(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板同士を接合する接合システムであって、
基板に所定の処理を行い、基板同士を接合する処理ステーションと、
基板又は基板同士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、
基板の接合される表面を活性化する表面活性化装置と、
前記表面活性化装置で活性化された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で表面が親水化された基板同士を接合する接合装置と、
前記表面活性化装置、前記表面親水化装置及び前記接合装置に対して、基板又は重合基板を搬送するための搬送領域と、を有し、
前記接合装置内の圧力は、前記搬送領域内の圧力に対して陽圧であり、
前記搬送領域内の圧力は、前記表面活性化装置内の圧力、前記表面親水化装置内の圧力及び前記搬入出ステーション内の圧力に対して陽圧であ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は、基板の表面に純水を供給し、当該表面を親水化すると共に当該表面を洗浄す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】
前記搬送領域内の圧力は大気圧以上であることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の接合システム。
【請求項４】
前記表面活性化装置は、基板の表面を活性化するための処理を行う処理部と、前記搬送領域との間で基板を搬入出するための搬入出部と、前記処理部と前記搬入出部との間で基板を搬送する搬送部と、を有し、
前記処理部内の圧力及び前記搬入出部内の圧力は、前記搬送部内の圧力に対して陽圧であ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システム。
【請求項５】
前記接合装置で接合された重合基板を検査する検査装置を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の接合システム。
【請求項６】
前記接合装置で接合された重合基板を熱処理する熱処理装置を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の接合システム。
【請求項７】
基板同士を接合する方法であって、
表面活性化装置において、基板の接合される表面を活性化する表面活性化工程と、
その後、搬送領域を介して表面親水化装置に基板を搬送し、当該表面親水化装置において、基板の表面を親水化する表面親水化工程と、
その後、搬送領域を介して接合装置に基板を搬送し、当該接合装置において、前記表面活性化工程及び前記表面親水化工程が行われた基板同士を、ファンデルワールス力及び水素結合によって接合する接合工程と、を有し、
前記表面活性化工程、表面親水化工程及び接合工程を複数の基板に対して連続して行い、
前記接合装置内の圧力は、前記搬送領域内の圧力に対して陽圧であり、
前記搬送領域内の圧力は、前記表面活性化装置内の圧力及び前記表面親水化装置内の圧力に対して陽圧であることを特徴とする、接合方法。
【請求項８】
前記表面親水化工程において、基板の表面に純水を供給し、当該表面を親水化すると共に当該表面を洗浄することを特徴とする、請求項７に記載の接合方法。
【請求項９】
前記搬送領域内の圧力は大気圧以上であることを特徴とする、請求項７または８のいずれかに記載の接合方法。
【請求項１０】
前記表面活性化装置は、基板の表面を活性化するための処理を行う処理部と、前記搬送領域との間で基板を搬入出するための搬入出部と、前記処理部と前記搬入出部との間で基板を搬送する搬送部と、を有し、
前記処理部内の圧力及び前記搬入出部内の圧力は、前記搬送部内の圧力に対して陽圧であることを特徴とする、請求項７〜９のいずれかに記載の接合方法。
【請求項１１】
前記接合工程後、重合基板を検査する検査工程を有することを特徴とする、請求項７〜１０のいずれかに記載の接合方法。
【請求項１２】
前記接合工程後、重合基板を熱処理する熱処理工程を有することを特徴とする、請求項７〜１１のいずれかに記載の接合方法。
【請求項１３】
請求項７〜１２のいずかに記載の接合方法を接合システムによって実行させるために、当該接合システムを制御する制御装置のコンピュータ上で動作するプログラム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体。
【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システム、接合方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体に関する。
【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、例えば接合装置を用いて、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。例えば接合装置は、ウェハの表面に不活性ガスイオンビーム又は不活性ガス中性原子ビームを照射するビーム照射手段と、２枚のウェハを重ね合わせた状態で当該２枚のウェハを押圧する一組のワークローラとを有している。そして、この接合装置では、ビーム照射手段によってウェハの表面（接合面）を活性化し、２枚のウェハを重ね合わせた状態で当該２枚のウェハの表面間にファンデルワールス力を発生させて仮接合する。その後、２枚のウェハを押圧することでウェハ同士を接合している（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３３７９２８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、特許文献１に記載の接合装置を用いた場合、一組のワークローラで２枚のウェハを押圧する際の荷重により、ウェハが破損するおそれがあった。
【０００６】
また、表面が活性化した２枚のウェハの表面間にファンデルワールス力を発生させて行われる仮接合はその接合強度が十分でないため、２枚のウェハを鉛直方向からずれて押圧した場合、ウェハの位置ずれが生じるおそれがあった。
【０００７】
しかも、ウェハ同士を適切に接合するためには、２枚のウェハの押圧に多大な時間を要するため、ウェハ接合処理のスループットの低下を招いていた。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板同士を適切に接合しつつ、基板接合処理のスループットを向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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システムであって、基板に所定の処理を行い、基板同士を接合する処理ステーションと、基板又は基板同士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、基板の接合される表面を活性化する表面活性化装置と、前記表面活性化装置で活性化された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で表面が親水化された基板同士を接合する接合装置と、前記表面活性化装置、前記表面親水化装置及び前記接合装置に対して、基板又は重合基板を搬送するための搬送領域と、を有し、前記接合装置内の圧力は、前記搬送領域内の圧力に対して陽圧であり、前記搬送領域内の圧力は、前記表面活性化装置内の圧力、前記表面親水化装置内の圧力及び前記搬入出ステーション内の圧力に対して陽圧であることを特徴としている。なお、基板の表面とは、基板が接合される接合面をいう。
【００１０】
本発明の接合システムによれば、表面活性化装置において基板の表面を活性化した後、表面親水化装置において基板の表面を親水化して当該表面に水酸基を形成できる。その後、接合装置において、活性化した基板の表面同士をファンデルワールス力によって接合した後、親水化した基板の表面の水酸基を水素結合させて、基板同士を強固に接合することができる。このため、従来のように基板を重ね合わせた状態で押圧する必要がない。したがって、従来のように基板が破損するおそれもなく、また基板の位置ずれが生じるおそれもない。さらに、基板同士はファンデルワールス力と水素結合のみによって接合されるので、接合に要する時間を短縮することができる。したがって、本発明によれば、基板同士を適切に接合しつつ、基板接合処理のスループットを向上させることができる。また、搬入出ステーションは複数の基板又は複数の重合基板を保有可能であるので、搬入出ステーションから処理ステーションに基板を連続的に搬送して当該処理ステーションで基板を連続的に処理できるので、基板接合処理のスループットをさらに向上させることができる。
【００１１】
前記表面親水化装置は、基板の表面に純水を供給し、当該表面を親水化すると共に当該表面を洗浄してもよい。
【００１２】
前記搬送領域内の圧力は大気圧以上であってもよい。
【００１４】
前記表面活性化装置は、基板の表面を活性化するための処理を行う処理部と、前記搬送領域との間で基板を搬入出するための搬入出部と、前記処理部と前記搬入出部との間で基板を搬送する搬送部と、を有し、前記処理部内の圧力及び前記搬入出部内の圧力は、前記搬送部内の圧力に対して陽圧であってもよい。
【００１５】
前記接合システムは、前記接合装置で接合された重合基板を検査する検査装置を有していてもよい。
【００１６】
前記接合システムは、前記接合装置で接合された重合基板を熱処理する熱処理装置を有していてもよい。
【００１７】
別な観点による本発明は、基板同士を接合する方法であって、表面活性化装置において、基板の接合される表面を活性化する表面活性化工程と、その後、搬送領域を介して表面親水化装置に基板を搬送し、当該表面親水化装置において、基板の表面を親水化する表面親水化工程と、その後、搬送領域を介して接合装置に基板を搬送し、当該接合装置において、前記表面活性化工程及び前記表面親水化工程が行われた基板同士を、ファンデルワールス力及び水素結合によって接合する接合工程と、を有し、前記表面活性化工程、表面親水化工程及び接合工程を複数の基板に対して連続して行い、前記接合装置内の圧力は、前記搬送領域内の圧力に対して陽圧であり、前記搬送領域内の圧力は、前記表面活性化装置内の圧力及び前記表面親水化装置内の圧力に対して陽圧であることを特徴としている。
【００１８】
前記表面親水化工程において、基板の表面に純水を供給し、当該表面を親水化すると共に当該表面を洗浄してもよい。
【００１９】
前記搬送領域内の圧力は大気圧以上であってもよい。
【００２１】
前記表面活性化装置は、基板の表面を活性化するための処理を行う処理部と、前記搬送領域との間で基板を搬入出するための搬入出部と、前記処理部と前記搬入出部との間で基板を搬送する搬送部と、を有し、前記処理部内の圧力及び前記搬入出部内の圧力は、前記搬送部内の圧力に対して陽圧であってもよい。
【００２２】
前記接合方法は、前記接合工程後、重合基板を検査する検査工程を有していてもよい。
【００２３】
前記接合方法は、前記接合工程後、重合基板を熱処理する熱処理工程を有していてもよい。
【００２４】
また別な観点による本発明によれば、前記接合方法を接合システムによって実行させるために、当該接合システムを制御する制御装置のコンピュータ上で動作するプログラムが提供される。
【００２５】
さらに別な観点による本発明によれば、前記プログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体が提供される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、基板同士を適切に接合しつつ、基板接合処理のスループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【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側面図である。
【図４】表面活性化装置の構成の概略を示す平面図である。
【図５】表面活性化装置の内部構成の概略を示す側面図である。
【図６】処理部の構成の概略を示す縦断面図である。
【図７】熱処理板の平面図である。
【図８】表面親水化装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図９】表面親水化装置の構成の概略を示す横断面図である。
【図１０】接合装置の構成の概略を示す横断面図である。
【図１１】接合装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図１２】位置調節機構の側面図である。
【図１３】上部チャックの平面図である。
【図１４】上部チャックの縦断面図である。
【図１５】反転機構の側面図である。
【図１６】接合システム内に生じる気流の説明図である。
【図１７】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１８】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１９】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２０】押動部材により上ウェハの一端部と下ウェハの一端部を押圧する様子を示す説明図である。
【図２１】上部チャックの真空引きを領域毎に停止する様子を示す説明図である。
【図２２】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。
【図２３】他の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２４】検査装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図２５】検査装置の構成の概略を示す横断面図である。
【図２６】他の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２７】熱処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図２８】熱処理装置の構成の概略を示す横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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。
【００２９】
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「上ウェハＷＵ」といい、下側に配置されるウェハを「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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、任意に決定することができる。また、カセットの１つを不具合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との接合に不具合が生じたウェハを、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を不具合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。
【００３２】
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。ウェハ搬送部２０の内部には、ダウンフローと呼ばれる鉛直下方向に向かう気流を発生させている。そして、ウェハ搬送部２０の内部の雰囲気は、排気口（図示せず）から排気される。
【００３３】
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。
【００３４】
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を活性化する表面活性化装置３０が配置されている。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。なお、ウェハ搬送領域６０の内部には、ダウンフローと呼ばれる鉛直下方向に向かう気流を発生させている。そして、ウェハ搬送領域６０の内部の雰囲気は、排気口（図示せず）から排気される。したがって、ウェハ搬送領域６０内の圧力は大気圧以上であり、当該ウェハ搬送領域６０において、ウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴのいわゆる大気系の搬送が行われる。
【００３８】
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。
【００３９】
次に、上述した表面活性化装置３０の構成について説明する。表面活性化装置３０は、図４に示すようにウェハＷＵ、ＷＬの表面ＷＵ１、ＷＬ１を活性化するための処理を行う処理部７０と、ウェハ搬送領域６０との間でウェハＷＵ、ＷＬを搬入出するための搬入出部７１と、処理部７０と搬入出部７１との間でウェハＷＵ、ＷＬを搬送する搬送部７２と、を有している。処理部７０と搬送部７２は、ゲートバルブ７３を介して水平方向のＹ方向に並べて接続されている。また、搬入出部７１と搬送部７２は、水平方向のＸ方向に並べて配置されている。
【００４０】
搬入出部７１には、図５に示すようにウェハＷＵ、ＷＬを一時的に載置するトランジションユニット８０、ウェハＷＵ、ＷＬの温度を調節する温度調節ユニット８１、８２が下から順に３段に設けられている。トランジションユニット８０、温度調節ユニット８１、８２のウェハ搬送領域６０側の側面には、図４に示すようにウェハＷＵ、ＷＬの搬入出口（図示せず）を介して開閉シャッタ８３がそれぞれ設けられている。また、トランジションユニット８０、温度調節ユニット８１、８２の搬送部７２側の側面にもウェハＷＵ、ＷＬの搬入出口（図示せず）を介して開閉シャッタ８４がそれぞれ設けられている。
【００４１】
搬送部７２には、図４に示すように鉛直方向、水平方向及び鉛直軸周りに移動自在なウェハ搬送体９０が設けられている。ウェハ搬送体９０は、処理部７０及び搬入出部７１との間でウェハＷＵ、ＷＬを搬送できる。また、搬送部７２には、当該搬送部７２の内部の雰囲気を真空引きする真空ポンプ（図示せず）に連通する吸気口（図示せず）が形成されている。
【００４２】
処理部７０は、図６に示すように処理ガスをプラズマ励起させてラジカルを生成するラジカル生成ユニット１００と、ラジカル生成ユニット１００で生成されたラジカルを用いてウェハＷＵ、ＷＬの表面ＷＵ１、ＷＬ１を活性化する処理ユニット１０１と、を有している。ラジカル生成ユニット１００は、処理ユニット１０１上に配置されている。
【００４３】
ラジカル生成ユニット１００には、当該ラジカル生成ユニット１００に処理ガスを供給する供給管１０２が接続されている。供給管１０２は、処理ガス供給源１０３に連通している。また、供給管１０２には、処理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１０４が設けられている。なお、処理ガスとしては、例えば酸素ガス、窒素ガス及びアルゴンガスが用いられる。
【００４４】
処理ユニット１０１は、内部を密閉可能な処理容器１１０を有している。処理容器１１０の搬送部７２側の側面にはウェハＷＵ、ＷＬの搬入出口１１１が形成され、当該搬入出口１１１には上述したゲートバルブ７３が設けられている。また、処理容器１１１の他の側面には吸気口１１２が形成されている。吸気口１１２には、処理容器１１０の内部の雰囲気を所定の真空度まで減圧する真空ポンプ１１３に連通する吸気管１１４が接続されている。
【００４５】
処理容器１１０の天板１１０ａには、ラジカル生成ユニット１００で生成されたラジカルを、供給管１２０を介して処理容器１１０内に供給するためのラジカル供給口１２１が形成されている。供給管１２０の下部は上方から下方に向かってテーパー状に拡大し、当該供給管１２０の下端面が開口してラジカル供給口１２１を形成している。
【００４６】
処理容器１１０の内部であってラジカル供給口１２１の下方には、ウェハＷＵ、ＷＬを載置して加熱処理する熱処理板１３０が設けられている。熱処理板１３０は、支持部材１３１に支持されている。熱処理板１３０には、例えば給電により発熱するヒータ１３２が内蔵されている。熱処理板１３０の加熱温度は例えば後述する制御装置３００により制御され、熱処理板１３０上に載置されたウェハＷＵ、ＷＬが所定の温度に維持される。
【００４７】
熱処理板１３０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１３３が例えば３本設けられている。昇降ピン１３３は、昇降駆動部１３４により上下動できる。熱処理板１３０の中央部付近には、当該熱処理板１３０を厚み方向に貫通する貫通孔１３５が例えば３箇所に形成されている。そして、昇降ピン１３３は貫通孔１３５を挿通し、熱処理板１３０の上面から突出可能になっている。
【００４８】
ラジカル供給口１２１と熱処理板１３０との間には、処理容器１１０内をラジカル供給口１２１側のラジカル供給領域Ｒ１と熱処理板１３０側の処理領域Ｒ２に区画するラジカル導入板１４０が設けられている。ラジカル導入板１４０には、図７に示すようにラジカルを通過させるための複数の貫通孔１４１が水平面内で均一に形成されている。そして、図６に示すようにラジカル供給口１２１からラジカル供給領域Ｒ１に供給されたラジカルは、ラジカル導入板１４０を通過する際に水平面内で均一に拡散され、処理領域Ｒ１に導入される。なお、ラジカル導入板１４０には例えば石英が用いられる。
【００４９】
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８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９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。
【００５０】
処理容器１５０内の中央部には、図８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Ｗをスピンチャック１６０上に吸着保持できる。
【００５１】
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。
【００５２】
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。なお、処理容器１５０の内部には、ダウンフローと呼ばれる鉛直下方向に向かう気流を発生させている。そして、排気管１６４は、処理容器１５０の内部の雰囲気も排気する。
【００５３】
図９に示すようにカップ１６２のＸ方向負方向（図９の下方向）側には、Ｙ方向（図９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９の左方向）側の外方からＹ方向正方向（図９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。
【００５４】
ノズルアーム１７１には、図８及び図９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９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。
【００５５】
純水ノズル１７３には、図８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。
【００５６】
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９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。
【００５７】
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。
【００５８】
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１０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。なお、処理容器１９０の内部には、ダウンフローと呼ばれる鉛直下方向に向かう気流を発生させている。そして、処理容器１９０の内部の雰囲気は、排気口（図示せず）から排気される。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
搬送領域Ｔ１には、Ｘ方向に延伸する搬送路２０１上を移動自在なウェハ搬送体２０２が設けられている。ウェハ搬送体は、図１０及び図１１に示すように鉛直方向及び鉛直軸周りにも移動自在であり、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。
【００６２】
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１２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。
【００６３】
処理領域Ｔ２には、図１０及び図１１に示すように下ウェハＷＬを上面で載置して保持する下部チャック２２０と、上ウェハＷＵを下面で吸着保持する上部チャック２２１とが設けられている。上部チャック２２１は、下部チャック２２０の上方に設けられ、下部チャック２２０と対向配置可能に構成されている。すなわち、下部チャック２２０に保持された下ウェハＷＬと上部チャック２２１に保持された上ウェハＷＵは対向して配置可能となっている。
【００６４】
下部チャック２２０の内部には、真空ポンプ（図示せず）に連通する吸引管（図示せず）が設けられている。この吸引管からの吸引により、下ウェハＷＬを下部チャック２２０の上面に吸着保持できる。
【００６５】
下部チャック２２０の下方には、図１１に示すようにシャフト２２２を介してチャック駆動部２２３が設けられている。このチャック駆動部２２３により、下部チャック２２０は昇降自在になっている。なお、チャック駆動部２２３によって、下部チャック２２０は水平方向に移動自在であってもよく、さらに鉛直軸周りに回転自在であってもよい。
【００６６】
上部チャック２２１には、図１３に示すように２つの切欠き部２３０、２３１が形成されている。第１の切欠き部２３０は、後述する反転機構２５０の保持アーム２５１と干渉しないように形成されている。また、第２の切欠き部２３１は、後述する押動部材２４０と干渉しないように形成されている。
【００６７】
上部チャック２２１の内部は、図１４に示すように複数、例えば３つの領域２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃに区画されている。各領域２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃには、上ウェハＷＵを吸着保持するための吸引管２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃがそれぞれ独立して設けられている。各吸引管２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃには、異なる真空ポンプ２３３ａ、２３３ｂ、２３３ｃにそれぞれ接続されている。したがって、上部チャック２２１は、各領域２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃ毎に上ウェハＷＵの真空引きを設定可能に構成されている。
【００６８】
上部チャック２２１の上方には、図１１に示すようにＹ方向に沿って延伸するレール２３４が設けられている。上部チャック２２１は、チャック駆動部２３５によりレール２３４上を移動自在になっている。なお、チャック駆動部２３５によって、上部チャック２２１は鉛直方向に移動自在であってもよく、さらに鉛直軸周りに回転自在であってもよい。
【００６９】
処理領域Ｔ２には、図１０及び図１１に示すように押動部材２４０が設けられている。押動部材２４０は、例えばシリンダ等の駆動部２４１によって昇降自在に構成されている。そして、押動部材２４０は、後述するウェハＷＵ、ＷＬの接合時に、下ウェハＷＬの一端部と、当該下ウェハＷＬの一端部に対向する上ウェハＷＵの一端部とを当接させて押圧することができる。
【００７０】
搬送領域Ｔ１には、当該搬送領域Ｔ１と処理領域Ｔ２との間を移動し、且つ上ウェハＷＵの表裏面を反転させる反転機構２５０が設けられている。反転機構２５０は、図１５に示すように上ウェハＷＵを保持する保持アーム２５１を有している。保持アーム２５１上には、上ウェハＷＵを吸着して水平に保持する吸着パッド２５２が設けられている。保持アーム２５１は、第１の駆動部２５３に支持されている。この第１の駆動部２５３により、保持アーム２５１は水平軸周りに回動自在であり、且つ水平方向に伸縮できる。第１の駆動部２５３の下方には、第２の駆動部２５４が設けられている。この第２の駆動部２５４により、第１の駆動部２５３は鉛直軸周りに回転自在であり、且つ鉛直方向に昇降できる。さらに、第２の駆動部２５４は、図１０及び図１１に示すＹ方向に延伸するレール２５５に取り付けられている。レール２５５は、処理領域Ｔ２から搬送領域Ｔ１まで延伸している。この第２の駆動部２５４により、反転機構２５０は、レール２５５に沿って位置調節機構２１０と上部チャック２２１との間を移動可能になっている。なお、反転機構２５０の構成は、上記実施の形態の構成に限定されず、上ウェハＷＵの表裏面を反転させることができればよい。また、反転機構２５０は、処理領域Ｔ２に設けられていてもよい。また、ウェハ搬送体２０２に反転機構を付与し、反転機構２５０の位置に別の搬送手段を設けてもよい。
【００７１】
なお、処理領域Ｔ２には、後述するように下部チャック２２０に保持された下ウェハＷＬと上部チャック２２１に保持された上ウェハＷＵとの水平方向の位置調節を行うため、後述する下ウェハＷＬの表面ＷＬ１を撮像する下部撮像部材と上ウェハＷＵの表面ＷＵ１を撮像する上部撮像部材とが設けられている。下部撮像部材と上部撮像部材には、例えば広角型のＣＣＤカメラが用いられる。
【００７２】
以上の接合システム１には、図１に示すように制御装置３００が設けられている。制御装置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から制御装置３００にインストールされたものであってもよい。
【００７３】
次に、以上のように構成された接合システム１においてウェハＷＵ、ＷＬの接合処理を行う際、当該接合システム１内に生じる気流について図１６に基づいて説明する。なお、図１６中の矢印は気流の方向を示している。
【００７４】
接合システム１では、接合装置４１内の圧力は最も高圧になる。したがって、接合装置４１内の圧力はウェハ搬送領域６０内の圧力に対して陽圧となり、接合装置４１の開閉シャッタ１９２を開けると、接合装置４１からウェハ搬送領域６０に向かう気流が生じる。
【００７５】
また、ウェハ搬送領域６０内の圧力は、表面活性化装置３０内の圧力、表面親水化装置４０内の圧力、第３の処理ブロックＧ３内の圧力及び搬入出ステーション２内の圧力に対して陽圧となっている。したがって、開閉シャッタ８３、１５２等を開けると、ウェハ搬送領域６０から、表面活性化装置３０、表面親水化装置４０、第３の処理ブロックＧ３及び搬入出ステーション２に向かう気流が生じる。なお、第３の処理ブロックＧ３内の圧力は搬入出ステーション２内の圧力に対して陽圧になっている。
【００７６】
さらに、表面活性化装置３０内において、処理部７０内の圧力及び搬入出部７１内の圧力は搬送部７２内の圧力に対して陽圧になっている。すなわち、ゲートバルブ７３を開けると、吸気口（図示せず）からの吸気によって処理部７０から搬送部７２に向かう気流が生じる。なお、ゲートバルブ７３を開けている間、例えば処理部７０内から搬送部７２に向けて積極的に窒素ガスを流して気流を発生させてもよい。また、開閉シャッタ８４を開けると、搬入出部７１から搬送部７２に向かう気流も生じる。
【００７７】
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１７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。
【００７８】
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。
【００７９】
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の表面活性化装置３０に搬送される。表面活性化装置３０に搬入された上ウェハＷＵは、トランジションユニット８０を介してウェハ搬送体９０によって処理ユニット１０１に搬送される。
【００８０】
処理ユニット１０１では、先ず、ゲートバルブ７３を開き、ウェハ搬送体９０によって上ウェハＷＵが熱処理板１３０の上方に搬入される。続いて昇降ピン１３３を上昇させ、上ウェハＷＵをウェハ搬送体９０から昇降ピン１３３に受け渡した後、昇降ピン１３３を下降させ、上ウェハＷＵを熱処理板１３０に載置する。そして、熱処理板１３０上の上ウェハＷＵは所定の温度、例えば２５℃〜３００℃に維持される。このとき、ゲートバルブ７３を閉じ、真空ポンプ１１３によって処理容器１１０内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。
【００８１】
ラジカル生成ユニット１００では、例えば酸素ガス、窒素ガス及びアルゴンガスの処理ガスをプラズマ励起させてラジカルが生成される。その後、ラジカル生成ユニット１００で生成されたラジカルが、供給管１２０、供給口１２１を介して処理ユニット１０１の処理容器１１０内のラジカル供給領域Ｒ１に供給される。供給されたラジカルは、ラジカル導入板１４０を通過して水平面内で均一に拡散され、処理領域Ｒ１に導入される。
【００８２】
このラジカルによって、熱処理板１３０上の上ウェハＷＵの表面ＷＵ１上の有機物が除去される。このとき、主として酸素ガスのラジカルが表面ＷＵ１上の有機物の除去に寄与する。さらに、酸素ガスのラジカルは、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１の酸化、すなわち親水化を促進させることもできる。また、アルゴンガスのプラズマはある程度の高エネルギーを有するため、このアルゴンガスのラジカルによって表面ＷＵ１上の有機物が積極的（物理的）に除去される。さらに、アルゴンガスのラジカルは、処理容器１１０内の雰囲気中に含まれる残留水分を除去するという効果もある。こうして上ウェハＷＵの表面ＷＵ１が活性化される（図１７の工程Ｓ１）。
【００８３】
その後、ゲートバルブ７３を開き、昇降ピン１３３を上昇させ、昇降ピン１３３からウェハ搬送体９０に上ウェハＷＵが受け渡される。その後、上ウェハＷＵは、ウェハ搬送体９０によって温度調節ユニット８１に搬送され、所定の温度、例えば２５℃に温度調節が行われる。なお、上ウェハＷＵが処理ユニット１０１から搬出されると、処理容器１１０内が例えば窒素ガスによってパージされる。
【００８４】
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。
【００８５】
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、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１に水酸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１７の工程Ｓ２）。
【００８６】
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体２０２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１７の工程Ｓ３）。
【００８７】
その後、位置調節機構２１０から反転機構２５０の保持アーム２５１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２５１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１７の工程Ｓ４）。すなわち、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１が下方に向けられる。その後、反転機構２５０が上部チャック２２１側に移動し、反転機構２５０から上部チャック２２１に上ウェハＷＵが受け渡される。上ウェハＷＵは、上部チャック２２１にその裏面ＷＵ２が吸着保持される。その後、上部チャック２２１は、チャック駆動部２３５によって下部チャック２２０の上方であって当該下部チャック２２０に対向する位置まで移動する。そして、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部チャック２２１で待機する。なお、上ウェハＷＵの表裏面の反転は、反転機構２５０の移動中に行われてもよい。
【００８８】
上ウェハＷＵに上述した工程Ｓ１〜Ｓ４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。
【００８９】
次に下ウェハＷＬは、ウェハ搬送装置６１によって表面活性化装置３０に搬送され、下ウェハＷＬの表面ＷＬ１が活性化される（図１７の工程Ｓ５）。なお、工程Ｓ５における下ウェハＷＬの表面ＷＬ１の活性化は、上述した工程Ｓ１と同様であるので詳細な説明を省略する。
【００９０】
その後、下ウェハＷＬは、ウェハ搬送装置６１によって表面親水化装置４０に搬送され、下ウェハＷＬの表面ＷＬ１が親水化される共に当該表面ＷＬ１が洗浄される（図１７の工程Ｓ６）。なお、工程Ｓ６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。
【００９１】
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体２０２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１７の工程Ｓ７）。
【００９２】
その後、下ウェハＷＬは、ウェハ搬送体２０２によって下部チャック２２０に搬送され、下部チャック２２０に吸着保持される。このとき、下ウェハＷＬの表面ＷＬ１が上方を向くように、当該下ウェハＷＬの裏面ＷＬ２が下部チャック２２０に保持される。なお、下部チャック２２０の上面にはウェハ搬送体２０２の形状に適合する溝（図示せず）が形成され、下ウェハＷＬの受け渡しの際にウェハ搬送体２０２と下部チャック２２０とが干渉するのを避けるようにしてもよい。
【００９３】
次に、下部チャック２２０に保持された下ウェハＷＬと上部チャック２２１に保持された上ウェハＷＵとの水平方向の位置調節を行う。図１８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の基準点Ｂが形成されている。そして、下部撮像部材２６０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、上部撮像部材２６１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、下部撮像部材２６０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、上部撮像部材２６１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、上部チャック２２１によって上ウェハＷＵ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１７の工程Ｓ８）。なお、下部チャック２２０がチャック駆動部２２３によって水平方向に移動自在である場合には、当該下部チャック２２０によって下ウェハＷＬの水平方向の位置を調節してもよく、また下部チャック２２０及び上部チャック２２１の両方で下ウェハＷＬと上ウェハＷＵの相対的な水平方向の位置を調節してもよい。
【００９４】
その後、チャック駆動部２２３によって、図１９に示すように下部チャック２２０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Ｄが所定の距離、例えば０．５ｍｍ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１７の工程Ｓ９）。
【００９５】
その後、図２０に示すように押動部材２４０を下降させ下ウェハＷＬの一端部と上ウェハＷＵの一端部とを当接させて押圧する（図１７の工程Ｓ１０）。このとき、上部チャック２２１のすべての領域２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃにおいて、上ウェハＷＵを真空引きしている。
【００９６】
その後、図２１に示すように押動部材２４０によって下ウェハＷＬの一端部と上ウェハＷＵの一端部が押圧された状態で、上部チャック２２１の領域２２１ａにおける上ウェハＷＵの真空引きを停止する。そうすると、領域２２１ａに保持されていた上ウェハＷＵが下ウェハＷＬ上に落下する。そして、上ウェハＷＵの一端側から他端側に向けて、領域２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃの順で上ウェハＷＵの真空引きを停止する。こうして、図２２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が全面で当接する。当接した上ウェハＷＵの表面ＷＵ１と下ウェハＷＬの表面ＷＬ１はそれぞれ工程Ｓ１、Ｓ５において活性化されているため、先ず、表面ＷＵ１、ＷＬ１間にファンデルワールス力が生じ、当該表面ＷＵ１、ＷＬ１同士が接合される。その後、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、Ｓ６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、表面ＷＵ１、ＷＬ１同士が強固に接合される。こうして上ウェハＷＵと下ウェハＷＬが接合される（図１７の工程Ｓ１１）。
【００９７】
なお、本実施の形態では領域２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃの順で上ウェハＷＵの真空引きを停止したが、真空引きの停止方法はこれに限定されない。例えば領域２２１ａ、２２１ｂにおいて同時に真空引きを停止し、その後領域２２１ｃにおいて真空引きを停止してもよい。また、各領域２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃ間における真空引きを停止する時間間隔を変えてもよい。例えば領域２２１ａでの真空引きを停止してから１秒後に領域２２１ｂでの真空引きを停止し、さらにこの領域２２１ｂでの真空引きを停止してから２秒後に領域２２１ｃでの真空引きの停止をしてもよい。
【００９８】
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。
【００９９】
以上の実施の形態によれば、表面活性化装置３０においてウェハＷＵ、ＷＬの表面ＷＵ１、ＷＬ１を活性化した後、表面親水化装置４０においてウェハＷＵ、ＷＬの表面ＷＵ１、ＷＬ１を親水化して当該表面ＷＵ１、ＷＬ１に水酸基を形成できる。その後、接合装置４１において、活性化したウェハＷＵ、ＷＬの表面ＷＵ１、ＷＬ１同士をファンデルワールス力によって接合した後、親水化したウェハＷＵ、ＷＬの表面ＷＵ１、ＷＬ１の水酸基を水素結合させて、ウェハＷＵ、ＷＬ同士を強固に接合することができる。このため、従来のようにウェハを重ね合わせた状態で押圧する必要がない。したがって、従来のようにウェハＷＵ、ＷＬが破損するおそれもなく、またウェハＷＵ、ＷＬの位置ずれが生じるおそれもない。さらに、ウェハＷＵ、ＷＬ同士はファンデルワールス力と水素結合のみによって接合されるので、接合に要する時間を短縮することができる。したがって、本実施の形態によれば、ウェハＷＵ、ＷＬ同士を適切に接合しつつ、ウェハ接合処理のスループットを向上させることができる。また、搬入出ステーション２は複数のウェハＷＵ、ＷＬ又は複数の重合ウェハＷＴを保有可能であるので、搬入出ステーション２から処理ステーション３に基板ＷＵ、ＷＬを連続的に搬送して処理ステーション３でＷＵ、ＷＬを連続的に処理できるので、ウェハ接合処理のスループットをさらに向上させることができる。
【０１００】
また、表面親水化装置４０では、ウェハＷＵ、ＷＬの表面ＷＵ１、ＷＬ１に純水を供給して、当該表面ＷＵ１、ＷＬ１を親水化すると共に当該表面ＷＵ１、ＷＬ１を洗浄しているので、表面ＷＵ１、ＷＬ１上の酸化膜やパーティクルが適切に除去される。したがって、その後接合装置４１において、ウェハＷＵ、ＷＬ同士を適切に接合することができる。
【０１０１】
また、接合システム１において、接合装置４１内の圧力は最も高圧になっているので、接合装置４１からウェハ搬送領域６０に向かう気流が生じる。すなわち、接合装置４１内に外部から雰囲気が流入することがない。したがって、接合装置４１内に外部からパーティクル等が流入することがなく、ウェハＷＵ、ＷＬの接合を適切に行うことができる。
【０１０２】
また、ウェハ搬送領域６０内の圧力は、表面活性化装置３０内の圧力、表面親水化装置４０内の圧力、第３の処理ブロックＧ３内の圧力及び搬入出ステーション２内の圧力に対して陽圧となっているので、ウェハ搬送領域６０から、表面活性化装置３０、表面親水化装置４０、第３の処理ブロックＧ３及び搬入出ステーション２に向かう気流が生じる。したがって、搬送中にウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴにパーティクルが付着するのを抑制することができる。
【０１０３】
また、表面活性化装置３０において、処理部７０内の圧力及び搬入出部７１内の圧力は搬送部７２内の圧力に対して陽圧となっており、ゲートバルブ７３を開けると、吸気口（図示せず）からの吸気によって処理部７０から搬入出部７２に向かう気流が生じる。すなわち、処理部７０内に外部から雰囲気が流入することがない。したがって、処理部７０内に外部からパーティクル等が流入することがなく、ウェハＷＵ、ＷＬの表面ＷＵ１、ＷＬ１の活性化を適切に行うことができる。
【０１０４】
さらに、表面活性化装置３０、表面親水化装置４０及び搬入出ステーション２内の雰囲気は外部に排気されるので、接合システム１内の雰囲気はすべて外部に排気されるようになっている。したがって、接合システム１内の雰囲気中にパーティクルが存在するのを抑制することができる。
【０１０５】
以上の実施の形態の接合システム１において、図２３に示すように接合装置４１で接合された重合ウェハＷＴを検査する検査装置３１０をさらに設けてもよい。検査装置３１０は、例えば第３の処理ブロックＧ３の最上層に配置される。
【０１０６】
検査装置３１０は、図２４に示すように処理容器３２０を有している。処理容器３２０のウェハ搬送領域６０側の側面には、図２５に示すように重合ウェハＷＴを搬入出させる搬入出口３２１が形成され、当該搬入出口３２１には開閉シャッタ３２２が設けられている。なお、処理容器３２０内の圧力はウェハ搬送領域６０に対して陰圧となっており、開閉シャッタ３２２を開けると、ウェハ搬送領域６０から検査装置３１０に向かう気流が生じる。
【０１０７】
処理容器３２０内には、図２４に示すように重合ウェハＷＴを吸着保持するチャック３３０が設けられている。このチャック３３０は、例えばモータなどを備えたチャック駆動部３３１によって回転、停止が自在であり、重合ウェハＷＴの位置を調節するアライメント機能を有している。処理容器３２０の底面には、処理容器３２０内の一端側（図２４中のＹ方向負方向側）から他端側（図２４中のＹ方向正方向側）まで延伸するレール３３２が設けられている。チャック駆動部３３１は、レール３３２上に取り付けられている。このチャック駆動部３３１により、チャック３３０はレール３３２に沿って移動可能であり、昇降自在になっている。
【０１０８】
処理容器３２０内の他端側（図２４のＹ方向正方向側）の側面には、撮像部３４０が設けられている。撮像部３４０には、例えば広角型のＣＣＤカメラが用いられる。処理容器３２０の上部中央付近には、ハーフミラー３４１が設けられている。ハーフミラー３４１は、撮像部３４０と対向する位置に設けられ、鉛直方向から４５度傾斜して設けられている。ハーフミラー３４１の上方には、重合ウェハＷＴに赤外線を照射する赤外線照射部３４２が設けられ、ハーフミラー３４１と赤外線照射部３４２は、処理容器３２０の上面に固定されている。また、赤外線照射部３４２は、図２５に示すようにＸ方向に延伸している。
【０１０９】
かかる場合、上述した接合装置４１における工程Ｓ１１で接合された重合ウェハＷＴは、ウェハ搬送装置６１によって検査装置３１０に搬送される。検査装置３１０に搬入された重合ウェハＷＴは、ウェハ搬送装置６１からチャック３３０に受け渡される。その後、チャック駆動部３３１によりチャック３３０をレール３３２に沿って移動させ、移動中の重合ウェハＷＴに赤外線照射部３４２から赤外線を照射する。そして、ハーフミラー３４１を介して撮像部３４０により重合ウェハＷＴ全面を撮像する。撮像された重合ウェハＷＴの画像は制御装置３００に出力され、当該制御装置３００において重合ウェハＷＴの接合が適切に行われているか否か、例えば重合ウェハＷＴ中のボイドの有無等を検査する。その後、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。
【０１１０】
以上の実施の形態によれば、検査装置３１０において重合ウェハＷＴを検査することができるので、検査結果に基づいて接合システム１における処理条件を補正することができる。したがって、ウェハＷＵ、ＷＬ同士をさらに適切に接合することができる。
【０１１１】
以上の実施の形態の接合システム１において、図２６に示すように接合装置４１で接合された重合ウェハＷＴを加熱処理する熱処理装置３５０をさらに設けてもよい。熱処理装置３５０は、例えば第１の処理ブロックＧ１において表面活性化装置３０の搬入出ステーション２側に配置される。
【０１１２】
熱処理装置３５０は、図２７に示すように内部を閉鎖可能な処理容器３６０を有している。処理容器３６０のウェハ搬送領域６０側の側面には、図２８に示すように重合ウェハＷＴの搬入出口３６１が形成され、当該搬入出口３６１には開閉シャッタ３６２が設けられている。なお処理容器３６０内の圧力はウェハ搬送領域６０に対して陰圧となっており、開閉シャッタ３６２を開けると、ウェハ搬送領域６０から熱処理装置３５０に向かう気流が生じる。
【０１１３】
処理容器３６０の内部には、重合ウェハＷＴを加熱処理する加熱部３７０と、重合ウェハＷＴを冷却処理する冷却部３７１が設けられている。加熱部３７０と冷却部３７１はＹ方向に並べて配置され、冷却部３７１は搬入出口３６１側に配置されている。
【０１１４】
加熱部３７０は、図２７に示すように上側に位置して上下動自在な蓋体３８０と、下側に位置して蓋体３８０と一体となって処理室Ｋを形成する熱板収容部３８１を備えている。
【０１１５】
蓋体３８０は、下面が開口した略円筒形状を有している。蓋体３８０の上面中央部には、排気部３８０ａが設けられている。処理室Ｋ内の雰囲気は、排気部３８０ａから均一に排気される。
【０１１６】
熱板収容部３８１は、熱板３９０を収容して熱板３９０の外周部を保持する環状の保持部材３９１と、その保持部材３９１の外周を囲む略筒状のサポートリング３９２を備えている。熱板３９０は、厚みのある略円盤形状を有し、重合ウェハＷＴを載置して加熱することができる。また、熱板３９０には、例えば給電により発熱するヒータ３９３が内蔵されている。熱板３９０の加熱温度は例えば制御装置３００により制御され、熱板３９０上に載置された重合ウェハＷＴが所定の温度に加熱される。
【０１１７】
熱板３９０の下方には、重合ウェハＷＴを下方から支持し昇降させるための昇降ピン４００が例えば３本設けられている。昇降ピン４００は、昇降駆動部４０１により上下動できる。熱板３９０の中央部付近には、当該熱板３９０を厚み方向に貫通する貫通孔４０２が例えば３箇所に形成されている。そして、昇降ピン４００は貫通孔４０２を挿通し、熱板３９０の上面から突出可能になっている。
【０１１８】
冷却板４１０は、図２８に示すように略方形の平板形状を有し、熱板３９０側の端面が円弧状に湾曲している。冷却板４１０には、Ｙ方向に沿った２本のスリット４１１が形成されている。スリット４１１は、冷却板４１０の熱板３９０側の端面から冷却板４１０の中央部付近まで形成されている。このスリット４１１により、冷却板４１０が、加熱部３７０の昇降ピン４００及び後述する冷却部３７１の昇降ピン４２０と干渉するのを防止できる。また、冷却板４１０には、例えば冷却水やペルチェ素子などの冷却部材（図示せず）が内蔵されている。冷却板４１０の冷却温度は例えば制御装置３００により制御され、冷却板４１０上に載置された重合ウェハＷＴが所定の温度に冷却される。
【０１１９】
冷却板４１０は、図２７に示すように支持アーム４１２に支持されている。支持アーム４１２には、駆動部４１３が取り付けられている。駆動部４１３は、Ｙ方向に延伸するレール４１４に取り付けられている。レール４１４は、冷却部３７１から加熱部３７０まで延伸している。この駆動部４１３により、冷却板４１０は、レール４１４に沿って加熱部３７０と冷却部３７１との間を移動可能になっている。
【０１２０】
冷却板４１０の下方には、重合ウェハＷＴを下方から支持し昇降させるための昇降ピン４２０が例えば３本設けられている。昇降ピン４２０は、昇降駆動部４２１により上下動できる。そして、昇降ピン４２０はスリット４１１を挿通し、冷却板４１０の上面から突出可能になっている。
【０１２１】
かかる場合、上述した接合装置４１における工程Ｓ１１で接合された重合ウェハＷＴは、ウェハ搬送装置６１によって熱処理装置３５０に搬送される。熱処理装置３５０に重合ウェハＷＴが搬入されると、重合ウェハＷＴはウェハ搬送装置６１から予め上昇して待機していた昇降ピン４２０に受け渡される。続いて昇降ピン４２０を下降させ、重合ウェハＷＴを冷却板４１０に載置する。
【０１２２】
その後、駆動部４１３により冷却板４１０をレール４１４に沿って熱板３９０の上方まで移動させ、予め上昇して待機していた昇降ピン４００に受け渡される。その後、蓋体３８０が閉じられた後、昇降ピン４００が下降して、ウェハＷが熱板３９０上に載置される。そして、熱板３９０上の重合ウェハＷＴは、所定の温度、例えば１００℃〜２００℃に加熱される。かかる熱板３９０による加熱を行うことで重合ウェハＷＴが加熱され、ウェハＷＵ、ＷＬの表面ＷＵ１、ＷＬ１間の水素結合を脱水縮合させ、当該ウェハＷＵ、ＷＬがより強固に接合される。
【０１２３】
次に、蓋体３８０が開かれた後、昇降ピン４００が上昇すると共に、冷却板４１０が熱板３９０の上方に移動する。続いて重合ウェハＷＴが昇降ピン４００から冷却板４１０に受け渡され、冷却板４１０が搬入出口３６１側に移動する。この冷却板４１０の移動中に、重合ウェハＷＴは所定の温度、例えば常温（２３℃）に冷却される。
【０１２４】
その後、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。なお、本実施の形態において、上述した検査装置３１０が第３の処理ブロックＧ３に設けられている場合には、重合ウェハＷＴが搬入出ステーション２に搬送される前に、検査装置３１０において重合ウェハＷＴの検査が行われる。
【０１２５】
以上の実施の形態によれば、熱処理装置３５０において重合ウェハＷＴを加熱処理できるので、ウェハＷＵ、ＷＬの表面ＷＵ１、ＷＬ１間の水素結合を脱水縮合させ、当該ウェハＷＵ、ＷＬの接合をより強固することができる。ここで、接合システム１から搬出された重合ウェハＷＴは接合システム１の外部に設置された炉において焼成されるが、この重合ウェハＷＴの焼成には多大な時間を要する。本実施の形態によれば、かかる焼成時間を短縮することができる。
【０１２６】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
本発明は、例えば半導体ウェハ等の基板同士を接合する際に有用である。
【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  表面活性化装置
４０  表面親水化装置
４１  接合装置
６０  ウェハ搬送領域
７０  処理部
７１  搬入出部
７２  搬送部
３００  制御装置
３１０  検査装置
３５０  熱処理装置
ＷＵ    上ウェハ
ＷＵ１    表面
ＷＬ    下ウェハ
ＷＬ１    表面
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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【図２７】
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【図２８】
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