(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下面側に第１基板を保持する第１保持部と、
前記第１保持部の下方に設けられ、上面側に第２基板を前記第１基板に対向させて保持する第２保持部と、
前記第１保持部と前記第２保持部との間において前記第１基板と前記第２基板との接合処理が行われる処理空間を密閉する壁部と、
前記処理空間内を減圧させた状態で、前記第１基板と前記第２基板とを接合させる制御部と
を備え、
前記第２保持部は、
前記第２基板を吸引して保持する吸引部と、前記第２基板を静電吸着する静電吸着部と
を備え、
前記制御部は、
前記処理空間の真空度が前記第２保持部において前記第２基板を吸引して保持する領域の真空度よりも低くなるように前記処理空間を減圧させるとともに、前記処理空間内を減圧させた状態で、前記処理空間内の圧力が予め設定されたしきい値未満となった場合、前記静電吸着部によって前記第２基板を吸着保持させること
を特徴とする接合装置。
【請求項２】
前記第１基板の中心部を上方から押圧して前記第２基板に接触させる押動部
を備え、
前記制御部は、
前記押動部による前記第１基板の押圧によって形成された前記第１保持部と前記第１基板との間の中間空間内、および、前記処理空間内を減圧させた状態で、前記第１基板と前記第２基板とを接合させること
を特徴とする請求項１に記載の接合装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記中間空間の圧力と前記処理空間の圧力とが略同一となるように、前記中間空間内および前記処理空間内を減圧させること
を特徴とする請求項２に記載の接合装置。
【請求項４】
前記第１保持部は、
前記第１基板を吸引して保持し、
前記制御部は、
前記処理空間の真空度が前記第１保持部において前記第１基板を保持する領域の真空度よりも低くなるように、前記処理空間を減圧させること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の接合装置。
【請求項５】
前記第２保持部は、
前記第２基板を保持する部位が上方に向けて凸状となるように形成されていること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の接合装置。
【請求項６】
下面側に第１基板を保持する第１保持部を用い、前記第１基板を保持する第１保持工程と、
前記第１保持部の下方に設けられ、上面側に第２基板を前記第１基板に対向させて保持する第２保持部を用い、前記第２基板を保持する第２保持工程と、
前記第１保持部と前記第２保持部との間において前記第１基板と前記第２基板との接合処理が行われる処理空間を壁部によって密閉し、前記処理空間内を減圧させた状態で、前記第１基板と前記第２基板とを接合させる制御工程と
を含み、
前記第２保持部は、
前記第２基板を吸引して保持する吸引部と、前記第２基板を静電吸着する静電吸着部と
を備え、
前記制御工程は、
前記処理空間の真空度が前記第２保持部において前記第２基板を吸引して保持する領域の真空度よりも低くなるように前記処理空間を減圧させるとともに、前記処理空間内を減圧させた状態で、前記処理空間内の圧力が予め設定されたしきい値未満となった場合、前記静電吸着部によって前記第２基板を吸着保持させること
を特徴とする接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、接合装置および接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウェハ等の基板同士を接合する接合装置として、分子間力によって基板同士を接合する接合装置が知られている（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
上記した接合装置では、表面を改質および親水化させた２枚の基板が上下に対向するようにして、それぞれ保持部によって保持される。そして、接合装置は、大気圧雰囲気下において、上方の基板（以下、上側基板と記載する）の中心部をピンで押し下げて、下方の基板（以下、下側基板と記載する）の中心部に接触させる。これにより、まず、上側基板の中心部と下側基板の中心部とが分子間力によって接合され、さらに、接合領域が中心部から周縁部へ拡大していくことで、上側基板と下側基板とが全面で接合される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１４３３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術においては、上側基板と下側基板とを接合させる際に、例えば上側基板に伸びが生じ、これにより、接合された上側基板と下側基板との間で位置ずれ（スケーリング）が発生することがあった。
【０００６】
具体的には、従来技術にあっては、大気圧雰囲気下で接合処理が行われるため、上記のように接合領域が基板の中心部から周縁部へ拡大していく過程において、上側基板は、下側基板との間の空気を圧縮しながら下側基板に接合されていくこととなる。
【０００７】
このとき、上側基板は、圧縮空気から反力を受けるため、例えば下方に向けて凸状に反るように曲がって伸びが生じることがあった。このように上側基板に伸びが生じると、下側基板と接合されたときに、上側基板と下側基板との間で水平方向の位置ずれが発生することがあった。
【０００８】
実施形態の一態様は、基板同士の接合の際に生じる基板の伸びを抑制することができ、接合された基板間の位置ずれを低減させることができる接合装置および接合方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態の一態様に係る接合装置は、第１保持部と、第２保持部と、壁部と、制御部とを備える。第１保持部は、下面側に第１基板を保持する。第２保持部は、前記第１保持部の下方に設けられ、上面側に第２基板を前記第１基板に対向させて保持する。壁部は、前記第１保持部と前記第２保持部との間において前記第１基板と前記第２基板との接合処理が行われる処理空間を密閉する。制御部は、前記処理空間内を減圧させた状態で、前記第１基板と前記第２基板とを接合させる。前記第２保持部は、前記第２基板を吸引して保持する吸引部と、前記第２基板を静電吸着する静電吸着部とを備える。また、前記制御部は、前記処理空間の真空度が前記第２保持部において前記第２基板を吸引して保持する領域の真空度よりも低くなるように前記処理空間を減圧させるとともに、前記処理空間内を減圧させた状態で、前記処理空間内の圧力が予め設定されたしきい値未満となった場合、前記静電吸着部によって前記第２基板を吸着保持させる。
【発明の効果】
【００１０】
実施形態の一態様によれば、基板同士の接合の際に生じる基板の伸びを抑制することができ、接合された基板間の位置ずれを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施形態に係る接合システムの構成を示す模式平面図である。
【図２】図２は、実施形態に係る接合システムの構成を示す模式側面図である。
【図３】図３は、第１基板および第２基板の模式側面図である。
【図４】図４は、接合装置の構成を示す模式平面図である。
【図５】図５は、接合装置の構成を示す模式側面図である。
【図６】図６は、位置調節機構の構成を示す模式側面図である。
【図７】図７は、反転機構の構成を示す模式平面図である。
【図８】図８は、反転機構の構成を示す模式側面図（その１）である。
【図９】図９は、反転機構の構成を示す模式側面図（その２）である。
【図１０】図１０は、保持アームおよび保持部材の構成を示す模式側面図である。
【図１１】図１１は、接合装置の内部構成を示す模式側面図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、上チャックおよび下チャックの構成を示す模式側面図（その１）である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、上チャックおよび下チャックの構成を示す模式側面図（その２）である。
【図１３】図１３は、上チャックを下方から見た場合の模式平面図である。
【図１４】図１４は、下チャックを上方から見た場合の模式平面図である。
【図１５】図１５は、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１６Ａ】図１６Ａは、接合装置の動作説明図（その１）である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、接合装置の動作説明図（その２）である。
【図１６Ｃ】図１６Ｃは、接合装置の動作説明図（その３）である。
【図１６Ｄ】図１６Ｄは、接合装置の動作説明図（その４）である。
【図１６Ｅ】図１６Ｅは、接合装置の動作説明図（その５）である。
【図１６Ｆ】図１６Ｆは、接合装置の動作説明図（その６）である。
【図１６Ｇ】図１６Ｇは、接合装置の動作説明図（その７）である。
【図１６Ｈ】図１６Ｈは、接合装置の動作説明図（その８）である。
【図１７】図１７は、第１変形例に係る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。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本願の開示する接合装置、接合システムおよび接合方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
＜１．接合システムの構成＞
まず、実施形態に係る接合システムの構成について、図１〜図３を参照して説明する。図１は、本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り、図２は、同模式側面図である。また、図３は、第１基板および第２基板の模式側面図である。
【００１４】
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、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする直交座標系を示す場合がある。また、図１，２等を含む各図面では、説明に必要な構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略する場合がある。
【００１５】
図１に示す本実施形態に係る接合システム１は、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とを接合することによって重合基板Ｔを形成する（図３参照）。
【００１６】
第１基板Ｗ１は、例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、例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。
【００１７】
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」、重合基板Ｔを「重合ウェハＴ」と記載する場合がある。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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（例えば、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。例えば、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。
【００２１】
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。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り、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。
【００２２】
なお、載置板１１に載置されるカセットＣ１〜Ｃ３の個数は、図示のものに限定されない。また、載置板１１には、カセットＣ１，Ｃ２，Ｃ３以外に、不具合が生じた基板を回収するためのカセット等が載置されてもよい。
【００２３】
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、例えば３つの処理ブロックＧ１，Ｇ２，Ｇ３が設けられる。例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。
【００２４】
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。
【００２５】
なお、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。そして、かかる酸素イオンが、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。
【００２６】
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、例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。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、親水化された上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを分子間力により接合する。かかる接合装置４１の構成については、後述する。
【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、例えば鉛直方向、水平方向および鉛直軸周りに移動自在な搬送アームを有する。かかる搬送装置６１は、搬送領域６０内を移動し、搬送領域６０に隣接する第１処理ブロックＧ１、第２処理ブロックＧ２および第３処理ブロックＧ３内の所定の装置に上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴを搬送する。
【００３０】
また、図１に示すように、接合システム１は、制御装置７０を備える。制御装置７０は、接合システム１の動作を制御する。かかる制御装置７０は、例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、接合処理等の各種処理を制御するプログラムや各種処理で用いられるデータなどが格納される。制御部は記憶部に記憶されたプログラム等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。
【００３１】
なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記録媒体に記録されていたものであって、その記録媒体から制御装置７０の記憶部にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記録媒体としては、例えばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。
【００３２】
＜２．接合装置の構成＞
次に、接合装置４１の構成について図４〜図１１を参照して説明する。図４は、接合装置４１の構成を示す模式平面図であり、図５は、同模式側面図である。また、図６は、位置調節機構２１０の構成を示す模式側面図である。また、図７は、反転機構２２０の構成を示す模式平面図であり、図８および図９は、同模式側面図（その１）および（その２）である。また、図１０は、保持アーム２２１および保持部材２２２の構成を示す模式側面図であり、図１１は、接合装置４１の内部構成を示す模式側面図である。
【００３３】
図４に示すように、接合装置４１は、内部を密閉可能な処理容器１９０を有する。なお、接合装置４１では、後述する上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の水平方向位置や鉛直方向位置を調節する処理が、例えば大気圧雰囲気下で行われることから、上記した処理容器１９０の内部の圧力は、大気圧に設定されている。また、接合装置４１では、例えば大気圧よりも減圧させた減圧雰囲気下で接合処理が行われるが、これについては後述する。
【００３４】
処理容器１９０の搬送領域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。
【００３５】
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とに区画される。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。
【００３６】
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、例えば２段に形成され（図５参照）、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。
【００３７】
搬送領域Ｔ１には、搬送機構２０１が設けられる。搬送機構２０１は、例えば鉛直方向、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。
【００３８】
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。位置調節機構２１０は、図６に示すように基台２１１と、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を吸着保持して回転させる保持部２１２と、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検出部２１３とを有する。
【００３９】
かかる位置調節機構２１０では、保持部２１２に吸着保持された上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を回転させながら検出部２１３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ことで、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。
【００４０】
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。反転機構２２０は、図７〜図１０に示すように上ウェハＷ１を保持する保持アーム２２１を有する。
【００４１】
保持アーム２２１は、水平方向に延在する。また保持アーム２２１には、上ウェハＷ１を保持する保持部材２２２が例えば４箇所に設けられる。保持部材２２２は、図１０に示すように保持アーム２２１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２２２の側面には、上ウェハＷ１の外周部を保持するための切り欠き２２３が形成される。これら保持部材２２２は、上ウェハＷ１を挟み込んで保持することができる。
【００４２】
保持アーム２２１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駆動部２２４に支持される。保持アーム２２１は、この第１駆動部２２４によって、水平軸周りに回動自在である。また保持アーム２２１は、第１駆動部２２４を中心に回動自在であるとともに、水平方向に移動自在である。
【００４３】
第１駆動部２２４の下方には、例えばモータなどを備えた第２駆動部２２５が設けられる。第１駆動部２２４は、この第２駆動部２２５によって、鉛直方向に延在する支持柱２２６に沿って鉛直方向に移動可能である。
【００４４】
このように、保持部材２２２に保持された上ウェハＷ１は、第１駆動部２２４と第２駆動部２２５によって、水平軸周りに回動することができるとともに鉛直方向および水平方向に移動することができる。また、保持部材２２２に保持された上ウェハＷ１は、第１駆動部２２４を中心に回動して、位置調節機構２１０から後述する上チャック２３０との間を移動することができる。
【００４５】
また、図５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。
【００４６】
上チャック２３０は、図５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を撮像する上部撮像部２８１（図１１参照）が設けられる。上部撮像部２８１は、上チャック２３０に隣接して設けられる。
【００４７】
また、図４、図５および図１１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。
【００４８】
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を撮像する下部撮像部２９１が設けられている。下部撮像部２９１は、下チャック２３１に隣接して設けられる。
【００４９】
また、図４、図５および図１１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。
【００５０】
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。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。
【００５１】
次に、上チャック２３０および下チャック２３１の構成について図１２Ａ〜図１４を参照して説明する。図１２Ａ，１２Ｂは、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（その１）および（その２）である。また、図１３は、上チャック２３０を下方から見た場合の模式平面図であり、図１４は、下チャック２３１を上方から見た場合の模式平面図である。
【００５２】
図１２Ａに示すように、上チャック２３０は、平面視において少なくとも上ウェハＷ１より大きい径を有する略円盤状の本体部２４０を備える。上チャック２３０の本体部２４０は、複数、例えば３つの領域２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃに区画される。
【００５３】
これら領域２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃは、図１３に示すように、上チャック２３０の中心部から周縁部（外周部）２３０ｅ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。なお、図１２Ａ，１３等においては、理解の便宜のため、各領域２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃの境界線を破線で示したが、かかる境界線の位置は例示であって限定されるものではない。
【００５４】
領域２３０ａ，２３０ｂには、図１２Ａに示すように上ウェハＷ１を吸着保持したり、後述する中間空間Ｅ２（図１６Ｅ参照）を吸引したりするための吸引管２４２ａ１，２４２ａ２，２４２ｂが設けられる。詳しくは、領域２３０ａには吸引管２４２ａ１，２４２ａ２が設けられ、かかる吸引管２４２ａ１，２４２ａ２には圧力調整器２４４ａを介して真空ポンプ２４３ａが接続される。
【００５５】
また、領域２３０ｂには吸引管２４２ｂが設けられ、かかる吸引管２４２ｂには圧力調整器２４４ｂを介して真空ポンプ２４３ｂが接続される。このように、上チャック２３０は、領域２３０ａ，２３０ｂ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。
【００５６】
一方、領域２３０ｃは、上チャック２３０の周縁部２３０ｅを含む領域であり、上ウェハＷ１を吸着保持しない領域である。したがって、以下では、領域２３０ａ，２３０ｂを「吸着領域２３０ａ，２３０ｂ」、領域２３０ｃを「非吸着領域２３０ｃ」と記載する場合がある。
【００５７】
非吸着領域２３０ｃには、後述する処理空間Ｅ１（図１２Ｂ参照）を吸引するための吸引管２４２ｃが設けられる。かかる吸引管２４２ｃには圧力調整器２４４ｃを介して真空ポンプ２４３ｃが接続される。
【００５８】
このように、上記した吸引管２４２ａ１，２４２ａ２，２４２ｂ，２４２ｃと真空ポンプ２４３ａ，２４３ｂ，２４３ｃとの間には、圧力調整器２４４ａ，２４４ｂ，２４４ｃが介挿されている。したがって、上チャック２３０は、圧力調整器２４４ａ，２４４ｂ，２４４ｃを制御することで、吸引管２４２ａ１，２４２ａ２，２４２ｂ，２４２ｃから吸引される吸引圧を調整可能に構成されている。
【００５９】
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２４５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２４５には、押動機構２５０の押動ピン２５１が挿通されている。
【００６０】
押動機構２５０は、上チャック２３０に吸着保持された上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａを上方から押圧する。押動機構２５０は、例えばシリンダ構造を有しており、押動ピン２５１と押動ピン２５１が昇降する際のガイドとなる外筒２５２とを備える。押動ピン２５１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２４５を挿通して鉛直方向に昇降自在になっている。なお、押動機構２５０は、押動部の一例である。
【００６１】
また、上チャック２３０には、壁部２６０が形成されている。具体的には、壁部２６０は、上チャック２３０に吸着保持された上ウェハＷ１を取り囲むように設けられた環状形状または略環状形状の部材である。また、壁部２６０は、上チャック２３０の非吸着領域２３０ｃで、かつ周縁部２３０ｅ付近において、上チャック２３０から下チャック２３１へ向けて突出するように形成されている。なお、壁部２６０の詳細な構成については、図１２Ｂを用いて後述する。
【００６２】
下チャック２３１は、ピンチャック方式および／または静電チャック方式により、下ウェハＷ２を吸着保持する。具体的には、図１２Ａに示すように、下チャック２３１は、平面視において少なくとも下ウェハＷ２より大きい径を有する略円盤状の本体部２７０を備える。
【００６３】
下チャック２３１の本体部２７０は、複数、例えば２つの領域２３１ａ，２３１ｂに区画される。これら領域２３１ａ，２３１ｂは、下チャック２３１の中心部から周縁部２３１ｅ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。なお、図１２Ａ，１４等においては、理解の便宜のため、各領域２３１ａ，２３１ｂの境界線を破線で示したが、かかる境界線の位置は例示であって限定されるものではない。
【００６４】
本体部２７０の上面において領域２３１ａには、下ウェハＷ２に接触する複数のピン２７１が設けられる。また、本体部２７０の上面において複数のピン２７１の外側には、下ウェハＷ２の周縁部Ｗ２ｂを支持する環状形状の外壁部２７２が設けられる。
【００６５】
また、領域２３１ａには、下ウェハＷ２を吸着保持するための吸引管２７４が設けられ、かかる吸引管２７４には真空ポンプ２７５が接続される。したがって、下チャック２３１は、外壁部２７２の内側空間を真空ポンプ２７５により真空引きすることにより、かかる内側空間を減圧する。上記した外壁部２７２の内側空間の減圧により、下ウェハＷ２はピン２７１および外壁部２７２側に吸引され、よって下チャック２３１に下ウェハＷ２が吸着保持される。
【００６６】
上記した下チャック２３１にあっては、例えば複数のピン２７１の高さが均一とされることで、下チャック２３１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１９０（図４参照）内にパーティクルが存在する場合でも、隣り合うピン２７１の間隔を適切に設定することで、下チャック２３１の上面にパーティクルが付着することを抑制することができる。このように、下チャック２３１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２３１に保持された下ウェハＷ２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Ｗ２は複数のピン２７１に支持されているので、下チャック２３１による下ウェハＷ２の真空引きを解除する際、下ウェハＷ２を下チャック２３１から剥がし易くすることができる。
【００６７】
さらに、下チャック２３１は、静電チャック（ＥＳＣ：Electrostatic  Chuck）でもあり、下ウェハＷ２を静電吸着により保持する。具体的には、下チャック２３１は、ジョンソン・ラーベック型の静電チャックであり、静電吸着部２７７を備える。
【００６８】
静電吸着部２７７は、本体部２７０の吸着領域２３１ａに設けられた複数の内部電極２７７ａを備え、これらの内部電極２７７ａによって下ウェハＷ２の上面に発生する静電気力を利用して、下ウェハＷ２が下方から吸着保持される。
【００６９】
このように、下チャック２３１として静電チャックを用いることで、例えば減圧雰囲気下においても下ウェハＷ２を保持しておくことが可能となる。すなわち、静電チャックは、減圧雰囲気下でも吸着力が低下することがないため、下ウェハＷ２を確実に保持しておくことができる。なお、上記した下チャック２３１では、ピンチャック方式および静電チャック方式の両方を用いるように構成したが、いずれか一方を用いる構成であってもよい。
【００７０】
下チャック２３１の領域２３１ｂは、下チャック２３１の周縁部２３１ｅを含む領域であり、また、上記したピン２７１や静電吸着部２７７等を備えず、下ウェハＷ２を吸着保持しない領域である。したがって、以下では、領域２３１ａを「吸着領域２３１ａ」、領域２３１ｂを「非吸着領域２３１ｂ」と記載する場合がある。
【００７１】
上記のように構成された上チャック２３０および下チャック２３１は、後述する接合処理が実行される前に、まず、保持された上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを近接させるように位置の調節が行われる。図１２Ｂは、かかる位置調節が行われた後の上チャック２３０および下チャック２３１の様子を示している。
【００７２】
図１２Ｂに示すように、上記した位置調節によって上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊとは、接合処理可能な距離まで近接される。このとき、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊとの離間距離ｄａは所定の距離、例えば８０μｍ〜２００μｍとされる。
【００７３】
また、上記した位置調節が行われると、上ウェハＷ１に設けられた壁部２６０は、下ウェハＷ２の非吸着領域２３１ｂに当接される。詳しくは、壁部２６０は、先端部２６０ａが下ウェハＷ２の非吸着領域２３１ｂのうちの周縁部２３１ｅ付近に当接するように位置される。
【００７４】
そのため、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との接合処理が行われる処理空間Ｅ１は、壁部２６０によって取り囲まれ、密閉された状態となる。すなわち、壁部２６０は、上チャック２３０と下チャック２３１との間において上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との接合処理が行われる処理空間Ｅ１を密閉するように形成される。
【００７５】
なお、壁部２６０においては、先端部２６０ａの下ウェハＷ２と当接する部分に、例えばリップシールやＯリングなどのシール部材を配置するなどして、処理空間Ｅ１の密閉性を向上させるようにしてもよい。
【００７６】
また、上記した上チャック２３０の吸引管２４２ｃは、非吸着領域２３０ｃに設けられることから、図１２Ｂに示すように、処理空間Ｅ１を臨むように位置される。したがって、例えば真空ポンプ２４３ｃを作動させつつ圧力調整器２４４ｃを制御すれば、吸引管２４２ｃから処理空間Ｅ１に対して吸引される吸引圧を調整することが可能となる。
【００７７】
本実施形態に係る接合装置４１にあっては、上記のように、壁部２６０で処理空間Ｅ１を密閉するとともに、吸引管２４２ａ１，２４２ａ２，２４２ｂ，２４２ｃから吸引される吸引圧を適切に調整する。これにより、本実施形態では、接合の際に生じる上ウェハＷ１の伸びを抑制することができ、接合された上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の位置ずれを低減させることができるが、これについては、図１６Ｄ〜図１６Ｇを用いて後述する。
【００７８】
＜３．接合システムの表面改質装置、表面親水化装置、接合装置の具体的動作＞
次に、以上のように構成された表面改質装置３０、表面親水化装置４０、接合装置４１の具体的な動作について、図１５〜図１６Ｈを参照して説明する。
【００７９】
図１５は、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。また、図１６Ａ〜図１６Ｈは、接合装置４１の動作説明図（その１）〜（その８）である。なお、図１５に示す各種の処理は、制御装置７０による制御に基づいて実行される。
【００８０】
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（図１参照）。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。
【００８１】
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。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、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊが改質される（ステップＳ１０１）。
【００８２】
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。そうすると、供給された純水は上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊ上を拡散し、表面改質装置３０において改質された上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊに水酸基（シラノール基）が付着して当該接合面Ｗ１ｊが親水化される。また、当該純水によって、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊが洗浄される（ステップＳ１０２）。
【００８３】
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を介して搬送機構２０１により位置調節機構２１０に搬送される（図４参照）。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）。
【００８４】
その後、位置調節機構２１０から反転機構２２０の保持アーム２２１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、保持アーム２２１を反転させることにより、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。
【００８５】
その後、反転機構２２０の保持アーム２２１が、第１駆動部２２４を中心に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）。
【００８６】
このとき、すべての真空ポンプ２４３ａ，２４３ｂを作動させ、上チャック２３０のすべての吸着領域２３０ａ，２３０ｂにおいて、上ウェハＷ１を真空引きしている（図１２Ａ参照）。上ウェハＷ１は、後述する下ウェハＷ２が接合装置４１に搬送されるまで上チャック２３０で待機する。
【００８７】
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（図１参照）。
【００８８】
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、ステップＳ１０６における下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの改質は、上述したステップＳ１０１と同様である。
【００８９】
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が親水化されるとともに当該接合面Ｗ２ｊが洗浄される（ステップＳ１０７）。なお、ステップＳ１０７における下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの親水化および洗浄は、上述したステップＳ１０２と同様である。
【００９０】
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を介して搬送機構２０１により位置調節機構２１０に搬送される（図４参照）。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）。
【００９１】
その後、下ウェハＷ２は、搬送機構２０１によって下チャック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）。このとき、真空ポンプ２７５を作動させ、下チャック２３１の吸着領域２３１ａにおいて、下ウェハＷ２を真空引きしている（図１２Ａ参照）。そして、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊが上方を向くように、当該下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎが下チャック２３１に吸着保持される。
【００９２】
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）。
【００９３】
なお、位置調節に先立っては、図１６Ａに示すように、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊには予め定められた複数、例えば３点の基準点Ａ１〜Ａ３が設定され、同様に下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊには予め定められた複数、例えば３点の基準点Ｂ１〜Ｂ３が設定される。これら基準点Ａ１〜Ａ３，Ｂ１〜Ｂ３としては、例えば上ウェハＷ１および下ウェハＷ２上に形成された所定のパターンがそれぞれ用いられる。なお、基準点の数は任意に設定可能である。
【００９４】
まず、図１６Ａに示すように、上部撮像部２８１および下部撮像部２９１の水平方向位置の調節を行う。具体的には、下部撮像部２９１が上部撮像部２８１の略下方に位置するように、第１下チャック移動部２９０と第２下チャック移動部２９６によって下チャック２３１を水平方向に移動させる。そして、上部撮像部２８１と下部撮像部２９１とで共通のターゲットＸを確認し、上部撮像部２８１と下部撮像部２９１の水平方向位置が一致するように、下部撮像部２９１の水平方向位置が微調節される。
【００９５】
次に、図１６Ｂに示すように、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た後、上チャック２３０と下チャック２３１の水平方向位置の調節を行う。
【００９６】
具体的には、第１下チャック移動部２９０と第２下チャック移動部２９６によって下チャック２３１を水平方向に移動させながら、上部撮像部２８１を用いて下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの基準点Ｂ１〜Ｂ３を順次撮像する。同時に、下チャック２３１を水平方向に移動させながら、下部撮像部２９１を用いて上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊの基準点Ａ１〜Ａ３を順次撮像する。なお、図１６Ｂは上部撮像部２８１によって下ウェハＷ２の基準点Ｂ１を撮像するとともに、下部撮像部２９１によって上ウェハＷ１の基準点Ａ１を撮像する様子を示している。
【００９７】
撮像された画像データは、制御装置７０に出力される。制御装置７０では、上部撮像部２８１で撮像された画像データと下部撮像部２９１で撮像された画像データとに基づいて、上ウェハＷ１の基準点Ａ１〜Ａ３と下ウェハＷ２の基準点Ｂ１〜Ｂ３とがそれぞれ合致するように、第１下チャック移動部２９０と第２下チャック移動部２９６によって下チャック２３１の水平方向位置を調節させる。こうして上チャック２３０と下チャック２３１の水平方向位置が調節され、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の水平方向位置が調節される。
【００９８】
次に、図１６Ｃに示すように、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い、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を行う（ステップＳ１１１）。
【００９９】
なお、上記したステップＳ１０３，Ｓ１０８，Ｓ１１０，Ｓ１１１で行われる上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の水平方向位置や鉛直方向位置、水平方向の向きなどを調節する処理は、大気圧雰囲気下で行われる。上記で大気圧雰囲気下としたが、必ずしも大気圧と同一であることを要さず、大気圧に対し、例えば±１０ｋＰａの圧力範囲を含んでいてもよい。
【０１００】
図１６Ｄは、上述したステップＳ１１１までの処理が終わった後の上チャック２３０、上ウェハＷ１、下チャック２３１および下ウェハＷ２の様子を示している。図１６Ｄに示すように、上ウェハＷ１は、上チャック２３０のすべての吸着領域２３０ａ，２３０ｂにおいて真空引きされて保持され、下ウェハＷ２も下チャック２３１の吸着領域２３１ａにおいて真空引きされて保持されている。
【０１０１】
なお、下チャック２３１においては、上記した真空引きでの吸着保持に加え、あるいは代えて、静電吸着部２７７によって下ウェハＷ２を吸着保持するようにしてもよい。
【０１０２】
次に、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを減圧雰囲気下において分子間力により接合する接合処理が行われる。接合処理では、具体的には、まず、真空ポンプ２４３ｃを作動させるとともに圧力調整器２４４ｃを制御し、吸引管２４２ｃから処理空間Ｅ１に対する吸引を開始する。すなわち、処理空間Ｅ１内を大気圧に対して減圧させた状態とする。
【０１０３】
このとき、上チャック２３０には上ウェハＷ１が真空引きによって保持されているため、仮に処理空間Ｅ１内を過度に減圧させてしまうと、上チャック２３０の上ウェハＷ１に対する吸引力が低下し、上ウェハＷ１が意図しないタイミングで落下してしまうおそれがある。
【０１０４】
そこで、本実施形態にあっては、上ウェハＷ１が落下しない程度に処理空間Ｅ１内を減圧させる。具体的には、本実施形態では、処理空間Ｅ１を吸引する吸引圧Ｐｅ１、および、上ウェハＷ１を保持する吸着領域２３０ａ，２３０ｂを吸引する吸引圧Ｐｗ１を制御して、処理空間Ｅ１の真空度が吸着領域２３０ａ，２３０ｂの真空度よりも低くなるようにする。
【０１０５】
これにより、本実施形態においては、上ウェハＷ１が、意図しないタイミングで上チャック２３０から落下してしまうことを防止することができる。
【０１０６】
また、上記したように、下チャック２３１には下ウェハＷ２が真空引きによって保持されている。そのため、仮に処理空間Ｅ１を過度に減圧させてしまうと、下チャック２３１の下ウェハＷ２に対する吸引力が低下し、下ウェハＷ２に曲げが生じるなどして、所望の平坦度を確保できなくなるおそれがある。
【０１０７】
そこで、本実施形態にあっては、所望の平坦度を確保できる程度に処理空間Ｅ１内を減圧させる。具体的には、本実施形態では、処理空間Ｅ１を吸引する吸引圧Ｐｅ１、および、下ウェハＷ２を保持する吸着領域２３１ａを吸引する吸引圧Ｐｗ２を制御して、処理空間Ｅ１の真空度が吸着領域２３１ａの真空度よりも低くなるようにする。これにより、本実施形態においては、下ウェハＷ２に曲げが生じることを防止でき、下ウェハＷ２において所望の平坦度を確保することができる。
【０１０８】
なお、処理空間Ｅ１は、上記したように減圧されるが、例えば真空ポンプ２４３ｃや圧力調整器２４４ｃの状態等によっては、下チャック２３１の下ウェハＷ２に対する吸引力が比較的大きく低下してしまうことがある。
【０１０９】
そこで、下チャック２３１においては、処理空間Ｅ１の減圧によって低下した下ウェハＷ２に対する吸引力を補うため、静電吸着部２７７によって下ウェハＷ２を吸着保持するようにしてもよい。具体的には、下チャック２３１においては、処理空間Ｅ１内の圧力がしきい値未満となった場合、静電吸着部２７７によって下ウェハＷ２を吸着保持する。
【０１１０】
このように、本実施形態においては、処理空間Ｅ１内を減圧させた状態で、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを接合させるときに、静電吸着部２７７によって下ウェハＷ２を吸着保持させるようにしてもよい。
【０１１１】
これにより、本実施形態にあっては、処理空間Ｅ１の減圧によって下チャック２３１の下ウェハＷ２に対する吸引力が低下した場合であっても、低下した吸引力分を補うことが可能となり、結果として下ウェハＷ２に曲げが生じることをより一層防止でき、下ウェハＷ２の所望の平坦度を確保することができる。
【０１１２】
なお、上記したしきい値は、例えば１０ｋＰａに設定されるが、これに限定されるものではなく、任意の値に設定可能である。また、静電吸着部２７７による下ウェハＷ２の吸着が完了した後、吸引管２７４からの下ウェハＷ２の真空引きを停止してもよい。
【０１１３】
処理空間Ｅ１が減圧された後、接合処理では、圧力調整器２４４ａを制御して、吸着領域２３０ａにおける吸引管２４２ａ１，２４２ａ２からの上ウェハＷ１に対する吸引圧Ｐｗ１を低下させる。このとき、吸着領域２３０ｂでは、上ウェハＷ１が真空引きされて吸着保持されている。
【０１１４】
その後、図１６Ｅに示すように、押動機構２５０の押動ピン２５１を下降させることによって、上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａを押圧しながら当該上ウェハＷ１を下降させる。このとき、押動ピン２５１には、上ウェハＷ１がない状態で当該押動ピン２５１が７０μｍ移動するような荷重、例えば２００ｇがかけられる。このように、押動機構２５０の押動ピン２５１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を当接させて押圧する（ステップＳ１１２）。
【０１１５】
そうすると、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される（図１６Ｅ中の太線部）。すなわち、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊと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。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間の親水基が水素結合し、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ同士が強固に接合される。
【０１１６】
その後、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領域は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の中心部Ｗ１ａ，Ｗ２ａから周縁部Ｗ１ｂ，Ｗ２ｂへ拡大していく。この接合領域が拡大していく過程において、上ウェハＷ１は、下ウェハＷ２との間の空気を圧縮しながら下ウェハＷ２に接合されていくこととなる。
【０１１７】
このとき、仮に処理空間Ｅ１が大気圧雰囲気であった場合、上ウェハＷ１は、圧縮空気から受ける反力Ｆ１が比較的大きくなるため、例えば下方に向けて凸状に反るように曲がって伸びが生じることがあった。上ウェハＷ１に伸びが生じると、下ウェハＷ２と接合されたときに、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間で水平方向の位置ずれが発生することがあった。
【０１１８】
そこで、本実施形態では、処理空間Ｅ１内を減圧させた状態で、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを接合させるようにした。減圧雰囲気の処理空間Ｅ１内において、圧縮空気から受ける上ウェハＷ１への反力Ｆ１は、大気圧雰囲気の場合に比べて小さくなることから、接合の際に生じる上ウェハＷ１の伸びを抑制することができ、接合された上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の位置ずれを低減させることができる。
【０１１９】
また、図１６Ｅに示すように、押動ピン２５１で上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａを押圧すると、かかる押圧によって上チャック２３０から上ウェハＷ１が離れ、上チャック２３０と上ウェハＷ１との間に中間空間Ｅ２が形成される。
【０１２０】
本実施形態にあっては、中間空間Ｅ２内も、処理空間Ｅ１と同様に減圧させるようにし、上ウェハＷ１の伸びを効果的に抑制するようにした。詳しく説明すると、本実施形態においては、中間空間Ｅ２の圧力（真空度）と処理空間Ｅ１の圧力（真空度）とが略同一となるように、中間空間Ｅ２内および処理空間Ｅ１内を減圧させる。
【０１２１】
具体的には、例えば圧力調整器２４４ａを制御して、吸引管２４２ａ１，２４２ａ２から中間空間Ｅ２を吸引して減圧させる吸引圧Ｐｅ２が、処理空間Ｅ１を吸引して減圧させる吸引圧Ｐｅ１と略同一となるようにする。なお、本明細書において、圧力が「略同一」とは、完全に同一であることも含み、また、互いの圧力差が許容範囲内であれば、圧力が「略同一」とみなすものとする。
【０１２２】
これにより、中間空間Ｅ２と処理空間Ｅ１との間の差圧を減少させることができる。かかる差圧が減少すると、圧縮空気から受ける上ウェハＷ１への反力Ｆ１も小さくなり、よって接合の際に生じる上ウェハＷ１の伸びを効果的に抑制することができ、接合された上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の位置ずれをより一層低減させることができる。
【０１２３】
なお、上記では、吸引管２４２ａ１，２４２ａ２から中間空間Ｅ２を吸引して減圧させるようにしたが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば真空ポンプ２４３ａの作動を停止して、吸着領域２３０ａにおける吸引管２４２ａ１，２４２ａ２からの吸引を停止してもよい。
【０１２４】
次いで、図１６Ｆに示すように、押動ピン２５１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とを押圧した状態で、圧力調整器２４４ｂを制御して、吸着領域２３０ｂにおける吸引管２４２ｂの吸引圧を、上記した吸引管２４２ａ１，２４２ａ２の吸引圧Ｐｅ２まで低下させる。
【０１２５】
そうすると、吸着領域２３０ｂに保持されていた上ウェハＷ１の周縁部Ｗ１ｂが下ウェハＷ２の周縁部Ｗ２ｂ上に、圧縮空気の反力Ｆ１を受けながら落下する。かかる反力Ｆ１は、上記したように、中間空間Ｅ２や処理空間Ｅ１の減圧によって比較的小さくなっていることから、上ウェハＷ１の伸びを抑制することができる。
【０１２６】
なお、上記では、吸引管２４２ｂから中間空間Ｅ２を吸引して減圧させるようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば真空ポンプ２４３ｂの作動を停止して、吸着領域２３０ｂにおける吸引管２４２ｂからの吸引を停止してもよい。
【０１２７】
ところで、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の圧縮空気は、例えば周縁部Ｗ１ｂ，Ｗ２ｂに到達して外側へ押し出される。その際に、急激な圧力変動があると、圧縮空気中の水分が結露することがある。かかる水分が、各ウェハＷ１，Ｗ２の周縁部Ｗ１ｂ，Ｗ２ｂに付着すると、接合後の上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間に、付着した水分に起因した気泡が発生するおそれがある。
【０１２８】
しかしながら、本実施形態では、処理空間Ｅ１内を減圧させた状態で、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを接合させることから、上記した急激な圧力変動は生じ難く、結露の発生を抑制することができる。そのため、結露した水分に起因した気泡の発生も抑制することができる。
【０１２９】
接合処理の説明を続けると、上記したように、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊとの接合領域は、中心部Ｗ１ａ，Ｗ２ａから周縁部Ｗ１ｂ，Ｗ２ｂに向けて順次拡がる。こうして、図１６Ｇに示すように上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とが全面で当接し、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とが接合される。
【０１３０】
このように、接合処理では、処理空間Ｅ１や中間空間Ｅ２の圧力を制御しつつ上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とが接合される（ステップＳ１１３）。また、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とが全面で接合されると、真空ポンプ２４３ａ，２４３ｂ，２４３ｃの作動を停止して、各領域２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃからの吸引を停止する。
【０１３１】
その後、図１６Ｈに示すように、押動ピン２５１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２７４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。
【０１３２】
また、下チャック２３１において、静電吸着部２７７による下ウェハＷ２の吸着保持が行われている場合は、かかる吸着保持も解除する。これにより、接合装置４１での接合処理が終了する。
【０１３３】
上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との接合によって得られた重合ウェハＴは、搬送装置６１によってトランジション装置５１に搬送され、その後、搬入出ステーション２の搬送装置２２によって所定の載置板１１のカセットＣ３に搬送される（図１参照）。こうして、一連の基板処理が終了する。
【０１３４】
上述してきたように、実施形態に係る接合装置４１は、上チャック２３０（第１保持部の一例）と、下チャック２３１（第２保持部の一例）と、壁部２６０と、制御装置７０（制御部の一例）とを備える。上チャック２３０は、下面側に上ウェハＷ１を保持する。下チャック２３１は、上チャック２３０の下方に設けられ、上面側に下ウェハＷ２を上ウェハＷ１に対向させて保持する。
【０１３５】
壁部２６０は、上チャック２３０と下チャック２３１との間において上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との接合処理が行われる処理空間Ｅ１を密閉する。制御装置７０は、処理空間Ｅ１内を減圧させた状態で、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを接合させる。これにより、接合の際に生じる上ウェハＷ１の伸びを抑制することができ、接合された上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の位置ずれを低減させることができる。
【０１３６】
また、本実施形態に係る接合装置４１にあっては、上ウェハＷ１等の水平方向位置や鉛直方向位置を調節する処理が大気圧雰囲気下で行われる一方、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との接合処理が減圧雰囲気下で行われるようにした。これにより、上ウェハＷ１等の位置調節を精度よく行うことができるとともに、接合の際に生じる上ウェハＷ１の伸びも抑制することができる。
【０１３７】
具体的には、例えば上ウェハＷ１を真空引きして保持する上チャック２３０においては、減圧雰囲気下だと吸着力が低下するため、保持した上ウェハＷ１に位置ずれが生じることがあるが、位置調節処理は大気圧雰囲気下で行われることから、吸着力の低下を招くことがなく、上ウェハＷ１の位置調節を精度よく行うことができる。一方、接合処理が減圧雰囲気下で行われることで、接合の際に生じる上ウェハＷ１の伸びを抑制できることは、既に述べた通りである。
【０１３８】
このように、本実施形態に係る接合装置４１においては、接合処理が行われる前の位置調整処理までは大気圧雰囲気とし、接合処理が行われるときに、接合処理が行われる場所（具体的には処理空間Ｅ１）を局所的に減圧させる。これにより、上ウェハＷ１等の位置調節を精度よく行うことができるという効果と、接合の際に生じる上ウェハＷ１の伸びを抑制することができるという効果の両方を得ることができる。
【０１３９】
＜４．第１変形例＞
次に、第１変形例に係る接合装置について図１７を用いて説明する。図１７は、第１変形例に係る上チャック２３０および下チャック２３１の構成を示す模式側面図である。なお、以下においては、実施形態と共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１４０】
図１７に示すように、第１変形例に係る接合装置において、下チャック２３１は、下ウェハＷ２を保持する部位が上方に向けて凸状となるように形成される。これにより、第１変形例にあっては、接合された上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の位置ずれを低減させることができる。
【０１４１】
具体的に説明すると、下チャック２３１は、本体部２７０の中心部に設けられたピン２７１の高さが、周縁部２３１ｅ付近に設けられたピン２７１の高さよりも高くなるように形成される。したがって、第１変形例に係る下チャック２３１に保持された下ウェハＷ２は、上方に向けて凸状に反るように曲がる。
【０１４２】
他方、上チャック２３０に保持される上ウェハＷ１は、接合処理の際に、圧縮空気から反力Ｆ１（図１６Ｅ参照）を受けるため、下方に向けて凸状に反るように曲がる。
【０１４３】
第１変形例においては、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２が互いに反った状態で接合されることから、上ウェハＷ１のみが反った状態で接合されることがなく、結果として接合された上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の反りに起因した位置ずれを低減させることができる。なお、残余の効果は従前の実施形態と同一であるので、説明を省略する。
【０１４４】
＜５．第２変形例＞
次に、第２変形例について説明する。第２変形例に係る接合装置４１にあっては、図４に想像線で示すように、温度調節機構４００を備えるようにした。なお、図４においては、温度調節機構４００を模式的に四角いブロックで示している。
【０１４５】
温度調節機構４００は、搬送機構２０１に設けられ、接合処理が施される前の上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の温度を所定の温度に調節する。なお、上記した所定の温度は、任意の温度に設定可能であるが、例えば上ウェハＷ１や下ウェハＷ２において伸びが生じ難い温度に設定される。また、上記では、温度調節機構４００は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の両方の温度を調節するようにしたが、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２のいずれか一方であってもよい。
【０１４６】
上記した上ウェハＷ１および下ウェハＷ２は、その温度に応じて伸び量が変化する。そのため、例えば仮に、上ウェハＷ１が伸び易い温度であった場合、かかる上ウェハＷ１について接合処理を施すと、圧縮空気からの反力Ｆ１を受けて伸びが発生することがある。
【０１４７】
そこで、第２変形例では、温度調節機構４００を用いて接合処理が施される前の上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の温度を適切に管理することで、接合の際に生じる上ウェハＷ１の伸びを抑制するようにした。これにより、接合された上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の位置ずれを低減させることができる。なお、残余の効果は従前の実施形態と同一であるので、説明を省略する。
【０１４８】
なお、上記した実施形態および各変形例にあっては、壁部２６０が上チャック２３０に設けられるようにしたが、これに限られず、下チャック２３１に設けられていてもよい。また、上記では、壁部２６０は、上チャック２３０から連続して一体的に形成されるようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば壁部２６０と上チャック２３０とが別体に形成されていてもよい。
【０１４９】
また、第２変形例において、温度調節機構４００が搬送機構２０１に設けられるようにしたが、これに限定されるものではない。すなわち、温度調節機構４００は、接合システム１において接合処理が施される前の上ウェハＷ１等の温度を調節できればよく、たとえばトランジション２００や保持アーム２２１、表面改質装置３０、表面親水化装置４０、搬送領域６０などその他の場所に設けられてもよい。
【０１５０】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【０１５１】
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  制御装置
２３０  上チャック（第１保持部）
２３１  下チャック（第２保持部）
２６０  壁部
Ｅ１  処理空間
Ｅ２  中間空間
Ｗ１  上ウェハ
Ｗ２  下ウェハ
【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１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１６Ｅ】
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【図１６Ｆ】
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【図１６Ｇ】
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【図１６Ｈ】
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【図１７】
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