(57)【要約】【課題】表面活性化処理を適用しつつ被接合物間の接合時の位置決め精度を向上させる接合技術を提供することを目的とする。【解決手段】第１の被接合物と第２の被接合物との接合表面を互いに接触させ、被接合物間の、接合表面の面内方向の位置ずれを接触状態において測定し、当該接触状態において測定された位置ずれが許容誤差範囲を超えている場合には、被接合物を分離させて、接合表面の面内方向の位置ずれを補正するように、被接合物を接合表面の面内方向に移動させ、測定された位置ずれが許容誤差範囲以下になるまで、上記ステップを繰り返し、被接合物の接合表面を分離させ被接合物の接合表面に対して表面活性化処理を行い、被接合物の接合表面を互いに接触させることを備える、接合方法。【選択図】図８
2014113633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合表面を有する第１の被接合物と第２の被接合物とを接合する方法において、
ａ）第１の被接合物と第２の被接合物との接合表面を互いに接触させ、
ｂ）第１の被接合物と第２の被接合物との間の、前記接合表面の面内方向の位置ずれを接触状態において測定し、
ｃ）当該接触状態において測定された位置ずれが許容誤差範囲を超えている場合には、第１の被接合物と第２の被接合物とを分離させて、前記接合表面の面内方向の位置ずれを補正するように、第１の被接合物と第２の被接合物とを前記接合表面の面内方向に移動させ、前記測定された位置ずれが許容誤差範囲以下になるまで、ステップａ）からｂ）を繰り返し、
ｄ）第１の被接合物と第２の被接合物との接合表面を分離させ、
ｅ）第１の被接合物と第２の被接合物との接合表面に対して表面活性化処理を行い、
ｆ）第１の被接合物と第２の被接合物との接合表面を互いに接触させること、
を備える、接合方法。
【請求項２】
表面活性化処理は、前記接合表面に対して所定の運動エネルギーを有する粒子を衝突させることを含む、請求項１に記載の接合方法。
【請求項３】
前記接合表面に対して所定の運動エネルギーを有する粒子を衝突させることは、前記接合面から離間して配置されたイオンビーム源又は中性原子ビーム源により、当該接合面に向かって加速されて放射されることで行われる、請求項２に記載の接合方法。
【請求項４】
前記接合表面に対して所定の運動エネルギーを有する粒子を衝突させることは、前記接合面を所定のガスのプラズマに暴露することにより行われる、請求項２に記載の接合方法。
【請求項５】
表面活性化処理は、所定の運動エネルギーを有する粒子を衝突させた後に、前記接合表面に対して、水又はＯＨ含有物質を付着させて親水化処理を行うことを更に備える、請求項２から４のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項６】
ステップｆ）は、接合表面同士が押される方向に圧力を加えることを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項７】
ステップｆ）は、静電力によって、接合表面同士が押される方向に圧力を加えることを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項８】
第１の被接合物と第２の被接合物との接合表面が互いに接触させられた後に、接合界面を加熱することを更に含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項９】
ステップａ）からステップｆ）まで、第１の被接合物と第２の被接合物とを加熱して所定の温度に維持することを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項１０】
接合表面は金属を有して構成され、
表面活性化処理は、当該金属の接合表面を活性化するように行われることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項１１】
前記金属は、ビッカース硬度（Ｈｖ）が９０以下である、請求項１０に記載の接合方法。
【請求項１２】
接合表面を有する第１の被接合物と第２の被接合物とを接合する装置であって、
真空雰囲気を形成するように構成された真空チャンバと、
真空チャンバ内で、第１の被接合物と第２の被接合物とを保持し、接合表面に垂直方向に移動させる相対移動手段と、
第１の被接合物と第２の被接合物とが接触した状態で、接合表面の面方向の位置ずれを測定する位置ずれ測定手段と、
第１の被接合物と第２の被接合物とを接合表面の面内方向に移動させるアライメント手段と、
真空チャンバ内で、第１の被接合物と第２の被接合物との接合表面に対して表面活性化処理を行うように構成された表面活性化手段と、
第１の被接合物と第２の被接合物とが接合表面に垂直方向に離間した状態で、前記表面活性化手段に表面活性化処理をさせ、表面活性化処理が完了後、第１の被接合物と第２の被接合物とを接触させる機構と、
を備える、接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの被接合物を接合する接合装置および接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロニクスの分野において、電子部品等と基板を接合し、又は電子回路や電子配線が設けられた基板同士を接合するための実装技術が開発されてきている。接合される被接合物は、その接合面に、電子回路等と接続されている電極を有し、この電極同士が接合されることで、被接合物間の電気的接続が確立される。電子機器の小型化及び軽量化により、上記電極の狭ピッチ化による高密度化及び微細化が進むにつれて、接合される電極間の接合時の位置決め精度を向上する要求が高まってきている。
【０００３】
この要求に応えるために、一旦接触させた時点で、非接合物間の位置ずれを測定し、非接合物を相対的に移動させて上記位置ずれを補正し、再度接触させて位置ずれを測定することを繰り返し、位置ずれが許容誤差範囲になったときに接触した被接合物を加熱等により接合を行うことで、非接合物間の位置決めの精度を著しく向上させる接合技術が開発された（特許文献１）。この技術により、それまで位置決めの誤差が±２μｍ程度が限界であったものが、±０．２μｍ程度にまで下げることが可能になった。
【０００４】
その一方で、接合面に対して所定の運動エネルギーを有する粒子を衝突させることで、当該接合面を活性化させて、この活性化させた接合面同士を接触させることで、強固な接合界面を形成することを可能にする、表面活性化処理による接合方法が開発されている。このような表面活性化処理による接合方法などの、加熱のサーマルバジェットを抑制しつつ、接合界面の機械的強度を上げることができる接合方法は、電子部品の実装技術において適用されうる範囲は広い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−６６２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、表面活性化処理された接合面は、一回接触しただけで、強固な接合界面を形成するので、一旦被接触物同士を接触させて、位置ずれが測定された場合に分離させることは困難である。そのため、表面活性化処理のように接合プロセス前に接合面を活性化させる処理を行う場合には、上記の位置決めの精度を向上させる接合技術を利用することができずに、位置決め精度が上がらないという問題があった。
【０００７】
そこで、上記課題を解決するために、本願発明は、表面活性化処理を適用しつつ被接合物間の接合時の位置決め精度を向上させる接合技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本願発明に係る、被接合物の接合方法は、接合表面を有する第１の被接合物と第２の被接合物とを接合する方法において、ａ）第１の被接合物と第２の被接合物との接合表面を互いに接触させ、ｂ）第１の被接合物と第２の被接合物との間の、接合表面の面内方向の位置ずれを接触状態において測定し、ｃ）当該接触状態において測定された位置ずれが許容誤差範囲を超えている場合には、第１の被接合物と第２の被接合物とを分離させて、接合表面の面内方向の位置ずれを補正するように、第１の被接合物と第２の被接合物とを接合表面の面内方向に移動させ、測定された位置ずれが許容誤差範囲以下になるまで、ステップａ）からｂ）を繰り返し、ｄ）第１の被接合物と第２の被接合物との接合表面を分離させ、ｅ）第１の被接合物と第２の被接合物との接合表面に対して表面活性化処理を行い、ｆ）第１の被接合物と第２の被接合物との接合表面を互いに接触させること、を備えるようにしたものである。本願発明によれば、接合表面に高い接合力を与える表面活性化処理を行う場合でも、表面活性化処理を行う前、すなわち接合表面が接合されにくい状態のときに、接触させてステージやサンプルに起因するうねりや凹凸による接触時の位置ずれを修正し、所定の位置決め精度が得られた後に、表面活性化処理を行って、接合面表面同士を接合することで、高い位置決め精度を保ちつつ、高い接合強度の接合界面を形成することができるという効果を奏する。例えば、±０．４μｍの誤差の範囲の接合界面での位置決め精度を実現することができる。また、ステップｃ）を繰り返すことで、接触の際の圧力によって接合表面に存在する凹凸が変形して平坦化され、接合時の接合面の実質的な接合面積が増加し、表面活性化処理後によりより高い接合強度の接合界面を形成することができるという効果を奏する。
【０００９】
上記被接合物の接合方法は、表面活性化処理が、接合表面に対して所定の運動エネルギーを有する粒子を衝突させることを含むようにしてもよい。これにより、真空中で加速され所定の運動エネルギーを有する粒子を接合表面に衝突させることで、接合表面上に存在する有機物などの汚染物や酸化物などを除去して、接合表面の新生表面を露出させるとともに、接合表面を形成する結晶構造を乱す（アモルファス化する）ことで、極めて活性化された表面を形成することができる。
【００１０】
上記被接合物の接合方法は、接合表面に対して所定の運動エネルギーを有する粒子を衝突させることが、接合面から離間して配置されたイオンビーム源又は中性原子ビーム源により、当該接合面に向かって加速されて放射されることで行われるようにしてもよい。粒子ビーム源は、比較的高い加速電圧を印加することができるので、高い運動エネルギーを粒子に付与することができる。したがって、効率よく表面層の除去及び新生表面のアモルファス化を行うことができ、効率よく表面活性化処理を行うことができる。さらに、粒子ビーム源は、比較的高い真空度で作動されるために、接合表面の表面層から除去された物質が効率よく雰囲気外へ排気される。すなわち、望ましくない物質が雰囲気外へ効率よく排気されて、露出された新生表面への再付着を抑制し、清浄な接合表面を形成することが可能になる。
【００１１】
上記被接合物の接合方法は、接合表面に対して所定の運動エネルギーを有する粒子を衝突させることが、接合面を所定のガスのプラズマに暴露することにより行われるようにしてもよい。これにより、プラズマは数パスカル（Ｐａ）程度の低真空度の雰囲気で発生させることができるので、真空システムを簡易化でき、かつ真空引きなどの工程を短縮化することができる。
【００１２】
上記被接合物の接合方法は、表面活性化処理が、所定の運動エネルギーを有する粒子を衝突させた後に、接合表面に対して、水又はＯＨ含有物質を付着させて親水化処理を行うことを更に備えるようにしてもよい。これにより、親水化処理が完了した接合表面は、比較的安定であり、接合の接触までの時間を長く設定しても、酸化されにくくなる。また、接合表面が水酸（ＯＨ）基で覆われ、又はさらにその上に形成された水の層で覆われているので、炭素などの不純物と直接金属表面との結合が防止される。かつ、親水化処理された接合表面に形成された水酸基層等は、比較的小さい熱量で接合界面から消滅するので、容易に清浄で機械的強度の高い接合界面を形成することができる。
【００１３】
上記被接合物の接合方法は、ステップｆ）が、接合表面同士が押される方向に圧力を加えることを含むようにしてもよい。これにより、高い位置決め精度を保ちつつ、接合表面近傍の変形を促進させ、実質的な接合面積を大きくすることで、接合界面の強度を上げることができる。
【００１４】
上記被接合物の接合方法は、ステップｆ）が、静電力によって、接合表面同士が押される方向に圧力を加えることを含むようにしてもよい。これにより、接合界面に必要な圧力を印加するために、大きな機械的構成を用いずに、比較的小さな電気的構成を用いることができ、装置構成が容易になる。さらに、接合界面全体的に圧力を平均に掛けることが容易になる。
また、これにより、陽極接合を適用することも可能になる。
【００１５】
上記被接合物の接合方法は、第１の被接合物と第２の被接合物との接合表面が互いに接触させられた後に、接合界面を加熱することを更に含むようにしてもよい。接触状態で加熱することで、接合界面近傍の原子が拡散して、実質的な接合面積を大きくして、接合強度を上げることができる。
【００１６】
ステップａ）からステップｆ）まで、第１の被接合物と第２の被接合物とを加熱して所定の温度に維持するようにしてもよい。これにより、被接合物を加熱する場合でも、熱膨張に起因する位置決め精度の低下を回避又は抑制することができる。
【００１７】
上記被接合物の接合方法は、接合表面が金属を有して構成され、表面活性化処理が、当該金属の接合表面を活性化するように行われるようにしてもよい。金属は、ステップｃ）においてステップａ）とステップｂ）を繰り返して、接合面同士が接触される際に、表面が変形して微細構造が互いに合うようになじみ易くなるので、ステップｆ）における表面活性化処理後の接触の際の実質的な接合面積を大きくすることができる。これにより、接合界面で発生しやすい、ボイドの生成を減少させ、接合強度を上げて、かつ第１の被接合物と第２の被接合物との間の電気抵抗率を下げることができる。
【００１８】
上記被接合物の接合方法は、金属が、ビッカース硬度（Ｈｖ）が９０以下であるようにしてもよい。これにより、特に比較的柔らかい金属を用いることで、接触の際の接合面での変形が容易となり、効果的に実質的な接合面積を増加させることができる。
【００１９】
上記課題を解決するために、本願発明に係る接合装置は、接合表面を有する第１の被接合物と第２の被接合物とを接合する装置であって、真空雰囲気を形成するように構成された真空チャンバと、真空チャンバ内で、第１の被接合物と第２の被接合物とを保持し、接合表面に垂直方向に移動させる相対移動手段と、第１の被接合物と第２の被接合物とが接触した状態で、接合表面の面方向の位置ずれを測定する位置ずれ測定手段と、第１の被接合物と第２の被接合物とを接合表面の面内方向に移動させるアライメント手段と、真空チャンバ内で、第１の被接合物と第２の被接合物との接合表面に対して表面活性化処理を行うように構成された表面活性化手段と、第１の被接合物と第２の被接合物とが接合表面に垂直方向に離間した状態で、表面活性化手段に表面活性化処理をさせ、表面活性化処理が完了後、第１の被接合物と第２の被接合物とを接触させる機構と、を備えるように構成されたものである。本願発明によれば、接合表面に高い接合力を与える表面活性化処理を行う場合でも、表面活性化処理を行う前、すなわち接合表面が接合されにくい状態のときに、精度の高い位置決めを行い、所定の位置決め精度が得られた後に、表面活性化処理を行って、接合面表面同士の接合うことで、高い位置決め精度を保ちつつ、高い接合強度の接合界面を形成することができるという効果を奏する。
【００２０】
上記接合装置は、表面活性化手段が、真空中で作動する粒子ビーム源であるように構成されてもよい。これにより、効率良く表面層の除去及び新生表面のアモルファス化を行うことができ、効率よく表面活性化処理を行うことができる。さらに、粒子ビーム源は、比較的高い真空度で作動されるために、接合表面の表面層から除去された物質が効率よく雰囲気外へ排気される。すなわち、望ましくない物質が雰囲気外へ効率よく排気されて、露出された新生表面への再付着を抑制し、清浄な接合面を形成することが可能になる。
【００２１】
上記接合装置は、表面活性化手段が、プラズマ発生装置であるように構成されてもよい。これにより、プラズマは数パスカル（Ｐａ）程度の低真空度の雰囲気で発生させることができるので、真空システムを簡易化でき、かつ真空引きなどの工程を短縮化することができる。
【００２２】
上記接合装置は、表面活性化手段が、更に所定の運動エネルギーを有する粒子を衝突させた後に、接合表面に対して、水又はＯＨ含有物質を付着させるための親水化処理手段を有するように構成されてもよい。これにより、親水化処理が完了した接合表面は、比較的安定であり、接合の接触までの時間を長く設定しても、酸化されにくくなる。また、接合表面が水酸（ＯＨ）基で覆われ、又はさらにその上に形成された水の層で覆われているので、炭素などの不純物と直接金属表面との結合が防止される。かつ、親水化処理された接合表面に形成された水酸基層等は、比較的小さい熱量で接合界面から消滅するので、容易に清浄で機械的強度の高い接合界面を形成することができる。
【００２３】
上記接合装置は、相対移動手段が、第１の被接合物と第２の被接合物とを接触させる際に、当該被接合物に対して接合表面同士が押される方向に圧力を加える加圧機構を有するように構成されてもよい。これにより、高い位置決め精度を保ちつつ、接合表面近傍の変形を促進させ、実質的な接合面積を大きくすることで、接合界面の強度を上げることができる。
【００２４】
上記接合装置は、加圧機構が、静電力により、当該被接合物に対して接合表面同士が押される方向に圧力を加えるように構成されてもよい。これにより、接合界面に必要な圧力を印加するために、大きな機械的構成を用いずに、比較的小さな電気的構成を用いることができ、装置構成が容易になる。さらに、接合界面全体的に圧力を平均に掛けることが容易になる。
【００２５】
上記接合装置は、相対移動手段が、第１の被接合物と第２の被接合物とを加熱する加熱機構を有するように構成されてもよい。これにより、接触状態で加熱して、接合界面近傍の原子が拡散して、実質的な接合面積を大きくして、接合強度を上げることができる。また、位置決めの前から接触による接合までの間、第１の被接合物と第２の被接合物とを加熱して所定の温度に維持するようにすることで、被接合物を加熱する場合でも、熱膨張に起因する位置決め精度の低下を回避又は抑制することができる。
【００２６】
本願発明に係る、接合表面を有する第１の被接合物と第２の被接合物とを接合する装置は、真空雰囲気を形成するように構成された真空チャンバと、真空チャンバ内で、第１の被接合物と第２の被接合物とを保持し、接合表面に垂直方向に移動させる相対移動手段であって、第１の被接合物と第２の被接合物とを接触位置と離間位置とに位置決めするように構成された相対移動手段と、第１の被接合物と第２の被接合物とが接触位置にあるときに、接合表面の面内方向の位置ずれを測定する位置ずれ測定手段と、第１の被接合物と第２の被接合物とを、離間位置にあるときに、接合表面の面内方向に移動させるアライメント手段と、真空チャンバ内で、第１の被接合物と第２の被接合物とが離間位置にあるときに、接合表面に対して表面活性化処理を行うように構成された表面活性化手段と、接触状態において測定された位置ずれが許容誤差範囲を超えている場合には、位置ずれ測定手段により測定された位置ずれが許容誤差範囲以下になるまで、相対移動手段に、第１の被接合物と第２の被接合物とを分離し離間位置に位置決めさせ、アラインメント手段に、接合表面の面内方向の位置ずれを補正するように、第１の被接合物と第２の被接合物とを接合表面の面内方向に移動させ、再び、相対移動手段に、第１の被接合物と第２の被接合物とを接触位置に位置決めさせることを繰り返し、接触状態において測定された位置ずれが許容誤差範囲内である場合には、相対移動手段に、第１の被接合物と第２の被接合物とを分離し離間位置に位置決めさせ、表面活性化処理手段に、接合面に対して表面活性化処理をさせ、当該表面活性化処理が完了したら、相対移動手段に第１の被接合物と第２の被接合物とを接触位置へ移動させて、接合をさせる、制御手段と、を備えるように構成されてもよい。
【発明の効果】
【００２７】
本願発明によれば、接合表面に高い接合力を与える表面活性化処理を行う場合でも、表面活性化処理を行う前、すなわち接合表面が接合されにくい状態のときに、接触させてステージやサンプルに起因するうねりや凹凸による接触時の位置ずれを修正し、所定の位置決め精度が得られた後に、表面活性化処理を行って、接合面表面同士を接合することで、高い位置決め精度を保ちつつ、高い接合強度の接合界面を形成することができるという効果を奏する。例えば、±０．４μｍの誤差の範囲の接合界面での位置決め精度を実現することができる。また、ステップｃ）を繰り返すことで、接触の際の圧力によって接合表面に存在する凹凸が変形して平坦化され、接合時の接合面の実質的な接合面積が増加し、表面活性化処理後によりより高い接合強度の接合界面を形成することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】接合装置の内部構造を示す側面図である。
【図２】接合装置の内部構造を示す側面図である。
【図３】ステージおよびヘッド付近を示す概略斜視図である。
【図４】一方の被接合物に付される２つのアライメントマークを示す図である。
【図５】他方の被接合物に付される２つのアライメントマークを示す図である。
【図６】両被接合物に関する撮影画像を示す図である。
【図７】１組のマークが互いにずれている状態を示す図である。
【図８】第１実施形態に係る接合方法を示すフローチャートである。
【図９】両被接合物が正しく配置されている様子（非接触状態）を示す図である。
【図１０】両被接合物が正しく配置されている様子（接触状態）を示す図である。
【図１１】両被接合物が傾斜配置される様子を示す図である。
【図１２】両被接合物がその一端側で接触を開始する様子を示す図である。
【図１３】両被接合物が、水平方向における位置ずれを伴った状態で接触する様子を示す図である。
【図１４】両被接合物の接触状態が一旦解除されてアライメント動作が実行される様子を示す図である。
【図１５】ぼけの無い状態で取得されたマークの撮影画像を示す図である。
【図１６】ぼけを伴って取得されたマークの撮影画像を示す図である。
【図１７】アライメントマーク撮影時の合焦状態を説明する図である。
【図１８】第３実施形態に係る動作を示すフローチャートである。
【図１９】平行度のずれを伴う状態での接触動作を示す概略図である。
【図２０】平行度のずれを伴う状態での接触動作を示す概略図である。
【図２１】平行度のずれを伴う状態での接触動作を示す概略図である。
【図２２】水平位置ずれ量ＤＤとＺ位置補正量ΔＺとの関係を示す図である。
【図２３】接合装置の内部構造を示す側面図である。
【図２４】第２実施形態に係る動作を示すフローチャートである。
【図２５】第４実施形態に係る動作を示すフローチャートである。
【図２６】実施例の実験結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３０】
＜１．第１実施形態＞
＜１−１．装置構成＞
図１および図２は、本発明の第１実施形態に係る接合装置１（１Ａとも称する）の内部構造を示す側面図である。なお、以下、各図においては、便宜上、ＸＹＺ直交座標系を用いて方向等を示している。
【００３１】
接合装置１は、被接合物９１及び９２が置かれる雰囲気を制御するための真空チャンバ２と、被接合物９１及び９２の接合面に対して表面活性化処理を行う表面活性化処理手段と、被接合物９１及び９２間の位置ずれを測定する位置ずれ測定手段と、被接合物９１及び９２間の位置ずれを補正するために被接合物９１及び９２を接合面の面内方向に相対的に移動させるアライメント手段と、被接合物９１及び９２を接合面にほぼ垂直方向に遠ざけ、近づけ又は接触させ、或いは接触させた上で加圧するための相対移動手段とを有して構成される。これらの構成により、接合装置１を用いて、減圧下のチャンバ（真空チャンバ）２内で、被接合物９１と被接合物９２とを対向させて、接合面に対して表面活性化処理を行い、位置決めをして、両被接合物９１，９２を接合することができる。
【００３２】
ここでは、図９および図１０にも示すように、基板９１とチップ（部品）９２とを接合する状況、より詳細には、基板９１のパッド（電極）９３とチップ９２の金属バンプ（電極）９４とを接合する状況、を想定する。金属バンプ９４としては、適宜のハンダ材料で形成される所謂ハンダバンプを用いることが可能である。また、金属バンプ９４は、これに限定されず、Ａｕ（金）、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）等の各種の金属材料を用いて形成されるものであってもよい。なお、図９等においては、図示の都合上、パッド９３および金属バンプ９４が誇張して示されている。
【００３３】
＜真空チャンバ＞
接合装置１は、両被接合物９１，９２の処理空間である真空チャンバ２を備える。真空チャンバ２は、排気管６と排気弁７とを介して真空ポンプ５に接続されている。真空ポンプ５の吸引動作に応じて真空チャンバ２内の圧力が低減（減圧）されることによって、真空チャンバ２は真空状態にされる。また、排気弁７は、その開閉動作と排気流量の調整動作とによって、真空チャンバ２内の真空度を調整することができる。
【００３４】
後述の粒子ビーム源８を使用するためには、真空ポンプ５は、粒子ビーム源が作動する前の真空チャンバ２内の圧力（バックグラウンド圧力）を、１×１０−２Ｐａ（パスカル）以下にする性能を有していることが好ましく、１×１０−５Ｐａ（パスカル）であることが更に好ましい。また、粒子ビーム源が作動時の真空度が１Ｐａ（パスカル）以下に保つ性能を有していることが好ましい。
【００３５】
＜表面活性化手段＞
図１に示す接合装置１は、表面活性化手段として、ビーム照射部８を有する。ビーム照射部（粒子ビーム源）８は、特定ガスの粒子（例えばアルゴン）に所定の運動エネルギーを与えて、接合表面に向けて放射することができる。当該ビーム照射部は、例えば、導入されたガスをプラズマ化し、その中のガスの陽イオンに電界を印加することで加速して、両被接合物９１，９２の接合表面に向けて上記粒子を粒子ビーム９として放出することができる。上記所定の運動エネルギーを有する粒子を接合表面に衝突させることで、接合表面を活性化することができる。なお、図１では、２つのビーム照射部（粒子ビーム源）８が被接合物９１，９２に対して両側から粒子ビーム９を照射しているが、これに限られない。たとえば、ビーム照射部（粒子ビーム源）８を１つ配置する構成としてもよい。
【００３６】
所定の運動エネルギーを有する粒子を衝突させて、接合面を形成する物質を物理的に弾き飛ばす現象（スパッタリング現象）を生じさせることで、表面層を除去することができる。表面活性化処理には、表面層を除去して接合すべき物質の新生表面を露出させるのみならず、所定の運動エネルギーを有する粒子を衝突させることで、露出された新生表面近傍の結晶構造を乱し、アモルファス化する作用もあると考えられている。アモルファス化した新生表面は、原子レベルの表面積が増え、より高い表面エネルギーを有する。結晶構造が乱れ、アモルファス化した新生表面近傍の領域にある原子は、本接合時の加熱処理の際に、比較的低い熱エネルギーで拡散しやすく、比較的低温での本接合プロセスを実現することができると考えられる。
後述のように、表面活性化処理の後に親水化処理を行う場合には、親水化処理の際に形成される単位表面積当たりの水酸基（ＯＨ基）の数が増加すると考えられる。これに対し、従来のウェット処理による表面の不純物の除去工程後に化学的に親水化処理する場合には、所定の運動エネルギーを有する粒子の衝突に起因する新生表面の物理的変化がないので、本願発明の接合方法に係る表面活性化処理に続く親水化処理は、この点で従来の親水化処理とは根本的に異なると考えられる。
【００３７】
表面活性化処理に用いる粒子として、例えば、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）などの希ガス又は不活性ガスを採用することができる。これらの希ガスは、比較的大きい質量を有しているので、効率的に、スパッタリング現象を生じさせることができ、新生表面の結晶構造を乱すことも可能になると考えられる。
【００３８】
表面活性化処理に用いる粒子として、酸素のイオン、原子、分子などを採用することもできる。酸素イオン等を用いて表面活性化処理を行うことで、表面層を除去した後に新生表面上を酸化物の薄膜で覆うことが可能になる。新生表面上の酸化物の薄膜は、その後に親水化処理を行う場合は、水酸（ＯＨ）基の結合又は水又はＯＨ含有物質の付着の効率を高めると考えられる。また、新生表面上に形成された酸化物の薄膜は、被接合物の接触後に加熱などでエネルギーを与えることで、比較的容易に分解すると考えられる。
【００３９】
表面活性化される接合面に衝突させる粒子の運動エネルギーは、１ｅＶから２ｋｅＶであることが好ましく、更に５０ｅＶから２ｋｅＶであることが好ましい。上記の運動エネルギーにより、効率的に表面層におけるスパッタリング現象が効率的に生じる。除去すべき表面層の厚さ、材質などの性質、新生表面の材質などに応じて、上記運動エネルギーの範囲から所望の運動エネルギーの値を設定することもできる。
【００４０】
図１では、粒子ビーム源８は、真空チャンバ２内に、接合表面から離間した位置から、接合表面に向けて所定の運動エネルギーを有する粒子を放射するように配置されている。図１では、粒子ビーム源は、被接合物９１，９２が離れているときに、これらの表面にほぼ平行な方向に向かいながらも、ビームの進行方向に従ってビーム径が広がって、接合表面を照射するように、粒子ビーム９を放射するように構成されている。
【００４１】
粒子ビーム源８は、例えば作動時の真空度が１Ｐａ（パスカル）以下の比較的清浄な雰囲気中で作動する。粒子ビーム源８が作動する前のバックグラウンド圧力は、１×１０−２Ｐａ（パスカル）であることが好ましく、１×１０−５Ｐａ（パスカル）であることが更に好ましい。これにより、表面活性化処理中の雰囲気に存在する不純物の量を低減させ、表面活性化処理後に、新生表面の不要な酸化や新生表面への不純物の付着などを防ぐことができる。さらに、粒子ビーム源８は、比較的高い加速電圧を印加することができるので、高い運動エネルギーを粒子に付与することができる。したがって、効率良く表面層の除去及び新生表面のアモルファス化を行うことができると考えられる。
【００４２】
比較的高い真空に引くために真空ポンプ５の作動により、接合表面の表面層から除去された物質が効率よく雰囲気（真空チャンバ２）外へ排気される。すなわち、露出された新生表面へ再び付着し汚染するような、望ましくない物質が雰囲気外へ効率よく排気される。
【００４３】
粒子ビーム源８が放射する粒子ビーム９は、イオンで構成されても、中性原子で構成されても、またこれらの混合粒子でもよい。すなわち、粒子ビーム源８は、イオンビーム源であっても中性原子ビーム源であってもよい。中性原子を放出するためには、例えばイオンを所定の運動エネルギーを与えて加速させた後に、電子雲などを通過させることで中性化するような構成を使用してもよい。このような加速されたイオンの中性化は、与えら得た所定の運動エネルギーをほぼ失うことなく行われうる。所定の運動エネルギーを有する粒子を放射する粒子ビーム源８として、冷陰極型、熱陰極型、ＰＩＧ（Ｐｅｎｎｉｎｇ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｇａｕｇｅ）型、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）型の粒子ビーム源、あるいはクラスターイオン源などが採用されうる。
【００４４】
＜相対移動手段＞
図１では、接合装置１は、相対移動手段として、基板９１を保持するステージ１２と、基板９１と接合される部品９２をＺ軸昇降駆動機構２６によってＺ方向に移動（昇降）させるように構成されたヘッド２２とを有している。したがって、接合装置１は、ヘッド２２に保持された部品（被接合物）９２とステージ１２に保持された基板９１とを接合し、当該部品９２を当該基板９１に実装する実装装置であるとも表現される。
【００４５】
両被接合物９１，９２は、ヘッド２２（加圧部材とも称する）の加圧面２２ｆ（図３参照）とステージ１２（加圧部材とも称する）の加圧面１２ｆとの間に介装される。具体的には、上側の被接合物９２は、ヘッド２２（より詳細にはその先端部に設けられた静電チャックあるいは機械式チャック等）によって保持される。同様に、下側の被接合物９１は、当該ステージ１２（より詳細にはその先端部に設けられた静電チャックあるいは機械式チャック等）によって保持される。
【００４６】
ヘッド２２は、また、ステージ１２とヘッド２２とがＺ方向に相対的に移動することによって、ステージ１２に保持された被接合物９１とヘッド２２に保持された被接合物９２とが接触し、分離し、又は所定の距離を保つ位置に設定するように構成されている。
【００４７】
なお、Ｚ軸昇降駆動機構２６は、被接合物９１，９２が接触されたとき、又はされている間に、これらを押し付けるように力又は圧力を掛けることができるように構成されている。さらに、Ｚ軸昇降駆動機構２６は、複数の圧力検出センサ（ロードセル等）２９，３２（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）により検出された信号に基づいて、接合時の加圧力を制御することも可能である。
【００４８】
＜加熱機構＞
ヘッド２２は、当該ヘッド２２に内蔵されたヒータ２２ｈによって加熱され、ヘッド２２に保持された被接合物９２の温度を調整することができる。同様に、ステージ１２は、当該ステージ１２に内蔵されたヒータ１２ｈによって加熱され、ステージ１２上の被接合物９１の温度を調整することができる。また、ヘッド２２は、当該ヘッド２２に内蔵された空冷式の冷却装置等によって当該ヘッド２２自身を室温ＴＨ１付近にまで急速に冷却することもできる。ステージ１２も同様である。ヒータ１２ｈ，２２ｈ（特に２２ｈ）は、金属バンプ９４を加熱または冷却する加熱冷却手段として機能する。
【００４９】
＜アライメント手段＞
接合装置１は、アラインメント手段として、ヘッド２２を支持して、Ｘ方向およびＹ方向（水平平面に平行な２つの並進方向）に移動（並進移動）させるアライメントテーブル２３と、θ方向（Ｚ軸に平行な軸周りの回転方向）に回転させる回転駆動機構２５とを有する。
【００５０】
ヘッド２２は、後述する位置認識部２８による位置検出結果等に基づいてアライメントテーブル２３および回転駆動機構２５によって駆動され、Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向におけるアライメント動作が実行される。このように、鉛直方向（Ｚ方向）に垂直な平面に沿った各方向（Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向）（端的に言えば水平方向）において、ステージ１２とヘッド２２とが相対的に移動することによって、ステージ１２に保持された被接合物９１とヘッド２２に保持された被接合物９２とが水平方向においてアライメントされる。
【００５１】
これらのヘッド２２およびステージ１２は、いずれも、真空チャンバ２内において、移動可能に設置されている。
【００５２】
なお、図２のように、ステージ１２は、スライド移動機構１４（図２参照）によってＸ方向に移動（並進移動）可能に構成されてもよい。ステージ１２は、図２における比較的左側の待機位置（位置ＰＧ１付近）と比較的右側の接合位置（ヘッド２２直下の位置ＰＧ２付近）との間でＸ方向において移動する。スライド移動機構１４は高精度の位置検出器（リニアスケール）を有しており、ステージ１２は高精度に位置決めされる。
【００５３】
また、図２のように、ステージ１２がスライド可能に構成されている場合には、被接合物の接合面近傍に比較的広い空間が確保できる。そこで、各々接合面に対して表面活性化を行うようにビーム照射部（粒子ビーム源）８を設けてもよい。したがって、これらのビーム照射部８は、ビームの照射方向が接合面に対して傾きを有するように配置されていてもよい。これにより、粒子ビームの接合面の法線方向の運動量を上げることができるので、効果的な活性化、又は効果的な表面層の除去と新生表面のアモルファス化が可能になる。
【００５４】
＜加圧機構＞
なお、ヘッド２２は、Ｚ軸昇降駆動機構２６によって、ステージ１２に保持された被接合物９１とヘッド２２に保持された被接合物９２とが接触している際に、加圧するように構成されてもよい。Ｚ軸昇降駆動機構２６は、複数の圧力検出センサ（ロードセル等）２９，３２（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）により検出された信号に基づいて、接合時の加圧力を制御することも可能である。
【００５５】
図３は、ステージ１２およびヘッド２２付近を示す概略斜視図である。なお、図３においては、図示の簡略化のため、ステージ１２およびヘッド２２等は概略形状（略円柱形状）で示されている。
【００５６】
図３にも示すように、接合装置１は、３つのピエゾアクチュエータ３１（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ）と３つの圧力検出センサ３２（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）とをさらに備えている。
【００５７】
３つのピエゾアクチュエータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃと３つの圧力検出センサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃとは、ヘッド２２とアライメントテーブル２３との間に設けられている。詳細には、３つのピエゾアクチュエータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、ヘッド２２の上面において互いに異なる位置（非同一直線上の３つの位置）において固定されている。より詳細には、３つのピエゾアクチュエータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、略円柱状のヘッド２２の略円形上面内の外周部付近において略等間隔で配置されている。また、３つの圧力検出センサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、対応する各ピエゾアクチュエータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃの上端面とアライメントテーブル２３の下面とを接続している。換言すれば、３つの圧力検出センサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、ヘッド２２の加圧面に平行な平面内における３つの独立した位置（非同一直線上の位置）に配置されている。
【００５８】
３つのピエゾアクチュエータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、互いに独立して、Ｚ方向に伸縮可能であり、ヘッド２２の姿勢（詳細には２軸周り（例えばＸ軸周りおよびＹ軸周り）の姿勢角度）および位置（詳細にはＺ方向の位置）を微調整することが可能である。また、３つの圧力検出センサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、ヘッド２２の下面（加圧面）２２ｆに平行な平面内における３つの位置（非同一直線上の位置）での加圧力を測定することができる。各位置での加圧力を均等化するように３つのピエゾアクチュエータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃを駆動することにより、ヘッド２２の下面２２ｆ（図３参照）とステージ１２の上面（加圧面）１２ｆとを平行に維持して、両被接合物９１，９２を接合することが可能である。
【００５９】
＜位置認識部（位置ずれ測定手段）＞
図１に示すように、接合装置１は、位置ずれ測定手段として、被接合物９１，９２の水平位置（詳細にはＸ，Ｙ，θ）を認識する位置認識部２８を備えている。
【００６０】
図１および図２に示すように、位置認識部２８は、被接合物等に関する光像を画像データとして取得する撮像部（カメラ）２８Ｌ，２８Ｍ，２８Ｎを有する。撮像部２８Ｌ，２８Ｍ，２８Ｎは、それぞれ、同軸照明系を有している。なお、撮像部２８Ｍ，２８Ｎの各同軸照明系の光源としては、両被接合物９１，９２およびステージ１２等を透過する光（例えば赤外光）が用いられる。
【００６１】
ここにおいて、図４および図５に示すように、両被接合物９１，９２には、それぞれ、位置合わせ用のマーク（以下、アライメントマークなどとも称する）ＭＫが付されている。例えば、一方の被接合物９１に２つのアライメントマークＭＫ１ａ，ＭＫ１ｂ（図４参照）が設けられ、他方の被接合物９２にも２つのアライメントマークＭＫ２ａ，ＭＫ２ｂ（図５参照）が設けられる。
【００６２】
両被接合物９１，９２の位置合わせ動作（アライメント動作）は、位置認識部（カメラ等）２８により、両被接合物９１，９２に付された各アライメントマークＭＫの位置を認識することによって実行される。
【００６３】
例えば、図２に示すように、位置認識部２８の撮像部２８Ｌは、位置ＰＧ１に存在する被接合物９１の光像を画像データとして取得する。具体的には、真空チャンバ２の外部上方に配置された光源から出射された光は、真空チャンバ２の窓部２ａを透過して被接合物９１（位置ＰＧ１）に到達して反射される。そして、被接合物９１で反射された光は、再び真空チャンバ２の窓部２ａを透過して進行し、撮像部２８Ｌに到達する。このようにして、撮像部２８Ｌは、被接合物９１に関する光像を画像データとして取得する。そして、撮像部２８Ｌは、当該画像データに基づいてアライメントマークＭＫ１（ＭＫ１ａ等）を抽出するとともに、当該アライメントマークＭＫ１の位置を認識し、ひいては被接合物９１の位置を認識する。
【００６４】
同様に、位置認識部２８の撮像部２８Ｍは、位置ＰＧ２に存在する被接合物９２の光像を画像データとして取得する。具体的には、真空チャンバ２の外部下方に配置された光源から出射された光は、真空チャンバ２の窓部２ｂを透過して被接合物９２（位置ＰＧ２）に到達して反射される。そして、被接合物９２（詳細にはその一部）で反射された光は、再び真空チャンバ２の窓部２ｂを透過して進行し、撮像部２８Ｍに到達する。このようにして、撮像部２８Ｍは、被接合物９２に関する光像を画像データとして取得する。また、撮像部２８Ｍは、当該画像データに基づいてアライメントマークＭＫ２（ＭＫ２ａ等）を抽出するとともに、当該アライメントマークＭＫ２の位置を認識し、ひいては被接合物９２の位置を認識する。
【００６５】
このように、被接合物９１が位置ＰＧ１付近に存在する状態において撮像部２８Ｌによる撮影画像ＧＬが取得され、被接合物９２が位置ＰＧ２付近に存在する状態において撮像部２８Ｍによる撮影画像ＧＭが取得される。その後、ステージ１２がスライド移動機構１４によってＸ方向に移動されることに伴って、被接合物９１が位置ＰＧ２付近へとＸ方向に移動される。
【００６６】
このとき、接合装置１は、各画像ＧＬ，ＧＭに基づいて、各被接合物９１，９２の基準位置からのずれ量をそれぞれ求めておく。そして、接合装置１は、当該ずれ量に基づいて、被接合物９１のＸ方向の移動量を調整するとともに、被接合物９２のＹ方向位置等をも調整する。これにより、被接合物９１が位置ＰＧ２に移動して、両被接合物９１，９２が離間して対向する状態において、両被接合物９１，９２の水平方向における相対位置関係はほぼ正しい状態になる。このような大まかな位置合わせ動作をラフアライメントとも称する。あるいは、当該位置合わせ動作は、後述するような更に精緻なアライメント動作（ファインアライメント動作とも称する）の前に行われるアライメント動作であることから、プリアライメント動作とも称される。
【００６７】
また、後述するように、位置認識部２８は、ファインアライメント動作のための位置測定動作を実行することが可能である。具体的には、位置認識部２８は、両被接合物９１，９２が対向する状態において、撮像部２８Ｍ，２８Ｎの各同軸照明系から出射された照明光の透過光および反射光に関する撮影画像（画像データ）ＧＡを用いて、両被接合物９１，９２の位置を認識することもできる。換言すれば、両被接合物９１，９２の位置合わせ動作（ファインアライメント動作）は、当該位置認識部（カメラ等）２８により、両被接合物９１，９２に付された２組のアライメントマーク（ＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ），（ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂ）の位置を同時に認識することによって実行される。
【００６８】
より詳細には、図１に示すように、撮像部２８Ｍにおける同軸照明系の光源（不図示）から出射された光は、ミラー２８ｅで反射されてその進行方向が変更され上方に進行する。当該光は、さらに、窓部２ｂ（図１）および両被接合物９１，９２の一部（あるいは全部）を透過した後に両被接合物９１，９２の各マークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａで反射されると、今度は逆向き（下向き）に進行する。そして、再び、窓部２ｂを透過してミラー２８ｅで反射されて、その進行方向が左向きに変更され、撮像部２８Ｍ内の撮像素子に到達する。位置認識部２８は、このようにして両被接合物９１，９２に関する光像（マークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａを含む画像）を撮影画像ＧＡａ（図６参照）として取得し、当該画像ＧＡａに基づいて両被接合物９１，９２に付された或る１組のマーク（ＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ）の位置を認識するとともに、当該１組のマーク（ＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ）相互間の位置ずれ量（Δｘａ，Δｙａ）を求める（図７参照）。図７は、１組のマークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａが互いにずれている状態を示す図である。
【００６９】
同様に、撮像部２８Ｎにおける同軸照明系の光源（不図示）から出射された光は、ミラー２８ｆで反射されてその進行方向が変更され上方に進行する。当該光は、さらに、窓部２ｂ（図１）および両被接合物９１，９２の一部あるいは全部を透過した後に両被接合物９１，９２の各マークＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂで反射されると、今度は逆向き（下向き）に進行する。そして、再び、窓部２ｂを透過してミラー２８ｆで反射されて、その進行方向が右向きに変更され、撮像部２８Ｎ内の撮像素子に到達する。位置認識部２８は、このようにして両被接合物９１，９２に関する光像（マークＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂを含む画像）を撮影画像ＧＡｂ（図６参照）として取得し、当該画像ＧＡｂに基づいて両被接合物９１，９２に付された他の１組のマーク（ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂ）の位置を認識するとともに、当該１組のマーク（ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂ）相互間の位置ずれ量（Δｘｂ，Δｙｂ）を求める。なお、ここでは、撮像部２８Ｍ，２８Ｎによる撮影画像ＧＡａ，ＧＡｂの撮影動作は、ほぼ同時に実行される。
【００７０】
その後、位置認識部２８は、これら２組のマークの位置ずれ量（Δｘａ，Δｙａ），（Δｘｂ，Δｙｂ）と２組のマークの幾何学的関係とに基づいて、Ｘ方向、Ｙ方向およびθ方向における両被接合物９１，９２の相対的ずれ量ΔＤ（詳細にはΔｘ，Δｙ，Δθ）を算出する。そして、位置認識部２８により認識された当該相対的ずれ量ΔＤが低減されるように、ヘッド２２が２つの並進方向（Ｘ方向およびＹ方向）と回転方向（θ方向）とに駆動される。これにより、両被接合物９１，９２が相対的に移動され、上記の位置ずれ量ΔＤが補正される。
【００７１】
このようにして、鉛直方向（Ｚ方向）に垂直な平面（水平平面）内における位置ずれ量ΔＤ（詳細にはΔｘ，Δｙ，Δθ）が測定され、当該位置ずれ量ΔＤを補正するアライメント動作（ファインアライメント動作）が実行される。後述するように、位置ずれ量ΔＤの測定動作は、両被接合物９１，９２の非接触状態において実行されるとともに、両被接合物９１，９２の接触状態においても実行される。
【００７２】
なお、ここでは、２つのカメラ２８Ｍ，２８Ｎを用いて、２つの撮影画像ＧＡａ，ＧＡｂを並列的に（ほぼ同時に）撮影して取得する場合を例示するが、これに限定されない。たとえば、１つのカメラ２８ＭをＸ方向および／またはＹ方向に移動することによって、各撮影画像ＧＡａ，ＧＡｂを逐次的に撮影して取得するようにしてもよい。
【００７３】
＜親水化処理手段＞
接合装置１は、表面活性化処理が行われた接合面に対して親水化処理を行う親水化処理手段を備えていてもよい。図１では、親水化処理手段は、水ガス発生装置４１と、弁４２と水ガス供給管４３とを有するように構成されている。表面活性化された接合表面の新生表面を、酸化雰囲気に曝さないように、又は非酸化雰囲気内に保ったまま、親水化させることができる。
【００７４】
本実施形態に係る親水化処理は、真空チャンバ２内部、すなわち表面活性化された接合表面に水等を供給することにより行われる。当該水等の供給は、上記表面活性化された接合表面の周りの雰囲気に、気体の水（Ｈ２Ｏ）を導入することで行われる。当該気体状の水は、水ガス発生装置４１よって、キャリアガスであるアルゴン（Ａｒ）を泡状にして通過させること（バブリング）で、気体状の水がキャリアガスに混合されて、弁４２により所望の流量に制御されて、水ガス供給管４３を通って、真空チャンバ２内に導入される。
【００７５】
なお、この際のキャリアガスは、アルゴン（Ａｒ）に限られず、例えば、窒素（Ｎ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、酸素（Ｏ２）などであってもよい。
【００７６】
また、表面活性化された接合面の周りの雰囲気への水の導入は、気体状で（ガス状で、又は水蒸気として）導入されても、液体状（霧状）で導入されてもよい。さらに、水等の付着の他の態様として、上述のようにラジカルやイオン化されたＯＨなどを付着させてもよい。しかし、水等の導入方法はこれらに限定されない。
【００７７】
親水化処理では、表面活性化処理が行われた接合表面に、水や、水酸化物、水酸化イオン（ＯＨ−）、又はヒドロシキルラジカル（・ＯＨ）など、又はＯＨで表記される物質のイオンやラジカル（以降、これらを「水等」とも呼ぶ。）などのＯＨ含有物質を付着させて、接合表面上に水酸基（ＯＨ基）で終端化（Ｍ−ＯＨ）されている層が形成される。本願において、親水化処理工程で、表面活性化処理が行われた接合表面の付着される物質を、「水又はＯＨ含有物質」、これらを総称して「水等」、又はより簡略に「水」と呼ぶことがあるが、これらの表記は、上記の物質を総称するものであり、「水（Ｈ２Ｏ）」に限られるものではない。
【００７８】
親水化処理により、接合面上に酸化物が形成されることもある。しかし、表面活性化処理後、連続して水等を付着させることで、不純物の付着のない新生表面上に直に水酸（ＯＨ）基を形成することができ、さらに水等を付着させることで、その水酸（ＯＨ）基上に水分子が付着していくことになる。この酸化物は、比較的コントロールされている（例えば、厚さが数ｎｍ又は数原子層以下）ので、特に電気的特性を悪化させるようなものではない。貼り合わせ後の加熱処理により、金属材料内で吸収され、又は水として接合界面から外側へ逃げるなどして、消滅あるいは減少させることも可能である。したがって、この場合、基板との間の接合界面を介した導電性には実用上の問題が生じることはほぼないと考えられる。
【００７９】
表面活性化された接合表面の周りの雰囲気の湿度を制御することで、親水化処理の工程を制御することができる。当該湿度は、相対湿度として計算しても、絶対湿度として計算してもよく、又は他の定義を採用してもよい。
【００８０】
水の導入は、接合表面の周りの雰囲気における相対湿度を１０％から９０％となるように制御することが好ましい。
【００８１】
たとえば、窒素（Ｎ２）又は酸素（Ｏ２）をキャリアガスとして気体状の水を導入する場合、上記チャンバ内の全圧を９．０ｘ１０４Ｐａ（パスカル）、すなわち０．８９ａｔｍ（アトム）とし、チャンバ内での気体状の水の量を、容積絶対湿度で８．６ｇ／ｍ３（グラム／立方メートル）又は１８．５ｇ／ｍ３（グラム／立方メートル）、２３℃（摂氏２３度）の相対湿度でそれぞれ４３％又は９１％となるように制御することができる。また例えば、銅（Ｃｕ）を、容積絶対湿度で、５ｇ／ｍ３（グラム／立方メートル）から２０ｇ／ｍ３（グラム／立方メートル）の気体状の水を含む雰囲気に曝すと、２ｎｍ（ナノメートル）から１４ｎｍ（ナノメートル）程度の酸化銅の層が形成されると想定される。
【００８２】
また、真空チャンバ２内の酸素（Ｏ２）の雰囲気中濃度を１０％としてもよい。
【００８３】
親水化処理は、表面活性化処理された接合表面を大気に曝すことなく、当該接合表面に水を供給することが好ましい。例えば、表面活性化処理を行うチャンバと親水化処理を行うチャンバとを同一とするように構成されていてもよい。また、表面活性化処理を行うチャンバと親水化処理を行うチャンバとは、表面がそれらの間を大気に曝されることなく搬送されるように連結されて構成されていてもよい。これらの構成を採用して、表面活性化処理された接合表面を大気に曝さないことで、接合表面の望ましくない酸化や、接合表面への不純物などの付着などを防ぐとともに、親水化処理をより容易に制御することができ、効率よく表面活性化処理の後に親水化処理を続けて実行することができる。
【００８４】
上記のように、親水化処理により形成された水酸化物層又は当該水酸化物層上に形成された水の層には、大気中の存在する酸素との接触による接合表面の酸化を最低限に抑制する働きがあると考えられる。
【００８５】
これにより、親水化処理が完了した接合表面は、比較的安定であり、接合の接触までの時間を長く設定しても、酸化されにくい。また、接合表面が水酸（ＯＨ）基で覆われ、又はさらにその上に形成された水の層で覆われているので、炭素などの不純物と直接金属表面との結合が防止される。
【００８６】
また、親水化処理は、水（Ｈ２Ｏ）等の分子やクラスターなどを加速して、接合面に向けて放射することで行ってもよい。水（Ｈ２Ｏ）等の加速に、上記表面活性化処理に用いる粒子ビーム源などを使用してもよい。この場合、上記バブリングなどで生成したキャリアガスと水（Ｈ２Ｏ）等との混合ガスを、上記粒子ビーム源に導入することにより、水の粒子ビームを発生させ、親水化処理すべき接合面に向けて照射することができる。
【００８７】
親水化処理は、水等の付着を複数回行うように構成されてもよく、異なる親水化処理を組み合わせて行うように構成されてもよい。
【００８８】
接合装置１は、更に、位置ずれ測定手段からの情報に応じて、相対移動手段に、第１の被接合物と第２の被接合物との相対移動及びその移動量を指令し、アラインメント手段に、所定の補正量を第１の被接合物と第２の被接合物とを接合表面の面内方向に移動させるように指令し、所定の場合に表面活性化手段に、表面活性化処理を行うように指令する制御手段を備えていてもよい（図示せず）。たとえば、当該制御手段は、接触状態において測定された位置ずれが許容誤差範囲を超えている場合には、位置ずれ測定手段により測定された位置ずれが許容誤差範囲以下になるまで、相対移動手段に、第１の被接合物と第２の被接合物とを分離し離間位置に位置決めさせ、アラインメント手段に、接合表面の面内方向の位置ずれを補正するように、第１の被接合物と第２の被接合物とを接合表面の面内方向に移動させ、再び、相対移動手段に、第１の被接合物と第２の被接合物とを接触位置に位置決めさせることを繰り返し、接触状態において測定された位置ずれが許容誤差範囲内である場合には、相対移動手段に、第１の被接合物と第２の被接合物とを分離し離間位置に位置決めさせ、表面活性化処理手段に、接合面に対して表面活性化処理をさせ、当該表面活性化処理が完了したら、相対移動手段に第１の被接合物と第２の被接合物とを接触位置へ移動させて、接合をさせるように構成されていてもよい。この制御手段は、コンピュータを含んでいてもよく、さらには、上記の制御を実行させるためのプログラムを含んでいてもよい。
【００８９】
＜変形例：プラズマによる表面活性化処理＞
なお、図２３に示すように、表面活性化処理手段として、プラズマ発生装置８ｂが用いられてもよい。
【００９０】
ステージ１２とヘッド２２の内部に電極を設け（図示せず）、これらに接続された交流電源を用いて電極に交番電圧を印加することができる。交流電源は、ガスの種類や圧力に応じて適切な周波数の交番電界、たとえば高周波電界又はＲＦ周波数で作動し、ステージ１２とヘッド２２との間の空間に、プラズマを発生させることができる。
【００９１】
これにより、ステージ１２とヘッド２２との間の空間に導入されたガスが、プラズマ化される。発生したプラズマ９ｂ中の電離した粒子の陽イオンを、上記電圧により接表面に向けて加速させることで、所定の運動エネルギーを与えることができる。プラズマ９ｂは数パスカル（Ｐａ）程度の低真空度の雰囲気で発生させることができるので、真空システムを簡易化でき、かつ真空引きなどの工程を短縮化することができる。
【００９２】
交番電圧には直流電圧成分が含まれていても良い。また、ステージ１２とヘッド２２との電極のいずれか一方が接地されていることが好ましい。さらには、接地される電極を交替することにより、交互に、加速された粒子が効率よく衝突される接合表面を一方から他方へと変えることができるので、それぞれの接合表面に対して適切な表面活性化処理を行うことができる。
【００９３】
＜１−２．接合動作＞
つぎに、第１実施形態に係る接合方法について、図８に示すフローチャートを参照しながら説明する。ステップＳ１３において、被接合物９１，９２がＺ軸昇降駆動機構によって接触され、ステップＳ１４において、被接合物９１，９２間の位置ずれΔＤ（Δｘ，Δｙ，Δθ）が測定され、ステップＳ１５において、測定された位置ずれΔＤが誤差許容範囲に入っているか、超えているかが判断される。ΔＤが誤差許容範囲に入っている場合には、ステップＳ１８に進み、被接合物９１，９２が分離され、ステップＳ１９で、被接合物９１，９２の接合表面に対して表面活性化処理が行われ、ステップＳ２０で表面活性化処理が行われた被接合物９１，９２は接触されて、接合される。
【００９４】
まず、図８に示すフローチャートのステップを行う前に実行してもよい動作について説明し、その後で、ステップＳ１３からＳ２０について説明する。
【００９５】
上述のプリアライメント動作（ラフアライメント動作）後においては、両被接合物９１，９２は、非接触状態で対向配置されている。その後、非接触状態におけるファインアライメント動作（上述）がさらに実行される。
【００９６】
具体的には、ステップＳ１１において、まず、非接触状態における両被接合物９１，９２（図９参照）の撮影画像ＧＡａ，ＧＡｂ（図６参照）が取得される。そして、当該２つの撮影画像ＧＡａ，ＧＡｂに基づいて両被接合物９１，９２のＸ方向、Ｙ方向およびθ方向の位置ずれ量（Δｘ，Δｙ，Δθ）がそれぞれ求められる。
【００９７】
詳細には、Ｚ方向に離間した両マークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａを同時に読み取った画像ＧＡａに基づきベクトル相関法を用いてずれ量（Δｘａ，Δｙａ）が算出される。同様に、Ｚ方向に離間した両マークＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂを同時に読み取った画像ＧＡｂに基づきベクトル相関法を用いてずれ量（Δｘｂ，Δｙｂ）が算出される。そして、当該ずれ量（Δｘａ，Δｙａ），（Δｘｂ，Δｙｂ）に基づいて、両被接合物９１，９２の水平方向における位置ずれ量（Δｘ，Δｙ，Δθ）が測定される。なお、後述するように、Ｚ方向に離間した両マークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａを含む画像ＧＡａをベクトル相関法を用いて解析することによれば、より高精度に位置を求めることが可能である。画像ＧＡｂについても同様である。
【００９８】
その後、ステップＳ１２において、当該位置ずれ量（Δｘ，Δｙ，Δθ）を補正すべく、両被接合物９１，９２が相対的に移動する。具体的には、ステージ１２が固定された状態において、ヘッド２２が位置ずれ量（Δｘ，Δｙ，Δθ）を解消するように、Ｘ方向、Ｙ方向およびθ方向に移動する。これにより、両被接合物９１，９２は、水平方向において、非常に高い精度（たとえば許容誤差が０．２マイクロメートル以内）でアライメントされる。図９は、このような状態を示す概念図である。すなわち、図９は、両被接合物９１，９２が水平方向において正しい位置関係を有している状態を示している。なお、図９においては、両被接合物９１，９２は、鉛直方向に離間して配置されており、両被接合物９１，９２は未だ接触していない。
【００９９】
本願発明は、上述のラフアラインメントやステップＳ１１及びＳ１２は行うことが好ましいが、必ずしも必要とするものではない。
【０１００】
次に、本願発明に係る接合方法に係るステップＳ１３からＳ２０について説明する。ステップＳ１３において、Ｚ軸昇降駆動機構２６を駆動することによって、ヘッド２２を下降させて、両被接合物９１，９２を接触させる（図１０参照）。図１０は、両被接合物９１，９２が、水平方向において正しい位置関係を有する状態で、接触している様子を示している。なお、このとき、圧力検出センサ２９等の検出結果に基づいて、両被接合物９１，９２の相互間の接触圧が所定値（たとえば０．１Ｎ／ｍｍ２）になるように調整される。
【０１０１】
しかしながら、このような接触動作後においては、実際には、図１３に示すように両被接合物９１，９２は正しい位置関係（図１０）からずれていることが多い。このような接触に伴う位置ずれは、仮に両被接合物９１，９２が接触前に正しい位置関係を有していたとしても、両被接合物９１，９２が接触する際に物理的な衝撃力が作用することなどに起因して生じ得る。
【０１０２】
また、特に、このような位置ずれは、次のような要因によって招来されることがある。具体的には、接触前の時点において、図９のような理想状態（平行配置状態）とは異なる状態（傾斜状態）で両被接合物９１，９２が配置されることがある。より詳細には、図１１に示すように、ステージ１２とヘッド２２との両者の平行度が十分ではなく、当該両者１２，２２（ひいては両被接合物９１，９２）が若干傾いて配置されることがある。
【０１０３】
そして、このような場合には、図１２に示すように、被接合物９２の下降に伴って、まず、所定方向における一端側（たとえば図の右側）において被接合物９２が被接合物９１に接触する。その後、当該接触部分での摺動動作を伴いながら被接合物９２が被接合物９１に対して水平方向（たとえば図の右側）に移動するとともに、被接合物９２が他端側（たとえば図の左側）においても下降する。このようにして、両被接合物９１，９２が徐々に平行状態に近づくように相対的な姿勢が変更されて、当該両被接合物９１，９２の接触面積が徐々に増大していく。なお、両被接合物９１，９２の接触動作および摺動動作は、より詳細には、被接合物９２の金属バンプ９４が、当該金属バンプ９４に対向する（被接合物９１の）パッド９３に接触しつつ移動することによって行われる。そして、このような動作の結果、図１３に示すように、両被接合物９１，９２が、水平方向における位置ずれを伴った状態で接触する。
【０１０４】
なお、ここでは、位置ずれの要因の一つとして、両被接合物９１，９２の傾斜配置を例示した。ただし、実際には、両被接合物９１，９２が傾斜していない場合にも種々の要因によって、上記のような位置ずれが生じ得る。
【０１０５】
上記のような接触後の位置ずれを解消することを企図して、この実施形態に係る接合装置１は、被接合物９１と被接合物９２とが接触した状態において、両被接合物９１，９２の水平方向における位置ずれを測定する。そして、当該接合装置１は、当該位置ずれを補正して両被接合物の位置合わせを行う。このような動作によれば、両被接合物９１，９２を水平方向において更に正確に位置決めした状態で、当該両被接合物９１，９２を接合することが可能である。
【０１０６】
具体的には、まず、ステップＳ１４（図８）において、「接触状態」（図１３）における両被接合物９１，９２の撮影画像ＧＡａ，ＧＡｂ（図６参照）が取得される。そして、当該２つの撮影画像ＧＡａ，ＧＡｂに基づいて両被接合物９１，９２のＸ方向、Ｙ方向およびθ方向の位置ずれ量（Δｘ，Δｙ，Δθ）がそれぞれ測定される。
【０１０７】
ここにおいて、両被接合物９１，９２の接触状態（ステップＳ１４）においては、被接合物９１の表面上の凸部であるパッド９３と被接合物９２の表面上の凸部である金属バンプ９４とが接触している。一方、被接合物９１の表面上の非凸部に設けられたマークＭＫ１と被接合物９２の表面上の非凸部に設けられたマークＭＫ２とは、図９（あるいは図１１）等に示すように、Ｚ方向において離間して配置されている。
【０１０８】
そして、このステップＳ１４においても、ステップＳ１１と同様に、Ｚ方向に離間した両マークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａを同時に読み取った画像ＧＡａに基づきベクトル相関法を用いてずれ量（Δｘａ，Δｙａ）が算出される。同様に、Ｚ方向に離間した両マークＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂを同時に読み取った画像ＧＡｂに基づきベクトル相関法を用いてずれ量（Δｘｂ，Δｙｂ）が算出される。そして、ずれ量（Δｘａ，Δｙａ），（Δｘｂ，Δｙｂ）に基づいて、両被接合物９１，９２の水平方向における位置ずれ量（Δｘ，Δｙ，Δθ）が測定される。
【０１０９】
その後、ステップＳ１５において、当該位置ずれ量が許容誤差範囲内に収まっていないと判定されると、ステップＳ１６に進む。なお、位置ずれ量が所定の許容誤差範囲内に収まっているか否かは、たとえば、３つの位置ずれ量（Δｘ，Δｙ，Δθ）の全てがそれぞれの許容誤差範囲に収まっている旨の条件を充足するか否かに基づいて判定されればよい。
【０１１０】
ステップＳ１６においては、両被接合物９１，９２がＺ方向において相対的に離れる向きに移動され、両被接合物９１，９２の接触状態が一旦解除される（図１４参照）。詳細には、ヘッド２２が上昇されることによって、両被接合物９１，９２の接触状態が解除される。
【０１１１】
そして、ステップＳ１７において、両被接合物９１，９２の非接触状態、すなわち両被接合物９１，９２が水平方向において自由に移動可能な状態にて、両被接合物９１，９２が当該位置ずれ量（Δｘ，Δｙ，Δθ）を補正すべく相対的に移動され、位置合わせ動作（アライメント動作）が実行される（図１４参照）。具体的には、ステージ１２が固定された状態において、ヘッド２２が、位置ずれ量（Δｘ，Δｙ，Δθ）を解消するように、Ｘ方向、Ｙ方向およびθ方向に移動する（図１４の左向き矢印参照）。
【０１１２】
その後、ステップＳ１３に戻り、接合装置１は、Ｚ軸昇降駆動機構２６を駆動して、ヘッド２２を下降させ、両被接合物９１，９２を再度接触させる。
【０１１３】
そして、ステップＳ１４の動作、すなわち接触状態における両被接合物９１，９２の位置ずれ測定動作が再度実行され、ステップＳ１５に進む。
【０１１４】
上記のような動作（特に、接触状態における位置ずれ測定動作、および位置ずれを補正する補正動作）が、１回、あるいは所定周期（たとえば１秒）間隔等で複数回繰り返し実行されることによれば、両被接合物９１，９２相互間における接触動作自体に起因する位置ずれが低減される。したがって、両被接合物９１，９２は、接触後の最終状態においても、水平方向において非常に高い精度（たとえば許容誤差が０．２マイクロメートル（μｍ）以内）でアライメントされる（図１０参照）。
【０１１５】
そして、ステップＳ１５において、両被接合物９１，９２の位置ずれが許容誤差範囲内に収まっていると判定されると、ステップＳ１８に進む。
【０１１６】
ステップ１８において、接触されていた両被接合物９１，９２が分離されて、各々が次の表面活性化処理が行われうる所定の位置に離間され、位置決めされる。図１の接合装置１では、ステージ１２は上下方向（Ｚ方向）には動かずに、ヘッド２２が上下方向（Ｚ方向）に移動する。
【０１１７】
ステップＳ１９において、両被接合物９１，９２の接合面に対して表面活性化処理が行われる。表面活性化処理手段として粒子ビーム源８を使用する場合には、所定のバックグラウンド圧力まで、真空引きされる。粒子ビームが放出される前の真空度は、１０−５Ｐａ以下であることが好ましい。この真空度では、真空引き前に存在した酸素や汚染物が排気され、かつ粒子ビーム源が効率的に作動される。粒子に与える運動エネルギーは５０ｅＶから２ｋｅＶであることが好ましい。この運動エネルギーにより、効率的に接合表面の表面層を除去し、かつ接合表面の新生表面を露出させ活性化させることができる。真空チャンバ２内の気圧が所定のバックグラウンド圧力に到達したならば、粒子ビーム源から粒子ビームを放出させる。表面活性化処理において粒子が放出されている間の真空度は、１Ｐａ以下であることが好ましい。上記の条件により、イオンビーム源又は中性原子ビーム源を用いて、さらに清浄かつ活性な接合表面を形成することができる。
【０１１８】
なお、真空引きは、表面活性化処理（ステップＳ１９）までに上記所定の真空度に到達するように行われればよい。したがって、ステップＳ１３又はステップＳ１１が行われる前に真空引きを開始してもよい。しかし、ステップＳ１３又はステップＳ１１は、真空引きの完了を待つ必要はない。ステップ１３からステップＳ１８までの間に真空引きを行うようにすることで、プロセス全体の時間が短縮される。
【０１１９】
表面活性化処理手段としてプラズマ発生装置８ｂを使用してもよい。例えば、プラズマ処理は、アルゴン（Ａｒ）をガスとし、プラズマ発生装置８ｂを駆動電力２５０Ｗで数分間の作動することで行うことができる。
【０１２０】
ステップＳ２０において、Ｚ軸昇降駆動機構２６を駆動して、表面活性化処理が行われた両被接合物９１，９２の接合表面同士を近づけ、接触させることで接合させる。接触により、表面活性化処理が行われた接合表面は比較的高い接合強度を有する接合界面を形成する。
【０１２１】
以上のように、この実施形態に係る動作によれば、表面活性化処理が行われる前に接触状態における実際の位置ずれが測定され、当該位置ずれを補正するアライメント動作が実行されるので、両被接合物９１，９２を非常に高精度にアライメントすることが可能である。この結果、両被接合物９１，９２等で構成されるデバイス（半導体デバイス）等が非常に精密に製造される。
【０１２２】
また、上記のステップＳ１１，Ｓ１４においては、上述したように、被接合物９１に付されたアライメントマークＭＫ１ａと被接合物９２に付されたアライメントマークＭＫ２ａとの双方を含む撮影画像ＧＡａが取得される（図４〜図６参照）。同様に、被接合物９１に付されたアライメントマークＭＫ１ｂと被接合物９２に付されたアライメントマークＭＫ２ｂとの双方を含む撮影画像ＧＡｂが取得される。そして、撮影画像ＧＡａ，ＧＡｂに基づいて両被接合物９１，９２の位置ずれが測定される。
【０１２３】
ここにおいて、位置測定用の撮影画像ＧＡａは、被接合物９１に付されたアライメントマークＭＫ１ａと被接合物９２に付されたアライメントマークＭＫ２ａとが同時に読み取られて取得された画像である。同様に、位置測定用の撮影画像ＧＡｂは、被接合物９１に付されたアライメントマークＭＫ１ｂと被接合物９２に付されたアライメントマークＭＫ２ｂとが同時に読み取られて取得された画像である。
【０１２４】
仮に２つのアライメントマークを２つの異なる画像でそれぞれ別個に読み取る場合には、当該２つの画像の座標系相互間のマッチング誤差等に起因する相対的な位置誤差が、２つのアライメントマークの位置ずれ検出時に生じ得る。たとえば、被接合物９１に付されたアライメントマークＭＫ１ａを画像ＧＣで取得し、被接合物９２に付されたアライメントマークＭＫ２ａを別の画像ＧＤで読み取る場合には、画像ＧＣにおける座標系と画像ＧＤにおける座標系とのマッチング誤差等に起因して、２つのアライメントマークのＭＫ１ａ，ＭＫ２ａの相互間のずれ量に誤差が生じ得る。特に、２つの画像ＧＣ，ＧＤが別個の時点で取得されるために、種々の振動等によって２つのアライメントマークのＭＫ１ａ，ＭＫ２ａの相対位置関係が正しく把握されず、誤差が生じることもある。
【０１２５】
一方、上記実施形態の態様によれば、撮影画像ＧＡａは、両被接合物９１，９２に付されたアライメントマークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａを同時に読み取って取得された画像である。したがって、当該画像ＧＡａを用いることによれば、上記のような誤差の発生を防止できる。画像ＧＡｂに関しても同様である。
【０１２６】
また、上記実施形態では、ステップＳ１１，Ｓ１４において、両アライメントマークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａをＺ方向に離間させた状態で撮影画像ＧＡａが取得され、撮影画像ＧＡａ内の両アライメントマークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａに対応する部分のエッジがベクトル相関法により検出される。
【０１２７】
図１５は、ぼけの無い状態で取得されたマークＭＫ１ａの撮影画像（円形形状）を示す概念図であり、図１６は、ぼけを伴って取得されたマークＭＫ１ａの撮影画像（円形形状）を示す概念図である。本実施形態に係るベクトル相関法においては、エッジ図形の特徴量（たとえばエッジ部分での濃淡情報（濃淡の傾斜方向））がベクトル化された状態で取得される。そして、両マークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａの画像に関するエッジ部分でのベクトルの「向き」の情報が主に用いられて比較動作が実行される。そのため、両マークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａの画像を画素単位で比較する場合に比べて、画像のぼけ具合による影響が低減される。
【０１２８】
このように、ベクトル相関法を用いることによれば、画像のぼけ具合による影響を低減することが可能であり、アライメントマークの位置を精度良く検出することができる。なお、撮影画像ＧＡｂにおいても同様である。
【０１２９】
また、上記実施形態の撮像部２８Ｍ，２８Ｎは、それぞれ、物体からの光の結像位置を調節する焦点位置調節機構を有している。焦点位置調節機構は、撮影レンズのレンズ位置を移動させ、所定の被写体距離に存在する物体からの光を撮像面に結像させることによって、当該物体の像を合焦状態で撮影させることができる。そして、撮影画像ＧＡａ，ＧＡｂは、それぞれ、たとえば次のような合焦状態で取得される。
【０１３０】
具体的には、撮影画像ＧＡａは、アライメントマークＭＫ１ａのＺ方向位置ＰＺ１（ＰＺ１ａ）とアライメントマークＭＫ２ａのＺ方向位置ＰＺ２（ＰＺ２ａ）との間のＺ方向位置ＭＰ（図１７参照）の仮想物体からの光が撮像部２８Ｍの撮像面に結像する状態で、取得される。同様に、撮影画像ＧＡｂは、アライメントマークＭＫ１ｂのＺ方向位置ＰＺ１（ＰＺ１ｂ）とアライメントマークＭＫ２ｂのＺ方向位置ＰＺ２（ＰＺ２ｂ）との間のＺ方向位置ＭＰの仮想物体からの光が撮像部２８Ｍの撮像面に結像する状態で、取得される。
【０１３１】
このように、両アライメントマークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａの間（好ましくは中間（中央））に焦点を合わせることによれば、両アライメントマークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａのぼけ具合のバランスを図り（一方のぼけ具合が非常に大きくなることを防止し）、高精度に位置ずれを検出することが可能である。
【０１３２】
上記実施形態において、ステップＳ１３の接触動作が複数回繰り返し実行される場合には、両被接合物９１，９２の再接触動作（ステップＳ１３）に伴って、接合表面に存在している凹凸が平坦化されていく。そなわち、現実的に接合表面は表面粗さを有するが、接触する凸部は、比較的圧力を受けて塑性変形する。これを接触の度に繰り返すことで、接触点の数が増え、接合表面の表面粗さが減り、また接触しあう接合表面同士の形状が互いに合うようになって、実質的な接合面積が増大する。実質的な接合面積を増大させた後で、表面活性化処理を行い、接合表面同士を互いに接触させることで、接合強度の高い接合界面を形成することができる。また、１回のみの接触動作が行われる場合に比べて、比較的小さな圧力（接触圧）でも良好な接合が可能になる。
【０１３３】
したがって、接合表面の形成には、接合表面近傍での変形がし易い材料を使用することが好ましい。金属は、一般的に、上記の再接触動作（ステップＳ１３）により、表面が変形して微細構造が互いに合うようになじみ易いので、表面活性化処理後の接触の際の実質的な接合面積を大きくすることができる。これにより、接合界面で発生しやすい、ボイドの生成を減少させ、接合強度を上げて、かつ第１の被接合物と第２の被接合物との間の低効率を下げることができる。
【０１３４】
金属の中でも、塑性変形し易い金属、または柔らかい金属を用いることが更に好ましい。例えば、ビッカース硬度（Ｈｖ）が比較的小さい金属が好ましい。当該金属のビッカース硬度（Ｈｖ）が９０以下であることが更に好ましい。例えば、アルミニウム（Ａｌ）（Ｈｖ≒２５）、金（Ａｕ）（Ｈｖ≒２６）、銀（Ａｇ）（Ｈｖ≒２６）、銅（Ｃｕ）（Ｈｖ≒４６）、スズ―銀（Ｓｎ−Ａｇ）系合金、ハンダ材料などが好ましい。
【０１３５】
表面活性化処理後の接触（ステップＳ１９）の際に、接合界面に対して加圧してもよい。すなわち、接合表面同士が押される方向に圧力を加えるようにしてもよい。Ｓ１８までで高められた位置決め精度をほぼ保ちつつ、接合表面近傍の変形を促進させ、実質的な接合面積を上げることで、接合界面の強度を上げることができる。
【０１３６】
また、表面活性化処理後の接触（ステップＳ１９）の際に、接合界面を加熱してもよい。接触状態で加熱することで、接合界面近傍の原子が拡散して、実質的な接合面積を大きくして、接合強度を上げることができる。すなわち、接合表面同士が押される方向に圧力を加えるようにしてもよい。ステップＳ１８までで高められた位置決め精度をほぼ保ちつつ、接合表面近傍の変形を促進させ、実質的な接合面積を上げることで、接合界面の強度を上げることができる。例えば、接合表面が金属で形成されている場合には、加熱温度が当該金属の融点以下で加熱してもよい。これにより、上記原子の拡散が促進され、いわゆる固相拡散が生じるので、高温に敏感な部材が使用されている場合でも、比較的低い温度で、十分な接合強度を有する接合界面を形成することができる。例えば、金属の場合には、摂氏２００度（２００℃）程度で加熱してもよい。
【０１３７】
さらにまた、上記接触の際の加圧と加熱とを同時に行ってもよい。これにより、接合表面又は接合界面近傍での原子拡散を更に促進させるので、より効率的に、実質的な接合面積を増大させて接合強度を上げることができる。
【０１３８】
なお、接触時の加圧は、被接合物９１，９２又はこれらを支持するステージ１２、ヘッド２２に逆の電荷を与えることで、静電力を用いて、被接合物９１，９２の接合表面同士が押される方向に圧力を加えるように行われてもよい。
【０１３９】
静電力を用いて加圧する工程は、いわゆる陽極接合であってもよい。当該陽極接合は、被接合物９１，９２のいずれかをガラスで形成し、他方を金属材料やシリコン（Ｓｉ）などの半導体材料といった導体材料で形成し、これらを接触させ、接触中に、ガラスで形成した被接合物を陽極、導体材料で形成した被接合物を陰極として、これらに２００から１０００Ｖの電圧を印加することで行われうる。さらに、接触中に、被接触材料を摂氏２００度（２００℃）から摂氏５００度（５００℃）に加熱することが好ましい。陽極接合を行うことで、接合界面でのゴミやパーティクルによる隙間を伴うボイドを抑制することができる。
【０１４０】
＜２．第２実施形態＞
ステップＳ１３からステップＳ１７で行われた位置決めの後に加熱工程を行うと、被接合物を構成する部材の熱膨張により、接合工程の際の位置決め精度が低下する場合がある。したがって、ステップＳ１３における被接合物が接触する前に、すでに、ステップＳ３１において被接合物を所定の温度に加熱していることが好ましい。さらには、ステップＳ１９における接触するまで、当該所定の温度を維持していることが好ましい（図２４）。これにより、被接合物を加熱する場合でも、熱膨張に起因する位置決め精度の低下を回避又は抑制することができる。例えば、金属の場合には、当該温度を、摂氏２００度（２００℃）程度で維持するようにしてもよい。
【０１４１】
＜３．第３実施形態＞
第３実施形態は、第１実施形態の変形例である。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【０１４２】
本実施形態においては、接触後の位置ずれ測定に応じて平行度の調整動作をも実行する場合について例示する。
【０１４３】
上述したように、ステージ１２とヘッド２２との両者の接合表面間の平行度が図１０と比較して低く、当該両者１２，２２が傾いて配置され、ひいては両被接合物９１，９２が傾斜して（非平行状態で）配置されることがある。そして、このような傾斜に起因して、接触状態におけるずれ等が大きくなることがある。
【０１４４】
そこで、本実施形態においては、接触後の位置ずれ測定に応じて平行度の調整動作をも実行する。具体的には、図１８に示すように、接触後の位置ずれ測定（ステップＳ１４）に応じて、平行度の調整動作（ステップＳ２２）が１回のみ実行される。なお、図１８は、この第２実施形態に係る動作を示すフローチャートである。
【０１４５】
詳細には、ステップＳ１４の次のステップＳ２１において、平行度調整動作（ステップＳ２２）が既に実行されたか否かの判定動作が実行される。そして、平行度調整動作が実施済みである場合にはステップＳ２１からステップＳ１５に進み、平行度調整動作が未実施である場合にはステップＳ２１からステップＳ２２に進む。ここでは、まず、平行度調整動作が未実施でありステップＳ２２に進むものとする。
【０１４６】
図１９〜図２１は、平行度のずれを伴う状態での接触動作（ステップＳ１３）を示す概略図である。これらの図を参照しながら、ステップＳ２２の動作等について説明する。
【０１４７】
図１９（図１２も参照）に示すような右肩下がりの傾斜状態を有する被接合物９２が被接合物９１に対して図の右側において接触した後、その接触部分において摺動動作を伴いながら、両被接合物９１，９２の相互間の傾斜角度が低減されていき、当該両被接合物９１，９２が徐々に接触していく（図２０参照）。そして、最終的に、両被接合物９１，９２が互いに平行に配置されて接触する状態においては、図２１（図１３も参照）に示すように、両被接合物９１，９２の水平向における位置ずれは、値ΔＤに到達する。
【０１４８】
ここにおいて、非接触状態での位置ずれ測定動作（ステップＳ１１）においては誤差ΔＤ（ΔＤ０とも表記する）が全く存在しない（ΔＤ０＝０）と仮定すると、接触状態での位置ずれ測定動作（ステップＳ１４）における測定結果ΔＤ（ΔＤ１とも表記する）は、対向面の摺動動作に伴う位置ずれ量であると考えられる。このように、「非接触状態」における両被接合物９１，９２の位置ずれΔＤ０と「接触状態」における両被接合物９１，９２の位置ずれΔＤ１との差（ΔＤ１−ΔＤ０）は、両被接合物９１，９２の接触時における摺動動作に伴う位置ずれ量ＤＤであるとして求められる。
【０１４９】
また、このような水平方向の位置ずれ量ＤＤは、被接合物９２の傾斜角度、換言すれば、被接合物９２の端位置でのＺ方向ずれ量ΔＺとの間に所定の関係を有している。図２２は、位置ずれ量ＤＤとＺ方向変位量ΔＺとの関係を示す図である。なお、図２２の関係は、予め実験等によって求められればよい。
【０１５０】
具体的には、接触前における被接合物９２の所定位置（図の右端位置）でのＺ方向変位量（平行状態との比較変位）ΔＺが大きくなるにつれて、接触に伴う位置ずれ量ＤＤは大きくなる。換言すれば、被接合物９２の被接合物９１に対する傾斜角度が大きくなるにつれて、位置ずれ量ＤＤは大きくなる。すなわち、両被接合物９１，９２の接触前の傾斜角度が大きい程、両被接合物９１，９２は接触時に大きくずれる。
【０１５１】
この実施形態においては、ステップＳ２２において、位置ずれ量ＤＤと変位ΔＺとの関係（図２２）に基づいて、両被接合物９１，９２の平行度を調節する。具体的には、３つのピエゾアクチュエータ３１（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ）の伸縮量を適宜に調整することによって、Ｘ方向の一端側位置でのヘッド２２のＺ方向変位ΔＺが変更される。たとえばＸ方向において被接合物９２の右端位置をその左端位置に比べて値ΔＺ上昇させることによって、被接合物９２の両被接合物９１，９２に対する姿勢を変更する。Ｙ方向においても同様の姿勢調整動作を行えばよい。このように、位置ずれ量ＤＤに対応する変位ΔＺを解消するようにヘッド２２の姿勢を変更する。
【０１５２】
このようにして、ピエゾアクチュエータ３１を用いてヘッド２２の傾斜角度を変更することによって、ヘッド２２のステージ１２に対する平行度を調整する。この結果、両被接合物９１，９２の非接触状態における平行度が調整される。
【０１５３】
なお、位置ずれ量ＤＤと変位ΔＺとの関係を用いて両被接合物９１，９２の平行度を調整することは、非接触状態における両被接合物の位置ずれと接触状態における両被接合物の位置ずれとに基づいて両被接合物の接触直前における平行度を計測（推定）し、その計測結果（推定結果）に基づいて両被接合物の平行度を調節（調整）することである、とも表現される。
【０１５４】
このような平行度調整動作が、図１８のステップＳ２２において実行される。そして、両被接合物９１，９２の平行度が理想状態に近づいた後に、ステップＳ１１，Ｓ１２における非接触状態でのアライメント動作が再度実行される。その後、ステップＳ１３での接触動作が再度実行される。
【０１５５】
平行度調整動作（ステップＳ２２）の後に両被接合物９１，９２が再び接触する際（ステップＳ１３）には、両被接合物９１，９２が非平行であることに起因する誤差が低減される。そのため、次のステップＳ１４で測定される位置ずれ量も低減される。そして、平行度調整動作が実施済みである旨がステップＳ２１で判定されると、ステップＳ２１からステップＳ１５に進む。ステップＳ１５以降においては、第１実施形態と同様の動作が実行される。
【０１５６】
以上のような動作によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能である。また、特にこの第２実施形態では、ステップＳ２２にて、非接触状態における両被接合物の位置ずれと接触状態における両被接合物の位置ずれとに基づいて、両被接合物の接触直前における平行度が推定され、その推定結果に基づき、両被接合物の平行度が調節される。そして、その後に、再度、両被接合物９１，９２が接触する。そのため、非平行状態に起因する無用な力が接触時（再接触時）に作用することを防止できるので、接触後（再接触後）の位置ずれ量を特に低減することができる。
【０１５７】
なお、この第２実施形態においては、ステップＳ２２の平行度調整動作は、（ステップＳ２１での判定動作によって）１回のみ実行される場合を例示しているが、これに限定されない。たとえば、数回繰り返して実行するようにしてもよい。これによれば、平行度に関する誤差を徐々に低減することが可能である。
【０１５８】
＜第４実施形態＞
また、上記各実施形態においては、ステップＳ１７において、位置ずれ量ΔＤ（Δｘ，Δｙ，Δθ）を解消するように、Ｘ方向、Ｙ方向およびθ方向に移動する場合が例示されているが、これに限定されない。
【０１５９】
たとえば、ステップＳ１７において、位置ずれに関する測定結果が所定の許容誤差範囲内に収まっている場合には、θ方向（Ｚ軸に平行な軸周りの回転方向）の移動を伴うことなく、Ｘ方向およびＹ方向（水平平面に平行な２つの並進方向）のみに移動して位置合わせを行うようにしてもよい。
【０１６０】
一般的には、θ方向の移動を伴う場合には、当該θ方向の移動に起因して、並進方向の位置ずれが新たに発生することがある。例えば、装置の各可動部品の誤差、回転ベアリングの芯ブレ誤差や組み立て誤差などのために、θ軸の回転軸と実際に回転する軸心とが異なる場合がある。このような場合に、Ｘ及びＹ方向のずれ量（Δｘ，Δｙ）が大まかな許容範囲に入っているにも関わらず、θ方向のずれ量（Δθ）を補正するために回転移動を行うと、θ方向のずれ量（Δθ）を補正することはできても、Ｘ及びＹ方向のずれ量（Δｘ，Δｙ）が大きくなる場合があり、これは位置合わせの工程が非効率になる。
【０１６１】
したがって、本実施形態では、図２５に示すように、３つのずれ量（Δｘ，Δｙ，Δθ）の補正を繰り返していくうちに、θ方向のずれ量（Δθ）が所定の許容範囲に入った場合（ステップＳ１５ａ）には、その後は、θ方向のずれ量（Δθ）の補正を行わずに、Ｘ及びＹ方向のずれ量（Δｘ，Δｙ）の補正のみ（ステップＳ１５ｂ、Ｓ１６ｂ、Ｓ１７ｂ）を繰り返す。
【０１６２】
本実施形態では、位置合わせの最終段階において並進方向の移動のみを行うことにより、そのような新たな位置ずれの発生を防止し、効率的に位置合わせを行うことが可能である。
【０１６３】
なお、位置ずれに関する測定結果が所定の許容誤差範囲内に収まっているか否かは、たとえば、３つのずれ量（Δｘ，Δｙ，Δθ）の全てがそれぞれの許容誤差範囲に収まっている旨の条件を充足するか否かに基づいて判定されればよい。ただし、これに限定されず、３つのずれ量（Δｘ，Δｙ，Δθ）の一部（たとえばΔθのみ）がその許容誤差範囲に収まっている旨の条件、を充足するか否かに基づいて、位置ずれに関する測定結果が所定の許容誤差範囲内に収まっているか否かが判定されるようにしてもよい。
【０１６４】
また、上記各実施形態においては、水平方向における３つの位置ずれ（Δｘ，Δｙ，Δθ）を測定する場合を例示しているが、これに限定されない。たとえば、水平方向における２つの位置ずれ（Δｘ，Δｙ）のみを測定するようにしてもよい。この場合には、１つの撮像部（たとえば２８Ｍ）のみを用いて画像ＧＡａを取得し、Ｘ方向およびＹ方向の位置ずれのみを測定するようにしてもよい。
【０１６５】
また、上記各実施形態では、上記接合装置１の外部において、両被接合物９１，９２の接合表面に対する表面活性化処理が予め施される場合を例示したが、これに限定されない。たとえば、接合装置１の内部において、表面活性化処理を予め施すようにしてもよい。
【実施例】
【０１６６】
図２６は、接触接合後の２つのマーク（左、右）の位置ずれ（Δｘ，Δｙ）について、従来の、接触による位置ずれ測定と位置ずれ補正とをせずに、表面活性化処理を行い、接触接合した場合（上段）と、本願発明の接合方法に係る位置ずれ補正を行った後に、表面活性化処理を行い、接触接合した場合（下段）とを比較したものである。
【０１６７】
従来の表面活性化処理による接合方法では、接触接合後の２つのマーク（左、右）の位置ずれ（Δｘ，Δｙ）のすべてが１μｍ未満にはならなかったのに対して、本願発明による位置ずれ補正を行う表面活性化処理による接合方法では、すべてが０．４μｍ以下になった。
【０１６８】
表面活性化処理後の接触による接合後は位置ずれの補正はできないため、この際の誤差が表面活性化処理前の時点での位置ずれに加算される場合がある。すなわち、表面活性化処理を行わない従来の位置決め方法で到達しうる±０．２μｍ程度の誤差範囲に対して、±０．１〜０．２μｍ程度の誤差が加算される場合がある。しかし、それでもなお、上記のとおり、接合後は位置ずれが±０．４μｍ以内の誤差範囲に抑えられ、また、０．３μｍの誤差範囲に収めることが可能であることが示された。接合後に存在する位置ずれは、誤差許容範囲の設定、マークの形態、位置決め機構（相対移動手段、アラインメント手段）の機械誤差の改善により、さらに、±０．３μｍ以下の誤差範囲に抑えられることも可能である。
【０１６９】
以上、本願発明の幾つかの実施形態及び実施例について説明したが、これらの実施形態及び実施例は、本願発明を例示的に説明するものである。特許請求の範囲は、本願発明の技術的思想から逸脱することのない範囲で、実施の形態に対する多数の変形形態を包括するものである。したがって、本明細書に開示された実施形態及び実施例は、例示のために示されたものであり、本願発明の範囲を限定するものと考えるべきではない。また、各実施形態で説明した態様は、実施形態間で矛盾がない限り、他の実施形態に適用することができる。
【符号の説明】
【０１７０】
１    接合装置
２    真空チャンバ
８    粒子ビーム源（表面活性化手段）
９    粒子ビーム
１２  ステージ
２２  ヘッド
２２ｈ  ヒータ
２３  アライメントテーブル（アライメント手段）
２５  回転駆動機構（アライメント手段）
２６  Ｚ軸昇降駆動機構（相対移動手段）
２８  位置認識部（位置ずれ測定手段）
２８Ｌ，２８Ｍ，２８Ｎ  撮像部（カメラ）
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ  ピエゾアクチュエータ
９１，９２  被接合物
９３  パッド
９４  金属バンプ
ＧＡａ，ＧＡｂ  撮影画像
ＭＫ１ａ，ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ａ，ＭＫ２ｂ  アライメントマーク
ΔＤ，Δｘ，Δｙ，Δθ  位置ずれ量
ΔＺ  Ｚ方向変位量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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