(57)【要約】【課題】  接合強度を高めることができる基板接合技術を提供する。【解決手段】  第１電極１１０と基板８００ａとの間の空間で酸素プラズマを発生させ、酸素プラズマを基板８００ａの表面に照射する第１の照射段階と、第１電極１１０と第２電極１２０との間の空間で窒素プラズマを発生させ、第１電極１１０の開口１１１を通過した窒素ラジカルを基板８００ａの表面に照射する第２の照射段階と、第１および第２の照射段階の後、各基板８００ａおよび８００ｂの表面を重ね合わせて接合する接合段階と、を有する。【選択図】            図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基板同士を接合する基板接合方法であって、
各基板の表面へ酸素粒子ビームを照射する第１の照射段階と、
前記第１の照射段階と同時または後続して、各基板の表面へ窒素粒子ビームを照射する第２の照射段階と、
第１および第２の照射段階の後、各基板の表面を重ね合わせて接合する接合段階と、を有することを特徴とする基板接合方法。
【請求項２】
基板、開口を有する第１電極、第２電極をこの並び順で対向して配置する段階を有し、
前記第１の照射段階では、前記第１電極を接地するとともに前記基板に高周波電圧を加えて、当該第１電極と当該基板との間の空間で酸素プラズマを発生させ、当該酸素プラズマを基板の表面に照射し、
前記第２の照射段階では、前記第１電極を接地するとともに前記第２電極に高周波電圧を加えて、当該第１電極と当該第２電極との間の空間で窒素プラズマを発生させ、前記第１電極の前記開口を通過した窒素ラジカルを基板の表面に照射することを特徴とする請求項１に記載の基板接合方法。
【請求項３】
さらに、前記第１電極と前記第２電極との間の空間に設けられた内部電極に電圧を加えるとともに前記第１電極および前記第２電極を接地して、前記第１電極の前記開口を通過した不活性ガス中性原子ビームを前記基板の表面に照射する段階を有することを特徴とする請求項２に記載の基板接合方法。
【請求項４】
基板およびコイルを対向して配置する段階を有し、
前記第１の照射段階では、前記基板および前記コイルのそれぞれに高周波電圧を加えて、前記基板と前記コイルとの間の空間で酸素プラズマを発生させて、当該酸素プラズマを基板の表面に照射し、
前記第２の照射段階では、前記基板を接地するとともに、前記コイルに高周波電圧を加えて、前記コイル近傍で窒素をガス種として誘導結合プラズマを発生させ、当該誘導結合プラズマから発生した窒素イオンおよび／または窒素ラジカルを前記基板の表面に照射することを特徴とする請求項１に記載の基板接合方法。
【請求項５】
複数の基板同士を接合する基板接合方法であって、
各基板の表面へプラズマを照射する第１の照射段階と、
前記第１の照射段階と同時または後続して、各基板の表面へラジカルを照射する第２の照射段階と、
第１および第２の照射段階の後、各基板の表面を重ね合わせて接合する接合段階と、を有することを特徴とする基板接合方法。
【請求項６】
基板にプラズマおよびラジカルを照射する照射方法であって、
基板、開口を有する第１電極、および第２電極をこの並び順で対向して配置する段階と、
前記第１電極を接地するとともに前記基板に高周波電圧を加えて、当該第１電極と当該基板との間の空間でプラズマを発生させ、当該プラズマを基板に照射する段階と、
前記第１電極を接地するとともに前記第２電極に高周波電圧を加えて、当該第１電極と当該第２電極との間の空間でプラズマを発生させ、前記第１電極の前記開口を通過したラジカルを基板に照射する段階と、を有することを特徴とする照射方法。
【請求項７】
複数の基板同士を接合する基板接合装置であって、
各基板の表面へ酸素粒子ビームを照射する第１の照射手段と、
前記酸素粒子ビームの照射と同時または後続して、各基板の表面へ窒素粒子ビームを照射する第２の照射手段と、
前記酸素粒子ビームおよび前記窒素粒子ビームが照射された各基板の表面を重ね合わせて接合する接合手段と、を有することを特徴とする基板接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマおよびラジカル等の粒子ビームを基板の表面に照射した後に、基板の表面同士を重ね合わせて基板を接合する基板接合方法および装置、ならびにプラズマとラジカルをともに基板に照射するための照射方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板などの基板同士を接合する技術として、プラズマアシストボンディングといわれる技術が注目されている。たとえば、酸素プラズマ（Ｏ+プラズマ）を基板表面に照射し、雰囲気中の水成分と反応させて水酸基（ＯＨ基）を基板表面に形成し、水酸基が形成された基板同士を密着させて接合する技術が知られている。
【０００３】
また、接合装置が搭載されたチャンバ中において、プラズマを照射された複数の基板の表面同士を接触させて接合する技術も提案されている（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００４】
さらに、プラズマを基板に照射する代わりに、ラジカルを照射する技術も応用されている。ラジカルは中性であるので、ラジカルを照射する技術によれば、プラズマ中のイオンが加速されて基板に照射される場合に比べて、基板へ与える損傷を少なくできるといった効果がある。
【特許文献１】米国特許６，１８０，４９６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、以上のような従来の基板接合技術では、酸素プラズマと窒素ラジカルを併用して照射するといったような複数種類の粒子ビームを照射することによって基板の接合強度を高める工夫はなされていなかった。したがって、従来の基板接合技術によっては、基板の接合強度を十分に高めることが難しい場合があった。また、一台の装置で、プラズマ照射とラジカル照射とを実行することができる簡便な照射方法も提案されていなかった。
【０００６】
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものである。したがって、本発明の目的は、複数種類の粒子ビームを基板の表面に照射することによって、接合強度を高めることができる基板接合技術を提供することである。特に、酸素プラズマと窒素ラジカルを基板の表面に照射することによって、基板の接合強度を高めることができる基板接合技術を提供することを目的とする。
【０００７】
さらに、本発明の他の目的は、一台の装置で、プラズマ照射とラジカル照射とを実行することができる照射技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的は、以下のような構成によって達成することができる。
【０００９】
（１）本発明の基板接合方法は、複数の基板同士を接合する基板接合方法であって、各基板の表面へ酸素粒子ビームを照射する第１の照射段階と、前記第１の照射段階と同時または後続して、各基板の表面へ窒素粒子ビームを照射する第２の照射段階と、第１および第２の照射段階の後、各基板の表面を重ね合わせて接合する接合段階と、を有する。
【００１０】
（２）本発明の基板接合方法は、複数の基板同士を接合する基板接合方法であって、
各基板の表面へプラズマを照射する第１の照射段階と、前記第１の照射段階と同時または後続して、各基板の表面へラジカルを照射する第２の照射段階と、第１および第２の照射段階の後、各基板の表面を重ね合わせて接合する接合段階と、を有する。
【００１１】
（３）本発明の照射方法は、基板にプラズマおよびラジカルを照射する照射方法であって、基板、開口を有する第１電極、および第２電極をこの並び順で対向して配置する段階と、前記第１電極を接地するとともに前記基板に高周波電圧を加えて、当該第１電極と当該基板との間の空間でプラズマを発生させ、当該プラズマを基板に照射する段階と、前記第１電極を接地するとともに前記第２電極に高周波電圧を加えて、当該第１電極と当該第２電極との間の空間でプラズマを発生させ、前記第１電極の前記開口を通過したラジカルを基板に照射する段階と、を有する。
【００１２】
（４）本発明の基板接合装置は、複数の基板同士を接合する基板接合装置であって、各基板の表面へ酸素粒子ビームを照射する第１の照射手段と、前記酸素粒子ビームの照射と同時または後続して、各基板の表面へ窒素粒子ビームを照射する第２の照射手段と、前記酸素粒子ビームおよび前記窒素粒子ビームが照射された各基板の表面を重ね合わせて接合する接合手段と、を有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の基板接合方法および装置によれば、各基板の表面へ酸素粒子ビームを照射し、これと同時または後続して、各基板の表面へ窒素粒子ビームを照射した後、各基板の表面を重ね合わせて接合することによって、基板同士を強固に接合することができる。
【００１４】
特に、本発明の基板接合方法および装置によれば、各基板の表面へプラズマを照射し、これと同時または後続して、各基板の表面へラジカルを照射した後、各基板の表面を重ね合わせて接合することによって、基板同士を強固に接合することができる。
【００１５】
また、本発明の照射方法によれば、電圧の印加および接地の状態を切替えることによって、１台の装置でプラズマ照射とラジカル照射の双方を実行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る基板接合装置についての好適な実施形態を詳細に説明する。この説明に使用される図面における寸法は明細書の明確性のために誇張されて示されている場合がある。
【００１７】
＜第１の実施の形態＞
本実施形態の基板接合装置は、各基板の表面へ酸素粒子ビームを照射するのみならず、さらに各基板の表面へ窒素粒子ビームを照射する機能を有する。そして、酸素粒子ビームおよび窒素粒子ビームを照射した後に、基板の表面同士が重ね合わされて基板が接合される。
【００１８】
ここで、「粒子ビーム」には、イオンビーム、中性原子ビーム、プラズマ、およびラジカルなどの総ての形態の粒子ビームが含まれる。しかしながら、以下の説明では、より好ましい例として、酸素プラズマを照射し、さらに窒素ラジカルを照射した後に、各基板の表面同士を重ね合わせて接合する場合を説明する。この場合、好ましくは、本実施形態の基板接合装置は、一台の装置において、プラズマの照射とラジカルの照射の双方を実行する構成を有している。
【００１９】
図１は、本実施形態の基板接合装置についての概略構成を示す図である。基板接合装置１０は、チャンバ１００を備えている。チャンバ１００内には、大別して、搬入された基板の表面へ酸素プラズマ（Ｏ+プラズマ）および窒素ラジカル（Ｎラジカル）の双方を照射する照射機構（照射手段）と、酸素プラズマおよび窒素ラジカルが照射された後に各基板８００ａ，８００ｂの表面を重ね合わせて接合する接合機構（接合手段）とが備えられている。
【００２０】
ここで、図１に示された例では、接合機構として、加重シリンダ７２１と、加重シリンダ７２１の動作によって第１基板８００ａと第２基板８００ｂを挟み込むように移動するワークローラ７２２が設けられている。ワークローラ７２２は、第１基板８００ａと第２基板８００ｂとを重ね合わせた状態で挟み込んで押圧して第１基板８００ａと第２基板８００ｂとを接合するものである。ただし、接合機構は、この場合に限られず、第１基板８００ａと第２基板８００ｂの表面とを密着させるものであれば種々の構成を採用できる。
【００２１】
図２は、本実施の形態の基板接合装置における照射機構の構成を模式的に示す図である。図２に示されるように、チャンバ１００内には、第１基板８００ａ、第１電極１１０、第２電極１２０、および第２基板８００ｂが、この並び順で対向して配置される。第１基板８００ａおよび第２基板８００ｂは、それぞれ第１支持部１３０および第２支持部１４０に保持される。
【００２２】
第１電極１１０および第２電極１２０は、金属などの導電体で形成されており、それぞれ複数の開口１１１、１２１が設けられている。また、第１支持部１３０および第２支持部１４０は、第１基板８００ａ、第２基板８００ｂに電圧を加えるための第１基板側電極および第２基板側電極としても機能する。
【００２３】
また、チャンバ１００には、酸素プラズマおよび窒素ラジカルの原料ガスをチャンバ１００内に供給するためのガス配管（供給手段）１５０が設けられている。酸素プラズマの原料ガス（ガス種）としては、たとえば酸素Ｏ2が用いられ、窒素ラジカルの原料ガスとしては、たとえば、窒素Ｎ2が用いられる。
【００２４】
さらに、基板接合装置１０は、電圧を加えるための１または複数の電源２１０を有している。電源２１０は、第１基板８００ａおよび第２基板８００ｂのそれぞれに例えば１３ＭＨｚ程度の高周波（ＲＦ）電圧を加えるための電源である。しかしながら、プラズマの発生が可能である限り、他の周波数の電圧を加える電源を用いることもできる。
【００２５】
基板接合装置１０は、第１電極１１０、第２電極１２０、第１基板８００ａ、および第２基板８００ｂへの電圧の印加および接地（グランド）の状態を制御するための制御部３００（制御手段）を有している。この制御部３００による制御によって、第１電極１１０、第２電極１２０、第１基板８００ａ、および第２基板８００ｂへの電圧の印加の状態および接地の状態が切替えられる。そして、この切替えによって、第１基板８００ａおよび第２基板８００ｂの表面へプラズマを照射する処理と、第１基板８００ａの表面へラジカルを照射する処理と、第２基板８００ｂの表面へラジカルを照射する処理とが適宜切替えられる。以下に、制御部３００の制御内容について説明する。
【００２６】
（プラズマを照射する処理）
図３は、プラズマを照射する場合の照射機構の状態を模式的に示す図である。
【００２７】
酸素プラズマを照射する場合には、制御部３００は、第１電極１１０および第２電極１２０を接地する一方、第１基板８００ａおよび第２基板８００ｂ（正確には、第１基板側電極および第２基板側電極）の夫々に高周波電圧を印加するように制御する。
【００２８】
第１基板８００ａに高周波電圧が印加されることによって、第１電極１１０と第１基板８００ａとの間の空間にＲＦプラズマが発生する。プラズマとは、低圧の電離した原子と電子と中性フラグメントの集合体であり、全体としては電気的中性が保たれている。具体的には、ガス配管１５０から原料ガスとして、酸素が供給されて、酸素プラズマが発生する。
【００２９】
高周波の作用によって、プラズマと第１基板８００ａとの間に自己バイアス電圧が生じ、第１基板８００ａに対して、酸素イオンが照射される。ただし、酸素イオンのみならず、プラズマ中で生成された中性ラジカルも、拡散機構によって第１基板８００に照射される。
【００３０】
同様に、第２基板８００ｂに高周波電圧が印加されることによって、第２電極１２０と第２基板８００ｂとの間の空間にも酸素プラズマが発生する。そして、自己バイアス電圧によって、第２基板８００ｂに対して、酸素イオンが照射される。
【００３１】
以上のように、プラズマの照射の処理は、加速された酸素イオンと、中性ラジカルとを照射する処理といえる。
【００３２】
（ラジカルを照射する処理）
図４は、ラジカルを第１基板に照射する場合の照射機構の状態を模式的に示す図である。
【００３３】
窒素ラジカルを照射する場合には、制御部３００は、以下のような制御を行う。
【００３４】
第１基板８００ａに窒素ラジカルを照射する場合には、制御部３００は、第１電極１１０を接地する一方、第２電極１２０に高周波電圧を印加するように制御する。
【００３５】
第１電極１１０を接地するとともに、第２電極１２０に高周波電圧を印加することによって、第１電極１１０と第２電極１２０との間の空間にプラズマを発生させる。具体的には、ガス配管１５０から原料ガスとして、窒素が供給されて、窒素プラズマが発生する。
【００３６】
このように、第１電極１１０と第２電極１２０との間の空間は、プラズマ源として機能する。したがって、第１基板８００ａは、プラズマ源から離れて配置されることとなる。窒素プラズマが第１電極１１０の開口１１１付近に存在する状態が発生すると、第１電極１１０に設けられた複数の開口１１１からは、中性の窒素ラジカルのみが通過して輸送される。窒素ラジカルは、電気的に中性であるので、加速されることなく、拡散機能によって、第１基板８００ａ上に照射される。
【００３７】
図５は、ラジカルを第２基板に照射する場合の基板接合装置１０の状態を示す図である。第２基板８００ａに窒素ラジカルを照射する場合には、制御部３００は、第２電極１２０を接地する一方、第１電極１１０に高周波電圧を印加するように制御する。
【００３８】
第２電極１２０を接地するとともに、第１電極１１０に高周波電圧を印加することによって、第１電極１１０と第２電極１２０との間の空間に窒素プラズマを発生させる。そして、第２電極１２０の開口１２１を通過した中性の窒素ラジカルが第２基板８００ｂ上に照射される。
【００３９】
以上のように、本実施の形態の基板接合装置１０は、１台の装置で、プラズマの照射とラジカルの照射を実行することができる。そして、このように、酸素プラズマを照射する段階に後続して、窒素ラジカルを照射した上で、基板８００ａ，８００ｂ同士を接触させることによって、第１基板８００ａと第２基板８００ｂとを強固に接合することができる。
【００４０】
以上のように構成される基板接合装置１０を用いた基板接合方法について、説明する。
【００４１】
ここでは、第１基板８００ａ，第２基板８００ｂとして、シリコン基板（Ｓｉ）を用いる場合を示す。
【００４２】
図６〜図９は、本実施の形態の基板接合方法を示す図である。なお、以下の図６〜図８の説明では、基板として第１基板８００ａのみを示したが、第２基板８００ｂについても、同様に処理されることはもちろんである。なお、図６〜図９に示される例では、処理は、たとえば、空気中、常温で実行される。
【００４３】
図６は、処理前の基板を示す図である。この図６に示される段階で、不活性ガス粒子を第１基板８００ａの表面に照射し、清浄化しておくことも可能である。
【００４４】
次に、図７に示されるように、第１基板８００ａの表面にプラズマを照射する処理を行う（第１の照射段階）。具体的には、第１基板８００ａの表面に酸素プラズマを照射する処理を行う。この結果、第１基板８００ａの表面には、酸素イオンが照射される。このような図７の処理にともなって基板表面が雰囲気中の水成分などと反応して、第１基板８００ａの表面に、水酸基（ＯＨ基）が生じると考えられる。
【００４５】
次に、図７の処理に連続して、図８に示されるように、第１基板８００ａの表面にラジカルを照射する処理を行う（第２の照射段階）。具体的には、第１基板８００ａの表面に窒素ラジカルを照射する処理を行う。なお、図７に示される第１の照射段階と同時に図８に示される第２の照射段階を行うこともでき、第１の照射段階が完了した後に、第２の照射段階を行うこともできる。なお、ラジカルの照射は、プラズマの照射との場合と異なり、電気的に中性であり加速されない粒子ビームの照射であるので、基板表面の損傷が小さい。
【００４６】
次に、図９に示されるように、第１基板８００ａおよび第２基板８００ｂの表面を重ね合わせ、必要に応じて加重をかける。この結果、第１基板８００ａと第２基板８００ｂとを接合することができる。
【００４７】
特に、上記の基板接合装置１０を用いることによって、図７に示されるプラズマ照射の処理と、図８に示されるラジカル照射の処理とを一台の装置で連続的に実行することができる。また、照射段階において、第１基板８００ａの表面と、第２基板８００ｂの表面とが対向した状態で配置されるので、第１基板８００ａの表面と第２基板８００ｂの表面とを重ね合わせる際に、基板を１８０度反転させる操作が不要となる。
【００４８】
なお、酸素プラズマの照射と窒素ラジカルの照射とを併用することによって、強固な基板接合が実現される機構の詳細は不明であるが、ガス種として酸素と窒素を併用する効果と、プラズマとラジカルを併用する効果とに起因するものと考えられる。ガス種として酸素と窒素を併用することによって基板接合の強度が高まるのは、基板表面に酸窒化物が形成されることに関係している可能性がある。また、プラズマとラジカルを併用することによって基板接合の強度が高まるのは、加速粒子を含んでおり基板表面への影響が強いプラズマ照射と、基板表面へのダメージが少ないラジカル照射との作用によって、何らかの良好な表面状態が実現されることに関係している可能性がある。
【００４９】
＜第２の実施の形態＞
第１の実施の形態では、第１基板８００ａ、第１電極１１０、第２電極１２０、および第２基板８００ｂをこの並び順で配置して、第１基板８００ａと第２基板８００ｂとに同時にプラズマ照射する場合を示した。高効率なプロセスの実現の観点からは、第１の実施の形態に示した処理が望ましいが、本発明は、この場合に限られるものではない。
【００５０】
第２の実施の形態は、各基板別に、プラズマ照射およびラジカル照射を行う場合を示している。なお、第１の実施の形態と同様の部材には、同一の部材番号を付して説明する。また、原料ガスの供給および接合の処理は、第１の実施の形態の場合と同様であるので、詳しい説明を省略する。
【００５１】
図１０は、本実施の形態の基板接合装置の照射機構の構成を模式的に示す図である。図１０は、第１基板８００ａにプラズマ照射およびラジカル照射を行う場合を示しているが、第２基板８００ｂを処理する場合も同様である。図１０に示されるように、チャンバ１００内には、第１基板８００ａ、開口１１１を有する第１電極１１０、および第２電極１２０がこの並び順で対対向して配置される。なお、本実施の形態では、第２電極は、開口を有している必要がない。
【００５２】
プラズマ照射の段階では、第１電極１１０を接地するとともに第１基板８００ａ（より正確には、基板側電極）に高周波電圧を加えて、第１電極１１０と第１基板８００ａとの間の空間で酸素プラズマを発生させ、この酸素プラズマを第１基板８００ａの表面に照射する。一方、ラジカル照射の段階では、第１電極１１０を接地するとともに第２電極に高周波電圧を加えて、第１電極１１０と第２電極１２０との間の空間で窒素プラズマを発生させ、第１電極１１０の開口を通過した中性の窒素ラジカルを第１基板８００ａに照射させる。
【００５３】
第１基板８００ａの処理が終了すると、第２基板８００ｂについても、同様にプラズマ照射およびラジカル照射が実行される。そして、第１基板８００ａの表面と第２基板８００ｂの表面を重ね合わせて加重を与えて、接合する。このように、本実施の形態によっても、強固な基板接合を実現することができる。
【００５４】
＜第３の実施の形態＞
第１の実施の形態および第２の実施の形態では、プラズマの照射、およびラジカルの照射の際に、高周波（ＲＦ）電圧を加えることによって、酸素プラズマや窒素プラズマを発生させる場合が示された。
【００５５】
しかしながら、プラズマ発生に用いられる励起方式として、高周波（ＲＦ）のみならず、低周波、マイクロ波、ヘリコン波、表面波など種々の手法を用いてもよいことはもちろんである。
【００５６】
本実施の形態では、プラズマ照射の際には、高周波（ＲＦ）電圧を加えることによって、プラズマを発生させるが、ラジカル照射の際には、マイクロ波を加えることによって、プラズマを発生させ、このプラズマが発生している状態で、所定の開口を通過したラジカルを基板に対して照射する。なお、本実施の形態において、原料ガスの供給、および基板同士を重ね合わせて加重を加える処理は、第１の実施の形態の場合と同様である。したがって、詳しい説明を省略する。
【００５７】
図１１は、本実施の形態の基板接合装置の照射機構の構成を模式的に示す図である。図１１に示されているチャンバ１００内には、第１基板８００ａ、複数の開口が設けられた導電体プレートである第１電極１１０、および誘電体プレート４１０がこの並び順で配置されている。誘電体プレート４１０には、マイクロ波導波管４２０がスロットアンテナ部４３０を介して接続されている。マイクロ波導波管４２０は、たとえば、２．４５ＧＨｚ程度の周波数をもったマイクロ波をスロットアンテナ部４３０を介して誘電体プレート４１０に伝える役目を担う。そして、この誘電体プレート４２０に伝えられたマイクロ波によって、プラズマが発生する。
【００５８】
本実施の形態の基板接合装置によれば、以下のような処理が行われる。
【００５９】
プラズマ照射の段階では、第２の実施の形態の場合と同様に、第１電極１１０を接地するとともに第１基板８００ａ（画謡的には、基板側電極）に高周波電圧を加えて、第１電極１１０と第１基板８００ａとの間の空間で酸素プラズマを発生させ、この酸素プラズマを第１基板８００ａの表面に照射する（第１の実施形態と同様であるので不図示、）。たとえば、高周波電圧として、周波数１３ＭＨｚ、２００Ｖの電圧が用いられる。
【００６０】
一方、ラジカル照射の段階では、第１電極１１０を接地するとともに、マイクロ波導波管４２０によって、マイクロ波を誘電体プレート４１０に伝える。この結果、第１電極１１０と誘電体プレート４２０との間の空間で窒素プラズマを発生させる。そして、第１電極１１０の開口を通過した窒素ラジカルを第１基板８００ａに照射させる（図１１参照）。
【００６１】
本実施の形態によっても、酸素プラズマの照射に後続して、窒素ラジカルを照射することができ、これらの照射がなされた第１基板８００ａの表面と第２基板８００ｂの表面とを重ね合わせて密着させることによって、基板同士を強固に接合することができる。
【００６２】
＜第４の実施の形態＞
上記の第１の実施の形態では、第１電極１１０および第２電極１２０を用いて、１台の装置で、酸素プラズマの照射および窒素ラジカルの照射をともに実行する場合を説明した。本実施の形態では、１台の装置において、酸素プラズマの照射および窒素ラジカルの照射のみならず、さらにアルゴン原子ビームのような不活性ガス中性原子ビームをも照射する場合を説明する。
【００６３】
図１２は、本実施の形態の基板接合装置の照射機構の構成を模式的に示す図である。図１２に示されるチャンバ１００内には、第１基板８００ａ、第１電極１１０、第２電極１２０、および第２基板８００ｂが、この並び順で対向して配置される。また、第１電極１２０および第２電極には、それぞれ複数の開口１１１、１２１が設けられている。また、第１基板８００ａおよび第２基板８００ｂを保持するための第１支持部１３０および第２支持部１４０は、それぞれ第１基板８００ａ、第２基板８００ｂに電圧を加えるための第１基板側電極および第２基板側電極として機能する。これらの点は、第１の実施の形態の場合と同様である。
【００６４】
本実施の形態に特徴的な構成として、チャンバ１００内には、筒状部材５１０が用意されており、筒状部材５１０の両端を塞ぐように第１電極１１０および第２電極１２０が設けられている。なお、筒状部材５１０は、金属などの導電性物質で構成されている。ここで、筒状部材５１０と第１電極１１０の間、および筒状部材５１０と第２電極１２０の間は、それぞれ絶縁部材５２０を介して取り付けられている。したがって、筒状部材５１０、第１電極１１０、および第２電極１２０の間は、電気的には分離されている。
【００６５】
また、第１電極１１０と第２電極１２０との間の空間には、たとえば、第１電極１１０および第２電極１２０に平行に伸延した一対の棒状の内部電極５３０が設けられている。より具体的には、内部電極５３０は、第１電極１１０、第２電極１２０、および筒状部材５１０で閉じられた空間内に設けられている。また、上記のガス配管１５０に加えて、上記の空間内にガスを導入するための第２ガス配管５４０が設けられていてもよい。
【００６６】
そして、基板接合装置１０は、第１基板８００ａおよび第２基板８００ｂのそれぞれに対して、たとえば１３ＭＨｚ程度の高周波（ＲＦ）電圧を加えるための電源２１０を有している。また、基板接合装置１０は、さらに一対の内部電極５３０に直流電圧を加えるための直流電源５５０を有している。
【００６７】
また、本実施の形態の制御部３００は、第１電極１１０、第２電極１２０、第１基板８００ａ、第２基板８００ｂへの電圧の印加および接地（グランド）の状態を制御するのみならず、上記の内部電極５３０への電圧の印加および筒状部材５１０の接地についても制御する。
【００６８】
この制御部３００による制御によって、第１電極１１０、第２電極１２０、第１基板８００ａ、第２基板８００ｂ、内部電極５３０、および筒状部材５１０への電圧の印加の状態や接地の状態が切替えられる。そして、この制御部３００によって、プラズマ照射処理とラジカル照射処理とが切替えられるのみならず、さらに不活性ガス中性原子ビームの照射処理に切替えることも可能となる。すなわち、本実施の形態の装置は、一台で、プラズマ照射処理、ラジカル照射処理、および中性原子ビームの照射処理の三種類の照射処理を実現することができる。なお、中性原子ビームの照射処理は、酸素プラズマ照射処理および窒素ラジカル照射処理の前に、基板表面の清浄化のために行うことができる。以下に、制御部３００の制御内容について説明する。なお、本実施の形態では、アルゴン中性原子ビームを照射する場合を例にとって説明する。
【００６９】
（中性原子ビームの照射処理）
図１３は、中性原子ビームを照射する場合の照射機構の状態を模式的に示す図である。中性原子ビームを照射する場合には、制御部３００は、上記の内部電極５３０に直流電圧を加えるとともに、第１電極１１０、第２電極１２０、および筒状部材５１０を接地するように制御する。
【００７０】
第２ガス配管を通じてアルゴンガスが供給されている状態で、内部電極５３０に直流電圧を加えることによって、アルゴンガスがプラズマ状態となり、アルゴンイオンが発生する。そして、発生したアルゴンイオンが上記直流電圧に基づく電界によって、第１電極１１０および第２電極１２０へ進み、中性化されて、アルゴン中性原子ビームが発生する。そして、発生したアルゴン中性原子ビームが、第１電極１１０および第２電極１２０に夫々設けられた開口１１１および１１２を通過して、第１基板８００ａおよび第２基板８００ｂに照射される。
【００７１】
（プラズマを照射する処理およびラジカルを照射する処理）
プラズマを照射する処理およびラジカルを照射する処理は、基本的に第１の実施形態の場合と同様である。この場合、第１電極１１０および第２電極１２０と筒状部材５１０とが電気的に絶縁されているので、筒状部材５１０を介して第１電極１１０と第２電極１２０とが短絡してしまうようなおそれはない。
【００７２】
次に、以上のように構成される基板接合装置１０を用いた基板接合方法を説明する。まず、一対の内部電極５３０に直流電圧を印加するとともに、第１電極１１０、第２電極１２０、および筒状部材５１０を接地する。この結果、内部電極５３０は、接地された金属部材で覆われた状態となる。直流電圧によってアルゴンガスはプラズマ状態となり、最終的にアルゴン中性原子ビームが第１基板８００ａ、８００ｂに照射される。この結果、第１基板８００ａ、８００ｂの表面が清浄化される。
【００７３】
次に、第１の実施の形態で示した処理と同様に、第１電極１１０、第２電極１２０、第１基板８００ａ、および第２基板８００ｂへの電圧の印加の状態および接地の状態を切替えることによって、酸素プラズマおよび窒素ラジカルが連続して照射される。そして、最終的に、第１基板８００ａおよび第２基板８００ｂの表面を重ね合わせ、必要に応じて加重をかける。この結果、第１基板８００ａと第２基板８００ｂとを接合することができる。
【００７４】
本実施の形態によれば、酸素プラズマおよび窒素ラジカルの照射に用いられる第１電極１１０および第２電極１２０を、中性原子ビーム発生機構の一部として兼用することができる。したがって、基板８００ａ,８００ｂの清浄化用の中性原子ビーム発生源を別途取り付けること必要がなくなる。
【００７５】
＜第５の実施の形態＞
第１の実施の形態では、第１電極、第２電極、第１基板８００ａ、および第２基板８００ｂへの電圧の印加の状態および接地の状態を切替えることによって、複数種類の粒子ビームを照射する場合が示された。
【００７６】
本実施の形態では、第１電極および第２電極に代えて、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発生用のコイルを用いる場合を説明する。
【００７７】
図１４は、本実施の形態の基板接合装置の照射機構の構成を模式的に示す図である。図１４に示されるチャンバ１００内には、第１基板８００ａ、コイル６１０、第２基板８００ｂが、この並び順で対向して配置される。なお、第１支持部１３０、第２支持部１４０、およびガス配管１５０などの構成は、第１の実施の形態の場合と同様であるので、詳しい説明は省略する。
【００７８】
コイル６１０は、第１基板８００ａおよび第２基板８００ｂの平行面に沿って巻回されたものである。換言すれば、コイル６１０の巻回軸は、第１基板８００ａおよび第２基板８００ｂに垂直となる。このようなコイル６１０は、通常、柱状コイルと呼ばれるものであり、電電線を数ターン程度、あるいはそれ以上にわたって巻回して構成されている。コイル６１０は、高周波誘導磁界を発生させるために用いられる。コイル６１０は、第１基板８００ａと第２基板８００ｂとの中間点近傍に配置される。
【００７９】
なお、コイル６１０の径は、第１基板８００ａおよび第２基板８００ｂの径よりも大きく構成されることが望ましい。換言すれば、図１４に矢印で示したように、第１基板８００ａおよび第２基板８００ｂがコイル６１０に触れることなく、リング状のコイル６１０を通過できるようにコイル６１０の径が構成されていることが望ましい。
【００８０】
基板接合装置１０は、第１基板８００ａおよび第２基板８００ｂのそれぞれに、たとえば、１３ＭＨｚ程度の高周波（ＲＦ）電圧を加えるための電源２１０と、コイル６１０に、たとえば２ＭＨｚ程度の高周波電圧を加えるためのコイル用電源６２０とを有する。しかしながら、これらの電源２１０およびコイル用電源６２０に代えて、他の周波数の電圧を加えるための電源を採用することもできる。
【００８１】
基板接合装置１０は、第１基板８００ａ、第２基板８００ｂ、およびコイル６１０への電圧の印加および接地の状態を制御するための制御部３００を有している。この制御部３００による制御によって、第１基板８００ａおよび第２基板８００ｂへの電圧の印加および接地の状態が切替えられる。そして、この制御部３００によって、第１基板８００ａおよび第２基板８００ｂの表面へＲＦプラズマを照射する処理と、第１基板８００ａおよび第２基板８００ｂの表面へ誘導結合プラズマから発生したイオンおよび／またはラジカルを照射する処理とが適宜切替えられる。以下に、制御部３００の制御内容について説明する。
【００８２】
（ＲＦプラズマを照射する処理）
図１５は、ＲＦプラズマを照射する場合の基板接合装置１０の状態を模式的に示す図である。ＲＦプラズマを照射する場合は、制御部３００は、上記のコイル６１０に高周波電圧を加えるとともに、第１基板８００ａおよび第２基板８００ｂに電圧を加えるように制御する。
【００８３】
コイル６１０近傍では、後述のように誘導結合プラズマが発生し、自己バイアスによって、コイル６１０と第１電極８００ａとの間、およびコイル６１０と第２電極８００ｂとの間に、それぞれ電位差が生じる。この結果、コイル６１０と第１基板８００ａとの間の空間、およびコイル６１０と第２基板８００ｂとの間の空間でそれぞれＲＦプラズマが発生する。特に、ＲＦプラズマは、第１基板８００ａおよび第２基板８００ｂの近傍で発生する。そして、発生したＲＦプラズマが第１基板８００ａおよび第２基板８００ｂの表面に照射される。好適には、酸素ガスを供給しつつ、以上の処理を行うことによって、コイル６１０と第１基板８００ａとの間の空間、およびコイル６１０と第２基板８００ｂとの間の空間で酸素プラズマが発生し、酸素プラズマが第１基板８００ａおよび第２基板８００ｂの表面に照射される。
【００８４】
（誘導結合プラズマから発生したラジカルおよび／またはイオンを照射する処理）
図１６は、誘導結合プラズマから発生したラジカルおよび／またはイオンを照射する場合の照射機構の状態を模式的に示す図である。
【００８５】
誘導結合プラズマから発生したラジカルおよび／またはイオンを照射する場合には、制御部３００は、第１基板８００ａおよび第２基板８００ｂを接地するとともに、高周波電圧をコイル６１０に加えるように制御する。
【００８６】
コイル６１０に高周波電圧を加えることによって高周波誘導磁界が発生する。そして、この高周波誘導磁界により生じる誘導電界によって電子が加速され、これによってコイル６１０の近傍でプラズマ（誘導結合プラズマ）が発生する。そして、この誘導結合プラズマから発生したイオンおよび／またはラジカルなどが、拡散機構などによって、第１基板８００ａおよび第２基板８００ｂの表面に照射される。好適には、窒素を供給しつつ、以上の処理を行うことによって、コイル６１０の近傍で窒素プラズマが発生し、この窒素プラズマから発生した窒素イオンおよび／または窒素ラジカルが第１基板８００ａおよび第２基板８００ｂの表面に照射される。
【００８７】
なお、酸素プラズマおよび窒素ラジカルの照射が終了した第１基板８００ａおよび第２基板８００ｂの各表面を重ね合わせて、第１基板８００ａおよび第２基板８００ｂが接合される。この際に、第１基板８００ａおよび第２基板８００ｂを第１支持部１３０および第２支持部１４０に保持したまま、第１支持部１３０および第２支持部１４０を上下方向に移動して、第１基板８００ａおよび第２基板８００ｂを接触させて接合することができる。この場合、コイル６１０の径が、第１基板８００ａおよび第２基板８００ｂの径よりも大きいので、第１基板８００ａおよび第２基板８００ｂは、コイル６１０内を通過して移動することができる。したがって、第１基板８００ａおよび第２基板８００ｂと、コイル６１０とが干渉することなく、第１基板８００ａおよび第２基板８００ｂを接合することもできる。
【００８８】
以上のように第１〜第５の実施の形態を説明したが、次に、本発明の作用効果を明らかにするために実際に実験を行った結果を実施例として示す。
【００８９】
＜実施例＞
本実施例は、上記の第３の実施の形態で示された装置（図１１参照）を用いて行われた。図１７は、本実施例における引張り試験の結果を示す図であり、図１８は、基板接合の条件を示す。基板接合の条件としては、図１８に示されるとおり、酸素の圧力は３０（Ｐａ）とし、窒素の圧力は１００（Ｐａ）とした。ＲＦ電圧としては、周波数１３．４ＭＨｚで２００Ｖの電圧を用いた。また、マイクロ波の出力は２０００Ｗとした。プラズマ照射およびラジカル照射の処理時間は、各々６０秒とした。
【００９０】
図１７には、本実施例のほかに、比較例も示した。具体的には、（１）酸素ラジカル照射のみの場合、（２）窒素ラジカル照射のみの場合、（３）酸素プラズマ照射のみの場合、（４）窒素プラズマ照射のみの場合、（５）アルゴンイオンビーム照射のみの場合、（６）窒素プラズマ照射の後に酸素ラジカル照射の場合、（７）窒素プラズマ照射の後に酸素プラズマ照射の場合、（８）酸素ラジカル照射の後に窒素ラジカル照射の場合、（９）酸素プラズマ照射の後に窒素プラズマ照射の場合（「参考実施例１」とする）、（１０）酸素プラズマ照射の後に窒素ラジカル照射の場合（「最良の実施例」とする）、（１１）酸素と窒素を混合してプラズマ照射した場合（「参考実施例２」とする）、（１２）酸素と窒素を混合してラジカル照射した場合が示されている。
【００９１】
なお、図１７中において「接着剤限界」という記載は、接合した基板同士が剥離する前に引張り試験器と基板とを結合する接着材部分が解離した場合を示し、基板同士が強固に接合されている場合に生じる。また、図１７中、「×」と記入されている部分は、接合できなかった場合を示している。
【００９２】
図１７に示されるように、（１０）酸素プラズマ照射の後に窒素ラジカル照射した場合（「最良の実施例」の場合）は、基板同士が最も強固に接合されており、１８．９ＭＰａおよび２０ＭＰａの強さ以上で引っ張った場合であっても、基板同士の剥離は生じない。
【００９３】
また、（９）酸素プラズマ照射の後に窒素プラズマ照射の場合（「参考実施例１」の場合）、および（１１）酸素と窒素を混合してプラズマ照射の場合（「参考実施例２」の場合）、上記の最良の実施例の場合と比べて劣るものの、基板同士が比較的強固に接合されることがわかった。
【００９４】
一方、酸素プラズマまたは窒素プラズマを単独で照射した場合や、酸素ラジカルまたは窒素ラジカルを単独で照射した場合には、接合されなかった。また、窒素プラズマや窒素ラジカルの照射を酸素プラズマや酸素ラジカルの照射に先がけて行った場合にも、強固な接合は得られなかった。
【００９５】
以上の結果から、酸素プラズマの照射段階と同時または後続して、窒素ラジカルまたは窒素プラズマを照射した後、基板同士を重ね合わせることによって、比較的強固な基板接合が実現できることが明らかとなった。ここで「同時」に照射する場合には、酸素と窒素を混合してプラズマ照射などを実行する場合（上記の参考実施例２の場合）が含まれる。
【００９６】
以上のように、プラズマ照射と同時または後続してラジカル照射を行うことによって、他の場合と比べて、強固な基板接合が実現できることが明らかとなった。特に、酸素プラズマ照射段階が終了した後に連続して窒素ラジカル照射段階を実行した場合に、最も優れた接合が得られることが明らかとなった。
【００９７】
以上の説明によれば、酸素粒子ビームの照射段階と同時または後続して、窒素粒子ビームを照射した後、基板同士を重ね合わせることによって基板同士を接合するといった新規な基板接合技術が示された。別の観点によれば、プラズマ照射と同時または後続してラジカル照射を行い、基板同士を重ね合わせることによって基板同士を接合するといった新規な基板接合技術が示されたともいえる。そして、特に、効果的な基板接合技術として、酸素プラズマの照射段階が終了した後に連続して、窒素ラジカルを照射して、基板同士を重ね合わせる基板接合技術が示された。
【００９８】
また、基板にプラズマおよびラジカルを照射するために第１〜第５の実施の形態で使用された構成は、それ自体が新規な照射装置および照射方法として、基板接合分野に限られずに広く利用が期待される。特に、第１電極、第２電極、および基板への電圧の印加および接地の状態を制御するだけで、同一の装置でプラズマ照射とラジカル照射の双方を簡便に実現できることから、有用性が高い。
【００９９】
以上のように、本発明の好適な実施の形態について説明したが、当業者によって種々の省略、追加、および変更が可能であることはもちろんである。
【０１００】
たとえば、上記の実施の形態では、基板を接合する処理を、室温、大気中で実行する場合を示したが、本発明はこの場合に限られない。たとえば、基板を接合する処理を。真空中で実行することもできる。実験によれば、シリコン基板同士の接合を、真空中で実行した場合（１００℃、７時間）、２７．３ＭＰａ以上の強さで引っ張った場合でも、基板同士の剥離は生じず、強固な接合が得られた。
【０１０１】
また、上記の実施の形態では、基板としてシリコン基板を用いたが、他の種類の基板の接合にも、本発明を利用できることはもちろんである。たとえば、実験によれば、シリコン基板の表面に５００ｎｍの厚さの熱酸化膜（ＳｉＯ2）を形成した基板を接合した場合にも、強固な接合が可能であるという結果が得られた。具体的には、酸素プラズマ照射の後に窒素ラジカル照射の場合には、２５．６ＭＰａ以上の強さで引っ張った場合でも、基板同士の剥離は起こらないという結果が得られた（接着材の解離時点まで基板同士の剥離は起こらなかった）。また、酸素と窒素を混合したプラズマ照射の場合には、１３．５ＭＰａ、および７．４５ＭＰａで基板表面の剥離が起こったものの、比較的強固な接合が得られた。
【０１０２】
以上のように、本実施の形態について、好適な実施の形態を説明したが、本発明には、添付した特許請求の範囲に記載した形態に加えて、以下のような形態が含まれる。
【０１０３】
[付記１]  前記第１の照射段階は、酸素プラズマを照射する段階であることを特徴とする請求項１に記載の基板接合方法。
【０１０４】
[付記２]  前記第２の照射段階は、窒素ラジカルまたは窒素プラズマを照射する段階であることを特徴とする請求項１または付記１に記載の基板接合方法。
【０１０５】
[付記３]  前記第２の照射段階は、窒素ラジカルを照射する段階であることを特徴とする付記２に記載の基板接合方法。
【０１０６】
[付記４]  さらに、第１の照射段階の前に、不活性ガス中性原子ビームを照射する段階を有することを特徴とする請求項１に記載の基板接合方法。
【０１０７】
[付記５]  前記第１の照射段階、第２の照射段階、および接合段階は、真空中で実行されることを特徴とする基板接合方法。
【０１０８】
[付記６]  前記第１の照射段階と第２の照射段階が、同時に行われることを特徴とする請求項１に記載の基板接合方法。
【０１０９】
[付記７]  前記第１の照射段階が終了した後に連続して、第２の照射段階が行われることを特徴とする請求項１に記載の基板接合方法。
【０１１０】
[付記８]  第１基板、開口を有する第１電極、開口を有する第２電極、および第２基板をこの並び順で対向して配置する段階を有し、前記第１の段階では、前記第１電極および前記第２電極を接地するとともに前記第１基板および前記第２基板に高周波電圧を加えて、当該第１電極と当該第１基板との間の空間、および当該第２電極と当該第２基板との間の空間で酸素プラズマを発生させ、当該酸素プラズマを第１基板および第２基板の表面に同時に照射し、前記第２の照射段階では、前記第１電極を接地するとともに前記第２電極に高周波電圧を加えて、当該第１電極と当該第２電極との間の空間で窒素プラズマを発生させ、前記第１電極の前記開口を通過した窒素ラジカルを第１基板の表面に照射する一方、前記第２基板を接地するとともに前記第１電極に高周波電圧を加えて、当該第１電極と当該第２電極との間の空間で窒素プラズマを発生させ、前記第２電極の前記開口を通過した窒素ラジカルを第２基板の表面に照射することを特徴とする請求項１に記載の基板接合方法。
【０１１１】
[付記９]  第１基板、コイル、第２基板をこの並び順で対向して配置する段階を有し、前記第１の段階では、前記第１基板、前記第２基板、および前記コイルのそれぞれに高周波電圧を加えて、前記第１基板と前記コイルとの間の空間、および前記第２基板と前記コイルの間の空間で酸素プラズマを発生させ、当該酸素プラズマを第１基板および第２基板の表面に照射し、前記第２の照射段階では、前記第１基板および前記第２基板を接地するとともに、前記コイルに高周波電圧を加えて、コイル近傍で窒素をガス種として誘導結合プラズマを発生させ、当該誘導結合プラズマから発生した窒素イオンおよび／または窒素ラジカルを第１基板および第２基板の表面に照射することを特徴とする請求項１に記載の基板接合方法。
【０１１２】
[付記１０]  前記第１の照射手段は、酸素プラズマを照射することを特徴とする請求項７に記載の基板接合装置。
【０１１３】
[付記１１]  前記第２の照射手段は、窒素ラジカルまたは窒素プラズマを照射することを特徴とする請求項７に記載の基板接合装置。
【０１１４】
[付記１２]  前記第２の照射手段は、窒素ラジカルを照射することを特徴とする請求項付記１１に記載の基板接合装置。
【０１１５】
[付記１３]  複数の基板同士を接合する基板接合装置であって、基板、開口を有する第１電極、第２電極がこの並び順で対向して配置されるチャンバと、酸素プラズマおよび窒素ラジカルの原料ガスを前記チャンバ内に供給する供給手段と、酸素プラズマを照射する場合には、前記第１電極と前記基板との間の空間で酸素プラズマを発生させて当該酸素プラズマを基板の表面に照射させるために、前記第１電極を接地するとともに前記基板に高周波電圧を加えるように制御し、窒素ラジカルを照射する場合には、前記第１電極と前記第２電極との間の空間で窒素プラズマを発生させ、前記第１電極の前記開口を通過した窒素ラジカルを基板の表面に照射させるために、前記第１電極を接地するとともに前記第２電極に高周波電圧を加えるように制御する制御手段と、前記酸素プラズマおよび窒素ラジカルが照射された複数の基板の表面を重ね合わせて接合する接合手段と、を有することを特徴とする基板接合装置。
【０１１６】
[付記１４]  複数の基板同士を接合する基板接合装置であって、第１基板、開口を有する第１電極、開口を有する第２電極、および第２基板がこの並び順で対向して配置されるチャンバと、酸素プラズマおよび窒素ラジカルの原料ガスを前記チャンバ内に供給する供給手段と、酸素プラズマを照射する場合には、前記第１電極と前記第１基板との間の空間、および前記第２電極と前記第２基板との間の空間で酸素プラズマを発生させて当該酸素プラズマを弟１基板および弟２基板の表面に照射させるために、前記第１電極および前記第２電極を接地するとともに前記第１基板および前記第２基板に高周波電圧を加えるように制御し、前記第１基板の表面に窒素ラジカルを照射する場合には、前記第１電極と前記第２電極との間の空間で窒素プラズマを発生させ、前記第１電極の前記開口を通過した窒素ラジカルを前記第１基板の表面に照射させるために、前記第１電極を接地するとともに前記第２電極に高周波電圧を加えるように制御し、前記第２基板の表面に窒素ラジカルを照射する場合には、前記第１電極と前記第２電極との間の空間で窒素プラズマを発生させ、前記第２電極の前記開口を通過した窒素ラジカルを前記第２基板の表面に照射させるために、前記第２電極を接地するとともに前記第１電極に高周波電圧を加えるように制御する制御手段と、酸素プラズマおよび窒素ラジカルが照射された第１基板および第２基板の表面を重ね合わせて接合する接合手段と、を有することを特徴とする基板接合装置。
【０１１７】
[付記１５]  基板にプラズマおよびラジカルを照射する照射装置であって、基板、開口を有する第１電極、および第２電極がこの並び順で対向して配置されるチャンバと、プラズマおよびラジカルの原料ガスを前記チャンバ内に供給する供給手段と、プラズマを照射する場合には、前記第１電極と前記基板との間の空間でプラズマを発生させて当該プラズマを基板に照射させるために、前記第１電極を接地するとともに前記基板に高周波電圧を加えるように制御し、ラジカルを照射する場合には、前記第１電極と前記第２電極との間の空間でプラズマを発生させ、前記第１電極の前記開口を通過したラジカルを基板に照射させるために、前記第１電極を接地するとともに前記第２電極に高周波電圧を加えるように制御する制御手段と、を有することを特徴とする照射装置。
【０１１８】
[付記１６]  基板にプラズマおよびラジカルを照射する照射装置であって、第１基板、開口を有する第１電極、開口を有する第２電極、および第２基板がこの並び順で対向して配置されるチャンバと、プラズマおよびラジカルの原料ガスを前記チャンバ内に供給する供給手段と、プラズマを照射する場合には、前記第１電極と前記第１基板との間の空間、および前記第２電極と前記第２基板との間の空間でプラズマを発生させて当該プラズマを弟１基板および弟２基板に照射させるために、前記第１電極および前記第２電極を接地するとともに前記第１基板および前記第２基板に高周波電圧を加えるように制御し、前記第１基板の表面にラジカルを照射する場合には、前記第１電極と前記第２電極との間の空間でプラズマを発生させ、前記第１電極の前記開口を通過したラジカルを前記第１基板に照射させるために、前記第１電極を接地するとともに前記第２電極に高周波電圧を加えるように制御し、前記第２基板の表面にラジカルを照射する場合には、前記第１電極と前記第２電極との間の空間でプラズマを発生させ、前記第２電極の前記開口を通過したラジカルを前記第２基板に照射させるために、前記第２電極を接地するとともに前記第１電極に高周波電圧を加えるように制御する制御手段と、を有することを特徴とする照射装置。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
プラズマ照射とラジカル照射を併用した新たな基板接合技術を提供することで、従来のプラズマアシストボンディング技術では達成が困難な水準の強固な基板接合を成し遂げることができる。したがって、半導体、セラミックス、酸化物、または金属などの各基板の接合に広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】第１の実施形態の基板接合装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の基板接合装置における照射機構の構成を模式的に示す図である。
【図３】プラズマを照射する場合における図２の照射機構の状態を模式的に示す図である。
【図４】ラジカルを第１基板に照射する場合における図２の照射機構の状態を模式的に示す図である。
【図５】ラジカルを第２基板に照射する場合における図２の照射機構の状態を模式的に示す図である。
【図６】図１の基板接合装置を用いた基板接合方法を示す模式図である。
【図７】図６に後続する模式図である。
【図８】図７に後続する模式図である。
【図９】図８に後続する模式図である。
【図１０】第２の実施形態の基板接合装置における照射機構の構成を模式的に示す図である。
【図１１】第３の実施形態の基板接合装置における照射機構の構成を模式的に示す図である。
【図１２】第４の実施形態の基板接合装置における照射機構の構成を模式的に示す図である。
【図１３】中性原子ビームを照射する場合における図１２の照射機構の状態を模式的に示す図である。
【図１４】第５の実施形態の基板接合装置における照射機構の構成を模式的に示す図である。
【図１５】ＲＦプラズマを照射する場合における図１４の照射機構の状態を模式的に示す図である。
【図１６】誘導結合プラズマから発生したイオンおよび／またはラジカルを照射する場合における図１４の照射機構の状態を模式的に示す図である。
【図１７】実施例における引張り試験の結果を示す図である。
【図１８】基板接合の実験条件を示す図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１０    基板接合装置、
１００    チャンバ、
１１０、１２０    第１電極、第２電極（第１の照射手段および第２の照射手段）、
１１１、１２１    開口、
１５０    ガス配管（供給手段）、
８００ａ、８００ｂ    第１基板、第２基板。
【図１】
2005079353.tif 000003
【図２】
2005079353.tif 000004
【図３】
2005079353.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005079353.tif 000007
【図６】
2005079353.tif 000008
【図７】
2005079353.tif 000009
【図８】
2005079353.tif 000010
【図９】
2005079353.tif 000011
【図１０】
2005079353.tif 000012
【図１１】
2005079353.tif 000013
【図１２】
2005079353.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2005079353.tif 000016
【図１５】
2005079353.tif 000017
【図１６】
2005079353.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年9月9日(2003.9.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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】
2005079353.tif 000032
【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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