特許 6919019 接合装置、および接合方法

(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】6919019

(24)【登録日】2021年7月27日

(45)【発行日】2021年8月11日

(54)【発明の名称】接合装置、および接合方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20210729BHJP

   H01L 21/02 20060101ALI20210729BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/68 N

   H01L21/02 B

【請求項の数】8

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2020-81978(P2020-81978)

(22)【出願日】2020年5月7日

(62)【分割の表示】特願2019-566433(P2019-566433)の分割

【原出願日】2019年1月9日

(65)【公開番号】特開2020-120138(P2020-120138A)

(43)【公開日】2020年8月6日

【審査請求日】2020年6月3日

(31)【優先権主張番号】特願2018-5987(P2018-5987)

(32)【優先日】2018年1月17日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

【前置審査】

(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】菅川 賢治

(72)【発明者】

【氏名】大森 陽介

【審査官】 安田 雅彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−１０３５３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０３８９８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／０９３２８４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１７／１５５００２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１７／１３７１２９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１８−０４６２４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−０２６４１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−１４７９４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／０２−０３３

Ｈ０１Ｌ ２１／６７−６８７

Ｂ２３Ｋ ２０／００−２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を吸着する吸着面に、前記基板を吸着する吸着圧力が独立に制御される複数の領域を有する保持部と、
前記吸着面を構成する複数の前記領域のそれぞれに独立に吸着圧力を発生させる複数の吸着圧力発生部と、
複数の前記吸着圧力発生部のそれぞれによって発生される吸着圧力を独立に調整する複数の吸着圧力調整部と、
前記保持部に対向配置され、前記基板に接合される前記基板とは別の第２基板を保持する対向保持部と、
前記対向保持部に保持されている前記第２基板の中心部を、前記基板の中心部に押圧する押圧部と、
複数の前記吸着圧力発生部、複数の前記吸着圧力調整部、および前記押圧部を制御する制御部とを備え、
前記保持部は、複数の前記領域を区画するリブを含み、
前記吸着面の径方向中心には、一の前記吸着圧力調整部によって前記吸着圧力を調整する円状の前記領域が配置され、
前記円状の前記領域の径方向外側には、一の前記吸着圧力調整部によって前記吸着圧力を調整する円弧状の前記領域と、別の前記吸着圧力調整部によって前記吸着圧力を調整する別の円弧状の前記領域とが、前記吸着面の周方向に交互に繰り返し配置され、それぞれ、９０°周期で４つずつ配置され、リング領域を形成し、
前記制御部は、前記押圧部で前記第２基板の中心部を前記基板の中心部に接触させ、続いて、前記第２基板の接合面と前記基板の接合面とを全面で接合させる間、前記基板を前記吸着面に吸着し、且つ前記リング領域の隣り合う２つの円弧状の前記領域に異なる前記吸着圧力を発生させることで、前記基板に生じる歪みを制御する、接合装置。

【請求項2】

複数の前記吸着圧力調整部によって前記吸着圧力を独立に調整する複数の円弧状の前記領域が、前記吸着面の周方向に繰り返し配置され、第２リング領域を形成し、
前記リング領域と前記第２リング領域とは、同心円状に配置され、
前記制御部は、前記押圧部で前記第２基板の中心部を前記基板の中心部に接触させ、続いて、前記第２基板の接合面と前記基板の接合面とを全面で接合させる間、前記基板を前記吸着面に吸着し、且つ前記リング領域の少なくとも一部と前記第２リング領域の少なくとも一部とに異なる前記吸着圧力を発生させる、請求項１に記載の接合装置。

【請求項3】

前記円状の前記領域の径方向外側であって前記リング領域の径方向内側には、一の前記吸着圧力調整部によって前記吸着圧力を調整する円環状の前記領域が配置され、
前記制御部は、前記押圧部で前記第２基板の中心部を前記基板の中心部に接触させ、続いて、前記第２基板の接合面と前記基板の接合面とを全面で接合させる間、前記基板を前記吸着面に吸着し、且つ前記リング領域の少なくとも一部と前記円環状の前記領域とに異なる前記吸着圧力を発生させる、請求項１に記載の接合装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記リング領域の隣り合う２つの円弧状の前記領域に異なる前記吸着圧力を発生させると共に前記第２基板の接合面と前記基板の接合面とを全面で接合させる前に、前記対向保持部による前記第２基板の保持を解除する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の接合装置。

【請求項5】

保持部の基板を吸着する吸着面に、前記基板を吸着する吸着圧力を発生させ、前記吸着面に吸着されている前記基板と、前記基板とは別の第２基板とを向い合せて接合する、接合方法であって、
前記吸着面を構成する複数の領域のそれぞれに発生させる前記吸着圧力を複数の吸着圧力調整部によって独立に制御し、
前記保持部は、複数の前記領域を区画するリブを含み、
前記吸着面の径方向中心には、一の前記吸着圧力調整部によって前記吸着圧力を調整する円状の前記領域が配置され、
前記円状の前記領域の径方向外側には、一の前記吸着圧力調整部によって前記吸着圧力を調整する円弧状の前記領域と、別の前記吸着圧力調整部によって前記吸着圧力を調整する別の円弧状の前記領域とが、前記吸着面の周方向に交互に繰り返し配置され、それぞれ、９０°周期で４つずつ配置され、リング領域を形成し、
前記第２基板の中心部を前記基板の中心部に接触させ、続いて、前記第２基板の接合面と前記基板の接合面とを全面で接合させる間、前記基板を前記吸着面に吸着し、且つ前記リング領域の隣り合う２つの円弧状の前記領域に異なる前記吸着圧力を発生させることで、前記基板に生じる歪みを制御する、接合方法。

【請求項6】

複数の前記吸着圧力調整部によって前記吸着圧力を独立に調整する複数の円弧状の前記領域が、前記吸着面の周方向に繰り返し配置され、第２リング領域を形成し、
前記リング領域と前記第２リング領域とは、同心円状に配置され、
前記第２基板の中心部を前記基板の中心部に接触させ、続いて、前記第２基板の接合面と前記基板の接合面とを全面で接合させる間、前記基板を前記吸着面に吸着し、且つ前記リング領域の少なくとも一部と前記第２リング領域の少なくとも一部とに異なる前記吸着圧力を発生させる、請求項５に記載の接合方法。

【請求項7】

前記円状の前記領域の径方向外側であって前記リング領域の径方向内側には、一の前記吸着圧力調整部によって前記吸着圧力を調整する円環状の前記領域が配置され、
前記第２基板の中心部を前記基板の中心部に接触させ、続いて、前記第２基板の接合面と前記基板の接合面とを全面で接合させる間、前記基板を前記吸着面に吸着し、且つ前記リング領域の少なくとも一部と前記円環状の前記領域とに異なる前記吸着圧力を発生させる、請求項５に記載の接合方法。

【請求項8】

前記リング領域の隣り合う２つの円弧状の前記領域に異なる前記吸着圧力を発生させると共に前記第２基板の接合面と前記基板の接合面とを全面で接合させる前に、前記吸着面に対向配置される対向保持部による前記第２基板の保持を解除する、請求項５〜７のいずれか１項に記載の接合方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基板処理装置、および基板処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】日本国特開２０１５−０９５５７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示の一態様は、吸着面に吸着される基板の歪みを制御できる、技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様の接合装置は、
基板を吸着する吸着面に、前記基板を吸着する吸着圧力が独立に制御される複数の領域を有する保持部と、
前記吸着面を構成する複数の前記領域のそれぞれに独立に吸着圧力を発生させる複数の吸着圧力発生部と、
複数の前記吸着圧力発生部のそれぞれによって発生される吸着圧力を独立に調整する複数の吸着圧力調整部と、
前記保持部に対向配置され、前記基板に接合される前記基板とは別の第２基板を保持する対向保持部と、
前記対向保持部に保持されている前記第２基板の中心部を、前記基板の中心部に押圧する押圧部と、
複数の前記吸着圧力発生部、複数の前記吸着圧力調整部、および前記押圧部を制御する制御部とを備え、
前記保持部は、複数の前記領域を区画するリブを含み、
前記吸着面の径方向中心には、一の前記吸着圧力調整部によって前記吸着圧力を調整する円状の前記領域が配置され、
前記円状の前記領域の径方向外側には、一の前記吸着圧力調整部によって前記吸着圧力を調整する円弧状の前記領域と、別の前記吸着圧力調整部によって前記吸着圧力を調整する別の円弧状の前記領域とが、前記吸着面の周方向に交互に繰り返し配置され、それぞれ、９０°周期で４つずつ配置され、リング領域を形成し、
前記制御部は、前記押圧部で前記第２基板の中心部を前記基板の中心部に接触させ、続いて、前記第２基板の接合面と前記基板の接合面とを全面で接合させる間、前記基板を前記吸着面に吸着し、且つ前記リング領域の隣り合う２つの円弧状の前記領域に異なる前記吸着圧力を発生させることで、前記基板に生じる歪みを制御する。

【発明の効果】

【0006】

本開示の一態様によれば、吸着面に吸着される基板の歪みを制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】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】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】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】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】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】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。

【図7】図７は、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様子を示す断面図である。

【図8】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】図９は、一実施形態にかかる下チャック、真空ポンプおよび真空レギュレータを示す図である。

【図10】図１０は、第１変形例にかかる下チャック、真空ポンプおよび真空レギュレータを示す図である。

【図11】図１１は、第２変形例にかかる下チャック、真空ポンプおよび真空レギュレータを示す図である。

【図12】図１２は、第３変形例にかかる下チャック、真空ポンプおよび真空レギュレータを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本開示の実施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。

【0009】

＜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。

【0010】

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。

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

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ＣＳ１，ＣＳ２，ＣＳ３がそれぞれ載置される。例えば、カセットＣＳ１は上ウェハＷ１を収容するカセットであり、カセットＣＳ２は下ウェハＷ２を収容するカセットであり、カセットＣＳ３は重合ウェハＴを収容するカセットである。

【0014】

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ＣＳ１〜ＣＳ３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。

【0015】

なお、載置板１１に載置されるカセットＣＳ１〜ＣＳ３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ＣＳ１，ＣＳ２，ＣＳ３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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

＜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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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、本開示の技術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。

【0044】

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、本開示の技術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。

【0045】

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。

【0046】

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。下チャック１４１が特許請求の範囲に記載の保持部に対応し、上チャック１４０が特許請求の範囲に記載の対向保持部に対応する。なお、後述するように、上チャック１４０が特許請求の範囲に記載の保持部に対応し、下チャック１４１が特許請求の範囲に記載の対向保持部に対応してもよい。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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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圧力の発生と吸着圧力の解除とがなされる。

【0055】

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２０４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圧力の発生と吸着圧力の解除とがなされる。

【0056】

＜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。

【0057】

まず、複数枚の上ウェハＷ１を収容したカセットＣＳ１、複数枚の下ウェハＷ２を収容したカセットＣＳ２、および空のカセットＣＳ３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ＣＳ１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。

【0058】

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）。

【0059】

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。

【0060】

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）。

【0061】

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。

【0062】

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）。

【0063】

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ＣＳ２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。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

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）。

【0067】

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。

【0068】

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）。具体的には、鉛直方向視で、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊに形成された複数のアライメントマークと、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊに形成された複数のアライメントマークとが重なるように、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。

【0069】

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との鉛直方向位置の調節を行う（ステップＳ１１１）。具体的には、第１の下チャック移動部１６０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Ｓは所定の距離、たとえば５０μｍ〜２００μｍに調整される。

【0070】

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。

【0071】

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。

【0072】

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。

【0073】

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ＣＳ３に搬送される。こうして、一連の接合処理が終了する。

【0074】

＜下チャックによる下ウェハの歪みの制御＞
図９は、一実施形態にかかる下チャック、真空ポンプおよび真空レギュレータを示す図である。図９において、下チャック１４１の吸着面１４１ａにおける水平方向角度と、その吸着面１４１ａに吸着されたときの下ウェハＷ２（図６等参照）の方向指数とを示す。なお、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの面指数は（１００）である。方向指数や面指数として用いられるミラー指数が負であることは、通常、数字の上に「−」（バー）を付すことによって表現するが、本明細書では数字の前に負の符号を付すことによって表現する。なお、図９において、図面を見やすくするため、ピン２０４の図示を省略する。

【0075】

下チャック１４１は、図６等に示すように、下ウェハＷ２を吸着する吸着面１４１ａに、下ウェハＷ２を吸着する吸着圧力（例えば真空圧力）が独立に制御される複数の領域として、円状の第１領域２１０および第１領域２１０の径方向外側に配置される円環状の第２領域２２０を有する。例えば、下チャック１４１は、吸着面１４１ａに、第１領域２１０と第２領域２２０とを区画する内周リブ２０１、および第２領域２２０の径方向外側に配置される外周リブ２０２とを有する。

【0076】

内周リブ２０１と外周リブ２０２とは、チャックベース２０３の上面に、同心円状に突設される。チャックベース２０３の上面には、内周リブ２０１や外周リブ２０２と同じ高さの複数のピン２０４が点在して突設される。内周リブ２０１、外周リブ２０２および複数のピン２０４は、同じ高さを有し、下ウェハＷ２を水平に保持する。

【0077】

また、下チャック１４１は、下ウェハＷ２を吸着する吸着圧力が独立に制御される複数の領域として、第２領域２２０を径方向に分割してなる複数のリング領域２２１、２２２を有する。例えば、下チャック１４１は、吸着面１４１ａに、径方向外側のリング領域２２１と径方向内側のリング領域２２２とを区画する円環状の中間リブ２０５を有する。中間リブ２０５は、内周リブ２０１や外周リブ２０２と同心円状に配置される。中間リブ２０５は、内周リブ２０１や外周リブ２０２と同じ高さを有し、内周リブ２０１や外周リブ２０２と共に下ウェハＷ２を水平に保持する。

【0078】

また、下チャック１４１は、図９に示すように、下ウェハＷ２を吸着する吸着圧力が独立に制御される複数の領域として、第２領域２２０の外周端（つまり最も径方向外側のリング領域２２１）を周方向に分割してなる複数の円弧領域Ａ１、Ａ２を有する。２つの円弧領域Ａ１、Ａ２は、周方向に交互に繰り返し配置され、例えばそれぞれ４つずつ配置される。例えば、下チャック１４１は、吸着面１４１ａに、２つの円弧領域Ａ１、Ａ２を区画する分割リブ２０６を有する。分割リブ２０６は、放射状に複数（例えば８つ）配置される。分割リブ２０６は、内周リブ２０１や外周リブ２０２と同じ高さを有し、内周リブ２０１や外周リブ２０２と共に下ウェハＷ２を水平に保持する。各円弧領域Ａ１、Ａ２には、複数のピン２０４が点在して配置される。

【0079】

さらに、下チャック１４１は、下ウェハＷ２を吸着する吸着圧力が独立に制御される複数の領域として、径方向内側のリング領域２２２を周方向に分割してなる複数の円弧領域Ｂ１、Ｂ２を有する。２つの円弧領域Ｂ１、Ｂ２は、周方向に交互に繰り返し配置され、例えばそれぞれ４つずつ配置される。例えば、下チャック１４１は、吸着面１４１ａに、２つの円弧領域Ｂ１、Ｂ２を区画する分割リブ２０７を有する。分割リブ２０７は、放射状に複数（例えば８つ）配置される。分割リブ２０７は、内周リブ２０１や外周リブ２０２と同じ高さを有し、内周リブ２０１や外周リブ２０２と共に下ウェハＷ２を水平に保持する。各円弧領域Ｂ１、Ｂ２には、複数のピン２０４が点在して配置される。

【0080】

接合装置４１は、下チャック１４１の吸着面１４１ａを構成する複数の領域のそれぞれに独立に吸着圧力を発生させる複数の吸着圧力発生部として、例えば複数の真空ポンプ２３１〜２３４、２４１を有する。また、接合装置４１は、複数の真空ポンプ２３１〜２３４、２４１のそれぞれによって発生させる吸着圧力を独立に調整する複数の吸着圧力調整部として、例えば複数の真空レギュレータ２５１〜２５４、２６１を有する。

【0081】

１つの真空ポンプ２３１は、１つの真空レギュレータ２５１が途中に設けられる配管を介して４つの円弧領域Ａ１と接続される（図９では１つの円弧領域Ａ１と接続される配管のみ図示する。）。同様に、１つの真空ポンプ２３２は、１つの真空レギュレータ２５２が途中に設けられる配管を介して４つの円弧領域Ａ２と接続される（図９では１つの円弧領域Ａ２と接続される配管のみ図示する。）。また、１つの真空ポンプ２３３は、１つの真空レギュレータ２５３が途中に設けられる配管を介して４つの円弧領域Ｂ１と接続される（図９では１つの円弧領域Ｂ１と接続される配管のみ図示する。）。同様に、１つの真空ポンプ２３４は、１つの真空レギュレータ２５４が途中に設けられる配管を介して４つの円弧領域Ｂ２と接続される（図９では１つの円弧領域Ｂ２と接続される配管のみ図示する。）。さらに、１つの真空ポンプ２４１は、１つの真空レギュレータ２６１が途中に設けられる配管を介して第１領域２１０と接続される。

【0082】

制御装置７０が１つの真空ポンプ２３１を作動させると、１つの真空ポンプ２３１が４つの円弧領域Ａ１に真空圧力を発生させ、その真空圧力が真空レギュレータ２５１において予め設定された設定値で維持され、その設定値に対応する吸着圧力が４つの円弧領域Ａ１に発生する。真空レギュレータ２５１の設定値は、制御装置７０によって変更可能であって、大気圧を基準として例えば−８０ｋＰａ〜−５ｋＰａの範囲で設定される。一方、制御装置７０が真空ポンプ２３１の作動を停止させると、４つの円弧領域Ａ１が大気圧に戻り、４つの円弧領域Ａ１における吸着圧力の発生が解除される。その他の円弧領域Ａ２、円弧領域Ｂ１、円弧領域Ｂ２、および第１領域２１０における吸着圧力の発生および解除は、円弧領域Ａ１における吸着圧力の発生及び解除と同様であるため、説明を省略する。

【0083】

本実施形態の接合装置４１は、複数の真空ポンプ２３１〜２３４、２４１および複数の真空レギュレータ２５１〜２５４、２６１を制御する制御装置７０を有する。制御装置７０は、図１等では接合装置４１の外部に設けられるが、接合装置４１の一部として設けられてよい。制御装置７０が、特許請求の範囲に記載の制御部に対応する。

【0084】

本実施形態の制御装置７０は、第１領域２１０の少なくとも一部（例えば第１領域２１０の全体）と第２領域２２０の少なくとも一部（例えば円弧領域Ａ２および円弧領域Ｂ１）とに異なる吸着圧力を同時に発生させる。これにより、吸着面１４１ａに発生する吸着圧力の径方向における分布を制御でき、吸着面１４１ａに吸着される下ウェハＷ２に生じる歪みを制御できる。

【0085】

第１領域２１０に発生させる吸着圧力と、円弧領域Ａ２および円弧領域Ｂ１に発生させる吸着圧力とは、どちらが大きくてもよいし、どちらが小さくてもよい。尚、第１領域２１０に発生させる吸着圧力と、円弧領域Ａ１および円弧領域Ｂ２に発生させる吸着圧力とは、本実施形態では同じであるが、どちらかが大きくてもよいし、どちらかが小さくてもよい。また、円弧領域Ａ１および円弧領域Ｂ２には、吸着面１４１ａに下ウェハＷ２を吸着する時に吸着圧力を発生させなくてもよい。つまり、本実施形態では下ウェハＷ２を吸着する時に吸着面１４１ａの全体に吸着圧力を同時に発生させるが、吸着面１４１ａの一部のみに吸着圧力を発生させてもよい。

【0086】

本実施形態によれば、下ウェハＷ２に生じる歪みを制御しながら下ウェハＷ２と上ウェハＷ１とを接合でき、下ウェハＷ２と上ウェハＷ１との貼合歪み（Distortion）を低減できる。貼合歪みは、例えば上ウェハＷ１に形成された複数のアライメントマークと下ウェハＷ２に形成された複数のアライメントマークとの平面視での位置ずれが最小になるように、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを相対的に平行移動、回転移動および相似伸縮したときに残る位置ずれの大きさで表される。貼合歪みが許容範囲内に入るまで、吸着圧力の設定の変更と、変更後の設定に従って行われる接合と、接合後の貼合歪みの測定とが繰り返し行われてよい。吸着圧力の分布の変更は、過去に蓄積された複数のデータに基づき行われてよい。データは、吸着圧力の設定（または実績）と貼合歪みとの関係を示すものであればよく、情報記憶媒体に記憶されたものを読み出して用いる。

【0087】

本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、貼合歪みの一因が下ウェハＷ２のヤング率等の物性の異方性にあることを見出した。下ウェハＷ２のヤング率等の物性は、周方向に周期的に変化する。この変化によって生じる貼合歪みは、下ウェハＷ２の径方向内側から径方向外側に向うほど顕著である。下ウェハＷ２の径方向内側から径方向外側に向うほど、例えば［０−１１］方向と［００１］方向との周方向における距離が離れるためである。

【0088】

そこで、本実施形態の制御装置７０は、第１領域２１０の径方向外側に配置される第２領域２２０の一部（例えば円弧領域Ａ１および円弧領域Ｂ２）と第２領域２２０の他の一部（例えば円弧領域Ａ２および円弧領域Ｂ１）とに異なる吸着圧力を同時に発生させる。これにより、下ウェハＷ２の中心から外れた第２領域２２０において下ウェハＷ２に生じる歪を制御できる。

【0089】

円弧領域Ａ１および円弧領域Ｂ２に発生させる吸着圧力と、円弧領域Ａ２および円弧領域Ｂ１に発生させる吸着圧力とは、どちらが大きくてもよいし、どちらが小さくてもよい。尚、円弧領域Ａ１に発生させる吸着圧力と、円弧領域Ｂ２に発生させる吸着圧力とは、本実施形態では同じであるが、どちらかが大きくてもよいし。どちらかが小さくてもよい。同様に、円弧領域Ａ２に発生させる吸着圧力と、円弧領域Ｂ１に発生させる吸着圧力とは、本実施形態では同じであるが、どちらかが大きくてもよいし。どちらかが小さくてもよい。

【0090】

本実施形態の制御装置７０は、第２領域２２０を径方向に分割してなる複数のリング領域２２１、２２２のうち、径方向外側のリング領域２２１の少なくとも一部（例えば円弧領域Ａ１）と、径方向内側のリング領域２２２の少なくとも一部（例えば円弧領域Ｂ１）とに異なる吸着圧力を同時に発生させる。これにより、下ウェハＷ２の中心からの径方向距離に基づき下ウェハＷ２に生じる歪みを制御できる。

【0091】

本実施形態の制御装置７０は、第２領域２２０の外周端を周方向に分割してなる複数の円弧領域のうち隣り合う円弧領域（ここでは、最も径方向外側のリング領域２２１に含まれる円弧領域Ａ１と円弧領域Ａ２）において、吸着圧力を独立に制御すると共に、異なる吸着圧力を同時に発生させる。下ウェハＷ２のヤング率等の物性は周方向に周期的に変化し、その変化によって生じる貼合歪みは下ウェハＷ２の外周端において最も顕著になるためである。

【0092】

同様に、制御装置７０は、残りのリング領域（ここでは、径方向内側のリング領域２２２）を周方向に分割してなる複数の円弧領域のうち隣り合う円弧領域（例えば円弧領域Ｂ１と円弧領域Ｂ２）において、吸着圧力を独立に制御すると共に、異なる吸着圧力を同時に発生させてもよい。径方向外側のリング領域２２１だけではなく、径方向内側のリング領域２２２において下ウェハＷ２の歪みを制御することができる。下ウェハＷ２の直径が大きい場合に特に有効である。

【0093】

ところで、単結晶シリコンウェハのヤング率、ポアソン比、せん断弾性係数は、９０°周期で変化する。［０−１１］方向（０°方向）を基準とする９０°周期の方向（０°方向、９０°方向、１８０°方向、および２７０°方向）を、まとめて「０°基準９０°周期方向」とも呼ぶ。また、［０−１０］方向（４５°方向）を基準とする９０°周期の方向（４５°方向、１３５°方向、２２５°方向、３１５°方向）を、まとめて「４５°基準９０°周期方向」とも呼ぶ。単結晶シリコンウェハのヤング率は、０°基準９０°周期方向において最も高くなり、４５°基準９０°周期方向において最も低くなる。また、ポアソン比およびせん断弾性係数については、４５°基準９０°周期方向において最も高くなり、０°基準９０°周期方向において最も低くなる。

【0094】

そこで、下ウェハＷ２が単結晶シリコンウェハである場合、図９に示すように、０°基準９０°周期方向に円弧領域Ａ１が配置され、４５°基準９０°周期方向に円弧領域Ａ２が配置されてよい。つまり、吸着圧力が独立に制御される２つの円弧領域Ａ１、Ａ２は、周方向に交互に繰り返し配置され、例えばそれぞれ４つずつ配置される。

【0095】

同様に、下ウェハＷ２が単結晶シリコンウェハである場合、図９に示すように、０°基準９０°周期方向に円弧領域Ｂ１が配置され、４５°基準９０°周期方向に円弧領域Ｂ２が配置されてよい。つまり、吸着圧力が独立に制御される２つの円弧領域Ｂ１、Ｂ２は、周方向に交互に繰り返し配置され、例えばそれぞれ４つずつ配置される。

【0096】

尚、本実施形態の制御装置７０は、角度が同じ複数の円弧領域（例えば円弧領域Ａ１と円弧領域Ｂ１、または円弧領域Ａ２と円弧領域Ｂ２）において異なる吸着圧力を同時に発生させるが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば、制御装置７０は、角度が異なる複数の円弧領域（例えば円弧領域Ａ１と円弧領域Ｂ２、または円弧領域Ａ２と円弧領域Ｂ１）において異なる吸着圧力を同時に発生させてもよい。

【0097】

＜変形、改良＞
以上、本開示の基板処理装置および基板処理方法の実施形態などについて説明したが、本開示は上記実施形態などに限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、および組合わせが可能である。それらについても当然に本開示の技術的範囲に属する。

【0098】

上記実施形態の制御装置７０は隣り合う円弧領域Ｂ１、Ｂ２において異なる吸着圧力を同時に発生させるが、本開示の技術はこれに限定されない。制御装置７０は、隣り合う円弧領域Ｂ１、Ｂ２において同じ吸着圧力を発生させてもよい。この場合、径方向内側のリング領域２２２は、周方向に複数の円弧領域Ｂ１、Ｂ２に分割する必要がないため、図１０に示すように１つの円環領域Ｂのみで構成されてよい。１つの円環領域Ｂは、１つの真空レギュレータ２５３が途中に設けられる配管を介して１つの真空ポンプ２３３と接続される。円環領域Ｂにおける吸着圧力の発生および解除は、円弧領域Ａ１における吸着圧力の発生及び解除と同様であるため、説明を省略する。

【0099】

上記実施形態の径方向外側のリング領域２２１と径方向内側のリング領域２２２とは、周方向に同じ数に分割されるが、周方向に異なる数に分割されてもよい。図１１に示すように、径方向外側のリング領域２２１の分割数は、径方向内側のリング領域２２２の分割数よりも多くてもよい。下ウェハＷ２の径方向内側から径方向外側に向うほど、貼合歪みが生じやすいためである。

【0100】

図１１に示す下チャック１４１は、吸着圧力が独立に制御される複数の領域として、径方向外側のリング領域２２１を周方向に分割してなる３つの円弧領域Ａ１、Ａ２、Ａ３を有する。円弧領域Ａ３は、０°基準９０°周期方向に配置される円弧領域Ａ１と、４５°基準９０°周期方向に配置される円弧領域Ａ２との間に配置される。これにより、下ウェハＷ２の周方向における吸着圧力分布をより精度良く制御できる。

【0101】

図１１に示すように径方向外側のリング領域２２１を周方向に複数の円弧領域Ａ１、Ａ２、Ａ３に分割する分割線（例えば分割リブ２０６）と、径方向内側のリング領域２２２を周方向に複数の円弧領域Ｂ１、Ｂ２に分割する分割線（例えば分割リブ２０７）とが周方向にずれていてもよい。径方向外側のリング領域２２１において吸着圧力が不連続に変わる箇所と、径方向内側のリング領域２２２において吸着圧力が不連続に変わる箇所とを周方向にずらすことができる。

【0102】

図１１に示す４つの円弧領域Ａ３は、１つの真空レギュレータ２５５が途中に設けられる配管を介して１つの真空ポンプ２３５と接続される（図１１には、１つの円弧領域Ａ３と接続される配管のみ図示する。）。円弧領域Ａ３における吸着圧力の発生および解除は、円弧領域Ａ１における吸着圧力の発生及び解除と同様であるため、説明を省略する。

【0103】

図９〜図１１に示す下チャック１４１は、吸着圧力が独立に制御される複数の領域として、第２領域２２０を径方向に分割してなる２つのリング領域２２１、２２２を有するが、リング領域の数は２つには限定されない。リング領域の数は１つでもよいし（つまり、第２領域２２０は径方向には分割されなくてもよいし）、リング領域の数は３つ以上でもよい。

【0104】

図１２は、第３変形例にかかる下チャック、真空ポンプおよび真空レギュレータを示す図である。図１２に示す変形例の下チャック１４１は、吸着圧力が独立に制御される複数の領域として、第２領域２２０を径方向に分割してなる４つのリング領域２２１、２２２、２２３、２２４を有する。

【0105】

径方向外側から１番目のリング領域２２１は、周方向に交互に繰り返し並ぶ２つの円弧領域Ａ１、Ａ２で構成される。隣り合う２つの円弧領域Ａ１、Ａ２は、吸着圧力が独立に制御される。同様に、径方向外側から２番目のリング領域２２２は、周方向に交互に繰り返し並ぶ２つの円弧領域Ｂ１、Ｂ２で構成される。隣り合う２つの円弧領域Ｂ１、Ｂ２は、吸着圧力が独立に制御される。

【0106】

また、径方向外側から３番目のリング領域２２３は、周方向に交互に繰り返し並ぶ２つの円弧領域Ｃ１、Ｃ２で構成される。隣り合う２つの円弧領域Ｃ１、Ｃ２は、吸着圧力が独立に制御される。１つの真空ポンプ２３５は、１つの真空レギュレータ２５５が途中に設けられる配管を介して４つの円弧領域Ｃ１に接続される（図１２には、１つの円弧領域Ｃ１と接続される配管のみ図示する）。１つの真空ポンプ２３６は、１つの真空レギュレータ２５６が途中に設けられる配管を介して４つの円弧領域Ｃ２に接続される（図１２には、１つの円弧領域Ｃ２と接続される配管のみ図示する）。円弧領域Ｃ１、Ｃ２における吸着圧力の発生および解除は、円弧領域Ａ１における吸着圧力の発生及び解除と同様であるため、説明を省略する。

【0107】

さらに、径方向外側から４番目のリング領域２２４は、周方向に交互に繰り返し並ぶ２つの円弧領域Ｄ１、Ｄ２で構成される。隣り合う２つの円弧領域Ｄ１、Ｄ２は、吸着圧力が独立に制御される。１つの真空ポンプ２３７は、１つの真空レギュレータ２５７が途中に設けられる配管を介して４つの円弧領域Ｄ１に接続される（図１２には、１つの円弧領域Ｄ１と接続される配管のみ図示する）。１つの真空ポンプ２３８は、１つの真空レギュレータ２５８が途中に設けられる配管を介して４つの円弧領域Ｄ２に接続される（図１２には、１つの円弧領域Ｄ２と接続される配管のみ図示する）。円弧領域Ｄ１、Ｄ２における吸着圧力の発生および解除は、円弧領域Ａ１における吸着圧力の発生及び解除と同様であるため、説明を省略する。

【0108】

また、図１２に示す変形例の下チャック１４１は、吸着圧力が独立に制御される複数の領域として、第１領域２１０を径方向に分割してなる２つのリング領域２１１、２１２と１つの円領域２１３とを有する。径方向外側のリング領域２１１と径方向内側のリング領域２１２とは、円環状のリブによって区画される。また、径方向内側のリング領域２１２と円領域２１３とは、円環状のリブによって区画される。第１領域２１０の内部に配置される円環状のリブは、図９等に示す内周リブ２０１や外周リブ２０２と同心円状に形成される。第１領域２１０の内部に配置される円環状のリブは、ピン２０４と同じ高さを有し、ピン２０４等と共に下ウェハＷ２を水平に保持する。なお、本変形例では、２つのリング領域２１１、２１２および円領域２１３が、特許請求の範囲に記載の分割領域に対応する。

【0109】

第１領域２１０において径方向外側から１番目のリング領域２１１は、１つの真空レギュレータ２６１が途中に設けられる配管を介して１つの真空ポンプ２４１と接続される。また、第１領域２１０において径方向外側から２番目のリング領域２１２は、１つの真空レギュレータ２６２が途中に設けられる配管を介して１つの真空ポンプ２４２と接続される。さらに、第１領域２１０において径方向外側から３番目の円領域２１３は、１つの真空レギュレータ２６３が途中に設けられる配管を介して１つの真空ポンプ２４３と接続される。リング領域２１１、２１２および円領域２１３における吸着圧力の発生および解除は、円弧領域Ａ１における吸着圧力の発生及び解除と同様であるため、説明を省略する。

【0110】

本変形例の制御装置７０は、隣り合う２つの分割領域（例えば径方向外側のリング領域２１１と径方向内側のリング領域２１２、および／または径方向内側のリング領域２１２と円領域２１３）において異なる吸着圧力を同時に発生させる。これにより、ストライカー１９０の押圧ピン１９１で押圧される下ウェハＷ２の中心部近傍の歪みを制御できる。

【0111】

なお、第１領域２１０を構成するリング領域の数は、図１２では２つであるが、１つでもよいし、３つ以上でもよい。また、第１領域２１０を構成するリング領域（例えばリング領域２１１）は、第２領域２２０を構成するリング領域（例えばリング領域２２１）と同様に、周方向に複数の領域に分割されてもよい。

【0112】

上記実施形態および上記変形例の下チャック１４１は下ウェハＷ２を真空吸着するが、静電吸着してもよい。この場合、吸着圧力発生部は、例えば下チャック１４１の内部に埋設される内部電極を含む。一方、吸着圧力調整部は、例えば内部電極に供給する電力を調整する電力調整部を含む。電力調整部は、例えば降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータまたは昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ等で構成される。

【0113】

上記実施形態および上記変形例では、下チャック１４１に吸着される下ウェハＷ２に生じる歪みを制御したが、上チャック１４０に吸着される上ウェハＷ１に生じる歪みを制御してもよい。つまり、本開示の技術を上チャック１４０に適用してもよく、上チャック１４０が特許請求の範囲に記載の保持部に対応し、下チャック１４１が特許請求の範囲に記載の対向保持部に対応してもよい。また、本開示の技術を上チャック１４０と下チャック１４１の両方に適用してもよい。さらに、本開示の技術を接合装置４１以外の装置、例えばダイシング装置等に適用してもよい。本開示の技術は、基板を保持する保持部を有する装置であれば適用できる。

【0114】

本出願は、２０１８年１月１７日に日本国特許庁に出願された特願２０１８−００５９８７号に基づく優先権を主張するものであり、特願２０１８−００５９８７号の全内容を本出願に援用する。

【符号の説明】

【0115】

４１ 接合装置
７０ 制御装置
１４０ 上チャック（対向保持部）
１４１ 下チャック（保持部）
１４１ａ 吸着面
２１０ 第１領域
２２０ 第２領域
２２１ 径方向外側のリング領域
２２２ 径方向内側のリング領域
２３１〜２３４、２４１ 真空ポンプ（吸着圧力発生部）
２５１〜２５４、２６１ 真空レギュレータ（吸着圧力調整部）
Ｗ１ 上ウェハ（基板）
Ｗ２ 下ウェハ（基板）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】