JP2018010921A - 接合システム - Google Patents

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Abstract

【課題】基板の処理時間の短縮を図ることのできる接合システムを提供する。
【解決手段】実施形態の一態様に係る接合システムは、基板搬送装置と、表面改質装置と、ロードロック室と、表面親水化装置と、接合装置とを備える。基板搬送装置は、第１基板および第２基板を常圧雰囲気にて搬送する。表面改質装置は、第１基板および第２基板の接合される表面を減圧雰囲気にて改質する。ロードロック室は、室内において基板搬送装置と表面改質装置との間での第１基板および第２基板の受け渡しが行われるとともに、室内の雰囲気を大気雰囲気と減圧雰囲気との間で切り替え可能とされる。表面親水化装置は、改質された第１基板および第２基板の表面を親水化する。接合装置は、親水化された第１基板と第２基板とを分子間力により接合する。
【選択図】図１

Description

開示の実施形態は、接合システムに関する。
従来、半導体デバイスの高集積化の要請に応えるため、半導体デバイスを３次元に積層する３次元集積技術を用いることが提案されている。この３次元集積技術を用いたシステムとしては、たとえば半導体ウェハ（以下、「ウェハ」と言う）等の基板同士を接合する接合システムが知られている（たとえば特許文献１参照）。
かかる接合システムは、第１、第２基板の接合される表面を改質する表面改質装置と、改質された第１、第２基板を親水化する親水化装置と、親水化された第１、第２基板をファンデルワールス力および水素結合（分子間力）によって接合する接合装置とを備える。また、接合システムは、各装置間で第１、第２基板を搬送する基板搬送装置も備える。
特開２０１５−１８９１９号公報
しかしながら、上記した接合システムにおいて、表面改質装置の改質処理は減圧雰囲気にて行われる。一方、基板搬送装置による基板の搬送は常圧雰囲気にて行われる。従って、上記した表面改質装置では、搬送装置との基板の受け渡しのときは室内の雰囲気を常圧雰囲気とし、改質処理のときは減圧雰囲気とする、室内圧の切り換えが行われている。
表面改質装置は、室内の容積が比較的大きいため、室内圧の切り換えに時間を要する。そのため、上記した接合システムにあっては、基板の処理時間の短縮という点でさらなる改善の余地があった。
実施形態の一態様は、基板の処理時間の短縮を図ることのできる接合システム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システムは、基板搬送装置と、表面改質装置と、ロードロック室と、表面親水化装置と、接合装置とを備える。基板搬送装置は、第１基板および第２基板を常圧雰囲気にて搬送する。表面改質装置は、前記第１基板および前記第２基板の接合される表面を減圧雰囲気にて改質する。ロードロック室は、室内において前記基板搬送装置と前記表面改質装置との間での前記第１基板および前記第２基板の受け渡しが行われるとともに、前記室内の雰囲気を大気雰囲気と減圧雰囲気との間で切り替え可能とされる。表面親水化装置は、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。接合装置は、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。
実施形態の一態様によれば、接合システムにおいて基板の処理時間の短縮を図ることができる。
図１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２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３は、第１基板および第２基板の模式側面図である。 図４は、位置調節装置の構成を示す模式側面図である。 図５Ａは、反転用トランジションの構成を示す模式平面図である。 図５Ｂは、反転用トランジションの構成を示す模式側面図である。 図６Ａは、搬送装置の構成を示す模式平面図である。 図６Ｂは、搬送装置の構成を示す模式側面図である。 図７は、基板温調装置の構成を示す模式側面図である。 図８は、接合装置の構成を示す模式平面図である。 図９は、接合装置の構成を示す模式側面図である。 図１０は、接合装置の内部構成を示す模式側面図である。 図１１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１２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１３は、下チャックを上方から見た場合の模式平面図である。 図１４Ａは、接合装置の動作説明図である。 図１４Ｂは、接合装置の動作説明図である。 図１４Ｃは、接合装置の動作説明図である。 図１４Ｄは、接合装置の動作説明図である。 図１４Ｅは、接合装置の動作説明図である。 図１４Ｆは、接合装置の動作説明図である。 図１４Ｇは、接合装置の動作説明図である。 図１４Ｈは、接合装置の動作説明図である。 図１５は、接合システムが実行する処理の処理手順の一部を示すフローチャートである。 図１６は、テストモード時に接合システムが実行する処理の処理手順の一部を示すフローチャートである。 図１７Ａは、変形例における上下ウェハの周縁の位置検出を説明する図である。 図１７Ｂは、変形例における位置検出処理の一例を示すフローチャートである。 図１８は、第２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１９は、第２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２０は、第３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。
以下、添付図面を参照して、本願の開示する接合システム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。
（第１の実施形態）
＜１．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１および図２を参照して説明する。図１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り、図２は、同模式側面図である。また、図３は、第１基板および第２基板の模式側面図である。なお、以下においては、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。また、図１〜３を含む各図面では、説明に必要な構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略する場合がある。
図１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基板Ｔを形成する（図３参照）。
第１基板Ｗ１は、たとえばシリコンウェハや化合物半導体ウェハなどの半導体基板に複数の電子回路が形成された基板である。また、第２基板Ｗ２は、たとえば電子回路が形成されていないベアウェハである。第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とは、略同径を有する。
なお、第２基板Ｗ２に電子回路が形成されていてもよい。また、上述した化合物半導体ウェハとしては、たとえばヒ化ガリウム、炭化シリコン、窒化ガリウムおよびリン化インジウムなどを含むウェハを用いることができるが、これに限定されるものではない。
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」、重合基板Ｔを「重合ウェハＴ」と記載する場合がある。
また、以下では、図３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。
図１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（たとえば、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。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。なお、カセットＣ１，Ｃ２において、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２は、それぞれ接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊを上面にした状態で向きを揃えて収容される。
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、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たとえば３つの処理ブロックＧ１，Ｇ２，Ｇ３が設けられる。たとえば処理ステーション３の背面側（図１のＹ軸正方向側）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の正面側（図１のＹ軸負方向側）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１のＸ軸負方向側）には、第３処理ブロックＧ３が設けられる。
また、第１処理ブロックＧ１〜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、たとえば鉛直方向、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。なお、搬送装置６１の詳細な構成については、図６Ａ，６Ｂを用いて後述する。
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。
ここで、搬送装置６１による上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴの搬送は、常圧雰囲気にて行われる。なお、常圧とは、たとえば大気圧であるが、大気圧と全く同一であることを要さず、大気圧に対し、たとえば±１０ｋＰａの圧力範囲を含んでいてもよい。また、搬送装置６１は、基板搬送装置の一例である。
第１処理ブロックＧ１には、ロードロック室３１と、搬送室３２と、表面改質装置３３と、表面親水化装置３４（図２参照）とが配置される。
ロードロック室３１は、第１処理ブロックＧ１において搬入出ステーション２から最も離間した位置に位置され、搬送領域６０のＹ軸正方向側にゲートバルブ３６ａを介して隣接して配置される。また、搬送室３２は、ロードロック室３１のＸ軸負方向側にゲートバルブ３６ｂを介して隣接して配置され、表面改質装置３３は、第１処理ブロックＧ１において搬入出ステーション２に最も近接した位置に位置され、搬送室３２のＸ軸負方向側にゲートバルブ３６ｃを介して隣接して配置される。
ロードロック室３１は、室内において搬送装置６１と表面改質装置３３との間での上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の受け渡しが行われる。詳しくは、ロードロック室３１の内部には、複数のトランジション３１ａ１，３１ａ２が設けられる（図２参照）。複数のトランジション３１ａ１，３１ａ２は、上ウェハＷ１または下ウェハＷ２を載置する。なお、ここではたとえば、トランジション３１ａ１は、搬送装置６１から表面改質装置３３へ搬入される上ウェハＷ１または下ウェハＷ２を載置し、トランジション３１ａ２は、表面改質装置３３から搬送装置６１へ搬出される上ウェハＷ１または下ウェハＷ２を載置する。
なお、図２に示すように、トランジション３１ａ１，３１ａ２は、鉛直方向に積層されて配置されるが、これに限定されるものではなく、たとえば平面視において隣接するように配置されてもよい。なお、トランジション３１ａ１，３１ａ２は、基板載置台の一例である。
また、ロードロック室３１には、吸引管３１ｂを介して真空ポンプ３１ｃ（図２参照）が接続される。これにより、ロードロック室３１は、たとえばゲートバルブ３６ａ，３６ｂが閉鎖され、真空ポンプ３１ｃが作動すると、室内が減圧されて減圧雰囲気となる。一方、ロードロック室３１は、たとえばゲートバルブ３６ａが開放されると、室内が大気雰囲気下にある搬送領域６０と連通することから、室内の雰囲気は大気雰囲気となる。このように、ロードロック室３１は、室内の雰囲気を大気雰囲気と減圧雰囲気との間で切り替え可能に構成される。
搬送室３２には、表面改質装置用搬送装置（以下、「改質用搬送装置」という）３２ａが配置される。改質用搬送装置３２ａは、たとえば鉛直方向、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。かかる改質用搬送装置３２ａは、たとえば、ロードロック室３１のトランジション３１ａ１に載置された改質前の上ウェハＷ１等を受け取って表面改質装置３３へ搬送したり、表面改質装置３３内で改質された上ウェハＷ１等をロードロック室３１へ搬送してトランジション３１ａ２（図２参照）に載置したりする。
また、搬送室３２には、吸引管３２ｂを介して真空ポンプ３２ｃ（図２参照）が接続される。搬送室３２は、真空ポンプ３１ｃが作動すると、室内が減圧されて減圧雰囲気となる。なお、ゲートバルブ３６ｂは、ロードロック室３１が減圧雰囲気下にある場合に開放されるものとする。ゲートバルブ３６ｃも同様に、表面改質装置３３が減圧雰囲気下にある場合に開放されるものとする。
そのため、搬送室３２は、真空ポンプ３２ｃによって常時減圧雰囲気とされる。このように、搬送室３２の改質用搬送装置３２ａは、ロードロック室３１に隣接して配置され、ロードロック室３１と表面改質装置３３との間で上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を減圧雰囲気にて搬送する。
表面改質装置３３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。また、表面改質装置３３には、吸引管３３ｂを介して真空ポンプ３３ｃ（図２参照）が接続される。表面改質装置３３は、真空ポンプ３３ｃが作動すると、室内が減圧されて減圧雰囲気となる。なお、表面改質装置３３も、搬送室３２と同様、常時減圧雰囲気とされる。
従って、表面改質装置３３は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊを減圧雰囲気にて改質する。詳しくは、表面改質装置３３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３３では、減圧雰囲気に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。
なお、上記したロードロック室３１は、室内の容積が表面改質装置３３や搬送室３２の室内の容積よりも小さくなるように設定されるが、これに限定されるものではない。
ここで、上記のように構成されたロードロック室３１、搬送室３２および表面改質装置３３における上ウェハＷ１の搬送について詳しく説明する。なお、下ウェハＷ２の搬送は、上ウェハＷ１の搬送と同様であるため、以下の説明は、下ウェハＷ２の搬送についても概ね妥当する。また、ゲートバルブ３６ａ，３６ｂ，３６ｃは、いずれも閉鎖しているものとする。
具体的には、まず、改質前の上ウェハＷ１が、搬送装置６１によってロードロック室３１の前まで搬送されると、ゲートバルブ３６ａが開放され、ロードロック室３１のトランジション３１ａ１に載置される。なお、改質前の上ウェハＷ１が、トランジション３１ａ１に載置される際、前回の処理で既に改質された上ウェハＷ１または下ウェハＷ２がトランジション３１ａ２に載置されている場合がある。かかる場合、搬送装置６１は、改質前の上ウェハＷ１をトランジション３１ａ１に載置した後、トランジション３１ａ２上の上ウェハＷ１または下ウェハＷ２を受け取って、ロードロック室３１から退出するようにしてもよい。
次いで、ゲートバルブ３６ａが閉鎖され、真空ポンプ３１ｃが作動し、ロードロック室３１は減圧されて減圧雰囲気となる。
次いで、ゲートバルブ３６ｂ，３６ｃが開放され、改質用搬送装置３２ａがトランジション３１ａ１に載置された上ウェハＷ１を表面改質装置３３へ搬送する。続いて、ゲートバルブ３６ｂ，３６ｃが閉鎖され、表面改質装置３３にて上ウェハＷ１の改質処理が行われる。
改質処理が完了すると、ゲートバルブ３６ｂ，３６ｃが開放され、改質用搬送装置３２ａが表面改質装置３３から上ウェハＷ１を取り出し、ロードロック室３１のトランジション３１ａ２へ搬送する。次いで、ゲートバルブ３６ｂ，３６ｃが閉鎖された後、ゲートバルブ３６ａが開放されることで、ロードロック室３１の室内の雰囲気は、減圧雰囲気から大気雰囲気へ切り替えられる。
そして、搬送装置６１は、ロードロック室３１のトランジション３１ａ２から、改質された上ウェハＷ１を取り出して、次の処理が行われる表面親水化装置３４へ搬送する。
このように、本実施形態に係る接合システム１にあっては、室内において搬送装置６１と表面改質装置３３との間での上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の受け渡しが行われるとともに、室内の雰囲気を大気雰囲気と減圧雰囲気との間で切り替え可能なロードロック室３１を備える。
これにより、接合システム１にあっては、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の処理時間の短縮を図ることができる。すなわち、上ウェハＷ１や下ウェハＷ２を表面改質装置３３に搬入出する際、ロードロック室３１の室内圧を切り替えるように構成すれば、表面改質装置３３にあっては、減圧雰囲気を維持したまま改質処理を行うことが可能となる。従って、表面改質装置３３においては、大気雰囲気から減圧雰囲気へ切り替える処理を要さないため、上ウェハＷ１や下ウェハＷ２の改質処理の時間を短縮することができる。
また、ロードロック室３１は、室内の容積が表面改質装置３３や搬送室３２の室内の容積よりも小さくなるように設定される。これにより、ロードロック室３１の室内圧を切り替える時間を、表面改質装置３３の室内圧を切り替える場合の時間に比べて短くすることができる。
さらに、改質用搬送装置３２ａは、ロードロック室３１に配置されず、ロードロック室３１に隣接して配置される。これにより、ロードロック室３１を、改質用搬送装置３２ａが配置される場合に比べて小型化することができ、結果として室内圧を切り替える時間をより一層短縮することができる。
表面親水化装置３４（図２参照）は、たとえば純水などの親水化処理液によって上ウェハ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３４では、たと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。
図２に示すように、第１処理ブロックＧ１において、ロードロック室３１と、搬送室３２と、表面改質装置３３と、表面親水化装置３４とは、積層されて配置される。具体的には、たとえば、第１処理ブロックＧ１において、Ｚ軸負方向側の下段には、ロードロック室３１、搬送室３２および表面改質装置３３が配置される一方、Ｚ軸正方向側の上段には、表面親水化装置３４が配置される。
このように、本実施形態にあっては、ロードロック室３１、搬送室３２および表面改質装置３３は、表面親水化装置３４の下方に配置される。これにより、たとえば、ロードロック室３１、搬送室３２および表面改質装置３３に接続される真空ポンプ３１ｃ，３２ｃ，３３ｃや吸引管３１ｂ，３２ｂ，３３ｂを接合システム１の下方にまとめて配設することができ、システム全体を小型化することが可能となる。
また、ロードロック室３１、搬送室３２および表面改質装置３３の付近に真空ポンプ３１ｃ，３２ｃ，３３ｃが配置されるため、吸引管３１ｂ，３２ｂ，３３ｂを短くすることもでき、よって減圧する時間を最小限にすることが可能となる。
なお、図１で示したロードロック室３１や表面改質装置３３、表面親水化装置３４の配置位置は、例示であって限定されるものではない。すなわち、ロードロック室３１や表面改質装置３３が、表面親水化装置３４の上方に配置されてもよい。また、たとえば第２処理ブロックＧ２や第３処理ブロックＧ３にロードロック室３１や表面改質装置３３を配置してもよい。さらには、たとえば処理ステーション３のＸ軸正方向側の位置や、搬入出ステーション２と処理ステーション３との間に新たなステーションを設け、その新たなステーションにロードロック室３１や表面改質装置３３を配置するようにしてもよい。
第２処理ブロックＧ２には、接合装置４１と、基板温調装置４２と、排気口４３とが配置される。接合装置４１は、第２処理ブロックＧ１において搬入出ステーション２に最も近接した位置に位置される。また、基板温調装置４２は、接合装置４１に対してＸ正方向側に隣接して配置される。基板温調装置４２は、排気口４３に対してＸ負方向側に隣接して配置される。
接合装置４１は、親水化された上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを分子間力によって接合する。なお、かかる接合装置４１の詳細な構成については、図８〜１４Ｈを用いて後述する。
基板温調装置４２は、接合前の上ウェハＷ１および接合前の下ウェハＷ２をそれぞれ温度調節する。なお、基板温調装置４２の詳しい構成については、図７を用いて後述する。
排気口４３は、温度調節された気体（以下「温調エア」という）を排出する。すなわち、処理ステーション３は、図示は省略するが、たとえば搬入出ステーション２側の天井部などの適宜位置に配置されて温調エアを供給する給気口を備え、排気口４３は、かかる給気口から供給されて処理ステーション３内を通った温調エアを処理ステーション３の外部へ排出する。
従って、処理ステーション３にあっては、温調エアの流れ方向（Ｘ軸正方向）において、接合装置４１、基板温調装置４２、排気口の順で配置される。言い換えると、基板温調装置４２は、温調エアの流れ方向において接合装置４１の下流側に配置される。
なお、排気口４３の配置位置は、図示の例に限定されるものではなく、たとえばロードロック室３１付近や搬送領域６０付近などその他の位置にも配置されてもよい。また、給気口の位置も、上記に限られず、処理ステーション３の床部や壁部などその他の位置に配置されてもよい。
図２に示すように、第３処理ブロックＧ３には、上方から順に、位置調節装置５１、トランジション５３，５４および反転用トランジション５５が積層されて配置される。なお、第３処理ブロックＧ３における各装置の配置場所は、あくまでも例示であって限定されるものではない。
図４は、位置調節装置５１の構成を示す模式側面図である。位置調節装置５１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。位置調節装置５１は、図４に示すように基台５１ａ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５１ｂ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５１ｃと、基台５１ａを反転させる基台反転部５１ｄとを有する。
かかる位置調節装置５１では、保持部５１ｂ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５１ｃ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。
また、検出部５１ｃには、たとえば、図示しないカメラが設けられ、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の周縁を撮像するようにしてもよい。検出部５１ｃは、たとえば、保持部５１ｂに保持された上ウェハＷ１等を１回転させながら、上ウェハＷ１等の周縁を撮像し、撮像した画像に基づいて上ウェハＷ１等の周縁をプロットする。そして、検出部５１ｃは、プロットした上ウェハＷ１等の周縁の情報に基づいて上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の半径を検出するようにしてもよい。
このように、位置調節装置５１は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の半径を検出する半径検出装置としても機能する。なお、上記では、位置調節装置５１において、上ウェハＷ１等の半径を検出するようにしたが、これに限られず、たとえば、上ウェハＷ１等に半径などを示す識別情報（ＩＤ）を付しておき、かかる識別情報を読み込むことで、半径を検出するなどしてもよい。
基台反転部５１ｄは、たとえばモータなどを備えるとともに、基台５１ａに接続され、基台５１ａを保持部５１ｂに保持された上ウェハＷ１ごと反転させる。これにより、保持部５１ｂに保持された上ウェハＷ１は、表裏面が反転することとなる。従って、たとえば、水平方向の向きが調節された上ウェハＷ１は、上記した反転によって接合面Ｗ１ｊを下面にした状態（図２参照）とされ、かかる状態で、位置調節装置５１から搬出される。なお、位置調節装置５１から搬出された上ウェハＷ１および下ウェハＷ２は、基板温調装置４２へ搬送されて温度調節される。
図２の説明に戻ると、トランジション５３には、搬送装置２２や搬送装置６１によって搬送された上ウェハＷ１が一時的に載置される。また、トランジション５４には、搬送装置２２や搬送装置６１によって搬送された下ウェハＷ２や重合ウェハＴが一時的に載置される。
反転用トランジション５５は、後述するテストモードのときに用いられ、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊを下面にした状態で接合装置４１から戻ってきた上ウェハＷ１や下ウェハＷ２を一時的に保持する装置である。なお、反転用トランジション５５は、基板受け渡し装置の一例である。
図５Ａは、反転用トランジション５５の構成を示す模式平面図であり、図５Ｂは、反転用トランジション５５の構成を示す模式側面図である。図５Ｂに示すように、反転用トランジション５５は、保持部５６と、反転機構５７とを備える。保持部５６は、下面５６ａ１側にて、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊを下面にした上ウェハＷ１や下ウェハＷ２を保持する。
具体的には、保持部５６は、下面５６ａ１側に吸着部５６ａ２が設けられる。吸着部５６ａ２には、吸引管５６ａ３を介して真空ポンプ５６ａ４が接続される。従って、保持部５６の下面５６ａ１は、真空ポンプ５６ａ４の作動によって上ウェハＷ１や下ウェハＷ２を真空吸着により保持する。これにより、保持部５６は、上ウェハＷ１等を確実に保持することができる。
また、保持部５６は、上面５６ｂ１側にも吸着部５６ｂ２が設けられる。吸着部５６ｂ２には、吸引管５６ｂ３を介して真空ポンプ５６ｂ４が接続される。従って、保持部５６の上面５６ｂ１は、真空ポンプ５６ｂ４の作動によって上ウェハＷ１等を吸着可能に構成される。
反転機構５７は、たとえばモータなどを備えるとともに、保持部５６に接続され、保持部５６によって保持された上ウェハＷ１等の表裏面を反転させる。ここで、反転用トランジション５５の反転機構５７は、たとえばテストモードにおいて、接合装置４１によって接合されなかった上ウェハＷ１を反転させる。
具体的には、接合面Ｗ１ｊを下面にした状態の上ウェハＷ１が、搬送装置６１によって反転用トランジション５５に搬送され、吸着部５６ａ２によって保持される。次に、反転機構５７は、保持部５６を反転させ、よって上ウェハＷ１は、接合面Ｗ１ｊを上面にした状態とされる。かかる状態の上ウェハＷ１を、図５Ａ，５Ｂにおいて想像線で示した。なお、反転用トランジション５５が用いられるテストモードについては後述する。
次に、搬送装置６１の構成について図６Ａ，６Ｂを参照しつつ説明する。図６Ａは、搬送装置６１の構成を示す模式平面図であり、図６Ｂは、搬送装置６１の構成を示す模式側面図である。
図６Ｂに示すように、搬送装置６１は、第１保持部６２ａと、第１保持部６２ａの下方に対向して設けられる第２保持部６２ｂと、第１駆動部６４とを備える。なお、第１保持部６２ａおよび第２保持部６２ｂとしては、上ウェハＷ１等の径よりも横幅が小さい二股形状のフォークを用いることができるが、これに限られない。
本実施形態において、第１保持部６２ａは、接合面Ｗ１ｊを下面にした上ウェハＷ１の保持に用いられる。一方、第２保持部６２ｂは、接合面Ｗ２ｊを上面にした下ウェハＷ２、接合面Ｗ１ｊを上面にした上ウェハＷ１、および重合ウェハＴなどの保持に用いられる。なお、上記した第１保持部６２ａおよび第２保持部６２ｂによって保持される各ウェハの種類は、例示であって限定されるものではなく、たとえば、第１保持部６２ａが重合ウェハＴを保持してもよい。
第１保持部６２ａは、下面６２ａ１側に吸着部６２ａ２（図６Ａにおいて破線で示す）が複数設けられる。吸着部６２ａ２には、吸引管６２ａ３を介して真空ポンプ６２ａ４が接続される。従って、第１保持部６２ａは、真空ポンプ６２ａ４の作動によって上ウェハＷ１を真空吸着により保持する。詳しくは、第１保持部６２ａは、接合面Ｗ１ｊを下面にした上ウェハＷ１を非接合面Ｗ１ｎ側（上面側）から真空吸着により保持する。
第２保持部６２ｂは、上面６２ｂ１側に吸着部（図６Ａ，６Ｂで見えず）が複数設けられる。かかる吸着部には、吸引管６２ｂ３（図６Ｂ参照）を介して真空ポンプ６２ｂ４が接続される。従って、第２保持部６２ｂは、真空ポンプ６２ｂ４の作動によって下ウェハＷ２等を真空吸着により保持する。
詳しくは、第２保持部６２ｂは、接合面Ｗ２ｊを上面にした下ウェハＷ２を上ウェハＷ１に対向させて非接合面Ｗ２ｎ側（下面側）から真空吸着により保持する。また、図示は省略するが、第２保持部６２ｂは、上記したように重合ウェハＴも真空吸着により保持する。
このように、第１保持部６２ａは、上ウェハＷ１を真空吸着により保持し、第２保持部６２ｂは、下ウェハＷ２を真空吸着により保持する。これにより、第１、第２保持部６２ａ，６２ｂは、上ウェハＷ１や下ウェハＷ２を確実に保持することができる。
第１駆動部６４は、第１保持部６２ａおよび第２保持部６２ｂに接続される。第１駆動部６４は、第１保持部６２ａおよび第２保持部６２ｂをともに駆動し、基台６５に対して鉛直方向、水平方向および鉛直軸周りに一体的に移動させる。なお、第１駆動部６４は、図示は省略するが、モータなどの駆動源やベルトなどの動力伝達機構を含んでいる。
搬送装置６１は、上記のように構成されることで、小型化することができる。すなわち、たとえば第１保持部６２ａおよび第２保持部６２ｂに対してそれぞれ駆動部が接続されると、駆動部が２つとなり、搬送装置６１が大型化する。しかしながら、本実施形態に係る搬送装置６１にあっては、第１、第２保持部６２ａ，６２ｂが１つの第１駆動部６４でともに駆動されることから、搬送装置６１を小型化することができる。
また、搬送装置６１は、接合装置４１に対して上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を搬送する場合、第１保持部６２ａによって上ウェハＷ１を保持し、第２保持部６２ｂによって下ウェハＷ２を保持し、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を２枚一緒に搬送する。
詳しくは、図６Ｂに示すように、第１保持部６２ａは、接合面Ｗ１ｊを下面にした上ウェハＷ１を上面側から保持するとともに、第２保持部６２ｂは、接合面Ｗ２ｊを上面にした下ウェハＷ２を上ウェハＷ１に対向させて下面側から保持する。
これにより、接合装置４１にあっては、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２が接合処理を行うときと同じ向きで搬送されることとなる。そのため、接合装置４１にあっては、たとえば上ウェハＷ１の向きを反転させる処理を要しないことから、結果として接合装置４１における接合処理の時間を短縮することができる。
さらに、搬送装置６１は、複数（ここでは４つ）の位置検出部７０ａ〜７０ｄを備える。位置検出部７０ａ〜７０ｄは、たとえば基台６５に固定されるものとする。位置検出部７０ａ〜７０ｄは、第１保持部６２ａや第２保持部６２ｂに保持された上ウェハＷ１や下ウェハＷ２の周縁の位置をそれぞれ異なる位置で検出する。
具体的には、位置検出部７０ａ〜７０ｄは、投光部７１と受光部７２とをそれぞれ備える。投光部７１および受光部７２は、第１保持部６２ａや第２保持部６２ｂに保持された上ウェハＷ１や下ウェハＷ２を上下から挟む位置に配置される。すなわち、位置検出部７０ａ〜７０ｄは、第１保持部６２ａや第２保持部６２ｂに保持された上ウェハＷ１や下ウェハＷ２の面（たとえば接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊや非接合面Ｗ１ｎ，Ｗ２ｎ）に対して垂直な方向に配置される。
なお、投光部７１および受光部７２の配置は、上記の例に限定されない。たとえば、投光部７１が上ウェハＷ１等の上方に配置され、受光部７２が上ウェハＷ１等の下方に配置されてもよい。なお、受光部７２としては、複数の受光素子が直線状に配列されたラインセンサを用いることができるが、これに限定されるものではない。
受光部７２は、投光部７１から照射される光を受光素子によって受光するが、投光部７１と受光部７２との間に上ウェハＷ１等が存在すると、光が上ウェハＷ１等によって部分的に遮られる。
これにより、受光部７２においては、受光する受光素子と受光しない受光素子とで受光量に差が生じる。位置検出部７０ａ〜７０ｄは、かかる受光量の差に基づいて上ウェハＷ１等の周縁の位置を検出する。位置検出部７０ａ〜７０ｄは、検出結果を示す信号を、後述する制御装置１００（図１参照）へ送出する。なお、上ウェハＷ１等の周縁の位置を、位置検出部７０ａ〜７０ｄによって検出する処理については後述する。
図１の説明に戻ると、接合システム１は、制御装置１００を備える。制御装置１００は、接合システム１の動作を制御する。かかる制御装置１００は、たとえばコンピュータであり、図示しない制御部および記憶部を備える。記憶部には、接合処理等の各種処理を制御するプログラムや各種処理で用いられるデータなどが格納される。制御部は記憶部に記憶されたプログラムなどを読み出して実行することによって接合システム１の動作を制御する。
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１００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、たと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。
ここで、上記した基板温調装置４２について、図７を参照して詳しく説明する。図７は、基板温調装置４２の構成を示す模式側面図である。
基板温調装置４２には、搬送装置６１によって、接合面Ｗ１ｊを下面にした上ウェハＷ１および接合面Ｗ２ｊを上面にした下ウェハＷ２が搬送され、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２をそれぞれ温度調節する。具体的には、図７に示すように、基板温調装置４２は、第１温調保持プレート４２ａと、第２温調保持プレート４２ｂとを備える。
第１温調保持プレート４２ａは、接合前の上ウェハＷ１、詳しくは、親水化後で接合される前の上ウェハＷ１を保持する。具体的には、第１温調保持プレート４２ａは、上ウェハＷ１を保持する保持面４２ａ１に、複数の保持ピン４２ａ２が設けられる。保持ピン４２ａ２は、第１温調保持プレート４２ａの保持面４２ａ１に対して昇降自在に構成される。
また、保持ピン４２ａ２には、吸引管４２ａ３を介して真空ポンプ４２ａ４が接続される。従って、第１温調保持プレート４２ａは、真空ポンプ４２ａ４の作動によって上ウェハＷ１を真空吸着により保持する。なお、上ウェハＷ１は、第１温調保持プレート４２ａの保持ピン４２ａ２にその非接合面Ｗ１ｎが吸着保持されるものとする。
さらに、第１温調保持プレート４２ａには、第１温調機構４２ａ５が内蔵される。第１温調機構４２ａ５には、たとえば、温度調節された冷却水などの冷媒が流通している。従って、第１温調保持プレート４２ａは、第１温調機構４２ａ５の冷却温度を調節したり、保持ピン４２ａ２を昇降させて上ウェハＷ１との離間距離を調節したりすることで、上ウェハＷ１の温度を調節する。
第２温調保持プレート４２ｂは、保持面４２ｂ１が第１温調保持プレート４２ａの保持面４２ａ１に対向するように配置され、接合前の下ウェハＷ２、詳しくは、親水化後で接合される前の下ウェハＷ２を保持する。具体的には、第２温調保持プレート４２ｂは、下ウェハＷ２を保持する保持面４２ｂ１に、複数の保持ピン４２ｂ２が設けられる。保持ピン４２ｂ２は、第２温調保持プレート４２ｂの保持面４２ｂ１に対して昇降自在に構成される。
また、保持ピン４２ｂ２には、吸引管４２ｂ３を介して真空ポンプ４２ｂ４が接続される。従って、第２温調保持プレート４２ｂは、真空ポンプ４２ｂ４の作動によって下ウェハＷ２を真空吸着により保持する。なお、下ウェハＷ２は、保持ピン４２ｂ２にその非接合面Ｗ２ｎが吸着保持されるものとする。また、上記では、第２温調保持プレート４２ｂは、下ウェハＷ２を吸着により保持するようにしたが、これに限られず、たとえば真空ポンプ４２ｂ４や吸引管４２ｂ３を除去し、載置により下ウェハＷ２を保持するようにしてもよい。
第２温調保持プレート４２ｂには、第２温調機構４２ｂ５が内蔵される。第２温調機構４２ｂ５には、たとえば冷媒が流通している。また、第２温調保持プレート４２ｂの保持面４２ｂ１には、下ウェハＷ２を支持可能な複数のプロキシミティピン４２ｂ７が設けられる。
上記のように構成された第２温調保持プレート４２ｂにあっては、搬送された下ウェハＷ２を保持ピン４２ｂ２で保持し、続いて保持ピン４２ｂ２の先端がプロキシミティピン４２ｂ７よりも低くなるまで、保持ピン４２ｂ２を下降させる。これにより、下ウェハＷ２がプロキシミティピン４２ｂ７に支持され、下ウェハＷ２と第２温調保持プレート４２ｂの保持面４２ｂ１との間に適宜な空隙が確保される。このように、第２温調保持プレート４２ｂは、下ウェハＷ２と適宜な離間距離を保った状態で、下ウェハＷ２の温度を調節する。
なお、上記した第２温調保持プレート４２ｂでは、プロキシミティピン４２ｂ７を用いたが、これに限られず、たとえばプロキシミティピン４２ｂ７を除去し、保持ピン４２ｂ２を下ウェハＷ２と適宜な離間距離となる位置まで下降させて維持することで、下ウェハＷ２の温度を調節してもよい。
なお、上記した第１、第２温調機構４２ａ５，４２ｂ５としては、冷却ジャケットなどを用いることができるが、これに限定されるものではなく、たとえばヒータなどその他の種類の温調機構であってもよい。
上記のように構成された基板温調装置４２は、接合前の下ウェハＷ２が接合前の上ウェハＷ１の温度よりも高い温度となるように温度調節する。これにより、スケーリングを抑制することができる。
スケーリングとは、たとえば接合された重合ウェハＴにおいて、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の中心部が合致していても、その周縁部では水平方向に位置ずれが生じる現象である。かかる現象は、後述するように、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２を接合する際、押動部材２５０（図１４Ｄ参照）によって上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａを下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ａ側に下降させるので、上ウェハＷ１が下方に凸状に反って伸びるために発生する。
そこで、本実施形態に係る基板温調装置４２にあっては、接合前の下ウェハＷ２が接合前の上ウェハＷ１の温度よりも高い温度となるように温度調節し、下ウェハＷ２を膨張させる。これにより、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の周縁部の水平方向の位置ずれ（スケーリング）を効果的に抑制することができる。
なお、上記では、基板温調装置４２は、接合前の下ウェハＷ２が接合前の上ウェハＷ１の温度よりも高い温度となるように温度調節したが、これは例示であって限定されるものではなく、たとえば下ウェハＷ２と上ウェハＷ１とで同じ温度となるようにしてもよい。
なお、上記では、基板温調装置４２は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の両方を温度調節するようにしたが、これに限られず、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２のうちいずれか一方を温度調節するようにしてもよい。
また、上記したように、基板温調装置４２は、温調エアの流れ方向において接合装置４１の下流側に配置される（図１参照）。従って、基板温調装置４２および接合装置４１の周辺の温度環境は、同様なものとなる。これにより、基板温調装置４２によって温度調節された上ウェハＷ１および下ウェハＷ２が接合装置４１へ搬送される際、温度環境によってウェハ温度が下がるなどの影響を可及的に抑制することができ、よって上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の温度管理を容易に行うことが可能となる。
＜２．接合装置の構成＞
次に、接合装置４１の構成について図８〜図１３を参照して説明する。図８は、接合装置４１の構成を示す模式平面図であり、図９は、同模式側面図である。また、図１０は、接合装置４１の内部構成を示す模式側面図である。
図８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。
図９に示すように、処理容器１９０の内部には、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９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１０参照）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。
図８、図９および図１０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、か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。
図８、図９および図１０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２９５，２９５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２９５，２９５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２９７，２９７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２９７，２９７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。
次に、上チャック２３０と下チャック２３１の構成について図１１〜図１３を参照して説明する。図１１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。また、図１２は、上チャック２３０を下方から見た場合の模式平面図であり、図１３は、下チャック２３１を上方から見た場合の模式平面図である。
図１１に示すように、上チャック２３０は、複数、たとえば３つの領域２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃに区画される。これら領域２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃは、図１２に示すように、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，２３０ｃは平面視において環状形状を有する。
各領域２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃには、図１１に示すように上ウェハＷ１を吸着保持するための吸引管２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃがそれぞれ独立して設けられる。各吸引管２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃには、異なる真空ポンプ２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃ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，２３０ｃ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。
また、上チャック２３０は、鉛直方向に昇降自在な複数の保持ピン２４５を備える。保持ピン２４５には、真空ポンプ２４６が接続される。すなわち、保持ピン２４５は、真空ポンプ２４６の作動によって上ウェハＷ１を真空吸着により保持することができる。
従って、上チャック２３０にあっては、たとえば、保持ピン２４５が保持面から突出された状態で上ウェハＷ１を吸着して受け取り、その後保持ピン２４５が上昇して上ウェハＷ１を保持面に接触させる。続いて上チャック２３０にあっては、真空ポンプ２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃが作動し、図１１に示すように、各領域２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃにおいて上ウェハＷ１を吸着保持する。
また、上チャック２３０の中心部には、当該上チャック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、当該上チャック２３０に吸着保持される上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａに対応している。そして、貫通孔２４３には、後述する押動部材２５０の押動ピン２５１が挿通するようになっている。
上チャック２３０の上面には、上ウェハＷ１の中心部を押圧する押動部材２５０が設けられる。押動部材２５０は、シリンダ構造を有し、押動ピン２５１と当該押動ピン２５１が昇降する際のガイドとなる外筒２５２とを有する。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。そして、押動部材２５０は、後述する上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合時に、上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａと下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ａとを当接させて押圧することができる。
下チャック２３１は、図１３に示すように、複数、たとえば２つの領域２３１ａ、２３１ｂに区画される。これら領域２３１ａ、２３１ｂは、下チャック２３１の中心部から周縁部に向けてこの順で設けられる。そして、領域２３１ａは平面視において円形状を有し、領域２３１ｂは平面視において環状形状を有する。
各領域２３１ａ、２３１ｂには、図１１に示すように下ウェハ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。このように、下チャック２３１は、各領域２３１ａ、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。
また、下チャック２３１は、鉛直方向に昇降自在な複数の保持ピン２６５を備える。下チャック２３１にあっては、たとえば、保持ピン２６５が保持面から突出された状態で下ウェハＷ２を載置して受け取り、その後保持ピン２６５が下降して下ウェハＷ２を保持面に接触させる。続いて下チャック２３１にあっては、真空ポンプ２６１ａ，２６１ｂが作動し、図１１に示すように、各領域２３１ａ，２３１ｂにおいて下ウェハＷ２を吸着保持する。なお、上記では、保持ピン２６５は、載置により下ウェハＷ２を保持するようにしたが、これに限られず、上チャック２３０の保持ピン２４５と同様、吸着により下ウェハＷ２を保持してもよい。
また、下チャック２３１の周縁部には、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴが当該下チャック２３１から飛び出したり、滑落したりすることを防止するストッパ部材２６３が複数箇所、たとえば５箇所に設けられる。
＜３．接合装置におけるウェハの位置調節および接合動作＞
次に、上述のように構成された接合装置４１における上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の位置調節、および、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との接合動作について、具体的に説明する。図１４Ａ〜図１４Ｈは、接合装置４１の動作説明図である。
ここで、図１４Ａ〜図１４Ｈに示す上ウェハＷ１および下ウェハＷ２は、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊに対してそれぞれ改質処理および親水化処理が施されているものとする。また、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、下ウェハＷ２は、下チャック２３１にその非接合面Ｗ２ｎが吸着保持されているものとする。
そして、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。
図１４Ａに示すように、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊには予め定められた複数、たとえば３点の基準点Ａ１〜Ａ３が形成され、同様に下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊには予め定められた複数、たとえば３点の基準点Ｂ１〜Ｂ３が形成される。これら基準点Ａ１〜Ａ３，Ｂ１〜Ｂ３としては、たとえば上ウェハＷ１および下ウェハＷ２上に形成された所定のパターンがそれぞれ用いられる。なお、基準点の数は任意に設定可能である。
まず、図１４Ａに示すように、上部撮像部２８１および下部撮像部２９１の水平方向位置の調節を行う。具体的には、下部撮像部２９１が上部撮像部２８１の略下方に位置するように、第１下チャック移動部２９０と第２下チャック移動部２９６によって下チャック２３１を水平方向に移動させる。そして、上部撮像部２８１と下部撮像部２９１とで共通のターゲットＸを確認し、上部撮像部２８１と下部撮像部２９１の水平方向位置が一致するように、下部撮像部２９１の水平方向位置が微調節される。
次に、図１４Ｂに示すように、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た後、上チャック２３０と下チャック２３１の水平方向位置の調節が行われる。
具体的には、第１下チャック移動部２９０と第２下チャック移動部２９６によって下チャック２３１を水平方向に移動させながら、上部撮像部２８１を用いて下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの基準点Ｂ１〜Ｂ３を順次撮像する。同時に、下チャック２３１を水平方向に移動させながら、下部撮像部２９１を用いて上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊの基準点Ａ１〜Ａ３を順次撮像する。なお、図１４Ｂは上部撮像部２８１によって下ウェハＷ２の基準点Ｂ１を撮像するとともに、下部撮像部２９１によって上ウェハＷ１の基準点Ａ１を撮像する様子を示している。
撮像された画像データは、制御装置１００に出力される。制御装置１００では、上部撮像部２８１で撮像された画像データと下部撮像部２９１で撮像された画像データとに基づいて、上ウェハＷ１の基準点Ａ１〜Ａ３と下ウェハＷ２の基準点Ｂ１〜Ｂ３とがそれぞれ合致するように、第１、第２下チャック移動部２９０，２９６によって下チャック２３１の水平方向位置を調節させる。こうして上チャック２３０と下チャック２３１の水平方向位置が調節され、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の水平方向位置が調節される。
次に、図１４Ｃに示すように、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て、上チャック２３０と下チャック２３１の鉛直方向位置の調節が行われ、当該上チャック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が行われる。このとき、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊと上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊとの間隔は所定の距離、たとえば８０μｍ〜２００μｍになっている。
このように構成することで、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とに対し、水平方向位置および鉛直方向位置の調節を高精度に行うことが可能となる。
図１４Ｄは、上述した水平方向位置および鉛直方向位置の調節が終わった後の上チャック２３０、上ウェハＷ１、下チャック２３１および下ウェハＷ２の様子を示している。図１４Ｄに示すように、上ウェハＷ１は、上チャック２３０のすべての領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃにおいて真空引きされて保持され、下ウェハＷ２も下チャック２３１のすべての領域２３１ａ、２３１ｂにおいて真空引きされて保持されている。
次に、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを分子間力により接合する接合処理が行われる。接合処理では、具体的には、真空ポンプ２４１ａの作動を停止して、図１４Ｅに示すように、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。このとき、領域２３０ｂ，２３０ｃでは、上ウェハＷ１が真空引きされて吸着保持されている。その後、押動部材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Ｗ１ａを押圧しながら当該上ウェハＷ１を下降させる。このとき、押動ピン２５１には、上ウェハＷ１がない状態で当該押動ピン２５１が７０μｍ移動するような荷重、たとえば２００ｇがかけられる。そして、押動部材２５０によって、上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａと下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ａを当接させて押圧する。
これにより、押圧された上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａと下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ａとの間で接合が開始する（図１４Ｅ中の太線部）。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、図１４Ｆに示すように、押動部材２５０によって上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａと下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ａ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。
これにより、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。さらにその後、真空ポンプ２４１ｃの作動を停止して、領域２３０ｃにおける吸引管２４０ｃからの上ウェハＷ１の真空引きを停止する。このように上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａから周縁部Ｗ１ｂに向けて、上ウェハＷ１の真空引きを段階的に停止し、上ウェハＷ１が下ウェハＷ２上に段階的に落下して当接する。そして、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中心部Ｗ１ａから周縁部Ｗ１ｂに向けて順次拡がる。
こうして、図１４Ｇに示すように上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊとが全面で当接し、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とが接合される。
その後、図１４Ｈに示すように、押動部材２５０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。
＜４．接合システムの具体的動作（通常モード）＞
次に、以上のように構成された接合システム１の具体的な動作について図１５を参照して説明する。図１５は、接合システム１が実行する処理の処理手順の一部を示すフローチャートである。なお、図１５に示す各種の処理は、制御装置１００による制御に基づいて実行される。また、図１５に示す処理は、接合システム１の接合装置４１において通常の接合処理が行われる「通常モード」での処理である。
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５３へ搬送される。
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のロードロック室３１へ搬送され、トランジション３１ａ１に載置されて受け渡しが行われる（ステップＳ１０１）。次いで、ロードロック室３１は、ゲートバルブ３６ａが閉鎖された後、真空ポンプ３１ｃが作動して減圧されて減圧雰囲気となる（ステップＳ１０２）。
次に、上ウェハＷ１は、搬送室３２の改質用搬送装置３２ａによってロードロック室３１から表面改質装置３３へ搬送される。表面改質装置３３では、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は改質される（ステップＳ１０３）。
次に、上ウェハＷ１は、改質用搬送装置３２ａによって表面改質装置３３からロードロック室３１へ搬送され、トランジション３１ａ２に載置される。そして、ロードロック室３１は、ゲートバルブ３６ａが開放されることで、減圧雰囲気から大気雰囲気へ切り替えられ、上ウェハＷ１の受け渡しが行われる（ステップＳ１０４）。なお、ロードロック室３１は、上記のように、大気雰囲気とされるが、搬送室３２や表面改質装置３３は、減圧雰囲気のままとされる。
次に、上ウェハＷ１は、搬送装置６１によってロードロック室３１から表面親水化装置３４へ搬送される。表面親水化装置３４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３３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Ｓ１０５）。
次に、親水化された上ウェハＷ１は、搬送装置６１によって位置調節装置５１へ搬送される。そして、位置調節装置５１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Ｓ１０６）。
その後、上ウェハＷ１は、位置調節装置５１の基台反転部５１ｄによって表裏面を反転させられ、接合面Ｗ１ｊを下面にした状態とされる（ステップＳ１０７）。次に、接合面Ｗ１ｊを下面にした上ウェハＷ１は、搬送装置６１によって基板温調装置４２へ搬送され、基板温調装置４２の第１温調保持プレート４２ａに吸着保持される。これにより、上ウェハＷ１の温度が調節される（ステップＳ１０８）。
上記したステップＳ１０１〜Ｓ１０６，Ｓ１０８の処理は、下ウェハＷ２に対しても行われる。すなわち、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５４へ搬送される。
次に、下ウェハＷ２は、搬送装置６１によってロードロック室３１へ搬送されて受け渡しが行われる（ステップＳ１０９）。次いで、ロードロック室３１は、減圧されて減圧雰囲気となる（ステップＳ１１０）。
次に、下ウェハＷ２は、改質用搬送装置３２ａによってロードロック室３１から表面改質装置３３へ搬送され、接合面Ｗ２ｊが改質される（ステップＳ１１１）。次に、下ウェハＷ２は、改質用搬送装置３２ａによって表面改質装置３３からロードロック室３１へ搬送される。ロードロック室３１は、減圧雰囲気から大気雰囲気へ切り替えられ、下ウェハＷ２の受け渡しが行われる（ステップＳ１１２）。
次に、下ウェハＷ２は、搬送装置６１によってロードロック室３１から表面親水化装置３４へ搬送され、接合面Ｗ２ｊが親水化されるとともに、洗浄される（ステップＳ１１３）。
次に、親水化された下ウェハＷ２は、搬送装置６１によって位置調節装置５１へ搬送され、水平方向の向きが調節される（ステップＳ１１４）。なお、このときの下ウェハＷ２は、接合面Ｗ２ｊを上面にした状態である。
次に、接合面Ｗ２ｊを上面にした下ウェハＷ２は、基板温調装置４２へ搬送されて第２温調保持プレート４２ｂに吸着保持され、温度が調節される（ステップＳ１１５）。なお、基板温調装置４２では、たとえば、下ウェハＷ２が上ウェハＷ１よりも高い温度となるように調節される。
なお、上記したステップＳ１０１〜Ｓ１０６，Ｓ１０９〜Ｓ１１５において、搬送装置６１による上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の搬送は、第２保持部６２ｂによって行われ、ステップＳ１０７，Ｓ１０８において、反転されて接合面Ｗ１ｊを下面にした上ウェハＷ１の搬送は、第１保持部６２ａによって行われるが、これに限定されるものではない。
接合システム１にあっては続いて、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２が２枚とも、搬送装置６１によって接合装置４１へ搬送され、上ウェハＷ１は接合装置４１の上チャック２３０に、下ウェハＷ２は下チャック２３１にそれぞれ受け渡される。このとき、制御装置１００は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を上チャック２３０および下チャック２３１に対して適切な位置で受け渡すため、保持している上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の位置を位置検出部７０ａ〜７０ｄを用いて検出しておく。
しかしながら、位置検出部７０ａ〜７０ｄは、上記したように、保持された上ウェハＷ１や下ウェハＷ２の面に対して垂直な方向に配置される。そのため、たとえば上ウェハＷ１および下ウェハＷ２が２枚重なった状態で保持されている場合、検出された周縁の位置が、上ウェハＷ１のものであるか、下ウェハＷ２のものであるかを判定することは難しい。
そこで、本実施形態にあっては、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の２枚を搬送装置６１によって接合装置４１へ搬送する際、いずれか１枚が保持されるタイミングで、位置検出を行うようにした。これにより、制御装置１００は、搬送装置６１によって保持されている上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の周縁の位置を正確に検出でき、上チャック２３０および下チャック２３１に対して適切な位置で受け渡すことができる。
具体的に説明すると、搬送装置６１は、まず第１温調保持プレート４２ａに吸着保持されている上ウェハＷ１を第１保持部６２ａで受け取る（ステップＳ１１６）。このとき、搬送装置６１は上ウェハＷ１を１枚保持した状態であるため、位置検出部７０ａ〜７０ｄは、上ウェハＷ１の周縁の位置を検出する。これにより、制御装置１００は、検出された上ウェハＷ１の周縁の位置に基づき、保持されている上ウェハＷ１の位置を検出することができる。
続いて、搬送装置６１は、第２温調保持プレート４２ｂに吸着保持されている下ウェハＷ２を第２保持部６２ｂで受け取る（ステップＳ１１７）。次に、搬送装置６１は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の２枚を接合装置４１へ搬送する（ステップＳ１１８）。
次に、第１保持部６２ａは、先に検出された上ウェハＷ１の位置に基づいて上ウェハＷ１を上チャック２３０の下方の適切な位置に移動させ、そして上ウェハＷ１を上チャック２３０に吸着保持させる（ステップＳ１１９）。
ここで、搬送装置６１にあっては、下ウェハＷ２の１枚を保持している状態となることから、位置検出部７０ａ〜７０ｄは、下ウェハＷ２の周縁の位置を検出する。これにより、制御装置１００は、検出された下ウェハＷ２の周縁の位置に基づき、保持されている下ウェハＷ２の位置を検出することができる。
次に、第２保持部６２ｂは、検出された下ウェハＷ２の位置に基づいて下ウェハＷ２を下チャック２３１の上方の適切な位置に移動させ、そして下ウェハＷ２を下チャック２３１に吸着保持させる（ステップＳ１２０）。
このように、本実施形態にあっては、搬送装置６１が上ウェハＷ１および下ウェハＷ２のうちの１枚を保持するタイミングで、周縁の位置検出が行われるようにした。なお、上記では、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２の順で位置を検出するようにしたが、これは例示であって限定されるものではなく、たとえば、ステップＳ１１６とステップＳ１１７の処理を入れ替え、ステップＳ１１９とステップＳ１２０の処理を入れ替えて、下ウェハＷ２、上ウェハＷ１の順で位置を検出するようにしてもよい。
続いて、接合装置４１内において、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Ｓ１２１）。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が行われる（ステップＳ１２２）。
次に、押動部材２５０によって、上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａと下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ａとが、当接されて押圧される（ステップＳ１２３）。そして、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とが分子間力によって接合される（ステップＳ１２４）。
上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とが接合された重合ウェハＴは、たとえば、搬送装置６１の第２保持部６２ｂによってトランジション５４に搬送される（ステップＳ１２５）。その後、搬入出ステーション２の搬送装置２２によって所定の載置板１１のカセットＣ３に搬送され、一連の処理が終了する。
＜５．接合システムの具体的動作（テストモード）＞
次に、テストモードについて説明する。本実施形態に係る接合システム１には、上記した「通常モード」の他に、接合システム１内での上ウェハＷ１や下ウェハＷ２の搬送状態を確認するための「テストモード」がある。
テストモードでは、表面改質装置３３や接合装置４１において改質処理や接合処理は実際に行われない。従って、たとえば、カセットＣ１，Ｃ２から取り出された上ウェハＷ１や下ウェハＷ２は、接合装置４１まで搬送された後、接合されることなく、カセットＣ１，Ｃ２へ戻されるものとする。
以下、接合システム１におけるテストモードでの処理について、図１６を参照しつつ詳説する。図１６は、テストモード時に接合システム１が実行する処理の処理手順の一部を示すフローチャートである。なお、通常モードと同じ処理については、説明を省略することがある。
図１６に示すように、上ウェハＷ１は、ステップＳ１０１，Ｓ１０２の処理を経て、ロードロック室３１から表面改質装置３３へ搬送される（ステップＳ１０３ａ）。なお、表面改質装置３３では、実際の改質処理は実行されない。
続いて、上ウェハＷ１は、搬送装置６１によって表面親水化装置３４へ搬送される（ステップＳ１０５ａ）。表面親水化装置３４においても、親水化処理は行われない。そして、上ウェハＷ１は、ステップＳ１０６で水平方向の向きが調節された後、位置調節装置５１の基台反転部５１ｄによって表裏面を反転させられ、接合面Ｗ１ｊを下面にした状態とされる（ステップＳ１０７）。
他方、下ウェハＷ２も、搬送装置６１によって表面改質装置３３へ搬送され（ステップＳ１１１ａ）、その後、表面親水化装置３４へ搬送されるが（ステップＳ１１３ａ）、いずれにおいても改質処理や親水化処理は行われない。
その後、上ウェハＷ１や下ウェハＷ２は、基板温調装置４２から接合装置４１へ搬送される（ステップＳ１１８）。そして、ステップＳ１１９からＳ１２２までの処理によって、上ウェハＷ１は、接合面Ｗ１ｊを下面にした状態で上チャック２３０に吸着保持される一方、下ウェハＷ２は、接合面Ｗ２ｊを上面にした状態で下チャック２３１に吸着保持される（図１４Ｄ参照）。
テストモードでは接合処理は行われず、続いて、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２は、接合装置４１から搬送される（ステップＳ１３０）。ステップＳ１３０の処理では、たとえば図６Ｂに示すように、上ウェハＷ１は、接合面Ｗ１ｊを下面にした状態で第１保持部６２ａに吸着保持される一方、下ウェハＷ２は、接合面Ｗ２ｊを上面にした状態で第２保持部６２ｂに吸着保持されつつ搬送される。
ここで、上ウェハＷ１を収容するカセットＣ１にあっては、上記したように、上ウェハＷ１が、接合面Ｗ１ｊを上面にした状態で向きを揃えて収容される。そのため、接合面Ｗ１ｊを下面にした上ウェハＷ１は、第３処理ブロックＧ３の反転用トランジション５５によって表裏面が反転させられる（ステップＳ１３１）。
詳しくは、図５Ｂに示すように、テストモードで接合装置４１から搬送された上ウェハＷ１は、反転用トランジション５５の吸着部５６ａ２によって保持される。続いて、上ウェハＷ１は、反転機構５７が保持部５６を反転させることで、表裏面が反転させられる。その後、上ウェハＷ１は、図５Ｂに想像線で示すように、カセットＣ１に収容されるときと同じ、接合面Ｗ１ｊを上面にした状態となり、そして搬送装置２２によってカセットＣ１へ搬送され、そのまま収容される。
このように、反転用トランジション５５にあっては、テストモードにおいて接合面Ｗ１ｊを下面にした状態の上ウェハＷ１の表裏面を容易に反転させることができる。
また、保持部５６は、上面５６ｂ１および下面５６ａ１において上ウェハＷ１等を保持可能に構成される。そのため、保持部５６は、図５Ｂに示すように、下面５６ａ１の吸着部５６ａ２によって上ウェハＷ１を吸着した状態で、反転させられた場合、上面５６ｂ１の吸着部５６ｂ２が下方を向くこととなる。そのため、反転用トランジション５５にあっては、次に戻ってくる上ウェハＷ１を受け取る準備ができることとなり、接合システム１における処理時間の短縮を図ることができる。
なお、下ウェハＷ２は、接合面Ｗ２ｊを上面にした状態であることから、第２保持部６２ｂによって第３処理ブロックＧ３のトランジション５４に搬送され、その後、搬送装置２２によってカセットＣ２に戻され、一連のテストモードが終了する。
上述してきたように、第１の実施形態に係る接合システム１は、搬送装置６１（基板搬送装置の一例）と、表面改質装置３３と、ロードロック室３１と、表面親水化装置３４と、接合装置４１とを備える。搬送装置６１は、上ウェハＷ１（第１基板の一例）および下ウェハＷ２（第２基板の一例）を常圧雰囲気にて搬送する。表面改質装置３３は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊを減圧雰囲気にて改質する。ロードロック室３１は、室内において搬送装置６１と表面改質装置３３との間での上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の受け渡しが行われるとともに、室内の雰囲気を大気雰囲気と減圧雰囲気との間で切り替え可能とされる。表面改質装置３３は、改質された上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊを親水化する。接合装置４１は、親水化された上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを分子間力により接合する。これにより、接合システム１において、上ウェハＷ１や下ウェハＷ２の処理時間の短縮を図ることができる。
また、搬送装置６１は、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを接合する接合装置４１に対して上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を搬送する。搬送装置６１は、第１保持部６２ａと、第２保持部６２ｂとを備える。第１保持部６２ａは、接合面Ｗ１ｊを下面にした上ウェハＷ１を上面側から保持する。第２保持部６２ｂは、第１保持部６２ａの下方に設けられ、接合面Ｗ２ｊを上面にした下ウェハＷ２を上ウェハＷ１に対向させて下面側から保持する。これにより、接合装置４１におけるウェハの接合処理時間を短縮することができる。
（変形例）
次いで、変形例に係る接合システム１について説明する。上記した第１の実施形態においては、搬送装置６１によって保持される上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の位置検出を行う場合、上下ウェハＷ１，Ｗ２がそれぞれ１枚で保持されるタイミングで位置検出を行うようにしていた。
変形例にあっては、第１の実施形態とは異なるタイミングで位置検出を行うようにした。図１７Ａは、変形例における上下ウェハＷ１，Ｗ２の周縁の位置検出を説明する図であり、図１７Ｂは、変形例における位置検出処理の一例を示すフローチャートである。なお、図１７Ａは、搬送装置６１の模式平面図である。また、以下では、搬送装置６１に、上ウェハＷ１が保持され、続いて下ウェハＷ２が保持される例を挙げて説明するが、これに限定されるものではない。
まず搬送装置６１は、たとえば、第１温調保持プレート４２ａに吸着保持されている上ウェハＷ１を第１保持部６２ａで受け取る（図１５のステップＳ１１６参照）。図１７Ａにおいては、第１保持部６２ａによって保持される上ウェハＷ１を実線で示している。
そして、位置検出部７０ａ〜７０ｄは、上ウェハＷ１の周縁の位置を検出する、正確には、下ウェハＷ２が保持される前に、上ウェハＷ１の周縁の位置を検出する（図１７ＢのステップＳ２０１）。なお、図１７Ａにあっては、位置検出部７０ａ〜７０ｄによって検出された上ウェハＷ１の周縁の位置をそれぞれ点Ｐａ１〜Ｐｄ１で示した。
続いて、搬送装置６１は、第２温調保持プレート４２ｂに吸着保持されている下ウェハＷ２を第２保持部６２ｂで受け取る（図１５のステップＳ１１７参照）。
そして、位置検出部７０ａ〜７０ｄは、重なった状態の２枚のウェハの周縁の位置を検出する（図１７ＢのステップＳ２０２）。ここで、下ウェハＷ２は、図１７Ａに示すように、上ウェハＷ１に対して紙面左側にずれた状態で第２保持部６２ｂに保持されているものとする。
かかる場合、位置検出部７０ａ〜７０ｄによって検出される、重なった状態の２枚のウェハの周縁の位置は、それぞれ点Ｐａ２，Ｐｂ１，Ｐｃ２，Ｐｄ１となる。
すなわち、図示の例では、下ウェハＷ２が上ウェハＷ１に対して紙面左側にずれて保持されていることから、紙面右側にある位置検出部７０ｂ，７０ｄによって検出される周縁の位置は、上ウェハＷ１の周縁の位置を検出したときと同じ点Ｐｂ１，Ｐｄ１となる。
これに対し、紙面左側にある位置検出部７０ａ，７０ｃによって検出された周縁の位置は、上ウェハＷ１の周縁の位置を検出したときの点Ｐａ１，Ｐｃ１と異なり、点Ｐａ２，Ｐｃ２となる。
従って、変形例にあっては、１回目の検出結果と２回目の検出結果とを比較し、新たに検出された周縁の位置（ここでは、点Ｐａ２，Ｐｃ２）が、後から保持された下ウェハＷ２の周縁の位置として検出するようにした。言い換えると、位置検出部７０ａ〜７０ｄは、検出された上ウェハＷ１の周縁の位置と、重なった状態の２枚のウェハの周縁の位置とのずれに基づき、下ウェハＷ２の周縁の位置を検出する（ステップＳ２０３）。
そして、制御装置１００にあっては、下ウェハＷ２について点Ｐａ２，Ｐｃ２の周縁の位置のみが取得されるため、かかる周縁の位置の情報と、既に検出されている下ウェハＷ２の半径とに基づき、保持されている下ウェハＷ２の位置を検出する。このようにして制御装置１００は、保持されている下ウェハＷ２の位置を正確に検出でき、よって接合装置４１の下チャック２３１に対して適切な位置で受け渡すことが可能となる。
このように、変形例に係る位置検出部７０ａ〜７０ｄにあっては、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２のうち、上ウェハＷ１（「一方の基板」の一例）が保持され、続いて下ウェハＷ２（「他方の基板」の一例）が上ウェハＷ１と平面視において重なった状態で保持される場合、下ウェハＷ２が保持される前に上ウェハＷ１の周縁の位置を検出する。位置検出部７０ａ〜７０ｄは、続いて、下ウェハＷ２が保持された後、重なった状態の２枚のウェハの周縁の位置を検出し、検出された上ウェハＷ１の周縁の位置と重なった状態の２枚のウェハの周縁の位置とのずれに基づき、下ウェハＷ２の周縁の位置を検出する。
これにより、位置検出部７０ａ〜７０ｄは、上下ウェハＷ１，Ｗ２がそれぞれ１枚で保持されるタイミング以外でも、上下ウェハＷ１，Ｗ２の周縁の位置の検出を行うことができる。
（第２の実施形態）
次いで、第２の実施形態に係る接合システム１について説明する。第２の実施形態に係る接合システム１は、ロードロック室３１、搬送室３２、表面改質装置３３、表面親水化装置３４、接合装置４１、基板温調装置４２および排気口４３をそれぞれ複数（ここでは２つ）備えるようにした。
図１８は、第２の実施形態に係る接合システム１の構成を示す模式平面図であり、図１９は、同模式側面図である。
図１８に示すように、接合システム１は、第１、第２ロードロック室１３１，２３１、第１、第２搬送室１３２，２３２、第１、第２表面改質装置１３３，２３３、第１、第２表面親水化装置１３４（図１９参照），２３４（第２表面親水化装置２３４は図示せず）、第１、第２接合装置１４１，２４１、第１、第２基板温調装置１４２，２４２および第１、第２排気口１４３，２４３を備える。
上記した第１ロードロック室１３１、第１搬送室１３２、第１表面改質装置１３３、第１表面親水化装置１３４および第１接合装置１４１は、互いに対応している。ここで、対応しているとは、各室、各装置が同じ上ウェハＷ１等に対して処理を続けて行っていく関係にあることを意味している。すなわち、ある上ウェハＷ１は、第１ロードロック室１３１、第１搬送室１３２、第１表面改質装置１３３、第１表面親水化装置１３４および第１接合装置１４１の順で搬送されて処理される。
同様に、第２ロードロック室２３１、第２搬送室２３２、第２表面改質装置２３３、第２表面親水化装置２３４および第２接合装置２４１は、互いに対応している。また、第１接合装置１４１、第１基板温調装置１４２および第１排気口１４３は互いに対応し、第２接合装置２４１、第２基板温調装置２４２および第２排気口２４３は互いに対応している。
また、接合システム１において、搬送領域６０のＸ軸正方向側には、第４処理ブロックＧ４が設けられる。また、第４処理ブロックＧ４のＸ軸正方向側であって、処理ステーション３の背面側（図１のＹ軸正方向側）には、第５処理ブロックＧ５が設けられ、処理ステーション３の正面側（図１のＹ軸負方向側）には、第６処理ブロックＧ６が設けられる。
第１処理ブロックＧ１には、第１接合装置１４１、第１基板温調装置１４２および第１排気口１４３が配置される。第２処理ブロックＧ２には、第２接合装置２４１、第２基板温調装置２４２および第２排気口２４３が配置される。
第３処理ブロックＧ３は、上ウェハＷ１が一時的に載置されるトランジション１５３、下ウェハＷ２や重合ウェハＴが一時的に載置されるトランジション１５４、および、反転用トランジション５５が配置される。第４処理ブロックＧ４には、上方から順に、位置調節装置５１およびトランジション５３，５４が積層されて配置される。
また、第５処理ブロックＧ５には、第１ロードロック室１３１、第１搬送室１３２、第１表面改質装置１３３および第１表面親水化装置１３４が配置される。第６処理ブロックＧ６には、第２ロードロック室２３１、第２搬送室２３２、第２表面改質装置２３３および第２表面親水化装置２３４が配置される。なお、第１処理ブロックＧ１と第２処理ブロックＧ２との間には搬送装置２６１が配置され、第５処理ブロックＧ５と第６処理ブロックＧ６との間には搬送装置２６２が配置される。
搬送装置２６１，２６２は、第１の実施形態の搬送装置６１と同様の構成であるため、説明を省略する。なお、搬送装置２６２にあっては、上ウェハＷ１等を吸着により保持することを要せず、たとえば載置により保持する構成であってもよい。
上記したように、第２の実施形態にあっては、第１、第２接合装置１４１，２４１は、搬入出ステーション２と、第１、第２ロードロック室１３１，２３１、第１、第２搬送室１３２，２３２、第１、第２表面改質装置１３３，２３３および第１、第２表面親水化装置１３４，２３４との間に配置される。これにより、上ウェハＷ１等の搬送効率を向上させることが可能となる。
すなわち、第１、第２接合装置１４１，２４１等に対して搬送処理を行う搬送装置２６１と、第１、第２ロードロック室１３１，２３１等に対して搬送処理を行う搬送装置２６２とで、処理負荷を比較すると、搬送装置２６１の処理負荷が搬送装置２６２よりも低くなる場合が多い。
そこで、第２の実施形態にあっては、第３処理ブロックＧ３と第４処理ブロックＧ４との間で生じる搬送処理を、処理負荷の低い搬送装置２６１に行わせるため、第１、第２接合装置１４１，２４１を、搬入出ステーション２と第１、第２ロードロック室１３１，２３１等との間に配置するようにした。
これにより、第２の実施形態にあっては、処理負荷を搬送装置２６１と搬送装置２６２とでバランスよく配分することができ、よって上ウェハＷ１等の搬送効率を向上させることが可能となる。
また、互いに対応する第１ロードロック室１３１、第１搬送室１３２および第１表面改質装置１３３と、互いに対応する第２ロードロック室２３１、第２搬送室２３２および第２表面改質装置２３３とが、搬送領域１６０に位置する点Ｄを対称点として、平面視において点対称になるように配置される。
これにより、たとえば、第１ロードロック室１３１、第１搬送室１３２および第１表面改質装置１３３を一体的に構成してユニット化すれば、それを第２ロードロック室２３１、第２搬送室２３２、第２表面改質装置２３３にも用いることができ、部品を共有することができる。これにより、接合システム１の低コスト化を図ることができる。
同様に、互いに対応する第１接合装置１４１、第１基板温調装置１４２および第１排気口１４３と、互いに対応する第２接合装置２４１、第２基板温調装置２４２および第２排気口２４３とが、搬送領域６０に位置する点Ｅを対称点として、平面視において点対称になるように配置される。
これにより、たとえば、第１接合装置１４１、第１基板温調装置１４２および第１排気口１４３を一体的に構成してユニット化すれば、それを第２接合装置２４１、第２基板温調装置２４２および第２排気口２４３にも用いることができ、部品を共有することができる。これにより、接合システム１の低コスト化をより一層図ることができる。
（第３の実施形態）
次いで、第３の実施形態に係る接合システム１について説明する。図２０は、第３の実施形態に係る接合システム１の構成を示す模式平面図である。
図２０に示すように、第３の実施形態に係る接合システム１は、表面改質装置３３を複数（ここでは２台）備えるようにした。以下では、２台の表面改質装置３３を「第３表面改質装置３３３」、「第４表面改質装置４３３」と記載する場合がある。
詳しくは、第３の実施形態に係る接合システム１にあっては、第１の実施形態で第１処理ブロックＧ１に配置されていたロードロック室３１、搬送室３２が、第４処理ブロックＧ４に配置されるようにする。
ロードロック室３１は、搬送領域６０のＸ軸正方向側にゲートバルブ３６ａを介して隣接して配置される。搬送室３２は、ロードロック室３１のＸ軸正方向側にゲートバルブ３６ｂを介して隣接して配置される。
また、第３表面改質装置３３３は、搬送室３２のＹ軸正方向側にゲートバルブ３３６ｃを介して隣接して配置される一方、第４表面改質装置４３３は、搬送室３２のＹ軸負方向側にゲートバルブ４３６ｃを介して隣接して配置される。
従って、搬送室３２の改質用搬送装置３２ａは、第３表面改質装置３３３と第４表面改質装置４３３との間に配置されることとなる。そして、改質用搬送装置３２ａは、第３、第４表面改質装置３３３，４３３に対して搬送処理を行う。
このように、第３の実施形態に係る接合システム１にあっては、表面改質装置３３が第３、第４表面改質装置３３３，４３３の２台ある場合であっても、改質用搬送装置３２ａを共用するようにした。これにより、第３の実施形態にあっては、たとえば、第３、第４表面改質装置３３３，４３３に対して１台ずつ改質用搬送装置３２ａ等を備えるような構成に比べて、接合システム１の小型化を図ることができる。
なお、上述した第１、第３の実施形態では、ロードロック室３１を１つとしたが、これに限られず、２つ以上であってもよい。また、ロードロック室３１内のトランジション３１ａ１，３１ａ２は、１つまたは３つ以上であってもよい。
また、上記した接合システム１にあっては、基板温調装置４２が接合装置４１に隣接して配置されるようにしたが、これに限られず、たとえば、第３処理ブロックＧ３など他の場所に配置されるようにしてもよい。また、接合システム１においては、基板温調装置４２が除去されるように構成してもよい。
また、上記では、上ウェハＷ１等は真空吸着や載置により保持されるが、これに限定されるものではなく、たとえば機械的な保持を行うメカチャックや静電吸着力で保持する静電チャックなどに適宜変更してもよい。
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。
１ 接合システム
２ 搬入出ステーション
３ 処理ステーション
３１ ロードロック室
３１ａ１，３１ａ２ トランジション
３２ 搬送室
３３ 表面改質装置
３４ 表面親水化装置
４１ 接合装置
４２ 基板温調装置
４２ａ 第１温調保持プレート
４２ｂ 第２温調保持プレート
５５ 反転用トランジション
６１ 搬送装置
６２ａ 第１保持部
６２ｂ 第２保持部
６４ 第１駆動部
１００ 制御装置

Claims (10)

  1. 第１基板および第２基板を常圧雰囲気にて搬送する基板搬送装置と、
    前記第１基板および前記第２基板の接合される表面を減圧雰囲気にて改質する表面改質装置と、
    室内において前記基板搬送装置と前記表面改質装置との間での前記第１基板および前記第２基板の受け渡しが行われるとともに、前記室内の雰囲気を大気雰囲気と減圧雰囲気との間で切り替え可能なロードロック室と、
    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
    を備えることを特徴とする接合システム。
  2. 前記ロードロック室に隣接して配置され、前記ロードロック室と前記表面改質装置との間で前記第１基板および前記第２基板を減圧雰囲気にて搬送する表面改質装置用搬送装置
    を備えることを特徴とする請求項１に記載の接合システム。
  3. 前記表面改質装置は２台あり、
    前記表面改質装置用搬送装置は、
    ２台の前記表面改質装置の間に配置されること
    を特徴とする請求項２に記載の接合システム。
  4. 前記ロードロック室は、
    受け渡しが行われる前記第１基板または前記第２基板を載置する複数の基板載置台
    を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の接合システム。
  5. 前記表面改質装置および前記ロードロック室は、
    前記表面親水化装置の下方に配置されること
    を特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の接合システム。
  6. 改質前の前記第１基板および改質前の前記第２基板が搬入される搬入ステーション
    を備え、
    前記表面改質装置、前記ロードロック室、前記表面親水化装置および前記接合装置がそれぞれ複数あり、
    複数の前記接合装置は、
    前記搬入ステーションと、複数の前記表面改質装置、前記ロードロック室および前記表面親水化装置との間に配置されること
    を特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の接合システム。
  7. 複数の前記表面改質装置および前記ロードロック室は、互いに対応する第１表面改質装置および第１ロードロック室と、互いに対応する第２表面改質装置および第２ロードロック室とを含み、
    前記第１表面改質装置および前記第１ロードロック室と、前記第２表面改質装置および前記第２ロードロック室とは、平面視において点対称になるように配置されること
    を特徴とする請求項６に記載の接合システム。
  8. 接合前の前記第１基板および接合前の前記第２基板をそれぞれ温度調節する基板温調装置
    を備え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システム。
  9. 前記基板温調装置は、
    接合前の前記第１基板を保持しつつ温度調節する第１温調保持プレートと、
    前記第１温調保持プレートに対向配置され、接合前の前記第２基板を保持しつつ温度調節する第２温調保持プレートと
    を備えることを特徴とする請求項８に記載の接合システム。
  10. 前記基板温調装置は、
    前記基板温調装置および前記接合装置を少なくとも備える処理ステーション内を流れる気体の流れ方向において前記接合装置の下流側に配置されること
    を特徴とする請求項８または９に記載の接合システム。
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