JP6182476B2 - 気泡除去装置、気泡除去方法および接合システム - Google Patents

Description

開示の実施形態は、気泡除去装置、気泡除去方法および接合システムに関する。

従来、半導体装置の製造工程において、２枚の基板を接合して重合基板を製作する接合処理が行われる場合がある。たとえば、裏面照射型の撮像素子を備えた半導体装置を製造する場合、フォトダイオード等の半導体素子が形成された第１基板に対して第２基板を接合する接合処理が行われる。

ところで、上述した第１基板と第２基板とを接合する手法として、分子間力を利用するものが知られている。たとえば特許文献１に記載される接合システムは、第１、第２基板の接合される接合面を親水化する表面親水化装置と、表面親水化装置によって接合面が親水化された基板同士を接合する接合装置とを備える。かかる接合システムの接合装置では、第１、第２基板を一端から他端に向けて段階的に接触させ、これにより、第１基板と第２基板とをファンデルワールス力および水素結合（分子間力）によって接合する。

特開２０１１−１８７７１６号公報

しかしながら、上述した接合システムにおいては、接合された基板（重合基板）の周縁部における接合面間に気泡が発生することがあった。

すなわち、たとえば上述した接合システムでは、各基板を一端から他端に向けて段階的に接触させて接合している。そのため、基板間に存在する空気は、基板の段階的な接合に伴って他端側へ押し出されていき、最終的には基板の他端から外方へ向けて排出される。しかしながら、たとえば空気が外方へ排出される前に他端側の周縁部が接触して接合されると、空気が他端側の周縁部の接合面間に気泡として残ることがあった。

実施形態の一態様は、第１基板と第２基板とが分子間力によって接合された重合基板の周縁部において接合面間に生じた気泡を除去することのできる気泡除去装置、気泡除去方法および接合システムを提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る気泡除去装置は、基板保持部と、挿入部と、気泡検出部と、制御部とを備える。基板保持部は、第１基板と第２基板とが分子間力によって接合された重合基板を保持する。挿入部は、前記基板保持部で保持された前記重合基板における前記第１基板と前記第２基板との接合面間に挿入可能に構成される。気泡検出部は、前記接合面間に生じた気泡を検出する。制御部は、少なくとも前記気泡検出部で気泡が検出された位置の前記接合面間に前記挿入部を挿入し、その後前記挿入部を前記接合面間から抜き出す処理を行う。また、前記気泡検出部は、前記重合基板の上方に位置された所定の測定基準位置から前記重合基板の上側の基板の周縁部までの距離を計測する距離計測部を含むように構成される。

実施形態の一態様によれば、第１基板と第２基板とが分子間力によって接合された重合基板の周縁部において接合面間に生じた気泡を除去することができる。

図１は、実施形態に係る接合システムの構成を示す模式平面図である。 図２は、実施形態に係る接合システムの構成を示す模式側面図である。 図３は、上ウェハおよび下ウェハの模式側面図である。 図４は、接合装置の構成を示す模式平面図である。 図５は、接合装置の構成を示す模式側面図である。 図６は、位置調節機構の構成を示す模式側面図である。 図７は、反転機構の構成を示す模式平面図である。 図８は、反転機構の構成を示す模式側面図である。 図９は、反転機構の構成を示す模式側面図である。 図１０は、保持アームおよび保持部材の構成を示す模式側面図である。 図１１は、接合装置の内部構成を示す模式側面図である。 図１２は、上チャックおよび下チャックの構成を示す模式側面図である。 図１３は、上チャックを下方から見た場合の模式平面図である。 図１４は、下チャックを上方から見た場合の模式平面図である。 図１５は、接合システムが実行する処理の処理手順の一部を示すフローチャートである。 図１６Ａは、接合装置の動作説明図である。 図１６Ｂは、接合装置の動作説明図である。 図１６Ｃは、接合装置の動作説明図である。 図１６Ｄは、接合装置の動作説明図である。 図１６Ｅは、接合装置の動作説明図である。 図１６Ｆは、接合装置の動作説明図である。 図１６Ｇは、接合装置の動作説明図である。 図１６Ｈは、接合装置の動作説明図である。 図１７は、接合された上ウェハと下ウェハ（重合ウェハ）の一例を示す模式平面図である。 図１８は、気泡除去装置の構成を示す模式側面図である。 図１９は、接合システムが実行する気泡除去処理の処理手順を示すフローチャートである。 図２０Ａは、気泡除去装置の動作説明図である。 図２０Ｂは、気泡除去装置の動作説明図である。 図２０Ｃは、気泡除去装置の動作説明図である。 図２０Ｄは、気泡除去装置の動作説明図である。 図２０Ｅは、気泡除去装置の動作説明図である。 図２１は、第１変形例に係る気泡除去処理の処理手順を示すフローチャートである。 図２２は、第２変形例に係る気泡除去処理の処理手順を示すフローチャートである。 図２３は、第３変形例に係る気泡除去処理の処理手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する気泡除去装置、気泡除去方法および接合システムの実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

＜１．接合システムの構成＞
まず、実施形態に係る接合システムの構成について、図１〜図３を参照して説明する。図１は、実施形態に係る接合システムの構成を示す模式平面図であり、図２は、同模式側面図である。また、図３は、上ウェハおよび下ウェハの模式側面図である。なお、以下においては、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。

図１に示す本実施形態に係る接合システム１は、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とを（図３参照）を接合することによって重合基板Ｔを形成する。

第１基板Ｗ１は、たと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。また、第２基板Ｗ２は、たとえば電子回路が形成されていないベアウェハである。第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とは、略同径を有する。なお、第２基板Ｗ２に電子回路が形成されていてもよい。

以下では、第１基板Ｗ１を「上ウェハＷ１」と記載し、第２基板Ｗ２を「下ウェハＷ２」、重合基板Ｔを「重合ウェハＴ」と記載する。

また、以下では、図３に示すように、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」と記載し、接合面Ｗ１ｊとは反対側の板面を「非接合面Ｗ１ｎ」と記載する。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」と記載し、接合面Ｗ２ｊとは反対側の板面を「非接合面Ｗ２ｎ」と記載する。

図１に示すように、接合システム１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２および処理ステーション３は、Ｘ軸正方向に沿って、搬入出ステーション２および処理ステーション３の順番で並べて配置される。また、搬入出ステーション２および処理ステーション３は、一体的に接続される。

搬入出ステーション２は、載置台１０と、搬送領域２０とを備える。載置台１０は、複数の載置板１１を備える。各載置板１１には、複数枚（たとえば、２５枚）の基板を水平状態で収容するカセットＣ１，Ｃ２，Ｃ３がそれぞれ載置される。カセットＣ１は上ウェハＷ１を収容するカセットであり、カセットＣ２は下ウェハＷ２を収容するカセットであり、カセットＣ３は重合ウェハＴを収容するカセットである。

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る。かかる搬送領域２０には、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とが設けられる。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、載置板１１に載置されたカセットＣ１〜Ｃ３と、後述する処理ステーション３の第３処理ブロックＧ３との間で、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴの搬送を行う。

なお、載置板１１に載置されるカセットＣ１〜Ｃ３の個数は、図示のものに限定されない。また、載置板１１には、カセットＣ１，Ｃ２，Ｃ３以外に、不具合が生じた基板を回収するためのカセット等が載置されてもよい。

処理ステーション３には、各種装置を備えた複数たとえば３つの処理ブロックＧ１，Ｇ２，Ｇ３が設けられる。たとえば処理ステーション３の正面側（図１のＹ軸負方向側）には、第１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Ｙ軸正方向側）には、第２処理ブロックＧ２が設けられる。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Ｘ軸負方向側）には、第３処理ブロックＧ３が設けられる。

第１処理ブロックＧ１には、表面改質装置３０と、気泡除去装置３１とが配置される。表面改質装置３０は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊを改質する。詳しくは、表面改質装置３０は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊにおけるＳｉＯ２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接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊを改質する。

なお、表面改質装置３０では、たと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、かかる酸素イオンが、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ，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。

気泡除去装置３１は、後述する接合装置で接合された重合ウェハＴの周縁部において、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊとの間に生じた気泡（エッジボイド）を除去する。気泡除去装置３１の構成については、後述する。

なお、図１で示した気泡除去装置３１の配置位置は、例示であって限定されるものではない。すなわち、たとえば第２処理ブロックＧ２や第３処理ブロックＧ３に気泡除去装置３１を配置してもよい。さらには、たとえば処理ステーション３のＸ軸正方向側の位置や、搬入出ステーション２と処理ステーション３との間に新たなステーションを設け、その新たなステーションに気泡除去装置３１を配置するようにしてもよい。

第２処理ブロックＧ２には、表面親水化装置４０と、接合装置４１とが配置される。表面親水化装置４０は、たとえば純水などの親水化処理液によって上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊを親水化するとともに、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊを洗浄する。表面親水化装置４０では、たと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、上ウェハＷ１または下ウェハＷ２上に供給された純水が上ウェハＷ１または下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ上を拡散し、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊが親水化される。接合装置４１は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を接合する。接合装置４１の構成については、後述する。

第３処理ブロックＧ３には、図２に示すように、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴのトランジション装置５０，５１が下から順に２段に設けられる。

図１に示すように、第１処理ブロックＧ１〜第３処理ブロックＧ３に囲まれた領域には、搬送領域６０が形成される。搬送領域６０には、搬送装置６１が配置される。搬送装置６１は、たとえば鉛直方向、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。かかる搬送装置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Ｇ１、第２処理ブロックＧ２および第３処理ブロックＧ３内の所定の装置に上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴを搬送する。

また、図１に示すように、接合システム１は、制御装置３００を備える。制御装置３００は、接合システム１の動作を制御する。かかる制御装置３００は、たとえばコンピュータであり、図示しない制御部および記憶部を備える。記憶部には、接合処理や気泡除去処理等の各種処理を制御するプログラムや各種処理で用いられるデータなどが格納される。制御部は記憶部に記憶されたプログラムなどを読み出して実行することによって接合システム１の動作を制御する。

なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記録媒体に記録されていたものであって、その記録媒体から制御装置３００の記憶部にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記録媒体としては、たとえばハードディスク（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ィスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。

＜２．接合装置の構成＞
まず、接合装置４１の構成について図４〜図１１を参照して説明する。図４は、接合装置４１の構成を示す模式平面図であり、図５は、同模式側面図である。また、図６は、位置調節機構の構成を示す模式側面図である。また、図７は、反転機構の構成を示す模式平面図であり、図８および図９は、同模式側面図であり、図１０は、保持アームおよび保持部材の構成を示す模式側面図である。また、図１１は、接合装置の内部構成を示す模式側面図である。

図４に示すように、接合装置４１は、内部を密閉可能な処理容器１９０を有する。処理容器１９０の搬送領域６０側の側面には、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハ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の側面に形成される。また、内壁１９３にも、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴの搬入出口１９４が形成される。

搬送領域Ｔ１のＹ軸負方向側には、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴを一時的に載置するためのトランジション２００が設けられる。トランジション２００は、たとえば２段に形成され、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハ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、搬送機構２０１が設けられる。搬送機構２０１は、たとえば鉛直方向、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。そして、搬送機構２０１は、搬送領域Ｔ１内、または搬送領域Ｔ１と処理領域Ｔ２との間で上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴを搬送する。

搬送領域Ｔ１のＹ軸正方向側には、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の水平方向の向きを調節する位置調節機構２１０が設けられる。位置調節機構２１０は、図６に示すように基台２１１と、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を吸着保持して回転させる保持部２１２と、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２のノッチ部の位置を検出するノッチ部検出部２１３とを有する。

かかる位置調節機構２１０では、保持部２１２に吸着保持された上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を回転させながらノッチ部検出部２１３で上ウェハＷ１および下ウェハＷ２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上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の水平方向の向きを調節する。

また、搬送領域Ｔ１には、上ウェハＷ１の表裏面を反転させる反転機構２２０が設けられる。反転機構２２０は、図７〜図１０に示すように上ウェハＷ１を保持する保持アーム２２１を有する。

保持アーム２２１は、水平方向に延在する。また保持アーム２２１には、上ウェハＷ１を保持する保持部材２２２がたとえば４箇所に設けられる。保持部材２２２は、図１０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Ｗ１の周縁部を保持するための切り欠き２２３が形成される。これら保持部材２２２は、上ウェハＷ１を挟み込んで保持することができる。

保持アーム２２１は、図７〜図９に示すように、たとえばモータなどを備えた第１の駆動部２２４に支持される。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ともに、水平方向に移動自在である。

第１の駆動部２２４の下方には、たとえばモータなどを備えた第２の駆動部２２５が設けられる。この第２の駆動部２２５によって、第１の駆動部２２４は鉛直方向に延在する支持柱２２６に沿って鉛直方向に移動可能である。

このように、保持部材２２２に保持された上ウェハＷ１は、第１の駆動部２２４と第２の駆動部２２５によって水平軸周りに回動することができるとともに、鉛直方向および水平方向に移動することができる。また、保持部材２２２に保持された上ウェハＷ１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との間を移動することができる。

図５に示すように、処理領域Ｔ２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を上方から吸着保持する。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を下方から吸着保持する。

上チャック２３０は、図５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２８０に支持される。

支持部材２８０には、下チャック２３１に保持された下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊを撮像する上部撮像部２８１（図１１参照）が設けられる。上部撮像部２８１は、上チャック２３０に隣接して設けられる。

図４、図５および図１１に示すように、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の下チャック移動部２９０に支持される。第１の下チャック移動部２９０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の下チャック移動部２９０は、下チャック２３１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る。

第１の下チャック移動部２９０には、上チャック２３０に保持された上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊを撮像する下部撮像部２９１が設けられている。下部撮像部２９１は、下チャック２３１に隣接して設けられる。

図４、図５および図１１に示すように、第１の下チャック移動部２９０は、当該第１の下チャック移動部２９０の下面側に設けられ、水平方向（Ｙ軸方向）に延伸する一対のレール２９５，２９５に取り付けられる。第１の下チャック移動部２９０は、レール２９５に沿って移動自在に構成される。

一対のレール２９５，２９５は、第２の下チャック移動部２９６に設けられる。第２の下チャック移動部２９６は、当該第２の下チャック移動部２９６の下面側に設けられ、水平方向（Ｘ軸方向）に延伸する一対のレール２９７，２９７に取り付けられる。そして、第２の下チャック移動部２９６は、レール２９７に沿って移動自在に、すなわち下チャック２３１を水平方向（Ｘ軸方向）に移動させるように構成される。なお、一対のレール２９７，２９７は、処理容器１９０の底面に設けられた載置台２９８上に設けられる。

次に、上チャック２３０と下チャック２３１の構成について図１２〜図１４を参照して説明する。図１２は、上チャック２３０および下チャック２３１の構成を示す模式側面図である。また、図１３は、上チャック２３０を下方から見た場合の模式平面図であり、図１４は、下チャック２３１を上方から見た場合の模式平面図である。

図１２に示すように、上チャック２３０は、複数、たとえば３つの領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃに区画される。これら領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃは、図１３に示すように、上チャック２３０の中心部から周縁部（外周部）に向けてこの順で設けられる。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する。

各領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃには、図１２に示すように上ウェハＷ１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。このように、上チャック２３０は、各領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃ毎に上ウェハＷ１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領域２３０ａ、第２領域２３０ｂ、第３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吸引管２４０ａ、第２吸引管２４０ｂ、第３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真空ポンプ２４１ａ、第２真空ポンプ２４１ｂ、第３真空ポンプ２４１ｃという場合がある。

上チャック２３０の内部には、上ウェハＷ１を加熱する第１加熱機構２４２が設けられる。第１加熱機構２４２には、たとえばヒータが用いられる。なお、上チャック２３０は、必ずしも第１加熱機構２４２を備えることを要しない。

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２４３が形成される。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Ｗ１の中心部Ｗ１ａに対応している。そして、貫通孔２４３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Ｗ１の中心部を押圧する押動部材２５０が設けられる。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とを有する。押動ピン２５１は、たと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、後述する上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合時に、上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａと下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ａとを当接させて押圧することができる。

下チャック２３１は、図１４に示すように、複数、たとえば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の中心部から周縁部に向けてこの順で設けられる。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する。

各領域２３１ａ、２３１ｂには、図１２に示すように下ウェハＷ２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。このように、下チャック２３１は、各領域２３１ａ、２３１ｂ毎に下ウェハＷ２の真空引きを設定可能に構成されている。

下チャック２３１の内部には、下ウェハＷ２を加熱する第２加熱機構２６２が設けられる。第２加熱機構２６２には、たとえばヒータが用いられる。なお、下チャック２３１は、必ずしも第２加熱機構２６２を備えることを要しない。

下チャック２３１の周縁部には、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴが当該下チャック２３１から飛び出したり、滑落したりするのを防止するストッパ部材２６３が複数箇所、たとえば５箇所に設けられる。なお、ストッパ部材２６３は、その頂部が少なくとも下チャック２３１上の重合ウェハＴよりも上方に位置するように鉛直方向に延在する。

＜３．接合システムの表面改質装置、表面親水化装置、接合装置の具体的動作＞
次に、以上のように構成された表面改質装置３０、表面親水化装置４０、接合装置４１の具体的な動作について図１５〜図１６Ｈを参照して説明する。

図１５は、接合システム１が実行する処理の処理手順の一部を示すフローチャートである。また、図１６Ａ〜図１６Ｈは、接合装置４１の動作説明図である。なお、図１５に示す各種の処理は、制御装置３００による制御に基づいて実行される。

まず、複数枚の上ウェハＷ１を収容したカセットＣ１、複数枚の下ウェハＷ２を収容したカセットＣ２、および空のカセットＣ３が、搬入出ステーション２の所定の載置板１１に載置される。その後、搬送装置２２によりカセットＣ１内の上ウェハＷ１が取り出され、処理ステーション３の第３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Ｗ１は、搬送装置６１によって第１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Ｗ１の接合面Ｗ１ｊに照射されて、当該接合面Ｗ１ｊがプラズマ処理される。これにより、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊは改質される（ステップＳ１０１）。

次に、上ウェハＷ１は、搬送装置６１によって第２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Ｗ１を回転させながら、当該上ウェハＷ１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Ｗ１の接合面Ｗ１ｊ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Ｗ１の接合面Ｗ１ｊに水酸基（シラノール基）が付着して当該接合面Ｗ１ｊが親水化される。また、当該純水によって、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊが洗浄される（ステップＳ１０２）。

次に、上ウェハＷ１は、搬送装置６１によって第２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Ｗ１は、トランジション２００を介して搬送機構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Ｗ１の水平方向の向きが調節される（ステップＳ１０３）。

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Ｗ１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Ｗ１の表裏面が反転される（ステップＳ１０４）。すなわち、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊ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Ｗ１が受け渡される。上ウェハＷ１は、上チャック２３０にその非接合面Ｗ１ｎが吸着保持される（ステップＳ１０５）。

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Ｗ１を真空引きしている。上ウェハＷ１は、後述する下ウェハＷ２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Ｗ１に上述したステップＳ１０１〜Ｓ１０５の処理が行われている間、当該上ウェハＷ１につづいて下ウェハＷ２の処理が行われる。まず、搬送装置２２によりカセットＣ２内の下ウェハＷ２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Ｗ２は、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Ｗ２の接合面Ｗ２ｊが改質される（ステップＳ１０６）。なお、ステップＳ１０６における下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの改質は、上述したステップＳ１０１と同様である。

その後、下ウェハＷ２は、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Ｗ２の接合面Ｗ２ｊが親水化されるとともに当該接合面Ｗ２ｊが洗浄される（ステップＳ１０７）。なお、ステップＳ１０７における下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの親水化および洗浄は、上述したステップＳ１０２と同様である。

その後、下ウェハＷ２は、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Ｗ２は、トランジション２００を介して搬送機構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Ｗ２の水平方向の向きが調節される（ステップＳ１０８）。

その後、下ウェハＷ２は、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（ステップＳ１０９）。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Ｗ２を真空引きしている。そして、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊが上方を向くように、当該下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎ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Ｗ１と下チャック２３１に保持された下ウェハＷ２との水平方向の位置調節が行われる（ステップＳ１１０）。

図１６Ａに示すように、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊには予め定められた複数、たとえば３点の基準点Ａ１〜Ａ３が形成され、同様に下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊには予め定められた複数、たとえば３点の基準点Ｂ１〜Ｂ３が形成される。これら基準点Ａ１〜Ａ３，Ｂ１〜Ｂ３としては、たとえば上ウェハＷ１および下ウェハＷ２上に形成された所定のパターンがそれぞれ用いられる。なお、基準点の数は任意に設定可能である。

まず、図１６Ａに示すように、上部撮像部２８１および下部撮像部２９１の水平方向位置の調節を行う。具体的には、下部撮像部２９１が上部撮像部２８１の略下方に位置するように、第１の下チャック移動部２９０と第２の下チャック移動部２９６によって下チャック２３１を水平方向に移動させる。そして、上部撮像部２８１と下部撮像部２９１とで共通のターゲットＸを確認し、上部撮像部２８１と下部撮像部２９１の水平方向位置が一致するように、下部撮像部２９１の水平方向位置が微調節される。

次に、図１６Ｂに示すように、第１の下チャック移動部２９０によって下チャック２３１を鉛直上方に移動させた後、上チャック２３０と下チャック２３１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２９０と第２の下チャック移動部２９６によって下チャック２３１を水平方向に移動させながら、上部撮像部２８１を用いて下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの基準点Ｂ１〜Ｂ３を順次撮像する。同時に、下チャック２３１を水平方向に移動させながら、下部撮像部２９１を用いて上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊの基準点Ａ１〜Ａ３を順次撮像する。なお、図１６Ｂは上部撮像部２８１によって下ウェハＷ２の基準点Ｂ１を撮像するとともに、下部撮像部２９１によって上ウェハＷ１の基準点Ａ１を撮像する様子を示している。

撮像された画像データは、制御装置３００に出力される。制御装置３００では、上部撮像部２８１で撮像された画像データと下部撮像部２９１で撮像された画像データとに基づいて、上ウェハＷ１の基準点Ａ１〜Ａ３と下ウェハＷ２の基準点Ｂ１〜Ｂ３とがそれぞれ合致するように、第１の下チャック移動部２９０と第２の下チャック移動部２９６によって下チャック２３１の水平方向位置を調節させる。こうして上チャック２３０と下チャック２３１の水平方向位置が調節され、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の水平方向位置が調節される。

次に、図１６Ｃに示すように、第１の下チャック移動部２９０によって下チャック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の鉛直方向位置の調節を行い、当該上チャック２３０に保持された上ウェハＷ１と下チャック２３１に保持された下ウェハＷ２との鉛直方向位置の調節を行う（ステップＳ１１１）。このとき、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊと上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊとの間の間隔は所定の距離、たとえば８０μｍ〜２００μｍになっている。

図１６Ｄは、上述したステップＳ１１１までの処理が終わった後の上チャック２３０、上ウェハＷ１、下チャック２３１および下ウェハＷ２の様子を示している。図１６Ｄに示すように、上ウェハＷ１は、上チャック２３０のすべての領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃにおいて真空引きされて保持され、下ウェハＷ２も下チャック２３１のすべての領域２３１ａ、２３１ｂにおいて真空引きされて保持されている。

次に、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の接合処理が行われる。具体的には、第１真空ポンプ２４１ａの作動を停止して、図１６Ｅに示すように、第１領域２３０ａにおける第１吸引管２４０ａからの上ウェハＷ１の真空引きを停止する。このとき、第２領域２３０ｂと第３領域２３０ｃでは、上ウェハＷ１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Ｗ１の中心部Ｗ１ａを押圧しながら当該上ウェハＷ１を下降させる。このとき、押動ピン２５１には、上ウェハＷ１がない状態で当該押動ピン２５１が７０μｍ移動するような荷重、たとえば２００ｇがかけられる。そして、押動部材２５０によって、上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａと下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ａを当接させて押圧する（ステップＳ１１２）。

そうすると、押圧された上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａと下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ａとの間で接合が開始する（図１６Ｅ中の太線部）。すなわち、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊはそれぞれステップＳ１０１，Ｓ１０６において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はそれぞれステップＳ１０２，Ｓ１０７において親水化されているため、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間の親水基が水素結合し、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ同士が強固に接合される。

その後、図１６Ｆに示すように、押動部材２５０によって上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａと下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ａを押圧した状態で、第２真空ポンプ２４１ｂの作動を停止して、第２領域２３０ｂにおける第２吸引管２４０ｂからの上ウェハＷ１の真空引きを停止する。

そうすると、第２領域２３０ｂに保持されていた上ウェハＷ１が下ウェハＷ２上に落下する。さらにその後、第３真空ポンプ２４１ｃの作動を停止して、第３領域２３０ｃにおける第３吸引管２４０ｃからの上ウェハＷ１の真空引きを停止する。このように上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａから周縁部Ｗ１ｂに向けて、上ウェハＷ１の真空引きを段階的に停止し、上ウェハＷ１が下ウェハＷ２上に段階的に落下して当接する。そして、上述した接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間のファンデルワールス力と水素結合による接合が中心部Ｗ１ａから周縁部Ｗ１ｂに向けて順次拡がる。

こうして、図１６Ｇに示すように上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊが全面で当接し、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２が接合される（ステップＳ１１３）。

その後、図１６Ｈ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Ｗ２の真空引きを停止して、下チャック２３１による下ウェハＷ２の吸着保持を解除する。これにより、吸着装置４１での接合処理が終了する。

ところで、上述のように上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを中心部Ｗ１ａ，Ｗ２ａから周縁部Ｗ１ｂ，Ｗ２ｂに向けて段階的に接触させて接合すると、接合された上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の周縁部Ｗ１ｂ，Ｗ２ｂ付近に気泡が発生することがあった。

図１７は、接合された上ウェハＷ１と下ウェハＷ２（重合ウェハＴ）の一例を示す模式平面図である。なお、図１７において、下ウェハＷ２は上ウェハＷ１に隠れて見えない。また、図１７においては、気泡Ｂを破線で示している。なお、図１７に示す気泡Ｂの個数、形状および発生位置はあくまでも例示であって、気泡Ｂの個数等は重合ウェハＴ毎に異なる。

ここで、気泡Ｂの発生について詳しく説明すると、接合装置４１では、上述のように上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを中心部Ｗ１ａ，Ｗ２ａから周縁部Ｗ１ｂ，Ｗ２ｂに向けて段階的に接触させて接合している。

そのため、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間に存在する空気は、上下ウェハＷ１，Ｗ２の段階的な接合に伴って周縁部Ｗ１ｂ，Ｗ２ｂ側へ押し出されていき、図１６Ｆに矢印Ａで示すように、最終的には周縁部Ｗ１ｂ，Ｗ２ｂ側から外方へ向けて排出される。しかしながら、たとえば空気が外方へ排出される前に周縁部Ｗ１ｂ，Ｗ２ｂが接触して接合されると、空気が周縁部Ｗ１ｂ，Ｗ２ｂの接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間に気泡Ｂとして残ることがあった（図１７参照）。

そこで、本実施形態に係る接合システム１にあっては、気泡除去装置３１を備えるようにした。気泡除去装置３１は、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とが分子間力によって接合された重合ウェハＴの周縁部Ｗ１ｂ，Ｗ２ｂにおいて接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間に生じた気泡Ｂを除去する。

これにより、接合装置４１での接合処理において、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間に気泡Ｂが生じた場合であっても、気泡Ｂを除去することができる。以下、その気泡除去装置３１について詳しく説明する。

＜４．気泡除去装置の構成＞
気泡除去装置３１の構成について図１８を参照して説明する。図１８は、気泡除去装置３１の構成を示す模式側面図である。

図１８に示すように、気泡除去装置３１は、内部を密閉可能な処理容器３１０を有する。処理容器３１０の側面には、搬入出口（図示せず）が形成される。接合装置４１で接合された重合ウェハＴや後述する気泡除去処理で気泡Ｂが除去された重合ウェハＴは、この搬入出口を介して搬入出される。なお、搬入出口には、たとえば開閉シャッタが設けられ、開閉シャッタによって処理容器３１０と他の領域とが仕切られ、パーティクルの進入が防止される。

気泡除去装置３１は、チャック３２０と、気泡検出部３３０と、挿入部３４０とを備える。これらチャック３２０、気泡検出部３３０および挿入部３４０は、処理容器３１０に収容される。

チャック３２０は、重合ウェハＴを下方から吸着保持する。なお、チャック３２０は、基板保持部の一例に相当する。

チャック３２０は、円盤状に形成され、その上面には吸着面３２０ａが設けられる。吸着面３２０ａは、重合ウェハＴと略同径であり、重合ウェハＴの下面、すなわち、下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎと当接する。

チャック３２０の内部には、吸着面３２０ａを介して外部と連通する吸引空間３２０ｂが形成される。吸引空間３２０ｂは、吸引管３２１を介して真空ポンプ３２２と接続される。かかるチャック３２０は、真空ポンプ３２２の作動によって下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎを真空引きして重合ウェハＴを吸着保持する。

なお、上記において、チャック３２０は、重合ウェハＴを下方から吸着保持するようにしたが、それに限定されるものではなく、重合ウェハＴを上方から吸着保持するように構成してもよい。また、ここでは、チャック３２０がポーラスチャックである場合の例を示したが、たとえば静電チャックなど他の種類のチャックであってもよい。

上述したチャック３２０の下方には、支持柱３２３を介して回転機構３２４が接続される。回転機構３２４は、チャック３２０および支持柱３２３を一体的に鉛直軸回りに回転させる。

気泡検出部３３０は、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間に生じた気泡Ｂ（図１８で図示せず）を検出する。気泡検出部３３０は、ベース部３３１に支持され、チャック３２０に保持された重合ウェハＴの上方に配置される。ベース部３３１は、処理容器３１０の天井面に設けられた支持部材３３２に支持柱３３３を介して支持される。

気泡検出部３３０としては、たとえばＩＲ(Infrared)カメラを用いることができる。赤外線は、重合ウェハＴにおいて気泡Ｂが発生している部位と発生していない部位とでその反射率が変化する。そこで、まずＩＲカメラたる気泡検出部３３０で重合ウェハＴを撮像することで、重合ウェハＴにおける赤外線の反射率の違い等が示された画像データが得られる。

かかる画像データは制御装置３００へ送信され、制御装置３００では、この画像データに基づき、気泡Ｂの有無や重合ウェハＴにおいて気泡Ｂが発生した位置などの情報を得ることができる。なお、制御装置３００は、上述した情報に基づいて回転機構３２４を動作させて重合ウェハＴを回転させたり、挿入部３４０を制御したりするが、これについては後に説明する。

なお、上記では、気泡検出部３３０をＩＲカメラとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、気泡検出部は、図１８に想像線で示すように、たとえばレーザ変位計や静電容量センサなどの距離計測装置であってもよい。なお、図１８では、ＩＲカメラたる気泡検出部３３０と区別するため、距離計測装置で構成される気泡検出部に符号３３０ａを付した。

気泡検出部３３０ａは、重合ウェハＴの上方に配置され、所定の測定基準位置から重合ウェハＴの上ウェハＷ１の周縁部Ｗ１ｂまでの距離Ｄを計測する。この距離Ｄは、重合ウェハＴにおいて気泡Ｂが発生している部位と発生していない部位とで異なる。具体的には、気泡Ｂが発生している部位の距離Ｄは発生していない部位の距離Ｄよりも短くなる。したがって、たとえば回転機構３２４によって重合ウェハＴを回転させながら、距離Ｄを連続的に計測すれば、重合ウェハＴにおける気泡Ｂの有無や気泡Ｂの位置などを検出することができる。

図１８に示すように、重合ウェハＴの側方には、挿入部３４０が配置される。挿入部３４０は、チャック３２０で保持された重合ウェハＴにおける上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間に挿入可能な構成とされる。

詳しくは、挿入部３４０は、鋭利部材３４１と、移動機構３４２とを備える。鋭利部材３４１は、たとえば刃物であり、先端が重合ウェハＴへ向けて突出するように移動機構３４２に支持される。なお、鋭利部材３４１は、たとえば針、カミソリ刃やローラ刃あるいは超音波カッター等を用いてもよい。

移動機構３４２は、Ｘ軸方向に延在するレールに沿って鋭利部材３４１を移動させる。気泡除去装置３１は、移動機構３４２を用いて鋭利部材３４１を移動させることにより、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間に鋭利部材３４１を挿入させる。これにより、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間にある気泡Ｂを除去することができるが、これについては後述する。

また、移動機構３４２は、位置調節部３４３によって上方から支持される。位置調節部３４３は、たとえばベース部３３１の下部に固定され、移動機構３４２を鉛直方向に沿って移動させる。これにより、鋭利部材３４１の高さ位置を、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊの位置に合わせることができる。

なお、ここでは、鋭利部材３４１を位置調節部３４３で調節するようにしたが、これに限定されるものではなく、重合ウェハＴを保持するチャック３２０の高さ位置を調節して、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊの位置を鋭利部材３４１の高さ位置に合わせるようにしてもよい。また、鋭利部材３４１の高さ位置およびチャック３２０の高さ位置の両方を調節するように構成してもよい。

＜５．接合システムの気泡除去装置の具体的動作＞
次に、以上のように構成された気泡除去装置３１の具体的な動作について図１９〜図２０Ｅを参照して説明する。

図１９は、接合システム１が実行する気泡除去処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、気泡除去装置３１は、制御装置３００の制御に基づき、図１９に示す各処理手順を実行する。

また、図２０Ａ〜図２０Ｅは、気泡除去装置３１の動作説明図である。なお、図２０Ａ〜図２０Ｃにおいては、理解の便宜のため、気泡Ｂの大きさなどを誇張して示している。

まず、接合装置４１で接合された重合ウェハＴは、搬送装置６１によって気泡除去装置３１に搬送される。気泡除去装置３１では、搬送された重合ウェハＴがチャック３２０で保持される。

次に、気泡除去装置３１は、気泡検出部３３０を用いて重合ウェハＴの気泡Ｂを検出する（ステップＳ２０１）。具体的には、気泡除去装置３１は、重合ウェハＴを上方から気泡検出部３３０で撮像し、得られた画像データを制御装置３００へ送る。制御装置３００は、送られた画像データに基づいて気泡Ｂの有無や重合ウェハＴにおいて気泡Ｂが発生した位置などの情報を含む検出結果を記憶部で記憶する。

次に、気泡除去装置３１は、ステップＳ２０１での検出結果に基づき、重合ウェハＴに気泡Ｂがあったか否かを判定する（ステップＳ２０２）。気泡除去装置３１は、重合ウェハＴに気泡Ｂがないと判定された場合（ステップＳ２０２，Ｎｏ）、気泡除去処理を終了する。

一方、気泡除去装置３１は、気泡Ｂがあると判定された場合（ステップＳ２０２，Ｙｅｓ）、ステップＳ２０１の検出結果に基づき、重合ウェハＴの気泡Ｂが検出された位置と挿入部３４０の鋭利部材３４１とが向かい合うように、重合ウェハＴを回転機構３２４で回転させる（ステップＳ２０３）。なお、図１７および図２０Ａでは、重合ウェハＴの気泡Ｂが検出された位置と鋭利部材３４１とが向かい合った様子を示している。

これにより、後述する処理において、鋭利部材３４１を重合ウェハＴの気泡Ｂが検出された位置の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間に挿入できることから、気泡Ｂを確実に除去することができる。

なお、ここでは、重合ウェハＴの気泡Ｂが検出された位置と鋭利部材３４１とが向かい合うように、重合ウェハＴを回転させたが、これに限られるものではなく、たとえば鋭利部材３４１を移動させるようにしてもよい。

次いで、気泡除去装置３１は、鋭利部材３４１を重合ウェハＴの接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間に挿入する（ステップＳ２０４。図２０Ｂ参照）。これにより、上ウェハＷ１の周縁部Ｗ１ｂにおいて接合面Ｗ１ｊは、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊから剥離される。これによって重合ウェハＴの接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間の気泡Ｂと外気とが繋がることから、気泡Ｂは、図２０Ｃに矢印Ｃで示すように重合ウェハＴの外へ排出されることとなる。

その後、鋭利部材３４１を重合ウェハＴの接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間から抜き出す（ステップＳ２０５。図２０Ｄ参照）。このように、重合ウェハＴにおける上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間に鋭利部材３４１を挿入し、その後鋭利部材３４１を接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間から抜き出すことで、気泡Ｂを除去することができる。

なお、鋭利部材３４１が抜き出された後の上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊおよび下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊには、接合に用いられる親水基や純水が残存していることから、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とは分子間力によって再び接合される（図２０Ｅ参照）。

また、ステップＳ２０４，Ｓ２０５の処理においては、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊの鋭利部材３４１が挿入された部位の気泡Ｂのみならず、鋭利部材３４１が挿入された部位に隣接する左右数十ミリの領域にある気泡Ｂも除去することができる。これは、鋭利部材３４１が接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間に挿入されると、挿入された部位に隣接する左右数十ミリの領域にある気泡Ｂも外気と繋がって排出されるためである。

図１９の説明を続けると、次に、気泡除去装置３１は、ステップＳ２０１での検出結果に基づき、重合ウェハＴの全ての気泡Ｂを除去したか否かを判定する（ステップＳ２０６）。気泡除去装置３１は、全ての気泡Ｂを除去していないと判定された場合（ステップＳ２０６，Ｎｏ）、ステップＳ２０３に戻り、重合ウェハＴにおいて次に気泡Ｂが検出された位置（たとえば、直前に除去された気泡Ｂと隣接する気泡Ｂが検出された位置）と鋭利部材３４１とが向かい合うように、重合ウェハＴを回転機構３２４で回転させる。その後、気泡除去装置３１は、ステップＳ２０４，Ｓ２０５の処理を再度実行して、隣接する気泡Ｂを除去する。

このように、気泡除去装置３１は、全ての気泡Ｂが除去されるまでステップＳ２０３〜ステップＳ２０６の処理を繰り返すことから、重合ウェハＴの気泡Ｂをより一層確実に除去することができる。

他方、気泡除去装置３１は、重合ウェハＴの全ての気泡Ｂを除去したと判定された場合（ステップＳ２０６，Ｙｅｓ）、気泡除去処理を終了する。気泡除去装置３１で気泡Ｂが除去された重合ウェハＴは、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の搬送装置２２によって所定の載置板１１のカセットＣ３に搬送される。こうして、一連の上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合処理および気泡除去処理が終了する。

上述してきたように、本実施形態に係る気泡除去装置３１は、チャック３２０と、挿入部３４０と、制御装置３００とを備える。チャック３２０は、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とが分子間力によって接合された重合ウェハＴを保持する。挿入部３４０の鋭利部材３４１は、チャック３２０で保持された重合ウェハＴにおける上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間に挿入可能に構成される。制御装置３００は、鋭利部材３４１を接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間に挿入し、その後鋭利部材３４１を接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間から抜き出す処理を行う。

したがって、本実施形態に係る気泡除去装置３１によれば、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とが分子間力によって接合された重合ウェハＴの周縁部Ｗ１ｂ，Ｗ２ｂにおいて接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間に生じた気泡Ｂを除去することができる。

なお、気泡除去装置３１で実行される気泡除去処理の処理手順は、図１９に示すものに限定されない。以下、気泡除去処理の処理手順の第１変形例から第３変形例について、図２１〜図２３を参照して説明する。なお、図２１〜図２３においては、図１９に示した処理と同一処理については同一ステップ番号を付し、その説明を省略する。

図２１は、第１変形例に係る気泡除去処理の処理手順を示すフローチャートである。図２１に示すように、第１変形例に係る気泡除去装置３１は、ステップＳ２０３の処理後、鋭利部材３４１を接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間に挿入する挿入長さＬ（図２０Ｂ参照）を設定する（ステップＳ２０３ａ）。

上述した挿入長さＬは、ステップＳ２０１で得られた検出結果に応じて設定される。たとえば、挿入長さＬは、検出結果に含まれる重合ウェハＴの気泡Ｂの位置の情報に基づき、ステップＳ２０３の処理で鋭利部材３４１と向かい合った気泡Ｂを除去可能な値に設定される。具体的にたとえば、挿入長さＬは、検出された気泡Ｂの位置が重合ウェハＴの周縁部Ｗ１ｂ，Ｗ２ｂに近い場合は比較的小さい値が設定され、気泡Ｂの位置が中心部Ｗ１ａ，Ｗ２ａへ近づくにつれて徐々に大きい値に設定される。

そして、気泡除去装置３１は、鋭利部材３４１を重合ウェハＴの接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間に、設定した挿入長さＬ分だけ挿入する（ステップＳ２０４ａ）。これにより、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間の気泡Ｂと外気とが確実に繋がって、気泡Ｂは重合ウェハＴの外へ排出されることとなる。

このように、第１変形例に係る気泡除去装置３１にあっては、検出された気泡Ｂの位置に応じて鋭利部材３４１の挿入長さＬを設定することから、気泡Ｂを確実に除去することができる。

また、第１変形例に係る気泡除去装置３１は、ステップＳ２０６で全ての気泡Ｂを除去したと判定されるまで、ステップＳ２０３〜Ｓ２０６の処理を繰り返す。したがって、挿入長さＬは、気泡Ｂが複数検出された場合、複数の気泡Ｂごとに設定される、言い換えれば、挿入長さＬは、それぞれの気泡Ｂの位置に応じた適切な値に変更される。これにより、気泡Ｂが複数検出され、各気泡Ｂの位置がバラバラの場合であっても、各気泡Ｂを確実に除去することができる。

なお、上記では、各気泡Ｂの位置に応じて鋭利部材３４１の挿入長さＬを変更するようにしたが、それに限定されるものではない。すなわち、たとえば、各気泡Ｂのうち、最も重合ウェハＴの中央部Ｗ１ａ，Ｗ２ａ寄りに位置する気泡Ｂを除去するのに必要な値を、最大挿入長さＬｍａｘとして設定し、全ての気泡Ｂに対して、鋭利部材３４１を最大挿入長さＬｍａｘ分挿入して除去するようにしてもよい。これにより、挿入長さＬを気泡Ｂごとに求める必要がなくなり、よって制御装置３００に対する処理負荷の軽減や気泡除去処理に要する時間の短縮を図ることが可能となる。

次いで、第２変形例に係る気泡除去装置３１の気泡除去処理について説明する。上述した実施形態および第１変形例に係る気泡除去装置３１の気泡除去処理では、複数の気泡Ｂが検出された場合、検出された気泡Ｂごとに鋭利部材３４１を挿入して、気泡Ｂを除去していた。

これに対し、第２変形例に係る気泡除去装置３１では、まず鋭利部材３４１を気泡Ｂが検出された位置に挿入して当該気泡Ｂを除去し、その後、鋭利部材３４１を接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊの周縁部Ｗ１ｂ，Ｗ２ｂに対して所定間隔ごとに挿入するようにした。これにより、たとえば複数の気泡Ｂが検出された場合、気泡Ｂごとに鋭利部材３４１と向かい合うように重合ウェハＴを回転させるなどの精緻な処理が不要になることから、制御装置３００の処理負荷を軽減することができる。

図２２は、その第２変形例に係る気泡除去処理の処理手順を示すフローチャートである。図２２に示すように、第２変形例に係る気泡除去装置３１は、ステップＳ２０５で気泡Ｂを除去した後、重合ウェハＴが鉛直軸回りに一回転したか否かを判定する（ステップＳ２０５ａ）。

なお、ステップＳ２０５ａでは、ステップＳ２０３での重合ウェハＴの位置を基準位置とし、重合ウェハＴが後述するステップＳ２０５ｂの処理で回転させられて、基準位置に再び戻ってきた場合に、重合ウェハＴが一回転したと判定する。

気泡除去装置３１は、重合ウェハＴが一回転していないと判定された場合（ステップＳ２０５ａ，Ｎｏ）、重合ウェハＴを回転機構３２４によって所定角度回転させる（ステップＳ２０５ｂ）。なお、所定角度をαとした場合、所定角度は０°＜α＜３６０°の範囲で任意に設定可能である。

次いで、気泡除去装置３１は、ステップＳ２０４，Ｓ２０５に進み、所定角度回転した重合ウェハＴの接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間に鋭利部材３４１を挿入し、抜き出す。このように、重合ウェハＴが一回転するまで、ステップＳ２０４，Ｓ２０５，Ｓ２０５ａ，Ｓ２０５ｂの処理を繰り返すことで、鋭利部材３４１は接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊの周縁部Ｗ１ｂ，Ｗ２ｂに対して所定間隔ごとに挿入されることとなる。

気泡除去装置３１は、重合ウェハＴが一回転したと判定された場合（ステップＳ２０５ａ，Ｙｅｓ）、ステップＳ２０６の処理に進む。そして、気泡除去装置３１は、全ての気泡Ｂを除去したと判定された場合（ステップＳ２０６，Ｙｅｓ）、気泡除去処理を終了する。

上記のように構成された第２変形例に係る気泡除去装置３１によれば、たとえば複数の気泡Ｂが検出された場合、気泡Ｂごとに鋭利部材３４１と向かい合うように重合ウェハＴを回転させるなどの精緻な処理が不要になることから、制御装置３００の処理負荷を軽減することができる。

なお、第２変形例では、ステップＳ２０６の処理を必ずしも行う必要はない。すなわち、重合ウェハＴが一回転して鋭利部材３４１が所定間隔ごとに挿入されたことで、重合ウェハＴの気泡Ｂは除去されたと推定し、ステップＳ２０６の処理を行わず、気泡除去処理を終了してもよい。

次いで、第３変形例に係る気泡除去装置３１の気泡除去処理について説明する。図２３は、第３変形例に係る気泡除去処理の処理手順を示すフローチャートである。

図２３に示すように、第３変形例に係る気泡除去装置３１は、ステップＳ２０４で鋭利部材３４１を接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間に挿入した後、鋭利部材３４１が挿入された状態で、重合ウェハＴを一回転させる（ステップＳ２０４ｂ）。

すなわち、第３変形例に係る気泡除去装置３１では、鋭利部材３４１を接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊの全周に亘って挿入するようにした。これにより、第２変形例と同様、気泡Ｂごとに鋭利部材３４１と向かい合うように重合ウェハＴを回転させるなどの精緻な処理が不要になることから、制御装置３００の処理負荷を軽減することができる。

なお、上記では、鋭利部材３４１を接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊの全周に亘って挿入するようにしたが、これに限定されるものではなく、たとえば、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊの半周や３／４周に亘って鋭利部材３４１を挿入するようにしてもよい。

また、第３変形例では、ステップＳ２０６の処理を必ずしも行う必要はない。すなわち、重合ウェハＴの接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊの全周に亘って鋭利部材３４１が挿入されたことで、重合ウェハＴの気泡Ｂは除去されたと推定し、ステップＳ２０６の処理を行わず、気泡除去処理を終了してもよい。

なお、上述した実施形態では、気泡除去装置３１と接合装置４１とを別体としたが、これに限られるのもではなく、たとえば接合装置４１が気泡除去装置３１を備えるように構成してもよい。

また、上記では、接合システム１が気泡除去装置３１を備える構成を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、たとえば、重合ウェハＴの接合強度などの品質を検査する検査システムが、気泡除去装置３１を備えるようにしてもよい。また、気泡除去装置３１が接合システム１とは独立して設けられるような構成であってもよい。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

Ｗ１ 上ウェハ
Ｗ２ 下ウェハ
Ｔ 重合ウェハ
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
３１ 気泡除去装置
４０ 表面親水化装置
４１ 接合装置
３００ 制御装置
３１０ 処理容器
３２０ チャック
３３０ 気泡検出部
３４０ 挿入部
３４１ 鋭利部材
３４２ 移動機構

Claims (7)

1. 第１基板と第２基板とが分子間力によって接合された重合基板を保持する基板保持部と、
   前記基板保持部で保持された前記重合基板における前記第１基板と前記第２基板との接合面間に挿入可能な挿入部と、
   前記接合面間に生じた気泡を検出する気泡検出部と、
   少なくとも前記気泡検出部で気泡が検出された位置の前記接合面間に前記挿入部を挿入し、その後前記挿入部を前記接合面間から抜き出す処理を行う制御部と
   を備え、
   前記気泡検出部は、
   前記重合基板の上方に位置された所定の測定基準位置から前記重合基板の上側の基板の周縁部までの距離を計測する距離計測部を含むこと
   を特徴とする気泡除去装置。
2. 前記基板保持部を回転させる回転機構
   をさらに備え、
   前記気泡検出部は、
   前記重合基板を保持する前記基板保持部が前記回転機構によって回転させられた状態で、前記距離計測部によって前記所定の測定基準位置から前記重合基板までの距離を連続的に計測することで、気泡を検出すること
   を特徴とする請求項１に記載の気泡除去装置。
3. 前記制御部は、
   前記気泡検出部の検出結果に応じて、前記挿入部を前記接合面間に挿入する挿入長さを設定すること
   を特徴とする請求項１または２に記載の気泡除去装置。
4. 前記制御部は、
   前記接合面の周縁部に対して所定間隔ごとに前記挿入部を挿入すること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の気泡除去装置。
5. 前記制御部は、
   前記挿入部を前記接合面の全周に亘って挿入すること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の気泡除去装置。
6. 第１基板と第２基板とが分子間力によって接合された重合基板を保持する工程と、
   前記重合基板の上方に位置された所定の測定基準位置から前記重合基板の上側の基板の周縁部までの距離を計測する距離計測部によって、前記第１基板と前記第２基板との接合面間に生じた気泡を検出する工程と、
   少なくとも気泡が検出された位置の前記接合面間に挿入部を挿入する工程と、
   前記挿入部を前記接合面間から抜き出す工程と
   を含むことを特徴とする気泡除去方法。
7. 基板同士を分子間力によって接合する接合システムであって、
   第１基板および第２基板の接合される接合面を改質する表面改質装置と、
   前記表面改質装置によって改質された前記第１基板および前記第２基板の前記接合面を親水化する表面親水化装置と、
   前記表面親水化装置によって親水化された前記第１基板および前記第２基板を接合する接合装置と、
   前記接合装置によって接合された前記第１基板と前記第２基板との前記接合面間に生じた気泡を除去する気泡除去装置と
   を備え、
   前記気泡除去装置は、
   前記第１基板と前記第２基板とが分子間力によって接合された重合基板を保持する基板保持部と、
   前記基板保持部で保持された前記重合基板における前記第１基板と前記第２基板との前記接合面間に挿入可能な挿入部と、
   前記接合面間に生じた気泡を検出する気泡検出部と、
   少なくとも前記気泡検出部で気泡が検出された位置の前記接合面間に前記挿入部を挿入し、その後前記挿入部を前記接合面間から抜き出す処理を行う制御部と
   を備え、
   前記気泡検出部は、
   前記重合基板の上方に位置された所定の測定基準位置から前記重合基板の上側の基板の周縁部までの距離を計測する距離計測部を含むこと
   を特徴とする接合システム。

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