, since the upper and lower objects to be bonded have a thickness, the position for recognizing the alignment mark should be arranged at a position having some thickness from the stage and the head surface. In consideration of that, the actual thickness of the calibration jig is adjusted to the total thickness of both objects to be bonded, and the reference mark position is set at the position in the thickness direction where both objects are bonded. Since the position after joining is measured in the same situation as when joining with recognition, the horizontal error and defocus caused by the position error in the height direction of the Z-axis due to the thickness of the upper and lower workpieces Error can be prevented, and calibration can be performed with higher accuracy.

次に２つめの方法を図４に示す。まず１に示すように、少なくともヘッド側キャリブレーション治具は上下から認識可能な基準マークが施されており、ステージとヘッド各々に基準マークをつけたキャリブレーション治具を保持させる。続いて２に示すように、ステージを被接合物認識位置である待機位置へ移動させた状態で各々の認識手段で基準マークを認識させる。続いて３に示すように、ステージを接合位置へ移動させ、ヘッドでキャリブレーション治具をステージ側キャリブレーション治具上に装着する。続いて４に示すように、ステージを被接合物認識位置である待機位置へ移動させステージ側認識手段により基準マークを認識し、ヘッド側とステージ側の認識手段の相対位置をキャリブレーションする。実際に被接合物同士を認識して接合する動作そのままで、キャリブレーション治具が透明であるので装着後上方からステージ側認識手段にて上下のキャリブレーション治具のずれ量を測定することができ、より認識手段間の相対位置が正しくキャリブレーションできる。 Next, the second method is shown in FIG. First, as shown in FIG. 1, at least the head side calibration jig is provided with a reference mark which can be recognized from above and below, and the calibration jig with the reference mark attached to the stage and the head is held. Subsequently, as shown in FIG. 2, the reference mark is recognized by each of the recognition means in a state where the stage is moved to the standby position that is the recognition target position. Subsequently, as shown in 3, the stage is moved to the joining position, and the calibration jig is mounted on the stage side calibration jig with the head. Subsequently, as shown in 4, the stage is moved to the standby position which is the recognition position of the workpiece, the reference mark is recognized by the stage side recognition means, and the relative positions of the recognition means on the head side and the stage side are calibrated. Since the calibration jig is transparent, it is possible to measure the amount of deviation of the upper and lower calibration jigs from the upper side after mounting by using the stage-side recognition means. Thus, the relative position between the recognition means can be calibrated correctly.

次に３つめの方法を図５に示す。まず１に示すように、少なくともステージ側キャリブレーション治具は上下から認識可能な基準マークが施され、ステージはヘッド側認識手段がステージ上のキャリブレーション治具上の基準マークを認識できるようにヘッド側認識手段から見て透明材料が光軸上に配されており、ステージとヘッド各々に基準マークをつけたキャリブレーション治具を保持させる。続いて２に示すように、ステージを被接合物認識位置である待機位置へ移動させた状態で各々の認識手段で基準マークを認識する。続いて３に示すように、ステージを接合位置へ移動させ、ヘッドでキャリブレーション治具をステージ側キャリブレーション治具上に近接または装着させる。続いて４に示すように、ヘッド側認識手段により両基準マークを認識し、ヘッド側とステージ側の認識手段の相対位置をキャリブレーションする。ステージを透過できるガラスなどの材料または孔を設けることにより、ヘッド側認識手段で重ね合わせた上下のキャリブレーション治具の位置ずれ量を測定することができ、２つの認識手段間の相対位置が正しくキャリブレーションできる。本方式は両キャリブレーション治具を保持したまま測定することができるので、前記方法に比べ、受け渡し治のずれや装着時のずれ、移動時のずれが発生せず、より高精度にキャリブレーションできる。 Next, the third method is shown in FIG. First, as shown in FIG. 1, at least the stage side calibration jig is provided with a reference mark which can be recognized from above and below, and the stage has a head so that the head side recognition means can recognize the reference mark on the calibration jig on the stage. A transparent material is arranged on the optical axis as viewed from the side recognition means, and holds a calibration jig with a reference mark on each of the stage and the head. Subsequently, as shown in FIG. 2, each recognition unit recognizes the reference mark in a state in which the stage is moved to the standby position that is the workpiece recognition position. Subsequently, as shown in 3, the stage is moved to the joining position, and the calibration jig is brought close to or mounted on the stage-side calibration jig with the head. Subsequently, as shown in 4, both reference marks are recognized by the head side recognition means, and the relative positions of the recognition means on the head side and the stage side are calibrated. By providing a material such as glass or a hole that can pass through the stage, the amount of displacement of the upper and lower calibration jigs superimposed by the head-side recognition means can be measured, and the relative position between the two recognition means is correct. Can be calibrated. Since this method can be measured while holding both calibration jigs, it can be calibrated with higher accuracy than the above methods, with no shift in delivery, shift in mounting, or shift in movement. .

接合時に超音波振動を併用する場合には、ヘッド７はホーン保持部、ホーン、振動子から構成され、振動子による振動がホーンに伝達され、超音波振動をホーンが保持する被接合物へ伝達する。ホーン保持部はホーンや振動子の振動を殺さないように保持する手段からなる。この時の伝達率はホーンと被接合物の摩擦係数と圧力で決まるため、接合が進むにつれ接合面積に比例して加圧力を制御してやることが好ましい。また、ウエハーのような大面積を接合する場合は、横振動タイプの超音波ヘッドでは横振動させるには接合面積が大きくては不可能であるが、縦振動タイプの超音波ヘッドであれば、大面積な面接合も可能となる。 When ultrasonic vibration is used at the time of joining, the head 7 is composed of a horn holding portion, a horn, and a vibrator, and the vibration by the vibrator is transmitted to the horn, and the ultrasonic vibration is transmitted to an object to be joined held by the horn. To do. The horn holding unit includes means for holding the horn and the vibrator so as not to kill the vibration. Since the transmissibility at this time is determined by the friction coefficient and pressure of the horn and the object to be joined, it is preferable to control the applied pressure in proportion to the joining area as the joining proceeds. In addition, when bonding a large area such as a wafer, it is impossible for the transverse vibration type ultrasonic head to vibrate laterally because the bonding area is large, but if it is a longitudinal vibration type ultrasonic head, Large area surface bonding is also possible.

前記実施例では被接合物としてウエハーを上げたが、チップと基板であっても良い。被接合物はウエハーやチップ、基板に限らずいかなる形態のものでも良い。 In the above embodiment, the wafer is raised as the object to be bonded, but it may be a chip and a substrate. The object to be bonded is not limited to a wafer, a chip, and a substrate, and may be in any form.

被接合物の保持手段としては静電チャック方式が望ましいが、メカニカルにチャッキングする方式でも良い。また、大気中でまず真空吸着保持させておいて密着させた後、メカニカルチャックする方法が密着性が上がり好ましい。 The holding means for the object to be joined is preferably an electrostatic chuck method, but may be a mechanical chucking method. In addition, a method of mechanically chucking after first vacuum-sucking and adhering in the atmosphere is preferable because adhesion is improved.

実施例ではヘッド側がアライメント移動手段と昇降軸を持ち、ステージ側がスライド軸を持ったが、アライメント移動手段、昇降軸、スライド軸はヘッド側、ステージ側にどのように組み合わせられても良く、また、重複しても良い。また、ヘッド及びステージを上下に配置しなくとも左右配置や斜めなど特に配置方向に依存しない。 In the embodiment, the head side has an alignment moving means and a lifting shaft, and the stage side has a slide shaft. However, the alignment moving means, the lifting shaft, and the slide shaft may be combined in any way on the head side and the stage side. It may be duplicated. Further, even if the head and the stage are not arranged vertically, it does not depend on the arrangement direction, such as left and right arrangement or diagonal.

ステージをスライドさせた状態でプラズマ洗浄する場合は、ヘッドとステージの電極形状、周囲の形状が似かよっているため電界環境は似かよっている。そのため、プラズマ電源を自動調整するマッチングボックスは個別のものを使用しなくとも、一つのもので電極を切り替え、順次ヘッド側、ステージ側と洗浄することができる。そうすることでコンパクト、コストダウンを達成できる。 When plasma cleaning is performed while the stage is slid, the electric field environment is similar because the electrode shape of the head and the stage and the surrounding shape are similar. Therefore, the matching box for automatically adjusting the plasma power source can be switched to the head side and the stage side sequentially by switching the electrodes by one without using an individual one. By doing so, compactness and cost reduction can be achieved.

超音波振動と呼ぶが振動周波数は特に超音波の領域でなくとも良い。特に縦振動タイプにおいては、低周波でも十分効力を発揮する。 Although referred to as ultrasonic vibration, the vibration frequency may not be in the ultrasonic region. Especially in the case of the longitudinal vibration type, the effect is sufficiently exhibited even at a low frequency.

プラズマ表面活性化接合装置構造図Plasma surface activated bonding equipment structure diagram 動作フロー図Operation flow diagram キャリブレーション方法１図Calibration method 1 diagram キャリブレーション方法２図Calibration method 2 diagram キャリブレーション方法３図Calibration method 3

符号の説明Explanation of symbols

１トルク制御式昇降駆動モータ
２Ｚ軸昇降機構
３ θ軸回転機構
４圧力検出手段
５ベローズ
６ＸＹアライメントテーブル
７ヘッド
８ステージ
９下ウエハー
１０上ウエハー
１１真空チャンバー
１２ヘッド側ウエハー認識カメラ
１３ステージ側ウエハー認識カメラ
１４ガラス窓
１５排気管
１６排気弁
１７真空ポンプ
１８吸気管
１９吸気弁
２０吸入ガス切り替え弁
２１Ａｒ
２２Ｏ２
２３大気
２７上アライメントマーク
２８下アライメントマーク
２９スライド移動手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Torque control type raising / lowering drive motor 2 Z axis raising / lowering mechanism 3 θ axis rotating mechanism 4 Pressure detecting means 5 Bellows 6 XY alignment table 7 Head 8 Stage 9 Lower wafer 10 Upper wafer 11 Vacuum chamber 12 Head side wafer recognition camera 13 Stage side wafer Recognition camera 14 Glass window 15 Exhaust pipe 16 Exhaust valve 17 Vacuum pump 18 Intake pipe 19 Intake valve 20 Intake gas switching valve 21 Ar
22 O2
23 Atmosphere 27 Upper alignment mark 28 Lower alignment mark 29 Slide moving means

Claims

ヘッドおよびステージにそれぞれ保持された２つの被接合物を対向配置してアライメントするアライメント方法において、
前記２つの被接合物が対向する接合位置と前記２つの被接合物が対向しない待機位置との間で前記ステージおよび前記ヘッドの少なくとも一方をスライド移動させるスライド移動手段により前記２つの被接合物が対向しない状態で、
前記ヘッドに保持された前記被接合物上のアライメントマークは、前記２つの被接合物が対向しない状態の前記ヘッドの下方に配設されたヘッド側認識手段で認識し、
前記ステージに保持された前記被接合物上のアライメントマークは、前記２つの被接合物が対向しない状態の前記ステージの上方に配設されたステージ側認識手段で認識して、
前記ヘッド側認識手段および前記ステージ側認識手段により前記２つの被接合物のアライメントマークをそれぞれ認識した後に、前記スライド移動手段により前記２つの被接合物を対向させて前記２つの被接合物の位置をアライメントする
ことを特徴とするアライメント方法。 In an alignment method in which two objects to be bonded respectively held on a head and a stage are arranged to face each other and aligned,
Wherein the two objects to be bonded by two sliding means for sliding at least one of the stage and the head between a standby position where the object to be bonded is the the bonding position facing two objects to be bonded is not opposed In a state of not facing each other
An alignment mark on the object to be bonded held by the head is recognized by a head side recognition unit disposed below the head in a state where the two objects to be bonded do not face each other.
The alignment mark on the object to be bonded held on the stage is recognized by a stage side recognition means disposed above the stage in a state where the two objects to be bonded do not face each other.
The alignment marks of the two objects to be bonded after recognizing each by the head-side recognizing means and the stage side recognizing means, the position of the two objects to be bonded to face the two objects to be bonded by the sliding means The alignment method characterized by aligning.

前記スライド移動手段により前記２つの被接合物を対向させたときの前記２つの被接合物間のすきまが２０ｍｍ以内である請求項１に記載のアライメント方法。 The alignment method according to claim 1, wherein a clearance between the two objects to be bonded when the two objects to be bonded are opposed to each other by the slide moving unit is within 20 mm.

前記スライド移動手段による前記ステージの移動に対して位置を検出するリニアスケールを備え、前記ステージの停止位置をフィードバック制御する請求項１または２に記載のアライメント方法。 3. The alignment method according to claim 1, further comprising a linear scale that detects a position with respect to the movement of the stage by the slide moving unit, and feedback-controlling the stop position of the stage.

前記スライド移動手段による前記ステージの移動に対して位置を検出するリニアスケールを備え、前記ステージ側認識手段により前記ステージに保持された前記被接合物を認識する位置である前記待機位置と、前記接合位置でのリニアスケール値を検出し、前記アライメントにおける補正移動量へフィードバックする請求項１または２に記載のアライメント方法。 The standby position, which is a position for recognizing the object to be joined held by the stage by the stage side recognition means, includes a linear scale that detects the position of the stage by the slide movement means, and the joining The alignment method according to claim 1, wherein a linear scale value at a position is detected and fed back to a correction movement amount in the alignment.

前記ステージ上のマークを認識してステージ位置を検出するステージ認識手段を、前記ステージ側認識手段により前記ステージに保持された前記被接合物を認識する位置である前記待機位置と、前記接合位置に備え、前記ステージの前記待機位置と前記接合位置での前記ステージ位置を検出し、前記アライメントにおける補正移動量へフィードバックする請求項１または２に記載のアライメント方法。 Stage recognition means for recognizing a mark on the stage and detecting a stage position is provided at the standby position, which is a position for recognizing the workpiece held on the stage by the stage side recognition means, and the joining position. The alignment method according to claim 1, further comprising: detecting the stage position at the standby position and the joining position of the stage and feeding back to the correction movement amount in the alignment.

前記ステージ上に上下から認識可能な基準マークをつけたキャリブレーション治具を保持させ、前記ステージ側認識手段により前記基準マークを認識した後、前記ステージを前記接合位置へ移動させ、前記ヘッドで前記キャリブレーション治具を保持した後、前記ヘッド側認識手段により前記基準マークを認識し、前記ヘッド側認識手段および前記ステージ側認識手段の相対位置をキャリブレーションする請求項１〜５のいずれかに記載のアライメント方法。 A calibration jig with a reference mark recognizable from above and below is held on the stage, and after the reference mark is recognized by the stage side recognition means, the stage is moved to the joining position, and the head is used to 6. The method according to claim 1, wherein after holding the calibration jig, the reference mark is recognized by the head side recognition unit, and the relative positions of the head side recognition unit and the stage side recognition unit are calibrated. Alignment method.

前記キャリブレーション治具が前記ヘッド側認識手段および前記ステージ側認識手段から見た透明材料からなり、前記２つの被接合物の厚みに合わせ、前記２つの被接合物の接合厚み位置に前記基準マークが施されている請求項６に記載のアライメント方法。 The calibration jig is made of a transparent material viewed from the head side recognizing means and said stage-side recognition means, according to the thickness of the two objects to be bonded, the reference mark on the joint thickness position of the two objects to be bonded The alignment method according to claim 6, wherein:

少なくとも前記ヘッド側のキャリブレーション治具は上下から認識可能な基準マークが施されており、前記ステージと前記ヘッド各々に前記基準マークをつけた前記キャリブレーション治具を保持させ、前記ステージを被接合物認識位置である前記待機位置へ移動させた状態で前記ヘッド側認識手段および前記ステージ側認識手段で前記各基準マークを認識した後、前記ステージを前記接合位置へ移動させ、前記ヘッドで前記ヘッド側の前記キャリブレーション治具を前記ステージ側の前記キャリブレーション治具上に装着し、前記ステージを被接合物認識位置である前記待機位置へ移動させ前記ステージ側認識手段により前記基準マークを認識し、前記ヘッド側認識手段および前記ステージ側認識手段の相対位置をキャリブレーションする請求項１〜５のいずれかに記載のアライメント方法。 At least the calibration jig on the head side is provided with a reference mark that can be recognized from above and below, the calibration jig with the reference mark attached to each of the stage and the head is held, and the stage is joined. After recognizing each reference mark by the head side recognition means and the stage side recognition means in a state of being moved to the standby position which is an object recognition position, the stage is moved to the joining position, and the head is The calibration jig on the side is mounted on the calibration jig on the stage side, the stage is moved to the standby position that is a recognition position of the object to be bonded, and the reference mark is recognized by the stage side recognition means. Calibrate the relative positions of the head side recognition means and the stage side recognition means Alignment method of any of Motomeko 1-5.

少なくとも前記ステージ側のキャリブレーション治具は上下から認識可能な基準マークが施され、前記ステージは前記ヘッド側認識手段が前記ステージ上の前記キャリブレーション治具上の前記基準マークを認識できるように前記ヘッド側認識手段から見て透明材料が光軸上に配されており、
前記ステージと前記ヘッド各々に前記基準マークをつけた前記キャリブレーション治具を保持させ、前記ステージを被接合物認識位置である前記待機位置へ移動させた状態で前記ヘッド側認識手段および前記ステージ側認識手段で前記各基準マークを認識した後、前記ステージを前記接合位置へ移動させ、前記ヘッドで前記ヘッド側の前記キャリブレーション治具を前記ステージ側のキャリブレーション治具上に近接または装着し、前記ヘッド側認識手段により前記両基準マークを認識し、前記ヘッド側認識手段および前記ステージ側認識手段の相対位置をキャリブレーションする請求項１〜５のいずれかに記載のアライメント方法。 At least the stage side calibration jig is provided with a reference mark that can be recognized from above and below, and the stage is configured so that the head side recognition means can recognize the reference mark on the calibration jig on the stage. Transparent material is arranged on the optical axis as seen from the head side recognition means,
The head side recognition means and the stage side in a state where the calibration jig with the reference mark attached to the stage and the head is held, and the stage is moved to the standby position which is an object recognition position. After recognizing each reference mark by a recognition means, the stage is moved to the joining position, and the head side calibration jig is moved close to or mounted on the stage side calibration jig by the head, The alignment method according to claim 1, wherein both the reference marks are recognized by the head side recognition unit, and the relative positions of the head side recognition unit and the stage side recognition unit are calibrated.

前記ステージと前記ヘッドが真空チャンバー中に配置され、前記ステージ側認識手段および前記ヘッド側認識手段は前記真空チャンバー外に配置され、透過窓を通して前記被接合物上のアライメントマークを認識し、減圧中でアライメントする請求項１〜９のいずれかに記載のアライメント方法。 The stage and the head are arranged in a vacuum chamber, the stage side recognition means and the head side recognition means are arranged outside the vacuum chamber, recognize alignment marks on the object to be bonded through a transmission window, and are decompressed. The alignment method according to any one of claims 1 to 9, wherein the alignment is performed by using an alignment method.

前記２つの被接合物の接合面を原子ビーム、イオンビームまたはプラズマであるエネルギー波により減圧中でドライ洗浄した後、請求項１０に記載のアライメント方法により前記２つの被接合物のアライメントを行い、１８０℃以内の低温で固相で接合する接合方法。 Atomic beam joint surfaces of the two objects to be bonded, after dry cleaning in a vacuum by energy wave is an ion beam or plasma performs alignment of the two objects to be bonded by an alignment method according to claim 10, A bonding method in which solid phase bonding is performed at a low temperature within 180 ° C.

対向配置した２つの被接合物をアライメントして接合する接合装置において、
上方の被接合物を保持するヘッドと、
下方の被接合物を保持するステージと、
前記ステージおよび前記ヘッドの少なくとも一方を、前記２つの被接合物が対向する接合位置と前記２つの被接合物が対向しない待機位置との間でスライド移動させるスライド移動手段と、
前記スライド移動手段により前記２つの被接合物が対向しない状態の前記ヘッドの下方に配設されて前記ヘッドに保持されている上方の前記被接合物のアライメントマークを下方から認識するヘッド側認識手段と、
前記スライド移動手段により前記２つの被接合物が対向しない状態の前記ステージの上方に配設されて前記ステージに保持されている下方の前記被接合物のアライメントマークを上方から認識するステージ側認識手段と、
前記スライド移動手段により前記ステージおよび前記ヘッドの少なくとも一方が待機位置へ移動して前記２つの被接合物が対向しない状態で、前記ヘッド及び前記ステージに保持された前記２つの被接合物上のアライメントマークをそれぞれ前記ヘッド側認識手段および前記ステージ側認識手段で認識した後に、前記スライド移動手段により前記２つの被接合物を対向させて前記２つの被接合物の位置をアライメントする手段と
を備えることを特徴とする接合装置。 In a joining apparatus that aligns and joins two objects to be joined arranged opposite to each other,
A head for holding an upper object to be joined;
A stage for holding a lower object to be joined;
Slide moving means for slidably moving at least one of the stage and the head between a bonding position where the two objects to be bonded face each other and a standby position where the two objects to be bonded do not face;
Head side recognition means for recognizing from above the alignment mark of the upper object to be joined which is disposed below the head in a state where the two objects to be joined are not opposed by the slide moving means. When,
Stage-side recognition means for recognizing from below the alignment mark of the object to be joined that is disposed above the stage in a state where the two objects to be joined are not opposed to each other by the slide moving means. When,
Alignment on the two objects to be joined held by the head and the stage in a state where at least one of the stage and the head is moved to the standby position by the slide moving means and the two objects to be joined are not opposed to each other. And a means for aligning the positions of the two objects to be joined by making the two objects to be opposed to each other by the slide moving means after the marks are recognized by the head side recognition means and the stage side recognition means, respectively. A joining apparatus characterized by.

前記ステージ上のマークを認識してステージ位置を検出するステージ認識手段を、前記ステージ側認識手段により前記ステージに保持された前記被接合物を認識する位置である前記待機位置と、前記接合位置に備え、前記ステージの前記待機位置と前記接合位置での前記ステージ位置を検出し、前記アライメントする手段による補正移動量へフィードバックする請求項１２に記載の接合装置。 Stage recognition means for recognizing a mark on the stage and detecting a stage position is provided at the standby position, which is a position for recognizing the workpiece held on the stage by the stage side recognition means, and the joining position. The joining apparatus according to claim 12, further comprising: detecting the stage position at the standby position and the joining position of the stage and feeding back to a correction movement amount by the aligning means.

前記ステージと前記ヘッドが真空チャンバー中に配置され、前記ステージ側認識手段および前記ヘッド側認識手段は前記真空チャンバー外に配置され、透過窓を通して前記被接合物上のアライメントマークを認識し、減圧中でアライメントする請求項１２または１３に記載の接合装置。 The stage and the head are arranged in a vacuum chamber, the stage side recognition means and the head side recognition means are arranged outside the vacuum chamber, recognize alignment marks on the object to be bonded through a transmission window, and are decompressed. The bonding apparatus according to claim 12 or 13, wherein the alignment is performed by using the following method.

原子ビーム、イオンビームまたはプラズマであるエネルギー波による洗浄手段を備え、前記２つの被接合物の接合面を原子ビーム、イオンビームまたはプラズマであるエネルギー波により減圧中でドライ洗浄した後、１８０℃以内の低温で固相で接合する請求項１４に記載の接合装置。 Provided with cleaning means using an energy wave that is an atomic beam, ion beam, or plasma, and after dry cleaning the bonding surfaces of the two objects to be bonded with an energy wave that is an atomic beam, ion beam, or plasma in a reduced pressure, within 180 ° C. The bonding apparatus according to claim 14, wherein the bonding is performed in a solid phase at a low temperature.