接合方法およびこの方法により作成されるデバイス、接合装置並びにこの方法により接合される基板
【課題】両基板の接合面間に接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入して当該空間を外部の雰囲気から確実に遮断できる技術を提供する。
【解決手段】蓋基板８０７およびデバイス基板８０８に形成された外周接合部８３１ｂどうしを加圧して仮接合することで、両基板８０７，８０８の接合面間に外周接合部８３１ｂによって囲まれる空間に所定の雰囲気を封入できる。したがって、当該空間内の所定の雰囲気中で加圧することにより両基板８０７，８０８の内部接合部８３１ａどうしの本接合を確実に行うことができるので、両基板８０７，８０８の接合面間に内部接合部８３１ａによって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入するとともに、この空間を外部の雰囲気から確実に遮断できる。
【解決手段】蓋基板８０７およびデバイス基板８０８に形成された外周接合部８３１ｂどうしを加圧して仮接合することで、両基板８０７，８０８の接合面間に外周接合部８３１ｂによって囲まれる空間に所定の雰囲気を封入できる。したがって、当該空間内の所定の雰囲気中で加圧することにより両基板８０７，８０８の内部接合部８３１ａどうしの本接合を確実に行うことができるので、両基板８０７，８０８の接合面間に内部接合部８３１ａによって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入するとともに、この空間を外部の雰囲気から確実に遮断できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板本体の表面に形成された金属からなる接合部を有する基板どうしを接合する接合技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、表面弾性波デバイスやＲＦデバイスといった半導体デバイス、機械的な可動部分を有するＭＥＭＳデバイス、またはデバイスの電極等が酸化などの理由で劣化するのを防止するため、これらのデバイスの本体部が形成されたデバイス基板を蓋状部材で被覆して該デバイス基板上のデバイスのデバイス回路の動作部分や振動部分などの本体部を外部の雰囲気から遮蔽する技術が知られている。例えば、特許文献１には、外部の雰囲気から遮蔽すべきデバイスの本体部が設けられたデバイス基板の接合面にデバイスの本体部を囲んで輪郭状に金属接合部を盛上げて形成し、この金属接合部に蓋となる蓋基板を接合することでデバイスの本体部を外部の雰囲気から遮蔽する技術が開示されている。すなわち、不活性ガスや真空といった所定の雰囲気中でデバイス基板と蓋基板とを接合すれば、両基板の接合面間に金属接合部によってデバイスの本体部を輪郭状に囲んで形成された空間に当該所定の雰囲気を封入してデバイスの本体部を外部の雰囲気から遮蔽することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１９１５５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記した従来技術では、デバイス基板の接合面に形成された金属接合部と、蓋基板の接合面に形成された金属接合部とを、原子ビーム、イオンビームまたはプラズマであるエネルギー波で表面活性化した後、当該金属接合部どうしを接触させて、両基板どうしを重ね合わせた状態で加圧することで接合している。例えば、デバイス基板上に複数のデバイスの本体部が形成され、該複数のデバイスの本体部のそれぞれを囲むように複数の輪郭状の金属接合部が形成されたデバイス基板と蓋基板とを接合する場合には、重ね合わされた両基板を全面にわたって均一に加圧することで、当該デバイス基板の複数の金属接合部と蓋基板の金属接合部とを接合することができる。
【０００５】
このとき、両基板の接合面間に金属接合部によってデバイスの本体部を囲んで形成された空間内部の雰囲気と外部の雰囲気とを確実に遮断するために、両基板の金属接合部どうしを密着させて接合する必要がある。したがって、両基板を全面にわたって均一に加圧できるように、重ね合わされた両基板を弾性材を介して加圧したり、球面軸受けを介して加圧することで当該両基板の平行度を改善するように構成されている。
【０００６】
しかしながら、このような構成としても、基板を保持するステージの凹凸や、基板そのものの凹凸等を原因として、重ね合わされた両基板を全面にわたって均一に加圧できないおそれがある。このように、デバイス基板の接合面に複数の輪郭状の金属接合部が形成されている場合、両基板を全面にわたって均一に加圧できなければ、該複数の金属接合部のうちの一部が他方の金属接合部と接合せず、該接合しない金属接合部によって囲まれた空間に所定の雰囲気を封入できないおそれがあった。すなわち、当該接合しない金属接合部に囲まれた空間内のデバイスの本体部を外部の雰囲気から遮蔽できないこととなり、さらなる技術の改善が求められていた。また、パーティクル（ゴミ）の混入により、中央部に大きなボイドが残るという問題もあった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、両基板の接合面間に接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入して当該空間を外部の雰囲気から確実に遮断できる技術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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明にかかる接合方法は、基板本体の表面に形成された金属からなる接合部を有する基板どうしを接合する接合方法において、少なくとも一方の前記基板の前記接合部は、前記基板本体の表面の所定領域を囲んで突出形成された少なくとも１つの内部接合部と、前記基板本体の周縁部に前記内部接合部すべてを取り囲んで突出形成された外周接合部とを有し、前記外周接合部と他方の前記基板の前記接合部とを加圧手段により加圧して接合し、前記両基板の接合面間に前記外周接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入する仮接合工程と、前記仮接合工程の後に、前記内部接合部と前記他方の前記接合部とを前記加圧手段により加圧して接合する本接合工程とを備えることを特徴としている（請求項１）。
【０００９】
また、本発明にかかる接合装置は、基板本体の表面に形成された金属からなる接合部を有する基板どうしを接合する接合装置において、少なくとも一方の前記基板の前記接合部として、前記基板本体の表面の所定領域を囲んで少なくとも１つの内部接合部を突出形成するとともに、前記基板本体の周縁部に前記内部接合部すべてを取り囲んで外周接合部を突出形成し、一方の前記基板を保持するヘッドと、他方の前記基板を保持するステージと、前記ヘッドまたは前記ステージの少なくとも一方を前記基板の接合面とほぼ垂直な方向に加圧制御が可能な上下駆動機構と、前記外周接合部と他方の前記基板の前記接合部とを加圧して接合し、前記両基板の接合面間に前記外周接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入して仮接合する仮接合手段と、前記仮接合の後に、前記内部接合部と前記他方の前記接合部とを加圧して接合して本接合する本接合手段とを備えることを特徴としている（請求項１２）。
【００１０】
このように構成された発明では、少なくとも一方の基板の接合部として、基板本体の表面の所定領域を囲んで少なくとも１つの内部接合部を突出形成するとともに、基板本体の周縁部に内部接合部すべてを取り囲んで外周接合部を突出形成し、外周接合部と他方の基板の接合部とを加圧して仮接合することで、両基板の接合面間に外周接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気、すなわち、仮接合が行われる空間の雰囲気を封入できる。ここで、所定領域とは、回路の動作部分や振動部分などが形成される領域のことである。
【００１１】
そして、両基板の接合面間に外周接合部によって輪郭状に囲まれて形成された空間の内側に形成されている内部接合部と他方の基板の接合部とを加圧して本接合することで、仮接合の際に当該空間に所定の雰囲気が封入されているため、両基板の接合面間に内部接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入できる。このように、最初に外周接合部を仮接合することで、両基板の接合面間に外周接合部によって囲まれた空間、すなわち内部接合部が形成されている空間に所定の雰囲気を封入でき、そして、内部接合部と他方の基板の接合部との本接合を当該所定の雰囲気中で確実に行うことができる。したがって、両基板の接合面間に接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入して当該空間を外部の雰囲気から確実に遮断できる。
【００１２】
また、少なくとも一方の基板に形成された内部接合部および外周接合部と、他方の基板の接合部とを、加圧することにより密着させることができ、確実に仮接合および本接合を行うことができる。また、パーティクルによるボイドが残った場合においても本接合において個別に押圧することでボイドをつぶすことができる。
【００１３】
また、前記仮接合工程の前に、原子ビームまたはイオンビームまたはプラズマであるエネルギー波で前記少なくとも一方の基板の前記接合部を表面活性化する表面活性化工程をさらに備える構成でもよい（請求項２）。また、前記仮接合手段による前記仮接合に先立ち、原子ビームまたはイオンビームまたはプラズマであるエネルギー波で前記少なくとも一方の基板の前記接合部を表面活性化する表面活性化手段をさらに備える構成でもよい（請求項１３）。
【００１４】
このような構成とすれば、仮接合に先立ち、原子ビームまたはイオンビームまたはプラズマであるエネルギー波で両基板の金属からなる外周接合部および内部接合部を表面活性化することで、両基板の仮接合および本接合を確実に行うことができる。
【００１５】
なお、エネルギー波による接合部の表面活性化とは、エネルギー波で接合部の接合界面を活性化状態にして、接合部どうしを低温かつ固相で接合するための処理である。すなわち、金属からなる接合部の表面に付着した有機物や酸化膜などの付着物層をエネルギー波を照射することによりエッチングして除去することで、接合部を構成する金属原子のダングリングボンドを接合部の表面に出現させて当該接合部の表面を活性化できる。そして、このように表面が活性化した接合部どうしを接触させることで当該接合部表面のダングリングボンドどうしが結合して接合部どうしを接合することができる。以下、エネルギー波による接合部の表面活性化を接合部の表面活性化処理と称する。
【００１６】
また、エネルギー波を生成する反応ガスとして、例えば、不活性なＡｒガスを採用することができる。Ａｒ原子は原子量が大きくエッチング力が高いため、Ａｒビーム、ＡｒイオンビームまたはＡｒプラズマからなるＡｒエネルギー波を採用することで、非常に効率よく接合部の表面活性化処理を行うことができる。また、Ａｒガスは不活性ガスであるため、接合部がどのような金属で構成されていても化学的な反応が発生しないので、接合部に化学的な影響を与えることなく該接合部の表面活性化処理を行うことができる。なお、Ａｒビーム、ＡｒイオンビームまたはＡｒプラズマは、それぞれ周知の装置によって生成することができるため、その詳細な説明は省略する。
【００１７】
さらに、エネルギー波により接合部の表面を表面活性化処理するときは、金属からなる接合部の表面に付着した付着物層を確実に除去するために、少なくとも１ｎｍ以上エッチングすることが望ましい。
【００１８】
ところで、１０−５Ｔｏｒｒ以下である高真空中でエネルギー波により接合部を表面活性化処理して接合部の表面に付着した酸化膜や有機物などからなる付着物層を除去し、そのまま、大気に暴露することなく、高真空中で接合部どうしを接触させるか、Ａｒガスや窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気中で接合部どうしを接触させれば、当該接合部に付着物層が再付着するのが防止されるため、当該接合部どうしを接合することができる。一方、エネルギー波による接合部の表面活性化処理後、１０−５Ｔｏｒｒ以上である低真空中や大気中で接合部どうしを接触させたり、大気中で両基板間の位置調整（アライメント）を行った後に接合部どうしを接触させた場合には、接合部表面に酸化膜や有機物のような付着物層が再形成されて接合部表面が不活性な状態となるため、接触させるだけでは接合部どうしを接合することはできない。
【００１９】
しかしながら、接合部の表面活性化処理後、すぐであれば付着物層が再付着しても薄いので、接合部どうしを接触させて両基板を加圧することにより該付着物層を押し破れば、接合部表面の接合界面が広がって当該接合部表面に新生面が現れるため、接合部どうしを接合することができる。
【００２０】
したがって、基板本体に形成された金属からなる外周接合部および内部接合部をエネルギー波により表面活性化処理した後、両基板を加圧することで外周接合部に再付着した付着物層を押し破って仮接合を行うことができる。仮接合を行うことで、両基板の接合面間に外周接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気、すなわち仮接合が行われた空間の雰囲気を封入して、当該空間内部の雰囲気と外部の雰囲気とを遮断することができる。また、仮接合後に両基板をさらに加圧することで、所定の雰囲気が封入された外周接合部で囲まれた空間内で内部接合部の本接合を行うことができ、接合面間に内部接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に当該所定の雰囲気を封入できる。
【００２１】
また、エネルギー波により接合部表面を活性化し、該接合部に再付着した付着物層を押し破ることで、接合部を構成する金属の原子間力によって接合部どうしを接合することができるので、真空雰囲気中や不活性ガス雰囲気中でなくとも、室温〜１８０℃以下である常温で接合部どうしを接合できる。また、１５０℃程度の加熱を併用すれば接合強度は向上するが、１５０℃より低温下での接合であっても、従来の加熱拡散による接合と比べて十分な接合強度で接合部どうしを接合できる。また、低温で金属どうしを接合できる従来の鉛錫はんだによる方法と比べても、鉛錫はんだの融点である１８３℃以下、さらに、１５０℃以下の低温で接合部どうしの接合を行うことができる。
【００２２】
また、接合させる基板の接合部が異種材料により構成されている場合、このような異種材料を溶融して拡散させることで接合部どうし接合させると、脆くなったり、材料的に弱くなったり、線膨張係数の差からそりが発生したり、割れたりするおそれがある。しかしながら、表面活性化処理を併用することで、室温〜１８０℃以下の低温加熱下で固相の状態で接合部どうしを接合できる。したがって、熱に弱い基板を接合したり、熱膨張により歪みが生じたりして高温での接合に耐えられない異種材料の接合部どうしを接合したりする場合に、室温〜１８０℃以下の低温加熱下で接合できるため実用的である。
【００２３】
また、接合部を溶融させると、溶融した金属が均等に広がらないため、溶融した金属が固化するときに、当該溶融した金属が多い方に基板が引っ張られて位置ずれが生じるという問題があったが、表面活性化処理を併用することで、接合部どうしを固相で接合できるため、さらに実用的である。なお、接合温度は、１５０℃以下、１００℃以下での接合が好ましく、室温であればさらによい。
【００２４】
ところで、上記したように、表面活性化処理後、すぐには有機物、酸化膜、塵または埃などの付着物層は再付着しても薄いので、加圧して該付着物層を押し破ることにより、接合部表面の接合界面が広がり該接合部表面に新生面が現れて接合部どうしを接合できる。このように、付着物層を押し破り易くするためには、接合部を構成する金属の硬度が低く変形しやすい方がよい。本発明者は種々の実験の結果、接合部の硬度がビッカース硬度で２００Ｈｖ以下、好ましくは２０Ｈｖ〜２００Ｈｖであることが、常温接合に特に有効であることを見出した。
【００２５】
実験条件として、エネルギー波としてＡｒプラズマを使用し、該Ａｒプラズマを１００Ｗの強度で３０秒間照射して接合部の表面活性化処理を行った。そして、Ａｒプラズマによる表面活性化処理後、Ａｒガス雰囲気のまま基板どうしを加圧して接合することを試みた。以上の結果、硬度が３００ＨｖのＮｉメッキや６００Ｈｖのクロムメッキからなる接合部どうしの接合は不良であったが、ビッカース硬度が２００Ｈｖ以下の金属である銅、金、Ａｌ、錫（金錫合金を含む）で構成された接合部どうしの接合は良好に行われ、実用的に十分な接合強度が得られた。
【００２６】
さらに領域を限定するならば、接合部のビッカース硬度が２０Ｈｖ〜２００Ｈｖの範囲が良好な接合領域であると考えられる。なお、最大強度の８０％に相当する３０ｇ／ｂｕｍｐ以上の強度で接合された場合、接合が良好に行われる領域とし、１５g／ｂｕｍｐ以下の強度で接合された場合、接合が不良であると判断した。また、ウエハーなどの基板全面に金属接合部を形成し、当該基板どうしを面接合する場合には、接合後の引っ張り強度で接合強度を表し、接合強度が２０ＭＰａ以上ならば良好な接合と判断し、接合強度が１０ＭＰａ以下ならば接合不良と判断する場合もある。
【００２７】
また、Ａｒプラズマによる表面活性化処理後、接合部が金または銅で形成されている場合には大気中での接合が可能であった。特に、接合部が金で構成されている場合には、表面活性化処理後、大気に暴露して１時間経過した後であっても、Ａｒガス（不活性ガス）雰囲気中での接合強度とほぼ同一の強度で接合できた。これは、金は酸化しづらいことから、表面活性化処理後、接合部表面に有機物や酸化膜などの付着物層が再付着しにくいためと考えられる。このように、不活性ガス雰囲気中や真空雰囲気中でなく、大気中であっても接合が可能であるため、大気中で仮接合を行うことにより、接合面間に外周接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に大気雰囲気を封入することもできる。
【００２８】
なお、接合部の表面活性化処理後、該接合部を有する基板どうしのアライメントを大気中で行ったり、該接合部を有する基板を大気下で搬送したときに、接合部に酸化膜や有機物のような付着物層が再付着しやすいと考えられる。しかしながら、上記したように、再付着した付着物層を加圧して押し破ることで基板どうしを接合できる。
【００２９】
また、基板どうし接合する際、加圧手段によって該基板どうしを１５０Ｍｐａ以上の加圧力で加圧することで、より強固に基板どうしを接合できた。このとき、接合部を構成する金属が、金、銅、Ａｌ、錫（金錫合金を含む）または金属基材に金めっきを施したものである場合に、特に良好に接合することができた。また、表面活性化処理を行うエネルギー波として、Ａｒプラズマを例に挙げて説明したが、Ａｒ原子ビームまたはＡｒイオンビームで表面活性化処理を行っても同様の結果が得られた。
【００３０】
なお、エネルギー波による接合部の表面活性化処理と、該表面活性化処理された接合部が形成された基板どうしを仮接合または本接合する処理とを、それぞれ個別の装置で行ってもよい。このような構成とすれば、表面活性化処理を行う装置でエネルギー波により表面活性化処理された後の基板を、大気に暴露して仮接合を行う仮接合装置に搬送しても、該仮接合装置において、搬送中に接合部に再付着した酸化膜や有機物のような付着物層を押し破ることで基板どうしを仮接合することができる。
【００３１】
また、接合部の表面活性化処理から仮接合までの処理を、大気に暴露せずに行ってもよい。このような構成とすれば、大気に暴露せず表面活性化処理から仮接合までの処理を行うため、接合部の表面活性化処理の後に該接合部に付着物層が再付着するのを確実に防止できる。
【００３２】
また、表面活性化処理から仮接合する処理までを、両処理を実行する機能が組み込まれた１つの装置で行ってもよい。基板に形成された接合部の表面活性化処理から仮接合する処理までを１つの装置で行うことにより、接合部の表面活性化処理が施された基板を仮接合装置まで搬送する必要がなく、浮遊物（塵や埃）、有機物または酸化膜といった付着物が接合部へ再付着して付着物層が再形成されるのをより効果的に防止できる。
【００３３】
また、表面活性化処理と仮接合する処理とを同一のチャンバー内で行えば、上記付着物層の接合部への再付着をいっそう有効に防止できる。また、チャンバー内を所定の雰囲気とすることで、表面活性化処理が施された基板どうしの仮接合を、真空雰囲気中、封入ガス雰囲気中または大気雰囲気中の所定の雰囲気中で容易に実行することができ、両基板間に外周接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を容易に封入できる。また、１つのチャンバー内で、接合部の表面活性化処理、（必用に応じて）チャンバー内のガス置換処理、接合部に表面活性化処理が施された基板どうしを仮接合して両基板面間に外周接合部によって形成される上記空間に所定の雰囲気を封入する処理を行うことにより、表面活性化処理および仮接合する処理を実行する装置のコンパクト化、コストダウン化を図ることができる。
【００３４】
また、エネルギー波として周知のイオンビームや原子ビームを採用してもよいが、当該イオンビームおよび原子ビームを生成するためには、１０−８Ｔｏｒｒ程度の高真空雰囲気が要求されるため、このような高真空を達成するために装置の高コスト化を招来するという問題もあった。そこで、エネルギー波としてプラズマを採用すれば、当該プラズマを生成すための真空度は１０−２Ｔｏｒｒ程度でよいため、簡易な装置でプラズマを生成することができ、その結果、装置のコンパクト化、コストダウン化を図ることができる。また、プラズマを発生させる反応ガスにＡｒガスを採用すれば、Ａｒガスは不活性であるため、表面活性化される接合部表面で化学的な反応が生じず、しかも、エッチング能力が高いので当該接合部の表面活性化処理を効率良く行うことができる。
【００３５】
また、基板に形成された接合部の表面活性化処理の後、または表面活性化処理中に、接合部の表面に打ち込まれた反応ガスイオンや、エッチングで生じた塵や埃を取り除くために、１０−３Ｔｏｒｒ以下に減圧するとよい。また、接合部の表面に打ち込まれたＡｒイオンなどの反応ガスイオンを取り除くために１００〜１８０℃程度の加熱を併用しながら表面活性化処理を行うこともできる。
【００３６】
なお、プラズマは、交番電源により生じた＋−方向が切り替わる電界により生成することができる。このような交番電源としては、周知のＲＦプラズマ発生電源や、パルス波発生電源を採用することができる。
【００３７】
また、前記仮接合工程において前記両基板の周縁部を、該周縁部以外よりも高くしてもよい（請求項３）。
【００３８】
このような構成とすれば、仮接合工程において両基板の周縁部の高さを、該周縁部以外よりも高くしているため、基板本体の周縁部に内部接合部すべてを取り囲んで突出形成された外周接合部と他方の基板の接合部とを接合する仮接合を確実に行うことができる。したがって、両基板の接合面間に外周接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入して、よりいっそう確実に当該空間の内部の雰囲気と外部の雰囲気とを遮断することができる。
【００３９】
また、前記本接合工程における前記加圧手段による前記両基板の加圧の際、加圧位置をずらしながら加圧を行うようにしてもよい（請求項４）。また、前記両基板を加圧する加圧位置をずらしながら加圧する加圧手段をさらに備え、前記加圧手段により前記本接合を行う構成でもよい（請求項１４）。
【００４０】
また、前記本接合工程を、前記加圧手段としての高圧プレス手段により前記両基板の全面にわたって一括加圧することにより行うようにしてもよい（請求項５）。また、加圧手段として前記両基板の全面にわたって一括加圧する高圧プレス手段をさらに備え、前記高圧プレス手段により前記本接合を行う構成でもよい（請求項１５）。
【００４１】
また、前記本接合工程を、前記加圧手段としての加圧ローラ間に前記両基板を通過させて加圧することにより行うようにしてもよい（請求項６）。また、加圧手段として前記両基板を通過させることで加圧する加圧ローラをさらに備え、前記加圧ローラにより前記本接合を行う構成でもよい（請求項１６）。
【００４２】
このような構成とすれば、本接合において、両基板の全面にわたって余すところなく加圧することができるので、外周接合部の内側に形成されている内部接合部のすべてを他方の基板の接合部と確実に接合できる。特に、ボイドが残る場合において、個別押圧やローラによる方法はボイドをつぶす方法として有効である。
【００４３】
ところで、基板に接合部として複数の金属バンプを形成し、当該金属バンプどうしを接合することで基板どうしを電気的に接続して接合する技術が知られている。このような構成であれば、両基板を全面にわたって均一に加圧できないことに起因して、他方の金属バンプと密着せず部分的に接合している金属バンプがあっても、当該金属バンプどうしの電気的な導通状態が確保されていれば実用上の問題はない。ところが、本発明のように、両基板の接合面間に接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入する場合、輪郭状の接合部の全体が他方の接合部と密着して接合していなければ、該接合部の密着していない部分から空間内部の雰囲気が外部に流出して、当該空間に所定の雰囲気を封入できないだけでなく、当該空間を外部の雰囲気から遮断できないこととなる。
【００４４】
しかしながら、上記したように、両基板間に外周接合部によって囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入する仮接合を行った後、両基板を全面にわたって余すところなく加圧して内部接合部の本接合を行うことにより、確実に内部接合部と他方の接合部とを密着して接合でき、当該内部接合部よって囲まれて形成される空間を所定の雰囲気、すなわち、仮接合により外周接合部によって囲まれて形成される空間に封入された雰囲気とすることができる。また、本技術は金属バンプによる電気的な接続と同時にその領域を真空に封止することができる。そうすることで一括で電気接続と封止を行うことができ、効率的であり、かつ、他の方法では、低温接合で両立できる方法はなく、画期的な方法である。
【００４５】
また、前記仮接合工程を真空中で実行することにより前記空間を真空雰囲気で封止するようにしてもよい（請求項７）。また、減圧チャンバー内に、前記ヘッドと、前記ステージと、前記上下駆動機構と、前記仮接合手段とを備え、前記基板どうしを真空中で前記仮接合することにより前記空間を真空雰囲気で封止する構成でもよい。
【００４６】
このような構成とすれば、仮接合を真空中で行うことにより、外周接合部によって囲まれて形成される空間を容易に真空雰囲気で封止することができる。また、仮接合に先立って表面活性化処理を実行する場合、当該表面活性化処理と仮接合とを同一チャンバー内で行えば、表面活性化処理後、チャンバーから反応ガスを排出して真空引きしてチャンバー内を真空雰囲気とし、そのまま仮接合することで容易に真空中で仮接合を行うことができる。
【００４７】
また、前記仮接合工程を封入ガス中で実行することにより前記空間に前記封入ガスを封入するようにしてもよい（請求項８）。また、減圧チャンバー内に、前記ヘッドと、前記ステージと、前記上下駆動機構と前記仮接合手段とを備え、前記減圧チャンバー内を封入ガスに置換し、該封入ガス中で前記基板どうしを前記仮接合することにより前記空間に前記封入ガスを封入する構成でもよい。
【００４８】
このような構成とすれば、仮接合を封入ガス中で行うことにより、外周接合部によって囲まれて形成される空間に容易に所定の封入ガスを封入することができる。また、仮接合に先立って表面活性化処理を実行する場合、当該表面活性化処理と仮接合とを同一チャンバー内で行えば、表面活性化処理後、チャンバーから反応ガスを排出して封入ガスに置換してチャンバー内を封入ガス雰囲気とし、そのまま仮接合することで容易に封入ガス中で仮接合を行うことができる。
【００４９】
なお、封入ガスがＡｒガス、窒素ガスなどの不活性ガスであれば、基板に腐食などの影響を与えることがなく、当該封入ガスが封入された空間内部の酸化などを理由とした劣化を防止できる。また、封入ガスがＡｒガスであれば、接合部をＡｒガスを反応ガスとするエネルギー波で表面活性化処理した場合に、表面活性化処理のために利用した反応ガス雰囲気をそのまま使用できるので効率がよい。
【００５０】
また、前記本接合工程を大気中で実行するようにしてもよい（請求項９）。
【００５１】
このような構成とすると、仮接合をチャンバー内の所定の雰囲気中で行った後、本接合を大気中で行っても、両基板間に外周接合部により輪郭状に囲まれて形成される空間には当該所定の雰囲気が封入されているため、本接合後に内部接合部により囲まれて形成される空間に当該所定の雰囲気が封入され、内部接合部に囲まれた空間に大気が混入することはない。したがって、本接合を大気中で行うことで、封入ガスの使用量を削減できコストダウンを図ることができる。なお、仮接合を大気中で行えば、外周接合部によって囲まれて形成される空間に大気雰囲気を封入できる。
【００５２】
また、前記仮接合工程および／または前記本接合工程における接合時に、前記両基板を加熱するようにしてもよい（請求項１０）。また、前記両基板を加熱する加熱手段をさらに備え、前記仮接合手段および／または前記本接合手段における接合時に、前記両基板を加熱する構成としてもよい（請求項１７）。
【００５３】
このような構成とすれば、金属からなる接合部どうしを加熱することにより、熱拡散方式で、または当該接合部を溶融させて仮接合および／または本接合を行うことができる。
【００５４】
また、表面活性化処理を併用して仮接合および本接合を行う場合、当該接合時に室温〜１８０℃の低温加熱によるアニーリングを行うことにより、基板の表面粗さやうねりに起因する接合部の残留応力やひずみを除去することでき、接合強度の向上を図ることができる。
【００５５】
また、本発明にかかるデバイスは、請求項１ないし１０のいずれかに記載の接合方法により形成されたデバイスであって、半導体デバイスまたはＭＥＭＳデバイスからなることを特徴としている（請求項１１）。
【００５６】
このような構成とすれば、少なくとも一方の基板の内部接合部に囲まれた領域に、表面弾性波デバイス、ＲＦデバイスなどの半導体デバイスの本体部、機械的な可動部を有するＭＥＭＳデバイスの本体部、またはデバイスの電極等を形成して、当該基板と他方の基板との仮接合および本接合を行った後、当該接合後の基板を、内部接合部によって囲まれた領域ごとにダイシングすることで、デバイスの本体部や電極が内部接合部によって囲まれて外部の雰囲気と遮断されたデバイスを提供できる。特に、内部接合部に囲まれた空間に不活性ガス（Ａｒガス、窒素ガス等）雰囲気や真空雰囲気を封入することで、当該空間内のデバイスの本体部や電極が酸化などの理由により劣化するのを防止できる。
【００５７】
また、本発明における仮接合および本接合を、接着剤、高温加熱による拡散接合または超音波振動接合によらず、エネルギー波による接合部の表面活性化処理により行えば、次のような有利な効果を奏することができる。すなわち、上記したデバイスが熱に弱いものであったり、異種材料の組み合わせで構成されているものであり、高温に加熱すると熱膨張によりひずみが生じたり、線膨張係数の差からそりが発生したり、割れたりして、高温での接合に耐えられないという課題がある場合、接合部を表面活性化することにより低温で基板の接合を行うことができる。
【００５８】
また、基板を構成する材料に樹脂が含まれている場合、基板どうしを接合するときに高温で加熱すれば、ガスや湿気が生じるおそれがある。上記したデバイスの本体部が、これらのガスや湿気に対して耐性がないものである場合には、接合部の表面活性化処理を併用して基板どうしを低温で接合することにより、基板からガスや湿気が発生するのを防止できる。
【００５９】
また、上記したデバイスが、振動する部分や、機械的に動作する部分を有するものであれば、基板どうしの接合に接着剤を利用すると、これらの振動したり動作する部分が固化するおそれがある。しかしながら、接合部の表面活性化処理を併用して基板どうしを接合することにより、当該振動部分や動作部分が固化するのを防止できる。
【００６０】
なお、基板どうしの接合に表面活性化処理を併用する場合、本発明者の種々の実験の結果より、接合部の表面活性化処理後の経過時間やエネルギー波の反応ガスの種類、接合を行う際の雰囲気の種類、該雰囲気の水分の含み具合（湿度）等により、接合に必用な加熱温度が異なることが確認されている。その結果によれば、上記したように、接合部の表面が特に酸化しづらい金で構成されていれば、表面活性化処理後、大気に暴露しても１時間以内に接合すれば１００℃以内の加熱でも接合が可能であった。また、金属からなる接合部をエネルギー波により表面活性化処理して加圧することにより、接合部を固相で接合できるが、接合部の接合界面は金属分子どうしが直接結合されているので、接合後に高温、例えば３５０℃に基板が加熱されたとしても、接合部の金属分子が拡散されるのみで接合強度が落ちたり、抵抗値が増大したりすることは無く、表面活性化処理を併用して作成されたデバイスは高温環境下でも信頼性が高い。
【００６１】
また、本発明にかかる基板は、請求項１ないし１０のいずれかに記載の接合方法によって接合される基板であって、前記接合部は、前記基板本体の表面の所定領域をそれぞれ囲んで突出形成された複数の前記内部接合部と、前記基板本体の周縁部に前記複数の内部接合部すべてを取り囲んで突出形成された前記外周接合部とを備えることを特徴としている（請求項１８）。また、本発明にかかる基板は、請求項１２ないし１７のいずれかに記載の接合装置によって接合される基板であって、前記接合部は、前記基板本体の表面の所定領域をそれぞれ囲んで突出形成された複数の前記内部接合部と、前記基板本体の周縁部に前記複数の内部接合部すべてを取り囲んで突出形成された前記外周接合部とを備えることを特徴としている。
【００６２】
このような構成とすれば、樹脂製またはＳｉ、ＳｉＯ２、セラミック、ＬＴ（酸化物単結晶）等からなる基板本体に複数の内部接合部が突出形成され、この内部接合部すべてを取り囲んで外周接合部が突出形成されているため、内部接合部に囲まれた複数の領域にデバイス回路等を形成して基板どうしの仮接合および本接合を行うことで、複数のデバイスを同時に形成することができるとともに、当該デバイスのデバイス回路等を上記したように内部接合部に囲まれた空間に封入して外部の雰囲気から確実に遮断することができる。
【００６３】
また、前記接合部が金で形成されている、または前記接合部表面に金膜が形成されている構成でもよい（請求項１９）。
【００６４】
このような構成とすれば、金は硬度も低く、また、他の金属と比べ、大気中でも特に酸化しづらいため、基板どうしの接合に表面活性化処理を併用する場合、当該表面活性化処理の後に大気に暴露しても付着物層は薄く破れやすいものとなる。したがって、接合部の表面活性化処理の後、基板搬送を大気中で行い、その後、所定の雰囲気中で基板どうしの仮接合を行っても、当該表面活性化処理後、数時間以内であれば接合することできる。
【００６５】
また、金は腐食せず、また、加熱してもガスを発生しない。したがって、両基板間に接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入し、当該空間を外部の雰囲気から遮断する封止材として、実用的な接合部を形成できる。また、金の融点は非常に高いため、基板どうしを接合した後、高温下での信頼性が高く実用的である。
【００６６】
また、接合部の表面（接合表面）に金膜が形成されていれば、接合に表面活性化処理を併用する場合において、当該表面活性化処理の後、有機物等が再付着しづらいので大気中でも基板どうしを接合できる。また、基板どうしを接合した後、加熱して接合部表面の金膜を当該接合部を構成する金属の中に拡散すれば、拡散後は接合部を構成する金属どうしの接合となるため、接合強度も強くなり、接合界面を同一の金属材料とすることができる。このとき、常温でも金膜を拡散できるが、加熱すればより早く金膜を拡散できる。なお、拡散とは、分子や原子からなる粒子が移動して広がるさまを示し、金属からなる接合部どうしの接合界面において当該接合部内へ粒子が拡散していくさまを示す。
【００６７】
また、半導体やＭＥＭＳデバイスにおける電気的機能デバイスにおいて、電流容量の関係から、従来のＡｌ電極から銅電極への切り替えが要望されている。しかし、従来の接合方法では、銅どうしの接合は接合温度が高くなるため実用的でなかった。そのため、銅で構成される接合部の表面に金膜を形成し、表面活性化処理を併用することで、接合温度を低温化することができる。さらに、真空雰囲気中または不活性ガス雰囲気中でなくとも、任意のガス雰囲気中または大気中で接合できる。また、接合後、金を銅（接合部）中に拡散すれば銅どうしの接合となり、実用的である。
【００６８】
このように、接合部を金で形成するか、金属からなる接合部の表面に金膜を形成することにより、真空雰囲気中や不活性ガス雰囲気中でなくとも金は腐食することがなく、酸化膜や有機物等の付着物層も付着しづらいため、特に接合に表面活性化処理を併用すれば、真空雰囲気中や不活性ガス雰囲気中でなくとも確実に接合できる。そのため、不活性なもの以外のガス雰囲気中で基板どうしを仮接合できるので、両基板間に外周接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に任意のガスを封入できる。
【００６９】
また、前記外周接合部の硬度が、前記内部接合部の硬度よりも低く形成されている構成でもよい（請求項２０）。
【００７０】
このような構成とすれば、外周接合部の硬度が、内部接合部の硬度よりも低く形成されているため、加圧して基板どうしを仮接合する際、外周接合部が内部接合部よりも先に変形して当該外周接合部と他方の基板の接合部とが密着するため確実に仮接合を行うことができる。
【００７１】
また、前記外周接合部の前記基板本体の表面からの高さが、前記内部接合部の前記表面からの高さよりも高く形成されている構成でもよい（請求項２１）。
【００７２】
このような構成とすれば、外周接合部の基板本体の表面からの高さが、内部接合部の基板本体の表面からの高さよりも高く形成されているため、基板どうしを仮接合する際、外周接合部が内部接合部よりも先に他方の基板の接合部と接触するため確実に仮接合を行うことができる。
【００７３】
なお、金属めっき、または蒸着法によって、基板本体の表面に任意の金属材料で任意の高さの接合部を形成することができる。
【００７４】
また、前記内部接合部または前記外周接合部の断面が尖形形状に形成されていてもよい（請求項２２）。
【００７５】
このような構成とすれば、内部接合部または外周接合部の断面が尖形形状に形成されているため、少なくとも当該内部接合部および外周接合部のいずれか一方は加圧されることにより潰れやすい。そのため、断面尖形形状の内部接合部または外周接合部の表面に酸化膜や有機物等の付着物層が付着していたとしても、当該内部接合部または外周接合部が加圧されて押し潰されることにより該付着物層が押し破られ、内部接合部または外周接合部を構成する金属の新生面が確実に出現する。したがって、一方の基板の表面に断面尖形形状の内部接合部または外周接合部を形成し、他方の基板の接合部とを衝合して加圧することで、基板どうしを確実に接合することができる。
【発明の効果】
【００７６】
請求項１、１２に記載の発明によれば、少なくとも一方の基板に形成された外周接合部と他方の基板の接合部とを加圧して仮接合することで、両基板の接合面間に外周接合部によって囲まれる空間に所定の雰囲気を封入できる。したがって、当該空間内の所定の雰囲気中で、加圧して内部接合部と他方の基板の接合部との本接合を確実に行うことができるので、両基板の接合面間に内部接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入するとともに、この空間を外部の雰囲気から確実に遮断できる。
【００７７】
また、少なくとも一方の基板に形成された内部接合部および外周接合部と、他方の基板の接合部とを、加圧することにより密着させることができ、確実に仮接合および本接合を行うことができる。
【００７８】
請求項２、１３に記載の発明によれば、仮接合に先立ち、原子ビームまたはイオンビームまたはプラズマであるエネルギー波で少なくとも一方の基板の金属からなる外周接合部および内部接合部を表面活性化することで、基板どうしの仮接合および本接合を確実に行うことができる。
【００７９】
請求項３に記載の発明によれば、仮接合工程において両基板の周縁部を、該周縁部以外よりも高くしているため、基板本体の周縁部に内部接合部すべてを取り囲んで突出形成された外周接合部と他方の基板の接合部とを接合する仮接合を確実に行うことができ、両基板の接合面間に外周接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入して、よりいっそう確実に当該空間の内部の雰囲気と外部の雰囲気とを遮断することができる。
【００８０】
請求項４、５、６、７、１４、１５、１６に記載の発明によれば、本接合において、両基板の全面にわたって余すところなく加圧することができるので、外周接合部の内側に形成されている内部接合部のすべてを他方の基板の接合部と確実に接合できる。
【００８１】
請求項７に記載の発明によれば、仮接合を真空中で行うことにより、外周接合部によって囲まれて形成される空間を容易に真空雰囲気で封止することができる。
【００８２】
請求項８に記載の発明によれば、仮接合を封入ガス中で行うことにより、外周接合部によって囲まれて形成される空間に容易に所定の封入ガスを封入することができる。
【００８３】
請求項９に記載の発明によれば、本接合を大気中で行うことにより、封入ガスの使用量を削減できコストダウンを図ることができる。
【００８４】
請求項１０、１７に記載の発明によれば、金属からなる接合部どうしを加熱することにより、熱拡散方式で、または当該接合部を溶融させて仮接合または本接合を行うことができる。
【００８５】
また、表面活性化処理を併用して仮接合および本接合を行う場合、当該接合時に室温〜１８０℃の低温加熱によるアニーリングを行うことにより、基板の表面粗さやうねりに起因する接合部の残留応力やひずみを除去することでき、接合強度の向上を図ることができる。
【００８６】
請求項１１に記載の発明によれば、少なくとも一方の基板の内部接合部に囲まれた領域に、表面弾性波デバイス、ＲＦデバイスなどの半導体デバイスの本体部、機械的な可動部を有するＭＥＭＳデバイスの本体部、またはデバイスの電極等を形成して、当該基板と他方の基板との仮接合および本接合を行った後、接合後の基板を、内部接合部によって囲まれた領域ごとにダイシングすることで、デバイスの本体部や電極が内部接合部によって囲まれて外部の雰囲気と遮断されたデバイスを提供できる。
【００８７】
請求項１８に記載の発明によれば、内部接合部に囲まれた複数の領域にデバイス回路等を形成して基板どうしの仮接合および本接合を行うことで、複数のデバイスを同時に形成することができるとともに、当該デバイスのデバイス回路等を内部接合部に囲まれた空間に封入して外部の雰囲気から確実に遮断ことができる。
【００８８】
請求項１９に記載の発明によれば、金は腐食せず、また、加熱してもガスを発生しないので、両基板間に接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入し、当該空間を外部の雰囲気から遮断する封止材として、実用的な接合部を形成できる。
【００８９】
請求項２０に記載の発明によれば、外周接合部の硬度が、内部接合部の硬度よりも低く形成されているため、外周接合部が内部接合部よりも変形しやすく、当該外周接合部と他方の基板の接合部とが密着するため確実に仮接合を行うことができる。
【００９０】
請求項２１に記載の発明によれば、外周接合部の基板本体の表面からの高さが、内部接合部の基板本体の表面からの高さよりも高く形成されているため、基板どうしを仮接合する際、外周接合部が内部接合部よりも先に他方の基板の接合部と接触するため確実に仮接合を行うことができる。
【００９１】
請求項２２に記載の発明によれば、一方の基板の表面に形成された断面尖形形状の内部接合部または外周接合部の表面に、酸化膜や有機物等の付着物層が付着していたとしても、当該内部接合部または外周接合部が加圧されて押し潰されることにより該付着物層が押し破られ、内部接合部または外周接合部を構成する金属の新生面が確実に出現する。したがって、一方の基板表面に形成された断面尖形形状を有する内部接合部または外周接合部と、他方の基板表面に形成された接合部とが加圧されることにより確実に接合されるため、基板どうしを確実に接合することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００９２】
＜第１実施形態＞
この発明の第１実施形態について図１〜図７を参照して説明する。
【００９３】
１．基板
まず、本発明の接合装置において接合される基板の構造について詳細に述べる。図１は基板の一例を示す図、図２は図１のＡ−Ａ線矢視断面図、図３は基板の他の例を示す図である。
【００９４】
（１）基板（ａ）
図１を参照して基板の一例について説明する。図１に示すように、デバイス基板８０８の基板本体８０８ａの表面には、所定領域を囲んだ内部接合部８３１ａと、基板本体８０８ａの周縁部に内部接合部８３１ａを取り囲んだ外周接合部８３１ｂとが突出形成されている。また、内部接合部８３１ａに囲まれた領域には、表面弾性波デバイスやＲＦデバイスといった半導体デバイス、機械的な可動部分を有するＭＥＭＳデバイスなどのデバイスの本体部８２９が形成されている。ここで、所定領域とは、回路の動作部分や振動部分などが形成される領域のことである。
【００９５】
また、内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂは、それぞれ金めっきにより厚膜状に基板本体８０８ａに突出形成されている。また、図２に示すように、この一例では、外周接合部８３１ｂの基板本体８０８ａの表面からの高さが約３μｍに形成されており、基板本体８０８ａの表面からの高さが約１．５μｍに形成されている内部接合部８３１ａの高さよりも高くなるように構成されている。
【００９６】
また、蓋基板８０７の基板本体８０７ａの表面には接合部として金薄膜８３２がスパッタリングまたはフラッシュめっきにより形成されている。なお、金薄膜８３２の代わりに、デバイス基板８０８と同様に内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂを形成してもよい。電解メッキに対して、スパッタリングやフラッシュめっきによれば０．数μｍ程度に薄くメッキすることができる。Ｓｉウエハなどのように表面の平坦度が出た材質であれば、薄膜であった方が基材の平坦度を損なわずに平坦度が保持された状態でメッキすることができ好ましい。この場合には、大気にふれる時間を短く（なくする）することで再付着層を薄くすることができ、１００ＭＰａ以下の低加圧でも接合することができる。表面を金にすることで再付着も鈍くなるため、高真空での接合も不要となり、プラズマレベルの表面活性化処理とその程度(数Ｐａ程度)の低真空レベルでハンドリングして扱うことができる。また、数分程度であれば大気に暴露しても接合に影響しない。量産に適したより好ましい方法である。但し、圧膜のメッキ方法と比べれば押しつぶして新生面を出す効果は少なくなるので大気に暴露できる時間は短くなるため、たくさんのチップを接合する方法よりも一括でウエハレベルで接合する方法には適する。また、圧膜めっきと薄膜の複合として内周部を薄膜とし、外周部を圧膜とする方法が各目的達成のためには好ましいといえる。
【００９７】
このような構成とすれば、金は腐食せず、また、加熱してもガスを発生しないので、後述するように、デバイス基板８０８と蓋基板８０７との仮接合を行って、両基板８０７，８０８間に外周接合部８３１ｂによって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入し、当該空間を外部の雰囲気から遮断する封止材として、実用的である。
【００９８】
また、外周接合部８３１ｂの基板本体８０８ａの表面からの高さが、内部接合部８３１ａの基板本体８０８ａの表面からの高さよりも高く形成されているため、後述するように、デバイス基板８０８と蓋基板８０７との仮接合を行う際、外周接合部８３１ｂが内部接合部８３１ａよりも先に蓋基板８０７の金薄膜（接合部）８３２と接触するため確実に仮接合を行うことができる。
【００９９】
（２）基板（ｂ）
図３を参照して基板の他の例について説明する。図３に示す基板の他の例が、図１に示す基板の一例を大きく異なる点は、デバイス基板８０８の基板本体８０８ａの表面に複数の内部接合部８３１ａが形成されている点である。図３に示すように、デバイス基板８０８の基板本体８０８ａの表面には、所定領域をそれぞれ囲んだ複数の内部接合部８３１ａと、基板本体８０８ａの周縁部に内部接合部８３１ａのすべてを取り囲んだ外周接合部８３１ｂとが突出形成されている。また、内部接合部８３１ａに囲まれたぞれぞれの領域には、表面弾性波デバイスやＲＦデバイスといった半導体デバイス、機械的な可動部分を有するＭＥＭＳデバイスなどのデバイスの本体部８２９が形成されている。
【０１００】
また、図２に示す基板の一例と同様に、内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂは、それぞれ金めっきにより厚膜状に基板本体８０８ａに突出形成されている。また、外周接合部８３１ｂの基板本体８０８ａの表面からの高さが約７μｍに形成されており、基板本体８０８ａの表面からの高さが約５μｍに形成されている内部接合部８３１ａの高さよりも高くなるように構成されている。
【０１０１】
また、蓋基板８０７の基板本体８０７ａの表面には金薄膜８３２がスパッタリングまたはフラッシュめっきにより形成されている。なお、金薄膜８３２の代わりに、デバイス基板８０８と同様に内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂを形成してもよい。
【０１０２】
なお、図３に示すように形成されたデバイス基板８０８と蓋基板８０７とを後述する接合装置により接合した後、接合されたデバイス基板８０８および蓋基板８０７を、内部接合部８３１に囲まれた領域ごとにダイシングすることで複数のデバイスを効率よく形成することができる。
【０１０３】
（３）その他
なお、上記した基板の一例および他の例では、金めっきを厚膜状に施すことにより、基板本体８０８ａの表面に内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂを突出形成したが、これらの接合部８３１ａ，８３１ｂを、金属からなる母材の表面に金膜を形成して構成してもよい。その他の構成は上記した基板の一例および他の例と同様であるため、その構成についての説明は省略する。
【０１０４】
このように、金属からなる母材の表面に金膜を形成して構成された接合部８３１ａ，８３１ｂとしては、例えば、銅を母材として、該銅母材の表面に金膜を形成することで、内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂを形成してもよい。また、Ａｌを母材として、Ａｌの表面に金膜を形成して内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂを構成してもよい。
【０１０５】
また、一例として上記した各数値を挙げたが、接合部の高さはこれらの数値に限定されるものではない。また、内部接合部８３１ａの基板本体８０８ａの表面からの高さが、デバイスの本体部８２９の基板本体８０８ａの表面からの高さよりも高くなるよう形成するのが望ましい。また、内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂの基板本体８０８ａの表面からの高さをほぼ同じ高さとしてもよい。
【０１０６】
また、内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂを構成する金属として金を例に挙げて説明したが、これらの接合部８３１ａ，８３１ｂを構成する金属としては金に限られず、Ａｌ、銅、錫（金錫合金を含む）などで接合部８３１ａ，８３１ｂを形成してもよい。また、例えば、内部接合部８３１ａを、金の硬度（約１００Ｈｖ）よりも硬度が高い銅（約１４０Ｈｖ）で形成し、外周接合部８３１ｂを金で形成して、外周接合部８３１ｂの硬度が内部接合部８３１ａの硬度よりも低くなるように構成してもよい。
【０１０７】
また、デバイス基板８０８およびは蓋基板８０７は、樹脂により構成されたプリント基板、配線層が積み上げられたビルドアップ基板またはＳｉ、ＳｉＯ２、ガラス、セラミックおよびＬＴ（酸化物単結晶）からなるウエハー等、種々の材料で構成することができる。
【０１０８】
２．表面活性化・仮接合装置（ａ）
次に、表面活性化処理（表面活性化工程）および仮接合処理（仮接合工程）を実行する表面活性化・仮接合装置（本発明の「表面活性化手段」、「仮接合手段」に相当）について説明する。図４は表面活性化・仮接合装置を示す図である。また、図５は表面活性化処理および仮接合処理の手順を示す図である。また、図６は図４の装置において２視野認識手段を用いた大気中でのアライメント処理を示す図である。
【０１０９】
図４に示すように、表面活性化・仮接合装置１において、図示省略したアクチュエータにより昇降可能に構成されたチャンバー壁８０３と、チャンバー台８１０とにより減圧チャンバーが構成されている。この表面活性化・接合装置１では、蓋基板８０７とデバイス基板８０８とを上下に対向保持した状態でチャンバー壁８０３を下降して減圧チャンバーを閉じ、真空内でＡｒプラズマにより表面活性化処理（エッチング）を行った後、両基板８０７，８０８を仮接合することができる。
【０１１０】
また、この装置１は、一方の基板を保持し、Ｚ軸８０１により昇降制御と加圧制御を行うヘッド部と、他方の基板を保持し、この保持されている基板の位置調整が可能に構成されたステージ部とを備えている。また、ヘッド部はピストン型ヘッド８０２と、上部電極８０６とを備え、ステージ部は位置調整（アライメント処理）が可能に構成されたアライメントテーブル８２０と下部電極８０９とを備えている。なお、本実施形態では、蓋基板８０７を上部電極８０６により保持し、デバイスの本体部８２９が形成されたデバイス基板８０８を下部電極８０９により保持している。また、本実施形態では、蓋基板８０７およびデバイス基板８０８の両方に、内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂが形成されており、これらの両基板８０７，８０８どうしを接合する。
【０１１１】
また、Ｚ軸８０１には図示省略する圧力検出手段が組み込まれ、この圧力検出手段による検出信号をＺ軸サーボモータのトルク制御装置（図示省略）へフィードバックすることで、ピストン型ヘッド８０２を基板８０７，８０８の接合面とほぼ垂直な方向に加圧力制御を行うことができる。このように、本実施形態ではＺ軸８０１が本発明の「上下駆動機構」、「加圧手段」として機能している。なお、ステージ部側のみ、または、ヘッド部側およびステージ部側の両方を加圧制御可能に構成してもよい。
【０１１２】
そして、摺動パッキン８０４がＺ軸８０１に摺接しつつ、アクチュエータによりＺ軸８０１と独立して昇降可能なチャンバー壁８０３が下降し、チャンバー台８１０に固定パッキン８０５を介して接地した状態でチャンバー内を外気と遮断することができる。この状態で、排出バルブ８１４を開放して真空ポンプ８１５を作動させて排出口８１２を介してチャンバー内を真空に引きした後、ガス切換弁８１６をＡｒガス８１７を導入するように
切換えて吸入バルブ８１３を開放することで、吸入口８１１を介して反応ガスとしてＡｒガス８１７をチャンバー内に導入することができる。
【０１１３】
また、ガス切換弁８１６を窒素ガス８１８を導入するように切換えることで、吸入口８１１を介して封入ガスとして窒素ガス８１８をチャンバー内に導入することができる。そして、Ａｒプラズマによる基板８０７，８０８の表面活性化処理を行った後、チャンバー内を所定の封入ガス雰囲気に置換してピストン型ヘッド８０２を下降させることで両基板８０７，８０８を仮接合することができる。また、上部電極８０６および下部電極８０９は図示省略する加熱ヒータを備えており、基板８０７，８０８どうしの接合時に加熱を併用することで、基板８０７，８０８どうしの接合強度を向上させることができる。
【０１１４】
なお、後述するように、表面活性化処理後、チャンバー内を所定の雰囲気（Ａｒガス８１７、窒素ガス８１８、真空、大気等）に置換してピストン型ヘッド８０２を下降させることで、両基板８０７，８０８の接合面間に外周接合部８３１ｂによって囲まれて形成される空間に当該所定の雰囲気を封入して仮接合することができる。また、チャンバー壁８０３の摺動パッキン（Ｏリング）４をＺ軸８０１に摺接させてＯリングでチャンバーを気密化しているが、ピストン型ヘッド８０２の外周面に摺動パッキン（Ｏリング）を設け当該摺動パッキンをチャンバー壁８０３に摺接させてチャンバーを気密化してもよい。
【０１１５】
次に、この表面活性化・仮接合装置１における表面活性化処理（表面活性化工程）および仮接合処理（仮接合工程）の処理手順について図５を参照して説明する。まず、図５（ａ）に示すようにチャンバー壁８０３が上昇した状態で蓋基板８０７を上部電極８０６により保持し、デバイス基板８０８を下部電極８０９により保持する。基板８０７，８０８の保持方法は機械的なチャッキング方式でもよいが、静電チャック方式がより好ましい。
【０１１６】
そして、図５（ｂ）に示すようにチャンバー壁８０３を下降させ、チャンバー台８１０に固定パッキン８０５を介して接地させる。チャンバー壁８０３は摺動パッキン８０４がＺ軸８０１に摺接することでにより大気と遮断されているので、吸入バルブ８１３を閉止した状態で排出バルブ８１４を開放して真空ポンプ８１５により真空引きを行うことでチャンバー内の真空度を高めることができる。
【０１１７】
次に、図５（ｃ）に示すようにチャンバー内に反応ガスを導入する。真空ポンプ８１５を動作させながら排出バルブ８１４の排出量と吸入バルブ８１３のガス吸入量を調整することで、ある一定の真空度に保ちながらチャンバー内を任意の反応ガスで満たすことができる。この実施形態では、反応ガスとして、Ａｒガス８１７を１０−２Ｔｏｒｒ程度の真空度でチャンバー内に充満させ、同図（ｄ）に示すように、最初に下部電極８０９に交番電源により電圧印加することでＡｒプラズマを発生させ、デバイス基板８０８に形成された内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂの表面活性化処理を行う。すなわち、デバイス基板８０８に形成された内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂの表面をＡｒプラズマによりエッチングし、両接合部８３１ａ，８３１ｂに付着した酸化膜や有機物などからなる付着物層を除去して表面活性化（洗浄）する。
【０１１８】
続いて、図５（ｅ）に示すように、上部電極８０６に交番電源により電圧印加することで同様にしてＡｒプラズマを発生させ、蓋基板８０７に形成された内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂの表面活性化処理を行う。
【０１１９】
このように、両基板の両接合部に表面活性化処理を行うと、新生面がより確実に露出するので、接合の強度が大きくなるため好ましい。なお、表面活性化処理はデバイス基板８０８または蓋基板８０７のうちの少なくとも一方の基板にのみ行うとしてもよい。例えば、受光素子を備えたデバイス基板８０８では、受光素子はプラズマ処理によりダメージを受けやすため、デバイス基板８０８に表面活性化処理を行うことは好ましくない。そこで、接合部が金によって形成され、蓋基板８０７に形成された接合部のみを表面活性化処理し、デバイス基板８０８および蓋基板８０７を加圧して接合部表面を押し破ることにより、接合部表面に形成される酸化膜や有機物等の付着物層は薄い場合には新生面が露出して接合を行うことができる。
【０１２０】
次に、図５（ｂ）に示すように、吸入バルブ８１３を閉じた状態でチャンバー内をさらに真空引きしてＡｒガスを排出する。なお、両電極８０６，８０９を１００℃程度に加熱しながら真空引きを行うことにより基板８０７，８０８表面に付着したり、基板８０７，８０８内部に打ち込まれたＡｒイオンを排出することもできる。
【０１２１】
その後、図５（ｃ）に示すように、チャンバー内を所定の封入ガスに置換する。なお、
ガス切替弁８１６でＡｒガス８１７と窒素ガス８１８を選択して吸入口８１１に導入することで、Ａｒガス８１７と窒素ガス８１８の２つのガスを１チャンバーで切り替えることができる。また、このガス切替弁８１６は大気を吸入可能に構成されているので封入ガスとしてチャンバー内に大気を導入することもできる。また、チャンバー内に大気を導入してチャンバー内を大気圧とした後に、チャンバーを開いて大気解放させることもできる。
【０１２２】
したがって、本実施形態では、封入ガスとして、Ａｒガス８１７、窒素ガス８１８、大気ガス、真空のうちから１つのガスを選択してチャンバー内に導入することができる。なお、封入ガスをＡｒガス８１７とする場合には上記した表面活性化処理後にチャンバー内を真空引きする処理を省略すれば、Ａｒガス８１７の消費量を抑制できる。また、封入ガスを真空とする場合には上記した表面活性化処理後にチャンバー内を真空引きする処理を行った後、そのまま後述する仮接合処理を行えばよい。
【０１２３】
続いて、図５（ｆ）に示すように、真空中または封入ガス中でチャンバー壁８０３とＺ軸８０１とが摺動パッキン４で接しながらピストン型ヘッド８０２がＺ軸８０１により下降される。このとき、内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂがＡｒプラズマにより表面活性化処理された後、エッチングにより除去された付着物層の浮遊物が当該接合部８３１ａ，８３１ｂに再付着したり、当該接合部８３１ａ，８３１ｂが大気に暴露されることで、当該接合部８３１ａ，８３１ｂに有機物や酸化膜などの付着物層が再付着することがある。
【０１２４】
しかしながら、両基板８０７，８０８に形成された外周接合部８３１ｂどうしを真空中または封入ガス中で接触させ、加圧することで外周接合部８３１ｂに再付着した付着物層が押し破られて当該外周接合部８３１ｂどうしが接合し、接合面間に外周接合部８３１ｂによって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入する仮接合処理がおこなわれる。
【０１２５】
なお、チャンバー内はチャンバー壁８０３とＺ軸８０１との間の摺動パッキン８０４により外部雰囲気と遮断され、チャンバー内を真空または封入ガス雰囲気に維持した状態でピストン型ヘッド８０２を下降させることができる。また、仮接合処理の際に両電極８０６，８０９に備えられた加熱ヒータにより１８０℃程度の温度で加熱して、接合強度を向上させることができる。最後に、図５（ｇ）に示すように、チャンバー内に大気を供給し大気圧に戻した後にヘッド部を上昇させて、接合された両基板８０７，８０８をチャンバー内から取り出し、表面活性化処理および仮接合処理が終了する。
【０１２６】
ところで、基板８０７，８０８どうしの接合の際に、蓋基板８０７およびデバイス基板８０８の位置調整（アライメント）を行った後、仮接合することもできる。図６に示すように、両基板８０７，８０８の間に２視野認識手段８２５を挿入することで、両基板８０７，８０８に形成された内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂの位置を当該２視野認識手段８２５で検出できる。
【０１２７】
この２視野認識手段８２５は両基板８０７，８０８間に挿入された状態で、上下に位置する両基板８０７，８０８の内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂの像をプリズム８２６により、上マーク認識手段８２７と下マーク認識手段８２８の方向に屈折させてそれぞれ読み取ることができる。また、２視野認識手段８２５は両基板８０７，８０８の接合面にほぼ平行なＸＹ軸方向と、両基板８０７，８０８面にほぼ垂直なＺ軸方向とに移動可能に構成されたテーブル（図示省略）により移動可能に構成され、両基板８０７，８０８の任意の位置に形成された接合部８３１ａ，８３１ｂの位置を読み取ることができる。
【０１２８】
そして、両基板８０７，８０８に形成された接合部８３１ａ，８３１ｂの位置を読み取った後、アライメントテーブル８２０によりデバイス基板８０８の位置を、蓋基板８０７の位置に合わせる位置調整を行う。なお、１回目の位置調整が終了した後、再度、２視野認識手段８２５を両基板８０７，８０８に挿入して繰り返して位置調整を行い、位置精度を向上させることもできる。また、本実施形態では、両基板８０７，８０８に形成された接合部８３１ａ，８３１ｂをアライメントマークとして利用したが、別途、両基板８０７，８０８の表面にアライメントマークを設けてもよい。
【０１２９】
このように、この表面活性化・仮接合装置１において、Ａｒプラズマによる両接合部８３１ａ，８３１ｂの表面活性化処理後、エッチングにより除去された付着物層の浮遊物が外周接合部８３１ｂに再付着しても、加圧することで該再付着した付着物層を押し破って両基板８０７，８０８の外周接合部８３１ｂどうしを接合することができ、接合面間に外周接合部８３１ｂによって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入する仮接合処理を行うことができる。
【０１３０】
なお、仮接合処理を真空中で行うことにより、外周接合部８３１ｂによって囲まれて形成される空間を容易に真空雰囲気で封止することができる。また、仮接合処理をＡｒガス、窒素ガス、大気といった封入ガス中で行うことにより、外周接合部８３１ｂによって囲まれて形成される空間に容易にこれらの封入ガスを封入することができる。
【０１３１】
また、封入ガスは、接合部を金とすれば、不活性なガスでなくとも腐食されないため接合に影響はでない。そのため、不活性なもの以外のガスも採用することができる。
【０１３２】
また、Ａｒプラズマにより表面活性化処理を行えば、接合部８３１ａ，８３１ｂの付着物層を除去するエッチング力が高く効率がよい。しかしながら、窒素、酸素など他の反応ガスによるプラズマにより表面活性化処理を行うこともできる。
【０１３３】
なお、外周接合部８３１ｂを接合する仮接合処理時に、内部接合部８３１ａも部分的に接触して接合することがある。このような場合であっても、所定の雰囲気中で内部接合部８３１ａの接合が行われることになるので、仮接合処理後、後述する本接合処理を行うことで、両基板８０７，８０８間に内部接合部８３１ａによって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を確実に封入することができる。
【０１３４】
３．本接合装置
次に、本接合工程を実行する本接合装置（本発明の「本接合手段」に相当）について説明する。図７は本接合装置を示す図であり、（ａ）〜（ｃ）は本接合装置のそれぞれ異なる態様を示す。なお、図７で示すそれぞれの本接合装置２１〜２３は、上記した表面活性化処理による仮接合が行われた後に、大気中で当該両基板８０７，８０８の内部接合部８３１ａどうしを接合して本接合する本接合処理（本接合工程）を行うものである。このように、本実施形態では、表面活性化・仮接合装置１および本接合装置２１〜２３のいずれかにより本発明の「接合装置」が構成されている。
【０１３５】
（１）本接合装置（ａ）
図７（ａ）を参照して本接合装置２１について説明する。同図（ａ）に示すように、本接合装置２１は仮接合が行われた蓋基板８０７およびデバイス基板８０８を保持するステージ２１１と、当該ステージ２１１に保持された両基板８０７，８０８を加圧する際、加圧位置をずらしながら加圧する加圧手段２１０とを備えている。したがって、加圧手段２１０により加圧位置をずらしながら、両基板８０７，８０８を加圧することで、外周接合部８３１ｂの内側に形成された内部接合部８３１ａのすべてを確実に接合することができる。
【０１３６】
（２）本接合装置（ｂ）
図７（ｂ）を参照して本接合装置２２について説明する。同図（ｂ）に示すように、本接合装置２２は仮接合が行われた蓋基板８０７およびデバイス基板８０８を保持するステージ２２１と、当該ステージ２２１に保持された両基板８０７，８０８の全面にわたって一括加圧する高圧プレス手段２２０とを備えている。したがって、高圧プレス手段２２０により両基板８０７，８０８の全面にわたって一括加圧することで、外周接合部８３１ｂの内側に形成された内部接合部８３１ａのすべてを確実に接合することができる。
【０１３７】
（３）本接合装置（ｃ）
図７（ｃ）を参照して本接合装置２３について説明する。同図（ｃ）に示すように、本接合装置２３は仮接合が行われた蓋基板８０７およびデバイス基板８０８を通過させることで加圧する加圧ローラ２３０を備えている。したがって、加圧ローラ２３０間に両基板８０７，８０８を通過させて加圧することにより、外周接合部８３１ｂの内側に形成された内部接合部８３１ａのすべてを確実に接合することができる。
【０１３８】
このように、この本接合装置２１〜２３において、仮接合処理によって両基板８０７，８０８の接合面間に外周接合部８３１ｂによって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気が封入された状態で、両基板８０７，８０８を全面にわたって加圧することで当該空間内に形成されているすべての内部接合部８３１ａどうしを接合し、本接合を確実に行うことができる。したがって、両基板８０７，８０８の接合面間に内部接合部８３１ａによって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を確実に封入できる。
【０１３９】
すなわち、本接合装置２１〜２３によれば、本接合処理において、両基板８０７，８０８を全面にわたって余すところなく加圧することができるので、外周接合部８３１ｂの内側に形成されている両基板８０７，８０８の内部接合部８３１ａどうしを確実に接合して本接合を行うことができる。
【０１４０】
また、本接合を大気中で行うことにより、本接合装置の真空チャンバーが不要となり、さらに封入ガスの使用量を削減できコストダウンを図ることができる。
【０１４１】
なお、Ａｒプラズマによる両接合部８３１ａ，８３１ｂの表面活性化処理後、仮接合処理が行われる前に、エッチングにより除去された付着物層の浮遊物が内部接合部８３１ａに再付着しても、加圧することで該再付着した付着物層を押し破って両基板８０７，８０８の内部接合部８３１ａどうしを接合することができ、接合面間に内部接合部８３１ａによって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気をに封入する本接合を行うことができる。
【０１４２】
以上のように、この実施形態によれば、蓋基板８０７およびデバイス基板８０８に形成された外周接合部８３１ｂどうしを加圧して仮接合することで、両基板８０７，８０８の接合面間に外周接合部８３１ｂによって囲まれる空間に所定の雰囲気を封入できる。したがって、当該空間内の所定の雰囲気中で、加圧することにより両基板８０７，８０８の内部接合部８３１ａどうしの本接合を確実に行うことができるので、両基板８０７，８０８の接合面間に内部接合部８３１ａによって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入するとともに、この空間を外部の雰囲気から確実に遮断できる。
【０１４３】
また、本実施形態では、仮接合に先立ち、Ａｒプラズマであるエネルギー波で両基板８０７，８０８の金属からなる内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂを表面活性化処理することで、基板８０７，８０８どうしの仮接合および本接合を確実に行うことができる。
【０１４４】
また、本実施形態では、蓋基板８０７に形成された内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂと、デバイス基板８０８に形成された内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂとを、加圧することで密着させることができ、それぞれ確実に仮接合および本接合を行うことができる。
【０１４５】
また、デバイス基板８０８の内部接合部８３１ａに囲まれた領域に、表面弾性波デバイス、ＲＦデバイスなどの半導体デバイスの本体部、機械的な可動部を有するＭＥＭＳデバイスの本体部、またはデバイスの電極等を形成して、デバイス基板８０８の内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂと、蓋基板８０７の内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂとの仮接合および本接合を行った後、接合後の両基板８０７，８０８を、内部接合部８３１ａによって囲まれた領域ごとにダイシングすることで、デバイスの本体部や電極が内部接合部８３１ａによって囲まれて外部の雰囲気と遮断された複数のデバイスを提供できる。
【０１４６】
また、本実施形態では、蓋基板８０７およびデバイス基板８０８の両方に、内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂが形成されており、これらの両基板８０７，８０８どうしを接合しているが、蓋基板８０７の接合部は金薄膜８２９等であってももちろんよい。
【０１４７】
なお、本実施形態では、接合部８３１ａ，８３１ｂの表面活性化処理後、当該接合部８３１ａ，８３１ｂに付着物層が再付着することを前提として、付着物層が接合部８３１ａ，８３１ｂに再付着しても、この付着物層を押し破ることで接合部８３１ａ，８３１ｂが接合できることを、その接合原理とともに詳細に説明した。しかしながら、接合部８３１ａ，８３１ｂの表面活性化処理後、両基板８０７，８０８を真空雰囲気中または不活性ガス雰囲気中から外部に搬送（大気に暴露）しなければ、接合部８３１ａ，８３１ｂに付着物層が再付着しないこともある。このような場合であれば、接合部８３１ａ，８３１ｂをそのまま接触させれば接合できることは言うまでもない。
【０１４８】
＜第２実施形態＞
この発明の第２実施形態について図８および図９を参照して説明する。本実施形態が、上記第１実施形態と異なる点は、表面活性化・仮接合装置１０の構成が異なる点であり、その他の構成は上記第１実施形態と同様である。また、本実施形態の表面活性化・仮接合装置１０が上記第１実施形態の本接合・仮接合装置１と大きく異なる点は、ＩＲ（赤外）光をチャンバー内に導光して両基板８０７，８０８の位置調整（アライメント）を行っている点である。その他の構成および動作は上記第１実施形態と同様であるため、以下、上記第１実施形態と異なる点についてのみ説明し、その他の構成および動作は同一符号を付して、その構成および動作の説明を省略する。
【０１４９】
４．表面活性化・仮接合装置（ｂ）
表面活性化工程および仮接合工程を実行する表面活性化・仮接合装置１０（本発明の「表面活性化手段」、「仮接合手段」に相当）について説明する。図８は表面活性化・仮接合装置を示す図であり、両基板８０７，８０８の位置調整を行っている状態を示す図である。また、図９は図８に示す位置調整が終了した後に、仮接合が行われている状態を示す図である。
【０１５０】
図８に示すように、表面活性化・仮接合装置１０は、ＩＲ光源８２３、ＩＲ光源８２３からのＩＲ光を基板８０７，８０８方向へ導光する屈折部８２４ａを有する導光部８２４、導光部８２４により導光されたＩＲ光を認識するＩＲ認識手段８２２とを備えている。また、チャンバー壁８０３にはＩＲ光源８２３が照射したＩＲ光をチャンバー内に入光するガラス窓８０３ａが設けられている。また、支柱８０６ａにより導光部８２４に支持された上部電極８０６と、アライメントテーブル８２０に支持された下部電極８０９には、それぞれＩＲ光が通過可能に透過穴８０６ｂ，８１９が形成されている。また、チャンバー台の下部には、導光部８２４により導光されたＩＲ光が通過可能にガラス窓８２１が設けられている。
【０１５１】
したがって、図５を参照して説明した処理と同様に表面活性化処理を行いチャンバー内を真空引きした後、またはチャンバー内を真空引きして封入ガスと置換した後、仮接合処理を行う前に両基板８０７，８０８のアライメントを行うことができる。すなわち、表面活性化処理後の両基板８０７，８０８を近接させた状態でＩＲ光源８２３からＩＲ光を照射すれば、ガラス窓８０３ａを通過した当該ＩＲ光が導光部８２４によりＩＲ認識手段８２２の方向へ導光される。そして、透過穴８０６ｂ，８１９およびガラス窓８２１を通過した当該ＩＲ光をＩＲ認識手段８２２により読み取ることで、蓋基板８０７およびデバイス基板の接合面に形成された内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂの位置を同時に検出することができる。
【０１５２】
そして、ＩＲ認識手段８２２により検出された位置情報に基づいてアライメントテーブル８２０を移動制御することで、両基板８０７，８０８のアライメントを行うことができる。なお、ＩＲ認識手段８２２は、両基板８０７，８０８面にほぼ平行なＸＹ軸方向と、両基板８０７，８０８面にほぼ垂直なＺ軸方向とに移動可能に構成されたテーブル（図示省略）により移動可能に構成されている。また、アライメントテーブル８２０を移動制御した後、再度、ＩＲ認識手段８２２により両基板８０７，８０８のアライメントを繰返すことにより、位置精度を向上させることもできる。また、ＩＲ認識手段８２２の焦点深度を合わせるために、Ｚ軸方向にＩＲ認識手段８２２を上下に移動させることもできる。
【０１５３】
また、表面活性化・仮接合装置１０におけるＩＲ光の光路である、透過穴８０６ｂ、８１９、ガラス窓８０３ａ，８２１、支柱８０６ａの内側の空間およびアライメントテーブル８２０の内側の空間などは、空間やガラスに限らず、ＩＲ光を透過する材質で構成してもよい。また、ＩＲ光の透過光を利用したアライメントだけでなく、両基板８０７，８０８の下方からＩＲ光を照射して、当該ＩＲ光の反射光を利用したアライメントを行ってもよい。
【０１５４】
次に、図９を参照して、図８を参照して説明した両基板８０７，８０８のアライメント処理が終了した後の仮接合処理について説明する。図９に示すように、真空中または封入ガス中でチャンバー壁８０３とＺ軸８０１とが摺動パッキン４で接しながらピストン型ヘッド８０２がＺ軸８０１により下降される。そして、両基板８０７，８０８に形成された外周接合部８３１ｂどうしを真空中または封入ガス中で接触させ、加圧することで外周接合部８３１ｂに再付着した付着物層が押し破られて当該外周接合部８３１ｂどうしが接合し、接合面間に外周接合部８３１ｂによって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入する仮接合処理がおこなわれる。
【０１５５】
このとき、上部電極８０６および下部電極８０９にそれぞれ形成された透過穴８０６ｂ，８１９をＩＲ光が通過できるように、上部電極８０６はその周縁部が支柱８０６ａによって、下部電極８０９はその周縁部がアライメントテーブル８２０によって支持されている。このような構成とすれば、図９に示す仮接合処理が行われる際、両基板８０７，８０８の周縁部を、該周縁部以外（基板８０７，８０７の中央部）よりも高くすることができる。したがって、図９中の一点鎖線で囲まれた部分に示すように、基板８０７，８０８はその周縁部が強く押圧されることとなるため、中央部が多少ふくらんで撓んだ状態となる一方、外周接合部８３１ｂどうしは確実に密着して接合する。
【０１５６】
以上のように、この実施形態では、仮接合処理において両基板８０７，８０８の周縁部を、該周縁部以外よりも高くしているため、基板８０７，８０８の周縁部に内部接合部８３１ａすべてを取り囲んで突出形成された外周接合部８３１ｂどうしを接合する仮接合を確実に行うことができ、両基板８０７，８０８の接合面間に外周接合部８３１ｂによって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入して、よりいっそう確実に当該空間の内部の雰囲気と外部の雰囲気とを遮断することができる。
【０１５７】
また、本実施形態では、外周接合部８３１ｂの硬度を、内部接合部８３１ａの硬度よりも低く形成すればよい。このような構成とすれば、外周接合部８３１ｂの硬度が、内部接合部８３１ａの硬度よりも低く形成されているため、外周接合部８３１ｂが内部接合部８３１ａよりも変形しやすく、当該外周接合部８３１ｂどうしが密着するため確実に仮接合することができる。
【０１５８】
一例として、外周接合部８３１ｂが潰れやすいように、外周接合部８３１ｂの下地を錫または金と錫の合金層などの硬度が低いものを使用することで、より潰れやすくなり好ましい。また、この場合、加圧力は一例として３００ＭＰaから１００ＭＰａに下げることができた。
【０１５９】
なお、外周接合部８３１ｂの硬度を、内部接合部８３１ａの硬度よりも低く形成するには、例えば、外周接合部８３１ｂを金で形成し、内部接合部８３１ａを金よりも硬度が高い銅で形成すればよい。また、両接合部８３１ａ，８３１ｂを共に金で形成し、外周接合部８３１ｂのみを６０Ｈｖ程度の硬度となるようにアニーリングして柔らかくすることもできる。
【０１６０】
また、さらに良好な接合を行うためには、外周接合部８３１ｂと内部接合部８３１ａの加圧力に差をつけ、外周接合部８３１ｂの加圧力を内部接合部８３１ａよりも高くすることが好ましい。
【０１６１】
ところで、表面活性化・仮接合装置１０のように、チャンバー内にＩＲ光を導光して基板８０７，８０８どうしのアライメント処理を行う構成の場合、チャンバー内でのＩＲ光の光路を確保するため、図８に示すように、上部電極８０７および下部電極８０９の周縁部を支持して中央部に空間を設ける必要が生じることがある。このような構成とすれば、装置の構造上、基板８０７，８０８どうしを重ね合わせて加圧するときに、基板８０７，８０８の周縁部に、該周縁部以外よりも強い押圧力が加わりやすい。
【０１６２】
しかしながら、本発明の「基板」に相当する蓋基板８０７およびデバイス基板８０８どうしを接合することで、まず、両基板８０７，８０７の周縁部に形成された外周接合部８３１ｂどうしを密着させて仮接合処理を行って、その後、上記した本接合装置によって、内部接合部８３１ａどうしの本接合を行うことで、両基板８０７，８０８の接合面間に内部接合部８３１ａによって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入して、確実に当該空間の内部の雰囲気と外部の雰囲気とを遮断することができる。
【０１６３】
また、図６に示すように２視野認識手段８２５によりアライメントを行う構成であっても、ステージ部またはヘッド部の周縁部を支持することで、ステージ中央部よりも両基板の周縁部に大きな力がかかるようにして、外周接合部８３１ｂの仮接合を行いやすい構成としてもよい。
【０１６４】
＜第３実施形態＞
この発明の第３実施形態について図１０を参照して説明する。本実施形態が、上記第１および第２実施形態と異なる点は、表面活性化・仮接合装置１１および本接合装置２２がチャンバー３０内に収納されて接合装置３が構成されている点であり、その他の構成は上記第１実施形態と同様である。以下、上記第１および第２実施形態と異なる点についてのみ説明し、その他の構成および動作は同一符号を付して、その構成および動作の説明を省略する。
【０１６５】
５．接合装置（ａ）
接合装置３について説明する。図１０は接合装置を示す図である。図１０に示すように、接合装置３は、表面活性化・仮接合装置１１と、本接合装置２２と、表面活性化・仮接合室１１および本接合装置２２が内部に収納されたチャンバー３０とを備えている。また、チャンバー３０の表面活性化・仮接合室に表面活性化・仮接合装置１１が配設され、本接合室に本接合装置２２が配設されている。
【０１６６】
そして、表面活性化・仮接合室の入口には気密シャッター３１が設けられ、この気密シャッター３１を閉じることで表面活性化・仮接合室を気密化することができる。また、チャンバー３０内の表面活性化・仮接合室と本接合室との間には、表面活性化・仮接合装置１１から本接合装置２２へと基板８０７，８０８を搬送可能に搬送機構３３が配設されている。なお、搬送装置３３については、周知の種々の搬送装置３３を採用することができ、その構成および動作は周知のものであるため、その構成および動作の説明は省略する。また、以下の実施形態で説明する搬送装置についても、その構成および動作の説明は省略する。
【０１６７】
また、本接合室に配設する本接合装置としては本接合装置２２に限られず、上記した種々の本接合装置２１〜２３を配設することができる。これらの本接合装置２１〜２３による本接合処理以外の方法で本接合処理を行う方法としては、本接合室に所定の気体を導入して超高気圧とすることで、大気圧によって両基板８０７，８０８を加圧して本接合処理を行うこともできる。また、図示省略したガス供給手段およびガス排出手段により、チャンバー３０内を任意の気圧で所定のガス雰囲気とすることができ、あるいは、チャンバー３０内を真空雰囲気とすることができるように構成されている。以上のような構成とすれば、上記した第１および第２実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０１６８】
＜第４実施形態＞
この発明の第４実施形態について図１１を参照して説明する。本実施形態が、上記第３実施形態と異なる点は、両基板８０７，８０８を加熱することにより仮接合処理および本接合処理を行っている点であり、仮接合装置１２のみチャンバー４０内に収納されている点である。その他の構成は上記第３実施形態と同様である。以下、上記第１ないし第３実施形態と異なる点についてのみ説明し、その他の構成および動作は同一符号を付して、その構成および動作の説明を省略する。
【０１６９】
６．接合装置（ｂ）
接合装置４について説明する。図１１は接合装置を示す図である。図１１に示すように、接合装置４は、チャンバー４０内に収納された仮接合装置１２と、本接合装置２２とを備えている。また、チャンバー４０の入口には気密シャッター４１が設けられ、この気密シャッター４１を閉じることでチャンバー４０を気密化して、所定の雰囲気中で仮接合処理を行うことができる。
【０１７０】
また、チャンバー４０内の仮接合装置１２と本接合装置２２との間には、仮接合装置１２から本接合装置２２へと基板８０７，８０８を搬送可能に搬送機構４３が配設されている。このような構成とすれば、仮接合処理および本接合処理において、上部電極８０６、下部電極８０９、ピストン型ヘッド２２０およびステージ２２１に内蔵され図示省略された加熱ヒータ（本発明の「加熱手段」に相当）により両基板８０７，８０８を加熱して、外周接合部８３１ｂどうし、内部接合部８３１ａどうしを加熱拡散接合することができる。
【０１７１】
なお、本接合装置２２に限られず、上記した種々の本接合装置２１〜２３を採用することができる。また、上記した表面活性化処理を併用して加熱拡散接合を行ってもよい。以上のような構成とすれば、上記した第１ないし第３実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０１７２】
また、表面活性化処理を併用して仮接合処理および本接合処理を行う場合、当該接合時に室温〜１８０℃の低温加熱によるアニーリングを行うことにより、基板の表面粗さやうねりに起因する接合部８３１ａ，８３１ｂの残留応力やひずみを除去することでき、接合強度の向上を図ることができる。
【０１７３】
＜第５実施形態＞
この発明の第５実施形態について図１２および図１３を参照して説明する。本実施形態が、上記した実施形態と異なる点は一方の基板８０８の基板本体８０８ａの表面にのみ内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄが形成されている点であり、しかも、これら内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄの断面が尖形形状に形成されている点である。また、エネルギー波（プラズマ）による表面活性化処理が他方の基板８０７の基板本体８０７ａの表面に形成された接合部としての金薄膜８３２にのみ行われている。その他の構成は上記第１ないし第３実施形態と同様である。以下、上記第１ないし第３実施形態と異なる点についてのみ説明し、その他の構成および動作は同一符号を付して、その構成および動作の説明を省略する。なお、図１２は基板の他の例を示す図、図１３は図１２に示す基板の接合原理を示す図である。
【０１７４】
（４）基板（ｃ）
図１２を参照して基板の他の例について説明する。図１２（ａ）は基板の斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図である。図１２に示すように、デバイス基板８０８の基板本体８０８ａの表面には、所定領域を囲んだ内部接合部８３１ｃと、基板本体８０８ａの周縁部に内部接合部８３１ｃを取り囲んだ外周接合部８３１ｄとが断面が尖形形状に突出形成されている。また、内部接合部８３１ｃに囲まれた領域には、表面弾性波デバイスやＲＦデバイスといった半導体デバイス、機械的な可動部分を有するＭＥＭＳデバイスなどのデバイスの本体部８２９が形成されている。ここで、所定領域とは、回路の動作部分や振動部分などが形成される領域のことである。
【０１７５】
また、内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄは、それぞれ金めっきにより厚膜状に基板本体８０８ａに突出形成されている。また、図１２（ａ）に示すように、この一例では、外周接合部８３１ｄの基板本体８０８ａの表面からの高さが約７μｍに形成されており、基板本体８０８ａの表面からの高さが約５μｍに形成されている内部接合部８３１ｃの高さよりも高くなるように構成されている。
【０１７６】
また、蓋基板８０７の基板本体８０７ａの表面には接合部として金薄膜８３２がスパッタリングまたはフラッシュめっきにより形成されている。なお、金薄膜８３２の代わりに、デバイス基板８０８と同様に内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂを形成してもよい。
【０１７７】
（５）基板（ｄ）
また、上記した「（４）基板（ｃ）」の項で説明したデバイス基板８０８が有する、断面が尖形形状の内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄにより、図３と同様のデバイス基板８０８を形成してもよい。すなわち、デバイス基板８０８の基板本体８０８ａの表面に複数の内部接合部８３１ｃを突出形成し、基板本体８０８ａの周縁部に内部接合部８３１ｃのすべてを取り囲んだ外周接合部８３１ｄを突出形成してもよい。なお、内部接合部８３１ａに囲まれたぞれぞれの領域には、表面弾性波デバイスやＲＦデバイスといった半導体デバイス、機械的な可動部分を有するＭＥＭＳデバイスなどのデバイスの本体部８２９が形成されている。
【０１７８】
その他の構成については、上記した第１実施形態の「（１）基板（ａ）」、「（２）基板（ｂ）」および「（３）その他」の項で説明した構成と同様であるので、相当符号を付してその構成についての詳細な説明は省略する。なお、本実施形態では、デバイス基板８０８に内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄを形成し、蓋基板８０７に金薄膜８３２を形成したが、蓋基板８０７に内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄを形成し、デバイス基板８０８に当該デバイス基盤８０８上のデバイスの本体部８２９を避けるようにして金薄膜８３２を形成してもよい。
【０１７９】
次に、本実施形態における基板の接合原理について図１３を参照して説明する。図１３は図１２に示す基板の接合原理を示す図である。通常、デバイス基板８０８や蓋基板８０７の表面に形成された接合部８３１ａ，８３１ｂ，８３２の表面には酸化膜や有機物等の付着物層が形成されているため、１８０℃以下の低温で固相のまま接合部８３１ａ，８３１ｂ，８３２どうしを接触させても当該接合部８３１ａ，８３１ｂ，８３２どうしを接合することはできない。したがって、上記第１ないし第３実施形態で説明したように、プラズマ等のエネルギー波で接合部８３１ａ，８３１ｂ，８３２の表面に付着した付着物層を除去し、当該接合部８３１ａ，８３１ｂ，８３２の新生面を露出させて表面活性化した状態で接合部８３１ａ，８３１ｂ，８３２どうしを接触させることにより当該接合部どうしを接合することができる。
【０１８０】
また、上記第４実施形態で説明したように、接合部８３１ａ，８３１ｂ，８３２を加熱することにより、少なくとも接合部８３１ａ，８３１ｂ，８３２の表面を溶融させることで、当該接合部８３１ａ，８３１ｂ，８３２どうしの接合を行うことができる。しかしながら、本実施形態では、図１３（ａ）に示すように、デバイス基板に形成された外周接合部８３１ｄ（内部接合部８３１ｃ）の断面が尖形形状に形成されている。したがって、デバイス基板８０８の外周接合部８３１ｄ（内部接合部８３１ｃ）と、蓋基板８０７の金薄膜８３２とを衝合させて加圧することにより、図４（ｂ）に示すように、断面尖形形状の外周接合部８３１ｄ（内部接合部８３１ｃ）が押し潰されて、当該外周接合部８３１ｄ（内部接合部８３１ｃ）の表面に付着した酸化膜や有機物等からなる付着物層が押し破られて新生面が露出する。
【０１８１】
一方、加圧されることにより外周接合部８３１ｄ（内部接合部８３１ｃ）が押し潰される際に、外周接合部８３１ｄ（内部接合部８３１ｃ）と、金薄膜８３２との間で”滑り”が生じるため、金薄膜８３２の表面に付着した酸化膜や有機物等からなる付着物層も押し破られることとなる。すなわち、デバイス基板８０８の断面尖形形状の外周接合部８３１ｄ（内部接合部８３１ｃ）は加圧されて押し潰されることにより、外周接合部８３１ｄ（内部接合部８３１ｃ）表面の酸化膜や有機物等の付着物層が押し破られて新生面が露出し、さらに、上記したように金薄膜８３２の付着物層も押し破られて新生面が露出することから、外周接合部８３１ｄ（内部接合部８３１ｃ）と金薄膜８３２とが原子間力により図１３（ｂ）に示すように接合される。
【０１８２】
なお、蓋基板８０７に形成された接合部としての金薄膜８３２にのみプラズマ（エネルギー波）による表面活性化処理を行うことで、金薄膜８３２表面の酸化膜や有機物等の付着物層を除去して当該金薄膜８３２の新生面を露出させることができ、より確実に内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄと金薄膜８３２との接合を行うことができる。また、金薄膜８３２は酸化しづらいため、再酸化による酸化膜が再形成されにくく、酸化膜が形成されたとしても表面活性化処理後、一定時間内であればその厚さは薄いので、内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄを金薄膜８３２に接触させて加圧することにより容易に押し破られて新生面が再露出し、内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄと金薄膜８３２とが接合される。
【０１８３】
以上のように、この実施形態では、デバイス基板８０８の基板本体８０８ａの表面に断面が尖形形状の内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄを形成したため、加圧して当該内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄを押し潰すことにより、両接合部８３１ｃ、８３１ｄ表面の酸化膜や有機物等の付着物層を押し破って、新生面を露出させることができる。また、内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄと、金薄膜８３２との接触部分（接合界面）では、内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄが押し潰されて該接触部分の面積が広がっていく過程において両接合部８３１ｃ，８３１ｄと金薄膜８３２との間に大きな”滑り”が生じ、両接合部８３１ｃ，８３１ｄに新生面を露出させるとともに、金薄膜８３２表面の付着物層も押し破って当該金薄膜８３２に新生面を露出させることができる。したがって、プラズマ等のエネルギー波で表面活性化処理を行わずとも、露出した新生面の原子間力により内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄと、金薄膜８３２とを接合することが出来る。
【０１８４】
なお、蓋基板８０７に形成された接合部としての金薄膜８３２にのみプラズマ（エネルギー波）による表面活性化処理を行うことで、金薄膜８３２表面の酸化膜や有機物等の付着物層を除去して当該金薄膜８３２の新生面を露出させることができ、よりいっそう確実に基板８０７，８０８の接合を行うことができる。この場合であっても、内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄに対する接合前のプラズマ等のエネルギー波による表面活性化処理を省略することができるので、工程の簡略化を図ることができる。
【０１８５】
また、本発明者は、内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄの基板本体８０８ａの表面から先端までの高さが２０〜９０％となる範囲で内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄをそれぞれ押し潰せば、両接合部８３１ｃ、８３１ｄ表面の酸化膜や有機物等の付着層を確実に除去して新生面を露出することができ、電気的信頼性のよい接合が可能であることを実験的に見出した。図１４を参照して、外周接合部８３１ｄを例にとり、外周接合部８３１ｄの基板表面から先端までの高さと接合強度との関係について説明する。
【０１８６】
図１４は外周接合部８３１ｄがＡｕ、Ａｌ、Ｃｕである場合の、外周接合部８３１ｄの高さと接合強度との関係を示した図である。同図において外周接合部８３１ｄの高さは、完全につぶれてしまったときを０％、全く潰れていないときを１００％としている。同図において、接合が良好であるための接合強度は１つの外周接合部当たり１５０ｇ以上の場合とし、１つの外周接合部当たりの接合強度が１５０ｇ以上となり接合強度が十分良好であるためには、加圧し潰れた後の外周接合部８３１ｄの高さは基板表面から外周接合部８３１ｄの先端までの高さが、潰れる前のおよそ２０〜９０％となる場合であればよいことが分かる。
【０１８７】
また、図１４では、外周接合部８３１ｄの高さが基板表面から外周接合部８３１ｄの先端までの高さの０〜２０％となるときは、外周接合部８３１ｄは大きく潰れているため十分接合していると考えられるが、加圧力が十分過ぎ、デバイス基板８０８および蓋基板８０７に余計なダメージが与えられる等、接合されない可能性が含まれると考えられる。また、外周接合部８３１ｄの高さが接合面から外周接合部８３１ｄの先端までの高さの９０〜１００％となるときは、外周接合部８３１ｄの潰れ方が小さいため、接合されない可能性があると考えられる。以上の点を考慮すると、接合を良好に行うための外周接合部８３１ｄの高さは、基板表面から外周接合部８３１ｄの先端までの高さの２０〜９０％の場合とするのがよい。
【０１８８】
したがって、外周接合部８３１ｄの接合面からの高さが加圧前の接合面からの高さの２０〜９０％の範囲となるように、デバイス基板８０８や蓋基板８０７等の被接合物に加圧するのがよい。また、内部接合部８３１ｃについても同様であり、内部接合部８３１ｃ、外周接合部８３１ｄともに２０〜９０％となるように加圧するのがよい。
【０１８９】
そこで、加圧中は、ヘッド高さ検出手段（図示省略）により基板を保持するヘッドの高さをモニタすることにより、内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄの、他方の基板８０７からの高さを検出し、内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄの高さが２０〜９０％の高さとなるように加圧力の調整を行えばよい。
【０１９０】
また、本発明者は、一方の基板８０８に形成された内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄへの加圧力が、金属の種類、加圧の速さ等の条件に関わらず、１つの内部接合部８３１ｃまたは外周接合部８３１ｄあたり１００〜７００ＭＰａの範囲のときに、内部接合部８３１ｃまたは外周接合部８３１ｄが２０〜９０％の範囲の高さに押し潰されることを実験的に見出した。したがって、デバイス基板８０８および蓋基板８０７等の基板に、１つの内部接合部８３１ｃまたは外周接合部８３１ｄあたり１００〜７００ＭＰａの範囲の加圧力が加えられ、内部接合部８３１ｃまたは外周接合部８３１ｄの高さが２０〜９０％の高さとなるように制御を行うとしてもよい。
【０１９１】
また、本実施形態のように、内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂの断面が尖形形状となるように形成することで、以下に説明するような特有な効果を奏することができる。すなわち、デバイス基板８０８が受光素子であるＣＭＯＳイメージセンサを備える場合、基板８０７，８０８の接合前にデバイス基板８０８の表面活性化処理を行うと、プラズマ等のエネルギー波の照射によりデバイス基板８０８に不要な電荷等が与えられ、ＣＭＯＳイメージセンサがダメージを受けるおそれがある。
【０１９２】
しかしながら、本実施形態によれば、プラズマ等のエネルギー波によるダメージを受けやすいＣＭＯＳイメージセンサ等の受光素子をデバイス基板８０８に形成した場合でも、受光素子を備えるデバイス基板８０８には断面が尖形形状の内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄを形成しているため、デバイス基板８０８の表面活性化処理を行わずともデバイス基板８０８と蓋基板８０７との接合を行うことができる。したがって、受光素子を備えるデバイス基板８０８にプラズマ等のエネルギー波によるダメージを与えることなく、デバイス基板８０８と蓋基板８０７とを接合することができる。なお、受光素子はＣＭＯＳイメージセンサに限られず、ＣＣＤ等の受光素子や、また、センシング素子、その他、プラズマ等のエネルギー波によりダメージを被りやすいデバイスであれば同様の効果を奏することができる。
【０１９３】
＜その他＞
なお、本発明は上記した各実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、接合する基板８０７，８０８の種類、基板上に形成されたデバイスの種類に応じて、上記した種々の接合装置から最適なものを組み合わせることができる。以下、接合装置の変形例について図１５を参照して説明する。図１５は接合装置の変形例を示す図である。
【０１９４】
７．接合装置（ｃ）
接合装置５について説明する。図１５（ａ）に示すように、接合装置５は、表面活性化装置が配設された表面活性化室と、仮接合装置が配設された仮接合室と、本接合装置が配設された本接合室とを有するチャンバー５０を備えている。また、チャンバー５０内には基板８０７，８０８を各室の間で搬送する搬送機構５３が配設されている。また、各室の入口にはそれぞれの空間を気密化できる気密シャッター（図示省略）が配設されている。このように、各処理はすべて同一のチャンバー５０内で実行される。このような構成としても上記した第１ないし第４実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０１９５】
８．接合装置（ｄ）
接合装置６について説明する。図１５（ｂ）に示すように、接合装置５は、表面活性化装置と、仮接合装置と、本接合装置とを備えている。また、各装置の間で基板８０７，８０８を搬送可能に搬送機構６３が大気中に配設されている。このような構成としても上記した第１ないし第４実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０１９６】
また、内部接合部および外周接合部は、断面尖形形状を有していてもよいし、断面尖形形状を有さない形状としてもよく、これらをどのように組み合わせて構成してもよい。以下、基板の変形例について図１６および図１７を参照して説明する。図１６および図１７は基板の変形例を示す図である。
【０１９７】
（６）基板（ｅ）
基板（ｅ）について説明する。図１６に示すように、基板（ｅ）の外周接合部８３１ｆは、断面尖形形状を有しており、その他は第１実施形態に示した基板（ａ）と同様である。このような構成とすることにより、基板（ｅ）の外周接合部８３１ｆは加圧により潰れやすい構成となる。また、外周接合部８３１ｆと内部接合部８３１ｅが同じ金属の場合でも、断面尖形形状を有する外周接合部８３１ｆのほうが潰れやすい。したがって、外周接合部８３１ｆの仮接合を容易に行うことができる。
【０１９８】
（７）基板（ｆ）
基板（ｆ）について説明する。図１７に示すように、基板（ｆ）の内部接合部８３１ｇは断面尖形形状をしており、その他は第１実施形態に示した基板（ａ）と同様である。このような構成とすることにより、基板（ｆ）の内部接合部８３１ｇは潰れやすく、外周接合部８３１ｈの仮接合を行った後、内部接合部８３１ｇを本接合装置２１ないし２３により容易に潰して、確実に本接合を行うことができる。
【０１９９】
なお、外周接合部を高くする場合には、図１６のように外周接合部を先鋭とすることで先端を潰れ易く形成すれば、大きな加圧力をかけることなく外周接合部を接合させることができるので好ましい。
【図面の簡単な説明】
【０２００】
【図１】基板の一例を示す図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図３】基板の他の例を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態たる接合装置の表面活性化・仮接合装置を示す図である。
【図５】表面活性化処理および仮接合処理の手順を示す図である。
【図６】図１の装置において２視野認識手段を用いた大気中でのアライメント処理を示す図である。
【図７】本発明の第１実施形態たる接合装置の本接合装置を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態たる接合装置の表面活性化・仮接合装置を示す図である。
【図９】図８の装置おいて仮接合が行われている状態を示す図である。
【図１０】本発明の接合装置の第３実施形態を示す図である。
【図１１】本発明の接合装置の第４実施形態を示す図である。
【図１２】基板の他の例を示す図である。
【図１３】図１２に示す基板の接合原理を示す図である。
【図１４】外周接合部の高さと接合強度との関係を示す図である。
【図１５】本発明の接合装置の変形例を示す図である。
【図１６】本発明の基板の変形例を示す図である。
【図１７】本発明の基板の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【０２０１】
１，１０，１１…表面活性化・仮接合装置（表面活性化手段、仮接合手段）
１２…仮接合装置（仮接合手段）
２１，２２，２３…本接合装置（本接合手段）
２１０…加圧手段
２２０…高圧プレス手段
２３０…加圧ローラ
８０１…Ｚ軸（上下駆動機構、加圧手段）
８０７…蓋基板（基板）
８０７ａ，８０８ａ…基板本体
８０８…デバイス基板（基板）
８３１ａ，８３１ｃ，８３１ｅ，８３１ｇ…内部接合部
８３１ｂ，８３１ｄ，８３１ｆ，８３１ｈ…外周接合部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板本体の表面に形成された金属からなる接合部を有する基板どうしを接合する接合技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、表面弾性波デバイスやＲＦデバイスといった半導体デバイス、機械的な可動部分を有するＭＥＭＳデバイス、またはデバイスの電極等が酸化などの理由で劣化するのを防止するため、これらのデバイスの本体部が形成されたデバイス基板を蓋状部材で被覆して該デバイス基板上のデバイスのデバイス回路の動作部分や振動部分などの本体部を外部の雰囲気から遮蔽する技術が知られている。例えば、特許文献１には、外部の雰囲気から遮蔽すべきデバイスの本体部が設けられたデバイス基板の接合面にデバイスの本体部を囲んで輪郭状に金属接合部を盛上げて形成し、この金属接合部に蓋となる蓋基板を接合することでデバイスの本体部を外部の雰囲気から遮蔽する技術が開示されている。すなわち、不活性ガスや真空といった所定の雰囲気中でデバイス基板と蓋基板とを接合すれば、両基板の接合面間に金属接合部によってデバイスの本体部を輪郭状に囲んで形成された空間に当該所定の雰囲気を封入してデバイスの本体部を外部の雰囲気から遮蔽することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１９１５５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記した従来技術では、デバイス基板の接合面に形成された金属接合部と、蓋基板の接合面に形成された金属接合部とを、原子ビーム、イオンビームまたはプラズマであるエネルギー波で表面活性化した後、当該金属接合部どうしを接触させて、両基板どうしを重ね合わせた状態で加圧することで接合している。例えば、デバイス基板上に複数のデバイスの本体部が形成され、該複数のデバイスの本体部のそれぞれを囲むように複数の輪郭状の金属接合部が形成されたデバイス基板と蓋基板とを接合する場合には、重ね合わされた両基板を全面にわたって均一に加圧することで、当該デバイス基板の複数の金属接合部と蓋基板の金属接合部とを接合することができる。
【０００５】
このとき、両基板の接合面間に金属接合部によってデバイスの本体部を囲んで形成された空間内部の雰囲気と外部の雰囲気とを確実に遮断するために、両基板の金属接合部どうしを密着させて接合する必要がある。したがって、両基板を全面にわたって均一に加圧できるように、重ね合わされた両基板を弾性材を介して加圧したり、球面軸受けを介して加圧することで当該両基板の平行度を改善するように構成されている。
【０００６】
しかしながら、このような構成としても、基板を保持するステージの凹凸や、基板そのものの凹凸等を原因として、重ね合わされた両基板を全面にわたって均一に加圧できないおそれがある。このように、デバイス基板の接合面に複数の輪郭状の金属接合部が形成されている場合、両基板を全面にわたって均一に加圧できなければ、該複数の金属接合部のうちの一部が他方の金属接合部と接合せず、該接合しない金属接合部によって囲まれた空間に所定の雰囲気を封入できないおそれがあった。すなわち、当該接合しない金属接合部に囲まれた空間内のデバイスの本体部を外部の雰囲気から遮蔽できないこととなり、さらなる技術の改善が求められていた。また、パーティクル（ゴミ）の混入により、中央部に大きなボイドが残るという問題もあった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、両基板の接合面間に接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入して当該空間を外部の雰囲気から確実に遮断できる技術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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明にかかる接合方法は、基板本体の表面に形成された金属からなる接合部を有する基板どうしを接合する接合方法において、少なくとも一方の前記基板の前記接合部は、前記基板本体の表面の所定領域を囲んで突出形成された少なくとも１つの内部接合部と、前記基板本体の周縁部に前記内部接合部すべてを取り囲んで突出形成された外周接合部とを有し、前記外周接合部と他方の前記基板の前記接合部とを加圧手段により加圧して接合し、前記両基板の接合面間に前記外周接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入する仮接合工程と、前記仮接合工程の後に、前記内部接合部と前記他方の前記接合部とを前記加圧手段により加圧して接合する本接合工程とを備えることを特徴としている（請求項１）。
【０００９】
また、本発明にかかる接合装置は、基板本体の表面に形成された金属からなる接合部を有する基板どうしを接合する接合装置において、少なくとも一方の前記基板の前記接合部として、前記基板本体の表面の所定領域を囲んで少なくとも１つの内部接合部を突出形成するとともに、前記基板本体の周縁部に前記内部接合部すべてを取り囲んで外周接合部を突出形成し、一方の前記基板を保持するヘッドと、他方の前記基板を保持するステージと、前記ヘッドまたは前記ステージの少なくとも一方を前記基板の接合面とほぼ垂直な方向に加圧制御が可能な上下駆動機構と、前記外周接合部と他方の前記基板の前記接合部とを加圧して接合し、前記両基板の接合面間に前記外周接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入して仮接合する仮接合手段と、前記仮接合の後に、前記内部接合部と前記他方の前記接合部とを加圧して接合して本接合する本接合手段とを備えることを特徴としている（請求項１２）。
【００１０】
このように構成された発明では、少なくとも一方の基板の接合部として、基板本体の表面の所定領域を囲んで少なくとも１つの内部接合部を突出形成するとともに、基板本体の周縁部に内部接合部すべてを取り囲んで外周接合部を突出形成し、外周接合部と他方の基板の接合部とを加圧して仮接合することで、両基板の接合面間に外周接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気、すなわち、仮接合が行われる空間の雰囲気を封入できる。ここで、所定領域とは、回路の動作部分や振動部分などが形成される領域のことである。
【００１１】
そして、両基板の接合面間に外周接合部によって輪郭状に囲まれて形成された空間の内側に形成されている内部接合部と他方の基板の接合部とを加圧して本接合することで、仮接合の際に当該空間に所定の雰囲気が封入されているため、両基板の接合面間に内部接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入できる。このように、最初に外周接合部を仮接合することで、両基板の接合面間に外周接合部によって囲まれた空間、すなわち内部接合部が形成されている空間に所定の雰囲気を封入でき、そして、内部接合部と他方の基板の接合部との本接合を当該所定の雰囲気中で確実に行うことができる。したがって、両基板の接合面間に接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入して当該空間を外部の雰囲気から確実に遮断できる。
【００１２】
また、少なくとも一方の基板に形成された内部接合部および外周接合部と、他方の基板の接合部とを、加圧することにより密着させることができ、確実に仮接合および本接合を行うことができる。また、パーティクルによるボイドが残った場合においても本接合において個別に押圧することでボイドをつぶすことができる。
【００１３】
また、前記仮接合工程の前に、原子ビームまたはイオンビームまたはプラズマであるエネルギー波で前記少なくとも一方の基板の前記接合部を表面活性化する表面活性化工程をさらに備える構成でもよい（請求項２）。また、前記仮接合手段による前記仮接合に先立ち、原子ビームまたはイオンビームまたはプラズマであるエネルギー波で前記少なくとも一方の基板の前記接合部を表面活性化する表面活性化手段をさらに備える構成でもよい（請求項１３）。
【００１４】
このような構成とすれば、仮接合に先立ち、原子ビームまたはイオンビームまたはプラズマであるエネルギー波で両基板の金属からなる外周接合部および内部接合部を表面活性化することで、両基板の仮接合および本接合を確実に行うことができる。
【００１５】
なお、エネルギー波による接合部の表面活性化とは、エネルギー波で接合部の接合界面を活性化状態にして、接合部どうしを低温かつ固相で接合するための処理である。すなわち、金属からなる接合部の表面に付着した有機物や酸化膜などの付着物層をエネルギー波を照射することによりエッチングして除去することで、接合部を構成する金属原子のダングリングボンドを接合部の表面に出現させて当該接合部の表面を活性化できる。そして、このように表面が活性化した接合部どうしを接触させることで当該接合部表面のダングリングボンドどうしが結合して接合部どうしを接合することができる。以下、エネルギー波による接合部の表面活性化を接合部の表面活性化処理と称する。
【００１６】
また、エネルギー波を生成する反応ガスとして、例えば、不活性なＡｒガスを採用することができる。Ａｒ原子は原子量が大きくエッチング力が高いため、Ａｒビーム、ＡｒイオンビームまたはＡｒプラズマからなるＡｒエネルギー波を採用することで、非常に効率よく接合部の表面活性化処理を行うことができる。また、Ａｒガスは不活性ガスであるため、接合部がどのような金属で構成されていても化学的な反応が発生しないので、接合部に化学的な影響を与えることなく該接合部の表面活性化処理を行うことができる。なお、Ａｒビーム、ＡｒイオンビームまたはＡｒプラズマは、それぞれ周知の装置によって生成することができるため、その詳細な説明は省略する。
【００１７】
さらに、エネルギー波により接合部の表面を表面活性化処理するときは、金属からなる接合部の表面に付着した付着物層を確実に除去するために、少なくとも１ｎｍ以上エッチングすることが望ましい。
【００１８】
ところで、１０−５Ｔｏｒｒ以下である高真空中でエネルギー波により接合部を表面活性化処理して接合部の表面に付着した酸化膜や有機物などからなる付着物層を除去し、そのまま、大気に暴露することなく、高真空中で接合部どうしを接触させるか、Ａｒガスや窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気中で接合部どうしを接触させれば、当該接合部に付着物層が再付着するのが防止されるため、当該接合部どうしを接合することができる。一方、エネルギー波による接合部の表面活性化処理後、１０−５Ｔｏｒｒ以上である低真空中や大気中で接合部どうしを接触させたり、大気中で両基板間の位置調整（アライメント）を行った後に接合部どうしを接触させた場合には、接合部表面に酸化膜や有機物のような付着物層が再形成されて接合部表面が不活性な状態となるため、接触させるだけでは接合部どうしを接合することはできない。
【００１９】
しかしながら、接合部の表面活性化処理後、すぐであれば付着物層が再付着しても薄いので、接合部どうしを接触させて両基板を加圧することにより該付着物層を押し破れば、接合部表面の接合界面が広がって当該接合部表面に新生面が現れるため、接合部どうしを接合することができる。
【００２０】
したがって、基板本体に形成された金属からなる外周接合部および内部接合部をエネルギー波により表面活性化処理した後、両基板を加圧することで外周接合部に再付着した付着物層を押し破って仮接合を行うことができる。仮接合を行うことで、両基板の接合面間に外周接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気、すなわち仮接合が行われた空間の雰囲気を封入して、当該空間内部の雰囲気と外部の雰囲気とを遮断することができる。また、仮接合後に両基板をさらに加圧することで、所定の雰囲気が封入された外周接合部で囲まれた空間内で内部接合部の本接合を行うことができ、接合面間に内部接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に当該所定の雰囲気を封入できる。
【００２１】
また、エネルギー波により接合部表面を活性化し、該接合部に再付着した付着物層を押し破ることで、接合部を構成する金属の原子間力によって接合部どうしを接合することができるので、真空雰囲気中や不活性ガス雰囲気中でなくとも、室温〜１８０℃以下である常温で接合部どうしを接合できる。また、１５０℃程度の加熱を併用すれば接合強度は向上するが、１５０℃より低温下での接合であっても、従来の加熱拡散による接合と比べて十分な接合強度で接合部どうしを接合できる。また、低温で金属どうしを接合できる従来の鉛錫はんだによる方法と比べても、鉛錫はんだの融点である１８３℃以下、さらに、１５０℃以下の低温で接合部どうしの接合を行うことができる。
【００２２】
また、接合させる基板の接合部が異種材料により構成されている場合、このような異種材料を溶融して拡散させることで接合部どうし接合させると、脆くなったり、材料的に弱くなったり、線膨張係数の差からそりが発生したり、割れたりするおそれがある。しかしながら、表面活性化処理を併用することで、室温〜１８０℃以下の低温加熱下で固相の状態で接合部どうしを接合できる。したがって、熱に弱い基板を接合したり、熱膨張により歪みが生じたりして高温での接合に耐えられない異種材料の接合部どうしを接合したりする場合に、室温〜１８０℃以下の低温加熱下で接合できるため実用的である。
【００２３】
また、接合部を溶融させると、溶融した金属が均等に広がらないため、溶融した金属が固化するときに、当該溶融した金属が多い方に基板が引っ張られて位置ずれが生じるという問題があったが、表面活性化処理を併用することで、接合部どうしを固相で接合できるため、さらに実用的である。なお、接合温度は、１５０℃以下、１００℃以下での接合が好ましく、室温であればさらによい。
【００２４】
ところで、上記したように、表面活性化処理後、すぐには有機物、酸化膜、塵または埃などの付着物層は再付着しても薄いので、加圧して該付着物層を押し破ることにより、接合部表面の接合界面が広がり該接合部表面に新生面が現れて接合部どうしを接合できる。このように、付着物層を押し破り易くするためには、接合部を構成する金属の硬度が低く変形しやすい方がよい。本発明者は種々の実験の結果、接合部の硬度がビッカース硬度で２００Ｈｖ以下、好ましくは２０Ｈｖ〜２００Ｈｖであることが、常温接合に特に有効であることを見出した。
【００２５】
実験条件として、エネルギー波としてＡｒプラズマを使用し、該Ａｒプラズマを１００Ｗの強度で３０秒間照射して接合部の表面活性化処理を行った。そして、Ａｒプラズマによる表面活性化処理後、Ａｒガス雰囲気のまま基板どうしを加圧して接合することを試みた。以上の結果、硬度が３００ＨｖのＮｉメッキや６００Ｈｖのクロムメッキからなる接合部どうしの接合は不良であったが、ビッカース硬度が２００Ｈｖ以下の金属である銅、金、Ａｌ、錫（金錫合金を含む）で構成された接合部どうしの接合は良好に行われ、実用的に十分な接合強度が得られた。
【００２６】
さらに領域を限定するならば、接合部のビッカース硬度が２０Ｈｖ〜２００Ｈｖの範囲が良好な接合領域であると考えられる。なお、最大強度の８０％に相当する３０ｇ／ｂｕｍｐ以上の強度で接合された場合、接合が良好に行われる領域とし、１５g／ｂｕｍｐ以下の強度で接合された場合、接合が不良であると判断した。また、ウエハーなどの基板全面に金属接合部を形成し、当該基板どうしを面接合する場合には、接合後の引っ張り強度で接合強度を表し、接合強度が２０ＭＰａ以上ならば良好な接合と判断し、接合強度が１０ＭＰａ以下ならば接合不良と判断する場合もある。
【００２７】
また、Ａｒプラズマによる表面活性化処理後、接合部が金または銅で形成されている場合には大気中での接合が可能であった。特に、接合部が金で構成されている場合には、表面活性化処理後、大気に暴露して１時間経過した後であっても、Ａｒガス（不活性ガス）雰囲気中での接合強度とほぼ同一の強度で接合できた。これは、金は酸化しづらいことから、表面活性化処理後、接合部表面に有機物や酸化膜などの付着物層が再付着しにくいためと考えられる。このように、不活性ガス雰囲気中や真空雰囲気中でなく、大気中であっても接合が可能であるため、大気中で仮接合を行うことにより、接合面間に外周接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に大気雰囲気を封入することもできる。
【００２８】
なお、接合部の表面活性化処理後、該接合部を有する基板どうしのアライメントを大気中で行ったり、該接合部を有する基板を大気下で搬送したときに、接合部に酸化膜や有機物のような付着物層が再付着しやすいと考えられる。しかしながら、上記したように、再付着した付着物層を加圧して押し破ることで基板どうしを接合できる。
【００２９】
また、基板どうし接合する際、加圧手段によって該基板どうしを１５０Ｍｐａ以上の加圧力で加圧することで、より強固に基板どうしを接合できた。このとき、接合部を構成する金属が、金、銅、Ａｌ、錫（金錫合金を含む）または金属基材に金めっきを施したものである場合に、特に良好に接合することができた。また、表面活性化処理を行うエネルギー波として、Ａｒプラズマを例に挙げて説明したが、Ａｒ原子ビームまたはＡｒイオンビームで表面活性化処理を行っても同様の結果が得られた。
【００３０】
なお、エネルギー波による接合部の表面活性化処理と、該表面活性化処理された接合部が形成された基板どうしを仮接合または本接合する処理とを、それぞれ個別の装置で行ってもよい。このような構成とすれば、表面活性化処理を行う装置でエネルギー波により表面活性化処理された後の基板を、大気に暴露して仮接合を行う仮接合装置に搬送しても、該仮接合装置において、搬送中に接合部に再付着した酸化膜や有機物のような付着物層を押し破ることで基板どうしを仮接合することができる。
【００３１】
また、接合部の表面活性化処理から仮接合までの処理を、大気に暴露せずに行ってもよい。このような構成とすれば、大気に暴露せず表面活性化処理から仮接合までの処理を行うため、接合部の表面活性化処理の後に該接合部に付着物層が再付着するのを確実に防止できる。
【００３２】
また、表面活性化処理から仮接合する処理までを、両処理を実行する機能が組み込まれた１つの装置で行ってもよい。基板に形成された接合部の表面活性化処理から仮接合する処理までを１つの装置で行うことにより、接合部の表面活性化処理が施された基板を仮接合装置まで搬送する必要がなく、浮遊物（塵や埃）、有機物または酸化膜といった付着物が接合部へ再付着して付着物層が再形成されるのをより効果的に防止できる。
【００３３】
また、表面活性化処理と仮接合する処理とを同一のチャンバー内で行えば、上記付着物層の接合部への再付着をいっそう有効に防止できる。また、チャンバー内を所定の雰囲気とすることで、表面活性化処理が施された基板どうしの仮接合を、真空雰囲気中、封入ガス雰囲気中または大気雰囲気中の所定の雰囲気中で容易に実行することができ、両基板間に外周接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を容易に封入できる。また、１つのチャンバー内で、接合部の表面活性化処理、（必用に応じて）チャンバー内のガス置換処理、接合部に表面活性化処理が施された基板どうしを仮接合して両基板面間に外周接合部によって形成される上記空間に所定の雰囲気を封入する処理を行うことにより、表面活性化処理および仮接合する処理を実行する装置のコンパクト化、コストダウン化を図ることができる。
【００３４】
また、エネルギー波として周知のイオンビームや原子ビームを採用してもよいが、当該イオンビームおよび原子ビームを生成するためには、１０−８Ｔｏｒｒ程度の高真空雰囲気が要求されるため、このような高真空を達成するために装置の高コスト化を招来するという問題もあった。そこで、エネルギー波としてプラズマを採用すれば、当該プラズマを生成すための真空度は１０−２Ｔｏｒｒ程度でよいため、簡易な装置でプラズマを生成することができ、その結果、装置のコンパクト化、コストダウン化を図ることができる。また、プラズマを発生させる反応ガスにＡｒガスを採用すれば、Ａｒガスは不活性であるため、表面活性化される接合部表面で化学的な反応が生じず、しかも、エッチング能力が高いので当該接合部の表面活性化処理を効率良く行うことができる。
【００３５】
また、基板に形成された接合部の表面活性化処理の後、または表面活性化処理中に、接合部の表面に打ち込まれた反応ガスイオンや、エッチングで生じた塵や埃を取り除くために、１０−３Ｔｏｒｒ以下に減圧するとよい。また、接合部の表面に打ち込まれたＡｒイオンなどの反応ガスイオンを取り除くために１００〜１８０℃程度の加熱を併用しながら表面活性化処理を行うこともできる。
【００３６】
なお、プラズマは、交番電源により生じた＋−方向が切り替わる電界により生成することができる。このような交番電源としては、周知のＲＦプラズマ発生電源や、パルス波発生電源を採用することができる。
【００３７】
また、前記仮接合工程において前記両基板の周縁部を、該周縁部以外よりも高くしてもよい（請求項３）。
【００３８】
このような構成とすれば、仮接合工程において両基板の周縁部の高さを、該周縁部以外よりも高くしているため、基板本体の周縁部に内部接合部すべてを取り囲んで突出形成された外周接合部と他方の基板の接合部とを接合する仮接合を確実に行うことができる。したがって、両基板の接合面間に外周接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入して、よりいっそう確実に当該空間の内部の雰囲気と外部の雰囲気とを遮断することができる。
【００３９】
また、前記本接合工程における前記加圧手段による前記両基板の加圧の際、加圧位置をずらしながら加圧を行うようにしてもよい（請求項４）。また、前記両基板を加圧する加圧位置をずらしながら加圧する加圧手段をさらに備え、前記加圧手段により前記本接合を行う構成でもよい（請求項１４）。
【００４０】
また、前記本接合工程を、前記加圧手段としての高圧プレス手段により前記両基板の全面にわたって一括加圧することにより行うようにしてもよい（請求項５）。また、加圧手段として前記両基板の全面にわたって一括加圧する高圧プレス手段をさらに備え、前記高圧プレス手段により前記本接合を行う構成でもよい（請求項１５）。
【００４１】
また、前記本接合工程を、前記加圧手段としての加圧ローラ間に前記両基板を通過させて加圧することにより行うようにしてもよい（請求項６）。また、加圧手段として前記両基板を通過させることで加圧する加圧ローラをさらに備え、前記加圧ローラにより前記本接合を行う構成でもよい（請求項１６）。
【００４２】
このような構成とすれば、本接合において、両基板の全面にわたって余すところなく加圧することができるので、外周接合部の内側に形成されている内部接合部のすべてを他方の基板の接合部と確実に接合できる。特に、ボイドが残る場合において、個別押圧やローラによる方法はボイドをつぶす方法として有効である。
【００４３】
ところで、基板に接合部として複数の金属バンプを形成し、当該金属バンプどうしを接合することで基板どうしを電気的に接続して接合する技術が知られている。このような構成であれば、両基板を全面にわたって均一に加圧できないことに起因して、他方の金属バンプと密着せず部分的に接合している金属バンプがあっても、当該金属バンプどうしの電気的な導通状態が確保されていれば実用上の問題はない。ところが、本発明のように、両基板の接合面間に接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入する場合、輪郭状の接合部の全体が他方の接合部と密着して接合していなければ、該接合部の密着していない部分から空間内部の雰囲気が外部に流出して、当該空間に所定の雰囲気を封入できないだけでなく、当該空間を外部の雰囲気から遮断できないこととなる。
【００４４】
しかしながら、上記したように、両基板間に外周接合部によって囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入する仮接合を行った後、両基板を全面にわたって余すところなく加圧して内部接合部の本接合を行うことにより、確実に内部接合部と他方の接合部とを密着して接合でき、当該内部接合部よって囲まれて形成される空間を所定の雰囲気、すなわち、仮接合により外周接合部によって囲まれて形成される空間に封入された雰囲気とすることができる。また、本技術は金属バンプによる電気的な接続と同時にその領域を真空に封止することができる。そうすることで一括で電気接続と封止を行うことができ、効率的であり、かつ、他の方法では、低温接合で両立できる方法はなく、画期的な方法である。
【００４５】
また、前記仮接合工程を真空中で実行することにより前記空間を真空雰囲気で封止するようにしてもよい（請求項７）。また、減圧チャンバー内に、前記ヘッドと、前記ステージと、前記上下駆動機構と、前記仮接合手段とを備え、前記基板どうしを真空中で前記仮接合することにより前記空間を真空雰囲気で封止する構成でもよい。
【００４６】
このような構成とすれば、仮接合を真空中で行うことにより、外周接合部によって囲まれて形成される空間を容易に真空雰囲気で封止することができる。また、仮接合に先立って表面活性化処理を実行する場合、当該表面活性化処理と仮接合とを同一チャンバー内で行えば、表面活性化処理後、チャンバーから反応ガスを排出して真空引きしてチャンバー内を真空雰囲気とし、そのまま仮接合することで容易に真空中で仮接合を行うことができる。
【００４７】
また、前記仮接合工程を封入ガス中で実行することにより前記空間に前記封入ガスを封入するようにしてもよい（請求項８）。また、減圧チャンバー内に、前記ヘッドと、前記ステージと、前記上下駆動機構と前記仮接合手段とを備え、前記減圧チャンバー内を封入ガスに置換し、該封入ガス中で前記基板どうしを前記仮接合することにより前記空間に前記封入ガスを封入する構成でもよい。
【００４８】
このような構成とすれば、仮接合を封入ガス中で行うことにより、外周接合部によって囲まれて形成される空間に容易に所定の封入ガスを封入することができる。また、仮接合に先立って表面活性化処理を実行する場合、当該表面活性化処理と仮接合とを同一チャンバー内で行えば、表面活性化処理後、チャンバーから反応ガスを排出して封入ガスに置換してチャンバー内を封入ガス雰囲気とし、そのまま仮接合することで容易に封入ガス中で仮接合を行うことができる。
【００４９】
なお、封入ガスがＡｒガス、窒素ガスなどの不活性ガスであれば、基板に腐食などの影響を与えることがなく、当該封入ガスが封入された空間内部の酸化などを理由とした劣化を防止できる。また、封入ガスがＡｒガスであれば、接合部をＡｒガスを反応ガスとするエネルギー波で表面活性化処理した場合に、表面活性化処理のために利用した反応ガス雰囲気をそのまま使用できるので効率がよい。
【００５０】
また、前記本接合工程を大気中で実行するようにしてもよい（請求項９）。
【００５１】
このような構成とすると、仮接合をチャンバー内の所定の雰囲気中で行った後、本接合を大気中で行っても、両基板間に外周接合部により輪郭状に囲まれて形成される空間には当該所定の雰囲気が封入されているため、本接合後に内部接合部により囲まれて形成される空間に当該所定の雰囲気が封入され、内部接合部に囲まれた空間に大気が混入することはない。したがって、本接合を大気中で行うことで、封入ガスの使用量を削減できコストダウンを図ることができる。なお、仮接合を大気中で行えば、外周接合部によって囲まれて形成される空間に大気雰囲気を封入できる。
【００５２】
また、前記仮接合工程および／または前記本接合工程における接合時に、前記両基板を加熱するようにしてもよい（請求項１０）。また、前記両基板を加熱する加熱手段をさらに備え、前記仮接合手段および／または前記本接合手段における接合時に、前記両基板を加熱する構成としてもよい（請求項１７）。
【００５３】
このような構成とすれば、金属からなる接合部どうしを加熱することにより、熱拡散方式で、または当該接合部を溶融させて仮接合および／または本接合を行うことができる。
【００５４】
また、表面活性化処理を併用して仮接合および本接合を行う場合、当該接合時に室温〜１８０℃の低温加熱によるアニーリングを行うことにより、基板の表面粗さやうねりに起因する接合部の残留応力やひずみを除去することでき、接合強度の向上を図ることができる。
【００５５】
また、本発明にかかるデバイスは、請求項１ないし１０のいずれかに記載の接合方法により形成されたデバイスであって、半導体デバイスまたはＭＥＭＳデバイスからなることを特徴としている（請求項１１）。
【００５６】
このような構成とすれば、少なくとも一方の基板の内部接合部に囲まれた領域に、表面弾性波デバイス、ＲＦデバイスなどの半導体デバイスの本体部、機械的な可動部を有するＭＥＭＳデバイスの本体部、またはデバイスの電極等を形成して、当該基板と他方の基板との仮接合および本接合を行った後、当該接合後の基板を、内部接合部によって囲まれた領域ごとにダイシングすることで、デバイスの本体部や電極が内部接合部によって囲まれて外部の雰囲気と遮断されたデバイスを提供できる。特に、内部接合部に囲まれた空間に不活性ガス（Ａｒガス、窒素ガス等）雰囲気や真空雰囲気を封入することで、当該空間内のデバイスの本体部や電極が酸化などの理由により劣化するのを防止できる。
【００５７】
また、本発明における仮接合および本接合を、接着剤、高温加熱による拡散接合または超音波振動接合によらず、エネルギー波による接合部の表面活性化処理により行えば、次のような有利な効果を奏することができる。すなわち、上記したデバイスが熱に弱いものであったり、異種材料の組み合わせで構成されているものであり、高温に加熱すると熱膨張によりひずみが生じたり、線膨張係数の差からそりが発生したり、割れたりして、高温での接合に耐えられないという課題がある場合、接合部を表面活性化することにより低温で基板の接合を行うことができる。
【００５８】
また、基板を構成する材料に樹脂が含まれている場合、基板どうしを接合するときに高温で加熱すれば、ガスや湿気が生じるおそれがある。上記したデバイスの本体部が、これらのガスや湿気に対して耐性がないものである場合には、接合部の表面活性化処理を併用して基板どうしを低温で接合することにより、基板からガスや湿気が発生するのを防止できる。
【００５９】
また、上記したデバイスが、振動する部分や、機械的に動作する部分を有するものであれば、基板どうしの接合に接着剤を利用すると、これらの振動したり動作する部分が固化するおそれがある。しかしながら、接合部の表面活性化処理を併用して基板どうしを接合することにより、当該振動部分や動作部分が固化するのを防止できる。
【００６０】
なお、基板どうしの接合に表面活性化処理を併用する場合、本発明者の種々の実験の結果より、接合部の表面活性化処理後の経過時間やエネルギー波の反応ガスの種類、接合を行う際の雰囲気の種類、該雰囲気の水分の含み具合（湿度）等により、接合に必用な加熱温度が異なることが確認されている。その結果によれば、上記したように、接合部の表面が特に酸化しづらい金で構成されていれば、表面活性化処理後、大気に暴露しても１時間以内に接合すれば１００℃以内の加熱でも接合が可能であった。また、金属からなる接合部をエネルギー波により表面活性化処理して加圧することにより、接合部を固相で接合できるが、接合部の接合界面は金属分子どうしが直接結合されているので、接合後に高温、例えば３５０℃に基板が加熱されたとしても、接合部の金属分子が拡散されるのみで接合強度が落ちたり、抵抗値が増大したりすることは無く、表面活性化処理を併用して作成されたデバイスは高温環境下でも信頼性が高い。
【００６１】
また、本発明にかかる基板は、請求項１ないし１０のいずれかに記載の接合方法によって接合される基板であって、前記接合部は、前記基板本体の表面の所定領域をそれぞれ囲んで突出形成された複数の前記内部接合部と、前記基板本体の周縁部に前記複数の内部接合部すべてを取り囲んで突出形成された前記外周接合部とを備えることを特徴としている（請求項１８）。また、本発明にかかる基板は、請求項１２ないし１７のいずれかに記載の接合装置によって接合される基板であって、前記接合部は、前記基板本体の表面の所定領域をそれぞれ囲んで突出形成された複数の前記内部接合部と、前記基板本体の周縁部に前記複数の内部接合部すべてを取り囲んで突出形成された前記外周接合部とを備えることを特徴としている。
【００６２】
このような構成とすれば、樹脂製またはＳｉ、ＳｉＯ２、セラミック、ＬＴ（酸化物単結晶）等からなる基板本体に複数の内部接合部が突出形成され、この内部接合部すべてを取り囲んで外周接合部が突出形成されているため、内部接合部に囲まれた複数の領域にデバイス回路等を形成して基板どうしの仮接合および本接合を行うことで、複数のデバイスを同時に形成することができるとともに、当該デバイスのデバイス回路等を上記したように内部接合部に囲まれた空間に封入して外部の雰囲気から確実に遮断することができる。
【００６３】
また、前記接合部が金で形成されている、または前記接合部表面に金膜が形成されている構成でもよい（請求項１９）。
【００６４】
このような構成とすれば、金は硬度も低く、また、他の金属と比べ、大気中でも特に酸化しづらいため、基板どうしの接合に表面活性化処理を併用する場合、当該表面活性化処理の後に大気に暴露しても付着物層は薄く破れやすいものとなる。したがって、接合部の表面活性化処理の後、基板搬送を大気中で行い、その後、所定の雰囲気中で基板どうしの仮接合を行っても、当該表面活性化処理後、数時間以内であれば接合することできる。
【００６５】
また、金は腐食せず、また、加熱してもガスを発生しない。したがって、両基板間に接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入し、当該空間を外部の雰囲気から遮断する封止材として、実用的な接合部を形成できる。また、金の融点は非常に高いため、基板どうしを接合した後、高温下での信頼性が高く実用的である。
【００６６】
また、接合部の表面（接合表面）に金膜が形成されていれば、接合に表面活性化処理を併用する場合において、当該表面活性化処理の後、有機物等が再付着しづらいので大気中でも基板どうしを接合できる。また、基板どうしを接合した後、加熱して接合部表面の金膜を当該接合部を構成する金属の中に拡散すれば、拡散後は接合部を構成する金属どうしの接合となるため、接合強度も強くなり、接合界面を同一の金属材料とすることができる。このとき、常温でも金膜を拡散できるが、加熱すればより早く金膜を拡散できる。なお、拡散とは、分子や原子からなる粒子が移動して広がるさまを示し、金属からなる接合部どうしの接合界面において当該接合部内へ粒子が拡散していくさまを示す。
【００６７】
また、半導体やＭＥＭＳデバイスにおける電気的機能デバイスにおいて、電流容量の関係から、従来のＡｌ電極から銅電極への切り替えが要望されている。しかし、従来の接合方法では、銅どうしの接合は接合温度が高くなるため実用的でなかった。そのため、銅で構成される接合部の表面に金膜を形成し、表面活性化処理を併用することで、接合温度を低温化することができる。さらに、真空雰囲気中または不活性ガス雰囲気中でなくとも、任意のガス雰囲気中または大気中で接合できる。また、接合後、金を銅（接合部）中に拡散すれば銅どうしの接合となり、実用的である。
【００６８】
このように、接合部を金で形成するか、金属からなる接合部の表面に金膜を形成することにより、真空雰囲気中や不活性ガス雰囲気中でなくとも金は腐食することがなく、酸化膜や有機物等の付着物層も付着しづらいため、特に接合に表面活性化処理を併用すれば、真空雰囲気中や不活性ガス雰囲気中でなくとも確実に接合できる。そのため、不活性なもの以外のガス雰囲気中で基板どうしを仮接合できるので、両基板間に外周接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に任意のガスを封入できる。
【００６９】
また、前記外周接合部の硬度が、前記内部接合部の硬度よりも低く形成されている構成でもよい（請求項２０）。
【００７０】
このような構成とすれば、外周接合部の硬度が、内部接合部の硬度よりも低く形成されているため、加圧して基板どうしを仮接合する際、外周接合部が内部接合部よりも先に変形して当該外周接合部と他方の基板の接合部とが密着するため確実に仮接合を行うことができる。
【００７１】
また、前記外周接合部の前記基板本体の表面からの高さが、前記内部接合部の前記表面からの高さよりも高く形成されている構成でもよい（請求項２１）。
【００７２】
このような構成とすれば、外周接合部の基板本体の表面からの高さが、内部接合部の基板本体の表面からの高さよりも高く形成されているため、基板どうしを仮接合する際、外周接合部が内部接合部よりも先に他方の基板の接合部と接触するため確実に仮接合を行うことができる。
【００７３】
なお、金属めっき、または蒸着法によって、基板本体の表面に任意の金属材料で任意の高さの接合部を形成することができる。
【００７４】
また、前記内部接合部または前記外周接合部の断面が尖形形状に形成されていてもよい（請求項２２）。
【００７５】
このような構成とすれば、内部接合部または外周接合部の断面が尖形形状に形成されているため、少なくとも当該内部接合部および外周接合部のいずれか一方は加圧されることにより潰れやすい。そのため、断面尖形形状の内部接合部または外周接合部の表面に酸化膜や有機物等の付着物層が付着していたとしても、当該内部接合部または外周接合部が加圧されて押し潰されることにより該付着物層が押し破られ、内部接合部または外周接合部を構成する金属の新生面が確実に出現する。したがって、一方の基板の表面に断面尖形形状の内部接合部または外周接合部を形成し、他方の基板の接合部とを衝合して加圧することで、基板どうしを確実に接合することができる。
【発明の効果】
【００７６】
請求項１、１２に記載の発明によれば、少なくとも一方の基板に形成された外周接合部と他方の基板の接合部とを加圧して仮接合することで、両基板の接合面間に外周接合部によって囲まれる空間に所定の雰囲気を封入できる。したがって、当該空間内の所定の雰囲気中で、加圧して内部接合部と他方の基板の接合部との本接合を確実に行うことができるので、両基板の接合面間に内部接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入するとともに、この空間を外部の雰囲気から確実に遮断できる。
【００７７】
また、少なくとも一方の基板に形成された内部接合部および外周接合部と、他方の基板の接合部とを、加圧することにより密着させることができ、確実に仮接合および本接合を行うことができる。
【００７８】
請求項２、１３に記載の発明によれば、仮接合に先立ち、原子ビームまたはイオンビームまたはプラズマであるエネルギー波で少なくとも一方の基板の金属からなる外周接合部および内部接合部を表面活性化することで、基板どうしの仮接合および本接合を確実に行うことができる。
【００７９】
請求項３に記載の発明によれば、仮接合工程において両基板の周縁部を、該周縁部以外よりも高くしているため、基板本体の周縁部に内部接合部すべてを取り囲んで突出形成された外周接合部と他方の基板の接合部とを接合する仮接合を確実に行うことができ、両基板の接合面間に外周接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入して、よりいっそう確実に当該空間の内部の雰囲気と外部の雰囲気とを遮断することができる。
【００８０】
請求項４、５、６、７、１４、１５、１６に記載の発明によれば、本接合において、両基板の全面にわたって余すところなく加圧することができるので、外周接合部の内側に形成されている内部接合部のすべてを他方の基板の接合部と確実に接合できる。
【００８１】
請求項７に記載の発明によれば、仮接合を真空中で行うことにより、外周接合部によって囲まれて形成される空間を容易に真空雰囲気で封止することができる。
【００８２】
請求項８に記載の発明によれば、仮接合を封入ガス中で行うことにより、外周接合部によって囲まれて形成される空間に容易に所定の封入ガスを封入することができる。
【００８３】
請求項９に記載の発明によれば、本接合を大気中で行うことにより、封入ガスの使用量を削減できコストダウンを図ることができる。
【００８４】
請求項１０、１７に記載の発明によれば、金属からなる接合部どうしを加熱することにより、熱拡散方式で、または当該接合部を溶融させて仮接合または本接合を行うことができる。
【００８５】
また、表面活性化処理を併用して仮接合および本接合を行う場合、当該接合時に室温〜１８０℃の低温加熱によるアニーリングを行うことにより、基板の表面粗さやうねりに起因する接合部の残留応力やひずみを除去することでき、接合強度の向上を図ることができる。
【００８６】
請求項１１に記載の発明によれば、少なくとも一方の基板の内部接合部に囲まれた領域に、表面弾性波デバイス、ＲＦデバイスなどの半導体デバイスの本体部、機械的な可動部を有するＭＥＭＳデバイスの本体部、またはデバイスの電極等を形成して、当該基板と他方の基板との仮接合および本接合を行った後、接合後の基板を、内部接合部によって囲まれた領域ごとにダイシングすることで、デバイスの本体部や電極が内部接合部によって囲まれて外部の雰囲気と遮断されたデバイスを提供できる。
【００８７】
請求項１８に記載の発明によれば、内部接合部に囲まれた複数の領域にデバイス回路等を形成して基板どうしの仮接合および本接合を行うことで、複数のデバイスを同時に形成することができるとともに、当該デバイスのデバイス回路等を内部接合部に囲まれた空間に封入して外部の雰囲気から確実に遮断ことができる。
【００８８】
請求項１９に記載の発明によれば、金は腐食せず、また、加熱してもガスを発生しないので、両基板間に接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入し、当該空間を外部の雰囲気から遮断する封止材として、実用的な接合部を形成できる。
【００８９】
請求項２０に記載の発明によれば、外周接合部の硬度が、内部接合部の硬度よりも低く形成されているため、外周接合部が内部接合部よりも変形しやすく、当該外周接合部と他方の基板の接合部とが密着するため確実に仮接合を行うことができる。
【００９０】
請求項２１に記載の発明によれば、外周接合部の基板本体の表面からの高さが、内部接合部の基板本体の表面からの高さよりも高く形成されているため、基板どうしを仮接合する際、外周接合部が内部接合部よりも先に他方の基板の接合部と接触するため確実に仮接合を行うことができる。
【００９１】
請求項２２に記載の発明によれば、一方の基板の表面に形成された断面尖形形状の内部接合部または外周接合部の表面に、酸化膜や有機物等の付着物層が付着していたとしても、当該内部接合部または外周接合部が加圧されて押し潰されることにより該付着物層が押し破られ、内部接合部または外周接合部を構成する金属の新生面が確実に出現する。したがって、一方の基板表面に形成された断面尖形形状を有する内部接合部または外周接合部と、他方の基板表面に形成された接合部とが加圧されることにより確実に接合されるため、基板どうしを確実に接合することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００９２】
＜第１実施形態＞
この発明の第１実施形態について図１〜図７を参照して説明する。
【００９３】
１．基板
まず、本発明の接合装置において接合される基板の構造について詳細に述べる。図１は基板の一例を示す図、図２は図１のＡ−Ａ線矢視断面図、図３は基板の他の例を示す図である。
【００９４】
（１）基板（ａ）
図１を参照して基板の一例について説明する。図１に示すように、デバイス基板８０８の基板本体８０８ａの表面には、所定領域を囲んだ内部接合部８３１ａと、基板本体８０８ａの周縁部に内部接合部８３１ａを取り囲んだ外周接合部８３１ｂとが突出形成されている。また、内部接合部８３１ａに囲まれた領域には、表面弾性波デバイスやＲＦデバイスといった半導体デバイス、機械的な可動部分を有するＭＥＭＳデバイスなどのデバイスの本体部８２９が形成されている。ここで、所定領域とは、回路の動作部分や振動部分などが形成される領域のことである。
【００９５】
また、内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂは、それぞれ金めっきにより厚膜状に基板本体８０８ａに突出形成されている。また、図２に示すように、この一例では、外周接合部８３１ｂの基板本体８０８ａの表面からの高さが約３μｍに形成されており、基板本体８０８ａの表面からの高さが約１．５μｍに形成されている内部接合部８３１ａの高さよりも高くなるように構成されている。
【００９６】
また、蓋基板８０７の基板本体８０７ａの表面には接合部として金薄膜８３２がスパッタリングまたはフラッシュめっきにより形成されている。なお、金薄膜８３２の代わりに、デバイス基板８０８と同様に内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂを形成してもよい。電解メッキに対して、スパッタリングやフラッシュめっきによれば０．数μｍ程度に薄くメッキすることができる。Ｓｉウエハなどのように表面の平坦度が出た材質であれば、薄膜であった方が基材の平坦度を損なわずに平坦度が保持された状態でメッキすることができ好ましい。この場合には、大気にふれる時間を短く（なくする）することで再付着層を薄くすることができ、１００ＭＰａ以下の低加圧でも接合することができる。表面を金にすることで再付着も鈍くなるため、高真空での接合も不要となり、プラズマレベルの表面活性化処理とその程度(数Ｐａ程度)の低真空レベルでハンドリングして扱うことができる。また、数分程度であれば大気に暴露しても接合に影響しない。量産に適したより好ましい方法である。但し、圧膜のメッキ方法と比べれば押しつぶして新生面を出す効果は少なくなるので大気に暴露できる時間は短くなるため、たくさんのチップを接合する方法よりも一括でウエハレベルで接合する方法には適する。また、圧膜めっきと薄膜の複合として内周部を薄膜とし、外周部を圧膜とする方法が各目的達成のためには好ましいといえる。
【００９７】
このような構成とすれば、金は腐食せず、また、加熱してもガスを発生しないので、後述するように、デバイス基板８０８と蓋基板８０７との仮接合を行って、両基板８０７，８０８間に外周接合部８３１ｂによって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入し、当該空間を外部の雰囲気から遮断する封止材として、実用的である。
【００９８】
また、外周接合部８３１ｂの基板本体８０８ａの表面からの高さが、内部接合部８３１ａの基板本体８０８ａの表面からの高さよりも高く形成されているため、後述するように、デバイス基板８０８と蓋基板８０７との仮接合を行う際、外周接合部８３１ｂが内部接合部８３１ａよりも先に蓋基板８０７の金薄膜（接合部）８３２と接触するため確実に仮接合を行うことができる。
【００９９】
（２）基板（ｂ）
図３を参照して基板の他の例について説明する。図３に示す基板の他の例が、図１に示す基板の一例を大きく異なる点は、デバイス基板８０８の基板本体８０８ａの表面に複数の内部接合部８３１ａが形成されている点である。図３に示すように、デバイス基板８０８の基板本体８０８ａの表面には、所定領域をそれぞれ囲んだ複数の内部接合部８３１ａと、基板本体８０８ａの周縁部に内部接合部８３１ａのすべてを取り囲んだ外周接合部８３１ｂとが突出形成されている。また、内部接合部８３１ａに囲まれたぞれぞれの領域には、表面弾性波デバイスやＲＦデバイスといった半導体デバイス、機械的な可動部分を有するＭＥＭＳデバイスなどのデバイスの本体部８２９が形成されている。
【０１００】
また、図２に示す基板の一例と同様に、内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂは、それぞれ金めっきにより厚膜状に基板本体８０８ａに突出形成されている。また、外周接合部８３１ｂの基板本体８０８ａの表面からの高さが約７μｍに形成されており、基板本体８０８ａの表面からの高さが約５μｍに形成されている内部接合部８３１ａの高さよりも高くなるように構成されている。
【０１０１】
また、蓋基板８０７の基板本体８０７ａの表面には金薄膜８３２がスパッタリングまたはフラッシュめっきにより形成されている。なお、金薄膜８３２の代わりに、デバイス基板８０８と同様に内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂを形成してもよい。
【０１０２】
なお、図３に示すように形成されたデバイス基板８０８と蓋基板８０７とを後述する接合装置により接合した後、接合されたデバイス基板８０８および蓋基板８０７を、内部接合部８３１に囲まれた領域ごとにダイシングすることで複数のデバイスを効率よく形成することができる。
【０１０３】
（３）その他
なお、上記した基板の一例および他の例では、金めっきを厚膜状に施すことにより、基板本体８０８ａの表面に内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂを突出形成したが、これらの接合部８３１ａ，８３１ｂを、金属からなる母材の表面に金膜を形成して構成してもよい。その他の構成は上記した基板の一例および他の例と同様であるため、その構成についての説明は省略する。
【０１０４】
このように、金属からなる母材の表面に金膜を形成して構成された接合部８３１ａ，８３１ｂとしては、例えば、銅を母材として、該銅母材の表面に金膜を形成することで、内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂを形成してもよい。また、Ａｌを母材として、Ａｌの表面に金膜を形成して内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂを構成してもよい。
【０１０５】
また、一例として上記した各数値を挙げたが、接合部の高さはこれらの数値に限定されるものではない。また、内部接合部８３１ａの基板本体８０８ａの表面からの高さが、デバイスの本体部８２９の基板本体８０８ａの表面からの高さよりも高くなるよう形成するのが望ましい。また、内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂの基板本体８０８ａの表面からの高さをほぼ同じ高さとしてもよい。
【０１０６】
また、内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂを構成する金属として金を例に挙げて説明したが、これらの接合部８３１ａ，８３１ｂを構成する金属としては金に限られず、Ａｌ、銅、錫（金錫合金を含む）などで接合部８３１ａ，８３１ｂを形成してもよい。また、例えば、内部接合部８３１ａを、金の硬度（約１００Ｈｖ）よりも硬度が高い銅（約１４０Ｈｖ）で形成し、外周接合部８３１ｂを金で形成して、外周接合部８３１ｂの硬度が内部接合部８３１ａの硬度よりも低くなるように構成してもよい。
【０１０７】
また、デバイス基板８０８およびは蓋基板８０７は、樹脂により構成されたプリント基板、配線層が積み上げられたビルドアップ基板またはＳｉ、ＳｉＯ２、ガラス、セラミックおよびＬＴ（酸化物単結晶）からなるウエハー等、種々の材料で構成することができる。
【０１０８】
２．表面活性化・仮接合装置（ａ）
次に、表面活性化処理（表面活性化工程）および仮接合処理（仮接合工程）を実行する表面活性化・仮接合装置（本発明の「表面活性化手段」、「仮接合手段」に相当）について説明する。図４は表面活性化・仮接合装置を示す図である。また、図５は表面活性化処理および仮接合処理の手順を示す図である。また、図６は図４の装置において２視野認識手段を用いた大気中でのアライメント処理を示す図である。
【０１０９】
図４に示すように、表面活性化・仮接合装置１において、図示省略したアクチュエータにより昇降可能に構成されたチャンバー壁８０３と、チャンバー台８１０とにより減圧チャンバーが構成されている。この表面活性化・接合装置１では、蓋基板８０７とデバイス基板８０８とを上下に対向保持した状態でチャンバー壁８０３を下降して減圧チャンバーを閉じ、真空内でＡｒプラズマにより表面活性化処理（エッチング）を行った後、両基板８０７，８０８を仮接合することができる。
【０１１０】
また、この装置１は、一方の基板を保持し、Ｚ軸８０１により昇降制御と加圧制御を行うヘッド部と、他方の基板を保持し、この保持されている基板の位置調整が可能に構成されたステージ部とを備えている。また、ヘッド部はピストン型ヘッド８０２と、上部電極８０６とを備え、ステージ部は位置調整（アライメント処理）が可能に構成されたアライメントテーブル８２０と下部電極８０９とを備えている。なお、本実施形態では、蓋基板８０７を上部電極８０６により保持し、デバイスの本体部８２９が形成されたデバイス基板８０８を下部電極８０９により保持している。また、本実施形態では、蓋基板８０７およびデバイス基板８０８の両方に、内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂが形成されており、これらの両基板８０７，８０８どうしを接合する。
【０１１１】
また、Ｚ軸８０１には図示省略する圧力検出手段が組み込まれ、この圧力検出手段による検出信号をＺ軸サーボモータのトルク制御装置（図示省略）へフィードバックすることで、ピストン型ヘッド８０２を基板８０７，８０８の接合面とほぼ垂直な方向に加圧力制御を行うことができる。このように、本実施形態ではＺ軸８０１が本発明の「上下駆動機構」、「加圧手段」として機能している。なお、ステージ部側のみ、または、ヘッド部側およびステージ部側の両方を加圧制御可能に構成してもよい。
【０１１２】
そして、摺動パッキン８０４がＺ軸８０１に摺接しつつ、アクチュエータによりＺ軸８０１と独立して昇降可能なチャンバー壁８０３が下降し、チャンバー台８１０に固定パッキン８０５を介して接地した状態でチャンバー内を外気と遮断することができる。この状態で、排出バルブ８１４を開放して真空ポンプ８１５を作動させて排出口８１２を介してチャンバー内を真空に引きした後、ガス切換弁８１６をＡｒガス８１７を導入するように
切換えて吸入バルブ８１３を開放することで、吸入口８１１を介して反応ガスとしてＡｒガス８１７をチャンバー内に導入することができる。
【０１１３】
また、ガス切換弁８１６を窒素ガス８１８を導入するように切換えることで、吸入口８１１を介して封入ガスとして窒素ガス８１８をチャンバー内に導入することができる。そして、Ａｒプラズマによる基板８０７，８０８の表面活性化処理を行った後、チャンバー内を所定の封入ガス雰囲気に置換してピストン型ヘッド８０２を下降させることで両基板８０７，８０８を仮接合することができる。また、上部電極８０６および下部電極８０９は図示省略する加熱ヒータを備えており、基板８０７，８０８どうしの接合時に加熱を併用することで、基板８０７，８０８どうしの接合強度を向上させることができる。
【０１１４】
なお、後述するように、表面活性化処理後、チャンバー内を所定の雰囲気（Ａｒガス８１７、窒素ガス８１８、真空、大気等）に置換してピストン型ヘッド８０２を下降させることで、両基板８０７，８０８の接合面間に外周接合部８３１ｂによって囲まれて形成される空間に当該所定の雰囲気を封入して仮接合することができる。また、チャンバー壁８０３の摺動パッキン（Ｏリング）４をＺ軸８０１に摺接させてＯリングでチャンバーを気密化しているが、ピストン型ヘッド８０２の外周面に摺動パッキン（Ｏリング）を設け当該摺動パッキンをチャンバー壁８０３に摺接させてチャンバーを気密化してもよい。
【０１１５】
次に、この表面活性化・仮接合装置１における表面活性化処理（表面活性化工程）および仮接合処理（仮接合工程）の処理手順について図５を参照して説明する。まず、図５（ａ）に示すようにチャンバー壁８０３が上昇した状態で蓋基板８０７を上部電極８０６により保持し、デバイス基板８０８を下部電極８０９により保持する。基板８０７，８０８の保持方法は機械的なチャッキング方式でもよいが、静電チャック方式がより好ましい。
【０１１６】
そして、図５（ｂ）に示すようにチャンバー壁８０３を下降させ、チャンバー台８１０に固定パッキン８０５を介して接地させる。チャンバー壁８０３は摺動パッキン８０４がＺ軸８０１に摺接することでにより大気と遮断されているので、吸入バルブ８１３を閉止した状態で排出バルブ８１４を開放して真空ポンプ８１５により真空引きを行うことでチャンバー内の真空度を高めることができる。
【０１１７】
次に、図５（ｃ）に示すようにチャンバー内に反応ガスを導入する。真空ポンプ８１５を動作させながら排出バルブ８１４の排出量と吸入バルブ８１３のガス吸入量を調整することで、ある一定の真空度に保ちながらチャンバー内を任意の反応ガスで満たすことができる。この実施形態では、反応ガスとして、Ａｒガス８１７を１０−２Ｔｏｒｒ程度の真空度でチャンバー内に充満させ、同図（ｄ）に示すように、最初に下部電極８０９に交番電源により電圧印加することでＡｒプラズマを発生させ、デバイス基板８０８に形成された内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂの表面活性化処理を行う。すなわち、デバイス基板８０８に形成された内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂの表面をＡｒプラズマによりエッチングし、両接合部８３１ａ，８３１ｂに付着した酸化膜や有機物などからなる付着物層を除去して表面活性化（洗浄）する。
【０１１８】
続いて、図５（ｅ）に示すように、上部電極８０６に交番電源により電圧印加することで同様にしてＡｒプラズマを発生させ、蓋基板８０７に形成された内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂの表面活性化処理を行う。
【０１１９】
このように、両基板の両接合部に表面活性化処理を行うと、新生面がより確実に露出するので、接合の強度が大きくなるため好ましい。なお、表面活性化処理はデバイス基板８０８または蓋基板８０７のうちの少なくとも一方の基板にのみ行うとしてもよい。例えば、受光素子を備えたデバイス基板８０８では、受光素子はプラズマ処理によりダメージを受けやすため、デバイス基板８０８に表面活性化処理を行うことは好ましくない。そこで、接合部が金によって形成され、蓋基板８０７に形成された接合部のみを表面活性化処理し、デバイス基板８０８および蓋基板８０７を加圧して接合部表面を押し破ることにより、接合部表面に形成される酸化膜や有機物等の付着物層は薄い場合には新生面が露出して接合を行うことができる。
【０１２０】
次に、図５（ｂ）に示すように、吸入バルブ８１３を閉じた状態でチャンバー内をさらに真空引きしてＡｒガスを排出する。なお、両電極８０６，８０９を１００℃程度に加熱しながら真空引きを行うことにより基板８０７，８０８表面に付着したり、基板８０７，８０８内部に打ち込まれたＡｒイオンを排出することもできる。
【０１２１】
その後、図５（ｃ）に示すように、チャンバー内を所定の封入ガスに置換する。なお、
ガス切替弁８１６でＡｒガス８１７と窒素ガス８１８を選択して吸入口８１１に導入することで、Ａｒガス８１７と窒素ガス８１８の２つのガスを１チャンバーで切り替えることができる。また、このガス切替弁８１６は大気を吸入可能に構成されているので封入ガスとしてチャンバー内に大気を導入することもできる。また、チャンバー内に大気を導入してチャンバー内を大気圧とした後に、チャンバーを開いて大気解放させることもできる。
【０１２２】
したがって、本実施形態では、封入ガスとして、Ａｒガス８１７、窒素ガス８１８、大気ガス、真空のうちから１つのガスを選択してチャンバー内に導入することができる。なお、封入ガスをＡｒガス８１７とする場合には上記した表面活性化処理後にチャンバー内を真空引きする処理を省略すれば、Ａｒガス８１７の消費量を抑制できる。また、封入ガスを真空とする場合には上記した表面活性化処理後にチャンバー内を真空引きする処理を行った後、そのまま後述する仮接合処理を行えばよい。
【０１２３】
続いて、図５（ｆ）に示すように、真空中または封入ガス中でチャンバー壁８０３とＺ軸８０１とが摺動パッキン４で接しながらピストン型ヘッド８０２がＺ軸８０１により下降される。このとき、内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂがＡｒプラズマにより表面活性化処理された後、エッチングにより除去された付着物層の浮遊物が当該接合部８３１ａ，８３１ｂに再付着したり、当該接合部８３１ａ，８３１ｂが大気に暴露されることで、当該接合部８３１ａ，８３１ｂに有機物や酸化膜などの付着物層が再付着することがある。
【０１２４】
しかしながら、両基板８０７，８０８に形成された外周接合部８３１ｂどうしを真空中または封入ガス中で接触させ、加圧することで外周接合部８３１ｂに再付着した付着物層が押し破られて当該外周接合部８３１ｂどうしが接合し、接合面間に外周接合部８３１ｂによって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入する仮接合処理がおこなわれる。
【０１２５】
なお、チャンバー内はチャンバー壁８０３とＺ軸８０１との間の摺動パッキン８０４により外部雰囲気と遮断され、チャンバー内を真空または封入ガス雰囲気に維持した状態でピストン型ヘッド８０２を下降させることができる。また、仮接合処理の際に両電極８０６，８０９に備えられた加熱ヒータにより１８０℃程度の温度で加熱して、接合強度を向上させることができる。最後に、図５（ｇ）に示すように、チャンバー内に大気を供給し大気圧に戻した後にヘッド部を上昇させて、接合された両基板８０７，８０８をチャンバー内から取り出し、表面活性化処理および仮接合処理が終了する。
【０１２６】
ところで、基板８０７，８０８どうしの接合の際に、蓋基板８０７およびデバイス基板８０８の位置調整（アライメント）を行った後、仮接合することもできる。図６に示すように、両基板８０７，８０８の間に２視野認識手段８２５を挿入することで、両基板８０７，８０８に形成された内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂの位置を当該２視野認識手段８２５で検出できる。
【０１２７】
この２視野認識手段８２５は両基板８０７，８０８間に挿入された状態で、上下に位置する両基板８０７，８０８の内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂの像をプリズム８２６により、上マーク認識手段８２７と下マーク認識手段８２８の方向に屈折させてそれぞれ読み取ることができる。また、２視野認識手段８２５は両基板８０７，８０８の接合面にほぼ平行なＸＹ軸方向と、両基板８０７，８０８面にほぼ垂直なＺ軸方向とに移動可能に構成されたテーブル（図示省略）により移動可能に構成され、両基板８０７，８０８の任意の位置に形成された接合部８３１ａ，８３１ｂの位置を読み取ることができる。
【０１２８】
そして、両基板８０７，８０８に形成された接合部８３１ａ，８３１ｂの位置を読み取った後、アライメントテーブル８２０によりデバイス基板８０８の位置を、蓋基板８０７の位置に合わせる位置調整を行う。なお、１回目の位置調整が終了した後、再度、２視野認識手段８２５を両基板８０７，８０８に挿入して繰り返して位置調整を行い、位置精度を向上させることもできる。また、本実施形態では、両基板８０７，８０８に形成された接合部８３１ａ，８３１ｂをアライメントマークとして利用したが、別途、両基板８０７，８０８の表面にアライメントマークを設けてもよい。
【０１２９】
このように、この表面活性化・仮接合装置１において、Ａｒプラズマによる両接合部８３１ａ，８３１ｂの表面活性化処理後、エッチングにより除去された付着物層の浮遊物が外周接合部８３１ｂに再付着しても、加圧することで該再付着した付着物層を押し破って両基板８０７，８０８の外周接合部８３１ｂどうしを接合することができ、接合面間に外周接合部８３１ｂによって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入する仮接合処理を行うことができる。
【０１３０】
なお、仮接合処理を真空中で行うことにより、外周接合部８３１ｂによって囲まれて形成される空間を容易に真空雰囲気で封止することができる。また、仮接合処理をＡｒガス、窒素ガス、大気といった封入ガス中で行うことにより、外周接合部８３１ｂによって囲まれて形成される空間に容易にこれらの封入ガスを封入することができる。
【０１３１】
また、封入ガスは、接合部を金とすれば、不活性なガスでなくとも腐食されないため接合に影響はでない。そのため、不活性なもの以外のガスも採用することができる。
【０１３２】
また、Ａｒプラズマにより表面活性化処理を行えば、接合部８３１ａ，８３１ｂの付着物層を除去するエッチング力が高く効率がよい。しかしながら、窒素、酸素など他の反応ガスによるプラズマにより表面活性化処理を行うこともできる。
【０１３３】
なお、外周接合部８３１ｂを接合する仮接合処理時に、内部接合部８３１ａも部分的に接触して接合することがある。このような場合であっても、所定の雰囲気中で内部接合部８３１ａの接合が行われることになるので、仮接合処理後、後述する本接合処理を行うことで、両基板８０７，８０８間に内部接合部８３１ａによって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を確実に封入することができる。
【０１３４】
３．本接合装置
次に、本接合工程を実行する本接合装置（本発明の「本接合手段」に相当）について説明する。図７は本接合装置を示す図であり、（ａ）〜（ｃ）は本接合装置のそれぞれ異なる態様を示す。なお、図７で示すそれぞれの本接合装置２１〜２３は、上記した表面活性化処理による仮接合が行われた後に、大気中で当該両基板８０７，８０８の内部接合部８３１ａどうしを接合して本接合する本接合処理（本接合工程）を行うものである。このように、本実施形態では、表面活性化・仮接合装置１および本接合装置２１〜２３のいずれかにより本発明の「接合装置」が構成されている。
【０１３５】
（１）本接合装置（ａ）
図７（ａ）を参照して本接合装置２１について説明する。同図（ａ）に示すように、本接合装置２１は仮接合が行われた蓋基板８０７およびデバイス基板８０８を保持するステージ２１１と、当該ステージ２１１に保持された両基板８０７，８０８を加圧する際、加圧位置をずらしながら加圧する加圧手段２１０とを備えている。したがって、加圧手段２１０により加圧位置をずらしながら、両基板８０７，８０８を加圧することで、外周接合部８３１ｂの内側に形成された内部接合部８３１ａのすべてを確実に接合することができる。
【０１３６】
（２）本接合装置（ｂ）
図７（ｂ）を参照して本接合装置２２について説明する。同図（ｂ）に示すように、本接合装置２２は仮接合が行われた蓋基板８０７およびデバイス基板８０８を保持するステージ２２１と、当該ステージ２２１に保持された両基板８０７，８０８の全面にわたって一括加圧する高圧プレス手段２２０とを備えている。したがって、高圧プレス手段２２０により両基板８０７，８０８の全面にわたって一括加圧することで、外周接合部８３１ｂの内側に形成された内部接合部８３１ａのすべてを確実に接合することができる。
【０１３７】
（３）本接合装置（ｃ）
図７（ｃ）を参照して本接合装置２３について説明する。同図（ｃ）に示すように、本接合装置２３は仮接合が行われた蓋基板８０７およびデバイス基板８０８を通過させることで加圧する加圧ローラ２３０を備えている。したがって、加圧ローラ２３０間に両基板８０７，８０８を通過させて加圧することにより、外周接合部８３１ｂの内側に形成された内部接合部８３１ａのすべてを確実に接合することができる。
【０１３８】
このように、この本接合装置２１〜２３において、仮接合処理によって両基板８０７，８０８の接合面間に外周接合部８３１ｂによって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気が封入された状態で、両基板８０７，８０８を全面にわたって加圧することで当該空間内に形成されているすべての内部接合部８３１ａどうしを接合し、本接合を確実に行うことができる。したがって、両基板８０７，８０８の接合面間に内部接合部８３１ａによって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を確実に封入できる。
【０１３９】
すなわち、本接合装置２１〜２３によれば、本接合処理において、両基板８０７，８０８を全面にわたって余すところなく加圧することができるので、外周接合部８３１ｂの内側に形成されている両基板８０７，８０８の内部接合部８３１ａどうしを確実に接合して本接合を行うことができる。
【０１４０】
また、本接合を大気中で行うことにより、本接合装置の真空チャンバーが不要となり、さらに封入ガスの使用量を削減できコストダウンを図ることができる。
【０１４１】
なお、Ａｒプラズマによる両接合部８３１ａ，８３１ｂの表面活性化処理後、仮接合処理が行われる前に、エッチングにより除去された付着物層の浮遊物が内部接合部８３１ａに再付着しても、加圧することで該再付着した付着物層を押し破って両基板８０７，８０８の内部接合部８３１ａどうしを接合することができ、接合面間に内部接合部８３１ａによって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気をに封入する本接合を行うことができる。
【０１４２】
以上のように、この実施形態によれば、蓋基板８０７およびデバイス基板８０８に形成された外周接合部８３１ｂどうしを加圧して仮接合することで、両基板８０７，８０８の接合面間に外周接合部８３１ｂによって囲まれる空間に所定の雰囲気を封入できる。したがって、当該空間内の所定の雰囲気中で、加圧することにより両基板８０７，８０８の内部接合部８３１ａどうしの本接合を確実に行うことができるので、両基板８０７，８０８の接合面間に内部接合部８３１ａによって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入するとともに、この空間を外部の雰囲気から確実に遮断できる。
【０１４３】
また、本実施形態では、仮接合に先立ち、Ａｒプラズマであるエネルギー波で両基板８０７，８０８の金属からなる内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂを表面活性化処理することで、基板８０７，８０８どうしの仮接合および本接合を確実に行うことができる。
【０１４４】
また、本実施形態では、蓋基板８０７に形成された内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂと、デバイス基板８０８に形成された内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂとを、加圧することで密着させることができ、それぞれ確実に仮接合および本接合を行うことができる。
【０１４５】
また、デバイス基板８０８の内部接合部８３１ａに囲まれた領域に、表面弾性波デバイス、ＲＦデバイスなどの半導体デバイスの本体部、機械的な可動部を有するＭＥＭＳデバイスの本体部、またはデバイスの電極等を形成して、デバイス基板８０８の内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂと、蓋基板８０７の内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂとの仮接合および本接合を行った後、接合後の両基板８０７，８０８を、内部接合部８３１ａによって囲まれた領域ごとにダイシングすることで、デバイスの本体部や電極が内部接合部８３１ａによって囲まれて外部の雰囲気と遮断された複数のデバイスを提供できる。
【０１４６】
また、本実施形態では、蓋基板８０７およびデバイス基板８０８の両方に、内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂが形成されており、これらの両基板８０７，８０８どうしを接合しているが、蓋基板８０７の接合部は金薄膜８２９等であってももちろんよい。
【０１４７】
なお、本実施形態では、接合部８３１ａ，８３１ｂの表面活性化処理後、当該接合部８３１ａ，８３１ｂに付着物層が再付着することを前提として、付着物層が接合部８３１ａ，８３１ｂに再付着しても、この付着物層を押し破ることで接合部８３１ａ，８３１ｂが接合できることを、その接合原理とともに詳細に説明した。しかしながら、接合部８３１ａ，８３１ｂの表面活性化処理後、両基板８０７，８０８を真空雰囲気中または不活性ガス雰囲気中から外部に搬送（大気に暴露）しなければ、接合部８３１ａ，８３１ｂに付着物層が再付着しないこともある。このような場合であれば、接合部８３１ａ，８３１ｂをそのまま接触させれば接合できることは言うまでもない。
【０１４８】
＜第２実施形態＞
この発明の第２実施形態について図８および図９を参照して説明する。本実施形態が、上記第１実施形態と異なる点は、表面活性化・仮接合装置１０の構成が異なる点であり、その他の構成は上記第１実施形態と同様である。また、本実施形態の表面活性化・仮接合装置１０が上記第１実施形態の本接合・仮接合装置１と大きく異なる点は、ＩＲ（赤外）光をチャンバー内に導光して両基板８０７，８０８の位置調整（アライメント）を行っている点である。その他の構成および動作は上記第１実施形態と同様であるため、以下、上記第１実施形態と異なる点についてのみ説明し、その他の構成および動作は同一符号を付して、その構成および動作の説明を省略する。
【０１４９】
４．表面活性化・仮接合装置（ｂ）
表面活性化工程および仮接合工程を実行する表面活性化・仮接合装置１０（本発明の「表面活性化手段」、「仮接合手段」に相当）について説明する。図８は表面活性化・仮接合装置を示す図であり、両基板８０７，８０８の位置調整を行っている状態を示す図である。また、図９は図８に示す位置調整が終了した後に、仮接合が行われている状態を示す図である。
【０１５０】
図８に示すように、表面活性化・仮接合装置１０は、ＩＲ光源８２３、ＩＲ光源８２３からのＩＲ光を基板８０７，８０８方向へ導光する屈折部８２４ａを有する導光部８２４、導光部８２４により導光されたＩＲ光を認識するＩＲ認識手段８２２とを備えている。また、チャンバー壁８０３にはＩＲ光源８２３が照射したＩＲ光をチャンバー内に入光するガラス窓８０３ａが設けられている。また、支柱８０６ａにより導光部８２４に支持された上部電極８０６と、アライメントテーブル８２０に支持された下部電極８０９には、それぞれＩＲ光が通過可能に透過穴８０６ｂ，８１９が形成されている。また、チャンバー台の下部には、導光部８２４により導光されたＩＲ光が通過可能にガラス窓８２１が設けられている。
【０１５１】
したがって、図５を参照して説明した処理と同様に表面活性化処理を行いチャンバー内を真空引きした後、またはチャンバー内を真空引きして封入ガスと置換した後、仮接合処理を行う前に両基板８０７，８０８のアライメントを行うことができる。すなわち、表面活性化処理後の両基板８０７，８０８を近接させた状態でＩＲ光源８２３からＩＲ光を照射すれば、ガラス窓８０３ａを通過した当該ＩＲ光が導光部８２４によりＩＲ認識手段８２２の方向へ導光される。そして、透過穴８０６ｂ，８１９およびガラス窓８２１を通過した当該ＩＲ光をＩＲ認識手段８２２により読み取ることで、蓋基板８０７およびデバイス基板の接合面に形成された内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂの位置を同時に検出することができる。
【０１５２】
そして、ＩＲ認識手段８２２により検出された位置情報に基づいてアライメントテーブル８２０を移動制御することで、両基板８０７，８０８のアライメントを行うことができる。なお、ＩＲ認識手段８２２は、両基板８０７，８０８面にほぼ平行なＸＹ軸方向と、両基板８０７，８０８面にほぼ垂直なＺ軸方向とに移動可能に構成されたテーブル（図示省略）により移動可能に構成されている。また、アライメントテーブル８２０を移動制御した後、再度、ＩＲ認識手段８２２により両基板８０７，８０８のアライメントを繰返すことにより、位置精度を向上させることもできる。また、ＩＲ認識手段８２２の焦点深度を合わせるために、Ｚ軸方向にＩＲ認識手段８２２を上下に移動させることもできる。
【０１５３】
また、表面活性化・仮接合装置１０におけるＩＲ光の光路である、透過穴８０６ｂ、８１９、ガラス窓８０３ａ，８２１、支柱８０６ａの内側の空間およびアライメントテーブル８２０の内側の空間などは、空間やガラスに限らず、ＩＲ光を透過する材質で構成してもよい。また、ＩＲ光の透過光を利用したアライメントだけでなく、両基板８０７，８０８の下方からＩＲ光を照射して、当該ＩＲ光の反射光を利用したアライメントを行ってもよい。
【０１５４】
次に、図９を参照して、図８を参照して説明した両基板８０７，８０８のアライメント処理が終了した後の仮接合処理について説明する。図９に示すように、真空中または封入ガス中でチャンバー壁８０３とＺ軸８０１とが摺動パッキン４で接しながらピストン型ヘッド８０２がＺ軸８０１により下降される。そして、両基板８０７，８０８に形成された外周接合部８３１ｂどうしを真空中または封入ガス中で接触させ、加圧することで外周接合部８３１ｂに再付着した付着物層が押し破られて当該外周接合部８３１ｂどうしが接合し、接合面間に外周接合部８３１ｂによって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入する仮接合処理がおこなわれる。
【０１５５】
このとき、上部電極８０６および下部電極８０９にそれぞれ形成された透過穴８０６ｂ，８１９をＩＲ光が通過できるように、上部電極８０６はその周縁部が支柱８０６ａによって、下部電極８０９はその周縁部がアライメントテーブル８２０によって支持されている。このような構成とすれば、図９に示す仮接合処理が行われる際、両基板８０７，８０８の周縁部を、該周縁部以外（基板８０７，８０７の中央部）よりも高くすることができる。したがって、図９中の一点鎖線で囲まれた部分に示すように、基板８０７，８０８はその周縁部が強く押圧されることとなるため、中央部が多少ふくらんで撓んだ状態となる一方、外周接合部８３１ｂどうしは確実に密着して接合する。
【０１５６】
以上のように、この実施形態では、仮接合処理において両基板８０７，８０８の周縁部を、該周縁部以外よりも高くしているため、基板８０７，８０８の周縁部に内部接合部８３１ａすべてを取り囲んで突出形成された外周接合部８３１ｂどうしを接合する仮接合を確実に行うことができ、両基板８０７，８０８の接合面間に外周接合部８３１ｂによって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入して、よりいっそう確実に当該空間の内部の雰囲気と外部の雰囲気とを遮断することができる。
【０１５７】
また、本実施形態では、外周接合部８３１ｂの硬度を、内部接合部８３１ａの硬度よりも低く形成すればよい。このような構成とすれば、外周接合部８３１ｂの硬度が、内部接合部８３１ａの硬度よりも低く形成されているため、外周接合部８３１ｂが内部接合部８３１ａよりも変形しやすく、当該外周接合部８３１ｂどうしが密着するため確実に仮接合することができる。
【０１５８】
一例として、外周接合部８３１ｂが潰れやすいように、外周接合部８３１ｂの下地を錫または金と錫の合金層などの硬度が低いものを使用することで、より潰れやすくなり好ましい。また、この場合、加圧力は一例として３００ＭＰaから１００ＭＰａに下げることができた。
【０１５９】
なお、外周接合部８３１ｂの硬度を、内部接合部８３１ａの硬度よりも低く形成するには、例えば、外周接合部８３１ｂを金で形成し、内部接合部８３１ａを金よりも硬度が高い銅で形成すればよい。また、両接合部８３１ａ，８３１ｂを共に金で形成し、外周接合部８３１ｂのみを６０Ｈｖ程度の硬度となるようにアニーリングして柔らかくすることもできる。
【０１６０】
また、さらに良好な接合を行うためには、外周接合部８３１ｂと内部接合部８３１ａの加圧力に差をつけ、外周接合部８３１ｂの加圧力を内部接合部８３１ａよりも高くすることが好ましい。
【０１６１】
ところで、表面活性化・仮接合装置１０のように、チャンバー内にＩＲ光を導光して基板８０７，８０８どうしのアライメント処理を行う構成の場合、チャンバー内でのＩＲ光の光路を確保するため、図８に示すように、上部電極８０７および下部電極８０９の周縁部を支持して中央部に空間を設ける必要が生じることがある。このような構成とすれば、装置の構造上、基板８０７，８０８どうしを重ね合わせて加圧するときに、基板８０７，８０８の周縁部に、該周縁部以外よりも強い押圧力が加わりやすい。
【０１６２】
しかしながら、本発明の「基板」に相当する蓋基板８０７およびデバイス基板８０８どうしを接合することで、まず、両基板８０７，８０７の周縁部に形成された外周接合部８３１ｂどうしを密着させて仮接合処理を行って、その後、上記した本接合装置によって、内部接合部８３１ａどうしの本接合を行うことで、両基板８０７，８０８の接合面間に内部接合部８３１ａによって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入して、確実に当該空間の内部の雰囲気と外部の雰囲気とを遮断することができる。
【０１６３】
また、図６に示すように２視野認識手段８２５によりアライメントを行う構成であっても、ステージ部またはヘッド部の周縁部を支持することで、ステージ中央部よりも両基板の周縁部に大きな力がかかるようにして、外周接合部８３１ｂの仮接合を行いやすい構成としてもよい。
【０１６４】
＜第３実施形態＞
この発明の第３実施形態について図１０を参照して説明する。本実施形態が、上記第１および第２実施形態と異なる点は、表面活性化・仮接合装置１１および本接合装置２２がチャンバー３０内に収納されて接合装置３が構成されている点であり、その他の構成は上記第１実施形態と同様である。以下、上記第１および第２実施形態と異なる点についてのみ説明し、その他の構成および動作は同一符号を付して、その構成および動作の説明を省略する。
【０１６５】
５．接合装置（ａ）
接合装置３について説明する。図１０は接合装置を示す図である。図１０に示すように、接合装置３は、表面活性化・仮接合装置１１と、本接合装置２２と、表面活性化・仮接合室１１および本接合装置２２が内部に収納されたチャンバー３０とを備えている。また、チャンバー３０の表面活性化・仮接合室に表面活性化・仮接合装置１１が配設され、本接合室に本接合装置２２が配設されている。
【０１６６】
そして、表面活性化・仮接合室の入口には気密シャッター３１が設けられ、この気密シャッター３１を閉じることで表面活性化・仮接合室を気密化することができる。また、チャンバー３０内の表面活性化・仮接合室と本接合室との間には、表面活性化・仮接合装置１１から本接合装置２２へと基板８０７，８０８を搬送可能に搬送機構３３が配設されている。なお、搬送装置３３については、周知の種々の搬送装置３３を採用することができ、その構成および動作は周知のものであるため、その構成および動作の説明は省略する。また、以下の実施形態で説明する搬送装置についても、その構成および動作の説明は省略する。
【０１６７】
また、本接合室に配設する本接合装置としては本接合装置２２に限られず、上記した種々の本接合装置２１〜２３を配設することができる。これらの本接合装置２１〜２３による本接合処理以外の方法で本接合処理を行う方法としては、本接合室に所定の気体を導入して超高気圧とすることで、大気圧によって両基板８０７，８０８を加圧して本接合処理を行うこともできる。また、図示省略したガス供給手段およびガス排出手段により、チャンバー３０内を任意の気圧で所定のガス雰囲気とすることができ、あるいは、チャンバー３０内を真空雰囲気とすることができるように構成されている。以上のような構成とすれば、上記した第１および第２実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０１６８】
＜第４実施形態＞
この発明の第４実施形態について図１１を参照して説明する。本実施形態が、上記第３実施形態と異なる点は、両基板８０７，８０８を加熱することにより仮接合処理および本接合処理を行っている点であり、仮接合装置１２のみチャンバー４０内に収納されている点である。その他の構成は上記第３実施形態と同様である。以下、上記第１ないし第３実施形態と異なる点についてのみ説明し、その他の構成および動作は同一符号を付して、その構成および動作の説明を省略する。
【０１６９】
６．接合装置（ｂ）
接合装置４について説明する。図１１は接合装置を示す図である。図１１に示すように、接合装置４は、チャンバー４０内に収納された仮接合装置１２と、本接合装置２２とを備えている。また、チャンバー４０の入口には気密シャッター４１が設けられ、この気密シャッター４１を閉じることでチャンバー４０を気密化して、所定の雰囲気中で仮接合処理を行うことができる。
【０１７０】
また、チャンバー４０内の仮接合装置１２と本接合装置２２との間には、仮接合装置１２から本接合装置２２へと基板８０７，８０８を搬送可能に搬送機構４３が配設されている。このような構成とすれば、仮接合処理および本接合処理において、上部電極８０６、下部電極８０９、ピストン型ヘッド２２０およびステージ２２１に内蔵され図示省略された加熱ヒータ（本発明の「加熱手段」に相当）により両基板８０７，８０８を加熱して、外周接合部８３１ｂどうし、内部接合部８３１ａどうしを加熱拡散接合することができる。
【０１７１】
なお、本接合装置２２に限られず、上記した種々の本接合装置２１〜２３を採用することができる。また、上記した表面活性化処理を併用して加熱拡散接合を行ってもよい。以上のような構成とすれば、上記した第１ないし第３実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０１７２】
また、表面活性化処理を併用して仮接合処理および本接合処理を行う場合、当該接合時に室温〜１８０℃の低温加熱によるアニーリングを行うことにより、基板の表面粗さやうねりに起因する接合部８３１ａ，８３１ｂの残留応力やひずみを除去することでき、接合強度の向上を図ることができる。
【０１７３】
＜第５実施形態＞
この発明の第５実施形態について図１２および図１３を参照して説明する。本実施形態が、上記した実施形態と異なる点は一方の基板８０８の基板本体８０８ａの表面にのみ内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄが形成されている点であり、しかも、これら内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄの断面が尖形形状に形成されている点である。また、エネルギー波（プラズマ）による表面活性化処理が他方の基板８０７の基板本体８０７ａの表面に形成された接合部としての金薄膜８３２にのみ行われている。その他の構成は上記第１ないし第３実施形態と同様である。以下、上記第１ないし第３実施形態と異なる点についてのみ説明し、その他の構成および動作は同一符号を付して、その構成および動作の説明を省略する。なお、図１２は基板の他の例を示す図、図１３は図１２に示す基板の接合原理を示す図である。
【０１７４】
（４）基板（ｃ）
図１２を参照して基板の他の例について説明する。図１２（ａ）は基板の斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図である。図１２に示すように、デバイス基板８０８の基板本体８０８ａの表面には、所定領域を囲んだ内部接合部８３１ｃと、基板本体８０８ａの周縁部に内部接合部８３１ｃを取り囲んだ外周接合部８３１ｄとが断面が尖形形状に突出形成されている。また、内部接合部８３１ｃに囲まれた領域には、表面弾性波デバイスやＲＦデバイスといった半導体デバイス、機械的な可動部分を有するＭＥＭＳデバイスなどのデバイスの本体部８２９が形成されている。ここで、所定領域とは、回路の動作部分や振動部分などが形成される領域のことである。
【０１７５】
また、内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄは、それぞれ金めっきにより厚膜状に基板本体８０８ａに突出形成されている。また、図１２（ａ）に示すように、この一例では、外周接合部８３１ｄの基板本体８０８ａの表面からの高さが約７μｍに形成されており、基板本体８０８ａの表面からの高さが約５μｍに形成されている内部接合部８３１ｃの高さよりも高くなるように構成されている。
【０１７６】
また、蓋基板８０７の基板本体８０７ａの表面には接合部として金薄膜８３２がスパッタリングまたはフラッシュめっきにより形成されている。なお、金薄膜８３２の代わりに、デバイス基板８０８と同様に内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂを形成してもよい。
【０１７７】
（５）基板（ｄ）
また、上記した「（４）基板（ｃ）」の項で説明したデバイス基板８０８が有する、断面が尖形形状の内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄにより、図３と同様のデバイス基板８０８を形成してもよい。すなわち、デバイス基板８０８の基板本体８０８ａの表面に複数の内部接合部８３１ｃを突出形成し、基板本体８０８ａの周縁部に内部接合部８３１ｃのすべてを取り囲んだ外周接合部８３１ｄを突出形成してもよい。なお、内部接合部８３１ａに囲まれたぞれぞれの領域には、表面弾性波デバイスやＲＦデバイスといった半導体デバイス、機械的な可動部分を有するＭＥＭＳデバイスなどのデバイスの本体部８２９が形成されている。
【０１７８】
その他の構成については、上記した第１実施形態の「（１）基板（ａ）」、「（２）基板（ｂ）」および「（３）その他」の項で説明した構成と同様であるので、相当符号を付してその構成についての詳細な説明は省略する。なお、本実施形態では、デバイス基板８０８に内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄを形成し、蓋基板８０７に金薄膜８３２を形成したが、蓋基板８０７に内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄを形成し、デバイス基板８０８に当該デバイス基盤８０８上のデバイスの本体部８２９を避けるようにして金薄膜８３２を形成してもよい。
【０１７９】
次に、本実施形態における基板の接合原理について図１３を参照して説明する。図１３は図１２に示す基板の接合原理を示す図である。通常、デバイス基板８０８や蓋基板８０７の表面に形成された接合部８３１ａ，８３１ｂ，８３２の表面には酸化膜や有機物等の付着物層が形成されているため、１８０℃以下の低温で固相のまま接合部８３１ａ，８３１ｂ，８３２どうしを接触させても当該接合部８３１ａ，８３１ｂ，８３２どうしを接合することはできない。したがって、上記第１ないし第３実施形態で説明したように、プラズマ等のエネルギー波で接合部８３１ａ，８３１ｂ，８３２の表面に付着した付着物層を除去し、当該接合部８３１ａ，８３１ｂ，８３２の新生面を露出させて表面活性化した状態で接合部８３１ａ，８３１ｂ，８３２どうしを接触させることにより当該接合部どうしを接合することができる。
【０１８０】
また、上記第４実施形態で説明したように、接合部８３１ａ，８３１ｂ，８３２を加熱することにより、少なくとも接合部８３１ａ，８３１ｂ，８３２の表面を溶融させることで、当該接合部８３１ａ，８３１ｂ，８３２どうしの接合を行うことができる。しかしながら、本実施形態では、図１３（ａ）に示すように、デバイス基板に形成された外周接合部８３１ｄ（内部接合部８３１ｃ）の断面が尖形形状に形成されている。したがって、デバイス基板８０８の外周接合部８３１ｄ（内部接合部８３１ｃ）と、蓋基板８０７の金薄膜８３２とを衝合させて加圧することにより、図４（ｂ）に示すように、断面尖形形状の外周接合部８３１ｄ（内部接合部８３１ｃ）が押し潰されて、当該外周接合部８３１ｄ（内部接合部８３１ｃ）の表面に付着した酸化膜や有機物等からなる付着物層が押し破られて新生面が露出する。
【０１８１】
一方、加圧されることにより外周接合部８３１ｄ（内部接合部８３１ｃ）が押し潰される際に、外周接合部８３１ｄ（内部接合部８３１ｃ）と、金薄膜８３２との間で”滑り”が生じるため、金薄膜８３２の表面に付着した酸化膜や有機物等からなる付着物層も押し破られることとなる。すなわち、デバイス基板８０８の断面尖形形状の外周接合部８３１ｄ（内部接合部８３１ｃ）は加圧されて押し潰されることにより、外周接合部８３１ｄ（内部接合部８３１ｃ）表面の酸化膜や有機物等の付着物層が押し破られて新生面が露出し、さらに、上記したように金薄膜８３２の付着物層も押し破られて新生面が露出することから、外周接合部８３１ｄ（内部接合部８３１ｃ）と金薄膜８３２とが原子間力により図１３（ｂ）に示すように接合される。
【０１８２】
なお、蓋基板８０７に形成された接合部としての金薄膜８３２にのみプラズマ（エネルギー波）による表面活性化処理を行うことで、金薄膜８３２表面の酸化膜や有機物等の付着物層を除去して当該金薄膜８３２の新生面を露出させることができ、より確実に内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄと金薄膜８３２との接合を行うことができる。また、金薄膜８３２は酸化しづらいため、再酸化による酸化膜が再形成されにくく、酸化膜が形成されたとしても表面活性化処理後、一定時間内であればその厚さは薄いので、内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄを金薄膜８３２に接触させて加圧することにより容易に押し破られて新生面が再露出し、内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄと金薄膜８３２とが接合される。
【０１８３】
以上のように、この実施形態では、デバイス基板８０８の基板本体８０８ａの表面に断面が尖形形状の内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄを形成したため、加圧して当該内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄを押し潰すことにより、両接合部８３１ｃ、８３１ｄ表面の酸化膜や有機物等の付着物層を押し破って、新生面を露出させることができる。また、内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄと、金薄膜８３２との接触部分（接合界面）では、内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄが押し潰されて該接触部分の面積が広がっていく過程において両接合部８３１ｃ，８３１ｄと金薄膜８３２との間に大きな”滑り”が生じ、両接合部８３１ｃ，８３１ｄに新生面を露出させるとともに、金薄膜８３２表面の付着物層も押し破って当該金薄膜８３２に新生面を露出させることができる。したがって、プラズマ等のエネルギー波で表面活性化処理を行わずとも、露出した新生面の原子間力により内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄと、金薄膜８３２とを接合することが出来る。
【０１８４】
なお、蓋基板８０７に形成された接合部としての金薄膜８３２にのみプラズマ（エネルギー波）による表面活性化処理を行うことで、金薄膜８３２表面の酸化膜や有機物等の付着物層を除去して当該金薄膜８３２の新生面を露出させることができ、よりいっそう確実に基板８０７，８０８の接合を行うことができる。この場合であっても、内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄに対する接合前のプラズマ等のエネルギー波による表面活性化処理を省略することができるので、工程の簡略化を図ることができる。
【０１８５】
また、本発明者は、内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄの基板本体８０８ａの表面から先端までの高さが２０〜９０％となる範囲で内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄをそれぞれ押し潰せば、両接合部８３１ｃ、８３１ｄ表面の酸化膜や有機物等の付着層を確実に除去して新生面を露出することができ、電気的信頼性のよい接合が可能であることを実験的に見出した。図１４を参照して、外周接合部８３１ｄを例にとり、外周接合部８３１ｄの基板表面から先端までの高さと接合強度との関係について説明する。
【０１８６】
図１４は外周接合部８３１ｄがＡｕ、Ａｌ、Ｃｕである場合の、外周接合部８３１ｄの高さと接合強度との関係を示した図である。同図において外周接合部８３１ｄの高さは、完全につぶれてしまったときを０％、全く潰れていないときを１００％としている。同図において、接合が良好であるための接合強度は１つの外周接合部当たり１５０ｇ以上の場合とし、１つの外周接合部当たりの接合強度が１５０ｇ以上となり接合強度が十分良好であるためには、加圧し潰れた後の外周接合部８３１ｄの高さは基板表面から外周接合部８３１ｄの先端までの高さが、潰れる前のおよそ２０〜９０％となる場合であればよいことが分かる。
【０１８７】
また、図１４では、外周接合部８３１ｄの高さが基板表面から外周接合部８３１ｄの先端までの高さの０〜２０％となるときは、外周接合部８３１ｄは大きく潰れているため十分接合していると考えられるが、加圧力が十分過ぎ、デバイス基板８０８および蓋基板８０７に余計なダメージが与えられる等、接合されない可能性が含まれると考えられる。また、外周接合部８３１ｄの高さが接合面から外周接合部８３１ｄの先端までの高さの９０〜１００％となるときは、外周接合部８３１ｄの潰れ方が小さいため、接合されない可能性があると考えられる。以上の点を考慮すると、接合を良好に行うための外周接合部８３１ｄの高さは、基板表面から外周接合部８３１ｄの先端までの高さの２０〜９０％の場合とするのがよい。
【０１８８】
したがって、外周接合部８３１ｄの接合面からの高さが加圧前の接合面からの高さの２０〜９０％の範囲となるように、デバイス基板８０８や蓋基板８０７等の被接合物に加圧するのがよい。また、内部接合部８３１ｃについても同様であり、内部接合部８３１ｃ、外周接合部８３１ｄともに２０〜９０％となるように加圧するのがよい。
【０１８９】
そこで、加圧中は、ヘッド高さ検出手段（図示省略）により基板を保持するヘッドの高さをモニタすることにより、内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄの、他方の基板８０７からの高さを検出し、内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄの高さが２０〜９０％の高さとなるように加圧力の調整を行えばよい。
【０１９０】
また、本発明者は、一方の基板８０８に形成された内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄへの加圧力が、金属の種類、加圧の速さ等の条件に関わらず、１つの内部接合部８３１ｃまたは外周接合部８３１ｄあたり１００〜７００ＭＰａの範囲のときに、内部接合部８３１ｃまたは外周接合部８３１ｄが２０〜９０％の範囲の高さに押し潰されることを実験的に見出した。したがって、デバイス基板８０８および蓋基板８０７等の基板に、１つの内部接合部８３１ｃまたは外周接合部８３１ｄあたり１００〜７００ＭＰａの範囲の加圧力が加えられ、内部接合部８３１ｃまたは外周接合部８３１ｄの高さが２０〜９０％の高さとなるように制御を行うとしてもよい。
【０１９１】
また、本実施形態のように、内部接合部８３１ａおよび外周接合部８３１ｂの断面が尖形形状となるように形成することで、以下に説明するような特有な効果を奏することができる。すなわち、デバイス基板８０８が受光素子であるＣＭＯＳイメージセンサを備える場合、基板８０７，８０８の接合前にデバイス基板８０８の表面活性化処理を行うと、プラズマ等のエネルギー波の照射によりデバイス基板８０８に不要な電荷等が与えられ、ＣＭＯＳイメージセンサがダメージを受けるおそれがある。
【０１９２】
しかしながら、本実施形態によれば、プラズマ等のエネルギー波によるダメージを受けやすいＣＭＯＳイメージセンサ等の受光素子をデバイス基板８０８に形成した場合でも、受光素子を備えるデバイス基板８０８には断面が尖形形状の内部接合部８３１ｃおよび外周接合部８３１ｄを形成しているため、デバイス基板８０８の表面活性化処理を行わずともデバイス基板８０８と蓋基板８０７との接合を行うことができる。したがって、受光素子を備えるデバイス基板８０８にプラズマ等のエネルギー波によるダメージを与えることなく、デバイス基板８０８と蓋基板８０７とを接合することができる。なお、受光素子はＣＭＯＳイメージセンサに限られず、ＣＣＤ等の受光素子や、また、センシング素子、その他、プラズマ等のエネルギー波によりダメージを被りやすいデバイスであれば同様の効果を奏することができる。
【０１９３】
＜その他＞
なお、本発明は上記した各実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、接合する基板８０７，８０８の種類、基板上に形成されたデバイスの種類に応じて、上記した種々の接合装置から最適なものを組み合わせることができる。以下、接合装置の変形例について図１５を参照して説明する。図１５は接合装置の変形例を示す図である。
【０１９４】
７．接合装置（ｃ）
接合装置５について説明する。図１５（ａ）に示すように、接合装置５は、表面活性化装置が配設された表面活性化室と、仮接合装置が配設された仮接合室と、本接合装置が配設された本接合室とを有するチャンバー５０を備えている。また、チャンバー５０内には基板８０７，８０８を各室の間で搬送する搬送機構５３が配設されている。また、各室の入口にはそれぞれの空間を気密化できる気密シャッター（図示省略）が配設されている。このように、各処理はすべて同一のチャンバー５０内で実行される。このような構成としても上記した第１ないし第４実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０１９５】
８．接合装置（ｄ）
接合装置６について説明する。図１５（ｂ）に示すように、接合装置５は、表面活性化装置と、仮接合装置と、本接合装置とを備えている。また、各装置の間で基板８０７，８０８を搬送可能に搬送機構６３が大気中に配設されている。このような構成としても上記した第１ないし第４実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０１９６】
また、内部接合部および外周接合部は、断面尖形形状を有していてもよいし、断面尖形形状を有さない形状としてもよく、これらをどのように組み合わせて構成してもよい。以下、基板の変形例について図１６および図１７を参照して説明する。図１６および図１７は基板の変形例を示す図である。
【０１９７】
（６）基板（ｅ）
基板（ｅ）について説明する。図１６に示すように、基板（ｅ）の外周接合部８３１ｆは、断面尖形形状を有しており、その他は第１実施形態に示した基板（ａ）と同様である。このような構成とすることにより、基板（ｅ）の外周接合部８３１ｆは加圧により潰れやすい構成となる。また、外周接合部８３１ｆと内部接合部８３１ｅが同じ金属の場合でも、断面尖形形状を有する外周接合部８３１ｆのほうが潰れやすい。したがって、外周接合部８３１ｆの仮接合を容易に行うことができる。
【０１９８】
（７）基板（ｆ）
基板（ｆ）について説明する。図１７に示すように、基板（ｆ）の内部接合部８３１ｇは断面尖形形状をしており、その他は第１実施形態に示した基板（ａ）と同様である。このような構成とすることにより、基板（ｆ）の内部接合部８３１ｇは潰れやすく、外周接合部８３１ｈの仮接合を行った後、内部接合部８３１ｇを本接合装置２１ないし２３により容易に潰して、確実に本接合を行うことができる。
【０１９９】
なお、外周接合部を高くする場合には、図１６のように外周接合部を先鋭とすることで先端を潰れ易く形成すれば、大きな加圧力をかけることなく外周接合部を接合させることができるので好ましい。
【図面の簡単な説明】
【０２００】
【図１】基板の一例を示す図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図３】基板の他の例を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態たる接合装置の表面活性化・仮接合装置を示す図である。
【図５】表面活性化処理および仮接合処理の手順を示す図である。
【図６】図１の装置において２視野認識手段を用いた大気中でのアライメント処理を示す図である。
【図７】本発明の第１実施形態たる接合装置の本接合装置を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態たる接合装置の表面活性化・仮接合装置を示す図である。
【図９】図８の装置おいて仮接合が行われている状態を示す図である。
【図１０】本発明の接合装置の第３実施形態を示す図である。
【図１１】本発明の接合装置の第４実施形態を示す図である。
【図１２】基板の他の例を示す図である。
【図１３】図１２に示す基板の接合原理を示す図である。
【図１４】外周接合部の高さと接合強度との関係を示す図である。
【図１５】本発明の接合装置の変形例を示す図である。
【図１６】本発明の基板の変形例を示す図である。
【図１７】本発明の基板の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【０２０１】
１，１０，１１…表面活性化・仮接合装置（表面活性化手段、仮接合手段）
１２…仮接合装置（仮接合手段）
２１，２２，２３…本接合装置（本接合手段）
２１０…加圧手段
２２０…高圧プレス手段
２３０…加圧ローラ
８０１…Ｚ軸（上下駆動機構、加圧手段）
８０７…蓋基板（基板）
８０７ａ，８０８ａ…基板本体
８０８…デバイス基板（基板）
８３１ａ，８３１ｃ，８３１ｅ，８３１ｇ…内部接合部
８３１ｂ，８３１ｄ，８３１ｆ，８３１ｈ…外周接合部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板本体の表面に形成された金属からなる接合部を有する基板どうしを接合する接合方法において、
少なくとも一方の前記基板の前記接合部は、前記基板本体の表面の所定領域を囲んで突出形成された少なくとも１つの内部接合部と、前記基板本体の周縁部に前記内部接合部すべてを取り囲んで突出形成された外周接合部とを有し、
前記外周接合部と他方の前記基板の前記接合部とを加圧手段により加圧して接合し、前記両基板の接合面間に前記外周接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入する仮接合工程と、
前記仮接合工程の後に、前記内部接合部と前記他方の前記接合部とを前記加圧手段により加圧して接合する本接合工程と
を備えることを特徴とする接合方法。
【請求項２】
前記仮接合工程の前に、原子ビームまたはイオンビームまたはプラズマであるエネルギー波で前記少なくとも一方の基板の前記接合部を表面活性化する表面活性化工程をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の接合方法。
【請求項３】
前記仮接合工程において前記両基板の周縁部を、該周縁部以外よりも高くすることを特徴とする請求項１または２に記載の接合方法。
【請求項４】
前記本接合工程における前記加圧手段による前記両基板の加圧の際、加圧位置をずらしながら加圧を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の接合方法。
【請求項５】
前記本接合工程を、前記加圧手段としての高圧プレス手段により前記両基板の全面にわたって一括加圧することにより行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の接合方法。
【請求項６】
前記本接合工程を、前記加圧手段としての加圧ローラ間に前記両基板を通過させて加圧することにより行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の接合方法。
【請求項７】
前記仮接合工程を真空中で実行することにより前記空間を真空雰囲気で封止することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の接合方法。
【請求項８】
前記仮接合工程を封入ガス中で実行することにより前記空間に前記封入ガスを封入することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の接合方法。
【請求項９】
前記本接合工程を大気中で実行することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の接合方法。
【請求項１０】
前記仮接合工程および／または前記本接合工程における接合時に、前記両基板を加熱することを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の接合方法。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の接合方法により形成されたデバイスであって、半導体デバイスまたはＭＥＭＳデバイスからなることを特徴とするデバイス。
【請求項１２】
基板本体の表面に形成された金属からなる接合部を有する基板どうしを接合する接合装置において、
少なくとも一方の前記基板の前記接合部として、前記基板本体の表面の所定領域を囲んで少なくとも１つの内部接合部を突出形成するとともに、前記基板本体の周縁部に前記内部接合部すべてを取り囲んで外周接合部を突出形成し、
一方の前記基板を保持するヘッドと、
他方の前記基板を保持するステージと、
前記ヘッドまたは前記ステージの少なくとも一方を前記基板の接合面とほぼ垂直な方向に加圧制御が可能な上下駆動機構と、
前記外周接合部と他方の前記基板の前記接合部とを加圧して接合し、前記両基板の接合面間に前記外周接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入して仮接合する仮接合手段と、
前記仮接合の後に、前記内部接合部と前記他方の前記接合部とを加圧して接合して本接合する本接合手段と
を備えることを特徴とする接合装置。
【請求項１３】
前記仮接合手段による前記仮接合に先立ち、
原子ビームまたはイオンビームまたはプラズマであるエネルギー波で前記少なくとも一方の基板の前記接合部を表面活性化する表面活性化手段をさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の接合装置。
【請求項１４】
前記両基板を加圧する加圧位置をずらしながら加圧する加圧手段をさらに備え、
前記加圧手段により前記本接合を行うことを特徴とする請求項１２または１３に記載の接合装置。
【請求項１５】
加圧手段として前記両基板の全面にわたって一括加圧する高圧プレス手段をさらに備え、
前記高圧プレス手段により前記本接合を行うことを特徴とする請求項１２または１３に記載の接合装置。
【請求項１６】
加圧手段として前記両基板を通過させることで加圧する加圧ローラをさらに備え、
前記加圧ローラにより前記本接合を行うことを特徴とする請求項１２または１３に記載の接合装置。
【請求項１７】
前記両基板を加熱する加熱手段をさらに備え、
前記仮接合手段および／または前記本接合手段における接合時に、前記両基板を加熱することを特徴とする請求項１２ないし１６のいずれかに記載の接合装置。
【請求項１８】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の接合方法によって接合される基板であって、
前記接合部は、
前記基板本体の表面の所定領域をそれぞれ囲んで突出形成された複数の前記内部接合部と、
前記基板本体の周縁部に前記複数の内部接合部すべてを取り囲んで突出形成された前記外周接合部と
を備えることを特徴とする基板。
【請求項１９】
前記接合部が金で形成されている、または前記接合部表面に金膜が形成されていることを特徴とする請求項１８に記載の基板。
【請求項２０】
前記外周接合部の硬度が、前記内部接合部の硬度よりも低く形成されていることを特徴とする請求項１８または１９に記載の基板。
【請求項２１】
前記外周接合部の前記基板本体の表面からの高さが、前記内部接合部の前記表面からの高さよりも高く形成されていることを特徴とする請求項１８ないし２０のいずれかに記載の基板。
【請求項２２】
前記内部接合部または前記外周接合部の断面が尖形形状に形成されていることを特徴とする請求項１８ないし２１のいずれかに記載の基板。
【請求項１】
基板本体の表面に形成された金属からなる接合部を有する基板どうしを接合する接合方法において、
少なくとも一方の前記基板の前記接合部は、前記基板本体の表面の所定領域を囲んで突出形成された少なくとも１つの内部接合部と、前記基板本体の周縁部に前記内部接合部すべてを取り囲んで突出形成された外周接合部とを有し、
前記外周接合部と他方の前記基板の前記接合部とを加圧手段により加圧して接合し、前記両基板の接合面間に前記外周接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入する仮接合工程と、
前記仮接合工程の後に、前記内部接合部と前記他方の前記接合部とを前記加圧手段により加圧して接合する本接合工程と
を備えることを特徴とする接合方法。
【請求項２】
前記仮接合工程の前に、原子ビームまたはイオンビームまたはプラズマであるエネルギー波で前記少なくとも一方の基板の前記接合部を表面活性化する表面活性化工程をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の接合方法。
【請求項３】
前記仮接合工程において前記両基板の周縁部を、該周縁部以外よりも高くすることを特徴とする請求項１または２に記載の接合方法。
【請求項４】
前記本接合工程における前記加圧手段による前記両基板の加圧の際、加圧位置をずらしながら加圧を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の接合方法。
【請求項５】
前記本接合工程を、前記加圧手段としての高圧プレス手段により前記両基板の全面にわたって一括加圧することにより行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の接合方法。
【請求項６】
前記本接合工程を、前記加圧手段としての加圧ローラ間に前記両基板を通過させて加圧することにより行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の接合方法。
【請求項７】
前記仮接合工程を真空中で実行することにより前記空間を真空雰囲気で封止することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の接合方法。
【請求項８】
前記仮接合工程を封入ガス中で実行することにより前記空間に前記封入ガスを封入することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の接合方法。
【請求項９】
前記本接合工程を大気中で実行することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の接合方法。
【請求項１０】
前記仮接合工程および／または前記本接合工程における接合時に、前記両基板を加熱することを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の接合方法。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の接合方法により形成されたデバイスであって、半導体デバイスまたはＭＥＭＳデバイスからなることを特徴とするデバイス。
【請求項１２】
基板本体の表面に形成された金属からなる接合部を有する基板どうしを接合する接合装置において、
少なくとも一方の前記基板の前記接合部として、前記基板本体の表面の所定領域を囲んで少なくとも１つの内部接合部を突出形成するとともに、前記基板本体の周縁部に前記内部接合部すべてを取り囲んで外周接合部を突出形成し、
一方の前記基板を保持するヘッドと、
他方の前記基板を保持するステージと、
前記ヘッドまたは前記ステージの少なくとも一方を前記基板の接合面とほぼ垂直な方向に加圧制御が可能な上下駆動機構と、
前記外周接合部と他方の前記基板の前記接合部とを加圧して接合し、前記両基板の接合面間に前記外周接合部によって輪郭状に囲まれて形成される空間に所定の雰囲気を封入して仮接合する仮接合手段と、
前記仮接合の後に、前記内部接合部と前記他方の前記接合部とを加圧して接合して本接合する本接合手段と
を備えることを特徴とする接合装置。
【請求項１３】
前記仮接合手段による前記仮接合に先立ち、
原子ビームまたはイオンビームまたはプラズマであるエネルギー波で前記少なくとも一方の基板の前記接合部を表面活性化する表面活性化手段をさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の接合装置。
【請求項１４】
前記両基板を加圧する加圧位置をずらしながら加圧する加圧手段をさらに備え、
前記加圧手段により前記本接合を行うことを特徴とする請求項１２または１３に記載の接合装置。
【請求項１５】
加圧手段として前記両基板の全面にわたって一括加圧する高圧プレス手段をさらに備え、
前記高圧プレス手段により前記本接合を行うことを特徴とする請求項１２または１３に記載の接合装置。
【請求項１６】
加圧手段として前記両基板を通過させることで加圧する加圧ローラをさらに備え、
前記加圧ローラにより前記本接合を行うことを特徴とする請求項１２または１３に記載の接合装置。
【請求項１７】
前記両基板を加熱する加熱手段をさらに備え、
前記仮接合手段および／または前記本接合手段における接合時に、前記両基板を加熱することを特徴とする請求項１２ないし１６のいずれかに記載の接合装置。
【請求項１８】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の接合方法によって接合される基板であって、
前記接合部は、
前記基板本体の表面の所定領域をそれぞれ囲んで突出形成された複数の前記内部接合部と、
前記基板本体の周縁部に前記複数の内部接合部すべてを取り囲んで突出形成された前記外周接合部と
を備えることを特徴とする基板。
【請求項１９】
前記接合部が金で形成されている、または前記接合部表面に金膜が形成されていることを特徴とする請求項１８に記載の基板。
【請求項２０】
前記外周接合部の硬度が、前記内部接合部の硬度よりも低く形成されていることを特徴とする請求項１８または１９に記載の基板。
【請求項２１】
前記外周接合部の前記基板本体の表面からの高さが、前記内部接合部の前記表面からの高さよりも高く形成されていることを特徴とする請求項１８ないし２０のいずれかに記載の基板。
【請求項２２】
前記内部接合部または前記外周接合部の断面が尖形形状に形成されていることを特徴とする請求項１８ないし２１のいずれかに記載の基板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００９−２２０１５１（Ｐ２００９−２２０１５１Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６８０３２（Ｐ２００８−６８０３２）
【出願日】平成２０年３月１７日（２００８．３．１７）
【出願人】（３０４０１９３５５）ボンドテック株式会社 (36)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１７日（２００８．３．１７）
【出願人】（３０４０１９３５５）ボンドテック株式会社 (36)
【Ｆターム（参考）】
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