(57)【要約】【課題】接合する基板の接合面が帯電することに起因して互いに接合された基板の接合強度が低下してしまうことが抑制される基板接合方法および基板接合装置を提供する。【解決手段】基板接合方法は、２つの基板を接合する基板接合方法である。この接合方法は、２つの基板の互いに接合される接合面にＡｒのＦＡＢを照射して基板の接合面をエッチングすることにより基板の接合面を活性化させる接合面活性化工程と、接合面活性化工程の後、基板を互いに近づく方向へ移動させて基板の接合面同士を接触させる基板移動接触工程と、２つの基板を接合する接合工程と、を含む。そして、接合面活性化工程中または活性化工程後、基板移動接触工程までの間において、２つの基板の接合面に電子が供給される。【選択図】図４
2018074050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの基板を接合する基板接合方法であって、
前記２つの基板の互いに接合される接合面に粒子ビームを照射して前記接合面をエッチングすることにより前記接合面を活性化させる接合面活性化工程と、
前記接合面活性化工程の後、前記２つの基板を互いに近づく方向へ移動させて前記２つの基板それぞれの接合面同士を接触させる基板移動接触工程と、
前記基板移動接触工程の後、前記２つの基板を接合する接合工程と、を含み、
前記接合面活性化工程中または活性化工程後、前記基板移動接触工程までの間において、前記２つの基板の前記接合面に電子または負イオンを供給する、
基板接合方法。
【請求項２】
２つの基板を接合する基板接合方法であって、
前記２つの基板の互いに接合される接合面に粒子ビームを照射して前記接合面をエッチングすることにより前記接合面を活性化させる接合面活性化工程と、
前記接合面活性化工程の後、前記２つの基板を互いに近づく方向へ移動させて前記２つの基板それぞれの接合面同士を接触させる基板移動接触工程と、
前記基板移動接触工程の後、前記２つの基板を接合する接合工程と、を含み、
前記接合面活性化工程中において、前記２つの基板の前記接合面にＳｉを供給する、
基板接合方法。
【請求項３】
前記接合面活性化工程の後、前記接合工程の前に、前記粒子ビームの前記基板の接合面への照射を停止した状態で前記２つの基板の前記接合面に電子を供給する電子供給工程を更に含む、
請求項１に記載の基板接合方法。
【請求項４】
前記粒子ビームは、不活性ガスの高速原子ビームである、
請求項１から３のいずれか１項に記載の基板接合方法。
【請求項５】
前記２つの基板は、絶縁体から形成されている、
請求項１から４のいずれか１項に記載の基板接合方法。
【請求項６】
前記２つの基板は、それぞれ、前記接合面に酸化物、窒化物、炭化物、セラミックスおよびガラスのうちの少なくとも１つが露出している基板である、
請求項５に記載の基板接合方法。
【請求項７】
前記２つの基板は、それぞれ、サファイヤ基板、タンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板のいずれかである、
請求項６に記載の基板接合方法。
【請求項８】
前記２つの基板の少なくとも一方は、導電パターンが形成された絶縁体基板である、
請求項１から４のいずれか１項に記載の基板接合方法。
【請求項９】
２つの基板を接合する基板接合装置であって、
前記２つの基板のいずれか一方を支持するヘッドと、
前記２つの基板の他方を支持するステージと、
前記ヘッドを前記ステージに近づける方向または前記ステージから遠ざかる方向へ移動させるヘッド駆動部と、
前記２つの基板の互いに接合される接合面に粒子ビームを照射するビーム放射源と、
前記接合面へ電子を供給する電子供給部と、
前記電子供給部を制御して、前記接合面へ電子を供給しながら、前記ビーム放射源を制御して、前記接合面へ粒子ビームを照射して前記接合面を活性化させた後、前記ヘッド駆動部を制御して、前記ヘッドを前記ステージに近づける方向へ移動させることにより前記２つの基板の前記接合面同士を接触させてから前記２つの基板に圧力を加えることにより前記２つの基板を接合する制御部と、を備える、
基板接合装置。
【請求項１０】
前記電子供給部は、
金属フィラメントと、
前記金属フィラメントに電流を流すフィラメント電源と、を有する、
請求項９に記載の基板接合装置。
【請求項１１】
前記電子供給部は、負イオンを放出するイオン源を有する、
請求項９に記載の基板接合装置。
【請求項１２】
前記ビーム放射源は、更に、前記接合面にＳｉの粒子ビームを照射する、
請求項９から１１のいずれか１項に記載の基板接合装置。
【請求項１３】
２つの基板を接合する基板接合装置であって、
前記２つの基板のいずれか一方を支持するヘッドと、
前記２つの基板の他方を支持するステージと、
前記ヘッドを前記ステージに近づける方向または前記ステージから遠ざかる方向へ移動させるヘッド駆動部と、
前記２つの基板の互いに接合される接合面にＳｉを含む粒子ビームを照射するビーム放射源と、
前記ビーム放射源を制御して、前記接合面へＳｉを含む粒子ビームを照射して前記接合面を活性化させるとともに前記接合面にＳｉを供給した後、前記ヘッド駆動部を制御して、前記ヘッドを前記ステージに近づける方向へ移動させることにより前記２つの基板の前記接合面同士を接触させてから前記２つの基板に圧力を加えることにより前記２つの基板を接合する制御部と、を備える、
基板接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板接合方法および基板接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
常温の真空中において２つの基板を接合する基板接合方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。この基板接合方法では、まず、接合する２つの基板それぞれの接合面へ不活性ガスイオンビームまたは不活性ガス高速原子ビームを照射することにより基板の接合面を活性化させる接合面活性化工程を行う。その後、２つの基板の接合面同士を接触させて加圧、加熱することにより２つの基板を接合する接合工程を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−９２７０２号公報
【特許文献２】国際公開第２０１２／１０５４７４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、真空中においてＡｒの粒子ビームを用いる基板接合方法を用いて、酸化膜または窒化膜が形成された基板やガラス基板、イオン結晶性の高い材料から形成された基板のような絶縁体基板を接合する場合がある。この場合、基板の接合面における原子の結合力や原子質量の差から、接合面における正負どちらかの電荷を有しうる原子、例えば酸素原子が多くエッチングされてしまう。このため、基板の接合面が帯電してしまい、接合しようとする基板の接合面間の反発力に起因して基板の接合が阻害されると考えられる。また、粒子ビーム源から放射される粒子ビームが電気的に完全に中性化されていない場合がある。この場合、基板の接合面に粒子ビームが照射されると、基板の接合面を帯電させてしまい、２つの基板の接合面の間に生じる反発力に起因して基板の接合が阻害され、２つの基板の接合強度が低下してしまう。更に、絶縁体基板の接合面にＳｉを堆積させてから絶縁体基板同士を接合する基板接合方法が提案されている（例えば特許文献２参照）。但し、特許文献２に記載された基板接合方法では、絶縁体基板の接合面に堆積したＳｉを通じて電気的絶縁性が損なわれてしまう。
【０００５】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、接合する基板の接合面が帯電することに起因して互いに接合された基板の接合強度が低下してしまうことが抑制される基板接合方法および基板接合装置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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る基板接合方法は、
２つの基板を接合する基板接合方法であって、
前記２つの基板の互いに接合される接合面に粒子ビームを照射して前記接合面をエッチングすることにより前記接合面を活性化させる接合面活性化工程と、
前記接合面活性化工程の後、前記２つの基板を互いに近づく方向へ移動させて前記２つの基板それぞれの接合面同士を接触させる基板移動接触工程と、
前記基板移動接触工程の後、前記２つの基板を接合する接合工程と、を含み、
前記接合面活性化工程中または活性化工程後、前記基板移動接触工程までの間において、前記２つの基板の前記接合面に電子または負イオンを供給する。
【０００７】
他の観点から見た本発明に係る基板接合方法は、
２つの基板を接合する基板接合方法であって、
前記２つの基板の互いに接合される接合面に粒子ビームを照射して前記接合面をエッチングすることにより前記接合面を活性化させる接合面活性化工程と、
前記接合面活性化工程の後、前記２つの基板を互いに近づく方向へ移動させて前記２つの基板それぞれの接合面同士を接触させる基板移動接触工程と、
前記基板移動接触工程の後、前記２つの基板を接合する接合工程と、を含み、
前記接合面活性化工程中において、前記２つの基板の前記接合面にＳｉを供給する。
【０００８】
他の観点から見た本発明に係る基板接合装置は、
２つの基板を接合する基板接合装置であって、
前記２つの基板のいずれか一方を支持するヘッドと、
前記２つの基板の他方を支持するステージと、
前記ヘッドを前記ステージに近づける方向または前記ステージから遠ざかる方向へ移動させるヘッド駆動部と、
前記２つの基板の互いに接合される接合面に粒子ビームを照射するビーム放射源と、
前記接合面へ電子を供給する電子供給部と、
前記電子供給部を制御して、前記接合面へ電子を供給しながら、前記ビーム放射源を制御して、前記接合面へ粒子ビームを照射して前記接合面を活性化させた後、前記ヘッド駆動部を制御して、前記ヘッドを前記ステージに近づける方向へ移動させることにより前記２つの基板の前記接合面同士を接触させてから前記２つの基板に圧力を加えることにより前記２つの基板を接合する制御部と、を備える。
【０００９】
他の観点から見た本発明に係る基板接合装置は、
２つの基板を接合する基板接合装置であって、
前記２つの基板のいずれか一方を支持するヘッドと、
前記２つの基板の他方を支持するステージと、
前記ヘッドを前記ステージに近づける方向または前記ステージから遠ざかる方向へ移動させるヘッド駆動部と、
前記２つの基板の互いに接合される接合面にＳｉを含む粒子ビームを照射するビーム放射源と、
前記ビーム放射源を制御して、前記接合面へＳｉを含む粒子ビームを照射して前記接合面を活性化させるとともに前記接合面にＳｉを供給した後、前記ヘッド駆動部を制御して、前記ヘッドを前記ステージに近づける方向へ移動させることにより前記２つの基板の前記接合面同士を接触させてから前記２つの基板に圧力を加えることにより前記２つの基板を接合する制御部と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る基板接合方法によれば、接合面活性化工程中または活性化工程後、基板移動接触工程までの間において、２つの基板の接合面に電子または負イオンを供給する。また、本発明に係る基板接合装置では、制御部が、電子供給源を制御して、基板の接合面へ電子を供給しながら、粒子ビーム照射部に２つの基板それぞれの接合面へ粒子ビームを照射させて接合面を活性化させた後、ヘッド駆動部にヘッドをステージに近づける方向へ移動させることにより２つの基板の接合面同士を接触させてから２つの基板に圧力を加えることにより２つの基板を接合する。これにより、基板の接合面に供給される電子により基板の接合面が電気的に中和され基板の帯電量が減少するので、２つの基板それぞれの接合面間に生じる反発力が弱まる。従って、２つの基板それぞれの接合面間に生じる反発力による基板同士の接合の阻害が抑制されるので、基板同士の接合強度を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明に係る基板接合方法によれば、接合面活性化工程中において、２つの基板の接合面にＳｉを供給する。また、本発明に係る基板接合装置では、制御部が、ビーム放射源を制御して、接合面へＳｉを含む粒子ビームを照射して接合面を活性化させるとともに接合面にＳｉを供給した後、ヘッド駆動部にヘッドをステージに近づける方向へ移動させることにより２つの基板の接合面同士を接触させて２つの基板を接合する。これにより、基板の接合面において、接合面における正または負のいずれかの電荷を有する原子が他方の原子よりも多くエッチングされた部分にＳｉが供給されることにより、基板の接合面が電気的に中和され基板の帯電量が減少する。従って、２つの基板それぞれの接合面間に生じる反発力が弱まり、２つの基板それぞれの接合面間に生じる反発力による基板同士の接合の阻害が抑制されるので、基板同士の接合強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る基板接合装置の概略構成図である。
【図２】実施の形態に係るビーム粒子源の概略構成図である。
【図３】実施の形態に係る制御部の構成を示すブロック図である。
【図４】実施の形態に係る基板接合装置が実行する基板接合処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図５】（Ａ）は比較例１に係る基板接合方法を説明するためのタイムチャートであり、（Ｂ）は比較例２に係る基板接合方法を説明するためのタイムチャートであり、（Ｃ）は比較例３に係る基板接合方法を説明するためのタイムチャートであり、（Ｄ）は実施の形態に係る基板接合方法を説明するためのタイムチャートである。
【図６】（Ａ）はブレード挿入法による基板の結合エネルギの測定方法を説明するための図であり、（Ｂ）は実施の形態に係る接合強度の評価方法を説明するための図である。
【図７】（Ａ）は試料１の外観写真であり、（Ｂ）は試料２の外観写真であり、（Ｃ）は試料３の外観写真であり、（Ｄ）は試料４の外観写真である。
【図８】（Ａ）は試料５の外観写真であり、（Ｂ）は試料６の外観写真であり、（Ｃ）は試料７の外観写真である。
【図９】変形例に係るビーム粒子源の概略構成図である。
【図１０】（Ａ）は試料９の外観写真であり、（Ｂ）は試料１０の外観写真であり、（Ｃ）は試料１１の外観写真である。
【図１１】変形例に係る基板接合方法を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態に係る基板接合装置について、図を参照しながら説明する。
【００１４】
本実施の形態に係る基板接合装置は、減圧下のチャンバ内で、２つの基板の接合面について活性化処理を行った後、基板同士を接触させて加圧および加熱することにより、２つの基板を接合する装置である。活性化処理では、基板の接合面に粒子ビームを照射することにより基板の接合面を活性化する。
【００１５】
図１に示すように、本実施の形態に係る基板接合装置１００は、チャンバ２００と、ステージ４０１と、ヘッド４０２と、ステージ駆動部４０３と、ヘッド駆動部４０４と、基板加熱部４２１、４２２と、位置ずれ量測定部５００と、を備える。また、基板接合装置１００は、基板３０１、３０２の接合面へＦＡＢを照射するビーム照射部６０１、６０２と、基板３０１、３０２の接合面へ電子を供給する電子供給部８０１と、を備える。また、基板接合装置１００により接合する基板３０１、３０２としては、例えば、サファイヤ基板、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）基板（Ｌｔ基板）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）基板（Ｌｎ基板）等のセラミックス基板、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）基板、窒化物基板（例えば、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ））、酸窒化物基板（例えば酸化窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）基板）、ケイ素（Ｓｉ）基板、ガラス基板のいずれかを採用することができる。なお、以下の説明において、適宜図１の±Ｚ方向を上下方向、ＸＹ方向を水平方向として説明する。
【００１６】
チャンバ２００は、排気管２０２と排気弁２０３とを介して真空ポンプ２０１に接続されている。排気弁２０３を開状態にして真空ポンプ２０１を作動させると、チャンバ２００内の気体が、排気管２０２を通してチャンバ２００外へ排出され、チャンバ２００内の気圧が低減（減圧）される。また、排気弁２０３の開閉量を変動させて排気量を調節することにより、チャンバ２００内の気圧（真空度）を調節することができる。
【００１７】
ステージ４０１とヘッド４０２とは、チャンバ２００内において、Ｚ方向において互いに対向するように配置されている。ステージ４０１は、その上面で基板３０１を支持し、ヘッド４０２は、その下面で基板３０２を支持する。なお、ステージ４０１の上面とヘッド４０２の下面とは、基板３０１、３０２のステージ４０１、ヘッド４０２との接触面が鏡面でステージ４０１、ヘッド４０２から剥がれにくい場合を考慮して、粗面加工が施されていてもよい。ステージ４０１およびヘッド４０２は、それぞれ基板３０１、３０２を保持する保持機構（図示せず）を有する。保持機構は、静電チャックや真空チャックから構成されている。
【００１８】
ステージ駆動部４０３は、ステージ４０１をＸＹ方向へ移動させたり、Ｚ軸周りに回転させたりすることができる。
【００１９】
ヘッド駆動部４０４は、ヘッド４０２を上下方向（図１の矢印ＡＲ１参照）に昇降させる。ヘッド駆動部４０４は、ヘッド４０２を下方向に移動させることよりヘッド４０２をステージ４０１に近づける。また、ヘッド駆動部４０４は、ヘッド４０２を上方向に移動させることにより、ヘッド４０２をステージ４０１から遠ざける。そして、基板３０１、３０２同士が接触した状態においてヘッド駆動部４０４がヘッド４０２に対してステージ４０１に近づく方向への駆動力を作用させると、基板３０２が基板３０１に押し付けられる。また、ヘッド駆動部４０４には、ヘッド駆動部４０４がヘッド４０２に対してステージ４０１に近づく方向へ作用させる駆動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の測定値から、ヘッド駆動部４０４により基板３０２が基板３０１に押し付けられたときに基板３０１、３０２の接合面に作用する圧力が検出できる。圧力センサ４０８は、例えばロードセルから構成される。
【００２０】
基板加熱部４２１、４２２は、例えば電熱ヒータから構成される。基板加熱部４２１、４２２は、ステージ４０１、ヘッド４０２に支持されている基板３０１、３０２に熱を伝達することにより基板３０１、３０２を加熱する。また、基板加熱部４２１、４２２の発熱量を調節することにより、基板３０１、３０２やそれらの接合面の温度を調節できる。
【００２１】
位置ずれ量測定部５００は、基板３０１、３０２それぞれに設けられた位置合わせ用のマーク（アライメントマーク）の位置を認識することにより、基板３０１の基板３０２に対する水平方向の位置ずれ量を測定する。位置ずれ量測定部５００は、例えば基板３０１、３０２を透過する光（例えば赤外光）を用いて基板３０１、３０２のアライメントマークを認識する。ステージ駆動部４０３は、位置ずれ量測定部５００により測定された位置ずれ量に基づいて、ステージ４０１を水平方向に移動させたり回転させたりすることにより、基板３０１、３０２の相互間の位置合わせ動作（アライメント動作）を実行する。この位置ずれ量測定部５００による位置ずれ量の測定およびステージ駆動部４０３のアライメント動作は、いずれも制御部７００の制御下において実行される。
【００２２】
ビーム照射部６０１、６０２は、２つの基板３０１、３０２を接合する前に、基板３０１、３０２の接合面に粒子ビームを照射するためのものである。粒子ビームとしては、例えば不活性ガス（例えばアルゴン（Ａｒ））の高速原子ビーム（Fast Atom Beam：ＦＡＢが用いられる。基板３０１、３０２の接合面にＡｒのＦＡＢが照射されることにより、基板３０１、３０２の接合面の不純物が除去（洗浄）され接合面が活性化される。ビーム照射部６０１、６０２は、それぞれガス貯留部６１１、６２１と、供給弁６１３、６２３と、供給管６１２、６２２と、ビーム放射源６１４、６２４と、を有する。
【００２３】
ビーム放射源６１４は、図２に示すように、放電室６１４６と、放電室６１４６内に配置される電極６１４２と、直流電源６１４３と、を有する。放電室６１４６には、供給管６１２が接続され、供給管６１２の内部が放電室６１４６の内部に連通している。そして、ガス貯留部６１１、６２１から供給管６１２、６２２を通じてＡｒガスが放電室６１４６内に導入される。放電室６１４６の周壁には、中性原子を放出するＦＡＢ放射口６１４６ａが設けられている。放電室６１４６は、炭素材料から形成されている。なお、ビーム放射源６２４は、ビーム放射源６１４と同様の構成を有する。直流電源６１４３により、放電室６１４６の周壁と電極６１４２との間に電圧が印加されると、放電室６１４６内に導入されたＡｒガスが、電界により高速運動している電子と衝突しＡｒイオンが生成する。そして、生成されたＡｒイオンが、放電室６１４６の周壁に引き寄せられる。このとき、ＦＡＢ放射口６１４６ａへ向かうＡｒイオンは、ＦＡＢ放射口６１４６ａを通り抜ける際、ＦＡＢ放射口６１４６ａの外周部の、炭素材料から形成された放電室６１４６の周壁から電子を受け取る。そして、このＡｒイオンは、電気的に中性化されたＡｒ原子となって放電室６１４６外へ放出される。但し、Ａｒイオンの一部は、放電室６１４６の周壁から電子を受け取ることができず、Ａｒイオンのまま放電室６１４６の外へ放出される。また、ビーム放射源６１４、６１５に供給されるＡｒガスの流量は、図１に示す供給弁６１３、６２３の開度を制御することにより調整される。
【００２４】
電子供給部８０１は、金属フィラメント８１１と、金属フィラメント８１１に電流を流すフィラメント電源８１２と、を有する。金属フィラメント８１１は、例えばタングステン製の線材から形成されている。
【００２５】
制御部７００は、図３に示すように、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）７０１と、主記憶部７０２と、補助記憶部７０３と、インタフェース７０４と、各部を接続するバス７０５と、を有する。主記憶部７０２は、揮発性メモリから構成され、ＭＰＵ７０１の作業領域として使用される。補助記憶部７０３は、不揮発性メモリから構成され、ＭＰＵ７０１が実行するプログラムを記憶する。また、補助記憶部７０３は、後述する接合面活性化処理の時間、待機時間を示す情報も記憶する。インタフェース７０４は、圧力センサ４０８および位置ずれ量測定部５００から入力される測定信号を測定情報に変換してバス７０５へ出力する。また、ＭＰＵ７０１は、補助記憶部７０３が記憶するプログラムを主記憶部７０２に読み込んで実行することにより、インタフェース７０４を介して、基板加熱部４２１、４２２、ステージ駆動部４０３、ヘッド駆動部４０４、ビーム照射部６０１、６０２およびフィラメント電源８１２それぞれへ制御信号を出力することにより、基板加熱部４２１、４２２、ステージ駆動部４０３、ヘッド駆動部４０４、ビーム照射部６０１、６０２およびフィラメント電源８１２を制御する。
【００２６】
次に、本実施の形態に係る基板接合装置１００が実行する基板接合処理について図４を参照しながら説明する。この基板接合処理は、制御部７００により基板接合処理を実行するためのプログラムを起動されたことを契機として開始される。なお、図４においては、基板３０１，３０２が、基板接合装置１００内に搬送され、基板３０１がステージ４０１に支持され、基板３０２がヘッド４０２に支持されているものとする。
【００２７】
まず、基板接合装置１００は、２つの基板３０１、３０２の互いに接合される接合面にＡｒのＦＡＢを照射して基板３０１、３０２の接合面をエッチングすることにより基板３０１、３０２の接合面を活性化させる接合面活性化処理（接合面活性化工程）を実行する（ステップＳ１）。ここで、基板接合装置１００は、基板３０１、３０２の接合面へＡｒのＦＡＢを照射している間、電子供給部８０１から基板３０１、３０２の接合面へ電子を供給し続ける。ここにおいて、基板接合装置１００は、補助記憶部７０３が記憶する予め設定された接合面活性化処理の処理時間だけ、基板３０１、３０２の接合面にＡｒのＦＡＢを照射し続ける。なお、基板接合装置１００は、例えば基板３０１（３０２）へのＡｒのＦＡＢの照射を行った後、基板３０２（３０１）へのＡｒのＦＡＢの照射を行ってもよいし、基板３０１、３０２の両方へＡｒのＦＡＢを同時に照射してもよい。
【００２８】
次に、基板接合装置１００は、基板３０１、３０２の接合面へのＡｒのＦＡＢの照射を停止した状態で、電子供給部８０１から基板３０１、３０２の接合面に電子を供給する電子供給処理（電子供給工程）を実行する（ステップＳ２）。
【００２９】
続いて、基板接合装置１００は、基板３０１、３０２同士が離れた状態から基板３０１、３０２同士を近づけて、基板３０１、３０２の接合面同士を接触させる（基板移動接触工程）（ステップＳ３）。ここにおいて、基板接合装置１００は、まず、基板３０２を支持したヘッド４０２を、基板３０１を支持したステージ４０１に近づけて両基板３０１、３０２を接近させる。次に、基板接合装置１００は、両基板３０１、３０２が互いに近接した状態において、位置ずれ量測定部５００により測定される位置ずれ量に基づいて、両基板３０１、３０２のアライメント動作を実行する。続いて、基板接合装置１００は、ヘッド４０２を再びステージ４０１に近づけることにより、２つの基板３０１、３０２を接触させる。このとき、基板接合装置１００は、電子供給部８０１から基板３０１、３０２の接合面へ電子を供給し続ける。
【００３０】
その後、基板接合装置１００は、基板３０１、３０２を接合する接合処理（接合工程）を実行する（ステップＳ３）。ここにおいて、基板接合装置１００は、基板加熱部４２１、４２２により基板３０１、３０２を加熱しながら基板３０１、３０２に圧力を加えることにより、２つの基板３０１、３０２を接合する。また、基板接合装置１００は、これら一連の接合処理を実行している間、電子供給部８０１から基板３０１、３０２の接合面へ電子を供給し続ける。なお、アライメント動作を実行する時間は、略１ｍｉｎであり、この間に電子供給部８０１から基板３０１、３０２へ電子を供給し続けることにより、前述のステップＳ２の電子供給処理を省略することができる。
【００３１】
次に、本実施の形態に係る基板接合装置１００により接合された２つの基板３０１、３０２について、接合強度を評価した結果について説明する。ここでは、本実施の形態に係る基板接合装置１００（基板接合方法）により接合された２つの基板の接合強度の評価結果と、後述する比較例１、２、３に係る基板接合方法により接合された２つの基板の接合強度の評価結果について説明する。まず、比較例１、２、３に係る基板接合方法について説明する。
【００３２】
比較例１に係る基板接合方法では、図５（Ａ）に示すように、接合面活性化処理が完了すると直ぐに、基板３０１、３０２を互いに近づく方向へ移動させて基板３０１、３０２の接合面同士を接触させる。その後、接合処理が実行される。そして、接合面活性化処理中、基板３０１、３０２を互いに近づく方向へ移動させて基板３０１、３０２の接合面同士を接触させる間および接合処理中の両方において、電子供給部８０１から基板３０１、３０２の接合面への電子照射が通常実行されない。
【００３３】
比較例２に係る基板接合方法では、図５（Ｂ）に示すように、比較例１に係る基板接合方法と同様に、接合面活性化処理が完了すると直ぐに、基板３０１、３０２を互いに近づく方向へ移動させて基板３０１、３０２の接合面同士を接触させる。その後、接合処理が実行される。但し、この基板接合方法では、接合面活性化処理中および基板３０１、３０２を互いに近づく方向へ移動させて基板３０１、３０２の接合面同士を接触させる間の両方において、電子供給部８０１から基板３０１、３０２の接合面への電子照射が実行される。そして、基板３０１、３０２の接合面同士を接触させた後、基板３０１、３０２の接合面への電子照射を停止する。
【００３４】
比較例３に係る基板接合方法では、図５（Ｃ）に示すように、接合面活性化処理が完了した後、基板３０１、３０２の接合面へのＡｒのＦＡＢ照射を停止した状態で電子供給部８０１から基板３０１、３０２の接合面への電子照射を行う電子照射処理が実行される。電子照射処理を実行する時間△Ｔは、例えば１ｍｉｎに設定される。その後、基板３０１、３０２を互いに近づく方向へ移動させて基板３０１、３０２の接合面同士を接触させてから、接合処理が実行される。但し、この基板接合方法では、接合面活性化処理中において、電子供給部８０１から基板３０１、３０２の接合面への電子照射を停止し、基板３０１、３０２を互いに近づく方向へ移動させて基板３０１、３０２の接合面同士を接触させる間において、電子供給部８０１から基板３０１、３０２の接合面への電子照射が実行される。そして、基板３０１、３０２の接合面同士を接触させた後、基板３０１、３０２への電子照射を停止する。
【００３５】
一方、本実施の形態に係る基板接合方法では、図５（Ｄ）に示すように、比較例３と同様に、接合面活性化処理が完了した後、基板３０１、３０２の接合面へのＡｒのＦＡＢ照射を停止した状態で電子供給部８０１から基板３０１、３０２の接合面への電子照射を行う電子照射処理が実行される。電子照射処理を実行する時間△Ｔは、比較例３と同様に、例えば１ｍｉｎに設定される。その後、基板３０１、３０２を互いに近づく方向へ移動させて基板３０１、３０２の接合面同士を接触させてから、接合処理が実行される。この基板接合方法は、例えば基板接合装置１００が図４を用いて説明した前述の基板接合処理を実行することにより実現される。また、この基板接合方法では、比較例２に係る基板接合方法と同様に、接合面活性化処理中および基板３０１、３０２を互いに近づく方向へ移動させて基板３０１、３０２の接合面同士を接触させる間の両方において、電子供給部８０１から基板３０１、３０２の接合面への電子照射が実行される。そして、接合処理が完了すると、基板３０１、３０２への電子照射を停止する。
【００３６】
次に、比較例１乃至３並びに実施の形態に係る基板接合方法により互いに接合された２つの基板３０１、３０２の接合強度を評価した結果について説明する。ここでは、基板３０１、３０２として、サファイヤガラス基板またはＬｔ基板を採用した場合について説明する。なお、基板３０１、３０２としては、表面粗さＲａ３ｎｍ以下のものを使用した。また、サファイヤ基板は、セラミックス基板の一種であるが、その透明なガラス基板を使用した。接合強度の評価は、接合させる基板３０１、３０２の種類と、採用した基板接合方法と、の組み合わせが互いに異なる８種類の試料１乃至試料７について行った。なお、基板３０１、３０２へのＡｒのＦＡＢの照射時間（接合面活性化処理の時間）は、いずれの試料の場合も４０ｓｅｃとした。また、接合面活性化処理を行う前におけるチャンバ２００内の真空度は、いずれの試料の場合も５．０×１０−６ｔｏｒｒに設定した。そして、接合面活性化処理中におけるチャンバ２００内の真空度は、いずれの試料の場合も５×１０−１ｔｏｒｒに設定した。また、基板３０１、３０２の接合処理は、いずれの試料の場合も、基板３０１、３０２に１００Ｎの圧力を加えた状態で１ｍｉｎ維持することにより行った。更に、ＦＡＢ照射時におけるＡｒ流量は、５５ｓｃｃｍ〜８５ｓｃｃｍに設定した。８種類の試料１乃至試料７それぞれについて、接合させる基板３０１、３０２の種類と、採用した基板接合方法と、を纏めたものを以下の表１に示す。なお、表１の「接合する基板」の欄において、「基板（ヘッド）」は、ヘッド４０２に支持される基板３０２の種類を示し、「基板（ステージ）」は、ステージ４０１に支持される基板３０１の種類を示す。また、「基板接合方法」の欄において、「比較例１（２、３）」は前述の比較例１（２、３）に係る基板接合方法を採用したことを示し、「実施の形態」は前述の実施の形態に係る基板接合方法を採用したことを示す。
【表１】
2018074050.tif 000003
【００３７】
また、試料１乃至試料７についての基板３０１、３０２の接合強度の評価は、ブレード挿入法を用いて接合強度を測定することにより行った。このブレード測定法では、まず、図６（Ａ）の矢印で示すように、互いに接合された２つの基板３０１、３０２の周縁から接合部分に例えばカミソリの刃のようなブレードＢＬを挿入したときの基板３０１、３０２の剥離長さＬを測定する。ブレードＢＬとしては、例えば厚さ１００μｍのブレードを使用する。また、図６（Ｂ）に示すように、互いに接合された２つの基板３０１、３０２の周縁部の６箇所（Ｐｏｓ１、Ｐｏｓ２、Ｐｏｓ３、Ｐｏｓ４、Ｐｏｓ５、Ｐｏｓ６）にブレードＢＬを挿入（図６（Ｂ）中の矢印参照）したときの剥離長さＬを測定した。そして、基板３０１、３０２の周縁部の６箇所それぞれについて、剥離長さＬから、基板３０１、３０２の接合界面における単位面積当たりの結合エネルギを算出することにより、基板３０１、３０２の接合強度の評価を行った。なお、算出された結合エネルギが大きいほど、基板３０１、３０２の接合強度が大きいことを示す。
【００３８】
試料１乃至試料７についての基板３０１、３０２の接合強度の評価結果を以下の表２並びに図７および図８に示す。なお、表２において「試料名」の欄は、前述の表１の試料１乃至試料７それぞれに対応する。また、「接合エネルギ」（接合強度）の欄の値は、図５（Ｂ）に示す２つの基板３０１、３０２の周縁部の６箇所（「Ｐｏｓ１」乃至「Ｐｏｓ６」）における結合エネルギの平均値を示している。図７および図８は、試料１乃至試料７それぞれの外観を示す写真である。
【表２】
2018074050.tif 000004
【００３９】
比較例１に係る基板接合方法を採用した試料１、２の場合、結合エネルギは、０．０８〜１．０９Ｊ／ｍ２であるのに対して、比較例１に係る基板接合方法を採用した試料３、４の場合、結合エネルギは、１．１９〜１．３０Ｊ／ｍ２と試料１，２の場合に比べて高くなる。また、図７（Ａ）および（Ｂ）に示すように、試料１、２では、基板３０１、３０２全体における接合面同士が接合していない部分の割合が約２０％〜６０％であった。なお、試料１、２を比べると、試料２のほうが試料１に比べて高い接合強度が得られた。これに対して、図７（Ｃ）および（Ｄ）に示すように、試料３、４では、基板３０１、３０２の接合面同士が接合していない部分がほとんど観察されなかった。この結果について、以下のように考察される。基板３０１、３０２の両方がサファイヤガラス基板またはＬｔ基板といった電気伝導度が低い基板の場合、両基板３０１、３０２の接合面が正に帯電してしまい、基板３０１、３０２の接合面間に反発力が生じる。そして、この反発力により基板３０１、３０２同士の接合が阻害される分、基板３０１、３０２の結合エネルギが低下してしまう。一方、基板３０１、３０２のいずれか一方がサファイヤガラス基板やＬｔ基板よりも電気伝導度が高いＳｉ基板である場合、Ｓｉ基板からなる基板３０２の接合面の帯電量が、サファイヤガラス基板またはＬｔ基板からなる基板３０１の接合面の帯電量に比べて低いため、その分、接合面間に生じる反発力が弱まる。そして、接合面間の反発力が弱まった分、基板３０１、３０２の結合エネルギが向上したものと考えられる。また、試料２のほうが試料１に比べて高い接合強度が得られのは、Ｌｔ基板がサファイヤガラス基板よりも電気伝導度が高いことが反映されていると考えられる。
【００４０】
また、比較例２に係る基板接合方法を採用した試料５の場合、結合エネルギは、１．８８Ｊ／ｍ２であり、試料１、２の場合の結合エネルギ（０．０８〜１．０９Ｊ／ｍ２）よりも高くなった。また、図８（Ａ）に示すように、試料５では、基板３０１、３０２の接合面同士が接合していない部分がほとんど観察されなかった。この結果について、比較例２に係る基板接合方法では、接合面活性化処理中および基板３０１、３０２を互いに近づく方向へ移動させて基板３０１、３０２の接合面同士を接触させる間において、電子供給部８０１から基板３０１、３０２の接合面へ電子が照射される。これにより、基板３０１、３０２の接合面が電気的に中和され基板３０１、３０２の帯電量が減少し、基板３０１、３０２の接合面間に生じる反発力が弱まり、基板３０１、３０２の結合エネルギが更に向上したものと考えられる。また、試料５の場合の結合エネルギは、前述の試料３、４の場合の結合エネルギよりも高くなっている。このことから、比較例２に係る基板接合方法における、電子供給部８０１から基板３０１、３０２の接合面へ電子を照射することによる基板３０１、３０２の接合面の帯電量低減効果が大きいことが判る。
【００４１】
本実施の形態に係る基板接合方法を採用した試料６の場合、結合エネルギは、２．１８Ｊ／ｍ２であり、試料５の場合の結合エネルギ（１．８８Ｊ／ｍ２）よりも更に高くなった。また、図８（Ｂ）に示すように、試料５では、基板３０１、３０２の接合面同士が接合していない部分が観察されなかった。この結果から、接合面活性化処理後、基板３０１、３０２の接合面へ電子を照射する電子照射処理を行うことにより、基板３０１、３０２の接合面の帯電量を更に減少させることができると考えられる。一方、比較例３に係る基板接合方法を採用した試料７の場合、結合エネルギは、１．５５Ｊ／ｃｍ２であり、試料５、６の場合の結合エネルギよりも小さくなった。また、図８（Ｃ）に示すように、試料７では、試料６に比べて、基板３０１、３０２の接合面同士が接合していない部分が多く観察された。この結果から、接合面活性化処理中に、基板３０１、３０２の接合面へ電子を照射することが、基板３０１、３０２の接合面の帯電量を低減させるためには有効であることが判る。また、電子供給処理を行った方が帯電量の低減に有効であった。
【００４２】
また、本実施の形態に係る基板接合装置１００は、図５（Ｄ）に示すように、接合面活性化処理を実行した後、接合処理を実行する前に、ＡｒのＦＡＢの基板３０１、３０２の接合面への照射を停止した状態で基板３０１、３０２の接合面に電子を供給する電子供給処理を実行する。これにより、基板３０１、３０２の接合面に供給される電子により基板３０１、３０２の接合面が電気的に中和され基板３０１、３０２の接合面の帯電量が更に減少するので、基板３０１、３０２の接合面間に生じる反発力を更に弱めることができる。
【００４３】
なお、本実施の形態に係る基板接合方法を採用してサファイヤガラス基板同士を接合する場合、サファイヤガラス基板とＬｔ基板とを接合してなる試料５の結合エネルギと略同等であった。この結果から、本実施の形態に係る基板接合方法は、Ｌｔ基板とサファイヤガラス基板とを接合する場合のみならず、サファイヤガラス基板同士を接合する場合にも適していることが判る。
【００４４】
このように、本実施の形態に係る基板接合方法を採用すれば、基板３０１、３０２がＳｉ基板に比べて電気伝導度が低く絶縁体と看做せるサファイヤ基板やＬｔ基板の場合であっても、基板３０１、３０２の接合強度（結合エネルギ）を向上させることができる。また、基板３０１、３０２の接合面同士が接合していない部分の発生を抑制することもできる。なお、ここでは、基板３０１、３０２がサファイヤ基板またはＬｔ基板である場合について説明したが、例えば、基板３０１、３０２がＬｎ基板、ＳｉＯ２基板、窒化物基板、酸窒化物基板、Ｓｉ基板、ガラス基板の場合でも接合強度がアップするなど同様の結果が得られた。
【００４５】
以上説明したように、本実施の形態に係る基板接合装置１００では、制御部７００が、電子供給部８０１に２つの基板それぞれの接合面へ電子を供給させながら、ビーム照射部６０１、６０２に２つの基板それぞれの接合面へ粒子ビームを照射させて接合面を活性化させた後、駆動部にヘッドをステージに近づける方向へ移動させることにより２つの基板の接合面同士を接触させて２つの基板を接合する。接合面活性化工程中および接合工程中において、２つの基板３０１、３０２の接合面に電子を供給する。これにより、基板３０１、３０２の接合面に供給される電子により基板３０１、３０２の接合面が電気的に中和され基板３０１、３０２の接合面の帯電量が減少するので、２つの基板３０１、３０２それぞれの接合面間に生じる反発力が弱まる。従って、２つの基板３０１、３０２それぞれの接合面間に生じる反発力による基板３０１、３０２同士の接合の阻害が抑制されるので、基板３０１、３０２同士の接合強度を向上させることができる。
【００４６】
更に、本実施の形態に係る基板接合装置１００では、ビーム放射源６１４、６２４から放射される粒子ビームが、ＡｒのＦＡＢ、即ち、電気的に中性のＡｒ原子ビームである。しかしながら、ビーム放射源６１４、６２４から放射される粒子ビームには、Ａｒイオンが電気的に中性化されずにそのままビーム放射源６１４、６２４から放射されたＡｒイオンが含まれる。そうすると、このＡｒイオンを含む粒子ビームが基板３０１、３０２の接合面に照射されることに起因して基板３０１、３０２の接合面が帯電してしまう。これに対して、本実施の形態に係る基板接合装置１００では、基板３０１、３０２の接合面に電子を供給することにより基板３０１、３０２の接合面の帯電が抑制されるので、基板３０１、３０２の接合面間に生じる反発力を弱めることができる。
【００４７】
また、本実施の形態に係る電子供給部８０１は、金属フィラメント８１１と、金属フィラメント８１１に電流を流すフィラメント電源８１２と、を有し、フィラメント電源８１２から金属フィラメント８１１へ電流を流すことにより金属フィラメント８１１から電子を放出する構成である。これにより、電子供給部８０１の構成の簡素化を図ることができる。
【００４８】
（変形例）
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は前述の実施の形態の構成に限定されるものではない。例えば、接合面活性化処理において、ＡｒのＦＡＢとともにケイ素（Ｓｉ）を、基板３０１、３０２の接合面に堆積させる構成であってもよい。
【００４９】
この変形例に係る基板接合装置は、例えば図９に示すように、実施の形態に係るビーム放射源６１４、６１５の代わりに、ビーム放射源６１４、６１５とは構成が異なるビーム放射源２６１４を備える。なお、図９において、実施の形態に係るビーム放射源６１４と同様の構成については、図２と同一の符号を付している。また、本変形例に係る基板接合装置は、ビーム放射源２６１４以外のその他の構成は実施の形態に係る基板接合装置１００と同様である。
【００５０】
ビーム放射源２６１４は、放電室６１４６と、放電室６１４６内に配置される電極６１４２と、直流電源６１４３と、Ｓｉから形成され放電室６１４６の内側に配置されたシリコン（Ｓｉ）部材６１４９と、を有する。なお、図９に示す例では、Ｓｉ部材６１４９が、放電室６１４６の周壁のうちＦＡＢ放射口６１４９ａが設けられた部分を除く部分の内側を覆うように配置されている例について説明しているが、Ｓｉ部材６１４９の構成はこれに限定されない。例えば、Ｓｉ部材６１４９は、放電室６１４９の内面の全部を覆っていてもよいし、放電室６１４９の一部（例えば図９におけるＦＡＢ放射口６１４９ａが設けられた壁部に対向する壁部）だけを覆っていてもよい。このビーム放射源２６１４では、直流電源６１４３により、放電室６１４６の周壁と電極６１４２との間に電圧が印加されると、放電室６１４６内に生成されたＡｒイオンの一部が、Ｓｉ部材６１４９に引き寄せられる。すると、ＡｒイオンがＳｉ部材６１４９に衝突してＳｉ部材６１４９がスパッタリングされ、Ｓｉ部材６１４９を構成するＳｉが、放電室６１４６内に放出される。そして、Ｓｉ部材６１４９から放出されたＳｉの一部が、ＦＡＢ放射口６１４６ａを通じて放電室６１４６の外へ放出される。
【００５１】
このようにして、ビーム粒子源２６１４は、ＡｒとＳｉとを含むＦＡＢを基板３０１、３０２へ向けて放射する。ここで、ビーム粒子源２６１４から基板３０１、３０２の接合面へ供給されるＳｉは、基板３０１の接合面に付着すると同時に、ＡｒのＦＡＢによる衝撃でエッチングされる。そして、このＳｉの付着速度とＡｒのＦＡＢによるエッチング速度とのバランスを調整することにより、Ｓｉの完全な膜が生成されるほどの一定量以上のＳｉ粒子が堆積することはなく、基板３０１の接合面にＳｉを疎らに存在させることができる。また、制御部は、基板３０１の接合面へのＡｒのＦＡＢの照射並びに基板３０１の接合面へのＳｉの堆積を行うと同時に、電子供給部８０１を制御して、基板３０１の接合面へ電子を供給し続ける。
【００５２】
ところで、実施の形態に係る基板接合方法では、サファイヤ基板やＬｔ基板、Ｌｎ基板のような絶縁体基板同士接合の接合において、接合界面にＳｉが存在しなくとも電子供給部８０１から基板３０１、３０２の接合面へ電子を供給することにより比較的高い接合強度で接合することができることを説明した。但し、完全なイオン結晶性を有する酸化膜または窒化膜が形成された基板やガラス等、イオン結晶性材料から形成された基板同士を接合する場合、実施の形態に係る基板接合方法では十分な接合強度が得られない虞がある。
【００５３】
ここで、本変形例に係る基板接合装置により接合された２つの基板３０１、３０２について、接合強度を評価した結果について説明する。ここでは、本変形例に係る基板接合装置（基板接合方法）により接合された２つの基板の接合強度の評価結果と、比較例１並びに後述する比較例４に係る基板接合方法により接合された２つの基板の接合強度の評価結果について説明する。比較例４に係る基板接合方法は、比較例１に係る基板接合方法において、基板３０１、３０２の接合面にＳｉを供給する基板接合方法である。本変形例に係る基板接合方法は、実施の形態に係る基板接合方法において、接合面活性化処理中に、ビーム粒子源２６１４から基板３０１、３０２の接合面へＳｉを供給する基板接合方法である。
【００５４】
次に、比較例１、４並びに本変形例に係る基板接合方法により互いに接合された２つの基板３０１、３０２の接合強度を評価した結果について説明する。ここでは、基板３０１、３０２として、サファイヤガラス基板、ＳｉＯ２膜が形成されたＳｉ基板を採用した場合について説明する。接合強度の評価は、比較例１、４並びに本変形例に係る基板接合方法を採用して作製された４種類の試料１、８、９および１０について行った。ここで、試料１、８および９では、基板３０１、３０２として、サファイヤガラス基板を採用し、試料１１では、基板３０１、３０２としてＳｉＯ２膜が形成されたＳｉ基板を採用した。試料８乃至試料１０についての基板３０１、３０２の接合強度の評価結果を以下の表３並びに図１０に示す。なお、表３において「試料名」の欄並びに「接合強度（結合エネルギ）」の欄の値は、表２の場合と同様である。
【表３】
2018074050.tif 000005
【００５５】
比較例１に係る基板接合方法を採用した試料１の場合、基板３０１、３０２同士が接合しなかった。また、比較例４に係る基板接合方法を採用した試料８の場合、結合エネルギは、１．８Ｊ／ｍ２であった。また、図１０（Ａ）に示すように、試料８は、基板３０１、３０２における接合面同士が接合していない部分が少なかった。本変形例に係る基板接合方法を採用した試料９の場合、結合エネルギは、２．１０Ｊ／ｍ２であり、試料９の場合の結合エネルギ（１．８Ｊ／ｍ２）よりも更に高くなった。また、図１０（Ｂ）に示すように、試料９では、基板３０１、３０２の接合面同士が接合していない部分が観察されなかった。このように、試料９では、試料８に比べて、基板３０１、３０２同士の接合強度がアップし、より良好な接合が得られた。また、接合面の帯電量が低減したことにより、接合面にパーティクルが引き寄せられることが無くなり、基板３０１、３０２の中央部のボイドが無くなっている。
【００５６】
また、基板３０１、３０２としてＳｉＯ２酸化膜が形成されたＳｉ基板を採用した場合において、比較例１に係る基板接合方法を採用した場合、基板３０１、３０２同士が接合しなかった。一方、本変形例に係る基板接合方法を採用した試料１０の場合、図１０（Ｃ）に示すように、基板３０１、３０２の接合面同士が接合していない部分が観察されなかった。更に、基板３０１、３０２としてＳｉＣ基板を採用した場合において、比較例１に係る基板接合方法を採用した場合、基板３０１、３０２同士が接合しなかった。一方、本変形例に係る基板接合方法を採用した場合、基板３０１、３０２の接合面同士が接合した。このように、本比較例に係る基板接合方法を採用することにより、基板３０１、３０２同士の接合状態が向上する傾向は、他の種類の基板（他の酸化膜が形成された基板、窒化膜が形成された基板、ガラス基板、Ｌｎ基板、ＳｉＣ等の炭化物から形成された基板）においても同様に見受けられた。
【００５７】
以上説明した、互いに接合された２つの基板３０１、３０２の接合強度を評価した結果について以下のように考察できる。基板３０１、３０２が、前述のガラス基板、或いは、ＳｉＣなど炭化物、イオン結晶性の高い酸化膜や窒化膜が形成された基板やイオン結晶性の高い材料から形成された基板である場合、比較例１に係る基板接合方法のように、ＡｒのＦＡＢによるエッチングするだけでは、基板３０１、３０２同士を接合できない。これは、基板３０１、３０２の接合面における原子の結合力や原子質量の差から、正、負の電荷で結合している原子うちの正負のどちらかの電荷を有しうる原子、例えば酸素原子が多くエッチングされてしまうため、界面が帯電して、反発して接合できないと考えられる。例えば、図１１（Ａ）に示すように、基板３０１、３０２の接合面にＡｒのＦＡＢが照射されたときに、基板３０１、３０２の接合面における酸素原子がより多くエッチングされたとする。この場合、図１１（Ｂ）に示すように、基板３０１、３０２の接合面は正に帯電する。そして、基板３０１、３０２の接合面の両方が正に帯電していると、基板３０１、３０２の接合面間に反発力が生じ、基板３０１、３０２の接合が阻害されてしまう。
【００５８】
これに対して、本変形例に係る基板接合方法では、図１１（Ｃ）に示すように、基板３０１、３０２の接合面において負の電荷を有する原子が正の電荷を有する原子よりも多くエッチングされた部分にＳｉが供給される。これにより、基板３０１、３０２の接合面が電気的に中和され基板３０１、３０２の帯電量が減少する。従って、２つの基板３０１、３０２それぞれの接合面間に生じる反発力が弱まり、２つの基板３０１、３０２それぞれの接合面間に生じる反発力による基板３０１、３０２同士の接合の阻害が抑制されると考えられる。そして、接合強度もアップし、より良好な接合が可能となった。
【００５９】
本構成によれば、基板３０１、３０２の接合界面にＳｉが介在しない状態で基板３０１、３０２が接合された場合に比べて、基板３０１、３０２の接合強度（結合エネルギ）が向上する。また、基板３０１、３０２全体における接合面同士が接合していない部分の割合もより少なくなる。
【００６０】
ところで、基板３０１、３０２が、イオン結晶性の高い酸化膜や窒化膜が形成された基板やガラス、イオン結晶性の高い材料から形成された基板、或いはセラミックス基板、ＳｉＣなど炭化物である場合、前述のように、ＡｒのＦＡＢによるエッチングするだけでは、正、負の電荷で結合しているうちの酸素原子が多くエッチングされてしまうため、接合面が帯電して反発力が生じ基板３０１、３０２同士を接合できないと考えられる。基板３０１、３０２同士を接合できない。また、基板３０１、３０２の接合面に電子を供給することにより基板３０１、３０２の接合面の帯電量を低減することができても、基板３０１、３０２を十分な接合強度で接合することが困難である。一方、基板３０１、３０２の接合面にＳｉを堆積させると、基板３０１、３０２を十分な接合強度で接合することができるが、電気的絶縁性が損なわれてしまう。
【００６１】
これに対して、本変形例に係る基板接合方法を採用した場合、基板３０１、３０２の接合面にＡｒのＦＡＢとともにＳｉのＦＡＢを並行して照射することにより、基板３０１、３０２の接合界面にＳｉが堆積すると同時にＡｒによりエッチングされるので、Ｓｉの堆積とＡｒによるエッチングのバランスにより、Ｓｉ膜が成膜されることはない。そして、基板３０１、３０２の接合面にＳｉ粒子を疎らに介在させることができる。これにより、基板３０１、３０２の接合界面における電気的絶縁性を維持できる。また、基板３０１、３０２が、完全なイオン結晶性を有する酸化膜や窒化膜が形成された基板やガラス、イオン結晶性材料から形成された基板であっても、基板３０１、３０２同士を十分な接合強度で接合することができる。
【００６２】
実施の形態では、電子供給部８０１が、金属フィラメント８１１を有する構成について説明したが、これに限らず、例えば、電子供給部８０１が、負イオンを放出するイオン源を有する構成であってもよい。イオン源としては、例えば電気的に負イオンを発生させる装置やＵＶ（Ultra Violet）光を用いて負イオンを発生させる装置を採用してもよい。本構成によっても、基板３０１、３０２の接合面が電気的に中和され基板３０１、３０２の接合面の帯電量を減少させることができる。
【００６３】
実施の形態では、基板接合装置１００が２つの基板３０１、３０２の両方の接合面にＡｒのＦＡＢを照射して基板３０１、３０２の接合面を活性化する接合面活性化処理を行う例について説明した。但し、これに限らず、例えば基板３０１、３０２のいずれか一方の接合面のみに対して接合面活性化処理を行う構成であってもよい。
【００６４】
実施の形態では、ビーム放射源６１４、６２４がＦＡＢを照射する例について説明したが、これに限らず、例えばビーム放射源６１４、６２４がイオンビームを照射する構成であってもよい。この場合、ビーム放射源６１４、６２４は、Ａｒイオンを、陽極と陰極との間に生じる電界で加速した後、Ａｒイオンの状態でそのまま放出する構成とすればよい。そして、Ａｒイオンは、基板３０１、３０２の接合面に到達するまでに電子供給部８０１から供給される電子により電気的に中和され電気的に中性なＡｒ原子となる。
【００６５】
実施の形態では、ビーム放射源６１４、６２４から放射される粒子ビームが、ＡｒのＦＡＢである例について説明したが、不活性ガスのＦＡＢであればこれに限定されるものではない。例えば、粒子ビームが、その他の不活性ガス（クリプトン（Ｋｒ）あるいはキセノン（Ｘｅ）等）や窒素のＦＡＢであってもよい。
【００６６】
実施の形態では、ビーム放射源６１４、６２４が同じ場所に固定されている例について説明したが、これに限らず、例えばビーム放射源６１４、６２４を、基板３０１、３０２の接合面上においてスキャンさせることができる構成であってもよい。
【００６７】
実施の形態において、基板３０１、３０２として、それらの接合面に酸化物、窒化物またはガラスのうちの少なくとも１つが露出している基板を採用してもよい。例えば、基板３０１、３０２として、Ｓｉ基板上に酸化物、窒化物の膜が成膜されてなる基板、或いはＳｉＣのような炭化物またはガラスから形成された基板を採用してもよい。
【００６８】
或いは、実施の形態において、基板３０１、３０２として、サファイヤ基板、Ｌｔ基板またはＬｎ基板上に金属の導電パターンが形成された基板を採用してもよい。特に前述の図９を用いて説明した変形例に係る基板接合装置で基板３０１、３０２を接合した場合、Ｓｉが、基板３０１、３０２の接合界面に疎らに存在することになる。従って、基板３０１、３０２として各接合面に導電パターンが形成された基板を使用したとしても、基板３０１、３０２の接合界面において、接合界面に存在するＳｉを介して導電パターンが短絡する可能性は極めて低い。
【００６９】
前述の変形例では、Ａｒのビーム粒子源とＳｉのビーム粒子源とが同一のビーム粒子源から構成されている例について説明したが、これに限らず、例えば、Ａｒのビーム粒子源とＳｉのビーム粒子源とが各別に設けられていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、例えばＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）フィルター、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、イメージセンサやメモリ、演算素子、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）の製造に好適である。
【符号の説明】
【００７１】
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、３０１，３０２：基板、４０１：ステージ、４０２：ヘッド、４０３：ステージ駆動部、４０４：ヘッド駆動部、４０８：圧力センサ、４２１，４２２：基板加熱部、５００：位置ずれ量測定部、６０１，６０２：ビーム照射部、６１１，６２１：ガス貯留部、６１２，６２２：供給管、６１３，６２３：供給弁、６１４，６２４，２６１４：ビーム放射源、７００：制御部、７０１：ＭＰＵ、７０２：主記憶部、７０３：補助記憶部、７０４：インタフェース、７０５：バス、８０１：電子供給部、８１１：金属フィラメント、８１２：フィラメント電源、６１４２：電極、６１４３：直流電源、６１４６：放電室、６１４９：Ｓｉ部材
【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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