JP6047452B2 - 接合装置、接合システム、接合方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、基板同士を接合する接合装置、接合システム、接合方法、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、例えば特許文献１に記載の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改質する表面改質装置（表面活性化装置）と、当該表面改質装置で改質されたウェハの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。この接合システムでは、表面改質装置においてウェハの表面に対してプラズマ処理を行い当該表面を改質し、さらに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表面を親水化した後、接合装置においてウェハ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。

上記接合装置では、上チャックを用いて一のウェハ（以下、「上ウェハ」という。）を保持すると共に、上チャックの下方に設けられた下チャックを用いて他のウェハ（以下、「下ウェハ」という。）を保持した状態で、当該上ウェハと下ウェハを接合する。そして、このようにウェハ同士を接合する前に、上チャックと下チャックの水平方向位置の調節を行っている。具体的には、下部撮像部材（チャックカメラ）を水平方向に移動させて、当該下部撮像部材によって上チャックに保持された上ウェハの表面を撮像すると共に、上部撮像部材（ブリッジカメラ）を水平方向に移動させて、当該上部撮像部材によって下チャックに保持された下ウェハの表面を撮像し、これら上ウェハの基準点と下ウェハの基準点が合致するように、上チャックと下チャックの水平方向位置を調節している。これにより、２枚のウェハの接合処理が適切に行われる。

特開２０１２−１７５０４３号公報

ところで、接合された上ウェハと下ウェハの間にボイドが生じたり、ウェハに歪みが生じたりして、接合処理が適切に行われない場合がある。本発明者らが鋭意調査したところ、接合装置内に存在するパーティクルが原因であることが分かった。即ち、ウェハとチャックとの間にパーティクルが介在すると、ウェハに歪みが生じ、ウェハ同士の間に介在するとボイドが発生する。したがって、接合装置内はパーティクルのない清浄な環境であることが求められる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、第１の基板と第２の基板の間にボイドが発生することを抑制し、基板同士の接合処理を適切に行うことを目的とする。

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、第１の基板と第２の基板を収容して接合するための処理容器と、下面に第１の基板を保持する第１の保持部と、前記第１の保持部の下方に設けられ、上面に第２の基板を保持する第２の保持部と、前記第１の保持部又は前記第２の保持部を相対的に水平方向及び鉛直方向に移動させる移動機構と、前記第１の保持部及び前記第２の保持部の外周を囲う仕切板と、前記仕切板で囲まれた空間内に除湿された乾燥空気を供給する乾燥空気供給源と、を有し、前記処理容器は、前記処理容器内に空気を導入する給気口と、前記処理容器内から空気を排気する排気口と、前記給気口から前記排気口に向かって空気の流れを形成する気流形成機構を備えていることを特徴としている。

本発明によれば、気流形成機構により処理容器内に給気口から排気口に向かう気流が形成されるので、処理容器内で第１の基板と第２の基板の接合面にパーティクルが付着することを抑制できる。したがって、パーティクルに起因する基板の歪みやボイドの発生を抑制し、基板同士の接合処理を適切に行うことができる。

前記給気口は前記処理容器の天井部に設けられ、前記排気口は前記処理容器の側面または底面に設けられていてもよい。

前記給気口には、空気中のパーティクルを除去するフィルタが設けられていてもよい。

前記気流形成機構は、前記給気口に接続された送風機、または前記排気口に接続された排気機構のいずれかであってもよい。

前記給気口には、前記処理容器内に導入される空気の温度を調節する温度調節機構が設けられていてもよい。

前記乾燥空気供給源は、供給する空気の温度を調節する乾燥空気温度調節機構を備えていてもよい。

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装置と、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。

また別な観点による本発明は、接合装置を用いて基板同士を接合する接合方法であって、前記接合装置は、第１の基板と第２の基板を収容して接合するための処理容器と、下面に第１の基板を保持する第１の保持部と、前記第１の保持部の下方に設けられ、上面に第２の基板を保持する第２の保持部と、前記第１の保持部又は前記第２の保持部を相対的に水平方向及び鉛直方向に移動させる移動機構と、前記第１の保持部及び前記第２の保持部の外周を囲う仕切板と、前記仕切板で囲まれた空間内に乾燥空気された乾燥空気を供給する乾燥空気供給源と、を有し、前記処理容器は、前記処理容器内に空気を導入する給気口と、前記処理容器内から空気を排気する排気口と、前記給気口から前記排気口に向かって空気の流れを形成する気流形成機構を備え、前記基板同士の接合は、前記気流形成機構により前記処理容器内に気流を形成した状態であって、前記仕切板で囲まれた空間内に所定の湿度の空気を供給しながら行うことを特徴としている。

前記給気口は前記処理容器の天井部に設けられ、前記排気口は前記処理容器の側面または底面に設けられていてもよい。

前記給気口には、空気中のパーティクルを除去するフィルタが設けられていてもよい。

前記気流形成機構は、前記給気口に接続された送風機、または前記排気口に接続された排気機構のいずれかであってもよい。

前記給気口には、前記処理容器内に導入される空気の温度を調節する吸気温度調節機構が設けられていてもよい。

前記乾燥空気供給源は、供給する空気の温度を調節する乾燥空気温度調節機構を備え、前記基板同士の接合の際は、前記仕切板で囲まれた空間内に供給される空気の温度が一定に保たれてもよい。

また別な観点による本発明によれば、前記接合方法を接合装置によって実行させるために、当該接合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、第１の基板と第２の基板の間にボイドが発生することを抑制し、基板同士の接合処理を適切に行うことができる。

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。 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。 接合装置の内部構成の概略を示す側面図である。 上部撮像部の構成の概略を示す説明図である。 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。 乾燥空気供給源の構成の概略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。 上部撮像部と下部撮像部の水平方向位置を調節する様子を示す側面視における説明図である。 上ウェハと下ウェハの水平方向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位置を調節する様子を示す説明図である。 仕切板を下降させた状態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乾燥空気供給源の構成の概略を示す説明図である。

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、任意に決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。表面改質装置３０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。この酸素イオンが表面Ｗ_Ｕ１、Ｗ_Ｌ１に照射されて、表面Ｗ_Ｕ１、Ｗ_Ｌ１がプラズマ処理され、改質される。

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。

表面親水化装置４０では、例えばスピンチャックに保持されたウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌを回転させながら、当該ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ上に純水を供給する。そうすると、供給された純水はウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの表面Ｗ_Ｕ１、Ｗ_Ｌ１上を拡散し、表面Ｗ_Ｕ１、Ｗ_Ｌ１が親水化される。なお、接合装置４１の構成については後述する。

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。

以上の接合システム１には、図１に示すように制御部７０が設けられている。制御部７０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７０にインストールされたものであってもよい。

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４に示すように処理容器１００を有している。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、重合ウェハＷ_Ｔの搬入出口１０１が形成され、当該搬入出口１０１には開閉シャッタ１０２が設けられている。処理容器１００の表面親水化装置４０と反対側の側面には排気口１０３が形成されている。

処理容器１００の内部は、内壁１０４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１０１は、搬送領域Ｔ１における処理容器１００の側面に形成されている。内壁１０４にも、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ、重合ウェハＷ_Ｔの搬入出口１０４ａが形成されている。また、図５に示すように、搬送領域Ｔ１における処理容器１００の天井部には給気口１０５が設けられている。給気口１０５には処理領域Ｔ２内に空気を送風する気流形成機構としての、例えば送風ユニット１０６が給気口１０５を塞ぐように設けられている。送風ユニット１０６は、送風機１０６ａと、送風機１０６ａにより送風する空気の温度を調節する温度調節機構１０６ｂと、送風機１０６ａにより送風する空気からパーティクルを除去するフィルタ１０６ｃを有している。フィルタ１０６ｃは、給気口１０５と同じか又はそれよりも大きく形成されており、送風機１０６ａから送風される空気は全量フィルタ１０６ｃを介して給気口１０５から処理容器１００内に導入される。また、上述した排気口１０３は、処理容器１００側面において底面近くに形成されている。そのため、処理容器１００の搬送領域Ｔ１には、送風ユニット１０６により給気口１０５から排気口１０３へ向かう、換言すれば、処理容器１００内を上から下に向かう空気の流れ（ダウンフロー）が形成される。なお、本実施の形態では、送風ユニット１０６からの送風温度は例えば２５℃に設定されており、処理容器１００の内部の雰囲気が、例えば２５℃に維持されている。

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１１０が設けられている。トランジション１１０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１１１が設けられている。ウェハ搬送機構１１１は、図４及び図５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１１１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１２０が設けられている。位置調節機構１２０は、図６に示すように基台１２１と、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌをピンチャック方式で保持し、且つ回転させる保持部１２２と、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌのノッチ部の位置を検出する検出部１２３と、を有している。なお、保持部１２２のピンチャック方式は、後述する上チャック１４０と下チャック１４１におけるピンチャック方式と同様であるので説明を省略する。そして、位置調節機構１２０では、保持部１２２に保持されたウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌを回転させながら検出部１２３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、図４及び図５に示すように上ウェハＷ_Ｕの表裏面を反転させる反転機構１３０が設けられている。反転機構１３０は、図７〜図９に示すように上ウェハＷ_Ｕを保持する保持アーム１３１を有している。保持アーム１３１は、水平方向（図７及び図８中のＹ方向）に延伸している。また保持アーム１３１には、上ウェハＷ_Ｕを保持する保持部材１３２が例えば４箇所に設けられている。保持部材１３２は、図１０に示すように保持アーム１３１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１３２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１３３が形成されている。そして、これら保持部材１３２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１３１は、図７〜図９に示すように例えばモータなどを備えた第１の駆動部１３４に支持されている。この第１の駆動部１３４によって、保持アーム１３１は水平軸周りに回動自在である。また保持アーム１３１は、第１の駆動部１３４を中心に回動自在であると共に、水平方向（図７及び図８中のＹ方向）に移動自在である。第１の駆動部１３４の下方には、例えばモータなどを備えた第２の駆動部１３５が設けられている。この第２の駆動部１３５によって、第１の駆動部１３４は鉛直方向に延伸する支持柱１３６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１３４と第２の駆動部１３５によって、保持部材１３２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１３２に保持された上ウェハＷ_Ｕは、第１の駆動部１３４を中心に回動して、位置調節機構１２０から後述する上チャック１４０との間を移動できる。

処理領域Ｔ２には、図４及び図５に示すように上ウェハＷ_Ｕを下面で吸着保持する第１の保持部としての上チャック１４０と、下ウェハＷ_Ｌを上面で載置して吸着保持する第２の保持部としての下チャック１４１とが設けられている。下チャック１４１は、上チャック１４０の下方に設けられ、上チャック１４０と対向配置可能に構成されている。すなわち、上チャック１４０に保持された上ウェハＷ_Ｕと下チャック１４１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。

図４、図５及び図１１に示すように上チャック１４０は、当該上チャック１４０の上方に設けられた上チャック支持部１５０に支持されている。上チャック支持部１５０は、処理容器１００の天井面に設けられている。すなわち、上チャック１４０は、上チャック支持部１５０を介して処理容器１００に固定されて設けられている。

上チャック支持部１５０には、下チャック１４１に保持された下ウェハＷ_Ｌの表面Ｗ_Ｌ１を撮像する上部撮像部１５１が設けられている。すなわち、上部撮像部１５１は上チャック１４０に隣接して設けられている。

上部撮像部１５１は、図１２に示すように可視光カメラ１５２を有している。具体的には、可視光カメラ１５２は、センサ１５３と、センサ１５３に接続されるレンズ１５４とを有している。

図４、図５及び図１１に示すように下チャック１４１は、当該下チャック１４１の下方に設けられた第１の下チャック移動部１６０に支持されている。第１の下チャック移動部１６０は、後述するように下チャック１４１を水平方向（Ｙ方向）に移動させるように構成されている。また、第１の下チャック移動部１６０は、下チャック１４１を鉛直方向に移動自在、且つ鉛直軸回りに回転可能に構成されている。

第１の下チャック移動部１６０には、上チャック１４０に保持された上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１を撮像する下部撮像部１６１が設けられている。すなわち、下部撮像部１６１は下チャック１４１に隣接して設けられている。

下部撮像部１６１は、図１３に示すように可視光カメラ１６２を有している。可視光カメラ１６２の構成は、可視光カメラ１５２の構成と同様であるので説明を省略する。

図４、図５及び図１１に示すように第１の下チャック移動部１６０は、当該第１の下チャック移動部１６０の下面側に設けられ、水平方向（Ｙ方向）に延伸する一対のレール１６５、１６５に取り付けられている。そして、第１の下チャック移動部１６０は、レール１６５に沿って移動自在に構成されている。

一対のレール１６５、１６５は、第２の下チャック移動部１６６に配設されている。第２の下チャック移動部１６６は、当該第２の下チャック移動部１６６の下面側に設けられ、水平方向（Ｘ方向）に延伸する一対のレール１６７、１６７に取り付けられている。そして、第２の下チャック移動部１６６は、レール１６７に沿って移動自在に構成され、すなわち下チャック１４１を水平方向（Ｘ方向）に移動させるように構成されている。なお、一対のレール１６７、１６７は、処理容器１００の底面に設けられた載置台１６８上に配設されている。

次に、接合装置４１の上チャック１４０と下チャック１４１の詳細な構成について説明する。

上チャック１４０には、図１３及び図１４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１４０は、平面視において少なくとも上ウェハＷ_Ｕより大きい径を有する本体部１７０を有している。本体部１７０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１７１が鉛直下方に延伸して設けられている。複数のピン１７１の下端の高さは、各ピン１７１の間で均一になっている。また本体部１７０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１７２が設けられている。外壁部１７２は、複数のピン１７１の外側に環状に設けられている。なお、外壁部１７２の下端の高さは、複数のピン１７１の下端の高さと均一になっている。

本体部１７０の下面には、外壁部１７２の内側の領域１７３（以下、吸引領域１７３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１７４が形成されている。吸引口１７４は、例えば吸引領域１７３の外周部に２箇所に形成されている。吸引口１７４には、本体部１７０の内部に設けられた吸引管１７５が接続されている。さらに吸引管１７５には、継手を介して真空ポンプ１７６が接続されている。

そして、上ウェハＷ_Ｕ、本体部１７０及び外壁部１７２に囲まれて形成された吸引領域１７３を吸引口１７４から真空引きし、吸引領域１７３を減圧する。このとき、吸引領域１７３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１７３側に押される。これにより、上ウェハＷ_Ｕが上チャック１４０に吸着保持される。

かかる場合、複数のピン１７１の高さが均一なので、上チャック１４０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１４０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１４０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１７１に支持されているので、上チャック１４０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１４０から剥がれ易くなる。

本体部１７０の中心部には、当該本体部１７０を厚み方向に貫通する貫通孔１７７が形成されている。この本体部１７０の中心部は、上チャック１４０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１７７には、後述する押動部材１８０の押動ピン１８１が挿通するようになっている。

上チャック１４０の上面には、上ウェハＷ_Ｕの中心部を押圧する押動部材１８０が設けられている。押動部材１８０は、シリンダ構造を有し、押動ピン１８１と、当該押動ピン１８１が昇降する際のガイドとなる外筒１８２とを有している。押動ピン１８１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１７７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１８０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。

下チャック１４１には、図１３及び図１５に示すように上チャック１４０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１４１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１９０を有している。本体部１９０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１９１が設けられている。複数のピン１９１も、ピン１７１と同様に、下端の高さは各ピン１９１の間で均一になっている。また本体部１９０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１９２が設けられている。外壁部１９２は、複数のピン１９１の外側に環状に設けられている。外壁部１９２の下端の高さも、上チャック１４０の場合と同様に、複数のピン１９１の下端の高さと均一になっている。

本体部１９０の上面には、外壁部１９２の内側の領域１９３（以下、吸引領域１９３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１９４が複数形成されている。吸引口１９４には、本体部１９０の内部に設けられた吸引管１９５が接続されている。吸引管１９５は、例えば２本設けられている。さらに吸引管１９５には、真空ポンプ１９６が接続されている。

そして、下ウェハＷ_Ｌ、本体部１９０及び外壁部１９２に囲まれて形成された吸引領域１９３を吸引口１９４から真空引きし、吸引領域１９３を減圧する。このとき、吸引領域１９３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１９３側に押され、下チャック１４１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１９１の高さが均一なので、下チャック１４１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１００内にパーティクルが存在する場合でも、隣り合うピン１９１の間隔が適切であるため、下チャック１４１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１４１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１４１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１９１に支持されているので、下チャック１４１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１４１から剥がれ易くなる。

本体部１９０の中心部付近には、当該本体部１９０を厚み方向に貫通する貫通孔１９７が例えば３箇所に形成されている。そして貫通孔１９７には、第１の下チャック移動部１６０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１９０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１４１から飛び出したり、滑落したりするのを防止するガイド部材１９８が設けられている。ガイド部材１９８は、本体部１９０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。

また、上チャック１４０の本体部１７０の下面であって外壁部１７２の外側には、上向きに窪んだ窪み部２００と仕切板２０１が設けられている。窪み部２００は、例えば外壁部１７２の外側に、外壁部１７２と同心円の環状に形成されている。仕切板２０１は、外壁部１７２と同心円の略円筒形状に形成されており、その上部が窪み部２００の内部に位置するように配置されている。仕切板２０１は図示しない昇降機構に接続されている。仕切板２０１長さは、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌを接合する際の上チャック１４０と下チャック１４１の高さ位置において、仕切板２０１の下端部と下チャック１４１の本体部１９０の上端との間に所定の長さの隙間が形成されるように調整されている。

仕切板２０１には、開口２０２が形成されている。開口２０２には、除湿された乾燥空気を供給する乾燥空気供給源２０３が乾燥空気供給管２０４を介して接続されている。仕切板２０１の、開口２０２と直径方向において対向する位置には切り欠き２１０が形成されている。また、切り欠き２１０の上方には、湿度を測定する、湿度計２１１が設けられている。

乾燥空気供給源２０３は、図１６に示すように、空気を除湿して乾燥空気を生成する除湿装置２２０と、除湿装置２２０で除湿された乾燥空気を送風する送風機２２１を有している。乾燥空気供給管２０４の送風機２２１の下流側には、乾燥空気からパーティクルを除去するフィルタ２２２が設けられている。また、送風機２２１とフィルタ２２２の間には、乾燥空気の温度を調節する乾燥空気温度調節機構２２３が設けられている。除湿装置２２０からの乾燥空気の供給、停止や流量の調節は、例えば送風機２２１と除湿装置２２０との間に設けられた流量調節機構２２４により行われる。

なお、接合装置４１における各部の動作は、上述した制御部７０によって制御される。

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１７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では、所定の減圧雰囲気下において、処理ガスである酸素ガスが励起されてプラズマ化され、イオン化される。この酸素イオンが上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１に照射されて、当該表面Ｗ_Ｕ１がプラズマ処理される。そして、上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１が改質される（図１７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では、スピンチャックに保持された上ウェハＷ_Ｕを回転させながら、当該上ウェハＷ_Ｕ上に純水を供給する。そうすると、供給された純水は上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１上を拡散し、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、当該純水によって、上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１が洗浄される（図１７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。この際、処理容器１００内の搬送領域Ｔ１には、予め送風ユニット１０６によりダウンフローが形成されている。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１１０を介してウェハ搬送機構１１１により位置調節機構１２０に搬送される。そして位置調節機構１２０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１７の工程Ｓ３）。

その後、位置調節機構１２０から反転機構１３０の保持アーム１３１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１３１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１７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１３０の保持アーム１３１が、第１の駆動部１３４を中心に回動して上チャック１４０の下方に移動する。そして、反転機構１３０から上チャック１４０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１４０にその裏面Ｗ_Ｕ２が吸着保持される（図１７の工程Ｓ５）。具体的には、真空ポンプ１７６を作動させ、吸引領域１７３を吸引口１７４から真空引きし、上ウェハＷ_Ｕが上チャック１４０に吸着保持される。

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１７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１７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。

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１１０を介してウェハ搬送機構１１１により位置調節機構１２０に搬送される。そして位置調節機構１２０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１７の工程Ｓ８）。

その後、下ウェハＷ_Ｌは、ウェハ搬送機構１１１によって下チャック１４１に搬送され、下チャック１４１にその裏面Ｗ_Ｌ２が吸着保持される（図１７の工程Ｓ９）。具体的には、真空ポンプ１９６を作動させ、吸引領域１９３を吸引口１９４から真空引きし、下ウェハＷ_Ｌが下チャック１４１に吸着保持される。

次に、上チャック１４０に保持された上ウェハＷ_Ｕと下チャック１４１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。

なお、図１８に示すように上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１には予め定められた複数、例えば３点の基準点Ａ１〜Ａ３が形成され、同様に下ウェハＷ_Ｌの表面Ｗ_Ｌ１には予め定められた複数、例えば３点の基準点Ｂ１〜Ｂ３が形成されている。基準点Ａ１、Ａ３とＢ１、Ｂ３はそれぞれウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの外周部の基準点であり、基準点Ａ２とＢ２はそれぞれウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの中心部の基準点である。なお、これら基準点Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３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。また、本実施の形態はウェハＷ_Ｌ、Ｗ_Ｕ上の基準点は３点であるが、基準点の数はこれに限定されず任意に設定できる。

先ず、図１８に示すように上部撮像部１５１と下部撮像部１６１の水平方向位置の調節を行う。具体的には、下部撮像部１６１が上部撮像部１５１の略下方に位置するように、第１の下チャック移動部１６０と第２の下チャック移動部１６６によって下チャック１４１を水平方向（Ｘ方向及びＹ方向）に移動させる。そして、上部撮像部１５１の可視光カメラ１５２と下部撮像部１６１の可視光カメラ１６２で共通のターゲットＴを確認し、上部撮像部１５１と下部撮像部１６１の水平方向位置が一致するように、下部撮像部１６１の水平方向位置が微調節される。

次に、図１９に示すように第１の下チャック移動部１６０によって下チャック１４１を鉛直上方に移動させた後、上チャック１４０と下チャック１４１の水平方向位置の調節を行う。具体的には、第１の下チャック移動部１６０と第２の下チャック移動部１６６によって下チャック１４１を水平方向（Ｘ方向及びＹ方向）に移動させながら、上部撮像部１５１の可視光カメラ１５２を用いて下ウェハＷ_Ｌの表面Ｗ_Ｌ１の基準点Ｂ１〜Ｂ３を順次撮像する。同時に、下チャック１４１を水平方向に移動させながら、下部撮像部１６１の可視光カメラ１６２を用いて上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１の基準点Ａ１〜Ａ３を順次撮像する。なお、図１９は上部撮像部１５１によって下ウェハＷ_Ｌの基準点Ｂ１を撮像する共に、下部撮像部１６１によって上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１の基準点Ａ１を撮像する様子を示している。撮像された可視光画像は、制御部７０に出力される。制御部７０では、上部撮像部１５１で撮像された可視光画像と下部撮像部１６１で撮像された可視光画像に基づいて、上ウェハＷ_Ｕの基準点Ａ１〜Ａ３と下ウェハＷ_Ｌの基準点Ｂ１〜Ｂ３がそれぞれ合致するように、第１の下チャック移動部１６０と第２の下チャック移動部１６６によって下チャック１４１の水平方向位置を調節させる。こうして上チャック１４０と下チャック１４１の水平方向位置が調節され、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの水平方向位置が調節される（図１７の工程Ｓ１０）。

なお、上記水平方向位置の調節は、上述のように下チャック１４１を水平方向（Ｘ方向及びＹ方向）に移動させると共に、第１の下チャック移動部１６０によって下チャック１４１を回転させて、当該下チャック１４１の向きも調節される。

その後、図２０に示すように第１の下チャック移動部１６０によって下チャック１４１を鉛直上方に移動させて、上チャック１４０と下チャック１４１の鉛直方向位置の調節を行い、当該上チャック１４０に保持された上ウェハＷ_Ｕと下チャック１４１に保持された下ウェハＷ_Ｌとの鉛直方向位置の調節を行う（図１７の工程Ｓ１１）。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との間の間隔は所定の距離、例えば５０μｍ〜２００μｍになっている。なお、処理領域Ｔ２には送風ユニット１０６によりダウンフローが形成されているため、ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１と下ウェハＷ_Ｌの表面Ｗ_Ｕ１にパーティクルが付着しにくい。したがって、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの水平方向位置の調整の間にパーティクルが付着することを抑制できる。

次に、上チャック１４０に保持された上ウェハＷ_Ｕと下チャック１４１に保持された下ウェハＷ_Ｌの接合処理が行われる。

接合処理にあたっては、先ず図２１に示すように、仕切板２０１が降下し、次いで乾燥空気供給源２０３から乾燥空気が供給される（図１７の工程Ｓ１２）。これにより、仕切板２０１と、上ウェハＷ_Ｕ及び下ウェハＷ_Ｌに囲まれた空間内に、仕切板２０１の開口２０２から切り欠き２１０の向かう乾燥空気の気流が形成される。なお、仕切板２０１は、仕切板２０１の開口２０２から切り欠き２１０に向かって気流が形成される程度に降下させればよく、仕切板２０１の下端が下チャック１４１の本体部１９０の上端に接するまで降下させる必要はないが、本体部１９０の上端に接するまで降下させてもよい。なお、乾燥空気供給源２０３から供給される空気は、除湿装置２２０と乾燥空気温度調節機構２２３により、相対湿度が３０％、温度が処理領域Ｔ２の温度と同じ２５℃に調節されている。

次に、図２２に示すように押動部材１８０の押動ピン１８１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１８１には、上ウェハＷ_Ｕがない状態で当該押動ピン１８１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１８０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１７の工程Ｓ１２）。このとき、上チャック１４０の吸引口１７４は吸引領域１７３の外周部に形成されているので、押動部材１８０で上ウェハＷ_Ｕの中心部を押圧する際にも、上チャック１４０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２２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２３に示すように押動部材１８０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１７６の作動を停止して、吸引領域１７３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１７１に支持されているので、上チャック１４０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１４０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２4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１７の工程Ｓ１３）。この際、処理領域Ｔ２には送風ユニット１０６によりダウンフローが形成されているため、上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１と下ウェハＷ_Ｌの表面Ｗ_Ｕ１にパーティクルが付着しにくい。したがって、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの接合の際、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌとの間にパーティクルが入り込み、それによりボイドが発生することを抑制できる。また、送風ユニット１０６により形成されるダウンフローは、フィルタ１０６ｃを通った清浄な空気であるため、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの間へのパーティクルの侵入がさらに抑制される。

その後、図２５に示すように押動部材１８０の押動ピン１８１を上チャック１４０まで上昇させる。また、真空ポンプ１９６の作動を停止し、吸引領域１９３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１４１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１９１に支持されているので、下チャック１４１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１４１から剥がれ易くなっている。

また、仕切板２０１も上チャック１４０側に上昇させ、乾燥空気供給源２０３からの乾燥空気の供給を停止する。

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、送風ユニット１０６により給気口１０５から排気口１０３に向かう気流が処理領域Ｔ２に形成されているので、処理領域Ｔ２での上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの位置合わせの際にウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１と下ウェハＷ_Ｌの表面Ｗ_Ｕ１にパーティクルが付着したり、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌとの接合の際に上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌとの間にパーティクルが入り込んだりすることを抑制できる。したがって、パーティクルに起因する重合ウェハＷ_Ｔの歪みやボイドの発生を抑制し、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの接合処理を適切に行うことができる。

また、給気口１０５は処理容器１００の天井部に設けられ、排気口１０３は処理容器１００側面の底面近くに設けられているので、給気口１０５から排気口１０３に向かう気流はダウンフローを形成する。したがって、処理容器１００内にパーティクルが持ち込まれた場合においても、パーティクルを再飛散させることなく速やかに排気口１０３から排出できる。さらには、送風ユニット１０６にはフィルタ１０６ｃが設けられているので、ダウンフローそのものにパーティクルが含まれることを抑制できる。したがって、パーティクルに起因する重合ウェハＷ_Ｔの歪みやボイドの発生をより効率的に抑制できる。なお、給気口１０５及び排気口１０３の配置は本実施の形態に限定されるものではなく、処理容器１００内を一方向に流れる気流が形成できるものであれば任意に設定できる。例えば給気口１０５及び排気口１０３を処理容器１００の側面に対向して設けて水平方向の気流を形成してもよいし、排気口１０３を処理容器１００の底面に設けてもよい。なお、パーティクルの再飛散防止という観点から、給気口１０５は排気口１０３よりも高い位置に設けることが好ましい。また、給気口１０５と排気口１０３は必ずしも１つずつ設ける必要はなく、それぞれ複数設けてもよいし、搬送領域Ｔ１側に設けてもよい。給気口１０５を複数設ける場合、送風ユニット１０６をそれぞれの給気口１０５に設けてもよい。このように、処理容器１００内を一方向に流れる気流を形成することで、ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１や下ウェハＷ_Ｌの表面Ｗ_Ｕ１へのパーティクルの付着を抑制すると共に、処理容器１００内のパーティクルを速やかに排出することができる。

また、送風ユニット１０６により処理容器１００内部の温度が、例えば２５℃で一定に保たれているので、接合装置４１や上ウェハＷ_Ｕ及び下ウェハＷ_Ｌの温度を一定に保つことができる。接合装置４１や上ウェハＷ_Ｕ及び下ウェハＷ_Ｌの温度に局所的な差が生じると、温度の影響による伸縮量に差が生じ、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの水平方向の位置にずれが生じてしまう恐れがあるが、本実施の形態のように温度を一定に保つことで、温度差に起因する位置ずれを防止できる。

なお、以上の実施の形態では、送風ユニット１０６により処理容器１００内に気流を形成したが、処理容器１００内に気流を形成する方法は本実施の形態の内容に限定されるものではない。例えば排気口１０３に処理容器１００内を排気する排気機構を設け、この排気機構により給気口１０５から排気口１０３に向かう気流を形成してもよい。かかる場合、給気口１０５には送風ユニット１０６を設けてもよいし、設けなくてもよい。なお、給気口１０５に送風ユニット１０６を設けない場合、フィルタ１０６ｃを給気口１０５を塞ぐように設けてもよいし、温度調節機構１０６ｂを給気口１０５に直接配置してもよい。

以上の実施の形態では、仕切板２０１に上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌを囲い、当該囲まれた空間内に乾燥空気供給源２０３から除湿された乾燥空気が供給されるので、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの接合処理が乾燥雰囲気内で行われる。ここで、本発明者らによれば、重合ウェハＷＷ_Ｔにボイドが生じる原因としては、パーティクルの他に、例えば上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１と下ウェハＷ_Ｌの表面Ｗ_Ｌ１に付着する水分がある。そのため、処理容器１００内に例えばダウンフローを形成して上ウェハＷ_Ｕや下ウェハＷ_Ｌへのパーティクルの付着を抑えても、この水分によるボイドが依然として発生することがあった。上ウェハＷ_Ｕや下ウェハＷ_Ｌへの水分の付着を抑えるためには処理容器１００内全体を乾燥雰囲気とすることが考えられるが、処理容器１００内全体をまかなう乾燥空気を生成するためには、例えば空気中の水分を結露により凝縮させるための冷凍機やその後乾燥空気を加熱して相対湿度を低下させるためのヒータが大がかりなものとなってしまい、装置の大型化や消費電力及び装置コストの増加につながってしまう。

この点、本実施の形態によれば、仕切板２０１で囲んだ、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの周囲の雰囲気のみに乾燥空気を供給するので、処理容器１００内の全体に乾燥空気を供給する場合と比較して、乾燥空気供給源２０３を大幅に小型化できる。したがって、乾燥空気供給源２０３の設置にかかるコストや消費電力、及び設置スペースの増加を低く抑えつつ、水分に起因するボイドの発生を効率的に抑制することができる。

また、乾燥空気供給源２０３から供給される乾燥空気はフィルタ２２２によりパーティクルが除去されているので、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの周囲の雰囲気を清浄に保ち、接合処理を適正に行うことができる。

さらには、乾燥空気温度調節機構２２３から供給される乾燥空気の温度が乾燥空気温度調節機構２２３により、処理容器１００内の温度と同じ２５℃に調節されているので、温度差に起因する位置ずれを防止できる。

なお、以上の実施の形態では、仕切板２０１に切り欠き２１０を設けることで、仕切板２０１の内側の空間に開口２０２から切り欠き２１０に向かう気流を形成したが、切り欠き２１０の配置や形状は、仕切板２０１の内側の空間に、一方向に流れる空気の流れを形成できるものであれば、任意に設定が可能である。一方向に流れる空気の流れを形成することで、送風ユニット１０６による気流と同様に、上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１や下ウェハＷ_Ｌの表面Ｗ_Ｕ１へのパーティクルの付着を抑制すると共に、パーティクルを速やかに仕切板２０１の外側に排出することができる。

また、以上の実施の形態では、乾燥空気温度調節機構２２３により乾燥空気の温度を調節したが、当該乾燥空気の温度調節の方法は本実施の形態に限定されない。例えば図２６に示すように、乾燥空気供給源２０３に、乾燥空気温度調節機構２２３に代えて、所定の容量の乾燥空気を一時的に貯留する貯留槽２３０を設け、乾燥空気を予め貯留槽２３０に蓄えておくことで、貯留槽２３０内の乾燥空気の温度を周囲の雰囲気温度と同じ、例えば２５℃となるようにしてもよい。

なお、本実施の形態においては、処理容器１００内の温度を２５℃に設定したが、当該設定温度はこれに限定されず任意に設定できる。また、乾燥空気供給源２０３から供給される空気の湿度についても、本実施の形態の相対湿度３０％に限定されるものではなく、ボイドが生じることなく接合処理が行える湿度であれば任意に設定できる。

以上の実施の形態では、仕切板２０１を上チャック１４０側に設け、接合処理の際に下降するようにしたが、仕切板２０１の配置は本実施の形態に限定されるものではなく、例えば下チャック１４１側に設け、接合処理の際に上昇させるようにしてもよい。

また、以上の実施の形態においては、仕切板２０１は環状に形状されていたが、接合処理の際に上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの周囲を囲み、その内部に乾燥空気供給源からの乾燥空気により適切に一方向に向かう気流が形成されるものであれば、どのような形状であってもよく、例えば平面視における形状が矩形状であってもよい。

以上の実施の形態では、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では、上チャック１４０を処理容器１００に固定し、且つ下チャック１４１を水平方向及び鉛直方向に移動させていたが、反対に上チャック１４０を水平方向及び鉛直方向に移動させ、且つ下チャック１４１を処理容器１００に固定してもよい。或いは、上チャック１４０と下チャック１４１を共に水平方向及び鉛直方向に移動させてもよい。

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
６１ ウェハ搬送装置
７０ 制御部
１００ 処理容器
１０３ 排気口
１０５ 給気口
１０６ 送風ユニット
１４０ 上チャック
１４１ 下チャック
１５１ 上部撮像部
１６０ 第１の下チャック移動部
１６１ 下部撮像部
１６６ 第２の下チャック移動部
２０１ 仕切板
２０３ 乾燥空気供給源
Ｔ ターゲット
Ｗ_Ｕ 上ウェハ
Ｗ_Ｌ 下ウェハ
Ｗ_Ｔ 重合ウェハ

Claims (15)

1. 基板同士を接合する接合装置であって、
   第１の基板と第２の基板を収容して接合するための処理容器と、
   下面に第１の基板を保持する第１の保持部と、
   前記第１の保持部の下方に設けられ、上面に第２の基板を保持する第２の保持部と、
   前記第１の保持部又は前記第２の保持部を相対的に水平方向及び鉛直方向に移動させる移動機構と、
   前記第１の保持部及び前記第２の保持部の外周を囲う仕切板と、
   前記仕切板で囲まれた空間内に除湿された乾燥空気を供給する乾燥空気供給源と、を有し、
   前記処理容器は、前記処理容器内に空気を導入する給気口と、前記処理容器内から空気を排気する排気口と、前記給気口から前記排気口に向かって空気の流れを形成する気流形成機構を備えていることを特徴とする、接合装置。
2. 前記給気口は前記処理容器の天井部に設けられ、前記排気口は前記処理容器の側面または底面に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の接合装置。
3. 前記給気口には、空気中のパーティクルを除去するフィルタが設けられていることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の接合装置。
4. 前記気流形成機構は、前記給気口に接続された送風機、または前記排気口に接続された排気機構のいずれか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接合装置。
5. 前記給気口には、前記処理容器内に導入される空気の温度を調節する温度調節機構が設けられていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の接合装置。
6. 前記乾燥空気供給源は、供給する空気の温度を調節する乾燥空気温度調節機構を備えていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の接合装置。
7. 請求項１〜６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装置と、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。
8. 接合装置を用いて基板同士を接合する接合方法であって、
   前記接合装置は、
   第１の基板と第２の基板を収容して接合するための処理容器と、
   下面に第１の基板を保持する第１の保持部と、
   前記第１の保持部の下方に設けられ、上面に第２の基板を保持する第２の保持部と、
   前記第１の保持部又は前記第２の保持部を相対的に水平方向及び鉛直方向に移動させる移動機構と、
   前記第１の保持部及び前記第２の保持部の外周を囲う仕切板と、
   前記仕切板で囲まれた空間内に乾燥空気された乾燥空気を供給する乾燥空気供給源と、を有し、
   前記処理容器は、前記処理容器内に空気を導入する給気口と、前記処理容器内から空気を排気する排気口と、前記給気口から前記排気口に向かって空気の流れを形成する気流形成機構を備え、
   前記基板同士の接合は、前記気流形成機構により前記処理容器内に気流を形成した状態であって、前記仕切板で囲まれた空間内に所定の湿度の空気を供給しながら行うことを特徴とする、接合方法。
9. 前記給気口は前記処理容器の天井部に設けられ、前記排気口は前記処理容器の側面または底面に設けられていることを特徴とする、請求項８に記載の接合方法。
10. 前記給気口には、空気中のパーティクルを除去するフィルタが設けられていることを特徴とする、請求項８または９のいずれかに記載の接合方法。
11. 前記気流形成機構は、前記給気口に接続された送風機、または前記排気口に接続された排気機構のいずれかであることを特徴とする、請求項８〜１０のいずれかに記載の接合方法。
12. 前記給気口には、前記処理容器内に導入される空気の温度を調節する吸気温度調節機構が設けられていることを特徴とする、請求項８〜１１のいずれかに記載の接合方法。
13. 前記乾燥空気供給源は、供給する空気の温度を調節する乾燥空気温度調節機構を備え、
    前記基板同士の接合の際は、前記仕切板で囲まれた空間内に供給される空気の温度が一定に保たれることを特徴とする、請求項８〜１２のいずれかに記載の接合方法。
14. 請求項８〜１３のいずれかに記載の接合方法を接合装置によって実行させるために、当該接合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。
15. 請求項１４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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