(57)【要約】【課題】同じ位置合わせ精度で基板を位置合わせしてから接合しても、接合後の基板間に生じる位置ずれ量が変化する場合がある。【解決手段】接合装置であって、第１の基板を保持する保持部と、保持部に保持した第１の基板の少なくとも一部に第２の基板の少なくとも一部を接合した後、接合領域を拡大させて、第１の基板および第２の基板を接合する接合部と、第１の基板および第２の基板の少なくとも一方に関する情報、および、接合部の環境条件の少なくとも一方に基づいて、第１の基板および第２の基板を接合するときの保持部の保持力を決定する決定部とを備える。上記の接合装置において、環境条件は、第１の基板および第２の基板が置かれた環境の温度、湿度、気体の種類および気圧の少なくとも一つを含んでもよい。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板を保持する保持部と、
保持部に保持した第１の基板の少なくとも一部に第２の基板の少なくとも一部を接合した後、接合領域を拡大させて、第１の基板および第２の基板を接合する接合部と、
前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方に関する情報、および、前記接合部の環境条件の少なくとも一方に基づいて、前記第１の基板および前記第２の基板を接合するときの前記保持部の保持力を決定する決定部と
を備える接合装置。
【請求項２】
前記環境条件は、前記第１の基板および前記第２の基板が置かれた環境の温度、湿度、気体の種類および気圧の少なくとも一つを含む請求項１に記載の接合装置。
【請求項３】
前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方に関する情報は、前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方の物理特性を含む請求項１または２に記載の接合装置。
【請求項４】
前記物理特性は、前記第１の基板および前記第２の基板の相互の間の初期倍率の差、前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方の剛性、前記第１の基板の前記保持部に対する摩擦力、前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方の形状、前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方の表面性状、および、前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方の表面の活性化度合、少なくとも一つを含む請求項３に記載の接合装置。
【請求項５】
前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方に関する情報は、前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方の製造条件に関する情報を含む請求項１から４のいずれか一項に記載の接合装置。
【請求項６】
前記決定部による決定に基づいて、前記保持力を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記第１の基板と前記保持部との間に発生した負圧を変化させることにより前記保持力を変化させる請求項１から５のいずれか一項に記載の接合装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記第１の基板の複数の領域に対して個別に発生させた負圧を変化させることにより、前記複数の領域ごとに前記保持力を変化させる請求項６に記載の接合装置。
【請求項８】
第１の基板を保持部に保持する段階と、
前記保持部に保持した前記第１の基板の少なくとも一部に第２の基板の少なくとも一部を接合した後、接合領域を拡大させて、第１の基板および第２の基板を接合する段階と、
前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方に関する情報、および、環境条件の少なくとも一方に基づいて、前記第１の基板および前記第２の基板を接合するときの前記保持部の保持力を決定する段階と、
を含む接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合装置および接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
対向する二つの基板を一部から順次接合させることにより、基板全体を接合させる接合方法がある（例えば特許文献１参照）。
特許文献１  特開２０１６−２１３４９１号公報
【０００３】
同じ位置合わせ精度で二つの基板を位置合わせしても、接合後の基板間に生じる位置ずれ量が基板組間でばらつくという課題がある。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の第１態様においては、第１の基板を保持する保持部と、保持部に保持した第１の基板の少なくとも一部に第２の基板の少なくとも一部を接合した後、接合領域を拡大させて、第１の基板および第２の基板を接合する接合部と、第１の基板および第２の基板の少なくとも一方に関する情報、および、接合部の環境条件の少なくとも一方に基づいて、前記第１の基板および前記第２基板を接合するときの前記保持部の保持力を決定する決定部とを備える接合装置が提供される。
【０００５】
本発明の第２態様においては、第１の基板を保持部に保持する段階と、保持部に保持した第１の基板の少なくとも一部に第２の基板の少なくとも一部を接合した後、接合領域を拡大させて、第１の基板および第２の基板を接合する段階と、第１の基板および第２の少なくとも一方に関する情報、および、接合部の環境条件に基づいて、第１の基板および前記第２基板を接合するときの前記保持部の保持力を決定する段階とを含む接合方法が提供される。
【０００６】
上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。これらの特徴群のサブコンビネーションも発明となり得る。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】積層基板製造装置１００の構成を示す模式図である。
【図２】基板２１０の模式的平面図である。
【図３】基板２１０を保持した基板ホルダ２２０の模式的断面図である。
【図４】基板２３０を保持した基板ホルダ２４０の模式的断面図である。
【図５】基板２１０、２３０を接合する手順を示す流れ図である。
【図６】接合部３００の模式的断面図である。
【図７】接合部３００の動作を示す模式的断面図である。
【図８】吸引力と接合倍率の関係を示すグラフである。
【図９】吸引力と接合倍率の関係を示すグラフである。
【図１０】接合部３００の動作を示す模式的断面図である。
【図１１】接合部３００の動作を示す模式的断面図である。
【図１２】接合部３００における基板２１０、２３０の状態を示す模式図である。
【図１３】接合部３００の動作を示す模式的断面図である。
【図１４】基板２１０、２３０の接合過程を示す模式的断面図である。
【図１５】基板２１０、２３０の接合過程を示す模式的断面図である。
【図１６】基板２１０、２３０の接合過程を示す模式的断面図である。
【図１７】接合波の進行過程を示す模式的断面図である。
【図１８】接合波の進行過程を示す模式的断面図である。
【図１９】接合波の進行過程を示す模式的断面図である。
【図２０】接合波の進行過程を示す模式的断面図である。
【図２１】接合の境界で生じる現象を説明する模式的断面図である。
【図２２】接合の境界で生じる現象を説明する模式的断面図である。
【図２３】基板ホルダ２６０の模式的断面図である。
【図２４】基板ホルダ２６０を用いた接合過程を示す模式的断面図である。
【図２５】接合の境界で生じる現象を説明する模式的断面図である。
【図２６】基板２１０、２３０を接合する他の手順を示す流れ図である。
【図２７】他の基板ホルダ２８０の構造を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明する。下記の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須であるとは限らない。
【０００９】
図１は、積層基板製造装置１００の模式的平面図である。積層基板製造装置１００は、筐体１１０と、筐体１１０の外側に配された基板カセット１２０、１３０および制御部１５０と、筐体１１０の内部に配された搬送部１４０、接合部３００、ホルダストッカ４００、およびプリアライナ５００を備える。
【００１０】
一方の基板カセット１２０は、これから接合する基板２１０を収容する。他方の基板カセット１３０は、基板２１０を接合することにより形成された積層基板２０１を収容する。基板カセット１２０、１３０は、筐体１１０に対して個別に着脱できる。
【００１１】
搬送部１４０は、筐体１１０の内部において、単独の基板２１０および基板ホルダ２２０を搬送する。また、搬送部１４０は、筐体１１０の内部において、基板２１０を保持した基板ホルダ２２０、および基板２１０を積層して形成した積層基板２０１を搬送する。
【００１２】
制御部１５０は、積層基板製造装置１００の各部の動作を個々に制御すると共に、各部相互の連携を統括的に制御する。また、制御部１５０は、接合部３００に配置した環境センサ１５１を有する。環境センサ１５１は、接合部３００において基板２１０を接合する環境の気温、気圧、気体の種類、および、湿度等の環境条件を検出して制御部１５０に伝達する。これにより、制御部１５０は、基板２１０を接合する環境の環境条件を踏まえて制御を実行する。
【００１３】
更に、制御部１５０は、外部からのユーザの指示を受け付けて、積層基板２０１を製造する場合の条件を設定する。更に、制御部１５０は、積層基板製造装置１００の動作状態を外部に向かって表示するユーザインターフェイスも有する。
【００１４】
更に、制御部１５０は、搬入された基板２１０の各々に関する情報を外部から取得してもよい。ここで取得される情報は、基板２１０が積層基板製造装置１００に搬入されるまでに受けた処理の内容や履歴等の製造条件に関する情報を含んでもよい。また、基板２１０に関する情報は、例えば、基板２１０の厚さ、表面性状、反り等の変形量に関する情報を含んでもよい。
【００１５】
なお、基板２１０の表面性状とは、基板２１０の基板ホルダ２２０に対する摩擦力に影響する基板２１０の表面の状態を意味する。より具体的には、表面性状に関する情報は、基板２１０自体の表面粗さを示す情報を含んでもよい。また、基板２１０の表面性状に関する情報は、基板２１０の表面に付着した付着物に関する情報を含んでもよい。更に、基板ホルダ２２０に対する付着物の付着量を推定する場合に用いる情報として、基板ホルダ２２０の使用回数等を制御部１５０に取得させてもよい。
【００１６】
また、基板２１０の変形とは、基板２１０に生じた立体歪みの種類と程度を意味する。立体歪みは、基板２１０の接合面に沿った方向以外の方向、すなわち接合面に交差する方向への変位であり、基板２１０が全体的にまたは部分的に曲がることにより生じる湾曲が含まれる。ここで、「基板が曲がる」とは、基板２１０上の３点により特定された平面上に存在しない点を基板２１０の表面が含む形状に変化していることを意味する。
【００１７】
また、湾曲は、基板２１０の表面が曲面をなす歪みであり、例えば基板２１０の反りが含まれる。ここで、反りは、重力の影響を排除した状態で基板２１０に残る立体歪みを意味し、反りに重力の影響を加えた立体歪みを撓みと呼ぶ。また、基板２１０の反りには、基板２１０全体が概ね一様な曲率で屈曲するグローバル反りと、基板２１０の一部の曲率が局所的に変化するローカル反りとが含まれる。
【００１８】
接合部３００は、互いに対向する一対のステージを有し、ステージのそれぞれに保持した基板２１０を相互に位置合わせした後、互いに接触させることにより接合して積層基板２０１を形成する。
【００１９】
積層基板製造装置１００の内部において、基板２１０は基板ホルダ２２０に保持された状態で取り扱われる。基板ホルダ２２０は、本実施形態において真空チャックにより基板２１０を吸着して保持する保持部をなす。基板２１０を強度の高い基板ホルダ２２０と一体的に取り扱うことにより、薄くて脆い基板２１０の損傷を防止して、積層基板製造装置１００の動作を高速化できる。
【００２０】
なお、基板ホルダ２２０は、アルミナセラミックス等の硬質材料により形成され、基板２１０の面積と略同じ広さを有する保持部と、保持部の外側に配された縁部とを有する。複数の基板ホルダ２２０が、積層基板製造装置１００内のホルダストッカ４００に収容される。
【００２１】
基板２１０または積層基板２０１を積層基板製造装置１００から搬出する場合、基板ホルダ２２０は、基板２１０または積層基板２０１から分離され、ホルダストッカ４００に戻される。よって、基板ホルダ２２０は、積層基板製造装置１００の外部に搬出されることなく内部に留まり、繰り返し使用される。従って、基板ホルダ２２０は、積層基板製造装置１００の一部であるともいえる。さらに、基板ホルダ２２０は、清掃を含む保守、交換等の目的で、積層基板製造装置１００の外部に取り出すこともできる。
【００２２】
プリアライナ５００は、搬送部１４０と協働して、搬入された基板２１０を基板ホルダ２２０に基板を保持させる。また、プリアライナ５００は、接合部３００から搬出された積層基板２０１を基板ホルダ２２０から分離する場合にも使用される。
【００２３】
基板２１０の例は、素子、回路、端子等が形成された基板、未加工のシリコンウエハ、化合物半導体ウェハ、ガラス基板である。接合される基板２１０の組は、回路基板と未加工基板であっても、未加工基板同士であってもよい。接合される基板２１０は、それ自体が、既に複数の基板を積層して形成された積層基板２０１であってもよい。本実施形態では、基板２１０は回路等の形成された半導体ウェハである。
【００２４】
図２は、互いに接合される基板２１０の模式的平面図である。基板２１０は、スクライブライン２１１、アライメントマーク２１３、および回路領域２１４を有する。アライメントマーク２１３および回路領域２１４は、それぞれ複数設けられる。
【００２５】
アライメントマーク２１３は、基板２１０の表面に形成された構造物の一例であり、図示の例ではアライメントマーク２１３は回路領域２１４相互の間に配されたスクライブライン２１１に重ねて配される。アライメントマーク２１３は、基板２１０を他の基板２１０と接合する場合に、位置合わせ指標として使用される。
【００２６】
回路領域２１４は、同じ構造を有する複数のものが、基板２１０の表面に周期的に配される。回路領域２１４の各々には、フォトリソグラフィ技術等より形成された半導体装置、配線、保護膜等の構造物が設けられる。基板２１０を他の基板２１０、リードフレーム等に電気的に接続する場合に接続端子となるパッド、バンプ等の接続部も回路領域２１４に配される。接続部も、基板２１０の表面に形成された構造物の一例である。
【００２７】
図３は、基板２１０を基板ホルダ２２０に保持させた状態を示す模式的断面図である。基板ホルダ２２０は、通気路２２２および突起部２５１を含む本体部２２９を有する。
【００２８】
通気路２２２は、本体部２２９の内部に形成され、吸着面２２１に複数の開口を有する。通気路２２２の他端は、制御バルブ１２４を介して、基板ホルダ２２０の外部に設けられた開放端１２５および負圧源１２６に結合される。制御バルブ１２４は、制御部１５０の制御の下に、通気路２２２を開放端１２５または負圧源１２６に選択的に連通させる。
【００２９】
制御バルブ１２４が通気路２２２を負圧源１２６に連通させた場合、吸着面２２１側の開口に作用する負圧による吸引力で、基板ホルダ２２０に搭載された基板２１０が吸着面２２１に吸着される。これにより、基板ホルダ２２０は、基板２１０を保持する。制御バルブ１２４が通気路２２２を開放端１２５に連通した場合、吸着面２２１の吸引力が生じなくなるので、吸着は解消される。よって、基板ホルダ２２０による基板２１０の保持は解除される。
【００３０】
本体部２２９の図中上面は、略全体に平坦な吸着面２２１をなす。ただし、吸着面２２１の略中央には、吸着面２２１から図中上方に突出した突起部２５１が配される。突起部２５１は、例えば、直径Ｃを有する円柱状の形状を有し、吸着面２２１に対して高さＡを有する。このため、吸着面２２１に基板２１０が吸着された場合、突起部２５１の先端が基板２１０の図中下面に当接し、基板２１０の中央付近に、高さＢの隆起部２１５を形成する。
【００３１】
なお、突起部材２５０により基板２１０の一部に形成される隆起部２１５の曲率は、隆起部２１５全体で一定であるとは限らず、隆起部２１５は、少なくとも一部において、基板２１０における隆起部２１５以外の領域よりも大きな曲率を有する。基板２１０の隆起部２１５以外の領域が平坦な場合すなわち当該領域の曲率が零の場合、突起部２５１により隆起部２１５が形成された基板２１０では、平坦な基板２１０の隆起部２１５のみが、湾曲した形状となる。
【００３２】
図４は、基板２１０に接合する他の基板２３０を保持する基板ホルダ２４０の模式的断面図である。基板ホルダ２４０は、吸着面２４１および通気路２４２が形成された本体部２４９を有する。
【００３３】
全体に平坦な基板ホルダ２４０の吸着面２４１には、通気路２４２に連通する複数の開口が配される。通気路２４２の一端は、制御バルブ１４４を介して、基板ホルダ２４０の外部に設けられた開放端１４５、負圧源１４６、１４７、１４８に結合される。なお、制御バルブ１４４として圧力調整機能を有する空電レギュレータ等を用いることにより、複数の負圧源１４６、１４７、１４８を用いることなく、単一の負圧源を用いて負圧調整することもできる。
【００３４】
制御バルブ１４４は、制御部１５０の制御の下に、通気路２４２を開放端１４５、負圧源１４６、１４７、１４８のいずれかに選択的に連通させる。ここで、複数の負圧源１４６、１４７、１４８が提供する負圧は互いに異なる。このため、制御部１５０がどの負圧源１４６、１４７、１４８に通気路２４２を連通させたかによって、基板２３０に作用する吸引力が異なる。これにより、制御部１５０は、基板２３０の基板ホルダ２４０に対する保持力の大きさを変化させることができる。
【００３５】
図５は、基板２１０を他の基板２３０と接合する場合の手順を示す流れ図である。接合する基板２１０は、積層基板製造装置１００のプリアライナ５００において基板ホルダ２２０に保持されている。また、基板２３０は、基板ホルダ２４０に保持されている。よって、基板２１０、２３０は、基板ホルダ２２０、２４０と共に、接合部３００に搬入される（ステップＳ１０１）。
【００３６】
図６は接合部３００の構造を示す模式図である。また、図６は、ステップＳ１０２で、基板２１０、２３０が搬入された直後の状態を示す図でもある。
【００３７】
接合部３００は、枠体３１０、固定ステージ３２１、および移動ステージ３４１を備える。枠体３１０は、それぞれが水平な天板３１１および底板３１３を有する。接合部３００は制御部１５０に接続され、制御部１５０の制御の下に動作する。
【００３８】
固定ステージ３２１は、枠体３１０の天板３１１に下向きに固定され、図３に示した基板ホルダ２２０を吸着することにより、基板２１０を保持する。固定ステージ３２１に保持される基板ホルダ２２０は、基板２１０の接合面が図中下向きになるように接合部３００に搬入され、固定ステージ３２１にも下向きに保持される。
【００３９】
枠体３１０の天板３１１の図中下面には、図中下向きに固定された上顕微鏡３２２および上活性化装置３２３が、固定ステージ３２１の側方に配される。上顕微鏡３２２は、固定ステージ３２１に対向して配置された移動ステージ３４１上の基板２３０の上面を観察する。上活性化装置３２３は、例えばプラズマを発生して、移動ステージ３４１に保持された基板２３０の上面を活性化する。
【００４０】
接合部３００において、枠体３１０の底板３１３の図中上面には、Ｘ方向駆動部３３１、Ｙ方向駆動部３３２、および移動ステージ３４１が積層して配される。基板２３０を保持した基板ホルダ２４０は、基板２３０の表面が上向きになるように移動ステージ３４１の上面に搬入される。
【００４１】
Ｘ方向駆動部３３１は、底板３１３と平行に、図中に矢印Ｘで示す方向に移動する。Ｙ方向駆動部３３２は、Ｘ方向駆動部３３１上で、底板３１３と平行に、図中に矢印Ｙで示す方向に移動する。Ｘ方向駆動部３３１およびＹ方向駆動部３３２の動作を組み合わせることにより、移動ステージ３４１は、底板３１３と平行に二次元的に移動できる。
【００４２】
Ｙ方向駆動部３３２と移動ステージ３４１との間には、Ｚ方向駆動部３３３が配される。Ｚ方向駆動部３３３は、矢印Ｚで示す底板３１３に対して垂直な方向に、Ｙ方向駆動部３３２に対して移動ステージ３４１を移動させる。これにより、移動ステージ３４１を固定ステージ３２１に接近させることができる。Ｘ方向駆動部３３１、Ｙ方向駆動部３３２およびＺ方向駆動部３３３による移動ステージ３４１の移動量は、干渉計等を用いて高精度に計測される。
【００４３】
Ｙ方向駆動部３３２の図中上面には、下顕微鏡３４２および下活性化装置３４３が移動ステージ３４１の側方に搭載される。下顕微鏡３４２は、Ｙ方向駆動部３３２と共に移動して、固定ステージ３２１に保持された下向きの基板２１０の下面を観察する。下活性化装置３４３は、Ｙ方向駆動部３３２と共に移動しつつ、基板２１０に照射する例えばプラズマを発生して、固定ステージ３２１に保持された基板２１０の図中下面を活性化する。
【００４４】
ここで、基板２１０、２３０の活性化とは、基板の接合面が他の基板の接合面と接触した場合に、水素結合、ファンデルワールス結合、共有結合等を生じて、溶融することなく固相で接合される状態にすべく、少なくとも一方の基板の接合面を処理することを意味する。
【００４５】
すなわち、活性化とは、基板２１０、２３０の表面にダングリングボンド（未結合手）を生じさせることによって、結合を形成しやすくすることを含む。具体的には、上活性化装置３２３および下活性化装置３４３では、例えば減圧雰囲気下において処理ガスである酸素ガスを励起してプラズマ化し、酸素イオンを二つの基板のそれぞれの接合面となる表面に照射する。例えば、基板がＳｉ上にＳｉＯ膜を形成した基板である場合には、この酸素イオンの照射によって、積層時に接合面となる基板表面におけるＳｉＯの結合が切断され、ＳｉおよびＯのダングリングボンドが形成される。基板の表面にこのようなダングリングボンドを形成することを活性化と称する場合がある。このダングリングボンドが形成された状態の基板を、例えば大気に晒した場合、空気中の水分がダングリングボンドに結合して、基板表面が水酸基（ＯＨ基）で覆われる。基板の表面は、水分子と結合しやすい状態、すなわち親水化されやすい状態となる。つまり、活性化により、結果として基板の表面が親水化しやすい状態になる。
【００４６】
また、固相の接合では、接合界面における、酸化物等の不純物の存在、接合界面の欠陥等が接合強度に影響する。よって、接合面の清浄化も活性化の一部と見做してもよい。
【００４７】
基板２１０、２３０を活性化する方法としては、ＤＣプラズマ、ＲＦプラズマ、ＭＷ励起プラズマによるラジカル照射の他、不活性ガスを用いたスパッタエッチング、イオンビーム、高速原子ビーム等の照射も例示できる。また、紫外線照射、オゾンアッシャー等による活性化も例示できる。更に、液体または気体のエッチャントを用いた化学的な清浄化処理も例示できる。更に、図示しない親水化装置を用いて、基板の接合面となる表面に純水等を塗布することによって基板の表面を親水化してもよい。この親水化により、基板の表面は、ＯＨ基が付着した状態、すなわちＯＨ基で終端された状態となる。
【００４８】
なお、上活性化装置３２３および下活性化装置３４３に代わる活性化装置を接合部３００とは別の場所に設けて、予め活性化した基板２１０、２３０を接合部３００に搬入してもよい。
【００４９】
接合部３００は、更に制御部１５０を備える。制御部１５０は、Ｘ方向駆動部３３１、Ｙ方向駆動部３３２、Ｚ方向駆動部３３３、上活性化装置３２３、および下活性化装置３４３の動作を制御する。
【００５０】
なお、基板２１０、２３０の接合に先立って、制御部１５０は、上顕微鏡３２２および下顕微鏡３４２の相対位置を予め較正しておく。上顕微鏡３２２および下顕微鏡３４２の較正は、例えば、上顕微鏡３２２および下顕微鏡３４２を共通の焦点Ｆに合焦させて、相互に観察させることにより実行できる。また、共通の標準指標を上顕微鏡３２２および下顕微鏡３４２で観察してもよい。
【００５１】
再度図５を参照すると、制御部１５０は、上記のようにして搬入された基板２１０、２３０のそれぞれについて、図７に示すように、移動ステージ３４１を移動させることにより、対向する基板２１０、２３０を上顕微鏡３２２および下顕微鏡３４２を用いて観察し、これにより、各基板２１０、２３０のそれぞれにおいて、複数のアライメントマーク２１３の位置を計測する（ステップＳ１０３）。複数のアライメントマーク２１３の位置に基づいて、基板２１０、２３０の相対位置が算出される。
【００５２】
なお、下顕微鏡３４２が観察する基板２１０は、突起部２５１を有する基板ホルダ２２０に保持された状態で固定ステージ３２１に保持されている。よって、下顕微鏡３４２は、隆起部２１５が形成された状態の基板２１０を観察して、隆起部２１５を含む基板２１０の表面におけるアライメントマーク２１３の位置を検出する。
【００５３】
このように、アライメントマーク２１３の位置を検出する前に突起部材２５０により基板２１０に隆起部２１５を形成し、隆起部２１５が形成された状態でアライメントマーク２１３の位置を検出している。これにより、アライメントマーク２１３の位置を検出した後に基板２１０に隆起部２１５を形成する場合と異なり、基板２１０の変形によってアライメントマークの位置が位置検出したときの位置から変位することを抑制できる。従って、位置合わせ精度の低下を抑制できる。
【００５４】
このように、ステップＳ１０３において、制御部１５０は、基板２１０、２３０の相対位置に基づいて、基板２１０、２３０の位置合わせに必要な移動ステージ３４１の移動方向および移動量を算出する。次に、制御部１５０は、移動ステージ３４１に保持された基板２３０に接合時に生じる変形量を調節すべく、基板２３０に対して作用させる保持力を決定する（ステップＳ１０４）。すなわち、本実施例では、制御部１５０は、基板２３０への保持力を決定する決定部を構成する。
【００５５】
図８および図９は、上記ステップＳ１０４において制御部１５０が基板に作用させる保持力を決定する方法を説明するグラフである。図８に示すグラフは、基板２３０に対して作用する保持力を生じさせる吸引力および摩擦力の相違と、その保持力が作用した基板２３０の倍率（ｐｐｍ）との関係を示す。図中に示す単位μは摩擦係数を示す。
【００５６】
なお、図８に示す接合倍率について説明する。まず、基板２３０単体についての倍率は、設計値では基板２３０の中心から距離Ｘ０に位置する構造物が、実際に製造された基板では中心からの距離Ｘ１に位置する場合に、差分（Ｘ１−Ｘ０）を距離Ｘ０で除することにより得られた値である。
【００５７】
このように定義された倍率は、例えばｐｐｍ（Ｐａｒｔｓ  Ｐｅｒ  Ｍｉｌｌｉｏｎ）を単位として表される。また、このような倍率には、設計位置からの変位ベクトルが同じ量のＸ成分およびＹ成分を有する等方倍率と、設計位置からの変位ベクトルが、互いに異なる量の成分を有する非等方倍率とが含まれる。
【００５８】
図８に示すグラフにおいて縦軸に割り当てた接合倍率は、接合する基板２１０、２３０について、それぞれの「倍率」の差を意味する。図示の例では、接合部３００における上側の基板２１０の倍率と、下側の基板２３０の倍率との差「下基板倍率−上基板倍率」により算出した値として、接合倍率の値の大きさと符号が決定される。
【００５９】
接合される基板２１０、２３０のそれぞれにおける設計位置を基準とした倍率の差が、積層基板２０１における基板２１０、２３０の位置ずれ量となる。例えば、位置ずれがない場合に積層基板２０１において互いに対向すべき構造物、例えば電気的な接続部が、当該倍率の差に応じた量で積層基板２０１において位置ずれを生じる。この位置ずれが過大な場合は、積層基板２０１において、基板２１０、２３０相互の間の電気的接続が絶たれる場合がある。
【００６０】
図８に示すように、基板２３０と基板ホルダ２４０と間に一定の摩擦力が生じている場合は、基板に作用する吸引力が増加した場合に倍率が低下するという一定の関係が認められる。また、一定の吸引力について着目すると、摩擦係数が減少するほど倍率が低下するという一定の関係が認められる。換言すれば、基板２３０に対する吸引力または摩擦力を変化させることにより基板２３０に作用する保持力を変化させれば、基板２３０の倍率を補正できる。
【００６１】
図９は、異なる日に接合した基板２１０、２３０に生じる倍率のばらつきを、基板２３０に対する吸引力と基板２３０の倍率との関係においてプロットしたグラフである。図示のように、同じ装置条件で接合した場合であっても、接合した基板２１０、２３０に生じる倍率のばらつきの範囲が異なる。これは、基板２１０、２３０に生じる倍率のばらつきは、接合を実施した日の気温、気圧、湿度等の環境条件の影響をうけているのと推測される。換言すれば、環境条件に応じて基板２３０の倍率を補正することにより、倍率のばらつきを抑制することができる。
【００６２】
積層基板製造装置１００の制御部１５０は、上記の知見に基づき、ステップＳ１０４（図５）において、積層基板２０１において生じる位置ずれ量を取得する段階１と、取得した位置ずれ量を予め定めた閾値以下に抑制するための補正量を算出する段階２と、算出した補正量に基づいて基板２１０、２３０の少なくとも一方に対する保持力を調整する段階３とを含む制御を実行する。
【００６３】
段階１において、制御部１５０は、積層基板２０１において生じる位置ずれ量を取得する。当該位置ずれ量の取得は、例えば、基板２１０、２３０を接合して形成された積層基板２０１において生じた位置ずれを測定することにより取得してもよい。こうして取得された位置ずれは、その積層基板２０１を形成する基板２１０、２３０と、例えば同じロットで製造された基板２１０，２３０に対して高い確度で援用できる。
【００６４】
また、制御部１５０は、基板２１０、２３０が接合される環境の環境条件、例えば、環境センサから取得した気温、湿度、気圧等に基づいて積層基板２０１において生じる位置ずれ量を取得してもよい。更に、制御部１５０は、基板２１０、２３０の厚さ、剛性、実装された回路の仕様等の物理特性に基づいて、積層基板２０１において生じる位置ずれ量を取得してもよい。物理特性は、基板２１０、２３０に関する情報に含まれる。
【００６５】
更に、制御部１５０は、上記の環境条件および物理特性に基づいて、基板２１０、２３０を接合する過程で生じる歪みを予測して、予測した歪み量から積層基板２０１において生じる位置ずれ量を算出することにより取得してもよい。これにより、接合前の段階では生じていなかった歪みに対しても有効な補正ができる。
【００６６】
こうして、積層基板２０１において生じる位置ずれを取得することにより、制御部１５０は、補正すべき位置ずれの種類と量を把握できる。なお，位置ずれ量を取得する上記の種々の方法は、そのいずれかを選択して実行してもよいし、複数の方法を併用してもよい。
【００６７】
次に、段階２において、制御部１５０は、積層基板２０１における位置ずれ量を補正すべく、基板２１０、２３０の少なくとも一方に対して生じさせる変形量を算出する。ここで、制御部１５０は、位置ずれが全く解消されることを目標として変形量を算出するのではなく、積層基板２０１における位置ずれ量が、予め定めた閾値以下になるような変形量を求めてもよい。
【００６８】
これにより、制御部１５０による処理の負荷が抑制されると共に、補正ができないことを理由に接合しない基板２１０、２３０が発生することを抑制できる。よって、積層基板２０１の製造に係るスループットを減少できると共に、基板２１０、２３０に関する材料コストも抑制できる。
【００６９】
続いて、段階３において、制御部１５０は、接合部３００における基板２１０，２３０の少なくとも一方に対する保持力を、段階２で算出した変形量に応じて決定する。ここで、制御部１５０は、実験、解析等により予め用意しておいた、基板２１０、２３０に対する保持力と補正量との関係から保持力を決定してもよい。保持力は、例えば、基板ホルダ２２０、２４０に対する基板２１０、２３０の吸着力、基板ホルダ２２０、２４０に対する基板２１０、２３０の摩擦力により調節できる。
【００７０】
上記のような処理の段階を経た制御部１５０は、図１０に示すように、上活性化装置３２３および下活性化装置３４３を動作させながら移動ステージ３４１を走行させることにより、基板２１０、２３０の表面をプラズマで走査して、基板２１０、２３０の接合面を活性化する（ステップＳ１０５）。活性化された基板２１０、２３０の表面は、接着剤等の介在物、溶接、圧着等の加工なしに、接触によって接合される状態になる。
【００７１】
次に、制御部１５０は、先にステップＳ１０４で算出した相対位置に基づいて移動ステージ３４１を移動させて、図１１に示すように、基板２１０、２３０を相互に位置合わせする（ステップＳ１０６）。図１２は、ステップＳ１０６において位置合わせされた基板２１０、２３０の状態を示す模式的な断面図である。
【００７２】
この段階では、制御部１５０は、制御バルブ１２４を制御して、固定ステージ３２１に保持された基板ホルダ２２０の通気路２２２を負圧源１２６に連通させている。これにより、基板２１０は吸着面２２１に吸着されて、対向する基板２３０から離れている。
【００７３】
更に、制御部１５０は、この状態で制御バルブ１４４を制御して、先にステップＳ１０４で決定した保持力を、移動ステージ３４１に保持された基板２３０に作用するように、調節する（ステップＳ１０７）。これにより、負圧源１４６、１４７、１４８のいずれかに基板ホルダ２４０の通気路２４２が連通し、吸引力が作用する。
【００７４】
次に、図１３に示すように、制御部１５０はＺ方向駆動部３３３を動作させて、移動ステージ３４１を上昇させる。これにより、基板２３０が上昇し、やがて、基板２１０、２３０が互いに部分的に接触する（ステップＳ１０８）。
【００７５】
図１４は、接合部３００において基板２１０、２３０が接触し始めた状態を示す模式的な断面図である。固定ステージ３２１に保持された基板２１０には、図中下方に向かって突出した隆起部２１５が形成されている。よって、移動ステージ３４１の上昇により基板２１０、２３０が互いに接近したときに、まず、隆起部２１５が基板２３０の表面に接触する。
【００７６】
このとき、基板２１０の隆起部２１５を基板２３０に押し付けることにより、隆起部２１５と基板２３０との間に挟まれた雰囲気等が押し出されて、基板２１０、２３０同士が直接に接触する。
【００７７】
この接触により、活性化された二つの基板２１０、２３０の接触領域が、水素結合のような化学結合により結合する。
【００７８】
なお、ステップＳ１０８において、制御部１５０は、制御バルブ１２４、１４４を制御して、基板ホルダ２２０、２４０の各々の通気路２２２、２４２を、負圧源１２６、１４６、１４７、１４８のいずれかに連通させている。よって、基板２１０、２３０は、それぞれ基板ホルダ２２０、２４０に吸着されており、接合起点２０９以外の部分で、基板２１０、２３０が接触することは抑制されている。
【００７９】
接触状態を維持した状態で所定の時間が経過すると、二つの基板２１０、２３０の貼り合わせの過程で基板２１０、２３０間に位置ずれが生じない大きさの結合力が二つの基板２１０の間に確保される。
【００８０】
これにより、基板２１０、２３０の接触点には、基板２１０、２３０の一部が接触により接合した接合起点２０９が形成される。接合起点２０９における接合は、水素結合、ファンデルワールス結合、および、共有結合等により行われる。接合起点２０９は、基板２１０，２３０同士が接触して接合が開始された時点で形成される。なお、接合起点２０９は、ある程度面積を有する領域であってもよい。二つの基板２１０、２３０を一部で接触させた後、制御部１５０は、二つの基板２１０、２３０が互いに接触した状態を維持してもよい。
【００８１】
その後、制御部１５０は、固定ステージ３２１側において、制御バルブ１２４を切り換えて、基板ホルダ２２０の通気路２２２を大気圧への開放端に連通させる。これにより、基板ホルダ２２０による基板２１０の保持が解除される。よって、活性化された表面の分子間力等により、基板２１０、２３０の接合領域が自律的に拡大する。このとき、基板２１０、２３０同士を押し付けることにより、接触した一部の面積を大きくすることにより接触領域を広げてもよい。
【００８２】
図１５は、上記のように接合領域が拡大する過程を模式的に示す図である。図示のように、基板２１０、２３０が接合された接合領域が、接合起点２０９から、基板２１０、２３０の径方向外側に向かって順次拡大する接合波が発生し、基板２１０、２３０の接合が進行する（ステップＳ１０９）。
【００８３】
図１６は、上記のような基板２１０、２３０の接合波の進行が完了した状態を示す模式的断面図である。図１６において基板２１０、２３０は全面にわたって接合されている。これにより基板２１０、２３０の接合は完了し、基板２１０、２２０は一体的な積層基板２０１を形成する。このとき、基板２１０、２３０間は、水素結合、ファンデルワールス結合、および、共有結合等により接合される。形成された積層基板２０１は、接合部３００から搬出され、更に、基板カセット１３０に収容されて、積層基板製造装置１００から搬出される（ステップＳ１１０）。
【００８４】
なお、固定ステージ３２１に吸着された基板ホルダ２２０による基板２１０の吸着は、ステップＳ１０９において完全に解除されている。よって、積層基板２０１は、移動ステージ３４１に保持された基板ホルダ２４０によって保持されている。積層基板２０１を接合部３００から搬出する場合は、基板ホルダ２４０による保持を先に解除して積層基板２０１単独で搬出してもよいし、基板ホルダ２４０に保持させたまま基板ホルダ２４０と共に搬出した後、更に、積層基板２０１を基板ホルダ２４０から分離して基板カセット１３０に収容してもよい。
【００８５】
図１７、図１８、および図１９は、基板２１０、２３０の接合において、接合起点２０９から外周に向かって接合波が進行する過程で生じる現象を説明する図である。これらの図は、接合の過程にある基板２１０、２３０において、基板２１０、２３０が既に接合された領域と、未だ接合されていない領域との境界Ｋ、すなわち、進行する接合波の先端の付近を拡大して示す。
【００８６】
図１７に示すように、境界Ｋの直近では、基板ホルダ２２０による保持から解放された基板２１０の図中下面が伸張し、図中上面が収縮する変形が生じる。更に、図１８に示すように、基板２１０、２３０において境界Ｋの位置が移動すると、上記の変形が生じる場所も境界Ｋと共に移動する。
【００８７】
上記のような変形を伴って接触した基板２１０、２３０が相互に接合されると、基板２１０の伸びが、基板２３０に接合されることにより固定され、基板２１０が、基板２３０に対して拡大したかのようになる。このため、図中に点線のずれとして現れるように、基板ホルダ２４０に保持された下側の基板２３０と、基板ホルダ２２０から解放された上側の基板２１０との間に、基板２１０の伸び量に相当する倍率差の相違が、基板２１０、２３０の位置ずれとして顕在化する。更に、図１９に示すように、上記のような倍率差は、境界Ｋが基板２１０、２３０の外周に向かって累積され、外周に近づくほど大きくなる。
【００８８】
尚、ここでいう位置ずれとは、二つの基板２１０、２３０の間で対応するアライメントマーク２１３同士、または、互いに対応する接続部同士の、所定の相対位置からのずれである。位置ずれ量が閾値よりも大きい場合は、接続部同士が接触しない又は適切な電気的導通を得ることができない、もしくは接合部間に所定の接合強度が得られない。
【００８９】
図２０は、接合の境界Ｋで生じる現象を更に詳細に説明する図である。基板ホルダ２４０の吸着面に吸着された基板２３０と他の基板２１０との接合が進行する過程で、境界Ｋの直近では、活性化された基板２１０、２３０の接合面が分子間力等により相互に引きつけ合って接合が進行する。
【００９０】
この状態を微細に検討すると、基板２１０は、基板ホルダ２２０による保持から解放される前から、基板ホルダ２２０の突起部２５１の位置で接合起点２０９を形成して既に基板２３０に部分的に接合されている。このため、基板ホルダ２２０による保持から解放された基板２１０は、接合起点２０９に隣接する領域において、基板２１０自体の剛性により基板ホルダ２４０から離れて対向する基板２３０に自律的に接合しようとする。よって、基板２１０の下面には、境界Ｋを含む領域において倍率が拡大される変形を生じる力Ｐが基板２１０に作用する。
【００９１】
一方、基板２１０の基板２３０に対する接近は、当初は離れていた基板２１０、２３０の間に存在する大気の粘性により妨げられ、当該区間において基板２１０、２３０が接合するまでに時間を要する。このため、基板２１０、２３０相互の間に作用する分子間力により、基板２３０に対して、吸着している基板ホルダ２４０から引き剥がし、且つ、境界Ｋを含む領域において倍率が拡大する基板２１０と共に倍率が拡大する力Ｑが作用する。
【００９２】
更に、境界Ｋにおいて基板ホルダ２４０から引き剥がされた基板２３０は、境界Ｋから離れた領域では依然として基板ホルダ２４０に吸着されている。このため、境界Ｋにおいて、基板２３０の未だ接合されていない領域を引き寄せる力Ｒが作用して、基板２３０に皺状の屈曲をなす褶曲部２３９が生じる。
【００９３】
基板２３０に褶曲部２３９が生じた場合、基板２３０の上面では倍率が大きくなる変形が生じる。ここで、図２１に示すように、基板ホルダ２４０が基板２３０を保持する保持力が大きければ、基板２３０に生じる皺状の変形である褶曲部２３９の曲率が小さいので、基板２３０における倍率の増加は少ない。一方、図２２に示すように、基板ホルダ２４０が基板２３０を保持する保持力が小さければ、基板２３０に生じる褶曲部２３９の曲率が大きくなるので、基板２３０における倍率の増加も大きくなる。
【００９４】
上記のような現象に鑑みて、基板２１０、２３０に生じる倍率を含む変形量の変化には、基板２１０、２３０の剛性、大気の粘性、基板２３０と基板ホルダ２４０との摩擦、基板２３０および基板ホルダ２４０の吸着面２４１に対する付着物の多寡、基板２３０、２４０の活性化度合、および、基板２３０、２４０間の分子間力の大きさ等の物理特性が影響する。また、ここでいう物理特性には、基板２１０、２３０の厚さ、初期倍率等の他、反り等の変形状態、付着物多寡等のいわば使用状態も含む。
【００９５】
また，これらの物理特性による基板２１０、２３０への作用は、大気の温度、気圧、湿度、気体の種類等の環境条件により変化する。よって、これらの物理特性および環境条件と積層条件との関係を予め記憶しておき、測定した物理特性または環境条件に基づいて、位置ずれが所定の値以下となるように補正量を設定し、接合する基板２３０を補正すれば、物理特性および環境条件の変化に起因する倍率のばらつきを抑制できる。
【００９６】
更に、基板２３０の倍率は、基板２３０に作用する保持力に応じて変化する。ここで、基板２３０に作用する保持力は、基板２３０に作用させる吸引力を発生する負圧の大きさと、基板２３０および基板ホルダ２４０の摩擦力の大きさと関連性を有する。よって、基板２３０を保持する場合の吸引力と、基板２３０および基板ホルダの間の摩擦力との少なくとも一方を変化させることにより、基板２３０に対する保持力を変化させることができる。
【００９７】
なお、基板２１０、２３０の接合時に生じる変形量に影響する物理特性および接合時の環境条件は、実験、解析等により予め把握できる。また、基板２１０、２３０に対する付着物の量は計測し難いので、例えば、基板ホルダ２２０、２４０の使用回数に基づいて推定した基板ホルダ２２０、２４０に対する付着物の量から推測してもよい。
【００９８】
なお、上記の例では、基板２３０に対する吸引力を生じさせる負圧を変化させて、基板２３０に作用する保持力を調節した。しかしながら、図８に示したグラフからも判るように、基板２３０と基板ホルダ２４０との間の摩擦を変化させても、基板２３０に作用する保持力を調節できる。
【００９９】
よって、例えば、吸着面２４１の摩擦係数が異なる複数の基板ホルダ２４０を用意し、目標とする補正量に合わせて使用する基板ホルダ２４０を交換することにより、基板２３０の接合時に変形量を調節してもよい。また、基板２３０において基板ホルダ２４０に接触する面に、摩擦係数を変化させるものを塗布あるいは付着させてもよい。更に、吸引力の変更による吸着力の調節と、摩擦力の調節とを併用してもよい。
【０１００】
また、上記の例では、基板ホルダ２２０が突起部２５１を有し、突起部２５１により形成された隆起部２１５の位置に生じた接合起点２０９から接合を開始した。しかしながら、接合起点２０９の形成方法は、基板ホルダ２２０に固定された突起部２５１には限られない。例えば、基板ホルダ２２０の吸着面２２１に対して進退するプッシュピンを設けて基板２１０の一部を押すことにより接合起点２０９を形成してもよい。また、更に、基板ホルダ２４０は、吸着面２４１にピンを有するピンチャックを形成していてもよい。更に、基板ホルダ２２０の吸着面２２１が全体に凸状の曲面をなし、その頂点において接合起点２０９を形成してもよい。
【０１０１】
また、上記の例では、基板２１０が基板ホルダ２２０に保持された時点で基板２１０に隆起部２１５が形成された。しかしながら、隆起部２１５を形成するタイミングは、接合起点２０９を形成する前であれば、他のタイミング、例えば、ステップＳ１０４（図５）にアライメントマーク２１３の位置を検出した後であってもよい。
【０１０２】
更に、上記の例では、基板ホルダ２２０、２４０に保持した状態で基板２１０、２３０を接合部３００に搬入して接合した。しかしながら、基板ホルダ２２０、２４０を使用せずに、固定ステージ３２１および移動ステージ３４１の少なくとも一方に対して直接に保持させた基板２１０、２３０を接合する場合にも、上記の方法で倍率を補正できる。
【０１０３】
図２３は、図１７、１８、１９に示した、接合の過程で生じる倍率の変化に起因する位置ずれに対する対策として用意された基板ホルダ２６０の模式的断面図である。基板ホルダ２６０は、吸着面２６１と通気路２６２とを含む本体部２６９を有する。
【０１０４】
基板ホルダ２６０の吸着面２６１は、周縁部から中央部に向けて高さが徐々に増加する断面形状を有し、図示の例では、周縁部から中央部に向けて厚さが徐々に増加する断面形状を有する。これにより、吸着面２６１は、例えば球面をなし、基板ホルダ２６０が水平に置かれた状態で、吸着面２６１の縁部に対して、吸着面２６１の中央部は、高さＤの高低差を有する。使用する基板ホルダ２６０における高さＤは、基板ホルダ２６０が補正可能な補正量に対応し、基板２３０について予測した位置ずれ量、または、基板２３０について目標とする補正量に基づいて決定される。
【０１０５】
また、吸着面２６１には、通気路２６２に連通する複数の開口が配される。通気路２６２の一端は、制御バルブ１４４を介して、基板ホルダ２６０の外部に設けられた開放端１４５、負圧源１４６、１４７、１４８のいずれかに結合される。なお、吸着面２６１の形状が球面に限られないことはもちろんであり、例えば、対称軸を中心に放物線を回転させた場合に形成される放物面、円筒を中心軸に沿って切ったときの外周面である円筒面等のように、非回転体形状であってもよい。
【０１０６】
制御部１５０の制御により制御バルブ１４４が通気路２６２を負圧源１４６、１４７、１４８のいずれかに連通させることによって、基板２３０は基板ホルダ２６０に吸着される。基板ホルダ２６０の吸着面２６１は曲面なので、基板ホルダ２６０に吸着した基板２３０は、吸着面２６１の形状に倣って湾曲する。
【０１０７】
基板ホルダ２６０の吸着面２６１に基板２３０が吸着された場合、図中に一点鎖線で示す基板２１０の厚さ方向の中心部Ｅに比較して、基板２３０の図中上面である表面は、中心から周縁部に向けて面方向に拡大変形される。また、基板２３０の図中下面である裏面においては、基板２３０の中心から周縁部に向けて面方向に縮小変形される。
【０１０８】
図２４は、接合部３００において、移動ステージ３４１側の基板２３０の保持に基板ホルダ２６０を用いた場合を示す模式的断面図である。図示の状態は、図５に示したステップＳ１０８で基板２１０、２３０を一部だけ接合させて接合起点２０９を形成した段階に相当する。
【０１０９】
図中上側の基板ホルダ２２０に保持された基板２１０は、突起部材２５０の突起部２５１により形成された局部的な隆起部２１５を有する。よって、基板２１０、２３０を接触させたとき、基板ホルダ２６０の吸着面２６１が平坦である場合に比べて、より確実に隆起部２１５の略中央の一点に接合起点２０９が形成される。
【０１１０】
次に、基板ホルダ２２０による基板２１０の保持を解除して、基板２１０、２３０の間で接合波を進行させて接合した領域を拡大させる。
【０１１１】
図２５に示すように、隆起した吸着面２６１を有する基板ホルダ２６０に保持された基板２３０の上側表面は、吸着面２６１の湾曲した形状に倣うことにより、倍率が拡大している。このため、基板ホルダ２４０による基板２１０の保持が解除され、基板２１０が変形しながら基板２３０に接合したとき、基板２１０の変形の少なくとも一部が基板２３０の湾曲変形により相殺され、基板２１０、２３０を接合して形成される積層基板２０１における位置ずれは、予め定めた閾値以下となる。
【０１１２】
なお、予め定めた閾値は、例えば、基板２１０、２３０により形成された積層基板２０１において、一方の基板２１０の回路と、他方の基板２３０の回路との間の電気的な接続が維持できる範囲の位置ずれ量の最大値であってもよい。このような位置ずれ量は、例えば、基板２１０、２３０に形成された接続端子の大きさに依存して決定される。
【０１１３】
また、上記の例では、吸着面２６１の中央が隆起した基板ホルダ２６０を用いたが、吸着面２６１の中央が陥没した基板ホルダ２６０を用いることにより、保持した基板２３０の表面を収縮させて、倍率を縮小することもできる。これにより、基板２１０の回路領域２１４が設計仕様に対して小さい場合に、基板２３０をそれに合わせて位置ずれを抑制することもできる。
【０１１４】
また、接合の過程で生じる倍率の変化量は、基板２１０に形成される隆起部２１５の高さにも影響を受ける。よって、基板ホルダ２２０における突起部材２５０が吸着面２２１から突出する突出量の多寡に応じて、対向する基板２３０を保持する基板ホルダ２４０の曲率を調整してもよい。より具体的には、例えば、高さがより大きい突起部材２５０を有する基板ホルダ２４０を使用する場合に、より大きな曲率で中央側が隆起する基板ホルダ２４０を選択して使用してもよい。
【０１１５】
ただし、上記のように、基板ホルダ２６０の吸着面２６１の形状を利用した倍率の補正は、吸着面２６１の曲率が異なる複数の基板ホルダ２６０を用意したとしても、補正量を離散的な値で変化させることになる。よって、曲率が異なる基板ホルダ２６０を選択することにより積層基板の位置ずれを補正した上で、更に、基板ホルダ２６０の形状では補正し切れなかった微小な位置ずれを、先に説明した保持力の調節により補正して、積層基板２０１における位置ずれを、広範囲且つ高精度に補正できる。
【０１１６】
図２６は、基板２１０、２３０を接合する他の手順を示す流れ図である。図２６において、図５と同じ内容のステップには、同じ参照番号を付している。ただし、図２６に示した手順では、保持力の決定（ステップＳ１０４）が最初に実行され、接合部３００に搬入された基板２３０に対して（ステップＳ１０２）、保持力の調節（ステップＳ１０７）が最初に実行される。以下、これらのステップを除く他のステップが順次実行される。
【０１１７】
ここで、図２６に示す手順のステップＳ１０４においては、気温、気圧、湿度等の環境条件、および、基板２１０、２３０の剛性、摩擦係数、変形状態等の物理特性に基づいて保持力が決定される。なお、ここでいう変形状態は、基板２１０、２３０の少なくとも一方の立体歪みの種類と程度を意味する。
【０１１８】
上記のような手順により、例えば、製造条件が一定である同じロットの基板２１０、２３０を複数接合する場合は、積層基板２０１を製造するたびに保持力を調節しなくても、連続して接合を実行でき、量産段階のスループットを向上できる。更に、図５に示した手順と図２６に示した手順とを併用してもよい。これにより、環境条件および物理特性による倍率の変化が、図２６に示した手順により予め補正されているので、積層基板２０１毎の個別の調整の負担を軽減できる。
【０１１９】
尚、図５に示した手順と図２６に示した手順とは、吸着力の決定（ステップＳ１０４）が、基板２１０、２３０の位置合わせ（ステップＳ１０６）よりも前か後かである点において相違する。このような相違は、吸着力を決定する段階で、位置合わせのための情報を制御部１５０が把握しているか否かが異なる。
【０１２０】
このため、図５に示した手順は、搬入された基板２１０、２３０毎に初期倍率差を補正することになるので、基板２１０，２３０の初期倍率の相違が接合精度に影響するほど大きい場合に好ましく適用できる。また、初期倍率の相違が接合精度に影響しない程度の基板２１０、２３０を接合する場合は、図２６に示した手順を好ましく適用できる。ただし、図２６に示した手順であっても、基板２１０、２３０毎に初期倍率を補正することはできる。
【０１２１】
また、上記の例では、基板２１０、２３０の一部が接触して接合の起点が形成される前に基板２１０、２３０に対する保持力を調節した。しかしながら、接合の起点が形成された後であっても、接合領域の拡大が始まる前の段階であれば、基板２１０、２３０に対する保持力を調節してもよい。更に、接合の起点が形成されて、接合領域の拡大が始まった後であっても、基板ホルダに保持された基板２１０、２３０の領域のうち保持力を調整すべき領域が互いに接合する前であれば、基板２１０、２３０に対する保持力を部分的に調節してもよい。
【０１２２】
図２７は、他の基板ホルダ２８０の構造を示す模式的平面図である。図示の基板ホルダ２８０は、吸着面２８１が基板ホルダ２８０の周方向および径方向に複数の領域２８２に分割されており、領域２８２毎に吸引力を変化させて保持力を調節できる。よって、領域２８２毎に位置ずれを求めて補正量を決め、その補正量に基づいて保持力を調節することにより、例えば、基板２３０の結晶異方性等に起因する非線形歪みも補正できる。
【０１２３】
尚、非線形歪みは、基板２１０、２３０に生じる歪みのうち、基板２１０，２３０の径方向、あるいは、他の任意の一定の方向に沿って定性的あるいは定量的に生じる歪み成分以外の歪み成分を指す。換言すれば、非線形歪みは、基板２１０、２３０の面方向について変位の増加率が変化する歪みであり、例えば、基板の中心を通る線分で分けた二つの領域で線分に沿って互いに反対方向に生じた直交歪みが含まれる。
【０１２４】
また、全体的な傾向として、基板２３０に対する保持力が低い方が、吸引力の変化に対する倍率変化の範囲が大きくなる。しかしながら、保持力を低くすると、上記のような結晶異方性等の倍率の非線形歪みを補正できなくなるので、接合する基板２１０、２３０の特性に合わせて、保持力の調節範囲を制限してもよい。
【０１２５】
上記の各実施形態では、基板２１０、２３０を、負圧により生じた吸引力で保持すると共に、負圧の大きさを変更することにより倍率を補正した。しかしながら、基板２１０、２３０を保持する目的で作用させる吸引力は負圧に限られず、例えば、静電吸着により基板２１０、２３０を保持する場合に、印加電圧の変更等により吸引力を変化させてもよい。また、負圧による吸着と静電力による吸着とを併用してもよい。更に、複数の吸着方法を併用した場合に、一方の吸引力を固定して、他方の吸引力を変化させることにより全体としての保持力を調節してもよい。
【０１２６】
また、各実施形態では、基板２１０、２３０に関する情報のうち、物理特性に基づいて保持力を制御した例を示したが、上記した製造条件に関する情報に基づいて保持力を制御してもよい。この場合、露光装置、研磨装置、エッチング装置、洗浄装置等から製造条件を取得してもよい。また、製造条件から二つの基板２１０、２３０間に生じる位置ずれ量を推測し、推測した位置ずれ量に基づいて補正量を算出し、この補正量に基づいて保持力を設定してもよい。この場合は、製造条件、位置ずれ量または補正量と保持力との関係を予め記憶しておく。
【０１２７】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加え得ることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【０１２８】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【０１２９】
１００  積層基板製造装置、１１０  筐体、１２０、１３０  基板カセット、１２４、１４４  制御バルブ、１２５、１４５  開放端、１２６、１４６、１４７、１４８  負圧源、１４０  搬送部、１５０  制御部、１５１  環境センサ、３００  接合部、４００  ホルダストッカ、５００  プリアライナ、２０１  積層基板、２０９  接合起点、２１０、２３０  基板、２１１  スクライブライン、２１３  アライメントマーク、２１４  回路領域、２１５  隆起部、２２０、２４０、２６０  基板ホルダ、２２１、２４１、２６１  吸着面、２２２、２４２、２６２  通気路、２２９、２４９、２６９  本体部、２３９  褶曲部、２５１  突起部、３００  接合部、３１０  枠体、３１１  天板、３１３  底板、３２１  固定ステージ、３２２  上顕微鏡、３２３  上活性化装置、３３１  Ｘ方向駆動部、３３２  Ｙ方向駆動部、３３３  Ｚ方向駆動部、３４１  移動ステージ、３４２  下顕微鏡、３４３  下活性化装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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