(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と第２の基板とを重合させて前記第１の基板および前記第２の基板における各接合面の中央部同士を自発的に接合させる自発接合部と、
前記自発接合部によって接合された前記第１の基板および前記第２の基板における各接合面の少なくともいずれか一方の周縁部を押圧し、他方の周縁部へ向けて変形させて前記各接合面の周縁部同士を接合させる変形接合部と
を備え、
前記変形接合部は、
変形させる前記基板の弾性の異方性に応じて前記周縁部を変形させる押圧力を調整する
ことを特徴とする半導体装置の製造システム。
【請求項２】
第１の基板と第２の基板とを重合させて前記第１の基板および前記第２の基板における各接合面の中央部同士を自発的に接合させる自発接合工程と、
前記自発接合工程後の前記第１の基板および前記第２の基板における各接合面の少なくともいずれか一方の周縁部を押圧し、他方の周縁部へ向けて変形させて前記各接合面の周縁部同士を接合させる変形接合工程と
を含み、
前記変形接合工程は、
変形させる前記基板の弾性の異方性に応じて前記周縁部を変形させる押圧力を調整する工程
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置の製造システムおよび製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置を製造する過程で第１の基板と第２の基板とを接合させる場合がある。例えば、裏面照射型の撮像素子を備えた半導体装置を製造する場合、フォトダイオード等の半導体素子が形成された第１の基板の表面に第２の基板の表面を接合させる。
【０００３】
その後、第２の基板を支持基板として第１の基板における裏面をフォトダイオード近傍まで研削して受光面を形成し、受光面に反射防止膜、カラーフィルタ、集光用のマイクロレンズ等を順次設けて裏面照射型の撮像素子を備えた半導体装置が製造される。
【０００４】
ところで、上記した第１の基板は、表面に半導体素子が形成される工程において、周縁部が中央部に比べて肉薄となる傾向がある。このため、第１の基板の表面に第２の基板の表面を接合させた場合、接合面の周縁部に接合不良領域ができる。かかる接合不良領域に形成された半導体素子は、エッジカットの対象となるため第１の基板全体としての歩留まりが低下するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−６９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、第１の基板と第２の基板との接合面における接合不良領域を低減することによって歩留まりを向上させることができる半導体装置の製造システムおよび製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態によれば、半導体装置の製造システムが提供される。半導体装置の製造システムは、自発接合部と、変形接合部とを備える。自発接合部は、第１の基板と第２の基板とを重合させて前記第１の基板および前記第２の基板における各接合面の中央部同士を自発的に接合させる。変形接合部は、前記自発接合部によって接合された前記第１の基板および前記第２の基板における各接合面の少なくともいずれか一方の周縁部を他方の周縁部へ向けて変形させて前記各接合面の周縁部同士を接合させる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す説明図。
【図１Ｂ】実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す説明図。
【図１Ｃ】実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す説明図。
【図２】実施形態に係る製造システムの構成の一例を示す説明図。
【図３Ａ】実施形態に係る自発接合部の一例を示す側面視による説明図。
【図３Ｂ】実施形態に係る自発接合部の一例を示す側面視による説明図。
【図３Ｃ】実施形態に係る自発接合部の一例を示す側面視による説明図。
【図４Ａ】実施形態に係る基板昇降部の平面視による説明図。
【図４Ｂ】実施形態に係る基板昇降部の平面視による説明図。
【図５Ａ】実施形態に係る変形接合部の一例を示す側面視による説明図。
【図５Ｂ】実施形態に係る変形接合部の一例を示す側面視による説明図。
【図５Ｃ】実施形態に係る変形接合部の一例を示す側面視による説明図。
【図６Ａ】実施形態の変形例に係る変形接合部の一例を示す説明図。
【図６Ｂ】実施形態の変形例に係る変形接合部の一例を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、添付図面を参照して、実施形態にかかる半導体装置の製造システムおよび製造方法を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下では、半導体ウェハの上面に裏面照射型固体撮像装置のフォトダイオードやトランジスタ等といった半導体素子および配線層等が形成された第１基板と、支持基板となる第２基板とを接合させる製造システムおよび製造方法を例に挙げて説明する。
【００１０】
まず、図１Ａ〜図１Ｃを参照し、実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。図１Ａ〜図１Ｃは、実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す説明図である。図１Ａに示すように、実施形態に係る製造方法では、半導体ウェハＷａの上面に素子形成層Ｗｂが形成された第１の基板（以下、「第１基板Ｗ１」と記載する）を用意する。
【００１１】
ここで、半導体ウェハＷａは、例えば、シリコンウェハである。また、素子形成層Ｗｂは、例えば、裏面照射型固体撮像素子のフォトダイオードやトランジスタ、配線層等が事前に形成された層である。なお、素子形成層Ｗｂの最上面には、後に第２の基板（以下「第２基板Ｗ２」と記載する）（図１Ｂ参照）との接合面となる絶縁膜が形成されている。
【００１２】
ここで、素子形成層Ｗｂの形成方法について簡単に説明する。まず、半導体ウェハＷａを用意し、半導体ウェハＷａ表面の活性層に対してフォトリソグラフィー工程、成膜工程、エッチング工程、イオン注入工程等といったＦＥＯＬ（Front  End  of  Line）と呼ばれる工程を繰り返す。これにより、半導体ウェハＷａの活性層にフォトダイオードやトランジスタ等といった半導体素子を形成する。
【００１３】
続いて、ＢＥＯＬ（Back  End  of  Line）と呼ばれる工程を行なうことで配線層を形成する。かかるＢＥＯＬでは、例えば、Ｃｕ（銅）によってダマシン構造の多層配線層を形成した後、Ａｌ（アルミニウム）によって上層配線層を形成する。
【００１４】
その後、例えば、ＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）によって上層配線層の上面に絶縁膜を形成した後、ＣＭＰ（Chemical  Mechanical  Polishing）やＲＩＥ（Reactive Ion Etching）によって絶縁膜の表面を平坦化させて素子形成層Ｗｂを形成する。
【００１５】
ここで、ダマシン構造の多層配線層上に上層配線層を形成せず、多層配線層の上面に直接絶縁膜を形成する場合、ダマシン構造の形成時に多層配線層の最上面が平坦化されるので、最上層の絶縁膜の表面を必ずしも再度平坦化する必要はない。なお、素子形成層Ｗｂの最上層に形成する絶縁膜は、酸化膜、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン)を材料としたＳｉＯ２（酸化シリコン）膜、Ｌｏｗ−ｋ（比誘電率が比較的低い半導体）膜、ＳｉＮ（窒化シリコン）膜等である。
【００１６】
かかる素子形成層Ｗｂは、図１Ａに示すように、半導体素子の形成工程において周縁部が中央部に比べて肉薄に形成される傾向がある。例えば、前述のＣＶＤでは、素子形成層Ｗｂの中央部よりも周縁部の研磨量が大きくなる傾向がある。また、Ｃｕメッキによって配線層を形成する工程では、素子形成層Ｗｂの中央部よりも周縁部におけるメッキの膜厚が薄くなる傾向がある。
【００１７】
このように、素子形成層Ｗｂは、半導体素子の形成工程において周縁部が中央部に比べて肉薄に形成されることがある。その結果、第１基板Ｗ１は、中央部よりも周縁部が肉薄な形状となる。
【００１８】
実施形態に係る製造方法では、このように中央部よりも周縁部が肉薄な形状となった第１基板Ｗ１の上面に第２基板Ｗ２（図１Ｂ参照）を接合させる。このとき、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とを単純に接合させると、第１基板Ｗ１の周縁部が中央部よりも肉薄なため、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の周縁部には接合不良領域が生じる。かかる接合不良領域は、後にエッジカットの対象となるため第１基板Ｗ１全体としての歩留まりが低下する。
【００１９】
そこで、実施形態に係る製造方法では、以下のように２段階の接合工程によって第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の接合を行なう。例えば、図１Ｂに示すように、径が第１基板Ｗ１と略同一の第２基板Ｗ２を用意する。
【００２０】
続いて、実施形態に係る製造方法では、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の位置を合わせた後、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を重合させて第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の中央部同士を周縁部よりも先に自発的に接合させる。なお、かかる中央部同士を自発的に接合させる処理手順の詳細については、図３Ａ〜図３Ｃ、図４Ａおよび図４Ｂを参照して後述する。
【００２１】
その後、実施形態に係る製造方法では、図１Ｃに示すように、第２基板Ｗ２の周縁部を第１基板Ｗ１の周縁部へ向けて変形させ、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の周縁部同士を強制的に接合させる。なお、かかる周縁部同士を接合させる処理手順の詳細については、図５Ａ〜図５Ｃを参照して後述する。
【００２２】
これにより、実施形態に係る製造方法では、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の周縁部に接合不良領域が生じることを抑制することができるので、エッジカットの対象となる領域を低減することにより第１基板Ｗ１全体としての歩留まりを向上させることができる。
【００２３】
なお、ここでは、図示を省略したが、その後、実施形態に係る製造方法では、第２基板Ｗ２を支持基板として支持した状態で第１基板Ｗ１の下面（裏面）を研削して第１基板Ｗ１を薄化させて裏面照射型固体撮像装置の受光面を形成する。
【００２４】
続いて、第１基板Ｗ１の裏面側に、裏面照射型固体撮像装置の外部引出電極を形成し、受光面へ反射防止膜、カラーフィルタ、マイクロレンズ等を順次形成する。その後、予め規定されたダイシングラインに沿って第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２をチップ単位にダイシングする。最後に、ダイシングされた各チップをセラミックパッケージなどへマウントし、ワイヤボンディング等によって電気的接続した後、保護ガラスの装着、樹脂封止等を行なって裏面照射型固体撮像装置が完成する。
【００２５】
次に、図２を参照して実施形態に係る製造システム１の構成について説明する。図２は、実施形態に係る製造システム１の構成の一例を示す説明図である。図２に示すように、製造システム１は、自発接合部２、変形接合部３、制御部４および記憶部５を備える。また、記憶部５は、基板弾性情報５１を記憶する。
【００２６】
自発接合部２は、制御部４による制御に従って動作し、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の中央部同士を自発的に接合させる（図１Ｂ参照）処理部である。かかる自発接合部２の構成および動作の具体例については、図３Ａ〜図３Ｃ、図４Ａおよび図４Ｂを参照して後述する。
【００２７】
変形接合部３は、制御部４による制御に従って動作し、中央部同士が接合された第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２のうち、第２基板Ｗ２の周縁部を第１基板Ｗ１の周縁部へ向けて変形させて第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の周縁部同士を接合させる処理部である。かかる変形接合部３の構成および動作の具体例については、図５Ａ〜図５Ｃを参照して後述する。
【００２８】
なお、図２に示す例では、自発接合部２と変形接合部３とを個別の処理部として記載したが、自発接合部２および変形接合部３を一つの処理部として構成してもよい。かかる場合、自発接合部２および変形接合部３を含む処理部と、制御部４と、記憶部５とによって一つの製造装置が構成される。
【００２９】
制御部４は、製造システム１全体の動作を統括制御する処理部である。かかる制御部４は、自発接合部２へ所定の動作指令を出力することにより、自発接合部２の動作を制御する。また、制御部４は、記憶部５によって記憶されている基板弾性情報５１に基づき、変形接合部３へ所定の動作指令を出力することにより、変形接合部３の動作を制御する。
【００３０】
ここで、基板弾性情報５１は、変形接合部３が周縁部を変形させる第２基板Ｗ２における弾性の異方性を示す情報である。例えば、第２基板Ｗ２がシリコン基板の場合、第２基板Ｗ２は、基板を構成するシリコンの結晶方位によって周縁部のなかで弾性が異なる。
【００３１】
かかる場合、記憶部５は、例えば、第２基板Ｗ２の周縁部を周方向で複数の領域に分割した分割領域毎に、各分割領域の弾性に関する情報を基板弾性情報５１として記憶する。そして、制御部４は、第２基板Ｗ２の結晶方位が所定の方向を向くように位置合わせを行って第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の中央部同士を接合させる動作指令を自発接合部２へ出力する。さらに、制御部４は、基板弾性情報５１に基づき、第２基板Ｗ２の周縁部全体を均一に第１基板Ｗ１の周縁部へ向けて変形させる動作指令を変形接合部３へ出力する。
【００３２】
次に、図３Ａ〜図３Ｃ、図４Ａおよび図４Ｂを参照して、自発接合部２の構成および動作の一例について説明する。図３Ａ〜図３Ｃは、実施形態に係る自発接合部２の一例を示す側面視による説明図である。
【００３３】
また、図４Ａおよび図４Ｂは、実施形態に係る基板昇降部２２の平面視による説明図である。なお、図３Ａ〜図３Ｃでは、理解を容易にするため、第１基板Ｗ１、第２基板Ｗ２および後述のスペーサ２３を選択的に断面模式図によって示している。
【００３４】
図３Ａに示すように、自発接合部２は、ステージ２１、基板昇降部２２および中央押圧部２５を備える。ステージ２１は、素子形成層Ｗｂを上にした状態で載置される第１基板Ｗ１を保持する。かかるステージ２１は、例えば、ＰＥＥＫ（Poly  Ether  Ether  Ketone）等といった基板へダメージを与えず、耐摩耗性を備えた樹脂により形成され、上面と載置された第１基板Ｗ１との間の空間から空気を吸引することで第１基板Ｗ１を吸着して保持する。
【００３５】
基板昇降部２２は、スペーサ２３およびスペーサ駆動部２４を備える。スペーサ駆動部２４は、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、スペーサ２３を昇降させる昇降機能と、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、スペーサ２３を進退させる進退機能とを備える。
【００３６】
スペーサ２３は、図４Ａに示すように、薄板環状の部材を直径方法に２分した形状であり、例えば、ＰＥＥＫ等といった基板へダメージを与えず、耐摩耗性を備えた樹脂により形成される。かかるスペーサ２３は、進出した状態では内径が第２基板Ｗ２の外径より小さく、外径が第２基板Ｗ２の外径よりも大きな薄板環状の部材となる。これにより、スペーサ２３は、上昇および進出した状態で第２基板Ｗ２を載置可能な状態となる。
【００３７】
一方、後退した状態では、図４Ｂに示すように、スペーサ２３は、第２基板Ｗ２を載置不可能な状態となる。なお、かかるスペーサ２３は、図３Ａに示すように、外周から内周へ向けて断面視肉薄となるように形成される。
【００３８】
中央押圧部２５は、スペーサ２３よりも上方で支持梁２０に支持された状態でステージ２１に対して対向配置される。かかる中央押圧部２５は、加圧子駆動部２７と、加圧子駆動部２７によって昇降駆動される加圧子２６とを備える。かかる加圧子２６は、例えば、ＰＥＥＫ等といった基板へダメージを与えず、耐摩耗性を備えた樹脂により形成される。
【００３９】
なお、ここでは、図示を省略したが、自発接合部２は、ステージ２１上へ第１基板Ｗ１を搬送して載置する第１基板搬送機構と、上昇および進出状態のスペーサ２３上へ第２基板Ｗ２を搬送して載置する第２基板搬送機構とを備える。
【００４０】
次に、自発接合部２の動作の一例について説明する。自発接合部２では、図３Ａに示すように、ステージ２１上へ第１基板Ｗ１が搬送されて載置される。かかる第１基板Ｗ１の搬送および載置は、第１基板搬送機構によって行なわれる。このとき、第１基板Ｗ１は、素子形成層Ｗｂが上となった状態でステージ２１上へ載置される。ステージ２１は、載置された第１基板Ｗ１を保持する。
【００４１】
続いて、図３Ａおよび図４Ａに示すように、上昇および進出した状態のスペーサ２３上へ第２基板Ｗ２が搬送されて載置される。かかる第２基板Ｗ２の搬送および載置は、第２基板搬送機構によって行なわれる。このとき、第２基板搬送機構は、結晶方位があらかじめ定めた所定の方向となるように第２基板Ｗ２の載置方向を調整して載置する。
【００４２】
ここで、ステージ２１上へ載置される第１基板Ｗ１およびスペーサ２３上へ載置される第２基板Ｗ２は、互いの接合面が洗浄された状態で載置される。接合面を洗浄する場合、例えば、アルカリ性または酸性の洗浄液によって表面の金属汚染を除去する。また、Ｏ３（オゾン）処理によって表面の有機物を除去する。また、接合面にダストが付着している場合には、メガソニック洗浄や２流体洗浄によってダストを除去してもよい。なお、自発接合部２は、かかる洗浄を内部で行なうように構成されてもよい。
【００４３】
また、ステージ２１上へ載置される第１基板Ｗ１およびスペーサ２３上へ載置される第２基板Ｗ２は、互いの接合面が活性化された状態で載置される。接合面を活性化させる場合、例えば、イオンビーム、イオンガン、ＲＩＥ等のプラズマ処理によって接合面の活性化処理を行なう。このとき、例えば、Ａｒ（アルゴン）、Ｎ２（窒素）、Ｏ２（酸素）、Ｈ２（水素）、また、これらの混合ガス等といった接合面にダメージを与えない雰囲気中で活性化を行なう。
【００４４】
その後、活性化した接合面の洗浄を行なった後に、第１基板Ｗ１をステージ２１上へ、第２基板Ｗ２をスペーサ２３上へ載置する。ここでの洗浄では、例えば、２流体洗浄、メガソニック洗浄、水洗浄等といった活性化した接合面にダメージを与えない洗浄方法によって活性化処理時に付着したダストを除去する。なお、自発接合部２は、かかる活性化処理および活性化処理後の洗浄を内部で行なうように構成されてもよい。
【００４５】
次に、自発接合部２では、図３Ｂに示すように、スペーサ駆動部２４によってスペーサ２３を降下させて第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とを重合させる。このとき、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の周縁部間には、スペーサ２３が介在するが、第１基板Ｗ１の周縁部が中央部より肉薄になっているため、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の中央部はほぼ接触した状態となる。これにより、中央部における接合面同士の間隔は、数オングストロームとなるまで近付く。
【００４６】
続いて、自発接合部２では、加圧子駆動部２７によって加圧子２６を降下させ、加圧子２６によって第２基板Ｗ２の中央を押圧させる。これにより、接合面における中央部では、活性化された両接合面のダングリングボンド同士が分子レベルのＨ２Ｏ（水）を介して接合を開始する。かかる接合は、接合面の中心から同心円状に広がり、次第に周縁部方向へ進行する。
【００４７】
続いて、自発接合部２では、図３Ｃおよび図４Ｂに示すように、スペーサ駆動部２４によってスペーサ２３を後退させる。これにより、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２との接合は、第１基板Ｗ１が中央部よりも肉薄となるところまで進行する。その後、加圧子駆動部２７によって加圧子２６を上昇させる。これにより、中央部が接合された第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２は、自発接合部２から取出し可能な状態となる。
【００４８】
次に、図５Ａ〜図５Ｃを参照して変形接合部３の構成および動作の一例について説明する。図５Ａ〜図５Ｃは、実施形態に係る変形接合部３の一例を示す側面視による説明図である。図５Ａに示すように、変形接合部３は、ステージ３０および周縁押圧部３１を備える。
【００４９】
ステージ３０は、例えば、ＰＥＥＫ等といった基板へダメージを与えず、耐摩耗性を備えた樹脂により形成され、第２基板Ｗ２を上にした状態で載置される接合された第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を保持する。かかるステージ３０は、例えば、上面と載置された第１基板Ｗ１との間の空間から空気を吸引することで接合状態の第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を吸着して保持する。
【００５０】
周縁押圧部３１は、支持梁３７によって支持された状態でステージ３０に対して対向配置される。かかる周縁押圧部３１は、回転駆動部３２、回転シャフト３３、レール３４、押圧力調整部３５および加圧子３６を備える。なお、加圧子３６は、例えば、ＰＥＥＫ等といった基板へダメージを与えず、耐摩耗性を備えた樹脂により形成される。
【００５１】
回転駆動部３２は、支持梁３７に取付けられ回転シャフト３３を回転駆動する。回転シャフト３３は、基端が回転駆動部３２に連結され、先端にレール３４を備える。かかるレール３４は、長手方向がステージ３０の上面と並行となる姿勢で回転シャフト３３の先端に取り付けられる。
【００５２】
また、レール３４には、２つの押圧力調整部３５が摺動自在に取り付けられる。各押圧力調整部３５は、制御部４の制御に従って回転自在なローラ形状の加圧子３６による押圧力を調整する。なお、ここでは、図示を省略したが、変形接合部３は、ステージ３０上へ接合状態の第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を搬送して載置する接合基板搬送機構を備える。
【００５３】
次に、変形接合部３の動作の一例について説明する。変形接合部３では、図５Ａに示すように、ステージ３０上へ接合状態の第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２が搬送されて載置される。かかる第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の搬送および載置は、接合基板搬送機構によって行なわれる。
【００５４】
このとき、接合状態の第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２は、第２基板Ｗ２が上となった状態でステージ３０上へ載置される。ステージ３０は、載置された第１基板Ｗ１の下面を吸着して第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を保持する。
【００５５】
続いて、変形接合部３では、押圧力調整部３５が第２基板Ｗ２の周縁部に対して第２基板Ｗ２の中央部側から加圧子３６による押圧を開始させる。続いて、変形接合部３では、図５Ｂに示すように、押圧力調整部３５がレール３４に沿って移動しながら、加圧子３６が第２基板Ｗ２の外周へ到達するまで加圧子３６による第２基板Ｗ２への押圧を継続させる。
【００５６】
その後、変形接合部３では、図５Ｂおよび図５Ｃに示すように、回転駆動部３２によって回転シャフト３３を所定角度（例えば、１０度）ずつ回転させ、前述した加圧子３６による第２基板Ｗ２に対する押圧を繰り返し、第２基板Ｗ２の周縁部一周を押圧する。なお、図５Ｃには、図５Ａおよび図５Ｂに示す状態から回転シャフト３３を９０度回転させた状態を示している。
【００５７】
これにより、変形接合部３は、第２基板Ｗ２の周縁部を第１基板Ｗ１の周縁部へ向けて変形させることで、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の周縁部同士を接合させることができる。
【００５８】
なお、押圧力調整部３５は、レール３４に沿って第２基板Ｗ２における周縁部の上方を往復移動しながら第２基板Ｗ２の上面における周縁部を加圧子３６によって繰り返し押圧させることもできる。これにより、変形接合部３は、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２における周縁部同士をより強固に接合させることができる。
【００５９】
また、変形接合部３では、押圧力調整部３５が制御部４による制御に従い、第２基板Ｗ２における押圧位置に応じて加圧子３６による押圧力を調整することにより、第２基板Ｗ２の周縁部一周（全体）を第１基板Ｗ１の周縁部へ向けて均一に変形させる。これにより、変形接合部３では、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の周縁部全体を均一に接合させることができる。
【００６０】
なお、上記した実施形態では、結晶方位によって第２基板Ｗ２の弾性に異方性がある場合について説明したが、弾性に異方性がない第２基板Ｗ２を用いる場合には、変形接合部３の構成をさらに簡易な構成に変更することができる。
【００６１】
以下では、図６Ａおよび図６Ｂを参照して、弾性に異方性がない第２基板Ｗ２を用いる場合の変形接合部３ａについて説明する。図６Ａおよび図６Ｂは、実施形態の変形例に係る変形接合部３ａの一例を示す説明図である。
【００６２】
なお、図６Ａおよび図６Ｂでは、図５Ａ〜図５Ｃに示す構成要素と同一の構成要素に対して同一の符号を付した。また、図６Ａおよび図６Ｂでは、理解を容易にするため、第１基板Ｗ１、第２基板Ｗ２および加圧子３３ａを選択的に断面模式図によって示している。
【００６３】
図６Ａに示すように、変形接合部３ａは、ステージ３０および周縁押圧部３１ａを備える。周縁押圧部３１ａは、支持梁３７によって支持された状態でステージ３０に対して対向配置される。かかる周縁押圧部３１ａは、押圧駆動部３２ａおよび加圧子３３ａを備える。なお、加圧子３３ａは、例えば、ＰＥＥＫ等といった基板へダメージを与えず、耐摩耗性を備えた樹脂により形成される。
【００６４】
押圧駆動部３２ａは、加圧子３３ａを昇降駆動させる。また、変形接合部３ａの加圧子３３ａは、底面が上に凸となるドーム状に形成され、径が第２基板Ｗ２と略同一の円盤状をした部材である。
【００６５】
かかる変形接合部３ａでは、第２基板Ｗ２を上にした状態の第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２がステージ３０上へ載置されて保持されると、押圧駆動部３２ａが加圧子３３ａを降下させ、加圧子３３ａによって第２基板Ｗ２の上面を押圧する。
【００６６】
このとき、前述のように、加圧子３３ａは、底面が上に凸となるドーム状に形成されているため、底面の周縁部が第２基板Ｗ２の上面における周縁部に接触し、底面の中央部が第２基板Ｗ２の上面における中央部に接触することがない。
【００６７】
これにより、変形接合部３ａでは、加圧子３３ａの底面における周縁部によって第２基板Ｗ２の上面における周縁部を選択的に押圧し、第２基板Ｗ２の周縁部を第１基板Ｗ１の周縁部へ向けて変形させることができる。したがって、変形接合部３ａでは、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の周縁部同士を接合させることができる。
【００６８】
このように、変形接合部３ａは、昇降駆動可能な加圧子３３ａを備えるという簡易な構成でありながら、弾性に異方性がない第２基板Ｗ２を用いる場合、加圧子３３ａを降下させるだけで、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の周縁部同士を接合させることができる。
【００６９】
上述したように、製造システム１では、自発接合部２によって第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の中央部同士を自発的に接合させる。さらに、製造システム１では、変形接合部３によって第２基板Ｗ２の周縁部を第１基板Ｗ１の周縁部へ向けて変形させ、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の周縁部同士を接合させる。
【００７０】
これにより、製造システム１では、例えば、第１基板Ｗ１が素子形成層Ｗｂの形成工程において周縁部が中央部よりも肉薄となっても、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とを接合した際に接合面の周縁部に接合不良領域が生じることを抑制することができる。したがって、製造システム１によれば、第１基板Ｗ１全体としての歩留まりを向上させることができる。
【００７１】
さらに、変形接合部３は、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２との接合が完了した後に、接合状態の第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２に対してアニール処理を行う。このとき、変形接合部３は、例えば、２００〜１０００℃（好適には、４００℃前後）で数時間のアニール処理を行う。
【００７２】
これにより、接合面におけるダングリングボンドと結合した分子レベルのＨ２Ｏ（水）蒸発、または、接合面における絶縁膜へ取り込まれることで第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の接合力をさらに強化させることができる。なお、アニール処理を行わなくても十分な接合強度がある場合、かかるアニール処理は省略することができる。
【００７３】
なお、上記した実施形態では、変形接合部３、３ａが第２基板Ｗ２の周縁部を押圧して第１基板Ｗ１の周縁部へ向けて変形させたが、押圧以外の手法によって第２基板Ｗ２の周縁部を変形させてもよい。
【００７４】
例えば、製造システム１では、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の接合面における周縁部を加熱して変形させる変形接合部を設けることができる。かかる変形接合部は、第２基板Ｗ２を上にした状態の接合された第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を加熱する。
【００７５】
これにより、加熱によって軟化した第２基板Ｗ２は、周縁部が自重によって第１基板Ｗ１の周縁部へ向けて変形する。このように、接合された第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を加熱することによっても、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の周縁部同士を接合させることができるので、第１基板Ｗ１全体としての歩留まりを向上させることができる。
【００７６】
また、加熱によって第２基板Ｗ２を変形させて第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とを接合させた場合には、前述したアニール処理と同様に、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の接合力をさらに強化することができる。
【００７７】
なお、加熱によって第２基板Ｗ２を変形させる変形接合部では、変形させる第２基板Ｗ２の周縁部の位置によって熱に対する強度が異なる場合、第２基板Ｗ２の周縁部の位置によって加熱する熱量を調整する。かかる場合、変形接合部は、例えば、プラズマを第２基板Ｗ２の周縁部へ照射して第２基板Ｗ２の周縁部を選択的に加熱する。
【００７８】
そして、変形接合部は、第２基板Ｗ２の周縁部における位置によって耐熱性が異なる場合、プラズマを照射する位置に応じてプラズマの照射強度を調整することにより、第２基板Ｗ２の周縁部全体を均一に変形させる。
【００７９】
なお、かかる構成とする場合、第２基板Ｗ２の周縁部における位置と、各位置における第２基板Ｗ２の耐熱性とを対応付けた基板耐熱性情報を記憶部５に記憶させておき、制御部４が基板耐熱性情報に基づいてプラズマの照射強度を調整する。
【００８０】
また、上記した実施形態では、第２基板Ｗ２の周縁部を変形させたが、製造システム１では、第１基板Ｗ１を上にして接合状態の第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２をステージ３０へ載置し、第１基板Ｗ１の周縁部を第２基板Ｗ２の周縁部へ向けて変形させてもよい。これによっても、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の周縁部同士を接合させることができる。
【００８１】
また、実施形態に記載したステージ２１、３０の構成は、一例であり種々の変更が可能である。例えば、ステージ２１、３０は、基板の吸着機能に加え、基板の加熱機能を備えてもよい。かかる構成によれば、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を接合させた直後に加熱処理を行うことで、接合面の接合力を迅速に強化させることができる。なお、ステージ２１、３０に加熱機能を設ける場合、ステージ２１、３０としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３等のセラミック材料によって形成されたポーラスステージを用いる。
【００８２】
また、ステージ２１、３０に吸着機能を設ける場合、ステージ２１、３０としては、例えば、アクリル等の樹脂素材、石英、Ｓｉ、ＳｉＣ等の無機材料や、Ａｌ等の金属材料にアルマイト処理を施した部材に吸着用の孔が設けられたものを用いる。
【００８３】
また、実施形態に記載したスペーサ２３の構成は、一例であり種々の変更が可能である。例えば、スペーサ２３は、金属材料によって形成されてもよい。また、スペーサ２３は、柱形状や円錐形状、平板形状であってもよい。さらに、スペーサ２３は、第２基板Ｗ２の周縁部を複数の点で支持する構成であってもよい。
【００８４】
また、第２基板Ｗ２を支持する手段は、スペーサ２３に限定するものでない。例えば、スペーサ２３に代えて、第２基板Ｗ２の上面を吸着して支持する支持を設け、かかる支持部材によって第２基板Ｗ２を支持させてもよい。
【００８５】
また、上記した実施形態に記載した加圧子２６、３６、３３ａの構成は、一例であり種々の変更が可能である。例えば、加圧子２６、３６、３３ａは、点接触によって第２基板Ｗ２の上面を押圧するピン形状であってもよく、面接触によって第２基板Ｗ２の上面を押圧する板形状であってもよい。
【００８６】
また、加圧子２６、３６、３３ａのいずれか一つを、第２基板Ｗ２上の任意の位置まで移動させて第２基板Ｗ２の上面を加圧させることが可能な駆動機構を設けてもよい。かかる構成とすれば、加圧子２６、３６、３３ａのいずれか一つによって、第２基板Ｗ２上面における中央部を押圧させた後、押圧位置を第２基板Ｗ２の上面における周縁部へ変更して周縁部を押圧させることができる。これにより、自発接合部２および変形接合部３を一つの処理部によって構成することができるので、処理スペースを縮小することができる。
【００８７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８８】
Ｗ１  第１基板、  Ｗ２  第２基板、  Ｗａ  半導体ウェハ、  Ｗｂ  素子形成層、  １  製造システム、  ２  自発接合部、  ３  変形接合部、  ４  制御部、  ５  記憶部、  ５１  基板弾性情報、  ２０  支持梁、  ２１  ステージ、  ２２  基板昇降部、  ２３  スペーサ、  ２４  スペーサ駆動部、  ２５  中央押圧部、  ２６  加圧子、  ２７  加圧子駆動部、  ３０  ステージ、  ３１  周縁押圧部、  ３２  回転駆動部、  ３３  回転シャフト、  ３４  レール、  ３５  押圧力調整部、  ３６  加圧子、  ３７  支持梁、  ３ａ変形接合部、  ３１ａ  周縁押圧部、  ３２ａ  押圧駆動部、  ３３ａ  加圧子
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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