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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-08-19
(45)【発行日】2024-08-27
(54)【発明の名称】接合方法、接合システム、照射装置および活性化処理装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/02 20060101AFI20240820BHJP
H01L 21/60 20060101ALI20240820BHJP
【ＦＩ】
H01L21/02 B
H01L21/60 311T
【請求項の数】
26
(21)【出願番号】P 2024522612
(86)(22)【出願日】2024-01-05
(86)【国際出願番号】 JP2024000043
【審査請求日】2024-04-16
(31)【優先権主張番号】P 2023001038
(32)【優先日】2023-01-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【早期審査対象出願】
(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】堀江 義隆
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１３－２４３３３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－８２２８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／０２
Ｈ０１Ｌ ２１／６０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
２つの被接合物同士を接合する接合方法であって、前記２つの被接合物のうちの少なくとも一方の接合面を不飽和炭化水素ガスとオゾンガスとが存在する雰囲気に曝露するガス曝露工程と、
前記少なくとも一方の接合面に付着している水分を除去する水分除去工程と、
前記２つの被接合物同士を仮接合する仮接合工程と、を含む、
接合方法。
【請求項2】
前記水分除去工程において、前記２つの被接合物のうちの少なくとも一方を減圧雰囲気下に放置する、請求項１に記載の接合方法。
【請求項3】
前記水分除去工程において、前記２つの被接合物のうちの少なくとも一方を加熱することにより前記少なくとも一方の接合面に付着した水分を除去する、請求項１に記載の接合方法。
【請求項4】
前記ガス曝露工程の前に行われ、前記２つの被接合物のうちの少なくとも一方の接合面を活性化する活性化処理工程を更に含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項5】
前記活性化処理工程において、前記２つの被接合物のうちの少なくとも一方の接合面へ粒子ビームを照射する、請求項４に記載の接合方法。
【請求項6】
前記２つの被接合物は、互いに線膨張係数が異なる、請求項１から３のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項7】
前記接合面には、金属層と絶縁体層とが露出している、請求項１から３のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項8】
前記金属層は、Ａｕから形成されている、請求項７に記載の接合方法。
【請求項9】
前記２つの被接合物のいずれか一方は、基板であり、他方はチップであり、前記活性化処理工程において、前記チップの前記接合面側とは反対側が貼着されたシートの前記チップの接合面に対して粒子ビームを照射することにより前記チップの接合面を活性化させる、
請求項４に記載の接合方法。
【請求項10】
２つの被接合物を接合する接合方法であって、前記２つの被接合物のうちの少なくとも一方は、シートに貼着されたチップであり、
前記チップの接合面を不飽和炭化水素ガスとオゾンガスとが存在する雰囲気に曝露するガス曝露工程と、
前記２つの被接合物同士を仮接合する仮接合工程と、を含む、
接合方法。
【請求項11】
前記２つの被接合物のうちの他方は、基板であり、前記基板の実装面に対してプラズマへの曝露または粒子ビームの照射を行うことにより前記実装面を活性化する第１活性化処理工程を更に含む、
請求項１０に記載の接合方法。
【請求項12】
前記基板の実装面を不飽和炭化水素ガスとオゾンガスとが存在する雰囲気に曝露するガス曝露工程を更に含む、請求項１１に記載の接合方法。
【請求項13】
前記チップの接合面に対して粒子ビームの照射を行うことにより前記接合面を活性化する第２活性化処理工程を更に含む、請求項１０から１２のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項14】
前記チップの接合面に対して粒子ビームの照射を行うことにより前記接合面を活性化する第２活性化処理工程を更に含み、前記第２活性化処理工程において、前記チップの接合面に対して、前記第１活性化処理工程で前記基板の実装面に対して粒子ビームを照射する場合の粒子ビームの強度に比べて低い強度の粒子ビームを照射する、
請求項１１または１２に記載の接合方法。
【請求項15】
２つの被接合物を接合する接合システムであって、前記２つの被接合物の少なくとも一方の接合面へ不飽和炭化水素ガスを供給する不飽和炭化水素ガス供給部と、
前記少なくとも一方の接合面へオゾンガスを供給するオゾンガス供給部と、
前記２つの被接合物のうちのいずれか一方を支持するステージと、
前記ステージに対向して配置され、前記２つの被接合物のうちの他方を支持するヘッドと、
前記ステージと前記ヘッドとの少なくとも一方を、前記ステージと前記ヘッドとが互いに近づく第１方向または前記ステージと前記ヘッドとが離れる第２方向へ移動させる駆動部と、
前記不飽和炭化水素ガス供給部、前記オゾンガス供給部および前記駆動部それぞれの動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記不飽和炭化水素ガス供給部および前記オゾンガス供給部を制御して前記少なくとも一方の接合面へ不飽和炭化水素ガスおよびオゾンガスを供給した後、減圧雰囲気で維持した状態で、前記駆動部を制御して前記ステージと前記ヘッドとの少なくとも一方を前記第１方向へ移動させることにより前記２つの被接合物を接合する、
接合システム。
【請求項16】
減圧雰囲気下で、前記２つの被接合物それぞれの互いに接合される少なくとも一方の接合面を加熱する被接合物加熱部を更に備え、前記制御部は、減圧雰囲気で維持され且つ前記２つの被接合物が離間した状態で、前記被接合物加熱部を制御して前記２つの被接合物それぞれの前記接合面の少なくとも一方を加熱した後、前記不飽和炭化水素ガス供給部および前記オゾンガス供給部を制御して前記少なくとも一方の接合面へ不飽和炭化水素ガスおよびオゾンガスを供給する、
請求項１５に記載の接合システム。
【請求項17】
前記２つの被接合物のうちの少なくとも一方の前記接合面を活性化する活性化処理を行う活性化処理部を更に備え、前記制御部は、前記少なくとも一方の接合面へ不飽和炭化水素ガスおよびオゾンガスを供給する前に、減圧雰囲気で維持した状態で、前記活性化処理部を制御して、前記接合面に対して前記活性化処理を行う、
請求項１５または１６に記載の接合システム。
【請求項18】
前記活性化処理部は、前記接合面へ粒子ビームを照射する粒子ビーム源を有する、請求項１７に記載の接合システム。
【請求項19】
前記不飽和炭化水素ガス供給部から供給される不飽和炭化水素ガスと、前記オゾンガス供給部から供給されるオゾンガスと、を混合してから前記少なくとも一方の接合面へ不飽和炭化水素ガスとオゾンガスとの混合ガスを供給するガス供給ヘッドを更に備える、請求項１５または１６に記載の接合システム。
【請求項20】
２つの被接合物を接合する接合システムであって、前記２つの被接合物のうちの少なくとも一方は、シートに貼着されたチップであり、
前記チップの接合面を不飽和炭化水素ガスとオゾンガスとが存在する雰囲気に曝露した後、前記２つの被接合物同士を仮接合する、
接合システム。
【請求項21】
前記２つの被接合物のうちの他方は、基板であり、前記基板の実装面に対してプラズマへの曝露または粒子ビームの照射を行うことにより前記実装面を活性化する、
請求項２０に記載の接合システム。
【請求項22】
対象物に不飽和炭化水素ガスおよびオゾンガスを照射する照射装置であって、チャンバと、
前記チャンバ内に配置され、前記対象物を支持するステージと、
不飽和炭化水素ガスおよびオゾンガスを放射する列状に配置された複数の放射口を有するガス供給ヘッドと、前記ガス供給ヘッドを前記複数の放射口の並び方向と直交する方向に沿って前記対象物に対して相対的に移動させるガス供給ヘッド搬送部と、を有するガス供給部と、を備える、
照射装置。
【請求項23】
前記対象物へ粒子ビームを照射することにより、前記対象物を活性化する活性化処理を行う粒子ビーム源を更に備え、前記粒子ビーム源と前記ガス供給ヘッドとは、前記並び方向と直交する方向に隣接して配置される、
請求項２２に記載の照射装置。
【請求項24】
前記対象物へ粒子ビームを照射することにより、前記対象物を活性化する活性化処理を行う粒子ビーム源を更に備え、前記粒子ビーム源は、前記粒子ビームを放射する第１モードと、不飽和炭化水素ガスおよびオゾンガスを放射する第２モードと、のいずれかで動作する、
請求項２２に記載の照射装置。
【請求項25】
前記ステージは、２つの前記対象物のいずれか一方を支持し、２つの前記対象物の他方を、前記一方に対向した姿勢で支持するヘッドを更に備え、
前記ガス供給部は、２つの前記対象物それぞれへ不飽和炭化水素ガスおよびオゾンガスを放射する前記ガス供給ヘッドを２つ有し、２つの前記ガス供給ヘッドそれぞれから２つの前記対象物それぞれへ不飽和炭化水素ガスおよびオゾンガスを放射しながら、２つの前記ガス供給ヘッドを２つの前記対象物に対して相対的に移動させる、
請求項２２から２４のいずれか１項に記載の照射装置。
【請求項26】
被接合物を活性化する活性化処理装置であって、前記被接合物の接合面に対して粒子ビームを照射することにより前記被接合物の接合面を活性化させる粒子ビーム源と、前記被接合物の接合面に対して不飽和炭化水素ガスおよびオゾンガスを供給することにより前記被接合物の接合面を活性化させるガス供給ヘッドと、を備え、
前記粒子ビーム源から照射される粒子ビームにより前記被接合物の接合面の活性化処理を実行した後、前記ガス供給ヘッドから供給される不飽和炭化水素ガスおよびオゾンガスにより前記被接合物の接合面の活性化処理を実行する、
活性化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、接合方法、接合システム、照射装置および活性化処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
互いに接合する２つのウェハそれぞれの接合面に酸素ラジカルを照射した後、窒素ラジカルを照射することにより親水化処理を行い、その後、２つのウェハ同士を接合する接合方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。ところが、特許文献１に記載された接合方法では、ウェハの接合面に生成される、ウェハ同士の接合に寄与するＯＨ基の量を増加させることにより、ウェハ同士の接合強度を高めることができる。
【0003】
一方、被成膜基体の被成膜面に酸化膜を形成する装置として、チャンバ内に酸化膜の基となる原料ガスとともに不飽和炭化水素ガスおよびオゾンガスを導入することにより、チャンバ内にＯＨラジカルのような反応活性種を生成し、生成した反応活性種を原料ガスと混合して反応させることにより、反応生成物である酸化膜を効率的に形成する装置が提案されている（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１７－０７９３１６号公報
【文献】特開２０２１－０５０３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
発明者は、特許文献２に記載されたＯＨラジカルを生成する技術を、ウェハ同士の接合方法に適用することにより、ウェハの接合面に生成されるＯＨ基の量を増加させることで、ウェハ同士の接合強度を高めることができることを見いだした。
【0006】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、２つの被接合物を強固に接合することができる接合方法、接合システム、照射装置および活性化処理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】
【0007】
上記目的を達成するため、本発明に係る接合方法は、
２つの被接合物同士を接合する接合方法であって、
前記２つの被接合物のうちの少なくとも一方の接合面を不飽和炭化水素ガスとオゾンガスとが存在する雰囲気に曝露するガス曝露工程と、
前記少なくとも一方の接合面に付着している水分を除去する水分除去工程と、
前記２つの被接合物同士を仮接合する仮接合工程と、を含む。
２つの被接合物同士を接合する接合方法であって、
前記２つの被接合物のうちの少なくとも一方の接合面を不飽和炭化水素ガスとオゾンガスとが存在する雰囲気に曝露するガス曝露工程と、
前記少なくとも一方の接合面に付着している水分を除去する水分除去工程と、
前記２つの被接合物同士を仮接合する仮接合工程と、を含む。
【0008】
他の観点から見た本発明に係る接合システムは、
２つの被接合物を接合する接合システムであって、
前記２つの被接合物の少なくとも一方の接合面へ不飽和炭化水素ガスを供給する不飽和炭化水素ガス供給部と、
前記少なくとも一方の接合面へオゾンガスを供給するオゾンガス供給部と、
前記２つの被接合物のうちのいずれか一方を支持するステージと、
前記ステージに対向して配置され、前記２つの被接合物のうちの他方を支持するヘッドと、
前記ステージと前記ヘッドとの少なくとも一方を、前記ステージと前記ヘッドとが互いに近づく第１方向または前記ステージと前記ヘッドとが離れる第２方向へ移動させる駆動部と、
前記不飽和炭化水素ガス供給部、前記オゾンガス供給部および前記駆動部それぞれの動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記不飽和炭化水素ガス供給部および前記オゾンガス供給部を制御して前記少なくとも一方の接合面へ不飽和炭化水素ガスおよびオゾンガスを供給した後、減圧雰囲気で維持した状態で、前記駆動部を制御して前記ステージと前記ヘッドとの少なくとも一方を前記第１方向へ移動させることにより前記２つの被接合物を接合する。
２つの被接合物を接合する接合システムであって、
前記２つの被接合物の少なくとも一方の接合面へ不飽和炭化水素ガスを供給する不飽和炭化水素ガス供給部と、
前記少なくとも一方の接合面へオゾンガスを供給するオゾンガス供給部と、
前記２つの被接合物のうちのいずれか一方を支持するステージと、
前記ステージに対向して配置され、前記２つの被接合物のうちの他方を支持するヘッドと、
前記ステージと前記ヘッドとの少なくとも一方を、前記ステージと前記ヘッドとが互いに近づく第１方向または前記ステージと前記ヘッドとが離れる第２方向へ移動させる駆動部と、
前記不飽和炭化水素ガス供給部、前記オゾンガス供給部および前記駆動部それぞれの動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記不飽和炭化水素ガス供給部および前記オゾンガス供給部を制御して前記少なくとも一方の接合面へ不飽和炭化水素ガスおよびオゾンガスを供給した後、減圧雰囲気で維持した状態で、前記駆動部を制御して前記ステージと前記ヘッドとの少なくとも一方を前記第１方向へ移動させることにより前記２つの被接合物を接合する。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、２つの被接合物のうちの少なくとも一方の接合面を不飽和炭化水素ガスとオゾンガスとが存在する雰囲気に曝露した後、２つの被接合物同士を仮接合する。これにより、２つの被接合物の少なくとも一方の接合面に比較的多くのＯＨ基が生成された状態で、２つの被接合物同士を仮接合することができるので、その分、２つの被接合物同士を多くの水素結合を介して仮接合することができる。従って、２つの被接合物を接合したときの２つの被接合物同士の接合強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の実施の形態１に係る接合装置の概略正面図である。
【図2】実施の形態１に係る接合装置の一部を示す図である。
【図3】実施の形態１に係る接合装置の動作説明図である。
【図4】実施の形態１に係る接合装置の動作説明図である。
【図5】実施の形態１に係る接合方法の流れを示すフローチャートである。
【図6A】実施の形態１に係る接合方法の水分除去工程を示す図である。
【図6B】実施の形態１に係る接合方法の活性化処理工程を示す図である。
【図6C】実施の形態１に係る接合方法のガス曝露工程を示す図である。
【図7A】実施の形態１に係る接合方法の仮接合工程を示す図である。
【図7B】実施の形態１に係る接合方法の熱処理工程を示す図である。
【図8A】従来例に係る接合方法の基板の接合面に水分を付着させる工程を示す図である。
【図8B】従来例に係る接合方法の基板の接合面同士を接触させる工程を示す図である。
【図8C】従来例に係る接合方法の仮接合工程を示す図である。
【図8D】従来例に係る接合方法の熱処理工程を示す図である。
【図9A】実施の形態１に係る接合方法の活性化処理工程を示す図である。
【図9B】実施の形態１に係る接合方法の活性化処理工程後の基板の様子を示す図である。
【図10】本発明の実施の形態２に係るチップ接合システムの概略構成図である。
【図11】実施の形態２に係るチップ接合システムの一部を側方から見た概略構成図である。
【図12A】実施の形態２に係るボンディング装置のヘッドを示す断面図である。
【図12B】実施の形態２に係るボンディング装置のヘッドを示す平面図である。
【図13】実施の形態２に係る活性化処理装置の概略構成図である。
【図14】実施の形態２に係るチップ接合方法の流れの一例を示すフローチャートである。
【図15A】実施の形態２に係る活性化処理装置において、粒子ビームを照射する様子を示す概略側面図である。
【図15B】実施の形態２に係る活性化処理装置において、粒子ビームを照射する様子を示す概略平面図である。
【図16A】実施の形態２に係る活性化処理装置において、シートを反転させる様子を示す概略側面図である。
【図16B】実施の形態２に係る活性化処理装置において、エチレンガスおよびオゾンガスに曝露する様子を示す概略側面図である。
【図17】変形例に係る接合方法の流れを示すフローチャートである。
【図18】変形例に係る接合装置の動作説明図である。
【図19】変形例に係る接合方法の流れを示すフローチャートである。
【図20】変形例に係る接合方法の流れを示すフローチャートである。
【図21】変形例に係る接合方法の流れを示すフローチャートである。
【図22A】変形例に係る活性化処理装置において、粒子ビームを照射する様子を示す概略側面図である。
【図22B】変形例に係る活性化処理装置において、粒子ビームを照射する様子を示す概略平面図である。
【図23】変形例に係る接合システムの概略正面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態に係る接合装置について、図を参照しながら説明する。本実施の形態に係る接合装置は、減圧雰囲気にあるチャンバ内で、２つの基板の接合面を加熱した後、活性化処理を行い、その後、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、基板Ｗ１、Ｗ２としては、例えば、Ｓｉ基板、ＳｉＯ２ガラス基板等のガラス基板、酸化物基板（例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）基板、サファイア基板を含むアルミナ基板（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）等）、窒化物基板（例えば、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ））、ＧａＡｓ基板、炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板、タンタル酸リチウム（Ｌｔ：ＬｉＴａＯ３）基板、ニオブ酸リチウム基板（Ｌｎ：ＬｉＮｂＯ３）、ダイヤモンド基板などのいずれかからなる被接合物である。
以下、本発明の実施の形態に係る接合装置について、図を参照しながら説明する。本実施の形態に係る接合装置は、減圧雰囲気にあるチャンバ内で、２つの基板の接合面を加熱した後、活性化処理を行い、その後、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、基板Ｗ１、Ｗ２としては、例えば、Ｓｉ基板、ＳｉＯ２ガラス基板等のガラス基板、酸化物基板（例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）基板、サファイア基板を含むアルミナ基板（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）等）、窒化物基板（例えば、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ））、ＧａＡｓ基板、炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板、タンタル酸リチウム（Ｌｔ：ＬｉＴａＯ３）基板、ニオブ酸リチウム基板（Ｌｎ：ＬｉＮｂＯ３）、ダイヤモンド基板などのいずれかからなる被接合物である。
【0012】
なお、互いに接合する基板Ｗ１、Ｗ２が、それぞれ、互いに線膨張係数が異なる材料から形成されていてもよい。例えば基板Ｗ１がサファイア基板であり、基板Ｗ２がＳｉ基板であってもよい。また、基板Ｗ１、Ｗ２として、接合面にＡｕ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ等の金属から形成された電極が設けられた基板であってもよい。例えば接合面に金属層と絶縁体層とが露出している基板であってもよい。
【0013】
図１に示すように、本実施の形態に係る接合装置１は、チャンバ１２０と、ステージ１４１と、ヘッド１４２と、ステージ駆動部１４３と、ヘッド駆動部１４４と、基板加熱部１４１１、１４２１と、位置ずれ量測定部１５０と、粒子ビーム源１６１、１６２と、を備える。なお、以下の説明において、適宜図２の±Ｚ方向を上下方向、ＸＹ方向を水平方向として説明する。また、接合装置１は、チャンバ１２０に配置されたカバー１２２Ａ、１２２Ｂと、カバー１２２Ａ、１２２Ｂを加熱するカバー加熱部１２３Ａ、１２３Ｂと、を備える。カバー１２２Ａ、１２２Ｂは、それぞれ、ステージ１４１、ヘッド１４２の周囲の活性化処理工程における活性化処理領域を含む形で配置されている。更に、接合装置１は、不飽和炭化水素ガス供給部１７１と、オゾンガス供給部１７２と、制御部９と、を備える。チャンバ１２０は、排気管１２１ｂと排気弁１２１ｃとを介して真空ポンプ１２１ａに接続されている。排気弁１２１ｃを開状態にして真空ポンプ１２１ａを作動させると、チャンバ１２０内の気体が、排気管１２１ｂを通してチャンバ１２０外へ排出され、チャンバ１２０内の気圧が低減（減圧）される。なお、チャンバ１２０内の気圧は、１０－５Ｐａ以下にすることができる。また、排気弁１２１ｃの開閉量を変動させて排気量を調節することにより、チャンバ１２０内の気圧（真空度）を調節することができる。
【0014】
ステージ１４１とヘッド１４２とは、チャンバ１２０内において、Ｚ方向において互いに対向するように配置されている。ステージ１４１は、その上面で基板Ｗ１を支持し、ヘッド１４２は、その下面で基板Ｗ２を支持する。なお、ステージ１４１の上面とヘッド１４２の下面とは、基板Ｗ１、Ｗ２のステージ１４１、ヘッド１４２との接触面が鏡面でステージ１４１、ヘッド１４２から剥がれにくい場合を考慮して、粗面加工が施されていてもよい。ステージ１４１およびヘッド１４２は、それぞれ基板Ｗ１、Ｗ２を保持する保持機構（図示せず）を有する。保持機構は、静電チャック、機械式クランプ等を有する。
【0015】
ステージ駆動部１４３は、ステージ１４１をＸＹ方向へ移動させたり、Ｚ軸周りに回転させたりすることができる。ヘッド駆動部１４４は、矢印ＡＲ１に示すようにヘッド１４２を昇降させる昇降駆動部１４４１と、ヘッド１４２をＸＹ方向へ移動させるＸＹ方向駆動部１４４２と、ヘッド１４２をＺ軸周りの回転方向に回転させる回転駆動部１４４３と、を有する。また、ヘッド駆動部１４４は、ヘッド１４２のステージ１４１に対する傾きを調整するためのピエゾアクチュエータ１４４４と、ヘッド１４２に加わる圧力を測定するための圧力センサ１４４５と、を有する。ＸＹ方向駆動部１４４２および回転駆動部１４４３が、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ軸周りの回転方向において、ヘッド１４２をステージ１４１に対して相対的に移動させることにより、ステージ１４１に保持された基板Ｗ１とヘッド１４２に保持された基板Ｗ２とのアライメントが可能となる。なお、ステージ駆動部１４３は、ステージ１４１の鉛直下方に配置された構成に限定されるものではなく、例えば、ステージ１４１の鉛直下方に圧力を受けるバックアップ部（図示せず）を設け、ステージ駆動部１４３が、ステージ１４１の外周部に配置し、ステージ１４１の側方からステージ１４１を駆動する構成であってもよい。
【0016】
昇降駆動部１４４１は、ヘッド１４２を鉛直下方向へ移動させることにより、ヘッド１４２をステージ１４１に近づける。また、昇降駆動部１４４１は、ヘッド１４２を鉛直上方向に移動させることにより、ヘッド１４２をステージ１４１から遠ざける。そして、昇降駆動部１４４１は、基板Ｗ１、Ｗ２同士が接触した状態においてヘッド１４２に対してステージ１４１に近づく方向への駆動力を作用させると、基板Ｗ２が基板Ｗ１に押し付けられる。また、昇降駆動部１４４１には、ヘッド１４２に対してステージ１４１に近づく方向へ作用させる駆動力を測定する圧力センサ１４４１ａが設けられている。圧力センサ１４４１ａによる測定値から、昇降駆動部１４４１により基板Ｗ２が基板Ｗ１に押し付けられたときに基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に作用する圧力が検出できる。圧力センサ１４４１ａは、例えば圧電素子を有する。
【0017】
ピエゾアクチュエータ１４４４と圧力センサ１４４５との組は、ヘッド１４２とＸＹ方向駆動部１４４２との間に複数組配置されている。圧力センサ１４４５は、ピエゾアクチュエータ１４４４の上端部とＸＹ方向駆動部１４４２の下側との間に介在している。ピエゾアクチュエータ１４４４は、各別に上下方向に伸縮可能であり、これらが伸縮することにより、ヘッド１４２のＸ軸周りおよびＹ軸周りの傾きとヘッド１４２の上下方向の位置とが微調整される。また、圧力センサ１４４５は、例えば圧電素子を有し、ヘッド１４２の下面における複数箇所での加圧力を測定する。そして、複数の圧力センサ１４４５で測定された加圧力が等しくなるように複数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１４２の下面とステージ１４１の上面とを平行に維持しつつ基板Ｗ１、Ｗ２同士を接触させることができる。
【0018】
基板加熱部１４１１、１４２１は、例えば前述の保持機構が静電チャックの場合、ステージ１４１、ヘッド１４２における、基板Ｗ１、Ｗ２が当接する面側から見て保持機構の裏側に埋め込まれた電熱ヒータを有する第１被接合物加熱部である。基板加熱部１４１１、１４２１は、ステージ１４１、ヘッド１４２に支持されている基板Ｗ１、Ｗ２に熱を伝達することにより基板Ｗ１、Ｗ２を加熱する。また、基板加熱部１４１１、１４２１の発熱量を調節することにより、基板Ｗ１、Ｗ２またはそれらの接合面の温度を調節できる。位置ずれ量測定部１５０は、基板Ｗ１、Ｗ２それぞれに設けられた位置合わせ用のマーク（アライメントマーク）の位置を認識することにより、基板Ｗ１の基板Ｗ２に対する水平方向の位置ずれ量を測定する。位置ずれ量測定部１５０は、例えば基板Ｗ１、Ｗ２を透過する光（例えば赤外光）を用いて基板Ｗ１、Ｗ２のアライメントマークを認識する。ステージ駆動部１４３は、位置ずれ量測定部１５０により測定された位置ずれ量に基づいて、ステージ１４１を水平方向に移動させたり回転させたりすることにより、基板Ｗ１、Ｗ２の相互間の位置合わせ動作（アライメント動作）を実行する。この位置ずれ量測定部１５０による位置ずれ量の測定およびステージ駆動部１４３のアライメント動作は、いずれも制御部９の制御下において実行される。
【0019】
粒子ビーム源１６１、１６２は、それぞれ、例えば高速原子ビーム（ＦＡＢ、Fast Atom Beam）源であり、例えば図２に示すように、放電室１６０１と、放電室１６０１内に配置される電極１６０２と、ビーム源駆動部１６０３と、アルゴンガスを放電室１６０１内へ供給するガス供給部１６０４と、を有する活性化処理部である。放電室１６０１の周壁には、中性原子を放出するＦＡＢ放射口１６０１ａが設けられている。放電室１６０１は、炭素材料から形成されている。ここで、放電室１６０１は長尺箱状であり、その長手方向に沿って複数のＦＡＢ放射口１６０１ａが一直線上に並設されている。ビーム源駆動部１６０３は、放電室１６０１内にアルゴンガスのプラズマを発生させるプラズマ発生部（図示せず）と、電極１６０２と放電室１６０１の周壁との間に直流電圧を印加する直流電源（図示せず）と、を有する。ビーム源駆動部１６０３は、放電室１６０１内にアルゴンガスのプラズマを発生させた状態で、放電室１６０１の周壁と電極１６０２との間に直流電圧を印加する。このとき、プラズマ中のアルゴンイオンが、放電室１６０１の周壁に引き寄せられる。このとき、ＦＡＢ放射口１６０１ａへ向かうアルゴンイオンは、ＦＡＢ放射口１６０１ａを通り抜ける際、ＦＡＢ放射口１６０１ａの外周部の、炭素材料から形成された放電室１６０１の周壁から電子を受け取る。そして、このアルゴンイオンは、電気的に中性化されたアルゴン原子となって放電室１６０１外へ放出される。
【0020】
ここで、粒子ビーム源１６１、１６２は、例えば図３に示すように、それぞれ、矢印ＡＲ２１に示すように、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面へ粒子ビームを照射させながら矢印ＡＲ２２に示すように移動していく。ここで、粒子ビーム源１６１、１６２は、その粒子ビーム単体の投影面内における移動方向での強度にバラツキがあるため、基板Ｗ１、Ｗ２全体に確実に粒子ビームを照射するために、粒子ビーム源１６１、１６２の移動方向における基板Ｗ１の両端縁の外側のカバー１２２Ａ、１２２Ｂ部分を含む領域まで粒子ビームを照射する。また、粒子ビーム源１６１の放電室１６０１の長手方向、即ち、Ｘ軸方向における両端部における粒子ビームの強度が低下する傾向にある。そこで、放電室１６０１のＸ軸方向の長さは、例えば図４に示すように、Ｚ軸方向において基板Ｗ１、Ｗ２と重なるように配置された状態で、基板Ｗ１、Ｗ２のＸ軸方向全体を覆い且つ基板Ｗ１、Ｗ２におけるＸ軸方向の長さよりも長い長さに設定されている。または、基板Ｗ１、Ｗ２が平面視円形であるのに対して粒子ビーム源１６１、１６２の照射領域は平面視矩形状であるため、基板Ｗ１、Ｗ２以外の領域が照射される訳である。ここで、接合装置１は、例えば粒子ビーム源１６１、１６２を矢印ＡＲ２２に示すように＋Ｙ方向へ移動させながら粒子ビームを基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に照射した後、粒子ビーム源１６１、１６２を－Ｙ方向へ移動させながら基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に粒子ビームを照射する。この粒子ビーム源１６１、１６２の移動速度は、例えば１．２乃至１４．０ｍｍ／ｓｅｃに設定される。また、粒子ビーム源１６１、１６２への供給電力は、例えば１ｋＶ、１００ｍＡに設定されている。そして、粒子ビーム源１６１、１６２それぞれの放電室１６０１内へ導入されるアルゴンガスの流量は、例えば５０ｓｃｃｍに設定される。
【0021】
図１に戻って、カバー１２２Ａ、１２２Ｂは、例えば金属から形成され、それぞれ、チャンバ１２０内におけるステージ１４１、ヘッド１４２の周囲に配置されている。カバー加熱部１２３Ａは、例えば電熱ヒータを有し、カバー１２２Ａにおける－Ｚ方向側においてカバー１２２Ａに近接して配置されている。このカバー１２２Ａは、ステージ１４１に固定されており、ステージ１４１とともに移動する。また、カバー加熱部１２３Ｂも、例えば電熱ヒータを有し、カバー１２２Ｂにおける＋Ｚ方向側においてカバー１２２Ｂに近接して配置されている。このカバー１２２Ｂは、ヘッド１４２に固定されており、ヘッド１４２とともに移動する。
【0022】
不飽和炭化水素ガス供給部１７１は、不飽和炭化水素ガス貯留部１７１１と、供給弁１７１２と、供給管１７１３と、を有する。不飽和炭化水素ガスとしては、エチレンのような２重結合を有する炭化水素（アルケン）、アセチレンのような３重結合を有する炭化水素（アルキン） を採用することができる。また、不飽和炭化水素ガスとしては、エチレン、アセチレンの他にブチレン等の低分子量の不飽和炭化水素、即ち、炭素数が４以下の不飽和炭化水素を採用してもよい。ここで、不飽和炭化水素ガス供給部１７１からチャンバ１２０内へ供給される不飽和炭化水素ガスの流量は、特に限定されるものではない。
【0023】
オゾンガス供給部１７２は、オゾン発生源１７２１と、チャンバ１２０内に連通しオゾン発生源１７２１で発生したオゾンガスをチャンバ１２０内へ導入する供給管１７２２と、を有する。オゾン発生源１７２１としては、周知のオゾナイザを採用することができる。オゾン発生源１７２１で生成されるオゾンガスのオゾン濃度は高いほど好ましい。これは、オゾン濃度が１００ｖｏｌ％に近いほど、反応活性種であるＯＨをより高密度にチャンバ１２０内に給できるからである。また、オゾン濃度が高いほど、即ち、酸素分子の濃度が低いほど 、オゾンが分離して発生する原子状の酸素の寿命が長くなる傾向があることからも、高濃度のオゾンガスを用いることが好ましい。すなわち、オゾン濃度を高くすることで、酸素分子の濃度が低くなり、原子状の酸素が酸素分子との衝突によって失活することが抑制される。また、オゾンガスのチャンバ１２０への供給量は、前述の不飽和炭化水素ガスのチャンバ１２０への供給量の２倍以上とすることが好ましい。これは、不飽和炭化水素ガスがＯＨ基へ分解する分解ステップが複数ステップから構成され、オゾン分子と不飽和炭化水素分子との比率を等しくした場合に、反応に必要なオゾン分子が不足し、ＯＨ基が十分な量得られない虞があるためである。
【0024】
制御部９は、例えばプログラマブルロジックコントローラである。制御部９は、圧力センサ１４８、位置ずれ量測定部１５０等から入力される測定信号に基づいて、基板Ｗ１、Ｗ２同士を圧接する際の圧力を算出したり、基板Ｗ１、Ｗ２の相対的な位置ずれ量を算出したりする。また、制御部９は、算出した圧力または位置すれ量に基づいて、ステージ駆動部１４３、ヘッド駆動部１４４へ制御信号を出力することによりステージ駆動部１４３、ヘッド駆動部１４４の動作を制御する。更に制御部９は、基板加熱部１４１１、１４２１、粒子ビーム源１６１、１６２、不飽和炭化水素ガス供給部１７１、オゾンガス供給部１７２へ制御信号を出力することによりこれらの動作を制御する。
【0025】
次に、本実施の形態に係る接合システムを用いた基板Ｗ１、Ｗ２同士を接合する接合方法について、図５および図６を参照しながら説明する。ここで、基板Ｗ１はステージ１４１に保持され、基板Ｗ２はヘッド１４２に保持されているものとする。まず、接合装置１は、減圧雰囲気下において２つの基板Ｗ１、Ｗ２を加熱することにより基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に付着した水分を除去する水分除去工程を行う（ステップＳ１）。ここで、減圧雰囲気とは、例えばチャンバ１２０内の気圧が１０－６Ｐａ以下の状態である。また、接合装置１は、基板加熱部１４１１、１４２１により、ステージ１４１、ヘッド１４２に支持されている基板Ｗ１、Ｗ２に熱を伝達することにより基板Ｗ１、Ｗ２の温度を例えば６０℃よりも高い温度にまで加熱する。これにより、図６Ａに示すように、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に付着した水分が蒸発することにより接合面から除去される。
【0026】
図５に戻って、次に、接合装置１は、減圧雰囲気下において２つの基板Ｗ１、Ｗ２それぞれの接合面を活性化する活性化処理工程を行う（ステップＳ２）。ここでは、接合装置１が、図６の矢印ＡＲ２１に示すように、粒子ビーム源１６１、１６２から放射される粒子ビームを基板Ｗ１、Ｗ２の接合面へ照射しならが、粒子ビーム源１６１、１６２を矢印ＡＲ２２に示すように接合面と水平に移動させることにより、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に対して活性化処理を行う。なお、熱処理工程の後、活性化処理工程の前に、基板Ｗ１、Ｗ２の温度を６０℃以下の温度に冷却する冷却工程を行ってもよい。
【0027】
図５に戻って、続いて、接合装置１は、チャンバ１２０内に不飽和炭化水素ガスとオゾンガスとを導入することにより、２つの基板Ｗ１、Ｗ２の接合面を不飽和炭化水素ガスおよびオゾンガスに曝露するガス曝露工程を行う（ステップＳ３）。このとき、図６Ｃに示すように、チャンバ１２０内に導入されたオゾンガスおよび不飽和炭化水素ガスが混合されて反応し、ＯＨラジカルが発生し、発生したＯＨラジカルが基板Ｗ１、Ｗ２の接合面と結合してＯＨ基として存在することになる。
【0028】
図５に戻って、その後、接合装置１は、チャンバ１２０内を減圧雰囲気で維持した状態で、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面同士を接触させて基板Ｗ１、Ｗ２同士を仮接合する仮接合工程を行う（ステップＳ４）。ここでは、接合装置１のヘッド駆動部１４４が、まず、基板Ｗ２を支持したヘッド１４２を、基板Ｗ１を支持したステージ１４１に近づけて両基板Ｗ１、Ｗ２を接近させる。そして、ヘッド駆動部１４４は、両基板Ｗ１、Ｗ２が互いに近接した状態において、位置ずれ量測定部１５０により測定される位置ずれ量に基づいて、両基板Ｗ１、Ｗ２のアライメント動作を実行する。このように、ヘッド駆動部１４４が、活性化処理工程の後にアライメント動作を実行することにより、基板Ｗ１、Ｗ２の位置ずれを低減することができる。その後、ヘッド駆動部１４４は、ヘッド１４２を再びステージ１４１に近づけることにより、２つの基板Ｗ１、Ｗ２を接触させて２つの基板Ｗ１、Ｗ２を仮接合する。このとき、図７Ａに示すように、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面同士は、ＯＨ基を介した水素結合により結合された状態となる。
【0029】
図５に戻って、次に、接合装置１は、互いに仮接合された基板Ｗ１、Ｗ２を加熱する熱処理を実行することにより、基板Ｗ１、Ｗ２同士を本接合する熱処理工程を行う（ステップＳ５）。これにより、図７Ｂに示すように、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面同士の結合が水素結合から酸素原子を介した共有結合に変化して基板Ｗ１、Ｗ２同士が堅固に接合される。
【0030】
以上説明したように、本実施の形態に係る接合方法によれば、２つの基板Ｗ１、Ｗ２それぞれの接合面を不飽和炭化水素ガスおよびオゾンガスが混在する雰囲気に曝露するガス曝露工程を行った後、２つの基板Ｗ１、Ｗ２同士を仮接合する。これにより、２つの基板Ｗ１、Ｗ２それぞれの接合面に比較的多くのＯＨ基が生成された状態で、基板Ｗ１、Ｗ２同士を仮接合することができるので、その分、基板Ｗ１、Ｗ２同士を多くの水素結合を介して仮接合することができる。従って、互いに仮接合された基板Ｗ１、Ｗ２に対して熱処理工程を行うことにより基板Ｗ１、Ｗ２同士を本接合したときの基板Ｗ１、Ｗ２同士の接合強度を高めることができる。
【0031】
また、本実施の形態に係る接合方法によれば、チャンバ１２０内の減圧下において、活性化処理工程およびガス曝露工程を行った後の水分が除去された状態で、基板Ｗ１、Ｗ２同士を接合する。このため、互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２の間に空気および水分が介在することを抑制できるので、その分、基板Ｗ１、Ｗ２の間に介在する空気の巻き込みに起因したボイド並びに水分に起因したマイクロボイドの発生が抑制される。
【0032】
更に、本実施の形態に係る接合方法では、基板Ｗ１、Ｗ２が、それぞれ、接合面に金属層と絶縁体層とが露出している場合、活性化処理工程において、接合面における金属層が露出した部分および絶縁体層が露出した部分を活性化した後、ガス曝露工程において、絶縁体層が露出した部分にＯＨ基を生成する。これにより、金属層が活性化した状態を維持しながら基板Ｗ１、Ｗ２同士を接合することができる。即ち、接合面における活性化された金属層が露出した部分同士を、ＯＨ基を介さずに接合しつつ、接合面における絶縁体層が露出した部分同士を、ＯＨ基を介して仮接合した状態とすることができる。従って、基板Ｗ１、Ｗ２同士を堅固に接合することができる。
【0033】
ところで、従来の接合方法では、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に水分を付着することによりＯＨ基を生成する必要があった。このため、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面または基板Ｗ１、Ｗ２内の水分を除去することが難しかった。これに対して、本実施の形態に係る接合方法では、チャンバ１２０内において、水分除去工程において、基板Ｗ１、Ｗ２を加熱することにより基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に付着した水分を除去した後、活性化処理工程、ガス曝露工程、仮接合工程および熱処理工程まで行う。これにより、チャンバ１２０内へ基板Ｗ１、Ｗ２を投入した後、基板Ｗ１、Ｗ２同士を接合するまでの間、途中で基板Ｗ１、Ｗ２をチャンバ１２０外へ取り出す必要がない。従って、基板Ｗ１、Ｗ２の接合を効率的に行うことができる。なお、熱処理工程は、チャンバ１２０内で行う必要は無く、仮接合工程の後、チャンバ１２０外へ取り出してから行ってもよい。また、基板Ｗ１、Ｗ２内に存在する水分も除去することができるので、基板Ｗ１、Ｗ２同士を互いに接合したときの接合界面に基板Ｗ１、Ｗ２内に存在する水分に起因した酸化物の生成が抑制される。従って、互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２同士の接合強度を高めることができる。
【0034】
また、従来の接合方法では、図８Ａに示すように、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面を水洗浄する洗浄装置を用いて、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に強制的に水分を付着させた後、図８Ｂに示すように、基板Ｗ１、Ｗ２の水分が付着した接合面同士を大気中で接触させる。その後、図８Ｃに示すように、基板Ｗ１、Ｗ２を大気中で加熱することにより、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面にＯＨ基を生成させる。このとき、基板Ｗ１、Ｗ２それぞれの接合面に生成されたＯＨ基により仮接合した状態となる。その後、図８Ｄに示すように、大気中で、基板Ｗ１、Ｗ２を更に加熱することにより基板Ｗ１、Ｗ２同士を接合した状態となる。この接合方法では、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に水分が付着した状態を維持する必要があるため、基板Ｗ１、Ｗ２を大気中に配置する必要がある。
【0035】
これに対して、本実施の形態に係る接合方法では、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に水分を付着させる工程を行うこと無く、基板Ｗ１、Ｗ２同士をいわゆる親水化接合することができる。従って、チャンバ１３０内を比較的高い真空度で維持することができるので、粒子ビーム１６１、１６２を用いた活性化処理工程を採用しつつ、親水化接合を実現することができる。また、水分除去工程において、基板Ｗ１、Ｗ２を加熱することにより基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に付着した水分を除去した場合でも、基板Ｗ１、Ｗ２同士を堅固に接合することができるので、粒子ビーム１６１、１６２を使用した活性化処理工程を併用することができる。特に、粒子ビーム１６１、１６２を使用した活性化処理工程を行う場合、基板Ｗ１、Ｗ２を加熱することにより基板Ｗ１、Ｗ２の接合面または基板Ｗ１、Ｗ２内の水分を除去する水分除去工程を行うことで、基板Ｗ１、Ｗ２同士の接合強度を高めることができるので好ましい。
【0036】
また、従来の接合方法では、図８Ｃに示すように、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面同士をＯＨ基により水素結合した状態にするために基板Ｗ１、Ｗ２を加熱する必要があり、且つ、図８Ｄに示すように、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面同士を共有結合状態とするために、２００℃以上の比較的高い温度で熱処理工程を行う必要があった。従って、例えば基板Ｗ１、Ｗ２の線膨張係数が互いに異なる材料（例えばサファイヤとＳｉ）から形成されていた場合、互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２の反りまたは割れが発生してしまう虞があった。これに対して、本実施の形態に係る接合方法では、基板Ｗ１、Ｗ２の加熱を行うこと無く基板Ｗ１、Ｗ２の接合面同士をＯＨ基により水素結合した状態にする仮接合工程を行うことができる。これにより、基板Ｗ１、Ｗ２に加わる熱負荷を低減することができるとともに熱処理工程における温度を低下させることができる。従って、前述のように基板Ｗ１、Ｗ２の線膨張係数が互いに異なる材料（例えばサファイヤとＳｉ）から形成されていたとしても、基板Ｗ１、Ｗ２同士を歪みおよび割れ無く接合することができる。
【0037】
また、基板Ｗ１、Ｗ２として、例えば図９Ａに示すように、接合面に金属層ＭＥと絶縁体層ＩＮとが露出している基板を採用し、活性化処理工程においてＡｒの粒子ビームを照射したとする。この場合、金属層ＭＥが露出した部分が活性化される。次に、ガス曝露工程において、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面を不飽和炭化水素ガスとオゾンガスとに曝露すると、図９Ｂに示すように絶縁体層ＩＮが露出した部分にＯＨ基が生成されるとともに、金属層ＭＥが露出した部分は、活性化された状態が維持される。このとき、金属層ＭＥがＡｕ層である場合、金属層ＭＥが露出した部分にはＯＨ基が生成されず、活性化された状態が維持されるので好ましい。
【0038】
また、従来は、２つの基板Ｗ１、Ｗ２それぞれの接合面をプラズマに曝露したり或いは接合面に粒子ビームを照射することにより活性化する活性化処理工程を行った後、２つの基板Ｗ１、Ｗ２それぞれの接合面にラジカルを照射するラジカル処理を行う方法が提供されていた。但し、この方法では、２つの基板Ｗ１、Ｗ２それぞれの接合面に水を付着させたり、２つの基板Ｗ１，Ｗ２を、水分を含んだ大気に曝露させたりする必要があった。これに対して、本実施の形態では、２つの基板Ｗ１、Ｗ２それぞれの接合面を活性化する活性化処理工程を行った後、２つの基板Ｗ１、Ｗ２の接合面を不飽和炭化水素ガスおよびオゾンガスに曝露するガス曝露工程を行い、その後、基板Ｗ１、Ｗ２同士を真空中で接合する。これにより、基板Ｗ１、Ｗ２を一度接合装置１に投入した後は、大気に曝露することなく、活性化処理工程から接合工程までの一連の工程を行うことができるので、基板Ｗ１、Ｗ２の間への水分、不純物等の巻き込みを抑制することができる。また、ガス曝露工程では、ラジカル処理を行った場合に比べて、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に生成されるＯＨ基の量を増加させることができるので、その分、基板Ｗ１、Ｗ２同士を堅固に接合することができる。また、互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２の間に介在する水分は、互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２の接合強度を低下させる要因となっていた。これに対して、本実施の形態に係る接合方法では、互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２間への水分の介在を抑制できるので、互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２の接合強度を高めることができる。
【0039】
（実施の形態２）
本実施の形態に係るチップ接合システムは、基板上にチップを接合するシステムである。チップとしては、例えば半導体基板をダイシングすることにより生成される半導体チップである。ここで、ダイシングとは、複数の電子部品が作り込まれた半導体基板を縦方向および横方向に切削し半導体チップ化する処理である。また、チップとしては、その基板に接合される接合面に絶縁体材料のみが露出したチップまたは絶縁体材料と導電性材料とが露出したチップが挙げられる。ここで、絶縁体材料としては、例えばＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の酸化物、ＳｉＮ、ＡｌＮ等の窒化物、ＳｉＯＮのような酸窒化物、或いは樹脂が挙げられる。また、導電性材料としては、Ｓｉ、Ｇｅ等の半導体材料、Ｃｕ、Ａｌ、はんだ等の金属が挙げられる。つまり、チップは、その接合面に互いに材料が異なる複数種類の領域が形成されたものであってもよい。具体的には、チップが、その接合面に電極と絶縁膜とが設けられたものであり、絶縁膜が、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の酸化物またはＳｉＮ、ＡｌＮ等の窒化物から形成されているものであってもよい。このチップ接合システムは、基板におけるチップが実装される実装面とチップの接合面とについて活性化処理を行った後、チップを基板に接触、または加圧して接合する。その後、または同時に加熱することにより、チップを基板に強固に接合する。
本実施の形態に係るチップ接合システムは、基板上にチップを接合するシステムである。チップとしては、例えば半導体基板をダイシングすることにより生成される半導体チップである。ここで、ダイシングとは、複数の電子部品が作り込まれた半導体基板を縦方向および横方向に切削し半導体チップ化する処理である。また、チップとしては、その基板に接合される接合面に絶縁体材料のみが露出したチップまたは絶縁体材料と導電性材料とが露出したチップが挙げられる。ここで、絶縁体材料としては、例えばＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の酸化物、ＳｉＮ、ＡｌＮ等の窒化物、ＳｉＯＮのような酸窒化物、或いは樹脂が挙げられる。また、導電性材料としては、Ｓｉ、Ｇｅ等の半導体材料、Ｃｕ、Ａｌ、はんだ等の金属が挙げられる。つまり、チップは、その接合面に互いに材料が異なる複数種類の領域が形成されたものであってもよい。具体的には、チップが、その接合面に電極と絶縁膜とが設けられたものであり、絶縁膜が、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の酸化物またはＳｉＮ、ＡｌＮ等の窒化物から形成されているものであってもよい。このチップ接合システムは、基板におけるチップが実装される実装面とチップの接合面とについて活性化処理を行った後、チップを基板に接触、または加圧して接合する。その後、または同時に加熱することにより、チップを基板に強固に接合する。
【0040】
図１０に示すように、本実施の形態に係るチップ接合システム２００１は、チップ供給装置２０１０と、チップ搬送装置２０３９と、ボンディング装置２０３０と、活性化処理装置２０６０と、搬送装置２０７０と、搬出入ユニット２０８０と、洗浄装置２０８５と、制御部２０９０と、を備える。搬送装置２０７０は、基板ＷＴまたはチップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する環状のリング状の保持枠ＲＩ１を掴むアームを有する搬送ロボット２０７１を有する。ここで、シートＴＥは、例えば樹脂から形成されている。搬送ロボット２０７１は、矢印ＡＲ２０１１に示すように、搬出入ユニット２０８０から受け取った基板ＷＴまたはチップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する保持枠ＲＩ１を、活性化処理装置２０６０、洗浄装置２０８５、ボンディング装置２０３０、チップ供給装置２０１０それぞれへ移載する位置へ移動可能となっている。
【0041】
搬送ロボット２０７１は、搬出入ユニット２０８０から基板ＷＴを受け取ると、受け取った基板ＷＴを掴んだ状態で活性化処理装置２０６０へ移載する位置へ移動し、基板ＷＴを活性化処理装置２０６０へ移載する。また、搬送ロボット２０７１は、活性化処理装置２０６０において基板ＷＴの実装面ＷＴｆの活性化処理が完了した後、活性化処理装置２０６０から基板ＷＴを受け取り、受け取った基板ＷＴを洗浄装置２０８５へ移載する。更に、搬送ロボット２０７１は、洗浄装置２０８５において基板ＷＴの水洗浄が完了した後、洗浄装置２０８５から基板ＷＴを受け取り、受け取った基板ＷＴを掴んだ状態で基板ＷＴを反転させた後、ボンディング装置２０３０へ移載する位置へ移動する。そして、搬送ロボット２０７１は、基板ＷＴをボンディング装置２０３０へ移載する。
【0042】
また、搬送ロボット２０７１は、搬出入ユニット２０８０からチップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する保持枠ＲＩ１を受け取ると、受け取った保持枠ＲＩ１を掴んだ状態で保持枠ＲＩ１を活性化処理装置２０６０へ移載する位置へ移動し、保持枠ＲＩ１を活性化処理装置２０６０へ移載する。更に、搬送ロボット２０７１は、活性化処理装置２０６０においてシートＴＥに貼着されたチップＣＰの接合面の活性化処理が完了した後、活性化処理装置２０６０から保持枠ＲＩ１を受け取り、受け取った保持枠ＲＩ１をチップ供給装置２０１０へ移載する。また、搬送装置２０７０内には、例えばＨＥＰＡ(High Efficiency Particulate Air）フィルタ（図示せず）が設置されている。これにより、搬送装置２０７０内は、パーティクルが極めて少ない大気圧環境になっている。
【0043】
洗浄装置２０８５は、基板ＷＴを支持するステージ２８５２と、ステージ２８５２を回転駆動するステージ駆動部２８５３と、ステージ２８５２の鉛直上方に配置され鉛直下方に向かって水を吐出する洗浄ヘッド２８５１と、を有する。洗浄装置２０８５は、ステージ２８５２に基板ＷＴが支持された状態でステージ駆動部２８５３によりステージ２８５２を回転させつつ、洗浄ヘッド２８５１から水を基板ＷＴに向けて吐出することにより基板ＷＴを水洗浄する。
【0044】
チップ供給装置２０１０は、基板をダイシングすることにより生成された複数のチップＣＰの中から１つのチップＣＰを切り出し、ボンディング装置２０３０へチップＣＰを供給する。チップ供給装置２０１０は、図１１に示すように、チップ供給部２０１１を有する。チップ供給部２０１１は、前述の保持枠ＲＩ１を保持する枠保持部２１１９と、複数のチップＣＰの中から１つのチップＣＰをピックアップするピックアップ機構２１１１と、カバー２１１４と、を有する。また、チップ供給部２０１１は、保持枠ＲＩ１をＸＹ方向またはＺ軸周りに回転する方向へ駆動する保持枠駆動部２１１３を有する。枠保持部２１１９は、シートＴＥにおける複数のチップＣＰが貼着された面が鉛直上方（＋Ｚ方向）側となる姿勢で保持枠ＲＩ１を保持する。
【0045】
ピックアップ機構２１１１は、複数のチップＣＰのうちの１つのチップＣＰを、シートＴＥにおける複数のチップＣＰ側とは反対側から切り出すことにより１つのチップＣＰをシートＴＥから離脱した状態にする。ここで、ピックアップ機構２１１１は、チップＣＰの接合面ＣＰｆ側とは反対側を保持して、チップＣＰを切り出す。ピックアップ機構２１１１は、ニードル２１１１ａを有し、矢印ＡＲ２０１４に示すように鉛直方向へ移動可能となっている。カバー１１４は、複数のチップＣＰの鉛直上方を覆うように配置され、ピックアップ機構２１１１に対向する部分に孔２１１４ａが設けられている。ニードル２１１１ａは、例えば４つ存在する。但し、ニードル２１１１ａの数は、３つであってもよいし、５つ以上であってもよい。ピックアップ機構２１１１は、シートＴＥにおける鉛直下方（－Ｚ方向）からニードル２１１１ａをシートＴＥに突き刺してチップＣＰを鉛直上方（＋Ｚ方向）へ持ち上げることによりチップＣＰを供給する。そして、シートＴＥに貼着された各チップＣＰは、ニードル２１１１ａによりカバー２１１４の孔２１１４ａを通じて１個ずつカバー２１１４の上方へ突き出され、チップ搬送装置２０３９に受け渡される。保持枠駆動部２１１３は、保持枠ＲＩ１をＸＹ方向またはＺ軸周りに回転する方向へ駆動することにより、ニードル２１１１ａの鉛直下方に位置するチップＣＰの位置を変化させる。
【0046】
チップ搬送装置（ターレットとも称する）２０３９は、チップ供給部２０１１から供給されるチップＣＰを、ボンディング装置２０３０のボンディング部２０３３のヘッド２０３３ＨにチップＣＰを移載する移載位置Ｐｏｓ１まで搬送する。チップ搬送装置２０３９は、図１０に示すように、２つの長尺のプレート２３９１と、プレート２３９１の先端部に設けられたチップ保持部２３９３と、２つのプレート３９１を一斉に回転駆動するプレート駆動部２３９２と、を有する。２つのプレート２３９１は、チップ供給部２０１１とヘッド２０３３Ｈとの間に位置する他端部を基点として一端部が旋回する。２つのプレート２３９１は、例えばそれらの長手方向が互いに９０度の角度をなすように配置されている。なお、プレート２３９１の数は、２枚に限定されるものではなく、３枚以上であってもよい。チップ保持部２３９３は、例えばベルヌーイチャックを有し、チップＣＰを吸着保持する。ここで、ピックアップ機構２１１１とヘッド２０３３Ｈとは、Ｚ軸方向において、プレート２３９１が回転したときにチップ保持部２３９３の先端部が描く軌跡ＯＢ１と重なる位置に配置されている。チップ搬送装置２０３９は、ピックアップ機構２１１１からチップＣＰを受け取ると、矢印ＡＲ２０１２に示すように、プレート３９１を軸ＡＸ周りに旋回させることによりチップＣＰをヘッド２０３３Ｈと重なる移載位置Ｐｏｓ１まで搬送する。
【0047】
ボンディング装置２０３０は、ステージユニット２０３１と、ヘッド２０３３Ｈを有するボンディング部２０３３と、ヘッド２０３３Ｈを駆動するヘッド駆動部２０３６と、を有する。ヘッド２０３３Ｈは、例えば図１２Ａに示すようにチップツール２４１１と、ヘッド本体部２４１３と、チップ支持部２４３２ａと、支持部駆動部２４３２ｂと、を有する。チップツール２４１１は、例えばシリコン（Ｓｉ）から形成されている。ヘッド本体部２４１３は、チップＣＰをチップツール４１１に吸着保持させるための吸着部を有する保持機構２４４０と、チップツール２４１１を真空吸着によりヘッド本体部２４１３に固定するための吸着部（図示せず）と、を有する。また、ヘッド本体部２４１３には、セラミックヒータやコイルヒータ等が内蔵されている。チップツール２４１１は、ヘッド本体部２４１３の保持機構２４４０に対応する位置に形成された貫通孔２４１１ａと、チップ支持部２４３２ａが内側に挿入される貫通孔２４１１ｂと、を有する。
【0048】
チップ支持部２４３２ａは、例えば筒状の吸着ポストであり、ヘッド２０３３Ｈの先端部に設けられ鉛直方向へ移動自在となっている。チップ支持部２４３２ａは、チップＣＰの接合面ＣＰｆ側とは反対側を支持する。チップ支持部２４３２ａは、例えば図１２Ｂに示すように、中央部に１つ設けられている。
【0049】
支持部駆動部２４３２ｂは、チップ支持部２４３２ａを鉛直方向へ駆動するとともに、チップ支持部２４３２ａの先端部にチップＣＰが載置された状態でチップ支持部２４３２ａの内側を減圧することによりチップＣＰをチップ支持部２４３２ａの先端部に吸着させる。支持部駆動部２４３２ｂは、チップ搬送装置２０３９のチップ保持部２３９３がチップＣＰを保持した状態でヘッド３３Ｈへの移載位置（図１０のＰｏｓ１参照）に位置した状態で、チップ支持部２４３２ａを鉛直上方へ移動させることでチップ支持部２４３２ａの先端部をチップＣＰの接合側とは反対側に当接させて吸着保持する。この状態で、チップ保持部２３９３がチップＣＰの吸着保持を解除すると、チップＣＰがチップ保持部２３９３からヘッド２０３３Ｈへ移載される。
【0050】
ヘッド駆動部２０３６は、移載位置Ｐｏｓ１（図１１参照）において移載されたチップＣＰを保持するヘッド２０３３Ｈを鉛直上方（＋Ｚ方向）へ移動させることによりヘッド２０３３Ｈをステージ２３１５に近づけて基板ＷＴの実装面ＷＴｆにチップＣＰを実装する。より詳細には、ヘッド駆動部２０３６は、チップＣＰを保持するヘッド２０３３Ｈを鉛直上方（＋Ｚ方向）へ移動させることによりヘッド２０３３Ｈをステージ２３１５に近づけて基板ＷＴの実装面ＷＴｆにチップＣＰを接触させて基板ＷＴに接合させる。ここにおいて、基板ＷＴの実装面ＷＴｆとチップＣＰにおける基板ＷＴに接合される接合面ＣＰｆとは、活性化処理装置２０６０により活性化処理が施されている。また、基板ＷＴの実装面ＷＴｆは、活性化処理が施された後、洗浄装置２０８５により水洗浄がなされている。従って、基板ＷＴの実装面ＷＴｆにチップＣＰの接合面ＣＰｆを接触させることにより、チップＣＰが基板ＷＴに水酸基（ＯＨ基）を介していわゆる親水化接合される。
【0051】
ステージユニット２０３１は、基板ＷＴにおけるチップＣＰが実装される実装面ＷＴｆが鉛直下方（－Ｚ方向）を向く姿勢で基板ＷＴを保持するステージ２３１５と、ステージ２３１５を駆動するステージ駆動部２３２０と、を有する。ステージ２３１５は、Ｘ方向、Ｙ方向および回転方向に移動できる。これにより、ボンディング部２０３３とステージ２３１５との相対位置関係を変更することができ、基板ＷＴ上における各チップＣＰの実装位置を調整することができる。
【0052】
活性化処理装置２０６０は、基板ＷＴの実装面ＷＴｆまたはチップＣＰの接合面ＣＰｆを活性化する活性化処理を行う。活性化処理装置２０６０は、基板ＷＴまたはチップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する保持枠ＲＩ１を対向配置することなく一つの処理面にセットし活性化処理する。即ち、活性化処理装置２０６０は、２枚の基板ＷＴまたは２つのチップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する保持枠１１２を対向させた状態での活性化処理は行わない。対向配置して処理すると一方の基板ＷＴまたはチップＣＰの材料が他方のチップＣＰまたは基板ＷＴへ付着することにより結果的に複数材料が混ざってしまう。活性化処理装置２０６０は、図１３に示すように、チャンバ２０６４と、保持枠ＲＩ１を支持する支持部２０６２と、粒子ビーム源２０６１と、ビーム源搬送部２０６３と、不飽和炭化水素ガス供給部１７１と、オゾンガス供給部１７２と、ガス供給ヘッド２０６９と、を有する。なお、図１３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。チャンバ２０６４は、排気管２６５１を介して真空ポンプ２６５２に接続されている。そして、真空ポンプ２６５２が作動すると、チャンバ２０６４内の気体が、排気管２６５１を通してチャンバ２０６４外へ排出され、チャンバ２０６４内の気圧が低減（減圧）される。
【0053】
支持部２０６２は、保持枠ＲＩ１または基板ＷＴを吸着保持する保持部２６２１と、カバー２６２２と、保持部２６２１を支持し矢印ＡＲ２０３３に示すように保持部２６２１をその厚さ方向に直交する１つの軸周りに回転駆動する保持部駆動部２６２３と、を有する。また、支持部２０６２は、基板ＷＴが投入された場合、保持部２６２１により基板ＷＴを吸着保持した状態で基板ＷＴを支持する。支持部２０６２は、チップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する保持枠ＲＩ１を対向配置することなく、一つの処理面にセットされた状態で保持枠ＲＩ１を支持する。カバー２６２２は、例えばガラスから形成され、チップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する保持枠ＲＩ１が保持部２６２１に保持された状態で、シートＴＥのチップＣＰが貼着された一面側におけるチップＣＰが貼着された部分の外側の領域および保持枠ＲＩ１を覆っている。ここで、複数のチップＣＰが、平面視円形の基板（図示せず）をダイシングしたものである場合、シートＴＥにおける平面視円形の領域に貼着された状態となっている。この場合、カバー２６２２は、シートＴＥにおける複数のチップＣＰが貼着された平面視円形の領域の外側の領域を覆う形状のものが採用される。これにより、粒子ビーム源２０６１により、シートＴＥにおけるチップＣＰが貼着された部分を除く部分に粒子ビームが照射されることが抑制される。
【0054】
粒子ビーム源２０６１は、例えば高速原子ビーム源であり、放電室２６１２と、放電室２６１２内に配置される電極２６１１と、ビーム源駆動部２６１３と、Ａｒガスまたは窒素ガスを放電室２６１２内へ供給するガス供給部２６１４と、を有する。放電室２６１２の周壁には、中性原子を放出するＦＡＢ放射口２６１２ａが設けられている。放電室２６１２は、炭素材料から形成されている。ここで、放電室２６１２は長尺箱状であり、その長手方向に沿って複数のＦＡＢ放射口２６１２ａが一直線上に並設されている。ビーム源駆動部２６１３は、放電室２６１２内に窒素ガスのプラズマを発生させるプラズマ発生部（図示せず）と、電極２６１１と放電室２６１２の周壁との間に直流電圧を印加する直流電源（図示せず）と、を有する。ビーム源駆動部２６１３は、放電室２６１２内に窒素ガスのプラズマを発生させた状態で、放電室２６１２の周壁と電極２６１１との間に直流電圧を印加する。このとき、プラズマ中の窒素イオンが、放電室２６１２の周壁に引き寄せられる。このとき、ＦＡＢ放射口２６１２ａへ向かう窒素イオンは、ＦＡＢ放射口２６１２ａを通り抜ける際、ＦＡＢ放射口２６１２ａの外周部の、炭素材料から形成された放電室２６１２の周壁から電子を受け取る。そして、この窒素イオンは、電気的に中性化された窒素原子となって放電室２６１２外へ放出される。但し、窒素イオンの一部は、放電室２６１２の周壁から電子を受け取ることができず、窒素イオンのまま放電室２６１２の外へ放出される。
【0055】
ここで、粒子ビーム源２０６１は、シートＴＥに貼着された少なくとも１つのチップＣＰそれぞれの接合面ＣＰｆのうちの少なくとも１つを含む仮想平面に対する粒子ビームの入射角度が３０度以上８０度以下となるように設定されている。これにより、粒子ビームが直接シートＴＥに照射されることが抑制される。従って、粒子ビームがシートＴＥに照射されることに起因したシートＴＥからの不純物の発生が抑制されるので、シートＴＥから発生した不純物によるチップＣＰの接合面ＣＰｆの損傷が抑制されるという利点がある。
【0056】
ビーム源搬送部２０６３は、長尺でありチャンバ２０６４に設けられた孔２０６４ａに挿通され一端部で粒子ビーム源２０６１を支持する支持棒２６３１と、支持棒２６３１の他端部で支持棒２６３１を支持する支持体２６３２と、支持体２６３２を駆動する支持体駆動部２６３３と、を有する。また、ビーム源搬送部２０６３は、チャンバ２０６４内の真空度を維持するためにチャンバ２０６４の孔２０６４ａの外周部と支持体２６３２との間に介在するベローズ２６３４を有する。支持体駆動部２６３３は、矢印ＡＲ２０３１に示すように、支持体２６３２を支持棒２６３１がチャンバ２０６４内へ挿脱される方向へ駆動することにより、矢印ＡＲ２０３２に示すようにチャンバ２０６４内において粒子ビーム源２０６１の位置を変化させる。ここで、ビーム源搬送部２０６３は、粒子ビーム源２０６１を、その複数のＦＡＢ放射口２６１２ａの並び方向に直交する方向へ移動させる。
【0057】
ところで、粒子ビーム源２０６１は、前述のように、一直線上に並設された複数のＦＡＢ放射口２６１２ａを有する。そして、粒子ビーム源２０６１は、複数のＦＡＢ放射口２６１２ａの並び方向に直交する方向へ移動される。これにより、粒子ビームが照射される領域の形状は、矩形状となる。これに対して、複数のチップＣＰが、平面視円形の基板（図示せず）をダイシングしたものである場合、シートＴＥにおける平面視円形の領域に貼着された状態となっている。従って、シートＴＥに貼着された複数のチップＣＰ全体に粒子ビームを照射しようとすすると、粒子ビームが照射される領域を複数のチップＣＰが貼着された平面視円形の領域を含む矩形状の領域に設定する必要がある。この場合、前述のカバー２６２２が無い構成では、シートＴＥにおける複数のチップＣＰの外側の領域または保持枠ＲＩ１に粒子ビームが照射されることになりシートＴＥからの不純物が発生し易くなる。これに対して、本実施の形態では、カバー２６２２がシートＴＥにおける複数のチップＣＰの外側の領域または保持枠ＲＩ１を覆っている。これにより、シートＴＥにおける複数のチップＣＰの外側の領域または保持枠ＲＩ１へ照射される粒子ビームが遮断され、シートＴＥまたは保持枠ＲＩ１からの不純物の発生が抑制される。
【0058】
ガス供給ヘッド２０６９は、不飽和炭化水素ガス供給部１７１およびオゾンガス供給部１７２に接続されている。そして、不飽和炭化水素ガス供給部１７１は、不飽和炭化水素ガス貯留部１７１１に貯留された不飽和水素ガスを、供給管１７１３を通じて、ガス供給ヘッド２０６９内へ供給する。オゾンガス供給部１７２は、オゾン発生源１７２１で発生したオゾンガスを、供給管１７２２を通じて、ガス供給ヘッド２０６９内へ供給する。また、活性化処理装置２０６０は、矢印ＡＲ２０３９に示すように、チャンバ２０６４内において、ガス供給ヘッド２０６９を支持部２０６２に近づく方向または遠ざかる方向へ移動させるヘッド昇降駆動部（図示せず）を有する。
【0059】
制御部２０９０は、例えばＭＰＵ（Micro Processing Unit）とインタフェースとを有し、インタフェースを介して、ヘッド駆動部２０３６、ステージ駆動部２３２０、プレート駆動部２３９２、ピックアップ機構２１１１、保持枠駆動部２１１３、洗浄ヘッド２８５１、ステージ駆動部２８５３、ビーム源駆動部２６１３、ビーム源搬送部２６３、保持部駆動部２６２３、不飽和炭化水素ガス供給部１７１、オゾンガス供給部１７２および搬送ロボット２０７１それぞれへ制御信号を出力する。
【0060】
次に、本実施の形態に係るチップ接合システム２００１の動作について図１４乃至図１６Ｂを参照しながら説明する。なお、基板ＷＴ、チップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する保持枠ＲＩ１は、搬出入ユニット２０８０から投入されるものとする。まず、チップ接合システム２００１は、図１４に示すように、搬出入ユニット２０８０から投入された基板ＷＴを活性化処理装置２０６０へ投入することにより基板ＷＴの実装面ＷＴｆに対して活性化処理を施す活性化処理工程を実行する（ステップＳ２０１）。ここで、活性化処理装置２０６０は、まず、支持部２０６２に基板ＷＴの実装面ＷＴｆが鉛直下方を向く姿勢で支持させた状態で、粒子ビーム源２０６１から粒子ビームを実装面ＷＴｆへ照射させる。ここで、活性化処理装置２０６０は、例えば図１５Ａおよび図１５Ｂの矢印ＡＲ２０３４に示すように、粒子ビーム源２０６１を、基板ＷＴの実装面ＷＴｆへ粒子ビームを照射させながらＸ軸方向へ移動させていく。ここで、活性化処理装置２０６０は、例えば粒子ビーム源２０６１を＋Ｘ方向へ移動させながら粒子ビームを基板ＷＴの実装面ＷＴｆ全体に照射した後、粒子ビーム源２０６１を－Ｘ方向へ移動させながら基板ＷＴの実装面ＷＴｆに粒子ビームを照射する。そして、粒子ビーム源２０６１から基板ＷＴの実装面ＷＴｆへ粒子ビームが照射しつつ、粒子ビーム源２０６１を１往復させる。次に、活性化処理装置２０６０は、保持部２６２１に保持された基板ＷＴを反転させることにより、基板ＷＴの実装面ＷＴｆが鉛直上方を向く姿勢にする。次に、活性化処理装置２０６０は、ガス供給ヘッド２０６９を基板ＷＴに近づける。ここで、ガス供給ヘッド２０６９と基板ＷＴの実装面ＷＴｆとの間の距離は、５０ｍｍ以下であることが好ましい。そして、活性化処理装置２０６０は、基板ＷＴの実装面ＷＴｆをガス供給ヘッド２０６９から供給される不飽和水素ガスおよびオゾンガスに曝露する不飽和炭化水素ガス曝露工程を実行する（ステップＳ２０２）。
【0061】
次に、チップ接合システム２００１は、活性化処理装置２０６０から活性化処理が施された基板ＷＴを、洗浄装置２０８５へ投入して、基板ＷＴの実装面ＷＴｆを水洗浄する水洗浄工程を実行する（ステップＳ２０３）。ここで、洗浄装置２０８５は、ステージ２８５２に基板ＷＴが支持された状態でステージ駆動部２８５３によりステージ２８５２を回転させつつ、洗浄ヘッド２８５１から水を基板ＷＴに向けて吐出することにより基板ＷＴを水洗浄する。これにより、基板ＷＴの実装面ＷＴｆに水酸基（ＯＨ基）または水分子が比較的多く付着した状態となる。
【0062】
続いて、チップ接合システム２００１は、ボンディング装置２０３０のステージ２３１５に基板ＷＴを保持させて基板ＷＴにチップＣＰを接合するための準備を行う基板準備工程を実行する（ステップＳ２０４）。このとき、搬送ロボット２０７１が、洗浄装置２０８５から基板ＷＴをその実装面ＷＴｆが鉛直上方を向く姿勢で受け取る。その後、搬送ロボット２０７１は、受け取った基板ＷＴを反転させて、基板ＷＴをその実装面ＷＴｆが鉛直下方を向く姿勢で保持する。そして、搬送ロボット２０７１は、基板ＷＴをその実装面ＷＴｆが鉛直下方を向く姿勢のままボンディング装置２０３０のステージ２３１５へ移載する。
【0063】
その後、チップ接合システム２００１は、搬出入ユニット８０から投入されたチップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する保持枠ＲＩ１を活性化処理装置２０６０へ投入することによりチップＣＰの接合面ＣＰｆに対して活性化処理を施す活性化処理工程を実行する（ステップＳ２０５）。ここで、活性化処理装置２０６０は、まず、図１６Ａに示すように、支持部２０６２にシートＴＥに貼着されたチップＣＰの接合面ＣＰｆが鉛直上方を向く姿勢で支持させる。次に、活性化処理装置２０６０は、図１４に示すように、チップＣＰの接合面ＣＰｆを不飽和炭化水素ガスおよびオゾンガスに曝露する不飽和炭化水素ガス曝露工程を実行する（ステップＳ２０６）。ここで、活性化処理装置２０６０は、図１６Ａの矢印ＡＲ２０３５に示すように、ガス供給ヘッド２０６９をチップＣＰに近づける。このとき、ガス供給ヘッド２０６９とチップＣＰの接合面ＣＰｆとの間の距離は、５０ｍｍ以下であることが好ましい。そして、活性化処理装置２０６０は、図１６Ｂに示すように、チップＣＰの接合面ＣＰｆをガス供給ヘッド２０６９から供給される不飽和炭化水素ガスおよびオゾンガスに曝露する。
【0064】
図１４に戻って、続いて、チップ接合システム２００１は、チップ供給装置２０１０のチップ供給部２０１１にチップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する保持枠ＲＩ１を保持させて基板ＷＴにチップＣＰを接合するための準備を行うチップ準備工程を実行する（ステップＳ２０７）。このとき、搬送ロボット２０７１が、活性化処理装置２０６０からシートＴＥを保持する保持枠ＲＩ１をチップＣＰの接合面ＣＰｆが鉛直上方を向く姿勢で受け取る。その後、搬送ロボット２０７１は、受け取った保持枠ＲＩ１をそのままチップ供給装置２０１０のチップ供給部１１へ移載する。
【0065】
その後、チップ接合システム２００１は、チップＣＰを基板ＷＴの実装面ＷＴｆに接触させることにより基板ＷＴに接合する仮接合工程を実行する（ステップＳ２０６）。ここでは、チップ接合システム２００１が、まず、チップ搬送装置２０３９の１つのプレート２３９１をチップ供給部２０１１の方向へ向けた状態にする。次に、ピックアップ機構２１１１が鉛直上方へ移動することにより、１つのチップＣＰをシートＴＥにおける複数のチップＣＰ側とは反対側から切り出し、１つのチップＣＰをシートＴＥから離脱した状態にする。そして、チップ搬送装置２０３９は、チップ保持部２３９３によりピックアップ機構２１１１のニードル２１１１ａの先端部で保持されたチップＣＰを吸着保持する。
【0066】
続いて、チップ接合システム２００１が、プレート２３９１を旋回させて、チップ保持部２３９３を、ボンディング部２０３３のヘッド２０３３Ｈの鉛直上方の移載位置Ｐｏｓ１に配置する。即ち、チップ搬送装置２０３９は、チップ供給部２０１１から受け取ったチップＣＰをヘッド２０３３ＨにチップＣＰを移載する移載位置Ｐｏｓ１まで搬送する。そして、ヘッド駆動部２０３６は、ボンディング部２０３３を鉛直上方へ移動させてヘッド２０３３Ｈをチップ搬送装置３９のチップ保持部３９３へ近づける。次に、支持部駆動部２４３２ｂは、チップ支持部２４３２ａを鉛直上方へ移動させてチップＣＰに当接させる。続いて、チップ搬送装置２０３９は、チップ保持部３９３によるチップＣＰの吸着保持を解除することにより、チップＣＰをチップ支持部２４３２ａに移載する。その後、支持部駆動部２４３２ｂは、チップ支持部２４３２ａを鉛直下方へ移動させる。これにより、ヘッド２０３３Ｈの先端部にチップＣＰが保持された状態となる。
【0067】
その後、チップ接合システム２００１は、ステージ２３１５を駆動するとともにボンディング部２０３３を回転させることにより、チップＣＰと基板ＷＴとの相対的な位置ずれを補正するアライメントを実行する。そして、チップ接合システム２００１は、ヘッド２０３３Ｈを上昇させることにより、チップＣＰを基板ＷＴに接合する。ここにおいて、基板ＷＴの実装面ＷＴｆとチップＣＰの接合面ＣＰｆとは、水酸基（ＯＨ基）を介して親水化接合した状態となる。
【0068】
次に、チップＣＰが実装された状態の基板ＷＴは、チップ接合システム２００１から取り出され、その後、熱処理装置（図示せず）に投入されて、互いに仮接合された基板ＷＴとチップＣＰを加熱する熱処理を実行することにより、基板ＷＴにチップＣＰを本接合する熱処理工程が行われる（ステップＳ２０９）。熱処理装置は、例えば温度３５０℃、１時間の条件で基板ＷＴ、チップＣＰの熱処理を行う。
【0069】
以上説明したように、本実施の形態に係るチップ接合システム２００１によれば、活性化処理装置２０６０において、支持部２０６２が、チップＣＰが貼着されたシートＴＥにおけるチップＣＰが貼着された一面側を粒子ビーム源２０６１側に対向させた姿勢で保持する。そして、粒子ビーム源２０６１が、シートＴＥに貼着された状態のチップＣＰの接合面ＣＰｆに向けて粒子ビームを照射する。即ち、シートＴＥに貼着されたチップＣＰにおける接合面ＣＰｆに対して粒子ビームを照射することにより接合面ＣＰｆを活性化させる。その後、チップＣＰの接合面ＣＰｆをエチレンガスおよびオゾンガスに曝露する。これにより、基板ＷＴの実装面ＷＴｆとチップＣＰの接合面ＣＰｆとに比較的多くのＯＨ基が生成された状態で、基板ＷＴにチップＣＰを仮接合することができるので、その分、基板ＷＴとチップＣＰとを多くの水素結合を介して仮接合することができる。従って、互いに仮接合された基板ＷＴとチップＣＰとに対して熱処理工程を行うことにより基板ＷＴとチップＣＰとを本接合したときの基板ＷＴとチップＣＰとの接合強度を高めることができる。
【0070】
ところで、シートＴＥに貼着されたチップＣＰに対して、プラズマへの曝露または粒子ビームの照射による活性化処理を行う場合、シートＴＥ自体がプラズマに曝露されたり粒子ビームの照射を受けたりするため、シートＴＥから不純物が発生してしまう。そして、この不純物により、チップＣＰの接合面ＣＰｆに汚染物質が付着したり、活性化処理装置２０６０のチャンバ２０６４内が汚染されたりしてしまう。これに対して、本実施の形態では、チップ接合面活性化処理工程において、チップＣＰが貼着されたシートＴＥのプラズマへの曝露或いは粒子ビームの照射を行わないため、シートＴＥから発生した不純物に起因したチャンバ２０６４内の汚染を抑制できる。
【0071】
また、本実施の形態では、活性化処理装置２０６０が、基板ＷＴの実装面、チップＣＰの接合面に不飽和炭化水素ガスおよびオゾンガスを供給する際、ガス供給ヘッド２０６９を基板ＷＴ、チップＣＰに近づける。これにより、ガス供給ヘッド２０６９から放射されたオゾンが消滅する前に基板ＷＴの実装面ＷＴｆ、チップＣＰの接合面ＣＰｆに到達させることができる。従って、基板ＷＴの実装面ＷＴｆ、チップＣＰの接合面ＣＰｆに適切にＯＨ基を生成することができる。ここで、ガス供給ヘッド２０６９と基板ＷＴの実装面ＷＴｆ、チップＣＰの接合面ＣＰｆとの間の距離は５０ｍｍ以下であることが好ましい。
【0072】
以上、本発明の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、２つの基板Ｗ１、Ｗ２の接合面を不飽和炭化水素ガスおよびオゾンガスに曝露するガス曝露工程を行った後、基板Ｗ１、Ｗ２を大気に曝露する大気曝露工程を行う接合方法であってもよい。この場合、図１７に示すように、まず、接合装置１は、基板Ｗ１、Ｗ２それぞれを再び接合装置１のステージ１４１、ヘッド１４２に保持させてから、減圧雰囲気下において２つの基板Ｗ１、Ｗ２それぞれの接合面を活性化する活性化処理工程を行う（ステップＳ２１）。次に、接合装置１は、チャンバ１２０内に不飽和炭化水素ガスとオゾンガスとを導入することにより、２つの基板Ｗ１、Ｗ２の接合面を不飽和炭化水素ガスおよびオゾンガスに曝露するガス曝露工程を行う（ステップＳ２２）。続いて、基板Ｗ１、Ｗ２をチャンバ１２０外へ取り出して基板Ｗ１、Ｗ２の接合面を大気に曝露する大気曝露工程を行う（ステップＳ２３）。その後、接合装置１は、チャンバ１２０内を減圧雰囲気で維持した状態で、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面同士を接触させて基板Ｗ１、Ｗ２同士を仮接合する仮接合工程を行う（ステップＳ２４）。このとき、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面同士は、ＯＨ基を介した水素結合により結合された状態となる。次に、接合装置１は、互いに仮接合された基板Ｗ１、Ｗ２を加熱する熱処理を実行することにより、基板Ｗ１、Ｗ２同士を本接合する熱処理工程を行う（ステップＳ５）。これにより、基板Ｗ１、Ｗ２の間に介在する水分が蒸発して除去されるとともに、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面同士の結合が水素結合から酸素原子を介した共有結合に変化して基板Ｗ１、Ｗ２同士が堅固に接合される。
【0073】
本構成によっても基板Ｗ１、Ｗ２同士を堅固に接合することができる。また、本構成によれば、基板Ｗ１、Ｗ２を処理の途中で大気に曝露した状態で搬送しても基板Ｗ１、Ｗ２の接合面にはガス曝露工程において既にＯＨ基が生成されているので、その後、減圧雰囲気で仮接合工程を行っても基板Ｗ１、Ｗ２同士を堅固に接合することができる。
【0074】
実施の形態において、接合装置が、例えば図１８に示すように、実施の形態で説明した粒子ビーム源１６１、１６２と隣接して配置されたオゾン供給部３１７２を有する粒子ビーム源ユニット２１６１、２１６２を備えるものであってもよい。この場合、粒子ビーム源ユニット３１６１、３１６２は、それぞれ、活性化処理工程において、矢印ＡＲ２１に示すように、粒子ビーム源１６１、１６２から基板Ｗ１、Ｗ２の接合面へ粒子ビームを照射させながら矢印ＡＲ２２に示すように移動し、ガス曝露工程において、矢印ＡＲ２３に示すように、オゾン供給部３１７２から基板Ｗ１、Ｗ２の接合面へオゾンガスを吐出しながら矢印ＡＲ２２に示すように移動していくようにすればよい。
【0075】
また、実施の形態において、粒子ビーム源１６１、１６２のガス供給部１６０４が、アルゴンガスまたはオゾンガスを放電室１６０１内へ供給するものであってもよい。そして、粒子ビーム源１６１、１６２では、活性化処理工程において、ガス供給部１６０４が、アルゴンガスを放電室１６０１へ供給しつつ、ビーム源駆動部１６０３が、放電室１６０１内にアルゴンガスのプラズマを発生させるとともに、電極１６０２と放電室１６０１の周壁との間に直流電圧を印加する。そして、ガス曝露工程において、ガス供給部１６０４が、オゾンガスを放電室１６０１へ供給しつつ、ビーム源駆動部１６０３が、放電室１６０１内のプラズマの発生を停止させるとともに、電極１６０２と放電室１６０１の周壁との間に直流電圧の印加を停止する。つまり、粒子ビーム源１６１、１６２が、活性化処理工程において、放電室１６０１のＦＡＢ放射口１６０１ａから粒子ビームを放射するモードで動作し、ガス曝露工程において、ＦＡＢ放射口１６０１ａからオゾンガスを吐出するモードで動作する。
【0076】
本構成によれば、オゾンガス供給部１７２を別途設ける必要が無くなるので、その分、接合装置の小型化を図ることができる。
【0077】
実施の形態では、カバー１２２Ａ、１２２Ｂが、それぞれ、チャンバ１２０内におけるステージ１４１、ヘッド１４２の周囲に配置されている例について説明したが、これに限らず、例えばチャンバ１２０内におけるカバー１２２Ａまたはヘッド１４２の周囲のみに配置されていてもよい。
【0078】
実施の形態では、水分除去工程において、基板Ｗ１、Ｗ２を加熱することにより基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に付着した水分を除去する例について説明したが、水分を除去する方法はこれに限定されるものではなく、基板Ｗ１、Ｗ２を減圧雰囲気下に放置することにより、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に付着した水分を常温で蒸発させて除去するものであってもよい。即ち、基板Ｗ１、Ｗ２を加熱することなく基板Ｗ１、Ｗ２をチャンバ１２０の内側に配置した状態で、チャンバ１２０内の真空度を高めることで基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に付着した水分を除去するものであってもよい。また、実施の形態に係る接合方法において、例えば水分除去工程を省略した接合方法であってもよい。
【0079】
実施の形態では、活性化処理工程を含む接合方法について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば図１９に示すように、実施の形態で説明した接合方法について、活性化処理工程を省略した接合方法であってもよい。或いは、例えば図２０に示すように、前述の図９を用いて説明した変形例に係る接合方法について、活性化処理工程を省略した接合方法であってもよい。また、図２１に示すように、実施の形態で説明した接合方法において、水分除去工程および活性化処理工程を省略した接合方法であってもよい。この接合方法では、チャンバ１２０内を減圧雰囲気で維持した状態で基板Ｗ１、Ｗ２の接合面を不飽和炭化水素ガスおよびオゾンガスに曝露した後、そのまま基板Ｗ１、Ｗ２同士を仮接合することができる。
【0080】
実施の形態において、不飽和炭化水素ガスおよびオゾンガスを放射する列状に配置された複数の放射口を有し、複数の放射口の並び方向が基板Ｗ１、Ｗ２の接合面と平行になる姿勢で配置されるガス供給ヘッドと、ガス供給ヘッドを基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に沿って移動させるガス供給ヘッド搬送部と、を有するガス供給部を備えるものであってもよい。また、ガス供給部は、基板Ｗ１、Ｗ２それぞれの接合面へ不飽和炭化水素ガスおよびオゾンガスを放射するガス供給ヘッドを２つ有するものであってもよい。そして、ガス供給ヘッド搬送部が、２つのガス供給ヘッドそれぞれから基板Ｗ１、Ｗ２それぞれの接合面へ不飽和炭化水素ガスおよびオゾンガスを放射しながら、２つのガス供給ヘッドを基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に沿って移動させるものであってもよい。また、実施の形態において、不飽和炭化水素ガスおよびオゾンガスを放射する列状に配置された複数の放射口を有する１つのガス供給ヘッドと、ガス供給ヘッドを複数の放射口の並び方向と直交するに沿って基板Ｗ１、Ｗ２に対して相対的に移動させるガス供給ヘッド搬送部と、を有するガス供給部と、を備えるものであってもよい。この場合、ステージ１４１に基板Ｗ１、Ｗ２のうちのいずれか一方を支持した状態で、ガス供給部から基板Ｗ１、Ｗ２へ不飽和炭化水素ガスおよびオゾンガスを放射することによりガス曝露工程を行った後、ステージ１４１に他方を支持した状態で、同様のガス曝露工程を行うようにすればよい。即ち、基板Ｗ１、Ｗ２に対して１枚ずつ順次ガス曝露工程を行うようにすればよい。
【0081】
実施の形態２では、基板ＷＴの実装面ＷＴｆに対しては、プラズマへの曝露または粒子ビームの照射による活性化処理工程を行った後、エチレンガスおよびオゾンガスに曝露する工程を行い、チップＣＰの接合面ＣＰｆに対しては、エチレンガスおよびオゾンガスに曝露する工程のみを行う例について説明した。但し、これに限らず、例えば、エチレンガスおよびオゾンガスに曝露する工程の前に、粒子ビームを利用した活化処理工程を行ってもよい。この場合、ここで、活性化処理装置２０６０は、まず、支持部２０６２に、保持枠ＲＩ１をシートＴＥにおけるチップＣＰが貼着された一面側を粒子ビーム源２０６１側に対向させた姿勢、即ち、鉛直下方を向く姿勢で支持させる。そして、活性化処理装置２０６０は、粒子ビーム源２０６１からシートＴＥに貼着された状態のチップＣＰそれぞれの接合面ＣＰｆに向けて粒子ビームを照射する。ここで、活性化処理装置２０６０は、複数のチップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する保持枠ＲＩ１を１つだけ準備し、準備した保持枠ＲＩ１に保持されたシートＴＥに貼着されたチップＣＰに対して粒子ビームを照射する。また、活性化処理装置２０６０は、例えば図２２Ａおよび図２２Ｂの矢印ＡＲ２０３４に示すように、粒子ビーム源２０６１を、チップＣＰの接合面ＣＰｆへ粒子ビームを照射させながらＸ軸方向へ移動させていく。ここで、活性化処理装置２０６０は、例えば粒子ビーム源２０６１を＋Ｘ方向へ移動させながら粒子ビームをテープＴＥに貼着された全てのチップＣＰの接合面ＣＰｆに照射した後、粒子ビーム源２０６１を－Ｘ方向へ移動させながらチップＣＰの接合面ＣＰｆに粒子ビームを照射する。更に、図２２Ａに示す粒子ビームの照射軸Ｊ１と仮想平面Ｓ１の法線方向Ｎ１とのなす角度（入射角度）θ１は、３０度以上８０度以下となるように設定される。
【0082】
ところで、プラズマへの曝露による活性化処理工程に比べて粒子ビームを利用した活性化処理工程の場合は、たとえシートＴＥに粒子ビームが照射されたとしても、シートＴＥから生じた不純物ＣＰＡ１は、チップＣＰから離れる方向へ飛ばされ、チップＣＰの接合面ＣＰｆ側へ戻ってこない。このため、チップＣＰの接合面ＣＰｆに付着することなく、チャンバ２０６４内の汚染に止まる。また、エチレンガスおよびオゾンガスに曝露する工程の前に、粒子ビームを利用した活性化処理工程を行ったほうが、当該活性化処理を行わない場合に比べて、チップＣＰと基板ＷＴとの接合強度が高まる。従って、チレンガスおよびオゾンガスに曝露する工程の前に、チャンバ２０６４内の汚染を鑑みて、照射強度を低く抑えた粒子ビームをチップＣＰの接合面ＣＰｆに照射することが好ましい。
【0083】
実施の形態１において、例えば図２３に示すように、接合装置４００１のチャンバ１２０が、活性化処理装置４０６０のチャンバ２０６４に接続されており、チャンバ２０６４からチャンバ１２０へ活性化処理がなされた基板Ｗ１、Ｗ２を搬送する搬送装置（図示せず）を備えるものであってもよい。なお、図２３において、実施の形態１、２と同様の構成については図１および図１３と同一の符号を付している。ここで、搬送装置は、基板Ｗ１、Ｗ２の活性化処理装置２０６０のチャンバ２０６４内への搬送、接合装置４００１のチャンバ１２０からの基板Ｗ１、Ｗ２の搬出も行う。この場合、活性化処理装置３０６０において活性化処理が行われた後、活性化された基板Ｗ１、Ｗ２が接合装置４００１のチャンバ１２０内へ搬送され、その後、接合装置４００１が、基板Ｗ１、Ｗ２同士を接合する。
【0084】
実施の形態１において、不飽和炭化水素ガス供給部１７１から供給される不飽和炭化水素ガスと、オゾンガス供給部１７２から供給されるオゾンガスと、を混合してから基板Ｗ１、Ｗ２の接合面へ不飽和炭化水素ガスとオゾンガスとの混合ガスを供給するガス供給ヘッドを備えるものであってもよい。ここで、ガス供給ヘッド内における不飽和炭化水素ガスとオゾンガスとが混合される位置から基板Ｗ１、Ｗ２の接合面との間の距離は、５０ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、ガス供給ヘッド内で混合された不飽和炭化水素ガスとオゾンガスとを、オゾンガスが消滅する前に基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に到達させることができる。従って、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に適切にＯＨ基を生成することができる。また、ガス供給ヘッドとしては、複数のノズルを有し、不飽和炭化水素ガスとオゾンガスとを複数のノズルそれぞれの出口近傍で混合する構造を有するものが好ましい。
【0085】
ところで、不飽和炭化水素ガスとオゾンガスとが相異なる供給口から基板Ｗ１、Ｗ２へ供給される場合、基板Ｗ１、Ｗ２内において不飽和炭化水素ガスとオゾンガスとの比率のばらつきが生じてしまい、互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２の接合強度のばらつきの原因となる虞があった。これに対して、本構成によれば、不飽和炭化水素ガスとオゾンガスとをガス供給ヘッド内において混合させてから基板Ｗ１、Ｗ２の接合面へ供給する。これにより、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面内における不飽和炭化水素ガスとオゾンガスとの比率のばらつきを低減することができる。従って、互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２の接合強度のばらつきを抑制することができる。
【0086】
実施の形態２において、基板ＷＴの実装面ＷＴｆに対して活性化処理を施す活性化処理工程において、プラズマへの曝露または粒子ビームの照射による活性化処理のみを行い、不飽和炭化水素ガスおよびオゾンガスへ曝露する工程を行わなくてもよい。
【0087】
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。
【0088】
本出願は、２０２３年１月６日に出願された日本国特許出願特願２０２３－００１０３８号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０２３－００１０３８号の明細書、特許請求の範囲および図面全体を参照として取り込むものとする。
【産業上の利用可能性】
【0089】
本発明は、例えばＣＭＯＳ（Complementary MOS）イメージセンサやメモリ、演算素子、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）の製造に好適である。
【符号の説明】
【0090】
１：接合装置、９，２０９０：制御部、１２０：チャンバ、１２１ａ：真空ポンプ、１２１ｂ：排気管、１２１ｃ：排気弁、１２２Ａ、１２２Ｂ：カバー、１２３Ａ、１２３Ｂ：カバー加熱部、１４１：ステージ、１４２：ヘッド、１４３：ステージ駆動部、１４４：ヘッド駆動部、１５０：位置ずれ量測定部、１６１，１６２：粒子ビーム源、１７１：不飽和炭化水素ガス供給部、１７２，３１７２：オゾンガス供給部、４１１，１４４４：ピエゾアクチュエータ、１４１１，１４２１：基板加熱部、１４４１：昇降駆動部、１４４１ａ，１４４５：圧力センサ、１４４２：ＸＹ方向駆動部、１４４３：回転駆動部、１６０１：放電室、１６０１ａ：ＦＡＢ放射口、１６０２：電極、１６０３：ビーム源駆動部、１６０４：ガス供給部、１７１１：不飽和炭化水素ガス貯留部、１７１２：供給弁、１７１３，１７２２：供給管、１７２１：オゾン発生源、２００１：チップ接合システム、２０１０：チップ供給装置、２０３０：ボンディング装置、２０３９：チップ搬送装置、２０６０：活性化処理装置、２０６９：ガス供給ヘッド、２０７０：搬送装置、２０８０：搬出入ユニット、２０８５：洗浄装置、３１６１，３１６２：粒子ビーム源ユニット、Ｗ１，Ｗ２：基板
【要約】
接合方法は、２つの基板（Ｗ１、Ｗ２）を接合する接合方法であって、２つの基板（Ｗ１、Ｗ２）それぞれの接合面を不飽和炭化水素ガスとオゾンガスとが存在する雰囲気に曝露するガス曝露工程と、基板（Ｗ１、Ｗ２）の接合面に付着している水分を除去する水分除去工程と、２つの基板（Ｗ１、Ｗ２）同士を仮接合する仮接合工程と、を含む。また、ガス曝露工程の前に、２つの基板（Ｗ１、Ｗ２）の接合面を活性化する活性化処理工程を行う。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図8D】
【図9A】
【図9B】
【図10】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図13】
【図14】
【図15A】
【図15B】
【図16A】
【図16B】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22A】
【図22B】
【図23】
