(57)【要約】【課題】基板同士を接合する際に基板を適切に保持して、当該基板同士の接合処理を適切に行う。【解決手段】接合システムは、ウェハＷＵ、ＷＬの接合される表面を改質する表面改質装置と、表面改質装置で改質されたウェハＷＵ、ＷＬの表面を親水化すると共に、当該表面を洗浄する表面処理装置４０と、表面処理装置４０で表面が処理されたウェハＷＵ、ＷＬ同士を接合する接合装置と、を有する。表面処理装置４０は、ウェハＷＵ、ＷＬの表面に処理液を供給する処理液ノズル１２２と、ウェハＷＵ、ＷＬの裏面外周部を洗浄する外周洗浄部１５２と、を有する。【選択図】図５
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【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、
基板の接合される表面を改質する表面改質装置と、
前記表面改質装置で改質された基板の表面を親水化すると共に、当該表面を洗浄する表面処理装置と、
前記表面処理装置で表面が処理された基板同士を接合する接合装置と、を有し、
前記表面処理装置は、
基板の表面に処理液を供給する処理液ノズルと、
基板の裏面外周部を洗浄する外周洗浄部と、を有することを特徴とする、接合システム。
【請求項２】
前記外周洗浄部は、基板の裏面外周部に接触して当該裏面外周部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】
前記接合装置は、
下面に第１の基板を真空引きして吸着保持する第１の保持部と、
前記第１の保持部の下方に設けられ、上面に第２の基板を真空引きして吸着保持する第２の保持部と、を有し、
前記第２の保持部は、
第２の基板の全面を真空引きする本体部と、
前記本体部上に設けられ、第２の基板の裏面に接触する複数のピンと、を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の接合システム。
【請求項４】
基板同士を接合する接合方法であって、
基板の接合される表面を改質する表面改質工程と、
その後、前記表面改質工程で改質された基板の表面を親水化すると共に、当該表面を洗浄する表面処理工程と、
前記表面処理工程で表面が処理された基板同士を接合する接合工程と、を有し、
前記表面処理工程は、
処理液ノズルから基板の表面に処理液を供給し、当該基板の表面を親水化すると共に洗浄する表面処理工程と、
外周洗浄部によって基板の裏面外周部を洗浄する外周洗浄工程と、を有することを特徴とする、接合方法。
【請求項５】
前記外周洗浄工程は、前記表面処理工程の前に行われることを特徴とする、請求項４に記載の接合方法。
【請求項６】
前記外周洗浄工程において、前記外周洗浄部は基板の裏面外周部に接触して当該裏面外周部を洗浄することを特徴とする、請求項４又は５に記載の接合方法。
【請求項７】
前記接合工程は、
第１の基板を真空引きして第１の保持部の下面で吸着保持し、第２の基板を真空引きして第２の保持部の上面で吸着保持した後、前記第１の保持部に保持された第１の基板と前記第２の保持部に保持された第２の基板とを対向配置する配置工程と、
その後、第１の基板と第２の基板を接合する接合工程と、を有し、
前記第２の保持部は、第２の基板の全面を真空引きする本体部と、前記本体部上に設けられた接触する複数のピンとを有し、前記複数のピンが第２の基板の裏面に接触して当該第２の基板を吸着保持することを特徴とする、請求項４〜６のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項８】
前記外周洗浄工程において、前記外周洗浄部によって第２の基板のみを洗浄することを特徴する、請求項７に記載の接合方法。
【請求項９】
請求項４〜８のいずか一項に記載の接合方法を接合システムによって実行させるように、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１０】
請求項９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、例えば特許文献１に記載の接合システムを用いて、２枚の半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）の接合が行われる。例えば接合システムは、ウェハの接合される表面を改質する表面改質装置（表面活性化装置）と、当該表面改質装置で改質されたウェハの表面を親水化する表面親水化装置と、当該表面親水化装置で表面が親水化されたウェハ同士を接合する接合装置と、を有している。この接合システムでは、表面改質装置においてウェハの表面に対してプラズマ処理を行い当該表面を改質した後、表面親水化装置においてウェハの表面に純水を供給して当該表面を親水化する。その後、接合装置において、２枚のウェハを上下に対向配置し（以下、上側のウェハを「上ウェハ」といい、下側のウェハを「下ウェハ」という。）、上チャックに吸着保持された上ウェハと下チャックに吸着保持された下ウェハとを、ファンデルワールス力及び水素結合（分子間力）によって接合する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１７５０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献１に記載された下チャックは例えば平板形状を有し、その上面全面で下ウェハを吸着保持する。しかしながら、例えば保持される下ウェハの裏面にパーティクルが付着して、下チャックに保持される下ウェハが平坦でない（
平面度が大きい）場合がある。発明者らが調べたところ、特に下ウェハの裏面の外周部には、種々の要因によりパーティクルが付着しやすいことが分かっている。かかる場合、下ウェハと上ウェハを接合すると、接合された重合ウェハに鉛直方向の歪みが生じる虞がある。
【０００６】
また、このように下ウェハが平坦でない場合、接合される上ウェハと下ウェハとの間の距離が小さい場所が存在することになる。この場所では、上ウェハと下ウェハが当接する際、これら上ウェハと下ウェハとの間の空気を外部に追い出しきれず、接合された重合ウェハにボイドが発生する虞がある。したがって、ウェハの接合処理に改善の余地があった。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板同士を接合する際に基板を適切に保持して、当該基板同士の接合処理を適切に行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するため、本発明は、基板同士を接合する接合システムであって、基板の接合される表面を改質する表面改質装置と、前記表面改質装置で改質された基板の表面を親水化すると共に、当該表面を洗浄する表面処理装置と、前記表面処理装置で表面が処理された基板同士を接合する接合装置と、を有し、前記表面処理装置は、基板の表面に処理液を供給する処理液ノズルと、基板の裏面外周部を洗浄する外周洗浄部と、を有することを特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、接合装置において基板同士を接合する前に、表面処理装置において、外周洗浄部により基板の裏面外周部を洗浄することができる。そうすると、接合装置において基板が平坦に保持され、基板の表面の平面度を小さくすることができ、すなわち、基板の鉛直方向の歪みを抑制することができる。したがって、基板同士が接合された重合基板の鉛直方向の歪みを抑制することができる。また、基板同士を当接させる際には、基板間の距離が面内で均一になり、当該基板間の空気を外部に流出させて、重合基板にボイドが発生するのを抑制することができる。したがって、基板同士の接合処理を適切に行うことができる。
【００１０】
前記外周洗浄部は、基板の裏面外周部に接触して当該裏面外周部を洗浄してもよい。
【００１１】
前記接合装置は、下面に第１の基板を真空引きして吸着保持する第１の保持部と、前記第１の保持部の下方に設けられ、上面に第２の基板を真空引きして吸着保持する第２の保持部と、を有し、前記第２の保持部は、第２の基板の全面を真空引きする本体部と、前記本体部上に設けられ、第２の基板の裏面に接触する複数のピンと、を有していてもよい。
【００１２】
別な観点による本発明は、基板同士を接合する接合方法であって、基板の接合される表面を改質する表面改質工程と、その後、前記表面改質工程で改質された基板の表面を親水化すると共に、当該表面を洗浄する表面処理工程と、前記表面処理工程で表面が処理された基板同士を接合する接合工程と、を有し、前記表面処理工程は、処理液ノズルから基板の表面に処理液を供給し、当該基板の表面を親水化すると共に洗浄する表面処理工程と、外周洗浄部によって基板の裏面外周部を洗浄する外周洗浄工程と、を有することを特徴としている。
【００１３】
前記外周洗浄工程は、前記表面処理工程の前に行われてもよい。
【００１４】
前記外周洗浄工程において、前記外周洗浄部は基板の裏面外周部に接触して当該裏面外周部を洗浄してもよい。
【００１５】
前記接合工程は、第１の基板を真空引きして第１の保持部の下面で吸着保持し、第２の基板を真空引きして第２の保持部の上面で吸着保持した後、前記第１の保持部に保持された第１の基板と前記第２の保持部に保持された第２の基板とを対向配置する配置工程と、その後、第１の基板と第２の基板を接合する接合工程と、を有し、前記第２の保持部は、第２の基板の全面を真空引きする本体部と、前記本体部上に設けられた接触する複数のピンとを有し、前記複数のピンが第２の基板の裏面に接触して当該第２の基板を吸着保持してもよい。
【００１６】
前記外周洗浄工程において、前記外周洗浄部によって第２の基板のみを洗浄してもよい。
【００１７】
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ように、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。
【００１８】
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】
【００１９】
本発明によれば、基板同士を接合する際に基板を適切に保持することで、重合基板の鉛直方向の歪みを抑制しつつ、重合基板のボイドの発生を抑制して、当該基板同士の接合処理を適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施の形態にかかる接合システムの構成の概略を示す平面図である。
【図２】本実施の形態にかかる接合システムの内部構成の概略を示す側面図である。
【図３】上ウェハと下ウェハの構成の概略を示す側面図である。
【図４】表面処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図５】表面処理装置の構成の概略を示す横断面図である。
【図６】外周洗浄部の構成の概略を示す斜視図である。
【図７】外周洗浄部の構成の概略を示す断面図である。
【図８】接合装置の構成の概略を示す横断面図である。
【図９】接合装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図１０】接合装置の内部構成の概略を示す側面図である。
【図１１】上チャックと下チャックの構成の概略を示す縦断面図である。
【図１２】上チャックを下方から見た平面図である。
【図１３】下チャックを上方から見た平面図である。
【図１４】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１５】上部撮像部と下部撮像部の水平方向位置を調節する様子を示す説明図である。
【図１６】上チャックと下チャックの水平方向位置を調節する様子を示す説明図である。
【図１７】上チャックと下チャックの水平方向位置を調節する様子を示す説明図である。
【図１８】上チャックと下チャックの鉛直方向位置を調節する様子を示す説明図である。
【図１９】上ウェハの中心部と下ウェハの中心部を押圧して当接させる様子を示す説明図である。
【図２０】上ウェハを下ウェハに順次当接させる様子を示す説明図である。
【図２１】上ウェハの表面と下ウェハの表面を当接させた様子を示す説明図である。
【図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。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
接合システム１では、図３に示すように例えば２枚の基板としてのウェハＷＵ、ＷＬを接合する。以下、上側に配置されるウェハを、第１の基板としての「上ウェハＷＵ」といい、下側に配置されるウェハを、第２の基板としての「下ウェハＷＬ」という。また、上ウェハＷＵが接合される接合面を「表面ＷＵ１」といい、当該表面ＷＵ１と反対側の面を「裏面ＷＵ２」という。同様に、下ウェハＷＬが接合される接合面を「表面ＷＬ１」といい、当該表面ＷＬ１と反対側の面を「裏面ＷＬ２」という。そして、接合システム１では、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬを接合して、重合基板としての重合ウェハＷＴを形成する。
【００２３】
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。
【００２４】
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つを異常ウェハの回収用として用いてもよい。すなわち、種々の要因で上ウェハＷＵと下ウェハＷＬとの接合に異常が生じたウェハを、他の正常な重合ウェハＷＴと分離することができるカセットである。本実施の形態においては、複数のカセットＣＴのうち、１つのカセットＣＴを異常ウェハの回収用として用い、他のカセットＣＴを正常な重合ウェハＷＴの収容用として用いている。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
例えば第１の処理ブロックＧ１には、ウェハＷＵ、ＷＬの表面ＷＵ１、ＷＬ１を改質する表面改質装置３０が配置されている。表面改質装置３０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又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。この酸素イオン又は窒素イオンが表面ＷＵ１、ＷＬ１に照射されて、表面ＷＵ１、ＷＬ１がプラズマ処理され、改質される。
【００２８】
例えば第２の処理ブロックＧ２には、例えば処理液としての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を洗浄する表面処理装置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。なお、これら表面処理装置４０と接合装置４１の構成については後述する。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
以上の接合システム１には、図１に示すように制御部７０が設けられている。制御部７０は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、接合システム１におけるウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴの処理を制御するプログラムが格納されている。また、プログラム格納部には、上述の各種処理装置や搬送装置などの駆動系の動作を制御して、接合システム１における後述のウェハ接合処理を実現させるためのプログラムも格納されている。なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体Ｈに記録されていたものであって、その記憶媒体Ｈから制御部７０にインストールされたものであってもよい。
【００３３】
次に、上述した表面処理装置４０の構成について説明する。表面処理装置４０は、図４に示すように内部を密閉可能な処理容器１００を有している。処理容器１００のウェハ搬送領域６０側の側面には、ウェハＷＵ、ＷＬの搬入出口（図示せず）が形成され、当該搬入出口には開閉シャッタ（図示せず）が設けられている。
【００３４】
処理容器１００内の中央部には、ウェハＷＵ、ＷＬを保持して回転させるスピンチャック１１０が設けられている。スピンチャック１１０は、水平な上面を有し、当該上面には、例えばウェハＷＵ、ＷＬを吸引する吸引口（図示せず）が設けられている。この吸引口からの吸引により、ウェハＷＵ、ＷＬをスピンチャック１１０上に吸着保持できる。
【００３５】
スピンチャック１１０の下方には、例えばモータなどを備えたチャック駆動部１１１が設けられている。スピンチャック１１０は、チャック駆動部１１１により所定の速度に回転できる。また、チャック駆動部１１１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１１０は昇降自在になっている。
【００３６】
スピンチャック１１０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１１２が設けられている。カップ１１２の下面には、回収した液体を排出する排出管１１３と、カップ１１２内の雰囲気を真空引きして排気する排気管１１４が接続されている。
【００３７】
図５に示すようにカップ１１２のＸ方向負方向（図５中の下方向）側には、Ｙ方向（図５中の左右方向）に沿って延伸するレール１２０が形成されている。レール１２０は、例えばカップ１１２のＹ方向負方向（図５中の左方向）側の外方からＹ方向正方向（図５中の右方向）側の外方まで形成されている。レール１２０には、アーム１２１が取り付けられている。
【００３８】
アーム１２１には、図４及び図５に示すようにウェハＷＵ、ＷＬに処理液を供給する供給する処理液ノズル１２２が支持されている。アーム１２１は、図５に示す駆動部１２３により、レール１２０上を移動自在である。これにより、処理液ノズル１２２は、カップ１１２のＹ方向正方向側の外方に設置された待機部１２４からカップ１１２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、アーム１２１は、駆動部１２３によって昇降自在であり、処理液ノズル１２２の高さを調節できる。
【００３９】
処理液ノズル１２２には、例えば２流体ノズルが用いられる。処理液ノズル１２２には、図４に示すように当該処理液ノズル１２２に純水を供給する供給管１２５が接続されている。供給管１２５は、内部に純水を貯留する純水供給源１２６に連通している。供給管１２５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１２７が設けられている。また、処理液ノズル１２２には、当該処理液ノズル１２２に不活性ガス、例えば窒素ガスを供給する供給管１２８が接続されている。供給管１２８は、内部に不活性ガスを貯留するガス供給源１２９に連通している。供給管１２８には、不活性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１３０が設けられている。そして、純水と不活性ガスは処理液ノズル１２２内で混合され、当該処理液ノズル１２２からウェハＷＵ、ＷＬに供給される。
【００４０】
図５に示すようにカップ１１２のＹ方向正方向側において、処理液ノズル１２２のＸ方向正方向側には、ウェハＷＵ、ＷＬにリンス液を供給する供給するリンス液ノズル１４０が設けられている。リンス液ノズル１４０は、アーム１４１に支持されている。アーム１４１は、駆動部１４２により、その基端部を中心に回動自在である。これにより、リンス液ノズル１４０は、カップ１１２のＹ方向正方向側の外方に設置された待機部１４３からカップ１１２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、アーム１４１は、駆動部１４２によって昇降自在であり、リンス液ノズル１４０の高さを調節できる。なお、待機部１４３は、上述した待機部１２４と一体に構成されている。
【００４１】
リンス液ノズル１４０から供給されるリンス液には、例えば純水が用いられる。リンス液ノズル１４０には、当該リンス液ノズル１４０に純水を供給する供給管（図示せず）が接続され、供給管は上述した純水供給源１２６に連通していてもよいし、或いは別途の純水供給源（図示せず）に連通していてもよい。
【００４２】
また、カップ１１２とレール１２０の間には、Ｙ方向に沿って延伸するレール１５０が形成されている。レール１５０は、例えばカップ１１２のＹ方向負方向側の外方からカップ１１２の中央近傍まで形成されている。レール１５０には、アーム１５１が取り付けられている。
【００４３】
アーム１５１には、ウェハＷＵ、ＷＬの裏面ＷＵ２、ＷＬ２の外周部を洗浄する外周洗浄部１５２が支持されている。アーム１５１は、駆動部１５３によってレール１５０上を移動自在であり、外周洗浄部１５２を、カップ１１２のＹ方向負方向側の外方からカップ１１２内のウェハＷＵ、ＷＬの外周部上方まで移動させることができる。また、駆動部１５３によって、外周洗浄部１５２は昇降自在であり、外周洗浄部１５２の高さを調節できる。
【００４４】
図６に示すように外周洗浄部１５２は、例えば上部ブラシ１５４と下部ブラシ１５５を一体にした構成を有している。上部ブラシ１５４と下部ブラシ１５５は、それぞれスポンジ状である。また、上部ブラシ１５４と下部ブラシ１５５はそれぞれ略円筒形状を有し、上部ブラシ１５４の径は下部ブラシ１５５の経より小さくなっている。外周洗浄部１５２は、アーム１５１に支持された状態で、長軸を中心に回転自在に構成されている。そして、図７に示すようにウェハＷＵ、ＷＬが下部ブラシ１５５の上面に接触した状態で上部ブラシ１５４の下部に押し込まれ、ウェハＷＵ、ＷＬに付着したパーティクル等が除去されて、当該ウェハＷＵ、ＷＬの裏面ＷＬ２の外周部が洗浄される。なお、外周洗浄部１５２では、ウェハＷＵ、ＷＬの裏面ＷＵ２、ＷＬ２と共に表面ＷＵ１、ＷＬ１の外周部も洗浄される。
【００４５】
上部ブラシ１５４と下部ブラシ１５５は柔軟なスポンジであるため、外周洗浄部１５２の配置を調整することで、ウェハＷＵ、ＷＬの押し込み長さＬを調整することができる。そして、この押し込み長さＬの調整により、ウェハＷＵ、ＷＬの外周部における洗浄範囲が決定される。
【００４６】
なお、以上の表面処理装置４０の構成において、処理液ノズル１２２、リンス液ノズル１４０、外周洗浄部１５２の配置や駆動方法は、本実施の形態に限定されず、任意に設計することができる。また、外周洗浄部１５２の構成についても、本実施の形態に限定されず、ウェハＷＵ、ＷＬの裏面ＷＵ２、ＷＬ２の外周部が洗浄される構成であれば、任意の構成を取り得る。例えば外周洗浄部１５２において純水を供給しながら上部ブラシ１５４と下部ブラシ１５５によってウェハＷＵ、ＷＬの裏面ＷＵ２、ＷＬ２の外周部を洗浄してもよいし、或いは例えばブラシのようにウェハに接触せずに、洗浄液を用いてウェハＷＵ、ＷＬの裏面ＷＵ２、ＷＬ２の外周部を洗浄してもよい。
【００４７】
なお、表面処理装置４０における各部の動作は、上述した制御部７０によって制御される。
【００４８】
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４に示すように内部を密閉可能な処理容器２００を有している。処理容器２００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２０１が形成され、当該搬入出口２０１には開閉シャッタ２０２が設けられている。
【００４９】
処理容器２００の内部は、内壁２０３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２０１は、搬送領域Ｔ１における処理容器２００の側面に形成されている。また、内壁２０３にも、ウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴの搬入出口２０４が形成されている。
【００５０】
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２１０が設けられている。トランジション２１０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。
【００５１】
搬送領域Ｔ１には、ウェハ搬送機構２１１が設けられている。ウェハ搬送機構２１１は、図８及び図９に示すように例えば鉛直方向、水平方向（Ｙ方向、Ｘ方向）及び鉛直軸周りに移動自在な搬送アームを有している。そして、ウェハ搬送機構２１１は、搬送領域Ｔ１内、又は搬送領域Ｔ１と処理領域Ｔ２との間でウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴを搬送できる。
【００５２】
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２２０が設けられている。位置調節機構２２０は、基台２２１と、ウェハＷＵ、ＷＬをピンチャック方式で保持し、且つ回転させる保持部２２２と、ウェハＷＵ、ＷＬのノッチ部の位置を検出する検出部２２３と、を有している。なお、保持部２２２のピンチャック方式は、後述する上チャック２４０と下チャック２４１におけるピンチャック方式と同様であるので説明を省略する。そして、位置調節機構２２０では、保持部２２２に保持されたウェハＷＵ、ＷＬを回転させながら検出部２２３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。なお、保持部２２２がウェハＷＵ、ＷＬを保持する方式は本実施の形態のピンチャック方式に限定されず、種々の方式を用いることができる。
【００５３】
また、搬送領域Ｔ１には、上ウェハＷＵの表裏面を反転させる反転機構２３０が設けられている。反転機構２３０は、上ウェハＷＵを保持する保持アーム２３１を有している。保持アーム２３１は、水平方向（図８及び図９中のＹ方向）に延伸している。また保持アーム２３１には、上ウェハＷＵを保持する保持部材２３２が例えば４箇所に設けられている。保持部材２３２は、保持アーム２３１に対して水平方向に移動可能に構成されている。また保持部材２３２の側面には、上ウェハＷＵの外周部を保持するための切り欠き（図示せず）が形成されている。そして、これら保持部材２３２は、上ウェハＷＵを挟み込んで保持することができる。
【００５４】
保持アーム２３１は、例えばモータなどを備えた駆動部２３３に支持されている。この駆動部２３３によって、保持アーム２３１は水平軸周りに回動自在である。また保持アーム２３１は、駆動部２３３を中心に回動自在であると共に、水平方向（図８及び図９中のＹ方向）に移動自在である。さらに保持アーム２３１は、駆動部２３３によって、鉛直方向に延伸する支持柱２３４に沿って鉛直方向に移動できる。このように駆動部２３３によって、保持部材２３２に保持された上ウェハＷＵは、水平軸周りに回動できると共に鉛直方向及び水平方向に移動できる。また、保持部材２３２に保持された上ウェハＷＵは、駆動部２３３を中心に回動して、位置調節機構２２０から後述する上チャック２４０との間を移動できる。
【００５５】
処理領域Ｔ２には、上ウェハＷＵを下面で吸着保持する第１の保持部としての上チャック２４０と、下ウェハＷＬを上面で載置して吸着保持する第２の保持部としての下チャック２４１とが設けられている。下チャック２４１は、上チャック２４０の下方に設けられ、上チャック２４０と対向配置可能に構成されている。すなわち、上チャック２４０に保持された上ウェハＷＵと下チャック２４１に保持された下ウェハＷＬは対向して配置可能となっている。
【００５６】
図８〜図１０に示すように上チャック２４０は、当該上チャック２４０の上方に設けられた上チャック支持部２５０に支持されている。上チャック支持部２５０は、処理容器２００の天井面に設けられている。すなわち、上チャック２４０は、上チャック支持部２５０を介して処理容器２００に固定されて設けられている。
【００５７】
上チャック支持部２５０には、下チャック２４１に保持された下ウェハＷＬの表面ＷＬ１を撮像する上部撮像部２５１が設けられている。すなわち、上部撮像部２５１は上チャック２４０に隣接して設けられている。上部撮像部２５１には、例えばＣＣＤカメラが用いられる。
【００５８】
下チャック２４１は、当該下チャック２４１の下方に設けられた第１の下チャック移動部２６０に支持されている。第１の下チャック移動部２６０は、後述するように下チャック２４１を水平方向（Ｙ方向）に移動させるように構成されている。また、第１の下チャック移動部２６０は、下チャック２４１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ている。
【００５９】
第１の下チャック移動部２６０には、上チャック２４０に保持された上ウェハＷＵの表面ＷＵ１を撮像する下部撮像部２６１が設けられている。すなわち、下部撮像部２６１は下チャック２４１に隣接して設けられている。下部撮像部２６１には、例えばＣＣＤカメラが用いられる。
【００６０】
第１の下チャック移動部２６０は、当該第１の下チャック移動部２６０の下面側に設けられ、水平方向（Ｙ方向）に延伸する一対のレール２６２、２６２に取り付けられている。そして、第１の下チャック移動部２６０は、レール２６２に沿って移動自在に構成されている。
【００６１】
一対のレール２６２、２６２は、第２の下チャック移動部２６３に配設されている。第２の下チャック移動部２６３は、当該第２の下チャック移動部２６３の下面側に設けられ、水平方向（Ｘ方向）に延伸する一対のレール２６４、２６４に取り付けられている。そして、第２の下チャック移動部２６３は、レール２６４に沿って移動自在に構成され、すなわち下チャック２４１を水平方向（Ｘ方向）に移動させるように構成されている。なお、一対のレール２６４、２６４は、処理容器２００の底面に設けられた載置台２６５上に配設されている。
【００６２】
次に、接合装置４１の上チャック２４０と下チャック２４１の詳細な構成について説明する。
【００６３】
上チャック２４０には、図１１及び図１２に示すようにピンチャック方式が採用されている。上チャック２４０は、平面視において少なくとも上ウェハＷＵより大きい径を有する本体部２７０を有している。本体部２７０の下面には、上ウェハＷＵの裏面ＷＵ２に接触する複数のピン２７１が設けられている。また本体部２７０の下面には、上ウェハＷＵの裏面ＷＵ２の外周部を支持する外壁部２７２が設けられている。外壁部２７２は、複数のピン２７１の外側に環状に設けられている。
【００６４】
また、本体部２７０の下面には、外壁部２７２の内側において隔壁部２７３が設けられている。隔壁部２７３は、外壁部２７２と同心円状に環状に設けられている。そして、外壁部２７２の内側の領域２７４（以下、吸引領域２７４という場合がある。）は、隔壁部２７３の内側の第１の吸引領域２７４ａと、隔壁部２７３の外側の第２の吸引領域２７４ｂとに区画されている。
【００６５】
本体部２７０の下面には、第１の吸引領域２７４ａにおいて、上ウェハＷＵを真空引きするための第１の吸引口２７５ａが形成されている。第１の吸引口２７５ａは、例えば第１の吸引領域２７４ａにおいて２箇所に形成されている。第１の吸引口２７５ａには、本体部２７０の内部に設けられた第１の吸引管２７６ａが接続されている。さらに第１の吸引管２７６ａには、継手を介して第１の真空ポンプ２７７ａが接続されている。
【００６６】
また、本体部２７０の下面には、第２の吸引領域２７４ｂにおいて、上ウェハＷＵを真空引きするための第２の吸引口２７５ｂが形成されている。第２の吸引口２７５ｂは、例えば第２の吸引領域２７４ｂにおいて２箇所に形成されている。第２の吸引口２７５ｂには、本体部２７０の内部に設けられた第２の吸引管２７６ｂが接続されている。さらに第２の吸引管２７６ｂには、継手を介して第２の真空ポンプ２７７ｂが接続されている。
【００６７】
そして、上ウェハＷＵ、本体部２７０及び外壁部２７２に囲まれて形成された吸引領域２７４ａ、２７４ｂをそれぞれ吸引口２７５ａ、２７５ｂから真空引きし、吸引領域２７４ａ、２７４ｂを減圧する。このとき、吸引領域２７４ａ、２７４ｂの外部の雰囲気が大気圧であるため、上ウェハＷＵは減圧された分だけ大気圧によって吸引領域２７４ａ、２７４ｂ側に押され、上チャック２４０に上ウェハＷＵが吸着保持される。また、上チャック２４０は、第１の吸引領域２７４ａと第２の吸引領域２７４ｂ毎に上ウェハＷＵを真空引き可能に構成されている。
【００６８】
また、外壁部２７２が上ウェハＷＵの裏面ＷＵ２の外周部を支持するので、上ウェハＷＵはその外周部まで適切に真空引きされる。このため、上チャック２４０に上ウェハＷＵの全面が吸着保持され、当該上ウェハＷＵの平面度を小さくして、上ウェハＷＵを平坦にすることができる。
【００６９】
しかも、複数のピン２７１の高さが均一なので、上チャック２４０の下面の平面度をさらに小さくすることができる。このように上チャック２４０の下面を平坦にして（下面の平面度を小さくして）、上チャック２４０に保持された上ウェハＷＵの鉛直方向の歪みを抑制することができる。
【００７０】
また、上ウェハＷＵの裏面ＷＵ２は複数のピン２７１に支持されているので、上チャック２４０による上ウェハＷＵの真空引きを解除する際、当該上ウェハＷＵが上チャック２４０から剥がれ易くなる。
【００７１】
上チャック２４０において、本体部２７０の中心部には、当該本体部２７０を厚み方向に貫通する貫通孔２７８が形成されている。この本体部２７０の中心部は、上チャック２４０に吸着保持される上ウェハＷＵの中心部に対応している。そして貫通孔２７８には、後述する押動部材２８０におけるアクチュエータ部２８１の先端部が挿通するようになっている。
【００７２】
上チャック２４０の上面には、上ウェハＷＵの中心部を押圧する押動部材２８０が設けられている。押動部材２８０は、アクチュエータ部２８１とシリンダ部２８２とを有している。
【００７３】
アクチュエータ部２８１は、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に一定の圧力を発生させるもので、圧力の作用点の位置によらず当該圧力を一定に発生させることができる。そして、電空レギュレータからの空気によって、アクチュエータ部２８１は、上ウェハＷＵの中心部と当接して当該上ウェハＷＵ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２８１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２７８を挿通して鉛直方向に昇降自在になっている。
【００７４】
アクチュエータ部２８１は、シリンダ部２８２に支持されている。シリンダ部２８２は、例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２８１を鉛直方向に移動させることができる。
【００７５】
以上のように押動部材２８０は、アクチュエータ部２８１によって押圧荷重の制御をし、シリンダ部２８２によってアクチュエータ部２８１の移動の制御をしている。そして、押動部材２８０は、後述するウェハＷＵ、ＷＬの接合時に、上ウェハＷＵの中心部と下ウェハＷＬの中心部とを当接させて押圧することができる。
【００７６】
下チャック２４１には、図１１及び図１３に示すように上チャック２４０と同様にピンチャック方式が採用されている。下チャック２４１は、平面視において少なくとも下ウェハＷＬより大きい径を有する本体部２９０を有している。本体部２９０の上面には、下ウェハＷＬの裏面ＷＬ２に接触する複数のピン２９１が設けられている。また本体部２９０の上面には、下ウェハＷＬの裏面ＷＬ２の外周部を支持する外壁部２９２が設けられている。外壁部２９２は、複数のピン２９１の外側に環状に設けられている。
【００７７】
また、本体部２９０の上面には、外壁部２９２の内側において隔壁部２９３が設けられている。隔壁部２９３は、外壁部２９２と同心円状に環状に設けられている。そして、外壁部２９２の内側の領域２９４（以下、吸引領域２９４という場合がある。）は、隔壁部２９３の内側の第１の吸引領域２９４ａと、隔壁部２９３の外側の第２の吸引領域２９４ｂとに区画されている。
【００７８】
本体部２９０の上面には、第１の吸引領域２９４ａにおいて、下ウェハＷＬを真空引きするための第１の吸引口２９５ａが形成されている。第１の吸引口２９５ａは、例えば第１の吸引領域２９４ａにおいて２箇所に形成されている。第１の吸引口２９５ａには、本体部２９０の内部に設けられた第１の吸引管２９６ａが接続されている。さらに第１の吸引管２９６ａには、継手を介して第１の真空ポンプ２９７ａが接続されている。
【００７９】
また、本体部２９０の上面には、第２の吸引領域２９４ｂにおいて、下ウェハＷＬを真空引きするための第２の吸引口２９５ｂが形成されている。第２の吸引口２９５ｂは、例えば第２の吸引領域２９４ｂにおいて２箇所に形成されている。第２の吸引口２９５ｂには、本体部２９０の内部に設けられた第２の吸引管２９６ｂが接続されている。さらに第２の吸引管２９６ｂには、継手を介して第２の真空ポンプ２９７ｂが接続されている。
【００８０】
そして、下ウェハＷＬ、本体部２９０及び外壁部２９２に囲まれて形成された吸引領域２９４ａ、２９４ｂをそれぞれ吸引口２９５ａ、２９５ｂから真空引きし、吸引領域２９４ａ、２９４ｂを減圧する。このとき、吸引領域２９４ａ、２９４ｂの外部の雰囲気が大気圧であるため、下ウェハＷＬは減圧された分だけ大気圧によって吸引領域２９４ａ、２９４ｂ側に押され、下チャック２４１に下ウェハＷＬが吸着保持される。また、下チャック２４１は、第１の吸引領域２９４ａと第２の吸引領域２９４ｂ毎に下ウェハＷＬを真空引き可能に構成されている。
【００８１】
また、外壁部２９２が下ウェハＷＬの裏面ＷＬ２の外周部を支持するので、下ウェハＷＬはその外周部まで適切に真空引きされる。このため、下チャック２４１に下ウェハＷＬの全面が吸着保持され、当該下ウェハＷＬの平面度を小さくして、下ウェハＷＬを平坦にすることができる。
【００８２】
しかも、複数のピン２９１の高さが均一なので、下チャック２４１の上面の平面度をさらに小さくすることができる。また例えば処理容器２００内にパーティクルが存在する場合でも、隣り合うピン２９１の間隔が適切であるため、下チャック２４１の上面にパーティクルが存在するのを抑制することができる。このように下チャック２４１の上面を平坦にして（上面の平坦度を小さくして）、下チャック２４１に保持された下ウェハＷＬの鉛直方向の歪みを抑制することができる。
【００８３】
また、下ウェハＷＬの裏面ＷＬ２は複数のピン２９１に支持されているので下チャック２４１による下ウェハＷＬの真空引きを解除する際、当該下ウェハＷＬが下チャック２４１から剥がれ易くなる。
【００８４】
下チャック２４１において、本体部２９０の中心部付近には、当該本体部２９０を厚み方向に貫通する貫通孔２９８が例えば３箇所に形成されている。そして貫通孔２９８には、第１の下チャック移動部２６０の下方に設けられた昇降ピンが挿通するようになっている。
【００８５】
本体部２９０の外周部には、ウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴが下チャック２４１から飛び出したり、滑落するのを防止するガイド部材２９９が設けられている。ガイド部材２９９は、本体部２９０の外周部に複数個所、例えば４箇所に等間隔に設けられている。
【００８６】
なお、接合装置４１における各部の動作は、上述した制御部７０によって制御される。
【００８７】
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１４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。
【００８８】
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。
【００８９】
次に上ウェハＷＵは、ウェハ搬送装置６１によって第１の処理ブロックＧ１の表面改質装置３０に搬送される。表面改質装置３０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又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。この酸素イオン又は窒素イオンが上ウェハＷＵの表面ＷＵ１に照射されて、当該表面ＷＵ１がプラズマ処理される。そして、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１が改質される（図１４の工程Ｓ１）。
【００９０】
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の表面処理装置４０に搬送される。表面処理装置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１１０に受け渡され吸着保持される。
【００９１】
続いて、スピンチャック１１０に保持された上ウェハＷＵを所定の回転数で回転させた後、アーム１２１によって待機部１２４の処理液ノズル１２２を上ウェハＷＵの中心部の上方まで移動させる。そして、回転中の上ウェハＷＵに対して処理液ノズル１２２から処理液を供給する。そうすると、供給された処理液は上ウェハＷＵの表面ＷＵ１上を拡散し、表面改質装置３０において改質された上ウェハＷＵの表面ＷＵ１に水酸基（シラノール基）が付着して当該表面ＷＵ１が親水化される。また、当該処理液によって、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１が洗浄される（図１４の工程Ｓ２）。
【００９２】
その後、アーム１２１によって上ウェハＷＵの上方の処理液ノズル１２２を待機部１２４に移動させると共に、アーム１４１によって待機部１４３のリンス液ノズル１４０を上ウェハＷＵの中心部の上方まで移動させる。そして、回転中の上ウェハＷＵに対してリンス液ノズル１４０からリンス液を供給する。そうすると、供給されたリンス液は上ウェハＷＵの表面ＷＵ１上を拡散し、このリンス液によって表面ＷＵ１にミスト等が付着するのが抑制される。こうして、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１がリンスされる（図１４の工程Ｓ３）。
【００９３】
その後、アーム１２１によって上ウェハＷＵの上方のリンス液ノズル１４０を待機部１４３に移動させると共に、さらにスピンチャック１１０により上ウェハＷＵを回転させる。そして、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１が乾燥される。
【００９４】
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２１０を介してウェハ搬送機構２１１により位置調節機構２２０に搬送される。そして位置調節機構２２０によって、上ウェハＷＵの水平方向の向きが調節される（図１４の工程Ｓ４）。
【００９５】
その後、位置調節機構２２０から反転機構２３０の保持アーム２３１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２３１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１４の工程Ｓ５）。すなわち、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１が下方に向けられる。
【００９６】
その後、反転機構２３０の保持アーム２３１が、駆動部２３３を中心に回動して上チャック２４０の下方に移動する。そして、反転機構２３０から上チャック２４０に上ウェハＷＵが受け渡される。上ウェハＷＵは、上チャック２４０にその裏面ＷＵ２が吸着保持される（図１４の工程Ｓ６）。具体的には、真空ポンプ２７７ａ、２７７ｂを作動させ、吸引領域２７４ａ、２７４ｂをそれぞれ吸引口２７５ａ、２７５ｂから真空引きし、上ウェハＷＵが上チャック２４０に吸着保持される。
【００９７】
上ウェハＷＵに上述した工程Ｓ１〜Ｓ６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。
【００９８】
次に下ウェハＷＬは、ウェハ搬送装置６１によって表面改質装置３０に搬送され、下ウェハＷＬの表面ＷＬ１が改質される（図１４の工程Ｓ７）。なお、工程Ｓ７における下ウェハＷＬの表面ＷＬ１の改質は、上述した工程Ｓ１と同様である。
【００９９】
次に下ウェハＷＬは、ウェハ搬送装置６１によって第２の処理ブロックＧ２の表面処理装置４０に搬送される。表面処理装置４０に搬入された下ウェハＷＬは、ウェハ搬送装置６１からスピンチャック１１０に受け渡され吸着保持される。
【０１００】
続いて、スピンチャック１１０に保持された下ウェハＷＬを所定の回転数で回転させた後、アーム１５１によって外周洗浄部１５２を下ウェハＷＬの外周部に移動させる。このとき、下ウェハＷＬの外周部は、外周洗浄部１５２の下部ブラシ１５５の上面に接触した状態で上部ブラシ１５４の下部に押し込まれる。そして、回転中の下ウェハＷＬに対して外周洗浄部１５２も回転し、下ウェハＷＬの裏面ＷＬ２の外周部が下部ブラシ１５５の上面に接触して、当該裏面ＷＬ２に付着したパーティクル等が除去されて洗浄される（図１４の工程Ｓ８）。なお、工程Ｓ８では、下ウェハＷＬの裏面ＷＬ２と共に表面ＷＬ１の外周部も洗浄される。
【０１０１】
その後、アーム１５１によって外周洗浄部１５２をカップ１１２の外方に移動させると共に、アーム１２１によって待機部１２４の処理液ノズル１２２を下ウェハＷＬの中心部の上方まで移動させる。そして、回転中の下ウェハＷＬに対して処理液ノズル１２２から処理液を供給する。そうすると、供給された処理液は下ウェハＷＬの表面ＷＬ１上を拡散し、表面改質装置３０において改質された下ウェハＷＬの表面ＷＬ１に水酸基（シラノール基）が付着して当該表面ＷＬ１が親水化される。また、当該処理液によって、下ウェハＷＬの表面ＷＬ１が洗浄される（図１４の工程Ｓ９）。
【０１０２】
その後、アーム１２１によって下ウェハＷＬの上方の処理液ノズル１２２を待機部１２４に移動させると共に、アーム１４１によって待機部１４３のリンス液ノズル１４０を下ウェハＷＬの中心部の上方まで移動させる。そして、回転中の下ウェハＷＬに対してリンス液ノズル１４０からリンス液を供給する。そうすると、供給されたリンス液は下ウェハＷＬの表面ＷＬ１上を拡散し、このリンス液によって表面ＷＬ１にミスト等が付着するのが抑制される。こうして、下ウェハＷＬの表面ＷＬ１がリンスされる（図１４の工程Ｓ１０）。
【０１０３】
その後、アーム１２１によって下ウェハＷＬの上方のリンス液ノズル１４０を待機部１４３に移動させると共に、さらにスピンチャック１１０により下ウェハＷＬを回転させる。そして、下ウェハＷＬの表面ＷＬ１が乾燥される。
【０１０４】
その後、下ウェハＷＬは、ウェハ搬送装置６１によって接合装置４１に搬送される。接合装置４１に搬入された下ウェハＷＬは、トランジション２１０を介してウェハ搬送機構２１１により位置調節機構２２０に搬送される。そして位置調節機構２２０によって、下ウェハＷＬの水平方向の向きが調節される（図１４の工程Ｓ１１）。
【０１０５】
その後、下ウェハＷＬは、ウェハ搬送機構２１１によって下チャック２４１に搬送され、下チャック２４１にその裏面ＷＬ２が吸着保持される（図１４の工程Ｓ１２）。具体的には、真空ポンプ２９７ａ、２９７ｂを作動させ、吸引領域２９４ａ、２９４ｂをそれぞれ吸引口２９５ａ、２９５ｂから真空引きし、下ウェハＷＬが下チャック２４１に吸着保持される。
【０１０６】
次に、図１５に示すように上部撮像部２５１と下部撮像部２６１の水平方向位置の調節を行う。具体的には、下部撮像部２６１が上部撮像部２５１の略下方に位置するように、第１の下チャック移動部２６０と第２の下チャック移動部２６３によって下チャック２４１を水平方向（Ｘ方向及びＹ方向）に移動させる。そして、上部撮像部２５１と下部撮像部２６１で共通のターゲットＴを確認し、上部撮像部２５１と下部撮像部２６１の水平方向位置が一致するように、下部撮像部２６１の水平方向位置が調節される。このとき、上部撮像部２５１は処理容器２００に固定されているので、下部撮像部２６１のみを移動させればよく、上部撮像部２５１と下部撮像部２６１の水平方向位置を適切に調節できる。
【０１０７】
次に、図１６に示すように第１の下チャック移動部２６０によって下チャック２４１を鉛直上方に移動させた後、上チャック２４０と下チャック２４１の水平方向位置の調節を行い、当該上チャック２４０に保持された上ウェハＷＵと下チャック２４１に保持された下ウェハＷＬとの水平方向位置の調節を行う。
【０１０８】
なお、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１には予め定められた複数、例えば３点の基準点Ａ１〜Ａ３が形成され、同様に下ウェハＷＬの表面ＷＬ１には予め定められた複数、例えば３点の基準点Ｂ１〜Ｂ３が形成されている。基準点Ａ１、Ａ３とＢ１、Ｂ３はそれぞれウェハＷＵ、ＷＬの外周部の基準点であり、基準点Ａ２とＢ２はそれぞれウェハＷＵ、ＷＬの中心部の基準点である。なお、これら基準点Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３としては、例えばウェハＷＬ、ＷＵ上に形成された所定のパターンがそれぞれ用いられる。
【０１０９】
図１６及び図１７に示すように、第１の下チャック移動部２６０と第２の下チャック移動部２６３によって下チャック２４１を水平方向（Ｘ方向及びＹ方向）に移動させ、上部撮像部２５１を用いて下ウェハＷＬの表面ＷＬ１の基準点Ｂ１〜Ｂ３を順次撮像する。同時に、下部撮像部２６１を用いて上ウェハＷＵの表面ＷＵ１の基準点Ａ１〜Ａ３を順次撮像する。撮像された画像は、制御部７０に出力される。制御部７０では、上部撮像部２５１で撮像された画像と下部撮像部２６１で撮像された画像に基づいて、上ウェハＷＵの基準点Ａ１〜Ａ３と下ウェハＷＬの基準点Ｂ１〜Ｂ３がそれぞれ合致するような位置に、第１の下チャック移動部２６０と第２の下チャック移動部２６３によって下チャック２４１を移動させる。こうして上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの水平方向位置が調節される（図１４の工程Ｓ１３）。このとき、上チャック２４０は処理容器２００に固定されているので、下チャック２４１のみを移動させればよく、上チャック２４０と下チャック２４１の水平方向位置を適切に調節でき、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬとの水平方向位置を適切に調節できる。
【０１１０】
その後、図１８に示すように第１の下チャック移動部２６０によって下チャック２４１を鉛直上方に移動させて、上チャック２４０と下チャック２４１の鉛直方向位置の調節を行い、当該上チャック２４０に保持された上ウェハＷＵと下チャック２４１に保持された下ウェハＷＬとの鉛直方向位置の調節を行う（図１４の工程Ｓ１４）。このとき、下ウェハＷＬの表面ＷＬ１と上ウェハＷＵの表面ＷＵ１との間の間隔は所定の距離、例えば５０μｍ〜２００μｍになっている。
【０１１１】
次に、上チャック２４０に保持された上ウェハＷＵと下チャック２４１に保持された下ウェハＷＬの接合処理が行われる。
【０１１２】
先ず、図１９に示すように押動部材２８０のシリンダ部２８２によってアクチュエータ部２８１を下降させる。そうすると、このアクチュエータ部２８１の下降に伴い、上ウェハＷＵの中心部が押圧されて下降する。このとき、電空レギュレータから供給される空気によって、アクチュエータ部２８１には、所定の押圧荷重、例えば２００ｇ〜２５０ｇがかけられる。そして、押動部材２８０によって、上ウェハＷＵの中心部と下ウェハＷＬの中心部を押圧して当接させる（図１４の工程Ｓ１５）。このとき、上チャック２４０において、第１の真空ポンプ２７７ａの作動を停止して、第１の吸引領域２７４ａにおける第１の吸引口２７５ａからの上ウェハＷＵの真空引きを停止すると共に、第２の真空ポンプ２７７ｂは作動させたままにし、第２の吸引領域２７４ｂを第２の吸引口２７５ｂから真空引きする。そして、押動部材２８０で上ウェハＷＵの中心部を押圧する際にも、上チャック２４０によって上ウェハＷＵの外周部を保持することができる。
【０１１３】
そうすると、押圧された上ウェハＷＵの中心部と下ウェハＷＬの中心部との間で接合が開始する（図１９中の太線部）。すなわち、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１と下ウェハＷＬの表面ＷＬ１はそれぞれ工程Ｓ１、Ｓ７において改質されているため、先ず、表面ＷＵ１、ＷＬ１間にファンデルワールス力（分子間力）が生じ、当該表面ＷＵ１、ＷＬ１同士が接合される。さらに、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１と下ウェハＷＬの表面ＷＬ１はそれぞれ工程Ｓ２、Ｓ９において親水化されているため、表面ＷＵ１、ＷＬ１間の親水基が水素結合し（分子間力）、表面ＷＵ１、ＷＬ１同士が強固に接合される。
【０１１４】
その後、図２０に示すように押動部材２８０によって上ウェハＷＵの中心部と下ウェハＷＬの中心部を押圧した状態で第２の真空ポンプ２７７ｂの作動を停止して、第２の吸引領域２７４ｂにおける第２の吸引口２７５ｂからの上ウェハＷＵの真空引きを停止する。そうすると、上ウェハＷＵが下ウェハＷＬ上に落下する。このとき、上ウェハＷＵの裏面ＷＵ２は複数のピン２７１に支持されているので、上チャック２４０による上ウェハＷＵの真空引きを解除した際、当該上ウェハＷＵが上チャック２４０から剥がれ易くなっている。そして上ウェハＷＵが下ウェハＷＬ上に順次落下して当接し、上述した表面ＷＵ１、ＷＬ１間のファンデルワールス力と水素結合による接合が順次拡がる。こうして、図２１に示すように上ウェハＷＵの表面ＷＵ１と下ウェハＷＬの表面ＷＬ１が全面で当接し、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬが接合される（図１４の工程Ｓ１６）。
【０１１５】
この工程Ｓ１６において、例えば下ウェハＷＬの外周部が鉛直上方に沿っている場合、上ウェハＷＵの外周部と下ウェハＷＬの外周部の距離が小さくなる。そうすると、上ウェハＷＵが下ウェハＷＬ上に落下する際、その外周部ではウェハＷＵ、ＷＬ間の空気を外部に追い出しきれず流出させる前に、上ウェハＷＵが下ウェハＷＬに当接する場合がある。かかる場合、接合された重合ウェハＷＴにボイドが発生する虞がある。
【０１１６】
この点、本実施の形態では、下チャック２４１によって下ウェハＷＬの全面が吸着保持され、下ウェハＷＬがその外周部まで平坦になっている。しかも、上チャック２４０においても上ウェハＷＵの全面が吸着保持され、上ウェハＷＵがその外周部まで平坦になっている。したがって、ウェハＷＵ、ＷＬ間の空気を外部に流出させて、重合ウェハＷＴにボイドが発生するのを抑制することができる。
【０１１７】
その後、図２２に示すように押動部材２８０のアクチュエータ部２８１を上チャック２４０まで上昇させる。また、真空ポンプ２９７ａ、２９７ｂの作動を停止し、吸引領域２９４ａ、２９４ｂにおける下ウェハＷＬの真空引きを停止して、下チャック２４１による下ウェハＷＬの吸着保持を停止する。このとき、下ウェハＷＬの裏面ＷＬ２は複数のピン２９１に支持されているので、下チャック２４１による下ウェハＷＬの真空引きを解除した際、当該下ウェハＷＬが下チャック２４１から剥がれ易くなっている。
【０１１８】
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。
【０１１９】
以上の実施の形態によれば、接合装置４１においてウェハＷＵ、ＷＬ同士を接合する前に、表面処理装置４０において、外周洗浄部１５２により下ウェハＷＬの裏面ＷＬ２の外周部を洗浄することができる。そうすると、接合装置４１において下チャック２４１に下ウェハＷＬが平坦に保持され、下ウェハＷＬの表面ＷＬ１の平面度を小さくすることができ、すなわち、下ウェハＷＬの鉛直方向の歪みを抑制することができる。したがって、重合ウェハＷＴの鉛直方向の歪みを抑制することができる。また、ウェハＷＵ、ＷＬ同士を当接させる際には、ウェハＷＵ、ＷＬ間の距離が面内で均一になり、当該ウェハＷＵ、ＷＬ間の空気を外部に流出させて、重合ウェハＷＴにボイドが発生するのを抑制することができる。したがって、ウェハＷＵ、ＷＬの接合処理を適切に行うことができる。
【０１２０】
また、下チャック２４１にはピンチャック方式が採用されているため、下チャック２４１の上面の平面度を小さくすることができる。さらに下チャック２４１は下ウェハＷＬの全面を真空引きしており、すなわち、下チャック２４１は下ウェハＷＬの外周部も適切に真空引きするので、当該下ウェハＷＬまで平坦にすることができる。しかも、上チャック２４０も下チャック２４１と同様のピンチャック方式を採用し、当該上チャック２４０に保持される上ウェハＷＵは平坦になっている。したがって、ウェハＷＵ、ＷＬ間の空気を外部に流出させて、重合ウェハＷＴにボイドが発生するのを確実に抑制することができる。
【０１２１】
ところで、このように下チャック２４１にピンチャック方式を用いると、下ウェハＷＬを平坦にしやすくできる反面、仮に下ウェハＷＬの裏面ＷＬ２の外周部にパーティクルが付着していると、その影響を受けやすく、重合ウェハＷＴにボイドが発生しやすくなる。この点、本実施の形態では、外周洗浄部１５２により下ウェハＷＬの裏面ＷＬ２の外周部を洗浄するので、当該パーティクルを確実に除去できる。したがって、ウェハＷＵ、ＷＬの接合前に下ウェハＷＬの裏面ＷＬ２の外周部を洗浄することは、下チャック２４１がピンチャック方式を用いた場合に特に有用なのである。
【０１２２】
また、本実施の形態では、外周洗浄部１５２は下ウェハＷＬの裏面ＷＬ２の外周部に接触して、当該裏面ＷＬ２の外周部に付着したパーティクルを物理的に除去する。したがって、裏面ＷＬ２の外周部にパーティクルが強固に付着している場合でも、当該パーティクルを確実に除去することができる。
【０１２３】
なお、本実施の形態では、工程Ｓ９で処理液ノズル１２２からの処理液によって下ウェハＷＬの表面ＷＬ１を親水化し且つ洗浄する前に、工程Ｓ８で外周洗浄部１５２によって下ウェハＷＬの裏面ＷＬ２の外周部を洗浄していたが、当該工程Ｓ８は表面処理装置４０においてどの工程で行ってもよい。例えば工程Ｓ９の後に工程Ｓ８を行ってもよい。
【０１２４】
但し、工程Ｓ９では下ウェハＷＬの表面ＷＬ１の外周部まで親水化され、水酸基が付着している。上述したように工程Ｓ８では、下ウェハＷＬの裏面ＷＬ２と共に表面ＷＬ１の外周部も洗浄される。このため、下ウェハＷＬの表面ＷＬ１の外周部の水酸基を保護するという観点からは、本実施の形態のように工程Ｓ９の前に工程Ｓ８を行うのが好ましい。
【０１２５】
本実施の形態では、工程Ｓ８における下ウェハＷＬの裏面ＷＬ２の洗浄と、工程Ｓ９における下ウェハＷＬの表面ＷＬ１の親水化及び洗浄と、工程Ｓ１０における下ウェハＷＬの表面ＷＬ１のリンスと、の３つの工程が１つの表面処理装置４０で行われる。したがって、ウェハＷＵ、ＷＬの接合処理の効率が良く、当該接合処理のスループットを向上させることができる。
【０１２６】
本実施の形態の表面処理装置４０では、外周洗浄部１５２によって下ウェハＷＬの裏面ＷＬ２の外周部を洗浄していたが、同様に上ウェハＷＵの裏面ＷＵ２の外周部も洗浄してもよい。かかる場合、工程Ｓ２において上ウェハＷＵの表面ＷＵ１を親水化し且つ洗浄する前、又は工程Ｓ２の後に、上ウェハＷＵの裏面ＷＵ２の外周部が洗浄される。かかる場合、上チャック２４０で上ウェハＷＵをより平坦に保持することができ、ウェハＷＵ、ＷＬの接合処理をより適切に行うことができる。
【０１２７】
本実施の形態の接合システム１は、接合装置４１に加えて、ウェハＷＵ、ＷＬの表面ＷＵ１、ＷＬ１を改質する表面改質装置３０と、表面ＷＵ１、ＷＬ１を親水化すると共に当該表面ＷＵ１、ＷＬ１を洗浄する表面処理装置４０も備えているので、一のシステム内でウェハＷＵ、ＷＬの接合を効率よく行うことができる。したがって、ウェハ接合処理のスループットをより向上させることができる。
【０１２８】
以上の実施の形態の接合装置４１では、上チャック２４０を処理容器２００に固定し、且つ下チャック２４１を水平方向及び鉛直方向に移動させていたが、反対に上チャック２４０を水平方向及び鉛直方向に移動させ、且つ下チャック２４１を処理容器２００に固定してもよい。但し、上チャック２４０を移動させる方が、移動機構が大掛かりになるため、上記実施の形態のように上チャック２４０を処理容器２００に固定する方が好ましい。
【０１２９】
以上の実施の形態の接合システム１において、接合装置４１でウェハＷＵ、ＷＬを接合した後、さらに接合された重合ウェハＷＴを所定の温度で加熱（アニール処理）してもよい。重合ウェハＷＴにかかる加熱処理を行うことで、接合界面をより強固に結合させることができる。
【０１３０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。本発明は、基板がウェハ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板である場合にも適用できる。
【符号の説明】
【０１３１】
１    接合システム
２    搬入出ステーション
３    処理ステーション
３０  表面改質装置
４０  表面親水化装置
４１  接合装置
７０  制御部
１２２  処理液ノズル
１５２  外周洗浄部
１５４  上部ブラシ
１５５  下部ブラシ
２４０  上チャック
２４１  下チャック
２９０  本体部
２９１  ピン
ＷＵ    上ウェハ
ＷＬ    下ウェハ
ＷＴ    重合ウェハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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