JP2024042505A - 接合装置、および接合方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】２枚の基板を一層精度よく接合できる技術を提供する。【解決手段】接合装置は、第１保持部と、第２保持部と、吸着圧力発生部と、押動部と、制御部と、を備える。制御部は、押動部による第１基板の押圧の開始時に、複数の領域毎に設定された開始時吸着圧力分布で第２基板を吸着させている。制御部は、押動部による押圧の開始時点から第１基板の接合面の全面と第２基板の接合面の全面とが接触する接触終了時点までの間に、開始時吸着圧力分布から進展時吸着圧力分布に切り替える制御を行う。進展時吸着圧力分布は、開始時吸着圧力分布における複数の領域の吸着圧力に対して、少なくとも１つの領域の吸着圧力を変更したものである。【選択図】図１２

Description

本開示は、接合装置、および接合方法に関する。
特許文献１には、上側の基板を上方から吸着する上チャックと、下側の基板を下方から吸着する下チャックとを備え、２枚の基板を向い合せて接合する接合装置が開示されている。基板の接合において、接合装置は、上チャックの基板の中心を押し下げて、下チャックの基板の中心と接触させ、２枚の基板の中心同士を分子間力により接合させ、この接合領域を中心から外縁に広げていく。
また、特許文献１に開示されている接合装置は、下チャックの吸着面を複数の領域に区画しており、接合時において各領域の吸着圧力を個別に設定することで、上チャックの基板と下チャックの基板との接合力を高めている。
特開２０１５－０９５５７９号公報
本開示は、２枚の基板を精度よく接合できる技術を提供する。
本開示の一態様によれば、第１基板を保持する第１保持部と、前記第１保持部の対向位置に配置可能であり、第２基板を吸着する複数の領域に区画された吸着面を有する第２保持部と、前記複数の領域の各々に吸着圧力を個別に発生させる吸着圧力発生部と、前記第１基板を前記第２基板に接合させるために前記第１基板の中心部を前記第２基板に向けて押圧する押動部と、前記吸着圧力発生部および前記押動部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記押動部による前記第１基板の押圧の開始時に、前記複数の領域毎に設定された開始時吸着圧力分布で前記第２基板を吸着させており、前記押動部による押圧の開始時点から前記第１基板の接合面の全面と前記第２基板の接合面の全面とが接触する接触終了時点までの間に、前記開始時吸着圧力分布から進展時吸着圧力分布に切り替える制御を行い、前記進展時吸着圧力分布は、前記開始時吸着圧力分布における前記複数の領域の吸着圧力に対して、少なくとも１つの領域の吸着圧力を変更したものである、接合装置が提供される。
一態様によれば、２枚の基板を精度よく接合できる。
第１実施形態に係る接合装置を示す平面図である。 図１の接合装置の側面図である。 第１基板及び第２基板の一例を示す側面図である。 第１実施形態に係る接合方法を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る接合モジュールの一例を示す平面図である。 図５の接合モジュールの側面図である。 上チャック及び下チャックの一例を示す断面図である。 図４のステップＳ１０９の詳細を示すフローチャートである。 図９（Ａ）は、図８のステップＳ１１２における動作の一例を示す側面図である。図９（Ｂ）は、図９（Ａ）に続く動作を示す側面図である。図９（Ｃ）は、図９（Ｂ）に続く動作を示す側面図である。 図１０（Ａ）は、図８のステップＳ１１３における動作の一例を示す断面図である。図１０（Ｂ）は、図８のステップＳ１１４における動作の一例を示す断面図である。図１０（Ｃ）は、図１０（Ｂ）に続く動作を示す断面図である。 下チャックの吸着面の一例を示す平面図である。 図１２（Ａ）は、下チャックの開始時吸着圧力分布を示す平面図である。図１２（Ｂ）は、下チャックの進展時吸着圧力分布を示す平面図である。 図１３（Ａ）は、上チャックの上側変位センサの配置を示す平面図である。図１３（Ｂ）は、上側変位センサによる上ウェハの変位と吸着圧力分布の切り替えを示すグラフである。 図１４（Ａ）は、下チャックの開始時吸着圧力分布を示す平面図である。図１４（Ｂ）は、接合の進展の一時停止の状態を示す平面図である。図１４（Ｃ）は、下チャックの進展時吸着圧力分布を示す平面図である。図１４（Ｄ）は、接合時に下ウェハにかかる吸着圧力をまとめた平面図である。 図１５（Ａ）は、上ウェハと下ウェハの接合における進展の一時停止の状態を示す断面図である。図１５（Ｂ）は、進展の一時停止時に進展時吸着圧力分布に切り替えた状態を示す断面図である。
以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
図１および図２に示すように、一実施形態に係る接合装置１は、２つの基板（第１基板Ｗ１、第２基板Ｗ２）を搬送し、これら２つの基板同士を接合して接合基板Ｔを作製する装置である。
第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２のうち少なくとも１つは、例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。第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２のうち１つは、電子回路が形成されていないベアウェハであってもよい。化合物半導体ウェハは、特に限定されないが、例えばＧａＡｓウェハ、ＳｉＣウェハ、ＧａＮウェハ、またはＩｎＰウェハである。
第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とは、略同形状（同径）の円板に形成されている。図３に示すように、接合装置１は、第１基板Ｗ１のＺ軸負方向側（鉛直方向下側）に第２基板Ｗ２を配置して、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２を接合する。よって以下、第１基板Ｗ１を「上ウェハＷ１」、第２基板Ｗ２を「下ウェハＷ２」、接合基板Ｔを「接合ウェハＴ」という場合がある。また以下では、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」といい、接合面Ｗ１ｊとは反対側の板面を「非接合面Ｗ１ｎ」という。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」といい、接合面Ｗ２ｊとは反対側の板面を「非接合面Ｗ２ｎ」という。
図１に示すように、接合装置１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とをＸ軸正方向に向かって順に備える。搬入出ステーション２および処理ステーション３は、一体的に接続されている。
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ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３がそれぞれ載置される。カセットＣＳ１は上ウェハＷ１を収容するカセットであり、カセットＣＳ２は下ウェハＷ２を収容するカセットであり、カセットＣＳ３は接合ウェハＴを収容するカセットである。なお、カセットＣＳ１、ＣＳ２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、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、を備える。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、載置台１０上に載置されたカセットＣＳ１～ＣＳ３と、処理ステーション３の第３処理ブロックＰＢ３との間で、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および接合ウェハＴの搬送を行う。
処理ステーション３は、例えば、３つの処理ブロックＰＢ１、ＰＢ２、ＰＢ３を備える。第１処理ブロックＰＢ１は、処理ステーション３の背面側（図１のＹ軸正方向側）に設けられる。第２処理ブロックＰＢ２は、処理ステーション３の正面側（図１のＹ軸負方向側）に設けられる。第３処理ブロックＰＢ３は、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）に設けられる。
また、処理ステーション３は、第１処理ブロックＰＢ１～第３処理ブロックＰＢ３に囲まれた領域に、搬送装置６１を有する搬送領域６０を備える。例えば、搬送装置６１は、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。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ＰＢ１、第２処理ブロックＰＢ２および第３処理ブロックＰＢ３内の装置に上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および接合ウェハＴを搬送する。
第１処理ブロックＰＢ１は、例えば、表面改質装置３３と、表面親水化装置３４とを有する。表面改質装置３３は、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊおよび下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊを改質する。表面親水化装置３４は、改質された上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊおよび下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊを親水化する。
例えば、表面改質装置３３は、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊにおけるＳｉＯ２の結合を切断し、Ｓｉの未結合手を形成し、その後の親水化を可能にする。表面改質装置３３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をプラズマ化する。そして、表面改質装置３３は、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊおよび下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊに酸素イオンを照射することにより、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊをプラズマ処理して改質する。処理ガスは、酸素ガスには限定されず、窒素ガス等でもよい。
表面親水化装置３４は、純水等の親水化処理液によって、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊおよび下ウェハＷ２のＷ２ｊを親水化する。表面親水化装置３４は、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊを洗浄する役割も有する。表面親水化装置３４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、純水が接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊ上を拡散し、Ｓｉの未結合手にＯＨ基が付き、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊが親水化される。
図２に示すように、第２処理ブロックＰＢ２は、例えば、接合モジュール４１と、第１温度調節装置４２と、第２温度調節装置４３とを有する。接合モジュール４１は、親水化された上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを接合し、接合ウェハＴを作製する。第１温度調節装置４２は、接合ウェハＴを作製前に、上ウェハＷ１の温度分布を調節する。第２温度調節装置４３は、接合ウェハＴを作製前に、下ウェハＷ２の温度分布を調節する。なお、本実施形態において、第１温度調節装置４２および第２温度調節装置４３は、接合モジュール４１とは別に設けられるが、接合モジュール４１の一部として設けられてもよい。
第３処理ブロックＰＢ３は、例えば、上方から下方に向かって、第１位置調節装置５１、第２位置調節装置５２、およびトランジション装置５３、５４を順に備える。なお、第３処理ブロックＰＢ３における各装置の配置場所は、図２に示す配置場所には限定されない。第１位置調節装置５１は、上ウェハＷ１の水平方向の向きを調節し、また、上ウェハＷ１を上下反転し、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊを下向きにする。第２位置調節装置５２は、下ウェハＷ２の水平方向の向きを調節する。トランジション装置５３は、上ウェハＷ１を一時的に載置する。また、トランジション装置５４は、下ウェハＷ２や接合ウェハＴを一時的に載置する。
図１に戻り、接合装置１は、各構成を制御する制御装置（制御部）９０を備える。制御装置９０は、１以上のプロセッサ９１、メモリ９２、図示しない入出力インタフェースおよび電子回路を有する制御用コンピュータである。１以上のプロセッサ９１は、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、複数のディスクリート半導体からなる回路等のうち１つまたは複数を組み合わせたものであり、メモリ９２に記憶されたプログラムを実行処理する。メモリ９２は、不揮発性メモリおよび揮発性メモリを含み、制御装置９０の記憶部を形成している。
次に、図４を参照して、本実施形態の接合方法について説明する。図４に示すステップＳ１０１～Ｓ１０９は、制御装置９０による制御下に実施される。
接合方法において、作業者または搬送ロボット（不図示）は、複数枚の上ウェハＷ１を収容したカセットＣＳ１、複数枚の下ウェハＷ２を収容したカセットＣＳ２、および空のカセットＣＳ３を、搬入出ステーション２の載置台１０上に載置する。
接合装置１は、搬送装置２２によりカセットＣＳ１内の上ウェハＷ１を取り出し、処理ステーション３の第３処理ブロックＰＢ３のトランジション装置５３に搬送する。その後、接合装置１は、搬送装置６１により、トランジション装置５３から上ウェハＷ１を取り出し、第１処理ブロックＰＢ１の表面改質装置３３に搬送する。
次に、接合装置１は、表面改質装置３３により、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊを改質する（ステップＳ１０１）。表面改質装置３３は、接合面Ｗ１ｊを上に向けた状態で接合面Ｗ１ｊを改質する。その後、搬送装置６１は、表面改質装置３３から上ウェハＷ１を取り出して、表面親水化装置３４に搬送する。
そして、接合装置１は、表面親水化装置３４により、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊを親水化する（ステップＳ１０２）。表面親水化装置３４は、接合面Ｗ１ｊを上に向けた状態で接合面Ｗ１ｊを親水化する。その後、搬送装置６１は、表面親水化装置３４から上ウェハＷ１を取り出し、第３処理ブロックＰＢ３の第１位置調節装置５１に搬送する。
接合装置１は、第１位置調節装置５１により、上ウェハＷ１の水平方向の向きを調節すると共に、上ウェハＷ１の上下を反転する（ステップＳ１０３）。これにより、上ウェハＷ１のノッチが所定の方位に向けられ、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊが下に向けられる。その後、搬送装置６１は、第１位置調節装置５１から上ウェハＷ１を取り出し、第２処理ブロックＰＢ２の第１温度調節装置４２に搬送する。
接合装置１は、第１温度調節装置４２により、上ウェハＷ１の温度を調節する（ステップＳ１０４）。上ウェハＷ１の温調は、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊを下に向けた状態で実施される。その後、搬送装置６１は、第１温度調節装置４２から上ウェハＷ１を取り出し、接合モジュール４１に搬送する。
接合装置１は、上ウェハＷ１に対する上記の処理と並行して、下ウェハＷ２に対する処理を実施する。まず、接合装置１は、搬送装置２２によりカセットＣＳ２内の下ウェハＷ２を取り出し、処理ステーション３の第３処理ブロックＰＢ３のトランジション装置５４に搬送する。その後、搬送装置６１は、トランジション装置５４から下ウェハＷ２を取り出し、第１処理ブロックＰＢ１の表面改質装置３３に搬送する。
接合装置１は、表面改質装置３３により、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊを改質する（ステップＳ１０５）。表面改質装置３３は、接合面Ｗ２ｊを上に向けた状態で接合面Ｗ２ｊを改質する。その後、搬送装置６１は、表面改質装置３３から下ウェハＷ２を取り出し、表面親水化装置３４に搬送する。
接合装置１は、表面親水化装置３４により、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊを親水化する（ステップＳ１０６）。表面親水化装置３４は、接合面Ｗ２ｊを上に向けた状態で接合面Ｗ２ｊを親水化する。その後、搬送装置６１は、表面親水化装置３４から下ウェハＷ２を取り出し、第３処理ブロックＰＢ３の第２位置調節装置５２に搬送する。
接合装置１は、第２位置調節装置５２により、下ウェハＷ２の水平方向の向きを調節する（ステップＳ１０７）。これにより、下ウェハＷ２のノッチが所定の方位に向けられる。その後、搬送装置６１は、第２位置調節装置５２から下ウェハＷ２を取り出し、第２処理ブロックＰＢ２の第２温度調節装置４３に搬送する。
接合装置１は、第２温度調節装置４３により、下ウェハＷ２の温度を調節する（ステップＳ１０８）。下ウェハＷ２の温調は、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊを上に向けた状態で実施される。その後、搬送装置６１は、第２温度調節装置４３から下ウェハＷ２を取り出し、接合モジュール４１に搬送する。
そして、接合装置１は、接合モジュール４１において、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２を接合し接合ウェハＴを作製する（ステップＳ１０９）。接合ウェハＴの作製後、搬送装置６１は、接合モジュール４１から接合ウェハＴを取り出し、第３処理ブロックＰＢ３のトランジション装置５４に搬送する。
最後に、接合装置１は、搬送装置２２により、トランジション装置５４から接合ウェハＴを取り出し、載置台１０上のカセットＣＳ３に搬送する。これにより、一連の処理が終了する。
次に、図５～図７を参照して、接合モジュール４１の一例について説明する。図５に示すように、接合モジュール４１は、内部を密閉可能な処理容器２１０を有する。処理容器２１０の搬送領域６０側の側面には搬入出口２１１が形成され、当該搬入出口２１１には開閉シャッタ２１２が設けられる。上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および接合ウェハＴは、搬入出口２１１を介して搬入出される。
図６に示すように、処理容器２１０の内部には、上チャック２３０（第１保持部）と下チャック２３１（第２保持部）とが設けられる。上チャック２３０は、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊを下に向けて、上ウェハＷ１を上方から保持する。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の接合面Ｗ２ｊを上に向けて、下ウェハＷ２を下方から保持する。
上チャック２３０は、処理容器２１０の天井面に設けられた支持部材２８０に支持される。一方、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２９１に支持され、上チャック２３０の対向位置に配置可能となっている。
第１下チャック移動部２９１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２９１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２９１は、当該第１下チャック移動部２９１の下面側に設けられ、水平方向（Ｙ軸方向）に延在する一対のレール２９５に取り付けられる。第１下チャック移動部２９１は、レール２９５に沿って移動自在に構成される。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）に延在する一対のレール２９７に取り付けられる。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構成される。なお、一対のレール２９７は、処理容器２１０の底面に設けられた載置台２９８上に設けられる。
第１下チャック移動部２９１と、第２下チャック移動部２９６とによって、移動機構２９０が構成される。移動機構２９０は、上チャック２３０に対して下チャック２３１を相対移動させる。また、移動機構２９０は、基板受渡位置と、接合位置との間で下チャック２３１を移動させる。
基板受渡位置は、上チャック２３０が上ウェハＷ１を搬送装置６１から受け取り、また、下チャック２３１が下ウェハＷ２を搬送装置６１から受け取り、下チャック２３１が接合ウェハＴを搬送装置６１に受け渡す位置である。基板受渡位置は、ｎ（ｎは１以上の自然数）回目の接合で作製された接合ウェハＴの搬出と、ｎ＋１回目の接合で接合される上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の搬入とが連続して行われる位置である。基板受渡位置は、例えば図５および図６に示す位置である。
搬送装置６１は、上ウェハＷ１を上チャック２３０に渡す際に、上チャック２３０の真下に進入する。また、搬送装置６１は、接合ウェハＴを下チャック２３１から受け取り、下ウェハＷ２を下チャック２３１に渡す際に、下チャック２３１の真上に進入する。搬送装置６１が進入しやすいように、上チャック２３０と下チャック２３１とは横にずらされており、上チャック２３０と下チャック２３１の鉛直方向の間隔も大きい。
一方、接合位置は、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを所定の間隔をおいて向かい合わせた対向位置である。接合位置は、例えば図７に示す位置である。接合位置では、基板受渡位置に比べて、鉛直方向における上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間隔が狭い。また、接合位置では、基板受渡位置とは異なり、鉛直方向視にて上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とが重なっている。
移動機構２９０は、上チャック２３０と下チャック２３１の相対位置を、水平方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向の両方向）と、鉛直方向とに移動させる。なお、移動機構２９０は、本実施形態では下チャック２３１を移動させるが、下チャック２３１と上チャック２３０のいずれを移動させてもよく、両者を移動させてもよい。また、移動機構２９０は、上チャック２３０または下チャック２３１を鉛直軸周りに回転させてもよい。
図７に示すように、上チャック２３０は、当該上チャック２３０の径方向に沿って複数（例えば３つ）の領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃに区画される。これら領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃは、上チャック２３０の中心から外縁に向けてこの順で設けられる。領域２３０ａは、平面視で正円状に形成されており、領域２３０ｂ、２３０ｃは平面視で円環状に形成されている。領域２３０ｂ、２３０ｃは、周方向に沿って複数の円弧状のゾーン（小領域）を有してもよい。
各領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃには、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。上チャック２３０は、各領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃ毎に、上ウェハＷ１を真空吸着可能である。
上チャック２３０には、鉛直方向に昇降自在な複数の保持ピン２４５が設けられる。複数の保持ピン２４５は、真空ポンプ２４６に接続され、真空ポンプ２４６の作動によって上ウェハＷ１を真空吸着する。上ウェハＷ１は、複数の保持ピン２４５の下端に真空吸着される。複数の保持ピン２４５の代わりに、リング状の吸着パッドが用いられてもよい。
複数の保持ピン２４５は、図示しない駆動部により下降することで、上チャック２３０の吸着面から突出する。その状態で、複数の保持ピン２４５は、上ウェハＷ１を真空吸着し、搬送装置６１から受け取る。その後、複数の保持ピン２４５が上昇して、上ウェハＷ１が上チャック２３０の吸着面に接触する。続いて、上チャック２３０は、真空ポンプ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃの作動によって、各領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃにおいて上ウェハＷ１を水平に真空吸着する。
また、上チャック２３０は、当該上チャック２３０を鉛直方向に貫通する貫通孔２４３を中心部に備える。貫通孔２４３には、押動部２５０が挿通される。押動部２５０は、下ウェハＷ２と間隔をあけて配置された上ウェハＷ１の中心を押し下げることで、上ウェハＷ１を下ウェハＷ２に接触させる。
押動部２５０は、押動ピン２５１と、当該押動ピン２５１の昇降ガイドである外筒２５２とを有する。押動ピン２５１は、例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に挿通され、上チャック２３０の吸着面から突出し、上ウェハＷ１の中心を押し下げる。
また、下チャック２３１も、下ウェハＷ２を吸着する吸着面３００において、複数の区画された領域を有する。下チャック２３１の吸着面３００の構成については後に詳述する。
この下チャック２３１には、鉛直方向に昇降自在な複数（例えば、３つ）の保持ピン２６５が設けられる。下ウェハＷ２は、複数の保持ピン２６５の上端に載置される。なお、下ウェハＷ２は、複数の保持ピン２６５の上端に真空吸着されてもよい。
複数の保持ピン２６５は、上昇することで、下チャック２３１の吸着面３００から突出する。その状態で、複数の保持ピン２６５は、下ウェハＷ２を搬送装置６１から受け取る。その後、複数の保持ピン２６５が下降することで、下ウェハＷ２が下チャック２３１の吸着面３００に接触する。続いて、下チャック２３１は、吸着面３００の複数の領域において下ウェハＷ２を水平に真空吸着する。
次に、図８～図１０を参照して、図４のステップＳ１０９における接合ウェハＴを作製する工程について詳述する。図８に示すように、制御装置９０は、搬送装置６１により接合モジュール４１に対して上ウェハＷ１と下ウェハＷ２を搬入する（ステップＳ１１１）。搬入後の上チャック２３０と下チャック２３１の相対位置は、図６および図７に示す基板受渡位置である。
搬入後に、制御装置９０は、移動機構２９０により、上チャック２３０と下チャック２３１の相対位置を基板受渡位置から図７に示す接合位置に移動させる（ステップＳ１１２）。このステップＳ１１２において、制御装置９０は、図９に示すように上側カメラＳ１と下側カメラＳ２とを用いて、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の位置合わせを行う。
上側カメラＳ１は、上チャック２３０に固定されており、下チャック２３１に保持された下ウェハＷ２を撮像する。下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊには、予め複数の基準点Ｐ２１～Ｐ２３が形成される。基準点Ｐ２１～Ｐ２３としては、電子回路等のパターンが用いられる。基準点の数は、任意に設定可能である。
一方、下側カメラＳ２は、下チャック２３１に固定されており、上チャック２３０に保持された上ウェハＷ１を撮像する。上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊには、予め複数の基準点Ｐ１１～Ｐ１３が形成されている。基準点Ｐ１１～Ｐ１３としては、電子回路等のパターンが用いられる。基準点の数は、任意に設定可能である。
図９（Ａ）に示すように、接合モジュール４１は、移動機構２９０により、上側カメラＳ１と下側カメラＳ２の相対的な水平方向位置を調整する。具体的には、下側カメラＳ２が上側カメラＳ１の略真下に位置するように、移動機構２９０が下チャック２３１を水平方向に移動させる。そして、上側カメラＳ１と下側カメラＳ２とが共通のターゲットＸを撮像し、上側カメラＳ１と下側カメラＳ２の水平方向位置が一致するように、移動機構２９０が下側カメラＳ２の水平方向位置を微調整する。
次に、図９（Ｂ）に示すように、移動機構２９０は、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の水平方向位置を調整する。具体的には、移動機構２９０が下チャック２３１を水平方向に移動させながら、上側カメラＳ１が下ウェハＷ２の基準点Ｐ２１～Ｐ２３を順次撮像すると共に、下側カメラＳ２が上ウェハＷ１の基準点Ｐ１１～Ｐ１３を順次撮像する。なお、図９（Ｂ）は、上側カメラＳ１が下ウェハＷ２の基準点Ｐ２１を撮像すると共に、下側カメラＳ２が上ウェハＷ１の基準点Ｐ１１を撮像する様子を示している。
上側カメラＳ１および下側カメラＳ２は、撮像した画像データを制御装置９０に送信する。制御装置９０は、上側カメラＳ１で撮像した画像データと下側カメラＳ２で撮像した画像データとに基づいて移動機構２９０を制御し、鉛直方向視にて上ウェハＷ１の基準点Ｐ１１～Ｐ１３と下ウェハＷ２の基準点Ｐ２１～Ｐ２３とが合致するように下チャック２３１の水平方向位置を調整する。
次に、図９（Ｃ）に示すように、移動機構２９０は、下チャック２３１を鉛直上方に移動させる。その結果、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Ｇ（図７参照）は、予め定められた距離、例えば８０μｍ～２００μｍになる。間隔Ｇの調整は、第１変位計Ｓ３と、第２変位計Ｓ４とを用いる。
第１変位計Ｓ３は、上チャック２３０に固定されており、下チャック２３１に保持された下ウェハＷ２の厚みを測定する。第１変位計Ｓ３は、例えば、下ウェハＷ２に対して光を照射し、下ウェハＷ２の上下両面で反射された反射光を受光することで、下ウェハＷ２の厚みを測定する。厚みの測定は、例えば、移動機構２９０が下チャック２３１を水平方向に移動させる際に実施される。第１変位計Ｓ３の測定方式は、例えば、共焦点方式、分光干渉方式または三角測距方式等である。第１変位計Ｓ３の光源は、ＬＥＤまたはレーザである。
一方、第２変位計Ｓ４は、下チャック２３１に固定されており、上チャック２３０に保持された上ウェハＷ１の厚みを測定する。第２変位計Ｓ４は、例えば、上ウェハＷ１に対して光を照射し、上ウェハＷ１の上下両面で反射された反射光を受光することで、上ウェハＷ１の厚みを測定する。厚みの測定は、例えば、移動機構２９０が下チャック２３１を水平方向に移動させる際に実施される。第２変位計Ｓ４の測定方式は、例えば共焦点方式、分光干渉方式または三角測距方式等である。第２変位計Ｓ４の光源は、ＬＥＤまたはレーザである。
第１変位計Ｓ３および第２変位計Ｓ４は、測定したデータを、制御装置９０に送信する。制御装置９０は、第１変位計Ｓ３で測定したデータと第２変位計Ｓ４で測定したデータとに基づいて移動機構２９０を制御し、間隔Ｇが設定値になるように下チャック２３１の鉛直方向位置を調整する。
次に、真空ポンプ２４１ａの作動が停止され、図１０（Ａ）に示すように、領域２３０ａにおける上ウェハＷ１の真空吸着が解除される。その後、押動部２５０の押動ピン２５１が下降して上ウェハＷ１の中心を押し下げることで、上ウェハＷ１を下ウェハＷ２に接触させる（図８のステップＳ１１３）。その結果、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の中心同士が接合される。
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はそれぞれ親水化済みであるので、親水基（例えばＯＨ基）が水素結合し、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊ同士が強固に接合される。
次に、制御装置９０は、真空ポンプ２４１ｂの作動を停止し、図１０（Ｂ）に示すように、領域２３０ｂにおける上ウェハＷ１の真空吸着を解除する。続いて、制御装置９０は、真空ポンプ２４１ｃの作動を停止し、図１０（Ｃ）に示すように、領域２３０ｃにおける上ウェハＷ１の真空吸着を解除する。
このように、上ウェハＷ１の中心から周縁に向けて、上ウェハＷ１の真空吸着が段階的に解除され、上ウェハＷ１が下ウェハＷ２に段階的に落下して当接する。そして、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の接合は、中心の接合後に周縁に向けて順次進行する（ステップＳ１１４）。これより、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、接合ウェハＴが得られる。その後、接合装置１は、押動ピン２５１を元の位置まで上昇させる。
接合ウェハＴの形成後、制御装置９０は、移動機構２９０により、上チャック２３０と下チャック２３１の相対位置を、図８に示す接合位置から図６および図７に示す基板受渡位置に移動する（ステップＳ１１５）。例えば、移動機構２９０は、先ず下チャック２３１を下降させ、下チャック２３１と上チャック２３０の鉛直方向の間隔を広げる。続いて、移動機構２９０は、下チャック２３１を横に移動させ、下チャック２３１と上チャック２３０を横にずらす。
その後、制御装置９０は、搬送装置６１により、接合モジュール４１に対する接合ウェハＴの搬出を行う（ステップＳ１１６）。具体的には、先ず、下チャック２３１が、接合ウェハＴの保持を解除する。続いて、複数の保持ピン２６５が、上昇し、接合ウェハＴを搬送装置６１に渡す。その後、複数の保持ピン２６５が、元の位置まで下降する。
次に、下チャック２３１の吸着面３００の構成について、図１１を参照しながら説明する。なお、本開示の技術は、上チャック２３０の吸着面にも適用可能である。図１１において、ハッチングで示す領域は、吸着圧力を発生させる領域である。下チャック２３１の吸着面３００は、個別に吸着圧力を発生させる複数の領域を有する。
例えば、吸着面３００は、円環状のリブ３０１、３０２、３０３により、中央領域Ａと、中間領域Ｂと、外側領域Ｃとに区画される。中央領域Ａと、中間領域Ｂと、外側領域Ｃとは、吸着面３００の中心から外縁に向けて、この順番で、同心円状に配置されている。具体的には、中央領域Ａは、正円状（円形）に形成されている。中間領域Ｂは、中央領域Ａの外側隣接位置において円環状に形成されている。外側領域Ｃは、中間領域Ｂの外側隣接位置において円環状に形成されている。なお、吸着面３００は、中間領域Ｂを含まずに、中央領域Ａの外側隣接位置が外側領域Ｃであってもよい。逆に、吸着面３００は、中央領域Ａと外側領域Ｃの間に、複数の円環状の中間領域Ｂを備えてもよい。
中間領域Ｂは、複数の放射状のリブ３０５によって、８つの円弧状のゾーン（中間小領域）に分割されている。同様に、外側領域Ｃは、各リブ３０５によって、８つの円弧状のゾーン（外側小領域）に分割されている。なお、中間領域Ｂの区画数と、外側領域Ｃの区画数とは、同じでもよく、異なっていてもよい。
中央領域Ａ、中間領域Ｂの８つのゾーンおよび外側領域Ｃの８つのゾーンは、下ウェハＷ２を個別に吸引可能に構成される。ただし、本実施形態に係る下チャック２３１は、合計１７のゾーンに対して１０個の吸引機構３１１を接続しており、吸着面３００を１０のチャネルのゾーン毎に吸引する。つまり、吸着面３００は、合計１７のゾーンのうち、同じ吸引機構３１１によって吸引を行うゾーンを有している。
詳細には、中央領域Ａについては、１つのゾーン（ｃｈ１）に設定して所定の吸引機構３１１に接続している。一方、中間領域Ｂは、３つのゾーン（ｃｈ２～ｃｈ４）を設定している。中央領域Ａを基点としてＸ軸方向（図１１中の左右）に隣接する２つのゾーンがｃｈ２である。中央領域Ａを基点としてＹ軸方向（図１１中の上下）に隣接する２つのゾーンがｃｈ３である。そして、中間領域Ｂにおいてｃｈ２のゾーンとｃｈ３のゾーンとに挟まれた４つのゾーンがｃｈ４である。一方、外側領域Ｃは、６つのゾーン（ｃｈ５～ｃｈ１０）を設定している。中間領域ＢのＸ軸正方向（図１１中の左）に隣接する１つのゾーンがｃｈ５である。中間領域ＢのＸ軸負方向（図１１中の右）に隣接する１つのゾーンがｃｈ６である。中間領域ＢのＹ軸負方向（図１１中の上）に隣接する１つのゾーンがｃｈ７である。中間領域ＢのＹ軸正方向（図１１中の下）に隣接する１のゾーンがｃｈ８である。そして、外側領域Ｃにおいてｃｈ５のゾーンとｃｈ７のゾーンとに挟まれたゾーン、およびｃｈ６のゾーンとｃｈ７のゾーンとに挟まれたゾーンがｃｈ９である。同様に、外側領域Ｃにおいてｃｈ５のゾーンとｃｈ８のゾーンとに挟まれたゾーン、およびｃｈ６のゾーンとｃｈ８のゾーンとに挟まれたゾーンがｃｈ１０である。
吸着面３００の中心を通るＸ軸線上には、Ｘ軸正方向からＸ軸負方向に向かって、ｃｈ５、ｃｈ２、ｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ６の各ゾーンが、この順に並んでいる。吸着面３００の中心を通るＹ軸線上には、Ｙ軸負方向からＹ軸正方向に向かって、ｃｈ７、ｃｈ３、ｃｈ１、ｃｈ３、ｃｈ８の各ゾーンが、この順に並んでいる。なお、吸着面３００は、各ゾーンのチャネルの数や場所について自由に設計し得ることは勿論である。
接合モジュール４１には、吸着面３００の１０チャネルの各ゾーンに個別に吸着圧力を発生させる吸着圧力発生部３１０が設けられている。吸着圧力発生部３１０の各吸引機構３１１は、所定のゾーンに接続される吸引ライン３１２を有すると共に、この吸引ライン３１２上に吸引ポンプ３１３、開閉バルブ３１４および圧力制御器３１５を備える。吸着圧力発生部３１０は、制御装置９０に通信可能に接続され、制御装置９０の制御下に各吸引機構３１１を動作させる。
各吸引機構３１１は、例えば、所定の吸引ライン３１２の吸引ポンプ３１３を作動させて開閉バルブ３１４を開放することで、その吸引ライン３１２が接続されているゾーンに吸着圧力（負圧）を発生させる。吸着圧力の大きさは、圧力制御器３１５により制御する。また、各吸引機構３１１は、所定の吸引ライン３１２の開閉バルブ３１４を閉塞すると共に、圧力制御器３１５を介して大気を導入することで、各ゾーンの吸着圧力を解除する。
以上のように構成された下チャック２３１は、ｃｈ１～ｃｈ１０の各ゾーンにおいて下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎに対して個別に吸着圧力をかけることができる。例えば、下チャック２３１は、ｃｈ１～ｃｈ１０の各ゾーンのうち一部の１以上のチャネルを同じ第１吸着圧力とし、他の１以上のチャネルを第１吸着圧力とは異なる第２吸着圧力とすることができる。なお、下チャック２３１は、ｃｈ１～ｃｈ１０の各ゾーンの全てにおいて、相互に異なる吸着圧力に設定してもよい。
一例として、接合装置１は、押動部２５０による上ウェハＷ１の押圧前（接合前）および押圧の開始時点以降（上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の接合の開始時点以降）において、吸着面３００の各ゾーンの吸着圧力を、図１２（Ａ）に示す圧力に設定する。詳細には、１ｃｈ、４ｃｈ～１０ｃｈのゾーンは、－１００ｋＰａの第１吸着圧力とし、ｃｈ２、ｃｈ３のゾーンは、－２０ｋＰａの第２吸着圧力とする。吸着圧力は、大気圧を基準とする負圧で表す。負圧が小さいほど（負圧の絶対値が大きいほど）吸着圧力が強く、負圧が大きいほど（負圧の絶対値が小さいほど）吸着圧力が弱い。以下、接合の開始時点における吸着面３００の各ゾーンの吸着圧力（第１吸着圧力、第２吸着圧力）を、開始時吸着圧力分布ともいう。
このように、中間領域ＢのＸ軸方向およびＹ軸方向のゾーンであるｃｈ２、ｃｈ３の吸着圧力を他のゾーンよりも弱くすることで、下ウェハＷ２は、中心付近における固定が弱まることになる。このため、下ウェハＷ２は、上ウェハＷ１との接合力の影響を受けて動きやすくなり、上ウェハＷ１と円滑に接合するようになる。
ただし、ｃｈ２、ｃｈ３のゾーンについて第１吸着圧力よりも弱い第２吸着圧力を継続的にかけると、これらのゾーンと他のゾーンの吸着圧力との差により、下ウェハＷ２の歪みが生じ易くなる。特に、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の接合では、中心から外縁に向かって接合が進展する過程で、外縁側において下ウェハＷ２の歪みの影響を受け易くなる。
そのため、本実施形態に係る接合装置１は、接合の進展時に、吸着面３００の各ゾーンの開始時吸着圧力分布とは異なる圧力分布に変更する構成としている。以下、接合の進展時に変更した吸着面３００の圧力分布を進展時吸着圧力分布ともいう。例えば進展時吸着圧力分布では、図１２（Ｂ）に示すように、接合の開始時に第２吸着圧力（－２０ｋＰａ）に設定していた２ｃｈ、３ｃｈのゾーンについて、第１吸着圧力（－１００ｋＰａ）に変更する。したがって、吸着面３００の１ｃｈ～１０ｃｈの各ゾーンの吸着圧力が、－１００ｋＰａで均一化される。
このように、接合装置１は、接合時に、２ｃｈ、３ｃｈのゾーンの吸着圧力を強くすることで、接合が進展した段階で下ウェハＷ２の外縁付近を強固に固定できるようになる。その結果、下チャック２３１の外縁付近に生じる歪みを抑制して、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２を精度よく接合することが可能となる。
以下、接合モジュール４１による接合方法、および接合方法に応じた構成について詳述していく。接合装置１は、上記したように、搬送装置６１により複数の保持ピン２４５に上ウェハＷ１を保持させ、また上チャック２３０の吸着により上ウェハＷ１を保持する（上ウェハ保持工程：図６も参照）。また、接合装置１は、搬送装置６１から複数の保持ピン２６５に受け渡された下ウェハＷ２を下降して、下チャック２３１の吸着面３００に下ウェハＷ２を吸着する（下ウェハ保持工程）。その後、移動機構２９０により下チャック２３１を接合位置に移動させる（図７参照）。下チャック２３１を接合位置に配置した後、図１２（Ａ）に示すように、制御装置９０は、下チャック２３１の吸着面３００の吸着圧力を開始時吸着圧力分布に調整する。これにより、吸着圧力発生部３１０は、ｃｈ１、ｃｈ４～ｃｈ１０の各ゾーンの吸着圧力を第１吸着圧力（－１００ｋＰａ）として吸引を行い、ｃｈ２、ｃｈ３の各ゾーンの吸着圧力を第２吸着圧力（－２０ｋＰａ）として吸引を行う。なお、開始時吸着圧力分布への調整は、下チャック２３１の移動時等において行ってもよい。
その後、接合装置１は、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の接合工程を開始する。上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の接合の開始において、制御装置９０は、上記したように、上チャック２３０の領域２３０ａの真空吸着を解除して、押動部２５０を押動ピン２５１により上ウェハＷ１の中心を押し下げる（図１０（Ａ）も参照）。さらに、所定時間の経過後に、制御装置９０は、上チャック２３０の領域２３０ｂの真空吸着を解除する（図１０（Ｂ）参照）。
ここで、図１３（Ａ）に示すように、接合装置１は、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の接合時に、上チャック２３０内に設けられた複数の上側変位センサＳ５により、上ウェハＷ１の位置を監視している。複数の上側変位センサＳ５としては、Ｘ軸方向の領域２３０ｂに配置される第１センサＳ５１と、Ｘ軸方向の領域２３０ｃに配置される第２センサＳ５２と、Ｘ軸方向とＹ軸方向の間のダイアゴナル方向の領域２３０ｃに配置される第３センサＳ５３と、があげられる。なお、上側変位センサＳ５の数および配置は、これに限定されず、例えば、押動部２５０の近傍位置（上チャック２３０の中心）やＹ軸方向に複数のセンサを備えてもよい。
第１センサＳ５１、第２センサＳ５２、第３センサＳ５３は、接合の進展時に、上ウェハＷ１の非接合面Ｗ１ｎの位置（変位）を測定し、測定結果の情報を制御装置９０に送信する。これにより、制御装置９０は、図１３（Ｂ）のグラフに示すような各センサの検出値を取得していく。なお、図１３（Ｂ）のグラフにおいて、横軸は時間であり、縦軸は上ウェハＷ１の位置である。
グラフにおける時点ｔ０は、押動部２５０による上ウェハＷ１の中心の押圧を開始したタイミング（接合の開始時点）である。時点ｔ０の後、第１センサＳ５１は、上ウェハＷ１の中心の下降に応じて、対向する非接合面Ｗ１ｎの位置を検出する。この際、第１センサＳ５１は、時点ｔ０から急激に低下する上ウェハＷ１の位置を検出する。そして、領域２３０ｂの吸着解除がなされる時点ｔ１をある程度経過すると、第１センサＳ５１が検出している付近の上ウェハＷ１が下ウェハＷ２に接触した状態となる。そのため、第１センサＳ５１は略一定の検出値を検出する。
これに対して、Ｘ軸方向において第１センサＳ５１よりも外縁側に位置している第２センサＳ５２の検出値は、時点ｔ０の後に、第１センサＳ５１の検出値よりも高い値（位置）で徐々に低下していく。そして、領域２３０ｂの吸着解除がなされる時点ｔ１から時間がさらに経過した時点ｔ１'以降において、第２センサＳ５２の検出値は略一定となる。すなわち、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との接合は、中心から外縁に向かって進展するが、上ウェハＷ１の外縁が上チャック２３０の領域２３０ｃに吸着されていることで、上ウェハＷ１の変形（下降）が一時停止した状態となる。
上ウェハＷ１の変形が一時停止した後、さらに時間が経過した時点ｔ２において、制御装置９０は、領域２３０ｃの吸着解除を行う。これにより、第２センサＳ５２は、時点ｔ２の直後において上ウェハＷ１が急激に下降する検出値を検出する。そして、時点ｔ２よりも僅かに時間経過した時点ｔ３は、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊの全面と下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの全面とが接触する接触終了時点となる。
また、ダイアゴナル方向に設置された第３センサＳ５３の検出値も、接合開始の後、第２センサＳ５２の検出値よりも高い値（位置）で徐々に低下していく。ただし、本実施形態に係る上チャック２３０の領域２３０ｃでは、ダイアゴナル方向の４箇所（図１３（Ａ）のハッチ参照）で上ウェハＷ１を吸着している。第３センサＳ５３は、第２センサＳ５２と同じ領域２３０ｃに設置されているが、上チャック２３０により強く吸着されている上ウェハＷ１の変位を検出する。そのため、第２センサＳ５２と同じタイミングで検出しても、第３センサＳ５３の検出値は、第２センサＳ５２の検出値より高くなる。そして、第３センサＳ５３の検出値も、時点ｔ１からさらに時間が経過した時点ｔ１'で、略一定となる。
制御装置９０は、第２センサＳ５２の検出値および第３センサＳ５３の検出値が略一定となった時点ｔ１'以降において、下チャック２３１の吸着面３００を開始時吸着圧力分布から進展時吸着圧力分布に切り替える。以下では、この切り替えを行うタイミングを切り替え時点ｔｒという。
切り替え時点ｔｒよりも前のステップＳ１において、下チャック２３１は、上記した開始時吸着圧力分布により下ウェハＷ２を吸着している。そして切り替え時点ｔｒ以降において、制御装置９０は、進展時吸着圧力分布に切り替えたステップＳ２を行う。進展時吸着圧力分布では、図１２（Ｂ）に示すように、全てのチャネルの吸着圧力を－１００ｋＰａとする。これにより、下チャック２３１は、下ウェハＷ２の径方向中間位置から外縁付近を強固に固定することができる。
また、領域２３０ｃの吸着が解除された時点ｔ２以降のステップＳ３でも、下チャック２３１は、進展時吸着圧力分布を継続することで、下ウェハＷ２を強固に固定し続ける。その結果、下チャック２３１は、上ウェハＷ１の外縁と下ウェハＷ２の外縁とを精度よく接合することができる。
以上の接合の進展時における吸着圧力分布の変化について、図１４および図１５を参照しながら、さらに詳しく説明する。図１４（Ａ）に示す接合の開始時（図１３（Ｂ）の時点ｔ０）に、制御装置９０は、開始時吸着圧力分布で下ウェハＷ２を吸着している。すなわち、下チャック２３１の吸着面３００は、ｃｈ１、ｃｈ４～ｃｈ１０において－１００ｋＰａで下ウェハＷ２を吸着し、ｃｈ２、ｃｈ３において－２０ｋＰａで下ウェハＷ２を吸着する。
上チャック２３０の領域２３０ｂの吸着解除がなされて時点ｔ１'に達すると（図１３（Ｂ）参照）、領域２３０ｃにて上ウェハＷ１を吸着していることで、上ウェハＷ１の下降、すなわち上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の接合の進展が一時停止する。具体的には図１４（Ｂ）に示すように、中間領域Ｂの途中位置において、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の接合の進展が停止する。
進展の一時停止時によって、図１４（Ｂ）において太線で示すように、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の中心側の接合箇所、および上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の外縁側の分離箇所に分かれる境界点ＢＰ（屈曲箇所：Inflection Point）が生じる。図１５（Ａ）に示すように、この境界点ＢＰでは、下ウェハＷ２が上ウェハＷ１に引き寄せられることで、下ウェハＷ２が縮むように作用する。仮に、ｃｈ２、ｃｈ３の吸着圧力を強めない場合（－２０ｋＰａを継続する場合）には、下ウェハＷ２が大きく縮んで、歪みの要因となる。
そこで、制御装置９０は、接合の進展の一時停止後に、図１４（Ｃ）に示すように開始時吸着圧力分布から進展時吸着圧力分布に切り替える。すなわち、切り替え時点ｔｒは、接合の進展が一時停止したタイミングから領域２３０ｃの吸着が解除された時点ｔ２までの間に設定される（図１３（Ｂ）参照）。進展時吸着圧力分布において、下チャック２３１の吸着面３００は、全てのゾーンで－１００ｋＰａの吸着圧力となり、下ウェハＷ２の境界点ＢＰよりも外縁側は、下チャック２３１に強固に吸着されることになる。そのため、図１５（Ｂ）に示すように、下ウェハＷ２の縮みが抑制されて、下ウェハＷ２の歪みを緩和させることができる。
結果的に、下チャック２３１は、接合の進展時に、図１４（Ｄ）に示すような吸着圧力によって下ウェハＷ２を吸着することになる。つまり、下チャック２３１は、中間領域Ｂのｃｈ２、ｃｈ３の中心側において、弱い吸着圧力で下ウェハＷ２を吸着することで、中心付近の上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを円滑に接合させる。そして、下チャック２３１は、中間領域Ｂのｃｈ２、ｃｈ３の外縁側において、強い吸着圧力で下ウェハＷ２を固定することで、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊのずれを抑えて精度よく接合させる。
以上のように、接合装置１は、接合の進展時に、開始時吸着圧力分布から進展時吸着圧力分布に変更することで、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の接合の進展に応じて、下ウェハＷ２を適切に固定することができる。その結果、接合装置１は、接合の進展時に下ウェハＷ２に生じる歪みを抑制することが可能となり、２枚の基板（上ウェハＷ１、下ウェハＷ２）を精度よく接合できる。
また、接合装置１は、接合の進展が一時停止した後のタイミングに切り替え時点ｔｒを設定することで、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の中心からの接合の進展が一時停止するまでの間に、下ウェハＷ２を上ウェハＷ１に良好に接合させることができる。そして、接合装置１は、上チャック２３０が上ウェハＷ１の外縁の吸着を解除する前までに、進展時吸着圧力分布に変更することで、吸着解除後において下ウェハＷ２の外縁側に生じる歪みをスムーズに抑制できる。
さらに、接合装置１は、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の境界点ＢＰが中間領域Ｂに位置する際に開始時吸着圧力分布から進展時吸着圧力分布に切り替えることで、接合の進展時に、中間領域Ｂの吸着圧力の影響を適切に調整できる。またさらに、開始時吸着圧力分布において、一部のゾーン（ｃｈ１、ｃｈ４～ｃｈ１０）を第１吸着圧力とし、他部のゾーン（ｃｈ２、ｃｈ３）を第２吸着圧力とすることで、上ウェハＷ１の接合力に応じて下ウェハＷ２を動きやすくできる。これにより、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の中心における接合をより安定して行うことができる。
一方、進展時吸着圧力分布において、接合装置１は、全ての領域を同じ吸着圧力（第１吸着圧力）とすることで、下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎ全体を均一に固定することが可能となる。よって、吸着圧力が異なることに起因する下ウェハＷ２の歪みをより一層確実に回避できる。
なお、本開示の接合装置１および基板処理方法は、上記に限定されず、種々の変形例をとり得る。例えば、開始時吸着圧力分布と進展時吸着圧力分布の切り替えは、進展の一時停止時の時点ｔ１'と領域２３０ｃの吸着解除の間に限定されず、時点ｔ１'よりも前のタイミングでもよい。
また例えば、開始時吸着圧力分布において、ｃｈ１、ｃｈ４～ｃｈ１０の吸着圧力は、－１００ｋＰａに限定されず、処理容器２１０の内圧等に応じて適宜設定してよい。同様に、開始時吸着圧力分布において、ｃｈ２、ｃｈ３の第２吸着圧力は、隣接するｃｈ１、ｃｈ４、ｃｈ５～ｃｈ８の吸着圧力よりも弱ければよく、例えば、０ｋＰａ～－４０ｋＰａ程度の範囲でユーザの任意に設定することができる。
開始時吸着圧力分布における第２吸着圧力は、ｃｈ２、ｃｈ３に限定されず、ｃｈ２のみやｃｈ３のみでもよく、またはｃｈ４でもよい。あるいは、接合装置１は、ｃｈ１について第２吸着圧力に設定してもよい。接合装置１は、例えば、反り測定装置５（図１参照）が測定した下ウェハＷ２の反り状態等に応じて、第２吸着圧力のチャネルを自動的に変えてもよい。したがって、中間領域Ｂの各ゾーンのうちいずれか１つのゾーンだけ第２吸着圧力としてもよく、中間領域Ｂの全てのゾーンを第２吸着圧力としてもよい。さらに、接合装置１は、開始時吸着圧力分布において、外側領域Ｃの各ゾーンのうち一部のゾーンを第２吸着圧力としてもよい。
あるいは、接合装置１は、開始時吸着圧力分布において、３種類以上の吸着圧力を設定してもよい。例えば、中央領域Ａ（ｃｈ１）の吸着圧力は、中間領域Ｂのｃｈ２、ｃｈ３の吸着圧力（－２０ｋＰａ）やｃｈ４の吸着圧力（－１００ｋＰａ）に対して、異なる第３吸着圧力でもよい。同様に、外側領域Ｃ（ｃｈ５～ｃｈ１０）の吸着圧力は、中間領域Ｂの吸着圧力に対して異なる第４吸着圧力でもよい。逆に、接合装置１は、開始時吸着圧力分布において、全てのゾーンで共通する第１吸着圧力に設定し、進展時吸着圧力分布において、全てのゾーンまたは一部のゾーンで、第１吸着圧力とは異なる（第１吸着圧力よりも強い）第２吸着圧力に変更してもよい。
そして、進展時吸着圧力分布についても、全てのゾーンの吸着圧力を一種類の吸着圧力（第１吸着圧力）に設定することに限定されず、各ゾーンにおいて複数の吸着圧力に設定してよい。例えば、開始時吸着圧力分布のｃｈ２、ｃｈ３の吸着圧力は、－２０ｋＰａよりも強い吸着圧力であればよく、第１吸着圧力（－１００ｋＰａ）より強い吸着圧力、第１吸着圧力よりも弱い吸着圧力のいずれを採ってもよい。
要するに、接合時に、下チャック２３１が下ウェハＷ２を適切に固定できれば、開始時吸着圧力分布の各吸着圧力、および進展時吸着圧力分布の吸着圧力は、ユーザの任意に設定してよい。例えば、開始時吸着圧力分布の各領域において強い吸着圧力で下ウェハＷ２を吸着しておき、進展時吸着圧力分布の各領域において開始時吸着圧力分布よりも弱い吸着圧力に変更する制御を行ってもよい。
今回開示された実施形態に係る接合装置１および接合方法は、すべての点において例示であって制限的なものではない。実施形態は、添付の請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形および改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
１ 接合装置
９０ 制御装置（制御部）
２３０ 上チャック（第１保持部）
２３１ 下チャック（第２保持部）
２５０ 押動部
３００ 吸着面
３１０ 吸着圧力発生部
Ｗ１ 上ウェハ（第１基板）
Ｗ２ 下ウェハ（第２基板）

Claims (8)

  1. 第１基板を保持する第１保持部と、
    前記第１保持部の対向位置に配置可能であり、第２基板を吸着する複数の領域に区画された吸着面を有する第２保持部と、
    前記複数の領域の各々に吸着圧力を個別に発生させる吸着圧力発生部と、
    前記第１基板を前記第２基板に接合させるために前記第１基板の中心部を前記第２基板に向けて押圧する押動部と、
    前記吸着圧力発生部および前記押動部を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記押動部による前記第１基板の押圧の開始時に、前記複数の領域毎に設定された開始時吸着圧力分布で前記第２基板を吸着させており、
    前記押動部による押圧の開始時点から前記第１基板の接合面の全面と前記第２基板の接合面の全面とが接触する接触終了時点までの間に、前記開始時吸着圧力分布から進展時吸着圧力分布に切り替える制御を行い、
    前記進展時吸着圧力分布は、前記開始時吸着圧力分布における前記複数の領域の吸着圧力に対して、少なくとも１つの領域の吸着圧力を変更したものである、
    接合装置。
  2. 前記開始時吸着圧力分布から前記進展時吸着圧力分布に切り替わるタイミングは、前記第１基板の中心と前記第２基板の中心との接合後に、中心から外縁に向かって接合が進展して、当該接合の進展が一時停止した後のタイミングである、
    請求項１に記載の接合装置。
  3. 前記第１保持部は、前記押圧の開始時点以降において前記第１基板の外縁を吸着していることで、前記接合の進展を一時停止させ、
    前記開始時吸着圧力分布から前記進展時吸着圧力分布に切り替わるタイミングは、前記第１保持部が前記第１基板の外縁の吸着を解除する前である、
    請求項２に記載の接合装置。
  4. 前記吸着面は、円形の中央領域と、前記中央領域の外側隣接位置に配置される円環状の中間領域と、前記中間領域の外側隣接位置に配置される円環状の外側領域と、を有し、
    前記開始時吸着圧力分布から前記進展時吸着圧力分布に切り替わる際の前記第１基板と前記第２基板における接合箇所と分離箇所の境界点は、前記中間領域に位置する、
    請求項１乃至３のいずれか１項に記載の接合装置。
  5. 前記複数の領域は、前記中央領域と、前記中間領域を周方向に沿って分割した複数の中間小領域と、前記外側領域を周方向に沿って分割した複数の外側小領域と、を含み、
    前記開始時吸着圧力分布では、前記複数の中間小領域のうち一部を第１吸着圧力とし、前記複数の中間小領域のうち他部を前記第１吸着圧力と異なる第２吸着圧力とする、
    請求項４に記載の接合装置。
  6. 前記開始時吸着圧力分布では、前記中央領域および前記複数の外側小領域を前記第１吸着圧力とし、
    前記進展時吸着圧力分布では、前記中央領域、前記複数の中間小領域、前記複数の外側小領域の全てを前記第１吸着圧力とする、
    請求項５に記載の接合装置。
  7. 前記開始時吸着圧力分布において前記複数の領域の吸着圧力のうち一部の吸着圧力に対して、前記複数の領域の吸着圧力のうち他部の吸着圧力よりも弱くしており、
    前記進展時吸着圧力分布において前記他部の吸着圧力を強める、
    請求項１乃至３のいずれか１項に記載の接合装置。
  8. 第１保持部により、第１基板を保持する工程と、
    前記第１保持部の対向位置に配置可能であり複数の領域に区画された吸着面を有する第２保持部において、吸着圧力発生部より前記複数の領域の各々に吸着圧力を個別に発生させて、第２基板を吸着する工程と、
    押動部により前記第１基板の中心部を前記第２基板に向けて押圧して、前記第１基板と前記第２基板とを接合する工程と、を有し、
    前記押動部による前記第１基板の押圧の開始時に、前記複数の領域毎に設定された開始時吸着圧力分布で前記第２基板を吸着させており、
    前記第１基板と前記第２基板とを接合する工程では、前記押動部による押圧の開始時点から前記第１基板の接合面の全面と前記第２基板の接合面の全面とが接触する接触終了時点までの間に、前記開始時吸着圧力分布から進展時吸着圧力分布に切り替える制御を行い、
    前記進展時吸着圧力分布は、前記開始時吸着圧力分布における前記複数の領域の吸着圧力に対して、少なくとも１つの領域の吸着圧力を変更したものである、
    接合方法。
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