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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022172214
(43)【公開日】2022-11-15
(54)【発明の名称】接合方法及び接合装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/02 20060101AFI20221108BHJP
H01L 21/683 20060101ALI20221108BHJP
【ＦＩ】
H01L21/02 B
H01L21/68 N
【審査請求】有
【請求項の数】22
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022133848
(22)【出願日】2022-08-25
(62)【分割の表示】P 2020122432の分割
【原出願日】2017-11-16
(31)【優先権主張番号】P 2016223645
(32)【優先日】2016-11-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000004112
【氏名又は名称】株式会社ニコン
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】三ッ石 創
(72)【発明者】
【氏名】菅谷 功
(72)【発明者】
【氏名】福田 稔
(72)【発明者】
【氏名】角田 真生
(72)【発明者】
【氏名】前田 栄裕
(72)【発明者】
【氏名】桑野 郁祐
(57)【要約】 （修正有）
【課題】第１の基板と第２の基板とを接合する接合方法及び接合装置を提供する。
【解決手段】第１の基板と第２の基板とを接合する接合方法であって、保持部の保持面から突起部が少なくとも部分的に突出した状態で保持面に第１の基板を保持することにより、第１の基板の一部の領域に突出部を形成する形成段階と、第１の基板の突出部の少なくとも一部を第２の基板の表面に接触させて接触領域を形成し、接触領域を拡大させることにより第１の基板および第２の基板を接合する接合段階とを含む。
【選択図】図２
【解決手段】第１の基板と第２の基板とを接合する接合方法であって、保持部の保持面から突起部が少なくとも部分的に突出した状態で保持面に第１の基板を保持することにより、第１の基板の一部の領域に突出部を形成する形成段階と、第１の基板の突出部の少なくとも一部を第２の基板の表面に接触させて接触領域を形成し、接触領域を拡大させることにより第１の基板および第２の基板を接合する接合段階とを含む。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の基板と第２の基板とを接合する接合方法であって、
保持部の保持面から突起部が少なくとも部分的に突出した状態で前記保持面に前記第１の基板を保持することにより、前記第１の基板の一部の領域に突出部を形成する形成段階と、
前記第１の基板の前記突出部の少なくとも一部を前記第２の基板の表面に接触させて接触領域を形成し、前記接触領域を拡大させることにより前記第１の基板および前記第２の基板を接合する接合段階と
を含む接合方法。
保持部の保持面から突起部が少なくとも部分的に突出した状態で前記保持面に前記第１の基板を保持することにより、前記第１の基板の一部の領域に突出部を形成する形成段階と、
前記第１の基板の前記突出部の少なくとも一部を前記第２の基板の表面に接触させて接触領域を形成し、前記接触領域を拡大させることにより前記第１の基板および前記第２の基板を接合する接合段階と
を含む接合方法。
【請求項2】
前記第１の基板に前記突出部が形成された後に、前記第１の基板の位置を計測する計測段階を更に含む請求項１に記載の接合方法。
【請求項3】
前記突出部は、前記第１の基板における前記一部の領域以外の領域よりも大きな曲率を有する請求項１または請求項２に記載の接合方法。
【請求項4】
前記形成段階は、前記突起部に前記第１の基板の前記一部の領域を当接させ、前記第１の基板の前記一部の領域以外の部分を前記保持面に保持することにより、前記第１の基板に前記突出部を形成する請求項１から３のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項5】
前記第１の基板に前記突出部が形成された状態で、前記第１の基板および前記第２の基板の位置合わせを行う位置合わせ段階を更に含む請求項１から３のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項6】
前記接合段階は、前記第２の基板を保持しつつ、前記第１の基板の保持を解放する請求項１から３のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項7】
前記第２の基板を湾曲させる段階を更に有し、
前記接合段階では、前記第１の基板の前記突出部と、湾曲した前記第２の基板の表面とを接触させる請求項１から３のいずれか一項に記載の接合方法。
前記接合段階では、前記第１の基板の前記突出部と、湾曲した前記第２の基板の表面とを接触させる請求項１から３のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項8】
前記接合段階は、前記第１の基板の前記突出部を前記第２の基板に接触させた後、前記突出部および前記第２の基板の間に予め定められた接合強度が形成された後に、前記接触領域の拡大を開始する請求項１から３のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項9】
前記接合段階は、前記第１の基板の前記突出部を前記第２の基板に接触させた後、前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方の振動が収束した後に、前記接触領域の拡大を開始する請求項１から３のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項10】
前記接合段階は、前記第１の基板の前記突出部を前記第２の基板に接触させた後に前記第１の基板の保持を解放したとき、解放された前記第１の基板の振動が収束するまで、前記第１の基板の一部を保持し続けることにより、前記接触領域の拡大を抑制する段階を更に有する請求項１から３のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項11】
前記第１の基板の前記突出部を前記第２の基板の表面に接触させる前に、少なくとも前記突出部に隣接する領域において前記第１の基板の保持を解除する段階を含む請求項１から３のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項12】
前記計測段階は、前記第１の基板に形成されたアライメントマークの検出を含む請求項２に記載の接合方法。
【請求項13】
第１の基板と第２の基板とを接合する接合方法であって、
保持部の保持面からの突出量が固定である突起部を備える前記保持部の前記保持面に前記第１の基板を保持することにより、前記第１の基板の一部の領域に突出部を形成する形成段階と、
前記第１の基板の前記突出部の少なくとも一部を前記第２の基板の表面に接触させて接触領域を形成し、前記接触領域を拡大させることにより前記第１の基板および前記第２の基板を接合する接合段階と
を含む接合方法。
保持部の保持面からの突出量が固定である突起部を備える前記保持部の前記保持面に前記第１の基板を保持することにより、前記第１の基板の一部の領域に突出部を形成する形成段階と、
前記第１の基板の前記突出部の少なくとも一部を前記第２の基板の表面に接触させて接触領域を形成し、前記接触領域を拡大させることにより前記第１の基板および前記第２の基板を接合する接合段階と
を含む接合方法。
【請求項14】
前記第１の基板に前記突出部が形成された後に、前記第１の基板の位置を計測する計測段階を更に含む請求項１３に記載の接合方法。
【請求項15】
前記突出部は、前記第１の基板における前記一部の領域以外の領域よりも大きな曲率を有する請求項１３または請求項１４に記載の接合方法。
【請求項16】
第１の基板と第２の基板とを接合する接合方法であって、
前記第１の基板の一部の領域に、前記第１の基板における前記一部の領域以外の領域から一定の突出量で突出する突出部を形成する形成段階と、
前記第１の基板の前記突出部の少なくとも一部を前記第２の基板の表面に接触させて接触領域を形成し、前記接触領域を拡大させることにより前記第１の基板および前記第２の基板を接合する接合段階と
を含む接合方法。
前記第１の基板の一部の領域に、前記第１の基板における前記一部の領域以外の領域から一定の突出量で突出する突出部を形成する形成段階と、
前記第１の基板の前記突出部の少なくとも一部を前記第２の基板の表面に接触させて接触領域を形成し、前記接触領域を拡大させることにより前記第１の基板および前記第２の基板を接合する接合段階と
を含む接合方法。
【請求項17】
前記第１の基板に前記突出部が形成された後に、前記第１の基板の位置を計測する計測段階を更に含む請求項１６に記載の接合方法。
【請求項18】
前記突出部は、前記第１の基板における前記一部の領域以外の領域よりも大きな曲率を有する請求項１６または請求項１７に記載の接合方法。
【請求項19】
第１の基板と第２の基板とを接合する接合装置であって、
前記第１の基板を保持面に保持する保持部と、
前記保持部の前記保持面から少なくとも部分的に突出する突起部を含み、前記第１の基板の一部の領域に突出部を形成する形成部と、
前記第１の基板の前記突出部の少なくとも一部を前記第２の基板の表面の一部に接触させて接触領域を形成し、前記第１の基板の保持を解放して前記接触領域を拡大させることにより前記第１の基板および前記第２の基板を接合する接合部と
を備える接合装置。
前記第１の基板を保持面に保持する保持部と、
前記保持部の前記保持面から少なくとも部分的に突出する突起部を含み、前記第１の基板の一部の領域に突出部を形成する形成部と、
前記第１の基板の前記突出部の少なくとも一部を前記第２の基板の表面の一部に接触させて接触領域を形成し、前記第１の基板の保持を解放して前記接触領域を拡大させることにより前記第１の基板および前記第２の基板を接合する接合部と
を備える接合装置。
【請求項20】
前記突起部は、前記保持部の前記保持面から、予め定められた固定量突出する請求項１９に記載の接合装置。
【請求項21】
第１の基板と第２の基板とを接合する接合装置であって、
前記第１の基板の一部の領域に、前記第１の基板における前記一部の領域以外の領域から一定の突出量で突出する突出部を形成する形成部と、
前記第１の基板の前記突出部の少なくとも一部を前記第２の基板の表面の一部に接触させて接触領域を形成し、前記第１の基板の保持を解放して前記接触領域を拡大させることにより前記第１の基板および前記第２の基板を接合する接合部と
を備える接合装置。
前記第１の基板の一部の領域に、前記第１の基板における前記一部の領域以外の領域から一定の突出量で突出する突出部を形成する形成部と、
前記第１の基板の前記突出部の少なくとも一部を前記第２の基板の表面の一部に接触させて接触領域を形成し、前記第１の基板の保持を解放して前記接触領域を拡大させることにより前記第１の基板および前記第２の基板を接合する接合部と
を備える接合装置。
【請求項22】
第１の基板と第２の基板とを接合する接合装置であって、
前記第１の基板を保持する保持面と、前記保持面からの突出量が固定である突起部とを有する保持部と、
前記保持面に前記第１の基板を保持することにより前記第１の基板の一部の領域に形成された突出部の少なくとも一部を前記第２の基板の表面に接触させて接触領域を形成し、前記接触領域を拡大させることにより前記第１の基板および前記第２の基板を接合する接合部と
を備える接合装置。
前記第１の基板を保持する保持面と、前記保持面からの突出量が固定である突起部とを有する保持部と、
前記保持面に前記第１の基板を保持することにより前記第１の基板の一部の領域に形成された突出部の少なくとも一部を前記第２の基板の表面に接触させて接触領域を形成し、前記接触領域を拡大させることにより前記第１の基板および前記第２の基板を接合する接合部と
を備える接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、接合方法及び接合装置に関する。
【背景技術】
【0002】
二つの基板を貼り合わせることにより、二つの基板が積層された積層基板を製造する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１ 特開２０１２－１８６２４３号公報
特許文献１ 特開２０１２－１８６２４３号公報
【0003】
二つの基板を貼り合わせる過程で、二つの基板の間に気泡等が残る場合がある。
【発明の概要】
【0004】
本発明の第１の態様においては、第１の基板と第２の基板とを接合する接合方法であって、保持部の保持面から突起部が少なくとも部分的に突出した状態で前記保持面に前記第１の基板を保持することにより、前記第１の基板の一部の領域に突出部を形成する形成段階と、前記第１の基板の前記突出部の少なくとも一部を前記第２の基板の表面に接触させて接触領域を形成し、前記接触領域を拡大させることにより前記第１の基板および前記第２の基板を接合する接合段階とを含む接合方法が提供される。
【0005】
本発明の第２の態様においては、第１の基板と第２の基板とを接合する接合方法であって、保持部の保持面からの突出量が固定である突起部を備える前記保持部の前記保持面に前記第１の基板を保持することにより、前記第１の基板の一部の領域に突出部を形成する形成段階と、前記第１の基板の前記突出部の少なくとも一部を前記第２の基板の表面に接触させて接触領域を形成し、前記接触領域を拡大させることにより前記第１の基板および前記第２の基板を接合する接合段階とを含む接合方法が提供される。
【0006】
本発明の第３の態様においては、第１の基板と第２の基板とを接合する接合方法であって、前記第１の基板の一部の領域に、前記第１の基板における前記一部の領域以外の領域から一定の突出量で突出する突出部を形成する形成段階と、前記第１の基板の前記突出部の少なくとも一部を前記第２の基板の表面に接触させて接触領域を形成し、前記接触領域を拡大させることにより前記第１の基板および前記第２の基板を接合する接合段階とを含む接合方法が提供される。
【0007】
本発明の第４の態様においては、第１の基板と第２の基板とを接合する接合装置であって、前記第１の基板を保持面に保持する保持部と、前記保持部の前記保持面から少なくとも部分的に突出する突起部を含み、前記第１の基板の一部の領域に突出部を形成する形成部と、前記第１の基板の前記突出部の少なくとも一部を前記第２の基板の表面の一部に接触させて接触領域を形成し、前記第１の基板の保持を解放して前記接触領域を拡大させることにより前記第１の基板および前記第２の基板を接合する接合部とを備える接合装置が提供される。
【0008】
本発明の第５の態様においては、第１の基板と第２の基板とを接合する接合装置であって、前記第１の基板の一部の領域に、前記第１の基板における前記一部の領域以外の領域から一定の突出量で突出する突出部を形成する形成部と、前記第１の基板の前記突出部の少なくとも一部を前記第２の基板の表面の一部に接触させて接触領域を形成し、前記第１の基板の保持を解放して前記接触領域を拡大させることにより前記第１の基板および前記第２の基板を接合する接合部とを備える接合装置が提供される。
【0009】
本発明の第６の態様においては、第１の基板と第２の基板とを接合する接合装置であって、前記第１の基板を保持する保持面と、前記保持面からの突出量が固定である突起部とを有する保持部と、前記保持面に前記第１の基板を保持することにより前記第１の基板の一部の領域に形成された突出部の少なくとも一部を前記第２の基板の表面に接触させて接触領域を形成し、前記接触領域を拡大させることにより前記第１の基板および前記第２の基板を接合する接合部とを備える接合装置が提供される。
【0010】
上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。これらの特徴群のサブコンビネーションも発明となり得る。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】基板２１０、２３０の模式的平面図である。
【図2】基板２１０、２３０を接合する手順を示す流れ図である。
【図3】基板ホルダ２２０の模式的断面図である。
【図4】基板ホルダ２４０の模式的断面図である。
【図5】接合装置１００の模式的断面図である。
【図6】接合装置１００の動作を示す模式的断面図である。
【図7】接合装置１００の動作を示す模式的断面図である。
【図8】接合装置１００の動作を示す模式的断面図である。
【図9】基板２１０、２３０の接合過程を示す模式的断面図である。
【図10】接合装置１００の動作を示す模式的断面図である。
【図11】基板２１０、２３０の接合過程を示す模式的断面図である。
【図12】基板２１０、２３０の接合過程を示す模式的断面図である。
【図13】基板２１０、２３０の接合過程を示す模式的断面図である。
【図14】接合波の進行過程を示す模式的断面図である。
【図15】接合波の進行過程を示す模式的断面図である。
【図16】接合波の進行過程を示す模式的断面図である。
【図17】基板ホルダ２６０の模式的断面図である。
【図18】基板ホルダ２６０を用いた接合過程を示す模式的断面図である。
【図19】接合波の進行過程を示す模式的断面図である。
【図20】接合波の進行過程を示す模式的断面図である。
【図21】基板ホルダ２６０を用いた接合過程を示す模式的断面図である。
【図22】基板ホルダ２６０を用いた接合過程を示す模式的断面図である。
【図23】基板ホルダ２６０を用いた接合過程を示す模式的断面図である。
【図24】基板ホルダ２６０を用いた接合過程を示す模式的断面図である。
【図25】基板ホルダ２７０の模式的断面図である。
【図26】基板ホルダ２７０の模式的断面図である。
【図27】基板ホルダ２９０の模式的断面図である。
【図28】突起部材２８０の斜視図である。
【図29】接合の他の手順を示す流れ図である。
【図30】基板ホルダ２６０、２９０を用いた接合過程を示す模式的断面図である。
【図31】基板ホルダ２６０、２９０を用いた接合過程を示す模式的断面図である。
【図32】基板ホルダ２７０を用いた接合の過程を説明するグラフである。
【図33】基板ホルダ２６０、２９０を用いた接合過程を示す模式的断面図である。
【図34】基板ホルダ２６０、２９０を用いた接合過程を示す模式的断面図である。
【図35】使用する基板ホルダに対する接合手順の適用例を示す図である。
【図36】基板ホルダ２６０、２９６を用いた接合過程を示す模式的断面図である。
【図37】基板ホルダ２６０、２９６を用いた接合過程を示す模式的断面図である。
【図38】突起部材３０１の模式的断面図である。
【図39】突起部材３０２の模式的断面図である。
【図40】突起部材３０３の模式的断面図である。
【図41】突起部材３０４の模式的断面図である。
【図42】基板ホルダ５０１の模式的断面図である。
【図43】基板ホルダ５０２の模式的断面図である。
【図44】基板ホルダ５０３の模式的断面図である。
【図45】基板ホルダ５０４の模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明する。下記の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0013】
図１は、互いに積層して接合する基板２１０、２３０の模式的平面図である。それぞれの基板２１０、２３０は、スクライブライン２１１、２３１、アライメントマーク２１３、２３３、および回路領域２１４、２３４を有する。アライメントマーク２１３、２３３および回路領域２１４、２３４は、それぞれ複数設けられる。
【0014】
アライメントマーク２１３、２３３は、基板２１０、２３０の表面に形成された構造物の一例であり、図示の例では回路領域２１４相互の間に配されたスクライブライン２１１、２３１に重ねて配される。アライメントマーク２１３、２３３は、二つの基板２１０、２３０を接合するときに、基板２１０、２３０相互の位置合わせ指標として使用される。
【0015】
回路領域２１４、２３４は、同じ構造を有する複数のものが、基板２１０、２３０の表面に周期的に配される。回路領域２１４、２３４の各々には、フォトリソグラフィ技術等より形成された半導体装置、配線、保護膜等の構造物が設けられる。基板２１０を他の基板２１０、リードフレーム等に電気的に接続する場合に接続端子となるパッド、バンプ等の接続部も回路領域２１４、２３４に配される。接続部も、基板２１０の表面に形成された構造物の一例である。
【0016】
図２は、基板２１０、２３０を接合する手順を示す流れ図である。まず、相互に重ね合わせて接合する基板２１０、２３０を、基板ホルダ２２０、２４０等の保持部材にそれぞれ保持させる（ステップＳ１０１）。これにより、基板２１０、２３０を保護して取り扱いを容易にする。
【0017】
図３は、一方の基板２１０を保持する基板ホルダ２２０の模式的断面図である。基板ホルダ２２０は、本体部２２９および突起部材２５０を有する。
【0018】
本体部２２９は、保持面２２１、通気路２２２、および凹部２２３を有する。保持面２２１は、本体部２２９の図中上面に形成された平坦な面を有し、基板２１０の裏面に接する。
【0019】
通気路２２２は、保持面２２１に開口する複数の吸気孔を一端に有する。また、通気路２２２の他端は、制御バルブ１２４を介して、基板ホルダ２２０の外部に設けられた負圧源１２５および開放端１２６に選択的に結合される。
【0020】
制御バルブ１２４は、後述する接合装置１００の制御部１５０の制御の下に、通気路２２２を負圧源１２５または開放端１２６に選択的に連通させる。制御バルブ１２４が通気路２２２を負圧源１２５に連通させた場合、保持面２２１の開口に負圧が作用して基板ホルダ２２０に搭載された基板２１０が吸着される。制御バルブ１２４が通気路２２２を開放端１２６に連通した場合は保持面２２１の吸着力が解消されるので、基板ホルダ２２０による基板２１０の保持が解除される。
【0021】
凹部２２３は、保持面２２１の略中央に形成されている。凹部２２３は、保持面２２１から窪んだ内部に突起部材２５０を収容する。突起部材２５０は、平坦な底面を有し、凹部２２３の底面に、接着剤、両面テープ、磁力、ねじ、嵌め合い構造等の固定手段により固定される。また、突起部材２５０は、略中央に、上方に向かって突出し、図中上端の面を基板２１０に対する当接面とする当接部２５１を有する。
【0022】
当接部２５１は、図示の例では、円柱状をなしている。突起部材２５０の底面から当接部２５１の上端までの高さＡは、凹部２２３の深さＢよりも高く、これにより、当接部２５１の上端は保持面２２１の表面から突出する。このため、基板２１０が保持面２２１に吸着された段階で、当接部２５１の上端は、基板２１０の下面に当接し、基板２１０の中央部の領域Ｃを、下面から上面に向かって、すなわち、領域Ｃが本体部２２９から離れる方向に押し上げる。その結果、保持面２２１に吸着されて基板ホルダ２２０に保持された基板２１０の中央部には、基板２１０の他の領域よりも大きな曲率で隆起した突出部２１５が形成される。すなわち、突起部材２５０は、保持面２２１に保持された基板２１０の一部の領域に当接することにより突出部２１５を形成する形成部の一例である。
【0023】
なお、突起部材２５０により基板２１０の一部に形成される突出部２１５の曲率は、突出部２１５全体で一定であるとは限らず、突出部２１５は、少なくとも一部において、基板２１０における突出部２１５以外の領域よりも大きな曲率を有する。基板２１０の突出部２１５以外の領域が平坦な場合すなわち当該領域の曲率が零の場合、突起部材２５０により突出部２１５が形成された基板２１０では、平坦な基板２１０の突出部２１５のみが、湾曲した部分を有する形状となる。
【0024】
また、基板２１０における突出部２１５以外の領域も湾曲している場合には、突出部２１５の部分的な曲率が、基板２１０の他の領域の曲率よりも小さくなる場合もあり得る。例えば、突出部２１５の形状が円錐形の一部を含むものである場合は、円錐の側面に対応する部分の曲率が零になる場合もある。また、基板２１０の例えば周縁部が裏面側に大きく湾曲している場合は、その周縁部の曲率よりも突出部２１５の曲率が小さくなる場合がある。しかしながら、いずれの場合も、突出部２１５全体は、基板２１０の突出部２１５以外の領域が形成する仮想のひと続きの平面または曲面から突出した形状をなす。
【0025】
突出部２１５の頂点を通り且つ基板２１０の厚さ方向に沿った平面で突出部２１５を切断したときの断面で見て、少なくとも突出部２１５の先端部における表面の曲率が、基板２１０の中央部以外の領域の曲率よりも大きい。先端部の表面の曲率は、突出部２１５の先端部と他方の基板２３０とが接触したときに、接触領域の面積および形状等が、先端部および他の基板２３０との間に接合不良を生じさせる程の気泡が生じないもしくは挟み込まれない面積および形状になるときの曲率である。
【0026】
突出部２１５の高さＤは、基板２１０の中央部以外の領域における表面を基準としたときの突出部２１５の頂点の高さであり、保持面２２１からの当接部２５１の突出量に略相当する。
【0027】
図４は、基板２１０に接合される他の基板２３０を保持する基板ホルダ２４０の模式的断面図である。基板ホルダ２４０は、保持面２４１および通気路２４２が形成された本体部２４９を有する。
【0028】
全体に平坦な基板ホルダ２４０の保持面２４１には、通気路２４２に連通する複数の開口が配される。通気路２４２の一端は、制御バルブ１４４を介して、基板ホルダ２４０の外部に設けられた負圧源１４５および開放端１４６に選択的に結合される。
【0029】
制御バルブ１４４は、制御バルブ１２４と同様に、後述する接合装置１００の制御部１５０により制御され、通気路２４２を負圧源１４５または開放端１４６に選択的に連通させる。
【0030】
再び図２を参照すると、上記のように、それぞれ基板ホルダ２２０、２４０に保持された基板２１０、２２０は、基板ホルダ２２０、２４０と共に、接合装置１００に搬入される（ステップＳ１０２）。
【0031】
【0032】
接合装置１００は、枠体１１０、固定ステージ１２１、移動ステージ１４１、および制御部１５０を備える。
【0033】
固定ステージ１２１は、枠体１１０の天板１１３に下向きに固定され、真空チャック、静電チャック等の保持機能を有し、基板ホルダ２２０を吸着して保持する。基板２１０を保持した基板ホルダ２２０は、基板２１０の表面が下向きになるように固定ステージ１２１に搬入される。
【0034】
また、天板１１３の図中下面には、図中下向きに固定された上顕微鏡１２２および上活性化装置１２３が、固定ステージ１２１の側方に配される。上顕微鏡１２２は、固定ステージ１２１に対向して配置された移動ステージ１４１上の基板２３０の上面を観察できる。上活性化装置１２３は、移動ステージ１４１に保持された基板２３０の上面を清浄にして活性化するプラズマを発生する。
【0035】
枠体１１０の底板１１１の図中上面には、Ｘ方向駆動部１３１、Ｙ方向駆動部、および移動ステージ１４１が積層して配される。基板２３０を保持した基板ホルダ２４０は、基板２３０の表面が上向きになるように移動ステージ１４１の上面に搬入される。
【0036】
Ｘ方向駆動部１３１は、底板１１１と平行に、図中に矢印Ｘで示す方向に移動する。Ｙ方向駆動部１３２は、Ｘ方向駆動部１３１上で、底板１１１と平行に、図中に矢印Ｙで示す方向に移動する。Ｘ方向駆動部１３１およびＹ方向駆動部１３２の動作を組み合わせることにより、移動ステージ１４１は、底板１１１と平行に二次元的に移動できる。
【0037】
Ｙ方向駆動部１３２と移動ステージ１４１との間には、Ｚ方向駆動部１３３が配される。Ｚ方向駆動部１３３は、矢印Ｚで示す底板１１１に対して垂直な方向に、Ｙ方向駆動部１３２に対して移動ステージ１４１を移動させる。これにより、移動ステージ１４１を固定ステージ１２１に接近させることができる。Ｘ方向駆動部１３１、Ｙ方向駆動部１３２およびＺ方向駆動部１３３による移動ステージ１４１の移動量は、干渉計等を用いて高精度に計測される。
【0038】
Ｙ方向駆動部１３２の図中上面には、下顕微鏡１４２および下活性化装置１４３が移動ステージ１４１の側方に搭載される。下顕微鏡１４２は、Ｙ方向駆動部１３２と共に移動して、固定ステージ１２１に保持された下向きの基板２１０の下面を観察できる。下活性化装置１４３は、Ｙ方向駆動部１３２と共に移動して、固定ステージ１２１に保持された基板２１０の図中下面を清浄にして活性化するプラズマを発生する。
【0039】
なお、上活性化装置１２３および下活性化装置１４３に代わる活性化装置を接合装置１００とは別の場所に設けて、予め活性化した基板２１０、２３０を接合装置１００に搬入してもよい。
【0040】
接合装置１００は、更に制御部１５０を備える。制御部１５０は、Ｘ方向駆動部１３１、Ｙ方向駆動部１３２、Ｚ方向駆動部１３３、上活性化装置１２３、および下活性化装置１４３の動作を制御する。
【0041】
なお、基板２１０、２３０の接合に先立って、制御部１５０は、上顕微鏡１２２および下顕微鏡１４２の相対位置を予め較正しておく。上顕微鏡１２２および下顕微鏡１４２の較正は、例えば、上顕微鏡１２２および下顕微鏡１４２を共通の焦点Ｆに合焦させて、相互に観察させることにより実行できる。また、共通の標準指標を上顕微鏡１２２および下顕微鏡１４２で観察してもよい。
【0042】
再度図２を参照すると、制御部１５０は、上記のようにして搬入された基板２１０、２３０のそれぞれについて、図６に示すように、移動ステージ１４１を移動させることにより、対向する基板２１０、２３０を上顕微鏡１２２および下顕微鏡１４２を用いて観察し、これにより、複数のアライメントマーク２１３、２３３の位置を計測する（ステップＳ１０３）。
【0043】
上顕微鏡１２２および下顕微鏡１４２の相対位置は予め較正されているので、この計測により、基板２１０、２３０の相対位置が精度よく検出される。この段階で下顕微鏡１４２が観察する基板２１０は、突起部材２５０を有する基板ホルダ２２０に保持された状態で固定ステージ１２１に保持されている。よって、下顕微鏡１４２は、突出部２１５が形成された状態の基板２１０を観察して、突出部２１５を含む基板２１０の表面におけるアライメントマーク２１３の位置を検出する。
【0044】
このように、アライメントマーク２１３の位置を検出する前に突起部材２５０により基板２１０に突出部２１５を形成し、突出部２１５が形成された状態でアライメントマーク２１３の位置を検出している。これにより、アライメントマーク２１３の位置を検出した後に基板２１０に突出部２１５を形成する場合と異なり、アライメントマークの位置検出後に基板２１０の中央部に変形による変位が生じることを抑制できる。従って、位置合わせ精度の低下を抑制できる。
【0045】
また、基板ホルダ２２０への基板２１０の保持動作中に基板２１０に突出部２１５が形成されるため、基板２１０を保持した後に基板２１０の一部を押して突出部２１５を形成する動作をする接合装置と異なり、突出部２１５形成のために工数が増加することも回避できる。
【0046】
なお、アライメントマーク２１３の位置を検出した後に基板２１０に突出部２１５を形成した場合、突出部２１５形成に伴う基板２１０の中央部の変形により、特に中央部におけるアライメントマーク２１３の位置が、検出された位置からずれてしまう。また、基板２１０の中央部に突出部２１５を形成するために押圧力を与えたとき、中央部以外の領域が押圧力に引っ張られて、中央部以外の領域の位置が、アライメントマーク２１３を検出したときの位置からずれてしまう。このため、位置情報に対する信頼性が低下し、また、当該位置情報に基づく位置合わせ精度が低下する。
【0047】
換言すれば、突出部２１５を形成した後にアライメントマーク２１３の位置を検出して基板２１０、２３０を位置合わせするという手順を遵守すれば、基板ホルダ２２０以外の機材を用いて突出部２１５を形成して、基板２１０、２３０を積層してもよい。そのような機材としては、保持面の中央から突出または退避するプッシュロッドを備えたステージ装置を例示できる。
【0048】
制御部１５０は、検出された基板２１０、２３０の相対位置情報に基づいて、基板２１０、２３０の位置合わせに必要な移動ステージ１４１の移動方向および移動量を算出する。
【0049】
次に、制御部１５０は、図７に示すように、上活性化装置１２３および下活性化装置１４３を動作させながら移動ステージ１４１を走査させることにより、基板２１０、２３０の表面を活性化する（ステップＳ１０４）。活性化された基板２１０、２３０の表面は、互いに接触させることにより、接着剤等の介在物、溶接、圧着等の加工なしに、相互に接合できる状態になる。
【0050】
次に、制御部１５０は、先にステップＳ１０３で算出した情報に基づいて移動ステージ１４１を移動させて、図８に示すように、基板２１０、２３０を相互に位置合わせする（ステップＳ１０５）。図９は、接合装置１００において位置合わせされた基板２１０、２３０の状態を示す模式的な断面図である。
【0051】
この段階では、制御部１５０は、制御バルブ１４４を制御して、移動ステージ１４１上に保持された基板ホルダ２４０の通気路２４２を負圧源１４５に連通させている。これにより、基板２３０が保持面２４１に吸着されている。
【0052】
また、制御部１５０は、制御バルブ１２４を制御して、固定ステージ１２１に保持された基板ホルダ２２０の通気路２２２も、負圧源１２５に連通させている。これにより、基板２１０が基板ホルダ２２０の保持面に吸着されている。
【0053】
次に、図１０に示すように、制御部１５０はＺ方向駆動部１３３を動作させて、移動ステージ１４１を上昇させる。これにより、基板２３０が上昇し、やがて、基板２１０、２３０が互いに接触する。
【0054】
図１１は、接合装置１００において基板２１０、２３０が接触し始めた状態を示す模式的な断面図である。固定ステージ１２１に保持された基板２１０には、図中下方に向かって突出した突出部２１５が形成されている。よって、移動ステージ１４１の上昇により基板２１０、２３０が互いに接近したときに、まず、突出部２１５が基板２３０の表面に接触する。
【0055】
換言すれば、突出部２１５は、基板２１０の他の領域よりも隆起しているので、基板２１０下面の全領域のうち、突出部２１５の先端が、確実に最初に基板２３０の表面に接触する。このとき、突出部２１５の先端を基板２３０の表面の中心に接触させることが好ましい。基板２１０、２３０の表面は、ステップＳ１０４において既に活性化されているので、基板２１０、２３０の接触点には、基板２１０、２３０の一部が接触により接合した接合起点２０９が形成される（ステップＳ１０６：図２）。
【0056】
接合起点２０９は、基板２１０，２３０同士が接触した領域である接触領域であり、貼り合わせを開始するときに形成される接触領域である。接合起点２０９は、面積を有する領域であってもよい。貼り合わせる一対の基板２１０、２３０における貼り合わせの起点は、基板２１０の一部を基板２３０の一部に押し付けることにより、基板２１０，２３０の間に挟まれた雰囲気等が押し出されて、基板２１０、２３０同士が直接に接触して形成される。
【0057】
この接触により、活性化された二つの基板２１０、２３０の接触領域が、水素結合のような化学結合により結合する。二つの基板２１０、２３０を一部で接触させた後、制御部１５０は、二つの基板２１０、２３０が互いに接触した状態を維持する。このとき、基板２１０、２３０同士を押し付けることにより、接触した一部の面積を大きくすることにより接触領域を広げてもよい。
【0058】
また、制御部１５０は、制御バルブ１２４、１４４を制御して、基板ホルダ２２０、２４０の各々の通気路２２２、２４２をいずれも負圧源１２５に連通させている。よって、基板２１０、２３０は、それぞれ基板ホルダ２２０、２４０に吸着されており、接合起点２０９以外の部分で、基板２１０、２３０が接触することは抑制されている。
【0059】
接触状態を維持した状態で所定の時間が経過すると、二つの基板２１０、２３０の貼り合わせの過程で基板２１０、２３０間に位置ずれが生じない大きさの結合力が二つの基板２１０の間に確保される。これにより、基板２１０、２３０の互いに接触した一部に貼り合わせの起点が形成される。
【0060】
制御部１５０は、次に、固定ステージ１２１側において、制御バルブ１２４を切り換えて、基板ホルダ２２０の通気路２２２を大気圧へ開放端に連通させる。これにより、基板ホルダ２２０による基板２１０の保持が解除され（ステップＳ１０７）、活性化された表面相互の分子間力等により、基板２１０、２３０が相互に自律的に接合される。
【0061】
このとき、図１２に示すように、基板２１０、２３０の接合された接触領域が、接合起点２０９から、基板２１０、２３０の径方向外側に向かって順次拡大する。これにより、接合領域が順次拡がっていく接合波が発生し、基板２１０、２３０の接合が進行する（ステップＳ１０８）。
【0062】
図１３は、上記のような基板２１０、２３０の接合波の進行が完了した状態を示す模式的断面図であり、図１１、１２と同じ視点で示されている。図示の通り、基板２１０、２３０は全面にわたって接触し、更に接合されている。これにより基板２１０、２３０の接合は完了し（ステップＳ１０９）、二つの基板２１０、２２０は一体的な積層基板２０１となる。このように、接合装置１００は、突出部２１５を形成された基板２１０を含む二つの基板２１０、２３０を保持する保持部である移動ステージ１４１および固定ステージ１２１を備え、一方の基板２１０の突出部２１５を他方の基板２３０に接触させて接合起点２０９を形成し、更に、接合起点２０９から接触領域を拡大させることにより基板２１０、２３０を接合する接合部を形成する。
【0063】
図中上側の固定ステージ１２１に吸着された基板ホルダ２４０による基板２１０の吸着は、ステップＳ１０６において既に解除されている。よって、形成された積層基板２０１は、移動ステージ１４１に保持された基板ホルダ２４０に保持されている。この後、積層基板２０１は、接合装置１００から搬出されるが（ステップＳ１１０）、積層基板２０１の搬出は、基板ホルダ２４０による保持を先に解除して積層基板２０１単独で搬出してもよいし、基板ホルダ２４０に保持させたまま基板ホルダ２４０と共に搬出した後、積層基板２０１を基板ホルダ２４０から分離してもよい。
【0064】
なお、上記の例では、図１に示した基板２１０、２３０のように、回路領域２１４等を有する基板２１０、２３０を位置合わせして接合した。これに代えて、回路領域２１４等が形成されていないガラス基板および半導体基板等を、接合装置１００を用いて接合してもよい。この場合は、図２に示した接合手順において、ステップＳ１０３の位置計測およびステップＳ１０５の位置合わせを省略してもよい。
【0065】
図１４、図１５、および図１６は、基板２１０、２３０の接合において、接合起点２０９から外周に向かって接合波が進行する過程で生じる基板２１０、２３０間の位置ずれを説明する図である。これらの図では、接合の過程にある基板２１０、２３０において、基板２１０、２３０の接合領域と非接合領域との境界Ｋすなわち接合波の先端の付近が拡大して示される。
【0066】
尚、位置ずれとは、二つの基板２１０、２３０の間で対応するアライメントマーク２１３同士、または、互いに対応する接続部同士の、所定の相対位置からのずれである。位置ずれ量が閾値よりも大きい場合は、接続部同士が接触しない又は適切な電気的導通を得ることができない、もしくは接合部間に所定の接合強度が得られない。
【0067】
図１４に示すように、境界Ｋの直近においては、基板ホルダ２２０による保持から解放された基板２１０において、図中下面側においては伸び、図中上面側においては収縮する変形が生じる。更に、図１５に示すように、基板２１０、２３０において境界Ｋの位置が移動すると、上記の変形が生じる場所も境界Ｋと共に移動する。
【0068】
上記のような変形を伴って接触した基板２１０、２３０が相互に接合されると、基板２１０の伸びが、基板２３０に接合されることにより固定され、基板２１０が、基板２３０に対して拡大したかのようになる。このため、図中に点線のずれとして現れるように、基板ホルダ２４０に保持された下側の基板２３０と、基板ホルダ２２０から解放された上側の基板２１０との間に、基板２１０の伸び量に相当する位置ずれが生じる。
【0069】
更に、図１６に示すように、上記のような位置ずれは、境界Ｋが基板２１０、２３０の外周に向かって累積され、外周に近づくほど位置ずれが大きくなる。
【0070】
図１７は、上記のように、接合の過程で生じる位置ずれに対する対策として用意された基板ホルダ２６０の模式的断面図である。基板ホルダ２６０は、保持面２６１と通気路２６２とを含む本体部２６９を有する。
【0071】
基板ホルダ２６０の保持面２６１は、周縁部から中央部に向けて高さが徐々に増加する断面形状を有し、図示の例では、周縁部から中央部に向けて厚さが徐々に増加する断面形状を有する。これにより、保持面２６１は、例えば球面をなす。また、保持面２６１には、通気路２６２に連通する複数の開口が配される。通気路２６２の一端は、制御バルブ１４４を介して、基板ホルダ２６０の外部に設けられた負圧源１４５および開放端１４６に結合される。なお、保持面２６１の形状が球面に限られないことはもちろんであり、例えば、放物線をその対称軸を中心として回転させた曲面またはその一部である放物面、円筒を中心軸に沿って切ったときの外周面である円筒面等のように、非回転体形状であってもよい。
【0072】
制御部１５０の制御により制御バルブ１４４が通気路２４２を負圧源１４５に連通させることによって、基板２３０は基板ホルダ２６０に吸着される。基板ホルダ２６０の保持面２６１は曲面なので、基板ホルダ２６０に吸着した基板２３０は、保持面２６１の形状に倣って湾曲する。
【0073】
基板ホルダ２６０の保持面２６１に基板２３０が吸着された場合、図中に一点鎖線で示す基板２１０の厚さ方向の中心部Ｅに比較して、基板２３０の図中上面である表面は、中心から周縁部に向けて面方向に拡大変形される。また、基板２３０の図中下面である裏面においては、基板２３０の中心から周縁部に向けて面方向に縮小変形される。
【0074】
図１８は、接合装置１００において、移動ステージ１４１側の基板２３０の保持に基板ホルダ２６０を用いた場合を示す模式的断面図である。図示の状態は、図２に示したステップＳ１０６で基板２１０、２３０に接合起点２０９を形成した段階に対応する。
【0075】
図中上側の基板ホルダ２２０に保持された基板２１０は、突起部材２５０の当接部２５１により形成された局部的な突出部２１５を有する。よって、基板２１０、２３０を接触させたとき、基板ホルダ２６０の保持面２６１が平坦である場合に比べて、より確実に突出部２１５の略中央の一点に接合起点２０９が形成される。
【0076】
【0077】
図示のように、隆起した保持面２６１を有する基板ホルダ２６０に保持された基板２３０の上側表面は、保持面２６１の湾曲した形状に倣うことにより、倍率が拡大している。このため、基板ホルダ２４０による基板２１０の保持が解除され、基板２１０が変形しながら基板２３０に接合したとき、基板２１０の変形が基板２３０の湾曲変形により相殺され、基板２１０、２３０間に位置ずれを生じることなく積層基板２０１を形成できる。
【0078】
なお、上記の倍率は、設計値では基板の中心から距離Ｘ０に位置する構造物が、実際に製造された基板では中心からの距離Ｘ１に位置する場合に、差分（Ｘ１－Ｘ０）を距離Ｘ０で除することにより得られた値である。倍率は、例えばｐｐｍ（Ｐａｒｔｓ Ｐｅｒ Ｍｉｌｌｉｏｎ）を単位として表される。
【0079】
また、上記の例では、保持面２６１の中央が隆起した基板ホルダ２６０を用いたが、保持面２６１の中央が陥没した基板ホルダ２６０を用いることにより、保持した基板２３０の表面を収縮させて、倍率を縮小することもできる。これにより、基板２１０の回路領域２１４が設計仕様に対して小さい場合に、基板２３０をそれに合わせて位置ずれを抑制することもできる。
【0080】
なお、接合の過程で生じる倍率の変化量は、基板２１０に形成される突出部２１５の高さにも影響を受ける。よって、基板ホルダ２２０における突起部材２５０が保持面２２１から突出する突出量の多寡に応じて、対向する基板２３０を保持する基板ホルダ２４０の曲率を調整してもよい。より具体的には、例えば、高さがより大きい突起部材２５０を有する基板ホルダ２４０を使用する場合に、より大きな曲率で中央側が隆起する基板ホルダ２４０を選択して使用してもよい。
【0081】
【0082】
図示の方法では、平坦な保持面２４１を有する基板ホルダ２４０に下側の基板２３０を保持し、上側の基板２１０を基板ホルダ２２０の保持から開放すると共に、下側の基板２３０も、基板ホルダ２４０の保持から開放する。上側の基板２１０からの引っ張り力により、下側の基板２３０が基板ホルダ２４０から浮き上がって湾曲する。これにより、下側の基板２３０の表面が伸びるように形状が変化するので、この伸び量の分、上側の基板２１０の表面の伸び量との差が小さくなる。従って、二つの基板２１０、２３０間の異なる変形量に起因する位置ずれが抑制される。
【0083】
換言すれば、基板２３０の曲げ量すなわち伸び変形量を調整することにより、基板２１０、２３０間の倍率差による位置ずれを小さくすることができる。このように、平坦な保持面２４１を有する基板ホルダ２４０を用いた場合でも、基板２１０，２３０の位置ずれを抑制できる。
【0084】
なお、両方の基板ホルダ２２０、２４０による保持を解除する場合、基板２１０、２３０の接合強度が十分に高くなるまで、接合起点２０９が形成される位置で基板２１０、２３０を接触させた状態を積極的に維持することにより、基板２１０，２３０の予期せぬ位置に接合起点２０９が形成されて積層基板２０１に気泡が残ることを防止できる。ステップＳ１０９（図２）で基板２１０、２３０の接合が完了した後は、いずれかの基板ホルダ２２０、２４０により、積層基板２０１を改めて保持してもよい。
【0085】
重ね合わせ過程において、基板２１０の変形が生じている境界Ｋ付近の領域に、図中上方から基板２１０に対して吸着力を作用させると、補正をしなかった場合の変形に対して、より大きな変形が基板２１０に生じる。
【0086】
なお、補正目的で基板２３０の保持を解除する場合には、保持力を完全に消失させることに換えて、保持力を弱くするにとどめてもよい。このように、基板ホルダ２４０による基板２３０の保持力を調整することによっても、基板２３０の倍率を調節でき、基板２１０との倍率差による位置ずれを補正できる。
【0087】
図２１、図２２、図２３、および図２４は、図５に示した接合装置１００、図３に示した基板ホルダ２２０、および図１７に示した基板ホルダ２６０を用いた基板２１０、２３０の他の接合方法を示す図である。使用する部材についての重複する個別の説明は省く。
【0088】
図２１に示すように、基板２１０を保持して接合装置１００に搬入された基板ホルダ２２０が移動ステージ１４１に保持されている。また、基板２３０を保持して接合装置１００に搬入された基板ホルダ２６０が固定ステージ１２１に保持されている。
【0089】
次いで、位置計測（ステップＳ１０３）、基板活性化（ステップＳ１０４）、および基板位置合わせ（ステップＳ１０５）の後、図２２に示すように、突出部２１５が形成された基板２１０を移動ステージ１４１により上昇させて、接合起点２０９が形成される（ステップＳ１０６）。更に、図２３に示すように、基板ホルダ２２０による基板２１０の保持を解除して（ステップＳ１０７）、接合波を進行させる（ステップＳ１０８）。
【0090】
基板２１０、２３０において接合波が進行するにつれて、図中下側に位置する基板ホルダ２２０の保持が解除された基板２１０は、図中上側の基板ホルダ２４０に保持された基板２３０に接合して、図２４に示すように、積層基板２０１が形成される。このように、接合装置１００においては、下側の基板２１０を解放して、積層基板２０１を形成することもできる。
【0091】
図２５は、平坦な保持面２７１を有する他の基板ホルダ２７０の模式的断面図である。図は、基板ホルダ２７０が基板２１０を保持し、更に、固定ステージ１２１に保持された状態を示す。
【0092】
基板ホルダ２７０は、本体部２７９および突起部材２５０を有する。突起部材２５０と、突起部材２５０を収容する保持面２７１の凹部２７３の形状は、図３に示した基板ホルダ２２０の突起部材２５０および凹部２２３と等しいので重複する説明は省く。
【0093】
本体部２７９は、互いに独立した２系統の通気路２７２、２７４を有する。一方の通気路２７２は、保持面２７１の外周側に配された複数の開口を有する。通気路２７２の他端は、制御バルブ１２４を介して、基板ホルダ２７０の外部に設けられた負圧源１２５および開放端１２６に結合される。制御バルブ１２４は、接合装置１００の制御部１５０の制御の下に、通気路２７２を、負圧源１２５または開放端１２６に選択的に連通させる。
【0094】
制御バルブ１２４が通気路２７２を負圧源１２５に連通させると、保持面２７１の開口に負圧が作用し、保持面２７１の外周側に基板２１０が吸着される。制御バルブ１２４により通気路２７２が開放端１２６に連通すると、基板ホルダ２７０の保持面２７１における基板２１０の吸着が解除される。
【0095】
他方の通気路２７４は、保持面２７１において、突起部材２５０を収容した凹部２７３の周囲に配された複数の開口を有する。通気路２７４の他端は、制御バルブ１２７を介して、基板ホルダ２７０の外部に設けられた負圧源１２８および開放端１２９に結合される。制御バルブ１２７は、接合装置１００の制御部１５０の制御の下に、通気路２７４を負圧源１２８または開放端１２９に選択的に連通させる。
【0096】
制御バルブ１２７が通気路２７４を負圧源１２８に連通させると、保持面２７１の開口に負圧が作用し、凹部２７３の周囲で基板２１０が保持面２７１に吸着される。制御バルブ１２７が通気路２７４を開放端１２９に連通させると、凹部２７３の周囲では基板２１０の吸着が解除される。
【0097】
基板ホルダ２７０に基板２１０を保持させる段階（ステップＳ１０１:図２）においては、両方の通気路２７２、２７４を両方ともに負圧源１２５、１２９に連通させ、保持面２７１全体で基板２１０を吸着する。これにより、当接部２５１が当接した領域Ｔにおいて、基板２１０に突出部２１５が形成される。
【0098】
図２６は、次の段階を示す図である。この段階は、基板ホルダ２７０が基板２１０を保持した段階（ステップＳ１０１）の後であって、基板２１０に対する位置計測を開始する段階（ステップＳ１０３）の前に実行される。
【0099】
制御部１５０は、基板２１０におけるアライメントマーク２１３の位置計測を開始する前に、制御バルブ１２７を制御して通気路２７４を開放端１２９に連通させてもよい。これにより、基板ホルダ２７０における突起部材２５０周囲の吸着力が解消し、吸着されなくなった領域の基板２１０が保持面２７１から遠ざかる。
【0100】
従って、基板２１０の突出部２１５の先端部における曲率が減少して、図中下面になる側基板２１０の表面の変形量も減少するので、突出部２１５を形成したことによる基板２１０の中央部における表面の変形が緩和される。ただし、通気路２７４を開放端１２９に連通させる段階は必須ではなく、通気路２７４を負圧源１４５に接続したままステップＳ１０３の計測を開始してもよい。
【0101】
この状態で、アライメントマーク２１３の位置計測（ステップＳ１０３）を実行する。これにより、基板２１０の中央部において、基板２１０を保持面２７１に吸着した状態すなわち基板２１０の中央部に突出部２１５が形成された状態でのアライメントマーク２１３の位置と、基板２１０を保持面２７１から解放されて基板２１０が基板２３０に接合されるときのアライメントマーク２１３の位置との差が小さくなるため、基板２１０、２３０の位置合わせ精度を向上できる。
【0102】
図２７は、他の基板ホルダ２９０の模式的断面図である。基板ホルダ２９０は、本体部２９９および突起部材２８０を有する。
【0103】
本体部２９９は、保持面２９１、通気路２９２、２９４、および凹部２９３を有する。保持面２９１は、本体部２９９の図中上面に平坦な面を有する。また、保持面２９１の中央には、保持面２９１から陥没した凹部２９３が設けられる。更に、本体部２９９は、厚さ方向に貫通した複数の通気路２９２、２９４を有する。
【0104】
一方の通気路２９２は、保持面２９１の中央部以外の全域に分布する複数の開口を有する。また、通気路２９２の他端は、制御バルブ１４４を介して、基板ホルダ２９０の外部に設けられた負圧源１４５および開放端１４６に結合される。制御バルブ１２４は、接合装置１００の制御部１５０の制御の下に、通気路２９２を負圧源１４５または開放端１４６に選択的に連通される。
【0105】
制御バルブ１４４が通気路２９２を負圧源１４５に連通した場合、保持面２９１の開口に負圧が作用するので、基板２１０は、基板ホルダ２９０の保持面２９１に吸着される。制御バルブ１４４が通気路２９２を開放端１４６に連通した場合、保持面２９１の吸着力が解消されるので、基板ホルダ２２０の保持面２９１への基板２１０の吸着が解除される。
【0106】
他方の通気路２９４は、凹部２９３の底部に開口する一端を有する。通気路２９４の他端は、制御バルブ１４７を介して、基板ホルダ２９０の外部に設けられた負圧源１４８および開放端１４９に結合される。制御バルブ１２４は、接合装置１００の制御部１５０の制御の下に、通気路２２２を負圧源１２５または開放端１２６に選択的に連通させる。
【0107】
図２８は、突起部材２８０の斜視図である。突起部材２８０は、当接部２８１、周壁部２８２および通気路２８４を有する。突起部材２８０も、基板２１０の一部の領域に突出部２１５を形成する形成部の一例である。
【0108】
当接部２８１は、突起部材２８０の中央で図中上方に突出した突起の先端に配される。周壁部２８２は、突起部材２８０の外周に沿って環状に配される。これにより、当接部２８１と周壁部２８２との間には、溝部２８３が形成される。
【0109】
通気路２８４は、溝部２８３の内部に一端を開口し、突起部材２８０の下面まで貫通する。突起部材２８０を本体部２９９の凹部２９３に収容した場合、通気路２８４は、本体部２９９の通気路２９４に連通する。よって、制御バルブ１４７が通気路２９４を負圧源１４８に連通した場合、突起部材２８０の溝部２８３の内部に負圧が作用することにより、基板２１０が溝部２８３に対して吸着される。すなわち、溝部２８３は基板２１０を吸引する吸着部の一例である。制御バルブ１４７が通気路２９４を開放端１４９に連通した場合は、突起部材２８０の溝部２８３における吸着力が解消される。
【0110】
突起部材２８０を本体部２９９の凹部２９３に収容した状態では、当接部２８１の少なくとも一部、および、周壁部２８２の少なくとも一部は、保持面２９１から突出する。図示の例では、周壁部２８２の高さは、当接部２８１よりも低い。
【0111】
再び図２７を参照すると、突起部材２８０の周壁部２８２の高さＧは凹部２９３の深さＨよりも大きく、周壁部２８２の図中上端は、保持面２９１から突出している。更に、当接部２８１の高さＪは、図示の例では、周壁部２８２よりも更に高く、当接部２８１の図中上端は、周壁部２８２から更に突出している。
【0112】
図２９は、図５に示した接合装置１００、図１７に示した基板ホルダ２６０、および図２７に示した基板ホルダ２９０を用いた基板２１０、２３０の接合手順を示す流れ図である。図２９に示した手順のうち、図２に示した手順と同じ操作については、同じ符号を付して説明を簡略化する。
【0113】
まず、基板２１０、２３０が、それぞれ基板ホルダ２９０、２６０に保持される（ステップＳ１０１）。ここで、基板ホルダ２９０は、本体部２９９の通気路２９２と、突起部材２８０の溝部２８３との両方で基板２１０を吸着する。
【0114】
これにより、基板２１０の中央部以外の領域は、本体部２９９の保持面２９１に吸着される。また、基板２１０の中央部の一部が突起部材２８０の当接部２８１に当接することにより、中央部に突出部２１５が形成される。更に、突出部２１５の外周部の一部は、突起部材２８０の周壁部２８２の上端に当接し、これにより、基板２１０の中央部が溝部２８３に吸着される。
【0115】
次いで、基板ホルダ２９０、２６０に保持された基板２１０、２３０は、図３０に示すように、接合装置１００に搬入される（ステップＳ１０２）。図示の例では、一方の基板２１０を保持した基板ホルダ２９０は移動ステージ１４１に搬入され、他方の基板２３０を保持した基板ホルダ２６０は固定ステージ１２１に搬入される。
【0116】
位置計測（ステップＳ１０３）、基板活性化（ステップＳ１０４）、および基板位置合わせ（ステップＳ１０５）が実施された後、図３１に示すように、制御部１５０が制御バルブ１４４を切り換えて、基板ホルダ２９０における保持面２９１の通気路２９２を開放端１４６に連通する。これにより、基板２１０の中央部を除く領域の保持面２９１への吸着が解除される（ステップＳ１１１）。
【0117】
なお、保持面２９１による保持を解除した場合に、通気路２９２を通じて保持面２９１の表面に流体を噴出させることにより、基板２１０を保持面２９１から積極的に引き離してもよい。これにより、基板２１０の解放を促進して、次のステップに進むまでの時間を短縮できる。また、噴出する流体により基板２１０を保持面２９１から押し離すことにより、突出部２１５における基板２１０の変形を緩和することができる。
【0118】
図３２は、基板ホルダ２９０に保持された基板２１０の突出部２１５の断面形状の変化を示すグラフである。図示の曲線Ｐのように、保持面２９１および突起部材２８０の両方が基板２１０を吸着している場合、基板２１０の中央部が当接部２８１に密着することにより、突出部２１５が形成される。
【0119】
基板ホルダ２９０の保持面２９１における吸着を解除して、更に、通気路２９２から噴出した流体により基板２１０の外周側を押し上げると、突出部２１５の外周部分は、矢印Ｘで示すように変形して、突出部２１５の高さを変えることなく、図示の曲線Ｒのように、突出部２１５の先端部の曲率が曲線Ｐに比べて小さくなる。
【0120】
更に、通気路２９２からの流体の噴出を停止すると、押し上げ力が作用しなくなった基板２１０の突出部２１５は、矢印Ｙで示すように、突出部２１５の高さを変えることなく、図示の曲線Ｑのように、突出部２１５の先端部の曲率が曲線Ｒに比べて大きく且つ曲線Ｐに比べて小さくなる。曲線Ｑの状態では、曲率は、積極的な流体の噴出が無かった曲線Ｐの場合よりも低く、突出部２１５における基板２１０の変形は緩和される。
【0121】
また、保持面２９１による保持を解除した場合、保持面２９１から離れる基板２１０に振動が生じる場合がある。振動を残したまま次のステップを実行すると、基板２１０、２３０の位置合わせ精度に影響を及ぼす場合があるので、ステップＳ１１１の後、次のステップを実行する前に、基板の振動の振幅の大きさが、例えば、基板２１０、２３０が中心以外の部分で接触しない大きさになるまで、または、基板の振動により接合波の進行速度が変化して基板２１０、２３０間のずれ量が許容値を超えてしまうことがない大きさになるまで、待ってもよい。
【0122】
ステップＳ１１１の段階では、基板ホルダ２９０は、突起部材２８０の溝部２８３による基板２１０の吸着を継続している。このため、基板２１０には、依然として当接部２８１により突出部２１５が形成されている。この状態で、図３３に示すように、制御部１５０は、Ｚ方向駆動部１３３により移動ステージ１４１を上昇させて、基板２１０の突出部２１５を他方の基板２３０に接触させて接合起点２０９を形成する（ステップＳ１０６）。
【0123】
なお、基板２１０の外周側の部分は、保持面２９１による保持から解放されているが、突起部材２８０による吸着力が、基板２１０を基板２３０から遠ざける方向に作用している。このため、基板２１０、２３０に接合起点２０９が形成されても、そのまま接触領域が拡がってしまうことは防止される。
【0124】
次に、制御部１５０は、制御バルブ１４７により通気路２９４、２８４を開放端１４９に連通させる。これにより、図３４に示すように、突起部材２８０による基板２１０の吸着は解除され（ステップＳ１０７）、基板２１０、２３０における接合波が進行する（ステップＳ１０８）。このとき、接合波の進行中に基板２１０、２３０間の位置ずれが生じないように、制御部１５０は、突起部材２８０の当接部２８１が基板２１０を基板２３０に押し付けた状態を維持するように移動ステージ１４１の位置を制御する。
【0125】
なお、ステップＳ１０６に、外周側が保持されていない状態の基板２１０が接合起点２０９形成のために基板２３０に接触した場合、基板２１０の外周側が振動を生じる場合がある。基板２１０に振動を残したまま次のステップを実行すると、基板２１０、２３０の位置合わせ精度に影響を及ぼす場合があるので、次のステップの実行は、上記したように、基板の振動が十分に小さくなるまで待ってもよい。
【0126】
その後、図２に関して説明した場合と同様に、接合波が外周に到達して接合が完了するのを待って（ステップＳ１０９）、形成された積層基板２０１を接合装置１００から搬出する。このように、突起部材２８０にも吸着機能をもたせて、基板２１０、２３０の接合過程をきめ細かく制御してもよい。
【0127】
また、上記の例では、突起部材２８０における当接部２８１の高さＪは、周壁部２８２の高さＧよりも大きい。しかしながら、当接部２８１の高さＪは、周壁部２８２の高さＧと同じであってもよい。高さＧが当接部２８１の高さＪと等しい場合は、基板２１０に対する吸引力が大きいので、突起部材２８０による基板２１０の保持が確実になる。
【0128】
【0129】
図示の表において、「突起部材の無いホルダ」とは、図４等に示した平坦な基板ホルダ２４０、図１７に示した湾曲した保持面２６１を有する基板ホルダ２６０等を指す。また、図示の表において、「突起部材付きのホルダ」とは、図３等に示した突起部材２５０を有する基板ホルダ２２０、図２７等に示した周壁部２８２を有する突起部材２８０を有する基板ホルダ２９０等を指す。
【0130】
また、図示の表において、「図２の手順」とは、基板ホルダ２４０、２６０における基板２３０の保持の解除（ステップＳ１０７）を、専ら保持面２４１、２６１において実行する手順を意味する。図示の表において、「図２９の手順」とは、基板ホルダ２２０、２８０における基板２１０の保持の解除を、保持面２４１、２６１（ステップＳ１１１）と、突起部材２８０（ステップＳ１１２）の異なる段階において実行する手順を意味する。
【0131】
更に、図示の表において、「保持を継続」とは、接合が完了するまで基板２３０の保持を継続することを意味する。なお、固定ステージ１２１側と、移動ステージ１４１側との両方の基板ホルダ２２０、２４０が基板２１０、２２０の保持を解除しない場合は、基板２１０、２２０は接合されないので、適合する接合の手順は存在しない。また、突起部材２８０を有する基板ホルダ２９０を、いずれの側でも使用しない場合については、手順の選択の余地がないので、図示の表に適合は記載しない。
【0132】
図示のように、それ自体が基板２１０を吸着して接合を抑制する突起部材２８０を備えた基板ホルダ２９０を用いる場合は、図２９に示した手順を実行できる。更に、突起部材２８０を有する基板ホルダ２９０において基板２１０の保持を継続し、突起部材２８０の無い基板ホルダ２４０の側で、基板２３０の保持を解除しても、基板２１０、２２０を接合することができる。更に、図２０を参照して説明したように、両方の基板２１０、２３０の保持を解除して接合を進行させることにより、接合の過程で変化する倍率に起因する位置ずれを抑制できる。
【0133】
ただし、突起部材２８０で基板２１０を吸着して、接合波の進行を抑制できる基板ホルダ２９０を用いた場合であっても、当該基板ホルダ２９０を固定ステージ１２１側に保持させて、基板２１０を重力方向下向きに保持している場合は、突起部材２８０による基板中央付近の吸着だけでは基板接合を抑制し切れない場合がある。よって、固定ステージ１２１側に突起部材２８０付きの基板ホルダ２９０を用いた場合は、図２に示した手順を適用してもよい。
【0134】
なお、図３５に示した一連の方法において、突起部材付の基板ホルダに保持された基板は解放せず、突起部材が無い基板ホルダに保持された基板を解放して基板同士を接合する場合、解放された基板が固定された基板の突出部に倣って変形しない場合がある。このような場合は、突出部における接合が適正に行われない虞がある。このような場合も、例えば、次に説明する方法で、基板全体を接合させてもよい。ひとつの方法は、両ステージに突起部材付の基板ホルダを用い、両基板ホルダの突起部材同士を突き合せた状態で、両基板ホルダから基板を解放する方法である。また、他の方法として、両基板ホルダの突起部材をそれぞれ後述するように可動式にし、二つの基板の突出部同士を接触させた後、両突起部材の突出量がそれぞれ小さくなるように基板ホルダ間に圧力をかけて、突出部同士の接触領域を徐々に広げていく方法がある。
【0135】
上記の例では、基板ホルダ２２０、２４０、２６０、２７０、２９０等の通気路２２２、２４２、２６２、２７２、２７４、２８４、２９４、３２２、３３１、３３２、３５２、３８２、２９２を、開放端１２９、１４６、１４９に連通させて基板２１０、２２０の保持を解除した。しかしながら、通気路２２２、２４２、２６２、２７２、２７４、２８４、２９４、３２２、３３１、３３２、３５２、３８２、２９２を、正の圧力を生じる圧力源に連通させることにより、基板２１０、２２０を能動的に解放してもよい。
【0136】
また、図２に示したように、専ら基板ホルダ２２０、２４０の保持面２２１、２４１で基板２１０、２２０を保持する手順では、基板２１０、２２０に正圧を作用させるタイミングは、基板２１０、２２０に接合起点２０９が形成された後に、少なくとも一方の基板２１０、２２０を解放する時点（ステップＳ１０７）となる。これにより、基板２１０、２２０における接合波の形成および進行を促進し、基板接合のスループットを向上できる。
【0137】
一方、図２９に示したように、基板ホルダ２２０、２４０の保持面２２１、２４１と、突起部材２８０とで段階的に基板２１０、２２０の保持を解除する手順では、基板２１０、２２０に正圧を作用させるタイミングは、保持面による保持が解除される時点（ステップＳ１１１）でもよいし、突起部材２８０による保持が解除された時点（ステップＳ１１２）でもよい。特に、二つの基板２１０、２２０が互いに接触する前に、保持面による保持が解除される時点（ステップＳ１１１）で正圧を作用させた場合は、正圧が作用したこと自体により基板２１０、２２０に生じる衝撃、振動等の影響が、位置合わせ等の計測に及ぶことを防止できる。
【0138】
【0139】
図３６に示すように、基板ホルダ２９６の本体部２９８は中央寄りが陥没し、外周に向かって徐々に厚くなる形状を有して、図中下側の移動ステージ１４１に搬入される。移動ステージ１４１に対向する固定ステージ１２１には、中央が厚く、外周に近づくほど薄くなる形状の本体部２６９を有する基板ホルダ２６０が、基板２３０と共に保持される。
【0140】
図３７に示すように、上記のような形状の基板ホルダ２６０、２９６を組み合わせて使用した場合、基板ホルダ２６０、２９６の各々において保持面２６１、２９７に保持された基板２３０、２１０は、互いに略相補的な形状をなす。図示の例では、基板ホルダ２６０に突起部材２８０が設けられており、これにより、基板２１０の中央には突出部２１５が形成されている。この場合、突出部２１５の先端部の曲率は、基板ホルダ２９６の保持面２９７の曲率すなわち基板２１０の突出部２１５が形成された領域以外の領域の曲率よりも大きい。
【0141】
これにより、基板２１０、２３０が接近して接合起点が形成された時点で、基板２１０、２３０の多くの部分は、略一定の間隔で対面している。これにより、基板２１０、２３０の間で接合波が進行する場合に、基板ホルダ２９６から解放された基板２１０が基板２３０に向けて移動する移動量が小さくなる。これにより、接合波の進行中に生じる基板２１０、２３０間のずれを小さくすることができる。
【0142】
また、基板２１０、２３０の間の位置ずれを補正する場合に、基板ホルダ２６０単独で補正するよりも、両方の基板ホルダ２６０、２９６の各々で補正することにより、補正可能な範囲を大きくすることができ、また、補正ピッチを小さくすることができる。
【0143】
図３８は、他の基板ホルダ４０１の構造を示す部分断面図である。基板ホルダ４０１は、本体部３１９および突起部材３０１を備える。
【0144】
本体部３１９は、平坦な保持面３１１の一部に凹部３１３を有する。凹部３１３の底面は、本体部３１９を厚さ方向に貫通する。また、凹部３１３の内面には、内側に向かって突出したリブ部３１２が配される。
【0145】
突起部材３０１は、当接部材３２０、中間部材３３０、およびナット３４０を備える。当接部材３２０は、全体として円盤状の形状を有し、厚さ方向に貫通する通気路３２２を有する。また、当接部材３２０は、上面に突出した当接部３２１を有する。後述するように突起部材３０１が凹部３１３の内部に固定された場合、当接部３２１は保持面３１１から突出する。これにより、当接部３２１は、保持面３１１に保持された基板２１０に突出部２１５を形成できる。すなわち、突起部材３０１は、基板２１０の一部の領域に突出部２１５を形成する形成部の一例である。
【0146】
また、中間部材３３０は、当接部材３２０を上端で支持しつつ、図中上端に設けられたフランジ状の部分を本体部３１９のリブ部３１２上面に当接させることにより、凹部３１３の内部に留まる。中間部材３３０の外周下端には、ねじ山３３３が配される。なお、当接部材３２０は、接着剤、両面テープ、ねじ込み等により中間部材３３０に対して固定される。
【0147】
更に、中間部材３３０は、上面に水平に形成された通気路３３１と、中心を高さ方向に貫通する通気路３３２とを有する。通気路３３１、３３２は、中間部材３３０の上面に支持された当接部材３２０の通気路３２２と連通し、図示しない負圧源に接続される。これにより、基板ホルダ４０１においては、凹部３１３の内部においても、基板２１０を吸着できる。
【0148】
ナット３４０は、中間部材３３０のねじ山３３３と螺合するねじ山３４３を内面に有する。また、ナット３４０は、本体部３１９のリブ部３１２の内径よりも大きな外径を有する。これにより、ナット３４０を、中間部材３３０の下端からねじ込むことにより、中間部材３３０とナット３４０とでリブ部３１２を挟んで、突起部材３０１を、本体部３１９に固定できる。また、ナット３４０を緩めることにより、突起部材３０１を本体部３１９から取り外すことができる。
【0149】
図３９は、突起部材３０１に代えて、基板ホルダ４０１の本体部３１９に取り付けることができる他の突起部材３０２の構造を示す断面図である。突起部材３０２は、当接部材３５０、中間部材３３０、およびナット３４０を備える。
【0150】
突起部材３０２において、中間部材３３０およびナット３４０は、突起部材３０１のものと等しい。これに対して、当接部材３２０は、全体として円盤状の形状を有し、厚さ方向に貫通する通気路３５２を有する点、および、上面に突出した当接部３５１を有する点では、突起部材３０１の当接部材３２０と共通する構造を有する。
【0151】
当接部材３５０は更に、当接部３５１の周囲に設けられた周壁部３５３を有する点で、当接部材３２０と異なる形状を有する。周壁部３５３は、突起部材３０２が凹部３１３の内部に固定された場合、保持面３１１から突出する。ただし、突出量は、当接部３５１よりも小さい。
【0152】
これにより、突起部材３０２を備えた基板ホルダ４０１に基板２１０が保持された場合、当接部３５１が当接することにより基板２１０に突出部２１５が形成されると共に、当接部３５１と周壁部３５３との間の空間を減圧することにより突出部２１５の外周部を吸着できる。すなわち、突起部材３０２は、基板２１０の一部の領域に突出部２１５を形成する形成部の一例である。
【0153】
上記のように、基板ホルダ４０１は、突起部材３０１、３０２を交換することにより、異なる方法による基板の接合に使用できる。これにより、高価な本体部３１９の稼働率を向上させ、積層基板２０１の生産性を向上できる。なお、更に、当接部の高さが異なる複数の突起部材を用意して、当接部の突出量等を調節できるようにしてもよい。この場合、基板２１０、２３０間の目標とする接合強度、基板２１０、２３０の表面の活性化度合、および、基板２１０、２３０間の位置ずれの補正量等に応じて、突起部材を交換してもよい。また、複数の突起部材３０１、３０２を用意しなくても、中間部材３３０とリブ部３１２の間、または、中間部材３３０と当接部材３２０との間に厚さが異なるシムを挿入することによっても、当接部３２１、３５１の突出量を調節することができる。
【0154】
図４０は、また他の基板ホルダ４０２の構造を示す部分断面図である。基板ホルダ４０２は、本体部３１９および突起部材３０３を備える。
【0155】
本体部３１９は、平坦な保持面３１１の一部に凹部３１３を有する。凹部３１３の底面は、本体部３１９を厚さ方向に貫通する。また、凹部３１３の内面には、内側に向かって突出したリブ部３１４が配される。
【0156】
突起部材３０３は、当接部材３２０、中間部材３３０、およびリング部材３６０を備える。当接部材３２０は、突起部材３０１の当接部材３２０と同様に、全体として円盤状の形状を有し、厚さ方向に貫通する通気路３２２を有する。また、当接部材３２０は、上面に突出した当接部３２１を有する。突起部材３０３が本体部３１９の凹部３１３に固定された場合、当接部３２１は保持面３１１から突出する。これにより、当接部３２１は、保持面３１１に保持された基板２１０に突出部２１５を形成できる。すなわち、突起部材３０３は、基板２１０の一部の領域に突出部２１５を形成する形成部の一例である。
【0157】
中間部材３３０は、当接部材３２０を上端で支持する。当接部材３２０は、接着剤、両面テープ、ねじ込み等により中間部材３３０に対して固定される。また、中間部材３３０は、図中上端に設けられ、側方に向かって拡がったフランジ状の部分を、本体部３１９のリブ部３１４上面に当接させることにより、凹部３１３の内部から下方に脱落することを防止している。更に、図４０に示す中間部材３３０は、図３８の突起部材３０１における中間部材３３０よりも、下方に延在する部分が短い。これにより、中間部材３３０の下端は、凹部３１３の内側に位置して、リブ部３１４の下面と略同じ高さまで延在する。
【0158】
中間部材３３０は、上面に水平に形成された通気路３３１と、中心を高さ方向に貫通する通気路３３２とを有する。通気路３３１、３３２は、中間部材３３０の上面に支持された当接部材３２０の通気路３２２と連通し、図示しない負圧源に接続される。
【0159】
リング部材３６０は、中間部材３３０の内側に挿入される筒状の案内部３６１と、案内部３６１の下端から案内部３６１の径方向に拡がるフランジ部３６２とを有する。よって、突起部材３０３を本体部３１９に固定する場合は、図中上側から凹部３１３に挿入した中間部材３３０に、リング部材３６０の案内部３６１を下側から挿入し、中間部材３３０とリング部材３６０のフランジ部により、本体部３１９のリブ部３１４を挟む。中間部材３３０とリング部材３６０との固定は、接着剤３７０や磁石等を使用できる。
【0160】
このように、基板ホルダ４０２においては、構造が簡単で組み立て工数も少ない。尚、図４０に示す例において、リング部材３６０を不要とし、中間部材３３０をリブ部３１４に接着剤等を用いて直接固定してもよい。
【0161】
図４１は、また他の基板ホルダ４０３の構造を示す部分断面図である。基板ホルダ４０３は、本体部３１９および突起部材３０４を備える。
【0162】
本体部３１９は、平坦な保持面３１１の一部に凹部３１３を有する。凹部３１３の底面は、本体部３１９を厚さ方向に貫通する。また、凹部３１３の内面には、内側に向かって突出したリブ部３１５が配される。
【0163】
突起部材３０４は、単一の部品により形成される。突起部材３０４の上部は、リブ部３１５の内径よりも大きな径を有する円盤をなし、図中上面の中央部に当接部３８１を有する突起が配される。また、円盤部分には、通気路３８２が開口する。
【0164】
突起部材３０４の下部は、リブ部３１５の内側に挿通できる外径を有する円筒形をなす。円筒部分の下端には、図中上方にいくに従って外径が小さくなるテーパ部３８３が設けられる。
【0165】
突起部材３０４は、下端部分をリブ部３１５の内側に挿通した後、テーパ部３８３にＯリングを嵌めることにより、本体部３１９に固定される。Ｏリング３９０は、自身の弾性により、テーパ部３８３の径が狭くなる上方に付勢され、突起部材３０４と本体部３１９との間でガタが生じることを防止する。また、突起部材３０４上端の円盤部分と、本体部３１９のリブ部３１５上面との間にスペーサを入れることにより、当接部３８１の突出量を調節できる。突起部材３０４は、基板２１０の一部の領域に突出部２１５を形成する形成部の一例である。
【0166】
図４２は、他の基板ホルダ５０１の部分的な模式的断面図である。なお、基板ホルダ５０１は、図３８から図４１に示した他の基板ホルダ４０１～４０４と共通の本体部３１９に対して、基板ホルダ４０１～４０４とは異なる構造を有する突起部材４０５を組み合わせて形成される。
【0167】
基板ホルダ５０１の突起部材４０５は、当接部材４２０、中間部材４３０およびねじ部材４４０を有する。当接部材４２０は、当接部４２１および基部４２２を含む。基部４２２は、平坦な円盤状の形状を有する。当接部４２１は、基部４２２の中央に隆起して形成される。基部４２２は、当接部４２１よりも広い面積を有し、当接部４２１の周囲に拡がっている。
【0168】
中間部材４３０は、陥没部４３１、周溝４３２、ねじ山４３３、および上側フランジ部４３４を有する。陥没部４３１は、中間部材４３０の上面に形成され、当接部材４２０の基部４２２を収容できる広さを有する。当接部材４２０を陥没部４３１に収容した場合は、当接部４２１の上端が、中間部材４３０の上面よりも図中上方に突出する。中間部材４３０の陥没部４３１に収容された当接部材４２０は、接着材等により、中間部材４３０に対して固定される。
【0169】
また、中間部材４３０は、側面の周囲を一周する周溝４３２を有する。周溝４３２にはＯリング４９０が収容される。更に、中間部材４３０は、中心を高さ方向に貫通するねじ穴の内面に、ねじ山４３３を有する。ねじ山４３３は、次に説明するねじ部材４４０のねじ山４４３と螺合する。
【0170】
中間部材４３０は、図中上端側は、本体部３１９の凹部３１３内面に形成されたリブ部３１２の内径よりも大きな外径を有する上側フランジ部４３４を形成する。これに対して、中間部材４３０の図中下端側は、リブ部３１２の内径よりも小さな外径を有する。よって、中間部材４３０を、保持面３１１側から本体部３１９に取り付けた場合、中間部材４３０の下端は、本体部３１９のリブ部３１２の内側に挿通される。
【0171】
ねじ部材４４０は、下側フランジ部４４２およびねじ山４４３を有する。ねじ山４４３は、既に説明した通り、中間部材４３０のねじ山と螺合する寸法および形状を有する。下側フランジ部４４２は、本体部３１９におけるリブ部３１２の内径よりも大きな外径を有する。よって、ねじ部材４４０を、保持面３１１とは反対側から本体部３１９に取り付け、中間部材４３０とねじ部材４４０のねじ山４３３、４４３を螺合させた場合、本体部３１９のリブ部３１２が、中間部材４３０の上側フランジ部４３４と、ねじ部材４４０の下側フランジ部４４２との間に挟まれる。これにより、突起部材４０５が本体部３１９からはずれなくなる。
【0172】
ここで、上側フランジ部４３４と下側フランジ部４４２との間隔は、リブ部３１２の厚さよりも大きい。よって、突起部材４０５は、本体部３１９に対して上下に変位可能に取り付けられる。基板ホルダ５０１においては、上側フランジ部４３４とリブ部３１２との間に、皿ばね４５０が配される。皿ばね４５０は、リブ部３１２から遠ざかる方向に上側フランジ部４３４を付勢する。これにより、突起部材４０５は、その可動範囲において、当接部４２１がもっとも大きく突出した状態に突起部材４０５を維持する。
【0173】
上記のような突起部材４０５を備えた基板ホルダ５０１を用いて、接合装置１００で基板２１０、２３０を接合する場合、基板ホルダ５０１に基板２１０を保持させた当初は、保持面３１１から突出した当接部４２１により、基板２１０に突出部２１５が形成される。すなわち、突起部材４０５は、基板２１０の一部の領域に突出部２１５を形成する形成部の一例である。接合起点を形成する際、基板２１０の突出部２１５を貼り合わせる基板２３０に接触させた状態で、更に、移動ステージ１４１を上昇させることにより、皿ばね４５０の付勢力に抗して突起部材４０５の突出量を減少させる。突起部材４０５の突出量の減少に伴って、基板２１０、２３０間の接触領域の大きさが大きくなる。これにより、起点形成時に基板２１０、２３０間の接触領域の大きさを調整することができる。
【0174】
なお、基板ホルダ５０１においては、例えば、中間部材４３０の下面とねじ部材４４０の下側フランジ部４４２との間に挟んだ調整シム４６１を、異なる厚さのものと交換することにより、当接部４２１の突出量を調整できる。また、基板ホルダ５０１においては、図示のように皿ばね４５０とリブ部３１２との間に挟んだ調整シム４６２を、異なる厚さのものと交換することにより、当接部４２１が基板２１０を押圧する圧力を調整できる。皿ばね４５０のための調整シム４６２は、中間部材４３０の上側フランジ部４３４と皿ばね４５０との間に挟んでもよい。
【0175】
上記した各実施例において、基板ホルダの保持面からの突起部材の突出量を調整する場合、当接部の高さが異なる複数の突起部材を用意し、形成すべき接合起点の大きさ、接合波の速度、接合中に生じる基板間の位置ずれ量等に応じて、突起部材を選択して使用してもよい。また、突起部材の突出量の変化に応じて接合中に生じる基板間の位置ずれ量が変化する場合、突起部材の突出量に応じて、図１７に示すような基板ホルダ２６０の保持面２６１の凸量すなわち保持面２６１に保持される基板の補正量を調節してもよい。
【0176】
図４３は、基板ホルダ５０２の模式的断面図である。基板ホルダ５０２は、皿ばね４５０および一方の調整シム４６２を省いたことを除いて、基板ホルダ５０１と同じ構造を有する。
【0177】
基板ホルダ５０２においても、突起部材４０５は、本体部３１９に対する突出量が変化するように変位可能に取り付けられる。よって、例えば、図中に白抜き矢印Ｚにより示すように、加圧流体により突起部材４０５を、図中下方から上方に向かって付勢することにより、皿ばね４５０を備えた基板ホルダ５０１と同じ機能を実現できる。更に、加圧流体の圧力を外部から調整することにより、基板２１０、２３０を接合する過程で、当接部４２１による圧力を調整できる。
【0178】
図４４は、他の基板ホルダ５０３の模式的断面図である。基板ホルダ５０３は、本体部３１９自体を整形して、保持面３１１に当接部３２１を設けた構造を有する。このように、本体部３１９に別部材の突起部材４０５を設けることなく、当接部を形成した基板ホルダ５０３を用いても、基板２１０、２３０を接合する場合の接合起点を制御できる。このように基板ホルダ５０３に形成された当接部は、保持面に保持された基板２１０、２３０の一部の領域に当接することにより前記突出部を形成する突起部の一例である。
【0179】
図４５は、また他の基板ホルダ５０４の模式的断面図である。基板ホルダ５０４は、本体部３１９自体を整形して、保持面３１１に当接部３５１および周壁部３５３を設けた構造を有する。このような本体部３１９を有する基板ホルダ５０４において、当接部３５１および周壁部３５３の間に開口する通気路を設けることにより、図２７に示した基板ホルダ２９０と同じ機能を有する基板ホルダ５０４を単純な構造で形成できる。この場合、当接部３５１は、基板２１０の一部の領域に突出部２１５を形成する形成部を構成する。
【0180】
上記した、基板ホルダ４０１、４０２、４０３、５０１、５０２、５０３、５０４に当接部を形成するさまざまな構造は、基板ホルダを用いることなく基板を接合する接合装置においては、基板を保持するステージに設けてもよい。
【0181】
また、本実施例では、基板ホルダまたはステージに、突出部２１５を形成するための突起部材を設けた例を示したが、これに代えて、基板ホルダまたはステージを貫通し且つ基板ホルダまたはステージに保持された基板に向けて移動可能に配置した突起部材を用いてもよい。この場合、突起部材を移動させるアクチュエータを用いて、基板ホルダまたはステージの保持面からの突出量を制御可能にしてもよい。また、この場合、突起部材によって基板に突出部を形成した後、アライメントマークの位置を計測することにより、位置計測後の基板間のずれを抑制することができる。突起部材およびアクチュエータで、基板２１０の一部の領域に突出部２１５を形成する形成部が構成される。
【0182】
また、本実施例において、基板２１０の突出部２１５は、基板ホルダに保持される前の元の状態から突出した分、伸び変形または縮み変形している。このため、突出部２１５が伸び変形または縮み変形した状態で基板２３０の中央部に接合される場合がある。この場合、基板ホルダ２２０の保持面２２１からの突起部材２５０の突出量、または、突出部２１５の変形量に応じた変形量で基板２３０の中央部における表面を予め変形させるように、基板ホルダ２４０の保持面２４１の凸量や形状を設定してもよい。
【0183】
または、基板ホルダ２４０の中央部を変形させるアクチュエータを有する変形機構を基板ホルダ２４０の下方に設け、基板ホルダ２２０の保持面２２１からの突起部材２５０の突出量、または、突出部２１５の変形量に応じた駆動量でアクチュエータを駆動させることによって基板ホルダ２４０を変形させることにより、基板２３０を予め変形させてもよい。
【0184】
または、突起部材２５０が設けられた基板ホルダに保持された基板２１０を当該基板ホルダから解放することにより、他の基板ホルダに保持された他の基板２３０に基板２１０を接合する場合において、基板２３０の中心部以外の領域を他の基板ホルダの保持した状態で、図２０に示したように、基板２３０の中心部の吸着を解除しておく、または、吸着力を弱めておく。これにより、起点形成時に基板２１０の突出部２１５が他の基板２３０に接触したときに、基板２１０、２３０間の吸引力により基板２３０を他の基板ホルダから剥がしてもよい。これにより、基板２１０の突出部２１５に生じる変形と同様の変形を基板２３０の中心部にも生じさせることができるので、基板２１０の突出部２１５の変形量と基板２３０の中心部の変形量との差を小さくすることができ、これら変形量の差による位置ずれを抑制することができる。
【0185】
この場合、他の基板ホルダの吸着領域を複数の領域に分けて、領域毎に個別に吸着力の制御をしてもよい。吸着方法が真空チャックである場合は、基板２３０に作用する圧力を領域毎に制御し、静電チャックである場合は、各領域に印加する電圧を個別に制御する。
【0186】
起点形成後は、基板２１０を基板ホルダから解放することにより接合波を形成する。このとき、基板２３０の中心部は、起点から基板２１０との接合が進行すると共に、基板２１０の自重により他の基板ホルダに向けて戻され、基板２１０の突出部２１５および基板２３０の中心部に生じた変形が同時に変形前の状態に戻されていく。これにより、接合波の進行中に、基板２１０、２３０間に変形量の差によるずれが発生することを抑制することができる。
【0187】
また、基板ホルダ２２０からの基板２１０の保持を解除したとき、突出部２１５に生じていた伸び変形が解放されて、突出部２１５が形成される前の状態に向けて復元することがある。この場合、突出部２１５における基板２１０の表面の平面方向の位置が、アライメントマーク２１３の位置を検出したときの位置からずれることがある。この場合も、上記したと同様に、このずれ量を予め測定または予測しておき、このずれ量を補正可能な変形量で基板２３０の中央部における表面を予め変形させておく。もしくは、この解放による復元量またはずれ量を考慮して、アライメントマーク２１３の位置計測、または、移動ステージ１４１の位置制御を行ってもよい。
【0188】
更に、本実施例において、当接部２５１、２８１、３２１、３５１、３８１、４２１ が円柱状をなした例を示したが、当接した基板２１０に傷や破損が生じないように、当接面と周面とで形成される角部を面取りすることが好ましい。また、円柱状の当接部に代えて、半球状、錐体状、および、切頭錐体状等の円柱以外の形状をなした当接部を用いてもよい。半球状をなした当接部を用いる場合、基板２１０の突出部２１５の先端部に必要とされる曲率と等しい曲率で湾曲した当接面を有する当接部を用いてもよい。必要となる曲率とは、突出部２１５の先端部と他方の基板２３０との間に気泡が生じないもしくは挟み込まれない状態で突出部２１５と基板２３０とが接触可能となるときの、接触領域の面積および形状等に対応する曲率である。
【0189】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【0190】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【0191】
１００ 接合装置、１１０ 枠体、１１１ 底板、１１３ 天板、１２１ 固定ステージ、１２２ 上顕微鏡、１２３ 上活性化装置、１２４、１２７、１４４、１４７ 制御バルブ、１２５、１２８、１４５、１４８ 負圧源、１２６、１２９、１４６、１４９ 開放端、１３１ Ｘ方向駆動部、１３２ Ｙ方向駆動部、１３３ Ｚ方向駆動部、１４１ 移動ステージ、１４２ 下顕微鏡、１４３ 下活性化装置、１５０ 制御部、２０１ 積層基板、２０９ 接合起点、２１０、２３０ 基板、２１１、２３１ スクライブライン、２１３、２３３ アライメントマーク、２１４、２３４ 回路領域、２１５ 突出部、２２０、２４０、２６０、２７０、２９０、２９６、４０１、４０２、４０３、５０１、５０２、５０３、５０４ 基板ホルダ、２２１、２４１、２６１、２７１、２９１、２９７、３１１ 保持面、２２２、２４２、２６２、２７２、２７４、２８４、２９４、３２２、３３１、３３２、３５２、３８２、２９２ 通気路、２２３、２７３、２９３、３１３ 凹部、２２９、２４９、２６９、２７９、２９８、２９９、３１９ 本体部、２５０、２８０、３０１、３０２、３０３、３０４、４０５ 突起部材、２５１、２８１、３２１、３５１、３８１、４２１ 当接部、２８２、３５３ 周壁部、２８３ 溝部、３１２、３１４、３１５ リブ部、３２０、３５０、４２０ 当接部材、３３０、４３０ 中間部材、３３３、３４３、４３３、４４３ ねじ山、３４０ ナット、３６０ リング部材、３６１ 案内部、３６２ フランジ部、３７０ 接着剤、３８３ テーパ部、３９０、４９０ Ｏリング、４２２ 基部、４３１ 陥没部、４３２ 周溝、４３４ 上側フランジ部、４４０ ねじ部材、４４２ 下側フランジ部、４５０ 皿ばね、４６１、４６２ 調整シム
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
【図41】
【図42】
【図43】
【図44】
【図45】