(57)【要約】【課題】パターニングされたウエハ上の制御された接合波を提供する。【解決手段】二つの基板を接合する方法は、第一基板と第二基板との間に分離部材を配置する工程と、分離部材が第一基板と第二基板との間にある状態で、第一基板に圧力を加えて第一基板と第二基板との間に接合波を生じさせる工程と、分離部材を第一基板又は第二基板の中心から離れる方向に平行移動することにより、接合波の移動を制御する工程と、を含む。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つの基板を接合する方法であって、
第一基板と第二基板との間に分離部材を配置する工程と、
前記分離部材が前記第一基板と前記第二基板との間にある状態で、前記第一基板に圧力を加えて前記第一基板と前記第二基板との間に接合波を生じさせる工程と、
前記分離部材を前記第一基板又は前記第二基板の中心から離れる方向に平行移動することにより、前記接合波の移動を制御する工程と、
を含む方法。
【請求項２】
前記接合波が前記第一基板と前記第二基板との間を移動する際に前記接合波を監視する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記分離部材を平行移動した後に前記分離部材を前記第一基板と前記第二基板との間から外す工程を更に含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記分離部材は、テーパ部分及び非テーパ部分を有し、
前記分離部材を前記第一基板と前記第二基板との間から外す工程は、前記非テーパ部分の後に前記テーパ部分を前記第一基板と前記第二基板との間から外す工程を含む、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記接合波の停止箇所を決める工程を更に含み、
前記接合波の移動を制御する工程は、前記停止箇所が決められた後に開始される、
請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記分離部材を平行移動する速度は、それより速いと前記第一基板と前記第二基板との間に空隙及び気泡が捕捉される可能性がある最高速度を下回る、請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記分離部材を平行移動する速度は約５０ｍｍ／秒〜約７０ｍｍ／秒である、請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記圧力は約０．５ｐｓｉ（約３．４ｋＰａ）〜約５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）である、請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記圧力は約１ｐｓｉ（約６．９ｋＰａ）である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第一基板又は前記第二基板は、少なくとも一つのダイを含むパターニングされた領域を有する、請求項１乃至９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記パターニングされた領域を有する基板を、前記少なくとも一つのダイの長手方向軸と前記分離部材の長手方向軸とが成す角度が３０°未満であるように配置する工程を更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記角度は約１７°である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第一基板と前記第二基板との間に前記分離部材を配置することにより、前記第一基板と前記第二基板との間の少なくとも一つの箇所に約０．５ｍｍ〜約５ｍｍの間隙が生じる、請求項１乃至１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記間隙は約１ｍｍである、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記分離部材は前記第一基板又は前記第二基板の半径方向軸に略沿って配置され、前記分離部材は、前記半径方向軸に沿って前記第一基板又は前記第二基板の半径を下回る長さだけ延在する、請求項１乃至１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記分離部材は、前記半径方向軸に沿って約０．５ｍｍ〜約５０ｍｍ延在する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記分離部材は、前記半径方向軸に沿って約３ｍｍ延在する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記圧力を手動機構で加える、請求項１乃至１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
前記圧力を自動空気シリンダからの空気によって加える、請求項１乃至１７のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記第一基板又は前記第二基板の表面を横切って加圧機構を摺動させることによって前記接合波を更に生じさせる、請求項１乃至１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
前記加圧機構は柔軟な材料を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記柔軟な材料はゴムである、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記第一基板又は前記第二基板上の単一の加圧点にだけ圧力を加える、請求項１乃至１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
前記分離部材は前記第一基板と前記第二基板との間の唯一の分離部材である、請求項１乃至２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
二つの基板を接合する装置であって、
第一基板を保持するように構成された基板保持部材と、
前記第一基板と第二基板とを分離するように構成された分離部材と、
前記第一基板又は前記第二基板に圧力を加えて前記第一基板と前記第二基板との間に接合波を生じさせるように構成された圧力発生器と、
前記第一基板と前記第二基板との間の接合波の画像を生成するように構成された監視装置と、
前記分離部材に接続された機構であって、前記分離部材を前記第一基板又は前記第二基板の中心から離れる方向に平行移動することにより前記接合波の移動を制御するように構成された機構と、
を備える装置。
【請求項２６】
前記監視装置は赤外線カメラである、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記分離部材はテーパ部分を有する、請求項２５又は２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記分離部材の長さは前記第一基板又は前記第二基板の半径を下回る、請求項２５乃至２７のいずれかに記載の装置。
【請求項２９】
前記分離部材は、前記第一基板又は前記第二基板の中心と前記第一基板又は前記第二基板に圧力が加えられる点とを横切る線に略沿って整列するように構成される、請求項２５乃至２８のいずれかに記載の装置。
【請求項３０】
不使用時の前記分離部材を前記基板保持部材から離れる方向に移動させるように構成されたハンドルを更に備える、請求項２５乃至２９のいずれかに記載の装置。
【請求項３１】
前記分離部材に接続された機構は、不使用時の前記分離部材を保持するように構成されたポケットを有する、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記圧力発生器は、前記第一基板又は前記第二基板に、前記第一基板の主面に対して平行ではない角度で圧力を加えることができる、請求項２５乃至３１のいずれかに記載の装置。
【請求項３３】
前記圧力発生器は、前記第一基板又は前記第二基板に、前記主面に対して９０°〜４５°の角度で圧力を加えるように構成される、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記圧力発生器は直径が５ｍｍ未満の先端を有する、請求項２５乃至３３のいずれかに記載の装置。
【請求項３５】
前記圧力発生器は駆動可能である、請求項２５乃至３４のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、シリコン基板加工に関する。
【背景技術】
【０００２】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）は、一般に、従来の半導体加工技法を用いて半導体基板に形成された機械構造部を有する。ＭＥＭＳは、単一又は複数の構造部を有することができる。ＭＥＭＳの電気機械的態様は、電気信号がＭＥＭＳの各構造部を駆動するか、又は各構造部の動作によって電気信号が生成される、というものである。
【０００３】
ＭＥＭＳを形成するために、様々な加工技法が用いられる。これらの加工技法には、堆積及び接合などの層形成と、レーザアブレーション、エッチング、穿孔及び切削等の層改質とがあり得る。使用される技法は、本体の材料及び本体に形成される所望の通路、凹部及び孔の形状に基づいて選択される。
【０００４】
ＭＥＭＳの一実施態様は、内部に室が形成された本体と、本体の外面に形成された圧電アクチュエータとを含む。圧電アクチュエータは、セラミックなどの圧電材料の層と、圧電材料の両側の電極などの導電素子とを有する。圧電アクチュエータの電極は、圧電材料に電圧を印加してそれを変形させることができ、又は圧電材料の変形によって電極間に電位差を生じさせることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／０００９２９７号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５／０１８６７５８号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００８／００２０５７３号明細書
【特許文献４】米国特許第７，０７８，３１６号明細書
【特許文献５】国際公開第０３／０５９５９１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
圧電アクチュエータを有する一つのタイプのＭＥＭＳは、マイクロ流体吐出装置である。アクチュエータは、電極によって駆動可能な圧電材料を有することができ、電極によって圧電材料は変形する。この変形したアクチュエータが室を加圧し、それにより室内の流体が例えばノズルから出る。アクチュエータ、室及びノズルを含む構造部品は、流体がどれくらい吐出されるかに影響する可能性がある。複数の構造部を有するＭＥＭＳでは、ＭＥＭＳ全体の各構造部に対し均一なサイズの部品を形成することにより、吐出される流体の量の均一性などの、ＭＥＭＳの性能の均一性を向上させることができる。しかしながら、数マイクロメートル程度の均一性で構造部を形成することは、困難であり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
概して、一態様では、二つの基板を接合する方法は、第一基板と第二基板との間に分離部材を配置する工程と、分離部材が第一基板と第二基板との間にある状態で、第一基板に圧力を加えて第一基板と第二基板との間に接合波を生じさせる工程と、分離部材を第一基板又は第二基板の中心から離れる方向に平行移動することにより、接合波の移動を制御する工程と、を含む。
【０００８】
この実施形態及び他の実施形態は、任意に、以下の特徴のうちの一つ又は複数を含むことができる。本方法は、更に、接合波が第一基板と第二基板との間を移動する際に接合波を監視する工程を更に含むことができる。本方法は、分離部材を平行移動した後に分離部材を第一基板と第二基板との間から外す工程を更に含むことができる。分離部材は、テーパ部分及び非テーパ部分を有することができ、分離部材を第一基板と第二基板との間から外す工程は、非テーパ部分の後にテーパ部分を第一基板と第二基板との間から外す工程を含むことができる。本方法は、接合波の停止箇所を決める工程を更に含むことができ、接合波の移動を制御する工程は、停止箇所が決められた後に開始されることができる。
【０００９】
分離部材を平行移動する速度は、それより速いと第一基板と第二基板との間に空隙及び気泡が捕捉される可能性がある最高速度を下回るようにすることができる。分離部材を平行移動する速度は約５０ｍｍ／秒〜約７０ｍｍ／秒であってもよい。第一基板に加える圧力は、約０．５ｐｓｉ（約３．４ｋＰａ）〜約５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）、例えば約１ｐｓｉ（約６．９ｋＰａ）であってもよい。
【００１０】
第一基板又は第二基板は、少なくとも一つのダイを含むパターニングされた領域を有することができる。本方法は、パターニングされた領域を有する基板を、少なくとも一つのダイの長手方向軸と分離部材の長手方向軸とが成す角度が３０°未満であるように配置する工程を更に含むことができる。前記角度は約１７°であってもよい。
【００１１】
第一基板と第二基板との間に分離部材を配置することにより、第一基板と第二基板との間の少なくとも一つの箇所に約０．５ｍｍ〜約５ｍｍの間隙を生じさせてもよい。前記間隙は約１ｍｍであってもよい。
【００１２】
分離部材は第一基板又は第二基板の半径方向軸に略沿って配置されることができ、分離部材は、半径方向軸に沿って第一基板又は第二基板の半径を下回る長さだけ延在することができる。分離部材は、半径方向軸に沿って約０．５ｍｍ〜約５０ｍｍ延在してもよい。分離部材は、半径方向軸に沿って約３ｍｍ延在してもよい。
【００１３】
第一基板に圧力を手動機構で加えることができる。第一基板に圧力を自動空気シリンダからの空気によって加えることもできる。第一基板又は第二基板の表面を横切って加圧機構を摺動させることによって接合波を更に生じさせることもできる。加圧機構は柔軟な材料を含むことができる。柔軟な材料はゴムであってもよい。圧力を、第一基板又は第二基板上の単一の加圧点にだけ加えてもよい。
【００１４】
分離部材は第一基板と第二基板との間の唯一の分離部材であってもよい。
【００１５】
概して、一態様では、二つの基板を接合する装置は、第一基板を保持するように構成された基板保持部材と、第一基板と第二基板とを分離するように構成された分離部材と、第一基板又は第二基板に圧力を加えて第一基板と第二基板との間に接合波を生じさせるように構成された圧力発生器と、第一基板と第二基板との間の接合波の画像を生成するように構成された監視装置と、分離部材に接続された機構と、を備える。分離部材に接続された機構は、分離部材を第一基板又は第二基板の中心から離れる方向に平行移動することにより接合波の移動を制御するように構成される。
【００１６】
この実施形態及び他の実施形態は、任意に、以下の特徴のうちの一つ又は複数を含むことができる。監視装置は赤外線カメラであってもよい。分離部材は、テーパ部分を有することができる。分離部材の長さは第一基板又は第二基板の半径を下回ってもよい。分離部材は、第一基板又は第二基板の中心と第一基板又は第二基板に圧力が加えられる点とを横切る線に略沿って整列するように構成してもよい。本装置は、不使用時の分離部材を基板保持部材から離れる方向に移動させるように構成されたハンドルを更に備えることができる。分離部材に接続された機構は、不使用時の分離部材を保持するように構成されたポケットを有することができる。圧力発生器は、第一基板又は第二基板に、第一基板の主面に対して平行ではない角度で圧力を加えることができる。圧力発生器は、第一基板又は第二基板に、主面に対して９０°〜４５°の角度で圧力を加えるように構成されてもよい。圧力発生器は直径が５ｍｍ未満の先端を有してもよい。圧力発生器は駆動可能であってもよい。
【００１７】
二つの基板の間に分離部材を配置して、分離部材を基板の中心から離れる方向に平行移動させることにより、二つの基板の間の接合波を正確に制御することができる。接合波を制御することにより、基板の間に空隙や気泡が形成されることを回避することができる。基板を接合する際に気泡及び空隙の形成を回避することにより、基板の欠陥を減少させることができ、それにより、製品歩留まりを向上させることができる。更に、接合が不良でないことを確実にするように接合波を制御することにより、完成したデバイスにおいて試験する必要のある欠陥の数を低減することができる。
【００１８】
本発明の一つ又は複数の実施形態の詳細を、添付図面及び以下の説明において示す。本発明の他の特徴、目的及び利点は、説明及び図面、並びに特許請求の範囲から明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】基板を接合する機械装置の上面斜視図である。
【図２】基板を接合する機械装置の底面図である。
【図３Ａ】分離部材が伸長している分離器ユニットの概略図である。
【図３Ｂ】ポケットに分離部材が格納されている分離器ユニットの概略図である。
【図４】基板を接合する機械装置の側面図である。
【図４Ａ】図４の一部の拡大図である。
【図５Ａ】上側基板が透明であるかのように上部から見た、基板間の例示的な接合波の移動を示す図である。
【図５Ｂ】上側基板が透明であるかのように上部から見た、基板間の例示的な接合波の移動を示す図である。
【図５Ｃ】上側基板が透明であるかのように上部から見た、基板間の例示的な接合波の移動を示す図である。
【図５Ｄ】上側基板が透明であるかのように上部から見た、基板間の例示的な接合波の移動を示す図である。
【図５Ｅ】上側基板が透明であるかのように上部から見た、基板間の例示的な接合波の移動を示す図である。
【図５Ｆ】上側基板が透明であるかのように上部から見た、基板間の例示的な接合波の移動を示す図である。
【００２０】
それぞれの図面における同様の参照符号は同様の要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
二つの基板が例えば室温での融着により接合される際、通常、接合は初期接合領域で開始して接合波として外側に伝搬する。基板の少なくとも一方がパターニング（例えば、エッチング）された外形を有する場合、接合によって生じた接合波の移動は、基板のパターニングされた領域によって影響を受ける。その結果、接合波は、基板のいくつかの領域において他の領域より高速で移動する。こうした接合波の不均一な移動により、基板の間に空隙や気泡が捕捉される可能性があり、接合の強度が低下し、未接合領域に欠陥が生じる。基板の間に分離部材を配置して、基板の間を移動する接合波を規制し、分離部材を基板の中心から離れる方向に平行移動することにより、接合波を、基板全体にわたって均一に移動させて、基板の間に空隙や気泡が形成されないように制御することができる。デバイスによっては、基板の一方又は両方に凹部又は開口などの外形が形成されている。本明細書で説明する技法及び装置を用いて回避される空隙及び気泡は、基板に意図的に形成され適切なデバイス構造のために必要とされる所望の凹部及び／又は開口以外のものである。場合によっては、二つの基板の不適切な接合によって形成される空隙及び気泡は、直径が２ｍｍを上回る。
【００２２】
図１及び図２に示すように、機械装置１００は、下側基板２４０及び上側基板２００を保持することができる。上側基板２００は、一方の縁が下側基板２４０の上に着座しつつ反対側の縁は下側基板２４０から角度を付けられることが可能である。機械装置１００は、上下に駆動可能な基板支持体６１０を有することができる。基板支持体６１０は、支持体６１０に取り付けられた（例えば、三つ〜六つの）基板ホルダ６１２を有することができる。基板ホルダ６１２は、基板支持体６１０から内側に突出して下側基板２４０のわずかな部分（例えば、基板の周縁部又は縁）にのみ接触するように構成することができ、それにより、下側基板２４０が平坦かつ清浄に保たれることを確実にするのに役立つ。実施態様によっては、基板ホルダ６１２は、３００ｍｍ基板を保持するように間隔が空けられている。基板ホルダ６１２を、２００ｍｍ基板或いはそれより小さい又は大きい基板などの、他の基板サイズに対応するように寸法を決めて配置することもできる。
【００２３】
分離器ユニット６３０を用いて、基板２００及び２４０のいくつかの部分が接触しないようにすることができる。分離器ユニット６３０は、分離部材６２０を有することができる。分離部材６２０は、分離器ユニット６３０から突出することができ、上側基板２００の主面と下側基板２４０の主面との間に、例えば下側基板の表面に対して略平行に突出するように配置されることができる。
【００２４】
図３Ａに示すように、分離部材６２０は、テーパ部分６２２を有することができる。テーパ部分６２２は、少なくとも一つの軸（例えば、分離部材６２０の長手方向軸）に沿って徐々に細く（又は薄く）なるように先細りになっており、その細まり方はテーパ部分６２２の長さに沿って一様であってもよい。例えば、分離部材６２０は、ピン又は楔の形状であってもよい。動作時、分離器ユニット６３０を、分離部材６２０が下側基板の表面に対して略平行であるように、かつ、基板の表面に対して垂直方向に測定されるテーパ部分６２２の寸法が基板の中心に向かって徐々に低減するように、保持することができる。したがって、テーパ部分６２２は、分離部材６２０が基板２００及び２４０の間から外される時、基板２００及び２４０が制御されて徐々に（例えば、急な落下なしに）合わさることを確実にすることができる。分離部材６２０のその長手方向軸に対して垂直な断面を円形とすることができ、それにより、分離部材６２０は基板２００及び２４０の主面と正確に位置合せされなくてもよくなる。分離部材６２０のその最も太い（又は厚い）箇所の幅は、約１ｍｍ〜約１２ｍｍ、例えば６ｍｍであってもよい。分離部材６２０の長さは、基板２００又は２４０のいずれかの半径より短くてもよい。更に、分離部材６２０の最大幅は、３ｍｍ未満、例えば１ｍｍ未満であってもよい。分離部材を、プラスチック、セラミック又は金属（例えば、ステンレス鋼）などの、基板２００及び２４０の表面を傷付けない材料で作製することができる。
【００２５】
各分離器ユニット６３０は、分離部材６２０を固定する保持部材６３２（例えば、クランプ）を有することができる。更に後述するように、ステッピングモータ等のモータ６５０（図４参照）を、分離部材６２０を基板支持体６１０の表面に垂直な中心軸に対して外側及び内側方向に駆動するように構成することができる。したがって、基板２００及び２４０は機械装置１００内に適切に支持され、分離器ユニット６３０の動作中に分離部材６２０は基板の表面に対して平行な軸に沿って内側へ又は外側へ移動することができる。モータ６５０は、分離器ユニット６３０の一部であっても別個のユニットであってもよい。
【００２６】
実施態様によっては、分離部材６２０を、クランプ６３２に完全に固定するのではなく、垂直方向に自由に枢動可能にクランプ６３２に取り付けることができる。分離部材６２０を垂直方向に自由に枢動可能に取り付けることにより、分離部材６２０の位置合せを容易にすると共に基板２００及び２４０の装着を容易にすることができる。例えば、分離部材が垂直方向に自由に枢動可能に取り付けられている場合、分離部材が外されるにつれて基板２００及び２４０がテーパに従うように分離部材を枢動させることができ、それにより基板２００及び２４０が円滑に合わさることが確実になる。
【００２７】
分離器ユニット６３０は、分離部材６２０を図３Ａに示す伸長状態から図３Ｂに示す後退状態まで移動させるハンドル６３４を更に有することができる。後退状態では、分離部材６２０を、基板支持体６１０から離して分離器ユニット６３０のポケット６３６内に配置することができる。不使用時に、分離部材６２０をポケット６３６内に配置することにより、分離部材６２０（例えば、分離部材のテーパ部分６２２や鋭利な先端）の損傷を回避することができる。更に、ハンドル６３４を使用することにより、下側基板２４０を装着する前に分離部材６２０を妨げにならないように移動させて、その後、上側基板２００を装着する前に分離部材６２０を降下させることができる。任意に、ハンドル６３４を、例えば空気シリンダを用いて、自動化することができる。自動化されたプロセスにより、基板２００及び２４０が互いに接合された後に、分離部材６２０を自動的に後退させることができる。
【００２８】
図４に示すように、機械装置１００は、基板２００及び２４０間の接合波の画像を生成する監視装置４００（例えば、赤外線カメラ）を有することも可能である。監視装置４００及び／又はモータ６５０を、コントローラ６６０に接続することができる。
【００２９】
動作時、下側基板２４０を基板支持体６１０の基板ホルダ６１２に載置し、分離部材６２０を降下させた後、支持された下側基板２４０の上面に上側基板２００の一方の縁を、分離部材６２０の上に上側基板２００の反対側の縁を、それぞれ配置する。基板は、例えばシリコン又は圧電材料（例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ））の基板であってもよい。二つの基板２００及び２４０間の界面は、例えば、シリコン−シリコン、シリコン−酸化物、酸化物−酸化物、又はベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）−シリコンであってもよい。一方の基板は、例えば犠牲基板であってもよい。
【００３０】
基板の少なくとも一方は、図１に示すように、エッチング又はパターニングされた部分２０２を有することができる。パターニングされた部分２０２を有する基板は、二つの基板の間の界面側の表面に、その基板内に部分的にのみ延在する凹部を有することができ、又は、図１に示すように、基板のパターニングされた部分は、基板内を通して延在する開口を有することができる。実施態様によっては、パターニングされた部分２０２は、インクジェットプリンタで使用される入口流路又はポンプ室を含む。実施態様によっては、パターニングされた部分２０２は、複数のダイ２０４にグループ分けされた外形、即ち複数の凹部又は複数の開口を有する。プロセス中のいずれかの時点で、基板からダイを取り除くことができる。しかしながら、接合工程の後、複数のダイが一体的な基板の一部であり続けることができる。実施態様によっては、ダイは、一方向の長さが垂直方向の幅より長い。
【００３１】
基板及び分離部材６２０を、分離部材６２０の長手方向中心軸がダイ２０４のうちの一つ又は複数の長手方向軸に対してある角度を成すことができるように、配置することができる。その角度は、３０°未満、例えば約１７°又は約０°（即ち平行）であってもよい。更に、分離部材を、基板２００及び２４０の中心を横切る軸に略沿って位置合せすることができ、即ち分離部材は、基板２００及び２４０の半径方向軸に沿って位置合せされる。
【００３２】
図４に戻ると、モータ６５０を使用して、分離部材６２０を、基板ホルダ６１２によって画定される面に対して平行な軸４２２に沿って基板２００及び２４０の中心に向かって移動させることができる。分離部材６２０が基板の半径方向軸に沿って配置される長さを、基板２００及び２４０の結合力に基づいて決めることができる。例えば、分離部材６２０が基板２００及び２４０の間に深く入り過ぎて配置されると、基板はそれらの間の空間が大きいため互いに結合することができない。そこで、分離部材６２０を、基板２００及び２４０の間に、基板の半径より短い長さだけ、例えば０．５ｍｍ〜５０ｍｍ、更に例えば３ｍｍ、差し入れてもよい。実施態様によっては、分離部材６２０を、追加の位置合せが不要であるように、所望の位置合せで永続的に取り付けることができる。
【００３３】
図４及び図４Ａに示すように、分離部材６２０により、基板２００及び２４０を分離させ基板の縁において基板間に間隙４０８を形成することができる。基板の縁における最大間隙長Ｌは約０．５ｍｍ〜約５ｍｍであってもよい。
【００３４】
分離部材６２０を基板２００及び２４０の間に配置した後、上側基板２００を押すなどして、基板２００及び２４０に圧力を加えることができる。圧力を分離部材６２０から約１８０°である箇所４１４に加えることができ、即ち、基板２００及び２４０の分離部材６２０とは反対側に加圧点を置くことができる。実施態様によっては、加圧点は基板の縁に近い。圧力を、手で駆動可能であってもよい圧力発生器４１２で加えることができる。或いは、圧力発生器４１２は、コントローラ６６０からの信号で作動する自動化された圧力発生器であってもよい。圧力発生器４１２が手動圧力発生器である場合、圧力発生器４１２を例えば樹脂（例えばポリプロピレン）で作製することができる。圧力発生器４１２が自動圧力発生器である場合、圧力発生器４１２を例えばゴム等の柔軟な材料で作製することもでき、それにより、圧力発生器は、基板表面に接触した時に撓曲して基板の表面上をわずかに滑って二つの基板２００及び２４０の間の接合を開始することができる。圧力発生器は、直径が５ｍｍ未満である先端を有することができる。或いは、圧力発生器４１２は、基板上に空気を吹き付けることによって二つの基板の間に圧力をかける空気シリンダであってもよい。圧力発生器４１２は、上側基板２００に、下側基板２４０の主面６８０に対して平行ではない角度、例えば、主面６８０に対して４５°〜９０°の角度で、圧力を加えることができる。圧力発生器４１２によって、約０．５ｐｓｉ（約３．４ｋＰａ）〜約５ｐｓｉ（約３４ｋＰａ）、例えば約１ｐｓｉ（約６．９ｋＰａ）、の圧力を加圧点４１４に加えることができる。
【００３５】
図５Ａ〜図５Ｃに示すように、圧力により、基板アセンブリの基板２００及び２４０の間の室温融着を開始することができる（接合波を示すために、上側基板２００が透明であるかのように図示する）。二つの平坦で高度に研磨された清浄な表面が、表面間に中間粘着層なしに合わせられると、二つの表面の間にファンデルワールス結合を形成する融着が発生する。図５Ｂに示すように、加圧点４１４に最初に圧力を加えることにより、基板２００及び２４０間の接合が開始される。接合の縁５０２（即ち、接合部分５１０と未接合部分５１２との境界となる縁）を、「接合前線（ｂｏｎｄ  ｆｒｏｎｔ）」と呼ぶことができる。接合前線５０２に最も近い領域から始まって、基板の残りの部分がファンデルワールス力によって互いに引き付けられる。その結果、図５Ａ〜図５Ｃに示すように、接合前線５０２は基板を横切って伝搬する。この接合前線の移動を、「接合波」と呼ぶことができる。
【００３６】
基板２００及び２４０が互いに接合する際、監視装置４００を用いて接合波を監視することができる。監視装置は、基板２００及び２４０間の接合前線５０２の位置を明らかにすることができる。ある時点で、例えば、分離部材６２０が基板２００及び２４０を離れすぎて結合できないほどに引き離しているので接合波が停止したことを監視装置４００が示した時、又は接合波が特定の位置に達したことをセンサが検知した時、分離部材６２０を、例えばモータ６５０を用いて、基板２００及び２４０の中心から離れるように半径方向に軸４２２に沿って平行移動することができる。図４に示すように、下側基板２４０は主面６８０及び薄い側部６７０を有している。分離部材６２０は、基板の薄い側部６７０に対して垂直かつ主面６８０に対して平行な方向に移動する。分離部材６２０の平行移動の速度は、それより速いと基板２００及び２４０の間に空隙や気泡が捕捉される可能性がある最高速度を下回るように設定することができる。例えば、分離部材６２０を、約５０ｍｍ／秒〜約７５ｍｍ／秒で平行移動させることができる。分離部材６２０が移動する速度は、例えばコントローラ６６０を用いて制御することができる。
【００３７】
分離部材６２０を平行移動させる速度は、接合前線５０２が基板を横切って伝搬する速度に関連する可能性がある。更に、接合前線５０２が伝搬する速度は、基板２００及び２４０の活性度に関連する可能性がある。例えば、シリコン−シリコン結合は、活性度が高いと考えられ、急速に結合するので、接合前線は基板を横切って迅速に移動する。その結果、分離部材の平行移動はより高速化することができる。しかしながら、基板表面のうちの一方が汚染されている場合、基板の活性度は低くなり、接合前線の移動は低速になる。その結果、分離部材の平行移動はより低速である可能性がある。同様に、シリコン−酸化物結合や酸化物−酸化物結合は、シリコン−シリコン結合よりも活性度が低いため、接合前線はより低速で基板を横切って移動し、したがって、分離部材の平行移動もシリコン−シリコン結合の場合よりも低速である可能性がある。
【００３８】
図５Ｄ〜図５Ｆに示すように、分離部材６２０の移動を、接合波が基板２００及び２４０の全体にわたって均一に移動することを確実にするように制御することができる。即ち、分離部材６２０が平行移動されると、基板２００及び２４０の基板間に間隙があるので接合されていない部分が、ファンデルワールス力が結合を生じることができるほどに十分近づけられる。基板間の様々な異なる箇所における接合波の速度に基づいて速度プロファイルを作成することができ、それにより、分離部材６２０を平行移動させる速度及び平行移動を開始すべき時間を決めることができる。例えば、接合波が終端近くで加速する場合は、分離器を終端近くで減速させて接合波を減速させることができ、逆に、接合波が終端近くで減速する場合は、分離器を終端近くで加速させて接合波を加速させることができる。分離部材６２０の平行移動を制御することができるので、接合波が基板の全体にわたって均一に移動することを確実にするように、接合波の速度を制御することができる。実施態様によっては、接合前線５０２は、基板２００及び２４０の間を移動する際に略一直線即ち直線状のままであるように制御される。分離部材６２０が基板２００及び２４０の間から完全に外され、基板２００及び２４０が完全に互いに接合されるまで、プロセスは継続する。
【００３９】
上述したように分離部材を用いないで融着により二つの基板を互いに接合する場合、接合波の移動は不均一である可能性がある。例えば、接合波の移動速度は、パターニングされていない領域を横切る際よりもパターニングされている領域を横切る際の方が低い可能性がある。同様に、接合波の移動速度は、浅いエッチングによってパターニングされている領域を横切る際よりも深いエッチングでパターニングされている領域を横切る際の方が低い可能性がある。場合によっては、接合波が二つの基板の間で円形領域の周囲を回って移動する可能性があり、それにより空気が捕捉された領域が生じ、空気が捕捉された領域は、気泡を挟む基板が必要なファンデルワールス結合を形成するのに十分接触するように近づくことを妨げる。このように、接合波の不均一な移動により、空隙や気泡が基板の間に捕捉される可能性があり、それにより、接合の有効性が低下したり、不完全に接合されたダイ又はデバイスが形成されたりする可能性がある。分離部材を基板の中心から離れる方向に平行移動することにより、基板２００及び２４０の間の接合波を、接合前線が基板の全体にわたって一直線に移動するように正確に制御することができる。即ち、接合前線は、接合前線の二つの部分がそれら二つの部分の間の第三部分よりも高速で基板を横切って移動し互いに接触して接合前線の第三部分を気泡の縁として捕捉するようには、移動しない。本明細書で説明する分離器を使用する結果、接合波を、基板の全ての部分（例えば、深くエッチングされた部分、浅くエッチングされた部分、又はエッチングされていない部分）にわたって略同速度で移動させることができ、それにより基板の間の空隙や気泡の発生が著しく低減するか又は回避される。
【００４０】
本発明の複数の実施形態について説明した。他の実施形態は以下の特許請求の範囲内にある。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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