接合方法および接合システム
【課題】接合処理の後工程等において加熱処理が実行される場合においても、マイクロボイドの発生を抑制することが可能な接合技術を提供する。
【解決手段】エネルギー波を照射すること（プラズマ処理等）によって両被接合物のうち少なくとも一方の被接合物の接合表面にポーラス酸化物を生成し（ステップＳ１０）、その後、ポーラス酸化物が生成された当該接合表面に適量の水分子を付着させる（ステップＳ２０）。そして、接合表面に水分子を付着させた状態で両被接合物の接合表面を互いに接触させて加圧し、当該両被接合物を接合する（ステップＳ３０）。
【解決手段】エネルギー波を照射すること（プラズマ処理等）によって両被接合物のうち少なくとも一方の被接合物の接合表面にポーラス酸化物を生成し（ステップＳ１０）、その後、ポーラス酸化物が生成された当該接合表面に適量の水分子を付着させる（ステップＳ２０）。そして、接合表面に水分子を付着させた状態で両被接合物の接合表面を互いに接触させて加圧し、当該両被接合物を接合する（ステップＳ３０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの被接合物を接合する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの被接合物の接合表面に対して酸素プラズマ処理を施して表面活性化した後に、両被接合物を接合する技術が存在する。
【０００３】
例えば、特許文献１には、２つの被接合物の接合表面がプラズマ処理によって活性化された後、当該２つの被接合物の接合表面が対向状態にされて接合される技術が記載されている。
【０００４】
また、この特許文献１には、表面研磨および洗浄工程後に、混合ガス（酸素および四フッ化炭素（ＣＦ４）等の混合ガス）を用いたプラズマ処理を行い、両被接合物を接合する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００３−５２３６２７号公報
【特許文献２】特開平６−３０２４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のような接合技術においては、接合後の後工程において比較的高温（たとえば７００℃〜１０００℃）で加熱処理が行われると、接合界面にマイクロボイドが発生するという問題が生じる。
【０００７】
なお、このようなマイクロボイドは次のような事情によって発生すると考えられる。すなわち、上記の接合技術においては、微視的には、プラズマ処理後の接合表面にて酸素原子の一部がフッ素分子等に置換され、比較的大きなリング状の（仮想的な）鎖ができ、その鎖の中に水分子が捕捉される。そのため、比較的多量の水分子が接合界面に留まっている。そして、このような状態で加熱処理が行われると、残存していた水分子が接合界面から急激に排除される。このとき、当該水分子が存在していた部分がボイド（マイクロボイド）になるものと考えられる。
【０００８】
そこで、この発明の課題は、接合処理の後工程等において加熱処理が実行される場合においても、マイクロボイドの発生を抑制することが可能な接合技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決すべく、請求項１の発明は、両被接合物を接合する接合方法であって、ａ）エネルギー波を照射することによって前記両被接合物のうち少なくとも一方の被接合物の接合表面にポーラス酸化物を生成する工程と、ｂ）前記ポーラス酸化物が生成された前記少なくとも一方の被接合物の接合表面に適量の水分子を付着させる工程と、ｃ）前記少なくとも一方の被接合物の接合表面に水分子を付着させた状態で前記両被接合物の接合表面を互いに接触させて加圧し、前記両被接合物を接合する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明に係る接合方法において、前記工程ａ）は、ａ−１）前記少なくとも一方の被接合物の前記接合表面にフッ素を供給する工程を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２の発明に係る接合方法において、前記工程ａ−１）においては、フッ素の化合物を混合したガスを用いてプラズマ処理が実行されることによって、前記少なくとも一方の被接合物の前記接合表面にフッ素が供給されることを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項３の発明に係る接合方法において、前記工程ａ−１）においては、前記ガスにおける前記フッ素の化合物の混合量が制御されることを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項２の発明に係る接合方法において、前記工程ａ−１）においては、フッ素樹脂加工面を有する部材を前記少なくとも一方の被接合物の周囲に配置してプラズマ処理が実行されることを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項５の発明に係る接合方法において、前記工程ａ−１）においては、前記少なくとも一方の被接合物の前記接合表面の面積と前記少なくとも一方の被接合物の周囲に配置された前記フッ素樹脂加工面の露出面積との比が所定割合に設定された状態で前記プラズマ処理が実行されることを特徴とする。
【００１５】
請求項７の発明は、請求項２の発明に係る接合方法において、前記工程ａ−１）においては、前記少なくとも一方の被接合物が配置されるチャンバ内にフッ素樹脂加工された部材が配置されて、プラズマ処理が実行されることを特徴とする。
【００１６】
請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかの発明に係る接合方法において、前記工程ｂ）は、ｂ−１）前記少なくとも一方の被接合物の接合表面の湿度を制御する工程、を有することを特徴とする。
【００１７】
請求項９の発明は、請求項８の発明に係る接合方法において、前記工程ｂ−１）においては、前記少なくとも一方の被接合物の温度を制御することによって前記少なくとも一方の被接合物の接合表面の湿度が制御されることを特徴とする。
【００１８】
請求項１０の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかの発明に係る接合方法において、前記工程ｂ）は、ｂ−２）水ガスを供給する工程、を有することを特徴とする。
【００１９】
請求項１１の発明は、請求項１０の発明に係る接合方法において、前記工程ｂ−２）は、ｂ−２−１）前記水ガスの供給量を制御する工程、を有することを特徴とする。
【００２０】
請求項１２の発明は、請求項１０または請求項１１の発明に係る接合方法において、前記工程ｂ−２）においては、前記水ガスは水蒸気として供給されることを特徴とする。
【００２１】
請求項１３の発明は、請求項１ないし請求項１２のいずれかの発明に係る接合方法において、ｄ）前記工程ｂ）と前記工程ｃ）との間において、前記両被接合物のうち前記少なくとも一方の被接合物に対して窒素ラジカル処理を施す工程、をさらに備え、前記工程ａ）においては、酸素プラズマ処理によって、前記両被接合物のうち前記少なくとも一方の被接合物の接合表面にポーラス酸化物が生成されることを特徴とする。
【００２２】
請求項１４の発明は、請求項１ないし請求項１３のいずれかの発明に係る接合方法において、前記工程ｃ）は、前記両被接合物を大気圧空間に配置した状態で実行されることを特徴とする。
【００２３】
請求項１５の発明は、請求項１ないし請求項１２のいずれかの発明に係る接合方法において、ｄ）前記工程ｂ）と前記工程ｃ）との間において、前記両被接合物のうち前記少なくとも一方の被接合物に対して窒素ラジカル処理を施す工程、をさらに備え、前記工程ａ）においては、酸素プラズマ処理によって、前記両被接合物のうち前記少なくとも一方の被接合物の接合表面にポーラス酸化物が生成され、前記工程ａ）〜ｄ）は、いずれも、前記両被接合物を真空中に配置して実行されることを特徴とする。
【００２４】
請求項１６の発明は、両被接合物を接合する接合システムであって、エネルギー波を照射し、前記両被接合物のうち少なくとも一方の被接合物の接合表面にポーラス酸化物を生成させるエネルギー波照射手段と、前記ポーラス酸化物が生成された前記少なくとも一方の被接合物の接合表面に適量の水分子を付着させる水分子供給手段と、前記少なくとも一方の被接合物の接合表面に水分子を付着させた状態で前記両被接合物を加圧して、前記両被接合物を接合する加圧手段と、を備えることを特徴とする。
【００２５】
請求項１７の発明は、請求項１６の発明に係る接合システムにおいて、前記エネルギー波照射手段は、酸素とフッ素の化合物とを含む混合ガスを用いたプラズマ処理を実行するプラズマ処理手段を有することを特徴とする。
【００２６】
請求項１８の発明は、請求項１６の発明に係る接合システムにおいて、前記エネルギー波照射手段は、前記少なくとも一方の被接合物の周囲にフッ素樹脂加工部材が配置されたチャンバ内において酸素プラズマ処理を実行するプラズマ処理手段を有することを特徴とする。
【００２７】
請求項１９の発明は、請求項１６ないし請求項１８のいずれかの発明に係る接合システムにおいて、前記少なくとも一方の被接合物の温度を制御することによって前記少なくとも一方の被接合物の接合表面の湿度を制御する温度制御手段、をさらに備えることを特徴とする。
【００２８】
請求項２０の発明は、請求項１６ないし請求項１８のいずれかの発明に係る接合システムにおいて、前記少なくとも一方の被接合物に対して水ガスを供給する水ガス供給手段、をさらに備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
請求項１ないし請求項２０に記載の発明によれば、ポーラス酸化物を有する接合表面に水分子が付着され、少なくとも一方の接合表面に適量の水分子が付着した状態で両接合表面が加圧され、両接合表面が接合される。接合時には、接合界面に存在する水分子が両接合表面を互いに引き寄せる作用を奏するため、両接合表面が良好に密着し接合される。また、接合時および接合後においては、接合表面のポーラス酸化物の孔を通って水分子が接合表面から排除され、良好な接合が実現される。特に、接合表面に適量の水分子が付着した状態で両被接合物が接合されており、接合後において接合界面から水分子が徐々に排除され、余分な水分子が接合界面に残留せずに済むため、更にその後に両被接合物が仮に加熱されたとしても、その接合界面におけるマイクロボイドの発生が抑制される。
【００３０】
特に、請求項２に記載の発明によれば、接合表面にフッ素が供給されることによって、良好な接合強度を得ることができる。
【００３１】
また特に、請求項４に記載の発明によれば、非常に良好な接合強度を得ることができる。
【００３２】
また特に、請求項５ないし請求項７に記載の発明によれば、フッ素ガスの供給を伴わずにフッ素が接合表面に供給され、良好な接合強度が得られる。
【００３３】
また特に、請求項１５に記載の発明によれば、真空中で接合する場合においても、良好な接合強度を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第１実施形態に係る接合システムを示す図である。
【図２】接合システムにおけるプラズマ装置の断面図である。
【図３】接合システムにおける接合装置の断面図である。
【図４】第１実施形態に係る動作を示すフローチャートである。
【図５】プラズマ照射処理を示す概念図である。
【図６】水分子付着処理を示す概念図である。
【図７】接近動作を示す概念図である。
【図８】加圧動作を示す概念図である。
【図９】汚染物が接合表面に付着した状態を示す概念図である。
【図１０】酸素原子とフッ素原子とが接合表面に付着した状態を示す概念図である。
【図１１】水分子が接合表面に付着した状態を示す概念図である。
【図１２】両被加圧物が水分子を挟んで接近した状態を示す概念図である。
【図１３】加圧後の接合状態を示す概念図である。
【図１４】接合界面から水が排出される様子を示す概念図である。
【図１５】接合された両被接合物をさらに加熱したときのボイド発生率を示す図である。
【図１６】比較例に係る両被接合物を７００℃で加熱した後のボイドの発生状況を示す図である。
【図１７】第１実施形態に係る両被接合物を７００℃で加熱した後のボイドの発生状況を示す図である。
【図１８】様々な処理時間でプラズマ処理した両被接合物をさらに加熱したときのボイド発生率を示す図である。
【図１９】プラズマ処理時間が１０秒に設定されたときのボイドの発生状況を示す図である。
【図２０】ＣＦ４ガスの供給量の変更に伴って、接合強度が変化する様子を示す図である。
【図２１】接合エネルギー（接合強度）の測定手法について説明する図である。
【図２２】被接合物の接合表面の湿度の変更に伴って、接合エネルギーが変化する様子を示す図である。
【図２３】第２実施形態に係る接合システムを示す断面図である。
【図２４】第３実施形態に係る接合システムを示す上面図である。
【図２５】第４実施形態に係る接合システムのプラズマ装置を示す断面図である。
【図２６】ステージ付近の様子を示す図である。
【図２７】第４実施形態に係る両被接合物の接合エネルギーを示す図である。
【図２８】第５実施形態に係る両被接合物の接合エネルギーを示す図である。
【図２９】第６実施形態における動作を示すフローチャートである。
【図３０】第６実施形態に係る実験結果等を示す図である。
【図３１】変型例に係る実験結果等を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３６】
＜１．第１実施形態＞
＜１−１．システム構成＞
＜概要＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る接合システム１（１Ａとも称する）を示す図である。図１に示すように、接合システム１Ａは、プラズマ装置１０と接合装置２０とを備えている。２つの被接合物９１，９２（図２および図３等参照）の接合表面が、それぞれ、プラズマ装置１０でプラズマ処理された後、接合装置２０にて対向され相対的に接近され接合される。
【００３７】
この接合システム１は、被接合物９１の接合表面と被接合物９２の接合表面とをエネルギー波照射（プラズマ照射等）で活性化させ、両被接合物９１，９２を接合するシステムである。この接合システム１によれば、両被接合物９１，９２の接合表面に対して表面活性化処理を施すとともに、当該両被接合物９１，９２を固相接合することが可能である。特に、後述するように、両被接合物９１，９２の接合表面に対して水分子供給処理が施されること等によって、両被接合物９１，９２が良好に接合される。
【００３８】
この実施形態では、被接合物９１，９２として、Ｓｉ（シリコン）（より詳細には半導体シリコンウエハ）を用いる場合を例示する。ただし、本発明はこれに限定されず、被接合物の材料として、様々な種類の材料を用いることができる。たとえば、ＳｉＯ２（二酸化珪素），ＳｉＣ（炭化珪素），ＳｉＮ（窒化珪素），Ｇｅ（ゲルマニウム），Ｃｕ（銅），Ａｌ（アルミニウム），Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム），ＬｉＴａＯ３（タンタル酸リチウム），ＬｉＮｂＯ３（ニオブ酸リチウム）などの各種の材料を用いることができる。
【００３９】
なお、両被接合物９１，９２の接合表面には予め表面平滑化処理（鏡面処理等）が施されていることが好ましい。
【００４０】
＜プラズマ装置＞
図２は、接合システム１Ａにおけるプラズマ装置１０（１０Ａとも称する）の断面図である。プラズマ装置１０は、被接合物の接合表面をエネルギー波照射（プラズマ照射等）で活性化させる装置であることから、表面活性化処理装置などとも表現される。また、プラズマ装置１０は、プラズマ処理によって被接合物の接合表面にポーラス酸化物を生成させる（後述）ことから、ポーラス酸化物生成処理装置であるとも表現される。なお、ここでは、プラズマ装置１０Ａとして、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching：反応性イオンエッチング）方式のプラズマ処理装置を例示する。ただし、これに限定されず、他の種類のプラズマ処理装置を用いるようにしてもよい。
【００４１】
プラズマ装置１０Ａは、各被接合物９１，９２の処理空間であるチャンバ１１と、チャンバ１１に対して各種のガスを供給するガス供給口１７と、チャンバ１１内のガスをチャンバ１１の外部へ排気する排気口１８とを備えている。
【００４２】
排気口１８は、排気弁（不図示）を介して真空ポンプ（不図示）に接続されており、真空ポンプの吸引動作に応じてチャンバ１１内の圧力が低減（減圧）されることによって、チャンバ１１の内部空間は真空状態にされる。また、排気弁は、その開閉動作と排気流量の調整動作とによって、チャンバ１１内の真空度を調整することができる。
【００４３】
ガス供給口１７からは、各種のガスがチャンバ１１の内部に対して供給される。この実施形態においては、Ｏ２（酸素）ガスとＣＦ４（四フッ化炭素）ガスとの混合ガスが、プラズマ反応ガスとして、ガス供給口１７からチャンバ１１の内部に対して供給される。
【００４４】
プラズマ装置１０Ａは、上面視略円形状のステージ１４を有している。ステージ１４は、その中心部付近に電極部材１５を有し、当該電極部材１５の周囲に、上面視略円環形状の支持部材１６を有している。支持部材１６は、各種の材料（ここでは水晶）で構成される。
【００４５】
チャンバ１１は、電気的に接地（アース）されている。電極部材１５に所定周波数の電源電圧が印加されると、チャンバ１１内の混合ガス（Ｏ２（酸素）とＣＦ４（四フッ化炭素）との混合ガス）をプラズマ反応ガスとして、各被接合物９１，９２の接合表面に対して、それぞれ、プラズマ処理が実行される。
【００４６】
＜接合装置＞
図３は、接合システム１Ａにおける接合装置２０（２０Ａとも称する）の断面図である。図３においては、便宜上、ＸＹＺ直交座標系を用いて方向等を示している。
【００４７】
接合装置２０Ａは、チャンバ２９内で、被接合物９１と被接合物９２との位置合わせ動作（アライメント動作）を行い、その対向面に表面活性化処理が施された両被接合物９１，９２を接合する装置である。この装置２０Ａによれば、両被接合物９１，９２を固相接合することが可能である。なお、両被接合物９１，９２は、それぞれ、アライメント動作の対象物であるとも表現される。
【００４８】
接合装置２０Ａは、両被接合物９１，９２の処理空間であるチャンバ２９を備える。
【００４９】
両被接合物９１，９２は、プラズマ装置１０にてプラズマ処理（ポーラス酸化物の生成処理）が施された後、チャンバ２９内に配置される。具体的には、上側の被接合物９２は、その接合表面が下向きに配置された状態で、ヘッド２２によって保持される。同様に、下側の被接合物９１は、その接合表面が上向きに配置された状態で、当該ステージ２１によって保持される。
【００５０】
ヘッド２２およびステージ２１は、いずれも、チャンバ２９内に設置されている。ヘッド２２は、アライメントテーブル２３によってＸ方向およびＹ方向に移動（並進移動）されるとともに、回転駆動機構２５によってθ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に回転される。ヘッド２２は、後述する位置認識部２８等による位置検出結果等に基づいてアライメントテーブル２３および回転駆動機構２５によって駆動され、Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向におけるアライメント動作が実行される。
【００５１】
ヘッド２２は、Ｚ軸昇降駆動機構２６によってＺ方向に移動（昇降）される。Ｚ軸昇降駆動機構２６は、不図示の圧力検出センサにより検出した信号に基づいて、接合時の加圧力を制御することができる。
【００５２】
また、ヘッド２２は、温度調節部２２ｔを内蔵している。温度調節部２２ｔは、ヒータと空冷式の冷却部とを有しており、当該ヘッド２２の温度を変更（加熱および冷却）することによって、ヘッド２２に保持された被接合物９２の温度を変更することができる。また、ヘッド２２には被接合物９１の表面温度を測定する温度センサ２２ｓ（不図示）が配置されている。接合装置２０Ａは、温度センサ２２ｓによる測定温度に基づいて被接合物９２の表面温度を制御することが可能である。
【００５３】
ステージ２１も同様である。ステージ２１は、温度調整部２１ｔと温度センサ２１ｓとを有しており、被接合物９１の表面温度を制御することが可能である。
【００５４】
さらに、接合装置２０Ａは、被接合物９１，９２の位置を認識する位置認識部２８を備えている。
【００５５】
位置認識部２８は、カメラ等を有しており、両被接合物９１，９２に付されたパターンの位置を認識することが可能である。そして、位置認識部２８により認識された位置情報に基づき、アライメントテーブル２３と回転駆動機構２５とによって、ヘッド２２が２つの並進方向（Ｘ方向およびＹ方向）と回転方向（θ方向）とに駆動される。これにより、両被接合物９１，９２が相対的に移動される。このようにして、両被接合物９１，９２の位置合わせ動作（アライメント動作）が実行される。
【００５６】
＜１−２．動作＞
つぎに、接合システム１における接合動作等について説明する。図４は、当該動作を示すフローチャートである。
【００５７】
＜概要＞
まず、プラズマ装置１０Ａ（図１および図２参照）において、両被接合物９１，９２の各接合表面に対して、それぞれ、プラズマ処理が施される（ステップＳ１０）。
【００５８】
このプラズマ処理によって、接合表面における自然酸化物などの不純物（塵埃を含む）が除去される。端的に言えば、接合表面に対する洗浄処理（ドライ洗浄処理）が施される。また、当該プラズマ処理によって、両被接合物９１，９２の接合表面に対する表面活性化処理も施され、両被接合物９１，９２の接合表面には、酸素原子が付着される。換言すれば、両被接合物９１，９２の接合表面に向けてエネルギー波が照射され、両被接合物９１，９２の接合表面が活性化される。特に、当該プラズマ処理による酸素原子の付着等に伴って、両被接合物９１，９２の接合表面にはポーラス酸化物（多孔質の酸化物、換言すれば通水性を有する酸化物）が生成される。後述するように、ポーラス酸化物が接合表面に形成されることによって、両被接合物９１，９２の接合界面から、水分子が良好に排出される。さらに、このプラズマ処理では、接合表面にフッ素原子も付着される。
【００５９】
プラズマ処理が施された両被接合物９１，９２は、それぞれ、接合装置２０（図１および図３参照）に向けて搬送される。そして、接合装置２０内において、２つの被接合物９１，９２の接合表面が所定距離離間されて対向配置される。
【００６０】
また、接合装置２０Ａにおいては、水分子の付着処理（後述）も実行される（ステップＳ２０）。当該水分子の付着処理においては、プラズマ処理によってポーラス酸化物が生成された両被接合物９１，９２の接合表面に、それぞれ、水分子が付着される。なお、ここでは、接合装置２０Ａにおいて水分子の付着処理が実行される場合を例示するが、これに限定されず、プラズマ装置１０内あるいは他の装置等において水分子の付着処理が実行されるようにしてもよい。
【００６１】
その後、接合装置２０Ａにおいて、両被接合物９１，９２の接合表面が相対的に近接し接合される（ステップＳ３０）。具体的には、両被接合物９１，９２の接合表面に水分子が付着した状態で両被接合物９１，９２の接合表面を互いに接触させて加圧し、両被接合物９１，９２が接合される。
【００６２】
接合された両被接合物９１，９２は、大気圧下にて所定期間（たとえば２４時間）にわたって放置される（ステップＳ４０）。
【００６３】
＜詳細動作＞
図５〜図８は、動作中における各両被接合物９１，９２の状態を示す概念図である。以下では、図４に加えて、図５〜図８をも参照しながら、接合システム１における接合動作等についてさらに詳細に説明する。
【００６４】
まず、ステップＳ１０（図４）において、被接合物９１の接合表面に対するプラズマ処理がプラズマ装置１０Ａ（図１および図２参照）を用いて施される（図５参照）。具体的には、Ｏ２（酸素）とＣＦ４（四フッ化炭素）との混合ガスが、プラズマ反応ガスとして、ガス供給口１７からチャンバ１１の内部に対して供給される。そして、電源電圧が電極部材１５に印加され、被接合物９１の接合表面に対して、プラズマ処理が実行される。プラズマ処理時間は、比較的短い時間（たとえば、十秒程度から数十秒程度）であることが好ましい。また、後述するように、混合ガスにおけるＣＦ４（四フッ化炭素）の混合量は、所定の目標値に制御されることが好ましい。なお、このプラズマ処理は、チャンバ内の圧力を所定の低圧力（たとえば数十Ｐａ（パスカル））にまで減圧した状態で実行される。
【００６５】
被接合物９１に対するプラズマ処理が終了すると、被接合物９１はステージ１４（図１）から取り外される。そして、当該被接合物９１の代わりに、今度は、他方の被接合物９２がステージ１４に保持される。
【００６６】
そして、他方の被接合物９２の接合表面に対しても、プラズマ装置１０Ａにおいて同様のプラズマ処理が施される。被接合物９２に対するプラズマ処理が終了すると、被接合物９２はステージ１４から取り外される。
【００６７】
このようにしてプラズマ処理が施された両被接合物９１，９２は、それぞれ、接合装置２０Ａへと大気搬送され、接合装置２０Ａ内に配置される。具体的には、被接合物９１は、その接合表面が上側に配置された状態で、当該ステージ２１（図３）によって保持される。一方、被接合物９２は、反転装置（不図示）によって上下面が反転され、その接合表面が下側に配置された状態で、ヘッド２２によって保持される。当該２つの被接合物９１，９２は、その接合表面が互いに所定距離離間された状態で、接合装置２０Ａ内において対向配置される。なお、この実施形態においては、接合装置２０Ａのチャンバ２９の内部空間の圧力は、大気圧であるものとする。
【００６８】
次のステップＳ２０においては、両被接合物９１，９２に対する水分子供給処理（水分子付着処理）が実行される（図６参照）。すなわち、プラズマ処理（ステップＳ１０）によってポーラス酸化物が生成された両被接合物９１，９２の接合表面に、それぞれ、水分子が付着される。
【００６９】
詳細には、接合装置２０Ａは、各被接合物９１，９２の接合表面の温度ＴＭ１をそれぞれ制御することによって、各被接合物９１，９２の接合表面の湿度ＨＭ１をそれぞれ所望の値に調整し、両被接合物９１，９２の接合表面に水分子を付着させる。
【００７０】
被接合物の接合表面の湿度ＨＭ１は、環境温度ＴＭ０と環境湿度ＨＭ０と被接合物の接合表面の温度ＴＭ１とを用いて、式（１）のように表現される。
【００７１】
【数１】
【００７２】
ここでは、この式（１）に基づいて、各被接合物９１，９２の接合表面の湿度ＨＭ１をそれぞれ所望の値ＨＭｄ（たとえば７５％程度）に調整する。たとえば、環境温度ＴＭ０が２５℃であり且つ環境湿度ＨＭ０が５０％である場合には、被接合物９１を冷却して被接合物９１の温度ＴＭ１を約１７℃にまで低減することによって、被接合物９１の湿度ＨＭ１を約７５％に調整することができる。被接合物９２についても同様である。なお、このような湿度ＨＭ１の調整期間は、１０秒前後から数分程度にわたって行われる。このようにして、被接合物９１，９２の接合表面の湿度ＨＭ１を所定の値に制御することによって、被接合物９１，９２の接合表面に適切な量の水分子が供給される。
【００７３】
次のステップＳ３０においては、常温（室温）且つ大気圧のチャンバを有する接合装置２０において、両被接合物９１，９２の接合表面が相対的に近接し（図７）、両被接合物９１，９２の接合表面が接合される（図８）。具体的には、両被接合物９１，９２の接合表面に水分子が付着した状態で両被接合物９１，９２の接合表面を互いに接触させて加圧し、両被接合物９１，９２が接合される。例えば、約１０５（１０の５乗）Ｐａ（パスカル）程度〜約１０７（１０の７乗）Ｐａ（パスカル）程度の比較的小さな接合圧力（加圧力）が付与されることにより、両被接合物９１，９２が良好に接合され得る。
【００７４】
さらに、次のステップＳ４０においては、ステップＳ３０で加圧接合された両被接合物９１，９２を所定期間（たとえば約２４時間）に亘って、常温且つ大気圧中で放置（保存）する。なお、当該保存処理は、接合装置２０の内部で行われてもよく、あるいは、接合装置２０の外部で行われてもよい。
【００７５】
以上のような接合動作によれば、両被接合物９１，９２は、非常に良好に接合される。具体的には、後述するように、両被接合物９１，９２は、十分な結合エネルギーを有する状態で結合される。また、両被接合物９１，９２の接合界面におけるボイドの発生も抑制される。さらに、両被接合物９１，９２は、大気圧空間において非常に良好に接合される。また、両被接合物９１，９２は、常温で非常に良好に接合される。特に、両被接合物９１，９２は、必ずしもアニーリング処理を伴うことを要しない。さらに、両被接合物９１，９２は、ウエット化学洗浄処理を伴うことなく、非常に良好に接合される。
【００７６】
＜原理＞
つぎに、上記の接合原理等について、図９〜図１３を参照しながら説明する。
【００７７】
まず、ステップＳ１０のプラズマ処理（図４および図５参照）によって、被接合物９１の接合表面から、図９に示すような自然酸化物等の汚染物（コンタミネーション）ＣＴが除去される。
【００７８】
また、当該プラズマ処理によって、酸素原子が被接合物９１の接合表面に付着し、当該接合表面にポーラス酸化物が生成される（図１０参照）。当該ポーラス酸化物は、比較的厚い膜（たとえば、ＳｉＯ２（二酸化珪素）の薄膜等）として生成されるものであってもよいが、これに限定されず、当該接合表面上において、１個ないし数個の原子分の厚さを有する部分として生成されるものであってもよい。また、被接合物９１の接合表面には、酸素原子のみならずフッ素原子も付着する（図１０参照）。
【００７９】
その後、ステップＳ２０の水分子付着処理（図６参照）によって、図１１に示すように被接合物９１の接合表面に水分子が付着する。このとき、水分子は、（プラズマ処理（ステップＳ１０）にて生成された）ポーラス酸化物に付着する。また、当該接合表面には、水酸基も付着している。
【００８０】
なお、被接合物９２についても同様である。すなわち、ステップＳ１０のプラズマ処理によって、被接合物９２の接合表面から汚染物ＣＴが除去されるとともに、酸素原子とフッ素原子とが被接合物９２の接合表面に付着し、当該接合表面にポーラス酸化物が生成される。また、ステップＳ２０の水分子付着処理によって、（ポーラス酸化物が生成されている）被接合物９２の接合表面に水分子が付着される。当該接合表面には、水酸基も付着している。
【００８１】
さらに、ステップＳ３０の加圧接合処理の結果、図１２に示すように、両被接合物９１，９２の接合界面に水分子の層（端的に言えば、「水の膜」）が存在する状態で両被接合物９１，９２の接合表面が互いに接合される。特に、接合時には、接合界面に存在する水分子が、両被接合物相互間の隙間を埋めて当該両接合表面を互いに引き寄せる作用を奏するため、両接合表面が良好に密着し接合される。
【００８２】
そして、ステップＳ４０においては、両被接合物９１，９２が加圧接合された状態で保存される。この保存処理によって、水分子が両被接合物９１，９２の接合界面から徐々に（じわじわと）抜け出していき、両被接合物９１，９２が良好に接合される（図１３参照）。この際、両被接合物９１，９２の接合表面には、ポーラス酸化物が存在するため、ポーラス酸化物の「孔」を通って、水分子が接合界面の外部へと（詳細には、両被接合物９１，９２の接合部分の外周部等に向けて）良好に排出される（図１４参照）。ここにおいて、ポーラス酸化物の「孔」が平面的に連結されることにより、両被接合物９１，９２の接合界面には、水分子が通過可能な空洞が接合界面付近において網の目状に存在している（すなわち水分子が通過可能な「道」が存在する）。水分子はこのような「道」を通過して、図１４に示すように、両被接合物９１，９２の外縁部へと到達して接合界面から除去され得る。このようにして、良好な接合が実現される。なお、接合の過程においては、被加圧物９１の水酸基（ＯＨ基）と被加圧物９２の水酸基（ＯＨ基）とが互いに結合する水酸基結合も介在する。当該水酸基結合においては、両水酸基から水分子が放出され、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉの強固な共有結合が得られる。
【００８３】
この実施形態に係る動作においては、以上のようにして、ポーラス酸化物を有する接合表面に水分子が付着され（ステップＳ２０）、適量の水分子が接合表面に付着した状態で両被接合物が加圧されて接合される（ステップＳ３０）。
【００８４】
ここにおいて、両被接合物９１，９２の接合時（ステップＳ３０）には、接合界面に存在する水分子が両接合表面の隙間を埋めて両接合表面を互いに引き寄せる作用を奏するため、両接合表面が良好に密着し接合される。
【００８５】
ところで、その他の従来の接合技術として、特許文献２（特開平６−３０２４８６号公報）に示すものが存在する。特許文献２の技術においては、接合表面に対する水分子の噴射によって接合表面に水分子と水酸基とを吸着させた後に、当該接合表面から水分子を除去する処理が行われる。そして、接合表面に残留した水酸基を専ら用いて接合処理が行われる。このような技術においては、接合表面の水酸基を専ら用いて接合処理が行われるため、接合表面に対して非常に近い距離に対向接合部分が存在しないと良好な接合が実現されない。そのため、被接合物に微小な反りが存在する場合には、当該反りの影響で対向部分が比較的遠い位置に存在する領域においては、良好な接合が実現されない。
【００８６】
これに対して、上記実施形態に係る接合技術においては水分子を介した接合（ステップＳ３０）が行われるため、比較的遠い位置に対向部分が存在する場合でも水分子の吸着力によって両被接合物が互いに引き寄せられる。したがって、被接合物に微小な反りが存在する場合においても、当該反りの影響が緩和され、良好な接合が実現され得る。
【００８７】
このように、水分子を利用することによって、両被接合物９１，９２を良好に密着させて接合することが可能である。
【００８８】
また、上述のようにステップＳ３０においては両被接合物９１，９２が加圧されて接合され、ステップＳ４０においては、両被接合物９１，９２が加圧された状態で保存される。そのため、ステップＳ３０，Ｓ４０においては、接合表面のポーラス酸化物の「孔」を通って水分子が接合表面から徐々に（じわじわと）排除される。そのため、余分な水分子が接合界面に残留せずに済む。すなわち、接合界面から水分子が良好に排除される。
【００８９】
特に、上記のステップＳ１０においては、ＣＦ４ガスをも用いた酸素プラズマ処理が行われているため、両被接合物９１，９２の各接合表面におけるポーラス酸化物にはフッ素も結合している。そして、このフッ素の影響によって、接合表面の水分子の量（ひいては接合界面における水分子の残存量）が適切に制御され、良好な接合が実現される。
【００９０】
後述するように、ステップＳ１０にてＣＦ４ガスを用いた酸素プラズマ処理が行われない場合には、接合界面の水分子の量が多過ぎることなどに起因して、接合強度が若干低下する。
【００９１】
一方、ステップＳ１０にてＣＦ４ガスをも用いた酸素プラズマ処理が行われる場合には、次述するように接合表面の疎水性が増大することによって、接合表面には適量の水分子が付着する。
【００９２】
詳細には、接合表面にフッ素が結合している状態と接合表面にフッ素が結合していない状態とを比較すると、前者（フッ素が結合している状態）における接合表面の親水性の程度は、後者における接合表面の親水性の程度よりも若干低い。換言すれば、前者は後者に比べて、接合表面における疎水性が若干増大する。したがって、各被接合物９１，９２の接合表面の水分子の量は、当該接合表面に酸素原子のみが存在する場合（フッ素が結合していない状態）に比べて若干減少する。これにより、多過ぎた水分子の量が低減され、接合表面には適量の水分子が付着する。
【００９３】
その結果、ステップＳ３０の接合後における接合界面における水分子の量が適切に制御され、ステップＳ４０の後においては、図１３に示すように、接合状態の両被接合物９１，９２の接合界面には、適量の水分子（若干低減された量の水分子）が残留する。すなわち、接合界面の水分子の量は適切に制御される。
【００９４】
このように、ステップＳ１０でフッ素が接合表面に付着することにより、接合表面の親水性の程度が低減されているため、ステップＳ２０での水分子の付着量が適切に制御（低減）され、接合界面における水分子の量が適切に制御される（図１２，図１３参照）。そして、ステップＳ４０の処理後における接合界面での当該水分子の残留量も適切に調整（低減）される。
【００９５】
そのため、ステップＳ４０の処理後において、仮に両被接合物が加熱されることがあるとしても、その接合界面におけるマイクロボイドの発生が抑制される。具体的には、上述したように、本発明に係る接合処理（接合工程）の後工程において、接合状態の被接合物９１，９２が加熱される場合においても、水分子が接合界面から既に良好に排出されているため、残留水分子に起因するマイクロボイドの発生を抑制することができる。
【００９６】
図１５〜図１７は、加熱による影響を説明する図である。
【００９７】
図１５の曲線Ｌ１は、上記のステップＳ４０の後にアニーリングプロセスがさらに実行された両被接合物９１，９２におけるボイド発生率を表している。「ボイド発生率」は、被接合物の接合表面の全面積中に占める「ボイド」の面積の割合、を表している。なお、図１５においては、様々なアニーリング温度（具体的には、１００℃，２００℃，３００℃，４００℃，５００℃，６００℃，７００℃，８００℃）による実験結果が示されている。
【００９８】
また、図１５においては、曲線Ｌ２も示されている。曲線Ｌ２は、比較例に係る両被接合物９１，９２におけるボイド発生率を示している。当該比較例に係る両被接合物９１，９２においては、上記実施形態と同様の処理（ただし、ステップＳ１０にて、酸素ガスのみ（ＣＦ４ガスを含まないガス）をプラズマ反応ガスとしてプラズマ処理が施される点で上記実施形態とは異なる処理）が施されている。詳細には、曲線Ｌ２は、当該比較例に係る両被接合物９１，９２に対してアニーリングプロセスがさらに実行されたときのボイド発生率を表している。
【００９９】
図１５に示すように、たとえば、アニーリングプロセスにて７００℃にまで加熱される場合には、比較例に係る両被接合物のボイド発生率が約１３％程度であるのに対して、上記実施形態に係る両被接合物のボイド発生率は約４％程度である。
【０１００】
また、図１６は、比較例に係る両被接合物を７００℃で加熱した後のボイドの発生状況（実験結果）を示す図であり、図１７は、上記実施形態に係る両被接合物を７００℃で加熱した後のボイドの発生状況（実験結果）を示す図である。
【０１０１】
特に図１７と図１６とを比較すると判るように、後工程等にて比較的高温（ここでは７００℃）での加熱が行われる場合においても、上記実施形態によれば、ボイド（特にマイクロボイド）の発生が抑制される。これは、ステップＳ１０でフッ素が添加されることによって、接合表面における水分子の残留量が適切に低減され、ステップＳ４０の処理後における接合界面での当該水分子の残留量が適切に調整（低減）されているためである。
【０１０２】
また、図１８は、図１５と同様、ボイド発生率を示す図である。ただし、図１８においては、上記実施形態におけるプラズマ処理時間を変更して取得された実験データ（曲線Ｌ１１〜Ｌ１４）が示されている。曲線Ｌ１１は、プラズマ処理時間が１０秒に設定されたときの実験結果を示す曲線であり、曲線Ｌ１２は、プラズマ処理時間が３０秒に設定されたときの実験結果を示す曲線である。同様に、曲線Ｌ１３は、プラズマ処理時間が６０秒に設定されたときの実験結果を示す曲線であり、曲線Ｌ１４は、プラズマ処理時間が１２０秒に設定されたときの実験結果を示す曲線である。図１８に示すように、特に比較的高温（たとえば７００℃）に加熱される場合には、ステップＳ１０でのプラズマ処理時間は比較的短いこと（たとえば１０秒程度であること）が好ましい。また、図１９は、プラズマ処理時間が１０秒に設定されたときの実験結果を示す図である。図１９の実験結果においては、ボイドが非常に良好に低減されている様子が示されている。
【０１０３】
なお、上記実施形態においては、常温で両被接合物９１，９２を接合し保存する場合を例示しているが、これに限定されない。たとえば、接合後において所定温度（たとえば、１００℃〜３００℃程度）にまで加熱（アニーリング）するようにしてもよい。あるいは、常温よりも高い温度で保存動作を行うようにしてもよい。
【０１０４】
＜１−３．ＣＦ４ガス混合量の調整＞
また、上述の接合動作においては、酸素ガスとＣＦ４ガスとの混合ガスを用いてプラズマ処理が実行されることによって、両被接合物９１，９２の接合表面にフッ素が供給される。より良好な接合を実現するためには、接合表面へのフッ素の供給量は適切に調整されることが好ましい。詳細には、ステップＳ１０でのＣＦ４ガスの混合量（混合比）が適切に調整されることが好ましい。換言すれば、ＣＦ４などの、フッ素の化合物（フッ化物）の混合量が制御されることが好ましい。
【０１０５】
図２０は、ステップＳ１０でのＣＦ４ガスの供給量（ＣＦ４ガスの混合量）の変更に伴って、接合強度が変化する様子を示す図である。図２０においては、室温での接合動作が実行された場合（且つアニーリングを伴わない場合）における実験データが示されている。なお、接合強度（接合エネルギー）γは、図２１に示すように、ブレードＢＤを両被加圧物９１，９２の接合界面に挿入したときのクラックの長さＬに基づいて、次の式（２）に従って算出される。
【０１０６】
【数２】
【０１０７】
ここで、記号Ｅはヤング率であり、記号ｔｂはブレードＢＤの厚さであり、記号ｔｗは被接合物（ここでは半導体ウエハ）の厚さである。
【０１０８】
図２０における複数のデータは、酸素ガスの流量を一定値（ここでは、５００（ｓｃｃｍ（standard cc/min）））とし、ＣＦ４ガスの流量を変更して取得されたデータである。ＣＦ４ガスの流量の大きさは、酸素ガスの流量に対する相対値（Ｏ原子に対するＦ原子の混合比（詳細には、Ｆ原子の原子百分率（Ｆamount））に換算しても表現される。たとえば、酸素ガスの流量が５００（ｓｃｃｍ）に設定され且つＣＦ４ガスの流量が２．０（ｓｃｃｍ）に設定されるときには、当該混合比は、０．８（ａｔ．％（原子百分率））であると表現される。
【０１０９】
また、図２０における複数のデータは、プラズマ照射時間を６０秒に設定し且つチャンバ内圧力を５０ＭＰａ（メガパスカル）に設定して取得されたものである。
【０１１０】
図２０に示すように、ＣＦ４ガスの流量（混合量）が、０．２５（ｓｃｃｍ）以上４．２５（ｓｃｃｍ）以下の範囲の値を有するときには、接合エネルギーとして、１．０（Ｊ／ｍ２）以上の値が得られている。すなわち、十分に強固な接合が実現されている。
【０１１１】
また、ＣＦ４ガスの混合量が、０．７５（ｓｃｃｍ）以上２．０（ｓｃｃｍ）以下の範囲値を有するときには、接合エネルギーとして２．０（Ｊ／ｍ２）以上の値が得られている。すなわち、非常に強固な接合が実現されている。さらに、ＣＦ４ガスの混合量が、１．０（ｓｃｃｍ）以上１．５（ｓｃｃｍ）以下の値を有するときには、接合エネルギーとして２．２５（Ｊ／ｍ２）以上の値が得られている。すなわち、特に非常に強固な接合が実現されている。
【０１１２】
そのため、ＣＦ４ガスの混合量は適切な値に調整されることが好ましい。たとえば、０．２５（ｓｃｃｍ）以上４．２５（ｓｃｃｍ）以下の範囲の値となるように、ＣＦ４ガスの流量が決定されることが好ましい。また、０．７５（ｓｃｃｍ）以上２．０（ｓｃｃｍ）以下の範囲の値となるように、ＣＦ４ガスの流量が決定されることが、より好ましい。さらに、１．０（ｓｃｃｍ）以上１．５（ｓｃｃｍ）以下の範囲の値となるように、ＣＦ４ガスの流量が決定されることが、さらに好ましい。なお、上記実施形態の実験例においては、ＣＦ４ガスの混合量が、１．２５（ｓｃｃｍ）の値を有するように、ＣＦ４ガスの流量が決定されている。
【０１１３】
このように、上述のような接合動作においては、ＣＦ４ガスの供給量が適切に調整されることが好ましい。
【０１１４】
＜１−４．接合表面湿度の調整＞
また、上述のような接合動作において、より良好な接合を実現するためには、特に、ステップＳ２０での水分子付着量が適切に調整されることが好ましい。より詳細には、両被接合物９１，９２の接合表面の湿度ＨＭ１が適切に調整されることが好ましい。
【０１１５】
図２２は、被接合物９１（，９２）の接合表面の湿度ＨＭ１の変更に伴って、接合強度が変化する様子を示す図である。なお、図２２は、常温での接合動作が実行された場合（且つアニーリングを伴わない場合）における実験データを示す図である。この実験データは、ＣＦ４ガスの混合量を１．２５（ｓｃｃｍ）に設定するとともに、他の条件を図２０のデータと同様の条件に設定して取得されたものである。
【０１１６】
図２２に示すように、表面湿度ＨＭ１が、５０％以上１００％以下の範囲の値を有するときには、接合エネルギーとして、１．５（Ｊ／ｍ２）以上の値が得られている。すなわち、十分に強固な接合が実現されている。また、表面湿度ＨＭ１が、６０％以上９０％以下の範囲の値を有するときには、接合エネルギーとして２．０（Ｊ／ｍ２）以上の値が得られている。すなわち、非常に強固な接合が実現されている。さらに、表面湿度ＨＭ１が、７０％から８０％までの値を有するときには、接合エネルギーとして２．５（Ｊ／ｍ２）以上の値が得られている。すなわち、特に非常に強固な接合が実現されている。
【０１１７】
したがって、表面湿度ＨＭ１は、６０％以上９０％以下の範囲の値を有するように制御されることが、より好ましく、７０％以上８０％以下の範囲の値を有するように制御されることが更に好ましい。なお、上記実験例（図２０参照）においては、両被接合物９１，９２の表面湿度ＨＭ１は、それぞれ、約７５％の値を有するように制御されている。
【０１１８】
このように、上述のような接合動作においては、表面湿度ＨＭ１も適切に調整されることが好ましい。
【０１１９】
＜２．第２実施形態＞
第２実施形態は、第１実施形態の変形例である。上記第１実施形態においては、ポーラス酸化物生成処理と接合処理とは互いに異なる処理室で実行される場合を例示したが、この第２実施形態においては、ポーラス酸化物生成処理と接合処理とを含む全ての処理が１つの処理室内において実行される場合を例示する。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【０１２０】
図２３は、第２実施形態に係る接合システム１（１Ｂとも称する）を示す図である。この接合システム１Ｂは、上述のプラズマ装置１０Ａの機能と接合装置２０Ａの機能との双方を兼ね備えている。
【０１２１】
詳細には、接合システム１Ｂは、ステージ５１とヘッド５２とアライメントテーブル５３と回転駆動機構５５とＺ軸昇降駆動機構５６と位置認識部５８とチャンバ５９とを備えている。
【０１２２】
これらの各部分５１，５２，５３，５５，５６，５８，５９は、それぞれ、第１実施形態における部分２１，２２，２３，２５，２６，２８，２９と同様の構成を備えており、接合システム１Ｂは、接合装置として機能する。
【０１２３】
また、上述の各部分５１，５２，５９は、それぞれ、第１実施形態における部分１４，１４，１１と同様の構成をも備えるとともに、接合システム１Ｂは、ガス供給口４７と排気口４８とをさらに備える。これにより、接合システム１Ｂのチャンバ５９内の空間は、プラズマ処理空間としても機能する。すなわち、接合システム１Ｂは、プラズマ装置としても機能する。
【０１２４】
そして、この接合システム１Ｂにおいて、上述のステップＳ１０〜Ｓ４０の各処理と同様の処理が実行される。
【０１２５】
具体的には、まず、ステップＳ１０において、ステージ５１により保持された被接合物９１とヘッド５２により保持された被接合物９２とに対してプラズマ処理が実行される。接合システム１Ｂにおいては、プラズマ処理の終了後においては、チャンバ５９内の圧力は大気圧に戻されるものとする。
【０１２６】
その後、ステップＳ２０においては、ステージ５１の温度調整によって被接合物９１の接合表面の湿度が制御されるとともに、ヘッド５２の温度調整によって被接合物９２の接合表面の湿度が制御される。これにより、両被接合物９１，９２の各接合表面に対する水分子供給処理が実行される。
【０１２７】
さらに、ステップＳ３０において、Ｚ軸昇降駆動機構５６の下降動作によって、両被接合物９１，９２の接合表面が相対的に近接し接合される。
【０１２８】
また、ステップＳ４０においては、ステップＳ３０で加圧接合された両被接合物９１，９２が所定期間（たとえば約２４時間）に亘って大気圧中で放置（保存）される。なお、当該保存処理は、チャンバ５９の内部で行われてもよく、あるいは、チャンバ５９の外部で行われてもよい。
【０１２９】
以上のような態様によっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１３０】
＜３．第３実施形態＞
第３実施形態は、第１実施形態の変形例である。以下では、第１実施形態の相違点を中心に説明する。
【０１３１】
図２４は、第３実施形態に係る接合システム１（１Ｃ）を示す上面図である。当該接合システム１Ｃは、導入部１０５とプラズマ処理部１１０と接合処理部１２０と反転部１３０と搬送部１５０と搬送ロボット（搬送装置）ＲＢ１とを備えている。これらの各処理部１０５，１１０，１２０，１３０，１５０は、それぞれ、減圧装置に接続されており真空状態を形成することが可能である。ただし、ここでは、接合処理部１２０における水分子供給処理お加圧接合処理等は、大気圧で実行されるものとする。
【０１３２】
搬送部１５０は、その他の処理部１０５，１１０，１２０，１３０に接続される被接合物搬送用の処理室であり、搬送ロボットＲＢ１を備えている。搬送部１５０に設置された搬送ロボットＲＢ１は、被接合物を複数の処理部１１０，１２０，１３０，１４０の相互間で移動させることができる。ここでは、搬送中の再付着防止の観点から、搬送ロボットＲＢ１は被接合物を真空状態で搬送（真空搬送）するものとする。
【０１３３】
また、プラズマ処理部１１０は、上述のプラズマ装置１０Ａと同様の構成を有しており、接合処理部１２０は、上述の接合装置２０Ａと同様の構成を有している。また、反転部１３０は、被接合物の上下を反転させる処理部である。反転部１３０は、被接合物を回転して反転する反転部材を有している。
【０１３４】
そして、この接合システム１Ｃにおいて、上述のステップＳ１０〜Ｓ４０の各処理と同様の処理が実行される。
【０１３５】
このような態様によっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１３６】
＜４．第４実施形態＞
上記第１実施形態においては、ＣＦ４ガスを用いてプラズマ処理が実行されることによって、両被接合物９１，９２の接合表面にフッ素が供給される場合を例示した。この第４実施形態では、フッ素樹脂加工面を有する部材（フッ素樹脂コーティング部材等）をプラズマ装置１０のステージ１４の周辺部分に配置してプラズマ処理を実行することによって、両被接合物９１，９２の接合表面にフッ素を供給する場合を例示する。
【０１３７】
第４実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下、相違点を中心に説明する。
【０１３８】
図２５は、第４実施形態に係る接合システム１（１Ｄ）におけるプラズマ装置１０（１０Ｄ）を示す図である。
【０１３９】
このプラズマ装置１０Ｄは、第１実施形態に係るプラズマ装置１０Ａと同様の構成を有している。ただし、プラズマ装置１０Ｄの支持部材１６（１６Ｄとも称する）は、フッ素樹脂で加工された面（フッ素樹脂加工面）を有している。詳細には、支持部材１６の表面（上面、外側面、下面）が、フッ素樹脂（テフロン（登録商標）等）でコーティングされている。
【０１４０】
図２６は、プラズマ装置１０Ｄのステージ１４（１４Ｄ）付近の様子を示す図である。図２６においては、プラズマ処理の対象物である被接合物９１がステージ１４Ｄ上に載置されている様子が示されている。なお、ここでは、被接合物９１について主に説明するが、被接合物９２についても同様である。
【０１４１】
図２６に示すように、略円盤状の被接合物９１は、略円盤状のステージ１４（１４Ｄ）に支持されて配置されている。詳細には、被接合物９１の中心部は電極部材１５に支持され、被接合物９１の周辺部は支持部材１６Ｄに支持される。また、ステージ１４Ｄの支持面は、被接合物９１の接合表面よりも大きいことが好ましい。たとえば、上面視略円形状の被接合物９１の直径Ｄ０が２００ｍｍ（ミリメートル）であるのに対して、上面視略円環形状の支持部材１６Ｄの外周側の直径Ｄ１は２２０ｍｍであることが好ましい。
【０１４２】
この第４実施形態においては、支持部材１６Ｄのフッ素樹脂加工面が被接合物９１の周囲にて露出した状態で、ステップＳ１０のプラズマ処理が実行される。また、この第４実施形態におけるプラズマ処理は、Ｏ２（酸素）とＣＦ４（四フッ化炭素）との混合ガスをプラズマ反応ガスとして利用するのではなく、酸素ガスのみをプラズマ反応ガスとして利用する。
【０１４３】
そして、このようなプラズマ処理が実行されると、イオン化した酸素原子等が被接合物９１の表面のみならず支持部材１６Ｄにも衝突する。そのため、支持部材１６Ｄのフッ素樹脂加工面から一部のフッ素原子が剥離してチャンバ空間内に浮遊する。そして、当該フッ素原子は、被接合物９１の表面に付着する。これによれば、プラズマ反応ガスとしてＣＦ４ガスが用いられずとも、結果的に被接合物９１（，９２）の表面にフッ素原子が供給される。
【０１４４】
その後、第１実施形態と同様のステップＳ２０〜Ｓ４０の処理が実行される。
【０１４５】
このような態様によれば、第１実施形態と同様に、良好な接合結果を得ることができる。
【０１４６】
図２７は、第４実施形態に係る動作によって接合された両被接合物９１，９２の接合強度（接合エネルギー）を示す図である。なお、図２７における複数のデータは、それぞれ、第１実施形態と同様に、プラズマ照射時間を６０秒に設定し且つチャンバ内圧力を５０ＭＰａ（メガパスカル）に設定して取得されたものである。
【０１４７】
図２７に示すように、支持部材１６Ｄの外周側の直径Ｄ１が２２０ｍｍであるときには、約１．３（Ｊ／ｍ２）の接合エネルギーが得られており、良好な接合強度が実現されている。
【０１４８】
また、より良好な接合を実現するためには、接合表面へのフッ素の供給量が適切に調整されることが好ましい。そのため、プラズマ装置１０Ｄにおいては、支持部材１６Ｄの外周側の直径Ｄ１を適切に設定することなどによって、被接合物の周囲に配置されたフッ素樹脂加工面の露出面積が適切に調整されることが好ましい。
【０１４９】
図２７には、支持部材１６Ｄの外周側の直径Ｄ１が２２０ｍｍ以外の値を有する場合における接合エネルギーＥの測定結果も記載されている。具体的には、直径Ｄ１が２００ｍｍであるときには接合エネルギーＥは約１．３（Ｊ／ｍ２）であり、直径Ｄ１が２４０ｍｍであるときには接合エネルギーＥは約１．７（Ｊ／ｍ２）であり、直径Ｄ１が２６０ｍｍであるときには接合エネルギーＥは約１．１（Ｊ／ｍ２）である。
【０１５０】
たとえば、直径Ｄ１を２４０ｍｍに設定することによれば、接合強度をさらに向上させることが可能である。
【０１５１】
このように、プラズマ装置１０Ｄにおいては、支持部材１６Ｄの外周側の直径Ｄ１を適切に設定することなどによって、被接合物９１の周囲に配置されたフッ素樹脂加工面の露出面積Ｓ１が適切に調整されることが好ましい。換言すれば、被接合物９１の接合表面の面積Ｓ０（＝π×Ｄ０×Ｄ０／４）と被接合物９１の周囲に配置されたフッ素樹脂加工面の露出面積Ｓ１との比Ｒ１が所定割合Ｒｄに設定された状態でプラズマ処理が実行されることが好ましい。なお、露出面積Ｓ１は、上記面積Ｓ０と支持部材１６Ｄの上面の全面積Ｓ２（＝π×Ｄ１×Ｄ１／４）とを用いて、Ｓ１＝Ｓ２−Ｓ０、であると表現され、上記比Ｒ１は、Ｒ１＝Ｓ１／Ｓ０＝（Ｓ２−Ｓ０）／Ｓ０、などとも表現される。また、値Ｒｄとしては、たとえば、Ｄ１＝２４０ｍｍのときの値Ｒ１等が採用されればよい。
【０１５２】
なお、ここでは、支持部材１６Ｄがフッ素樹脂加工されている場合を例示しているが、これに限定されず、チャンバ１１内に配置される別の部材（チャンバ内壁部材等）がフッ素樹脂加工されている態様等であってもよい。
【０１５３】
また、ここでは、第１実施形態に対して上記のような改変を行う場合を例示したが、これに限定されず、第２実施形態および第３実施形態に対しても同様の改変が可能である。
【０１５４】
＜５．第５実施形態＞
上記各実施形態においては、両被接合物９１，９２を冷却することによって、両被接合物９１，９２の接合表面に水分子を付着させる技術を例示したが、本発明は、これに限定されない。たとえば、水ガスをチャンバ内に供給することによって水分子を両被接合物９１，９２の接合表面に付着させるようにしてもよい。第５実施形態においては、このような変形例について説明する。
【０１５５】
この第５実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下では、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【０１５６】
第５実施形態に係る接合システム１（１Ｅ）のプラズマ装置１０（１０Ｅ）は、図２のプラズマ装置１０Ａと同様の構成を備えるとともに、そのガス供給口１７からチャンバ１１に対して水ガス（水蒸気）を供給することも可能である。
【０１５７】
この接合システム１Ｅにおいて、上述のステップＳ１０〜Ｓ４０の各処理と類似の処理が実行される。
【０１５８】
具体的には、まず、上記第１実施形態と同様にして、ステップＳ１０の処理が実行される。
【０１５９】
ステップＳ１０の処理が終了すると、次のステップＳ２０の処理が実行される。ただし、この第５実施形態においては、ステップＳ２０の処理（水分子付着処理）は、（接合装置２０ではなく）プラズマ装置１０Ｅによって実行される。詳細には、ステップＳ１０の終了後、プラズマ装置１０Ｅのチャンバ１１内から、Ｏ２（酸素）とＣＦ４（四フッ化炭素）との混合ガスが排気され、今度は、当該チャンバ１１内に水ガス（水蒸気）が供給される。そして、当該水ガスの供給処理によって、被接合物９１（，９２）の接合表面に水分子が供給される。
【０１６０】
その後、ステップＳ３０およびステップＳ４０が、上記第１実施形態と同様にして実行される。
【０１６１】
このような態様によっても、第１実施形態と同様に、良好な接合結果を得ることができる。
【０１６２】
図２８は、第５実施形態に係る動作によって接合された両被接合物９１，９２の接合強度（接合エネルギー）を示す図である。なお、図２８における複数のデータは、それぞれ、第１実施形態と同様に、プラズマ照射時間を６０秒に設定し且つチャンバ内圧力を５０ＭＰａ（メガパスカル）に設定して取得されたものである。
【０１６３】
図２８に示すように、水ガスの流量ＦＬが１００（ｓｃｃｍ）以下であるときには、約１．０（Ｊ／ｍ２）の接合エネルギーが得られており、良好な接合強度が実現されている。
【０１６４】
また、より良好な接合を実現するためには、水分子の接合表面への付着量が適切に調整されることが好ましい。そのため、プラズマ装置１０Ｅにおいては、水ガスの流量ＦＬ（供給量）が適切に制御されることが好ましい。
【０１６５】
図２８の実験結果においては、様々な水ガスの流量ＦＬと接合エネルギーＥの測定結果との関係が示されている。
【０１６６】
たとえば、水ガスの流量ＦＬが５０（ｓｃｃｍ）であるときには、接合エネルギーとして、値１．２（Ｊ／ｍ２）が得られている。すなわち強固な接合が実現されている。
【０１６７】
また、水ガスの流量ＦＬが１０（ｓｃｃｍ）であるとき、および水ガスの流量ＦＬが２０（ｓｃｃｍ）であるときには、それぞれ、接合エネルギーとして、値２．５（Ｊ／ｍ２）が得られている。すなわち、特に非常に強固な接合が実現されている。
【０１６８】
このように、この実施形態に係る接合動作においては、水ガスの流量ＦＬ（供給量）が所定の範囲（たとえば、１０（ｓｃｃｍ）以上２０（ｓｃｃｍ）以下の範囲）の値に制御されることが特に好ましい。
【０１６９】
また、ここでは、第１実施形態に対して上記のような改変を行う場合を例示したが、これに限定されず、第２実施形態〜第４実施形態に対しても同様の改変が可能である。
【０１７０】
＜６．第６実施形態＞
上記各実施形態においては、ステップＳ３０での接合処理が大気圧で行われる場合を例示したが、本発明は、これに限定されず、当該接合処理が真空中で行われるようにしてもよい。ただし、次述するように、接合処理が真空中で行われる場合には、ステップＳ２０での水分子の付着処理の後に、窒素ラジカル処理（ステップＳ２５）を施すことが好ましい。
【０１７１】
第６実施形態は、第２実施形態と第４実施形態と第５実施形態とを組み合わせた変形例である。以下では、これらの実施形態との相違点を中心に説明する。
【０１７２】
この第６実施形態に係る接合システム１（１Ｆ）は、第２実施形態に係る接合システム１Ｂ（図２３）と同様のシステム構成を有している。ただし、接合システム１Ｆは、第４実施形態に係るプラズマ装置１０Ｄと同様、ステージ（被接合物の支持部材）５１上において、当該被接合物の周囲にはフッ素樹脂加工面が存在する。
【０１７３】
第６実施形態においては、当該システム構成において、第４実施形態および第５実施形態と同様の動作等が実行される。具体的には、図２９のフローチャートに示す動作が実行される。
【０１７４】
まず、ステップＳ１０において、上記第４実施形態と同様にして、酸素プラズマ処理が実行され、接合表面にポーラス酸化物が生成される。なお、ステップＳ１０においては、第４実施形態と同様に、フッ素樹脂加工面から剥離したフッ素が、接合表面上に供給される。
【０１７５】
次のステップＳ２０においては、第５実施形態と同様に水ガス供給処理が実行されるとともに、チャンバ５９内の圧力が真空状態に維持される。
【０１７６】
そして、ステップＳ２５において、チャンバ５９内の圧力が減圧状態（真空状態）に維持されたまま窒素ラジカル処理が実行される。このステップＳ２５の処理は、ステップＳ２０とステップＳ３０との間に実行される処理である。
【０１７７】
次のステップＳ３０においては、真空中での接合動作が実行される。
【０１７８】
その後、ステップＳ４０における保存動作は、大気中で実行される。
【０１７９】
以上のような態様によっても、良好な接合結果を得ることができる。
【０１８０】
図３０は、上記の実験結果等を示す図である。図３０においては、第６実施形態に係る実験結果が、下段に示されている。なお、図３０の上段のデータは、ステップＳ２５の処理を実行しなかったときのデータである。
【０１８１】
図３０の下段に示すように、酸素プラズマ処理（ステップＳ１０）を６０秒間実行した後に、水ガス供給処理（ステップＳ２０）を６０秒間実行し、さらに窒素ラジカル処理（ステップＳ２５）を６０秒間実行する場合には、約０．６（Ｊ／ｍ２）の接合エネルギーが実現された。
【０１８２】
なお、ステップＳ２５の窒素ラジカル処理を実行しない場合には、約０．０５（Ｊ／ｍ２）の接合エネルギーしか得られなかった。これは、真空中での接合処理においては、水分子が比較的急速に接合界面から抜け出していくため、接合強度が低下したためであると考察される。
【０１８３】
これに対して、ステップＳ２５の窒素ラジカル処理を施すことによれば、比較的良好な接合エネルギーを得ることができる。すなわち、酸素プラズマ処理、水分子供給処理、および窒素ラジカル処理をこの順序で実行した後に接合処理を行うことによれば、当該接合処理を真空中で行う場合でも、良好な接合が実現される。
【０１８４】
また、ここでは、主に第２実施形態のシステムに対して上記のような改変を行う場合を例示したが、これに限定されず、第１実施形態および第３実施形態のシステムに対しても同様の改変が可能である。
【０１８５】
＜７．変形例等＞
以上、この発明の実施の形態について説明したが、この発明は上記説明した内容のものに限定されるものではない。
【０１８６】
たとえば、上記各実施形態においては、ステップＳ１０においてフッ素が接合表面に付着することによって、接合表面における水分子の残留量が適切に調整される場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。接合表面へのフッ素添加を伴わない酸素プラズマ処理を施すようにしてもよい。その場合は、図２０において「ＣＦ４ガス流量＝０」のデータとして示すように、その接合強度（接合エネルギー）は、０．６（Ｊ／ｍ２）であり、１．０（Ｊ／ｍ２）よりは若干低い値ではあるが、或る程度良好な値である。なお、当該変型例における接合強度が上記実施形態における接合強度よりも低下する要因としては、接合界面の水分子の量が最適量よりも多過ぎることなどが挙げられる。
【０１８７】
このような変型例（ステップＳ１０において接合表面にフッ素が添加されない態様）においても、上述の原理（図９〜図１３参照）と同様の原理に基づいて、両被加圧物９１，９２が良好に接合される。ただし、当該変型例においては、フッ素原子が接合表面に存在しないため、水分子の接合表面への供給量を適切に調整することは、上記各実施形態（フッ素を用いる技術）に比べて若干困難になる。そのため、この場合には、特に、ステップＳ２０において、接合表面への水分子の供給量が適切に調整されることが好ましい。詳細には、表面湿度ＨＭ１が適切に調整されること、あるいは、水ガスの供給量が適切に制御されることなどによって、接合界面での水分子の量が適切に調整されることが好ましい。
【０１８８】
また、このように接合表面へのフッ素添加を伴わない酸素プラズマ処理を施す場合には、常温で接合した後に室温よりも若干高い温度（たとえば８０℃程度）での保存処理（放置処理）を行うことが好ましい。このような保存処理を行うことによれば、その接合強度を向上させることができる。たとえば、８０℃で８時間保存（放置）することによって、接合強度が１．０８（Ｊ／ｍ２）にまで改善されたデータが得られている。
【０１８９】
あるいは、上記と同様にして常温で両被接合物９１，９２を接合した後に、更にアニーリング処理を比較的低温（たとえば１００℃〜３００℃、より好ましくは１００℃〜２００℃）で行うことが好ましい。このようなアニーリング処理によれば、マイクロボイドの発生を抑制しつつ、接合強度を増大させることが可能である。
【０１９０】
また、上記第６実施形態においては、ステップＳ３０での接合処理を真空中で行う場合において、酸素プラズマ処理、水分子付着処理、および窒素ラジカル処理をこの順序で実行する技術を例示したが、本発明は、これに限定されない。たとえば、当該接合処理を大気中で行う場合において、酸素プラズマ処理、水分子付着処理、および窒素ラジカル処理をこの順序で実行するようにしてもよい。
【０１９１】
図３１は、両被加圧物９１，９２に対して、酸素プラズマ処理、水分子付着処理、および窒素ラジカル処理をこの順序で実行した後に、大気中において当該両被接合物９１，９２を接合した場合における実験結果（菱形の点）を示す図である。ここでは、第４および第６実施形態と同様に、ステップＳ１０においては、フッ素樹脂加工面から剥離したフッ素が、接合表面上に供給されている。
【０１９２】
図３１においては、窒素ラジカルのプロセス時間と両被加圧物９１，９２の相互間の引張強度との関係が示されている。なお、図３１において、窒素ラジカル処理のプロセス時間がゼロのデータ（菱形に丸を付した点）は、酸素プラズマ処理および水分子付着処理をこの順序で実行した後に、窒素ラジカル処理を施さずに、大気中で両被加圧物９１，９２を接合したときのデータである。また、図３１では、各接合強度は、引張試験の結果として得られた値で示されている。
【０１９３】
図３１において、菱形の点と菱形に丸を付した点とを比較すると判るように、酸素プラズマ処理および水分子付着処理に加えて、窒素ラジカル処理をも実行することによれば、接合強度をさらに向上させることが可能である。
【０１９４】
また、図３１では、第４実施形態と同様にして接合表面にフッ素を供給する場合を例示しているがこれに限定されない。上記変型例のように、接合表面へのフッ素添加を伴わない酸素プラズマ処理を施すようにしてもよい。すなわち、フッ素を供給することなく、酸素プラズマ処理、水分子付着処理、および窒素ラジカル処理をこの順序で実行するようにしてもよい。なお、この場合には、上記変型例と同様に、（表面湿度ＨＭ１が適切に調整されること、あるいは、水ガスの供給量が適切に制御されること等によって、）水分子付着処理における接合表面への水分子の供給量が適切に調整されることが好ましい。また上記変型例と同様に、接合後の保存温度が適宜に調整されることが好ましい。
【０１９５】
また、上記各実施形態においては、ステップＳ１０において酸素プラズマ処理を実行する場合を例示したが、これに限定されず、ステップＳ１０においてアルゴン（Ａｒ）プラズマ処理を実行するようにしてもよい。
【０１９６】
あるいは、プラズマ処理に限定されず、原子ビーム処理、イオンビーム処理等の各種のエネルギー波照射処理を被接合物の接合表面に対して施し、ポーラス酸化物を接合表面に生成するようにしてもよい。
【０１９７】
また、上記第５実施形態では、水ガスを水蒸気の状態で供給する場合を例示したが、これに限定されない。たとえば、ステップＳ２０において、水をプラズマ化してプラズマ処理を行うようにしてもよい。あるいは、イオンビーム処理のイオン源として水を用いたイオンビーム処理（水ビーム処理とも称する）を行うことによって、接合表面に水ガスを供給するようにしてもよい。あるいは、水分子をラジカル化して供給するようにしてもよい。
【０１９８】
また、上記第１〜第６実施形態においては、ステップＳ１０において、Ｏ２（酸素）とＣＦ４（四フッ化炭素）との混合ガスが、プラズマ反応ガスとして供給される場合を例示したが、これに限定されない。例えば、Ｎ２（窒素）とＣＦ４（四フッ化炭素）との混合ガス等が、プラズマ反応ガスとして供給されるようにしてもよい。
【０１９９】
また、上記各実施形態においては、両被接合物９１，９２の双方の接合表面に、ポーラス酸化物の生成処理を施す場合を例示したが、これに限定されない。たとえば、両被接合物９１，９２のうちの一方の被接合物のみの接合表面にポーラス酸化物の生成処理を施すようにしてもよい。
【符号の説明】
【０２００】
１，１Ａ〜１Ｆ 接合システム
１０，１０Ａ，１０Ｄ，１０Ｅ プラズマ装置
１１，２９，５９ チャンバ
１４，２１，５１ ステージ
１５ 電極部材
１６ 支持部材
１７，４７ ガス供給口
１８，４８ 排気口
２０，２０Ａ 接合装置
２１ｔ，２２ｔ 温度調整部
２２，５２ ヘッド
９１，９２ 被接合物
１１０ プラズマ処理部
１２０ 接合処理部
１３０ 反転部
１５０ 搬送部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの被接合物を接合する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの被接合物の接合表面に対して酸素プラズマ処理を施して表面活性化した後に、両被接合物を接合する技術が存在する。
【０００３】
例えば、特許文献１には、２つの被接合物の接合表面がプラズマ処理によって活性化された後、当該２つの被接合物の接合表面が対向状態にされて接合される技術が記載されている。
【０００４】
また、この特許文献１には、表面研磨および洗浄工程後に、混合ガス（酸素および四フッ化炭素（ＣＦ４）等の混合ガス）を用いたプラズマ処理を行い、両被接合物を接合する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００３−５２３６２７号公報
【特許文献２】特開平６−３０２４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のような接合技術においては、接合後の後工程において比較的高温（たとえば７００℃〜１０００℃）で加熱処理が行われると、接合界面にマイクロボイドが発生するという問題が生じる。
【０００７】
なお、このようなマイクロボイドは次のような事情によって発生すると考えられる。すなわち、上記の接合技術においては、微視的には、プラズマ処理後の接合表面にて酸素原子の一部がフッ素分子等に置換され、比較的大きなリング状の（仮想的な）鎖ができ、その鎖の中に水分子が捕捉される。そのため、比較的多量の水分子が接合界面に留まっている。そして、このような状態で加熱処理が行われると、残存していた水分子が接合界面から急激に排除される。このとき、当該水分子が存在していた部分がボイド（マイクロボイド）になるものと考えられる。
【０００８】
そこで、この発明の課題は、接合処理の後工程等において加熱処理が実行される場合においても、マイクロボイドの発生を抑制することが可能な接合技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決すべく、請求項１の発明は、両被接合物を接合する接合方法であって、ａ）エネルギー波を照射することによって前記両被接合物のうち少なくとも一方の被接合物の接合表面にポーラス酸化物を生成する工程と、ｂ）前記ポーラス酸化物が生成された前記少なくとも一方の被接合物の接合表面に適量の水分子を付着させる工程と、ｃ）前記少なくとも一方の被接合物の接合表面に水分子を付着させた状態で前記両被接合物の接合表面を互いに接触させて加圧し、前記両被接合物を接合する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明に係る接合方法において、前記工程ａ）は、ａ−１）前記少なくとも一方の被接合物の前記接合表面にフッ素を供給する工程を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２の発明に係る接合方法において、前記工程ａ−１）においては、フッ素の化合物を混合したガスを用いてプラズマ処理が実行されることによって、前記少なくとも一方の被接合物の前記接合表面にフッ素が供給されることを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項３の発明に係る接合方法において、前記工程ａ−１）においては、前記ガスにおける前記フッ素の化合物の混合量が制御されることを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項２の発明に係る接合方法において、前記工程ａ−１）においては、フッ素樹脂加工面を有する部材を前記少なくとも一方の被接合物の周囲に配置してプラズマ処理が実行されることを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項５の発明に係る接合方法において、前記工程ａ−１）においては、前記少なくとも一方の被接合物の前記接合表面の面積と前記少なくとも一方の被接合物の周囲に配置された前記フッ素樹脂加工面の露出面積との比が所定割合に設定された状態で前記プラズマ処理が実行されることを特徴とする。
【００１５】
請求項７の発明は、請求項２の発明に係る接合方法において、前記工程ａ−１）においては、前記少なくとも一方の被接合物が配置されるチャンバ内にフッ素樹脂加工された部材が配置されて、プラズマ処理が実行されることを特徴とする。
【００１６】
請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかの発明に係る接合方法において、前記工程ｂ）は、ｂ−１）前記少なくとも一方の被接合物の接合表面の湿度を制御する工程、を有することを特徴とする。
【００１７】
請求項９の発明は、請求項８の発明に係る接合方法において、前記工程ｂ−１）においては、前記少なくとも一方の被接合物の温度を制御することによって前記少なくとも一方の被接合物の接合表面の湿度が制御されることを特徴とする。
【００１８】
請求項１０の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかの発明に係る接合方法において、前記工程ｂ）は、ｂ−２）水ガスを供給する工程、を有することを特徴とする。
【００１９】
請求項１１の発明は、請求項１０の発明に係る接合方法において、前記工程ｂ−２）は、ｂ−２−１）前記水ガスの供給量を制御する工程、を有することを特徴とする。
【００２０】
請求項１２の発明は、請求項１０または請求項１１の発明に係る接合方法において、前記工程ｂ−２）においては、前記水ガスは水蒸気として供給されることを特徴とする。
【００２１】
請求項１３の発明は、請求項１ないし請求項１２のいずれかの発明に係る接合方法において、ｄ）前記工程ｂ）と前記工程ｃ）との間において、前記両被接合物のうち前記少なくとも一方の被接合物に対して窒素ラジカル処理を施す工程、をさらに備え、前記工程ａ）においては、酸素プラズマ処理によって、前記両被接合物のうち前記少なくとも一方の被接合物の接合表面にポーラス酸化物が生成されることを特徴とする。
【００２２】
請求項１４の発明は、請求項１ないし請求項１３のいずれかの発明に係る接合方法において、前記工程ｃ）は、前記両被接合物を大気圧空間に配置した状態で実行されることを特徴とする。
【００２３】
請求項１５の発明は、請求項１ないし請求項１２のいずれかの発明に係る接合方法において、ｄ）前記工程ｂ）と前記工程ｃ）との間において、前記両被接合物のうち前記少なくとも一方の被接合物に対して窒素ラジカル処理を施す工程、をさらに備え、前記工程ａ）においては、酸素プラズマ処理によって、前記両被接合物のうち前記少なくとも一方の被接合物の接合表面にポーラス酸化物が生成され、前記工程ａ）〜ｄ）は、いずれも、前記両被接合物を真空中に配置して実行されることを特徴とする。
【００２４】
請求項１６の発明は、両被接合物を接合する接合システムであって、エネルギー波を照射し、前記両被接合物のうち少なくとも一方の被接合物の接合表面にポーラス酸化物を生成させるエネルギー波照射手段と、前記ポーラス酸化物が生成された前記少なくとも一方の被接合物の接合表面に適量の水分子を付着させる水分子供給手段と、前記少なくとも一方の被接合物の接合表面に水分子を付着させた状態で前記両被接合物を加圧して、前記両被接合物を接合する加圧手段と、を備えることを特徴とする。
【００２５】
請求項１７の発明は、請求項１６の発明に係る接合システムにおいて、前記エネルギー波照射手段は、酸素とフッ素の化合物とを含む混合ガスを用いたプラズマ処理を実行するプラズマ処理手段を有することを特徴とする。
【００２６】
請求項１８の発明は、請求項１６の発明に係る接合システムにおいて、前記エネルギー波照射手段は、前記少なくとも一方の被接合物の周囲にフッ素樹脂加工部材が配置されたチャンバ内において酸素プラズマ処理を実行するプラズマ処理手段を有することを特徴とする。
【００２７】
請求項１９の発明は、請求項１６ないし請求項１８のいずれかの発明に係る接合システムにおいて、前記少なくとも一方の被接合物の温度を制御することによって前記少なくとも一方の被接合物の接合表面の湿度を制御する温度制御手段、をさらに備えることを特徴とする。
【００２８】
請求項２０の発明は、請求項１６ないし請求項１８のいずれかの発明に係る接合システムにおいて、前記少なくとも一方の被接合物に対して水ガスを供給する水ガス供給手段、をさらに備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
請求項１ないし請求項２０に記載の発明によれば、ポーラス酸化物を有する接合表面に水分子が付着され、少なくとも一方の接合表面に適量の水分子が付着した状態で両接合表面が加圧され、両接合表面が接合される。接合時には、接合界面に存在する水分子が両接合表面を互いに引き寄せる作用を奏するため、両接合表面が良好に密着し接合される。また、接合時および接合後においては、接合表面のポーラス酸化物の孔を通って水分子が接合表面から排除され、良好な接合が実現される。特に、接合表面に適量の水分子が付着した状態で両被接合物が接合されており、接合後において接合界面から水分子が徐々に排除され、余分な水分子が接合界面に残留せずに済むため、更にその後に両被接合物が仮に加熱されたとしても、その接合界面におけるマイクロボイドの発生が抑制される。
【００３０】
特に、請求項２に記載の発明によれば、接合表面にフッ素が供給されることによって、良好な接合強度を得ることができる。
【００３１】
また特に、請求項４に記載の発明によれば、非常に良好な接合強度を得ることができる。
【００３２】
また特に、請求項５ないし請求項７に記載の発明によれば、フッ素ガスの供給を伴わずにフッ素が接合表面に供給され、良好な接合強度が得られる。
【００３３】
また特に、請求項１５に記載の発明によれば、真空中で接合する場合においても、良好な接合強度を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第１実施形態に係る接合システムを示す図である。
【図２】接合システムにおけるプラズマ装置の断面図である。
【図３】接合システムにおける接合装置の断面図である。
【図４】第１実施形態に係る動作を示すフローチャートである。
【図５】プラズマ照射処理を示す概念図である。
【図６】水分子付着処理を示す概念図である。
【図７】接近動作を示す概念図である。
【図８】加圧動作を示す概念図である。
【図９】汚染物が接合表面に付着した状態を示す概念図である。
【図１０】酸素原子とフッ素原子とが接合表面に付着した状態を示す概念図である。
【図１１】水分子が接合表面に付着した状態を示す概念図である。
【図１２】両被加圧物が水分子を挟んで接近した状態を示す概念図である。
【図１３】加圧後の接合状態を示す概念図である。
【図１４】接合界面から水が排出される様子を示す概念図である。
【図１５】接合された両被接合物をさらに加熱したときのボイド発生率を示す図である。
【図１６】比較例に係る両被接合物を７００℃で加熱した後のボイドの発生状況を示す図である。
【図１７】第１実施形態に係る両被接合物を７００℃で加熱した後のボイドの発生状況を示す図である。
【図１８】様々な処理時間でプラズマ処理した両被接合物をさらに加熱したときのボイド発生率を示す図である。
【図１９】プラズマ処理時間が１０秒に設定されたときのボイドの発生状況を示す図である。
【図２０】ＣＦ４ガスの供給量の変更に伴って、接合強度が変化する様子を示す図である。
【図２１】接合エネルギー（接合強度）の測定手法について説明する図である。
【図２２】被接合物の接合表面の湿度の変更に伴って、接合エネルギーが変化する様子を示す図である。
【図２３】第２実施形態に係る接合システムを示す断面図である。
【図２４】第３実施形態に係る接合システムを示す上面図である。
【図２５】第４実施形態に係る接合システムのプラズマ装置を示す断面図である。
【図２６】ステージ付近の様子を示す図である。
【図２７】第４実施形態に係る両被接合物の接合エネルギーを示す図である。
【図２８】第５実施形態に係る両被接合物の接合エネルギーを示す図である。
【図２９】第６実施形態における動作を示すフローチャートである。
【図３０】第６実施形態に係る実験結果等を示す図である。
【図３１】変型例に係る実験結果等を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３６】
＜１．第１実施形態＞
＜１−１．システム構成＞
＜概要＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る接合システム１（１Ａとも称する）を示す図である。図１に示すように、接合システム１Ａは、プラズマ装置１０と接合装置２０とを備えている。２つの被接合物９１，９２（図２および図３等参照）の接合表面が、それぞれ、プラズマ装置１０でプラズマ処理された後、接合装置２０にて対向され相対的に接近され接合される。
【００３７】
この接合システム１は、被接合物９１の接合表面と被接合物９２の接合表面とをエネルギー波照射（プラズマ照射等）で活性化させ、両被接合物９１，９２を接合するシステムである。この接合システム１によれば、両被接合物９１，９２の接合表面に対して表面活性化処理を施すとともに、当該両被接合物９１，９２を固相接合することが可能である。特に、後述するように、両被接合物９１，９２の接合表面に対して水分子供給処理が施されること等によって、両被接合物９１，９２が良好に接合される。
【００３８】
この実施形態では、被接合物９１，９２として、Ｓｉ（シリコン）（より詳細には半導体シリコンウエハ）を用いる場合を例示する。ただし、本発明はこれに限定されず、被接合物の材料として、様々な種類の材料を用いることができる。たとえば、ＳｉＯ２（二酸化珪素），ＳｉＣ（炭化珪素），ＳｉＮ（窒化珪素），Ｇｅ（ゲルマニウム），Ｃｕ（銅），Ａｌ（アルミニウム），Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム），ＬｉＴａＯ３（タンタル酸リチウム），ＬｉＮｂＯ３（ニオブ酸リチウム）などの各種の材料を用いることができる。
【００３９】
なお、両被接合物９１，９２の接合表面には予め表面平滑化処理（鏡面処理等）が施されていることが好ましい。
【００４０】
＜プラズマ装置＞
図２は、接合システム１Ａにおけるプラズマ装置１０（１０Ａとも称する）の断面図である。プラズマ装置１０は、被接合物の接合表面をエネルギー波照射（プラズマ照射等）で活性化させる装置であることから、表面活性化処理装置などとも表現される。また、プラズマ装置１０は、プラズマ処理によって被接合物の接合表面にポーラス酸化物を生成させる（後述）ことから、ポーラス酸化物生成処理装置であるとも表現される。なお、ここでは、プラズマ装置１０Ａとして、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching：反応性イオンエッチング）方式のプラズマ処理装置を例示する。ただし、これに限定されず、他の種類のプラズマ処理装置を用いるようにしてもよい。
【００４１】
プラズマ装置１０Ａは、各被接合物９１，９２の処理空間であるチャンバ１１と、チャンバ１１に対して各種のガスを供給するガス供給口１７と、チャンバ１１内のガスをチャンバ１１の外部へ排気する排気口１８とを備えている。
【００４２】
排気口１８は、排気弁（不図示）を介して真空ポンプ（不図示）に接続されており、真空ポンプの吸引動作に応じてチャンバ１１内の圧力が低減（減圧）されることによって、チャンバ１１の内部空間は真空状態にされる。また、排気弁は、その開閉動作と排気流量の調整動作とによって、チャンバ１１内の真空度を調整することができる。
【００４３】
ガス供給口１７からは、各種のガスがチャンバ１１の内部に対して供給される。この実施形態においては、Ｏ２（酸素）ガスとＣＦ４（四フッ化炭素）ガスとの混合ガスが、プラズマ反応ガスとして、ガス供給口１７からチャンバ１１の内部に対して供給される。
【００４４】
プラズマ装置１０Ａは、上面視略円形状のステージ１４を有している。ステージ１４は、その中心部付近に電極部材１５を有し、当該電極部材１５の周囲に、上面視略円環形状の支持部材１６を有している。支持部材１６は、各種の材料（ここでは水晶）で構成される。
【００４５】
チャンバ１１は、電気的に接地（アース）されている。電極部材１５に所定周波数の電源電圧が印加されると、チャンバ１１内の混合ガス（Ｏ２（酸素）とＣＦ４（四フッ化炭素）との混合ガス）をプラズマ反応ガスとして、各被接合物９１，９２の接合表面に対して、それぞれ、プラズマ処理が実行される。
【００４６】
＜接合装置＞
図３は、接合システム１Ａにおける接合装置２０（２０Ａとも称する）の断面図である。図３においては、便宜上、ＸＹＺ直交座標系を用いて方向等を示している。
【００４７】
接合装置２０Ａは、チャンバ２９内で、被接合物９１と被接合物９２との位置合わせ動作（アライメント動作）を行い、その対向面に表面活性化処理が施された両被接合物９１，９２を接合する装置である。この装置２０Ａによれば、両被接合物９１，９２を固相接合することが可能である。なお、両被接合物９１，９２は、それぞれ、アライメント動作の対象物であるとも表現される。
【００４８】
接合装置２０Ａは、両被接合物９１，９２の処理空間であるチャンバ２９を備える。
【００４９】
両被接合物９１，９２は、プラズマ装置１０にてプラズマ処理（ポーラス酸化物の生成処理）が施された後、チャンバ２９内に配置される。具体的には、上側の被接合物９２は、その接合表面が下向きに配置された状態で、ヘッド２２によって保持される。同様に、下側の被接合物９１は、その接合表面が上向きに配置された状態で、当該ステージ２１によって保持される。
【００５０】
ヘッド２２およびステージ２１は、いずれも、チャンバ２９内に設置されている。ヘッド２２は、アライメントテーブル２３によってＸ方向およびＹ方向に移動（並進移動）されるとともに、回転駆動機構２５によってθ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に回転される。ヘッド２２は、後述する位置認識部２８等による位置検出結果等に基づいてアライメントテーブル２３および回転駆動機構２５によって駆動され、Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向におけるアライメント動作が実行される。
【００５１】
ヘッド２２は、Ｚ軸昇降駆動機構２６によってＺ方向に移動（昇降）される。Ｚ軸昇降駆動機構２６は、不図示の圧力検出センサにより検出した信号に基づいて、接合時の加圧力を制御することができる。
【００５２】
また、ヘッド２２は、温度調節部２２ｔを内蔵している。温度調節部２２ｔは、ヒータと空冷式の冷却部とを有しており、当該ヘッド２２の温度を変更（加熱および冷却）することによって、ヘッド２２に保持された被接合物９２の温度を変更することができる。また、ヘッド２２には被接合物９１の表面温度を測定する温度センサ２２ｓ（不図示）が配置されている。接合装置２０Ａは、温度センサ２２ｓによる測定温度に基づいて被接合物９２の表面温度を制御することが可能である。
【００５３】
ステージ２１も同様である。ステージ２１は、温度調整部２１ｔと温度センサ２１ｓとを有しており、被接合物９１の表面温度を制御することが可能である。
【００５４】
さらに、接合装置２０Ａは、被接合物９１，９２の位置を認識する位置認識部２８を備えている。
【００５５】
位置認識部２８は、カメラ等を有しており、両被接合物９１，９２に付されたパターンの位置を認識することが可能である。そして、位置認識部２８により認識された位置情報に基づき、アライメントテーブル２３と回転駆動機構２５とによって、ヘッド２２が２つの並進方向（Ｘ方向およびＹ方向）と回転方向（θ方向）とに駆動される。これにより、両被接合物９１，９２が相対的に移動される。このようにして、両被接合物９１，９２の位置合わせ動作（アライメント動作）が実行される。
【００５６】
＜１−２．動作＞
つぎに、接合システム１における接合動作等について説明する。図４は、当該動作を示すフローチャートである。
【００５７】
＜概要＞
まず、プラズマ装置１０Ａ（図１および図２参照）において、両被接合物９１，９２の各接合表面に対して、それぞれ、プラズマ処理が施される（ステップＳ１０）。
【００５８】
このプラズマ処理によって、接合表面における自然酸化物などの不純物（塵埃を含む）が除去される。端的に言えば、接合表面に対する洗浄処理（ドライ洗浄処理）が施される。また、当該プラズマ処理によって、両被接合物９１，９２の接合表面に対する表面活性化処理も施され、両被接合物９１，９２の接合表面には、酸素原子が付着される。換言すれば、両被接合物９１，９２の接合表面に向けてエネルギー波が照射され、両被接合物９１，９２の接合表面が活性化される。特に、当該プラズマ処理による酸素原子の付着等に伴って、両被接合物９１，９２の接合表面にはポーラス酸化物（多孔質の酸化物、換言すれば通水性を有する酸化物）が生成される。後述するように、ポーラス酸化物が接合表面に形成されることによって、両被接合物９１，９２の接合界面から、水分子が良好に排出される。さらに、このプラズマ処理では、接合表面にフッ素原子も付着される。
【００５９】
プラズマ処理が施された両被接合物９１，９２は、それぞれ、接合装置２０（図１および図３参照）に向けて搬送される。そして、接合装置２０内において、２つの被接合物９１，９２の接合表面が所定距離離間されて対向配置される。
【００６０】
また、接合装置２０Ａにおいては、水分子の付着処理（後述）も実行される（ステップＳ２０）。当該水分子の付着処理においては、プラズマ処理によってポーラス酸化物が生成された両被接合物９１，９２の接合表面に、それぞれ、水分子が付着される。なお、ここでは、接合装置２０Ａにおいて水分子の付着処理が実行される場合を例示するが、これに限定されず、プラズマ装置１０内あるいは他の装置等において水分子の付着処理が実行されるようにしてもよい。
【００６１】
その後、接合装置２０Ａにおいて、両被接合物９１，９２の接合表面が相対的に近接し接合される（ステップＳ３０）。具体的には、両被接合物９１，９２の接合表面に水分子が付着した状態で両被接合物９１，９２の接合表面を互いに接触させて加圧し、両被接合物９１，９２が接合される。
【００６２】
接合された両被接合物９１，９２は、大気圧下にて所定期間（たとえば２４時間）にわたって放置される（ステップＳ４０）。
【００６３】
＜詳細動作＞
図５〜図８は、動作中における各両被接合物９１，９２の状態を示す概念図である。以下では、図４に加えて、図５〜図８をも参照しながら、接合システム１における接合動作等についてさらに詳細に説明する。
【００６４】
まず、ステップＳ１０（図４）において、被接合物９１の接合表面に対するプラズマ処理がプラズマ装置１０Ａ（図１および図２参照）を用いて施される（図５参照）。具体的には、Ｏ２（酸素）とＣＦ４（四フッ化炭素）との混合ガスが、プラズマ反応ガスとして、ガス供給口１７からチャンバ１１の内部に対して供給される。そして、電源電圧が電極部材１５に印加され、被接合物９１の接合表面に対して、プラズマ処理が実行される。プラズマ処理時間は、比較的短い時間（たとえば、十秒程度から数十秒程度）であることが好ましい。また、後述するように、混合ガスにおけるＣＦ４（四フッ化炭素）の混合量は、所定の目標値に制御されることが好ましい。なお、このプラズマ処理は、チャンバ内の圧力を所定の低圧力（たとえば数十Ｐａ（パスカル））にまで減圧した状態で実行される。
【００６５】
被接合物９１に対するプラズマ処理が終了すると、被接合物９１はステージ１４（図１）から取り外される。そして、当該被接合物９１の代わりに、今度は、他方の被接合物９２がステージ１４に保持される。
【００６６】
そして、他方の被接合物９２の接合表面に対しても、プラズマ装置１０Ａにおいて同様のプラズマ処理が施される。被接合物９２に対するプラズマ処理が終了すると、被接合物９２はステージ１４から取り外される。
【００６７】
このようにしてプラズマ処理が施された両被接合物９１，９２は、それぞれ、接合装置２０Ａへと大気搬送され、接合装置２０Ａ内に配置される。具体的には、被接合物９１は、その接合表面が上側に配置された状態で、当該ステージ２１（図３）によって保持される。一方、被接合物９２は、反転装置（不図示）によって上下面が反転され、その接合表面が下側に配置された状態で、ヘッド２２によって保持される。当該２つの被接合物９１，９２は、その接合表面が互いに所定距離離間された状態で、接合装置２０Ａ内において対向配置される。なお、この実施形態においては、接合装置２０Ａのチャンバ２９の内部空間の圧力は、大気圧であるものとする。
【００６８】
次のステップＳ２０においては、両被接合物９１，９２に対する水分子供給処理（水分子付着処理）が実行される（図６参照）。すなわち、プラズマ処理（ステップＳ１０）によってポーラス酸化物が生成された両被接合物９１，９２の接合表面に、それぞれ、水分子が付着される。
【００６９】
詳細には、接合装置２０Ａは、各被接合物９１，９２の接合表面の温度ＴＭ１をそれぞれ制御することによって、各被接合物９１，９２の接合表面の湿度ＨＭ１をそれぞれ所望の値に調整し、両被接合物９１，９２の接合表面に水分子を付着させる。
【００７０】
被接合物の接合表面の湿度ＨＭ１は、環境温度ＴＭ０と環境湿度ＨＭ０と被接合物の接合表面の温度ＴＭ１とを用いて、式（１）のように表現される。
【００７１】
【数１】
【００７２】
ここでは、この式（１）に基づいて、各被接合物９１，９２の接合表面の湿度ＨＭ１をそれぞれ所望の値ＨＭｄ（たとえば７５％程度）に調整する。たとえば、環境温度ＴＭ０が２５℃であり且つ環境湿度ＨＭ０が５０％である場合には、被接合物９１を冷却して被接合物９１の温度ＴＭ１を約１７℃にまで低減することによって、被接合物９１の湿度ＨＭ１を約７５％に調整することができる。被接合物９２についても同様である。なお、このような湿度ＨＭ１の調整期間は、１０秒前後から数分程度にわたって行われる。このようにして、被接合物９１，９２の接合表面の湿度ＨＭ１を所定の値に制御することによって、被接合物９１，９２の接合表面に適切な量の水分子が供給される。
【００７３】
次のステップＳ３０においては、常温（室温）且つ大気圧のチャンバを有する接合装置２０において、両被接合物９１，９２の接合表面が相対的に近接し（図７）、両被接合物９１，９２の接合表面が接合される（図８）。具体的には、両被接合物９１，９２の接合表面に水分子が付着した状態で両被接合物９１，９２の接合表面を互いに接触させて加圧し、両被接合物９１，９２が接合される。例えば、約１０５（１０の５乗）Ｐａ（パスカル）程度〜約１０７（１０の７乗）Ｐａ（パスカル）程度の比較的小さな接合圧力（加圧力）が付与されることにより、両被接合物９１，９２が良好に接合され得る。
【００７４】
さらに、次のステップＳ４０においては、ステップＳ３０で加圧接合された両被接合物９１，９２を所定期間（たとえば約２４時間）に亘って、常温且つ大気圧中で放置（保存）する。なお、当該保存処理は、接合装置２０の内部で行われてもよく、あるいは、接合装置２０の外部で行われてもよい。
【００７５】
以上のような接合動作によれば、両被接合物９１，９２は、非常に良好に接合される。具体的には、後述するように、両被接合物９１，９２は、十分な結合エネルギーを有する状態で結合される。また、両被接合物９１，９２の接合界面におけるボイドの発生も抑制される。さらに、両被接合物９１，９２は、大気圧空間において非常に良好に接合される。また、両被接合物９１，９２は、常温で非常に良好に接合される。特に、両被接合物９１，９２は、必ずしもアニーリング処理を伴うことを要しない。さらに、両被接合物９１，９２は、ウエット化学洗浄処理を伴うことなく、非常に良好に接合される。
【００７６】
＜原理＞
つぎに、上記の接合原理等について、図９〜図１３を参照しながら説明する。
【００７７】
まず、ステップＳ１０のプラズマ処理（図４および図５参照）によって、被接合物９１の接合表面から、図９に示すような自然酸化物等の汚染物（コンタミネーション）ＣＴが除去される。
【００７８】
また、当該プラズマ処理によって、酸素原子が被接合物９１の接合表面に付着し、当該接合表面にポーラス酸化物が生成される（図１０参照）。当該ポーラス酸化物は、比較的厚い膜（たとえば、ＳｉＯ２（二酸化珪素）の薄膜等）として生成されるものであってもよいが、これに限定されず、当該接合表面上において、１個ないし数個の原子分の厚さを有する部分として生成されるものであってもよい。また、被接合物９１の接合表面には、酸素原子のみならずフッ素原子も付着する（図１０参照）。
【００７９】
その後、ステップＳ２０の水分子付着処理（図６参照）によって、図１１に示すように被接合物９１の接合表面に水分子が付着する。このとき、水分子は、（プラズマ処理（ステップＳ１０）にて生成された）ポーラス酸化物に付着する。また、当該接合表面には、水酸基も付着している。
【００８０】
なお、被接合物９２についても同様である。すなわち、ステップＳ１０のプラズマ処理によって、被接合物９２の接合表面から汚染物ＣＴが除去されるとともに、酸素原子とフッ素原子とが被接合物９２の接合表面に付着し、当該接合表面にポーラス酸化物が生成される。また、ステップＳ２０の水分子付着処理によって、（ポーラス酸化物が生成されている）被接合物９２の接合表面に水分子が付着される。当該接合表面には、水酸基も付着している。
【００８１】
さらに、ステップＳ３０の加圧接合処理の結果、図１２に示すように、両被接合物９１，９２の接合界面に水分子の層（端的に言えば、「水の膜」）が存在する状態で両被接合物９１，９２の接合表面が互いに接合される。特に、接合時には、接合界面に存在する水分子が、両被接合物相互間の隙間を埋めて当該両接合表面を互いに引き寄せる作用を奏するため、両接合表面が良好に密着し接合される。
【００８２】
そして、ステップＳ４０においては、両被接合物９１，９２が加圧接合された状態で保存される。この保存処理によって、水分子が両被接合物９１，９２の接合界面から徐々に（じわじわと）抜け出していき、両被接合物９１，９２が良好に接合される（図１３参照）。この際、両被接合物９１，９２の接合表面には、ポーラス酸化物が存在するため、ポーラス酸化物の「孔」を通って、水分子が接合界面の外部へと（詳細には、両被接合物９１，９２の接合部分の外周部等に向けて）良好に排出される（図１４参照）。ここにおいて、ポーラス酸化物の「孔」が平面的に連結されることにより、両被接合物９１，９２の接合界面には、水分子が通過可能な空洞が接合界面付近において網の目状に存在している（すなわち水分子が通過可能な「道」が存在する）。水分子はこのような「道」を通過して、図１４に示すように、両被接合物９１，９２の外縁部へと到達して接合界面から除去され得る。このようにして、良好な接合が実現される。なお、接合の過程においては、被加圧物９１の水酸基（ＯＨ基）と被加圧物９２の水酸基（ＯＨ基）とが互いに結合する水酸基結合も介在する。当該水酸基結合においては、両水酸基から水分子が放出され、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉの強固な共有結合が得られる。
【００８３】
この実施形態に係る動作においては、以上のようにして、ポーラス酸化物を有する接合表面に水分子が付着され（ステップＳ２０）、適量の水分子が接合表面に付着した状態で両被接合物が加圧されて接合される（ステップＳ３０）。
【００８４】
ここにおいて、両被接合物９１，９２の接合時（ステップＳ３０）には、接合界面に存在する水分子が両接合表面の隙間を埋めて両接合表面を互いに引き寄せる作用を奏するため、両接合表面が良好に密着し接合される。
【００８５】
ところで、その他の従来の接合技術として、特許文献２（特開平６−３０２４８６号公報）に示すものが存在する。特許文献２の技術においては、接合表面に対する水分子の噴射によって接合表面に水分子と水酸基とを吸着させた後に、当該接合表面から水分子を除去する処理が行われる。そして、接合表面に残留した水酸基を専ら用いて接合処理が行われる。このような技術においては、接合表面の水酸基を専ら用いて接合処理が行われるため、接合表面に対して非常に近い距離に対向接合部分が存在しないと良好な接合が実現されない。そのため、被接合物に微小な反りが存在する場合には、当該反りの影響で対向部分が比較的遠い位置に存在する領域においては、良好な接合が実現されない。
【００８６】
これに対して、上記実施形態に係る接合技術においては水分子を介した接合（ステップＳ３０）が行われるため、比較的遠い位置に対向部分が存在する場合でも水分子の吸着力によって両被接合物が互いに引き寄せられる。したがって、被接合物に微小な反りが存在する場合においても、当該反りの影響が緩和され、良好な接合が実現され得る。
【００８７】
このように、水分子を利用することによって、両被接合物９１，９２を良好に密着させて接合することが可能である。
【００８８】
また、上述のようにステップＳ３０においては両被接合物９１，９２が加圧されて接合され、ステップＳ４０においては、両被接合物９１，９２が加圧された状態で保存される。そのため、ステップＳ３０，Ｓ４０においては、接合表面のポーラス酸化物の「孔」を通って水分子が接合表面から徐々に（じわじわと）排除される。そのため、余分な水分子が接合界面に残留せずに済む。すなわち、接合界面から水分子が良好に排除される。
【００８９】
特に、上記のステップＳ１０においては、ＣＦ４ガスをも用いた酸素プラズマ処理が行われているため、両被接合物９１，９２の各接合表面におけるポーラス酸化物にはフッ素も結合している。そして、このフッ素の影響によって、接合表面の水分子の量（ひいては接合界面における水分子の残存量）が適切に制御され、良好な接合が実現される。
【００９０】
後述するように、ステップＳ１０にてＣＦ４ガスを用いた酸素プラズマ処理が行われない場合には、接合界面の水分子の量が多過ぎることなどに起因して、接合強度が若干低下する。
【００９１】
一方、ステップＳ１０にてＣＦ４ガスをも用いた酸素プラズマ処理が行われる場合には、次述するように接合表面の疎水性が増大することによって、接合表面には適量の水分子が付着する。
【００９２】
詳細には、接合表面にフッ素が結合している状態と接合表面にフッ素が結合していない状態とを比較すると、前者（フッ素が結合している状態）における接合表面の親水性の程度は、後者における接合表面の親水性の程度よりも若干低い。換言すれば、前者は後者に比べて、接合表面における疎水性が若干増大する。したがって、各被接合物９１，９２の接合表面の水分子の量は、当該接合表面に酸素原子のみが存在する場合（フッ素が結合していない状態）に比べて若干減少する。これにより、多過ぎた水分子の量が低減され、接合表面には適量の水分子が付着する。
【００９３】
その結果、ステップＳ３０の接合後における接合界面における水分子の量が適切に制御され、ステップＳ４０の後においては、図１３に示すように、接合状態の両被接合物９１，９２の接合界面には、適量の水分子（若干低減された量の水分子）が残留する。すなわち、接合界面の水分子の量は適切に制御される。
【００９４】
このように、ステップＳ１０でフッ素が接合表面に付着することにより、接合表面の親水性の程度が低減されているため、ステップＳ２０での水分子の付着量が適切に制御（低減）され、接合界面における水分子の量が適切に制御される（図１２，図１３参照）。そして、ステップＳ４０の処理後における接合界面での当該水分子の残留量も適切に調整（低減）される。
【００９５】
そのため、ステップＳ４０の処理後において、仮に両被接合物が加熱されることがあるとしても、その接合界面におけるマイクロボイドの発生が抑制される。具体的には、上述したように、本発明に係る接合処理（接合工程）の後工程において、接合状態の被接合物９１，９２が加熱される場合においても、水分子が接合界面から既に良好に排出されているため、残留水分子に起因するマイクロボイドの発生を抑制することができる。
【００９６】
図１５〜図１７は、加熱による影響を説明する図である。
【００９７】
図１５の曲線Ｌ１は、上記のステップＳ４０の後にアニーリングプロセスがさらに実行された両被接合物９１，９２におけるボイド発生率を表している。「ボイド発生率」は、被接合物の接合表面の全面積中に占める「ボイド」の面積の割合、を表している。なお、図１５においては、様々なアニーリング温度（具体的には、１００℃，２００℃，３００℃，４００℃，５００℃，６００℃，７００℃，８００℃）による実験結果が示されている。
【００９８】
また、図１５においては、曲線Ｌ２も示されている。曲線Ｌ２は、比較例に係る両被接合物９１，９２におけるボイド発生率を示している。当該比較例に係る両被接合物９１，９２においては、上記実施形態と同様の処理（ただし、ステップＳ１０にて、酸素ガスのみ（ＣＦ４ガスを含まないガス）をプラズマ反応ガスとしてプラズマ処理が施される点で上記実施形態とは異なる処理）が施されている。詳細には、曲線Ｌ２は、当該比較例に係る両被接合物９１，９２に対してアニーリングプロセスがさらに実行されたときのボイド発生率を表している。
【００９９】
図１５に示すように、たとえば、アニーリングプロセスにて７００℃にまで加熱される場合には、比較例に係る両被接合物のボイド発生率が約１３％程度であるのに対して、上記実施形態に係る両被接合物のボイド発生率は約４％程度である。
【０１００】
また、図１６は、比較例に係る両被接合物を７００℃で加熱した後のボイドの発生状況（実験結果）を示す図であり、図１７は、上記実施形態に係る両被接合物を７００℃で加熱した後のボイドの発生状況（実験結果）を示す図である。
【０１０１】
特に図１７と図１６とを比較すると判るように、後工程等にて比較的高温（ここでは７００℃）での加熱が行われる場合においても、上記実施形態によれば、ボイド（特にマイクロボイド）の発生が抑制される。これは、ステップＳ１０でフッ素が添加されることによって、接合表面における水分子の残留量が適切に低減され、ステップＳ４０の処理後における接合界面での当該水分子の残留量が適切に調整（低減）されているためである。
【０１０２】
また、図１８は、図１５と同様、ボイド発生率を示す図である。ただし、図１８においては、上記実施形態におけるプラズマ処理時間を変更して取得された実験データ（曲線Ｌ１１〜Ｌ１４）が示されている。曲線Ｌ１１は、プラズマ処理時間が１０秒に設定されたときの実験結果を示す曲線であり、曲線Ｌ１２は、プラズマ処理時間が３０秒に設定されたときの実験結果を示す曲線である。同様に、曲線Ｌ１３は、プラズマ処理時間が６０秒に設定されたときの実験結果を示す曲線であり、曲線Ｌ１４は、プラズマ処理時間が１２０秒に設定されたときの実験結果を示す曲線である。図１８に示すように、特に比較的高温（たとえば７００℃）に加熱される場合には、ステップＳ１０でのプラズマ処理時間は比較的短いこと（たとえば１０秒程度であること）が好ましい。また、図１９は、プラズマ処理時間が１０秒に設定されたときの実験結果を示す図である。図１９の実験結果においては、ボイドが非常に良好に低減されている様子が示されている。
【０１０３】
なお、上記実施形態においては、常温で両被接合物９１，９２を接合し保存する場合を例示しているが、これに限定されない。たとえば、接合後において所定温度（たとえば、１００℃〜３００℃程度）にまで加熱（アニーリング）するようにしてもよい。あるいは、常温よりも高い温度で保存動作を行うようにしてもよい。
【０１０４】
＜１−３．ＣＦ４ガス混合量の調整＞
また、上述の接合動作においては、酸素ガスとＣＦ４ガスとの混合ガスを用いてプラズマ処理が実行されることによって、両被接合物９１，９２の接合表面にフッ素が供給される。より良好な接合を実現するためには、接合表面へのフッ素の供給量は適切に調整されることが好ましい。詳細には、ステップＳ１０でのＣＦ４ガスの混合量（混合比）が適切に調整されることが好ましい。換言すれば、ＣＦ４などの、フッ素の化合物（フッ化物）の混合量が制御されることが好ましい。
【０１０５】
図２０は、ステップＳ１０でのＣＦ４ガスの供給量（ＣＦ４ガスの混合量）の変更に伴って、接合強度が変化する様子を示す図である。図２０においては、室温での接合動作が実行された場合（且つアニーリングを伴わない場合）における実験データが示されている。なお、接合強度（接合エネルギー）γは、図２１に示すように、ブレードＢＤを両被加圧物９１，９２の接合界面に挿入したときのクラックの長さＬに基づいて、次の式（２）に従って算出される。
【０１０６】
【数２】
【０１０７】
ここで、記号Ｅはヤング率であり、記号ｔｂはブレードＢＤの厚さであり、記号ｔｗは被接合物（ここでは半導体ウエハ）の厚さである。
【０１０８】
図２０における複数のデータは、酸素ガスの流量を一定値（ここでは、５００（ｓｃｃｍ（standard cc/min）））とし、ＣＦ４ガスの流量を変更して取得されたデータである。ＣＦ４ガスの流量の大きさは、酸素ガスの流量に対する相対値（Ｏ原子に対するＦ原子の混合比（詳細には、Ｆ原子の原子百分率（Ｆamount））に換算しても表現される。たとえば、酸素ガスの流量が５００（ｓｃｃｍ）に設定され且つＣＦ４ガスの流量が２．０（ｓｃｃｍ）に設定されるときには、当該混合比は、０．８（ａｔ．％（原子百分率））であると表現される。
【０１０９】
また、図２０における複数のデータは、プラズマ照射時間を６０秒に設定し且つチャンバ内圧力を５０ＭＰａ（メガパスカル）に設定して取得されたものである。
【０１１０】
図２０に示すように、ＣＦ４ガスの流量（混合量）が、０．２５（ｓｃｃｍ）以上４．２５（ｓｃｃｍ）以下の範囲の値を有するときには、接合エネルギーとして、１．０（Ｊ／ｍ２）以上の値が得られている。すなわち、十分に強固な接合が実現されている。
【０１１１】
また、ＣＦ４ガスの混合量が、０．７５（ｓｃｃｍ）以上２．０（ｓｃｃｍ）以下の範囲値を有するときには、接合エネルギーとして２．０（Ｊ／ｍ２）以上の値が得られている。すなわち、非常に強固な接合が実現されている。さらに、ＣＦ４ガスの混合量が、１．０（ｓｃｃｍ）以上１．５（ｓｃｃｍ）以下の値を有するときには、接合エネルギーとして２．２５（Ｊ／ｍ２）以上の値が得られている。すなわち、特に非常に強固な接合が実現されている。
【０１１２】
そのため、ＣＦ４ガスの混合量は適切な値に調整されることが好ましい。たとえば、０．２５（ｓｃｃｍ）以上４．２５（ｓｃｃｍ）以下の範囲の値となるように、ＣＦ４ガスの流量が決定されることが好ましい。また、０．７５（ｓｃｃｍ）以上２．０（ｓｃｃｍ）以下の範囲の値となるように、ＣＦ４ガスの流量が決定されることが、より好ましい。さらに、１．０（ｓｃｃｍ）以上１．５（ｓｃｃｍ）以下の範囲の値となるように、ＣＦ４ガスの流量が決定されることが、さらに好ましい。なお、上記実施形態の実験例においては、ＣＦ４ガスの混合量が、１．２５（ｓｃｃｍ）の値を有するように、ＣＦ４ガスの流量が決定されている。
【０１１３】
このように、上述のような接合動作においては、ＣＦ４ガスの供給量が適切に調整されることが好ましい。
【０１１４】
＜１−４．接合表面湿度の調整＞
また、上述のような接合動作において、より良好な接合を実現するためには、特に、ステップＳ２０での水分子付着量が適切に調整されることが好ましい。より詳細には、両被接合物９１，９２の接合表面の湿度ＨＭ１が適切に調整されることが好ましい。
【０１１５】
図２２は、被接合物９１（，９２）の接合表面の湿度ＨＭ１の変更に伴って、接合強度が変化する様子を示す図である。なお、図２２は、常温での接合動作が実行された場合（且つアニーリングを伴わない場合）における実験データを示す図である。この実験データは、ＣＦ４ガスの混合量を１．２５（ｓｃｃｍ）に設定するとともに、他の条件を図２０のデータと同様の条件に設定して取得されたものである。
【０１１６】
図２２に示すように、表面湿度ＨＭ１が、５０％以上１００％以下の範囲の値を有するときには、接合エネルギーとして、１．５（Ｊ／ｍ２）以上の値が得られている。すなわち、十分に強固な接合が実現されている。また、表面湿度ＨＭ１が、６０％以上９０％以下の範囲の値を有するときには、接合エネルギーとして２．０（Ｊ／ｍ２）以上の値が得られている。すなわち、非常に強固な接合が実現されている。さらに、表面湿度ＨＭ１が、７０％から８０％までの値を有するときには、接合エネルギーとして２．５（Ｊ／ｍ２）以上の値が得られている。すなわち、特に非常に強固な接合が実現されている。
【０１１７】
したがって、表面湿度ＨＭ１は、６０％以上９０％以下の範囲の値を有するように制御されることが、より好ましく、７０％以上８０％以下の範囲の値を有するように制御されることが更に好ましい。なお、上記実験例（図２０参照）においては、両被接合物９１，９２の表面湿度ＨＭ１は、それぞれ、約７５％の値を有するように制御されている。
【０１１８】
このように、上述のような接合動作においては、表面湿度ＨＭ１も適切に調整されることが好ましい。
【０１１９】
＜２．第２実施形態＞
第２実施形態は、第１実施形態の変形例である。上記第１実施形態においては、ポーラス酸化物生成処理と接合処理とは互いに異なる処理室で実行される場合を例示したが、この第２実施形態においては、ポーラス酸化物生成処理と接合処理とを含む全ての処理が１つの処理室内において実行される場合を例示する。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【０１２０】
図２３は、第２実施形態に係る接合システム１（１Ｂとも称する）を示す図である。この接合システム１Ｂは、上述のプラズマ装置１０Ａの機能と接合装置２０Ａの機能との双方を兼ね備えている。
【０１２１】
詳細には、接合システム１Ｂは、ステージ５１とヘッド５２とアライメントテーブル５３と回転駆動機構５５とＺ軸昇降駆動機構５６と位置認識部５８とチャンバ５９とを備えている。
【０１２２】
これらの各部分５１，５２，５３，５５，５６，５８，５９は、それぞれ、第１実施形態における部分２１，２２，２３，２５，２６，２８，２９と同様の構成を備えており、接合システム１Ｂは、接合装置として機能する。
【０１２３】
また、上述の各部分５１，５２，５９は、それぞれ、第１実施形態における部分１４，１４，１１と同様の構成をも備えるとともに、接合システム１Ｂは、ガス供給口４７と排気口４８とをさらに備える。これにより、接合システム１Ｂのチャンバ５９内の空間は、プラズマ処理空間としても機能する。すなわち、接合システム１Ｂは、プラズマ装置としても機能する。
【０１２４】
そして、この接合システム１Ｂにおいて、上述のステップＳ１０〜Ｓ４０の各処理と同様の処理が実行される。
【０１２５】
具体的には、まず、ステップＳ１０において、ステージ５１により保持された被接合物９１とヘッド５２により保持された被接合物９２とに対してプラズマ処理が実行される。接合システム１Ｂにおいては、プラズマ処理の終了後においては、チャンバ５９内の圧力は大気圧に戻されるものとする。
【０１２６】
その後、ステップＳ２０においては、ステージ５１の温度調整によって被接合物９１の接合表面の湿度が制御されるとともに、ヘッド５２の温度調整によって被接合物９２の接合表面の湿度が制御される。これにより、両被接合物９１，９２の各接合表面に対する水分子供給処理が実行される。
【０１２７】
さらに、ステップＳ３０において、Ｚ軸昇降駆動機構５６の下降動作によって、両被接合物９１，９２の接合表面が相対的に近接し接合される。
【０１２８】
また、ステップＳ４０においては、ステップＳ３０で加圧接合された両被接合物９１，９２が所定期間（たとえば約２４時間）に亘って大気圧中で放置（保存）される。なお、当該保存処理は、チャンバ５９の内部で行われてもよく、あるいは、チャンバ５９の外部で行われてもよい。
【０１２９】
以上のような態様によっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１３０】
＜３．第３実施形態＞
第３実施形態は、第１実施形態の変形例である。以下では、第１実施形態の相違点を中心に説明する。
【０１３１】
図２４は、第３実施形態に係る接合システム１（１Ｃ）を示す上面図である。当該接合システム１Ｃは、導入部１０５とプラズマ処理部１１０と接合処理部１２０と反転部１３０と搬送部１５０と搬送ロボット（搬送装置）ＲＢ１とを備えている。これらの各処理部１０５，１１０，１２０，１３０，１５０は、それぞれ、減圧装置に接続されており真空状態を形成することが可能である。ただし、ここでは、接合処理部１２０における水分子供給処理お加圧接合処理等は、大気圧で実行されるものとする。
【０１３２】
搬送部１５０は、その他の処理部１０５，１１０，１２０，１３０に接続される被接合物搬送用の処理室であり、搬送ロボットＲＢ１を備えている。搬送部１５０に設置された搬送ロボットＲＢ１は、被接合物を複数の処理部１１０，１２０，１３０，１４０の相互間で移動させることができる。ここでは、搬送中の再付着防止の観点から、搬送ロボットＲＢ１は被接合物を真空状態で搬送（真空搬送）するものとする。
【０１３３】
また、プラズマ処理部１１０は、上述のプラズマ装置１０Ａと同様の構成を有しており、接合処理部１２０は、上述の接合装置２０Ａと同様の構成を有している。また、反転部１３０は、被接合物の上下を反転させる処理部である。反転部１３０は、被接合物を回転して反転する反転部材を有している。
【０１３４】
そして、この接合システム１Ｃにおいて、上述のステップＳ１０〜Ｓ４０の各処理と同様の処理が実行される。
【０１３５】
このような態様によっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１３６】
＜４．第４実施形態＞
上記第１実施形態においては、ＣＦ４ガスを用いてプラズマ処理が実行されることによって、両被接合物９１，９２の接合表面にフッ素が供給される場合を例示した。この第４実施形態では、フッ素樹脂加工面を有する部材（フッ素樹脂コーティング部材等）をプラズマ装置１０のステージ１４の周辺部分に配置してプラズマ処理を実行することによって、両被接合物９１，９２の接合表面にフッ素を供給する場合を例示する。
【０１３７】
第４実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下、相違点を中心に説明する。
【０１３８】
図２５は、第４実施形態に係る接合システム１（１Ｄ）におけるプラズマ装置１０（１０Ｄ）を示す図である。
【０１３９】
このプラズマ装置１０Ｄは、第１実施形態に係るプラズマ装置１０Ａと同様の構成を有している。ただし、プラズマ装置１０Ｄの支持部材１６（１６Ｄとも称する）は、フッ素樹脂で加工された面（フッ素樹脂加工面）を有している。詳細には、支持部材１６の表面（上面、外側面、下面）が、フッ素樹脂（テフロン（登録商標）等）でコーティングされている。
【０１４０】
図２６は、プラズマ装置１０Ｄのステージ１４（１４Ｄ）付近の様子を示す図である。図２６においては、プラズマ処理の対象物である被接合物９１がステージ１４Ｄ上に載置されている様子が示されている。なお、ここでは、被接合物９１について主に説明するが、被接合物９２についても同様である。
【０１４１】
図２６に示すように、略円盤状の被接合物９１は、略円盤状のステージ１４（１４Ｄ）に支持されて配置されている。詳細には、被接合物９１の中心部は電極部材１５に支持され、被接合物９１の周辺部は支持部材１６Ｄに支持される。また、ステージ１４Ｄの支持面は、被接合物９１の接合表面よりも大きいことが好ましい。たとえば、上面視略円形状の被接合物９１の直径Ｄ０が２００ｍｍ（ミリメートル）であるのに対して、上面視略円環形状の支持部材１６Ｄの外周側の直径Ｄ１は２２０ｍｍであることが好ましい。
【０１４２】
この第４実施形態においては、支持部材１６Ｄのフッ素樹脂加工面が被接合物９１の周囲にて露出した状態で、ステップＳ１０のプラズマ処理が実行される。また、この第４実施形態におけるプラズマ処理は、Ｏ２（酸素）とＣＦ４（四フッ化炭素）との混合ガスをプラズマ反応ガスとして利用するのではなく、酸素ガスのみをプラズマ反応ガスとして利用する。
【０１４３】
そして、このようなプラズマ処理が実行されると、イオン化した酸素原子等が被接合物９１の表面のみならず支持部材１６Ｄにも衝突する。そのため、支持部材１６Ｄのフッ素樹脂加工面から一部のフッ素原子が剥離してチャンバ空間内に浮遊する。そして、当該フッ素原子は、被接合物９１の表面に付着する。これによれば、プラズマ反応ガスとしてＣＦ４ガスが用いられずとも、結果的に被接合物９１（，９２）の表面にフッ素原子が供給される。
【０１４４】
その後、第１実施形態と同様のステップＳ２０〜Ｓ４０の処理が実行される。
【０１４５】
このような態様によれば、第１実施形態と同様に、良好な接合結果を得ることができる。
【０１４６】
図２７は、第４実施形態に係る動作によって接合された両被接合物９１，９２の接合強度（接合エネルギー）を示す図である。なお、図２７における複数のデータは、それぞれ、第１実施形態と同様に、プラズマ照射時間を６０秒に設定し且つチャンバ内圧力を５０ＭＰａ（メガパスカル）に設定して取得されたものである。
【０１４７】
図２７に示すように、支持部材１６Ｄの外周側の直径Ｄ１が２２０ｍｍであるときには、約１．３（Ｊ／ｍ２）の接合エネルギーが得られており、良好な接合強度が実現されている。
【０１４８】
また、より良好な接合を実現するためには、接合表面へのフッ素の供給量が適切に調整されることが好ましい。そのため、プラズマ装置１０Ｄにおいては、支持部材１６Ｄの外周側の直径Ｄ１を適切に設定することなどによって、被接合物の周囲に配置されたフッ素樹脂加工面の露出面積が適切に調整されることが好ましい。
【０１４９】
図２７には、支持部材１６Ｄの外周側の直径Ｄ１が２２０ｍｍ以外の値を有する場合における接合エネルギーＥの測定結果も記載されている。具体的には、直径Ｄ１が２００ｍｍであるときには接合エネルギーＥは約１．３（Ｊ／ｍ２）であり、直径Ｄ１が２４０ｍｍであるときには接合エネルギーＥは約１．７（Ｊ／ｍ２）であり、直径Ｄ１が２６０ｍｍであるときには接合エネルギーＥは約１．１（Ｊ／ｍ２）である。
【０１５０】
たとえば、直径Ｄ１を２４０ｍｍに設定することによれば、接合強度をさらに向上させることが可能である。
【０１５１】
このように、プラズマ装置１０Ｄにおいては、支持部材１６Ｄの外周側の直径Ｄ１を適切に設定することなどによって、被接合物９１の周囲に配置されたフッ素樹脂加工面の露出面積Ｓ１が適切に調整されることが好ましい。換言すれば、被接合物９１の接合表面の面積Ｓ０（＝π×Ｄ０×Ｄ０／４）と被接合物９１の周囲に配置されたフッ素樹脂加工面の露出面積Ｓ１との比Ｒ１が所定割合Ｒｄに設定された状態でプラズマ処理が実行されることが好ましい。なお、露出面積Ｓ１は、上記面積Ｓ０と支持部材１６Ｄの上面の全面積Ｓ２（＝π×Ｄ１×Ｄ１／４）とを用いて、Ｓ１＝Ｓ２−Ｓ０、であると表現され、上記比Ｒ１は、Ｒ１＝Ｓ１／Ｓ０＝（Ｓ２−Ｓ０）／Ｓ０、などとも表現される。また、値Ｒｄとしては、たとえば、Ｄ１＝２４０ｍｍのときの値Ｒ１等が採用されればよい。
【０１５２】
なお、ここでは、支持部材１６Ｄがフッ素樹脂加工されている場合を例示しているが、これに限定されず、チャンバ１１内に配置される別の部材（チャンバ内壁部材等）がフッ素樹脂加工されている態様等であってもよい。
【０１５３】
また、ここでは、第１実施形態に対して上記のような改変を行う場合を例示したが、これに限定されず、第２実施形態および第３実施形態に対しても同様の改変が可能である。
【０１５４】
＜５．第５実施形態＞
上記各実施形態においては、両被接合物９１，９２を冷却することによって、両被接合物９１，９２の接合表面に水分子を付着させる技術を例示したが、本発明は、これに限定されない。たとえば、水ガスをチャンバ内に供給することによって水分子を両被接合物９１，９２の接合表面に付着させるようにしてもよい。第５実施形態においては、このような変形例について説明する。
【０１５５】
この第５実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下では、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【０１５６】
第５実施形態に係る接合システム１（１Ｅ）のプラズマ装置１０（１０Ｅ）は、図２のプラズマ装置１０Ａと同様の構成を備えるとともに、そのガス供給口１７からチャンバ１１に対して水ガス（水蒸気）を供給することも可能である。
【０１５７】
この接合システム１Ｅにおいて、上述のステップＳ１０〜Ｓ４０の各処理と類似の処理が実行される。
【０１５８】
具体的には、まず、上記第１実施形態と同様にして、ステップＳ１０の処理が実行される。
【０１５９】
ステップＳ１０の処理が終了すると、次のステップＳ２０の処理が実行される。ただし、この第５実施形態においては、ステップＳ２０の処理（水分子付着処理）は、（接合装置２０ではなく）プラズマ装置１０Ｅによって実行される。詳細には、ステップＳ１０の終了後、プラズマ装置１０Ｅのチャンバ１１内から、Ｏ２（酸素）とＣＦ４（四フッ化炭素）との混合ガスが排気され、今度は、当該チャンバ１１内に水ガス（水蒸気）が供給される。そして、当該水ガスの供給処理によって、被接合物９１（，９２）の接合表面に水分子が供給される。
【０１６０】
その後、ステップＳ３０およびステップＳ４０が、上記第１実施形態と同様にして実行される。
【０１６１】
このような態様によっても、第１実施形態と同様に、良好な接合結果を得ることができる。
【０１６２】
図２８は、第５実施形態に係る動作によって接合された両被接合物９１，９２の接合強度（接合エネルギー）を示す図である。なお、図２８における複数のデータは、それぞれ、第１実施形態と同様に、プラズマ照射時間を６０秒に設定し且つチャンバ内圧力を５０ＭＰａ（メガパスカル）に設定して取得されたものである。
【０１６３】
図２８に示すように、水ガスの流量ＦＬが１００（ｓｃｃｍ）以下であるときには、約１．０（Ｊ／ｍ２）の接合エネルギーが得られており、良好な接合強度が実現されている。
【０１６４】
また、より良好な接合を実現するためには、水分子の接合表面への付着量が適切に調整されることが好ましい。そのため、プラズマ装置１０Ｅにおいては、水ガスの流量ＦＬ（供給量）が適切に制御されることが好ましい。
【０１６５】
図２８の実験結果においては、様々な水ガスの流量ＦＬと接合エネルギーＥの測定結果との関係が示されている。
【０１６６】
たとえば、水ガスの流量ＦＬが５０（ｓｃｃｍ）であるときには、接合エネルギーとして、値１．２（Ｊ／ｍ２）が得られている。すなわち強固な接合が実現されている。
【０１６７】
また、水ガスの流量ＦＬが１０（ｓｃｃｍ）であるとき、および水ガスの流量ＦＬが２０（ｓｃｃｍ）であるときには、それぞれ、接合エネルギーとして、値２．５（Ｊ／ｍ２）が得られている。すなわち、特に非常に強固な接合が実現されている。
【０１６８】
このように、この実施形態に係る接合動作においては、水ガスの流量ＦＬ（供給量）が所定の範囲（たとえば、１０（ｓｃｃｍ）以上２０（ｓｃｃｍ）以下の範囲）の値に制御されることが特に好ましい。
【０１６９】
また、ここでは、第１実施形態に対して上記のような改変を行う場合を例示したが、これに限定されず、第２実施形態〜第４実施形態に対しても同様の改変が可能である。
【０１７０】
＜６．第６実施形態＞
上記各実施形態においては、ステップＳ３０での接合処理が大気圧で行われる場合を例示したが、本発明は、これに限定されず、当該接合処理が真空中で行われるようにしてもよい。ただし、次述するように、接合処理が真空中で行われる場合には、ステップＳ２０での水分子の付着処理の後に、窒素ラジカル処理（ステップＳ２５）を施すことが好ましい。
【０１７１】
第６実施形態は、第２実施形態と第４実施形態と第５実施形態とを組み合わせた変形例である。以下では、これらの実施形態との相違点を中心に説明する。
【０１７２】
この第６実施形態に係る接合システム１（１Ｆ）は、第２実施形態に係る接合システム１Ｂ（図２３）と同様のシステム構成を有している。ただし、接合システム１Ｆは、第４実施形態に係るプラズマ装置１０Ｄと同様、ステージ（被接合物の支持部材）５１上において、当該被接合物の周囲にはフッ素樹脂加工面が存在する。
【０１７３】
第６実施形態においては、当該システム構成において、第４実施形態および第５実施形態と同様の動作等が実行される。具体的には、図２９のフローチャートに示す動作が実行される。
【０１７４】
まず、ステップＳ１０において、上記第４実施形態と同様にして、酸素プラズマ処理が実行され、接合表面にポーラス酸化物が生成される。なお、ステップＳ１０においては、第４実施形態と同様に、フッ素樹脂加工面から剥離したフッ素が、接合表面上に供給される。
【０１７５】
次のステップＳ２０においては、第５実施形態と同様に水ガス供給処理が実行されるとともに、チャンバ５９内の圧力が真空状態に維持される。
【０１７６】
そして、ステップＳ２５において、チャンバ５９内の圧力が減圧状態（真空状態）に維持されたまま窒素ラジカル処理が実行される。このステップＳ２５の処理は、ステップＳ２０とステップＳ３０との間に実行される処理である。
【０１７７】
次のステップＳ３０においては、真空中での接合動作が実行される。
【０１７８】
その後、ステップＳ４０における保存動作は、大気中で実行される。
【０１７９】
以上のような態様によっても、良好な接合結果を得ることができる。
【０１８０】
図３０は、上記の実験結果等を示す図である。図３０においては、第６実施形態に係る実験結果が、下段に示されている。なお、図３０の上段のデータは、ステップＳ２５の処理を実行しなかったときのデータである。
【０１８１】
図３０の下段に示すように、酸素プラズマ処理（ステップＳ１０）を６０秒間実行した後に、水ガス供給処理（ステップＳ２０）を６０秒間実行し、さらに窒素ラジカル処理（ステップＳ２５）を６０秒間実行する場合には、約０．６（Ｊ／ｍ２）の接合エネルギーが実現された。
【０１８２】
なお、ステップＳ２５の窒素ラジカル処理を実行しない場合には、約０．０５（Ｊ／ｍ２）の接合エネルギーしか得られなかった。これは、真空中での接合処理においては、水分子が比較的急速に接合界面から抜け出していくため、接合強度が低下したためであると考察される。
【０１８３】
これに対して、ステップＳ２５の窒素ラジカル処理を施すことによれば、比較的良好な接合エネルギーを得ることができる。すなわち、酸素プラズマ処理、水分子供給処理、および窒素ラジカル処理をこの順序で実行した後に接合処理を行うことによれば、当該接合処理を真空中で行う場合でも、良好な接合が実現される。
【０１８４】
また、ここでは、主に第２実施形態のシステムに対して上記のような改変を行う場合を例示したが、これに限定されず、第１実施形態および第３実施形態のシステムに対しても同様の改変が可能である。
【０１８５】
＜７．変形例等＞
以上、この発明の実施の形態について説明したが、この発明は上記説明した内容のものに限定されるものではない。
【０１８６】
たとえば、上記各実施形態においては、ステップＳ１０においてフッ素が接合表面に付着することによって、接合表面における水分子の残留量が適切に調整される場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。接合表面へのフッ素添加を伴わない酸素プラズマ処理を施すようにしてもよい。その場合は、図２０において「ＣＦ４ガス流量＝０」のデータとして示すように、その接合強度（接合エネルギー）は、０．６（Ｊ／ｍ２）であり、１．０（Ｊ／ｍ２）よりは若干低い値ではあるが、或る程度良好な値である。なお、当該変型例における接合強度が上記実施形態における接合強度よりも低下する要因としては、接合界面の水分子の量が最適量よりも多過ぎることなどが挙げられる。
【０１８７】
このような変型例（ステップＳ１０において接合表面にフッ素が添加されない態様）においても、上述の原理（図９〜図１３参照）と同様の原理に基づいて、両被加圧物９１，９２が良好に接合される。ただし、当該変型例においては、フッ素原子が接合表面に存在しないため、水分子の接合表面への供給量を適切に調整することは、上記各実施形態（フッ素を用いる技術）に比べて若干困難になる。そのため、この場合には、特に、ステップＳ２０において、接合表面への水分子の供給量が適切に調整されることが好ましい。詳細には、表面湿度ＨＭ１が適切に調整されること、あるいは、水ガスの供給量が適切に制御されることなどによって、接合界面での水分子の量が適切に調整されることが好ましい。
【０１８８】
また、このように接合表面へのフッ素添加を伴わない酸素プラズマ処理を施す場合には、常温で接合した後に室温よりも若干高い温度（たとえば８０℃程度）での保存処理（放置処理）を行うことが好ましい。このような保存処理を行うことによれば、その接合強度を向上させることができる。たとえば、８０℃で８時間保存（放置）することによって、接合強度が１．０８（Ｊ／ｍ２）にまで改善されたデータが得られている。
【０１８９】
あるいは、上記と同様にして常温で両被接合物９１，９２を接合した後に、更にアニーリング処理を比較的低温（たとえば１００℃〜３００℃、より好ましくは１００℃〜２００℃）で行うことが好ましい。このようなアニーリング処理によれば、マイクロボイドの発生を抑制しつつ、接合強度を増大させることが可能である。
【０１９０】
また、上記第６実施形態においては、ステップＳ３０での接合処理を真空中で行う場合において、酸素プラズマ処理、水分子付着処理、および窒素ラジカル処理をこの順序で実行する技術を例示したが、本発明は、これに限定されない。たとえば、当該接合処理を大気中で行う場合において、酸素プラズマ処理、水分子付着処理、および窒素ラジカル処理をこの順序で実行するようにしてもよい。
【０１９１】
図３１は、両被加圧物９１，９２に対して、酸素プラズマ処理、水分子付着処理、および窒素ラジカル処理をこの順序で実行した後に、大気中において当該両被接合物９１，９２を接合した場合における実験結果（菱形の点）を示す図である。ここでは、第４および第６実施形態と同様に、ステップＳ１０においては、フッ素樹脂加工面から剥離したフッ素が、接合表面上に供給されている。
【０１９２】
図３１においては、窒素ラジカルのプロセス時間と両被加圧物９１，９２の相互間の引張強度との関係が示されている。なお、図３１において、窒素ラジカル処理のプロセス時間がゼロのデータ（菱形に丸を付した点）は、酸素プラズマ処理および水分子付着処理をこの順序で実行した後に、窒素ラジカル処理を施さずに、大気中で両被加圧物９１，９２を接合したときのデータである。また、図３１では、各接合強度は、引張試験の結果として得られた値で示されている。
【０１９３】
図３１において、菱形の点と菱形に丸を付した点とを比較すると判るように、酸素プラズマ処理および水分子付着処理に加えて、窒素ラジカル処理をも実行することによれば、接合強度をさらに向上させることが可能である。
【０１９４】
また、図３１では、第４実施形態と同様にして接合表面にフッ素を供給する場合を例示しているがこれに限定されない。上記変型例のように、接合表面へのフッ素添加を伴わない酸素プラズマ処理を施すようにしてもよい。すなわち、フッ素を供給することなく、酸素プラズマ処理、水分子付着処理、および窒素ラジカル処理をこの順序で実行するようにしてもよい。なお、この場合には、上記変型例と同様に、（表面湿度ＨＭ１が適切に調整されること、あるいは、水ガスの供給量が適切に制御されること等によって、）水分子付着処理における接合表面への水分子の供給量が適切に調整されることが好ましい。また上記変型例と同様に、接合後の保存温度が適宜に調整されることが好ましい。
【０１９５】
また、上記各実施形態においては、ステップＳ１０において酸素プラズマ処理を実行する場合を例示したが、これに限定されず、ステップＳ１０においてアルゴン（Ａｒ）プラズマ処理を実行するようにしてもよい。
【０１９６】
あるいは、プラズマ処理に限定されず、原子ビーム処理、イオンビーム処理等の各種のエネルギー波照射処理を被接合物の接合表面に対して施し、ポーラス酸化物を接合表面に生成するようにしてもよい。
【０１９７】
また、上記第５実施形態では、水ガスを水蒸気の状態で供給する場合を例示したが、これに限定されない。たとえば、ステップＳ２０において、水をプラズマ化してプラズマ処理を行うようにしてもよい。あるいは、イオンビーム処理のイオン源として水を用いたイオンビーム処理（水ビーム処理とも称する）を行うことによって、接合表面に水ガスを供給するようにしてもよい。あるいは、水分子をラジカル化して供給するようにしてもよい。
【０１９８】
また、上記第１〜第６実施形態においては、ステップＳ１０において、Ｏ２（酸素）とＣＦ４（四フッ化炭素）との混合ガスが、プラズマ反応ガスとして供給される場合を例示したが、これに限定されない。例えば、Ｎ２（窒素）とＣＦ４（四フッ化炭素）との混合ガス等が、プラズマ反応ガスとして供給されるようにしてもよい。
【０１９９】
また、上記各実施形態においては、両被接合物９１，９２の双方の接合表面に、ポーラス酸化物の生成処理を施す場合を例示したが、これに限定されない。たとえば、両被接合物９１，９２のうちの一方の被接合物のみの接合表面にポーラス酸化物の生成処理を施すようにしてもよい。
【符号の説明】
【０２００】
１，１Ａ〜１Ｆ 接合システム
１０，１０Ａ，１０Ｄ，１０Ｅ プラズマ装置
１１，２９，５９ チャンバ
１４，２１，５１ ステージ
１５ 電極部材
１６ 支持部材
１７，４７ ガス供給口
１８，４８ 排気口
２０，２０Ａ 接合装置
２１ｔ，２２ｔ 温度調整部
２２，５２ ヘッド
９１，９２ 被接合物
１１０ プラズマ処理部
１２０ 接合処理部
１３０ 反転部
１５０ 搬送部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両被接合物を接合する接合方法であって、
ａ）エネルギー波を照射することによって前記両被接合物のうち少なくとも一方の被接合物の接合表面にポーラス酸化物を生成する工程と、
ｂ）前記ポーラス酸化物が生成された前記少なくとも一方の被接合物の接合表面に適量の水分子を付着させる工程と、
ｃ）前記少なくとも一方の被接合物の接合表面に水分子を付着させた状態で前記両被接合物の接合表面を互いに接触させて加圧し、前記両被接合物を接合する工程と、
を備えることを特徴とする接合方法。
【請求項２】
請求項１に記載の接合方法において、
前記工程ａ）は、
ａ−１）前記少なくとも一方の被接合物の前記接合表面にフッ素を供給する工程を有することを特徴とする接合方法。
【請求項３】
請求項２に記載の接合方法において、
前記工程ａ−１）においては、フッ素の化合物を混合したガスを用いてプラズマ処理が実行されることによって、前記少なくとも一方の被接合物の前記接合表面にフッ素が供給されることを特徴とする接合方法。
【請求項４】
請求項３に記載の接合方法において、
前記工程ａ−１）においては、前記ガスにおける前記フッ素の化合物の混合量が制御されることを特徴とする接合方法。
【請求項５】
請求項２に記載の接合方法において、
前記工程ａ−１）においては、フッ素樹脂加工面を有する部材を前記少なくとも一方の被接合物の周囲に配置してプラズマ処理が実行されることを特徴とする接合方法。
【請求項６】
請求項５に記載の接合方法において、
前記工程ａ−１）においては、前記少なくとも一方の被接合物の前記接合表面の面積と前記少なくとも一方の被接合物の周囲に配置された前記フッ素樹脂加工面の露出面積との比が所定割合に設定された状態で前記プラズマ処理が実行されることを特徴とする接合方法。
【請求項７】
請求項２に記載の接合方法において、
前記工程ａ−１）においては、前記少なくとも一方の被接合物が配置されるチャンバ内にフッ素樹脂加工された部材が配置されて、プラズマ処理が実行されることを特徴とする接合方法。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の接合方法において、
前記工程ｂ）は、
ｂ−１）前記少なくとも一方の被接合物の接合表面の湿度を制御する工程、
を有することを特徴とする接合方法。
【請求項９】
請求項８に記載の接合方法において、
前記工程ｂ−１）においては、前記少なくとも一方の被接合物の温度を制御することによって前記少なくとも一方の被接合物の接合表面の湿度が制御されることを特徴とする接合方法。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の接合方法において、
前記工程ｂ）は、
ｂ−２）水ガスを供給する工程、
を有することを特徴とする接合方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の接合方法において、
前記工程ｂ−２）は、
ｂ−２−１）前記水ガスの供給量を制御する工程、
を有することを特徴とする接合方法。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１に記載の接合方法において、
前記工程ｂ−２）においては、前記水ガスは水蒸気として供給されることを特徴とする接合方法。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の接合方法において、
ｄ）前記工程ｂ）と前記工程ｃ）との間において、前記両被接合物のうち前記少なくとも一方の被接合物に対して窒素ラジカル処理を施す工程、
をさらに備え、
前記工程ａ）においては、酸素プラズマ処理によって、前記両被接合物のうち前記少なくとも一方の被接合物の接合表面にポーラス酸化物が生成されることを特徴とする接合方法。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載の接合方法において、
前記工程ｃ）は、前記両被接合物を大気圧空間に配置した状態で実行されることを特徴とする接合方法。
【請求項１５】
請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の接合方法において、
ｄ）前記工程ｂ）と前記工程ｃ）との間において、前記両被接合物のうち前記少なくとも一方の被接合物に対して窒素ラジカル処理を施す工程、
をさらに備え、
前記工程ａ）においては、酸素プラズマ処理によって、前記両被接合物のうち前記少なくとも一方の被接合物の接合表面にポーラス酸化物が生成され、
前記工程ａ）〜ｄ）は、いずれも、前記両被接合物を真空中に配置して実行されることを特徴とする接合方法。
【請求項１６】
両被接合物を接合する接合システムであって、
エネルギー波を照射し、前記両被接合物のうち少なくとも一方の被接合物の接合表面にポーラス酸化物を生成させるエネルギー波照射手段と、
前記ポーラス酸化物が生成された前記少なくとも一方の被接合物の接合表面に適量の水分子を付着させる水分子供給手段と、
前記少なくとも一方の被接合物の接合表面に水分子を付着させた状態で前記両被接合物を加圧して、前記両被接合物を接合する加圧手段と、
を備えることを特徴とする接合システム。
【請求項１７】
請求項１６に記載の接合システムにおいて、
前記エネルギー波照射手段は、酸素とフッ素の化合物とを含む混合ガスを用いたプラズマ処理を実行するプラズマ処理手段を有することを特徴とする接合システム。
【請求項１８】
請求項１６に記載の接合システムにおいて、
前記エネルギー波照射手段は、前記少なくとも一方の被接合物の周囲にフッ素樹脂加工部材が配置されたチャンバ内において酸素プラズマ処理を実行するプラズマ処理手段を有することを特徴とする接合システム。
【請求項１９】
請求項１６ないし請求項１８のいずれかに記載の接合システムにおいて、
前記少なくとも一方の被接合物の温度を制御することによって前記少なくとも一方の被接合物の接合表面の湿度を制御する温度制御手段、
をさらに備えることを特徴とする接合システム。
【請求項２０】
請求項１６ないし請求項１８のいずれかに記載の接合システムにおいて、
前記少なくとも一方の被接合物に対して水ガスを供給する水ガス供給手段、
をさらに備えることを特徴とする接合システム。
【請求項１】
両被接合物を接合する接合方法であって、
ａ）エネルギー波を照射することによって前記両被接合物のうち少なくとも一方の被接合物の接合表面にポーラス酸化物を生成する工程と、
ｂ）前記ポーラス酸化物が生成された前記少なくとも一方の被接合物の接合表面に適量の水分子を付着させる工程と、
ｃ）前記少なくとも一方の被接合物の接合表面に水分子を付着させた状態で前記両被接合物の接合表面を互いに接触させて加圧し、前記両被接合物を接合する工程と、
を備えることを特徴とする接合方法。
【請求項２】
請求項１に記載の接合方法において、
前記工程ａ）は、
ａ−１）前記少なくとも一方の被接合物の前記接合表面にフッ素を供給する工程を有することを特徴とする接合方法。
【請求項３】
請求項２に記載の接合方法において、
前記工程ａ−１）においては、フッ素の化合物を混合したガスを用いてプラズマ処理が実行されることによって、前記少なくとも一方の被接合物の前記接合表面にフッ素が供給されることを特徴とする接合方法。
【請求項４】
請求項３に記載の接合方法において、
前記工程ａ−１）においては、前記ガスにおける前記フッ素の化合物の混合量が制御されることを特徴とする接合方法。
【請求項５】
請求項２に記載の接合方法において、
前記工程ａ−１）においては、フッ素樹脂加工面を有する部材を前記少なくとも一方の被接合物の周囲に配置してプラズマ処理が実行されることを特徴とする接合方法。
【請求項６】
請求項５に記載の接合方法において、
前記工程ａ−１）においては、前記少なくとも一方の被接合物の前記接合表面の面積と前記少なくとも一方の被接合物の周囲に配置された前記フッ素樹脂加工面の露出面積との比が所定割合に設定された状態で前記プラズマ処理が実行されることを特徴とする接合方法。
【請求項７】
請求項２に記載の接合方法において、
前記工程ａ−１）においては、前記少なくとも一方の被接合物が配置されるチャンバ内にフッ素樹脂加工された部材が配置されて、プラズマ処理が実行されることを特徴とする接合方法。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の接合方法において、
前記工程ｂ）は、
ｂ−１）前記少なくとも一方の被接合物の接合表面の湿度を制御する工程、
を有することを特徴とする接合方法。
【請求項９】
請求項８に記載の接合方法において、
前記工程ｂ−１）においては、前記少なくとも一方の被接合物の温度を制御することによって前記少なくとも一方の被接合物の接合表面の湿度が制御されることを特徴とする接合方法。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の接合方法において、
前記工程ｂ）は、
ｂ−２）水ガスを供給する工程、
を有することを特徴とする接合方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の接合方法において、
前記工程ｂ−２）は、
ｂ−２−１）前記水ガスの供給量を制御する工程、
を有することを特徴とする接合方法。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１に記載の接合方法において、
前記工程ｂ−２）においては、前記水ガスは水蒸気として供給されることを特徴とする接合方法。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の接合方法において、
ｄ）前記工程ｂ）と前記工程ｃ）との間において、前記両被接合物のうち前記少なくとも一方の被接合物に対して窒素ラジカル処理を施す工程、
をさらに備え、
前記工程ａ）においては、酸素プラズマ処理によって、前記両被接合物のうち前記少なくとも一方の被接合物の接合表面にポーラス酸化物が生成されることを特徴とする接合方法。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載の接合方法において、
前記工程ｃ）は、前記両被接合物を大気圧空間に配置した状態で実行されることを特徴とする接合方法。
【請求項１５】
請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の接合方法において、
ｄ）前記工程ｂ）と前記工程ｃ）との間において、前記両被接合物のうち前記少なくとも一方の被接合物に対して窒素ラジカル処理を施す工程、
をさらに備え、
前記工程ａ）においては、酸素プラズマ処理によって、前記両被接合物のうち前記少なくとも一方の被接合物の接合表面にポーラス酸化物が生成され、
前記工程ａ）〜ｄ）は、いずれも、前記両被接合物を真空中に配置して実行されることを特徴とする接合方法。
【請求項１６】
両被接合物を接合する接合システムであって、
エネルギー波を照射し、前記両被接合物のうち少なくとも一方の被接合物の接合表面にポーラス酸化物を生成させるエネルギー波照射手段と、
前記ポーラス酸化物が生成された前記少なくとも一方の被接合物の接合表面に適量の水分子を付着させる水分子供給手段と、
前記少なくとも一方の被接合物の接合表面に水分子を付着させた状態で前記両被接合物を加圧して、前記両被接合物を接合する加圧手段と、
を備えることを特徴とする接合システム。
【請求項１７】
請求項１６に記載の接合システムにおいて、
前記エネルギー波照射手段は、酸素とフッ素の化合物とを含む混合ガスを用いたプラズマ処理を実行するプラズマ処理手段を有することを特徴とする接合システム。
【請求項１８】
請求項１６に記載の接合システムにおいて、
前記エネルギー波照射手段は、前記少なくとも一方の被接合物の周囲にフッ素樹脂加工部材が配置されたチャンバ内において酸素プラズマ処理を実行するプラズマ処理手段を有することを特徴とする接合システム。
【請求項１９】
請求項１６ないし請求項１８のいずれかに記載の接合システムにおいて、
前記少なくとも一方の被接合物の温度を制御することによって前記少なくとも一方の被接合物の接合表面の湿度を制御する温度制御手段、
をさらに備えることを特徴とする接合システム。
【請求項２０】
請求項１６ないし請求項１８のいずれかに記載の接合システムにおいて、
前記少なくとも一方の被接合物に対して水ガスを供給する水ガス供給手段、
をさらに備えることを特徴とする接合システム。
【図１】
【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２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図２】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２５】
【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２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図２】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２５】
【公開番号】特開２０１１−２４９６４３（Ｐ２０１１−２４９６４３Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２２６１６（Ｐ２０１０−１２２６１６）
【出願日】平成２２年５月２８日（２０１０．５．２８）
【出願人】（３０４０１９３５５）ボンドテック株式会社 (36)
【出願人】（５０３１７７０７４）
【出願人】（０００１９２５６７）神港精機株式会社 (54)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２８日（２０１０．５．２８）
【出願人】（３０４０１９３５５）ボンドテック株式会社 (36)
【出願人】（５０３１７７０７４）
【出願人】（０００１９２５６７）神港精機株式会社 (54)
【Ｆターム（参考）】
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