(57)【要約】【課題】接合後の基板の歪みを抑えることができる技術を提供する。【解決手段】本開示の一態様による接合装置は、第１保持部と、第２保持部と、複数の歪形成部とを備える。第１保持部は、周方向に沿って並べられた複数の外側吸着部を有し、複数の外側吸着部を用いて第１基板の外周部を吸着保持する。第２保持部は、第２基板を吸着保持する。ストライカーは、第１保持部に吸着保持された第１基板の中心部を押圧して第２保持部に吸着保持された第２基板に接触させる。複数の歪形成部は、複数の外側吸着部の径方向外方に位置する第１基板の周縁部を径方向内方へ向かって押圧することによって第１基板に歪みを形成する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に沿って並べられた複数の外側吸着部を有し、前記複数の外側吸着部を用いて第１基板の外周部を吸着保持する第１保持部と、
第２基板を吸着保持する第２保持部と、
前記第１保持部に吸着保持された前記第１基板の中心部を押圧して前記第２保持部に吸着保持された前記第２基板に接触させるストライカーと、
前記複数の外側吸着部の径方向外方に位置する前記第１基板の周縁部を径方向内方へ向かって押圧することによって前記第１基板に歪みを形成する複数の歪形成部と
を備える、接合装置。
【請求項２】
前記第１保持部は、
前記第１基板の外周部を吸着保持する本体部
を備え、
前記本体部は、
前記第１基板よりも小さい径を有する、請求項１に記載の接合装置。
【請求項３】
前記複数の歪形成部を制御して、前記第１基板に歪みを形成する歪形成処理と、前記第１保持部を制御して、前記歪形成処理によって前記第１基板に形成された前記歪みを前記外側吸着部による吸着力によって固定する歪固定処理と、前記第１基板に前記歪みが形成された状態で、前記ストライカーを制御して、前記第１基板の中心部を前記第２基板に接触させて前記第１基板と前記第２基板とを接合させる接合処理とを実行する制御部
を備える、請求項１または２に記載の接合装置。
【請求項４】
前記第１保持部は、
前記複数の外側吸着部よりも径方向内方に設けられた内側吸着部
を備え、
前記制御部は、
前記歪形成処理において、前記第１保持部を制御して、前記内側吸着部により前記第１基板を吸着保持した状態で、前記複数の歪形成部を制御して、前記第１基板に歪みを形成する、請求項３に記載の接合装置。
【請求項５】
前記歪形成部は、
当接部材と、
前記当接部材を移動させる移動機構と
を備え、
前記当接部材を前記移動機構により前記第１基板の径方向外方から前記第１基板へ向けて移動させることによって前記第１基板の周縁部に押し当てることで、前記第１基板の周縁部を径方向内方へ向かって押圧する、請求項１〜４のいずれか一つに記載の接合装置。
【請求項６】
前記複数の外側吸着部は、
９０度間隔で配置される４つの第１外側吸着部と、
前記４つの第１外側吸着部に対して前記周方向に４５度ずれて配置される４つの第２外側吸着部と
を備え、
前記複数の歪形成部は、
前記４つの第１外側吸着部の径方向外方に位置する前記第１基板の周縁部を径方向内方へ向かって押圧する、請求項１〜５のいずれか一つに記載の接合装置。
【請求項７】
前記第１基板は、表面の結晶方向が［１００］である単結晶シリコンウェハであり、
前記４つの第１外側吸着部は、
前記第１基板の中心部から前記第１基板の表面に対して平行な［０−１１］結晶方向に向かう方向を０度と規定したとき、４５度の方向を基準に９０度間隔で配置される、請求項６に記載の接合装置。
【請求項８】
周方向に沿って並べられた複数の外側吸着部を有する第１保持部の前記複数の外側吸着部を用い、第１基板の外周部を吸着保持する第１吸着保持工程と、
前記複数の外側吸着部の径方向外方に位置する前記第１基板の周縁部を径方向内方へ向かって押圧することによって前記第１基板に歪みを形成する歪形成工程と、
第２基板を吸着保持する第２保持部を用い、前記第２基板を吸着保持する第２吸着保持工程と、
前記第１保持部に吸着保持された前記第１基板の中心部を押圧して前記第２保持部に吸着保持された前記第２基板に接触させる接触工程と
を含む、接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、接合装置および接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウェハ等の基板同士を分子間力によって接合する接合装置が知られている。
【０００３】
この種の接合装置は、上側基板の中心部を押し下げて下側基板の中心部に接触させる。これにより、まず、上側基板および下側基板の中心部同士が分子間力によって接合して接合領域が形成され、この接合領域が基板の外周部に向かって拡大していくことで、上側基板と下側基板とが接合される（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−０９５５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示は、接合後の基板の歪みを抑えることができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様による接合装置は、第１保持部と、第２保持部と、複数の歪形成部とを備える。第１保持部は、周方向に沿って並べられた複数の外側吸着部を有し、複数の外側吸着部を用いて第１基板の外周部を吸着保持する。第２保持部は、第２基板を吸着保持する。ストライカーは、第１保持部に吸着保持された第１基板の中心部を押圧して第２保持部に吸着保持された第２基板に接触させる。複数の歪形成部は、複数の外側吸着部の径方向外方に位置する第１基板の周縁部を径方向内方へ向かって押圧することによって第１基板に歪みを形成する。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、接合後の基板の歪みを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態に係る接合システムの構成を示す模式図である。
【図２】図２は、実施形態に係る接合システムの構成を示す模式図である。
【図３】図３は、実施形態に係る第１基板および第２基板の接合前の状態を示す模式図である。
【図４】図４は、実施形態に係る接合装置の構成を示す模式図である。
【図５】図５は、実施形態に係る接合装置の構成を示す模式図である。
【図６】図６は、実施形態に係る第１保持部および第２保持部を示す模式図である。
【図７】図７は、接合領域の拡大の様子の一例を示す模式図である。
【図８】図８は、接合領域の拡大の様子の一例を示す模式図である。
【図９】図９は、第１保持部を下方から見た模式図である。
【図１０】図１０は、複数の歪形成部の配置の一例を示す模式図である。
【図１１】図１１は、実施形態に係る接合システムが実行する処理の一部を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、接合処理の動作説明図である。
【図１３】図１３は、接合処理の動作説明図である。
【図１４】図１４は、第１の変形例に係る歪形成部の構成を示す模式図である。
【図１５】図１５は、第１の変形例に係る歪形成部の構成を示す模式図である。
【図１６】図１６は、第２の変形例に係る歪形成部の構成を示す模式図である。
【図１７】図１７は、第２の変形例に係る歪形成部の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本開示による接合装置および接合方法を実施するための形態（以下、「実施形態」と記載する）について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示による接合装置および接合方法が限定されるものではない。また、各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。また、以下の各実施形態において同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。
【００１０】
また、以下参照する各図面では、説明を分かりやすくするために、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする直交座標系を示す場合がある。また、鉛直軸を回転中心とする回転方向をθ方向と呼ぶ場合がある。
【００１１】
＜接合システム＞
まず、実施形態に係る接合システムの構成について図１〜図３を参照して説明する。図１および図２は、実施形態に係る接合システムの構成を示す模式図である。また、図３は、実施形態に係る第１基板および第２基板の接合前の状態を示す模式図である。
【００１２】
図１に示す接合システム１は、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とを接合することによって重合基板Ｔを形成する（図３参照）。
【００１３】
第１基板Ｗ１は、たとえばシリコンウェハや化合物半導体ウェハなどの半導体基板に複数の電子回路が形成された基板である。また、第２基板Ｗ２は、たとえば電子回路が形成されていないベアウェハである。第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とは、略同径を有する。なお、第２基板Ｗ２は、第１基板Ｗ１と同様に、シリコンウェハや化合物半導体ウェハなどの半導体基板に複数の電子回路が形成された基板であってもよい。
【００１４】
以下では、図３に示すように、第１基板Ｗ１の板面のうち、第２基板Ｗ２と接合される側の板面を「接合面Ｗ１ｊ」と記載し、接合面Ｗ１ｊとは反対側の板面を「非接合面Ｗ１ｎ」と記載する。また、第２基板Ｗ２の板面のうち、第１基板Ｗ１と接合される側の板面を「接合面Ｗ２ｊ」と記載し、接合面Ｗ２ｊとは反対側の板面を「非接合面Ｗ２ｎ」と記載する。
【００１５】
図１に示すように、接合システム１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２は、処理ステーション３のＸ軸負方向側に配置され、処理ステーション３と一体的に接続される。
【００１６】
搬入出ステーション２は、載置台１０と、搬送領域２０とを備える。載置台１０は、複数の載置板１１を備える。各載置板１１には、複数枚（たとえば、２５枚）の基板を水平状態で収容するカセットＣ１，Ｃ２，Ｃ３がそれぞれ載置される。たとえば、カセットＣ１は第１基板Ｗ１を収容するカセットであり、カセットＣ２は第２基板Ｗ２を収容するカセットであり、カセットＣ３は重合基板Ｔを収容するカセットである。
【００１７】
搬送領域２０は、載置台１０のＸ軸正方向側に隣接して配置される。搬送領域２０には、Ｙ軸方向に延在する搬送路２１と、搬送路２１に沿って移動可能な搬送装置２２とが設けられる。搬送装置２２は、Ｙ軸方向だけでなく、Ｘ軸方向にも移動可能かつＺ軸周りに旋回可能である。搬送装置２２は、載置板１１に載置されたカセットＣ１〜Ｃ３と、後述する処理ステーション３の第３処理ブロックＧ３との間で、第１基板Ｗ１、第２基板Ｗ２および重合基板Ｔの搬送を行う。
【００１８】
なお、載置板１１に載置されるカセットＣ１〜Ｃ３の個数は、図示のものに限定されない。また、載置板１１には、カセットＣ１，Ｃ２，Ｃ３以外に、不具合が生じた基板を回収するためのカセット等が載置されてもよい。
【００１９】
処理ステーション３には、たとえば３つの処理ブロックＧ１，Ｇ２，Ｇ３が設けられる。第１処理ブロックＧ１は、処理ステーション３の正面側（図１のＹ軸負方向側）に配置される。また、第２処理ブロックＧ２は、処理ステーション３の背面側（図１のＹ軸正方向側）に配置され、第３処理ブロックＧ３は、処理ステーション３の搬入出ステーション２側（図１のＸ軸負方向側）に配置される。
【００２０】
第１処理ブロックＧ１には、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊを改質する表面改質装置３０が配置される。表面改質装置３０は、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊにおけるＳｉＯ２の結合を切断して単結合のＳｉＯとすることで、その後親水化され易くするように接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊを改質する。
【００２１】
具体的には、表面改質装置３０では、たとえば減圧雰囲気下において処理ガスである酸素ガスまたは窒素ガスが励起されてプラズマ化され、イオン化される。そして、かかる酸素イオン又は窒素イオンが、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊに照射されることにより、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊがプラズマ処理されて改質される。
【００２２】
第２処理ブロックＧ２には、表面親水化装置４０と、接合装置４１とが配置される。表面親水化装置４０は、たとえば純水によって第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊを親水化するとともに、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊを洗浄する。具体的には、表面親水化装置４０は、たとえばスピンチャックに保持された第１基板Ｗ１または第２基板Ｗ２を回転させながら、当該第１基板Ｗ１または第２基板Ｗ２上に純水を供給する。これにより、第１基板Ｗ１または第２基板Ｗ２上に供給された純水が第１基板Ｗ１または第２基板Ｗ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ上を拡散し、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊが親水化される。
【００２３】
接合装置４１は、親水化された第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とを分子間力により接合す
る。かかる接合装置４１の構成については、後述する。
【００２４】
第３処理ブロックＧ３には、図２に示すように、第１基板Ｗ１、第２基板Ｗ２および重合基板Ｔのトランジション（ＴＲＳ）装置５０，５１が、下から順に設けられる。
【００２５】
第１処理ブロックＧ１、第２処理ブロックＧ２および第３処理ブロックＧ３に囲まれた領域には、搬送領域６０が形成される。搬送領域６０には、搬送装置６１が配置される。搬送装置６１は、たとえば鉛直方向、水平方向および鉛直軸周りに移動自在な搬送アームを有する。かかる搬送装置６１は、搬送領域６０内を移動し、搬送領域６０に隣接する第１処理ブロックＧ１、第２処理ブロックＧ２および第３処理ブロックＧ３内の所定の装置に第１基板Ｗ１、第２基板Ｗ２および重合基板Ｔを搬送する。
【００２６】
また、接合システム１は、制御装置７０を備える。制御装置７０は、接合システム１の動作を制御する。かかる制御装置７０は、たとえばコンピュータであり、図示しない制御部および記憶部を備える。制御部は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、入出力ポートなどを有するマイクロコンピュータや各種の回路を含む。かかるマイクロコンピュータのＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、後述する制御を実現する。また、記憶部は、たとえば、ＲＡＭ、フラッシュメモリ（Flash  Memory）等の半導体メモリ素子、又は、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置によって実現される。
【００２７】
なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記録媒体に記録されていたものであって、その記録媒体から制御装置７０の記憶部にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記録媒体としては、例えばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。
【００２８】
＜接合装置＞
次に、接合装置４１の構成について図４および図５を参照して説明する。図４および図５は、実施形態に係る接合装置４１の構成を示す模式図である。
【００２９】
図４に示すように、接合装置４１は、内部を密閉可能な処理容器１００を有する。処理容器１００の搬送領域６０側の側面には、第１基板Ｗ１、第２基板Ｗ２および重合基板Ｔの搬入出口１０１が形成され、当該搬入出口１０１には開閉シャッタ１０２が設けられている。
【００３０】
処理容器１００の内部は、内壁１０３によって、搬送領域Ｔ１と処理領域Ｔ２に区画される。上述した搬入出口１０１は、搬送領域Ｔ１における処理容器１００の側面に形成される。また、内壁１０３にも、第１基板Ｗ１、第２基板Ｗ２および重合基板Ｔの搬入出口１０４が形成される。
【００３１】
搬送領域Ｔ１には、トランジション１１０、基板搬送機構１１１、反転機構１３０および位置調節機構１２０が、たとえば搬入出口１０１側からこの順番で並べて配置される。
【００３２】
トランジション１１０は、第１基板Ｗ１、第２基板Ｗ２および重合基板Ｔを一時的に載置する。トランジション１１０は、たとえば２段に形成され、第１基板Ｗ１、第２基板Ｗ２および重合基板Ｔのいずれか２つを同時に載置することができる。
【００３３】
基板搬送機構１１１は、図４および図５に示すように、たとえば鉛直方向（Ｚ軸方向）、水平方向（Ｙ軸方向、Ｘ軸方向）および鉛直軸周りの方向（θ方向）に移動自在な搬送アームを有する。基板搬送機構１１１は、搬送領域Ｔ１内または搬送領域Ｔ１と処理領域Ｔ２との間で第１基板Ｗ１、第２基板Ｗ２および重合基板Ｔを搬送することが可能である。
【００３４】
位置調節機構１２０は、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の水平方向の向きを調節する。具体的には、位置調節機構１２０は、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を保持して回転させる図示しない保持部を備えた基台１２１と、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２のノッチ部の位置を検出する検出部１２２と、を有する。位置調節機構１２０は、基台１２１に保持された第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を回転させながら検出部１２２を用いて第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２のノッチ部の位置を検出することにより、ノッチ部の位置を調節する。これにより、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の水平方向の向きが調節される。
【００３５】
反転機構１３０は、第１基板Ｗ１の表裏を反転させる。具体的には、反転機構１３０は、第１基板Ｗ１を保持する保持アーム１３１を有する。保持アーム１３１は、水平方向（Ｘ軸方向）に延伸する。また保持アーム１３１には、第１基板Ｗ１を保持する保持部材１３２がたとえば４箇所に設けられている。
【００３６】
保持アーム１３１は、たとえばモータなどを備えた駆動部１３３に支持される。保持アーム１３１は、かかる駆動部１３３によって水平軸周りに回動自在である。また、保持アーム１３１は、駆動部１３３を中心に回動自在であると共に、水平方向（Ｘ軸方向）に移動自在である。駆動部１３３の下方には、たとえばモータなどを備えた他の駆動部（図示せず）が設けられる。この他の駆動部によって、駆動部１３３は、鉛直方向に延伸する支持柱１３４に沿って鉛直方向に移動できる。
【００３７】
このように、保持部材１３２に保持された第１基板Ｗ１は、駆動部１３３によって水平軸周りに回動できると共に鉛直方向及び水平方向に移動することができる。また、保持部材１３２に保持された第１基板Ｗ１は、駆動部１３３を中心に回動して、位置調節機構１２０と後述する第１保持部１４０との間を移動することができる。
【００３８】
処理領域Ｔ２には、第１基板Ｗ１の上面（非接合面Ｗ１ｎ）を上方から吸着保持する第１保持部１４０と、第２基板Ｗ２の下面（非接合面Ｗ２ｎ）を下方から吸着保持する第２保持部１４１とが設けられる。第２保持部１４１は、第１保持部１４０よりも下方に設けられ、第１保持部１４０と対向配置可能に構成される。第１保持部１４０および第２保持部１４１は、たとえばバキュームチャックである。
【００３９】
図５に示すように、第１保持部１４０は、第１保持部１４０の上方に設けられた支持部材１８０によって支持される。支持部材１８０は、たとえば、複数の支持柱１８１を介して処理容器１００の天井面に固定される。
【００４０】
第１保持部１４０の側方には、第２保持部１４１に保持された第２基板Ｗ２の上面（接合面Ｗ２ｊ）を撮像する上部撮像部１４５が設けられている。上部撮像部１４５には、たとえばＣＣＤカメラが用いられる。
【００４１】
第２保持部１４１は、第２保持部１４１の下方に設けられた第１移動部１６０に支持される。第１移動部１６０は、後述するように第２保持部１４１を水平方向（Ｘ軸方向）に移動させる。また、第１移動部１６０は、第２保持部１４１を鉛直方向に移動自在、且つ鉛直軸周りに回転可能に構成される。
【００４２】
第１移動部１６０には、第１保持部１４０に保持された第１基板Ｗ１の下面（接合面Ｗ１ｊ）を撮像する下部撮像部１４６が設けられている。下部撮像部１４６には、たとえばＣＣＤカメラが用いられる。
【００４３】
第１移動部１６０は、一対のレール１６２、１６２に取り付けられている。一対のレール１６２，１６２は、第１移動部１６０の下面側に設けられ、水平方向（Ｘ軸方向）に延伸する。第１移動部１６０は、レール１６２に沿って移動自在に構成されている。
【００４４】
一対のレール１６２、１６２は、第２移動部１６３に配設されている。第２移動部１６３は、一対のレール１６４、１６４に取り付けられている。一対のレール１６４，１６４は、第２移動部１６３の下面側に設けられ、水平方向（Ｙ軸方向）に延伸する。第２移動部１６３は、レール１６４に沿って水平方向（Ｙ軸方向）に移動自在に構成される。なお、一対のレール１６４、１６４は、処理容器１００の底面に設けられた載置台１６５上に配設されている。
【００４５】
第１移動部１６０および第２移動部１６３等により、位置合わせ部１６６が構成される。位置合わせ部１６６は、第２保持部１４１をＸ軸方向、Ｙ軸方向およびθ方向に移動させることにより、第１保持部１４０に保持されている第１基板Ｗ１と、第２保持部１４１に保持されている第２基板Ｗ２との水平方向位置合わせを行う。また、位置合わせ部１６６は、第２保持部１４１をＺ軸方向に移動させることにより、第１保持部１４０に保持されている第１基板Ｗ１と、第２保持部１４１に保持されている第２基板Ｗ２との鉛直方向位置合わせを行う。
【００４６】
なお、ここでは、第２保持部１４１をＸ軸方向、Ｙ軸方向およびθ方向に移動させることとしたが、位置合わせ部１６６は、たとえば、第２保持部１４１をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させ、第１保持部１４０をθ方向に移動させてもよい。また、ここでは、第２保持部１４１をＺ軸方向に移動させることとしたが、位置合わせ部１６６は、たとえば、第１保持部１４０をＺ軸方向に移動させてもよい。
【００４７】
次に、第１保持部１４０および第２保持部１４１の構成について図６を参照して説明する。図６は、実施形態に係る第１保持部１４０および第２保持部１４１を示す模式図である。
【００４８】
図６に示すように、第１保持部１４０は、本体部１７０を有する。本体部１７０は、第１基板Ｗ１より小さい径を有する。このため、第１基板Ｗ１は、本体部１７０から径方向外方に僅かにはみ出した状態で第１保持部１４０に吸着保持される。本体部１７０は、支持部材１８０によって支持される。
【００４９】
支持部材１８０および本体部１７０には、支持部材１８０および本体部１７０を鉛直方向に貫通する貫通孔１７６が形成される。貫通孔１７６の位置は、第１保持部１４０に吸着保持される第１基板Ｗ１の中心部に対応している。貫通孔１７６には、ストライカー１９０の押圧ピン１９１が挿通される。
【００５０】
ストライカー１９０は、支持部材１８０の上面に配置され、押圧ピン１９１と、アクチュエータ部１９２と、直動機構１９３とを備える。押圧ピン１９１は、鉛直方向に沿って延在する円柱状の部材であり、アクチュエータ部１９２によって支持される。
【００５１】
アクチュエータ部１９２は、たとえば電空レギュレータ（図示せず）から供給される空気により一定方向（ここでは鉛直下方）に一定の圧力を発生させる。アクチュエータ部１９２は、電空レギュレータから供給される空気により、第１基板Ｗ１の中心部と当接して当該第１基板Ｗ１の中心部にかかる押圧荷重を制御することができる。また、アクチュエータ部１９２の先端部は、電空レギュレータからの空気によって、貫通孔１７６を挿通して鉛直方向に昇降自在になっている。
【００５２】
アクチュエータ部１９２は、直動機構１９３に支持される。直動機構１９３は、たとえばモータを内蔵した駆動部によってアクチュエータ部１９２を鉛直方向に移動させる。
【００５３】
ストライカー１９０は、以上のように構成されており、直動機構１９３によってアクチュエータ部１９２の移動を制御し、アクチュエータ部１９２によって押圧ピン１９１による第１基板Ｗ１の押圧荷重を制御する。これにより、ストライカー１９０は、第１保持部１４０に吸着保持された第１基板Ｗ１の中心部を押圧して第２基板Ｗ２に接触させる。
【００５４】
本体部１７０の下面には、第１基板Ｗ１の上面（非接合面Ｗ１ｎ）に接触する複数のピン１７１が設けられている。複数のピン１７１は、たとえば、径寸法が０．１ｍｍ〜１ｍｍであり、高さが数十μｍ〜数百μｍである。複数のピン１７１は、たとえば２ｍｍの間隔で均等に配置される。
【００５５】
第１保持部１４０は、これら複数のピン１７１が設けられている領域のうちの一部の領域に、第１基板Ｗ１を吸着する複数の吸着部を備える。本実施形態において、複数の吸着部は、第１基板Ｗ１の物性の異方性に応じて配置される。
【００５６】
ここで、第１保持部１４０が有する複数の吸着部について図７〜図９を参照して説明する。図７および図８は、接合領域の拡大の様子の一例を示す模式図である。図９は、第１保持部１４０を下方から見た模式図である。なお、ミラー指数が負であることは、通常、数字の上に「−」（バー）を付すことによって表現するが、本明細書では数字の前に負の符号を付すことによって表現する。
【００５７】
図７に示すように、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２は、表面（接合面）と垂直な方向における結晶方向が［１００］である単結晶シリコンウェハである。第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２のノッチ部Ｎは、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の［０１１］結晶方向の外縁に形成される。なお、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の直径は、たとえば３００ｍｍである。
【００５８】
第１基板Ｗ１の中心部を押し下げて第２基板Ｗ２の中心部に接触させると、第１基板Ｗ１の中心部と第２基板Ｗ２の中心部とが分子間力により接合されることによって両基板の中心部に接合領域Ａが形成される。その後、接合領域Ａが両基板の中心部から外周部に向かって拡大するボンディングウェーブが発生して、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊ同士が全面で接合される。
【００５９】
仮に、第１基板Ｗ１の外縁の全周を保持する保持部を用いて第１基板Ｗ１を保持して上記の接合処理を行った場合、接合領域Ａは、同心円状ではなく不均一に拡大することとなる。
【００６０】
具体的には、図８に示すように、接合領域Ａは、９０度方向と比較して４５度方向に速く拡大する。９０度方向とは、第１基板Ｗ１の中心部から第１基板Ｗ１の表面に対して平行な［０−１１］結晶方向に向かう方向を基準とする９０度周期の方向（図８に示す０度、９０度、１８０度、２７０度の方向）である。４５度方向とは、第１基板Ｗ１の中心部から第１基板Ｗ１の表面に対して平行な［０１０］結晶方向に向かう方向を基準とする９０度周期の方向（図８に示す４５度、１３５度、２２５度、３１５度の方向）である。この結果、当初円形状であった接合領域Ａの形状は、拡大するにつれて４５度方向を頂点とする四角形に近づいていくこととなる。
【００６１】
この原因としては、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２のヤング率等の物性の異方性が考えられる。
【００６２】
たとえば、単結晶シリコンウェハのヤング率、ポアソン比、せん断弾性係数の値は、９０度周期で変化する。具体的には、単結晶シリコンウェハのヤング率は、９０度方向において最も高くなり、４５度方向において最も低くなる。また、ポアソン比およびせん断弾性係数については、４５度方向において最も高くなり、９０度方向において最も低くなる。
【００６３】
このように、単結晶シリコンウェハはヤング率等の物性に異方性を有することから、第１基板Ｗ１に加わるストレス・歪みの分布は、同心円状ではなく不均一な分布となる。そして、この不均一な分布が、接合領域Ａを不均一に拡大させることにより、重合基板Ｔの歪み（ディストーション）を悪化させていると考えられる。
【００６４】
そこで、本実施形態では、第１基板Ｗ１の外周部の全周を保持するのではなく、第１基板Ｗ１の外周部のうち、接合領域Ａが最も速く拡大する４５度方向の領域を第１保持部１４０を用いて保持することとした。
【００６５】
具体的には、図９に示すように、第１保持部１４０における本体部１７０の下面には、第１基板Ｗ１を真空引きして吸着する複数の外側吸着部３０１および複数の内側吸着部３０２が設けられている。複数の外側吸着部３０１および複数の内側吸着部３０２は、平面視において円弧形状の吸着領域を有する。また、複数の外側吸着部３０１および複数の内側吸着部３０２は、ピン１７１と同じ高さを有する。
【００６６】
複数の外側吸着部３０１は、本体部１７０の外周部に対し、周方向に沿って並べて配置される。具体的には、複数の外側吸着部３０１は、９０度間隔で配置される４つの第１外側吸着部３１１と、４つの第１外側吸着部３１１に対して周方向に４５度ずれて配置される４つの第２外側吸着部３１２とを備える。４つの第１外側吸着部３１１および４つの第２外側吸着部３１２は、第１基板Ｗ１の外周部を吸着保持する。第１基板Ｗ１の外周部とは、第１基板Ｗ１の外周端から、第１基板Ｗ１の半径の１５％以内の部分を意味する。
【００６７】
４つの第１外側吸着部３１１は、第１基板Ｗ１における４５度方向に配置される。具体的には、４つの第１外側吸着部３１１は、円弧形状の吸着領域の中心部が第１基板Ｗ１における４５度方向と一致する位置に配置される。また、４つの第２外側吸着部３１２は、第１基板Ｗ１における９０度方向に合計４つ配置される。具体的には、４つの第２外側吸着部３１２は、円弧形状の吸着領域の中心部が第１基板Ｗ１における９０度方向と一致する位置に配置される。
【００６８】
４つの第１外側吸着部３１１は、第１吸引管１７１ａを介して単一の第１真空ポンプ１７１ｂに接続され、第１真空ポンプ１７１ｂによる真空引きによって第１基板Ｗ１を吸着する。また、４つの第２外側吸着部３１２は、第２吸引管１７２ａを介して単一の第２真空ポンプ１７２ｂに接続され、第２真空ポンプ１７２ｂによる真空引きによって第１基板Ｗ１を吸着する。ここでは、理解を容易にするため、複数の第１外側吸着部３１１のうち、いずれか１つについての配管構成のみを示している。複数の第２外側吸着部３１２についても同様である。
【００６９】
このように、第１基板Ｗ１の中心部から第１基板Ｗ１の表面に対して平行な［０−１１］結晶方向に向かう方向を０度と規定したとき、複数の第１外側吸着部３１１は４５度の方向を基準に９０度間隔で配置される。また、複数の第２外側吸着部３１２は、０度の方向を基準に９０度間隔で配置される。
【００７０】
複数の内側吸着部３０２は、複数の外側吸着部３０１よりも本体部１７０の径方向内方において、周方向に沿って並べて配置される。具体的には、複数の内側吸着部３０２は、第１基板Ｗ１における４５度方向に４つ配置されるとともに、９０度方向に４つ配置される。複数の内側吸着部３０２は、第３吸引管１７３ａを介して単一の第３真空ポンプ１７３ｂに接続され、第３真空ポンプ１７３ｂによる真空引きによって第１基板Ｗ１を吸着する。ここでは、理解を容易にするため、複数の内側吸着部３０２のうち、いずれか１つについての配管構成のみを示している。
【００７１】
なお、第１〜第３真空ポンプ１７１ｂ〜１７３ｂの数や配置は、特に限定されない。第１〜第３真空ポンプ１７１ｂ〜１７３ｂは、吸着圧力が独立に制御される領域毎に設けられればよい。たとえば、８つの内側吸着部３０２のうち、４５度方向に配置される４つの内側吸着部３０２と、９０度方向に配置される４つの内側吸着部３０２とは、異なる真空ポンプに接続されてもよい。
【００７２】
図６に戻り、第１保持部１４０の周囲には、複数の歪形成部１５０が配置されている。歪形成部１５０は、当接部材１５１と、移動機構１５２とを備える。当接部材１５１は、第１基板Ｗ１に当接する部材であり、たとえばＰＥＥＫ（Poly  Ether  Ether  Ketone）等の樹脂部材で形成される。これにより、たとえば第１基板Ｗ１の金属汚染を抑制することができる。
【００７３】
移動機構１５２は、第１基板Ｗ１の周縁部に当接する位置と第１基板Ｗ１の周縁部から離れた位置との間で当接部材１５１を移動させる。具体的には、移動機構１５２は、先端部において当接部材１５１に接続されるスライダ１５２ａと、スライダ１５２ａを水平方向、具体的には、第１基板Ｗ１の径方向に沿って移動させるアクチュエータ１５２ｂとを備える。アクチュエータ１５２ｂは、たとえば本体部１７０の上部に固定される。
【００７４】
歪形成部１５０は、上記のように構成されており、当接部材１５１を移動機構１５２により第１基板Ｗ１の径方向外方から第１基板Ｗ１へ向けて移動させて第１基板Ｗ１の周縁部に押し当てることで、第１基板Ｗ１の周縁部を径方向内方へ向かって押圧する。これにより、歪形成部１５０は、第１基板Ｗ１に歪みを形成する。
【００７５】
ここで、複数の歪形成部１５０の配置の一例について図１０を参照して説明する。図１０は、複数の歪形成部１５０の配置の一例を示す図である。なお、図１０には、複数の歪形成部１５０を下方から見た模式図を示している。
【００７６】
図１０に示すように、第１保持部１４０の周囲には、４つの歪形成部１５０が配置される。４つの歪形成部１５０は、複数の外側吸着部３０１のうち、４つの第１外側吸着部３１１の径方向外方に配置される。つまり、４つの歪形成部１５０は、第１基板Ｗ１における４５度方向に配置される。そして、４つの歪形成部１５０は、４つの外側吸着部３０１の径方向外方に位置する第１基板Ｗ１の４つの周縁部、すなわち、第１基板Ｗ１の４５度方向に位置する４つの周縁部を径方向内方に向かって押圧する。
【００７７】
上述したように、第１保持部１４０の本体部１７０は、第１基板Ｗ１より小さい径を有する。すなわち、第１基板Ｗ１は、本体部１７０から僅かにはみ出した状態で第１保持部１４０に吸着保持されており、歪形成部１５０は、第１基板Ｗ１の本体部１７０からはみ出した部分を当接部材１５１によって押圧する。
【００７８】
当接部材１５１の先端部は、たとえば平面視Ｖ字状に形成されており、各歪形成部１５０は、第１基板Ｗ１の周縁部を２点で押圧する。これにより、たとえば第１基板Ｗ１の周縁部を１点で押圧する場合と比較して、第１基板Ｗ１の周縁部に局所的な負荷が掛かることを抑制することができる。なお、当接部材１５１の先端部の形状は、Ｖ字状に限定されず、たとえば、第１基板Ｗ１の周縁部の形状に沿った円弧状であってもよい。
【００７９】
ここでは、第１保持部１４０の周囲に４つの歪形成部１５０が配置されるものとするが、第１保持部１４０の周囲には、８つの歪形成部１５０が４５度間隔で配置されてもよい。すなわち、第１基板Ｗ１の４５度方向における周縁部を押圧する４つの歪形成部１５０と、第１基板Ｗ１の９０度方向における周縁部を押圧する４つの歪形成部１５０とが設けられていてもよい。
【００８０】
図６に戻り、第２保持部１４１について説明する。第２保持部１４１は、第２基板Ｗ２と同径もしくは第２基板Ｗ２より大きい径を有する本体部２００を有する。ここでは、第２基板Ｗ２よりも大きい径を有する第２保持部１４１を示している。本体部２００の上面は、第２基板Ｗ２の下面（非接合面Ｗ２ｎ）と対向する対向面である。
【００８１】
本体部２００の上面には、第２基板Ｗ２の下面（非接合面Ｗｎ２）に接触する複数のピン２０１が設けられている。複数のピン２０１は、たとえば、径寸法が０．１ｍｍ〜１ｍｍであり、高さが数十μｍ〜数百μｍである。複数のピン２０１は、たとえば２ｍｍの間隔で均等に配置される。
【００８２】
また、本体部２００の上面には、下側リブ２０２が複数のピン２０１の外側に環状に設けられている。下側リブ２０２は、環状に形成され、第２基板Ｗ２の外周部を全周に亘って支持する。
【００８３】
また、本体部２００は、複数の下側吸引口２０３を有する。複数の下側吸引口２０３は、下側リブ２０２によって囲まれた吸着領域に複数（ここでは、３つ）設けられる。複数の下側吸引口２０３は、図示しない吸引管を介して真空ポンプ等の図示しない吸引装置に接続される。
【００８４】
第２保持部１４１は、下側リブ２０２によって囲まれた吸着領域を複数の下側吸引口２０３から真空引きすることによって吸着領域を減圧する。これにより、吸着領域に載置された第２基板Ｗ２は、第２保持部１４１に吸着保持される。
【００８５】
下側リブ２０２が第２基板Ｗ２の下面の外周部を全周に亘って支持するため、第２基板Ｗ２は外周部まで適切に真空引きされる。これにより、第２基板Ｗ２の全面を吸着保持することができる。また、第２基板Ｗ２の下面は複数のピン２０１に支持されるため、第２基板Ｗ２の真空引きを解除した際に、第２基板Ｗ２が第２保持部１４１から剥がれ易くなる。
【００８６】
次に、実施形態に係る接合システム１の具体的な動作について図１１〜図１３を参照して説明する。図１１は、実施形態に係る接合システム１が実行する処理の一部を示すフローチャートである。また、図１２および図１３は、接合処理の動作説明図である。図１３に示す各種の処理は、制御装置７０による制御に基づいて実行される。
【００８７】
まず、複数枚の第１基板Ｗ１を収容したカセットＣ１、複数枚の第２基板Ｗ２を収容したカセットＣ２、および空のカセットＣ３が、搬入出ステーション２の所定の載置板１１に載置される。その後、搬送装置２２によりカセットＣ１内の第１基板Ｗ１が取り出され、処理ステーション３の第３処理ブロックＧ３のトランジション装置５０に搬送される。
【００８８】
次に、第１基板Ｗ１は、搬送装置６１によって第１処理ブロックＧ１の表面改質装置３０に搬送される。表面改質装置３０では、所定の減圧雰囲気下において、処理ガスである酸素ガスが励起されてプラズマ化され、イオン化される。この酸素イオンが第１基板Ｗ１の接合面Ｗ１ｊに照射されて、当該接合面Ｗ１ｊがプラズマ処理される。これにより、第１基板Ｗ１の接合面Ｗ１ｊが改質される（ステップＳ１０１）。
【００８９】
次に、第１基板Ｗ１は、搬送装置６１によって第２処理ブロックＧ２の表面親水化装置４０に搬送される。表面親水化装置４０では、スピンチャックに保持された第１基板Ｗ１を回転させながら、当該第１基板Ｗ１上に純水を供給する。そうすると、供給された純水は第１基板Ｗ１の接合面Ｗ１ｊ上を拡散し、表面改質装置３０において改質された第１基板Ｗ１の接合面Ｗ１ｊに水酸基（シラノール基）が付着して当該接合面Ｗ１ｊが親水化される。また、当該純水によって、第１基板Ｗ１の接合面Ｗ１ｊが洗浄される（ステップＳ１０２）。
【００９０】
次に、第１基板Ｗ１は、搬送装置６１によって第２処理ブロックＧ２の接合装置４１に搬送される。接合装置４１に搬入された第１基板Ｗ１は、トランジション１１０を介して基板搬送機構１１１により位置調節機構１２０に搬送される。そして位置調節機構１２０によって、第１基板Ｗ１の水平方向の向きが調節される（ステップＳ１０３）。
【００９１】
その後、位置調節機構１２０から反転機構１３０の保持アーム１３１に第１基板Ｗ１が受け渡される。続いて搬送領域Ｔ１において、保持アーム１３１を反転させることにより、第１基板Ｗ１の表裏面が反転される（ステップＳ１０４）。すなわち、第１基板Ｗ１の接合面Ｗ１ｊが下方に向けられる。
【００９２】
その後、反転機構１３０の保持アーム１３１が回動して第１保持部１４０の下方に移動する。そして、反転機構１３０から第１保持部１４０に第１基板Ｗ１が受け渡される。第１基板Ｗ１は、ノッチ部Ｎを予め決められた方向、すなわち、第２外側吸着部３１２が設けられる方向に向けた状態で、第１保持部１４０にその非接合面Ｗ１ｎが吸着保持される（ステップＳ１０５）。
【００９３】
ステップＳ１０５において、第１保持部１４０は、複数の外側吸着部３０１および複数の内側吸着部３０２の全てを用いて第１基板Ｗ１を吸着保持する。
【００９４】
つづいて、制御装置７０は、第１真空ポンプ１７１ｂおよび第２真空ポンプ１７２ｂを停止することにより、複数の外側吸着部３０１および複数の内側吸着部３０２のうち、複数の外側吸着部３０１による吸着保持を解除する（ステップＳ１０６）。
【００９５】
つづいて、制御装置７０は、４つの歪形成部１５０を制御して第１基板Ｗ１に歪みを形成する（ステップＳ１０７）。具体的には、制御装置７０は、第１基板Ｗ１から離れた位置に配置された当接部材１５１を第１基板Ｗ１へ向けて移動させて第１基板Ｗ１の周縁部に押し当てる。これにより、第１基板Ｗ１の４５度方向における各周縁部が当接部材１５１によって径方向内方へ向かって押圧されて、第１基板Ｗ１の４５度方向における各周縁部に径方向内方に向かう歪みが形成される。なお、たとえば第１基板Ｗ１の破損を抑制するために、歪形成部１５０による押圧力は、１０Ｎ以下であることが好ましい。
【００９６】
ここで、ステップＳ１０５において、第１外側吸着部３１１による第１基板Ｗ１の吸着保持が解除されている。このため、ステップＳ１０６において、第１外側吸着部３１１によって歪みの形成が阻害されることを抑制することができ、周縁部から外周部の径方向に広い領域に歪みを形成することができる。ステップＳ１０５およびステップＳ１０６の処理は、歪形成処理の一例に相当する。
【００９７】
その後、制御装置７０は、第１真空ポンプ１７１ｂおよび第２真空ポンプ１７２ｂを駆動することにより、複数の外側吸着部３０１による吸着保持を再開するする（ステップＳ１０８）。４つの第１外側吸着部３１１によって第１基板Ｗ１の外周部が吸着保持されることにより、第１基板Ｗ１に形成された歪みを第１外側吸着部３１１による吸着力によって固定することができる。ステップＳ１０８の処理は、歪固定処理の一例に相当する。その後、制御装置７０は、歪形成部１５０を制御して、当接部材１５１を第１基板Ｗ１から離れた位置に退避させる。
【００９８】
なお、ここでは、４つの第１外側吸着部３１１および４つの第２外側吸着部３１２の全ての吸着保持を解除することとするが、制御装置７０は、複数の外側吸着部３０１のうち、４つの第１外側吸着部３１１の吸着保持のみを解除してもよい。
【００９９】
第１基板Ｗ１に上述したステップＳ１０１〜Ｓ１０８の処理が行われている間、第２基板Ｗ２に対する処理が行われる。まず、搬送装置２２によりカセットＣ２内の第２基板Ｗ２が取り出され、処理ステーション３のトランジション装置５０に搬送される。
【０１００】
次に、第２基板Ｗ２は、搬送装置６１によって表面改質装置３０に搬送され、第２基板Ｗ２の接合面Ｗ２ｊが改質される（ステップＳ１０９）。ステップＳ１０９における第２基板Ｗ２の接合面Ｗ２ｊの改質は、上述したステップＳ１０１と同様である。
【０１０１】
その後、第２基板Ｗ２は、搬送装置６１によって表面親水化装置４０に搬送され、第２基板Ｗ２の接合面Ｗ２ｊが親水化されるとともに当該接合面Ｗ２ｊが洗浄される（ステップＳ１１０）。ステップＳ１１０における第２基板Ｗ２の接合面Ｗ２ｊの親水化および洗浄は、上述したステップＳ１０２と同様である。
【０１０２】
その後、第２基板Ｗ２は、搬送装置６１によって接合装置４１に搬送される。接合装置４１に搬入された第２基板Ｗ２は、トランジション１１０を介して基板搬送機構１１１により位置調節機構１２０に搬送される。そして位置調節機構１２０によって、第２基板Ｗ２の水平方向の向きが調節される（ステップＳ１１１）。
【０１０３】
その後、第２基板Ｗ２は、基板搬送機構１１１によって第２保持部１４１に搬送され、第２保持部１４１に吸着保持される（ステップＳ１１２）。第２基板Ｗ２は、ノッチ部Ｎを予め決められた方向、具体的には、第１基板Ｗ１のノッチ部Ｎと同じ方向に向けた状態で、第２保持部１４１にその非接合面Ｗ２ｎが吸着保持される。
【０１０４】
次に、第１保持部１４０に保持された第１基板Ｗ１と第２保持部１４１に保持された第２基板Ｗ２との水平方向の位置調節が行われる（ステップＳ１１３）。
【０１０５】
次に、第１保持部１４０に保持された第１基板Ｗ１と第２保持部１４１に保持された第２基板Ｗ２との鉛直方向位置の調節を行う（ステップＳ１１４）。具体的には、第１移動部１６０が第２保持部１４１を鉛直上方に移動させることによって、第２基板Ｗ２を第１基板Ｗ１に接近させる。これにより、第２基板Ｗ２の接合面Ｗ２ｊと第１基板Ｗ１の接合面Ｗ１ｊとの間隔は所定の距離、たとえば５０μｍ〜２００μｍに調整される。
【０１０６】
次に、複数の内側吸着部３０２および複数の第２外側吸着部３１２による第１基板Ｗ１の吸着保持を解除した後（ステップＳ１１５）、ストライカー１９０の押圧ピン１９１を下降させることによって、第１基板Ｗ１の中心部を押下する（ステップＳ１１６）。ストライカー１９０により第１基板Ｗ１を押し下げる直前まで、複数の内側吸着部３０２により第１基板Ｗ１の中心部を吸着保持しておくことで、第１基板Ｗ１の中心部の自重たわみ（たとえば１μｍ程度）を抑えることができる。
【０１０７】
第１基板Ｗ１の中心部が第２基板Ｗ２の中心部に接触し、第１基板Ｗ１の中心部と第２基板Ｗ２の中心部とがストライカー１９０によって所定の力で押圧されると、押圧された第１基板Ｗ１の中心部と第２基板Ｗ２の中心部との間で接合が開始する。すなわち、第１基板Ｗ１の接合面Ｗ１ｊと第２基板Ｗ２の接合面Ｗ２ｊはそれぞれステップＳ１０１，Ｓ１０９において改質されているため、まず、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間にファンデルワールス力（分子間力）が生じ、当該接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ同士が接合される。さらに、第１基板Ｗ１の接合面Ｗ１ｊと第２基板Ｗ２の接合面Ｗ２ｊはそれぞれステップＳ１０２，Ｓ１１０において親水化されているため、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間の親水基が水素結合し、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ同士が強固に接合される。このようにして、接合領域Ａ（図７参照）が形成される。
【０１０８】
その後、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２との間では、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の中心部から外周部に向けて接合領域Ａが拡大していくボンディングウェーブが発生する（図１２参照）。
【０１０９】
本実施形態に係る接合装置４１では、第１基板Ｗ１の異方性に合わせて配置された複数の外側吸着部３０１のうち、接合領域Ａが最も速く拡大する４５°方向に配置した４つの第１外側吸着部３１１のみを用いて第１基板Ｗ１を吸着保持することとした。言い換えれば、接合領域Ａが最も遅く拡大する９０°方向においては第１基板Ｗ１を吸着保持しないこととした。
【０１１０】
これにより、第１基板Ｗ１の外縁の全周を吸着保持する場合と比較して、第１基板Ｗ１に加わるストレス・歪みの分布の不均一さを緩和することができる。この結果、ボンディングウェーブの不均一さが緩和されて、接合領域Ａが同心円状に近い状態で拡大するようになる。これにより、本実施形態に係る接合装置４１は、異方性に起因する重合基板Ｔの歪み（ディストーション）を低減することができる。
【０１１１】
その後、４つの第１外側吸着部３１１による第１基板Ｗ１の吸着保持を解除する（ステップＳ１１７）。これにより、４つの第１外側吸着部３１１によって吸着保持されていた第１基板Ｗ１の４５度方向における外周部が落下する。この結果、図１３に示すように、第１基板Ｗ１の接合面Ｗ１ｊと第２基板Ｗ２の接合面Ｗ２ｊが全面で当接し、重合基板Ｔが形成される。
【０１１２】
このように、本実施形態に係る接合装置４１では、第１基板Ｗ１の４５度方向における外周部を４つの第１外側吸着部３１１により、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とが接合される直前まで吸着保持する。このため、第１基板Ｗ１の４５度方向における周縁部から外周部の領域には、径方向外方へ向かう歪みが生じる。この結果、第１基板Ｗ１の４５度方向における周縁部から外周部の領域において第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の貼り合わせ精度が低下するおそれがある。
【０１１３】
これに対し、本実施形態に係る接合装置４１では、第１基板Ｗ１の４５度方向における周縁部から外周部の領域に対して予め径方向内方へ向かう歪みを形成しておくこととした。これにより、接合時に生じる径方向外方へ向かう歪みを、予め形成しておいた径方向内方へ向かう歪みによって相殺することができる。したがって、本実施形態に係る接合装置４１によれば、重合基板Ｔの歪み、特に、４５度方向における周縁部から外周部の領域に生じる歪みを抑えることができる。
【０１１４】
４つの歪形成部１５０は、第１基板Ｗ１の周縁部を押圧するものであって、第１基板Ｗ１を吸着保持するものではないため、歪形成部１５０により第１基板Ｗ１を押圧しても、第１保持部１４０の平坦度が崩れることはない。このため、たとえば、第１保持部１４０の外周部を吸着保持する部分を径方向に沿って移動可能に構成した場合と比較して、第１保持部１４０の平坦度が崩れることによる貼り合わせ精度の低下を抑制することができる。
【０１１５】
その後、押圧ピン１９１を第１保持部１４０まで上昇させ、第２保持部１４１による第２基板Ｗ２の吸着保持を解除する。その後、重合基板Ｔは、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の搬送装置２２によってカセットＣ３に搬送される。こうして、一連の接合処理が終了する。
【０１１６】
上述してきたように、本実施形態に係る接合装置４１は、第１保持部１４０と、第２保持部１４１と、複数の歪形成部１５０とを備える。第１保持部１４０は、周方向に沿って並べられた複数の外側吸着部３０１を有し、複数の外側吸着部３０１を用いて第１基板Ｗ１の外周部を吸着保持する。第２保持部１４１は、第２基板Ｗ２を吸着保持する。ストライカー１９０は、第１保持部１４０に吸着保持された第１基板Ｗ１の中心部を押圧して第２保持部１４１に吸着保持された第２基板Ｗ２に接触させる。複数の歪形成部１５０は、複数の外側吸着部３０１の径方向外方に位置する第１基板Ｗ１の周縁部を径方向内方へ向かって押圧することによって第１基板Ｗ１に歪みを形成する。
【０１１７】
複数の歪形成部１５０を用いて第１基板Ｗ１に径方向内方へ向かう歪みを予め形成しておくことで、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とを貼り合わせる際に生じる径方向外方へ向かう歪みを相殺することができる。したがって、本実施形態に係る接合装置４１によれば、接合後の基板である重合基板Ｔの歪みを抑えることができる。
【０１１８】
また、第１保持部１４０は、第１基板Ｗ１の外周部を吸着保持する本体部１７０を備える。そして、本体部１７０は、第１基板Ｗ１よりも小さい径を有する。すなわち、第１基板Ｗ１は、本体部１７０から僅かにはみ出した状態で第１保持部１４０に吸着保持される。したがって、歪形成部１５０は、本体部１７０からはみ出した第１基板Ｗ１の周縁部を径方向内側へ向かって押圧することができる。
【０１１９】
また、本実施形態に係る接合装置４１は、制御装置７０（制御部の一例）を備える。制御装置７０は、歪形成処理と、歪固定処理と、接合処理とを実行する。歪形成処理は、複数の歪形成部１５０を制御して、第１基板Ｗ１に歪みを形成する処理である。歪固定処理は、第１保持部１４０を制御して、歪形成処理によって第１基板Ｗ１に形成された歪みを外側吸着部３０１による吸着力によって固定する処理である。接合処理は、第１基板Ｗ１に歪みが形成された状態で、ストライカー１９０を制御して、第１基板Ｗ１の中心部を第２基板Ｗ２に接触させて第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とを接合させる処理である。
【０１２０】
このように、歪形成処理によって第１基板Ｗ１に形成された歪みは、歪固定処理によって固定される。これにより、歪形成部１５０を第１基板Ｗ１から離れた場所に退避させることができることから、接合処理において第１保持部１４０と第２保持部１４１とを接近させる際に、歪形成部１５０が邪魔になることがない。
【０１２１】
また、第１保持部１４０は、複数の外側吸着部３０１よりも径方向内方に設けられた内側吸着部３０２を備える。そして、制御装置７０は、歪形成処理において、第１保持部１４０を制御して、内側吸着部３０２により第１基板Ｗ１を吸着保持した状態で、複数の歪形成部１５０を制御して、第１基板Ｗ１に歪みを形成する。
【０１２２】
このように、内側吸着部３０２により第１基板Ｗ１を吸着保持することで、仮に、複数の外側吸着部３０１による第１基板Ｗ１の吸着保持を解除したとしても、第１基板Ｗ１の落下を抑制することができる。
【０１２３】
また、歪形成部１５０は、当接部材１５１と、当接部材１５１を移動させる移動機構１５２とを備える。そして、歪形成部１５０は、当接部材１５１を移動機構１５２により第１基板Ｗ１の径方向外方から第１基板Ｗ１へ向けて移動させることによって第１基板Ｗ１の周縁部に押し当てることで、第１基板Ｗ１の周縁部を径方向内方へ向かって押圧する。
【０１２４】
このように、歪形成部１５０は、第１基板Ｗ１を吸着保持するものではない。このため、歪形成部１５０により第１基板Ｗ１を押圧しても、第１保持部１４０の平坦度が崩れることはない。したがって、たとえば、第１保持部１４０の外周部を吸着保持する部分を径方向に沿って移動可能に構成した場合と比較して、第１保持部１４０の平坦度が崩れることによる貼り合わせ精度の低下を抑制することができる。
【０１２５】
また、複数の外側吸着部３０１は、９０度間隔で配置される４つの第１外側吸着部３１１と、４つの第１外側吸着部３１１に対して周方向に４５度ずれて配置される４つの第２外側吸着部３１２とを備える。そして、複数の歪形成部１５０は、４つの第１外側吸着部３１１の径方向外方に位置する第１基板Ｗ１の周縁部を径方向内方へ向かって押圧する。
【０１２６】
たとえば、４つの第１外側吸着部３１１および４つの第２外側吸着部３１２のうち、４つの第１外側吸着部３１１の径方向外方に位置する第１基板Ｗ１の周縁部のみが、貼り合わせの際に径方向外方に向かって歪む場合がある。このような場合に、４つの第１外側吸着部３１１の径方向外方に位置する第１基板Ｗ１の周縁部に予め歪みを形成しておくことで、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とを貼り合わせる際に生じる径方向外方へ向かう歪みを相殺することができる。
【０１２７】
また、第１基板Ｗ１は、表面の結晶方向が［１００］である単結晶シリコンウェハである。そして、４つの第１外側吸着部３１１は、第１基板Ｗ１の中心部から第１基板Ｗ１の表面に対して平行な［０−１１］結晶方向に向かう方向を０度と規定したとき、４５度の方向を基準に９０度間隔で配置される。
【０１２８】
たとえば、複数の外側吸着部３０１のうち４つの第１外側吸着部３１１のみを用いて第１基板Ｗ１を吸着保持した状態で接合処理を行うことで、第１基板Ｗ１の物性の異方性に起因する第１基板Ｗ１の歪みを抑えることができる。一方、４つの第１外側吸着部３１１のみを用いて第１基板Ｗ１を吸着保持した状態で接合処理を行うと、第１基板Ｗ１の４５度方向における周縁部に径方向外方へ向かう歪みが生じる。これに対し、本実施形態に係る接合装置４１では、４つの歪形成部１５０により第１基板Ｗ１の４５度方向における周縁部に予め径方向内方に向かう歪みを形成しておくことで、接合時に生じる径方向外方へ向かう歪みを相殺することができる。したがって、本実施形態に係る接合装置４１によれば、重合基板Ｔの歪み、特に、４５度方向における周縁部から外周部の領域に生じる歪みを抑えることができる。
【０１２９】
今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の請求お範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
【０１３０】
ここで、上述した歪形成部１５０の変形例について図１４〜図１７を参照して説明する。図１４および図１５は、第１の変形例に係る歪形成部の構成を示す模式図である。また、図１６および図１７は、第２の変形例に係る歪形成部の構成を示す模式図である。
【０１３１】
図１４および図１５に示すように、第１の変形例に係る歪形成部１５０Ａは、当接部材１５１Ａと、移動機構１５２Ａとを備える。当接部材１５１Ａは、たとえば逆Ｌ字状の部材であり、水平方向に延在する第１部分１５１Ａａと、第１部分１５１Ａａの先端から鉛直下方に延在する第２部分１５１Ａｂとを有する。移動機構１５２Ａは、鉛直方向に延在し、当接部材１５１Ａの第１部分１５１Ａａを回転可能に支持する回転軸部１５２Ａａと、回転軸部１５２Ａａを鉛直軸まわりに回転させるアクチュエータ１５２Ａｂとを備える。なお、図１５では、アクチュエータ１５２Ａｂを省略して示している。
【０１３２】
第１の変形例に係る歪形成部１５０Ａは、上記のように構成されており、移動機構１５２Ａにより当接部材１５１Ａを鉛直軸周りに回転させることによって、当接部材１５１Ａを第１基板Ｗ１の径方向外方から第１基板Ｗ１へ向けて移動させる。これにより、当接部材１５１Ａの第２部分１５１Ａｂが第１基板Ｗ１の周縁部を押圧することで、第１基板Ｗ１の周縁部に径方向内方へ向かう歪みを形成することができる。
【０１３３】
また、上述してきた例では、第１保持部１４０の本体部１７０が第１基板Ｗ１よりも小さい径を有しており、第１基板Ｗ１が全周にわたって本体部１７０からはみ出る場合について説明した。しかし、これに限らず、第１保持部の本体部は、第１基板Ｗ１と同径または第１基板Ｗ１よりも大きい径を有していてもよい。
【０１３４】
この場合、たとえば、図１６および図１７に示すように、第１保持部１４０Ｂの本体部１７０Ｂは、本体部１７０Ｂを周縁部から外周部にかけて切り欠いた切欠部１４８を有していればよい。切欠部１４８は、第１基板Ｗ１の４５度方向における周縁部（４箇所）に設けられる。あるいは、切欠部１４８は、第１基板Ｗ１の４５度方向および９０度方向における周縁部（８箇所）に設けられる。
【０１３５】
第２の変形例に係る歪形成部１５０Ｂは、当接部材１５１Ｂと、移動機構１５２Ｂとを備える。当接部材１５１Ｂは、たとえば棒状の部材であり、切欠部１４８に配置される。移動機構１５２Ｂは、水平方向に延在し、当接部材１５１Ｂを回転可能に支持する回転軸部１５２Ｂａと、回転軸部１５２Ｂａを軸芯まわりに回転させるアクチュエータ１５２Ｂｂとを備える。なお、図１７では、アクチュエータ１５２Ｂｂを省略して示している。
【０１３６】
第２の変形例に係る歪形成部１５０Ｂは、上記のように構成されており、移動機構１５２Ｂにより当接部材１５１Ｂを水平軸周りに回転させることにより、当接部材１５１Ｂを第１基板Ｗ１の径方向外方から第１基板Ｗ１へ向けて移動させる。これにより、当接部材１５１Ｂが第１基板Ｗ１の周縁部を押圧することで、第１基板Ｗ１の周縁部に径方向内方へ向かう歪みを形成することができる。
【０１３７】
なお、第２の変形例に係る第１保持部１４０Ｂの周囲には、歪形成部１５０Ｂに代えて、歪形成部１５０（図６参照）あるいは歪形成部１５０Ａ（図１４参照）が配置されてもよい。
【０１３８】
上述した実施形態では、第１保持部１４０が、複数の外側吸着部３０１として、４つの第１外側吸着部３１１と４つの第２外側吸着部３１２とを備える場合の例について説明したが、第１保持部１４０の構成は上記の例に限定されない。たとえば、第１保持部は、複数の外側吸着部３０１のうち、４つの第１外側吸着部３１１のみを備える構成であってもよい。また、上述した実施形態では、第１保持部１４０が、複数の内側吸着部３０２を備える場合の例について説明したが、第１保持部は、リング状に繋がった単一の内側吸着部を備えていてもよい。
【０１３９】
また、上述した実施形態では、第１保持部１４０が第１基板Ｗ１を真空吸着する場合の例について説明したが、第１保持部は、第１基板Ｗ１を静電吸着してもよい。
【０１４０】
また、上述した実施形態では、複数の歪形成部１５０が、第１保持部１４０の周囲に配置される場合の例について説明したが、複数の歪形成部１５０は、第１保持部１４０に加えて第２保持部１４１の周囲にも配置されてよい。
【符号の説明】
【０１４１】
Ｗ１  第１基板
Ｗ２  第２基板
１  接合システム
４１  接合装置
１４０  第１保持部
１４１  第２保持部
１５０  歪形成部
１５１  当接部材
１５２  移動機構
１９０  ストライカー
３０１  外側吸着部
３０２  内側吸着部
３１１  第１外側吸着部
３１２  第２外側吸着部
【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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