特許 6165102 接合装置、接合システム、接合方法、プログラム、および情報記憶媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6165102

(24)【登録日】2017年6月30日

(45)【発行日】2017年7月19日

(54)【発明の名称】接合装置、接合システム、接合方法、プログラム、および情報記憶媒体

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/02 20060101AFI20170710BHJP

   G01B 11/00 20060101ALI20170710BHJP

   H01L 21/68 20060101ALI20170710BHJP

   B23K 20/00 20060101ALI20170710BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/02 B

   G01B11/00 H

   H01L21/02 Z

   H01L21/68 F

   B23K20/00 310L

【請求項の数】13

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2014-104572(P2014-104572)

(22)【出願日】2014年5月20日

(65)【公開番号】特開2015-220410(P2015-220410A)

(43)【公開日】2015年12月7日

【審査請求日】2016年6月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】大森 陽介

(72)【発明者】

【氏名】秋山 直樹

(72)【発明者】

【氏名】田中 秀明

【審査官】 鈴木 和樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２４５９６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０５１３５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０４１９５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／０２２４５７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１４／０４５８０３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／０２

Ｂ２３Ｋ ２０／００

Ｇ０１Ｂ １１／００

Ｈ０１Ｌ ２１／６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１基板の接合面と第２基板の接合面とを向かい合わせて前記第１基板と前記第２基板とを接合する接合装置であって、
前記第１基板を保持する第１保持部と、
前記第２基板を保持する第２保持部と、
前記第２保持部に保持された前記第２基板の画像を撮像する第１撮像部と、
前記第１保持部に保持された前記第１基板の画像を撮像する第２撮像部と、
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と共に、前記第１撮像部と前記第２撮像部とを相対的に移動させる駆動部と、
前記第１撮像部および前記第２撮像部に光を照射する光源と、
前記第１基板の画像および前記第２基板の画像を基に前記駆動部を制御して、前記第１基板と前記第２基板との位置合わせを行う制御部とを備え、
前記制御部は、前記第１撮像部および前記第２撮像部に前記光源からの光の画像を撮像させ、前記第１撮像部と前記第２撮像部との相対的な位置情報を補正する、接合装置。

【請求項2】

前記駆動部によって相対的に移動される第１光学ユニットと第２光学ユニットとを備え、
前記第１光学ユニットは、前記第１撮像部、および前記光源からの光を反射する第１反射部を含み、
前記第２光学ユニットは、前記第２撮像部、および前記光源を含み、
前記第２撮像部は、前記第１反射部で反射された前記光源からの光の画像を撮像する、請求項１に記載の接合装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記光源からの光の画像を前記第１撮像部に撮像させる位置と、前記第１反射部で反射された前記光源からの光の画像を前記第２撮像部に撮像させる位置とに、前記第１光学ユニットと前記第２光学ユニットとを相対的に移動させる、請求項２に記載の接合装置。

【請求項4】

前記第１光学ユニットは、前記光源からの光を、前記第１撮像部に向かう光と、前記第１反射部に向かう光とに分離する分離部を含む、請求項２に記載の接合装置。

【請求項5】

前記第１光学ユニットは、補助光源を含み、
前記第２光学ユニットは、前記補助光源からの光を反射する第２反射部を含み、
前記第１撮像部は、前記第２反射部で反射された前記補助光源からの光の画像を撮像し、
前記制御部は、前記第１撮像部および前記第２撮像部のそれぞれに、前記光源および前記補助光源からの光の画像を撮像させ、前記位置情報を補正する、請求項２〜４のいずれか１項に記載の接合装置。

【請求項6】

請求項１〜５のいずれかに記載の接合装置を含む処理ステーションと、
前記処理ステーションに対して、前記第１基板、前記第２基板、および前記第１基板と前記第２基板とを接合してなる第３基板を受け渡す搬入出ステーションとを備え、
前記処理ステーションは、
前記第１基板の接合面、および前記第２基板の接合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接合面を親水化する表面親水化装置と、
前記第１基板および前記第２基板を、前記表面改質装置、前記表面親水化装置、および前記接合装置にこの順で搬送する搬送装置とを有し、
前記接合装置は、前記表面親水化装置で親水化した接合面同士を向かい合わせて、前記第１基板と前記第２基板とを接合する、接合システム。

【請求項7】

第１保持部に保持された第１基板の接合面と、第２保持部に保持された第２基板の接合面とを向かい合わせて、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保持部と前記第２保持部との相対的な移動に伴い、相対的に移動される第１撮像部と第２撮像部との相対的な位置情報を補正する光学補正工程と、
前記第２保持部に保持された前記第２基板の画像を前記第１撮像部に撮像させると共に、前記第１保持部に保持された前記第１基板の画像を前記第２撮像部に撮像させる基板撮像工程と、
前記第１基板の画像および前記第２基板の画像を基に、前記第１基板と前記第２基板との位置合わせを行う基板位置合わせ工程とを有し、
前記光学補正工程では、前記第１撮像部および前記第２撮像部に光源からの光の画像を撮像させることにより前記位置情報の補正を行う、接合方法。

【請求項8】

前記第１保持部と前記第２保持部との相対的な移動に伴い、相対的に移動される第１光学ユニットと第２光学ユニットとが用いられ、
前記第１光学ユニットは、前記第１撮像部、および前記光源からの光を反射する第１反射部を含み、
前記第２光学ユニットは、前記第２撮像部、および前記光源を含み、
前記第２撮像部は、前記第１反射部で反射された前記光源からの光の画像を撮像する、請求項７に記載の接合方法。

【請求項9】

前記光源からの光の画像を前記第１撮像部に撮像させる位置と、前記第１反射部で反射された前記光源からの光の画像を前記第２撮像部に撮像させる位置とに、前記第１光学ユニットと前記第２光学ユニットとを相対的に移動させる、請求項８に記載の接合方法。

【請求項10】

前記第１光学ユニットは、前記光源からの光を、前記第１撮像部に向かう光と、前記第１反射部に向かう光とに分離する分離部を含む、請求項８に記載の接合方法。

【請求項11】

前記第１光学ユニットは、補助光源を含み、
前記第２光学ユニットは、前記補助光源からの光を反射する第２反射部を含み、
前記第１撮像部は、前記第２反射部で反射された前記補助光源からの光の画像を撮像し、
前記光学補正工程では、前記第１撮像部および前記第２撮像部のそれぞれに、前記光源および前記補助光源からの光の画像を撮像させることにより前記位置情報の補正を行う、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の接合方法。

【請求項12】

請求項７〜１１のいずれかに記載の接合方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。

【請求項13】

請求項１２に記載のプログラムを記憶した情報記憶媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、接合装置、接合システム、接合方法、プログラム、および情報記憶媒体に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、半導体デバイスの高集積化技術として、３次元集積技術が提案されている。３次元集積技術には、２枚の半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という）を接合する接合装置（例えば特許文献１参照）が用いられる。

【0003】

接合装置は、２枚のウェハの接合面を向かい合わせて、２枚のウェハを接合する。接合装置は、２枚のウェハを重ね合わせる前に、２つの撮像部を用いて２枚のウェハの画像を撮像し、２枚のウェハの画像を用いて２枚のウェハの位置合わせを行う。

【0004】

接合装置は、位置合わせ精度を高めるため、２つの撮像部に共通のターゲットを撮像させることで、２つの撮像部の相対的な位置情報を補正したうえで位置合わせを行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開２０１０／０３８４５４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ターゲットは、ピンホールなどで構成され、ウェハの撮像時に妨げとならないように、撮像部に撮像される撮像位置から撮像部に撮像されない退避位置に移動される。ターゲットを移動させる駆動部、ターゲットを撮像位置に停止させるストッパなどが用いられる。

【0007】

従来、駆動部やストッパなどの振動や変形などが生じ、ウェハの位置合わせ精度が低かった。

【0008】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ウェハなどの基板の位置合わせ精度を改善した、接合装置の提供を主な目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
第１基板の接合面と第２基板の接合面とを向かい合わせて前記第１基板と前記第２基板とを接合する接合装置であって、
前記第１基板を保持する第１保持部と、
前記第２基板を保持する第２保持部と、
前記第２保持部に保持された前記第２基板の画像を撮像する第１撮像部と、
前記第１保持部に保持された前記第１基板の画像を撮像する第２撮像部と、
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と共に、前記第１撮像部と前記第２撮像部とを相対的に移動させる駆動部と、
前記第１撮像部および前記第２撮像部に光を照射する光源と、
前記第１基板の画像および前記第２基板の画像を基に前記駆動部を制御して、前記第１基板と前記第２基板との位置合わせを行う制御部とを備え、
前記制御部は、前記第１撮像部および前記第２撮像部に前記光源からの光の画像を撮像させ、前記第１撮像部と前記第２撮像部との相対的な位置情報を補正する、接合装置が提供される。

【発明の効果】

【0010】

本発明の一態様によれば、基板の位置合わせ精度を改善した、接合装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】一実施形態による接合システムの概略を示す平面図である。

【図2】一実施形態による接合システムの概略を示す側面図である。

【図3】一実施形態による接合装置のＺ方向に対して垂直な断面図である。

【図4】一実施形態による接合装置のＸ方向に対して垂直な断面図である。

【図5】一実施形態による接合方法の主な工程を示すフローチャートである。

【図6】図５の接合工程の詳細な工程を示すフローチャートである。

【図7】下撮像部に下光源からの光の画像を撮像させるときの、上光学ユニットと下光学ユニットとの位置関係の一例を示す側面図である。

【図8】上撮像部に下光源からの光の画像を撮像させるときの、上光学ユニットと下光学ユニットとの位置関係の一例を示す側面図である。

【図9】上撮像部に上光源からの光の画像を撮像させるときの、上光学ユニットと下光学ユニットとの位置関係の一例を示す側面図である。

【図10】下撮像部に上光源からの光の画像を撮像させるときの、上光学ユニットと下光学ユニットとの位置関係の一例を示す側面図である

【図11】基準点Ａ１および基準点Ｂ１を撮像するときの、上チャックと下チャックとの位置関係の一例を示す側面図である。

【図12】基準点Ａ１および基準点Ｂ１を撮像するときの、上チャックと下チャックとの位置関係の一例を示す平面図である。

【図13】基準点Ａ２および基準点Ｂ２を撮像するときの、上チャックと下チャックとの位置関係の一例を示す側面図である。

【図14】基準点Ａ２および基準点Ｂ２を撮像するときの、上チャックと下チャックとの位置関係の一例を示す平面図である。

【図15】ウェハ重ね合わせ工程開始時の上チャックと下チャックとの位置関係の一例を示す平面図である。

【図16】上ウェハの中心部と下ウェハの中心部とを接合した状態を示す側面図である。

【図17】上ウェハの全体と下ウェハの全体とを接合した状態を示す側面図である。

【図18】変形例による上光学ユニットと下光学ユニットとを示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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方向、Ｙ方向、Ｚ方向は互いに垂直な方向であり、Ｘ方向およびＹ方向は水平方向、Ｚ方向は鉛直方向である。

【0013】

図１は、一実施形態による接合システムの概略を示す平面図である。図２は、一実施形態による接合システムの概略を示す側面図である。

【0014】

接合システム１は、ウェハＷ_Ｕの接合面とウェハＷ_Ｌの接合面とを向かい合わせて、ウェハＷ_ＵとウェハＷ_Ｌとを接合する。ウェハＷ_ＵとウェハＷ_Ｌとで構成される重合ウェハＷ_Ｔが得られる。ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌは、素子、回路、端子などが形成されたものでもよい。また、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌは、複数のウェハを接合してなる重合ウェハでもよい。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、制御装置５とを有する。

【0015】

搬入出ステーション２には、外部からカセットＣ_Ｕ、Ｃ_Ｌ、Ｃ_Ｔが搬入出される。カセットＣ_ＵはウェハＷ_Ｕを、カセットＣ_ＬはウェハＷ_Ｌを、カセットＣ_Ｔは重合ウェハＷ_Ｔをそれぞれ複数収容する。重合ウェハＷ_Ｔは、良品と不良品とに識別され、良品用のカセットＣ_Ｔと、不良品用のカセットＣ_Ｔとに分けて収容されてよい。搬入出ステーション２は、カセット載置台１０、ウェハ搬送装置２０を有する。

【0016】

カセット載置台１０は、複数（例えば４つ）のカセット載置板１１を含む。複数のカセット載置板１１はＸ方向に一列に配列される。カセット載置板１１には、カセットＣ_Ｕ、Ｃ_Ｌ、Ｃ_Ｔが載置される。尚、カセット載置板１１の個数は、４つに限定されない。

【0017】

ウェハ搬送装置２０は、カセット載置板１１上のカセットＣ_Ｕ、Ｃ_Ｌ、Ｃ_Ｔと、処理ステーション３との間で、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ、重合ウェハＷ_Ｔを搬送する。ウェハ搬送装置２０は、搬送路２１と、搬送路２１に沿ってＸ方向に移動自在な搬送アーム２２とを有する。搬送アーム２２は、Ｚ方向に移動自在とされてよく、且つ、Ｚ方向に平行な回転軸を中心に回転自在とされてよい。

【0018】

処理ステーション３は、第１処理ブロックＧ１、第２処理ブロックＧ２、第３処理ブロックＧ３を有する。第１処理ブロックＧ１〜第３処理ブロックＧ３の間にウェハ搬送領域が形成され、当該ウェハ搬送領域にウェハ搬送装置６０が配設される。第１処理ブロックＧ１と第２処理ブロックＧ２は、ウェハ搬送装置６０を挟み、互いにＸ方向反対側に配設される。第３処理ブロックＧ３は、ウェハ搬送装置６０とウェハ搬送装置２０との間に配設される。

【0019】

第１処理ブロックＧ１は、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの接合面を改質する表面改質装置３０を有する。表面改質装置３０は、例えばプラズマ処理装置であってよい。プラズマ処理装置は、例えば減圧雰囲気下において処理ガスとしての酸素ガスをプラズマ化し、酸素イオンを接合面に照射する。尚、プラズマ処理条件は多種多様であってよい。例えば、処理ガスは、アルゴンガスでもよい。

【0020】

第２処理ブロックＧ２は、表面親水化装置４０および接合装置４１を、搬入出ステーション２側からこの順で有する。図１に示すように、表面親水化装置４０および接合装置４１はＹ方向に並ぶ。

【0021】

表面親水化装置４０は、表面改質装置３０で改質された接合面を親水化する。表面親水化装置４０は、スピンチャックに保持されたウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌを回転させながら、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの接合面に純水を供給する。親水基としての水酸基（シラノール基）が接合面に付着し、接合面が親水化させる。また、純水によって、接合面が洗浄される。

【0022】

接合装置４１は、表面親水化装置４０で親水化された接合面同士を向かい合わせて、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌを接合する。接合装置４１は、接合時の気泡の閉じ込めを抑制するため、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌを中心部から外周部に向けて順次接合してよい。ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌで構成される重合ウェハＷ_Ｔが得られる。接合装置４１の詳細については後述する。

【0023】

第３処理ブロックＧ３は、図２に示すようにトランジション装置５０、５１を有する。トランジション装置５０、５１は、Ｚ方向に段積みされてよい。トランジション装置５０、５１は、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ、重合ウェハＷ_Ｔを一時的に保管し、ウェハ搬送装置２０やウェハ搬送装置６０に受け渡す。

【0024】

ウェハ搬送装置６０は、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ、重合ウェハＷ_Ｔを搬送する搬送アーム６１を有する。搬送アーム６１は、例えばＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向に移動自在とされ、且つＺ方向に平行な回転軸を中心に回転自在とされる。搬送アーム６１は、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、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ、重合ウェハＷ_Ｔを搬送する。

【0025】

制御装置５は、メモリなどの記憶部と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などを含むコンピュータで構成され、記憶部に記憶されたプログラム（レシピとも呼ばれる）をＣＰＵに実行させることにより各種処理を実現させる。尚、制御装置５は、本実施形態では接合装置４１とは別に設けられるが、接合装置４１の一部であってもよい。制御装置５が、特許請求の範囲に記載の制御部に対応する。

【0026】

制御装置５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。

【0027】

図３は、一実施形態による接合装置のＺ方向に対して垂直な断面図である。図４は、一実施形態による接合装置のＸ方向に対して垂直な断面図である。

【0028】

接合装置４１は、図３に示すように内部を密閉可能な処理容器１００を有する。処理容器１００のウェハ搬送装置６０側の側面には搬入出口１０１が形成され、当該搬入出口１０１には開閉シャッタ１０２が設けられる。処理容器１００の内部は、仕切壁１０３によって、搬送領域Ｔ１と処理領域Ｔ２に区画される。仕切壁１０３には搬入出口１０４が形成される。

【0029】

接合装置４１は、搬送領域Ｔ１に、トランジション１１０、ウェハ搬送機構１１１、位置調節機構１２０、および反転機構１３０などを有する。

【0030】

トランジション１１０は、搬入出口１０１を介してウェハ搬送装置６０から搬入されたウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ、および搬入出口１０１を介してウェハ搬送装置６０に搬出される重合ウェハＷ_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、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ、重合ウェハＷ_Ｔのいずれか２つを同時に載置することができる。

【0031】

ウェハ搬送機構１１１は、図３に示すように例えば搬送アーム１１２を有する。搬送アーム１１２は、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に移動自在とされ、且つ、Ｚ方向と平行な回転軸を中心に回転自在とされる。搬送アーム１１２は、搬送領域Ｔ１内、または搬送領域Ｔ１と処理領域Ｔ２との間でウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ、重合ウェハＷ_Ｔを搬送できる。

【0032】

位置調節機構１２０は、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの水平面内での向きを調節する。位置調節機構１２０は、保持部１２２と検出部１２３とを有し、保持部１２２に水平に保持されたウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌを水平面内で回転させながら検出部１２３でウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌのノッチ部の位置を検出することで、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの水平面内での向きを調節する。

【0033】

反転機構１３０は、ウェハＷ_Ｕを反転させてウェハＷ_Ｕの接合面を下に向け、処理領域Ｔ２に配設される上チャック１４１にウェハＷ_Ｕを受け渡す。反転機構１３０は、保持アーム１３１、回転軸１３４を有する。保持アーム１３１の中心線は水平とされ、回転軸１３４の中心線は鉛直とされる。

【0034】

反転機構１３０は、保持アーム１３１の中心線を中心に保持アーム１３１を回転させて保持アーム１３１に保持されたウェハＷ_Ｕを反転させる。また、反転機構１３０は、保持アーム１３１の中心線に平行に保持アーム１３１を移動させる共に、回転軸１３４の中心線を中心に保持アーム１３１を回転させることにより、保持アーム１３１に保持されたウェハＷ_Ｕを上チャック１４１の下方に搬送する。その後、反転機構１３０は、回転軸１３４と共に保持アーム１３１を上昇させ、保持アーム１３１から上チャック１４１にウェハＷ_Ｕを受け渡す。

【0035】

接合装置４１は、処理領域Ｔ２に、上ステージ１４０、下ステージ１５０、上光学ユニット１６０、および下光学ユニット１７０などを有する。

【0036】

上ステージ１４０は、上チャック１４１、上チャック支持部１４２を含む。上チャック１４１は、ウェハＷ_Ｕの接合面を下に向けて、ウェハＷ_Ｕの接合面とは反対側の面を保持する。以下、上チャック１４１に保持されたウェハＷ_Ｕを上ウェハＷ_Ｕとも称する。上チャック１４１は、上ウェハＷ_Ｕを真空吸着してよい。上チャック１４１は、上チャック支持部１４２を介して処理容器１００の天井に固定される。

【0037】

上チャック１４１の上面には、図１５〜図１７に示すように上ウェハＷ_Ｕの中心部を押圧する押動部材１８０が設けられる。押動部材１８０は、Ｚ方向に移動自在な押動ピン１８１と、押動ピン１８１の移動をガイドする外筒１８２とを有する。押動ピン１８１は、上チャック１４１の貫通孔１４１ａに移動自在に挿通され、上ウェハＷ_Ｕの中心部を下方向に押圧する。

【0038】

下ステージ１５０は、図３および図４に示すように、下チャック１５１、下チャック駆動部１５２を含む。下チャック１５１は、ウェハＷ_Ｌの接合面を上に向けて、ウェハのＷ_Ｌの接合面とは反対側の面を保持する。以下、下チャック１５１に保持されたウェハＷ_Ｌを下ウェハＷ_Ｌとも称する。下チャック１５１は、下ウェハＷ_Ｌを真空吸着してよい。

【0039】

下チャック駆動部１５２は、上チャック１４１と下チャック１５１とを相対的に移動させるため、下チャック１５１を移動させる。下チャック駆動部１５２は、Ｘ方向駆動部１５４、Ｙ方向駆動部１５５、Ｚ方向駆動部１５６、回転駆動部などを有する。Ｘ方向駆動部１５４はＸ方向に、Ｙ方向駆動部１５５はＹ方向に、Ｚ方向駆動部１５６はＺ方向にそれぞれ下チャック１５１を移動させる。下チャック１５１の位置は位置センサにより計測する。位置センサは、例えばリニアスケールなどで構成される。尚、位置センサは、レーザ変移計などで構成されてもよく、特に限定されない。回転駆動部は、下チャック１５１の中心線を中心に下チャック１５１を回転させる。下チャック１５１の回転角はエンコーダなどにより計測する。

【0040】

尚、上チャック１４１と下チャック１５１とを相対的に移動させる駆動部は、上ステージ１４０と下ステージ１５０の両方に備えられてもよいが、いずれか一方のみに備えられてよい。駆動部の数が減り、駆動部による振動や変形が抑制でき、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの位置合わせ精度が向上できる。駆動部は上ステージ１４０のみに備えられてもよいが、本実施形態のように下ステージ１５０のみに備えられてよい。上ステージ１４０は処理容器１００の天井から吊り下げられるのに対し下ステージ１５０は処理容器１００の床に設置されるため、駆動部が簡単に構成でき、駆動部が小型化できる。

【0041】

下チャック駆動部１５２は、上チャック１４１と下チャック１５１とをＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に相対的に移動させると共に、上光学ユニット１６０と下光学ユニット１７０とをＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に相対的に移動させる。下チャック駆動部１５２は、下チャック１５１と共に下光学ユニット１７０を移動させる。下光学ユニット１７０の位置は、下チャック１５１の位置を計測する位置センサによって計測できる。

【0042】

上光学ユニット１６０は、図４に示すように、上チャック１４１と同様に、上チャック支持部１４２を介して処理容器１００に固定される。

【0043】

上光学ユニット１６０は、図７〜図１０に示すように上撮像部１６１、上マクロレンズ１６２、上マイクロレンズ１６３などを有する。上撮像部１６１は、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像素子で構成され、上マクロレンズ１６２または上マイクロレンズ１６３を介して下方を撮像する。上マクロレンズ１６２の場合、上マイクロレンズ１６３の場合よりも広い撮像範囲の画像が得られる。上マイクロレンズ１６３の場合、上マクロレンズ１６２の場合よりも高い解像度の画像が得られる。

【0044】

上光学ユニット１６０は、後述の光学補正などのため、上反射部１６４、上光源１６５、上撮像部側分離部１６６、および上マイクロレンズ側分離部１６７をさらに有する。上撮像部側分離部１６６および上マイクロレンズ側分離部１６７は、それぞれ、ビームスプリッタなどで構成され、入射光の一部を透過し、入射光の一部を反射する。尚、上光学ユニット１６０は、上撮像部１６１に上マクロレンズ１６２を介して下ウェハＷ_Ｌの画像を撮像させるため、ビームスプリッタやミラーなどをさらに有する。

【0045】

下光学ユニット１７０は、図３および図４に示すように下チャック駆動部１５２に連結され、下チャック１５１と共にＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向に移動する。下光学ユニット１７０は、下チャック１５１と共に回転しなくてよい。

【0046】

下光学ユニット１７０は、図７〜図１０に示すように下撮像部１７１、下マクロレンズ１７２、下マイクロレンズ１７３などを有する。下撮像部１７１は、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像素子で構成され、下マクロレンズ１７２または下マイクロレンズ１７３を介して上方を撮像する。下マクロレンズ１７２の場合、下マイクロレンズ１７３の場合よりも広い撮像範囲の画像が得られる。下マイクロレンズ１７３の場合、下マクロレンズ１７２の場合よりも高い解像度の画像が得られる。

【0047】

下光学ユニット１７０は、後述の光学補正などのため、下反射部１７４、下光源１７５、下撮像部側分離部１７６、および下マイクロレンズ側分離部１７７をさらに有する。下撮像部側分離部１７６および下マイクロレンズ側分離部１７７は、それぞれ、ビームスプリッタなどで構成され、入射光の一部を透過し、入射光の一部を反射する。尚、下光学ユニット１７０は、下撮像部１７１に下マクロレンズ１７２を介して上ウェハＷ_Ｕの画像を撮像させるため、ビームスプリッタやミラーなどをさらに有する。

【0048】

次に、接合システム１を用いて行われるウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの接合方法について説明する。図５は、一実施形態による接合方法の主な工程を示すフローチャートである。ここでは、一方のウェハＷ_Ｕに着目して接合方法を説明する。

【0049】

図５に示すように、接合方法は、搬入工程（ステップＳ１１）、表面改質工程（ステップＳ１３）、表面親水化工程（ステップＳ１５）、接合工程（ステップＳ１７）、搬出工程（ステップＳ１９）などを有する。これらの工程は、制御装置５による制御下で実施される。

【0050】

搬入工程では、ウェハ搬送装置２０によりカセット載置板１１上のカセットＣ_Ｕからトランジション装置５０にウェハＷ_Ｕを搬送し、次いで、ウェハ搬送装置６０によりトランジション装置５０から表面改質装置３０にウェハＷ_Ｕを搬送する。

【0051】

表面改質工程では、表面改質装置３０によりウェハＷ_Ｕの接合面を表面改質する。例えば、表面改質装置３０は、減圧雰囲気下において処理ガスとしての酸素ガスをプラズマ化し、酸素イオンを接合面に照射することにより、接合面を表面改質する。表面改質後、制御装置５は、ウェハ搬送装置６０を制御して表面改質装置３０から表面親水化装置４０にウェハＷ_Ｕを搬送する。

【0052】

表面親水化工程では、表面親水化装置４０によりウェハＷ_Ｕの接合面を親水化する。例えば、表面親水化装置４０は、スピンチャックに保持されたウェハＷ_Ｕを回転させながら、ウェハＷ_Ｕの接合面に純水を供給する。水酸基（シラノール基）が接合面に付着し、接合面が親水化させる。また、純水によって、接合面が洗浄される。表面親水化後、制御装置５は、ウェハ搬送装置６０を制御して表面親水化装置４０から接合装置４１にウェハＷ_Ｕを搬送する。

【0053】

このようにして、ウェハＷ_Ｕは、カセットＣ_Ｕから取り出され、表面改質装置３０、表面親水化装置４０に順次搬送される。そうして、ウェハＷ_Ｕの接合面が表面改質され、親水化される。その後、ウェハＷ_Ｕは、接合装置４１に搬送される。

【0054】

この間、同様にして、別のウェハＷ_Ｌが、カセットＣ_Ｌから取り出され、表面改質装置３０、表面親水化装置４０に順次搬送される。そうして、ウェハＷ_Ｌの接合面が表面改質され、親水化される。その後、ウェハＷ_Ｌは、接合装置４１に搬送される。

【0055】

ここで、ウェハＷ_Ｕの処理と、ウェハＷ_Ｌの処理とは、独立に行われてよい。例えば、一方のウェハの表面親水化が行われる間に、他方のウェハの表面改質が行われてよい。表面改質装置３０や表面親水化装置４０などが接合システム１に複数搭載される場合、両方のウェハに対して同じ処理が同時に行われてもよい。

【0056】

接合工程では、親水化された接合面同士を向かい合わせて、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌを接合させる。接合装置４１は、接合時の気泡の閉じ込めを抑制するため、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌを中心部から外周部に向けて順次接合してよい。ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌからなる重合ウェハＷ_Ｔが得られる。接合工程の詳細については後述する。

【0057】

搬出工程では、ウェハ搬送装置６０により接合装置４１からトランジション装置５０に重合ウェハＷ_Ｔを搬送し、次いで、ウェハ搬送装置２０によりトランジション装置５０からカセット載置板１１上のカセットＣ_Ｔに重合ウェハＷ_Ｔを搬送する。カセットＣ_Ｔは、カセット載置板１１から外部に搬出される。

【0058】

次に、図５の接合工程の詳細について説明する。図６は、図５の接合工程の詳細な工程を示すフローチャートである。

【0059】

接合工程は、ウェハセット工程（ステップＳ２１）、光学補正工程（ステップＳ２３）、ウェハ撮像工程（ステップＳ２５）、ウェハ位置合わせ工程（ステップＳ２７）、ウェハ重ね合わせ工程（ステップＳ２９）などを有してよい。

【0060】

ウェハセット工程では、位置調節機構１２０によりウェハＷ_Ｕの水平面内の向きを調節した後、反転機構１３０によりウェハＷ_Ｕを反転させウェハＷ_Ｕの接合面を下に向ける。そうして、反転機構１３０から上チャック１４１にウェハＷ_Ｕを受け渡し、上チャック１４１にウェハＷ_Ｕを保持させる。

【0061】

また、ウェハセット工程では、位置調節機構１２０によりウェハＷ_Ｌの水平面内の向きを調節した後、下チャック１５１にウェハＷ_Ｌを受け渡し、下チャック１５１にウェハＷ_Ｌを保持させる。

【0062】

光学補正工程では、上撮像部１６１と下撮像部１７１との両方に、下光源１７５と上光源１６５との少なくとも一方からの光の画像を撮像させ、上撮像部１６１と下撮像部１７１との相対的な位置情報（詳細にはＸ方向位置およびＹ方向位置）を補正する。このとき、上撮像部１６１は、解像度の高い画像を得るため、上マイクロレンズ１６３を介して画像を撮像してよい。同様に、下撮像部１７１は、解像度の高い画像を得るため、下マイクロレンズ１７３を介して画像を撮像してよい。このとき、下光源１７５または上光源１６５が点灯される。上光源１６５や下光源１７５は、例えばスポット光源であって、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）およびＬＥＤからの光を通すピンホールなどで構成されてよい。

【0063】

図７は、下撮像部に下光源からの光の画像を撮像させるときの、上光学ユニットと下光学ユニットとの位置関係の一例を示す側面図である。図８は、上撮像部に下光源からの光の画像を撮像させるときの、上光学ユニットと下光学ユニットとの位置関係の一例を示す側面図である。図９は、上撮像部に上光源からの光の画像を撮像させるときの、上光学ユニットと下光学ユニットとの位置関係の一例を示す側面図である。図１０は、下撮像部に上光源からの光の画像を撮像させるときの、上光学ユニットと下光学ユニットとの位置関係の一例を示す側面図である。図７〜図１０において、破線は光の光路を示し、矢印は光の進行方向を示す。

【0064】

制御装置５は、上撮像部１６１と下撮像部１７１との両方に撮像された画像を比較し、図８、図１０に示すように上マイクロレンズ１６３の光軸と下マイクロレンズ１７３の光軸とが一致する位置に下チャック１５１を移動させる。そのうえで、制御装置５は、下チャック１５１の位置を位置センサで計測し、計測した位置を初期位置に設定する。このようにして、上撮像部１６１と下撮像部１７１との相対的な位置情報の補正が行われる。

【0065】

先ず、図７、図８を参照して、上撮像部１６１と下撮像部１７１との両方に下光源１７５からの光の画像を撮像させて、上撮像部１６１と下撮像部１７１との相対的な位置情報の補正を行う場合について説明する。

【0066】

制御装置５は、下チャック駆動部１５２を制御して、下光学ユニット１７０の位置を図７の位置に移動させ、下撮像部１７１に下光源１７５からの光の画像を撮像させる。このとき撮像された画像が基準画像として用いられる。下光源１７５からの光の一部は、下マイクロレンズ側分離部１７７で反射され、下マイクロレンズ１７３を通過し、上反射部１６４で反射され、下マイクロレンズ１７３を再び通過し、下マイクロレンズ側分離部１７７を透過し、下撮像部側分離部１７６で反射され、下撮像部１７１に撮像される。このとき、下マイクロレンズ１７３の焦点は上反射部１６４の水平な反射面１６４ａにあってよく、当該反射面１６４ａに下光源１７５からの光が集光されてよい。その集光位置は反射面１６４ａ内であればどこでもよく、Ｘ方向およびＹ方向の位置ずれが許容できる。

【0067】

次いで、制御装置５は、下チャック駆動部１５２を制御して、下光学ユニット１７０の位置を変えて、図８に示すように下光源１７５からの光を上撮像部１６１に撮像させる。下光源１７５からの光の一部は、下マイクロレンズ側分離部１７７で反射され、下マイクロレンズ１７３および上マイクロレンズ１６３を通過し、上マイクロレンズ側分離部１６７を透過し、上撮像部側分離部１６６で反射され、上撮像部１６１に撮像される。このとき、下マイクロレンズ１７３の焦点と上マイクロレンズ１６３の焦点とが同一水平面上にあってよい。

【0068】

制御装置５は、上撮像部１６１の画像を下撮像部１７１の基準画像と比較し、上マイクロレンズ１６３の光軸と下マイクロレンズ１７３の光軸とが一致する位置に下チャック１５１を移動させる。そのうえで、制御装置５は、下チャック１５１の位置を位置センサで計測し、計測した位置を初期位置に設定する。

【0069】

次に、図９、図１０を参照して、上撮像部１６１と下撮像部１７１との両方に上光源１６５からの光の画像を撮像させて、上撮像部１６１と下撮像部１７１との相対的な位置情報の補正を行う場合について説明する。

【0070】

制御装置５は、下チャック駆動部１５２を制御して、下光学ユニット１７０の位置を図９の位置に移動させ、上撮像部１６１に上光源１６５からの光の画像を撮像させる。このとき撮像された画像が基準画像として用いられる。上光源１６５からの光の一部は、上マイクロレンズ側分離部１６７で反射され、上マイクロレンズ１６３を通過し、下反射部１７４で反射され、上マイクロレンズ１６３を再び通過し、上マイクロレンズ側分離部１６７を透過し、上撮像部側分離部１６６で反射され、上撮像部１６１に撮像される。このとき、上マイクロレンズ１６３の焦点は下反射部１７４の水平な反射面１７４ａにあってよく、当該反射面１７４ａに上光源１６５からの光が集光されてよい。その集光位置は反射面１７４ａ内であればどこでもよく、Ｘ方向およびＹ方向の位置ずれが許容できる。

【0071】

次いで、制御装置５は、下チャック駆動部１５２を制御して、下光学ユニット１７０の位置を変えて、図１０に示すように上光源１６５からの光を下撮像部１７１に撮像させる。上光源１６５からの光の一部は、上マイクロレンズ側分離部１６７で反射され、上マイクロレンズ１６３および下マイクロレンズ１７３を通過し、下マイクロレンズ側分離部１７７を透過し、下撮像部側分離部１７６で反射され、下撮像部１７１に撮像される。このとき、下マイクロレンズ１７３の焦点と上マイクロレンズ１６３の焦点とが同一水平面上にあってよい。

【0072】

制御装置５は、下撮像部１７１の画像を上撮像部１６１の基準画像と比較し、上マイクロレンズ１６３の光軸と下マイクロレンズ１７３の光軸とが一致する位置に下チャック１５１を移動させる。そのうえで、制御装置５は、下チャック１５１の位置を位置センサで計測し、計測した位置を初期位置に設定する。

【0073】

尚、上撮像部１６１の位置と、上光源１６５の位置とは逆でもよい。また、下撮像部１７１の位置と、下光源１７５の位置とは逆でもよい。さらに、本実施形態では、初期位置を補正するため、上マイクロレンズ１６３の光軸と下マイクロレンズ１７３の光軸とが一致する位置に下チャック１５１を移動させるが、移動させなくてもよい。制御装置５は、画像処理により上マイクロレンズ１６３の光軸と下マイクロレンズ１７３の光軸とのＸ方向およびＹ方向の位置ずれを計測できる。本実施形態では、下光源１７５からの光を下撮像部１７１に向けて反射する反射部が上光学ユニットに備えられるが、下光学ユニットに備えられてもよい。同様に、上光源１６５からの光を上撮像部１６１に向けて反射する反射部が下光学ユニットに備えられるが、上光学ユニットに備えられてもよい。

【0074】

ウェハ撮像工程では、下ウェハＷ_Ｌを上撮像部１６１に撮像させると共に、上ウェハＷ_Ｕを下撮像部１７１に撮像させる。これにより、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌとの相対的な位置情報を取得できる。上ウェハＷ_Ｕおよび下ウェハＷ_Ｌの撮像時の妨げとならないように、上光源１６５および下光源１７５は消灯される。

【0075】

先ず、制御装置５は、上ウェハＷ_Ｕの外周部や下ウェハＷ_Ｌの外周部などを撮像することにより、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌとの相対的な位置情報の大まかなデータを取得する。このとき、撮像範囲の広い画像が得られるように、上マクロレンズ１６２、下マクロレンズ１７２が用いられる。

【0076】

制御装置５は、下チャック駆動部１５２を制御して、下チャック１５１の位置を変えて、下ウェハＷ_Ｌの外周部の少なくとも３点を上撮像部１６１に撮像させ、撮像された画像を画像処理して、下ウェハのＷ_Ｌの中心位置を算出する。この算出には、撮像時に位置センサによって計測される下チャック１５１の位置なども用いられる。その後、制御装置５は、下ウェハＷ_Ｌの中心部やその隣接部を上撮像部１６１に撮像させ、撮像された画像を画像処理して、下ウェハＷ_Ｌのパターン（例えば下ウェハＷ_Ｌに形成されたチップのパターン）などから下ウェハＷ_Ｌの水平面内での向きを算出する。

【0077】

同様に、制御装置５は、下チャック駆動部１５２を制御して、下撮像部１７１の位置を変えて、上ウェハＷ_Ｕの外周部の少なくとも３点を下撮像部１７１に撮像させ、撮像された画像を画像処理して、上ウェハのＷ_Ｕの中心位置を算出する。この算出には、撮像時に位置センサによって計測される下撮像部１７１の位置なども用いられる。その後、制御装置５は、上ウェハＷ_Ｕの中心部やその隣接部を下撮像部１７１に撮像させ、撮像された画像を画像処理して、上ウェハＷ_Ｕのパターン（例えば上ウェハＷ_Ｕに形成されたチップのパターン）などから上ウェハＷ_Ｕの水平面内での向きを算出する。

【0078】

このように、制御装置５は、下ウェハＷ_Ｌの水平面内での向きや中心位置、および上ウェハＷ_Ｕの水平面内での向きや中心位置を算出し、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌとの相対的な位置情報を大まかに取得する。これにより、上ウェハＷ_Ｕの基準点の位置や下ウェハＷ_Ｌの基準点の位置が大まかに取得できる。基準点は、予め各接合面に３点以上形成される。基準点として、チップなどのパターンの一部が用いられてもよい。

【0079】

次いで、制御装置５は、上ウェハＷ_Ｕの基準点や下ウェハＷ_Ｌの基準点などを撮像することにより、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌとの相対的な位置情報の精密なデータを取得する。このとき、解像度の高い画像が得られるように、上マイクロレンズ１６３、下マイクロレンズ１７３が用いられる。

【0080】

図１１、図１２は、基準点Ａ１および基準点Ｂ１を撮像するときの、上チャックと下チャックとの位置関係を示す図である。図１３、図１４は、基準点Ａ２および基準点Ｂ２を撮像するときの、上チャックと下チャックとの位置関係を示す図である。上ウェハＷ_Ｕの３つの基準点Ａ１〜Ａ３は、本実施形態では同一直線上に並んでいるが、同一直線上に並んでなくてもよい。同様に、下ウェハＷ_Ｌの３つの基準点Ｂ１〜Ｂ３は、本実施形態では同一直線上に並んでいるが、同一直線上に並んでなくてもよい。

【0081】

制御装置５は、下チャック駆動部１５２を制御して、図１１〜図１４に示すように下チャック１５１や下撮像部１７１の位置を変えて、各接合面の基準点を撮像させ、撮像された画像を画像処理して各基準点の位置を算出する。この算出には、撮像時に位置センサによって計測される下チャック１５１の位置や下撮像部１７１の位置なども用いられる。そうして、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌとの相対的な位置情報の精密なデータが得られる。

【0082】

ウェハ位置合わせ工程では、Ｚ方向視において上ウェハＷ_Ｕの基準点Ａ１〜Ａ３と下ウェハＷ_Ｌの基準点Ｂ１〜Ｂ３とが重なるように、下チャック駆動部１５２を制御して、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌとの位置合わせを行う。この位置合わせでは、下チャック１５１の、Ｘ方向位置、Ｙ方向位置、および回転位置が調整される。回転位置は、Ｚ方向に平行な回転軸を中心とする回転位置である。

【0083】

ウェハ重ね合わせ工程では、ウェハ位置合わせ工程において位置合わせされた上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌとを重ね合わせる。図１５は、ウェハ重ね合わせ工程開始時の上チャックと下チャックとの位置関係の一例を示す平面図である。図１６は、上ウェハの中心部と下ウェハの中心部とを接合した状態を示す側面図である。図１７は、上ウェハの全体と下ウェハの全体とを接合した状態を示す側面図である。

【0084】

先ず、制御装置５は、下チャック駆動部１５２を制御して、図１５に示すように上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌとの間隔を所定の距離とする。続いて、制御装置５は、図１６に示すように押動ピン１８１を下降させることによって、上ウェハＷ_Ｕの中心部を押圧する。

【0085】

そうすると、上ウェハＷ_Ｕが撓み変形し、上ウェハＷ_Ｕの中心部が上ウェハＷ_Ｕの外周部よりも下方に突出する。このとき、上ウェハＷ_Ｕの外周部は上チャック１４１に保持されている。上ウェハＷ_Ｕの外周部と下ウェハＷ_Ｌの外周部との間に隙間が形成された状態で、上ウェハＷ_Ｕの中心部が下ウェハＷ_Ｌの中心部に押し付けられる。

【0086】

上ウェハＷ_Ｕの接合面と下ウェハＷ_Ｌの接合面はそれぞれ改質されているため、接合面同士の間にファンデルワールス力が生じる。さらに、上ウェハＷ_Ｕの接合面と下ウェハＷ_Ｌの接合面はそれぞれ親水化されているため、親水基同士が水素結合する。ファンデルワールス力や水素結合によって、上ウェハＷ_Ｕの中心部と下ウェハＷ_Ｌの中心部とが接合される。

【0087】

次いで、制御装置５は、押動部材１８０によって上ウェハＷ_Ｕの中心部を押圧した状態で上チャック１４１による上ウェハＷ_Ｕの真空吸着を解除する。このとき、制御装置５は、上ウェハＷ_Ｕの中心部から外周部に向けて順次真空吸着を解除してよい。上ウェハＷ_Ｕが上チャック１４１から離れ、ウェハＷ_ＵとウェハＷ_Ｌとが中心部から外周部に向けて順次接合される。そうして、図１７に示すようにウェハＷ_Ｕの全体とウェハＷ_Ｌの全体とが接合され、重合ウェハＷ_Ｔが得られる。

【0088】

以上説明したように、本実施形態によれば、上撮像部１６１および下撮像部１７１に光源（例えば下光源１７５）からの光の画像を撮像させ、上撮像部１６１と下撮像部１７１との相対的な位置情報を補正する。光源を消灯させれば、光源からの光が上ウェハＷ_Ｕや下ウェハＷ_Ｌの撮像の妨げとはならないため、光源を移動させる駆動部や光源を所定位置に停止させるストッパが不要である。そのため、これらの駆動部やストッパなどの振動や変形などが排除でき、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌとの位置合わせ精度を改善することができる。また、摺動部を減らすことができ、発塵源を減らすことができる。位置合わせ精度は、上撮像部１６１および下撮像部１７１のそれぞれに、光源（例えば下光源１７５）および補助光源（例えば上光源１６５）からの光の画像を撮像させることでさらに改善できる。

【0089】

また、本実施形態によれば、上光学ユニット１６０が上撮像部１６１および上反射部１６４を含み、下光学ユニット１７０が下撮像部１７１および下光源１７５を含み、下撮像部１７１は上反射部１６４で反射された下光源１７５からの光を撮像する。

【0090】

同様に、上光学ユニット１６０が上撮像部１６１および上光源１６５を含み、下光学ユニット１７０が下撮像部１７１および下反射部１７４を含み、上撮像部１６１は下反射部１７４で反射された上光源１６５からの光を撮像する。

【0091】

さらに、図７および図８に示すように制御装置５は、上反射部１６４で反射された下光源１７５からの光の画像を下撮像部１７１に撮像させる位置と、下光源１７５からの光の画像を上撮像部１６１に撮像させる位置とに、上光学ユニット１６０と下光学ユニット１７０とを相対的に移動させる。図７に示すように、下光源１７５からの光は上反射部１６４の反射面１６４ａに集光されるが、その集光位置は反射面１６４ａ内であればどこでもよく、Ｘ方向およびＹ方向の位置ずれが許容できる。

【0092】

同様に、図９および図１０に示すように制御装置５は、下反射部１７４で反射された上光源１６５からの光の画像を上撮像部１６１に撮像させる位置と、上光源１６５からの光の画像を下撮像部１７１に撮像させる位置とに、上光学ユニット１６０と下光学ユニット１７０とを相対的に移動させる。図９に示すように、上光源１６５からの光は下反射部１７４の反射面１７４ａに集光されるが、その集光位置は反射面１７４ａ内であればどこでもよく、Ｘ方向およびＹ方向の位置ずれが許容できる。

【0093】

尚、本実施形態では、上ウェハＷ_Ｕが第１基板に、下ウェハＷ_Ｌが第２基板に、重合ウェハＷ_Ｔが第３基板に、上チャック１４１が第１保持部に、下チャック１５１が第２保持部に、上光学ユニット１６０が第１光学ユニットに、下光学ユニット１７０が第２光学ユニットに、上撮像部１６１が第１撮像部に、下撮像部１７１が第２撮像部に、上反射部１６４が第１反射部に、下反射部１７４が第２反射部に対応する。但し、本明細書において、「第１」「第２」等の用語は上下関係を限定するものではない。例えば、上チャック１４１が第２保持部に、下チャック１５１が第１保持部に対応してもよい。

【0094】

図１８は、変形例による上光学ユニットと下光学ユニットとを示す側面図である。図１８は、下撮像部と上撮像部とに同時に下光源からの光の画像を撮像させるときの、上光学ユニットと下光学ユニットとの位置関係を示す。

【0095】

本変形例の上光学ユニット１６０Ａは、上撮像部１６１Ａ、上マクロレンズ１６２Ａ、上マイクロレンズ１６３Ａ、上反射部１６４Ａ、上撮像部側分離部１６６Ａ、および上マイクロレンズ側分離部１６７Ａなどを有する。図１８に示す上反射部１６４Ａは、図７〜図１０に示す上光源１６５の位置に配設される。一方、下光学ユニット１７０Ａは、下撮像部１７１Ａ、下マクロレンズ１７２Ａ、下マイクロレンズ１７３Ａ、下光源１７５Ａ、下撮像部側分離部１７６Ａ、および下マイクロレンズ側分離部１７７Ａなどを有する。

【0096】

本変形例の光学補正工程では、下チャック駆動部１５２を制御して、下光学ユニット１７０Ａの位置を変えて、下光源１７５Ａからの光を上撮像部１６１Ａと下撮像部１７１Ａとに同時に撮像させる。

【0097】

下光源１７５Ａからの光の一部は、下マイクロレンズ側分離部１７７Ａで反射され、下マイクロレンズ１７３Ａおよび上マイクロレンズ１６３Ａを通過し、上マイクロレンズ側分離部１６７Ａに至る。上マイクロレンズ側分離部１６７Ａは、下光源１７５Ａからの光を、上撮像部１６１Ａに向かう光と、上反射部１６４Ａに向かう光とに分離する。

【0098】

上マイクロレンズ側分離部１６７Ａを透過した光の一部は、上撮像部側分離部１６６Ａで反射され、上撮像部１６１Ａに撮像される。一方、上マイクロレンズ側分離部１６７Ａで反射された光は、上反射部１６４Ａで反射される。上反射部１６４で反射された光の一部は、上マイクロレンズ側分離部１６７Ａで再び反射され、上マイクロレンズ１６３Ａおよび下マイクロレンズ１７３Ａを通過し、下マイクロレンズ側分離部１７７Ａを透過し、下撮像部側分離部１７６Ａで反射され、下撮像部１７１Ａに撮像される。このとき、下マイクロレンズ１７３Ａの焦点と上マイクロレンズ１６３Ａの焦点とが同一水平面上にあってよい。

【0099】

本変形例によれば、上マイクロレンズ側分離部１６７Ａにより下光源１７５Ａからの光を上撮像部１６１Ａに向かう光と、上反射部１６４Ａに向かう光とに分離するので、下光源１７５Ａからの光を上撮像部１６１Ａと下撮像部１７１Ａとに同時に撮像させることができる。上撮像部１６１Ａによる撮像時と下撮像部１７１Ａによる撮像時とで、上光学ユニット１６０Ａと下光学ユニット１７０Ａとの位置関係が変わらない。よって、上撮像部１６１Ａと下撮像部１７１Ａとの相対的な位置情報を精度良く補正できる。

【0100】

尚、上反射部１６４Ａの位置と上撮像部１６１Ａの位置とは逆でもよく、上マイクロレンズ側分離部１６７Ａを透過した光が上反射部１６４Ａに向かい、上マイクロレンズ側分離部１６７Ａで反射した光が上撮像部１６１Ａに向かってもよい。また、下光源１７５Ａの位置と下撮像部１７１Ａの位置とは逆でもよい。さらに、上反射部１６４Ａの位置に上光源が設けられ、下光源１７５Ａの位置に下反射部が設けられてもよく、上光源からの光を上撮像部１６１Ａと下撮像部１７１Ａとに同時に撮像させてもよい。本変形例では、下光源１７５Ａからの光を下撮像部１７１Ａに向けて反射する反射部が上光学ユニットに備えられるが、下光学ユニットに備えられてもよい。

【0101】

以上、接合装置などの実施形態について説明したが、実施形態など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。

【0102】

例えば、上記実施形態では、ウェハが特許請求の範囲に記載の基板に対応するが、基板の種類は多種態様であってよく、例えばＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）用の基板、フォトマスク用のマスクレチクルの基板などでもよい。

【0103】

接合システム１は、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌを接合してなる重合ウェハＷ_Ｔを所定の温度で加熱し、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌをより強固に接合してもよい。

【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
５ 制御装置
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
１４０ 上ステージ
１４１ 上チャック
１５０ 下ステージ
１５１ 下チャック
１５２ 下チャック駆動部
１６０ 上光学ユニット
１６１ 上撮像部
１６４ 上反射部
１６５ 上光源
１６７Ａ 上マイクロレンズ側分離部
１７０ 下光学ユニット
１７１ 下撮像部
１７４ 下反射部
１７５ 下光源
Ｗ_Ｕ 上ウェハ
Ｗ_Ｌ 下ウェハ
Ｗ_Ｔ 重合ウェハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】