WO2020017314A1 - 基板接合装置 - Google Patents

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山内 朗
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ボンドテック株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a substrate bonding apparatus.
  • Patent Literature 1 There has been proposed an apparatus for bonding two substrates to each other, the apparatus including a mounting device to which the substrates are mounted at the time of bonding (for example, see Patent Document 1).
  • the mounting device described in Patent Literature 1 has an outer annular portion that holds a peripheral portion of the substrate by a vacuum chuck, and a deforming unit that deforms the substrate so that a central portion of the substrate protrudes from the mounting device. Then, this device bonds the two substrates by bringing the central portions of the bonding surfaces of the two substrates into contact with each other and then releasing the suction holding of the peripheral portion of one of the substrates by the vacuum chuck.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a substrate bonding apparatus capable of bonding substrates with high positional accuracy over the entire surface without distortion.
  • a substrate bonding apparatus includes: A substrate bonding apparatus for bonding a first substrate and a second substrate, A first support for supporting the first substrate; A second supporter that supports the second substrate in a state where the bonding surface of the second substrate faces the bonding surface of the first substrate; A first holding unit provided on the first support base and holding a peripheral portion of the first substrate; A holding unit driving unit that drives the first holding unit; The first support supports the first substrate in a bent state such that a central portion of the first substrate protrudes toward the second substrate with respect to a peripheral portion of the first substrate, and In a state where the center of the bonding surface of the substrate and the center of the bonding surface of the second substrate are in contact with each other, the peripheral portion of the first substrate is brought into contact with the peripheral portion of the second substrate to bond the first substrate.
  • a control unit that controls the holding unit driving unit so as to release the holding of the periphery of the first substrate by the first holding unit when the entire surface is bonded to the bonding surface of the second substrate.
  • the first holding unit includes a first electrostatic chuck provided in a first area of the first support opposed to a peripheral portion of the first substrate in a state where the first support supports the first substrate.
  • the holding unit driving unit drives the first electrostatic chuck by applying a voltage to the first electrostatic chuck
  • the control unit includes: In a state where the central portion of the bonding surface of the first substrate and the central portion of the bonding surface of the second substrate are in contact with each other, when the peripheral portion of the first substrate is brought into contact with the peripheral portion of the second substrate, The control unit controls the holding unit driving unit to release the holding of the peripheral portion of the first substrate by the one electrostatic chuck.
  • the substrate bonding apparatus viewed from another viewpoint, A substrate bonding apparatus for bonding a first substrate and a second substrate, A first support for supporting the first substrate; A second supporter that supports the second substrate with the bonding surface of the second substrate facing the bonding surface of the first substrate; A first holding unit that holds a peripheral portion of the first substrate while the first support supports the first substrate; A holding unit driving unit that drives the first holding unit; The first support supports the first substrate in a bent state such that a central portion of the first substrate protrudes toward the second substrate with respect to a peripheral portion of the first substrate.
  • the peripheral portion of the first substrate is brought into contact with the peripheral portion of the second substrate to join the first substrate.
  • the first support has irregularities formed at least inside a substrate contact area facing the first substrate while supporting the first substrate.
  • the substrate bonding apparatus viewed from another viewpoint, A substrate bonding apparatus for bonding a first substrate and a second substrate, A first support for supporting the first substrate; A second supporter that supports the second substrate with the bonding surface of the second substrate facing the bonding surface of the first substrate; A first holding unit that holds a peripheral portion of the first substrate while the first support supports the first substrate; A holding unit driving unit that drives the first holding unit; The first support supports the first substrate in a bent state such that a central portion of the first substrate protrudes toward the second substrate with respect to a peripheral portion of the first substrate.
  • the first support base extends from a central portion of a concave portion provided in a second region inside the first region of the first support base facing a peripheral portion of the first substrate from a peripheral portion of the concave portion. And at least one rib contacting the first substrate.
  • the holding unit driving unit is controlled to release the holding of the peripheral portion of the first substrate by the electrostatic chuck.
  • the first support base supports the first substrate, and the substrate contact area facing the first substrate has irregularities.
  • the first support is provided from the center of the recess provided in the second area inside the first area facing the periphery of the first substrate in the first support from the periphery of the recess. There is at least one rib extending across and abutting the first substrate.
  • FIG. 1 is a schematic front view of a substrate bonding apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing the vicinity of a stage and a head according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a method for finely adjusting the head according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of a stage and a head according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic sectional view of a stage and a head according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a partial configuration of the substrate bonding apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating two alignment marks provided on one of two substrates to be joined.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating two alignment marks provided on the other of the two substrates to be joined.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a captured image of an alignment mark.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a state where alignment marks are shifted from each other.
  • 5 is a flowchart illustrating a flow of a substrate bonding process performed by the substrate bonding apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a state where the substrate is held by the stage and the head according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a state where the central portions of the bonding surfaces of the stage and the substrate held by the head according to the first embodiment are in contact with each other.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state in which substrates held by a stage and a head according to the first embodiment are brought closer to each other.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state where peripheral portions of a bonding surface of a substrate held by a stage and a head according to the first embodiment are brought into contact with each other.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state where the head according to the first embodiment is detached from the stage.
  • 6 is a time chart illustrating a transition of a voltage applied to the electrostatic chuck by the holding unit driving unit when the peripheral part of the substrate is separated from the electrostatic chuck according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic plan view of a stage and a head according to a comparative example.
  • FIG. 9 is a schematic front view of a substrate bonding apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic plan view of a stage and a head according to a second embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic sectional view of a stage and a head according to a second embodiment.
  • FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the surface of a stage and a head according to a second embodiment.
  • 13 is a partially enlarged photograph showing an example of a substrate contact region according to the second embodiment.
  • 14 is a partially enlarged photograph showing another example of the substrate contact region according to Embodiment 2.
  • FIG. 13 is a partially enlarged photograph showing an example of a substrate contact region according to the second embodiment.
  • 14 is a partially enlarged photograph showing another example of the substrate contact region according to Embodiment 2.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating a partial configuration of a substrate bonding apparatus according to a second embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic plan view of a stage and a head according to a third embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic sectional view of a stage and a head according to a third embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic plan view of a stage and a head according to a modification.
  • FIG. 9 is a schematic plan view of a stage and a head according to a modification.
  • FIG. 9 is a schematic plan view of a stage and a head according to a modification.
  • FIG. 9 is a schematic sectional view of a stage and a head according to a modification.
  • FIG. 9 is a schematic plan view of a stage and a head according to a modification.
  • FIG. 9 is a schematic plan view of a stage and a head according to a modification.
  • FIG. 9 is a schematic sectional view of a stage and a head according to a modification.
  • an activation process and a hydrophilization process are performed on a bonding surface where two substrates are bonded to each other in a vacuum chamber having a degree of vacuum equal to or higher than a predetermined reference vacuum degree.
  • the two substrates are joined by bringing the two substrates into contact with each other and applying pressure and heat.
  • the bonding surface of the substrate is activated by applying specific energy particles to the bonding surface of the substrate.
  • the bonding surface of the substrate is made hydrophilic by supplying water or the like to the vicinity of the bonding surface of the substrate activated by the activation process.
  • a substrate bonding apparatus 100 includes a vacuum chamber 200, a stage 401 as a first support, a head 402 as a second support, a stage driver 403, and a head driver 404. And the substrate heating units 481 and 482 and the position measurement unit 500. Further, the substrate bonding apparatus 100 includes a distance measuring unit 490 that measures a distance between the stage 401 and the head 402.
  • the ⁇ Z direction in FIG. 1 will be appropriately described as a vertical direction, and the XY direction as a horizontal direction.
  • the vacuum chamber 200 maintains the region S1 where the substrate 301 as the first substrate and the substrate 302 as the second substrate are disposed at a vacuum degree equal to or higher than a preset reference vacuum degree.
  • the vacuum chamber 200 is connected to a vacuum pump 201 via an exhaust pipe 202 and an exhaust valve 203.
  • the vacuum pump 201 When the vacuum pump 201 is operated with the exhaust valve 203 opened, the gas in the vacuum chamber 200 is exhausted to the outside of the vacuum chamber 200 through the exhaust pipe 202, and the pressure in the vacuum chamber 200 is reduced (decompressed). Further, by adjusting the exhaust amount by changing the opening / closing amount of the exhaust valve 203, the atmospheric pressure (degree of vacuum) in the vacuum chamber 200 can be adjusted.
  • a window 503 used for measuring the relative position between the substrates 301 and 302 by the position measuring unit 500 is provided in a part of the vacuum chamber 200.
  • the above-mentioned reference vacuum degree is preferably 10,000 Pa or less, which is a vacuum degree at which voids are not generated due to entrainment of air between the joined substrates 301 and 302. Further, the reference vacuum degree is more preferably 1000 Pa or less, and further preferably 100 Pa or less.
  • the stage driving unit 403 can move the stage 401 in the XY directions or rotate the stage 401 around the Z axis.
  • the head drive unit 404 includes a lift drive unit 406 that is a second support base drive unit that raises and lowers the head 402 vertically upward and downward (see the arrow AR1 in FIG. 1), and an XY direction that moves the head 402 in the XY directions. It has a drive unit 405 and a rotation drive unit 407 that rotates the head 402 in a rotation direction around the Z axis (see an arrow AR2 in FIG. 1).
  • the XY-direction drive unit 405 and the rotation drive unit 407 constitute a first support base drive unit that moves the head 402 in a direction perpendicular to the vertical direction (the XY direction and the rotation direction around the Z axis).
  • the head driving unit 404 includes a piezo actuator 411 for adjusting the inclination of the head 402 with respect to the stage 401, and a first pressure sensor 412 for measuring a pressure applied to the head 402.
  • the XY direction drive unit 405 and the rotation drive unit 407 move the head 402 relative to the stage 401 in the X direction, the Y direction, and the rotation direction around the Z axis, so that the substrate 301 held on the stage 401 is moved. And the substrate 302 held by the head 402 can be aligned.
  • the vertical drive unit 406 moves the head 402 in the vertical direction, thereby moving the stage 401 and the head 402 closer to each other and moving the head 402 away from the stage 401.
  • the lifting / lowering drive unit 406 moves the head 402 vertically downward, the substrate 301 held by the stage 401 comes into contact with the substrate 302 held by the head 402.
  • the lifting / lowering drive unit 406 exerts a driving force on the head 402 in a direction approaching the stage 401 in a state where the substrates 301 and 302 are in contact with each other, the substrate 302 is pressed against the substrate 301.
  • the lifting drive unit 406 is provided with a second pressure sensor 408 for measuring a driving force applied by the lifting drive unit 406 to the head 402 in a direction approaching the stage 401. From the measurement value of the second pressure sensor 408, the pressure acting on the joint surface between the substrates 301 and 302 when the substrate 302 is pressed against the substrate 301 by the elevation drive unit 406 can be detected.
  • the second pressure sensor 408 is composed of, for example, a load cell.
  • the three piezo actuators 411 and the three first pressure sensors 412 are arranged between the head 402 and the XY-direction driving unit 405.
  • the three piezo actuators 411 are provided at three positions that are not on the same straight line on the upper surface of the head 402, and at three positions arranged at substantially equal intervals along the circumferential direction of the head 402 in the peripheral portion of the upper surface of the substantially circular head 402. Fixed in position.
  • the three first pressure sensors 412 connect the upper end of the piezo actuator 411 and the lower surface of the XY-direction drive unit 405, respectively.
  • the three piezo actuators 411 can be individually expanded and contracted in the vertical direction.
  • the expansion and contraction of the three piezo actuators 411 finely adjusts the inclination of the head 402 around the X axis and the Y axis and the vertical position of the head 402. For example, as shown by a broken line in FIG. 2B, when the head 402 is inclined with respect to the stage 401, one of the three piezo actuators 411 is extended (see the arrow AR3 in FIG. 2B) to change the attitude of the head 402. By performing the fine adjustment, the lower surface of the head 402 and the upper surface of the stage 401 can be made substantially parallel. Further, the three first pressure sensors 412 measure the applied pressures at three positions on the lower surface of the head 402.
  • the stage 401 and the head 402 are arranged in the vacuum chamber 200 so as to face each other in the vertical direction.
  • the stage 401 supports the substrate 301 on its upper surface 401a
  • the head 402 supports the substrate 302 on its lower surface 402a.
  • the stage 401 supports the substrate 301 with its upper surface 401 a in surface contact with the entire substrate 301
  • the head 402 supports the substrate 302 with its lower surface 402 a in surface contact with the entire substrate 302.
  • the stage 401 and the head 402 are formed of a light-transmitting material such as a light-transmitting glass. As shown in FIGS.
  • the stage 401 and the head 402 have electrostatic chucks 441, 442, 451, 452, 461, and 462 that hold the substrates 301 and 302, and a second pressing unit that presses the center of the substrate 301.
  • a first pressing mechanism 431 and a second pressing mechanism 432 that presses the center of the substrate 302 are provided.
  • the electrostatic chucks 441 and 442 are first holding units (third holding units) that hold the peripheral portions of the substrates 301 and 302.
  • the electrostatic chucks 451, 452, 461, and 462 are second holding units (fourth holding units) that hold the inside of the peripheral portions of the substrates 301 and 302.
  • circular through holes 401b and 402b are provided in plan view.
  • the electrostatic chucks 441 and 442 are provided in a first area A1 facing the periphery of the substrates 301 and 302 in the stage 401 and the head 402 in a state where the substrates 301 and 302 are supported by the stage 401 and the head 402. 1 is an electrostatic chuck.
  • the electrostatic chucks 441, 442 have terminal electrodes 441a, 441b, 442a, 442b, and a plurality of electrode elements 441c, 441d, 442c, 442d.
  • the terminal electrodes 441a and 442a are ring-shaped, and are first terminal electrodes arranged along the circumferential direction outside the first area A1 of the stage 401 and the head 402.
  • the terminal electrodes 441b and 442b are annular and smaller in diameter than the terminal electrodes 441a and 442a, and are second terminal electrodes disposed along the circumferential direction inside the first area A1 of the stage 401 and the head 402. is there.
  • the plurality of electrode elements 441c and 442c are linear, respectively, are electrically connected to the terminal electrodes 441a and 442a at the base ends, and extend toward the center of the stage 401 and the head 402 at the ends. This is the first electrode. Further, the plurality of electrode elements 441d and 442d are linear, respectively, are electrically connected to the terminal electrodes 441b and 442b at the base end, and are separated from the center of the front end stage 401 and the head 402, that is, outside. The second electrode extends toward the second electrode.
  • the plurality of electrode elements 441c and 442c and the plurality of electrode elements 441d and 442d are arranged alternately along the circumferential direction of the first area A1 in the first area A1 of the stage 401 and the head 402. Are located in
  • the distance between the electrode elements 441c, 442c and the electrode elements 441d, 442d adjacent in the circumferential direction of the stage 401 and the head 402 is set to 10 mm or less.
  • the distance between the electrodes is preferably 5 mm or less, more preferably 2 mm or less.
  • terminal electrodes 441a, 441b, 442a, 442b and the plurality of electrode elements 441c, 441d, 442c, 442d are formed of a transparent conductive film containing a transparent conductive material such as ITO, for example.
  • the electrostatic chucks 451, 452, 461, and 462 are provided in the second area A2 of the stage 401 and the head 402 located inside the first area A1 in a state where the substrates 301 and 302 are supported by the stage 401 and the head 402. It is a second electrostatic chuck provided.
  • the electrostatic chucks 451 and 452 have terminal electrodes 451a, 451b, 452a, and 452b, and a plurality of electrode elements 451c, 451d, 452c, and 452d.
  • the terminal electrodes 451a and 452a are ring-shaped, and are third terminal electrodes arranged along the circumferential direction outside the second region A2 of the stage 401 and the head 402.
  • the terminal electrodes 451b, 452b are annular and smaller in diameter than the terminal electrodes 451a, 452a, and are disposed along the circumferential direction inside the terminal electrodes 451a, 452a in the second area A2 of the stage 401 and the head 402. 4th terminal electrode.
  • the plurality of electrode elements 451c and 452c are linear, respectively, are electrically connected to the terminal electrodes 451a and 452a at the base ends, and the tip ends extend toward the center of the stage 401 and the head 402. This is the third electrode. Further, the plurality of electrode elements 451d and 452d are linear, respectively, are electrically connected to the terminal electrodes 451b and 452b at the base ends, and the tip ends are separated from the center of the stage 401 and the head 402, that is, This is a fourth electrode extending outward.
  • the plurality of electrode elements 451c and 452c and the plurality of electrode elements 451d and 452d are alternately arranged in the second area A2 of the stage 401 and the head 402 in a direction along the periphery of the second area A2 which is the second direction.
  • the distance between the electrode elements 451c, 452c and the electrode elements 451d, 452d adjacent to each other in the circumferential direction of the stage 401 and the head 402 is set to 10 mm or less.
  • the distance between the electrodes is preferably 5 mm or less, more preferably 2 mm or less.
  • terminal electrodes 451a, 451b, 452a, 452b and the plurality of electrodes 451c, 451d, 452c, 452d are formed of a transparent conductive film containing a transparent conductive material such as ITO.
  • Electrostatic chucks 461 and 462 have terminal electrodes 461a, 461b, 462a and 462b and a plurality of electrode elements 461c, 461d, 462c and 462d.
  • the terminal electrodes 461a and 462a are third terminal electrodes provided in the second area A2 of the stage 401 and the head 402.
  • the terminal electrodes 461a and 462a have arc-shaped portions provided along the inside of the terminal electrodes 451b and 452b.
  • the terminal electrodes 461b and 462b are also third terminal electrodes provided in the second area A2 of the stage 401 and the head 402.
  • the terminal electrodes 461b and 462b also have arcuate portions disposed along the insides of the terminal electrodes 451b and 452b.
  • the plurality of electrode elements 461c, 462c are linear, respectively, are electrically connected to the terminal electrodes 461a, 462a at the base end, and extend in the direction orthogonal to the W-axis direction in FIG. 3A.
  • the plurality of electrode elements 461d and 462d are also linear, respectively, are electrically connected to the terminal electrodes 461b and 462b at the base end, and extend in the direction orthogonal to the W axis direction in FIG. 3A.
  • the plurality of electrode elements 461c and 462c and the plurality of electrode elements 461d and 462d are arranged so as to be alternately arranged in the W-axis direction of the stage 401 and the head 402.
  • the distance between the electrode elements 461c, 462c and the electrode elements 461d, 462d adjacent in the W-axis direction is set to 10 mm or less.
  • the distance between the electrodes is preferably 5 mm or less, more preferably 2 mm or less.
  • the terminal electrodes 461a, 461b, 462a, 462b and the plurality of electrodes 461c, 461d, 462c, 462d are formed of a transparent conductive film containing a transparent conductive material such as ITO.
  • the electrostatic chucks 441, 442, 451, 452, 461, 462 are connected to the holding section driving section 443 as shown in FIG.
  • the holding unit driving unit 443 applies a voltage to each of the electrostatic chucks 441, 442, 451, 452, 461, 462 based on a control signal input from the control unit 700, so that the electrostatic chucks 441, 442, 451 are applied. , 452, 461, and 462.
  • the holding unit driving unit 443 drives the electrostatic chucks 441, 442, 451, 452, 461, and 462 independently of each other based on a control signal input from the control unit 700.
  • the first pressing mechanism 431 is provided at the center of the stage 401
  • the second pressing mechanism 432 is provided at the center of the head 402.
  • the first pressing mechanism 431 has a first pressing portion 431a that can be retracted toward the head 402 through the through hole 401b of the stage 401, and a first pressing drive portion 431b that drives the first pressing portion 431a.
  • the second pressing mechanism 432 has a second pressing portion 432a that can be protruded and retracted to the stage 401 side through the through hole 402b of the head 402, and a second pressing drive portion 432b that drives the second pressing portion 432a.
  • the first pressing drive section 431b and the second pressing driving section 432b include, for example, a voice coil motor. Further, the first pressing portion 431a and the second pressing portion 432a control the pressure to control the pressure applied to the substrates 301 and 302 to be constant, and the control to maintain the contact position of the substrates 301 and 302 to be constant. And position control to be performed. For example, by controlling the position of the first pressing portion 431a and controlling the pressure of the second pressing portion 432a, the substrates 301 and 302 are pressed at a certain position at a certain pressure.
  • distance measuring unit 490 is, for example, a laser distance meter, and measures the distance between stage 401 and head 402 without contacting stage 401 and head 402.
  • the distance measuring unit 490 calculates the difference between the reflected light on the upper surface of the stage 401 and the reflected light on the lower surface of the head 402 when the laser light is irradiated from above the transparent head 402 toward the stage 401. Measure the distance between them.
  • the distance measurement unit 490 includes three portions P11, P12, and P13 on the upper surface of the stage 401 and three portions P11, P12, and P13 on the lower surface of the head 402 in the Z direction. The distance between the parts P21, P22, and P23 is measured.
  • the position measuring unit 500 measures the amount of displacement between the substrate 301 and the substrate 302 in a direction perpendicular to the vertical direction (the XY direction, the rotation direction around the Z axis).
  • the position measurement unit 500 includes a first imaging unit 501, a second imaging unit 502, and mirrors 504 and 505.
  • the first imaging unit 501 and the second imaging unit 502 are arranged on the stage 401 on the side opposite to the side on which the substrate 301 is supported.
  • Each of the first imaging unit 501 and the second imaging unit 502 has an imaging element (not shown) and a coaxial illumination system (not shown).
  • a light source of the coaxial illumination system a light source that emits light (for example, infrared light) that passes through the substrates 301 and 302, the stage 401, and the window 503 provided in the vacuum chamber 200 is used.
  • the substrate 301 is provided with two first alignment marks MK1a and MK1b
  • the substrate 302 is provided with two second alignment marks MK2a and MK2a.
  • MK2b is provided.
  • the substrate bonding apparatus 100 performs an alignment operation (alignment operation) between the substrates 301 and 302 while recognizing the positions of the alignment marks MK1a, MK1b, MK2a, and MK2b provided on the substrates 301 and 302 by the position measuring unit 500.
  • the substrate bonding apparatus 100 first performs a rough alignment operation of the substrates 301 and 302 while recognizing the alignment marks MK1a, MK1b, MK2a, and MK2b provided on the substrates 301 and 302 by the position measuring unit 500 ( Rough alignment operation) is performed so that the two substrates 301 and 302 face each other. Thereafter, the substrate bonding apparatus 100 executes a more precise alignment operation (fine alignment operation) while simultaneously recognizing the alignment marks MK1a, MK2a, MK1b, and MK2b provided on the two substrates 301 and 302 by the position measurement unit 500. I do.
  • the light emitted from the light source of the coaxial illumination system of the second imaging unit 502 is reflected by the mirror 505, travels upward, and passes through the window 503 and some or all of the substrates 301 and 302.
  • Light transmitted through part or all of the substrates 301 and 302 is reflected by the alignment marks MK1a and MK2a of the substrates 301 and 302, travels downward, passes through the window 503, is reflected by the mirror 505, and is captured by the second imaging device.
  • the light enters the image sensor of the unit 502. In this way, as shown in FIGS.
  • the position measuring section 500 obtains the captured image GAa including the alignment marks MK1a and MK2a of the two substrates 301 and 302 and the alignment mark MK1b of the two substrates 301 and 302. , And MK2b. Note that the photographing operation of the photographed image GAa by the first image pickup unit 501 and the photographing operation of the photographed image GAb by the second image pickup unit 502 are executed substantially simultaneously.
  • the substrate heating units 481 and 482 are, for example, electric heaters, and are provided on the stage 401 and the head 402, respectively, as shown in FIG. 3B.
  • the substrate heating units 481 and 482 heat the substrates 301 and 302 by transmitting heat to the substrates 301 and 302 supported on the stages 401 and 402.
  • the temperatures of the substrates 301 and 302 and the bonding surfaces thereof can be adjusted.
  • the substrate heating units 481 and 482 are connected to a heating unit driving unit 483 as shown in FIG.
  • the heating unit driving unit 483 causes the substrate heating units 481 and 482 to generate heat by supplying current to the substrate heating units 481 and 482 based on a control signal input from the control unit 700.
  • the heat treatment of the substrates 301 and 302 be performed in an annealing device different from the substrate bonding device 100.
  • the control unit 700 has an MPU (Micro Processing Unit) (not shown), a main storage unit (not shown), an auxiliary storage unit (not shown), and an interface (not shown).
  • the main storage unit is constituted by a volatile memory, and is used as a work area of the MPU.
  • the auxiliary storage unit includes a nonvolatile memory and stores a program executed by the MPU.
  • the auxiliary storage unit 703 stores a preset shift amount threshold value ⁇ xth, ⁇ yth, ⁇ th with respect to a shift amount ⁇ x, ⁇ y, ⁇ calculated relative to the substrates 301 and 302 described later. Having.
  • the parameter storage unit 703 further indicates a pulse width and a pulse interval of a pulse voltage to be applied to the electrostatic chucks 441 and 442 when the holding of the substrates 301 and 302, which will be described later, by the electrostatic chucks 441 and 442 is released. Information is also stored.
  • the control unit 700 converts the measurement signal input from the first pressure sensor 412, the second pressure sensor 408, and the measurement signal input from the distance measurement unit 490 into measurement information and acquires the measurement information. Further, the control unit 700 converts the captured image signal input from the first imaging unit 501 and the second imaging unit 502 into captured image information and acquires the image information. Further, the control unit 700 reads the program stored in the auxiliary storage unit into the main storage unit and executes the program, so that the holding unit driving unit 443, the piezo actuator 411, the first pressing driving unit 431b, the second pressing driving unit 432b, A control signal is output to each of the heating unit driving unit 483, the stage driving unit 403, and the head driving unit 404.
  • the control unit 700 controls the positional deviation amount ⁇ xa between the pair of alignment marks MK1a and MK2a provided on the substrates 301 and 302 based on the captured image GAa acquired from the first imaging unit 501. , ⁇ ya.
  • FIG. 6B shows a state in which one set of alignment marks MK1a and MK2a is shifted from each other.
  • the control unit 700 controls the positional deviation amounts ⁇ xb, ⁇ yb between the other pair of alignment marks MK1b, MK2b provided on the substrates 301, 302. Is calculated.
  • the control unit 700 rotates the X-axis, Y-axis, and Z-axis rotations based on the positional deviation amounts ⁇ xa, ⁇ ya, ⁇ xb, ⁇ yb of the two sets of alignment marks and the geometric relationship of the two sets of marks.
  • the relative displacement amounts ⁇ x, ⁇ y, and ⁇ between the two substrates 301 and 302 in the directions are calculated.
  • the control unit 700 moves the head 402 in the X and Y directions or rotates around the Z axis so that the calculated positional deviation amounts ⁇ x, ⁇ y, ⁇ are reduced.
  • the relative displacement amounts ⁇ x, ⁇ y, ⁇ between the two substrates 301, 302 are reduced.
  • the substrate bonding apparatus 100 executes the fine alignment operation for correcting the positional shift amounts ⁇ x, ⁇ y, ⁇ in the horizontal direction of the two substrates 301, 302.
  • This substrate bonding process is started when the control unit 700 starts a program for executing the substrate bonding process.
  • the control unit 700 applies a voltage from the holding unit driving unit 443 to the electrostatic chucks 441, 442, 451, 452, 461, 462 to control the electrostatic chucks 441, 442, 451, 452, 461, 462. It is driving.
  • the electrostatic chucks 441, 451, and 461 hold the substrate 301
  • the electrostatic chucks 442, 452, and 462 hold the substrate 302.
  • the substrate bonding apparatus 100 completes the measurement of the distance between the upper surface of the stage 401 and the lower surface of the head 402 by the distance measuring unit 490 in a state where the substrates 301 and 302 are not held on the stage 401 and the head 402. It is assumed that the result is stored in the parameter storage unit 703. Further, it is assumed that the measurement results of the thicknesses of the substrates 301 and 302 have already been stored in the parameter storage unit 703.
  • the substrate bonding apparatus 100 determines the distance between the upper surface of the stage 401 and the lower surface of the head 402 in a state where the substrates 301 and 302 are not held on the stage 401 and the head 402 and the thickness of the substrates 301 and 302. Thus, the distance between the substrates 301 and 302 is calculated. Then, based on the calculated distance, the substrate bonding apparatus 100 moves the head 402 downward to bring the substrates 301 and 302 closer to each other (Step S1).
  • the substrate bonding apparatus 100 calculates the amount of displacement of the substrate 301 with respect to the substrate 302 in a state where the substrates 301 and 302 are separated from each other as shown in FIG. 8A (Step S2).
  • the control unit 700 first obtains the captured images GAa and GAb (see FIG. 6A) of the two substrates 301 and 302 in the non-contact state from the first imaging unit 501 and the second imaging unit 502 of the position measurement unit 500. get.
  • the control unit 700 calculates the positional deviation amounts ⁇ x, ⁇ y, ⁇ of the two substrates 301, 302 in the X direction, the Y direction, and the rotation direction around the Z axis, based on the two captured images GAa, GAb. .
  • the control unit 700 calculates the displacement amounts ⁇ xa and ⁇ ya (see FIG. 6B) using the vector correlation method based on the captured image GAa obtained by simultaneously reading the alignment marks MK1a and MK2a separated in the Z direction. I do. Similarly, based on the photographed image GAb in which the alignment marks MK1b and MK2b separated in the Z direction are simultaneously read, the positional deviation amounts ⁇ xb and ⁇ yb are calculated using the vector correlation method. Then, the control section 700 calculates the displacement amounts ⁇ x, ⁇ y, and ⁇ in the horizontal direction of the two substrates 301 and 302 based on the displacement amounts ⁇ xa, ⁇ ya, ⁇ xb, and ⁇ yb.
  • the substrate bonding apparatus 100 executes the alignment by moving the substrate 302 relative to the substrate 301 so as to correct the calculated positional deviation amounts ⁇ x, ⁇ y, ⁇ . (Step S3).
  • the substrate bonding apparatus 100 moves the head 402 in the X direction, the Y direction, and the rotation direction around the Z axis so that the positional deviation amounts ⁇ x, ⁇ y, ⁇ are eliminated with the stage 401 fixed.
  • the substrate bonding apparatus 100 bends the substrates 301 and 302 in a state where the substrates 301 and 302 are separated from each other (Step S4). As shown in FIG. 8B, for example, the substrate bonding apparatus 100 bends the substrate 301 such that the central portion 301c projects toward the substrate 302 with respect to the peripheral portion 301s of the bonding surface of the substrate 301. At this time, the substrate bonding apparatus 100 releases the holding of the substrate 301 by the electrostatic chucks 451 and 461 at the center of the stage 401 while holding the substrate 301 by the electrostatic chuck 441 on the peripheral edge of the stage 401.
  • control unit 700 controls the holding unit driving unit 443 so that a voltage is applied from the holding unit driving unit 443 to the electrostatic chuck 441 and no voltage is applied from the holding unit driving unit 443 to the electrostatic chucks 451 and 461. I do. Then, in a state where the peripheral portion 301s of the substrate 301 is held by the electrostatic chuck 441, the substrate bonding apparatus 100 presses the central portion of the substrate 301 toward the substrate 302 by the first pressing portion 431a. As a result, the substrate 301 bends so that the central portion 301c of the bonding surface protrudes toward the substrate 302.
  • the substrate bonding apparatus 100 bends the substrate 302 such that the central portion 302c projects toward the substrate 301 with respect to the peripheral portion 302s of the bonding surface of the substrate 302. At this time, the substrate bonding apparatus 100 releases the holding of the substrate 302 by the electrostatic chucks 452 and 462 on the center portion side of the head 402 while holding the substrate 302 by the electrostatic chuck 442 on the peripheral edge side of the head 402.
  • the control unit 700 controls the holding unit driving unit 443 so that a voltage is applied from the holding unit driving unit 443 to the electrostatic chuck 442 and no voltage is applied from the holding unit driving unit 443 to the electrostatic chucks 452 and 462. I do.
  • the substrate bonding apparatus 100 presses the central portion of the substrate 302 toward the substrate 301 by the second pressing portion 432a.
  • the substrate 302 bends so that the central portion 302c of the bonding surface protrudes toward the substrate 301.
  • the substrate bonding apparatus 100 moves the head 402 downward by the lifting / lowering drive unit 406, and thereby the central portion 301 c of the bonding surface of the substrate 301 and the central portion 302 c of the bonding surface of the substrate 302. Are brought into contact with each other (step S5).
  • the substrates 301 and 302 are joined to each other from the central portions 301c and 302c of the joined surfaces of the substrates 301 and 302 toward the periphery of the substrates 301 and 302. Goes on.
  • control unit 700 controls the holding unit driving unit 443 so that, for example, the voltage applied to the electrostatic chuck 442 of the head 402 is lower than the voltage applied to the electrostatic chuck 441 of the stage 401.
  • the bonding between the substrates 301 and 302 proceeds while the force by which the substrate 302 is attracted to the electrostatic chuck 442 and the bonding force between the substrates 301 and 302 are balanced.
  • the substrate bonding apparatus 100 moves the first pressing portion 431a in the direction of immersion into the stage 401 and moves the second pressing portion 432a in the direction of immersing in the head 402, as indicated by an arrow AR12 in FIG. 9A.
  • the substrate bonding apparatus 100 moves the head 402 in a direction approaching the stage 401, as indicated by an arrow AR13 in FIG. 9A.
  • the substrate bonding apparatus 100 sets the stage 401 so that the angle ⁇ 1 between the bonding surface of the substrate 301 and the bonding surface of the substrate 302 at the periphery of the contact portion AC between the substrates 301 and 302 is equal to or less than a preset reference angle. And the head 402 is driven.
  • the reference angle is set to, for example, 45 degrees, and is preferably 15 degrees or less. Thereby, distortion generated at the peripheral portion of the contact portion AC between the substrates 301 and 302 at the time of contact between the substrates 301 and 302 is reduced. At this time, the substrate 301 and the substrate 302 are in a so-called temporary bonding state in which the substrates 301 and 302 are bonded so as to be detachable from each other.
  • the reference angle ⁇ 1 is determined based on the bonding force between the substrates 301 and 302 in a state where the substrates 301 and 302 are temporarily bonded, the attraction force of the substrates 301 and 302 by the electrostatic chucks 451, 452, 461, and 462, and the substrate 301. , 302 from the stage 401 and the head 402. The above-described bonding force, suction force, and peeling force are measured in advance before performing the bonding process between the substrates 301 and 302.
  • the substrate bonding apparatus 100 measures the positional shift amount of the substrate 302 with respect to the substrate 301 while the bonding surface of the substrate 301 is in contact with the bonding surface of the substrate 302 (step S6). At this time, the substrate bonding apparatus 100 measures the amount of displacement between the substrates 301 and 302 in a state where the movement of the substrate 302 with respect to the substrate 301 is restricted by the provisional bonding of the substrate 301 and the substrate 302.
  • the substrate bonding apparatus 100 determines whether or not all of the calculated positional deviation amounts ⁇ x, ⁇ y, and ⁇ are equal to or less than preset positional deviation amount thresholds ⁇ xth, ⁇ yth, and ⁇ th (Step S7).
  • the substrate bonding apparatus 100 determines that any of the calculated positional deviation amounts ⁇ x, ⁇ y, ⁇ is larger than the predetermined positional deviation amount thresholds ⁇ xth, ⁇ yth, ⁇ th (step S7: No) ).
  • the substrate bonding apparatus 100 separates the bonding surface of the substrate 302 from the bonding surface of the substrate 301 (Step S8).
  • the substrate bonding apparatus 100 moves the first pressing part 431a in the direction of immersing in the stage 401 while raising the head 402 to widen the gap between the substrates 301 and 302, and moves the second pressing part 432a to the head. It is moved in a direction to be buried in 402.
  • the substrate bonding apparatus 100 controls the elevation of the head 402 so that the tensile pressure of the substrate 302 when the substrate 302 is peeled from the substrate 301 is constant. Further, the substrate bonding apparatus 100 holds the central parts of the substrates 301 and 302 by the electrostatic chucks 451 and 461 on the central part side of the stage 401 and the electrostatic chucks 452 and 462 on the central part side of the head 402.
  • the timing at which the substrate bonding apparatus 100 holds the substrates 301 and 302 by the electrostatic chucks 451, 452, 461 and 462 is such that the first pressing portion 431a is immersed in the stage 401 while widening the gap between the substrates 301 and 302.
  • the timing may be before or after the timing at which the second pressing portion 432a is immersed in the head 402, or may be at the same time.
  • the substrate 302 is separated from the substrate 301, and the contact state between the substrate 301 and the substrate 302 is released.
  • the substrate bonding apparatus 100 calculates the corrected movement amounts of the substrates 301 and 302 so that the calculated positional deviation amounts ⁇ x, ⁇ y, and ⁇ are all equal to or smaller than the positional deviation amount thresholds ⁇ xth, ⁇ yth, and ⁇ th (step S9).
  • the control unit 700 controls the positional deviation amounts ⁇ x, ⁇ y, ⁇ between the substrate 301 and the substrate 302 in a state where the substrate 302 is A correction movement amount that is moved by a movement amount corresponding to the difference between the displacement amount of the substrate 301 and the substrate 302 is calculated.
  • alignment is performed by offsetting by a moving amount corresponding to the difference between the positional deviation amount when the substrates 301 and 302 are in contact with each other and the positional deviation amount when the substrates 301 and 302 are not in contact with each other.
  • the positional deviation between the substrates 301 and 302 is eliminated.
  • the substrate bonding apparatus 100 performs the relative displacement between the two substrates 301 and 302 in a non-contact state of the two substrates 301 and 302, that is, in a state where the two substrates 301 and 302 can freely move in the horizontal direction.
  • Position adjustment is performed so that the amounts ⁇ x, ⁇ y, and ⁇ are corrected (step S10).
  • the substrate bonding apparatus 100 moves the head 402 in the X direction, the Y direction, and the rotation direction around the Z axis by the correction movement amount calculated in step S9.
  • the substrate bonding apparatus 100 adjusts the relative position of the substrate 301 with respect to the substrate 302 such that the positional deviation amounts ⁇ x, ⁇ y, and ⁇ become small in a state where the bonding surface of the substrate 301 and the bonding surface of the substrate 302 are separated from each other. To adjust. Then, the substrate bonding apparatus 100 executes the process of step S4 again.
  • the substrate bonding apparatus 100 determines that all of the calculated positional deviation amounts ⁇ x, ⁇ y, and ⁇ are equal to or smaller than the predetermined positional deviation amount thresholds ⁇ xth, ⁇ yth, and ⁇ th (step S7: Yes). In this case, the substrate bonding apparatus 100 releases the holding of the peripheral portions of the substrates 301 and 302 (Step S11).
  • the substrate bonding apparatus 100 brings the peripheral portion 301s of the substrate 301 into contact with the peripheral portion 302s of the substrate 302. Then, the substrate bonding apparatus 100 releases the holding of the peripheral portions of the substrates 301 and 302 by the electrostatic chucks 441 and 442.
  • control unit 700 controls the holding unit driving unit 443 to release the holding of the peripheral portions 301 s and 302 s of the substrates 301 and 302 by the electrostatic chucks 441 and 442. That is, the control unit 700 controls the holding unit driving unit 443 so as to stop the voltage application from the holding unit driving unit 443 to the electrostatic chucks 441 and 442. In this way, the substrate bonding apparatus 100 brings the peripheral portion of the substrate 301 into contact with the peripheral portion of the substrate 302 and bonds the bonding surface of the substrate 301 and the bonding surface of the substrate 302 over the entire surface.
  • the control unit 700 When releasing the holding of the peripheral portions of the substrates 301 and 302 by the electrostatic chucks 441 and 442, the control unit 700 applies a pulse voltage between the terminal electrodes 441a, 441b, 442a and 442b of the electrostatic chucks 441 and 442.
  • the holding unit driving unit 443 is controlled to apply the voltage.
  • the control unit 700 controls the holding unit driving unit 443 to gradually reduce the amplitude of the pulse voltage while alternately applying pulse voltages having different polarities between the terminal electrodes 441a, 441b, 442a, and 442b. .
  • the holding unit driving unit 443 alternately applies pulse voltages having different pulse widths ⁇ T11, ⁇ T12, ⁇ T13, ⁇ T14, ⁇ T15, and ⁇ T16 as shown in FIG.
  • the pulse intervals of each pulse voltage are set to ⁇ T21, ⁇ T22, ⁇ T23, ⁇ T24, and ⁇ T25, respectively.
  • Each pulse interval ⁇ T21, ⁇ T22, ⁇ T23, ⁇ T24, ⁇ T25 is determined in consideration of the discharge time of the stage 401 and the head 402.
  • the pulse widths ⁇ T11, ⁇ T12, ⁇ T13, ⁇ T14, ⁇ T15, and ⁇ T16 may be set to be equal to each other or may be set to be longer with time. Alternatively, the pulse widths of five or less pulse voltages arbitrarily selected may be set to be equal.
  • the pulse intervals ⁇ T21, ⁇ T22, ⁇ T23, ⁇ T24, and ⁇ T25 may be set to be equal to each other or may be set to be longer with time. Alternatively, four or less arbitrarily selected pulse intervals may be set to be equal.
  • V0, V1, V2, V3, V4, V5, and V6 indicate the absolute values of the voltage amplitude
  • V0 is the value when the substrates 301 and 302 are held by the electrostatic chucks 441 and 442. It corresponds to the voltage amplitude.
  • the relationship of V0> V1> V2> V3> V4> V5> V6 is established.
  • the substrate bonding apparatus 100 executes a bonding process of bonding the substrates 301 and 302 (Step S12).
  • the substrate bonding apparatus 100 bonds the substrate 301 and the substrate 302 by heating the substrates 301 and 302 by the substrate heating units 481 and 482.
  • the substrate bonding apparatus 100 raises the head 402 as indicated by an arrow AR14 in FIG. 9C.
  • the substrate bonding apparatus 100 is in a state where the electrostatic chucks 441 and 442 are holding the substrates 301 and 302 at every preset reference number.
  • the polarity of the voltage applied between the terminal electrodes 441a, 441b, 442a, and 442b is inverted.
  • the control unit 700 inverts the polarity of the voltage applied between the terminal electrodes 441a, 441b, 442a, and 442b in the state of holding the substrates 301 and 302 every reference number of times.
  • the driving unit 443 is controlled.
  • the reference number is set such that the charge amount of the stage 401 and the head 402 is maintained at a charge amount that does not affect the bonding between the substrates 301 and 302, and may be set to once or twice. The above may be set.
  • the substrate bonding apparatus 100 inverts the polarity of the voltage applied between the terminal electrodes 441a, 441b, 442a, and 442b every time the pair of substrates 301 and 302 is bonded. Let it.
  • the substrate bonding apparatus 100 also holds the electrostatic chucks 451, 452, 461, and 462 in such a manner that the terminal electrodes 451a, 451b, 452a, 452b, The polarity of the voltage applied between 461a, 461b, 462a, and 462b is inverted. Accordingly, the charge amounts of the stage 401 and the head 402 are reduced, so that sticking of the substrates 301 and 302 to the stage 401 and the head 402 due to the charging of the stage 401 and the head 402 is suppressed.
  • the control unit 700 deflects the substrates 301 and 302 so that the central portion 301c of the substrate 301 comes into contact with the central portion 302c of the substrate 302.
  • the control unit 443 controls the holding part driving unit 443 to release the holding of the peripheral part 301 s of the substrate 301 by the electrostatic chuck 441.
  • electrodes 9441a, 9442a, 9441b, 9442b provided on both sides of the stage 9401 and the head 9402 with the through holes 401b, 402b therebetween in plan view. Is conceivable. In this case, in a state where the substrates 301 and 302 are held by the electrostatic chucks 9441 and 9442, the bias of the charges in the stage 9401 and the head 9402 increases.
  • the voltage applied to the electrodes 9441a, 9442a, 9441b, and 9442b is stopped because the bias of the charges of the stage 9401 and the head 9402 is large. Also, it is difficult to eliminate the bias of charges. Accordingly, the charge amounts of the stage 9401 and the head 9402 become large, and the substrates 301 and 302 may not be separated from the stage 9401 and the head 9402 and may be in a state of being stuck.
  • the plurality of electrode elements 441c and 442c and the plurality of electrode elements 441d and 442d form the first area A1 in the first area A1 of the stage 401 and the head 402. Are arranged alternately along the circumferential direction. Further, the plurality of electrode elements 451c and 452c and the plurality of electrode elements 451d and 452d are alternately arranged in the second area A2 of the stage 401 and the head 402 in the direction along the periphery of the second area A2 which is the second direction. Are arranged as follows.
  • the plurality of electrode elements 461c and 462c and the plurality of electrode elements 461d and 462d are arranged so as to be alternately arranged in the W-axis direction of the stage 401 and the head 402. Therefore, the distance between the electrode elements 441c, 442c, 441d, 442d, 451c, 452c, 451d, 452d, 461c, 462c, 461d, and 462d is shorter than in the comparative example.
  • the stage 401 and the head 402 are easily discharged. Sticking of the 301 and 302 to the stage 401 and the head 402 is suppressed.
  • control unit 700 alternately applies pulse voltages having different polarities between the terminal electrodes 441a and 441b when releasing the holding of the peripheral portion of the substrate 301 by the electrostatic chuck 441.
  • the holding section driving section 443 is controlled so that the amplitude gradually decreases.
  • the control unit 700 gradually reduces the amplitude while alternately applying pulse voltages having different polarities between the terminal electrodes 442a and 442b.
  • Control unit 443 is controlled as described above.
  • the stage 401 and the head 402 according to the present embodiment are formed of a light-transmitting glass. Then, the terminal electrodes 441a, 441b, 442a, 442b, 451a, 451b, 452a, 452b, 461a, 461b, 462a, 462b and the electrodes 441c, 441d, 442c, 442d, 451c, 451d, 452c, 452d, 461c, 461d, 462c and 462d are formed of a transparent conductive film containing a transparent conductive material.
  • the distance measurement unit 490 can measure the distance between the stage 401 and the head 402 from the side of the stage 401 or the head 402 opposite to the substrate 301 or 302 side.
  • the position measuring unit 500 can measure the relative positional shift amount of the substrates 301 and 302 from the side opposite to the substrates 301 and 302 on the stage 401 or the head 402. Therefore, the degree of freedom in the arrangement of the distance measurement unit 490 and the position measurement unit 500 can be increased.
  • first imaging section 501 and second imaging section 502 are arranged on the side of stage 401 opposite to the side on which substrate 301 is supported.
  • a method of individually recognizing the alignment marks MK1a and MK1b of the substrate 301 and the alignment marks MK2a and MK2b of the substrate 302 by different imaging units is employed, for example, thermal expansion, vibration, or the distance between the two imaging units may be determined. Affected by changes over time.
  • a method in which the first imaging unit 501 simultaneously recognizes the alignment marks MK1a and MK2a by the infrared transmission method and the second imaging unit 502 simultaneously recognizes the alignment marks MK1b and MK2b as in the present embodiment is adopted. By doing so, the positional accuracy of the substrates 301 and 302 can be improved.
  • a concave portion (not shown) is provided in the second area A2 of the stage 401 and the head 402, and A stage and a head with a reduced contact area with the head 402 can be considered.
  • the center of the substrates 301 and 302 is bent toward the inside of the concave portion while the stage and head support the substrates 301 and 302, and the substrates 301 and 302 are distorted. sell. Then, if the substrates 301 and 302 are bonded together in a state where the substrates 301 and 302 are distorted, there is a possibility that a bonding failure may occur.
  • the stage 401 supports the substrate 301 in a state where the upper surface 401a is in surface contact with at least a part of the substrate 301.
  • the head 402 supports the substrate 302 in a state where the lower surface 402a is in surface contact with at least a part of the substrate 302. Accordingly, the deflection of the substrates 301 and 302 in a state where the substrates 301 and 302 are supported by the stage 401 and the head 402 is reduced, so that the occurrence of poor bonding between the substrates 301 and 302 is suppressed.
  • the stage 401 and the head 402 support the substrates 301 and 302 by the electrostatic chucks 441, 442, 451, 452, 461, and 462. Thereby, the stage 401 and the head 402 can firmly support the substrates 301 and 302 even in a state where the degree of vacuum in the vacuum chamber 200 is high. Shedding is suppressed.
  • the substrate bonding apparatus according to the present embodiment applies pressure and pressure by bringing two substrates 301 and 302, which have been subjected to an activation process and a hydrophilization process, into a bonding surface to be bonded to each other under an atmospheric pressure. By heating, the two substrates 301 and 302 are joined.
  • substrate bonding apparatus 2100 according to the present embodiment is different from substrate bonding apparatus 100 according to the first embodiment in that a vacuum chamber is not provided.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
  • the same configuration of the substrate bonding apparatus according to the present embodiment as the substrate bonding apparatus 100 according to the first embodiment will be described using the same reference numerals as those shown in FIGS.
  • the stages 2401 and 2402 are arranged to face each other in the vertical direction.
  • the stage 2401 and the head 2402 are formed of a light-transmitting material such as a light-transmitting glass.
  • the stage 2401 and the head 2402 each have a substrate contact area A3 facing the substrates 301 and 302 while supporting the substrates 301 and 302, respectively.
  • the same components as those in Embodiment 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 3A and 3B.
  • irregularities 2401a and 2402a are formed in the substrate contact area A3 of each of the stage 2401 and the head 2402.
  • the arithmetic average roughness of the surface of the substrate contact area A3 is 0.1 ⁇ m to 1 mm.
  • the irregularities 2401a and 2402a in the substrate contact area A3 of the stage 2401 and the head 2402 may be formed by, for example, blasting the substrate contact area A3 and then performing surface polishing. In this case, irregularities having an arithmetic average roughness of about 10 ⁇ m, for example, as shown in FIG. 15A are formed on the surface of the substrate contact area A3 of the stage 2401 and the head 2402.
  • the irregularities 2401a and 2402a in the substrate contact area A3 of the stage 2401 and the head 2402 may be formed by, for example, applying silica coating to the substrate contact area A3. In this case, irregularities having an arithmetic average roughness of about 5 ⁇ m, for example, as shown in FIG.
  • the irregularities 2401a and 2402a of the stage 2401 and the substrate contact area A3 of the head 2402 may be formed by, for example, etching the substrate contact area A3.
  • the arithmetic average roughness as shown in FIG. 16A is about 1.59 ⁇ m or the arithmetic average roughness as shown in FIG. Irregularities of about 63 ⁇ m are formed.
  • the insides of the substrates 301 and 302 are filled with gas to increase the pressure in the gap between the stage 2401 and the head 2402 between the inner portions of the substrate contact regions A3 of the substrates 301 and 302, thereby causing the substrates 301 and 302 to rise. It is preferable to separate from the stage 2401 and the head 2402. For this reason, it is preferable that the irregularities 2401a and 2402a of the substrate contact region A3 are formed at least inside the peripheral portion of the substrate contact region A3.
  • suction holes 2441a, 2451a, 2461a, 2471a, 2442a, 2452a, 2462a, and 2472a for holding the substrates 301 and 302 by suction are provided on the stage 2401 and the head 2402.
  • a first pressing mechanism 431 that presses the center of the substrate 301 and a second pressing mechanism 432 that presses the center of the substrate 302 are provided.
  • the suction holes 2441a and 2442a are first holding units that hold the peripheral portions of the substrates 301 and 302.
  • the suction holes 2451 a, 2461 a, 2471 a, 2452 a, 2462 a, and 2472 a are second holding units that hold the inside of the peripheral portions of the substrates 301 and 302.
  • the suction holes 2441a, 2451a, 2461a, and 2471a can take a state in which the substrate 301 is suction-held and a state in which the substrate 301 is not suction-held. Further, the suction holes 2442a, 2452a, 2462a, 2472a can also take a state in which the substrate 302 is suction-held and a state in which the substrate 302 is not suction-held.
  • the suction holes 2441a, 2451a, 2461a, 2471a, 2442a, 2452a, 2462a, 2472a are connected to, for example, a vacuum pump (not shown) via respective exhaust pipes (not shown).
  • the substrate bonding apparatus includes opening / closing valves 2441b, 2451b, 2461b, 2471b, 2442b, 2452b, 2462b, and 2472b that are inserted into each exhaust pipe and open and close individually.
  • a holding unit driving unit 2443 For example, assume that the open / close valves 2441b and 2451b are closed, and the open / close valves 2461b and 2471b are open. In this case, the substrate 301 is not sucked and held by the suction holes 2441a and 2451a, and the substrate 301 is sucked and held only by the suction holes 2461a and 2471a.
  • the holding section driving section 2443 is connected to the opening / closing valves 2441b, 2451b, 2461b, 2471b, 2442b, 2452b, 2462b, 2472b. Then, the holding unit driving unit 2443 sets each of the open / close valves 2441b, 2451b, 2461b, 2471b, 2442b, 2452b, 2462b, and 2472b to an open state or a closed state based on a control signal input from the control unit 2700. .
  • the gas discharge section 2444 includes a compressor (not shown), supply pipes (not shown) for supplying gas from the compressor to the suction holes 2461a, 2471a, 2462a, and 2472a, respectively, and an opening and closing inserted in each supply pipe.
  • a valve (not shown).
  • the gas discharge part 2444 discharges gas between the substrate 301 and 302 between the substrate contact area A3 of the suction holes 2461a, 2471a, 2462a, and 2472a of the stage 2401 and the head 2402 by opening the open / close valve.
  • the gas discharge unit 2444 discharges a gas containing ions such as He ions or a gas containing water.
  • control unit 2700 has the same configuration as control unit 700 described in the first embodiment.
  • the parameter storage unit 2703 stores the above-described positional deviation amount thresholds ⁇ xth, ⁇ yth, and ⁇ th.
  • the control unit 2700 converts the measurement signals input from the first pressure sensor 412, the second pressure sensor 408, and the distance measurement unit 490 into measurement information and acquires the measurement information, similarly to the control unit 700.
  • the control unit 2700 converts the captured image signal input from the first imaging unit 501 and the second imaging unit 502 into captured image information and acquires the image information.
  • control unit 2700 reads the program stored in the auxiliary storage unit into the main storage unit and executes the program, so that the holding unit driving unit 2443, the gas discharging unit 2444, the piezo actuator 411, the first pressing driving unit 431b, and the second A control signal is output to each of the pressing driving unit 432b, the heating unit driving unit 483, the stage driving unit 403, and the head driving unit 404.
  • the substrate bonding apparatus according to the present embodiment holds the substrate 301 by suction holes 2441a and 2451a on the peripheral side of the stage 2401 shown in FIG.
  • the suction holding of the substrate 301 by the suction holes 2461a and 2471a is released.
  • the control unit 2700 controls the holding unit driving unit 2443 so that the open / close valves 2441b and 2451b illustrated in FIG.
  • the substrate bonding apparatus 2100 presses the central portion of the substrate 301 toward the substrate 302 by the first pressing portion 431a in a state where the peripheral portion 301s of the substrate 301 illustrated in FIG. 13A is suction-held by the suction holes 2441a and 2451a. .
  • the substrate bonding apparatus 2100 releases the substrate 302 by the suction holes 2462a and 2472a at the center of the head 2402 while holding the substrate 302 by the suction holes 2442a and 2452a on the peripheral edge of the head 2402.
  • the control unit 2700 controls the holding unit driving unit 2443 so that the open / close valves 2442b and 2452b illustrated in FIG.
  • the substrate bonding apparatus 2100 presses the central portion of the substrate 302 toward the substrate 301 by the second pressing portion 432a in a state where the peripheral portion 302s of the substrate 302 illustrated in FIG. 13A is suction-held by the suction holes 2442a and 2452a. .
  • the substrate bonding apparatus uses the gas discharge unit 2444 to move the stage 301, the substrate contact area A3 of the head 2402 shown in FIG. To discharge gas.
  • the control unit 2700 causes the gas discharge unit 2444 to discharge gas between the substrate contact region A3 of the stage 2401 and the head 2402 and the substrates 301 and 302. Control.
  • the control unit 2700 controls the holding unit driving unit 2443 to close the open / close valves 2441b, 2442b, 2451b, and 2452b illustrated in FIG. 17 and sets the open / close valve of the gas discharge unit 2444 to the open state.
  • the gas discharge unit 2444 is controlled so as to be as follows. This suppresses the peripheral portions of the substrates 301 and 302 from sticking to the stage 2401 and the head 2402.
  • the stage 2401 and the head 2402 have unevenness in the substrate contact area A3 facing the substrates 301 and 302 while supporting the substrates 301 and 302, respectively. Is formed. Accordingly, when the peripheral portion 301s of the substrate 301 is brought into contact with the peripheral portion 302s of the substrate 302, sticking of the peripheral portion of the substrate 301 to the stage 2401 is suppressed. Bonding between the substrates 301 and 302 can be avoided, and the substrates 301 and 302 can be bonded with high positional accuracy over the entire surface without distortion.
  • the arithmetic average roughness of the surface of the substrate contact area A3 of each of the stage 2401 and the head 2402 according to the present embodiment is 0.1 ⁇ m to 1 mm.
  • the first imaging unit 501 and the second imaging unit 502 perform the displacement measurement from the side opposite to the substrate 301 side of the stage 2401, the light is emitted from the first imaging unit 501 and the second imaging unit 502. Light scattering by the stage 2401 is suppressed. Therefore, alignment between the substrate 301 and the substrate 302 can be performed with high accuracy.
  • the surface of the stage 2401 supporting the substrate 301 is a state close to a mirror surface or a state where the contact area is large.
  • the gas discharge unit 2444 discharges the gas from the suction holes 2461a and 2471a to separate the substrate 301 from the stage 2401
  • the gas may flow out only through a part between the substrate 301 and the stage 2401.
  • the pressure in the gap between the portion of the substrate 301 inside the substrate contact area A3 and the stage 2401 does not increase, and gas does not flow to another part of the substrate contact area A3 between the substrate 301 and the stage 2401.
  • the substrate 301 may be stuck to the stage 2401 and the substrate 301 may not be able to be smoothly separated from the stage 2401.
  • the substrate 302 is separated from the head 2402.
  • the stage 2401 and the head 2402 according to the present embodiment have unevenness in the substrate contact area A3.
  • the gas discharge unit 2444 discharges the gas from the suction holes 2461a and 2471a to separate the substrate 301 from the stage 2401
  • the space between the substrate 301 and the stage 2401 is filled with the gas and the substrate contact region A3 of the substrate 301 is filled. Since the pressure in the gap between the substrate 301 and the stage 2401 can be increased, the substrate 301 is easily detached from the stage 2401. Therefore, sticking of the substrate 301 to the stage 2401 is suppressed, and the substrate 301 can be smoothly separated from the stage 2401.
  • the substrate 302 is separated from the head 2402.
  • the gas discharge portion 2444 discharges a gas containing ions or a gas containing water. Accordingly, when the stage 2401 and the head 2402 are charged, the charge amount of the stage 2401 and the head 2402 is reduced due to the charge removal effect of the gas discharged from the gas discharge unit 2444. Therefore, sticking of the substrates 301 and 302 to the stage 2401 and the head 2402 due to the charging of the stage 2401 and the head 2402 is suppressed.
  • the substrate bonding apparatus according to the present embodiment is the same as substrate bonding apparatus 100 described in Embodiment 1 shown in FIG.
  • the substrate bonding apparatus according to the present embodiment includes the stage 3401 and the head 3402 as shown in FIGS. 18A and 18B instead of the stage 401 and the head 402 according to the first embodiment. This is different from the substrate bonding apparatus 100 described above.
  • the same configuration of the substrate bonding apparatus according to the present embodiment as the substrate bonding apparatus 100 according to Embodiment 1 will be described using the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 to 9C.
  • FIGS. 18A and 18B the same components as those in Embodiment 1 are denoted by the same reference numerals as in FIGS. 3A and 3B.
  • the stage 3401 and the head 3402 are arranged in the vacuum chamber 200 so as to face each other in the vertical direction. As shown in FIG. 18A, the stage 3401 and the head 3402 have concave portions 3401c and 3402c provided in a second area A2 inside the first area A1.
  • the first area A1 corresponds to an area of the stage 3401 and the head 3402 opposed to the periphery of the substrates 301 and 302 in a state where the substrates 301 and 302 are supported by the head 3402.
  • the stage 3401 and the head 3402 have four ribs 3401d and 3402d extending from the center of the recesses 3401c and 3402c to the periphery of the recesses 3401c and 3402c and contacting the substrates 301 and 302.
  • the four ribs 3401d and 3402d extend radially from the center of the concave portion 3401c.
  • the substrates 301 and 302 are supported.
  • electrostatic chucks 441 and 442 are provided in the first region A1 of the stage 3401 and the head 3402. Further, only the electrostatic chucks 441 and 442 are connected to the holding unit driving unit 443 according to the present embodiment. Then, the holding unit driving unit 443 drives the electrostatic chucks 441 and 442 by applying a voltage to each of the electrostatic chucks 441 and 442 based on the control signal input from the control unit 700.
  • the substrate bonding apparatus according to the present embodiment is the same as the substrate bonding processing described in Embodiment 1 with reference to FIG.
  • the stage 3401 and the head 3402 are different from the center of the recesses 3401c and 3402c provided in the second region A2 of the stage 3401 and the head 3402 from the recess 3401c.
  • And has four ribs 3401d and 3402d extending over the periphery of the substrate 301 and 302. Accordingly, the contact area between the substrates 301 and 302 and the stage 3401 and the head 3402 can be reduced. Therefore, when the holding of the substrates 301 and 302 by the stage 3401 and the head 3402 is released, the stages 3401 and Sticking to the head 3402 is suppressed. Therefore, bonding between the substrates 301 and 302 in a state where the substrates 301 and 302 are distorted can be avoided, and the substrates 301 and 302 can be bonded with high positional accuracy over the entire surface without distortion.
  • the substrate bonding apparatus may include a stage 4401 and a head 4402 as shown in FIG.
  • the same components as those in Embodiment 3 are denoted by the same reference numerals as in FIG. 18A.
  • the stage 4401 and the head 4402 include four arc-shaped first protruding portions 4401a and 4402a arranged along the annular first region A1, and a first inner portion A1 inside the first region A1.
  • four long ribs 4401d and 4402d provided inside the concave portions 4401c and 4402c formed in the two regions A2.
  • the first protrusions 4401a and 4402a are provided with electrostatic chucks 4441 and 4442, respectively. Further, the stage 4401 and the head 4402 have an annular second protruding portion 4401b in which one end of the four ribs 4401d and 4402d on the side of the through holes 401b and 402b in the longitudinal direction is continuous with the outer periphery of the through holes 401b and 402b. , 4402b. A gap is formed between the other end of the four ribs 4401d and 4402d in the longitudinal direction and the first protrusions 4401a and 4402a.
  • the heights of the first protrusions 4401a and 4402a, the ribs 4401d and 4402d, and the second protrusions 4401b and 4402b in the thickness direction of the stage 4401 and the head 4402 are equal.
  • the stage 4401 and the head 4402 support the substrates 301 and 302 with the first pressing portion 431a and the second pressing portion 432a immersed in the stage 4401 and the head 4402, the first protruding portions 4401a and 4402a.
  • the ribs 4401d and 4402d and the second protrusions 4401b and 4402b come into contact with the substrates 301 and 302.
  • the stage 4401 and the head 4402 release the peripheral portions of the substrates 301 and 302 from being released. Sticking of the peripheral portions of the substrates 301 and 302 to the stage 4401 and the head 4402 is suppressed. Therefore, bonding between the substrates 301 and 302 in a state where the substrates 301 and 302 are distorted can be avoided, and the substrates 301 and 302 can be bonded with high positional accuracy over the entire surface without distortion.
  • the substrate bonding apparatus 2100 may include, for example, a stage 5401 and a head 5402 as shown in FIGS. 20A and 20B.
  • 20A and 20B the same components as those in Embodiments 2 and 3 are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 13A and 13B and FIGS. 18A and 18B.
  • suction holes 2441a, 2442a, 2451a, and 2452a are provided in the first area A1
  • concave sections 3401c and 3402c and long ribs 3401d and 3402d are provided in the second area A2.
  • the suction holes 2441a and 2451a can take a state in which the substrate 301 is separately held by suction and a state in which the substrate 301 is not held by suction. Further, the suction holes 2442a and 2452a can also take a state in which the substrate 302 is separately held by suction and a state in which the substrate 302 is not held by suction.
  • the suction holes 2441a, 2451a, 2442a, 2452a are connected to, for example, a vacuum pump (not shown) via respective exhaust pipes (not shown).
  • the contact area between the substrates 301 and 302 and the stage 5401 and the head 5402 can be reduced, so that the holding of the substrates 301 and 302 by the stage 5401 and the head 5402 is released. At this time, sticking of the substrates 301 and 302 to the stage 5401 and the head 5402 is suppressed. Therefore, bonding between the substrates 301 and 302 in a state where the substrates 301 and 302 are distorted can be avoided, and the substrates 301 and 302 can be bonded with high positional accuracy over the entire surface without distortion.
  • the electrostatic chucks 441 and 442 are provided in the first area A1 of the stage 401 and the head 402, and the electrostatic chucks 451, 452, 461 and 462 are provided in the second area A2.
  • the present invention is not limited to this.
  • annular concave portions 6401c and 6402c are provided in the second area A2 of the stage 6401 and the head 6402, and the electrostatic chuck is not provided. There may be.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 3A.
  • the stage 6401 and the head 6402 have peripheral portions 6401a and 6402a including the first region A1, and inner portions 6401b and 6402b corresponding to the outer peripheral portions of the through holes 401b and 402b inside the second region A2.
  • the peripheral portions 6401a and 6402a and the inner portions are formed. 6401b and 6402b are in contact with the substrates 301 and 302.
  • circular recesses 7401c and 7402c are provided in the stage 7401 and the second region A2 of the head 7402, and the through holes 7401b and 7402b are opened at the bottoms of the recesses 7401c and 7402c.
  • the substrates 7301 and 302 are supported by the stage 7401 and the head 7402 while the first pressing portion 431a and the second pressing portion 432a are immersed in the stage 7401 and the head 7402, the periphery of the stage 7401 and the head 7402 Only 7401a and 7402a contact the substrates 301 and 302.
  • the contact area between the substrates 301 and 302, the stage 7401, and the head 7402 can be reduced as compared with the stage 3401 and the head 3402 according to the third embodiment. Therefore, when the holding of the substrates 301 and 302 by the stage 7401 and the head 7402 is released, sticking of the substrates 301 and 302 to the stage 7401 and the head 7402 is suppressed.
  • the present invention is not limited to this, and a plurality of electrodes may be arranged so as to be alternately arranged along the radial direction of the stage 401 and the head 402 in the first area A1.
  • a plurality of electrode elements may be arranged in the first area A1 so as to be alternately arranged along any one direction orthogonal to the thickness direction of the stage 401 and the head 402.
  • the plurality of electrode elements 451c, 451d, 452c, and 452d are alternately arranged in the second area A2 along the circumferential direction of the boundary between the first area A1 and the second area A2.
  • the example of the arrangement has been described.
  • the present invention is not limited to this, and a plurality of electrodes may be arranged alternately along the radial direction of the stage 401 and the head 402 in the second area A2. It may be arranged so as to be alternately arranged along any one direction orthogonal to the direction. Alternatively, a plurality of electrode elements may be arranged so as to be alternately arranged along the circumferential direction of the stage 401 and the head 402 in the entire second region A2.
  • the present invention is not limited to this, and the substrates 301 and 302 may be joined under atmospheric pressure. Alternatively, bonding may be performed under an atmosphere filled with an arbitrary gas.
  • the present invention is not limited thereto, and for example, only one of the substrates 301 and 302 may be bent.
  • the first pressing mechanism 431 may be provided only on the stages 401, 2401, and 3401, and the heads 402, 2402, and 3402 may not be provided with the pressing mechanism. In this case, only the substrate 301 can be bent.
  • the second pressing mechanism 432 may be provided only on the heads 402, 2402, and 3402, and the stage 401, 2401, 3301 may not be provided with the pressing mechanism. In this case, only the substrate 302 can be bent.
  • a gas discharge unit (not shown) is provided on each of the stages 401, 2401 and 3401, and the stage 401, 2401 and 3401 and the substrate 301 are held in a state where the periphery of the substrate 301 is held on the stages 401, 2401 and 3301.
  • the substrate 301 may be bent by discharging a gas between them.
  • a gas discharge unit (not shown) is provided in the heads 402, 2402, and 3402, and the heads 402, 2402, and 3402 and the substrate 302 are held in a state in which the heads 402, 2402, and 3402 hold the peripheral portion of the substrate 302.
  • the substrate 302 may be bent by discharging a gas between them.
  • a nutrizer (not shown) for neutralizing the stages 401, 3401 or the heads 402, 3402 by supplying electrons or ions to the stages 401, 3401 or the heads 402, 3402 is provided. It may be provided.
  • the control unit 700 changes the state in which the stages 401, 3401 and the heads 402, 3402 support the substrates 301, 302 from the state in which they do not support the substrates 301, 302, and then the stages 401, 3401, the head 402,
  • the nutrizer may be controlled to supply electrons or ions to 3402.
  • the nut riser includes, for example, a metal filament (not shown) formed of a metal such as tungsten, and a filament power supply (not shown) for supplying a current to the metal filament. It may supply electrons to 3402. Alternatively, the nutrizer may be, for example, an ion source that generates negative ions electrically or an ion source that generates negative ions using ultraviolet light.
  • the charge amount of the stages 401, 3401 or the heads 402, 3402 can be reduced by electrons or ions supplied from the nutrizer to the stages 401, 3401 or the heads 402, 3402. Therefore, sticking of the substrates 301 and 302 to the stages 401, 3401 and the heads 402 and 3402 due to the charging of the stages 401 and 3401 or the heads 402 and 3402 is suppressed.
  • the first imaging unit 501 and the second imaging unit 502 are of a so-called reflection type having an imaging element and a coaxial illumination system.
  • the first imaging unit and the second imaging unit The configuration is not limited to this.
  • a first image pickup unit and a second image pickup unit are arranged at positions facing each other across the substrates 301 and 302 in the thickness direction of the substrates 301 and 302, respectively, and a light source (not shown).
  • a so-called transmission type configuration in which the alignment marks MK1a, MK2a, MK1b, and MK2b are imaged in such an arrangement that the light emitted from the light source and transmitted through the substrates 301 and 302 is received by the image sensor.
  • the present invention is suitable for manufacturing, for example, CMOS image sensors, memories, arithmetic elements, and MEMS.
  • A1 first region
  • A2 second region
  • A3 substrate contact region
  • AC contact portion
  • GAa, GAb photographed image
  • MK1a, MK1b, MK2a, MK2b alignment mark
  • S1 area

Landscapes

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Abstract

基板接合装置(100)は、ステージ(401)とヘッド(402)とステージ(401)が基板(301)を支持した状態で基板(301)の周部を保持する静電チャックと静電チャックを駆動する保持部駆動部と制御部(700)とを備える。静電チャックは、ステージ(401)における基板(301)の周部に対向する第1領域に設けられており、保持部駆動部は、静電チャックへ電圧を印加することにより静電チャックを駆動する。制御部(700)は、基板(301)の接合面の中央部と基板(302)の接合面の中央部とが接触した状態において、基板(301)の周部を基板(302)の周部に接触させる際、静電チャックから基板(301)の周部が離脱するように保持部駆動部を制御する。

Description

基板接合装置
 本発明は、基板接合装置に関する。
 2つの基板同士をボンディングするための装置であって、ボンディング時において基板が取り付けられる取付装置を備えた装置が提案されている(例えば特許文献1参照)。特許文献1に記載された取付装置は、基板の周部を真空チャックにより保持する外側の環状部分と、基板の中央部を取付装置から突出させるように基板を変形させる変形手段と、を有する。そして、この装置は、2つの基板の接合面の中央部同士を接触させた状態にしてから、一方の基板の周部の真空チャックによる吸着保持を解除することにより2つの基板同士をボンディングする。
国際公開第2013/023708号
 しかしながら、特許文献1に記載されている装置のように、一方の基板の周部の吸着保持を解除する際、一方の基板の周部を吸着保持する真空チャックを停止させたとしても基板の周部に生じる静電力により取付装置の基板の取付面に張り付いてしまう場合がある。この場合、一方の基板の周部が取付装置に張り付いた状態で、2つの基板同士を近づけることにより接合せざるを得ない。そうすると、一方の基板に歪みが生じた状態で基板同士を接合することとなり、その結果、接合された2つの基板の相対的な位置がずれた状態で接合されてしまう虞がある。
 本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、基板同士を歪み無く全面で高い位置精度で接合することができる基板接合装置を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するため、本発明に係る基板接合装置は、
 第1基板と第2基板とを接合する基板接合装置であって、
 前記第1基板を支持する第1支持台と、
 前記第2基板の接合面を前記第1基板の接合面に対向させた状態で前記第2基板を支持する第2支持台と、
 前記第1支持台に設けられ前記第1基板の周部を保持する第1保持部と、
 前記第1保持部を駆動する保持部駆動部と、
 前記第1支持台により前記第1基板の中央部が前記第1基板の周部に対して前記第2基板側に突出するように前記第1基板が撓んだ状態で支持され、前記第1基板の接合面の中央部と前記第2基板の接合面の中央部とが接触した状態において、前記第1基板の周部を前記第2基板の周部に接触させて前記第1基板の接合面と前記第2基板の接合面とを全面で張り合わせる際、前記第1保持部による前記第1基板の周部の保持を解除するように前記保持部駆動部を制御する制御部と、を備え、
 前記第1保持部は、前記第1支持台が前記第1基板を支持した状態で前記第1支持台における前記第1基板の周部に対向する第1領域に設けられた第1静電チャックを有し、
 前記保持部駆動部は、前記第1静電チャックへ電圧を印加することにより前記第1静電チャックを駆動し、
 前記制御部は、
 前記第1基板の接合面の中央部と前記第2基板の接合面の中央部とが接触した状態において、前記第1基板の周部を前記第2基板の周部に接触させる際、前記第1静電チャックによる前記第1基板の周部の保持を解除するように前記保持部駆動部を制御する。
 他の観点から見た本発明に係る基板接合装置は、
 第1基板と第2基板とを接合する基板接合装置であって、
 前記第1基板を支持する第1支持台と、
 前記第2基板の接合面を前記第1基板の接合面に対向させた状態で前記第2基板を支持する第2支持台と、
 前記第1支持台が前記第1基板を支持した状態で前記第1基板の周部を保持する第1保持部と、
 前記第1保持部を駆動する保持部駆動部と、
 前記第1支持台により前記第1基板の中央部が前記第1基板の周部に対して前記第2基板側に突出するように前記第1基板が撓んだ状態で支持され、前記第1基板の接合面の中央部と前記第2基板の接合面の中央部とが接触した状態において、前記第1基板の周部を前記第2基板の周部に接触させて前記第1基板の接合面と前記第2基板の接合面とを全面で張り合わせる際、前記第1保持部による前記第1基板の周部の保持を解除するように前記保持部駆動部を制御する制御部と、を備え、
 前記第1支持台は、前記第1基板を支持した状態で前記第1基板に対向する基板接触領域の少なくとも内側に凹凸が形成されている。
 他の観点から見た本発明に係る基板接合装置は、
 第1基板と第2基板とを接合する基板接合装置であって、
 前記第1基板を支持する第1支持台と、
 前記第2基板の接合面を前記第1基板の接合面に対向させた状態で前記第2基板を支持する第2支持台と、
 前記第1支持台が前記第1基板を支持した状態で前記第1基板の周部を保持する第1保持部と、
 前記第1保持部を駆動する保持部駆動部と、
 前記第1支持台により前記第1基板の中央部が前記第1基板の周部に対して前記第2基板側に突出するように前記第1基板が撓んだ状態で支持され、前記第1基板の接合面の中央部と前記第2基板の接合面の中央部とが接触した状態において、前記第1基板の周部を前記第2基板の周部に接触させて前記第1基板の接合面と前記第2基板の接合面とを全面で張り合わせる際、前記第1保持部による前記第1基板の周部の保持を解除するように前記保持部駆動部を制御する制御部と、を備え、
 前記第1支持台は、前記第1支持台における前記第1基板の周部に対向する第1領域の内側の第2領域に設けられた凹部の中央部から前記凹部の周縁に亘って延在し前記第1基板に当接する少なくとも1つのリブを有する。
 本発明によれば、制御部が、第1基板の中央部と第2基板の中央部とが接触した状態において、第1基板の周部を第2基板の周部に接触させる際、第1静電チャックによる第1基板の周部の保持を解除するように保持部駆動部を制御する。また、本発明によれば、第1支持台が、第1基板を支持した状態で第1基板に対向する基板接触領域に凹凸が形成されている。更に、本発明によれば、第1支持台が、第1支持台における第1基板の周部に対向する第1領域の内側の第2領域に設けられた凹部の中央部から凹部の周縁に亘って延在し第1基板に当接する少なくとも1つのリブを有する。これにより、第1基板を撓ませて第1基板の中央部と第2基板の中央部とを接触させた後に第1基板の周部を第2基板の周部に接触させる際、第1基板の周部の内側の部分の第1支持台への貼り付きが抑制され且つ第1基板の周部の第1支持台への貼り付きが抑制されるので、第1基板に歪みが生じた状態での第1基板と第2基板との接合が回避でき、第1基板と第2基板とを歪み無く全面で高い位置精度で接合することができる。
本発明の実施の形態1に係る基板接合装置の概略正面図である。 実施の形態1に係るステージおよびヘッド付近を示す概略斜視図である。 実施の形態1に係るヘッドを微調整する方法を説明する図である。 実施の形態1に係るステージおよびヘッドの概略平面図である。 実施の形態1に係るステージおよびヘッドの概略断面図である。 実施の形態1に係る基板接合装置の一部の構成を示すブロック図である。 接合する2つの基板の一方に設けられた2つのアライメントマークを示す図である。 接合する2つの基板の他方に設けられた2つのアライメントマークを示す図である。 アライメントマークの撮影画像を示す概略図である。 アライメントマークが互いにずれている状態を示す概略図である。 実施の形態1に係る基板接合装置が実行する基板接合処理の流れを示すフローチャートである。 実施の形態1に係るステージおよびヘッドに基板が保持された状態を示す概略断面図である。 実施の形態1に係るステージおよびヘッドに保持された基板の接合面の中央部同士を接触させた状態を示す概略断面図である。 実施の形態1に係るステージおよびヘッドに保持された基板同士を近づける様子を示す概略断面図である。 実施の形態1に係るステージおよびヘッドに保持された基板の接合面の周部同士を接触させた状態を示す概略断面図である。 実施の形態1に係るヘッドをステージから離脱させる様子を示す概略断面図である。 実施の形態1に係る静電チャックから基板の周部を離脱させる際に保持部駆動部が静電チャックに印加する電圧の推移を示すタイムチャートである。 比較例に係るステージおよびヘッドの概略平面図である。 本発明の実施の形態2に係る基板接合装置の概略正面図である。 実施の形態2に係るステージおよびヘッドの概略平面図である。 実施の形態2に係るステージおよびヘッドの概略断面図である。 実施の形態2に係るステージおよびヘッドの表面近傍の拡大断面図である。 実施の形態2に係る基板接触領域の一例を示す一部拡大写真である。 実施の形態2に係る基板接触領域の他の一例を示す一部拡大写真である。 実施の形態2に係る基板接触領域の一例を示す一部拡大写真である。 実施の形態2に係る基板接触領域の他の一例を示す一部拡大写真である。 実施の形態2に係る基板接合装置の一部の構成を示すブロック図である。 実施の形態3に係るステージおよびヘッドの概略平面図である。 実施の形態3に係るステージおよびヘッドの概略断面図である。 変形例に係るステージおよびヘッドの概略平面図である。 変形例に係るステージおよびヘッドの概略平面図である。 変形例に係るステージおよびヘッドの概略断面図である。 変形例に係るステージおよびヘッドの概略平面図である。 変形例に係るステージおよびヘッドの概略平面図である。 変形例に係るステージおよびヘッドの概略断面図である。
(実施の形態1)
 以下、本発明の実施の形態に係る基板接合装置について、図を参照しながら説明する。本実施の形態に係る基板接合装置は、2つの基板同士を予め設定された基準真空度以上の真空度の真空チャンバ内で、互いに接合される接合面に対して活性化処理および親水化処理が施された2つの基板同士を接触させて加圧および加熱することにより、2つの基板を接合する。ここで、活性化処理では、基板の接合面に特定のエネルギ粒子を当てることにより基板の接合面を活性化する。また、親水化処理では、活性化処理により活性化した基板の接合面近傍に水等を供給することにより基板の接合面を親水化する。
 図1に示すように、本実施の形態に係る基板接合装置100は、真空チャンバ200と第1支持台であるステージ401と第2支持台であるヘッド402とステージ駆動部403とヘッド駆動部404と基板加熱部481、482と位置測定部500とを備える。また、基板接合装置100は、ステージ401とヘッド402との間の距離を測定する距離測定部490を備える。なお、以下の説明において、適宜図1の±Z方向を上下方向、XY方向を水平方向として説明する。
 真空チャンバ200は、第1基板である基板301と第2基板である基板302とが配置される領域S1を予め設定された基準真空度以上の真空度で維持する。真空チャンバ200は、排気管202と排気弁203とを介して真空ポンプ201に接続されている。排気弁203を開状態にして真空ポンプ201を作動させると、真空チャンバ200内の気体が、排気管202を通して真空チャンバ200外へ排出され、真空チャンバ200内の気圧が低減(減圧)される。また、排気弁203の開閉量を変動させて排気量を調節することにより、真空チャンバ200内の気圧(真空度)を調節することができる。また、真空チャンバ200の一部には、位置測定部500により基板301、302間における相対位置を測定するために使用される窓部503が設けられている。なお、前述の基準真空度は、接合された基板301、302の間への空気の巻き込みによりボイドが生じない真空度である10000Pa以下が好ましい。また、基準真空度は、1000Pa以下がより好ましく、100Pa以下が更に好ましい。
 ステージ駆動部403は、ステージ401をXY方向へ移動させたり、Z軸周りに回転させたりすることができる。
 ヘッド駆動部404は、ヘッド402を鉛直上方または鉛直下向(図1の矢印AR1参照)へ昇降させる第2支持台駆動部である昇降駆動部406と、ヘッド402をXY方向へ移動させるXY方向駆動部405と、ヘッド402をZ軸周りの回転方向(図1の矢印AR2参照)に回転させる回転駆動部407と、を有する。XY方向駆動部405と回転駆動部407とから、ヘッド402を鉛直方向に直交する方向(XY方向、Z軸周りの回転方向)へ移動させる第1支持台駆動部を構成する。また、ヘッド駆動部404は、ヘッド402のステージ401に対する傾きを調整するためのピエゾアクチュエータ411と、ヘッド402に加わる圧力を測定するための第1圧力センサ412と、を有する。XY方向駆動部405および回転駆動部407が、X方向、Y方向、Z軸周りの回転方向において、ヘッド402をステージ401に対して相対的に移動させることにより、ステージ401に保持された基板301とヘッド402に保持された基板302とのアライメントが可能となる。
 昇降駆動部406は、ヘッド402を鉛直方向へ移動させることにより、ステージ401とヘッド402とを互いに近づけたり、ヘッド402をステージ401から遠ざけたりする。昇降駆動部406がヘッド402を鉛直下方へ移動させることにより、ステージ401に保持された基板301とヘッド402に保持された基板302とが接触する。そして、基板301、302同士が接触した状態において昇降駆動部406がヘッド402に対してステージ401に近づく方向への駆動力を作用させると、基板302が基板301に押し付けられる。また、昇降駆動部406には、昇降駆動部406がヘッド402に対してステージ401に近づく方向へ作用させる駆動力を測定する第2圧力センサ408が設けられている。第2圧力センサ408の測定値から、昇降駆動部406により基板302が基板301に押し付けられたときに基板301、302の接合面に作用する圧力が検出できる。第2圧力センサ408は、例えばロードセルから構成される。
 ピエゾアクチュエータ411、第1圧力センサ412は、それぞれ図2Aに示すように、3つずつ存在する。3つのピエゾアクチュエータ411と3つの第1圧力センサ412とは、ヘッド402とXY方向駆動部405との間に配置されている。3つのピエゾアクチュエータ411は、ヘッド402の上面における同一直線上ではない3つの位置、平面視略円形のヘッド402の上面の周部においてヘッド402の周方向に沿って略等間隔に並んだ3つの位置に固定されている。3つの第1圧力センサ412は、それぞれピエゾアクチュエータ411の上端部とXY方向駆動部405の下面とを接続している。3つのピエゾアクチュエータ411は、各別に上下方向に伸縮可能である。そして、3つのピエゾアクチュエータ411が伸縮することにより、ヘッド402のX軸周りおよびY軸周りの傾きとヘッド402の上下方向の位置とが微調整される。例えば図2Bの破線で示すように、ヘッド402がステージ401に対して傾いている場合、3つのピエゾアクチュエータ411のうちの1つを伸長させて(図2Bの矢印AR3参照)ヘッド402の姿勢を微調整することにより、ヘッド402の下面とステージ401の上面とが略平行な状態にすることができる。また、3つの第1圧力センサ412は、ヘッド402の下面における3つの位置での加圧力を測定する。そして、3つの第1圧力センサ412で測定された加圧力が等しくなるように3つのピエゾアクチュエータ411それぞれを駆動することにより、ヘッド402の下面とステージ401の上面とを略平行に維持しつつ基板301、302同士を接触させることができる。
 ステージ401とヘッド402とは、真空チャンバ200内において、鉛直方向で互いに対向するように配置されている。ステージ401は、その上面401aで基板301を支持し、ヘッド402は、その下面402aで基板302を支持する。ここで、ステージ401は、その上面401aが基板301全体に面接触した状態で基板301を支持し、ヘッド402は、その下面402aが基板302全体に面接触した状態で基板302を支持する。ステージ401とヘッド402とは、例えば透光性を有するガラスのような透光性材料から形成されている。ステージ401およびヘッド402には、図3Aおよび図3Bに示すように、基板301、302を保持する静電チャック441、442、451、452、461、462と、基板301の中央部を押圧する第1押圧機構431と、基板302の中央部を押圧する第2押圧機構432と、が設けられている。静電チャック441、442は、基板301、302の周部を保持する第1保持部(第3保持部)である。静電チャック451、452、461、462は、基板301、302の周部よりも内側を保持する第2保持部(第4保持部)である。また、ステージ401、ヘッド402の中央部には、平面視円形の貫通孔401b、402bが設けられている。
 静電チャック441、442は、ステージ401、ヘッド402に基板301、302が支持された状態で、ステージ401、ヘッド402における基板301、302の周部に対向する第1領域A1に設けられた第1静電チャックである。静電チャック441、442は、端子電極441a、441b、442a、442bと、複数の電極子441c、441d、442c、442dと、を有する。端子電極441a、442aは、円環状であり、ステージ401、ヘッド402における第1領域A1の外側において周方向に沿って配設された第1端子電極である。端子電極441b、442bは、円環状であり且つ端子電極441a、442aよりも小径であり、ステージ401、ヘッド402における第1領域A1の内側において周方向に沿って配設された第2端子電極である。
 複数の電極子441c、442cは、それぞれ直線状であり、基端部において端子電極441a、442aに電気的に接続され、先端部がステージ401、ヘッド402の中央部に向かって延在している第1電極子である。また、複数の電極子441d、442dは、それぞれ直線状であり、基端部において端子電極441b、442bに電気的に接続され、先端部ステージ401、ヘッド402の中央部から離れる方向、即ち、外側に向かって延在している第2電極子である。そして、複数の電極子441c、442cと複数の電極子441d、442dとは、ステージ401、ヘッド402における第1領域A1において第1方向である第1領域A1の周方向に沿って交互に並ぶように配置されている。ステージ401、ヘッド402の周方向において隣り合う電極子441c、442cと電極子441d、442dとの間の電極子間距離は、10mm以下に設定される。なお、この電極子間距離は、5mm以下が好ましく、2mm以下がより好ましい。また、端子電極441a、441b、442a、442bと複数の電極子441c、441d、442c、442dとは、例えばITOのような透明な導電性材料を含む透明導電膜から形成されている。
 静電チャック451、452、461、462は、ステージ401、ヘッド402に基板301、302が支持された状態で、ステージ401、ヘッド402における第1領域A1よりも内側に位置する第2領域A2に設けられた第2静電チャックである。静電チャック451、452は、端子電極451a、451b、452a、452bと、複数の電極子451c、451d、452c、452dと、を有する。端子電極451a、452aは、円環状であり、ステージ401、ヘッド402における第2領域A2の外側において周方向に沿って配設された第3端子電極である。端子電極451b、452bは、円環状であり且つ端子電極451a、452aよりも小径であり、ステージ401、ヘッド402における第2領域A2の端子電極451a、452aよりも内側において周方向に沿って配設された第4端子電極である。
 複数の電極子451c、452cは、それぞれ直線状であり、基端部において端子電極451a、452aに電気的に接続され、先端部がステージ401、ヘッド402の中央部に向かって延在している第3電極子である。また、複数の電極子451d、452dは、それぞれ直線状であり、基端部において端子電極451b、452bに電気的に接続され、先端部がステージ401、ヘッド402の中央部から離れる方向、即ち、外側に向かって延在している第4電極子である。そして、複数の電極子451c、452cと複数の電極子451d、452dとは、ステージ401、ヘッド402における第2領域A2において第2方向である第2領域A2の周縁に沿った方向において交互に並ぶように配置されている。ステージ401、ヘッド402の周方向において隣り合う電極子451c、452cと電極子451d、452dとの間の電極子間距離は、10mm以下に設定される。なお、この電極子間距離は、5mm以下が好ましく、2mm以下がより好ましい。また、端子電極451a、451b、452a、452bと複数の電極子451c、451d、452c、452dとは、例えばITOのような透明な導電性材料を含む透明導電膜から形成されている。
 静電チャック461、462は、端子電極461a、461b、462a、462bと、複数の電極子461c、461d、462c、462dと、を有する。端子電極461a、462aは、ステージ401、ヘッド402における第2領域A2に配設された第3端子電極である。端子電極461a、462aは、端子電極451b、452bの内側に沿って配設された円弧状部分を有する。また、端子電極461b、462bも、ステージ401、ヘッド402における第2領域A2に配設された第3端子電極である。端子電極461b、462bも、端子電極451b、452bの内側に沿って配設された円弧状部分を有する。
 複数の電極子461c、462cは、それぞれ直線状であり、基端部において端子電極461a、462aに電気的に接続され、先端部が図3AのW軸方向に直交する方向に延在している第3電極子である。また、複数の電極子461d、462dも、それぞれ直線状であり、基端部において端子電極461b、462bに電気的に接続され、先端部が図3AのW軸方向に直交する方向に延在している第4電極子である。そして、複数の電極子461c、462cと複数の電極子461d、462dとは、ステージ401、ヘッド402におけるW軸方向において交互に並ぶように配置されている。W軸方向において隣り合う電極子461c、462cと電極子461d、462dとの間の電極子間距離は、10mm以下に設定される。なお、この電極子間距離は、5mm以下が好ましく、2mm以下がより好ましい。端子電極461a、461b、462a、462bと複数の電極子461c、461d、462c、462dとは、例えばITOのような透明な導電性材料を含む透明導電膜から形成されている。
 また、静電チャック441、442、451、452、461、462は、図4に示すように、保持部駆動部443に接続されている。保持部駆動部443は、制御部700から入力される制御信号に基づいて、各静電チャック441、442、451、452、461、462へ電圧を印加することにより静電チャック441、442、451、452、461、462を駆動する。また、保持部駆動部443は、制御部700から入力される制御信号に基づいて、静電チャック441、442、451、452、461、462を互いに独立して駆動する。
 図3Bに示すように、第1押圧機構431は、ステージ401の中央部に設けられ、第2押圧機構432は、ヘッド402の中央部に設けられている。第1押圧機構431は、ステージ401の貫通孔401bを通じてヘッド402側へ出没可能な第1押圧部431aと、第1押圧部431aを駆動する第1押圧駆動部431bと、を有する。第2押圧機構432は、ヘッド402の貫通孔402bを通じてステージ401側へ出没可能な第2押圧部432aと、第2押圧部432aを駆動する第2押圧駆動部432bと、を有する。第1押圧駆動部431bおよび第2押圧駆動部432bは、例えばボイスコイルモータを有する。また、第1押圧部431aおよび第2押圧部432aは、基板301、302に印加する圧力を一定に維持するよう制御する圧力制御と、基板301、302の接触位置を一定に維持するように制御する位置制御と、のいずれかがなされる。例えば、第1押圧部431aが位置制御され、第2押圧部432aが圧力制御されることにより、基板301、302が一定の位置で一定の圧力で押圧される。
 図1に戻って、距離測定部490は、例えばレーザ距離計であり、ステージ401およびヘッド402に接触せずにステージ401とヘッド402との間の距離を測定する。距離測定部490は、透明なヘッド402の上方からステージ401に向かってレーザ光を照射したときのステージ401の上面での反射光とヘッド402の下面での反射光との差分からステージ401とヘッド402との間の距離を測定する。距離測定部490は、図2Aに示すように、ステージ401の上面における3箇所の部位P11、P12、P13と、ヘッド402の下面における、Z方向において部位P11、P12、P13に対向する3箇所の部位P21、P22、P23との間の距離を測定する。
 図1に戻って、位置測定部500は、鉛直方向に直交する方向(XY方向、Z軸周りの回転方向)における、基板301と基板302との位置ずれ量を測定する。位置測定部500は、第1撮像部501と、第2撮像部502と、ミラー504、505と、を有する。第1撮像部501と第2撮像部502とは、ステージ401における基板301が支持される側とは反対側に配置されている。第1撮像部501および第2撮像部502は、それぞれ、撮像素子(図示せず)と同軸照明系(図示せず)とを有している。同軸照明系の光源としては、基板301、302およびステージ401、真空チャンバ200に設けられた窓部503を透過する光(例えば赤外光)を出射する光源が用いられる。
 例えば図5Aおよび図5Bに示すように、基板301には、2つの第1アライメントマークであるアライメントマークMK1a、MK1bが設けられ、基板302には、2つの第2アライメントマークであるアライメントマークMK2a、MK2bが設けられている。基板接合装置100は、位置測定部500により両基板301、302に設けられた各アライメントマークMK1a、MK1b、MK2a、MK2bの位置を認識しながら、両基板301、302の位置合わせ動作(アライメント動作)を実行する。より詳細には、基板接合装置100は、まず、位置測定部500により基板301、302に設けられたアライメントマークMK1a、MK1b、MK2a、MK2bを認識しながら、基板301、302の大まかなアライメント動作(ラフアライメント動作)を実行して、2つの基板301、302を対向させる。その後、基板接合装置100は、位置測定部500により2つの基板301、302に設けられたアライメントマークMK1a、MK2a、MK1b、MK2bを同時に認識しながら、更に精緻なアライメント動作(ファインアライメント動作)を実行する。
 ここで、図1の破線矢印SC1、SC2に示すように、第1撮像部501の同軸照明系の光源から出射された光は、ミラー504で反射されて上方に進行し、窓部503および基板301、302の一部あるいは全部を透過する。基板301、302の一部あるいは全部を透過した光は、基板301、302のアライメントマークMK1a,MK2aで反射され、下向きに進行し、窓部503を透過してミラー504で反射されて第1撮像部501の撮像素子に入射する。また、第2撮像部502の同軸照明系の光源から出射された光は、ミラー505で反射されて上方に進行し、窓部503および基板301、302の一部あるいは全部を透過する。基板301、302の一部あるいは全部を透過した光は、基板301、302のアライメントマークMK1a,MK2aで反射され、下向きに進行し、窓部503を透過してミラー505で反射されて第2撮像部502の撮像素子に入射する。このようにして、位置測定部500は、図6Aおよび図6Bに示すように、2つの基板301、302のアライメントマークMK1a,MK2aを含む撮影画像GAaと、2つの基板301、302のアライメントマークMK1b,MK2bを含む撮影画像GAbと、を取得する。なお、第1撮像部501による撮影画像GAaの撮影動作と第2撮像部502による撮影画像GAbの撮影動作とは、略同時に実行される。
 図1に戻って、基板加熱部481、482は、例えば電熱ヒータであり、図3Bに示すように、それぞれステージ401、ヘッド402に設けられている。基板加熱部481、482は、ステージ401,402に支持されている基板301,302に熱を伝達することにより基板301、302を加熱する。また、基板加熱部481、482の発熱量を調節することにより、基板301,302やそれらの接合面の温度を調節できる。
 また、基板加熱部481、482は、図4に示すように、加熱部駆動部483に接続されている。加熱部駆動部483は、制御部700から入力される制御信号に基づいて、基板加熱部481、482へ電流を供給することにより基板加熱部481、482を発熱させる。なお、基板接合処理のスループット向上を重視する場合、基板301、302の加熱処理を、基板接合装置100とは別のアニール装置において行うことが好ましい。
 制御部700は、MPU(Micro Processing Unit)(図示せず)と主記憶部(図示せず)と補助記憶部(図示せず)とインタフェース(図示せず)とを有する。主記憶部は、揮発性メモリから構成され、MPUの作業領域として使用される。補助記憶部は、不揮発性メモリから構成され、MPUが実行するプログラムを記憶する。また、補助記憶部は、後述する基板301、302の相対的な算出した位置ずれ量Δx、Δy、Δθに対して予め設定された位置ずれ量閾値Δxth、Δyth、Δθthを記憶するパラメータ記憶部703を有する。パラメータ記憶部703は、更に、後述する基板301、302の周部の静電チャック441、442による保持を解除する際に静電チャック441、442に印加するパルス電圧のパルス幅およびパルス間隔を示す情報も記憶する。
 制御部700は、第1圧力センサ412、第2圧力センサ408および距離測定部490から入力される計測信号を計測情報に変換して取得する。また、制御部700は、第1撮像部501および第2撮像部502から入力される撮影画像信号を撮影画像情報に変換して取得する。更に、制御部700は、補助記憶部が記憶するプログラムを主記憶部に読み込んで実行することにより、保持部駆動部443、ピエゾアクチュエータ411、第1押圧駆動部431b、第2押圧駆動部432b、加熱部駆動部483、ステージ駆動部403およびヘッド駆動部404それぞれへ制御信号を出力する。
 制御部700は、図6Bに示すように、第1撮像部501から取得した撮影画像GAaに基づいて、基板301、302に設けられた1組のアライメントマークMK1a,MK2a相互間の位置ずれ量Δxa、Δyaを算出する。なお、図6Bは、1組のアライメントマークMK1a,MK2aが互いにずれている状態を示している。同様に、制御部700は、第2撮像部502から取得した撮影画像GAbに基づいて、基板301、302に設けられた他の1組のアライメントマークMK1b,MK2b相互間の位置ずれ量Δxb、Δybを算出する。その後、制御部700は、これら2組のアライメントマークの位置ずれ量Δxa、Δya、Δxb、Δybと2組のマークの幾何学的関係とに基づいて、X方向、Y方向およびZ軸周りの回転方向における2つの基板301、302の相対的な位置ずれ量Δx、Δy、Δθを算出する。そして、制御部700は、算出した位置ずれ量Δx、Δy、Δθが低減されるように、ヘッド402をX方向およびY方向へ移動させたり、Z軸周りに回転させたりする。これにより、2つの基板301、302の相対的な位置ずれ量Δx、Δy、Δθが低減される。このようにして、基板接合装置100は、2つの基板301、302の水平方向における位置ずれ量Δx、Δy、Δθを補正するファインアライメント動作を実行する。
 次に、本実施の形態に係る基板接合装置100が実行する基板接合処理について図7乃至図10を参照しながら説明する。この基板接合処理は、制御部700により基板接合処理を実行するためのプログラムが起動されたことを契機として開始される。なお、図7においては、基板301,302が、ステージ401、ヘッド402に支持されているものとする。ここで、制御部700は、保持部駆動部443から静電チャック441、442、451、452、461、462へ電圧を印加することにより静電チャック441、442、451、452、461、462を駆動している。これにより、静電チャック441、451、461が基板301を保持し、静電チャック442、452、462が基板302を保持した状態となっている。また、基板接合装置100は、距離測定部490により、ステージ401およびヘッド402に基板301、302が保持されていない状態で、ステージ401の上面とヘッド402の下面との間の距離の測定を完了しその結果をパラメータ記憶部703に記憶しているものとする。更に、基板301、302の厚さの測定結果が既にパラメータ記憶部703に記憶されているものとする。
 まず、基板接合装置100は、ステージ401およびヘッド402に基板301、302が保持されていない状態でのステージ401の上面とヘッド402の下面との間の距離と基板301、302の厚さとに基づいて、基板301、302間の距離を算出する。そして、基板接合装置100は、算出した距離に基づいて、ヘッド402を下方向へ移動させて基板301、302同士を近づける(ステップS1)。
 次に、基板接合装置100は、図8Aに示すように基板301、302同士が離間した状態で、基板301の基板302に対する位置ずれ量を算出する(ステップS2)。ここにおいて、制御部700は、まず、位置測定部500の第1撮像部501および第2撮像部502から、非接触状態における2つの基板301、302の撮影画像GAa,GAb(図6A参照)を取得する。そして、制御部700は、2つの撮影画像GAa,GAbに基づいて、2つの基板301、302のX方向、Y方向およびZ軸周りの回転方向の位置ずれ量Δx、Δy、Δθそれぞれを算出する。具体的には、制御部700は、例えばZ方向に離間したアライメントマークMK1a,MK2aを同時に読み取った撮影画像GAaに基づき、ベクトル相関法を用いて位置ずれ量Δxa、Δya(図6B参照)を算出する。同様に、Z方向に離間したアライメントマークMK1b,MK2bを同時に読み取った撮影画像GAbに基づき、ベクトル相関法を用いて位置ずれ量Δxb、Δybを算出する。そして、制御部700は、位置ずれ量Δxa、Δya、Δxb、Δybに基づいて、2つの基板301、302の水平方向における位置ずれ量Δx、Δy、Δθを算出する。
 図7に戻って、続いて、基板接合装置100は、算出した位置ずれ量Δx、Δy、Δθを補正するように基板302を基板301に対して相対的に移動させることにより、位置合わせを実行する(ステップS3)。ここにおいて、基板接合装置100は、ステージ401を固定した状態で、位置ずれ量Δx、Δy、Δθが解消するように、ヘッド402をX方向、Y方向およびZ軸周りの回転方向へ移動させる。
 その後、基板接合装置100は、基板301、302が互いに離間した状態で、基板301、302を撓ませる(ステップS4)。基板接合装置100は、例えば図8Bに示すように、基板301の接合面の周部301sに対して中央部301cが基板302側に突出する形で、基板301を撓ませる。このとき、基板接合装置100は、ステージ401の周縁側の静電チャック441により基板301を保持させつつ、ステージ401の中央部側の静電チャック451、461による基板301の保持を解除する。ここで、制御部700は、保持部駆動部443から静電チャック441へ電圧が印加され、保持部駆動部443から静電チャック451、461に電圧が印加されないように保持部駆動部443を制御する。そして、基板接合装置100は、基板301の周部301sを静電チャック441に保持させた状態で、第1押圧部431aにより基板301の中央部を基板302側に押圧する。これにより、基板301は、その接合面の中央部301cが基板302側に突出するように撓む。
 また、基板接合装置100は、基板302の接合面の周部302sに対して中央部302cが基板301側に突出する形で、基板302を撓ませる。このとき、基板接合装置100は、ヘッド402の周縁側の静電チャック442により基板302を保持させつつ、ヘッド402の中央部側の静電チャック452、462による基板302の保持を解除する。ここで、制御部700は、保持部駆動部443から静電チャック442へ電圧が印加され、保持部駆動部443から静電チャック452、462に電圧が印加されないように保持部駆動部443を制御する。そして、基板接合装置100は、基板302の周部302sを静電チャック442に保持させた状態で、第2押圧部432aにより基板302の中央部を基板301側に押圧する。これにより、基板302は、その接合面の中央部302cが基板301側に突出するように撓む。
 図7に戻って、次に、基板接合装置100は、昇降駆動部406によりヘッド402を下方向へ移動させることにより、基板301の接合面の中央部301cと基板302の接合面の中央部302cとを接触させる(ステップS5)。このとき、図8Bの矢印AR11に示すように、基板301、302それぞれの互いに接合している接合面の中央部301c、302cから基板301、302の周部に向かって基板301、302同士の接合が進んでいく。ここで、制御部700は、例えばヘッド402の静電チャック442に印加される電圧がステージ401の静電チャック441に印加される電圧に比べて低くなるように保持部駆動部443を制御する。この場合、静電チャック442へ基板302が吸着される力と基板301、302同士の接合力とが平衡しつつ、基板301、302同士の接合が進んでいく。
 そして、基板接合装置100は、図9Aの矢印AR12に示すように、第1押圧部431aをステージ401に没入させる方向へ移動させ且つ第2押圧部432aをヘッド402に没入させる方向へ移動させる。同時に、基板接合装置100は、図9Aの矢印AR13に示すように、ヘッド402をステージ401に近づく方向へ移動させる。ここで、基板接合装置100は、基板301、302の接触部分ACの周縁における基板301の接合面と基板302の接合面とのなす角度θ1が予め設定された基準角度以下となるようにステージ401、ヘッド402を駆動する。なお、基準角度は、例えば45度に設定され、15度以下であることが好ましい。これにより、基板301、302同士の接触時における基板301、302の接触部分ACの周縁部分に生じる歪みが緩和される。なお、このとき、基板301と基板302とは、互いに離脱させることが可能な状態で接合されたいわゆる仮接合状態となっている。また、基準角度θ1は、基板301、302同士が仮接合した状態における基板301、302同士の接合力と、静電チャック451、452、461、462による基板301、302の吸着力と、基板301、302をステージ401、ヘッド402から剥離する際に要する剥離力と、に基づいて設定される。なお、前述の接合力、吸着力および剥離力は、基板301、302同士の接合処理を行う前に事前に計測しておく。
 図7に戻って、続いて、基板接合装置100は、基板301の接合面が基板302の接合面に接触した状態で、 基板302の基板301に対する位置ずれ量を測定する(ステップS6)。このとき、基板接合装置100は、基板301と基板302との仮接合が進むことにより基板302の基板301に対する移動が規制された状態で、基板301、302の位置ずれ量を測定する。
 その後、基板接合装置100は、算出した位置ずれ量Δx、Δy、Δθの全てが予め設定された位置ずれ量閾値Δxth、Δyth、Δθth以下であるか否かを判定する(ステップS7)。
 次に、基板接合装置100により、算出した位置ずれ量Δx、Δy、Δθのいずれかが、予め設定された位置ずれ量閾値Δxth、Δyth、Δθthよりも大きいと判定されたとする(ステップS7:No)。この場合、基板接合装置100は、基板302の接合面を基板301の接合面から離脱させる(ステップS8)。このとき、基板接合装置100は、ヘッド402を上昇させて基板301、302間の隙間を広げつつ、第1押圧部431aをステージ401に没入させる方向へ移動させるとともに、第2押圧部432aをヘッド402に埋没させる方向へ移動させる。ここにおいて、基板接合装置100は、基板302を基板301から剥がす際の基板302の引っ張り圧力が一定となるようにヘッド402の上昇を制御する。また、基板接合装置100は、ステージ401の中央部側の静電チャック451、461と、ヘッド402の中央部側の静電チャック452、462と、により基板301、302の中央部を保持させる。ここで、基板接合装置100が、静電チャック451、452、461、462により基板301、302を保持するタイミングは、基板301、302間の隙間を広げつつ第1押圧部431aをステージ401に没入させ、第2押圧部432aをヘッド402に没入させるタイミングの前後のタイミングであってもよいし、同時であってもよい。これにより、基板302が基板301から離脱し、基板301と基板302との接触状態が解除される。
 続いて、基板接合装置100は、算出した位置ずれ量Δx、Δy、Δθを全て位置ずれ量閾値Δxth、Δyth、Δθth以下にするための基板301、302の補正移動量を算出する(ステップS9)。ここにおいて、制御部700は、基板302を基板301に接触させた状態での基板301と基板302との位置ずれ量Δx、Δy、Δθと、基板302が基板301に接触していない状態での基板301と基板302との位置ずれ量との差分に相当する移動量だけ移動させるような補正移動量を算出する。このように、基板301、302同士が接触した状態での位置ずれ量と基板301、302が接触していない状態での位置ずれ量との差分に相当する移動量だけオフセットしてアライメントすることにより、再度基板301、302同士が接触したときに同様の基板301、302の接触による位置ずれが発生すれば基板301、302の位置ずれが無くなることになる。
 その後、基板接合装置100は、2つの基板301、302の非接触状態、即ち2つの基板301、302が水平方向において自由に移動可能な状態において、2つの基板301、302の相対的な位置ずれ量Δx、Δy、Δθを補正するように、位置合わせを実行する(ステップS10)。ここにおいて、基板接合装置100は、ステージ401が固定された状態で、ヘッド402をステップS9で算出された補正移動量だけX方向、Y方向およびZ軸周りの回転方向に移動させる。このようにして、基板接合装置100は、基板301の接合面と基板302の接合面とが離間した状態で、位置ずれ量Δx、Δy、Δθが小さくなるように基板301の基板302に対する相対位置を調整する。そして、基板接合装置100は、再びステップS4の処理を実行する。
 一方、基板接合装置100により、算出した位置ずれ量Δx、Δy、Δθの全てが、予め設定された位置ずれ量閾値Δxth、Δyth、Δθth以下であると判定されたとする(ステップS7:Yes)。この場合、基板接合装置100は、基板301、302の周部の保持を解除する(ステップS11)。ここでは、基板接合装置100は、図9Bに示すように、基板301の周部301sを基板302の周部302sに接触させる。そして、基板接合装置100は、静電チャック441、442による基板301、302の周部の保持を解除させる。ここにおいて、制御部700が、静電チャック441、442による基板301、302の周部301s、302sの保持を解除するように保持部駆動部443を制御する。即ち、制御部700は、保持部駆動部443から静電チャック441、442への電圧印加を停止するように保持部駆動部443を制御する。このようにして、基板接合装置100は、基板301の周部を基板302の周部に接触させて基板301の接合面と基板302の接合面とを全面で張り合わせる。
 また、制御部700は、静電チャック441、442による基板301、302の周部の保持を解除させる際、静電チャック441、442の端子電極441a、441b、442a、442bの間にパルス電圧を印加するよう保持部駆動部443を制御する。ここで、制御部700は、端子電極441a、441b、442a、442bの間に互いに極性の異なるパルス電圧を交互に印加しつつ、パルス電圧の振幅を漸減させるように保持部駆動部443を制御する。ここで、保持部駆動部443は、例えば図10に示すように、パルス幅ΔT11、ΔT12、ΔT13、ΔT14、ΔT15、ΔT16の極性の異なるパルス電圧を交互に印加する。ここで、各パルス電圧のパルス間隔は、それぞれΔT21、ΔT22、ΔT23、ΔT24、ΔT25に設定されている。各パルス間隔ΔT21、ΔT22、ΔT23、ΔT24、ΔT25は、ステージ401、ヘッド402の放電時間を考慮して決定される。また、本実施の形態に係る静電チャック441、442、451、452、461、462のように、複数の電極子が交互に並ぶように配置されている場合、放電し易くなり、パルス間隔ΔT21、ΔT22、ΔT23、ΔT24、ΔT25を設けることによるステージ401、ヘッド402の帯電抑制効果が得られる。また、パルス幅ΔT11、ΔT12、ΔT13、ΔT14、ΔT15、ΔT16は、互いに等しく設定されていてもよいし、経時的に長くなるように設定されていてもよい。或いは、任意に選択した5つ以下のパルス電圧のパルス幅が等しくなるように設定されていてもよい。更に、パルス間隔ΔT21、ΔT22、ΔT23、ΔT24、ΔT25は、互いに等しく設定されていてもよいし、経時的に長くなるように設定されていてもよい。或いは、任意に選択した4つ以下のパルス間隔が等しくなるように設定されていてもよい。なお、図10において、V0、V1、V2、V3、V4、V5、V6は、電圧振幅の絶対値を示し、V0は、静電チャック441、442により基板301、302を保持しているときの電圧振幅に相当する。そして、V0>V1>V2>V3>V4>V5>V6の関係が成立している。
 図7に戻って、次に、基板接合装置100は、基板301、302同士を接合する接合処理を実行する(ステップS12)。ここでは、基板接合装置100が、基板加熱部481、482により基板301、302を加熱することにより、基板301と基板302とを接合させる。そして、基板接合装置100は、図9Cの矢印AR14に示すように、ヘッド402を上昇させる。
 また、基板接合装置100は、基板301、302同士の接合が複数回実行される場合において、予め設定された基準回数毎に、静電チャック441、442が基板301、302を保持している状態における端子電極441a、441b、442a、442bの間に印加する電圧の極性を反転させる。具体的には、制御部700が、基準回数毎に、基板301、302を保持している状態における端子電極441a、441b、442a、442bの間に印加する電圧の極性を反転させるように保持部駆動部443を制御する。ここで、基準回数は、ステージ401、ヘッド402の帯電量が基板301、302同士の接合に影響しない帯電量で維持されるように設定され、1回に設定されていてもよいし、2回以上に設定されていてもよい。基準回数が1回に設定されている場合、基板接合装置100は、1組の基板301、302の接合を行う毎に端子電極441a、441b、442a、442bの間に印加する電圧の極性を反転させる。なお、基板接合装置100は、静電チャック451、452、461、462についても、予め設定された基準回数毎に基板301、302を保持している状態における端子電極451a、451b、452a、452b、461a、461b、462a、462bの間に印加する電圧の極性を反転させる。これにより、ステージ401、ヘッド402の帯電量が減少するので、ステージ401、ヘッド402が帯電していることに起因した基板301、302のステージ401、ヘッド402への貼り付きが抑制される。
 以上説明したように、本実施の形態に係る基板接合装置100によれば、制御部700が、基板301、302を撓ませて基板301の中央部301cと基板302の中央部302cとが接触した状態において、基板301の周部301sを基板302の周部302sに接触させる際、静電チャック441による基板301の周部301sの保持を解除するように保持部駆動部443を制御する。これにより、基板301、302を撓ませて基板301の中央部301cと基板302の中央部302cとを接触させた後、基板301の周部301sを基板302の周部302sに接触させる際、基板301の周部301sの内側の部分のステージ401への貼り付きおよび基板302の周部302sの内側の部分のヘッド402への貼り付きが抑制され且つ基板301の周部301sのステージ401への貼り付きおよび基板302の周部302sのヘッド402への貼り付きが抑制される。従って、基板301に歪みが生じた状態での基板301、302同士の接合が回避でき、基板301、302同士を歪み無く全面で高い位置精度で接合することができる。
 ところで、静電チャックとして、例えば図11に示す比較例のように、ステージ9401、ヘッド9402における、平面視で貫通孔401b、402bを挟んだ両側それぞれに設けられた電極9441a、9442a、9441b、9442bを有する構成が考えられる。この場合、静電チャック9441、9442により基板301、302を保持している状態で、ステージ9401、ヘッド9402内における電荷の偏りが大きくなる。従って、静電チャック9441、9442による基板301、302の保持を解除する際、ステージ9401、ヘッド9402の電荷の偏りが大きい分、電極9441a、9442a、9441b、9442b間への電圧印加を停止しても電荷の偏りが解消しにくい。これにより、ステージ9401、ヘッド9402の帯電量が大きくなり、基板301、302がステージ9401、ヘッド9402から離脱せず、貼り付いた状態になる虞がある。
 これに対して、本実施の形態に係る基板接合装置100では、複数の電極子441c、442cと複数の電極子441d、442dとが、ステージ401、ヘッド402における第1領域A1において第1領域A1の周方向に沿って交互に並ぶように配置されている。また、複数の電極子451c、452cと複数の電極子451d、452dとは、ステージ401、ヘッド402における第2領域A2において第2方向である第2領域A2の周縁に沿った方向において交互に並ぶように配置されている。更に、複数の電極子461c、462cと複数の電極子461d、462dとは、ステージ401、ヘッド402におけるW軸方向において交互に並ぶように配置されている。このため、比較例に比べて、電極子441c、442c、441d、442d、451c、452c、451d、452d、461c、462c、461d、462d間の距離が短い。これにより、静電チャック441、442、451、452、461、462による基板301、302の保持を解除する際、ステージ401、ヘッド402が放電し易いので、基板301、302の帯電に起因した基板301、302のステージ401、ヘッド402への貼り付きが抑制される。
 更に、本実施の形態に係る制御部700は、静電チャック441による基板301の周部の保持を解除する際、端子電極441a、441bの間に互いに極性の異なるパルス電圧を交互に印加しつつ、その振幅が漸減するように保持部駆動部443を制御する。また、制御部700は、静電チャック442による基板302の周部の保持を解除する際、端子電極442a、442bの間に互いに極性の異なるパルス電圧を交互に印加しつつ、その振幅が漸減するように保持部駆動部443を制御する。これにより、基板301、302の帯電量を急速に減少させることができるので、基板301、302をスムーズにステージ401、ヘッド402から離脱させることができる。
 また、本実施の形態に係るステージ401、ヘッド402は、透光性を有するガラスから形成されている。そして、端子電極441a、441b、442a、442b、451a、451b、452a、452b、461a、461b、462a、462bと電極子441c、441d、442c、442d、451c、451d、452c、452d、461c、461d、462c、462dとが、透明な導電性材料を含む透明導電膜から形成されている。これにより、距離測定部490は、ステージ401またはヘッド402における基板301、302側とは反対側から、ステージ401とヘッド402との間の距離を測定することが可能となる。また、位置測定部500は、ステージ401またはヘッド402における基板301、302側とは反対側から、基板301、302の相対的な位置ずれ量を測定することができる。従って、距離測定部490および位置測定部500の配置の自由度を高めることができる。そして、本実施の形態に係る基板接合装置100では、第1撮像部501と第2撮像部502とがステージ401における基板301が支持される側とは反対側に配置されている。これにより、基板301、302の間に撮像部を設ける必要が無くなるので、基板301、302上にパーティクルが付着することが抑制される。また、基板301のアライメントマークMK1a、MK1b、と基板302のアライメントマークMK2a、MK2bを個別に別の撮像部で認識する方法を採用する場合、例えば熱膨張、振動または2つの撮像部間の距離の経時的変化の影響を受ける。これに対して、本実施の形態のように赤外線透過方式により第1撮像部501でアライメントマークMK1a、MK2aを同時認識し、第2撮像部502でアライメントマークMK1b、MK2bを同時認識する方法を採用することにより、基板301、302の位置精度を向上させることができる。
 ところで、基板301、302のステージ401、ヘッド402への貼り付きを抑制するために、ステージ401、ヘッド402の第2領域A2に凹部(図示せず)を設けて基板301、302とステージ401、402との接触面積を低減したステージ、ヘッドが考えられる。ところが、このようなステージ、ヘッドでは、ステージ、ヘッドが基板301、302を支持した状態で基板301、302の中央部が凹部の内側に向かって撓んだ状態となり基板301、302に歪みが生じうる。そして、基板301、302に歪みが生じた状態で基板301、302同士を接合すると接合不良が生じる虞がある。これに対して、本実施の形態に係るステージ401は、その上面401aが基板301の少なくとも一部に面接触した状態で基板301を支持する。また、ヘッド402は、その下面402aが基板302の少なくとも一部に面接触した状態で基板302を支持する。これにより、ステージ401、ヘッド402により基板301、302を支持した状態における基板301、302の撓みが低減されるので、基板301、302の接合不良の発生が抑制される。
 更に、本実施の形態に係る基板接合装置100は、ステージ401、ヘッド402が静電チャック441、442、451、452、461、462により基板301、302を支持する。これにより、ステージ401、ヘッド402は、真空チャンバ200内の真空度が高い状態であっても基板301、302を堅固に支持することができるので、基板301、302のステージ401、ヘッド402からの脱落が抑制される。
(実施の形態2)
 本実施の形態に係る基板接合装置は、大気圧下で、互いに接合される接合面に対して活性化処理および親水化処理が施された2つの基板301、302同士を接触させて加圧および加熱することにより、2つの基板301、302を接合する。図12に示すように、本実施の形態に係る基板接合装置2100は、真空チャンバを備えていない点で実施の形態1に係る基板接合装置100と相違する。なお、図12において、実施の形態1と同様の構成については図1と同一の符号を付している。なお、以下の説明では、本実施の形態に係る基板接合装置について実施の形態1に係る基板接合装置100と同様の構成について、図1乃至図9に示す符号と同じ符号を用いて説明する。
 ステージ2401、2402は、鉛直方向で互いに対向するように配置されている。ステージ2401およびヘッド2402は、例えば透光性を有するガラスのような透光性材料から形成されている。また、ステージ2401、ヘッド2402は、図13Aに示すように、それぞれ、基板301、302を支持した状態で基板301、302に対向する基板接触領域A3を有する。なお、図13Aおよび図13Bにおいて、実施の形態1と同様の構成については図3Aおよび図3Bと同一の符号を付している。ステージ2401、ヘッド2402それぞれの基板接触領域A3には、例えば図14に示すように、凹凸2401a、2402aが形成されている。ここで、基板接触領域A3の表面の算術平均粗さは、0.1μm乃至1mmである。
 ステージ2401、ヘッド2402の基板接触領域A3の凹凸2401a、2402aは、例えば基板接触領域A3にブラスト処理を施した後、表面研磨処理を行うことにより形成されてもよい。この場合、ステージ2401、ヘッド2402の基板接触領域A3の表面には、例えば図15Aに示すような算術平均粗さが10μm程度の凹凸が形成される。或いは、ステージ2401、ヘッド2402の基板接触領域A3の凹凸2401a、2402aは、例えば基板接触領域A3にシリカコーティングを施すことにより形成されてもよい。この場合、ステージ2401、ヘッド2402の基板接触領域A3の表面には、例えば図15Bに示すような算術平均粗さが5μm程度の凹凸が形成される。更に、ステージ2401、ヘッド2402の基板接触領域A3の凹凸2401a、2402aは、例えば基板接触領域A3をエッチングすることにより形成されてもよい。この場合、ステージ2401、ヘッド2402の基板接触領域A3の表面には、例えば図16Aに示すような算術平均粗さが1.59μm程度の凹凸または図16Bに示すような算術平均粗さが2.63μ、程度の凹凸が形成される。
 ここで、基板301、302の内側に気体を充満させて基板301、302の基板接触領域A3の内側部分とステージ2401、ヘッド2402との間の隙間の圧力を上昇させることにより基板301、302をステージ2401、ヘッド2402から離脱させることが好ましい。このことから、基板接触領域A3の凹凸2401a、2402aは、少なくとも基板接触領域A3の周部を除く内側に形成されていることが好ましい。
 また、ステージ2401およびヘッド2402には、図13Aおよび図13Bに示すように、基板301、302を吸着保持するための吸着孔2441a、2451a、2461a、2471a、2442a、2452a、2462a、2472aと、基板301の中央部を押圧する第1押圧機構431と、基板302の中央部を押圧する第2押圧機構432と、が設けられている。吸着孔2441a、2442aは、基板301、302の周部を保持する第1保持部である。吸着孔2451a、2461a、2471a、2452a、2462a、2472aは、基板301、302の周部よりも内側を保持する第2保持部である。吸着孔2441a、2451a、2461a、2471aは、各別に基板301を吸着保持した状態と吸着保持しない状態とをとりうる。また、吸着孔2442a、2452a、2462a、2472aも、各別に基板302を吸着保持した状態と吸着保持しない状態とをとりうる。吸着孔2441a、2451a、2461a、2471a、2442a、2452a、2462a、2472aは、例えば真空ポンプ(図示せず)に各別の排気管(図示せず)を介して接続されている。
 また、本実施の形態に係る基板接合装置は、図17に示すように、各排気管に介挿され、各別に開閉する開閉バルブ2441b、2451b、2461b、2471b、2442b、2452b、2462b、2472bと、保持部駆動部2443と、を備える。例えば開閉バルブ2441b,2451bを閉状態にし、開閉バルブ2461b、2471bを開状態にしたとする。この場合、吸着孔2441a、2451aにおいて基板301を吸着保持されず、吸着孔2461a、2471aのみにおいて基板301を吸着保持された状態になる。保持部駆動部2443は、開閉バルブ2441b、2451b、2461b、2471b、2442b、2452b、2462b、2472bに接続されている。そして、保持部駆動部2443は、制御部2700から入力される制御信号に基づいて、各開閉バルブ2441b、2451b、2461b、2471b、2442b、2452b、2462b、2472bを各別に開状態または閉状態にする。
 更に、本実施の形態に係る基板接合装置は、ステージ2401、ヘッド2402が基板301、302を支持した状態で、図13Aに示すステージ2401、ヘッド2402の基板接触領域A3と基板301、302との間に気体を吐出する気体吐出部2444を備える。気体吐出部2444は、コンプレッサ(図示せず)と、コンプレッサから吸着孔2461a、2471a、2462a、2472aへ各別に気体を供給する供給管(図示せず)と、各供給管に介挿された開閉バルブ(図示せず)と、を有する。気体吐出部2444は、開閉バルブを開状態にすることにより、吸着孔2461a、2471a、2462a、2472aステージ2401、ヘッド2402の基板接触領域A3と基板301、302との間に気体を吐出する。ここで、気体吐出部2444は、例えばHeイオンのようなイオンを含んだ気体または水を含んだ気体を吐出する。
 図17に戻って、制御部2700は、実施の形態1で説明した制御部700と同様の構成を有する。パラメータ記憶部2703は、前述の位置ずれ量閾値Δxth、Δyth、Δθthを記憶する。制御部2700は、制御部700と同様に、第1圧力センサ412、第2圧力センサ408および距離測定部490から入力される計測信号を計測情報に変換して取得する。また、制御部2700は、第1撮像部501および第2撮像部502から入力される撮影画像信号を撮影画像情報に変換して取得する。更に、制御部2700は、補助記憶部が記憶するプログラムを主記憶部に読み込んで実行することにより、保持部駆動部2443、気体吐出部2444、ピエゾアクチュエータ411、第1押圧駆動部431b、第2押圧駆動部432b、加熱部駆動部483、ステージ駆動部403およびヘッド駆動部404それぞれへ制御信号を出力する。
 次に、本実施の形態に係る基板接合装置が実行する基板接合処理について説明する。本実施の形態に係る基板接合処理は、実施の形態1で図7を用いて説明した基板接合処理と同様であるため、図7を参照しながら説明する。図7のステップS4の処理において、本実施の形態に係る基板接合装置は、図13Aに示すステージ2401の周縁側の吸着孔2441a、2451aにより基板301を吸着保持させつつ、ステージ2401の中央部側の吸着孔2461a、2471aによる基板301の吸着保持を解除する。ここで、制御部2700は、図17に示す開閉バルブ2441b、2451bを開状態にして開閉バルブ2461b、2471bを閉状態にするように保持部駆動部2443を制御する。そして、基板接合装置2100は、図13Aに示す基板301の周部301sを吸着孔2441a、2451aにより吸着保持させた状態で、第1押圧部431aにより基板301の中央部を基板302側に押圧する。また、基板接合装置2100は、ヘッド2402の周縁側の吸着孔2442a、2452aにより基板302を吸着保持させつつ、ヘッド2402の中央部側の吸着孔2462a、2472aによる基板302の吸着保持を解除する。ここで、制御部2700は、図17に示す開閉バルブ2442b、2452bを開状態にして開閉バルブ2462b、2472bを閉状態にするように保持部駆動部2443を制御する。そして、基板接合装置2100は、図13Aに示す基板302の周部302sを吸着孔2442a、2452aにより吸着保持させた状態で、第2押圧部432aにより基板302の中央部を基板301側に押圧する。
 また、図7のステップS12の処理において、本実施の形態に係る基板接合装置は、気体吐出部2444により、図13Aに示すステージ2401、ヘッド2402の基板接触領域A3と基板301、302との間に気体を吐出させる。ここで、制御部2700は、基板301、302の周部同士を接触させる際、ステージ2401、ヘッド2402の基板接触領域A3と基板301、302との間に気体を吐出するように気体吐出部2444を制御する。具体的には、制御部2700は、図17に示す開閉バルブ2441b、2442b、2451b、2452bを閉状態にするよう保持部駆動部2443を制御するとともに、気体吐出部2444の開閉バルブが開状態となるよう気体吐出部2444を制御する。これにより、基板301、302の周部のステージ2401、ヘッド2402への貼り付きの発生が抑制される。
 以上説明したように、本実施の形態に係る基板接合装置によれば、ステージ2401、ヘッド2402が、それぞれ基板301、302を支持した状態で基板301、302に対向する基板接触領域A3に凹凸が形成されている。これにより、基板301の周部301sを基板302の周部302sに接触させる際、基板301の周部のステージ2401への貼り付きが抑制されるので、基板301に歪みが生じた状態での基板301、302同士の接合が回避でき、基板301、302同士を歪み無く全面で高い位置精度で接合することができる。
 また、本実施の形態に係るステージ2401、ヘッド2402それぞれの基板接触領域A3の表面の算術平均粗さは、0.1μm乃至1mmである。これにより、例えば第1撮像部501および第2撮像部502によりステージ2401における基板301側とは反対側から位置ずれ測定を実行する際、第1撮像部501および第2撮像部502から出射された光がステージ2401による散乱が抑制される。従って、基板301と基板302とのアライメントを精度良く実行することが可能となる。
 ところで、ステージ2401における基板301を支持する面が仮に鏡面に近い状態または接触面積が大きい状態であるとする。この場合、気体吐出部2444が吸着孔2461a、2471aから気体を吐出して基板301をステージ2401から離脱させる際、気体が基板301とステージ2401との間の一部のみを通って流出しうる。この場合、基板301の基板接触領域A3の内側部分とステージ2401との間の隙間の圧力が上昇せず、基板301とステージ2401との間における基板接触領域A3の他の部分へ気体が流れず、基板301がステージ2401に貼り付いた状態となり基板301がステージ2401からスムーズに離脱させることができない虞がある。なお、基板302をヘッド2402から離脱させる場合も同様である。
 これに対して、本実施の形態に係るステージ2401、ヘッド2402は、基板接触領域A3に凹凸が形成されている。これにより、気体吐出部2444が吸着孔2461a、2471aから気体を吐出して基板301をステージ2401から離脱させる際、基板301とステージ2401との間に気体を充満させて基板301の基板接触領域A3とステージ2401との間の隙間の圧力を上昇させることができるので、基板301をステージ2401から離脱し易くなる。従って、基板301のステージ2401への貼り付きが抑制され、基板301をステージ2401からスムーズに離脱させることができる。なお、基板302をヘッド2402から離脱させる場合も同様である。
 また、本実施の形態に係る気体吐出部2444は、イオンを含んだ気体または水を含んだ気体を吐出する。これにより、ステージ2401、ヘッド2402が帯電している場合、気体吐出部2444から吐出される気体の除電効果によりステージ2401、ヘッド2402の帯電量が減少する。従って、ステージ2401、ヘッド2402が帯電していることに起因して基板301、302がステージ2401、ヘッド2402への貼り付きが抑制される。
(実施の形態3)
 本実施の形態に係る基板接合装置は、図1に示す実施の形態1で説明した基板接合装置100と同様である。但し、本実施の形態に係る基板接合装置は、実施の形態1に係るステージ401、ヘッド402の代わりに図18Aおよび図18Bに示すようなステージ3401、ヘッド3402を備える点で実施の形態1で説明した基板接合装置100と相違する。なお、以下の説明では、本実施の形態に係る基板接合装置について実施の形態1に係る基板接合装置100と同様の構成について、図1乃至図9Cに示す符号と同じ符号を用いて説明する。また、図18Aおよび図18Bにおいて、実施の形態1と同様の構成については図3Aおよび図3Bと同一の符号を付している。
 ステージ3401とヘッド3402とは、真空チャンバ200内において、鉛直方向で互いに対向するように配置されている。ステージ3401、ヘッド3402は、図18Aに示すように、第1領域A1の内側の第2領域A2に設けられた凹部3401c、3402cを有する。ここで、第1領域A1は、ステージ3401、ヘッド3402に基板301、302が支持された状態で、ステージ3401、ヘッド3402における基板301、302の周部に対向する領域に相当する。そして、ステージ3401、ヘッド3402は、凹部3401c、3402cの中央部から凹部3401c、3402cの周縁に亘って延在し基板301、302に当接する4つのリブ3401d、3402dを有する。ここで、4つのリブ3401d、3402dは、凹部3401cの中央部から放射状に延在している。そして、ステージ3401、ヘッド3402の周部3401a、3402aと、ステージ3401、ヘッド3402の第2領域A2の内側の貫通孔401b、402bの外周部に相当する内側部位3401b、3402bと、リブ3401d、3402dとで、基板301、302を支持する。
 本実施の形態に係る基板接合装置では、実施の形態1と同様に、ステージ3401、ヘッド3402における第1領域A1に静電チャック441、442が配設されている。また、本実施の形態に係る保持部駆動部443には、静電チャック441、442のみが接続されている。そして、保持部駆動部443は、制御部700から入力される制御信号に基づいて、各静電チャック441、442へ電圧を印加することにより静電チャック441、442を駆動する。なお、本実施の形態に係る基板接合装置は、実施の形態1で図7を用いて説明した基板接合処理と同様である。
 以上説明したように、本実施の形態に係る基板接合装置によれば、ステージ3401、ヘッド3402が、ステージ3401、ヘッド3402における第2領域A2に設けられた凹部3401c、3402cの中央部から凹部3401c、3402cの周縁に亘って延在し基板301、302に当接する4つのリブ3401d、3402dを有する。これにより、基板301、302とステージ3401、ヘッド3402との接触面積を小さくすることができるので、ステージ3401、ヘッド3402による基板301、302の保持を解除する際、基板301、302のステージ3401、ヘッド3402への貼り付きが抑制される。従って、基板301、302に歪みが生じた状態での基板301、302同士の接合が回避でき、基板301、302同士を歪み無く全面で高い位置精度で接合することができる。
 以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明は前述の各実施の形態の構成に限定されるものではない。例えば、基板接合装置は、図19に示すようなステージ4401およびヘッド4402を備えるものであってもよい。なお、図19において実施の形態3と同様の構成については図18Aと同一の符号を付している。ステージ4401、ヘッド4402は、図19に示すように、円環状の第1領域A1に沿って配設された4つの円弧状の第1突出部4401a、4402aと、第1領域A1の内側の第2領域A2に形成された凹部4401c、4402cの内側に設けられた4つの長尺のリブ4401d、4402dと、を有する。第1突出部4401a、4402aには、それぞれ、静電チャック4441、4442が配設されている。また、ステージ4401、ヘッド4402は、それらの貫通孔401b、402bの外周部に4つのリブ4401d、4402dの長手方向における貫通孔401b、402b側の一端部が連続する円環状の第2突出部4401b、4402bを有する。そして、4つのリブ4401d、4402dの長手方向における他端部と第1突出部4401a、4402aとの間には隙間が形成されている。ここで、第1突出部4401a、4402a、リブ4401d、4402dおよび第2突出部4401b、4402bのステージ4401、ヘッド4402の厚さ方向の高さが等しくなっている。これにより、第1押圧部431a、第2押圧部432aをステージ4401、ヘッド4402に没入させた状態で、ステージ4401、ヘッド4402に基板301、302を支持させると、第1突出部4401a、4402a、リブ4401d、4402dおよび第2突出部4401b、4402bが基板301、302に当接する。
 本構成によれば、第1領域A1における基板301、302と第1突出部4401a、4402aとの接触面積が小さい分、ステージ4401、ヘッド4402による基板301、302の周部の保持を解除する際、基板301、302の周部のステージ4401、ヘッド4402への貼り付きが抑制される。従って、基板301、302に歪みが生じた状態での基板301、302同士の接合が回避でき、基板301、302同士を歪み無く全面で高い位置精度で接合することができる。
 実施の形態2に係る基板接合装置2100において、例えば図20Aおよび図20Bに示すようなステージ5401、ヘッド5402を備えるものであってもよい。なお、図20Aおよび図20Bにおいて、実施の形態2および実施の形態3と同様の構成については図13Aおよび図13B並びに図18Aおよび図18Bと同一の符号を付している。ステージ5401、ヘッド5402では、第1領域A1に吸着孔2441a、2442a、2451a、2452aが配設され、第2領域A2に凹部3401c、3402cと長尺のリブ3401d、3402dとが設けられている。吸着孔2441a、2451aは、各別に基板301を吸着保持した状態と吸着保持しない状態とをとりうる。また、吸着孔2442a、2452aも、各別に基板302を吸着保持した状態と吸着保持しない状態とをとりうる。吸着孔2441a、2451a、2442a、2452aは、例えば真空ポンプ(図示せず)に各別の排気管(図示せず)を介して接続されている。
 本構成によっても、実施の形態3と同様に、基板301、302とステージ5401、ヘッド5402との接触面積を小さくすることができるので、ステージ5401、ヘッド5402による基板301、302の保持を解除する際、基板301、302のステージ5401、ヘッド5402への貼り付きが抑制される。従って、基板301、302に歪みが生じた状態での基板301、302同士の接合が回避でき、基板301、302同士を歪み無く全面で高い位置精度で接合することができる。
 実施の形態1では、ステージ401、ヘッド402における第1領域A1に静電チャック441、442が配設され、第2領域A2に静電チャック451、452、461、462が配設されている例について説明した。但し、これに限らず、例えば図21に示すように、ステージ6401、ヘッド6402における第2領域A2には、円環状の凹部6401c、6402cが設けられ、静電チャックが配設されていないものであってもよい。なお、図21において、実施の形態1と同様の構成については図3Aと同一の符号を付している。ここで、ステージ6401、ヘッド6402は、第1領域A1を含む周部6401a、6402aと、第2領域A2の内側における貫通孔401b、402bの外周部に相当する内側部位6401b、6402bと、を有する。この場合、第1押圧部431a、第2押圧部432aをステージ6401、ヘッド6402に没入させた状態で、ステージ6401、ヘッド6402に基板301、302を支持させると、周部6401a、6402aおよび内側部位6401b、6402bが基板301、302に当接する。
 或いは、図22Aおよび図22Bに示すように、ステージ7401、ヘッド7402における第2領域A2に、平面視円形の凹部7401c、7402cが設けられ、貫通孔7401b、7402bが凹部7401c、7402cの底部に開口しているものであってもよい。この場合、第1押圧部431a、第2押圧部432aをステージ7401、ヘッド7402に没入させた状態で、ステージ7401、ヘッド7402に基板301、302を支持させると、ステージ7401、ヘッド7402の周部7401a、7402aのみが基板301、302に当接する。
 本構成によれば、実施の形態3に係るステージ3401、ヘッド3402に比べて、基板301、302とステージ7401、ヘッド7402との接触面積を小さくすることができる。従って、ステージ7401、ヘッド7402による基板301、302の保持を解除する際、基板301、302のステージ7401、ヘッド7402への貼り付きが抑制される。
 実施の形態1では、複数の電極子441c、441d、442c、442dが、第1領域A1においてステージ401、ヘッド402の周方向に沿って交互に並ぶように配置されている例について説明した。但し、これに限らず、複数の電極子が、第1領域A1においてステージ401、ヘッド402の径方向に沿って交互に並ぶように配置されていてもよい。或いは、複数の電極子が、第1領域A1においてステージ401、ヘッド402の厚さ方向に直交する任意の一方向に沿って交互に並ぶように配置されていてもよい。また、実施の形態1では、複数の電極子451c、451d、452c、452dが、第2領域A2において第1領域A1と第2領域A2との境界部分の周方向に沿って交互に並ぶように配置されている例について説明した。但し、これに限らず、複数の電極子が、第2領域A2においてステージ401、ヘッド402の径方向に沿って交互に並ぶように配置されていてもよいし、ステージ401、ヘッド402の厚さ方向に直交する任意の一方向に沿って交互に並ぶように配置されていてもよい。或いは、複数の電極子が、第2領域A2全体において、ステージ401、ヘッド402の周方向に沿って交互に並ぶように配置されていてもよい。
 実施の形態1、3では、基板301、302同士を真空中で接合する例について説明したが、これに限らず、基板301、302同士を大気圧下で接合するものであってもよいし、或いは、任意の気体が充填された雰囲気下で接合するものであってもよい。
 各実施の形態では、ステージ401、2401、3401に対してヘッド402、2402、3402が鉛直方向へ移動する例について説明したが、これに限らず、例えばヘッド402、2402、3402に対してステージ401、2401、3401が鉛直方向へ移動するものであってもよい。
 各実施の形態では、基板301、302の両方を撓ませる例について説明したが、これに限らず、例えば基板301、302のいずれか一方のみを撓ませるようにしてもよい。例えば、例えばステージ401、2401、3401のみに第1押圧機構431が設けられ、ヘッド402、2402、3402に押圧機構が設けられていないものであってもよい。この場合、基板301のみを撓ませることができる。或いは、ヘッド402、2402、3402のみに第2押圧機構432が設けられ、ステージ401、2401、3401に押圧機構が設けられていないものであってもよい。この場合、基板302のみを撓ませることができる。また、ステージ401、2401、3401に、気体吐出部(図示せず)を設けて、ステージ401、2401、3401に基板301の周部が保持された状態で、ステージ401、2401、3401と基板301との間に気体を吐出することにより基板301を撓ませるものであってもよい。或いは、ヘッド402、2402、3402に、気体吐出部(図示せず)を設けて、ヘッド402、2402、3402に基板302の周部が保持された状態で、ヘッド402、2402、3402と基板302との間に気体を吐出することにより基板302を撓ませるものであってもよい。
 実施の形態1および3において、ステージ401、3401またはヘッド402、3402へ電子またはイオンを供給することによりステージ401、3401またはヘッド402、3402を電気的に中和するニュートライザ(図示せず)を備えるものであってもよい。この場合、制御部700は、ステージ401、3401、ヘッド402、3402が基板301、302を支持した状態から基板301、302を支持していない状態になった後、ステージ401、3401、ヘッド402、3402へ電子またはイオンを供給するようにニュートライザを制御すればよい。ニュートライザは、例えばタングステンのような金属から形成された金属フィラメント(図示せず)と、金属フィラメントに電流を流すフィラメント電源(図示せず)と、を有し、ステージ401、3401、ヘッド402、3402へ電子を供給するものであってもよい。或いは、ニュートライザが、例えば電気的に負イオンを発生させるイオン源または紫外線を利用して負イオンを発生させるイオン源であってもよい。
 本構成によれば、ニュートライザからステージ401、3401またはヘッド402、3402へ供給される電子またはイオンによりステージ401、3401またはヘッド402、3402の帯電量を減少させることができる。従って、ステージ401、3401またはヘッド402、3402が帯電していることに起因した基板301、302のステージ401、3401、ヘッド402、3402への貼り付きが抑制される。
 実施の形態では、第1撮像部501と第2撮像部502とが、それぞれ撮像素子と同軸照明系とを有するいわゆる反射型である例について説明したが、第1撮像部、第2撮像部の構成は、これに限定されない。例えば第1撮像部と第2撮像部とが、それぞれ、基板301、302の厚さ方向において基板301、302を挟んで対向する位置に配置された撮像素子(図示せず)と光源(図示せず)とを備え、光源から出射し基板301、302を透過した光を撮像素子で受光する配置でアライメントマークMK1a、MK2a、MK1b、MK2bを撮像するいわゆる透過型の構成であってもよい。
 本出願は、2018年7月19日に出願された日本国特許出願特願2018-135801号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願2018-135801号の明細書、特許請求の範囲および図面全体を参照として取り込むものとする。
 本発明は、例えばCMOSイメージセンサやメモリ、演算素子、MEMSの製造に好適である。
100,2100:基板接合装置、200:真空チャンバ、201:真空ポンプ、202:排気管、203:排気弁、301,302:基板、401,2401,3401,4401,5401,6401,7401:ステージ、401a:上面、401b,402b,7401b,7402b:貫通孔、402,2402,3402,4402,5402,6402,7402:ヘッド、402a:下面、403:ステージ駆動部、404:ヘッド駆動部、405:XY方向駆動部、406:昇降駆動部、407:回転駆動部、408:第2圧力センサ、411:ピエゾアクチュエータ、412:第1圧力センサ、431:第1押圧機構、431a:第1押圧部、431b:第1押圧駆動部、432:第2押圧機構、432a:第2押圧部、432b:第2押圧駆動部、441,442,451,452,461,462:静電チャック、443,2443:保持部駆動部、481,482:基板加熱部、483:加熱部駆動部、490:距離測定部、500:位置測定部、501:第1撮像部、502:第2撮像部、503:窓部、504,505:ミラー、700,2700:制御部、703,2703:パラメータ記憶部、2401a,2402a:凹凸、2441a,2442a,2451a,2452a,2461a,2462a,2471a,2472a:吸着孔、2441b,2442b,2451b,2452b,2461b,2462b,2471b,2472b:開閉バルブ、2444:気体吐出部、3401a,3402a,6401a,6402a,7401a,7402a:周部、3401b,3402b,6401b,6402b:内側部位、3401c,3402c,6401c、6402c,7401c,7402c:凹部、3401d、3402d,4401d,4402d:リブ、4401a,4402a:第1突出部、4401b、4402b:第2突出部、A1:第1領域、A2:第2領域、A3:基板接触領域、AC:接触部分、GAa,GAb:撮影画像、MK1a,MK1b,MK2a,MK2b:アライメントマーク、S1:領域

Claims (22)

  1.  第1基板と第2基板とを接合する基板接合装置であって、
     前記第1基板を支持する第1支持台と、
     前記第2基板の接合面を前記第1基板の接合面に対向させた状態で前記第2基板を支持する第2支持台と、
     前記第1支持台に設けられ前記第1基板の周部を保持する第1保持部と、
     前記第1保持部を駆動する保持部駆動部と、
     前記第1支持台により前記第1基板の中央部が前記第1基板の周部に対して前記第2基板側に突出するように前記第1基板が撓んだ状態で支持され、前記第1基板の接合面の中央部と前記第2基板の接合面の中央部とが接触した状態において、前記第1基板の周部を前記第2基板の周部に接触させて前記第1基板の接合面と前記第2基板の接合面とを全面で張り合わせる際、前記第1保持部による前記第1基板の周部の保持を解除するように前記保持部駆動部を制御する制御部と、を備え、
     前記第1保持部は、前記第1支持台が前記第1基板を支持した状態で前記第1支持台における前記第1基板の周部に対向する第1領域に設けられた第1静電チャックを有し、
     前記保持部駆動部は、前記第1静電チャックへ電圧を印加することにより前記第1静電チャックを駆動し、
     前記制御部は、
     前記第1基板の接合面の中央部と前記第2基板の接合面の中央部とが接触した状態において、前記第1基板の周部を前記第2基板の周部に接触させる際、前記第1静電チャックによる前記第1基板の周部の保持を解除するように前記保持部駆動部を制御する、
     基板接合装置。
  2.  前記第1静電チャックは、
     第1端子電極と、
     第2端子電極と、
     前記第1端子電極に電気的に接続された複数の第1電極子と、
     前記第2端子電極に電気的に接続された複数の第2電極子と、を有し、
     前記複数の第1電極子と前記複数の第2電極子とは、前記第1領域において第1方向に沿って交互に並ぶように配置されている、
     請求項1に記載の基板接合装置。
  3.  前記制御部は、前記第1静電チャックから前記第1基板の周部の保持を解除する際、前記第1端子電極と前記第2端子電極との間に極性の異なるパルス電圧を交互に印加しつつ、前記パルス電圧の振幅を漸減させるように前記保持部駆動部を制御する、
     請求項2に記載の基板接合装置。
  4.  前記制御部は、前記第1基板と前記第2基板との接合が複数回実行される場合において、予め設定された基準回数毎に、前記第1基板を保持している状態における前記第1端子電極と前記第2端子電極との間に印加する電圧の極性を反転させるように前記保持部駆動部を制御する、
     請求項2または3に記載の基板接合装置。
  5.  前記第1支持台へ電子またはイオンを供給することにより前記第1支持台を電気的に中和するニュートライザを更に備え、
     前記制御部は、前記第1支持台が前記第1基板を支持した状態から前記第1基板を支持していない状態になった後、前記第1支持台へ電子またはイオンを供給するように前記ニュートライザを制御する、
     請求項1から4のいずれか1項に記載の基板接合装置。
  6.  前記第1支持台は、透光性を有するガラスから形成され、
     前記第1端子電極と前記第2端子電極と前記第1電極子と前記第2電極子とのうちの少なくとも1つは、透明導電膜から形成されている、
     請求項2から4のいずれか1項に記載の基板接合装置。
  7.  前記第1支持台に設けられ前記第1基板の周部の内側を保持する第2保持部を更に備え、
     前記第2保持部は、前記第1支持台が前記第1基板を支持した状態で前記第1支持台における前記第1基板の周部に対向する第1領域よりも内側に位置する第2領域に設けられた第2静電チャックを有し、
     前記保持部駆動部は、前記第2静電チャックへ電圧を印加することにより前記第2静電チャックを駆動し、
     前記第2静電チャックは、
     第3端子電極と、
     第4端子電極と、
     前記第3端子電極に電気的に接続された複数の第3電極子と、
     前記第4端子電極に電気的に接続された複数の第4電極子と、を有し、
     前記複数の第3電極子と前記複数の第4電極子とは、前記第2領域において第2方向に沿って交互に並ぶように配置され、
     前記制御部は、前記第1基板の中央部と前記第2基板の中央部とを接触させる際、前記第2静電チャックによる前記第1基板の保持を解除するように前記保持部駆動部を制御する、
     請求項1から6のいずれか1項に記載の基板接合装置。
  8.  前記第1支持台は、透光性を有するガラスから形成され、
     前記第3端子電極と前記第4端子電極と前記第3電極子と前記第4電極子とのうちの少なくとも1つは、透明導電膜から形成されている、
     請求項7に記載の基板接合装置。
  9.  前記第1支持台における前記第1基板が支持される側とは反対側または前記第2支持台における前記第2基板が支持される側とは反対側に配置された撮像部と、
     前記第1支持台と前記第2支持台との少なくとも一方を他方に対して前記第1支持台と前記第2支持台とが対向する方向と交差する方向へ相対的に移動させる第1支持台駆動部と、を更に備え、
     前記第1基板は、第1アライメントマークが設けられ、
     前記第2基板は、第2アライメントマークが設けられ、
     前記撮像部は、前記第1支持台または前記第2支持台を透過して前記第1アライメントマークおよび前記第2アライメントマークを撮像し、
     前記制御部は、更に、前記撮像部により撮像された前記第1アライメントマークおよび前記第2アライメントマークの撮影画像に基づいて、前記第1基板の前記第2基板に対する相対的な位置ずれ量が小さくなるように前記第1支持台と前記第2支持台との少なくとも一方を移動させるよう前記第1支持台駆動部を制御する、
     請求項6または8に記載の基板接合装置。
  10.  前記第1支持台は、前記第1基板の周部に対向する第1領域よりも内側に位置する第2領域に凹部が設けられている、
     請求項1から9のいずれか1項に記載の基板接合装置。
  11.  第1基板と第2基板とを接合する基板接合装置であって、
     前記第1基板を支持する第1支持台と、
     前記第2基板の接合面を前記第1基板の接合面に対向させた状態で前記第2基板を支持する第2支持台と、
     前記第1支持台が前記第1基板を支持した状態で前記第1基板の周部を保持する第1保持部と、
     前記第1保持部を駆動する保持部駆動部と、
     前記第1支持台により前記第1基板の中央部が前記第1基板の周部に対して前記第2基板側に突出するように前記第1基板が撓んだ状態で支持され、前記第1基板の接合面の中央部と前記第2基板の接合面の中央部とが接触した状態において、前記第1基板の周部を前記第2基板の周部に接触させて前記第1基板の接合面と前記第2基板の接合面とを全面で張り合わせる際、前記第1保持部による前記第1基板の周部の保持を解除するように前記保持部駆動部を制御する制御部と、を備え、
     前記第1支持台は、前記第1基板を支持した状態で前記第1基板に対向する基板接触領域の少なくとも内側に凹凸が形成されている、
     基板接合装置。
  12.  前記基板接触領域の表面の算術平均粗さは、0.1μm乃至1mmである、
     請求項11に記載の基板接合装置。
  13.  前記第1支持台が前記第1基板を支持した状態で、前記第1支持台と前記第1基板との間に気体を吐出する気体吐出部を更に備え、
     前記制御部は、更に、前記第1支持台の前記基板接触領域と前記第1基板との間に気体を吐出して前記第1基板を前記第1保持部から離脱させるように前記気体吐出部を制御する、
     請求項11または12に記載の基板接合装置。
  14.  前記気体は、イオンを含んだ気体または水を含んだ気体である、
     請求項13に記載の基板接合装置。
  15.  第1基板と第2基板とを接合する基板接合装置であって、
     前記第1基板を支持する第1支持台と、
     前記第2基板の接合面を前記第1基板の接合面に対向させた状態で前記第2基板を支持する第2支持台と、
     前記第1支持台が前記第1基板を支持した状態で前記第1基板の周部を保持する第1保持部と、
     前記第1保持部を駆動する保持部駆動部と、
     前記第1支持台により前記第1基板の中央部が前記第1基板の周部に対して前記第2基板側に突出するように前記第1基板が撓んだ状態で支持され、前記第1基板の接合面の中央部と前記第2基板の接合面の中央部とが接触した状態において、前記第1基板の周部を前記第2基板の周部に接触させて前記第1基板の接合面と前記第2基板の接合面とを全面で張り合わせる際、前記第1保持部による前記第1基板の周部の保持を解除するように前記保持部駆動部を制御する制御部と、を備え、
     前記第1支持台は、前記第1支持台における前記第1基板の周部に対向する第1領域の内側の第2領域に設けられた凹部の中央部から前記凹部の周縁に亘って延在し前記第1基板に当接する少なくとも1つのリブを有する、
     基板接合装置。
  16.  前記少なくとも1つのリブは、複数存在し、
     複数のリブは、前記凹部の中央部から放射状に延在している、
     請求項15に記載の基板接合装置。
  17.  前記第1支持台と前記第2支持台との少なくとも一方を、前記第1支持台と前記第2支持台とが互いに近づく方向へ移動させる第2支持台駆動部を更に備え、
     前記制御部は、前記第1基板の接合面の中央部と前記第2基板の接合面の中央部とが接触した状態において、前記第1基板の周部を前記第2基板の周部に接触させる際、前記第1支持台と前記第2支持台との少なくとも一方が前記第1支持台と前記第2支持台とが互いに近づく方向へ移動するように前記第2支持台駆動部を制御する、
     請求項1から16のいずれか1項に記載の基板接合装置。
  18.  前記制御部は、前記第1基板と前記第2基板との接触部分の面積が増加するにつれて前記第1基板と前記第2基板との間の距離が小さくなるように、前記第1支持台と前記第2支持台との少なくとも一方が前記第1支持台と前記第2支持台とが互いに近づく方向へ移動するように前記第2支持台駆動部を制御する、
     請求項17に記載の基板接合装置。
  19.  前記制御部は、前記第1基板と前記第2基板との接触部分の周縁における前記第1基板の接合面と前記第2基板の接合面とのなす角度が予め設定された基準角度以下となるように、前記第1支持台と前記第2支持台との少なくとも一方が前記第1支持台と前記第2支持台とが互いに近づく方向へ移動するように前記第2支持台駆動部を制御する、
     請求項18に記載の基板接合装置。
  20.  前記第1基板と前記第2基板とが配置される領域を予め設定された基準真空度以上の真空度で維持する真空チャンバを更に備える、
     請求項1から19のいずれか1項に記載の基板接合装置。
  21.  前記第2支持台が前記第2基板を支持した状態で前記第2基板の周部を保持する第3保持部を更に備え、
     前記制御部は、前記第1基板の接合面の中央部と前記第2基板の接合面の中央部とが接触した状態において、前記第2基板の周部を前記第1基板の周部に接触させる際、前記第3保持部による前記第2基板の周部の保持を解除するように前記第3保持部を制御する、
     請求項1から20のいずれか1項に記載の基板接合装置。
  22.  前記第2支持台に設けられ前記第2基板の周部の内側を保持する第4保持部を更に備え、
     前記制御部は、前記第1基板の接合面の中央部と前記第2基板の接合面の中央部とを接触させる際、前記第4保持部による前記第2基板の保持を解除するように前記第4保持部を制御する、
     請求項21に記載の基板接合装置。
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