TW202247301A - 接合方法、基板接合裝置以及基板接合系統 - Google Patents

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Abstract

接合方法係包含：基板固持步驟，係對基板(W1、W2)只固持周部，且在基板(W1) 之接合面與基板(W2)之接合面彼此相對向的狀態，固持基板(W1、W2)；第1接觸步驟，係在使基板(W1)彎曲成(W1)之中央部對基板(W1)之周部朝向基板(W2)突出的狀態，使基板(W1)之中央部與基板(W2)之中央部接觸；第2接觸步驟，係在第1接觸步驟之後，從基板(W1、W2)之中央部朝向周部逐漸地擴大基板(W1、W2)之接觸部分；以及接合步驟，係在第2接觸步驟之後，在基板(W1、W2)在整個面彼此接觸之狀態，只將基板(W1)之周部壓在基板(W2)之周部，藉此，將基板(W1、W2)接合。

Description

接合方法、基板接合裝置以及基板接合系統
本發明係有關於一種接合方法、基板接合裝置以及基板接合系統。
提議一種裝置，其係用以將2片基板彼此接合之裝置，並具備在接合時安裝基板之安裝裝置(例如參照專利文獻1)。在專利文獻1所記載之安裝裝置係具有：外側之環狀部分，係藉真空夾頭固持基板之周部；及變形手段，係使基板變形成使基板之中央部從安裝裝置突出。而且，此裝置係在設定成使2片基板之接合面的中央部彼此接觸之狀態後，解除真空夾頭之對一方的基板之周部的吸附固持。藉此，藉作用於一方之基板的周部之復原力及重力，接觸部分以一方之基板的中心為起點朝向半徑方向外側逐漸地擴大，而至一方之基板的周面。依此方式，將2片基板彼此接合。 [先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2013/023708號
[發明所欲解決之問題]
可是，在專利文獻1所記載之裝置的情況，在作用於一方之基板的周部之復原力及重力的大小是不充分時，有一方之基板的周部成為從另一方之基板的周部浮起之狀態的情況，在此情況，擔心在彼此接合之2片基板的周部發生空隙，或擔心強度降低。
本發明係鑑於上述之事由，目的在於提供一種接合方法、基板接合裝置以及基板接合系統，前述接合方法係可抑制在彼此被接合之基板的周圍之空隙的發生，而提高基板之間的接合強度。 [解決問題之手段]
為了達成該目的，本發明之接合方法係將第1基板與第2基板接合，前述接合方法係包含： 基板固持步驟，係對前述第1基板與前述第2基板之至少一方只固持周部，且在前述第1基板與前述第2基板之接合面彼此相對向的狀態，固持前述第1基板與前述第2基板； 第1接觸步驟，係在使前述第1基板彎曲成前述第1基板之中央部對前述第1基板之周部朝向前述第2基板突出的狀態，使前述第1基板之中央部與前述第2基板之中央部接觸； 第2接觸步驟，係在前述第1接觸步驟之後，從前述第1基板及前述第2基板之中央部朝向周部逐漸地擴大前述第1基板與前述第2基板之接觸部分；以及 接合步驟，係在前述第2接觸步驟之後，在前述第1基板與前述第2基板在整個面接觸之狀態，只將前述第1基板之周部壓在前述第2基板之周部，藉此，將前述第1基板與前述第2基板接合。
依據其他的觀點之本發明的基板接合裝置係將第1基板與第2基板接合，前述基板接合裝置係包括： 第1基板固持部，係固持前述第1基板之周部，在固持前述第1基板之狀態，在與前述第1基板之周部相對向的第1區域之內側的第2區域形成凹部； 第2基板固持部，係在使前述第2基板之接合面與前述第1基板之接合面相對向的狀態，固持前述第2基板； 固持部驅動部，係向前述第1基板固持部與前述第2基板固持部彼此接近之方向或彼此遠離之方向驅動前述第1基板固持部或前述第2基板固持部之至少一方；以及 控制部，係藉前述第1基板固持部在前述第1基板彎曲成前述第1基板之中央部對前述第1基板之周部朝向前述第2基板突出的狀態固持，從前述第1基板之中央部與前述第2基板之中央部彼此接觸的狀態，從前述第1基板及前述第2基板之中央部朝向周部逐漸地擴大前述第1基板與前述第2基板之接觸部分，在使前述第1基板與前述第2基板在整個面接觸之狀態，將前述固持部驅動部控制成藉由將前述第1基板固持部壓在前述第2基板固持部，而只將前述第1基板之周部壓在前述第2基板之周部。 [發明功效]
若依據本發明，在使第1基板彎曲成第1基板之中央部對第1基板之周部朝向第2基板突出的狀態，使第1基板之中央部與第2基板之中央部接觸後，從第1基板及第2基板之中央部朝向周部逐漸地擴大第1基板與第2基板之接觸部分。而且，在第1基板與第2基板在整個面接觸之狀態，藉由只將第1基板之周部相對地壓在第2基板之周部，而將第1基板與第2基板接合。藉此，在藉由從中央部朝向周部逐漸地擴大第1基板與第2基板之接觸部分，而第2基板之周部成為對第1基板之周部浮起之狀態的情況，亦只將第1基板之周部相對地壓在第2基板之周部，藉此，可使第1基板之周部與第2基板之周部無間隙地接觸。因此，可抑制在第1基板與第2基板彼此接合的狀態之在第1基板的周部與第2基板的周部之空隙的發生。
(實施形態1)
以下，一面參照圖，一面說明本發明之實施形態的基板接合系統。本實施形態的基板接合系統係對基板W1、W2進行所謂的親水化接合。基板接合系統係在進行活性化處理步驟後，進行水洗淨步驟，該活性化處理步驟係對基板W1、W2之接合面進行活性化，而該水洗淨步驟係對基板W1、W2之接合面進行水洗淨。在此時，在基板W1、W2之接合面產生OH基。然後，基板接合系統係藉由使在接合面產生OH基之基板W1、W2的接合面彼此接觸，將基板W1、W2彼此接合。
本實施形態之基板接合系統係如圖1所示，包括導入口811、812、取出口813、第1搬運裝置82、活化性處理裝置2、洗淨裝置3、基板接合裝置1、載入上鎖部83、第2搬運裝置84以及控制部9。控制部9係控制第1搬運裝置82、活化性處理裝置2、洗淨裝置3、基板接合裝置1以及載入上鎖部83。在第1搬運裝置82及洗淨裝置3，係設置HEPA(High Efficiency Prticulate Air)過濾器(未圖示)。藉此，第1搬運裝置82及洗淨裝置3內係成為粒子極少之大氣壓環境。
第1搬運裝置82係具備搬運機器人821，其係具有臂，該臂係在頭端部設置固持基板之固持部821a。搬運機器人821係沿著導入口811、812及取出口813之排列方向可移動且旋轉，藉此，可變更臂之頭端部的方向。固持部821a係具有真空夾頭、靜電夾頭等，吸附並固持在基板之與接合面側係相反側。
活化性處理裝置2係對基板W1、W2之接合面進行活性化處理，其係藉由進行使用氮氣之反應性離子蝕刻與氮基之照射的至少一方，對接合面進行活性化。活化性處理裝置2係產生感應耦合電漿(ICP：Inductively Coupled Plasma)之裝置，如圖2所示，具有工作台210、室212、電漿室213、在電漿室213之外側所捲繞之感應線圈215、以及向感應線圈215供給高頻電流之高頻電源216。此外，作為活化性處理裝置2，係例如亦可是在室之上部產生電漿，並通過在離子捕集板所形成的孔，而只使電漿所含之基向下流動的方式。又，作為電漿產生源，係亦可是平行平板型之電漿產生源，亦可是利用微波之電漿產生源。電漿室213係例如由石英玻璃所形成。又，活性化處理裝置2002係具有氮氣供給部220A與氧氣供給部220B。氮氣供給部220A係具有氮氣貯存部221A、供給閥222A以及供給管223A。氧氣供給部220B係具有氧氣貯存部221B、供給閥222B以及供給管223B。在工作台210，係載置基板W1、W2。又，在工作台210，係設置基板加熱部210a，其係對基板W1、W2加熱。室212係與電漿室213內連通。室212係經由排氣管201b與排氣閥201c，與真空泵201a連接。將排氣閥201c設定成開狀態，並使真空泵201a動作時，室212內之氣體經由排氣管201b向室212外被排出，而室212內之氣壓被降低(降壓)。此外，室212內之氣壓係可設定成10 － 2Pa以下。
作為高頻電源216，係可採用向感應線圈215供給例如27MHz之高頻電流者。而且，在向電漿室213內導入N 2氣體之狀態，向感應線圈215供給高頻電流時，在電漿室213內形成電漿PLM。此處，因為藉感應線圈215捕捉在電漿室213內電漿中所含的離子，所以亦可是在電漿室213與室212之間的部分無捕集板的構成。偏壓施加部217係高頻電源，其係對工作台210所支撐之基板W1、W2施加高頻偏壓。作為此偏壓施加部217，係可採用產生例如13.56MHz之高頻偏壓者。依此方式，藉偏壓施加部217對基板W1、W2施加高頻偏壓，藉此，在基板W1、W2之接合面的附近產生鞘區域，其係具有動能之離子重複地衝撞基板W1、W2。而且，藉位於該鞘區域之具有動能之離子蝕刻基板W1、W2之接合面。
洗淨裝置3係一面朝向所搬來之基板噴出洗淨液或N 2氣體一面進行洗淨。洗淨裝置3係具有：工作台(未圖示)，係支撐基板；轉動驅動部(未圖示)，係使工作台在與鉛垂方向正交之面內轉動；以及洗淨噴嘴(未圖示)，係噴出產生超音波或超音速(megasonic)振動之水、洗淨液或N 2氣體。而且，洗淨裝置3係一面使洗淨噴嘴向基板W1、W2之徑向擺動，一面從洗淨噴嘴向基板之接合面噴施加超音波之水，並使工作台轉動，藉此，對基板W1、W2之接合面進行洗淨。而且，洗淨裝置3係在使洗淨噴嘴停止噴出水之狀態使工作台轉動，藉此，對基板W1、W2進行旋轉乾燥。
載入上鎖部83係包括：待命室831；與待命室831內連通之排氣管832b；真空泵832a，係經由排氣管832b，排出待命室831內之氣體；以及在排氣管832b所插入之排氣閥832c。將排氣閥832c設定成開狀態，並使真空泵832a動作時，室831內之氣體經由排氣管832b向室831外被排出，而室831內之氣壓被降低(降壓)。此外，室831內之氣壓係可設定成10 － 2Pa以下。又，載入上鎖部83係包括：閘833a，係被配設於在待命室831之第1搬運裝置82側；閘833b，係被配設於在待命室831之接合裝置1側；以及閘驅動部834，係分別對各個閘833a、833b進行開閉驅動。
基板接合裝置1係如圖3所示，包括：室120、是第1支撐台之工作台401、是第2支撐台之頭402、工作台驅動部403、頭驅動部404、基板加熱部481、482以及位置測量部500。又，基板接合裝置1係具備距離測量部490，其係測量工作台401與頭402之間的距離。此外，在以下之說明，權宜地將圖3之±Z方向當作上下方向、將XY方向當作水平方向來說明。
室120係將配置基板W1、W2之區域S1維持於預設之基準真空度以上的真空度。室120係經由排氣管121b與排氣閥121c。與真空泵121a連接。將排氣閥121c設定成開狀態，並使真空泵121a動作時，室120內之氣體經由排氣管121b向室120外被排出。室120內被維持於降壓環境。又，改變排氣閥121c之開閉量，來調整排氣量，藉此，可調整室120內之氣壓(真空度)。又，在室120內之一部分，係設置窗部503，其係為了藉位置測量部500測量在基板W1、W2之間的相對位置所使用。此外，室120內之氣壓係可設定於1Pa以上且1000Pa以下的範圍內。
工作台驅動部403係固持部驅動部，其係使工作台401向XY方向移動，或繞Z軸轉動。
頭驅動部404係具有：昇降驅動部406，係使頭402向鉛垂上方或鉛垂下方(參照圖3之箭號AR1)昇降；XY方向驅動部405，係使頭402向XY方向移動；以及轉動驅動部407，係使頭402在繞Z軸之轉動方向(參照圖3之箭號AR2)轉動。由XY方向驅動部405與轉動驅動部407構成固持部驅動部，其係使頭402向與鉛垂方向正交之方向(XY方向、繞Z軸之轉動方向)移動。又，頭驅動部404係具有：壓電致動器411，係用以調整頭402之對工作台401的傾斜；第1壓力感測器412，係用以測量作用於頭402之壓力。XY方向驅動部405及轉動驅動部407藉由在X方向、Y方向以及繞Z軸之轉動方向，使頭402對工作台401相對地移動，可進行工作台401所固持之基板W1與頭402所固持之基板W2的對準。
昇降驅動部406係藉由使頭402向鉛垂方向移動，而使工作台401與頭402彼此接近，或使頭402遠離工作台401。藉由昇降驅動部406使頭402向鉛垂下方移動，工作台401所固持之基板W1與頭402所固持之基板W2接觸。而且，在基板W1、W2彼此接觸之狀態，昇降驅動部406使朝向接近工作台401之方向的驅動力作用於頭402時，將基板W2壓在基板W1。又，在昇降驅動部406，係設置第2壓力感測器408，其係測量昇降驅動部406之朝向接近工作台401的方向令作用於頭402的驅動力。從第2壓力感測器408之測量值，可檢測出壓力，其係在藉昇降驅動部406將基板W2壓在基板W1時作用於基板W1、W2之接合面。第2壓力感測器408係例如由測力器(load cell)所構成。
壓電致動器411、第1壓力感測器412係分別如圖4A所示，各有3個。3個壓電致動器411與3個第1壓力感測器412係被配置於頭402與XY方向驅動部405之間。3個壓電致動器411係被固定於在頭402的上面之不是同一直線上的3個位置，在平面圖大致圓形之頭402之上面的周部沿著頭402之圓周方向排列成大致等間隔的3個位置。3個第1壓力感測器412係分別在連接壓電致動器411之上端部與XY方向驅動部405之下面。3個壓電致動器411係分別在上下方向可伸縮。而且，藉由3個壓電致動器411伸縮，對頭402之繞X軸及繞Y軸的傾斜與頭402之在上下方向的位置進行微調整。例如，如圖4B之虛線所示，在頭402對工作台401傾斜的情況，使3個壓電致動器411中之一個伸長(參照圖4B之箭號AR3)，對頭402之姿勢進行微調整，藉此，可設定成頭402之下面與工作台401之上面大致平行的狀態。又，3個第1壓力感測器412係測量在頭402之下面的3個位置之加壓力。而且，以藉3個第1壓力感測器412所測量之加壓力成為相等的方式驅動3個壓電致動器411之各個，藉此，可一面將頭402之下面與工作台401之上面維持大致平行，一面使基板W1、W2彼此接觸。
工作台401與頭402係在室120內，被配置成在鉛垂方向彼此相對向且工作台401位於比頭402更鉛垂下方。工作台401係第1基板固持部，其係以工作台401之上面401a支撐基板W1，頭402係第2基板固持部，其係以頭402之下面402a支撐基板W2。此處，工作台401係其上面401a在與基板W1整體進行面接觸之狀態支撐基板W1，頭402係其下面402a在與基板W2整體進行面接觸之狀態支撐基板W2。工作台401與頭402係例如由具有透光性之如玻璃的透光性材料所形成。在工作台401及頭402，係如圖5A及圖5B所示，設置：靜電夾頭441、442，係固持基板W1、W2；第1推壓機構431，係推壓基板W1之中央部；以及第2推壓機構432，係推壓基板W2之中央部。靜電夾頭441、442係固持基板W1、W2之周部。又，在工作台401、頭402之中央部，係設置在平面圖圓形的貫穿孔401b、402b。
靜電夾頭441、442係在工作台401、頭402支撐基板W1、W2之狀態，被設置於在工作台401、頭402之與基板W1、W2之周部相對向的第1區域A1。靜電夾頭441、442係分別具有：端子電極，係圓環形，並在工作台401、頭402之第1區域A1的內側之第2區域A2的外側沿著圓周方向所配設；及複數個電極，係直線狀，並在基端部與端子電極以電性連接。端子電極及複數個電極係例如由如ITO之含有透明之導電性材料的透明導電膜所形成。靜電夾頭441、442係在藉夾頭驅動部(未圖示)施加電壓之狀態，吸附並固持基板W1、W2。
又，工作台401、頭402係分別在第2區域A2設置凹部401c、402c。凹部401c、402c的深度係被設定成在固持基板W1、W2之狀態，凹部401c、402c之底與基板W1、W2不接觸之程度的深度，被設定成例如1μm以上。
如圖5B所示，第1推壓機構431係被設置於工作台401之中央部，第2推壓機構432係被設置於頭402之中央部。第1推壓機構431係具有：第1推壓部431a，係經由工作台401之貫穿孔401b，向頭402側可出沒；及第1推壓驅動部431b，係驅動第1推壓部431a。又，第1推壓機構431係具有止動器431c，其係用以限制第1推壓部431a移動成預設之沒入量以上。第2推壓機構432係具有：第2推壓部432a，係經由頭402之貫穿孔402b，向工作台401側可出沒；及第2推壓驅動部432b，係驅動第2推壓部432a。又，第2推壓機構432係具有止動器432c，其係用以限制第2推壓部432a移動成預設之沒入量以上。第1推壓驅動部431b及第2推壓驅動部432b係例如具有音圈馬達。又，第1推壓部431a及第2推壓部432a係進行壓力控制與位置控制之任一種控制，該壓力控制係將施加於基板W1、W2之壓力控制成維持於固定壓力，該位置控制係將基板W1、W2之接觸位置控制成維持於固定位置。例如，對第1推壓部431a進行位置控制，對第2推壓部432a進行壓力控制，藉此，在固定位置以固定之壓力推壓基板W1、W2。
回到圖3，距離測量部490係例如是雷射距離計，在與工作台401及頭402不接觸之狀態測量工作台401與頭402之間的距離。距離測量部490係在從透明之頭402的上方朝向工作台401照射雷射光時，從在工作台401之上面的反射光與在頭402之下面的反射光之差分測量工作台401與頭402之間的距離。距離測量部490係如圖4A所示，測量在工作台401的上面之3處的部位P11、P12、P13、與在頭402的下面之在Z方向與部位P11、P12、P13相對向之3處的部位P21、P22、P23之間的距離。
回到圖3，位置測量部500係測量在與鉛垂方向正交的方向(XY方向、繞Z軸之轉動方向)之基板W1與基板W2的位置偏差。位置測量部500係具有第1攝像部501、第2攝像部502以及反射鏡504、505。第1攝像部501與第2攝像部502係被配置於在工作台401之與固持基板W1之側係相反側。第1攝像部501及第2攝像部502係分別具有攝像元件(未圖示)與同軸照明系統(未圖示)。作為同軸照明系統之光源，係使用射出光(例如紅外光)的光源，該光係透過基板W1、W2及工作台401、在室120所設置之窗部503。
例如，如圖6A及圖6B所示，在基板W1，係設置2個對準記號(第1對準記號)MK1a、MK1b，在基板W2，係設置2個對準記號(第2對準記號)MK2a、MK2b。基板接合裝置1係一面藉位置測量部500識別在兩基板W1、W2所設置之各對準記號MK1a、MK1b、MK2a、MK2b的位置，一面執行兩基板W1、W2之位置對準動作(對準動作)。更詳細地說明之，基板接合裝置1係首先，一面藉位置測量部500識別在基板W1、W2所設置之對準記號MK1a、MK1b、MK2a、MK2b，一面執行基板W1、W2之粗略的對準動作(粗略對準動作)，而使2片基板W1、W2相對向。然後，基板接合裝置1係一面藉位置測量部500同時識別在2片基板W1、W2所設置之對準記號MK1a、MK2a、MK1b、MK2b，一面執行更精確之對準動作(精確對準動作)。
此處，如圖3之虛線箭號SC1、SC2所示，從第1攝像部501之同軸照明系統的光源所射出之光係被反射鏡504反射而向上方行進，並透過窗部503及基板W1、W2之一部分或全部。透過基板W1、W2之一部分或全部的光係被基板W1、W2之對準記號MK1a、MK2a反射後，向下行進，而透過窗部503，被反射鏡504反射後，射入第1攝像部501之攝像元件。又，從第2攝像部502之同軸照明系統的光源所射出之光係被反射鏡505反射而向上方行進，並透過窗部503及基板W1、W2之一部分或全部。透過基板W1、W2之一部分或全部的光係被基板W1、W2之對準記號MK1a、MK2a反射，而向下行進，透過窗部503後，被反射鏡505反射後，射入第2攝像部502之攝像元件。依此方式，位置測量部500係如圖7A及圖7B所示，取得攝影影像GAa與攝影影像GAb，該攝影影像GAa係包含2片基板W1、W2之對準記號MK1a、MK2a，該攝影影像GAb係包含2片基板W1、W2之對準記號MK1b、MK2b。此外，藉第1攝像部501之攝影影像GAa的攝影動作與藉第2攝像部502之攝影影像GAb的攝影動作係大致同時地被執行。
回到圖3，基板加熱部481、482係例如是電熱加熱器，如圖5B所示，分別被設置於工作台401、頭402。基板加熱部481、482係藉由向工作台401及頭402所固持之基板W1、W2傳達熱，而對基板W1、W2加熱。又，藉由調整基板加熱部481、482之發熱量，可調整基板W1、W2或基板W1、W2之接合面的溫度。又，基板加熱部481、482係與加熱部驅動部(未圖示)連接，加熱部驅動部係根據從圖1所示之控制部9所輸入的控制信號，向基板加熱部481、482供給電流，藉此，使基板加熱部481、482發熱。
回到圖1，控制部9係例如是具有個人電腦之控制系統，並具有CPU(Central Processing Unit)與記憶體。記憶體係記憶CPU所執行之程式。又，在記憶體，係記憶對後述之相對性之算出的位置偏差量△x、△y、△θ所預設之位置偏差量臨限值△xth、△yth、△θth。控制部9係將從第1壓力感測器412、第2壓力感測器408以及距離測量部490所輸入之測量信號變換成測量資訊而取得。又，控制部9係將從第1攝像部501及第2攝像部502所輸入之攝影影像信號變換成攝影影像資訊而取得。進而，控制部9係藉由向固持部驅動部、壓電致動器411、第1推壓驅動部431b、第2推壓驅動部432b、加熱部驅動部、工作台驅動部403以及頭驅動部404之各個輸出控制信號，控制這些元件的動作。控制部9係如圖7B所示，根據從第1攝像部501所取得之攝影影像GAa，算出在基板W1、W2所設置之一組對準記號MK1a、MK2a之間的位置偏差量△xa、△ya。此外，圖7B係表示一組對準記號MK1a、MK2a彼此偏移之狀態。一樣地，控制部9係根據從第2攝像部502所取得之攝影影像GAb，算出在基板W1、W2所設置之另一組對準記號MK1b、MK2b之間的位置偏差量△xb、△yb。然後，控制部9係根據這2組對準記號之位置偏差量△xa、△ya、△xb、△yb與2組記號之幾何學上的關係，算出在X方向、Y方向以及繞Z軸之轉動方向之2片基板W1、W2之相對性的位置偏差量△x、△y、△θ。然後，控制部9係以所算出之位置偏差量△x、△y、△θ減少的方式使頭402向X方向及Y方向移動，或繞Z軸轉動。藉此，減少2片基板W1、W2之相對性的位置偏差量△x、△y、△θ。依此方式，基板接合裝置1係執行精確對準動作，其係修正2片基板W1、W2之在水平方向的位置偏差量△x、△y、△θ。
又，控制部9係藉由向活化性處理裝置2、第2搬運裝置84以及第1搬運裝置82輸出控制信號，控制這些裝置的動作。
其次，一面參照圖8及圖9，一面說明本實施形態之基板接合系統所執行的親水化接合方法。首先，第1搬運裝置82取出在導入口811、812所配置的基板W2，並向活性化處理裝置2002搬運(步驟S101)。此處，搬運機器人821係從導入口811、812取出基板W1、W2。然後，活化性處理裝置2之導入口被打開時，搬運機器人821係在固持基板W1、W2之狀態，旋轉成臂821a之頭端部朝向活性化處理裝置2側。在此時，搬運機器人821係使從導入口811、812所取出之基板W1、W2在維持於其接合面側朝向鉛垂上方之姿勢的狀態旋轉。然後，搬運機器人821係藉由使臂821a伸長，而向室212內插入臂821a的頭端部。接著，從臂821a的頭端部向室212內的工作台210移載基板W1、W2。然後，搬運機器人821係對工作台210之基板W1、W2的移載結束時，使臂821a縮短。
然後，使活性化處理裝置2之室212內降壓後，在基板W1、W2被載置於工作台210之狀態基板加熱部210a對基板W1、W2加熱。接著，在降壓環境下進行活性化處理步驟，其係對各片基板W1、W2的接合面進行活性化(步驟S102)。又，降壓環境係例如室212內之氣壓為1×10 － 2Pa以下的狀態。又，活化性處理裝置2係藉由打開例如圖2所示之供給閥222A，而從氮氣貯存部221A經由供給管223A向室212內導入N 2氣體。接著，活化性處理裝置2係在停止供給從高頻電源216往感應線圈215之高頻電流的狀態，藉偏壓施加部217對在工作台210所載置之基板W1、W2施加高頻偏壓。藉此，對基板W1之接合面，進行使用N 2氣體之反應性離子蝕刻(RIE)。接著，活化性處理裝置2係開始供給從高頻電源216往感應線圈215之高頻電流，並藉N 2氣體產生電漿。在此時，活化性處理裝置2係停止藉偏壓施加部217之對基板W1之高頻偏壓的施加。依此方式，將N 2基照射於基板W1之接合面。
另一方面，活化性處理裝置2係在對基板W2，即，Si或氮化物基板之接合面進行活性化處理的情況，首先，藉由打開供給閥222B，從氧氣貯存部221B經由供給管223B向室212內導入O 2氣體。接著，活化性處理裝置2002係在停止供給從高頻電源216往感應線圈215之高頻電流的狀態，藉偏壓施加部217對在工作台210所載置之基板W2施加高頻偏壓。藉此，對基板W2之接合面，進行使用O 2氣體之反應性離子蝕刻(RIE)。接著，活化性處理裝置2係關閉供給閥622B，而停止供給從氧氣貯存部621B往室612內之O 2氣體，藉此，排出室612內之O 2氣體。然後，活化性處理裝置2係藉由打開供給閥222A，從氮氣貯存部221A經由供給管223A向室212內導入N 2氣體。然後，活化性處理裝置2係開始供給從高頻電源216往感應線圈215之高頻電流，而藉N 2氣體產生電漿。在此時，活化性處理裝置2002係停止藉偏壓施加部217之對基板W2之高頻偏壓的施加。依此方式，將N 2基照射於基板W2之接合面。此外，亦可與活性化處理步驟同時，或在活性化處理步驟之前，同時進行對蓋(未圖示)加熱之蓋加熱步驟，該蓋係以包含進行活性化處理的基板W1、W2之周圍的活性化處理區域之形式被配置於室212內。
然後，搬運機器人821係向洗淨裝置3搬運基板W1、W2(步驟S103)。此處，活化性處理裝置2之導入口被打開時，搬運機器人821取出基板W1、W2，其係被載置於活化性處理裝置2之室212內的工作台210。然後，洗淨裝置3打開基板W1、W2的搬出入口時，搬運機器人821在固持基板W1、W2之狀態，旋轉成臂821a的頭端部朝向洗淨裝置3側。接著，搬運機器人821係使臂821a伸長，而將臂821a的頭端部插入洗淨裝置3內。然後，將基板W1、W2從搬運機器人821之臂821a的頭端部向洗淨裝置3的工作台移載。
接著，洗淨裝置3執行水洗淨步驟，其係對基板W1、W2進行水洗淨(步驟S104)。然後，第1搬運裝置82從洗淨裝置3向載入上鎖部83搬運水洗淨步驟已結束之基板W1、W2(步驟S105)。此處，第1搬運裝置82之搬運機器人821係在洗淨裝置3之基板W1、W2的搬出入口被打開之狀態，使臂821a伸長，將臂821a的頭端部插入洗淨裝置3內，再從洗淨裝置3內之工作台接受基板W1、W2。然後，搬運機器人821係藉由使臂821a縮短，從洗淨裝置3取出基板W1、W2。接著，載入上鎖部83之閘驅動部834打開待命室831之第1搬運裝置82側的閘833a時，搬運機器人821係在固持基板W1、W2之狀態，旋轉成臂821a的頭端部朝向載入上鎖部83側。然後，搬運機器人821係藉由使臂821a伸長，將臂821a的頭端部插入待命室831內。接著，將基板W1、W2從臂821a的頭端部向待命室831內移載。然後，搬運機器人821係向基板固持機構836的匣8361之基板W1、W2的移載結束時，使臂821a縮短。接著，閘驅動部834係關閉待命室831之閘833a。接著，載入上鎖部83係將待命室831內設定成降壓環境。此處，降壓環境係例如是待命室831內之氣壓為10 － 2Pa以下的狀態。然後，第2搬運裝置84向接合裝置1搬運在待命室831內所配置的基板W1、W2(步驟S106)。接著，進行將基板W1、W2彼此接合之基板接合步驟(步驟S107)。此基板接合步驟之細節係後述。
然後，第2搬運裝置84從接合裝置1向載入上鎖部83搬運彼此接合之基板W1、W2(步驟S108)。接著，第1搬運裝置84從載入上鎖部83向取出口813搬運彼此接合之基板W1、W2(步驟S109)。此處，係首先，載入上鎖部83將待命室831內向大氣開放。然後，載入上鎖部83之閘驅動部834打開在待命室831之第1搬運裝置82側的閘833a，同時搬運機器人821在使臂821a的頭端部朝向載入上鎖部83側之狀態使臂821a伸長，而將臂821a的頭端部插入待命室831內。然後，在待命室831內將彼此接合之基板W1、W2向搬運機器人821之臂821a的頭端部移載。接著，搬運機器人821藉由使臂821a縮短，從待命室831取出彼此接合之基板W1、W2後，載入上鎖部83之閘驅動部834開閉閘833a。然後，搬運機器人821係旋轉成臂821a的頭端部朝向取出口813側。接著，搬運機器人821係在固持彼此接合之基板W1、W2的狀態，使臂821a伸長，將臂821a的頭端部插入取出口813內，而將彼此接合之基板W1、W2配置於取出口813內。然後，彼此接合之基板W1、W2係在從取出口813被取出後，藉由在例如溫度200℃之環境曝露2小時，進行熱處理。
其次，一面參照圖9至圖11，一面說明基板接合裝置1所執行之上述的基板接合步驟。此外，在圖9，基板接合裝置1係藉距離測量部490，在工作台401及頭402未固持基板W1、W2之狀態，完成工作台401的上面與頭402的下面之間的距離之測量，並將其結果記憶於CPU單元或輸出入控制單元之記憶體。進而，當作在CPU單元或輸出入控制單元之記憶體已記憶基板W1、W2之厚度的測量結果。
首先，基板接合裝置1係執行基板固持步驟，其係使工作台401只固持基板W1之周部，而且使頭402在基板W1、W2之接合面彼此相對向之狀態只固持基板W2之周部(步驟S1)。此處，控制部9係例如在基板W1被載置於工作台401之狀態，驅動在工作台401之第1區域A1所配設的靜電夾頭441，而使工作台401只固持基板W1之周部。又，控制部9係在藉例如搬運機器人(未圖示)等使頭402與在頭402之鉛垂下方所配置的基板W2之和接合面側係相反側接觸的狀態，驅動在頭402之第1區域A1所配設的靜電夾頭442，使頭402只固持基板W2之周部。
接著，基板接合裝置1係根據在工作台401及頭402未固持基板W1、W2的狀態之工作台401的上面與頭402的下面之間的距離與基板W1、W2的厚度，算出基板W1的接合面與基板W2的接合面之間的距離。然後，基板接合裝置1係根據所算出之距離，使頭402向鉛垂下方移動，而使基板W1、W2彼此接近(步驟S2)。
接著，基板接合裝置1係如圖10A所示，在基板W1、W2彼此分開之狀態，算出基板W1之對基板W2的位置偏差量(步驟S3)。在此，控制部9係首先，從位置測量部500之第1攝像部501及第2攝像部502，取得在非接觸狀態之2片基板W1、W2的攝影影像GAa、GAb(參照圖7A)。然後，控制部9係根據2個攝影影像GAa、GAb，分別算出2片基板W1、W2之在X方向、Y方向以及繞Z軸之轉動方向的位置偏差量△x、△y、△θ。具體而言，控制部9係根據同時讀取例如在Z方向分開之對準記號MK1a、MK2a的攝影影像GAa，使用向量相關法，算出位置偏差量△xa、△ya(參照圖7B)。一樣地，根據同時讀取在Z方向分開之對準記號MK1b、MK2b的攝影影像GAb，使用向量相關法，算出位置偏差量△xb、△yb。然後，控制部9係根據位置偏差量△xa、△ya、△xb、△yb，算出2片基板W1、W2之在水平方向的位置偏差量△x、△y、△θ。
回到圖9，接著，基板接合裝置1係以修正所算出之位置偏差量△x、△y、△θ的方式使基板W2對基板W1相對地移動，藉此，執行位置對準(步驟S4)。在此，基板接合裝置1係在固定工作台401之狀態，為了消除位置偏差量△x、△y、△θ，使頭402在X方向、Y方向以及繞Z軸之轉動方向移動。
然後，基板接合裝置1係藉由使頭402接近工作台401，將頭402配置於基板W1、W2之間的間隙成為最佳之間隙的位置，該最佳之間隙係在使基板W1、W2彎曲之狀態最適合使中央部W1c、W2c彼此接觸之間隙。接著，基板接合裝置1係在基板W1、W2彼此分開之狀態，使基板W1、W2彎曲(步驟S5)。基板接合裝置1係例如如圖10B所示，使基板W1彎曲成中央部W1c對基板W1之周部W1s朝向基板W2突出。在此時，基板接合裝置1係藉由從固持部驅動部向靜電夾頭441施加電壓，在使靜電夾頭441固持基板W1之狀態，藉第1推壓部431a朝向基板W2推壓基板W1之中央部。藉此，基板W1係彎曲成其中央部W1c朝向基板W2突出。又，基板接合裝置1係使基板W2彎曲成中央部W2c對基板W2之周部W2s朝向基板W1突出。在此時，基板接合裝置1係藉由從固持部驅動部向靜電夾頭442施加電壓，在使靜電夾頭442固持基板W2之狀態，藉第2推壓部432a朝向基板W1推壓基板W2之中央部W2c。藉此，基板W2係彎曲成其中央部W2c朝向基板W1突出。
回到圖9，接著，基板接合裝置1係執行第1接觸步驟，其係使基板W1之中央部W1c與基板W2之中央部W2c接觸(步驟S6)。在此時，基板W1、W2係如圖10B所示，基板W1、W2之中央部W1c、W2c彼此接觸。接著，基板接合裝置1係藉昇降驅動部406使頭402向下方向移動，藉此，如圖9所示，執行第2接觸步驟，其係從基板W1、W2之中央部W1c、W2c朝向周部W1s、W2s逐漸地擴大基板W1、W2之接觸部分(步驟S7)。此處，在使基板W1、W2之中央部W1c、W2c相向，同時將基板W1、W2的周部W1s、W2s之間的距離維持於固定距離之狀態，藉在基板W1、W2之間所產生的分子間力(凡得瓦力(Van der Waals force))，基板W1、W2之接觸部分從基板W1、W2之中央部W1c、W2c朝向周部W1s、W2s逐漸地擴大。此處，係基板接合裝置1在使基板W1、W2分開約50μm之狀態，藉第1推壓部431a、第2推壓部432a對基板W1、W2之中央部W1c、W2c進行點加壓。然後，該點加壓成為起動，不必從外部對基板W1、W2向基板W1、W2彼此接近之方向進行加壓，而自然地所謂的接合波(bonding wave)向基板W1、W2之周部逐漸地擴大。此接合波係藉位於基板W1、W2之接合面的水或OH基之接合力，從外部對基板W1、W2向基板W1、W2彼此接近之方向不進行加壓，亦向基板W1、W2之周部逐漸地擴大。例如如從圖11A至圖11E所示，基板W1、W2之接觸部分從基板W1、W2之中央部W1c、W2c朝向周部W1s、W2s逐漸地擴大。此處，圖11A表示使基板W1、W2之中央部W1c、W2c彼此剛接觸後之狀態，按照從圖11B至圖11E之順序，使基板W1、W2之中央部W1c、W2c彼此接觸後之放置時間變長。然後，基板接合裝置1係如圖12A之箭號AR12所示，使第1推壓部431a向沒入工作台401之方向移動且使第2推壓部432a向沒入頭402之方向移動。同時，基板接合裝置1係如箭號AR13所示，使頭402向接近工作台401之方向移動。此處，第1推壓驅動部431b係一面以將第1推壓部431a的頭端部維持於預設之位置的方式進行位置控制，一面伴隨頭402之下降而埋沒，第2推壓驅動部432b藉由以作用於第2推壓部432a之壓力成為固定壓力的方式進行加壓控制，將基板W1、W2之接觸部分維持於基板W1、W2之在相對向方向之中央的位置。藉此，在基板W1、W2已被接合時可抑制在基板W1、W2發生翹曲。然後，基板接合裝置1係在使基板W1、W2之中央部W1c、W2c彼此相向之狀態，縮短基板W1、W2的周部W1s、W2s之間的距離。於是，如圖12A之箭號AR11所示，基板W1、W2之接觸部分從基板W1、W2之中央部W1c、W2c朝向周部W1s、W2s逐漸地更擴大。
此處，基板接合裝置1係將工作台401、頭402驅動成角度θ1成為預設之基準角度以下，該角度θ1係在基板W1、W2之接觸部分AC的周緣之基板W1之接合面與基板W2之接合面的夾角。此外，基準角度係被設定成例如45度，是15度以下較佳。藉此，緩和在基板W1、W2彼此接觸時在基板W1、W2的接觸部分AC之周緣部分所產生的變形。此外，在此時，基板W1與基板W2係成為所謂的暫時接合狀態，其係在可彼此脫離之狀態被接合。又，基準角度θ1係根據接合力與剝離力所設定，該接合力係在基板W1、W2彼此暫時接合的狀態之基板W1、W2彼此的接合力，該剝離力係在從工作台401、頭402剝離基板W1、W2時所需的剝離力。此外，上述之接合力、吸附力以及剝離力係在進行基板W1、W2彼此之接合處理之前預先測量。
回到圖9，然後，基板接合裝置1係在基板W1之接合面與基板W2之接合面接觸之狀態，測量基板W2之對基板W1的位置偏差量(步驟S8)。在此時，基板接合裝置1係藉由基板W1、W2彼此之暫時接合進展，在基板W2之對基板W1的移動受到限制之狀態，測量基板W1、W2之位置偏差量。接著，基板接合裝置1係判定是否所算出之位置偏差量△x、△y、△θ全部是預設之位置偏差量臨限值△xth、△yth、△θth以下(步驟S9)。
此處，當作基板接合裝置1判定所算出之位置偏差量△x、△y、△θ的其中一個比預設之位置偏差量臨限值△xth、△yth、△θth更大(步驟S9：No)。在此情況，基板接合裝置1係使基板W2從基板W1脫離(步驟S10)。在此時，基板接合裝置1係使頭402上昇，一面擴大基板W1、W2之間的距離，一面使第1推壓部431a向沒入工作台401之方向移動，同時使第2推壓部432a向沒入頭402之方向移動。此處，基板接合裝置1係以從基板W1剝離基板W2時之對基板W2的拉伸壓力成為固定壓力的方式控制頭402的上昇。藉此，基板W2從基板W1脫離，而基板W1、W2之接觸狀態被解除。
接著，基板接合裝置1係算出基板W1、W2之修正移動量，其係用以使所算出之位置偏差量△x、△y、△θ全部成為位置偏差量臨限值△xth、△yth、△θth以下(步驟S11)。此處，控制部9係算出移動僅移動量的修正移動量，該移動量係相當於在使基板W2與基板W1接觸的狀態之基板W1與基板W2的位置偏差量△x、△y、△θ、和在基板W2與基板W1未接觸的狀態之基板W1與基板W2的位置偏差量之差分。藉由對準成只偏移該修正移動量，在基板W1、W2彼此再度接觸時，若發生一樣之基板W1、W2的接觸所造成之位置偏差，基板W1、W2之位置偏差就不存在。
然後，基板接合裝置1係為了在2片基板W1、W2未接觸之狀態修正基板W1、W2之相對的位置偏差量△x、△y、△θ，執行位置對準(步驟S12)。在此，基板接合裝置1係在工作台401被固定之狀態，使頭402在X方向、Y方向以及繞Z軸之轉動方向移動僅在步驟S11所算出之修正移動量。依此方式，基板接合裝置1係在基板W1、W2彼此分開之狀態，將基板W2之對基板W1的相對位置調整成位置偏差量△x、△y、△θ變小。然後，基板接合裝置1係再執行步驟S5之處理。
另一方面，當作基板接合裝置1判定所算出之位置偏差量△x、△y、△θ全部是預設之位置偏差量臨限值△xth、△yth、△θth以下(步驟S9：Yes)。在此情況，基板接合裝置1係從基板W1、W2之中央部W1c、W2c朝向周部W1s、W2s逐漸地更擴大基板W1、W2之接觸部分，而使基板W1、W2在整個面彼此接觸(步驟S13)。此處，基板接合裝置1係使第1推壓部431a向沒入工作台401之方向移動且使第2推壓部432a向沒入頭402之方向移動，同時，使頭402向接近工作台401之方向移動，藉此，縮短基板W1、W2之周部彼此的距離。依此方式，基板接合裝置1係使基板W1之周部與基板W2之周部接觸，而使基板W1、W2之接合面在整個面彼此接觸。
然後，基板接合裝置1係如圖12B所示，執行接合步驟，其係在基板W1、W2在整個面接觸之狀態，藉由只將基板W1之周部W1s壓在基板W2之周部W2s，對基板W1、W2之周部W1s、W2s彼此進行加壓，藉此，將基板W1、W2彼此接合(步驟S14)。接著，基板接合裝置1係如圖9所示，藉由使頭402之靜電夾頭442停止，解除對基板W2之固持(步驟S15)。然後，基板接合裝置1係如圖12C之箭號AR14所示，藉由使頭402上昇，而使頭402從基板W2脫離。
而，在使用圖9至圖12所說明之基板接合步驟的步驟S14，當作在基板W1、W2在整個面接觸之狀態，對基板W1、W2之周部W1s、W2s彼此不進行加壓。在此情況，上述之接合波未進行至基板W1、W2之周緣，尤其在基板W1、W2之周部發生浮起。在以往之將基板W1、W2彼此接合的方法，係一般是解除對基板W1、W2之周部的固持，而使基板W1、W2之其中一方的周部W1s、W2s向另一方的周部W1s、W2s自然落下，藉此，將基板W1、W2之周部W1s、W2s彼此接合。在此情況，為了基板W1、W2之熱處理而將基板W1、W2從室120向室120外的大氣中放出時，大氣中所含的水分侵入基板W1、W2之周部，在熱處理時因那些水分而發生微空隙。例如如圖13A所示，在彼此接合之基板W1、W2的周部發生空隙。相對地，在本實施形態之基板接合步驟，係在基板W1、W2在整個面接觸之狀態，藉由只將基板W1之周部W1s壓在基板W2之周部W2s，對基板W1、W2之周部W1s、W2s彼此進行加壓，藉此，例如如圖13B所示，可抑制在基板W1、W2的周部發生空隙。依此方式，藉由抑制在基板W1、W2的周部之空隙的發生，例如在將基板W1、W2接合的步驟之後的步驟，利用CMP(Chemical Mechnical Polishing)技術來研磨基板W1、W2時，可抑制基板W1、W2之剝離，隨著可抑制例如由基板W1、W2之剝離所引起的過度切削等。
如以上之說明所示，若依據本實施形態之接合方法，在使基板W1彎曲成基板W1之中央部W1c對基板W1之周部朝向基板W2突出的狀態，使基板W1之中央部W1c與基板W2之中央部W2c接觸後，從基板W1、W2之中央部W1c、W2c朝向周部W1s、W2s逐漸地擴大基板W1、W2之接觸部分。然後，在基板W1、W2在整個面接觸之狀態，藉由只將基板W1之周部W1s相對地壓在基板W2之周部W2s，而將基板W1、W2彼此接合。因此，在因從中央部W1c、W2c朝向周部W1s、W2s逐漸地擴大基板W1、W2之接觸部分，而基板W2之周部W2s成為對基板W1之周部W1s浮起之狀態的情況，亦可使基板W1、W2之周部W1s、W2s無間隙地接觸。因此，可抑制在基板W1、W2彼此接合的狀態之在基板W1、W2的周部W1s、W2s之空隙的發生。
而，當作在工作台401、頭402之固持基板W1、W2的面是平坦。在此情況，在接合處理在使基板W1、W2彼此接觸之狀態將基板W1相對地壓在基板W2的情況，發生在基板W1、W2所產生之變形。於是，例如在各片基板W1、W2製入成為半導體組件之基本的組件部分的情況，擔心對基板W1的組件部分之基板W2的組件部分之位置偏移。相對地，本實施形態之工作台401、頭402係分別在第2區域A2設置凹部401c、402c。藉此，在接合處理，在使基板W1、W2彼此接觸之狀態將基板W1相對地壓在基板W2的情況，藉在工作台401、頭402之第2區域A2所設置的凹部401c、402c，緩和在基板W1、W2所產生之變形。因此，能以高的位置精度將基板W1的組件部分與基板W2的組件部分接合。
又，在工作台、頭之基板W1、W2之載置面是平坦的情況，在使基板W1、W2彼此接觸時，不限定為基板W1、W2之整個面同時接觸，接合從先接觸處進行，而在先接觸的部分之間發生變形。又，在此情況，在使基板W1、W2彼此接觸之狀態進行加壓時，發生加壓斑。這亦成為在基板W1、W2發生變形的原因。在此情況，發生例如約0.5μm的變形。相對地，本實施形態之基板接合步驟所示，在基板W1、W2之中央部W1c、W2c進行點接觸，從外部對基板W1、W2向彼此接近之方向不進行加壓，而向基板W1、W2之周部W1s、W2s自然地擴大基板W1、W2之彼此的接觸部分，藉此，可將基板W1、W2彼此無變形地接合。實際上，變形量係可減少至0.1μm以下。
又，使基板W1、W2之中央部W1c、W2c彼此接觸時，如上述所示，基板W1、W2之接觸部分藉在基板W1、W2之間所產生的分子間力((凡得瓦力)，從基板W1、W2之中央部W1c、W2c朝向周部W1s、W2s逐漸地擴大。而，以往提供一種技術，其係在基板W1、W2之接觸部分擴大至基板W1、W2之周部W1s、W2s之附近的狀態，解除基板W1、W2之固持，使基板W2之周部落下至基板W1之周部，藉此，使基板W1、W2在整個面接觸並接合。可是，在此情況，例如為了對基板W1、W2進行熱處理而向室120外的大氣中放出時，大氣中所含的水分侵入基板W1、W2之周部W1s、W2s，擔心在熱處理時發生由該水分所引起之微空隙。相對地，在本實施形態之接合方法，係在使基板W1、W2在整個面接觸後，對基板W1、W2之周部進行加壓。藉此，在基板W1、W2之周部浮起而基板W1、W2曝露於大氣中的情況，水分不會侵入基板W1、W2之周部W1s、W2s，而可抑制空隙的發生。
又，在本實施形態之工作台401、頭403，係設置凹部401c、402c。藉此，成為在基板W1、W2之中央部對基板W1、W2彼此進行加壓時亦壓力不作用之構造。藉此，使基板W1、W2之中央部W1c、W2c彼此接觸時，因為上述之接合波自然地擴大，所以在基板W1、W2不會發生變形。此外，在使基板W1、W2在整個面接觸後，因為將基板W1、W2之周部W1s、W2s之間向彼此接近之方向進行加壓，所以在基板W1、W2之周部係發生變形，但是，因為在基板W1、W2之周部係未形成成為半導體元件之基本的部分多，所以認為不會發生大的問題。
又，在本實施形態之基板接合步驟，進行從步驟S7至步驟S12之一連串的處理。藉此，可提高將基板W1、W2彼此接合時之相對性的位置精度。 (實施形態2)
本實施形態之基板接合系統係在對2片基板之接合面進行活性化後，不進行親水化處理地將2片基板彼此接合上，與與實施形態1相異。基板接合系統係將2片基板彼此，在預設之基準真空度以上之真空度的室內，使對彼此接合之接合面實施活性化處理之2片基板彼此接觸，並將2片基板接合。此處，在活性化處理，係藉由特定之能量粒子碰撞基板之接合面，對基板之接合面進行活性化。
本實施形態之基板接合系統係如圖14所示，包括導入口811、812、取出口813、第1搬運裝置82、洗淨裝置3、基板接合裝置2001、載入上鎖部83、第2搬運裝置84以及控制部2009。控制部2009係控制第1搬運裝置82、洗淨裝置3、基板接合裝置2001以及載入上鎖部83。此外，對與實施形態1一樣的構成，係使用與圖1相同之符號來說明。
基板接合裝置2001係如圖15所示，在具備粒子束源161、162上，與實施形態1之基板接合裝置2001相異。此外，在圖15，對與實施形態1一樣的構成，係附加與圖3相同之符號。又，基板接合裝置2001之室120內的真空度係例如被設定成比10 － 5Pa更高的真空度。
粒子束源161、162係分別例如是高速原子束(FAB：Fast Atom Beam)源，例如如圖16所示，具有：放電室1601；在放電室1601內所配置的電極1602；束源驅動部1603；以及氣體供給部1604，係向放電室1601內供給氬氣。在放電室1601之周壁，係設置FAB放射口1601a，其係放出中性原子。放電室1601係由碳材料所形成。此處，放電室1601係長條箱形，並沿著其長邊方向在一直線上並設複數個FAB放射口1601a。束源驅動部1603係具有：電漿產生部(未圖示)，係在放電室1601內產生氬氣之電漿；及直流電源(未圖示)，係對電極1602與放電室1601的周壁之間施加直流電壓。束源驅動部1603係在放電室1601內產生氬氣之電漿的狀態，對放電室1601的周壁與電極1602之間施加直流電壓。在此時，電漿中之氬離子向放電室1601的周壁被拉近。在此時，往FAB放射口1601a之氬離子係在穿過FAB放射口1601a時，從FAB放射口1601a的外周部之放電室1601的周壁接受電子，該電室1601係由碳材料所形成。然後，該氬離子係成為在電性被中性化之氬原子，並向放電室1601外被放出。接著，如箭號AR21所示，氬原子之粒子束被照射於基板W1、W2之接合面。
其次，一面參照圖17，一面說明使用本實施形態的基板接合系統之在比較高之真空度，對基板W1、W2彼此，不經由OH基等，將構成基板W1、W2之分子彼此直接接合之所謂的直接接合方法。首先，第1搬運裝置82取出在導入口811、812所配置的基板W2，並向洗淨裝置3搬運(步驟S201)。接著，洗淨裝置3執行水洗淨步驟，其係對基板W1、W2進行水洗淨(步驟S202)。此步驟S202之處理係與在實施形態1所說明之步驟S104的處理一樣。洗淨裝置3係水洗淨處理結束時，打開基板W1、W2之搬出入口。
接著，第1搬運裝置82從洗淨裝置3向載入上鎖部83搬運水洗淨步驟結束之基板W1、W2(步驟S203)。此處，第1搬運裝置82之搬運機器人821係在洗淨裝置3之基板W1、W2的搬出入口被打開之狀態，使臂821a伸長，而將臂821a的頭端部插入洗淨裝置3內，再從洗淨裝置3內之工作台接受基板W1、W2。然後，搬運機器人821係藉由使臂821a縮短，從洗淨裝置3取出基板W1、W2。接著，載入上鎖部83之閘驅動部834打開待命室831之第1搬運裝置82側的閘833a時，搬運機器人821係在固持基板W1、W2之狀態，旋轉成臂821a的頭端部朝向載入上鎖部83側。然後，搬運機器人821係藉由使臂821a伸長，將臂821a的頭端部插入待命室831內。接著，將基板W1、W2從臂821a的頭端部向待命室831內移載。然後，搬運機器人821係向待命室831內之基板W1、W2的移載結束時，使臂821a縮短。接著，閘驅動部834係關閉待命室831之閘833a。
然後，第2搬運裝置84從載入上鎖部83向基板接合裝置2001搬運在待命室831內所配置的基板W1、W2(步驟S204)。接著，在降壓環境下，進行活性化處理步驟，其係對2片基板W1、W2各自之接合面進行活性化(步驟S205)。此處，如圖16之箭號AR21所示，接合裝置1藉由向基板W1、W2之接合面照射從粒子束源161、162所放射之粒子束，對基板W1、W2之接合面進行活性化處理。
回到圖17，然後，進行基板接合步驟，其係將基板W1、W2彼此接合(步驟S206)。此處，一面參照圖18一面說明基板接合步驟之細節。首先，基板接合裝置2001係執行從步驟S21至步驟S25之一連串的步驟。該從步驟S21至步驟S25之一連串的步驟係與在實施形態1使用圖9所說明之從步驟S1至步驟S5之一連串的步驟一樣。接著，基板接合裝置2001係執行第1接觸步驟，其係使基板W1之中央部W1c與基板W2之中央部W2c接觸(步驟S26)。此處，基板接合裝置2001係在步驟S5，在使基板W1、W2彼此接近成基板W1、W2之間的間隙成為約10μm的狀態，使基板W1、W2彎曲，而使基板W1、W2彼此接觸。
此處，在本實施形態，係藉粒子束對附著於基板W1、W2之接合面的雜質進行蝕刻，藉此，基板W1、W2之材料本身的分子之鍵結被解除所造成之成為鍵之懸鍵(dangling bond)在基板W1、W2之接合面露出。因此，在圖18之步驟S6的第1接觸步驟、步驟S7的第2接觸步驟，藉作用於在各片基板W1、W2之接合面出現的懸鍵彼此之間的凡得瓦力或離子鍵結力，從外部對基板W1、W2向基板W1、W2彼此接近之方向不進行加壓，亦接合波朝向基板W1、W2之周部逐漸地擴大。
接著，基板接合裝置2001係執行從步驟S27至步驟S30之一連串的步驟。此處，步驟S27係與在實施形態1使用圖9所說明之步驟S7的步驟一樣，而從步驟S28至步驟S30之一連串的步驟係與在實施形態1使用圖9所說明之從步驟S13至步驟S15之一連串的步驟一樣。
回到圖17，然後，第2搬運裝置84從基板接合裝置1向載入上鎖部83搬運彼此接合之基板W1、W2(步驟S207)。接著，第2搬運裝置84從載入上鎖部83向取出口813搬運彼此接合之基板W1、W2(步驟S208)。在該步驟S207、S208之處理係與在實施形態1所說明之步驟S108、S109的處理一樣。
如以上之說明所示，若依據本實施形態之接合方法，在基板接合步驟，與實施形態1一樣，在使基板W1彎曲成基板W1之中央部W1c對基板W1之周部朝向基板W2突出的狀態，使基板W1之中央部W1c與基板W2之中央部W2c接觸後，從基板W1、W2之中央部W1c、W2c朝向周部W1s、W2s逐漸地擴大基板W1、W2之接觸部分。然後，在使基板W1、W2在整個面接觸之狀態，藉由只將基板W1之周部W1s相對地壓在基板W2之周部W2s，而將基板W1、W2彼此接合。藉此，在藉由從中央部W1c、W2c朝向周部W1s、W2s逐漸地擴大基板W1、W2之接觸部分，而基板W2之周部W2s成為對基板W1之周部W1s浮起之狀態的情況，亦可使基板W1、W2之周部W1s、W2s無間隙地接觸。因此，抑制在基板W1、W2之周部W1s、W2s發生間隙所造成之空隙的發生或基板W1、W2彼此之接合強度的降低。
而，在基板W1、W2之周部W1s、W2s發生間隙的情況，基板W1、W2彼此之接合強度降低，或在基板W1、W2之周部W1s、W2s發生空隙。相對地，在本實施形態之基板接合步驟，係與實施形態1一樣，藉由在基板W1、W2之周部W1s、W2s接觸之狀態對基板W1、W2之周部W1s、W2s進行加壓，使基板W1、W2之周部彼此密接，而消除所謂的浮起，因此，具有基板W1、W2彼此之接合強度變強的優點。
又，在本實施形態之直接接合方法，係如上述所示，在10 － 5Pa以下之分子少之超高真空環境下，藉原子束、離子束等之粒子束或電漿曝露等進行活性化處理步驟後，在懸鍵位於基板W1、W2之接合面的狀態，使基板W1、W2之接合面彼此接觸，並將基板W1、W2彼此接合。相對地，在本實施形態，係在基板接合裝置2001，在活性化處理步驟之後，馬上在相同之室120內進行接合步驟。因此，因為可抑制在基板W1、W2之接合面所出現之懸鍵吸附其他的分子，所以可將基板W1、W2彼此堅固地接合。
以上，說明了本發明之實施形態，但是，本發明係不限定為上述之實施形態的構成。例如，如圖19所示，亦可基板接合裝置3001未具備室，而在大氣壓下，使對彼此接合之接合面實施親水化處理之2片基板W1、W2彼此接觸並進行加壓，藉此，將2片基板W1、W2接合。此外，在圖19，對與實施形態1一樣的構成，係附加與圖3相同的符號。
工作台3401、3402係被配置成在鉛垂方向彼此相對向。工作台3401及頭3402係例如由具有透光性之如玻璃的透光性材料所形成。又，在工作台3401、頭3402，係如圖20A及圖20B所示，在第1區域A1配設吸附孔3441a、3442a、3451a、3452a，並在第2區域A2配設凹部3401c、3402c與長條之肋3401d、3402d。吸附孔3441a、3451a係分別可取得吸附、固持基板W2之狀態與不吸附、固持之狀態。又，吸附孔3442a、3452a亦分別可取得吸附、固持基板W2之狀態與不吸附、固持之狀態。吸附孔3441a、3451a、3442a、3452a係例如經由各自之排氣管(未圖示)與真空泵(未圖示)連接。又，在工作台3401及頭3402，係設置：第1推壓機構431，係推壓基板W1之中央部；及第2推壓機構432，係推壓基板W2之中央部。
又，本實施形態之基板接合裝置係包括：開閉閥(未圖示)，係被插入與吸附孔3441a、3451a、3442a、3452a連接之各排氣管，並個別地開閉；及固持部驅動部(未圖示)，係藉由改變開閉閥之開閉狀態，切換成基板W1、W2之固持狀態與不固持狀態。固持部驅動部係根據從控制部2700所輸入之控制信號，改變各開閉閥之開閉狀態。
回到圖19，控制部3009係具有與在實施形態1所說明之控制部9一樣的構成。控制部3009係與控制部9一樣，將從第1壓力感測器412、第2壓力感測器408以及距離測量部490所輸入之測量信號變換成測量資訊而取得。又，控制部3009係將從第1攝像部501及第2攝像部502所輸入之攝影影像信號變換成攝影影像資訊而取得。進而，控制部3009係藉由將輔助記憶部所記憶之程式讀入主記憶部並執行，而向固持部驅動部、壓電致動器411、第1推壓驅動部431b、第2推壓驅動部432b、加熱部驅動部、工作台驅動部403以及頭驅動部404之各個輸出控制信號。
其次，說明本實施形態之基板接合裝置所執行的接合方法。本實施形態之基板接合步驟係因為與在實施形態1使用圖9所說明之接合方法一樣，所以一面參照圖9一面說明。又，在本變形例之接合方法，係亦可在比在上述之步驟S6的第1接觸步驟之前，如在實施形態之說明所示進行親水化步驟，其係對基板W1、W2之接合面進行親水化。在本變形例之接合方法，係首先，執行圖9所示之從步驟S1至步驟S9之一連串的步驟。此處，基板接合裝置3001係在圖9之步驟S5，在使基板W1、W2彼此接近成基板W1、W2之間的間隙成為約100μm的狀態，使基板W1、W2彎曲。然後，在步驟S9，當作基板接合裝置3001判定所算出之位置偏差量△x、△y、△θ全部是預設之位置偏差量臨限值△xth、△yth、△θth以下(步驟S9：Yes)。在此情況，基板接合裝置3001係從基板W1、W2之中央部W1c、W2c朝向周部W1s、W2s逐漸地更擴大基板W1、W2之接觸部分，而使基板W1、W2在整個面彼此接觸(步驟S13)。然後，基板接合裝置1係執行接合步驟，其係在基板W1、W2在整個面接觸之狀態，藉由只將基板W1之周部W1s壓在基板W2之周部W2s，對基板W1、W2之周部W1s、W2s彼此進行加壓，藉此，將基板W1、W2彼此接合(步驟S14)。接著，基板接合裝置3001係使藉頭3402之吸附孔3442a、3452a的吸附、固持停止，藉此，解除對基板W2之固持(步驟S15)。然後，基板接合裝置3001係藉由使頭3402上昇，而使頭3402從基板W2脫離。
若依據本構成，在大氣壓下將基板W1、W2接合時，因為可抑制氣體往基板W1、W2之周部的繞入，所以可抑制在彼此接合之基板W1、W2的周部之空隙的發生。
此外，在本變形例，係擔心在固持基板W1、W2之狀態，吸附孔3441a、3442a、3451a、3452a之一部分與凹部3401c、3402c連通，而凹部3401c、3402c之內壓降低。又，擔心工作台3401、頭3402之第2區域A2之內側的貫穿孔401b、402b與凹部3401c、3402c之內側連通時，氣體經由貫穿孔401b、402b向凹部3401c、3402c之內側流入，而凹部3401c、3402c之內壓上昇。因此，在工作台3401、頭3402，係設置與凹部3401c、3402c之內側連通之大氣開放用的連通孔(未圖示)較佳。
在實施形態之基板接合裝置1，例如亦可是如圖21A及圖21B所示之包括工作台4401、頭4402者。工作台4401與頭4402係在室120內，被配置成在鉛垂方向彼此相對向。工作台4401、頭4402係如圖21A所示，具有凹部4401c、4402c，其係被設置於第1區域A1之內側的第2區域A2。此處，第1區域A1係在工作台4401、頭4402支撐基板W1、W2之狀態，相當於在工作台4401、頭4402之與基板W1、W2之周部相對向的區域。而且，工作台4401、頭4402係具有4條肋4401d、4402d，其係從凹部4401c、4402c之中央部延伸至凹部4401c、4402c之周緣，並與基板W1、W2抵接。此處，4條肋4401d、4402d係從凹部4401c之中央部成放射狀地延伸。而且，藉工作台4401、頭4402之周部4401a、4402a、內側部位4401b、4402b、以及肋4401d、4402d支撐基板W1、W2，該內側部位4401b、4402b係相當於工作台4401、頭4402之第2區域A2的內側之貫穿孔401b、402b的外周部。
若依據本構成，工作台4401、頭4402具有4條肋4401d、4402d，其係從凹部4401c、4402c之中央部延伸至凹部4401c、4402c之周緣，並與基板W1、W2抵接，該凹部4401c、4402c係被設置於工作台4401、頭4402之第2區域A2。因此，因為可藉4條肋4401d、4402d支撐基板W1、W2，所以可抑制在工作台4401、頭4402固持基板W1、W2的狀態之基板W1、W2的彎曲。
在實施形態之基板接合裝置1，例如亦可是如圖22所示之包括工作台5401及頭5402者。此外，在圖22，對與實施形態3一樣的構成，係附加與圖5A相同之符號。工作台5401、頭5402係具有：4個圓弧形之第1突出部5401a、5402a，係沿著圓環形之第1區域A1所配設；及4條長條之肋4401d、4402d，係被設置於在第1區域A1之內側的第2區域A2所形成之凹部5401c、5402c的內側。在第1突出部5401a、5402a，係分別配設靜電夾頭5441、5442。又，工作台5401、頭5402係在那些貫穿孔401b、402b的外周部具有圓環形之第2突出部5401b、5402b，其係4條肋5401d、5402d之在長邊方向的貫穿孔401b、402b側之一端部所連續。而且，在4條肋5401d、5402d之在長邊方向的另一端部與第1突出部5401a、5402a之間係形成間隙。此處，第1突出部5401a、5402a、肋5401d、5402d以及第2突出部5401b、5402b之在工作台5401、頭5402之厚度方向的高度成為相等。藉此，在使第1推壓部431a、第2推壓部432a沒入工作台5401、頭5402之狀態，使工作台5401、頭5402支撐基板W1、W2時，第1突出部5401a、5402a、肋5401d、5402d以及第2突出部5401b、5402b與基板W1、W2抵接。
若依據本構成，因為可使在固持基板W1、W2的狀態之對基板W1、W2的應力減少在第1區域A1之基板W1、W2與第1突出部5401a、5402a之接觸面積變小的份量，所以可減少在基板W1、W2所產生之變形。
在實施形態，說明了在工作台401、頭402之第1區域A1配設靜電夾頭441、442，並在第2區域A2配設靜電夾頭451、452、461、462的例子。但是，不限定為此，例如如圖23所示，亦可是在工作台6401、頭6402之第2區域A2，係設置圓環形之凹部6401c、6402c，並未配設靜電夾頭者。此外，在圖23，對與實施形態一樣的構成，係附加與圖5A相同之符號。此處，工作台6401、頭6402係具有：周部6401a、6402a，係包含第1區域A1；及內側部位6401b、6402b，係相當於在第2區域A2的內側之貫穿孔401b、402b的外周部。在此情況，在使第1推壓部431a、第2推壓部432a沒入工作台6401、頭6402之狀態，使工作台6401、頭6402支撐基板W1、W2時，周部6401a、6402a及內側部位6401b、6402b與基板W1、W2抵接。
若依據本構成，因為可藉工作台6401、頭6402之中央部支撐基板W1、W2，所以可減少基板W1、W2之彎曲。
在各實施形態，亦可作成藉由調整第1推壓機構431之止動器431c或第1推壓機構432之止動器432c的位置，調整第1推壓部431a、第2推壓部432a之在推壓前的第1推壓部431a、第2推壓部432a之頭端部的位置，而支撐基板W1、W2之中央部W1c、W2c的一點。又，亦可是無止動器431c、止動器432c，而第1推壓驅動部431b或第2推壓驅動部432b可調整第1推壓部431a或第2推壓部432a之頭端部的位置者。
在各實施形態，說明了使基板W1、W2之雙方彎曲的例子，但是，不限定為此，例如亦可作成只使基板W1、W2之任一方彎曲。例如亦可是包括如圖24A所示之工作台401、頭7402者。此處，工作台401係具有第1推壓部431a，並設置凹部401c，而在頭7402，係無推壓部，亦未設置凹部。即，只在工作台401，設置第1推壓機構431，而在頭402係未設置推壓機構。而且，頭402係在固持基板W2之側具有平坦面，在固持基板W2的狀態之與基板W2之周部相對向的第3區域，配設靜電夾頭442。又，在頭402之上述的第3區域之內側的第4區域，配設靜電夾頭452。在此情況，基板接合裝置係例如如圖24B所示，可使基板W1彎曲成中央部W1c對基板W1之周部W1s朝向基板W2突出。而且，基板接合裝置係作成使基板W1之中央部W1c與基板W2之中央部W2c接觸即可。或者，亦可基板接合裝置係包括：頭402，係具有第2推壓部432a，且設置凹部402c；及工作台，係未設置推壓部及凹部。即，亦可是只在頭402設置第2推壓機構432，而在工作台未設置推壓機構者。在此情況，可只使基板W2彎曲。此外，關於在上述之變形例所說明的基板接合裝置，亦可是只在工作台3401、4401設置第1推壓機構431，而在頭3402、4402未設置推壓機構者。或者，亦可是只在頭3402、4402設置第2推壓機構432，而在工作台3401、4401未設置推壓機構者。
若依據本構成，因為工作台401、3401、4401、頭402、3402、4402的任一方之基板W1、W2的載置面成為平坦，所以載置面為平坦者所固持之基板W1、W2被固持成無彎曲，所以具有基板W1、W2彼此之對準精度提高的優點。
例如，在頭藉由推壓基板W2之中央部W2c，而使基板W2彎曲之構成的情況，在頭之與基板W2之周部相對向的部分，需要以可抵抗基板W2之自重的程度之充分的固持力固持基板W2。因此，作用於基板W2之應力變大，而在基板W2易發生變形。相對地，如圖24A所示，在頭7402在固持基板W2之側具有平坦面，並只在頭7402之鉛垂下方所配置的工作台401具有凹部401c的構成，係從基板W1之鉛垂下方朝向鉛垂上方只推壓對基板W2被配置於鉛垂下方之基板W1的中央部W1c。在此情況，因為基板W1之周部W1s藉自重被工作台401固持，所以減少工作台401之對基板W1的固持力。因此，因為可減少作用於基板W1之應力，所以可減少在基板W1所產生之變形。
又，是這些本構成，亦與實施形態1一樣，在基板W1、W2之中央部W1c、W2c對基板W1、W2彼此進行加壓時，亦壓力不作用。因此，使基板W1、W2之中央部W1c、W2c彼此接觸時，因為上述之接合波自然地擴大，所以在基板W1、W2不會發生變形。此外，因為在使基板W1、W2在整個面接觸後，因為對基板W1、W2的周部W1s、W2s之間朝向彼此接近之方向進行加壓，所以在基板W1、W2之周部係發生變形，但是，因為在基板W1、W2之周部係大多未形成成為半導體組件之基本的部分，所以認為未發生大的問題。
又，亦可是在工作台401、3401、4401，設置氣體排出部(未圖示)，並在工作台401、3401、4401固持基板W1之周部的狀態，藉由向工作台401、3401、4401、與基板W1之間排出氣體，使基板W1彎曲者。或者，亦可是在頭402、3402、4402，設置氣體排出部(未圖示)，並在頭402、3402、4402固持基板W2之周部的狀態，藉由向頭402、3402、4402與基板W2之間排出氣體，使基板W2彎曲者。例如如圖25A所示，亦可是在頭8402設置向頭402排出氣體之氣體排出部8442a者。此處，氣體排出部8442a係在藉頭8402之靜電夾頭442在頭8402固持基板W2之周部的狀態，藉由向頭8402與基板W2之間排出氣體，如圖25B所示，使基板W1彎曲成中央部W2c對基板W2之周部W2s朝向基板W1突出。從氣體排出部8442a所排出的氣體係亦可控制氣體之壓力，亦可控制氣體之流量、流速。以基板W2之剝離的進展配合在使基板W1、W2接觸時所產生之從基板W1、W2的中央部W1c、W2c向周部W1s、W2s擴大之接合波的擴大速度之方式，控制從氣體排出部8442a所排出之氣體的流量、流速較佳。例如，藉由使用質量流量控制器，來控制向氣體排出部8442a所供給之氣體的流量，可微細地控制氣體的流量。
而，在只使基板W1、W2之一方彎曲的狀態，將基板W1、W2彼此接合的情況，擔心在彼此接合之基板W1、W2發生翹曲。相對地，若依據本構成，在進行基板W1、W2彼此之對準後，或者，在使基板W1、W2之中央部W1c、W2c彼此接觸後，為了從頭8402剝離基板W2，從在頭8402之中央部所設置的氣體排出部8442a向基板W2與頭8402之間排出氣體。藉此，可一面抑制在基板W1、W2之變形或翹曲的發生，一面使上述之接合波從基板W1、W2之中央部W1c、W2c向周部W1s、W2s前進，而可使基板W1、W2在整個面彼此接觸。
在實施形態1，例如如圖26所示，亦可工作台9401、頭9402各自具有複數個突起9401f、9402f，其係被配設於工作台9401、頭9402之凹部401c、402c的內側。
在實施形態1，亦可省略從步驟S7至步驟S12之步驟，並在步驟S6之後，原封不動地進行步驟S13以後之處理。
在實施形態2，係說明了基板接合裝置2001具備粒子束源161、162，並在基板接合裝置2001之室120內將粒子束照射於基板W1、W2之接合面的例子。但是，不限定為此，亦可基板接合系統係除了基板接合裝置2001以外，還具備活性化處理裝置，其係將粒子束照射於基板W1、W2之接合面，在向基板接合裝置2001投入基板W1、W2之前，在活性化處理裝置，將粒子束照射於基板W1、W2之接合面。又，亦可粒子束源161、162係離子槍。此外，不限定為粒子束，亦可進行曝露於電漿之電漿處理。在此情況，基板接合系統係具備活性化處理裝置即可，該活性化處理裝置係在向基板接合裝置2001投入基板W1、W2之前，將基板W1、W2之接合面曝露於電漿，藉此，對基板W1、W2之接合面進行活性化。又，在實施形態2，亦可分開地設置：室，係進行活性化處理步驟，其係對基板W1、W2之接合面進行活性化；及基板接合步驟室，係將基板W1、W2接合；並在維持比10 － 5Pa更高之真空度的狀態連結室與基板接合步驟室。
在各實施形態，說明了頭402、2402、3402對工作台401、2401、3401向鉛垂方向移動的例子，但是，不限定為此，例如亦可工作台401、2401、3401對頭402、2402、3402向鉛垂方向移動。
在實施形態，說明了第1攝像部501與第2攝像部502是分別具有攝像元件與同軸照明系統之所謂的反射型之例子，但是，第1攝像部與第2攝像部的構成係不限定為此。例如亦可第1攝像部與第2攝像部是所謂的透過型的構成，其係分別包括在基板W1、W2之厚度方向被配置成隔著基板W1、W2相對向之位置的攝像元件(未圖示)與光源(未圖示)，並藉攝像元件對從光源射出並透過基板W1、W2之光進行受光的配置拍攝對準記號MK1a、MK2a、MK1b、MK2b。
此外，上述之各實施形態的基板接合步驟係無法應用於以往之接合，其係如已形成樹脂層之基板彼此的接合或已形成金屬部分之基板彼此的接合般，需要將彼此接合之基板之間向彼此接近的方向進行加壓。上述之各實施形態的基板接合步驟係被應用於以下的情況，從外部對基板W1、W2向基板W1、W2彼此接近之方向不加壓，而藉接合波自然地使基板W1、W2彼此之接合進展，藉此，將基板W1、W2彼此接合。
本發明係在不超出本發明之廣義的精神與範圍下，可進行各種的實施形態及變形。又，上述之實施形態係用以說明本發明，不是限定本發明的範圍。即，本發明的範圍係不是根據實施形態表示，而是根據專利請求的範圍表示。而且。在專利請求的範圍及與其同等之發明之意義的範圍內所實施之各種的變形被認為屬於本發明的範圍內。 [產業利用性]
本發明係適合於例如CMOS影像感測器或記憶體、運算元件、MEMS之製造。
1,2001:基板接合裝置 2:活性化處理裝置 3:洗淨裝置 9:控制部 82:第1搬運裝置 83:載入上鎖部 84:第2搬運裝置 120,212:室 121a,832a:真空泵 121b,832b:排氣管 121c,832c:排氣閥 210,401,3401,4401,5401,6401,9401:工作台 213:電漿室 215:感應線圈 216:高頻電源 401a:上面 401b,402b:貫穿孔 401c,402c,3401c,3402c,4401c,4402c:凹部 402,3402,4402,5402,6402,7402,8402,9402:頭 402a:下面 403:工作台驅動部 404:頭驅動部 405:XY方向驅動部 406:昇降驅動部 407:轉動驅動部 408:第2壓力感測器 411:壓電致動器 412:第1壓力感測器 431:第1推壓機構 431a:第1推壓部 431b:第1推壓驅動部 432:第2推壓機構 432a:第2推壓部 432b:第2推壓驅動部 441,442,451,452,461,462:靜電夾頭 481,482:基板加熱部 490:距離測量部 500:位置測量部 501:第1攝像部 502:第2攝像部 503:窗部 504,505:反射鏡 811,812:導入口 813:取出口 831:待命室 3441a,3442a,3451a,3452a:吸附孔 4401a,4402a:周部 4401b,4402b:內側部位 4401d,4402d,5401d,5402d:肋 5401a,5402a:第1突出部 5401b,5402b:第2突出部 9401f,9402f:突起 A1:第1區域 A2:第2區域 AC:接觸部分 GAa,GAb:攝影影像 MK1a,MK1b,MK2a,MK2b:對準記號 S1:區域 W1,W2:基板
圖1係本發明之實施形態1之基板接合系統的示意構成圖。 圖2係實施形態1之活性化處理裝置的示意構成圖。 圖3係實施形態1之基板接合裝置的示意正視圖。 圖4A係表示實施形態之工作台及頭附近的示意立體圖。 圖4B係說明對實施形態之頭進行微調整之方法的圖。 圖5A係實施形態之工作台及頭的示意平面圖。 圖5B係實施形態之工作台及頭的示意剖面圖。 圖6A係表示在接合之2片基板的一方所設置之2個對準記號的圖。 圖6B係表示在接合之2片基板的另一方所設置之2個對準記號的圖。 圖7A係表示對準記號之攝影影像的示意圖。 圖7B係表示對準記號彼此偏移之狀態的示意圖。 圖8係表示實施形態1之親水化接合方法之流程的流程圖。 圖9係表示實施形態1之基板接合裝置所執行的基板接合步驟之流程的流程圖。 圖10A係表示在實施形態1之工作台及頭固持基板之狀態的示意剖面圖。 圖10B係表示使實施形態1之工作台及頭所固持的基板之接合面的中央部彼此接觸之狀態的示意剖面圖。 圖11A係在使2片基板之中央部彼此剛接觸後之基板的外觀相片。 圖11B係在比圖11A之時間點更後面的時間點之基板的外觀相片。 圖11C係在比圖11B之時間點更後面的時間點之基板的外觀相片。 圖11D係在比圖11C之時間點更後面的時間點之基板的外觀相片。 圖11E係在比圖11D之時間點更後面的時間點之基板的外觀相片。 圖12A係表示使實施形態1之工作台及頭所固持的基板彼此接近之狀況的示意剖面圖。 圖12B係表示使實施形態1之工作台及頭所固持的基板之接合面的周部彼此接觸之狀態的示意剖面圖。 圖12C係表示使實施形態1之頭從工作台脫離之狀況的示意剖面圖。 圖13A係在對2片基板之周部彼此不進行加壓的情況之彼此被接合之2片基板的外觀相片。 圖13B係在對2片基板之周部彼此進行加壓的情況之彼此被接合之2片基板的外觀相片。 圖14係本發明之實施形態2之基板接合系統的示意構成圖。 圖15係實施形態2之基板接合裝置的示意正視圖。 圖16係實施形態2之粒子束源的示意圖。 圖17係表示實施形態2之直接接合方法之流程的流程圖。 圖18係表示實施形態2之基板接合裝置所執行的基板接合步驟之流程的流程圖。 圖19係變形例之基板接合裝置的示意正視圖。 圖20A係表示變形例之工作台及頭的示意平面圖。 圖20B係表示變形例之工作台及頭的示意剖面圖。 圖21A係表示變形例之工作台及頭的示意平面圖。 圖21B係表示變形例之工作台及頭的示意剖面圖。 圖22係表示變形例之工作台及頭的示意平面圖。 圖23係表示變形例之工作台及頭的示意平面圖。 圖24A係表示變形例之工作台及頭的示意剖面圖。 圖24B係表示使變形例之工作台及頭所固持的基板之接合面的中央部彼此接觸之狀態的示意剖面圖。 圖25A係變形例之工作台及頭的示意剖面圖。 圖25B係表示使變形例之工作台及頭所固持的基板之接合面的中央部彼此接觸之狀態的示意剖面圖。 圖26係變形例之工作台及頭的示意剖面圖。
1:基板接合裝置
9:控制部
120:室
121a:真空泵
121b:排氣管
121c:排氣閥
401:工作台
402:頭
403:工作台驅動部
404:頭驅動部
405:XY方向驅動部
406:昇降驅動部
407:轉動驅動部
408:第2壓力感測器
411:壓電致動器
412:第1壓力感測器
431:第1推壓機構
432:第2推壓機構
481,482:基板加熱部
490:距離測量部
500:位置測量部
501:第1攝像部
502:第2攝像部
503:窗部
504,505:反射鏡
AR1,AR2:箭號
SC1,SC2:虛線箭號
S1:區域
W1,W2:基板

Claims (23)

  1. 一種接合方法，係將第1基板與第2基板接合，該接合方法係包含： 基板固持步驟，係對該第1基板與該第2基板之至少一方只固持周部，且在該第1基板與該第2基板之接合面彼此相對向的狀態，固持該第1基板與該第2基板； 第1接觸步驟，係在使該第1基板彎曲成該第1基板之中央部對該第1基板之周部朝向該第2基板突出的狀態，使該第1基板之中央部與該第2基板之中央部接觸； 第2接觸步驟，係在該第1接觸步驟之後，從該第1基板及該第2基板之中央部朝向周部逐漸地擴大該第1基板與該第2基板之接觸部分；以及 接合步驟，係在該第2接觸步驟之後，在該第1基板與該第2基板在整個面接觸之狀態，只將該第1基板之周部壓在該第2基板之周部，藉此，將該第1基板與該第2基板接合。
  2. 如請求項1之接合方法，其中在該基板固持步驟，該第1基板及該第2基板係藉靜電夾頭所固持。
  3. 如請求項1或2之接合方法，其中在該第2接觸步驟，在使該第1基板之中央部與該第2基板之中央部相向的狀態，縮短該第1基板的周部與該第2基板的周部之間的距離，藉此，從該第1基板及該第2基板之中央部朝向周部逐漸地擴大該第1基板與該第2基板之接觸部分。
  4. 如請求項1之接合方法，其中在該第2接觸步驟，藉由在使該第1基板之中央部與該第2基板之中央部相向，不必從外部對該第1基板與該第2基板向彼此接近之方向進行加壓，而藉在該第1基板與該第2基板之間所產生的分子間力，從該第1基板與該第2基板之中央部朝向周部擴大該第1基板與該第2基板之接觸部分。
  5. 如請求項1之接合方法，其中在該第1接觸步驟之前，更包含親水化步驟，其係對該第1基板之接合面與該第2基板之接合面進行親水化。
  6. 如請求項1之接合方法，其中至少該第1接觸步驟、該第2接觸步驟以及該接合步驟係在降壓下所進行。
  7. 如請求項1之接合方法，其中 在該第1接觸步驟之前，更包含活性化處理步驟，其係對該第1基板之接合面與該第2基板之接合面進行活性化； 至少該第1接觸步驟、該第2接觸步驟以及該接合步驟係在真空度比10 － 5Pa更高之環境下所進行。
  8. 一種基板接合裝置，係將第1基板與第2基板接合，該基板接合裝置係包括： 第1基板固持部，係固持該第1基板之周部，在固持該第1基板之狀態，在與該第1基板之周部相對向的第1區域之內側的第2區域形成凹部； 第2基板固持部，係在使該第2基板之接合面與該第1基板之接合面相對向的狀態，固持該第2基板； 固持部驅動部，係向該第1基板固持部與該第2基板固持部彼此接近之方向或彼此遠離之方向驅動該第1基板固持部或該第2基板固持部之至少一方；以及 控制部，係藉該第1基板固持部在該第1基板彎曲成該第1基板之中央部對該第1基板之周部朝向該第2基板突出的狀態固持，從該第1基板之中央部與該第2基板之中央部彼此接觸的狀態，從該第1基板及該第2基板之中央部朝向周部逐漸地擴大該第1基板與該第2基板之接觸部分，在使該第1基板與該第2基板在整個面接觸之狀態，將該固持部驅動部控制成藉由將該第1基板固持部壓在該第2基板固持部，而只將該第1基板之周部壓在該第2基板之周部。
  9. 如請求項8之基板接合裝置，其中 該第1基板固持部係具有第1靜電夾頭，其係固持該第1基板之周部； 該第2基板固持部係具有第2靜電夾頭，其係固持該第2基板之周部。
  10. 如請求項9之基板接合裝置，其中該第2基板固持部係在固持該第2基板之側具有平坦面，在固持該第2基板之狀態，在與該第2基板之周部相對向的第3區域配設第2靜電夾頭，並在該第3區域之內側的第4區域配設第3靜電夾頭。
  11. 如請求項9或10之基板接合裝置，其中 該第1基板固持部與該第2基板固持部之至少一方係由透明之玻璃所形成； 在該第1基板固持部與該第2基板固持部中之由透明之玻璃所形成者配設的該第1靜電夾頭或第2靜電夾頭係由透明導電膜所形成。
  12. 如請求項8之基板接合裝置，其中該第1基板固持部係位於比該第2基板固持部更鉛垂下方。
  13. 如請求項12之基板接合裝置，其中 更具備攝像部，其係被配置於在該第1基板固持部之與支撐該第1基板之側係相反側，或在該第2基板固持部之與支撐該第2基板之側係相反側； 該固持部驅動部係進而可使該第1基板固持部與該第2基板固持部之至少一方對另一方朝向和該第1基板固持部與該第2基板固持部所相對向之方向交叉的方向相對地移動； 該第1基板係設置第1對準記號； 該第2基板係設置第2對準記號； 該攝像部係透過該第1基板固持部或該第2基板固持部，拍攝該第1對準記號及該第2對準記號； 該控制部係進而根據藉該攝像部所拍攝之該第1對準記號及該第2對準記號的攝影影像，控制該固持部驅動部，使該第1基板固持部與該第2基板固持部之至少一方移動成該第1基板之對該第2基板之相對的位置偏差量變小。
  14. 如請求項8之基板接合裝置，其中該控制部係從該第1基板之中央部與該第2基板之中央部彼此接觸的狀態，使該第1基板之周部與該第2基板之周部接觸時，將該固持部驅動部控制成該第1基板固持部與該第2基板固持部之至少一方向該第1基板固持部與該第2基板固持部彼此接近之方向移動。
  15. 如請求項14之基板接合裝置，其中該第1基板固持部係在該第1基板固持部的該第1區域之內側的第2區域，設置以該第2區域之中央部為中心之環形的凹部。
  16. 如請求項8之基板接合裝置，其中該第1基板固持部係具有至少一條肋，其係從在該第1基板固持部的該第1區域之內側的第2區域所設置之凹部的中央部延伸至該凹部的周緣，並與該第1基板抵接。
  17. 如請求項16之基板接合裝置，其中 該至少一條肋係有複數條； 複數條肋係從該凹部的中央部延伸成放射狀地延伸。
  18. 如請求項8之基板接合裝置，其中該第1基板固持部係更具有複數個突起，其係立設於該凹部之底部，並在該第1基板固持部固持該第1基板之狀態，頭端部與該第1基板抵接。
  19. 如請求項8之基板接合裝置，其中更具備室，其係以降壓環境維持配置該第1基板與該第2基板之區域。
  20. 如請求項8之基板接合裝置，其中該第1基板固持部係更具有氣體排出部，其係在固持該第1基板之周部的狀態，向該第1基板固持部與該第1基板之間排出氣體，藉此，使該第1基板彎曲成該第1基板之中央部對該第1基板之周部朝向該第2基板突出。
  21. 如請求項8之基板接合裝置，其中 更具備粒子束源，其係藉由向該第1基板之接合面及該第2基板之接合面照射粒子束，對該第1基板之接合面與該第2基板之接合面進行活性化； 將該第1基板與該第2基板在真空度比10 － 5Pa更高之環境下接合。
  22. 一種基板接合系統，其係包括： 如請求項8之基板接合裝置；及 洗淨裝置，係在向該基板接合裝置投入該第1基板及該第2基板之前，藉由對該第1基板之接合面與該第2基板之接合面噴出水，對該第1基板之接合面與該第2基板之接合面進行洗淨。
  23. 一種基板接合系統，其係： 包括： 如請求項8之基板接合裝置；及 活性化處理裝置，係在向該基板接合裝置投入該第1基板及該第2基板之前，藉由將該第1基板之接合面與該第2基板之接合面曝露於電漿，對該第1基板之接合面與該第2基板之接合面進行活性化； 該基板接合裝置係將該第1基板與該第2基板在真空度比10 － 5Pa更高之環境下接合。
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