(57)【要約】【課題】接合前に行われる第１基板と第２基板との水平方向位置合わせの精度を向上すること。【解決手段】鉛直方向に離間して配置される第１保持部および第２保持部を備え、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ことにより、前記第１保持部に保持されている第１基板と、前記第２保持部に保持されている第２基板との水平方向位置合わせを行う位置合わせ部と、前記第１保持部に保持されている前記第１基板と、前記第２保持部に保持されている前記第２基板とを押付け合せる押圧部と、前記押圧部によって接合された前記第１基板のアライメントマークと前記第２基板のアライメントマークとの位置ずれを測定する測定部と、過去の接合において生じた前記位置ずれに基づき、今回の接合における前記水平方向位置合わせを制御する位置合わせ制御部とを備える、接合システム。【選択図】図１２
2020202398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向に離間して配置される第１保持部および第２保持部を備え、前記第１保持部は第１基板を吸着保持する吸着面を前記第２保持部に対向する面に有し、前記第２保持部は第２基板を吸着保持する吸着面を前記第１保持部に対向する面に有し、
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ことにより、前記第１保持部に保持されている前記第１基板と、前記第２保持部に保持されている前記第２基板との水平方向位置合わせを行う位置合わせ部と、
前記第１保持部に保持されている前記第１基板と、前記第２保持部に保持されている前記第２基板とを押付け合せる押圧部と、
前記押圧部によって接合された前記第１基板のアライメントマークと前記第２基板のアライメントマークとの位置ずれを測定する測定部と、
過去の接合において生じた前記位置ずれに基づき、今回の接合における前記水平方向位置合わせを制御する位置合わせ制御部とを備える、接合システム。
【請求項２】
前記第２保持部に保持される前記第２基板に歪みを生じさせる歪み発生部と、
過去の接合において生じた前記位置ずれに基づき、今回の接合における前記歪みを制御する歪み制御部とを備える、請求項１に記載の接合システム。
【請求項３】
前記歪み発生部は、前記第２保持部の前記第２基板を吸着する吸着圧力の分布を調節することにより、前記第２基板に前記歪みを生じさせる吸着圧力分布調節部を有する、請求項２に記載の接合システム。
【請求項４】
前記歪み発生部は、前記第２基板の温度分布を調節することにより、前記第２基板に前記歪みを生じさせる温度分布調節部を有する、請求項２または３に記載の接合システム。
【請求項５】
前記歪み発生部は、前記第２保持部の前記第２基板を吸着する吸着面を変形することにより、前記吸着面に予め吸着された前記第２基板に前記歪みを生じさせる吸着面変形部を有する、請求項２〜４のいずれか１項に記載の接合システム。
【請求項６】
過去の接合において生じた前記位置ずれと、今回の接合において生じた前記位置ずれとに有意差が有るか否かを統計解析により判定する判定部を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の接合システム。
【請求項７】
前記第１基板の前記第２基板と接合される接合面、および前記第２基板の前記第１基板と接合される接合面を改質する表面改質装置と、
前記表面改質装置で改質された、前記第１基板の前記接合面および前記第２基板の前記接合面を親水化する表面親水化装置と、
前記第１保持部、前記第２保持部、前記位置合わせ部および前記押圧部を有し、前記表面親水化装置で親水化された、前記第１基板の前記接合面と前記第２基板の前記接合面とを向い合せて接合する接合装置と、
前記測定部を有し、前記接合装置で接合された前記第１基板のアライメントマークと前記第２基板のアライメントマークとの前記位置ずれを測定するアライメント測定装置とを備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の接合システム。
【請求項８】
鉛直方向に離間して配置される第１保持部および第２保持部のうち、前記第１保持部の前記第２保持部に対向する吸着面で第１基板を吸着保持すると共に、前記第２保持部の前記第１保持部に対向する吸着面で第２基板を吸着保持し、
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ことにより、前記第１保持部に吸着保持されている前記第１基板と前記第２保持部に吸着保持されている前記第２基板との水平方向位置合わせを行い、
前記第１保持部に吸着保持されている前記第１基板と、前記第２保持部に吸着保持されている前記第２基板とを押付け合せることにより接合させ、
接合された前記第１基板のアライメントマークと前記第２基板のアライメントマークとの位置ずれを測定し、
過去の接合において生じた前記位置ずれに基づき、今回の接合における前記水平方向位置合わせを制御する、接合方法。
【請求項９】
前記第２保持部に保持される前記第２基板に歪みを生じさせ、
過去の接合において生じた前記位置ずれに基づき、今回の接合における前記歪みを制御する、請求項８に記載の接合方法。
【請求項１０】
過去の接合において生じた前記位置ずれと、今回の接合において生じた前記位置ずれとに有意差が有るか否かを統計解析により判定する、請求項８または９に記載の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、接合システム、および接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の接合装置は、上側の基板を上方から吸着する上チャックと、下側の基板を下方から吸着する下チャックとを備え、二枚の基板を向い合せたうえで接合する。具体的には、接合装置は、先ず、上チャックに吸着されている基板の中心部を押し下げ、下チャックに吸着されている基板の中心部と接触させる。これにより、二枚の基板の中心部同士が分子間力等によって接合される。次いで、接合装置は、２枚の基板の接合された接合領域を中心部から外周部に広げる。
【０００３】
接合装置は、上チャックに対し固定される上部撮像部と、下チャックに対し固定される下部撮像部と、上チャックと下チャックとを相対的に移動させる移動部とを有する。上部撮像部は、下チャックに吸着されている下側の基板に形成されたアライメントマークを撮像する。一方、下部撮像部は、上チャックに吸着されている上側の基板に形成されたアライメントマークを撮像する。
【０００４】
接合装置は、上部撮像部で撮像した画像および下部撮像部で撮像した画像に基づき、上側の基板と下側の基板との相対的な水平方向位置を計測する。接合装置は、鉛直方向から見たときに上側の基板のアライメントマークと下側の基板のアライメントマークとが重なるように上チャックと下チャックとを相対的に移動させたうえで、上側の基板と下側の基板とを接合させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本国特開２０１５−０９５５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本開示の一態様は、接合前に行われる上側の基板と下側の基板との水平方向位置合わせの精度を向上できる、技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様の接合システムは、
鉛直方向に離間して配置される第１保持部および第２保持部を備え、前記第１保持部は第１基板を吸着保持する吸着面を前記第２保持部に対向する面に有し、前記第２保持部は第２基板を吸着保持する吸着面を前記第１保持部に対向する面に有し、
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ことにより、前記第１保持部に保持されている前記第１基板と、前記第２保持部に保持されている前記第２基板との水平方向位置合わせを行う位置合わせ部と、
前記第１保持部に保持されている前記第１基板と、前記第２保持部に保持されている前記第２基板とを押付け合せる押圧部と、
前記押圧部によって接合された前記第１基板のアライメントマークと前記第２基板のアライメントマークとの位置ずれを測定する測定部と、
過去の接合において生じた前記位置ずれに基づき、今回の接合における前記水平方向位置合わせを制御する位置合わせ制御部とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の一態様によれば、接合前に行われる上側の基板と下側の基板との水平方向位置合わせの精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、一実施形態にかかる接合システムを示す平面図である。
【図２】図２は、一実施形態にかかる接合システムを示す側面図である。
【図３】図３は、一実施形態にかかる第１基板および第２基板の接合前の状態を示す側面図である。
【図４】図４は、一実施形態にかかる接合装置を示す平面図である。
【図５】図５は、一実施形態にかかる接合装置を示す側面図である。
【図６】図６は、一実施形態にかかる上チャックおよび下チャックを示す断面図であって、上ウェハと下ウェハの位置合わせ後、接合前の状態を示す断面図である。
【図７】一実施形態にかかる上ウェハと下ウェハとを中心部から外周部に向けて徐々に接合する動作を示す断面図である。
【図８】図８は、一実施形態にかかる接合システムが実行する処理の一部を示すフローチャートである。
【図９】図９は、一実施形態にかかる上ウェハと下ウェハとの水平方向位置合わせの動作を示す説明図である。
【図１０】図１０は、一実施形態にかかるアライメント測定装置を示す断面図である。
【図１１】図１１は、一実施形態にかかる制御装置の構成要素を機能ブロックで示す図である。
【図１２】図１２は、一実施形態にかかる測定データ解析部による処理を示す説明図である。
【図１３】図１３は、一実施形態にかかるアライメント測定装置の測定データに基づき接合装置の設定を求める処理を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、一実施形態にかかるアライメント測定装置の測定データに基づく接合装置の動作処理を示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、一実施形態にかかる下チャックの吸着面を示す平面図である。
【図１６】図１６は、一実施形態にかかる上チャック、下チャックおよび温度分布調節部を示す側面図である。
【図１７】図１７は、一実施形態にかかる温度分布調節部の本体部を示す側面断面図である。
【図１８】図１８は、変形例にかかる下チャックを示す側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。各図面において、同一の又は対応する構成には、同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。以下の説明において、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は互いに垂直な方向であり、Ｘ軸方向およびＹ軸方向は水平方向、Ｚ軸方向は鉛直方向である。鉛直軸を回転中心とする回転方向をΘ方向とも呼ぶ。本明細書において、下方とは鉛直下方を意味し、上方とは鉛直上方を意味する。
【００１１】
＜接合システム＞
図１は、一実施形態にかかる接合システムを示す平面図である。図２は、一実施形態にかかる接合システムを示す側面図である。図３は、一実施形態にかかる第１基板および第２基板の接合前の状態を示す側面図である。図１に示す接合システム１は、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とを接合することによって重合基板Ｔ（図７（ｂ）参照）を形成する。
【００１２】
第１基板Ｗ１は、例えばシリコンウェハや化合物半導体ウェハなどの半導体基板に複数の電子回路が形成された基板である。また、第２基板Ｗ２は、例えば電子回路が形成されていないベアウェハである。第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とは、略同径を有する。なお、第２基板Ｗ２に電子回路が形成されていてもよい。
【００１３】
以下では、第１基板Ｗ１を「上ウェハＷ１」と記載し、第２基板Ｗ２を「下ウェハＷ２」、重合基板Ｔを「重合ウェハＴ」と記載する場合がある。また、以下では、図３に示すように、上ウェハＷ１の板面のうち、下ウェハＷ２と接合される側の板面を「接合面Ｗ１ｊ」と記載し、接合面Ｗ１ｊとは反対側の板面を「非接合面Ｗ１ｎ」と記載する。また、下ウェハＷ２の板面のうち、上ウェハＷ１と接合される側の板面を「接合面Ｗ２ｊ」と記載し、接合面Ｗ２ｊとは反対側の板面を「非接合面Ｗ２ｎ」と記載する。
【００１４】
図１に示すように、接合システム１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２および処理ステーション３は、Ｘ軸正方向に沿って、搬入出ステーション２および処理ステーション３の順番で並べて配置される。また、搬入出ステーション２および処理ステーション３は、一体的に接続される。
【００１５】
搬入出ステーション２は、載置台１０と、搬送領域２０とを備える。載置台１０は、複数の載置板１１を備える。各載置板１１には、複数枚（例えば、２５枚）の基板を水平状態で収容するカセットＣ１，Ｃ２，Ｃ３がそれぞれ載置される。例えば、カセットＣ１は上ウェハＷ１を収容するカセットであり、カセットＣ２は下ウェハＷ２を収容するカセットであり、カセットＣ３は重合ウェハＴを収容するカセットである。
【００１６】
搬送領域２０は、載置台１０のＸ軸正方向側に隣接して配置される。かかる搬送領域２０には、Ｙ軸方向に延在する搬送路２１と、この搬送路２１に沿って移動可能な搬送装置２２とが設けられる。搬送装置２２は、Ｙ軸方向だけでなく、Ｘ軸方向にも移動可能かつＺ軸周りに旋回可能であり、載置板１１に載置されたカセットＣ１〜Ｃ３と、後述する処理ステーション３の第３処理ブロックＧ３および第４処理ブロックＧ４の間で、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴの搬送を行う。
【００１７】
なお、載置板１１に載置されるカセットＣ１〜Ｃ３の個数は、図示のものに限定されない。また、載置板１１には、カセットＣ１，Ｃ２，Ｃ３以外に、不具合が生じた基板を回収するためのカセット等が載置されてもよい。
【００１８】
処理ステーション３には、各種装置を備えた複数の処理ブロック、例えば４つの処理ブロックＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４が設けられる。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が設けられる。また、処理ステーション３の搬入出ステーション２側（図１のＸ軸負方向側）には、第３処理ブロックＧ３が設けられる。処理ステーション３の搬入出ステーション２とは反対側（図１のＸ軸正方向側）には、第４処理ブロックＧ４が設けられる。
【００１９】
第１処理ブロックＧ１には、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊを改質する表面改質装置３０が配置される。表面改質装置３０は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊにおけるＳｉＯ２の結合を切断して単結合のＳｉＯとすることで、その後親水化されやすくするように当該接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊを改質する。
【００２０】
なお、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また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。そして、かかる酸素イオン又は窒素イオンが、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊに照射されることにより、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊがプラズマ処理されて改質される。
【００２１】
第２処理ブロックＧ２には、表面親水化装置４０と、接合装置４１とが配置される。表面親水化装置４０は、例えば純水によって上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊを親水化するとともに、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊを洗浄する。表面親水化装置４０では、例えばスピンチャックに保持された上ウェハＷ１または下ウェハＷ２を回転させながら、当該上ウェハＷ１または下ウェハＷ２上に純水を供給する。これにより、上ウェハＷ１または下ウェハＷ２上に供給された純水が上ウェハＷ１または下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ上を拡散し、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊが親水化される。
【００２２】
接合装置４１は、親水化された上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを分子間力により接合する。かかる接合装置４１の構成については、後述する。
【００２３】
第３処理ブロックＧ３には、図２に示すように、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴのトランジション（ＴＲＳ）装置５０，５１が下から順に２段に設けられる。
【００２４】
第４処理ブロックＧ４には、アライメント測定装置５５が配置される。アライメント測定装置５５は、接合装置４１によって接合された上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との相対的な位置ずれを測定する。アライメント測定装置５５は、測定データを後述の制御装置７０に送信する。
【００２５】
なお、アライメント測定装置５５は、測定データを制御装置７０に送信できればよく、処理ステーション３の外部に配置されてもよい。例えば、重合ウェハＴは、処理ステーション３から搬入出ステーション２を経由して外部に搬出された後、アライメント測定装置５５による測定を受けてもよい。
【００２６】
また、図１に示すように、第１処理ブロックＧ１、第２処理ブロックＧ２、第３処理ブロックＧ３および第４処理ブロックＧ４に囲まれた領域には、搬送領域６０が形成される。搬送領域６０には、搬送装置６１が配置される。搬送装置６１は、例えば鉛直方向、水平方向および鉛直軸周りに移動自在な搬送アームを有する。かかる搬送装置６１は、搬送領域６０内を移動し、搬送領域６０に隣接する第１処理ブロックＧ１、第２処理ブロックＧ２、第３処理ブロックＧ３および第４処理ブロックＧ４内の所定の装置に上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴを搬送する。
【００２７】
また、図１に示すように、接合システム１は、制御装置７０を備える。制御装置７０は、接合システム１の動作を制御する。制御装置７０は、例えばコンピュータで構成され、図２に示すようにＣＰＵ（Central Processing Unit）７１と、メモリなどの記憶媒体７２と、入力インターフェース７３と、出力インターフェース７４とを有する。制御装置７０は、記憶媒体７２に記憶されたプログラムをＣＰＵ７１に実行させることにより、各種の制御を行う。また、制御装置７０は、入力インターフェース７３で外部からの信号を受信し、出力インターフェース７４で外部に信号を送信する。
【００２８】
制御装置７０のプログラムは、情報記憶媒体に記憶され、情報記憶媒体からインストールされる。情報記憶媒体としては、例えば、ハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどが挙げられる。尚、プログラムは、インターネットを介してサーバからダウンロードされ、インストールされてもよい。
【００２９】
＜接合装置＞
図４は、一実施形態にかかる接合装置を示す平面図である。図５は、一実施形態にかかる接合装置を示す側面図である。
【００３０】
図４に示すように、接合装置４１は、内部を密閉可能な処理容器１００を有する。処理容器１００の搬送領域６０側の側面には、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴの搬入出口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。
【００３１】
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の側面に形成される。また、内壁１０３にも、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴの搬入出口１０４が形成される。
【００３２】
搬送領域Ｔ１には、トランジション１１０、ウェハ搬送機構１１１、反転機構１３０および位置調節機構１２０が、例えば搬入出口１０１側からこの順番で並べて配置される。
【００３３】
トランジション１１０は、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴを一時的に載置する。トランジション１１０は、例えば２段に形成され、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴのいずれか２つを同時に載置することができる。
【００３４】
ウェハ搬送機構１１１は、図４および図５に示すように、たとえば鉛直方向（Ｚ軸方向）、水平方向（Ｙ軸方向、Ｘ軸方向）および鉛直軸周りに移動自在な搬送アームを有する。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との間で上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴを搬送することが可能である。
【００３５】
位置調節機構１２０は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の水平方向の向きを調節する。具体的には、位置調節機構１２０は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を保持して回転させる図示しない保持部を備えた基台１２１と、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２のノッチ部の位置を検出する検出部１２２と、を有する。位置調節機構１２０は、基台１２１に保持された上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を回転させながら検出部１２２を用いて上ウェハＷ１および下ウェハＷ２のノッチ部の位置を検出することにより、ノッチ部の位置を調節する。これにより、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の水平方向の向きが調節される。
【００３６】
反転機構１３０は、上ウェハＷ１の表裏面を反転させる。具体的には、反転機構１３０は、上ウェハＷ１を保持する保持アーム１３１を有する。保持アーム１３１は、水平方向（Ｘ軸方向）に延伸する。また保持アーム１３１には、上ウェハＷ１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。
【００３７】
保持アーム１３１は、例えばモータなどを備えた駆動部１３３に支持される。保持アーム１３１は、かかる駆動部１３３によって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。
【００３８】
このように、保持部材１３２に保持された上ウェハＷ１は、駆動部１３３によって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することができる。また、保持部材１３２に保持された上ウェハＷ１は、駆動部１３３を中心に回動して、位置調節機構１２０と後述する上チャック１４０との間を移動することができる。
【００３９】
処理領域Ｔ２には、上ウェハＷ１の上面（非接合面Ｗ１ｎ）を上方から吸着保持する上チャック１４０と、下ウェハＷ２を載置して下ウェハＷ２の下面（非接合面Ｗ２ｎ）を下方から吸着保持する下チャック１４１とが設けられる。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る。上チャック１４０と下チャック１４１とは、鉛直方向に離間して配置される。
【００４０】
図５に示すように、上チャック１４０は、上チャック１４０の上方に設けられた上チャック保持部１５０に保持される。上チャック保持部１５０は、処理容器１００の天井面に設けられる。上チャック１４０は、上チャック保持部１５０を介して処理容器１００に固定される。
【００４１】
上チャック保持部１５０には、下チャック１４１に保持された下ウェハＷ２の上面（接合面Ｗ２ｊ）を撮像する上部撮像部１５１が設けられている。上部撮像部１５１には、例えばＣＣＤカメラが用いられる。
【００４２】
下チャック１４１は、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（Ｘ軸方向）に移動させる。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、且つ鉛直軸周りに回転可能に構成される。
【００４３】
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Ｗ１の下面（接合面Ｗ１ｊ）を撮像する下部撮像部１６１が設けられている（図５参照）。下部撮像部１６１には、例えばＣＣＤカメラが用いられる。
【００４４】
第１の下チャック移動部１６０は、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（Ｘ軸方向）に延伸する一対のレール１６２、１６２に取り付けられている。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。
【００４５】
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（Ｙ軸方向）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に沿って水平方向（Ｙ軸方向）に移動自在に構成される。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。
【００４６】
第１の下チャック移動部１６０および第２の下チャック移動部１６３等により、位置合わせ部１６６が構成される。位置合わせ部１６６は、下チャック１４１をＸ軸方向、Ｙ軸方向およびΘ方向に移動させることにより、上チャック１４０に保持されている上ウェハＷ１と、下チャック１４１に保持されている下ウェハＷ２との水平方向位置合わせを行う。また、位置合わせ部１６６は、下チャック１４１をＺ軸方向に移動させることにより、上チャック１４０に保持されている上ウェハＷ１と、下チャック１４１に保持されている下ウェハＷ２との鉛直方向位置合わせを行う。
【００４７】
なお、本実施形態の位置合わせ部１６６は、下チャック１４１をＸ軸方向、Ｙ軸方向およびΘ方向に移動させることにより、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との水平方向位置合わせを行うが、本開示の技術はこれに限定されない。位置合わせ部１６６は、上チャック１４０と下チャック１４１とを相対的にＸ軸方向、Ｙ軸方向およびΘ方向に移動できればよい。例えば、位置合わせ部１６６は、下チャック１４１をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させると共に、上チャック１４０をΘ方向に移動させることにより、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との水平方向位置合わせを行ってもよい。
【００４８】
また、本実施形態の位置合わせ部１６６は、下チャック１４１をＺ軸方向に移動させることにより、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との鉛直方向位置合わせを行うが、本開示の技術はこれに限定されない。位置合わせ部１６６は、上チャック１４０と下チャック１４１とを相対的にＺ軸方向に移動できればよい。例えば、位置合わせ部１６６は、上チャック１４０をＺ軸方向に移動させることにより、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との鉛直方向位置合わせを行ってもよい。
【００４９】
図６は、一実施形態にかかる上チャックおよび下チャックを示す断面図であって、上ウェハと下ウェハの接合直前の状態を示す断面図である。図７（ａ）は、一実施形態にかかる上ウェハと下ウェハとの接合途中の状態を示す断面図である。図７（ｂ）は、一実施形態にかかる上ウェハと下ウェハとの接合完了時の状態を示す断面図である。図６、図７（ａ）および図７（ｂ）において、実線で示す矢印は真空ポンプによる空気の吸引方向を示す。
【００５０】
上チャック１４０および下チャック１４１は、例えば真空チャックである。本実施形態では、上チャック１４０が特許請求の範囲に記載の第１保持部に対応し、下チャック１４１が特許請求の範囲に記載の第２保持部に対応する。上チャック１４０は、上ウェハＷ１を吸着する吸着面１４０ａを、下チャック１４１に対向する面（下面）に有する。一方、下チャック１４１は、下ウェハＷ２を吸着する吸着面１４１ａを、上チャック１４０に対向する面（上面）に有する。
【００５１】
上チャック１４０は、チャックベース１７０を有する。チャックベース１７０は、上ウェハＷ１と同径もしくは上ウェハＷ１より大きい径を有する。チャックベース１７０は、支持部材１８０によって支持される。支持部材１８０は、平面視において少なくともチャックベース１７０を覆うように設けられ、チャックベース１７０に対して例えばネジ止めによって固定されている。支持部材１８０は、処理容器１００の天井面に設けられた複数の支持柱１８１（図５参照）に支持される。支持部材１８０および複数の支持柱１８１で上チャック保持部１５０が構成される。
【００５２】
支持部材１８０およびチャックベース１７０には、支持部材１８０およびチャックベース１７０を鉛直方向に貫通する貫通孔１７６が形成される。貫通孔１７６の位置は、上チャック１４０に吸着保持される上ウェハＷ１の中心部に対応している。かかる貫通孔１７６には、ストライカー１９０の押圧ピン１９１が挿通される。
【００５３】
ストライカー１９０は、支持部材１８０の上面に配置され、押圧ピン１９１と、アクチュエータ部１９２と、直動機構１９３とを備える。押圧ピン１９１は、鉛直方向に沿って延在する円柱状の部材であり、アクチュエータ部１９２によって支持される。
【００５４】
アクチュエータ部１９２は、たとえば電空レギュレータ（図示せず）から供給される空気により一定方向（ここでは鉛直下方）に一定の圧力を発生させる。アクチュエータ部１９２は、電空レギュレータから供給される空気により、上ウェハＷ１の中心部と当接して当該上ウェハＷ１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１９２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１７６を挿通して鉛直方向に昇降自在になっている。
【００５５】
アクチュエータ部１９２は、直動機構１９３に支持される。直動機構１９３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１９２を鉛直方向に移動させる。
【００５６】
ストライカー１９０は、以上のように構成されており、直動機構１９３によってアクチュエータ部１９２の移動を制御し、アクチュエータ部１９２によって押圧ピン１９１による上ウェハＷ１の押圧荷重を制御する。
【００５７】
ストライカー１９０は、上チャック１４０に吸着保持されている上ウェハＷ１と、下チャック１４１に吸着保持されている下ウェハＷ２とを押付け合せる。具体的には、ストライカー１９０は、上チャック１４０に吸着保持されている上ウェハＷ１を変形させることにより、下ウェハＷ２に押付け合せる。ストライカー１９０が、特許請求の範囲に記載の押圧部に相当する。
【００５８】
チャックベース１７０の下面には、上ウェハＷ１の非接合面Ｗ１ｎに接触する複数のピン１７１が設けられている。チャックベース１７０、複数のピン１７１等で上チャック１４０が構成される。上チャック１４０の上ウェハＷ１を吸着保持する吸着面１４０ａは径方向に複数の領域に区画され、区画された領域毎に吸着圧力の発生と吸着圧力の解除とがなされる。
【００５９】
なお、下チャック１４１は、上チャック１４０と同様に構成されてよい。下チャック１４１は、下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎに接触する複数のピンを有する。下チャック１４１の下ウェハＷ２を吸着保持する吸着面１４１ａは径方向に複数の領域に区画され、区画された領域毎に吸着圧力の発生と吸着圧力の解除とがなされる。
【００６０】
＜接合方法＞
図８は、一実施形態にかかる接合システムが実行する処理の一部を示すフローチャートである。なお、図８に示す各種の処理は、制御装置７０による制御下で実行される。
【００６１】
まず、複数枚の上ウェハＷ１を収容したカセットＣ１、複数枚の下ウェハＷ２を収容したカセットＣ２、および空のカセットＣ３が、搬入出ステーション２の所定の載置板１１に載置される。その後、搬送装置２２によりカセットＣ１内の上ウェハＷ１が取り出され、処理ステーション３の第３処理ブロックＧ３のトランジション装置５０に搬送される。
【００６２】
次に、上ウェハＷ１は、搬送装置６１によって第１処理ブロックＧ１の表面改質装置３０に搬送される。表面改質装置３０では、所定の減圧雰囲気下において、処理ガスである酸素ガスが励起されてプラズマ化され、イオン化される。この酸素イオンが上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊに照射されて、当該接合面Ｗ１ｊがプラズマ処理される。これにより、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊが改質される（ステップＳ１０１）。
【００６３】
次に、上ウェハＷ１は、搬送装置６１によって第２処理ブロックＧ２の表面親水化装置４０に搬送される。表面親水化装置４０では、スピンチャックに保持された上ウェハＷ１を回転させながら、当該上ウェハＷ１上に純水を供給する。そうすると、供給された純水は上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊ上を拡散し、表面改質装置３０において改質された上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊに水酸基（シラノール基）が付着して当該接合面Ｗ１ｊが親水化される（ステップＳ１０２）。また、接合面Ｗ１ｊの親水化に用いる純水によって、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊが洗浄される。
【００６４】
次に、上ウェハＷ１は、搬送装置６１によって第２処理ブロックＧ２の接合装置４１に搬送される。接合装置４１に搬入された上ウェハＷ１は、トランジション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Ｗ１の水平方向の向きが調節される（ステップＳ１０３）。
【００６５】
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Ｗ１が受け渡される。続いて搬送領域Ｔ１において、保持アーム１３１を反転させることにより、上ウェハＷ１の表裏面が反転される（ステップＳ１０４）。すなわち、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊが下方に向けられる。
【００６６】
その後、反転機構１３０の保持アーム１３１が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Ｗ１が受け渡される。上ウェハＷ１は、ノッチ部を予め決められた方向に向けた状態で、上チャック１４０にその非接合面Ｗ１ｎが吸着保持される（ステップＳ１０５）。
【００６７】
上ウェハＷ１に上述したステップＳ１０１〜Ｓ１０５の処理が行われている間、下ウェハＷ２の処理が行われる。まず、搬送装置２２によりカセットＣ２内の下ウェハＷ２が取り出され、処理ステーション３のトランジション装置５０に搬送される。
【００６８】
次に、下ウェハＷ２は、搬送装置６１によって表面改質装置３０に搬送され、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊが改質される（ステップＳ１０６）。なお、ステップＳ１０６における下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの改質は、上述したステップＳ１０１と同様である。
【００６９】
その後、下ウェハＷ２は、搬送装置６１によって表面親水化装置４０に搬送され、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊが親水化される（ステップＳ１０７）。また、接合面Ｗ２ｊの親水化に用いる純水によって、接合面Ｗ２ｊが洗浄される。なお、ステップＳ１０７における下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの親水化は、上記ステップＳ１０２における上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊの親水化と同様である。
【００７０】
その後、下ウェハＷ２は、搬送装置６１によって接合装置４１に搬送される。接合装置４１に搬入された下ウェハＷ２は、トランジション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Ｗ２の水平方向の向きが調節される（ステップＳ１０８）。
【００７１】
その後、下ウェハＷ２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に吸着保持される（ステップＳ１０９）。下ウェハＷ２は、ノッチ部を予め決められた方向、すなわち、上ウェハＷ１のノッチ部と同じ方向に向けた状態で、下チャック１４１にその非接合面Ｗ２ｎが吸着保持される。
【００７２】
次に、上チャック１４０に保持された上ウェハＷ１と下チャック１４１に保持された下ウェハＷ２との水平方向の位置調節が行われる（ステップＳ１１０）。この位置合わせには、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊに予め形成されたアライメントマークＷ１ａ、Ｗ１ｂ、Ｗ１ｃ（図９参照）や下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊに予め形成されたアライメントマークＷ２ａ、Ｗ２ｂ、Ｗ２ｃ（図９参照）が用いられる。
【００７３】
上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との水平方向位置合わせの動作について図９を参照して説明する。図９（ａ）は、一実施形態にかかる上部撮像部と下部撮像部との位置合わせ動作を説明する図である。図９（ｂ）は、一実施形態にかかる上部撮像部による下ウェハの撮像動作および下部撮像部による上ウェハの撮像動作を説明する図である。図９（ｃ）は、一実施形態にかかる上ウェハと下ウェハとの位置合わせ動作を説明する図である。
【００７４】
まず、図９（ａ）に示すように、上部撮像部１５１および下部撮像部１６１の水平方向位置の調節を行う。具体的には、下部撮像部１６１が上部撮像部１５１の略下方に位置するように、位置合わせ部１６６によって下チャック１４１を水平方向に移動させる。そして、上部撮像部１５１と下部撮像部１６１とで共通のターゲット１４９を確認し、上部撮像部１５１と下部撮像部１６１の水平方向位置が一致するように、下部撮像部１６１の水平方向位置が微調節される。
【００７５】
次に、図９（ｂ）に示すように、位置合わせ部１６６によって下チャック１４１を鉛直上方に移動させる。その後、位置合わせ部１６６によって下チャック１４１を水平方向に移動させながら、上部撮像部１５１を用いて下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊのアライメントマークＷ２ｃ、Ｗ２ｂ、Ｗ２ａを順次撮像する。同時に、下チャック１４１を水平方向に移動させながら、下部撮像部１６１を用いて上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊのアライメントマークＷ１ａ、Ｗ１ｂ、Ｗ１ｃを順次撮像する。なお、図９（ｂ）は上部撮像部１５１によって下ウェハＷ２のアライメントマークＷ２ｃを撮像するとともに、下部撮像部１６１によって上ウェハＷ１のアライメントマークＷ１ａを撮像する様子を示している。
【００７６】
撮像された画像データは、制御装置７０に出力される。制御装置７０は、上部撮像部１５１で撮像された画像データと下部撮像部１６１で撮像された画像データとに基づいて、位置合わせ部１６６によって下チャック１４１の水平方向位置を調節させる。この水平方向位置合わせは、鉛直方向視で上ウェハＷ１のアライメントマークＷ１ａ、Ｗ１ｂ、Ｗ１ｃと下ウェハＷ２のアライメントマークＷ２ａ、Ｗ２ｂ、Ｗ２ｃとが重なるように行われる。こうして、上チャック１４０と下チャック１４１の水平方向位置が調節され、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の水平方向位置（例えばＸ軸方向位置、Ｙ軸方向位置およびΘ方向位置を含む。）が調節される。
【００７７】
次に、図９（ｃ）に実線で示すように上チャック１４０に保持された上ウェハＷ１と下チャック１４１に保持された下ウェハＷ２との鉛直方向位置の調節を行う（ステップＳ１１１）。具体的には、位置合わせ部１６６が下チャック１４１を鉛直上方に移動させることによって、下ウェハＷ２を上ウェハＷ１に接近させる。これにより、図６に示すように、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊと上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊとの間隔Ｓは所定の距離、たとえば５０μｍ〜２００μｍに調整される。
【００７８】
次に、上チャック１４０による上ウェハＷ１の中央部の吸着保持を解除した後（ステップＳ１１２）、図７（ａ）に示すように、ストライカー１９０の押圧ピン１９１を下降させることによって、上ウェハＷ１の中心部を押し下げる（ステップＳ１１３）。上ウェハＷ１の中心部が下ウェハＷ２の中心部に接触し、上ウェハＷ１の中心部と下ウェハＷ２の中心部とが所定の力で押圧されると、押圧された上ウェハＷ１の中心部と下ウェハＷ２の中心部との間で接合が開始する。その後、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを中心部から外周部に向けて徐々に接合するボンディングウェーブが発生する。
【００７９】
ここで、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊはそれぞれステップＳ１０１，Ｓ１０６において改質されているため、まず、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間にファンデルワールス力（分子間力）が生じ、当該接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ同士が接合される。さらに、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊはそれぞれステップＳ１０２，Ｓ１０７において親水化されているため、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間の親水基が水素結合し、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ同士が強固に接合される。
【００８０】
その後、押圧ピン１９１によって上ウェハＷ１の中心部と下ウェハＷ２の中心部を押圧した状態で、上チャック１４０による上ウェハＷ１の全体の吸着保持を解除する（ステップＳ１１４）。これにより、図７（ｂ）に示すように、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊが全面で当接し、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２が接合される。その後、押圧ピン１９１を上チャック１４０まで上昇させ、下チャック１４１による下ウェハＷ２の吸着保持を解除する。
【００８１】
次に、重合ウェハＴは、搬送装置６１によって第４処理ブロックＧ４のアライメント測定装置５５に搬送される。アライメント測定装置５５では、詳しくは後述するが、上ウェハＷ１に形成された複数のアライメントマークＷ１ａ、Ｗ１ｂ、Ｗ１ｃと、下ウェハＷ２に形成された複数のアライメントマークＷ２ａ、Ｗ２ｂ、Ｗ２ｃとの相対的な位置ずれを測定する（ステップＳ１１５）。
【００８２】
その後、重合ウェハＴは、搬送装置６１によって第３処理ブロックＧ３のトランジション装置５１に搬送され、その後、搬入出ステーション２の搬送装置２２によってカセットＣ３に搬送される。こうして、一連の接合処理が終了する。
【００８３】
＜アライメント測定およびその測定データの利用＞
図１０は、一実施形態にかかるアライメント測定装置を示す断面図である。アライメント測定装置５５は、上ウェハＷ１に形成された複数のアライメントマークＷ１ａ、Ｗ１ｂ、Ｗ１ｃ（図９参照）と、下ウェハＷ２に形成された複数のアライメントマークＷ２ａ、Ｗ２ｂ、Ｗ２ｃ（図９参照）との相対的な位置ずれ（以下、単に「位置ずれ」とも呼ぶ。）を測定する。本明細書において、位置ずれとは、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊに対し垂直な方向から見たときの位置ずれを意味する。アライメント測定装置５５が、特許請求の範囲に記載の測定部に対応する。
【００８４】
アライメント測定装置５５は、例えば、重合ウェハＴを水平に保持する重合ウェハ保持部９０１と、重合ウェハ保持部９０１に保持されている重合ウェハＴの赤外線画像を取得する赤外線撮像部９０２と、重合ウェハＴの赤外線画像を取得する領域に赤外線を照射する赤外線照射部９０３とを備える。
【００８５】
赤外線撮像部９０２と赤外線照射部９０３とは、重合ウェハ保持部９０１を挟んで反対側に設けられる。例えば、重合ウェハ保持部９０１の上方に赤外線撮像部９０２が設けられ、重合ウェハ保持部９０１の下方に赤外線照射部９０３が設けられる。
【００８６】
赤外線撮像部９０２と赤外線照射部９０３とは同軸的に配置される。赤外線照射部９０３から出射した赤外線は、リング状に形成された重合ウェハ保持部９０１の開口部を通過し、重合ウェハ保持部９０１で保持されている重合ウェハＴに対し垂直に入射する。重合ウェハＴを透過した赤外線は、赤外線撮像部９０２により受光される。
【００８７】
赤外線撮像部９０２によって取得される各赤外線画像は、上ウェハＷ１のアライメントマークと、下ウェハＷ２のアライメントマークとの両方を少なくとも１つずつ含む。そのため、各赤外線画像において上ウェハＷ１のアライメントマークと下ウェハＷ２のアライメントマークとの相対的な位置ずれを測定できる。
【００８８】
アライメント測定装置５５は、重合ウェハ保持部９０１をＸ軸方向、Ｙ軸方向およびΘ方向に移動させる移動部（不図示）を備える。重合ウェハ保持部９０１を移動させることにより、重合ウェハＴの赤外線画像を取得する領域を変更でき、重合ウェハＴの複数箇所で位置ずれを測定できる。
【００８９】
なお、本実施形態の移動部は、重合ウェハ保持部９０１を移動させるが、重合ウェハ保持部９０１と赤外線撮像部９０２とを相対的に移動させればよい。重合ウェハ保持部９０１を移動させても赤外線撮像部９０２を移動させても、重合ウェハＴの赤外線画像を取得する領域を変更でき、重合ウェハＴの複数箇所で位置ずれを測定できる。
【００９０】
図１１は、一実施形態にかかる制御装置の構成要素を機能ブロックで示す図である。図１１に図示される各機能ブロックは概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。各機能ブロックの全部または一部を、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することが可能である。各機能ブロックにて行われる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵにて実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現されうる。
【００９１】
図１１に示すように、制御装置７０は、測定データ解析部７０１、位置合わせ制御部７０２、歪み制御部７０３、判定部７０４などを有する。測定データ解析部７０１は、アライメント測定装置５５によって測定した測定データを解析する。位置合わせ制御部７０２は、過去の接合において生じた位置ずれに基づき、今回の接合における上チャック１４０に保持されている上ウェハＷ１と、下チャック１４１に保持されている下ウェハＷ２との水平面内における位置合わせを制御する。歪み制御部７０３は、過去の接合において生じた位置ずれに基づき、今回の接合において下チャック１４１に保持される下ウェハＷ２の歪みを制御する。判定部７０４は、過去の接合において生じた位置ずれと、今回の接合において生じた位置ずれとに有意差が有るか否かを統計解析により判定する。例えば統計値が予め設定された範囲外である場合に、有意差が有ると判定される。また、統計値が予め設定された範囲内である場合に、有意差が無いと判定される。
【００９２】
図１２は、一実施形態にかかる測定データ解析部による処理を示す説明図である。図１２（ａ）は、一実施形態にかかる重合ウェハに固定されたｘｙ座標系における複数箇所での位置ずれを示す図である。図１２（ａ）において、ｘ軸およびｙ軸は、互いに垂直な軸であって、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊおよび下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊに対し平行な軸である。図１２（ａ）において、上ウェハＷ１に固定されるｘ軸と下ウェハＷ２に固定されるｘ軸とは重なっており、上ウェハＷ１に固定されるｙ軸と下ウェハＷ２に固定されるｙ軸とは重なっている。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示す位置ずれの大きさ及びバラツキを最小化するための平行移動および回転移動を実施した後に残る各箇所での位置ずれを示す説明図である。図１２（ｂ）において、実線で示すｘ軸およびｙ軸は上ウェハＷ１に固定されたものであり、破線で示すｘ軸およびｙ軸は下ウェハＷ２に固定されたものである。
【００９３】
先ず、測定データ解析部７０１は、図１２（ａ）に示すように、重合ウェハＴに固定されたｘｙ座標系における複数箇所での位置ずれを算出する。この算出には、赤外線撮像部９０２によって撮像した画像における上ウェハＷ１のアライメントマークＷ１ａ、Ｗ１ｂ、Ｗ１ｃと下ウェハＷ２のアライメントマークＷ２ａ、Ｗ２ｂ、Ｗ２ｃとの相対的な位置ずれと、その画像を撮像した時の赤外線撮像部９０２に対する重合ウェハ保持部９０１の水平方向位置（Ｘ軸方向位置、Ｙ軸方向位置およびΘ方向位置を含む。）とが用いられる。
【００９４】
なお、位置ずれを測定する測定箇所は、３箇所には限定されず、４箇所以上であってよい。また、位置ずれを測定するためのアライメントマークの形状は、十字状には限定されない。
【００９５】
次に、測定データ解析部７０１は、図１２（ｂ）に示すように、位置ずれの大きさ及びバラツキを最小化するための、上ウェハＷ１に対する下ウェハＷ２の平行移動（Δｘ，Δｙ）および回転移動（Δθ）を算出する。平行移動および回転移動は、例えば、位置ずれの最大値ができるだけ小さくなるように、且つ、位置ずれの標準偏差ができるだけ小さくなるように行われる。なお、バラツキは、標準偏差の代わりに、最大値と最小値との差などで表されてもよい。
【００９６】
このとき、測定データ解析部７０１は、平行移動および回転移動を実施した後に残る、各箇所での位置ずれも算出する。最適な平行移動および回転移動の算出と、その最適な平行移動および回転移動を実施した後に残る各箇所での位置ずれの算出とは、実質的に同時に行われる。
【００９７】
なお、本実施形態では下ウェハＷ２を平行移動および回転移動させるが、下ウェハＷ２を平行移動させると共に上ウェハＷ１を回転移動させてもよいし、上ウェハＷ１を平行移動および回転移動させてもよい。
【００９８】
図１３は、一実施形態にかかるアライメント測定装置の測定データに基づき接合装置の設定を求める処理を示すフローチャートである。図１３のステップＳ２０１以降の処理は、制御装置７０による制御下で行われ、例えば位置合わせの補正指令を受けたときに実行される。位置合わせの補正指令は、例えば上ウェハＷ１や下ウェハＷ２の製造条件（製造ロットを含む。）が変更されたときに作成される。
【００９９】
先ず、接合システム１は、図８のステップＳ１０１〜Ｓ１１４を実施し、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを接合する（ステップＳ２０１）。続いて、アライメント測定装置５５が、図８のステップＳ１１５と同様に、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との相対的な位置ずれを複数箇所で測定する（ステップＳ２０２）。
【０１００】
次に、測定データ解析部７０１が、位置ずれの大きさ及びバラツキを最小化するための、平行移動（Δｘ、Δｙ）および回転移動（Δθ）を算出する（ステップＳ２０３）。また、測定データ解析部７０１は、ステップＳ２０３で算出した平行移動および回転移動を実施した後に残る各箇所での位置ずれを算出する（ステップＳ２０４）。
【０１０１】
なお、平行移動および回転移動の算出（ステップＳ２０３）と、その平行移動および回転移動を実施した後に残る各箇所での位置ずれの算出（ステップＳ２０４）とは、実質的に同時に行われる。
【０１０２】
次に、測定データ解析部７０１は、算出データの蓄積数が所定数以上か否かをチェックする（ステップＳ２０５）。算出データとは、平行移動（Δｘ、Δｙ）および回転移動（Δθ）、ならびに平行移動および回転移動を実施した後に残る各箇所での位置ずれに関するデータである。所定数は、例えば算出データの分布が正規分布になると期待される数（例えば２０）以上に設定される。
【０１０３】
算出データの蓄積数が所定数未満である場合（ステップＳ２０５、Ｎｏ）、算出データの蓄積数が統計解析に十分な数に達していないため、偶然に生じた外乱によって算出データの分布に偏りが生じている恐れがある。そこで、この場合、制御装置７０は、ステップＳ２０１に戻り、ステップＳ２０１以降の処理を繰り返す。つまり、重合ウェハＴの枚数が所定数に達するまで、ステップＳ２０１〜ステップＳ２０４が繰り返し行われる。
【０１０４】
一方、算出データの蓄積数が所定数以上である場合（ステップＳ２０５、Ｙｅｓ）、蓄積数が統計解析に十分な数に達している。そのため、制御装置７０は、ステップＳ２０６に進み、ステップＳ２０６以降の処理を行う。
【０１０５】
ステップＳ２０６では、測定データ解析部７０１が、算出データを統計解析することにより、接合前に行われる上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との水平方向位置合わせに使用する補正データ（ΔＸ、ΔＹ、ΔΘ）を設定する。補正データ（ΔＸ、ΔＹ、ΔΘ）としては、例えば、算出データ（Δｘ、Δｙ、Δθ）の平均値が採用される。
【０１０６】
なお、算出データの蓄積数が所定数に達しても算出データの分布が正規分布にならない場合、補正データ（ΔＸ、ΔＹ、ΔΘ）としては算出データ（Δｘ、Δｙ、Δθ）の中央値が採用されてもよい。
【０１０７】
次に、測定データ解析部７０１は、補正データを使用して水平方向位置合わせを行う場合に残る位置ずれを予測する（ステップＳ２０７）。この位置ずれは、例えば算出データの平均値（または中央値）が採用される。
【０１０８】
次に、測定データ解析部７０１は、予測した位置ずれを低減するために下ウェハＷ２に歪みを生じさせるパラメータを設定する（ステップＳ２０８）。下ウェハＷ２に歪みを生じさせるパラメータとしては、（１）下チャック１４１の下ウェハＷ２を吸着する吸着面１４１ａにおける吸着圧力の他、（２）下ウェハＷ２の温度、（３）下チャック１４１の吸着面１４１ａの形状などが挙げられる。
【０１０９】
（１）下チャック１４１の吸着面１４１ａにおける吸着圧力の分布が変わると、下ウェハＷ２に作用する応力の分布が変わるため、下ウェハＷ２の形状が変わる。そのため、下チャック１４１の吸着面１４１ａにおける吸着圧力の分布を制御することにより、下ウェハＷ２の歪みを制御できる。下チャック１４１の吸着面１４１ａは複数の領域に区画され、区画された領域毎に吸着圧力の設定がなされる。下チャック１４１の吸着面１４１ａで下ウェハＷ２を吸着するときに、下チャック１４１の吸着面１４１ａの全体に吸着圧力を発生させてもよいし、下チャック１４１の吸着面１４１ａの一部のみに吸着圧力を発生させてもよい。下ウェハＷ２の温度を一定に保ちつつ、下ウェハＷ２の歪みを制御できる。
【０１１０】
（２）下ウェハＷ２の温度の分布が変わると、下ウェハＷ２が局所的に伸びたり縮んだりするため、下ウェハＷ２の形状が変わる。そのため、下ウェハＷ２の温度分布を制御することにより、歪みを制御できる。下ウェハＷ２の温度分布の制御は、例えば下チャック１４１による下ウェハＷ２の吸着を解除した状態で行われる。続いて、下ウェハＷ２の温度分布にバラツキが生じている状態で、下チャック１４１が下ウェハＷ２を吸着する。その後、下ウェハＷ２の吸着が再び解除されるまで、下ウェハＷ２の形状が固定される。下ウェハＷ２の吸着が再び解除されるまでに、下ウェハＷ２の温度分布が一様になっても、下ウェハＷ２の温度分布にバラツキが生じていたときの形状が維持される。
【０１１１】
（３）下チャック１４１の吸着面１４１ａに下ウェハＷ２を吸着した後、下チャック１４１の吸着面１４１ａの形状が変わると、その変化に追従するように下ウェハＷ２の形状が変わる。そのため、下チャック１４１の吸着面１４１ａの形状を制御することにより、下ウェハＷ２の歪みを制御できる。下チャック１４１の吸着面１４１ａは、例えば平坦面と湾曲面との間で変形されてよい。湾曲面は、例えば上に凸のドーム状を有する。下チャック１４１の吸着面１４１ａに下ウェハＷ２を吸着した後、下チャック１４１の吸着面１４１ａを平坦面から湾曲面に変化させると、下ウェハＷ２の形状が上に凸のドーム状になる。これにより、下ウェハＷ２を径方向に拡大でき、下ウェハＷ２の大きさと上ウェハＷ１の大きさとを揃えることができる。上ウェハＷ１は、ストライカー１９０によって下に凸のドーム状に撓み、径方向に拡大される。
【０１１２】
上記（１）〜（３）のパラメータのうち、１つのパラメータを制御することで下ウェハＷ２の歪みを制御してもよいし、複数のパラメータを制御することで下ウェハＷ２の歪みを制御してもよい。複数のパラメータを制御する場合に、パラメータの組合せは特に限定されない。
【０１１３】
なお、下ウェハＷ２に歪みを生じさせるパラメータの設定に応じて、接合前に行われる上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との水平方向位置合わせに使用する補正データ（ΔＸ、ΔＹ、ΔΘ）の再設定が行われてもよい。
【０１１４】
このようにして、アライメント測定装置５５によって測定された測定データに基づく、接合装置４１で使用される設定を求める処理が終了する。
【０１１５】
図１４は、一実施形態にかかるアライメント測定装置の測定データに基づく接合装置の動作処理を示すフローチャートである。図１４のステップＳ３０１以降の処理は、制御装置７０による制御下で行われ、例えば図１３に示す一連の処理の終了以降に、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを接合する指令を受けたときに実行される。
【０１１６】
先ず、接合システム１は、図１３のステップＳ２０６およびＳ２０８で求めた設定に従い、図８のステップＳ１０１〜Ｓ１１４を実施し、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを接合する（ステップＳ３０１）。
【０１１７】
例えば、歪み制御部７０３は、図１３のステップＳ２０８で求めた吸着圧力の設定に従い、図８のステップＳ１０９において下ウェハＷ２の吸着保持を実施する。なお、上述の如く、下ウェハＷ２の歪みは、吸着圧力の他、吸着面形状、温度などで制御してもよい。
【０１１８】
また、位置合わせ制御部７０２は、図１３のステップＳ２０６で求めた補正データ（ΔＸ、ΔＹ、ΔΘ）の設定に基づき、図８のステップＳ１１０において水平方向位置合わせを実施する。具体的には、位置合わせ制御部７０２は、上部撮像部１５１で撮像された画像データおよび下部撮像部１６１で撮像された画像データと補正データとに基づき、水平方向位置合わせを行う。両画像データと補正データとに基づき求められる水平方向位置合わせ後の下チャック１４１の位置と、両画像データのみに基づき求められる水平方向位置合わせ後の下チャック１４１の位置との差分は、例えば補正データと等しい。なお、水平方向位置合わせは、本実施形態では下チャック１４１の移動によって実施するが、上述の如く上チャック１４０の移動によって実施してもよいし、両方の移動によって実施してもよい。
【０１１９】
次いで、アライメント測定装置５５が、図１３のステップＳ２０２と同様に、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との相対的な位置ずれを複数箇所で測定する（ステップＳ３０２）。
【０１２０】
次に、測定データ解析部７０１が、図１３のステップＳ２０３と同様に、位置ずれの大きさ及びバラツキを最小化するための、平行移動（Δｘ、Δｙ）及び回転移動（Δθ）を算出する（ステップＳ３０３）。また、測定データ解析部７０１は、ステップＳ３０３で算出した平行移動および回転移動を実施した後に残る各箇所での位置ずれを算出する（ステップＳ３０４）。
【０１２１】
なお、平行移動および回転移動の算出（ステップＳ３０３）と、その平行移動および回転移動を実施した後に残る各箇所での位置ずれの算出（ステップＳ３０４）とは、実質的に同時に行われる。
【０１２２】
次に、判定部７０４は、過去の接合において生じた位置ずれと、今回の接合において生じた位置ずれとに有意差が有るか否かを統計解析により判定する（ステップＳ３０５）。過去複数回の接合において生じた位置ずれと、直近複数回（今回を含む。）の接合において生じた位置ずれとに有意差が有るか否かを統計解析により判定してもよい。統計解析には、例えばｔ検定（Student's t-test）やＦ検定（F test）などが用いられる。
【０１２３】
この判定では、過去の接合において生じた位置ずれとして、例えば、図１３のステップＳ２０３で算出される平行移動（Δｘ、Δｙ）および回転移動（Δθ）、ならびに図１３のステップＳ２０４で算出される各箇所での位置ずれから選ばれる少なくとも１つが用いられる。Δｘのみ、またはΔｙのみが用いられてもよい。
【０１２４】
また、この判定では、今回の接合において生じた位置ずれとして、例えば、図１４のステップＳ３０３で算出される平行移動（Δｘ、Δｙ）および回転移動（Δθ）、ならびに図１４のステップＳ３０４で算出される各箇所での位置ずれから選ばれる少なくとも１つが用いられる。Δｘのみ、またはΔｙのみが用いられてもよい。
【０１２５】
過去の接合において生じた位置ずれと、今回の接合において生じた位置ずれとに有意差が有る場合（ステップＳ３０５、Ｙｅｓ）、重合ウェハＴの品質が許容範囲から逸脱しており、吸着不良などの問題が生じている可能性がある。そこで、この場合、判定部７０４は異常と判定し（ステップＳ３０６）、今回の処理を終了する。
【０１２６】
なお、判定部７０４が異常と判定した場合、制御装置７０は接合システム１の使用者に警報を通知してよい。警報は、画像、音声、ブザーなどの形態で出力される。使用者が接合システム１を修理した後、ステップＳ３０１以降の処理が再開される。このように吸着不良などの問題が生じている場合に接合を中断することで、無駄な不良品の生産を抑制できる。
【０１２７】
一方、過去の接合において生じた位置ずれと、今回の接合において生じた位置ずれとに有意差が無い場合（ステップＳ３０５、Ｎｏ）、重合ウェハＴの品質が許容範囲に収まっている。そこで、この場合、判定部７０４は正常と判定し（ステップＳ３０７）、そのまま、今回の処理を終了する。
【０１２８】
以上説明したように、本実施形態によれば、過去の接合において生じたアライメントマーク同士の位置ずれに基づき、今回の接合における水平方向位置合わせを制御する。上部撮像部１５１や下部撮像部１６１の画像データのみに基づく水平方向位置合わせでは解消しきれないアライメントマーク同士の位置ずれを、低減できる。
【０１２９】
また、本実施形態によれば、過去の接合において生じたアライメントマーク同士の位置ずれに基づき、今回の接合における下ウェハＷ２の歪みを制御する。これにより、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との相対的な平行移動や回転移動では解消できないアライメントマーク同士の位置ずれを低減できる。
【０１３０】
さらに、本実施形態によれば、過去の接合において生じたアライメントマーク同士の位置ずれと、今回の接合において生じたアライメントマーク同士の位置ずれとに有意差が有るか否かを統計解析により判定する。これにより、重合ウェハＴの品質が許容範囲から逸脱しているか否かを判定でき、吸着不良などの問題が生じているか否かを判定できる。また、吸着不良などの問題が生じている場合に、接合を中断することで、無駄な不良品の生産を抑制できる。
【０１３１】
＜下ウェハの歪みの制御＞
図１５は、一実施形態にかかる下チャックの吸着面を示す平面図である。図１５に示す下チャック１４１は、下ウェハＷ２を吸着する吸着面１４１ａに、下ウェハＷ２を吸着する吸着圧力（例えば真空圧力）が独立に制御される複数の領域（例えば円弧領域Ａ１、円弧領域Ａ２、円弧領域Ｂ１、円弧領域Ｂ２、円領域Ｃ）を有する。円弧領域Ａ１および円弧領域Ａ２は、周方向に交互に並び、リング領域Ａを形成する。このリング領域Ａの径方向内側には、円弧領域Ｂ１および円弧領域Ｂ２が周方向に交互に並び、リング領域Ｂを形成する。リング領域Ｂの内側には、円領域Ｃが形成される。つまり、吸着面１４１ａは、径方向外側から径方向内側に向けて、リング領域Ａ、リング領域Ｂおよび円領域Ｃに区画される。リング領域Ａは、周方向に、複数の円弧領域Ａ１、Ａ２に区画される。同様に、リング領域Ｂは、周方向に、複数の円弧領域Ｂ１、Ｂ２に区画される。
【０１３２】
１つの真空ポンプ２５１は、１つの真空レギュレータ２６１が途中に設けられる配管を介して複数の円弧領域Ａ１と接続される（図１５では１つの円弧領域Ａ１と接続される配管のみ図示する。）。同様に、１つの真空ポンプ２５２は、１つの真空レギュレータ２６２が途中に設けられる配管を介して複数の円弧領域Ａ２と接続される（図１５では１つの円弧領域Ａ２と接続される配管のみ図示する。）。また、１つの真空ポンプ２５３は、１つの真空レギュレータ２６３が途中に設けられる配管を介して複数の円弧領域Ｂ１と接続される（図１５では１つの円弧領域Ｂ１と接続される配管のみ図示する。）。同様に、１つの真空ポンプ２５４は、１つの真空レギュレータ２６４が途中に設けられる配管を介して複数の円弧領域Ｂ２と接続される（図１５では１つの円弧領域Ｂ２と接続される配管のみ図示する。）。また、１つの真空ポンプ２５５は、１つの真空レギュレータ２６５が途中に設けられる配管を介して１つの円領域Ｃと接続される。
【０１３３】
制御装置７０が真空ポンプ２５１を作動させると、真空ポンプ２５１が各円弧領域Ａ１に真空圧力を発生させ、その真空圧力が真空レギュレータ２６１において予め設定された設定値で維持され、その設定値に対応する吸着圧力が各円弧領域Ａ１に発生する。制御装置７０が真空ポンプ２５１の作動を停止させると、各円弧領域Ａ１が大気圧に戻り、各円弧領域Ａ１における吸着圧力の発生が解除される。その他の円弧領域Ａ２、円弧領域Ｂ１、円弧領域Ｂ２、円領域Ｃにおける吸着圧力の発生および解除は、円弧領域Ａ１における吸着圧力の発生及び解除と同様であるため、説明を省略する。
【０１３４】
真空ポンプ２５１〜２５５、および真空レギュレータ２６１〜２６５等により、吸着圧力分布調節部２５０が構成される。吸着圧力分布調節部２５０は、下チャック１４１の下ウェハＷ２を吸着する吸着圧力の分布を調節することにより、下ウェハＷ２に歪みを生じさせる。複数の真空ポンプ２５１〜２５５のうち作動させる真空ポンプの変更、真空レギュレータ２６１〜２６５の設定値の変更等によって、吸着圧力の分布を変更できる。これらの設定変更は、歪み制御部７０３によってなされる。なお、吸着圧力が独立に制御される領域の配置は、図１５に示す配置には限定されない。
【０１３５】
なお、下チャック１４１は、本実施形態では下ウェハＷ２を真空吸着するが、下ウェハＷ２を静電吸着してもよい。この場合、下チャック１４１の内部に埋設される複数の内部電極、および複数の内部電極に独立に電力を供給する電力供給部等で、吸着圧力分布調節部２５０が構成される。電力供給部は、例えば降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータまたは昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ等で構成される。複数の内部電極のうち電力を供給する内部電極の変更、供給電力の変更等によって、吸着圧力の分布を変更できる。
【０１３６】
図１６は、一実施形態にかかる上チャック、下チャックおよび温度分布調節部を示す側面図である。上チャック１４０と温度分布調節部５００とは共通の水平フレーム５９０に固定され、下チャック１４１は上チャック１４０および温度分布調節部５００よりも下方に配置される。
【０１３７】
温度分布調節部５００は、下チャック１４１に保持される下ウェハＷ２の温度分布を調節することにより、下ウェハＷ２に歪みを生じさせる。温度分布調節部５００は、下ウェハＷ２よりも大径の下面を有する本体部５１０と、本体部５１０を上方から支持する支持部５２０と、支持部５２０を鉛直方向に移動させる昇降部５３０とを備える。
【０１３８】
本体部５１０は、水平フレーム５９０の下方において、昇降自在とされる。昇降部５３０は、水平フレーム５９０に固定され、水平フレーム５９０に対し本体部５１０を昇降させる。これにより、本体部５１０と下チャック１４１との距離を調節することができる。
【０１３９】
図１７は、一実施形態にかかる温度分布調節部の本体部を示す側面断面図である。本体部５１０は、図１７に示すように、冷却部５５０と加熱部５６０とを備える。
【０１４０】
冷却部５５０は、たとえば、本体部５１０の内部に形成された流路であり、冷却水などの冷媒を冷却部５５０に流入させる流入管５５１と、冷却部５５０から冷媒を流出させる流出管５５２とに接続される。かかる冷却部５５０は、温度調節された冷媒を流通させることにより、下ウェハＷ２を全面的かつ均一に冷却する。
【０１４１】
一方、加熱部５６０は、下ウェハＷ２を局所的に加熱することが可能である。具体的には、加熱部５６０は、複数の独立した発熱領域５６１ａを有しており、これら複数の発熱領域５６１ａを選択的に発熱させることにより、下ウェハＷ２の一部または全体を加熱す ることができる。発熱領域５６１ａの選択は、歪み制御部７０３によってなされる。
【０１４２】
本実施形態によれば、加熱部５６０による下ウェハＷ２の局所的な加熱と冷却部５５０による下ウェハＷ２の温度調節とを同時に実施することができる。なお、本実施形態では下ウェハＷ２の局所的な加熱が行われるが、下ウェハＷ２の局所的な冷却が行われてもよい。下ウェハＷ２の温度分布にバラツキが生じればよい。
【０１４３】
下ウェハＷ２の温度分布の調節は、例えば下チャック１４１による下ウェハＷ２の吸着を解除した状態で行われる。続いて、下ウェハＷ２の温度分布にバラツキが生じている状態で、下チャック１４１が下ウェハＷ２を吸着する。その後、下ウェハＷ２と上ウェハＷ１との接合がなされ、下ウェハＷ２の吸着が再び解除されるまで、下ウェハＷ２の形状が固定される。
【０１４４】
図１８は、変形例にかかる下チャックを示す側面断面図である。図１８（ａ）は下チャック１４１の吸着面１４１ａが平坦面である時の状態を示し、図１８（ｂ）は下チャック１４１の吸着面１４１ａが上に凸のドーム状の湾曲面である時の状態を示す。本変形例の下チャック１４１は、下ウェハＷ２を吸着する吸着面１４１ａを有する弾性変形部６１０と、当該弾性変形部６１０を支持する基台部６２０を有する。
【０１４５】
弾性変形部６１０は、下ウェハＷ２を吸着する吸着面１４１ａに吸引溝６０１を有する。吸引溝６０１のレイアウトは任意に設定することができる。吸引溝６０１は、吸引管６０２を介して真空ポンプ６０３と接続される。真空ポンプ６０３を作動させると、弾性変形部６１０の上面に下ウェハＷ２が真空吸着される。一方、真空ポンプ６０３の作動を停止させると、下ウェハＷ２の真空吸着が解除される。
【０１４６】
弾性変形部６１０は、例えばアルミナセラミックやＳｉＣなどのセラミック材料で形成される。また、基台部６２０も、弾性変形部６１０と同様に、アルミナセラミックやＳｉＣなどのセラミック材料で形成される。
【０１４７】
基台部６２０は弾性変形部６１０の下方に設けられ、弾性変形部６１０の周囲には固定リング６３０が設けられる。弾性変形部６１０の外周部が固定リング６３０によって基台部６２０に固定される。
【０１４８】
弾性変形部６１０の下面と基台部６２０の上面との間には、密閉された圧力可変空間６４０が形成される。吸着面変形部６５０は、圧力可変空間６４０の気圧を調節することにより、弾性変形部６１０の吸着面１４１ａの形状を調節する。
【０１４９】
吸着面変形部６５０は給排気管６５１を有し、給排気管６５１は基台部６２０の上面に形成された給排気口６２１と接続される。給排気管６５１には、切替バルブ６５２を介して、圧力可変空間６４０に空気を供給する電空レギュレータ６５３と、圧力可変空間６４０の空気を排出するための真空ポンプ６５４が接続される。切替バルブ６５２は、下記（Ａ）の状態と、下記（Ｂ）の状態とに切り替えられる。（Ａ）切替バルブ６５２と真空ポンプ６５４とをつなぐ流路が給排気口６２１に対し開放されると共に、切替バルブ６５２と電空レギュレータ６５３とをつなぐ流路が給排気口６２１に対し閉塞される。（Ｂ）切替バルブ６５２と真空ポンプ６５４とをつなぐ流路が給排気口６２１に対し閉塞されると共に、切替バルブ６５２と電空レギュレータ６５３とをつなぐ流路が給排気口６２１に対し開放される。
【０１５０】
図１８（ａ）に示すように、真空ポンプ６５４によって圧力可変空間６４０の内部を真空引きして減圧すると（例えば−１０ｋＰａ）、基台部６２０に弾性変形部６１０が吸着される。この状態で、弾性変形部６１０の上面が、平坦面になる。
【０１５１】
一方、図１８（ｂ）に示すように、電空レギュレータ６５３によって圧力可変空間６４０の内部に空気を供給して加圧すると（例えば０ｋＰａ〜１００ｋＰａ）、弾性変形部６１０が下方から押圧される。弾性変形部６１０の外周部は固定リング６３０によって基台部６２０に固定されているため、弾性変形部６１０はその中心部が外周部より突出し、弾性変形部６１０の上面が湾曲面になる。この湾曲面は、上に凸のドーム状である。湾曲面の曲率半径は、圧力可変空間６４０の気圧で制御できる。圧力可変空間６４０の気圧の設定変更は、歪み制御部７０３によってなされる。
【０１５２】
下チャック１４１の吸着面１４１ａに下ウェハＷ２を吸着した後、下チャック１４１の吸着面１４１ａの形状が変わると、その変化に追従するように下ウェハＷ２の形状が変わる。そのため、下チャック１４１の吸着面１４１ａの形状を制御することにより、下ウェハＷ２の歪みを制御できる。
【０１５３】
＜変形、改良＞
以上、本開示の接合システムおよび接合方法などの実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態などに限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、および組合わせが可能である。それらについても当然に本開示の技術的範囲に属する。
【０１５４】
上記実施形態および上記変形例では、吸着圧力分布調節部２５０、温度分布調節部５００、または吸着面変形部６５０が、歪み発生部として用いられる。歪み発生部は、歪み制御部７０３による制御下で、下チャック１４１に吸着される下ウェハＷ２に歪みを生じさせる。吸着圧力分布調節部２５０、温度分布調節部５００、および吸着面変形部６５０は、単独で用いられてもよいし、組合わせて用いられてもよい。組合わせは特に限定されない。
【０１５５】
上記実施形態および上記変形例の歪み制御部７０３は、下チャック１４１に吸着される下ウェハＷ２の歪みを制御するが、上チャック１４０に吸着される上ウェハＷ１の歪みを制御してもよい。つまり、上記実施形態および上記変形例では、上ウェハＷ１が第１基板に、上チャック１４０が第１保持部に、下ウェハＷ２が第２基板に、下チャック１４１が第２保持部に対応するが、上ウェハＷ１が第２基板に、上チャック１４０が第２保持部に、下ウェハＷ２が第１基板に、下チャック１４１が第１保持部に対応してもよい。なお、歪み制御部７０３は、下ウェハＷ２の歪み、および上ウェハＷ１の歪みの両方を制御してもよい。
【０１５６】
本出願は、２０１８年１月２３日に日本国特許庁に出願された特願２０１８−００８８９２号に基づく優先権を主張するものであり、特願２０１８−００８８９２号の全内容を本出願に援用する。
【符号の説明】
【０１５７】
４１  接合装置
５５  アライメント測定装置（測定部）
７０  制御装置
１４０  上チャック（第１保持部）
１４０ａ  吸着面
１４１  下チャック（第２保持部）
１４１ａ  吸着面
１６６  位置合わせ部
１９０  ストライカー（押圧部）
７０１  測定データ解析部
７０２  位置合わせ制御部
７０３  歪み制御部
７０４  判定部
Ｗ１    上ウェハ（第１基板）
Ｗ２    下ウェハ（第２基板）
【図１】
2020202398.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2020202398.tif 000015
【図１４】
2020202398.tif 000016
【図１５】
2020202398.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
2020202398.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】令和2年11月10日(2020.11.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向に離間して配置される第１保持部および第２保持部を備え、前記第１保持部は第１基板を吸着保持する吸着面を前記第２保持部に対向する面に有し、前記第２保持部は第２基板を吸着保持する吸着面を前記第１保持部に対向する面に有し、
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ことにより、前記第１保持部に保持されている前記第１基板と、前記第２保持部に保持されている前記第２基板との水平方向位置合わせを行う位置合わせ部と、
前記第１保持部に保持されている前記第１基板と、前記第２保持部に保持されている前記第２基板とを押付け合せる押圧部と、
前記押圧部によって前記第１基板と前記第２基板を押付け合わせ、更に前記第１基板と前記第２基板の接合を完了させた後に、接合完了時に生じた前記第１基板のアライメントマークと前記第２基板のアライメントマークとの位置ずれを測定する測定部と、
過去の接合完了時に生じた前記位置ずれに基づき、今回の接合における前記水平方向位置合わせを制御する位置合わせ制御部と、
前記第２保持部に保持される前記第２基板に歪みを生じさせる歪み発生部と、
過去の接合完了時に生じた前記位置ずれに基づき、今回の接合における前記歪みを制御する歪み制御部とを備える、接合システム。
【請求項２】
前記歪み発生部は、前記第２保持部の前記第２基板を吸着する吸着圧力の分布を調節することにより、前記第２基板に前記歪みを生じさせる吸着圧力分布調節部を有する、請求項１に記載の接合システム。
【請求項３】
前記歪み発生部は、前記第２基板の温度分布を調節することにより、前記第２基板に前記歪みを生じさせる温度分布調節部を有する、請求項１または２に記載の接合システム。
【請求項４】
前記歪み発生部は、前記第２保持部の前記第２基板を吸着する吸着面を変形することにより、前記吸着面に予め吸着された前記第２基板に前記歪みを生じさせる吸着面変形部を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の接合システム。
【請求項５】
過去の接合完了時に生じた前記位置ずれと、今回の接合完了時に生じた前記位置ずれとに有意差が有るか否かを統計解析により判定する判定部を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の接合システム。
【請求項６】
鉛直方向に離間して配置される第１保持部および第２保持部を備え、前記第１保持部は第１基板を吸着保持する吸着面を前記第２保持部に対向する面に有し、前記第２保持部は第２基板を吸着保持する吸着面を前記第１保持部に対向する面に有し、
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ことにより、前記第１保持部に保持されている前記第１基板と、前記第２保持部に保持されている前記第２基板との水平方向位置合わせを行う位置合わせ部と、
前記第１保持部に保持されている前記第１基板と、前記第２保持部に保持されている前記第２基板とを押付け合せる押圧部と、
前記押圧部によって前記第１基板と前記第２基板を押付け合わせ、更に前記第１基板と前記第２基板の接合を完了させた後に、接合完了時に生じた前記第１基板のアライメントマークと前記第２基板のアライメントマークとの位置ずれを測定する測定部と、
過去の接合完了時に生じた前記位置ずれに基づき、今回の接合における前記水平方向位置合わせを制御する位置合わせ制御部と、
過去の接合完了時に生じた前記位置ずれと、今回の接合完了時に生じた前記位置ずれとに有意差が有るか否かを統計解析により判定する判定部とを備える、接合システム。
【請求項７】
前記位置合わせ制御部は、過去の接合完了時に生じた前記位置ずれの算出データの蓄積数が所定数以上である場合に、蓄積された前記算出データに基づき今回の接合における前記水平方向位置合わせを制御し、前記蓄積数が前記所定数未満である場合に、蓄積された前記算出データに基づき今回の接合における前記水平方向位置合わせを制御しない、請求項１〜６のいずれか１項に記載の接合システム。
【請求項８】
前記第１基板の前記第２基板と接合される接合面、および前記第２基板の前記第１基板と接合される接合面を改質する表面改質装置と、
前記表面改質装置で改質された、前記第１基板の前記接合面および前記第２基板の前記接合面を親水化する表面親水化装置と、
前記第１保持部、前記第２保持部、前記位置合わせ部および前記押圧部を有し、前記表面親水化装置で親水化された、前記第１基板の前記接合面と前記第２基板の前記接合面とを向い合せて接合する接合装置と、
前記測定部を有し、前記接合装置よる接合完了時に生じた前記第１基板のアライメントマークと前記第２基板のアライメントマークとの前記位置ずれを測定するアライメント測定装置とを備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載の接合システム。
【請求項９】
鉛直方向に離間して配置される第１保持部および第２保持部のうち、前記第１保持部の前記第２保持部に対向する吸着面で第１基板を吸着保持すると共に、前記第２保持部の前記第１保持部に対向する吸着面で第２基板を吸着保持し、
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ことにより、前記第１保持部に吸着保持されている前記第１基板と前記第２保持部に吸着保持されている前記第２基板との水平方向位置合わせを行い、
前記第１保持部に吸着保持されている前記第１基板と、前記第２保持部に吸着保持されている前記第２基板とを押付け合せ、更に前記第１基板と前記第２基板の接合を完了させ、
前記第１基板と前記第２基板の接合を完了させた後に、接合完了時に生じた前記第１基板のアライメントマークと前記第２基板のアライメントマークとの位置ずれを測定し、
過去の接合完了時に生じた前記位置ずれに基づき、今回の接合における前記水平方向位置合わせを制御し、
前記第２保持部に保持される前記第２基板に歪みを生じさせ、
過去の接合完了時に生じた前記位置ずれに基づき、今回の接合における前記歪みを制御する、接合方法。
【請求項１０】
過去の接合完了時に生じた前記位置ずれと、今回の接合完了時に生じた前記位置ずれとに有意差が有るか否かを統計解析により判定する、請求項９に記載の接合方法。
【請求項１１】
鉛直方向に離間して配置される第１保持部および第２保持部のうち、前記第１保持部の前記第２保持部に対向する吸着面で第１基板を吸着保持すると共に、前記第２保持部の前記第１保持部に対向する吸着面で第２基板を吸着保持し、
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ことにより、前記第１保持部に吸着保持されている前記第１基板と前記第２保持部に吸着保持されている前記第２基板との水平方向位置合わせを行い、
前記第１保持部に吸着保持されている前記第１基板と、前記第２保持部に吸着保持されている前記第２基板とを押付け合せ、更に前記第１基板と前記第２基板の接合を完了させ、
前記第１基板と前記第２基板の接合を完了させた後に、接合完了時に生じた前記第１基板のアライメントマークと前記第２基板のアライメントマークとの位置ずれを測定し、
過去の接合完了時に生じた前記位置ずれに基づき、今回の接合における前記水平方向位置合わせを制御し、
過去の接合完了時に生じた前記位置ずれと、今回の接合完了時に生じた前記位置ずれとに有意差が有るか否かを統計解析により判定する、接合方法。
【請求項１２】
過去の接合完了時に生じた前記位置ずれの算出データの蓄積数が所定数以上である場合に、蓄積された前記算出データに基づき今回の接合における前記水平方向位置合わせを制御し、前記蓄積数が前記所定数未満である場合に、蓄積された前記算出データに基づき今回の接合における前記水平方向位置合わせを制御しない、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の接合方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本開示の一態様の接合システムは、
鉛直方向に離間して配置される第１保持部および第２保持部を備え、前記第１保持部は第１基板を吸着保持する吸着面を前記第２保持部に対向する面に有し、前記第２保持部は第２基板を吸着保持する吸着面を前記第１保持部に対向する面に有し、
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ことにより、前記第１保持部に保持されている前記第１基板と、前記第２保持部に保持されている前記第２基板との水平方向位置合わせを行う位置合わせ部と、
前記第１保持部に保持されている前記第１基板と、前記第２保持部に保持されている前記第２基板とを押付け合せる押圧部と、
前記押圧部によって前記第１基板と前記第２基板を押付け合わせ、更に前記第１基板と前記第２基板の接合を完了させた後に、接合完了時に生じた前記第１基板のアライメントマークと前記第２基板のアライメントマークとの位置ずれを測定する測定部と、
過去の接合完了時に生じた前記位置ずれに基づき、今回の接合における前記水平方向位置合わせを制御する位置合わせ制御部と、
前記第２保持部に保持される前記第２基板に歪みを生じさせる歪み発生部と、
過去の接合完了時に生じた前記位置ずれに基づき、今回の接合における前記歪みを制御する歪み制御部とを備える。