(57)【要約】【課題】接合された基板に発生するエッジボイドを低減す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方法は、表面改質工程と、表面親水化工程と、接合工程と、を含む。表面改質工程は、水素ガスが含まれる処理ガスを供給しながら第１基板の接合面および第２基板の接合面をプラズマによって改質する。表面親水化工程は、改質された第１基板の接合面および第２基板の接合面を親水化する。接合工程は、親水化された第１基板の接合面および第２基板の接合面を分子間力によって接合する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素ガスが含まれる処理ガスを供給しながら第１基板の接合面および第２基板の接合面をプラズマによって改質する表面改質工程と、
改質された前記第１基板の接合面および前記第２基板の接合面を親水化する表面親水化工程と、
親水化された前記第１基板の接合面および前記第２基板の接合面を分子間力によって接合する接合工程と、
を含む接合方法。
【請求項２】
第１基板の接合面および第２基板の接合面を改質する表面改質工程と、
改質された前記第１基板の接合面および前記第２基板の接合面を水素ガスが含まれる処理ガスで処理するガス処理工程と、
前記処理ガスで処理された前記第１基板の接合面および前記第２基板の接合面を親水化する表面親水化工程と、
親水化された前記第１基板の接合面および前記第２基板の接合面を分子間力によって接合する接合工程と、
を含む接合方法。
【請求項３】
前記ガス処理工程は、前記表面改質工程の後、前記第１基板の接合面および前記第２基板の接合面が大気雰囲気にさらされる前に行われる、請求項２に記載の接合方法。
【請求項４】
前記処理ガスは、不活性ガスを含む、請求項１〜３のいずれか一つに記載の接合方法。
【請求項５】
水素ガスが含まれる処理ガスを供給する処理ガス供給部を有し、第１基板の接合面および第２基板の接合面をプラズマによって改質する表面改質装置と、
前記表面改質装置によって改質された前記第１基板の接合面および前記第２基板の接合面を親水化する表面親水化装置と、
前記表面親水化装置によって親水化された前記第１基板の接合面および前記第２基板の接合面を分子間力によって接合する接合装置と
を備える接合システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、接合方法および接合システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウェハなどの基板同士を接合する手法として、基板の接合される表面を改質し、改質された基板の表面を親水化し、親水化された基板同士をファンデルワールス力および水素結合（分子間力）によって接合する手法が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−００５０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、接合された基板に発生するエッジボイドを低減す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】
【０００５】
本開示の一態様による接合方法は、表面改質工程と、表面親水化工程と、接合工程と、を含む。表面改質工程は、水素ガスが含まれる処理ガスを供給しながら第１基板の接合面および第２基板の接合面をプラズマによって改質する。表面親水化工程は、改質された前記第１基板の接合面および前記第２基板の接合面を親水化する。接合工程は、親水化された前記第１基板の接合面および前記第２基板の接合面を分子間力によって接合する。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、接合された基板に発生するエッジボイドを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１実施形態に係る接合システムの構成を示す模式平面図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る接合システムの構成を示す模式側面図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る上ウェハおよび下ウェハの模式側面図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係る表面改質装置の構成を示す模式断面図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係る接合装置の構成を示す模式平面図である。
【図６】図６は、第１実施形態に係る接合装置の構成を示す模式側面図である。
【図７】図７は、第１実施形態に係る接合装置の上チャックおよび下チャックの構成を示す模式側面図である。
【図８】図８は、第１実施形態に係る接合システムが実行する処理の処理手順の一部を示すフローチャートである。
【図９Ａ】図９Ａは、実施例１の重合ウェハのＣ−ＳＡＭ観察画像を示した図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、実施例２の重合ウェハのＣ−ＳＡＭ観察画像を示した図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、参考例の重合ウェハのＣ−ＳＡＭ観察画像を示した図である。
【図１０】図１０は、実施例１、実施例２および参考例のボンディングウェーブ到達時間を示した図である。
【図１１】図１１は、実施例１、実施例２および参考例の表面改質処理された接合面のＴｏＦ−ＳＩＭＳによる測定結果を示す図である。
【図１２】図１２は、第１実施形態に係る上ウェハおよび下ウェハの表面状態の推移を説明するための図である。
【図１３】図１３は、第２実施形態に係る接合システムが実行する処理の処理手順の一部を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照して、本願の開示する接合方法および接合システムの各実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す各実施形態により本開示が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【０００９】
従来、半導体ウェハなどの基板同士を接合する手法として、基板の接合される表面を改質し、改質された基板の表面を親水化し、親水化された基板同士をファンデルワールス力および水素結合（分子間力）によって接合する手法が知られている。
【００１０】
一方で、親水化された基板同士を接合する際に、接合された基板の周縁部にボイド（以下、エッジボイドと呼称する。）が発生する場合がある。かかるエッジボイドが発生すると、発生した部分を製品として使用することができなくなることから、歩留まりが低下する恐れがある。
【００１１】
そこで、接合された基板に発生するエッジボイドを低減することが期待されている。
【００１２】
＜接合システムの構成＞
まず、第１実施形態に係る接合システム１の構成について、図１〜図３を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る接合システム１の構成を示す模式平面図であり、図２は、同模式側面図である。また、図３は、第１実施形態に係る上ウェハおよび下ウェハの模式側面図である。なお、以下参照する各図面では、説明を分かりやすくするために、鉛直上向きをＺ軸の正方向とする直交座標系を示す場合がある。
【００１３】
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ウェハＴを形成する。
【００１４】
第１基板Ｗ１は、たとえばシリコンウェハや化合物半導体ウェハなどの半導体基板に複数の電子回路が形成された基板である。また、第２基板Ｗ２は、たとえば電子回路が形成されていないベアウェハである。第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とは、略同径を有する。なお、第２基板Ｗ２に電子回路が形成されていてもよい。
【００１５】
以下では、第１基板Ｗ１を「上ウェハＷ１」と記載し、第２基板Ｗ２を「下ウェハＷ２」と記載する。すなわち、上ウェハＷ１は第１基板の一例であり、下ウェハＷ２は第２基板の一例である。また、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを総称する場合、「ウェハＷ」と記載する場合がある。
【００１６】
また、以下では、図３に示すように、上ウェハＷ１の板面のうち、下ウェハＷ２と接合される側の板面を「接合面Ｗ１ｊ」と記載し、接合面Ｗ１ｊとは反対側の板面を「非接合面Ｗ１ｎ」と記載する。また、下ウェハＷ２の板面のうち、上ウェハＷ１と接合される側の板面を「接合面Ｗ２ｊ」と記載し、接合面Ｗ２ｊとは反対側の板面を「非接合面Ｗ２ｎ」と記載する。
【００１７】
図１に示すように、接合システム１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２および処理ステーション３は、Ｘ軸正方向に沿って、搬入出ステーション２および処理ステーション３の順番で並べて配置される。また、搬入出ステーション２および処理ステーション３は、一体的に接続される。
【００１８】
搬入出ステーション２は、載置台１０と、搬送領域２０とを備える。載置台１０は、複数の載置板１１を備える。各載置板１１には、複数枚（たとえば、２５枚）の基板を水平状態で収容するカセットＣ１、Ｃ２、Ｃ３がそれぞれ載置される。たとえば、カセットＣ１は上ウェハＷ１を収容するカセットであり、カセットＣ２は下ウェハＷ２を収容するカセットであり、カセットＣ３は重合ウェハＴを収容するカセットである。
【００１９】
搬送領域２０は、載置台１０のＸ軸正方向側に隣接して配置される。かかる搬送領域２０には、Ｙ軸方向に延在する搬送路２１と、この搬送路２１に沿って移動可能な搬送装置２２とが設けられる。
【００２０】
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。そして、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、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴの搬送を行う。
【００２１】
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などが載置されてもよい。
【００２２】
処理ステーション３には、各種装置を備えた複数の処理ブロック、たとえば３つの処理ブロックＧ１、Ｇ２、Ｇ３が設けられる。たとえば、処理ステーション３の正面側（図１のＹ軸負方向側）には、第１処理ブロックＧ１が設けられ、処理ステーション３の背面側（図１のＹ軸正方向側）には、第２処理ブロックＧ２が設けられる。また、処理ステーション３の搬入出ステーション２側（図１のＸ軸負方向側）には、第３処理ブロックＧ３が設けられる。
【００２３】
第１処理ブロックＧ１には、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊを処理ガスのプラズマによって改質する表面改質装置３０が配置される。表面改質装置３０は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊにおけるＳｉＯ２の結合を切断して単結合のＳｉＯとすることで、その後親水化されやすくするように当該接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊを改質する。
【００２４】
なお、表面改質装置３０では、たとえば、減圧雰囲気下において所定の処理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、かかる処理ガスに含まれる元素のイオンが、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊに照射されることにより、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊがプラズマ処理されて改質される。かかる表面改質装置３０の詳細については後述する。
【００２５】
第２処理ブロックＧ２には、表面親水化装置４０と、接合装置４１とが配置される。表面親水化装置４０は、たとえば純水によって上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊを親水化するとともに、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊを洗浄する。
【００２６】
表面親水化装置４０では、たとえばスピンチャックに保持された上ウェハＷ１または下ウェハＷ２を回転させながら、当該上ウェハＷ１または下ウェハＷ２上に純水を供給する。これにより、上ウェハＷ１または下ウェハＷ２上に供給された純水が上ウェハＷ１または下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊ上を拡散し、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊが親水化される。
【００２７】
接合装置４１は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を接合する。かかる接合装置４１の詳細については後述する。
【００２８】
第３処理ブロックＧ３には、図２に示すように、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴのトランジション（ＴＲＳ）装置５０、５１が下から順に２段に設けられる。
【００２９】
また、図１に示すように、第１処理ブロックＧ１、第２処理ブロックＧ２および第３処理ブロックＧ３に囲まれた領域には、搬送領域６０が形成される。搬送領域６０には、搬送装置６１が配置される。搬送装置６１は、たとえば鉛直方向、水平方向および鉛直軸周りに移動自在な搬送アームを有する。
【００３０】
かかる搬送装置６１は、搬送領域６０内を移動し、搬送領域６０に隣接する第１処理ブロックＧ１、第２処理ブロックＧ２および第３処理ブロックＧ３内の所定の装置に上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴを搬送する。
【００３１】
また、接合システム１は、制御装置３００を備える。制御装置３００は、接合システム１の動作を制御する。かかる制御装置３００は、たとえばコンピュータであり、図示しない制御部および記憶部を備える。記憶部には、接合処理などの各種処理を制御するプログラムが格納される。制御部は記憶部に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって接合システム１の動作を制御する。
【００３２】
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３００の記憶部にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記録媒体としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。
【００３３】
＜表面改質装置の構成＞
次に、表面改質装置３０の構成について、図４を参照しながら説明する。図４は、表面改質装置３０の構成を示す模式断面図である。
【００３４】
図４に示すように、表面改質装置３０は、内部を密閉可能な処理容器７０を有する。処理容器７０の搬送領域６０（図１参照）側の側面には、上ウェハＷ１または下ウェハＷ２の搬入出口７１が形成され、当該搬入出口７１にはゲートバルブ７２が設けられる。
【００３５】
処理容器７０の内部には、ステージ８０が配置される。ステージ８０は、たとえば下部電極であり、たとえばアルミニウムなどの導電性材料で構成される。ステージ８０の下方には、たとえばモータなどを備えた複数の駆動部８１が設けられる。複数の駆動部８１は、ステージ８０を昇降させる。
【００３６】
ステージ８０と処理容器７０の内壁との間には、複数のバッフル孔が設けられた排気リング１０３が配置される。排気リング１０３により、処理容器７０内の雰囲気が処理容器７０内から均一に排気される。
【００３７】
ステージ８０の下面には、導体で形成された給電棒１０４が接続される。給電棒１０４には、たとえばブロッキングコンデンサなどからなる整合器１０５を介して、第１の高周波電源１０６が接続される。プラズマ処理時には、第１の高周波電源１０６から所定の高周波電圧がステージ８０に印加される。
【００３８】
処理容器７０の内部には、上部電極１１０が配置される。ステージ８０の上面と上部電極１１０の下面とは、互いに平行に、所定の間隔をあけて対向して配置されている。ステージ８０の上面と上部電極１１０の下面との間隔は、駆動部８１により調整される。
【００３９】
上部電極１１０は接地され、グランド電位に接続されている。このように上部電極１１０が接地されているため、プラズマ処理中、上部電極１１０の下面の損傷を抑制することができる。
【００４０】
このように、第１の高周波電源１０６から下部電極であるステージ８０に、高周波電圧が印加されることにより、処理容器７０の内部にプラズマが発生する。
【００４１】
第１実施形態において、ステージ８０、給電棒１０４、整合器１０５、第１の高周波電源１０６、上部電極１１０、および整合器は、処理容器７０内に処理ガスのプラズマを発生させるプラズマ発生機構の一例である。なお、第１の高周波電源１０６は、上述の制御装置３００によって制御される。
【００４２】
表面改質装置３０には、たとえば上部電極１１０に隣接して、所定の処理ガスを処理容器７０に供給する処理ガス供給部１２０が設けられる。かかる処理ガス供給部１２０は、中空部１２１と、ガス供給管１２２と、処理ガス供給源１２３と、流量調節器１２４と、バルブ１２５と、バッフル板１２６と、ガス噴出口１２７とを有する。
【００４３】
中空部１２１は、上部電極１１０の内部に形成されている。そして、中空部１２１には、ガス供給管１２２が接続されている。ガス供給管１２２は、流量調節器１２４およびバルブ１２５を介して、処理ガス供給源１２３に連通している。
【００４４】
そして、処理ガス供給源１２３から供給された処理ガスは、流量調節器１２４およびバルブ１２５で流量制御され、ガス供給管１２２を介して、上部電極１１０の中空部１２１に導入される。
【００４５】
中空部１２１の内部には、処理ガスや除電用ガスの均一拡散を促進するためのバッフル板１２６が設けられている。バッフル板１２６には、多数の小孔が設けられている。上部電極１１０の下面には、中空部１２１から処理容器７０の内部に処理ガスを噴出させる多数のガス噴出口１２７が形成されている。
【００４６】
なお、図４には図示されていないが、表面改質装置３０には、処理容器７０内に不活性ガスなどを供給するガス供給部や除電用ガスを供給する除電用ガス供給部が設けられている。
【００４７】
処理容器７０には、吸気口１３０が形成される。吸気口１３０には、処理容器７０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１３１に連通する吸気管１３２が接続される。
【００４８】
ステージ８０の上面、すなわち上部電極１１０との対向面は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２よりも大きい径を有する平面視円形の水平面である。かかるステージ８０の上面にはステージカバー９０が載置され、上ウェハＷ１または下ウェハＷ２は、かかるステージカバー９０の載置部９１上に載置される。
【００４９】
＜接合装置の構成＞
次に、接合装置４１の構成について、図５および図６を参照しながら説明する。図５は、第１実施形態に係る接合装置４１の構成を示す模式平面図であり、図６は、第１実施形態に係る接合装置４１の構成を示す模式側面図である。
【００５０】
図５に示すように、接合装置４１は、内部を密閉可能な処理容器１９０を有する。処理容器１９０における搬送領域６０側の側面には、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴの搬入出口１９１が形成され、当該搬入出口１９１には開閉シャッタ１９２が設けられる。
【００５１】
処理容器１９０の内部は、内壁１９３によって搬送領域Ｔ１と処理領域Ｔ２に区画される。上述した搬入出口１９１は、搬送領域Ｔ１における処理容器１９０の側面に形成される。また、内壁１９３にも、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴの搬入出口１９４が形成される。
【００５２】
搬送領域Ｔ１のＹ軸負方向側には、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴを一時的に載置するためのトランジション２００が設けられる。トランジション２００は、たとえば２段に形成され、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴのいずれか２つを同時に載置することができる。
【００５３】
搬送領域Ｔ１には、搬送機構２０１が設けられる。搬送機構２０１は、たとえば鉛直方向、水平方向および鉛直軸周りに移動自在な搬送アームを有する。そして、搬送機構２０１は、搬送領域Ｔ１内、または搬送領域Ｔ１と処理領域Ｔ２との間で上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴを搬送する。
【００５４】
搬送領域Ｔ１のＹ軸正方向側には、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の水平方向の向きを調節する位置調節機構２１０が設けられる。かかる位置調節機構２１０では、図示しない保持部に吸着保持された上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を回転させながら図示しない検出部で上ウェハＷ１および下ウェハＷ２のノッチ部の位置を検出する。
【００５５】
これにより、位置調節機構２１０は、当該ノッチ部の位置を調節して上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の水平方向の向きを調節する。また、搬送領域Ｔ１には、上ウェハＷ１の表裏面を反転させる反転機構２２０が設けられる。
【００５６】
また、図６に示すように、処理領域Ｔ２には、上チャック２３０と下チャック２３１とが設けられる。上チャック２３０は、上ウェハＷ１を上方から吸着保持する。また、下チャック２３１は、上チャック２３０の下方に設けられ、下ウェハＷ２を下方から吸着保持する。
【００５７】
上チャック２３０は、図６に示すように、処理容器１９０の天井面に設けられた支持部材２８０に支持される。支持部材２８０には、下チャック２３１に保持された下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊを撮像する図示しない上部撮像部が設けられる。かかる上部撮像部は、上チャック２３０に隣接して設けられる。
【００５８】
また、図５および図６に示すように、下チャック２３１は、当該下チャック２３１の下方に設けられた第１下チャック移動部２９０に支持される。第１下チャック移動部２９０は、後述するように下チャック２３１を水平方向（Ｙ軸方向）に移動させる。また、第１下チャック移動部２９０は、下チャック２３１を鉛直方向に移動自在、且つ鉛直軸回りに回転可能に構成される。
【００５９】
図５に示すように、第１下チャック移動部２９０には、上チャック２３０に保持された上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊを撮像する図示しない下部撮像部が設けられている。かかる下部撮像部は、下チャック２３１に隣接して設けられる。
【００６０】
また、図５および図６に示すように、第１下チャック移動部２９０は、当該第１下チャック移動部２９０の下面側に設けられ、水平方向（Ｙ軸方向）に延伸する一対のレール２９５に取り付けられる。第１下チャック移動部２９０は、レール２９５に沿って移動自在に構成される。
【００６１】
一対のレール２９５は、第２下チャック移動部２９６に設けられる。第２下チャック移動部２９６は、当該第２下チャック移動部２９６の下面側に設けられ、水平方向（Ｘ軸方向）に延伸する一対のレール２９７に取り付けられる。
【００６２】
そして、第２下チャック移動部２９６は、レール２９７に沿って移動自在に、すなわち下チャック２３１を水平方向（Ｘ軸方向）に移動させるように構成される。なお、一対のレール２９７は、処理容器１９０の底面に設けられた載置台２９８上に設けられる。
【００６３】
次に、接合装置４１における上チャック２３０と下チャック２３１の構成について図７を参照して説明する。図７は、第１実施形態に係る接合装置４１の上チャック２３０および下チャック２３１の構成を示す模式側面図である。
【００６４】
上チャック２３０は、略円板状であり、図７に示すように、複数、たとえば３つの領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃに区画される。これらの領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃは、上チャック２３０の中心部から周縁部（外周部）に向けてこの順で設けられる。領域２３０ａは平面視において円形状を有し、領域２３０ｂ、２３０ｃは平面視において環状形状を有する。
【００６５】
各領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃには、図７に示すように上ウェハＷ１を吸着保持するための吸引管２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃがそれぞれ独立して設けられる。各吸引管２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃには、異なる真空ポンプ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃがそれぞれ接続される。このように、上チャック２３０は、各領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃ毎に上ウェハＷ１の真空引きを設定可能に構成されている。
【００６６】
上チャック２３０の中心部には、当該上チャック２３０を厚み方向に貫通する貫通孔２４３が形成される。この上チャック２３０の中心部は、当該上チャック２３０に吸着保持される上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａに対応している。そして、貫通孔２４３には、基板押圧機構２５０の押圧ピン２５３が挿通するようになっている。
【００６７】
基板押圧機構２５０は、上チャック２３０の上面に設けられ、押圧ピン２５３によって上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａを押圧する。押圧ピン２５３は、シリンダ部２５１およびアクチュエータ部２５２によって鉛直軸沿いに直動可能に設けられ、先端部において対向する基板（第１実施形態では上ウェハＷ１）をかかる先端部で押圧する。
【００６８】
具体的には、押圧ピン２５３は、後述する上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合時に、まず上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａと下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ａとを当接させるスタータとなる。
【００６９】
下チャック２３１は、略円板状であり、複数、たとえば２つの領域２３１ａ、２３１ｂに区画される。これらの領域２３１ａ、２３１ｂは、下チャック２３１の中心部から周縁部に向けてこの順で設けられる。そして、領域２３１ａは平面視において円形状を有し、領域２３１ｂは平面視において環状形状を有する。
【００７０】
各領域２３１ａ、２３１ｂには、図７に示すように下ウェハＷ２を吸着保持するための吸引管２６０ａ、２６０ｂがそれぞれ独立して設けられる。各吸引管２６０ａ、２６０ｂには、異なる真空ポンプ２６１ａ、２６１ｂがそれぞれ接続される。このように、下チャック２３１は、各領域２３１ａ、２３１ｂ毎に下ウェハＷ２の真空引きを設定可能に構成されている。
【００７１】
下チャック２３１の周縁部には、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴが当該下チャック２３１から飛び出したり、滑落したりすることを防止するストッパ部材２６３が複数箇所、たとえば５箇所に設けられる。
【００７２】
＜接合システムが実行する処理（第１実施形態）＞
つづいて、図８を参照しながら、第１実施形態に係る接合システム１が実行する処理の詳細について説明する。図８は、第１実施形態に係る接合システム１が実行する処理の処理手順の一部を示すフローチャートである。なお、図８に示す各種の処理は、制御装置３００による制御に基づいて実行される。
【００７３】
まず、複数枚の上ウェハＷ１を収容したカセットＣ１、複数枚の下ウェハＷ２を収容したカセットＣ２、および空のカセットＣ３が、搬入出ステーション２の所定の載置板１１に載置される。その後、搬送装置２２によりカセットＣ１内の上ウェハＷ１が取り出され、処理ステーション３の第３処理ブロックＧ３のトランジション装置５０に搬送される。
【００７４】
次に、上ウェハＷ１は、搬送装置６１によって第１処理ブロックＧ１の表面改質装置３０に搬送される。このとき、ゲートバルブ７２が開かれており、処理容器７０内が大気圧に開放されている。表面改質装置３０では、所定の減圧雰囲気下において、処理ガスが励起されてプラズマ化され、イオン化される。
【００７５】
このように発生したイオンが上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊに照射されて、当該接合面Ｗ１ｊがプラズマ処理される。これにより、接合面Ｗ１ｊの最表面にシリコン原子のダングリングボンドが形成される。
【００７６】
ここで、第１実施形態では、水素ガスが含まれる処理ガスを供給しながら、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊが改質される（ステップＳ１０１）。すなわち、第１実施形態では、処理ガス供給部１２０から供給され、表面改質処理に用いられる処理ガスに水素ガスが含まれている。また、第１実施形態では、かかる処理ガスにさらに窒素やアルゴンなどの不活性ガスが含まれているとよい。
【００７７】
このように、水素ガスが含まれた処理ガスを供給しながら上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊを改質することにより、重合ウェハＴに発生するエッジボイドＶ（図９Ａ参照）を低減することができる。
【００７８】
つづいては、表面改質処理に用いられる処理ガスに水素ガスが含まれている場合と、水素ガスが含まれていない場合との違いについて説明する。具体的には、処理ガスがＮ２＋４％Ｈ２である場合（以降、「実施例１」と呼称する。）と、処理ガスがＮ２＋５０％Ｈ２である場合（以降、「実施例２」と呼称する。）と、処理ガスがＮ２のみである場合（以降、「参考例」と呼称する。）とを比較する。
【００７９】
上記実施例１、２および参考例の条件で接合された重合ウェハＴについて、周縁部に形成されるエッジボイドＶの観察を行った。なお、かかるエッジボイドＶの観察は、Ｃ−ＳＡＭ（Constant-depth  mode  Scaning  Acoustic  Microscorpe：超音波顕微鏡）で行った。
【００８０】
図９Ａは、実施例１の重合ウェハＴのＣ−ＳＡＭ観察画像を示した図であり、図９Ｂは、実施例２の重合ウェハＴのＣ−ＳＡＭ観察画像を示した図であり、図９Ｃは、参考例の重合ウェハＴのＣ−ＳＡＭ観察画像を示した図である。なお、かかる観察画像は、すべて重合ウェハＴにおけるノッチ部Ｎの近傍を観察した画像である。
【００８１】
参考例のＣ−ＳＡＭ観察画像と、実施例１および実施例２のＣ−ＳＡＭ観察画像との比較により、実施例１および実施例２において、エッジボイドＶの発生が低減していることがわかる。
【００８２】
すなわち、第１実施形態によれば、水素ガスが含まれた処理ガスを供給しながら接合面Ｗ１ｊおよび接合面Ｗ２ｊの表面改質処理を行うことにより、重合ウェハＴに発生するエッジボイドＶを低減することができる。なお、このように重合ウェハＴに発生するエッジボイドＶが低減した要因については、接合システム１における各種処理の説明が終了した後に考察する。
【００８３】
図８の説明に戻る。ステップＳ１０１につづいて、上ウェハＷ１は、搬送装置６１によって第２処理ブロックＧ２の表面親水化装置４０に搬送される。表面親水化装置４０では、スピンチャックに保持された上ウェハＷ１を回転させながら、当該上ウェハＷ１上に純水を供給する。
【００８４】
そうすると、供給された純水は上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊ上を拡散する。これにより、表面改質装置３０では、改質された上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊにおけるシリコン原子のダングリングボンドにＯＨ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（ステップＳ１０２）。また、当該純水によって、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊが洗浄される。
【００８５】
次に、上ウェハＷ１は、搬送装置６１によって第２処理ブロックＧ２の接合装置４１に搬送される。接合装置４１に搬入された上ウェハＷ１は、トランジション２００を介して位置調節機構２１０に搬送される。そして位置調節機構２１０によって、上ウェハＷ１の水平方向の向きが調節される（ステップＳ１０３）。
【００８６】
その後、位置調節機構２１０から反転機構２２０に上ウェハＷ１が受け渡される。続いて搬送領域Ｔ１において、反転機構２２０を動作させることにより、上ウェハＷ１の表裏面が反転される（ステップＳ１０４）。すなわち、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊが下方に向けられる。
【００８７】
その後、反転機構２２０が回動して上チャック２３０の下方に移動する。そして、反転機構２２０から上チャック２３０に上ウェハＷ１が受け渡される。上ウェハＷ１は、上チャック２３０にその非接合面Ｗ１ｎが吸着保持される（ステップＳ１０５）。
【００８８】
上ウェハＷ１に上述したステップＳ１０１〜Ｓ１０５の処理が行われている間、下ウェハＷ２の処理が行われる。まず、搬送装置２２によりカセットＣ２内の下ウェハＷ２が取り出され、処理ステーション３のトランジション装置５０に搬送される。
【００８９】
次に、下ウェハＷ２は、搬送装置６１によって表面改質装置３０に搬送され、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊが改質される（ステップＳ１０６）。なお、かかるステップＳ１０６は、上述のステップＳ１０１と同様の処理であり、水素ガスが含まれた処理ガスを供給しながら行われる。
【００９０】
その後、下ウェハＷ２は、搬送装置６１によって表面親水化装置４０に搬送され、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊが親水化される（ステップＳ１０７）。なお、かかるステップＳ１０７は、上述のステップＳ１０２と同様の処理である。
【００９１】
その後、下ウェハＷ２は、搬送装置６１によって接合装置４１に搬送される。接合装置４１に搬入された下ウェハＷ２は、トランジション２００を介して位置調節機構２１０に搬送される。そして位置調節機構２１０によって、下ウェハＷ２の水平方向の向きが調節される（ステップＳ１０８）。
【００９２】
その後、下ウェハＷ２は、下チャック２３１に搬送され、下チャック２３１に吸着保持される（ステップＳ１０９）。下ウェハＷ２は、ノッチ部を予め決められた方向に向けた状態で、下チャック２３１にその非接合面Ｗ２ｎが吸着保持される。
【００９３】
次に、上チャック２３０に保持された上ウェハＷ１と下チャック２３１に保持された下ウェハＷ２との水平方向の位置調節が行われる（ステップＳ１１０）。
【００９４】
次に、第１下チャック移動部２９０によって下チャック２３１を鉛直上方に移動させて、上チャック２３０と下チャック２３１の鉛直方向位置の調節を行う。これにより、当該上チャック２３０に保持された上ウェハＷ１と下チャック２３１に保持された下ウェハＷ２との鉛直方向位置の調節が行われる（ステップＳ１１１）。
【００９５】
このとき、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊと上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊとの間の間隔は所定の距離、たとえば８０μｍ〜２００μｍになっている。
【００９６】
次に、基板押圧機構２５０の押圧ピン２５３を下降させることによって、上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａを押し下げて、上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａと下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ａとを所定の力で押圧する（ステップＳ１１２）。
【００９７】
これにより、押圧された上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａと下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ａとの間で接合が開始する。具体的には、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊはそれぞれステップＳ１０１、Ｓ１０６において改質されているため、まず、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊ間にファンデルワールス力（分子間力）が生じ、当該接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊ同士が接合される。
【００９８】
さらに、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊはそれぞれステップＳ１０２、Ｓ１０７において親水化されているため、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊ間のＯＨ基が水素結合し、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊ同士が強固に接合される。
【００９９】
その後、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との接合領域は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の中心部から外周部へ拡大していく。その後、押圧ピン２５３によって上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａと下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ａを押圧した状態で、真空ポンプ２４１ｂの作動を停止して、領域２３０ｂにおける吸引管２４０ｂからの上ウェハＷ１の真空引きを停止する。
【０１００】
そうすると、領域２３０ｂに保持されていた上ウェハＷ１が下ウェハＷ２上に落下する。さらにその後、真空ポンプ２４１ｃの作動を停止して、領域２３０ｃにおける吸引管２４０ｃからの上ウェハＷ１の真空引きを停止する。
【０１０１】
このように上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａから外周部に向けて、上ウェハＷ１の真空引きを段階的に停止し、上ウェハＷ１が下ウェハＷ２上に段階的に落下して当接する。そして、上述した接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊ間のファンデルワールス力と水素結合による接合が中心部Ｗ１ａ、Ｗ２ａから外周部に向けて順次拡がる。
【０１０２】
こうして、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊが全面で当接し、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２が接合される（ステップＳ１１３）。
【０１０３】
その後、押圧ピン２５３を上チャック２３０まで上昇させる。また、下チャック２３１において吸引管２６０ａ、２６０ｂからの下ウェハＷ２の真空引きを停止して、下チャック２３１による下ウェハＷ２の吸着保持を解除する。これにより、接合装置４１での接合処理が終了する。
【０１０４】
＜エッジボイドの発生が低減する要因＞
つづいては、水素ガスが含まれる処理ガスを供給しながら表面改質処理を行うことにより、エッジボイドＶが低減する要因について考察する。図１０は、実施例１、実施例２および参考例のボンディングウェーブ到達時間を示した図である。
【０１０５】
ここで、「ボンディングウェーブ」とは、上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａと下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ａとが分子間力によって接合し接合領域が形成された後、ウェハＷの外周部に向けて接合領域が拡大していく際に発生する波のことである。
【０１０６】
また、「ボンディングウェーブ到達時間」とは、中心部Ｗ１ａ、Ｗ２ａで接合領域が形成されてから、かかる接合領域がウェハＷの端部まで到達する時間のことである。図１０に示すように、実施例１および実施例２において、ボンディングウェーブ到達時間が長くなっていることがわかる。
【０１０７】
ここで、エッジボイドＶの発生要因の１つとして、ボンディングウェーブが速い速度でウェハＷの周縁部に到達した場合に、ウェハＷの周縁部において急激な圧力の変動が起こることが考えられる。
【０１０８】
なぜなら、このような急激な圧力の変動により、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊの周縁部と下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの周縁部とで結露が発生し、かかる発生した結露に起因してエッジボイドＶが形成されるからである。
【０１０９】
すなわち、実施例１および実施例２では、ボンディングウェーブ到達時間が長くなることにより、ウェハＷの周縁部における急激な圧力の変動を抑制することができることから、重合ウェハＴの周縁部に発生するエッジボイドＶを低減することができると考えられる。
【０１１０】
次に、実施例１および実施例２において、ボンディングウェーブ到達時間が長くなった要因について考察する。図１１は、実施例１、実施例２および参考例の表面改質処理された接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊのＴｏＦ−ＳＩＭＳ（Time-of-Flight  Secondary  Ion  Mass  Spectrometry：飛行時間型二次イオン質量分析法）による測定結果を示す図である。
【０１１１】
図１１では、実施例１、実施例２および参考例において、ＴｏＦ−ＳＩＭＳによって計測されたＳｉＯ３Ｈ３イオンおよびＳｉ２Ｏ５Ｈ３イオンのカウント数を示している。かかるＳｉＯ３Ｈ３イオンおよびＳｉ２Ｏ５Ｈ３イオンは、いずれも表面改質処理された接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊの最表面におけるＯＨ基の数を示している。
【０１１２】
すなわち、図１１から、実施例１および実施例２では、表面改質処理された接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊにおける最表面のＯＨ基が減少していることがわかる。ここまで示した評価結果から、第１実施形態における各種処理の際には、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊで次のような現象が起こっていると推測される。
【０１１３】
図１２は、第１実施形態に係る上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の表面状態の推移を説明するための図である。上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊにはＳｉＯ２層が形成され、表面改質処理前の接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊにおける最表面のシリコン原子には、炭素原子や水素原子などが結合されている。
【０１１４】
そこで、第１実施形態では、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２に対して、処理ガスのプラズマ（以下、「処理用プラズマ」という場合がある。）による表面改質処理を行う。この際、処理用プラズマ中の不活性ガス元素のイオンが最表面のシリコン原子に結合される原子の除去に寄与する。
【０１１５】
これにより、図１２の（ａ）に示すように、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊの最表面には、シリコン原子のダングリングボンド（原子における未結合手）が形成される。
【０１１６】
ここで、第１実施形態では、処理ガスに水素ガスが含まれていることから、処理用プラズマ内に水素イオンも含まれる。そして、図１２の（ｂ）に示すように、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊにおける一部のダングリングボンドにかかる水素イオンが結合され、かかるダングリングボンドが水素終端される。
【０１１７】
この状態で、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２が表面改質装置３０から搬出され、大気雰囲気にさらされると、図１２の（ｃ）に示すように、大気中の水分に起因して、残りのシリコン原子のダングリングボンドがＯＨ基で終端される。
【０１１８】
すなわち、上述のＴｏＦ−ＳＩＭＳによる評価結果では、表面改質処理された接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊにおける最表面のＯＨ基が減少していたが、これはＯＨ基で終端されていないダングリングボンドが水素終端されていることが原因であると推測される。
【０１１９】
次に、表面改質装置３０から搬出された上ウェハＷ１および下ウェハＷ２は、表面親水化装置４０で接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊが親水化処理され、接合装置４１で接合処理される。かかる接合処理では、図１２の（ｄ）に示すように、接合面Ｗ１ｊのＯＨ基と接合面Ｗ２ｊのＯＨ基との間の水素結合により、ウェハＷの中心部から端部に向かって接合が形成される。
【０１２０】
ここで、第１実施形態では、ダングリングボンドの一部が水素終端されていることから、かかる水素終端されたシリコン原子においては上述のＯＨ基に起因する接合が阻害される。すなわち、第１実施形態では、水素終端されたシリコン原子に起因して、接合領域が拡大していく際に発生するボンディングウェーブの進行が阻害されることから、ボンディングウェーブ到達時間が長くなったと推測される。
【０１２１】
すなわち、第１実施形態では、水素終端されたシリコン原子に起因して、接合領域が拡大していく際に発生するボンディングウェーブの進行が阻害されることから、ウェハＷの周縁部における急激な圧力の変動を抑制することができる。したがって、第１実施形態によれば、重合ウェハＴに発生するエッジボイドＶを低減することができる。
【０１２２】
また、第１実施形態では、処理ガスに不活性ガスが含まれているとよい。これにより、処理ガスを供給しながら行う表面改質処理において、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊの最表面におけるシリコン原子のダングリングボンドを効率よく形成することができる。
【０１２３】
また、第１実施形態では、処理ガスに水素ガスが含まれていることから、かかる水素ガスは還元性を有する。したがって、ともに電子回路が形成された上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを接合して、両方の電子回路を接続する場合に、電極表面を還元することができることから、電気抵抗の小さい良好な電子回路を形成することができる。
【０１２４】
図１２の説明に戻る。図１２の（ｄ）の状態から、接合された上ウェハＷ１および下ウェハＷ２は、所定の温度（たとえば、２００℃〜１０００℃）で熱処理される。これにより、接合面Ｗ１ｊと接合面Ｗ２ｊとの間から水分が除去され（図１２の（ｅ）参照）、接合面Ｗ１ｊと接合面Ｗ２ｊとの間にＳｉ−Ｏ結合またはＳｉ−Ｓｉ結合が形成される（図１２の（ｆ）参照）。そして、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とは、エッジボイドＶの発生が低減され、分子間力によって結合する重合ウェハＴとなる。
【０１２５】
第１実施形態に係る接合方法は、表面改質工程（ステップＳ１０１、Ｓ１０６）と、表面親水化工程（ステップＳ１０２、Ｓ１０７）と、接合工程（ステップＳ１１３）と、を含む。表面改質工程は、水素ガスが含まれる処理ガスを供給しながら第１基板（上ウェハＷ１）の接合面Ｗ１ｊおよび第２基板（下ウェハＷ２）の接合面Ｗ２ｊをプラズマによって改質する。表面親水化工程は、改質された第１基板（上ウェハＷ１）の接合面Ｗ１ｊおよび第２基板（下ウェハＷ２）の接合面Ｗ２ｊを親水化する。接合工程は、親水化された第１基板（上ウェハＷ１）の接合面Ｗ１ｊおよび第２基板（下ウェハＷ２）の接合面Ｗ２ｊを分子間力によって接合する。これにより、接合された重合ウェハＴに発生するエッジボイドＶを低減することができる。
【０１２６】
また、第１実施形態に係る接合方法において、処理ガスは、不活性ガスを含む。これにより、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊの最表面におけるシリコン原子のダングリングボンドを効率よく形成することができる。
【０１２７】
＜第２実施形態＞
ここまで説明した第１実施形態では、表面改質処理の際に処理ガスを供給することにより、最表面のシリコン原子のダングリングボンド形成と、形成されたダングリングボンドの水素終端とを並行して行う例について示した。一方で、最表面のシリコン原子のダングリングボンド形成と、形成されたダングリングボンドの水素終端とを別のタイミングで行ってもよい。
【０１２８】
第２実施形態では、表面改質装置３０において、まず不活性ガスなどを供給しながらプラズマを形成して表面改質処理を行う。これにより、第２実施形態では、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊの最表面におけるシリコン原子のダングリングボンドを形成する（図１２の（ａ）参照）。
【０１２９】
次に、第２実施形態では、かかる表面改質処理の後、表面改質装置３０において、処理ガス供給部１２０を用いて、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊを水素ガスが含まれる処理ガスで処理する。これにより、図１２の（ｂ）に示したように、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊにおける一部のダングリングボンドにかかる水素原子が結合され、かかるダングリングボンドが水素終端される。
【０１３０】
以降の処理については第１実施形態と同様の処理を行うことにより、第２実施形態でもダングリングボンドの一部が水素終端されていることから、接合領域が拡大していく際に発生するボンディングウェーブの進行を阻害することができる。
【０１３１】
したがって、第２実施形態によれば、ウェハＷの周縁部における急激な圧力の変動を抑制することができることから、重合ウェハＴに発生するエッジボイドＶを低減することができる。
【０１３２】
また、第２実施形態において、上述のガス処理工程は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２が大気雰囲気にさらされる前に行うとよい。これにより、ダングリングボンドが大気中の水分に起因してＯＨ基で終端される前に、ダングリングボンドの一部を効率よく水素終端することができる。
【０１３３】
図１３は、第２実施形態に係る接合システム１が実行する処理の処理手順の一部を示すフローチャートである。なお、図１３に示す各種の処理は、制御装置３００による制御に基づいて実行される。
【０１３４】
最初に、上述のステップＳ１０１と同様に、上ウェハＷ１は、表面改質装置３０に搬入される。そして、かかる表面改質装置３０において、図示しないガス供給部から不活性ガスなどを供給しながら、所定の減圧雰囲気下で励起されたプラズマで処理される。これにより、シリコン原子のダングリングボンドが形成されるように、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊが改質される（ステップＳ２０１）。
【０１３５】
次に、上ウェハＷ１は、表面改質装置３０において、所定の減圧雰囲気下で処理ガス供給部１２０から処理ガスが供給されることにより、接合面Ｗ１ｊが処理ガスで処理される（ステップＳ２０２）。これにより、一部のシリコン原子のダングリングボンドが水素終端される。
【０１３６】
その後、上ウェハＷ１は、表面親水化装置４０に搬送され、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊが親水化される（ステップＳ２０３）。次に、上ウェハＷ１は、位置調節機構２１０に搬送され、上ウェハＷ１の水平方向の向きが調節される（ステップＳ２０４）。
【０１３７】
その後、上ウェハＷ１は、反転機構２２０に搬送され、上ウェハＷ１の表裏面が反転される（ステップＳ２０５）。次に、上ウェハＷ１は、上チャック２３０に受け渡され、かかる上チャック２３０にその非接合面Ｗ１ｎが吸着保持される（ステップＳ２０６）。
【０１３８】
なお、かかるステップＳ２０３〜Ｓ２０６は、上述のステップＳ１０２〜Ｓ１０５と同様の処理である。
【０１３９】
上ウェハＷ１に上述したステップＳ２０１〜Ｓ２０６の処理が行われている間、下ウェハＷ２の処理が行われる。まず、下ウェハＷ２は、表面改質装置３０に搬送され、かかる表面改質装置３０において、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊが改質される（ステップＳ２０７）。なお、かかるステップＳ２０７は、上述のステップＳ２０１と同様の処理である。
【０１４０】
次に、下ウェハＷ２は、表面改質装置３０において、所定の減圧雰囲気下で処理ガス供給部１２０から処理ガスが供給されることにより、接合面Ｗ２ｊが処理ガスで処理される（ステップＳ２０８）。なお、かかるステップＳ２０８は、上述のステップＳ２０２と同様の処理である。
【０１４１】
その後、下ウェハＷ２は、表面親水化装置４０に搬送され、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊが親水化される（ステップＳ２０９）。次に、下ウェハＷ２は、位置調節機構２１０に搬送され、下ウェハＷ２の水平方向の向きが調節される（ステップＳ２１０）。
【０１４２】
その後、下ウェハＷ２は、下チャック２３１に搬送され、下チャック２３１に吸着保持される（ステップＳ２１１）。なお、かかるステップＳ２０９〜Ｓ２１１は、上述のステップＳ１０７〜Ｓ１０９と同様の処理である。
【０１４３】
次に、上チャック２３０に保持された上ウェハＷ１と下チャック２３１に保持された下ウェハＷ２との水平方向の位置調節が行われる（ステップＳ２１２）。その後、上チャック２３０に保持された上ウェハＷ１と下チャック２３１に保持された下ウェハＷ２との鉛直方向位置の調節を行う（ステップＳ２１３）。
【０１４４】
次に、上ウェハＷ１の中心部と下ウェハＷ２の中心部とを所定の力で押圧する（ステップＳ２１４）。その後、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊが全面で当接し、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２が接合され（ステップＳ２１５）、処理が完了する。なお、かかるステップＳ２１２〜Ｓ２１５は、上述のステップＳ１１０〜Ｓ１１３と同様の処理である。
【０１４５】
第２実施形態に係る接合方法は、表面改質工程（ステップＳ２０１、Ｓ２０７）と、ガス処理工程（ステップＳ２０２、Ｓ２０８）と、表面親水化工程（ステップＳ２０３、Ｓ２０９）と、接合工程（ステップＳ２１５）とを含む。表面改質工程は、第１基板（上ウェハＷ１）の接合面Ｗ１ｊおよび第２基板（下ウェハＷ２）の接合面Ｗ２ｊを改質する。ガス処理工程は、改質された第１基板（上ウェハＷ１）の接合面Ｗ１ｊおよび第２基板（下ウェハＷ２）の接合面Ｗ２ｊを水素ガスが含まれる処理ガスで処理する。表面親水化工程は、処理ガスで処理された第１基板（上ウェハＷ１）の接合面Ｗ１ｊおよび第２基板（下ウェハＷ２）の接合面Ｗ２ｊを親水化する。接合工程は、親水化された第１基板（上ウェハＷ１）の接合面Ｗ１ｊおよび第２基板（下ウェハＷ２）の接合面Ｗ２ｊを分子間力によって接合する。これにより、接合された重合ウェハＴに発生するエッジボイドＶを低減することができる。
【０１４６】
また、第２実施形態に係る接合方法において、ガス処理工程は、表面改質工程の後、第１基板（上ウェハＷ１）の接合面Ｗ１ｊおよび第２基板（下ウェハＷ２）の接合面Ｗ２ｊが大気雰囲気にさらされる前に行われる。これにより、ダングリングボンドが大気中の水分に起因してＯＨ基で終端される前に、ダングリングボンドの一部を効率よく水素終端することができる。
【０１４７】
また、第１および第２実施形態に係る接合システム１は、表面改質装置３０と、表面親水化装置４０と、接合装置４１とを備える。表面改質装置３０は、水素ガスが含まれる処理ガスを供給する処理ガス供給部１２０を有し、第１基板（上ウェハＷ１）の接合面Ｗ１ｊおよび第２基板（下ウェハＷ２）の接合面Ｗ２ｊをプラズマによって改質する。表面親水化装置４０は、表面改質装置３０によって改質された第１基板（上ウェハＷ１）の接合面Ｗ１ｊおよび第２基板（下ウェハＷ２）の接合面Ｗ２ｊを親水化する。接合装置４１は、表面親水化装置４０によって親水化された第１基板（上ウェハＷ１）の接合面Ｗ１ｊおよび第２基板（下ウェハＷ２）の接合面Ｗ２ｊを分子間力によって接合する。これにより、接合された重合ウェハＴに発生するエッジボイドＶを低減することができる。
【０１４８】
以上、本開示の各実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。たとえば、上述の各実施形態では、処理ガスに不活性ガスと水素ガスとを混合したガスを用いた場合について示したが、処理ガスは水素ガスのみで構成されていてもよい。
【０１４９】
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、上記した各実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の各実施形態は、添付の特許請求の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。
【符号の説明】
【０１５０】
１      接合システム
３０    表面改質装置
４０    表面親水化装置
４１    接合装置
１２０  処理ガス供給部
Ｗ１    上ウェハ（第１基板の一例）
Ｗ１ｊ  接合面
Ｗ２    下ウェハ（第２基板の一例）
Ｗ２ｊ  接合面
Ｖ      エッジボイド
【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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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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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