JP2014209571A - 貼合装置および貼合基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明が解決しようとする課題は、基板の歪みの発生を防止しつつ確実に貼り合わせを行なうことができる貼合装置および貼合基板の製造方法を提供することである。
【解決手段】本発明の実施形態によれば、第１の基板と第２の基板を貼り合わせる貼合装置であって、第２の基板を保持する基板保持部と、上昇動作を行うことで前記第２の基板の裏面を加圧する圧子と、前記第２の基板と所定の間隔をあけて対向させるように保持可能な第１の基板の周縁部を支持する支持爪を有する基板支持部と、を備え、前記圧子は、前記第１の基板の貼り合わせ面と、前記第２の基板の貼り合わせ面との距離が、前記第１の基板の貼り合わせ面の周端部から前記第２の基板の貼り合わせ面までの距離よりも小さい位置に対応する前記第２の基板の所定の一点を加圧することを特徴とする貼合装置が提供される。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、貼合装置および貼合基板の製造方法に関する。

ＴＳＶ工程（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖｉａ）などに用いる高性能デバイス用のウェーハとして、鏡面研磨された２枚のウェーハの研磨面同士（貼り合わせ面同士）を貼り合わせて貼合基板を形成する技術が知られている。２枚のウェーハの少なくとも一方のウェーハに、プラズマ処理などで酸化層を形成するなどの処理を行なった後、両ウェーハを貼り合わせる。貼り合わせた後は必要に応じて熱処理を行なって結合強度を高めた後、貼り合わされたウェーハを研削及び研磨して所望の厚さまで薄化する。この様な技術によれば、ウェーハに代表される基板間に接着剤などを介在することなく基板同士の貼り合わせを行なうことができる。そのため、貼り合わせ後の処理（高温処理や化学処理）などにおけるプロセス条件の多様化を図ることができる。

このような貼合装置においては、通常、貼り合わされる一方の基板を他方の基板方向に押圧して変形させながら貼り合わせを行なう。

特許文献１には、貼り合わされる一方の基板である第１の基板をステージ上に保持し、他方の基板である第２の基板をその周辺部を保持した状態で、第１の基板に対して間隔をあけて対向配置し、第２の基板を、その貼り合わせ面とは反対側の面の所定の一点を上方から押圧しながら貼り合わせを行なうことが記載されている。

また特許文献２には、貼り合わされる一方の半導体ウェーハを、その貼り合わせ面中央部が凸型となるように反らせてラバーチャックに真空吸引して保持した状態で、他方の半導体ウェーハに接触させ、その後、ラバーチャック内部に空気等を導入して一方の半導体ウェーハの反りを回復することで両ウェーハの貼り合わせを行なうことが記載されている。

しかし、特許文献１のように、第２の基板の周縁部を保持する場合、この基板が自重により撓む場合がある。そしてさらに第２の基板を上方から押圧しながら貼り合わせを行なうと、第２の基板の撓みが大きくなり、第２の基板に歪みが発生する。

また、特許文献２のように、ウェーハをラバーチャックの載置面に倣って凸状に変形させて貼合した場合でも、ウェーハに歪みが生じる恐れがある。

このように貼り合わせる基板に歪みが生じると、２枚の位置合わせを適正に行なえずに、ずれのない確実な貼り合わせが困難となる。

特開２０１２−１５６１６３ 特開昭６１−１４５８３９

本発明の実施形態は、基板の歪みの発生を防止しつつ確実に貼り合わせを行なうことができる貼合装置および貼合基板の製造方法を提供する。

本発明の実施形態によれば、
第１の基板と第２の基板を貼り合わせる貼合装置であって、
第２の基板を保持する基板保持部と、
上昇動作を行うことで前記第２の基板の裏面を加圧する圧子と、
前記第２の基板と所定の間隔をあけて対向させるように保持可能な第１の基板の周縁部を支持する支持爪を有する基板支持部と、を備え、
前記圧子は、前記第１の基板の貼り合わせ面と、前記第２の基板の貼り合わせ面との距離が、前記第１の基板の貼り合わせ面の周端部から前記第２の基板の貼り合わせ面までの距離よりも小さい位置に対応する前記第２の基板の所定の一点を加圧することを特徴とする貼合装置が提供される。

また、本発明の他の実施形態によれば、
第１の基板と第２の基板を貼り合わせる貼合基板の製造方法であって、
前記第２の基板を保持する工程と、
前記第２の基板と所定の間隔をあけて対向させるように前記第１の基板の周縁を支持する工程と、
前記第２の基板の裏面を加圧する工程と、を備える貼合基板の製造方法であって、
前記加圧する工程は、前記第１の基板の貼り合わせ面と、前記第２の基板の貼り合わせ面との距離が、前記第１の基板の貼り合わせ面の周端部から前記第２の基板の貼り合わせ面までの距離よりも小さい位置に対応する前記第２の基板の所定の一点を、圧子により加圧することを特徴とする貼合基板の製造方法。

本発明の実施形態によれば、基板の歪みの発生を防止しつつ確実に貼り合わせを行なうことができる貼合装置および貼合基板の製造方法が提供される。

第１の実施形態に係る貼合装置１を例示するための模式図 第１の基板Ｗ１と第２の基板Ｗ２の貼合状態を例示するための模式図 貼合装置１の作用について例示するための模式図 貼合装置１の作用について例示するための模式図 貼合装置１の作用について例示するための模式図 第２の実施形態に係る貼合装置１００を例示するための模式図 第３の実施形態に係る貼合装置２００を例示するための模式図 貼合装置２００の作用について例示するための模式図 貼合装置２００の作用について例示するための模式図

［第１の実施形態］（貼合装置１）
以下、図面を参照しつつ、第１の実施形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要件には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

図１は、本実施形態に係る貼合装置を例示するための模式図である。

図１は、互いに貼り合わされる基板を構成する、例えば２枚のシリコンウェーハを、接着剤を介さずに直接貼合する貼合装置１を例示したものである。本実施形態における直接貼合は、活性化処理がなされた貼り合わせ面同士の所定の一点を加圧すると、貼り合わせ開始点Ｓが形成され、そこから水素結合による貼り合わせが自発的に進行する。

図１に示すように、貼合装置１には、処理容器２、基板保持部３、押圧部５、基板支持部８、排気部１３、検出部１６、開口部４が設けられている。

（処理容器２）
処理容器２は、気密構造となっており、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持することができる。

処理容器２の側壁には、開口扉４ａを有する開口部４が設けられており、第１の基板Ｗ１、第２の基板Ｗ２を搬入し、貼り合わされた後の基板（貼合基板）Ｗを搬出することができる。

また処理容器２の底部には、排気口１４が設けられており、処理容器２の排気を行なうことができる。後述するように、貼り合わせは真空中でも大気圧下でも行なうことができるため、排気口１４は必要でなければ設けなくてもよい。

（基板保持部３）
基板保持部３は、その保持面に基板Ｗ２が搭載され、水平状態で支持される。

基板保持部３には、平面視でリング状になっており、このリング状の上面が先に述べた保持面となっていて、この保持面にバキュームチャックなどの吸引手段が設けられている。基板保持部３は、この吸引手段によって基板Ｗ２の裏面Ｗ２ｂの周縁部を吸引することで基板Ｗ２を保持する。すなわち、基板Ｗ２の裏面Ｗ２ｂの中心部の領域は、基板保持部３によって保持されていない。
基板保持部３は、図示しない移動手段によって水平方向に移動できるようになっている。

（押圧部５）
押圧部５は、基板保持部３の中央に形成される空間部に位置するように配置される。
押圧部５は、圧子５ｂと、圧子５ｂの移動動作を制御する移動部５ａを備え、基板Ｗ２の裏面Ｗ２ｂ（貼り合わせ面とは反対側の面）の所定の一点を、基板Ｗ１の方向に向かって加圧する。移動部５ａは、圧子５ｂを上下方向に移動させるとともに、水平方向にも移動させ、基板Ｗ２の裏面Ｗ２ｂの任意の箇所に対向できるようになっている。すなわち、押圧部５と基板保持部３とは、互いに衝突することなく、個別に移動可能となっている。

圧子５ｂは例えばピンのような部材であり、その先端形状は、圧子５ｂの上昇動作により、基板Ｗ２の裏面Ｗ２ｂに対して加圧が行なえるものが好ましい。例えば、針状やテーパ状や球状とすることができる。圧子５ｂは移動部５ａの駆動により、圧子５ｂの先端部が、基板保持部３の保持面（上面）よりも下方に位置する待機位置と、基板保持部３の保持面より所定量だけ突出した上昇端位置との間の任意の位置に位置づけることが可能とされる。
なお、本明細書中では、圧子５ｂが上昇動作を行うことを、基板Ｗ２を「加圧する」という。圧子５ｂのさらなる説明は、後述する。

（基板支持部８）
基板支持部８は、基板Ｗ２の表面Ｗ２ａ（貼り合わせ面）と対向するように基板Ｗ１を支持する。基板支持部８は、複数（例えば４個）の支持爪１１と、各支持爪１１を移動させる移動部１０と、移動部１０を支持する基部１２を有する。基板Ｗ１は、支持爪１１の上に搭載されることにより、第２の基板Ｗ２との間に間隔Ａを持って支持される。

（支持爪１１）
複数の支持爪１１は、基板Ｗ１の周縁部に沿って配設されており、基板Ｗ１の表面Ｗ１ａの周縁部を支持し、基板Ｗ１を基板Ｗ２の上方に配置するようになっている。

（移動部１０）
移動部１０は、基板Ｗ１を支持する位置と、基板Ｗ１の径外方向に退避した位置との間で支持爪１１を移動させる。移動部１０は例えば、サーボモータやパルスモータなどの制御モータを構成要素として含むものとすることができる。

（第１の位置合わせ部９ａ）
第１の位置合わせ部９ａは、後述する検出部１６で検出された位置合わせに関する情報に基づいて、基板Ｗ１と基板Ｗ２との水平方向での位置を合わせる。第１の位置合わせ部９ａは、例えばピンの形状を呈し、支持爪１１に支持された基板Ｗ１の周縁部に沿って複数配設されている。

第１の位置合わせ部９ａは、例えばサーボモータやパルスモータなどの制御モータにより構成された、図示しない移動部により、基板Ｗ１の径方向に進退動作して、基板Ｗ１の側面に接触、あるいは離隔することができるようになっている。この場合、第１の位置合わせ部９ａは、基板Ｗ１の側面に接触する方向に、指定された量だけ移動することで、支持爪１１に支持された基板Ｗ１の外周縁を水平方向に押して、基板Ｗ１の位置合わせを行なうものとすることができる。

（第２の位置合わせ部９ｂ）
第２の位置合わせ部９ｂは、後述する検出部１６で検出された位置合わせに関する情報に基づいて、基板Ｗ１と基板Ｗ２の回転方向での位置を合わせる。この場合、第２の位置合わせ部９ｂは、例えば、基板Ｗ２の周縁に設けられたノッチにピンを挿入することで基板Ｗ２をその回転方向において位置合わせすることができる。

（排気部１３）
排気部１３は、配管１５を介して排気口１４から処理容器２内の空気を排気する。

なお、処理容器２を設けずに、大気圧下で貼り合わせを行なってもよい。

（検出部１６）
検出部１６は、検出ヘッド１６ｂ、演算部１６ａで構成されている。検出部１６は、基板Ｗ１と基板Ｗ２の各周縁部の水平位置を検出することで、基板Ｗ１および基板Ｗ２の水平方向においての位置を検出する。また、検出部１６は、基板Ｗ１と基板Ｗ２にそれぞれ設けられたノッチ位置を検出することで、基板Ｗ１および基板Ｗ２の回転方向においての位置を検出する。

検出ヘッド１６ｂは、例えば、処理容器２の天井部分に設けることができる。検出ヘッド１６ｂは、例えばＣＣＤイメージセンサ（Charge Coupled Device Image Sensor）とすることができる。検出ヘッド１６ｂの数には特に限定はないが、複数の検出ヘッド１６ｂを設けるようにすれば、検出精度を向上させることができる。

演算部１６ａは、検出ヘッド１６ｂと電気的に接続されている。演算部１６ａは、検出ヘッド１６ｂからの情報に基づいて、基板Ｗ１と基板Ｗ２との相対的な位置を演算し、両者間の位置ずれ量や位置ずれ方向などの位置合わせに関する情報を作成する。位置合わせに関する情報は、基板支持部８の移動部１０と第１の位置合わせ部９ａ、第２の位置合わせ部９ｂに送られ、基板Ｗ１と基板Ｗ２との位置合わせを行なう際に用いられる。

以下、前述した圧子５ｂについて詳述する。

ここで、基板Ｗ１がごく薄いウェーハや４５０ｍｍ直径の大型ウェーハなどの基板のとき、図２のように支持爪１１によって周縁部が支持された基板は、自重で撓んでしまう場合がある。
また、基板Ｗ１が処理容器２に搬入された時点で反っている場合がある。

基板Ｗ１の変形量が大きい場合、基板Ｗ２への加圧が不十分かつ短時間だと、表面Ｗ１ａと表面Ｗ２ａが接触できずに貼り合わせが進行しない場合がある。また、基板Ｗ１の撓み量や反り量は処理室内の温度などの環境にも影響され、一定ではないので、再現性のある貼り合わせが困難である。

ここで、図２における間隔Ａは、基板Ｗ１の表面Ｗ１ａ（貼り合わせ面）と、基板Ｗ２の表面Ｗ２ａ（貼り合わせ面）との距離を示している。間隔Ｂは、間隔Ａが最も小さい位置においての表面Ｗ１ａと、表面Ｗ２ａとの距離を示している。間隔Ｈは、貼り合わせ開始時の表面Ｗ１ａにおける周端部と、表面Ｗ２ａとの距離を示している。換言すると、間隔Ｈは、支持爪１１における基板Ｗ１との接触面の、表面Ｗ２ａからの高さを示している。

貼り合わせ開始時に基板Ｗ１が平坦の状態で保持されている場合、表面Ｗ１ａの面内において、表面Ｗ２ａとの距離は一定の間隔Ｈである。しかしながら、基板Ｗ１が、撓みや反りにより変形していると、表面Ｗ１ａの面内において、表面Ｗ２ａとの距離が間隔Ｈよりも小さい位置が生じる。

圧子５ｂは、表面Ｗ１ａの面内において、表面Ｗ２ａとの距離が間隔Ｈよりも小さい位置を貼り合わせ開始点Ｓとし、貼り合わせ開始点Ｓに対応する基板Ｗ２の所定の一点を、裏面Ｗ２ｂ（貼り合わせ面とは反対側）側から加圧する。

表面Ｗ１ａの面内において、表面Ｗ２ａとの距離が間隔Ｈよりも小さい位置は、例えば間隔Ａが最も小さい（間隔Ｂの）位置とすることができる。

間隔Ａの最も小さい位置は、例えば、基板Ｗ１の重心を中心とする領域とすることができ、基板Ｗ１の中心部とすることができる。また例えば、間隔Ａが最も小さい位置は、基板Ｗ１の面積や基板Ｗ１を支持する位置からの算出により予め求めておくことができる。

次に、貼合装置１の作用とともに、貼合基板の製造方法について例示をする。

図３は貼合処理の工程を例示する模式図であり、図３（ａ）、（ｃ）、（ｅ）は貼合装置１の側面から見た模式図、図３（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）は貼合装置１の真上から見た模式図である。

図４は図３に続く貼合処理の工程を例示する模式図であり、図４（ａ）、（ｃ）は貼合装置１の側面から見た模式図、図４（ｂ）、（ｄ）は貼合装置１の真上から見た模式図である。

図５は図４に続く貼合処理の工程を例示する模式図であり、図５（ａ）、（ｃ）は貼合装置１の側面から見た模式図、図５（ｂ）、（ｄ）は貼合装置１の真上から見た模式図である。

まず、図示しない搬送ロボットにより、処理容器２に基板Ｗ２を搬入する。また、圧子５ｂは、待機位置に位置付けられている。

次に、図３（ａ）、（ｂ）のように、第２の基板Ｗ２を基板保持部３に載置後、バキュームチャックなどで保持を行なう。

次に、検出部１６にて基板Ｗ２のノッチＷ２ｃの位置を検出することで、基板Ｗ２の回転方向の位置を検出する。また、検出部１６により、基板Ｗ２の周縁部の水平位置を検出することで、基板Ｗ２の水平方向の位置を検出する。

次に、図３（ｃ）、（ｄ）のように、支持爪１１を、基板Ｗ１を支持する場所に移動させる。

次に、図３（ｅ）、（ｆ）のように、図示しない搬送ロボットにより基板Ｗ１を処理容器２の内部に搬入し、支持爪１１の上に搭載する。

続いて、検出部１６により検出した、基板Ｗ２と基板Ｗ１との相対的な水平方向の位置に関する情報を用いて、第１の位置合わせ部９ａにより基板Ｗ１の水平方向の位置を、基板Ｗ２の水平方向の位置に合わせる。例えば、第１の位置合わせ部９ａを基板Ｗ１の周縁に接触させて基板Ｗ２の水平方向の位置と基板Ｗ１の水平方向の位置のずれ量の大きさだけ、第１の位置合わせ部９ａを移動させることで、基板Ｗ１の水平方向の位置を基板Ｗ２の水平方向の位置に合わせる。

続いて、基板Ｗ１の周縁に設けられたノッチＷ１ｃの位置を検出部１６で検出する。その際、基板Ｗ２を保持した基板保持部３を水平方向に移動させ、基板Ｗ２を基板Ｗ１のノッチＷ１ｃの位置の検出を行なうのに邪魔にならない位置に水平方向に移動させておく。ノッチＷ１ｃの位置を検出した後、基板Ｗ２を保持した基板保持部３を水平方向に移動させて、基板Ｗ２を基板Ｗ１との水平位置に合わせる（基板Ｗ２を図４（ａ）の位置に戻す）。

続いて、検出部１６が検出した、基板Ｗ２の回転方向の位置（ノッチＷ２ｃの位置）と、基板Ｗ１との回転方向の位置（ノッチＷ１ｃの位置）に関する情報を用いて、第２の位置合わせ部９ｂにより基板Ｗ２の回転方向の位置を合わせる。例えば、基板Ｗ２の周縁に設けられたノッチＷ２ｃに第２の位置合わせ部のピンを挿入し、基板Ｗ１の回転方向の位置に対する基板Ｗ２の回転方向の位置のずれ量の大きさだけ、ピンを基板Ｗ２の回転方向に移動させることで基板Ｗ２の回転方向の位置を基板Ｗ１の回転方向の位置に合わせる。

そして、基板Ｗ１と基板Ｗ２とを貼り合わせる。まず、開閉扉４ａが閉じられ処理容器２が密閉される。そして、処理容器２内が排気される。なお、大気中で貼り合わせを行なう場合には、処理容器２内を排気する必要はない。

次に、図４（ａ）、（ｂ）のように、第１の位置合わせ部９ａと第２の位置合わせ部９ｂを基板Ｗ１の周縁部から退避した位置に移動させる。すなわち、第１の位置合わせ部９ａと第２の位置合わせ部９ｂによる位置合わせを解除する。そして、間隔Ａの最も小さい位置を貼り合わせ開始点Ｓとし、圧子５ｂは、この貼り合わせ開始点Ｓに対向する位置まで水平移動させられて位置決めされる。この水平移動動作は、制御部５０によって制御することができる。制御部５０は、設定された貼り合せ開始点Ｓの基板Ｗ２の水平方向における位置情報に応じて、移動部５ａの水平移動動作を制御することができる。

その後、制御部５０によって移動部５ａを制御し、圧子５ｂの上昇動作を行う。
そして、図４（ｃ）、（ｄ）のように、圧子５ｂが上昇し、基板Ｗ２の裏面は圧子５ｂによって貼り合わせ面が凸状になるように押圧される。圧子５ｂの上昇動作は、圧子５ｂの先端部が上昇端位置に達するまで続けられる。

この上昇端位置は、圧子５ｂが基板を押し上げても、基板に歪みが残留しない程度とされ、圧子５ｂの先端部が、基板保持部３の保持面よりも０．５ｍｍ以上突出する位置とすることができる。例えば、圧子５ｂの上昇端位置を、支持爪１１における基板Ｗ１との接触面よりも基板保持部３に接近した位置とすることができる。また、例えば、圧子５ｂの上昇過程において、表面Ｗ１ａと表面Ｗ２ａとの一部が接触（この接触部分が貼り合わせ開始点Ｓとなる）した時点から、さらに基板保持部３から離隔した位置とすることができる。

圧子５ｂの先端部が上昇端位置に達した後、圧子５ｂは、その位置に保たれる。そして図４（ｃ）、（ｄ）のように、支持爪１１を基板Ｗ１の周縁から離隔させる方向に徐々に移動させる。支持爪１１を周縁から離隔させる方向に移動させると、基板Ｗ１において、支持爪１１により支持される部分が基板Ｗ１の周縁部側に移動するので、基板Ｗ１は、自重により撓みが大きくなり、基板Ｗ１ａの面内においての高さ方向の位置が下がることになる。

ここで、表面Ｗ１ａと表面Ｗ２ａとは、前述の圧子５ｂの上昇動作により表面Ｗ２ａが加圧されることで接触を開始してもよいし、図４（ｃ）、（ｄ）における支持爪１１の移動により、表面Ｗ１ａの面内における高さ方向の位置が下がることで接触を開始しても良い。後者の場合、支持爪１１の移動開始前の段階では、圧子５ｂが上昇端位置に位置付けた時点で、表面Ｗ１ａと表面Ｗ２ａとは接触していない状態とされる。

表面Ｗ１ａ、Ｗ２ａが接触した後は、接触した点から放射状に貼り合わせが進む。
支持爪１１は、表面Ｗ１ａと表面Ｗ２ａが接触した後も基板Ｗ１の周縁から離隔させる方向に移動し続けているので、基板Ｗ１の面内における高さ位置も下がり続け、図５（ａ）、（ｂ）のように基板Ｗ１の表面Ｗ１ａと基板Ｗ２の表面Ｗ２ａとが接触する部分（貼り合わされた部分）が中央部から周縁部に向けて拡大していくことになる。そして、基板Ｗ１の周縁部が支持爪１１から外れると、基板Ｗ１の表面Ｗ１ａと基板Ｗ２の表面Ｗ２ａとが全面において接触することになる。すなわち、基板Ｗ１と基板Ｗ２とが貼り合わされて貼合基板Ｗが形成される。

なお、上述した図４（ａ）、（ｂ）の第１の位置合わせ部９ａと第２の位置合わせ部９ｂによる位置合わせの解除は、圧子５ｂを上昇させる前ではなく、圧子５ｂを上昇させた後、貼り合わせの進行とともに行なってもよい。

次に、図５（ｃ）、（ｄ）に示すように、移動部５ａによって圧子５ｂを下降させる。
ここで、基板Ｗ１と基板Ｗ２の貼り合わせが完了するまで、圧子５ｂは基板保持部３の保持面から突出した上昇端位置に位置づけられているので、基板Ｗ２は貼り合わせ面が凸状のまま維持されている。すなわち、基板Ｗ１と基板Ｗ２との貼り合わせは、基板Ｗ１と基板Ｗ２の間隔Ａが相対的に接近することで貼り合わせ開始点Ｓから開始される。そして、基板Ｗ２の表面Ｗ２ａが凸状に維持されたまま貼り合わせが進行し、凸状に変形した貼合基板Ｗが形成される。圧子５ｂは、基板Ｗ１と基板Ｗ２の貼り合わせが完了した後、下降動作を行い、もとの位置（図３（ａ）の位置）に戻る。圧子５ｂが下降すると、圧子５ｂによって変形させられていた貼合基板Ｗは基板保持部３の保持面に倣い、平坦になる。

なお、基板Ｗ１と基板Ｗ２の貼り合わせが完了したことは、貼合装置１内に設けられたセンサで検知するようにしても良いし、実験から求められた時間によって検知しても良い。

貼り合わされた基板Ｗは、処理容器２を大気に戻した後、図示しない搬送装置により処理容器２の外部に搬出される。

以後、必要に応じて前述の手順を繰り返すことで基板Ｗ１、基板Ｗ２の貼り合わせを連続的に行なうことができる。

本実施形態によれば、基板Ｗ１と基板Ｗ２の貼り合わせが完了するまで、圧子５ｂが基板保持部３の保持面から突出した位置に位置づけられる。これにより、基板Ｗ２の、基板保持部３によって保持されていない領域が保持されるとともに、貼り合せ開始から完了までの間、基板Ｗ１と基板Ｗ２の接触点を維持することができる。その結果、表面Ｗ１ａと表面Ｗ２ａとを確実に接触させることができ、確実に貼り合わせを開始させることができる。

また、本実施形態によれば、圧子５ｂの上昇動作は、表面Ｗ１ａと表面Ｗ２ａが接触する後も継続し、そして表面Ｗ１ａと表面Ｗ２ａが接触する位置よりも基板保持部３から離隔した上昇端位置で停止することにより、表面Ｗ１ａと表面Ｗ２ａを確実に接触させることができ、確実に貼り合わせを行うことができる。すなわち、表面Ｗ１ａ、Ｗ２ａが接触した後も圧子５ｂが上昇すると、基板Ｗ２と接触する基板Ｗ１も加圧され、接触点において基板Ｗ１が基板Ｗ２に倣うように変形する。従って、表面Ｗ１ａ、Ｗ２ａが接触する高さ位置において接触した時よりも、表面Ｗ１ａと表面Ｗ２ａの接触点の面を大きくすることができる。すなわち、貼り合わせ開始点Ｓの面積を大きくすることができるので、確実に貼り合わせを開始させ、確実に貼り合わせを行うことができる。さらに、この上昇端位置を、支持爪１１における基板Ｗ１との接触面よりも基板保持部３に近づいた位置とすることにより、基板Ｗ２との接触面の少ない貼り合わせ開始時に、基板Ｗ１の周縁が支持爪１１に保持されたまま貼り合わせを行うことができ、基板Ｗ１が位置ずれすることなく貼り合わせを行うことができる。

また、本実施形態によれば、間隔Ａの最も小さい位置を貼り合わせ開始点Ｓとすることで、基板Ｗ２の押圧量を少なくすることができる。その結果、基板Ｗ２の面内形状の変化を少なくすることができ、基板Ｗ２の歪みの発生を抑止することができる。その結果、基板Ｗ１との位置ずれを抑止した貼り合わせを行なうことができる。

また、基板Ｗ１と基板Ｗ２との間隔Ａの最も小さい位置と、貼り合わせ開始点Ｓ、すなわち基板Ｗ２を裏面から加圧する点の位置がずれると、貼り合わせ面に空気が入り込んで多数の空隙（ボイド）が発生するおそれがある。

本実施形態によれば、間隔Ａの最も小さい位置の所定の一点を貼り合わせ開始点Ｓとして基板Ｗ２を裏面から加圧することで、ボイドの発生を抑止することができる。

なお、本実施形態において、圧子５ｂの上昇端位置は、予め設定された位置としてもよいし、リアルタイムに決められる位置であってもよい。リアルタイムに決められる場合は、例えば、表面Ｗ１ａ、Ｗ２ａが接触する高さ位置を、圧子５ｂに設けられた圧力センサによって検知し、この位置よりも基板保持部３から離隔した位置を上昇端位置とすることができる。

なお、本実施形態においては、貼り合わせ開始前に、圧子５ｂが水平移動して貼り合わせ開始点Ｓに位置付けられるものとしたが、圧子５ｂが予め貼り合わせ開始点Ｓに位置づけられていれば、圧子５ｂは移動しなくてもよく、水平位置を固定されるものであってもよい。

なお、本実施形態においては、基板Ｗ１と基板Ｗ２との貼り合わせが完了するまで、圧子５ｂは基板保持部３の保持面から突出した位置に位置づけられているものとしたが、圧子５ｂの上昇端位置が、表面Ｗ１ａ、Ｗ２ａが接触する高さ位置よりも基板保持部３から離隔した位置である場合は、圧子５ｂを上昇端位置に上昇させて表面Ｗ１ａと表面Ｗ２ａを接触させた後、圧子５ｂを下降させ、もとの待機位置（図３（ａ）の位置）に戻すようにしてもよい。前述の通り、圧子５ｂの上昇端位置が、表面Ｗ１ａ、Ｗ２ａが接触する高さ位置よりも基板保持部３から離隔した位置であれば、確実に貼り合わせを開始できるので、その後は圧子５ｂの上昇により接触点を維持する必要はない。

なお、本実施形態においては、基板Ｗ１、Ｗ２の位置合わせ後に排気を行うようにしたが、基板Ｗ１が処理容器２に搬入された後、位置合わせ前に排気を行うようにしてもよい。

なお、基板保持部３が基板Ｗ２を保持する保持面は、平坦面でも、曲面であってもよい。すなわち、基板Ｗ２は水平状態で保持されても、曲面を有するように保持されてもよい。

なお、本実施形態においては、制御部５０は移動部５ａの移動動作を制御するものとしたが、他の構成要素の動作を制御する貼合装置１全体の制御部として用いることができる。例えば、基板保持部３の保持動作や、基板支持部８の支持動作（第１、第２の位置合わせ部９ａ、９ｂや支持爪１１の動作）や、排気部１３の排気圧力制御などを制御することができる。

［第２の実施形態］
図６は、第３の実施形態に係る貼合装置を例示するための模式図である。

第１の実施形態と同じ構成要素に関しては同一の符号を付し、説明は省略する。図６において、貼合装置１００は、測定部２０を有している。測定部２０は基板Ｗ１の変形状態を測定することが可能である。

（測定部２０）
測定部２０は、測定ヘッド２０ａ、移動部２０ｂ、演算部２０ｃで構成されている。測定ヘッド２０ａは、基板Ｗ１の変形量を電気信号に変換することで、基板Ｗ１の変形状態を測定する。測定ヘッド２０ａは例えば、レーザ変位計などとすることができ、基板Ｗ１の裏面Ｗ１ｂを走査することで、基板Ｗ１の高さ位置の変位などの情報を電気信号として演算部２０ｃに送る。移動部２０ｂは、測定ヘッド２０ａを例えば基板Ｗ１の径方向（図３においては左右方向）に沿って移動させ、測定ヘッド２０ａと基板との相対的な位置を変化させる。移動部２０ｂは例えばサーボモータやパルスモータなどの制御モータを構成要素として含むものとすることができる。

演算部２０ｃは、測定ヘッド２０ａからの電気信号を基板Ｗ１の変形量に変換し、基板Ｗ１の変形状態を求める。そして、演算部２０ｃは、求めた変形状態から、基板Ｗ１における最大の変形量と、基板Ｗ１の変形量が最大の位置の情報を制御部５０に送る。制御部５０は、これらの情報に基づいて、基板Ｗ２の水平方向および厚み方向において圧子５ｂの移動量を制御する。例えば、制御部５０は、基板Ｗ１の変形量が最大の位置を貼り合わせ開始点Ｓと設定して、貼り合わせ開始点に対向する位置に圧子５ｂを位置づけるように、圧子５ｂの水平方向の移動量を制御する。そして、圧子５ｂに上昇動作を行わせるときは、圧子５ｂの先端部が基板保持部３の保持面と同一界面に達し、さらに基板Ｗ１の変形量と同じ距離分上昇するように、圧子５ｂを上昇させる。

先に説明した第１の実施形態では、貼り合わせ開始点Ｓを間隔Ａの最も小さい位置とし、この位置を、例えば、基板Ｗ１の重心を中心とする領域としたり、第１の基板Ｗ１の中心部としたり、あるいは、基板Ｗ１の面積や第１の基板Ｗ１を支持する位置からの算出により予め求めておくものであった。これに対して第２の実施形態では、測定ヘッド２０ａによって基板Ｗ１の変形状態を測定し、演算部２０ｃにより、基板Ｗ１と基板Ｗ２との間隔Ａの最も小さい位置を求め、この位置を貼り合わせ開始点Ｓと設定するものである。その他の動作は第１の実施形態と同様であるため省略する。

本実施形態に係る貼合装置１００によれば、第１の実施形態の同様の効果に加えて、基板Ｗ１の変形状態を測定し、その測定結果に基づいて貼り合わせ開始点Ｓを決定し、その開始点位置に基づいて圧子５ｂを基板Ｗ２の水平方向または厚み方向へ移動させることを制御可能とした。これにより、リアルタイムでより正確に基板Ｗ１と基板Ｗ２が最も近接する位置から貼り合わせを行なうことができる。その結果、基板Ｗ１の反り量に応じて最適な水平位置、または、基板Ｗ２への最適な加圧量で貼り合わせを開始することができ、基板Ｗ１の歪みを抑制することができる。

なお、図６では測定部２０は処理容器２の天井部分に設けられ、基板Ｗ１の上方から変形状態を測定するものとしたが、これに限られるものではない。例えば、基板Ｗ１の水平方向に対して、測定部２０を配置して基板Ｗ１の変形状態を測定するようにしてもよい。例えば、一対の測定部２０（投光センサと受光センサ）を対向配置させ、投光センサが、基板Ｗ１の厚み方向に基板Ｗ１を挟む範囲を上下方向に走査することにより、受光センサにおいて投光センサからの投光が受光／遮光される領域を測定することによって基板Ｗ１の変形状態を測定するようにすることができる。

なお、本実施例においては、制御部５０は移動部５ａの移動動作を制御するものとしたが、他の構成要素の動作を制御する貼合装置１００全体の制御部として用いることができる。例えば、基板保持部３の保持動作や、基板支持部８の支持動作（第１、第２の位置合わせ部９ａ、９ｂや支持爪１１の動作）や、排気部１３の排気圧力制御などを制御することができる。

［第３の実施形態］
図７は、第３の実施形態に係る貼合装置２００の模式図である。第１の実施形態と同じ構成要素に関しては同一の符号を付し、説明は省略する。図７において、貼合装置２００の移動部２１０は、基板Ｗ１を支持する位置と、基板Ｗ１の径外方向に退避した位置との間で支持爪１１を移動させる（図７におけるＸ方向）。また、移動部２１０は、基板Ｗ１を支持する位置と、基板保持部３との間で支持爪１１を移動させる（図７におけるＺ方向）。すなわち、第３の実施形態において、移動部２１０は、支持爪１１をＸ軸方向とＺ軸方向に移動させることができる。移動部２１０は例えば、サーボモータやパルスモータなどの制御モータを構成要素として含むものとすることができる。

次に、貼合装置２００の作用とともに貼合基板の製造方法について例示をする。

本実施形態において、基板Ｗ１と基板Ｗ２の搬入から位置合わせまでは第１の実施形態において説明した図３（ａ）〜（ｆ）と同様であるので説明は省略し、以降の工程を、図８を参照して説明する。

すなわち、図８は図３に続く貼合処理の工程を例示する模式図であり、図８（ａ）、（ｃ）は貼合装置１の側面から見た模式図、図８（ｂ）、（ｄ）は貼合装置１の真上から見た模式図である。

図９は図８に続く貼合処理の工程を例示する模式図であり、図９（ａ）、（ｃ）は貼合装置１の側面から見た模式図、図９（ｂ）、（ｄ）は貼合装置１の真上から見た模式図である。

図８（ａ）、（ｂ）のように、第１の位置合わせ部９ａと第２の位置合わせ部９ｂを基板Ｗ１の周縁部から退避した位置に移動させ、位置合わせを解除する。次に、圧子５ｂは、貼り合わせ開始点Ｓに対向する位置まで水平移動させられて位置決めされる。この位置決めは第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。

そして、図８（ａ）、（ｂ）のように、圧子５ｂが上昇し、基板Ｗ２の裏面は圧子５ｂによって貼り合わせ面が凸状になるように押圧される。圧子５ｂの上昇動作は、上昇端位置に達したとき停止する。上昇端位置は第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
表面Ｗ１ａ、Ｗ２ａが接触した後は、接触した点から放射状に貼り合わせが進む。

ここで、図８（ｃ）のように、基板Ｗ１と基板Ｗ２の接触後、支持爪１１を第１の方向に移動させる（図７におけるＺ方向）。第１の方向は、基板Ｗ１の周縁部と基板Ｗ２の周縁部とが互いに近づく方向とすることができる。次に、支持爪１１を第２の方向へ移動させる。第２の方向は、支持爪１１が基板Ｗ１の周縁部から退避する方向とすることができる（図７におけるＸ方向）。支持爪１１は、第１の基板の周縁部と基板Ｗの周縁部の貼り合わせが完了する前であって、第１の方向へ移動を開始した後に第２の方向への移動を開始する。すなわち、支持爪１１は、第１の方向への移動中、または第１の方向への移動が停止した後でも、第２の方向への移動を行うことができる。

支持爪１１を第１の方向に移動させると、基板Ｗ１の周縁部と基板Ｗ２の周縁部とが互いに近づきながら貼り合わせが進展する。そのため、図９（ａ）、（ｂ）のように基板Ｗ１の表面Ｗ１ａと基板Ｗ２の表面Ｗ２ａとが接触する部分（貼り合わされた部分）が中央部から周縁部に向けて拡大して行くことになる。そして、支持爪１１が第２の方向に移動することにより、基板Ｗ１の周縁部が支持爪１１から外れると、基板Ｗ１の表面Ｗ１ａと基板Ｗ２の表面Ｗ２ａとが全面において接触することになる。すなわち、基板Ｗ１と基板Ｗ２とが貼り合わされて基板Ｗが形成される。

次に、図９（ｃ）、（ｄ）に示すように、移動部５ａによって圧子５ｂを下降させる。

貼り合わされた基板Ｗは、図示しない搬送装置により処理容器２の外部に搬出される。

本実施形態によれば、基板Ｗ１と基板Ｗ２の接触後は、基板Ｗ１の周縁部と基板Ｗ２の周縁部とが互いに近づく第１の方向へ支持爪１１を移動させ、支持爪１１が基板Ｗ１の周縁部から退避する第２の方向へ支持爪１１を移動させるようにしているので、基板Ｗ１と基板Ｗ２の間隔を近づけながら貼り合わせを行うようにすることができる。その結果、貼り合わせ面に空気が入ることを防ぐことができ、ボイドの発生を抑止することができる。

以上、実施の形態について例示した。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜、構成要件の追加、削除若しくは設計変更を行なったもの、または工程の追加、省略若しくは条件変更を行なったものも、本発明の特徴を備えているかぎり、本発明の範囲に包含される。

例えば、貼合装置などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置、数などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

また、前述した実施形態においては２枚のシリコンウェーハの直接貼り合わせを行なう貼合装置を例に挙げて説明したが、シリコンウェーハと支持基板を、接着層を介して貼り合わせる貼合装置や、シリコンウェーハ以外の基板（例えばガラス基板）を貼り合わせる貼合装置などにも適用することができる。

また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１ 貼合装置
２ 処理容器
３ 基板保持部
３ａ 載置面
４ 開口部
４ａ 開閉扉
５ 押圧部
５ａ 移動部
５ｂ 圧子
８ 基板支持部
９ａ 第１の位置合わせ部
９ｂ 第２の位置合わせ部
１０ 移動部
１１ 支持爪
１２ 基部
１３ 排気部
１４ 排気口
１５ 配管
１６ 検出部
１６ａ 演算部
１６ｂ 検出ヘッド
２０ 測定部
２０ａ 測定ヘッド
２０ｂ 移動部
２０ｃ 演算部
５０ 制御部
１００ 貼合装置
２００ 貼合装置
２１０ 移動部
Ｗ１ 第１の基板
Ｗ１ａ 第１の基板の表面（貼り合わせ面）
Ｗ１ｂ 第１の基板の裏面（貼り合わせ面とは反対側の面）
Ｗ１ｃ 第１の基板のノッチ
Ｗ２ 第２の基板
Ｗ２ａ 第２の基板の表面（貼り合わせ面）
Ｗ２ｂ 第２の基板の裏面（貼り合わせ面とは反対側の面）
Ｗ２ｃ 第２の基板のノッチ

Claims (14)

1. 第１の基板と第２の基板を貼り合わせる貼合装置であって、
   第２の基板を保持する基板保持部と、
   上昇動作を行うことで前記第２の基板の裏面を加圧する圧子と、
   前記第２の基板と所定の間隔をあけて対向させるように保持可能な第１の基板の周縁部を支持する支持爪を有する基板支持部と、を備え、
   前記圧子は、前記第１の基板の貼り合わせ面と、前記第２の基板の貼り合わせ面との距離が、前記第１の基板の貼り合わせ面の周端部から前記第２の基板の貼り合わせ面までの距離よりも小さい位置に対応する前記第２の基板の所定の一点を加圧することを特徴とする貼合装置。
2. 前記第２の基板を加圧する際には、前記圧子の上昇動作を行い、
   前記第１の基板と第２の基板を貼り合わせが完了した後に、前記圧子の下降動作を行うように、前記圧子の昇降動作を制御する制御装置を有することを特徴とする貼合装置。
3. 前記圧子は、前記第１の基板の貼り合わせ面と、前記第２の基板の貼り合わせ面が接触した後も、上昇端位置に達するまで上昇動作を続ける制御装置を有することを特徴とする請求項１記載の貼合装置。
4. 前記上昇端位置は、前記支持爪における前記第１の基板との接触面よりも前記基板保持部に近づいた位置とすることを特徴とする請求項３記載の貼合装置。
5. 前記圧子が、前記第１の基板の貼り合わせ面と、前記第２の基板の貼り合わせ面との距離が最も小さい位置に対応する前記第２の基板の所定の一点を加圧するように、前記圧子を前記第２の基板の水平方向に移動させる移動部を有することを特徴とする請求項１記載の貼合装置。
6. 前記第１の基板の変形状態を測定する測定部を設け、前記測定部によって測定された前記第１の基板の変形状態に応じて、前記第２の基板の裏面の所定の一点を加圧するように、前記第２の基板の水平方向または厚み方向に前記圧子を移動する移動部を備えたことを特徴とする請求項１記載の貼り合せ装置。
7. 前記第１の基板と前記第２の基板の接触後は、前記第１の基板の周縁部が前記第２の基板の周縁部に近づく第１の方向に前記支持爪を移動させ、
   その後、前記第１の基板の周縁部から退避する第２の方向に前記支持爪の移動を行うように支持爪の移動を制御する制御装置を有することを特徴とする請求項１記載の貼合装置。
8. 第１の基板と第２の基板を貼り合わせる貼合基板の製造方法であって、
   前記第２の基板を保持する工程と、
   前記第２の基板と所定の間隔をあけて対向させるように前記第１の基板の周縁を支持する工程と、
   前記第２の基板の裏面を加圧する工程と、を備える貼合基板の製造方法であって、
   前記加圧する工程は、前記第１の基板の貼り合わせ面と、前記第２の基板の貼り合わせ面との距離が、前記第１の基板の貼り合わせ面の周端部から前記第２の基板の貼り合わせ面までの距離よりも小さい位置に対応する前記第２の基板の所定の一点を、圧子により加圧することを特徴とする貼合基板の製造方法。
9. 前記加圧する工程では、前記圧子の上昇動作を行い、
   前記第１の基板と第２の基板を貼り合わせが完了した後に、前記圧子の下降動作を行うことを特徴とする請求項８記載の貼合基板の製造方法。
10. 前記圧子は、前記第１の基板の貼り合わせ面と、前記第２の基板の貼り合わせ面が接触した後も、上昇端位置に達するまで上昇動作を続けることを特徴とする請求項８記載の貼合基板の製造方法。
11. 前記上昇端位置は、前記支持爪における前記第１の基板との接触面よりも前記基板保持部に近づいた位置とすることを特徴とする請求項１０記載の貼合基板の製造方法。
12. 前記圧子が、前記第１の基板の貼り合わせ面と、前記第２の基板の貼り合わせ面との距離が最も小さい位置に対応する前記第２の基板の所定の一点を加圧するように、前記圧子を前記第２の基板の水平方向に移動させることを特徴とする請求項８記載の貼合基板の製造方法。
13. 前記第１の基板の変形状態を測定し、測定された前記第１の基板の変形状態に応じて、前記第２の基板の裏面の所定の一点を加圧するように、前記第２の基板の水平方向または厚み方向に前記圧子を移動させることを特徴とする請求項８記載の貼合基板の製造方法。
14. 前記第１の基板と前記第２の基板の接触後は、前記第１の基板の周縁部が前記第２の基板の周縁部に近づく第１の方向に前記支持爪を移動させ、
    その後、前記第１の基板の周縁部から退避する第２の方向に前記支持爪の移動させることを特徴とする請求項８記載の貼合基板の製造方法。

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