(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板同士を接合する接合装置であって、
下面において第１の基板を吸着保持する第１のチャックと、
前記第１のチャックの下方に設けられ、接合装置に搬送された第２の基板を上面で吸着保持する第２のチャックと、
前記第２のチャックの下方において当該第２のチャックに接触して設けられ、前記第２のチャックを真空引きするための吸引溝が上面に環状に設けられて当該第２のチャックをその外周部まで吸着保持するチャック保持部と、を有し、
前記チャック保持部の内側は厚み方向に貫通して切り欠かれ、複数の空洞部分が存在していることを特徴とする、接合装置。
【請求項２】
前記吸引溝は、同心円状に異なる径で二重に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の接合装置。
【請求項３】
前記チャック保持部の上面中心部には、周囲に比して突出し、前記第２のチャックと接触する中心突出部が設けられ、
前記チャック保持部の上面外周部には、周囲に比して突出し、前記第２のチャックと接触する複数の外周突出部が設けられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の接合装置。
【請求項４】
前記チャック保持部は、当該チャック保持部の下方に設けられ、前記第２のチャックを移動させる移動機構に支持されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の接合装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の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、を備え、
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領域と、を有し、
前記接合装置では、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の基板を接合することを特徴とする、接合システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板同士を接合する接合装置、及び当該接合装置を備えた接合システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの高集積化が進んでいる。高集積化した複数の半導体デバイスを水平面内で配置し、これら半導体デバイスを配線で接続して製品化する場合、配線長が増大し、それにより配線の抵抗が大きくなること、また配線遅延が大きくなることが懸念される。
【０００３】
そこで、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次元集積技術においては、例えば接合システムを用いて、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。例えば接合システムは、ウェハの接合される表面を親水化する表面親水化装置と、当該表面親水化装置で表面が親水化されたウェハ同士を接合する接合装置と、を有している。かかる接合システムでは、表面親水化装置においてウェハの表面に純水を供給して当該ウェハの表面を親水化した後、接合装置において２枚のウェハを上下に対向配置し（以下、上側のウェハを「上ウェハ」といい、下側のウェハを「下ウェハ」という。）、上チャックに吸着保持された上ウェハと下チャックに吸着保持された下ウェハとを、ファンデルワールス力及び水素結合（分子間力）によって接合する（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１７５０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献１に記載された下チャックには、例えば下チャックを保持するチャック保持部が設けられ、当該チャック保持部を介して下チャックを水平方向及び鉛直方向に移動させるようになっている。
【０００６】
しかしながら、従来の下チャックとチャック保持部は、その外周部において複数箇所をネジで固定されていた。そうすると、ネジで固定されている部分が特異点となり、当該ネジで固定されている部分では下チャックとチャック保持部が所定の位置で密着するが、ネジで固定されていない部分（ネジとネジの間の部分）では下チャックとチャック保持部は鉛直方向に歪む場合がある。かかる場合、下チャックに保持された下ウェハも鉛直方向に歪む。そうすると、上ウェハと下ウェハを接合した際、接合された重合ウェハに鉛直方向の歪みが生じる。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板同士を接合する際に、基板を適切に保持しつつ、接合された基板の鉛直方向の歪みを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するため、本発明は、基板同士を接合する接合装置であって、下面において第１の基板を吸着保持する第１のチャックと、前記第１のチャックの下方に設けられ、接合装置に搬送された第２の基板を上面で吸着保持する第２のチャックと、前記第２のチャックの下方において当該第２のチャックに接触して設けられ、前記第２のチャックを真空引きするための吸引溝が上面に環状に設けられて当該第２のチャックをその外周部まで吸着保持するチャック保持部と、を有し、前記チャック保持部の内側は厚み方向に貫通して切り欠かれ、複数の空洞部分が存在していることを特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、チャック保持部が第２のチャックを真空引きして吸着保持するので、従来のように第２のチャックが鉛直方向に歪むのを抑制することができる。特にチャック保持部の吸引溝は環状に設けられているので、チャック保持部は第２のチャックを面状で真空引きすることができ、従来のネジのように特異点が形成されないので、第２のチャックの鉛直方向の歪みをさらに抑制することができる。したがって、第２のチャックに保持された第２の基板の鉛直方向の歪みを抑制することができ、第１の基板と第２の基板を接合する際、接合された基板の鉛直方向の歪みを抑制することができる。
【００１０】
前記吸引溝は、同心円状に異なる径で二重に設けられていてもよい。
【００１１】
前記チャック保持部の上面中心部には、周囲に比して突出し、前記第２のチャックと接触する中心突出部が設けられ、前記チャック保持部の上面外周部には、周囲に比して突出し、前記第２のチャックと接触する複数の外周突出部が設けられていてもよい。
【００１２】
前記チャック保持部は、当該チャック保持部の下方に設けられ、前記第２のチャックを移動させる移動機構に支持されていてもよい。
【００１３】
別な観点による本発明は、前記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、を備え、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領域と、を有し、前記接合装置では、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の基板を接合することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、基板同士を接合する際に、基板を適切に保持しつつ、接合された基板の鉛直方向の歪みを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施の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。
【図２】本実施の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。
【図３】上ウェハと下ウェハの構成の概略を示す側面図である。
【図４】表面改質装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図５】イオン通過構造体の平面図である。
【図６】表面親水化装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図７】表面親水化装置の構成の概略を示す横断面図である。
【図８】接合装置の構成の概略を示す横断面図である。
【図９】接合装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図１０】位置調節機構の構成の概略を示す側面図である。
【図１１】反転機構の構成の概略を示す平面図である。
【図１２】反転機構の構成の概略を示す側面図である。
【図１３】反転機構の構成の概略を示す側面図である。
【図１４】保持アームと保持部材の構成の概略を示す側面図である。
【図１５】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。
【図１６】上チャックを下方から見た平面図である。
【図１７】下チャックを上方から見た平面図である。
【図１８】下チャック保持部の斜視図である。
【図１９】下チャック保持部の平面図である。
【図２０】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２１】上ウェハと下ウェハの水平方向の位置を調節する様子を示す説明図である。
【図２２】上ウェハと下ウェハの鉛直方向の位置を調節する様子を示す説明図である。
【図２３】上ウェハの中心部と下ウェハの中心部を当接させて押圧する様子を示す説明図である。
【図２４】上ウェハを下ウェハに順次当接させる様子を示す説明図である。
【図２５】上ウェハの表面と下ウェハの表面を当接させた様子を示す説明図である。
【図２６】上ウェハと下ウェハが接合された様子を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる接合システム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。
【００１７】
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の基板としての「上ウェハＷＵ」といい、下側に配置されるウェハを、第２の基板としての「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。
【００１８】
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に対して所定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。
【００１９】
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Ｘ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、本実施の形態に限定されず、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。本実施の形態においては、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。
【００２０】
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、Ｘ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周り（θ方向）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。
【００２１】
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Ｘ方向負方向側）には、第１の処理ブロックＧ１が設けられ、処理ステーション３の背面側（図１のＸ方向正方向側）には、第２の処理ブロック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Ｙ方向負方向側）には、第３の処理ブロックＧ３が設けられている。
【００２２】
例えば第１の処理ブロック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。本実施の形態では、表面改質装置３０において、ウェハＷＵ、ＷＬの表面ＷＵ１、ＷＬ１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表面ＷＵ１、ＷＬ１を改質する。
【００２３】
例えば第２の処理ブロック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Ｙ方向に並べて配置されている。
【００２４】
例えば第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。
【００２５】
図１に示すように第１の処理ブロック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。
【００２６】
ウェハ搬送装置６１は、例えば鉛直方向、水平方向（Ｙ方向、Ｘ方向）及び鉛直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の処理ブロックＧ１、第２の処理ブロックＧ２及び第３の処理ブロックＧ３内の所定の装置にウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴを搬送できる。
【００２７】
次に、上述した表面改質装置３０の構成について説明する。表面改質装置３０は、図４に示すように処理容器１００を有している。処理容器１００の上面は開口し、当該上面開口部に後述するラジアルラインスロットアンテナ１２０が配置されて、処理容器１００は内部を密閉可能に構成されている。
【００２８】
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の搬入出口１０１が形成され、当該搬入出口１０１にはゲートバルブ１０２が設けられている。
【００２９】
処理容器１００の底面には、吸気口１０３が形成されている。吸気口１０３には、処理容器１００の内部の雰囲気を所定の真空度まで減圧する吸気装置１０４に連通する吸気管１０５が接続されている。
【００３０】
また、処理容器１００の底面には、ウェハＷＵ、ＷＬを載置する載置台１１０が設けられている。載置台１１０は、例えば静電吸着や真空吸着によってウェハＷＵ、ＷＬを載置することができる。載置台１１０には、後述するように載置台１１０上のウェハＷＵ、ＷＬに照射される処理ガスのイオン（酸素イオン）によって生じるイオン電流を測定するイオン電流計１１１が設けられている。
【００３１】
載置台１１０には、例えば冷却媒体を流通させる温度調節機構１１２が内蔵されている。温度調節機構１１２は、冷却媒体の温度を調節する液温調節部１１３に接続されている。そして、液温調節部１１３によって冷媒媒体の温度が調節され、載置台１１０の温度を制御できる。この結果、載置台１１０上に載置されたウェハＷＵ、ＷＬを所定の温度に維持できる。
【００３２】
なお、載置台１１０の下方には、ウェハＷＵ、ＷＬを下方から支持し昇降させるための昇降ピン（図示せず）が設けられている。昇降ピンは、載置台１１０に形成された貫通孔（図示せず）を挿通し載置台１１０の上面から突出可能になっている。
【００３３】
処理容器１００の上面開口部には、プラズマ生成用のマイクロ波を供給するラジアルラインスロットアンテナ１２０（ＲＬＳＡ：Ｒａｄｉａｌ  Ｌｉｎｅ  Ｓｌｏｔ  Ａｎｔｅｎｎａ）が設けられている。ラジアルラインスロットアンテナ１２０は、下面が開口したアンテナ本体１２１を備えている。アンテナ本体１２１の内部には、例えば冷却媒体を流通させる流通路（図示せず）が設けられている。
【００３４】
アンテナ本体１２１の下面の開口部には、複数のスロットが形成され、アンテナとして機能するスロット板１２２が設けられている。スロット板１２２の材料には、導電性を有する材料、たとえば銅、アルミニウム、ニッケル等が用いられる。アンテナ本体１２１内のスロット板１２２の上部には、遅相板１２３が設けられている。遅相板１２３の材料には、低損失誘電体材料、例えば石英、アルミナ、窒化アルミニウム等が用いられる。
【００３５】
アンテナ本体１２１及びスロット板１２２の下方には、マイクロ波透過板１２４が設けられている。マイクロ波透過板１２４は、例えばＯリング等のシール材（図示せず）を介して、処理容器１００の内部を塞ぐように配置されている。マイクロ波透過板１２４の材料には、誘電体、例えば石英やＡｌ２Ｏ３等が用いられる。
【００３６】
アンテナ本体１２１の上部には、マイクロ波発振装置１２５に通じる同軸導波管１２６が接続されている。マイクロ波発振装置１２５は、処理容器１００の外部に設置されており、ラジアルラインスロットアンテナ１２０に対し、所定周波数、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発振できる。
【００３７】
かかる構成により、マイクロ波発振装置１２５から発振されたマイクロ波は、ラジアルラインスロットアンテナ１２０内に伝搬され、遅相板１２３で圧縮され短波長化され、スロット板１２２で円偏波を発生させた後、マイクロ波透過板１２４を透過して処理容器１００内に向けて放射される。
【００３８】
処理容器１００の側面には、当該処理容器１００内に処理ガスとしての酸素ガスを供給するガス供給管１３０が接続されている。ガス供給管１３０は、後述するイオン通過構造体１４０の上方に配置され、処理容器１００内のプラズマ生成領域Ｒ１に酸素ガスを供給する。また、ガス供給管１３０には、内部に酸素ガスを貯留するガス供給源１３１に連通している。ガス供給管１３０には、酸素ガスの流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群１３２が設けられている。
【００３９】
処理容器１００内の載置台１１０とラジアルラインスロットアンテナ１２０との間には、イオン通過構造体１４０が設けられている。すなわち、イオン通過構造体１４０は、処理容器１００の内部を、ガス供給管１３０から供給された酸素ガスをラジアルラインスロットアンテナ１２０から放射されたマイクロ波によってプラズマ化するプラズマ生成領域Ｒ１と、プラズマ生成領域Ｒ１で生成された酸素イオンを用いて載置台１１０上のウェハＷＵ、ＷＬの表面ＷＵ１、ＷＬ１を改質する処理領域Ｒ２に区画するように設けられている。
【００４０】
イオン通過構造体１４０は、一対の電極１４１、１４２を有している。以下、上部に配置された電極を「上部電極１４１」といい、下部に配置された電極を「下部電極１４２」という場合がある。一対の電極１４１、１４２間には、当該一対の電極１４１、１４２を電気的に絶縁する絶縁材１４３が設けられている。
【００４１】
各電極１４１、１４２は、図４及び図５に示すように平面視においてウェハＷＵ、ＷＬの径よりも大きい円形状を有している。また、各電極１４１、１４２には、プラズマ生成領域Ｒ１から処理領域Ｒ２に酸素イオンが通過する開口部１４４が複数形成されている。これら複数の開口部１４４は、例えば格子状に配置されている。なお、複数の開口部１４４の形状や配置は、本実施の形態に限定されず、任意に設定することができる。
【００４２】
ここで、各開口部１４４の寸法は、例えばラジアルラインスロットアンテナ１２０から放射されるマイクロ波の波長よりも短く設定されるのが好ましい。こうすることによって、ラジアルラインスロットアンテナ１２０から供給されたマイクロ波がイオン通過構造体１４０で反射され、マイクロ波の処理領域Ｒ２への進入を抑制できる。この結果、載置台１１０上のウェハＷＵ、ＷＬがマイクロ波に直接曝されることがなく、マイクロ波によるウェハＷＵ、ＷＬの損傷を防止できる。
【００４３】
イオン通過構造体１４０には、一対の電極１４１、１４２間に所定の電圧を印加する電源１４５が接続されている。この電源１４５によって印加される所定の電圧は、後述する制御部３００によって制御され、最大電圧は例えば１ＫｅＶである。また、イオン通過構造体１４０には、一対の電極１４１、１４２間を流れる電流を測定する電流計１４６が接続されている。
【００４４】
次に、上述した表面親水化装置４０の構成について説明する。表面親水化装置４０は、図６に示すように内部を密閉可能な処理容器１５０を有している。処理容器１５０のウェハ搬送領域６０側の側面には、図７に示すようにウェハＷＵ、ＷＬの搬入出口１５１が形成され、当該搬入出口１５１には開閉シャッタ１５２が設けられている。
【００４５】
処理容器１５０内の中央部には、図６に示すようにウェハＷＵ、ＷＬを保持して回転させるスピンチャック１６０が設けられている。スピンチャック１６０は、水平な上面を有し、当該上面には、例えばウェハＷＵ、ＷＬを吸引する吸引口（図示せず）が設けられている。この吸引口からの吸引により、ウェハＷＵ、ＷＬをスピンチャック１６０上に吸着保持できる。
【００４６】
スピンチャック１６０は、例えばモータなどを備えたチャック駆動部１６１を有し、そのチャック駆動部１６１により所定の速度に回転できる。また、チャック駆動部１６１には、例えばシリンダなどの昇降駆動源が設けられており、スピンチャック１６０は昇降自在になっている。
【００４７】
スピンチャック１６０の周囲には、ウェハＷＵ、ＷＬから飛散又は落下する液体を受け止め、回収するカップ１６２が設けられている。カップ１６２の下面には、回収した液体を排出する排出管１６３と、カップ１６２内の雰囲気を真空引きして排気する排気管１６４が接続されている。
【００４８】
図７に示すようにカップ１６２のＸ方向負方向（図７の下方向）側には、Ｙ方向（図７の左右方向）に沿って延伸するレール１７０が形成されている。レール１７０は、例えばカップ１６２のＹ方向負方向（図７の左方向）側の外方からＹ方向正方向（図７の右方向）側の外方まで形成されている。レール１７０には、例えばノズルアーム１７１とスクラブアーム１７２が取り付けられている。
【００４９】
ノズルアーム１７１には、図６及び図７に示すようにウェハＷＵ、ＷＬに純水を供給する純水ノズル１７３が支持されている。ノズルアーム１７１は、図７に示すノズル駆動部１７４により、レール１７０上を移動自在である。これにより、純水ノズル１７３は、カップ１６２のＹ方向正方向側の外方に設置された待機部１７５からカップ１６２内のウェハＷＵ、ＷＬの中心部上方まで移動でき、さらに当該ウェハＷＵ、ＷＬ上をウェハＷＵ、ＷＬの径方向に移動できる。また、ノズルアーム１７１は、ノズル駆動部１７４によって昇降自在であり、純水ノズル１７３の高さを調節できる。
【００５０】
純水ノズル１７３には、図６に示すように当該純水ノズル１７３に純水を供給する供給管１７６が接続されている。供給管１７６は、内部に純水を貯留する純水供給源１７７に連通している。また、供給管１７６には、純水の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群１７８が設けられている。
【００５１】
スクラブアーム１７２には、スクラブ洗浄具１８０が支持されている。スクラブ洗浄具１８０の先端部には、例えば複数の糸状やスポンジ状のブラシ１８０ａが設けられている。スクラブアーム１７２は、図７に示す洗浄具駆動部１８１によってレール１７０上を移動自在であり、スクラブ洗浄具１８０を、カップ１６２のＹ方向負方向側の外方からカップ１６２内のウェハＷＵ、ＷＬの中心部上方まで移動させることができる。また、洗浄具駆動部１８１によって、スクラブアーム１７２は昇降自在であり、スクラブ洗浄具１８０の高さを調節できる。
【００５２】
なお、以上の構成では、純水ノズル１７３とスクラブ洗浄具１８０が別々のアームに支持されていたが、同じアームに支持されていてもよい。また、純水ノズル１７３を省略して、スクラブ洗浄具１８０から純水を供給するようにしてもよい。さらに、カップ１６２を省略して、処理容器１５０の底面に液体を排出する排出管と、処理容器１５０内の雰囲気を排気する排気管を接続してもよい。また、以上の構成の表面親水化装置４０において、帯電防止用のイオナイザ（図示せず）を設けてもよい。
【００５３】
次に、上述した接合装置４１の構成について説明する。接合装置４１は、図８に示すように内部を密閉可能な処理容器１９０を有している。処理容器１９０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が設けられている。
【００５４】
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に区画されている。上述した搬入出口１９１は、搬送領域Ｔ１における処理容器１９０の側面に形成されている。また、内壁１９３にも、ウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴの搬入出口１９４が形成されている。
【００５５】
搬送領域Ｔ１のＸ方向正方向側には、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２００が設けられている。トランジション２００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。
【００５６】
搬送領域Ｔ１には、ウェハ搬送機構２０１が設けられている。ウェハ搬送機構２０１は、図８及び図９に示すように例えば鉛直方向、水平方向（Ｙ方向、Ｘ方向）及び鉛直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２０１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。
【００５７】
搬送領域Ｔ１のＸ方向負方向側には、ウェハＷＵ、ＷＬの水平方向の向きを調節する位置調節機構２１０が設けられている。位置調節機構２１０は、図１０に示すように基台２１１と、ウェハＷＵ、ＷＬを吸着保持して回転させる保持部２１２と、ウェハＷＵ、ＷＬのノッチ部の位置を検出する検出部２１３と、を有している。そして、位置調節機構２１０では、保持部２１２に吸着保持されたウェハＷＵ、ＷＬを回転させながら検出部２１３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。
【００５８】
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２２０が設けられている。反転機構２２０は、図１１〜図１３に示すように上ウェハＷＵを保持する保持アーム２２１を有している。保持アーム２２１は、水平方向（図１１及び図１２中のＹ方向）に延伸している。また保持アーム２２１には、上ウェハＷＵを保持する保持部材２２２が例えば４箇所に設けられている。保持部材２２２は、図１４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ＷＵの外周部を保持するための切り欠き２２３が形成されている。そして、これら保持部材２２２は、上ウェハＷＵを挟み込んで保持することができる。
【００５９】
保持アーム２２１は、図１１〜図１３に示すように例えばモータなどを備えた第１の駆動部２２４に支持されている。この第１の駆動部２２４によって、保持アーム２２１は水平軸周りに回動自在である。また保持アーム２２１は、第１の駆動部２２４を中心に回動自在であると共に、水平方向（図１１及び図１２中のＹ方向）に移動自在である。第１の駆動部２２４の下方には、例えばモータなどを備えた第２の駆動部２２５が設けられている。この第２の駆動部２２５によって、第１の駆動部２２４は鉛直方向に延伸する支持柱２２６に沿って鉛直方向に移動できる。このように第１の駆動部２２４と第２の駆動部２２５によって、保持部材２２２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２２２に保持された上ウェハＷＵは、第１の駆動部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との間を移動できる。
【００６０】
処理領域Ｔ２には、図８及び図９に示すように上ウェハＷＵを下面で吸着保持する第１のチャックとしての上チャック２３０と、下ウェハＷＬを上面で載置して吸着保持する第２のチャックとしての下チャック２３１とが設けられている。下チャック２３１は、上チャック２３０の下方に設けられ、上チャック２３０と対向配置可能に構成されている。すなわち、上チャック２３０に保持された上ウェハＷＵと下チャック２３１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。
【００６１】
上チャック２３０は、図９に示すように上チャック保持部２３２に保持されている。上チャック保持部２３２の上方には、支持柱２３３を介して上チャック駆動部２３４が設けられている。この上チャック駆動部２３４により、上チャック２３０は水平方向に移動自在になっている。
【００６２】
下チャック２３１は、下チャック保持部２３５に保持されている。下チャック保持部２３５の下方には、シャフト２３６を介して下チャック駆動部２３７が設けられている。これらシャフト２３６と下チャック駆動部２３７が本発明における移動機構を構成し、下チャック保持部２３５は移動機構に支持されている。そして、この下チャック駆動部２３７により、下チャック２３１は鉛直方向に昇降自在、且つ水平方向に移動自在になっている。また、下チャック駆動部２３７によって、下チャック２３１は鉛直軸周りに回転自在になっている。また、下チャック保持部２３５の下方には、下ウェハＷＬを下方から支持し昇降させるための昇降ピン（図示せず）が設けられている。昇降ピンは、下チャック２３１（下チャック保持部２３５）に形成された後述する貫通孔２７７を挿通し、下チャック２３１の上面から突出可能になっている。
【００６３】
上チャック２３０には、図１５及び図１６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２３０は、平面視において少なくとも上ウェハＷＵより小さい径を有する本体部２４０を有している。本体部２４０の下面には、上ウェハＷＵの裏面ＷＵ２に接触する複数のピン２４１が設けられている。ピン２４１は、径寸法が例えば０．１ｍｍ〜１ｍｍであり、高さが例えば数十μｍ〜数百μｍである。複数のピン２４１は、例えば２ｍｍの間隔で均一に配置されている。また本体部２４０の下面には、上ウェハＷＵの裏面ＷＵ２の外周部を支持する外壁部２４２が設けられている。外壁部２４２は、複数のピン２４１の外側に環状に設けられている。外壁部２４２は、壁厚が例えば０．２ｍｍ〜２ｍｍである。
【００６４】
本体部２４０の下面には、外壁部２４２の内側の領域２４３（以下、吸引領域２４３という場合がある。）において、上ウェハＷＵを真空引きするための吸引口２４４が形成されている。吸引口２４４は、例えば吸引領域２４３の外周部に２箇所に形成されている。吸引口２４４には、本体部２４０の内部に設けられた吸引管２４５が接続されている。さらに吸引管２４５には、継手を介して真空ポンプ２４６が接続されている。
【００６５】
そして、上ウェハＷＵ、本体部２４０及び外壁部２４２に囲まれて形成された吸引領域２４３を吸引口２４４から真空引きし、吸引領域２４３を減圧する。このとき、吸引領域２４３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２４３側に押され、上チャック２３０に上ウェハＷＵが吸着保持される。
【００６６】
かかる場合、複数のピン２４１の高さが均一なので、上チャック２３０の下面の平面度を小さくすることができる。このように上チャック２３０の下面を平坦にして（下面の平面度を小さくして）、上チャック２３０に保持された上ウェハＷＵの鉛直方向の歪みを抑制することができる。また上ウェハＷＵの裏面ＷＵ２は複数のピン２４１に支持されているので、上チャック２３０による上ウェハＷＵの真空引きを解除する際、当該上ウェハＷＵが上チャック２３０から剥がれ易くなる。
【００６７】
本体部２４０の中心部には、当該本体部２４０を厚み方向に貫通する貫通孔２４７が形成されている。この本体部２４０の中心部は、上チャック２３０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２４７には、後述する押動部材２６０の押動ピン２６１が挿通するようになっている。
【００６８】
上チャック２３０を保持する上述した上チャック保持部２３２は、後述する押動部材２６０が設けられた支持部材２５０と、支持部材２５０に設けられ、上チャック２３０と支持部材２５０との間に所定の隙間、例えば１ｍｍの隙間が形成されるように上チャック２３０の位置を調節する位置調節機構２５１とを有している。この位置調節機構２５１によって、上チャック２３０の傾斜が抑制され、当該上チャック２３０の平行度が保たれる。
【００６９】
支持部材２５０の上面には、上ウェハＷＵの中心部を押圧する押動部材２６０が設けられている。押動部材２６０は、シリンダ構造を有し、押動ピン２６１と、当該押動ピン２６１が昇降する際のガイドとなる外筒２６２とを有している。押動ピン２６１は、例えばモータを内蔵した駆動部（図示せず）によって、貫通孔２４７を挿通して鉛直方向に昇降自在になっている。そして、押動部材２６０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。
【００７０】
上チャック２３０には、下ウェハＷＬの表面ＷＬ１を撮像する上部撮像部材２６３が設けられている。上部撮像部材２６３には、例えば広角型のＣＣＤカメラが用いられる。なお、上部撮像部材２６３は、上チャック２３０上に設けられていてもよい。
【００７１】
下チャック２３１には、図１５及び図１７に示すように上チャック２３０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２３１は、平面視において少なくとも下ウェハＷＬより大きい径を有する本体部２７０を有している。本体部２７０の上面には、下ウェハＷＬの裏面ＷＬ２に接触する複数のピン２７１が設けられている。ピン２７１は、径寸法が例えば０．１ｍｍ〜１ｍｍであり、高さが例えば数十μｍ〜数百μｍである。複数のピン２７１は、例えば１ｍｍの間隔で均一に配置されている。また本体部２７０の上面には、下ウェハＷＬの裏面ＷＬ２の外周部を支持する外壁部２７２が設けられている。外壁部２７２は、複数のピン２７１の外側に環状に設けられている。外壁部２７２は、壁厚が例えば０．２ｍｍ〜２ｍｍである。
【００７２】
本体部２７０の上面には、外壁部２７２の内側の領域２７３（以下、吸引領域２７３という場合がある。）において、下ウェハＷＬを真空引きするための吸引口２７４が複数形成されている。吸引口２７４には、本体部２４０の内部に設けられた吸引管２７５が接続されている。吸引管２７５は、例えば２本設けられている。さらに吸引管２７５には、真空ポンプ２７６が接続されている。
【００７３】
そして、下ウェハＷＬ、本体部２７０及び外壁部２７２に囲まれて形成された吸引領域２７３を吸引口２７４から真空引きし、吸引領域２７３を減圧する。このとき、吸引領域２７３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２７３側に押され、下チャック２３１に下ウェハＷＬが吸着保持される。
【００７４】
かかる場合、複数のピン２７１の高さが均一なので、下チャック２３１の上面の平面度を小さくすることができる。また例えば処理容器１９０内にパーティクルが存在する場合でも、隣り合うピン２７１の間隔が適切であるため、下チャック２３１の上面にパーティクルが存在するのを抑制することができる。このように下チャック２３１の上面を平坦にして（上面の平面度を小さくして）、下チャック２３１に保持された下ウェハＷＬの鉛直方向の歪みを抑制することができる。また下ウェハＷＬの裏面ＷＬ２は複数のピン２７１に支持されているので、下チャック２３１による下ウェハＷＬの真空引きを解除する際、当該下ウェハＷＬが下チャック２３１から剥がれ易くなる。
【００７５】
本体部２７０の中心部付近には、当該本体部２７０を厚み方向に貫通する貫通孔２７７が例えば３箇所に形成されている。そして貫通孔２７７には、下チャック保持部２３５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。
【００７６】
本体部２７０の外周部には、ウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴが下チャック２３１から飛び出したり、滑落するのを防止するガイド部材２８０が設けられている。ガイド部材２８０は、本体部２７０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。
【００７７】
下チャック２３１には、図１５に示すように上ウェハＷＵの表面ＷＵ１を撮像する下部撮像部材２８１が設けられている。下部撮像部材２８１には、例えば広角型のＣＣＤカメラが用いられる。なお、下部撮像部材２８１は、下チャック２３１上に設けられていてもよい。
【００７８】
下チャック２３１を保持する上述した下チャック保持部２３５は、下チャック２３１を真空引きして吸着保持する。下チャック保持部２３５は、図１８及び図１９に示すように平面視において下チャック２３１と同じ径を有する本体部２９０を有している。本実施の形態では本体部２９０の軽量化を図るため、当該本体部２９０の内側は切り欠かれ、複数の空洞部分が存在している。具体的には本体部２９０は、４つの本体部２９０ａ、２９０ｂ、２９０ｃ、２９０ｄに分割されている。第１の本体部２９０ａは、平面視において略円形状を有している。第２の本体部２９０ｂ、第３の本体部２９０ｃ、第４の本体部２９０ｄは、それぞれ第１の本体部２９０ａと同心円状に環状に設けられ、第１の本体部２９０ａから外側にこの順で設けられている。これら本体部２９０ａ、２９０ｂ、２９０ｃ、２９０ｄは、複数の接続部２９０ｅで接続されている。そして本体部２９０ａ、２９０ｂ、２９０ｃ、２９０ｄ、接続部２９０ｅが設けられていない部分が空洞になっている。
【００７９】
第１の本体部２９０ａの上面中心部には、周囲に比して突出した中心突出部２９１が設けられている。中心突出部２９１は、下チャック保持部２３５が下チャック２３１を保持する際に、当該下チャック２３１の裏面と接触する。
【００８０】
第２の本体部２９０ｂと第３の本体部２９０ｃは、それぞれ周囲に比して突出している。そして第２の本体部２９０ｂと第３の本体部２９０ｃは、下チャック保持部２３５が下チャック２３１を保持する際に、当該下チャック２３１の裏面と接触する。第２の本体部２９０ｂの上面と第３の本体部２９０ｃの上面には、それぞれ下チャック２３１を真空引きするための吸引溝２９２が形成されている。すなわち吸引溝２９２は、環状に設けられ、且つ同心円状に異なる径で二重に設けられている。吸引溝２９２には本体部２９０の内部に設けられた吸引管（図示せず）が接続され、さらに吸引管には真空ポンプ（図示せず）が接続されている。
【００８１】
なお図示の例においては、第２の本体部２９０ｂと第３の本体部２９０ｃを接続する接続部２９０ｅも突出し、当該接続部２９０ｅ上に吸引溝２９２が設けられているが、この接続部２９０ｅの突出と吸引溝２９２は必ずしも必要はない。
【００８２】
第４の本体部２９０ｄの上面外周部には、周囲に比して突出した外周突出部２９３が複数設けられている。複数の外周突出部２９３は、第４の本体部２９０ｄの上面外周部において等間隔に設けられている。また複数の外周突出部２９３は、下チャック保持部２３５が下チャック２３１を保持する際に、当該下チャック２３１の裏面と接触する。
【００８３】
以上のように構成された下チャック保持部２３５は、中心突出部２９１、第２の本体部２９０ｂ、第３の本体部２９０ｃ、外周突出部２９３がそれぞれ下チャック２３１に接触した状態で、吸引溝２９２から真空引きを行うことで、下チャック２３１を吸着保持する。このように下チャック保持部２３５が下チャック２３１を真空引きして吸着保持するので、下チャック２３１の鉛直方向の歪みが抑制され、下チャック２３１の上面の平面度が小さくなる。
【００８４】
なお本体部２９０には、下チャック２３１の水平方向の位置を固定するための位置決めピン（図示せず）が設けられていてもよい。
【００８５】
以上の接合システム１には、図１に示すように制御部３００が設けられている。制御部３００は、例えば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ＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴの処理を制御するプログラムが格納されている。また、プログラム格納部には、上述の各種処理装置や搬送装置などの駆動系の動作を制御して、接合システム１における後述のウェハ接合処理を実現させるためのプログラムも格納されている。なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（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の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、その記憶媒体Ｈから制御部３００にインストールされたものであってもよい。
【００８６】
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の接合処理方法について説明する。図２０は、かかるウェハ接合処理の主な工程の例を示すフローチャートである。
【００８７】
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の所定のカセット載置板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。
【００８８】
次に上ウェハＷＵは、ウェハ搬送装置６１によって第１の処理ブロックＧ１の表面改質装置３０に搬送される。表面改質装置３０に搬入された上ウェハＷＵは、ウェハ搬送装置６１から載置台１１０の上面に受け渡され載置される。その後、ウェハ搬送装置６１が表面改質装置３０から退出し、ゲートバルブ１０２が閉じられる。なお、載置台１１０に載置された上ウェハＷＵは、温度調節機構１１２によって所定の温度、例えば２５℃〜３０℃に維持される。
【００８９】
その後、吸気装置１０４を作動させ、吸気口１０３を介して処理容器１００の内部の雰囲気が所定の真空度、例えば６７Ｐａ〜３３３Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ〜２．５Ｔｏｒｒ）まで減圧される。そして、後述するように上ウェハＷＵを処理中、処理容器１００内の雰囲気は上記所定の真空度に維持される。
【００９０】
その後、ガス供給管１３０から処理容器１００内のプラズマ生成領域Ｒ１に向けて、酸素ガスが供給される。また、ラジアルラインスロットアンテナ１２０からプラズマ生成領域Ｒ１に向けて、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波が放射される。このマイクロ波の放射によって、プラズマ生成領域Ｒ１内において酸素ガスが励起されてプラズマ化され、例えば酸素ガスがイオン化する。このとき、下方に進行するマイクロ波は、イオン通過構造体１４０で反射し、プラズマ生成領域Ｒ１内に留まる。この結果、プラズマ生成領域Ｒ１内には、高密度のプラズマが生成される。
【００９１】
続いて、イオン通過構造体１４０において、電源１４５により一対の電極１４１、１４２に所定の電圧を印加する。そうすると、この一対の電極１４１、１４２によって、プラズマ生成領域Ｒ１で生成された酸素イオンのみが、イオン通過構造体１４０の開口部１４４を通過して処理領域Ｒ２に流入する。
【００９２】
このとき、制御部３００によって、一対の電極１４１、１４２間に印加され電圧を制御することで、当該一対の電極１４１、１４２を通過する酸素イオンに付与されるエネルギーが制御される。この酸素イオンに付与されるエネルギーは、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１のＳｉＯ２の二重結合を切断して単結合のＳｉＯとするのに十分なエネルギーであって、当該表面ＷＵ１が損傷しないエネルギーに設定される。
【００９３】
またこのとき、電流計１４６によって一対の電極１４１、１４２間を流れる電流の電流値を測定する。この測定された電流値に基づいて、イオン通過構造体１４０を通過する酸素イオンの通過量が把握される。そして、制御部３００では、把握された酸素イオンの通過量に基づいて、当該通過量が所定の値になるように、ガス供給管１３０からの酸素ガスの供給量や、一対の電極１４１、１４２間の電圧等、種々のパラメータを制御する。
【００９４】
その後、処理領域Ｒ２に導入された酸素イオンは、載置台１１０上の上ウェハＷＵの表面ＷＵ１に照射されて注入される。そして、照射された酸素イオンによって、表面ＷＵ１におけるＳｉＯ２の二重結合が切断されて単結合のＳｉＯとなる。また、この表面ＷＵ１の改質には酸素イオンが用いられているため、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１に照射された酸素イオン自体がＳｉＯの結合に寄与する。こうして、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１が改質される（図２０の工程Ｓ１）。
【００９５】
このとき、イオン電流計１１１によって、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１に照射された酸素イオンによって生じるイオン電流の電流値を測定する。この測定された電流値に基づいて、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１に照射される酸素イオンの照射量が把握される。そして、制御部３００では、把握された酸素イオンの照射量に基づいて、当該照射量が所定の値になるように、ガス供給管１３０からの酸素ガスの供給量や、一対の電極１４１、１４２間の電圧等、種々のパラメータを制御する。
【００９６】
次に上ウェハＷＵは、ウェハ搬送装置６１によって第２の処理ブロックＧ２の表面親水化装置４０に搬送される。表面親水化装置４０に搬入された上ウェハＷＵは、ウェハ搬送装置６１からスピンチャック１６０に受け渡され吸着保持される。
【００９７】
続いて、ノズルアーム１７１によって待機部１７５の純水ノズル１７３を上ウェハＷＵの中心部の上方まで移動させると共に、スクラブアーム１７２によってスクラブ洗浄具１８０を上ウェハＷＵ上に移動させる。その後、スピンチャック１６０によって上ウェハＷＵを回転させながら、純水ノズル１７３から上ウェハＷＵ上に純水を供給する。そうすると、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、純水ノズル１７３からの純水とスクラブ洗浄具１８０によって、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１が洗浄される（図２０の工程Ｓ２）。
【００９８】
次に上ウェハＷＵは、ウェハ搬送装置６１によって第２の処理ブロック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２００を介してウェハ搬送機構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ＷＵの水平方向の向きが調節される（図２０の工程Ｓ３）。
【００９９】
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２２１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２０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。
【０１００】
その後、反転機構２２０の保持アーム２２１が、第１の駆動部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ＷＵが受け渡される。上ウェハＷＵは、上チャック２３０にその裏面ＷＵ２が吸着保持される（図２０の工程Ｓ５）。具体的には、真空ポンプ２４６を作動させ、吸引領域２４３を吸引口２４４から真空引きし、上ウェハＷＵが上チャック２３０に吸着保持される。このとき、上チャック２３０の下面が平坦になっているので、上チャック２３０に保持された上ウェハＷＵの鉛直方向の歪みを抑制することができる。上ウェハＷＵは、後述する下ウェハＷＬ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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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２０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。
【０１０３】
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が親水化されると共に当該表面ＷＬ１が洗浄される（図２０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と同様であるので詳細な説明を省略する。
【０１０４】
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２００を介してウェハ搬送機構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ＷＬの水平方向の向きが調節される（図２０の工程Ｓ８）。
【０１０５】
その後、下ウェハＷＬは、ウェハ搬送機構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（図２０の工程Ｓ９）。具体的には、真空ポンプ２７６を作動させ、吸引領域２７３を吸引口２７４から真空引きし、下ウェハＷＬが下チャック２３１に吸着保持される。このとき、下チャック２３１がピンチャック構造を有し、さらに下チャック保持部２３５が下チャック２３１を真空引きして吸着保持しているので、下チャック２３１の鉛直方向の歪みが抑制され、下チャック２３１の上面が平坦になっている。このため、当該下チャック２３１に保持された下ウェハＷＬの鉛直方向の歪みを抑制することができる。
【０１０６】
次に、上チャック２３０に保持された上ウェハＷＵと下チャック２３１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。図２１に示すように下ウェハＷＬの表面ＷＬ１には予め定められた複数、例えば４点以上の基準点Ａが形成され、同様に上ウェハＷＵの表面ＷＵ１には予め定められた複数、例えば４点以上の基準点Ｂが形成されている。これら基準点Ａ、Ｂとしては、例えばウェハＷＬ、ＷＵ上に形成された所定のパターンがそれぞれ用いられる。そして、上部撮像部材２６３を水平方向に移動させ、下ウェハＷＬの表面ＷＬ１が撮像される。また、下部撮像部材２８１を水平方向に移動させ、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１が撮像される。その後、上部撮像部材２６３が撮像した画像に表示される下ウェハＷＬの基準点Ａの位置と、下部撮像部材２８１が撮像した画像に表示される上ウェハＷＵの基準点Ｂの位置とが合致するように、下チャック２３１によって下ウェハＷＬの水平方向の位置（水平方向の向きを含む）が調節される。すなわち、下チャック駆動部２３７によって、下チャック２３１を水平方向に移動させて、下ウェハＷＬの水平方向の位置が調節される。こうして上ウェハＷＵと下ウェハＷＬとの水平方向の位置が調節される（図２０の工程Ｓ１０）。なお、上部撮像部材２６３と下部撮像部材２８１を移動させる代わりに、下チャック２３１を移動させてもよい。
【０１０７】
なお、ウェハＷＵ、ＷＬの水平方向きは、工程Ｓ３、Ｓ８において位置調節機構２１０によって調節されているが、工程Ｓ１０において微調節が行われる。また、本実施の形態の工程Ｓ１０では、基準点Ａ、Ｂとして、ウェハＷＬ、ＷＵ上に形成された所定のパターンを用いていたが、その他の基準点を用いることもできる。例えばウェハＷＬ、ＷＵの外周部とノッチ部を基準点として用いることができる。
【０１０８】
その後、下チャック駆動部２３７によって、図２２に示すように下チャック２３１を上昇させ、下ウェハＷＬを所定の位置に配置する。このとき、下ウェハＷＬの表面ＷＬ１と上ウェハＷＵの表面ＷＵ１との間の間隔が所定の距離、例えば８０μｍ〜２００μｍになるように下ウェハＷＬを配置する。こうして上ウェハＷＵと下ウェハＷＬとの鉛直方向の位置が調節される（図２０の工程Ｓ１１）。
【０１０９】
その後、図２３に示すように押動部材２６０の押動ピン２６１を下降させることによって、上ウェハＷＵの中心部を押圧しながら当該上ウェハＷＵを下降させる。このとき、押動ピン２６１には、上ウェハＷＵがない状態で当該押動ピン２６１が７０μｍ移動するような荷重、例えば２００ｇがかけられる。そして、押動部材２６０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２０の工程Ｓ１２）。このとき、上チャック２３０と支持部材２５０との間には所定の隙間が形成されているので、当該隙間によって、押動部材２６０が上ウェハＷＵを押圧した際の反力の影響を吸収することができる。また上チャック２３０の吸引口２４４は吸引領域２４３の外周部に形成されているので、押動部材２６０で上ウェハＷＵの中心部を押圧する際にも、上チャック２３０によって上ウェハＷＵの外周部を保持することができる。
【０１１０】
そうすると、押圧された上ウェハＷＵの中心部と下ウェハＷＬの中心部との間で接合が開始する（図２３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。
【０１１１】
その後、図２４に示すように押動部材２６０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真空ポンプ２４６の作動を停止して、吸引領域２４３における上ウェハＷＵの真空引きを停止する。そうすると、上ウェハＷＵが下ウェハＷＬ上に落下する。このとき、上ウェハＷＵの裏面ＷＵ２は複数のピン２４１に支持されているので、上チャック２３０による上ウェハＷＵの真空引きを解除した際、当該上ウェハＷＵが上チャック２３０から剥がれ易くなっている。そして上ウェハＷＵの中心部から外周部に向けて、上ウェハＷＵの真空引きを停止し、上ウェハＷＵが下ウェハＷＬ上に順次落下して当接し、上述した表面ＷＵ１、ＷＬ１間のファンデルワールス力と水素結合による接合が順次拡がる。こうして、図２５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２０の工程Ｓ１３）。
【０１１２】
その後、図２６に示すように押動部材２６０の押動ピン２６１を上チャック２３０まで上昇させる。また、真空ポンプ２７６の作動を停止し、吸引領域２７３における下ウェハＷＬの真空引きを停止して、下チャック２３１による下ウェハＷＬの吸着保持を停止する。このとき、下ウェハＷＬの裏面ＷＬ２は複数のピン２７１に支持されているので、下チャック２３１による下ウェハＷＬの真空引きを解除した際、当該下ウェハＷＬが下チャック２３１から剥がれ易くなっている。
【０１１３】
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によって所定のカセット載置板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。
【０１１４】
以上の実施の形態によれば、下チャック保持部２３５が下チャック２３１を真空引きして吸着保持するので、下チャック２３１が鉛直方向に歪むのを抑制することができる。したがって、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬを接合する際、接合された重合ウェハＷＴの鉛直方向の歪みを抑制することができる。
【０１１５】
特に下チャック保持部２３５の吸引溝２９２は環状に設けられているので、下チャック保持部２３５は下チャック２３１を面状で真空引きすることができ、従来のネジのように特異点が形成されないので、下チャック２３１の鉛直方向の歪みをさらに抑制することができる。また吸引溝２９２は、第２の本体部２９０ｂと第３の本体部２９０ｃに二重に設けられているので、下チャック保持部２３５は下チャック２３１をより確実に吸着保持することができる。
【０１１６】
また下チャック保持部２３５において下チャック２３１と接触する部分は、中心突出部２９１、第２の本体部２９０ｂ、第３の本体部２９０ｃ、外周突出部２９３に限定されているので、下チャック保持部２３５の上面全体が下チャック２３１に接触する場合に比して、接触面積を小さくすることができる。このように接触面積を小さくすることができるので、下チャック２３１のうねりを減少させ、当該下チャック２３１の上面を平坦にすることができる（上面の平面度を小さくすることができる）。したがって、下チャック２３１に保持された下ウェハＷＬの鉛直方向の歪みをさらに抑制することができる。
【０１１７】
またこのように下チャック２３１と接触する部分が、中心突出部２９１、第２の本体部２９０ｂ、第３の本体部２９０ｃ、外周突出部２９３であるので、例えば処理容器１９０内にパーティクルが存在する場合でも、当該パーティクルは下チャック２３１と下チャック保持部２３５との間の空間に入る。したがって、パーティクルによって下チャック２３１が鉛直方向に歪むのをさらに抑制することができる。
【０１１８】
さらに下チャック保持部２３５は、下チャック２３１の移動機構であるシャフト２３６と下チャック駆動部２３７に支持されている。かかる場合、移動機構によって下チャック２３１を移動させる際にも、下チャック保持部２３５が下チャック２３１を適切に保持することができ、下チャック２３１が移動した後も当該下チャック２３１の上面の平面度を小さく維持することができる。
【０１１９】
ここで従来の下チャック保持部は、複数のパーツが鉛直方向に積層されて組み合わされている場合があった。かかる場合、例えば１つのパーツの平面度が小さくても、複数のパーツが積層されることで平面度が大きくなり、結果として下チャック保持部の上面が平坦でない場合があった。この点、本実施の形態では下チャック保持部２３５は１つの本体部２９０を有しているので、当該下チャック保持部２３５の上面を平坦に保つことができる。
【０１２０】
さらに従来のように下チャックと下チャック保持部がネジで固定されている場合、当該下チャック保持部のメンテナンス時にすべてのネジを取り外す必要があり、メンテナンスが煩雑であった。また下チャック保持部が複数のパーツで構成されている場合、すべてのパーツをメンテナンスする必要があり、メンテナンスがさらに煩雑になっていた。この点、本実施の形態では下チャック保持部２３５が下チャック２３１を吸着保持するので、下チャック保持部２３５を容易に取り外すことができ、下チャック保持部２３５のメンテナンスを容易に行うことができる。また下チャック保持部２３５は１つの本体部２９０を有しているので、メンテナンスをさらに容易に行うことができる。
【０１２１】
また接合システム１は、接合装置４１に加えて、ウェハＷＵ、ＷＬの表面ＷＵ１、ＷＬ１を改質する表面改質装置３０と、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も備えているので、一のシステム内でウェハＷＵ、ＷＬの接合を効率よく行うことができる。したがって、ウェハ接合処理のスループットをより向上させることができる。
【０１２２】
なお下チャック保持部２３５において、本体部２９０の構成、中心突出部２９１の構成、吸引溝２９２の構成、外周突出部２９３の構成は、それぞれ本実施の形態に限定されず、任意に設定することができる。
【０１２３】
また本実施の形態の上チャック２３０は、ウェハＷＵ、ＷＬの接合の際に当該上チャック２３０が振動するのを抑制するため、できるだけ軽量化するのが好ましい。例えば上チャック２３０の上面の一部を切り欠いて溝を形成して軽量化してもよい。
【０１２４】
以上の実施の形態で述べたとおり、接合された重合ウェハＷＴの鉛直方向の歪みを抑制することができる。このように鉛直方向の歪みを抑制することは、例えばＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサのウェハのウェハやＢＳＩモデル（Ｂａｃｋ  Ｓｉｄｅ  Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）のウェハに有用である。
【０１２５】
以上の実施の形態では、下チャック駆動部２３７によって下チャック２３１が鉛直方向に昇降自在且つ水平方向に移動自在になっていたが、上チャック２３０を鉛直方向に昇降自在に構成してもよい。また、上チャック２３０と下チャック２３１の両方が、鉛直方向に昇降自在且つ水平方向に移動自在に構成されていてもよい。
【０１２６】
以上の実施の形態の接合システム１において、接合装置４１でウェハＷＵ、ＷＬを接合した後、さらに接合された重合ウェハＷＴを所定の温度で加熱してもよい。重合ウェハＷＴにかかる加熱処理を行うことで、接合界面をより強固に結合させることができる。
【０１２７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。本発明は、基板がウェハ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板である場合にも適用できる。
【符号の説明】
【０１２８】
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
６０  ウェハ搬送領域
２３０  上チャック
２３１  下チャック
２３５  下チャック保持部
２３６  シャフト
２３７  下チャック駆動部
２９０  本体部
２９０ａ〜２９０ｄ  第１〜第４の本体部
２９１  中心突出部
２９２  吸引溝
２９３  外周突出部
３００  制御部
ＷＵ    上ウェハ
ＷＬ    下ウェハ
ＷＴ    重合ウェハ
【図１】
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【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】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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