JP2024049185A - 基板処理装置、および基板の保持方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の外周部の歪みを適切に補正できる技術を提供する。【解決手段】基板処理装置は、吸着面により基板を吸着して保持する保持部を備え、前記吸着面は、前記基板の外周部を吸着する外側吸着部と、前記基板の前記外周部よりも内側の部分を吸着する内側吸着部と、を含む。前記保持部は、前記内側吸着部と相対的に前記外側吸着部を変形させる変形部を有する。【選択図】図１１

Description

本開示は、基板処理装置、および基板の保持方法に関する。

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基板処理装置（接合装置）が開示されている。基板の接合において、基板処理装置は、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。

この種の基板処理装置は、接合時において２枚の基板の接合面に伸びや縮みの相対差が生じていると、上側の基板の基準点と下側の基板の基準点がずれる。特に、基板の外周部において、基準点のずれが大きくなりやすい。

特開２０１５－０９５５７９号公報

本開示は、基板の外周部の歪みを適切に補正できる技術を提供する。

本開示の一態様によれば、吸着面により基板を吸着して保持する保持部を備え、前記吸着面は、前記基板の外周部を吸着する外側吸着部と、前記基板の前記外周部よりも内側の部分を吸着する内側吸着部と、を含み、前記保持部は、前記内側吸着部と相対的に前記外側吸着部を変形させる変形部を有する、基板処理装置が提供される。

一態様によれば、基板の外周部の歪みを適切に補正できる。

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。 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。 第１実施形態に係る下チャックの外側吸着部を変形させる構成を示す断面図である。 図１２（Ａ）は、下チャックの平面図である。図１２（Ｂ）は、下チャックの外側吸着部を膨出させた際の吸着面の位置を示す平面図である。 下チャックの変形部を拡大して示す断面斜視図である。 図１４（Ａ）は、外側吸着部を膨出させた形態を示す断面図である。図１４（Ｂ）は、外側吸着部を収縮させた形態を示す断面図である。図１４（Ｃ）は、外側吸着部の幅方向中間位置よりも外側に基板の外縁を配置した形態を示す断面図である。 基板の保持方法を示すフローチャートである。 変形例に係る下チャックの平面図である。 第２実施形態に係る下チャックの外側吸着部を変形させる構成を示す断面図である。 下チャックにおいて複数に分割した外側吸着部を示す斜視図である。 図１９（Ａ）は、変形部の他の第１構成例を示す断面図である。図１９（Ｂ）は、変形部の他の第２構成例を示す断面図である。図１９（Ｃ）は、変形部の他の第３構成例を示す断面図である。図１９（Ｄ）は、変形部の他の第４構成例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。なお、以下の説明において使用するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向は、互いに垂直に交わる軸方向であり、Ｘ軸方向およびＹ軸方向は水平方向であり、Ｚ軸方向は鉛直方向である。

本開示の基板処理装置として、図１および図２に示す接合装置１について代表的に説明していく。接合装置１は、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とを接合し、接合基板Ｔを作製する。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を有する。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、後述する処理ステーション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ＳｉＯ_２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、酸素イオンが、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊおよび下ウェハＷ２の接合面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。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。

〔第１実施形態〕
次に、図５～図７を参照して、第１実施形態に係る接合モジュール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、かつ鉛直軸周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部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位置（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、平面視で正円形状に形成されており、領域２３０ｂ、２３０ｃは平面視で円環形状に形成されている。

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、当該下チャック２３１の径方向に沿って複数（例えば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の中心から外縁に向けてこの順で設けられる。領域２３１ａは、平面視で正円形状に形成されており、領域２３１ｂは、平面視で円環形状に形成されている。領域２３１ｂ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２３１ａ、２３１ｂには、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。これにより、下チャック２３１は、各領域２３１ａ、２３１ｂ毎に、下ウェハＷ２を真空吸着できる。

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。

次に、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に示すように第１カメラＳ１と第２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。

第１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、第２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、第１カメラＳ１と第２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、第２カメラＳ２が第１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、第１カメラＳ１と第２カメラＳ２とが共通のターゲットＸを撮像し、第１カメラＳ１と第２カメラＳ２の水平方向位置が一致するように、移動機構２９０が第２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、第１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、第２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、第１カメラＳ１が下ウェハＷ２の基準点Ｐ２１を撮像すると共に、第２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。

第１カメラＳ１および第２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、第１カメラＳ１で撮像した画像データと第２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、第１カメラＳ１と同様に、上チャック２３０に対して固定されており、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し、下ウェハＷ２の厚みを測定する。この厚みの測定は、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またはレーザーである。

一方、第２変位計Ｓ４は、第２カメラＳ２と同様に、下チャック２３１に対して固定されており、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し、上ウェハＷ１の厚みを測定する。この厚みの測定は、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またはレーザーである。

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（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１１（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１１（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、中心から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、本実施形態に係る下チャック（保持部）２３１の構成について、図１１を参照しながら説明する。下チャック２３１は、下ウェハＷ２の外周部の歪みを補正するために、吸着面３００の外周側の高さ（形状）を変形させて保持する機能を有する。なお、図１１および以降の図において、吸着面３００を平坦状に描いているが、吸着面３００は、径方向に延在する複数のリブ、および周方向に周回する複数のリブを備えた構成でもよい。

ここで、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を接合した接合ウェハＴは、接合後に上ウェハＷ１の基準点Ｐ１１～Ｐ１３と下ウェハＷ２の基準点Ｐ２１～Ｐ２３のずれを測定すると、接合ウェハＴの外周部において基準点のずれが大きくなりやすい。接合前の上ウェハＷ１や下ウェハＷ２は、中心側よりも外周側のほうに、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊの歪みが顕在化しやすいからである。そのため、下チャック２３１は、吸着面３００の外周側の高さを制御することで、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の外周部の相対的な歪みの差に合わせて接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊを伸縮させて、基準点のずれを低減する。

具体的には、下チャック２３１の吸着面３００は、下ウェハＷ２の外周部を吸着する外側吸着部３０１と、下ウェハＷ２の外周部よりも内側の部分を吸着する内側吸着部３０２と、を有する。内側吸着部３０２は、平面視で正円形状に形成され、外側吸着部３０１は、内側吸着部３０２の外側の隣接位置で円環形状に形成されている。

内側吸着部３０２は、上記した領域２３１ａ、２３１ｂ（図７参照）を有している。外側吸着部３０１は、領域２３１ｂの一部に重なっており、領域２３１ｂの吸着圧力を下ウェハＷ２の外周部に付与可能に構成されている。例えば、下チャック２３１において外側吸着部３０１の形成部分は、吸引管２６０ｂ（図７参照）から径方向外側に延在する複数の内部流路３０５と、各内部流路３０５から吸着面３００（外側吸着部３０１）にそれぞれ連通する吸着孔３０６と、を有する。これにより、下チャック２３１は、下ウェハＷ２の中心から外周部までの範囲を内側吸着部３０２により吸着する一方で、下ウェハＷ２の外周部を外側吸着部３０１により吸着する。

そして、下チャック２３１は、内側吸着部３０２と相対的に外側吸着部３０１を変形させる機能を、当該下チャック２３１の内外に備える。具体的には、下チャック２３１は、移動機構２９０に搭載されるベース部材３１０と、ベース部材３１０上に積層されて下ウェハＷ２を直接保持する保持部材３２０と、を有する。そして、下チャック２３１は、外側吸着部３０１を変形させる変形部３２１を、保持部材３２０の外周側に備える。

ベース部材３１０は、鉛直方向に沿った側面断面視（図１１参照）で、移動機構２９０（移動機構２９０の移動ステージ）に固定される基部３１１と、基部３１１の中央部分から鉛直方向上側に向かって短く突出する突部３１２と、を有する凸形状を呈している。ベース部材３１０は、保持部材３２０の内側吸着部３０２の反対面（裏面）を突部３１２の上端面に固定することで、保持部材３２０全体を水平方向に支持している。

したがって、下チャック２３１は、突部３１２の径方向外側において、ベース部材３１０の基部３１１の上面と、保持部材３２０の外側吸着部３０１の裏面（例えば下面）との間に、部材同士の間隔をあけたクリアランス３１３を形成している。ここで、接合モジュール４１は、移動機構２９０による３次元方向の移動時に、水平方向位置を測定する図示しない変位計の光を反射するミラー３１４を、下チャック２３１の近傍位置に設定している。ミラー３１４とベース部材３１０とは、移動機構２９０の移動ステージ上において離れて設けられる。仮に、下チャック２３１の変形部３２１の変形に連れてベース部材３１０が変形する構成であると、隣接しているミラー３１４の反射に影響が生じる可能性がある。

そのため、下チャック２３１は、ベース部材３１０により外側吸着部３０１の裏面を支持しないことで、外側吸着部３０１の変形の影響がベース部材３１０に伝わることを防止できる。すなわち、接合装置１は、外側吸着部３０１を変形させる構造でも、ミラー３１４の反射を安定化させて下チャック２３１の近傍での計測精度を高めることができ、下チャック２３１の位置決め等を安定的に実施させることが可能となる。

そして、本実施形態に係る保持部材３２０は、外側吸着部３０１の下側（外側吸着部３０１に対して鉛直方向に重なる内部）に、変形部３２１を構成する変形用空間３２２を有している。変形用空間３２２は、鉛直方向に沿った断面視で、保持部材３２０の下壁３２３、上壁３２４、外周壁３２５および内周壁３２６により囲われた空間である。変形用空間３２２は、保持部材３２０の外側の圧力と同圧の状態で、水平方向に長辺を有する長方形状に形成されている。下壁３２３、上壁３２４、外周壁３２５および内周壁３２６は、一体成形された部材でもよく、一部の壁が他部の壁が別の部材で構成されたものでもよい。例えば、保持部材３２０は、下壁３２３を弾性率が高い（硬質な）材料により構成し、上壁３２４、外周壁３２５および内周壁３２６を下壁３２３よりも弾性率が低い（軟質な）材料により構成してもよい。

変形用空間３２２を構成する上壁３２４には、上記した各内部流路３０５および各吸着孔３０６が設けられている。そして、上壁３２４（外側吸着部３０１の表面（例えば上面）と変形用空間３２２の間）の肉厚は、下壁３２３（外側吸着部３０１の裏面（例えば下面）と変形用空間３２２の間）の肉厚よりも薄く形成されている。よって、変形用空間３２２内の内圧が変動すると、上壁３２４が大きく変形する一方で、下壁３２３、外周壁３２５および内周壁３２６は殆ど変形しない。そのため、下チャック２３１は、変形用空間３２２の内圧の変動に連れて上壁３２４を変形させることになり、外側吸着部３０１を安定的かつ確実に変形させることができる。

また図１２（Ａ）に示すように、変形用空間３２２は、吸着面３００を構成している保持部材３２０の内部を周回する円環形状（環状）に形成されている。そのため、変形用空間３２２の内圧は、保持部材３２０の周方向に均一にかかるようになる。したがって、下チャック２３１は、変形用空間３２２の内圧の変動に伴って、外側吸着部３０１を周方向全体にわたって一体かつ均一に変形させることが可能である。

例えば、変形用空間３２２の内圧を増加させることで、図１２（Ｂ）に示すように、保持部材３２０の周方向全体にわたって上壁３２４が膨出するようになる。なお、図１２（Ｂ）では、白色が吸着面３００において基準となる内側吸着部３０２の鉛直方向の高さ（位置）を示しており、黒色になるほど吸着面３００の高さが高くなっていることを示している。このように、下チャック２３１は、変形部３２１の変形に伴い、外側吸着部３０１の高さを周方向全体にわたって変形させることで、下ウェハＷ２の外周部を均一に変形させることができる。

図１１に戻り、接合モジュール４１は、変形用空間３２２に対して変形用の流体を供給および排出させる流体給排部３３０を、保持部材３２０の側周面のポートに接続している。本実施形態において変形用の流体は、エアである。なお、変形用の流体は、エアに限らず、窒素（Ｎ_２）等の不活性ガス、あるいは水や油等の液体を適用してもよい。

流体給排部３３０は、保持部材３２０のポートに接続され、処理容器２１０の外部に延在する給排経路３３１を有する。そして、流体給排部３３０は、給排経路３３１の上流側から下流側に向かって順に、ポンプ（加圧ポンプ３３２、減圧ポンプ３３３）、レギュレータ３３４、バルブ３３５および圧力センサ３３６を備える。

加圧ポンプ３３２および減圧ポンプ３３３は、例えば、レギュレータ３３４よりも上流側で分岐し、制御装置９０の制御下に独立して動作することが可能となっている。加圧ポンプ３３２は、保持部材３２０にエアを供給して変形用空間３２２の内圧を加圧する。減圧ポンプ３３３は、保持部材３２０からエアを排出させて変形用空間３２２の内圧を減圧する。

レギュレータ３３４は、例えば、電空レギュレータが適用され、給排経路３３１を流通するエアの圧力を、制御装置９０が指令した目標圧力に調整する。なお、流体給排部３３０は、１つのレギュレータ３３４を適用することに限定されず、例えば、加圧ポンプ３３２および減圧ポンプ３３３の各々にレギュレータ３３４を適用してよい。

バルブ３３５は、制御装置９０の制御下に、給排経路３３１内の流路を開閉する。このバルブ３３５としては、例えば、給排経路３３１を開閉する機能、および大気開放してエアを流入出する機能を有するエアオペレーテッドバルブ（ＡＯＶ）を適用することができる。これにより、バルブ３３５は、外側吸着部３０１の変形の終了時に大気開放することで、直ちに変形部３２１を復帰させることができる。なお、バルブ３３５も、１つ適用することに限定されず、例えば、加圧ポンプ３３２および減圧ポンプ３３３の各々にバルブ３３５を適用してよい。

圧力センサ３３６は、保持部材３２０に対して供給または排出されるエアの圧力を検出して、その検出情報を制御装置９０に送信する。制御装置９０は、この圧力センサ３３６の検出情報に基づき、変形部３２１に供給するエアの供給量を調整すると共に、適宜のタイミングでバルブ３３５を閉塞する。バルブ３３５の閉塞状態で、変形用空間３２２は、所定の内圧に維持され、上壁３２４の変形状態を継続させることができる。

さらに、接合モジュール４１は、外側吸着部３０１の変形量を検出するため、下チャック２３１よりも鉛直方向上側に変位センサ（測定器）３４０を備える。変位センサ３４０は、例えば、基板受渡位置に配置された下チャック２３１の外側吸着部３０１の上方に設置されている。変位センサ３４０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。変位センサ３４０の光源は、ＬＥＤまたはレーザーである。変位センサ３４０は、制御装置９０に接続され、下ウェハＷ２が吸着面３００に存在しない状態で外側吸着部３０１の変形量を測定して、測定した測定情報を制御装置９０に送信する。

制御装置９０は、この変位センサ３４０が測定した測定情報に基づき、変形部３２１を動作させることができる。例えば、制御装置９０は、外側吸着部３０１の位置が目標位置にある場合に、変形部３２１の変形を停止する。外側吸着部３０１の位置が目標位置にない場合に、目標位置とのずれ量およびずれ方向に応じて変形部３２１を変形させる。なお、図１１では、外側吸着部３０１の対向する位置に１つの変位センサ３４０を設置しているが、変位センサ３４０は、外側吸着部３０１の周方向に複数設置されてもよい。また、変位センサ３４０は、上チャック２３０に適用される第１変位計Ｓ３を利用してもよい。

また、本実施形態に係る接合モジュール４１は、下チャック２３１の吸着面３００に下ウェハＷ２を載置する際に、外側吸着部３０１（変形用空間３２２）の幅方向中間位置３０１ｃよりも内側の変形を利用して、下ウェハＷ２を変形させる。このため図１３に示すように、接合モジュール４１は、下ウェハＷ２を吸着面３００に保持する際に、外側吸着部３０１の幅方向中間位置３０１ｃの内側に下ウェハＷ２の外縁が位置するように、下ウェハＷ２を位置決めする。なお、図１３では、外側吸着部３０１の幅方向中間位置３０１ｃを便宜的に１点鎖線で示している。

外側吸着部３０１の幅方向中間位置３０１ｃよりも内側に下ウェハＷ２の外縁を配置するため、変形用空間３２２の形成範囲は、下ウェハＷ２の寸法に応じた大きさに設計される。例えば、下ウェハＷ２の直径が３００ｍｍである場合に、変形用空間３２２の内周壁３２６の直径φＩは、２７０ｍｍ～２８０ｍｍの範囲、変形用空間３２２の外周壁３２５の直径φＯは、３４０ｍｍ～３５０ｍｍの範囲に設定するとよい（図１２参照）。本実施形態では、内周壁３２６の直径φＩを２７６ｍｍとし、外周壁３２５の直径φＯを３４６ｍｍとしている。したがって、外側吸着部３０１（変形用空間３２２）の幅は７０ｍｍであり、外側吸着部３０１の幅方向中間位置３０１ｃは３５ｍｍとなる。下チャック２３１の中心から外側吸着部３０１の幅方向中間位置３０１ｃまでの直径は、２７６ｍｍ＋３５ｍｍ＝３１１ｍｍとなる。外側吸着部３０１と内側吸着部３０２の境界は、内周壁３２６により規定され得る。外側吸着部３０１は、内周壁３２６よりも径方向外側の保持部材３２０全体と捉えてもよく、変形用空間３２２の形成範囲（外周壁３２５と内周壁３２６の間）と捉えてもよい。あるいは、外側吸着部３０１と内側吸着部３０２の境界は、ベース部材３１０の支持部分（突部３１２）と非支持部分（クリアランス３１３）とにより規定されてもよい（図１１参照）。また例えば、内側吸着部３０２の半径に対する外側吸着部３０１の幅の割合は、１／５～３／５程度の範囲に設定されることが好ましい。

接合モジュール４１は、外側吸着部３０１の幅方向中間位置３０１ｃよりも内側に下ウェハＷ２の外縁を配置することで、変形部３２１の山形または谷形の変形において、幅方向中間位置３０１ｃよりも内側の変形形状の影響を上ウェハＷ１や下ウェハＷ２に与えることができる。例えば、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの外縁が上ウェハＷ１と相対的に伸びている場合には、接合面Ｗ２ｊを内側に縮めるために、変形用空間３２２の変形部３２１（上壁３２４）を膨出させる動作を行う（図１４（Ａ）も参照）。逆に、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの外縁が上ウェハＷ１と相対的に縮んでいる場合には、接合面Ｗ２ｊを外側に伸ばすために、変形用空間３２２の変形部３２１（上壁３２４）を凹ませる動作を行う（図１４（Ｂ）も参照）。このように、接合装置１は、変形した外側吸着部３０１の中心側の形状を利用することで、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２に相対的に生じている伸びや縮みを精度よく補正できる。

本実施形態に係る接合装置１は、基本的には以上のように構成され、以下、その動作（基板の保持方法）について、図１５を参照しながら説明する。

制御装置９０は、接合ウェハＴの作製過程における下ウェハＷ２の搬入工程（図８のステップＳ１１１）であって下チャック２３１に下ウェハＷ２を保持する際に、下チャック２３１の形状を適宜調整する処理を行う。ただし、下ウェハＷ２を吸着した状態で下チャック２３１を変形させると、下ウェハＷ２の裏面が擦れる、変形量が変化する等の影響が生じる。

よって、制御装置９０は、下ウェハＷ２がない状態の下チャック２３１において形状の調整を実施する。具体的には、制御装置９０は、まず下チャック２３１に下ウェハＷ２がないか否か（あるか）を判定する（ステップＳ１２１）。例えば、制御装置９０は、吸着面３００に吸着圧力を付与して、その際の吸着経路や真空ポンプ２６１ａ、２６１ｂの圧力変動をセンサ等により監視することで、下ウェハＷ２の有無を判定できる。

そして、下ウェハＷ２が下チャック２３１にある場合（ステップＳ１２１：ＮＯ）には、ステップＳ１２２に進む。ステップＳ１２２において、制御装置９０は、制御装置９０の図示しないモニタ等を介して、下ウェハＷ２がある旨のエラーを報知する。なお、下チャック２３１が接合ウェハＴを有しており、この接合ウェハＴを取り出す前の場合には、制御装置９０は、搬送装置６１により接合ウェハＴを取り出す動作を実施してよい。また、制御装置９０は、下ウェハＷ２がある場合に、エラーの報知と共に、搬送装置６１により下ウェハＷ２を取り出す動作を自動的に行って、ステップＳ１２３に移行してもよい。

一方、下ウェハＷ２が下チャック２３１にない場合（ステップＳ１２１：ＹＥＳ）には、ステップＳ１２３に進む。ステップＳ１２３において、制御装置９０は、移動機構２９０を動作して、下チャック２３１を基板受渡位置へ移動させる。

次に、制御装置９０は、変位センサ３４０により、下チャック２３１の外側吸着部３０１の高さ（鉛直方向の位置）を測定する（ステップＳ１２４）。これにより、制御装置９０は、外側吸着部３０１の現在の高さを認識することができる。

その後、制御装置９０は、外側吸着部３０１の高さが目標位置にあるか否かを判定する（ステップＳ１２５）。この目標位置は、反り測定装置５（図１参照）により上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の各反り状態（反り量、反り方向）を測定し、制御装置９０が上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の反り状態の相対差に基づき適宜の計算を行うことで、基板処理前に予め算出される。

そして、外側吸着部３０１の位置が目標位置にない場合（ステップＳ１２５：ＮＯ）に、制御装置９０は、ステップＳ１２６に進み、変形部３２１の変形動作を行う。この際、制御装置９０は、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の反り状態の相対差に基づく外側吸着部３０１を変形方向および変形量に応じて、変形用空間３２２の内圧を加圧する加圧処理、および変形用空間３２２の内圧を減圧する減圧処理を選択的に行う。

例えば、加圧処理を行う場合には、流体給排部３３０により変形用空間３２２にエアを供給することで、図１４（Ａ）に示すように、上壁３２４を鉛直方向上側に隆起（膨出）させる。この際、上壁３２４は、幅方向中間位置３０１ｃを頂部とした弓形に湾曲する。そのため、下チャック２３１の変形後に、外側吸着部３０１の幅方向中間位置３０１ｃよりも径方向内側に外縁が吸着される下ウェハＷ２は、径方向外側に向かって鉛直方向上側に傾斜した形状で下チャック２３１に保持されるようになる。

これにより、例えば、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと相対的に下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの外周部が径方向外側に伸びるように歪んでいた場合には、下ウェハＷ２の吸着時に、径方向内側に縮むように下ウェハＷ２を保持することができる。あるいは、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊと相対的に上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊの外周部が径方向内側に縮むように歪んでいた場合には、接合時に、径方向外側に伸びるように上ウェハＷ１を接合していくことが可能となる。

一方、減圧処理を行う場合には、図１４（Ｂ）に示すように、流体給排部３３０により変形用空間３２２からエアを排出することで、上壁３２４を鉛直方向下側に窪ませる（収縮させる）。この際、上壁３２４は、幅方向中間位置３０１ｃを底部とした弓形に湾曲する。そのため、下チャック２３１の変形後に、外側吸着部３０１の幅方向中間位置３０１ｃよりも径方向内側に外縁が吸着される下ウェハＷ２は、径方向外側に向かって鉛直方向下側に傾斜した形状で下チャック２３１に保持される。

これにより、例えば、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと相対的に下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの外周部が径方向内側に縮むように歪んでいた場合には、下ウェハＷ２の吸着時に、径方向外側に伸びるように下ウェハＷ２を保持することができる。あるいは、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊと相対的に上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊの外周部が径方向内側に伸びるように歪んでいた場合には、接合時に、径方向内側に縮むように上ウェハＷ１を接合していくことが可能となる。

図１５に戻り、制御装置９０は、ステップＳ１２６における変形部３２１の変形動作時に、ステップＳ１２４およびステップＳ１２５を繰り返すことで、外側吸着部３０１の位置を監視する。そしてステップＳ１２５において、制御装置９０は、外側吸着部３０１の位置が目標位置にあることを判定した場合（ステップＳ１２５：ＹＥＳ）に、変形部３２１の変形動作を停止してステップＳ１２７に進む。なお、最初に変位センサ３４０の測定によって外側吸着部３０１が目標位置にあった場合には、変形部３２１の変形動作を行わずにステップＳ１２７に進む。

ステップＳ１２７において、制御装置９０は、外側吸着部３０１の位置が目標位置に調整された下チャック２３１に対して、搬送装置６１（図１参照）から下ウェハＷ２を受け取る動作を実施する。この下ウェハＷ２の受け取り時に、制御装置９０は、真空ポンプ２６１ａ、２６１ｂにより吸着面３００に吸着圧力を発揮させることで、外側吸着部３０１および内側吸着部３０２に下ウェハＷ２を吸着させる。上記したように、外側吸着部３０１が膨出しているまたは収縮している場合には、下ウェハＷ２の外周部を変形した状態として下ウェハＷ２を保持する。そして、接合装置１は、下ウェハＷ２が変形した状態で、下チャック２３１を接合位置に移動させ（図８のステップＳ１１２）、上ウェハＷ１と接合させる（図８のステップＳ１１３、Ｓ１１４）。これにより、接合装置１は、外周部における基準点のずれを低減した接合ウェハＴを作製することができる。

以上のように、本実施形態に係る接合装置１は、変形部３２１により内側吸着部３０２と相対的に外側吸着部３０１を変形させることで、下ウェハＷ２（および上ウェハＷ１）の外周部の歪みを適切に補正できる。これにより例えば、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの外周部において、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊの外周部と相対的に大きな歪みが発生している場合に、下ウェハＷ２の歪みを充分に補正して上ウェハＷ１と接合させることが可能となる。その結果、接合装置１は、上ウェハＷ１の基準点Ｐ１１～Ｐ１３と下ウェハＷ２の基準点Ｐ２１～Ｐ２３のずれを低減した接合ウェハＴを作製することが可能となる。

特に、第１実施形態に係る接合装置１は、変形用空間３２２に対するエアの給排により外側吸着部３０１の変形（膨出および収縮）を行うことで、外側吸着部３０１を簡単に変形させることができる。変形部３２１は、変形用空間３２２により保持部材３２０の構造を複雑化することなく変形できるので、下チャック２３１の薄型化を促すことができる。また、接合装置１は、外側吸着部３０１の表面（例えば上面）と内側吸着部３０２の表面（例えば上面）とが面一に連続していることで、外側吸着部３０１を変形させる構造でも外側吸着部３０１と内側吸着部３０２の境界において、下ウェハＷ２をガタつくことなく安定的に支持できる。また、制御装置９０は、変位センサ３４０により外側吸着部３０１の位置を測定しながら外側吸着部３０１を変形させることで、外側吸着部３０１を目標位置に確実に変形させることができる。

なお、接合装置１および基板の保持方法は、上記の構成に限定されず、種々の変形例をとり得ることは勿論である。例えば、基板処理装置は、接合装置１に限定されず、基板を保持するチャック（保持部）を備え、基板処理において基板の面内均一性に関わる基板処理を行う装置に適用してもよい。一例として、成膜装置（基板処理装置）では、外側吸着部３０１の変形により基板の外周部の歪みを改善した状態で成膜処理（基板処理）を行うことで、成膜される膜の膜厚を高精度に調整することができる。

また、図１４（Ｃ）に示すように、接合装置１は、外側吸着部３０１の幅方向中間位置３０１ｃよりも外側に、下ウェハＷ２の外縁を配置してもよい。下ウェハＷ２の構造的な要因により下ウェハＷ２の径方向上の位置に応じて伸びや縮みが違う場合には、外側吸着部３０１の変形を利用して接合面Ｗ２ｊに縮みと伸びの補正を両方とも行うことで、外周部の補正をより一層最適化することができる。

また例えば、図１６に示すように、外側吸着部３０１を変形させる変形部３２１は、下チャック２３１の周方向に沿って複数の分割した変形用空間３２２Ａを有し、複数の変形用空間３２２Ａ毎にエアを供給および排出する構成でもよい。これにより、下チャック２３１は、下ウェハＷ２（または上ウェハＷ１）の歪みに応じて、外側吸着部３０１の周方向の変形量を個別に調整できる。例えば、Ｘ軸方向の接合面Ｗ２ｊが伸びている一方で、Ｙ軸方向の接合面Ｗ２ｊが縮んでいる場合に、外側吸着部３０１は、Ｘ軸方向の変形用空間３２２Ａを加圧して、Ｙ軸方向の変形用空間３２２Ａを減圧することができる。つまり、接合装置１は、下ウェハＷ２や上ウェハＷ１の伸縮（歪み）の相対差に応じて補正を適切に行うことが可能となる。なお、図１６中では、８つの変形用空間３２２Ａに分割した構成を図示しているが、この分割数や各空間の容積等は自由に設計し得ることは勿論である。

〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態に係る下チャック２３１Ａについて、図１７および図１８を参照しながら説明していく。この下チャック２３１Ａは、外側吸着部３０１の変形を、変形用の流体の給排によらずに、アクチュエータ（駆動源）を有する機構部３５０により機械的に行う点で、第１実施形態に係る下チャック２３１と異なる。

具体的には、下チャック２３１Ａの保持部材３２０は、円盤形状の内側支持部３２７と、内側支持部３２７の外側隣接位置に設けられる複数の円弧状の外側支持部３２８と、を有する。例えば、内側支持部３２７と外側支持部３２８は、別部材により構成され、両部をネジ止め等の適宜の固定手段により固定することで、両部の上面により略平坦状の吸着面３００を形成している。なお、保持部材３２０は、内側支持部３２７と外側支持部３２８とを一体成形した構成でもよい。

外側支持部３２８は、内側支持部３２７の弾性率よりも小さな弾性率を有する材料により構成されている。この外側支持部３２８は、鉛直方向に沿った側面断面視で、内側支持部３２７に固定される縦部位３２８ａと、縦部位３２８ａの上端から水平方向に突出する横部位３２８ｂと、を有するＬ字形状を呈している。そして、横部位３２８ｂの上面が、吸着面３００の外側吸着部３０１を形成し、内側支持部３２７の上面が吸着面３００の内側吸着部３０２を形成している。すなわち、下チャック２３１Ａは、外側支持部３２８の横部位３２８ｂを高さ方向に変形させる変形部３２１Ａを有している。

変形部３２１Ａは、ブラケット３５１と、外側支持部３２８を動作させるピエゾアクチュエータ３５２と、外側支持部３２８の位置を検出する制御用センサ３５３と、を含む。

ブラケット３５１は、外側支持部３２８の縦部位３２８ａに固定されている。ブラケット３５１は、外側支持部３２８の切り欠かれた空間において、ピエゾアクチュエータ３５２および制御用センサ３５３を保持している。

ピエゾアクチュエータ３５２は、図示しない圧電素子への電力の給電に基づきピン部３５２ｐを進出させる一方で、圧電素子への給電停止によりピン部３５２ｐを後退させる。このピエゾアクチュエータ３５２は、印加する電力に応じて数ｎｍ～数百μｍの範囲において、高精度にピン部３５２ｐの位置を制御できる。

ピン部３５２ｐは、ピエゾアクチュエータ３５２の機体から鉛直方向に沿って突出している。ピン部３５２ｐの上端部は、対向する外側支持部３２８の横部位３２８ｂに対して適宜の固定手段（ネジ止め、溶接等）により固定される。したがって、横部位３２８ｂは、ピン部３５２ｐの上昇に応じて径方向外側に向かって鉛直方向上側に湾曲する一方で、ピン部３５２ｐの下降に応じて径方向外側に向かって鉛直方向下側に湾曲する。

制御用センサ３５３は、横部位３２８ｂの最外周側の鉛直方向位置を計測するセンサであり、制御装置９０に対して情報通信可能に接続されている。この種の制御用センサ３５３としては、例えば、静電容量センサ、光学式変位センサ、歪みセンサ等を適用できる。制御装置９０は、ピエゾアクチュエータ３５２の駆動時に、制御用センサ３５３が検出する測定情報に基づき、当該ピエゾアクチュエータ３５２に給電する電力を制御する。

さらに、下チャック２３１Ａは、外側支持部３２８の横部位３２８ｂよりも鉛直方向上側に、変位センサ３４０を備え、変位センサ３４０により横部位３２８ｂの位置または下ウェハＷ２の位置を測定してもよい。制御装置９０は、変位センサ３４０の測定情報に基づきピエゾアクチュエータ３５２に給電する電力を調整できる。

また図１８に示すように、下チャック２３１Ａは、外側吸着部３０１の周方向に沿って複数の区画に分割した外側支持部３２８を備える。相互に隣接し合う外側支持部３２８同士の間には、径方向に沿って延在するスリット３２９が形成されている。スリット３２９は内側支持部３２７に達していることで、各外側支持部３２８を完全に分離させている。そして、下チャック２３１Ａは、複数の外側支持部３２８毎に変形部３２１Ａ（ブラケット３５１、ピエゾアクチュエータ３５２、制御用センサ３５３）を備えており、各横部位３２８ｂを独立して変形させることができる。

このように、接合装置１は、各外側支持部３２８を変形させる機構部３５０を外側吸着部３０１の周方向に沿って複数備えることでも、各外側吸着部３０１を適宜変形させることができる。特に、機構部３５０は、駆動源としてピエゾアクチュエータ３５２を適用していることで、制御装置９０の制御下に、各外側吸着部３０１を精度よく変形させることができる。

なお、下チャック２３１Ａは、外側吸着部３０１を周方向に沿って連続した構成とし、複数の変形部３２１Ａを同時に動作させることで、外側吸着部３０１の周方向全体を一体に変形させる構成でもよい。また、外側支持部３２８の横部位３２８ｂを変形させる変形部３２１Ａは、図１７に示す機構に限定されず、種々の構成をとり得る。以下、図１９を参照しながら、変形部３２１Ａの他の構成について幾つか説明する。

図１９（Ａ）に示す変形部３２１Ｂ（機構部３５０Ａ）は、歪みセンサ３５２ｓを内蔵するピエゾアクチュエータ３５２Ａを適用している。歪みセンサ３５２ｓは、ピン部３５２ｐの変位を検出してその情報を制御装置９０に送信することで、上記の制御用センサ３５３と同様の役割を果たすことができる。これにより、変形部３２１Ｂは、制御用センサ３５３を省くことが可能となる。そのため、変形部３２１Ｂは、ピエゾアクチュエータ３５２Ａを固定する単純な形状のブラケット３５１を適用でき、全体の構成がより簡素化される。

図１９（Ｂ）に示す変形部３２１Ｃ（機構部３５０Ｂ）は、外側吸着部３０１の径方向に沿って複数のピエゾアクチュエータ３５２Ａを備える。この場合、ブラケット３５１は、各ピエゾアクチュエータ３５２Ａを収容するために複数の凹部を有するように形成される。各ピエゾアクチュエータ３５２Ａは、歪みセンサ３５２ｓを内蔵しており、各ピン部３５２ｐの変位を検出できる。制御装置９０は、径方向に並ぶ各ピエゾアクチュエータ３５２Ａの変位を個別に制御することで、外側吸着部３０１の変形をより大きくする、あるいは外側吸着部３０１を山形または谷形に湾曲させる等の様々な形状をとらせることが可能となる。

図１９（Ｃ）に示す変形部３２１Ｄは、ピエゾアクチュエータ３５２を有する機構部３５０に代えて、リニア機構３５４を適用している。具体的には、変形部３２１Ｄは、ブラケット３５１によりリニア機構３５４の筐体３５５を保持し、この筐体３５５内にリニアモータ３５６、リニアガイド３５７、リニアスケール３５８を有する。

リニアモータ３５６は、制御装置９０に接続され、制御装置９０から給電される電力に基づいてリニアガイド３５７上を変位する。リニアガイド３５７は、鉛直方向に沿って延在している。このため、変形部３２１Ｄは、リニアモータ３５６から突出したピン部３５６ｐを昇降（変位）させて、ピン部３５６ｐが連結している外側支持部３２８の横部位３２８ｂを変形させる。制御装置９０は、リニアモータ３５６の位置をリニアスケール３５８により検出しながらリニアモータ３５６を変位させることで、横部位３２８ｂの変形方向および変形量を適切に調整できる。

図１９（Ｄ）に示す変形部３２１Ｅは、他のリニア機構３５４Ａとして筐体３５５内に、リニアガイド３５７、リニアスケール３５８、サーボモータ３５９およびボールネジ機構３６０を備える。すなわち、このリニア機構３５４Ａは、サーボモータ３５９に供給する電力パルスを調整し、サーボモータ３５９の回転をボールネジ機構３６０において直動運動に変換することで、ボールネジ機構３６０の可動体に連結されたピン部３６０ｐを進退させる。この場合でも、制御装置９０は、横部位３２８ｂの変形方向および変形量を適切に調整できる。

今回開示された実施形態に係る基板処理装置（接合装置１）および基板の保持方法は、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（基板処理装置）
２３１ 下チャック（保持部）
３００ 吸着面
３０１ 外側吸着部
３０２ 内側吸着部
３２１、３２１Ａ～３２１Ｅ 変形部
Ｗ１ 上ウェハ
Ｗ２ 下ウェハ

Claims (14)

1. 吸着面により基板を吸着して保持する保持部を備え、
   前記吸着面は、前記基板の外周部を吸着する外側吸着部と、前記基板の前記外周部よりも内側の部分を吸着する内側吸着部と、を含み、
   前記保持部は、前記内側吸着部と相対的に前記外側吸着部を変形させる変形部を有する、
   基板処理装置。
2. 前記変形部は、前記外側吸着部に位置する前記保持部の内部に変形用空間を有し、
   前記変形用空間に流体を供給することにより前記内側吸着部に対して前記外側吸着部を膨出させ、前記保持部の内部から前記流体を排出することにより前記内側吸着部に対して前記外側吸着部を収縮させる、
   請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記保持部は、前記吸着面を有する保持部材と、前記保持部材の裏面を支持するベース部材と、を備え、
   前記ベース部材は、前記内側吸着部の裏面を支持する一方で、前記外側吸着部の裏面を支持しない、
   請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記外側吸着部の表面と前記変形用空間の間の肉厚が、前記外側吸着部の裏面と前記変形用空間との間の肉厚よりも薄い、
   請求項２に記載の基板処理装置。
5. 前記変形用空間は、前記保持部の周方向に沿って環状に連続している、
   請求項２に記載の基板処理装置。
6. 前記変形部は、前記外側吸着部において前記基板に接触する外側支持部と、前記外側支持部に接続され前記外側支持部を変形させる機構部と、を含む、
   請求項１に記載の基板処理装置。
7. 前記機構部は、前記外側支持部を昇降させる駆動源としてピエゾアクチュエータを有する、
   請求項６に記載の基板処理装置。
8. 前記外側吸着部の表面と前記内側吸着部の表面とは、面一に連続している、
   請求項１乃至７のいずれか１項に記載の基板処理装置。
9. 前記外側吸着部は、前記保持部の周方向に沿って複数に分割されている、
   請求項１乃至４、６のいずれか１項に記載の基板処理装置。
10. 前記吸着面の中心と前記基板の中心とを一致させて前記吸着面に前記基板を吸着させた状態で、前記変形部の幅方向中間位置は、前記基板の外縁よりも径方向外側に位置している、
    請求項１乃至７のいずれか１項に記載の基板処理装置。
11. 前記外側吸着部の位置を測定する測定器と、
    前記測定器が測定した測定情報に基づき、前記変形部を変形させる制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    測定した前記外側吸着部の位置が目標位置にあること判定した場合に、前記変形部の変形を停止する、
    請求項１乃至７のいずれか１項に記載の基板処理装置。
12. 前記制御部は、測定した前記外側吸着部の位置が前記目標位置にない場合に、前記変形部を変形させる、
    請求項１１に記載の基板処理装置。
13. 前記基板処理装置は、前記保持部により吸着した前記基板と、当該基板の対向位置に配置された別の基板と、を接合する接合装置である、
    請求項１乃至７のいずれか１項に記載の基板処理装置。
14. 基板の外周部を吸着する外側吸着部と、前記基板の前記外周部よりも内側の部分を吸着する内側吸着部とを含む吸着面を備えた保持部により、前記基板を保持する基板の保持方法であって、
    前記保持部に設けられた変形部により、前記内側吸着部と相対的に前記外側吸着部を変形させる工程と、
    前記外側吸着部の変形後に、前記外側吸着部および前記内側吸着部により前記基板を吸着する工程と、を有する、
    基板の保持方法。

Images