特許 7479700 基板接合装置

(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】

(24)【登録日】2024-04-26

(45)【発行日】2024-05-09

(54)【発明の名称】基板接合装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/02 20060101AFI20240430BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20240430BHJP

【ＦＩ】

H01L21/02 B

H01L21/68 R

H01L21/68 P

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2021098418

(22)【出願日】2021-06-14

(62)【分割の表示】P 2020531216の分割

【原出願日】2019-07-02

(65)【公開番号】P2021145145

(43)【公開日】2021-09-24

【審査請求日】2022-07-04

(31)【優先権主張番号】P 2018135801

(32)【優先日】2018-07-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】304019355

【氏名又は名称】ボンドテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100174388

【弁理士】

【氏名又は名称】龍竹 史朗

(72)【発明者】

【氏名】山内 朗

【審査官】安田 雅彦

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／０６２４６７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／１５５００２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００９－００４５４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１０１２２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２７００８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／０６０２７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－０５６５０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０８４２８５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／０２

Ｈ０１Ｌ ２１／６７－２１／６８７

Ｂ２３Ｋ ２０／００－２０／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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基板が前記第１支持台に全面で接触した状態で保持され且つ前記第２基板が前記第２支持台に全面で接触した状態で支持された状態から、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し、その後、前記第１基板と前記第２基板との接合が進むにつれて前記第１基板が中央部から周部に向かって漸次前記第１支持台から離脱するとともに、前記第２基板が中央部から周部に向かって漸次前記第２支持台から離脱しながら、前記第１基板と前記第２基板との接合を進ませた後、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
域が同一面内であり、前記第１基板が中央部から周部に向かって漸次前記第１支持台から離脱するとともに、前記第２基板が中央部から周部に向かって漸次前記第２支持台から離脱する際、前記第１基板が前記第１支持台から離脱し易くし且つ前記第２基板が前記第２支持台から離脱し易くするために、前記基板接触領域の内側全体が粗面加工され、
前記基板接触領域の表面の算術平均粗さは、０．１μｍ乃至１ｍｍであり、
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して前記第１支持台と前記第１基板との間に形成される隙間に気体を充満させ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支持台と前記第１基板との間に形成される隙間に気体を充満させて前記第１保持部に密着した前記第１基板を剥がす方向へ圧力をかけて前記第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、
基板接合装置。

【請求項2】

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１に記載の基板接合装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板接合装置に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１３／０２３７０８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

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。

【0005】

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。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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基板が前記第１支持台に全面で接触した状態で保持され且つ前記第２基板が前記第２支持台に全面で接触した状態で支持された状態から、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し、その後、前記第１基板と前記第２基板との接合が進むにつれて前記第１基板が中央部から周部に向かって漸次前記第１支持台から離脱するとともに、前記第２基板が中央部から周部に向かって漸次前記第２支持台から離脱しながら、前記第１基板と前記第２基板との接合を進ませた後、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が同一面内であり、前記第１基板が中央部から周部に向かって漸次前記第１支持台から離脱するとともに、前記第２基板が中央部から周部に向かって漸次前記第２支持台から離脱する際、前記第１基板が前記第１支持台から離脱し易くし且つ前記第２基板が前記第２支持台から離脱し易くするために、前記基板接触領域の内側全体が粗面加工され、
前記基板接触領域の表面の算術平均粗さは、０．１μｍ乃至１ｍｍであり、
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して前記第１支持台と前記第１基板との間に形成される隙間に気体を充満させ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支持台と前記第１基板との間に形成される隙間に気体を充満させて前記第１保持部に密着した前記第１基板を剥がす方向へ圧力をかけて前記第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。

【発明の効果】

【0007】

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が同一面内であり、基板接触領域の内側全体が粗面加工されている。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。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】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。

【図2A】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。

【図2B】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。

【図3A】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。

【図3B】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。

【図4】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。

【図5A】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。

【図5B】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。

【図6A】アライメントマークの撮影画像を示す概略図である。

【図6B】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。

【図7】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。

【図8A】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。

【図8B】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。

【図9A】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。

【図9B】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。

【図9C】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。

【図10】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。

【図11】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。

【図12】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。

【図13A】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。

【図13B】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。

【図14】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。

【図15A】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。

【図15B】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。

【図16A】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。

【図16B】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。

【図17】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。

【図18A】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。

【図18B】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。

【図19】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。

【図20A】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。

【図20B】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。

【図21】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。

【図22A】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。

【図22B】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。

【発明を実施するための形態】

【0009】

（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。

【0010】

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。

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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）。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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）。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

（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。

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

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。

【0068】

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。

【0069】

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。

【0070】

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。

【0071】

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。

【0072】

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。

【0073】

（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。

【0074】

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。

【0075】

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。

【0076】

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。

【0077】

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。

【0078】

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。

【0079】

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。

【0080】

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。

【0081】

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。

【0082】

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。

【0083】

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。

【0084】

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。

【0085】

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。

【0086】

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。

【0087】

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。

【0088】

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。

【0089】

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。

【0090】

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。

【産業上の利用可能性】

【0091】

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。

【符号の説明】

【0092】

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

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13A】

【図13B】

【図14】

【図15A】

【図15B】

【図16A】

【図16B】

【図17】

【図18A】

【図18B】

【図19】

【図20A】

【図20B】

【図21】

【図22A】

【図22B】