(57)【要約】  基板接合方法は、基板（３０１、３０２）それぞれの接合面の表面に水又はＯＨ含有物質を付着させる親水化処理を行う親水化処理工程と、基板（３０１）を撓ませる基板を撓ませる工程と、基板（３０１）の接合面と基板（３０２）の接合面とを、中央部同士で突き合わせる突き合わせ工程と、中央部同士が一定の距離を保つように突き合わせた状態で、基板（３０１）の外周部と基板（３０２）の外周部との距離を縮め、基板（３０１）の接合面と基板（３０２）の前記接合面とを全面で張り合わせる位置まで距離を縮める張り合わせ工程と、を含む。そして、突き合わせ工程前または突き合わせ工程後において、基板（３０１、３０２）の間の距離を測定して、基板（３０１、３０２）の外周部の距離を縮める。
2017155002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の基板と第二の基板とを接合する方法であって、
前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれの接合面の表面に水又はＯＨ含有物質を付着させる親水化処理を行う親水化処理工程と、
前記第一の基板を前記接合面の外周部に対して中央部が前記第二の基板側に突出するように撓ませる基板を撓ませる工程と、
前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを、前記中央部同士で突き合わせる突き合わせ工程と、
前記中央部同士が一定の距離を保つように突き合わせた状態で、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮めて前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で張り合わせる張り合わせ工程と、を含み、
前記突き合わせ工程前または前記突き合わせ工程後において、前記第一の基板と前記第二の基板との間の距離を測定して、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮める、
基板接合方法。
【請求項２】
前記親水化処理工程と張り合わせ工程の間に、前記第一の基板と前記第二の基板とを、前記接合面同士を対向させて配置し、前記第一の基板と前記第二の基板との位置ずれ量を測定する位置ずれ量測定工程と、
前記第一の基板と前記第二の基板との位置ずれ量が小さくなるように前記第一の基板と前記第二の基板との相対位置を補正する位置補正工程と、をさらに含む、
請求項１に記載の基板接合方法。
【請求項３】
前記張り合わせ工程の間又は後に、前記第一の基板と前記第二の基板との位置ずれ量を測定する位置ずれ量測定工程と、
測定された前記位置ずれ量が許容誤差範囲を超えている場合には、前記中央部同士が一定の距離を保つように突き合わせた状態で、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を離し、次いで、前記第一の基板の中央部の撓みを戻すことにより前記第一の基板と前記第二の基板とを互いに離間した状態に解放する解放工程と、
前記第一の基板と前記第二の基板との位置ずれ量が小さくなるように前記第一の基板と前記第二の基板との相対位置を補正する位置補正工程と、をさらに含み、
前記位置ずれ量が許容誤差範囲内に収まるまで、前記基板を撓ませる工程、前記突き合わせ工程、前記位置ずれ量測定工程、前記解放工程および前記位置補正工程を繰り返す、
請求項１に記載の基板接合方法。
【請求項４】
前記位置ずれ量は、互いに仮接合された前記第一の基板および前記第二の基板の中央部の外周部に対する反り量に応じた位置ずれ量を含み、
測定された前記位置ずれ量が許容誤差範囲を超えている場合、前記解放工程が実行された後、前記基板を撓ませる工程において、前記反り量に応じた位置ずれ量が小さくなるように、前記第一の基板と前記第二の基板とを撓ませる、
請求項３に記載の基板接合方法。
【請求項５】
前記第一の基板の周部に複数の第一のアライメントマークが設けられ、
前記第二の基板の周部に複数の第二のアライメントマークが設けられ、
前記位置ずれ量測定工程において、前記複数の第一のアライメントマーク間の距離と、前記複数の第二のアライメントマーク間の距離と、に基づいて、前記反り量に応じた位置ずれ量を測定する、
請求項４に記載の基板接合方法。
【請求項６】
前記基板を撓ませる工程において、第一の突出機構により前記第一の基板の中央部を押圧することにより前記第一の基板を撓ませるとともに、第二の突出機構により前記第二の基板の中央部を押圧することにより前記第二の基板を撓ませ、
前記第一の突出機構の突出量と前記第二の突出機構の突出量とは、前記互いに仮接合された前記第一の基板および前記第二の基板の中央部の外周部に対する反り量に応じた位置ずれ量と、前記第一の突出機構の突出量および前記第二の突出機構の突出量と、の相関関係に基づいて設定される、
請求項５に記載の基板接合方法。
【請求項７】
前記位置ずれ量測定工程において、前記第一の基板を保持する第一基板保持部に前記第一の基板の外周部を保持させるとともに、前記第二の基板を保持する第二基板保持部に前記第二の基板の外周部を保持させ、前記第一の基板の中央部と前記第二の基板の中央部とが仮接合した状態で、前記第一基板保持部と前記第一の基板との間の第１領域および前記第二基板保持部と前記第二の基板との間の第２領域それぞれに空気を吐出することにより、前記第１領域および前記第２領域の空気圧を高める、
請求項２から６のいずれか一項に記載の基板接合方法。
【請求項８】
前記張り合わせ工程において、前記第一の基板を保持する第一基板保持部と前記第二の基板を保持する第二基板保持部との少なくとも一方を、前記第一基板保持部と前記第二基板保持部とが互いに近づく方向へ移動させることにより、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮めて、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部とを接触させる、
請求項１から７のいずれか一項に記載の基板接合方法。
【請求項９】
前記突き合わせ工程において、前記第一の基板の外周部における前記第一の基板の中央部からの距離が異なる複数の保持位置で、前記第一の基板を第一基板保持部に保持させ、
前記張り合わせ工程において、前記第一の基板の外周部における前記第一の基板の中央部からの距離が短い保持位置から順に前記第一の基板の保持を解除させていくことにより、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮めて、前記第一の基板の外周部を前記第二の基板の外周部に接触させる、
請求項１から７のいずれか一項に記載の基板接合方法。
【請求項１０】
前記基板の中央部を撓ませる工程の前に、前記第一の基板を保持する第一基板保持部と前記第二の基板を保持する第二基板保持部間の距離をレーザー距離計で測定する距離測定工程と、
前記第一の基板と前記第二の基板の厚みを測定する厚み測定工程と、
前記測定結果より前記第一の基板と前記第二の基板との距離を算出する距離算出工程と、をさらに含み、
算出された基板間の距離だけ、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮める、
請求項１から９のいずれか一項に記載の基板接合方法。
【請求項１１】
前記基板の中央部を撓ませる工程の前に、前記第一の基板と前記第二の基板のいずれかのみを保持した状態で、第一基板保持部および第二基板保持部のうち、基板を保持していない一方と他方に保持された基板との間の距離をレーザー距離計で測定する距離測定工程と、
保持されていない基板の厚みを測定する厚み測定工程と、
前記距離測定工程および前記厚み測定工程における測定結果より前記第一の基板と前記第二の基板との距離を算出する距離算出工程と、をさらに含み、
算出された基板間の距離だけ、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮める、
請求項１から９のいずれか一項に記載の基板接合方法。
【請求項１２】
第一基板保持部が前記第一の基板を保持し第二基板保持部が前記第二の基板を保持した状態で、前記第一の基板の接合面と前記第二の基板の接合面との間の距離をレーザー距離計で測定する距離測定工程をさらに含み、
前記測定結果に基づいて、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮める、
請求項１から９のいずれか一項に記載の基板接合方法。
【請求項１３】
前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮めるときに、前記第一の基板の中央部の接合面の、前記第一の基板の外周部の接合面に対する突出距離だけ、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮める、
請求項１から９のいずれか一項に記載の基板接合方法。
【請求項１４】
前記位置ずれ量測定工程は、
前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを、前記全面同士が非接合状態を維持する距離を保った状態で赤外透過認識により行う、
請求項２から７のいずれか１項に記載の基板接合方法。
【請求項１５】
前記第二の基板を、前記接合面の外周部に対して中央部が前記第一の基板側に突出するように撓ませ、中央部を突き合わせる工程をさらに備える、
請求項１から１４のいずれか一項に記載の基板接合方法。
【請求項１６】
前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮めるときに、基板の接合面に生じる圧力が一定の値を下回らないように維持しながら、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮める、
請求項１から１５のいずれか一項に記載の基板接合方法。
【請求項１７】
前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を離すときに、基板の接合面に生じる圧力が一定の値を下回らないように維持しながら、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を離す、
請求項１から１６のいずれか一項に記載の基板接合方法。
【請求項１８】
前記張り合わせ工程において、検知される圧力が一定の値以上になることで突き合わせ位置を検出し、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を離す又は縮める動作を停止する、
請求項１６又は１７に記載の基板接合方法。
【請求項１９】
前記第一の基板の中央部の前記第二の基板側への第一の反り量と前記第二の基板の中央部の前記第一の基板側への第二の反り量とを測定する反り量測定工程と、
前記第一の反り量および前記第二の反り量から前記第一の基板と前記第二の基板との距離を算出する距離算出工程と、をさらに含み、
算出された基板間の距離だけ、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮める、
請求項１から１８のいずれか一項に記載の基板接合方法。
【請求項２０】
前記反り量測定工程は、
前記第一の基板または前記第二の基板に突出機構を接触させた状態での前記突出機構の突出機構位置を検出する位置検出工程と、
前記位置検出工程において検出された前記突出機構位置に基づいて、前記第一の基板の第一基板保持部からの反り量である前記第一の反り量、または、前記第二の基板の第二基板保持部からの反り量である前記第二の反り量を算出する反り量算出工程と、を含む、
請求項１９に記載の基板接合方法。
【請求項２１】
前記基板を撓ませる工程において、前記第一の反り量および前記第二の反り量のうち大きい方の反り量を特定し、前記第一の基板の中央部の前記第二の基板側への反り量と前記第二の基板の中央部の前記第一の基板側への反り量とが、特定した反り量以上の規定反り量となるように、前記第一の基板の中央部と前記第二の基板の中央部とを撓ませる、
請求項１９または２０に記載の基板接合方法。
【請求項２２】
前記張り合わせ工程において、前記第一の基板の中央部の反り量と前記第二の基板の中央部の反り量とが等しくなるように、前記第一の基板に接触させる突出機構または前記第二の基板に接触させる突出機構の突出機構位置が制御される、
請求項２１に記載の基板接合方法。
【請求項２３】
前記第一の基板および前記第二の基板の接合面側に、絶縁膜が形成されている、
請求項２０から２２のいずれか一項に記載の基板接合方法。
【請求項２４】
前記張り合わせ工程を真空中で行う、
請求項１から２３のいずれか一項に記載の基板接合方法。
【請求項２５】
前記張り合わせ工程の後に、さらに接合工程を備え、
前記接合工程では、前記第一の基板と前記第二の基板とを加熱して接合する、
請求項１から２４のいずれか一項に記載の基板接合方法。
【請求項２６】
前記張り合わせ工程の後に、さらに接合工程を備え、
前記接合工程では、前記第一の基板と前記第二の基板とを加圧して接合する、
請求項１から２５のいずれか一項に記載の基板接合方法。
【請求項２７】
前記親水化処理で前記接合面に水又はＯＨ含有物質を付着させるに先立ち、運動エネルギーを有した粒子を、前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれの接合面の表面に衝突させる表面活性化処理を行う、
請求項１から２６のいずれか一項に記載の基板接合方法。
【請求項２８】
前記親水化処理は、真空中で行われ、大気に暴露することなく前記接合面に水又はＯＨ含有物質を付着させる、
請求項１から２７のいずれか一項に記載の基板接合方法。
【請求項２９】
第一の基板と第二の基板とを接合する方法であって、
前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれの接合面の表面に水又はＯＨ含有物質を付着させる親水化処理を行う親水化処理工程と、
前記第一の基板を前記接合面の外周部に対して中央部が前記第二の基板側に突出するように撓ませる基板を撓ませる工程と、
前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを、前記中央部同士で突き合わせる突き合わせ工程と、
前記中央部同士が一定の距離を保つように突き合わせた状態で、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮めて前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で張り合わせる張り合わせ工程と、
前記張り合わせ工程の間又は後に、互いに仮接合された前記第一の基板および前記第二の基板の中央部の外周部に対する反り量に応じた位置ずれ量を含む前記第一の基板と前記第二の基板との位置ずれ量を測定する位置ずれ量測定工程と、
前記位置ずれ量が小さくなるように、前記第一の基板と前記第二の基板との相対位置と、前記第一の基板の反り量と前記第二の基板の反り量と、を補正する位置補正工程と、を含む、
基板接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロニクスの分野において、電子部品などと基板との接合、電子回路や電子配線が設けられた基板同士の接合のための実装技術が開発されている。このような実装技術により接合される被接合物は、その接合面に、電子回路などに電気的に接続された電極を有している。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。【０００３】
電子機器は、常に小型化及び軽量化が要求されている。これにともない、電子回路などの回路パターンの高密度化及び微細化が進んでいる。これにより、互いに接合される被接合物同士の位置決め精度を向上する要求が高まってきている。【０００４】
この要求に応えるために、被接合物同士を接触させた後、両被接合物の位置ずれを測定し、位置ずれを補正して前記両被接合物の位置合わせを行った後、被接合物同士を接合する接合方法が開示されている（例えば特許文献１参照）。【０００５】
ところで、被接合物として平板状の基板同士を接合する場合、ウエハは、チップなどに比較すると接合面の面積が大きい。このため、平板状の基板同士の平坦な接合面同士を突き合わせて接合すると、接合面の間に空気が入り込み、ボイドが生じて製品不良となってしまうことがある。【０００６】
そこで、基板同士の位置合わせを行った後、ウエハの中央部を、接合対象となる相手側ウエハに向けて押圧して撓ませて接合を行う手法が用いられている。この手法では、ウエハの外周部を保持した状態で中央部を押圧して、ウエハの接合面を、中央部が相手側ウエハに向けて凸となるよう撓ませることによって、相手側ウエハに突き当てる。すると、撓ませたウエハは、凸となった中央部が相手側ウエハの接合面に突き当たる。その後、撓ませたウエハを解放する。すると、撓んでいたウエハは、元の平板状に復元し、相手側ウエハと接合面の全面で接合される。【０００７】
このとき、撓んでいたウエハは、元の平板状に復元する過程で、凸となった中央部から外周側に向けて順次相手側ウエハに接触していくので、ウエハ同士の間の空気が外周側に押し出され、これによってウエハ同士の接合面の間に空気が入るのを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【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】
【０００９】
しかしながら、上記したようにウエハ同士の位置合わせを行った後、ウエハの中央部を、接合対象となる相手側ウエハに向けて押圧して撓ませる間や、撓ませたウエハを解放してウエハが元の平板状に復元する間に、ウエハの位置ずれが生じてしまうことがある。【００１０】
本発明は上記事由に鑑みてなされたものであり、基板同士を接合する際に、基板同士の間でのボイドの発生を防ぐとともに、高い位置精度で接合することのできる基板接合方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明に係る基板接合方法は、
第一の基板と第二の基板とを接合する方法であって、
前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれの接合面の表面に水又はＯＨ含有物質を付着させる親水化処理を行う親水化処理工程と、
前記第一の基板を前記接合面の外周部に対して中央部が前記第二の基板側に突出するように撓ませる基板を撓ませる工程と、
前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを、前記中央部同士で突き合わせる突き合わせ工程と、
前記中央部同士が一定の距離を保つように突き合わせた状態で、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮めて前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で張り合わせる張り合わせ工程と、を含み、
前記突き合わせ工程前または前記突き合わせ工程後において、前記第一の基板と前記第二の基板との間の距離を測定して、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮める。【００１２】
他の観点から見た本発明に係る基板接合方法は、
第一の基板と第二の基板とを接合する方法であって、
前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれの接合面の表面に水又はＯＨ含有物質を付着させる親水化処理を行う親水化処理工程と、
前記第一の基板を前記接合面の外周部に対して中央部が前記第二の基板側に突出するように撓ませる基板を撓ませる工程と、
前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを、前記中央部同士で突き合わせる突き合わせ工程と、
前記中央部同士が一定の距離を保つように突き合わせた状態で、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮めて前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で張り合わせる張り合わせ工程と、
前記張り合わせ工程の間又は後に、互いに仮接合された前記第一の基板および前記第二の基板の中央部の外周部に対する反り量に応じた位置ずれ量を含む前記第一の基板と前記第二の基板との位置ずれ量を測定する位置ずれ量測定工程と、
前記位置ずれ量が小さくなるように、前記第一の基板と前記第二の基板との相対位置と、前記第一の基板の反り量と前記第二の基板の反り量と、を補正する位置補正工程と、を含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、基板同士を接合する際に、基板同士の間でのボイドの発生を防ぐとともに、高い位置精度で接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る基板接合装置の内部の概略構造を示す概略的な正面図である。
【図２】実施形態に係るステージ及びヘッド付近を示す概略的な概略斜視図である。
【図３】実施形態に係る基板を保持したステージの構成を示す概略的な正断面図である。
【図４】実施形態に係る突出機構の概略断面図である。
【図５】実施形態に係るステージに備えた突出機構により基板を撓ませた状態を示す概略的な正断面図である。
【図６】実施形態に係るステージに設けられた保持機構の構成を示す概略的な正面図である。
【図７】実施形態に係るステージに備えた突出機構により双方の基板を撓ませた状態を示す概略的な正断面図である。
【図８】実施形態に係る突出機構の他の例を示す概略的な正断面図である。
【図９】実施形態に係るステージと基板加熱手段の構成を示す概略的な正断面図である。
【図１０】実施形態に係る一方の基板に付される２つのアライメントマークを示す概略的な図である。
【図１１】実施形態に係る他方の基板に付される２つのアライメントマークを示す概略的な図である。
【図１２】実施形態に係る両基板に関するアライメントマークを撮影して得られる画像を示す概略的な図である。
【図１３】実施形態に係る１組のマークが互いにずれている状態を示す概略的な図である。
【図１４】実施形態に係る基板接合方法を示すフローチャートである。
【図１５】実施形態に係る撓ませた基板の中央部を上方の基板に突き当てた状態を示す概略的な正断面図である。
【図１６】実施形態に係る上から基板の中央部を押し出すセンタープッシュ接合方法を説明する図である。
【図１７】実施形態に係るセンタープッシュ接合方法を説明する図である。
【図１８Ａ】実施形態に係るステージの平行度、距離をミクロン単位で校正する方法を説明する斜視図である。
【図１８Ｂ】実施形態に係るステージの平行度、距離をミクロン単位で校正する方法を説明する側面図である。
【図１９】実施形態に係るウエハ厚みばらつきを補正して隙間調整を行う方法を説明する図である。
【図２０Ａ】実施形態に係る基板同士を重ね合わせた状態を示す概略的な正断面図である。
【図２０Ｂ】実施形態に係る基板同士を重ね合わせた状態を示す概略的な正断面図である。
【図２１Ａ】実施形態に係る張り合わせ工程において２つの基板の中央部同士を接触させた状態を示す概略断面図である。
【図２１Ｂ】実施形態に係る張り合わせ工程において２つの基板同士を仮接合した状態を示す概略断面図である。
【図２２Ａ】変形例に係る位置合わせ工程において基板を保持した状態を示す概略断面図である。
【図２２Ｂ】変形例に係る位置合わせ工程において２つの基板同士の間隔を計測する方法を説明するための概略断面図である。
【図２３Ａ】変形例に係る２つの基板それぞれの反り量を計測する様子を示す概略断面図である。
【図２３Ｂ】変形例に係るステージに備えた突出機構により双方の基板を撓ませた状態を示す概略的な正断面図である。
【図２４Ａ】変形例に係る張り合わせ工程における２つの基板の概略断面図であって、２つの基板を突き合わせてから２つの基板同士の間の距離を縮めた状態を示す図である。
【図２４Ｂ】変形例に係る張り合わせ工程における２つの基板の概略断面図であって、２つの基板同士の間の距離を更に縮めた状態を示す図である。
【図２５】変形例に係る基板接合方法を示すフローチャートである。
【図２６Ａ】変形例に係る互いに仮接合された２つの基板の反り量に応じた位置ずれ量を測定する方法を説明するための図であり、互いに仮接合された２つの基板に関するアライメントマークを撮影して得られる画像を示す概略的な図である。
【図２６Ｂ】変形例に係る互いに仮接合された２つの基板の反り量に応じた位置ずれ量を測定する方法を説明するための図であり、互いに仮接合された２つの基板の状態を示す概略断面図である。
【図２７Ａ】２つの基板同士を仮接合する直前の状態を示す概略断面図である。
【図２７Ｂ】２つの基板同士を仮接合した状態を示す概略断面図である。
【図２７Ｃ】互いに仮接合された２つの基板の反り量に応じた位置ずれ量に基づいて各基板の反り量の設定方法を説明するための概略断面図である。
【図２８Ａ】２つの基板同士を仮接合する直前の状態を示す概略断面図である。
【図２８Ｂ】２つの基板同士を仮接合した状態を示す概略断面図である。
【図２８Ｃ】互いに仮接合された２つの基板の反り量に応じた位置ずれ量に基づいて各基板の反り量の設定方法を説明するための概略断面図である。
【図２９】変形例に係るステージに設けられた保持機構の構成を示す概略正面図である。
【図３０Ａ】変形例に係る仮接合工程において２つの基板の中央部同士を接触させた状態を示す概略断面図である。
【図３０Ｂ】変形例に係る基板の解放工程において２つの基板同士を互いに離脱させる様子を示す概略断面図である。
【図３１】変形例に係る基板の解放工程において２つの基板同士が互いに離脱した様子を示す概略断面図である。
【図３２Ａ】変形例に係る張り合わせ工程において２つの基板同士を互いに張り合わせる様子を示す概略断面図である。
【図３２Ｂ】変形例に係る張り合わせ工程において２つの基板を張り合わせた状態を示す概略断面図である。
【図３３Ａ】変形例に係る相対位置測定工程における２つの基板同士を互いに仮接合させた状態を示す概略断面図である。
【図３３Ｂ】他の変形例に係る相対位置測定工程における２つの基板同士を互いに仮接合させた状態を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明による基板接合方法、基板接合装置を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。
【００１６】
本実施形態に係る基板接合方法は、第一の基板と第二の基板とを接合する方法であって、前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれの接合面の表面に水又はＯＨ含有物質を付着させる親水化処理を行う工程と、前記第一の基板を前記接合面の外周部に対して中央部が前記第二の基板側に突出するように撓ませ、前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを、前記中央部同士で突き合わせる工程と、前記中央部同士が一定の距離を保つように突き合わせた状態で、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮め、前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で張り合わせる位置まで距離を縮める張り合わせ工程とを備え、前記張り合わせ工程において、前記張合わせる位置を測定又は検知して、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮める。
【００１７】
上記のような構成とすることで、張り合わせる工程の途中で基板をステージからぎりぎりの位置で離しても、位置ずれやひずみを起こすことなく全面で張り合わせを行うことができる。また、上記のような全面で張り合わせる位置を規定することで、過剰な加圧力が生じることなく、基板同士の相対位置のずれが生じるということを抑制できる。また、張合わせる位置を測定又は検知してぎりぎりの位置を求めることで、従来不可能であった１０μｍ隙間での両側からのセンタープッシュにより接合後の位置ずれとひずみを従来は１μm程度が限度であったものを０．１μm以内に納めることができた。そのデータを実験結果１に示す。通常ガラスステージの平坦度は５μm程度あり、平行度をサブミクロンに合わし、隙間をコントロールすることで初めて１０μｍ程度の隙間まで加圧力が加わることなく上下を近づけることが可能となる。また、真空中で張り合わせを行うことで１０μｍ隙間においても空気の巻き込みによるボイドをなくすことが容易となり好ましい。
【００１８】
【表１】
2017155002.tif 000003
【００１９】
また、上記の接合方法において、前記親水化処理工程と張り合わせ工程の間に、前記第一の基板と前記第二の基板とを、前記接合面同士を対向させて配置し、前記第一の基板と前記第二の基板との位置ずれ量を測定して、前記第一の基板と前記第二の基板との位置ずれ量が小さくなるように前記第一の基板と前記第二の基板との相対位置を調整する工程、をさらに備える。
【００２０】
また、上記の接合方法において、前記張り合わせ工程の間又は後に、前記第一の基板と前記第二の基板との位置ずれ量を測定する工程をさらに備える。前記張り合わせ工程の間、すなわち全面の接合が完了する前に位置ずれを測定して、基板同士を離間させることで、張り合わせ工程ないし相対位置の調整工程を繰り返し行うことができる。このため、基板間の相対位置の位置合わせの精度をより高めることができる。
【００２１】
測定された前記位置ずれ量が許容誤差範囲を超えている場合には、前記中央部同士が一定の距離を保つように突き合わせた状態で、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を離し、次いで、前記第一の基板の中央部の撓みを戻す工程と、前記第一の基板と前記第二の基板との位置ずれ量が小さくなるように前記第一の基板と前記第二の基板との相対位置を調整する工程とをさらに備え、前記位置ずれ量が許容誤差範囲内に収まるまで、前記第一の基板を前記接合面の外周部に対して中央部が前記第二の基板側に突出するように撓ませる工程から、前記第一の基板と前記第二の基板との相対位置を調整する工程までを繰り返す。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態に係る基板接合装置１００の内部の概略構造を示す正面図である。図２は、ステージ及びヘッド付近を示す概略斜視図である。図３は、基板を保持したステージの構成を示す正断面図である。図７は、突出機構の他の例を示す正断面図である。なお、以下の説明においては、便宜上、ＸＹＺ直交座標系を用いて方向などを示している。
【００２３】
図１に示すように、基板接合装置１００は、チャンバ２００と、被接合物である基板（第二の基板）３０１，基板（第一の基板）３０２を対向して支持する基板支持手段４００と、基板３０１，３０２の相対的位置関係を測定する位置測定手段（位置合わせ部）５００と、対向して支持された基板３０１，３０２の表面に対して表面活性化処理を施す親水化処理手段６００と、基板接合装置１００の各部の動作を制御するコントローラ（制御部）７００と、を備えている。基板３０１、３０２としては、例えば、ガラス基板や酸化物基板（例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）基板やアルミナ基板（Ａｌ２Ｏ３））、窒化物基板（例えば、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ））のいずれかからなる。
【００２４】
＜チャンバ＞
チャンバ２００は、中空箱状で、その内部に、後述する基板支持手段４００のステージ４０１，４０２などが設けられている。チャンバ２００は、内部を真空引きするための真空引き手段として、真空ポンプ２０１を備えている。真空ポンプ２０１は、排気管２０２を介してチャンバ２００に接続されている。排気管２０２には、排気管２０２を開閉する排気弁２０３が設けられている。
【００２５】
このようなチャンバ２００は、排気管２０２を開くとともに、真空ポンプ２０１を作動させることによって、排気管２０２を通してチャンバ２００内の気体を外部に排出する。これによりチャンバ２００内は減圧されて真空引きされ、チャンバ２００内の雰囲気は真空又は低圧状態にされる。また、排気弁２０３は、その開閉量を変動させることで、排気管２０２における排気流量を調整し、チャンバ２００内の目的の真空度に調整することができる。
【００２６】
＜距離測定手段＞
基板３０１又は３０２の中央部を撓ませる工程の前に、基板３０１，３０２を保持するステージ（第二基板保持部）４０１とステージ（第一基板保持部）４０２との距離を測定する距離測定手段（図示せず）を備える。距離測定手段は、例えばレーザー距離計などステージに接触せずにステージ間の距離を測れるものが好ましい。
【００２７】
＜ウエハ厚み測定手段＞
基板３０１又は３０２の中央部を撓ませる工程の前に、各基板３０１，３０２の厚みを測定するウエハ厚み測定手段（図示せず）を備える。ウエハ厚み測定手段は、例えばレーザー変位計など基板に接触せずに基板の厚みを測れるものが好ましい。本実施形態では、アライナ位置にて上下からレーザーでウエハ厚みを３ヵ所測定する。また、円周上や全面を測定して必要な厚みを計算して求めても良い。
【００２８】
上記の距離測定手段とウエハ厚み測定手段の測定結果より基板３０１と３０２との距離を算出することができる。ここで、基板３０１と３０２との距離とは、基板３０１と３０２の接合面間の距離であり、上記の測定手段によって測定されたステージ（第二基板保持部）４０１とステージ（第一基板保持部）４０２との距離から、上記のウエハ厚み測定手段によって測定された各基板３０１，３０２の厚みを引いた距離として算出することができる。
【００２９】
＜基板支持手段＞
基板支持手段４００は、基板３０１，３０２を支持するステージ（第二基板保持部）４０１，ステージ（第一基板保持部）４０２と、それぞれのステージを移動させるステージ駆動機構４０３，４０４と、基板を加熱する基板加熱手段４２０と、を備えている。
【００３０】
ステージ４０１，４０２は、上下方向（Ｚ方向）において互いに対向するよう設けられている。下側のステージ４０１は、その上面が基板３０１の支持面とされている。上側のステージ４０２は、その下面が基板３０２の支持面とされている。これらステージ４０１，４０２は、支持面同士が互いに平行に配置されている。
【００３１】
ステージ４０１，４０２は、それぞれの支持面に、機械式チャック、静電チャック、真空チャックなどの保持機構を有していてもよい。この保持機構は、基板３０１，３０２の支持面への固定状態と、基板３０１，３０２の支持面への固定からの開放状態とを切り換えることができる。
【００３２】
下側のステージ４０１は、ステージ駆動機構４０３を備えている。ステージ駆動機構４０３は、ステージ４０１とステージ４０２とが互いに対向する上下方向（Ｚ方向）に直交する水平面内で、下側のステージ４０１をＸＹθ方向に移動させる。
【００３３】
上側のステージ４０２は、ステージ駆動機構４０４として、Ｚ方向昇降駆動機構４０６と、Ｚ軸周り回転駆動機構４０７と、を備えている。ステージ駆動機構４０４は、ＸＹ方向駆動機構４０５をさらに備えることもできる。
【００３４】
Ｚ方向昇降駆動機構４０６は、ステージ４０２を、Ｚ方向に移動させることによって、ステージ４０１，４０２をＺ方向に沿って互いに接近又は離間させる。また、Ｚ方向昇降駆動機構４０６は、両ステージ４０１，４０２同士を接近させることで、保持した基板３０１，３０２の対向する接合面同士を接触させ、さらに互いに接触した基板３０１，３０２同士を加圧することができる。
【００３５】
Ｚ方向昇降駆動機構４０６には、そのＺ軸に係る力を測定する圧力センサ４０８が設けられている。圧力センサ４０８は、Ｚ方向昇降駆動機構４０６により互いに加圧される基板３０１，３０２の接合面に作用する圧力を検知する。圧力センサ４０８には、例えばロードセルを用いることができる。
【００３６】
Ｚ方向昇降駆動機構４０６により、基板３０１と３０２の中央部同士が非接合状態を維持する圧力で突き合わせた状態、あるいは、基板３０１の中央部と基板３０２の中央部の距離を保った状態で、基板３０１の外周部と基板３０２の外周部との距離を縮め、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面とが、接合面の全面で突き合わされるように移動することができる。
【００３７】
ＸＹ方向駆動機構４０５は、ステージ４０１とステージ４０２とが互いに対向するＺ方向に直交するＸＹ方向で、ステージ４０２をスライド移動させることができる。
【００３８】
図１及び図２に示すように、ＸＹ方向駆動機構４０５とステージ４０２との間には、ステージ４０２の外周部近傍に、周方向に間隔をあけて、複数、例えば３つの突出機構４１２が設けられている。突出機構４１２は、それぞれ独立にＺ方向に伸縮駆動される。これら突出機構４１２により、基板３０１，３０２の接合面に作用する力又は圧力の分布を微細又は正確に調節する。
【００３９】
また、各突出機構４１２とＸＹ方向駆動機構４０５との間には、それぞれステージ圧力センサ４１１が備えられている。突出機構４１２は、図示しない制御部により、複数のステージ圧力センサ４１１で測定した、基板３０１，３０２の接合面に作用する力又は圧力の分布に応じてその作動が制御される。これらステージ圧力センサ４１１及び突出機構４１２は、Ｚ方向昇降駆動機構４０６によって、互いに加圧された接触した基板３０１，３０２に作用する圧力の分布を、さらに微細に調整し、その接合面に亘って均一又は所定の分布とすることができる。
【００４０】
本発明の一実施形態では、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面に生じる圧力に基づいて、基板３０１の外周部と基板３０２の外周部との距離を縮める速度、すなわちＺ方向昇降駆動機構４０６の動作速度を調整することが好ましい。このような構成とすることで、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面に生じる圧力を一定の力に維持することができる。
【００４１】
又は、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面に生じる圧力に基づいて、Ｚ方向昇降駆動機構４０６の動作を止めてもよい。基板３０１の接合面と基板３０２の接合面に生じる圧力が一定値を超えた場合、例えば、基板を相手側基板に対して押圧する方向を正とした場合に、基板の接合面に生じる圧力が大きく負の値となったときは、基板同士が互いに距離を縮めようとする力が働いていると考えられる。このような状態で基板間の距離を縮めることにより、Ｘ又はＹ方向に生じる力で基板が変形する虞がある。このような変形が生じると、接合された基板同士の位置ずれが起こる。
【００４２】
基板３０１の接合面と基板３０２の接合面に生じる圧力を一定の力に維持しつつ、この圧力が一定値を超えた場合に、Ｚ方向昇降駆動機構４０６の動作を止めることで、時間が経つと、基板同士が互いに距離を縮めようとする力が緩和され、一定値以下に戻る。基板の接合面に生じる圧力が一定値以下に戻った時点で、再度Ｚ方向昇降駆動機構４０６を再駆動させることができる。
【００４３】
また本発明の一実施形態では、基板を相手側基板に対して押圧する方向を正とした場合に、基板の接合面に生じる圧力が負の値にならないように維持しながら、基板の接合面に生じる圧力を保つことがより好ましい。一例としては、基板の接合面に生じる圧力の下限値を−１００Ｎと設定した場合、検知される圧力が−１５０Ｎ以下になったときには、動作速度をコントロールするか一時的に動作を止めるようにする。これは、基板間の距離を縮めるときと剥がすときの双方に適用できる。
【００４４】
本発明の一実施形態では、基板の接合面に生じる圧力を、複数のステージ圧力センサ４１１で検知することができる。これにより、基板３０１又は３０２に厚みのバラツキやゆがみがあっても、基板間に生じる圧力による変形を抑制することができる。
【００４５】
また、Ｚ方向昇降駆動機構４０６を上昇させ、基板３０１の外周部と基板３０２の外周部との距離を離すときにも、基板の接合面に生じる圧力が一定の値を上回らないように維持するようにしてもよい。
【００４６】
Ｚ軸周り回転駆動機構４０７は、ステージ４０２をＺ軸周りに回転させることができる。回転駆動機構４０７により、ステージ４０２をステージ４０１に対するＺ軸周りの回転位置θを制御して、両基板３０１，３０２の回転方向の相対的位置を制御することができる。
【００４７】
制御部は、撓ませた第一の基板を解放するに先立ち、チャンバ内で第一の基板および第二の基板の周囲の雰囲気を真空引きすることで空気の噛みこみによるボイドなく張り合わせることが可能となる。
【００４８】
ハイブリッドボンディングと呼ばれる微小電極と周辺の絶縁層を同時に接合する分野においては、Ｃｕからなる微小電極部を中凹状にへこました状態にＣＭＰ研磨して先に１５０℃程度の低温で絶縁層を接合させた後、３５０℃程度まで加熱することでＣｕ電極を膨張させ隙間を埋めてＣｕ同士を拡散接合させる手法がある。この手法において大気中で接合するとＣｕ電極間の隙間は大気で埋められており、加熱膨張過程においてＣｕ電極表面は酸化してしまい接合上好ましくない。また、隙間の空気は行きどころがないためボイドとして残る。基板の構成材料となるＳｉＯ２以外に、Ｃｕ電極を接合面に含む場合には、接合工程において加熱及び加圧を加えることがより好ましい。
【００４９】
本実施形態に係る接合装置では、真空中で接合することで隙間は真空であり、酸化を抑制でき、また、ボイドの発生も抑制できる。真空引きのタイミングとしては、中央部を接触させた状態では大気環境を確保することにより接触部に水分子が多く存在するため位置ずれを補正することが可能となるが、数分以内の短い時間で、かつ、数１００Ｐａ程度の真空度であれば最初から真空引きしていてもある程度界面に水分子を残すことも可能となる。
【００５０】
また、中央部を接触させる直前に真空引きすることで水分子を介在させながら全面を真空雰囲気に確保することができる。また、接触後の位置補正を必要としない場合は最初から真空に引いておいてもよい。
【００５１】
また、第一の基板と第二の基板との位置合わせ工程は、撓ませた基板の解放前でもよいし、真空引きの後でもよい。位置合わせに要する時間は、数秒〜数十秒であり、基板の接合に影響は出ない。
【００５２】
本発明の一実施形態では、基板の中央部を撓ませる工程の前に、基板３０１（又は基板３０２）のいずれかのみを保持した状態で、基板を保持していないステージ４０２（又はステージ４０１）と保持された基板との間の距離を測定する距離測定手段（図示せず）を備えてもよい。
【００５３】
距離測定手段は、例えばステージ４０２（又はステージ４０１）内部に設けられたレーザー距離計であって、対向するステージ又は基板に接触せずに対向ステージ又は基板上面からステージまでの距離を測れるものが好ましい。上記の距離測定手段とウエハ厚み測定手段の測定結果より基板３０１と３０２との距離を算出することができる。例えばヘッド側上ガラスステージの上部からレーザ光を投入して下ガラスステージ上面の反射光と上ガラスステージ下側表面の反射光の差分からステージ間距離を求めることができる。また、下ステージ上にウエハが乗っている場合には上ガラスステージ下側表面と下ウエハ上面との距離を求めることができる。
【００５４】
また本発明の一実施形態では、基板３０１と基板３０２をステージ４０１、４０２上に保持した状態で、基板３０１と基板３０２の接合面の距離を測定する距離測定手段（図示せず）を備えてもよい。具体的には、基板間に基板３０１と基板３０２の接合面の距離を測定できる距離測定手段を挿入して、基板間の距離を測定する態様が挙げられる。
【００５５】
＜突出機構＞
図３に示すように、上側のステージ４０２において、基板３０２を支持する支持面の中央部には、下側のステージ４０１側に向けて出没可能な突出機構４３０が内蔵されている。この突出機構４３０は、シリンダ構造、電磁式の機構を採用することができる。突出機構４３０は、少なくとも、基板３０２を撓ませる力を有し、突出する方向と逆向きの力を一定以上受けると、突出する方向と逆向きに移動可能な機能を備えるものが好ましい。
【００５６】
突出機構４３０は、図４に示すように、基板３０２を押圧する押圧部材４３４と、ボイスコイルモータ４３３と、変位センサ４３５と、を有する。ボイスコイルモータ４３３は、有底筒状のコイルボビン４３３１と、コイルボビン４３３１に巻回されたコイル４３３２と、コイル４３３２に対向して配置されたマグネット４３３３と、コイル４３３２の外側を覆う有底筒状部と有底筒状部の底部からコイル４３３２の内側に嵌入される突出部とから構成されるヨーク４３３４と、を有する。押圧部材４３４は、ボイスコイルモータ４３３のコイルボビン４３３１の底部に固定されている。ボイスコイルモータ４３３のヨーク４３３４は、ステージ本体４０２１に固定されている。ボイスコイルモータ４３３は、コイル４３３２に電流が流れると、コイルボビン４３３１がその筒軸方向に沿って移動する。これにより、コイルボビン４３３１に固定された押圧部材４３４が、ステージ４０２から突出する方向またはステージ４０２に没入する方向へ移動する。そして、コイル４３３２に流す電流の大きさを制御することにより、コイルボビン４３３１に固定された押圧部材４３４により基板３０２に加える圧力を制御することができる。また、押圧部材４３４は、ステージ本体４０２１から外部に突出する突出部４３４１と、突出部４３４１と一体に形成された平板状のベース部４３４２と、を有する。そして、変位センサ４３５は、例えば渦電流式変位センサから構成され、その検出部４３５ａと、押圧部材４３４のベース部４３４２との間の距離ＬＨを計測する。基板接合装置１００は、この変位センサ４３５で測定される距離ＬＨに基づいて、コイルボビン４３３１に固定された押圧部材４３４の位置制御を実行することができる。このように、突出機構４３０が、ボイスコイルモータ４３３を利用したものであることにより、押圧部材４３４で基板３０２を押圧する際の圧力制御並びに押圧部材４３４の位置制御が可能となっている。例えば、基板接合装置１００は、押圧部材４３４により基板３０２を押圧しつつ圧力制御を実行しているときに、押圧部材４３４の位置が予め設定された範囲から外れた場合、押圧部材４３４の制御を位置制御に切り替えて押圧部材４３４を予め設定された範囲内に戻すことができる。このように、基板接合装置１００は、押圧部材４３４の圧力制御と位置制御とを組み合わせることが可能となっている。
【００５７】
なお、突出機構としては、例えばシリンダ構造を有し、シリンダ内へ供給するエア圧を変化させることにより加圧力を変化させることができるものであってもよい。また、突出機構として、電磁コイル式でありコイルに流れる電流の電流値を変化させることにより加圧力を変化させることができるものであってもよい。
【００５８】
撓ませた状態から、ヘッドまたはステージの各基板間の距離を近づける基板間に垂直な移動軸、例えば本実施形態ではＺ軸により基板同士を近づけていくことで、突出機構は押し下げられ、外周部を近づけて中央部から円上に接触面積を外周部へと、他方の平坦な基板に倣わせながら増やしていくことができる。
【００５９】
また、基板間の距離を数値制御することで濡れ広がりのスピードをコントロールすることができる。表面活性化状況によっては濡れスピードが違い、従来のツメをウエハ間に挿入して引き抜き自然落下させる方法では早すぎるとボイドになったりするため、スピードコントロールすることは有効な方法である。
【００６０】
また、両方の基板を撓ませる場合には、片側を数値制御可能なアクチュエータ、例えばピエゾアクチュエータとすれば、ヘッドのＺ軸移動に合わせて伸縮させることで、各基板の底面から中央部の距離を上下同じくしながら外周部を近づけて接触面積を外周部へと増やしていくことができる。
【００６１】
この場合、片側のみ撓ませると片側の基板のアライメントマーク位置も内側へずれることになりアライメント精度上もよくなく、かつ、接合時にひずみが生じる。両方向から撓ますことでアライメントマーク位置も同じ位置にくることができ、かつ、接合時のひずみも生じなく張り合わせることが可能となり、従来の片側のみの突出機構に比べて有効な方法である。
【００６２】
例えば片側では２０μｍ必要であった突出量は両側では各１０μｍで納めることができ、よりひずみが少なくなる。また、特にサブミクロンの精度を必要とされるハイブリッドボンディングと呼ばれる微小電極と周辺の絶縁層を同時に接合する分野、例えばＣＭＯＳイメージセンサやメモリ、演算素子、ＭＥＭＳにおいては特に有効な方法である。
【００６３】
また、中央部を接触させた後、基板の両端マークを画像処理装置で読み取り位置ずれ量を測定後、補正移動させる場合、両基板間の界面に水分子が存在し、加圧力が小さい場合は接触状態のまま補正移動させることができるが、接触面積が大きな場合などは一度突出機構を引き戻して両基板間に隙間を設けて補正移動させる場合もある。また、突出機構はそのままでＺ軸移動により隙間を設けることもできる。また、両方を使用して隙間を設けることもできる。
【００６４】
図５は、ステージ４０２に備えた突出機構４３０により基板３０２を撓ませた状態を示す正断面図である。図５に示すように、突出機構４３０をステージ４０２から突出させると、基板３０２の外周部３０２ｓは、自重により下方向への力を受け、基板３０２の中央部３０２ｃが上方に凸となるように撓む。なお、「突出機構４３０をステージ４０２から突出させる」とは、詳細には突出機構４３０の押圧部材４３４をステージ４０２から突出させることを意味する。以後、本明細書において同様である。突出機構４３０による押圧を解除するか、あるいは、基板３０２が対抗する基板３０１に突き合わされて一定以上の力を受けると、基板３０２は元の平板状の形状に復元する。
【００６５】
突出機構４３０の基板に接触する頭頂部４３０ａは、例えば、図９に示すような曲面形状であってもよい。これにより、基板に局所的な力を加えずに基板を撓ませることができる。また、これにより、基板の位置ずれも抑制することができる。
【００６６】
本発明の一実施形態では、基板３０１の外周部３０１ｓと基板３０２の外周部３０２ｓとの距離を縮めるときに、先述のような張り合わせ位置の規定方法とは別に、基板３０１の中央部３０１ｃの接合面の、基板３０１の外周部３０１ｓの接合面に対する突出距離だけ、基板３０１の外周部３０１ｓと基板３０２の外周部３０２ｓとの距離を縮めることが好ましい。この実施形態では、好ましくは、突出機構４３０の突出した距離と同等の距離だけ、基板３０１の外周部３０１ｓと基板３０２の外周部３０２ｓとの距離を縮める。例えば、前述の変位センサ４３５により測定される突出機構４３０の押出し量から張り合わせる位置を決定することができる。例えば突き合わせ位置での変位センサ４３５の検出値を記憶しておき、突出した時の変位センサ４３５の検出値との差分から突出量を計算することができる。また、上下センタープッシュする場合には上下の突出量を足してやれば良い。Ｚの下降量は突出量だけ下降させる方法や、変位センサ４３５の検出値が、予め記憶しておいた突き合わせ位置での変位センサ４３５の検出値になるまで下降させる方法などがある。上下でのばらつきを考慮して上下を足した値で突き合わせ位置を割り出す方式が好ましい。また、適宜補正量を加えても良い。
【００６７】
＜保持機構＞
ステージ４０１，４０２は、それぞれの支持面に、機械式チャック、静電チャック、真空チャックなどの保持機構４４０を有していてもよい。この保持機構は、基板３０１，３０２の支持面への固定状態と、基板３０１，３０２の支持面への固定からの開放状態とを切り換えることができる。
【００６８】
保持機構は、図６に一例を示すように、ステージ４０１，４０２の面上において、複数の領域に分割されて設けられてもよい。例えば、図６の例では、外側保持機構４４０ａと内側保持機構４４０ｂの二つの保持機構が設けられている。外側保持機構４４０ａと内側保持機構４４０ｂは、独立して制御可能であり、外側保持機構４４０ａで基板の外周部を保持しつつ、内側保持機構４４０ｂを開放して、基板の中央部においてはＺ軸方向に力を受けないようにすることが可能である。
【００６９】
保持機構４４０が複数設けられる場合、例えば、静電チャックと真空チャックなど、原理や機能の異なる保持機構を併用してもよい。例えば、静電チャックの電極と真空チャックの吸着溝がステージの径方向に交互に設けられてもよい。
【００７０】
上記の構成に加え、下側のステージ４０１側に、突出機構４３０と同様の機構を有するようにしてもよい。図７のように、ステージ４０１及び４０２の双方で、基板３０１及び３０２を撓ませる構成とすることにより、基板の撓み量が少なくなり、より誤差を少なく基板の位置合わせを行うことができる。
【００７１】
下側の基板３０１を撓ませる場合、基板３０１の外周部３０１ｓのみを保持することが好ましい。この場合、基板３０１の外周部３０１ｓのみを外側の保持機構４４０ａにより保持することで、突出機構４３０で基板を押圧する力が弱くても、所望の形状に基板が撓むので好ましい。
【００７２】
上記の接合装置において、保持機構４４０が、真空吸着方式である場合、ステージ上に設けられた吸着溝が基板の箇所によって分離されていてもよい。例えば、基板の周辺部を保持する吸着溝と基板の中央部を保持する吸着溝とが分離され、それぞれが別個に作動してもよい。これにより、基板の外周部のみ保持することができる。
【００７３】
また、中央部は最初、真空吸着しておき、撓ます時点で真空破壊して大気圧としたり０．数秒だけ加圧エアを放出して基板をはがれやすくしたりすることができる。また、基板が鏡面ではがれにくい場合は、保持部接触面をあえて粗くすることで、高さ精度を保持したまま、はがれやすくすることもできる。
【００７４】
また、接合が完了した基板接合体は、反りや厚みのバラツキを有する場合があるが、下側ステージ４０１の全面を、再度真空吸着することで、基板接合体の反りや厚みのバラツキを減少させることができる。
【００７５】
上記の接合装置において、保持機構４４０が、静電チャック方式である場合、保持機構は、図６に一例を示すように、ステージ４０１，４０２の面上において、複数の領域に分割されて設けられてもよい。例えば、図６の例では、外側保持機構４４０ａと内側保持機構４４０ｂの二つの個別制御可能な別パターンが設けられる。
【００７６】
外側保持機構４４０ａと内側保持機構４４０ｂは、独立して制御可能であり、外側保持機構４４０ａで基板の外周部を保持しつつ、内側保持機構４４０ｂを開放して、基板の中央部においてはＺ軸方向に力を受けないようにすることが可能である。また、中央部を撓ませる時に、中央部の真空吸着溝を併用して真空破壊して大気圧としたり０．数秒だけ加圧エアを放出して基板をはがれやすくしたりすることができる。
【００７７】
また、保持機構を３分割として中央部と外周部の間に１層以上の溝を挿入し、大気解放層を設けてもよい。これにより、外周部は真空保持を維持しながら中央部は加圧エアを放出しても間の大気解放層でどちらの漏れも吸収されるため、中央部のエア放出した際に外周部の吸着保持がはがれたり、エア放出しても外周部に吸引されて中央部を撓ますことができなくなることを防ぐことが可能となり有効である。また、吸着部や大気解放部は溝に限定されず、面内において複数個所を点支持するような構成としてもよい。
【００７８】
また、図８に示すように、上側のステージ４０２において、基板３０２を支持する支持面に、薄板状で可撓性を有した押圧板４３１が設けられていてもよい。押圧板４３１は、基板３０２を支持する支持面に、真空吸着方式、機械式チャック、静電チャックなどの保持機構（図示無し）を有していてもよい。
【００７９】
図８に示すように、突出機構４３０を突出させると、押圧板４３１が弾性変形し、その中央部４３１ｃが下方に凸となるように撓む。このようにして押圧板４３１が下方に凸となるように撓むことによって、保持機構（図示無し）によって外周部３０２ｓが保持された基板３０２の中央部３０２ｃが、下側のステージ４０１に向けて押圧される。すると、基板３０２は押圧板４３１に沿って弾性変形し、外周部３０２ｓに対し、中央部３０２ｃが下方に凸となるように撓む。このとき、押圧板４３１が撓むことによって、基板３０２の全体が押圧されて撓むので、基板３０２に歪みが生じるのを抑えることができる。突出機構４３０による押圧を解除すると、基板３０２は元の平板状の形状に復元する。
【００８０】
＜基板加熱手段＞
図１に示したように、基板加熱手段４２０は、ステージ４０１，４０２に内蔵されたヒータ４２１，４２２を備えている。ヒータ４２１，４２２は、例えば電熱ヒータでジュール熱を発するように構成される。ヒータ４２１，４２２は、ステージ４０１，４０２を介して熱を伝導させ、ステージ４０１，４０２に支持されている基板３０１，３０２を加熱する。ヒータ４２１，４２２が発する熱量を制御することで、基板３０１，３０２やその接合面の温度を調節することができる。ステージ４０１，４０２とヒータ４２１，４２２とは、別個の部材から構成してもよい。例えば、上記保持機構４４０を備えるステージ４０１，４０２とヒータ配線などを含むヒータ４２１，４２２とを重ね合わせてもよい。その一例を図９に示す。
【００８１】
また、接合装置のヒータで加熱してそのまま接合することもできるが、張り合わせた状態で取り出し、バッチ炉やホットプレート上で無加圧なフリーな状態で１５０℃数時間程度アニールすることでも接合できる。
【００８２】
＜位置測定手段＞
位置測定手段５００は、基板３０１，３０２の相対的位置関係を測定する。位置測定手段５００は、チャンバ２００に形成された窓５０３と、光源（図示せず）と、複数のカメラ５０１，５０２と、ミラー５０４，５０５と、を備えている。光源（図示無し）から発せられた光は、ミラー５０４，５０５、窓５０３を経て、基板３０１，３０２のマークが設けられた部分（図示せず）に当たる。カメラ５０１，５０２は、基板３０１，３０２のマークが設けられた部分（図示せず）からの反射光を、窓５０３、ミラー５０４，５０５を経て撮像する。
【００８３】
図１では、カメラ５０１，５０２は、それぞれ、同軸照明系を有している。光源は、ステージ４０１の上側に設けられてもよく、また、カメラ５０１，５０２側からその光軸を進むように光を発するように設けられてもよい。なお、カメラ５０１，５０２の各同軸照明系の光としては、基板３０１，３０２のマークが附された部分及び両ステージなどの光が通過すべき箇所を透過する波長領域（例えば基板がシリコンで出来ている場合には、赤外光）の光を用いる。
【００８４】
基板３０１と３０２の位置ずれ量を測定する位置測定手段として、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面とを、全面同士が非接合状態を維持する距離を保った状態で赤外透過認識により行うことができる。ステージ４０１と４０２のいずれかの方向から一つの赤外透過認識カメラによって位置測定を行うことで、複数台のカメラを用いる場合と比較してカメラ間の誤差が生じないという利点がある。
【００８５】
上記のように、ステージ４０１と４０２側のそれぞれに設けられたカメラによって対向配置された基板の相対位置を測定してもよい。
【００８６】
＜基板のアライメント＞
基板接合装置１００は、位置測定手段５００と、各駆動機構４０３〜４０７と、これらに接続されたコントローラ７００とを用い、基板３０１，３０２の相対的位置を測定し、位置合わせすることができる。
【００８７】
基板３０１，３０２には、測定用の光が通過する箇所が規定されており、ここにマークが附されていて、通過光の一部を反射、遮断又は屈折させる。カメラ５０１，５０２が通過光を受光すると、撮影した明視野画像においてアライメントマークは暗く現れる。あるいは、アライメントマークからの反射光を受光する場合には、マークは暗い画像内に明るく現れる。アライメントマークは、好ましくは、基板に複数個、例えば基板の対向する２つの角に設けられている。これにより、複数個のアライメントマークの位置から、基板３０１又は３０２の絶対的位置を特定することができる。
【００８８】
好ましくは、基板３０１，３０２の対応する箇所、例えば接合時にＺ方向に重なり合う位置に、対応するアライメントマークが附されている。基板３０１，３０２の両方のアライメントマークを同じ視野内で観測して、そのＸ方向及びＹ方向における相対的ずれ量を測定する。複数個所でのＸ方向及びＹ方向における相対的ずれ量を測定することで、基板３０１，３０２のＸ方向、Ｙ方向、θ方向における相対的な位置ずれ（ΔＸ，ΔＹ，Δθ）を計算することができる。
【００８９】
なお、位置測定手段５００における位置ずれ量の測定動作は、基板３０１，３０２同士が、非接触状態、接触状態のいずれにおいても実行できる。
【００９０】
＜マークを用いた基板の相対位置測定＞
基板３０１には、図１０に示すように、位置合わせ用の２つのアライメントマーク（第一のアライメントマーク）ＭＫ１ａ，ＭＫ１ｂが設けられている。また、基板３０２にも、図１１に示すように、位置合わせ用の２つのアライメントマーク（第二のアライメントマーク）ＭＫ２ａ，ＭＫ２ｂが設けられている。両基板３０１，３０２に関するアライメントマークＭＫ１ａ，ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ａ，ＭＫ２ｂを撮影して得られる画像は、例えば図１２に示すようになる。
【００９１】
位置測定手段５００は、両基板３０１，３０２が対向する状態において、カメラ５０１，５０２の各同軸照明系から出射された照明光の透過光及び反射光に関する画像（画像データ）ＧＡを用いて、両基板３０１，３０２の位置を認識することもできる。換言すれば、両基板３０１，３０２の位置合わせ動作（ファインアライメント動作）のための位置ずれ測定は、カメラ５０１，５０２により、両基板３０１、３０２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。
【００９２】
位置測定手段５００は、図１２に示すようなアライメントマークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａを含む画像ＧＡａとアライメントマークＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂを含む画像ＧＡｂとを取得し、画像ＧＡａ，ＧＡｂに基づいて両基板３０１，３０２に付された各組のマーク（ＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ），（ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂ）の位置を認識する。コントローラ７００は、認識したマーク（ＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ），（ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂ）の相対位置に基づいて、図１３に示すようなマーク（ＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ），（ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂ）相互間の位置ずれ量（Δｘａ，Δｙａ）を求めることができる。
【００９３】
図１２は、マーク（ＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ），（ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂ）の各組が、互いにその中心同士が重なってほぼ所望の位置にある状態を示し、図１３は、１組のマーク（ＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ）が所望の位置から互いにずれている状態を示している。
【００９４】
図１３に示すように、各画像ＧＡａ，ＧＡｂ（図１３では画像ＧＡａが示されている）のそれぞれについて、基板３０１，３０２のマークの幾何学的関係に基づいて、各マークの組ごとに位置ずれ量（Δｘａ，Δｙａ），（Δｘｂ，Δｙｂ）が求められる。
【００９５】
＜補正移動量の算出及び移動動作＞
コントローラ７００は、２組のマーク（ＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ），（ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂ）の位置ずれ量（Δｘａ，Δｙａ），（Δｘｂ，Δｙｂ）に基づいて、両基板３０１，３０２の所望の位置からのＸ方向、Ｙ方向及びθ方向における相対的ずれ量ΔＤ（詳細にはΔｘ，Δｙ，Δθ）を算出する。相対的ずれ量ΔＤが、その後の補正移動による補正移動量に対応するものである。
【００９６】
コントローラ７００は、基板３０１，３０２間の相対的ずれ量ΔＤ（Δｘ，Δｙ，Δθ）に対応して、基板３０１，３０２を最終的に補正量−ΔＤ（−Δｘ，−Δｙ，−Δθ）だけ移動させるような補正移動の経路を計算する。そして、コントローラ７００は、算出された補正経路に従って両基板３０１，３０２を移動させるように、各ステージ４０１，４０２の駆動機構４０３〜４０７に指示を出す。
【００９７】
補正移動は、相対的ずれ量ΔＤがゼロ又は低減されるように、行われる。図１に示す基板接合装置１００の場合には、基板３０２を支持するステージ４０２が、基板３０１を支持するステージ４０１に対して、最終的に補正量（−ΔＤ）だけ移動するように、ステージ駆動機構４０３，４０４を制御する。ステージ駆動機構４０３，４０４は、コントローラ７００からの指示に応じ、２つの並進方向（Ｘ方向及びＹ方向）と回転方向（θ方向）とステージ４０２を駆動し、これにより、両基板３０１，３０２が相対的に移動され、上記の位置ずれ量ΔＤが補正される。
【００９８】
補正移動は、基板の接合面が離間した状態で行う場合と、接触した状態で行う場合とが考えられる。それぞれの、補正移動については、以下で説明する。
【００９９】
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。
【０１００】
なお、ここでは、２つのカメラ５０１，５０２を用いて、２つの画像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。例えば、１つのカメラをＸ方向及び／又はＹ方向に移動することによって、各画像ＧＡａ，ＧＡｂを逐次的に撮影して取得するようにしてもよい。また、各マークの組を同じ光軸上で同時に撮像したが、これに限られない。例えば、基板が並進方向（Ｘ方向及びＹ方向）において別の位置にあるときに、それぞれの基板の位置に対して配置された２組（合計４個の）カメラを用いて行ってもよい。カメラの光軸の位置関係が分かっていれば、それぞれのカメラで、対応するマーク（ＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ）のそれぞれを、撮像した後に、これらを合成することで、基板を並進方向においてほぼ接合位置に移動させて位置決めを行うことができる。
【０１０１】
＜親水化処理手段＞
基板接合装置１００は、親水化処理手段６００を備えている。図１に示す基板接合装置１００の親水化処理手段６００は、基板３０１，３０２の接合面を活性化させる活性化処理部６１０と、活性化した基板３０１，３０２の接合面を親水化させる親水化処理部６２０と、を備えている。
【０１０２】
活性化処理部６１０としては、例えば、粒子ビーム源やプラズマ源を採用することができる。活性化処理部６１０では、真空中で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ので、その後の親水化処理において結合される、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。また、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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。酸素イオンなど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、その後の親水化処理における、水酸（ＯＨ）基の結合又は水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、本接合での加熱処理の際に、比較的容易に分解すると考えられる。
【０１０５】
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（エレクトロンボルト）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生じると考えられる。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。
【０１０６】
表面活性化される接合面に衝突させる粒子には、粒子を接合面に向けて加速することで所定の運動エネルギーを与えることができる。
【０１０７】
また、プラズマ発生装置を用いて、粒子に所定の運動エネルギーを与えることができる。基板の接合面に対して、交番電圧を印加することで、接合面の周りに粒子を含むプラズマを発生させ、プラズマ中の電離した粒子の陽イオンを、上記電圧により接合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。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。
【０１０８】
粒子ビーム源は、例えば１×１０−２Ｐａ（パスカル）や１×１０−５Ｐａ以下などの、比較的高い真空中で作動するので、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。
【０１０９】
プラズマ発生装置は、例えば、１００Ｗで稼動して、親水化処理としては窒素（Ｎ２）や酸素（Ｏ２）、アルゴン（Ａｒ）のプラズマを発生させて、このプラズマを接合面に３０秒ほど照射させるように使用すれば親水化のための処理ができる。また、プラズマ発生装置は接合装置とは個別に設置して真空中を連結したり一旦、大気中をハンドリングしたりするように配置すればよい。
【０１１０】
表面活性化に用いられる粒子には、中性原子又はイオンを用いることもできる。この場合、接合面から離間された位置に配置された、中性原子ビーム源、イオンビーム源（イオンガン）などの粒子ビーム源を用いて、粒子に所定の運動エネルギーを与えることもできる。所定の運動エネルギーが付与された粒子は、粒子ビーム源から基板の接合面に向けて放射される。また、反応ガスとして窒素（Ｎ２）や酸素（Ｏ２）アルゴン（Ａｒ）などを使用してもよい。
【０１１１】
中性原子ビーム源としては、高速原子ビーム源（ＦＡＢ、Ｆａｓｔ  Ａｔｏｍ  Ｂｅａｍ）を用いることができる。高速原子ビーム源（ＦＡＢ）は、典型的には、ガスのプラズマを発生させ、このプラズマに電界をかけて、プラズマから電離した粒子の陽イオンを摘出し電子雲の中を通過させて中性化する構成を有している。この場合、例えば、希ガスとしてアルゴン（Ａｒ）の場合、高速原子ビーム源（ＦＡＢ）への供給電力を、１．５ｋＶ（キロボルト）、１５ｍＡ（ミリアンペア）に設定してもよく、あるいは０．１Ｗ（ワット）から５００Ｗ（ワット）の間の値に設定してもよい。例えば、高速原子ビーム源（ＦＡＢ）を１００Ｗ（ワット）から２００Ｗ（ワット）で稼動してアルゴン（Ａｒ）の高速原子ビームを２分ほど照射すると、接合面の上記酸化物、汚染物など（表面層）は除去され、新生表面を露出させることができる。
【０１１２】
イオンビーム源（ＩＧ）は、例えば１１０Ｖ、３Ａで稼動して、アルゴン（Ａｒ）を加速させ６００秒ほど接合面に照射させるように使用されてもよい。
【０１１３】
本願発明において、表面活性化に用いられる粒子は、中性原子又はイオンでもよく、さらには、ラジカル種でもよく、またさらには、これらが混合した粒子群でもよい。
【０１１４】
各プラズマ又はビーム源の稼動条件、又は粒子の運動エネルギーに応じて、表面層の除去速度は変化し得る。そこで、表面活性化処理に必要な処理時間を調節する必要がある。例えば、オージェ電子分光法（ＡＥＳ、Ａｕｇｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）やＸ線光電子分光法（ＸＰＳ、Ｘ−ｒａｙ  Ｐｈｏｔｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）などの表面分析法を用いて、表面層に含まれる酸素や炭素の存在が確認できなくなる時間又はそれより長い時間を、表面活性化処理の処理時間として採用してもよい。
【０１１５】
表面活性化処理において接合面をアモルファス化するためには、粒子の照射時間を、表面層を除去し新生表面を露出させるために必要な時間より、長く設定してもよい。長くする時間は、１０秒から１５分、あるいは、表面層を除去し新生表面を露出させるために必要な時間の５％以上に設定してもよい。表面活性化処理において接合面をアモルファス化するための時間は、接合面を形成する材料の種類、性質、及び所定の運動エネルギーを有する粒子の照射条件によって適宜設定してもよい。
【０１１６】
表面活性化処理において接合面をアモルファス化するためには、照射される粒子の運動エネルギーは、表面層を除去し新生表面を露出させるために必要な運動エネルギーより、１０％以上高く設定されてもよい。表面活性化処理において接合面をアモルファス化するための粒子の運動エネルギーは、接合面を形成する材料の種類、性質、及び粒子の照射条件によって適宜設定してもよい。
【０１１７】
ここで、「アモルファス化した表面」又は「結晶構造が乱れた表面」とは、具体的に表面分析手法を用いた測定により存在が確認されたアモルファス層又は結晶構造が乱れた層を含むとともに、粒子の照射時間を比較的長く設定した場合、又は粒子の運動エネルギーを比較的高く設定した場合に想定される結晶表面の状態を表現する概念的な用語であって、具体的に表面分析手法を用いた測定によりアモルファス層又は結晶構造が乱れた表面の存在が確認されていない表面をも含むものである。また、「アモルファス化する」又は「結晶構造を乱す」とは、上記アモルファス化した表面又は結晶構造が乱された表面を形成するための動作を概念的に表現したものである。
【０１１８】
また、ＦＡＢやＩＧを使用した方法においては筐体内にＳｉを含んだ材料を介在させることで、Ａｒ粒子ビームと同時にＳｉ粒子ビームを放出させることができる。この方法によると界面にＳｉがドープされ、より活性なＳｉが多い界面が形成され、親水化処理した際により多くのＯＨ基が形成され、強度アップできる。特に真空中での接合強度を増加させることに有効である。
【０１１９】
例えばＦＡＢ筐体底面にＳｉ板を配置したもので１ｋＶ、１００ｍＡ、Ａｒ１００ｃｃｍ照射において、酸化膜付Ｓｉウエハの真空中での接合強度は、Ｓｉ板がないものでは１．５Ｊ／ｍ２の強度であったものが、Ｓｉ板を挿入したのものでは２．５Ｊ／ｍ２以上のバルク破壊が起こる強度へと上がる。また、ＦＡＢやＩＧによる粒子ビーム処理は接合装置内に配置する以外に別装置として大気中を搬送したり、連結してもよい。
【０１２０】
＜親水化処理部＞
親水化処理部６２０は、上記活性化処理部６１０によって清浄又は活性化された基板３０１，３０２の接合表面に、水酸基（ＯＨ基）を結合させる。
【０１２１】
親水化処理部６２０による親水化処理は、チャンバ２００内において、表面活性化された基板３０１，３０２の接合面の周囲に水（Ｈ２Ｏ）を供給することにより行われる。このため、親水化処理部６２０は、水ガス発生装置６２１と、弁６２２と、水ガス供給管６２３と、を備えている。
【０１２２】
水の供給は、上記表面活性化された接合表面の周りの雰囲気に、例えば、気体の水（Ｈ２Ｏ）を導入することで行われる。気体状の水は、水ガス発生装置６２１にて、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）で生成される。気体状の水は、キャリアガスに混合されて、弁６２２により所望の流量に制御されて、水ガス供給管６２３を通って、チャンバ２００内に導入される。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。
【０１２３】
また、水は、上記以外にも、水蒸気でもよいし、液状態の水を霧状に噴霧することで、チャンバ２００内に導入してもよい。さらに、基板３０１，３０２の接合面への水の付着の他の態様として、ラジカルやイオン化されたＯＨ基などを付着させてもよい。
【０１２４】
また、基板の接合面に水を付着させるために、基板を冷却してもよく、本実施形態の接合装置は、このための冷却装置を備えていてもよい。環境湿度が５０％程度であっても基板を冷却することで基板表面の湿度を８５〜１００％程度に上げることができる。
【０１２５】
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「水など」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。
【０１２６】
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「水など」、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。
【０１２７】
なお、表面活性化された基板３０１，３０２の接合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もできる。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。
【０１２８】
水の導入は、両基板の接合面の少なくとも一方又は両方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。
【０１２９】
例えば、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９．０×１０４Ｐａ（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。
【０１３０】
また、チャンバ内の酸素（Ｏ２）の雰囲気中濃度を１０％としてもよい。
【０１３１】
また、親水化処理を行うために、所定の湿度を有するチャンバ外の大気を導入してもよい。大気をチャンバ内に導入する際には、望ましくない不純物の接合面への付着を防ぐために、当該大気が所定のフィルタを通過するように構成することが好ましい。所定の湿度を有するチャンバ外の大気を導入して親水化処理を行うことで、接合面の親水化処理を行う装置構成を簡略化することができる。
【０１３２】
また、水（Ｈ２Ｏ）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してもよい。水（Ｈ２Ｏ）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）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。また、親水化処理は、接合面の近傍の雰囲気中で、水分子をプラズマ化して、これを接合面に接触させることで行ってもよい。
【０１３３】
なお、粒子ビーム照射やプラズマへの露出などによる表面活性化処理の後に、親水化処理として、パーティクル（汚染粒子）などの除去をかねた水洗浄を行ってもよい。この水洗浄により、上記の親水化処理と同様の効果を得ることができる。
【０１３４】
なお、親水化処理として、同種又は異種の親水化処理を複数回行ってもよい。また、親水化処理の一環として、又は親水化処理の後に、接合面に強制的に水分子を付着させてもよい。これにより、接合面上の水分子の量を増やし又は制御することができる。さらには、これにより臨界圧力を調整することができる。
【０１３５】
表面活性化処理と親水化処理が施された接合面は、上述のように水分子を介在させながら張合される訳であるが、水分子を抜いていくことでＯＨ基同士での水素結合の作用により互いに引き合い、比較的強い仮接合を形成する。さらに水素と酸素とを含む接合界面が形成されているので、本接合での加熱処理により水素と酸素が接合界面の外部に放出され、清浄な接合界面を形成することが可能になる。
【０１３６】
本実施形態では、接合させる手法として加圧する方法と加熱する方法を示したが、臨界圧力を超えて加圧することにより、例えば１０ＭＰａで加圧することで水分子が押しやられＯＨ基同士での接合へと変わる。また、加熱を加えることでも水分子は界面から除去されＯＨ基同士での接合へと変わる。その後も加熱を続けることで水素結合から共有結合へと移り変わり強固な本接合状態へと遷移する。
【０１３７】
また、真空中で長時間放置して水分子を飛ばしてから接合することでも同様な仮接合状態が維持される。水分子が介在した接合状態から加圧を加えて接合したり、真空中で接合させることもできる。その後強固な接合に遷移させるために加熱を併用することもできる。また、最初から加熱により強固な接合へと遷移させることも可能である。但し、アライメント精度を考慮すると、加熱は基板の熱膨張を伴うため、先に加圧や真空中での接合により仮接合した状態で加熱することが有効である。
【０１３８】
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、連続して水など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、さらに水など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。張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。
【０１３９】
補正移動時に接触状態を維持して移動できる場合と隙間を開けてから移動させる場合がある。水分子が介在しており接触面積が小さければ接触状態でも移動できる。隙間を開ける場合は数μｍ程度開ければよい。
【０１４０】
＜接合方法＞
次に、本実施形態に係る基板接合装置１００により実行される基板３０１，３０２の接合方法について図１４を参照しながら説明する。
【０１４１】
まず、ステージ間距離とウエハ厚みとを測定する測定工程が実行される（ステップＳ１００）。測定工程は、基板の中央部を撓ませる工程の前に実行される。この測定工程では、前述の距離測定手段によりステージ４０１と４０２の間の距離を測定する距離測定工程と、前述のウエハ厚み測定手段により基板３０１，３０２それぞれの厚みを測定する厚み測定工程と、が実行される。
【０１４２】
なお、このステージ間距離とウエハ厚みとを測定する測定工程に代えて、基板の中央部を撓ませる工程の前に、基板３０１（又は基板３０２）のいずれかのみを保持した状態で、基板を保持していないステージ４０２（又はステージ４０１）と保持された基板との間の距離を測定し、この測定結果とウエハ厚み測定手段の測定結果より基板３０１と３０２との距離を算出してもよい。あるいは、基板３０１と基板３０２をステージ４０１、４０２上に保持した状態で、基板３０１と基板３０２の接合面の距離を測定してもよい。
【０１４３】
次に、親水化処理工程が実行される（ステップＳ１０１）。この親水化処理工程では、基板３０１及び基板３０２のそれぞれの接合面の表面に親水化処理を行う。親水化処理工程では、まず、図３に示すように、基板接合装置１００のステージ４０１の保持機構（図示無し）で基板３０１を保持し、ステージ４０２の保持機構（図示無し）で基板３０２の外周部３０２ｓを保持する。この状態で、基板３０１と基板３０２とは、その接合面同士を互いに離間させた状態で対向させる。なお、このとき、チャンバ２００は大気開放し、チャンバ２００内の基板３０１，３０２の周囲雰囲気には大気を導入しておく。
【０１４４】
次に、親水化処理手段６００の活性化処理部６１０において、上記したような活性化処理法のいずれかにより、基板３０１，３０２の接合面を活性化させる。例えば、プラズマ化したアルゴン（Ａｒ）を基板３０１，３０２の接合面に衝突させてスパッタリング処理を施す。すると、基板３０１，３０２の接合面の表面層が除去され、接合すべき物質の新生表面が露出するとともに、露出された新生表面近傍の結晶構造が乱され、アモルファス化する。続いて、親水化処理部６２０において、上記したような親水化処理法のいずれかにより、活性化した基板３０１，３０２の接合面を親水化させる。例えば、水ガス発生装置６２１で気体状の水を生成し、生成した気体状の水を、キャリアガスとともに水ガス供給管６２３を通して、チャンバ２００内に導入する。表面活性化処理が行われた基板３０１，３０２の接合表面に、水などのＯＨ含有物質を付着させて親水化処理を施すと、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。
【０１４５】
なお、前述のステージ間距離とウエハ厚みの測定工程（ステップＳ１００）と親水化処理工程（ステップＳ１０１）とは、その順序が前後してもよい。これらの順序は、チャンバの構成による。
【０１４６】
続いて、基板３０１，３０２の位置合わせ工程が実行される（ステップＳ１０２）。この位置合わせ工程では、基板３０１と基板３０２との位置合わせを行う。これには、位置測定手段５００において、撓んだ状態の基板３０１と、基板３０２とが対向する状態において、カメラ５０１，５０２の各同軸照明系から出射された照明光の透過光及び反射光に関する画像（画像データ）ＧＡを用いて、両基板３０１，３０２の位置を認識する。位置測定手段５００は、アライメントマークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａを含む画像ＧＡａとアライメントマークＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂを含む画像ＧＡｂとを取得し（図１２）、画像ＧＡａ，ＧＡｂに基づいて両基板３０１，３０２に付された各組のマーク（ＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ），（ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂ）の位置を認識する。コントローラ７００は、認識したマーク（ＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ），（ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂ）の相対位置に基づいて、マーク（ＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ），（ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂ）相互間の位置ずれ量（Δｘａ，Δｙａ）（Δｘｂ，Δｙｂ）を求める（図１３）。
【０１４７】
コントローラ７００は、２組のマーク（ＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ），（ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂ）の位置ずれ量（Δｘａ，Δｙａ），（Δｘｂ，Δｙｂ）に基づいて、両基板３０１，３０２の所望の位置からのＸ方向、Ｙ方向及びθ方向における相対的ずれ量ΔＤ（詳細にはΔｘ，Δｙ，Δθ）を算出する。次いで、コントローラ７００は、基板３０１，３０２間の相対的ずれ量ΔＤ（Δｘ，Δｙ，Δθ）に対応して、基板３０１，３０２を最終的に補正量−ΔＤ（−Δｘ，−Δｙ，−Δθ）だけ移動させるような補正移動の経路を計算する。そして、コントローラ７００は、算出された補正経路に従って両基板３０１，３０２を移動させるように、各ステージ４０１，４０２の駆動機構４０３〜４０７に指示を出す。
【０１４８】
ステージ駆動機構４０３，４０４は、コントローラ７００からの指示に応じ、２つの並進方向（Ｘ方向及びＹ方向）と回転方向（θ方向）とにステージ４０２を駆動し、これにより、両基板３０１，３０２が相対的に移動され、上記の位置ずれ量ΔＤが補正される。
【０１４９】
その後、基板を撓ませる工程が実行される（ステップＳ１０３）。基板を撓ませる工程では、図５に示すように、基板３０１と基板３０２とを、接合面同士を対向させた状態で、基板３０２を、接合面の外周部３０２ｓに対して中央部３０２ｃが基板３０１側に突出するように撓ませる。これには、上側のステージ４０２において、基板３０２を支持する支持面の中央部に内蔵した突出機構４３０を、下側のステージ４０１側に向けて突出させる。ここにおいて、図７に示すように、基板３０１を、接合面の外周部３０１ｓに対して中央部３０１ｃが基板３０２側に突出するように撓ませるとともに、基板３０２を、接合面の外周部３０２ｓに対して中央部３０２ｃが基板３０１側に突出するように撓ませてもよい。
【０１５０】
次に、基板３０１，３０２の中央部同士を突き合わせる突き合わせ工程が実行される（ステップＳ１０４）。図１５は、撓ませた基板の中央部を上方の基板に突き当てた状態を示す正断面図である。突き合わせ工程では、図１５に示すように、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面とを、中央部同士で突き合わせる。これには、ステージ駆動機構４０４のＺ方向昇降駆動機構４０６において、ステージ４０２を、Ｚ方向に沿って下方のステージ４０１側に移動させる。そして、中央部３０１ｃが上方に凸となるように撓んだ状態でステージ４０１に保持された基板３０１を、上方のステージ４０２に保持された基板３０２に突き当てる。これにより、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面とが、中央部同士で突き合わされる。この状態で、チャンバ２００内には大気が導入されているので、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面の間には、親水化処理による接合表面上に水酸基（ＯＨ基）で終端化（Ｍ−ＯＨ）されている層が介在している。
【０１５１】
基板の中央部を押し出すセンタープッシュ方式において、従来の上下のいずれかから基板の中央部を押し出すセンタープッシュ（片側センタープッシュ）接合方法では、隙間を数１００μｍ開けてウエハを撓ませて接合するため、撓みによるひずみが発生し、また、中央部と周辺部の伸びの違いから接合後ウエハがそるという問題がある。また、アライメント隙間、センタープッシュ隙間が大きいため、実際に接触する位置では誤差が生じるという問題もある。図１６は、上から基板の中央部を押し出すセンタープッシュ接合方法を説明する図である。
【０１５２】
一方、図７で説明したように、ステージ４０１及び４０２の双方で、基板３０１及び３０２を撓ませる構成とすることにより、センタープッシュを上下から行う方式がある。この高精度低歪接合方法（両側センタープッシュ接合方法）では、アライメント隙間をウエハが接触するぎりぎり（例えば、１０μｍ以下）まで近づけてアライメントし、その位置でセンタープッシュ接合させる。これにより、ヘッド下降による誤差が生じなくなる。また、センタープッシュを上下から行うことで上下ウエハ間のひずみをなくすことができる。結果そりなく、ひずみもない接合が可能となる。その後、ウエハ接合が進むに従いヘッドを０隙間位置へ下降させてリリースする。図１７は、本実施形態に係るセンタープッシュ接合方法を説明する図である。
【０１５３】
この、ぎりぎりのアライメント、センタープッシュ隙間やリリースポイントを決めるためには、ステージの平行度、隙間をミクロン単位で校正する必要と、各ウエハの厚みばらつき（２〜１０μｍ）を補正する必要がある。以下にその方法について説明する。
【０１５４】
＜ステージの平行度、隙間をミクロン単位で校正する方法＞
図１８Ａおよび図１８Ｂは、ステージの平行度、隙間をミクロン単位で校正する方法を説明する図である。具体的には、図２で説明したステージ及びヘッドに対して、レーザーセンサ（図示せず）が設けられている。そして、レーザーにてステージ４０１とステージ４０２の間の３ヵ所の隙間（Ａ、Ｂ、Ｃ）の大きさを測定し、距離Ｇ１を求めることで、平行ずれや隙間誤差を読み取る。読み取った結果をもとに、突出機構４１２を用いて、あらかじめ設定した平行度及び隙間になるようにステージ４０２をフィードバック補正する。実際には、これらの装置と連動した校正ボタン（図示せず）を押すことで毎日、必要な状況で校正することができる。
【０１５５】
＜ウエハ厚みばらつきを補正して隙間調整を行う方法＞
図１９は、ウエハ厚みばらつきを補正して隙間調整を行う方法を説明する図である。最初に、ウエハ厚み測定手段を用いて、アライナ位置にて上下からレーザーで基板３０１，３０２のウエハ厚みを３ヵ所測定する。基板接合装置１００が新たな基板３０１，３０２を挿入する前にステージ４０１とステージ４０２が指定された隙間を保つよう移動した後、レーザーにてステージ４０１とステージ４０２の間の３ヵ所の隙間（Ａ、Ｂ、Ｃ）の大きさを測定し、距離Ｇ１を求める。実際に基板３０１，３０２を挿入、保持した状態で事前測定した基板３０１，３０２のウエハ厚みｔ１、ｔ２とステージ４０２とステージ４０１の間の距離Ｇ１から基板３０１と３０２の間の距離Ｇ２を自動的に求めてＺ軸にフィードバックする。そうすることで、ぎりぎりのアライメント隙間と０点リリースを達成することができる。また、ステージ４０１、４０２におけるレーザ測定する位置は３点でなくても良い。１点でも良い。また、ウエハ交換時に毎回でなくても良く、適時行う方法や指定回数で行っても良い。
【０１５６】
続いて、基板３０１，３０２同士を仮接合する仮接合工程が実行される（ステップＳ１０４−２）。この仮接合工程では、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面とを、中央部同士で突き合わせた状態で、Ｚ方向昇降駆動機構４０６を駆動してステージ４０２を下降させ、少なくとも一方の基板３０１，３０２の接合面に一定値以下の圧力、あるいは臨界圧力以下の圧力をかける。圧力の印加は、接触と同時に開始してもよく、また接触後、ある時間経過後に開始してもよい。また、圧力の印加は、接触状態にある時間の一部に亘って行われてもよく、全体に亘って行われてもよい。さらにまた、圧力の印加は、断続的に行われてもよく、印加中は、一定の圧力が保たれても、時間的に変化されてもよい。なお、途中で離しても全面で張り合わせることができる。完全に張り合わせるまで押し込むと加圧が加わりずれたりするため全面加圧する位置に限定されない。
【０１５７】
「接合面の臨界圧力」とは、それを超える圧力で接合面を押すと、接合面の所望の特性が変化し又は失われる圧力として定義されうる。例えば、最終的に接合界面を形成する工程（本接合）の前の、接触工程（仮接合）で接合面に圧力を掛けすぎると、両基板３０１，３０２が接合し離間させることができなくなる場合や、離間させることができ、再度接触し加圧しても、所望の接合ができなくなる場合がある。そこで、接触工程で接合面に印加する圧力を低くすると、所望の接合を行うための表面特性を損なわずに、基板３０１，３０２が非接合状態のまま、接触した基板３０１，３０２を離間させることができる。このように、その後に基板３０１，３０２が離間されうる最低の圧力を臨界圧力と定義してもよい。
【０１５８】
あるいは、接触と離間を複数回繰り返す場合に、離間をさせることはできるが、接触又は接触の繰り返しにより、その後、接合工程を行っても、所望の接合強度などの特性を得ることができなくなる。例えば、接触界面の一部で新生表面同士が接触して、局部的に又は微視的に強固な接合界面が形成されても、比較的小さい力で基板３０１，３０２を離間できる場合がある。しかし、基板３０１，３０２自体は離間できても、離間により上記強固に形成された接合界面が破壊するなどして表面特性が悪化し、その結果、所望の接合特性が最終的に得られなくなる。この場合には、接触工程での接合面に掛かる圧力を小さくすることで、新生表面の露出や接触を十分に回避することも可能である。このように、接触工程での接合面に掛かる圧力が実質的に高いことが原因である場合には、当該圧力を低くすることで、接触と離間を複数回繰り返しても、最終的に所望の接合強度を得ることが可能になる。このように離間可能で、かつ最終的に所望の接合強度が得られるための、接触工程での圧力を臨界圧力と定義してもよい。
【０１５９】
臨界圧力は、それ以上の圧力を掛けると所望の接合を行うことができなくなる圧力と定義されてもよく、またそれを超える圧力を掛けると所望の接合を行うことができなくなる圧力と定義されてもよい。
【０１６０】
臨界圧力は、接合面を形成する材料、接合面上の表面層の存在の有無、表面層の特性、表面エネルギーなど種々の要因に応じて決定することができる。したがって、本願の接合方法は、仮接合工程（ステップＳ１０４−２）の前に、少なくとも一方の基板３０１，３０２の接合面の臨界圧力を決定する工程（図示せず）を有していてもよい。
【０１６１】
仮接合工程（ステップＳ１０４−２）において印加される圧力は、基板３０１，３０２の両接合面に定義される臨界圧力の小さい方の臨界圧力以下又はこれ未満であることが好ましい。これにより、基板３０１，３０２のいずれの接合面に対しても、適切な圧力の印加を確実にすることができる。一方の接合面に臨界圧力が定義されない場合には、臨界圧力が定義される他方の接合面の臨界圧力以下又は未満の圧力を、印加してもよい。
【０１６２】
その後、相対位置測定工程（位置ずれ量測定工程）が実行される（ステップＳ１０４−３）。この相対位置測定工程では、上記仮接合工程（ステップＳ１０４−２）の後に、中央部同士が接触状態にある基板３０１，３０２の接合面の相対的な位置関係又は両接合面の相対位置を測定する。これには、位置測定手段５００において、カメラ５０１，５０２の各同軸照明系から出射された照明光の透過光及び反射光に関する画像（画像データ）ＧＡを用いて、両基板３０１，３０２に付された各組のマーク（ＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ），（ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂ）の位置を認識する。コントローラ７００は、認識したマーク（ＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ），（ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂ）の相対位置に基づいて、マーク（ＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ），（ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂ）相互間の位置ずれ量（Δｘａ，Δｙａ）（Δｘｂ，Δｙｂ）を求める。
【０１６３】
このように、基板３０１，３０２の接合面の相対位置の測定は、接触圧力下にある状態で行うと、接触かつ圧力が掛かっている状態では、接合面の相対位置が、最終的な接合状態に近づく。このため、加圧により、より正確で均一な接触状態を形成又は維持することができる。
【０１６４】
次に、相対位置ずれ量が許容誤差範囲内に収まっているか否かを判定する判定工程が実行される（ステップＳ１０４−４）。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、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てもよい。
【０１６５】
前述の判定工程において、相対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Ｓ１０４−４：Ｎｏ）、補正移動量算出工程が実行される（ステップＳ１０４−５）。この補正移動量算出工程では、基板３０１，３０２の補正移動量を決定する。補正移動量算出工程では、相対位置測定工程（ステップＳ１０４−３）で測定された相対位置から、所望の相対位置へと移動するための基板３０１，３０２の補正移動量を求める。これには、コントローラ７００は、２組のマーク（ＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ），（ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂ）の位置ずれ量（Δｘａ，Δｙａ），（Δｘｂ，Δｙｂ）に基づいて、両基板３０１，３０２の所望の位置からのＸ方向、Ｙ方向及びθ方向における相対的ずれ量ΔＤ（詳細にはΔｘ，Δｙ，Δθ）を算出する。次いで、コントローラ７００は、基板３０１，３０２間の相対的ずれ量ΔＤ（Δｘ，Δｙ，Δθ）に対応して、基板３０１，３０２を最終的に補正量−ΔＤ（−Δｘ，−Δｙ，−Δθ）だけ移動させるような補正移動の経路を計算する。例えば、相対位置測定工程（ステップＳ１０４−３）で測定が行われた相対位置から、一旦、接合面の接触状態を解除し、すなわち接合面を離間させ、接合面にほぼ平行方向に基板３０１，３０２を相対的に移動させ、再び接合面同士を接触させるように、移動経路を形成してもよい。すなわち、以下の相対位置測定工程（ステップＳ１０４−３）では、一旦接触していた接合面又は接触していた基板３０１，３０２が離間して、補正移動量の移動後に、再び接触する。また、相対位置測定工程で測定が行われた相対位置から、一旦、接合面の接触状態での加圧を除去又は減圧させ、基板３０１，３０２が互いに中央部同士での接触状態を保ったままで、接合面にほぼ平行方向に基板３０１，３０２を相対的に移動させ、再び加圧することで、移動経路を形成してもよい。上記の移動経路の形成は、例示であって、これに限定されない。
【０１６６】
なお、補正移動量は、所定のパラメータの関数として決定されるようにしてもよい。測定された基板３０１，３０２の相対位置が、当該関数が考慮する一パラメータであることが好ましい。上記関数のパラメータは、測定された基板３０１，３０２の相対位置以外のパラメータを含んでいてもよい。上述のとおり、相対位置の補正のための基板３０１，３０２の移動経路は、種々の形状をとり得るので、その際の基板３０１，３０２の移動機構又は測定機構のくせや誤差などをパラメータとして考慮してもよい。
【０１６７】
次に、互いに仮接合された基板３０１，３０２同士を互いに離間した状態に解放する解放工程が実行される（ステップＳ１０４−６）。この解放工程では、基板の中央部同士が一定の距離を保つように突き合わせた状態で、基板３０１の外周部３０１ｓと基板３０２の外周部３０２ｓとの距離を離し、次いで、基板３０２の中央部の撓みを戻す。
【０１６８】
続いて、基板３０１，３０２の相対位置を補正する位置補正工程が実行される（ステップＳ１０４−７）。この位置補正工程では、補正移動量算出工程（ステップＳ１０４−５）で決定された補正移動量だけ基板３０１，３０２を移動させる。あるいは、上記求められた移動経路に従って基板３０１，３０２を移動させる。これにより、測定された位置ずれが補正され、又は最小化される。これには、コントローラ７００は、補正移動量算出工程（ステップＳ１０４−５）で算出された補正経路に従って両基板３０１，３０２を移動させるように、各ステージ４０１，４０２の駆動機構４０３〜４０７に指示を出す。ステージ駆動機構４０３，４０４は、コントローラ７００からの指示に応じ、２つの並進方向（Ｘ方向及びＹ方向）と回転方向（θ方向）とにステージ４０２を駆動し、これにより、両基板３０１，３０２が相対的に移動され、上記の位置ずれ量ΔＤが補正される。
【０１６９】
この基板３０１，３０２の移動に、基板３０１，３０２が互いに離間した状態での移動経路が含まれている場合には、接合面を中央部同士で突き合わせて、再び接触状態にする。また、基板３０１，３０２又は接合面が離間せずに接触状態を保ちつつ、基板３０１，３０２が移動する場合には、移動が完了した時点で、基板３０１，３０２が中央部同士で突き合わされた接触状態が実現される。
【０１７０】
そして、位置補正工程（ステップＳ１０４−７）後、基板３０１を撓ませる工程（ステップＳ１０３）に戻る。そして、測定された基板３０１，３０２の位置ずれ量が許容誤差範囲内に収まるまで、基板３０１，３０２の突き合わせ工程（ステップＳ１０４）から、位置補正工程（ステップＳ１０４−７）を繰り返す。これにより、精度の高い基板３０１，３０２間の位置決めを行い、最終的に接合面又は基板３０１，３０２間で高い位置決め精度を有する接合界面を形成することができる。
【０１７１】
一方、相対位置ずれ量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Ｓ１０４−４：Ｙｅｓ）、基板３０１，３０２同士を張り合わせる張り合わせ工程が実行される（ステップＳ１０５）。張り合わせ工程では、図２０Ａの矢印ＡＲ２１に示すように、まず、突出機構４３０をステージ４０２に没入させる。なお、「突出機構４３０をステージ４０２に没入させる」とは、詳細には突出機構４３０の押圧部材４３４をステージ４０２に没入させることを意味する。以後、本明細書において同様である。このとき、基板３０１、３０２は、それらの中央部同士が非接合状態を維持する圧力で突き合わせた状態を維持する。次に、図２０Ｂの矢印ＡＲ２２に示すように、Ｚ方向昇降駆動機構４０６により、上側ステージ４０２を下側ステージ４０１に近づける方向へ移動させる。これにより、基板３０２が基板３０１に押し付けられ、基板３０１の外周部と基板３０２の外周部との距離が縮められ、基板３０１、３０２同士が全面で張り合わされた状態となる。なお、この張り合わせ工程において、例えば、突出機構４３０をステージ４０２に没入させることにより、基板３０１の中央部と基板３０２の中央部の距離を保った状態にしてもよい。この場合でも、上側ステージ４０２を下側ステージ４０１に近づける方向へ移動させることにより、基板３０１の外周部と基板３０２の外周部との距離が縮められ、基板３０１，３０２同士が重ね合わされた状態となる。
【０１７２】
なお、図７、１７で説明した、ステージ４０１、４０２の双方で基板３０１、３０２を撓ませるいわゆるセンタープッシュを行う方式を採用するとする。この場合、張り合わせ工程では、図２１Ａの矢印ＡＲ２３、ＡＲ２４に示すように、ステージ４０１、４０２双方の突出機構４３０をステージ４０２に没入させる。このとき、基板３０１、３０２は、それらの中央部同士が非接合状態を維持する圧力で突き合わせた状態を維持する。次に、図２１Ｂの矢印ＡＲ２５に示すように、Ｚ方向昇降駆動機構４０６により、上側ステージ４０２を下側ステージ４０１に近づける方向へ移動させる。これにより、基板３０２が基板３０１に押し付けられ、基板３０１の外周部と基板３０２の外周部との距離が縮められ、基板３０１、３０２同士が全面で突き合わされた状態となる。
【０１７３】
また、張り合わせ工程では、上側ステージ４０２から基板３０２を開放するときには、先ず、基板３０２を保持する真空チャックなどの保持手段を解放させ、次いで、下側ステージ４０１の真空吸着を稼働させ、かつ下側の基板３０１の中央部を撓ませている場合には、その撓みも元に戻す。その後、Ｚ方向昇降駆動機構４０６により上側ステージ４０２を上昇させることが好ましい。
【０１７４】
なお、Ｚ方向昇降駆動機構４０６によって、基板の全面が突き合わされた状態と、上側ステージ４０２から基板３０２を開放した状態とを比較すると、１０μｍから最大で４０μｍ程度Ｚ方向に突き合わされた基板の位置がずれることがある。これは、突き合わせる前の基板３０１又は３０２に反りやゆがみがあるためである。突き合わせる前には、この反りやゆがみのために、実際の基板の厚みより見せかけの厚みが大きくなるが、基板を突き合わせると、基板間に働く、互いに引き合う力によって、基板の反りやゆがみが強制される。このため、Ｚ方向において、基板の全面が突き合わせたポイントと、基板をステージから解放するポイントには、１０μｍから最大で４０μｍ程度の差が生じる。
【０１７５】
その後、基板３０１，３０２の接合工程が実行される（ステップＳ１０６）。この接合工程では、図２０Ｂに示すように、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面とを全面で突き合わせた後に接合する。ここで、この接合工程では、基板３０１，３０２の接合面同士が全面で突き合わされた状態にある接合面に対し、圧力を加えるようにしてもよい。基板３０１，３０２の接合面同士が全面で突き合わされた状態で印加される圧力は、前記の臨界圧力以上の圧力又は臨界圧力を超える圧力であるのが好ましい。これにより、最終的な接触工程において基板３０１，３０２の接合面を一層密着させることができる。
【０１７６】
基板３０１，３０２の接合面同士が全面で突き合わされた状態での加圧は、例えば、基板接合装置１００のＺ方向昇降駆動機構４０６のような機構を用いて、機械的に基板３０１，３０２に対して加えることができる。また、基板３０１，３０２の接合面同士が全面で突き合わされた状態での加圧は、基板３０１，３０２に対して反対電荷を与えることで、この電荷による静電気の引力を用いて、電気的に基板３０１，３０２に対して加えてもよい。基板３０１，３０２の接合面同士が全面で突き合わされた状態での加圧の態様、方法、圧力などは、上記の例に限られず、種々の具体的な基板接合方法に応じて、適宜調節されてもよい。
【０１７７】
また、接合工程では、基板３０１，３０２の接合面同士が全面で突き合わされた状態にある接合面に対して熱を加える工程を有してもよい。加熱により、所望の特性を有する接合界面を形成させることができる。加熱により、最終的に所望の特性を有する接合界面を形成してもよい。加熱により、接合面近傍の原子の拡散を促進させることで、接合面の表面に存在する、最終的には不要な表面層を拡散させて除去し、新生表面が直接接触する接合界面を形成し、微視的な表面凹凸を減らして実質的な接合界面の面積を増大させることなどが可能になる。これにより、接合界面の機械的特性、電気特性、化学的特性など種々の特性を向上させることができる。加熱は、上記の加圧と同時に行うことができる。又は、加熱時間と加圧時間とを一部又はすべてが重なるように、加熱と加圧とを行ってもよい。加熱と加圧とを同時に行うことにより、接合面近傍の原子の拡散を一層促進させて、得られる接合界面の特性を向上させ、また接合プロセスを一層効率化させることができる。
【０１７８】
例えば、上記のように、基板３０１，３０２の接合面同士が全面で突き合わされた状態で、基板３０１，３０２に対して反対電荷を与えることで、この電荷による静電気の引力を用いて、電気的に基板３０１，３０２に対して加圧しつつ、加熱するようにしてもよい。これにより、いわゆる陽極接合を行うことができる。
【０１７９】
加熱は、基板３０１，３０２を支持するステージ４０１，４０２から熱を伝導させることで行ってもよく、基板３０１，３０２の雰囲気のガスを加熱することでガスから熱を伝導させることで行ってもよく、接合面を光などで照射することにより行ってもよい。
【０１８０】
このように、両基板３０１，３０２の接合面に対して加圧とともに加熱することで、両基板３０１，３０２間の最終的な接合界面を形成するようにしてもよい。このようにして、両基板３０１，３０２が良好にアライメントされて最終的な接合が達成される。
【０１８１】
上述した基板３０１，３０２の接合方法、基板接合装置１００によれば、基板３０１及び基板３０２のそれぞれの接合面の表面に水又はＯＨ含有物質を付着させる親水化処理を行う工程と、基板３０１と基板３０２とを、接合面同士を対向させて配置するとともに、基板３０１を、接合面の外周部３０１ｓに対して中央部３０１ｃが基板３０２側に突出するように撓ませる工程と、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面とを、中央部同士で突き合わせる工程と、中央部同士が非接合状態を維持する圧力で突き合わせた状態で、基板３０１の外周部３０１ｓと基板３０２の外周部３０２ｓとの距離を縮め、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面とを全面で突き合わせて接合するようにした。これにより、基板３０１，３０２同士の間でのボイドの発生を防ぐとともに、高い位置精度で接合することができる。
【０１８２】
また、基板３０１と基板３０２との位置合わせを行う工程を行った後、基板３０１，３０２同士を接合する前に、基板３０２及び基板３０１の周囲の雰囲気を真空引きするようにしてもよい。これにより、基板３０１と基板３０２との位置合わせを行う工程は、大気中で行うこととなる。すると、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面とを、中央部同士で突き合わせたときに、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面との間に水分子が介在した状態が維持される。この状態では、水分子を接合面に挟んでいるため、ＯＨ基同士が接合しておらず、接合面に影響を与えずに基板３０１，３０２同士を剥がすことができる。
【０１８３】
仮に、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面とを、中央部同士で突き合わせる工程を真空中で行ったとすると、接合面に水分子が十分に残らないため、突き合わせた基板３０１，３０２同士を剥がしたときにその接合面に影響が出る。
【０１８４】
したがって、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面とが接合されることがなく、基板３０１と基板３０２との位置合わせを繰り返し行うことができる。
【０１８５】
その一方で、基板３０２の接合面と基板３０１の接合面とを全面で突き合わせるときには、周囲の雰囲気は真空引きされているので、基板３０２の接合面と基板３０１の接合面との間に介在する水に空気が混入するのを防ぐことができる。したがって、基板３０２と基板３０１との接合部にボイドが発生するのを防ぐことができる。その結果、基板３０１，３０２同士を高精度に位置合わせしつつ、高品質に接合することが可能となる。
【０１８６】
また、基板３０２と基板３０１との位置合わせを行う工程では、基板３０２の接合面と基板３０１の接合面とを、中央部同士で突き合わせた状態で、基板３０２と基板３０１との位置ずれ量を測定し、測定された位置ずれ量が許容誤差範囲を超えている場合には、基板３０２と基板３０１との位置ずれ量が小さくなるように基板３０１と基板３０２との相対位置を調整し、位置ずれ量が許容誤差範囲内に収まるまで、基板３０１と基板３０２との位置ずれ量の測定と、基板３０１と基板３０２との相対位置の調整とを繰り返すようにした。このように、基板３０１と基板３０２との位置ずれ量が許容誤差範囲内となるまで繰り返すことで、基板３０１と基板３０２とを高精度に位置合わせすることができる。
【０１８７】
基板３０１と基板３０２との位置ずれ量を測定する工程は、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面とを、中央部同士が非接合状態を維持する圧力又は時間で突き合わせた状態で行うようにした。基板３０１と基板３０２とを過大な圧力で突き合わせたり、長時間放置したりすると、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面との間に介在する水が追い出されてしまい、基板３０１と基板３０２とが接合されてしまうことがある。そこで、基板３０１と基板３０２とが非接合状態を維持する圧力、言い換えると、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面との間に水が介在した状態を維持させたままにすることで、基板３０１と基板３０２との位置合わせを円滑に行うことができる。
【０１８８】
また、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面とを全面で突き合わせる工程では、基板３０１を平板状として、基板３０２の接合面に突き合わせるようにした。このように、撓ませていた基板３０１を平板状とすることで、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面とを、容易に全面で突き合わせて接合することが可能となる。
【０１８９】
また、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面とを全面で突き合わせる工程では、基板３０１と基板３０２とを加圧して接合することで、基板３０１，３０２の接合を確実に行うことができる。
【０１９０】
本発明の一態様によれば、上記の接合方法において、第一の基板と第二の基板と突き合わせる工程は、非接合状態を維持する圧力で突き合わせた状態で、第一の基板の外周部と第二の基板の外周部との距離を縮め、第一の基板の接合面と第二の基板の接合面とを全面で突き合わせて接合する。
【０１９１】
この場合、接合面を加圧しすぎるとひずみが生じ基板全面での位置精度が出なくなる。また、片側だけ撓ますと接合途上でひずみが生じる可能性もあるが、両方の基板を撓ますと接合時にひずみが抑えられる場合がある。
【０１９２】
また、基板３０１，３０２同士が接合される圧力まで加圧しないことで、再度位置合わせ調整することが可能となる。
【０１９３】
（その他の実施形態）
なお、本発明の基板接合方法、基板接合装置は、図面を参照して説明した上述の各実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
【０１９４】
上記実施形態において、位置合わせ工程（図１４のステップＳ１０２参照）の直前において、ステージ４０１，４０２に保持された基板３０１，３０２の反り量を測定する基板反り量測定工程が行われる基板接合方法であってもよい。例えば図２２Ａに示すように、ステージ４０１，４０２に保持された基板３０１，３０２の中央部が突出する形で反っている場合がある。この場合、基板３０１，３０２の中央部同士の距離は、ステージ４０１、４０２間の距離Ｇ１から基板３０１，３０２の厚さを差し引いて得られる距離Ｇ２よりも短くなる。例えば、基板３０１，３０２の中央部が突出する形で反っているとする。この場合、実施形態のように距離Ｇ２が所望の距離となるように、ステージ４０２をステージ４０１に近づけた場合、ステージ４０１，４０２の中央部同士の距離は所望の距離よりも短くなる。従って、例えば基板３０１，３０２の中央部の反り量が合計で１０μｍ以上ある場合、距離Ｇ２が１０μｍとなるようにステージ４０１，４０２同士を近づけると、基板３０１，３０２が接触してしまい、位置合わせ工程を行うことができなくなる。
【０１９５】
本変形例に係る基板接合装置は、実施形態に係る基板接合装置１００と同様に、突出機構４３０の位置（突出機構４３０の押圧部材４３４の位置）を検出する変位センサ４３５を有する。本変形例に係る基板接合方法では、位置合わせ工程の直前の反り量測定工程において、図２２Ｂに示すように、変位センサ４３５により、反りの無い平坦な基準基板（図示せず）に突出機構４３０を極めて微小な圧力で接触させた状態での突出機構４３０の位置である突出機構位置と、基板３０１，３０２に突出機構４３０を極めて微小な圧力で接触させた状態での突出機構４３０の位置である突出機構位置とを検出する（位置検出工程）。つまり、基準基板に突出機構４３０を、基準基板を撓ませない大きさの圧力で接触させた状態での突出機構４３０の位置と、基板３０１、３０２に突出機構４３０を基板３０１、３０２を撓ませない大きさの圧力で接触させた状態での突出機構４３０の位置とを検出する。そして、基板接合装置は、変位センサ４３５により検出された前述の２つの突出機構位置の差分から、基板３０１、３０２のステージ４０１，４０２からの反り量ｐ１，ｐ２を算出する（反り量算出工程）。つまり、第１突出機構位置と第２突出機構位置との差分から基板３０１、３０２のステージ４０１，４０２からの反り量ｐ１，ｐ２を算出する。そして、距離Ｇ２から反り量ｐ１，ｐ２を差し引いて得られる距離Ｇ３が所望の距離となるようにステージ４０２をステージ４０１に近づける。ここにおいて、距離Ｇ３が所望の距離となるようにステージ４０２をステージ４０１に近づけた状態で、基板３０１、３０２のアライメント動作を行ってもよい。
【０１９６】
ところで、基板３０１、３０２の接合面側には、酸化膜や窒化膜のような絶縁膜が形成される。基板３０１、３０２の接合面側のみ（片面側のみ）に絶縁膜が形成された場合は、基板３０１、３０２は、絶縁膜が形成された接合面側に凸となるように反る。また、基板３０１、３０２の両面に絶縁膜が形成された場合、基板３０１、３０２の両面のうち、それらの接合面側に形成された絶縁膜が、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により成膜された後ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）が施されたものである場合、基板３０１、３０２は、それらの接合面となる片面側に凸となるように反ってしまう。これに対して、本構成によれば、ステージ４０１，４０２に保持された基板３０１、３０２がそれらの接合面側に凸となるように反っている場合でも、位置合わせ工程直前においてステージ４０１，４０２同士を近づけたときに基板３０１，３０２同士が接触してしまうことを抑制できる。
【０１９７】
なお、本変形例では、突出機構４３０を用いて基板３０１、３０２の反り量を算出する例について説明したが、反り量を算出する方法は、この方法に限定されず、他の基板３０１、３０２の反り量を算出する方法を採用してもよい。例えば基板３０１、３０２の厚さを測定する工程において、レーザー距離計を用いて基板３０１、３０２の反り量を測定してもよい。
【０１９８】
実施形態では、基板を撓ませる工程（図１４のステップＳ１０３参照）において、図７に示すように、基板３０１、３０２を撓ませてもよいことについて説明した。この場合、基板を撓ませる工程において、例えば、基板３０１の反り量（第一の反り量）と基板３０２の反り量（第二の反り量）のうち大きい方の反り量を特定し、基板３０１、３０２それぞれの反り量が、特定した反り量以上の規定反り量となるように、基板３０１、３０２を撓ませるようにしてもよい。ここで、基板３０１の反り量は、基板３０１の中央部３０１ｃの基板３０２側への反り量であり、基板３０２の反り量は、基板３０２の中央部３０２ｃの基板３０１側への反り量である。
【０１９９】
例えば図２３Ａに示すように、基板３０１の反り量ｐ１１が、基板３０２の反り量ｐ１２よりも大きい場合、本変形例に係る基板接合装置は、基板を撓ませる工程において、まず、反り量の大きい基板３０１の反り量ｐ１１を特定する。ここにおいて、基板接合装置は、例えば前述のように、基板３０１、３０２に突出機構４３０を基板３０１、３０２が撓まない程度の大きさの圧力で接触させた状態での突出機構４３０の位置を用いて、基板３０１、３０２のステージ４０１，４０２からの反り量ｐ１１，ｐ１２を算出する。そして、基板接合装置は、例えば基板３０２の反り量が、特定した基板３０１の反り量と等しくなるように、基板３０２の中央部３０２ｃを撓ませる（図２３Ｂの矢印ＡＲ６１参照）。その後、基板接合装置は、基板３０１、３０２同士を突き合わせる工程を実行する（図１４のステップＳ１０４）。
【０２００】
本構成によれば、基板３０１、３０２の反り量を等しくした状態で基板３０１、３０２同士を突き合わせてから、仮接合工程、張り合わせ工程が実行されるので、互いに接合された２つの基板３０１、３０２の反り量を低減できる。
【０２０１】
また、実施形態に係る基板接合方法の張り合わせ工程において、基板３０１の中央部の反り量と基板３０２の中央部の反り量とが等しくなるように、基板３０１に接触させる突出機構（第一の突出機構）４３０または基板３０２に接触させる突出機構（第二の突出機構）４３０の突出機構位置が制御されるようにしてもよい。
【０２０２】
例えば、図２３Ａに示すように、基板３０１の反り量が基板３０２の反り量よりも大きいとする。この場合、基板接合装置は、図２４Ａおよび図２４Ｂに示すように、基板３０１と基板３０２とを互いに近づけていく際（図２４（Ａ）、（Ｂ）中の矢印ＡＲ７１、ＡＲ７２参照）、基板３０１の反り量ｐ１３（ｐ１５）と基板３０２の反り量ｐ１４（ｐ１６）とが等しくなるように、基板３０２の中央部３０２ｃに接触させる突出機構４３０の突出機構位置を制御する。また、基板接合装置は、基板３０１に接触される突出機構４３０について、突出機構４３０により基板３０１を押圧する圧力を予め設定された圧力で一定となるように制御する。即ち、基板接合装置は、ステージ４０２をステージ４０１に近づく方向へ下降させる際、２つの突出機構４３０のうちの一方を位置制御し、他方の突出機構４３０を圧力制御する。ここにおいて、突出機構４３０が、前出の図４に示すような、ボイスコイルモータ４３３と、押圧部材４３４と、変位センサ４３５と、を有する構成であるとする。この場合、突出機構４３０は、変位センサ４３５により検出される検出値に基づいて、押圧部材４３４の位置を制御する。なお、仮接合工程においても、前述のように、基板３０１の反り量と基板３０２の反り量とが等しくなるように、基板３０１の中央部３０１ｃに接触させる突出機構４３０または基板３０２の中央部３０２ｃに接触させる突出機構４３０の突出機構位置が制御されるようにしてもよい。
【０２０３】
本構成によれば、基板３０１、３０２の反り量を常に等しくした状態で張り合わせ工程が実行されるので、互いに接合された２つの基板３０１、３０２の反り量を低減できる。
【０２０４】
実施形態に係る基板接合方法では、相対位置測定工程（ステップＳ１０４−３）において互いに仮接合された２つの基板３０１，３０２同士の相対的な位置関係が測定され、位置補正工程（ステップＳ１０４−７）において、補正移動量算出工程（ステップＳ１０４−５）で決定された補正移動量だけ基板３０１，３０２を移動させる例について説明した。ここで、相対位置測定工程では、２つの基板３０１、３０２の一方に対する他方のＸＹ方向またはＺ軸周りの回転方向の位置ずれ量を測定する。なお、ＸＹ方向は、前述のように、ステージ４０１、４０２が対向するＺ方向に直交する方向に相当する。但し、相対位置測定工程において測定される位置ずれ量の種類は、これらに限定されるものではない。例えば、相対位置測定工程において、更に、互いに仮接合された基板３０１、３０２の中央部の外周部に対する反り量に応じた位置ずれ量を測定するものであってもよい。そして、測定された位置ずれ量が許容誤差範囲を超えている場合、解放工程が実行された後、基板を撓ませる工程において、反り量に応じた位置ずれ量が小さくなるように、基板３０１、３０２それぞれを撓ませるようにしてもよい。
【０２０５】
ここで、本変形例に係る基板接合装置により実行される基板３０１，３０２の接合方法について、図２５を参照しながら説明する。まず、基板接合装置は、距離と厚み測定工程と親水化処理工程とを実行する（ステップＳ２００、Ｓ２０１）。ステップＳ２００、Ｓ２０１の処理は、実施形態で説明したステップＳ１００、Ｓ１０１の処理と同様である。
【０２０６】
次に、基板接合装置は、基板を撓ませる工程（ステップＳ２０２）を実行する。ここでは、例えば前述のように、基板接合装置は、基板３０１の反り量と基板３０２の反り量のうち大きい方の反り量を特定し、基板３０１、３０２それぞれの反り量が、特定した反り量以上となるように、基板３０１、３０２の中央部を撓ませる。続いて、基板接合装置は、位置合わせ工程、基板の突き合わせ工程および仮接合工程を実行する（ステップＳ２０３、Ｓ２０４、Ｓ２０５）。ステップＳ２０３乃至Ｓ２０５の処理は、実施形態で説明したステップＳ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０４−２の処理と同様である。
【０２０７】
その後、基板接合装置は、相対位置測定工程を実行する（ステップＳ２０６）。ここでは、基板接合装置は、２つの基板３０１、３０２の一方に対する他方のＸＹ方向またはＺ軸周りの回転方向の位置ずれ量と、互いに仮接合された基板３０１、３０２の中央部の外周部に対する反り量に応じた位置ずれ量と、を測定する。具体的には、基板接合装置は、図２６Ａに示すように、基板３０１に設けられた２つのアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ１ｂの中心間の距離ＬＭ１と、基板３０２に設けられた２つのアライメントマークＭＫ２ａ、ＭＫ２ｂの中心間の距離ＬＭ２と、を算出する。そして、基板接合装置は、算出した距離ＬＭ１、ＬＭ２の差分を算出することにより、互いに仮接合された基板３０１、３０２の反り量に応じた位置ずれ量を測定する。ここで、図２６Ａに示すように、基板３０１のアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ１ｂの距離ＬＭ１が基板３０２のアライメントマークＭＫ２ａ、ＭＫ２ｂの距離ＬＭ２よりも長い場合、図２６Ｂに示すように、互いに仮接合された基板３０１、３０２が基板３０２側に凸となるように反っていることになる。そして、互いに仮接合された基板３０１、３０２の反り量が大きいほど、距離ＬＭ１と距離ＬＭ２との差が長くなる。
【０２０８】
図２５に戻って、次に、基板接合装置は、２つの基板３０１、３０２のＸＹ方向またはＺ軸周り回転方向の相対位置ずれ量と互いに仮接合された基板３０１、３０２の反り量に応じた相対位置ずれ量とが許容誤差範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ２０７）。基板接合装置は、相対位置ずれ量が許容誤差範囲内であると判定すると（ステップＳ２０７：Ｙｅｓ）、張り合わせ工程および接合工程を実行する（ステップＳ２１２、Ｓ２１３）。ステップＳ２１２、Ｓ２１３の処理は、実施形態で説明したステップＳ１０５、Ｓ１０６の処理と同様である。
【０２０９】
一方、基板接合装置は、相対位置ずれ量が許容誤差範囲を超えていると判定すると（ステップＳ２０７：Ｎｏ）、補正移動量・反り量算出工程を実行する（ステップＳ２０８）。この補正移動量・反り量算出工程では、実施形態で説明した補正移動量算出工程（ステップＳ１０４−５）と同様に、相対位置測定工程（ステップＳ１０４−３）で測定された相対位置から、所望の相対位置へと移動するための基板３０１，３０２の補正移動量を算出する。そして、基板接合装置は、基板３０１、３０２同士を突き合わせる基板の突き合わせ工程（ステップＳ２０４）における各基板３０１、３０２の反り量を決める。具体的には、基板接合装置は、基板の突き合わせ工程における、基板３０１を押圧する突出機構（第一の突出機構）４３０の突出量と、基板３０２を押圧する突出機構（第二の突出機構）４３０の突出量とを設定する。
【０２１０】
例えば図２７Ａに示すように、基板３０１の反り量ｐ２１と基板３０２の反り量ｐ２２とを等しくした状態で基板３０１、３０２同士を突き合わせてから仮接合したとする。このとき、図２７Ｂに示すように、互いに仮接合された２つの基板３０１、３０２が基板３０２側に凸となる形で反っているとする。この場合、基板３０１のアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ１ｂの中心間の距離ＬＭ２が、基板３０２のアライメントマークＭＫ２ａ、ＭＫ２ｂの中心間の距離ＬＭ１よりも短くなる。この場合、基板接合装置は、図２７Ｃに示すように、基板３０２の反り量ｐ２２が基板３０１の反り量ｐ２１よりも長くなるように、基板３０１、３０２の中央部３０１ｃ、３０２ｃそれぞれを押圧する突出機構４３０の突出量を設定する。例えば、基板３０１の反り量ｐ２１と基板３０２の反り量ｐ２２とを共に１５μｍに設定した状態で基板３０１、３０２を突き合わせて仮接合した場合、互いに仮接合された基板３０１、３０２が、図２７Ｂに示すように反ったとする。この場合、基板接合装置は、例えば基板３０１の反り量ｐ２１が１３μｍ、基板３０２の反り量ｐ２２が１７μｍとなるように、各突出機構４３０の突出量を設定する。
【０２１１】
一方、図２８Ａに示すように、基板３０１、３０２の反り量ｐ２１、ｐ２２が等しい状態で基板３０１、３０２同士を突き合わせて仮接合した場合、図２８Ｂに示すように、基板３０１、３０２が基板３０１側に凸となる形で反っているとする。この場合、基板３０１のアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ１ｂの中心間の距離ＬＭ２が、基板３０２のアライメントマークＭＫ２ａ、ＭＫ２ｂの中心間の距離ＬＭ１よりも長くなる。この場合、基板接合装置は、図２８Ｃに示すように、基板３０１の反り量ｐ２１が基板３０２の反り量ｐ２２よりも長くなるように、基板３０１、３０２の中央部３０１ｃ、３０２ｃそれぞれを押圧する突出機構４３０の突出量を設定する。例えば、基板３０１の反り量ｐ２１と基板３０２の反り量ｐ２２とを共に１５μｍに設定した状態で基板３０１、３０２を突き合わせて仮接合した場合、互いに仮接合された基板３０１、３０２が、図２８Ｂに示すように反ったとする。この場合、基板接合装置は、例えば基板３０１の反り量ｐ２１が１７μｍ、基板３０２の反り量が１３μｍとなるように、各突出機構４３０の突出量を設定する。
【０２１２】
ここにおいて、基板接合装置は、基板３０１、３０２それぞれを押圧する突出機構４３０の突出量を、互いに仮接合された基板３０１、３０２の中央部３０１ｃ、３０２ｃの外周部３０１ｓ、３０２ｓに対する反り量に応じた位置ずれ量と、基板３０１、３０２それぞれを押圧する突出機構４３０の突出量と、の相関関係に基づいて設定する。具体的には、基板接合装置が、互いに仮接合された基板３０１、３０２の反り量に応じた位置ずれ量と、基板３０１、３０２それぞれを押圧する突出機構４３０の突出量と、の相関関係を示す相関データを予め保持するようにすればよい。そして、基板接合装置は、予め保持した相関データを参照して、相対位置測定工程において算出された互いに仮接合された基板３０１、３０２の反り量に応じた位置ずれ量から基板３０１、３０２それぞれを押圧する突出機構４３０の突出量を設定する。この場合、基板接合装置は、予め、基板３０１、３０２それぞれを押圧する突出機構４３０の突出量を変更しながら互いに仮接合された基板３０１、３０２の反り量を測定することにより相関データを取得するようにすればよい。
【０２１３】
なお、基板接合装置は、互いに仮接合された基板３０１、３０２の反り量に応じた位置ずれ量と、基板３０１、３０２それぞれを押圧する突出機構４３０の突出量と、の相関関係を示す関係式を示す情報を予め保持するようにしてもよい。或いは、基板接合装置は、互いに仮接合された基板３０１、３０２の中央部３０１ｃ、３０２ｃの外周部３０１ｓ、３０２ｓに対する反り量に応じた位置ずれ量が許容誤差範囲を超えていると判定すると、基板３０１、３０２それぞれを押圧する突出機構４３０の突出量を、予め設定された単位量だけ変化させるようにしてもよい。
【０２１４】
図２５に戻って、続いて、基板接合装置は、基板の解放工程および位置補正工程を実行する（ステップＳ２０９、Ｓ２１０）。ステップＳ２０９、Ｓ２１０の処理は、実施形態で説明したステップＳ１０４−６、Ｓ１０４−７の処理と同様である。
【０２１５】
その後、基板接合装置は、前述の補正移動量・反り量算出工程において設定された、基板３０１、３０２それぞれを押圧する突出機構４３０の突出量に基づいて、基板３０１、３０２を撓ませる工程を実行する（ステップＳ２１１）。そして、基板接合装置は、再びステップＳ２０４の処理を実行する。そして、基板３０１、３０２の位置ずれ量が許容誤差範囲内に収まるまで、基板を撓ませる工程、基板の突き合わせ工程、相対位置測定工程、補正移動量・反り量算出工程、基板の解放工程および位置補正工程が繰り返される。
【０２１６】
本構成によれば、互いに仮接合された基板３０１、３０２の反り量に応じた位置ずれ量が許容誤差範囲内に収まってから張り合わせ工程が実行されるので、互いに接合された２つの基板３０１、３０２の反り量を大きく低減できる。
【０２１７】
ところで、互いに接合された基板を複数枚製造する場合のように、基板同士の接合を複数回繰り返し実施する場合がある。この場合、複数回繰り返し実施される基板同士の接合の中の１つの基板同士の接合の際に設定された、基板の突き合わせ工程における各基板の反り量を、次以降の基板同士の接合の際の基板の突き合わせ工程における各基板の反り量として設定するようにしてもよい。
【０２１８】
上記実施形態の解放工程において、基板３０１の周部と基板３０２の周部との間の隙間に、基板３０１、３０２の周縁から基板３０１、３０２の中央部に向かう方向へ気体を吹き付けてもよい。この変形例に係るステージ４０１，４０２は、図２９に示すように、基板３０１，３０２を保持する保持機構３４４０と、基板３０１，３０２の中央部を押圧することにより基板３０１，３０２を撓ませる突出機構４３０と、を有する。保持機構３４４０は、複数（図２９では４つ）の円環状の吸着部３４４０ａ，３４４０ｂ，３４４０ｃ，３４４０ｄを有する真空チャックから構成されている。吸着部３４４０ａ，３４４０ｂ，３４４０ｃ，３４４０ｄは、互いに径が異なり、同心円状に配置されている。基板３０１、３０２は、吸着部３４４０ａ，３４４０ｂ，３４４０ｃ，３４４０ｄにより吸着された状態で、ステージ４０１，４０２に保持される。ここで、吸着部３４４０ａ，３４４０ｂは、基板３０１，３０２の中央部に対向し、吸着部３４４０ｃ，３４４０ｄは、基板３０１，３０２の周部に対向している。
【０２１９】
吸着部３４４０ａ，３４４０ｂ，３４４０ｃ，３４４０ｄは、各別に基板３０１、３０２を吸着している状態と、吸着しない状態と、をとりうる。例えばステージ４０１，４０２の比較的内側に配置された吸着部３４４０ａ，３４４０ｂを真空吸着しない状態にして、ステージ４０１，４０２の比較的外側に配置された吸着部３４４０ｃ，３４４０ｄを真空吸着している状態にすることができる。また、ステージ４０１，４０２の中心Ｃ１に最も近くに位置する吸着部３４４０ａの半径Ｌ１、吸着部３４４０ａと吸着部３４４０ａと外側で隣接する吸着部３４４０ｂとの間の距離Ｌ２、吸着部３４４０ｂと吸着部３４４０ｂと外側で隣接する吸着部３４４０ｃとの間の距離Ｌ３、吸着部３４４０ｃと最も外側に位置する吸着部３４４０ｄとの間の距離Ｌ４で、基板３０１，３０２の固定位置が決定される。
【０２２０】
本変形例に係る解放工程の直前では、図３０Ａに示すように、基板３０１が、その接合面の外周部３０１ｓに対して中央部３０１ｃが基板３０２側に突出する形で撓んでいる。このとき、ステージ４０１の周縁側の２つの吸着部３４４０ｃ，３４４０ｄが基板３０１を吸着しつつ、ステージ４０１の中央部側の２つの吸着部３４４０ａ，３４４０ｂが基板３０１の吸着を停止している（図３０Ａの矢印ＡＲ４１、ＡＲ４２参照）。このとき、ステージ４０１，４０２は、基板３０１、３０２の周部における基板３０１、３０２の中央部からの距離が異なる２つの吸着位置（保持位置）で、基板３０１、３０２を保持している。また、基板３０２は、その接合面の外周部３０２ｓに対して中央部３０２ｃが基板３０１側に突出する形で撓んでいる。このとき、ステージ４０２の周縁側の２つの吸着部３４４０ｃ，３４４０ｄが基板３０２を吸着しつつ、ステージ４０２の中央部側の２つの吸着部３４４０ａ，３４４０ｂが基板３０２の吸着を停止している（図３０Ａの矢印ＡＲ４１、ＡＲ４２参照）。
【０２２１】
そして、本変形例に係る解放工程では、図３０Ｂに示すように、ステージ４０２が上昇して基板３０１、３０２間の隙間が広がりつつ、ステージ４０１の突出機構４３０がステージ４０１に没入する方向（図３０Ｂの矢印ＡＲ５１参照）へ移動するとともに、ステージ４０２の突出機構４３０がステージ４０２に没入させる方向（図３０Ｂの矢印ＡＲ５２参照）へ移動する。ここにおいて、ステージ４０２は、基板３０２を基板３０１から剥がす際の基板３０２の引っ張り圧力が一定となるようにその上昇速度が制御されている。そして、ステージ４０１の中央部側の吸着部３４４０ａ、４４０ｂと、ステージ４０２の中央部側の吸着部３４４０ａ、３４４０ｂと、が、基板３０１、３０２の吸着を再開する（図３０Ｂの矢印ＡＲ６１、ＡＲ６２参照）。ここで、吸着部３４４０ａ、３４４０ｂが基板３０１、３０２の吸着を再開するタイミングは、基板３０１、３０２間の隙間を広げつつ、ステージ４０１の突出機構４３０がステージ４０１に没入し、ステージ４０２の突出機構４３０がステージ４０２に没入させるタイミングの前後のタイミングであってもよいし、同時であってもよい。このとき、ブロワ３８１１は、基板３０１の周部と基板３０２の周部との間の隙間に、基板３０１、３０２の周縁から基板３０１、３０２の中央部に向かう方向へ気体を吹き付ける（図３０Ｂの矢印ＡＲ６参照）。このとき、ブロワ３８１１により気体を吹き付ける圧力と吸着部３４４０ａ、３４４０ｂが吸着する引圧との差圧から、基板３０２が基板３０１から剥がれる方向への力が生じる。これにより、図３１に示すように、基板３０２が基板３０１から離脱し、基板３０１と基板３０２とが解放される。
【０２２２】
本構成によれば、解放工程において、基板３０２が基板３０１から離脱し易くなるので、基板３０１または基板３０２に加わる歪みが低減される。
【０２２３】
なお、図３０Ｂにおいて、ブロワ３８１１による基板３０１の周部と基板３０２の周部との間の隙間への気体を吹き付けを行なわずに、突出機構４３０のステージ４０１、４０２への没入と、吸着部３４４０ａ、３４４０ｂによる基板３０１、３０２の吸着のみを行うようにしてもよい。
【０２２４】
上記実施形態の張り合わせ工程において、ステージ４０１，４０２による基板３０１，３０２の保持位置を基板３０１、３０２の外側に向かって段階的に変化させることにより基板３０１、３０２の外周部の距離を縮めて基板３０１，３０２同士を張り合わせる構成であってもよい。この変形例に係るステージ４０１，４０２は、図２９に示すような、基板３０１，３０２を保持する保持機構３４４０と、基板３０１，３０２の中央部を押圧することにより基板３０１，３０２を撓ませる突出機構４３０と、を有する。
【０２２５】
本変形例に係る相対位置測定工程、即ち張り合わせ工程の直前において、図３０Ａに示すように、基板３０１が、その接合面の外周部３０１ｓに対して中央部３０１ｃが基板３０２側に突出する形で撓んでいる。このとき、ステージ４０１の周縁側の２つの吸着部３４４０ｃ，３４４０ｄが基板３０１を吸着しつつ、ステージ４０１の中央部側の２つの吸着部３４４０ａ，３４４０ｂが基板３０１の吸着を停止している。また、基板３０２は、その接合面の外周部３０２ｓに対して中央部３０２ｃが基板３０１側に突出する形で撓んでいる。このとき、ステージ４０２の周縁側の２つの吸着部３４４０ｃ，３４４０ｄが基板３０２を吸着しつつ、ステージ４０２の中央部側の２つの吸着部３４４０ａ，３４４０ｂが基板３０２の吸着を停止している（図３０Ａの矢印ＡＲ４１、ＡＲ４２参照）。
【０２２６】
そして、本変形例に係る張り合わせ工程では、図３２Ａに示すように、基板３０１、３０２を吸着している吸着部３４４０ｃ、３４４０ｄのうち、ステージ４０１，４０２の中央部側の吸着部３４４０ｃが停止する。即ち、基板３０１、３０２の周部における基板３０１、３０２の中央部からの距離が短い吸着部から順に基板３０１、３０２の吸着を停止することにより、基板３０１の周部と基板３０２の周部とを接触させる。これにより、基板３０１、３０２同士の接触部分が、基板３０１、３０２の中央部から周縁側に向かって広がっていく。その後、図３２Ｂに示すように、基板３０１、３０２を吸着している吸着部４４０ｄが停止することにより、基板３０１、３０２の接合面全体が接触した状態になる。この張り合わせ工程の後、基板３０１、３０２の接合面全体が互いに接触した状態で、接合工程（Ｓ１０６）が行われる。
【０２２７】
本構成によれば、基板３０１の周部における基板３０１の中央部からの距離が異なる４つの吸着位置（保持位置）で基板３０１がステージ４０１に保持され、基板３０２の周部における基板３０２の中央部からの距離が異なる４つの吸着位置で、基板３０２がステージ４０２に保持される。そして、基板３０１，３０２の周部における基板３０１，３０２の中央部からの距離が短い吸着位置から順に基板３０１、３０２の吸着保持が停止することにより、基板３０１（３０２）の周部を基板３０２（３０１）の周部に接触させる。ここにおいて、撓んでいた一方の基板３０１（３０２）は、元の平板状に復元する過程でその中央部から基板３０１、３０２の周縁側に向けて順次他方の基板３０２（３０１）に接触していく。これにより、２つの基板３０１、３０２間に存在する空気は、一方の基板３０１（３０２）が平板状に復元する過程で基板３０１、３０２の周縁側へ押し出される。従って、基板３０１、３０２同士が接合されたときに、基板３０１、３０２間への気体の入り込みが防止される。そして、２つの基板３０１，３０２間への気体の入り込みが防止されることにより、接合された２つの基板３０１、３０２間でのいわゆるボイドの発生が抑制される。
【０２２８】
ところで、上記実施形態で説明した張り合わせ工程では、ステージ４０１，４０２で基板３０１，３０２を挟持することで、基板３０１の外周部と基板３０２の外周部との距離を縮めて、基板３０１、３０２同士が全面で突き合わされた状態とする。この場合、例えばステージ４０１，４０２における基板３０１，３０２が載置される面に凹凸が存在すると、ステージ４０１，４０２で基板３０１，３０２を挟持したときに基板３０１，３０２がその凹凸に沿って変形し基板３０１，３０２に歪みが生じる虞がある。
【０２２９】
これに対して、本構成によれば、図３２Ｂに示すように、ステージ４０１，４０２それぞれの突出機構４３０により基板３０１，３０２の中央部を挟持した状態で基板３０１、３０２同士が全面で突き合わされた状態となる。従って、少なくとも基板３０１，３０２の中央部を除く領域では、基板３０１，３０２が挟持される部分の凹凸の存在に起因した基板３０１，３０２内での歪みの発生が抑制される。
【０２３０】
なお、図２９乃至図３２を用いて説明した変形例では、保持機構３４４０が真空チャックから構成される場合について説明したが、これに限らず、例えば保持機構が機械式チャックや静電チャックから構成されていてもよい。或いは、保持機構が、真空チャック、機械式チャックおよび静電チャックのうちの少なくとも２種類のチャックを組み合わせた構成であってもよい。また、前述の変形例では、保持機構３４４０が、円環状の吸着部３４４０ａ、３４４０ｂ、３４４０ｃ、３４４０ｄから構成される例について説明したが、吸着部の構造はこれに限定されるものではなく、例えば下側ステージ４０１の上面、上側ステージ４０２の下面の複数箇所に開口する孔を介して基板３０１、３０２を吸着する構造であってもよい。
【０２３１】
前出の図２９乃至図３１を用いて説明した変形例では、図３０Ａに示すように、相対位置測定工程において、ステージ４０１、４０２の周縁側の２つの吸着部３４４０ｃ，３４４０ｄが基板３０１、３０２を吸着しつつ、ステージ４０１、４０２の中央部側の２つの吸着部３４４０ａ，３４４０ｂが基板３０１、３０２の吸着を停止している例について示した。但し、基板３０１、３０２同士の張り合わせ時の位置ずれを少なくするには、基板３０１、３０２同士の仮接合をより基板３０１、３０２の外側まで進めた状態において、アライメントマークを撮像する位置での基板３０１、３０２の位置ずれを検出するほうが好ましい。この場合、相対位置測定工程の後、基板３０１、３０２の外周部まで張り合わせるときの基板３０１、３０２同士の位置ずれ量が小さくなる。そこで、例えば図３３Ａに示すように、相対位置測定工程において、ステージ４０１、４０２の周縁側の１つの吸着部３４４０ｄのみで基板３０１、３０２を吸着するようにしてもよい。なお、図３３Ａおよび図３３Ｂにおいて、実施形態と同様の構成については、図１と同一の符号を付し、前述の変形例と同様の構成については図２９乃至図３１と同一の符号を付している。この場合、基板３０１、３０２同士の仮接合が、基板３０１、３０２における、カメラ５０１、５０２によりアライメントマークを撮像する位置（図３３Ａの破線矢印参照）よりも内側で止まってしまう場合がある。この場合、その後、張り合わせ工程における基板３０１、３０２同士の位置ずれ量が、相対位置測定工程におけるアライメントマークの位置ずれとして十分に反映されない場合がある。
【０２３２】
その場合、図３３Ｂに示すように、相対位置測定工程において、例えばステージ４０１、４０２の中央部側の吸着部３４４０ａから、基板３０１、３０２とステージ４０１、４０２との間に形成された隙間に、空気を吐出するようにしてもよい（図３３Ｂの矢印ＡＲ７１、ＡＲ７２参照）。つまり、ステージ４０１に基板３０１の外周部を保持させるとともに、ステージ４０２に基板３０２の外周部を保持させ、基板３０１、３０２の中央部が仮接合した状態で、ステージ４０１と基板３０１との間の領域（第１領域）Ｓ７１およびステージ４０２と基板３０２との間の領域（第２領域）Ｓ７２それぞれに空気を吐出する。これにより、領域Ｓ７１、Ｓ７２の空気圧を高める。この場合、図３３Ａを用いて説明した場合に比べて、基板３０１、３０２のより周縁側まで基板３０１、３０２同士の仮接合が進んだ状態となる。その結果、基板３０１、３０２におけるカメラ５０１、５０２によりアライメントマークを撮像する位置（図３３Ｂの破線矢印参照）よりも基板３０１、３０２の周縁側まで仮接合した状態となる。
【０２３３】
ところで、相対位置測定工程では、基板３０１、３０２同士の仮接合をできるだけ基板３０１、３０２の周縁側まで進めてからカメラ５０１、５０２によりアライメントマークを撮像することが好ましい。この場合、吸着部３４４０ａ，３４４０ｂ，３４４０ｃ，３４４０ｄによる基板３０１、３０２の吸着を全て停止して基板３０１、３０２同士を全面で接触させるときに、既に外周部近くまで仮接合しているので、そこからの基板３０１、３０２の相対的な位置ずれが発生しにくくなる。図３３Ａに示す基板接合方法の場合、ステージ４０１、４０２間の距離をできるだけ縮めることで仮接合をより基板３０１、３０２の外側まで進めた状態で、相対位置測定工程を実行する必要がある。但し、この場合、ステージ４０１、４０２の基板３０１、３０２の載置面に数μｍ程度のうねりがあると、基板３０１、３０２における中央部以外の部分が接触し中央部が接触していない状態が生じうる。そうすると、基板３０１、３０２同士が接合された状態において、互いに接合された基板３０１、３０２に歪が生じたり、基板３０１、３０２間にボイドが生じたりする虞がある。従って、ステージ４０１、４０２間の距離の短縮化は、ステージ４０１、４０２の載置面の平行度に制約される。また、基板３０１、３０２同士を近づけ過ぎると、基板３０１から基板３０２を剥がせなくなることもある。
【０２３４】
これに対して、図３３Ｂに示す基板接合方法の場合、基板３０１、３０２同士をある程度近づけた状態で領域Ｓ７１、Ｓ７２の空気圧を高めて基板３０１、３０２を互いに近づく方向へ膨らませることにより、基板３０１、３０２同士の仮接合部分を基板２０１、３０２の周縁側へ広げることができる。従って、基板３０１、３０２の外周部を近づけ過ぎることなく、基板３０１、３０２同士が仮接合した領域を広げることができるので、ステージのうねりの影響を受けることなく、また、基板３０２が基板３０１から剥がれなくなることを防止できる。更に、基板３０１、３０２同士を張り合わせたときの基板３０１、３０２の位置ずれ量が、カメラ５０１、５０２により認識されるアライメントマークの位置ずれ量に反映されている。従って、再度はがして位置ズレ量を修正することが可能であるとともに、その後の張り合わせ工程において基板３０１、３０２の全面で張り合わせる際、基板３０１、３０２の位置ずれが起こすことなく基板３０１、３０２同士を張り合わせることが可能となる。それ故、基板３０１、３０２同士の張り合わせ精度が向上する。
【０２３５】
ところで、基板３０１、３０２の外周部近くまで仮接合が進んでいても、基板３０１、３０２の外周部同士の隙間は保たれている。この状態で、基板３０１から基板３０２を剥がす際、ステージ４０１、４０２の全ての吸着部３４４０ａ、３４４０ｂ、３４４０ｃ、３４４０ｄにより基板３０１、３０２を吸着すると、基板３０１、３０２とステージ４０１、４０２との間に大きな負圧が発生する。そうすると、ステージ４０１、４０２の固定強度が小さい場合、ステージ４０１が浮き上がったり、ステージ４０２が引き下げられたりして、ステージが損傷する虞がある。従って、基板３０１、３０２の外周部の隙間に空気を吐出させながらステージ４０２を上昇させ、最後にステージ４０１、４０２の中央部に位置する吸着部３４４０ａ、３４４０ｂで基板３０１、３０２の中央部を吸着することにより、基板３０２を基板３０１から剥がす方法が好ましい。
【０２３６】
また、必ずしもマーク認識位置よりも外側まで接合させなければいけない訳ではない。図３０Ａに示すようにマーク位置より内側であっても接合力が強ければ位置ずれを検出することができる。また、マーク位置を超えなくとも近辺まで接合を進めればよい場合もある。
【０２３７】
上記実施形態では、接合工程において、基板３０１、３０２の接合面全体が互いに接触した状態で、基板３０１、３０２に圧力を加えるとともに、基板加熱手段４２０により基板３０１、３０２を加熱する例について説明した。但し、これに限らず、例えば基板３０１、３０２の接合面全体が互いに接触した状態で、基板３０１、３０２に圧力を加えるだけで加熱しない構成であってもよい。この場合、基板３０１、３０２は、基板接合装置１００から取り出された後、基板接合装置とは別体のアニール炉（図示せず）において加熱されるようにしてもよい。
【０２３８】
或いは、基板接合装置が、基板３０１、３０２の接合面全体が互いに接触した状態で、基板３０１、３０２の加熱のみ実行し圧力を加えない構成であってもよい。
【０２３９】
上記実施形態において、下側のステージ４０１の少なくとも一部が透明な材料からなるか、あるいは下側のステージ４０１を構成する材料が透明であってもよい。これにより、位置測定のために光源から発せられる光（上記の透過光と反射光を含む）が、下側のステージ４０１の透明な材料を透過することができる。そのため、基板支持手段の設計に制約を受けない。
【０２４０】
上記実施形態において、基板加熱手段４２０の少なくとも一部が透明な材料からなるか、あるいは基板加熱手段４２０を構成する材料が透明であり、かつ基板加熱手段４２０におけるヒータ４２１が、ヒータの配線間に所定の間隔を設けるようにしてもよい。
これにより、ヒータの配線が位置測定のために光源から発せられる光（上記の透過光と反射光を含む）に干渉することを避けることができる。また、初期設定の段階でヒータの配線が光源から発せられる光に干渉したとしても、ヒータ４２１を搭載する基板加熱手段４２０をＺ軸周りに回転させることで、ヒータの配線を光路上から避けることができる。
【０２４１】
透明な材料としては、ガラス材料やセラミック材料が用いられることが好ましい。肉眼で見た場合に透明に見えなくとも、下側のステージ４０１は、光源から発せられる光が透過する材料から構成されればよい。
【０２４２】
また、下側のステージ４０１の少なくとも一部が透明な材料からなるか、あるいは下側のステージ４０１を構成する材料が透明であり、基板加熱手段４２０の少なくとも一部が透明な材料からなるか、あるいは基板加熱手段４２０を構成する材料が透明であり、かつ基板加熱手段４２０におけるヒータ４２１が、ヒータの配線間に所定の間隔を設けることにより、基板支持手段の設計に制約を受けない。
【０２４３】
例えば、上記実施形態においては、位置測定手段５００として、２台のカメラ５０１，５０２が固定配置される場合を例示したがこれに限定されず、１台のカメラが移動して２箇所のアライメントマーク付近の画像をそれぞれ撮影するようにしてもよい。
【０２４４】
また、上記実施形態においては、ステージ４０１がＸ方向に移動される場合を例示したが、これに限定されない。例えば、ステージ４０１は固定されるようにしてもよい。
【０２４５】
また、上記実施形態においては、ステージ４０２がＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向に移動されることによって、ステージ４０１，４０２がこれらの方向に相対的に移動される場合を例示したが、これに限定されない。例えば、逆に、ステージ４０２が固定され、且つ、ステージ４０１がＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向に移動されることによって、ステージ４０１，４０２がこれらの方向に相対的に移動されるようにしてもよい。
【０２４６】
上記実施形態においては、所定の形状又は材料の基板３０１，３０２を用いて説明したが、これに限られない。
【０２４７】
実施形態では、基板３０１、３０２が、ガラス基板や酸化物基板、窒化物基板からなる例について説明したが、これに限らず、基板３０１、３０２がＳｉ基板であってもよい。また、基板３０１、３０２の一方がＳｉ基板であり他方がガラス基板であってもよい。更に、基板３０１、３０２が、酸化膜が形成された基板、窒化膜が形成された基板、炭化物基板、セラミック基板であってもよい。
【０２４８】
基板３０１、３０２が酸化膜または窒化膜が形成された基板の場合、酸化膜、窒化膜がＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により成膜されたものであってもよい。この場合、基板３０１、３０２の厚さがある程度薄いと、基板３０１、３０２は、その酸化膜または窒化膜が形成された面側に凸となる形で反ることがある。
【０２４９】
また、図１に示す基板接合装置１００では、その内部において表面活性化処理を行う場合を例示したが、これに限定されない。例えば、基板接合装置１００の外部において、表面活性化処理を施すようにしてもよい。さらに、チャンバ２００を開いてその内部を大気暴露するだけでも、表面活性化処理を行うことができる。これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
【０２５０】
本出願は、２０１６年３月１１日に出願された日本国特許出願特願２０１６−０４８８９６号並びに２０１７年１月２４日に出願された日本国特許出願特願２０１７−０１０７６２号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０１６−０４８８９６号並びに日本国特許出願特願２０１７−０１０７６２号の明細書、特許請求の範囲および図面全体を参照として取り込むものとする。
【産業上の利用可能性】
【０２５１】
本発明は、例えばＣＭＯＳイメージセンサやメモリ、演算素子、ＭＥＭＳの製造に好適である。
【符号の説明】
【０２５２】
１００：基板接合装置、２００：チャンバ、２０１：真空ポンプ、２０２：排気管、２０３：排気弁、３０１：基板（第二の基板）、３０２：基板（第一の基板）、３０１ｃ，３０２ｃ，４３１ｃ：中央部、３０１ｓ，３０２ｓ：外周部、３０４：ステージ移動機構、４００：基板支持手段、４０１：ステージ（第二基板保持部）、４０２：ステージ（第一基板保持部）、４０３，４０４：ステージ駆動機構、４０５：ＸＹ方向駆動機構、４０６：Ｚ方向昇降駆動機構、４０７：回転駆動機構、４０８：圧力センサ、４１１：ステージ圧力センサ、４１２，４３０：突出機構、４２０：基板加熱手段、４２１：ヒータ、４３０ａ：頭頂部、４３１：押圧板（押圧部材）、４３１ｓ：外周部、４３３：ボイスコイルモータ、４３４：押圧部材、４３５：変位センサ、４３５ａ：検出部、４４０，３４４０：保持機構、４４０ａ：外側保持機構、４４０ｂ：内側保持機構、５００：位置測定手段（位置合わせ部）、５０１，５０２：カメラ、５０３：窓、５０４：ミラー、６００：親水化処理手段、６１０：活性化処理部、６２０：親水化処理部、６２１：水ガス発生装置、６２２：弁、６２３：水ガス供給管、７００：コントローラ、３４４０ａ，３４４０ｂ，３４４０ｃ，３４４０ｄ：吸着部、３８１１：ブロワ、４０２１：ステージ本体、４３３１：コイルボビン、４３３２：コイル、４３３３：マグネット、４３３４：ヨーク、４３４２：ベース部
【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】
2017155002.tif 000019
【図１７】
2017155002.tif 000020
【図１８Ａ】
2017155002.tif 000021
【図１８Ｂ】
2017155002.tif 000022
【図１９】
2017155002.tif 000023
【図２０Ａ】
2017155002.tif 000024
【図２０Ｂ】
2017155002.tif 000025
【図２１Ａ】
2017155002.tif 000026
【図２１Ｂ】
2017155002.tif 000027
【図２２Ａ】
2017155002.tif 000028
【図２２Ｂ】
2017155002.tif 000029
【図２３Ａ】
2017155002.tif 000030
【図２３Ｂ】
2017155002.tif 000031
【図２４Ａ】
2017155002.tif 000032
【図２４Ｂ】
2017155002.tif 000033
【図２５】
2017155002.tif 000034
【図２６Ａ】
2017155002.tif 000035
【図２６Ｂ】
2017155002.tif 000036
【図２７Ａ】
2017155002.tif 000037
【図２７Ｂ】
2017155002.tif 000038
【図２７Ｃ】
2017155002.tif 000039
【図２８Ａ】
2017155002.tif 000040
【図２８Ｂ】
2017155002.tif 000041
【図２８Ｃ】
2017155002.tif 000042
【図２９】
2017155002.tif 000043
【図３０Ａ】
2017155002.tif 000044
【図３０Ｂ】
2017155002.tif 000045
【図３１】
2017155002.tif 000046
【図３２Ａ】
2017155002.tif 000047
【図３２Ｂ】
2017155002.tif 000048
【図３３Ａ】
2017155002.tif 000049
【図３３Ｂ】
2017155002.tif 000050
【手続補正書】
【提出日】平成30年3月30日(2018.3.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明に係る基板接合方法は、
第一の基板と第二の基板とを接合する方法であって、
前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれの接合面の表面に水又はＯＨ含有物質を付着させる親水化処理を行う親水化処理工程と、
前記第一の基板を前記接合面の外周部に対して中央部が前記第二の基板側に突出するように撓ませる基板を撓ませる工程と、
前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを、前記中央部同士で突き合わせる突き合わせ工程と、
前記中央部同士が突き合わされた状態で、前記第一基板保持部が前記第一の基板を保持し且つ前記第二基板保持部が前記第二の基板を保持した状態で、前記第一の基板を保持する第一基板保持部と前記第二の基板を保持する第二基板保持部との少なくとも一方を、前記第一基板保持部と前記第二基板保持部とが互いに近づく方向へ移動させることにより、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮め、前記第一基板保持部により前記第一の基板を保持した状態と前記第二基板保持部により前記第二の基板を保持した状態との少なくとも一方を解除することにより、前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で張り合わせる張り合わせ工程と、を含み、
前記突き合わせ工程前または前記突き合わせ工程後において、前記第一の基板と前記第二の基板との間の距離を測定して、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮める。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の基板と第二の基板とを接合する方法であって、
前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれの接合面の表面に水又はＯＨ含有物質を付着させる親水化処理を行う親水化処理工程と、
前記第一の基板を前記接合面の外周部に対して中央部が前記第二の基板側に突出するように撓ませる基板を撓ませる工程と、
前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを、前記中央部同士で突き合わせる突き合わせ工程と、
前記中央部同士が突き合わされた状態で、前記第一基板保持部が前記第一の基板を保持し且つ前記第二基板保持部が前記第二の基板を保持した状態で、前記第一の基板を保持する第一基板保持部と前記第二の基板を保持する第二基板保持部との少なくとも一方を、前記第一基板保持部と前記第二基板保持部とが互いに近づく方向へ移動させることにより、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮め、前記第一基板保持部により前記第一の基板を保持した状態と前記第二基板保持部により前記第二の基板を保持した状態との少なくとも一方を解除することにより、前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で張り合わせる張り合わせ工程と、を含み、
前記突き合わせ工程前または前記突き合わせ工程後において、前記第一の基板と前記第二の基板との間の距離を測定して、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮める、
基板接合方法。
【請求項２】
第一の基板と第二の基板とを接合する方法であって、
前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれの接合面の表面に水又はＯＨ含有物質を付着させる親水化処理を行う親水化処理工程と、
前記第一の基板を前記接合面の外周部に対して中央部が前記第二の基板側に突出するように撓ませる基板を撓ませる工程と、
前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを、前記中央部同士で突き合わせる突き合わせ工程と、
前記中央部同士が突き合わされた状態で、前記第一の基板を保持する第一基板保持部と前記第二の基板を保持する第二基板保持部との少なくとも一方を、前記第一基板保持部と前記第二基板保持部とが互いに近づく方向へ移動させることにより、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮めて、前記第一基板保持部が前記第一の基板を保持し且つ前記第二基板保持部が前記第二の基板を保持した状態で、前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で張り合わせる張り合わせ工程と、を含み、
前記突き合わせ工程前または前記突き合わせ工程後において、前記第一の基板と前記第二の基板との間の距離を測定して、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮める、
基板接合方法。
【請求項３】
前記張り合わせ工程の間又は後に、前記第一の基板と前記第二の基板との位置ずれ量を測定する位置ずれ量測定工程を更に含む、
請求項１または２に記載の基板接合方法。
【請求項４】
前記第一の基板の周部に複数の第一のアライメントマークが設けられ、
前記第二の基板の周部に複数の第二のアライメントマークが設けられ、
前記位置ずれ量測定工程において、前記複数の第一のアライメントマーク間の距離と、前記複数の第二のアライメントマーク間の距離と、に基づいて、反り量に応じた位置ずれ量を測定する、
請求項３に記載の基板接合方法。
【請求項５】
第一の基板と第二の基板とを接合する方法であって、
前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれの接合面の表面に水又はＯＨ含有物質を付着させる親水化処理を行う親水化処理工程と、
前記第一の基板を前記接合面の外周部に対して中央部が前記第二の基板側に突出するように撓ませる基板を撓ませる工程と、
前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを、前記中央部同士で突き合わせる突き合わせ工程と、
前記中央部同士が突き合わされた状態で、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮めて前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で張り合わせる張り合わせ工程と、
前記張り合わせ工程の間又は後に、前記第一の基板と前記第二の基板との位置ずれ量を測定する位置ずれ量測定工程と、
測定された前記位置ずれ量が許容誤差範囲を超えている場合には、前記中央部同士が突き合わされた状態で、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を離し、次いで、前記第一の基板の中央部の撓みを戻すことにより前記第一の基板と前記第二の基板とを互いに離間した状態に解放する解放工程と、
前記第一の基板と前記第二の基板との位置ずれ量が小さくなるように前記第一の基板と前記第二の基板との相対位置を補正する位置補正工程と、を含み、
前記突き合わせ工程前または前記突き合わせ工程後において、前記第一の基板と前記第二の基板との間の距離を測定して、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮め、
前記位置ずれ量が許容誤差範囲内に収まるまで、前記基板を撓ませる工程、前記突き合わせ工程、前記位置ずれ量測定工程、前記解放工程および前記位置補正工程を繰り返す、
基板接合方法。
【請求項６】
前記位置ずれ量測定工程は、
前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを、前記全面同士が非接合状態を維持する距離を保った状態で赤外透過認識により行う、
請求項５に記載の基板接合方法。
【請求項７】
第一の基板と第二の基板とを接合する方法であって、
前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれの接合面の表面に水又はＯＨ含有物質を付着させる親水化処理を行う親水化処理工程と、
前記第一の基板を前記接合面の外周部に対して中央部が前記第二の基板側に突出するように撓ませる基板を撓ませる工程と、
前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを、前記中央部同士で突き合わせる突き合わせ工程と、
前記中央部同士が突き合わされた状態で、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮めて前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で張り合わせる張り合わせ工程と、
前記張り合わせ工程の間又は後に、前記第一の基板と前記第二の基板との位置ずれ量を測定する位置ずれ量測定工程と、
測定された前記位置ずれ量が許容誤差範囲を超えている場合には、前記中央部同士が突き合わされた状態で、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を離し、次いで、前記第一の基板の中央部の撓みを戻すことにより前記第一の基板と前記第二の基板とを互いに離間した状態に解放する解放工程と、を含み、
前記突き合わせ工程前または前記突き合わせ工程後において、前記第一の基板と前記第二の基板との間の距離を測定して、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮め、
前記位置ずれ量は、互いに仮接合された前記第一の基板および前記第二の基板の中央部の外周部に対する反り量に応じた位置ずれ量を含み、
測定された前記位置ずれ量が許容誤差範囲を超えている場合、前記解放工程が実行された後、前記基板を撓ませる工程において、前記反り量に応じた位置ずれ量が小さくなるように、前記第一の基板と前記第二の基板とを撓ませる、
基板接合方法。
【請求項８】
前記第一の基板の周部に複数の第一のアライメントマークが設けられ、
前記第二の基板の周部に複数の第二のアライメントマークが設けられ、
前記位置ずれ量測定工程において、前記複数の第一のアライメントマーク間の距離と、前記複数の第二のアライメントマーク間の距離と、に基づいて、前記反り量に応じた位置ずれ量を測定する、
請求項７に記載の基板接合方法。
【請求項９】
前記基板を撓ませる工程において、第一の突出機構により前記第一の基板の中央部を押圧することにより前記第一の基板を撓ませるとともに、第二の突出機構により前記第二の基板の中央部を押圧することにより前記第二の基板を撓ませ、
前記第一の突出機構の突出量と前記第二の突出機構の突出量とは、前記互いに仮接合された前記第一の基板および前記第二の基板の中央部の外周部に対する反り量に応じた位置ずれ量と、前記第一の突出機構の突出量および前記第二の突出機構の突出量と、の相関関係に基づいて設定される、
請求項８に記載の基板接合方法。
【請求項１０】
第一の基板と第二の基板とを接合する方法であって、
前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれの接合面の表面に水又はＯＨ含有物質を付着させる親水化処理を行う親水化処理工程と、
前記第一の基板を前記接合面の外周部に対して中央部が前記第二の基板側に突出するように撓ませる基板を撓ませる工程と、
前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを、前記中央部同士で突き合わせる突き合わせ工程と、
前記中央部同士が突き合わされた状態で、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮めて前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で張り合わせる張り合わせ工程と、
前記親水化処理工程と張り合わせ工程の間に、前記第一の基板と前記第二の基板とを、前記接合面同士を対向させて配置し、前記第一の基板と前記第二の基板との位置ずれ量を測定する位置ずれ量測定工程と、
前記第一の基板と前記第二の基板との位置ずれ量が小さくなるように前記第一の基板と前記第二の基板との相対位置を補正する位置補正工程と、を含み、
前記突き合わせ工程前または前記突き合わせ工程後において、前記第一の基板と前記第二の基板との間の距離を測定して、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮め、
前記位置ずれ量測定工程において、前記第一の基板を保持する第一基板保持部に前記第一の基板の外周部を保持させるとともに、前記第二の基板を保持する第二基板保持部に前記第二の基板の外周部を保持させ、前記第一の基板の中央部と前記第二の基板の中央部とが仮接合した状態で、前記第一基板保持部と前記第一の基板との間の第１領域と前記第二基板保持部と前記第二の基板との間の第２領域との少なくとも一方に空気を吐出することにより、前記第１領域および前記第２領域の空気圧を高める、
基板接合方法。
【請求項１１】
前記位置ずれ量測定工程は、
前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを、前記全面同士が非接合状態を維持する距離を保った状態で赤外透過認識により行う、
請求項１０に記載の基板接合方法。
【請求項１２】
第一の基板と第二の基板とを接合する方法であって、
前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれの接合面の表面に水又はＯＨ含有物質を付着させる親水化処理を行う親水化処理工程と、
前記第一の基板を前記接合面の外周部に対して中央部が前記第二の基板側に突出するように撓ませるとともに、前記第二の基板を前記接合面の外周部に対して中央部が前記第一の基板側に突出するように撓ませる基板を撓ませる工程と、
前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを、前記中央部同士で突き合わせる突き合わせ工程と、
前記中央部同士が突き合わされた状態で、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮めて前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で張り合わせる張り合わせ工程と、を含み、
前記突き合わせ工程前または前記突き合わせ工程後において、前記第一の基板と前記第二の基板との間の距離を測定して、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮め、
前記張り合わせ工程において、前記第一の基板を保持する第一基板保持部と前記第二の基板を保持する第二基板保持部との少なくとも一方を、前記第一基板保持部と前記第二基板保持部とが互いに近づく方向へ移動させることにより、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮めて、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部とを接触させる、
基板接合方法。
【請求項１３】
前記張り合わせ工程において、更に、前記第一の基板を保持する第一基板保持部と前記第二の基板を保持する第二基板保持部との少なくとも一方を、前記第一基板保持部と前記第二基板保持部とが互いに近づく方向へ移動させる、
請求項４から１２のいずれか一項に記載の基板接合方法。
【請求項１４】
前記突き合わせ工程において、前記第一の基板の外周部における前記第一の基板の中央部からの距離が異なる３つ以上の保持位置で、前記第一の基板を第一基板保持部に保持させ、
前記張り合わせ工程において、前記第一の基板の外周部における前記第一の基板の中央部からの距離が短い保持位置から順に前記第一の基板の保持を解除させていくことにより、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮めて、前記第一の基板の外周部を前記第二の基板の外周部に接触させる、
請求項１から１３のいずれか一項に記載の基板接合方法。
【請求項１５】
第一の基板と第二の基板とを接合する方法であって、
前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれの接合面の表面に水又はＯＨ含有物質を付着させる親水化処理を行う親水化処理工程と、
前記第一の基板を前記接合面の外周部に対して中央部が前記第二の基板側に突出するように撓ませる基板を撓ませる工程と、
前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを、前記中央部同士で突き合わせる突き合わせ工程と、
前記中央部同士が突き合わされた状態で、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮めて前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で張り合わせる張り合わせ工程と、
前記基板の中央部を撓ませる工程の前に、前記第一の基板を保持する第一基板保持部と前記第二の基板を保持する第二基板保持部間の距離をレーザー距離計で測定する距離測定工程と、
前記第一基板保持部に保持されていない前記第一の基板の厚みと、前記第二基板保持部に保持されていない前記第二の基板の厚みと、を測定する厚み測定工程と、
前記測定結果より前記第一の基板と前記第二の基板との距離を算出する距離算出工程と、を含み、
前記突き合わせ工程前または前記突き合わせ工程後において、算出された基板間の距離に基づいて、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮める、
基板接合方法。
【請求項１６】
第一の基板と第二の基板とを接合する方法であって、
前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれの接合面の表面に水又はＯＨ含有物質を付着させる親水化処理を行う親水化処理工程と、
前記第一の基板を前記接合面の外周部に対して中央部が前記第二の基板側に突出するように撓ませる基板を撓ませる工程と、
前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを、前記中央部同士で突き合わせる突き合わせ工程と、
前記中央部同士が突き合わされた状態で、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮めて前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で張り合わせる張り合わせ工程と、
前記基板の中央部を撓ませる工程の前に、前記第一の基板と前記第二の基板のいずれか一方のみを保持した状態で、第一基板保持部および第二基板保持部のうち、基板を保持していない一方と他方に保持された基板との間の距離をレーザー距離計で測定する距離測定工程と、
前記第一の基板と前記第二の基板のうち、前記第一基板保持部または前記第二基板保持部に保持されていない他方の厚みを測定する厚み測定工程と、
前記距離測定工程および前記厚み測定工程における測定結果より前記第一の基板と前記第二の基板との距離を算出する距離算出工程と、を含み、
算出された基板間の距離だけ、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮める、
基板接合方法。
【請求項１７】
第一の基板と第二の基板とを接合する方法であって、
前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれの接合面の表面に水又はＯＨ含有物質を付着させる親水化処理を行う親水化処理工程と、
前記第一の基板の中央部に当接した突出機構を前記第二の基板側へ押し出すことにより、前記第一の基板を前記接合面の外周部に対して中央部が前記第二の基板側に突出するように撓ませる基板を撓ませる工程と、
前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを、前記中央部同士で突き合わせる突き合わせ工程と、
前記中央部同士が突き合わされた状態で、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮めて前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で張り合わせる張り合わせ工程と、を含み、
前記突き合わせ工程前または前記突き合わせ工程後において、前記突出機構の前記第二の基板側へ押し出し量を測定し、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮めるときに、前記押し出し量に相当する、前記第一の基板の中央部の接合面の、前記第一の基板の外周部の接合面に対する突出距離に基づいて、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮める、
基板接合方法。
【請求項１８】
第一の基板と第二の基板とを接合する方法であって、
前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれの接合面の表面に水又はＯＨ含有物質を付着させる親水化処理を行う親水化処理工程と、
前記第一の基板を前記接合面の外周部に対して中央部が前記第二の基板側に突出するように撓ませる基板を撓ませる工程と、
前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを、前記中央部同士で突き合わせる突き合わせ工程と、
前記中央部同士が突き合わされた状態で、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮めて前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で張り合わせる張り合わせ工程と、を含み、
前記突き合わせ工程前または前記突き合わせ工程後において、前記第一の基板と前記第二の基板との間の距離を測定して、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮めるときに、基板の接合面に生じる圧力が一定の値を下回らないように維持しながら、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮める、
基板接合方法。
【請求項１９】
第一の基板と第二の基板とを接合する方法であって、
前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれの接合面の表面に水又はＯＨ含有物質を付着させる親水化処理を行う親水化処理工程と、
前記第一の基板を前記接合面の外周部に対して中央部が前記第二の基板側に突出するように撓ませる基板を撓ませる工程と、
前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを、前記中央部同士で突き合わせる突き合わせ工程と、
前記中央部同士が突き合わされた状態で、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮めて前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で張り合わせる張り合わせ工程と、
前記張り合わせ工程の間又は後に、前記第一の基板と前記第二の基板との位置ずれ量を測定する位置ずれ量測定工程と、
測定された前記位置ずれ量が許容誤差範囲を超えている場合には、前記中央部同士が突き合わされた状態で、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を離し、次いで、前記第一の基板の中央部の撓みを戻すことにより前記第一の基板と前記第二の基板とを互いに離間した状態に解放する解放工程と、を含み、
前記解放工程において、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を離すときに、基板の接合面に生じる圧力が一定の値を下回らないように維持しながら、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を離す、
基板接合方法。
【請求項２０】
前記張り合わせ工程において、検知される圧力が一定の値以上になることで突き合わせ位置を検出し、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を離す又は縮める動作を停止する、
請求項１８又は１９に記載の基板接合方法。
【請求項２１】
第一の基板と第二の基板とを接合する方法であって、
前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれの接合面の表面に水又はＯＨ含有物質を付着させる親水化処理を行う親水化処理工程と、
前記第一の基板の中央部に当接した突出機構を前記第二の基板側へ押し出すことにより、前記第一の基板を前記接合面の外周部に対して中央部が前記第二の基板側に突出するように撓ませる基板を撓ませる工程と、
前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを、前記中央部同士で突き合わせる突き合わせ工程と、
前記中央部同士が突き合わされた状態で、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮めて前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で張り合わせる張り合わせ工程と、
前記突出機構の前記第二の基板側へ押し出し量を測定することにより、前記第一の基板の中央部の前記第二の基板側への第一の反り量と前記第二の基板の中央部の前記第一の基板側への第二の反り量との少なくとも一方を測定する反り量測定工程と、
前記第一の反り量および前記第二の反り量から前記第一の基板と前記第二の基板との距離を算出する距離算出工程と、を含み、
前記突き合わせ工程または前記張り合わせ工程において、前記反り量に基づいて、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮める、
基板接合方法。
【請求項２２】
第一の基板と第二の基板とを接合する方法であって、
前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれの接合面の表面に水又はＯＨ含有物質を付着させる親水化処理を行う親水化処理工程と、
前記第一の基板を前記接合面の外周部に対して中央部が前記第二の基板側に突出するように撓ませる基板を撓ませる工程と、
前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを、前記中央部同士で突き合わせる突き合わせ工程と、
前記中央部同士が突き合わされた状態で、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮めて前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で張り合わせる張り合わせ工程と、
前記第一の基板の中央部の前記第二の基板側への第一の反り量と前記第二の基板の中央部の前記第一の基板側への第二の反り量との少なくとも一方を測定する反り量測定工程と、
前記第一の反り量および前記第二の反り量から前記第一の基板と前記第二の基板との距離を算出する距離算出工程と、を含み、
前記反り量測定工程は、
前記第一の基板または前記第二の基板に突出機構を接触させた状態での前記突出機構の突出機構位置を検出する位置検出工程と、
前記位置検出工程において検出された前記突出機構位置に基づいて、前記第一の基板の第一基板保持部からの反り量である前記第一の反り量と、前記第二の基板の第二基板保持部からの反り量である前記第二の反り量との少なくとも一方を算出する反り量算出工程と、を含み、
算出された基板間の距離に基づいて、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮める、
基板接合方法。
【請求項２３】
前記基板を撓ませる工程において、前記第一の反り量および前記第二の反り量のうち大きい方の反り量を特定し、前記第一の基板の中央部の前記第二の基板側への反り量と前記第二の基板の中央部の前記第一の基板側への反り量とが、特定した反り量以上の規定反り量となるように、前記第一の基板の中央部と前記第二の基板の中央部とを撓ませる、
請求項２１又は２２に記載の基板接合方法。
【請求項２４】
前記張り合わせ工程において、前記第一の基板の中央部の反り量と前記第二の基板の中央部の反り量とが等しくなるように、前記第一の基板に接触させる突出機構または前記第二の基板に接触させる突出機構の突出機構位置が制御される、
請求項２３に記載の基板接合方法。
【請求項２５】
前記第一の基板および前記第二の基板の接合面側に、絶縁膜が形成されている、
請求項２２から２４のいずれか一項に記載の基板接合方法。
【請求項２６】
第一の基板と第二の基板とを接合する方法であって、
前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれの接合面の表面に水又はＯＨ含有物質を付着させる親水化処理を行う親水化処理工程と、
前記第一の基板を前記接合面の外周部に対して中央部が前記第二の基板側に突出するように撓ませる基板を撓ませる工程と、
前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを、前記中央部同士で突き合わせる突き合わせ工程と、
前記中央部同士が突き合わされた状態で、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮めて前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で張り合わせる張り合わせ工程と、
前記張り合わせ工程の間又は後に、互いに仮接合された前記第一の基板および前記第二の基板の中央部の外周部に対する反り量に応じた位置ずれ量を含む前記第一の基板と前記第二の基板との位置ずれ量を測定する位置ずれ量測定工程と、
前記位置ずれ量が小さくなるように、前記第一の基板と前記第二の基板との相対位置と、前記第一の基板の反り量と前記第二の基板の反り量と、を補正する位置補正工程と、を含む、
基板接合方法。
【国際調査報告】
2017155002.tif 000051
2017155002.tif 000052
2017155002.tif 000053
2017155002.tif 000054