WO2024075566A1 - 接合装置、接合システム及び接合方法 - Google Patents

接合装置、接合システム及び接合方法 Download PDF

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孝志 中満
秀行 福島
幸浩 若元
祐平 松尾
敬一 齊木
範史 小濱
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東京エレクトロン株式会社
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    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof

Abstract

基板同士を接合する接合方法であって、（ａ）移動機構によって第１保持部と第２保持部とを相対的に移動させ、前記第１保持部の下面に保持された第１基板と前記第２保持部の上面に保持された第２基板とを対向配置する工程と、（ｂ）当接部材によって第１基板の中心部と第２基板の中心部とを当接させる工程と、（ｃ）第１基板の中心部と第２基板の中心部が当接した状態で、第１基板の中心部から外周部に向けて、第１基板と第２基板を順次接合する工程と、（ｄ）少なくとも前記（ｃ）工程において、前記（ａ）工程で移動された前記第１保持部又は前記第２保持部の少なくとも一方の実位置を測定し、当該実位置に基づいて接合処理の状態を検査する工程と、を有する。

Description

接合装置、接合システム及び接合方法
　本開示は、接合装置、接合システム及び接合方法に関する。
　特許文献１には、ウェハ同士を接合する接合装置が開示されている。かかる接合装置は、下面に上ウェハを真空引きして吸着保持する上チャックと、上チャックの下方に設けられ、上面に下ウェハを真空引きして吸着保持する下チャックとを有し、２枚のウェハを上下に対向配置して接合する。
特開２０１５－０９５５７９号公報
　本開示にかかる技術は、基板の接合処理の状態を適切に検査する。
　本開示の一態様は、基板同士を接合する接合装置であって、下面に第１基板を保持する第１保持部と、前記第１保持部の下方に設けられ、上面に第２基板を保持する第２保持部と、第１基板の中心部と第２基板の中心部とを当接させる当接部材と、前記第１保持部と前記第２保持部とを相対的に移動させる移動機構と、前記第１保持部又は前記第２保持部の少なくとも一方の位置を測定する測定部と、制御部と、を有し、前記制御部は、（ａ）前記第１保持部と前記第２保持部とを相対的に移動させ、前記第１保持部に保持された第１基板と前記第２保持部に保持された第２基板とを対向配置する工程と、（ｂ）第１基板の中心部と第２基板の中心部を当接させる工程と、（ｃ）第１基板の中心部と第２基板の中心部が当接した状態で、第１基板の中心部から外周部に向けて、第１基板と第２基板を順次接合する工程と、（ｄ）少なくとも前記（ｃ）工程において、前記（ａ）工程で移動された前記第１保持部又は前記第２保持部の少なくとも一方の実位置を測定し、当該実位置に基づいて接合処理の状態を検査する工程と、を実行するように前記第１保持部、前記第２保持部、前記当接部材、前記移動機構及び測定部を制御する。
　本開示によれば、基板の接合処理の状態を適切に検査することができる。
本実施形態にかかる接合システムの構成の概略を示す平面図である。 本実施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。 上チャックと下チャックの構成の概略を示す縦断面図である。 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。 ウェハ接合処理の主な工程を示す説明図である。 上チャックの位置偏差と下チャックの位置偏差の説明図である。 上チャックのθ軸位置偏差の経時的変化を示すグラフである。
　半導体デバイスを３次元に積層する３次元集積技術では、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。接合処理では、例えばファンデルワールス力及び水素結合（分子間力）によってウェハ同士を接合する。
　特許文献１に開示された接合装置では、先ず、押動部材によって上チャックに吸着保持されている上ウェハの中心部を押圧して下降させ、下チャックに吸着保持されている下ウェハの中心部と当接させる。そうすると、押圧された上ウェハの中心部と下ウェハの中心部との間で、上述した分子間力による接合が開始する。次に、上ウェハの中心部から外周部に向けて上ウェハの真空引きを停止し、上ウェハが下ウェハ上に順次落下して当接し、上述した表面間の分子間力による接合が順次拡がる。こうして、上ウェハの表面と下ウェハの表面が全面で当接し、上ウェハと下ウェハが接合される。
　しかしながら、特許文献１に開示された接合装置では、ウェハの接合状態を検査することについては考慮されていない。
　ここで、ウェハの接合状態を検査するため、例えば上チャックに光学式の変位計（センサ）を設け、変位計の底面から上ウェハの裏面までの距離を測定することが考えられる。例えば、上ウェハの吸着保持された状態の距離と、上ウェハが落下して下ウェハに当接した状態の距離との変化によって、ウェハの接合状態を検査する。しかしながら、上ウェハの裏面の状態、例えば裏面の膜種や膜厚によっては、変位計が上記距離を測定できない場合がある。したがって、従来のウェハ同士の接合処理には改善の余地がある。
　本開示にかかる技術は、基板の接合処理の状態を適切に検査する。以下、本実施形態にかかる接合装置、当該接合装置を備えた接合システム、及び接合方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
＜接合システムの構成＞
　先ず、本実施形態にかかる接合システムの構成について説明する。図１は、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。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軸方向及びＺ軸方向を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。
　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、第１基板としての「上ウェハＷＵ」といい、下側に配置されるウェハを、第２基板としての「下ウェハＷＬ」という。また、上ウェハＷＵが接合される接合面を「表面ＷＵ１」といい、当該表面ＷＵ１と反対側の面を「裏面ＷＵ２」という。同様に、下ウェハＷＬが接合される接合面を「表面ＷＬ１」といい、当該表面ＷＬ１と反対側の面を「裏面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。
　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に対して所望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Ｙ軸方向（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、Ｙ軸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（θ軸）周り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Ｘ軸負方向側）には、第３の処理ブロックＧ３が設けられている。
　第１処理ブロックＧ１には、ウェハＷＵ、ＷＬの表面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表面ＷＵ１、ＷＬ１に照射されて、表面ＷＵ１、ＷＬ１がプラズマ処理され、改質される。
　第２処理ブロックＧ２には、例えば純水によってウェハＷＵ、ＷＬの表面ＷＵ１、ＷＬ１を親水化すると共に当該表面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Ｘ軸方向に並べて配置されている。なお、接合装置４１の構成については後述する。
　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の表面ＷＵ１、ＷＬ１上を拡散し、表面ＷＵ１、ＷＬ１が親水化される。
　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（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）及び鉛直軸（θ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処理ブロックＧ１、第２処理ブロックＧ２及び第３の処理ブロックＧ３内の所望の装置にウェハ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、制御部としての制御装置７０が設けられている。制御装置７０は、例えばＣＰＵやメモリ等を備えた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におけるウェハ処理を制御するプログラムが格納されている。なお、上記プログラムは、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、当該記憶媒体Ｈから制御装置７０にインストールされたものであってもよい。また、上記記憶媒体Ｈは、一時的なものであっても非一時的なものであってもよい。
＜接合装置の構成＞
　次に、上述した接合装置４１の構成について説明する。図４は、接合装置４１の構成の概略を示す横断面図である。図５は、接合装置４１の構成の概略を示す縦断面図である。
（接合装置の全体構成）
　接合装置４１は、図４及び図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Ｙ軸正方向側には、ウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴを一時的に載置するためのトランジション１１０が設けられている。トランジション１１０は、例えば２段に形成され、ウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴのいずれか２つを同時に載置することができる。
　搬送領域Ｔ１には、ウェハ搬送機構１１１が設けられている。ウェハ搬送機構１１１は、例えば鉛直方向、水平方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）及び鉛直軸（θ軸）周りに移動自在な搬送アームを有している。そして、ウェハ搬送機構１１１は、搬送領域Ｔ１内、又は搬送領域Ｔ１と処理領域Ｔ２との間でウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴを搬送できる。
　搬送領域Ｔ１のＹ軸負方向側には、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を保持する方式は特に限定されるものではなく、例えばピンチャック方式やスピンチャック方式など、種々の方式が用いられる。
　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（Ｘ軸方向）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（Ｘ軸方向）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。
　処理領域Ｔ２には、上ウェハＷＵを下面で吸着保持する第１保持部としての上チャック１４０と、下ウェハＷＬを上面で載置して吸着保持する第２保持部としての下チャック１４１とが設けられている。下チャック１４１は、上チャック１４０の下方に設けられ、上チャック１４０と対向配置可能に構成されている。すなわち、上チャック１４０に保持された上ウェハ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。
　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ステージ１５０に支持されている。上チャックステージ１５０には、下チャック１４１に保持された下ウェハＷＬの表面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。
　上チャックステージ１５０は、当該上チャックステージ１５０の上方において、複数の支持部材１５２を介して処理容器１１０の天井面に設けられた、移動機構としての回転部１５３に支持されている。回転部１５３は、上チャックステージ１５０及び上チャック１４０を鉛直軸（θ軸）周りに回転させるように構成されている。なお、回転部１５３は、例えばサーボドライバであるドライバ１５３ａと、サーボモータであるモータ１５３ｂを内蔵する。
　回転部１５３には、測定部としてのリニアスケール１５４が設けられている。リニアスケール１５４は、上チャック１４０のθ軸方向位置を測定する。なお、リニアスケール１５４は、回転部１５３のθ軸方向位置を測定するが、回転部１５３、支持部材１５２、上チャックステージ１５０及び上チャック１４０は剛体であり、実質的に上チャック１４０のθ軸方向位置を測定する。
　なお、上チャック１４０を回転させる構成と上チャック１４０のθ軸方向位置を測定する構成は、本実施形態に限定されず、任意に設計可能である。
　下チャック１４１は、当該下チャック１４１の下方に設けられた下チャックステージ１６０に支持されている。下チャックステージ１６０には、上チャック１４０に保持された上ウェハＷＵの表面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。
　下チャックステージ１６０には、測定部としての第１レーザ干渉計１６２と第２レーザ干渉計１６３が設けられている。第１レーザ干渉計１６２は、下チャックステージ１６０のＹ軸負方向側に設けられ、下チャック１４１のＸ軸方向位置及びＺ軸方向位置を測定する。第２レーザ干渉計１６３は、下チャックステージ１６０のＸ軸正方向側に設けられ、下チャック１４１のＹ軸方向位置を測定する。なお、下チャック１４１のＺ軸方向位置は、第２レーザ干渉計１６３によって測定されてもよい。
　下チャックステージ１６０は、当該下チャックステージ１６０の下方に設けられた、移動機構としての第１下チャック移動部１６４に支持されている。第１下チャック移動部１６４は、後述するように下チャック１４１を水平方向（Ｘ軸方向）に移動させるように構成されている。また、第１下チャック移動部１６４は、下チャック１４１を鉛直方向（Ｚ軸方向）に移動させるように構成されている。なお、第１下チャック移動部１６４は、例えばサーボドライバであるドライバ１６４ａと、サーボモータであるモータ１６４ｂを内蔵する。また、本実施形態では第１下チャック移動部１６４が下チャック１４１をＸ軸方向とＺ軸方向に移動させたが、下チャック１４１をＸ軸方向に移動させる移動部とＺ軸方向に移動させる移動部が個別に設けられていてもよい。
　第１下チャック移動部１６４は、当該第１下チャック移動部１６４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１６５、１６５に取り付けられている。そして、第１下チャック移動部１６４は、レール１６５に沿って移動自在に構成されている。
　一対のレール１６５、１６５は、移動機構としての第２下チャック移動部１６６に配設されている。第２下チャック移動部１６６は、当該第２下チャック移動部１６６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１６７、１６７に取り付けられている。そして、第２下チャック移動部１６６は、レール１６７に沿って移動自在に構成され、すなわち下チャック１４１を水平方向（Ｙ軸方向）に移動させるように構成されている。なお、第２下チャック移動部１６６は、例えばサーボドライバであるドライバ１６６ａと、サーボモータであるモータ１６６ｂを内蔵する。また、一対のレール１６７、１６７は、処理容器１００の底面に設けられた載置台１６８上に配設されている。
　なお、下チャック１４１をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動させるさせる構成と、下チャック１４１のＸ軸方向位置、Ｙ軸方向位置及びＺ軸方向位置を測定する構成は、本実施形態に限定されず、任意に設計可能である。
（上チャックと下チャックの構成）
　次に、接合装置４１の上チャック１４０と下チャック１４１の詳細な構成について説明する。図６は、上チャック１４０と下チャック１４１の構成の概略を示す縦断面図である。
　上チャック１４０には、図６に示すようにピンチャック方式が採用されている。上チャック１４０は、平面視において上ウェハＷＵの径以上の径を有する本体部１７０を有している。本体部１７０の下面には、上ウェハＷＵの裏面ＷＵ２に接触する複数のピン１７１が設けられている。また、本体部１７０の下面の外周部には、ピン１７１と同じ高さを有し、上ウェハＷＵの裏面ＷＵ２の外周部を支持する外側リブ１７２が設けられている。外側リブ１７２は、複数のピン１７１の外側に環状に設けられている。
　また、本体部１７０の下面には、外側リブ１７２の内側において、ピン１７１と同じ高さを有し、上ウェハＷＵの裏面ＷＵ２を支持する内側リブ１７３が設けられている。内側リブ１７３は、外側リブ１７２と同心円状に環状に設けられている。そして、外側リブ１７２の内側の領域１７４（以下、吸引領域１７４という場合がある。）は、内側リブ１７３の内側の第１吸引領域１７４ａと、内側リブ１７３の外側の第２吸引領域１７４ｂとに区画されている。
　本体部１７０の下面には、第１吸引領域１７４ａにおいて、上ウェハＷＵを真空引きするための第１吸引口１７５ａが形成されている。第１吸引口１７５ａは、例えば第１吸引領域１７４ａにおいて４箇所に形成されている。第１吸引口１７５ａには、本体部１７０の内部に設けられた第１吸引管１７６ａが接続されている。さらに第１吸引管１７６ａには、第１真空ポンプ１７７ａが接続されている。
　また、本体部１７０の下面には、第２吸引領域１７４ｂにおいて、上ウェハＷＵを真空引きするための第２吸引口１７５ｂが形成されている。第２吸引口１７５ｂは、例えば第２吸引領域１７４ｂにおいて２箇所に形成されている。第２吸引口１７５ｂには、本体部１７０の内部に設けられた第２吸引管１７６ｂが接続されている。さらに第２吸引管１７６ｂには、第２真空ポンプ１７７ｂが接続されている。
　そして、上ウェハＷＵ、本体部１７０及び外側リブ１７２に囲まれて形成された吸引領域１７４ａ、１７４ｂをそれぞれ吸引口１７５ａ、１７５ｂから真空引きし、吸引領域１７４ａ、１７４ｂを減圧する。このとき、吸引領域１７４ａ、１７４ｂの外部の雰囲気が大気圧であるため、上ウェハＷＵは減圧された分だけ大気圧によって吸引領域１７４ａ、１７４ｂ側に押され、上チャック１４０に上ウェハＷＵが吸着保持される。また、上チャック１４０は、第１吸引領域１７４ａと第２吸引領域１７４ｂ毎に上ウェハＷＵを真空引き可能に構成されている。
　上チャック１４０の本体部１７０の中心部と上チャックステージ１５０の中心部には、当該本体部１７０と上チャックステージ１５０を厚み方向に貫通する貫通孔１７８が形成されている。本体部１７０の中心部は、上チャック１４０に吸着保持される上ウェハＷＵの中心部に対応している。そして貫通孔１７８には、後述する押動部１８０におけるアクチュエータ部１８１の先端部が挿通するようになっている。
　上チャックステージ１５０の上面には、上ウェハＷＵの中心部を押圧する押動部１８０が設けられている。押動部１８０は、当接部材としてのアクチュエータ部１８１とシリンダ部１８２とを有している。
　アクチュエータ部１８１は、電空レギュレータ（図示せず）から供給される空気により一定方向に一定の圧力を発生させるもので、圧力の作用点の位置によらず当該圧力を一定に発生させることができる。そして、電空レギュレータからの空気によって、アクチュエータ部１８１は、上ウェハＷＵの中心部と当接して当該上ウェハＷＵの中心部にかかる押圧荷重を制御することができる。また、アクチュエータ部１８１の先端部は、電空レギュレータからの空気によって、貫通孔１７８を挿通して鉛直方向に昇降自在になっている。
　アクチュエータ部１８１は、シリンダ部１８２に支持されている。シリンダ部１８２は、例えばモータを内蔵した駆動部によってアクチュエータ部１８１を鉛直方向に移動させることができる。
　以上のように押動部１８０は、アクチュエータ部１８１によって押圧荷重の制御をし、シリンダ部１８２によってアクチュエータ部１８１の移動の制御をしている。そして、押動部１８０は、後述するウェハＷＵ、ＷＬの接合時に、上ウェハＷＵの中心部と下ウェハＷＬの中心部とを当接させて押圧することができる。
　下チャック１４１には、上チャック１４０と同様にピンチャック方式が採用されている。下チャック１４１は、平面視において下ウェハＷＬの径以上の径を有する本体部１９０を有している。本体部１９０の上面には、下ウェハＷＬの裏面ＷＬ２に接触する複数のピン１９１が設けられている。また、本体部１９０の上面の外周部には、ピン１９１と同じ高さを有し、下ウェハＷＬの裏面ＷＬ２の外周部を支持する外側リブ１９２が設けられている。外側リブ１９２は、複数のピン１９１の外側に環状に設けられている。
　また、本体部１９０の上面には、外側リブ１９２の内側において、ピン１９１と同じ高さを有し、下ウェハＷＬの裏面ＷＬ２を支持する内側リブ１９３が設けられている。内側リブ１９３は、外側リブ１９２と同心円状に環状に設けられている。そして、外側リブ１９２の内側の領域１９４（以下、吸引領域１９４という場合がある。）は、内側リブ１９３の内側の第１吸引領域１９４ａと、内側リブ１９３の外側の第２吸引領域１９４ｂとに区画されている。
　本体部１９０の上面には、第１吸引領域１９４ａにおいて、下ウェハＷＬを真空引きするための第１吸引口１９５ａが形成されている。第１吸引口１９５ａは、例えば第１吸引領域１９４ａにおいて１箇所に形成されている。第１吸引口１９５ａには、本体部１９０の内部に設けられた第１吸引管１９６ａが接続されている。さらに第１吸引管１９６ａには、第１真空ポンプ１９７ａが接続されている。
　また、本体部１９０の上面には、第２吸引領域１９４ｂにおいて、下ウェハＷＬを真空引きするための第２吸引口１９５ｂが形成されている。第２吸引口１９５ｂは、例えば第２吸引領域１９４ｂにおいて２箇所に形成されている。第２吸引口１９５ｂには、本体部１９０の内部に設けられた第２吸引管１９６ｂが接続されている。さらに第２吸引管１９６ｂには、第２真空ポンプ１９７ｂが接続されている。
　そして、下ウェハＷＬ、本体部１９０及び外側リブ１９２に囲まれて形成された吸引領域１９４ａ、１９４ｂをそれぞれ吸引口１９５ａ、１９５ｂから真空引きし、吸引領域１９４ａ、１９４ｂを減圧する。このとき、吸引領域１９４ａ、１９４ｂの外部の雰囲気が大気圧であるため、下ウェハＷＬは減圧された分だけ大気圧によって吸引領域１９４ａ、１９４ｂ側に押され、下チャック１４１に下ウェハＷＬが吸着保持される。また、下チャック１４１は、第１吸引領域１９４ａと第２吸引領域１９４ｂ毎に下ウェハＷＬを真空引き可能に構成されている。
　下チャック１４１において、本体部１９０の中心部付近には、当該本体部１９０を厚み方向に貫通する貫通孔（図示せず）が例えば３箇所に形成されている。そして貫通孔には、第１下チャック移動部１６２の下方に設けられた昇降ピンが挿通するようになっている。
　本体部１９０の外周部には、ウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴが下チャック１４１から飛び出したり、滑落するのを防止するガイド部材（図示せず）が設けられている。ガイド部材は、本体部１９０の外周部に複数個所、例えば４箇所に等間隔に設けられている。
　なお、接合装置４１における各部の動作は、上述した制御装置７０によって制御される。
＜接合方法＞
　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の接合方法について説明する。図７は、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。図８は、ウェハ接合処理の主な工程を示す説明図である。
　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の所望のカセット載置板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、所望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の表面ＷＵ１に照射されて、当該表面ＷＵ１がプラズマ処理される。そして、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１が改質される（図７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の表面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の表面ＷＵ１に水酸基（シラノール基）が付着して当該表面ＷＵ１が親水化される。また、当該純水によって、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１が洗浄される（図７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１１０を介してウェハ搬送機構１１１により位置調節機構１２０に搬送される。そして位置調節機構１２０によって、上ウェハＷＵの水平方向の向きが調節される（図７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７の工程Ｓ４）。すなわち、上ウェハＷＵの表面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を中心に回動して上チャック１４０の下方に移動する。そして、反転機構１３０から上チャック１４０に上ウェハＷＵが受け渡される。上ウェハＷＵは、上チャック１４０にその裏面ＷＵ２が吸着保持される（図７の工程Ｓ５）。具体的には、真空ポンプ１７７ａ、１７７ｂを作動させ、吸引領域１７４ａ、１７４ｂにおいて吸引口１７５ａ、１７５ｂを介して上ウェハＷＵを真空引きし、上ウェハＷＵが上チャック１４０に吸着保持される。
　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の表面ＷＬ１が改質される（図７の工程Ｓ６）。なお、工程Ｓ６における下ウェハＷＬの表面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の表面ＷＬ１が親水化される共に当該表面ＷＬ１が洗浄される（図７の工程Ｓ７）。なお、工程Ｓ７における下ウェハＷＬの表面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１１０を介してウェハ搬送機構１１１により位置調節機構１２０に搬送される。そして位置調節機構１２０によって、下ウェハＷＬの水平方向の向きが調節される（図７の工程Ｓ８）。
　その後、下ウェハＷＬは、ウェハ搬送機構１１１によって下チャック１４１に搬送され、下チャック１４１にその裏面ＷＬ２が吸着保持される（図７の工程Ｓ９）。具体的には、真空ポンプ１９７ａ、１９７ｂを作動させ、吸引領域１９４ａ、１９４ｂにおいて吸引口１９５ａ、１９５ｂを介して下ウェハＷＬを真空引きし、下ウェハＷＬが下チャック１４１に吸着保持される。
　次に、上チャック１４０に保持された上ウェハ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下チャック移動部１６４と第２下チャック移動部１６６によって下チャック１４１を水平方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に移動させ、上部撮像部１５１を用いて、下ウェハＷＬの表面ＷＬ１上の予め定められた基準点を順次撮像する。同時に、回転部１５３によって上チャック１４０をθ軸方向に移動させ、下部撮像部１６１を用いて、上ウェハＷＵの表面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、制御装置７０に出力される。制御装置７０では、上部撮像部１５１で撮像された画像と下部撮像部１６１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下チャック移動部１６４と第２下チャック移動部１６６によって下チャック１４１を移動させると共に、回転部１５３によって上チャック１４０を回転させる。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７の工程Ｓ１０）。
　その後、第１下チャック移動部１６４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７の工程Ｓ１１）。そして、図８（ａ）に示すように上ウェハＷＵと下ウェハＷＬが所望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。
　先ず、制御装置７０から押動部１８０に下降指令が出力され（図７の工程Ｓ１２）、押動部１８０では、この下降指令に基づいてシリンダ部１８２によってアクチュエータ部１８１を下降させる。そうすると、アクチュエータ部１８１の下降に伴い、図８（ｂ）に示すようにアクチュエータ部１８１が上ウェハＷＵの裏面ＷＵ２の中心部に当接した後（図７の工程Ｓ１３）、さらに上ウェハＷＵの中心部が押圧されて下降する（図７の工程Ｓ１４）。そして、図８（ｃ）に示すように押動部１８０によって、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７の工程Ｓ１５）。このとき、第１真空ポンプ１７７ａの作動を停止して、第１吸引領域１７４ａにおける第１吸引口１７５ａからの上ウェハＷＵの真空引きを停止すると共に、第２真空ポンプ１７７ｂは作動させたままにし、第２吸引領域１７４ｂを第２吸引口１７５ｂから真空引きする。そして、押動部１８０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。
　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と、当該中心部の間で接合が開始する（図８（ｃ）中の太線部）。すなわち、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１と下ウェハＷＬの表面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、表面ＷＵ１、ＷＬ１間にファンデルワールス力（分子間力）が生じ、当該表面ＷＵ１、ＷＬ１同士が接合される。さらに、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１と下ウェハＷＬの表面ＷＬ１はそれぞれ工程Ｓ２、Ｓ７において親水化されているため、表面ＷＵ１、ＷＬ１間の親水基が水素結合し（分子間力）、表面ＷＵ１、ＷＬ１同士が強固に接合される。そして図８（ｄ）に示すように、上述した表面ＷＵ１、表面ＷＬ１間のファンデルワールス力と水素結合による接合は、中心部から外周部に向けて拡散する（図７の工程Ｓ１６）。
　その後、図８（ｅ）に示すように押動部１８０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第２真空ポンプ１７７ｂの作動を停止して、第２吸引領域１７４ｂにおける第２吸引口１７５ｂからの上ウェハＷＵの真空引きを停止する。そうすると、上ウェハＷＵの外周部が下ウェハＷＬ上に落下する。そして、図８（ｆ）に示すように上ウェハＷＵの表面ＷＵ１と下ウェハＷＬの表面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７の工程Ｓ１７）。
　その後、押動部１８０のアクチュエータ部１８１を上チャック１４０まで上昇させる。また、真空ポンプ１９７ａ、１９７ｂの作動を停止し、吸引領域１９４における下ウェハＷＬの真空引きを停止して、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、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によって所望のカセット載置板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。
＜接合状態の検査方法＞
　次に、本実施形態にかかる接合状態の検査方法について説明する。本発明者らは鋭意検討した結果、上チャック１４０の位置偏差と下チャック１４１の位置偏差をモニタリングすることで、接合処理の状態を検査できることを知見した。
（位置偏差の算出）
　図９は、上チャック１４０の位置偏差と下チャック１４１の位置偏差の説明図である。上述したように工程Ｓ１０では、第１下チャック移動部１６４と第２下チャック移動部１６６によって下チャック１４１を水平方向に移動させると共に、回転部１５３によって上チャック１４０を回転させる。0下チャック移動部１６４では、ドライバ１６４ａにおいて指令が電流に変換されてモータ１６４ｂに出力される。モータ１６４ｂはこの電流に基づいて下チャック移動部１６４をＸ軸方向に移動させる。同様に、制御装置７０から第２下チャック移動部１６６に当該第２下チャック移動部１６６のＹ軸方向の設定位置を含む指令が出力され、第２下チャック移動部１６６ではドライバ１６６ａにおいて指令が電流に変換されてモータ１６６ｂに出力される。また、制御装置７０から回転部１５３に当該回転部１５３のθ軸方向の設定位置を含む指令が出力され、回転部１５３ではドライバ１５３ａにおいて指令が電流に変換されてモータ１５３ｂに出力される。
　工程Ｓ１１では、第１下チャック移動部１６４によって下チャック１４１を鉛直上方に移動させる。この際、制御装置７０から第１下チャック移動部１６４に当該第１下チャック移動部１６４のＺ軸方向の設定位置を含む指令が出力され、第１下チャック移動部１６４ではドライバ１６４ａにおいて指令が電流に変換されてモータ１６４ｂに出力される。
　すなわち、工程Ｓ１０、Ｓ１１では、制御装置７０から移動機構（回転部１５３、第１下チャック移動部１６４及び第２下チャック移動部１６６）に、θ軸方向、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の設定位置が出力される。
　一方、工程Ｓ１２～Ｓ１７では、リニアスケール１５４によって上チャック１４０のθ軸方向の実位置を測定する。また、第１レーザ干渉計１６２によって下チャック１４１のＸ軸方向の実位置及びＺ軸方向の実位置を測定し、第２レーザ干渉計１６３によって下チャック１４１のＹ軸方向の実位置を測定する。これら測定されたθ軸方向、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の実位置は、制御装置７０に出力される。
　制御装置７０では、上チャック１４０のθ軸方向における設定位置と実位置との差分である位置偏差（以下、「θ軸位置偏差」という。）を算出する。同様に、下チャック１４１のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向における、設定位置と実位置との差分である位置偏差（以下それぞれ、「Ｘ軸位置偏差」、「Ｙ軸位置偏差」及び「Ｚ軸位置偏差」という。）を算出する。
　なお、本実施形態では、接合処理中、上チャック１４０のθ軸方向における設定位置と、下チャック１４１のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向における設定位置は変更しない。したがって、θ軸位置偏差、Ｘ軸位置偏差、Ｙ軸位置偏差及びＺ軸位置偏差はそれぞれ、上チャック１４０のθ軸方向における実位置、下チャック１４１のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向における実位置と実質的に同義である。
（接合状態の検査）
　次に、制御装置７０では、算出されたθ軸位置偏差、Ｘ軸位置偏差、Ｙ軸位置偏差及びＺ軸位置偏差に基づいて、接合状態を検査する。本実施形態では、上述した工程Ｓ１２～Ｓ１７の接合状態を検査する。図１０は、上チャック１４０のθ軸位置偏差の経時的変化を示すグラフである。図１０の縦軸は上チャック１４０の位置偏差を示し、横軸は時間（工程）を示す。
　工程Ｓ１２において、制御装置７０から押動部１８０に下降指令が出力される際、θ軸位置偏差は０（ゼロ）である。なお、その後の工程Ｓ１２から工程Ｓ１３までの間は、アクチュエータ部１８１が待機位置から上ウェハＷＵの裏面ＷＵ２に到達するまでの工程である。
　次に、θ軸位置偏差は±Ｄ４の振幅を有する波形で変動する。このようにθ軸位置偏差が大きくなるのは、工程Ｓ１３においてアクチュエータ部１８１が上ウェハＷＵの裏面ＷＵ２の中心部に当接した際、その衝撃で上チャック１４０が動くことに起因する。
　次に、θ軸位置偏差は±Ｄ２の振幅を有する波形で変動する。このようにθ軸位置偏差が小さくなるのは、工程Ｓ１３における上チャック１４０の挙動が安定したことに起因する。すなわち、このθ軸位置偏差が±Ｄ２で変動する工程は、工程Ｓ１４においてアクチュエータ部１８１によって上ウェハＷＵの中心部が押圧されて下降する工程に対応する。この工程Ｓ１４では、上ウェハＷＵの中心部と下ウェハＷＬの中心部が離間し、当該中心部間に空気が存在する。
　次に、θ軸位置偏差は±Ｄ１の振幅を有する波形で変動する。このようにθ軸位置偏差がさらに小さくなるのは、工程Ｓ１５において上ウェハＷＵの中心部と下ウェハＷＬの中心部が当接して、上述した工程Ｓ１４における空気による上チャック１４０の変動が軽減されたことに起因する。すなわち、このθ軸位置偏差が±Ｄ１で変動する工程は、工程Ｓ１６において上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの接合が中心部から外周部に向けて拡散する工程に対応する。
　次に、θ軸位置偏差は－Ｄ３に変動する。このようにθ軸位置偏差が大きくなるのは、工程Ｓ１７において上ウェハＷＵが下ウェハＷＬに落下し、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬが全面で接合されたことに起因する。
　以上の実施形態によれば、θ軸位置偏差の変動に基づいて接合状態を適切に検査することができる。
　例えば、工程Ｓ１４におけるθ軸位置偏差の振幅Ｄ２を基準値と設定する。また例えば、接合の開始タイミングを判定する閾値をＤ２－Ｄ１に設定する。これら基準値と閾値から、接合の開始タイミングを判定する際のθ軸位置偏差の振幅はＤ１以下となる。かかる場合、上記例においては工程Ｓ１５（すなわち、工程Ｓ１６の開始点）においてθ軸位置偏差の振幅がＤ１になった際を、接合開始のタイミングであると判定することができる。
　また例えば、工程Ｓ１４におけるθ軸位置偏差の振幅Ｄ２を基準値と設定し、接合の終了タイミングを判定する閾値をＤ３－Ｄ２に設定する。これら基準値と閾値から、接合の終了タイミングを判定する際のθ軸位置偏差の振幅はＤ３以上となる。かかる場合、上記例においては工程Ｓ１７においてθ軸位置偏差が－Ｄ３になった際を、接合開始のタイミングであると判定することができる。
　このように本実施形態では、接合の開始タイミングと終了タイミングを把握することができれる。そして、接合処理のレシピ（処理条件）を、所望の仕様に応じて任意に設定して、これらこの接合の開始タイミングと終了タイミングを制御することが可能となる。
　また、接合状態を適切に検査することができるので、接合不良を検出することができる。これにより、製品の歩留まりを向上させることも可能となる。
　なお、本実施形態では、θ軸位置偏差の変動に基づいて接合状態を検査したが、Ｘ軸位置偏差、Ｙ軸位置偏差、Ｚ軸位置偏差の変動に基づいて接合状態を検査してもよい。Ｘ軸位置偏差、Ｙ軸位置偏差、Ｚ軸位置偏差の変動も、上述したθ軸位置偏差の変動と同様の変動傾向を有しており、接合状態を適切に検査することができる。
　また、上述したように本実施形態では、θ軸位置偏差、Ｘ軸位置偏差、Ｙ軸位置偏差及びＺ軸位置偏差はそれぞれ、上チャック１４０のθ軸方向における実位置、下チャック１４１のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向における実位置と実質的に同義である。したがって、これらθ軸方向、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向における実位置に基づいて、接合状態を検査してもよい。
　以上の実施形態では、θ軸位置偏差に基づいて接合状態を検査したが、検査指標はこれに限定されない。例えば、θ軸位置偏差を時間微分して、θ軸位置偏差の微分値を算出してもよい。また、θ軸位置偏差の周波数解析、例えば高速フーリエ変換（ＦＦＴ；Ｆａｓｔ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を行い、θ軸位置偏差の周波数を算出してもよい。
　例えば、工程Ｓ１４におけるθ軸位置偏差の波形が安定しない場合、基準値となるθ軸位置偏差の振幅Ｄ２が設定できないおそれがある。また、工程Ｓ１６におけるθ軸位置偏差の波形が安定しない場合、比較対象のθ軸位置偏差の振幅Ｄ１が特定できないおそれがある。したがって、このような場合には、θ軸位置偏差の微分値や周波数の変動をモニタリングすることで、接合状態を検査することも可能となる。
　また同様に、Ｘ軸位置偏差、Ｙ軸位置偏差及びＺ軸位置偏差についても、これらＸ軸位置偏差、Ｙ軸位置偏差及びＺ軸位置偏差の微分値や周波数を算出してもよい。
　以上のとおり、接合状態の検査指標としては、θ軸位置偏差、Ｘ軸位置偏差、Ｙ軸位置偏差、Ｚ軸位置偏差に加え、微分値や周波数も用いられる。すなわち、本例においては、４軸（θ軸、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）×３パラメータ（位置偏差、微分値、周波数）＝合計１２個の検査指標を用いることができる。そして、これら検査指標のうち、１つのみを用いてもよいし、複数を用いてもよい。複数の検査指標を用いる場合には、当該複数の検査指標のうちいずれか１つでも、図１０に示した変動が生じれば、接合状態を適切に検査することができる。
　以上の実施形態では、工程Ｓ１２～Ｓ１７のθ軸位置偏差をモニタリングして接合状態を検査したが、θ軸位置偏差のモニタリングを開始するタイミングはこれに限定されない。例えば接合処理の開始タイミングと終了タイミングを把握するためには、少なくとも工程Ｓ１４においてθ軸位置偏差がモニタリングされていればよい。換言すれば、工程Ｓ１３まではθ軸位置偏差をモニタリングしなくてもよい。
　工程Ｓ１２は制御装置７０から押動部１８０に下降指令が出力される工程であるため、制御装置７０はそのタイミングを把握している。そこで、工程Ｓ１２からの遅延時間（Ｄｅｌａｙ　Ｔｉｍｅ）を設定し、当該遅延時間が経過した後、θ軸位置偏差のモニタリングを開始してもよい。遅延時間は、例えば工程Ｓ１３におけるθ軸位置偏差の変動が安定し、工程Ｓ１４が開始されてるタイミングを予め測定しておいて設定する。
　このように遅延時間を設定してθ軸位置偏差のモニタリングの開始タイミングを制御すると、工程Ｓ１３におけるθ軸位置偏差の大きな変動の影響を受けず、工程Ｓ１４におけるθ軸位置偏差の基準値を適切に設定することができる。その結果、接合状態を適切に検査することができる。
　以上の実施形態では、θ軸位置偏差、Ｘ軸位置偏差、Ｙ軸位置偏差及びＺ軸位置偏差や、これら位置偏差の微分値、周波数を用いて接合状態を検査したが、検査指標はこれらに限定されない。例えば、モータ１５３ｂ、１６４ｂ、１６６ｂのトルクを測定して、接合状態を検査してもよい。これらモータ１５３ｂ、１６４ｂ、１６６ｂのトルクも、図１０に示した変動と同様の変動傾向を示すので、上記実施形態の効果を享受することができる。
　以上の実施形態では、上チャック１４０のθ軸方向位置を測定する測定部としてリニアスケール１５４を用い、下チャック１４１のＸ軸方向位置、Ｙ軸方向位置及びＺ軸方向位置を測定する測定部としてレーザ干渉計１６２、１６３を用いたが、測定部はこれらに限定されない。例えば、測定部として振動計を用いてもよい。図１０に示したようにθ軸位置偏差は経時的に波形状の挙動を示すため、振動計を用いて上ウェハのθ軸方向位置を測定すれば、θ軸方向位置を算出することができる。また、下チャック１４１のＸ軸方向位置、Ｙ軸方向位置及びＺ軸方向位置も振動計を用いて測定し、これらの位置偏差を算出することが可能である。
　以上の実施形態では、接合状態を検査するにあたり、上チャック１４０と下チャック１４１の位置を測定したが、これら上チャック１４０と下チャック１４１の周辺部材の位置を測定してもよい。例えば、上チャック１４０と下チャック１４１の周辺部材の位置偏差が、図１０に示したように変動する場合、当該周辺部材の位置偏差に基づいて接合状態を検査することができる。
　以上の実施形態では、上チャック１４０が上方で下チャック１４１が下方に配置された例について説明したが、これら上チャック１４０と下チャック１４１の配置を上下反対にしてもよい。
　以上の実施形態では、上チャック１４０が回転自在に構成されていたが、下チャック１４１が回転自在であってもよいし、上チャック１４０と下チャック１４１の両方が回転自在であってもよい。また、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向も同様に、下チャック１４１がＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動自在に構成されていたが、上チャック１４０が移動自在であってもよいし、上チャック１４０と下チャック１４１の両方が移動自在であってもよい。
　今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。例えば、上記実施形態の構成要件は任意に組み合わせることができる。当該任意の組み合せからは、組み合わせにかかるそれぞれの構成要件についての作用及び効果が当然に得られるとともに、本明細書の記載から当業者には明らかな他の作用及び他の効果が得られる。
　また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、又は、上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
　なお、以下のような構成例も本開示の技術的範囲に属する。
（１）基板同士を接合する接合装置であって、
下面に第１基板を保持する第１保持部と、
前記第１保持部の下方に設けられ、上面に第２基板を保持する第２保持部と、
第１基板の中心部と第２基板の中心部とを当接させる当接部材と、
前記第１保持部と前記第２保持部とを相対的に移動させる移動機構と、
前記第１保持部又は前記第２保持部の少なくとも一方の位置を測定する測定部と、
制御部と、を有し、
前記制御部は、
（ａ）前記第１保持部と前記第２保持部とを相対的に移動させ、前記第１保持部に保持された第１基板と前記第２保持部に保持された第２基板とを対向配置する工程と、
（ｂ）第１基板の中心部と第２基板の中心部を当接させる工程と、
（ｃ）第１基板の中心部と第２基板の中心部が当接した状態で、第１基板の中心部から外周部に向けて、第１基板と第２基板を順次接合する工程と、
（ｄ）少なくとも前記（ｃ）工程において、前記（ａ）工程で移動された前記第１保持部又は前記第２保持部の少なくとも一方の実位置を測定し、当該実位置に基づいて接合処理の状態を検査する工程と、を実行するように前記第１保持部、前記第２保持部、前記当接部材、前記移動機構及び測定部を制御する、接合装置。
（２）前記制御部は、
（ｅ）前記（ａ）工程で前記第１保持部と前記第２保持部とを相対的に移動させる際の設定位置を前記移動機構に出力する工程を実行し、
前記（ｄ）工程において、前記設定位置と前記実位置との位置偏差を算出し、当該位置偏差に基づいて接合処理の状態を検査する、前記（１）に記載の接合装置。
（３）前記制御部は、前記（ｄ）工程において、前記位置偏差を時間微分して微分値を算出し、前記位置偏差と前記微分値とに基づいて接合処理の状態を検査する、前記（２）に記載の接合装置。
（４）前記制御部は、前記（ｄ）工程において、前記位置偏差の周波数解析を行い周波数を算出し、前記位置偏差と前記周波数とに基づいて接合処理の状態を検査する、前記（２）又は（３）に記載の接合装置。
（５）前記制御部は、
前記（ｄ）工程を前記（ｂ）工程の前から前記（ｃ）工程まで行い、前記（ｂ）工程の前における前記位置偏差に基づいて基準値を設定し、
前記（ｄ）工程において、前記位置偏差と前記基準値とに基づいて前記（ｃ）工程の開始タイミングを導出する、前記（２）～（４）のいずれかに記載の接合装置。
（６）前記制御部は、
前記（ｄ）工程を前記（ｂ）工程の前から前記（ｃ）工程まで行い、前記（ｂ）工程の前における前記位置偏差に基づいて基準値を設定し、
前記（ｄ）工程において、前記位置偏差と前記基準値とに基づいて前記（ｃ）工程の終了タイミングを導出する、前記（２）～（５）のいずれかに記載の接合装置。
（７）前記制御部は、前記（ｅ）工程を行ってから予め定められた遅延時間が経過した後、前記（ｄ）工程を開始する、前記（２）～（６）のいずれかに記載の接合装置。
（８）前記制御部は、前記当接部材が前記第１基板の中心部に当接した際の前記位置偏差の変動に基づいて、前記遅延時間を設定する、前記（７）に記載の接合装置。
（９）前記測定部は、前記第１保持部又は前記第２保持部の少なくとも一方の水平方向の位置、又は前記第１保持部又は前記第２保持部の少なくとも一方の回転方向の位置の少なくともいずれか一方を測定する、前記（１）～（８）のいずれかに記載の接合装置。
（１０）前記測定部は、レーザ干渉計又はリニアスケールの少なくとも一方を含む、前記（１）～（９）のいずれかに記載の接合装置。
（１１）接合装置を備えた接合システムであって、
前記接合装置を備えた処理ステーションと、
第１の基板、第２の基板又は第１の基板と第２の基板が接合された重合基板をそれぞれ複数保有可能で、且つ前記処理ステーションに対して第１の基板、第２の基板又は重合基板を搬入出する搬入出ステーションと、を有し、
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の基板を接合し、
前記接合装置は、
下面に第１基板を保持する第１保持部と、
前記第１保持部の下方に設けられ、上面に第２基板を保持する第２保持部と、
第１基板の中心部と第２基板の中心部とを当接させる当接部材と、
前記第１保持部と前記第２保持部とを相対的に移動させる移動機構と、
前記第１保持部又は前記第２保持部の少なくとも一方の位置を測定する測定部と、
制御部と、を有し、
前記制御部は、
（ａ）前記第１保持部と前記第２保持部とを相対的に移動させ、前記第１保持部に保持された第１基板と前記第２保持部に保持された第２基板とを対向配置する工程と、
（ｂ）第１基板の中心部と第２基板の中心部を当接させる工程と、
（ｃ）第１基板の中心部と第２基板の中心部が当接した状態で、第１基板の中心部から外周部に向けて、第１基板と第２基板を順次接合する工程と、
（ｄ）少なくとも前記（ｃ）工程において、前記（ａ）工程で移動された前記第１保持部又は前記第２保持部の少なくとも一方の実位置を測定し、当該実位置に基づいて接合処理の状態を検査する工程と、を実行するように前記第１保持部、前記第２保持部、前記当接部材、前記移動機構及び測定部を制御する、接合システム。
（１２）基板同士を接合する接合方法であって、
（ａ）移動機構によって第１保持部と第２保持部とを相対的に移動させ、前記第１保持部の下面に保持された第１基板と前記第２保持部の上面に保持された第２基板とを対向配置する工程と、
（ｂ）当接部材によって第１基板の中心部と第２基板の中心部とを当接させる工程と、
（ｃ）第１基板の中心部と第２基板の中心部が当接した状態で、第１基板の中心部から外周部に向けて、第１基板と第２基板を順次接合する工程と、
（ｄ）少なくとも前記（ｃ）工程において、前記（ａ）工程で移動された前記第１保持部又は前記第２保持部の少なくとも一方の実位置を測定し、当該実位置に基づいて接合処理の状態を検査する工程と、を有する、接合方法。
　　４１　　接合装置
　　７０　　制御装置
　　１４０　上チャック
　　１４１　下チャック
　　１５３　回転部
　　１５４　リニアスケール
　　１６２　第１レーザ干渉計
　　１６３　第２レーザ干渉計
　　１６４　第１下チャック移動部
　　１６６　第２下チャック移動部
　　１８１　アクチュエータ部
　　ＷＵ　　上ウェハ
　　ＷＬ　　下ウェハ
　　ＷＴ　　重合ウェハ

Claims (12)

  1. 基板同士を接合する接合装置であって、
    下面に第１基板を保持する第１保持部と、
    前記第１保持部の下方に設けられ、上面に第２基板を保持する第２保持部と、
    第１基板の中心部と第２基板の中心部とを当接させる当接部材と、
    前記第１保持部と前記第２保持部とを相対的に移動させる移動機構と、
    前記第１保持部又は前記第２保持部の少なくとも一方の位置を測定する測定部と、
    制御部と、を有し、
    前記制御部は、
    （ａ）前記第１保持部と前記第２保持部とを相対的に移動させ、前記第１保持部に保持された第１基板と前記第２保持部に保持された第２基板とを対向配置する工程と、
    （ｂ）第１基板の中心部と第２基板の中心部を当接させる工程と、
    （ｃ）第１基板の中心部と第２基板の中心部が当接した状態で、第１基板の中心部から外周部に向けて、第１基板と第２基板を順次接合する工程と、
    （ｄ）少なくとも前記（ｃ）工程において、前記（ａ）工程で移動された前記第１保持部又は前記第２保持部の少なくとも一方の実位置を測定し、当該実位置に基づいて接合処理の状態を検査する工程と、を実行するように前記第１保持部、前記第２保持部、前記当接部材、前記移動機構及び測定部を制御する、接合装置。
  2. 前記制御部は、
    （ｅ）前記（ａ）工程で前記第１保持部と前記第２保持部とを相対的に移動させる際の設定位置を前記移動機構に出力する工程を実行し、
    前記（ｄ）工程において、前記設定位置と前記実位置との位置偏差を算出し、当該位置偏差に基づいて接合処理の状態を検査する、請求項１に記載の接合装置。
  3. 前記制御部は、前記（ｄ）工程において、前記位置偏差を時間微分して微分値を算出し、前記位置偏差と前記微分値とに基づいて接合処理の状態を検査する、請求項２に記載の接合装置。
  4. 前記制御部は、前記（ｄ）工程において、前記位置偏差の周波数解析を行い周波数を算出し、前記位置偏差と前記周波数とに基づいて接合処理の状態を検査する、請求項２に記載の接合装置。
  5. 前記制御部は、
    前記（ｄ）工程を前記（ｂ）工程の前から前記（ｃ）工程まで行い、前記（ｂ）工程の前における前記位置偏差に基づいて基準値を設定し、
    前記（ｄ）工程において、前記位置偏差と前記基準値とに基づいて前記（ｃ）工程の開始タイミングを導出する、請求項２に記載の接合装置。
  6. 前記制御部は、
    前記（ｄ）工程を前記（ｂ）工程の前から前記（ｃ）工程まで行い、前記（ｂ）工程の前における前記位置偏差に基づいて基準値を設定し、
    前記（ｄ）工程において、前記位置偏差と前記基準値とに基づいて前記（ｃ）工程の終了タイミングを導出する、請求項２に記載の接合装置。
  7. 前記制御部は、前記（ｅ）工程を行ってから予め定められた遅延時間が経過した後、前記（ｄ）工程を開始する、請求項２に記載の接合装置。
  8. 前記制御部は、前記当接部材が前記第１基板の中心部に当接した際の前記位置偏差の変動に基づいて、前記遅延時間を設定する、請求項７に記載の接合装置。
  9. 前記測定部は、前記第１保持部又は前記第２保持部の少なくとも一方の水平方向の位置、又は前記第１保持部又は前記第２保持部の少なくとも一方の回転方向の位置の少なくともいずれか一方を測定する、請求項１に記載の接合装置。
  10. 前記測定部は、レーザ干渉計又はリニアスケールの少なくとも一方を含む、請求項１に記載の接合装置。
  11. 接合装置を備えた接合システムであって、
    前記接合装置を備えた処理ステーションと、
    第１の基板、第２の基板又は第１の基板と第２の基板が接合された重合基板をそれぞれ複数保有可能で、且つ前記処理ステーションに対して第１の基板、第２の基板又は重合基板を搬入出する搬入出ステーションと、を有し、
    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の基板を接合し、
    前記接合装置は、
    下面に第１基板を保持する第１保持部と、
    前記第１保持部の下方に設けられ、上面に第２基板を保持する第２保持部と、
    第１基板の中心部と第２基板の中心部とを当接させる当接部材と、
    前記第１保持部と前記第２保持部とを相対的に移動させる移動機構と、
    前記第１保持部又は前記第２保持部の少なくとも一方の位置を測定する測定部と、
    制御部と、を有し、
    前記制御部は、
    （ａ）前記第１保持部と前記第２保持部とを相対的に移動させ、前記第１保持部に保持された第１基板と前記第２保持部に保持された第２基板とを対向配置する工程と、
    （ｂ）第１基板の中心部と第２基板の中心部を当接させる工程と、
    （ｃ）第１基板の中心部と第２基板の中心部が当接した状態で、第１基板の中心部から外周部に向けて、第１基板と第２基板を順次接合する工程と、
    （ｄ）少なくとも前記（ｃ）工程において、前記（ａ）工程で移動された前記第１保持部又は前記第２保持部の少なくとも一方の実位置を測定し、当該実位置に基づいて接合処理の状態を検査する工程と、を実行するように前記第１保持部、前記第２保持部、前記当接部材、前記移動機構及び測定部を制御する、接合システム。
  12. 基板同士を接合する接合方法であって、
    （ａ）移動機構によって第１保持部と第２保持部とを相対的に移動させ、前記第１保持部の下面に保持された第１基板と前記第２保持部の上面に保持された第２基板とを対向配置する工程と、
    （ｂ）当接部材によって第１基板の中心部と第２基板の中心部とを当接させる工程と、
    （ｃ）第１基板の中心部と第２基板の中心部が当接した状態で、第１基板の中心部から外周部に向けて、第１基板と第２基板を順次接合する工程と、
    （ｄ）少なくとも前記（ｃ）工程において、前記（ａ）工程で移動された前記第１保持部又は前記第２保持部の少なくとも一方の実位置を測定し、当該実位置に基づいて接合処理の状態を検査する工程と、を有する、接合方法。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016105458A (ja) * 2014-11-25 2016-06-09 東京エレクトロン株式会社 接合方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体、接合装置及び接合システム
JP2020127045A (ja) * 2016-11-09 2020-08-20 東京エレクトロン株式会社 接合装置、接合システム、接合方法及びコンピュータ記憶媒体

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