(57)【要約】      （修正有）【課題】基板の接合品質を向上させる接合システムを提供する。【解決手段】上ウェハＷ１及び下ウェハＷ２を分子間力によって接合する接合システムであって、表面改質装置と、表面親水化装置と、接合装置とを備える。接合装置４１は、第１保持部（上チャック）２３０と、第２保持部（下チャック）２３１と、変形ステージと、制御部とを備える。第１保持部は、下面側に上ウェハを保持する。第２保持部は、第１保持部の下方に設けられ、上面側に下ウェハを上ウェハに対向させて保持する。変形ステージは、上ウェハ及び下ウェハをそれぞれ保持した状態で凸変形が可能に設けられる。制御部は、変形ステージを夫々に凸変形させた状態で第１保持部と第２保持部を接近させることによって上ウェハ及び下ウェハの中心部同士を接触させた後、変形ステージの凸変形を解除しつつさらに第１保持部と第２保持部を接近させることによって上ウェハ及び下ウェハを接合させる。【選択図】図５
2020053685.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板および第２基板を分子間力によって接合する接合システムであって、
前記第１基板および前記第２基板の接合される表面を処理ガスのプラズマによって改質する表面改質装置と、
前記表面改質装置によって改質された前記第１基板および前記第２基板の表面を親水化する表面親水化装置と、
前記表面親水化装置によって親水化された前記第１基板および前記第２基板を接合する接合装置と
を備え、
前記接合装置は、
下面側に前記第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、上面側に前記第２基板を前記第１基板に対向させて保持する第２保持部と、
前記第１保持部の前記下面および前記第２保持部の前記上面として配置され、前記第１基板および前記第２基板をそれぞれ保持した状態で凸変形が可能に設けられた変形ステージと、
前記変形ステージをそれぞれ凸変形させた状態で前記第１保持部および前記第２保持部を接近させることによって前記第１基板および前記第２基板の中心部同士を接触させた後、前記変形ステージの凸変形を解除しつつさらに前記第１保持部および前記第２保持部を接近させることによって前記第１基板および前記第２基板を接合させる制御部と
を備えることを特徴とする接合システム。
【請求項２】
前記変形ステージは、
裏面側が略球面状となるように形成されること
を特徴とする請求項１に記載の接合システム。
【請求項３】
前記表面親水化装置によって親水化された前記第１基板および前記第２基板それぞれの水平方向の向きを接合前に調節する位置調節機構
をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の接合システム。
【請求項４】
前記位置調節機構によって水平方向の向きを調節された前記第１基板を保持しつつ反転することによって、前記第１基板の表裏面を反転させる保持アーム
をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の接合システム。
【請求項５】
前記接合装置は、内部を密閉可能な処理容器を有し、
前記位置調節機構および前記保持アームは、前記処理容器内の同一区画に配置されること
を特徴とする請求項４に記載の接合システム。
【請求項６】
前記制御部は、
前記第１基板および前記第２基板の接触部分が拡がるに連れて、前記変形ステージの凸変形の解除、ならびに、前記第１保持部および前記第２保持部の接近を低速化させること
を特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の接合システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、接合システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体デバイスの高集積化の要請に応えるため、半導体デバイスを３次元に積層する３次元集積技術を用いることが提案されている。この３次元集積技術を用いた装置としては、たとえば半導体ウェハ（以下、「ウェハ」と言う）等の基板同士を接合する接合装置が知られている。
【０００３】
たとえば、特許文献１には、上下方向で対向配置させた２枚のウェハのうち、上側ウェハの中心部を押動ピンで押圧してこの中心部を下側ウェハに当接させ、その後、上側ウェハを支持しているスペーサを退避させて、上側ウェハの全面を下側ウェハの全面に当接させ、基板同士を接合する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２０７４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来技術には、基板の接合品質を向上させるうえで更なる改善の余地がある。
【０００６】
具体的には、上述した従来技術を用いた場合、上側ウェハのみを押動ピンで押圧することによって上側ウェハの方が下側ウェハよりも伸びてしまい、基板同士の接合に位置ずれが生じるおそれがあった。
【０００７】
この点、たとえば下側ウェハを事前に温めて熱膨張させ、上側ウェハの伸び分を打ち消すといった手法があるが、かかる手法を用いた場合、ウェハ面内のわずかな温度分布差により歪みが生じやすいという問題がある。
【０００８】
実施形態の一態様は、基板の接合品質を向上させることができる接合システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態の一態様に係る接合装置は、第１保持部と、第２保持部と、変形ステージと、制御部とを備える。第１保持部は、下面側に第１基板を保持する。第２保持部は、第１保持部の下方に設けられ、上面側に第２基板を第１基板に対向させて保持する。変形ステージは、第１保持部の下面および第２保持部の上面として配置され、第１基板および第２基板をそれぞれ保持した状態で凸変形が可能に設けられる。制御部は、変形ステージをそれぞれ凸変形させた状態で第１保持部および第２保持部を接近させることによって第１基板および第２基板の中心部同士を接触させた後、変形ステージの凸変形を解除しつつさらに第１保持部および第２保持部を接近させることによって第１基板および第２基板を接合させる。
【発明の効果】
【００１０】
実施形態の一態様によれば、基板の接合品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施形態に係る接合システムの構成を示す模式平面図である。
【図２】図２は、実施形態に係る接合システムの構成を示す模式側面図である。
【図３】図３は、上ウェハおよび下ウェハの模式側面図である。
【図４】図４は、接合装置の構成を示す模式平面図である。
【図５】図５は、接合装置の構成を示す模式側面図である。
【図６】図６は、位置調節機構の構成を示す模式側面図である。
【図７】図７は、反転機構の構成を示す模式平面図である。
【図８】図８は、反転機構の構成を示す模式側面図（その１）である。
【図９】図９は、反転機構の構成を示す模式側面図（その２）である。
【図１０】図１０は、保持アームおよび保持部材の構成を示す模式側面図である。
【図１１】図１１は、接合装置の内部構成を示す模式側面図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、下チャックの構成を示す斜視図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、下チャックの変形説明図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、上チャックおよび下チャックの構成を示す模式断面図である。
【図１２Ｄ】図１２Ｄは、下チャックを上方から視た場合の模式平面図である。
【図１３】図１３は、接合システムが実行する処理の処理手順の一部を示すフローチャートである。
【図１４Ａ】図１４Ａは、接合装置の動作説明図（その１）である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、接合装置の動作説明図（その２）である。
【図１４Ｃ】図１４Ｃは、接合装置の動作説明図（その３）である。
【図１４Ｄ】図１４Ｄは、接合装置の動作説明図（その４）である。
【図１４Ｅ】図１４Ｅは、接合装置の動作説明図（その５）である。
【図１４Ｆ】図１４Ｆは、接合装置の動作説明図（その６）である。
【図１４Ｇ】図１４Ｇは、接合装置の動作説明図（その７）である。
【図１４Ｈ】図１４Ｈは、接合装置の動作説明図（その８）である。
【図１４Ｉ】図１４Ｉは、接合装置の動作説明図（その９）である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、変形ステージの変形構造を示す模式断面図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、変形ステージの変形構造を示す模式平面図である。
【図１５Ｃ】図１５Ｃは、変形ステージのＺ変位およびＸ変位の説明図（その１）である。
【図１５Ｄ】図１５Ｄは、変形ステージのＺ変位およびＸ変位の説明図（その２）である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、変形ステージのその他の変形構造を示す模式断面図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、変形ステージのその他の変形構造を示す模式平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本願の開示する接合システムの実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
なお、以下参照する各図面では、説明を分かりやすくするために、鉛直上向きをＺ軸の正方向とする直交座標系を示す場合がある。
【００１４】
＜１．接合システムの構成＞
まず、本実施形態に係る接合システムの構成について、図１〜図３を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る接合システムの構成を示す模式平面図であり、図２は、同模式側面図である。また、図３は、上ウェハおよび下ウェハの模式側面図である。
【００１５】
図１に示す本実施形態に係る接合システム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ウェハＴを形成する（図３参照）。
【００１６】
第１基板Ｗ１は、たと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、たと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。
【００１７】
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」と記載する。
【００１８】
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。
【００１９】
また、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。
【００２０】
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（たとえば、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。たとえば、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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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、たとえば３つの処理ブロックＧ１，Ｇ２，Ｇ３が設けられる。たと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。
【００２４】
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。
【００２５】
なお、表面改質装置３０では、たとえば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。そして、かかる酸素イオンが、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。
【００２６】
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、たと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、たと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。接合装置４１は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を接合する。接合装置４１の構成については、後述する。
【００２７】
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。
【００２８】
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、たとえば鉛直方向、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。
【００２９】
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。かかる制御装置７０は、たとえばコンピュータであり、図示しない制御部および記憶部を備える。記憶部には、接合処理等の各種処理を制御するプログラムが格納される。制御部は記憶部に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって接合システム１の動作を制御する。
【００３０】
なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記録媒体に記録されていたものであって、その記録媒体から制御装置７０の記憶部にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記録媒体としては、たと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ィスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。
【００３１】
＜２．接合装置の構成＞
次に、接合装置４１の構成について図４〜図１１を参照して説明する。図４は、接合装置４１の構成を示す模式平面図であり、図５は、同模式側面図である。また、図６は、位置調節機構２１０の構成を示す模式側面図である。また、図７は、反転機構２２０の構成を示す模式平面図であり、図８および図９は、同模式側面図（その１）および（その２）である。また、図１０は、保持アーム２２１および保持部材２２２の構成を示す模式側面図であり、図１１は、接合装置４１の内部構成を示す模式側面図である。
【００３２】
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１９０を有する。処理容器１９０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１９１が形成され、当該搬入出口１９１には開閉シャッタ１９２が設けられる。
【００３３】
処理容器１９０の内部は、内壁１９３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１９１は、搬送領域Ｔ１における処理容器１９０の側面に形成される。また、内壁１９３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１９４が形成される。
【００３４】
搬送領域Ｔ１のＹ軸負方向側には、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ためのトランジション２００が設けられる。トランジション２００は、たとえば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。
【００３５】
搬送領域Ｔ１には、搬送機構２０１が設けられる。搬送機構２０１は、たとえば鉛直方向、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。そして、搬送機構２０１は、搬送領域Ｔ１内、または搬送領域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。
【００３６】
搬送領域Ｔ１のＹ軸正方向側には、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位置調節機構２１０が設けられる。位置調節機構２１０は、図６に示すように基台２１１と、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を吸着保持して回転させる保持部２１２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２１３とを有する。
【００３７】
かかる位置調節機構２１０では、保持部２１２に吸着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２１３で上ウェハＷ１および下ウェハＷ２のノッチ部の位置を検出することで、当該ノッチ部の位置を調節して上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の水平方向の向きを調節する。
【００３８】
また、搬送領域Ｔ１には、上ウェハＷ１の表裏面を反転させる反転機構２２０が設けられる。反転機構２２０は、図７〜図１０に示すように上ウェハＷ１を保持する保持アーム２２１を有する。
【００３９】
保持アーム２２１は、水平方向に延在する。また保持アーム２２１には、上ウェハＷ１を保持する保持部材２２２がたとえば４箇所に設けられる。保持部材２２２は、図１０に示すように保持アーム２２１に対して水平方向に移動可能に構成されている。また保持部材２２２の側面には、上ウェハＷ１の外周部を保持するための切り欠き２２３が形成される。これら保持部材２２２は、上ウェハＷ１を挟み込んで保持することができる。
【００４０】
保持アーム２２１は、図７〜図９に示すように、たとえばモータなどを備えた第１駆動部２２４に支持される。保持アーム２２１は、この第１駆動部２２４によって、水平軸周りに回動自在である。また保持アーム２２１は、第１駆動部２２４を中心に回動自在であると共に、水平方向に移動自在である。
【００４１】
第１駆動部２２４の下方には、たとえばモータなどを備えた第２駆動部２２５が設けられる。第１駆動部２２４は、この第２駆動部２２５によって、鉛直方向に延在する支持柱２２６に沿って鉛直方向に移動可能である。
【００４２】
このように、保持部材２２２に保持された上ウェハＷ１は、第１駆動部２２４と第２駆動部２２５によって、水平軸周りに回動することができるとともに鉛直方向および水平方向に移動することができる。また、保持部材２２２に保持された上ウェハＷ１は、第１駆動部２２４を中心に回動して、位置調節機構２１０から後述する上チャック２３０との間を移動することができる。
【００４３】
また、図５に示すように、処理領域Ｔ２には、上チャック２３０と下チャック２３１とが設けられる。上チャック２３０は、上ウェハＷ１を上方から吸着保持する。また、下チャック２３１は、上チャック２３０の下方に設けられ、下ウェハＷ２を下方から吸着保持する。
【００４４】
また、上チャック２３０および下チャック２３１は、破線で示すように、それぞれ上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を吸着保持した状態で、保持面を凸変形させることができる。すなわち、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２も保持面上で、保持面の凸変形に応じて変形することとなる。以下、かかる保持面を「変形ステージ」と記載する。変形ステージの具体的な構成については、図１２Ａ以降を参照して後述する。
【００４５】
上チャック２３０は、図５に示すように、処理容器１９０の天井面に設けられた支持部材２８０に支持される。支持部材２８０には、下チャック２３１に保持された下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊを撮像する上部撮像部２８１（図１１参照）が設けられる。上部撮像部２８１は、上チャック２３０に隣接して設けられる。
【００４６】
また、図４、図５および図１１に示すように、下チャック２３１は、当該下チャック２３１の下方に設けられた第１下チャック移動部２９０に支持される。第１下チャック移動部２９０は、後述するように下チャック２３１を水平方向（Ｙ軸方向）に移動させる。また、第１下チャック移動部２９０は、下チャック２３１を鉛直方向に移動自在、且つ鉛直軸回りに回転可能に構成される。
【００４７】
第１下チャック移動部２９０には、上チャック２３０に保持された上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊを撮像する下部撮像部２９１が設けられている。下部撮像部２９１は、下チャック２３１に隣接して設けられる。
【００４８】
また、図４、図５および図１１に示すように、第１下チャック移動部２９０は、当該第１下チャック移動部２９０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２９５に取り付けられる。第１下チャック移動部２９０は、レール２９５に沿って移動自在に構成される。
【００４９】
一対のレール２９５は、第２下チャック移動部２９６に設けられる。第２下チャック移動部２９６は、当該第２下チャック移動部２９６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２９７に取り付けられる。そして、第２下チャック移動部２９６は、レール２９７に沿って移動自在に、すなわち下チャック２３１を水平方向（Ｘ軸方向）に移動させるように構成される。なお、一対のレール２９７は、処理容器１９０の底面に設けられた載置台２９８上に設けられる。
【００５０】
次に、上チャック２３０と下チャック２３１の構成について図１２Ａ〜図１２Ｄを参照して説明する。なお、既に述べたように、本実施形態では、上チャック２３０および下チャック２３１はともに、凸変形が可能な保持面である変形ステージを有する。かかる凸変形においては、上チャック２３０および下チャック２３１は互いに同じ挙動を示すことが好ましいため、本実施形態では、上チャック２３０および下チャック２３１を、配置される向きが天地逆である点を除いて同様の構成としている。
【００５１】
このため、図１２Ａ〜図１２Ｄでは、主に下チャック２３１側の各構成要素を例示した。ただし、図１２Ａ〜図１２Ｄには、対応する上チャック２３０側の各構成要素の符号も括弧付きで示している。
【００５２】
図１２Ａは、下チャック２３１の構成を示す斜視図である。また、図１２Ｂは、下チャック２３１の変形説明図である。また、図１２Ｃは、上チャック２３０および下チャック２３１の構成を示す模式断面図である。図１２Ｄは、下チャック２３１を上方から視た場合の模式平面図である。
【００５３】
図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、下チャック２３１は、変形ステージ２３１ａと、固定リング２３１ｂと、ベース部２３１ｃとを備える。変形ステージ２３１ａは、平面視において略円状を有するように、かつ、変形していない非変形状態においては下ウェハＷ２を保持する表面側が平板状となるように形成される。
【００５４】
変形ステージ２３１ａの周縁部は、略環状に形成された固定リング２３１ｂによって、ベース部２３１ｃに対し固定される。ベース部２３１ｃは、上述の第１下チャック移動部２９０（図４等参照）に対し固定される。
【００５５】
また、変形ステージ２３１ａは、凸変形が可能に設けられている（図１２Ｂの矢印１２０１参照）。なお、ここに言う「凸変形」とは、変形ステージ２３１ａの中央部が周縁部よりも高い位置へ変位するように変形することを指し、図１２Ｂに示すように、変形ステージ２３１ａの周縁部から中央部にかけて膨らんで、変形ステージ２３１ａが略球面状の一部となる場合を含むものとする。
【００５６】
なお、変形ステージ２３１ａを凸変形させる構造については限定されるものではなく、たとえばエア圧を利用するものであってもよいし、ピエゾアクチュエータ等を利用するものであってもよい。ここでは、変形ステージ２３１ａは、制御装置７０による制御に基づいて凸変形するまでに説明を留め、より具体的な構造については、図１５Ａ〜図１６Ｂを用いて後述する。
【００５７】
また、図１２Ｃに示すように、下チャック２３１の変形ステージ２３１ａは、複数、たとえば３つの領域２３１ａａ，２３１ａｂ，２３１ａｃに区画される。これら領域２３１ａａ，２３１ａｂ，２３１ａｃは、図１２Ｄに示すように、下チャック２３１の中央部から周縁部（外周部）に向けてこの順で設けられる。領域２３１ａａは平面視において円形状を有し、領域２３１ａｂ，２３１ａｃは平面視において環状形状を有する。
【００５８】
各領域２３１ａａ，２３１ａｂ，２３１ａｃには、図１２Ｃに示すように下ウェハＷ２を吸着保持するための吸引管２６０ａ，２６０ｂ，２６０ｃがそれぞれ独立して設けられる。各吸引管２６０ａ，２６０ｂ，２６０ｃには、異なる真空ポンプ２６１ａ，２６１ｂ，２６１ｃがそれぞれ接続される。このように、下チャック２３１は、各領域２３１ａａ，２３１ａｂ，２３１ａｃごとに上ウェハＷ１の真空引きを設定可能に構成されている。
【００５９】
なお、図１２Ｄには、領域２３１ａａに吸引管２６０ａの吸引口が、領域２３１ａｂに吸引管２６０ｂの吸引口が、領域２３１ａｃに吸引管２６０ｃの吸引口が、それぞれ２個ずつ１直線に並べて配置されている例を示しているが、各吸引口の個数や配置位置等を限定するものではない。
【００６０】
また、上チャック２３０側の領域２３０ａａ，２３０ａｂ，２３０ａｃ、吸引管２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ、真空ポンプ２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃはそれぞれ、下チャック２３１側の領域２３１ａａ，２３１ａｂ，２３１ａｃ、吸引管２６０ａ，２６０ｂ，２６０ｃ、真空ポンプ２６１ａ，２６１ｂ，２６１ｃに対応する。
【００６１】
＜３．接合システムの表面改質装置、表面親水化装置、接合装置の具体的動作＞
次に、以上のように構成された表面改質装置３０、表面親水化装置４０、接合装置４１の具体的な動作について、図１３〜図１４Ｉを参照して説明する。
【００６２】
図１３は、接合システム１が実行する処理の処理手順の一部を示すフローチャートである。また、図１４Ａ〜図１４Ｉは、接合装置４１の動作説明図（その１）〜（その９）である。なお、図１３に示す各種の処理は、制御装置７０による制御に基づいて実行される。
【００６３】
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。
【００６４】
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）。
【００６５】
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。また、当該純水によって、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊが洗浄される（ステップＳ１０２）。
【００６６】
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２００を介して搬送機構２０１により位置調節機構２１０に搬送される。そして位置調節機構２１０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）。
【００６７】
その後、位置調節機構２１０から反転機構２２０の保持アーム２２１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２２１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。
【００６８】
その後、反転機構２２０の保持アーム２２１が、第１駆動部２２４を中心に回動して上チャック２３０の下方に移動する。そして、反転機構２２０から上チャック２３０に上ウェハＷ１が受け渡される。上ウェハＷ１は、上チャック２３０にその非接合面Ｗ１ｎが吸着保持される（ステップＳ１０５）。
【００６９】
このとき、すべての真空ポンプ２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃを作動させ、上チャック２３０のすべての領域２３０ａａ，２３０ａｂ，２３０ａｃにおいて、上ウェハＷ１を真空引きしている。上ウェハＷ１は、後述する下ウェハＷ２が接合装置４１に搬送されるまで上チャック２３０で待機する。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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が親水化されるとともに当該接合面Ｗ２ｊが洗浄される（ステップＳ１０７）。なお、ステップＳ１０７における下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの親水化および洗浄は、上述したステップＳ１０２と同様である。
【００７３】
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２００を介して搬送機構２０１により位置調節機構２１０に搬送される。そして位置調節機構２１０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）。
【００７４】
その後、下ウェハＷ２は、搬送機構２０１によって下チャック２３１に搬送され、下チャック２３１に吸着保持される（ステップＳ１０９）。このとき、すべての真空ポンプ２６１ａ，２６１ｂ，２６１ｃを作動させ、下チャック２３１のすべての領域２３１ａａ，２３１ａｂ，２３１ａｃにおいて、下ウェハＷ２を真空引きしている。そして、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊが上方を向くように、当該下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎが下チャック２３１に吸着保持される。
【００７５】
次に、上チャック２３０に保持された上ウェハＷ１と下チャック２３１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）。
【００７６】
なお、位置調節に先立っては、図１４Ａに示すように、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊには予め定められた複数、たとえば３点の基準点Ａ１〜Ａ３が設定され、同様に下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊには予め定められた複数、たとえば３点の基準点Ｂ１〜Ｂ３が設定される。これら基準点Ａ１〜Ａ３，Ｂ１〜Ｂ３としては、たとえば上ウェハＷ１および下ウェハＷ２上に形成された所定のパターンがそれぞれ用いられる。なお、基準点の数は任意に設定可能である。
【００７７】
まず、図１４Ａに示すように、上部撮像部２８１および下部撮像部２９１の水平方向位置の調節を行う。具体的には、下部撮像部２９１が上部撮像部２８１の略下方に位置するように、第１下チャック移動部２９０と第２下チャック移動部２９６によって下チャック２３１を水平方向に移動させる。そして、上部撮像部２８１と下部撮像部２９１とで共通のターゲットＸを確認し、上部撮像部２８１と下部撮像部２９１の水平方向位置が一致するように、下部撮像部２９１の水平方向位置が微調節される。
【００７８】
次に、図１４Ｂに示すように、第１下チャック移動部２９０によって下チャック２３１を鉛直上向きに移動させた後、上チャック２３０と下チャック２３１の水平方向位置の調節を行う。
【００７９】
具体的には、第１下チャック移動部２９０と第２下チャック移動部２９６によって下チャック２３１を水平方向に移動させながら、上部撮像部２８１を用いて下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの基準点Ｂ１〜Ｂ３を順次撮像する。同時に、下チャック２３１を水平方向に移動させながら、下部撮像部２９１を用いて上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊの基準点Ａ１〜Ａ３を順次撮像する。なお、図１４Ｂは上部撮像部２８１によって下ウェハＷ２の基準点Ｂ１を撮像するとともに、下部撮像部２９１によって上ウェハＷ１の基準点Ａ１を撮像する様子を示している。
【００８０】
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では、上部撮像部２８１で撮像された画像データと下部撮像部２９１で撮像された画像データとに基づいて、上ウェハＷ１の基準点Ａ１〜Ａ３と下ウェハＷ２の基準点Ｂ１〜Ｂ３とがそれぞれ合致するように、第１下チャック移動部２９０と第２下チャック移動部２９６によって下チャック２３１の水平方向位置を調節させる。こうして上チャック２３０と下チャック２３１の水平方向位置が調節され、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の水平方向位置が調節される。
【００８１】
図１４Ｃは、上述したステップＳ１１０までの処理が終わった後の上チャック２３０、上ウェハＷ１、下チャック２３１および下ウェハＷ２の様子を示している。図１４Ｃに示すように、上ウェハＷ１は、上チャック２３０のすべての領域２３０ａａ，２３０ａｂ，２３０ａｃにおいて真空引きされて保持され、下ウェハＷ２も下チャック２３１のすべての領域２３１ａａ，２３１ａｂ，２３１ａｃにおいて真空引きされて保持されている。
【００８２】
次に、図１４Ｄに示すように、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２がともに真空引きされて保持された状態で、上チャック２３０および下チャック２３１それぞれの変形ステージ２３０ａ，２３１ａを凸変形させる（図中の矢印１４０１参照，ステップＳ１１１）。これにより、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２は互いに反り、中心部Ｃが最も近づき、周縁部Ｅが最も離れた状態で対向することとなる。
【００８３】
次に、図１４Ｅに示すように、第１下チャック移動部２９０によって下チャック２３１を鉛直上向きに移動させて、上チャック２３０と下チャック２３１の鉛直方向位置の調節を行い、当該上チャック２３０に保持された上ウェハＷ１と下チャック２３１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Ｓ１１２）。なお、かかる調節は以降、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２を接合させる過程で適宜行われる。
【００８４】
次に、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の接合処理が行われる。具体的には、図１４Ｆに示すように、互いに変形ステージ２３０ａ，２３１ａを凸変形させて反らせた上ウェハＷ１と下ウェハＷ２を接近させるべく第１下チャック移動部２９０により下チャック２３１を鉛直上向きに移動させる（図中の矢印１４０２参照）。そして、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の中心部Ｃ同士を接触させる（ステップＳ１１３）。
【００８５】
そして、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の中心部Ｃ同士が接触したならば、図１４Ｇに示すように、変形ステージ２３０ａ，２３１ａの凸形状が徐々に平板状へ戻るように、変形ステージ２３０ａ，２３１ａの凸変形を徐々に解除する（図中の矢印１４０３参照，ステップＳ１１４）。また、このとき、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の接触部分が中心部Ｃから周縁部Ｅの方へ徐々に拡がるように、第１下チャック移動部２９０により下チャック２３１を鉛直上向きに移動させる（図中の矢印１４０４参照，ステップＳ１１４）。
【００８６】
これにより、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とが徐々に接合されてゆく。すなわち、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。
【００８７】
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。かかる接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間のファンデルワールス力と水素結合による接合は、下チャック２３１が上チャック２３０へ接近するに連れて、中心部Ｃから周縁部Ｅに向けて順次拡がることとなる。
【００８８】
なお、ステップＳ１１４における変形ステージ２３０ａ，２３１ａの凸変形の解除、および、下チャック２３１の鉛直上向きへの移動は、一定速で行われるだけでなく、たとえば下チャック２３１が上チャック２３０へ近づき、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の接触部分が拡がるに連れて、低速となるように行われてもよい。これにより、接合後の上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の周縁部Ｅ付近に気泡が生じるのを抑制することができる。
【００８９】
そして、図１４Ｈに示すように、変形ステージ２３０ａ，２３１ａが平板状へ戻るとともに、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（ステップＳ１１５）。そして、上チャック２３０側の真空ポンプ２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃの作動を停止して、吸引管２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃからの上ウェハＷ１の真空引きを停止する。
【００９０】
その後、図１４Ｉに示すように、第１下チャック移動部２９０により下チャック２３１を鉛直下向きに移動させる（図中の矢印１４０５参照）。そして、下チャック２３１側の真空ポンプ２６１ａ，２６１ｂ，２６１ｃの作動を停止して、吸引管２６０ａ，２６０ｂ，２６０ｃからの下ウェハＷ２の真空引きを停止し、下チャック２３１による下ウェハＷ２の吸着保持を解除する。これにより、接合装置４１での接合処理が終了する。
【００９１】
＜４．上チャックおよび下チャックの変形構造の具体例＞
次に、上チャック２３０および下チャック２３１の変形構造の具体例について、図１５Ａ〜図１６Ｂを参照して説明する。なお、図１５Ａ〜図１６Ｂにおいても、主に下チャック２３１側を例示するが、上チャック２３０側についても配置される向きが天地逆であるのみで同様の構成であるものとする。
【００９２】
まず、一例として、変形構造がエア圧を利用したものである場合について、図１５Ａ〜図１５Ｄを参照して説明する。図１５Ａは、変形ステージ２３１ａの変形構造を示す模式断面図である。また、図１５Ｂは、変形ステージ２３１ａの変形構造を示す模式平面図である。また、図１５Ｃおよび図１５Ｄは、変形ステージ２３１ａのＺ方向の変位（Ｚ変位）およびＸ方向の変位（Ｘ変位）の説明図（その１）および（その２）である。
【００９３】
図１５Ａおよび図１５Ｂに示すように、エア圧を利用する場合、ベース部２３１ｃには、ベース部２３１ｃの上面に供給口を開口させて、エア供給管２７０ａが設けられる。エア供給管２７０ａは、真空ポンプ２７０ｂに接続されて、真空ポンプ２７０ｂの作動により、ベース部２３１ｃの上面および変形ステージ２３１ａの裏面に囲まれた内部空間へエアを給排する（図１５Ａの矢印１５０１参照）。
【００９４】
変形ステージ２３１ａは、かかるエア供給管２７０ａからのエアの給排による内圧の変化に応じて変形する。すなわち、変形ステージ２３１ａは、エア供給管２７０ａからエアが供給されて前述の内部空間の内圧が上がることにより凸変形し、エア供給管２７０ａからエアが排出されて内部空間の内圧が下がることにより表面が平板状に戻る（図１５Ａの矢印１５０２参照）。なお、図１５Ａおよび図１５Ｂでは、エア供給管２７０ａを１つとしているが、複数個設けられていてもよい。
【００９５】
また、変形ステージ２３１ａの素材としては、アルミ材や炭化ケイ素（ＳＩＣ）、ジルコニア（ＺｒＯ２）等、種々の素材を用いることができる。
【００９６】
また、図１５Ａに示すように、変形ステージ２３１ａは、裏面側が略球面状となるように、すなわち、裏面側の断面視での輪郭が中心部ＣＴから周縁部ＥＴへかけて弧を描き、肉厚Ｔｈが徐々に小さくなる形状に形成される。
【００９７】
これは、図１５Ｃに示すように、鉛直方向をＺ方向および変形ステージ２３１ａの径方向をＸ方向として、変形ステージ２３１ａを凸変形させたときのＺ変位およびＸ変位をみた場合、変形ステージ２３１ａの裏面側を図１５Ａに示した肉厚Ｔｈが徐々に小さくなる形状とすることで、図１５Ｄに示すようにＸ変位を線形に近くすることができるからである。
【００９８】
これにより、変形ステージ２３１ａを円周方向（径方向の集まり）において均一に変位させることが可能となる。すなわち、変形ステージ２３１ａの全面を円周方向において偏りなく凸変形させることができ、接合精度を向上させるのに資することができる。
【００９９】
また、図１５Ａおよび図１５Ｂに示すように、変形ステージ２３１ａは、その裏面側に中心部ＣＴを中心に同心円状に配置される環状突起２３１ａｄ，２３１ａｅを有する。なお、ここでは２つであるが、その数を限定するものではない。
【０１００】
環状突起２３１ａｄ，２３１ａｅは、たとえば領域２３１ａａ，２３１ａｂの境界に対応して環状突起２３１ａｄが、領域２３１ａｂ，２３１ａｃの境界に対応して環状突起２３１ａｅが、それぞれ設けられ、変形ステージ２３１ａの裏面側を領域２３１ａａ，２３１ａｂ，２３１ａｃに対応させて区切っている。
【０１０１】
これにより、変形させる変形ステージ２３１ａが凸変形してゆく過程で、図１５Ｂに示すように、真空ポンプ２７０ｂからエア供給管２７０ａを介して供給されたエアを、環状突起２３１ａｅ，２３１ａｄを越えて径方向沿いに中心部ＣＴの方へ供給しつつ、各領域２３１ａｃ，２３１ａｂ，２３１ａａごとに周方向に沿っても行き渡らせやすくすることができる（図中の変形ステージ２３１ａ上の各矢印参照）。
【０１０２】
すなわち、変形ステージ２３１ａの裏面側に均一にエアを供給することができ、変形ステージ２３１ａを偏りなく凸変形させるのに資することができる。
【０１０３】
次に、その他の例として、変形構造がピエゾアクチュエータを利用したものである場合について、図１６Ａおよび図１６Ｂを参照して説明する。
【０１０４】
図１６Ａは、変形ステージ２３１ａのその他の変形構造を示す模式断面図である。また、図１６Ｂは、変形ステージ２３１ａのその他の変形構造を示す模式平面図である。なお、図１６Ａおよび図１６Ｂでは、下チャックに符号「２３１Ａ」を付している。
【０１０５】
図１６Ａおよび図１６Ｂに示すように、ピエゾアクチュエータを利用する場合、ベース部２３１ｃの内部には、複数、たとえば１個のピエゾアクチュエータＰＺ−Ｃと４個のピエゾアクチュエータＰＺ−Ｅとが設けられる。
【０１０６】
ピエゾアクチュエータＰＺ−Ｃ，ＰＺ−Ｅはそれぞれ、可動部であるトップピースＴＰが鉛直上向きとなるように配置され、たとえばピエゾアクチュエータＰＺ−Ｃは変形ステージ２３１ａの中心部ＣＴに対応する位置に、ピエゾアクチュエータＰＺ−Ｅは変形ステージ２３１ａの周縁部ＥＴ付近の同一円上の等間隔位置に、それぞれ配置される。すなわち、ピエゾアクチュエータＰＺ−Ｃ，ＰＺ−Ｅは、それぞれの配置位置により全体で対称性を有するように配置されることが好ましい。これにより、変形ステージ２３１ａに対し、均一に力を付与するのに資することができる。
【０１０７】
また、ピエゾアクチュエータＰＺ−Ｃの上方には、平面視でトップピースＴＰより径の大きい略円状に形成されたセンタ部材２３１ｃａが配置される。また、ピエゾアクチュエータＰＺ−Ｅの上方には、平面視でトップピースＴＰの径より大きな幅で延在する略環状に形成されたリング部材２３１ｃｂが配置される。
【０１０８】
ピエゾアクチュエータＰＺ＿Ｃ，ＰＺ＿Ｅは、内部に積層されたピエゾ素子を有しており、それぞれに接続された図示略の電圧発生器からの電圧の変化に応じて各トップピースＴＰを昇降させる。変形ステージ２３１ａは、かかる各トップピースＴＰの動きに応じて変形する。
【０１０９】
具体的には、ピエゾアクチュエータＰＺ＿Ｃは、そのトップピースＴＰに当接したセンタ部材２３１ｃａをトップピースＴＰにより昇降させる（図１６Ａ中の矢印１６０１参照）。また、ピエゾアクチュエータＰＺ＿Ｅは、その各トップピースＴＰに当接したリング部材２３１ｃｂをトップピースＴＰにより昇降させる（図１６Ａ中の矢印１６０２参照）。
【０１１０】
そして、かかるセンタ部材２３１ｃａおよびリング部材２３１ｃｂの動きに応じて、変形ステージ２３１ａが、凸変形したり、表面が平板状に戻ったりすることとなる（図１６Ａ中の矢印１６０３参照）。なお、センタ部材２３１ｃａおよびリング部材２３１ｃｂは、荷重を分散させ、変形ステージ２３１ａを均一に変形させる役割を担う「分散部材」の一例である。
【０１１１】
このように、ピエゾアクチュエータＰＺ＿Ｃ，ＰＺ＿Ｅを用いることによっても、変形ステージ２３１ａの変形構造を構成することができる。なお、入力されたエネルギーを鉛直方向への物理運動に変換可能なアクチュエータであれば、ピエゾアクチュエータＰＺ＿Ｃ，ＰＺ＿Ｅに限定されないことは言うまでもない。
【０１１２】
以上のように構成された本実施形態に係る接合システム１では、接合装置４１において、上チャック２３０および下チャック２３１を同じ挙動で凸変形させ、これらに保持された状態の上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を略同一に反らせたうえで接合することとしたので、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２のうちの一方が他方より伸びてしまう現象を防ぐことができる。したがって、本実施形態によれば、基板の接合品質を向上させることができる。
【０１１３】
また、本実施形態に係る接合システム１では、接合装置４１において、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を事前に温めるという手法を用いる必要がない。したがって、温度分布差による歪みを生じさせない。すなわち、本実施形態によれば、基板の接合品質を向上させることができる。
【０１１４】
また、本実施形態に係る接合システム１では、接合装置４１において、上チャック２３０および下チャック２３１を接近させるに際し、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の接触部分が拡がるに連れて、たとえば低速に接近させることとしたので、接合後の上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の周縁部Ｅ付近に気泡が生じるのを抑制することができる。したがって、本実施形態によれば、基板の接合品質を向上させることができる。
【０１１５】
上述してきたように、本実施形態に係る接合装置４１は、上チャック２３０（「第１保持部」の一例に相当）と、下チャック２３１（「第２保持部」の一例に相当）と、変形ステージ２３０ａ，２３１ａと、制御装置７０（「制御部」の一例に相当）とを備える。
【０１１６】
上チャック２３０は、下面側に上ウェハＷ１（「第１基板」の一例に相当）を保持する。下チャック２３１は、上チャック２３０の下方に設けられ、上面側に下ウェハＷ２（「第２基板」の一例に相当）を上ウェハＷ１に対向させて保持する。
【０１１７】
変形ステージ２３０ａ，２３１ａは、上チャック２３０の下面および下チャック２３１の上面として配置され、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２をそれぞれ保持した状態で凸変形が可能に設けられる。
【０１１８】
制御装置７０は、変形ステージ２３０ａ，２３１ａをそれぞれ凸変形させた状態で上チャック２３０および下チャック２３１を接近させることによって上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の中心部Ｃ同士を接触させた後、変形ステージ２３０ａ，２３１ａの凸変形を解除しつつさらに上チャック２３０および下チャック２３１を接近させることによって上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を接合させる。
【０１１９】
したがって、本実施形態に係る接合装置４１によれば、基板の接合品質を向上させることができる。
【０１２０】
なお、上述した実施形態では、上チャック２３０に対し、下チャック２３１を鉛直方向沿いに接近させる場合を例に挙げたが、下チャック２３１に対し、上チャック２３０を接近させる構成としてもよい。
【０１２１】
また、上述した実施形態では、真空ポンプ等を用いてエアを供給する場合を例に挙げたが、所定の圧力のエアを厳密に制御しつつ供給することが可能な電空レギュレータ等を用いてもよい。
【０１２２】
また、上述した実施形態では、変形ステージ２３０ａ，２３１ａの裏面側の内部空間にエアを給排する場合を例に挙げたが、内部空間の内圧を変化させられればよく、エアに限らず流体であればよい。
【０１２３】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【０１２４】
１  接合システム
２  搬入出ステーション
３  処理ステーション
３０  表面改質装置
４０  表面親水化装置
４１  接合装置
７０  制御装置
２３０  上チャック
２３０ａ  変形ステージ
２３１，２３１Ａ  下チャック
２３１ａ  変形ステージ
２３１ａｄ  環状突起
２３１ａｅ  環状突起
２３１ｂ    固定リング
２３１ｃ    ベース部
２３１ｃａ  センタ部材
２３１ｃｂ  リング部材
ＰＺ−Ｃ  ピエゾアクチュエータ
ＰＺ−Ｅ  ピエゾアクチュエータ
ＴＰ  トップピース
Ｗ１  上ウェハ
Ｗ２  下ウェハ
【図１】
2020053685.tif 000003
【図２】
2020053685.tif 000004
【図３】
2020053685.tif 000005
【図４】
2020053685.tif 000006
【図５】
2020053685.tif 000007
【図６】
2020053685.tif 000008
【図７】
2020053685.tif 000009
【図８】
2020053685.tif 000010
【図９】
2020053685.tif 000011
【図１０】
2020053685.tif 000012
【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
2020053685.tif 000020
【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１４Ｅ】
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【図１４Ｆ】
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【図１４Ｇ】
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【図１４Ｈ】
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【図１４Ｉ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年12月6日(2019.12.6)
【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】
第１基板および第２基板を分子間力によって接合する接合システムであって、
前記第１基板および前記第２基板の接合される表面を処理ガスのプラズマによって改質する表面改質装置と、
前記表面改質装置によって改質された前記第１基板および前記第２基板の表面を親水化する表面親水化装置と、
前記表面親水化装置によって親水化された前記第１基板および前記第２基板を接合する接合装置と
を備え、
前記接合装置は、
下面側に前記第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、上面側に前記第２基板を前記第１基板に対向させて保持する第２保持部と、
前記第１保持部の前記下面および前記第２保持部の前記上面として配置され、裏面側が略球面状となるように形成され、前記第１基板および前記第２基板をそれぞれ保持した状態で凸変形が可能に設けられた変形ステージと、
前記変形ステージをそれぞれ凸変形させた状態で前記第１保持部および前記第２保持部を接近させることによって前記第１基板および前記第２基板の中心部同士を接触させた後、前記変形ステージの凸変形を解除しつつさらに前記第１保持部および前記第２保持部を接近させることによって前記第１基板および前記第２基板を接合させる制御部と
を備えることを特徴とする接合システム。
【請求項２】
前記表面親水化装置によって親水化された前記第１基板および前記第２基板それぞれの水平方向の向きを接合前に調節する位置調節機構
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の接合システム。
【請求項３】
前記位置調節機構によって水平方向の向きを調節された前記第１基板を保持しつつ反転することによって、前記第１基板の表裏面を反転させる保持アーム
をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の接合システム。
【請求項４】
前記接合装置は、内部を密閉可能な処理容器を有し、
前記位置調節機構および前記保持アームは、前記処理容器内の同一区画に配置されること
を特徴とする請求項３に記載の接合システム。
【請求項５】
前記制御部は、
前記第１基板および前記第２基板の接触部分が拡がるに連れて、前記変形ステージの凸変形の解除、ならびに、前記第１保持部および前記第２保持部の接近を低速化させること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の接合システム。
【請求項６】
下面側に第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、上面側に第２基板を前記第１基板に対向させて保持する第２保持部と、前記第１保持部の前記下面および前記第２保持部の前記上面として配置され、裏面側が略球面状となるように形成され、前記第１基板および前記第２基板をそれぞれ保持した状態で凸変形が可能に設けられた変形ステージとを備える接合装置を用いた接合方法であって、前記第１基板および前記第２基板を接合させる制御工程を含み、
前記制御工程は、
前記変形ステージをそれぞれ凸変形させた状態で前記第１保持部および前記第２保持部を接近させることによって前記第１基板および前記第２基板の中心部同士を接触させた後、前記変形ステージの凸変形を解除しつつさらに前記第１保持部および前記第２保持部を接近させることによって前記第１基板および前記第２基板を接合させること
を特徴とする接合方法。
【請求項７】
前記制御工程は、
前記第１基板および前記第２基板の接触部分が拡がるに連れて、前記変形ステージの凸変形の解除、ならびに、前記第１保持部および前記第２保持部の接近を低速化させること
を特徴とする請求項６に記載の接合方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
開示の実施形態は、接合システムおよび接合方法に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
実施形態の一態様は、基板の接合品質を向上させることができる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。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
実施形態の一態様に係る接合システムは、第１基板および第２基板を分子間力によって接合する接合システムであって、表面改質装置と、表面親水化装置と、接合装置とを備える。表面改質装置は、第１基板および第２基板の接合される表面を処理ガスのプラズマによって改質する。表面親水化装置は、表面改質装置によって改質された第１基板および第２基板の表面を親水化する。接合装置は、表面親水化装置によって親水化された第１基板および第２基板を接合する。接合装置は、第１保持部と、第２保持部と、変形ステージと、制御部とを備える。第１保持部は、下面側に第１基板を保持する。第２保持部は、第１保持部の下方に設けられ、上面側に第２基板を第１基板に対向させて保持する。変形ステージは、第１保持部の下面および第２保持部の上面として配置され、裏面側が略球面状となるように形成され、第１基板および第２基板をそれぞれ保持した状態で凸変形が可能に設けられる。制御部は、変形ステージをそれぞれ凸変形させた状態で第１保持部および第２保持部を接近させることによって第１基板および第２基板の中心部同士を接触させた後、変形ステージの凸変形を解除しつつさらに第１保持部および第２保持部を接近させることによって第１基板および第２基板を接合させる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本願の開示する接合システムおよび接合方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。