(57)【要約】【課題】吸着面に吸着される基板の歪みを制御すること。【解決手段】基板を吸着する吸着面に、前記基板の外周部を吸着する外側吸着部、および前記基板の前記外側吸着部よりも径方向内側の部分を吸着する内側吸着部を有する保持部と、前記内側吸着部に対し前記外側吸着部を移動させる移動部と、前記内側吸着部に対する前記外側吸着部の移動を制御することで、前記吸着面に吸着されている前記基板に生じる歪みを制御する制御部とを備える、基板処理装置。【選択図】図１０
2020120137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を吸着する吸着面に、前記基板の外周部を吸着する外側吸着部、および前記基板の前記外側吸着部よりも径方向内側の部分を吸着する内側吸着部を有する保持部と、
前記内側吸着部に対し前記外側吸着部を移動させる移動部と、
前記内側吸着部に対する前記外側吸着部の移動を制御することで、前記吸着面に吸着されている前記基板に生じる歪みを制御する制御部とを備える、基板処理装置。
【請求項２】
前記移動部は、前記吸着面の径方向に、前記内側吸着部に対し前記外側吸着部を移動させる径方向移動部を有し、
前記制御部は、前記外側吸着部の前記径方向における移動を制御することで、前記吸着面に吸着されている前記基板に生じる歪みを制御する、請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記外側吸着部は、前記吸着面の周方向に間隔をおいて複数配置され、
前記制御部は、少なくとも２つの前記外側吸着部の前記径方向における移動を独立に制御することで、前記吸着面に吸着されている前記基板に生じる歪みを制御する、請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記移動部は、前記吸着面に対し垂直な垂直方向に、前記内側吸着部に対し前記外側吸着部を移動させる垂直方向移動部を有し、
前記制御部は、前記外側吸着部の前記垂直方向における移動を制御することで、前記吸着面に吸着されている前記基板に生じる歪みを制御する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記外側吸着部は、前記吸着面の周方向に間隔をおいて複数配置され、
前記制御部は、少なくとも２つの前記外側吸着部の前記垂直方向における移動を独立に制御することで、前記吸着面に吸着されている前記基板に生じる歪みを制御する、請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記保持部に対向配置される対向保持部を備え、
前記対向保持部は、前記基板に接合される別の基板を保持する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項７】
基板の外周部を吸着する外側吸着部、および前記基板の前記外側吸着部よりも径方向内側の部分を吸着する内側吸着部によって形成される吸着面に前記基板を吸着し、
前記内側吸着部に対する前記外側吸着部の移動を制御することで、前記吸着面に吸着されている前記基板に生じる歪みを制御する、基板処理方法。
【請求項８】
前記吸着面の径方向における前記外側吸着部の移動を制御することで、前記吸着面に吸着されている前記基板に生じる歪みを制御する、請求項７に記載の基板処理方法。
【請求項９】
前記吸着面の周方向に間隔をおいて配置される複数の前記外側吸着部のうち少なくとも２つの前記径方向における移動を独立に制御することにより、前記吸着面に吸着されている前記基板に生じる歪みを制御する、請求項８に記載の基板処理方法。
【請求項１０】
前記吸着面に対し垂直な垂直方向における前記外側吸着部の移動を制御することで、前記吸着面に吸着されている前記基板に生じる歪みを制御する、請求項７〜９のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【請求項１１】
前記吸着面の周方向に間隔をおいて配置される複数の前記外側吸着部のうち少なくとも２つの前記垂直方向における移動を独立に制御することにより、前記吸着面に吸着されている前記基板に生じる歪みを制御する、請求項１０に記載の基板処理方法。
【請求項１２】
前記内側吸着部に対する前記外側吸着部の移動を制御することで、前記吸着面に吸着されている前記基板に生じる歪みを制御すると共に、前記吸着面に吸着されている前記基板と別の基板とを接合する、請求項７〜１１のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、基板処理装置、および基板処理方法に関する。
【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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【０００４】
本開示の一態様は、吸着面に吸着される基板の歪みを制御できる、技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様の基板処理装置は、
基板を吸着する吸着面に、前記基板の外周部を吸着する外側吸着部、および前記基板の前記外側吸着部よりも径方向内側の部分を吸着する内側吸着部を有する保持部と、
前記内側吸着部に対し前記外側吸着部を移動させる移動部と、
前記内側吸着部に対する前記外側吸着部の移動を制御することで、前記吸着面に吸着されている前記基板に生じる歪みを制御する制御部とを備える。
【発明の効果】
【０００６】
本開示の一態様によれば、吸着面に吸着される基板の歪みを制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【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】図７は、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様子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チャックを上方から見た図である。
【図１０】図１０は、一実施形態にかかる上チャックを下方から見た図である。
【図１１】図１１は、変化例にかかる上チャックを上方から見た図である。
【図１２】図１２は、変形例にかかる弾性ヒンジ部の弾性変形を誇張して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
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。
【０００９】
＜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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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との間で、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴの搬送を行う。
【００１５】
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。
【００１６】
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３つの処理ブロックＧ１，Ｇ２，Ｇ３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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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および第３処理ブロックＧ３に囲まれた領域には、搬送領域６０が形成される。搬送領域６０には、搬送装置６１が配置される。搬送装置６１は、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および第３処理ブロックＧ３内の所定の装置に上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴを搬送する。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
＜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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。上チャック１４０が特許請求の範囲に記載の保持部に対応し、下チャック１４１が特許請求の範囲に記載の対向保持部に対応する。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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
＜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。
【００５７】
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。
【００５８】
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）。
【００５９】
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。
【００６０】
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）。
【００６１】
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。
【００６２】
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）。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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）。
【００６７】
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。
【００６８】
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）。具体的には、鉛直方向視で、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊに形成された複数のアライメントマークと、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊに形成された複数のアライメントマークとが重なるように、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。
【００６９】
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との鉛直方向位置の調節を行う（ステップＳ１１１）。具体的には、第１の下チャック移動部１６０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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
＜上チャックによる上ウェハの歪みの制御＞
図９は、一実施形態にかかる上チャックを上方から見た図である。図１０は、一実施形態にかかる上チャックを下方から見た図である。図９および図１０において、上チャック１４０の吸着面１４０ａ（図６等参照）における水平方向角度と、その吸着面１４０ａに吸着されたときの上ウェハＷ１（図６等参照）の方向指数とを示す。なお、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊの面指数は（１００）である。方向指数や面指数として用いられるミラー指数が負であることは、通常、数字の上に「−」（バー）を付すことによって表現するが、本明細書では数字の前に負の符号を付すことによって表現する。なお、図１０において、図面を見やすくするため、ピン１７１の図示を省略する。
【００７５】
上チャック１４０は、図６等に示すように、上ウェハＷ１を吸着する吸着面１４０ａに、上ウェハＷ１の外周部を吸着する外側吸着部２１０、および上ウェハＷ１の外側吸着部２１０よりも径方向内側の部分を吸着する内側吸着部２５０を有する。少なくとも１つの内側吸着部２５０は、例えば、上ウェハＷ１の外周端から、上ウェハＷ１の半径の３０％以内の部分を吸着する。この場合、上ウェハＷ１の外周端から、上ウェハＷ１の半径の３０％以内の部分の歪みを制御できる。先ず、内側吸着部２５０について説明し、次いで外側吸着部２１０について説明する。
【００７６】
内側吸着部２５０は、例えば図６等に示すように、チャックベース１７０に対し固定され、チャックベース１７０の下面に突設される。チャックベース１７０の下面には複数のピン１７１が点在して突設され、複数のピン１７１と内側吸着部２５０とは同じ高さを有する。
【００７７】
内側吸着部２５０は、図１０に示すように、例えば円弧状に形成される。吸着面１４０ａの周方向に間隔をおいて並ぶ８つの内側吸着部２５０で、１つのリング状の内側吸着部群が構成される。このリング状の内側吸着部群は、貫通孔１７６を中心とする同心円状に複数（例えば２つ）配置されてよい。１つのリング状の内側吸着部群は、その全体が、上ウェハＷ１の外周端から、上ウェハＷ１の半径の３０％以内の領域に配設される。その領域の内側に、他の１つのリング状の内側吸着部群が配設される。
【００７８】
接合装置４１は、内側吸着部２５０に吸着圧力（例えば真空圧力）を発生させる吸着圧力発生部として、例えば真空ポンプ２５１を有してよい。真空ポンプ２５１は、リング状の内側吸着部群毎に設けられる。複数（例えば２つ）の真空ポンプ２５１は、制御装置７０による制御下で、複数（例えば２つ）の内側吸着部群のそれぞれに独立に吸着圧力を発生させる。
【００７９】
また、接合装置４１は、内側吸着部２５０に発生させる吸着圧力を調整する吸着圧力調整部として、例えば真空レギュレータ２５３を有する。真空レギュレータ２５３は、リング状の内側吸着部群毎に設けられる。複数（例えば２つ）の真空レギュレータ２５３は、制御装置７０による制御下で、複数（例えば２つ）の内側吸着部群のそれぞれに発生させる吸着圧力を独立に制御する。
【００８０】
１つの真空ポンプ２５１は、１つの真空レギュレータ２５３が途中に設けられる配管を介して、１つのリング状の内側吸着部群を構成する８つの内側吸着部２５０と接続される（図１０には１つの内側吸着部２５０と接続される配管のみ図示する。）。制御装置７０が１つの真空ポンプ２５１を作動させると、１つの真空ポンプ２５１が８つの内側吸着部２５０に真空圧力を発生させ、その真空圧力が１つの真空レギュレータ２５３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８つの内側吸着部２５０に発生する。真空レギュレータ２５３の設定値は、制御装置７０によって変更可能である。一方、制御装置７０が１つの真空ポンプ２５１の作動を停止させると、８つの内側吸着部２５０が大気圧に戻り、８つの内側吸着部２５０における吸着圧力の発生が解除される。
【００８１】
尚、真空ポンプ２５１の数や配置、真空レギュレータ２５３の数や配置は、特に限定されない。真空ポンプ２５１や真空レギュレータ２５３は、吸着圧力が独立に制御される領域毎に設けられればよい。例えば、１つのリング状の内側吸着部群を構成する８つの内側吸着部２５０のうち、後述の０°基準９０°周期方向に配置される４つの内側吸着部２５０と、後述の４５°基準９０°周期方向に配置される４つの内側吸着部２５０とは、異なる真空レギュレータ２５３を介して、異なる真空ポンプ２５１に接続されてもよい。
【００８２】
外側吸着部２１０は、チャックベース１７０に対し移動可能とされる。外側吸着部２１０は、吸着面１４０ａの周方向に間隔をおいて複数（例えば８つ）配置されてよい。８つの外側吸着部２１０は、１つのリング状の外側吸着部群を構成する。尚、外側吸着部２１０の数は、本実施形態では８つであるが、１つでもよいし、２つ以上でもよく、特に限定されない。
【００８３】
接合装置４１は、外側吸着部２１０に吸着圧力（例えば真空圧力）を発生させる吸着圧力発生部として、例えば真空ポンプ２１１を有してよい。１つの真空ポンプ２１１は、制御装置７０による制御下で、８つの外側吸着部２１０に吸着圧力を発生させる。また、接合装置４１は、吸着圧力発生部によって発生させる吸着圧力を調整する吸着圧力調整部として、例えば真空レギュレータ２１３を有する。１つの真空レギュレータ２１３は、制御装置７０による制御下で、８つの外側吸着部２１０に発生させる吸着圧力を制御する。
【００８４】
１つの真空ポンプ２１１は、１つの真空レギュレータ２１３が途中に設けられる配管を介して、８つの外側吸着部２１０と接続される（図１０には１つの外側吸着部２１０と接続される配管のみ図示する。）。制御装置７０が１つの真空ポンプ２１１を作動させると、１つの真空ポンプ２１１が８つの外側吸着部２１０に真空圧力を発生させ、その真空圧力が１つの真空レギュレータ２１３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８つの外側吸着部２１０に発生する。真空レギュレータ２１３の設定値は、制御装置７０によって変更可能である。一方、制御装置７０が１つの真空ポンプ２１１の作動を停止させると、８つの外側吸着部２１０が大気圧に戻り、８つの外側吸着部２１０における吸着圧力の発生が解除される。
【００８５】
尚、真空ポンプ２１１の数や配置、真空レギュレータ２１３の数や配置は、特に限定されない。真空ポンプ２１１や真空レギュレータ２１３は、吸着圧力が独立に制御される領域毎に設けられればよい。例えば、１つのリング状の外側吸着部群を構成する８つの外側吸着部２１０のうち、後述の０°基準９０°周期方向に配置される４つの外側吸着部２１０と、後述の４５°基準９０°周期方向に配置される４つの外側吸着部２１０とは、異なる真空レギュレータ２１３を介して、異なる真空ポンプ２１１に接続されてもよい。
【００８６】
接合装置４１は、内側吸着部２５０に対し外側吸着部２１０を移動させる移動部２２０（図６および図７参照）を備える。移動部２２０は、制御装置７０による制御下で、内側吸着部２５０に対し外側吸着部２１０を移動させる。
【００８７】
移動部２２０は、例えば、吸着面１４０ａの径方向に、内側吸着部２５０に対し外側吸着部２１０を移動させる径方向移動部２３０を有する。移動部２２０は複数の径方向移動部２３０を有してよく、複数（例えば８つの）の径方向移動部２３０が複数（例えば８つ）の外側吸着部２１０を独立に径方向に移動させる。
【００８８】
各径方向移動部２３０は、吸着面１４０ａの径方向に延びる径方向ガイド２３１と、径方向ガイド２３１に沿って移動する径方向スライダ２３２と、径方向ガイド２３１に沿って径方向スライダ２３２を移動させるアクチュエータ２３３とを有する。径方向ガイド２３１は、例えば後述の垂直方向スライダ２４２に対し固定される。径方向スライダ２３２は外側吸着部２１０を保持し、外側吸着部２１０は径方向スライダ２３２と共に移動する。
【００８９】
アクチュエータ２３３は、制御装置７０による制御下で径方向スライダ２３２を径方向ガイド２３１に沿って移動させる。アクチュエータ２３３としては、特に限定されないが、例えば分解能の高いピエゾアクチュエータが用いられる。ピエゾアクチュエータは、印加電圧に応じて伸縮するピエゾ素子を含む。
【００９０】
移動部２２０は、吸着面１４０ａに対し垂直な垂直方向（例えばＺ軸方向）に、内側吸着部２５０に対し外側吸着部２１０を移動させる垂直方向移動部２４０を有する。移動部２２０は複数の垂直方向移動部２４０を有してよく、複数（例えば８つの）の垂直方向移動部２４０が複数（例えば８つ）の外側吸着部２１０を独立に垂直方向に移動させる。
【００９１】
各垂直方向移動部２４０は、Ｚ軸方向に延びる垂直方向ガイド２４１（図９参照）と、垂直方向ガイド２４１に沿って移動する垂直方向スライダ２４２と、垂直方向ガイド２４１に沿って垂直方向スライダ２４２を移動させるアクチュエータ２４３（図６および図７参照）とを有する。垂直方向ガイド２４１は、例えばチャックベース１７０に対し固定される。垂直方向スライダ２４２は径方向移動部２３０を介して外側吸着部２１０を保持し、外側吸着部２１０は垂直方向スライダ２４２と共に移動する。
【００９２】
アクチュエータ２４３は、制御装置７０による制御下で垂直方向スライダ２４２を垂直方向ガイド２４１に沿って移動させる。アクチュエータ２４３としては、特に限定されないが、例えば分解能の高いピエゾアクチュエータが用いられる。ピエゾアクチュエータは、印加電圧に応じて伸縮するピエゾ素子を含む。
【００９３】
尚、径方向移動部２３０と垂直方向移動部２４０との配置は逆でもよい。具体的には、径方向ガイド２３１がチャックベース１７０に対し固定され、垂直方向ガイド２４１が径方向スライダ２３２に対し固定されてもよい。
【００９４】
接合装置４１は、内側吸着部２５０に対する外側吸着部２１０の移動を制御することで、吸着面１４０ａに吸着されている上ウェハＷ１に生じる歪みを制御する制御装置７０を有する。制御装置７０は、図１等では接合装置４１の外部に設けられるが、接合装置４１の一部として設けられてよい。制御装置７０が、特許請求の範囲に記載の制御部に対応する。
【００９５】
制御装置７０は、例えば上ウェハ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間に、上ウェハＷ１の外周部を吸着している外側吸着部２１０を内側吸着部２５０に対し移動させる。このとき、内側吸着部２５０は、外側吸着部２１０とは異なり、上ウェハＷ１を吸着していなくてよい。上ウェハＷ１の中心部は下ウェハＷ２の中心部と接合済みであるため、内側吸着部２５０が上ウェハＷ１を吸着していなくても、内側吸着部２５０に対する外側吸着部２１０の経時的な変位に応じた歪みが上ウェハＷ１に生じる。
【００９６】
例えば、制御装置７０は、外側吸着部２１０の径方向における移動を制御することで、上ウェハＷ１に生じる歪みを制御する。上ウェハＷ１の径方向におけるストレスを制御できる。制御装置７０は、ボンディングウェーブが発生する間に、外側吸着部２１０の移動方向を、径方向内方と径方向外方との間で変更してもよい。
【００９７】
また、制御装置７０は、外側吸着部２１０の垂直方向における移動を制御することで、上ウェハＷ１に生じる歪みを制御する。上ウェハＷ１の垂直方向におけるストレスを制御できる。制御装置７０は、ボンディングウェーブが発生する間に、外側吸着部２１０の移動方向を、鉛直下方と鉛直上方との間で変更してもよい。
【００９８】
尚、制御装置７０は、ボンディングウェーブの進行に従って、外側吸着部２１０を鉛直下方に移動させてもよい。ボンディングウェーブの終了直前まで上ウェハＷ１の外周部を外側吸着部２１０が吸着できるため、上ウェハＷ１に生じる歪みを制御できる時間が長くなる。
【００９９】
制御装置７０は、外側吸着部２１０を径方向と垂直方向の両方向に移動させてもよいし、外側吸着部２１０を径方向のみに移動させてもよいし、外側吸着部２１０を垂直方向のみに移動させてもよい。
【０１００】
尚、制御装置７０は、本実施形態ではボンディングウェーブの発生中に上ウェハＷ１に生じる歪みを制御するが、ボンディングウェーブの発生前に上ウェハＷ１に生じる歪みを制御してもよい。具体的には、制御装置７０は、図６等に示すように上ウェハＷ１の全体と下ウェハＷ２の全体とが離間しているときに、上ウェハＷ１の外周部を吸着している外側吸着部２１０を内側吸着部２５０に対し移動させてもよい。このとき、内側吸着部２５０は、外側吸着部２１０と同様に、上ウェハＷ１の外周部よりも径方向内側の部分を吸着している。外側吸着部２１０の変位に応じた歪みが上ウェハＷ１に生じる。
【０１０１】
本実施形態によれば、内側吸着部２５０に対する外側吸着部２１０の移動を制御することで、上ウェハＷ１に生じる歪みを制御する。ここで、内側吸着部２５０に対する外側吸着部２１０の移動は、移動に関する設定に従って行われる。移動に関する設定は、例えば移動方向、移動速度、移動開始時刻、移動終了時刻等の設定を含む。移動に関する設定は、予め情報記憶媒体に記憶されたものを読み出して用いる。本実施形態によれば、上ウェハＷ１に生じる歪みを制御しながら上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを接合するため、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との貼合歪み（Distortion）を低減できる。
【０１０２】
貼合歪みは、例えば上ウェハＷ１に形成された複数のアライメントマークと下ウェハＷ２に形成された複数のアライメントマークとの平面視での位置ずれが最小になるように、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを相対的に平行移動、回転移動および相似伸縮したときに残る位置ずれの大きさで表される。貼合歪みが許容範囲内に入るまで、外側吸着部２１０の移動に関する設定の変更と、変更後の設定に従って行われる接合と、接合後の貼合歪みの測定とが繰り返し行われてよい。外側吸着部２１０の移動に関する設定の変更は、過去に行われた複数のデータに基づき行われてよい。データは、外側吸着部２１０の移動に関する設定（または実績）と貼合歪みとの関係を示すものであればよく、情報記憶媒体に記憶されたものを読み出しで用いる。
【０１０３】
本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、貼合歪みの一因が下ウェハＷ２のヤング率等の物性の異方性にあることを見出した。下ウェハＷ２のヤング率等の物性は、周方向に周期的に変化する。この変化によって生じる貼合歪みは、下ウェハＷ２の径方向内側から径方向外側に向うほど顕著である。下ウェハＷ２の径方向内側から径方向外側に向うほど、例えば［０−１１］方向と［００１］方向との周方向における距離が離れるためである。
【０１０４】
そこで、本実施形態の制御装置７０は、少なくとも２つ（本実施形態では８つ）の外側吸着部２１０の径方向における移動を独立に制御することで、上ウェハＷ１に生じる歪みを制御する。上ウェハＷ１のヤング率等の物性の異方性に基づく設定が可能である。少なくとも一の外側吸着部２１０と、他の一の外側吸着部２１０とでは、移動に関する設定が異なる。具体的には、移動方向（径方向内方および径方向外方の別）、移動速度、移動開始時刻および移動終了時刻から選ばれる少なくとも１つの設定が異なる。
【０１０５】
また、本実施形態の制御装置７０は、少なくとも２つ（本実施形態では８つ）の外側吸着部２１０の垂直方向における移動を独立に制御することで、上ウェハＷ１に生じる歪みを制御する。上ウェハＷ１のヤング率等の物性の異方性に基づく設定が可能である。少なくとも一の外側吸着部２１０と、他の一の外側吸着部２１０とでは、移動に関する設定が異なる。具体的には、移動方向（鉛直上方および鉛直下方の別）、移動速度、移動開始時刻および移動終了時刻から選ばれる少なくとも１つの設定が異なる。
【０１０６】
ところで、単結晶シリコンウェハのヤング率、ポアソン比、せん断弾性係数は、９０°周期で変化する。［０−１１］方向（０°方向）を基準とする９０°周期の方向（０°方向、９０°方向、１８０°方向、および２７０°方向）を、まとめて「０°基準９０°周期方向」とも呼ぶ。また、［０−１０］方向（４５°方向）を基準とする９０°周期の方向（４５°方向、１３５°方向、２２５°方向、３１５°方向）を、まとめて「４５°基準９０°周期方向」とも呼ぶ。単結晶シリコンウェハのヤング率は、０°基準９０°周期方向において最も高くなり、４５°基準９０°周期方向において最も低くなる。また、ポアソン比およびせん断弾性係数については、４５°基準９０°周期方向において最も高くなり、０°基準９０°周期方向において最も低くなる。
【０１０７】
そこで、上ウェハＷ１が単結晶シリコンウェハである場合、図９および図１０に示すように、０°基準９０°周期方向および４５°基準９０°周期方向に外側吸着部２１０が配置されてよい。単結晶シリコンウェハの物性の９０°周期での変化に基づく設定が可能である。０°基準９０°周期方向に配置される４つの外側吸着部２１０のうちの少なくとも１つと、４５°基準９０°周期方向に配置される４つの外側吸着部２１０のうちの少なくとも１つとでは、移動に関する設定が異なる。
【０１０８】
移動に関する設定が異なるとは、径方向における移動に関する設定と、垂直方向における移動に関する設定との少なくとも一方が異なることを意味する。例えば、上述の如くボンディングウェーブの進行に従って８つの外側吸着部２１０を鉛直下方に移動させる場合、垂直方向における移動に関する設定は８つの外側吸着部２１０で同じであってよい。この場合、径方向における移動に関する設定が、少なくとも一の外側吸着部２１０と他の一の外側吸着部２１０とで異なればよい。
【０１０９】
一方、０°基準９０°周期方向に配置される４つの外側吸着部２１０に関しては、移動に関する設定が同じでもよいし異なってもよい。また、４５°基準９０°周期方向に配置される４つの外側吸着部２１０に関しては、移動に関する設定が同じでもよいし異なってもよい。
【０１１０】
尚、図９および図１０では８つの外側吸着部２１０が用いられるが、外側吸着部２１０の数は上述の如く特に限定されない。例えば９つ以上の外側吸着部が用いられてもよく、０°基準９０°周期方向と４５°基準９０°周期方向の間にも外側吸着部２１０が配置されてもよい。
【０１１１】
＜変形、改良＞
以上、本開示の基板処理装置および基板処理方法の実施形態など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。
【０１１２】
図１１は、変化例にかかる上チャックを上方から見た図である。図１２は、変形例にかかる弾性ヒンジ部の弾性変形を誇張して示す図である。以下、上記実施形態と本変形例との相違点について主に説明する。
【０１１３】
本変形例の上チャック１４０は、チャックベース１７０と外側吸着部２１０と内側吸着部２５０（図１０参照）とが同じ材料で製造され１つの部材から削り出される。外側吸着部２１０と内側吸着部２５０とが一体化されているため、外側吸着部２１０の吸着面と内側吸着部２５０の吸着面とを精度良く面一に加工できる。
【０１１４】
本変形例の上チャック１４０は、図１１および図１２に示すように、チャックベース１７０に対し外側吸着部２１０を移動可能に連結する弾性ヒンジ部２７０を有する。弾性ヒンジ部２７０は、チャックベース１７０および外側吸着部２１０と同じ材料で製造され１つの部材から削り出される。チャックベース１７０と外側吸着部２１０との間には円弧状のスリットが８つ形成され、隣り合う２つのスリットの間に弾性ヒンジ部２７０が配設される。弾性ヒンジ部２７０は、チャックベース１７０と外側吸着部２１０とを連続的につなぐ。
【０１１５】
弾性ヒンジ部２７０は、例えば図１１に示すように、吸着面１４０ａに対し垂直な方向から見てＴ字状に形成される。弾性ヒンジ部２７０は、チャックベース１７０の外周端から径方向外方に突出する突出部２７１と、突出部２７１の先端から周方向両側（時計回り及び反時計回り）に延びる円弧部２７２とを有する。
【０１１６】
円弧部２７２は、外側吸着部２１０と連続的に形成され、外側吸着部２１０と同一円上に配置される。円弧部２７２の外周面には、切欠き２７３が形成される。切欠き２７３は、突出部２７１を径方向外方に延長した位置に形成される。切欠き２７３を中心に円弧部２７２等が弾性変形することにより、外側吸着部２１０がチャックベース１７０に対し径方向に移動する。
【０１１７】
移動部２２０は、内側吸着部２５０に対し外側吸着部２１０を径方向に移動させる径方向移動部２３０を有する。複数（例えば８つの）の径方向移動部２３０が、複数（例えば８つ）の外側吸着部２１０を独立に径方向に移動させる。各径方向移動部２３０は、アクチュエータ２３３を有する。アクチュエータ２３３は、例えばチャックベース１７０の上面に形成された溝１７２（図１２参照）の内部に配置される。溝１７２は、チャックベース１７０の外周面から径方向内方に延びている。
【０１１８】
アクチュエータ２３３は、径方向外側の端部が外側吸着部２１０の内周面と接触し、径方向内側の端部がチャックベース１７０に形成された溝１７２の壁面と接触する。アクチュエータ２３３は、制御装置７０による制御下で径方向に伸縮する。図１２に示すようにアクチュエータ２３３が伸びると外側吸着部２１０が径方向外方に移動し、その後、アクチュエータ２３３が縮むと外側吸着部２１０が径方向内方に移動する。
【０１１９】
アクチュエータ２３３としては、特に限定されないが、例えば分解能の高いピエゾアクチュエータが用いられる。ピエゾアクチュエータは、印加電圧に応じて伸縮するピエゾ素子を含む。
【０１２０】
尚、本変形例の弾性ヒンジ部２７０は、チャックベース１７０に対し外側吸着部２１０を径方向に移動可能に連結するものであるが、チャックベース１７０に対し外側吸着部２１０を垂直方向に移動可能に連結するものでもよく、両方の機能を有するものでもよい。
【０１２１】
上記実施形態および上記変形例の上チャック１４０は上ウェハＷ１を真空吸着するが、静電吸着してもよい。この場合、吸着圧力発生部は、例えば上チャック１４０の内部に埋設される内部電極を含む。一方、吸着圧力調整部は、例えば内部電極に供給する電力を調整する電力調整部を含む。電力調整部は、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。
【０１２２】
上記実施形態および上記変形例では、上チャック１４０に吸着される上ウェハＷ１に生じる歪みを制御したが、下チャック１４１に吸着される下ウェハＷ２に生じる歪みを制御してもよい。つまり、本開示の技術を下チャック１４１に適用してもよく、下チャック１４１が特許請求の範囲に記載の保持部に対応し、上チャック１４０が特許請求の範囲に記載の対向保持部に対応してもよい。また、本開示の技術を上チャック１４０と下チャック１４１の両方に適用してもよい。さらに、本開示の技術を接合装置４１以外の装置、例えばダイシング装置等に適用してもよい。本開示の技術は、基板を保持する保持部を有する装置であれば適用できる。
【０１２３】
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２０１８−００８８９１号に基づく優先権を主張するものであり、特願２０１８−００８８９１号の全内容を本出願に援用する。
【符号の説明】
【０１２４】
４１  接合装置
７０  制御装置（制御部）
１４０  上チャック（保持部）
１４０ａ  吸着面
１４１  下チャック（対向保持部）
１４１ａ  吸着面
２１０  外側吸着部
２２０  移動部
２３０  径方向移動部
２４０  垂直方向移動部
２５０  内側吸着部
Ｗ１    上ウェハ（基板）
Ｗ２    下ウェハ（基板）
【図１】
2020120137.tif 000003
【図２】
2020120137.tif 000004
【図３】
2020120137.tif 000005
【図４】
2020120137.tif 000006
【図５】
2020120137.tif 000007
【図６】
2020120137.tif 000008
【図７】
2020120137.tif 000009
【図８】
2020120137.tif 000010
【図９】
2020120137.tif 000011
【図１０】
2020120137.tif 000012
【図１１】
2020120137.tif 000013
【図１２】
2020120137.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】令和2年6月3日(2020.6.3)
【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】
基板を吸着する吸着面に、前記基板の外周部を吸着する外側吸着部、および前記基板の前記外側吸着部よりも径方向内側の部分を吸着する内側吸着部を有する保持部と、
前記内側吸着部に対し前記外側吸着部を移動させる移動部と、
前記内側吸着部に対する前記外側吸着部の移動を制御することで、前記吸着面に吸着されている前記基板に生じる歪みを制御する制御部とを備え、
前記移動部は、前記吸着面に対して水平方向に、前記内側吸着部に対し前記外側吸着部を移動させる第１移動部を有し、
前記制御部は、前記外側吸着部の前記水平方向における移動を制御することで、前記吸着面に吸着されている前記基板に生じる歪みを制御する、基板処理装置。
【請求項２】
前記保持部に対向配置される対向保持部を備え、
前記対向保持部は、前記基板に接合される前記基板とは別の第２基板を保持し、
前記制御部は、前記基板と前記第２基板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間に、前記基板の外周部を吸着している前記外側吸着部を前記内側吸着部に対し移動させる、請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記外側吸着部は、前記吸着面の周方向に間隔をおいて複数配置され、
前記制御部は、少なくとも２つの前記外側吸着部の前記水平方向における移動を独立に制御することで、前記吸着面に吸着されている前記基板に生じる歪みを制御する、請求項１又は２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記移動部は、前記吸着面に対し垂直な垂直方向に、前記内側吸着部に対し前記外側吸着部を移動させる第２移動部を有し、
前記制御部は、前記外側吸着部の前記垂直方向における移動を制御することで、前記吸着面に吸着されている前記基板に生じる歪みを制御する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記外側吸着部は、前記吸着面の周方向に間隔をおいて複数配置され、
前記制御部は、少なくとも２つの前記外側吸着部の前記垂直方向における移動を独立に制御することで、前記吸着面に吸着されている前記基板に生じる歪みを制御する、請求項４に記載の基板処理装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本開示の一態様の基板処理装置は、
基板を吸着する吸着面に、前記基板の外周部を吸着する外側吸着部、および前記基板の前記外側吸着部よりも径方向内側の部分を吸着する内側吸着部を有する保持部と、
前記内側吸着部に対し前記外側吸着部を移動させる移動部と、
前記内側吸着部に対する前記外側吸着部の移動を制御することで、前記吸着面に吸着されている前記基板に生じる歪みを制御する制御部とを備え、
前記移動部は、前記吸着面に対して水平方向に、前記内側吸着部に対し前記外側吸着部を移動させる第１移動部を有し、
前記制御部は、前記外側吸着部の前記水平方向における移動を制御することで、前記吸着面に吸着されている前記基板に生じる歪みを制御する。