(57)【要約】【課題】積層体の製造における歩留まりを向上させる。【解決手段】積層装置は、第１基板と第２基板とを積層することにより積層体を生成する積層部と、第１基板、第２基板および積層体の少なくとも一つの製造条件に関する情報に基づいて、積層部での積層により第１基板および第２基板の間に生じると推定される位置ずれを補正する補正量を算出する算出部と、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と第２基板とを積層することにより積層体を生成する積層部と、
前記第１基板、前記第２基板および前記積層体の少なくとも一つの製造条件に関する情報に基づいて、前記積層部での積層により前記第１基板および前記第２基板の間に生じると推定される位置ずれを補正する補正量を算出する算出部と、
を備える積層装置。
【請求項２】
請求項１に記載の積層装置において、
前記位置ずれに対応する推定値を推定する推定部を備え、
前記算出部は、前記推定値を用いて前記補正量を算出する積層装置。
【請求項３】
請求項２に記載の積層装置において、
前記算出部は、前記推定値を用いて、前記第１基板の変化量と前記第２基板の変化量との差異が所定の値以下になるように、前記補正量を算出する積層装置。
【請求項４】
請求項３に記載の積層装置において、
前記算出部は、前記推定値と、前記積層部による積層前の前記第１基板および前記第２基板の位置ずれ量とを用いて、前記第１基板と前記第２基板との間の積層時の位置ずれ量を演算する積層装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の積層装置において、
前記製造条件に基づいて、前記積層部で前記第１基板と前記第２基板とを積層するときの積層条件を制御する制御部を備える積層装置。
【請求項６】
請求項５に記載の積層装置において、
前記積層条件は、積層時の温度、気圧、湿度、および、気体の種類の少なくとも一つを含む積層装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の積層装置において、
前記第１基板および前記第２基板の少なくとも一方を変形させる変形部を備え、
前記積層条件は、前記変形部の変形量を含む積層装置。
【請求項８】
請求項５から７のいずれか一項に記載の積層装置において、
前記第１基板を保持する保持部を備え、
前記積層条件は、前記保持部の保持力を含む積層装置。
【請求項９】
第１基板と第２基板とを積層した積層体を生成する積層部と、
前記積層部の積層により前記第１基板および前記第２基板の間に生じる位置ずれに対応する推定値が入力される入力部と、
前記推定値を用いて前記積層部を制御する制御部と、
を備える積層装置。
【請求項１０】
第１基板と第２基板とを積層した積層体を生成する積層部と、
前記第１基板、前記第２基板および前記積層体の少なくとも一つの製造条件に関する情報に基づいて決定された積層条件が入力される入力部と、
を備え、
前記積層部は、前記入力部に入力された前記積層条件で前記第１基板および前記第２基板を積層する積層装置。
【請求項１１】
第１基板、第２基板および積層体の少なくとも一つを計測した計測値、及び、前記第１基板、前記第２基板および前記積層体の少なくとも一つの製造条件の少なくとも一方である所定情報が入力される入力部と、
前記所定情報を用いて、積層により前記第１基板および前記第２基板の間に生じる位置ずれに対応する推定値を推定する推定部と、
前記推定値を積層装置に出力する出力部と、
を備える活性化装置。
【請求項１２】
第１基板、第２基板および積層体の少なくとも一つを計測した計測値、及び、前記第１基板、前記第２基板および前記積層体の少なくとも一つの製造条件の少なくとも一方である所定情報が入力される入力部と、
前記所定情報を用いて、積層により前記第１基板および前記第２基板の間に生じる位置ずれに対応する推定値を推定する推定部と、
前記推定値を積層装置に出力する出力部と、
を備える制御装置。
【請求項１３】
第１基板、第２基板および積層体の少なくとも一つを計測した計測値、及び、前記第１基板、前記第２基板および前記積層体の少なくとも一つの製造条件の少なくとも一方である所定情報が入力される入力部と、
前記所定情報に基づいて、積層装置で第１基板および第２基板を積層するときの積層条件を決定する決定部と、
前記決定部で決定した前記積層条件を前記積層装置に出力する出力部と、
を備える制御装置。
【請求項１４】
請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載の積層装置と、
活性化処理をする活性化装置と、を備える積層体の製造装置。
【請求項１５】
第１基板と第２基板とを積層することにより積層体を生成することと、
前記第１基板、前記第２基板および前記積層体の少なくとも一つの製造条件に関する情報に基づいて、積層により前記第１基板および前記第２基板の間に生じると推定される位置ずれを補正する補正量を算出することと、
を含む積層体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層装置、活性化装置、制御装置、積層体の製造装置、および積層体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
分子間力で基板を接合する接合装置が特許文献１に開示されている。特許文献１には、接合に際して基板同士の位置ずれを低減する目的で、上下基板の曲率を等しくする工程を付加している。しかしながら、接合する基板の種々の状況によっては、依然として基板同士の位置ずれを低減することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１１９０８８号公報
【発明の概要】
【０００４】
本発明の第１の態様によると、積層装置は、第１基板と第２基板とを積層することにより積層体を生成する積層部と、第１基板、第２基板および積層体の少なくとも一つの製造条件に関する情報に基づいて、積層部での積層により第１基板および第２基板の間に生じると推定される位置ずれを補正する補正量を算出する算出部と、を備える。
本発明の第２の態様によると、積層装置は、第１基板と第２基板とを積層した積層体を生成する積層部と、積層部の積層により第１基板および第２基板の間に生じる位置ずれに対応する推定値が入力される入力部と、推定値を用いて積層部を制御する制御部と、を備える。
本発明の第３の態様によると、積層装置は、第１基板と第２基板とを積層した積層体を生成する積層部と、第１基板、第２基板および積層体の少なくとも一つの製造条件に関する情報に基づいて決定された積層条件が入力される入力部と、を備え、積層部は、入力部に入力された積層条件で第１基板および第２基板を積層する。
本発明の第４の態様によると、活性化装置は、第１基板、第２基板および積層体の少なくとも一つを計測した計測値、及び、第１基板、第２基板および積層体の少なくとも一つの製造条件の少なくとも一方である所定情報が入力される入力部と、所定情報を用いて、積層により第１基板および第２基板の間に生じる位置ずれに対応する推定値を推定する推定部と、推定値を積層装置に出力する出力部と、を備える。
本発明の第５の態様によると、制御装置は、第１基板、第２基板および積層体の少なくとも一つを計測した計測値、及び、第１基板、第２基板および積層体の少なくとも一つの製造条件の少なくとも一方である所定情報が入力される入力部と、所定情報を用いて、積層により第１基板および第２基板の間に生じる位置ずれに対応する推定値を推定する推定部と、推定値を積層装置に出力する出力部と、を備える。
本発明の第６の態様によると、制御装置は、第１基板、第２基板および積層体の少なくとも一つを計測した計測値、及び、第１基板、第２基板および積層体の少なくとも一つの製造条件の少なくとも一方である所定情報が入力される入力部と、所定情報に基づいて、積層装置で第１基板および第２基板を積層するときの積層条件を決定する決定部と、決定部で決定した積層条件を積層装置に出力する出力部と、を備える。
本発明の第７の態様によると、積層体の製造装置は、第１から第３の態様のいずれか一つの態様による積層装置と、活性化処理をする活性化装置と、を備える。
本発明の第８の態様によると、積層体の製造方法は、第１基板と第２基板とを積層することにより積層体を生成することと、第１基板、第２基板および積層体の少なくとも一つの製造条件に関する情報に基づいて、積層により第１基板および第２基板の間に生じると推定される位置ずれを補正する補正量を算出することと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】第１の実施形態に係る積層体製造システムを示す構成図である。
【図２】第１の実施形態に係る活性化装置を示す構成図である。
【図３】第１の実施形態に係る洗浄装置を示す構成図である。
【図４】第１の実施形態に係る積層装置を示す構成図である。
【図５】第１の実施形態に係る積層装置の動作を説明するための図である。
【図６】第１の実施形態に係る積層装置による基板の積層処理を説明するための図である。
【図７】第１の実施形態に係る積層装置による基板の積層過程を示す図である。
【図８】積層体における基板の位置ずれを説明するための図である。
【図９】第１の実施形態に係る積層装置の積層条件の決定処理を説明するための図である。
【図１０】第１の実施形態に係る積層装置の動作例を説明するためのフローチャートである。
【図１１】第２の実施形態に係る積層装置の積層条件の決定処理を説明するための図である。
【図１２】第２の実施形態に係る積層装置の動作例を説明するためのフローチャートである。
【図１３】第３の実施形態に係る積層装置の積層条件の決定処理を説明するための図である。
【図１４】第３の実施形態に係る積層装置の動作例を説明するためのフローチャートである。
【図１５】基板の反り量を説明するための図である。
【図１６】第４の実施形態に係る積層装置の積層条件の決定処理を説明するための図である。
【図１７】第４の実施形態に係る積層装置の動作例を説明するためのフローチャートである。
【図１８】基板の接合の境界で生じる現象を説明するための図である。
【図１９】基板の接合の境界で生じる現象を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る積層体製造システム１００を示す構成図である。積層体製造システム１００は、筐体１１０と、基板ケース１４０と、第１搬送ロボット１６０と、基板バッファー１７０と、基板位置調節部１８０と、第２搬送ロボット１９０と、活性化装置２００と、洗浄装置２５０と、積層装置５００と、制御装置６００とを備える。積層体製造システム１００は、複数の基板２１０を積層して成る積層体を製造する。基板２１０は、たとえば、回路パターンやアライメントマーク、電極等が形成された円形のシリコン基板である。積層体製造システム１００は、未加工の基板、化合物半導体基板、プリント基板、ガラス基板等を積層することもできる。回路パターン等が形成された基板と未加工の基板とを積層することも、回路パターンが形成された基板同士、未加工の基板同士等、同種の基板を積層することもできる。積層される基板２１０は、それ自体が、既に複数の基板を積層して形成された基板であってもよい。なお、積層される基板２１０は、円形の基板に限られず、角型の基板であってもよい。
【０００７】
基板ケース１４０は、基板２１０を収容可能なケースであり、回路パターン等が形成された基板２１０を収容する。第１搬送ロボット１６０は、基板ケース１４０から基板２１０を取り出して、基板バッファー１７０または基板位置調節部１８０に基板２１０を搬送する。基板バッファー１７０は、基板２１０を一時的にストックする。基板位置調節部１８０は、活性化装置２００、洗浄装置２５０、および積層装置５００等の各種装置に基板２１０が搬送される前に、基板２１０をプリアライメントする。第２搬送ロボット１９０は、基板バッファー１７０と、基板位置調節部１８０と、活性化装置２００と、洗浄装置２５０と、積層装置５００との間で基板２１０を搬送する。
【０００８】
活性化装置２００は、基板２１０の表面を活性化する。洗浄装置２５０は、活性化装置２００によって活性化処理された基板２１０を洗浄する。積層装置５００は、２つの基板２１０を積層（接合）する。活性化装置２００、洗浄装置２５０、および積層装置５００の詳細については後述する。
【０００９】
制御装置６００は、ＣＰＵ等の演算処理回路、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリを有し、所定のプログラムを実行してその機能を実現する。制御装置６００は、たとえばコンピュータであり、積層体製造システム１００の各部を統括的に制御する。制御装置６００は、第１搬送ロボット１６０、第２搬送ロボット１９０、基板位置調節部１８０、活性化装置２００、洗浄装置２５０、および積層装置５００の駆動を制御する。
【００１０】
図２は、第１の実施形態に係る活性化装置２００を示す構成図である。図２に示す活性化装置２００は、プラズマ処理装置であり、チャンバ２０１と、チャンバ２０１内にガスを導入するガス導入口２０２と、チャンバ２０１内に配置された一対の平行電極（平行電極２０３、平行電極２０４）と、平行電極間に高周波電圧を印加する高周波電源２０５とを備えている。平行電極２０３および平行電極２０４には、高周波電源２０５が接続されている。平行電極２０３は、アース（グランド）２０６に接続される。チャンバ２０１の内部は、真空ポンプ等により真空雰囲気にされる。
【００１１】
第２搬送ロボット１９０によって活性化装置２００に搬送された基板２１０は、不図示のロードロックチャンバを介してチャンバ２０１に搬入される。基板２１０は、積層時に接合面となる基板２１０の表面が上側（上向き）となるように、平行電極２０４に載置される。ガス導入口２０２から導入されたアルゴンガス等のガスは、高周波電源２０５により平行電極間に高周波電圧が印加されることによって、プラズマ化される。プラズマ中のイオンは、平行電極に載置された基板２１０に照射される。基板２１０の表面は、プラズマ処理されて活性化される。
【００１２】
このように、基板２１０の表面は、プラズマ処理されることによって、活性化した状態となる。基板表面の活性化とは、基板の表面にダングリングボンド（未結合手）を生じさせることによって、結合を形成しやすくすることを指す。
【００１３】
具体的には、活性化装置２００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を励起してプラズマ化し、酸素イオンを二つの基板のそれぞれの接合面となる表面に照射する。例えば、基板がＳｉ上にＳｉＯ膜を形成した基板である場合には、この酸素イオンの照射によって、積層時に接合面となる基板表面におけるＳｉＯの結合が切断され、ＳｉおよびＯのダングリングボンドが形成される。基板の表面にこのようなダングリングボンドを形成することを活性化と称する場合がある。このダングリングボンドが形成された状態の基板を、例えば大気に晒した場合、空気中の水分がダングリングボンドに結合して、基板表面が水酸基（ＯＨ基）で覆われる。基板の表面は、水分子と結合しやすい状態、すなわち親水化されやすい状態となる。つまり、活性化により、結果として基板の表面が親水化しやすい状態になる。
【００１４】
基板２１０には、その表面に金属（たとえば銅）の電極が複数形成されている。基板２１０の活性化状態は、基板２１０の材料（たとえばシリコン）の活性化状態のみならず金属電極の表面の活性化状態を含む概念である。活性化装置２００によって活性化処理された基板２１０は、第２搬送ロボット１９０によって洗浄装置２５０へ搬送される。
【００１５】
図３は、第１の実施形態に係る洗浄装置２５０を示す構成図である。洗浄装置２５０は、容器２５１内に配置された基板ステージ２５２と、基板ステージ２５２を回転させるモータ２５３と、洗浄水を噴射する噴射ノズル２５４と、噴射された洗浄水を排水する排水口２５５とを備えている。第２搬送ロボット１９０によって洗浄装置２５０に搬送された基板２１０は、積層時に接合面となる基板２１０の表面が上側（上向き）となるように、基板ステージ２５２に載置される。
【００１６】
基板ステージ２５２に載置された基板２１０は、基板ステージ２５２に吸着保持される。基板２１０は、モータ２５３によって基板ステージ２５２が回転されることで、基板ステージ２５２と共に回転する。洗浄装置２５０は、噴射ノズル２５４を移動させることによって、洗浄水が噴射される位置を変更することができる。
【００１７】
洗浄装置２５０は、基板ステージ２５２に保持された基板２１０を基板ステージ２５２と共に回転させながら、噴射ノズル２５４から基板２１０に洗浄水（たとえば、純水）を噴射する。基板２１０の表面の全域に洗浄水が供給されて、基板２１０の表面は、洗浄および親水化処理される。すなわち、洗浄装置２５０は、基板の接合面となる表面に純水等を塗布することによって基板の表面を親水化する親水化装置２５０でもある。基板２１０の表面は、ＯＨ基が付着した状態、すなわちＯＨ基で終端された状態となる。この親水化処理を行うことによって、基板２１０の活性化状態は変動する。洗浄装置２５０によって洗浄および親水化処理された基板２１０は、第２搬送ロボット１９０によって積層装置５００へ搬送される。
【００１８】
図４は、第１の実施形態に係る積層装置５００を示す構成図である。積層装置５００は、積層部３００と、制御部４００と、計測部４１０と、演算部４２０と、通信部４３０と、記憶部４４０とを備える。制御部４００、計測部４１０、演算部４２０、通信部４３０、および記憶部４４０は、バス４５０を介して接続されている。
【００１９】
記憶部４４０は、ＲＯＭ等のメモリやハードディスク装置等の記憶装置により構成され、基板を積層する際の条件（積層条件）の決定に用いられるデータが記憶される。積層条件は、積層部３００で２つの基板を積層する際の温度や加圧力等の条件である。詳細は後述するが、たとえば、記憶部４４０には、積層処理前または処理中に計測または推測した基板に関する情報と、積層による基板の径方向の長さの変化量に関連する値との対応関係が、記憶（記録）されている。基板の径方向は、基板の厚さ方向に交差する方向の一例である。また、記憶部４４０には、２つの基板の径方向の長さの変化量の差異に対応する値と、その差異を低減するための条件との対応関係が、記憶されている。これら対応関係は、予め実験などにより求められて、データテーブルや計算式として記憶部４４０に記憶される。ここで、変化量とは、基板上における設計上の位置に対する実際の位置の差である。
【００２０】
演算部４２０は、演算処理回路やメモリ等によって構成され、積層部３００で２つの基板を積層する際の積層条件を決定する。詳細は後述するが、演算部４２０は、計測部４１０や通信部４３０等を介して、積層処理前または処理中に計測または推測した基板に関する情報を取得する。演算部４２０は、取得した情報と記憶部４４０に記憶された上述の対応関係に基づき、積層される２つの基板の径方向の長さの変化量の差異に対応する値（推定値）を推定する。演算部４２０は、この推定値と記憶部４４０に記憶された上述の対応関係を用いて、２つの基板の位置ずれを低減させる積層条件を決定する。
【００２１】
制御部４００は、演算処理回路やメモリ等によって構成され、演算部４２０により決定された積層条件に基づき、積層部３００を構成する各部を制御して、基板２１１、２１３を積層する。制御部４００は、詳細は後述するが、基板の表面の活性化状態を検出するための各種制御、演算も行う。通信部４３０は、入出力回路等により構成され、外部の装置（たとえば制御装置６００）とデータを送受信する。
【００２２】
積層部３００は、枠体３１０、上ステージ３２２、下ステージ３３２、Ｘ方向駆動部３３１、Ｙ方向駆動部３３３、Ｚ方向駆動部３３５、顕微鏡３２４、および顕微鏡３３４を備える。枠体３１０は、底板３１２、支柱３１４、および天板３１６を有する。枠体３１０は、積層装置５００の筐体を構成する。積層装置５００の筐体内は、大気圧の雰囲気である。
【００２３】
上ステージ３２２は、天板３１６の図中下面に下向きに固定される。上ステージ３２２は、真空チャック、静電チャック等により基板ホルダ２２１を保持する機能を有する。図４に示す状態では、上ステージ３２２は、基板２１１を保持した基板ホルダ２２１を保持している。下ステージ３３２は、Ｙ方向駆動部３３３の図中上面に搭載される。下ステージ３３２は、真空チャック、静電チャック等により基板ホルダ２２３を保持する機能を有する。図４に示す状態では、下ステージ３３２は、基板２１３を保持した基板ホルダ２２３を保持している。基板ホルダ２２１、２２３は、それぞれ基板２１１、２１３を保持する保持部の一例である。
【００２４】
Ｘ方向駆動部３３１は、図中の矢印Ｘで示す方向に移動可能に構成されている。Ｙ方向駆動部３３３は、Ｘ方向駆動部３３１上において、図中の矢印Ｙで示す方向に移動可能に構成されている。制御部４００は、Ｘ方向駆動部３３１およびＹ方向駆動部３３３を移動させることによって、下ステージ３３２をＸ−Ｙ方向に二次元的に移動させることができる。Ｚ方向駆動部３３５は、図中の矢印Ｚで示す方向に、昇降可能に構成されている。制御部４００は、Ｚ方向駆動部３３５を昇降させることによって、下ステージ３３２をＺ方向に移動させることができる。
【００２５】
顕微鏡３２４は、上ステージ３２２の側方において、天板３１６の下面に固定される。顕微鏡３２４は、下ステージ３３２に保持された基板２１３の上面を観察することができる。顕微鏡３３４は、下ステージ３３２の側方において、Ｙ方向駆動部３３３に搭載される。顕微鏡３３４は、上ステージ３２２に保持された基板２１１の下面を観察することができる。制御部４００は、顕微鏡３２４、３３４のそれぞれの焦点を合わせたり、顕微鏡３２４、３３４に共通の指標を観察させたりすることによって、顕微鏡３２４、３３４を予め較正する。制御部４００は、制御部４００によって算出される顕微鏡３２４、３３４の相対位置の較正を行うことによって、顕微鏡３２４、３３４の相対位置を高精度に測定することが可能となる。
【００２６】
積層装置５００の計測部４１０は、基板２１１、２１３の積層状態を計測する。計測部４１０は、複数の検出部４１１、および積層状態演算部４１２を有する。上ステージ３２２には、基板ホルダ２２１に設けられる観察孔２４０毎に、観察窓３４０が設けられる。検出部４１１は、観察窓３４０毎に設けられ、観察窓３４０および観察孔２４０を介して基板２１１、２１３の積層状態の計測を行う。観察孔２４０および観察窓３４０は、透明な材料を用いて形成される。
【００２７】
検出部４１１は、不図示の光源および受光部を有し、計測対象物に光を照射して計測対象物から反射した光を受光する。検出部４１１の光源は、少なくとも一部が基板２１１を透過する波長の光（たとえば赤外線）を発生する。検出部４１１は、下ステージ３３２の移動によって基板２１１と基板２１３とが接近した後に、光源が発生した光を観察窓３４０および観察孔２４０を介して、基板２１１、２１３に対して照射する。検出部４１１の受光部は、基板２１１、２１３から反射された光を受光する。受光部により受光される光の光強度（光量）は、基板２１１と基板２１３との間の間隔に応じた値となる。受光部は、たとえばフォトダイオードを有し、受光量に応じた電気信号を生成する。検出部４１１は、生成した電気信号を積層状態演算部４１２に出力する。
【００２８】
積層状態演算部４１２は、各検出部４１１から出力された電気信号に基づいて、基板２１１、２１３の積層状態に関する情報として、後述する基板２１１と基板２１３との接触領域の大きさを算出する。なお、計測部４１０は、照射光と反射光との位相差に基づいて接触領域の大きさを演算してもよいし、照射光と反射光との周波数差に基づいて接触領域の大きさを演算してもよい。計測部４１０は、基板間の静電容量を計測して、接触領域の大きさを演算する構成であってもよい。この場合、計測部４１０は、接触領域外における基板間の間隔に応じた容量を計測して、計測された容量に基づいて接触領域の大きさを演算する。
【００２９】
計測部４１０は、接触領域の大きさを示す情報を、演算部４２０に出力する。本実施形態では、詳細は後述するが、演算部４２０は、接触領域の大きさに基づいて、基板２１１、２１３を積層するときの積層条件を決定する。
【００３０】
図５は、第１の実施形態に係る積層装置５００の動作例を説明するための図である。図５（ａ）に示すように、制御部４００は、Ｘ方向駆動部３３１およびＹ方向駆動部３３３を駆動させて、顕微鏡３２４、３３４によって基板２１１、２１３の各々に設けられたアライメントマークを検出する。アライメントマークは、一の基板を積層対象である他の基板と位置合わせする場合に指標として利用される。
【００３１】
制御部４００は、相対位置が既知である顕微鏡３２４、３３４を用いて基板２１１、２１３のアライメントマークの位置を検出することによって、基板２１１、２１３の相対位置を測定する。具体的には、制御部４００は、顕微鏡３２４、３３４が基板２１１、２１３の各々のアライメントマークを検出するまでの下ステージ３３２の移動量に基づいて、基板２１１、２１３の相対位置を測定する。
【００３２】
図５（ｂ）に示すように、制御部４００は、顕微鏡３２４、３３４によるアライメントマークの位置の測定結果に基づいて、Ｘ方向駆動部３３１およびＹ方向駆動部３３３を駆動する。制御部４００は、基板２１１および基板２１３の各々のアライメントマークの位置の位置ずれ量が所定の量以下となるように、もしくは、回路領域の接続部同士の位置ずれ量が所定の値以下となるように、下ステージ３３２のＸ方向およびＹ方向の位置を調節する。
【００３３】
図５（ｃ）に示すように、制御部４００は、Ｚ方向駆動部３３５を昇降させることによって、下ステージ３３２のＺ方向の位置を調節する。制御部４００は、下ステージ３３２のＺ方向の位置を調節することによって、上ステージ３２２に保持された基板２１１と、下ステージ３３２に保持された基板２１３との間の間隔の調整を行う。
【００３４】
図６は、第１の実施形態に係る積層装置５００による基板の積層処理を説明するための図である。なお、図６では、説明の便宜上、基板ホルダ２２３を極端に凸状に図示している。図６（ａ）は、図５（ｂ）に示すように位置調整された（アライメントされた）基板２１１、２１３を示す模式図である。基板ホルダ２２１を介して上ステージ３２２に保持された基板２１１と、基板ホルダ２２３を介して下ステージ３３２に保持された基板２１３とは、Ｘ方向およびＹ方向において位置合わせされた状態で対向している。基板ホルダ２２３は、中央が隆起した保持面２２５で基板２１３を保持しているため、基板２１３も中央部が隆起している。基板ホルダ２２１は平坦な保持面を有するため、基板２１１は平坦な状態で保持される。そのため、図６（ａ）に示すように、積層装置５００において対向する基板２１１、２１３の間隔は、基板２１１、２１３の中央部において小さく、周縁部に近づくほど大きくなる。
【００３５】
制御部４００は、図６（ｂ）に示すように、Ｚ方向駆動部３３５によって下ステージ３３２を上昇させ、基板２１１と基板２１３とを接触させる。基板２１１に対して凸状の基板２１３を平坦な状態の基板２１１と接触させるため、基板２１１と基板２１３とは、一部が接触して接合する。基板２１３は基板ホルダ２２３の湾曲した保持面２２５に保持されているため、基板２１３の周縁部は、基板２１１から離れている。換言すると、基板ホルダ２２３は、基板２１１、２１３の中央部以外の部分が接触しないように、基板２１３を保持している。基板２１１、２１３の略中央には、図中に点線Ｃで囲って示すように、基板２１１、２１３の接触領域が形成される。基板２１１、２１３の接触領域は、基板２１１、２１３が部分的に接合された領域であり、基板２１１、２１３の接合の起点の領域となる。
【００３６】
基板２１１、２１３の接触領域が形成された後、制御部４００は、基板ホルダ２２１による基板２１１の保持を解除する。基板ホルダ２２１による基板２１１の保持が解除されると、基板２１１は基板ホルダ２２１から解放される。基板２１１が解放されると、基板２１１および基板２１３は、基板２１１、２１３の分子間力によって起点から径方向に順次に接合される。具体的には、基板２１１、２１３の接触領域が、時間の経過に従って、基板２１１、２１３の内側から外側に向かって各径方向に拡大し、基板２１１、２１３の接合が進行する。すなわち、基板２１１、２１３の接合した領域が順次拡がっていくボンディングウェーブが生じて、基板２１１、２１３の接触領域が拡大する。基板ホルダ２２１による保持が解除された基板２１１が、分子間力により起点から外径方向への面運動（ボンディングウェーブ）を生じて、起点から径方向に基板が順次に接合するともいえる。積層装置５００では、基板２１１、２１３の接触領域が順次拡大する過程で、基板間の空気を押し出しながら基板同士の接合が行われるため、基板２１１、２１３の間に気泡が混入することが抑制される。
【００３７】
基板２１１、２１３は、活性化処理および親水化処理によって形成された水酸基による水素結合のような化学結合によって、全面的に結合される。
【００３８】
ここで、二つの基板が結合した状態とは、積層された二つの基板に設けられた端子が互いに接続され、これにより、二つの基板間に電気的な導通が確保された場合、もしくは、二つの基板の接合強度が所定の強度以上となる場合には、それらの状態を含む。また、積層された二つの基板にアニール等の処理を行うことにより、二つの基板が最終的に電気的に接続される場合、もしくは、二つの基板の接合強度が所定の強度以上となる場合には、結合した状態は、アニール等の処理前に二つの基板が一時的に結合している状態、すなわち仮接合されている状態を含む。アニールにより接合強度が所定の強度以上になる状態は、例えば、二つの基板の表面同士が互いに共有結合により結合されている状態を含む。また、仮接合されている状態は、重なり合った二つの基板を分離して再利用することができる状態を含む。
【００３９】
こうして、図６（ｃ）に示すように、積層装置５００においては、基板２１１、２１３を積層した積層体２３０が形成される。積層体２３０は、第２搬送ロボット１９０によって積層装置５００から搬出された後、第１搬送ロボット１６０によって基板ケース１４０に収容される。以下では、図７を用いて積層装置５００による基板の積層過程について詳細を説明する。
【００４０】
図７は、第１の実施形態に係る積層装置５００による基板の積層過程を示す図である。なお、図７では、基板ホルダ２２３は平坦な保持面を有している。図７（ａ）〜図７（ｃ）は、基板２１１、２１３の積層過程を時系列で示している。なお、図７では、基板２１１、２１３の中央部分から外縁部分までを示している。基板２１１の保持を解除させて基板２１１、２１３の接合を進行させると、基板２１１は、基板間の空気抵抗の影響を受けて引き伸ばされる。より詳しくは、基板２１１は、基板間の空気を排斥し（押し出し）ながら分子間力によって基板２１３との接合を進行させるため、径方向の歪み（伸び）を生じながら、すなわち径方向の長さが変化しながら基板２１３と貼り合わされる。そのため、基板２１１と基板２１３とが水平方向にずれて積層される場合が生じる。基板２１１、２１３の中央部分では位置ずれが生じていなくても、周縁部分において位置ずれが生じることとなる。
【００４１】
なお、位置ずれとは、上述したように、二つの基板の間で対応するアライメントマーク同士の位置のずれ、又は、互いに対応する接続部同士の位置のずれである。位置ずれ量が所定の値よりも大きい場合は、接続部同士が接触しない又は適切な電気的導通を得ることができない、もしくは基板間に所定の接合強度が得られないこととなる。
【００４２】
図７（ｂ）および図７（ｃ）において、基板２１１中の点線と基板２１３中の点線とのずれは、基板２１１、２１３の位置ずれを模式的に表している。基板２１１、２１３の位置ずれが生じる要因の一つとして、基板２１１、２１３の間に生じる倍率差が挙げられる。以下、基板２１１、２１３の倍率差について説明する。
【００４３】
倍率とは、基板の中心からの距離Ｘにおける所定のパターン（たとえばアライメントマーク）の設計位置からのずれ量を距離Ｘで除算することにより得られる値（単位はたとえばｐｐｍ）である。基板２１１、２１３の各々における所定のパターンの設計位置は共通であり、基板２１１、２１３の各々の倍率の差は、基板２１１、２１３の位置ずれ量となる。積層対象となる基板は、露光処理やエッチング処理等のプロセスで生じた倍率、すなわち積層処理の前の段階から生じている倍率を有する。積層処理前から生じている倍率を、基板固有の初期倍率と呼ぶこととし、基板２１１、２１３のそれぞれの初期倍率の差を、初期倍率差と呼ぶこととする。また、基板２１１と基板２１３との積層時に生じる倍率差を、積層時倍率差と呼ぶこととし、積層後（積層体２３０の形成後）における基板２１１、２１３のそれぞれの倍率の差を、積層倍率差と呼ぶこととする。すなわち、基板２１１、２１３の積層後の位置ずれのうち、倍率による成分が積層倍率差である。
【００４４】
積層倍率差は、基板２１１、２１３の初期倍率差と、基板２１１、２１３の積層時倍率差とに基づく値となる。積層倍率差を所定の値以下とすることにより、倍率差に起因する基板２１１、２１３の間の位置ずれが抑制され、基板２１１の回路パターンと基板２１３の回路パターンとの位置ずれが上記した所定の値以下となる。
【００４５】
図８は、積層体２３０における基板２１１、２１３の位置ずれを説明するための図である。図８（ａ）および図８（ｂ）は、基板２１１と基板２１３とがずれて積層された状態を示している。図８（ａ）では、基板２１１と基板２１３とを積層したとき、基板２１１のアライメントマークＰ１に関する倍率がＳＵとなり、基板２１３のアライメントマークＰ２に関する倍率がＳＬとなった例を示している。ＳＵ＞ＳＬである。積層体２３０における積層倍率差ΔＩＳを、基板２１３についての倍率−基板２１１についての倍率と定義すると、積層倍率差ΔＩＳ＝ＳＬ−ＳＵとなる。図８（ａ）に示す例の場合、積層倍率差はマイナスの値となる。
【００４６】
図８（ｂ）では、基板２１１と基板２１３とを積層したとき、基板２１１のアライメントマークＰ１に関する倍率がＳＵとなり、基板２１３のアライメントマークＰ２に関する倍率がＳＬとなった例を示している。ＳＬ＞ＳＵである。積層体２３０における積層倍率差ΔＩＳは、ＳＬ−ＳＵとなる。図８（ｂ）に示す例の場合、積層倍率差はプラスの値となる。
【００４７】
積層倍率差（の絶対値）が大きい場合は、たとえば基板２１１に設けられた電極と基板２１３に設けられた電極との電気的な接続が不十分となり、積層体２３０が不良品となる。そのため、積層体製造システム１００は、基板間の積層倍率差を許容範囲に収める必要がある。
【００４８】
上述したように、本実施形態の積層装置５００では、２枚の基板を接合して積層する際、基板間を接近させ分子間力を利用して基板中央部を接触させて中央領域を接合する。その後、一方の基板について、そのホルダによる吸着を解放する。このとき、解放された一方の基板は、分子間力により径方向に波打ちながら、すなわちボンディングウェーブを発生しつつ他方の基板に接合されていく。２つの基板は、基板間の空気を排斥しながら分子間力によって接合を進行させる。
【００４９】
基板２１１、２１３の分子間力は、活性化装置２００で活性化処理され、さらに洗浄装置２５０で洗浄された基板表面の活性化状態に依存する。基板２１１、２１３の活性化状態が良いと、基板２１１、２１３の分子間力が大きくなる傾向がある。また、基板間の分子間力が大きい場合は、積層する際に生じる基板２１１の径方向の長さの変化量が大きくなり、基板間の分子間力が小さい場合は、基板２１１の径方向の長さの変化量が小さくなる傾向がある。基板間の分子間力が大きい、すなわち基板間の接合力が大きいと、ボンディングウェーブの速度が上がるため、基板２１１の変形量（径方向の長さの変化量）が大きくなると推定される。
【００５０】
このため、基板表面の活性化状態は、積層する際に生じる基板２１１の径方向の長さの変化量に影響を与える。基板表面の活性化状態が、基板２１１の倍率の変化量（積層時に生じる倍率の変化量）および積層時倍率差に影響を与えるともいえる。ここで、倍率の変化量とは、設計上の倍率と実際に生じている倍率との差である。また、基板間を接近させて形成される接触領域の大きさは、基板間の分子間力に依存する。活性化状態が悪いと、基板間の分子間力が小さくなるため、接触領域の面積は小さくなる。また、活性化状態が良いと、基板間の分子間力が大きくなるため、接触領域の面積は大きくなる。したがって、接触領域の大きさは、基板表面の活性化状態を示す物理量として利用できる。
【００５１】
積層装置５００は、基板２１１、２１３または積層体２３０の製造条件に関する情報に基づいて、積層する前に二つの基板の少なくとも一方に生じる歪み（例えば倍率）を推定する。積層装置５００は、推定した歪みに基づいて積層後の二つの基板の間の位置ずれ量または積層倍率差を求め、この位置ずれ量または積層倍率差が所定の値以下となるような補正量（基板の変形量など）を求める。積層装置５００は、この補正量が得られるように積層条件を設定する。後述するが、積層装置５００は、積層条件として、基板の温度、基板ホルダの曲率、アクチュエータ（圧電素子等）の駆動量などの調整パラメータを決定する。各調整パラメータと補正量との関係は、予め算出して積層装置５００の内部のメモリ等に記憶させる。なお、製造条件と補正量、歪みと補正量、および、位置ずれ量と補正量、のいずれかの関係が分かっている場合は、その他の値を求めなくてもよい。また、製造条件、歪み、および、位置ずれ量のいずれかと、各調整パラメータのいずれかとの関係が分かっていれば、その他の値を求めなくてもよい。
【００５２】
一例として、本実施形態の積層装置５００は、接触領域の大きさの情報に基づいて、２つの基板の積層条件を決定する。接触領域の大きさの情報は、活性化条件に関する情報に含まれ、活性化条件に関する情報は、基板２１１、２１３の製造条件に関する情報に含まれる。積層装置５００は、接触領域の大きさに基づいて基板２１１の径方向の長さの変化量に基づく積層時倍率差を推定し、積層時倍率差と初期倍率差とを用いて、積層後の倍率差（積層倍率差）を推定する。積層装置５００は、推定した積層倍率差に基づいて積層条件を決定する。これにより、本実施形態の積層装置５００は、とくに積層倍率差を抑制する機能を有する。以下に、詳細に説明する。
【００５３】
図４に示す制御部４００は、基板２１１、２１３の中心部を接合させて接触領域を形成させた後、計測部４１０によって接触領域の大きさを計測させる。演算部４２０は、計測部４１０により計測された接触領域の大きさを計測値として取得し、基板２１１、２１３の径方向の長さの差異に関する値（積層時倍率差、又は、積層倍率差）を上述した推定値として推定する。本実施形態では、記憶部４４０には、接触領域の大きさと、基板２１１に生じる倍率の変化量または倍率の変化量に基づく積層時倍率差との対応関係が記憶されている。また、記憶部４４０には、積層部３００が基準条件（たとえば常温）で２つの基板を積層した場合における積層倍率差と、その積層倍率差を低減するための温度との対応関係も記憶されている。記憶される温度は、基板自体の温度でもよく、基板を温調するための温調部と基板の温度との相関関係が分かっていれば温調部の温度でもよい。
【００５４】
温調部は、図示しないが、例えば上ステージ３２２および下ステージ３３２の少なくとも一方に設けられており、基板を変形させる変形部の一例である。演算部４２０は、記憶部４４０に記憶された上述の対応関係を参照して、接触領域の大きさから基準条件で積層した場合の積層時倍率差を演算し、初期倍率差と積層時倍率差とを用いて積層倍率差を推定し、その積層倍率差が所定の値以下となる補正量を算出し、算出した補正量に基づいて基板２１１、２１３の積層条件を決定する。すなわち、本実施形態では、演算部４２０は、補正量を算出する算出部としての役割を果たす。積層条件は、上述した積層倍率差を抑制するための条件であり、換言すると、積層処理により基板に発生する歪みによる基板間の位置ずれを抑制するための条件である。
【００５５】
図９は、第１の実施形態に係る積層装置５００の積層条件の決定処理の一例を説明するための図である。図９（ａ）は、基板２１１、２１３の接触領域の大きさと、基準条件で積層された場合の基板２１１に生じる倍率の変化量との関係を示している。図９（ａ）において、横軸は接触領域の大きさを示し、縦軸は基板２１１に生じる倍率の変化量を示している。積層過程で基板２１１に生じる倍率の変化量は、上述したように、２つの基板が接合されていく過程で基板２１１に生じる歪みによる倍率の変化量である。接触領域の大きさが小さいと、基板２１１の径方向の長さの変化量が小さくなり、基板２１１の倍率の変化量が小さくなる。また、接触領域の大きさが大きいと、基板２１１の径方向の長さの変化量が大きくなり、基板２１１の倍率の変化量が大きくなる。図９（ａ）に示したような接触領域の大きさと倍率の変化量との対応関係は、記憶部４４０に予め記憶されている。なお、基板２１１、２１３の接触領域の大きさと積層時倍率差との関係は、図９（ａ）と同様である。また、基板２１１、２１３の接触領域の大きさと基板２１３に生じる倍率の変化量との関係も、図９（ａ）と同様であるため詳細な説明は省略する。
【００５６】
接触領域の大きさと倍率の変化量との対応関係や、接触領域の大きさと積層時倍率差との対応関係が記憶部４４０に記憶されているので、演算部４２０は、接触領域の大きさ（計測値）が判れば、積層過程で生じる基板２１１の倍率の変化量および積層時倍率差を推定することができる。例えば、演算部４２０は、計測部４１０によって取得された接触領域の大きさ、および記憶部４４０に記憶された接触領域の大きさと倍率の変化量との対応関係に基づいて、積層過程で基板２１１、２１３に生じると推測される積層時倍率差を算出する。また、例えば、演算部４２０は、接触領域の大きさ、および接触領域の大きさと積層時倍率差との対応関係に基づいて、積層過程で生じると推測される積層時倍率差を算出するようにしてもよい。演算部４２０は、算出した積層時倍率差と基板２１１、２１３の初期倍率差とに基づいて、積層倍率差（推定値）を推定する。基板間の初期倍率差は、たとえば、２つの基板２１１、２１３のアライメントマークの相対位置に基づいて算出される。なお、演算部４２０は、露光処理の際に露光装置で取得された初期倍率差を示す情報を、通信部４３０を介して露光装置から取得してもよい。
【００５７】
図９（ｂ）は、基板２１３の温度と基板２１１、２１３の積層倍率差との関係の一例を示している。図９（ｂ）においては、基準値で接合したときの積層倍率差をゼロとしている。図９（ｂ）に示したような積層倍率差と基板２１３の温度との対応関係は、記憶部４４０に予め記憶されている。
【００５８】
演算部４２０は、推定した積層倍率差に基づいて基板２１１、２１３を積層したと仮定した場合の積層倍率差が所定の値以下となる補正量を算出し、推定した積層倍率差、および、記憶部４４０に記憶された積層倍率差と基板２１３の温度との対応関係に基づいて、補正量に対応する積層条件を演算して決定する。図９（ｂ）に示す例では、演算部４２０は、積層条件として、積層する際の基板２１３の温度条件を決定する。すなわち、演算部４２０は、積層倍率差が所定の値以下となるときの補正量に対応する温度を決定する。制御部４００は、演算部４２０によって決定された積層条件に基づいて、基板２１１、２１３の積層を行わせる。制御部４００は、積層処理により生じると推測される基板２１１、２１３の積層時倍率差と初期倍率差とに応じた積層倍率差を、演算部４２０が決定した補正量に応じて基板２１３の温度を制御することにより補正する。より詳しくは、制御部４００は、決定した温度に基づいて温調部を制御することにより、基板２１３の温度を調節する。これによって、基板２１３を熱膨張または熱収縮させて、基板２１３の大きさを予め変化させる。積層装置５００では、基板２１１に生じると推測される倍率の変化量（積層時倍率差）に対応して基板２１３の大きさを予め変化させて、基板２１１、２１３の積層を行う。そのため、基板２１１、２１３の積層倍率差を低減し、積層後の基板間の位置ずれを抑制することができる。
【００５９】
演算部４２０は、接触領域の大きさに基づき算出した積層倍率差がゼロの場合は、補正量はゼロとし、基板２１１の温度および基板２１３の温度を同じ基準値（たとえば常温）とする。演算部４２０は、積層倍率差がマイナスの値の場合は、基板２１３の温度を基準値より高くする。演算部４２０は、積層倍率差がプラスの値の場合は、基板２１３の温度を基準値より低くする。
【００６０】
図８（ａ）に示したような積層倍率差を補償するための積層条件は、たとえば、基板２１３の温度が基板２１１の温度よりも高くなるように、温調部を制御することにより基板２１１、２１３の温度を調節して、基板２１１、２１３の積層を行うことである。たとえば、基板ホルダ２２３を加熱して基板２１３を熱膨張させた状態で、基板２１１、２１３の積層を行う。
【００６１】
図８（ｂ）に示したような積層倍率差を補償するための積層条件は、たとえば、基板２１３の温度が基板２１１の温度よりも低くなるように、温調部を制御することにより基板２１１、２１３の温度を調節して、基板２１１、２１３の積層を行うことである。たとえば、基板ホルダ２２３の温度を調節して基板２１３を熱収縮させた状態で、基板２１１、２１３の積層を行う。
【００６２】
図１０は、第１の実施形態に係る積層装置５００の動作例を説明するためのフローチャートである。この図１０のフローチャートを参照して、積層装置５００の動作例について説明する。
【００６３】
ステップＳ１００において、積層対象となる基板２１１、２１３は、第２搬送ロボット１９０によって積層装置５００に搬入される。ステップＳ１１０において、積層装置５００の制御部４００は、顕微鏡３２４、３３４を用いて基板２１１、２１３のアライメントマークの位置を検出することによって、基板２１１、２１３の相対位置を測定する。ステップＳ１２０において、制御部４００は、基板２１１、２１３のアライメントマークの相対位置に基づいて、Ｘ方向駆動部３３１およびＹ方向駆動部３３３を駆動して、下ステージ３３２のＸ方向およびＹ方向の位置を調節する。
【００６４】
ステップＳ１３０において、制御部４００は、Ｚ方向駆動部３３５によって下ステージ３３２を上昇させ、基板２１１と基板２１３とを接触させて接触領域を形成させる。ステップＳ１４０において、制御部４００は、計測部４１０に基板２１１、２１３の接触領域の大きさを計測させる。ステップＳ１５０において、積層装置５００の演算部４２０は、接触領域の大きさに基づいて、基板２１１、２１３を基準条件で積層した場合の積層時倍率差を推定する。また、演算部４２０は、積層時倍率差と初期倍率差とを用いて積層倍率差を推定する。演算部４２０は、推定した積層倍率差に基づいて積層倍率差が所定の値以下となる補正量を算出し、基板２１１、２１３を積層する際の積層条件を決定する。
【００６５】
ステップＳ１６０において、制御部４００は、演算部４２０によって決定された積層条件に基づいて、積層倍率差を抑制するための対応処理を行う。制御部４００は、対応処理として、たとえば、温調部を制御することにより基板ホルダ２２３の温度を調節して、基板２１３を熱膨張または熱収縮させる。ステップＳ１７０において、制御部４００は、基板２１１を基板ホルダ２２１による保持から解放させて、基板２１１および基板２１３の結合を進行させる。基板２１１および基板２１３が全面において結合されて、積層体２３０が形成される。ステップＳ１８０において、積層体２３０は、第２搬送ロボット１９０によって積層装置５００から搬出される。積層体２３０は、積層装置５００から搬出された後、第１搬送ロボット１６０によって基板ケース１４０に収容される。
【００６６】
上述した実施形態では、積層装置５００は、基板や積層体の製造条件に関する情報として、接触領域の大きさの情報を用いて、積層倍率差（推定値）を推定する例について説明した。しかし、積層装置５００は、基板の径方向の長さの変化量に影響する他のパラメータを用いて、積層倍率差を推定するようにしてもよい。この場合、積層装置５００は、たとえば、通信部４３０を介して、外部の装置（例えば、活性化装置２００、洗浄装置２５０、制御装置６００）から基板２１１、２１３の製造条件に関する情報を取得する。また、記憶部４４０には、たとえば、基板２１１、２１３の製造条件と、積層による基板の径方向の長さの変化量に関連する値との対応関係が、予め実験などにより求められて記憶される。
【００６７】
積層装置５００は、積層時倍率差、積層倍率差を上述の推定値として用いる代わりに、基板２１１、２１３の位置ずれ量に関する他のパラメータを推定値として用いてもよい。たとえば、積層装置５００は、基板２１１、２１３の各々の倍率の比を推定値として用いてもよいし、基板２１１、２１３の各々の倍率に対して重み付けを行い、それらの差や比を推定値として用いてもよい。この場合、記憶部４４０には、たとえば、基準条件で２つの基板を積層した場合における基板間の位置ずれ量に関する他のパラメータと、その位置ずれ量を低減するための条件との対応関係が記憶されている。
【００６８】
上述した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）積層装置５００は、第１基板および第２基板の少なくとも一方の厚み方向と交差する所定方向の長さが変化するように第１基板と第２基板とを積層して積層体を生成する積層部３００と、第１基板、第２基板および積層体の少なくとも一つの製造条件に関する情報に基づいて、積層部３００の積層条件を制御する制御部４００と、を備える。本実施形態では、制御部４００は、基板２１１、２１３の製造条件に関する情報として接触領域の大きさの情報を用いて積層条件を決定し、決定した積層条件に基づいて積層部３００を制御する。たとえば、基板２１１、２１３を温度調節して伸縮量の差異を抑制するような制御を行う。このため、基板間の位置ずれを低減することができ、積層体の製造における歩留まりを向上させることができる。
【００６９】
（２）積層装置５００は、第１基板および第２基板の少なくとも一方の厚み方向と交差する所定方向の長さが変化するように第１基板と第２基板とを積層して積層体を生成する積層部３００と、第１基板、第２基板および積層体の少なくとも一つを計測した計測値、及び、第１基板、第２基板および積層体の少なくとも一つの製造条件の少なくとも一方である所定情報が入力される入力部（通信部４３０）と、所定情報を用いて積層部３００の積層による第１基板の所定方向の長さの変化量と、積層部３００の積層による第２基板の所定方向の長さの変化量との差異に対応する推定値を推定する推定部（演算部４２０）と、推定値を用いて積層部３００を制御する制御部４００と、を備える。本実施形態では、演算部４２０は、通信部４３０等を介して取得した基板２１１、２１３の初期倍率および接触領域の大きさに基づいて、積層倍率差（推定値）を算出する。制御部４００は、積層倍率差を用いて決定された積層条件に基づいて積層部３００を制御する。このため、積層体の製造における歩留まりを向上させることができる。
【００７０】
（３）積層装置５００は、第１基板と第２基板とを積層した積層体を生成する積層部３００と、第１基板および第２基板の少なくとも一方を計測する計測部４１０と、計測部４１０が計測した計測値を用いて、積層部３００の積層による第１基板の所定方向の長さの変化量と積層部３００の積層による第２基板の所定方向の長さの変化量との差異に対応する推定値を推定する推定部（演算部４２０）と、推定値を用いて積層部３００を制御する制御部４００と、を備える。本実施形態では、計測部４１０を用いて基板の活性化状態を把握して、演算部４２０によって積層装置５００における積層条件を定める。このような条件設定を行うことによって、積層体の製造における歩留まりを向上させることができる。
【００７１】
（第２の実施形態）
図１１および図１２を参照して、第２の実施形態に係る積層体製造システムについて説明する。第２の実施形態の積層体製造システムは、図１に示した積層体製造システム１００の構成と同様の構成を有する。なお、図中、第１の実施形態と同一もしくは相当部分には、同一の参照番号を付し、第１の実施形態との相違点を主に説明する。第１の実施形態では、接触領域の大きさに基づいて積層条件を決定する例について説明した。第２の実施形態では、接触領域の吸着力に基づいて積層条件を決定する例について説明する。
【００７２】
図１１は、第２の実施形態に係る積層装置５００の積層条件の決定処理を説明するための図である。図１１（ａ）は、基板２１１、２１３の接触領域の吸着力と、基準条件で積層された場合の基板２１１に生じる倍率の変化量との関係を示している。図１１（ａ）において、横軸は接触領域の吸着力を示し、縦軸は基板２１１に生じる倍率の変化量を示している。接触領域の吸着力は、基板間の分子間力に相関する。分子間力が小さいと接触領域の吸着力、すなわち分子間力で接合された２つの基板同士の接合力が小さくなり、分子間力が大きいと接触領域の吸着力が大きくなる。接触領域の吸着力が小さいと基板２１１に生じる倍率の変化量が小さくなり、接触領域の吸着力が大きいと基板２１１に生じる倍率の変化量が大きくなる。図１１（ａ）に示したような接触領域の吸着力と倍率の変化量または倍率の変化量に基づく積層時倍率差との対応関係は、記憶部４４０に予め記憶されている。なお、基板２１１、２１３の接触領域の吸着力と積層時倍率差との関係は、図１１（ａ）と同様である。また、なお、基板２１１、２１３の接触領域の吸着力と基板２１３に生じる倍率の変化量との関係についても、図１１（ａ）と同様であるため詳細な説明は省略する。
【００７３】
計測部４１０は、基板２１１、２１３の接触領域の吸着力の計測を行う。制御部４００は、接触領域の形成後、Ｚ方向駆動部３３５によって下ステージ３３２を所定量下降させる。計測部４１０は、下ステージ３３２が所定量下降したときに、Ｚ方向駆動部３３５の機械的または電気的な負荷を検出することによって、接触領域の吸着力を計測する、すなわち、２つの基板を引きはがす力を計測する。基板の引きはがし力の計測には、周知技術を用いることができる。たとえば、制御部４００は、接触領域で接合された２つの基板を離すように下ステージ３３２を駆動する。このときの下ステージ３３２に作用する負荷を歪ゲージなどによるセンサで計測すればよい。
【００７４】
接触領域の吸着力と倍率の変化量との対応関係や、接触領域の大きさと積層時倍率差との対応関係が記憶部４４０に記憶されているので、演算部４２０は、接触領域の吸着力が判れば、基板２１１の倍率の変化量および積層時倍率差を推定することができる。すなわち、本実施形態では、演算部４２０は、計測部４１０により計測された接触領域の吸着力を上述した計測値として取得する。なお、演算部４２０は、通信部４３０を介して活性化装置２００から活性化条件の情報を取得し、その情報に基づいて接触領域の吸着力を推定するようにしてもよい。接触領域の吸着力の情報は、基板２１１、２１３の製造条件に含まれる活性化条件に関する情報の一つである。
【００７５】
例えば、演算部４２０は、接触領域の吸着力、および記憶部４４０に記憶された接触領域の吸着力と倍率の変化量との対応関係に基づいて、積層過程で生じると推測される積層時倍率差を算出する。また、例えば、演算部４２０は、接触領域の吸着力、および接触領域の吸着力と積層時倍率差との対応関係に基づいて、積層時倍率差を算出するようにしてもよい。演算部４２０は、算出した積層時倍率差と基板２１１、２１３の初期倍率差に基づいて、積層倍率差（推定値）を推定する。
【００７６】
図１１（ｂ）は、基板２１３の温度と基板２１１、２１３の積層倍率差との関係の一例を示している。なお、図１１（ｂ）においては、基準値で接合したときの積層倍率差をゼロとしている。図１１（ｂ）に示したような積層倍率差と基板２１３の温度との対応関係は、記憶部４４０に予め記憶されている。演算部４２０は、第１の実施形態の場合と同様に、推定した積層倍率差、および記憶部４４０に記憶された積層倍率差と基板２１３の温度との対応関係に基づいて、目標となる補正量に対応する積層条件を演算して決定する。図１１（ｂ）に示す例では、演算部４２０は、積層条件として、基板２１３の温度条件を決定する。制御部４００は、演算部４２０によって決定された積層条件に基づいて、基板２１１、２１３の積層を行わせる。制御部４００は、積層処理により生じると推測される基板２１１、２１３の積層倍率差を、第１の実施形態の場合と同様に、基板２１３の温度調節によって補正する。この結果、積層後の基板間の位置ずれを抑制することができる。
【００７７】
図１２は、第２の実施形態に係る積層装置５００の動作例を説明するためのフローチャートである。ステップＳ２００において、基板２１１、２１３が積層装置５００に搬入される。ステップＳ２１０において、積層装置５００の制御部４００は、顕微鏡３２４、３３４を用いて、基板２１１、２１３の各々のアライメントマークの相対位置を測定する。ステップＳ２２０において、制御部４００は、アライメントマークの相対位置に基づいて、下ステージ３３２のＸ方向およびＹ方向の位置を調節する。
【００７８】
ステップＳ２３０において、制御部４００は、下ステージ３３２を上昇させ、基板２１１と基板２１３とを接触させて接触領域を形成させる。ステップＳ２４０において、制御部４００は、計測部４１０によって基板２１１、２１３の接触領域の吸着力を計測させる。ステップＳ２５０において、積層装置５００の演算部４２０は、接触領域の吸着力に基づいて、基板２１１、２１３を基準条件で積層した場合の積層倍率差を推定する。演算部４２０は、推定した積層倍率差に基づいて積層倍率差が所定の値以下となる補正量を算出し、算出した補正量に応じて基板２１１、２１３の積層条件を決定する。
【００７９】
ステップＳ２６０において、制御部４００は、積層条件に基づいて、積層倍率差を抑制するための対応処理を行う。制御部４００は、対応処理として、たとえば基板２１３の温度調節を行う。ステップＳ２７０において、基板２１１が基板ホルダ２２１から解放されることで、基板２１１および基板２１３の結合が進行し、積層体２３０が形成される。ステップＳ２８０において、積層体２３０は、積層装置５００から搬出された後、基板ケース１４０に収容される。
第２の実施形態においても第１の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００８０】
（第３の実施形態）
図１３および図１４を参照して、第３の実施形態に係る積層体製造システムについて説明する。第３の実施形態の積層体製造システムは、図１に示した積層体製造システム１００の構成と同様の構成を有する。なお、図中、第１の実施形態と同一もしくは相当部分には、同一の参照番号を付し、第１の実施形態との相違点を主に説明する。第３の実施形態では、基板２１１の厚さに基づいて積層条件を決定する例について説明する。
【００８１】
図１３は、第３の実施形態に係る積層装置５００の積層条件の決定処理を説明するための図である。図１３（ａ）は、基板２１１の厚さと基準条件で積層された場合の基板２１１に生じる倍率の変化量との関係を示している。図１３（ａ）において、横軸は基板２１１の厚さを示し、縦軸は基板２１１に生じる倍率の変化量を示している。上述したように解放された基板２１１は、ボンディングウェーブを生じつつ接合されていくが、基板２１１は径方向に歪む。このため、基板２１１の厚さが薄いと基板２１１に生じる倍率の変化量が大きくなり、基板２１１の厚さが厚いと基板２１１に生じる倍率の変化量が小さくなる傾向がある。図１３（ａ）に示したような基板２１１の厚さと倍率の変化量または倍率の変化量に基づく積層時倍率差との対応関係は、記憶部４４０に予め記憶されている。なお、基板２１１の厚さと積層時倍率差との関係は、図１３（ａ）と同様である。また、基板２１３の厚さと基板２１３に生じる倍率の変化量または積層時倍率差との関係も、図１３（ａ）と同様であるため詳細な説明は省略する。
【００８２】
演算部４２０は、積層処理の前のプロセスにおいて取得された基板２１１の厚さを示す情報を、通信部４３０を介して取得する。通信部４３０には、たとえば、研磨装置や露光装置により取得された基板２１１の厚さを示す情報が入力される。基板２１１の厚さと倍率の変化量との対応関係や、基板２１１の厚さと積層時倍率差との対応関係が記憶部４４０に記憶されているので、演算部４２０は、基板２１１の厚さが判れば、基板２１１の倍率の変化量および積層時倍率差を推定することができる。例えば、演算部４２０は、通信部４３０を介して取得した基板２１１の厚さ、および記憶部４４０に記憶された基板２１１の厚さと倍率の変化量との対応関係に基づいて、積層時倍率差を算出する。また、例えば、演算部４２０は、基板２１１の厚さ、および基板２１１の厚さと積層時倍率差との対応関係に基づいて、積層時倍率差を算出するようにしてもよい。演算部４２０は、算出した積層時倍率差と基板２１１、２１３の初期倍率差に基づいて、積層倍率差（推定値）を推定する。
【００８３】
図１３（ｂ）は、基板２１３の温度と基板２１１、２１３の積層倍率差との関係の一例を示している。なお、図１３（ｂ）においては、基準値で接合したときの積層倍率差をゼロとしている。図１３（ｂ）に示したような積層倍率差と基板２１３の温度との対応関係は、記憶部４４０に予め記憶されている。演算部４２０は、第１の実施形態の場合と同様に、推定した積層倍率差、および記憶部４４０に記憶された積層倍率差と基板２１３の温度との対応関係に基づいて積層条件を決定する。図１３（ｂ）に示す例では、演算部４２０は、積層条件として、基板２１３の温度条件を決定する。制御部４００は、演算部４２０によって決定された積層条件に基づいて、基板２１１、２１３の積層を行わせる。制御部４００は、積層処理により生じると推測される基板２１１、２１３の積層倍率差を、第１の実施形態の場合と同様に、基板２１３の温度調節によって補正する。この結果、積層後の基板間の位置ずれを抑制することができる。
【００８４】
図１４は、第３の実施形態に係る積層装置５００の動作例を説明するためのフローチャートである。ステップＳ３００において、基板２１１、２１３が、積層装置５００に搬入される。ステップＳ３１０において、積層装置５００の制御部４００は、顕微鏡３２４、３３４を用いて基板２１１、２１３の各々のアライメントマークの相対位置を測定する。ステップＳ３２０において、制御部４００は、アライメントマークの相対位置に基づいて、下ステージ３３２のＸ方向およびＹ方向の位置を調節する。
【００８５】
ステップＳ３３０において、積層装置５００の演算部４２０は、基板２１１の厚さに基づいて、基板２１１に生じると推測される倍率の変化量や積層時倍率差を算出し、基板２１１、２１３を基準条件で積層した場合の積層倍率差を推定する。ステップＳ３４０において、演算部４２０は、推定した積層倍率差に基づいて、目標となる補正量に対応した基板２１１、２１３の積層条件を決定する。ステップＳ３５０において、制御部４００は、積層条件に基づいて、積層倍率差を抑制するための対応処理を行う。制御部４００は、対応処理として、たとえば基板２１３の温度調節を行う。
【００８６】
ステップＳ３６０において、制御部４００は、下ステージ３３２を上昇させ、基板２１１と基板２１３とを接触させて接触領域を形成させる。ステップＳ３７０において、基板２１１が基板ホルダ２２１から解放されることで、基板２１１および基板２１３の結合が進行し、積層体２３０が形成される。ステップＳ３８０において、積層体２３０は、積層装置５００から搬出された後、基板ケース１４０に収容される。
【００８７】
第３の実施形態においても第１の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。第１および第２の実施形態では、基板を積層する際に基板計測を行って積層条件を定める例について説明した。第３の実施形態では、基板の厚みに基づき積層条件を定めた。したがって、積層処理に際して基板を計測する作業が不要である。たとえば、積層装置の前工程である露光工程において計測された基板厚みの情報を利用できるので、積層装置のタクトタイムが短縮できる利点がある。
【００８８】
（第４の実施形態）
図１５〜図１７を参照して、第４の実施形態に係る積層体製造システムについて説明する。第４の実施形態の積層体製造システムは、図１に示した積層体製造システム１００の構成と同様の構成を有する。なお、図中、第１の実施形態と同一もしくは相当部分には、同一の参照番号を付し、第１の実施形態との相違点を主に説明する。第４の実施形態では、基板２１１、２１３の反り量の差に基づいて積層条件を決定する例について説明する。
【００８９】
基板２１０（２１１、２１３）の反り量は、基板２１０の厚さ方向の変形量を示す値である。反り量は、基板２１０の厚さ方向の変形量に対して、重力のように基板２１０に作用する外力により生じた変形量の成分を差し引いた量であり、外力による変形量も含む撓み量とは区別される。図１５は、基板２１０の反り量を説明するための図であり、図１５では、基板２１０において回路パターンやアライメントマーク、電極等が形成された面を矢印で示している。回路パターン等が形成された基板２１０の面は、接合面となる。図１５（ａ）に示す例の場合、基板２１０は凸状に反っており、基板２１０の反り量はプラスの値となる。図１５（ｂ）に示す例の場合、基板２１０は凹状に反っており、基板２１０の反り量はマイナスの値となる。基板２１１、２１３の反り量の差は、基板２１３の反り量−基板２１１の反り量と定義する。
【００９０】
図１６は、第４の実施形態に係る積層装置５００の積層条件の決定処理を説明するための図である。図１６（ａ）は、基板２１１、２１３の反り量の差と基準条件で積層された場合の積層倍率差との関係の一例を示している。図１６（ａ）において、横軸は基板２１１、２１３の反り量の差を示し、縦軸は積層倍率差を示している。基板２１１、２１３の反り量の差が小さいと積層倍率差がマイナスの値となり、基板２１１、２１３の反り量の差が大きいと積層倍率差がプラスの値となる。図１６（ａ）に示したような基板２１１、２１３の反り量の差と積層倍率差との対応関係は、記憶部４４０に予め記憶されている。
【００９１】
演算部４２０は、積層処理の前のプロセスにおいて測定された基板２１１、２１３の反り量を示す情報を、通信部４３０を介して取得する。通信部４３０には、たとえば、研磨装置や露光装置により取得された基板２１１、２１３の反り量を示す情報が入力される。基板２１１、２１３の反り量の差と積層倍率差との対応関係が記憶部４４０に記憶されているので、演算部４２０は、基板２１１、２１３の反り量の差が判れば、積層倍率差を推定することができる。演算部４２０は、通信部４３０を介して取得した基板２１１、２１３の反り量の差、および記憶部４４０に記憶された基板２１１、２１３の反り量の差と積層倍率差との対応関係に基づいて、積層倍率差（推定値）を推定する。
【００９２】
図１６（ｂ）は、基板２１３の温度と基板２１１、２１３の積層倍率差との関係を示している。なお、図１６（ｂ）においては、基準値で接合したときの積層倍率差をゼロとしている。図１６（ｂ）に示したような積層倍率差と基板２１３の温度との対応関係は、記憶部４４０に予め記憶されている。演算部４２０は、第１の実施形態の場合と同様に、推定した積層倍率差に基づいて積層倍率差が所定の値以下となる補正量を算出し、推定した積層倍率差および記憶部４４０に記憶された積層倍率差と基板２１３の温度との対応関係に基づいて、補正量に対応する積層条件を決定する。制御部４００は、演算部４２０によって決定された積層条件に基づいて、基板２１１、２１３の積層を行わせる。この結果、積層後の基板間の位置ずれを抑制することができる。
【００９３】
図１７は、第４の実施形態に係る積層装置５００の動作例を説明するためのフローチャートである。ステップＳ４００において、基板２１１、２１３が、積層装置５００に搬入される。ステップＳ４１０において、積層装置５００の制御部４００は、顕微鏡３２４、３３４を用いて基板２１１、２１３の相対位置を測定する。ステップＳ４２０において、制御部４００は、アライメントマークの相対位置に基づいて、下ステージ３３２のＸ方向およびＹ方向の位置を調節する。
【００９４】
ステップＳ４３０において、積層装置５００の演算部４２０は、基板２１１、２１３の反り量に基づいて、基板２１１、２１３を基準条件で積層した場合の積層倍率差を推定する。ステップＳ４４０において、演算部４２０は、推定した積層倍率差に基づいて、目標となる補正量に対応した基板２１１、２１３の積層条件を決定する。ステップＳ４５０において、制御部４００は、積層条件に基づいて、積層倍率差を抑制するための対応処理を行う。制御部４００は、対応処理として、たとえば基板２１３の温度調節を行う。
【００９５】
ステップＳ４６０において、制御部４００は、下ステージ３３２を上昇させ、基板２１１と基板２１３とを接触させて接触領域を形成させる。ステップＳ４７０において、基板２１１が基板ホルダ２２１から解放されることで、基板２１１および基板２１３の結合が進行し、積層体２３０が形成される。ステップＳ４８０において、積層体２３０は、積層装置５００から搬出された後、基板ケース１４０に収容される。
第４の実施形態においても第１の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００９６】
次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
【００９７】
（変形例１）
上述した実施形態では、積層装置５００は、積層条件として基板２１１、２１３の温度条件を決定し、基板２１１、２１３の温度を調整することによって、基板間の位置ずれを抑制する例について説明した。しかし、保持面の形状や曲率が異なる複数の基板ホルダを用意して、例えば図９から図１７を用いて説明した方法で推定した積層倍率差に基づいて、積層条件として保持面の形状または保持面の曲率を決定し、演算部４２０により算出された補正量に対応した形状または曲率を有する基板ホルダを決定してもよい。基板ホルダは、基板２１１、２１３を変形させる変形部の一例である。この場合、積層倍率差と基板ホルダの形状又は曲率との関係、または、積層倍率差と複数の基板ホルダとの関係が予め記憶されており、積層倍率差が所定の値以下となる補正量に対応する形状または曲率の保持面を有する基板ホルダが決定される。積層装置５００は、基板ホルダを変更することによって、基板２１３を変形させる変形量すなわち補正量を調整することができ、これにより、基板２１３の倍率を調整することができる。これにより、基板間の位置ずれを抑制することができる。なお、積層装置５００は、積層倍率差に基づいて、基板２１１を保持させる基板ホルダを変更してもよい。
【００９８】
（変形例２）
積層装置５００において、上ステージ３２２および下ステージ３３２に、基板２１１、２１３を機械的に変形させる複数のアクチュエータ（たとえば圧電素子）のような駆動部を設けて、例えば図９から図１７を用いて説明した方法で推定した積層倍率差に基づいて積層倍率差が所定の値以下となる補正量を演算部４２０が算出し、制御部４００が、積層条件として、基板２１１、２１３の変形量、または、その変形量に対応する駆動部の駆動量を補正量に応じて決定してもよい。駆動部は、基板２１１、２１３を変形させる変形部の一例である。この場合、積層倍率差と駆動量との関係が予め記憶されており、積層倍率差が所定の値以下となる駆動量が設定される。積層装置５００は、基板２１１、２１３の少なくとも一方を変形させて積層処理を行うことによって、基板間の位置ずれを抑制することができる。なお、積層装置５００は、積層倍率差に基づいて、Ｚ方向駆動部３３５を昇降させることによって、下ステージ３３２のＺ方向の位置を調節するようにしてもよい。
【００９９】
（変形例３）
積層装置５００は、基板２１１、２１３を接合して積層体２３０を形成した後、積層体２３０を加熱処理および加圧処理してもよい。この場合、積層倍率差に基づいて、加熱処理の際の温度や加圧処理の際の圧力を調整するようにしてもよい。
【０１００】
（変形例４）
上述した実施形態および変形例では、基板２１１を基板ホルダ２２１による保持から解放させて、基板２１１および基板２１３の結合を進行させる例について説明した。しかし、積層装置５００は、下ステージ３３２において基板２１３を解放することにより、基板２１１、２１３の結合を進行させてもよい。この場合、積層装置５００は、例えば、基板２１３に生じると推測される積層時倍率差を算出して、算出した積層時倍率差に基づいて積層条件を決定する。なお、積層装置５００は、２つの基板２１１、２１３の両方を解放して、基板２１１、２１３の結合を進行させてもよい。
【０１０１】
（変形例５）
上述した実施形態および変形例では、活性化装置２００としてプラズマ処理装置を用いる例について説明した。しかし、活性化装置２００は、基板の表面をウェットエッチングすることによって活性化処理する構成であってもよい。活性化装置２００としてイオン注入装置を用いてもよい。
【０１０２】
（変形例６）
本実施形態は次のような積層装置も含む。
第１基板の所定方向の長さの変化量は、積層部が第１基板と第２基板とを積層することにより生じる伸縮量、及び、第１基板を装置に載置したときに生じる伸縮量の少なくとも一方を含み、第２基板の所定方向の長さの変化量は、積層部が第１基板と第２基板とを積層することにより生じる伸縮量、及び、第２基板を装置に載置したときに生じる伸縮量の少なくとも一方を含む積層装置。基板を基板ホルダに載置したときに生じる基板の伸縮量は、積層倍率差に影響する。積層装置５００は、計測部４１０等によって基板を基板ホルダに載置したときの倍率の変化量を計測し、倍率の変化量に基づき積層条件を決定する。
【０１０３】
（変形例７）
本実施形態は次のような積層装置も含む。
第１基板と第２基板とを積層した積層体を生成する積層部と、積層部の積層による第１基板の所定方向の長さの変化量と、積層部の積層による第２基板の所定方向の長さの変化量との差異に対応する推定値が入力される入力部と、推定値を用いて積層部を制御する制御部と、を備える積層装置。この場合、積層装置５００は、たとえば計測部４１０によって取得された接触領域の大きさを示す情報を含む製造条件に関する情報を、通信部４３０を介して外部の装置（たとえば制御装置６００）に出力する。制御装置６００は、例えば接触領域の大きさを示す情報を用いて推定値を推定する。推定値は、基板間の位置ずれ量、積層倍率差、および、それらが所定の値以下となる補正量のいずれかを含む。積層装置５００は、通信部４３０を介して制御装置６００から推定値を取得し、推定値に基づいて積層条件を決定して積層処理を行う。推定値が基板間の位置ずれ量または積層倍率差である場合は、積層装置５００は、これらに基づいて補正量を算出してもよい。なお、外部の装置（たとえば制御装置６００）は、接触領域の吸着力、基板の厚さ、２つの基板の反り量の差を示す情報等に基づいて推定値を推定して、積層装置５００に入力するようにしてもよい。
【０１０４】
（変形例８）
本実施形態は次のような積層装置も含む。
第１基板と第２基板とを積層した積層体を生成する積層部と、第１基板、第２基板および積層体の少なくとも一つの製造条件に関する情報に基づいて決定された積層条件が入力される入力部と、を備える積層装置。積層部は、入力部に入力された積層条件で第１基板および第２基板を積層する。この場合、積層装置５００は、例えば制御装置６００、活性化装置２００、および、露光装置のような外部の装置から、通信部４３０を介して積層条件の入力を受け、入力された積層条件に従って、基板２１１、２１３の積層を行う。
【０１０５】
（変形例９）
本実施形態は次のような活性化装置も含む。
第１基板、第２基板および積層体の少なくとも一つを計測した計測値、及び、第１基板、第２基板および積層体の少なくとも一つの製造条件の少なくとも一方である所定情報が入力される入力部と、所定情報を用いて積層による第１基板の所定方向の長さの変化量と、積層による第２基板の所定方向の長さの変化量との差異に対応する推定値を推定する推定部と、推定値を積層装置に出力する出力部と、を備える活性化装置。この場合、活性化装置２００は、入力部、推定部、および出力部を含んで構成される。入力部は、たとえば、積層装置５００において計測された接触領域の大きさを示す情報を含む製造条件に関する情報を、通信部４３０を介して取得する。推定部は、例えば接触領域の大きさに基づき推定値を推定する。推定値は、基板間の位置ずれ量、積層倍率差、および、それらが所定の値以下となる補正量のいずれかを含む。出力部は、推定値を積層装置５００に出力する。積層装置５００は、活性化装置２００によって推定された推定値に基づいて積層条件を決定して積層処理を行う。推定値が基板間の位置ずれ量または積層倍率差である場合は、積層装置５００は、これらに基づいて補正量を算出してもよい。なお、活性化装置２００は、入力部に入力された接触領域の吸着力、基板の厚さ、２つの基板の反り量の差を示す情報等に基づいて推定値を推定して、出力部から積層装置５００に出力してもよい。
【０１０６】
（変形例１０）
本実施形態は次のような制御装置も含む。
第１基板、第２基板および積層体の少なくとも一つを計測した計測値、及び、第１基板、第２基板および積層体の少なくとも一つの製造条件の少なくとも一方である所定情報が入力される入力部と、所定情報を用いて積層による第１基板の所定方向の長さの変化量と、積層による第２基板の所定方向の長さの変化量との差異に対応する推定値を推定する推定部と、推定値を積層装置に出力する出力部と、を備える制御装置。この場合、制御装置６００は、入力部、推定部、および出力部を含んで構成される。入力部は、たとえば、積層装置５００において計測された接触領域の大きさを示す情報を含む製造条件に関する情報を、通信部４３０を介して取得する。推定部は、例えば接触領域の大きさに基づき推定値を推定する。推定値は、基板間の位置ずれ量、積層倍率差、および、それらが所定の値以下となる補正量のいずれかを含む。出力部は、推定値を積層装置５００に出力する。積層装置５００は、制御装置６００によって推定された推定値に基づいて、積層倍率差が所定の値以下となるように積層条件を決定して積層処理を行う。推定値が基板間の位置ずれ量または積層倍率差である場合は、積層装置５００は、これらに基づいて補正量を算出してもよい。なお、制御装置６００は、入力部に入力された接触領域の吸着力、基板の厚さ、２つの基板の反り量の差を示す情報等に基づいて推定値を推定して、出力部から積層装置５００に出力してもよい。
【０１０７】
（変形例１１）
本実施形態は次のような制御装置も含む。
第１基板、第２基板および積層体の少なくとも一つを計測した計測値、及び、第１基板、第２基板および積層体の少なくとも一つの製造条件の少なくとも一方である所定情報が入力される入力部と、所定情報に基づいて、積層装置で第１基板および第２基板を積層するときの積層条件を決定する決定部と、決定部で決定した積層条件を積層装置に出力する出力部と、を備える制御装置。この場合、制御装置６００は、入力部、決定部および出力部を含んで構成される。入力部は、たとえば、積層装置５００において計測された接触領域の大きさを示す情報を含む製造条件に関する情報を、通信部４３０を介して取得する。決定部は、例えば接触領域の大きさに基づき推定値を推定し、推定値に基づいて、積層倍率差が所定の値以下となるように積層条件を決定する。推定値は、基板間の位置ずれ量、積層倍率差、および、それらが所定の値以下となる補正量のいずれかを含む。出力部は、決定した積層条件を積層装置５００に出力する。積層装置５００は、制御装置６００によって決定された積層条件に基づいて積層処理を行う。
【０１０８】
（変形例１２）
上述した第１〜第４の実施形態では、接触領域の大きさ、接触領域の吸着力、基板の厚さ、２つの基板の反り量の差に基づいて、積層条件を決定する例について説明した。しかし、これらに限定されるものではなく、基板の径方向の長さの変化量に影響する他のパラメータに基づいて積層条件を決定してもよい。
【０１０９】
たとえば、下基板（基板２１３）を保持するステージまたはホルダが平坦であり、上基板（基板２１１）を下基板に接合する場合において、上基板が伸び、下基板が伸縮しない場合や、上基板が第１量だけ伸びた後に第１量より少ない第２量だけ収縮し、下基板が上基板の収縮の影響を受けて収縮する場合などがある。これらの収縮量は、積層倍率差と相関がある。たとえば、下基板を保持するステージまたはホルダが凸形状であり、上基板を下基板に接合する場合において、上基板が伸び、下基板が伸びる場合や、上基板が第３量だけ伸びた後に第３量より少ない第４量だけ収縮し、下基板が上基板の収縮の影響を受けて収縮する場合などがある。これらの収縮量は、積層倍率差と相関がある。
【０１１０】
このため、基板２１１、２１３の収縮量を計測または推測して、基板２１１、２１３の収縮量に基づいて基板２１１、２１３の伸縮量の差異を把握し、その差異が所定の値以下となるように補正量を算出し、算出した補正量に対応する積層条件を決定してもよい。なお、伸縮量の差異としては、伸縮量の差、伸縮量の比などを用いることができる。
【０１１１】
通信部４３０を介して積層処理の前の工程で計測された基板２１１、２１３の計測値や、基板２１１、２１３の製造条件に対応する所定情報を用いて、積層条件を決定してもよい。たとえば、エッチング処理等の工程における基板のエッチング処理時間や、洗浄装置２５０において洗浄および親水化処理の際に用いる薬液の種類、供給量、濃度などの基板２１１、２１３の製造条件に関する情報を、エッチング処理装置、洗浄装置２５０、および、親水化装置から通信部４３０で受信し、これらの情報に基づいて基板２１１、２１３間の位置ずれ量を算出し、位置ずれ量が所定の値以下となるように補正量を算出し、算出した補正量に対応する積層条件を決定してもよい。洗浄装置２５０においてスピン乾燥を行う場合は、乾燥気体の種類、供給量、供給時間等の基板２１１、２１３の製造条件に関する情報を、洗浄装置２５０から通信部４３０で受信し、これらの情報に基づいて、積層倍率差が所定の値以下となるように積層条件を決定してもよい。活性化装置２００において活性化処理の際にガス導入口２０２から導入するガスのガス圧、平行電極間に印加する高周波電圧の電圧値、プラズマ処理時間、基板の温度等の基板２１１、２１３の製造条件に関する情報を活性化装置２００から通信部４３０で受信し、これらの情報に基づき、積層条件を決定してもよい。これらは、積層前の処理により基板表面の活性化状態が変動して上述した分子間力に影響することを想定して積層条件を決定するものである。基板２１１、２１３の製造条件には、基板２１１、２１３を積層装置５００に搬入する前に処理する上記した各種処理装置すなわち積層装置５００とは別の外部の処理装置における処理条件を含む。
【０１１２】
（変形例１３）
図１８は、基板２１１、２１３の接合の境界Ｋで生じる現象を説明する図である。基板ホルダ２２３の吸着面に吸着された基板２１３と、他の基板２１１との接合が進行する過程で、境界Ｋの直近では、活性化された基板２１１、２１３の接合面が分子間力等により相互に引きつけ合って接合が進行する。
【０１１３】
より詳しくは、基板２１１は、基板ホルダ２２１による保持から解放される前から、図６（ｂ）中に点線Ｃで示したような基板２１１、２１３の接触領域を形成し、既に基板２１３に部分的に接合されている。このため、基板ホルダ２２１による保持から解放された基板２１１は、接触領域に隣接する領域において、基板２１１自体の剛性により基板ホルダ２２１から離れて、対向する基板２１３に自律的に接合しようとする。よって、基板２１１の下面には、境界Ｋを含む領域において倍率が拡大される変形を生じる力Ｐが作用する。
【０１１４】
一方、基板２１１の基板２１３に対する接近は、当初は離れていた基板２１１、２１３の間に存在する大気の粘性により妨げられ、基板２１１、２１３が接合するまでに時間を要する。このため、基板２１１、２１３相互の間に作用する分子間力により、基板２１３に対して、吸着している基板ホルダ２２３から引き剥がし、且つ、境界Ｋを含む領域において倍率が拡大する基板２１１と共に倍率が拡大する力Ｑが作用する。
更に、境界Ｋにおいて基板ホルダ２２３から引き剥がされた基板２１３は、境界Ｋから離れた領域では依然として基板ホルダ２２３に吸着されている。このため、境界Ｋにおいて、基板２１３の未だ接合されていない領域を引き寄せる力Ｒが作用して、基板２１３に皺状の屈曲をなす褶曲部２３９が生じる。
【０１１５】
基板２１３に褶曲部２３９が生じた場合、基板２１３の上面では、倍率が大きくなる変形が生じる。ここで、図１９（ａ）に示すように、基板ホルダ２２３が基板２１３を保持する保持力が大きければ、基板２１３に生じる皺状の変形である褶曲部２３９の曲率が小さいので、基板２１３における倍率の増加は少ない。一方、図１９（ｂ）に示すように、基板ホルダ２２３が基板２１３を保持する保持力が小さければ、基板２１３に生じる褶曲部２３９の曲率が大きくなるので、基板２１３における倍率の増加も大きくなる。
【０１１６】
基板２１１、２１３に生じる倍率を含む変形量の変化には、基板２１１、２１３の剛性、大気の粘性、基板２１３と基板ホルダ２２３との摩擦、基板２１３および基板ホルダ２２３の保持面に対する付着物の多寡、基板２１１、２１３の活性化度合、および、基板２１１、２１３間の分子間力の大きさ等の物理特性が影響する。また、ここでいう物理特性には、基板２１１、２１３の厚さ、初期倍率等の他、反り等の変形状態、付着物多寡等のいわば使用状態も含む。
【０１１７】
また、これらの物理特性による基板２１１、２１３への作用は、積層装置５００内の大気の温度、気圧、湿度、気体の種類等の環境条件により変化する。基板２１１、２１３の物理特性は、基板２１１、２１３の製造条件に関する情報に含まれ、積層装置５００の環境条件は、積層体２３０の製造条件に関する情報に含まれる。よって、これらの物理特性および環境条件と積層条件との関係を予め記憶しておき、測定した物理特性または環境条件に基づいて、積層倍率差が所定の値以下となるように積層条件を設定し、接合する基板２１３を補正すれば、物理特性および環境条件の変化に起因する倍率のばらつきを抑制できる。
【０１１８】
更に、上記したように、基板２１３の倍率は、基板２１３に作用する保持力に応じて変化する。このため、積層装置５００は、積層条件として、基板ホルダによる基板の保持力を決定してもよい。具体的には、保持力は、静電チャックによって基板の保持を行う場合は、印加電圧を調整することにより制御可能であり、真空チャックによって基板の保持を行う場合には、負圧源の圧力を調整することにより制御可能である。静電チャックへの印加電圧および真空チャックの圧力源の圧力は、それぞれ積層条件に含まれる。この場合、積層倍率差と保持力との関係、または、積層倍率差と印加電圧または圧力との関係を予め記憶しておき、制御部は、例えば図９から図１７を用いて説明した方法で推定した積層倍率差に基づいて、積層倍率差が所定の値以下となるように積層条件を決定する。
【０１１９】
ここで、基板２１３に作用する保持力は、基板２１３に作用させる吸引力を発生する負圧の大きさと、基板２１３および基板ホルダ２２３の摩擦力の大きさと関連性を有する。よって、基板２１３を保持する場合の吸引力と、基板２１３および基板ホルダの間の摩擦力との少なくとも一方を変化させることにより、基板２１３に対する保持力を変化させることができる。なお、基板２１１、２１３の接合時に生じる変形量に影響する物理特性および接合時の環境条件は、実験、解析等により予め把握できる。また、基板２１１、２１３に対する付着物の量は計測し難いので、例えば、基板ホルダ２２１、２２３の使用回数に基づいて推定した基板ホルダ２２１、２２３に対する付着物の量から推測してもよい。
【０１２０】
なお、上記の例では、基板２１３に対する吸引力を生じさせる負圧を変化させて、基板２１３に作用する保持力を調節した。しかしながら、基板２１３と基板ホルダ２２３との間の摩擦を変化させても、基板２１３に作用する保持力を調節することができる。
【０１２１】
よって、例えば、保持面の摩擦係数が異なる複数の基板ホルダ２２３を用意し、目標とする補正量に合わせて使用する基板ホルダ２２３を交換することにより、基板２１３の接合時に変形量を調節してもよい。保持面の摩擦係数は積層条件に含まれる。また、基板２１３において基板ホルダ２２３に接触する面に、摩擦係数を変化させるものを塗布あるいは付着させてもよい。更に、吸引力の変更による保持力の調節と、摩擦力の調節とを併用してもよい。この場合、製造条件に関する情報または積層倍率差と、保持面の摩擦係数との関係が予め記憶されており、実際の製造条件または積層倍率差に基づいて、積層倍率差が所定の値以下となるように積層条件が設定される。
【０１２２】
また、上記した環境条件を積層条件として、製造条件に関する情報または当該情報に基づいて推定された積層倍率差に基づいて、積層倍率差が所定の値以下となるように環境条件を設定してもよい。
【０１２３】
積層装置５００内の気体の種類は、粘性が高くなるに従って、積層時に保持が解除された基板２１１に生じる倍率が大きくなる。これは、積層時に基板２１１、２１３間の気体を押し出すために大きな力が必要となり、基板２１１の変形が大きくなるためと考えられる。このため、粘性が異なる気体の種類を変更することにより、基板２１１に生じる倍率を調整することができ、二つの基板２１１、２１３間の倍率差による位置ずれを補正することができる。
【０１２４】
また、積層装置５００内の気圧が高くなるに従って、積層時に保持が解除された基板２１１に生じる倍率が大きくなる。これは、気圧が高いと分子の量が多いため、二つの基板２１１、２１３間の気体を押し出すために大きな力が必要になるためと考えられる。このため、気圧を調節することにより基板２１１に生じる倍率を調整することができ、二つの基板２１１、２１３間の倍率差による位置ずれを補正することができる。
【０１２５】
また、積層装置５００内の湿度が高くなるに従って、積層時に保持が解除された基板２１１に生じる倍率が大きくなる。これは、湿度が大きいと気体の粘性が上がるためと考えられる。このため、湿度を調節することにより基板２１１に生じる倍率を調整することができ、二つの基板２１１、２１３間の倍率差による位置ずれを補正することができる。
【０１２６】
上記のいずれの環境条件においても、製造条件に関する情報または発生倍率と、環境条件との関係が予め記憶されており、実際の製造条件または発生倍率に基づいて、積層倍率差が所定の値以下となるように環境条件が設定される。
【０１２７】
上記では、種々の実施形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
【０１２８】
上記では、それぞれ基板２１１、２１３がそれぞれ基板ホルダ２２１、２２３に保持された例を示したが、基板ホルダ２２１、２２３を不要とし、基板２１１を上ステージ３２２に直接保持し、基板２２３を下ステージ３３２に直接保持してもよい。この場合、上ステージ３２２および下ステージ３３２は、それぞれ基板２１１、２１３を保持する保持部を構成する。
【０１２９】
また、上記では、積層倍率差が所定の値以下となるように積層条件を設定した例を示したが、基板間の位置ずれの成分のうち積層倍率差以外の成分の値が所定の値以下となるように積層条件を設定してもよく、位置ずれ全体が所定の値以下となるように積層条件を設定してもよい。
【０１３０】
また、上記では、基板２１１、２１３および積層体２３０のいずれか一つの製造条件に関する情報に基づいて、基板２１１、２１３に生じると推定される位置ずれを補正する補正量を決定した例を示したが、基板２１１、２１３および積層体２３０のいずれか一つの製造条件に関する情報に基づいて、その後に積層される二つの基板に生じると推定される位置ずれを補正する補正量を算出してもよい。この場合、上記した各実施形態と同様に、位置ずれ量の推定、補正量の算出、および、積層条件の制御を行うことができる。
【符号の説明】
【０１３１】
１００…積層体製造システム、２１０…基板、２００…活性化装置、２３０…積層体、２５０…洗浄装置、３００…積層部、４００…制御部、４１０…計測部、４２０…演算部、４３０…通信部、５００…積層装置、６００…制御装置
【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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