(57)【要約】【課題】第１の基板を保持する第１の保持部と第２の基板を保持する第２の保持部の水平方向位置を適切に調節し、基板同士の接合処理を適切に行う。【解決手段】接合装置４１は、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬを収容する処理容器１００と、処理容器１００に固定して設けられ、下面に上ウェハＷＵを保持する上チャック１４０と、上チャック１４０の下方に設けられ、上面に下ウェハＷＬを保持する下チャック１４１と、下チャック１４１を水平方向及び鉛直方向に移動させる第１の下チャック移動部１６０及び第２の下チャック移動部１６６と、上チャック１４０に設けられ、下チャック１４１に保持された下ウェハＷＬの表面を撮像する上部撮像部１５１と、下チャック１４１に設けられ、上チャック１４０に保持された上ウェハＷＵの表面を撮像する下部撮像部１６１と、を有する。【選択図】図１１
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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装置であって、
第１の基板と第２の基板を収容して接合するための処理容器と、
前記処理容器の内部において当該処理容器に固定して設けられ、下面に第１の基板を保持する第１の保持部と、
前記処理容器の内部において前記第１の保持部の下方に設けられ、上面に第２の基板を保持する第２の保持部と、
前記第２の保持部を水平方向及び鉛直方向に移動させる移動機構と、
前記第１の保持部に設けられ、前記第２の保持部に保持された第２の基板の表面を撮像する第１の撮像部と、
前記第２の保持部に設けられ、前記第１の保持部に保持された第１の基板の表面を撮像する第２の撮像部と、を有することを特徴とする、接合装置。
【請求項２】
前記第１の撮像部と前記第２の撮像部は、それぞれマクロレンズとマイクロレンズを備えることを特徴とする、請求項１に記載の接合装置。
【請求項３】
前記第２の保持部は、
前記第１の撮像部と前記第２の撮像部の水平方向位置の調節が行われる第１の高さと、
前記第１の保持部と前記第２の保持部の水平方向位置の調節が行われる第２の高さと、
第１の基板と第２の基板の接合が行われる第３の高さと、に段階的に鉛直方向上方に移動し、
前記第１の高さから前記第３の高さまでの鉛直方向距離は、前記第１の撮像部と前記第２の撮像部の焦点距離に基づいて設定されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の接合装置。
【請求項４】
前記第１の高さから前記第３の高さまでの鉛直方向距離は５０ｍｍ以内であることを特徴とする、請求項３に記載の接合装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の接合装置を備えた接合システムであって、
前記接合装置を備えた処理ステーションと、
第１の基板、第２の基板又は第１の基板と第２の基板が接合された重合基板をそれぞれ複数保有可能で、且つ前記処理ステーションに対して第１の基板、第２の基板又は重合基板を搬入出する搬入出ステーションと、を備え、
前記処理ステーションは、
第１の基板又は第２の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第１の基板又は第２の基板の表面を親水化する表面親水化装置と、
前記表面改質装置、前記表面親水化装置及び前記接合装置に対して、第１の基板、第２の基板又は重合基板を搬送するための搬送装置と、を有し、
前記接合装置では、前記表面親水化装置で表面が親水化された第１の基板と第２の基板を接合することを特徴とする、接合システム。
【請求項６】
接合装置を用いて基板同士を接合する接合方法であって、
前記接合装置は、
第１の基板と第２の基板を収容して接合するための処理容器と、
前記処理容器の内部において当該処理容器に固定して設けられ、下面に第１の基板を保持する第１の保持部と、
前記処理容器の内部において前記第１の保持部の下方に設けられ、上面に第２の基板を保持する第２の保持部と、
前記第２の保持部を水平方向及び鉛直方向に移動させる移動機構と、
前記第１の保持部に設けられ、前記第２の保持部に保持された第２の基板の表面を撮像する第１の撮像部と、
前記第２の保持部に設けられ、前記第１の保持部に保持された第１の基板の表面を撮像する第２の撮像部と、を有し、
前記接合方法は、
前記移動機構によって前記第２の保持部を水平方向に移動させて、前記第２の撮像部の水平方向位置を調節する第１の工程と、
その後、前記移動機構によって前記第２の保持部を水平方向に移動させながら、前記第２の保持部に保持された第２の基板の表面を前記第１の撮像部によって撮像すると共に、前記第１の保持部に保持された第１の基板の表面を前記第２の撮像部によって撮像した後、前記移動機構によって前記第２の保持部の水平方向位置を調節する第２の工程と、
その後、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して接合する第３の工程と、を有することを特徴とする、接合方法。
【請求項７】
前記第１の撮像部と前記第２の撮像部は、それぞれマクロレンズとマイクロレンズを備え、
前記第２の工程では、
前記第１の撮像部のマクロレンズを用いて第２の基板の表面を撮像した後、前記移動機構によって前記第２の保持部の水平方向位置を粗調節し、
その後、前記第１の撮像部のマイクロレンズを用いて第２の基板の表面を撮像すると共に、前記第２の撮像部のマイクロレンズを用いて第１の基板の表面を撮像した後、前記移動機構によって前記第２の保持部の水平方向位置を微調節することを特徴とする、請求項６に記載の接合方法。
【請求項８】
前記第１の工程、前記第２の工程及び前記第３の工程は、それぞれ第１の高さ、第２の高さ及び第３の高さにおいて前記第２の保持部を段階的に鉛直上方に移動させて行われ、
前記第１の高さから前記第３の高さまでの鉛直方向距離は、前記第１の撮像部と前記第２の撮像部の焦点距離に基づいて設定されることを特徴とする、請求項６又は７に記載の接合方法。
【請求項９】
前記第１の高さから前記第３の高さまでの鉛直方向距離は５０ｍｍ以内であることを特徴とする、請求項８に記載の接合方法。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれかに記載の接合方法を接合装置によって実行させるために、当該接合装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラム。
【請求項１１】
請求項１０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装置、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、さらに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した後、接合装置においてウェハ同士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。
【０００４】
上記接合装置では、上チャックを用いて一のウェハ（以下、「上ウェハ」という。）を保持すると共に、上チャックの下方に設けられた下チャックを用いて他のウェハ（以下、「下ウェハ」という。）を保持した状態で、当該上ウェハと下ウェハを接合する。そして、このようにウェハ同士を接合する前に、上チャックと下チャックの水平方向位置の調節を行っている。具体的には、下部撮像部材（チャックカメラ）を水平方向に移動させて、当該下部撮像部材によって上チャックに保持された上ウェハの表面を撮像すると共に、上部撮像部材（ブリッジカメラ）を水平方向に移動させて、当該上部撮像部材によって下チャックに保持された下ウェハの表面を撮像し、これら上ウェハの基準点と下ウェハの基準点が合致するように、上チャックと下チャックの水平方向位置を調節している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
しかしながら、発明者らが鋭意検討した結果、上チャックと下チャックが水平方向に移動自在に構成されていると、これら上チャックと下チャックがそれぞれ経時的に微小に移動することが分かった。また、上部撮像部材と下部撮像部材もそれぞれ移動可能に構成されており、これら上部撮像部材と下部撮像部材もそれぞれ経時的に微小に移動することが分かった。
【０００７】
かかる場合、当該上部撮像部材と下部撮像部材を用いて位置調節を行っても、上チャックと下チャックを水平方向に相対的に適切な位置に配置することができない。このため、ウェハ同士を接合する際に、上ウェハと下ウェハがずれて接合されるおそれがあり、ウェハ同士の接合処理に改善の余地があった。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、第１の基板を保持する第１の保持部と第２の基板を保持する第２の保持部の水平方向位置を適切に調節し、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】
【０００９】
前記の目的を達成するため、本発明は、基板同士を接合する接合装置であって、第１の基板と第２の基板を収容して接合するための処理容器と、前記処理容器の内部において当該処理容器に固定して設けられ、下面に第１の基板を保持する第１の保持部と、前記処理容器の内部において前記第１の保持部の下方に設けられ、上面に第２の基板を保持する第２の保持部と、前記第２の保持部を水平方向及び鉛直方向に移動させる移動機構と、前記第１の保持部に設けられ、前記第２の保持部に保持された第２の基板の表面を撮像する第１の撮像部と、前記第２の保持部に設けられ、前記第１の保持部に保持された第１の基板の表面を撮像する第２の撮像部と、を有することを特徴としている。
【００１０】
本発明によれば、第１の保持部は処理容器に固定され、第１の撮像部は第１の保持部と共に処理容器に固定されているので、これら第１の保持部と第１の撮像部が経時的に移動することがない。すなわち、接合装置の信頼性が向上する。そして、かかる接合装置では、先ず、移動機構によって第２の保持部を水平方向に移動させて、第２の撮像部の水平方向位置を調節する。このとき、第１の撮像部は処理容器に固定されているので、第２の撮像部のみを移動させればよく、第１の撮像部と第２の撮像部の水平方向位置を適切に調節できる。その後、移動機構によって第２の保持部を水平方向に移動させながら、第２の保持部に保持された第２の基板の表面を第１の撮像部によって撮像すると共に、第１の保持部に保持された第１の基板の表面を第２の撮像部によって撮像した後、移動機構によって第２の保持部の水平方向位置を調節する。このとき、第１の保持部は処理容器に固定されているので、第２の保持部のみを移動させればよく、第１の保持部と第２の保持部の水平方向位置を適切に調節できる。すなわち、第１の保持部と第２の保持部の水平方向位置の調節精度を向上させることができる。したがって、その後、第１の保持部に保持された第１の基板と第２の保持部に保持された第２の基板との接合処理を適切に行うことができる。
【００１１】
前記第１の撮像部と前記第２の撮像部は、それぞれマクロレンズとマイクロレンズを備えていてもよい。
【００１２】
前記第２の保持部は、前記第１の撮像部と前記第２の撮像部の水平方向位置の調節が行われる第１の高さと、前記第１の保持部と前記第２の保持部の水平方向位置の調節が行われる第２の高さと、第１の基板と第２の基板の接合が行われる第３の高さと、に段階的に鉛直方向上方に移動し、前記第１の高さから前記第３の高さまでの鉛直方向距離は、前記第１の撮像部と前記第２の撮像部の焦点距離に基づいて設定されてもよい。
【００１３】
かかる場合、前記第１の高さから前記第３の高さまでの鉛直方向距離は５０ｍｍ以内であるのが好ましい。
【００１４】
別な観点による本発明は、前記接合装置を備えた接合システムであって、前記接合装置を備えた処理ステーションと、第１の基板、第２の基板又は第１の基板と第２の基板が接合された重合基板をそれぞれ複数保有可能で、且つ前記処理ステーションに対して第１の基板、第２の基板又は重合基板を搬入出する搬入出ステーションと、を備え、前記処理ステーションは、第１の基板又は第２の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第１の基板又は第２の基板の表面を親水化する表面親水化装置と、前記表面改質装置、前記表面親水化装置及び前記接合装置に対して、第１の基板、第２の基板又は重合基板を搬送するための搬送装置と、を有し、前記接合装置では、前記表面親水化装置で表面が親水化された第１の基板と第２の基板を接合することを特徴としている。
【００１５】
また別な観点による本発明は、接合装置を用いて基板同士を接合する接合方法であって、前記接合装置は、第１の基板と第２の基板を収容して接合するための処理容器と、前記処理容器の内部において当該処理容器に固定して設けられ、下面に第１の基板を保持する第１の保持部と、前記処理容器の内部において前記第１の保持部の下方に設けられ、上面に第２の基板を保持する第２の保持部と、前記第２の保持部を水平方向及び鉛直方向に移動させる移動機構と、前記第１の保持部に設けられ、前記第２の保持部に保持された第２の基板の表面を撮像する第１の撮像部と、前記第２の保持部に設けられ、前記第１の保持部に保持された第１の基板の表面を撮像する第２の撮像部と、を有し、前記接合方法は、前記移動機構によって前記第２の保持部を水平方向に移動させて、前記第２の撮像部の水平方向位置を調節する第１の工程と、その後、前記移動機構によって前記第２の保持部を水平方向に移動させながら、前記第２の保持部に保持された第２の基板の表面を前記第１の撮像部によって撮像すると共に、前記第１の保持部に保持された第１の基板の表面を前記第２の撮像部によって撮像した後、前記移動機構によって前記第２の保持部の水平方向位置を調節する第２の工程と、その後、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して接合する第３の工程と、を有することを特徴としている。
【００１６】
前記第１の撮像部と前記第２の撮像部は、それぞれマクロレンズとマイクロレンズを備え、前記第２の工程では、前記第１の撮像部のマクロレンズを用いて第２の基板の表面を撮像した後、前記移動機構によって前記第２の保持部の水平方向位置を粗調節し、その後、前記第１の撮像部のマイクロレンズを用いて第２の基板の表面を撮像すると共に、前記第２の撮像部のマイクロレンズを用いて第１の基板の表面を撮像した後、前記移動機構によって前記第２の保持部の水平方向位置を微調節してもよい。
【００１７】
前記第１の工程、前記第２の工程及び前記第３の工程は、それぞれ第１の高さ、第２の高さ及び第３の高さにおいて前記第２の保持部を段階的に鉛直上方に移動させて行われ、前記第１の高さから前記第３の高さまでの鉛直方向距離は、前記第１の撮像部と前記第２の撮像部の焦点距離に基づいて設定されてもよい。
【００１８】
かかる場合、前記第１の高さから前記第３の高さまでの鉛直方向距離は５０ｍｍ以内であるのが好ましい。
【００１９】
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装置によって実行させるために、当該接合装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムが提供される。
【００２０】
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】
【００２１】
本発明によれば、第１の基板を保持する第１の保持部と第２の基板を保持する第２の保持部の水平方向位置を適切に調節し、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】
【００２２】
【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】接合装置の構成の概略を示す横断面図である。
【図５】接合装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図６】位置調節機構の構成の概略を示す側面図である。
【図７】反転機構の構成の概略を示す平面図である。
【図８】反転機構の構成の概略を示す側面図である。
【図９】反転機構の構成の概略を示す側面図である。
【図１０】保持アームと保持部材の構成の概略を示す側面図である。
【図１１】接合装置の内部構成の概略を示す側面図である。
【図１２】上部撮像部（下部撮像部）の構成の概略を示す説明図である。
【図１３】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１４】上チャックを下方から見た平面図である。
【図１５】下チャックを上方から見た平面図である。
【図１６】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１７】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側面視における説明図である。
【図１８】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平面視における説明図である。
【図１９】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側面視における説明図である。
【図２０】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平面視における説明図である。
【図２１】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側面視における説明図である。
【図２２】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平面視における説明図である。
【図２３】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側面視における説明図である。
【図２４】上ウェハの中心部と下ウェハの中心部を当接させて押圧する様子を示す説明図である。
【図２５】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２６】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２７】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】
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
例えば第２の処理ブロックＧ２には、例えば純水によってウェハＷＵ、ＷＬの表面ＷＵ１、ＷＬ１を親水化すると共に当該表面ＷＵ１、ＷＬ１を洗浄する表面親水化装置４０、ウェハＷＵ、ＷＬを接合する接合装置４１が、搬入出ステーション２側からこの順で水平方向のＹ方向に並べて配置されている。
【００３１】
表面親水化装置４０では、例えばスピンチャックに保持されたウェハＷＵ、ＷＬを回転させながら、当該ウェハＷＵ、ＷＬ上に純水を供給する。そうすると、供給された純水はウェハＷＵ、ＷＬの表面ＷＵ１、ＷＬ１上を拡散し、表面ＷＵ１、ＷＬ１が親水化される。なお、接合装置４１の構成については後述する。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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、重合ウェハＷＴ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。
【００３７】
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に区画されている。上述した搬入出口１０１は、搬送領域Ｔ１における処理容器１００の側面に形成されている。また、内壁１０３にも、ウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴの搬入出口１０４が形成されている。
【００３８】
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１１０が設けられている。トランジション１１０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。
【００３９】
搬送領域Ｔ１には、ウェハ搬送機構１１１が設けられている。ウェハ搬送機構１１１は、図４及び図５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１１１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。
【００４０】
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１２０が設けられている。位置調節機構１２０は、図６に示すように基台１２１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１２２と、ウェハＷＵ、ＷＬのノッチ部の位置を検出する検出部１２３と、を有している。なお、保持部１２２のピンチャック方式は、後述する上チャック１４０と下チャック１４１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１２０では、保持部１２２に保持されたウェハＷＵ、ＷＬを回転させながら検出部１２３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。
【００４１】
また、搬送領域Ｔ１には、図４及び図５に示すように上ウェハＷＵの表裏面を反転させる反転機構１３０が設けられている。反転機構１３０は、図７〜図９に示すように上ウェハＷＵを保持する保持アーム１３１を有している。保持アーム１３１は、水平方向（図７及び図８中のＹ方向）に延伸している。また保持アーム１３１には、上ウェハＷＵを保持する保持部材１３２が例えば４箇所に設けられている。保持部材１３２は、図１０に示すように保持アーム１３１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１３２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１３３が形成されている。そして、これら保持部材１３２は、上ウェハＷＵを挟み込んで保持することができる。
【００４２】
保持アーム１３１は、図７〜図９に示すように例えばモータなどを備えた第１の駆動部１３４に支持されている。この第１の駆動部１３４によって、保持アーム１３１は水平軸周りに回動自在である。また保持アーム１３１は、第１の駆動部１３４を中心に回動自在であると共に、水平方向（図７及び図８中のＹ方向）に移動自在である。第１の駆動部１３４の下方には、例えばモータなどを備えた第２の駆動部１３５が設けられている。この第２の駆動部１３５によって、第１の駆動部１３４は鉛直方向に延伸する支持柱１３６に沿って鉛直方向に移動できる。このように第１の駆動部１３４と第２の駆動部１３５によって、保持部材１３２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１３２に保持された上ウェハＷＵは、第１の駆動部１３４を中心に回動して、位置調節機構１２０から後述する上チャック１４０との間を移動できる。
【００４３】
処理領域Ｔ２には、図４及び図５に示すように上ウェハ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１４０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１４１とが設けられている。下チャック１４１は、上チャック１４０の下方に設けられ、上チャック１４０と対向配置可能に構成されている。すなわち、上チャック１４０に保持された上ウェハＷＵと下チャック１４１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。
【００４４】
図４、図５及び図１１に示すように上チャック１４０は、当該上チャック１４０の上方に設けられた上チャック支持部１５０に支持されている。上チャック支持部１５０は、処理容器１００の天井面に設けられている。すなわち、上チャック１４０は、上チャック支持部１５０を介して処理容器１００に固定されて設けられている。
【００４５】
上チャック支持部１５０には、下チャック１４１に保持された下ウェハＷＬの表面ＷＬ１を撮像する第１の撮像部としての上部撮像部１５１が設けられている。すなわち、上部撮像部１５１は上チャック１４０に隣接して設けられている。上部撮像部１５１には、例えばＣＣＤカメラが用いられる。具体的には、上部撮像部１５１は、図１２に示すようにセンサ１５２と、当該センサ１５２に接続されるマクロレンズ１５３及びマイクロレンズ１５４とを有している。マクロレンズ１５３は撮像範囲が６．４ｍｍ×４．８ｍｍであり、広範囲を撮像できるが解像度は低い。一方、マイクロレンズ１５４は撮像範囲が０．５５ｍｍ×０．４ｍｍであり、撮像できる範囲は狭いが解像度は高い。
【００４６】
図４、図５及び図１１に示すように下チャック１４１は、当該下チャック１４１の下方に設けられた第１の下チャック移動部１６０に支持されている。第１の下チャック移動部１６０は、後述するように下チャック１４１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１６０は、下チャック１４１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。
【００４７】
第１の下チャック移動部１６０には、上チャック１４０に保持された上ウェハＷＵの表面ＷＵ１を撮像する第２の撮像部としての下部撮像部１６１が設けられている。すなわち、下部撮像部１６１は下チャック１４１に隣接して設けられている。下部撮像部１６１には、例えばＣＣＤカメラが用いられる。具体的には、下部撮像部１６１は、図１２に示すようにセンサ１６２と、当該センサ１６２に接続されるマクロレンズ１６３及びマイクロレンズ１６４とを有している。これらセンサ１６２、マクロレンズ１６３及びマイクロレンズ１６４は、それぞれ上部撮像部１５１におけるセンサ１５２、マクロレンズ１５３及びマイクロレンズ１５４と同様であるので説明を省略する。
【００４８】
図４、図５及び図１１に示すように第１の下チャック移動部１６０は、当該第１の下チャック移動部１６０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１６５、１６５に取り付けられている。そして、第１の下チャック移動部１６０は、レール１６５に沿って移動自在に構成されている。
【００４９】
一対のレール１６５、１６５は、第２の下チャック移動部１６６に配設されている。第２の下チャック移動部１６６は、当該第２の下チャック移動部１６６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１６７、１６７に取り付けられている。そして、第２の下チャック移動部１６６は、レール１６７に沿って移動自在に構成され、すなわち下チャック１４１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１６７、１６７は、処理容器１００の底面に設けられた載置台１６８上に配設されている。
【００５０】
なお、本実施の形態においては、第１の下チャック移動部１６０と第２の下チャック移動部１６６が、本発明の移動機構を構成している。
【００５１】
次に、接合装置４１の上チャック１４０と下チャック１４１の詳細な構成について説明する。
【００５２】
上チャック１４０には、図１３及び図１４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１４０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１７０を有している。本体部１７０の下面には、上ウェハＷＵの裏面ＷＵ２に接触する複数のピン１７１が設けられている。また本体部１７０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１７２が設けられている。外壁部１７２は、複数のピン１７１の外側に環状に設けられている。
【００５３】
本体部１７０の下面には、外壁部１７２の内側の領域１７３（以下、吸引領域１７３という場合がある。）において、上ウェハＷＵを真空引きするための吸引口１７４が形成されている。吸引口１７４は、例えば吸引領域１７３の外周部に２箇所に形成されている。吸引口１７４には、本体部１７０の内部に設けられた吸引管１７５が接続されている。さらに吸引管１７５には、継手を介して真空ポンプ１７６が接続されている。
【００５４】
そして、上ウェハＷＵ、本体部１７０及び外壁部１７２に囲まれて形成された吸引領域１７３を吸引口１７４から真空引きし、吸引領域１７３を減圧する。このとき、吸引領域１７３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１７３側に押され、上チャック１４０に上ウェハＷＵが吸着保持される。
【００５５】
かかる場合、複数のピン１７１の高さが均一なので、上チャック１４０の下面の平面度を小さくすることができる。このように上チャック１４０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１４０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。また上ウェハＷＵの裏面ＷＵ２は複数のピン１７１に支持されているので、上チャック１４０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１４０から剥がれ易くなる。
【００５６】
本体部１７０の中心部には、当該本体部１７０を厚み方向に貫通する貫通孔１７７が形成されている。この本体部１７０の中心部は、上チャック１４０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１７７には、後述する押動部材１８０の押動ピン１８１が挿通するようになっている。
【００５７】
上チャック１４０の上面には、上ウェハＷＵの中心部を押圧する押動部材１８０が設けられている。押動部材１８０は、シリンダ構造を有し、押動ピン１８１と、当該押動ピン１８１が昇降する際のガイドとなる外筒１８２とを有している。押動ピン１８１は、例えばモータを内蔵した駆動部（図示せず）によって、貫通孔１７７を挿通して鉛直方向に昇降自在になっている。そして、押動部材１８０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。
【００５８】
下チャック１４１には、図１３及び図１５に示すように上チャック１４０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１４１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１９０を有している。本体部１９０の上面には、下ウェハＷＬの裏面ＷＬ２に接触する複数のピン１９１が設けられている。また本体部１９０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１９２が設けられている。外壁部１９２は、複数のピン１９１の外側に環状に設けられている。
【００５９】
本体部１９０の上面には、外壁部１９２の内側の領域１９３（以下、吸引領域１９３という場合がある。）において、下ウェハＷＬを真空引きするための吸引口１９４が複数形成されている。吸引口１９４には、本体部１９０の内部に設けられた吸引管１９５が接続されている。吸引管１９５は、例えば２本設けられている。さらに吸引管１９５には、真空ポンプ１９６が接続されている。
【００６０】
そして、下ウェハＷＬ、本体部１９０及び外壁部１９２に囲まれて形成された吸引領域１９３を吸引口１９４から真空引きし、吸引領域１９３を減圧する。このとき、吸引領域１９３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１９３側に押され、下チャック１４１に下ウェハＷＬが吸着保持される。
【００６１】
かかる場合、複数のピン１９１の高さが均一なので、下チャック１４１の上面の平面度を小さくすることができる。また例えば処理容器１００内にパーティクルが存在する場合でも、隣り合うピン１９１の間隔が適切であるため、下チャック１４１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１４１の上面を平坦にして（上面の平面度を小さくして）、下チャック１４１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。また下ウェハＷＬの裏面ＷＬ２は複数のピン１９１に支持されているので、下チャック１４１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１４１から剥がれ易くなる。
【００６２】
本体部１９０の中心部付近には、当該本体部１９０を厚み方向に貫通する貫通孔１９７が例えば３箇所に形成されている。そして貫通孔１９７には、第１の下チャック移動部１６０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。
【００６３】
本体部１９０の外周部には、ウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴが下チャック１４１から飛び出したり、滑落するのを防止するガイド部材１９８が設けられている。ガイド部材１９８は、本体部１９０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。
【００６４】
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。
【００６５】
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１６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。
【００６６】
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。
【００６７】
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１６の工程Ｓ１）。
【００６８】
次に上ウェハＷＵは、ウェハ搬送装置６１によって第２の処理ブロックＧ２の表面親水化装置４０に搬送される。表面親水化装置４０では、スピンチャックに保持された上ウェハＷＵを回転させながら、当該上ウェハＷＵ上に純水を供給する。そうすると、供給された純水は上ウェハ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、当該純水によって、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１が洗浄される（図１６の工程Ｓ２）。
【００６９】
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１１０を介してウェハ搬送機構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、上ウェハＷＵの水平方向の向きが調節される（図１６の工程Ｓ３）。
【００７０】
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１３１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１６の工程Ｓ４）。すなわち、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１が下方に向けられる。
【００７１】
その後、反転機構１３０の保持アーム１３１が、第１の駆動部１３４を中心に回動して上チャック１４０の下方に移動する。そして、反転機構１３０から上チャック１４０に上ウェハＷＵが受け渡される。上ウェハＷＵは、上チャック１４０にその裏面ＷＵ２が吸着保持される（図１６の工程Ｓ５）。具体的には、真空ポンプ１７６を作動させ、吸引領域１７３を吸引口１７４から真空引きし、上ウェハＷＵが上チャック１４０に吸着保持される。
【００７２】
上ウェハＷＵに上述した工程Ｓ１〜Ｓ５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。
【００７３】
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１６の工程Ｓ６）。なお、工程Ｓ６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。
【００７４】
その後、下ウェハＷＬは、ウェハ搬送装置６１によって表面親水化装置４０に搬送され、下ウェハＷＬの表面ＷＬ１が親水化される共に当該表面ＷＬ１が洗浄される（図１６の工程Ｓ７）。なお、工程Ｓ７における下ウェハＷＬの表面ＷＬ１の親水化及び洗浄は、上述した工程Ｓ２と同様である。
【００７５】
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１１０を介してウェハ搬送機構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、下ウェハＷＬの水平方向の向きが調節される（図１６の工程Ｓ８）。
【００７６】
その後、下ウェハＷＬは、ウェハ搬送機構１１１によって下チャック１４１に搬送され、下チャック１４１にその裏面ＷＬ２が吸着保持される（図１６の工程Ｓ９）。具体的には、真空ポンプ１９６を作動させ、吸引領域１９３を吸引口１９４から真空引きし、下ウェハＷＬが下チャック１４１に吸着保持される。
【００７７】
次に、図１７及び図１８に示すように上部撮像部１５１と下部撮像部１６１の水平方向位置の調節を行う（図１６の工程Ｓ１０）。このとき、下チャック１４１は、その表面が第１の高さＨ１に位置するように配置されている。
【００７８】
工程Ｓ１０では、下部撮像部１６１が上部撮像部１５１の略下方に位置するように、第１の下チャック移動部１６０と第２の下チャック移動部１６６によって下チャック１４１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１５１と下部撮像部１６１で共通のターゲットＴを確認し、上部撮像部１５１と下部撮像部１６１の水平方向位置が一致するように、下部撮像部１６１の水平方向位置が微調節される。このとき、上部撮像部１５１は処理容器１００に固定されているので、下部撮像部１６１のみを移動させればよく、上部撮像部１５１と下部撮像部１６１の水平方向位置を適切に調節できる。
【００７９】
次に、図１９〜図２２に示すように上チャック１４０と下チャック１４１の水平方向位置の調節を行い、当該上チャック１４０に保持された上ウェハＷＵと下チャック１４１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（図１６の工程Ｓ１１及びＳ１２）。このとき、第１の下チャック移動部１６０によって下チャック１４１を鉛直上方に移動させ、下チャック１４１は、その表面が第２の高さＨ２に位置するように配置されている。
【００８０】
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。
【００８１】
工程Ｓ１１では、第１の下チャック移動部１６０と第２の下チャック移動部１６６によって下チャック１４１を水平方向（Ｘ方向及びＹ方向）に移動させ、上部撮像部１５１のマクロレンズ１５３を用いて下ウェハＷＬの表面ＷＬ１の外周部３点を撮像する。そして制御部７０では、撮像された画像に基づいて３点の水平方向位置を計測し、さらにこの計測結果に基づいて下ウェハＷＬの表面ＷＬ１の中心部の水平方向位置を算出する。その後、下チャック１４１を水平方向に移動させ、下ウェハＷＬの表面ＷＬ１の中心部（中心部のチップ）を撮像する。続いて下チャック１４１を水平方向にさらに移動させ、中心部のチップに隣接するチップを撮像する。そして制御部７０では、これら中心部のチップの画像と隣接するチップの画像に基づいて、下ウェハＷＬの傾きを算出する。このように下ウェハＷＬの中心部の水平方向位置と下ウェハＷＬの傾きを取得することで、下ウェハＷＬの粗座標が取得できる。そして、この下ウェハＷＬの粗座標に基づいて、下チャック１４１の水平方向位置が粗調節される。こうして上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの水平方向位置が粗調節される。
【００８２】
なお、工程Ｓ１１における水平方向位置の粗調節は、少なくとも後述の工程Ｓ１２において、上部撮像部１５１が下ウェハＷＬの基準点Ｂ１〜Ｂ３を撮像でき、また下部撮像部１６１が上ウェハＷＵの基準点Ａ１〜Ａ３を撮像できる位置に行われる。
【００８３】
続いて行われる工程Ｓ１２では、第１の下チャック移動部１６０と第２の下チャック移動部１６６によって下チャック１４１を水平方向（Ｘ方向及びＹ方向）に移動させ、上部撮像部１５１のマイクロレンズ１５４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１６１のマイクロレンズ１６４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。なお、図１９及び図２０は上部撮像部１５１によって下ウェハＷＬの基準点Ｂ１を撮像する共に、下部撮像部１６１によって上ウェハＷＵの表面ＷＵ１の基準点Ａ１を撮像する様子を示し、図２１及び図２２は上部撮像部１５１によって下ウェハＷＬの基準点Ｂ２を撮像する共に、下部撮像部１６１によって上ウェハＷＵの表面ＷＵ１の基準点Ａ２を撮像する様子を示している。撮像された可視光画像は、制御部７０に出力される。制御部７０では、上部撮像部１５１で撮像された可視光画像と下部撮像部１６１で撮像された可視光画像に基づいて、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１６０と第２の下チャック移動部１６６によって下チャック１４１を移動させる。こうして上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの水平方向位置が微調節される。このとき、上チャック１４０は処理容器１００に固定されているので、下チャック１４１のみを移動させればよく、上チャック１４０と下チャック１４１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。
【００８４】
なお、工程Ｓ１２における水平方向位置の微調節は、上述のように下チャック１４１を水平方向（Ｘ方向及びＹ方向）に移動させると共に、第１の下チャック移動部１６０によって下チャック１４１を回転させて、当該下チャック１４１の向きも微調節される。
【００８５】
その後、図２３に示すように上チャック１４０と下チャック１４１の鉛直方向位置の調節を行い、当該上チャック１４０に保持された上ウェハＷＵと下チャック１４１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１６の工程Ｓ１３）。このとき、第１の下チャック移動部１６０によって下チャック１４１を鉛直上方に移動させ、下チャック１４１は、その表面が第３の高さＨ３に位置するように配置されている。またこのとき、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。そして、この鉛直方向位置（第３の高さＨ３）において、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの接合処理が行われる。
【００８６】
なお、上述した第１の高さＨ１から第３の高さＨ３までの鉛直方向距離ΔＨ（＝Ｈ３−Ｈ１）は、上部撮像部１５１（下部撮像部１６１）におけるマクロレンズ１５３（１６３）の焦点距離に基づいて設定される。具体的には、鉛直方向距離ΔＨは５０ｍｍ以内である。
【００８７】
次に、上チャック１４０に保持された上ウェハＷＵと下チャック１４１に保持された下ウェハＷＬの接合処理が行われる。
【００８８】
先ず、図２４に示すように押動部材１８０の押動ピン１８１を下降させることによって、上ウェハＷＵの中心部を押圧しながら当該上ウェハＷＵを下降させる。このとき、押動ピン１８１には、上ウェハＷＵがない状態で当該押動ピン１８１が７０μｍ移動するような荷重、例えば２００ｇがかけられる。そして、押動部材１８０によって、上ウェハＷＵの中心部と下ウェハＷＬの中心部を当接させて押圧する（図１６の工程Ｓ１４）。このとき、上チャック１４０の吸引口１７４は吸引領域１７３の外周部に形成されているので、押動部材１８０で上ウェハＷＵの中心部を押圧する際にも、上チャック１４０によって上ウェハＷＵの外周部を保持することができる。
【００８９】
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２４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、Ｓ６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、Ｓ７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。
【００９０】
その後、図２５に示すように押動部材１８０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真空ポンプ１７６の作動を停止して、吸引領域１７３における上ウェハ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１７１に支持されているので、上チャック１４０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１４０から剥がれ易くなっている。そして上ウェハＷＵの中心部から外周部に向けて、上ウェハＷＵの真空引きを停止し、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２６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１６の工程Ｓ１５）。
【００９１】
その後、図２７に示すように押動部材１８０の押動ピン１８１を上チャック１４０まで上昇させる。また、真空ポンプ１９６の作動を停止し、吸引領域１９３における下ウェハＷＬの真空引きを停止して、下チャック１４１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１９１に支持されているので、下チャック１４１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１４１から剥がれ易くなっている。
【００９２】
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。
【００９３】
以上の実施の形態によれば、上チャック１４０は処理容器１００に固定され、上部撮像部１５１も処理容器１００に固定されているので、これら上チャック１４０と上部撮像部１５１が経時的に移動することがない。すなわち、接合装置４１の信頼性が向上する。そして工程Ｓ１０では、上部撮像部１５１は処理容器１００に固定されているので、下部撮像部１６１のみを移動させればよく、上部撮像部１５１と下部撮像部１６１の水平方向位置を適切に調節できる。また、工程Ｓ１１及びＳ１２では、上チャック１４０は処理容器１００に固定されているので、下チャック１４１のみを移動させればよく、上チャック１４０と下チャック１４１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の水平方向位置を適切に調節できる。すなわち、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの水平方向位置の調節精度を向上させることができる。したがって、その後工程Ｓ１４と工程Ｓ１５において、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの接合処理を適切に行うことができる。
【００９４】
また、上部撮像部１５１と下部撮像部１６１はそれぞれマクロレンズ１５３、１６３とマイクロレンズ１５４、１６４を備えているので、上チャック１４０と下チャック１４１の水平方向位置調節を工程Ｓ１１とＳ１２において段階的に行うことができる。したがって、当該上チャック１４０と下チャック１４１の水平方向位置調節、すなわち上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの水平方向位置調節を効率よく行うことができる。
【００９５】
また、工程Ｓ１０における上部撮像部１５１と下部撮像部１６１の水平方向位置調節は第１の高さＨ１で行われ、工程Ｓ１１及びＳ１２における上チャック１４０と下チャック１４１の水平方向位置調節は第２の高さＨ２で行われ、工程Ｓ１４及びＳ１５における上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの接合は第３の高さＨ３で行われる。そして本実施の形態では、第１の高さＨ１から第３の高さＨ３までの鉛直方向距離ΔＨ（＝Ｈ３−Ｈ１）は、上部撮像部１５１（下部撮像部１６１）におけるマクロレンズ１５３（１６３）の焦点距離に基づいて設定され、具体的には、鉛直方向距離ΔＨは５０ｍｍ以内である。すなわち、下チャック１４１の鉛直方向移動距離が５０ｍｍ以内となる。
【００９６】
ここで、従来のように上部撮像部材（ブリッジカメラ）を移動させる場合、当該上部撮像部材が移動するための鉛直方向のスペースが必要となるため、第１の高さＨ１から第３の高さＨ３までの鉛直方向距離ΔＨは少なくとも７０ｍｍ以上必要であった。
【００９７】
この点、本実施の形態によれば、上部撮像部１５１が処理容器１００に固定されて移動しないため、鉛直方向距離ΔＨは少なくとも上部撮像部１５１（下部撮像部１６１）の焦点距離を確保できる距離であればよい。このため、鉛直方向距離ΔＨを５０ｍｍ以内に抑えることができ、当該鉛直方向距離ΔＨを従来よりも小さく抑えることができる。すなわち、下チャック１４１の鉛直方向移動距離を従来よりも小さく抑えることができる。そうすると、下チャック１４１の移動に伴う、当該下チャック１４１の位置調節誤差を抑制することができ、チャック１４０と下チャック１４１の水平方向位置をより適切に調節することができる。
【００９８】
また、従来のように上部撮像部材（ブリッジカメラ）を移動させる必要がないので、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの接合処理のスループットを向上させることができる。
【００９９】
さらに、従来のように上部撮像部材（ブリッジカメラ）を移動させる必要がないので、当該移動機構を省略することができ、接合装置４１のフットプリントを小さくできる。また、移動機構の省略に伴い、接合装置４１の製造コストを低廉化することができ、接合装置４１における消費電力も低減できる。
【０１００】
また接合システム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を洗浄する表面親水化装置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。
【０１０１】
以上の実施の形態の接合装置４１では、上チャック１４０を処理容器１００に固定し、且つ下チャック１４１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１４０を水平方向及び鉛直方向に移動させ、且つ下チャック１４１を処理容器１００に固定してもよい。但し、上チャック１４０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１４０を処理容器１００に固定する方が好ましい。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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】
【０１０４】
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
６１  ウェハ搬送装置
７０  制御部
１００  処理容器
１４０  上チャック
１４１  下チャック
１５１  上部撮像部
１５３  マクロレンズ
１５４  マイクロレンズ
１６０  第１の下チャック移動部
１６１  下部撮像部
１６３  マクロレンズ
１６４  マイクロレンズ
１６６  第２の下チャック移動部
Ｔ    ターゲット
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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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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