JP6184843B2 - 基板接合方法、及び基板接合装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、基板接合方法、及び基板接合装置に関する。

積層型の半導体デバイスを得るために、半導体基板を切断・分割して個片化すること無く、半導体基板のままの状態で接合する事がある。このとき、複数の半導体基板の間で接合の位置合わせ精度を向上することが望まれる。

特開２０１２−４５８５号公報

１つの実施形態は、例えば、接合の位置合わせ精度を向上できる基板接合方法、及び基板接合装置を提供することを目的とする。

１つの実施形態によれば、基板接合方法が提供される。基板接合方法では、第１の基板と第２の基板とを互いに対向するように配置する。基板接合方法では、第１の基板及び第２の基板に温度差がつくように制御する。基板接合方法では、温度差がつくように制御された状態で、第１の基板における周辺部より内側の中央部が第２の基板の側へ凸になるように第１の基板を変形させながら第２の基板に接触させて、第１の基板を第２の基板に接合する。

実施形態にかかる基板接合装置の構成を示す図。 実施形態にかかる基板接合方法を示すフローチャート。 実施形態における条件出し（上方の基板が下方の基板より中心側にずれる場合）を示す図。 実施形態における条件出し（上方の基板が下方の基板より中心側にずれる場合）を示す図。 実施形態における条件出し（上方の基板が下方の基板より中心側にずれる場合）を示す図。 実施形態における条件出し（上方の基板が下方の基板より中心側にずれる場合）を示す図。 実施形態における本接合を示す図。 実施形態における本接合を示す図。 実施形態における本接合を示す図。 実施形態における本接合を示す図。 実施形態における条件出し（上方の基板が下方の基板より外側にずれる場合）を示す図。 実施形態における条件出し（上方の基板が下方の基板より外側にずれる場合）を示す図。 実施形態における本接合を示す図。

以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる基板接合方法及び基板接合装置を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。

（実施形態）
実施形態にかかる基板接合方法について説明する。

積層型の半導体デバイスを得るためには、半導体デバイスのパッケージング工程において、複数のチップを積層する必要がある。このとき、２つの半導体基板同士を接合する工程を１回以上行うことで複数の半導体基板を接合させ、その接合体をダイシングブレードにより切削・分割して半導体デバイスを個片化する。これにより、積層する工程を複数の半導体デバイスについて一括して行うことができ、複数のチップを個々のパッケージごとに積層する場合に比べて、各半導体デバイスの製造工程を簡略化及び低コスト化できる。

２つの半導体基板同士を接合する方法のひとつに、次の方法がある。例えば、２つの半導体基板のそれぞれについて表面に親水化処理を施すことで表面を水酸基で終端するように制御しておく。そして、２つの半導体基板を互いに対向するように配置し、一方の基板における１点を加圧する。例えば、一方の基板における周辺部より内側の中央部が他方の基板側へ凸になるように一方の基板を変形させながら他方の基板に接触させることで、一方の基板における他方の基板への接合起点を形成する。すると、そこから自発的に接合界面が外周側へ進展する。すなわち、２つの半導体基板の表面間では、水酸基同士の水素結合の接合起点が形成されると、その接合起点から接合界面が等方的に外周側へ進展して接合する。本明細書では、このような接合界面が進展することで２つの半導体基板同士を接合させる方法を、進展接合法と呼ぶことにする。また、半導体基板を単に基板と呼ぶこともある。

この方法（進展接合法）では、２つの半導体基板間の接合が水素結合で行われているが、接合後に高温でアニール処理を行い、互いに水素結合している２つの水酸基から水を排出させることで、水素結合を共有結合に変えて、接合反応を完結させる。基板同士の接合位置は高温アニール前の接合時でほぼ決定されるので、高温アニール前の接合では、比較的に高い接合の位置合わせ精度が要求される。

より具体的に、この方法を図３〜図５、図１１にて説明する。図３に示すように、上方の基板Ｗ３、および下方の基板Ｗ４はそれぞれ吸着ステージ１０，２０に吸着されており、初期状態では、互いに寸法が均等であり、共に平坦な状態である。この状態で、上方の基板Ｗ３の表面の基準位置Ｐ３１，Ｐ３２に形成された位置合わせマークＭＫ３１，ＭＫ３２と下方の基板Ｗ４の表面の基準位置Ｐ４１，Ｐ４２に形成された位置合わせマークＭＫ４１，ＭＫ４２とをＩＲ顕微鏡で撮像する。撮像されたＩＲ透過像を用いて、両基板Ｗ３，Ｗ４の位置合わせマークが一致するように吸着ステージ１０，２０を相対的に駆動させる。これにより、両基板Ｗ３，Ｗ４の基準位置を互いに一致させて、両基板Ｗ３，Ｗ４の位置合わせを行う。次に、上方の基板Ｗ３の基準位置Ｐ３１，Ｐ３２と下方の基板Ｗ４の基準位置Ｐ４１，Ｐ４２とを一致させた状態で、図４に示すように、上方の基板Ｗ３の非接合面側の中央部（例えば、中心ＣＰ３近傍の部分）ＭＰ３を機械的に押え部材（例えば、ピン）５０で押さえさせる。これにより、上方の基板Ｗ３における接合面の中央部ＭＰ３が下方の基板Ｗ４側に凸になるように基板Ｗ３を変形させて、上下の基板Ｗ３，Ｗ４同士を中央部（例えば、中心ＣＰ３，ＣＰ４近傍の部分）ＭＰ３，ＭＰ４で接触させる。この状態で、基板Ｗ３，Ｗ４の中央部ＭＰ３，ＭＰ４において接合反応が発生する。次に、図５に示すように、上方の基板Ｗ３の吸着を中心側から順次解除し、基板Ｗ３における中央部ＭＰ３から周辺部ＰＰ３への接合反応を進展させる。すなわち、２つの基板Ｗ３，Ｗ４の表面間において、接合界面を中央部ＭＰ３，ＭＰ４の接合起点から周辺部ＰＰ３へ進展させる。

仮に、この進展接合法において、２つの基板Ｗ３，Ｗ４の接合を２つの基板Ｗ３，Ｗ４の温度がそれぞれ常温になっている状態で行う場合を考える。この場合、初期状態において上方の基板Ｗ３の基準位置Ｐ３１，Ｐ３２および下方の基板Ｗ４の基準位置Ｐ４１，Ｐ４２が合っていても、上方の基板Ｗ３は、中央部ＭＰ３を凸に変形させることによって、下方の基板Ｗ４の基準位置Ｐ４１，Ｐ４２に対して上方の基板Ｗ３の基準位置Ｐ３１，Ｐ３２がずれた状態で接合されてしまう可能性が高い。例えば、図４に示すように、上方の基板Ｗ３は、中央部ＭＰ３を凸に変形させることによって、図５に示すように、基板Ｗ３の全体が中心ＣＰ３側に引っ張られ、微視的には基板Ｗ３の外周の吸着位置が基板Ｗ４に対して中心ＣＰ３側にずれてしまう可能性がある。あるいは、図４に示すように、上方の基板Ｗ３は、中央部ＭＰ３を凸に変形させることによって、図１１に示すように、基板全体が外側に伸ばされ、微視的には基板Ｗ３の外周の吸着位置が基板Ｗ４に対して外側にずれてしまう可能性がある。例えば、基板の直径が３００ｍｍ、基板の凸変形量が１００μｍの場合、基板周辺部での接合位置ずれ量は片側で１μｍ以上になる可能性がある。なお、接合位置ずれの量やずれの方向は、基板の形状・突き出し量・材質・厚さ、吸着の位置・強さ・解除タイミング、又は、基板を凸状に変形させる程度（断面視における凸形状の曲率半径）、など、種々の要因に影響される。

このように下方の基板の基準位置に対して上方の基板の基準位置がずれた状態で接合されてしまうと、２つの半導体基板間の接合の位置合わせ精度が低下しやすい。２つの半導体基板間の接合の位置合わせ精度が低下すると、複数の半導体基板を接合させ切削・分割させて得られる複数の半導体デバイスのパッケージの製造歩留まりが低下する可能性がある。例えば、半導体デバイスのパッケージにおける積層された上下のチップの間でパッド電極を接触させて導通をとるべき場合に、上下のチップの間で導通が取れなくなる可能性がある。

そこで、本実施形態では、進展接合法において、２つの基板に意図的に温度差をつけて接合を行うことで、接合時の基板の変形による２つの基板の基準位置のずれをキャンセルさせることを目指す。

具体的には、図１に示す基板接合装置１を用いて２つの基板の接合を行う。図１は、基板接合装置１の構成を示す図である。

基板接合装置１は、吸着ステージ（第１の吸着ステージ）１０、吸着ステージ（第２の吸着ステージ）２０、温度制御部３０、温度制御部４０、押え部材５０、及びコントローラ６０を備える。

吸着ステージ１０は、使用時に吸着ステージ２０と対向するように設けられ、吸着ステージ２０に対向する対向面１０ａ上に基板（例えば、基板Ｗ１）を吸着する。吸着ステージ１０は、例えば、基板を対向面１０ａ上に真空吸着する。吸着ステージ１０は、例えば、吸着ステージ２０に吸着された基板に対向するように、基板を対向面１０ａ上に真空吸着する。

吸着ステージ１０は、例えば、真空室１１、複数の吸着孔１２−１〜１２−４、排気管１３、開閉機構１４（図示せず）、及び貫通孔１５を有する。排気管１３は、真空室１１に連通されているとともに、排気装置７１に接続されている。排気装置７１は、排気管１３を介して真空室１１内を排気する。

真空室１１は、例えば、外側壁１１ａ、内側壁１１ｂ、上壁１１ｃ、及び底壁１１ｄに囲まれたドーナツ状の空間になっている。外側壁１１ａ及び内側壁１１ｂは、例えば、同心の略円筒形状になっている。上壁１１ｃ及び底壁１１ｄは、例えば、平面視においてドーナツ状である。貫通孔１５は、対向面１０ａに略垂直な方向に吸着ステージ１０を貫通している。貫通孔１５は、内側壁１１ｂにより囲まれ真空室１１と隔てられている。

複数の吸着孔１２−１〜１２−４は、底壁１１ｄを貫通するように対向面１０ａに設けられて、対向面１０ａ近傍の空間から真空室１１に連通されている。複数の吸着孔１２−１〜１２−４は、図示しないが、平面視において２次元的に配置されており、例えば、対向面１０ａにおいて同心円状に設けられている。開閉機構１４は、複数の吸着孔１２−１〜１２−４を中心側から順次に閉状態にしたり、複数の吸着孔１２−１〜１２−４を中心側から順次に閉状態にしたりする。開閉機構１４は、例えば、複数の羽根と、真空室１１の底壁面に中心側から斜め放射状に設けられた複数のレールとを有し、各羽根をレールに沿って走行させることにより複数の羽根の外径を可変にして複数の吸着孔１２−１〜１２−４を中心側から順次に塞ぐように構成されていてもよい。吸着ステージ１０は、開閉機構１４により開状態にされた吸着孔を介して基板を真空吸着する。

なお、吸着ステージ１０は、基板を真空吸着する代わりに、基板を静電吸着してもよい。

吸着ステージ２０は、使用時に吸着ステージ１０と対向するように設けられ、吸着ステージ１０に対向する対向面２０ａ上に基板（例えば、基板Ｗ２）を吸着する。吸着ステージ２０は、例えば、基板を対向面２０ａ上に真空吸着する。吸着ステージ２０は、例えば、吸着ステージ１０に吸着された基板に対向するように、基板を対向面２０ａ上に真空吸着する。

吸着ステージ２０は、例えば、真空室２１、複数の吸着孔２２−１〜２２−５、排気管２３、及び開閉機構２４（図示せず）を有する。排気管２３は、真空室２１に連通されているとともに、排気装置７２に接続されている。排気装置７２は、排気管２３を介して真空室２１内を排気する。

真空室２１は、例えば、外側壁２１ａ、上壁２１ｃ、及び底壁２１ｄに囲まれた円柱状の空間になっている。外側壁２１ａは、例えば、略円筒形状になっている。上壁２１ｃ及び底壁２１ｄは、例えば、平面視において円状である。

複数の吸着孔２２−１〜２２−５は、上壁２１ｃを貫通するように対向面２０ａに設けられて、対向面２０ａ近傍の空間から真空室２１に連通されている。複数の吸着孔２２−１〜２２−５は、図示しないが、平面視において２次元的に配置されており、例えば、対向面２０ａにおいて同心円状に設けられている。開閉機構２４は、複数の吸着孔２２−１〜２２−５を一括して閉状態にしたり、複数の吸着孔２２−１〜２２−４を一括して閉状態にしたりする。吸着ステージ２０は、開閉機構２４により開状態にされた吸着孔を介して基板を真空吸着する。

温度制御部３０は、吸着ステージ１０に吸着された基板（例えば、基板Ｗ１）の温度を制御する。温度制御部３０は、コントローラ６０による制御に従い、吸着ステージ１０に吸着された基板の温度が目標温度になるように制御する。

温度制御部３０は、例えば、吸着ステージ１０内の対向面１０ａの付近に冷媒（第１の冷媒）を通過させることで、対向面１０ａに吸着された基板の温度を制御する。冷媒は、例えば、水などの液体であってもよいし、ヘリウムなどの気体であってもよい。温度制御部３０は、例えば、温度制御構造（第１の温度制御構造）３５、冷媒管３２、冷媒管３４、及び冷媒制御装置３１を有する。冷媒制御装置３１は、加熱・冷却部３１ａ及びポンプ３１ｂを有する。

加熱・冷却部３１ａは、コントローラ６０による制御に従い、冷媒の温度が目標温度になるように、冷媒を加熱又は冷却する。加熱・冷却部３１ａは、例えば、予め実験的に得られたパラメータを用いてフィードフォワード制御を行うことで冷媒の温度が目標温度になるように冷媒を加熱又は冷却してもよい。あるいは、加熱・冷却部３１ａは、例えば、温度センサ（図示せず）で検知された冷媒の温度と目標温度とを比較しながらフィードバック制御を行うことで冷媒の温度が目標温度になるように冷媒を加熱又は冷却してもよい。

ポンプ３１ｂは、コントローラ６０による制御に従い、吸着ステージ１０内を通過する冷媒の流量が目標流量になるように、冷媒を送り出す。ポンプ３１ｂは、例えば、予め実験的に得られたパラメータを用いてフィードフォワード制御を行うことで冷媒の流量が目標流量になるように冷媒を送り出してもよい。あるいは、ポンプ３１ｂは、例えば、流量センサ（図示せず）で検知された冷媒の流量と目標流量とを比較しながらフィードバック制御を行うことで冷媒の流量が目標流量になるように冷媒を送り出してもよい。

温度制御構造３５は、吸着ステージ１０における対向面１０ａ近傍の温度を制御するように、吸着ステージ１０に設けられている。すなわち、温度制御構造３５は、吸着ステージ１０に吸着された基板の温度を制御するように、吸着ステージ１０に設けられている。温度制御構造３５は、冷媒流路３３を有する。冷媒流路３３は、複数の吸着孔１２−１〜１２−４に干渉しないように吸着ステージ１０内を対向面１０ａに沿って延びている。冷媒流路３３は、対向面１０ａの付近において対向面１０ａに沿って延びている。冷媒流路３３は、図示しないが、対向面１０ａに垂直な方向から透視した場合に渦巻き状に延びながら、冷媒管３２と冷媒管３４とを連通している。冷媒管３２は、冷媒制御装置３１から送り出された冷媒を冷媒流路３３へ導く。冷媒管３４は、冷媒流路３３から流れ出した冷媒を冷媒制御装置３１に戻す。

このとき、冷媒流路３３を流れる冷媒の温度が目標温度に制御され、冷媒の流量が目標流量に制御されているので、吸着ステージ１０に吸着された基板の温度が目標温度になるように制御することができる。すなわち、温度制御部３０は、コントローラ６０による制御に従い、温度制御構造３５を介して、吸着ステージ１０に吸着された基板の温度を制御する。

温度制御部４０は、吸着ステージ２０に吸着された基板（例えば、基板Ｗ２）の温度を制御する。温度制御部４０は、コントローラ６０による制御に従い、吸着ステージ２０に吸着された基板の温度が目標温度になるように制御する。

温度制御部４０は、例えば、吸着ステージ２０内の対向面２０ａの付近に冷媒（第２の冷媒）を通過させることで、対向面２０ａに吸着された基板の温度を制御する。冷媒は、例えば、水などの液体であってもよいし、ヘリウムなどの気体であってもよい。温度制御部４０は、例えば、温度制御構造（第２の温度制御構造）４５、冷媒管４２、冷媒管４４、及び冷媒制御装置４１を有する。冷媒制御装置４１は、加熱・冷却部４１ａ及びポンプ４１ｂを有する。

加熱・冷却部４１ａは、コントローラ６０による制御に従い、冷媒の温度が目標温度になるように、冷媒を加熱又は冷却する。加熱・冷却部４１ａは、例えば、予め実験的に得られたパラメータを用いてフィードフォワード制御を行うことで冷媒の温度が目標温度になるように冷媒を加熱又は冷却してもよい。あるいは、加熱・冷却部４１ａは、例えば、温度センサ（図示せず）で検知された冷媒の温度と目標温度とを比較しながらフィードバック制御を行うことで冷媒の温度が目標温度になるように冷媒を加熱又は冷却してもよい。

ポンプ４１ｂは、コントローラ６０による制御に従い、吸着ステージ２０内を通過する冷媒の流量が目標流量になるように、冷媒を送り出す。ポンプ４１ｂは、例えば、予め実験的に得られたパラメータを用いてフィードフォワード制御を行うことで冷媒の流量が目標流量になるように冷媒を送り出してもよい。あるいは、ポンプ４１ｂは、例えば、流量センサ（図示せず）で検知された冷媒の流量と目標流量とを比較しながらフィードバック制御を行うことで冷媒の流量が目標流量になるように冷媒を送り出してもよい。

温度制御構造４５は、吸着ステージ２０における対向面２０ａ近傍の温度を制御するように、吸着ステージ２０に設けられている。すなわち、温度制御構造４５は、吸着ステージ２０に吸着された基板の温度を制御するように、吸着ステージ２０に設けられている。温度制御構造４５は、冷媒流路４３を有する。冷媒流路４３は、複数の吸着孔２２−１〜２２−５に干渉しないように吸着ステージ２０内を対向面２０ａに沿って延びている。冷媒流路４３は、対向面２０ａの付近において対向面２０ａに沿って延びている。冷媒流路４３は、図示しないが、対向面２０ａに垂直な方向から透視した場合に渦巻き状に延びながら、冷媒管４２と冷媒管４４とを連通している。冷媒管４２は、冷媒制御装置４１から送り出された冷媒を冷媒流路４３へ導く。冷媒管４４は、冷媒流路４３から流れ出した冷媒を冷媒制御装置４１に戻す。

このとき、冷媒流路４３を流れる冷媒の温度が目標温度に制御され、冷媒の流量が目標流量に制御されているので、吸着ステージ２０に吸着された基板の温度が目標温度になるように制御することができる。すなわち、温度制御部４０は、コントローラ６０による制御に従い、温度制御構造４５を介して、吸着ステージ２０に吸着された基板の温度を制御する。

押え部材５０は、コントローラ６０による制御に従い、貫通孔１５を介して移動する。例えば、押え部材５０は、基板（例えば、基板Ｗ１）が吸着ステージ１０に吸着されている状態で基板の吸着されている側の面を吸着ステージ２０側へ押える（図８参照）。これにより、押え部材５０は、吸着ステージ１０に吸着されている基板を吸着ステージ２０側へ凸になるように変形させる。押え部材５０は、基板へ加えられる応力が分散するように、その先端を曲面（例えば、球面）にすることができる。

コントローラ６０は、基板接合装置１の各部の動作を全体的に制御する。

例えば、コントローラ６０は、駆動装置７５を介して吸着ステージ１０を駆動し、駆動装置７６を介して吸着ステージ２０を駆動する。例えば、コントローラ６０は、吸着ステージ１０に吸着された基板の位置合わせマークと吸着ステージ２０に吸着された基板の位置合わせマークとの撮像画像（ＩＲ透過像）をＩＲ顕微鏡等から受ける。これにより、コントローラ６０は、両基板の位置合わせマークが一致するように吸着ステージ１０，２０を相対的にＸＹ方向に駆動させる。なお、コントローラ６０は、吸着ステージ１０，２０を相対的にさらにＺ方向に移動させてもよい。

例えば、コントローラ６０は、温度制御部３０を介して吸着ステージ１０内を通過する冷媒の温度を目標温度Ｔ１に制御し、温度制御部４０を介して吸着ステージ２０内を通過する冷媒の温度を目標温度Ｔ２（≠Ｔ１）に制御する。これにより、コントローラ６０は、吸着ステージ１０に吸着された基板（例えば、基板Ｗ１）と吸着ステージ２０に吸着された基板（例えば、基板Ｗ２）とに温度差（＝｜Ｔ１−Ｔ２｜）がつくように制御する。

例えば、コントローラ６０は、上方の基板Ｗ１の基準位置と下方の基板Ｗ２の基準位置とのずれが目標値に一致するように、上方の基板Ｗ１及び下方の基板Ｗ２に温度差をつける（図７参照）。この目標値は、接合時の基板の変形による２つの基板の基準位置のずれをキャンセルするようなもの、すなわち、２つの基板の基準位置のずれの方向と反対の方向に２つの基板の基準位置のずれ量と均等な量とすることができる。例えば、コントローラ６０は、この目標値に対応した上方の基板Ｗ１及び下方の基板Ｗ２の熱膨張量の差を生じさせるように、上方の基板Ｗ１及び下方の基板Ｗ２に温度差をつけることができる。これにより、２つの基板を接合する際に、接合時の基板の変形による２つの基板の基準位置のずれをキャンセルでき、２つの基板間の接合の位置合わせ精度を向上できる。

また、例えば、コントローラ６０は、目標温度Ｔ１と目標温度Ｔ２との間の（境界も含む）温度範囲に常温が含まれるように、上方の基板Ｗ１及び下方の基板Ｗ２に温度差をつけてもよい。例えば、コントローラ６０は、目標温度Ｔ１を常温にしてもよいし、目標温度Ｔ２を常温にしてもよいし、Ｔ１＜常温＜Ｔ２又はＴ２＜常温＜Ｔ１にしてもよい。これにより、２つの基板に温度差を付けながら、２つの基板を常温に近い温度で接合させることができる。

また、例えば、コントローラ６０は、吸着ステージ１０に吸着された基板と吸着ステージ２０に吸着された基板とに温度差がつくように制御された状態で、駆動装置７３及びシャフト７４を介して押え部材５０を駆動する。例えば、コントローラ６０は、上方の基板Ｗ１及び下方の基板Ｗ２に温度差がつくように制御された状態で、上方の基板Ｗ１の非接合面側の中央部（例えば、中心ＣＰ１近傍の部分）ＭＰ１を機械的に押え部材（例えば、ピン）５０で押さえさせる。これにより、上方の基板Ｗ１における周辺部ＰＰ１より内側の中央部ＭＰ１が下方の基板Ｗ２側へ凸になるように上方の基板Ｗ１を変形させながら下方の基板Ｗ２に接触させることで、上方の基板Ｗ１における下方の基板Ｗ２への接合起点を形成させる（図８参照）。そして、そこから自発的に接合界面を外周側へ進展させる（図９、図１０参照）。

次に、実施形態にかかる基板接合方法について図２を用いて説明する。図２は、基板接合方法を示すフローチャートである。

ステップＳ１０では、コントローラ６０が、基板接合の条件出しを行う。すなわち、２つの基板を常温で進展接合法により接合させた場合、接合位置ずれの量やずれの方向は、基板の形状・突き出し量・材質・厚さ、吸着の位置・強さ・解除タイミング、又は、基板を凸状に変形させる程度（断面視における凸形状の曲率半径）、など、種々の要因に影響される。これにより、接合位置ずれの量やずれの方向を予測することが困難である。このため、コントローラ６０は、本接合（ステップＳ２０）に先立ち、常温で仮接合を行って接合位置のずれを評価し、その評価結果に応じて本接合（ステップＳ２０）で用いるべき温度差の条件を求める。

具体的には、コントローラ６０は、図３〜図６、図１１、図１２に示すように、次のステップＳ１１〜Ｓ１４の処理を行う。図３〜図６は、上方の基板が下方の基板より中心側にずれる場合における条件出しを示す図である。図１１、図１２は、上方の基板が下方の基板より外側にずれる場合における条件出しを示す図である。

図２に示すステップＳ１１では、コントローラ６０が、基板Ｗ３と基板Ｗ４とを互いに対向するように配置させる。基板Ｗ３は、本接合で用いるべき基板Ｗ１に対応したものであり、例えば、基板Ｗ１と同じ形状・突き出し量・材質・厚さを有する。基板Ｗ４は、本接合で用いるべき基板Ｗ２に対応したものであり、例えば、基板Ｗ２と同じ形状・突き出し量・材質・厚さを有する。

例えば、吸着ステージ１０の対向面１０ａに基板Ｗ３が吸着され、吸着ステージ２０の対向面２０ａに基板Ｗ４が吸着される。その後、図３に示すように、コントローラ６０は、両基板Ｗ３，Ｗ４の位置合わせマークＭＫ３１，ＭＫ４１，ＭＫ３２，ＭＫ４２が一致するように吸着ステージ１０，２０を相対的にＸＹ方向に駆動させる。

図２に示すステップＳ１２では、コントローラ６０が、基板Ｗ３の温度及び基板Ｗ４の温度がそれぞれ常温になっている状態で、基板Ｗ３における周辺部ＰＰ３より内側の中央部ＭＰ３を基板Ｗ４側へ凸になるように基板Ｗ３を変形させながら基板Ｗ４に接触させて、基板Ｗ３を基板Ｗ４に接合させる。

例えば、コントローラ６０は、温度制御部３０を介した吸着ステージ１０内を通過する冷媒の温度の制御と温度制御部４０を介した吸着ステージ２０内を通過する冷媒の温度の制御とをいずれもオフする。これにより、コントローラ６０は、基板Ｗ３の温度及び基板Ｗ４の温度がそれぞれ常温になっている状態にする。なお、コントローラ６０は、温度制御部３０を介して吸着ステージ１０内を通過する冷媒の温度を常温に制御し、温度制御部４０を介して吸着ステージ２０内を通過する冷媒の温度を常温に制御してもよい。

例えば、コントローラ６０は、図４に示すように、押え部材５０を介して、上方の基板Ｗ３の非接合面側の中央部ＭＰ３（例えば、中心ＣＰ３近傍の部分）を機械的に押し、上方の基板Ｗ３の接合面側の中央部ＭＰ３を基板Ｗ４側へ凸状に変形させる。これにより、コントローラ６０は、上方の基板Ｗ３と下方の基板Ｗ４とを互いに接合面側の中央部ＭＰ３，ＭＰ４にて接触させる。これにより、まず接合面の中央部ＭＰ３，ＭＰ４が接合され、接合起点が形成される。

次に、コントローラ６０は、図５、図１１に示すように、上方の基板Ｗ３の吸着を基板Ｗ３の中央部ＭＰ３から周辺部ＰＰ３に向けて順次解除していく。これにより、コントローラ６０は、基板Ｗ３，Ｗ４の中央部ＭＰ３，ＭＰ４から周辺部ＰＰ３，ＰＰ４に向けて接合反応を進展させる。この時、上方の基板Ｗ３の凸変形により、基板Ｗ３，Ｗ４の周辺部ＰＰ３，ＰＰ４における吸着ずれが発生しやすい。

例えば、図５に示す場合、基板Ｗ３の全体が中心ＣＰ３側に引っ張られ、微視的には基板Ｗ３の外周の吸着位置が基板Ｗ４に対して中心ＣＰ３側にずれている。

あるいは、例えば、図１１に示す場合、基板Ｗ４の全体が外側に伸ばされ、微視的には基板Ｗ３の外周の吸着位置が基板Ｗ４に対して外側にずれている。

そこで、図２に示すステップＳ１３では、コントローラ６０が、基板Ｗ３及び基板Ｗ４の接合位置ずれの量・方向を測定する。すなわち、コントローラ６０は、基板Ｗ３の基準位置Ｐ３１，Ｐ３２と基板Ｗ４の基準位置Ｐ４１，Ｐ４２とのずれを測定する。

例えば、図６、図１２に示すように、コントローラ６０は、基板Ｗ３の位置合わせマークＭＫ３１，ＭＫ３２を撮像し、画像処理により位置合わせマークＭＫ３１，ＭＫ３２の中心（例えば、その重心）を基準位置Ｐ３１，Ｐ３２として認識する。同様に、コントローラ６０は、基板Ｗ４の位置合わせマークＭＫ４１，ＭＫ４２を撮像し、画像処理により位置合わせマークＭＫ４１，ＭＫ４２の中心を基準位置Ｐ４１，Ｐ４２として認識する。

そして、図６に示すように、コントローラ６０は、画像処理により、基準位置Ｐ３１の基準位置Ｐ４１に対するずれΔＧ（３１，４１）と、基準位置Ｐ３２の基準位置Ｐ４２に対するずれΔＧ（３２，４２）とをそれぞれ求める。ずれΔＧ（３１，４１）及びずれΔＧ（３２，４２）は、大きさ及び向きを持ったベクトル量として捉えることができる。例えば、ずれΔＧ（３１，４１）は、外側から中心ＣＰ３へ近づく向き（図６における左向き）を有する。例えば、ずれΔＧ（３２，４２）は、外側から中心ＣＰ３へ近づく向き（図６における右向き）を有する。

あるいは、図１２に示すように、コントローラ６０は、画像処理により、基準位置Ｐ３１の基準位置Ｐ４１に対するずれΔＧ’（３１，４１）と、基準位置Ｐ３２の基準位置Ｐ４２に対するずれΔＧ’（３２，４２）とをそれぞれ求める。ずれΔＧ’（３１，４１）及びずれΔＧ’（３２，４２）は、大きさ及び向きを持ったベクトル量として捉えることができる。例えば、ずれΔＧ’（３１，４１）は、中心ＣＰ３から外側へ遠ざかる向き（図１２における右向き）を有する。例えば、ずれΔＧ’（３２，４２）は、中心ＣＰ３から外側へ遠ざかる向き（図６における左向き）を有する。

図２に示すステップＳ１４では、コントローラ６０が、ステップＳ１３で測定された基準位置のずれに対応した温度差を求める。例えば、コントローラ６０は、ステップＳ１３で測定された基準位置のずれと逆方向で大きさが均等な熱膨張量の差を生じさせるような温度差を求める。

例えば、コントローラ６０は、ステップＳ１３の測定で基板Ｗ３の基準位置Ｐ３１，Ｐ３２が基板Ｗ４の基準位置Ｐ４１，Ｐ４２より中心側にずれている場合（図６参照）、基板Ｗ１の温度が基板Ｗ２の温度より高くなるように（図７参照）、本接合における基板Ｗ１及び基板Ｗ２につけるべき温度差を決定する。

例えば、基板Ｗ３の熱膨張係数と基板Ｗ４の熱膨張係数とがともにαであり、基板Ｗ３における中心ＣＰ３を間にして互いに反対側の基準位置Ｐ３１，Ｐ３２の距離（測定距離）がＬであるとする。このとき、ずれΔＧ（３１，４１）の大きさとずれΔＧ（３２，４２）の大きさとがともにΔＬ／２であり、基板Ｗ１の目標温度をＴ１とし、基板Ｗ２の目標温度をＴ２とすると、次の数式１、数式２が成り立つ。
ΔＴ＝ΔＬ／Ｌ／α・・・数式１
Ｔ１＝Ｔ２＋ΔＴ・・・数式２

数式１の温度差ΔＴは、基板Ｗ１の基準位置Ｐ１１と基板Ｗ２の基準位置Ｐ２１とのずれの目標値−ΔＧ（３１，４１）に対応したものであり、基板Ｗ１の基準位置Ｐ１２と基板Ｗ２の基準位置Ｐ２２とのずれの目標値−ΔＧ（３２，４２）に対応したものである。すなわち、温度差ΔＴに対応した基板Ｗ１の熱膨張量と基板Ｗ２の熱膨張量との差により、基板Ｗ１の基準位置Ｐ１１と基板Ｗ２の基準位置Ｐ２１とのずれを目標値−ΔＧ（３１，４１）に一致させることができ、基板Ｗ１の基準位置Ｐ１２と基板Ｗ２の基準位置Ｐ２２とのずれを目標値−ΔＧ（３２，４２）に一致させることができる（図７参照）。目標値−ΔＧ（３１，４１）は、ステップＳ１３で測定されたずれΔＧ（３１，４１）と大きさが均等で向きが逆向きである。目標値−ΔＧ（３２，４２）は、ステップＳ１３で測定されたずれΔＧ（３２，４２）と大きさが均等で向きが逆向きである。

例えば、数式１に、α＝２．６×１０^−６、Ｌ＝２８０ｍｍ、ΔＬ＝０．００１ｍｍを代入すると、基板Ｗ２の温度に対する基板Ｗ１の温度の温度差はΔＴ＝１．３７℃と求まる。常温が２０℃とし、基板Ｗ２の目標温度Ｔ２を常温（＝２０℃）に制御する場合、基板Ｗ１の目標温度Ｔ１は、Ｔ１＝２０℃＋１．３７℃＝２１．３７℃と求まる。

あるいは、例えば、コントローラ６０は、ステップＳ１３の測定で基板Ｗ３の基準位置Ｐ３１，Ｐ３２が基板Ｗ４の基準位置Ｐ４１，Ｐ４２より外側にずれている場合（図１１参照）、基板Ｗ１の温度が基板Ｗ２の温度より低くなるように（図１３参照）、本接合における基板Ｗ１及び基板Ｗ２につけるべき温度差を決定する。

例えば、基板Ｗ３の熱膨張係数と基板Ｗ４の熱膨張係数とがともにαであり、基板Ｗ３における中心ＣＰ３を間にして互いに反対側の基準位置Ｐ３１，Ｐ３２の距離（測定距離）がＬであるとする。このとき、ずれΔＧ’（３１，４１）の大きさとずれΔＧ’（３２，４２）の大きさとがともにΔＬ／２であり、基板Ｗ１の目標温度をＴ１とし、基板Ｗ２の目標温度をＴ２とすると、次の数式３、数式４が成り立つ。
ΔＴ’＝−ΔＬ／Ｌ／α・・・数式３
Ｔ１＝Ｔ２＋ΔＴ’・・・数式４

数式３の温度差ΔＴ’は、基板Ｗ１の基準位置Ｐ１１と基板Ｗ２の基準位置Ｐ２１とのずれの目標値−ΔＧ’（３１，４１）に対応したものであり、基板Ｗ１の基準位置Ｐ１２と基板Ｗ２の基準位置Ｐ２２とのずれの目標値−ΔＧ’（３２，４２）に対応したものである。すなわち、温度差ΔＴ’に対応した基板Ｗ１の熱膨張量と基板Ｗ２の熱膨張量との差により、基板Ｗ１の基準位置Ｐ１１と基板Ｗ２の基準位置Ｐ２１とのずれを目標値−ΔＧ’（３１，４１）に一致させることができ、基板Ｗ１の基準位置Ｐ１２と基板Ｗ２の基準位置Ｐ２２とのずれを目標値−ΔＧ’（３２，４２）に一致させることができる（図１３参照）。目標値−ΔＧ’（３１，４１）は、ステップＳ１３で測定されたずれΔＧ’（３１，４１）と大きさが均等で向きが逆向きである。目標値−ΔＧ’（３２，４２）は、ステップＳ１３で測定されたずれΔＧ’（３２，４２）と大きさが均等で向きが逆向きである。

例えば、数式３に、α＝２．６×１０^−６、Ｌ＝２８０ｍｍ、ΔＬ＝０．００１ｍｍを代入すると、基板Ｗ２の温度に対する基板Ｗ１の温度の温度差はΔＴ＝−１．３７℃と求まる。常温が２０℃とし、基板Ｗ２の目標温度Ｔ２を常温（＝２０℃）に制御する場合、基板Ｗ１の目標温度Ｔ１は、Ｔ１＝２０℃−１．３７℃＝１８．６３℃と求まる。

図２に示すステップＳ２０では、コントローラ６０が、基板の本接合を行う。すなわち、２つの基板に条件出し（ステップＳ１０）で求めた温度差を付けた状態で、２つの基板を進展接合法により接合させる。

具体的には、コントローラ６０は、図７〜図１０、図１３に示すように、次のステップＳ２１〜Ｓ２３の処理を行う。図７〜図１０、図１３は、本接合を示す図である。

図２に示すステップＳ２１では、コントローラ６０が、基板Ｗ１と基板Ｗ２とを互いに対向するように配置させる。例えば、吸着ステージ１０の対向面１０ａに基板Ｗ１が吸着され、吸着ステージ２０の対向面２０ａに基板Ｗ２が吸着される。その後、コントローラ６０は、両基板Ｗ１，Ｗ２の位置合わせマークＭＫ１１，ＭＫ２１，ＭＫ１２，ＭＫ２２が一致するように吸着ステージ１０，２０を相対的にＸＹ方向に駆動させる。

図２に示すステップＳ２２では、コントローラ６０が、基板Ｗ１及び基板Ｗ２に温度差をつける。例えば、コントローラ６０は、ステップＳ１４で決定された温度差になるように、基板Ｗ１及び基板Ｗ２に温度差をつける。

例えば、コントローラ６０は、図７、図１３に示すように、温度制御部３０を介して吸着ステージ１０内を通過する冷媒の温度を目標温度Ｔ１に制御し、温度制御部４０を介して吸着ステージ２０内を通過する冷媒の温度を目標温度Ｔ２（≠Ｔ１）に制御する。これにより、コントローラ６０は、吸着ステージ１０に吸着された基板（例えば、基板Ｗ１）と吸着ステージ２０に吸着された基板（例えば、基板Ｗ２）とに温度差（＝｜Ｔ１−Ｔ２｜）がつくように制御する。

例えば、ステップＳ１３の測定で基板Ｗ３の基準位置Ｐ３１，Ｐ３２が基板Ｗ４の基準位置Ｐ４１，Ｐ４２より中心側にずれている場合（図６参照）、コントローラ６０は、基板Ｗ１の温度が基板Ｗ２の温度より高くなるように（図７参照）、基板Ｗ１及び基板Ｗ２に温度差をつける。これにより、例えば、数式１の温度差ΔＴに対応した基板Ｗ１の熱膨張量と基板Ｗ２の熱膨張量との差により、基板Ｗ１の基準位置Ｐ１１と基板Ｗ２の基準位置Ｐ２１とのずれを目標値−ΔＧ（３１，４１）に一致させることができ、基板Ｗ１の基準位置Ｐ１２と基板Ｗ２の基準位置Ｐ２２とのずれを目標値−ΔＧ（３２，４２）に一致させることができる（図７参照）。目標値−ΔＧ（３１，４１）は、ステップＳ１３で測定されたずれΔＧ（３１，４１）と大きさが均等で向きが逆向きである。目標値−ΔＧ（３２，４２）は、ステップＳ１３で測定されたずれΔＧ（３２，４２）と大きさが均等で向きが逆向きである。

あるいは、例えば、ステップＳ１３の測定で基板Ｗ３の基準位置Ｐ３１，Ｐ３２が基板Ｗ４の基準位置Ｐ４１，Ｐ４２より外側にずれている場合（図１１参照）、コントローラ６０は、基板Ｗ１の温度が基板Ｗ２の温度より低くなるように（図１３参照）、基板Ｗ１及び基板Ｗ２に温度差をつける。これにより、例えば、数式３の温度差ΔＴ’に対応した基板Ｗ１の熱膨張量と基板Ｗ２の熱膨張量との差により、基板Ｗ１の基準位置Ｐ１１と基板Ｗ２の基準位置Ｐ２１とのずれを目標値−ΔＧ’（３１，４１）に一致させることができ、基板Ｗ１の基準位置Ｐ１２と基板Ｗ２の基準位置Ｐ２２とのずれを目標値−ΔＧ’（３２，４２）に一致させることができる（図１３参照）。目標値−ΔＧ’（３１，４１）は、ステップＳ１３で測定されたずれΔＧ’（３１，４１）と大きさが均等で向きが逆向きである。目標値−ΔＧ’（３２，４２）は、ステップＳ１３で測定されたずれΔＧ’（３２，４２）と大きさが均等で向きが逆向きである。

図２に示すステップＳ２３では、コントローラ６０が、基板Ｗ１及び基板Ｗ２に温度差をつけた状態で、基板Ｗ１における周辺部ＰＰ１より内側の中央部ＭＰ１を基板Ｗ２側へ凸になるように基板Ｗ１を変形させながら基板Ｗ２に接触させて、基板Ｗ１を基板Ｗ２に接合させる。

例えば、コントローラ６０は、図８に示すように、押え部材５０を介して、上方の基板Ｗ１の非接合面側の中央部ＭＰ１（例えば、中心ＣＰ１近傍の部分）を機械的に押し、上方の基板Ｗ１の接合面側の中央部ＭＰ１を基板Ｗ２側へ凸状に変形させる。これにより、コントローラ６０は、上方の基板Ｗ１と下方の基板Ｗ２とを互いに接合面側の中央部ＭＰ１，ＭＰ２にて接触させる。これにより、まず接合面の中央部ＭＰ１，ＭＰ２における１点が接合され、接合起点が形成される。

次に、コントローラ６０は、図９、図１０に示すように、上方の基板Ｗ１の吸着を基板Ｗ１の中央部ＭＰ１から周辺部ＰＰ１に向けて順次解除していく。これにより、コントローラ６０は、基板Ｗ１，Ｗ２の中央部ＭＰ１，ＭＰ２から周辺部ＰＰ１，ＰＰ２に向けて接合反応（接合界面）を進展させる。この時、上方の基板Ｗ３の凸変形による位置ずれが発生しても、接合反応前に、両基板Ｗ１，Ｗ２に温度差をつけることにより、その位置ずれをキャンセルするようにしてある。これにより、接合反応中に、上方の基板Ｗ１の周辺部が下方の基板Ｗ２に対してずれても、結果的に、図１０で示すように、接合終了時点では両基板Ｗ１，Ｗ２は位置ずれが少ない状態で接合することができる。

以上のように、実施形態では、進展接合法において、接合直前の両基板に、意図的に温度差を持たせる。すなわち、基板Ｗ１及び基板Ｗ２に温度差がつくように制御する。そして、基板Ｗ１及び基板Ｗ２に温度差がつくように制御された状態で、基板Ｗ１における周辺部ＰＰ１より内側の中央部ＭＰ１が基板Ｗ２側へ凸になるように基板Ｗ１を変形させながら基板Ｗ２に接触させて、基板Ｗ１を基板Ｗ２に接合する。これにより、接合時の基板Ｗ１の変形による２つの基板Ｗ１，Ｗ２の基準位置のずれをキャンセルでき、基板面内の位置ずれが小さい接合を得ることが可能である。例えば、基板外周部の接合位置ずれが、基板中心方向、または、基板外周方向に向いている接合位置ずれに対して効果が大きい。

したがって、２つの半導体基板を接合する際における２つの半導体基板間の接合の位置合わせ精度を向上でき、複数の半導体基板を接合させ切削・分割させて得られる複数の半導体デバイスのパッケージの製造歩留まりを向上できる。例えば、半導体デバイスのパッケージにおける積層された上下のチップの間でパッド電極を接触させて導通をとるべき場合に、上下のチップの間で確実に導通を取ることができる。

また、実施形態では、進展接合法において、温度差がつくように制御する際に、基板Ｗ１の温度が目標温度Ｔ１になるように制御し、基板Ｗ２の温度が目標温度Ｔ２になるように制御することで、基板Ｗ１及び基板Ｗ２に温度差（＝｜Ｔ１−Ｔ２｜）をつける。これにより、基板Ｗ１及び基板Ｗ２に安定して温度差をつけることができる。

また、実施形態では、進展接合法において、温度差がつくように制御する際に、基板Ｗ１の目標温度Ｔ１と基板Ｗ２の目標温度Ｔ２との間の温度範囲に常温が含まれるように、基板Ｗ１及び基板Ｗ２に安定して温度差をつける。例えば、目標温度Ｔ１と目標温度Ｔ２との一方を、実質的に常温にする。これにより、２つの基板に温度差を付けながら、２つの基板を常温に近い温度で接合させることができる。

また、実施形態では、進展接合法において、温度差がつくように制御する際に、基板Ｗ１の基準位置Ｐ１１，Ｐ１２と基板Ｗ２の基準位置Ｐ２１，Ｐ２２とのずれが目標値に一致するように、基板Ｗ１及び基板Ｗ２に温度差をつける。例えば、温度差がつくように制御する際に、基板Ｗ１の熱膨張量と基板Ｗ２の熱膨張量との差が目標値に一致するように、基板Ｗ１及び基板Ｗ２に温度差をつける。これにより、基板Ｗ１を基板Ｗ２に接合する際に、接合時の基板Ｗ１の変形による２つの基板Ｗ１，Ｗ２の基準位置のずれをキャンセルできる。

また、実施形態では、進展接合法において、本接合（ステップＳ２０）に先立ち、仮接合を行って接合位置のずれを評価し、その評価結果に応じて本接合（ステップＳ２０）で用いるべき温度差の条件を求める。すなわち、基板Ｗ３の温度及び基板Ｗ４の温度がそれぞれ常温になっている状態で、基板Ｗ３における周辺部ＰＰ３より内側の中央部ＭＰ３を基板Ｗ４側へ凸になるように基板Ｗ３を変形させながら基板Ｗ４に接触させて、基板Ｗ３を基板Ｗ４に接合する。基板Ｗ３の基準位置Ｐ３１，Ｐ３２と基板Ｗ４の基準位置Ｐ４１，Ｐ４２とのずれを測定する。そして、その測定された基準位置のずれに対応した温度差を決定する。これにより、接合時の基板Ｗ１の変形による２つの基板Ｗ１，Ｗ２の基準位置のずれをキャンセルできるような温度差を決定できる。

また、実施形態では、進展接合法において、温度差を決定する際に、測定された基準位置のずれと逆方向の熱膨張量の差を生じさせるように、温度差を決定する。例えば、温度差を決定する際に、測定で基板Ｗ３の基準位置Ｐ３１，Ｐ３２が基板Ｗ４の基準位置Ｐ４１，Ｐ４２より中心側にずれている場合、基板Ｗ１の温度が基板Ｗ２の温度より高くなるように、温度差を決定する。あるいは、例えば、温度差を決定する際に、測定で基板Ｗ３の基準位置Ｐ３１，Ｐ３２が基板Ｗ４の基準位置Ｐ４１，Ｐ４２より外側にずれている場合、基板Ｗ１の温度が基板Ｗ２の温度より低くなるように、温度差を決定する。これにより、接合時の基板Ｗ１の変形による２つの基板Ｗ１，Ｗ２の基準位置のずれをキャンセルできるような温度差を決定できる。

また、実施形態では、基板接合装置１において、コントローラ６０は、基板Ｗ１及び基板Ｗ２に温度差がつくように温度制御構造３５，４５を制御する。コントローラ６０は、この制御を維持した状態で、基板Ｗ１における周辺部ＰＰ１より内側の中央部ＭＰ１が基板Ｗ２側へ凸になるように基板Ｗ１を変形させながら基板Ｗ２に接触させて、基板Ｗ１を基板Ｗ２に接合させるように、押え部材５０を制御する。これにより、接合時の基板Ｗ１の変形による２つの基板Ｗ１，Ｗ２の基準位置のずれをキャンセルでき、基板面内の位置ずれが小さい接合を得ることが可能である。

また、実施形態では、基板接合装置１において、吸着ステージ１０は、基板Ｗ１を真空吸着するための複数の吸着孔１２−１〜１２−４を有する。吸着ステージ２０は、基板Ｗ２を真空吸着するための複数の吸着孔２２−１〜２２−５を有する。温度制御構造３５は、複数の吸着孔１２−１〜１２−４に干渉しないように吸着ステージ１０内を延びた冷媒流路３３を有する。温度制御構造４５は、複数の吸着孔２２−１〜２２−５に干渉しないように吸着ステージ２０内を延びた冷媒流路４３を有する。そして、コントローラ６０は、冷媒流路３３を流れる第１の冷媒の温度を制御することで基板Ｗ１の温度を制御するとともに、冷媒流路４３を流れる第２の冷媒の温度を制御することで基板Ｗ２の温度を制御する。これにより、コントローラ６０は、基板Ｗ１及び基板Ｗ２に温度差がつくように温度制御構造３５，４５を制御することができる。

なお、温度制御構造３５は、吸着ステージ１０内を延びた冷媒流路３３に代えて、吸着ステージ１０内に埋め込まれたペルチェ素子であってもよい。この場合、図１の構成において、温度制御部３０では、ポンプ３１ｂが省略され、冷媒制御装置３１とペルチェ素子との間が冷媒管３２、冷媒管３４に代わって配線で接続されることになる。また、吸着ステージ１０内において、ペルチェ素子の加熱・冷却面を対向面１０ａ側に位置させることができ、ペルチェ素子の加熱・冷却面を対向面１０ａとして露出させることもできる。加熱・冷却部３１ａは、例えば、予め実験的に得られたパラメータ（例えば、ペルチェ素子に流す電流量及び電流の方向など）を用いてフィードフォワード制御を行うことでペルチェ素子の加熱・冷却面の温度が目標温度になるようにペルチェ素子を制御してもよい。あるいは、加熱・冷却部３１ａは、例えば、吸着ステージ１０内に埋め込まれた温度センサ（図示せず）で検知されたペルチェ素子の加熱・冷却面の温度と目標温度とを比較しながらフィードバック制御を行うことでペルチェ素子の加熱・冷却面の温度が目標温度になるようにペルチェ素子を制御してもよい。
同様に、温度制御構造４５は、吸着ステージ２０内を延びた冷媒流路４３に代えて、吸着ステージ２０内に埋め込まれたペルチェ素子であってもよい。この場合、図１の構成において、温度制御部４０では、ポンプ４１ｂが省略され、冷媒制御装置４１とペルチェ素子との間が冷媒管４２、冷媒管４４に代わって配線で接続されることになる。また、吸着ステージ２０内において、ペルチェ素子の加熱・冷却面を対向面２０ａ側に位置させることができ、ペルチェ素子の加熱・冷却面を対向面２０ａとして露出させることもできる。加熱・冷却部４１ａは、例えば、予め実験的に得られたパラメータ（例えば、ペルチェ素子に流す電流量及び電流の方向など）を用いてフィードフォワード制御を行うことでペルチェ素子の加熱・冷却面の温度が目標温度になるようにペルチェ素子を制御してもよい。あるいは、加熱・冷却部４１ａは、例えば、吸着ステージ２０内に埋め込まれた温度センサ（図示せず）で検知されたペルチェ素子の加熱・冷却面の温度と目標温度とを比較しながらフィードバック制御を行うことでペルチェ素子の加熱・冷却面の温度が目標温度になるようにペルチェ素子を制御してもよい。

また、コントローラ６０は、基板Ｗ１を基板Ｗ２に接合する際に、基板Ｗ１における中心ＣＰ１近傍の部分が基板Ｗ２側へ凸になるように基板Ｗ１を変形させる代わりに、基板Ｗ１の中央部における中心からシフトした部分が基板Ｗ２側へ凸になるように基板Ｗ１を変形させてもよい。この場合でも、基板Ｗ１及び基板Ｗ２に温度差がつくように制御された状態で接合を行うことにより、接合時の基板Ｗ１の変形による２つの基板Ｗ１，Ｗ２の基準位置のずれをキャンセルでき、基板面内の位置ずれが少ない接合を得ることが可能である。
また、上記の実施形態では、接合する２つの基板として常温における寸法及び形状が同じものを用いる場合について例示的に説明しているが、接合する２つの基板は、寸法及び形状の少なくとも一方が異なるものであってもよい。この場合でも、接合する２つの基板のそれぞれに位置合わせマークが形成されていれば、図２に示すステップＳ１０と同様にして基板接合の条件出しを行うことができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 基板接合装置、３５，４５ 温度制御構造、６０ コントローラ。

Claims (9)

1. 第１の吸着ステージに吸着される第１の基板と第２の吸着ステージに吸着される第２の基板とを互いに対向するように配置することと、
   前記第１の吸着ステージに設けられた第１の温度制御構造で前記第１の基板の温度を制御し前記第２の吸着ステージに設けられた第２の温度制御構造で前記第２の基板の温度を制御することによって、前記第１の基板及び前記第２の基板に温度差がつくように制御することと、
   前記温度差がつくように制御された状態で、前記第１の基板における周辺部より内側の中央部が前記第２の基板の側へ凸になるように前記第１の基板を変形させながら前記第２の基板に接触させて、前記第１の基板を前記第２の基板に接合することと、
   を備えたことを特徴とする基板接合方法。
2. 前記温度差がつくように制御することは、前記第１の基板が吸着された前記第１の吸着ステージ内に前記第１の温度制御構造で冷媒を通過させるとともに前記第２の基板が吸着された前記第２の吸着ステージ内に前記第２の温度制御構造で冷媒を通過させることで、前記第１の基板及び前記第２の基板に温度差がつくように制御することを含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の基板接合方法。
3. 前記第１の吸着ステージは、前記第１の基板が吸着される主面に複数の第１の吸着孔を有し、
   前記第２の吸着ステージは、前記第２の基板が吸着される主面に複数の第２の吸着孔を有し、
   前記第１の温度制御構造は、前記複数の第１の吸着孔に干渉しないように前記第１の吸着ステージ内を延びた第１の冷媒流路を有し、
   前記第２の温度制御構造は、前記複数の第２の吸着孔に干渉しないように前記第２の吸着ステージ内を延びた第２の冷媒流路を有し、
   前記温度差がつくように制御することは、前記複数の第１の吸着孔を介して前記第１の基板が前記第１の吸着ステージに吸着された状態で前記第１の冷媒流路に冷媒を通過させるとともに前記複数の第２の吸着孔を介して前記第２の基板が前記第２の吸着ステージに吸着された状態で前記第２の冷媒流路に冷媒を通過させることで、前記第１の基板及び前記第２の基板に温度差がつくように制御することを含む
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の基板接合方法。
4. 前記温度差がつくように制御することは、前記第１の基板の基準位置と前記第２の基板の基準位置とのずれが目標値に一致するように、前記第１の基板及び前記第２の基板に温度差をつけることを含む
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の基板接合方法。
5. 前記第１の基板に対応した第３の基板と前記第２の基板に対応した第４の基板とを互いに対向するように配置することと、
   前記第３の基板及び前記第４の基板がそれぞれ常温になっている状態で、前記第３の基板における周辺部より内側の中央部を前記第４の基板側へ凸になるように前記第３の基板を変形させながら前記第４の基板に接触させて、前記第３の基板を前記第４の基板に接合することと、
   前記第３の基板の基準位置と前記第４の基板の基準位置とのずれを測定することと、
   前記測定された基準位置のずれに対応した温度差を決定することと、
   をさらに備え、
   前記温度差がつくように制御することは、前記決定された基準位置のずれに対応した温度差になるように、前記第１の基板及び前記第２の基板に温度差をつけることを含む
   ことを特徴とする請求項４に記載の基板接合方法。
6. 第１の基板を吸着する第１の吸着ステージと、
   前記第１の基板に対向するように第２の基板を吸着する第２の吸着ステージと、
   前記第１の基板の温度を制御するように前記第１の吸着ステージに設けられた第１の温度制御構造と、
   前記第２の基板の温度を制御するように前記第２の吸着ステージに設けられた第２の温度制御構造と、
   前記第１の吸着ステージに吸着された前記第１の基板を前記第２の吸着ステージ側へ凸になるように変形させる押え部材と、
   前記第１の基板及び前記第２の基板に温度差がつくように制御するとともに、前記温度差がつくように制御された状態で、前記第１の基板における周辺部より内側の中央部が前記第２の基板の側へ凸になるように前記第１の基板を変形させながら前記第２の基板に接触させて、前記第１の基板を前記第２の基板に接合するように、前記第１の温度制御構造、前記第２の温度制御構造、及び前記押え部材を制御するコントローラと、
   を備え、
   前記第１の吸着ステージは、
   前記押え部材が移動する貫通孔と、
   前記第１の基板を真空吸着するための複数の第１の吸着孔と、
   を有し、
   前記第１の温度制御構造の一部は、前記貫通孔と前記複数の第１の吸着孔との間に配されている
   ことを特徴とする基板接合装置。
7. 前記第２の吸着ステージは、前記第２の基板を真空吸着するための複数の第２の吸着孔を有し、
   前記第１の温度制御構造は、前記複数の第１の吸着孔に干渉しないように前記第１の吸着ステージ内を延びた第１の冷媒流路を有し、
   前記第２の温度制御構造は、前記複数の第２の吸着孔に干渉しないように前記第２の吸着ステージ内を延びた第２の冷媒流路を有する
   ことを特徴とする請求項６に記載の基板接合装置。
8. 前記複数の第１の吸着孔は、前記第１の吸着ステージにおける前記第１の基板が吸着される第１の主面に設けられ、
   前記複数の第２の吸着孔は、前記第２の吸着ステージにおける前記第２の基板が吸着される第２の主面に設けられ、
   前記第１の冷媒流路は、前記第１の吸着ステージ内を前記第１の主面に沿って延びており、
   前記第２の冷媒流路は、前記第２の吸着ステージ内を前記第２の主面に沿って延びている
   ことを特徴とする請求項７に記載の基板接合装置。
9. 前記コントローラは、前記第１の基板の基準位置と前記第２の基板の基準位置とのずれが目標値に一致するように、前記第１の冷媒流路を流れる第１の冷媒の温度を制御するとともに前記第２の冷媒流路を流れる第２の冷媒の温度を制御することで、前記第１の基板及び前記第２の基板に温度差をつける
   ことを特徴とする請求項７又は８に記載の基板接合装置。

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