JP2017112322A - 接合装置、接合システムおよび接合方法 - Google Patents

接合装置、接合システムおよび接合方法 Download PDF

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Abstract

【課題】接合後の基板に生じる歪みを低減すること。【解決手段】実施形態に係る接合装置は、第１保持部と、第２保持部と、押動部と、ヤング率の異方性に伴う変形量の差を打ち消す構造とを備える。第１保持部は、ヤング率に異方性を有する基板を含む２つの基板のうち、第１基板を下面に吸着保持する。第２保持部は、第１保持部の下方に設けられ、上記２つの基板のうち、第２基板を上面に吸着保持する。押動部は、第１基板の中心部を上方から押圧して第２基板に接触させる。ヤング率の異方性に伴う変形量の差を打ち消す構造は、押動部による第１基板の押圧によって生じる第１基板と第２基板との変形量の差のうち、ヤング率の異方性に伴う変形量の差を打ち消す。【選択図】図１６

Description

開示の実施形態は、接合装置、接合システムおよび接合方法に関する。
従来、半導体ウェハ等の基板同士を接合する接合装置として、分子間力によって基板同士を接合する接合装置が知られている。
この種の接合装置は、表面を改質および親水化させた２枚の基板を上下に対向配置させ、上方に配置した基板（以下、上側基板と記載する）の中心部をピンで押し下げて、下方に配置した基板（以下、下側基板と記載する）の中心部に接触させる。これにより、まず、上側基板の中心部と下側基板の中心部とが分子間力によって接合され、さらに、接合領域が中心部から外周部に拡大していくことで、上側基板と下側基板との全面が接合される（特許文献１参照）。
特開２０１４−２２９６７７号公報
しかしながら、上述した従来技術では、上側基板の中心部をピンで押し下げる方式を採用していることから、上側基板が変形した状態で下側基板と接合されることとなるため、接合後の基板に歪みが生じるおそれがある。
実施形態の一態様は、接合後の基板に生じる歪みを低減することができる接合装置、接合システムおよび接合方法を提供することを目的とする。
実施形態の一態様に係る接合装置は、第１保持部と、第２保持部と、押動部と、ヤング率の異方性に伴う変形量の差を打ち消す構造とを備える。第１保持部は、ヤング率に異方性を有する基板を含む２つの基板のうち、第１基板を下面に吸着保持する。第２保持部は、第１保持部の下方に設けられ、上記２つの基板のうち、第２基板を上面に吸着保持する。押動部は、第１基板の中心部を上方から押圧して第２基板に接触させる。ヤング率の異方性に伴う変形量の差を打ち消す構造は、押動部による第１基板の押圧によって生じる第１基板と第２基板との変形量の差のうち、ヤング率の異方性に伴う変形量の差を打ち消す。
実施形態の一態様によれば、接合後の基板に生じる歪みを低減することができる。
図１は、実施形態に係る接合方法の説明図である。 図２は、第１基板と第２基板との変形量の差を説明するための図である。 図３は、第１の実施形態に係る接合システムの構成を示す模式平面図である。 図４は、第１の実施形態に係る接合システムの構成を示す模式側面図である。 図５は、上ウェハおよび下ウェハの模式側面図である。 図６は、接合装置の構成を示す模式平面図である。 図７は、接合装置の構成を示す模式側面図である。 図８は、位置調節機構の構成を示す模式側面図である。 図９は、反転機構の構成を示す模式平面図である。 図１０は、反転機構の構成を示す模式側面図（その１）である。 図１１は、反転機構の構成を示す模式側面図（その２）である。 図１２は、保持アームおよび保持部材の構成を示す模式側面図である。 図１３は、接合装置の内部構成を示す模式側面図である。 図１４は、上ウェハおよび下ウェハの結晶方向を示す図である。 図１５は、上ウェハおよび下ウェハの結晶方向とヤング率との関係を示す図である。 図１６は、上チャックおよび下チャックの構成を示す模式側面図である。 図１７は、上チャックを下方から見た場合の模式平面図である。 図１８は、下チャックの上面の形状の一例を示す模式平面図である。 図１９は、下チャックの吸着領域の一例を示す模式平面図である。 図２０は、下ウェハの吸着処理の一例を示すフローチャートである。 図２１は、第１の実施形態に係る上ウェハと下ウェハとの変形量の差を説明するための図である。 図２２は、第１変形例に係る下チャックの上面の形状を示す模式側面図である。 図２３は、第２変形例に係る下チャックの上面の形状を示す模式側面図である。 図２４は、接合システムが実行する処理の一部を示すフローチャートである。 図２５は、第２の実施形態に係る上チャックおよび下チャックの構成を示す模式側面図である。 図２６は、第２の実施形態に係る上チャックを下方から見た場合の模式平面図である。 図２７は、上ウェハの吸着解除処理の一例を示すフローチャートである。 図２８は、第２の実施形態に係る上ウェハと下ウェハとの変形量の差を説明するための図である。 図２９は、第３の実施形態に係る接合装置が備える押圧部材の構成の一例を示す図である。
以下、添付図面を参照して、本願の開示する接合装置、接合システムおよび接合方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
＜１．接合方法＞
まず、実施形態に係る接合方法について図１および図２を参照して説明する。図１は、実施形態に係る接合方法の説明図である。また、図２は、第１基板と第２基板との変形量の差を説明するための図である。なお、以下参照する各図面では、説明を分かりやすくするために、鉛直上向きをＺ軸の正方向とする直交座標系を示す場合がある。
実施形態に係る接合方法は、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とを分子間力によって接合する。具体的には、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の接合される表面を親水化および改質した後、図１の上図に示すように、上チャック２３０の下面に第１基板Ｗ１を吸着保持し、下チャック２３１の上面に第２基板Ｗ２を吸着保持する。
つづいて、押動ピン２５１を用いて第１基板Ｗ１の中心部を押し下げて第２基板Ｗ２の中心部に接触させる。これにより、図１の下図に示すように、まず、第１基板Ｗ１の中心部と第２基板Ｗ２の中心部とが分子間力により接合される。その後、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２との接合領域が中心部から外周部に拡大していくことで、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とは接合される。
このように、実施形態に係る接合方法では、第１基板Ｗ１の中心部を押動ピン２５１で押し下げる方式を採用している。このため、図２に示すように、第１基板Ｗ１は、全体的に伸びた状態で第２基板Ｗ２と接合されることとなる。第１基板Ｗ１の伸び量は、たとえば直径が３００ｍｍである場合において１〜２μｍ程度である。
ここで、本願発明者らは、第１基板Ｗ１が真円状ではなく、図２に示すように不均一に伸びることを発見した。そして、本願発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、その原因が、第１基板Ｗ１が有するヤング率の異方性によるものであることを見出した。
すなわち、第１基板Ｗ１を押動ピン２５１で押し下げることによって、第１基板Ｗ１には変形（伸び）が生じるが、たとえば第１基板Ｗ１のヤング率に異方性がある場合には、その変形量（伸び量）が、ヤング率が高い方向と低い方向とで異なることを本願発明者らは見出した。このように、第１基板Ｗ１がヤング率の異方性により不均一に伸びた状態で第２基板Ｗ２と接合されることにより、接合後の基板には歪みが生じることとなる。
そこで、実施形態に係る接合方法では、押動ピン２５１による第１基板Ｗ１の押圧によって生じる第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２との変形量の差のうち、ヤング率の異方性に伴う変形量の差を打ち消すことで、接合後の基板に生じる歪みを低減することとした。
たとえば、ヤング率の異方性に伴う第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２との変形量の差は、第２基板Ｗ２を第１基板Ｗ１と同じように伸ばすことによって打ち消すことができる。かかる点については、第１の実施形態において説明する。
また、ヤング率の異方性に伴う第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２との変形量の差は、第１基板Ｗ１が真円状に伸びるように第１基板Ｗ１の伸びを制御することによっても打ち消すことができる。かかる点については、第２の実施形態および第３の実施形態において説明する。
なお、接合後の基板には、第１基板Ｗ１のヤング率に異方性がなく、第２基板Ｗ２のヤング率に異方性がある場合にも歪みが生じるおそれがある。すなわち、第１基板Ｗ１は、押動ピン２５１によって伸ばされた状態で第２基板Ｗ２と接合されるため、第２基板Ｗ２と接合された後、元に戻ろうとする（縮もうとする）。このとき、第２基板Ｗ２のヤング率に異方性があると、第１基板Ｗ１の変形（縮み）に伴って変形する（縮む）過程で、変形量（縮み量）に差が生じ、この結果、接合後の基板に歪みが生じることとなる。この場合においても、ヤング率の異方性に伴う変形量の差を打ち消すことで、接合後の基板に生じる歪みを低減することが可能である。
（第１の実施形態）
＜２．接合システムの構成＞
まず、第１の実施形態に係る接合システムの構成について、図３〜図５を参照して説明する。図３は、本実施形態に係る接合システムの構成を示す模式平面図であり、図４は、同模式側面図である。また、図５は、上ウェハおよび下ウェハの模式側面図である。
図３に示す本実施形態に係る接合システム１は、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とを接合することによって重合ウェハＴを形成する（図５参照）。
第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２は、単結晶シリコンウェハである。第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の一方または両方には、電子回路が形成される。
以下では、第１基板Ｗ１を「上ウェハＷ１」と記載し、第２基板Ｗ２を「下ウェハＷ２」と記載する。
また、以下では、図５に示すように、上ウェハＷ１の板面のうち、下ウェハＷ２と接合される側の板面を「接合面Ｗ１ｊ」と記載し、接合面Ｗ１ｊとは反対側の板面を「非接合面Ｗ１ｎ」と記載する。また、下ウェハＷ２の板面のうち、上ウェハＷ１と接合される側の板面を「接合面Ｗ２ｊ」と記載し、接合面Ｗ２ｊとは反対側の板面を「非接合面Ｗ２ｎ」と記載する。
また、図３に示すように、接合システム１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２および処理ステーション３は、Ｘ軸正方向に沿って、搬入出ステーション２および処理ステーション３の順番で並べて配置される。また、搬入出ステーション２および処理ステーション３は、一体的に接続される。
搬入出ステーション２は、載置台１０と、搬送領域２０とを備える。載置台１０は、複数の載置板１１を備える。各載置板１１には、複数枚（例えば、２５枚）の基板を水平状態で収容するカセットＣ１，Ｃ２，Ｃ３がそれぞれ載置される。例えば、カセットＣ１は上ウェハＷ１を収容するカセットであり、カセットＣ２は下ウェハＷ２を収容するカセットであり、カセットＣ３は重合ウェハＴを収容するカセットである。
搬送領域２０は、載置台１０のＸ軸正方向側に隣接して配置される。かかる搬送領域２０には、Ｙ軸方向に延在する搬送路２１と、この搬送路２１に沿って移動可能な搬送装置２２とが設けられる。搬送装置２２は、Ｙ軸方向だけでなく、Ｘ軸方向にも移動可能かつＺ軸周りに旋回可能であり、載置板１１に載置されたカセットＣ１〜Ｃ３と、後述する処理ステーション３の第３処理ブロックＧ３との間で、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴの搬送を行う。
なお、載置板１１に載置されるカセットＣ１〜Ｃ３の個数は、図示のものに限定されない。また、載置板１１には、カセットＣ１，Ｃ２，Ｃ３以外に、不具合が生じた基板を回収するためのカセット等が載置されてもよい。
処理ステーション３には、各種装置を備えた複数の処理ブロック、例えば３つの処理ブロックＧ１，Ｇ２，Ｇ３が設けられる。例えば処理ステーション３の正面側（図３のＹ軸負方向側）には、第１処理ブロックＧ１が設けられ、処理ステーション３の背面側（図３のＹ軸正方向側）には、第２処理ブロックＧ２が設けられる。また、処理ステーション３の搬入出ステーション２側（図３のＸ軸負方向側）には、第３処理ブロックＧ３が設けられる。
第１処理ブロックＧ１には、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊを改質する表面改質装置３０が配置される。表面改質装置３０は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊにおけるＳｉＯ２の結合を切断して単結合のＳｉＯとすることで、その後親水化されやすくするように当該接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊを改質する。
なお、表面改質装置３０では、例えば減圧雰囲気下において処理ガスである酸素ガスが励起されてプラズマ化され、イオン化される。そして、かかる酸素イオンが、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊに照射されることにより、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊがプラズマ処理されて改質される。
第２処理ブロックＧ２には、表面親水化装置４０と、接合装置４１とが配置される。表面親水化装置４０は、例えば純水によって上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊを親水化するとともに、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊを洗浄する。表面親水化装置４０では、例えばスピンチャックに保持された上ウェハＷ１または下ウェハＷ２を回転させながら、当該上ウェハＷ１または下ウェハＷ２上に純水を供給する。これにより、上ウェハＷ１または下ウェハＷ２上に供給された純水が上ウェハＷ１または下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ上を拡散し、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊが親水化される。接合装置４１は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を接合する。接合装置４１の構成については、後述する。
第３処理ブロックＧ３には、図４に示すように、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴのトランジション（ＴＲＳ）装置５０，５１が下から順に２段に設けられる。
また、図３に示すように、第１処理ブロックＧ１、第２処理ブロックＧ２および第３処理ブロックＧ３に囲まれた領域には、搬送領域６０が形成される。搬送領域６０には、搬送装置６１が配置される。搬送装置６１は、例えば鉛直方向、水平方向および鉛直軸周りに移動自在な搬送アームを有する。かかる搬送装置６１は、搬送領域６０内を移動し、搬送領域６０に隣接する第１処理ブロックＧ１、第２処理ブロックＧ２および第３処理ブロックＧ３内の所定の装置に上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴを搬送する。
また、図３に示すように、接合システム１は、制御装置７０を備える。制御装置７０は、接合システム１の動作を制御する。かかる制御装置７０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力ポートなどを有するマイクロコンピュータや各種の回路を含む。かかるマイクロコンピュータのＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、後述する制御を実現する。
なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記録媒体に記録されていたものであって、その記録媒体から制御装置７０の記憶部にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記録媒体としては、例えばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。
＜３．接合装置の構成＞
次に、接合装置４１の構成について図６〜図１３を参照して説明する。図６は、接合装置４１の構成を示す模式平面図であり、図７は、同模式側面図である。また、図８は、位置調節機構２１０の構成を示す模式側面図である。また、図９は、反転機構２２０の構成を示す模式平面図であり、図１０および図１１は、同模式側面図（その１）および（その２）である。また、図１２は、保持アーム２２１および保持部材２２２の構成を示す模式側面図であり、図１３は、接合装置４１の内部構成を示す模式側面図である。
図６に示すように、接合装置４１は、内部を密閉可能な処理容器１９０を有する。処理容器１９０の搬送領域６０側の側面には、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴの搬入出口１９１が形成され、当該搬入出口１９１には開閉シャッタ１９２が設けられる。
処理容器１９０の内部は、内壁１９３によって搬送領域Ｔ１と処理領域Ｔ２に区画される。上述した搬入出口１９１は、搬送領域Ｔ１における処理容器１９０の側面に形成される。また、内壁１９３にも、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴの搬入出口１９４が形成される。
搬送領域Ｔ１のＹ軸負方向側には、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴを一時的に載置するためのトランジション２００が設けられる。トランジション２００は、例えば２段に形成され、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴのいずれか２つを同時に載置することができる。
搬送領域Ｔ１には、搬送機構２０１が設けられる。搬送機構２０１は、例えば鉛直方向、水平方向および鉛直軸周りに移動自在な搬送アームを有する。そして、搬送機構２０１は、搬送領域Ｔ１内、または搬送領域Ｔ１と処理領域Ｔ２との間で上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴを搬送する。
搬送領域Ｔ１のＹ軸正方向側には、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の水平方向の向きを調節する位置調節機構２１０が設けられる。位置調節機構２１０は、図８に示すように基台２１１と、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を吸着保持して回転させる保持部２１２と、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２のノッチ部の位置を検出する検出部２１３とを有する。
かかる位置調節機構２１０では、保持部２１２に吸着保持された上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を回転させながら検出部２１３で上ウェハＷ１および下ウェハＷ２のノッチ部の位置を検出することで、当該ノッチ部の位置を調節して上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の水平方向の向きを調節する。これにより、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２は、結晶方向が互いに一致した状態、すなわち、伸びやすい方向および伸びにくい方向が一致した状態で、上チャック２３０および下チャック２３１に保持されることとなる。
また、搬送領域Ｔ１には、上ウェハＷ１の表裏面を反転させる反転機構２２０が設けられる。反転機構２２０は、図９〜図１２に示すように上ウェハＷ１を保持する保持アーム２２１を有する。
保持アーム２２１は、水平方向に延在する。また保持アーム２２１には、上ウェハＷ１を保持する保持部材２２２が例えば４箇所に設けられる。保持部材２２２は、図１２に示すように保持アーム２２１に対して水平方向に移動可能に構成されている。また保持部材２２２の側面には、上ウェハＷ１の外周部を保持するための切り欠き２２３が形成される。これら保持部材２２２は、上ウェハＷ１を挟み込んで保持することができる。
保持アーム２２１は、図９〜図１１に示すように、例えばモータなどを備えた第１駆動部２２４に支持される。保持アーム２２１は、この第１駆動部２２４によって、水平軸周りに回動自在である。また保持アーム２２１は、第１駆動部２２４を中心に回動自在であると共に、水平方向に移動自在である。
第１駆動部２２４の下方には、例えばモータなどを備えた第２駆動部２２５が設けられる。第１駆動部２２４は、この第２駆動部２２５によって、鉛直方向に延在する支持柱２２６に沿って鉛直方向に移動可能である。
このように、保持部材２２２に保持された上ウェハＷ１は、第１駆動部２２４と第２駆動部２２５によって、水平軸周りに回動することができるとともに鉛直方向および水平方向に移動することができる。また、保持部材２２２に保持された上ウェハＷ１は、第１駆動部２２４を中心に回動して、位置調節機構２１０から後述する上チャック２３０との間を移動することができる。
また、図７に示すように、処理領域Ｔ２には、上チャック２３０と下チャック２３１とが設けられる。上チャック２３０は、上ウェハＷ１を上方から吸着保持する。また、下チャック２３１は、上チャック２３０の下方に設けられ、下ウェハＷ２を下方から吸着保持する。
上チャック２３０は、図７に示すように、処理容器１９０の天井面に設けられた支持部材２８０に支持される。支持部材２８０には、下チャック２３１に保持された下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊを撮像する上部撮像部２８１（図１３参照）が設けられる。上部撮像部２８１は、上チャック２３０に隣接して設けられる。
また、図６、図７および図１３に示すように、下チャック２３１は、当該下チャック２３１の下方に設けられた第１下チャック移動部２９０に支持される。第１下チャック移動部２９０は、後述するように下チャック２３１を水平方向（Ｙ軸方向）に移動させる。また、第１下チャック移動部２９０は、下チャック２３１を鉛直方向に移動自在、且つ鉛直軸回りに回転可能に構成される。
第１下チャック移動部２９０には、上チャック２３０に保持された上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊを撮像する下部撮像部２９１が設けられている。下部撮像部２９１は、下チャック２３１に隣接して設けられる。
また、図６、図７および図１３に示すように、第１下チャック移動部２９０は、当該第１下チャック移動部２９０の下面側に設けられ、水平方向（Ｙ軸方向）に延伸する一対のレール２９５に取り付けられる。第１下チャック移動部２９０は、レール２９５に沿って移動自在に構成される。
一対のレール２９５は、第２下チャック移動部２９６に設けられる。第２下チャック移動部２９６は、当該第２下チャック移動部２９６の下面側に設けられ、水平方向（Ｘ軸方向）に延伸する一対のレール２９７に取り付けられる。そして、第２下チャック移動部２９６は、レール２９７に沿って移動自在に、すなわち下チャック２３１を水平方向（Ｘ軸方向）に移動させるように構成される。なお、一対のレール２９７は、処理容器１９０の底面に設けられた載置台２９８上に設けられる。
ここで、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２が有するヤング率の異方性について図１４および図１５を参照して説明する。図１４は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の結晶方向を示す図である。また、図１５は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の結晶方向とヤング率との関係を示す図である。なお、図１５では、原点Ｏから離れるほどヤング率が高いことを示している。
図１４に示すように、単結晶シリコンウェハである上ウェハＷ１および下ウェハＷ２は、たとえば、表面の結晶方向（Ｚ軸正方向に沿った方向）が［１００］であり、面内方向が［１１０］及び［１（上線）１０］である。ここでは、［１１０］方向がＸ軸正方向と一致し、［１（上線）１０］方向がＹ軸正方向と一致するものとする。
図１５に示すように、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２のヤング率は、［１１０］方向を０°とした場合に、９０°周期の方向（０°、９０°、１８０°、２７０°の方向）において最も高くなり、４５°周期の方向（４５°、１３５°、２２５°、３１５°の方向）において最も低くなる。
本願発明者らは、ヤング率に異方性を有する基板について、ヤング率が最も高くなる方向すなわち９０°周期の方向における変形量が、ヤング率が最も低くなる方向すなわち４５°周期の方向における変形量よりも大きくなることを見出した。
次に、上チャック２３０および下チャック２３１の構成について図１６および図１７を参照して説明する。図１６は、上チャック２３０および下チャック２３１の構成を示す模式側面図である。図１７は、上チャック２３０を下方から見た場合の模式平面図である。
図１６に示すように、接合装置４１は、上チャック２３０と、下チャック２３１と、押動機構２５０とを備える。
上チャック２３０は、上ウェハＷ１を下面に吸着保持する。図１７に示すように、上チャック２３０の下面は、複数、たとえば２つの領域２３０ａ，２３０ｂに区画される。これら領域２３０ａ，２３０ｂは、上チャック２３０の中心部から周縁部（外周部）に向けてこの順で設けられる。領域２３０ａは平面視において円形状を有し、領域２３０ｂは平面視において環状形状を有する。
各領域２３０ａ，２３０ｂには、上ウェハＷ１を吸着保持するための吸引管２４０ａ，２４０ｂがそれぞれ独立して設けられる。各吸引管２４０ａ，２４０ｂには、異なる真空ポンプ２４１ａ，２４１ｂがそれぞれ接続される。このように、上チャック２３０は、各領域２３０ａ，２３０ｂ毎に上ウェハＷ１の真空引きを設定可能に構成されている。
上ウェハＷ１は、［１１０］方向がＸ軸正方向と一致し、［１（上線）１０］方向がＹ軸正方向と一致するように上チャック２３０に吸着保持される。
上チャック２３０の中心部には、上チャック２３０を厚み方向に貫通する貫通孔２４３が形成される。この上チャック２３０の中心部は、上チャック２３０に吸着保持される上ウェハＷ１の中心部に対応している。そして、貫通孔２４３には、押動機構２５０の押動ピン２５１が挿通されるようになっている。
押動機構２５０は、上チャック２３０に吸着保持された上ウェハＷ１の中心部を押圧する。押動機構２５０は、たとえばシリンダ構造を有しており、押動ピン２５１と押動ピン２５１が昇降する際のガイドとなる外筒２５２とを備える。押動ピン２５１は、たとえばモータを内蔵した駆動部（図示せず）によって、貫通孔２４３を挿通して鉛直方向に昇降自在になっている。
下チャック２３１は、下ウェハＷ２を上面２３２に吸着保持する。下ウェハＷ２は、［１１０］方向がＸ軸正方向と一致し、［１（上線）１０］方向がＹ軸正方向と一致するように、かつ、中心位置が上チャックＷ１の中心位置とＺ軸方向において一致するように下チャック２３１に吸着保持される。
第１の実施形態に係る下チャックの上面２３２は、平面状ではなく角錐状に形成される。かかる下チャック２３１の上面２３２の形状について図１８を参照して説明する。図１８は、下チャック２３１の上面２３２の形状の一例を示す模式平面図である。
図１８に示すように、下チャック２３１の上面２３２は、下ウェハＷ２のヤング率が最も低くなる方向、すなわち、［１１０］方向を０°とした場合における４５°周期の方向に沿った辺２３２ａ〜２３２ｄを有する角錐状に突出する。かかる形状とすることにより、下ウェハＷ２を上面２３２に吸着させた際に、下ウェハＷ２のヤング率が最も高い方向と最も低い方向とで下ウェハＷ２の変形量を異ならせることができる。したがって、下ウェハＷ２を不均一に伸ばすことができる。
つづいて、下チャック２３１の吸着領域について図１９を参照して説明する。図１９は、下チャック２３１の吸着領域の一例を示す模式平面図である。
図１９に示すように、下ウェハＷ２の上面２３２に形成される吸着領域は、第１吸着領域２３１ａと、第２吸着領域２３１ｂとに区画される。第１吸着領域２３１ａは、下ウェハＷ２の吸着領域のうち、上述した辺２３２ａ〜２３２ｄを含む吸着領域である。また、第２吸着領域２３１ｂは、下ウェハＷ２の吸着領域のうち、第１吸着領域２３１ａ以外の吸着領域である。
第１吸着領域２３１ａおよび第２吸着領域２３１ｂには、下ウェハＷ２を吸着保持するための吸引管２６０ａ，２６０ｂがそれぞれ独立して設けられる。各吸引管２６０ａ，２６０ｂには、異なる真空ポンプ２６１ａ，２６１ｂがそれぞれ接続される（図１６参照）。このように、下チャック２３１は、第１吸着領域２３１ａおよび第２吸着領域２３１ｂ毎に下ウェハＷ２の真空引きを設定可能に構成されている。
制御装置７０は、第１吸着領域２３１ａによる下ウェハＷ２の吸着と、第２吸着領域２３１ｂによる下ウェハＷ２の吸着とを異なるタイミングで開始させる。ここで、制御装置７０による下ウェハＷ２の吸着処理の一例について図２０および図２１を参照して説明する。図２０は、下ウェハＷ２の吸着処理の一例を示すフローチャートである。図２１は、第１の実施形態に係る上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との変形量の差を説明するための図である。
図２０に示すように、制御装置７０は、まず、第１吸着領域２３１ａによる下ウェハＷ２の吸着を開始させ（ステップＳ１０１）、その後、第２吸着領域２３１ｂによる下ウェハＷ２の吸着を開始させる（ステップＳ１０２）。
このように、制御装置７０は、ヤング率が最も低い４５°周期の方向に沿った下ウェハＷ２の部位を先に下チャック２３１に吸着保持させる。これにより、４５°周期の方向に沿った部位は、下チャック２３１に固定された状態となってその伸びが抑制される。そして、この状態で、第２吸着領域２３１ｂによる４５°周期の方向に沿った部位以外の部位の吸着保持が開始されることで、４５°周期の方向に沿った部位以外の部位が上面２３２の形状に従って伸ばされることとなる。
これにより、下ウェハＷ２は、図２１に示すように、上ウェハＷ１と同じように不均一に伸びることとなる。この結果、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との変形量の差が少なくなり、接合後の基板である重合ウェハＴに生じる歪みが低減される。
なお、ここでは、下チャック２３１が、ヤング率が最も低い方向に沿った辺２３２ａ〜２３２ｄを有する角錐状の上面２３２を備える場合の例について説明したが、下チャック２３１は、ヤング率が最も高い方向すなわち９０°周期の方向に沿った辺を有する角錐状の上面を備えていてもよい。この場合、制御装置７０は、第２吸着領域２３１ｂによる下ウェハＷ２の吸着を開始させた後、第１吸着領域２３１ａによる下ウェハＷ２の吸着を開始させればよい。
次に、下チャック２３１の変形例について図２２および図２３を参照して説明する。図２２は、第１変形例に係る下チャック２３１の上面２３２の形状を示す模式側面図である。図２３は、第２変形例に係る下チャック２３１の上面２３２の形状を示す模式側面図である。
図２２に示すように、下チャック２３１の上面２３２は、凹状の角錐面２３３を有していてもよい。かかる形状とすることにより、上面２３２の突出高さを低く抑えつつ、下ウェハＷ２を大きく変形させることができる。
また、図２３に示すように、下チャック２３１の上面２３２は、凸状の角錐面２３４を有していてもよい。かかる形状とすることによっても、上面２３２の突出高さを低く抑えつつ、下ウェハＷ２を大きく変形させることができる。
＜４．接合システムの具体的動作＞
次に、接合システム１の具体的な動作について図２４を参照して説明する。図２４は、接合システム１が実行する処理の一部を示すフローチャートである。図２４に示す各種の処理は、制御装置７０による制御に基づいて実行される。
まず、複数枚の上ウェハＷ１を収容したカセットＣ１、複数枚の下ウェハＷ２を収容したカセットＣ２、および空のカセットＣ３が、搬入出ステーション２の所定の載置板１１に載置される。その後、搬送装置２２によりカセットＣ１内の上ウェハＷ１が取り出され、処理ステーション３の第３処理ブロックＧ３のトランジション装置５０に搬送される。
次に、上ウェハＷ１は、搬送装置６１によって第１処理ブロックＧ１の表面改質装置３０に搬送される。表面改質装置３０では、所定の減圧雰囲気下において、処理ガスである酸素ガスが励起されてプラズマ化され、イオン化される。この酸素イオンが上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊに照射されて、当該接合面Ｗ１ｊがプラズマ処理される。これにより、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊが改質される（ステップＳ２０１）。
次に、上ウェハＷ１は、搬送装置６１によって第２処理ブロックＧ２の表面親水化装置４０に搬送される。表面親水化装置４０では、スピンチャックに保持された上ウェハＷ１を回転させながら、当該上ウェハＷ１上に純水を供給する。そうすると、供給された純水は上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊ上を拡散し、表面改質装置３０において改質された上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊに水酸基（シラノール基）が付着して当該接合面Ｗ１ｊが親水化される。また、当該純水によって、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊが洗浄される（ステップＳ２０２）。
次に、上ウェハＷ１は、搬送装置６１によって第２処理ブロックＧ２の接合装置４１に搬送される。接合装置４１に搬入された上ウェハＷ１は、トランジション２００を介して搬送機構２０１により位置調節機構２１０に搬送される。そして位置調節機構２１０によって、上ウェハＷ１の水平方向の向きが調節される（ステップＳ２０３）。
その後、位置調節機構２１０から反転機構２２０の保持アーム２２１に上ウェハＷ１が受け渡される。続いて搬送領域Ｔ１において、保持アーム２２１を反転させることにより、上ウェハＷ１の表裏面が反転される（ステップＳ２０４）。すなわち、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊが下方に向けられる。
その後、反転機構２２０の保持アーム２２１が、第１駆動部２２４を中心に回動して上チャック２３０の下方に移動する。そして、反転機構２２０から上チャック２３０に上ウェハＷ１が受け渡される。上ウェハＷ１は、上チャック２３０にその非接合面Ｗ１ｎが吸着保持される（ステップＳ２０５）。
このとき、すべての真空ポンプ２４１ａ，２４１ｂを作動させ、上チャック２３０のすべての領域２３０ａ，２３０ｂにおいて、上ウェハＷ１を吸着保持する。上ウェハＷ１は、後述する下ウェハＷ２が接合装置４１に搬送されるまで上チャック２３０で待機する。
上ウェハＷ１に上述したステップＳ２０１〜Ｓ２０５の処理が行われている間、下ウェハＷ２の処理が行われる。まず、搬送装置２２によりカセットＣ２内の下ウェハＷ２が取り出され、処理ステーション３のトランジション装置５０に搬送される。
次に、下ウェハＷ２は、搬送装置６１によって表面改質装置３０に搬送され、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊが改質される（ステップＳ２０６）。なお、ステップＳ２０６における下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの改質は、上述したステップＳ２０１と同様である。
その後、下ウェハＷ２は、搬送装置６１によって表面親水化装置４０に搬送され、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊが親水化されるとともに当該接合面Ｗ２ｊが洗浄される（ステップＳ２０７）。なお、ステップＳ２０７における下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの親水化および洗浄は、上述したステップＳ２０２と同様である。
その後、下ウェハＷ２は、搬送装置６１によって接合装置４１に搬送される。接合装置４１に搬入された下ウェハＷ２は、トランジション２００を介して搬送機構２０１により位置調節機構２１０に搬送される。そして位置調節機構２１０によって、下ウェハＷ２の水平方向の向きが調節される（ステップＳ２０８）。
その後、下ウェハＷ２は、搬送機構２０１によって下チャック２３１に搬送され、下チャック２３１に吸着保持される（ステップＳ２０９）。このとき、制御装置７０は、図２０を参照して説明したように、まず、真空ポンプ２６１ａを作動させて第１吸着領域２３１ａによる下ウェハＷ２の吸着保持を開始させた後、真空ポンプ２６１ｂを作動させて第２吸着領域２３１ｂによる下ウェハＷ２の吸着保持を開始させる。下ウェハＷ２は、接合面Ｗ２ｊが上方を向くように、非接合面Ｗ２ｎが下チャック２３１に吸着保持される。
次に、上チャック２３０に保持された上ウェハＷ１と下チャック２３１に保持された下ウェハＷ２との水平方向の位置調節が行われる（ステップＳ２１０）。
次に、上チャック２３０に保持された上ウェハＷ１と下チャック２３１に保持された下ウェハＷ２との鉛直方向位置の調節を行う（ステップＳ２１１）。これは、たとえば、第１下チャック移動部２９０によって下チャック２３１を鉛直上方に移動させることによって行われる。これにより、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊと上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊとの間の間隔は所定の距離、たとえば８０μｍ〜２００μｍに調整される。
次に、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の接合処理が行われる。具体的には、真空ポンプ２４１ａの作動を停止して、領域２３０ａにおける吸引管２４０ａからの上ウェハＷ１の真空引きを停止する。その後、押動機構２５０の押動ピン２５１を下降させることによって、上ウェハＷ１の中心部を押し下げて下ウェハＷ２に接触させる。そして、押動機構２５０の押動ピン２５１によって、上ウェハＷ１の中心部と下ウェハＷ２の中心部とを押圧する（ステップＳ２１２）。
そうすると、押圧された上ウェハＷ１の中心部と下ウェハＷ２の中心部との間で接合が開始する。すなわち、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊはそれぞれステップＳ２０１，Ｓ２０６において改質されているため、まず、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間にファンデルワールス力（分子間力）が生じ、当該接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ同士が接合される。さらに、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊはそれぞれステップＳ２０２，Ｓ２０７において親水化されているため、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間の親水基が水素結合し、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ同士が強固に接合される。
その後、押動ピン２５１によって上ウェハＷ１の中心部と下ウェハＷ２の中心部を押圧した状態で、真空ポンプ２４１ｂの作動を停止して、領域２３０ｂにおける吸引管２４０ｂからの上ウェハＷ１の真空引きを停止する。
そうすると、領域２３０ｂに保持されていた上ウェハＷ１が下ウェハＷ２上に落下する。これにより、上述した接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間のファンデルワールス力と水素結合による接合が上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の中心部から周縁部に向けて順次拡がる。こうして、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊが全面で当接し、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２が接合される（ステップＳ２１３）。
その後、押動ピン２５１を上チャック２３０まで上昇させる。また、下チャック２３１において吸引管２６０ａ、２６０ｂからの下ウェハＷ２の真空引きを停止して、下チャック２３１による下ウェハＷ２の吸着保持を解除する。これにより、接合装置４１での接合処理が終了する。
上述してきたように、第１の実施形態に係る接合装置４１は、上チャック２３０（第１保持部の一例）と、下チャック２３１（第２保持部の一例）と、押動ピン２５１（押動部の一例）と、ヤング率の異方性に伴う変形量の差を打ち消す構造とを備える。上チャック２３０は、ヤング率に異方性を有する２つの基板のうち、上ウェハＷ１（第１基板の一例）を下面に吸着保持する。下チャック２３１は、上チャック２３０の下方に設けられ、上記２つの基板のうち、下ウェハＷ２（第２基板の一例）を上面２３２に吸着保持する。押動ピン２５１は、上ウェハＷ１の中心部を上方から押圧して下ウェハＷ２に接触させる。ヤング率の異方性に伴う変形量の差を打ち消す構造は、押動ピン２５１による上ウェハＷ１の押圧によって生じる上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との変形量の差のうち、ヤング率の異方性に伴う変形量の差を打ち消す。
したがって、第１の実施形態に係る接合装置４１によれば、接合後の基板である重合ウェハＴに生じる歪みを低減することができる。
また、下チャック２３１は、ヤング率が最も高い方向または最も低い方向に沿った辺２３２ａ〜２３２ｄを有する角錐状の上面２３２を、ヤング率の異方性に伴う変形量の差を打ち消す構造として備える。
これにより、下チャック２３１の上面２３２に下ウェハＷ２を吸着させた場合に、下ウェハＷ２のヤング率が最も高い方向における変形量と、ヤング率が最も低い方向における変形量とを異ならせることができる。
また、接合装置４１は、下チャック２３１による下ウェハＷ２の吸着動作を制御する制御装置７０（第２保持部制御部の一例）を備える。また、下チャック２３１は、下ウェハＷ２の吸着領域のうち、上記辺２３２ａ〜２３２ｄを含む第１吸着領域２３１ａと、下ウェハＷ２の吸着領域のうち、第１吸着領域２３１ａ以外の領域である第２吸着領域２３１ｂとを備える。そして、制御装置７０は、第１吸着領域２３１ａによる下ウェハＷ２の吸着と、第２吸着領域２３１ｂによる下ウェハＷ２の吸着とを異なるタイミングで開始させる。
これにより、第１吸着領域２３１ａおよび第２吸着領域２３１ｂのうち、後に吸着を開始させた領域に対応する下ウェハＷ２の部位を伸ばすことができる。たとえば、下チャック２３１の上面２３２の辺２３２ａ〜２３２ｄが、ヤング率が最も低い方向に沿って形成されている場合には、第１吸着領域２３１ａによる吸着動作を先に開始させることによって、第２吸着領域２３１ｂに対応する下ウェハＷ２の部位、すなわち、ヤング率が最も高い方向に沿った部位を伸ばすことができる。これにより、下ウェハＷ２を上ウェハＷ１と同じように不均一に伸ばすことができるため、ヤング率の異方性に伴う上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との変形量の差が打ち消されて、接合後の基板である重合ウェハＴに生じる歪みを低減することができる。
また、下チャックの上面２３２は、凹状または凸状の角錐面２３３，２３４を有していてもよい。これにより、上面２３２の突出高さを低く抑えつつ、下ウェハＷ２を大きく変形させることができる。
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る上チャックおよび下チャックの構成について図２５および図２６を参照して説明する。図２５は、第２の実施形態に係る上チャックおよび下チャックの構成を示す模式側面図である。図２６は、第２の実施形態に係る上チャックを下方から見た場合の模式平面図である。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同様の部分については、既に説明した部分と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図２５に示すように、第２の実施形態に係る接合装置４１Ａは、上チャック２３０Ａと、下チャック２３１Ａと、押動機構２５０とを備える。
下チャック２３１Ａは、平坦面である上面に下ウェハＷ２を吸着保持する。下チャック２３１Ａには、下ウェハＷ２を吸着保持するための吸引管２６０ｃが設けられ、吸引管２６０ｃには、真空ポンプ２６１ｃが接続される。
上チャック２３０Ａは、平坦面である下面に上ウェハＷ１を吸着保持する。ここで、上チャック２３０Ａの下面に形成される吸着領域の構成について図２６を参照して説明する。図２６は、第２の実施形態に係る上チャック２３０Ａを下方から見た場合の模式平面図である。
図２６に示すように、上チャック２３０Ａは、複数の第３吸着領域２３０ｃ，２３０ｄと、複数の第４吸着領域２３０ｅ，２３０ｆとを備える。
第３吸着領域２３０ｃ，２３０ｄは、ヤング率が最も高い方向すなわち９０°周期の方向に沿って配置される。第３吸着領域２３０ｃは、上チャック２３０Ａの中心部に近い位置に配置され、第３吸着領域２３０ｄは、第３吸着領域２３０ｃよりも上チャック２３０Ａの中心部から遠い位置に配置される。第３吸着領域２３０ｃには、吸引管２４０ｃが設けられ（図２５参照）、吸引管２４０ｃには、真空ポンプ２４１ｃが接続される。また、第３吸着領域２３０ｄには、吸引管２４０ｄが設けられ、吸引管２４０ｄには、真空ポンプ２４１ｄが接続される。
第４吸着領域２３０ｅ，２３０ｆは、ヤング率が最も低い方向すなわち４５°周期の方向に沿って配置される。第４吸着領域２３０ｅは、上チャック２３０Ａの中心部に近い位置に配置され、第４吸着領域２３０ｆは、第４吸着領域２３０ｅよりも上チャック２３０Ａの中心部から遠い位置に配置される。第４吸着領域２３０ｅには、吸引管２４０ｅが設けられ（図２５参照）、吸引管２４０ｅには、真空ポンプ２４１ｅが接続される。また、第４吸着領域２３０ｆには、吸引管２４０ｆが設けられ、吸引管２４０ｆには、真空ポンプ２４１ｆが接続される。
第３吸着領域２３０ｃと第４吸着領域２３０ｅとは、同心円状に配置され、第３吸着領域２３０ｄと第４吸着領域２３０ｆとは、同心円状に配置される。なお、第３吸着領域２３０ｃ，２３０ｄおよび第４吸着領域２３０ｅ，２３０ｆの個数は、図示のものに限定されない。
制御装置７０は、押動ピン２５１を用いて上ウェハＷ１を押し下げる際に、第３吸着領域２３０ｃによる下ウェハＷ２の吸着解除と、第３吸着領域２３０ｄによる下ウェハＷ２の吸着解除と、第４吸着領域２３０ｅによる下ウェハＷ２の吸着解除と、第４吸着領域２３０ｆによる下ウェハＷ２の吸着解除とをそれぞれ異なるタイミングで開始させる。
ここで、制御装置７０による上ウェハＷ１の吸着解除処理の一例について図２７および図２８を参照して説明する。図２７は、上ウェハＷ１の吸着解除処理の一例を示すフローチャートである。図２８は、第２の実施形態に係る上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との変形量の差を説明するための図である。なお、図２７に示す吸着解除処理は、第３吸着領域２３０ｃ，２３０ｄおよび第４吸着領域２３０ｅ，２３０ｆの全てを用いて上ウェハＷ１を吸着した後、押動ピン２５１を用いて上ウェハＷ１を押し下げる動作中に実行させる。
図２７に示すように、制御装置７０は、まず、第４吸着領域２３０ｅによる上ウェハＷ１の吸着保持を解除し（ステップＳ３０１）、その後、第３吸着領域２３０ｃによる上ウェハＷ１の吸着保持を解除する（ステップＳ３０２）。
このように、制御装置７０は、上ウェハＷ１の中心部に近い位置に同心円状に配置される第３吸着領域２３０ｃおよび第４吸着領域２３０ｅのうち、ヤング率が最も低い方向に沿って配置される第４吸着領域２３０ｅの吸着動作を先に解除する。第４吸着領域２３０ｅの吸着動作を解除することで、上ウェハＷ１は、ヤング率が最も低い方向すなわち伸びにくい方向（４５°周期の方向）に伸び始める。このとき、ヤング率が最も高い方向に沿って配置される第３吸着領域２３０ｃの吸着動作は未だ解除されていないため、ヤング率が最も高い方向すなわち伸びやすい方向への上ウェハＷ１の伸びは第３吸着領域２３０ｃによって抑制されることとなる。この結果、上ウェハＷ１は、図２８に示すように、第３吸着領域２３０ｃの吸着動作と第４吸着領域２３０ｅの吸着動作とを同時に解除する場合と比較して、伸びの不均一さが低下し、真円に近い状態で伸びるようになる。
つづいて、制御装置７０は、同心円状に配置される第３吸着領域２３０ｄおよび第４吸着領域２３０ｆのうち、ヤング率が最も低い方向に沿って配置される第４吸着領域２３０ｆの吸着動作を解除した後（ステップＳ３０３）、第３吸着領域２３０ｄの吸着動作を解除する（ステップＳ３０４）。これにより、上ウェハＷ１は、第４吸着領域２３０ｆの吸着動作の解除後において、ヤング率が最も高い方向すなわち伸びやすい方向への伸びが第３吸着領域２３０ｄによって抑制され、この結果、伸びの不均一性が低下して真円に近い状態で伸びるようになる。
なお、ここでは、上チャック２３０Ａが、第３吸着領域２３０ｃ，２３０ｄと第４吸着領域２３０ｅ，２３０ｆとを備える場合の例について説明したが、上チャック２３０Ａは、第３吸着領域２３０ｃ，２３０ｄのみを備える構成であってもよい。かかる場合、制御装置７０は、第３吸着領域２３０ｃによる上ウェハＷ１の吸着保持を解除した後、第３吸着領域２３０ｄによる上ウェハＷ１の吸着保持を解除する。これによっても、ヤング率が最も高い方向すなわち伸びやすい方向への伸びを抑制することが可能である。
上述してきたように、第２の実施形態に係る接合装置４１Ａは、上チャック２３０Ａによる上ウェハＷ１の吸着動作を制御する制御装置７０（第１保持部制御部の一例）を備える。また、上チャック２３０Ａは、ヤング率が最も高い方向に沿って配置された複数の第３吸着領域２３０ｃ，２３０ｄを、ヤング率の異方性に伴う変形量の差を打ち消す構造として備える。そして、制御装置７０は、押動ピン２５１による上ウェハＷ１の押圧中に、複数の第３吸着領域２３０ｃ，２３０ｄによる上ウェハＷ１の吸着を上ウェハＷ１の中心部から順次解除する。
このように、上ウェハＷ１が均等に伸びるように、伸び量（変形量）が最も大きい方向すなわちヤング率が最も高い方向への上ウェハＷ１の伸び（変形）を第３吸着領域２３０ｃ，２３０ｄを用いて抑制することで、ヤング率の異方性に伴う変形量の差を打ち消すことができ、これにより、接合後の基板に生じる歪みを低減することが可能となる。
また、上チャック２３０Ａは、ヤング率が最も低い方向に沿って配置された複数の第４吸着領域２３０ｅ，２３０ｆを備える。そして、制御装置７０は、押動ピン２５１による上ウェハＷ１の押圧中に、複数の第４吸着領域２３０ｅ，２３０ｆのうち、上ウェハＷ１の中心部に最も近い位置に配置された第４吸着領域２３０ｅによる上ウェハＷ１の吸着を解除した後で、複数の第３吸着領域２３０ｃ，２３０ｄのうち、上ウェハＷ１の中心部に最も近い位置に配置された第３吸着領域２３０ｃによる上ウェハＷ１の吸着を解除する。
このように、変形しやすい方向の吸着解除を変形しにくい方向の吸着解除よりも遅らせることで、上ウェハＷ１をより均一に変形させることができる。
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る接合装置の構成について図２９を参照して説明する。図２９は、第３の実施形態に係る接合装置が備える押圧部材の構成の一例を示す図である。
図２９に示すように、第３の実施形態に係る接合装置４１Ｂは、押圧部材２７０を備える。押圧部材２７０は、ヤング率が最も低い方向すなわち４５°周期の方向に沿って延在する平面視略十字状の部材であり、たとえばゴム等の柔軟性を有する部材で形成される。
押圧部材２７０は、上ウェハＷ１の上方に配置され、図示しない昇降機構によって昇降可能に構成される。なお、上チャックによる上ウェハＷ１の吸着保持を阻害しないように、たとえば、上チャックの上面に略十字状の溝を形成し、かかる溝に押圧部材２７０を収納しておくようにしてもよい。押圧部材２７０の中央部には、押動ピン２５１を挿通させるための貫通孔２７１が形成される。
制御装置７０は、たとえば、押動ピン２５１による上ウェハＷ１の押圧中に、押圧部材２７０を降下させて、上ウェハＷ１をヤング率が最も低い方向すなわち４５°周期の方向に沿って上方から押圧する。これにより、ヤング率が最も低い方向すなわち伸びにくい方向への上ウェハＷ１の伸びが促進されて、上ウェハＷ１が真円状に伸びるようになるため、ヤング率の異方性に伴う変形量の差を打ち消すことができる。
上述してきたように、第３の実施形態に係る接合装置４１Ｂは、ヤング率が最も低い方向に沿って延在し、上ウェハＷ１を上方から押圧する押圧部材２７０を備える。これにより、上ウェハＷ１における変形しにくい方向の部位を押圧部材２７０で強制的に伸ばすことで、上ウェハＷ１をできるだけ均一に変形させることができる。したがって、第３の実施形態に係る接合装置４１Ｂによれば、ヤング率の異方性に伴う上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との変形量の差を打ち消すことができ、接合後の基板である重合ウェハＴに生じる歪みを低減することができる。
なお、上述してきた各実施形態では、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の両方が、ヤング率に異方性を有する単結晶シリコンウェハであるものとしたが、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２のいずれか一方のみが単結晶シリコンウェハであってもよい。また、上ウェハＷ１および／または下ウェハＷ２は、単結晶シリコンウェハに限らず、ヤング率に異方性を有する他の基板であってもよい。
また、接合装置は、第１の実施形態に係る下チャック２３１と、第２の実施形態に係る上チャック２３０Ａとを備える構成であってもよい。
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
Ｗ１ 上ウェハ（第１基板）
Ｗ２ 下ウェハ（第２基板）
１ 接合システム
４１ 接合装置
７０ 制御装置
２３０ 上チャック（第１保持部）
２３１ 下チャック（第２保持部）
２３２ 下チャックの上面
２５０ 押動機構
２５１ 押動ピン（押動部材）
２３１ａ 第１吸着領域
２３１ｂ 第２吸着領域
２３０ｃ，２３０ｄ 第３吸着領域
２３０ｅ，２３０ｆ 第４吸着領域

Claims (10)

  1. ヤング率に異方性を有する基板を含む２つの基板のうち、第１基板を下面に吸着保持する第１保持部と、
    前記第１保持部の下方に設けられ、前記２つの基板のうち、第２基板を上面に吸着保持する第２保持部と、
    前記第１基板の中心部を上方から押圧して前記第２基板に接触させる押動部と、
    前記押動部による前記第１基板の押圧によって生じる前記第１基板と前記第２基板との変形量の差のうち、前記ヤング率の異方性に伴う変形量の差を打ち消す構造と
    を備えることを特徴とする接合装置。
  2. 前記第２保持部は、
    ヤング率が最も高い方向または最も低い方向に沿った辺を有する角錐状の前記上面を前記構造として備えること
    を特徴とする請求項１に記載の接合装置。
  3. 前記第２保持部による前記第２基板の吸着動作を制御する第２保持部制御部
    を備え、
    前記第２保持部は、
    前記第２基板の吸着領域のうち、前記辺を含む第１吸着領域と、
    前記第２基板の吸着領域のうち、前記第１吸着領域以外の第２吸着領域と
    を備え、
    前記第２保持部制御部は、
    前記第１吸着領域による前記第２基板の吸着と、前記第２吸着領域による前記第２基板の吸着とを異なるタイミングで開始させること
    を特徴とする請求項２に記載の接合装置。
  4. 前記上面は、
    凹状または凸状の角錐面を有すること
    を特徴とする請求項２または３に記載の接合装置。
  5. 前記第１保持部による前記第１基板の吸着動作を制御する第１保持部制御部
    を備え、
    前記第１保持部は、
    前記ヤング率が最も高い方向に沿って配置された複数の第３吸着領域
    を前記構造として備え、
    前記第１保持部制御部は、
    前記押動部による前記第１基板の押圧中に、前記複数の第３吸着領域による前記第１基板の吸着を前記第１基板の中心部から順次解除すること
    を特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の接合装置。
  6. 前記第１保持部は、
    前記ヤング率が最も低い方向に沿って配置された複数の第４吸着領域
    を備え、
    前記第１保持部制御部は、
    前記押動部による前記第１基板の押圧中に、前記複数の第４吸着領域のうち、前記第１基板の中心部に最も近い位置に配置された前記第４吸着領域による前記第１基板の吸着を解除した後で、前記複数の第３吸着領域のうち、前記第１基板の中心部に最も近い位置に配置された前記第３吸着領域による前記第１基板の吸着を解除すること
    を特徴とする請求項５に記載の接合装置。
  7. 前記ヤング率が最も低い方向に沿って延在し、前記押動部による押圧中の前記第１基板を上方から押圧する押圧部材
    を前記構造として備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の接合装置。
  8. 前記ヤング率に異方性を有する基板は、
    表面の結晶方向が［１００］である単結晶シリコンウェハであること
    を特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の接合装置。
  9. ヤング率に異方性を有する基板を含む２つの基板である第１基板および第２基板の表面を改質する表面改質装置と、
    改質された前記第１基板および前記第２基板の表面を親水化する表面親水化装置と、
    親水化された前記第１基板と前記第２基板とを分子間力により接合する接合装置と
    を備え、
    前記接合装置は、
    前記第１基板を下面に吸着保持する第１保持部と、
    前記第１保持部の下方に設けられ、前記第２基板を上面に吸着保持する第２保持部と、
    前記第１基板の中心部を上方から押圧して前記第２基板に接触させる押動部と、
    前記押動部による前記第１基板の押圧によって生じる前記第１基板と前記第２基板との変形量の差のうち、前記ヤング率の異方性に伴う変形量の差を打ち消す構造と
    を備えることを特徴とする接合システム。
  10. ヤング率に異方性を有する基板を含む２つの基板のうち、第１基板を下面に吸着保持する第１保持部を用い、前記第１基板を吸着保持する第１保持工程と、
    前記第１保持部の下方に設けられ、前記２つの基板のうち、第２基板を上面に吸着保持する第２保持部を用い、前記第２基板を吸着保持する第２保持工程と、
    前記第１基板の中心部を上方から押圧して前記第２基板に接触させる接触工程と、
    前記接触工程において生じる前記第１基板と前記第２基板との変形量の差のうち、前記ヤング率の異方性に伴う変形量の差を打ち消す打消工程と
    を含むことを特徴とする接合方法。
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