JP2019129199A - 接合方法、および接合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】接合後に生じうるアライメントマーク同士の位置ずれの経時的な変化を低減すること。
【解決手段】第１保持部の第２保持部に対向する吸着面で第１基板を吸着保持すると共に、前記第２保持部の前記第１保持部に対向する吸着面で第２基板を吸着保持し、前記第１保持部と前記第２保持部とを相対的に移動させることにより前記第１基板と前記第２基板との位置合わせを行い、前記位置合わせの後に、前記第１保持部に吸着保持されている前記第１基板と、前記第２保持部に吸着保持されている前記第２基板とを押付け合せることにより、前記第１基板と前記第２基板とを接合する、接合方法であって、前記第１基板と前記第２基板との接合前に、前記第１保持部と前記第２保持部とを予め定めた間隔で対向配置し、前記第１保持部と前記第２保持部との間で熱移動を行うことにより、前記第１保持部と前記第２保持部との温度均一化を行う、接合方法。
【選択図】図１１

Description

本発明は、接合方法、および接合装置に関する。

特許文献１に記載の接合装置は、上側の基板を上方から吸着する上チャックと、下側の基板を下方から吸着する下チャックとを備え、二枚の基板を向い合せたうえで接合する。具体的には、接合装置は、先ず、上チャックに吸着されている基板の中心部を押し下げ、下チャックに吸着されている基板の中心部と接触させる。これにより、二枚の基板の中心部同士が分子間力等によって接合される。次いで、接合装置は、２枚の基板の接合された接合領域を中心部から外周部に広げる。

接合装置は、上チャックに対し固定される上部撮像部と、下チャックに対し固定される下部撮像部と、上チャックと下チャックとを相対的に移動させる移動部とを有する。上部撮像部は、下チャックに吸着されている下側の基板に形成されたアライメントマークを撮像する。一方、下部撮像部は、上チャックに吸着されている上側の基板に形成されたアライメントマークを撮像する。

接合装置は、上部撮像部で撮像した画像および下部撮像部で撮像した画像に基づき、上側の基板と下側の基板との相対的な水平方向位置を計測する。接合装置は、鉛直方向から見たときに上側の基板のアライメントマークと下側の基板のアライメントマークとが重なるように上チャックと下チャックとを相対的に移動させたうえで、上側の基板と下側の基板とを接合させる。

特開２０１５−０９５５７９号公報

従来、接合前に上側の基板と下側の基板との水平方向位置合わせが行われていたが、接合後にアライメントマーク同士の位置ずれが生じることがあった。また、その位置ずれが経時的に変化することがあった。

実施形態の一態様は、接合後に生じうるアライメントマーク同士の位置ずれの経時的な変化を低減することを主な目的とする。

実施形態の一態様の接合方法は、
鉛直方向に離間して配置される第１保持部および第２保持部のうち、前記第１保持部の前記第２保持部に対向する吸着面で第１基板を吸着保持すると共に、前記第２保持部の前記第１保持部に対向する吸着面で第２基板を吸着保持し、
前記第１保持部と前記第２保持部とを相対的に移動させることにより、前記第１保持部に吸着保持されている前記第１基板と前記第２保持部に吸着保持されている前記第２基板との位置合わせを行い、
前記位置合わせの後に、前記第１保持部に吸着保持されている前記第１基板と、前記第２保持部に吸着保持されている前記第２基板とを押付け合せることにより、前記第１基板と前記第２基板とを接合する、接合方法であって、
前記第１基板と前記第２基板との接合前に、前記第１保持部と前記第２保持部とを予め定めた間隔で対向配置し、前記第１保持部と前記第２保持部との間で熱移動を行うことにより、前記第１保持部と前記第２保持部との温度均一化を行う。

実施形態の一態様によれば、接合後に生じうるアライメントマーク同士の位置ずれの経時的な変化を低減することができる。

図１は、一実施形態にかかる接合システムを示す平面図である。 図２は、一実施形態にかかる接合システムを示す側面図である。 図３は、一実施形態にかかる第１基板および第２基板の接合前の状態を示す側面図である。 図４は、一実施形態にかかる接合装置を示す平面図である。 図５は、一実施形態にかかる接合装置を示す側面図である。 図６は、一実施形態にかかる上チャックおよび下チャックを示す断面図であって、上ウェハと下ウェハの位置合わせ後、接合前の状態を示す断面図である。 一実施形態にかかる上ウェハと下ウェハとを中心部から外周部に向けて徐々に接合する動作を示す断面図である。 図８は、一実施形態にかかる接合システムが実行する処理の一部を示すフローチャートである。 図９は、一実施形態にかかる上ウェハと下ウェハとの水平方向位置合わせの動作を示す説明図である。 図１０は、一実施形態にかかる上チャックと下チャック間での熱移動による温度均一化のタイミングを示すフローチャートである。 図１１は、一実施形態にかかる上チャックと下チャック間での熱移動による温度均一化の状態を示す断面図である。 図１２は、第１変形例にかかる上チャックと下チャック間での熱移動による温度均一化のタイミングを示すフローチャートである。 図１３は、第１変形例にかかる上チャックと下チャック間での熱移動による温度均一化の状態を示す断面図である。 図１４は、第２変形例にかかる上チャックと下チャック間での熱移動による温度均一化のタイミングを示すフローチャートである。 図１５は、第２変形例にかかる上チャックと下チャック間での熱移動による温度均一化の状態を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。各図面において、同一の又は対応する構成には、同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。以下の説明において、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は互いに垂直な方向であり、Ｘ軸方向およびＹ軸方向は水平方向、Ｚ軸方向は鉛直方向である。鉛直軸を回転中心とする回転方向をΘ方向とも呼ぶ。本明細書において、下方とは鉛直下方を意味し、上方とは鉛直上方を意味する。

＜接合システム＞
図１は、一実施形態にかかる接合システムを示す平面図である。図２は、一実施形態にかかる接合システムを示す側面図である。図３は、一実施形態にかかる第１基板および第２基板の接合前の状態を示す側面図である。図１に示す接合システム１は、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とを接合することによって重合基板Ｔ（図７（ｂ）参照）を形成する。

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。

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。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。

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。

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。

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。

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。

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。

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ＳｉＯ_２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。

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また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。そして、かかる酸素イオン又は窒素イオンが、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。

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。

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。

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。

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。

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。制御装置７０は、例えばコンピュータで構成され、図２に示すようにＣＰＵ（Central Processing Unit）７１と、メモリなどの記憶媒体７２と、入力インターフェース７３と、出力インターフェース７４とを有する。制御装置７０は、記憶媒体７２に記憶されたプログラムをＣＰＵ７１に実行させることにより、各種の制御を行う。また、制御装置７０は、入力インターフェース７３で外部からの信号を受信し、出力インターフェース７４で外部に信号を送信する。

制御装置７０のプログラムは、情報記憶媒体に記憶され、情報記憶媒体からインストールされる。情報記憶媒体としては、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スク（ＭＯ）、メモリーカードなどが挙げられる。尚、プログラムは、インターネットを介してサーバからダウンロードされ、インストールされてもよい。

＜接合装置＞
図４は、一実施形態にかかる接合装置を示す平面図である。図５は、一実施形態にかかる接合装置を示す側面図である。

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１００を有する。処理容器１００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。

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の側面に形成される。また、内壁１０３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１０４が形成される。

搬送領域Ｔ１には、トランジション１１０、ウェハ搬送機構１１１、反転機構１３０および位置調節機構１２０が、例えば搬入出口１０１側からこの順番で並べて配置される。

トランジション１１０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。トランジション１１０は、例えば２段に形成され、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴのいずれか２つを同時に載置することができる。

ウェハ搬送機構１１１は、図４および図５に示すように、たとえば鉛直方向（Ｚ軸方向）、水平方向（Ｙ軸方向、Ｘ軸方向）および鉛直軸周りに移動自在な搬送アームを有する。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との間で上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴを搬送することが可能である。

位置調節機構１２０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。具体的には、位置調節機構１２０は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を保持して回転させる図示しない保持部を備えた基台１２１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１２２と、を有する。位置調節機構１２０は、基台１２１に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１２２を用いて上ウェハＷ１および下ウェハＷ２のノッチ部の位置を検出することにより、ノッチ部の位置を調節する。これにより、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の水平方向の向きが調節される。

反転機構１３０は、上ウェハＷ１の表裏面を反転させる。具体的には、反転機構１３０は、上ウェハＷ１を保持する保持アーム１３１を有する。保持アーム１３１は、水平方向（Ｘ軸方向）に延伸する。また保持アーム１３１には、上ウェハＷ１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。

保持アーム１３１は、例えばモータなどを備えた駆動部１３３に支持される。保持アーム１３１は、かかる駆動部１３３によって水平軸周りに回動自在である。また、保持アーム１３１は、駆動部１３３を中心に回動自在であると共に、水平方向（Ｘ軸方向）に移動自在である。駆動部１３３の下方には、例えばモータなどを備えた他の駆動部（図示せず）が設けられる。この他の駆動部によって、駆動部１３３は、鉛直方向に延伸する支持柱１３４に沿って鉛直方向に移動できる。

このように、保持部材１３２に保持された上ウェハＷ１は、駆動部１３３によって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することができる。また、保持部材１３２に保持された上ウェハＷ１は、駆動部１３３を中心に回動して、位置調節機構１２０と後述する上チャック１４０との間を移動することができる。

処理領域Ｔ２には、上ウェハＷ１の上面（非接合面Ｗ１ｎ）を上方から吸着保持する上チャック１４０と、下ウェハＷ２を載置して下ウェハＷ２の下面（非接合面Ｗ２ｎ）を下方から吸着保持する下チャック１４１とが設けられる。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る。上チャック１４０と下チャック１４１とは、鉛直方向に離間して配置される。

図５に示すように、上チャック１４０は、上チャック１４０の上方に設けられた上チャック保持部１５０に保持される。上チャック保持部１５０は、処理容器１００の天井面に設けられる。上チャック１４０は、上チャック保持部１５０を介して処理容器１００に固定される。

上チャック保持部１５０には、下チャック１４１に保持された下ウェハＷ２の上面（接合面Ｗ２ｊ）を撮像する上部撮像部１５１が設けられている。上部撮像部１５１には、例えばＣＣＤカメラが用いられる。

下チャック１４１は、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（Ｘ軸方向）に移動させる。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、且つ鉛直軸周りに回転可能に構成される。

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Ｗ１の下面（接合面Ｗ１ｊ）を撮像する下部撮像部１６１が設けられている（図５参照）。下部撮像部１６１には、例えばＣＣＤカメラが用いられる。

第１の下チャック移動部１６０は、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（Ｘ軸方向）に延伸する一対のレール１６２、１６２に取り付けられている。第１の下チャック移動部１６０は、レール１６２に沿って移動自在に構成されている。

一対のレール１６２、１６２は、第２の下チャック移動部１６３に配設されている。第２の下チャック移動部１６３は、当該第２の下チャック移動部１６３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１６４、１６４に取り付けられている。そして、第２の下チャック移動部１６３は、レール１６４に沿って水平方向（Ｙ軸方向）に移動自在に構成される。なお、一対のレール１６４、１６４は、処理容器１００の底面に設けられた載置台１６５上に配設されている。

第１の下チャック移動部１６０および第２の下チャック移動部１６３等により、位置合わせ部１６６が構成される。位置合わせ部１６６は、下チャック１４１をＸ軸方向、Ｙ軸方向およびΘ方向に移動させることにより、上チャック１４０に保持されている上ウェハＷ１と、下チャック１４１に保持されている下ウェハＷ２との水平方向位置合わせを行う。また、位置合わせ部１６６は、下チャック１４１をＺ軸方向に移動させることにより、上チャック１４０に保持されている上ウェハＷ１と、下チャック１４１に保持されている下ウェハＷ２との鉛直方向位置合わせを行う。

なお、本実施形態の位置合わせ部１６６は、下チャック１４１をＸ軸方向、Ｙ軸方向およびΘ方向に移動させることにより、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との水平方向位置合わせを行うが、本発明はこれに限定されない。位置合わせ部１６６は、上チャック１４０と下チャック１４１とを相対的にＸ軸方向、Ｙ軸方向およびΘ方向に移動できればよい。例えば、位置合わせ部１６６は、下チャック１４１をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させると共に、上チャック１４０をΘ方向に移動させることにより、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との水平方向位置合わせを行ってもよい。

また、本実施形態の位置合わせ部１６６は、下チャック１４１をＺ軸方向に移動させることにより、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との鉛直方向位置合わせを行うが、本発明はこれに限定されない。位置合わせ部１６６は、上チャック１４０と下チャック１４１とを相対的にＺ軸方向に移動できればよい。例えば、位置合わせ部１６６は、上チャック１４０をＺ軸方向に移動させることにより、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との鉛直方向位置合わせを行ってもよい。

図６は、一実施形態にかかる上チャックおよび下チャックを示す断面図であって、上ウェハと下ウェハの接合直前の状態を示す断面図である。図７（ａ）は、一実施形態にかかる上ウェハと下ウェハとの接合途中の状態を示す断面図である。図７（ｂ）は、一実施形態にかかる上ウェハと下ウェハとの接合完了時の状態を示す断面図である。図６、図７（ａ）および図７（ｂ）において、実線で示す矢印は真空ポンプによる空気の吸引方向を示す。

上チャック１４０および下チャック１４１は、例えば真空チャックである。本実施形態では、上チャック１４０が特許請求の範囲に記載の第１保持部に対応し、下チャック１４１が特許請求の範囲に記載の第２保持部に対応する。上チャック１４０は、上ウェハＷ１を吸着する吸着面１４０ａを、下チャック１４１に対向する面（下面）に有する。一方、下チャック１４１は、下ウェハＷ２を吸着する吸着面１４１ａを、上チャック１４０に対向する面（上面）に有する。

上チャック１４０は、チャックベース１７０を有する。チャックベース１７０は、上ウェハＷ１と同径もしくは上ウェハＷ１より大きい径を有する。チャックベース１７０は、支持部材１８０によって支持される。支持部材１８０は、平面視において少なくともチャックベース１７０を覆うように設けられ、チャックベース１７０に対して例えばネジ止めによって固定されている。支持部材１８０は、処理容器１００の天井面に設けられた複数の支持柱１８１（図５参照）に支持される。支持部材１８０および複数の支持柱１８１で上チャック保持部１５０が構成される。

支持部材１８０およびチャックベース１７０には、支持部材１８０およびチャックベース１７０を鉛直方向に貫通する貫通孔１７６が形成される。貫通孔１７６の位置は、上チャック１４０に吸着保持される上ウェハＷ１の中心部に対応している。かかる貫通孔１７６には、ストライカー１９０の押圧ピン１９１が挿通される。

ストライカー１９０は、支持部材１８０の上面に配置され、押圧ピン１９１と、アクチュエータ部１９２と、直動機構１９３とを備える。押圧ピン１９１は、鉛直方向に沿って延在する円柱状の部材であり、アクチュエータ部１９２によって支持される。

アクチュエータ部１９２は、たとえば電空レギュレータ（図示せず）から供給される空気により一定方向（ここでは鉛直下方）に一定の圧力を発生させる。アクチュエータ部１９２は、電空レギュレータから供給される空気により、上ウェハＷ１の中心部と当接して当該上ウェハＷ１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１９２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１７６を挿通して鉛直方向に昇降自在になっている。

アクチュエータ部１９２は、直動機構１９３に支持される。直動機構１９３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１９２を鉛直方向に移動させる。

ストライカー１９０は、以上のように構成されており、直動機構１９３によってアクチュエータ部１９２の移動を制御し、アクチュエータ部１９２によって押圧ピン１９１による上ウェハＷ１の押圧荷重を制御する。

ストライカー１９０は、上チャック１４０に吸着保持されている上ウェハＷ１と、下チャック１４１に吸着保持されている下ウェハＷ２とを押付け合せる。具体的には、ストライカー１９０は、上チャック１４０に吸着保持されている上ウェハＷ１を変形させることにより、下ウェハＷ２に押付け合せる。ストライカー１９０が、特許請求の範囲に記載の押圧部に相当する。

チャックベース１７０の下面には、上ウェハＷ１の非接合面Ｗ１ｎに接触する複数のピン１７１が設けられている。チャックベース１７０、複数のピン１７１等で上チャック１４０が構成される。上チャック１４０の上ウェハＷ１を吸着保持する吸着面１４０ａは径方向に複数の領域に区画され、区画された領域毎に吸着力の発生と吸着力の解除とがなされる。

なお、下チャック１４１は、上チャック１４０と同様に構成されてよい。下チャック１４１は、下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎに接触する複数のピンを有する。下チャック１４１の下ウェハＷ２を吸着保持する吸着面１４１ａは径方向に複数の領域に区画され、区画された領域毎に吸着力の発生と吸着力の解除とがなされる。

＜接合方法＞
図８は、一実施形態にかかる接合システムが実行する処理の一部を示すフローチャートである。なお、図８に示す各種の処理は、制御装置７０による制御下で実行される。

まず、複数枚の上ウェハＷ１を収容したカセットＣ１、複数枚の下ウェハＷ２を収容したカセットＣ２、および空のカセットＣ３が、搬入出ステーション２の所定の載置板１１に載置される。その後、搬送装置２２によりカセットＣ１内の上ウェハＷ１が取り出され、処理ステーション３の第３処理ブロックＧ３のトランジション装置５０に搬送される。

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）。

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（ステップＳ１０２）。また、接合面Ｗ１ｊの親水化に用いる純水によって、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊが洗浄される。

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Ｗ１の水平方向の向きが調節される（ステップＳ１０３）。

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１３１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。

その後、反転機構１３０の保持アーム１３１が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Ｗ１が受け渡される。上ウェハＷ１は、ノッチ部を予め決められた方向に向けた状態で、上チャック１４０にその非接合面Ｗ１ｎが吸着保持される（ステップＳ１０５）。

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。

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。

その後、下ウェハＷ２は、搬送装置６１によって表面親水化装置４０に搬送され、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊが親水化される（ステップＳ１０７）。また、接合面Ｗ２ｊの親水化に用いる純水によって、接合面Ｗ２ｊが洗浄される。なお、ステップＳ１０７における下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの親水化は、上記ステップＳ１０２における上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊの親水化と同様である。

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Ｗ２の水平方向の向きが調節される（ステップＳ１０８）。

その後、下ウェハＷ２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に吸着保持される（ステップＳ１０９）。下ウェハＷ２は、ノッチ部を予め決められた方向、すなわち、上ウェハＷ１のノッチ部と同じ方向に向けた状態で、下チャック１４１にその非接合面Ｗ２ｎが吸着保持される。

次に、上チャック１４０に保持された上ウェハＷ１と下チャック１４１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）。この位置合わせには、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊに予め形成されたアライメントマークＷ１ａ、Ｗ１ｂ、Ｗ１ｃ（図９参照）や下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊに予め形成されたアライメントマークＷ２ａ、Ｗ２ｂ、Ｗ２ｃ（図９参照）が用いられる。

上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との水平方向位置合わせの動作について図９を参照して説明する。図９（ａ）は、一実施形態にかかる上部撮像部と下部撮像部との位置合わせ動作を説明する図である。図９（ｂ）は、一実施形態にかかる上部撮像部による下ウェハの撮像動作および下部撮像部による上ウェハの撮像動作を説明する図である。図９（ｃ）は、一実施形態にかかる上ウェハと下ウェハとの位置合わせ動作を説明する図である。

まず、図９（ａ）に示すように、上部撮像部１５１および下部撮像部１６１の水平方向位置の調節を行う。具体的には、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、位置合わせ部１６６によって下チャック１４１を水平方向に移動させる。そして、上部撮像部１５１と下部撮像部１６１とで共通のターゲット１４９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。

次に、図９（ｂ）に示すように、位置合わせ部１６６によって下チャック１４１を鉛直上方に移動させる。その後、位置合わせ部１６６によって下チャック１４１を水平方向に移動させながら、上部撮像部１５１を用いて下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊのアライメントマークＷ２ｃ、Ｗ２ｂ、Ｗ２ａを順次撮像する。同時に、下チャック１４１を水平方向に移動させながら、下部撮像部１６１を用いて上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊのアライメントマークＷ１ａ、Ｗ１ｂ、Ｗ１ｃを順次撮像する。なお、図９（ｂ）は上部撮像部１５１によって下ウェハＷ２のアライメントマークＷ２ｃを撮像するとともに、下部撮像部１６１によって上ウェハＷ１のアライメントマークＷ１ａを撮像する様子を示している。

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は、上部撮像部１５１で撮像された画像データと下部撮像部１６１で撮像された画像データとに基づいて、位置合わせ部１６６によって下チャック１４１の水平方向位置を調節させる。この水平方向位置合わせは、鉛直方向視で上ウェハＷ１のアライメントマークＷ１ａ、Ｗ１ｂ、Ｗ１ｃと下ウェハＷ２のアライメントマークＷ２ａ、Ｗ２ｂ、Ｗ２ｃとが重なるように行われる。こうして、上チャック１４０と下チャック１４１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（例えばＸ軸方向位置、Ｙ軸方向位置およびΘ方向位置を含む。）が調節される。

次に、図９（ｃ）に実線で示すように上チャック１４０に保持された上ウェハＷ１と下チャック１４１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）。具体的には、位置合わせ部１６６が下チャック１４１を鉛直上方に移動させることによって、下ウェハＷ２を上ウェハＷ１に接近させる。これにより、図６に示すように、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊと上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊとの間隔ＷＳ１は所定の距離、たとえば５０μｍ〜２００μｍに調整される。

次に、上チャック１４０による上ウェハＷ１の中央部の吸着保持を解除した後（ステップＳ１１２）、図７（ａ）に示すように、ストライカー１９０の押圧ピン１９１を下降させることによって、上ウェハＷ１の中心部を押し下げる（ステップＳ１１３）。上ウェハＷ１の中心部が下ウェハＷ２の中心部に接触し、上ウェハＷ１の中心部と下ウェハＷ２の中心部とが所定の力で押圧されると、押圧された上ウェハＷ１の中心部と下ウェハＷ２の中心部との間で接合が開始する。その後、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを中心部から外周部に向けて徐々に接合するボンディングウェーブが発生する。

ここで、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊはそれぞれステップＳ１０１，Ｓ１０６において改質されているため、まず、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間にファンデルワールス力（分子間力）が生じ、当該接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ同士が接合される。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。

その後、押圧ピン１９１によって上ウェハＷ１の中心部と下ウェハＷ２の中心部を押圧した状態で、上チャック１４０による上ウェハＷ１の全体の吸着保持を解除する（ステップＳ１１４）。これにより、図７（ｂ）に示すように、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊが全面で当接し、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２が接合される。その後、押圧ピン１９１を上チャック１４０まで上昇させ、下チャック１４１による下ウェハＷ２の吸着保持を解除する。

その後、重合ウェハＴは、搬送装置６１によって第３処理ブロックＧ３の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によってカセットＣ３に搬送される。こうして、一連の接合処理が終了する。

＜上チャックと下チャックの温度均一化＞
図８に示すステップＳ１０１〜Ｓ１１４に示す一連の接合処理は繰り返し行われ、重合ウェハＴが繰り返し製造される。その間、図６に示すように上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とが近接し接合する過程において、上チャック１４０と下チャック１４１との間で熱移動が生じる。そのため、上チャック１４０と下チャック１４１との温度差は、時間の経過と共に徐々に小さくなり、例えば０．１℃以下で安定化する。

その後、一連の接合処理が一時中断され、上チャック１４０と下チャック１４１の相対移動が一時中断されることがある。

このとき、上チャック１４０は、処理容器１００の内部に形成されるダウンフローに曝される。ダウンフローは、処理容器１００の天井に設置されるファンフィルターユニット（不図示）によって形成される。ファンフィルターユニットは、予め定められた温度に調節されたダウンフローを形成する。ダウンフローは、上チャック１４０の熱を奪う。

一方、下チャック１４１は、下チャック１４１を移動させる位置合わせ部１６６等の発熱源と接続されている。位置合わせ部１６６は、下チャック１４１を待機位置で停止させるべく位置合わせ部１６６に搭載されるモータ等によって電気を消費し、発熱する。そして発熱源からの熱によって下チャック１４１が加熱される。なお、発熱源は、位置合わせ部１６６には限定されない。ダウンフローよりも高温のものは、発熱源となりうる。

本発明者は、一連の接合処理を再開するときに接合後に生じうるアライメントマーク同士の位置ずれの経時的な変化を低減するため、一連の接合処理が一時的に中断されている間の上チャック１４０と下チャック１４１との温度差に着目した。その温度差は、例えば０．２℃〜１．０℃である。

本実施形態では、一連の接合処理の中断後、一連の接合処理を再開する前に、上チャック１４０と下チャック１４１との熱移動による温度均一化を行う。一連の接合処理を再開した後に、上チャック１４０や下チャック１４１の経時的な温度変化を抑制できる。そのため、その温度変化による寸法変化を抑制でき、接合後に生じうるアライメントマーク同士の位置ずれの経時的な変化を低減できる。

なお、本実施形態では、一連の接合処理の中断後、一連の接合処理を再開する前に、上チャック１４０と下チャック１４１との熱移動による温度均一化を行うが、接合システム１の電源投入後、初めて一連の接合処理を行う前に、上チャック１４０と下チャック１４１との熱移動による温度均一化を行ってもよい。この場合も、接合後に生じうるアライメントマーク同士の位置ずれの経時的な変化を低減できる。

図１０は、一実施形態にかかる上チャックと下チャック間での熱移動による温度均一化のタイミングを示すフローチャートである。図１１は、一実施形態にかかる上チャックと下チャック間での熱移動による温度均一化の状態を示す断面図である。図１１において、二点鎖線は下チャックの待機位置を示す。また、図１１において、白抜き矢印は熱の移動方向を示す。

先ず、制御装置７０は、図８に示すステップＳ１０１〜Ｓ１１４の一連の接合処理を実施する（ステップＳ２０１）。その後、一連の接合処理が中断され、下チャック１４１は待機位置で停止される。このとき、上チャック１４０と下チャック１４１との接触による破損を抑制するため、図１１に二点鎖線で示すように上チャック１４０と下チャック１４１との間隔ＣＳ０は後述の間隔ＣＳ２よりも大きく設定されてよい。

次いで、制御装置７０は、上チャック１４０と下チャック間での熱移動による温度均一化を行う（ステップＳ２０２）。具体的には、図１１に実線で示すように、上チャック１４０と下チャック１４１とを予め定めた間隔ＣＳ２（ＣＳ２＜ＣＳ０）で対向配置し、上チャック１４０と下チャック１４１との間で熱移動による温度均一化を行う。下チャック１４１の熱が、空気層を介して上チャック１４０に伝達される。

このとき、上チャック１４０は上ウェハＷ１を吸着保持しておらず、上チャック１４０の吸着面１４０ａは露出している。同様に、下チャック１４１は下ウェハＷ２を吸着保持しておらず、下チャック１４１の吸着面１４１ａは露出している。本実施形態によれば、製品となる上ウェハＷ１や下ウェハＷ２を使用することなく、上チャック１４０と下チャック１４１間での熱移動による温度均一化を行うことができる。また、上チャック１４０の吸着圧力や下チャック１４１の吸着圧力を解除した状態で、上チャック１４０と下チャック１４１間での熱移動による温度均一化を行うことができる。温度均一化によって上チャック１４０と下チャック１４１との温度差は、例えば０．１℃以下になる。なお、温度均一化前の温度差は、上述の如く、例えば０.２℃〜１．０℃である。

図１０のステップＳ２０２における上チャック１４０と下チャック１４１との間隔ＣＳ２（図１１参照）は、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の合計厚さ（例えば１．５ｍｍ）よりも狭く設定される。上ウェハＷ１や下ウェハＷ２が存在しないためである。

図１０のステップＳ２０２における上チャック１４０と下チャック１４１との間隔ＣＳ２（図１１参照）は、図８のステップ１１３（押付け合せ）の時の間隔ＣＳ１（図６参照）よりも狭く設定されてよい。上チャック１４０と下チャック１４１との間での熱移動を促進することができ、短時間で温度均一化を行うことができる。

図１０のステップＳ２０２における上チャック１４０と下チャック１４１との間隔ＣＳ２（図１１参照）は、たとえば５０μｍ〜３００μｍに設定される。

図１０のステップＳ２０２における待ち時間（例えば図１１に実線で示す位置で下チャック１４１を停止させる時間）は、図８のステップＳ１１１（位置合わせ）の終了から図８のステップＳ１１３（押付け合せ）の開始までの時間よりも長い。図８のステップＳ１１１（位置合わせ）の終了から図８のステップＳ１１３（押付け合せ）の開始までの間も熱移動は生じるが温度均一化には時間が足りない。そのため、熱移動による温度均一化のための待ち時間は、図８のステップＳ１１１（位置合わせ）の終了から図８のステップＳ１１３（押付け合せ）の開始までの時間よりも長く設定される。

その後、制御装置７０は、図８に示すステップＳ１０１〜Ｓ１１４の一連の接合処理を再開し（ステップＳ２０３）、今回の処理を終了する。その後、一連の接合処理が予め設定された回数繰り返し行われる。

なお、図１０では一連の接合処理の再開前（ステップＳ２０３の開始前）に、上チャック１４０と下チャック１４１との温度均一化（ステップＳ２０２）が行われるが、本発明はこれに限定されない。温度均一化（ステップＳ２０２）は、一連の接合処理の中断後に最初に行われる一連の接合処理（ステップＳ２０３）と並行して行われてもよく、例えば表面改質（図８に示すステップＳ１０１、Ｓ１０６）や表面親水化（図８に示すステップＳ１０２、１０７）と並行して行われてもよい。温度均一化（ステップＳ２０２）は、一連の接合処理の中断後に最初に行われる、上ウェハＷ１や下ウェハＷ２の吸着保持（図８に示すステップＳ１０５、Ｓ１０９）までに行われればよい。表面改質や表面親水化と、温度均一化とを並行して行うことにより、処理の効率化を図ることができる。

例えば、接合システム１は、処理の効率化のため、一連の接合処理の中断後、最初に一連の接合処理を開始する時に、下チャック１４１を図１１に二点鎖線で示す位置から図１１に実線で示す位置に移動させる。これにより、温度均一化（ステップＳ２０２）が開始される。温度均一化は、例えば、一連の接合処理の中断後、最初に、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が搬入出ステーション２の所定の載置板１１に載置されたときに開始される。

そして、接合システム１は、温度均一化（ステップＳ２０２）の開始からの経過時間を計測し、経過時間が設定時間を超えるまで上ウェハＷ１や下ウェハＷ２の吸着保持（図８に示すステップＳ１０５、Ｓ１０９）を禁止する。温度均一化（ステップＳ２０２）の開始からの経過時間が設定時間を超えると、上チャック１４０と下チャック１４１との温度が均一になるように、設定時間が予め実験等によって定められる。接合システム１は、温度均一化（ステップＳ２０２）の開始からの経過時間が設定時間を超えた後で、上ウェハＷ１や下ウェハＷ２の吸着保持（図８に示すステップＳ１０５、Ｓ１０９）を実行する。

なお、上ウェハＷ１や下ウェハＷ２の吸着保持（図８に示すステップＳ１０５、Ｓ１０９）では、温度均一化（ステップＳ２０２）に比べて、上チャック１４０と下チャック１４１との間隔が広い。これにより、上チャック１４０と反転機構１３０との間での上ウェハＷ１の受け渡し、および下チャック１４１とウェハ搬送機構１１１との間での下ウェハＷ２の受け渡しが可能になる。

なお、下チャック１４１の待機位置は、本実施形態では図１１に二点鎖線で示す位置であるが、図１１に実線で示す位置であってもよい。後者の場合、一連の接合処理が中断されている間、下チャック１４１から上チャック１４０への熱移動が随時行われ、上チャック１４０と下チャック１４１が同じ温度に保たれる。従って、一連の接合処理を直ぐに再開することが可能である。

図１２は、第１変形例にかかる上チャックと下チャック間での熱移動による温度均一化のタイミングを示すフローチャートである。図１３は、第１変形例にかかる上チャックと下チャック間での熱移動による温度均一化の状態を示す断面図である。図１３において、白抜き矢印は熱の移動方向を示す。

本変形例では、一連の接合処理の中断後、最初に一連の接合処理が行われる途中で、上チャック１４０と下チャック１４１間での熱移動による温度均一化が行われる。以下、本変形例と上記実施形態との相違点について主に説明する。

先ず、制御装置７０は、図８に示すステップＳ１０１〜Ｓ１０９の処理を実施する（ステップＳ３０１）。ステップＳ３０１では、上チャック１４０が上ウェハＷ１を吸着保持すると共に、下チャック１４１が下ウェハＷ２を吸着保持する。

次いで、制御装置７０は、上チャック１４０と下チャック１４１間での熱移動による温度均一化を行う（ステップＳ３０２）。具体的には、図１３に示すように、上チャック１４０と下チャック１４１とを予め定めた間隔ＣＳ３で対向配置し、上チャック１４０と下チャック１４１との間で熱移動による温度均一化を行う。下チャック１４１の熱が、下ウェハＷ２、空気層および上ウェハＷ１を介して上チャック１４０に伝達される。

本変形例によれば、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を介して上チャック１４０と下チャック１４１間の熱移動を行う。上ウェハＷ１や下ウェハＷ２における熱伝導は、上チャック１４０や下チャック１４１における熱伝導よりも速い。そのため、熱の移動経路に形成される空気層の厚さが同じ場合、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２が存在しない場合に比べて熱移動を促進できる。ピンチャックは、ポーラスチャックに比べて吸着面の密度が低く熱伝導が遅い。従って、上チャック１４０や下チャック１４１がピンチャックである場合に特に有効である。

図１２のステップＳ３０２における上チャック１４０と下チャック１４１との間隔ＣＳ３（図１３参照）は、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の合計厚さ（例えば１．５ｍｍ）よりも厚く設定される。上ウェハＷ１や下ウェハＷ２が存在するためである。

図１２のステップＳ３０２における上チャック１４０と下チャック１４１との間隔ＣＳ３（図１３参照）は、図８のステップ１１３（押付け合せ）の時の間隔ＣＳ１（図６参照）と同程度に設定されてよい。

同様に、図１２のステップＳ３０２における上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間隔ＷＳ３（図１３参照）は、図８のステップ１１３（押付け合せ）の時の間隔ＣＳ１（図６参照）と同程度に設定されてよく、たとえば５０μｍ〜３００μｍに設定される。

図１２のステップＳ３０２における待ち時間（例えば図１３に示す位置で下チャック１４１を停止させる時間）は、図８のステップＳ１１１（位置合わせ）の終了から図８のステップＳ１１３（押付け合せ）の開始までの時間よりも長い。図８のステップＳ１１１（位置合わせ）の終了から図８のステップＳ１１３（押付け合せ）の開始までの間も熱移動は生じるが温度均一化には時間が足りない。そのため、熱移動による温度均一化のための待ち時間は、図８のステップＳ１１１（位置合わせ）の終了から図８のステップＳ１１３（押付け合せ）の開始までの時間よりも長く設定される。

その後、制御装置７０は、図８に示すステップＳ１１０〜Ｓ１１４の処理を実施し（ステップＳ３０３）、今回の処理を終了する。本変形例によれば、図１２のステップＳ３０２（熱移動による温度均一化）の後であって図８のステップＳ１１３（押付け合せ）の前に、図８に示すステップＳ１１０（水平方向位置合わせ）が行われる。温度変化による伸縮を抑制したうえで水平方向位置合わせを行うため、水平方向位置合わせの精度を向上できる。

なお、一連の接合処理が中断されている間の下チャック１４１の待機位置は、図１１に二点鎖線で示す位置でもよいし、図１１に実線で示す位置でもよい。後者の場合、一連の接合処理が中断されている間、下チャック１４１から上チャック１４０への熱移動が随時行われ、上チャック１４０と下チャック１４１が同じ温度に維持できるため、一連の接合処理を直ぐに再開することが可能である。

なお、本変形例では、一連の接合処理の中断後、最初に一連の接合処理が行われる途中で、上チャック１４０と下チャック１４１との熱移動による温度均一化を行うが、接合システム１の電源投入後、初めて一連の接合処理が行われる途中で、上チャック１４０と下チャック１４１との熱移動による温度均一化を行ってもよい。この場合も、接合後に生じうるアライメントマーク同士の位置ずれの経時的な変化を低減できる。

図１４は、第２変形例にかかる上チャックと下チャック間での熱移動による温度均一化のタイミングを示すフローチャートである。図１５は、第２変形例にかかる上チャックと下チャック間での熱移動による温度均一化の状態を示す断面図である。図１５において、白抜き矢印は熱の移動方向を示す。

本変形例では、一連の接合処理の中断後、一連の接合処理が再開される前に、上チャック１４０と下チャック１４１間での熱移動による温度均一化が行われる。以下、本変形例と上記実施形態との相違点について主に説明する。

先ず、制御装置７０は、図８に示すステップＳ１０１〜Ｓ１１４の一連の接合処理を実施する（ステップＳ４０１）。その後、一連の接合処理が中断され、下チャック１４１は待機位置で停止される。このとき、上チャック１４０と下チャック１４１との接触による破損を抑制するため、図１５に二点鎖線で示すように上チャック１４０と下チャック１４１との間隔ＣＳ０は後述の間隔ＣＳ４よりも大きく設定されてよい。

次いで、制御装置７０は、上チャック１４０による上ダミーウェハＤＷ１の吸着保持、ならびに下チャック１４１による下ダミーウェハＤＷ２の吸着保持を行う（ステップＳ４０２）。上ダミーウェハＤＷ１や下ダミーウェハＤＷ２は、電子回路が形成されていない基板であるが、電子回路が形成された基板であってもよい。本明細書において「ダミー」基板とは他の基板と接合されない基板を意味する。

なお、上ダミーウェハＤＷ１や下ダミーウェハＤＷ２は、処理ステーション３の内部に保管され、その保管場所から取り出される。その保管場所は、処理領域Ｔ２でもよいし、搬送領域Ｔ１でもよく、接合装置４１の外部でもよい。

次いで、制御装置７０は、図１５に実線で示すように、上チャック１４０と下チャック１４１とを予め定めた間隔ＣＳ４（ＣＳ４＜ＣＳ０）で対向配置し、上チャック１４０と下チャック１４１との間で熱移動による温度均一化を行う。下チャック１４１の熱が、下ダミーウェハＤＷ２、空気層および上ダミーウェハＤＷ１を介して上チャック１４０に伝達される。

本変形例によれば、上ダミーウェハＤＷ１および下ダミーウェハＤＷ２を介して上チャック１４０と下チャック１４１間の熱移動を行う。上ダミーウェハＤＷ１や下ダミーウェハＤＷ２における熱伝導は、上チャック１４０や下チャック１４１における熱伝導よりも速い。そのため、熱の移動経路に形成される空気層の厚さが同じ場合、上ダミーウェハＤＷ１および下ダミーウェハＤＷ２が存在しない場合に比べて熱移動を促進できる。ピンチャックは、ポーラスチャックに比べて吸着面の密度が低く熱伝導が遅い。従って、上チャック１４０や下チャック１４１がピンチャックである場合に特に有効である。

また、本変形例によれば、製品となる上ウェハＷ１や下ウェハＷ２を使用することなく、上チャック１４０と下チャック１４１間での熱移動による温度均一化を行うことができる。なお、上記第１変形例によれば、製品とはならないもの（ダミー基板）が上チャック１４０や下チャック１４１と接触することを防止でき、上チャック１４０や下チャック１４１を清浄に保つことができる。

図１４のステップＳ４０３における上チャック１４０と下チャック１４１との間隔ＣＳ４（図１５参照）は、上ダミーウェハＤＷ１と下ダミーウェハＤＷ２の合計厚さ（例えば１．５ｍｍ）よりも厚く設定される。上ダミーウェハＤＷ１や下ダミーウェハＤＷ２が存在するためである。

図１４のステップＳ４０３における上チャック１４０と下チャック１４１との間隔ＣＳ４（図１５参照）は、図８のステップ１１３（押付け合せ）の時の間隔ＣＳ１（図６参照）と同程度に設定されてよい。

同様に、図１４のステップＳ４０３における上ダミーウェハＤＷ１と下ダミーウェハＤＷ２との間隔ＷＳ４（図１５参照）は、図８のステップ１１３（押付け合せ）の時の間隔ＣＳ１（図６参照）と同程度に設定されてよく、たとえば５０μｍ〜３００μｍに設定される。

図１４のステップＳ４０３における待ち時間（例えば図１５に実線で示す位置で下チャック１４１を停止させる時間）は、図８のステップＳ１１１（位置合わせ）の終了から図８のステップＳ１１３（押付け合せ）の開始までの時間よりも長い。図８のステップＳ１１１（位置合わせ）の終了から図８のステップＳ１１３（押付け合せ）の開始までの間も熱移動は生じるが温度均一化には時間が足りない。そのため、熱移動による温度均一化のための待ち時間は、図８のステップＳ１１１（位置合わせ）の終了から図８のステップＳ１１３（押付け合せ）の開始までの時間よりも長く設定される。

その後、制御装置７０は、上チャック１４０による上ダミーウェハＤＷ１の吸着保持解除、ならびに下チャック１４１による下ダミーウェハＤＷ２の吸着保持解除を行う（ステップＳ４０４）。その後、上ダミーウェハＤＷ１や下ダミーウェハＤＷ２は、上チャック１４０や下チャック１４１から取外され、元の保管場所に戻される。

その後、制御装置７０は、図８に示すステップＳ１１０〜Ｓ１１４の処理を実施し（ステップＳ４０５）、今回の処理を終了する。その後、一連の接合処理が予め設定された回数繰り返し行われる。

なお、一連の接合処理が中断されている間の下チャック１４１の待機位置は、本変形例では図１５に二点鎖線で示す位置であるが、図１５に実線で示す位置でもよい。後者の場合、一連の接合処理が中断されている間、下チャック１４１から上チャック１４０への熱移動が随時行われ、上チャック１４０と下チャック１４１が同じ温度に維持できるため、一連の接合処理を直ぐに再開することが可能である。

なお、本変形例では、一連の接合処理の中断後、一連の接合処理を再開する前に、上チャック１４０と下チャック１４１との熱移動による温度均一化を行うが、接合システム１の電源投入後、初めて一連の接合処理を行う前に、上チャック１４０と下チャック１４１との熱移動による温度均一化を行ってもよい。この場合も、接合後に生じうるアライメントマーク同士の位置ずれの経時的な変化を低減できる。

なお、図１４では一連の接合処理の再開前（ステップＳ４０５の開始前）に、上チャック１４０と下チャック１４１との温度均一化のための処理（ステップＳ４０２〜Ｓ４０４）が行われるが、本発明はこれに限定されない。温度均一化のための処理（ステップＳ４０２〜Ｓ４０４）は、一連の接合処理の中断後に最初に行われる一連の接合処理（ステップＳ４０５）と並行して行われてもよく、例えば表面改質（図８に示すステップＳ１０１、Ｓ１０６）や表面親水化（図８に示すステップＳ１０２、１０７）と並行して行われてもよい。温度均一化のための処理（ステップＳ４０２〜Ｓ４０４）は、一連の接合処理の中断後に最初に行われる、上ウェハＷ１や下ウェハＷ２の吸着保持（図８に示すステップＳ１０５、Ｓ１０９）までに行われればよい。表面改質や表面親水化と、温度均一化のための処理とを並行して行うことにより、処理の効率化を図ることができる。

例えば、接合システム１は、処理の効率化のため、一連の接合処理の中断後、最初に一連の接合処理を開始する時に、上ダミーウェハＤＷ１や下ダミーウェハＤＷ２の吸着保持（ステップＳ４０２）を開始する。この吸着保持（ステップＳ４０２）は、例えば、一連の接合処理の中断後、最初に、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が搬入出ステーション２の所定の載置板１１に載置されたときに開始される。その後、下チャック１４１を図１５に二点鎖線で示す位置から図１５に実線で示す位置に移動させる。これにより、上チャック１４０と下チャック１４１の温度均一化（ステップＳ４０３）が開始される。

そして、接合システム１は、温度均一化（ステップＳ４０３）の開始からの経過時間を計測し、経過時間が設定時間を超えると、上ダミーウェハＤＷ１や下ダミーウェハＤＷ２の吸着保持解除（ステップＳ４０４）を実行する。温度均一化（ステップＳ４０３）の開始からの経過時間が設定時間を超えると、上チャック１４０と下チャック１４１との温度が均一になるように、設定時間が予め実験等によって定められる。接合システム１は、上ダミーウェハＤＷ１や下ダミーウェハＤＷ２の吸着保持解除（ステップＳ４０４）の完了まで、上ウェハＷ１や下ウェハＷ２の吸着保持（図８に示すステップＳ１０５、Ｓ１０９）を禁止する。接合システム１は、上ダミーウェハＤＷ１や下ダミーウェハＤＷ２の吸着保持解除（ステップＳ４０４）の完了後に、上ウェハＷ１や下ウェハＷ２の吸着保持（図８に示すステップＳ１０５、Ｓ１０９）を実行する。

なお、上ウェハＷ１や下ウェハＷ２の吸着保持（図８に示すステップＳ１０５、Ｓ１０９）では、温度均一化（ステップＳ４０３）に比べて、上チャック１４０と下チャック１４１との間隔が広い。これにより、上チャック１４０と反転機構１３０との間での上ウェハＷ１の受け渡し、および下チャック１４１とウェハ搬送機構１１１との間での下ウェハＷ２の受け渡しが可能になる。

＜変形、改良＞
以上、接合システムおよび接合方法の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態などに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。

上記実施形態および上記変形例では、上ウェハＷ１が第１基板に、上チャック１４０が第１保持部に、下ウェハＷ２が第２基板に、下チャック１４１が第２保持部に対応するが、上ウェハＷ１が第１基板に、上チャック１４０が第１保持部に、下ウェハＷ２が第２基板に、下チャック１４１が第２保持部に対応してもよい。

４１ 接合装置
７０ 制御装置
１４０ 上チャック（第１保持部）
１４０ａ 吸着面
１４１ 下チャック（第２保持部）
１４１ａ 吸着面
１６６ 位置合わせ部
１９０ ストライカー（押圧部）
Ｗ１ 上ウェハ（第１基板）
Ｗ２ 下ウェハ（第２基板）
ＤＷ１ 上ダミーウェハ（第１ダミー基板）
ＤＷ２ 下ダミーウェハ（第２ダミー基板）

Claims (7)

1. 鉛直方向に離間して配置される第１保持部および第２保持部のうち、前記第１保持部の前記第２保持部に対向する吸着面で第１基板を吸着保持すると共に、前記第２保持部の前記第１保持部に対向する吸着面で第２基板を吸着保持し、
   前記第１保持部と前記第２保持部とを相対的に移動させることにより、前記第１保持部に吸着保持されている前記第１基板と前記第２保持部に吸着保持されている前記第２基板との位置合わせを行い、
   前記位置合わせの後に、前記第１保持部に吸着保持されている前記第１基板と、前記第２保持部に吸着保持されている前記第２基板とを押付け合せることにより、前記第１基板と前記第２基板とを接合する、接合方法であって、
   前記第１基板と前記第２基板との接合前に、前記第１保持部と前記第２保持部とを予め定めた間隔で対向配置し、前記第１保持部と前記第２保持部との間で熱移動を行うことにより、前記第１保持部と前記第２保持部との温度均一化を行う、接合方法。
2. 前記第１基板を吸着保持する吸着面が露出した前記第１保持部と、前記第２基板を吸着保持する吸着面が露出した前記第２保持部とを、前記第１基板と前記第２基板を押付け合せる時よりも狭い間隔で対向配置することにより、前記熱移動による前記温度均一化を行う、請求項１に記載の接合方法。
3. 前記第１保持部に吸着保持されている前記第１基板と前記第２保持部に吸着保持されている前記第２基板とを予め定めた間隔で対向配置することにより、前記熱移動による前記温度均一化を行う、請求項１に記載の接合方法。
4. 前記熱移動による前記温度均一化の後であって且つ前記押付け合せの前に、前記位置合わせを行う、請求項３に記載の接合方法。
5. 前記第１保持部に吸着保持されている第１ダミー基板と前記第２保持部に吸着保持されている第２ダミー基板とを予め定めた間隔で対向配置することにより、前記熱移動による前記温度均一化を行い、
   その後、前記第１ダミー基板および前記第２ダミー基板を接合することなく、前記第１ダミー基板を前記第１保持部から取外すと共に、前記第２ダミー基板を前記第１保持部から取外し、
   その後、前記第１保持部で前記第１基板を吸着保持すると共に前記第２保持部で前記第２基板を吸着保持する、請求項１に記載の接合方法。
6. 前記熱移動による前記温度均一化のための待ち時間を、前記位置合わせの完了から前記押付け合せの開始までの時間よりも長く設定する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の接合方法。
7. 鉛直方向に離間して配置される第１保持部および第２保持部を備え、前記第１保持部は第１基板を吸着保持する吸着面を前記第２保持部に対向する面に有し、前記第２保持部は第２基板を吸着保持する吸着面を前記第１保持部に対向する面に有し、
   前記第１保持部と前記第２保持部とを相対的に移動させることにより、前記第１保持部に保持されている前記第１基板と、前記第２保持部に保持されている前記第２基板との位置合わせを行う位置合わせ部と、
   前記第１保持部に保持されている前記第１基板と、前記第２保持部に保持されている前記第２基板とを押付け合せることにより、前記第１基板と前記第２基板とを接合する押圧部と、
   前記位置合わせ部および前記押圧部を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記押圧部による前記第１基板と前記第２基板との接合前に、前記位置合わせ部によって前記第１保持部と前記第２保持部とを予め定めた間隔で対向配置し、前記第１保持部と前記第２保持部との間で熱移動を行うことにより、前記第１保持部と前記第２保持部との温度均一化を行う、接合装置。

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