特許 6292606 常温接合装置及び常温接合方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6292606

(24)【登録日】2018年2月23日

(45)【発行日】2018年3月14日

(54)【発明の名称】常温接合装置及び常温接合方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/02 20060101AFI20180305BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/02 B

【請求項の数】7

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2013-224204(P2013-224204)

(22)【出願日】2013年10月29日

(65)【公開番号】特開2015-85343(P2015-85343A)

(43)【公開日】2015年5月7日

【審査請求日】2016年7月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】315017775

【氏名又は名称】三菱重工工作機械株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100102864

【弁理士】

【氏名又は名称】工藤 実

(74)【代理人】

【識別番号】100117617

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾 圭策

(74)【代理人】

【識別番号】100196003

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 太郎

(72)【発明者】

【氏名】津野 武志

(72)【発明者】

【氏名】後藤 崇之

(72)【発明者】

【氏名】木ノ内 雅人

(72)【発明者】

【氏名】井手 健介

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 毅典

【審査官】 堀江 義隆

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２８３０８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１６５２５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２８１２０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／１０５４７４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１基板を保持する第１保持機構と、
前記第１基板と対向するように第２基板を保持する第２保持機構と、
互いに異なる方向から前記第１基板と前記第２基板との間の方向へイオンビームを照射する複数のイオンビーム源と、
前記イオンビームの照射後の前記第１基板と前記第２基板とを重ね合わせて接合する圧接機構と
を具備し、
前記複数のイオンビーム源のそれぞれにおいて、
照射孔の中心から前記照射孔が形成された面の法線の方向に伸びる仮想の照射軸が、前記第１基板及び前記第２基板とは交差せず、前記第１基板と前記第２基板との間を通り、
前記複数のイオンビーム源は、
第１イオンビーム源と、
前記第１イオンビーム源と対向するように配置された第２イオンビーム源と
を備え、
前記第１イオンビーム源の前記仮想の照射軸と、前記第２イオンビーム源の前記仮想の照射軸とは一致する
常温接合装置。

【請求項2】

請求項１に記載の常温接合装置において、
前記複数のイオンビーム源の各々は、
前記イオンビームを照射するイオンビーム源本体と、
前記照射軸の方向、前記照射軸に直交する略水平な方向、前記照射軸に直交する略鉛直な方向、旋回角方向、及び、仰角方向の少なくとも一つの方向に対して、前記イオンビーム源本体を移動可能とする位置調整機構と
を備える
常温接合装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の常温接合装置において、
前記第１保持機構及び前記第２保持機構の少なくとも一方と、前記複数のイオンビーム源との間に設けられ、前記複数のイオンビーム源からのイオンビームでスパッタされる複数のターゲットを更に具備する
常温接合装置。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれか一項に記載の常温接合装置において、
前記複数のイオンビーム源の各々は、照射時間が互いに重ならないようにイオンビームを照射する
常温接合装置。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれか一項に記載の常温接合装置において、
前記複数のイオンビーム源の各々は、前記照射孔が形成された面を覆うことが可能なシャッター機構を備え、
前記シャッター機構は、前記第１基板及び前記第２基板の少なくとも一方と同じ材料、イオンビームに対してスパッタされ難い材料及び前記第１基板と前記第２基板との接合強度を高める材料の少なくとも一つで形成されている
常温接合装置。

【請求項6】

請求項１乃至４のいずれか一項に記載の常温接合装置において、
前記複数のイオンビーム源の各々は、前記照射孔が設けられたイオンビーム源の筐体正面部分が、前記第１基板及び前記第２基板の少なくとも一方と同じ材料、イオンビームに対してスパッタされ難い材料及び前記第１基板と前記第２基板との接合強度を高める材料の少なくとも一つで形成されている
常温接合装置。

【請求項7】

常温接合装置を用いた常温接合方法であって、
ここで、前記常温接合装置は、
第１基板を保持する第１保持機構と、
前記第１基板と対向するように第２基板を保持する第２保持機構と、
互いに異なる方向から前記第１基板と前記第２基板との間の方向へイオンビームを照射する複数のイオンビーム源と、
前記イオンビームの照射後の前記第１基板と前記第２基板とを重ね合わせて接合する圧接機構と
を具備し、
前記複数のイオンビーム源のそれぞれにおいて、
照射孔の中心から前記照射孔が形成された面の法線の方向に伸びる仮想の照射軸が、前記第１基板及び前記第２基板とは交差せず、前記第１基板と前記第２基板との間を通り、
前記複数のイオンビーム源は、
第１イオンビーム源と、
前記第１イオンビーム源と対向するように配置された第２イオンビーム源と
を備え、
前記第１イオンビーム源の前記仮想の照射軸と、前記第２イオンビーム源の前記仮想の照射軸とは一致し、
前記常温接合方法は、
前記第１保持機構で第１基板を保持するステップと、
前記第２保持機構で第２基板を前記第１基板と対向するように保持するステップと、
前記複数のイオンビーム源で前記第１基板と前記第２基板との間の方向へイオンビームを照射するステップと、
前記圧接機構で前記イオンビームの照射後の前記第１基板と前記第２基板とを重ね合わせて接合するステップと
を具備する
常温接合方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、常温接合装置及び常温接合方法に関する。

【背景技術】

【0002】

真空雰囲気で活性化された２枚のウェハの面同士を接触させ、それらウェハを接合する常温接合が知られている。常温接合装置では、イオンビームを用いてウェハ表面を活性化する方法と、中性原子ビームを用いてウェハ表面を活性化する方法とがある。イオンビームを用いてウェハ表面を活性化する方法では、接合される面同士が向き合うように、２枚のウェハを互いに平行に配置する。そして、その２枚のウェハが配置された空間へ、１台のイオンガンを用いて、１方向からビームを照射する。それにより、その２枚のウェハにおける接合される面が活性化される。

【0003】

そのようなウェハ表面を活性化する方法を用いた常温接合装置／方法として、例えば、特開２００３−３１８２１９号公報（特許文献１）に、実装方法および装置が開示されている。この実装方法は、対向する両被接合物間に形成される間隙内に、一つの照射手段によりエネルギー波もしくはエネルギー粒子を照射して両被接合物の接合面を実質的に同時洗浄する。それとともに、洗浄中に少なくとも一方の被接合物を回転させ、洗浄された被接合物間の相対位置をアライメント後、被接合物同士を接合する。

【0004】

また、特許第３９７０３０４号公報（特許文献２）には、常温接合装置が開示されている。この常温接合装置は、接合チャンバと、上側ステージと、キャリッジと、弾性案内と、位置決めステージと、第１機構と、第２機構と、キャリッジ支持台とを具備している。接合チャンバは、上側基板と下側基板とを常温接合するための真空雰囲気を生成する。上側ステージは、前記接合チャンバの内部に設置され、前記上側基板を前記真空雰囲気に支持する。キャリッジは、前記接合チャンバの内部に設置され、前記下側基板を前記真空雰囲気に支持する。弾性案内は、前記キャリッジに同体に接合される。位置決めステージは、前記接合チャンバの内部に設置され、水平方向に移動可能に前記弾性案内を支持する。第１機構は、前記弾性案内を駆動して前記水平方向に前記キャリッジを移動する。第２機構とは、前記水平方向に垂直である上下方向に前記上側ステージを移動する。キャリッジ支持台は、前記接合チャンバの内部に設置され、前記下側基板と前記上側基板とが圧接されるときに、前記上側ステージが移動する方向に前記キャリッジを支持する。前記弾性案内は、前記下側基板と前記上側基板とが接触しないときに前記キャリッジが前記キャリッジ支持台に接触しないように前記キャリッジを支持し、前記下側基板と前記上側基板とが圧接されるときに前記キャリッジが前記キャリッジ支持台に接触するように弾性変形する。

【0005】

また、特許第４１７２８０６号公報（特許文献３）には、常温接合方法及び常温接合装置が開示されている。この常温接合方法は、複数の基板を中間材を介して常温で接合する方法である。この方法は、複数のターゲットを物理スパッタリングすることによって、前記基板の被接合面上に前記中間材を形成する工程と、前記基板の被接合面を物理スパッタリングにより活性化する工程と、を含む。

【0006】

一方、微細な電気部品や機械部品を集積化したＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）が知られている。そのＭＥＭＳを作製するには、常温接合が好適である。ＭＥＭＳ業界では、生産性の増大や低価格化などを目的として、ＭＥＭＳ製造時に使用されるウェハ（基板）の直径が大きくなってきている。また、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）を三次元的に積層することにより作製される半導体デバイスが知られている。その半導体デバイスを作製するには、常温接合が好適である。半導体デバイス業界でも、同様の理由から、半導体デバイス製造時に使用されるウェハ（基板）の直径が大きくなってきている。すなわち、ＭＥＭＳ業界や半導体デバイス業界では、今後は、ウェハ（基板）の直径の増大が見込まれ、例えば１２インチ以上のウェハは必須となると考えられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００３−３１８２１９号公報

【特許文献2】特許第３９７０３０４号公報

【特許文献3】特許第４１７２８０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ＭＥＭＳや半導体デバイスの製造時に使用されるウェハの直径の増大に伴い、常温接合装置でも、直径の大きいウェハに対応する必要がある。このために必要となる技術の一つとして、ウェハ全面を均一に活性化する技術が挙げられる。

【0009】

これまで、常温接合装置は、比較的小さい直径のウェハの表面活性化には、上記のイオンガン配置を採用してきた。すなわち、常温接合装置では、２枚のウェハが配置された空間へ、１方向からビームを照射するように、１台のイオンガンを配置していた。しかし、ウェハの直径が増大するにつれて、前述のイオンガン配置では均一かつ十分な活性表面の形成（エッチング）が難しくなると考えられる。

【0010】

なお、特許文献１（特開２００３−３１８２１９号公報）の実装方法／装置では、均一な洗浄効果を得る目的で、上下に位置する被接合物（ウェハ）を回転させる。しかし、接合を行うチャンバ内でウェハを回転させる機構を具体化しようとするとデメリットも多いと考えられる。例えば、接合させる２枚のウェハを回転させるとき、接合の失敗（基板の割れ、接合ずれ）を回避すべく、それら２枚のウェハの接合される面の平行を正確に維持しつつ回転させる必要がある。そのため、極めて高精度な回転機構が必要となると考えられる。また、回転機構による回転により、回転機構や周辺部材から微細な塵などの汚れが発生すると考えられる。そのため、接合させる面に汚れが付着することを防止する方策が別途必要となる。さらに、回転機構による回転により、ウェハをチャックする機構も回転することになる。そのため、チャック機構に対する給電が困難になると考えられる。

【0011】

本発明の目的は、ウェハ（基板）の直径が大きい場合であっても、ウェハ（基板）全面を均一かつ適正に活性化して、良好な常温接合を行うことが可能な常温接合装置及び常温接合方法を提供することにある。

【0012】

この発明のこれらの目的とそれ以外の目的と利益とは以下の説明と添付図面とによって容易に確認することができる。

【課題を解決するための手段】

【0013】

以下に、発明を実施するための形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態との対応関係の一例を示すために、参考として、括弧付きで付加されたものである。

【0014】

本発明の常温接合装置は、第１保持機構（１１）と、第２保持機構（１４）と、複数のイオンビーム源（１７）と、圧接機構（１５）とを具備している。第１保持機構（１１）は、第１基板を保持する。第２保持機構（１４）は、記第１基板と対向するように第２基板を保持する。複数のイオンビーム源（１７）は、互いに異なる方向から第１基板と第２基板との間の方向へイオンビーム（Ｂ）を照射する。圧接機構（１５）は、イオンビーム（Ｂ）の照射後の第１基板と第２基板とを重ね合わせて接合する。複数のイオンビーム源（１７）は、照射孔（２１）の中心から照射孔（２１）が形成された面の法線の方向に伸びる仮想の照射軸（Ｃ）が、第１基板及び第２基板とは交差せず、第１基板と第２基板との間を通る。
このような常温接合装置は、複数のイオンビーム源（１７）を用いて複数の方向から第１基板及び第２基板にイオンビーム（Ｂ）を照射することができる。すなわち、第１基板及び第２基板の表面をより均一にエッチングすることができる。それにより、第１基板及び第２基板が大口径であっても、第１基板及び第２基板の表面をより均一に活性化でき、接合ウェハでの接合品質を向上することができる。

【0015】

上記の常温接合装置において、複数のイオンビーム源（１７）は、第１イオンビーム源（１７−１）と、第１イオンビーム源（１７−１）と対向するように配置された第２イオンビーム源（１７−２）とを備えていてもよい。
このような常温接合装置は、２台のイオンビーム源（１７）を対向するように配置して、対向する２方向からイオンビーム（Ｂ）を第１基板及び第２基板へ照射することにより、イオンビーム源（１７）の数が少なくても、第１基板及び第２基板の表面をより均一に活性化することができる。

【0016】

上記の常温接合装置において、複数のイオンビーム源（１７）の各々は、イオンビーム源本体（２０）と、位置調整機構（２２）とを備えていてもよい。イオンビーム源本体（２０）は、イオンビーム（Ｂ）を照射する。位置調整機構（２２）は、照射軸の方向、照射軸に直交する略水平な方向、照射軸に直交する略鉛直な方向、旋回角方向、及び、仰角方向の少なくとも一つの方向に対して、イオンビーム源本体（２０）を移動可能とする。
このような常温接合装置は、イオンビーム源本体（２０）の位置を微調整できるので、イオンビーム（Ｂ）の照射位置や照射方向を微調整でき、第１基板及び第２基板の表面をより均一に活性化することができる。

【0017】

上記の常温接合装置は、第１保持機構（１１）及び第２保持機構（１４）の少なくとも一方と、複数のイオンビーム源（１７）との間に設けられ、複数のイオンビーム源（１７）からのイオンビームでスパッタされる複数のターゲット（１９）を更に具備していてもよい。
このような常温接合装置は、複数のイオンビーム源（１７）を用いて複数の方向から第１基板及び第２基板にイオンビーム（Ｂ）を照射しつつ、スパッタ材料を供給することができる。すなわち、第１基板及び第２基板の表面をより均一にエッチングしつつ、第１基板及び第２基板の表面に中間材料をより均一に成膜することができる。それにより、第１基板及び第２基板が大口径であり、かつ、接合し難い基板であっても、第１基板と第２基板の表面の均一な中間材層により、接合が可能となり、接合強度が向上し、接合ウェハでの接合品質を向上することができる。

【0018】

上記の常温接合装置において、複数のイオンビーム源（１７）の各々は、照射時間が互いに重ならないようにイオンビームを照射してもよい。
このような常温接合装置は、複数のイオンビーム源（１７）が同時にイオンビーム（Ｂ）を照射しないので、照射時間中において、真空チャンバ（３）から排気すべきイオンビーム（Ｂ）の粒子を少なく抑えることができる。それにより、真空排気装置（１０）の負担を軽減することができ、排気能力の小さい真空排気装置（１０）を用いることもできる。

【0019】

上記の常温接合装置において、複数のイオンビーム源（１７）の各々は、照射孔（２１）が形成された面を覆うことが可能なシャッター機構（２３）を備えていてもよい。シャッター機構（２３）は、第１基板及び第２基板の少なくとも一方と同じ材料、イオンビームに対してスパッタされ難い材料及び第１基板と前記第２基板との接合強度を高める材料の少なくとも一つで形成されている。
このような常温接合装置は、イオンビーム源（１７）が、他のイオンビーム源（１７）のイオンビーム（Ｂ）を照射されても、所定材料で構成されたシャッター機構（２３）でそのイオンビーム（Ｂ）を遮断できる。それにより、イオンビーム源（１７）を構成する元素が第１基板や第２基板の表面に付着することを抑制することができる。

【0020】

上記の常温接合装置において、複数のイオンビーム源（１７）の各々は、照射孔（２１）が設けられたイオンビーム源の筐体正面部分（２８）が、第１基板及び第２基板の少なくとも一方と同じ材料、イオンビームに対してスパッタされ難い材料及び第１基板と第２基板との接合強度を高める材料の少なくとも一つで形成されていてもよい。
このような常温接合装置は、イオンビーム源（１７）が、他のイオンビーム源（１７）のイオンビーム（Ｂ）を照射されても、所定材料で構成された面でそのイオンビーム（Ｂ）を遮断できる。それにより、イオンビーム源（１７）を構成する元素が第１基板や第２基板の表面に付着することを抑制することができる。

【0021】

本発明の常温接合方法は常温接合装置を用いた常温接合方法である。ここで、前記常温接合装置は、第１保持機構（１１）と、第２保持機構（１４）と、複数のイオンビーム源（１７）と、圧接機構（１５）とを具備している。第１保持機構（１１）は、第１基板を保持する。第２保持機構（１４）は、第１基板と対向するように第２基板を保持する。複数のイオンビーム源（１７）は、互いに異なる方向から第１基板と第２基板との間の方向へイオンビーム（Ｂ）を照射する。圧接機構（１５）は、イオンビーム（Ｂ）の照射後の第１基板と前記第２基板とを重ね合わせて接合する。複数のイオンビーム源（１７）は、照射孔（２１）の中心から照射孔（２１）が形成された面の法線の方向に伸びる仮想の照射軸（Ｃ）が、第１基板及び第２基板とは交差せず、第１基板と第２基板との間を通る。
常温接合方法は、第１保持機構（１１）で第１基板を保持するステップと、第２保持機構（１４）で第２基板を前記第１基板と対向するように保持するステップとを具備している。さらに、複数のイオンビーム源（１７）で第１基板と第２基板との間の方向へイオンビーム（Ｂ）を照射するステップと、圧接機構（１５）でイオンビーム（Ｂ）の照射後の第１基板と前記第２基板とを重ね合わせて接合するステップとを具備している。
このような常温接合方法は、複数のイオンビーム源（１７）を用いて複数の方向から第１基板及び第２基板にイオンビーム（Ｂ）を照射することができる。すなわち、第１基板及び第２基板の表面をより均一にエッチングすることができる。それにより、第１基板及び第２基板が大口径であっても、第１基板及び第２基板の表面をより均一に活性化でき、接合ウェハでの接合品質を向上することができる。

【発明の効果】

【0022】

本発明により、ウェハ（基板）の直径が大きい場合であっても、ウェハ（基板）全面を均一かつ適正に活性化して、良好な常温接合を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】図１は、第１の実施の形態に係る常温接合装置の構成を示すブロック図である。

【図2】図２は、第１の実施の形態に係る常温接合装置本体１を模式的に示す断面図である。

【図3】図３は、第１の実施の形態に係る接合チャンバを模式的に示す断面図である。

【図4】図４は、第１の実施の形態に係るガス種切替機構の一例を示すブロック図である。

【図5】図５は、第１の実施の形態に係るイオンビーム源を模式的に示す斜視図である。

【図6】図６は、第１の実施の形態に係る複数のイオンビーム源によるウェハへのイオンビームの照射状況を模式的に示す斜視図である。

【図7】図７は、第１の実施の形態に係る常温接合装置制御装置を示すブロック図である。

【図8】図８は、第１の実施の形態に係る常温接合方法を示すフローチャートである。

【図9A】図９Ａは、第２の実施の形態に係る常温接合方法におけるウェハの活性化表面の様子を模式的に示すグラフである。

【図9B】図９Ｂは、第２の実施の形態に係る常温接合方法におけるウェハの活性化表面の様子を模式的に示すグラフである。

【図10】図１０は、第２の実施の形態に係る複数のイオンビーム源によるウェハへのイオンビームの照射状況を模式的に示す斜視図である。

【図11】図１１は、第２の実施の形態に係る複数のターゲットを配置したターゲット基板の一例を示す模式図である。

【図12】図１２は、第２の実施の形態に係る活性化方法（ステップＳ４）を示すフローチャートである。

【図13】図１３は、第３の実施の形態に係る活性化方法（ステップＳ４）を示すタイミングチャートの一例である。

【図14A】図１４Ａは、第４の実施の形態に係るイオンビーム源を模式的に示す斜視図である。

【図14B】図１４Ｂは、第４の実施の形態に係るイオンビーム源を模式的に示す斜視図である。

【図15】図１５は、第４の実施の形態に係る他のイオンビーム源を模式的に示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、図面を参照して、本発明に係る常温接合装置および常温接合方法の実施の形態について説明する。

【0025】

（第１の実施の形態）
本実施の形態に係る常温接合装置の構成について説明する。
図１は、本実施の形態に係る常温接合装置の構成を示すブロック図である。常温接合装置１００は、常温接合を実施する常温接合装置本体１と、常温接合装置本体１を制御する常温接合装置制御装置７１とを具備している。

【0026】

図２は、本実施の形態に係る常温接合装置本体１を模式的に示す断面図である。常温接合装置本体１は、ロードロックチャンバ２と接合チャンバ３とを具備している。ロードロックチャンバ２は、環境から内部を密閉する容器を備えている。接合チャンバ３は、環境から内部を密閉する容器を備えている。常温接合装置本体１は、さらに、ゲート５とゲートバルブ６とを備えている。ゲート５は、ロードロックチャンバ２と接合チャンバ３との間に介設され、接合チャンバ３の内部とロードロックチャンバ２の内部とを接続している。ゲートバルブ６は、常温接合装置制御装置７１に制御されることにより、ゲート５を閉鎖し、または、ゲート５を開放する。

【0027】

ロードロックチャンバ２は、蓋と真空排気装置（図示されず）とを備えている。その蓋は、ユーザに操作されることにより、環境とロードロックチャンバ２の内部とを接続する開口部（図示されず）を閉鎖し、または、その開口部を開放する。その真空排気装置は、その開口部とゲート５とが閉鎖されているときに、その常温接合装置制御装置７１に制御されることにより、ロードロックチャンバ２の内部から気体を排気する。

【0028】

ロードロックチャンバ２は、さらに、複数の棚７と搬送ロボット８とを内部に備えている。棚７には、カートリッジが載せられる。そのカートリッジは、概ね円盤状に形成されている。そのカートリッジは、そのカートリッジの上にウェハが載せられて利用される。搬送ロボット８は、ゲート５が開放されているときに、常温接合装置制御装置７１に制御されることにより、棚７に配置されたカートリッジを接合チャンバ３の内部に搬送し、または、接合チャンバ３の内部に配置されたカートリッジを棚７に搬送する。

【0029】

接合チャンバ３は、真空排気装置１０を備えている。真空排気装置１０は、ゲート５が閉鎖されているときに、その常温接合装置制御装置７１に制御されることにより、接合チャンバ３の内部から気体を排気する。

【0030】

図３は、本実施の形態に係る接合チャンバ３を模式的に示す断面図である。接合チャンバ３は、さらに、位置決めステージキャリッジ１１と位置合わせ機構１２とを備えている。位置決めステージキャリッジ１１は、略円板状に形成されている。位置決めステージキャリッジ１１は、接合チャンバ３の内部に配置され、水平方向に平行移動可能に、かつ、鉛直方向に平行な回転軸を中心に回転移動可能に位置合わせ機構１２に支持されている。位置決めステージキャリッジ１１は、ウェハ（または基板）４２が載せられたカートリッジを保持することにより、そのウェハ４２を保持する。位置合わせ機構１２は、常温接合装置制御装置７１に制御されることにより、位置決めステージキャリッジ１１が水平方向に平行な方向に平行移動するように、または、位置決めステージキャリッジ１１が鉛直方向に平行な回転軸を中心に回転移動するように、位置決めステージキャリッジ１１を移動させる。

【0031】

接合チャンバ３は、さらに、静電チャック１４と圧接機構１５とを備えている。静電チャック１４は、接合チャンバ３の内部に配置され、位置決めステージキャリッジ１１の鉛直上方に配置されている。静電チャック１４は、鉛直方向に平行移動可能に接合チャンバ３に支持されている。静電チャック１４は、誘電層から形成され、その誘電体の下端に、鉛直方向に概ね垂直な平坦な面を有している。静電チャック１４は、さらに、その誘電層の内部に配置される内部電極を備えている。静電チャック１４は、常温接合装置制御装置７１に制御されることにより、その内部電極に所定の印加電圧を印加して、その誘電層の平坦な面の近傍に配置されるウェハ（または基板）５２を静電力によって保持する。

【0032】

圧接機構１５は、静電チャック１４の鉛直上方に配置されている。圧接機構１５は、常温接合装置制御装置７１に制御されることにより、接合チャンバ３に対して鉛直方向に静電チャック１４を平行移動させる。例えば、圧接機構１５は、常温接合装置制御装置７１に制御されることにより、複数の位置のうちの１つの位置に静電チャック１４を配置する。その複数の位置は、アライメント位置とホーム位置と活性化位置とを含んでいる。そのアライメント位置は、下側のウェハ４２が位置決めステージキャリッジ１１に保持され、上側のウェハ５２が静電チャック１４に保持されているときに、その下側のウェハ４２と上側のウェハ５２とが所定の位置合わせ距離（例えば、１ｍｍ）だけ離れるように、設計される。そのホーム位置は、そのアライメント位置よりさらに鉛直上方である。その活性化位置は、そのホーム位置よりさらに鉛直上方である。

【0033】

圧接機構１５は、さらに、常温接合装置制御装置７１に制御されることにより、静電チャック１４が配置される位置を測定し、その位置を常温接合装置制御装置７１に出力する。圧接機構１５は、さらに、常温接合装置制御装置７１に制御されることにより、静電チャック１４により保持されたウェハ５２に印加される荷重を測定し、その荷重をその常温接合装置制御装置に出力する。

【0034】

接合チャンバ３は、さらに、活性化装置１６を備えている。活性化装置１６は、イオンビームを出射する複数のイオンビーム源１７を備えている。この図の例では、二つのイオンビーム源１７−１〜１７−２を備えている。複数のイオンビーム源１７は、それぞれ接合チャンバ３の内部に位置調整機構（図示されず；後述）を用いて配置されている。複数のイオンビーム源１７は、位置決めステージキャリッジ１１上のウェハの表面を活性化し、かつ、静電チャック１４上のウェハの表面を活性化するのに用いられる。なお、複数のイオンビーム源１７の数は２個に限定されるものではなく、さらに多くても良い。

【0035】

常温接合装置本体１は、さらに、イオンビーム源１７ごとに、ガス種切替機構を備えている。ガス種切替機構は、常温接合装置制御装置７１に制御されることにより、所定のガスをイオンビーム源１７に供給する。図４は、本実施の形態に係るガス種切替機構の一例を示すブロック図である。ガス種切替機構６１は、複数のガス供給装置６２−１〜６２−４と複数のバルブ６３−１〜６３−４と管路６４とを備えている。複数のガス供給装置６２−１〜６２−４は、例えば、複数のボンベから形成され、互いに異なる複数種の気体（例示：Ａｒ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ）を放出する。複数のバルブ６３−１〜６３−４のうちの任意のバルブ６３−ｋ（ｋ＝１，２，３，４）は、常温接合装置制御装置７１に制御されることにより、複数のガス供給装置６２−ｋから放出される気体を管路６４に供給し、または、その気体が管路６４に供給されることを停止する。管路６４は、複数のバルブ６３−１〜６３−４から管路６４に供給される気体をイオンビーム源１７に供給されるように、複数のバルブ６３−１〜６３−４とイオンビーム源１７とを接続している。このとき、イオンビーム源１７は、常温接合装置制御装置７１に制御されることにより、ガス種切替機構６１から供給される気体を用いて生成されるイオンビームを出射する。

【0036】

図５は、本実施の形態に係るイオンビーム源１７を模式的に示す斜視図である。イオンビーム源１７は、イオンビーム源本体２０を備えている。イオンビーム源本体２０は、照射孔２１からイオンビームＢを照射（出射）する。イオンビームＢは、照射孔２１の中心から照射孔２１が形成された面の法線の方向に伸びる仮想の照射軸Ｃの方向へ照射（出射）される。そのとき、イオンビームＢは、イオンビームＢを構成するイオン同士が電気的に互いに反発し合うことにより、照射孔２１から離れるに連れて、徐々に広がって行く（ビーム径が徐々に大きくなって行く）。このときの広がり方の目安を広がり角度αとすると、広がり角度αは例えば６０度程度である。イオンの濃度分布は、概ね、照射軸Ｃを中心とするガウス分布になる。このように、イオンビームは、中性原子ビームと比較して指向性が低いという特徴がある。そのため、ウェハを活性化するためにウェハ表面を直接狙う、という必要はない。

【0037】

イオンビーム源１７は、さらに、位置調整機構２２を備えていることが好ましい。
位置調整機構２２は、照射軸Ｃの方向、照射軸Ｃに直交する略水平な方向、照射軸Ｃに直交する略鉛直な方向、旋回角方向、及び、仰角方向の少なくとも一つの方向に対して、イオンビーム源本体２０を移動可能に、接合チャンバ３の内部に支持している。言い換えると、位置調整機構２２は、図におけるｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向、θ角方向、及び、φ角方向の少なくとも一つの方向に対して、イオンビーム源本体２０を移動可能に、接合チャンバ３の内部に支持している。それにより、イオンビームＢの照射位置や照射横行の調整を行うことができ、ウェハでの活性化をより均一に行うことができる。

【0038】

図６は、本実施の形態に係る複数のイオンビーム源によるウェハへのイオンビームの照射状況を模式的に示す斜視図である。この図では、位置調整機構２２を含む接合チャンバ３の他の構成は省略されている。複数のイオンビーム源１７−１〜１７−２は、常温接合装置制御装置７１に制御されることにより、ガス種切替機構６１から供給されるガスから形成されるイオンビームＢ１、Ｂ２を生成し、照射軸Ｃに沿ってそのイオンビームＢ１、Ｂ２を出射する。照射軸Ｃは、イオンビーム源１７の照射孔２１の概ね中心を通り、イオンビーム源１７の照射孔２１のある面に概ね垂直である。言い換えると、複数のイオンビーム源１７−１〜１７−２は、位置決めステージキャリッジ１１に保持されたウェハ（基板）４２と、静電チャック１４に保持されたウェハ（基板）５２との間の方向へイオンビームＢ１、Ｂ２を照射する。このとき、照射孔２１の中心から照射孔２１が形成された面の法線の方向に伸びる仮想の照射軸Ｃが、ウェハ４２及びウェハ５２とは交差せず、ウェハ４２及びウェハ５２との間を通る。

【0039】

この場合、複数のイオンビーム源１７−１〜１７−２は、いずれも直接的にウェハ４２やウェハ５２を狙ってイオンビームＢ１、Ｂ２を照射している訳ではない。しかし、上述したように、イオンビームＢ１、Ｂ２は、いずれもイオンビームＢを構成するイオン同士が電気的に互いに反発し合うことにより、照射孔２１から離れるに連れて、徐々に広がって行く（ビーム径が徐々に大きくなって行く）。そのため、複数のイオンビーム源１７−１〜１７−２がウェハ４２、５２を直接狙わなくても、ウェハ表面にイオンビームＢを照射することが可能である。この場合、イオンビーム源１７−１は、図の左側（−ｘ側）から下側のウェハ４２および上側のウェハ５２の両方に同時にイオンビームＢ１を照射することができる。一方、イオンビーム源１７−２は、図の右側（＋ｘ側）から下側のウェハ４２および上側のウェハ５２の両方に同時にイオンビームＢ２を照射することができる。それにより、イオンビームＢのエネルギー粒子の衝突による物理スパッタ効果によってウェハ４２、５２の表面をエッチングすることができる。すなわち、イオンビームＢによりウェハ４２、５２の表面を清浄化し、活性化することが可能となる。そして、このような複数のイオンビーム源１７−１〜１７−２による複数の方向からの活性化により、ウェハ４２およびウェハ５２の両方をより均一に活性化することが可能となる。

【0040】

なお、複数のイオンビーム源１７−１〜１７−２は、ウェハ４２やウェハ５２の活性化の均一性が高まるのであれば、イオンビームＢ１とイオンビームＢ２とが互いに異なっていても良い。イオンビームＢ１とイオンビームＢ２とが互いに異なるとは、イオンビームＢの密度、速さ、元素の種類、エネルギー、が互いに異なることを意味している。さらに、イオンビームＢの照射時間、照射開始タイミング、照射終了タイミングなどが異なっていても良い。また、複数のイオンビーム源１７の数は、図の例のような２台に限定されるものではなく、３台以上であってもよい。その場合、ウェハ円の中心を基準として、等距離かつ等中心角となるように配置されることが好ましい。例えば、イオンビーム源１７を３台にする場合、ウェハ円の中心から各イオンビーム源１７まで等距離、かつ、ウェハ円の中心と隣り合うイオンビーム源同士とで形成される中心角が１２０度となるように設けられることが好ましい。

【0041】

位置決めステージキャリッジ１１は、下側のウェハ４２が載せられているカートリッジを保持することにより、下側のウェハ４２の活性化表面が鉛直上方を向くように、接合チャンバ３の内部に下側のウェハ４２を保持する。下側のウェハ４２としては、金属材料、半導体材料、絶縁体材料など、製造するデバイスに応じて最適な材料の基板が選択される。例えば、下側のウェハ４２は、シリコンやサファイアの単結晶などに例示され、円板状に形成されている。下側のウェハ４２は、例えば、活性化表面に複数のパターンが形成されている。イオンビーム源１７は、下側のウェハ４２が位置決めステージキャリッジ１１に保持されているときに、照射軸Ｃがウェハ４２及びウェハ５２とは交差せず、ウェハ４２及びウェハ５２との間を通るように、接合チャンバ３に固定されている。

【0042】

静電チャック１４は、上側のウェハ５２の活性化表面が鉛直下方を向くように、接合チャンバ３の内部に上側のウェハ５２を保持する。上側のウェハ５２としては、金属材料、半導体材料、絶縁体材料など、製造するデバイスに応じて最適な材料の基板が選択される。例えば、上側のウェハ５２は、シリコンやサファイアの単結晶などに例示され、円板状に形成されている。上側のウェハ５２は、例えば、活性化表面に複数のパターンが形成されている。イオンビーム源１７は、上側のウェハ５２が静電チャック１４に保持されているときに、静電チャック１４がその活性化位置に配置されているときに、照射軸Ｃがウェハ４２及びウェハ５２とは交差せず、ウェハ４２及びウェハ５２との間を通るように、接合チャンバ３に固定されている。

【0043】

イオンビーム源１７−１〜１７−２は、位置決めステージキャリッジ１１の中心点と静電チャック１４の中心点とを結ぶ仮想的な中心軸Ｄ（ｚ方向に平行）に対して、概ね等しい距離となるように配置される。言い換えると、イオンビーム源１７−１〜１７−２は、それぞれの照射孔２１の位置が、中心軸Ｄ（ｚ方向に平行）に対して、概ね等しい距離となるように配置される。また、イオンビーム源１７−１〜１７−２は、照射軸Ｃと中心軸Ｄとが交差する交差点から位置決めステージキャリッジ１１の中心点までの距離と、その交差点から静電チャック１４の中心点までの距離とが概ね等しい距離となるように配置される。

【0044】

活性化装置１６は、複数のイオンビーム源１７−１〜１７−２をこのように配置しているので、複数のイオンビーム源をこのように配置しない他の活性化装置と比較して、ウェハ４２やウェハ５２の活性化対象の表面にイオンビームＢ１、Ｂ２をより均一に照射することができる。そのため、活性化装置１６は、それら活性化対象の表面をより均一にエッチングすることができる。

【0045】

また、常温接合装置本体１は、複数のイオンビーム源１７−１〜１７−２を備えているので、１つのイオンビーム源を備える他の常温接合装置と比較して、より広い領域をより均一にイオンビームＢで照射することができる。このため、常温接合装置本体１は、より大型のウェハ（基板）の表面の全体を活性化することができ、その大型のウェハ（基板）をより適切に接合することができる。

【0046】

図７は、本実施の形態に係る常温接合装置制御装置を示すブロック図である。常温接合装置制御装置７１は、コンピュータに例示される情報処理装置であり、図示されていないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、記憶装置と、入力装置と、出力装置と、インターフェースとを備えている。ＣＰＵ、記憶装置（ＨＤＤ、ＲＡＭを含む）、入力装置、出力装置、及びインターフェースは、互いに通信が可能に接続されている。ＣＰＵは、例えば記憶媒体からインターフェースを介してＨＤＤにインストールされたコンピュータプログラムをＲＡＭに展開する。そして、展開されたコンピュータプログラムを実行して、必要に応じて記憶装置や入力装置や出力装置のようなハードウェアを制御しながら、当該コンピュータプログラムの情報処理を実現する。記憶装置は、コンピュータプログラムを記録し、ＣＰＵが利用する情報や生成する情報を記録する。入力装置は、ユーザに操作されることにより生成される情報をＣＰＵや記憶装置に出力する。出力装置は、ＣＰＵにより生成された情報や記憶装置の情報をユーザに認識可能に出力する。

【0047】

そのインターフェースは、さらに、常温接合装置本体１を常温接合装置制御装置７１に接続している。具体的には、そのインターフェースは、ゲートバルブ６、と搬送ロボット８と、ロードロックチャンバ２から排気する真空排気装置と、真空排気装置１０と、位置合わせ機構１２と、静電チャック１４と、圧接機構１５と、複数のイオンビーム源１７−１〜１７−２と、複数のバルブ６３−１〜６３−４と、を常温接合装置制御装置７１に接続している。

【0048】

常温接合装置制御装置７１にインストールされるコンピュータプログラムは、常温接合装置制御装置７１に複数の機能をそれぞれ実現させるための複数のコンピュータプログラムから形成されている。その複数の機能は、搬送部７２と、活性化部７３（第１活性化部７３−１と第２活性化部７３−２とを含む）と、接合部７４と、を含んでいる。

【0049】

搬送部７２は、ウェハの搬送、設置および取り出しに関して常温接合装置本体１を制御する。具体的には、ロードロックチャンバ２の真空排気装置の制御、ゲートバルブ６の開閉の制御、搬送ロボット８によるカートリッジの搬送の制御、圧接機構１５の制御、および静電チャック１４の制御を主に行う。

【0050】

活性化部７３は、ウェハの活性化に関して常温接合装置本体１を制御する。具体的には、接合チャンバ３の真空排気装置１０の制御、ガス種切替機構６１の制御、圧接機構１５の制御、複数のイオンビーム源１７−１〜１７−２の制御を主に行う。特に、第１活性化部７３−１はイオンビーム源１７−１を用いる場合に制御を行い、第２活性化部７３−２はイオンビーム源１７−２を用いる場合に制御を行う。複数のイオンビーム源１７−１〜１７−２を同時に用いる場合には、第１活性化部７３−１と第２活性化部７３−２とが協調して制御を行うか、いずれか一方が全体を制御する。

【0051】

接合部７４は、ウェハの接合に関して常温接合装置本体１を制御する。具体的には、圧接機構１５の制御、静電チャック１４の制御、および位置合わせ機構１２の制御を主に行う。

【0052】

次に、本実施の形態に係る常温接合方法（常温接合装置の動作）について説明する。
図８は、本実施の形態に係る常温接合方法を示すフローチャートである。この常温接合方法は、上述された常温接合装置１００を用いて実行される。

【0053】

常温接合装置制御装置７１の搬送部７２は、まず、ゲートバルブ６を制御して、ゲート５を閉鎖する。次に、搬送部７２は、ロードロックチャンバ２の真空排気装置を制御して、ロードロックチャンバ２内に大気圧雰囲気を生成する。一方、搬送部７２は、真空排気装置１０を制御して、接合チャンバ３内に接合雰囲気を生成する。ユーザは、事前に、下側のウェハ４２を保持した下側カートリッジと、上側のウェハ５２を保持した上側カートリッジとを準備している。次に、ユーザは、ロードロックチャンバ２の蓋を開けて、下側カートリッジ及び上側カートリッジを棚７に配置する。棚７は複数個あるので、下側カートリッジ及び上側カートリッジをそれぞれ複数個配置できる。下側カートリッジには、下側のウェハ４２の活性化対象の表面の裏がその下側カートリッジに対向するように、下側のウェハ４２が載せられている。上側カートリッジには、上側のウェハ５２の活性化対象の表面がその上側カートリッジに対向するように、上側のウェハ５２が載せられている。続いて、ユーザは、ロードロックチャンバ２の蓋を閉鎖する。その後、搬送部７２は、ロードロックチャンバ２の真空排気装置を制御して、ロードロックチャンバ２内に予備雰囲気を生成する（ステップＳ１）。

【0054】

その後、搬送部７２は、ゲートバルブ６を制御して、ゲート５を開放する。次に、搬送部７２は、搬送ロボット８を制御して、上側のウェハ５２が接合チャンバ３の位置決めステージキャリッジ１１に保持されるように、上側カートリッジを棚７から位置決めステージキャリッジ１１に搬送する。続いて、搬送部７２は、圧接機構１５を制御して、静電チャック１４を下降させ、上側カートリッジに載っている上側のウェハ５２が静電チャック１４に接触するタイミングで静電チャック１４の下降を停止させる。その後、搬送部７２は、静電チャック１４を制御して、静電チャック１４に上側のウェハ５２を保持させる。次に、搬送部７２は、圧接機構１５を制御して、静電チャック１４がホーム位置に配置されるまで静電チャック１４を上昇させる。続いて、搬送部７２は、搬送ロボット８を制御して、上側カートリッジを位置決めステージキャリッジ１１から棚７に搬送する。その後、搬送部７２は、搬送ロボット８を制御して、下側のウェハ４２が接合チャンバ３の位置決めステージキャリッジ１１に保持されるように、その下側カートリッジを棚７から位置決めステージキャリッジ１１に搬送する。続いて、搬送部７２は、ゲートバルブ６を制御して、ゲート５を閉鎖する（ステップＳ２）。

【0055】

次に、常温接合装置制御装置７１の第１活性化部７３−１および第２活性化部７３−２は、圧接機構１５を制御して、静電チャック１４がその活性化位置に配置されるまで静電チャック１４を上昇させ、真空排気装置１０を制御して、接合チャンバ３の内部にその活性化雰囲気を生成する（ステップＳ３）。具体的には、接合チャンバ３の内部の真空度を１０^−５〜１０^−６Ｐａ程度とする。続いて、第１活性化部７３−１と第２活性化部７３−２は、活性化装置１６を制御して、上側のウェハ５２の活性化対象の表面と下側のウェハ４２の活性化対象の表面とを活性化させる（ステップＳ４）。具体的には、複数のイオンビーム源１７−１〜１７−２からイオンビームＢ１、Ｂ２を照射して、上側のウェハ５２の活性化対象の表面と下側のウェハ４２の活性化対象の表面とをエッチングする。イオンビームＢ１、Ｂ２の照射中、接合チャンバ３の内部の真空度は、１０^−２〜１０^−３Ｐａ程度となる。

【0056】

その後、常温接合装置制御装置７１の接合部７４は、圧接機構１５を制御して、静電チャック１４を下降させ、静電チャック１４をそのアライメント位置に配置する。このとき、上側のウェハ５２と下側のウェハ４２とは、所定の位置合わせ距離だけ離れている。次に、接合部７４は、位置合わせ機構１２を制御することにより、下側のウェハ４２を上側のウェハ５２に対して所定の位置合わせ位置に配置する（ステップＳ５）。

【0057】

続いて、接合部７４は、圧接機構１５を制御して、静電チャック１４を下降させ、静電チャック１４に印加される荷重が所定の接合荷重に到達するタイミングで静電チャック１４の下降を停止させる。すなわち、接合部７４は、上側のウェハ５２と下側のウェハ４２とにその接合荷重を印加する（ステップＳ６）。下側のウェハ４２と上側のウェハ５２とは、その接合荷重が印加されることにより、接合され、１枚の接合ウェハに形成される。

【0058】

次に、接合部７４は、その接合ウェハにその接合荷重が所定の接合時間印加された後に、静電チャック１４を制御して、その接合ウェハを静電チャック１４から離脱させ、圧接機構１５を制御して、静電チャック１４を上昇させる。続いて、搬送部７２は、ゲートバルブ６を制御して、ゲート５を開放し、搬送ロボット８を制御して、その接合ウェハがロードロックチャンバ２に搬送されるように、その下側カートリッジを位置決めステージキャリッジ１１から棚７に搬送する（ステップＳ７）。

【0059】

搬送部７２は、他の下側のウェハが載せられている他の下側カートリッジと他の上側のウェハが載せられている他の上側カートリッジとが複数の棚７に配置されているときに（ステップＳ８、ＹＥＳ）、ステップＳ２〜ステップＳ７の動作を再度繰り返して実行する。

【0060】

搬送部７２は、接合することが予定されている下側のウェハと上側のウェハとが複数の棚７に配置されていないときに（ステップＳ８、ＮＯ）、ゲートバルブ６を制御して、ゲート５を閉鎖する。次に、搬送部７２は、ロードロックチャンバ２の真空排気装置を制御して、ロードロックチャンバ２の内部に大気圧雰囲気を生成する（ステップＳ９）。その後、ユーザは、ロードロックチャンバ２の蓋を開けて、その複数の下側カートリッジとその複数の上側カートリッジとを複数の棚７から取り出す。それにより、複数の接合ウェハがロードロックチャンバ２から取り出される。

【0061】

以上のようにして、本実施の形態に係る常温接合方法が実施される。
なお、ユーザは、さらに他の複数の下側のウェハと他の複数の上側のウェハとをさらに常温接合したい場合には、その複数の下側のウェハに対応する複数の下側カートリッジとその複数の上側のウェハに対応する複数の上側カートリッジとを準備し、このような常温接合方法を再度実行することができる。

【0062】

図９Ａ及び図９Ｂは、本実施の形態に係る常温接合方法におけるウェハの活性化表面の様子を模式的に示すグラフである。すなわち、上記常温接合方法のステップＳ４におけるウェハ表面のエッチングレートの変化を示すグラフである。ただし、図９Ａは、イオンビーム源が１台で図の左側からイオンビームを照射する場合を示している。一方、図９Ｂはイオンビーム源が２台（図６）で図の左側及び右側からイオンビームを照射する場合を示している。また、活性化表面の様子は、上側のウェハと下側のウェハとで同じになるので、ここでは下側のウェハの様子を代表として示す。縦軸は、照射軸Ｃと直行する座標（図６では、ｙ座標）を示している。横軸は、ウェハ中心からの距離を示し、照射軸Ｃと平行な座標（図６ではｘ座標）を示している。図の中央の円は、大口径ウェハの代表例として１２インチウェハの大きさを示している。

【0063】

エッチングレートは、Ｐ１〜Ｐ１８の１８段階で示している。
領域Ｐ１は、エッチングレートが８．５０〜９．００ｎｍ／ｍｉｎ．の領域である。領域Ｐ２は、エッチングレートが８．００〜８．５０ｎｍ／ｍｉｎ．の領域である。領域Ｐ３は、エッチングレートが７．５０〜８．００ｎｍ／ｍｉｎ．の領域である。領域Ｐ４は、エッチングレートが７．００〜７．５０ｎｍ／ｍｉｎ．の領域である。領域Ｐ５は、エッチングレートが６．５０〜７．００ｎｍ／ｍｉｎ．の領域である。領域Ｐ６は、エッチングレートが６．００〜６．５０ｎｍ／ｍｉｎ．の領域である。領域Ｐ７は、エッチングレートが５．５０〜６．００ｎｍ／ｍｉｎ．の領域である。領域Ｐ８は、エッチングレートが５．００〜５．５０ｎｍ／ｍｉｎ．の領域である。領域Ｐ９は、エッチングレートが４．５０〜５．００ｎｍ／ｍｉｎ．の領域である。領域Ｐ１０は、エッチングレートが４．００〜４．５０ｎｍ／ｍｉｎ．の領域である。領域Ｐ１１は、エッチングレートが３．５０〜４．００ｎｍ／ｍｉｎ．の領域である。領域Ｐ１２は、エッチングレートが３．００〜３．５０ｎｍ／ｍｉｎ．の領域である。領域Ｐ１３は、エッチングレートが２．５０〜３．００ｎｍ／ｍｉｎ．の領域である。領域Ｐ１４は、エッチングレートが２．００〜２．５０ｎｍ／ｍｉｎ．の領域である。領域Ｐ１５は、エッチングレートが１．５０〜２．００ｎｍ／ｍｉｎ．の領域である。領域Ｐ１６は、エッチングレートが１．００〜１．５０ｎｍ／ｍｉｎ．の領域である。領域Ｐ１７は、エッチングレートが０．５０〜１．００ｎｍ／ｍｉｎ．の領域である。領域Ｐ１８は、エッチングレートが０．００〜０．５０ｎｍ／ｍｉｎ．の領域である。エッチングレートは、イオンビーム源１７の出射端の近傍（図９Ａの左端中央（−２００、０）、図９Ｂの左端中央（−２００、０）及び右端中央（２００、０））で高く、そこから離れるに連れて単調に減少する。

【0064】

図９Ａを参照すると、イオンビーム源が１台の場合では、１２インチウェハ面内でのエッチングレートの分布は、領域Ｐ７（５．５０〜６．００ｎｍ／ｍｉｎ．）〜領域Ｐ１８（０．００〜０．５０ｎｍ／ｍｉｎ．）までの１２段階となっている。イオンビーム源に対して近い側（図の左側）では、エッチングレートが高く、その変化が激しく、エッチングが過剰に進んでいる。一方、イオンビーム源に対して遠い側（図の右側）では、エッチグレートが低く、その変化が緩やで、エッチングがほとんど進んでいない。ここで、エッチングの均一性の指標となるエッチングレート比（無次元数）を、（エッチングレート最大値）／（エッチングレート最小値）で定義する。そうすると、この場合では、エッチングレート比＝６．００／０．２５＝２４、となる。すなわち、大口径ウェハを対象としたとき、イオンビーム源が１台の場合、エッチングレートが均一ではなく、ウェハ表面を均一に活性することは困難である。

【0065】

一方、図９Ｂを参照すると、イオンビーム源が２台の場合では、１２インチウェハ面内でのエッチングレートの分布は、領域Ｐ６（６．００〜６．５０ｎｍ／ｍｉｎ．）〜領域Ｐ１５（１．５０〜２．００ｎｍ／ｍｉｎ．）までの１０段階となっている。イオンビーム源に対して近い側（図の両側）では、エッチングレートが高いがその変化は緩やかである。加えて、イオンビーム源に対して遠い側（図の中央側）では、２つのイオンビームが重なるのでエッチグレートが高くなるがその変化も緩やである。この場合では、エッチングレート比＝６．５０／１．５０〜４．３３、となる。すなわち、イオンビーム源が１台の場合と比較して、５倍以上のエッチグレート比の改善が可能となる。言い換えれば、大口径ウェハを対象としたとき、イオンビーム源が２台の場合、エッチングレートが非常に均一に改善され、ウェハ表面を極めて均一に活性することが可能となる。

【0066】

以上説明されたように、本実施の形態の常温接合装置１００は、接合しようとするウェハ（基板）１組に対し、表面活性化を施すイオンビーム源１７を複数（例示：２台）備えている。この常温接合装置１００では、複数のイオンビーム源１７は、イオンビームＢの照射軸Ｃが概略平行に配置された２枚のウェハ（基板）４２、５２に交差することなく２枚のウェハ４２、５２の間を通る、ように配置されている。そのイオンビームＢの照射により、２枚のウェハ４２、５２の表面をイオン粒子の衝突による物理スパッタ効果によって清浄化する。複数のイオンビーム源１７を有しているので、ウェハ４２、５２をいずれもより均一に清浄化できる。なお、イオンビーム源１７が２台の場合、イオンビーム源１７は対向する位置に設けられる。ただし、照射軸Ｃとはイオンビーム源１７の照射孔２１の中心から、照射孔２１が形成されている面の法線方向に伸びる軸である。

【0067】

このように、本実施の形態では、ウェハの表面活性化のためにイオンビーム源を複数（例示：２台）用いている。それにより、イオンビーム源が１台の場合では難しかった、大口径ウェハ（例示：１２インチウェハ）に対するイオンビームによる偏りの少ないエッチングが可能となる。すなわち、大口径ウェハの表面をより均一な活性化状態とすることが可能となる。それにより、ウェハの表面粗さが均一になり、ウェハの表面の清浄度を均質にすることができる。その結果、接合ウェハ全面に亘って接合強度のバラツキを抑えることができ、接合ウェハでの接合品質を向上することができる。また、接合ウェハでの接合品質の向上により、接合ウェハに形成されるデバイスの歩留りを向上することができる。

【0068】

また、イオンビーム源１７は、位置調整機構２２を備えているので、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向、θ角方向、及び、φ角方向に対して、イオンビームＢの照射位置や照射方向をより細かく調整することができる。それにより、ウェハ表面でのエッチングレート分布をより細かく調整することができる。その結果、ウェハ表面の活性化をより均一に行うことができる。

【0069】

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る常温接合装置について説明する。本実施の形態の常温接合装置は、ウェハ（基板）の接合面に中間材層を形成可能である点で、第１の実施の形態の常温接合装置と相違している。以下、その相違点について主に説明する。

【0070】

図１０は、本実施の形態に係る複数のイオンビーム源によるウェハへのイオンビームの照射状況を模式的に示す斜視図である。本実施の形態に係る常温接合装置は、図６の場合と比較して、複数のイオンビーム源１７−１〜１７−２と下側のウェハ４２及び上側のウェハ５２との間にターゲット１９が設けられている点で相違している。

【0071】

この図の例では、接合チャンバ３内部におけるイオンビーム源１７−１と下側のウェハ４２との間の位置に、ターゲット１９−１ａを含むターゲット基板１８−１ａが設けられている。ターゲット１９−１ａはターゲット基板１８−１ａの上側（＋ｚ側）に配置されている。また、接合チャンバ３内部におけるイオンビーム源１７−１と上側のウェハ５２との間の位置に、ターゲット１９−１ｂを含むターゲット基板１８−１ｂが設けられている。ターゲット１９−１ｂはターゲット基板１８−１ｂの下側（−ｚ側）に配置されている。同様に、接合チャンバ３内部におけるイオンビーム源１７−２と下側のウェハ４２との間の位置に、ターゲット１９−２ａを含むターゲット基板１８−２ａが設けられている。ターゲット１９−２ａはターゲット基板１８−２ａの上側（＋ｚ側）に配置されている。また、接合チャンバ３内部におけるイオンビーム源１７−２と上側のウェハ５２との間の位置に、ターゲット１９−２ｂを含むターゲット基板１８−２ｂが設けられている。ターゲット１９−２ｂはターゲット基板１８−２ｂの下側（−ｚ側）に配置されている。

【0072】

常温接合装置制御装置７１に制御されることにより、ガス種切替機構６１が複数のイオンビーム源１７−１〜１７−２へガスを供給する。複数のイオンビーム源１７−１〜１７−２は、そのガスによりイオンビームＢ１（Ｂ１_Ｔ、Ｂ１_Ｗを含む）及びイオンビームＢ２（Ｂ２_Ｔ、Ｂ２_Ｗを含む）を生成し、照射軸Ｃに沿ってそのイオンビームＢ１及びイオンビームＢ２を出射する。言い換えると、イオンビーム源１７−１は、ウェハ４２とウェハ５２との間の方向かつターゲット１９−１ａとターゲット１９−１ｂとの間の方向へイオンビームＢ１（Ｂ１_Ｔ、Ｂ１_Ｗを含む）を照射する。また、イオンビーム源１７−２は、ウェハ４２とウェハ５２との間の方向かつターゲット１９−２ａとターゲット１９−２ｂとの間の方向へイオンビームＢ２（Ｂ２_Ｔ、Ｂ２_Ｗを含む）を照射する。このとき、照射孔２１の中心から照射孔２１が形成された面の法線の方向に伸びる仮想の照射軸Ｃが、ウェハ４２及びウェハ５２とは交差せず、ウェハ４２及びウェハ５２との間を通り、かつ、ターゲット１９−１ａ、１９−１ｂ及びターゲット１９−２ａ、１９−２ｂとは交差せず、ターゲット１９−１ａ、１９−１ｂ及びターゲット１９−２ａ、１９−２ｂとの間を通る。

【0073】

この場合、イオンビーム源１７−１は、いずれも直接的にターゲット１９−１ａ、１９−１ｂを狙ってイオンビームＢ１を照射している訳ではない。しかし、上述したように、イオンビームＢ１は、いずれもイオンビームＢ１を構成するイオン同士が電気的に互いに反発し合うことにより、照射孔２１から離れるに連れて、徐々に広がって行く（ビーム径が徐々に大きくなって行く）。そのため、イオンビーム源１７−１がターゲット１９−１ａ、１９−１ｂを直接狙わなくても、各ターゲット１９−１の表面にイオンビームＢ１の一部であるイオンビームＢ１_Ｔを照射することが可能である。この場合、イオンビーム源１７−１は、ターゲット１９−１ａ及びターゲット１９−１ｂの両方に同時にイオンビームＢ１_Ｔを照射することができる。このとき、イオンビームＢ１_Ｔのエネルギー粒子の衝突による物理スパッタ効果によって、ターゲット１９−１ａ、１９−１ｂの表面がスパッタされる。その結果、スパッタされたターゲット１９−１ａ、１９−１ｂの粒子は、それぞれウェハ５２及びウェハ４２の表面に到達する。このようにして、ターゲット１９−１ａ、１９−１ｂの材料をウェハ４２及びウェハ５２の表面に中間材層として成膜することができる。

【0074】

同様に、イオンビーム源１７−２は、いずれも直接的にターゲット１９−２ａ、１９−２ｂを狙ってイオンビームＢ２を照射している訳ではない。しかし、上述したように、イオンビームＢ２は、いずれもイオンビームＢ２を構成するイオン同士が電気的に互いに反発し合うことにより、照射孔２１から離れるに連れて、徐々に広がって行く（ビーム径が徐々に大きくなって行く）。そのため、イオンビーム源１７−２がターゲット１９−２ａ、１９−２ｂを直接狙わなくても、各ターゲット１９−２の表面にイオンビームＢ２の一部であるイオンビームＢ２_Ｔを照射することが可能である。この場合、イオンビーム源１７−２は、ターゲット１９−２ａ及びターゲット１９−２ｂの両方に同時にイオンビームＢ１_Ｔを照射することができる。このとき、イオンビームＢ２_Ｔのエネルギー粒子の衝突による物理スパッタ効果によって、ターゲット１９−２ａ、１９−２ｂの表面がスパッタされる。その結果、スパッタされたターゲット１９−２ａ、１９−２ｂの粒子は、それぞれウェハ５２及びウェハ４２の表面に到達する。このようにして、ターゲット１９−２ａ、１９−２ｂの材料をウェハ４２及びウェハ５２の表面に中間材層として成膜することができる。

【0075】

このとき、ウェハ４２に対して、主にターゲット１９−１ｂ、１９−２ｂの材料がウェハ４２の両側から飛来する。このとき、ターゲット１９−１ｂ、１９−２ｂの材料を同じ材料とすることで、ウェハ４２が大口径ウェハであっても、ウェハ４２上に均一な中間材層を形成することができる。同様に、ウェハ５２に対して、主にターゲット１９−１ａ、１９−２ａの材料がウェハ５２の両側から飛来する。このとき、ターゲット１９−１ａ、１９−２ａの材料を同じ材料とすることで、ウェハ５２が大口径ウェハであっても、ウェハ５２上に均一な中間材層を形成することができる。

【0076】

また、このとき、第１の実施の形態において説明したように、複数のイオンビーム源１７−１〜１７−２は、ウェハ４２、５２の表面にイオンビームＢ１、Ｂ２を照射している。この場合、イオンビーム源１７−１は、図の左側（−ｘ側）から下側のウェハ４２および上側のウェハ５２の両方に同時にイオンビームＢ１の一部であるイオンビームＢ１_Ｗを照射している。一方、イオンビーム源１７−２は、図の右側（＋ｘ側）から下側のウェハ４２および上側のウェハ５２の両方に同時にイオンビームＢ２の一部であるイオンビームＢ２_Ｗを照射している。それにより、複数のイオンビーム源１７−１〜１７−２は、ウェハ４２、５２の両方の表面を同時に均一にエッチング（清浄化、活性化）している。

【0077】

このように、複数のイオンビーム源１７−１〜１７−２は、ウェハ４２、５２の表面の清浄化、活性化と、ウェハ４２、５２の表面への中間材層の形成とを同時に行うことができる。すなわち、複数のイオンビーム源１７−１〜１７−２は、イオンビームＢ１、Ｂ２により、ウェハ４２、５２の表面を同時にエッチングして清浄化、活性化しながら、ターゲット１９−１、１９−２をスパッタしてウェハ４２、５２の表面に中間材層を形成することができる。このとき、複数のイオンビーム源１７−１〜１７−２による複数の方向からの活性化及び中間材層の形成により、ウェハ４２およびウェハ５２をより均一に活性化できるとともに、ウェハ４２およびウェハ５２上により均一に中間材層を成膜できる。そして、より均一に中間材層を形成しているので、接合時に加熱したり大きな圧力を印加したりすることなく、接合し難いウェハ（基板）同士の常温接合を行うことが可能となる。

【0078】

ターゲット１９−１ａ、１９−１ｂ、１９−２ａ、１９−２ｂは板状であり、ターゲット材料としては各種の金属や合金や化合物を用いることができる。ターゲット材料は、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ａｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｇｅ、Ｌａ、Ｃ等から選択された少なくとも一つの金属を含む金属や、合金や、化合物に例示される。あるいは、ターゲット材料としては、他に、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＭｇＯ、Ｇａ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＲＩＧ、ＩＴＯ、ガラス、石英、サファイア、スピネル、ＹＡＧ、ＬｉＴａＯ_３、ＬｉＮｂＯ_３、ＩｎＧａＡｓ、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＡｌＮが例示される。

【0079】

これらのターゲット材料をターゲット基板１８−１ａ、１８−１ｂ、１８−２ａ、１８−２ｂに固定する方法としては、ターゲット材料のバルク材をターゲット基板１８にネジ止めする方法や、そのバルク材の周辺端部をフック等の治具に引っ掛けて固定する方法等を用いることができる。固定方法として、そのバルク材を接着剤やハンダによりターゲット基板１８に固着してもよい。このとき、接合チャンバ３及びその内部の治具、ターゲット基板１８や固定に用いるネジや治具等は、ウェハのエッチングや中間材層の形成を阻害しない材料で形成することが好ましい。そのような材料としては、ステンレスが例示される。

【0080】

１個のターゲット基板１８上には、１個のターゲット１９を配置してもよいし、複数のターゲット１９を配置してもよい。図１１は、本実施の形態に係る複数のターゲット１９を配置したターゲット基板１８の一例を示す模式図である。この図の例では、１個のターゲット基板１８に、複数のターゲット１９ａ〜１９ｅが取り付けられている。複数のターゲット１９ａ〜１９ｅの各々は、例えば、単一の元素で構成されたターゲットとし、中間材層として形成される合金または化合物の組成やスパッタ率に応じた面積を有するようにしてもよい。あるいは、複数のターゲット１９ａ〜１９ｅの全部を用いる必要はなく、一部のターゲットを配置しなくてもよい。

【0081】

本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
また、本実施の形態では、複数の種類の材料で構成可能なターゲットを備え、イオンビーム源がウェハだけでなくそのターゲットを物理スパッタリングすることで、ウェハ表面の活性化とウェハ表面（被接合面）への中間材層の形成とを複数の方向から同時に実施することができる。それにより、ウェハが大口径であっても、被接合面へ中間材層をより均一に形成できる。その結果、ウェハが大口径であっても、接合時に加熱したり大きな圧力を印加したりすることなく、接合し難いウェハ（基板）同士の常温接合を行うことが可能となる。

【0082】

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態に係る常温接合装置について説明する。本実施の形態の常温接合装置は、複数のイオンビーム源を同時に使用するのではなく、時間をずらして少しずつ使用する点で、第１の実施の形態の常温接合装置と相違している。以下、その相違点について主に説明する。

【0083】

本実施の形態では、常温接合方法において、常温接合装置制御装置７１の制御により、複数のイオンビーム源１７の各々間で、イオンビームＢを照射するタイミングをずらす。それにより、ウェハ４２、５２の活性化の均一性を維持しつつ、接合チャンバ３内に導入されるソースガス（イオンビーム）の流入量を抑え、真空排気装置１０への負担を軽減する。

【0084】

常温接合方法（図８）におけるウェハ表面の活性化方法（ステップＳ４）について説明する。
図１２は、本実施の形態に係る活性化方法（ステップＳ４）を示すフローチャートである。下側のウェハ４２の表面と上側のウェハ５２の表面とを活性化させる方法は、一方のイオンビームでウェハ４２、５２の表面を活性化させるステップ（ステップＳ１１）と、他方のイオンビームでウェハ４２、５２の表面を活性化させるステップ（ステップＳ１２）とを備えている。ただし、「一方のイオンビーム」はイオンビームＢ１およびイオンビームＢ２のいずれか一方であり、「他方のイオンビーム」は他方である。各ステップは、排他的に実行される。すなわち、まずステップＳ１１を実行し、その終了後にステップＳ１２を実行する。そして、ステップＳ１１と、ステップＳ１２とは、ほぼ同じ活性化条件で行う。言い換えると、イオンビーム源１７−１とイオンビーム源１７−２とは、活性化条件、すなわち、イオンビームＢ１とイオンビームＢ２とに関する、照射時間、各イオンビーム源の電極に加える電圧値、電流値、ガス種、ガス流量、各イオンビームの密度、速さ、エネルギーなどがおおむね同じに設定される。

【0085】

図１３は、本実施の形態に係る活性化方法（ステップＳ４）を示すタイミングチャートの一例である。以下では、説明のために、イオンビーム源１７−１が「一方のイオンビーム」を出射するとし、イオンビーム源１７−２が「他方のイオンビーム」を出射するとする。また、活性化方法（ステップＳ４）を実行するとき、下側のウェハ４２は位置決めステージキャリッジ１１に保持され、上側のウェハ５２は活性化位置に配置された静電チャック１４に保持されている。

【0086】

（１）ステップＳ１１
第１活性化部７３−１は、ガス種切替機構６１を制御することにより、所定のガス（例えば、アルゴンガス）をイオンビーム源１７−１に供給する。第１活性化部７３−１は、活性化装置１６を制御することにより、イオンビーム源１７−１にイオンビームＢ１を出射させる（時刻ｔ０）。イオンビーム源１７−１は、イオンビームＢ１を下側のウェハ４２及び上側のウェハ５２へ出射する。それにより、下側のウェハ４２及び上側のウェハ５２の表面がエッチングされて活性化される。第１活性化部７３−１は、出射時間が照射時間Ｔ１になったとき、イオンビームＢ１の出射を停止させる（時刻ｔ１）。

【0087】

（２）ステップＳ１２
ステップＳ１１後、第２活性化部７３−２は、ガス種切替機構６１を制御することにより、所定のガス（例えば、アルゴンガス）をイオンビーム源１７−２に供給する。第２活性化部７３−２は、活性化装置１６を制御することにより、イオンビーム源１７−２にイオンビームＢ２を出射させる（時刻ｔ１）。イオンビーム源１７−２は、イオンビームＢ２を下側のウェハ４２及び上側のウェハ５２へ出射する。それにより、下側のウェハ４２及び上側のウェハ５２の表面がエッチングされて活性化される。第２活性化部７３−２は、出射時間が照射時間Ｔ２になったとき、イオンビームＢ２の出射を停止させる（時刻ｔ２）。このとき、照射時間Ｔ１＝照射時間Ｔ２である。

【0088】

以上により、下側のウェハ４２及び上側のウェハ５２の表面は、イオンビームＢ１、Ｂ２により両側からエッチングされるので、より均一に活性化される。

【0089】

イオンビーム源１７は、イオンビームＢを生成するとき、その筐体を介して接合チャンバ３内にイオンビームＢのソースガスを導入する。そのため、複数のイオンビーム源１７が全体として要求する排気速度を真空排気装置１０が備えていない場合、複数のイオンビーム源１７を同時に動作させると、接合チャンバ３内の真空度が悪化して、エッチングが上手く行かないおそれがある。加えて、高真空用の真空排気装置、例えばＴＭＰ（ＴｕｒｂｏＭｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｕｍｐ）では、吸気側の圧力が上昇するので、運転中大気突入状態（過負荷状態）となり、ポンプが損傷する可能性がある。

【0090】

しかし、本実施の形態では、常温接合装置制御装置７１が、１台のイオンビーム源１７を使用中（イオンビームＢを照射中）のときは、他の１台のイオンビーム源１７を使用しない（イオンビームＢを照射しない）シーケンスを備えている。すなわち、複数のイオンビーム源１７が同時にイオンビームを照射しないようにしている。このように、イオンビームＢを交互に照射することにより、接合チャンバ３内に導入されるソースガスの流入量を、イオンビームＢを同時に照射する場合の半分に抑えることができる。これにより、真空排気装置１０のポンプの排気速度を、イオンビーム源が１台の場合と同程度の排気速度に抑えることができる。すなわち、真空排気装置１０のサイズを大型化せず、コストを抑えたまま、大口径ウェハの接合が可能となる。

【0091】

本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
また、真空排気装置１０のポンプの排気速度を、イオンビーム源が１台の場合と同程度の排気速度に抑えることができ、真空排気装置１０のサイズを大型化せず、コストを抑えたまま、大口径ウェハの接合が可能となる。

【0092】

（第４の実施の形態）
第４の実施の形態に係る常温接合装置について説明する。本実施の形態の常温接合装置は、イオンビーム源の前にシャッターを設けている点で、第１の実施の形態の常温接合装置と相違している。以下、その相違点について主に説明する。

【0093】

図１４Ａ及び図１４Ｂは、本実施の形態に係るイオンビーム源を模式的に示す斜視図である。イオンビーム源１７は、照射孔２１が形成された面を覆うことが可能なシャッター機構２３を備えている。ここで、図９Ａはシャッター機構２３が閉じている状態を示し、図９Ｂはシャッター機構２３が開いている状態を示している。

【0094】

例えば、第４の実施の形態のように、一方のイオンビーム源１７−１を用いるとき、他方のイオンビーム源１７−２を用いない場合、他方のイオンビーム源１７−２の正面をシャッター機構２３で覆うようにする。それにより、一方のイオンビーム源１７−１のイオンビームＢ１で、他方のイオンビーム源１７−２がスパッタされて、ウェハ４２、５２の接合面に意図しない材料が付着する、という事態を防止できる。その効果は、一方のイオンビーム源１７−１と他方のイオンビーム源１７−２とが向かい合って配している場合に特に大きくなる。

【0095】

シャッター機構２３は、シャッター本体２４と、支持部材２５と、駆動部２６とを備えている。シャッター本体２４は、イオンビーム源１７における照射孔２１を有する面を覆うような形状を有する。それにより、シャッター本体２４は、他のイオンビーム源１７のイオンビームＢからその面を保護することができる。支持部材２５はシャッター本体２４と駆動部２６とを接続し、シャッター本体２４を支持している。駆動部２６は支持部材２５を介して、シャッター本体２４を開閉する。

【0096】

シャッター機構２３（又は、少なくともシャッター本体２４）は、ウェハ４２及びウェハ５２の少なくとも一方と同じ材料、イオンビームＢに対してスパッタされ難い材料、及び、ウェハ４２とウェハ５２との接合強度を高める材料のうちの少なくとも一つで形成されていることが好ましい。これらの材料を用いることで、シャッター機構２３が他のイオンビーム源１７のイオンビームＢでスパッタされたとしても、ウェハ４２、５２の接合面に悪影響を及ぼさないからである。

【0097】

常温接合装置制御装置７１の第１活性化部７３−１や第２活性化部７３−２は、活性化方法（ステップＳ４）において、１台のイオンビーム源１７を照射中には、他の１台のイオンビーム源１７の前面に配されたシャッター本体２４を閉じるようにする。例えば、第４の実施の形態において、ステップＳ１１では、イオンビーム源１７−１を照射中に、イオンビーム源１７−２の前面に配されたシャッター本体２４を閉じる。一方、ステップＳ１２では、イオンビーム源１７−２を照射中に、イオンビーム源１７−１の前面に配されたシャッター本体２４を閉じる。

【0098】

このように、本実施の形態では、シャッター機構２３により、イオンビーム源１７のイオンビームが、他のイオンビーム源１７の筐体部材をスパッタすることを防止できる。例えば、イオンビーム源１７−１とイオンビーム源１７−２とが向かい合って配置されている場合、イオンビーム源１７−２のシャッター機構２３により、イオンビーム源１７−１のイオンビームＢ１がイオンビーム源１７−２の筐体部材をスパッタすることを防止できる。それにより、意図しない金属元素が接合対象のウェハ４２やウェハ５２に付着することを防止できる。

【0099】

意図しない金属元素が接合対象のウェハに付着することを防止できる他の技術としては、イオンビーム源１７の筐体、特に照射孔２１のある正面部分を、シャッター本体２４と同様の材料で形成することが考えられる。図１５は、本実施の形態に係る他のイオンビーム源を模式的に示す斜視図である。この図において、イオンビーム源本体２０の照射孔２１のある正面部分２８を、ウェハ４２及びウェハ５２の少なくとも一方と同じ材料、イオンビームＢに対してスパッタされ難い材料、及び、ウェハ４２とウェハ５２との接合強度を高める材料のうちの少なくとも一つで形成する。それにより、シャッター機構２３を用いなくても、イオンビームＢがイオンビーム源１７の筐体をスパッタすることを防止できる。それにより、意図しない金属元素が接合対象のウェハ４２やウェハ５２に付着することを防止できる。

【0100】

本発明はいくつかの実施の形態と併せて上述されたが、これらの実施の形態は本発明を説明するために単に提供されたものであることは当業者にとって明らかであり、意義を限定するように添付のクレームを解釈するために頼ってはならない。また、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。例えば、各実施の形態に記載された技術は、矛盾の発生しない限り、他の実施の形態にも適用可能である。

【符号の説明】

【0101】

１ ：常温接合装置本体
２ ：ロードロックチャンバ
３ ：接合チャンバ
５ ：ゲート
６ ：ゲートバルブ
７ ：棚
８ ：搬送ロボット
１０ ：真空排気装置
１１ ：位置決めステージキャリッジ
１２ ：位置合わせ機構
１４ ：静電チャック
１５ ：圧接機構
１６ ：活性化装置
１７ ：イオンビーム源
１８ ：ターゲット基板
１９ ：ターゲット
１９ａ ：ターゲット
２０ ：イオンビーム源本体
２１ ：照射孔
２２ ：位置調整機構
２３ ：シャッター機構
２４ ：シャッター本体
２５ ：支持部材
２６ ：駆動部
２８ ：正面部分
４２ ：ウェハ
５２ ：ウェハ
６１ ：ガス種切替機構
６４ ：管路
７１ ：常温接合装置制御装置
７２ ：搬送部
７３ ：活性化部
７４ ：接合部
１００ ：常温接合装置
Ｂ ：イオンビーム
Ｂ１ ：イオンビーム
Ｂ１_Ｔ ：イオンビーム
Ｂ１_Ｗ ：イオンビーム
Ｂ２ ：イオンビーム
Ｂ２_Ｔ ：イオンビーム
Ｂ２_Ｗ ：イオンビーム
Ｃ ：照射軸
Ｄ ：中心軸
Ｐ１〜Ｐ１８ ：領域
Ｔ１ ：照射時間
Ｔ２ ：照射時間
α ：広がり角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14A】

【図14B】

【図15】