JP5705180B2 - 検査装置、接合システム、検査方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、基板同士を接合した重合基板を検査する検査装置、当該検査装置を備えた接合システム、当該検査装置を用いた検査方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体に関する。

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、基板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基板同士を接合する接合装置と、を有している。この接合システムでは、表面親水化装置において基板の表面に純水を供給して当該基板の表面を親水化した後、接合装置において基板同士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２０１１−１８７７１６号公報

ところで、上述したウェハ同士を適切に接合するためには、接合された２枚のウェハの相対的な位置がずれていないことが必要となる。このウェハの接合状態の検査は、従来、例えば撮像カメラを水平方向及び鉛直方向に移動させ、当該撮像カメラでウェハ上の基準点を計測することで行われていた。しかしながら、この検査で用いられる検査装置には水平方向及び鉛直方向の３軸機械機構が必要となるため、当該検査装置が大型化してしまう。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板同士を接合した重合基板を検査する検査装置を小型化しつつ、当該検査装置で重合基板の接合状態を適切に検査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、基板同士を接合した重合基板を検査する検査装置であって、重合基板を保持して回転させる保持部と、前記保持部に保持された重合基板を回転させながら、当該重合基板を構成する第１の基板と第２の基板の外側面の変位をそれぞれ測定する変位計と、重合基板の裏面を保持し、平面視において重合基板の裏面の一部が露出するように切り欠き部が形成された他の保持部と、前記他の保持部に保持された重合基板の前記切り欠き部から露出した裏面に赤外線を照射する赤外線照射部と、前記赤外線照射部から照射された赤外線を受信し、前記他の保持部に保持された重合基板を前記切り欠き部で露出した裏面毎に分割して撮像する撮像部と、を有することを特徴としている。

本発明によれば、保持部に保持された重合基板を回転させながら、変位計を用いて当該重合基板を構成する第１の基板と第２の基板の外側面の変位をそれぞれ測定し、重合基板の接合状態を適切に検査することができる。しかも、保持部と変位計のみにより重合基板の接合状態の検査を行うことができるので、従来のように大掛かりな３軸機械機構が不要となり、検査装置を小型化することができる。

前記切り欠き部は、重合基板の裏面の１／４が露出するように形成され、前記他の保持部は、重合基板の裏面を保持する４つの支持部材を有し、前記４つの支持部材は、平面視において隣り合う支持部材が互いに直交する方向に延伸していてもよい。

前記検査装置は、前記他の保持部に保持された重合基板の表面に赤外線を照射する他の赤外線照射部を有していてもよい。

前記赤外線の波長は１１００ｎｍ〜２０００ｎｍであってもよい。

参考例として、前記検査装置は、前記保持部に保持された重合基板の表面に光を照射する照明部と、前記照明部から照射された光を受信し、前記保持部に保持された重合基板の表面を撮像する撮像部と、を有していてもよい。

別な観点による本発明は、前記検査装置を備えた接合システムであって、基板同士を接合するために所定の処理を行う複数の処理装置と、前記複数の処理装置に対して接合前の第１の基板、第２の基板、又は接合後の重合基板を搬送するための基板搬送領域と、を備えた処理ステーションと、前記処理ステーションに対して接合前の第１の基板、第２の基板、又は接合後の重合基板を搬入出する搬入出ステーションと、を有し、前記検査装置は、前記処理ステーションにおいて、前記基板搬送領域に隣接し且つ前記搬入出ステーション側に配置されていることを特徴としている。

また別な観点による本発明は、検査装置を用いて、基板同士を接合した重合基板を検査する検査方法であって、前記検査装置は、重合基板を保持して回転させる保持部と、前記保持部に保持された重合基板の外側面の変位を測定する変位計と、重合基板の裏面を保持し、平面視において重合基板の裏面の一部が露出するように切り欠き部が形成された他の保持部と、前記他の保持部に保持された重合基板の前記切り欠き部から露出した裏面に赤外線を照射する赤外線照射部と、前記赤外線照射部から照射された赤外線を受信し、前記他の保持部に保持された重合基板を前記切り欠き部で露出した裏面毎に分割して撮像する撮像部と、を有し、前記検査方法では、前記保持部に保持された重合基板を回転させながら、前記変位計を用いて当該重合基板を構成する第１の基板と第２の基板の外側面の変位をそれぞれ測定し、重合基板の接合状態を検査し、前記検査方法は、前記他の保持部に重合基板が保持された状態で、前記切り欠き部から露出した重合基板の裏面に前記赤外線照射部から赤外線を照射し、前記撮像部において、前記照射された赤外線を受信して、前記切り欠き部から露出した重合基板を撮像する撮像工程と、前記保持部に重合基板が保持された状態で、前記撮像工程で撮像されていない部分の重合基板の裏面が前記切り欠き部から露出するように、前記保持部によって重合基板を回動させる回動工程と、を有し、前記撮像工程と前記回動工程とをこの順で繰り返し行って、重合基板全体を撮像し、当該重合基板の内部を検査することを特徴としている。

前記切り欠き部は、重合基板の裏面の１／４が露出するように形成され、前記撮像工程を４回繰り返し行って、重合基板全体を撮像してもよい。

前記検査装置は、前記他の保持部に保持された重合基板の表面に赤外線を照射する他の赤外線照射部を有し、前記撮像工程において、前記赤外線照射部による前記切り欠き部から露出した重合基板の裏面への赤外線の照射、又は前記他の赤外線照射部による重合基板の表面への赤外線の照射を選択的に行うようにしてもよい。

前記赤外線の波長は１１００ｎｍ〜２０００ｎｍであってもよい。

参考例として、前記検査装置は、前記保持部に保持された重合基板の表面に光を照射する照明部と、前記照明部から照射された光を受信し、前記保持部に保持された重合基板の表面を撮像する撮像部と、を有し、前記検査方法では、前記保持部に重合基板が保持された状態で、前記照明部から重合基板の表面に光を照射し、前記撮像部において、前記照射された光を受信して、前記保持部に保持された重合基板の表面を撮像し、当該重合基板の表面を検査してもよい。

また別な観点による本発明によれば、前記検査方法を検査装置によって実行させるために、当該検査装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムが提供される。

さらに別な観点による本発明によれば、前記プログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体が提供される。

本発明によれば、基板同士を接合した重合基板を検査する検査装置を小型化しつつ、当該検査装置で重合基板の接合状態を適切に検査することができる。

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。 上チャックと下チャック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。 検査装置の構成の概略を示す横断面図である。 検査装置の構成の概略を示す縦断面図である。 第１の保持部の構成の概略を示す平面図である。 赤外線照射部と撮像部との間の赤外線の進行路を示す説明図である。 第１の方向変換部と第２の方向変換部の構成の概略を示す斜視図である。 変位計を用いて上ウェハと下ウェハの外側面の変位を測定する様子を示す説明図である。 上ウェハのノッチ部と下ウェハのノッチ部の位置ずれを測定する様子を示す説明図である。 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。 ウェハ搬送装置から昇降ピンに重合ウェハが受け渡された様子を示す説明図である。 第１の保持部を受渡位置から検査位置まで移動させた様子を示す説明図である。 第１の保持部から第２の保持部に重合ウェハが受け渡された様子を示す説明図である。 第１の保持部を移動させて重合ウェハを撮像する様子を示す説明図である。 分割撮像される重合ウェハを示す説明図である。 他の実施の形態にかかる赤外線照射部と撮像部との間の赤外線の進行路を示す説明図である。 他の実施の形態にかかる検査装置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赤外線照射部と撮像部との間の赤外線の進行路を示す説明図である。 他の実施の形態にかかる赤外線照射部と撮像部との間の赤外線の進行路を示す説明図である。 他の実施の形態にかかる検査装置の構成の概略を示す横断面図である。 他の実施の形態にかかる検査装置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の検査装置５０、トランジション装置５１、５２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に示すように重合ウェハＷ_Ｔの内部を検査する検査装置５０、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ、重合ウェハＷ_Ｔのトランジション装置５１、５２が下から順に３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、基板搬送領域としてのウェハ搬送領域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４００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に示すように処理容器１９０の天井面に設けられた支持部材２３２に支持されている。支持部材２３２は、上チャック２３０の上面外周部を支持している。下チャック２３１の下方には、シャフト２３３を介してチャック駆動部２３４が設けられている。このチャック駆動部２３４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、チャック駆動部２３４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２３１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に形成された貫通孔（図示せず）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は、図１５に示すように複数、例えば３つの領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃに区画されている。これら領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃは、図１６に示すように上チャック２３０の中心部から外周部に向けてこの順で設けられている。そして、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している。各領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃには、図１５に示すように上ウェハＷ_Ｕ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ている。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ている。したがって、上チャック２３０は、各領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃ毎に上ウェハＷ_Ｕの真空引きを設定可能に構成されている。

なお以下において、上述した３つの領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃを、それぞれ第１の領域２３０ａ、第２の領域２３０ｂ、第３の領域２３０ｃという場合がある。また、吸引管２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃを、それぞれ第１の吸引管２４０ａ、第２の吸引管２４０ｂ、第３の吸引管２４０ｃという場合がある。さらに、真空ポンプ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃを、それぞれ第１の真空ポンプ２４１ａ、第２の真空ポンプ２４１ｂ、第３の真空ポンプ２４１ｃという場合がある。

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２４２が形成されている。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Ｗ_Ｕの中心部に対応している。そして、貫通孔２４２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Ｗ_Ｕの中心部を押圧する押動部材２５０が設けられている。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とを有している。押動ピン２５１は、例えばモータなどを備えた駆動部（図示せず）によって、貫通孔２４２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２５３が設けられている。上部撮像部材２５３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２５３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は、図１７に示すように複数、例えば２つの領域２３１ａ、２３１ｂに区画されている。これら領域２３１ａ、２３１ｂは、下チャック２３１の中心部から外周部に向けてこの順で設けられている。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している。各領域２３１ａ、２３１ｂには、図１５に示すように下ウェハＷ_Ｌ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ている。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ている。したがって、下チャック２３１は、各領域２３１ａ、２３１ｂ毎に下ウェハＷ_Ｌの真空引きを設定可能に構成されている。

下チャック２３１の外周部には、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ、重合ウェハＷ_Ｔが当該下チャック２３１から飛び出したり、滑落するのを防止するストッパ部材２６２が設けられている。ストッパ部材２６２は、その頂部が少なくとも下チャック２３１上の重合ウェハＷ_Ｔよりも上方に位置するように鉛直方向に延伸している。また、ストッパ部材２６２は、図１７に示すように下チャック２３１の外周部に複数個所、例えば５箇所に設けられている。

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２６３が設けられている。下部撮像部材２６３には、例えば広角型のＣＣＤカメラが用いられる。なお、下部撮像部材２６３は、下チャック２３１上に設けられていてもよい。

次に、上述した検査装置５０の構成について説明する。検査装置５０は、図１８及び図１９に示すように処理容器２７０を有している。処理容器２７０のウェハ搬送領域６０側の側面には、重合ウェハＷ_Ｔの搬入出口２７１が形成され、当該搬入出口２７１には開閉シャッタ２７２が設けられている。また処理容器２７０の搬入出ステーション２側の側面にも、重合ウェハＷ_Ｔの搬入出口２７３が形成され、当該搬入出口２７３には開閉シャッタ２７４が設けられている。

処理容器２７０の内部の搬入出口２７１、２７３側（図１８及び図１９のＸ方向正方向側）には、外部のウェハ搬送装置６１との間で重合ウェハＷ_Ｔを受け渡し、さらに後述する第１の保持部２９０との間で重合ウェハＷ_Ｔを受け渡すための昇降ピン２８０が設けられている。昇降ピン２８０は、支持部材２８１上に例えば３箇所に設けられている。また昇降ピン２８０は、例えばモータなどを備えた昇降駆動部２８２により昇降自在になっている。

また処理容器２７０の内部には、重合ウェハＷ_Ｔの裏面を保持する、他の保持部としての第１の保持部２９０が設けられている。第１の保持部２９０は、図２０に示すように平面視略矩形状の４つの支持部材２９１〜２９４を有している。これら支持部材２９１〜２９４は、平面視において隣り合う支持部材が互いに直交する方向に延伸している。すなわち、支持部材２９１、２９３は図２０のＸ方向に延伸し、支持部材２９２、２９４は図２０のＹ方向に延伸している。なお以下において、支持部材２９１〜２９４を、それぞれ第１の支持部材２９１、第２の支持部材２９２、第３の支持部材２９３、第４の支持部材２９４という場合がある。

第１の保持部２９０において重合ウェハＷ_Ｔは、その中心Ｃが第１の支持部材２９１と第２の支持部材２９２の間に位置するように保持される。そして第１の支持部材２９１と第２の支持部材２９２の間には、重合ウェハＷ_Ｔの裏面の１／４が露出するように切り欠き部２９５が形成されている。図２０においては、露出した重合ウェハＷ_Ｔを一点鎖線で描図している。以下、切り欠き部２９５から露出した重合ウェハＷ_Ｔを重合ウェハＷ_Ｔｎ（ｎは１〜４の整数。）という場合がある。なお、第１の支持部材２９１と第２の支持部材２９２の側面には、後述する第２の保持部３１０の周縁部に沿って湾曲する湾曲部２９６が形成されている。

また各支持部材２９１〜２９４の先端部上には、重合ウェハＷ_Ｔの裏面を保持する保持部材２９７がそれぞれ形成されている。これらの保持部材２９７は、隣り合う保持部材２９７、２９７と重合ウェハＷ_Ｔの中心Ｃとの角度が１２０度以下になるように配置されている。このため、重合ウェハＷ_Ｔは第１の保持部２９０に安定して保持される。なお保持部材２９２には、例えば樹脂製のＯリングを用いてもよいし、支持ピンを用いてもよい。樹脂製のＯリングを用いる場合には、保持部材２９２と重合ウェハＷ_Ｔの裏面との間の摩擦力によって、保持部材２９２は重合ウェハＷ_Ｔの裏面を保持する。

第１の保持部２９０には、図１９に示すように部材３００を介して駆動部３０１が設けられている。駆動部３０１は、例えばモータ（図示せず）を内蔵している。処理容器２７０の底面には、図１８及び図１９のＸ方向に沿って延伸するレール３０２が設けられている。レール３０２には、上記駆動部３０１が取り付けられている。そして第１の保持部２９０（駆動部３０１）は、レール３０２に沿って、昇降ピン２８０との間で重合ウェハＷ_Ｔの受け渡しを行う受渡位置Ｐ１と、後述する変位計３５０によって重合ウェハＷ_Ｔの接合状態を検査する検査位置Ｐ２との間で移動できる。

処理容器２７０の内部には、重合ウェハＷ_Ｔを保持して回転（回動）させる第２の保持部３１０が設けられている。第２の保持部３１０は、上述した検査位置Ｐ２に設けられている。第２の保持部３１０は水平な上面を有し、当該上面には、例えば重合ウェハＷ_Ｔ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、重合ウェハＷ_Ｔを第２の保持部３１０上に吸着保持できる。

第２の保持部３１０は、例えばモータなどを備えた駆動部３１１が取り付けられている。第２の保持部３１０は、駆動部３１１により回転（回動）できる。また駆動部３１１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、第２の保持部３１０は昇降自在になっている。なお、第１の保持部２９０が検査位置Ｐ２に位置している際に第２の保持部３１０を昇降させても、第１の保持部２９０に形成された湾曲部２９６によって、第２の保持部３１０は第１の保持部２９０と干渉することはない。

処理容器２７０の内部には、第１の保持部２９０の重合ウェハＷ_Ｔにおいて切り欠き部２９５から露出した裏面（重合ウェハＷ_Ｔｎ）に赤外線を照射する赤外線照射部３２０が設けられている。赤外線照射部３２０は、受渡位置Ｐ１と検査位置Ｐ２との間であって第１の保持部２９０及び第２の保持部３１０の下方に配置されている。また赤外線照射部３２０は、少なくとも重合ウェハＷ_Ｔｎの幅よりも長くＹ方向に延伸している。赤外線照射部３２０から照射される赤外線の波長は１１００ｎｍ〜２０００ｎｍである。かかる波長の赤外線は重合ウェハＷ_Ｔを透過する。

また処理容器２７０の内部には、赤外線照射部３２０から照射された赤外線を受信し、第１の保持部３２０に保持された重合ウェハＷ_Ｔを切り欠き部２９５で露出した裏面毎に分割して撮像する撮像部３３０が設けられている。すなわち、撮像部３３０は重合ウェハＷ_Ｔｎを撮像する。撮像部３３０には、例えば赤外線カメラが用いられる。撮像部３３０は、検査位置Ｐ２よりＸ方向負方向側、すなわち処理容器２７０のＸ方向負方向端部であって、第１の保持部２９０及び第２の保持部３１０の上方に配置されている。また撮像部３３０は支持部材３３１に支持されている。撮像部３３０には、後述する制御部４００が接続されている。撮像部３３０で撮像された重合ウェハＷ_Ｔｎの画像は制御部４００に出力され、制御部４００において重合ウェハＷ_Ｔ全体の画像に合成される。

処理容器２７０の内部には、赤外線照射部３２０と撮像部３３０との間において赤外線の進行路の方向を変更させる方向変換部３４０、３４１が設けられている。方向変換部３４０、３４１は、赤外線照射部３２０より受渡位置Ｐ１側（図１８及び図１９のＸ方向正方向側）において対向して配置されている。第１の方向変換部３４０は第１の保持部２９０及び第２の保持部３１０の下方に配置され、第２の方向変換部３４１は第１の保持部２９０及び第２の保持部３１０の上方に配置されている。また方向変換部３４０、３４１は、上述した赤外線照射部３２０と同様にＹ方向に延伸して設けられている。なお第２の方向変換部３４１は、Ｙ方向に延伸する支持部材３４２に支持されている。

図２１に示すように第１の方向変換部３４０の内部には、第１の反射鏡３４３が設けられている。第１の反射鏡３４３は水平方向から４５度傾斜して設けられている。そして赤外線照射部３２０からの赤外線は、第１の反射鏡３４３で反射して鉛直上方に進行する。また図２２に示すように第１の方向変換部３４０の側面と上面には開口部３４０ａ、３４０ｂが形成され、当該開口部３４０ａ、３４０ｂを赤外線が通過できるようになっている。

同様に図２１に示すように第２の方向変換部３４１の内部には、第２の反射鏡３４４が設けられている。第２の反射鏡３４４は水平方向から４５度傾斜して設けられている。そして第１の方向変換部３４０からの赤外線は、第２の反射鏡３４４で反射して水平方向に進行する。また図２２に示すように第２の方向変換部３４１の側面と下面には開口部３４１ａ、３４１ｂが形成され、当該開口部３４１ａ、３４１ｂを赤外線が通過できるようになっている。

また、図２１に示すように赤外線照射部３２０と第１の方向変換部３４０との間には、重合ウェハＷ_Ｔに照射される赤外線を集光するシリンドリカルレンズ３４５が設けられている。さらに第１の方向変換部３４０の上面には、シリンドリカルレンズ３４５を重合ウェハＷ_Ｔのウェハ面内で均一にする拡散板３４６が設けられている。

かかる構成により、赤外線照射部３２０から照射された赤外線は、シリンドリカルレンズ３４５、第１の反射鏡３４３、拡散板３４６を介して重合ウェハＷ_Ｔを透過し、さらに第２の反射鏡３４４を介して撮像部３３０に取り込まれる。

処理容器２７０の内部には、図１８及び図１９に示すように第２の保持部３１０に保持された重合ウェハＷ_Ｔの外側面の変位を計測する変位計３５０が設けられている。変位計３５０は、検査位置Ｐ２よりＸ方向負方向側に設けられている。なお、変位計３５０は重合ウェハＷ_Ｔの外側面の変位を計測するものであれば特に限定されないが、本実施の形態では例えばレーザ変位計が用いられる。

変位計３５０は、図２３に示すように重合ウェハＷ_Ｔを構成する上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの外側面にレーザ光を照射し、その反射光を受信して上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの外側面の変位を測定する。そして、第２の保持部３１０で重合ウェハＷ_Ｔを回転させながら、変位計３５０から上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの外側面にレーザ光を照射する。そうすると、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの外側面全周の変位が測定され、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの位置ずれが検査される。

また変位計３５０は、図２４に示すように上ウェハＷ_Ｕのノッチ部Ｗ_ＵＮの下ウェハＷ_Ｌのノッチ部Ｗ_ＬＮの位置ずれも測定する。具体的には、ノッチ部Ｗ_ＵＮ、Ｗ_ＬＮの頂点の位置ずれを測定する。かかる場合、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの水平方向の位置ずれだけでなく、鉛直軸周りの周方向の位置ずれも検査される。

また処理容器２７０の内部には、図１８及び図１９に示すように第２の保持部３１０に保持された重合ウェハＷ_Ｔの位置を検出する位置検出機構３５１が設けられている。位置検出機構３５１は、第１の保持部２９０の第３の支持部材２９３と第４の支持部材２９４に沿って設けられている。位置検出機構３５１は例えばＣＣＤカメラ（図示せず）を有し、第２の保持部３１０に保持された重合ウェハＷ_Ｔのノッチ部の位置を検出する。そして第２の保持部３１０を回転させながら、位置検出機構３５１によってノッチ部の位置を検出して、重合ウェハＷ_Ｔのノッチ部の位置を調節することができる。

以上の接合システム１には、図１に示すように制御部４００が設けられている。制御部４００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４００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の接合処理方法と接合された重合ウェハＷ_Ｔの検査方法について説明する。図２３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５１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４００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４００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２５の工程Ｓ１）。

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２５の工程Ｓ２）。なお、上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１に供給された純水のうち、一部の純水は上述したように表面Ｗ_Ｕ１を親水化するため、すなわち後述するようにウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌを接合するために用いられるが、残りの余剰分の純水は上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１に残存している。

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２５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２５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２５の工程Ｓ５）。このとき、すべての真空ポンプ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃを作動させ、上チャック２３０のすべての領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃにおいて、上ウェハＷ_Ｕを真空引きしている。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５１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２５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が親水化される共に当該表面Ｗ_Ｌ１が洗浄される（図２５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。また、下ウェハＷ_Ｌの表面Ｗ_Ｌ１に供給された純水のうち、一部の純水は表面Ｗ_Ｌ１を親水化するため、すなわち後述するようにウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌを接合するために用いられるが、残りの余剰分の純水は下ウェハＷ_Ｌの表面Ｗ_Ｌ１に残存している。

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２５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２５の工程Ｓ９）。このとき、すべての真空ポンプ２６１ａ、２６１ｂを作動させ、下チャック２３１のすべての領域２３１ａ、２３１ｂにおいて、下ウェハＷ_Ｌを真空引きしている。そして、下ウェハＷ_Ｌの表面Ｗ_Ｌ１が上方を向くように、当該下ウェハＷ_Ｌの裏面Ｗ_Ｌ２が下チャック２３１に吸着保持される。

次に、上チャック２３０に保持された上ウェハ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２６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２５３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２６３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２５３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２６３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、チャック駆動部２３４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２５の工程Ｓ１０）。なお、上部撮像部材２５６と下部撮像部材２６３を移動させる代わりに、下チャック２３０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、チャック駆動部２３４によって、図２７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２５の工程Ｓ１１）。なお、工程Ｓ５〜工程Ｓ１１において、上チャック２３０のすべての領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃにおいて、上ウェハＷ_Ｕを真空引きしている。同様に工程Ｓ９〜工程Ｓ１１において、下チャック２３１のすべての領域２３１ａ、２３１ｂにおいて、下ウェハＷ_Ｌを真空引きしている。

その後、第１の真空ポンプ２４１ａの作動を停止して、図２８に示すように第１の領域２３０ａにおける第１の吸引管２４０ａからの上ウェハＷ_Ｕの真空引きを停止する。このとき、第２の領域２３０ｂと第３の領域２３０ｃでは、上ウェハＷ_Ｕ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２５１には、上ウェハＷ_Ｕがない状態で当該押動ピン２５１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２５０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２５の工程Ｓ１２）。

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２８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２９に示すように押動部材２５０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、第２の真空ポンプ２４１ｂの作動を停止して、第２の領域２３０ｂにおける第２の吸引管２４０ｂからの上ウェハＷ_Ｕの真空引きを停止する。そうすると、第２の領域２３０ｂに保持されていた上ウェハＷ_Ｕが下ウェハＷ_Ｌ上に落下する。さらにその後、第３の真空ポンプ２４１ｃの作動を停止して、第３の領域２３０ｃにおける第３の吸引管２４０ｃからの上ウェハＷ_Ｕの真空引きを停止する。このように上ウェハ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する。そして、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３０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２５の工程Ｓ１３）。

その後、図３１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。

次に上ウェハ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によって搬入出口２７１を介して検査装置５０に搬送される。検査装置５０に搬送された重合ウェハＷ_Ｔは、図３２に示すようにウェハ搬送装置６１から予め上昇していた昇降ピン２８０に受け渡される。このとき、第１の保持部２９０は、受渡位置Ｐ１において昇降ピン２８０の下方に待機している。その後、昇降ピン２８０を下降させ、昇降ピン２８０から第１の保持部２９０に重合ウェハＷ_Ｔが受け渡される。さらにその後、図３３に示すように第１の保持部２９０を受渡位置Ｐ１から検査位置Ｐ２まで移動させる。

第１の保持部２９０が検査位置Ｐ２まで移動すると、図３４に示すように第２の保持部３１０を上昇させ、第１の保持部２９０から第２の保持部３１０に重合ウェハＷ_Ｔが受け渡される。

その後、第２の保持部３１０を回転させながら、変位計３５０から重合ウェハＷ_Ｔの上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの外側面にレーザ光を照射する。変位計３５０では、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの外側面を受信し、当該上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの外側面の変位を測定する。なお第２の保持部３１０によって、重合ウェハＷ_Ｔは少なくとも１回転以上回転される。そうすると、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの外側面全周の変位が測定され、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの位置ずれ（重合ウェハＷ_Ｔの接合状態）が検査される（図２５の工程Ｓ１４）。

その後、さらに第２の保持部３１０を回転させながら、位置検出機構３５１によってノッチ部の位置を検出する。そして、重合ウェハＷ_Ｔのノッチ部の位置を調節して、重合ウェハＷ_Ｔを所定の位置に配置する（図２５の工程Ｓ１５）。

重合ウェハＷ_Ｔのノッチ部が調節されると、第２の保持部３１０を下降させ、第２の保持部３１０から第１の保持部２９０に重合ウェハＷ_Ｔが受け渡される。

その後、図３５に示すように赤外線照射部３２０から第１の方向変換部３４０に向けて赤外線を照射した状態で、第１の保持部２９０を検査位置Ｐ２から受渡位置Ｐ１側に移動させる。そして、第１の保持部２９０に保持された重合ウェハＷ_Ｔが第１の方向変換部３４０の上方を通過する際に、切り欠き部２９５から露出した重合ウェハＷ_Ｔを第１の方向変換部３４０からの赤外線が透過する。この透過した赤外線は第２の方向変換部３４１で方向が変換され、撮像部３３０に取り込まれる。第１の保持部２９０は、切り欠き部２９５から露出した重合ウェハＷ_Ｔ１（図３６参照）に対して赤外線の照射が終了する位置まで、すなわち第２の支持部材２９２の受渡位置Ｐ１側の側面まで移動される。そして撮像部３３０によって、図３６に示すように切り欠き部２９５から露出した重合ウェハＷ_Ｔ１、すなわち重合ウェハＷ_Ｔの１／４が撮像される（図２５の工程Ｓ１６）

なお本実施の形態では、工程Ｓ１６において重合ウェハＷ_Ｔを移動させながら撮像する、いわゆるラインセンサ方式を用いている。例えば重合ウェハＷ_Ｔ全体を一度に撮像するエリアセンサ方式を用いた場合、撮像される画像の画素数が小さく、重合ウェハＷ_Ｔの内部の検査に用いることができない。

撮像部３３０によって重合ウェハＷ_Ｔ１が撮像されると、続いて第１の保持部２９０を検査位置Ｐ２に移動させる。そして、図３４に示したのと同様に第２の保持部３１０を上昇させ、第１の保持部２９０から第２の保持部３１０に重合ウェハＷ_Ｔが受け渡される。その後、図３６に示した重合ウェハＷ_Ｔ２が切り欠き部２９５から露出するように第２の保持部３１０を９０度回動させる（図２５の工程Ｓ１７）。

その後、第２の保持部３１０を下降させ、第２の保持部３１０から第１の保持部２９０に重合ウェハＷ_Ｔが受け渡される。そして、上述した工程Ｓ１６を行い、撮像部３３０によって図３６に示した重合ウェハＷ_Ｔ２が撮像される。

その後、さらにこれら工程Ｓ１６及びＳ１７を繰り返し行い、重合ウェハＷ_Ｔのうち、図３６に示した残りの重合ウェハＷ_Ｔ３と重合ウェハＷ_Ｔ４が撮像部３３０によって撮像される。こうして４回に分けて分割撮像された重合ウェハＷ_Ｔ１〜Ｗ_Ｔ４の画像は、撮像部３３０から制御部４００に出力される。制御部４００では、重合ウェハＷ_Ｔ１〜Ｗ_Ｔ４の画像が合成され、重合ウェハＷ_Ｔ全体の画像が得られる。そして、重合ウェハＷ_Ｔ全体の画像に基づいて、当該重合ウェハＷ_Ｔの内部におけるボイドの検査が行われる（図２５の工程Ｓ１８）。

重合ウェハＷ_Ｔの内部の検査が終了すると、当該重合ウェハＷ_Ｔを保持した第１の保持部２９０を受渡位置Ｐ２に移動させる。そして、重合ウェハＷ_Ｔは第１の保持部２９０から昇降ピン２８０に受け渡される。その後、重合ウェハＷ_Ｔは昇降ピン２８０からウェハ搬送装置２２に受け渡され、搬入出口２７３を介して検査装置５０から搬出される。

その後、重合ウェハＷ_Ｔはウェハ搬送装置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、検査装置５０内には変位計３５０が設けられているので、工程Ｓ１４において第２の保持部３１０に保持された重合ウェハＷ_Ｔを回転させながら、変位計３５０を用いて当該重合ウェハＷ_Ｔの上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの外側面の変位をそれぞれ測定し、重合ウェハＷ_Ｔの接合状態を適切に検査することができる。しかも、第２の保持部３１０と変位計３５０のみにより重合ウェハＷ_Ｔの接合状態の検査を行うことができるので、大掛かりな機構が不要となり、検査装置５０を小型化することができる。

また、検査装置５０内の第１の保持部２９０には切り欠き部２９５が形成されている。ここで、重合ウェハを保持する保持部には赤外線が透過しないため、従来、保持部によって保持された部分の重合ウェハを撮像することができなかった。この点、本実施の形態では、第１の保持部２９０に切り欠き部２９５が形成されているので、工程Ｓ１６において第１の保持部２９０に保持された状態で重合ウェハＷ_Ｔの１／４を分割撮像することができる。そして、この工程Ｓ１６と、第２の保持部２９０によって重合ウェハＷ_Ｔを回動させる工程Ｓ１７とを繰り返し行い、重合ウェハＷ_Ｔ全体を適切に撮像することができる。したがって、この重合ウェハＷ_Ｔ全体の画像に基づいて、重合ウェハＷ_Ｔの内部を適切に検査することができる。

そして、このように一の検査装置５０内で重合ウェハＷ_Ｔの接合状態の検査と重合ウェハＷ_Ｔの内部の検査を行うことができるので、当該重合ウェハＷ_Ｔを効率よく検査することができる。また、接合システム１の装置構成を簡略化することもできる。

また、第１の保持部２９０は平面視において隣り合う支持部材が互いに直交する方向に延伸する４つの支持部材２９１〜２９４を有しているので、重合ウェハＷ_Ｔの裏面の１／４を露出させる切り欠き部２９５を適切に形成することができる。これにより、工程Ｓ１６において重合ウェハＷ_Ｔの１／４を分割撮像することができる。なお、発明者らが鋭意検討した結果、制御部４００において、分割撮像された重合ウェハＷ_Ｔの画像の合成を容易に行うためには、本実施の形態のように重合ウェハＷ_Ｔを４分割して撮像するのが好ましいことが分かった。

また、赤外線照射部３２０から照射される赤外線の波長は１１００ｎｍ〜２０００ｎｍであるので、当該赤外線を重合ウェハＷ_Ｔに透過させることができる。さらに、赤外線照射部３２０から照射された赤外線は、シリンドリカルレンズ３４５によって集光され、さらに拡散板３４６によって重合基板の基板面内で均一にされる。このため、工程Ｓ１６における重合ウェハＷ_Ｔの撮像を適切に行うことができる。

また、接合システム１は、検査装置５０に加えて、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌを接合する際に用いられる表面改質装置３０、表面親水化装置４０及び接合装置４１も備えているので、一のシステム内でウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの接合と接合された重合ウェハＷ_Ｔの内部の検査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。

以上の実施の形態では、赤外線照射部３２０は第１の方向変換部３４０の検査位置Ｐ２側に設けられていたが、図３７に示すように第１の方向変換部３４０の下面側に当該第１の方向変換部３４０と一体に設けられていてもよい。赤外線照射部３２０と第１の方向変換部３４０の間には、上述したシリンドリカルレンズ３４５が設けられている。また、第１の反射鏡３４３には例えばハーフミラーが用いられる。なお、本実施の形態においては第１の反射鏡３４３を省略してもよい。

そして、赤外線照射部３２０から照射された赤外線は、シリンドリカルレンズ３４５、第１の反射鏡３４３、拡散板３４６を介して重合ウェハＷ_Ｔを透過し、さらに第２の反射鏡３４４を介して撮像部３３０に取り込まれる。かかる場合、上記実施の形態と同様に、工程Ｓ１６において重合ウェハＷ_Ｔを適切に分割撮像でき、さらに合成された重合ウェハＷ_Ｔ全体の画像に基づいて、重合ウェハＷ_Ｔの内部を適切に検査することができる。

以上の実施の形態の検査装置５０は、図３８に示すように第１の保持部２９０に保持された重合ウェハＷ_Ｔの表面に赤外線を照射する他の赤外線照射部５００を有していてもよい。他の赤外線照射部５００は、図３９に示すように第２の方向変換部３４１の上面側に当該第２の方向変換部３４１と一体に設けられていている。他の赤外線照射部５００と第２の方向変換部３４０の間には、重合ウェハＷ_Ｔに照射される赤外線を集光するシリンドリカルレンズ５０１が設けられている。さらに第２の方向変換部３４１の下面には、シリンドリカルレンズ５０１を重合ウェハＷ_Ｔのウェハ面内で均一にする拡散板５０２が設けられている。なお、第２の反射鏡３４４には例えばハーフミラーが用いられる。

このような第２の方向変換部３４１、第２の反射鏡３４４、他の赤外線照射部５００、シリンドリカルレンズ５０１及び拡散板５０２の構成は、上記実施の形態の第１の方向変換部３４０、第２の反射鏡３４３、赤外線照射部３２０、シリンドリカルレンズ３４５及び拡散板３４６の構成と同様であり、重合ウェハＷ_Ｔを挟んで対向するように配置されている。

また、図３８に示した撮像部３３０を支持する支持部材３３１は、当該撮像部３３０を昇降させる昇降機構（図示せず）を有している。

かかる場合において、重合ウェハＷ_Ｔの裏面から赤外線を照射する場合には、図３９に示すように撮像部３３０を重合ウェハＷ_Ｔの上方側に上昇させる。そして、他の赤外線照射部５００から照射された赤外線は、赤外線照射部３２０から照射された赤外線は、シリンドリカルレンズ３４５、第１の反射鏡３４３、拡散板３４６を介して重合ウェハＷ_Ｔを透過し、さらに第２の反射鏡３４４を介して撮像部３３０に取り込まれる。こうして重合ウェハＷ_Ｔが分割撮像される。

一方、重合ウェハＷ_Ｔの表面から赤外線を照射する場合には、図４０に示すように撮像部３３０を重合ウェハＷ_Ｔの下方側に下降させる。そして、他の赤外線照射部５００から照射された赤外線は、シリンドリカルレンズ５０１、第２の反射鏡３４４、拡散板５０２を介して重合ウェハＷ_Ｔを透過し、さらに第１の反射鏡３４３を介して撮像部３３０に取り込まれる。こうして重合ウェハＷ_Ｔが分割撮像される。

以上のように本実施の形態によれば、赤外線照射部３２０による重合ウェハＷ_Ｔの裏面への赤外線の照射、又は他の赤外線照射部５００による重合ウェハＷ_Ｔの表面への赤外線の照射を選択に行うことができる。したがって、検査装置５０に搬送される重合ウェハＷ_Ｔの状態によらず、重合ウェハＷ_Ｔを適切に撮像して、重合ウェハＷ_Ｔの内部を適切に検査することができる。例えば重合ウェハＷ_Ｔの特定の面から検査を行いたい場合であっても、重合ウェハＷ_Ｔの表裏面を反転させる必要がなく、重合ウェハＷ_Ｔを撮像できる。

以上の実施の形態では、第１の保持部２９０の切り欠き部２９５は重合ウェハＷ_Ｔの裏面の１／４が露出するように形成されていたが、第１の保持部２９０から露出させる重合ウェハＷ_Ｔの大きさはこれに限定されない。例えば重合ウェハＷ_Ｔの１／２や１／３が露出するようにしてもよいし、或いは重合ウェハＷ_Ｔの１／８が露出するようにしてもよい。いずれにしても撮像部３３０によって重合ウェハＷ_Ｔを複数に分割撮像することで、従来撮像できなかった保持部に保持された部分の重合ウェハを撮像することができ、重合ウェハＷ_Ｔ全体を適切に撮像することができる。

以上の実施の形態では、変位計３５０が設けられた検査装置５０において、重合ウェハＷ_Ｔに赤外線を照射して重合ウェハＷ_Ｔの内部を検査していたが、重合ウェハＷ_Ｔに光を照射して重合ウェハＷ_Ｔの表面を検査してもよい。

図４１及び図４２に示すように検査装置５０の処理容器２７０の内部には、重合ウェハＷ_Ｔを吸着保持する保持部５５０が設けられている。保持部５５０は、水平な上面を有し、当該上面には、例えばウェハＷ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を保持部５５０上に吸着保持できる。

保持部５５０には、図４２に示すように駆動部５５１が取り付けられている。駆動部５５１は、例えばモータ（図示せず）を内蔵している。そして、駆動部５５１は、保持部５５０を回転させることができると共に、重合ウェハＷ_Ｔの位置を調節することができる。処理容器２７０の底面には、図４１及び図４２のＸ方向に沿って延伸するレール５５２が設けられている。レール５５２には、上記駆動部５５１が取り付けられている。そして保持部５５０（駆動部５５１）は、レール５５２に沿って、検査装置５０の外部との間で重合ウェハＷ_Ｔの受け渡しを行う受渡位置Ｐ１と変位計３５０によって重合ウェハＷ_Ｔの接合状態を検査する検査位置Ｐ２との間で移動できる。また保持部５５０は、駆動部５５１によって昇降自在になっている。

また処理容器２７０の内部には、保持部５５０に保持された重合ウェハＷ_Ｔの表面に光を照射する照明部５６０が設けられている。照明部５６０は、受渡位置Ｐ１と検査位置Ｐ２との間であって保持部５５０の上方に配置されている。また照明部５６０は、Ｙ方向に延伸している。照明部５６０の下方には、ハーフミラー５６１が設けられている。ハーフミラー５６１は、後述する撮像部５７０と対向する位置に設けられ、鉛直方向から４５度傾斜して設けられている。

処理容器２７０の内部には、照明部５６０から照射された光を受信し、保持部５５０に保持された重合ウェハＷ_Ｔの表面を撮像する撮像部５７０が設けられている。撮像部５７０には、例えば広角型のＣＣＤカメラが用いられる。撮像部５７０は、検査位置Ｐ２よりＸ方向負方向側、すなわち処理容器２７０のＸ方向負方向端部であって、保持部５５０の上方に配置されている。また撮像部５７０は支持部材５７１に支持されている。撮像部５７０には、制御部４００が接続されている。そして、撮像部３３０で撮像された重合ウェハＷ_Ｔの画像は制御部４００に出力さる。

処理容器２７０の内部には、第２の保持部３１０に保持された重合ウェハＷ_Ｔの外側面の変位を計測する、上述した変位計３５０が設けられている。変位計３５０は、検査位置Ｐ２よりＸ方向負方向側に設けられている。

また処理容器２７０の内部であって検査位置Ｐ２には、第２の保持部３１０に保持された重合ウェハＷ_Ｔの位置を検出する、上述した位置検出機構３５１が設けられている。位置検出機構３５１は例えばＣＣＤカメラ（図示せず）を有し、第２の保持部３１０に保持された重合ウェハＷ_Ｔのノッチ部の位置を検出する。

かかる場合、検査装置５０に搬送された重合ウェハＷ_Ｔは、ウェハ搬送装置６１から保持部５５０に受け渡される。その後、保持部５５０を受渡位置Ｐ１から検査位置Ｐ２まで移動させる。

その後、工程Ｓ１４において保持部５５０を回転させながら、変位計３５０から重合ウェハＷ_Ｔの上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの外側面にレーザ光を照射する。変位計３５０では、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの外側面を受信し、当該上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの外側面の変位を測定する。なお保持部５５０によって、重合ウェハＷ_Ｔは少なくとも１回転以上回転される。そうすると、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの外側面全周の変位が測定され、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの位置ずれ（重合ウェハＷ_Ｔの接合状態）が検査される。

その後、工程Ｓ１５においてさらに第２の保持部３１０を回転させながら、位置検出機構３５１によってノッチ部の位置を検出する。そして、重合ウェハＷ_Ｔのノッチ部の位置を調節して、重合ウェハＷ_Ｔを所定の位置に配置する。

その後、保持部５５０を検査位置Ｐ２から受渡位置Ｐ１側に移動させ、移動中の重合ウェハＷ_Ｔに対して照明部５６０から光を照射する。照射された光は重合ウェハＷ_Ｔの表面で反射して、ハーフミラー５６１を介して撮像部５７０に取り込まれる。そして撮像部５７０において、重合ウェハＷ_Ｔの表面が撮像される。撮像された重合ウェハＷ_Ｔの画像は制御部４００に出力され、当該制御部４００において重合ウェハＷ_Ｔの表面の欠陥が検査される。その後、さらに重合ウェハＷ_Ｔを保持した保持部５５０を受渡位置Ｐ２に移動させる。そして、重合ウェハＷ_Ｔは保持部５５０からウェハ搬送装置２２に受け渡され、搬入出口２７３を介して検査装置５０から搬出される。

本実施の形態においても、工程Ｓ１４において第２の保持部３１０に保持された重合ウェハＷ_Ｔを回転させながら、変位計３５０を用いて当該重合ウェハＷ_Ｔの上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの外側面の変位をそれぞれ測定し、重合ウェハＷ_Ｔの接合状態を適切に検査することができる。しかも、一の検査装置５０内で重合ウェハＷ_Ｔの接合状態の検査と重合ウェハＷ_Ｔの表面の検査を行うことができるので、当該重合ウェハＷ_Ｔを効率よく検査することができる。

以上の実施の形態では、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌをファンデルワールス力と水素結合によって接合した重合ウェハＷ_Ｔの内部を検査する場合について説明したが、本発明は種々の方法で接合された重合ウェハＷ_Ｔに適用できる。

例えば近年の半導体プロセスでは大口径で薄い被処理ウェハが用いられることがあるが、かかる被処理ウェハをそのまま搬送したり、研磨処理すると、被処理ウェハに反りや割れが生じる恐れがある。このため、例えば被処理ウェハを補強するために、例えば接着剤を介在させて支持ウェハに被処理ウェハを貼り付けることが行われている。なお、被処理ウェハは製品となるウェハであって、例えば支持ウェハとの接合面に複数の電子回路が形成されている。

このような被処理ウェハと支持ウェハを接合した重合ウェハＷ_Ｔに対して、検査装置５０を用いて重合ウェハＷ_Ｔの接合状態の検査を行うことができる。また検査装置５０では、重合ウェハＷ_Ｔの内部の検査や、重合ウェハＷ_Ｔの表面の検査も行うことができる。

また２枚のウェハを接合する際、当該ウェハ表面に結合された金属の接合部同士を接合する場合がある。このように接合された重合ウェハＷ_Ｔであっても、検査装置５０を用いて重合ウェハＷ_Ｔの接合状態の検査を行うことができる。

なお、以上の実施の形態の検査装置５０では、重合ウェハＷ_Ｔの接合状態の検査と、重合ウェハＷ_Ｔの内部の検査又は重合ウェハＷ_Ｔの表面の検査とを両方行っていたが、重合ウェハＷ_Ｔの接合状態の検査のみを行ってもよい。

以上の実施の形態の接合装置４１では、チャック駆動部２３４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し、あるいは水平方向に移動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、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
５０ 検査装置
６０ ウェハ搬送領域
２９０ 第１の保持部
２９１〜２９４ 支持部材
２９５ 切り欠き部
３１０ 第２の保持部
３２０ 赤外線照射部
３３０ 撮像部
３５０ 変位計
４００ 制御部
５００ 他の赤外線照射部
５５０ 保持部
５６０ 照明部
５７０ 撮像部
Ｗ_Ｕ 上ウェハ
Ｗ_Ｌ 下ウェハ
Ｗ_Ｔ 重合ウェハ

Claims (11)

1. 基板同士を接合した重合基板を検査する検査装置であって、
   重合基板を保持して回転させる保持部と、
   前記保持部に保持された重合基板を回転させながら、当該重合基板を構成する第１の基板と第２の基板の外側面の変位をそれぞれ測定する変位計と、
   重合基板の裏面を保持し、平面視において重合基板の裏面の一部が露出するように切り欠き部が形成された他の保持部と、
   前記他の保持部に保持された重合基板の前記切り欠き部から露出した裏面に赤外線を照射する赤外線照射部と、
   前記赤外線照射部から照射された赤外線を受信し、前記他の保持部に保持された重合基板を前記切り欠き部で露出した裏面毎に分割して撮像する撮像部と、を有することを特徴とする、検査装置。
2. 前記切り欠き部は、重合基板の裏面の１／４が露出するように形成され、
   前記他の保持部は、重合基板の裏面を保持する４つの支持部材を有し、
   前記４つの支持部材は、平面視において隣り合う支持部材が互いに直交する方向に延伸することを特徴とする、請求項１に記載の検査装置。
3. 前記他の保持部に保持された重合基板の表面に赤外線を照射する他の赤外線照射部を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の検査装置。
4. 前記赤外線の波長は１１００ｎｍ〜２０００ｎｍであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の検査装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の検査装置を備えた接合システムであって、
   基板同士を接合するために所定の処理を行う複数の処理装置と、前記複数の処理装置に対して接合前の第１の基板、第２の基板、又は接合後の重合基板を搬送するための基板搬送領域と、を備えた処理ステーションと、
   前記処理ステーションに対して接合前の第１の基板、第２の基板、又は接合後の重合基板を搬入出する搬入出ステーションと、を有し、
   前記検査装置は、前記処理ステーションにおいて、前記基板搬送領域に隣接し且つ前記搬入出ステーション側に配置されていることを特徴とする、接合システム。
6. 検査装置を用いて、基板同士を接合した重合基板を検査する検査方法であって、
   前記検査装置は、
   重合基板を保持して回転させる保持部と、
   前記保持部に保持された重合基板の外側面の変位を測定する変位計と、
   重合基板の裏面を保持し、平面視において重合基板の裏面の一部が露出するように切り欠き部が形成された他の保持部と、
   前記他の保持部に保持された重合基板の前記切り欠き部から露出した裏面に赤外線を照射する赤外線照射部と、
   前記赤外線照射部から照射された赤外線を受信し、前記他の保持部に保持された重合基板を前記切り欠き部で露出した裏面毎に分割して撮像する撮像部と、を有し、
   前記検査方法では、前記保持部に保持された重合基板を回転させながら、前記変位計を用いて当該重合基板を構成する第１の基板と第２の基板の外側面の変位をそれぞれ測定し、重合基板の接合状態を検査し、
   前記検査方法は、
   前記他の保持部に重合基板が保持された状態で、前記切り欠き部から露出した重合基板の裏面に前記赤外線照射部から赤外線を照射し、前記撮像部において、前記照射された赤外線を受信して、前記切り欠き部から露出した重合基板を撮像する撮像工程と、
   前記保持部に重合基板が保持された状態で、前記撮像工程で撮像されていない部分の重合基板の裏面が前記切り欠き部から露出するように、前記保持部によって重合基板を回動させる回動工程と、を有し、
   前記撮像工程と前記回動工程とをこの順で繰り返し行って、重合基板全体を撮像し、当該重合基板の内部を検査することを特徴とする、検査方法。
7. 前記切り欠き部は、重合基板の裏面の１／４が露出するように形成され、
   前記撮像工程を４回繰り返し行って、重合基板全体を撮像することを特徴とする、請求項６に記載の検査方法。
8. 前記検査装置は、前記他の保持部に保持された重合基板の表面に赤外線を照射する他の赤外線照射部を有し、
   前記撮像工程において、前記赤外線照射部による前記切り欠き部から露出した重合基板の裏面への赤外線の照射、又は前記他の赤外線照射部による重合基板の表面への赤外線の照射を選択的に行うことを特徴とする、請求項６又は７に記載の検査方法。
9. 前記赤外線の波長は１１００ｎｍ〜２０００ｎｍであることを特徴とする、請求項６〜８のいずれかに記載の検査方法。
10. 請求項６〜９のいずれかに記載の検査方法を検査装置によって実行させるために、当該検査装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラム。
11. 請求項１０に記載のプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体。
    

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