TW202410244A - 接合系統以及接合方法 - Google Patents

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Abstract

一種接合系統，具備：第1接合裝置（1），在減壓下，在複數個基板各自的接合部被活性化的狀態，使複數個基板的接合部彼此接觸以藉此暫時接合複數個基板彼此；第2接合裝置（2A、2B），在減壓下，將互相暫時接合的複數個基板的溫度加熱到比暫時接合溫度更高的正式接合溫度且向複數個基板沿互相靠近的方向施加壓力以藉此將複數個基板彼此正式接合；和搬送裝置（84），在維持減壓下的狀態的同時將互相暫時接合的複數個基板從第1接合裝置（1）搬送到第2接合裝置（2A、2B）。

Description

接合系統以及接合方法
本發明是關於接合系統以及接合方法。
提案了以下的矽晶圓的常溫接合法（例如參照專利文獻1）：在接合矽晶圓與矽晶圓前，在室溫的真空中對兩矽晶圓的接合面照射惰性氣體離子束或惰性氣體高速原子束以進行濺射蝕刻（sputter etching）。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平10－92702號公報
[發明所欲解決的問題]
順便一提，在這種接合方法中，只要接合部的表面的算術平均粗糙度（Ra）為0.5nm以下，即使是在將被接合物的溫度維持在常溫（25℃左右）的狀態也能夠以被活性化的接合面的分子間力等的吸引力無間隙且牢固地接合被接合物彼此。但是，由金屬所構成之接合面的表面的Ra是數nm左右，因此難以在將被接合物的溫度維持在常溫的狀態將接合部彼此無間隙且牢固地接合。於是，僅在接合部的表面的突出部分彼此接合且在突出部分以外的地方產生間隙，換句話說，無法應用於密封接合且接合強度也較低。因此，在接合部由金屬所形成的情況下，有必要在使被接合物的接合部彼此接觸的狀態以加壓在使被接合物互相靠近的方向且加熱被接合物的溫度的狀態維持一定時間以藉此利用形成接合部之金屬的固相擴散來接合。藉由如此施加一定時間之加熱加壓被接合物，形成接合部的金屬原子容易移動，且被加壓的金屬原子會產生往互相接觸的接合部之間產生的間隙之金屬原子的移動。藉此，接合部彼此無間隙且牢固地接合。
然而，在將被接合物維持在200℃以上之相對較高的溫度的同時將被接合物彼此接合的情況下，由於熱應變的影響，有互相接合的被接合物彼此的位置精度降低之虞。
本發明是有鑑於上述事由所完成，目的在於：提供能夠在抑制複數個被接合物彼此的位置偏移的同時將複數個被接合物彼此牢固地接合的接合系統以及接合方法。 [用以解決問題的手段]
為了達成上述目的，關於本發明的接合系統， 係將複數個被接合物互相接合的接合系統，具備： 第1接合裝置，在減壓下，在選自前述複數個被接合物各自的接合部之即將互相接合的2個接合部的至少一者被活性化的狀態，使前述複數個被接合物的前述接合部彼此接觸以藉此進行將前述複數個被接合物彼此暫時接合的暫時接合步驟； 第2接合裝置，在減壓下，將互相暫時接合的前述複數個被接合物的溫度加熱到比前述暫時接合的時候的溫度之暫時接合溫度更高的溫度之正式接合溫度且向前述複數個被接合物沿互相靠近的方向施加壓力，藉此進行將前述複數個被接合物彼此正式接合的正式接合步驟；和 搬送裝置，在維持減壓下的狀態的同時將互相暫時接合的前述複數個被接合物從前述第1接合裝置搬送到前述第2接合裝置。
從另一個觀點所看到的關於本發明的接合方法， 係接合複數個被接合物的接合方法，包含： 暫時接合步驟，在減壓下，在選自前述複數個被接合物各自的接合部之即將互相接合的2個接合部的至少一者被活性化的狀態，使前述複數個被接合物的前述接合部彼此接觸以藉此將前述複數個被接合物彼此暫時接合；和 正式接合步驟，在減壓下，將互相暫時接合的前述複數個被接合物的溫度加熱到比前述暫時接合的時候的溫度之暫時接合溫度更高的溫度之正式接合溫度且向前述複數個被接合物沿互相靠近的方向施加壓力，藉此將前述複數個被接合物彼此正式接合。 [發明的效果]
根據本發明，在對複數個被接合物進行活性化處理後，在減壓下使複數個被接合物的接合部彼此接觸以藉此將複數個被接合物彼此暫時接合。之後，在減壓下，將複數個被接合物的溫度加熱到比暫時接合的時候的溫度之暫時接合溫度更高的溫度之正式接合溫度且向互相暫時接合的複數個被接合物沿互相靠近的方向施加壓力以藉此將複數個被接合物彼此正式接合。藉此，在不受熱應變的影響之維持了互相接合的被接合物彼此的位置精度之在相對較低的溫度下暫時接合複數個被接合物且複數個被接合物彼此不產生位置偏移的狀態下，能夠將複數個被接合物的溫度升溫並加壓。因此，能夠在抑制複數個被接合物間的位置偏移的同時將2個被接合物彼此無間隙且牢固地接合。
以下，有關關於本發明的實施形態的接合系統，參照圖式以進行說明。在關於本實施形態的接合系統中，首先，第1接合裝置在減壓下，對複數個基板的接合部進行活性化處理後，使複數個基板彼此接觸以暫時接合。接著，搬送裝置在維持減壓下的狀態的同時，將互相暫時接合的複數個基板從第1接合裝置搬送到進行正式接合的第2接合裝置。接著，第2接合裝置對互相暫時接合的複數個基板加熱及加壓以藉此將複數個基板彼此正式接合。
關於本實施形態的接合系統，如第1圖所示，具備：導入口811、812、813、取出口814、搬送裝置82、84、第1接合裝置1、第2接合裝置2A、2B、控制部9、和預載部83。控制部9控制搬送裝置82、84、洗淨裝置3、第1接合裝置1及第2接合裝置2A、2B。在搬送裝置82及洗淨裝置3，設有HEPA（High Efficiency Particulate Air）濾器（未圖示）。藉此，搬送裝置82及洗淨裝置3內成為顆粒極少的大氣環境。
搬送裝置82具備具有臂（arm）的搬送機器人821，且臂設有將基板保持在前端部的保持部。搬送機器人821能夠藉由旋轉以將臂的前端部的方向朝向導入口811、812、813及取出口814。此外，搬送裝置84也具備具有臂的搬送機器人841，且臂設有將基板保持在前端部的保持部。搬送機器人841能夠藉由旋轉以變更臂的前端部的方向。此外，保持部具有真空吸盤（chuck）、靜電吸盤等，且吸附保持基板的與接合部側相反的側。進一步地，搬送裝置84在維持比10 -3Pa更高的真空度的狀態的同時將互相暫時接合的複數個基板W1、W2從第1接合裝置1搬送到第2接合裝置2A、2B。預載部83具有：腔體831；和閘門832、833，在基板W1、W2被搬送到被設置於腔體831的周壁的腔體831內時進行開閉。
第1接合裝置1，如第2圖所示，具備腔體120、載台141、頭部142、載台驅動部143、頭部驅動部144、基板加熱部1411、1421、位置偏移量測量部150、和粒子束源161、162。另外，在以下的說明，適當地將第2圖的±Z方向作為上下方向、XY方向作為水平方向來說明。此外，第1接合裝置1具備：被配置於腔體120的蓋（cover）122A、122B；和加熱蓋122A、122B的蓋加熱部123A、123B。蓋122A、122B分別是以包含載台141、頭部142的周圍之活性化處理步驟的活性化處理區域的形狀所配置。蓋加熱部123A、123B分別是被固定在蓋122A、122B的與粒子束源161、162側相反的側的加熱器。腔體120是經由排氣管121b和排氣閥121c來連接到真空泵121a。如果將排氣閥121c設為開狀態以使真空泵121a作動，腔體120內的氣體會通過排氣管121b且被排出到腔體120外，且腔體120內的氣壓會被降低（減壓）。另外，腔體120內的氣壓能夠設為10 -5Pa以下。此外，藉由使排氣閥121c的開閉量變動以調節排氣量，能夠調節腔體120內的氣壓（真空度）。
粒子束源161、162是照射分別具有被預先設定給基板W、W2的接合部的至少一者的能量的粒子束之高速原子束（FAB，Fast Atom Beam）源，舉例而言如第3A圖所示，是具有放電室1601、被配置於放電室1601內的電極1602、束源驅動部1603、和將氬氣供給到放電室1601內的氣體供給部1604之活性化處理部。在放電室1601的周壁，設有放出中性原子的FAB放射口1601a。放電室1601是由碳材料所形成。在此，放電室1601是長方盒狀，且沿其長邊方向在一直線上並排設有複數個FAB放射口1601a。束源驅動部1603具有：電漿產生部（未圖示），在放電室1601內使氬氣的電漿產生；和直流電源（未圖示），在電極1602與放電室1601的周壁之間施加直流電壓。束源驅動部1603在使氬氣的電漿產生於放電室1601內的狀態，在放電室1601的周壁與電極1602之間施加直流電壓。此時，電漿中的氬離子被吸引到放電室1601的周壁。此時，朝向FAB放射口1601a的氬離子在通過FAB放射口1601a時，由FAB放射口1601a的外周部的由碳材料所形成之放電室1601的周壁接收電子。接著，上述氬離子成為被電中性化的氬原子且被放出到放電室1601外。此外，粒子束源161的放電室1601的長度方向，即X軸方向的長度，舉例而言如第3B圖所示，在被配置為使基板W1、W2在Z軸方向重疊的狀態，被設定為覆蓋基板W1、W2的X軸方向全體且比基板W1、W2之X軸方向的長度更長的長度。
回到第2圖，蓋122A、122B是例如由金屬所形成，且分別在腔體120內被配置於載台141、頭部142的周圍。蓋加熱部123A具有例如電熱加熱器，且在蓋122A之-Z方向側被配置為接近蓋122A。上述蓋122A被固定在載台141，且與載台141一起移動。此外，蓋加熱部123B也具有例如電熱加熱器，且在蓋122B之+Z方向側被配置為接近蓋122B。上述蓋122B被固定在頭部142，且與頭部142一起移動。
載台141和頭部142在腔體120內在鉛直方向互相面對且載台141被配置為比頭部142更位於鉛直下方。載台141是在其上表面支撐基板W1的第1被接合物保持部，頭部142是在其下表面支撐基板W2的第2被接合部保持部。載台141和頭部142是由例如具有透光性的玻璃那樣的透光性材料所形成。在載台141及頭部142，設有保持基板W1、W2的靜電吸盤（未圖示）。靜電吸盤在例如基板W1、W2被支撐在載台141、頭部142的狀態，被設置於載台141、頭部142之面對基板W1、W2的周部的區域。靜電吸盤分別是圓環狀，且具有：端子電極，沿載台141、頭部142的周部配設；和複數個電極子，直線狀且在基端部電性連接到端子電極。端子電極及複數個電極子是由包含例如ITO那樣的透明導電性材料之透明導電膜所形成。靜電吸盤在以吸盤驅動部（未圖示）施加電壓的狀態，吸附保持基板W1、W2。另外，載台141的上表面和頭部142的下表面，考慮到基板W1、W2的與載台141、頭部142的接觸面為鏡面且難以從載台141、頭部142剝離的情況，可以被施加粗面加工。
回到第2圖，載台驅動部143能夠使載台141在XY方向移動、繞Z軸旋轉。頭部驅動部144具有：升降驅動部1441，如箭頭AR1所示地使頭部142升降；XY方向驅動部1442，使頭部142在XY方向移動；和旋轉驅動部1443，使頭部142在繞Z軸的旋轉方向旋轉。此外，頭部驅動部144具有：壓電致動器（piezo actuator）1444，用於調整頭部142的相對載台141的傾斜；壓力感測器1445，用於測量施加於頭部142的壓力；和距離測量部1446。XY方向驅動部1442及旋轉驅動部1443在X方向、Y方向、繞Z軸的旋轉方向，使頭部142相對載台141相對移動，藉此使被保持在載台141的基板W1與被保持在頭部142的基板W2的對準變得可能。另外，載台驅動部143並非限定於被配置於載台141的鉛直下方的構成，舉例而言，也可以是以下構成：在載台141的鉛直下方設置承受壓力的背托（backup）部（未圖示），且載台驅動部143配置於載台141的外周部，從載台141的側方驅動載台141。
升降驅動部1441使頭部142向鉛直下方移動，藉此使頭部142靠近載台141。此外，升降驅動部1441使頭部142向鉛直上方移動，藉此使頭部142遠離載台141。接著，升降驅動部1441如果在基板W1、W2彼此接觸的狀態使沿靠近載台141的方向的驅動力對頭部142作用，基板W2會被壓在基板W1上。此外，在升降驅動部1441，設有壓力感測器1441a，其中壓力感測器1441a測量沿靠近載台141的方向對頭部142作用的驅動力。由根據壓力感測器1441a的測量值，能夠檢測當基板W2被升降驅動部1441壓在基板W1上時作用在基板W1、W2的接合部的壓力。壓力感測器1441a具有例如壓電元件。
壓電致動器1444和壓力感測器1445的組，舉例而言如第4A圖所示，在頭部142與XY方向驅動部1442之間被配置複數組（在第4A圖中是3組）。壓力感測器1445介於壓電致動器1444的上端部與XY方向驅動部1442的下側之間。壓電致動器1444能夠各別地在上下方向伸縮，壓電致動器1444藉由伸縮，微調整頭部142的繞X軸及繞Y軸的傾斜和頭部142的上下方向的位置。此外，壓力感測器1445具有例如壓電元件，且測量頭部142的下表面之複數處的加壓力。而且，分別驅動複數個壓電致動器1444以使以複數個壓力感測器1445測量的加壓力相等，藉此能夠在將頭部142的下表面與載台141的上表面維持平行的同時使基板W1、W2彼此接觸。距離測量部1446是例如雷射距離計，測量載台141與頭部142之間的距離且不接觸載台141及頭部142。距離測量部1446由從透明的頭部142的上方向載台141照射雷射光時之在載台141的上表面的反射光與在頭部142的下表面的反射光的差分測量載台141與頭部142之間的距離。距離測量部1446，如第4A圖所示，測量載台141的上表面之部位P11、P12、P13、與頭部142的下表面之在Z方向面對部位P11、P12、P13之3處的部位P21、P22、P23之間的距離。而且，如第4B圖的虛線所示，在頭部142相對載台141傾斜的情況下，使3個壓電致動器1444當中的1個伸長（參照第4B圖的箭頭AR3）以微調整頭部142的姿勢，藉此能夠使頭部142的下表面與載台141的上表面呈略平行的狀態。
回到第2圖，位置偏移量測量部150測量與鉛直方向垂直的方向（XY方向，繞Z軸的旋轉方向）之基板W1和基板W2的位置偏移量。位置偏移量測量部150具有第1成像部1501、第2成像部1502、和鏡1504、1505。第1成像部1501和第2成像部1502被配置於載台141之與保持基板W1的側相反的側。第1成像部1501及第2成像部1502分別具有成像元件（未圖示）和同軸照明系統（未圖示）。作為同軸照明系統的光源，使用射出穿過基板W1、W2及載台141、設置於腔體120的窗部121的光（例如紅外光）的光源。
舉例而言如第5A圖及第5B圖所示，在基板W1，設有2個對準標記（第1對準標記）MK1a、MK1b；在基板W2，設有2個對準標記（第2對準標記）MK2a、MK2b。第1接合裝置1在以位置偏移量測量部150識別被設置於兩基板W1、W2的各個對準標記MK1a、MK1b、MK2a、MK2b的位置的同時，執行兩基板W1、W2的位置對齊動作（對準動作）。更詳細而言，第1接合裝置1，首先，在以位置偏移量測量部150識別被設置於基板W1、W2的對準標記MK1a、MK1b、MK2a、MK2b的同時，執行基板W1、W2的粗略的對準動作（粗對準動作），使2個基板W1、W2面對。之後，第1接合裝置1在以位置偏移量測量部500同時識別被設置於2個基板W1、W2的對準標記MK1a、MK1b、MK2a、MK2b的同時，執行更精確的對準動作（精細對準動作）。
在此，從第1成像部1501的同軸照明系統的光源射出的光被鏡1504反射並在+Z方向前進，且穿過窗部121及基板W1、W2的一部分或全部。穿過基板W1、W2的一部分或全部的光被基板W1、W2的對準標記MK1a、MK2a反射，在-Z方向前進，且穿過窗部121以被鏡1504反射並入射第1成像部1501的成像元件。此外，從第2成像部1502的同軸照明系統的光源射出的光被鏡1505反射並在+Z方向前進，且穿過窗部121及基板W1、W2的一部分或全部。穿過基板W1、W2的一部分或全部的光被基板W1、W2的對準標記MK1a、MK2a反射，向下前進，且穿過窗部121以被鏡1505反射並入射第2成像部1502的成像元件。藉此，位置偏移量測量部150如第6A圖及第6B圖所示，取得：攝影影像GAa，包含2個基板W1、W2的對準標記MK1a、MK2a；和攝影影像Gab，包含2個基板W1、W2的對準標記MK1b、MK2b。另外，第1成像部1501之攝影影像GAa的攝影動作和第2成像部1502之攝影影像Gab的攝影動作幾乎是同時被執行。
基板加熱部1411、1421在例如前述的保持機構為靜電吸盤的情況下，是具有位於載台141、頭部142、且從基板W1、W2抵接的面側來看被埋入保持機構的背側的電熱加熱器之第1被接合物加熱部。基板加熱部1411、1421是藉由將熱傳達到被載台141、頭部142支撐的基板W1、W2來加熱基板W1、W2。此外，藉由調節基板加熱部1411、1421的發熱量，能夠調節基板W1、W2或其接合部的溫度。位置偏移量測量部150識別分別被設置於基板W1、W2之位置對齊用的標記（對準標記）的位置，藉此測量基板W1的相對基板W2的水平方向的位置偏移量。位置偏移量150是使用例如穿過基板W1、W2的光（例如紅外光）以識別基板W1、W2的對準標記。載台驅動部143是根據以位置偏移量測量部150所測量的位置偏移量來使載台141在水平方向移動或旋轉，藉此執行基板W1、W2的相互間的位置對齊動作（對準動作）。上述根據位置偏移量測量部150之位置偏移量的測量以及載台驅動部143的對準動作都是在控制部9的控制下所執行。
第2接合裝置2A、2B將在第1接合裝置1互相暫時接合的複數個基板W1、W2彼此正式接合。第2接合裝置2A、2B，如第7圖所示，具備腔體220、載台241、頭部242、載台驅動部243、頭部驅動部244、和基板加熱部2411、2421。另外，在以下的說明，適當地將第8圖的±Z方向作為上下方向、與Z方向垂直的方向作為水平方向來說明。腔體220是經由排氣管221b和排氣閥221c來連接到真空泵221a。如果將排氣閥221c設為開狀態以使真空泵221a作動，腔體220內的氣體會通過排氣管221b且被排出到腔體220外，且腔體220內的氣壓會被降低（減壓）。此外，藉由使排氣閥221c的開閉量變動以調節排氣量，能夠調節腔體220內的氣壓（真空度）。
載台241和頭部242在腔體220內，被配置為在Z方向互相面對。載台241在其上表面支撐互相暫時接合的複數個基板W1、W2。載台241的上表面及頭部242的下表面呈平坦面。載台驅動部243能夠使載台141在XY方向移動、繞Z軸旋轉。頭部驅動部244具有：升降驅動部2441，如箭頭AR3所示地使頭部242升降；XY方向驅動部1442，使頭部242在XY方向移動；和旋轉驅動部2443，使頭部242在繞Z軸的旋轉方向旋轉。此外，頭部驅動部244具有：壓電致動器2444，用於調整頭部242的相對載台241的傾斜；壓力感測器2445，用於測量施加於頭部242的壓力；和距離測量部2446。頭部驅動部244使頭部242向下方移動以藉此使頭部142靠近載台141。此外，頭部驅動部244使頭部242向上方移動，藉此使頭部242遠離載台241。接著，在頭部242接觸互相暫時接合的複數個基板W1、W2的狀態，如果頭部驅動部244使沿靠近載台241的方向的驅動力對頭部242作用，會對互相暫時接合的複數個基板W1、W2施加沿靠近載台241的方向的驅動力。此外，在頭部驅動部244，設有壓力感測器2441a，其中壓力感測器2441a測量沿靠近載台241的方向對頭部242作用的驅動力。壓力感測器2441a是例如測力器（load cell），由上述測量值，能夠檢測以頭部驅動部244施加於互相暫時接合的複數個基板W1、W2的壓力。
壓電致動器2444和壓力感測器2445的組，與第1接合裝置1同樣地，在頭部242與XY方向驅動部2442之間被配置複數組。壓力感測器2445介於壓電致動器2444的上端部與XY方向驅動部2442的下側之間，藉由各別地在上下方向伸縮，微調整頭部242的繞X軸及繞Y軸的傾斜和頭部242的上下方向的位置。此外，壓力感測器2445測量頭部242的下表面之複數處的加壓力，且分別驅動複數個壓電致動器2444以使所測量的加壓力相等，藉此能夠在將頭部242的下表面與載台241的上表面維持平行的同時使頭部242接觸互相暫時接合的複數個基板W1、W2。距離測量部2446與第1接合裝置1同樣地，測量載台241與頭部242之間的距離。基板加熱部2411、2421是由例如電熱加熱器所構成。基板加熱部2411、2421在頭部242接觸基板W1、W2的狀態，藉由將熱傳達到被載台241支撐的基板W1、W2來加熱基板W1、W2。此外，藉由調節基板加熱部2411、2421的發熱量，能夠調節基板W1、W2或其接合部的溫度。
控制部9是例如個人電腦，且具有CPU（Central Processing Unit）和記憶體。記憶體記憶CPU執行的程式。控制部9藉由將控制訊號輸出到第1接合裝置1、第2接合裝置2A、2B、搬送裝置82、84以控制其動作。此外，在記憶體，記憶了對後述的基板W1、W2的相對計算出的位置偏移量Δx、Δy、Δθ所預先設定的位置偏移量閾值Δxth、Δyth、Δθth。控制部9將從第1接合裝置1的壓力感測器1441a、1445及距離測量部1446輸入的量測訊號轉換為量測資訊來取得，且將從第2接合裝置2A、2B的壓力感測器2441a、2445及距離測量部2446輸入的量測訊號轉換為量測資訊來取得。接著，控制部9根據這些量測資訊，控制第1接合裝置1的頭部驅動部144、第2接合裝置2A、2B的頭部驅動部244。
此外，控制部9將從第1接合裝置1的第1成像部1501及第2成像部1502輸入的攝影影像訊號轉換為攝影影像資訊來取得。接著，控制部9，如第6B圖所示，根據由第1成像部1501取得的攝影影像GAa，計算被設置於基板W1、W2的1組對準標記MK1a、MK2a相互間的位置偏移量Δxa、Δya。另外，第6B圖顯示1組對準標記MK1a、MK2a互相偏移的狀態。同樣地，控制部9，根據由第2成像部1502取得的攝影影像GAb，計算被設置於基板W1、W2的另1組對準標記MK1b、MK2b相互間的位置偏移量Δxb、Δyb。之後，控制部9根據上述2組對準標記的位置偏移量Δxa、Δya、Δxb、Δyb和2組標記的幾何學關係，計算在X方向、Y方向及繞Z軸的旋轉方向之複數個基板W1、W2的相對位置偏移量Δx、Δy、Δθ。接著，控制部9使頭部142在X方向及Y方向移動、或繞Z軸旋轉，使得計算出的位置偏移量Δx、Δy、Δθ降低。藉此，複數個基板W1、W2的相對位置偏移量Δx、Δy、Δθ降低。如此一來，第1接合裝置1執行修正在2個基板W1、W2的水平方向之位置偏移量Δx、Δy、Δθ的精細對準動作。
在關於本實施形態的接合系統中，將例如第8A圖及第8B圖所示的基板W1、W2彼此接合。在此，基板W1如例如第8A圖及第8B圖所示，具有：1個輪廓狀（圓形框狀）的接合部BP13，在基板W1的厚度方向之第1主表面W1f側沿基板W1的邊緣所形成；和複數個矩形框狀的接合部BP11，形成於第1主表面W1f側之接合部BP13的內側。此外，基板W2具有：1個輪廓狀（圓形框狀）的接合部BP14，在基板W2的厚度方向之第2主表面W2f側沿基板W2的邊緣所形成；和與接合部BP11相同數目的接合部BP112，形成於第2主表面W2f側之接合部BP14的內側。在此，接合部BP11、BP13是由金屬所形成的框狀的第1接合部，接合部BP12、BP14是由金屬所形成的第2接合部。另外，形成於基板W2的第2主表面W2f側之接合部BP14的內側的接合部BP12也可以存在與形成於基板W1的接合部BP11不同的數目。
或者，基板W1、W2，例如如第9圖所示，也可以分別在其厚度方向之第1主表面W1f側、第2主表面W2f側具有複數個接合部BP31、BP32。在此，接合部BP31、BP32構成所謂的由金屬所形成的凸塊（bump）。此外，基板W1、W2，如第10圖所示，也可以分別具有1個接合部BP41、BP42，其被設置為在基板W1、W2的厚度方向之第1主表面W1f側、第2主表面W2f側覆蓋第1主表面W1f側、第2主表面W2f側的幾乎全體。
另外，作為基板W1、W2，也可以是Si基板、玻璃基板、氧化物基板（例如，氧化矽（SiO 2）基板、氧化鋁基板（Al 2O 3）、藍寶石等）、氮化物基板（例如，氮化矽（SiN）、氮化鋁（AlN））的任一個。此外，基板W1、W2的至少一者也可以在其接合部露出金屬部分和絕緣膜。或者，基板W1、W2的至少一者也可以在其接合部露出藉由沉積氧化物或氮化物所形成的絕緣膜。
關於本實施形態的接合系統，在基板W1、W2彼此被表面活性化處理後，進行：暫時接合步驟；和正式接合步驟，將互相暫時接合的基板W1、W2的溫度加熱到比暫時接合的時候的溫度之暫時接合溫度更高的溫度之正式接合溫度且向基板W1、W2沿互相靠近的方向施加壓力，藉此將基板W1、W2彼此正式接合。在此，第1接合裝置1，在將如第8A圖及第8B圖所示的基板W1、W2彼此接合的情況下，在暫時接合步驟，舉例而言如第11A圖的箭頭AR101所示，在使形成有接合部BP11、BP13的第1主表面W1f側和形成有接合部BP12、BP14的第2主表面W2f側面對的狀態使具有由金屬所形成的接合部BP11、BP13的基板W1、和具有由金屬所形成的接合部BP12、BP14的基板W2靠近。接著，第1接合裝置1，如第11B圖的箭頭AR102所示，在基板W1的接合部BP1與基板W2的接合部BP2接觸的狀態，藉由在基板W1、W2彼此互相靠近的方向將驅動力施加於基板W1、W2，將接合部BP11、BP13與接合部BP12、BP14彼此暫時接合。
此外，第1接合裝置1也有暫時接合3個以上的複數個基板的情況。在此情況下，在暫時接合步驟中接合開始時的溫度與接合時的溫度不同的情況下，在升溫時產生起因於載台141與基板W1的線膨脹係數的差之基板W1的相對於載台141的滑動。因此，當暫時接合在厚度方向的兩面具有由金屬所形成的接合部的基板W1、和基板W2時，在接合部的至少一部分接觸載台141的情況下，伴隨著基板W1的相對於載台141的滑動，有在接合部的至少一部分的表面產生載台141導致的劃傷之虞。特別是如第8圖所示之框狀的接合部BP11、BP12的情況下，跨過作為密封面的接合部BP11、BP12的表面的劃痕會導致被封入接合部BP11、BP12的內側的氣體的洩漏，因此會成為問題。因此，在暫時接合步驟中，在使基板W1、W2、W3保持在載台141、頭部142後較佳為使載台141、頭部142的溫度為常溫（25℃）或比常溫更高且100℃以下左右的較低的溫度，且較佳為將載台141、頭部142的溫度維持固定。
此外，第1接合裝置1，在接合如第9圖所示的基板W1、W2的情況下，舉例而言如第12A圖的箭頭AR301所示，在使形成有接合部BP31的第1主表面W1f側和形成有接合部BP32的第2主表面W2f側面對的狀態使具有由金屬所形成的接合部BP31的基板W1和具有由金屬所形成的與接合部BP31相同數目的接合部BP32的基板W2靠近。接著，第1接合裝置1，如第12B圖的箭頭AR302所示，在基板W1的接合部BP31與基板W2的接合部BP32接觸的狀態，藉由在基板W1、W2彼此互相靠近的方向將驅動力施加於基板W1、W2，將接合部BP31、接合部BP32彼此暫時接合。
在此，在基板W1、W2的接合部BP11、BP12分別由金屬所形成的情況下，其表面的算術平均粗糙度（Ra）是數nm，且如第13A圖所示，在暫時接合步驟後之基板W1、W2的接合部BP11、BP12之間產生間隙SP1。接著，第2接合裝置2A、2B，在正式接合步驟中，如前述將互相暫時接合的基板W1、W2的溫度加熱到200℃左右且在互相靠近的方向對基板W1、W2加壓。藉此，如第13B圖的箭頭所示，由於接合部BP11、BP12的金屬原子往間隙SP1固相擴散，成為間隙SP1以金屬埋入的狀態。更詳細而言，如第14A圖所示地如果接合部BP11、BP12在彼此接觸的狀態被加壓及加熱，存在於接觸部分的金屬原子會如箭頭所示地向產生於接合部BP11、BP12之間的間隙固相擴散，且如第14B圖所示地接合部BP11、BP12的接觸部分會擴大。接著，如第14C圖所示，接合部BP11、BP12彼此被無間隙地接合。藉此，能夠將在基板W1、W2之形成有接合部BP11、BP12的面間由接合部BP11、BP12圍成輪廓狀所形成的空間密封於進行了暫時接合步驟及正式接合步驟的氣氛。
此外，在前述的第10圖所示的基板W1、W2彼此的正式接合步驟中，有關基板W1、W2的溫度為25℃（常溫）的情況和200℃的情況，比較了互相接合的基板W1、W2的根據超音波探傷儀的SAT影像。另外，在正式接合步驟中，施加於基板W1、W2的壓力皆為1MPa，且維持施加壓力的狀態10min。如第15A圖所示，在基板W1、W2的溫度為25℃的情況下，在基板W1、W2間觀測到比較多的空孔（void）。此外，接合強度也低至0.1J/m 2以下而無法獲得充分的接合強度。但是，當把持互相接合的基板W1、W2時沒有剝離。另一方面，在基板W1、W2的溫度為200℃的情況下，如第15B圖所示，在基板W1、W2間沒觀測到空孔。此外，接合強度高到2.5J/m 2以上。這被認為是因為：藉由使基板W1、W2的溫度上升到200℃，產生往接合部BP41、BP42之間的間隙的金屬原子的固相擴散並以金屬原子埋入接合部BP41、BP42間的間隙。另外，在正式接合步驟中，即使基板W1、W2的溫度為200℃，在使施加於基板W1、W2的壓力降低到1/10的情況下也無法獲得充分的接合強度。由此理解到：藉由將基板W1、W2加熱到200℃，金屬原子較容易固相擴散，且藉由將壓力施加到基板W1、W2，金屬原子從接合部BP41、42之間互相接觸的壓力的施加部分移動到並未施加壓力的接合部41、42之間的間隙。另外，在例如表面的計算平均粗糙度（Ra）小於0.5nm的具有鏡面狀的接合面的Si基板彼此的接合中，有關以下任一者：Si基板的溫度為25℃（常溫）且施加於Si基板的壓力為0.1MPa、以及Si基板的溫度為200℃且施加於Si基板的壓力為1MPa，都沒有觀測到在Si基板之間的空孔的產生，且接合強度也為2.5J/m 2以上之比較高的強度。由此理解到：在計算平均粗糙度（Ra）為小於0.5nm的情況下，不需要加熱加壓，基板的溫度為25℃、施加的壓力為0.1MPa也能夠不產生空孔且牢固地接合。此外，上述傾向並非限於第10圖所示的基板W1、W2那樣的接合部BP41、BP42彼此的面接合，在如第9圖所示的凸塊那樣的接合部BP31、BP32彼此的接合、或第8圖所示的框狀的接合部BP11、BP12、BP13、BP14彼此的接合也可以獲得同樣的結果。
接著，有關關於本實施形態的接合系統，參照第16A圖至第24圖以說明從複數個基板W1、W2被投入接合系統到複數個基板W1、W2彼此被接合且由接合系統取出為止的動作的流程。基板W1、W2，首先，被配置於第16A圖所示的導入口811、812。另外，在接合3個基板W1、W2、W3的情況下，3個基板W1、W2、W3分別被配置於導入口811、812、813。
在基板W1被配置於導入口811的情況下，搬送機器人821如第16A圖的箭頭AR11所示，將基板W1)從導入口811取出。接著，搬送機器人821如箭頭AR13所示，旋轉以使臂的前端部朝向預載部83側。另外，在基板W2被配置於導入口812的情況下，搬送機器人821，將基板W2從導入口812取出，且旋轉以使臂的前端部朝向預載部83側。此外，在基板W3被配置於導入口813的情況下，搬送機器人821，將基板W3從導入口813取出，且旋轉以使臂的前端部朝向預載部83側。
接著，在預載部83的搬送裝置82側的閘門832被開放的同時，搬送機器人821如第16B圖的箭頭AR18所示，使臂伸張以藉此將臂的前端部插入預載部83的腔體831內。接著，基板W1、W2被從臂的前端部移載到預載部83的腔體831內的載台。之後，當基板W1、W2的往腔體831內的載台的移載結束時，搬送機器人821如第17A圖的箭頭AR19所示，使臂收縮。接著，預載部83的閘門832關閉。接著，預載部83使腔體831內呈減壓狀態。
接著，在預載部83的搬送裝置84側的閘門833被開放後，搬送機器人841以將臂的前端部朝向預載部83側的狀態使臂伸張。接著，在預載部83的腔體831內，當基板W1、W2被從載台移載到臂的前端部時，搬送機器人841如箭頭AR20所示，使臂收縮以藉此將基板W1、W2從腔體831取出。之後，預載部83的搬送裝置84側的閘門833關閉。接著，搬送機器人841如第17B圖的箭頭AR21所示，在旋轉以使臂的前端部朝向第1接合裝置1側的同時，第1接合裝置1開放基板W1、W2的搬出入口。接著，搬送機器人841使臂伸張並將臂的前端部插入第1接合裝置1的前述的腔體120（參照第2圖）內。接著，如箭頭AR22所示，基板W1、W2被從搬送機器人841的臂的前端部移載到第1接合裝置1的載台141或頭部142（參照第2圖）。之後，在搬送機器人841使臂收縮後，第1接合裝置1關閉基板W1、W2的搬出入口。
在此，第1接合裝置如第18圖所示，在第1接合裝置1分別將被從搬送機器人841移載的基板W1、W2保持在載台141、頭部142（參照第2圖）（步驟S1）。在此，第1接合裝置1僅使基板W1的周部保持在載台141，同時僅使基板W2的周部在基板W1、W2的接合部互相面對的狀態保持在頭部142。具體而言，控制部9在例如基板W1被載置於載台141的狀態，驅動被配設於載台141的靜電夾頭以使基板W1保持在載台141。此外，控制部9透過例如搬送裝置84的搬送機器人841，在使頭部142接觸被配置於頭部142的鉛直下方的基板W2的與接合部側相反的側的狀態，驅動被配設於頭部142的靜電夾頭以使基板W2保持在頭部142。在此，第1接合裝置1先使由頭部142來保持的基板W2保持在頭部142。在此，基板W2在以例如設置於載台141的升降銷（lift pin）（未圖示）保持基板W2的周部的狀態，根據成像於位置偏移量測量部150的第1成像部1501、第2成像部1502的影像，由基板W2的鉛直下方進行基板W2的對準後使基板W2保持在頭部142。此外，藉由先使基板W2保持在頭部142，能夠抑制往基板W1的污染物的落下。
接著，第1接合裝置1進行活性化基板W1、W2的接合部的活性化處理步驟（步驟S2）。在上述活性化處理步驟中，第1接合裝置1，舉例而言如第19A圖及第19B圖所示，在如箭頭AR23所示地使粒子束照射到基板W1、W2的接合部的同時分別如箭頭AR23所示地移動粒子束源161、162。在此，粒子束源161、162由於在其粒子束單體的投影面內之在移動方向的強度有變化，為了確實地將粒子束照射於基板W1、W2全體，將粒子束照射至粒子束源161、162的移動方向之包含基板W1的兩端緣的外側的蓋122A、122B部分的區域。在此，第1接合裝置1，舉例而言使粒子束源161、162如箭頭AR23所示地在+Y方向移動的同時將粒子束照射到基板W1、W2的接合部後，使粒子束源161、162在−Y方向移動的同時將粒子束照射到基板W1、W2。上述粒子束源161、162的移動速度被設定為例如1.2至14.0mm/sec。此外，給粒子束源161、162的供給電力被設定為例如1kV、100mA。此外，粒子束源161、162各自的被導入放電室1601內的氬氣的流量被設定為例如50sccm。
回到第18圖，接著，第1接合裝置1進行將基板W1、W2彼此暫時接合的暫時接合步驟（步驟S3）。在此，參照第20圖以詳細說明第1接合裝置1執行的暫時接合步驟。另外，在第20圖，第1接合裝置1，透過距離測量部1446，在基板W1、W2並未被保持在載台141及頭部142的狀態，結束載台141的上表面與頭部142的下表面之間的距離的測量並將其結果記憶在控制部9的記憶體。再者，基板W1、W2的厚度的測量結果也被設為已經被記憶在記憶體。首先，第1接合裝置1根據在基板W1、W2並未被保持在載台141及頭部142的狀態的載台141的上表面與頭部142的下表面之間的距離和基板W1、W2的厚度，計算基板W1的接合部與基板W2的接合部之間的距離。接著，第1接合裝置1根據計算出的距離，使頭部142往鉛直下方移動以使基板W1、W2彼此靠近（步驟S101）。接著，第1接合裝置1，在基板W1、W2彼此分離的狀態，計算基板W1的相對基板W2的位置偏移量（步驟S102）。在此，控制部9，首先，由位置偏移量測量部150的第1成像部1501及第2成像部1502，取得非接觸狀態之2個基板W1、W2的攝影影像GAa、GAb（參照第6A圖）。接著，控制部9根據2個攝影影像GAa、Gab，分別計算2個基板W1、W2的X方向、Y方向及繞Z軸的旋轉方向的位置偏移量∆x、∆y、∆θ。具體而言，控制部9根據例如同時讀取在Z方向分離的對準標記MK1a、MK2a之攝影影像GAa，利用向量（vector）相關法計算位置偏移量∆xa、∆ya（參照第6B圖）。同樣地，根據例如同時讀取在Z方向分離的對準標記MK1b、MK2b之攝影影像GAb，利用向量相關法計算位置偏移量∆xb、∆yb。接著，控制部9根據位置偏移量∆xa、∆ya、∆xb、∆yb，計算2個基板W1、W2的水平方向之位置偏移量∆x、∆y、∆θ。
回到第20圖，之後，第1接合裝置1使基板W2相對基板W1相對移動以修正計算出的位置偏移量∆x、∆y、∆θ，藉此執行位置對齊（步驟S103）。在此，第1接合裝置1在固定載台141的狀態使頭部142在X方向、Y方向及繞Z軸的旋轉方向移動，使得位置偏移量∆x、∆y、∆θ消除。接著，第1接合裝置1第1接合裝置1使基板W1、W2彼此接觸（步驟S104）。接著，第1接合裝置1，在基板W1的接合部接觸基板W2的接合部的狀態，測量基板W2的相對基板W1的位置偏移量（步驟S105）。此時，第1接合裝置1，在基板W1、W2彼此的接觸部分以分子間力結合且基板W2的相對基板W1的移動受到限制的狀態，測量基板W1、W2的位置偏移量。之後，第1接合裝置1判定計算出的位置偏移量∆x、∆y、∆θ的全部是否在預先設定的位置偏移量閾值∆xth、∆yth、∆θth以下（步驟S106）。
在此，根據第1接合裝置1，判定為計算出的位置偏移量∆x、∆y、∆θ的任一個比預先設定的位置偏移量閾值∆xth、∆yth、∆θth更大（步驟S106：No）。在這個情況下，第1接合裝置1使基板W2脫離基板W1（步驟S107）。此時，第1接合裝置1控制頭部142的上升，使得從基板W1剝除基板W2時的基板W2的拉伸壓力為恆定。藉此，基板W2從基板W1脫離，基板W1、W2的接觸狀態被解除。
接著，第1接合裝置1計算用於使計算出的位置偏移量∆x、∆y、∆θ全部在位置偏移量閾值∆xth、∆yth、∆θth以下之基板W1、W2的修正移動量（步驟S108）。在此，控制部9計算修正移動量以移動相當於以下差分的移動量：在使基板W2接觸基板W1的狀態的基板W1和基板W2的位置偏移量∆x、∆y、∆θ；和基板W2並未接觸基板W1的狀態的基板W1與基板W2的位置偏移量的差分。藉由抵銷上述修正移動量的程度以進行對準，當基板W1、W2彼此再度接觸時，如果發生同樣的由基板W1、W2的接觸造成的位置偏移，則基板W1、W2的位置偏移消失。接著，第1接合裝置1執行位置對齊以在2個基板W1、W2並未接觸的狀態修正2個基板W1、W2的相對的位置偏移量∆x、∆y、∆θ（步驟S109）。在此，第1接合裝置1在載台141被固定的狀態使頭部142在X方向、Y方向及繞Z軸的旋轉方向以步驟S108計算出的修正移動量的程度移動。如此一來，第1接合裝置1，在基板W1、W2互相分離的狀態，調整基板W2的相對基板W1的相對位置以使位置偏移量∆x、∆y、∆θ變小。接著，第1接合裝置1再次執行步驟S104的處理。
另一方面，根據第1接合裝置1，判定為計算出的位置偏移量∆x、∆y、∆θ的全部在預先設定的位置偏移量閾值∆xth、∆yth、∆θth以下（步驟S106：Yes）。在這個情況下，第1接合裝置1，在基板W1、W2彼此接觸的狀態，將基板W1、W2維持在預先設定的暫時接合時的溫度之暫時接合溫度的同時，將基板W1壓在基板W2上以藉此將基板W1、W2暫時接合（步驟S110）。在此，暫時接合溫度是150℃以下的溫度，較佳為60℃以下的溫度。之後第1接合裝置1解除頭部142之基板W2的保持（步驟S111）。
回到第18圖，接著，第1接合裝置1判定基板W1、W2以外是否有基板W3接合到互相暫時接合的基板W1、W2（步驟S4）。在此，第1接合裝置1如果判定接合到互相暫時接合的基板W1、W2的基板W1存在（步驟S4：Yes），則在將互相暫時接合的基板W1、W2保持在載台141（參照第2圖）的狀態使基板W3保持在頭部142（參照第2圖）（步驟S1）。接著，第1接合裝置1再次如前述地進行活性化處理步驟（步驟S2）及暫時接合步驟（步驟S3）。
回到第18圖，另一方面，第1接合裝置1如果判定沒有其他暫時接合的基板（步驟S4：No），則解除互相暫時接合的基板W1、W2（W1、W2、W3）的保持（步驟S5）。接著，搬送機器人841從第1接合裝置1接收互相暫時接合的基板W1、W2（W1、W2、W3），且搬送到第2接合裝置2A、2B（步驟S6）。在此，搬送機器人841使臂伸張並將臂的前端部插入第1接合裝置1的腔體120（參照第2圖）內，基板W1、W2被從載台141移載到臂的前端部。之後，搬送機器人841藉由使臂收縮，如第21A圖的箭頭AR24所示，將基板W1、W2從活性化處理裝置2取出。接著，搬送機器人841，如第21B圖的箭頭AR25所示，旋轉以使臂的前端部朝向第2接合裝置2A側。接著，當第2接合裝置2A開放基板W1、W2的搬出入口時，搬送機器人841使臂伸張並將臂的前端部插入第2接合裝置2A的腔體220（參照第7圖）內。接著，如第21B圖的箭頭AR26所示，互相暫時接合的基板W1、W2被從搬送機器人841的臂的前端部移載到第2接合裝置2A的載台241（參照第7圖）。此外，第2接合裝置2A在前述的正式接合處理中的情況下，搬送機器人841如第22圖的箭頭AR27所示地旋轉以使臂的前端部朝向第2接合裝置2B側。接著，當第2接合裝置2B開放基板W1、W2的搬出入口時，搬送機器人841使臂伸張並將臂的前端部插入第2接合裝置2B的腔體220（參照第7圖）內。接著，如第22圖的箭頭AR28所示，互相暫時接合的基板W1、W2被從搬送機器人841的臂的前端部移載到第2接合裝置2B的載台241（參照第7圖）。
回到第19圖，之後，第2接合裝置2進行將互相暫時接合的基板W1、W2（W1、W2、W3）加壓並加熱以藉此接合的正式接合步驟（步驟S7）。在此，參照第23圖以詳細說明關於本實施形態的第2接合裝置2A、2B執行的正式接合步驟。另外，在第23圖，第2接合裝置2A、2B，透過距離測量部2446，在基板W1、W2、W3並未被保持在載台241的狀態，結束載台241的上表面與頭部242的下表面之間的距離的測量並將其結果記憶在控制部9的記憶體。再者，基板W1、W2、W3的厚度的測量結果也被設為已經被記憶在記憶體。首先，第2接合裝置2A、2B使互相暫時接合的基板W1、W2保持在載台241（步驟S201）。
接著，第2接合裝置2A、2B，根據在基板W1、W2（W1、W2、W3）並未被保持在載台241的狀態的載台241的上表面與頭部242的下表面之間的距離和基板W1、W2（W1、W2、W3）的厚度，計算互相暫時接合的基板W1、W2（W1、W2、W3）與頭部242之間的距離。接著，第2接合裝置2A、2B，根據計算出的距離，使頭部242往鉛直下方移動以使頭部242抵接基板W1、W2（步驟S202）。接著，第2接合裝置2A、2B，在基板W1、W2的溫度被維持在前述的正式接合溫度的狀態，向基板W1、W2施加在基板W1、W2（W1、W2、W3）彼此互相靠近的方向的驅動力以加壓互相暫時接合的基板W1、W2（W1、W2、W3）（步驟S203）。之後，第2接合裝置2A、2B維持加壓基板W1、W2（W1、W2、W3）的狀態，同時使互相暫時接合的基板W1、W2（W1、W2、W3）的溫度升溫（步驟S204）。在此，第2接合裝置2A、2B，在基板W1、W2（W1、W2、W3）的溫度升溫到預先設定之正式接合時的溫度之正式接合溫度的狀態，維持預先設定的時間。例如在將基板W1、W2（W1、W2、W3）加熱到200℃且以10MPa加壓的狀態維持10min。在此，正式接合溫度被設定為與前述暫時接合溫度的溫度差為200℃以下，較佳為250℃以下。此外，正式接合溫度是150℃以上，較佳為200℃以上，更佳為250℃以上。
接著，第2接合裝置2A、2B使頭部242上升以藉此使頭部242從互相接合的基板W1、W2脫離（步驟S205）。接著，第2接合裝置2A、2B使載台241的靜電吸盤停止以藉此解除互相接合的基板W1、W2（W1、W2、W3）的保持（步驟S206），且結束正式接合步驟。接著，第2接合裝置2A、2B開放基板W1、W2（W1、W2、W3）的搬出入口。
在此，在活性化處理步驟（S2）後、到進行正式接合步驟（S7）之間，為了維持基板W1、W2的接合部被活性化的狀態，維持比10 −3Pa更高的真空度。另外，在活性化處理步驟（S2）後、到進行正式接合步驟（S7）之間維持的真空度較佳為比10 −6Pa更高的真空度。如此一來，到正式接合步驟（S7）結束的期間，由於需要維持在比10 −3Pa更高的真空度，基板W1、W2的接合部露出之搬送裝置84的內側以及第2接合裝置2A、2B的腔體220內也需要維持在比10 −3Pa更高的真空度。但是，在基板W1、W2的接合部為Au、Cu的情況下，在活性化處理步驟（S2）後、到進行正式接合步驟（S7）之間也可以維持在比1000Pa更高的真空度。另外，在此情況下，較佳為維持在比0.1Pa更高的真空度。此外，在接合沿前述的基板W1的周部所形成的接合部BP13、和沿基板W2的周部所形成的接合部BP14以密封內側的狀態，在搬送基板W1、W2的情況下，搬送裝置84的內側、第2接合裝置2A、2B的腔體220內的壓力並未特別限定，也可以是例如大氣壓。
此外，在暫時接合步驟（S3）後、到進行正式接合步驟（S7）之間，基板W1、W2的溫度較佳為被設定為包含暫時接合溫度之預先設定的溫度範圍內的溫度，舉例而言，對於暫時接合溫度較佳為被設定為其±30%的溫度範圍內所包含的溫度。
之後，搬送機器人841使臂伸張並將臂的前端部插入第2接合裝置2A的腔體220（參照第7圖）內。接著，互相接合的基板W1、W2被從第2接合裝置2A的載台241移載到搬送機器人841的臂的前端部。接著，搬送機器人841使臂收縮，藉此如第24A圖的箭頭AR29所示地從第2接合裝置2A取出互相結合的基板W1、W2。接著，第2接合裝置2A再次關閉基板W1、W2的搬出入口。接著，搬送機器人841如箭頭AR30所示地旋轉以使臂的前端部朝向預載部83側。之後，當預載部83的搬送裝置84側的閘門833被開放時，搬送機器人841以將臂的前端部朝向預載部83側的狀態使臂伸張。接著，在預載部83的腔體831內，當互相接合的基板W1、W2被從臂的前端部移載到載台時，搬送機器人841如第24B圖的箭頭AR31所示地使臂收縮。接著，預載部83的搬送裝置84側的閘門833關閉。
接著，在預載部83的搬送裝置82側的閘門832被開放後，搬送機器人821以將臂的前端部朝向預載部83側的狀態使臂伸張並將臂的前端部插入預載部83的腔體831內。接著，互相接合的基板W1、W2被從預載部83內的載台移載到搬送機器人821的臂的前端部。接著，搬送機器人821，如箭頭AR32所示，使臂收縮以將互相接合的基板W1、W2從預載部83取出後，預載部83的搬送裝置82側的閘門832關閉。接著，搬送機器人821旋轉以使臂的前端部朝向與預載部83側相反的側。之後，搬送機器人821，在保持互相接合的基板W1、W2的狀態，將臂的前端部朝向取出口814。接著，搬送機器人821使臂伸張並將臂的前端部插入取出口814內以將互相接合的基板W1、W2配置於取出口814內。
在關於本實施形態的接合系統中，如第25圖所示，搬送裝置84將基板W1、W2從預載部83搬送到第1接合裝置1，且在第1接合裝置1進行活性化處理步驟、暫時接合步驟後，搬送裝置84將互相暫時接合的基板W1、W2搬送到例如第2接合裝置2A。接著，在第2接合裝置2A開始正式接合步驟的同時，搬送裝置84將互相接合的其他基板W1’、W2’從預載部83搬送到第1接合裝置1。之後，在第1接合裝置1，進行活性化處理步驟、暫時接合步驟後，搬送裝置84將互相暫時接合的基板W1、W2搬送到尚未進行正式接合步驟的第2接合裝置2B。藉此，與例如接合系統僅具備1個第2接合裝置2A且重複進行活性化處理步驟、暫時接合步驟及正式接合步驟的構成的情況相比，能夠使每單位時間的處理數提升。舉例而言，在進行基板W1、W2的接合和基板W1’、W2’的接合的情況下，在前述的僅具備1個第2接合裝置2A的接合系統的情況下，處理時間會變成（dT1+dT2+dT3+dT4）×2。在此，dT1是基板W1、W2被從預載部83搬送到第1接合裝置1所需要的時間，dT2是進行活性化處理步驟、暫時接合步驟所需要的時間。此外，dT3是互相暫時接合的基板W1、W2被從第1接合裝置1搬送到第2接合裝置2A、2B所需要的時間，且dT4是正式接合步驟所需要的時間。另一方面，在關於本實施形態的接合系統中，處理時間會變成（dT1+dT2+dT3）×2+dT4。也就是，處理時間縮短了正式接合步驟所需要的時間dT4。另外，dT2是例如1min，且dT4是例如10min。
另外，依據前述的暫時接合步驟之接合開始時的溫度，產生於基板W1、W2的應變量會不同。舉例而言，如果暫時接合步驟之基板W1、W2的溫度在100℃以上，基板W1、W2的應變量會是1μm左右。對此，如果暫時接合步驟之基板W1、W2的溫度為25℃，基板W1、W2的應變量會降低到0.2μm以下。在60℃會是0.5μm以下。此外，如果將溫度上升到200℃則會發生2μm左右的偏移。因此，暫時接合步驟之基板W1、W2的溫度是60℃以下，較佳為常溫左右。另外，即使將互相暫時接合的基板W1、W2加熱到200℃以上，基板W1、W2的應變量也幾乎不變。這表示在暫時接合狀態已經部分接合，且在之後的加熱中不會發生偏移。因此，可以說：如果在60℃以下、常溫左右進行暫時接合步驟，之後，在例如前述的正式接合步驟中，即使將互相暫時接合的基板W1、W2升溫到200℃以上，基板W1、W2的應變量也不會增加。
如以上說明所述，在關於本實施形態的接合系統中，在對複數個基板W1、W2進行活性化處理後，在減壓下使複數個基板W1、W2的接合部彼此接觸以藉此將複數個基板W1、W2彼此暫時接合。之後，在減壓下，在將複數個基板維持在比暫時接合的時候的溫度之暫時接合溫度更高的溫度之正式接合溫度的狀態，向互相暫時接合的複數個基板W1、W2沿互相靠近的方向施加壓力以藉此將複數個基板W1、W2彼此正式接合。藉此，成為在維持即將互相接合的被接合物彼此的位置精度之比較低的溫度暫時接合複數個基板W1、W2且複數個基板W1、W2彼此未因熱應變的影響產生位置偏移的狀態，因此能夠將複數個基板W1、W2的溫度升溫並加壓加熱。因此，能夠在抑制複數個基板W1、W2間的位置偏移的同時將2個被接合物彼此堅固地接合。
此外，關於本實施形態的第2接合裝置2A、2B，在向互相暫時接合的基板W1、W2（W1、W2、W3）沿互相靠近的方向施加壓力的同時，藉由使基板W1、W2（W1、W2、W3）的溫度為前述的正式接合溫度，將基板W1、W2（W1、W2、W3）的接合部BP11、BP12、BP21、BP22、BP23、BP24彼此以固相接合。藉此，由於被加熱到正式接合溫度，變成在形成接合部的金屬原子變得容易移動的狀態施加壓力，因此金屬原子往接合部BP11、BP12、BP21、BP22、BP23、BP24間的間隙固相擴散且BP11、BP12、BP21、BP22、BP23、BP24彼此被無間隙地接合。因此，將具有例如框狀的接合部BP21、BP22、BP23、BP24的基板W1、W2彼此接合，在進行所謂的密封接合之例如密封接合部BP21、BP22、BP23、BP24的內側的情況下是有效的。
過去，在Si基板、玻璃基板等進行所謂的密封接合的情況下，由於必須將Si基板、玻璃基板等的表面加工為計算平均粗糙度（Ra）為0.3nm左右的鏡面狀態，將形成於作為所謂的中間層的基板的裝置密封的結構的製作困難。對此，在關於本實施形態的接合系統中，藉由以金屬形成作為所謂的密封層的接合部，即使接合部的Ra為0.5nm以上也能夠以加熱加壓利用金屬原子的固相擴散埋入在互相接合的接合部彼此之間所形成的微小的間隙以進行密封。只要是關於本實施形態的接合方法，即使將裝置形成於作為所謂的中間層的基板也能夠在那之後以由金屬所形成的接合部進行密封，因此能夠容易地製作密封這樣的裝置的結構。此外，透過由Au形成接合部，接合部的硬度較低又容易破壞且不易氧化而維持被活性化的表面。因此，作為形成接合部的材料，Au是適合的。此外，作為金屬，Cu也次於Au地容易處理。金屬的效果是較軟且不易氧化。
再者，關於本實施形態的第1接合裝置1的載台141，以基板W1的接合部面對基板W2的接合部且僅在基板W1的周部接觸的狀態保持基板W1。藉此，在將基板W3接合到例如基板W1之與基板W2被接合的面側相反側的面側的情況下，能夠抑制基板W3被接合的面的異物的附著、刮痕等。因此，能夠抑制將基板W3接合到基板W1時的接合不良的發生。
話說回來，在正式接合步驟中，特別是在基板W1、W2、W3的厚度較薄、且與載台241、頭部242的膨脹係數的差異較大的情況下，如果升溫前後的溫度差較大會有在基板W1、W2、W3發生破損、裂紋之虞。因此，正式接合步驟之升溫前後的溫度差較佳為150℃以內。例如暫時接合步驟之暫時接合溫度為150℃，且正式接合步驟之正式接合溫度為250℃即可。在此情況下，在搬送基板W1、W2、W3時即使基板W1、W2、W3的溫度為50℃也能夠使正式接合步驟之升溫前後的溫度差為150℃以內。此外，將第1接合裝置1的載台141的溫度維持在150℃，且將第2接合裝置2A、2B之載台241的溫度維持在250℃，藉此能夠縮短為了使載台141、241升溫降溫所需要的時間分量的處理時間，接合系統的量產性因此提升。此外，可以使暫時接合溫度為100℃、正式接合溫度為200℃，或者，也可以暫時接合溫度為50℃以下的所謂常溫、正式接合溫度為150℃。特別是，藉由使暫時接合溫度為常溫或低溫，能夠迴避暫時接合步驟中的基板W1、W2、W3的劃痕的發生且無熱應變地提升精度而為較佳。
再者，關於本實施形態的搬送裝置84，在減壓下將互相暫時接合的基板W1、W2（W1、W2、W3）從第1接合裝置1搬送到第2接合裝置2A、2B。藉此，舉例而言在基板W1、W2（W1、W2、W3）具有框狀的接合部BP21、BP22、BP23、BP24的情況下，即使無法完全密封互相接合的接合部BP的內側，也能夠在將接合部BP21、BP22、BP23、BP24的內側維持在減壓狀態且接合部BP21、BP22、BP23、BP24的表面維持被活性化的狀態搬送到第2接合裝置2A、2B。因此，在第2接合裝置2A、2B，能夠以接合部BP21、BP22、BP23、BP24的內側在減壓狀態下被密封的形式接合基板W1、W2（W1、W2、W3）。
此外，關於本實施形態的第1接合裝置1，在同一個腔體120內進行活性化處理後立即進行暫時接合處理。因此，在維持了壓抑其他的分子的浮游的真空度的腔體內在活性化處理後立刻進行接合，由於能夠抑制其他的分子往基板W1、W2（W1、W2、W3）的接合部BP11、BP12、BP21、BP22、BP23、BP24的活性的表面的附著，能夠將基板W1、W2（W1、W2、W3）的接合部BP11、BP12、BP21、BP22、BP23、BP24彼此良好地暫時接合。
再者，關於本實施形態的接合系統，具備複數個第2接合裝置2A、2B。藉此，能夠如前述地使每單位時間的處理數提升。
以上，儘管說明了本發明的實施形態，本發明並非限定於前述的實施形態的構成。舉例而言，接合系統也可以具備將複數個基板W1、W2（W1、W2、W3）的接合部BP11、BP12、BP21、BP22、BP23、BP24曝露於電漿以藉此活性化複數個基板W1、W2（W1、W2、W3）的接合部BP11、BP12、BP21、BP22、BP23、BP24的活性化處理裝置。在此情況下，活性化處理裝置被連接到搬送裝置84，且搬送裝置84在減壓下將接合部在活性化處理裝置被活性化的基板W1、W2（W1、W2、W3）搬送到將基板W1、W2（W1、W2、W3）彼此暫時接合的第1接合裝置即可。
在實施形態中，儘管說明了將基板W1、W2、W3互相結合以藉此製作3層結構體的例子，互相接合的基板的數目並非限定於3個。在將例如4個以上的基板互相暫時接合後，藉由正式接合，也可以製作4層以上的結構體。
在實施形態中，儘管說明了接合部為金屬的例子，接合部的材料並非限定於金屬。只要是能夠藉由活性化表面來接合的材料，也可以是金屬以外的材料。舉例而言，也可以是Si、藍寶石、Lt。LN、SiC等。
在實施形態中，儘管說明了載台141為平坦的形狀且保持基板W1全體的例子，但並非限定於此，在實施形態的複數個基板W1、W2、W3彼此的暫時接合步驟中，也可以用載台141保持基板W1的周部並由基板治具抬升基板W1的中央部。在此情況下，也可以在載台141的內側設有凹部141c。上述凹部141c的深度被設定為凹部141c的底在保持基板W1、W2的狀態部接觸基板W1、W2的程度的深度，且被設定為例如1μm以上。藉此，能夠使基板W1之形成有接合部BP22的部分P2不接觸載台141。
此外，在實施形態的複數個基板W1、W2、W3的暫時接合步驟中，可以用載台141或被載置於載台141上的基板治具保持基板W1的周部以從基板治具抬升基板W1的中央部。在此情況下，第1接合裝置1，在暫時接合步驟將以下的周部互相暫時接合：作為第1被接合物的基板W1，在例如第26A圖所示的厚度方向的兩面具有由金屬所形成的接合部BP21、BP22、BP25、BP26；和至少作為第2被接合物的基板W2，具有由金屬所形成的接合部BP23、BP27。在此，基板W1在被載置於內側設置有凹部835a的基板治具835的狀態與基板治具835同時被保持在載台141。另外，儘管並未圖示，在基板治具835，具有外周階梯以使基板W1在基板W1的搬送時不偏移。接著，第1接合裝置1，進一步地，在互相暫時接合的基板W1、W2，與具有由金屬所形成的接合部BP24、BP28之作為第3被接合物的基板W3互相暫時接合或者以基板W1、W2、W3的整個表面正式接合。在此，接合部BP25是輪廓狀（圓形框狀），且是在基板W1的厚度方向之一方的主表面側分別沿基板W1的周緣所形成的第1接合部，接合部BP21是矩形框狀，且是在基板W1的厚度方向之一方的主表面側之接合部BP25的內側形成有複數個的第1接合部。接合部BP26是輪廓狀（圓形框狀），且是在基板W1的厚度方向之另一方的主表面側分別沿基板W1的周緣所形成的第3接合部，接合部BP22是矩形框狀，且是在基板W1的厚度方向之另一方的主表面側之接合部BP26的內側形成有複數個的第3接合部。此外，接合部BP27是輪廓狀（圓形框狀），且是在基板W2的厚度方向之一方的主表面側沿基板W2的周緣所形成的第2接合部，接合部BP23是矩形框狀，且是在基板W2的厚度方向之面對基板W1的主表面側之接合部BP27的內側形成有複數個的第2接合部。再者，接合部BP28是輪廓狀（圓形框狀），且是在基板W3的厚度方向之一方的主表面側沿基板W3的周緣所形成的第4接合部，接合部BP24是矩形框狀，且是在基板W3的厚度方向之面對基板W1的主表面側之接合部BP28的內側形成有複數個的第4接合部。接著，第1接合裝置1，在以接合部BP21、BP23、BP25、BP27彼此接觸的狀態將基板W1、W2彼此暫時接合時，當如箭頭AR103所示地向基板W1、W2施加沿基板W1、W2彼此互相靠近的方向的驅動力時，僅基板W1、W2的周部P1被加壓，且將接合部BP25、BP27彼此暫時接合。接著，第1接合裝置1，如第26B圖所示，在互相暫時接合的2個基板W1、W2的基板W1側，進一步暫時接合形成有接合部BP24、BP28的基板W3的情況下，如箭頭AR104所示，向基板W1、W2沿互相暫時接合的基板W1、W2和基板W3互相靠近的方向施加驅動力。此時，因為接合部BP22、BP24的異物附著或刮痕被抑制，抑制了接合部BP22、BP24彼此的接合不良的發生。在這樣的所謂的以上下的基板W2、W3密封中間層的基板W1的結構中，在將中間層的基板W1的一部分用作壓力感測器、加速度感測器、振動子等的MEMS裝置中，成為以上下的基板W2、W3將空腔（cavity）內以真空狀態等密封的結構。在此情況下，在基板W1、W2的接合時，當在基板W1的被接合到基板W3的側所設置的接合部BP22接觸第1接合裝置1的載台141時，有刮痕、污染物等附著於接合部BP22且影響密封狀態之虞。因此，藉由將凹部141c設置於載台141，使基板W1之形成有接合部BP22的部分P2不接觸載台141，且在基板W1、W3的周緣部也有效地將由金屬所形成的接合部BP26、BP28彼此暫時接合。
此外，在實施形態中，預載部83舉例而言如第27A圖所示，也可以具有：4段的卡匣（未圖示），收納基板W1、W2、W3；和基板治具835，能夠透過搬送裝置84來搬送且保持基板W1，基板治具835是在內側設有凹部835a的被接合物保持部件。在此情況下，接合系統，如第27A圖的箭頭AR101所示，首先，在預載部83向大氣開放的狀態，在取出互相接合的3個基板W1’、W2’、W3’的同時，如箭頭AR102所示，將基板W2以其接合面朝向鉛直下方的姿勢插入卡匣。此外，如箭頭AR103所示，在將基板W1載置於被插入卡匣的基板治具835的同時，如箭頭AR104所示地將基板W3以其接合面朝向鉛直上方的姿勢插入卡匣。接著，使預載部83為真空狀態後，搬送裝置84，如第27B圖的箭頭AR105所示，將基板W2搬送到第1接合裝置1，且第1接合裝置1使基板W2被保持在頭部142。接著，搬送裝置84，如箭頭AR106所示，將被載置於基板治具835的基板W1與基板治具835同時搬送到第1接合裝置1，且第1接合裝置1使載置有基板W1的基板治具835被保持在載台141。之後，第1接合裝置1將基板W1、W2互相暫時接合。接著，第1接合裝置1，如第28A圖所示，在將互相暫時接合的基板W1、W2吸附保持在頭部142的狀態使頭部142上升並將基板治具835留在載台141。接著，如箭頭AR107所示，搬送裝置84僅將基板治具835搬送到預載部83。之後，搬送裝置84，如第28B圖的箭頭AR108所示，將基板W3搬送到第1接合裝置1，且第1接合裝置1使基板W3保持在載台141。接著，第1接合裝置1將互相暫時接合的基板W1、W2與基板W3暫時接合或正式接合。接著，如第29圖的箭頭AR109所示，搬送裝置84將互相暫時接合的的基板W1、W2、W3從第1接合裝置1搬送到預載部83。此後，重複執行使用前述的第27A圖至第29圖所說明之一連串的動作。另外，在此，儘管說明了載置有所謂的位於中間的基板W1的例子，但基板治具835並非限定於此，舉例而言基板治具835也可以載置有即將被接合在基板W1的上側的基板W2。基板W2在厚度較薄且具有翹曲的情況下，有點接觸頭部142的靜電吸盤且無法牢固地保持基板W2之虞。對此，在將基板W2載置於基板治具835的狀態壓在頭部142上，藉此被迫翹曲並被靜電吸盤牢固地吸附保持。
另外，在將凹部141c設置於載台141的情況下，在以第1接合裝置1進行的暫時接合步驟中，僅基板W1、W2、W3的周部能夠暫時接合。因此，在進行暫時接合步驟後，搬送到第2接合裝置2A、2B，有必要在第2接合裝置2A、2B使用平坦的載台241進行正式接合步驟。
對此，根據使用基板治具835的本構成，在互相接合複數個基板W1、W2、W3的情況下，藉由透過基板治具835僅以周部保持所謂的位於中間的基板W1，能夠抑制在設置於基板W1的基板治具835側的接合部的劃痕或異物附著，且能夠僅以周部暫時接合基板W1、W2。此外，在將基板W3進一步接合到互相暫時接合的基板W1、W2時，因為能夠以在基板W1、W2、W3的整個表面施加壓力的形式加壓，能夠僅以第1接合裝置1進行至正式接合步驟。因此，能夠去除第2接合裝置2A、2B以實現接合系統的構成的簡化。
本發明並未脫離本發明的廣義的精神和範圍，且各種實施形態及變形被視為可能。此外，上述實施形態是用於說明此發明，且並非用於限定本發明的範圍。也就是，本發明的範圍並非由實施形態來表示，而是由專利請求的範圍來表示。此外，在專利請求的範圍內以及其同等的發明的意義的範圍內所實施的各種變形被視為在此發明的範圍內。
本申請是基於2022年3月22日所申請的日本專利申請特願2022－044957號。在本說明書中將日本專利申請特願2022－044957號的說明書、專利請求的範圍及圖式全體作為參照來併入。 [產業上的利用可能性]
本發明適用於壓力感測器、加速度感測器、振動子等的MEMS（Micro Electro Mechanical Systems）的製造。
1:第1接合裝置 2A,2B:第2接合裝置 9:控制部 82,84:搬送裝置 83:預載部 120,220,831:腔體 121:窗部 121a,221a:真空泵 121b,221b:排氣管 121c,221c:排氣閥 122A,122B:蓋 123A,123B:蓋加熱部 141,241,2141:載台 141c,142c:凹部 142,242,2142:頭部 143,243:載台驅動部 144,244:頭部驅動部 150:位置偏移量測量部 161,162:粒子束源 811,812,813:導入口 814:取出口 821,841:搬送機器人 832,833:閘門 835:基板治具 835a:凹部 1411,1421,2411,2421:基板加熱部 1441,2441:升降驅動部 1441a,1445,2441a:壓力感測器 1442,2442:XY方向驅動部 1443,2443:旋轉驅動部 1444,2444:壓電致動器 1446,2446:距離測量部 1501:第1成像部 1502:第2成像部 1504,1505:鏡 1601:放電室 1601a:FAB放射口 1602:電極 1603:束源驅動部 1604:氣體供給部 AR1,AR2,AR3,AR11,AR13,AR18,AR19,AR20,AR21,AR22,AR23,AR24,AR25,AR26,AR27,AR28,AR29,AR30,AR31,AR32,AR101,AR102,AR103,AR104,AR105,AR106,AR107,AR108,AR109,AR301,AR302:箭頭 BP11,BP12,BP13,BP14,BP21,BP22,BP23,BP24,BP25,BP26,BP27,BP28,BP31,BP32,BP41,BP42:接合部 dT1,dT2,dT3,dT4:時間 GAa,GAb:攝影影像 MK1a,MK1b,MK2a,MK2b:對準標記 P1:周部 P2:部分 P11,P12,P13,P21,P22,P23:部位 S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S101,S102,S103,S104,S105,S106,S107,S108,S109,S110,S111,S201,S202,S203,S204,S205,S206:步驟 SP1:間隙 W1,W2,W1’,W2’,W3:基板 W1f:第1主表面 W2f:第2主表面 X,Y,Z:方向 ∆xa,∆xb,∆ya,∆yb,∆θ:位置偏移量
第1圖係關於本發明的實施形態的接合系統的概略構成圖。 第2圖係關於實施形態的第1接合裝置的概略正面圖。 第3A圖係關於實施形態的第1接合裝置的一部分的概略側面圖。 第3B圖係關於實施形態的第1接合裝置的一部分的概略平面圖。 第4A圖係顯示關於實施形態的載台（stage）及頭部（head）附近的概略斜視圖。 第4B圖係說明關於實施形態的微調整頭的方法的圖。 第5A圖係顯示被設置於即將接合的2個基板的一者的2個對準標記（alignment mark）的圖。 第5B圖係顯示被設置於即將接合的2個基板的另一者的2個對準標記的圖。 第6A圖係顯示對準標記的攝影影像的概略圖。 第6B圖係顯示對準標記互相偏移的狀態的概略圖。 第7圖係關於實施形態的第2接合裝置的概略正面圖。 第8A圖係顯示即將互相接合的基板的一例的全體的斜視圖。 第8B圖係以第8A圖的虛線圍成的部分的斜視圖。 第9圖係顯示即將互相接合的基板的另一例的一部分的斜視圖。 第10圖係顯示即將互相接合的基板的另一例的一部分的斜視圖。 第11A圖係顯示使2個基板彼此靠近的樣子的圖。 第11B圖係顯示將2個基板彼此暫時接合的樣子的圖。 第12A圖係顯示使2個基板彼此靠近的樣子的圖。 第12B圖係顯示將2個基板彼此暫時接合的樣子的圖。 第13A圖係顯示在關於實施形態的暫時接合步驟後之互相暫時接合的2個接合部的表面的狀態的模式圖。 第13B圖係顯示在關於實施形態的正式接合步驟後之互相接合的2個接合部的表面的狀態的模式圖。 第14A圖係顯示關於實施形態的2個接合部在正式接合步驟抵接的狀態的模式圖。 第14B圖係顯示在關於實施形態的正式接合步驟對互相抵接的2個接合部施加壓力的樣子的模式圖。 第14C圖係顯示關於實施形態的正式接合步驟後的狀態的模式圖。 第15A圖係在正式接合步驟將基板的溫度設為25℃的情況的互相接合的基板的外觀照片。 第15B圖係在正式接合步驟將基板的溫度設為200℃的情況的互相接合的基板的外觀照片。 第16A圖係有關關於實施形態的接合系統，顯示基板被從導入口遞送到搬送機器人的樣子的圖。 第16B圖係有關關於實施形態的接合系統，顯示基板被從搬送機器人遞送到預載部的樣子的圖。 第17A圖係有關關於實施形態的接合系統，顯示基板被從預載部遞送到搬送裝置的樣子的圖。 第17B圖係有關關於實施形態的接合系統，顯示基板被從搬送裝置遞送到第1接合裝置的樣子的圖。 第18圖係顯示關於實施形態的接合系統執行的接合方法的流程的流程圖。 第19A圖係關於實施形態的第1接合裝置的概略側面圖。 第19B圖係關於實施形態的第1接合裝置的概略平面圖。 第20圖係顯示關於實施形態的第1接合裝置執行的暫時接合步驟的流程的流程圖。 第21A圖係有關關於實施形態的接合系統，顯示互相暫時接合的2個基板被從第1接合裝置遞送到搬送裝置的樣子的圖。 第21B圖係有關關於實施形態的接合系統，顯示互相借接合的2個基板透過搬送裝置被搬送到第2接合裝置的樣子的圖。 第22圖係顯示在有關關於實施形態的接合系統，在一個第2接合裝置正在進行正式接合步驟時，互相暫時接合的2個基板被從搬送裝置遞送到另一個第2接合裝置的樣子的圖。 第23圖係顯示關於實施形態的第2接合裝置執行的正式接合步驟的流程的流程圖。 第24A圖係有關關於實施形態的接合系統，顯示互相接合的2個基板被從搬送裝置遞送到預載部的樣子的圖。 第24B圖係有關關於實施形態的接合系統，顯示基板被從預載部遞送到搬送裝置的樣子的圖。 第25圖係以關於實施形態的接合系統執行的基板搬送、活性化處理步驟、暫時接合步驟、正式接合步驟的時間圖。 第26A圖係顯示將2個基板彼此暫時接合的樣子的圖。 第26B圖係顯示進一步將基板暫時接合到互相暫時接合的2個基板的樣子的圖。 第27A圖係有關關於實施形態的接合系統，顯示基板被插入到預載部的卡匣（cassette）的樣子的模式圖。 第27B圖係有關關於實施形態的接合系統，顯示將基板搬送到第1接合裝置的樣子的圖。 第28A圖係有關關於實施形態的接合系統，顯示基板被搬送到預載部的樣子的模式圖。 第28B圖係有關關於實施形態的接合系統，顯示將基板搬送到第1接合裝置的樣子的圖。 第29圖係有關關於實施形態的接合系統，顯示基板被搬送到預載部的樣子的模式圖。
1:第1接合裝置
2A,2B:第2接合裝置
9:控制部
82,84:搬送裝置
83:預載部
831:腔體
811,812,813:導入口
814:取出口
821,841:搬送機器人
832,833:閘門
X,Y,Z:方向

Claims (36)

  1. 一種接合系統，係將複數個被接合物互相接合的接合系統，具備： 第1接合裝置，在減壓下，在選自前述複數個被接合物各自的接合部之即將互相接合的2個接合部的至少一者被活性化的狀態，使前述複數個被接合物的前述接合部彼此接觸以藉此進行將前述複數個被接合物彼此暫時接合的暫時接合步驟； 第2接合裝置，在減壓下，將互相暫時接合的前述複數個被接合物的溫度加熱到比前述暫時接合的時候的溫度之暫時接合溫度更高的溫度之正式接合溫度且向前述複數個被接合物沿互相靠近的方向施加壓力，藉此進行將前述複數個被接合物彼此正式接合的正式接合步驟；和 搬送裝置，在維持減壓下的狀態的同時將互相暫時接合的前述複數個被接合物從前述第1接合裝置搬送到前述第2接合裝置。
  2. 如請求項1記載之接合系統，其中前述複數個被接合物包含：第1被接合物，具有由金屬所形成之至少1個第1接合部；和第2被接合物，具有由金屬所形成之至少1個第2接合部。
  3. 如請求項2記載之接合系統，其中 前述第1接合裝置對前述第1被接合物及前述第2被接合物進行前述暫時接合步驟以使前述第1接合部與前述第2接合部接觸， 前述第2接合裝置將互相暫時接合的前述第1被接合物及前述第2被接合物的溫度加熱到比前述暫時接合的時候的溫度之暫時接合溫度更高的溫度之正式接合溫度且向前述第1被接合物及前述第2被接合物沿互相靠近的方向施加壓力，藉此使形成前述第1接合部和前述第2接合部的至少一者之金屬的原子以固相擴散以進行接合前述第1接合部和前述第2接合部的前述正式接合步驟。
  4. 如請求項3記載之接合系統，其中前述第1接合部及前述第2接合部的表面的計算平均粗糙度比0.5nm更大。
  5. 如請求項2~4中任1項記載之接合系統，其中 前述第1被接合物在厚度方向之第1主表面側形成有輪廓狀之至少1個第1接合部， 前述第2被接合物在厚度方向之第2主表面側形成有輪廓狀之至少1個第2接合部， 在前述第1被接合物之前述第1主表面與前述第2主表面之間密封由前述第1接合部及前述第2接合部圍成輪廓狀所形成的空間。
  6. 如請求項2~4中任1項記載之接合系統，其中前述第1被接合物是板狀且在厚度方向之一面側具有至少1個前述第1接合部的同時，在另一面側具有至少1個第3接合部， 前述複數個被接合物進一步包含具有被接合到前述第3接合部的第4接合部的第3被接合物。
  7. 如請求項2~4中任1項記載之接合系統，其中前述第1接合裝置具有： 第2被接合物保持部，保持前述第2被接合物；和 第1被接合物保持部，在以下狀態保持前述第1被接合物：前述第1被接合物的前述第1接合部面對前述第2被接合物的前述第2接合部且僅在前述第1被接合物的周部直接接觸或經由保持前述第1被接合物的被接合物保持部件來接觸前述第2被接合物的前述第2接合部。
  8. 如請求項2~4中任1項記載之接合系統，更具備：預載（load-lock）部，具有前述複數個被接合物被配置於內側的腔體， 前述搬送裝置具有保持被配置於前述腔體內之至少1個被接合物的被接合物保持部件，且將被載置於前述被接合物保持部件的前述至少1個被接合物與前述被接合物保持部件一起搬送到前述第1接合裝置，之後，將前述被接合物保持部件搬送到前述腔體內。
  9. 如請求項2~4中任1項記載之接合系統，其中前述金屬是Au或Cu。
  10. 如請求項9記載之接合系統，其中前述金屬是Au。
  11. 如請求項1~4中任1項記載之接合系統，其中前述搬送裝置在維持比1000Pa更高的真空度的狀態的同時將互相暫時接合的前述複數個被接合物從前述第1接合裝置搬送到前述第2接合裝置。
  12. 如請求項1~4中任1項記載之接合系統，其中前述第2接合裝置將前述複數個被接合物的溫度從前述複數個被接合物被維持在比前述正式接合溫度更低且與前述正式接合溫度的溫度差為200℃以下的溫度的狀態升溫，在使前述複數個被接合物的溫度到達前述正式接合溫度後，進行前述正式接合。
  13. 如請求項12記載之接合系統，其中前述暫時接合溫度與前述正式接合溫度的溫度差是200℃以下。
  14. 如請求項13記載之接合系統，其中 前述暫時接合溫度是150℃以下， 前述正式接合溫度是250℃以下。
  15. 如請求項14記載之接合系統，其中前述暫時接合溫度是60℃以下。
  16. 如請求項1~4中任1項記載之接合系統，更具備：活性化處理裝置，進行將前述複數個被接合物各自的接合部的至少一者活性化的活性化處理。
  17. 如請求項1~4中任1項記載之接合系統，其中前述第1接合裝置具有：活性化處理部，進行將前述複數個被接合物各自的接合部的至少一者活性化的活性化處理。
  18. 如請求項16記載之接合系統，其中在前述活性化處理，將前述複數個被接合物各自的接合部的至少一者曝露於電漿。
  19. 如請求項16記載之接合系統，其中在前述活性化處理，將粒子束照射於前述複數個被接合物各自的接合部的至少一者。
  20. 如請求項17記載之接合系統，其中前述活性化處理部具有將粒子束照射到前述複數個被接合物各自的接合部的至少一者的高速原子束源，且前述粒子束具有預先設定的能量。
  21. 如請求項16記載之接合系統，其中將選自前述複數個被接合物各自的接合部之互相接合的2個接合部的至少一者加熱到前述暫時接合溫度後進行前述活性化處理。
  22. 如請求項1~4中任1項記載之接合系統，具備複數個前述第2接合裝置， 前述搬送裝置在維持減壓下的狀態的同時，選擇複數個前述第2接合裝置當中的並未進行前述正式接合步驟的前述第2接合裝置以從前述第1接合裝置搬送互相暫時接合的前述複數個被接合物。
  23. 一種接合系統，係互相接合複數個被接合物的接合系統，具備： 接合裝置，接合前述複數個被接合物彼此； 預載部，具有前述複數個被接合物被配置於內側的腔體；和 搬送裝置，在前述接合裝置與前述預載部之間搬送互相暫時接合的前述複數個被接合物， 前述搬送裝置將保持被配置於前述腔體內的至少1個被接合物的被接合物保持部件、和被載置於前述被接合物保持部件的前述至少1個被接合物與前述被接合物保持部件一起搬送到前述接合裝置，之後，將前述被接合物保持部件搬送到前述腔體內。
  24. 一種接合方法，係接合複數個被接合物的接合方法，包含： 暫時接合步驟，在減壓下，在選自前述複數個被接合物各自的接合部之即將互相接合的2個接合部的至少一者被活性化的狀態，使前述複數個被接合物的前述接合部彼此接觸以藉此將前述複數個被接合物彼此暫時接合；和 正式接合步驟，在減壓下，將互相暫時接合的前述複數個被接合物的溫度加熱到比前述暫時接合的時候的溫度之暫時接合溫度更高的溫度之正式接合溫度且向前述複數個被接合物沿互相靠近的方向施加壓力，藉此將前述複數個被接合物彼此正式接合。
  25. 如請求項24記載之接合方法，其中前述複數個被接合物包含：第1被接合物，具有由金屬所形成之至少1個第1接合部；和第2被接合物，具有由金屬所形成之與前述至少1個第1接合部相同數目的第2接合部， 在前述暫時接合步驟，暫時接合前述第1被接合物和前述第2被接合物以使前述第1接合部與前述第2接合部接觸， 在前述正式接合步驟，將互相暫時接合的前述第1被接合物及前述第2被接合物的溫度加熱到比前述暫時接合的時候的溫度之暫時接合溫度更高的溫度之正式接合溫度且向前述第1被接合物及前述第2被接合物沿互相靠近的方向施加壓力，藉此使形成前述第1接合部和前述第2接合部的至少一者之金屬的原子以固相擴散以正式接合前述第1接合部和前述第2接合部。
  26. 如請求項25記載之接合方法，其中前述第1接合部及前述第2接合部的表面的計算平均粗糙度比0.5nm更大。
  27. 如請求項25或26記載之接合方法，其中 前述第1被接合物在厚度方向之第1主表面側形成有輪廓狀之至少1個第1接合部， 前述第2被接合物在厚度方向之第2主表面側形成有輪廓狀之至少1個第2接合部， 在前述第1被接合物之前述第1主表面與前述第2主表面之間密封由前述第1接合部及前述第2接合部圍成輪廓狀所形成的空間。
  28. 如請求項25或26記載之接合方法，其中前述第1被接合物是基板，且在厚度方向之一面側具有至少1個前述第1接合部的同時，在另一面側具有至少1個第3接合部， 前述複數個被接合物更包含具有被接合到前述第3接合部的第4接合部的第3被接合物。
  29. 如請求項25或26記載之接合方法，其中在前述暫時接合步驟，在前述第1被接合物的前述第1接合部面對前述第2被接合物的前述第2接合部的狀態，僅保持前述第1被接合物的周部。
  30. 如請求項24~26中任1項記載之接合方法，其中在前述正式接合步驟，將前述複數個被接合物的溫度從前述複數個被接合物被維持在比前述正式接合溫度更低且與前述正式接合溫度的溫度差為200℃以下的溫度的狀態升溫，在使前述複數個被接合物的溫度到達前述正式接合溫度後，進行前述正式接合。
  31. 如請求項30記載之接合方法，其中 前述暫時接合溫度是150℃以下， 前述正式接合溫度是250℃以下。
  32. 如請求項31記載之接合方法，其中前述暫時接合溫度是60℃以下。
  33. 如請求項24~26中任1項記載之接合方法，更包含：活性化處理步驟，在減壓下，將選自前述複數個被接合物各自的接合部之互相接合的2個接合部的至少一者活性化。
  34. 如請求項24~26中任1項記載之接合方法，更包含：活性化處理步驟，將粒子束照射到前述複數個被接合物各自的接合部的至少1個，藉此活性化前述複數個被接合物各自的接合部的至少1個。
  35. 如請求項24~26中任1項記載之接合方法，包含： 被接合部保持步驟，使被接合物保持部件保持前述至少1個被接合物，其中前述被接合物保持部件保持被配置於預載部的第1腔體內的至少1個被接合物，且前述預載部具有前述複數個被接合物被配置於內側的前述第1腔體； 第1搬送步驟，將被載置於前述被接合物保持部件的前述至少1個被接合物與前述被接合物保持部件一起搬送到執行前述暫時接合步驟的第2腔體內；和 第2搬送步驟，在前述第1搬送步驟之後，將前述被接合物保持部件搬送到前述第1腔體內。
  36. 一種接合方法，係接合複數個被接合物的接合方法，包含： 被接合物保持步驟，使被接合物保持部件保持前述至少1個被接合物，其中前述被接合物保持部件保持被配置於預載部的第1腔體內的至少1個被接合物，且前述預載部具有前述複數個被接合物被配置於內側的前述第1腔體； 第1搬送步驟，將被載置於前述被接合物保持部件的前述至少1個被接合物與前述被接合物保持部件一起搬送到進行將前述複數個被接合物彼此接合的接合步驟的第2腔體內； 前述接合步驟，在前述第2腔體內，接合前述複數個被接合物彼此；和 第2搬送步驟，在前述第1搬送步驟之後，將前述被接合物保持部件搬送到前述第1腔體內。
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