JP6512986B2 - 接合装置及び接合システム - Google Patents

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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。
上記接合装置は、下面に一のウェハ（以下、「上ウェハ」という。）を保持する上チャックと、上チャックの下方に設けられ、上面に他のウェハ（以下、「下ウェハ」という。）を保持する下チャックと、上チャックに設けられ、上ウェハの中心部を押圧する押動機構と、を有している。かかる接合装置では、表面を下に向けた状態で上チャックに保持された上ウェハと、表面を上に向けた状態で下チャックに保持された下ウェハとを対向配置した状態で、押動機構によって上ウェハの中心部と下ウェハの中心部を押圧して当接させた後、上ウェハの中心部と下ウェハの中心部が当接した状態で、上ウェハの中心部から外周部に向けて、上ウェハと下ウェハを順次接合する。
また、ウェハの接合には、ファンデルワールス力及び分子間力による接合の他に、例えば特許文献２に記載されるような、接着剤を介在させた方法が用いられる場合もある。接着剤を用いる場合の接合システムは、例えば上ウェハ又は下ウェハに接着剤を塗布する塗布装置と、接着剤が塗布された上ウェハ又は下ウェハを加熱する熱処理装置と、接着剤を介して上ウェハと下ウェハを押圧して接合する接合装置とを有している。そして、この接合システムでは、塗布装置と熱処理装置で上ウェハ又は下ウェハに接着剤を塗布して所定の温度に加熱した後、接合装置で上ウェハと下ウェハを押圧して接合する。
特開２０１５−１８９１９号公報 特開２０１３−２４７２９２号公報
このような接合装置においてスループットを向上させるためには、接合装置に搬入された上ウェハと下ウェハを、接合を行う接合部である下チャックと上チャックに受け渡すまでの時間を極力短くすることが考えられる。具体的な案としては、接合部で上ウェハと下ウェハを接合している間に、次回接合される上ウェハと下ウェハを接合部の近くまで搬送しておき、接合が終わった後、次回接合される上ウェハと下ウェハを直ちに下チャックと上チャックに受け渡すことが考えられる。
しかしながら、現状の接合装置には、次回接合される上ウェハ及び下ウェハを待機させておく機構を有しておらず、また、搬送ルートの一部が重複している。そのため、接合部で接合した重合ウェハを接合装置から搬出した後に、次回接合される上ウェハ及び下ウェハを接合装置に搬送しており、この点がスループット向上の妨げとなっていた。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、接合装置のスループットを向上させ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、対向して配置された第１の基板と第２の基板を押圧して接合する接合部と、前記接合部に搬送される前の前記第１の基板または前記第２の基板の少なくともいずれかを一時的に載置するバッファ載置部と、前記接合部と前記バッファ載置部に前記第１の基板または前記第２の基板の少なくともいずれかを搬送する基板搬送機構と、前記第１の基板の表裏面を反転させる反転機構と、を有し、前記基板搬送機構は、前記反転機構に対して前記第１の基板を搬送可能であり、前記バッファ載置部は、前記反転機構で反転した前記第１の基板を下方から支持する基板保持部材を複数備え、前記基板保持部材は、水平な支持面と、前記支持面から鉛直上方に延伸するガイド面と、前記ガイド面の上端部から、平面視において前記支持面と離れる方向に向かって次第に上がる傾斜面と、を有し、前記基板保持部材のガイド面の上端部の高さは、前記第１の基板において直径が最大となる部分の厚み方向の高さと同じかまたは高く設定されていることを特徴としている。
本発明によれば、接合部に搬送される前の第１の基板または第２の基板の少なくともいずれかをバッファ載置部に一時的に載置することができる。このため、接合部で第１の基板と第２の基板を接合している間に、バッファ載置部に次に接合される基板を待機させておくことができる。そのため、例えば接合部での接合が完了した後に、バッファ載置部から直ちに接合部に対して第１の基板、第２の基板を受け渡すことができる。その結果、接合装置のスループットを向上させることができる。
なお、上述のような接合装置においては、上ウェハと下ウェハの接合を行う前に、当該接合装置内に搬入されたウェハの水平方向の位置調節を行う位置調節機構や、上ウェハの表裏面を反転させる反転機構が設けられているのが通常である。そして、接合装置内には、順次上ウェハと下ウェハが搬入され、位置調節や上ウェハの反転を行った後、順次上チャックと下チャックに受け渡される。
そのため、スループット向上の観点からは、上チャックと下チャックにより上ウェハと下ウェハを接合する間に、次回接合されるウェハの位置調節作業や反転作業といった準備作業も完了させておくことが好ましい。かかる場合、バッファ載置部ではなく、位置調節機構や、反転機構に次回接合されるウェハを待機させておくことも考えられるが、例えば接合の際に何らかの不具合が発生した場合、上ウェハについては反転機構により再度表裏面を反転させる、即ち接合の際に表面が下を向いていた上ウェハを再度反転させて表面を上に向けた状態で接合装置から搬出する必要がある。そのため、接合時の不具合に起因する上ウェハの再反転を考慮すると、反転機構に次のウェハを反転させた状態で待機させておくことはできない。
この点本発明によれば、例えば反転機構で表裏反転させた上ウェハをバッファ載置部に一時的に載置することができるので、例えば接合部での接合時に不具合が生じた際に、次に接合される基板が再反転作業の障害となることがない。したがって本発明によれば、次回接合されるウェハの準備作業を予め終えておくことで、接合装置のスループットをさらに向上させることができる。
前記バッファ載置部は、前記第１の基板の接合面または前記第２の基板の接合面 を下に向けた状態で、当該第１の基板または当該第２の基板を載置してもよい。
前記接合装置内は、搬送領域と処理領域に区画されており、前記搬送領域には、前記バッファ載置部、前記基板搬送機構及び前記反転機構が配置され、前記処理領域には、前記接合部が配置されていてもよい。
前記基板保持部の前記支持面における、前記ガイド面から、前記ガイド面と反対側の端部までの間の幅は、前記第１の基板の外周縁部の幅と略同じに形成されていてもよい。
前記基板保持部材の前記支持面における、前記ガイド面から、前記ガイド面と反対側の端部までの間の幅は、０．３ｍｍ〜１ｍｍであってもよい。
前記基板保持部材は、前記支持面における、前記ガイド面と反対側の端部から鉛直下方に延伸する垂下面と、前記垂下面の下端部から、平面視において前記支持面と離れる方向に向かって水平に延伸する下段支持面と、をさらに有していてもよい。
別の観点による本発明は、前記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、前記第１の基板、前記第２の基板又は前記第１の基板と前記第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前記第１の基板、前記第２の基板又は前記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、別の観点による本発明は、前記の接合装置を備えた接合システムであって、前記接合装置と、第１の基板に接着剤を塗布する塗布装置と、前記接着剤が塗布された第１の基板を所定の温度に加熱する熱処理装置と、前記塗布装置、前記熱処理装置及び前記接合装置に対して、第１の基板、第２の基板、又は第１の基板と第２の基板が接合された重合基板を搬送するための搬送領域と、を有する処理ステーションと、第１の基板、第２の基板又は重合基板を、前記処理ステーションに対して搬入出する搬入出ステーションと、を有していることを特徴としている。
本発明によれば、接合装置のスループットを向上させることができる。
第１の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。 第１の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。 上部トランジションの構成の概略を平面の説明図である。 下部トランジションの構成の概略を平面の説明図である。 保持部材の構成の概略を示す斜視図である。 保持部材の構成の概略を示す平面図である。 ウェハ搬送機構の構成の概略を示す側面図である。 第１の搬送アームの構成の概略を示す平面図である。 第１の搬送アームの構成の概略を示す側面図である。 第２の搬送アームの構成の概略を示す平面図である。 第２の搬送アームの構成の概略を示す側面図である。 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。 上ウェハの中心部と下ウェハの中心部を押圧して当接させる様子を示す説明図である。 保持部材により上ウェハの外周縁部を保持する様子を示す側面図である。 他の実施の形態にかかる保持部材の構成の概略を示す斜視図である。 第２の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。 第２の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。 被処理ウェハと支持ウェハの側面図である。 接合装置の構成の概略を示す横断面図である。 接合処理の主な工程を示すフローチャートである。
＜１．第１の実施の形態＞
先ず、本発明の第１の実施の形態について説明する。図１は、第１の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ＷＵ、ＷＬを接合する。以下、上側に配置されるウェハを「上ウェハＷＵ」といい、下側に配置されるウェハを「下ウェハＷＬ」という。また、上ウェハＷＵが接合される面を「接合面ＷＵ１」といい、当該接合面ＷＵ１と反対側の面を「非接合面ＷＵ２」という。同様に、下ウェハＷＬが接合される面を「接合面ＷＬ１」といい、当該接合面ＷＬ１と反対側の面を「非接合面ＷＬ２」という。そして、接合システム１では、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬを接合して、重合基板としての重合ウェハＷＴを形成する。また、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの外周縁部Ｅはそれぞれ球面状に面取り加工がされている。この面取りされた外周縁部Ｅの幅Ｂは、例えば４００μｍである。
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ＷＵ、ＷＬ、複数の重合ウェハＷＴをそれぞれ収容可能なカセットＣＵ、ＣＬ、ＣＴが搬入出される搬入出ステーション２と、ウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴ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ＣＵ、ＣＬ、ＣＴを搬入出する際に、カセットＣＵ、ＣＬ、ＣＴ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ＷＵ、複数の下ウェハＷＬ、複数の重合ウェハＷＴ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ＷＵと下ウェハＷＬ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ＷＴ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ＣＴのうち、１つのカセットＣＴを異常ウェハの回収用として用い、他のカセットＣＴを正常な重合ウェハＷＴ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ＣＵ、ＣＬ、ＣＴ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ＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴ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ＷＵ、ＷＬの接合面ＷＵ１、ＷＬ１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又は窒素ガスが励起されてプラズマ化され、イオン化される。この酸素イオン又は窒素イオンが接合面ＷＵ１、ＷＬ１に照射されて、接合面ＷＵ１、ＷＬ１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ＷＵ、ＷＬの接合面ＷＵ１、ＷＬ１を親水化すると共に当該接合面ＷＵ１、ＷＬ１を洗浄する表面親水化装置４０、ウェハＷＵ、ＷＬ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ＷＵ、ＷＬを回転させながら、当該ウェハＷＵ、ＷＬ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ＷＵ、ＷＬの接合面ＷＵ１、ＷＬ１上を拡散し、接合面ＷＵ１、ＷＬ１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ＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴ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ＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴ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ＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴ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、図５に示すように内部を密閉可能な処理容器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ＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴ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の内部は、内壁１０３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。また、内壁１０３にも、ウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴの搬入出口１０４が形成されている。
搬送領域Ｔ１のＸ方向正方向側には、ウェハ搬送装置６１により接合装置４１に搬送されたウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴを一時的に載置するトランジション１０５が設けられている。トランジション１０５は、例えば４段に形成され、ウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴのいずれか４つを同時に載置することができる。
トランジション１０５のうち、例えば上部２段の上部トランジション１０５ａは図６に示すように、ウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴの外周縁部を保持する保持部材１０６を４つ有している。保持部材１０６は、支持板１０７の上面に支持されており、ウェハ搬送装置６１の搬送アーム６１ａとの間でウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴの受け渡しを行うときに搬送アーム６１ａと干渉しない位置に配置されている。
また、トランジション１０５のうち、下部２段の下部トランジション１０５ｂは図７に示すように、ウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴの中央部を支持する支持ピン１０８を例えば３つ有している。支持ピン１０８は、保持部材１０６と同様に支持板１０７の上面に支持されており、ウェハ搬送装置６１の搬送アーム６１ａとの間でウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴの受け渡しを行うときに搬送アーム６１ａと干渉しない位置に配置されている。なお、上部トランジション１０５ａ及び下部トランジション１０５ｂの段数は任意に設定が可能であり、本実施の形態の内容に限定されるものではない。また、本実施の形態では、上部トランジション１０５ａが保持部材１０６を有し、下部トランジション１０５ｂが支持ピン１０８を有する構造となっているが、上部トランジション１０５ａが支持ピン１０８を有し、下部トランジション１０５ｂが保持部材１０６を有する構造となっていてもよい。
保持部材１０６は、図８、図９に示すように、ウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴの外周縁部を支持する水平な支持面１０６ａと、支持面１０６ａから鉛直上方に延伸するガイド面１０６ｂと、ガイド面１０６ｂの上端部から、平面視において支持面と離れる方向に向かって次第に上がる傾斜面１０６ｃを有している。また、支持面１０６ａにおける、ガイド面１０６ｂと反対側の端部には、鉛直下方に延伸する垂下面１０６ｄが形成されている。当該垂下面１０６ｄの下端部からは、平面視において支持面１０６ａと離れる方向に向かって水平に延伸する下段支持面１０６ｅが形成されている。
支持面１０６ａは平面視において、例えば保持部材１０６の長手方向に対して所定の角度だけ傾いた所定の幅Ｋ１の略平行四辺形状に形成されている。支持面１０６ａの幅Ｋ１、具体的には、支持面１０６ａにおけるガイド面１０６ｂから垂下面１０６ｄまでの幅Ｋ１は、上ウェハＷＵの外周縁部Ｅの面取り部分の幅Ｂと概ね同じ長さに設定されており、例えば０．３ｍｍ〜１ｍｍ（３００μｍ〜１０００μｍ）に設定される。本実施の形態では、外周縁部Ｅの幅Ｂと同様の４００μｍである。そして、上部トランジション１０５ａには図６に示すように４つの保持部材１０６が、平面視においてウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴの外周縁部Ｅと、支持面１０６ａとの位置が概ね一致するように配置されている。そのため、後述する反転機構１３０で表裏面を反転させた上ウェハＷＵを上部トランジション１０５ａに載置した場合であっても、上ウェハＷＵの接合面ＷＵ１は保持部材１０６と接触することがない。そのため、上ウェハＷＵの接合面ＷＵ１と保持部材１０６とが接触し、保持部材１０６から接合面ＷＵ１にパーティクルが転写されることがない。また、保持部材１０６には傾斜面１０６ｃが形成されているので、例えばウェハ搬送装置６１により上部トランジション１０５ａにウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴを受け渡す際に、搬送アーム６１ａで保持されたウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴの中心位置と、４つの保持部材１０６の中心位置とが一致していない場合であっても、傾斜面１０６ｃがガイドとして機能して、ウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴは適正に支持面１０６ａに導かれる。
また、ガイド面１０６ｂの高さＫ２は、例えばウェハＷＵ、ＷＬにおいて直径が最大となる部分の厚み方向の高さよりも高く設定されている。具体的には、図３に示すように、ウェハＷＵ、ＷＬの外周縁部Ｅが面取りされている場合、直径が最大となる部分は外周縁部Ｅの頂部Ｑ１と頂部Ｑ２の位置であり、ガイド面１０６ｂの高さＫ２は、この頂部Ｑ１と頂部Ｑ２の厚み方向の高さＰよりも高く設定されている。なお、本実施の形態では、ガイド面１０６ｂの高さＫ２は概ね０．３ｍｍ〜０．５ｍｍに設定されている。
ガイド面１０６ｂがない場合、あるいはガイド面１０６ｂの高さＫ２が頂部Ｑ１、Ｑ２の厚み方向の高さＰよりも低い場合、保持部材１０６に保持されたウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴに何らかの要因により水平方向の力が作用すると、ウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴは傾斜面１０６ｃに沿って斜め上方に移動してしまうことがある。しかしながら、ガイド面１０６ｂの高さＰを適正に設定することで、保持部材１０６に保持されたウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴに水平方向の力が作用しても、ガイド面１０６ｂがガイドとして機能して、ウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴが傾斜面１０６ｃに沿って斜め上方に移動したり、滑落したりしてしまうことを防止できる。よって、保持部材１０６上でウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴが踊ることがないので、ウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴに傷がつくこともない。なお、下段支持面１０６ｅは、万が一ウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴが支持面１０６ａから滑落してしまった場合に、上部トランジション１０５ａから落下することを防止するためのものであり、必ずしも設ける必要はない。
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。具体的には、図１０に示すように複数、例えば２本の搬送アーム１１２、１１３を有している。第１の搬送アーム１１２と第２の搬送アーム１１３は、鉛直方向に下からこの順で２段に配置されている。なお、第１の搬送アーム１１２と第２の搬送アーム１１３は、後述するように異なる形状を有している。
搬送アーム１１２、１１３の基端部には、例えばモータなどを備えたアーム駆動部１１４が設けられている。このアーム駆動部１１４によって、各搬送アーム１１２、１１３は独立して水平方向に移動できる。これら搬送アーム１１２、１１３とアーム駆動部１１４は、基台１１５に支持されている。
第１の搬送アーム１１２は、ウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴの裏面（ウェハＷＵ、ＷＬにおいては非接合面ＷＵ２、ＷＬ２）を保持して搬送する。第１の搬送アーム１１２は、図１１に示すように先端が２本に分岐したアーム部１１２ａと、このアーム部１１２ａと一体に形成され、且つアーム部１１２ａを支持する支持部１１２ｂとを有している。
アーム部１１２ａには、図１１及び図１２に示すように樹脂製のＯリング１１６が複数、例えば４箇所に設けられている。このＯリング１１６がウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴの裏面と接触し、当該Ｏリング１１６とウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴの裏面との間の摩擦力によって、Ｏリング１１６はウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴの裏面を保持する。そして、第１の搬送アーム１１２は、Ｏリング１１６上にウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴを水平に保持することができる。
またアーム部１１２ａ上には、Ｏリング１１６に保持されたウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴの外側に設けられたガイド部材１１２ｃ、１１２ｄが設けられている。第１のガイド部材１１２ｃは、アーム部１１２ａの２本に分岐した先端に設けられている。第２のガイド部材１１２ｄは、ウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴの外周に沿った円弧状に形成され、支持部１１２ｂ側に設けられている。これらガイド部材１１２ｃ、１１２ｄによって、ウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴが第１の搬送アーム１１２から飛び出したり、滑落したりするのを防止することができる。なお、ウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴがＯリング１１６により適切な位置で保持されている場合、ウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴはガイド部材１１２ｃ、１１２ｄと接触しない。
第２の搬送アーム１１３は、例えば上ウェハＷＵの接合面、すなわち接合面ＷＵ１の外周部を保持して搬送する。すなわち、第２の搬送アーム１１３は、後述する反転機構１３０で表裏面が反転された上ウェハＷＵの接合面ＷＵ１の外周部を保持して搬送する。第２の搬送アーム１１３は、図１３に示すように先端が２本に分岐したアーム部１１３ａと、このアーム部１１３ａと一体に形成され、且つアーム部１１３ａを支持する支持部１１３ｂとを有している。
アーム部１１３ａ上には、図１３及び図１４に示すように保持部材１０６が複数、例えば４箇所に設けられている。この保持部材１０６は、上部トランジション１０５ａに設けられた保持部材１０６と同一形状または、相似形を有している。したがって、例えばアーム部１１３ａの保持部材１０６に受け渡される上ウェハＷＵが水平方向に所定の位置からずれていても、上ウェハＷＵは傾斜面１０６ｃに円滑にガイドされて位置決めされ、支持面１０６ａに保持される。そして、第２の搬送アーム１１３は、保持部材１０６上に上ウェハＷＵを水平に保持することができる。また、ガイド面１０６ｂの高さＫ２が上ウェハＷＵの外周縁部Ｅの頂部Ｑ１、Ｑ２の高さＰよりも高く設定されているので、第２の搬送アーム１１３により上ウェハＷＵを搬送する際に慣性力等により第２の搬送アーム１１３と上ウェハＷＵとを水平方向に相対的に移動させる力が作用しても、上ウェハＷＵが傾斜面１０６ｃを斜め上方向に昇ってしまって第２の搬送アーム１１３から飛び出したり、滑落したりするのを防止することができる。
搬送領域Ｔ１におけるウェハ搬送機構１１１のＸ方向負方向側には、ウェハＷＵ、ＷＬ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、ウェハＷＵ、ＷＬを保持して回転させる保持部（図示せず）を備えた基台１２１と、ウェハＷＵ、ＷＬのノッチ部の位置を検出する検出部１２２と、を有している。そして、位置調節機構１２０では、基台１２１に保持されたウェハＷＵ、ＷＬを回転させながら検出部１２２でウェハＷＵ、ＷＬ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ＷＵ、ＷＬの水平方向の向きを調節している。なお、基台１２１においてウェハＷＵ、ＷＬを保持する構造は特に限定されるものではなく、例えばピンチャック構造やスピンチャック構造など、種々の構造が用いられる。
また、搬送領域Ｔ１には、上ウェハＷＵ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、上ウェハＷＵ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（Ｙ方向）に延伸している。また保持アーム１３１には、上ウェハＷＵ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。
保持アーム１３１は、例えばモータなどを備えた駆動部１３３に支持されている。この駆動部１３３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、駆動部１３３を中心に回動自在であると共に、水平方向（Ｙ方向）に移動自在である。駆動部１３３の下方には、例えばモータなどを備えた他の駆動部（図示せず）が設けられている。この他の駆動部によって、駆動部１３３は鉛直方向に延伸する支持柱１３４に沿って鉛直方向に移動できる。このように駆動部１３３によって、保持部材１３２に保持された上ウェハＷＵ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ＷＵは、駆動部１３３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。
また、位置調節機構１２０の下方には、下ウェハＷＬの温度を調節する温度調節機構１３５が設けられている。温度調節機構１３５は、例えば内部にペルチェ素子などを内蔵した温度調節板を複数備え、下ウェハＷＬを所定の温度に設定できる。
処理領域Ｔ２には、上ウェハＷＵを下面で吸着保持する上チャック１４０と、下ウェハＷＬを上面で載置して吸着保持する下チャック１４１とが設けられている。上チャック１４０の下面の外周部と中央部には、図示しない吸引口が同心円状に環状に設けられている。同様に、下チャック１４１の上面の外周部と中央部にも、図示しない吸引口が同心円状に環状に設けられている。各チャック１４０、１４１の吸引口には真空ポンプ（図示せず）が接続されており、真空ポンプにより吸引口を真空引きすることで、上ウェハＷＵ及び下ウェハＷＬを吸着保持することができる。また、真空ポンプは、各チャック１４０、１４１の外周部と中央部を別箇独立して真空引きできるように各吸引口に接続されている。
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ＷＵと下チャック１４１に保持された下ウェハＷＬは対向して配置可能となっている。この上チャック１４０と下チャック１４１が上ウェハＷＵと下ウェハＷＬを押圧して接合する接合部として機能する。
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、上チャック１４０の上面に設けられた支持部材１８０と、処理容器１００の天井面に設けられた、支持部材１８０を支持する複数の支持柱１８１を有している。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ＷＬの接合面ＷＬ１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には、例えばＣＣＤカメラが用いられる。
また、上チャック支持部１５０の支持部材１８０の上面には、上チャック１４０に吸着保持される上ウェハＷＵを下方に押圧する押動機構１９０が、上チャック１４０及び支持部材１８０をそれぞれ厚み方向に貫通する貫通孔（図示せず）を挿通して設けられている。
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ＷＵの接合面ＷＵ１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には、例えばＣＣＤカメラが用いられる。
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１６２、１６２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１６２に沿って移動自在に構成されている。
一対のレール１６２、１６２は、第２の下チャック移動部１６３に配設されている。第２の下チャック移動部１６３は、当該第２の下チャック移動部１６３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１６４、１６４に取り付けられている。そして、第２の下チャック移動部１６３は、レール１６４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１６４、１６４は、処理容器１００の底面に設けられた載置台１６５上に配設されている。
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ＷＵ、ＷＬの接合処理方法について説明する。図１５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ＷＵを収容したカセットＣＵ、複数枚の下ウェハＷＬを収容したカセットＣＬ、及び空のカセットＣＴ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ＣＵ内の上ウェハＷＵ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ＷＵ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又は窒素ガスが励起されてプラズマ化され、イオン化される。この酸素イオン又は窒素イオンが上ウェハＷＵの接合面ＷＵ１に照射されて、当該接合面ＷＵ１がプラズマ処理される。そして、上ウェハＷＵの接合面ＷＵ１が改質される（図１５の工程Ｓ１）。
次に上ウェハＷＵ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ＷＵを回転させながら、当該上ウェハＷＵ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ＷＵの接合面ＷＵ１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ＷＵの接合面ＷＵ１に水酸基（シラノール基）が付着して当該接合面ＷＵ１が親水化される。また、当該純水によって、上ウェハＷＵの接合面ＷＵ１が洗浄される（図１５の工程Ｓ２）。
次に上ウェハＷＵ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ＷＵは、トランジション１０５の下部トランジション１０５ｂを介してウェハ搬送機構の第１の搬送アーム１１２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ＷＵの水平方向の向きが調節される（図１５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ＷＵ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ＷＵの表裏面が反転される（図１５の工程Ｓ４）。すなわち、上ウェハＷＵの接合面ＷＵ１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、駆動部１３３を中心に回動してウェハ搬送機構１１１の第２の搬送アーム１１３の下方に移動する。そして、保持アーム１３１から第２の搬送アーム１１３に上ウェハＷＵが受け渡される。この際、第２の搬送アーム１１３には傾斜面１０６ｃが形成されているため、上ウェハＷＵは傾斜面１０６ｃに円滑にガイドされて位置決めされ、支持面１０６ａに保持される。次いで第２の搬送アーム１１３が上チャック１４０の下方に移動して、上ウェハＷＵが上チャック１４０に受け渡される。この際も、搬送アーム１１３には上ウェハＷＵの外周縁部Ｅの頂部Ｑ１、Ｑ２の高さＰよりも高く設定されたガイド面１０６ｂが形成されているので、慣性力等により上ウェハＷＵに水平方向の力が作用しても、上ウェハＷＵが傾斜面１０６ｃを斜め上方向に昇ってしまって第２の搬送アーム１１３から飛び出したり、滑落したりするのを防止することができる。上ウェハＷＵは、図示しない真空ポンプにより吸引口が真空引きされた上チャック１４０により、その非接合面ＷＵ２が吸着保持される（図１５の工程Ｓ５）。
上ウェハＷＵ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ＷＵに続いて下ウェハＷＬ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ＣＬ内の下ウェハＷＬ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ＷＬ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ＷＬの接合面ＷＬ１が改質される（図１５の工程Ｓ６）。なお、工程Ｓ６における下ウェハＷＬの接合面ＷＬ１の改質は、上述した工程Ｓ１と同様である。
その後、下ウェハＷＬ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ＷＬの接合面ＷＬ１が親水化される共に当該接合面ＷＬ１が洗浄される（図１５の工程Ｓ７）。なお、工程Ｓ７における下ウェハＷＬの接合面ＷＬ１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ＷＬ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ＷＬは、トランジション１０５の下部トランジション１０５ｂを介してウェハ搬送機構１１１の第１の搬送アーム１１２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ＷＬの水平方向の向きが調節される（図１５の工程Ｓ８）。
その後、第１の搬送アーム１１２よって下ウェハＷＬは温度調節機構１３５に搬送される。温度調節機構１３５では、下ウェハＷＬが、例えば上ウェハＷＵよりも高い温度に調節される（図１５の工程Ｓ９）。これによりスケーリングを抑制できる。スケーリングとは、例えば接合された重合ウェハＷＴにおいて、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの中心部が合致していても、その外周部では水平方向に位置ずれが生じる現象である。これは、後述するように、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬを接合する際、押動機構１９０によって上ウェハＷＵの中心部を下ウェハＷＬの中心部側に下降させるので、当該上ウェハＷＵは下方に凸に反って伸びることが原因である。かかる場合、ウェハＷＵ、ＷＬ同士を接合する際、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬが水平方向にずれて接合される場合がある。この点、下ウェハＷＬを温度調節機構１３５で上ウェハＷＵよりも高い温度に調節して膨張させるので、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの外周部の水平方向の位置ずれを抑制できる。
その後、下ウェハＷＬは、ウェハ搬送機構１１１の搬送アーム１１２によって下チャック１４１に搬送され、図示しない真空ポンプにより吸引口が真空引きされた下チャック１４１により、その非接合面ＷＬ２が吸着保持される（図１５の工程Ｓ１０）。
次に、上チャック１４０に保持された上ウェハＷＵと下チャック１４１に保持された下ウェハＷＬとの水平方向の位置調節を行う。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１６３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、上部撮像部１５１を用いて、下ウェハＷＬの接合面ＷＬ１上の予め定められた基準点を順次撮像する。同時に、下部撮像部２６１を用いて、上ウェハＷＵの接合面ＷＵ１上の予め定められた基準点を順次撮像する。撮像された画像は、制御部７０に出力される。制御部７０では、上部撮像部１５１で撮像された画像と下部撮像部２６１で撮像された画像に基づいて、上ウェハＷＵの基準点と下ウェハＷＬの基準点がそれぞれ合致するような位置に、第１の下チャック移動部１６０と第２の下チャック移動部１６３によって下チャック１４１を移動させる。こうして上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの水平方向位置が調節される（図１５の工程Ｓ１１）。
その後、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ＷＵと下チャック１４１に保持された下ウェハＷＬとの鉛直方向位置の調節を行う（図１５の工程Ｓ１２）。そして、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬが所定の位置に対向配置される。
次に、上チャック１４０に保持された上ウェハＷＵと下チャック１４１に保持された下ウェハＷＬの接合処理が行われる。接合処理においては、図１６に示すように押動機構１９０により上ウェハＷＵの中心部を所定の荷重で押圧して下降させる。これにより、上ウェハＷＵの中心部と下ウェハＷＬの中心部を当接させて押圧する（図１５の工程Ｓ１３）。このとき、上チャック１４０の中央部の吸引口（図示せず）を吸引する真空ポンプ（図示せず）の作動を停止すると共に、外周部の吸引口を吸引する真空ポンプは作動させたままにする。これにより、押動機構１９０で上ウェハＷＵ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ＷＵ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ＷＵの中心部と下ウェハＷＬの中心部との間で接合が開始するすなわち、上ウェハＷＵの接合面ＷＵ１と下ウェハＷＬの接合面ＷＬ１はそれぞれ工程Ｓ１、Ｓ６において改質されているため、先ず、接合面ＷＵ１、ＷＬ１間にファンデルワールス力（分子間力）が生じ、当該接合面ＷＵ１、ＷＬ１同士が接合される。さらに、上ウェハＷＵの接合面ＷＵ１と下ウェハＷＬの接合面ＷＬ１はそれぞれ工程Ｓ２、Ｓ７において親水化されているため、接合面ＷＵ１、ＷＬ１間の親水基が水素結合し（分子間力）、接合面ＷＵ１、ＷＬ１同士が強固に接合される。
その後、押動機構１９０によって上ウェハＷＵの中心部と下ウェハＷＬの中心部を押圧した状態で真空ポンプの作動を停止して上ウェハＷＵの真空引きを停止する。そうすると、上ウェハＷＵが下ウェハＷＬ上に落下する。そして上ウェハＷＵが下ウェハＷＬ上に順次落下して当接し、上述した接合面ＷＵ１、ＷＬ１間のファンデルワールス力と水素結合による接合がウェハＷＵ、ＷＬの中心部から外周部にむけて順次拡がる。このため、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの接合の拡がり（ボンディングウェーブ）が真円状になり、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬが適切に接合される。こうして、上ウェハＷＵの接合面ＷＵ１と下ウェハＷＬの接合面ＷＬ１が全面で当接し、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬが接合される（図１５の工程Ｓ１４）。
その後、押動機構１９０を上昇させる。また、下チャック１４１を真空引きする真空ポンプ（図示せず）の作動を停止し、下チャック１４１による下ウェハＷＬの吸着保持を停止する。
上ウェハＷＵと下ウェハＷＬが接合された重合ウェハＷＴは、第１の搬送アーム１１２を介してトランジション１０５の下部トランジション１０５ｂに受け渡される。そして、下部トランジション１０５ｂに載置された重合ウェハＷＴ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ＣＴに搬送される。こうして、一連のウェハＷＵ、ＷＬの接合処理が終了する。
また、工程Ｓ５、Ｓ１０において上ウェハＷＵ及び下ウェハＷＬがそれぞれ上チャック１４０及び下チャック１４１に吸着保持されて接合処理（１回目の接合処理）が行われると、搬送領域Ｔ１内には次回接合される（２回目の接合処理）上ウェハＷＵ及び下ウェハＷＬが順次搬送される。この上ウェハＷＵ及び下ウェハＷＬは、上チャック１４０及び下チャック１４１に吸着保持されているウェハＷＵ、ＷＬと同様に、工程Ｓ１、Ｓ２及び工程Ｓ６、Ｓ７において表面改質と親水化処理及び洗浄が行われている。
そして、上ウェハＷＵについては、工程Ｓ３で水平方向の向きを調節した後、工程Ｓ４で反転機構１３０により表裏面が反転される。反転された上ウェハＷＵは、第２の搬送アーム１１３に受け渡されて、第２の搬送アーム１１３によりトランジション１０５の上部トランジション１０５ａに受け渡される。この上部トランジション１０５ａは、接合装置４１とウェハ搬送装置６１との間でウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴを受け渡す際に使用されていない。したがって、処理領域Ｔ２で接合された重合ウェハＷＴを接合装置４１から搬出する際、上部トランジション１０５ａに載置された２回目の接合用の上ウェハＷＵが重合ウェハＷＴの搬送の妨げとなることはない。また、例えば処理領域Ｔ２での接合の際に何らかの不具合が生じた場合、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬを回収する必要があるが、表裏反転して接合面ＷＵ１が下を向いた状態の上ウェハＷＵについては再度反転させて接合面ＷＵ１を上向きに戻す必要がある。かかる場合、反転機構１３０での反転作業が再度必要となるが、２回目の接合処理に用いられる上ウェハＷＵは上部トランジション１０５ａに退避しているので、１回目の接合に用いられる上ウェハＷＵの再反転処理に支障がでることはない。なお、この上部トランジション１０５ａは、本発明のバッファ待機部として機能する。
そして、重合ウェハＷＴが接合装置４１から搬出されると、上部トランジション１０５ａで待機していた表裏反転済みの上ウェハＷＵが第２の搬送アーム１１３に受け渡され、第２の搬送アーム１１３を介してさらに上チャック１４０に受け渡される。
同様に、下ウェハＷＬについても、工程Ｓ８で水平方向の向きを調節した後、工程Ｓ９で温度調節機構１３５により温度調節される。なお、下ウェハＷＬは温度調節機構１３５で温度調節を行った後、温度調節機構１３５内で待機させる。これは、上述の通り、下ウェハＷＬの温度は上ウェハＷＵとは異なる値に設定されているため、下チャック１４１に受け渡す直前に温度調節機構１３５から搬出することが好ましいためである。なお、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの温度設定値が同じであれば、下ウェハＷＬをバッファ待機部としての上部トランジション１０５ａで待機させてもよい。なお、下ウェハＷＬを温度調節機構１３５で待機させる場合、当該温度調節機構１３５が下ウェハＷＬに対してバッファ待機部として機能する。
そして、温度調節機構１３５で温度調節された下ウェハＷＬは第１の搬送アーム１１２により下チャック１４１に受け渡されて、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの接合処理が行われる。このように、処理領域Ｔ２で上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの１回目の接合処理が行われている間に、搬送領域Ｔ１において、２回目の接合処理により接合される上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの温度調節や水平方向の向きの調節、上ウェハＷＵの反転作業といった接合前の準備作業を行っておくことで、速やかに次の上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの接合作業を開始できる。その結果、接合装置４１のスループットが大幅に向上する。
そして、２回目の接合処理により接合される上ウェハＷＵと下ウェハＷＬがそれぞれ上チャック１４０及び下チャック１４１に吸着保持されると、次回、即ち３回目の接合処理により接合される上ウェハＷＵと下ウェハＷＬがそれぞれ搬送領域Ｔ１に搬送され、この一連の処理が繰り返し行われる。
以上の実施の形態によれば、接合装置４１が、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬを一次的に載置するバッファ載置部として機能する上部トランジション１０５ａや温度調節機構１３５を有しているので、例えば処理領域Ｔ２において１回目の接合処理を行っている間に、搬送領域Ｔ１において２回目の接合処理により接合される上ウェハＷＵと下ウェハＷＬに対して、温度調節や水平方向の向きの調節、上ウェハＷＵの反転作業といった接合前の準備作業を行っておき、上部トランジション１０５や温度調節機構１３５に待機させておくことができる。そのため、１回目の接合時に不具合が生じた際に、２回目の接合に用いられる上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの存在が、１回目の接合に用いられた上ウェハＷＵの再反転作業や、上ウェハＷＵ及び下ウェハＷＬの搬送の障害となることがない。その結果、接合装置４１のスループットを大幅に向上させることができる。
なお、以上の実施の形態では、接合装置４１の搬送領域Ｔ１のＸ方向正方向側に配置されたトランジション１０５にバッファ待機部として機能する上部トランジション１０５ａを配置し、温度調節機構１３５については、位置調節機構１２０の下方に配置したが、これらバッファ待機部として機能する機器の配置は本実施の形態の内容に限定されるものではなく、例えば２回目の接合処理に用いられる上ウェハＷＵと下ウェハＷＬを待機させておくにあたり、１回目の接合処理のウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴの搬送等の妨げにならない配置であれば、任意に設定が可能である。
また、以上の実施の形態によれば、上ウェハＷＵを保持する上部トランジション１０５ａや第２の搬送アーム１１３が複数の保持部材１０６を有し、この保持部材１０６の支持面１０６ａの幅Ｋ１が、上ウェハＷＵの面取りされた外周縁部Ｅの幅Ｂと概ね同じ長さに設定されているので、接合面ＷＵ１が下を向いた状態の上ウェハＷＵを保持するにあたり、保持部材１０６との接触により上ウェハＷＵの接合面ＷＵ１にパーティクルが転写されることがない。なお、支持面１０６ａの幅Ｋ１は必ずしも上ウェハＷＵの外周縁部Ｅの幅Ｂと厳密に一致させる必要はなく、例えば図１７に示すように、支持面１０６ａの幅Ｋ１が外周縁部Ｅの幅Ｂよりも短くてもよい。幅Ｋ１が幅Ｂよりも短く設定されていても、図１７に示すように、接合面ＷＵ１が保持部材１０６と接触することなく、上ウェハＷＵの外周縁部Ｅを支持面１０６ａにより保持することができる。かかる場合、支持面１０６ａの幅Ｋ１が上ウェハＷＵの外周縁部Ｅの幅Ｂと概ね同じ長さに設定されているとは、単に幅Ｋ１と幅Ｂが概ね一致している場合のみを意味するのではなく、支持面１０６ａにより上ウェハＷＵの外周縁部Ｅを支持できる程度に幅Ｋ１が設定されている場合を含む。具体的には、例えば外周縁部Ｅの幅Ｂが例えば０．５ｍｍである場合、支持面１０６ａの幅Ｋ１が０．３ｍｍ程度であっても、保持部材１０６により支障なく上ウェハＷＵを保持できることが本発明者らにより確認されており、このような場合も幅Ｋ１が幅Ｂと概ね同じ長さに設定されているといえる。
また、上ウェハＷＵの外周縁部Ｅを保持する理由は、例えば上ウェハＷＵの接合面ＷＵ１にパーティクルが転写されることによりボイドが発生したり、接合面ＷＵ１に形成された複数の電子回路が汚染されたりすることを避けるためであり、このような観点からは、支持面１０６ａの幅Ｋ１は必ずしも上ウェハＷＵの外周縁部Ｅの幅Ｂ以下とする必要もない。保持部材１０６との接触により上ウェハＷＵの接合面ＷＵ１にパーティクルが転写されることを避けるという観点からは、支持面１０６ａにより、例えば上ウェハＷＵの接合面ＷＵ１における電子回路が形成されていない領域を保持できればよく、電子回路が形成されていない領域に応じて幅Ｋ１の長さを幅Ｂよりも長く設定してもよい。一般には、上ウェハＷＵには、接合面ＷＵ１と外周縁部Ｅとの境界から上ウェハＷＵの中心方向に２〜５ｍｍ程度進んだ領域に電子回路が形成されており、支持面１０６ａの幅Ｋ１が１ｍｍ程度に設定されていても、電子回路と支持面１０６ａとが接触することがない。このような場合も幅Ｋ１が幅Ｂと概ね同じ長さに設定されているといえる。
また、保持部材１０６のガイド面１０６ｂの高さＫ２が、上ウェハＷＵの頂部Ｑ１と頂部Ｑ２の厚み方向の高さＰよりも高く設定されているので、何らかの要因により上ウェハＷＵと保持部材１０６を相対的に水平方向に移動させる力が作用しても、上ウェハＷＵが傾斜面１０６ｃを斜め上方向に昇ってしまって第２の搬送アーム１１３から飛び出したり、滑落したりするのを防止することができる。したがって、より確実に上ウェハＷＵを保持しつつ、上ウェハＷＵの接合面Ｕ１が汚染されることを防止することができる。なお、ガイド面１０６ｂの高さＫ２は、必ずしも上ウェハＷＵにおいて直径が最大となる部分（頂部Ｑ１と頂部Ｑ２）の厚み方向の高さＰよりも高く設定する必要はなく、上ウェハＷＵが傾斜面１０６ｃを斜め上方向に昇ってしまうことを防止するという観点からは、ガイド面１０６ｂの高さＫ２と上ウェハＷＵの高さＰは、概ね同じ値に設定されていてもよい。
なお、以上の実施の形態では、例えば反転後の上ウェハＷＵを保持する上部トランジション１０５ａや第２の搬送アーム１１３にのみ保持部材１０６を設けていたが、第１の搬送アーム１１２や下部トランジション１０５ｂについても、保持部材１０６を有する構造としてもよい。即ち、トランジション１０５の４段すべてを上部トランジション１０５ａと同一の構造としたり、第１の搬送アーム１１２を第２の搬送アーム１１３と同一の構造としてもよい。
なお、以上の実施の形態では、保持部材１０６の支持面１０６ａは、平面視に
おいて略平行四辺形状に形成されていたが、上ウェハＷＵの汚染を防止するという観点からは、支持面１０６ａと上ウェハＷＵの接触面積を極力小さくすることが好ましい。したがって、例えば図１８に示すように、上ウェハＷＵの保持に必要な最小限の面積を確保した、突起状の支持面１０６ｆを用いるようにしてもよい。かかる場合も、支持面１０６ｆの幅Ｋ１とガイド面１０６ｂの幅Ｋ２を適正に設定することで、略平行四辺形状の支持面１０６ａを用いた場合と同様、上ウェハＷＵの外周縁部Ｅを適切に保持することができる。
また、以上の実施の形態では、上部トランジション１０５ａや第２の搬送アーム１１３に４つの保持部材１０６を設けていたが、保持部材１０６の設置数や配置は本実施の形態の内容に限定されるものではなく、任意に設定できる。但し、安定してウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴを保持するという観点からは、最低３つの保持部材１０６を設けることが好ましい。なお、保持部材１０６の設置数によらず、保持部材１０６は、そのガイド面１０６ｂが保持対象となるウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴの外周部の接線方向と平行になるように配置することが好ましい。
＜２．第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態における接合システム１では、ファンデルワールス力及び分子間力を用いた接合を行ったが、第２の実施の形態では、接着剤を介在させて接合を行う接合システムについて説明する。図１９は、本実施の形態にかかる接合システム３００の構成の概略を示す平面図である。図２０は、接合システム３００の内部構成の概略を示す側面図である。
接合システム３００では、図２１に示すように例えば接着剤Ｇを介して、基板としての被処理ウェハＷと基板としての支持ウェハＳとを接合する。以下、被処理ウェハＷにおいて、接着剤Ｇを介して支持ウェハＳと接合される面を「接合面ＷＪ」といい、当該接合面ＷＪと反対側の面を「非接合面ＷＮ」という。同様に、支持ウェハＳにおいて、接着剤Ｇを介して被処理ウェハＷと接合される面を「接合面ＳＪ」といい、接合面ＳＪと反対側の面を「非接合面ＳＮ」という。そして、接合システム３００では、被処理ウェハＷと支持ウェハＳを接合して重合ウェハＴを形成する。
被処理ウェハＷは、製品となるウェハであって、例えば接合面ＷＪに複数の電子回路が形成されており、非接合面ＷＮが研磨処理される。また被処理ウェハＷの外周部は面取り加工がされている。さらに被処理ウェハＷには、当該被処理ウェハＷの外周部のチッピングを抑制し被処理ウェハＷの損傷を抑制するために、いわゆるエッジトリムが行われている。このエッジトリムでは被処理ウェハＷの研磨処理後に外周部が取り除かれるように、当該外周部の最外側の表面が段状に削られて、接合面ＷＪの外周部には段状のトリム部Ｍが形成されている。トリム部Ｍの幅Ｎは例えば４００μｍである。
接合システム３００は、図１９に示すように例えば外部との間で複数の被処理ウェハＷ、複数の支持ウェハＳ、複数の重合ウェハＴをそれぞれ収容可能なカセットＣＷ、ＣＳ、ＣＴが搬入出される搬入出ステーション３０１と、被処理ウェハＷ、支持ウェハＳ、重合ウェハ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３０２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３０１には、カセット載置台３１０が設けられている。カセット載置台３１０には、複数、例えば４つのカセット載置板３１１が設けられている。カセット載置板３１１は、Ｘ方向（図１９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３１１には、接合システム３００の外部に対してカセットＣＷ、ＣＳ、ＣＴを搬入出する際に、カセットＣＷ、ＣＳ、ＣＴ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３０１は、複数の被処理ウェハＷ、複数の支持ウェハＳ、複数の重合ウェハＴを保有可能に構成されている。なお、カセット載置板３１１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つを不具合ウェハの回収用として用いてもよい。すなわち、種々の要因で被処理ウェハＷと支持ウェハＳとの接合に不具合が生じたウェハを、他の正常な重合ウェハ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ＣＴのうち、１つのカセットＣＴを不具合ウェハの回収用として用い、他方のカセットＣＴを正常な重合ウェハＴの収容用として用いている。
搬入出ステーション３０１には、カセット載置台３１０に隣接してウェハ搬送部３２０が設けられている。ウェハ搬送部３２０には、Ｘ方向に延伸する搬送路３２１上を移動自在なウェハ搬送装置３２２が設けられている。ウェハ搬送装置３２２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３１１上のカセットＣＷ、ＣＳ、ＣＴと、後述する処理ステーション３０２の第３の処理ブロックＧ３のトランジション装置５０、５１との間で被処理ウェハＷ、支持ウェハＳ、重合ウェハＴを搬送できる。
処理ステーション３０２には、各種処理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３０２の正面側（図１９中の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３０２の背面側（図１９中の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３０２の搬入出ステーション３０１側（図１９中の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、接着剤Ｇを介して被処理ウェハＷと支持ウェハＳとを押圧して接合する接合装置３３０〜３３３が、搬入出ステーション３０１側からこの順でＹ方向に並べて配置されている。なお、接合装置３３０〜３３３の装置数や配置は任意に設定することができる。また、接合装置３３０〜３３３の構成については、後述する。
例えば第２の処理ブロックＧ２には、図２に示すように被処理ウェハＷに接着剤Ｇを塗布する塗布装置３４０と、接着剤Ｇが塗布された被処理ウェハＷを所定の温度に加熱する熱処理装置３４１〜３４３と、同様の熱処理装置３４４〜３４６とが、搬入出ステーション３０１側に向かう方向（図１９中のＹ方向負方向）にこの順で並べて配置されている。熱処理装置３４１〜３４３と熱処理装置３４４〜３４６は、それぞれ下からこの順で３段に設けられている。なお、熱処理装置３４１〜３４６の装置数や鉛直方向及び水平方向の配置は任意に設定することができる。
上記塗布装置３４０としては、例えば特開２０１３−２４７２９２号公報に記載の塗布装置を用いることができる。すなわち、塗布装置３４０は、被処理ウェハＷを保持して回転させるスピンチャックと、スピンチャックに保持された被処理ウェハＷ上に接着剤Ｇを供給する接着剤ノズルを有している。
上記熱処理装置３４１〜３４６としては、例えば特開２０１３−２４７２９２号公報に記載の熱処理装置を用いることができる。すなわち、熱処理装置３４１〜３４６は、被処理ウェハＷを加熱処理する加熱部と、被処理ウェハＷを温度調節する温度調節部を有している。なお、熱処理装置３４１〜３４６では、重合ウェハＴの温度調節もすることができる。さらに、重合ウェハＴの温度調節をするため、第２の処理ブロックＧ２に温度調節装置（図示せず）を設けてもよい。温度調節装置は、上述した熱処理装置３４１〜３４６と同様の構成を有し、熱板に代えて、温度調節板が用いられる。温度調節板の内部には、例えばペルチェ素子などの冷却部材が設けられており、温度調節板を設定温度に調節できる。
例えば第３の処理ブロックＧ３には、被処理ウェハＷ、支持ウェハＳ、重合ウェハＴのトランジション装置３５０、３５１が下からこの順で２段に設けられている。
図１９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３６０が形成されている。ウェハ搬送領域３６０には、例えばウェハ搬送装置３６１が配置されている。なお、ウェハ搬送領域３６０内の圧力は大気圧以上であり、当該ウェハ搬送領域３６０において、被処理ウェハＷ、支持ウェハＳ、重合ウェハＴのいわゆる大気系の搬送が行われる。
ウェハ搬送装置３６１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３６１は、ウェハ搬送領域３６０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内の所定の装置に被処理ウェハＷ、支持ウェハＳ、重合ウェハＴを搬送できる。
以上の接合システム３００には、図１９に示すように制御部３７０が設けられている。制御部３７０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３００における被処理ウェハＷ、支持ウェハＳ、重合ウェハ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３００における後述の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３７０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３３０〜３３３の構成について説明する。接合装置３３０は、図２２に示すように内部を密閉可能な処理容器４００を有している。処理容器４００のウェハ搬送領域３６０側の側面には、被処理ウェハＷ、支持ウェハＳ、重合ウェハＴの搬入出口４０１が形成され、当該搬入出口には開閉シャッタ（図示せず）が設けられている。
処理容器４００の内部は、内壁４０２によって、搬送領域としての前処理領域Ｄ１と、処理領域としての接合領域Ｄ２に区画されている。上述した搬入出口４０１は、前処理領域Ｄ１における処理容器４００の側面に形成されている。また、内壁４０２にも、被処理ウェハＷ、支持ウェハＳ、重合ウェハＴの搬入出口４０３が形成されている。
前処理領域Ｄ１には、接合装置３３０の外部との間で被処理ウェハＷ、支持ウェハＳ、重合ウェハＴを受け渡すための受渡部４１０が設けられている。受渡部４１０は、搬入出口４０１に隣接して配置されている。また受渡部４１０は、鉛直方向に複数、例えば２段配置され、被処理ウェハＷ、支持ウェハＳ、重合ウェハＴのいずれか２つを同時に受け渡すことができる。例えば一の受渡部４１０で接合前の被処理ウェハＷ又は支持ウェハＳを受け渡し、他の受渡部４１０で接合後の重合ウェハＴを受け渡してもよい。あるいは、一の受渡部４１０で接合前の被処理ウェハＷを受け渡し、他の受渡部４１０で接合前の支持ウェハＳを受け渡してもよい。
受渡部４１０としては、例えば特開２０１３−２４７２９２号公報に記載の受渡部を用いることができる。すなわち、受渡部４１０は、受渡アーム４１１とウェハ支持ピン４１２とを有している。受渡アーム４１１は、ウェハ搬送装置３６１とウェハ支持ピン４１２との間で被処理ウェハＷ、支持ウェハＳ、重合ウェハＴを受け渡すことができる。ウェハ支持ピン４１２は、複数、例えば３箇所に設けられ、被処理ウェハＷ、支持ウェハＳ、重合ウェハＴを支持することができる。
前処理領域Ｄ１のＹ方向負方向側、すなわち搬入出口４０３側において、受渡部４１０の鉛直上方には、例えば支持ウェハＳの表裏面を反転させる反転部４２０が設けられている。
反転部４２０としては、第１の実施の形態にかかる接合装置４１で用いられた反転機構１３０と同様の構成のものを用いることができる。すなわち、反転部４２０は、支持ウェハＳ、被処理ウェハＷを保持する保持アーム４２１を有している。保持アーム４２１は、水平方向（図２２中のＸ方向）に延伸している。また保持アーム４２１には、支持ウェハＳ、被処理ウェハＷを保持する保持部材４２２が例えば４箇所に設けられている。保持アーム４２１は、例えばモータなどを備えた駆動部４２３に支持されている。この駆動部４２３によって、保持アーム４２１は水平軸周りに回動自在であり、且つ水平方向（図２２中のＸ方向及びＹ方向）に移動できる。また、駆動部４２３によって、保持アーム４２１は鉛直方向に延伸する支持柱４２４に沿って鉛直方向に移動できる。
支持柱４２４には、保持部材４２２に保持された支持ウェハＳ、被処理ウェハＷの水平方向の向きを調節する位置調節機構４２５が支持板４２６を介して支持されている。位置調節機構４２５についても、その構成は接合装置４１で用いられた位置調節機構１２０と同様であり、位基台４２７と、支持ウェハＳ、被処理ウェハＷのノッチ部の位置を検出する検出部４２８とを有している。そして、位置調節機構４２５では、保持部材４２２に保持された支持ウェハＳ、被処理ウェハＷを水平方向に移動させながら、検出部４２８で支持ウェハＳ、被処理ウェハＷ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支持ウェハＳ、被処理ウェハＷの水平方向の向きを調節している。
なお、以上のように構成された受渡部４１０は鉛直方向に２段に配置され、またこれら受渡部４１０の鉛直上方に反転部４２０が配置される。すなわち、受渡部４１０の受渡アーム４１１は、反転部４２０の保持アーム４２１と位置調節機構４２５の下方において水平方向に移動する。また、受渡部４１０のウェハ支持ピン４１２は、反転部４２０の保持アーム４２１の下方に配置されている。
接合領域Ｄ２のＹ方向正方向側には、受渡部４１０、反転部４２０及び後述する接合部４４０とバッファ載置部４４１に対して、被処理ウェハＷ、支持ウェハＳ、重合ウェハＴを搬送する搬送部４３０が設けられている。搬送部４３０は、搬入出口４０３に取り付けられている。
搬送部４３０としては、第１の実施の形態にかかる接合装置４１で用いられたウェハ搬送機構１１１と同様の構成のものを用いることができる。即ち、搬送部４３０は２本の搬送アーム４３１ａ、４３１ｂを、鉛直方向に上からこの順で２段備えている。そして、第１の搬送アーム４３１ａは、接合装置４１の第１の搬送アーム１１２と同様の構成を有し、被処理ウェハＷ、支持ウェハＳ、重合ウェハＴの裏面（被処理ウェハＷ、支持ウェハＳにおいては非接合面ＷＮ、ＳＮ）を保持して搬送する。また、第２の搬送アーム４３１ｂは、接合装置４１の第２の搬送アーム１１３と同様の構成を有し、反転部４２０で表裏面が反転された支持ウェハＳの表面、すなわち接合面ＳＪの外周部を保持して搬送するように保持部材１０６を備えている。搬送アーム４３１ａ、４３１ｂの基端部には、例えばモータなどを備えたアーム駆動部４３２が設けられている。このアーム駆動部４３２によって、各搬送アーム４３１ａ、４３１ｂは独立して水平方向に移動できる。これら搬送アーム４３１ａ、４３１ｂとアーム駆動部４３２は、基台４３３に支持されている。
接合領域Ｄ２のＹ方向負方向側には、接着剤Ｇを介して被処理ウェハＷと支持ウェハＳとを押圧して接合する接合部４４０が設けられている。
接合部４４０は、被処理ウェハＷを上面で載置して保持する第１の保持部（図示せず）と、支持ウェハＳを下面で吸着保持する第２の保持部（図示せず）とを有し、第１の保持部は、第２の保持部の下方に対向するように配置されている。すなわち、第１の保持部に保持された被処理ウェハＷと第２の保持部に保持された支持ウェハＳは対向して配置されており、例えば第１の保持部を鉛直下方に押圧することで被処理ウェハＷと支持ウェハＳの接合が行われる。
なお、接合装置３３１〜３３３の構成は、上述した接合装置３３０の構成と同様であるので説明を省略する。また、接合装置３３０〜３３３における各部の動作は、上述した制御部３７０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３００を用いて行われる被処理ウェハＷと支持ウェハＳの接合処理方法について説明する。図２３は、かかる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、複数枚の被処理ウェハＷを収容したカセットＣＷ、複数枚の支持ウェハＳを収容したカセットＣＳ、及び空のカセットＣＴが、搬入出ステーション３０１の所定のカセット載置板３１１に載置される。その後、ウェハ搬送装置３２２によりカセットＣＷ内の被処理ウェハＷが取り出され、処理ステーション３０２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。このとき、被処理ウェハＷは、その非接合面ＷＮが下方を向いた状態で搬送される。
次に被処理ウェハＷは、ウェハ搬送装置３６１によって塗布装置３４０に搬送される。塗布装置３４０に搬入された被処理ウェハＷは、ウェハ搬送装置３６１からスピンチャックに受け渡され吸着保持される。このとき、被処理ウェハＷの非接合面ＷＮが吸着保持される。そして、スピンチャックによって被処理ウェハＷを回転させながら、接着剤ノズルから被処理ウェハＷの接合面ＷＪに接着剤Ｇを供給する。供給された接着剤Ｇは遠心力により被処理ウェハＷの接合面ＷＪの全面に拡散されて、当該被処理ウェハＷの接合面ＷＪに接着剤Ｇが塗布される（図２３の工程Ａ１）。
次に被処理ウェハＷは、ウェハ搬送装置３６１によって熱処理装置３４１に搬送される。熱処理装置３４１では、先ず、加熱部によって被処理ウェハＷは所定の温度、例えば１００℃〜３００℃に加熱される（図２３の工程Ａ２）。かかる加熱を行うことで被処理ウェハＷ上の接着剤Ｇが加熱され、当該接着剤Ｇが硬化する。その後、温度調節部によって、被処理ウェハＷは所定の温度、例えば常温である２３℃に温度調節される。
次に被処理ウェハＷは、ウェハ搬送装置３６１によって接合装置３３０に搬送される。接合装置３３０に搬送された被処理ウェハＷは、ウェハ搬送装置３６１から受渡部４１０の受渡アーム４１１に受け渡された後、さらに受渡アーム４１１からウェハ支持ピン４１２に受け渡される。その後、被処理ウェハＷは、搬送部４３０の搬送アーム４３１によってウェハ支持ピン４１２から反転部４２０に搬送される。
反転部４２０に搬送された被処理ウェハＷは、保持部材４２２に保持され、位置調節機構４２５に移動される。そして、位置調節機構４２５において、被処理ウェハＷのノッチ部の位置を調節して、当該被処理ウェハＷの水平方向の向きが調節される（図２３の工程Ａ３）。
その後、被処理ウェハＷは、搬送部４３０の搬送アーム４３１によって反転部４２０から接合部４４０に搬送される。接合部４４０に搬送された被処理ウェハＷは、第１の保持部（図示せず）に載置される（図２３の工程Ａ４）。第１の保持部上では、被処理ウェハＷの接合面ＷＪが上方を向いた状態、すなわち接着剤Ｇが上方を向いた状態で被処理ウェハＷが吸着保持される。
被処理ウェハＷに上述した工程Ａ１〜Ａ４の処理が行われている間、当該被処理ウェハＷに続いて支持ウェハＳの処理が行われる。支持ウェハＳは、ウェハ搬送装置３６１によって接合装置３３０に搬送される。なお、支持ウェハＳが接合装置３３０に搬送される工程については、上記実施の形態と同様であるので説明を省略する。
接合装置３３０に搬送された支持ウェハＳは、ウェハ搬送装置３６１から受渡部４１０の受渡アーム４１１に受け渡された後、さらに受渡アーム４１１からウェハ支持ピン４１２に受け渡される。その後、支持ウェハＳは、搬送部４３０の搬送アーム４３１によってウェハ支持ピン４１２から反転部４２０に搬送される。
反転部４２０に搬送された支持ウェハＳは、保持部材４２２に保持され、位置調節機構４２５に移動される。そして、位置調節機構４２５において、支持ウェハＳのノッチ部の位置を調節して、当該支持ウェハＳの水平方向の向きが調節される（図２３の工程Ａ５）。水平方向の向きが調節された支持ウェハＳは、位置調節機構４２５から水平方向に移動され、且つ鉛直方向上方に移動された後、その表裏面が反転される（図２３の工程Ａ６）。すなわち、支持ウェハＳの接合面ＳＪが下方に向けられる。
その後、支持ウェハＳは、鉛直方向下方に移動された後、搬送部４３０の搬送アーム４３１によって反転部４２０から接合部４４０に搬送される。このとき、搬送アーム４３１は、支持ウェハＳの接合面ＳＪの外周部のみを保持しているので、例えば搬送アーム４３１に付着したパーティクル等によって接合面ＳＪが汚れることはない。接合部４４０に搬送された支持ウェハＳは、第２の保持部（図示せず）に吸着保持される（図２３の工程Ａ７）。第２の保持部では、支持ウェハＳの接合面ＳＪが下方を向いた状態で支持ウェハＳが保持される。
接合部４４０では、第１の保持部に保持された被処理ウェハＷと第２の保持部に保持された支持ウェハＳとの水平方向の位置調節が行われ被処理ウェハＷと支持ウェハＳが対向して配置される（図２３の工程Ａ８）。
その後、図示しない減圧機構によって接合領域Ｄ２内の雰囲気を吸引し、接合領域Ｄ２内を真空状態まで減圧する（図２３の工程Ａ９）。本実施の形態では、接合領域Ｄ２内を所定の真空圧、例えば１０Ｐａ以下まで減圧する。
その後、第２の保持部が下方に押圧され、被処理ウェハＷと支持ウェハＳが押圧され、接着剤Ｇと支持ウェハＳが全面で当接する（図２３の工程Ａ１０）。
なお、被処理ウェハＷと支持ウェハＳを押圧する際、第１の保持部及び第２の保持部にそれぞれ内蔵された、図示しない加熱機構により被処理ウェハＷと支持ウェハＳを所定の温度、例えば１００℃〜４００℃で加熱する。このように被処理ウェハＷと支持ウェハＳを所定の温度で加熱しながら、接合を行うことで、被処理ウェハＷと支持ウェハＳがより強固に接着される（図２３の工程Ａ１１）。
なお、工程Ａ９〜Ａ１１では、接合領域Ｄ２内は真空状態に維持されているため、被処理ウェハＷと支持ウェハＳを当接させても、当該被処理ウェハＷと支持ウェハＳとの間におけるボイドの発生を抑制することができる。また、工程Ａ９〜Ａ１１では、加熱機構（図示せず）により被処理ウェハＷと支持ウェハＳを所定の温度、例えば１００℃〜４００℃で加熱する。このように被処理ウェハＷと支持ウェハＳを所定の温度で加熱しながら、接合することによって、被処理ウェハＷと支持ウェハＳがより強固に接着される。
このように被処理ウェハＷと支持ウェハＳが接合された重合ウェハＴは、搬送部４３０の搬送アーム４３１によって接合部４４０から受渡部４１０に搬送される。受渡部４１０に搬送された重合ウェハＴは、ウェハ支持ピン４１２を介して受渡アーム４１１に受け渡され、さらに受渡アーム４１１からウェハ搬送装置３６１に受け渡される。
その後重合ウェハＴは、ウェハ搬送装置３６１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３０１のウェハ搬送装置３２２によって所定のカセット載置板３１１のカセットＣＴに搬送される。こうして、一連の被処理ウェハＷと支持ウェハＳの接合処理が終了する。
また、工程Ａ４、Ａ７において被処理ウェハＷ及び支持ウェハＳがそれぞれ第１の保持部及び第２の保持部に吸着保持されて接合処理（１回目の接合処理）が行われると、前処理領域Ｄ１には次回接合される（２回目の接合処理）被処理ウェハＷと支持ウェハＳが順次搬送される。この２回目の接合処理に用いられる被処理ウェハＷは、第１の保持部に吸着保持されている被処理ウェハＷと同様に、工程Ａ１、Ａ２における接着剤の塗布と加熱処理が行われている。
そして、支持ウェハＳについては、第１の実施の形態における上ウェハＷＵの場合と同様に、工程Ａ５で水平方向の向きを調節した後、工程Ａ６で反転部４２０により表裏面が反転される。反転された支持ウェハＳは、第２の搬送アーム４３１ｂに受け渡されて、バッファ載置部４４１に載置される。このバッファ載置部４４１は、前処理領域Ｄ１と接合部４４０との間で支持ウェハＳを受け渡す際に使用されていない。したがって、接合部４４０で接合された重合ウェハＴを接合部４４０から前処理領域Ｄ１に搬出する際、バッファ載置部４４１に載置された支持ウェハＳが重合ウェハＴの搬送の妨げとなることはない。また、接合部４４０での接合の際に何らかの不具合が生じた場合、支持ウェハＳと被処理ウェハＷを回収する必要があるが、表裏反転した状態の支持ウェハＳについては再度反転させて接合面ＳＪを上向きに戻す必要がある。かかる場合、反転部４２０での反転作業が再度必要となるが、２回目の接合処理に用いられる支持ウェハＳはバッファ載置部４４１に退避しているので、１回目の接合に用いられる支持ウェハＳ再反転処理に支障がでることはない。
そして、重合ウェハＴが接合装置３３０から搬出されると、バッファ載置部４４１で待機していた表裏反転済みの支持ウェハＳが第２の搬送アーム４３１ｂに受け渡され、第２の搬送アーム４３１ｂを介してさらに第２の保持部５０１に受け渡される。
同様に、被処理ウェハＷについても、工程Ａ３で水平方向の向きを調節した後、第１の搬送アーム４３１ａによりバッファ載置部４４１に載置される。そして、重合ウェハＴが接合装置３３０から搬出されると、支持ウェハＳと同様に、バッファ載置部４４１で待機していたが被処理ウェハＷは、第１の搬送アーム４３１ａを介して第１の保持部に受け渡され、接合部４４０で２回目の接合処理が行われる。
そして、２回目の接合処理により接合される被処理ウェハＷと支持ウェハＳがそれぞれ第１の保持部及び第２の保持部に吸着保持されると、次回、即ち３回目の接合処理により接合される被処理ウェハＷと支持ウェハＳがそれぞれ前処理領域Ｄ１に搬送され、この一連の処理が繰り返し行われる。
したがって、接着剤Ｇを用いて接合を行う第２の実施の形態にかかる接合装置３３０においても、当該接合装置３３０がバッファ載置部４４１を有しているので、第１の実施の形態の接合装置４１の場合と同様に、２回目の接合処理により接合される被処理ウェハＷと支持ウェハＳに対する水平方向の向きの調節や、支持ウェハＳの反転作業といった接合前の準備作業を行っておくことができる。その結果、接合装置３３０のスループットを大幅に向上させることができる。
なお、以上の実施の形態では、接合領域Ｄ２のＹ方向正方向側にバッファ載置部４４１を配置したが、バッファ載置部４４１の配置は本実施の形態の内容に限定されるものではなく、２回目の接合処理に用いられる被処理ウェハＷと支持ウェハＳを待機させておくにあたり、１回目の接合処理の被処理ウェハＷ、支持ウェハＳ及び重合ウェハＷの搬送等の妨げにならない配置であれば、任意に設定が可能である。
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
６１ ウェハ搬送装置
７０ 制御部
１００ 処理容器
１０５ トランジション
１０６ 保持部材
３００ 接合システム
ＷＵ 上ウェハ
ＷＬ 下ウェハ
ＷＴ 重合ウェハ

Claims (8)

  1. 基板同士を接合する接合装置であって、
    対向して配置された第１の基板と第２の基板を押圧して接合する接合部と、
    前記接合部に搬送される前の前記第１の基板または前記第２の基板の少なくともいずれかを一時的に載置するバッファ載置部と、
    前記接合部と前記バッファ載置部に前記第１の基板または前記第２の基板の少なくともいずれかを搬送する基板搬送機構と、
    前記第１の基板の表裏面を反転させる反転機構と、を有し、
    前記基板搬送機構は、前記反転機構に対して前記第１の基板を搬送可能であり、
    前記バッファ載置部は、前記反転機構で反転した前記第１の基板を下方から支持する基板保持部材を複数備え、
    前記基板保持部材は、
    水平な支持面と、
    前記支持面から鉛直上方に延伸するガイド面と、
    前記ガイド面の上端部から、平面視において前記支持面と離れる方向に向かって次第に上がる傾斜面と、を有し、
    前記基板保持部材のガイド面の上端部の高さは、前記第１の基板において直径が最大となる部分の厚み方向の高さと同じかまたは高く設定されていることを特徴とする、接合装置。
  2. 前記バッファ載置部は、前記第１の基板の接合面または前記第２の基板の接合面を下に向けた状態で、当該第１の基板または当該第２の基板を載置することを特徴とする、請求項１に記載の接合装置。
  3. 前記接合装置内は、搬送領域と処理領域に区画されており、
    前記搬送領域には、前記バッファ載置部、前記基板搬送機構及び前記反転機構が配置され、
    前記処理領域には、前記接合部が配置されていることを特徴とする、請求項１または２のいずれか一項に記載の接合装置。
  4. 前記基板保持部材の前記支持面における、前記ガイド面から、前記ガイド面と反対側の端部までの間の幅は、前記第１の基板の外周縁部の幅と略同じに形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の接合装置。
  5. 前記基板保持部材の前記支持面における、前記ガイド面から、前記ガイド面と反対側の端部までの間の幅は、０．３ｍｍ〜１ｍｍであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の接合装置。
  6. 前記基板保持部材は、
    前記支持面における、前記ガイド面と反対側の端部から鉛直下方に延伸する垂下面と、
    前記垂下面の下端部から、平面視において前記支持面と離れる方向に向かって水平に延伸する下段支持面と、をさらに有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の接合装置。
  7. 請求項１〜６のいずれか一項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、
    前記第１の基板、前記第２の基板または前記第１の基板と前記第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前記第１の基板、前記第２の基板または前記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、
    前記第１の基板または前記第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前記第１の基板または前記第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、前記第１の基板、前記第２の基板または前記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. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の接合装置を備えた接合システムであって、
    前記接合装置と、前記第１の基板に接着剤を塗布する塗布装置と、前記接着剤が塗布された第１の基板を所定の温度に加熱する熱処理装置と、前記塗布装置、前記熱処理装置及び前記接合装置に対して、前記第１の基板、前記第２の基板、または前記第１の基板と前記第２の基板が接合された重合基板を搬送するための搬送領域と、を有する処理ステーションと、
    前記第１の基板、前記第２の基板または前記重合基板を、前記処理ステーションに対して搬入出する搬入出ステーションと、を有していることを特徴とする、接合システム。
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