JP7156753B1 - 接合装置、接合システムおよび接合方法 - Google Patents

接合装置、接合システムおよび接合方法 Download PDF

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Abstract

接合装置（１）は、基板（Ｗ１）を保持するステージ（１４１）と、ステージ（１４１）に対向して配置され基板（Ｗ２）を保持するヘッド（１４２）と、ヘッド（１４２）におけるステージ（１４１）側とは反対側においてヘッド（１４２）を保持し、Ｚ軸方向に直交する方向におけるヘッド（１４２）およびステージ（１４１）の外側に延在するヘッドホルダ（１１１）と、ステージ（１４１）の外周部における３箇所それぞれからヘッドホルダ（１１１）を支持する３つのホルダ支持部（１４７１）と、３つのホルダ支持部（１４７１）をヘッドホルダ（１１１）とステージ（１４１）とが互いに近づく－Ｚ方向または互いに離れる＋Ｚ方向へ各別に移動させる３つの支持部駆動部（１４６）と、を備える。

Description

本発明は、接合装置、接合システムおよび接合方法に関する。
２つの被接合物の一方をステージに保持し他方をヘッドに保持した状態で、両被接合物の位置ずれ量を測定し、その位置ずれ量に基づいて被接合物の位置合わせを行った後、被接合物同士を接合する接合装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開２０１１－０６６２８７号公報
ところで、特許文献１に記載された接合装置は、ヘッドを鉛直方向へ昇降させるＺ軸昇降駆動機構が、ヘッドの鉛直上方に配置されており、ステージが設けられたベースプレートから立設する支持フレームにより支持された構造を有する。この場合、接合装置が設置された地面からＺ軸昇降駆動機構までの高さが高くなってしまう。このため、Ｚ軸昇降駆動機構およびヘッドの振動振幅が大きくなってしまい、ステージに対するヘッドの相対的な振動振幅が大きくなってしまう。それ故、２つの被接合物同士のアライメント精度および２つの被接合物を接触させるときの接触位置のばらつきが大きくなり、２つの被接合物同士を接合したときの位置精度が低下してしまう。
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、基板同士を高い位置精度で接合することができる接合装置、接合システムおよび接合方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係る接合装置は、
第１基板と第２基板とを接合する接合装置であって、
前記第１基板を支持するステージと、
前記ステージに対向して配置され、前記ステージに対向する側で前記第２基板を保持するヘッドと、
前記ヘッドにおける前記ステージ側とは反対側において前記ヘッドを保持し、前記ヘッドと前記ステージとの並び方向に直交する方向における前記ヘッドおよび前記ステージの外側に延在するヘッドホルダと、
前記ステージの外周部における複数箇所それぞれから前記ヘッドホルダを支持する複数のホルダ支持部と、
前記複数のホルダ支持部を、前記ヘッドホルダと前記ステージとが互いに近づく第１方向または前記ヘッドホルダと前記ステージとが互いに離れる第２方向へ各別に移動させる複数の支持部駆動部と、を備える。
他の観点から見た本発明に係る接合方法は、
第１基板と第２基板とを接合する接合方法であって、
前記第２基板を保持するためのヘッドにおける前記第１基板を保持するためのステージに対向して配置され且つ前記ステージ側とは反対側において前記ヘッドを保持し、前記ヘッドと前記ステージとの並び方向に直交する方向における前記ヘッドおよび前記ステージの外側に延在するヘッドホルダを前記ステージの外周部における複数箇所それぞれから支持する複数のホルダ支持部を、前記ヘッドホルダと前記ステージとが互いに近づく第１方向または前記ヘッドホルダと前記ステージとが互いに離れる第２方向へ各別に移動させることにより、前記ステージの周部における複数箇所と、前記ヘッドにおける前記ステージの周部の複数箇所それぞれに対向する複数箇所と、の間の距離を調整する工程を含む。
本発明によれば、複数のホルダ支持部が、ステージの外周部における複数箇所それぞれからヘッドホルダを支持し、支持部駆動部が、複数のホルダ支持部を前述の第１方向または前述の第２方向へ各別に移動させる。これにより、ステージおよびヘッドの地面からの距離を短くすることができるので、その分、ステージおよびヘッドの振動振幅を低減することができる。従って、振動に起因した位置ずれが低減されるので、その分、第１基板と第２基板とを高い位置精度で接合することができる。
本発明の実施の形態に係る基板接合システムの概略構成図である。 実施の形態に係る接合装置および搬送装置の一部のシール部材が第２状態の場合の概略断面図である。 実施の形態に係る接合装置および搬送装置の一部のシール部材が第１状態の場合の概略断面である。 実施の形態に係るシール駆動部の概略図である。 実施の形態に係る活性化処理装置の概略正面図である。 実施の形態に係る接合装置の概略正面図である。 実施の形態に係るステージおよびヘッドの概略平面図である。 実施の形態に係るステージおよびヘッドの概略断面図である。 実施の形態に係る接合装置の概略平面図である。 実施の形態に係るステージとヘッドとの間の距離の測定方法を説明するための図である。 実施の形態に係るヘッドの傾きを調整する方法を説明するための図である。 ステージおよびステージ基台の平面図である。 ステージを回転させる動作を説明するための図である。 接合する２つの基板の一方に設けられた２つのアライメントマークを示す図である。 接合する２つの基板の他方に設けられた２つのアライメントマークを示す図である。 アライメントマークの撮影画像を示す概略図である。 アライメントマークが互いにずれている状態を示す概略図である。 実施の形態に係る接合装置の一部の概略図である。 実施の形態に係る接合システムが実行する接合方法の流れを示すフローチャートである。 実施の形態に係る接合システムの搬送装置により基板が搬送される様子を示す図である。 実施の形態に係る接合システムの搬送装置からロードロック部へ基板が受け渡される様子を示す図である。 実施の形態に係る接合システムのロードロック部から搬送装置へ基板が受け渡される様子を示す図である。 実施の形態に係る接合システムの搬送装置から活性化処理装置へ基板が受け渡される様子を示す図である。 実施の形態に係る接合システムの搬送装置からロードロック部へ基板が受け渡される様子を示す図である。 実施の形態に係る接合システムのロードロック部から搬送装置へ基板が受け渡される様子を示す図である。 実施の形態に係る接合システムの搬送装置から洗浄装置へ基板が受け渡される様子を示す図である。 実施の形態に係る接合システムの洗浄装置から搬送装置へ基板が受け渡される様子を示す図である。 実施の形態に係る接合システムの搬送装置からロードロック部へ基板が受け渡される様子を示す図である。 実施の形態に係る接合システムのロードロック部から搬送装置へ基板が受け渡される様子を示す図である。 実施の形態に係る接合システムのシール部材が第１状態になった様子を示す図である。 実施の形態に係る接合システムの搬送装置により基板が接合装置へ搬送される様子を示す図である。 実施の形態に係る接合装置が実行する接合工程の流れを示すフローチャートである。 実施の形態に係る接合装置が、ヘッドをステージに近づける様子を示す図である。 実施の形態に係る接合装置が、基板を撓ませる様子を示す図である。 実施の形態に係る接合装置が、基板同士を接触させる様子を示す図である。 実施の形態に係る接合装置が、基板の周部同士を接触させる様子を示す図である。 ヘッド駆動部がヘッドの鉛直上側に位置する比較例を示す模式図である。 ヘッド駆動部がステージの鉛直下側に位置する比較例を示す模式図である。 本実施の形態に係る接合装置の模式図である。 実施の形態に係る除振ユニットのプレート駆動部を動作させた場合と停止させた場合とにおける振動振幅の周波数スペクトルを示す図である。 変形例に係る接合装置の概略正面図である。 変形例に係る接合装置の概略正面図である。 変形例に係る接合システムが実行する接合方法の流れを示すフローチャートである。 変形例に係る接合装置の一部の概略図である。 変形例に係る接合装置の一部および搬送装置の概略正面図である。 変形例に係る接合装置の概略平面図である。 変形例に係る接合装置の概略平面図である。 変形例に係る接合装置の一部の断面図である。
以下、本発明の実施の形態に係る接合装置および接合システムについて、図を参照しながら説明する。本実施の形態に係る接合装置は、第１基板を保持するステージと、ステージに対向して配置され、ステージに対向する側で第２基板を保持するヘッドと、ヘッドホルダと、複数のホルダ支持部と、複数の支持部駆動部と、を備える。ヘッドホルダは、ヘッドにおけるステージ側とは反対側においてヘッドを保持し、ヘッドとステージとの並び方向に直交する方向におけるヘッドおよびステージの外側に延在している。また、複数のホルダ支持部は、それぞれ、ステージの外周部における複数箇所それぞれからヘッドホルダを支持する。更に、複数の支持部駆動部は、ステージの外周部に配置され、複数のホルダ支持部を、ヘッドホルダとステージとが互いに近づく第１方向またはヘッドホルダとステージとが互いに離れる第２方向へ各別に移動させる。
本実施の形態に係る接合システムは、図１に示すように、導入ポート８１１、８１２と、取り出しポート８１３と、搬送装置８２、８４、８６と、洗浄装置３と、活性化処理装置２と、接合装置１と、ロードロック部８３、８５と、搬送装置８２、８４、８６、洗浄装置３、活性化処理装置２、接合装置１およびロードロック部８３、８５の動作を制御する制御部９と、を備える。また、接合システムは、接合装置１を支持する第１架台４２と、第１架台４２とは異なり且つ第１架台４２から離間して配置された第２架台４１と、を備える。第２架台４１は、導入ポート８１１、８１２、取り出しポート８１３、搬送装置８２、８４、８６、洗浄装置３、活性化処理装置２およびロードロック部８３、８５を纏めて支持する。第１架台４２は、例えば耐震架台であり、第２架台４１は、例えば鉛直上側にグレーチングが設けられた架台である。
搬送装置８２は、先端部に基板を保持する保持部が設けられたアームを有する搬送ロボット８２１を備える。搬送ロボット８２１は、導入ポート８１１、８１２および取り出しポート８１３の並び方向に沿って移動可能であるとともに、旋回することによりアームの先端部の向きを変更することができる。搬送装置８２には、ＨＥＰＡ(High Efficiency Particulate Air）フィルタ（図示せず）が設けられている。これにより、搬送装置８２内はパーティクルが極めて少ない大気圧環境になっている。
洗浄装置３は、搬送されてきた基板に向けて水、洗浄液またはＮ２ガスを吐出しながら洗浄する。洗浄装置３は、基板を支持するステージ（図示せず）と、ステージを鉛直方向に直交する面内で回転させる回転駆動部（図示せず）と、超音波またはメガソニック振動を与えた水、洗浄液またはＮ２ガスを吐出する洗浄ノズル（図示せず）と、を有する。そして、洗浄装置３は、洗浄ノズルを基板Ｗ１、Ｗ２の径方向へ揺動させながら洗浄ノズルから超音波を印加した水を基板の接合面に吹き付けながら、ステージを回転させることにより基板Ｗ１、Ｗ２の接合面全面を洗浄する。そして、洗浄装置３は、洗浄ノズルによる水の吐出を停止させた状態でステージを回転させることにより基板Ｗ１、Ｗ２をスピン乾燥する。洗浄装置３にも、搬送装置８２と同様に、ＨＥＰＡフィルタ（図示せず）が設けられている。
ロードロック部８３は、チャンバ８３１と、チャンバ８３１内に連通する排気管（図示せず）と、排気管を通じてチャンバ８３１内の気体を排出する真空ポンプ（図示せず）と、排気管に介挿された排気弁（図示せず）と、を備える。ロードロック部８３は、排気弁を開状態にして真空ポンプを作動させてチャンバ８３１内の気体を、排気管を通してチャンバ８３１外へ排出することにより、チャンバ８３１内の気圧を低減（減圧）する。また、ロードロック部８３は、チャンバ８３１における搬送装置８２側に配設されたゲート８３３１と、チャンバ８３１における搬送装置８４側に配設されたゲート８３２１と、ゲート８３３１、８３２１それぞれを開閉駆動するゲート駆動部８３３２、８３２２と、を備える。また、ロードロック部８３は、チャンバ８３１内において基板Ｗ１、Ｗ２の姿勢を調整するアライメント機構（図示せず）を備える。ゲート８３３１、８３２１は、それぞれ、チャンバ８３１における搬送装置８２側に貫設された開口（図示せず）と搬送装置８４側に貫設された開口（図示せず）とを覆うように設けられている。また、ロードロック部８３は、チャンバ８３１と、チャンバ８３１内に連通する排気管（図示せず）と、排気管を通じてチャンバ８３１内の気体を排出する真空ポンプ（図示せず）と、排気管に介挿された排気弁（図示せず）と、を備える。ロードロック部８３は、排気弁を開状態にして真空ポンプを作動させてチャンバ８３１内の気体を、排気管を通してチャンバ８３１外へ排出することにより、チャンバ８３１内の気圧を低減（減圧）する。また、ロードロック部８３は、チャンバ８３１における搬送装置８２側に配設されたゲート８３３１と、チャンバ８３１における搬送装置８４側に配設されたゲート８３２１と、ゲート８３３１、８３２１それぞれを開閉駆動するゲート駆動部８３３２、８３２２と、を備える。ゲート駆動部８３３２、８３２２は、制御部９から入力される制御信号に基づいて、ゲート８３３１、８３２１を開閉駆動する。また、ロードロック部８５も、ロードロック部８３と同様に、チャンバ８５１と排気管（図示せず）と真空ポンプ（図示せず）と排気弁（図示せず）とを備える。また、ロードロック部８５は、チャンバ８５１における搬送装置８２側に配設されたゲート８５３１と、チャンバ８５１における搬送装置８６側に配設されたゲート８５２１と、ゲート８５３１、８５２１それぞれを開閉駆動するゲート駆動部８５３２、８５２２と、を備える。ゲート駆動部８５３２、８５２２は、制御部９から入力される制御信号に基づいて、ゲート８５３１、８５２１を開閉駆動する。
搬送装置８４は、チャンバ８４３と、チャンバ８４３内に連通する排気管（図示せず）と、排気管を通じてチャンバ８３１内の気体を排出する真空ポンプ（図示せず）と、排気管に介挿された排気弁（図示せず）と、基板Ｗ１、Ｗ２を搬送する搬送ロボット８４１と、を備える搬送手段である。また、搬送装置８４は、排気弁を開状態にして真空ポンプを作動させてチャンバ８３１内の気体を、排気管を通してチャンバ８３１外へ排出することにより、チャンバ８３１内を減圧状態で維持する。また、搬送装置８４は、チャンバ８４３における接合装置１側に配設されたゲート８４２１と、ゲート８４２１を開閉駆動するゲート駆動部８４２２と、を備える。チャンバ８４３は、接合装置１側に貫設された開口（図示せず）と、ロードロック部８３側に貫設された開口（図示せず）と、を有する。ゲート８４２１は、チャンバ８４３における接合装置１側に貫設された開口（図示せず）を覆うようにチャンバ８４３の一部に設けられた第２ゲートである。ゲート駆動部８４２１は、搬送ロボット８４１が基板Ｗ１、Ｗ２を接合装置１内へ搬送する際、ゲート８４２１を開状態にする。また、チャンバ８４３におけるロードロック部８３側に貫設された開口は、ロードロック部８３のゲート８３２１により覆われている。搬送ロボット８４１は、先端部に基板を保持する保持部が設けられたアームを有し、旋回することによりアームの先端部の向きを変更することができる。また、保持部は、例えば静電チャックであり、基板Ｗ１、Ｗ２における接合面側とは反対側を吸着保持する。
また、搬送装置８４は、図２Ａに示すように、チャンバ８４３の外側においてゲート８４２１を囲繞するように設けられた枠体７１２と、環状であり枠体７１２における後述する接合装置１の枠体７１３に対向する側において枠体７１２の全周に亘って配設されたシール部材７１１と、を備える。枠体７１２は、枠体７１３に対向し、枠体７１３から離間して配置される第２枠体である。枠体７１２における枠体７１３に対向する面側には、シール部材７１１が嵌入される溝７１２ａが全周に亘って形成されている。シール部材７１１は、例えば合成ゴムから管状に形成され、内側に空気その他気体等の流体が充填される充填領域Ｓ７１を有する。シール部材７１１は、内側の充填領域Ｓ７１に流体が充填されることにより膨張して、図２Ｂに示すように、枠体７１３に密着して枠体７１３と枠体７１２との間の領域Ｓ７２を密封する第１状態をとる。一方、シール部材７１１は、内側の充填領域Ｓ７２内の流体が排出されることにより収縮して枠体７１３から離間した状態となる第２状態をとる。
更に、搬送装置８４は、シール部材７１１を前述の第１状態と第２状態とのいずれか一方となるように気体をシール部材７１１の充填領域Ｓ７１へ充填したり充填領域Ｓ７１に充填された気体を排出したりするシール駆動部７１４を備える。シール駆動部７１４は、例えば図３に示すように、一端部でシール部材７１１の内側の充填領域Ｓ７１に連通する入排出管Ｌ７０と、入排出管Ｌ７０の他端部に接続された逆止弁ＣＶ７と、一端部が逆止弁ＣＶ７に接続され他端部がタンクＴ７に接続された導入管Ｌ７１と、を備える。また、シール駆動部７１４は、タンクＴ７内に気体を供給する圧縮機ＣＰＲ７と、導入管Ｌ７１に介挿された電磁弁Ｖ７１と、導入管Ｌ７１内の圧力を計測する圧力計Ｍ７１と、を備える。更に、シール駆動部７１４は、入排出管Ｌ７０に接続された排出管Ｌ７２と、排出管Ｌ７２に介挿された電磁弁Ｖ７２と、入排出管Ｌ７０の圧力を計測する圧力計Ｍ７２と、を備える。ここで、圧縮機ＣＰＲ７は、圧力計Ｍ７１の圧力が予め設定された圧力で維持されるようにタンクＴ７へ気体を供給する。また、制御部９は、圧力計Ｍ７２により計測される圧力に基づいて、電磁弁Ｖ７１、Ｖ７２を制御する。具体的には、制御部９は、電磁弁Ｖ７２を閉状態にするとともに電磁弁Ｖ７１を開状態にすることにより、気体をシール部材７１１の充填領域Ｓ７１へ充填することにより、シール部材７１１を第２状態から第１状態に変化させる。一方、制御部９は、電磁弁Ｖ７１を閉状態にするとともに電磁弁Ｖ７２を開状態にすることにより、シール部材７１１の充填領域Ｓ７１に充填された気体をシール部材７１１外へ排出することにより、シール部材７１１を第１状態から第２状態に変化させる。
図１に戻って、搬送装置８６は、搬送装置８４と同様に、チャンバ８６３と排気管（図示せず）と真空ポンプ（図示せず）と排気弁（図示せず）と搬送ロボット８６１と、を備える。また、搬送装置８６は、チャンバ８６３における活性化処理装置２側に配設されたゲート８６２１と、ゲート８６２１を開閉駆動するゲート駆動部８６２２と、を備える。チャンバ８６３は、活性化処理装置２側に貫設された開口（図示せず）と、ロードロック部８５側に貫設された開口（図示せず）と、を有する。ゲート８６２１は、チャンバ８６１における活性化処理装置２側に貫設された開口（図示せず）を覆うように配置されている。また、チャンバ８６１におけるロードロック部８５側に貫設された開口は、ロードロック部８５のゲート８５２１により覆われている。搬送ロボット８６１は、搬送ロボット８４１と同様に、先端部に基板を保持する保持部が設けられたアームを有し、旋回することによりアームの先端部の向きを変更することができる。また、保持部は、例えば静電チャックであり、基板Ｗ１、Ｗ２における接合面側とは反対側を吸着保持する。
活性化処理装置２は、基板の接合面に対して、窒素ガスを用いた反応性イオンエッチングと窒素ラジカルの照射との少なくとも一方を行うことにより接合面を活性化する活性化処理を行う。活性化処理装置２は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）を発生させる装置であり、図４に示すように、ステージ２１０と、処理チャンバ２１２と、プラズマチャンバ２１３と、プラズマチャンバ２１３の外側に巻回された誘導コイル２１５と、誘導コイル２１５へ高周波電流を供給する高周波電源２１６と、を有する。プラズマチャンバ２１３は、例えば石英ガラスから形成されている。また、活性化処理装置２は、窒素ガス供給部２２０Ａと、酸素ガス供給部２２０Ｂと、を有する。窒素ガス供給部２２０Ａは、窒素ガス貯留部２２１Ａと、供給弁２２２Ａと、供給管２２３Ａと、を有する。酸素ガス供給部２２０Ｂは、酸素ガス貯留部２２１Ｂと、供給弁２２２Ｂと、供給管２２３Ｂと、を有する。ステージ２１０には、基板Ｗ１、Ｗ２が載置される。処理チャンバ２１２は、プラズマチャンバ２１３内に連通している。処理チャンバ２１２は、排気管２０１ｂと排気弁２０１ｃとを介して真空ポンプ２０１ａに接続されている。活性化処理装置２は、排気弁２０１ｃを開状態にして真空ポンプ２０１ａを作動させて処理チャンバ２１２内の気体を、排気管２０２ｂを通して処理チャンバ２１２外へ排出することにより、処理チャンバ２１２内の気圧を低減（減圧）する。
高周波電源２１６としては、誘導コイル２１５へ例えば２７ＭＨｚの高周波電流を供給するものを採用することができる。そして、プラズマチャンバ２１３内にＮ２ガスが導入された状態で、高周波電流が誘導コイル２１５へ供給されると、プラズマチャンバ２１３内にプラズマＰＬＭが形成される。ここで、誘導コイル２１５によりプラズマチャンバ２１３内にプラズマ中に含まれるイオンがトラップされるため、プラズマチャンバ２１３と処理チャンバ２１２との間の部分にトラップ板が無い構成であってもよい。誘導コイル２１５と、高周波電源２１６と、窒素ガス供給部２２０Ａとから、プラズマチャンバ２１３内にプラズマＰＬＭを発生させステージ２１０に支持された基板Ｗ１、Ｗ２の接合面へプラズマ中のＮ２ラジカルを供給するプラズマ発生源が構成される。なお、ここでは、活性化処理装置２として、誘導コイル２１５と、高周波電源２１６と、を備えるＩＣＰを発生させる装置である例について説明したが、これに限定されるものではなく、代わりにプラズマチャンバ２１３の外側に配置された平板電極と平板電極に電気的に接続された高周波電源と、プラズマチャンバ２１３と処理チャンバ２１２との間の部分に配置されプラズマ中のイオンをトラップするトラップ板と、を備える容量結合プラズマ（ＣＣＰ：Capacitively Coupled Plasma）を発生させる装置であってもよい。この場合、高周波電源としては、例えば２７ＭＨｚの高周波バイアスを印加するものを採用することができる。そして、高周波電源からプラズマチャンバ内へ供給される電力は、例えば２５０Ｗに設定される。バイアス印加部２１７は、ステージ２１０に支持された基板Ｗ１、Ｗ２に高周波バイアスを印加する高周波電源である。このバイアス印加部２１７としては、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波バイアスを発生させるものを採用することができる。このように、バイアス印加部２１７により基板Ｗ１、Ｗ２に高周波バイアスを印加することにより、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面の近傍に運動エネルギを有するイオンが繰り返し基板Ｗ１、Ｗ２に衝突するシース領域が発生する。そして、このシース領域に存在する運動エネルギを有するイオンにより基板Ｗ１、Ｗ２の接合面がエッチングされる。
図１に戻って、接合装置１は、活性化処理装置２において活性化処理された後、洗浄装置３により接合面が洗浄された基板Ｗ１、Ｗ２同士を接合する。接合装置１は、図５に示すように、チャンバ１２０と、ステージ１４１と、ヘッド１４２と、ヘッドホルダ１１１と、３つのホルダ支持部１４７１と、連結部１４５と、ロック機構１４９と、３つの支持部駆動部１４６と、ステージ駆動部１４３と、エアシリンダ１８６と、距離計測部１８５と、基板加熱部１９１１、１９１２と、位置測定部１５０と、除振ユニット１６０と、を備える。なお、以下の説明において、適宜図５の±Ｚ方向を上下方向、ＸＹ方向を水平方向として説明する。また、接合装置１は、チャンバ１２０、ステージ１４１、ヘッド１４２、ヘッドホルダ１１１、ホルダ支持部１４７１および支持部駆動部１４６を纏めて支持するトッププレート１１４と、除振ユニット１６０と、第１架台４２上に載置されたベース１１６と、を備える。
ステージ１４１とヘッド１４２とは、チャンバ１２０内において、鉛直方向で互いに対向し且つステージ１４１がヘッド１４２よりも－Ｚ方向側に位置するように配置されている。ステージ１４１とヘッド１４２とは、例えば透光性を有するガラスのような透光性材料から形成されている。ステージ１４１およびヘッド１４２には、図６Ａに示すように、基板Ｗ１、Ｗ２を保持する静電チャック１４１１、１４１２が設けられている。静電チャック１４１１、１４１２は、ステージ１４１、ヘッド１４２に基板Ｗ１、Ｗ２が保持された状態で、ステージ１４１、ヘッド１４２における基板Ｗ１、Ｗ２の周部に対向する領域に設けられており、基板Ｗ１、Ｗ２の周部を保持する。静電チャック１４１１、１４１２は、それぞれ、円環状であり、ステージ１４１、ヘッド１４２の周方向に沿って配設された端子電極と、直線状であり基端部において端子電極に電気的に接続された複数の電極子と、を有する。端子電極および複数の電極子は、例えばＩＴＯのような透明な導電性材料を含む透明導電膜から形成されている。静電チャック１４１１、１４１２は、チャック駆動部（図示せず）により電圧が印加された状態で、基板Ｗ１、Ｗ２を吸着保持する。また、ステージ１４１、ヘッド１４２には、それぞれ、静電チャック１４１１、１４１２の内側に凹部１４１ｃ、１４２ｃが設けられており、それらの中央部には、平面視円形の貫通孔１４１ｂ、１４２ｂが設けられている。
更に、ステージ１４１およびヘッド１４２は、それぞれ、図６Ｂに示すように、基台１８３、１８４に固定されている。ステージ１４１、ヘッド１４２には、それぞれ、静電チャック１４１１、１４１２の内側に凹部１４１ｃ、１４２ｃが設けられており、それらの中央部には、平面視円形の貫通孔１４１ｂ、１４２ｂが設けられている。基台１８３、１８４における貫通孔１４１ｂ、１４２ｂに対応する部分には、貫通孔１８３ｂ、１８４ｂが設けられている。基台１８３は、図５に示すように、トッププレート１１４にＸ軸方向およびＹ軸方向へ摺動自在のスライダ（図示せず）を介して固定されており、Ｘ軸方向またはＹ軸方向へ移動自在な下側基台１８３２と、下側基台１８３２によりＸＹ平面内において回転自在に支持された上側基台１８３１と、を有する。また、基台１８３には、基台１８３の－Ｚ方向側に配置された位置測定部１５０から放射される光をステージ１４１側へ透過させるための開口部１８３１ａが形成されている。更に、基台１８３には、基板Ｗ１の中央部を押圧する押圧機構１８１が固定され、基台１８４には、基板Ｗ２の中央部を押圧する押圧機構１８２が固定されている。
押圧機構１８１は、図６Ｂに示すように、ステージ１４１の貫通孔１４１ｂおよび基台１８３の貫通孔１８３ｂを通じてヘッド１４２側へ出没可能な押圧部１８１１と、押圧部１８１１を駆動する押圧駆動部１８１２と、を有する。押圧機構１８２も、ヘッド１４２の貫通孔１４２ｂおよび基台１８４の貫通孔１８４ｂを通じてステージ１４１側へ出没可能な押圧部１８２１と、押圧部１８２１を駆動する押圧駆動部１８２２と、を有する。押圧駆動部１８１２、１８２２は、例えばボイスコイルモータを有する。
図５に戻って、チャンバ１２０は、基板Ｗ１、Ｗ２が配置される領域Ｓ１を予め設定された基準真空度以上の真空度で維持する。チャンバ１２０は、排気管（図示せず）と排気弁（図示せず）とを介して真空ポンプ（図示せず）に接続されている。排気弁を開状態にして真空ポンプを作動させると、チャンバ１２０内の気体が、排気管を通してチャンバ１２０外へ排出され、チャンバ１２０内が減圧雰囲気で維持される。また、排気弁の開閉量を変動させて排気量を調節することにより、チャンバ１２０内の気圧（真空度）を調節することができる。また、チャンバ１２０の一部には、位置測定部１５０により基板Ｗ１、Ｗ２間における相対位置を測定するために使用される２つの窓部１２１が設けられている。また、チャンバ１２０の一部には、基板Ｗ１、Ｗ２を入出させるための開口部（図示せず）が設けられている。そして、図７に示すように、ゲート１２１１が、チャンバ１２０の＋Ｘ方向側に設けられており、チャンバ１２０の開口部を覆っている。
ヘッドホルダ１１１は、例えば平面視三角形状の板状である。ヘッドホルダ１１１は、ヘッド１４２におけるステージ１４１側とは反対側、即ち、＋Ｚ方向側においてヘッド１４２および基台１８４を、支持部材１１２を介して保持している。支持部材１１２は、チャンバ１２０の＋Ｚ方向側の周壁に設けられた貫通孔１２０ｂに挿通されている。そして、チャンバ１２０の周壁の貫通孔１２０ｂの外周部とヘッドホルダ１１１における支持部材１１２の固定部分の外周部との間の領域は、ベローズ１１３により封止されている。ここで、基台１８４と支持部材１１２との間には、ヘッド１４２に対してステージ１４１に近づく方向へ作用する力を測定するための圧力センサ１４８が介在している。ヘッドホルダ１１１は、図５および図７に示すように、ヘッド１４２とステージ１４１との並び方向、即ち、Ｚ軸方向に直交する方向におけるヘッド１４２およびステージ１４１の外側に延在している。
３つのホルダ支持部１４７１は、それぞれ、図７に示すように、ステージ１４１の外周部における３箇所それぞれからヘッドホルダ１１１の３つの角部を支持する。３つのホルダ支持部１４７１は、それぞれ、図５に示すように、トッププレート１１４に固定された筒状のガイド部１４７２に挿通され、－Ｚ方向側の端部において支持部駆動部１４６により支持されている。
連結部１４５は、３つのホルダ支持部１４７１それぞれのヘッドホルダ１１１側の端部、即ち、＋Ｚ方向側の端部に配設され、３つのホルダ支持部１４７１に対してヘッドホルダ１１１が揺動自在な状態で３つのホルダ支持部１４７１それぞれをヘッドホルダ１１に連結する。具体的には、連結部１４５は、３つのホルダ支持部１４７１それぞれの＋Ｚ方向側の端部に設けられた半球状の係合部材１４５１と、ヘッドホルダ１１１の－Ｚ方向側に設けられた半球状の窪み部を有する被係合部材１４５２と、を有する。
ロック機構１４９は、ヘッドホルダ１１１における連結部１４５に対応する部分に設けられ、ヘッドホルダ１１１を３つのホルダ支持部１４７１に固定するロック状態と、ヘッドホルダ１１１を３つのホルダ支持部１４７１に対して揺動自在な状態で維持するアンロック状態と、のいずれかの状態をとりうる。ここで、ロック機構１４９がアンロック状態である場合、ヘッドホルダ１１１が振動の影響を受けやすくなる。また、ホルダ支持部１４７１を－Ｚ方向へ移動させることにより基板Ｗ２を基板Ｗ１に押しつける際、ヘッドホルダ１１１の自重程度の圧力しか加えることができない。これに対して、ロック機構１４９をロック状態にすることで、支持部駆動部１４６によりホルダ支持部１４７１を－Ｚ方向へ駆動させることで、基板Ｗ２を基板Ｗ１に押しつけることが可能となる。
３つの支持部駆動部１４６は、ステージ１４１の外周部におけるチャンバ１２０の外側に配置されている。各支持部駆動部１４６は、ボールネジ１４６１と、ボールネジ１４６１をＺ軸方向へ駆動するアクチュエータ１４６２と、トッププレート１１４に固定されアクチュエータ１４６２を支持する支持部材１４６３と、を有する。そして、ボールネジ１４６１は、＋Ｚ方向側の端部がホルダ支持部１４７１の－Ｚ方向側の端部に当接しており、アクチュエータ１４６２が、ボールネジ１４６１をＺ軸方向へ昇降させると、それに伴い、ホルダ支持部１４７１がＺ軸方向へ移動する。即ち、３つの支持部駆動部１４６は、３つのホルダ支持部１４７１を、ヘッドホルダ１１１とステージ１４１とが互いに近づく第１方向、即ち、－Ｚ方向、または、ヘッドホルダ１１１とステージ１４１とが互いに離れる第２方向、即ち、＋Ｚ方向へ各別に移動させる。また。３つの支持部駆動部１４６は、それぞれ、３つのホルダ支持部１４７１をＺ軸方向へ各別に移動させることにより、ステージ１４１の周部における３箇所と、ヘッド１４２におけるステージ１４１の周部の３箇所それぞれに対向する３箇所と、の間の距離を調整する。支持部駆動部１４６は、ロック機構１４９が前述のアンロック状態である場合、例えば図８Ａに示すように、１つのホルダ支持部１４７１を矢印ＡＲ３１に示すように＋Ｚ方向へ移動させるとともに、他の１つのホルダ支持部１４７１を矢印ＡＲ３２に示すように－Ｚ方向へ移動させることにより、ヘッドホルダ１１１の傾きを調整することができる。
図５に戻って、距離測定部１８５は、例えばレーザ距離計であり、ステージ１４１およびヘッド１４２に接触せずにステージ１４１とヘッド１４２との間の距離と、ステージ１４１に保持された基板Ｗ１とヘッド１４２に保持された基板Ｗ２との間の距離と、を測定する。なお、距離測定部１８５は、例えばレーザ干渉計を有するものであってもよい。距離測定部１８５は、基台１８３の周部における複数箇所に設けられている。距離測定部１８５は、ステージ１４１の下側からヘッド１４２に向かってレーザ光を照射したときのヘッド１４２の－Ｚ方向側の面での反射光とステージ１４１の＋Ｚ方向側の面での反射光との差分からステージ１４１とヘッド１４２との間の距離を測定する。距離測定部１８５は、図８Ｂに示すように、ステージ１４１の上面における３箇所の部位Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３と、ヘッド４０２の下面における、Ｚ方向において部位Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３に対向する３箇所の部位Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３との間の距離を測定する。また、距離測定部１８５は、ヘッド１４２に基板Ｗ２を保持した状態またはステージ１４１に基板Ｗ１を保持した状態で、基板Ｗ１、Ｗ２と基板Ｗ１、Ｗ２を保持していないステージ１４１またはヘッド１４２との間の距離を測定してもよい。このとき、距離測定部１８５は、基板Ｗ１、Ｗ２を保持していないステージ１４１またはヘッド１４２側からレーザ光を照射する。
図５に戻って、ステージ駆動部１４３は、ステージ１４１をＸＹ方向へ移動させたり、Ｚ軸周りに回転させたりする。ステージ駆動部１４３は、チャンバ１２０の外側からチャンバ１２０の周壁に設けられた貫通孔１２０ｃに挿通され、先端部が基台１８３の側面に当接し基端部にフランジが設けられた押圧バー１４３５を有し、押圧バー１４３５により基台１８３を押圧することによりステージ１４１を移動させる。また、ステージ駆動部１４３は、チャンバ１２０の外側に配置され、ボールネジ１４３１と、ボールネジ１４３１をＸ軸方向またはＹ軸方向へ駆動するアクチュエータ１４３２と、チャンバ１２０に固定されアクチュエータ１４３２を支持する支持部材１４３３と、を有する。ここで、ボールネジ１４３１は、押圧バー１４３５のフランジに当接している。更に、ステージ駆動部１４３は、チャンバ１２０の周壁の貫通孔１２０ｃの外周部と押圧バー１４３５のフランジの周部との間の領域を封止するためのベローズ１４３４を有する。エアシリンダ１８６は、チャンバ１２０の外側からチャンバ１２０の周壁に設けられた貫通孔１２０ｃに挿通され、先端部が基台１８３の側面に当接し基端部にフランジが設けられた押圧バー１８６５を有し、押圧バー１８６５により基台１８３をエアシリンダ１８６から遠ざかる方向へ付勢している。エアシリンダ１８６は、基端部にピストン（図示せず）が設けられたピストンロッド１８６１と、ピストンが収納されるシリンダチューブ１８６２と、チャンバ１２０に固定されシリンダチューブ１８６２を支持する支持部材１８６３と、を有し、ピストンとシリンダチューブ１８６２内におけるピストンロッド１８６１側とは反対側の領域に充填される空気の圧力がピストンロッド１８６１に加わる構造を有する。ここで、ピストンロッド１８６１の先端部は、押圧バー１８６５のフランジに当接している。更に、エアシリンダ１８６は、チャンバ１２０の周壁の貫通孔１２０ｃの外周部と押圧バー１８６５のフランジの周部との間の領域を封止するためのベローズ１８６４を有する。
ステージ駆動部１４３は、例えば図９Ａに示すように、チャンバ１２０の外周部の３箇所に設置されており、エアシリンダ１８６１は、チャンバ１２０の外周部におけるステージ駆動部１４３に対向する３箇所に設置されている。そして、図９Ｂに示すように、基台１８３の＋Ｘ方向側且つ＋Ｙ方向側に配置されたステージ駆動部１４３Ｂが、矢印ＡＲ２３に示すように押圧バー１４３５をチャンバ１２０の内側へ移動させるとともに、基台１８３の－Ｘ方向側且つ＋Ｙ方向側に配置されたステージ駆動部１４３Ａが、矢印ＡＲ２２に示すように押圧バー１４３５をチャンバ１２０の外側へ移動させたとする。このとき、基台１８３の－Ｘ方向側且つ－Ｙ方向側に配置されたエアシリンダ１８６は、矢印ＡＲ２１に示すように押圧バー１８６５により上側基台１８３１を＋Ｙ方向側へ付勢する。この場合、エアシリンダ１８６Ａが、矢印ＡＲ２１に示すように、ステージ１４１を押圧することで、右回りに回転する。
位置測定部１５０は、鉛直方向に直交する方向（ＸＹ方向、Ｚ軸周りの回転方向）における、基板Ｗ１と基板Ｗ２との位置ずれ量を測定する。位置測定部１５０は、第１撮像部１５１と、第２撮像部１５２と、を有する。第１撮像部１５１と第２撮像部１５２とは、ステージ１４１における基板Ｗ１を保持する側とは反対側に配置されている。また、第１撮像部１５１および第２撮像部１５２は、それぞれ、撮像部支持部１１５によりトッププレート１１４に固定されている。第１撮像部１５１および第２撮像部１５２は、それぞれ、撮像素子（図示せず）と同軸照明系（図示せず）とを有している。同軸照明系の光源としては、基板Ｗ１、Ｗ２およびステージ１４１、チャンバ１２０に設けられた窓部１２１を透過する光（例えば赤外光）を出射する光源が用いられる。
例えば図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、基板Ｗ１には、２つのアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ１ｂが設けられ、基板Ｗ２には、２つのアライメントマークＭＫ２ａ、ＭＫ２ｂが設けられている。接合装置１は、位置測定部１５０により両基板Ｗ１、Ｗ２に設けられた各アライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ａ、ＭＫ２ｂの位置を認識しながら、両基板Ｗ１、Ｗ２の位置合わせ動作（アライメント動作）を実行する。より詳細には、接合装置１は、まず、位置測定部１５０により基板Ｗ１、Ｗ２に設けられたアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ａ、ＭＫ２ｂを認識しながら、基板Ｗ１、Ｗ２の大まかなアライメント動作（ラフアライメント動作）を実行して、２つの基板Ｗ１、Ｗ２を対向させる。その後、接合装置１は、位置測定部５００により２つの基板Ｗ１、Ｗ２に設けられたアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ｂを同時に認識しながら、更に精緻なアライメント動作（ファインアライメント動作）を実行する。
図５に戻って、第１撮像部１５１の同軸照明系の光源から出射された光は、上方に進行し、窓部１２１、ステージ１４１および基板Ｗ１、Ｗ２の一部あるいは全部を透過する。基板Ｗ１、Ｗ２の一部あるいは全部を透過した光は、基板Ｗ１、Ｗ２のアライメントマークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａで反射され、下向きに進行し、ステージ１４１および窓部１２１を透過して第１撮像部１５１の撮像素子に入射する。また、第２撮像部５０２の同軸照明系の光源から出射された光も、上方に進行し、窓部１２１、ステージ１４１および基板Ｗ１、Ｗ２の一部あるいは全部を透過する。基板Ｗ１、Ｗ２の一部あるいは全部を透過した光は、基板Ｗ１、Ｗ２のアライメントマークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａで反射され、下向きに進行し、ステージ１４１および窓部１２１を透過して第２撮像部１５２の撮像素子に入射する。このようにして、位置測定部１５０は、図１１Ａに示すように、２つの基板Ｗ１、Ｗ２のアライメントマークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａを含む撮影画像ＧＡａと、２つの基板Ｗ１、Ｗ２のアライメントマークＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂを含む撮影画像ＧＡｂと、を取得する。なお、第１撮像部１５１による撮影画像ＧＡａの撮影動作と第２撮像部１５２による撮影画像ＧＡｂの撮影動作とは、略同時に実行される。また、光源がヘッド１４２に設けられており、光源からの光が、ヘッド１４２側から第１撮像部１５１および第２撮像部１５２に導入される構成であってもよい。
図５に戻って、基板加熱部１９１１、１９１２２は、例えば電熱ヒータであり、それぞれステージ１４１、ヘッド１４２に設けられている。基板加熱部１９１１、１９１２は、ステージ１４１およびヘッド１４２に保持されている基板Ｗ１，Ｗ２に熱を伝達することにより基板Ｗ１、Ｗ２を加熱する。また、基板加熱部１９１１、１９１２の発熱量を調節することにより、基板Ｗ１，Ｗ２やそれらの接合面の温度を調節できる。また、基板加熱部１９１１、１９１２は、加熱部駆動部（図示せず）に接続されており、加熱部駆動部は、図１に示す制御部９から入力される制御信号に基づいて、基板加熱部１９１１、１９１２へ電流を供給することにより基板加熱部１９１１１、１９１２を発熱させる。
除振ユニット１６０は、いわゆるアクティブ除振台であり、トッププレート１１４とベース１１６との間に介在する。除振ユニット１６０は、図１２に示すように、防振機構を有しベース１１６に固定されるとともに、＋Ｚ方向側においてトッププレート１１４を鉛直方向および水平方向へ移動自在に支持するプレート支持部１６２と、プレート駆動部１６３と、振動検出部１６４と、プレート駆動部１６３を制御する除振制御部１６９と、を有する。プレート支持部１６２は、例えば空気バネ、コイルバネ等を用いた防振機構を有し、トッププレート１１４を鉛直方向および水平方向に沿って移動自在に支持する。振動検出部１６４は、トッププレート１１４に伝達する振動を検出する。プレート駆動部１６３は、プレート駆動部４２３は、油圧式アクチュエータ、電磁式アクチュエータ、空気圧式アクチュエータ、ピエゾアクチュエータ、リニア式アクチュエータ等からなり、トッププレート１１４をプレート支持部１６２に対して相対的に移動させる方向へ作用する力をトッププレート１１４に印加する。除振制御部１６９は、トッププレート１１４に伝達する振動を低減するようにプレート駆動部１６３を制御する。具体的には、除振制御部１６９は、振動検出部１６４により検出される振動に基づいて、トッププレート１１４がその振動を相殺するように移動するようにプレート駆動部１６３を制御する。
また、接合装置１は、図２Ａに示すように、チャンバ１２０の外側においてゲート１２１１を囲繞するように設けられた枠体７１３と、ゲート１２１１を駆動するゲート駆動部１２１２と、を備える。枠体７１３は、枠体７１２に対向して配置される第１枠体であり、搬送装置８４のシール部材７１１が第１状態になると、シール部材７１１が枠体７１３の全周に密着した状態となる。ところで、基板Ｗ１、Ｗ２を接合装置１のチャンバ１２０内へ搬送する際、その都度チャンバ１２０を大気開放してしまうと、基板Ｗ１、Ｗ２の搬送後に再度チャンバ１２０内の真空度を高めるまでに時間を要してしまう。このため、本実施の形態に係る接合システムでは、接合装置１のチャンバ１２０内を高い真空度で維持しつつ、ロードロック部８３および搬送装置８４のチャンバ８４３から接合装置１のチャンバ１２０へ基板Ｗ１、Ｗ２を搬送することが要請される。一方、接合装置１において基板Ｗ１、Ｗ２同士を接合する際には、搬送装置８４と接合装置１とが切り離された状態にして振動の影響を低減する必要がある。このため、本実施の形態に係る接合システムでは、前述のような枠体７１２、７１３とシール部材７１１とを備える構成となっている。
図１に戻って、制御部９は、例えばパーソナルコンピュータを有する制御システムであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とメモリとを有する。メモリは、ＣＰＵが実行するプログラムを記憶する。制御部９は、圧力センサ１４８および位置測定部１５０から入力される計測信号を計測情報に変換して取得する。また、制御部９は、第１撮像部１５１および第２撮像部１５２から入力される撮影画像信号を撮影画像情報に変換して取得する。更に、制御部９は、接合装置１の支持部駆動部１４６、ステージ駆動部１４３、チャック駆動部、押圧駆動部１８１２、１８２２および加熱部駆動部それぞれへ制御信号を出力することによりこれらの動作を制御する。制御部９は、図１１Ｂに示すように、第１撮像部５０１から取得した撮影画像ＧＡａに基づいて、基板Ｗ１、Ｗ２に設けられた１組のアライメントマークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ相互間の位置ずれ量ｄｘａ、ｄｙａを算出する。なお、図１１Ｂは、１組のアライメントマークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａが互いにずれている状態を示している。同様に、制御部９は、第２撮像部５０２から取得した撮影画像ＧＡｂに基づいて、基板Ｗ１、Ｗ２に設けられた他の１組のアライメントマークＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂ相互間の位置ずれ量ｄｘｂ、ｄｙｂを算出する。その後、制御部９は、これら２組のアライメントマークの位置ずれ量ｄｘａ、ｄｙａ、ｄｘｂ、ｄｙｂと２組のマークの幾何学的関係とに基づいて、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ軸周りの回転方向における２つの基板Ｗ１、Ｗ２の相対的な位置ずれ量ｄｘ、ｄｙ、ｄθを算出する。そして、制御部９は、算出した位置ずれ量ｄｘ、ｄｙ、ｄθが低減されるように、ヘッド４０２をＸ方向およびＹ方向へ移動させたり、Ｚ軸周りに回転させたりする。このようにして、接合装置１は、２つの基板Ｗ１、Ｗ２の水平方向における位置ずれ量ｄｘ、ｄｙ、ｄθを補正するアライメント動作を実行する。また、制御部９は、活性化処理装置２、搬送装置８２、８４、８６、洗浄装置３、ゲート駆動部８３３２、８３２２、８５３２、８５２２、８６２２、８４２２、１２１２、シール駆動部７１４へ制御信号を出力することによりこれらの動作を制御する。
次に、本実施の形態に係る接合システムについて、基板Ｗ１、Ｗ２が接合システムに投入されてから基板Ｗ１、Ｗ２が接合されて接合システムから取り出されるまでの動作の流れを図１３乃至図２２を参照しながら説明する。ここで、基板Ｗ１、Ｗ２は、予め導入ポート８１１、８１２に配置されているものとする。基板Ｗ１、Ｗ２としては、例えば、Ｓｉ基板、ガラス基板、酸化物基板（例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）基板、アルミナ基板（Ａｌ２Ｏ３）等）、窒化物基板（例えば、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ））のいずれかからなる。なお、基板Ｗ１、Ｗ２の少なくとも一方は、その接合面に金属部分と絶縁膜とが露出しているものであってもよい。或いは、基板Ｗ１、Ｗ２の少なくとも一方は、その接合面に酸化物または窒化物を堆積することにより形成された絶縁膜が露出しているものであってもよい。ここでは、基板Ｗ１がガラス基板または酸化物基板であり、基板Ｗ２がＳｉ基板または窒化物基板であるとして説明する。また、導入ポート８１１には、例えば接合装置１においてヘッド１４２に保持される基板Ｗ２が配置され、導入ポート８１２には、例えば接合装置１においてステージ１４１に載置される基板Ｗ１が配置される。
まず、図１３に示すように、接合システムは、基板Ｗ１、Ｗ２を導入ポート８１１、８１２からロードロック部８５へ搬送する（ステップＳ１）。ここで、基板Ｗ２が導入ポート８１１に配置されている場合、搬送ロボット８２１は、図１４Ａの矢印ＡＲ１１に示すように、基板Ｗ２を導入ポート８１１から取り出す。そして、搬送ロボット８２１は、図１４Ａの矢印ＡＲ１２に示すように、基板Ｗ２を保持した状態で、搬送装置８２におけるロードロック部８５へ基板Ｗ２を搬入する位置まで移動する。なお、基板Ｗ１が、導入ポート８１２に配置されている場合、搬送ロボット８２１は、基板Ｗ１を導入ポート８１２から取り出した後、基板Ｗ１を保持した状態でそのまま待機する。次に、ロードロック部８５のゲート８５３１が開放されるとともに、搬送ロボット８２１が、図１４Ａの矢印ＡＲ１３に示すように、アームの先端部がロードロック部８５側を向くように旋回する。続いて、搬送ロボット８２１は、図１４Ｂの矢印ＡＲ１４に示すように、アームを伸張させることによりアームの先端部をロードロック部８５のチャンバ８５１内へ挿入する。そして、基板Ｗ１、Ｗ２が、アームの先端部からロードロック部８５のチャンバ８５１内に設けられたステージへ移載される。その後、搬送ロボット８２１は、基板Ｗ１、Ｗ２のチャンバ８５１内のステージへの移載が完了すると、図１５Ａの矢印ＡＲ１５に示すように、アームを収縮させる。そして、ロードロック部８５は、ゲート８５３１を閉じた後、チャンバ８５１内を減圧する。
次に、図１３に示すように、接合システムは、基板Ｗ１、Ｗ２をロードロック部８５から活性化処理装置２へ搬送する（ステップＳ２）。ここで、図１５Ａに示すように、ロードロック部８５がゲート８５２１を開放した後、搬送ロボット８６１が、アームの先端部をロードロック部８５側に向けた状態でアームを伸張させる。そして、搬送ロボット８６１は、ロードロック部８５のチャンバ８５１内において、基板Ｗ１、Ｗ２がステージからアームの先端部へ移載されると、矢印ＡＲ１６に示すように、アームを収縮させることにより基板Ｗ１、Ｗ２をチャンバ８５１から取り出す。その後、ロードロック部８５は、ゲート８５２１を閉じる。次に、搬送ロボット８６１は、図１５Ｂの矢印ＡＲ１７に示すように、アームの先端部が活性化処理装置２側を向くように旋回する。そして、搬送装置８６は、ゲート８６２１を開放する。続いて、搬送ロボット８６１は、アームを伸張させてアームの先端部を活性化処理装置２内へ挿入する。そして、矢印ＡＲ１８に示すように、基板Ｗ１、Ｗ２が、搬送ロボット８６１のアームの先端部から活性化処理装置２のステージ２１０（図４参照）へ移載される。その後、搬送ロボット８６１がアームを収縮させた後、搬送装置８６は、ゲート８６２１を閉じる。
図１３に戻って、続いて、活性化処理装置２は、基板Ｗ１、Ｗ２それぞれの互いに接合される接合面の少なくとも一方に対して、窒素ガスを用いた反応性イオンエッチングと窒素ラジカルの照射との少なくとも一方を行うことにより接合面を活性化する活性化処理工程を行う（ステップＳ３）。ここにおいて、活性化処理装置２は、接合面を活性化処理する対象となる基板の種類によって処理シーケンスが異なる。活性化処理装置２は、基板Ｗ１、即ち、ガラス基板または酸化物基板の接合面を活性化処理する場合、まず、図２に示す供給弁２２２Ａを開くことにより窒素ガス貯留部２２１Ａから供給管２２３Ａを通じてチャンバ２１２内にＮ２ガスを導入する。次に、活性化処理装置２は、高周波電源２１６から誘導コイル２１５への高周波電流の供給を停止させた状態で、バイアス印加部２１７によりステージ２１０に載置された基板Ｗ１、Ｗ２に高周波バイアスを印加する。これにより、基板Ｗ１の接合面に対して、Ｎ２ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）が行われる。続いて、活性化処理装置２は、高周波電源２１６から誘導コイル２１５への高周波電流の供給を開始して、Ｎ２ガスでプラズマを発生させる。このとき、活性化処理装置２は、バイアス印加部２１７による基板Ｗ１への高周波バイアスの印加を停止する。このようにして、基板Ｗ１の接合面にＮ２ラジカルが照射される。
一方、活性化処理装置２は、基板Ｗ２、即ち、Ｓｉまたは窒化物基板の接合面を活性化処理する場合、まず、供給弁２２２Ｂを開くことにより酸素ガス貯留部２２１Ｂから供給管２２３Ｂを通じてチャンバ２１２内にＯ２ガスを導入する。次に、活性化処理装置２は、高周波電源２１６から誘導コイル２１５への高周波電流の供給を停止させた状態で、バイアス印加部２１７によりステージ２１０に載置された基板Ｗ２に高周波バイアスを印加する。これにより、基板Ｗ２の接合面に対して、Ｏ２ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）が行われる。続いて、活性化処理装置２は、供給弁６２２Ｂを閉じてＯ２ガス貯留部６２１Ｂからチャンバ６１２内へのＯ２ガスの供給を停止することにより、チャンバ６１２内のＯ２ガスを排気する。その後、活性化処理装置２は、供給弁２２２Ａを開くことにより窒素ガス貯留部２２１Ａから供給管２２３Ａを通じてチャンバ２１２内にＮ２ガスを導入する。その後、活性化処理装置２は、高周波電源２１６から誘導コイル２１５への高周波電流の供給を開始して、Ｎ２ガスでプラズマを発生させる。このとき、活性化処理装置２は、バイアス印加部２１７による基板Ｗ２への高周波バイアスの印加を停止する。このようにして、基板Ｗ２の接合面にＮ２ラジカルが照射される。
図１３に戻って、その後、搬送装置８６が、基板Ｗ１、Ｗ２を活性化処理装置からロードロック部８５へ搬送する（ステップＳ４）。ここでは、搬送装置８６がゲート８６２１を開放すると、搬送ロボット８６１が、アームを伸張させてアームの先端部を活性化処理装置２内へ挿入する。そして、活性化処理装置２内において、基板Ｗ１、Ｗ２がステージ２１０からアームの先端部へ移載される。次に、搬送ロボット８６１は、アームを収縮させることにより、図１６Ａの矢印ＡＲ１９に示すように、基板Ｗ１、Ｗ２を活性化処理装置２から取り出す。続いて、搬送ロボット８６１は、矢印ＡＲ２０に示すように、アームの先端部がロードロック部８５側を向くように旋回すると、ロードロック部８５のゲート８５２１が開放される。その後、搬送ロボット８６１が、アームを伸張させてアームの先端部をロードロック部８５のチャンバ８５１内へ挿入する。そして、基板Ｗ１、Ｗ２がアームの先端部からチャンバ８５１内のステージへ移載される。次に、搬送ロボット８６１が、図１６Ｂの矢印ＡＲ２１に示すように、アームを収縮させるとともに、ロードロック部８５がゲート８５２１を閉じる。
次に、搬送装置８２は、基板Ｗ１、Ｗ２をロードロック部８５から洗浄装置３へ搬送する（ステップＳ５）。ここで、ロードロック部８５がゲート８５３１を開放した後、搬送ロボット８２１が、アームの先端部をロードロック部８５側に向けた状態でアームを伸張させてアームの先端部をロードロック部８５のチャンバ８５１内へ挿入する。そして、基板Ｗ１、Ｗ２が、チャンバ８５１内のステージから搬送ロボット８２１のアームの先端部へ移載される。その後、搬送ロボット８２１が、図１６Ｂの矢印ＡＲ２２に示すように、アームを収縮させることにより基板Ｗ１、Ｗ２をロードロック部８５から取り出した後、ロードロック部８５はゲート８５３１を閉じる。次に、搬送ロボット８２１は、矢印ＡＲ２３に示すように、アームの先端部が洗浄装置３側を向くように旋回する。続いて、搬送ロボット８２１は、図１７Ａの矢印ＡＲ２４に示すように、基板Ｗ１、Ｗ２を保持した状態で、搬送装置８２における基板Ｗ１、Ｗ２を洗浄装置３へ搬入する位置まで移動する。その後、搬送ロボット８２１が、アームを伸張させてアームの先端部を洗浄装置３内へ挿入する。そして、矢印ＡＲ２５に示すように、基板Ｗ１、Ｗ２が搬送ロボット８２１のアームの先端部から洗浄装置３のステージへ移載される。
図１３に戻って、続いて、洗浄装置３は、水を基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に吹き付けながら接合面を洗浄する水洗浄工程を実行する（ステップＳ６）。ここで、洗浄装置３は、洗浄ヘッドから超音波を印加した水を基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に吹き付けながら、基板Ｗ１、Ｗ２が載置されたステージをＸＹ方向へスキャンさせて基板Ｗ１、Ｗ２の接合面全面を洗浄する。これにより、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に付着した異物が除去される。続いて、洗浄装置３は、洗浄ヘッドによる水の吐出を停止させてから、ステージを回転させることにより基板をスピン乾燥することにより洗浄処理を完了する。
その後、搬送装置８２が、基板Ｗ１、Ｗ２を洗浄装置３からロードロック部８３へ搬送する（ステップＳ７）。ここでは、搬送ロボット８２１が、アームを伸張させてアームの先端部を洗浄装置３内へ挿入し、基板Ｗ１、Ｗ２をステージからアームの先端部へ移載する。次に、搬送ロボット８２１は、アームを収縮させることにより、図１７Ｂの矢印ＡＲ２６に示すように、基板Ｗ１、Ｗ２を洗浄装置３から取り出す。続いて、搬送ロボット８２１は、矢印ＡＲ２７に示すように、基板Ｗ１、Ｗ２を保持した状態で、アームの先端部がロードロック部８３側を向くように旋回する。その後、ロードロック部８３がゲート８３３１を開放すると、搬送ロボット８２１が、図１８Ａの矢印ＡＲ２９に示すように、アームを伸張させることによりアームの先端部をロードロック部８３のチャンバ８３１内へ挿入する。そして、基板Ｗ１、Ｗ２が、アームの先端部からチャンバ８３１内のステージへ移載される。次に、搬送ロボット８２１は、基板Ｗ１、Ｗ２のチャンバ８３１内のステージへの移載が完了すると、図１８Ｂの矢印ＡＲ３０に示すように、アームを収縮させる。そして、ロードロック部８３がゲート８３３１を閉じる。
図１３に戻って、次に、搬送装置８４のシール駆動部７１４が、気体をシール部材７１１の充填領域Ｓ７１へ充填することにより、シール部材７１１を図２Ａに示す第２状態から図２Ｂに示す第１状態にするシール部材当接工程を実行する（ステップＳ８）。図１３に戻って、続いて、搬送装置８４がゲート８４２１を開放する（ステップＳ９）。これにより、図２Ｂに示す枠体７１３と枠体７１２との間の領域Ｓ７２に存在する空気が、搬送装置８４のチャンバ８４３内に存在する気体を排気するための真空ポンプにより領域Ｓ７２外へ排出される。その後、図９に示すように、接合装置１がゲート１２１１を開放する（ステップＳ１０）。
次に、搬送装置８４が、基板Ｗ１、Ｗ２をロードロック部８３から接合装置１へ搬送する（ステップＳ１１）。ここでは、ロードロック部８３がゲート８３２１を開放した後、搬送ロボット８４１が、アームの先端部をロードロック部８３側に向けた状態でアームを伸張させてアームの先端部をロードロック部８３のチャンバ８３１内に挿入する。そして、ロードロック部８３のチャンバ８３１内において、基板Ｗ１、Ｗ２が、ステージからアームの先端部へ移載されると、搬送ロボット８４１は、図１８Ｂの矢印ＡＲ３１に示すように、アームを収縮させることにより基板Ｗ１、Ｗ２をロードロック部８３から取り出す。次に、ロードロック部８３がゲート８３２１を閉じる。続いて、搬送ロボット８４１は、図１９Ａの矢印ＡＲ３１に示すように、アームの先端部が接合装置１側を向くように旋回する。ここで、搬送ロボット８４１は、ロードロック部８３から接合装置１においてヘッド１４２に支持される基板Ｗ２を取り出した場合、旋回すると同時にアームの先端部を反転させる。その後、搬送ロボット８４１は、アームを伸張させてアームの先端部を接合装置１内へ挿入する。そして、図１９Ｂの矢印ＡＲ３２に示すように、基板Ｗ２が、搬送ロボット８４１のアームの先端部から接合装置１のヘッド１４２へ移載される、或いは、基板Ｗ１が、搬送ロボット８４１のアームの先端部から接合装置１のステージ１４１へ移載される。このとき、接合装置１は、ステージ１４１に基板Ｗ１を保持させるとともに、ヘッド１４２に基板Ｗ１、Ｗ２の接合面が互いに対向した状態で基板Ｗ２を保持させる基板保持工程を実行する。具体的には、制御部９が、例えば基板Ｗ１がステージ４０１に載置された状態で、ステージ１４１の静電チャック１４１１を駆動してステージ１４１に基板Ｗ１を保持させる。また、制御部９は、例えば搬送ロボット（図示せず）等によりヘッド１４２の鉛直下方に配置された基板Ｗ２の接合面側とは反対側にヘッド１４２を接触させた状態で、ヘッド１４２の静電チャック１４２１を駆動してヘッド１４２に基板Ｗ２を保持させる。そして、搬送ロボット８４１が、アームを収縮させる。
図１３に戻って、続いて、接合装置１がゲート１２１１を閉じ、搬送装置８４がゲート８４２１を閉じる（ステップＳ１２）。その後、搬送装置８４のシール駆動部７１４が、シール部材７１１の充填領域Ｓ７１内の気体を排出することによりシール部材７１１を収縮させることで、シール部材を接合装置１の枠体７１３から離間した第２状態にする離脱工程を実行する（ステップＳ１３）。
その後、接合装置１は、基板Ｗ１、Ｗ２同士を接合する基板接合工程を実行する（ステップＳ１４）。ここで、基板接合工程について図２０を参照しながら詳細に説明する。なお、図２０において、接合装置１は、基板Ｗ１、Ｗ２の厚さの測定結果が既に制御部９のメモリに記憶されているものとする。まず、接合装置１は、距離測定部１８５により、ステージ１４１、ヘッド１４２の３箇所におけるステージ１４１とヘッド１４２との間の距離を測定する距離測定工程を実行する（ステップＳ１０１）。
次に、接合装置１は、ステージ１４１、ヘッド１４２の３箇所におけるステージ１４１とヘッド１４２との間の距離に基づいて、ヘッド１４２のステージ１４１に対する傾きを調整する傾き調整工程を実行する（ステップＳ１０２）。ここでは、３つの支持部駆動部１４６が、それぞれ、３つのホルダ支持部１４７１をＺ軸方向へ各別に移動させることにより、ヘッド１４２の基板Ｗ２の載置面とステージ１４１の基板Ｗ２の載置面とが平行になるようにヘッド１４２のステージ１４１に対する傾きを調整する平行調整を行う。なお、接合装置１は、必ずしもヘッド１４２のステージ１４１に対する傾き調整を、基板Ｗ１、Ｗ２同士を接合する処理を行う毎に毎回行う必要はない。例えば、接合装置１が、基板Ｗ１、Ｗ２同士を接合する処理を予め設定された回数だけ行う毎にヘッド１４２のステージ１４１に対する傾き調整を行うようにしてもよい。或いは、接合装置１の初期設定時において、ヘッド１４２のステージ１４１に対する傾き調整を行った後、ロック機構１４９をロック状態で維持するようにしてもよい。ここで、基板Ｗ１，Ｗ２の厚さ方向の調整は、支持部駆動部１４６がホルダ支持部１４７１を同時に移動させることにより行われる。ロック機構１４９をロック状態で維持することにより、支持部駆動部１４６が、ホルダ支持部１４７１に対して－Ｚ方向への駆動力を与えることにより基板Ｗ２を基板Ｗ２に押しつけることができ、基板Ｗ１、Ｗ２同士を加圧する際の加圧力を高めることができる。これにより、基板Ｗ１、Ｗ２同士を面加圧することによる接合にも対応できる。
続いて、接合装置１は、ステージ１４１およびヘッド１４２に基板Ｗ１、Ｗ２が保持されていない状態でのステージ１４１の上面とヘッド１４２の下面との間の距離と基板Ｗ１、Ｗ２の厚さとに基づいて、基板Ｗ１の接合面と基板Ｗ２の接合面との間の距離を算出する。そして、接合装置１は、算出した距離に基づいて、ヘッド１４２を鉛直下方へ移動させて基板Ｗ１、Ｗ２同士を近づける（ステップＳ１０３）。このとき、接合装置１は、図２１Ａの矢印ＡＲ１０１に示すように、３つのホルダ支持部１４７１を同時に鉛直下方、即ち、－Ｚ方向へ移動させることにより、ヘッド１４２をステージ１４１に近づける。
図２０に戻って、その後、接合装置１は、基板Ｗ１、Ｗ２同士が離間した状態で、基板Ｗ１の基板Ｗ２に対する位置ずれ量を算出する（ステップＳ１０４）。ここにおいて、制御部９は、まず、位置測定部５００の第１撮像部５０１および第２撮像部５０２から、非接触状態における２つの基板Ｗ１、Ｗ２の撮影画像ＧＡａ，ＧＡｂ（図１１Ａ参照）を取得する。そして、制御部９は、前述のように、２つの撮影画像ＧＡａ，ＧＡｂに基づいて、２つの基板Ｗ１、Ｗ２のＸ方向、Ｙ方向およびＺ軸周りの回転方向の位置ずれ量ｄｘ、ｄｙ、ｄθそれぞれを算出する。
次に、接合装置１は、算出した位置ずれ量ｄｘ、ｄｙ、ｄθを補正するように基板Ｗ２を基板Ｗ１に対して相対的に移動させることにより、位置合わせを実行する（ステップＳ１０５）。ここにおいて、接合装置１は、位置ずれ量ｄｘ、ｄｙ、ｄθが低減するように、ステージ１４１をＸ方向、Ｙ方向およびＺ軸周りの回転方向へ移動させる。
続いて、接合装置１は、更にヘッド１４２をステージ１４１に近づけることにより、基板Ｗ１、Ｗ２同士を近づける（ステップＳ１０６）。ここで、接合装置１は、ヘッド１４２を、基板Ｗ１、Ｗ２の間の隙間が基板Ｗ１、Ｗ２を撓ませた状態でそれらの中央部同士を接触させるのに最適な隙間となる位置に配置する。この状態で、基板Ｗ１、Ｗ２の周部同士が５０μｍ程度離間した状態となるようにする。このとき、接合装置１は、図２１Ｂの矢印ＡＲ１０２に示すように、３つのホルダ支持部１４７１を同時に－Ｚ方向へ移動させることにより、ヘッド１４２をステージ１４１に近づける。
図２０に戻って、その後、接合装置１は、基板Ｗ１、Ｗ２が互いに離間した状態で、基板Ｗ１、Ｗ２を撓ませることにより、基板Ｗ１の中央部と基板Ｗ２の中央部とを接触させる接触工程を実行する（ステップＳ１０７）。接合装置１は、例えば図２２Ａに示すように、基板Ｗ１の周部に対して中央部が基板Ｗ２に向かって突出するように基板Ｗ１を撓ませる。このとき、接合装置１は、チャック駆動部から静電チャック１４１１へ電圧を印加させることにより静電チャック１４１１に基板Ｗ１の周部を保持させた状態で、矢印ＡＲ１０３に示すように押圧部１８１１により基板Ｗ１の中央部を基板Ｗ２に向けて押圧する。これにより、基板Ｗ１は、その中央部Ｗ１ｃが基板Ｗ２に向かって突出するように撓む。また、接合装置１は、基板Ｗ２の周部に対して中央部が基板Ｗ１に向かって突出するように基板Ｗ２を撓ませる。このとき、接合装置１は、チャック駆動部から静電チャック１４２１へ電圧を印加させることにより静電チャック１４２１に基板Ｗ２の周部を保持させた状態で、矢印ＡＲ１０４に示すように押圧部１８２１により基板Ｗ２の中央部を基板Ｗ１に向けて押圧する。これにより、基板Ｗ２は、その中央部が基板Ｗ１に向かって突出するように撓む。また、基板Ｗ１、Ｗ２は、それらの周部の間の距離が一定に維持された状態で、それらの接触部分が、押圧機構１８１、１８２により点加圧された中央部を起点として基板Ｗ１、Ｗ２の間に生じる分子間力（ファンデルワールス力）または基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に存在する水またはＯＨ基による接合力により、基板Ｗ１、Ｗ２の中央部から周部に向かって広がっていく。
次に、接合装置１は、基板Ｗ１の接合面が基板Ｗ２の接合面に接触した状態で、 基板Ｗ２の基板Ｗ１に対する位置ずれ量を測定する（ステップＳ１０８）。このとき、接合装置１は、基板Ｗ１、Ｗ２同士の接触部分が広がることにより基板Ｗ２の基板Ｗ１に対する移動が規制された状態で、基板Ｗ１、Ｗ２の位置ずれ量を測定する。続いて、接合装置１は、算出した位置ずれ量ｄｘ、ｄｙ、ｄθの全てが予め設定された位置ずれ量閾値ｄｘｔｈ、ｄｙｔｈ、ｄθｔｈ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０９）。
ここで、接合装置１により、算出した位置ずれ量ｄｘ、ｄｙ、ｄθのいずれかが、予め設定された位置ずれ量閾値ｄｘｔｈ、ｄｙｔｈ、ｄθｔｈよりも大きいと判定されたとする（ステップＳ１０９：Ｎｏ）。この場合、接合装置１は、ヘッド１４２を上昇させることにより、基板Ｗ２を基板Ｗ１から離脱させる（ステップＳ１１０）。このとき、接合装置１は、ヘッド１４２を上昇させて基板Ｗ１、Ｗ２の間の距離を広げつつ、押圧部１８１１をステージ１４１に没入させる方向へ移動させるとともに、押圧部１８２１をヘッド１４２に埋没させる方向へ移動させる。ここにおいて、接合装置１は、基板Ｗ２を基板Ｗ１から剥がす際の基板Ｗ２の引っ張り圧力が一定となるようにヘッド１４２の上昇を制御する。これにより、基板Ｗ２が基板Ｗ１から離脱し、基板Ｗ１、Ｗ２の接触状態が解除される。
続いて、接合装置１は、算出した位置ずれ量ｄｘ、ｄｙ、ｄθを全て位置ずれ量閾値ｄｘｔｈ、ｄｙｔｈ、ｄθｔｈ以下にするための基板Ｗ１、Ｗ２の補正移動量を算出する（ステップＳ１１１）。ここにおいて、制御部９は、基板Ｗ２を基板Ｗ１に接触させた状態での基板Ｗ１と基板Ｗ２との位置ずれ量ｄｘ、ｄｙ、ｄθと、基板Ｗ２が基板Ｗ１に接触していない状態での基板Ｗ１と基板Ｗ２との位置ずれ量との差分に相当する移動量だけ移動させるような補正移動量を算出する。この補正移動量だけオフセットしてアライメントすることにより、再度基板Ｗ１、Ｗ２同士が接触したときに同様の基板Ｗ１、Ｗ２の接触による位置ずれが発生すれば基板Ｗ１、Ｗ２の位置ずれが無くなることになる。
その後、接合装置１は、２つの基板Ｗ１、Ｗ２が接触していない状態で２つの基板Ｗ１、Ｗ２の相対的な位置ずれ量ｄｘ、ｄｙ、ｄθを補正するように、位置合わせを実行する（ステップＳ１１２）。ここにおいて、接合装置１は、ステージ１４１をステップＳ１１１で算出された補正移動量だけＸ方向、Ｙ方向およびＺ軸周りの回転方向に移動させる。このようにして、接合装置１は、基板Ｗ１、Ｗ２が互いに離間した状態で、位置ずれ量ｄｘ、ｄｙ、ｄθが低減するように基板Ｗ２の基板Ｗ１に対する相対位置を調整する。そして、接合装置１は、再びステップＳ１０６の処理を実行する。
一方、接合装置１により、算出した位置ずれ量ｄｘ、ｄｙ、ｄθの全てが、予め設定された位置ずれ量閾値ｄｘｔｈ、ｄｙｔｈ、ｄθｔｈ以下であると判定されたとする（ステップＳ１０９：Ｙｅｓ）。この場合、接合装置１は、基板Ｗ１、Ｗ２の中央部から周部に向かって基板Ｗ１、Ｗ２の接触部分を更に広げていき基板Ｗ１、Ｗ２同士を全面で接触させる（ステップＳ１１３）。ここでは、接合装置１は、押圧機構１８１の押圧部１８１１を図２２Ｂの矢印ＡＲ１０６に示すようにステージ１４１に没入させる方向へ移動させ且つ押圧機構１８２の押圧部１８２１を矢印ＡＲ１０７に示すようにヘッド１４２に没入させる方向へ移動させると同時に、矢印ＡＲ１０５に示すようにヘッド１４２をステージ１４１に近づく方向へ移動させることにより基板Ｗ１、Ｗ２の周部同士の距離を縮める。このようにして、接合装置１は、基板Ｗ１の周部を基板Ｗ２の周部に接触させて基板Ｗ１、Ｗ２の接合面同士を全面で接触させる。
図２０に戻って、次に、接合装置１は、基板Ｗ１、Ｗ２が全面で接触した状態で、基板Ｗ１の周部Ｗ１ｓのみを基板Ｗ２の周部Ｗ２ｓに押し付けることにより基板Ｗ１、Ｗ２の周部Ｗ１ｓ、Ｗ２ｓ同士を加圧することにより基板Ｗ１、Ｗ２同士を接合する接合工程を実行する（ステップＳ１１４）。続いて、接合装置１は、ヘッド１４２の静電チャック１４２１を停止させることにより基板Ｗ２の保持を解除する（ステップＳ１１５）。その後、接合装置１は、ヘッド１４２を上昇させることによりヘッド１４２を基板Ｗ２から離脱させる。
図１３に戻って、前述の基板接合工程（ステップＳ１４）の後、搬送装置８４のシール駆動部７１４が、再び、シール部材７１１を前述の第２状態から前述の第１状態にするシール部材当接工程を実行する（ステップＳ１５）。続いて、搬送装置８４がゲート８４２１を開放した後（ステップＳ１６）、接合装置１がゲート１２１１を開放する（ステップＳ１７）。その後、搬送装置８４が、互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２を接合装置１からロードロック部８３へ搬送する（ステップＳ１８）。ここでは、搬送ロボット８４１が、アームを伸張させてアームの先端部を接合装置１内へ挿入する。そして、互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２が、接合装置１のステージ１４１またはヘッド１４２から搬送ロボット８４１のアームの先端部へ移載される。次に、搬送ロボット８４１が、アームを収縮させることにより、接合装置１から互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２を取り出す。続いて、搬送ロボット８４１は、アームの先端部がロードロック部８３側を向くように旋回する。その後、搬送ロボット８４１が、アームの先端部をロードロック部８３側に向けた状態でアームを伸張させることによりアームの先端部をロードロック部８３のチャンバ８３１内へ挿入する。そして、チャンバ８３１内において、互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２が、アームの先端部からステージへ移載されると、搬送ロボット８４１は、アームを収縮させる。
続いて、接合装置１がゲート１２１１を閉じ、搬送装置８４がゲート８４２１を閉じる（ステップＳ１９）。このとき、搬送装置８４のシール駆動部７１４が、適宜シール部材７１１を収縮させることで、シール部材を接合装置１の枠体７１３から離間した第２状態にする離脱工程を実行する。
その後、搬送装置８２が、互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２をロードロック部８３から取り出しポート８１３へ搬送する（ステップＳ２０）。ここで、ロードロック部８３がチャンバ８３１内を大気開放した後ゲート８３３１を開放すると、搬送ロボット８２１が、アームの先端部をロードロック部８３側に向けた状態でアームを伸張させてアームの先端部をチャンバ８３１内へ挿入する。そして、互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２が、チャンバ８３１内のステージから搬送ロボット８２１のアームの先端部へ移載される。その後、搬送ロボット８２１が、アームを収縮させることにより互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２をロードロック部８３から取り出した後、ロードロック部８３がゲート８３３１を閉じる。続いて、搬送ロボット８２１は、アームの先端部がロードロック部８３側とは反対側を向くように旋回する。その後、搬送ロボット８２１は、互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２を保持した状態で、アームを伸張させてアームの先端部を取り出しポート８１３内へ挿入して互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２を取り出しポート８１３内に配置する。
ここで、本実施の形態に係る接合装置１の特徴について、図２３Ａおよび図２３Ｂに示す比較例に係る接合装置９Ａ、９Ｂと比較しながら説明する。接合装置９Ａは、図２３Ａに示すように、ヘッド１４１を駆動するヘッド駆動部９１４４がヘッド１４２の鉛直上方に位置するため地面からヘッド駆動部９１４４までの高さＨ９１が高くなってしまう。このため、ヘッド駆動部９１４４およびヘッド駆動部９１４４に接続されたヘッド１４２の振動振幅が大きくなってしまい、ステージ１４１に対するヘッド１４２の相対的な振動振幅が大きくなってしまう。従って、両基板Ｗ１、Ｗ２に設けられた各アライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ａ、ＭＫ２ｂを撮像して得られる撮像画像のばらつきおよび基板Ｗ１、Ｗ２を接触させるときの接触位置のばらつきが大きくなり、基板Ｗ１、Ｗ２同士を接合したときの位置精度が低下してしまう。一方、接合装置９Ｂは、図２３Ｂに示すように、ヘッド駆動部９１４４が地面から高い位置に配置されることを避けるために、駆動対象をヘッド１４２からステージ１４１に変更し且つステージ１４１を駆動するステージ駆動部９１４３をステージ１４１の鉛直下方に配置している。しかしながら、接合装置９Ｂは、ステージ駆動部９１４３の長さが長く且つステージ１４２の鉛直下方に位置するため地面からステージ１４１までの距離が長くなってしまう。このため、ステージ駆動部９１４３およびステージ駆動部９１４３に接続されたステージ１４１の振動振幅が大きくなってしまい、ヘッド１４２に対するステージ１４１の相対的な振動振幅が大きくなってしまう。従って、前述と同様に、両基板Ｗ１、Ｗ２に設けられた各アライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ａ、ＭＫ２ｂを撮像して得られる撮像画像のばらつきおよい基板Ｗ１、Ｗ２を接触させるときの接触位置のばらつきが大きくなり、基板Ｗ１、Ｗ２同士を接合したときの位置精度が低下してしまう。また、接合装置９Ｂ内に除振ユニットを配置しようとすると、除振ユニットを配置するスペース分だけステージ１４１およびヘッド１４２の地面からの高さが高くなってしまい、振動振幅低減の観点から構成的に不利である。
これに対して、本実施の形態に係る接合装置１では、図２３Ｃに示すように、支持部駆動部１４６が、ステージ１４１およびヘッド１４２の側方に配置されている。これにより、ステージ１４１およびヘッド１４２と地面との間の距離を短くすることができるので、その分、ステージ１４１およびヘッド１４２の振動振幅を低減することができる。また、接合装置１では、ステージ１４１およびヘッド１４２の地面からの高さを高くすることなく、接合装置１内における支持部駆動部１４６の－Ｚ方向側に除振ユニット１６０を配置することができる。従って、ステージ１４１およびヘッド１４２に伝達する振動を低減することができる。
また、接合装置１において、除振ユニット１６０が互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２の位置ずれ量に与える影響について説明する。図２４において、周波数スペクトルＳＰＥ１は、除振ユニット１６０によりプレート駆動部１６３が動作している場合のステージ１４１およびヘッド１４２振動振幅の周波数依存性を示し、周波数スペクトルＳＰＥ２は、除振ユニット１６０のプレート駆動部１６３が停止している場合のステージ１４１およびヘッド１４２の振動振幅の周波数依存性を示す。また、破線は、０．１μｍの振動振幅を示すラインである。図２４に示すように、周波数スペクトルＳＰＥ２は、６Ｈｚ付近において、振幅が０．１μｍを超えていた。これに対して、周波数スペクトルＳＰＥ１では、６Ｈｚ付近の振幅が０，１μｍ未満に低減されている。
また、除振ユニット１６０のプレート駆動部１６３が停止している状態で接合した複数組の基板Ｗ１、Ｗ２の位置ずれ量と、除振ユニット１６０のプレート駆動部１６３が動作している状態で接合した複数組の基板Ｗ１、Ｗ２について、基板Ｗ１、Ｗ２同士の位置ずれ量を比較した。その結果、除振ユニット１６０のプレート駆動部１６３が停止している場合の位置ずれ量が１００ｎｍ程度であったのに対して、除振ユニット１６０のプレート駆動部１６３が動作している場合の位置ずれ量は４０ｎｍ程度に低減されることが判った。これは、除振ユニット１６０によりステージ１４１およびヘッド１４２の特に６Ｈｚ付近の周波数の振動成分の振幅が０．１μｍ未満に低減されたことにより、互いに接合される基板Ｗ１、Ｗ２同士の位置ずれ量が０．１μｍ以下に低減されたことを反映しているものと考えられる。その結果、位置ずれ量０．１μｍ以下の位置精度での基盤Ｗ１、Ｗ２同士の接合に成功した。
以上説明したように、本実施の形態に係る接合装置１では、３つのホルダ支持部１４７１が、ステージ１４１の外周部における３箇所それぞれからヘッドホルダ１１１を支持している。そして、３つの支持部駆動部１４６が、それぞれ、ステージ１４１の外周部に配置され、３つのホルダ支持部１４７１をＺ軸方向へ各別に移動させる。これにより、ステージ１４１およびヘッド１４２の地面からの距離を短くすることができるので、その分、ステージ１４１およびヘッド１４２の振動振幅を低減することができる。従って、地面から伝達する振動に起因した基板Ｗ１、Ｗ２同士の位置ずれが低減されるので、その分、基板Ｗ１、Ｗ２を高い位置精度で接合することができる。
また、本実施の形態に係る３つの支持部駆動部１４６は、それぞれ、３つのホルダ支持部１４７１のうちの１つをＺ軸方向へ各別に移動させることにより、ステージ１４２の周部における３箇所と、ヘッド１４２におけるステージ１４１の周部の３箇所それぞれに対向する３箇所と、の間の距離を調整する。これにより、ヘッド１４２がステージ１４１に対して平行となるように、ステージ１４１に対するヘッド１４２の傾きを調整することができるので、基板Ｗ１、Ｗ２同士を接触させる際、基板Ｗ２が基板Ｗ１に対して傾いていることに起因した位置ずれの発生を抑制することができる。
ところで、従来のヘッド１４２側にピエゾアクチュエータのような３つの伸縮機構を設けてこれらによりヘッド１４２の傾きを調整する構成では、ヘッド１４２と伸縮機構とが点接触した状態で動作するため、ヘッド１４２に伝わる振動の影響を受けやすかった。これに対して、本実施の形態に係る接合装置１では、ヘッド１４２がヘッドホルダ１１１、連結部１４５を介してホルダ支持部１４７１に連結されている。これにより、ヘッド１４２が振動の影響を受けにくくすることができる。また、本実施の形態に係る接合装置１は、連結部１４５とロック機構１４９とを備える。これにより、ロック機構１４９をアンロック状態としてヘッドホルダ１１１の平行調整を行い、ヘッドホルダ１１１の平行調整が完了するとロック機構１４９をロック状態にすることができる。これにより、ロック機構１４９をロック状態にすることによりヘッド１４２に伝わる振動の影響を低減することができる。
更に、本実施の形態に係る距離測定部１８５は、ヘッド１４２およびステージ１４１における３箇所において、Ｚ軸方向におけるヘッド１４２とステージ１４１との間の距離を測定する。これにより、ヘッド１４２のステージ１４１に対する傾きを精度良く計測することができるので、ヘッド１４２のステージ１４１に対する傾きを適切に調整することができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は前述の実施の形態の構成に限定されるものではない。例えば図２５に示すように、接合装置２００１がチャンバを備えない構成であってもよい。なお、図２５において、実施の形態と同様の構成については図５と同一の符号を付している。ここで、ステージ駆動部２１４３は、トッププレート１１４に固定されアクチュエータ１４３２を支持する支持部材１４３３を有する。また、エアシリンダ２１８６は、トッププレート１１４に固定されシリンダチューブ１８６２を支持する支持部材２１８６３を有する。
実施の形態では、搬送装置８４が、環状であり枠体７１２における接合装置１の枠体７１３に対向する側において枠体７１２の全周に亘って配設されたシール部材７１１を備える例について説明した。但し、これに限らず、例えば接合装置１が、環状であり枠体７１３における搬送装置８４の枠体７１２に対向する側において枠体７１３の全周に亘って配設されたシール部材（図示せず）を備えるものであってもよい。
実施の形態において、２つの基板Ｗ１、Ｗ２のいずれか一方のみにＮ２ＲＩＥ処理とＮ２ラジカル処理とを行い、他方はＮ２ＲＩＥ処理とＮ２ラジカル処理との少なくとも一方を行わない活性化処理を行う構成であってもよい。
実施の形態では、接合装置１が、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面全体が互いに接触した状態で、基板Ｗ１、Ｗ２に圧力を加えるとともに、熱処理を行う例について説明した。但し、これに限らず、例えば接合装置１が、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面全体が互いに接触した状態で、基板Ｗ１、Ｗ２に圧力を加えるだけで熱処理を行わない構成であってもよい。或いは、接合装置１が、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面全体が互いに接触した状態で、基板Ｗ１、Ｗ２の熱処理のみ実行し圧力を加えない構成であってもよい。また、接合装置１とは異なる装置において、基板Ｗ１、Ｗ２への加圧、熱処理が行われてもよい。例えば接合装置１が、基板Ｗ１、Ｗ２の仮接合までを実行し、その後、他の加熱装置（図示せず）において熱処理が行われてもよい。
実施の形態では、活性化処理装置２において基板Ｗ１、Ｗ２の接合面を活性化する活性化処理を行う例について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば図２６に示す接合装置４００１のように、チャンバ１２０内において基板Ｗ１、Ｗ２の接合面へ粒子ビームを照射する粒子ビーム源１９１、１９２を備えるものであってもよい。なお、図２６において実施の形態と同様の構成については図５と同一の符号を付している。粒子ビーム源１９１、１９２としては、例えば高速原子ビーム（ＦＡＢ、Fast Atom Beam）源、イオンガン等を採用することができる。本変形例に係る接合システムは、実施の形態に係る接合システムにおいて、ロードロック部８５、搬送装置８６および活性化処理装置２を備えていない構成とすることができる。
ここで、本変形例に係る接合システムについて、基板Ｗ１、Ｗ２が接合システムに投入されてから基板Ｗ１、Ｗ２が接合されて接合システムから取り出されるまでの動作の流れについて図２７を参照しながら説明する。まず、接合システムは、基板Ｗ１、Ｗ２を導入ポート８１１、８１２から洗浄装置３へ搬送する（ステップＳ４０１）。ここで、基板Ｗ１、Ｗ２としては、例えば、Ｓｉ基板、サファイア基板を含むアルミナ基板（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）、窒化物基板（例えば、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ））、ＧａＡｓ基板、炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板、タンタル酸リチウム（Ｌｔ：ＬｉＴａＯ３）基板、ニオブ酸リチウム基板（Ｌｎ：ＬｉＮｂＯ３）、ダイヤモンド基板などのいずれかからなる被接合物である。或いは、基板Ｗ１、Ｗ２として、接合面にＡｕ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ等の金属から形成された電極が設けられた基板であってもよい。次に、洗浄装置３は、水を基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に吹き付けながら接合面を洗浄する水洗浄工程を実行する（ステップＳ４０２）。水洗浄工程での処理内容は、実施の形態で説明したステップＳ１０６の処理と同様である。続いて、搬送装置８２が、基板Ｗ１、Ｗ２を洗浄装置３からロードロック部８３へ搬送する（ステップＳ４０３）。ここで、ロードロック部８３が、搬送された基板Ｗ１、Ｗ２を加熱するための基板加熱部（図示せず）を備えており、搬送された基板Ｗ１、Ｗ２を加熱することにより基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に付着した水分を除去するようにしてもよい。その後、搬送装置８４のシール駆動部７１４が、気体をシール部材７１１の充填領域Ｓ７１へ充填することにより、シール部材７１１を実施の形態で説明した図２Ａに示す第２状態から図２Ｂに示す第１状態にするシール部材当接工程を実行する（ステップＳ４０４）。図２７に戻って、次に、搬送装置８４がゲート８４２１を開放する第１ゲート開放工程を実行する（ステップＳ４０５）。続いて、接合装置４００１がゲート１２１１を開放する第２ゲート開放工程を実行する（ステップＳ４０６）。
次に、搬送装置８４が、基板Ｗ１、Ｗ２をロードロック部８３から接合装置４００１へ搬送する搬送工程を実行する（ステップＳ４０７）。続いて、接合装置４００１がゲート１２１１を閉じ、搬送装置８４がゲート８４２１を閉じる（ステップＳ４０８）。その後、搬送装置８４のシール駆動部７１４が、シール部材７１１の充填領域Ｓ７１内の気体を排出することによりシール部材７１１を収縮させることで、シール部材を接合装置４００１の枠体７１３から離間した第２状態にする離脱工程を実行する（ステップＳ４０９）。
次に、接合装置４００１は、チャンバ１２０内が減圧雰囲気の状態で２つの基板Ｗ１、Ｗ２それぞれの接合面を活性化する活性化処理工程を行う（ステップＳ４１０）。ここでは、接合装置４００１が、粒子ビーム源１９１、１９２から放射される粒子ビームを基板Ｗ１、Ｗ２の接合面へ照射することにより、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に対して活性化処理を行う。続いて、接合装置４００１は、基板Ｗ１、Ｗ２同士を予め設定された距離まで接近させた後、位置測定部１５０により測定される位置ずれ量に基づいて、基板Ｗ２の基板Ｗ１に対する位置決め（アライメント）を行う位置決め工程を実行する（ステップＳ４１１）。その後、接合装置４００１は、ヘッド１４２を再びステージ１４１に近づけることにより、２つの基板Ｗ１、Ｗ２を接触させた後、２つの基板Ｗ１、Ｗ２が互いに密着する方向へ圧力を加えることにより、２つの基板Ｗ１、Ｗ２を接合する（ステップＳ４１２）。なお、例えば基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に金属領域が露出している場合には、基板Ｗ１、Ｗ２の加熱処理を併用してもよい。本変形例の場合、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面には、活性化処理により形成されたダングリングボンドが存在する。これにより、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面同士を接触させることにより、基板Ｗ１、Ｗ２同士が、ダングリングボンドを介して接合される。
次に、搬送装置８４のシール駆動部７１４が、再び、シール部材７１１を前述の第２状態から前述の第１状態にするシール部材当接工程を実行する（ステップＳ４１３）。続いて、搬送装置８４がゲート８４２１を開放する第１ゲート開放工程を実行した後（ステップＳ４１４）、接合装置４００１がゲート１２１１を開放する第２ゲート開放工程を実行する（ステップＳ４１５）。その後、搬送装置８４が、互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２を接合装置１からロードロック部８４へ搬送する（ステップＳ４１６）。次に、接合装置４００１がゲート１２１１を閉じ、搬送装置８４がゲート８４２１を閉じる（ステップＳ４１７）。次に、搬送装置８２が、互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２をロードロック部８３から取り出しポート８１３へ搬送する（ステップＳ４１８）。
本構成によれば、チャンバ１２０内をいわゆる超高真空状態で維持しながら活性化処理工程を行った後接合できるので、超高真空中での基板Ｗ１、Ｗ２同士の直接接合に適用できる。
実施の形態では、接合装置１が除振ユニット１６０を備える例について説明したが、これに限らず、例えば図２８に示すように、接合装置４００１が載置される第１架台４０４２が、いわゆるアクティブ除振台であってもよい。なお、図２８において、実施の形態と同様の構成については図５と同一の符号を付している。ここで、接合装置４００１は、除振ユニットを備えていない点で実施の形態に係る接合装置１と相違する。第１架台４０４２は、接合装置４００１が鉛直上方、即ち、＋Ｚ方向側に設置されるトッププレート４４２１と、防振機構を有し、地面に設置されるとともに、＋Ｚ方向側においてトッププレート４４２１を移動自在に支持するプレート支持部４４２２と、を有する。プレート支持部４４２２は、例えば空気バネ、コイルバネ等を用いた防振機構を有し、トッププレート４４２１をＺ軸方向に沿って移動自在に支持する。また、第１架台４０４２は、更に、トッププレート４４２１に伝達する振動を検出する振動検出部４４２４と、トッププレート４４２１をプレート支持部２４２２に対して相対的に移動させるプレート駆動部４４２３と、トッププレート４４２１に伝達する振動を低減するようにプレート駆動部２４２３を制御する除振制御部４４２９と、を有する。プレート駆動部４４２３および除振制御部４４２９は、実施の形態で説明したプレート駆動部１６３および除振制御部１６９と同様の構成である。
本構成によれば、接合装置４００１として除振ユニットを備えない構成とすることができるので、その分、接合装置４００１の構成の簡素化並びに軽量化を図ることができる。
実施の形態では、接合装置１の除振ユニット１６０がいわゆるアクティブ除振台である例について説明したが、これに限らず、例えば除振ユニット１６０が、トッププレート１６１を、単に空気バネ、磁気バネ等の防振機構を有する支持部により支持してなるいわゆるパッシブ除振台であってもよい。
実施の形態では、ステージ１４１およびヘッド１４２のそれぞれが、押圧機構１８１，１８２を有する例について説明したが、これに限定されるものではなく、例えばステージ１４１のみが押圧機構１８１を有し、ヘッド１４２が押圧機構を備えないものであってもよい。或いは、ヘッド１４２のみが押圧機構１８２を有し、ステージ１４１が押圧機構を備えないものであってもよい。
実施の形態では、ロック機構１４９が接合装置１の動作中においてロック状態またはアンロック状態に切り替え可能である例について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば接合装置１を動作させる前に、ヘッドホルダ１１１の傾きを調整した後、ホルダ支持部１４７１がヘッドホルダ１１１にボルト等により固定される構成であってもよい。この場合でも、ホルダ支持部１４７１をＺ軸方向へ移動させてもヘッドホルダ１１１の撓みに相当するだけヘッドホルダ１１１の傾きの微調整を行うことは可能である。或いは、実施の形態に係る接合装置１において、ロック機構１４９を備えない構成であってもよい。この場合でも、チャンバ１２０内に配置されたヘッド１４２は、チャンバ１２０内が減圧されることによりヘッドホルダ１１１に固定されたベローズ１１３が収縮する力による加圧力を受けることができるので、ヘッド１４２の自重と合わせて基板Ｗ２をいくらかの圧力で基板Ｗ１に押し付けることが可能である。例えば、押圧機構１８１、１８２により基板Ｗ１、Ｗ２の中央部を押圧して撓ませた状態で基板Ｗ１、Ｗ２の中央部同士を接触させた後、基板Ｗ１、Ｗ２を全面で接触させることにより接合するいわゆる親水化接合であれば、減圧下でなくともこの程度の圧力でも接合可能である。
実施の形態において、基板Ｗ１、Ｗ２の中央部を押圧することにより基板Ｗ１、Ｗ２を撓ました状態で基板Ｗ１、Ｗ２の中央部同士を突き合せた後、基板Ｗ１、Ｗ２の全面を押圧してもよいし、周部のみを押圧するようにしてもよい。この場合、基板Ｗ１、Ｗ２の周部の浮きの発生を抑制することができるとともに、基板Ｗ１、Ｗ２の中央部における歪みの発生を抑制できる。また、実施の形態では、基板Ｗ１，Ｗ２の中央部を押圧して撓ませた状態で基板Ｗ１、Ｗ２同士を突き合せた後基板Ｗ１、Ｗ２同士を接合する例について説明したがこれに限定されるものではなく、基板Ｗ１、Ｗ２同士を全面で接触させてから接合するものであってもよい。
実施の形態では、搬送装置８４が搬送ロボット８４１を備える例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば図２９に示すように、搬送装置５０８４が、長尺であり接合装置５００１のチャンバ５１２０に設けられた開口部５１２０ｆに挿通され一端部に基板Ｗ１、Ｗ２を保持する保持部５８４５が設けられた支持棒５８４１と、支持棒５８４１の他端部で支持棒５８４１を支持する支持体５８４２と、支持体５８４２を駆動する支持体駆動部５８４３と、を有するものであってもよい。なお、図２９において、実施の形態と同様の構成については図５と同一の符号を付している。ここで、接合装置５００１は、チャンバ５１２０以外の構成については実施の形態で説明した接合装置１と同様の構成である。また、搬送装置５０８４は、チャンバ５１２０内の真空度を維持するためにチャンバ５１２０の開口５１２０ｆの外周部と支持体５８４２との間に介在するベローズ５８４４を有する。支持体駆動部５８４３は、例えば支持体５８４２が固定されたスライダ（図示せず）をＸ軸方向へ摺動自在に支持するレール（図示せず）と、スライダをＸ軸方向へ駆動するためのボール螺子機構（図示せず）と、を有する。支持体駆動部５８４３は、矢印ＡＲ５００１に示すように、支持体５８４２を支持棒５８４１がチャンバ５１２０内へ挿脱される方向へ駆動することにより、基板Ｗ１、Ｗ２をロードロック部８３と接合装置５００１とのいずれか一方から他方へ搬送する。また、この搬送装置５０８４を採用する場合、接合装置１のチャンバ５１２０は、ロードロック部８３のゲート８３２１との間で枠体７１２、７１３およびシール部材７１１を介して接続される構成とすればよい。なお、ゲート１２１１は、チャンバ５１２０の開口１２０ｅを覆うように設けられている。
図２６および図２７を用いて説明した変形例に係る接合システムにおいて、搬送装置８４の代わりに図２９に示す搬送装置３０８４を採用してもよい。この場合、接合装置５００１は、例えば図３０に示すように、図７に示す配置に対して反時計回りに９０度だけ回転させた配置とすればよい。
本構成によれば、ベローズ５８４４を採用した搬送手段であるため、チャンバ５１２０内をいわゆる超高真空状態で維持することができる。
実施の形態では、３つのホルダ支持部１４７１が、連結部１４５を介してヘッドホルダ１１１の３つの角部を支持する例について説明した。但し、これに限らず、例えば図３１に示す接合装置６００１のように、３つのホルダ支持部６１４７１が、それぞれ、ヘッドホルダ６１１１側の端部、即ち、＋Ｚ方向側の端部がヘッドホルダ６１１１の角部に直接固定されているものであってもよい。また、ヘッド１４２を支持した状態でヘッドホルダ６１１１に固定される支持部材６１１２と、支持部材６１１２とヘッドホルダ６１１１との間に適宜介在させるシムプレート６１１７と、を備えるものであってもよい。ここで、支持部材６１１２は、例えば図３２に示すように、＋Ｚ方向側の端部に支持部材６１１２におけるヘッドホルダ６１１１よりも－Ｚ方向側の部分よりも小径であり側壁に螺子（図示せず）が形成されている突出部６１１２ａを有する。また、ヘッドホルダ６１１１における支持部材６１１２が固定されるホルダ固定部分に対応する位置には、ヘッドホルダ６１１１を厚さ方向に貫通し突出部６１１２ａが嵌入される貫通孔６１１１ａが穿設されている。ここで、突出部６１１２ａの長さは、ヘッドホルダ６１１１の厚さよりも長く、突出部６１１２ａの先端部は、ヘッドホルダ６１１１の＋Ｚ方向側へ突出している。支持部材６１１２は、ヘッドホルダ６１１１の＋Ｚ方向側に載置され、突出部６１１２ａの先端部が螺合するナット部（図示せず）を有する固定部材６１１８によりヘッドホルダ６１１１に固定されている。また、突出部６１１２ａには、適宜シムプレート６１１７を嵌入させることができる。そして、突出部６１１２ａに嵌入させるシムプレート６１１７の数を調整することにより、支持部材６１１２がヘッド１４２を支持するヘッド支持部分と支持部材６１１２がヘッドホルダ６１１１に固定されるホルダ固定部分との間の長さＬ６１を変更することができる。この支持部材６１１２とシムプレート６１１７と固定部材６１１８とから、支持部材６１１２がヘッド１４２を支持するヘッド支持部分と支持部材６１１２がヘッドホルダ６１１１に固定されるホルダ固定部分との間の長さＬ６１が可変であるヘッド支持部材が構成されている。
本変形例に係る接合装置６００１では、まず、３つの支持部材６１１２それぞれについて、シムプレート６１１７を適宜突出部６１１２ａに嵌入させることにより、３つの支持部材６１１２それぞれに対応するへッド支持部分とホルダ固定部分との間の長さＬ６１を調整する。これにより、ステージ１４１に対するヘッド１４２の平行度を５μｍ以下、数μｍ程度まで調整する。次に、３つの支持部駆動部１４６が、それぞれ、３つのホルダ支持部６１４７１をＺ軸方向へ各別に移動させることにより、ステージ１４１の周部における３箇所と、ヘッド１４２におけるステージ１４１の周部の３箇所それぞれに対向する３箇所と、の間の距離を調整して、ヘッドホルダ６１１１を撓ませる。これにより、ステージ１４１に対するヘッド１４２の平行度を１μｍ以下、好ましくは０．２μｍ以下となるように調整する。このように、平行度を５μｍ以下、数μｍ程度調整するのであれば、実施の形態で説明したようなロックおよびアンロックが可能な連結部１４５を有する構造としなくてもヘッドホルダ６１１１を撓ますことで対応することができる。
本構成によれば、ステージ１４１に対するヘッド１４２の平行度を０．２μｍ以下となるように調整することができるので、互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２同士の位置精度を高めることができる。
なお、図３１および図３２を用いて説明した接合装置６００１において、支持部材６１１２におけるヘッド１４２側にピエゾアクチュエータが設けられていてもよい。これにより、複数の支持部材６１１２それぞれに設けられたピエゾアクチュエータを各別に駆動することにより、ヘッド１４２の傾きを調整することが可能となる。
実施の形態では、連結部１４５が、３つのホルダ支持部１４７１それぞれの＋Ｚ方向側の端部に設けられた半球状の係合部材１４５１と、ヘッドホルダ１１１の－Ｚ方向側に設けられた半球状の窪み部を有する被係合部材１４５２と、を有する例について説明した。但し、係合部材の形状は半球状のものに限定されるものではない。例えば係合部材が、円柱状、角柱状であり、被係合部材が、断面円形または断面矩形であり係合部材が嵌合可能な寸法の窪み部を有するものであってもよい。
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。
本出願は、２０２１年３月３１日に出願された日本国特許出願特願２０２１－０６００２６号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０２１－０６００２６号の明細書、特許請求の範囲および図面全体を参照として取り込むものとする。
本発明は、例えばＣＭＯＳ（Complementary MOS）イメージセンサやメモリ、演算素子、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）の製造に好適である。
１，２００１，３００１，４００１，６００１：接合装置、２：活性化処理装置、３：洗浄装置、９：制御部、４１：第２架台、４２，３０４２：第１架台、８２，８４，８６，３０８４：搬送装置、８３，８５：ロードロック部、１１１，６１１１：ヘッドホルダ、１１２，１４３３，１４６３，１８６３，６１１２，２１４３３，２１８６３：支持部材、１１３，１４３４，１８６４、５８４４：ベローズ、１１４：トッププレート、１１５：撮像部支持部、１１６：ベース、１２０，８３１，８４３，８５１，８６３，３１２０，５１２０：チャンバ、１２０ｂ，１２０ｃ，１４１ｂ、１４２ｂ，６１１１ａ：貫通孔、１２０ｅ，５１２０ｆ：開口、１４１：ステージ、１４１ｃ、１４２ｃ：凹部、１４２：ヘッド、１４３，１４３Ａ，１４３Ｂ，１４３Ｃ，１４３Ｄ：ステージ駆動部、１４５：連結部、１４６：支持部駆動部、１４８：圧力センサ、１５０：位置測定部、１５１：第１撮像部、１５２：第２撮像部、１５３：窓部、１５４，１５５：ミラー、１６２：プレート支持部、１６３：プレート駆動部、１６４：振動検出部、１６９：除振制御部、１８１，１８２：押圧機構、１８３、１８４：基台、１８５：距離測定部、１８６：エアシリンダ、１９１，１９２：粒子ビーム源、２０１ａ：真空ポンプ、２０１ｂ：排気管、２０１ｃ：排気弁、２１２：処理チャンバ、２１３：プラズマチャンバ、２１５：誘導コイル、２１６，２１７：高周波電源、２２０Ａ：窒素ガス供給部、２２０Ｂ：酸素ガス供給部、２２１Ａ：窒素ガス貯留部、２２１Ｂ：酸素ガス貯留部、２２２Ａ，２２２Ｂ：供給弁、２２３Ａ，２２３Ｂ：供給管、７１１：シール部材、７１２，７１３：枠体、７１２ａ：溝、７１４：シール駆動部、８１１，８１２：導入ポート、８１３：取り出しポート、８２１，８４１，８６１：搬送ロボット、１２１１，８３２１，８３３１，８４２１，８５２１，８５３１，８６２１：ゲート、１２１２，８３２２，８３３２，８４２２，８５２２，８５３２，８６２２：ゲート駆動部、１４１１、１４１２：静電チャック、１４３１，１４６１：ボール螺子、１４３２，１４６２：アクチュエータ、１４３５，１８６５：押圧バー、１４５１：係合部材、１４５２：被係合部材、１４７１，６１４７１：ホルダ支持部、１４７２：ガイド部、１８１１，１８２１：押圧部、１８１２，１８２２：押圧駆動部、１８３１：上側基台、１８３１ａ：開口部、１８３２：下側基台、１８６１：ピストンロッド、１８６２：シリンダチューブ、１９１１、１９１２：基板加熱部、５８４１：支持棒、５８４２：支持体、５８４３：支持体駆動部、５８４５：保持部、６１１２ａ：突出部、６１１７：シムプレート、ＣＰＲ７：圧縮機、ＣＶ７：逆止弁、Ｌ７０：入排出管、Ｌ７１：導入管、Ｌ７２：排出管、Ｍ７１，Ｍ７２：圧力計、Ｔ７：タンク、Ｖ７１，Ｖ７２：電磁弁、Ｗ１，Ｗ２：基板

Claims (21)

  1. 第１基板と第２基板とを接合する接合装置であって、
    前記第１基板を支持するステージと、
    前記ステージに対向して配置され、前記ステージに対向する側で前記第２基板を保持するヘッドと、
    前記ヘッドにおける前記ステージ側とは反対側において前記ヘッドを保持し、前記ヘッドと前記ステージとの並び方向に直交する方向における前記ヘッドおよび前記ステージの外側に延在するヘッドホルダと、
    前記ステージの外周部における複数箇所それぞれから前記ヘッドホルダを支持する複数のホルダ支持部と、
    前記複数のホルダ支持部を、前記ヘッドホルダと前記ステージとが互いに近づく第１方向または前記ヘッドホルダと前記ステージとが互いに離れる第２方向へ各別に移動させる複数の支持部駆動部と、を備える、
    接合装置。
  2. 前記複数の支持部駆動部は、それぞれ、前記複数のホルダ支持部を前記第１方向または前記第２方向へ各別に移動させることにより、前記ステージの周部における複数箇所と、前記ヘッドにおける前記ステージの周部の複数箇所それぞれに対向する複数箇所と、の間の距離を調整することにより、前記ステージに対する前記ヘッドの平行度の調整を行う、
    請求項１に記載の接合装置。
  3. 前記複数のホルダ支持部および前記複数の支持部駆動部は、それぞれ、３つずつ存在する、
    請求項１または２に記載の接合装置。
  4. 前記複数のホルダ支持部それぞれの前記ヘッドホルダ側の端部に配設され、前記複数のホルダ支持部に対して前記ヘッドホルダが揺動自在な状態で前記複数のホルダ支持部を前記ヘッドホルダに連結する連結部と、
    前記ヘッドホルダを前記複数のホルダ支持部に固定するロック状態と、前記ヘッドホルダを前記複数のホルダ支持部に対して揺動自在な状態で維持するアンロック状態と、のいずれかの状態をとりうるロック機構と、を更に備える、
    請求項１から３のいずれか１項に記載の接合装置。
  5. 前記ヘッドを支持した状態で前記ヘッドホルダに固定され且つ前記ヘッドを支持するヘッド支持部分と前記ヘッドホルダに固定されるホルダ固定部分との間の長さが可変である複数のヘッド支持部材を更に備え、
    前記複数のホルダ支持部それぞれの前記ヘッドホルダ側の端部は、前記ヘッドホルダに固定され、
    前記複数のヘッド支持部材は、前記複数のヘッド支持部材それぞれの前記ヘッド支持部分と前記ホルダ固定部分との間の長さが調整されることにより、前記ステージに対する前記ヘッドの平行度の調整が可能であり、
    前記複数の支持部駆動部は、それぞれ、前記複数のホルダ支持部を前記第１方向または前記第２方向へ各別に移動させることにより、前記ステージの周部における複数箇所と、前記ヘッドにおける前記ステージの周部の複数箇所それぞれに対向する複数箇所と、の間の距離を調整して、前記ヘッドホルダを撓ませることにより、前記ステージに対する前記ヘッドの平行度の調整を行う、
    請求項１から３のいずれか１項に記載の接合装置。
  6. 前記ヘッドにおける少なくとも３箇所において、前記ヘッドと前記ステージとの並び方向における前記ヘッドまたは前記第２基板と前記ステージまたは前記第１基板との間の距離を測定する距離測定部を更に備える、
    請求項１から５のいずれか１項に記載の接合装置。
  7. 前記ステージと前記ヘッドとの少なくとも一方は、
    前記第１基板と前記第２基板との少なくとも一方の周部が保持された状態で、前記第１基板と前記第２基板との少なくとも一方の中央部を押圧することにより、前記第１基板と前記第２基板との少なくとも一方の接合面の中央部が周部よりも突出するように前記第１基板と前記第２基板との少なくとも一方を撓ませる押圧機構を有する、
    請求項１から６のいずれか１項に記載の接合装置。
  8. 減圧状態で維持され、前記ヘッドおよび前記ステージが内側に配置されるとともに、前記ヘッドと前記ステージとの並び方向から見て、前記複数の支持部駆動部の内側の領域に配置されるチャンバを更に備える、
    請求項１から７のいずれか１項に記載の接合装置。
  9. 前記ステージ、前記ヘッドおよび前記複数の支持部駆動部を支持するトッププレートと、
    防振機構を有し、鉛直上方において前記トッププレートを移動自在に支持するプレート支持部と、を有する、
    請求項１から８のいずれか１項に記載の接合装置。
  10. 前記トッププレートに伝達する振動を検出する振動検出部と、
    前記トッププレートを前記プレート支持部に対して相対的に移動させるプレート駆動部と、
    前記振動検出部により検出される前記振動に基づいて、前記振動を相殺するように前記トッププレートを移動させるよう前記プレート駆動部を制御する除振制御部と、を有する、
    請求項９に記載の接合装置。
  11. 第１基板と第２基板とを接合する接合装置と、
    前記接合装置が載置される第１架台と、
    前記第１基板と前記第２基板とを前記接合装置へ搬送する搬送装置と、
    前記第１架台とは異なり、前記搬送装置が載置される第２架台と、を備え、
    前記接合装置は、
    前記第１基板を支持するステージと、
    前記ステージに対向して配置され、前記ステージに対向する側で前記第２基板を保持するヘッドと、
    前記ヘッドにおける前記ステージ側とは反対側において前記ヘッドを保持し、前記ヘッドと前記ステージとの並び方向に直交する方向における前記ヘッドおよび前記ステージの外側に延在するヘッドホルダと、
    前記ステージの外周部における複数箇所それぞれから前記ヘッドホルダを支持する複数のホルダ支持部と、
    前記複数のホルダ支持部を、前記ヘッドホルダと前記ステージとが互いに近づく第１方向または前記ヘッドホルダと前記ステージとが互いに離れる第２方向へ各別に移動させる複数の支持部駆動部と、を有し、
    前記第１架台と前記第２架台とは、互いに離間して配置されている、
    接合システム。
  12. 第１基板と第２基板とを接合する接合方法であって、
    前記第２基板を保持するためのヘッドにおける前記第１基板を保持するためのステージに対向して配置され且つ前記ステージ側とは反対側において前記ヘッドを保持し、前記ヘッドと前記ステージとの並び方向に直交する方向における前記ヘッドおよび前記ステージの外側に延在するヘッドホルダを前記ステージの外周部における複数箇所それぞれから支持する複数のホルダ支持部を、前記ヘッドホルダと前記ステージとが互いに近づく第１方向または前記ヘッドホルダと前記ステージとが互いに離れる第２方向へ各別に移動させることにより、前記ステージの周部における複数箇所と、前記ヘッドにおける前記ステージの周部の複数箇所それぞれに対向する複数箇所と、の間の距離を調整する工程を含む、
    接合方法。
  13. 前記ステージに前記第１基板を保持させるとともに、前記ヘッドにおける前記ステージに対向する側に前記第２基板を保持させる基板保持工程と、
    前記ホルダ支持部を前記第１方向へ各別に移動させて前記ヘッドを前記ステージに対して相対的に近づけることにより、前記第１基板を前記第２基板に接触させる接触工程と、を更に含む、
    請求項１２に記載の接合方法。
  14. 前記複数のホルダ支持部を前記第１方向または前記第２方向へ各別に移動させることにより、前記ステージの周部における複数箇所と、前記ヘッドにおける前記ステージの周部の複数箇所それぞれに対向する複数箇所と、の間の距離を調整することにより、前記ステージに対する前記ヘッドの傾きを調整する傾き調整工程を更に含む、
    請求項１２または１３に記載の接合方法。
  15. 前記ヘッドを支持した状態で前記ヘッドホルダに固定され且つ前記ヘッドを支持するヘッド支持部分と前記ヘッドホルダに固定されるホルダ固定部分との間の長さが可変である複数のヘッド支持部材それぞれの前記ヘッド支持部分と前記ホルダ固定部分との間の長さを調整することにより、前記ステージに対する前記ヘッドの傾きを調整する第１傾き調整工程と、
    前記複数のホルダ支持部それぞれの前記ヘッドホルダ側の端部は、前記ヘッドホルダに固定され、前記複数のホルダ支持部を前記第１方向または前記第２方向へ各別に移動させることにより、前記ステージの周部における複数箇所と、前記ヘッドにおける前記ステージの周部の複数箇所それぞれに対向する複数箇所と、の間の距離を調整して、前記ヘッドホルダを撓ませることにより、前記ステージに対する前記ヘッドの傾きを調整する第２傾き調整工程と、を更に含む、
    請求項１２または１３に記載の接合方法。
  16. 前記複数のホルダ支持部は、３つ存在する、
    請求項１２から１５のいずれか１項に記載の接合方法。
  17. 前記傾き調整工程の前または前記傾き調整工程中に、前記ヘッドにおける少なくとも３箇所において、前記ヘッドと前記ステージとの並び方向における前記ヘッドまたは前記第２基板と前記ステージまたは前記第１基板との間の距離を測定する距離測定工程を更に含む、
    請求項１４または１５に記載の接合方法。
  18. 前記第１基板と前記第２基板との少なくとも一方の周部が保持された状態で、前記第１基板と前記第２基板との少なくとも一方の中央部を押圧することにより、前記第１基板と前記第２基板との少なくとも一方の接合面の中央部が周部よりも突出するように前記第１基板と前記第２基板との少なくとも一方を撓ませる押圧工程を更に含む、
    請求項１２から１７のいずれか１項に記載の接合方法。
  19. 前記複数のホルダ支持部は、減圧状態で維持され、内側に前記ヘッドおよび前記ステージが配置されたチャンバ内において、前記ヘッドと前記ステージとの並び方向から見て、前記ヘッドおよび前記ステージの外側の領域で前記ヘッドホルダを支持する、
    請求項１２から１８のいずれか１項に記載の接合方法。
  20. 前記ステージおよび前記ヘッドは、トッププレートに支持され、
    前記トッププレートは、防振機構を有し、鉛直上方において前記トッププレートを移動自在に支持するプレート支持部により支持されている、
    請求項１２から１９のいずれか１項に記載の接合方法。
  21. 前記トッププレートに伝達する振動を検出し、検出される前記振動に基づいて、前記振動を相殺するように前記トッププレートを前記プレート支持部に対して相対的に移動させる、
    請求項２０に記載の接合方法。
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