TWI697938B - 基板貼合裝置及基板貼合方法 - Google Patents

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三石創
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日商尼康股份有限公司
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Abstract

本發明之基板貼合裝置係使第一基板表面之一部分與第二基板表面之一部分接觸而在一部分形成接觸區域後，使接觸區域擴大而貼合第一基板及第二基板，且具備溫度調節部，其係以第一基板及第二基板間之位置偏差至少在接觸區域逐漸擴大的過程不超過臨限值之方式，調節第一基板及第二基板之至少一方的溫度。

Description

基板貼合裝置及基板貼合方法
本發明係關於一種基板貼合裝置及基板貼合方法。
曾有活化2個基板表面，藉由使活化之各表面接觸來貼合2個基板的裝置(例如參照專利文獻1)。
[專利文獻1]日本特開2013-258377號公報
藉由使2個基板產生溫度差來修正基板間因應變量差異造成之位置偏差時，有時因各基板接觸時產生之熱傳導而無法適切進行修正。
本發明第一樣態提供一種基板貼合裝置，係使第一基板表面之一部分與第二基板表面之一部分接觸而在一部分形成接觸區域後，使接觸區域擴大而貼合第一基板及第二基板，且具備溫度調節部，其係以第一基板及第二基板間之位置偏差至少在接觸區域逐漸擴大的過程不超過臨限值之方式，調節第一基板及第二基板之至少一方的溫度。
本發明第二樣態提供一種基板貼合方法，係使第一基板表面之一部分與第二基板表面之一部分接觸而在一部分形成接觸區域後，使接觸區域擴大而貼合第一基板及第二基板，且包含溫度調節階段，其係以第 一基板及第二基板間之位置偏差至少在接觸區域逐漸擴大的過程不超過臨限值之方式，調節第一基板及第二基板之至少一方的溫度。
上述發明內容並非列舉發明之全部特徵者。此等特徵群之子結合亦可成為發明。
100:基板貼合裝置
110:外框
120、130:基板匣盒
140:搬送部
150:控制部
210、211、213:基板
214:凹槽
216:電路區域
218:對準標記
219:起點
220、221、223:基板固持器
222、224:保持面
225:通氣孔
230:貼合基板
231:區域
300:貼合部
301:地面
310:框體
312:底板
314:支柱
316:頂板
322:上載台
324、334:顯微鏡
326、336:活化裝置
331:X方向驅動部
332:下載台
333:Y方向驅動部
338:昇降驅動部
339:加熱器
500:預對準器
F:焦點
S:移動方向
B:氣體
第一圖係基板貼合裝置100之模式圖。
第二圖係基板210之模式俯視圖。
第三圖係顯示疊合基板210之程序的流程圖。
第四圖係保持基板211之基板固持器221的模式剖面圖。
第五圖係保持基板213之基板固持器223的模式剖面圖。
第六圖係貼合部300之模式剖面圖。
第七圖係貼合部300之模式剖面圖。
第八圖係貼合部300之模式剖面圖。
第九圖係貼合部300之模式剖面圖。
第十圖係顯示貼合過程中基板211、213之狀態的模式圖。
第十一圖係貼合部300之模式剖面圖。
第十二圖係顯示貼合過程中基板211、213之狀態的模式圖。
第十三圖係顯示貼合過程中基板211、213之狀態的模式圖。
第十四圖係顯示貼合基板230中之位置偏差的曲線圖。
第十五圖係顯示貼合部300中之溫度調節方法的模式圖。
第十六圖係顯示貼合基板230之偏差量及倍率的分布曲線圖。
第十七圖係顯示貼合基板230之偏差量及倍率的分布曲線圖。
第十八圖係顯示貼合基板230之偏差量及倍率的分布曲線圖。
第十九圖係顯示貼合基板230之偏差量及倍率的分布曲線圖。
第二十圖係顯示貼合基板230之偏差量及倍率的分布曲線圖。
第二十一圖係顯示貼合基板230之偏差量及倍率的分布曲線圖。
第二十二圖係顯示貼合過程中基板211、213之狀態的模式圖。
第二十三圖係顯示貼合過程中基板211、213之狀態的模式圖。
第二十四圖係顯示貼合過程中基板211、213之狀態的模式圖。
第二十五圖係顯示貼合過程中基板211、213之狀態的模式圖。
第二十六圖係顯示貼合過程中基板211、213之狀態的模式圖。
第二十七圖係顯示貼合過程中基板211、213之狀態的模式圖。
第二十八圖係例示可形成於基板211、213之溫度分布的模式圖。
第二十九圖係例示可形成於基板211、213之溫度分布的模式圖。
第三十圖係例示可形成於基板211、213之溫度分布的模式圖。
第三十一圖係顯示控制部150之控制程序的流程圖。
以下說明發明之實施形態。下述實施形態並非限定申請專利範圍之發明者。此外，實施形態中說明之特徵的全部組合在發明之解決手段中並非為必須。
第一圖係基板貼合裝置100之模式俯視圖。基板貼合裝置100具備：外框110；配置於外框110外側之基板匣盒120、130及控制部150；配置於外框110內部之搬送部140、貼合部300；及預對準器500。外框110內部實施溫度管理，例如保持在室溫。
一方基板匣盒120中收容有準備疊合之複數個基板210，另一方基板匣盒130中收容疊合基板210而製作之複數個貼合基板230。
搬送部140在外框110內部擔任搬送功能。搬送部140搬送單獨之基板210、基板固持器220、保持基板210之基板固持器220、堆疊基板210所形成之貼合基板230等。
控制部150進行統籌控制使基板貼合裝置100之各部相互配合。此外，控制部150接受來自外部之使用者的指示，設定製造貼合基板230時之製造條件。
貼合部300具有分別保持基板210而相對之一對載台，並在控制部150之控制下，將保持於載台之基板210相互對準後彼此接觸而貼合。藉此形成貼合基板230。
基板固持器220藉由氧化鋁陶瓷等硬質材料形成，並吸附基板210而保持。基板固持器220在基板貼合裝置100之內部分別保持基板210，並與基板210一體進行處理。
從基板貼合裝置100搬出貼合基板230時，貼合基板230從基板固持器220分離，基板固持器220被搬送至須保持其次貼合之基板210的預對準器500。
預對準器500與搬送部140合作，將搬入基板貼合裝置100之基板210保持於基板固持器220。
基板貼合裝置100除了貼合形成有元件、電路、端子等的基板作為基板210之外，亦可貼合未加工之矽晶圓、添加鍺(Ge)之矽鍺基板、鍺單晶基板、III-V族或II-VI族等化合物半導體晶圓、及玻璃基板等。此 外，亦可貼合形成電路之電路基板與未加工的基板，亦可貼合各個電路基板、各個未加工基板等同種類基板。再者，貼合之基板210亦可係其本身已經堆疊複數個基板而形成的貼合基板230。
第二圖係基板貼合裝置100中貼合之基板210的模式俯視圖。基板210具有：凹槽214、複數個電路區域216及複數個對準標記218。
凹槽214整體形成於概略圓形的基板210周緣，用作將基板210保持於基板固持器220時之對準用指標、用於瞭解電路區域216之排列方向等的指標、或在1片基板210上形成有彼此不同之電路區域216時，用於區別電路區域216的指標。
電路區域216在基板210表面週期地配置於基板210的面方向。各個電路區域216中設置藉由光微影技術等所形成的半導體裝置、配線、保護膜等。電路區域216中亦配置包含將基板210電性連接於其他基板210、引導框架等時成為連接端子之墊、凸塊等連接部的構造物。
例如，重疊配置於在電路區域216相互之間配置的劃線212上，並將基板210與堆疊對象之其他基板210對準時，係利用對準標記218作為指標。對準標記218亦可配置於電路區域216之內側，亦可利用形成於電路區域216之構造物的一部分作為對準標記218。
第三圖係顯示在基板貼合裝置100中貼合基板210來製作貼合基板230之程序的流程圖。在基板貼合裝置100內部，係使基板210逐片保持於基板固持器220之狀態下操作。因而，控制部150首先在預對準器500中使從基板匣盒120取出之基板210逐片保持於基板固持器220。其次，控制部150將相互貼合之複數個基板210與基板固持器220一起搬入貼合部300(步 驟S101)。
其次，控制部150檢測設於基板210之對準標記218(步驟S102)。此外，控制部150依據所檢測之對準標記218的位置來檢測貼合之複數個基板210的相對位置(步驟S103)。
其次，控制部150活化基板210表面(步驟S104)。基板210例如可藉由將基板210表面暴露於電漿中加以淨化而活化。藉此，使基板210與其他基板210接觸時，各個基板210相互接著而一體化。另外，基板210可藉由研磨等機械性處理而活化。
此外，例如可藉由使用液體或氣體之蝕刻劑化學性淨化基板210表面而活化。此外，基板210除了暴露於電漿的方法之外，亦可藉由使用惰性氣體之濺鍍蝕刻、離子束、或高速原子束等進行活化。使用離子束或高速原子束時，可在減壓下生成貼合部300。
再者，亦可藉由照射紫外線、臭氧灰化機等來活化基板210。亦可併用複數種類的活化方法。基板210表面活化後，亦可藉由親水化裝置將基板210表面親水化。
其次，控制部150開始調節貼合之基板210的溫度(步驟S105)。此處執行之溫度調節，例如係用於修正因二個基板210之應變量差異造成沿著表面之面方向的位置偏差之溫度調節，且使二個基板210之間產生溫度差。此外，亦可合併溫度調節以外之方法來修正基板210之翹曲等的變形。藉此，即使各個基板210有固有之應變時，仍可精確對準複數個基板210。
另外，所謂位置偏差，係二個基板210之間相對位置的偏差， 且如後述，係對二個基板210彼此對準時之位置的偏差，或是將一方基板210之位置作為基準時，另一方基板210對一方基板210的偏差。位置偏差係作為二個基板210之間彼此對應之各個構造物或各個對準標記的相對位置偏差而呈現。
位置偏差包含：在基板210面內因基板210本身之移動及旋轉而產生的偏差、及因二個基板210中產生之後述應變量的差異而產生之偏差，不僅為整個基板210產生之偏差，亦包含基板210中局部產生的偏差。此外，雖然在對準階段不會產生，不過在貼合2個基板210之過程新產生的偏差也有時包含在位置偏差中。
其次，控制部150使貼合之複數個基板210相互對準(步驟S106)。對準係依據在步驟S103中檢測之基板210的相對位置，藉由使一方基板210對另一方基板210相對移動來執行。
其次，控制部150為了在基板210上形成貼合起點，而使對準後之基板210的各個表面之一部分相互接觸(步驟S107)。彼此接觸之一部分係各個基板210接觸之區域的接觸區域，且係開始貼合時形成的接觸區域。接觸之一部分宜進行點接觸。
在貼合之一對基板210中形成貼合起點時，藉由將一方基板210之一部分朝向另一方基板210的一部分按壓，擠壓夾在基板210之間的環境氣體等，而使各個基板210之表面直接接觸。因而，當環境氣體之黏性高時，且基板210之活性低時，需要花費時間使二個基板210彼此接觸。
藉由接觸而活化之二個基板210的接觸區域藉由如氫結合之化學結合而結合。使二個基板210在一部分接觸後，維持二個基板210彼此 接觸之狀態。此時，亦可藉由按壓各個基板210，而藉由增大接觸之一部分面積來擴大接觸區域。在維持接觸狀態之狀態下經過指定時間時，在二個基板210之貼合過程於二個基板210之間確保基板210間不產生位置偏差之大小的結合力。藉此，在基板210彼此接觸之一部分形成貼合的起點。
另外，在基板210之面方向於複數處形成貼合起點時，無法在貼合過程排出被複數個起點夾著之區域中殘留的氣泡，會在最後完成之貼合基板230中產生空穴。因此貼合基板210時，宜在基板210之1處形成貼合起點，藉由從該貼合起點擴大接觸區域而貼合整個基板210。
因此，以貼合部300貼合基板210時，例如藉由在貼合之基板210的一方形成隆起部分，使該隆起部分與另一方基板210接觸，而在預定之一個位置形成貼合起點。因而，貼合基板210時，基於防止在複數處同時形成起點而將氣泡等封入基板210間之目的，宜在形成起點之前繼續維持基板之隆起部分的形狀。
其次，控制部150檢查是否在一部分相互按壓之基板210中形成起點(步驟S108)。藉此，檢測出已在基板210上形成貼合起點時(步驟S108：是(YES))，控制部150解除至少一方基板210之保持而釋放(步驟S109)。
此時，在基板210之一部分形成貼合起點時，因為起點係二個基板210藉由上述之結合力而結合，所以貼合之複數個基板210的相對位置在基板210的面方向固定。因而，即使控制部150解除貼合之基板210至少一方的保持，仍可在接觸區域擴大的過程抑制二個基板210間產生位置偏差。
藉由解除一方基板210之保持，容許基板210相互吸附而貼合。此時，二個基板210表面分別於活化後再親水化時，二個基板210藉由表面氫氧基之氫分子間的分子間力而彼此互相吸附。
藉此，二個基板210之接觸區域從起點向鄰接區域依序擴大，不久整個基板210成為貼合之狀態而形成貼合基板230。因而，控制部150結束對基板210之溫度控制(步驟S110)，使搬送部140從貼合部300搬出貼合基板230(步驟S111)，與基板固持器220分離後收容於基板匣盒130中。
在步驟S108中，未在基板210上形成起點時(步驟S108：否(NO))，控制部150繼續保持兩方基板210，並為了形成貼合起點而繼續按壓基板210之一部分。
第四圖係顯示在步驟S101中搬入貼合部300之1片基板211保持於基板固持器221狀態的模式剖面。基板固持器221具有靜電夾盤、真空夾盤等，而將基板211吸附保持於保持面222。
基板固持器221之保持面222具有中央側高而周緣低的彎曲形狀。因而，吸附於保持面222之基板211亦彎曲成中央側突出的形狀。此外，基板固持器221繼續保持基板211其間維持基板210之凸狀形狀。另外，基板固持器221之保持面222的形狀亦可為球面、拋物面、圓筒面等。
另外，在保持面222上吸附了基板211時，彎曲之基板211中，與圖中一點鏈線顯示之基板211厚度方向的中心部A比較，在基板211之圖中上面，基板211之表面係在面方向擴大變形。此外，在基板211之圖中下面，基板211之表面係在面方向縮小變形。
因而，藉由使基板211保持於基板固持器221，形成於基板211 表面之電路區域216對設計規格的面內倍率亦擴大。
第五圖係顯示使另一方基板213保持於基板固持器223之狀態的模式剖面。基板固持器223具有：平坦之保持面224；及靜電夾盤、真空夾盤等吸附基板213的功能。吸附於基板固持器223而保持之基板213與保持面224密合，並依保持面224之形狀而平坦。
因而，在貼合部300中，使第四圖所示之保持於基板固持器221而凸狀變形的基板211，與第五圖所示之以平坦狀態保持於基板固持器223的基板213接觸時，基板211、213在中央之一點接觸。此外，各個基板固持器221、223保持基板211、213期間，基板211、213之周緣側區域保持彼此分離狀態。
另外，上述之例係以組合凸狀變形的基板211與平坦之基板213為例。但是，例如使基板211、213兩方皆凸狀變形時，使基板211、213變形成彼此曲率不同之凸狀與凹狀時、使基板211、213變形成中心軸不平行之圓筒狀時，在貼合部300中亦可使基板211、213在一點接觸。
第六圖係顯示貼合部300之構造的模式剖面圖。此外，第六圖亦為顯示搬入基板211、213及基板固持器221、223之後的貼合部300狀態圖。貼合部300具備：框體310、上載台322及下載台332。
框體310具有：對水平之地面301平行的底板312及頂板316；以及對地板垂直之複數個支柱314。底板312、支柱314及頂板316形成收容貼合部300之其他構件的立方體框體310。
上載台322向下固定於頂板316之圖中下面。上載台322具有真空夾盤、靜電夾盤等保持功能，而形成保持基板固持器221之保持部。圖 示之狀態下，在上載台322上已經保持有保持了基板211之基板固持器221。
下載台332與上載台322相對配置，並搭載於與設於底板312上面之X方向驅動部331重疊的Y方向驅動部333之圖中上面。下載台332形成與保持於上載台322之基板211相對而保持基板213。圖示之狀態下，下載台332上已經保持有保持了基板213之基板固持器223。
另外圖示之狀態係具有彎曲之保持面222的基板固持器221保持於位於圖中下側之上載台322上，而保持於具有平坦保持面224之基板固持器223的基板213則保持於位於圖中下側的下載台332上。但是，上載台322及下載台332、以及基板固持器221、223之組合不限於此。此外，上載台322及下載台332兩方亦可搬入平坦之基板固持器223或彎曲之基板固持器221。
在貼合部300中，X方向驅動部331與底板312平行地在圖中箭頭X顯示的方向移動。Y方向驅動部333在X方向驅動部331上，與底板312平行地在圖中箭頭Y顯示的方向移動。下載台332組合此等X方向驅動部331及Y方向驅動部333之動作而與底板312平行地平面移動。藉此，可將搭載於下載台332之基板213對保持於上載台322的基板211對準。
此外，下載台332藉由對底板312垂直並在箭頭Z顯示之方向昇降的昇降驅動部338支撐。下載台332可對Y方向驅動部333昇降。藉此，貼合部300係將搭載於下載台332之基板213按壓於上載台322上保持之基板213的按壓部之一例。
下載台332藉由X方向驅動部331、Y方向驅動部333及昇降驅動部338之移動量使用干擾計等精密計測。此外，X方向驅動部331及Y方向 驅動部333亦可由粗動部與微動部兩段構成。藉此，可兼顧高精度對準與高處理量，可使搭載於下載台332之基板211的移動不降低控制精度而高速貼合。
Y方向驅動部333中，將顯微鏡334及活化裝置326分別進一步搭載於下載台332的側方。顯微鏡334可觀察保持於上載台322之向下的基板213下面。活化裝置336產生淨化保持於上載台322之基板213下面的電漿。
另外，貼合部300亦可進一步具備：使下載台332在對底板312垂直之旋轉軸周圍旋轉的旋轉驅動部；及使下載台332搖動之搖動驅動部。藉此，將下載台332對上載台322形成平行的同時，使保持於下載台332之基板211旋轉，可使基板211、213之對準精度提高。
再者，貼合部300具有：一對顯微鏡324、334、及一對活化裝置326、336。一方顯微鏡324及及活化裝置326在頂板316之下面固定於上載台322的側方。顯微鏡324可觀察保持於下載台332之基板213的上面。活化裝置326產生淨化保持於下載台332之基板213上面的電漿。
此外，另一方顯微鏡334及活化裝置336在Y方向驅動部333中搭載於下載台332的側方。顯微鏡334可觀察保持於上載台322之基板211的下面。活化裝置336產生淨化保持於上載台322之基板211下面的電漿。
顯微鏡324、334在步驟S102中可按如下的程序使用。控制部150如第六圖所示，藉由將顯微鏡324、334之焦點F相互對準來校正顯微鏡324、334的相對位置。
控制部150如第七圖所示，使X方向驅動部331及Y方向驅動部333動作，並藉由顯微鏡324、334檢測設於各個基板211、213之對準標記 218(第三圖之步驟S102)。控制部150掌握X方向驅動部331及Y方向驅動部333移動下載台332之量直至檢測出對準標記218。
如此，藉由相對位置為已知之顯微鏡324、334檢測基板211、213的對準標記218位置，來判定基板211、213之相對位置(第三圖之步驟S103)。藉此，在對準疊合之基板211、213的情況下，只須以沿著基板211、213間表面之面方向的位置偏差量比指定值小的方式，算出包含基板211、213之相對移動量及旋轉量的相對移動量即可。指定值係基板211、213相互貼合完成時基板211、213間可電性導通之偏差量，且係各個基板211、213設有連接部等構造物時，各個構造物至少以一部分接觸時的偏差量。指定值例如係1.0μm以下，更宜為0.5μm以下。基板211、213間之位置偏差超過臨限值時，各個連接部不接觸或無法適切電性導通，或是接合部間無法獲得指定的接合強度。
不過，形成貼合基板230之各個基板211、213中可能會個別產生應變。因而，即使以基板211、213間之相對性位置偏差量為統計性最小的方式，使下載台332平行移動且旋轉，藉由該基板211、213間之應變量差異產生的位置偏差，仍會造成二個基板211、213之許多對準標記218不一致。因而，各個基板211、213個別具有不同應變時，在步驟S106中，即使計算相對移動量，基板211、213之位置偏差量仍不會比指定值小。
基板211、213中產生應變時，基板211、213之翹曲、撓曲等整個基板211、213具有一定傾向的應變，亦即包含X方向及Y方向之移位成分、基板中心周圍之旋轉成分、及從基板中心放射方向應變的倍率成分、正交成分與其他非線形成分。正交成分例如係在通過基板中心之線段所劃 分的二個區域沿著線段彼此在相反方向產生的應變。另外，倍率成分包含：與X方向及Y方向相同量程度變形的各向同性倍率、及不同量變形之各向異性倍率。
此等應變係藉由在基板211、213中形成對準標記218及電路區域216的處理而產生的應力、因基板211、213之結晶定向造成的各向異性、因配置劃線212、電路區域216等造成週期性剛性變化等而產生。此外，即使貼合基板211、213前未產生應變，然而在接觸區域擴大的貼合過程，也會在已經接觸之區域的接觸區域與尚未接觸的區域之非接觸區域的邊界因基板211、213變形而產生應變。
藉由至少一方基板之溫度調節修正藉由此種基板211、213之應變量差異產生基板211、213間在面方向的位置偏差(步驟S105)。換言之，藉由調節基板211、213之至少一方溫度使產生熱膨脹或熱收縮，而使基板211、213之至少一方整體大小變化，來修正與另一方基板的位置偏差。
藉由調溫修正位置偏差時，控制部150命令無圖示之算出部算出消除位置偏差的修正量。算出部依據在步驟S103所檢測之二個基板211、213的相對位置亦即位置偏差量，算出另一方基板對一方基板之放大率或縮小率。此時，亦可預測或計測在接觸區域擴大過程基板211、213之至少一方產生的應變造成之位置偏差量，依據該偏差量與在步驟S103所檢測之位置偏差量算出放大率或縮小率。
其次，算出部使用修正對象之基板211、213的熱膨脹率，算出為了以此種放大率或縮小率放大或縮小基板所需的目標溫度差。此時，預先記憶有將溫度差與修正量之關係相對應的表，算出目標溫度差時亦可 參照該表。溫度調節時亦可將整個基板調節成相同溫度，亦可調節成在一個基板內形成溫度分布。
第二十八、二十九、三十圖係例示藉由溫度調節可形成於基板211、213之溫度分布的模式圖。第二十八圖顯示將基板211之中央部形成相對高溫區域，將基板211之周邊部形成相對低溫區域(斜線部分)之藉由溫度調節的溫度分布。藉由形成此種溫度分布，例如使用具有凸狀形狀之基板固持器221時，可修正在基板211中央部產生之非線形應變。此外，亦可藉由凸狀之基板固持器221修正整個基板211，並且藉由溫度調節局部修正基板211。
藉此，當須修正之應變量超過凸狀基板固持器221的最大修正量時，可修正應變量中基板固持器221所修正之剩餘部分，此外，凸狀之基板固持器221無法完成修正非線形應變情況下，可藉由溫度調節修正該非線形應變。
如上述，基板貼合裝置100以貼合後之基板211、213的位置偏差不超過位置偏差臨限值之方式進行修正為宗旨，來維持接觸後之基板211、213的溫度差。此處修正之偏差中，除了貼合前之基板211、213已經產生的偏差之外，還包含在貼合過程產生的偏差。因而，因為藉由溫度調節使須修正偏差之基板211、213的至少一方變形之狀態，係增加補償預測在貼合過程會產生之偏差量的變形量來進行變形，所以最後基板211、213之貼合完成時，各個基板211、213之位置偏差暫時會超過位置偏差之容許範圍的臨限值。
第二十九圖所示之溫度分布係形成貼合時維持保持之基板 213沿著一個直徑相對高溫的區域，並在從形成該直徑之直線離開的區域形成相對低溫的區域(斜線部分)。此外，第三十圖所示之溫度分布係形成沿著基板213周方向相對高溫的區域與低溫的區域(斜線部分)。藉由形成此種溫度分布，可修正貼合時解除保持之基板211因結晶定向之各向異性引起的偏差。此時，亦可將基板211調溫，此時基板211之溫度分布與第二十九圖或第三十圖中之高溫區域與低溫區域相反。
另外，基板211、213之溫度分布亦可藉由將相對形成高溫之區域加熱而形成，亦可藉由冷卻相對形成低溫之區域而形成。此外，亦可併用加熱與冷卻。再者，除了整個基板211、213個別地加熱或冷卻的方法之外，亦可以最後形成預定之溫度分布的方式將基板211、213之一部分局部加熱或冷卻。又再者，基板211、213之溫度調節亦可藉由依據計測之基板211、213的溫度之反饋控制調節加熱量或冷卻量，亦可預測形成預設之目標溫度的熱量而將基板211、213加熱或冷卻。
此外，溫度調節後之基板211、213中，亦可在高溫側與低溫側之間形成階段性溫度分布，亦可形成連續變化之溫度分布。再者，亦可估計藉由熱傳導形成連續變化的溫度分布，而在初期形成階段性溫度分布。
再者，使用基板固持器221、223時，亦宜在基板固持器221、223中形成與基板211、213相同之溫度分布。此外，基於抬起基板211、213使其變形之目的，而使壓棒等工具類接觸於基板211、213時，亦宜將工具類之溫度作為調節對象而調節成與基板211、213中接觸之區域相同溫度。工具類之溫度亦可計測基板211、213溫度並追隨溫度變化進行溫度調節，亦可以預設之溫度為目標來調節工具類溫度。
又再者，除了以溫度調節作修正之外，或是以溫度作修正的同時，另外亦可藉由使保持面222彎曲或曲折之基板固持器221保持基板211，來修正基板211的位置偏差。
再者，貼合部300中亦可在搭載基板211、213之上載台322及下載台332的至少一方設置使基板211、213機械性變形的致動器，而使基板211、213之至少一方變形來進行修正。藉此，不論是否為造成位置偏差原因之應變成分(線形成分、非線形成分)，貼合部300皆可修正基板211、213之位置偏差。
另外，亦可不論溫度調節造成熱變形及機械性變形為何，為了修正而使基板211、213變形後，檢測基板211、213之對準標記218的位置。藉此，可確認藉由溫度調節等進行修正時是否在基板211、213中產生有效的變形。
第八圖顯示貼合部300活化基板211、213之動作(第三圖之步驟S104)。控制部150將下載台332之位置重設於初始位置後藉由使其水平(第八圖中，在移動方向S)移動，而在基板211、213表面從端部依序照射活化裝置326、336所生成的電漿。藉此，淨化基板211、213之各個表面，使化學活性提高。因而，當基板211、213彼此接觸時自律地吸附而形成貼合狀態。
另外，活化裝置326、336在從各個顯微鏡324、334遠離之方向放射電漿P。藉此，防止從照射電漿之基板211、213產生的破片污染顯微鏡324。
本實施例之貼合部300係具備活化基板211、213的活化裝置 326、336，不過，亦可藉由將使用與貼合部300分開設置之活化裝置326、336預先活化的基板211、213搬入貼合部300，而形成省略貼合部300之活化裝置326的構造。
此外，活化基板211、213之至少一方的步驟S104、與溫度調節基板211、213之任何一方的步驟S105，亦可對調順序。亦即，如上述說明，亦可在活化基板211、213(步驟S104)後，溫度調節基板211、213之至少一方(步驟S105)，亦可先溫度調節基板211、213之至少一方後(步驟S105)，再活化基板211、213(步驟S104)。
第九圖顯示貼合部300對準基板211、213之動作(第三圖之步驟S106)。控制部150依據最初檢測之顯微鏡324、334的相對位置、與在步驟S102中檢測之基板211、213的對準標記218位置而使下載台332移動。此時，亦可以二個基板211、213間彼此對應之各個對準標記218的面方向位置一致之方式，或各個對準標記218之相對位置偏差量比前述指定值小的方式使下載台332移動。
第十圖係模式顯示在第九圖所示之步驟S106狀態下基板211、213的情形圖。如圖示，分別經由基板固持器221、223而保持於上載台322及下載台332的基板211、213在彼此對準之狀態下相對。
第十一圖顯示貼合部300將保持於下載台332之基板213按壓在保持於上載台322之基板211的動作(第三圖之步驟S107)。控制部150藉由使昇降驅動部338動作來使下載台332上昇，而使基板211、213相互接觸。
第十二圖係模式顯示從第十圖所示之步驟S107至步驟S108的基板211、213之情形圖。如圖示，由於保持於上載台322之基板211的中 央部隆起，因此當下載台332接近上載台322時，首先基板211、213之中央部接觸。進一步，藉由控制部150繼續使昇降驅動部338動作，基板211、213之中央部相互接觸，而如第二十二圖所示，在基板211、213上形成貼合之起點219。
另外，第二十二圖至第二十七圖分別係基板211、213之剖面圖。此外，基板211、213上分別顯示之虛線表示在基板211、213剖面中之徑方向的位置，從基板211、213中心沿著徑方向設置相等間隔，且顯示於在二個基板211、213間彼此對應的位置。
在該狀態下，基板固持器221係以基板211、213之中央部以外的部分不接觸之方式保持基板211，基板211之周緣部從基板213離開。
第十三圖係顯示在第三圖所示之步驟S109中基板211、213的狀態圖。在步驟S109中，解除保持於上載台322之基板固持器221的保持而釋放基板211。
由於活化了基板211、213表面，因此一部分密合而形成貼合之起點219時，藉由各個基板211、213之分子間力，鄰接區域自律地相互吸附。因而，例如藉由釋放在上載台322之基板211的保持，基板211、213之接觸區域依序擴大至鄰接區域。
換言之，在上載台322解除基板211之保持前，管制基板211、213在周緣部之接觸。因而，在基板211保持於上載台322期間亦抑制基板211、213之接觸區域的擴大。
藉由從基板固持器221解除基板211，而產生基板211、213之接觸區域依序逐漸擴大的接合波。不久，當接合波到達基板211、213之 周緣部時，基板211、213概略整個貼合。在貼合了二個基板211、213之狀態係基板211、213藉由全面性氫結合的化學結合而結合。如此基板211、213形成貼合基板230。
在步驟S107之階段，保持於上載台322狀態下的基板211在中央附近比周緣附近突出的狀態下保持。因而，貼合基板211、213之區域的擴大係從基板211、213之中央朝向外緣擴大。因而，在貼合前之階段，被基板211、213夾著的環境氣體例如大氣在貼合基板211、213之區域面積擴大的過程，係從基板211、213內側朝向外側擠壓，而防止貼合之基板211、213間殘留氣泡。
在疊合基板211、213之過程，從基板211、213間順利擠壓氣泡等時，宜在基板211、213開始接觸的時間，在基板211、213之間具有不妨礙氣泡移動之寬度，並在基板211、213之周緣形成有連續的間隙。因而，基板211因吸附於保持面222彎曲之基板固持器221造成的變形，在步驟S107(第三圖)接觸於基板213的階段，宜選擇保留可擠壓氣泡之一定彎曲的變形程序。此外，在疊合階段預測基板211之彎曲變少時，基於確保供氣泡通過之間隙的目的，亦可使用保持面224彎曲之基板固持器作為保持保持於下載台332之基板213的基板固持器223。
此外，上述之例係在步驟S109中解除保持於上載台322之基板211的保持。但是，亦可在該步驟中解除下載台332之保持，亦可在兩方載台中解除基板211、213之保持。
不過，解除保持之基板211亦解除了對來自基板固持器221之吸附造成應變的修正。因而，在步驟S109中解除基板之保持時，宜解除 造成基板間位置偏差原因之面方向應變及翹曲的變形量相對少，且修正量更小一方的基板211、213之保持。
此外，在步驟S109中解除基板211之保持的時序，取決於是否在步驟S108中已形成判斷之貼合的起點219。換言之，作為保持部之基板固持器221在基板211、213之一部分形成貼合區域前的期間係持續保持基板211、213。此外，貼合部300在控制部150之控制下，係在基板211、213之一部分形成貼合區域之前的期間持續按壓基板211、213。
在步驟S109中解除基板211之保持的時序，可在步驟S107之後檢測形成於基板211、213之貼合的起點219，並依據檢測結果來決定。貼合起點之檢測例如亦可使用一部分或全部透明之載台，以透過基板211、213之波長光學性觀察基板211、213。此外，亦可檢測使下載台332上昇之昇降驅動部338的機械性負荷或電性負荷的變動，將判斷形成起點219之判斷部安裝於控制部150中，依據該判斷部之判斷結果來判斷形成了起點219。
此外，貼合部300中作為判斷部之控制部150亦可在步驟S108中，從開始按壓基板211、213之一部分起經過預定時間時，判斷為貼合基板211、213之一部分而形成起點219。判斷基準之臨限值時間，例如亦可貼合與貼合之基板211、213相同規格的基板，而預先決定確實形成起點219的時間。
控制部150判斷為已形成貼合起點219之時間，亦可每批基板211、213或每個基板種類變更。時間之變更亦可通過控制部150依每個貼合對象以手動變更，亦可參照與貼合之基板211、213的種類相關連而儲存之資訊來自動設定。
另外，貼合部300中，藉由依據如前述算出之溫度差調節貼合之基板211、213的至少一方溫度，來修正因基板211、213之倍率差造成的位置偏差。
貼合之基板211、213設有溫度差時，在基板211、213中形成起點219之過程及接觸區域擴大的過程，於基板211、213之接觸區域，熱從基板211、213中溫度高之一方基板向溫度低之一方基板傳導，造成基板211、213間之溫度差與所設定之溫度差有偏差。藉由從溫度低之基板的接觸區域至非接觸區域而熱在該基板內傳導，非接觸區域之溫度變化，並如第二十三圖中虛線所示，在非接觸區域產生變形。
非接觸區域產生熱變形時，如第二十四圖所示，貼合兩基板211、213之各個非接觸區域時，基板211、213間在區域231中產生位置偏差。該位置偏差在第二十四圖中顯示基板211、213間彼此對應的虛線位置產生偏差。該變形包含沿著基板211、213面方向之伸縮變形及翹曲變形。
因此，基板211、213之一部分接觸而形成接觸區域，該一部分中之211、213溫度差開始變小後，在其溫度差比預定之容許範圍的值小之前，亦即藉由來自接觸區域之熱傳導而二個基板211、213之非接觸區域的溫度變化，在非接觸區域間的溫度差超過指定範圍之前，亦即藉由基板211、213之至少一方的非接觸區域產生變形，形成在非接觸區域間產生貼合後之位置偏差為臨限值以上的位置偏差之狀態前，解除基板211、213之一方的保持，使接觸區域開始擴大。在擴大之接觸區域外周產生接合波，基板211、213之接觸區域逐漸擴大。
此處，在基板211、213中成為接觸區域之部分，即使基板 211、213間之溫度差減少，仍可藉由基板211、213相互之機械性結合來抑制偏差的產生或擴大。另外，基板211、213尚未接觸之接合波外側的基板211、213之非接觸區域，係因鄰接之接觸區域中接觸的基板211、213間之熱傳導而基板211、213間的溫度差減少。因而，當基板211、213之溫度差減少比預設之容許範圍多時，貼合後基板211、213上會產生臨限值以上的偏差。因而，控制部150係在溫度差不致比上述容許範圍減少的時候釋放基板211、213之一方的保持，執行產生接合波的控制。
另外，控制部150亦可具有計測基板211、213接觸後之經過時間的計時部。當計時部所計測之時間超過預定的臨限值時間，控制部150執行釋放基板211、213之一方保持的控制，使基板211、213中之接觸區域開始擴大。
第三十一圖係顯示控制部150執行釋放基板211、213之一方保持的控制時之控制程序的流程圖。控制部150在基板貼合裝置100中開始使基板211、213接觸的程序時，首先，檢測是否基板211、213已接觸(步驟S201：否)。其次，控制部150在檢測基板211、213已接觸時(步驟S201：是)，藉由計時部開始計測經過時間(步驟S202)。
此外，控制部150在與計測經過時間的同時，檢測是否在基板211、213間已形成接合波之起點(步驟S203)。尚未形成起點時(步驟S203：否)，控制部150檢查經過時間是否超過預定的臨限值時間(步驟S204)。
基板211、213中尚未形成起點狀態下經過時間超過臨限值時間時(步驟S204：是)，控制部150釋放基板211、213之任何一個的保持(步 驟S205)，使接觸區域開始擴大。藉此，基板211、213在保持容許範圍之溫度差的狀態下開始擴大接觸區域。
在步驟S204中，經過時間未超過臨限值時間而在基板211、213上形成起點時(步驟S204：否)，控制部150釋放基板211、213之任何一個的保持(步驟S205)，使接觸區域開始擴大。藉此，基板211、213保持容許範圍之溫度差，且從所形成之起點開始擴大接觸區域。
如此在步驟S205中使基板211、213之接觸區域開始擴大後，控制部150將計時部重設成初始值(步驟S206)，結束關於接觸區域開始擴大之控制。
另外，上述控制中之臨限值時間係設定在藉由基板211、213接觸時產生之熱傳導，而基板211、213之溫度差達到容許範圍內之時間的範圍。此處之溫度差的容許範圍係溫度差造成之偏差的修正在貼合完成時間之基板211、213中，可確立基板211、213間電性導通的範圍。因而，對基板211、213之修正係除了基板211、213當初具有的位置偏差之外，也補償在貼合過程新產生的偏差者。
此外，在非接觸區域之溫度差的變化可依據基板211、213中之貼合面的平坦性等狀態、接觸區域開始擴大為止基板211、213接觸狀態持續的時間、基板211、213之厚度、熱傳導率等各特性來預測。因而，可預先設定上述溫度差適切之容許範圍。
此外，上述基板211、213間之溫度差可在彼此接觸之面產生，亦可於整個基板211、213產生溫度差。因而，藉由在檢測基板211、213的接觸後，在溫度差比預定之容許範圍的值小之前開始擴大接觸區域，如 第二十五圖所示，可維持基板211、213之有效溫度差，不致產生位置偏差而貼合基板211、213。
第十四圖係顯示貼合具有溫度差之基板211、213時貼合基板230上產生的接合後之平均倍率與非線形偏差量的一例曲線圖。平均倍率係在貼合之基板211、213面內複數處之基板211、213間的倍率差之平均。非線形偏差量係因在從基板211、213接觸起至貼合完成之過程產生的非線形成分應變造成基板211、213間之偏差量。
圖示之例係開始貼合之初在未產生倍率差及非線形偏差量的基板211、213上形成5℃的溫度差，二個基板211、213中對一方基板使另一方產生正的倍率變形。曲線圖的橫軸顯示在步驟S107(參照第三圖)中使基板211、213之一部分接觸起，至步驟S109(參照第三圖)解除基板211、213之保持的等待時間。平均倍率及非線形偏差量的各個曲線圖變化率依貼合之二個基板211、213的熱傳導率而變化。
圖示的曲線圖中標註(Plot)當貼合設定了5℃溫度差之基板211、213時，使基板211、213之一部分接觸起，在1秒後、2秒後、5秒後及10秒後解除一方基板211之保持，而使整個基板211、213貼合時貼合基板230之平均倍率與非線形偏差量。
如圖示，解除基板211之保持前的等待時間，亦即維持使基板211之一部分與基板213接觸狀態的時間愈長，貼合基板211、213後之平均倍率愈小。推測此因隨著按壓基板211、213之狀態的等待時間變長，熱從基板211、213之溫度高的一方向低的一方傳導，藉由二個基板211、213之溫度概等，二個基板211、213之熱造成的變形量亦概等。因而，使實施 溫度差之倍率修正的基板貼合於其他基板時，亦即貼合倍率差藉由溫度差而比指定值小的二個基板時，等待時間愈長，在貼合前一方基板產生之變形藉由基板間之熱傳導而消除，倍率差愈大。
另外，隨著時間經過，由於彼此接觸之二個基板211、213的一方向另一方傳導的熱量變大，因此解除基板211之保持為止的等待時間愈長，貼合基板211、213後之非線形偏差量愈大。因而，從抑制溫度差之倍率修正與非線形偏差量的觀點而言，解除基板211之保持為止的等待時間宜較短。此外，因為設定於二個基板211、213之溫度差愈大熱傳導愈快，所以宜隨著修正量變大而縮短等待時間，並宜修正精度愈高愈縮短等待時間。
不過，步驟S107(參照第三圖)中，在形成貼合的起點219之前，亦即在二個基板211、213間確保指定結合力之前解除一方基板211的保持時，在貼合過程會在基板211、213間產生位置偏差。因而，形成起點219之觀點需要在產生指定結合力之前確保等待時間。因此，貼合基板211、213時，宜在基板211、213上形成起點219後，且在基板211、213之溫度差比預定的容許範圍小之前，亦即藉由基板211、213之至少一方產生變形，最後形成貼合之基板211、213間包含倍率差及非線形偏差量的偏差量大於臨限值的狀態之前，釋放一方基板211而開始擴大接觸區域。
另外，所謂偏差量大於臨限值，是指貼合二個基板211、213結果，基板211、213間之偏差量大於臨限值的狀態。因此，以考慮到在貼合過程產生之偏差的修正量使二個基板211、213之至少一方變形時，變形後之狀態即使二個基板211、213間之偏差量大於臨限值時，若貼合結果不 超過臨限值時，貼合前之二個基板211、213的相對位置狀態不包含於偏差量大於臨限值的狀態。此時，宜在對以上述修正量而變形之狀態，亦即貼合後偏差量小於臨限值之狀態下的位置之位置偏差量達到各個連接部不接觸或無法適切電性導通，或是在接合部間未獲得指定接合強度程度的量之前釋放一方基板。
上述開始擴大接觸區域時之溫度差的容許範圍，係在基板211、213相互貼合完成時，獲得基板211、213間可電性導通的偏差量，且係在各個基板211、213中設有連接部等構造物時，各個構造物至少一部分接觸時的偏差量。在貼合後之基板211、213間位置偏差大於臨限值時，各個連接部不接觸或無法適切電性導通，或是在接合部間無法獲得指定的接合強度。換言之，位置偏差之臨限值係基板211、213貼合完成時之位置偏差的容許範圍之最大值，例如依基板211、213之種類、接合程序及每個基板貼合裝置100來預定。例如藉由縮小基板211、213間之溫度差而設定成4℃，可藉由縮小平均倍率，等待時間為1秒，而縮小非線形偏差量。
亦可預先測定或算出在貼合之基板211、213上形成貼合的起點219之足夠等待時間，並估計在該等待時間中減少之基板211、213的溫度差，使基板211、213開始貼合時之溫度差比修正二個基板211、213之偏差量所需的目標溫度差大。此時，當初設定於基板211、213之溫度差，例如亦可以在等待時間後開始步驟S109時，成為補償基板211、213之倍率的溫度差之方式來決定。此時，宜在藉由基板211、213之接觸而溫度差低於包含目標溫度差的指定範圍之前開始擴大接觸區域。
此外，從藉由基板211、213之溫度差來修正倍率的觀點而 言，亦可在基板211、213之貼合完成的時間，亦即從形成於基板211、213之起點219擴大接觸區域結束的時間，以基板211、213間之溫度差進入指定範圍內之方式預先增大設定溫度差。指定範圍係對應於二個基板211、213之前述位置偏差量之容許範圍的臨限值而設定，溫度差超過指定範圍時，基板211、213之各個連接部不接觸或無法獲得適切的電性連接，或是接合部間無法獲得指定之接合強度。設定之溫度差及解除一方基板之保持的時序，如後述，係考慮在接觸區域擴大中基板211、213間藉由導熱而產生的溫度變化量來設定。
第十五圖係顯示在貼合部300中進行基板211、213之溫度調節的溫度調節部之一例的模式圖。如前述，形成起點時，藉由二個基板211、213之接觸而產生熱傳導，基板211、213間之溫度差比設定的溫度差小。此現象即使在基板211、213之接觸區域的擴大過程仍同樣產生。因而，溫度調節部在基板211、213彼此接觸起至貼合完成之間，控制附加溫度差之基板211、213的至少一方基板與外部之熱交流，而將基板211、213之溫度差維持在指定範圍內。外部包含另一方基板、及基板211、213之環境氣體等。
第十五圖所示之例係溫度調節部具有內藏於下載台332中的複數個加熱器339。複數個加熱器339在接觸區域逐漸擴大之方向亦即在下載台332之徑方向分割設置，並藉由控制部150個別地調節發熱量。複數個加熱器339藉由將保持基板213之基板固持器223加熱進行溫度調節，並在每個對應於複數個加熱器339之區域進行保持於基板固持器223之基板213的溫度調節。
進行基板213之調溫時，一旦解除基板213對基板固持器223 之保持，藉由調溫使基板213變形後，如第二十六圖所示，再度將基板213保持於基板固持器223。藉此，依基板211之應變量調整包含基板213之倍率的應變量，並如第二十七圖所示，可製作抑制了位置偏差之貼合基板230。加熱器339除了電阻加熱加熱器之外，亦可使用珀耳帖(Peltier)效應元件、感應加熱裝置、紅外線照射裝置等其他加熱裝置。
控制部150在二個基板211、213之接觸區域逐漸擴大的過程，依接觸區域與非接觸區域之邊界的移動位置，亦即基板211、213接觸進行熱傳導之位置，依序調整對應於其位置之加熱器339的溫度。加熱器339之溫度係以至少使藉由熱傳導而基板213之溫度下降的部分上昇，二個基板211、213之溫度差維持在指定範圍內的方式來設定。
具體而言，因為基板213之非接觸區域中鄰接於邊界部分的熱在基板213中傳導，而從基板213之接觸區域傳導至基板211，所以係以該部分與對應於該部分的基板211部分之間的溫度差進入預設之指定範圍內的方式，控制對應於該部分之加熱器339。
隨著邊界的移動，從基板213中心朝向周緣部依序進行複數個加熱器339的控制。藉此，在基板211、213之非接觸區域彼此對應的部分彼此接觸之前，將該部分之間的溫度差維持在指定範圍內。換言之，係抑制因接觸區域相互接觸時之熱交換，造成非接觸區域彼此對應部分之間的溫度差在指定範圍外。亦可設置檢測接觸區域與非接觸區域之邊界位置的檢測部，並依據該檢測部之檢測結果來決定須控制的加熱器339。
另外，基板213對基板固持器223之保持力比基板213因溫度降低之熱變形力大時，可以不需要依接觸區域邊界之位置變化來控制加熱 器339。
此外，圖示之例係溫度調節部具有形成於上載台322上所保持之基板固持器221的複數個通氣孔225。基板固持器221之通氣孔225與設於上載台322之供氣孔連通。溫度調節部在將基板211之保持解除時或解除後，朝向基板211噴射吹送氣體B。此時，依接觸區域與非接觸區域邊界之移動位置，從對應於其位置之通氣孔225對基板211噴射氣體。
此外，溫度調節部調節通過通氣孔225而噴出之氣體溫度。如圖示之例，以基板211之應變量為基準，基板213藉由加熱而變形時，因為基板211藉由來自基板213之熱傳導而變形，所以氣體之溫度設定為抑制藉由其變形而在基板211、213間產生偏差的溫度。
具體而言，因為從基板213通過接觸區域而傳導至基板211之熱，在基板211中傳導，並傳導至基板211之非接觸區域中鄰接於邊界的部分，所以係以該部分與對應於該部分的基板213部分之間的溫度差進入預設之指定範圍內的方式控制從對應於該部分之通氣孔225的氣體溫度。
圖示之狀態顯示第三圖中步驟S109之後的狀態，基板211、213在中央部貼合，不過周緣尚未貼合。該狀態下，藉由調節從通氣孔225朝向圖中上側之基板211噴射的氣體溫度，主動調節解除保持後之基板211溫度，並可進行基板211、213之貼合。
藉由此種溫度調節部之調溫，抑制在二個基板211、213之至少一方，因接觸區域之熱交換導致尚未接觸之非接觸區域的溫度變化。
上述之例中，基板211之每個區域的修正量不同時，亦可將從對應於各區域之通氣孔225噴射的氣體溫度及加熱器339的溫度之至少一 個設定成依該區域之修正量的溫度。
此外，亦可依據例如紅外線溫度感測器之溫度感測器等的檢測部之檢測結果，即時檢測或預測在形成起點過程及接觸區域擴大過程變化之基板211、213的溫度，並依據檢測或預測之溫度調整噴射之氣體溫度及加熱器339的溫度。
此外，上述之例係顯示依接觸區域擴大的進行依序調整加熱器339及氣體溫度之例，不過亦可取而代之或除此之外，使用以下方法設定加熱器339及氣體溫度。
在使基板211、213彼此接觸之前，預測在貼合過程產生之基板211、213的溫度變化，依據該溫度變化設定複數個加熱器339之各個溫度、及從複數個通氣孔225分別噴射之氣體溫度。此時，例如考慮基板211、213表面之活化程度、各個基板211、213接觸起至貼合完成的時間、接觸區域擴大之速度亦即邊界的進行速度、基板211、213之厚度、及基板211、213內之熱傳導速度等，來預測基板211、213之溫度變化。
此外，預先實驗性貼合在與貼合之二個基板211、213相同條件下所製造的基板，從該結果事先記憶加熱器339或氣體之溫度、基板211、213之變形量、基板211、213間之溫度差的關係，據此設定加熱器339及氣體之溫度。
第十五圖之例係顯示以貼合時解除保持之基板211的應變量為基準將基板213調溫之例，不過亦可以基板213之應變量為基準將基板211調溫。此時，控制部150亦在基板211、213彼此接觸起至貼合完成之間，控制加熱器339及氣體噴出之至少一方，使基板211、213之溫度差維持在指定 範圍內。
如此，貼合部300具有對各個基板211、213個別之溫度調節設備，藉由個別調節基板211、213溫度，即使從上載台322之保持釋放後，仍可主動調節基板211溫度。因而，在釋放基板211後亦可維持基板211、213之溫度差。
第十五圖所示之例係顯示在形成起點過程及貼合過程維持基板211、213間的溫度差之例，不過取而代之或除此之外，可藉由以下方法抑制基板211、213之溫度差比設定的溫度差小。
謀求縮短二個基板211、213形成起點花費之時間及提高接觸區域的擴大速度，在藉由基板211、213間之熱傳導使基板211、213的至少一方變形之前，將基板211、213彼此接合。此時，為了使基板211、213間之氫結合等的化學結合力提高，而變更基板211、213之表面活化程度。
亦可在減壓下接合二個基板211、213。藉此，在二個基板211、213間抑制熱經由氣體而傳導。此時，亦可預先將貼合部300內減壓，亦可僅在從開始形成起點階段至貼合完成之貼合過程，僅在貼合部300內或基板211、213的周圍減壓。
亦可控制二個基板211、213中至少經溫度調節之基板的周圍溫度對該基板的溫度之差在指定範圍。指定範圍係對應於二個基板211、213之偏差量的容許範圍之臨限值而設定。例如，藉由調溫修正基板211時，控制基板固持器221與基板213間之溫度對基板211的溫度之差在指定範圍。
第十六圖係顯示貼合基板230之偏差量及倍率的分布曲線圖。第十六圖中，就從基板固持器221之保持而釋放原先保持於上載台322 的基板211後，仍使用通氣孔225繼續調節溫度並貼合之情況，顯示在貼合基板230中之偏差量及倍率的分布。另外，在基板211、213貼合中，於基板211、213之中央部調節溫度，使下載台332側之基板213的溫度比上載台322側之基板211的溫度高5℃。
第十六圖所示之曲線圖的橫軸表示對於從基板固持器221釋放之基板211的熱傳導率。此外，該曲線圖之縱軸與第十四圖同樣地，表示貼合後之平均倍率與貼合基板230中之非線形偏差量。
如圖示，藉由從基板固持器221釋放後仍繼續主動溫度調節，而維持基板211之溫度的倍率修正。藉此，即使貼合後獲得之貼合基板230中仍然減低非線形偏差量。
如此，貼合部300亦可設置在從步驟S107(參照第三圖)至步驟S109(參照第三圖)之等待時間中及貼合過程，積極調節基板211、213之至少一方溫度的溫度調節部。該溫度調節部在執行步驟S109(參照第三圖)之前，應維持獲得預定修正量之溫度差，在等待時間中仍繼續基板211、213之至少一方的加熱或冷卻。藉此，在維持基板211、213之溫度差的狀態下進行基板211、213的貼合，可在精確對準基板211、213狀態下貼合。
第十七圖係顯示貼合基板230之偏差量及倍率分布的曲線圖。第十七圖中就藉由使用第十五圖所示之下載台332的加熱器339進行溫度調節，而使圖中下側之基板213具有徑方向之溫度梯度而貼合時，顯示貼合基板230中之偏差量及倍率的分布。
此處，形成於基板213之溫度梯度，係以對基板213之中央部使基板213之周緣側更高的方式設定。
藉此，在基板211、213之貼合進行中，即使對基板213貼合之基板211上因從基板213傳導熱而基板211之溫度上昇時，基板211、213已貼合之區域擴大到基板周緣為止仍維持基板211、213相互之溫度差。藉此，溫度差之倍率修正對整個基板211、213的貼合有效。
另外，第十五圖係合併顯示下載台332之加熱器339與保持於上載台322之基板固持器221的通氣孔225。但是，加熱器339及通氣孔225之任何一方仍可抑制貼合基板230中之位置偏差。此外，調節基板211、213之至少一方溫度情況下，亦可使用加熱器339及通氣孔225以外之其他溫度調節設備。此外，溫度調節設備除了加熱裝置之外，亦可使用冷卻裝置。
第十八、十九、二十及二十一圖係顯示改變貼合基板211、213時之條件所製作的貼合基板230中基板211、213相互之實際偏差量、預期偏差量及平均倍率的曲線圖。預測偏差量表示基板211、213間之倍率差。平均倍率係實際的平均倍率，且與第十四圖至第十七圖所示之平均倍率不同，為半徑之值除以實際偏差量者。偏差量及倍率藉由貼合基板230之徑方向的分布而顯示。
在第十八圖中顯示偏差量及倍率分布之貼合基板230，係貼合未設定溫度差之基板211、213(溫度差：0℃)而製作。在貼合部300中貼合時，從基板211、213接觸起至解除一方基板211之保持為止的等待時間為1秒。在該貼合基板230中，藉由貼合前之基板211、213具有的倍率差，愈接近基板211、213周緣，實際偏差量愈增加而與預期偏差量概同。但是，貼合基板230實際之平均倍率不論徑方向位置如何皆保持穩定。
在第十九圖中顯示偏差量及倍率分布之貼合基板230，係等 待時間為1秒貼合設定了5℃溫度差之基板211、213(溫度差：5℃)而製作。該貼合基板230中藉由對基板211、213設溫度差，因基板211、213之倍率差產生的實際偏差量概略按照預期偏差量被抑制。不過，貼合基板230之中央部及貼合基板230之周緣部的實際偏差量對顯示線形倍率成分的預期偏差量產生差異。亦即，在中央部及周緣部產生非線形成分的應變。不過，實際之平均倍率的絕對值除了貼合基板230的中央附近外皆小。
在第二十圖中顯示偏差量及倍率分布之貼合基板230，係貼合未設定溫度差之基板211、213(溫度差：0℃)而製作。在貼合部300中貼合時，從基板211、213接觸起至解除一方基板211之保持為止的等待時間為10秒。因而，在釋放基板211、213之一方的時間，在按壓之中央部於基板211、213之間形成已經貼合的區域。但是，由於基板211、213相互不設溫度差而未修正倍率，因此，除了中央附近之偏差量依等待時間長度而擴大之外，偏差量之徑方向分布具有與第十八圖所示之例相同的傾向。
在第二十一圖中顯示偏差量及倍率分布之貼合基板230，係等待時間為10秒貼合設定了5℃溫度差之基板211、213(溫度差：5℃)而製作。因而，製作該貼合基板230時，在釋放基板211、213之一方的時間，仍在按壓之中央部於基板211、213之間形成已經貼合的區域。
第二十一圖之例係在貼合基板230之中央部及貼合基板230的周緣部產生實際偏差量對預期偏差量之差，特別是中央部比第十九圖之例中的差異大。因而，亦如第十四圖所示之例所述，瞭解宜進一步縮短等待時間。
如上述之基板貼合裝置100，除了貼合使用單晶矽基板的基 板211、213之外，亦可用於貼合配置於基板211、213之一面的各個二氧化矽(SiO2)面。此外，貼合在基板211、213之貼合面離散性配置的各個銅凸塊時，亦可使用基板貼合裝置100。
此外，上述實施例係顯示藉由從基板固持器221或基板固持器223解除基板211、213之至少一方而接觸區域開始擴大之例，不過，取而代之，亦可在保持基板211、213兩方狀態下擴大接觸區域。此時，例如沿著基板211、213之至少一方的面方向配置複數個致動器，驅動對應於基板211、213中心之致動器而形成起點219後，藉由以將一方基板從中心部朝向周緣部而向另一方基板按壓之方式控制複數個致動器，可控制一方基板向另一方基板進行接觸亦即進行接觸區域之擴大。
此外，上述之例係顯示將整個基板211、213調溫之例，不過，亦可僅調溫基板211、213之至少一方基板形成有電路區域的表面，此外，亦可並非整個基板211、213，而僅調溫基板211、213間產生位置偏差的部分。
僅調溫表面時，雖然基板因表面之伸縮變形而撓曲，但是將該基板保持於載台或基板固持器時，仍可藉由此等之吸附力，使基板模仿載台及基板固持器之保持面的形狀。
僅調溫產生位置偏差之部分時，使基板211、213之該部分間產生溫度差。此時，在接觸區域逐漸擴大的過程，係以抑制藉由各個該部分因接觸而熱交換，鄰接於該部分之各個非接觸區域的溫度或非接觸區域間之溫度差變化的方式，藉由溫度調節部將基板211、213調溫。不使非接觸區域間積極產生溫度差情況下，係將基板211、213之各個非接觸區域的 溫度維持在以相同溫度為基準的指定範圍內。
此外，本實施例中所謂「貼合」，係在設於以本實施例中記載之方法堆疊的二個基板之端子彼此連接，藉此，在二個基板間確保電性導通情況下，或二個基板之接合強度大於指定強度情況下，是指此等狀態。此外，將以本實施例中記載之方法堆疊的二個基板之後進行退火等處理，而最後電性連接二個基板時，或二個基板之接合強度大於指定強度時，「貼合」是指在退火等處理前二個基板暫時結合之狀態，亦即暫時接合之狀態。
接合強度藉由退火而大於指定強度之狀態，例如包含二個基板各個表面藉由彼此共用結合而結合的狀態。此外，暫時接合之狀態包含可將疊合之二個基板分離後再利用的狀態。
此外，本實施例係顯示在形成基板211、213間產生臨限值以上之位置偏差的狀態之前開始擴大接觸區域之例，不過亦可取而代之，亦可在形成基板211、213之至少一方產生臨限值以上之位置偏差的變形狀態之前，開始擴大接觸區域。此時，僅一方基板變形時，係以基板211、213之各個一部分接觸前的狀態，或基板211、213已對準之狀態為基準，以其一方基板上產生之變形量大小，不致成為產生基板211、213之連接部間無法獲得適切電性連接或接合強度之偏差的大小之方式設定臨限值。另外，基板211、213兩方變形時，係以變形量之差不致產生在基板211、213之連接部間無法獲得適切電性連接或接合強度的偏差之大小的方式設定臨限值。
以上係說明實施形態，不過本發明之技術性範圍不限定於上述實施形態中記載的範圍。熟悉本技術之業者明瞭上述實施形態可加以多 樣的變更或改良。從申請專利範圍之記載即可明瞭加以此種變更或改良之形態亦可包含於本發明之技術性範圍中。
請注意申請專利範圍、說明書、及圖式中顯示之裝置、系統、程式及方法中的動作、程序、步驟及階段等各處理之執行順序，只要並未特別明示為「更早」、「事先」等，或在後面的處理使用前面處理之輸出者，可以任意順序實現。關於申請專利範圍、說明書及圖式中之動作流程，即使權宜上使用「首先」、「其次」等作說明，並不表示必須按照該順序實施。
S101~S111‧‧‧步驟

Claims (16)

  1. 一種基板貼合裝置，係使第一基板表面之一部分與第二基板表面之一部分接觸而在前述一部分形成接觸區域後，使前述接觸區域擴大而貼合前述第一基板及前述第二基板，且具備溫度調節部，其係以前述第一基板及前述第二基板間之位置偏差至少在前述接觸區域逐漸擴大的過程不超過臨限值之方式，調節前述第一基板及前述第二基板之至少一方的溫度。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板貼合裝置，其中前述溫度調節部係以在前述第一基板及前述第二基板之各個前述表面尚未接觸的非接觸區域之間不產生前述臨限值以上的位置偏差之方式，調節前述第一基板及前述第二基板之至少一方的前述非接觸區域之溫度。
  3. 如申請專利範圍第2項之基板貼合裝置，其中前述溫度調節部在前述非接觸區域彼此接觸前，將前述非接觸區域間之溫度差維持在指定的範圍內。
  4. 如申請專利範圍第1項之基板貼合裝置，其中前述溫度調節部在前述接觸區域擴大之過程檢測前述第一基板及前述第二基板之至少一方的溫度，並依據檢測結果進行溫度調節。
  5. 如申請專利範圍第1項之基板貼合裝置，其中前述溫度調節部預測在前述接觸區域擴大之過程產生的前述第一基板及前述第二基板之至少一方的溫度，並依據預測結果進行溫度調節。
  6. 如申請專利範圍第5項之基板貼合裝置，其中前述溫度調節部依據前述第一基板及前述第二基板之貼合面的狀態、從前述一部分接觸至貼 合完成為止的時間、前述接觸區域擴大之速度、前述第一基板及前述第二基板之至少一方的厚度、及前述第一基板及前述第二基板之至少一方的內部熱傳導速度之至少一個，來預測前述第一基板及前述第二基板之至少一方的溫度。
  7. 如申請專利範圍第1項之基板貼合裝置，其中前述溫度調節部具備複數個加熱器，其係沿著前述接觸區域逐漸擴大之方向排列，前述複數個加熱器之溫度分別隨著前述接觸區域之擴大而變化。
  8. 如申請專利範圍第1項之基板貼合裝置，其中前述溫度調節部在前述第一基板及前述第二基板之至少一方噴射調節溫度的氣體。
  9. 一種基板貼合方法，係使第一基板表面之一部分與第二基板表面之一部分接觸而在前述一部分形成接觸區域後，使前述接觸區域擴大而貼合前述第一基板及前述第二基板，且包含溫度調節階段，其係以前述第一基板及前述第二基板間之位置偏差至少在前述接觸區域逐漸擴大的過程不超過臨限值之方式，調節前述第一基板及前述第二基板之至少一方的溫度。
  10. 如申請專利範圍第9項之基板貼合方法，其中前述溫度調節階段係以在前述第一基板及前述第二基板之各個前述表面尚未接觸的非接觸區域之間不產生前述臨限值以上的位置偏差之方式，調節前述第一基板及前述第二基板之至少一方的前述非接觸區域之溫度。
  11. 如申請專利範圍第10項之基板貼合方法，其中前述溫度調節階段在前述非接觸區域彼此接觸時，調節前述非接觸區域間之溫度差在指定的範圍內。
  12. 如申請專利範圍第9項之基板貼合方法，其中前述溫度調節階段在前述接觸區域擴大之過程檢測前述第一基板及前述第二基板之至少一方的溫度，並依據檢測結果進行溫度調節。
  13. 如申請專利範圍第9項之基板貼合方法，其中前述溫度調節階段預測在前述接觸區域擴大之過程產生的前述第一基板及前述第二基板之至少一方的溫度，並依據預測結果進行溫度調節。
  14. 如申請專利範圍第13項之基板貼合方法，其中前述溫度調節階段依據前述第一基板及前述第二基板之貼合面的狀態、從前述一部分接觸至貼合完成為止的時間、前述接觸區域擴大之速度、前述第一基板及前述第二基板之至少一方的厚度、及前述第一基板及前述第二基板之至少一方的內部熱傳導速度之至少一個，來預測前述第一基板及前述第二基板之至少一方的溫度。
  15. 如申請專利範圍第9項之基板貼合方法，其中前述溫度調節階段具備複數個加熱器，其係沿著前述接觸區域逐漸擴大之方向排列，前述複數個加熱器之溫度分別隨著前述接觸區域之擴大而變化。
  16. 如申請專利範圍第9項之基板貼合方法，其中前述溫度調節階段在前述第一基板及前述第二基板之至少一方噴射調節溫度的氣體。
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