JP6448656B2 - 基板どうしの接合方法、基板接合装置 - Google Patents

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    • H01L2224/8001—Cleaning the bonding area, e.g. oxide removal step, desmearing
    • H01L2224/80012—Mechanical cleaning, e.g. abrasion using hydro blasting, brushes, ultrasonic cleaning, dry ice blasting, gas-flow
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    • H01L2224/80894—Direct bonding, i.e. joining surfaces by means of intermolecular attracting interactions at their interfaces, e.g. covalent bonds, van der Waals forces
    • H01L2224/80896—Direct bonding, i.e. joining surfaces by means of intermolecular attracting interactions at their interfaces, e.g. covalent bonds, van der Waals forces between electrically insulating surfaces, e.g. oxide or nitride layers
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    • H01L2224/80001—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected by connecting a bonding area directly to another bonding area, i.e. connectorless bonding, e.g. bumpless bonding
    • H01L2224/80905—Combinations of bonding methods provided for in at least two different groups from H01L2224/808 - H01L2224/80904
    • H01L2224/80907—Intermediate bonding, i.e. intermediate bonding step for temporarily bonding the semiconductor or solid-state body, followed by at least a further bonding step
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    • H01L2224/80908—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected by connecting a bonding area directly to another bonding area, i.e. connectorless bonding, e.g. bumpless bonding involving monitoring, e.g. feedback loop
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Description

本発明は、基板どうしの接合方法、基板接合装置に関する。
エレクトロニクスの分野において、電子部品などと基板との接合、電子回路や電子配線が設けられた基板どうしの接合のための実装技術が開発されている。このような実装技術により接合される被接合物は、その接合面に、電子回路などに電気的に接続された電極を有している。この電極どうしが接合されることで、被接合物間の電気的接続が確立される。
電子機器は、常に小型化及び軽量化が要求されている。これにともない、電子回路などの回路パターンの高密度化及び微細化が進んでいる。これにより、互いに接合される被接合物どうしの位置決め精度を向上する要求が高まってきている。
この要求に応えるために、被接合物どうしを接触させた後、両被接合物の位置ずれを測定し、位置ずれを補正して前記両被接合物の位置合わせを行った後、被接合物どうしを接合する接合方法が開示されている。
ところで、被接合物として平板状のウエハどうしを接合する場合、ウエハは、チップなどに比較すると接合面の面積が大きい。このため、平板状のウエハどうしの平坦な接合面どうしを突き合わせて接合すると、接合面の間に空気が入り込み、ボイドが生じて製品不良となってしまうことがある。
そこで、ウエハどうしの位置合わせを行った後、ウエハの中央部を、接合対象となる相手側ウエハに向けて押圧して撓ませて接合を行う手法が用いられている。この手法では、ウエハの外周部を保持した状態で中央部を押圧して、ウエハの接合面を、中央部が相手側ウエハに向けて凸となるよう撓ませることによって、相手側ウエハに突き当てる。すると、撓ませたウエハは、凸となった中央部が相手側ウエハの接合面に突き当たる。その後、撓ませたウエハを解放する。すると、撓んでいたウエハは、元の平板状に復元し、相手側ウエハと接合面の全面で接合される。
このとき、撓んでいたウエハは、元の平板状に復元する過程で、凸となった中央部から外周側に向けて順次相手側ウエハに接触していくので、ウエハどうしの間の空気が外周側に押し出され、これによってウエハどうしの接合面の間に空気が入るのを防止している。
しかしながら、上記したようにウエハどうしの位置合わせを行った後、ウエハの中央部を、接合対象となる相手側ウエハに向けて押圧して撓ませる間や、撓ませたウエハを解放してウエハが元の平板状に復元する間に、ウエハの位置ずれが生じてしまうことがある。
そこでなされた本発明の目的は、基板どうしを接合する際に、基板どうしの間でのボイドの発生を防ぐとともに、高い位置精度で接合することのできる基板どうしの接合方法、基板接合装置を提供することである。
本発明によれば、第一の基板と第二の基板とを接合する方法であって、前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれの接合面の表面に水又はＯＨ含有物質を付着させる親水化処理を行う工程と、前記第一の基板と前記第二の基板とを、前記接合面どうしを対向させて配置するとともに、前記第一の基板を、前記接合面の外周部に対して中央部が前記第二の基板側に突出するように撓ませる工程と、前記第二の基板を、前記接合面の外周部に対して中央部が前記第一の基板側に突出するように撓ませる工程と、前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを、前記中央部どうしで突き合わせる第１突き合わせ工程と、前記中央部どうしを、非接合状態を維持する圧力で突き合わせた状態で、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮め、前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で突き合わせる第２突き合わせ工程と、を備え、前記第２突き合わせ工程では、前記第一の基板の中央部と前記第二の基板の中央部の各底面からの距離を保った状態で、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮め、前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で突き合わせて接合することを特徴とする基板どうしの接合方法が提供される。
本発明の一態様によれば、上記の接合方法において、前記第一の基板及び前記第二の基板の少なくとも一方又は双方の少なくとも外周部のみを保持する。
本発明の一態様によれば、上記の接合方法において、前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で突き合わせる突き合わせ工程の前に、前記第一の基板と前記第二の基板との位置合わせを行う工程をさらに備える。
本発明の一態様によれば、上記の接合方法において、前記第一の基板と前記第二の基板との位置合わせを行う工程は、前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを、前記中央部どうしで突き合わせた状態で、前記第一の基板と前記第二の基板との位置ズレ量を測定し、測定された前記位置ズレ量が許容誤差範囲を超えている場合には、前記第一の基板と前記第二の基板との位置ズレ量が小さくなるように前記第一の基板と前記第二の基板との相対位置を調整し、前記位置ズレ量が許容誤差範囲内に収まるまで、前記第一の基板と前記第二の基板との前記位置ズレ量の測定と、前記第一の基板と前記第二の基板との相対位置の調整とを繰り返す。
本発明の一態様によれば、上記の接合方法において、前記第一の基板と前記第二の基板との位置ズレ量を測定する工程は、前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを、前記中央部どうしが非接合状態を維持する圧力又は時間で突き合わせた状態で行う。
本発明の一態様によれば、上記の接合方法において、前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で突き合わせる突き合わせ工程では、前記第一の基板及び前記第二の基板の少なくとも一方又は双方を平板状として、対向する基板の前記接合面に突き合わせる。
本発明の一態様によれば、上記の接合方法において、前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で突き合わせる突き合わせ工程の後に、さらに接合工程を備え、接合工程では、前記第一の基板と前記第二の基板とを加圧して接合する。
本発明の一態様によれば、上記の接合方法において、前記突き合わせ工程では、前記第一の基板を保持する第一基板保持部と前記第二の基板を保持する第二基板保持部とを互いに近づけることにより、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮める。
本発明の一態様によれば、上記の接合方法において、前記接合工程では、前記第一の基板と前記第二の基板とを加熱して接合する。
本発明の一態様によれば、上記の接合方法において、前記親水化処理で前記接合面に水又はＯＨ含有物質を付着させるに先立ち、運動エネルギーを有した粒子を、前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれの接合面の表面に衝突させる表面活性化処理を行う。
本発明の一態様によれば、上記の接合方法において、前記親水化処理で前記接合面に水又はＯＨ含有物質を付着させるに先立ち、プラズマ処理又は高速原子ビーム源、イオンビーム源の照射により、前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれの接合面の表面活性化処理を行う。
本発明の一態様によれば、上記の接合方法において、前記親水化処理は、気体状の水を、前記接合面に付着させて行う。
本発明の一態様によれば、上記の接合方法において、前記親水化処理は、真空中で行われ、大気に暴露することなく前記接合面に水又はＯＨ含有物質を付着させる。
本発明の一態様によれば、上記の接合方法において、前記第一の基板と前記第二の基板との位置合わせを行う工程の前に、前記第二の基板を、前記接合面の外周部に対して中央部が前記第一の基板側に突出するように撓ませる工程をさらに備える。
本発明の一態様によれば、上記の接合方法において、撓ませた前記第一の基板を解放するに先立ち、前記第一の基板および前記第二の基板の周囲の雰囲気を真空引きする工程をさらに備える。
本発明によれば、第一の基板と第二の基板とを接合する方法であって、前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれの接合面の表面に水又はＯＨ含有物質を付着させる親水化処理を行う工程と、前記第一の基板と前記第二の基板とを、前記接合面どうしを対向させて配置するとともに、前記第一の基板を、前記接合面の外周部に対して中央部が前記第二の基板側に突出するように撓ませる工程と、前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを、前記中央部どうしで突き合わせる工程と、前記中央部どうしが非接合状態を維持する圧力で突き合わせた状態で、前記第一の基板を保持する第一基板保持部と前記第二の基板を保持する第二基板保持部とを互いに近づけることにより、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮め、前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で突き合わせる突き合わせ工程と、を備えることを特徴とする基板どうしの接合方法が提供される。
本発明によれば、第一の基板を保持する第一基板保持部と、第二の基板の接合面を前記第一の基板の接合面に対向させた状態で前記第二の基板を保持する第二基板保持部と、前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれの接合面に水又はＯＨ含有物質を付着させる親水化処理手段と、前記第一の基板を、前記接合面の外周部に対して中央部が前記第二の基板側に突出するように撓ませる第一突出機構と、前記第二の基板を、前記接合面の外周部に対して中央部が前記第一の基板側に突出するように撓ませる第二突出機構と、制御部と、を備え、前記第一基板保持部が前記第二基板保持部よりも下方に位置し、前記制御部は、前記第一突出機構によって前記第一の基板を前記接合面の外周面に対して中央部が前記第二の基板側に突出するよう撓ませるとともに前記第二突出機構によって前記第二の基板を前記接合面の外周面に対して中央部が前記第一の基板側に突出するよう撓ませた状態で、撓ませた前記第一の基板の前記接合面を撓ませた前記第二の基板の前記接合面に突き合わせて、前記第一の基板の中央部と前記第二の基板の中央部の各底面からの距離を保ち且つ前記中央部どうしが非接合状態を維持する圧力で突き合わせた状態で、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮め、前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で突き合わせることを特徴とする基板接合装置が提供される。
本発明の一態様によれば、上記の接合装置において、前記第一突出機構と前記第二突出機構との一方が加圧制御され、他方が突出距離が数値制御されたアクチュエータである。
本発明の一態様によれば、上記の接合装置において、前記第一基板保持部又は前記第二基板保持部に、前記第一の基板を保持する第一基板保持機構及び前記第二の基板を保持する第二基板保持機構の少なくとも一方又は双方をさらに備える。
本発明の一態様によれば、上記の接合装置において、前記第一基板保持機構又は前記第二基板保持機構が、基板の外周部のみ保持する。
本発明の一態様によれば、上記の接合装置において、前記第一基板保持機構又は前記第二基板保持機構が、静電チャックである。
本発明の一態様によれば、上記の接合装置において、前記第一基板保持機構又は前記第二基板保持機構が、真空吸着方式であり、前記第一基板保持部の前記第一の基板の周辺部を保持する吸着溝と前記第一の基板の中央部を保持する吸着溝とが分離し、および／または、前記第二基板保持部の前記第二の基板の周辺部を保持する吸着溝と前記第二の基板の中央部を保持する吸着溝とが分離している。
本発明の一態様によれば、上記の接合装置において、前記第一の基板と前記第二の基板との位置合わせを行う位置合わせ部をさらに備え、前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で突き合わせて接合する前に、前記位置合わせ部によって前記第一の基板と前記第二の基板との位置合わせを行う。
本発明の一態様によれば、上記の接合装置において、前記第一基板保持部に、前記第一の基板を保持する保持面を形成し、前記第一突出機構により中央部が前記第二の基板側に突出するように撓む押圧部材をさらに備える。
本発明の一態様によれば、上記の接合装置において、前記第一の基板及び前記第二の基板の周囲の雰囲気を真空引きするチャンバをさらに備える。
本発明の一態様によれば、上記の接合装置において、前記位置合わせ部は、前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを、前記中央部どうしで突き合わせた状態で、前記第一の基板と前記第二の基板との位置ズレ量を測定し、測定された前記位置ズレ量が許容誤差範囲を超えている場合には、前記第一の基板と前記第二の基板との位置ズレ量が小さくなるように前記第一の基板と前記第二の基板との相対位置を調整し、前記位置ズレ量が許容誤差範囲内に収まるまで、前記第一の基板と前記第二の基板との前記位置ズレ量の測定と、前記第一の基板と前記第二の基板との相対位置の調整とを繰り返す。
本発明の一態様によれば、上記の接合装置において、前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で突き合わせるときに、前記第一の基板及び前記第二の基板の少なくとも一方又は双方を平板状として、対向する基板の前記接合面に突き合わせる。
また、本発明によれば、第一の基板を保持する第一基板保持部と、第二の基板の接合面を前記第一の基板の接合面に対向させた状態で前記第二の基板を保持する第二基板保持部と、前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれの接合面に水又はＯＨ含有物質を付着させる親水化処理手段と、前記第一の基板を、前記接合面の外周部に対して中央部が前記第二の基板側に突出するように撓ませる第一突出機構と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記第一突出機構によって前記第一の基板を前記接合面の外周面に対して中央部が突出するよう撓ませた状態で、撓ませた前記第一の基板の前記接合面を前記第二の基板の前記接合面に突き合わせて、前記中央部どうしが非接合状態を維持する圧力で突き合わせた状態で、前記第一基板保持部と前記第二基板保持部とを互いに近づけることにより、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮め、前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で突き合わせることを特徴とする基板接合装置が提供される。
本発明によれば、ウエハどうしの間でのボイドの発生を防ぐとともに、ひずみを抑制して、高い位置精度で接合することができる。
本発明の一実施形態に係る基板接合装置の内部の概略構造を示す概略的な正面図である。 ステージ及びヘッド付近を示す概略的な概略斜視図である。 基板を保持したステージの構成を示す概略的な正断面図である。 ステージに備えた突出機構により基板を撓ませた状態を示す概略的な正断面図である。 ステージに設けられた保持機構の構成を示す概略的な正面図である。 ステージに備えた突出機構により双方の基板を撓ませた状態を示す概略的な正断面図である。 突出機構の他の例を示す概略的な正断面図である。 ステージと基板加熱手段の構成を示す概略的な正断面図である。 一方の基板に付される２つのアライメントマークを示す概略的な図である。 他方の基板に付される２つのアライメントマークを示す概略的な図である。 両基板に関するアライメントマーク撮影画像を示す概略的な図である。 １組のマークが互いにずれている状態を示す概略的な図である。 本願発明に係る基板接合方法を示すフローチャートである。 撓ませた基板の中央部を上方の基板に突き当てた状態を示す概略的な正断面図である。 基板どうしを重ね合わせた状態を示す概略的な正断面図である。
以下、添付図面を参照して、本発明による基板どうしの接合方法、基板接合装置を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る基板接合装置１００の内部の概略構造を示す正面図である。図２は、ステージ及びヘッド付近を示す概略斜視図である。図３は、基板を保持したステージの構成を示す正断面図である。図４は、ステージに備えた突出機構により基板を撓ませた状態を示す正断面図である。図５は、突出機構の他の例を示す正断面図である。なお、以下の説明においては、便宜上、ＸＹＺ直交座標系を用いて方向などを示している。
図１に示すように、基板接合装置１００は、チャンバ２００と、被接合物である基板（第二の基板）３０１，基板（第一の基板）３０２を対向して支持する基板支持手段４００と、基板３０１，３０２の相対的位置関係を測定する位置測定手段（位置合わせ部）５００と、対向して支持された基板３０１，３０２の表面に対して表面活性化処理を施す親水化処理手段６００と、基板接合装置１００の各部の動作を制御するコントローラ（制御部）７００と、を備えている。
＜チャンバ＞
チャンバ２００は、中空箱状で、その内部に、後述する基板支持手段４００のステージ４０１，４０２などが設けられている。
チャンバ２００は、内部を真空引きするための真空引き手段として、真空ポンプ２０１を備えている。真空ポンプ２０１は、排気管２０２を介してチャンバ２００に接続されている。排気管２０２には、排気管２０２を開閉する排気弁２０３が設けられている。
このようなチャンバ２００は、排気管２０２を開くとともに、真空ポンプ２０１を作動させることによって、排気管２０２を通してチャンバ２００内の気体を外部に排出する。これによりチャンバ２００内は減圧されて真空引きされ、チャンバ２００内の雰囲気は真空又は低圧状態にされる。また、排気弁２０３は、その開閉量を変動させることで、排気管２０２における排気流量を調整し、チャンバ２００内の目的の真空度に調整することができる。
＜基板支持手段＞
基板支持手段４００は、基板３０１，３０２を支持するステージ（第二基板保持部）４０１，ステージ（第一基板保持部）４０２と、それぞれのステージを移動させるステージ駆動機構４０３，４０４と、基板を加熱する基板加熱手段４２０と、を備えている。
ステージ４０１，４０２は、上下方向（Ｚ方向）において互いに対向するよう設けられている。下側のステージ４０１は、その上面が基板３０１の支持面とされている。上側のステージ４０２は、その下面が基板３０２の支持面とされている。これらステージ４０１，４０２は、支持面どうしが互いに平行に配置されている。
ステージ４０１，４０２は、それぞれの支持面に、機械式チャック、静電チャック、真空チャックなどの保持機構を有していてもよい。この保持機構は、基板３０１，３０２の支持面への固定状態と、基板３０１，３０２の支持面への固定からの開放状態とを切り換えることができる。
下側のステージ４０１は、ステージ駆動機構４０３を備えている。ステージ駆動機構４０３は、ステージ４０１とステージ４０２とが互いに対向する上下方向（Ｚ方向）に直交する水平面内で、下側のステージ４０１をＸＹθ方向に移動させる。
上側のステージ４０２は、ステージ駆動機構４０４として、Ｚ方向昇降駆動機構４０６と、Ｚ軸周り回転駆動機構４０７と、を備えている。ステージ駆動機構４０４は、ＸＹ方向駆動機構４０５をさらに備えることもできる。
Ｚ方向昇降駆動機構４０６は、ステージ４０２を、Ｚ方向に移動させることによって、ステージ４０１，４０２をＺ方向に沿って互いに接近又は離間させる。また、Ｚ方向昇降駆動機構４０６は、両ステージ４０１，４０２どうしを接近させることで、保持した基板３０１，３０２の対向する接合面どうしを接触させ、さらに互いに接触した基板３０１，３０２どうしを加圧することができる。
Ｚ方向昇降駆動機構４０６には、そのＺ軸に係る力を測定する圧力センサ４０８が設けられている。圧力センサ４０８は、Ｚ方向昇降駆動機構４０６により互いに加圧される基板３０１，３０２の接合面に作用する圧力を検出する。圧力センサ４０８には、例えばロードセルを用いることができる。
Ｚ方向昇降駆動機構４０６により、基板３０１と３０２の中央部どうしが非接合状態を維持する圧力で突き合わせた状態、あるいは、基板３０１の中央部と基板３０２の中央部の距離を保った状態で、基板３０１の外周部と基板３０２の外周部との距離を縮め、基板３０１の接合面と基板３０２板の接合面とが、接合面の全面で突き合わされるように移動することができる。
ＸＹ方向駆動機構４０５は、ステージ４０１とステージ４０２とが互いに対向するＺ方向に直交するＸＹ方向で、ステージ４０２をスライド移動させることができる。
図１及び図２に示すように、ＸＹ方向駆動機構４０５とステージ４０２との間には、ステージ４０２の外周部近傍に、周方向に間隔をあけて、複数、例えば３つの突出機構４１２が設けられている。突出機構４１２は、それぞれ独立にＺ方向に伸縮駆動される。これら突出機構４１２により、基板３０１，３０２の接合面に作用する力又は圧力の分布を微細又は正確に調節する。
また、各突出機構４１２とＸＹ駆動機構４０５との間には、それぞれステージ圧力センサ４１１が備えられている。
突出機構４１２は、図示しない制御部により、複数のステージ圧力センサ４１１で測定した、基板３０１，３０２の接合面に作用する力又は圧力の分布に応じてその作動が制御される。
これらステージ圧力センサ４１１及び突出機構４１２は、Ｚ方向昇降駆動機構４０６によって、互いに加圧された接触した基板３０１，３０２に作用する圧力の分布を、さらに微細に調整し、その接合面に亘って均一又は所定の分布とすることができる。
Ｚ軸周り回転駆動機構４０７は、ステージ４０２をＺ軸周りに回転させることができる。回転駆動機構４０７により、ステージ４０２をステージ４０１に対するＺ軸周りの回転位置θを制御して、両基板３０１，３０２の回転方向の相対的位置を制御することができる。
制御部は、撓ませた第一の基板を解放するに先立ち、チャンバ内で第一の基板および第二の基板の周囲の雰囲気を真空引きすることで空気の噛みこみによるボイドなく貼り合わせることが可能となる。
ハイブリッドボンディングと呼ばれる微小電極と周辺の絶縁層を同時に接合する分野においては、Ｃｕからなる微小電極部を中凹状にへこました状態にＣＭＰ研磨して先に１５０℃程度の低温で絶縁層を接合させた後、３５０℃程度まで加熱することでＣｕ電極を膨張させ隙間を埋めてＣｕ同志を拡散接合させる手法がある。この手法において大気中で接合するとＣｕ電極間の隙間は大気で埋められており、加熱膨張過程においてＣｕ電極表面は酸化してしまい接合上好ましくない。また、隙間の空気は行きどころがないためボイドとして残る。
本実施形態に係る接合装置では、真空中で接合することで隙間は真空であり、酸化を抑制でき、また、ボイドの発生も抑制できる。真空引きのタイミングとしては、中央部を接触させた状態では大気環境を確保することにより接触部に水分子が多く存在するため位置ずれを補正することが可能となるが、数分以内の短い時間で、かつ、数１００Ｐａ程度の真空度であれば最初から真空引きしていてもある程度界面に水分子を残すことも可能となる。
また、中央部を接触させる直前に真空引きすることで水分子を介在させながら全面を真空雰囲気に確保することができる。
また、接触後の位置補正を必要としない場合は最初から真空に引いておいてもよい。
また、第一の基板と第二の基板との位置合わせ工程は、撓ませた基板の解放前でもよいし、真空引きの後でもよい。位置合わせに要する時間は、数秒〜数十秒であり、基板の接合に影響は出ない。
＜突出機構＞
図３に示すように、下側のステージ４０１において、基板３０１を支持する支持面の中央部には、上側のステージ４０２側に向けて出没可能な突出機構４３０が内蔵されている。
この突出機構４３０は、シリンダ構造、電磁式の機構を採用することができる。突出機構４３０は、少なくとも、基板３０１を撓ませる力を有し、突出する方向と逆向きの力を一定以上受けると、突出する方向と逆向きに移動可能な機能を備えるものが好ましい。
突出機構は、例えばシリンダ構造であればシリンダ内へ供給するエア圧を変化させれば加圧力は変化できる。また、電磁コイル式であれば電流値を変化させれば加圧力は変化できる。
また突出機構を構成するアクチュエータとして、ボイスコイルモータを使用するのが好ましい。ボイスコイルモータは、マグネットとコイルの組み合わせからなり、コイルに流す電流で圧力制御できるとともに、外部に位置を読み取れるセンサを置くことで位置制御も可能となる。ボイスコイルモータを利用することで、ひとつのアクチュエータで圧力制御、位置制御とも行うことができ、例えば、加圧制御中に位置が指定以上にずれた場合は位置制御に切り替えて指定の範囲内に位置を規制するなど、加圧制御と位置制御とを組み合わせることもできる。
撓ませた状態から、ヘッドまたはステージの各基板間の距離を近づける基板間に垂直な移動軸、例えば本実施形態ではＺ軸により基板同志を近づけていくことで、突出機構は押し下げられ、外周部を近づけて中央部から円上に接触面積を外周部へと、他方の平坦な基板に倣わせながら増やしていくことができる。
また、基板間の距離を数値制御することで濡れ広がりのスピードをコントロールすることができる。表面活性化状況によっては濡れスピードが違い、従来のツメをウエハ間に挿入して引き抜き自然落下させる方法では早すぎるとボイドになったりするため、スピードコントロールすることは有効な方法である。
また、両方の基板をたわませる場合には、片側を数値制御可能なアクチュエータ、例えばピエゾアクチュエータとすれば、ヘッドのＺ軸移動に合わせて伸縮させることで、各基板の底面から中央部の距離を上下同じくしながら外周部を近づけて接触面積を外周部へと増やしていくことができる。
この場合、片側のみたわませると片側の基板のアライメントマーク位置も内側へずれることになりアライメント精度上もよくなく、かつ、接合時にひずみが生じる。両方向からたわますことでアライメントマーク位置も同じ位置にくることができ、かつ、接合時のひずみも生じなく貼り合わせることが可能となり、従来の片側のみの突出機構に比べて有効な方法である。
例えば片側では２０μｍ必要であった突出量は両側では各１０μｍで納めることができ、よりひずみが少なくなる。また、特にサブミクロンの精度を必要とされるハイブリッドボンディングと呼ばれる微小電極と周辺の絶縁層を同時に接合する分野、例えばＣＭＯＳイメージセンサやメモリ、演算素子、ＭＥＭＳにおいては特に有効な方法である。
また、中央部を接触させた後、基板の両端マークを画像処理装置で読み取り位置ずれ量を測定後、補正移動させる場合、両基板間の界面に水分子が存在し、加圧力が小さい場合は接触状態のまま補正移動させることができるが、接触面積が大きな場合などは一度突出機構を引き戻して両基板間に隙間を設けて補正移動させる場合もある。また、突出機構はそのままでＺ軸移動により隙間を設けることもできる。また、両方を使用して隙間を設けることもできる。
図４に示すように、突出機構４３０を突出させると、基板３０１の外周部３０１ｓは、自重により下方向への力を受け、基板３０１の中央部３０１ｃが上方に凸となるように撓む。突出機構４３０による押圧を解除するか、あるいは、基板３０１が対抗する基板３０２に突き合わされて一定以上の力を受けると、基板３０１は元の平板状の形状に復元する。
突出機構４３０の基板に接触する頭頂部４３０ａは、例えば、図８に示すような曲面形状であってもよい。これにより、基板に局所的な力を加えずに基板を撓ませることができる。また、これにより、基板の位置ずれも抑制することができる。
＜保持機構＞
ステージ４０１，４０２は、それぞれの支持面に、機械式チャック、静電チャック、真空チャックなどの保持機構４４０を有していてもよい。この保持機構は、基板３０１，３０２の支持面への固定状態と、基板３０１，３０２の支持面への固定からの開放状態とを切り換えることができる。
保持機構は、図５に一例を示すように、ステージ４０１，４０２の面上において、複数の領域に分割されて設けられてもよい。例えば、図５の例では、外側保持機構４４０ａと内側保持機構４４０ｂの二つの保持機構が設けられている。外側保持機構４４０ａと内側保持機構４４０ｂは、独立して制御可能であり、外側保持機構４４０ａで基板の外周部を保持しつつ、内側保持機構４４０ｂを開放して、基板の中央部においてはＺ軸方向に力を受けないようにすることが可能である。
保持機構４４０が複数設けられる場合、例えば、静電チャックと真空チャックなど、原理や機能の異なる保持機構を併用してもよい。例えば、静電チャックの電極と真空チャックの吸着溝がステージの径方向に交互に設けられてもよい。
上記の構成に加え、上側のステージ４０２側に、突出機構４３０と同様の機構を有するようにしてもよい。図６のように、ステージ４０１及び４０２の双方で、基板３０１及び３０２を撓ませる構成とすることにより、基板の撓み量が少なくなり、より誤差を少なく基板の位置合わせを行うことができる。
上側の基板３０２を撓ませる場合、基板３０２の外周部３０２ｓのみを保持することが好ましい。この場合、基板３０２の外周部３０２ｓのみを保持機構４４０により保持することで、突出機構４３０で基板を押圧する力が弱くても、所望の形状に基板が撓むので好ましい。
上記の接合装置において、基板保持機構４４０が、真空吸着方式である場合、ステージ上に設けられた吸着溝が基板の箇所によって分離されていてもよい。
例えば、基板の周辺部を保持する吸着溝と基板の中央部を保持する吸着溝とが分離され、それぞれが別個に作動してもよい。これにより、基板の外周部のみ保持することができる。
また、中央部は最初、真空吸着しておき、たわます時点で真空破壊して大気圧としたり０．数秒だけ加圧エアを放出して基板をはがれやすくしたりすることができる。また、基板が鏡面ではがれにくい場合は、保持部接触面をあえて粗くすることで、高さ精度を保持したまま、はがれやすくすることもできる。
上記の接合装置において、基板保持機構４４０が、静電チャック方式である場合、保持機構は、図５に一例を示すように、ステージ４０１，４０２の面上において、複数の領域に分割されて設けられてもよい。例えば、図５の例では、外側保持機構４４０ａと内側保持機構４４０ｂの二つの個別制御可能な別パターンが設けられる。
外側保持機構４４０ａと内側保持機構４４０ｂは、独立して制御可能であり、外側保持機構４４０ａで基板の外周部を保持しつつ、内側保持機構４４０ｂを開放して、基板の中央部においてはＺ軸方向に力を受けないようにすることが可能である。また、中央部をたわませる時に、中央部の真空吸着溝を併用して真空破壊して大気圧としたり０．数秒だけ加圧エアを放出して基板をはがれやすくしたりすることができる。
また、保持機構を３分割として中央部と外周部の間に１層以上の溝を挿入し、大気解放層を設けてもよい。これにより、外周部は真空保持を維持しながら中央部は加圧エアを放出しても間の大気解放層でどちらの漏れも吸収されるため、中央部のエア放出した際に外周部の吸着保持がはがれたり、エア放出しても外周部に吸引されて中央部を撓ますことができなくなることを防ぐことが可能となり有効である。
また、吸着部や大気解放部は溝に限定されず、面内において複数個所を点支持するような構成としてもよい。
また、図７に示すように、上側のステージ４０２において、基板３０２を支持する支持面に、薄板状で可撓性を有した押圧板４３１が設けられていてもよい。
押圧板４３１は、基板３０２を支持する支持面に、真空吸着方式、機械式チャック、静電チャックなどの保持機構（図示無し）を有していてもよい。
図７に示すように、突出機構４３０を突出させると、押圧板４３１が弾性変形し、その中央部４３１ｃが下方に凸となるように撓む。このようにして押圧板４３１が下方に凸となるように撓むことによって、保持機構（図示無し）によって外周部３０２ｓが保持された基板３０２の中央部３０２ｃが、下側のステージ４０１に向けて押圧される。すると、基板３０２は押圧板４３１に沿って弾性変形し、外周部３０２ｓに対し、中央部３０２ｃが下方に凸となるように撓む。
このとき、押圧板４３１が撓むことによって、基板３０２の全体が押圧されて撓むので、基板３０２に歪みが生じるのを抑えることができる。突出機構４３０による押圧を解除すると、基板３０２は元の平板状の形状に復元する。
＜基板加熱手段＞
図１に示したように、基板加熱手段４２０は、ステージ４０１，４０２に内蔵されたヒータ４２１，４２２を備えている。ヒータ４２１，４２２は、例えば電熱ヒータでジュール熱を発するように構成される。ヒータ４２１，４２２は、ステージ４０１，４０２を介して熱を伝導させ、ステージ４０１，４０２に支持されている基板３０１，３０２を加熱する。ヒータ４２１，４２２が発する熱量を制御することで、基板３０１，３０２やその接合面の温度を調節することができる。
ステージ４０１，４０２とヒータ４２１，４２２とは、別個の部材から構成してもよい。例えば、上記保持機構４４０を備えるステージ４０１，４０２とヒータ配線などを含むヒータ４２１，４２２とを重ね合わせてもよい。その一例を図８に示す。
また、接合装置のヒータで加熱してそのまま接合することもできるが、貼り合わせた状態で取り出し、バッチ炉やホットプレート上で無加圧なフリーな状態で１５０℃数時間程度アニールすることでも接合できる。
＜位置測定手段＞
位置測定手段５００は、基板３０１，３０２の相対的位置関係を測定する。位置測定手段５００は、チャンバ２００に形成された窓５０３と、光源（図示せず）と、複数のカメラ５０１，５０２と、ミラー５０４，５０５と、を備えている。
光源（図示無し）から発せられた光は、ミラー５０４，５０５、窓５０３を経て、基板３０１，３０２のマークが設けられた部分（図示せず）に当たる。カメラ５０１，５０２は、基板３０１，３０２のマークが設けられた部分（図示せず）からの反射光を、窓５０３、ミラー５０４，５０５を経て撮像する。
図１では、カメラ５０１，５０２は、それぞれ、同軸照明系を有している。光源は、ステージ４０１の上側に設けられてもよく、また、カメラ５０１，５０２側からその光軸を進むように光を発するように設けられてもよい。なお、カメラ５０１，５０２の各同軸照明系の光としては、基板３０１，３０２のマークが附された部分及び両ステージなどの光が通過すべき箇所を透過する波長領域（例えば基板がシリコンで出来ている場合には、赤外光）の光を用いる。
＜基板のアライメント＞
基板接合装置１００は、位置測定手段５００と、各駆動機構４０３〜４０７と、これらに接続されたコントローラ７００とを用い、基板３０１，３０２の相対的位置を測定し、位置合わせすることができる。
基板３０１，３０２には、測定用の光が通過する箇所が規定されており、ここにマークが附されていて、通過光の一部を反射、遮断又は屈折させる。カメラ５０１，５０２が通過光を受光すると、明視野像である撮影画像内でマークは暗く現れる。あるいは、マークからの反射光を受光する場合には、マークは暗い画像内に明るく現れる。マークは、好ましくは、基板に複数個、例えば基板の対向する２つの角に設けられている。これにより、複数個のマークの位置から、基板３０１又は３０２の絶対的位置を特定することができる。
好ましくは、基板３０１，３０２の対応する箇所、例えば接合時にＺ方向に重なり合う位置に、対応するマークが附されている。基板３０１，３０２の両方のマークを同じ視野内で観測して、そのＸ方向及びＹ方向における相対的ずれ量を測定する。複数個所でのＸ方向及びＹ方向における相対的ずれ量を測定することで、基板３０１，３０２のＸ方向、Ｙ方向、θ方向における相対的な位置ずれ（ΔＸ，ΔＹ，Δθ）を計算することができる。
なお、位置測定手段５００における位置ずれ量の測定動作は、基板３０１，３０２どうしが、非接触状態、接触状態のいずれにおいても実行できる。
＜マークを用いた基板の相対位置測定＞
図９は、一方の基板に付される２つのアライメントマークを示す図である。図１０は、他方の基板に付される２つのアライメントマークを示す図である。図１１は、両基板に関するアライメントマーク撮影画像を示す図である。図１２は、１組のマークが互いにずれている状態を示す図である。
図９及び図１０に示すように、両基板３０１，３０２には、それぞれ、位置合わせ用のアライメントマークが付されている。例えば、一方の基板３０１に２つのアライメントマークＭＫ１ａ，ＭＫ１ｂ（図９）が設けられ、他方の基板３０２に２つのアライメントマークＭＫ２ａ，ＭＫ２ｂ（図１０）が設けられる。
位置測定手段５００は、両基板３０１，３０２が対向する状態において、カメラ５０１，５０２の各同軸照明系から出射された照明光の透過光及び反射光に関する撮影画像（画像データ）ＧＡを用いて、両基板３０１，３０２の位置を認識することもできる。換言すれば、両基板３０１，３０２の位置合わせ動作（ファインアライメント動作）のための位置ずれ測定は、カメラ５０１，５０２により、両基板３０１，３０２に付された２組のアライメントマーク（ＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ），（ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂ）の位置を同時に認識することによって実行される。
位置測定手段５００は、マークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａを含む画像ＧＡａとマークＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂを含む画像ＧＡｂとを取得し（図１１）、画像ＧＡａ，ＧＡｂに基づいて両基板３０１，３０２に付された各組のマーク（ＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ），（ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂ）の位置を認識する。コントローラ７００は、認識したマーク（ＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ），（ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂ）の相対位置に基づいて、マーク（ＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ），（ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂ）相互間の位置ずれ量（Δｘａ，Δｙａ）を求めることができる（図１２）。
図１１は、マーク（ＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ），（ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂ）の各組が、互いにその中心どうしが重なってほぼ所望の位置にある状態を示し、図１２は、１組のマーク（ＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ）が所望の位置から互いにずれている状態を示している。
図１２に示すように、各画像ＧＡａ，ＧＡｂ（図１２では画像ＧＡａが示されている）のそれぞれについて、基板３０１，３０２のマークの幾何学的関係に基づいて、各マークの組ごとに位置ずれ量（Δｘａ，Δｙａ），（Δｘｂ，Δｙｂ）が求められる。
＜補正移動量の算出及び移動動作＞
コントローラ７００は、２組のマーク（ＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ），（ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂ）の位置ずれ量（Δｘａ，Δｙａ），（Δｘｂ，Δｙｂ）に基づいて、両基板３０１，３０２の所望の位置からのＸ方向、Ｙ方向及びθ方向における相対的ずれ量ΔＤ（詳細にはΔｘ，Δｙ，Δθ）を算出する。相対的ずれ量ΔＤが、その後の補正移動による補正移動量に対応するものである。
コントローラ７００は、基板３０１，３０２間の相対的ずれ量ΔＤ（Δｘ，Δｙ，Δθ）に対応して、基板３０１，３０２を最終的に補正量−ΔＤ（−Δｘ，−Δｙ，−Δθ）だけ移動させるような補正移動の経路を計算する。そして、コントローラ７００は、算出された補正経路に従って両基板３０１，３０２を移動させるように、各ステージ４０１，４０２の駆動機構４０３〜４０７に指示を出す。
補正移動は、相対的ずれ量ΔＤがゼロ又は低減されるように、行われる。図１に示す基板接合装置１００の場合には、基板３０２を支持するステージ４０２が、基板３０１を支持するステージ４０１に対して、最終的に補正量（−ΔＤ）だけ移動するように、駆動機構４０３，４０４を制御する。駆動機構４０３，４０４は、コントローラ７００からの指示に応じ、２つの並進方向（Ｘ方向及びＹ方向）と回転方向（θ方向）とステージ４０２を駆動し、これにより、両基板３０１，３０２が相対的に移動され、上記の位置ずれ量ΔＤが補正される。
補正移動は、基板の接合面が離間した状態で行う場合と、接触した状態で行う場合とが考えられる。それぞれの、補正移動については、以下で説明する。
このようにして、鉛直方向（Ｚ方向）に垂直な平面（水平平面）内における位置ずれ量ΔＤ（詳細にはΔｘ，Δｙ，Δθ）が測定され、当該位置ずれ量ΔＤを補正するアライメント動作（ファインアライメント動作）が実行される。
なお、ここでは、２つのカメラ５０１，５０２を用いて、２つの撮影画像ＧＡａ，ＧＡｂを並列的に（ほぼ同時に）撮影して取得する場合を例示するが、これに限定されない。例えば、１つのカメラをＸ方向及び／又はＹ方向に移動することによって、各撮影画像ＧＡａ，ＧＡｂを逐次的に撮影して取得するようにしてもよい。また、各マークの組を同じ光軸上で同時に撮像したが、これに限られない。例えば、基板が並進方向（Ｘ方向及びＹ方向）において別の位置にあるときに、それぞれの基板の位置に対して配置された２組（合計４個の）カメラを用いて行ってもよい。カメラの光軸の位置関係が分かっていれば、それぞれのカメラで、対応するマーク（ＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ）のそれぞれを、撮像した後に、これらを合成することで、基板を並進方向においてほぼ接合位置に移動させて位置決めを行うことができる。
＜親水化処理手段＞
基板接合装置１００は、親水化処理手段６００を備えている。図１に示す基板接合装置１００の親水化処理手段６００は、基板３０１，３０２の接合面を活性化させる活性化処理部６１０と、活性化した基板３０１，３０２の接合面を親水化させる親水化処理部６２０と、を備えている。
活性化処理部６１０としては、例えば、粒子ビーム源やプラズマ源を採用することができる。
活性化処理部６１０では、真空中で所定の運動エネルギーを有する粒子を衝突させて、接合面を形成する物質を物理的に弾き飛ばす現象（スパッタリング現象）を生じさせることで、表面層を除去することができる。表面活性化処理には、表面層を除去して接合すべき物質の新生表面を露出させるのみならず、所定の運動エネルギーを有する粒子を衝突させることで、露出された新生表面近傍の結晶構造を乱し、アモルファス化する作用もあると考えられている。アモルファス化した新生表面は、原子レベルの表面積が増え、より高い表面エネルギーを有するので、その後の親水化処理において結合される、単位表面積当たりの水酸基（ＯＨ基）の数が増加すると考えられる。これに対し、従来のウェット処理による表面の不純物の除去工程後に化学的に親水化処理する場合には、所定の運動エネルギーを有する粒子の衝突に起因する新生表面の物理的変化がないので、本願発明の接合方法に係る表面活性化処理に続く親水化処理は、この点で従来の親水化処理とは根本的に異なると考えられる。また、結晶構造が乱れ、アモルファス化した新生表面近傍の領域にある原子は、本接合時の加熱処理の際に、比較的低い熱エネルギーで拡散しやすく、比較的低温での本接合プロセスを実現することができると考えられる。
表面活性化処理に用いる粒子として、例えば、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）などの希ガス又は不活性ガスを採用することができる。これらの希ガスは、比較的大きい質量を有しているので、効率的に、スパッタリング現象を生じさせることができ、新生表面の結晶構造を乱すことも可能になると考えられる。
表面活性化処理に用いる粒子として、酸素のイオン、原子、分子などを採用することもできる。酸素イオンなどを用いて表面活性化処理を行うことで、表面層を除去した後に新生表面上を酸化物の薄膜で覆うことが可能になる。新生表面上の酸化物の薄膜は、その後の親水化処理における、水酸（ＯＨ）基の結合又は水の付着の効率を高めると考えられる。また、新生表面上に形成された酸化物の薄膜は、本接合での加熱処理の際に、比較的容易に分解すると考えられる。
表面活性化される接合面に衝突させる粒子の運動エネルギーは、１ｅＶ（エレクトロンボルト）から２ｋｅＶであることが好ましい。上記の運動エネルギーにより、効率的に表面層におけるスパッタリング現象が生じると考えられる。除去すべき表面層の厚さ、材質などの性質、新生表面の材質などに応じて、上記運動エネルギーの範囲から所望の運動エネルギーの値を設定することもできる。
表面活性化される接合面に衝突させる粒子には、粒子を接合面に向けて加速することで所定の運動エネルギーを与えることができる。
また、プラズマ発生装置を用いて、粒子に所定の運動エネルギーを与えることができる。基板の接合面に対して、交番電圧を印加することで、接合面の周りに粒子を含むプラズマを発生させ、プラズマ中の電離した粒子の陽イオンを、上記電圧により接合面に向けて加速させることで、所定の運動エネルギーを与える。プラズマは数パスカル（Ｐａ）程度の低真空度の雰囲気で発生させることができるので、真空システムを簡易化でき、かつ真空引きなどの工程を短縮化することができる。
粒子ビーム源は、例えば１×１０−２Ｐａ（パスカル）や１×１０−５Ｐａ以下などの、比較的高い真空中で作動するので、表面活性化処理後に、新生表面の不要な酸化や新生表面への不純物の付着などを防ぐことができる。さらに、粒子ビーム源は、比較的高い加速電圧を印加することができるので、高い運動エネルギーを粒子に付与することができる。したがって、効率良く表面層の除去及び新生表面のアモルファス化を行うことができると考えられる。
プラズマ発生装置は、例えば、１００Ｗで稼動して、親水化処理としては窒素（Ｎ２）や酸素（Ｏ２）、アルゴン（Ａｒ）のプラズマを発生させて、このプラズマを接合面に３０秒ほど照射させるように使用すれば親水化のための処理ができる。
また、プラズマ発生装置は接合装置とは個別に設置して真空中を連結したり一旦、大気中をハンドリングしたりするように配置すればよい。
表面活性化に用いられる粒子には、中性原子又はイオンを用いることもできる。この場合、接合面から離間された位置に配置された、中性原子ビーム源、イオンビーム源（イオンガン）などの粒子ビーム源を用いて、粒子に所定の運動エネルギーを与えることもできる。所定の運動エネルギーが付与された粒子は、粒子ビーム源から基板の接合面に向けて放射される。
また、反応ガスとして窒素（Ｎ２）や酸素（Ｏ２）アルゴン（Ａｒ）などを使用してもよい。
中性原子ビーム源としては、高速原子ビーム源（ＦＡＢ、Ｆａｓｔ Ａｔｏｍ Ｂｅａｍ）を用いることができる。高速原子ビーム源（ＦＡＢ）は、典型的には、ガスのプラズマを発生させ、このプラズマに電界をかけて、プラズマから電離した粒子の陽イオンを摘出し電子雲の中を通過させて中性化する構成を有している。この場合、例えば、希ガスとしてアルゴン（Ａｒ）の場合、高速原子ビーム源（ＦＡＢ）への供給電力を、１．５ｋＶ（キロボルト）、１５ｍＡ（ミリアンペア）に設定してもよく、あるいは０．１Ｗ（ワット）から５００Ｗ（ワット）の間の値に設定してもよい。例えば、高速原子ビーム源（ＦＡＢ）を１００Ｗ（ワット）から２００Ｗ（ワット）で稼動してアルゴン（Ａｒ）の高速原子ビームを２分ほど照射すると、接合面の上記酸化物、汚染物など（表面層）は除去され、新生表面を露出させることができる。
イオンビーム源（ＩＧ）は、例えば１１０Ｖ、３Ａで稼動して、アルゴン（Ａｒ）を加速させ６００秒ほど接合面に照射させるように使用されてもよい。
本願発明において、表面活性化に用いられる粒子は、中性原子又はイオンでもよく、さらには、ラジカル種でもよく、またさらには、これらが混合した粒子群でもよい。
各プラズマ又はビーム源の稼動条件、又は粒子の運動エネルギーに応じて、表面層の除去速度は変化し得る。そこで、表面活性化処理に必要な処理時間を調節する必要がある。例えば、オージェ電子分光法（ＡＥＳ、Ａｕｇｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）やＸ線光電子分光法（ＸＰＳ、Ｘ−ｒａｙ Ｐｈｏｔｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）などの表面分析法を用いて、表面層に含まれる酸素や炭素の存在が確認できなくなる時間又はそれより長い時間を、表面活性化処理の処理時間として採用してもよい。
表面活性化処理において接合面をアモルファス化するためには、粒子の照射時間を、表面層を除去し新生表面を露出させるために必要な時間より、長く設定してもよい。長くする時間は、１０秒から１５分、あるいは、表面層を除去し新生表面を露出させるために必要な時間の５％以上に設定してもよい。表面活性化処理において接合面をアモルファス化するための時間は、接合面を形成する材料の種類、性質、及び所定の運動エネルギーを有する粒子の照射条件によって適宜設定してもよい。
表面活性化処理において接合面をアモルファス化するためには、照射される粒子の運動エネルギーは、表面層を除去し新生表面を露出させるために必要な運動エネルギーより、１０％以上高く設定されてもよい。表面活性化処理において接合面をアモルファス化するための粒子の運動エネルギーは、接合面を形成する材料の種類、性質、及び粒子の照射条件によって適宜設定してもよい。
ここで、「アモルファス化した表面」又は「結晶構造が乱れた表面」とは、具体的に表面分析手法を用いた測定により存在が確認されたアモルファス層又は結晶構造が乱れた層を含むとともに、粒子の照射時間を比較的長く設定した場合、又は粒子の運動エネルギーを比較的高く設定した場合に想定される結晶表面の状態を表現する概念的な用語であって、具体的に表面分析手法を用いた測定によりアモルファス層又は結晶構造が乱れた表面の存在が確認されていない表面をも含むものである。また、「アモルファス化する」又は「結晶構造を乱す」とは、上記アモルファス化した表面又は結晶構造が乱された表面を形成するための動作を概念的に表現したものである。
また、ＦＡＢやＩＧを使用した方法においては筐体内にＳｉを含んだ材料を介在させることで、Ａｒ粒子ビームと同時にＳｉ粒子ビームを放出させることができる。
この方法によると界面にＳｉがドープされ、より活性なＳｉが多い界面が形成され、親水化処理した際により多くのＯＨ基が形成され、強度アップできる。特に真空中での接合強度を増加させることに有効である。
例えばＦＡＢ筐体底面にＳｉ板を配置したもので１ｋＶ、１００ｍＡ、Ａｒ１００ｃｃｍ照射において、酸化膜付Ｓｉウエハの真空中での接合強度は、Ｓｉ板がないものでは１．５Ｊ／ｍ２の強度であったものが、Ｓｉ板を挿入したのものでは２．５Ｊ／ｍ２以上のバルク破壊が起こる強度へと上がる。
また、ＦＡＢやＩＧによる粒子ビーム処理は接合装置内に配置する以外に別装置として大気中を搬送したり、連結してもよい。
＜親水化処理部＞
親水化処理部６２０は、上記活性化処理部６１０によって清浄又は活性化された基板３０１，３０２の接合表面に、水酸基（ＯＨ基）を結合させる。
親水化処理部６２０による親水化処理は、チャンバ２００内において、表面活性化された基板３０１，３０２の接合面の周囲に水（Ｈ２Ｏ）を供給することにより行われる。このため、親水化処理部６２０は、水ガス発生装置６２１と、弁６２２と、水ガス供給管６２３と、を備えている。
水の供給は、上記表面活性化された接合表面の周りの雰囲気に、例えば、気体の水（Ｈ２Ｏ）を導入することで行われる。気体状の水は、水ガス発生装置６２１にて、キャリアガスであるアルゴン（Ａｒ）を泡状にして通過させること（バブリング）で生成される。気体状の水は、キャリアガスに混合されて、弁６２２により所望の流量に制御されて、水ガス供給管６２３を通って、チャンバ２００内に導入される。なお、この際のキャリアガスは、アルゴン（Ａｒ）に限られず、例えば、窒素（Ｎ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、酸素（Ｏ２）などであってもよい。
また、水は、上記以外にも、水蒸気でもよいし、液状態の水を霧状に噴霧することで、チャンバ２００内に導入してもよい。さらに、基板３０１，３０２の接合面への水の付着の他の態様として、ラジカルやイオン化されたＯＨ基などを付着させてもよい。
また、基板の接合面に水を付着させるために、基板を冷却してもよく、本実施形態の接合装置は、このための冷却装置を備えていてもよい。環境湿度が５０％程度であっても基板を冷却することで基板表面の湿度を８５〜１００％程度に上げることができる。
親水化処理では、表面活性化処理が行われた接合表面に、水や、水酸化物、水酸化イオン（ＯＨ−）、又はヒドロシキルラジカル（・ＯＨ）など、又はＯＨで表記される物質のイオンやラジカル（以降、これらを「水など」とも呼ぶ。）などのＯＨ含有物質を付着させて、接合表面上に水酸基（ＯＨ基）で終端化（Ｍ−ＯＨ）されている層が形成される。
本願において、親水化処理工程で、表面活性化処理が行われた接合表面の付着される物質を、「水又はＯＨ含有物質」、これらを総称して「水など」、又はより簡略に「水」と呼ぶことがあるが、これらの表記は、上記の物質を総称するものであり、「水（Ｈ２Ｏ）」に限られるものではない。
なお、表面活性化された基板３０１，３０２の接合面の周りの雰囲気の湿度を制御することで、親水化処理の工程を制御することもできる。当該湿度は、相対湿度として計算しても、絶対湿度として計算してもよく、又は他の定義を採用してもよい。
水の導入は、両基板の接合面の少なくとも一方又は両方の周りの雰囲気における相対湿度を１０％から９０％となるように制御することが好ましい。
例えば、窒素（Ｎ２）又は酸素（Ｏ２）をキャリアガスとして気体状の水を導入する場合、上記チャンバ内の全圧を９．０×１０４Ｐａ（パスカル）、すなわち０．８９ａｔｍ（アトム）とし、チャンバ内での気体状の水の量を、容積絶対湿度で８．６ｇ／ｍ３（グラム／立方メートル）又は１８．５ｇ／ｍ３（グラム／立方メートル）、２３℃（摂氏２３度）の相対湿度でそれぞれ４３％又は９１％となるように制御することができる。また例えば、銅（Ｃｕ）を、容積絶対湿度で、５ｇ／ｍ３（グラム／立方メートル）から２０ｇ／ｍ３（グラム／立方メートル）の気体状の水を含む雰囲気に曝すと、２ｎｍ（ナノメートル）から１４ｎｍ（ナノメートル）程度の酸化銅の層が形成されると想定される。
また、チャンバ内の酸素（Ｏ２）の雰囲気中濃度を１０％としてもよい。
また、親水化処理を行うために、所定の湿度を有するチャンバ外の大気を導入してもよい。大気をチャンバ内に導入する際には、望ましくない不純物の接合面への付着を防ぐために、当該大気が所定のフィルタを通過するように構成することが好ましい。所定の湿度を有するチャンバ外の大気を導入して親水化処理を行うことで、接合面の親水化処理を行う装置構成を簡略化することができる。
また、水（Ｈ２Ｏ）の分子やクラスターなどを加速して、接合面に向けて放射してもよい。水（Ｈ２Ｏ）の加速に、上記表面活性化処理に用いる粒子ビーム源などを使用してもよい。この場合、上記バブリングなどで生成したキャリアガスと水（Ｈ２Ｏ）との混合ガスを、上記粒子ビーム源に導入することにより、水の粒子ビームを発生させ、親水化処理すべき接合面に向けて照射することができる。また、親水化処理は、接合面の近傍の雰囲気中で、水分子をプラズマ化して、これを接合面に接触させることで行ってもよい。
なお、粒子ビーム照射やプラズマへの露出などによる表面活性化処理の後に、親水化処理として、パーティクル（汚染粒子）などの除去をかねた水洗浄を行ってもよい。この水洗浄により、上記の親水化処理と同様の効果を得ることができる。
なお、親水化処理として、同種又は異種の親水化処理を複数回行ってもよい。また、親水化処理の一環として、又は親水化処理の後に、接合面に強制的に水分子を付着させてもよい。これにより、接合面上の水分子の量を増やし又は制御することができる。さらには、これにより臨界圧力を調整することができる。
表面活性化処理と親水化処理が施された接合面は、上述のように水分子を介在させながら張合される訳であるが、水分子を抜いていくことでＯＨ基同志での水素結合の作用により互いに引き合い、比較的強い仮接合を形成する。さらに水素と酸素とを含む接合界面が形成されているので、本接合での加熱処理により水素と酸素が接合界面の外部に放出され、清浄な接合界面を形成することが可能になる。
本実施形態では、接合させる手法として加圧する方法と加熱する方法を示したが、臨界圧力を超えて加圧することにより、例えば１０ＭＰａで加圧することで水分子が押しやられＯＨ基同志での接合へと変わる。
また、加熱を加えることでも水分子は界面から除去されＯＨ基同志での接合へと変わる。その後も加熱を続けることで水素結合から共有結合へと移り代わり強固な本接合状態へと遷移する。
また、真空中で長時間放置して水分子を飛ばしてから接合することでも同様な仮接合状態が維持される。水分子が介在した接合状態から加圧を加えて接合したり、真空中で接合させることもできる。その後強固な接合に遷移させるために加熱を併用することもできる。また、最初から加熱により強固な接合へと遷移させることも可能である。
但し、アライメント精度上は加熱は基板の熱膨張を伴うため、先に加圧や真空中での接合により仮接合した状態で加熱することが有効である。
親水化処理により、接合面上に酸化物が形成されることもある。しかし、表面活性化処理後、連続して水などを付着させることで、不純物の付着のない新生表面上に直に水酸（ＯＨ）基を形成することができ、さらに水などを付着させることで、その水酸（ＯＨ）基上に水分子が付着していくことになる。この酸化物は、比較的コントロールされている（例えば、厚さが数ｎｍ又は数原子層以下）ので、特に電気的特性を悪化させるようなものではない。貼り合わせ後の加熱処理により、金属材料内で吸収され、又は水として接合界面から外側へ逃げるなどして、消滅あるいは減少させることも可能である。したがって、この場合、基板との間の接合界面を介した導電性には実用上の問題が生じることはほぼないと考えられる。
補正移動時に接触状態を維持して移動できる場合と隙間を開けてから移動させる場合がある。水分子が介在しており接触面積が小さければ接触状態でも移動できる。隙間を開ける場合は数μｍ程度開ければよい。
＜接合方法＞
次に、上記したような基板接合装置１００における基板３０１，３０２の接合方法について説明する。
図１３は、本願発明に係る基板接合方法を示すフローチャートである。
この図１３に示すように、基板３０１，３０２を接合するには、親水化処理工程Ｓ１０１、基板３０１を撓ませる工程Ｓ１０２、基板３０１，３０２の位置合わせ工程Ｓ１０３、基板３０１，３０２の突き合わせ工程Ｓ１０４、真空引き工程Ｓ１０５、基板３０１，３０２の接合工程Ｓ１０６を順次実行する。
以下、上記の各工程について詳述する。
＜親水化処理工程Ｓ１０１＞
親水化処理工程Ｓ１０１では、基板３０１及び基板３０２のそれぞれの接合面の表面に親水化処理を行う。
これには、まず、図３に示すように、基板接合装置１００のステージ４０１の保持機構（図示無し）で基板３０１を保持し、ステージ４０２の保持機構（図示無し）で基板３０２の外周部３０２ｓを保持する。この状態で、基板３０１と基板３０２とは、その接合面どうしを互いに離間させた状態で対向させる。
なお、このとき、チャンバ２００は大気開放し、チャンバ２００内の基板３０１，３０２の周囲雰囲気には大気を導入しておく。
次いで、親水化処理手段６００の活性化処理部６１０において、上記したような活性化処理法のいずれかにより、基板３０１，３０２の接合面を活性化させる。例えば、プラズマ化したアルゴン（Ａｒ）を基板３０１，３０２の接合面に衝突させてスパッタリング処理を施す。すると、基板３０１，３０２の接合面の表面層が除去され、接合すべき物質の新生表面が露出するとともに、露出された新生表面近傍の結晶構造が乱され、アモルファス化する。
次いで、親水化処理部６２０において、上記したような親水化処理法のいずれかにより、活性化した基板３０１，３０２の接合面を親水化させる。例えば、水ガス発生装置６２１で気体状の水を生成し、生成した気体状の水を、キャリアガスとともに水ガス供給管６２３を通して、チャンバ２００内に導入する。表面活性化処理が行われた基板３０１，３０２の接合表面に、水などのＯＨ含有物質を付着させて親水化処理を施すと、接合表面上に水酸基（ＯＨ基）で終端化（Ｍ‐ＯＨ）されている層が形成される。
＜基板３０１を撓ませる工程Ｓ１０２＞
基板３０１を撓ませる工程Ｓ１０２では、図４に示すように、基板３０１と基板３０２とを、接合面どうしを対向させた状態で、基板３０１を、接合面の外周部３０１ｓに対して中央部３０１ｃが基板３０２側に突出するように撓ませる。
これには、下側のステージ４０１において、基板３０１を支持する支持面の中央部に内蔵した突出機構４３０を、上側のステージ４０２側に向けて突出させる。
＜基板３０１，３０２の位置合わせ工程Ｓ１０３＞
位置合わせ工程Ｓ１０３では、基板３０１と基板３０２との位置合わせを行う。
これには、位置測定手段５００において、撓んだ状態の基板３０１と、基板３０２とが対向する状態において、カメラ５０１，５０２の各同軸照明系から出射された照明光の透過光及び反射光に関する撮影画像（画像データ）ＧＡを用いて、両基板３０１，３０２の位置を認識する。位置測定手段５００は、マークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａを含む画像ＧＡａとマークＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂを含む画像ＧＡｂとを取得し（図１１）、画像ＧＡａ，ＧＡｂに基づいて両基板３０１，３０２に付された各組のマーク（ＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ），（ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂ）の位置を認識する。コントローラ７００は、認識したマーク（ＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ），（ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂ）の相対位置に基づいて、マーク（ＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ），（ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂ）相互間の位置ずれ量（Δｘａ，Δｙａ）（Δｘｂ，Δｙｂ）を求める（図１２）。
コントローラ７００は、２組のマーク（ＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ），（ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂ）の位置ずれ量（Δｘａ，Δｙａ），（Δｘｂ，Δｙｂ）に基づいて、両基板３０１，３０２の所望の位置からのＸ方向、Ｙ方向及びθ方向における相対的ずれ量ΔＤ（詳細にはΔｘ，Δｙ，Δθ）を算出する。
次いで、コントローラ７００は、基板３０１，３０２間の相対的ずれ量ΔＤ（Δｘ，Δｙ，Δθ）に対応して、基板３０１，３０２を最終的に補正量−ΔＤ（−Δｘ，−Δｙ，−Δθ）だけ移動させるような補正移動の経路を計算する。そして、コントローラ７００は、算出された補正経路に従って両基板３０１，３０２を移動させるように、各ステージ４０１，４０２の駆動機構４０３〜４０７に指示を出す。
駆動機構４０３，４０４は、コントローラ７００からの指示に応じ、２つの並進方向（Ｘ方向及びＹ方向）と回転方向（θ方向）とにステージ４０２を駆動し、これにより、両基板３０１，３０２が相対的に移動され、上記の位置ずれ量ΔＤが補正される。
＜基板３０１，３０２の突き合わせ工程Ｓ１０４＞
図１４は、撓ませた基板の中央部を上方の基板に突き当てた状態を示す正断面図である。
突き合わせ工程Ｓ１０４では、図１４に示すように、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面とを、中央部どうしで突き合わせる。
これには、ステージ駆動機構４０４のＺ方向昇降駆動機構４０６において、ステージ４０２を、Ｚ方向に沿って下方のステージ４０１側に移動させる。そして、中央部３０１ｃが上方に凸となるように撓んだ状態でステージ４０１に保持された基板３０１を、上方のステージ４０２に保持された基板３０２に突き当てる。これにより、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面とが、中央部どうしで突き合わされる。
この状態で、チャンバ２００内には大気が導入されているので、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面の間には、親水化処理による接合表面上に水酸基（ＯＨ基）で終端化（Ｍ−ＯＨ）されている層が介在している。
＜臨界圧力以下での加圧工程Ｓ１０４−２＞
次いで、突き合わせ工程Ｓ１０４で、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面とを、中央部どうしで突き合わせた状態で、Ｚ方向昇降駆動機構４０６を駆動してステージ４０２を下降させ、少なくとも一方の基板３０１，３０２の接合面の臨界圧力以下の圧力を掛ける。圧力の印加は、接触と同時に開始してもよく、また接触後、ある時間経過後に開始してもよい。また、圧力の印加は、接触状態にある時間の一部に亘って行われてもよく、全体に亘って行われてもよい。さらにまた、圧力の印加は、断続的に行われてもよく、印加中は、一定の圧力が保たれても、時間的に変化されてもよい。
「接合面の臨界圧力」とは、それを超える圧力で接合面を押すと、接合面の所望の特性が変化し又は失われる圧力として定義されうる。
例えば、最終的に接合界面を形成する工程（本接合）の前の、接触工程（仮接合）で接合面に圧力を掛けすぎると、両基板３０１，３０２が接合し離間させることができなくなる場合や、離間させることができ、再度接触し加圧しても、所望の接合ができなくなる場合がある。そこで、接触工程で接合面に印加する圧力を低くすると、所望の接合を行うための表面特性を損なわずに、基板３０１，３０２が非接合状態のまま、接触した基板３０１，３０２を離間させることができる。このように、その後に基板３０１，３０２が離間されうる最低の圧力を臨界圧力と定義してもよい。
あるいは、接触と離間を複数回繰り返す場合に、離間をさせることはできるが、接触又は接触の繰り返しにより、その後、接合工程を行っても、所望の接合強度などの特性を得ることができなくなる。例えば、接触界面の一部で新生表面どうしが接触して、局部的に又は微視的に強固な接合界面が形成されても、比較的小さい力で基板３０１，３０２を離間できる場合がある。しかし、基板３０１，３０２自体は離間できても、離間により上記強固に形成された接合界面が破壊するなどして表面特性が悪化し、その結果、所望の接合特性が最終的に得られなくなる。この場合には、接触工程での接合面に掛かる圧力を小さくすることで、新生表面の露出や接触を十分に回避することも可能である。
このように、接触工程での接合面に掛かる圧力が実質的に高いことが原因である場合には、当該圧力を低くすることで、接触と離間を複数回繰り返しても、最終的に所望の接合強度を得ることが可能になる。このように離間可能で、かつ最終的に所望の接合強度が得られるための、接触工程での圧力を臨界圧力と定義してもよい。
臨界圧力は、それ以上の圧力を掛けると所望の接合を行うことができなくなる圧力と定義されてもよく、またそれを超える圧力を掛けると所望の接合を行うことができなくなる圧力と定義されてもよい。
臨界圧力は、接合面を形成する材料、接合面上の表面層の存在の有無、表面層の特性、表面エネルギーなど種々の要因に応じて決定することができる。したがって、本願の接合方法は、工程Ｓ１０４−２の前に、少なくとも一方の基板３０１，３０２の接合面の臨界圧力を決定する工程（図示せず）を有していてもよい。
工程Ｓ１０４−２において印加される圧力は、基板３０１，３０２の両接合面に定義される臨界圧力の小さい方の臨界圧力以下又はこれ未満であることが好ましい。これにより、基板３０１，３０２のいずれの接合面に対しても、適切な圧力の印加を確実にすることができる。一方の接合面に臨界圧力が定義されない場合には、臨界圧力が定義される他方の接合面の臨界圧力以下又は未満の圧力を、印加してもよい。
＜相対位置測定工程Ｓ１０４−３＞
工程Ｓ１０４−３では、上記工程Ｓ１０４−２の後に、中央部どうしが接触状態にある基板３０１，３０２の接合面の相対的な位置関係又は両接合面の相対位置を測定する。これには、位置測定手段５００において、カメラ５０１，５０２の各同軸照明系から出射された照明光の透過光及び反射光に関する撮影画像（画像データ）ＧＡを用いて、両基板３０１，３０２に付された各組のマーク（ＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ），（ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂ）の位置を認識する。コントローラ７００は、認識したマーク（ＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ），（ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂ）の相対位置に基づいて、マーク（ＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ），（ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂ）相互間の位置ずれ量（Δｘａ，Δｙａ）（Δｘｂ，Δｙｂ）を求める。
このように、基板３０１，３０２の接合面の相対位置の測定は、接触圧力下にある状態で行うと、接触かつ圧力が掛かっている状態では、接合面の相対位置が、最終的な接合状態に近づく。このため、加圧により、より正確で均一な接触状態を形成又は維持することができる。
＜相対位置ずれ量の判定工程Ｓ１０４−４＞
その後、工程Ｓ１０４−４において、当該位置ずれ量が許容誤差範囲内に収まっていないと判定されると、工程Ｓ１０４−５に進む。
なお、位置ずれ量が所定の許容誤差範囲内に収まっているか否かは、３つの位置ずれ量（Δｘ，Δｙ，Δθ）の全てがそれぞれの許容誤差範囲に収まっている旨の条件を充足するか否かに基づいて判定されてもよい。
＜補正移動量算出工程Ｓ１０４−５＞
工程Ｓ１０４−５では、基板３０１，３０２の補正移動量を決定する。工程Ｓ１０４−３で測定された相対位置から、所望の相対位置へと移動するための基板３０１，３０２の補正移動量を求める。
これには、コントローラ７００は、２組のマーク（ＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ），（ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂ）の位置ずれ量（Δｘａ，Δｙａ），（Δｘｂ，Δｙｂ）に基づいて、両基板３０１，３０２の所望の位置からのＸ方向、Ｙ方向及びθ方向における相対的ずれ量ΔＤ（詳細にはΔｘ，Δｙ，Δθ）を算出する。
次いで、コントローラ７００は、基板３０１，３０２間の相対的ずれ量ΔＤ（Δｘ，Δｙ，Δθ）に対応して、基板３０１，３０２を最終的に補正量−ΔＤ（−Δｘ，−Δｙ，−Δθ）だけ移動させるような補正移動の経路を計算する。
例えば、工程Ｓ１０４−３で測定が行われた相対位置から、一旦、接合面の接触状態を解除し、すなわち接合面を離間させ、接合面にほぼ平行方向に基板３０１，３０２を相対的に移動させ、再び接合面どうしを接触させるように、移動経路を形成してもよい。すなわち、以下の工程Ｓ１０４−３では、一旦接触していた接合面又は接触していた基板３０１，３０２が離間して、補正移動量の移動後に、再び接触する。
また、工程Ｓ１０４−３で測定が行われた相対位置から、一旦、接合面の接触状態での加圧を除去又は減圧させ、基板３０１，３０２が互いに中央部どうしでの接触状態を保ったままで、接合面にほぼ平行方向に基板３０１，３０２を相対的に移動させ、再び加圧することで、移動経路を形成してもよい。
上記の移動経路の形成は、例示であって、これに限定されない。
補正移動量は、所定のパラメータの関数として決定されるようにしてもよい。測定された基板３０１，３０２の相対位置が、当該関数が考慮する一パラメータであることが好ましい。上記関数のパラメータは、測定された基板３０１，３０２の相対位置以外のパラメータを含んでいてもよい。上述のとおり、相対位置の補正のための基板３０１，３０２の移動経路は、種々の形状をとり得るので、その際の基板３０１，３０２の移動機構又は測定機構のくせや誤差などをパラメータとして考慮してもよい。
＜位置補正工程Ｓ１０４−６＞
工程Ｓ１０４−６では、工程Ｓ１０４−５で決定された補正移動量だけ基板３０１，３０２を移動させる。あるいは、上記求められた移動経路に従って基板３０１，３０２を移動させる。これにより、測定された位置ずれが補正され、又は最小化される。
これには、コントローラ７００は、工程Ｓ１０４−５で算出された補正経路に従って両基板３０１，３０２を移動させるように、各ステージ４０１，４０２の駆動機構４０３〜４０７に指示を出す。
駆動機構４０３，４０４は、コントローラ７００からの指示に応じ、２つの並進方向（Ｘ方向及びＹ方向）と回転方向（θ方向）とにステージ４０２を駆動し、これにより、両基板３０１，３０２が相対的に移動され、上記の位置ずれ量ΔＤが補正される
この基板３０１，３０２の移動に、基板３０１，３０２が互いに離間した状態での移動経路が含まれている場合には、接合面を中央部どうしで突き合わせて、再び接触状態にする。また、基板３０１，３０２又は接合面が離間せずに接触状態を保ちつつ、基板３０１，３０２が移動する場合には、移動が完了した時点で、基板３０１，３０２が中央部どうしで突き合わされた接触状態が実現される。
位置補正工程Ｓ１０４−６における位置補正を行った後は、工程Ｓ１０４−３に戻る。そして、測定された基板３０１，３０２の位置ずれ量が許容誤差範囲内に収まるまで、補正移動量算出Ｓ１０４−５、位置補正工程Ｓ１０４−６を繰り返す。これにより、精度の高い基板３０１，３０２間の位置決めを行い、最終的に接合面又は基板３０１，３０２間で高い位置決め精度を有する接合界面を形成することができる。
＜真空引き工程Ｓ１０５＞
真空引き工程Ｓ１０５では、位置ずれ量が許容誤差範囲内に収まるように、位置合わせがなされた基板３０２及び基板３０１の周囲の雰囲気を真空引きする。
これには、排気管２０２を開くとともに、真空ポンプ２０１を作動させることによって、排気管２０２を通してチャンバ２００内の気体を外部に排出する。これによりチャンバ２００内は減圧されて真空引きされ、チャンバ２００内の雰囲気は真空又は低圧状態にされる。チャンバ２００内の真空度が、所望の値に到達したら、その状態を維持する。
＜基板３０１，３０２の接合工程Ｓ１０６＞
図１５は、Ｚ方向昇降駆動機構４０６により、基板３０１と３０２の中央部どうしが非接合状態を維持する圧力で突き合わせた状態、あるいは、基板３０１の中央部と基板３０２の中央部の距離を保った状態で、基板３０１の外周部と基板３０２の外周部との距離を縮め、基板どうしを重ね合わせた状態を示す正断面図である。
接合工程Ｓ１０６では、図１５に示すように、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面とを全面で突き合わせた後に接合する。
ここで、この接合工程Ｓ１０６では、基板３０１，３０２の接合面どうしが全面で突き合わされた状態にある接合面に対し、圧力を加えるようにしてもよい。基板３０１，３０２の接合面どうしが全面で突き合わされた状態で印加される圧力は、前記の臨界圧力以上の圧力又は臨界圧力を超える圧力であるのが好ましい。これにより、最終的な接触工程において基板３０１，３０２の接合面を一層密着させることができる。
基板３０１，３０２の接合面どうしが全面で突き合わされた状態での加圧は、例えば、基板接合装置１００のＺ方向昇降駆動機構４０６のような機構を用いて、機械的に基板３０１，３０２に対して加えることができる。
また、基板３０１，３０２の接合面どうしが全面で突き合わされた状態での加圧は、基板３０１，３０２に対して反対電荷を与えることで、この電荷による静電気の引力を用いて、電気的に基板３０１，３０２に対して加えてもよい。
基板３０１，３０２の接合面どうしが全面で突き合わされた状態での加圧の態様、方法、圧力などは、上記の例に限られず、種々の具体的な基板接合方法に応じて、適宜調節されてもよい。
また、接合工程Ｓ１０６では、基板３０１，３０２の接合面どうしが全面で突き合わされた状態にある接合面に対して熱を加える工程を有してもよい。
加熱により、所望の特性を有する接合界面を形成させることができる。加熱により、最終的に所望の特性を有する接合界面を形成してもよい。加熱により、接合面近傍の原子の拡散を促進させることで、接合面の表面に存在する、最終的には不要な表面層を拡散させて除去し、新生表面が直接接触する接合界面を形成し、微視的な表面凹凸を減らして実質的な接合界面の面積を増大させることなどが可能になる。これにより、接合界面の機械的特性、電気特性、化学的特性など種々の特性を向上させることができる。
加熱は、上記の加圧と同時に行うことができる。又は、加熱時間と加圧時間とを一部又はすべてが重なるように、加熱と加圧とを行ってもよい。加熱と加圧とを同時に行うことにより、接合面近傍の原子の拡散を一層促進させて、得られる接合界面の特性を向上させ、また接合プロセスを一層効率化させることができる。
例えば、上記のように、基板３０１，３０２の接合面どうしが全面で突き合わされた状態で、基板３０１，３０２に対して反対電荷を与えることで、この電荷による静電気の引力を用いて、電気的に基板３０１，３０２に対して加圧しつつ、加熱するようにしてもよい。これにより、いわゆる陽極接合を行うことができる。
加熱は、基板３０１，３０２を支持するステージ４０１，４０２から熱を伝導させることで行ってもよく、基板３０１，３０２の雰囲気のガスを加熱することでガスから熱を伝導させることで行ってもよく、接合面を光などで照射することにより行ってもよい。
このように、両基板３０１，３０２の接合面に対して加圧とともに加熱することで、両基板３０１，３０２間の最終的な接合界面を形成するようにしてもよい。このようにして、両基板３０１，３０２が良好にアライメントされて最終的な接合が達成される。
上述した基板３０１，３０２の接合方法、基板接合装置１００によれば、基板３０１及び基板３０２のそれぞれの接合面の表面に水又はＯＨ含有物質を付着させる親水化処理を行う工程と、基板３０１と基板３０２とを、接合面どうしを対向させて配置するとともに、基板３０１を、接合面の外周部３０１ｓに対して中央部３０１ｃが基板３０２側に突出するように撓ませる工程と、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面とを、中央部どうしで突き合わせる工程と、中央部どうしが非接合状態を維持する圧力で突き合わせた状態で、基板３０１の外周部３０１ｓと基板３０２の外周部３０２ｓとの距離を縮め、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面とを全面で突き合わせて接合するようにした。
これにより、ウエハどうしの間でのボイドの発生を防ぐとともに、高い位置精度で接合することができる。
また、基板３０１と基板３０２との位置合わせを行う工程を行った後、基板どうしを接合する前に、基板３０２及び基板３０１の周囲の雰囲気を真空引きするようにした。
これにより、基板３０１と基板３０２との位置合わせを行う工程は、大気中で行うこととなる。すると、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面とを、中央部どうしで突き合わせたときに、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面との間に水分子が介在した状態が維持される。
この状態では、水分子を接合面に挟んでいるため、ＯＨ基どうしが接合しておらず、接合面に影響を与えずに基板どうしを剥がすことができる。
仮に、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面とを、中央部どうしで突き合わせる工程を真空中で行ったとすると、接合面に水分子が十分に残らないため、突き合わせた基板どうしを剥がしたときにその接合面に影響が出る。
したがって、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面とが接合されることがなく、基板３０１と基板３０２との位置合わせを繰り返し行うことができる。
その一方で、基板３０２の接合面と基板３０１の接合面とを全面で突き合わせるときには、周囲の雰囲気は真空引きされているので、基板３０２の接合面と基板３０１の接合面との間に介在する水に空気が混入するのを防ぐことができる。したがって、基板３０２と基板３０１との接合部にボイドが発生するのを防ぐことができる。その結果、基板どうしを高精度に位置合わせしつつ、高品質に接合することが可能となる。
また、基板３０２と基板３０１との位置合わせを行う工程では、基板３０２の接合面と基板３０１の接合面とを、中央部どうしで突き合わせた状態で、基板３０２と基板３０１との位置ズレ量を測定し、測定された位置ズレ量が許容誤差範囲を超えている場合には、基板３０２と基板３０１との位置ズレ量が小さくなるように基板３０１と基板３０２との相対位置を調整し、位置ズレ量が許容誤差範囲内に収まるまで、基板３０１と基板３０２との位置ズレ量の測定と、基板３０１と基板３０２との相対位置の調整とを繰り返すようにした。
このように、基板３０１と基板３０２との位置ズレ量が許容誤差範囲内となるまで繰り返すことで、基板３０１と基板３０２とを高精度に位置合わせすることができる。
基板３０１と基板３０２との位置ズレ量を測定する工程は、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面とを、中央部どうしが非接合状態を維持する圧力又は時間で突き合わせた状態で行うようにした。
基板３０１と基板３０２とを過大な圧力で突き合わせたり、長時間放置すると、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面との間に介在する水が追い出されてしまい、基板３０１と基板３０２とが接合されてしまうことがある。そこで、基板３０１と基板３０２とが非接合状態を維持する圧力、言い換えると、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面との間に水が介在した状態を維持させたままにすることで、基板３０１と基板３０２との位置合わせを円滑に行うことができる。
また、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面とを全面で突き合わせる工程では、基板３０１を平板状として、基板３０２の接合面に突き合わせるようにした。このように、撓ませていた基板３０１を平板状とすることで、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面とを、容易に全面で突き合わせて接合することが可能となる。
また、基板３０１の接合面と基板３０２の接合面とを全面で突き合わせる工程では、基板３０１と基板３０２とを加圧して接合することで、基板３０１，３０２の接合を確実に行うことができる。
本発明の一態様によれば、上記の接合方法において、第一の基板と第二の基板と突き合わせる工程は、非接合状態を維持する圧力で突き合わせた状態で、第一の基板の外周部と第二の基板の外周部との距離を縮め、第一の基板の接合面と第二の基板の接合面とを全面で突き合わせて接合する。
この場合、接合面を加圧しすぎるとひずみが生じ基板全面での位置精度が出なくなる。また、片側だけたわますと接合途上でひずみが生じる可能性もあるが、両方の基板をたわますと接合時にひずみが抑えられる場合がある。
また、基板どうしが接合される圧力まで加圧しないことで、再度位置合わせ調整することが可能となる。
（その他の実施形態）
なお、本発明の基板どうしの接合方法、基板接合装置は、図面を参照して説明した上述の各実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
上記実施形態において、下側のステージ４０１の少なくとも一部が透明な材料からなるか、あるいは下側のステージ４０１を構成する材料が透明であってもよい。これにより、位置測定のために光源から発せられる光（上記の透過光と反射光を含む）が、下側のステージ４０１の透明な材料を透過することができる。そのため、基板支持手段の設計に制約を受けない。
上記実施形態において、基板加熱手段４２０の少なくとも一部が透明な材料からなるか、あるいは基板加熱手段４２０を構成する材料が透明であり、かつ基板加熱手段４２０におけるヒータ４２１が、ヒータの配線間に所定の間隔を設けるようにしてもよい。
これにより、ヒータの配線が位置測定のために光源から発せられる光（上記の透過光と反射光を含む）に干渉することを避けることができる。また、初期設定の段階でヒータの配線が光源から発せられる光に干渉したとしても、ヒータ４２１を搭載する基板加熱手段４２０をＺ軸周りに回転させることで、ヒータの配線を光路上から避けることができる。
透明な材料としては、ガラス材料やセラミック材料が用いられることが好ましい。肉眼で見た場合に透明に見えなくとも、下側のステージ４０１は、光源から発せられる光が透過する材料から構成されればよい。
また、下側のステージ４０１の少なくとも一部が透明な材料からなるか、あるいは下側のステージ４０１を構成する材料が透明であり、基板加熱手段４２０の少なくとも一部が透明な材料からなるか、あるいは基板加熱手段４２０を構成する材料が透明であり、かつ基板加熱手段４２０におけるヒータ４２１が、ヒータの配線間に所定の間隔を設けることにより、基板支持手段の設計に制約を受けない。
例えば、上記実施形態においては、位置測定手段５００として、２台のカメラ５０１，５０２が固定配置される場合を例示したがこれに限定されず、１台のカメラが移動して２箇所のアライメントマーク付近の画像をそれぞれ撮影するようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、ステージ４０１がＸ方向に移動される場合を例示したが、これに限定されない。例えば、ステージ４０１は固定されるようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、ステージ４０２がＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向に移動されることによって、ステージ４０１，４０２がこれらの方向に相対的に移動される場合を例示したが、これに限定されない。例えば、逆に、ステージ４０２が固定され、且つ、ステージ４０１がＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向に移動されることによって、ステージ４０１，４０２がこれらの方向に相対的に移動されるようにしてもよい。
上記実施形態においては、所定の形状又は材料の基板３０１，３０２を用いて説明したが、これに限られない。
また、図１に示す基板接合装置１００では、その内部において表面活性化処理を行う場合を例示したが、これに限定されない。例えば、基板接合装置１００の外部において、表面活性化処理を施すようにしてもよい。
さらに、チャンバ２００を開いてその内部を大気暴露するだけでも、表面活性化処理を行うことができる。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
以上に説明した実施形態を含む本発明は、例えばＣＭＯＳイメージセンサやメモリ、演算素子、ＭＥＭＳの製造に関して、有利な効果を奏する。
１００ 基板接合装置
２００ チャンバ
３０１ 基板（第二の基板）
３０２ 基板（第一の基板）
３０２ｃ 中央部
３０２ｓ 外周部
３０４ ステージ移動機構
４００ 基板支持手段
４０１ ステージ（第二基板保持部）
４０２ ステージ（第一基板保持部）
４３０ 突出機構
４３１ 押圧板（押圧部材）
４３１ｃ 中央部
４３１ｓ 外周部
４４０ 保持機構
５００ 位置測定手段（位置合わせ部）
６００ 親水化処理手段
７００ コントローラ

Claims (34)

  1. 第一の基板と第二の基板とを接合する方法であって、
    前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれの接合面の表面に水又はＯＨ含有物質を付着させる親水化処理を行う工程と、
    前記第一の基板と前記第二の基板とを、前記接合面どうしを対向させて配置するとともに、前記第一の基板を、前記接合面の外周部に対して中央部が前記第二の基板側に突出するように撓ませる工程と、
    前記第二の基板を、前記接合面の外周部に対して中央部が前記第一の基板側に突出するように撓ませる工程と、
    前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを、前記中央部どうしで突き合わせる第１突き合わせ工程と、
    前記中央部どうしを、非接合状態を維持する圧力で突き合わせた状態で、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮め、前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で突き合わせる第２突き合わせ工程と、を備え、
    前記第２突き合わせ工程では、
    前記第一の基板の中央部と前記第二の基板の中央部の各底面からの距離を保った状態で、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮め、前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で突き合わせて接合することを特徴とする基板どうしの接合方法。
  2. 前記第一の基板は、第一突出機構により前記接合面の外周部に対して中央部が前記第二の基板側に突出するように撓まされ、
    前記第二の基板は、第二突出機構により前記接合面の外周部に対して中央部が前記第一の基板側に突出するように撓まされ、
    前記第一突出機構と前記第二突出機構とのうちの一方が加圧制御され、他方が突出距離の数値制御がなされていることを特徴とする、
    請求項１に記載の基板どうしの接合方法。
  3. 前記第一の基板の中央部と前記第二の基板の中央部の各底面からの距離を保ちながら、前記第一の基板と前記第二の基板とを近づける、
    請求項２に記載の基板どうしの接合方法。
  4. 前記第一の基板の中央部と前記第二の基板の中央部の各底面からの距離を保ちながら、第一の基板と第二の基板とを平板状にする、
    請求項１に記載の基板どうしの接合方法。
  5. 前記第一の基板及び前記第二の基板の少なくとも一方又は双方の少なくとも外周部のみを保持する請求項１から４のいずれか一項に記載の基板どうしの接合方法。
  6. 第一の基板と第二の基板とを接合する方法であって、
    前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれの接合面の表面に水又はＯＨ含有物質を付着させる親水化処理を行う工程と、
    前記第一の基板と前記第二の基板とを、前記接合面どうしを対向させて配置するとともに、前記第一の基板を、前記接合面の外周部に対して中央部が前記第二の基板側に突出するように撓ませる工程と、
    前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを、前記中央部どうしで突き合わせる第１突き合わせ工程と、
    前記中央部どうしが非接合状態を維持する圧力で突き合わせた状態で、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮め、前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で突き合わせる第２突き合わせ工程と、
    前記第１突き合わせ工程の後且つ前記第２突き合わせ工程の前に、前記第一の基板と前記第二の基板との位置合わせを行う工程と、を備えることを特徴とする基板どうしの接合方法。
  7. 第一の基板と第二の基板とを接合する方法であって、
    前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれの接合面の表面に水又はＯＨ含有物質を付着させる親水化処理を行う工程と、
    前記第一の基板と前記第二の基板とを、前記接合面どうしを対向させて配置するとともに、前記第一の基板を、前記接合面の外周部に対して中央部が前記第二の基板側に突出するように撓ませる工程と、
    前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを、前記中央部どうしで突き合わせる第１突き合わせ工程と、
    前記中央部どうしが非接合状態を維持する圧力で突き合わせた状態で、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮め、前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で突き合わせる第２突き合わせ工程と、
    前記第１突き合わせ工程の後且つ前記第２突き合わせ工程の前に、前記第一の基板と前記第二の基板との位置合わせを行う工程と、を備え、
    前記第一の基板と前記第二の基板との位置合わせを行う工程は、
    前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを、前記中央部どうしで突き合わせた状態で、前記第一の基板と前記第二の基板との位置ズレ量を測定し、
    測定された前記位置ズレ量が許容誤差範囲を超えている場合には、前記第一の基板と前記第二の基板との位置ズレ量が小さくなるように前記第一の基板と前記第二の基板との相対位置を調整し、
    前記位置ズレ量が許容誤差範囲内に収まるまで、前記第一の基板と前記第二の基板との前記位置ズレ量の測定と、前記第一の基板と前記第二の基板との相対位置の調整とを繰り返すことを特徴とする基板どうしの接合方法。
  8. 前記第一の基板と前記第二の基板との位置ズレ量を測定する工程は、
    前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを、前記中央部どうしが非接合状態を維持する圧力又は時間で突き合わせた状態で行うことを特徴とする請求項７に記載の基板どうしの接合方法。
  9. 第一の基板と第二の基板とを接合する方法であって、
    前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれの接合面の表面に水又はＯＨ含有物質を付着させる親水化処理を行う工程と、
    前記第一の基板と前記第二の基板とを、前記第一の基板が前記第二の基板よりも下方に位置するように、前記接合面どうしを対向させて配置するとともに、前記第一の基板の外周部の自重により、前記第一の基板を、前記接合面の外周部に対して中央部が前記第二の基板側に突出するように撓ませる工程と、
    前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを、前記中央部どうしで突き合わせる第１突き合わせ工程と、
    前記中央部どうしを、非接合状態を維持する圧力で突き合わせた状態で、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮め、前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で突き合わせる第２突き合わせ工程と、を備えることを特徴とする基板どうしの接合方法。
  10. 前記第２突き合わせ工程では、
    前記第一の基板及び前記第二の基板の少なくとも一方又は双方を平板状として、対向する基板の前記接合面に突き合わせることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の基板どうしの接合方法。
  11. 前記第２突き合わせ工程の後に、さらに接合工程を備え、接合工程では、
    前記第一の基板と前記第二の基板とを加圧して接合することを特徴とする請求項１０に記載の基板どうしの接合方法。
  12. 前記第２突き合わせ工程において、前記第一の基板を保持する第一基板保持部と前記第二の基板を保持する第二基板保持部とを互いに近づけることにより、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮める、ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の基板どうしの接合方法。
  13. 前記接合工程では、
    前記第一の基板と前記第二の基板とを加熱して接合することを特徴とする請求項１１に記載の基板どうしの接合方法。
  14. 前記親水化処理で前記接合面に水又はＯＨ含有物質を付着させるに先立ち、運動エネルギーを有した粒子を、前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれの接合面の表面に衝突させる表面活性化処理を行うことを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の基板どうしの接合方法。
  15. 前記親水化処理で前記接合面に水又はＯＨ含有物質を付着させるに先立ち、プラズマ処理、又は高速原子ビーム源、イオンビーム源の照射により、前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれの接合面の表面活性化処理を行うことを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の基板どうしの接合方法。
  16. 前記親水化処理は、気体状の水を、前記接合面に付着させて行うことを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載の基板どうしの接合方法。
  17. 前記親水化処理は、真空中で行われ、大気に暴露することなく前記接合面に水又はＯＨ含有物質を付着させることを特徴とする請求項１から１６のいずれか一項に記載の基板どうしの接合方法。
  18. 撓ませた前記第一の基板を解放するに先立ち、前記第一の基板および前記第二の基板の周囲の雰囲気を真空引きする工程をさらに備えることを特徴とする請求項１から１７のいずれか一項に記載の基板どうしの接合方法。
  19. 前記第一の基板は、第一基板保持機構により保持され、
    前記第二の基板は、第二基板保持機構により保持され、
    前記第一基板保持機構又は前記第二基板保持機構は、静電チャックであることを特徴とする請求項１から１８のいずれか一項に記載の基板どうしの接合方法。
  20. 前記第一の基板は、第一基板保持機構により保持され、
    前記第二の基板は、第二基板保持機構により保持され、
    前記第一基板保持機構又は前記第二基板保持機構が、真空吸着方式または静電チャックであり、前記第一基板保持部の前記第一の基板の周辺部を保持する吸着溝または静電チャックと前記第一の基板の中央部を保持する吸着溝または静電チャックとが分離し、および／または、前記第二基板保持部の前記第二の基板の周辺部を保持する吸着溝と前記第二の基板の中央部を保持する吸着溝または静電チャックとが分離したことを特徴とする請求項１から１８のいずれか一項に記載の基板どうしの接合方法。
  21. 第一の基板を保持する第一基板保持部と、
    第二の基板の接合面を前記第一の基板の接合面に対向させた状態で前記第二の基板を保持する第二基板保持部と、
    前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれの接合面に水又はＯＨ含有物質を付着させる親水化処理手段と、
    前記第一の基板を、前記接合面の外周部に対して中央部が前記第二の基板側に突出するように撓ませる第一突出機構と、
    前記第二の基板を、前記接合面の外周部に対して中央部が前記第一の基板側に突出するように撓ませる第二突出機構と、
    制御部と、を備え、
    前記第一基板保持部が前記第二基板保持部よりも下方に位置し、
    前記制御部は、前記第一突出機構によって前記第一の基板を前記接合面の外周面に対して中央部が前記第二の基板側に突出するよう撓ませるとともに前記第二突出機構によって前記第二の基板を前記接合面の外周面に対して中央部が前記第一の基板側に突出するよう撓ませた状態で、撓ませた前記第一の基板の前記接合面を撓ませた前記第二の基板の前記接合面に突き合わせて、前記第一の基板の中央部と前記第二の基板の中央部の各底面からの距離を保ち且つ前記中央部どうしが非接合状態を維持する圧力で突き合わせた状態で、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮め、前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で突き合わせることを特徴とする基板接合装置。
  22. 前記第一突出機構と前記第二突出機構との一方が加圧制御され、他方が突出距離が数値制御されたアクチュエータであることを特徴とする請求項２１に記載の基板接合装置。
  23. 前記第一の基板の中央部と前記第二の基板の中央部の各底面からの距離を保ちながら、第一基板保持部と前記第二基板保持部とを近づける、
    請求項２１又は２２に記載の基板接合装置。
  24. 前記第一の基板の中央部と前記第二の基板の中央部の各底面からの距離を保ちながら、第一の基板と第二の基板とを平板状にする、
    請求項２１に記載の基板接合装置。
  25. 前記第一基板保持部又は前記第二基板保持部に、前記第一の基板を保持する第一基板保持機構及び前記第二の基板を保持する第二基板保持機構の少なくとも一方又は双方をさらに備えることを特徴とする請求項２１から２４のいずれか一項に記載の基板接合装置。
  26. 前記第一基板保持機構又は前記第二基板保持機構が、基板の外周部のみ保持することを特徴とする請求項２５に記載の基板接合装置。
  27. 前記第一基板保持機構又は前記第二基板保持機構が、静電チャックであることを特徴とする請求項２５又は２６に記載の基板接合装置。
  28. 前記第一基板保持機構又は前記第二基板保持機構が、真空吸着方式または静電チャックであり、前記第一基板保持部の前記第一の基板の周辺部を保持する吸着溝または静電チャックと前記第一の基板の中央部を保持する吸着溝または静電チャックとが分離し、および／または、前記第二基板保持部の前記第二の基板の周辺部を保持する吸着溝と前記第二の基板の中央部を保持する吸着溝または静電チャックとが分離したことを特徴とする請求項２５に記載の基板接合装置。
  29. 前記第一の基板と前記第二の基板との位置合わせを行う位置合わせ部をさらに備え、
    前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で突き合わせて接合する前に、前記位置合わせ部によって前記第一の基板と前記第二の基板との位置合わせを行うことを特徴とする請求項２１から２８の何れか一項に記載の基板接合装置。
  30. 前記第一基板保持部に、前記第一の基板を保持する保持面を形成し、前記第一突出機構により中央部が前記第二の基板側に突出するように撓む押圧部材をさらに備えることを特徴とする請求項２１から２９の何れか一項に記載の基板接合装置。
  31. 前記第一の基板及び前記第二の基板の周囲の雰囲気を真空引きするチャンバをさらに備えることを特徴とする請求項２１から３０の何れか一項に記載の基板接合装置。
  32. 第一の基板を保持する第一基板保持部と、
    第二の基板の接合面を前記第一の基板の接合面に対向させた状態で前記第二の基板を保持する第二基板保持部と、
    前記第一の基板及び前記第二の基板のそれぞれの接合面に水又はＯＨ含有物質を付着させる親水化処理手段と、
    前記第一の基板を、前記接合面の外周部に対して中央部が前記第二の基板側に突出するように撓ませる第一突出機構と、
    前記第一の基板と前記第二の基板との位置合わせを行う位置合わせ部と、
    制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記第一突出機構によって前記第一の基板を前記接合面の外周面に対して中央部が突出するよう撓ませた状態で、撓ませた前記第一の基板の前記接合面を前記第二の基板の前記接合面に突き合わせて、前記中央部どうしが非接合状態を維持する圧力で突き合わせた状態で、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮め、前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で突き合わせるとともに、
    前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で突き合わせて接合する前に、前記位置合わせ部によって前記第一の基板と前記第二の基板との位置合わせを行い、
    前記位置合わせ部は、
    前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを、前記中央部どうしで突き合わせた状態で、前記第一の基板と前記第二の基板との位置ズレ量を測定し、
    測定された前記位置ズレ量が許容誤差範囲を超えている場合には、前記第一の基板と前記第二の基板との位置ズレ量が小さくなるように前記第一の基板と前記第二の基板との相対位置を調整し、
    前記位置ズレ量が許容誤差範囲内に収まるまで、前記第一の基板と前記第二の基板との前記位置ズレ量の測定と、前記第一の基板と前記第二の基板との相対位置の調整とを繰り返すことを特徴とする基板接合装置。
  33. 前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で突き合わせるときに、
    前記第一の基板及び前記第二の基板の少なくとも一方又は双方を平板状として、対向する基板の前記接合面に突き合わせることを特徴とする請求項２１から３２のいずれか一項に記載の基板接合装置。
  34. 前記制御部は、前記第一突出機構によって前記第一の基板を前記接合面の外周面に対して中央部が突出するよう撓ませた状態で、撓ませた前記第一の基板の前記接合面を前記第二の基板の前記接合面に突き合わせて、前記中央部どうしが非接合状態を維持する圧力で突き合わせた状態で、前記第一基板保持部と前記第二基板保持部とを互いに近づけることにより、前記第一の基板の外周部と前記第二の基板の外周部との距離を縮め、前記第一の基板の前記接合面と前記第二の基板の前記接合面とを全面で突き合わせることを特徴とする請求項２１から３３のいずれか一項に記載の基板接合装置。
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