JP5531123B1 - 接合装置及び接合システム - Google Patents

Abstract

【課題】基板を適切に保持しつつ、基板同士を適切に接合する。
【解決手段】接合装置は、下面において上ウェハＷ_Ｕを吸着保持する上チャック２３０と、上チャック２３０の下方に設けられ、上面において下ウェハＷ_Ｌを吸着保持する下チャック２３１と、上チャック２３０の上方に設けられ、当該上チャック２３０を保持する上チャック保持部２３２と、を有する。上チャック保持部２３２は、上チャック２３０に保持された上ウェハＷ_Ｕの中心部を押圧する押動部材２６０が設けられた支持部材２５０と、支持部材２５０に設けられ、上チャック２３０と支持部材２５０との間に所定の隙間が形成されるように上チャック２３０の位置を調節する位置調節機構２５１と、を有する。
【選択図】図１５

Description

本発明は、基板同士を接合する接合装置、及び当該接合装置を備えた接合システムに関する。

近年、半導体デバイスの高集積化が進んでいる。高集積化した複数の半導体デバイスを水平面内で配置し、これら半導体デバイスを配線で接続して製品化する場合、配線長が増大し、それにより配線の抵抗が大きくなること、また配線遅延が大きくなることが懸念される。

そこで、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次元集積技術においては、例えば接合システムを用いて、２枚の半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）の接合が行われる。例えば接合システムは、ウェハの接合される表面を親水化する表面親水化装置と、当該表面親水化装置で表面が親水化されたウェハ同士を接合する接合装置と、を有している。かかる接合システムでは、表面親水化装置においてウェハの表面に純水を供給して当該ウェハの表面を親水化した後、接合装置において２枚のウェハを上下に対向配置し（以下、上側のウェハを「上ウェハ」といい、下側のウェハを「下ウェハ」という。）、上チャックに吸着保持された上ウェハと下チャックに吸着保持された下ウェハとを、ファンデルワールス力及び水素結合（分子間力）によって接合する（特許文献１）。

特開２０１２−１７５０４３号公報

上述の特許文献１に記載された上チャックには、例えば上チャックを保持するチャック保持部が設けられている。チャック保持部は、押動部材を支持する平板形状の支持部材を有している。そしてチャック保持部は、上チャックと支持部材との間に空間が形成された状態で、上チャックを保持している。

しかしながら、上述のように上チャックと支持部材との間に空間が形成されていると、上チャックが不安定な状態となり、上チャックが傾き、上チャックの平行度が保てない場合がある。かかる場合、上チャックに保持された上ウェハの平行度も保てず、上ウェハと下ウェハを適切に接合できない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板を適切に保持しつつ、基板同士を適切に接合することを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明は、基板同士を接合する接合装置であって、下面において第１の基板を吸着保持する第１のチャックと、前記第１のチャックの下方に設けられ、上面において第２の基板を吸着保持する第２のチャックと、前記第１のチャックの上方に設けられ、当該第１のチャックを保持するチャック保持部と、を有し、前記チャック保持部は、前記第１のチャックに保持された第１の基板の中心部を押圧する押動部材が設けられた支持部材と、前記支持部材に設けられ、前記第１のチャックと前記支持部材との間に所定の隙間が形成されるように前記第１のチャックの位置を調節する位置調節機構と、前記第１のチャックの水平方向の移動に対するガイド部材と、を有することを特徴としている。

本発明によれば、チャック保持部が位置調節機構を有しているので、第１のチャックの位置を適切に調節することができ、第１のチャックの傾斜を抑制することができる。そうすると、第１のチャックの平行度を保つことができ、当該第１のチャックに保持された第１の基板の平行度も保つことができる。しかも、第１のチャックと支持部材との間には所定の隙間が形成されているので、当該隙間によって、押動部材が第１の基板を押圧した際の反力の影響を吸収することができる。したがって、基板同士を適切に接合することができる。

前記位置調節機構は、前記第１のチャックを押圧する複数の押圧部材と、前記第１のチャックを引張る複数の引張部材と、を有していてもよい。

前記複数の押圧部材は、前記第１のチャックの外周部に等間隔で配置され、前記複数の引張部材は、前記第１のチャックの外周部に等間隔で配置されていてもよい。

前記押圧部材はマイクロメータであってもよい。

前記引張部材はバネ構造を有していてもよい。

別な観点による本発明は、前記接合装置を備えた接合システムであって、前記接合装置を備えた処理ステーションと、第１の基板、第２の基板又は第１の基板と第２の基板が接合された重合基板をそれぞれ複数保有可能で、且つ前記処理ステーションに対して第１の基板、第２の基板又は重合基板を搬入出する搬入出ステーションと、を備え、前記処理ステーションは、第１の基板又は第２の基板の接合される表面を改質する表面改質装置と、前記表面改質装置で改質された第１の基板又は第２の基板の表面を親水化する表面親水化装置と、前記表面改質装置、前記表面親水化装置及び前記接合装置に対して、第１の基板、第２の基板又は重合基板を搬送するための搬送領域と、を有し、前記接合装置では、前記表面親水化装置で表面が親水化された第１の基板と第２の基板を接合することを特徴としている。

本発明によれば、基板を適切に保持しつつ、基板同士を適切に接合することができる。

本実施の形態にかかる接合システムの構成の概略を示す平面図である。 本実施の形態にかかる接合システムの内部構成の概略を示す側面図である。 上ウェハと下ウェハの構成の概略を示す側面図である。 表面改質装置の構成の概略を示す縦断面図である。 イオン通過構造体の平面図である。 表面親水化装置の構成の概略を示す縦断面図である。 表面親水化装置の構成の概略を示す横断面図である。 接合装置の構成の概略を示す横断面図である。 接合装置の構成の概略を示す縦断面図である。 位置調節機構の構成の概略を示す側面図である。 反転機構の構成の概略を示す平面図である。 反転機構の構成の概略を示す側面図である。 反転機構の構成の概略を示す側面図である。 保持アームと保持部材の構成の概略を示す側面図である。 上チャック、上チャック保持部、下チャック及び下チャック保持部の構成の概略を示す縦断面図である。 上チャックを下方から見た平面図である。 下チャックを上方から見た平面図である。 ウェハ接合処理の主な工程を示すフローチャートである。 上ウェハと下ウェハの水平方向の位置を調節する様子を示す説明図である。 上ウェハと下ウェハの鉛直方向の位置を調節する様子を示す説明図である。 上ウェハの中心部と下ウェハの中心部を当接させて押圧する様子を示す説明図である。 上ウェハを下ウェハに順次当接させる様子を示す説明図である。 上ウェハの表面と下ウェハの表面を当接させた様子を示す説明図である。 上ウェハと下ウェハが接合された様子を示す説明図である。 他の実施の形態にかかる上チャック保持部の構成の概略を示す縦断面図である。 他の実施の形態にかかる上チャック保持部の構成の概略を示す斜視図である。 他の実施の形態にかかる上チャック保持部の構成の概略を示す平面図である。 他の実施の形態にかかる上チャック保持部の構成の概略を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる接合システム１の構成の概略を示す平面図である。図２は、接合システム１の内部構成の概略を示す側面図である。

接合システム１では、図３に示すように例えば２枚の基板としてのウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌを接合する。以下、上側に配置されるウェハを、第１の基板としての「上ウェハＷ_Ｕ」といい、下側に配置されるウェハを、第２の基板としての「下ウェハＷ_Ｌ」という。また、上ウェハＷ_Ｕが接合される接合面を「表面Ｗ_Ｕ１」といい、当該表面Ｗ_Ｕ１と反対側の面を「裏面Ｗ_Ｕ２」という。同様に、下ウェハＷ_Ｌが接合される接合面を「表面Ｗ_Ｌ１」といい、当該表面Ｗ_Ｌ１と反対側の面を「裏面Ｗ_Ｌ２」という。そして、接合システム１では、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌを接合して、重合基板としての重合ウェハＷ_Ｔを形成する。

接合システム１は、図１に示すように例えば外部との間で複数のウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ、複数の重合ウェハＷ_Ｔをそれぞれ収容可能なカセットＣ_Ｕ、Ｃ_Ｌ、Ｃ_Ｔが搬入出される搬入出ステーション２と、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ、重合ウェハＷ_Ｔに対して所定の処理を施す各種処理装置を備えた処理ステーション３とを一体に接続した構成を有している。

搬入出ステーション２には、カセット載置台１０が設けられている。カセット載置台１０には、複数、例えば４つのカセット載置板１１が設けられている。カセット載置板１１は、水平方向のＸ方向（図１中の上下方向）に一列に並べて配置されている。これらのカセット載置板１１には、接合システム１の外部に対してカセットＣ_Ｕ、Ｃ_Ｌ、Ｃ_Ｔを搬入出する際に、カセットＣ_Ｕ、Ｃ_Ｌ、Ｃ_Ｔを載置することができる。このように、搬入出ステーション２は、複数の上ウェハＷ_Ｕ、複数の下ウェハＷ_Ｌ、複数の重合ウェハＷ_Ｔを保有可能に構成されている。なお、カセット載置板１１の個数は、本実施の形態に限定されず、任意に設定することができる。また、カセットの１つを異常ウェハの回収用として用いてもよい。すなわち、種々の要因で上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌとの接合に異常が生じたウェハを、他の正常な重合ウェハＷ_Ｔと分離することができるカセットである。本実施の形態においては、複数のカセットＣ_Ｔのうち、１つのカセットＣ_Ｔを異常ウェハの回収用として用い、他のカセットＣ_Ｔを正常な重合ウェハＷ_Ｔの収容用として用いている。

搬入出ステーション２には、カセット載置台１０に隣接してウェハ搬送部２０が設けられている。ウェハ搬送部２０には、Ｘ方向に延伸する搬送路２１上を移動自在なウェハ搬送装置２２が設けられている。ウェハ搬送装置２２は、鉛直方向及び鉛直軸周り（θ方向）にも移動自在であり、各カセット載置板１１上のカセットＣ_Ｕ、Ｃ_Ｌ、Ｃ_Ｔと、後述する処理ステーション３の第３の処理ブロックＧ３のトランジション装置５０、５１との間でウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ、重合ウェハＷ_Ｔを搬送できる。

処理ステーション３には、各種装置を備えた複数例えば３つの処理ブロックＧ１、Ｇ２、Ｇ３が設けられている。例えば処理ステーション３の正面側（図１のＸ方向負方向側）には、第１の処理ブロックＧ１が設けられ、処理ステーション３の背面側（図１のＸ方向正方向側）には、第２の処理ブロックＧ２が設けられている。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Ｙ方向負方向側）には、第３の処理ブロックＧ３が設けられている。

例えば第１の処理ブロックＧ１には、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの表面Ｗ_Ｕ１、Ｗ_Ｌ１を改質する表面改質装置３０が配置されている。本実施の形態では、表面改質装置３０において、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの表面Ｗ_Ｕ１、Ｗ_Ｌ１におけるＳｉＯ_２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表面Ｗ_Ｕ１、Ｗ_Ｌ１を改質する。

例えば第２の処理ブロックＧ２には、例えば純水によってウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの表面Ｗ_Ｕ１、Ｗ_Ｌ１を親水化すると共に当該表面Ｗ_Ｕ１、Ｗ_Ｌ１を洗浄する表面親水化装置４０、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌを接合する接合装置４１が、搬入出ステーション２側からこの順で水平方向のＹ方向に並べて配置されている。

例えば第３の処理ブロックＧ３には、図２に示すようにウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ、重合ウェハＷ_Ｔのトランジション装置５０、５１が下から順に２段に設けられている。

図１に示すように第１の処理ブロックＧ１〜第３の処理ブロックＧ３に囲まれた領域には、ウェハ搬送領域６０が形成されている。ウェハ搬送領域６０には、例えばウェハ搬送装置６１が配置されている。

ウェハ搬送装置６１は、例えば鉛直方向、水平方向（Ｙ方向、Ｘ方向）及び鉛直軸周りに移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置６１は、ウェハ搬送領域６０内を移動し、周囲の第１の処理ブロックＧ１、第２の処理ブロックＧ２及び第３の処理ブロックＧ３内の所定の装置にウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ、重合ウェハＷ_Ｔを搬送できる。

次に、上述した表面改質装置３０の構成について説明する。表面改質装置３０は、図４に示すように処理容器１００を有している。処理容器１００の上面は開口し、当該上面開口部に後述するラジアルラインスロットアンテナ１２０が配置されて、処理容器１００は内部を密閉可能に構成されている。

処理容器１００のウェハ搬送領域６０側の側面には、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの搬入出口１０１が形成され、当該搬入出口１０１にはゲートバルブ１０２が設けられている。

処理容器１００の底面には、吸気口１０３が形成されている。吸気口１０３には、処理容器１００の内部の雰囲気を所定の真空度まで減圧する吸気装置１０４に連通する吸気管１０５が接続されている。

また、処理容器１００の底面には、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌを載置する載置台１１０が設けられている。載置台１１０は、例えば静電吸着や真空吸着によってウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌを載置することができる。載置台１１０には、後述するように載置台１１０上のウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌに照射される処理ガスのイオン（酸素イオン）によって生じるイオン電流を測定するイオン電流計１１１が設けられている。

載置台１１０には、例えば冷却媒体を流通させる温度調節機構１１２が内蔵されている。温度調節機構１１２は、冷却媒体の温度を調節する液温調節部１１３に接続されている。そして、液温調節部１１３によって冷媒媒体の温度が調節され、載置台１１０の温度を制御できる。この結果、載置台１１０上に載置されたウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌを所定の温度に維持できる。

なお、載置台１１０の下方には、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌを下方から支持し昇降させるための昇降ピン（図示せず）が設けられている。昇降ピンは、載置台１１０に形成された貫通孔（図示せず）を挿通し載置台１１０の上面から突出可能になっている。

処理容器１００の上面開口部には、プラズマ生成用のマイクロ波を供給するラジアルラインスロットアンテナ１２０（ＲＬＳＡ：Ｒａｄｉａｌ Ｌｉｎｅ Ｓｌｏｔ Ａｎｔｅｎｎａ）が設けられている。ラジアルラインスロットアンテナ１２０は、下面が開口したアンテナ本体１２１を備えている。アンテナ本体１２１の内部には、例えば冷却媒体を流通させる流通路（図示せず）が設けられている。

アンテナ本体１２１の下面の開口部には、複数のスロットが形成され、アンテナとして機能するスロット板１２２が設けられている。スロット板１２２の材料には、導電性を有する材料、たとえば銅、アルミニウム、ニッケル等が用いられる。アンテナ本体１２１内のスロット板１２２の上部には、遅相板１２３が設けられている。遅相板１２３の材料には、低損失誘電体材料、例えば石英、アルミナ、窒化アルミニウム等が用いられる。

アンテナ本体１２１及びスロット板１２２の下方には、マイクロ波透過板１２４が設けられている。マイクロ波透過板１２４は、例えばＯリング等のシール材（図示せず）を介して、処理容器１００の内部を塞ぐように配置されている。マイクロ波透過板１２４の材料には、誘電体、例えば石英やＡｌ_２Ｏ_３等が用いられる。

アンテナ本体１２１の上部には、マイクロ波発振装置１２５に通じる同軸導波管１２６が接続されている。マイクロ波発振装置１２５は、処理容器１００の外部に設置されており、ラジアルラインスロットアンテナ１２０に対し、所定周波数、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発振できる。

かかる構成により、マイクロ波発振装置１２５から発振されたマイクロ波は、ラジアルラインスロットアンテナ１２０内に伝搬され、遅相板１２３で圧縮され短波長化され、スロット板１２２で円偏波を発生させた後、マイクロ波透過板１２４を透過して処理容器１００内に向けて放射される。

処理容器１００の側面には、当該処理容器１００内に処理ガスとしての酸素ガスを供給するガス供給管１３０が接続されている。ガス供給管１３０は、後述するイオン通過構造体１４０の上方に配置され、処理容器１００内のプラズマ生成領域Ｒ１に酸素ガスを供給する。また、ガス供給管１３０には、内部に酸素ガスを貯留するガス供給源１３１に連通している。ガス供給管１３０には、酸素ガスの流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群１３２が設けられている。

処理容器１００内の載置台１１０とラジアルラインスロットアンテナ１２０との間には、イオン通過構造体１４０が設けられている。すなわち、イオン通過構造体１４０は、処理容器１００の内部を、ガス供給管１３０から供給された酸素ガスをラジアルラインスロットアンテナ１２０から放射されたマイクロ波によってプラズマ化するプラズマ生成領域Ｒ１と、プラズマ生成領域Ｒ１で生成された酸素イオンを用いて載置台１１０上のウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの表面Ｗ_Ｕ１、Ｗ_Ｌ１を改質する処理領域Ｒ２に区画するように設けられている。

イオン通過構造体１４０は、一対の電極１４１、１４２を有している。以下、上部に配置された電極を「上部電極１４１」といい、下部に配置された電極を「下部電極１４２」という場合がある。一対の電極１４１、１４２間には、当該一対の電極１４１、１４２を電気的に絶縁する絶縁材１４３が設けられている。

各電極１４１、１４２は、図４及び図５に示すように平面視においてウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの径よりも大きい円形状を有している。また、各電極１４１、１４２には、プラズマ生成領域Ｒ１から処理領域Ｒ２に酸素イオンが通過する開口部１４４が複数形成されている。これら複数の開口部１４４は、例えば格子状に配置されている。なお、複数の開口部１４４の形状や配置は、本実施の形態に限定されず、任意に設定することができる。

ここで、各開口部１４４の寸法は、例えばラジアルラインスロットアンテナ１２０から放射されるマイクロ波の波長よりも短く設定されるのが好ましい。こうすることによって、ラジアルラインスロットアンテナ１２０から供給されたマイクロ波がイオン通過構造体１４０で反射され、マイクロ波の処理領域Ｒ２への進入を抑制できる。この結果、載置台１１０上のウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌがマイクロ波に直接曝されることがなく、マイクロ波によるウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの損傷を防止できる。

イオン通過構造体１４０には、一対の電極１４１、１４２間に所定の電圧を印加する電源１４５が接続されている。この電源１４５によって印加される所定の電圧は、後述する制御部３００によって制御され、最大電圧は例えば１ＫｅＶである。また、イオン通過構造体１４０には、一対の電極１４１、１４２間を流れる電流を測定する電流計１４６が接続されている。

次に、上述した表面親水化装置４０の構成について説明する。表面親水化装置４０は、図６に示すように内部を密閉可能な処理容器１５０を有している。処理容器１５０のウェハ搬送領域６０側の側面には、図７に示すようにウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの搬入出口１５１が形成され、当該搬入出口１５１には開閉シャッタ１５２が設けられている。

処理容器１５０内の中央部には、図６に示すようにウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌを保持して回転させるスピンチャック１６０が設けられている。スピンチャック１６０は、水平な上面を有し、当該上面には、例えばウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌを吸引する吸引口（図示せず）が設けられている。この吸引口からの吸引により、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌをスピンチャック１６０上に吸着保持できる。

スピンチャック１６０は、例えばモータなどを備えたチャック駆動部１６１を有し、そのチャック駆動部１６１により所定の速度に回転できる。また、チャック駆動部１６１には、例えばシリンダなどの昇降駆動源が設けられており、スピンチャック１６０は昇降自在になっている。

スピンチャック１６０の周囲には、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌから飛散又は落下する液体を受け止め、回収するカップ１６２が設けられている。カップ１６２の下面には、回収した液体を排出する排出管１６３と、カップ１６２内の雰囲気を真空引きして排気する排気管１６４が接続されている。

図７に示すようにカップ１６２のＸ方向負方向（図７の下方向）側には、Ｙ方向（図７の左右方向）に沿って延伸するレール１７０が形成されている。レール１７０は、例えばカップ１６２のＹ方向負方向（図７の左方向）側の外方からＹ方向正方向（図７の右方向）側の外方まで形成されている。レール１７０には、例えばノズルアーム１７１とスクラブアーム１７２が取り付けられている。

ノズルアーム１７１には、図６及び図７に示すようにウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌに純水を供給する純水ノズル１７３が支持されている。ノズルアーム１７１は、図７に示すノズル駆動部１７４により、レール１７０上を移動自在である。これにより、純水ノズル１７３は、カップ１６２のＹ方向正方向側の外方に設置された待機部１７５からカップ１６２内のウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの中心部上方まで移動でき、さらに当該ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ上をウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの径方向に移動できる。また、ノズルアーム１７１は、ノズル駆動部１７４によって昇降自在であり、純水ノズル１７３の高さを調節できる。

純水ノズル１７３には、図６に示すように当該純水ノズル１７３に純水を供給する供給管１７６が接続されている。供給管１７６は、内部に純水を貯留する純水供給源１７７に連通している。また、供給管１７６には、純水の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群１７８が設けられている。

スクラブアーム１７２には、スクラブ洗浄具１８０が支持されている。スクラブ洗浄具１８０の先端部には、例えば複数の糸状やスポンジ状のブラシ１８０ａが設けられている。スクラブアーム１７２は、図７に示す洗浄具駆動部１８１によってレール１７０上を移動自在であり、スクラブ洗浄具１８０を、カップ１６２のＹ方向負方向側の外方からカップ１６２内のウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの中心部上方まで移動させることができる。また、洗浄具駆動部１８１によって、スクラブアーム１７２は昇降自在であり、スクラブ洗浄具１８０の高さを調節できる。

なお、以上の構成では、純水ノズル１７３とスクラブ洗浄具１８０が別々のアームに支持されていたが、同じアームに支持されていてもよい。また、純水ノズル１７３を省略して、スクラブ洗浄具１８０から純水を供給するようにしてもよい。さらに、カップ１６２を省略して、処理容器１５０の底面に液体を排出する排出管と、処理容器１５０内の雰囲気を排気する排気管を接続してもよい。また、以上の構成の表面親水化装置４０において、帯電防止用のイオナイザ（図示せず）を設けてもよい。

次に、上述した接合装置４１の構成について説明する。接合装置４１は、図８に示すように内部を密閉可能な処理容器１９０を有している。処理容器１９０のウェハ搬送領域６０側の側面には、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ、重合ウェハＷ_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が設けられている。

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に区画されている。上述した搬入出口１９１は、搬送領域Ｔ１における処理容器１９０の側面に形成されている。また、内壁１９３にも、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ、重合ウェハＷ_Ｔの搬入出口１９４が形成されている。

搬送領域Ｔ１のＸ方向正方向側には、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ、重合ウェハＷ_Ｔを一時的に載置するためのトランジション２００が設けられている。トランジション２００は、例えば２段に形成され、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ、重合ウェハＷ_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、ウェハ搬送機構２０１が設けられている。ウェハ搬送機構２０１は、図８及び図９に示すように例えば鉛直方向、水平方向（Ｙ方向、Ｘ方向）及び鉛直軸周りに移動自在な搬送アームを有している。そして、ウェハ搬送機構２０１は、搬送領域Ｔ１内、又は搬送領域Ｔ１と処理領域Ｔ２との間でウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ、重合ウェハＷ_Ｔを搬送できる。

搬送領域Ｔ１のＸ方向負方向側には、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの水平方向の向きを調節する位置調節機構２１０が設けられている。位置調節機構２１０は、図１０に示すように基台２１１と、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌを吸着保持して回転させる保持部２１２と、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌのノッチ部の位置を検出する検出部２１３と、を有している。そして、位置調節機構２１０では、保持部２１２に吸着保持されたウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌを回転させながら検出部２１３でウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ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ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの水平方向の向きを調節している。

また、搬送領域Ｔ１には、上ウェハＷ_Ｕの表裏面を反転させる反転機構２２０が設けられている。反転機構２２０は、図１１〜図１３に示すように上ウェハＷ_Ｕを保持する保持アーム２２１を有している。保持アーム２２１は、水平方向（図１１及び図１２中のＹ方向）に延伸している。また保持アーム２２１には、上ウェハＷ_Ｕを保持する保持部材２２２が例えば４箇所に設けられている。保持部材２２２は、図１４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Ｗ_Ｕの外周部を保持するための切り欠き２２３が形成されている。そして、これら保持部材２２２は、上ウェハＷ_Ｕを挟み込んで保持することができる。

保持アーム２２１は、図１１〜図１３に示すように例えばモータなどを備えた第１の駆動部２２４に支持されている。この第１の駆動部２２４によって、保持アーム２２１は水平軸周りに回動自在である。また保持アーム２２１は、第１の駆動部２２４を中心に回動自在であると共に、水平方向（図１１及び図１２中のＹ方向）に移動自在である。第１の駆動部２２４の下方には、例えばモータなどを備えた第２の駆動部２２５が設けられている。この第２の駆動部２２５によって、第１の駆動部２２４は鉛直方向に延伸する支持柱２２６に沿って鉛直方向に移動できる。このように第１の駆動部２２４と第２の駆動部２２５によって、保持部材２２２に保持された上ウェハＷ_Ｕは、水平軸周りに回動できると共に鉛直方向及び水平方向に移動できる。また、保持部材２２２に保持された上ウェハＷ_Ｕは、第１の駆動部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との間を移動できる。

処理領域Ｔ２には、図８及び図９に示すように上ウェハＷ_Ｕを下面で吸着保持する第１のチャックとしての上チャック２３０と、下ウェハＷ_Ｌを上面で載置して吸着保持する第２のチャックとしての下チャック２３１とが設けられている。下チャック２３１は、上チャック２３０の下方に設けられ、上チャック２３０と対向配置可能に構成されている。すなわち、上チャック２３０に保持された上ウェハＷ_Ｕと下チャック２３１に保持された下ウェハＷ_Ｌは対向して配置可能となっている。

上チャック２３０は、図９に示すように上チャック保持部２３２に保持されている。上チャック保持部２３２の上方には、支持柱２３３を介して上チャック駆動部２３４が設けられている。この上チャック駆動部２３４により、上チャック２３０は水平方向に移動自在になっている。

下チャック２３１は、下チャック保持部２３５に保持されている。この下チャック保持部２３５は下チャック２３１を真空引きして吸着保持し、これによって下チャック２３１の鉛直方向の歪みが抑制され、下チャック２３１の上面の平面度が小さくなる。下チャック保持部２３５の下方には、シャフト２３６を介して下チャック駆動部２３７が設けられている。この下チャック駆動部２３７により、下チャック２３１は鉛直方向に昇降自在、且つ水平方向に移動自在になっている。また、下チャック駆動部２３７によって、下チャック２３１は鉛直軸周りに回転自在になっている。また、下チャック保持部２３５の下方には、下ウェハＷ_Ｌを下方から支持し昇降させるための昇降ピン（図示せず）が設けられている。昇降ピンは、下チャック２３１（下チャック保持部２３５）に形成された後述する貫通孔２７７を挿通し、下チャック２３１の上面から突出可能になっている。

上チャック２３０には、図１５及び図１６に示すようにピンチャック方式が採用されている。上チャック２３０は、平面視において少なくとも上ウェハＷ_Ｕより小さい径を有する本体部２４０を有している。本体部２４０の下面には、上ウェハＷ_Ｕの裏面Ｗ_Ｕ２に接触する複数のピン２４１が設けられている。ピン２４１は、径寸法が例えば０．１ｍｍ〜１ｍｍであり、高さが例えば数十μｍ〜数百μｍである。複数のピン２４１は、例えば２ｍｍの間隔で均一に配置されている。また本体部２４０の下面には、上ウェハＷ_Ｕの裏面Ｗ_Ｕ２の外周部を支持する外壁部２４２が設けられている。外壁部２４２は、複数のピン２４１の外側に環状に設けられている。外壁部２４２は、壁厚が例えば０．２ｍｍ〜２ｍｍである。

本体部２４０の下面には、外壁部２４２の内側の領域２４３（以下、吸引領域２４３という場合がある。）において、上ウェハＷ_Ｕを真空引きするための吸引口２４４が形成されている。吸引口２４４は、例えば吸引領域２４３の外周部に２箇所に形成されている。吸引口２４４には、本体部２４０の内部に設けられた吸引管２４５が接続されている。さらに吸引管２４５には、継手を介して真空ポンプ２４６が接続されている。

そして、上ウェハＷ_Ｕ、本体部２４０及び外壁部２４２に囲まれて形成された吸引領域２４３を吸引口２４４から真空引きし、吸引領域２４３を減圧する。このとき、吸引領域２４３の外部の雰囲気が大気圧であるため、上ウェハＷ_Ｕは減圧された分だけ大気圧によって吸引領域２４３側に押され、上チャック２３０に上ウェハＷ_Ｕが吸着保持される。

かかる場合、複数のピン２４１の高さが均一なので、上チャック２３０の下面の平面度を小さくすることができる。このように上チャック２３０の下面を平坦にして（下面の平面度を小さくして）、上チャック２３０に保持された上ウェハＷ_Ｕの鉛直方向の歪みを抑制することができる。また上ウェハＷ_Ｕの裏面Ｗ_Ｕ２は複数のピン２４１に支持されているので、上チャック２３０による上ウェハＷ_Ｕの真空引きを解除する際、当該上ウェハＷ_Ｕが上チャック２３０から剥がれ易くなる。

本体部２４０の中心部には、当該本体部２４０を厚み方向に貫通する貫通孔２４７が形成されている。この本体部２４０の中心部は、上チャック２３０に吸着保持される上ウェハＷ_Ｕの中心部に対応している。そして貫通孔２４７には、後述する押動部材２６０の押動ピン２６１が挿通するようになっている。

上チャック２３０を保持する上述した上チャック保持部２３２は、後述する押動部材２６０が設けられた支持部材２５０と、支持部材２５０に設けられ、上チャック２３０と支持部材２５０との間に所定の隙間、例えば１ｍｍの隙間が形成されるように上チャック２３０の位置を調節する位置調節機構２５１とを有している。位置調節機構２５１は複数、例えば３つ設けられ、複数の位置調節機構２５１は上チャック２３０の外周部に等間隔に配置されている。各位置調節機構２５１は、上チャック２３０を鉛直下方に押圧し、また上チャック２３０を鉛直上方に引張ることができ、すなわち上チャック２３０を鉛直方向に移動させることができる。そして位置調節機構２５１によって、上チャック２３０の傾斜が抑制され、当該上チャック２３０の平行度が保たれる。

支持部材２５０の上面には、上ウェハＷ_Ｕの中心部を押圧する押動部材２６０が設けられている。押動部材２６０は、シリンダ構造を有し、押動ピン２６１と、当該押動ピン２６１が昇降する際のガイドとなる外筒２６２とを有している。押動ピン２６１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２４７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２６０は、後述するウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの接合時に、上ウェハＷ_Ｕの中心部と下ウェハＷ_Ｌの中心部とを当接させて押圧することができる。

上チャック２３０には、下ウェハＷ_Ｌの表面Ｗ_Ｌ１を撮像する上部撮像部材２６３が設けられている。上部撮像部材２６３には、例えば広角型のＣＣＤカメラが用いられる。なお、上部撮像部材２６３は、上チャック２３０上に設けられていてもよい。

下チャック２３１には、図１５及び図１７に示すように上チャック２３０と同様にピンチャック方式が採用されている。下チャック２３１は、平面視において少なくとも下ウェハＷ_Ｌより大きい径を有する本体部２７０を有している。本体部２７０の上面には、下ウェハＷ_Ｌの裏面Ｗ_Ｌ２に接触する複数のピン２７１が設けられている。ピン２７１は、径寸法が例えば０．１ｍｍ〜１ｍｍであり、高さが例えば数十μｍ〜数百μｍである。複数のピン２７１は、例えば１ｍｍの間隔で均一に配置されている。また本体部２７０の上面には、下ウェハＷ_Ｌの裏面Ｗ_Ｌ２の外周部を支持する外壁部２７２が設けられている。外壁部２７２は、複数のピン２７１の外側に環状に設けられている。外壁部２７２は、壁厚が例えば０．２ｍｍ〜２ｍｍである。

本体部２７０の上面には、外壁部２７２の内側の領域２７３（以下、吸引領域２７３という場合がある。）において、下ウェハＷ_Ｌを真空引きするための吸引口２７４が複数形成されている。吸引口２７４には、本体部２４０の内部に設けられた吸引管２７５が接続されている。吸引管２７５は、例えば２本設けられている。さらに吸引管２７５には、真空ポンプ２７６が接続されている。

そして、下ウェハＷ_Ｌ、本体部２７０及び外壁部２７２に囲まれて形成された吸引領域２７３を吸引口２７４から真空引きし、吸引領域２７３を減圧する。このとき、吸引領域２７３の外部の雰囲気が大気圧であるため、下ウェハＷ_Ｌは減圧された分だけ大気圧によって吸引領域２７３側に押され、下チャック２３１に下ウェハＷ_Ｌが吸着保持される。

かかる場合、複数のピン２７１の高さが均一なので、下チャック２３１の上面の平面度を小さくすることができる。また例えば処理容器１９０内にパーティクルが存在する場合でも、隣り合うピン２７１の間隔が適切であるため、下チャック２３１の上面にパーティクルが存在するのを抑制することができる。このように下チャック２３１の上面を平坦にして（上面の平面度を小さくして）、下チャック２３１に保持された下ウェハＷ_Ｌの鉛直方向の歪みを抑制することができる。また下ウェハＷ_Ｌの裏面Ｗ_Ｌ２は複数のピン２７１に支持されているので、下チャック２３１による下ウェハＷ_Ｌの真空引きを解除する際、当該下ウェハＷ_Ｌが下チャック２３１から剥がれ易くなる。

本体部２７０の中心部付近には、当該本体部２７０を厚み方向に貫通する貫通孔２７７が例えば３箇所に形成されている。そして貫通孔２７７には、下チャック保持部２３５の下方に設けられた昇降ピンが挿通するようになっている。

本体部２７０の外周部には、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ、重合ウェハＷ_Ｔが下チャック２３１から飛び出したり、滑落するのを防止するガイド部材２８０が設けられている。ガイド部材２８０は、本体部２７０の外周部に複数個所、例えば４箇所に等間隔に設けられている。

下チャック２３１には、図１５に示すように上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１を撮像する下部撮像部材２８１が設けられている。下部撮像部材２８１には、例えば広角型のＣＣＤカメラが用いられる。なお、下部撮像部材２８１は、下チャック２３１上に設けられていてもよい。

以上の接合システム１には、図１に示すように制御部３００が設けられている。制御部３００は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、接合システム１におけるウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ、重合ウェハＷ_Ｔの処理を制御するプログラムが格納されている。また、プログラム格納部には、上述の各種処理装置や搬送装置などの駆動系の動作を制御して、接合システム１における後述のウェハ接合処理を実現させるためのプログラムも格納されている。なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（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スク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体Ｈに記録されていたものであって、その記憶媒体Ｈから制御部３００にインストールされたものであってもよい。

次に、以上のように構成された接合システム１を用いて行われるウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの接合処理方法について説明する。図１８は、かかるウェハ接合処理の主な工程の例を示すフローチャートである。

先ず、複数枚の上ウェハＷ_Ｕを収容したカセットＣ_Ｕ、複数枚の下ウェハＷ_Ｌを収容したカセットＣ_Ｌ、及び空のカセットＣ_Ｔが、搬入出ステーション２の所定のカセット載置板１１に載置される。その後、ウェハ搬送装置２２によりカセットＣ_Ｕ内の上ウェハＷ_Ｕが取り出され、処理ステーション３の第３の処理ブロックＧ３のトランジション装置５０に搬送される。

次に上ウェハＷ_Ｕは、ウェハ搬送装置６１によって第１の処理ブロックＧ１の表面改質装置３０に搬送される。表面改質装置３０に搬入された上ウェハＷ_Ｕは、ウェハ搬送装置６１から載置台１１０の上面に受け渡され載置される。その後、ウェハ搬送装置６１が表面改質装置３０から退出し、ゲートバルブ１０２が閉じられる。なお、載置台１１０に載置された上ウェハＷ_Ｕは、温度調節機構１１２によって所定の温度、例えば２５℃〜３０℃に維持される。

その後、吸気装置１０４を作動させ、吸気口１０３を介して処理容器１００の内部の雰囲気が所定の真空度、例えば６７Ｐａ〜３３３Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ〜２．５Ｔｏｒｒ）まで減圧される。そして、後述するように上ウェハＷ_Ｕを処理中、処理容器１００内の雰囲気は上記所定の真空度に維持される。

その後、ガス供給管１３０から処理容器１００内のプラズマ生成領域Ｒ１に向けて、酸素ガスが供給される。また、ラジアルラインスロットアンテナ１２０からプラズマ生成領域Ｒ１に向けて、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波が放射される。このマイクロ波の放射によって、プラズマ生成領域Ｒ１内において酸素ガスが励起されてプラズマ化され、例えば酸素ガスがイオン化する。このとき、下方に進行するマイクロ波は、イオン通過構造体１４０で反射し、プラズマ生成領域Ｒ１内に留まる。この結果、プラズマ生成領域Ｒ１内には、高密度のプラズマが生成される。

続いて、イオン通過構造体１４０において、電源１４５により一対の電極１４１、１４２に所定の電圧を印加する。そうすると、この一対の電極１４１、１４２によって、プラズマ生成領域Ｒ１で生成された酸素イオンのみが、イオン通過構造体１４０の開口部１４４を通過して処理領域Ｒ２に流入する。

このとき、制御部３００によって、一対の電極１４１、１４２間に印加され電圧を制御することで、当該一対の電極１４１、１４２を通過する酸素イオンに付与されるエネルギーが制御される。この酸素イオンに付与されるエネルギーは、上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１のＳｉＯ_２の二重結合を切断して単結合のＳｉＯとするのに十分なエネルギーであって、当該表面Ｗ_Ｕ１が損傷しないエネルギーに設定される。

またこのとき、電流計１４６によって一対の電極１４１、１４２間を流れる電流の電流値を測定する。この測定された電流値に基づいて、イオン通過構造体１４０を通過する酸素イオンの通過量が把握される。そして、制御部３００では、把握された酸素イオンの通過量に基づいて、当該通過量が所定の値になるように、ガス供給管１３０からの酸素ガスの供給量や、一対の電極１４１、１４２間の電圧等、種々のパラメータを制御する。

その後、処理領域Ｒ２に導入された酸素イオンは、載置台１１０上の上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１に照射されて注入される。そして、照射された酸素イオンによって、表面Ｗ_Ｕ１におけるＳｉＯ_２の二重結合が切断されて単結合のＳｉＯとなる。また、この表面Ｗ_Ｕ１の改質には酸素イオンが用いられているため、上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１に照射された酸素イオン自体がＳｉＯの結合に寄与する。こうして、上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１が改質される（図１８の工程Ｓ１）。

このとき、イオン電流計１１１によって、上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１に照射された酸素イオンによって生じるイオン電流の電流値を測定する。この測定された電流値に基づいて、上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１に照射される酸素イオンの照射量が把握される。そして、制御部３００では、把握された酸素イオンの照射量に基づいて、当該照射量が所定の値になるように、ガス供給管１３０からの酸素ガスの供給量や、一対の電極１４１、１４２間の電圧等、種々のパラメータを制御する。

次に上ウェハＷ_Ｕは、ウェハ搬送装置６１によって第２の処理ブロックＧ２の表面親水化装置４０に搬送される。表面親水化装置４０に搬入された上ウェハＷ_Ｕは、ウェハ搬送装置６１からスピンチャック１６０に受け渡され吸着保持される。

続いて、ノズルアーム１７１によって待機部１７５の純水ノズル１７３を上ウェハＷ_Ｕの中心部の上方まで移動させると共に、スクラブアーム１７２によってスクラブ洗浄具１８０を上ウェハＷ_Ｕ上に移動させる。その後、スピンチャック１６０によって上ウェハＷ_Ｕを回転させながら、純水ノズル１７３から上ウェハＷ_Ｕ上に純水を供給する。そうすると、表面改質装置３０において改質された上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１に水酸基（シラノール基）が付着して当該表面Ｗ_Ｕ１が親水化される。また、純水ノズル１７３からの純水とスクラブ洗浄具１８０によって、上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１が洗浄される（図１８の工程Ｓ２）。

次に上ウェハＷ_Ｕは、ウェハ搬送装置６１によって第２の処理ブロック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Ｗ_Ｕは、トランジション２００を介してウェハ搬送機構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Ｗ_Ｕの水平方向の向きが調節される（図１８の工程Ｓ３）。

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Ｗ_Ｕ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Ｗ_Ｕの表裏面が反転される（図１８の工程Ｓ４）。すなわち、上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１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の駆動部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Ｗ_Ｕが受け渡される。上ウェハＷ_Ｕは、上チャック２３０にその裏面Ｗ_Ｕ２が吸着保持される（図１８の工程Ｓ５）。具体的には、真空ポンプ２４６を作動させ、吸引領域２４３を吸引口２４４から真空引きし、上ウェハＷ_Ｕが上チャック２３０に吸着保持される。このとき、上チャック２３０がピンチャック構造を有しているので、上チャック２３０の鉛直方向の歪みが抑制され、上チャック２３０の下面が平坦になっている。また位置調節機構２５１によって、上チャック２３０の傾斜が抑制され、当該上チャック２３０の平行度が保たれている。このため、当該上チャック２３０に保持された上ウェハＷ_Ｕの鉛直方向の歪みを抑制することができ、上ウェハＷ_Ｕの平行度を保つことができる。なお上ウェハＷ_Ｕは、後述する下ウェハＷ_Ｌ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Ｗ_Ｕに上述した工程Ｓ１〜Ｓ５の処理が行われている間、当該上ウェハＷ_Ｕに続いて下ウェハＷ_Ｌの処理が行われる。先ず、ウェハ搬送装置２２によりカセットＣ_Ｌ内の下ウェハＷ_Ｌ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Ｗ_Ｌは、ウェハ搬送装置６１によって表面改質装置３０に搬送され、下ウェハＷ_Ｌの表面Ｗ_Ｌ１が改質される（図１８の工程Ｓ６）。なお、工程Ｓ６における下ウェハＷ_Ｌの表面Ｗ_Ｌ１の改質は、上述した工程Ｓ１と同様である。

その後、下ウェハＷ_Ｌは、ウェハ搬送装置６１によって表面親水化装置４０に搬送され、下ウェハＷ_Ｌの表面Ｗ_Ｌ１が親水化されると共に当該表面Ｗ_Ｌ１が洗浄される（図１８の工程Ｓ７）。なお、工程Ｓ７における下ウェハＷ_Ｌの表面Ｗ_Ｌ１の親水化及び洗浄は、上述した工程Ｓ２と同様であるので詳細な説明を省略する。

その後、下ウェハＷ_Ｌは、ウェハ搬送装置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Ｗ_Ｌは、トランジション２００を介してウェハ搬送機構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Ｗ_Ｌの水平方向の向きが調節される（図１８の工程Ｓ８）。

その後、下ウェハＷ_Ｌは、ウェハ搬送機構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（図１８の工程Ｓ９）。具体的には、真空ポンプ２７６を作動させ、吸引領域２７３を吸引口２７４から真空引きし、下ウェハＷ_Ｌが下チャック２３１に吸着保持される。このとき、下チャック２３１の上面が平坦になっているので、下チャック２３１に保持された下ウェハＷ_Ｌの鉛直方向の歪みを抑制することができる。

次に、上チャック２３０に保持された上ウェハＷ_Ｕと下チャック２３１に保持された下ウェハＷ_Ｌとの水平方向の位置調節を行う。図１９に示すように下ウェハＷ_Ｌの表面Ｗ_Ｌ１には予め定められた複数、例えば４点以上の基準点Ａが形成され、同様に上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１には予め定められた複数、例えば４点以上の基準点Ｂが形成されている。これら基準点Ａ、Ｂとしては、例えばウェハＷ_Ｌ、Ｗ_Ｕ上に形成された所定のパターンがそれぞれ用いられる。そして、上部撮像部材２６３を水平方向に移動させ、下ウェハＷ_Ｌの表面Ｗ_Ｌ１が撮像される。また、下部撮像部材２８１を水平方向に移動させ、上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１が撮像される。その後、上部撮像部材２６３が撮像した画像に表示される下ウェハＷ_Ｌの基準点Ａの位置と、下部撮像部材２８１が撮像した画像に表示される上ウェハＷ_Ｕの基準点Ｂの位置とが合致するように、下チャック２３１によって下ウェハＷ_Ｌの水平方向の位置（水平方向の向きを含む）が調節される。すなわち、下チャック駆動部２３７によって、下チャック２３１を水平方向に移動させて、下ウェハＷ_Ｌの水平方向の位置が調節される。こうして上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌとの水平方向の位置が調節される（図１８の工程Ｓ１０）。なお、上部撮像部材２６３と下部撮像部材２８１を移動させる代わりに、下チャック２３１を移動させてもよい。

なお、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの水平方向きは、工程Ｓ３、Ｓ８において位置調節機構２１０によって調節されているが、工程Ｓ１０において微調節が行われる。また、本実施の形態の工程Ｓ１０では、基準点Ａ、Ｂとして、ウェハＷ_Ｌ、Ｗ_Ｕ上に形成された所定のパターンを用いていたが、その他の基準点を用いることもできる。例えばウェハＷ_Ｌ、Ｗ_Ｕの外周部とノッチ部を基準点として用いることができる。

その後、下チャック駆動部２３７によって、図２０に示すように下チャック２３１を上昇させ、下ウェハＷ_Ｌを所定の位置に配置する。このとき、下ウェハＷ_Ｌの表面Ｗ_Ｌ１と上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１との間の間隔が所定の距離、例えば８０μｍ〜２００μｍになるように下ウェハＷ_Ｌを配置する。こうして上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌとの鉛直方向の位置が調節される（図１８の工程Ｓ１１）。

その後、図２１に示すように押動部材２６０の押動ピン２６１を下降させることによって、上ウェハＷ_Ｕの中心部を押圧しながら当該上ウェハＷ_Ｕを下降させる。このとき、押動ピン２６１には、上ウェハＷ_Ｕがない状態で当該押動ピン２６１が７０μｍ移動するような荷重、例えば２００ｇがかけられる。そして、押動部材２６０によって、上ウェハＷ_Ｕの中心部と下ウェハＷ_Ｌの中心部を当接させて押圧する（図１８の工程Ｓ１２）。このとき、上チャック２３０と支持部材２５０との間には所定の隙間が形成されているので、当該隙間によって、押動部材２６０が上ウェハＷ_Ｕを押圧した際の反力の影響を吸収することができる。また上チャック２３０の吸引口２４４は吸引領域２４３の外周部に形成されているので、押動部材２６０で上ウェハＷ_Ｕの中心部を押圧する際にも、上チャック２３０によって上ウェハＷ_Ｕの外周部を保持することができる。

そうすると、押圧された上ウェハＷ_Ｕの中心部と下ウェハＷ_Ｌの中心部との間で接合が開始する（図２１中の太線部）。すなわち、上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１と下ウェハＷ_Ｌの表面Ｗ_Ｌ１はそれぞれ工程Ｓ１、Ｓ６において改質されているため、先ず、表面Ｗ_Ｕ１、Ｗ_Ｌ１間にファンデルワールス力（分子間力）が生じ、当該表面Ｗ_Ｕ１、Ｗ_Ｌ１同士が接合される。さらに、上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１と下ウェハＷ_Ｌの表面Ｗ_Ｌ１はそれぞれ工程Ｓ２、Ｓ７において親水化されているため、表面Ｗ_Ｕ１、Ｗ_Ｌ１間の親水基が水素結合し（分子間力）、表面Ｗ_Ｕ１、Ｗ_Ｌ１同士が強固に接合される。

その後、図２２に示すように押動部材２６０によって上ウェハＷ_Ｕの中心部と下ウェハＷ_Ｌの中心部を押圧した状態で真空ポンプ２４６の作動を停止して、吸引領域２４３における上ウェハＷ_Ｕの真空引きを停止する。そうすると、上ウェハＷ_Ｕが下ウェハＷ_Ｌ上に落下する。このとき、上ウェハＷ_Ｕの裏面Ｗ_Ｕ２は複数のピン２４１に支持されているので、上チャック２３０による上ウェハＷ_Ｕの真空引きを解除した際、当該上ウェハＷ_Ｕが上チャック２３０から剥がれ易くなっている。そして上ウェハＷ_Ｕの中心部から外周部に向けて、上ウェハＷ_Ｕの真空引きを停止し、上ウェハＷ_Ｕが下ウェハＷ_Ｌ上に順次落下して当接し、上述した表面Ｗ_Ｕ１、Ｗ_Ｌ１間のファンデルワールス力と水素結合による接合が順次拡がる。こうして、図２３に示すように上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１と下ウェハＷ_Ｌの表面Ｗ_Ｌ１が全面で当接し、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌが接合される（図１８の工程Ｓ１３）。

その後、図２４に示すように押動部材２６０の押動ピン２６１を上チャック２３０まで上昇させる。また、真空ポンプ２７６の作動を停止し、吸引領域２７３における下ウェハＷ_Ｌの真空引きを停止して、下チャック２３１による下ウェハＷ_Ｌの吸着保持を停止する。このとき、下ウェハＷ_Ｌの裏面Ｗ_Ｌ２は複数のピン２７１に支持されているので、下チャック２３１による下ウェハＷ_Ｌの真空引きを解除した際、当該下ウェハＷ_Ｌが下チャック２３１から剥がれ易くなっている。

上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌが接合された重合ウェハＷ_Ｔは、ウェハ搬送装置６１によってトランジション装置５１に搬送され、その後搬入出ステーション２のウェハ搬送装置２２によって所定のカセット載置板１１のカセットＣ_Ｔに搬送される。こうして、一連のウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの接合処理が終了する。

以上の実施の形態によれば、上チャック保持部２３２が位置調節機構２５１を有しているので、上チャック２３０の位置を適切に調節することができ、上チャック２３０の傾斜を抑制することができる。そうすると、上チャック２３０の平行度を保つことができ、当該上チャック２３０に保持された上ウェハＷ_Ｕの平行度も保つことができる。しかも、上チャック２３０と支持部材２５０との間には所定の隙間が形成されているので、当該隙間によって、押動部材２６０が上ウェハＷ_Ｕを押圧した際の反力の影響を吸収することができる。したがって、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌを適切に接合することができる。

また接合システム１は、接合装置４１に加えて、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの表面Ｗ_Ｕ１、Ｗ_Ｌ１を改質する表面改質装置３０と、表面Ｗ_Ｕ１、Ｗ_Ｌ１を親水化すると共に当該表面Ｗ_Ｕ１、Ｗ_Ｌ１を洗浄する表面親水化装置４０も備えているので、一のシステム内でウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの接合を効率よく行うことができる。したがって、ウェハ接合処理のスループットをより向上させることができる。

以上の実施の形態の接合装置４１において、図２５に示すように上チャック保持部２３２は、上チャック２３０の水平方向の移動に対するガイド部材４００を有していてもよい。ガイド部材４００は、上チャック保持部２３２の支持部材２５０の外周部であって、上チャック２３０の本体部２４０の外側に設けられている。またガイド部材４００は、複数箇所、例えば３箇所に等間隔に設けられている。

ここで上チャック保持部２３２は、複数の位置調節機構２５１によって上チャック２３０を直接保持している。すなわち上チャック２３０は位置調節機構２５１に吊り下げられた状態で保持されているため、水平方向に移動する場合がある。かかる場合でも、ガイド部材４００によって上チャック２３０の水平方向の移動が抑制され、上チャック２３０が水平方向に適切な位置に配置される。したがって、当該上チャック２３０に保持された上ウェハＷ_Ｕも水平方向に適切な位置に配置することができ、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌをより適切に接合することができる。

以上の実施の形態の上チャック保持部２３２は位置調節機構２５１を有していたが、上チャック保持部２３２の位置調節機構は、当該位置調節機構２５１に代えて、図２６に示すように上チャック２３０を鉛直下方に押圧する押圧部材４１０と、鉛直上方に引張る引張部材４２０と、を有していてもよい。押圧部材４１０の構造は、上チャック２３０を押圧する構造であれば特に限定されないが、押圧部材４１０には例えばマイクロメータが用いられる。また引張部材４２０の構造も、上チャック２３０を引張る構造であれば特に限定されないが、引張部材４２０は例えばバネ構造を有している。

押圧部材４１０は、図２７及び図２８に示すように上チャック２３０（本体部２４０）の外周部に等間隔に複数箇所、例えば３箇所に配置されている。同様に引張部材４２０も、上チャック２３０（本体部２４０）の外周部に等間隔に複数箇所、例えば３箇所に配置されている。複数の押圧部材４１０と複数の引張部材４２０は、それぞれ上チャック２３０と同心円状に設けられている。また複数の押圧部材４１０は複数の引張部材４２０の外側に配置されている。なお、これら複数の押圧部材４１０と複数の引張部材４２０の配置は本実施の形態に限定されず、任意に設定することができる。

かかる場合、押圧部材４１０によって上チャック２３０を鉛直下方に押圧しつつ、引張部材４２０によって上チャック２３０を鉛直上方に引張ることにより、上チャック２３０の位置を適切に調節することができる。しかも、これら押圧部材４１０と引張部材４２０はそれぞれ上チャック２３０の外周部に複数設けられているので、上チャック２３０の位置をより適切に調節することができる。このため、上チャック２３０の傾斜を抑制することができ、上チャック２３０の平行度を保つことができる。したがって、当該上チャック２３０に保持された上ウェハＷ_Ｕの平行度も保つことができ、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌを適切に接合することができる。

また押圧部材４１０と引張部材４２０は、それぞれ上チャック２３０を鉛直方向の一方向に移動させられればよく、その構造を単純化することができる。したがって、接合装置４１の製造コストを低廉化することができる。

なお本実施の形態において上チャック２３０は、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの接合の際に当該上チャック２３０が振動するのを抑制するため、できるだけ軽量化するのが好ましい。例えば上チャック２３０の上面の一部を切り欠いて溝を形成して軽量化してもよい。

以上の実施の形態で述べたとおり、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの鉛直方向の歪みを抑制し、接合された重合ウェハＷ_Ｔの鉛直方向の歪みを抑制することができる。このように鉛直方向の歪みを抑制することは、例えばＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサのウェハのウェハやＢＳＩモデル（Ｂａｃｋ Ｓｉｄｅ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）のウェハに有用である。

以上の実施の形態では、下チャック駆動部２３７によって下チャック２３１が鉛直方向に昇降自在且つ水平方向に移動自在になっていたが、上チャック２３０を鉛直方向に昇降自在に構成してもよい。また、上チャック２３０と下チャック２３１の両方が、鉛直方向に昇降自在且つ水平方向に移動自在に構成されていてもよい。

以上の実施の形態の接合システム１において、接合装置４１でウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌを接合した後、さらに接合された重合ウェハＷ_Ｔを所定の温度で加熱してもよい。重合ウェハＷ_Ｔにかかる加熱処理を行うことで、接合界面をより強固に結合させることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。本発明は、基板がウェハ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板である場合にも適用できる。

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
３０ 表面改質装置
４０ 表面親水化装置
４１ 接合装置
６０ ウェハ搬送領域
２３０ 上チャック
２３１ 下チャック
２３２ 上チャック保持部
２５０ 支持部材
２５１ 位置調節機構
２６０ 押動部材
３００ 制御部
４００ ガイド部材
４１０ 押圧部材
４２０ 引張部材
Ｗ_Ｕ 上ウェハ
Ｗ_Ｌ 下ウェハ
Ｗ_Ｔ 重合ウェハ

Claims (6)

1. 基板同士を接合する接合装置であって、
   下面において第１の基板を吸着保持する第１のチャックと、
   前記第１のチャックの下方に設けられ、上面において第２の基板を吸着保持する第２のチャックと、
   前記第１のチャックの上方に設けられ、当該第１のチャックを保持するチャック保持部と、を有し、
   前記チャック保持部は、
   前記第１のチャックに保持された第１の基板の中心部を押圧する押動部材が設けられた支持部材と、
   前記支持部材に設けられ、前記第１のチャックと前記支持部材との間に所定の隙間が形成されるように前記第１のチャックの位置を調節する位置調節機構と、
   前記第１のチャックの水平方向の移動に対するガイド部材と、を有することを特徴とする、接合装置。
2. 前記位置調節機構は、
   前記第１のチャックを押圧する複数の押圧部材と、
   前記第１のチャックを引張る複数の引張部材と、を有することを特徴とする、請求項１に記載の接合装置。
3. 前記複数の押圧部材は、前記第１のチャックの外周部に等間隔で配置され、
   前記複数の引張部材は、前記第１のチャックの外周部に等間隔で配置されていることを特徴とする、請求項２に記載の接合装置。
4. 前記押圧部材はマイクロメータであることを特徴とする、請求項２又は３に記載の接合装置。
5. 前記引張部材はバネ構造を有することを特徴とする、請求項２〜４のいずれかに記載の接合装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の接合装置を備えた接合システムであって、
   前記接合装置を備えた処理ステーションと、
   第１の基板、第２の基板又は第１の基板と第２の基板が接合された重合基板をそれぞれ複数保有可能で、且つ前記処理ステーションに対して第１の基板、第２の基板又は重合基板を搬入出する搬入出ステーションと、を備え、
   前記処理ステーションは、
   第１の基板又は第２の基板の接合される表面を改質する表面改質装置と、
   前記表面改質装置で改質された第１の基板又は第２の基板の表面を親水化する表面親水化装置と、
   前記表面改質装置、前記表面親水化装置及び前記接合装置に対して、第１の基板、第２の基板又は重合基板を搬送するための搬送領域と、を有し、
   前記接合装置では、前記表面親水化装置で表面が親水化された第１の基板と第２の基板を接合することを特徴とする、接合システム。
   

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