(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022188313
(43)【公開日】2022-12-21
(54)【発明の名称】基板貼り合わせ装置及び方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/02 20060101AFI20221214BHJP
H01L 21/68 20060101ALI20221214BHJP
H01L 21/683 20060101ALI20221214BHJP
【ＦＩ】
H01L21/02 B
H01L21/68 F
H01L21/68 N
H01L21/68 K
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2019214158
(22)【出願日】2019-11-27
(71)【出願人】
【識別番号】000004112
【氏名又は名称】株式会社ニコン
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】牛島 幹雄
(72)【発明者】
【氏名】大森 薫
(72)【発明者】
【氏名】三ッ石 創
(72)【発明者】
【氏名】塩見 隆
(72)【発明者】
【氏名】角田 真生
【テーマコード（参考）】
5F131
【Ｆターム（参考）】
5F131AA02
5F131AA03
5F131AA21
5F131AA22
5F131BA15
5F131BA37
5F131BA43
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5F131DA02
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5F131DA42
5F131DA54
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5F131DB52
5F131DB76
5F131EA04
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5F131GA52
5F131GB02
5F131GB04
5F131GB12
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5F131KA16
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5F131KA47
5F131KA72
5F131KB07
5F131KB12
5F131KB32
5F131KB53
(57)【要約】
【課題】基板の貼り合わせの進行状態を検出する。
【解決手段】基板貼り合わせ装置は、基板２１１，２１３の少なくとも一方を挟んで配置される一対の電極３５１ａ及び一対の電極に含まれる２つの電極間の静電特性を検出する検出部３５３ａを備える。基板の間にそれぞれの一部を接触させて接触領域を形成し、接触領域を面方向に拡大させる際に、検出部により、基板２１１，２１３の少なくとも一方を挟んで配置される一対の電極３５１ａに含まれる２つの電極間の静電特性を検出することで、接触領域の状態、すなわち基板の貼り合わせ過程を検出することができる。
【選択図】図４Ａ
【解決手段】基板貼り合わせ装置は、基板２１１，２１３の少なくとも一方を挟んで配置される一対の電極３５１ａ及び一対の電極に含まれる２つの電極間の静電特性を検出する検出部３５３ａを備える。基板の間にそれぞれの一部を接触させて接触領域を形成し、接触領域を面方向に拡大させる際に、検出部により、基板２１１，２１３の少なくとも一方を挟んで配置される一対の電極３５１ａに含まれる２つの電極間の静電特性を検出することで、接触領域の状態、すなわち基板の貼り合わせ過程を検出することができる。
【選択図】図４Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の基板及び第２の基板を貼り合わせる基板貼り合わせ装置であって、
前記第１の基板及び前記第２の基板の少なくとも一方を挟んで配置される一対の電極と、
前記一対の電極間の静電特性を検出する検出部と、
を備える基板貼り合わせ装置。
前記第１の基板及び前記第２の基板の少なくとも一方を挟んで配置される一対の電極と、
前記一対の電極間の静電特性を検出する検出部と、
を備える基板貼り合わせ装置。
【請求項2】
前記一対の電極は、前記第１の基板及び前記第２の基板の貼り合せ面の面方向に前記第１の基板及び前記第２の基板を挟んで配置される、請求項１に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項3】
前記一対の電極のうちの少なくとも一方は、前記第１の基板及び前記第２の基板の少なくとも一方の端面に対向する電極面を有し、前記電極面は、前記第１の基板及び前記第２の基板が重なる方向に沿って幅が変化する形状を有する、請求項２に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項4】
前記一対の電極のうちの少なくとも一方は、前記面方向に交差する方向に対して傾いて配置される、請求項２又は３に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項5】
前記一対の電極は、前記面方向について前記第１の基板及び前記第２の基板の間の接触領域を挟んで前記第１の基板及び前記第２の基板の側方に互いに対向して配置される、請求項２から４のいずれか一項に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項6】
前記検出部は、前記一対の電極を前記第１の基板及び前記第２の基板の周方向に移動可能とするガイドを有する、請求項５に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項7】
前記一対の電極は、前記第１の基板及び前記第２の基板の間の接触領域から前記面方向に平行な第１方向に離間する前記第１の基板及び前記第２の基板の縁部を前記第１方向に交差する第２方向に挟んで互いに対向して配置される、請求項２から４のいずれか一項に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項8】
前記検出部は、前記一対の電極を前記第１方向に移動可能とするガイドを有する、請求項７に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項9】
前記第１の基板及び前記第２の基板の間の接触領域を挟んで前記第１の基板及び前記第２の基板の側方に互いに対向して配置される一対の第１電極と、前記第１の基板及び前記第２の基板の縁部を挟んで前記第１の基板及び前記第２の基板の側方に互いに対向して配置される一対の第２電極と、を備え、
前記一対の第１電極は、前記一対の第２電極より大きい電極面を有する、請求項２から８のいずれか一項に記載の基板貼り合わせ装置。
前記一対の第１電極は、前記一対の第２電極より大きい電極面を有する、請求項２から８のいずれか一項に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項10】
前記一対の電極を含む複数の電極対を備え、
前記検出部は、前記複数の電極対のそれぞれについて異なる周波数の交流信号を用いて静電特性を検出する、請求項１から９のいずれか一項に記載の基板貼り合わせ装置。
前記検出部は、前記複数の電極対のそれぞれについて異なる周波数の交流信号を用いて静電特性を検出する、請求項１から９のいずれか一項に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項11】
前記一対の電極を複数の電極対のなかから選択して組み替えるセレクタをさらに備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項12】
前記一対の電極を前記第１の基板及び前記第２の基板の側方から退避させる電極駆動装置を有する、請求項１から１１のいずれか一項に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項13】
前記静電特性の検出結果に基づいて前記第１の基板及び前記第２の基板の間の接触領域の状態を判断する判断部をさらに備える、請求項１から１２のいずれか一項に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項14】
前記静電特性の検出結果に基づいて前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方の傾きを制御する制御部をさらに備える、請求項１から１３のいずれか一項に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項15】
前記一対の電極のうちの少なくとも一方は、前記第１の基板が前記第２の基板に貼り合わせられた後の前記第１の基板の背面側に配置され、又は、前記第１の基板が前記第２の基板に貼り合わせられた後に前記第１の基板に対向し、前記第１の基板が前記第２の基板に貼り合わせられる前は前記第１の基板に対向しない位置に配置される、請求項１から１３のいずれか一項に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項16】
第１の基板及び第２の基板を貼り合わせる基板貼り合わせ方法であって、
前記第１の基板及び前記第２の基板の間にそれぞれの一部が互いに接触する接触領域を形成する段階と、
前記接触領域を拡大させる段階と、
前記第１の基板及び前記第２の基板の少なくとも一方を挟んで配置された一対の電極間の静電特性を検出する段階と、
を含む基板貼り合わせ方法。
前記第１の基板及び前記第２の基板の間にそれぞれの一部が互いに接触する接触領域を形成する段階と、
前記接触領域を拡大させる段階と、
前記第１の基板及び前記第２の基板の少なくとも一方を挟んで配置された一対の電極間の静電特性を検出する段階と、
を含む基板貼り合わせ方法。
【請求項17】
前記一対の電極を、前記第１の基板及び前記第２の基板の貼り合せ面の面方向に前記第１の基板及び前記第２の基板を挟んで配置する、請求項１６に記載の基板貼り合わせ方法。
【請求項18】
前記一対の電極を配置する段階に先立って、前記第１の基板及び前記第２の基板のそれぞれのアライメントマークを検出する段階をさらに備える、請求項１６又は１７に記載の基板貼り合わせ方法。
【請求項19】
前記静電特性の検出結果に基づいて前記接触領域の状態を判断する段階をさらに含む、請求項１６から１８のいずれか一項に記載の基板貼り合わせ方法。
【請求項20】
前記静電特性の検出結果に基づいて前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方の傾きを制御する段階をさらに含む、請求項１６から１９のいずれか一項に記載の基板貼り合わせ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、基板貼り合わせ装置及び方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体装置などの電子デバイスの製造において、２つの基板の表面を活性化し、活性化したそれぞれの表面の一部を接触させて接触領域を形成し、その接触領域を貼り合わせ面に沿った方向に拡大させることで２つの基板を貼り合わせる技術が採用されている。ここで、基板の状態等によって貼り合わせの進行が変わることがあるため、貼り合わせの進行状態を検出する技術が必要とされる。そこで、特許文献１には、平面視において接触領域の位置から並べて設けられた複数の受光部を用いて、貼り合わせる２つの基板の一方を介して他方からの反射光を受光して貼り合わせの進行状態を検出する装置が開示されている。しかしながら、複数の受光部を、基板を保持するホルダ又はホルダを保持するステージ内に配置する必要があり、不都合である。
特許文献１ 特開２０１２－１９１０３７号公報
特許文献１ 特開２０１２－１９１０３７号公報
【発明の概要】
【0003】
本発明の第１の態様においては、第１の基板及び第２の基板を貼り合わせる基板貼り合わせ装置であって、第１の基板及び第２の基板の少なくとも一方を挟んで配置される一対の電極と、一対の電極間の静電特性を検出する検出部と、を備える基板貼り合わせ装置が提供される。
【0004】
本発明の第２の態様においては、第１の基板及び第２の基板を貼り合わせる基板貼り合わせ方法であって、第１の基板及び第２の基板の間にそれぞれの一部が互いに接触する接触領域を形成する段階と、接触領域を拡大させる段階と、第１の基板及び第２の基板の少なくとも一方を挟んで配置された一対の電極間の静電特性を検出する段階と、を含む基板貼り合わせ方法が提供される。
【0005】
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】基板貼り合わせシステムの構成を概略的に示す。
【図2】基板貼り合わせシステムにより貼り合わせられる基板の表面構成を示す。
【図3】貼り合わせ装置の構成を概略的に示す。
【図4A】貼り合わせ検出装置の構成を概略的に示す。
【図4B】貼り合わせ検出装置の別の構成を概略的に示す。
【図5A】電極対の配置の一例を示す。
【図6A】電極対の配置の別の例を示す。
【図7A】基板を保持したホルダの断面構成を概略的に示す。
【図7B】基板を保持した別のホルダの断面構成を概略的に示す。
【図8A】基板貼り合わせ工程における基板の状態（２つの基板が位置合わせされた状態）を示す。
【図8B】基板貼り合わせ工程における基板の状態（接触領域が形成された状態）を示す。
【図8C】基板貼り合わせ工程における基板の状態（ボンディングウェイブが進行中の状態）を示す。
【図8D】基板貼り合わせ工程における基板の状態（貼り合わせが終了した状態）を示す。
【図9A】電極形状と基板の変位検出の原理を示す。
【図9B】電極形状と基板の変位検出の原理を示す。
【図9C】基板貼り合わせ工程中における基板の変位検出の結果の一例を示す。
【図9D】基板貼り合わせ工程中における基板の変位検出の結果の別の例を示す。
【図10A】電極形状と基板の変位検出の別の原理を示す。
【図10B】電極形状と基板の変位検出の別の原理を示す。
【図10C】基板貼り合わせ工程中における基板の変位検出の結果の一例を示す。
【図11A】変形例に係る電極形状と基板の変位検出の原理を示す。
【図11B】変形例に係る電極形状と基板の変位検出の原理を示す。
【図12】基板貼り合わせ手順のフローを示す。
【図13A】貼り合わせ装置における基板貼り合わせ手順の一工程（基板の搬入）を示す。
【図13B】貼り合わせ装置における基板貼り合わせ手順の一工程（アライメントマークの検出）を示す。
【図13C】貼り合わせ装置における基板貼り合わせ手順の一工程（基板の表面の活性化）を示す。
【図13D】貼り合わせ装置における基板貼り合わせ手順の一工程（基板の位置合わせ）を示す。
【図13E】貼り合わせ装置における基板貼り合わせ手順の一工程（電極対の配置）を示す。
【図13F】貼り合わせ装置における基板貼り合わせ手順の一工程（貼り合わせの起点の形成）を示す。
【図13G】貼り合わせ装置における基板貼り合わせ手順の一工程（貼り合わせ基板の搬出）を示す。
【図14A】電極配置の変形例と基板の変位検出の原理を示す。
【図14B】電極配置の変形例と基板の変位検出の原理を示す。
【図15A】第１の変形例に係る貼り合わせ検出装置の構成を概略的に示す。
【図15B】第１の変形例に係る貼り合わせ検出装置の構成を概略的に示す。
【図16A】第２の変形例に係る貼り合わせ検出装置の構成を概略的に示す。
【図16B】第２の変形例に係る貼り合わせ検出装置の構成を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0008】
図１に、基板貼り合わせシステム１００の構成を概略的に示す。基板貼り合わせシステム１００は、２つの基板を貼り合わせて積層デバイスを形成するための装置群であり、筐体１１０、搬送装置１４０、制御装置１５０、貼り合わせ装置３００、ホルダストッカ４００、及びプリアライナ５００を備える。なお、貼り合わされる基板２１０は基板カセット１２０に収容され、貼り合わされた基板（貼り合わせ基板とも呼ぶ）２３０は基板カセット１３０に収容されている。
【0009】
筐体１１０は、搬送装置１４０、貼り合わせ装置３００、ホルダストッカ４００、及びプリアライナ５００を内部に収容する。筐体１１０の内部は温度管理され、例えば室温に保たれている。筐体１１０の外側から基板カセット１２０，１３０をそれぞれ個別に着脱可能に固定することができる。基板カセット１２０により複数の基板２１０を一括して基板貼り合わせシステム１００に搬入し、基板カセット１３０により貼り合わされた複数の貼り合わせ基板２３０を一括して基板貼り合わせシステム１００から搬出することができる。
【0010】
搬送装置１４０は、伸縮回動可能なアームにより基板２１０，２３０を保持して、基板カセット１２０，１３０及び筐体１１０内の各装置の間で搬送する装置である。搬送装置１４０は、単独の基板２１０、ホルダ２２０、基板２１０を保持したホルダ２２０、基板２１０を貼り合わせて積層された基板２３０等を搬送する。
【0011】
制御装置１５０は、基板貼り合わせシステム１００の各装置を相互に連携させて統括的に制御する装置である。制御装置１５０は、外部からのユーザの指示を受け付けて、貼り合わせ基板２３０を製造する場合の製造条件を設定する。さらに、制御装置１５０は、基板貼り合わせシステム１００の動作状態を外部に向かって表示するユーザインターフェイスを有する。
【0012】
貼り合わせ装置３００は、２つの基板２１０の間にそれぞれの一部が互いに接触する接触領域を形成し、その接触領域を貼り合わせ面に沿った方向（面方向とも呼ぶ）に拡大させることで２つの基板を直接貼り合わせて、貼り合わせ基板２３０を形成する装置である。なお、基板２１１，２１３の接触領域が拡大してその境界が面方向に進むことをボンディングウェイブが進行すると表現することがある。ここで、貼り合わせとは、２つの基板２１０にそれぞれ設けられた端子同士が基板２１０間で電気的に接続されている状態及び２つの基板２１０の表面に形成された絶縁膜同士が接合して基板２１０間が電気的に接続されていない状態を含み、いずれの状態においても、２つの基板２１０の分離が可能な状態及び不可能な状態の両方を含む。２つの基板２１０の接合強度を向上させるために、２つの基板２１０を貼り合わせた後に、基板２１０をアニール炉のような加熱装置に搬入して加熱することが好ましい。貼り合わせ装置３００の構成及び動作については後述する。
【0013】
ホルダストッカ４００は、複数のホルダ２２０を収容する。ホルダ２２０は、アルミナセラミックス等の硬質材料により形成され、基板２１０を吸着する保持部と、保持部の外側に配された縁部とを有する。基板貼り合わせシステム１００の内部において、ホルダ２２０は保持部により基板２１０を吸着保持し、基板２１０と一体的に取り扱われる。これにより、保持部の吸着面が平坦な場合は、反ったり撓んだりした基板２１０に平坦性を確保することができる。基板２１０の貼り合わせ後、貼り合わせ基板２３０を基板貼り合わせシステム１００から搬出する際、ホルダ２２０は、貼り合わせ基板２３０から分離されて、再びホルダストッカ４００に収容される。これにより、少数のホルダ２２０を繰り返し使用することができる。
【0014】
プリアライナ５００は、搬送装置１４０と協働して、基板貼り合わせシステム１００に搬入された基板２１０をホルダ２２０に保持させる。また、プリアライナ５００は、貼り合わせ装置３００から搬出された貼り合わせ基板２３０をホルダ２２０から分離する場合に使用してもよい。
【0015】
基板貼り合わせシステム１００は、素子、回路、端子等が形成された基板２１０の他に、未加工のシリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、ガラス基板等を貼り合わせることもできる。また、回路が形成された回路基板と未加工の基板とを貼り合わせることも、回路基板同士、未加工基板同士等、同種の基板を貼り合わせることもできる。さらに、接合される基板２１０は、それ自体が、既に複数の基板を積層して形成された貼り合わせ基板２３０であってもよい。
【0016】
図２に、基板貼り合わせシステム１００により貼り合わせられる基板２１０の表面構造を示す。基板２１０は、ノッチ２１４、複数の回路領域２１６、及び複数のアライメントマーク２１８を有する。
【0017】
ノッチ２１４は、全体として略円形の基板２１０の周縁に形成されて、基板２１０における結晶方位を示す指標となる。また、基板２１０を取り扱う場合は、ノッチ２１４の位置を検出することにより、基板２１０における回路領域２１６の配列方向等も知ることができる。さらに、１枚の基板２１０に、互いに異なる回路を含む回路領域２１６が形成されている場合は、ノッチ２１４を基準にして、回路領域２１６を区別することができる。
【0018】
回路領域２１６は、基板２１０の表面に、基板２１０の面方向に周期的に配される。回路領域２１６の各々には、フォトリソグラフィ技術等より形成された半導体装置、配線、保護膜等が設けられる。回路領域２１６には、基板２１０を他の基板２１０、リードフレーム等に電気的に接続する場合に接続端子となるパッド、バンプ等も配される。
【0019】
アライメントマーク２１８は、例えば、回路領域２１６相互の間に配されたスクライブライン２１２に重ねて配され、基板２１０を積層対象である他の基板２１０と位置合わせする場合に指標として利用される。
【0020】
図３に、貼り合わせ装置３００の構造を概略的に示す。貼り合わせ装置３００には、基板２１１，２１３がそれぞれホルダ２２１，２２３に保持されて搬入されている。貼り合わせ装置３００は、枠体３１０、上ステージ３２２、下ステージ３３２、干渉計３４１、顕微鏡３２４，３３４、活性化装置３２６，３３６、及び貼り合わせ検出装置３５０を備える。
【0021】
枠体３１０は、貼り合わせ装置３００の構成各部を支持する部材であり、水平な床面（不図示）上に防振装置（不図示）を介して設置される底板３１２、底板３１２上に立設される複数の支柱３１４、複数の支柱３１４により支持される天板３１６を有する。
【0022】
上ステージ３２２は、基板２１１を支持するステージであり、枠体３１０の天板３１６に基板２１１を保持する保持面を下方に向けて固定されている。ここで、基板２１１は、ホルダ２２１に保持され、これを介して保持面に真空チャック又は静電チャックにより保持される。
【0023】
下ステージ３３２は、上ステージ３２２に保持された基板２１１に対向して、基板２１３を支持するステージである。下ステージ３３２は、枠体３１０の底板３１２上に配されたＸ方向駆動部３３１、Ｘ方向駆動部３３１上に配されるＹ方向駆動部３３３、及びＹ方向駆動部３３３内に昇降可能に配される昇降駆動部３３８を有し、これにより基板２１３を支持する下ステージ３３２をＸＹ方向、すなわち水平方向及びＺ軸方向、すなわち垂直方向に駆動する。ここで、基板２１３は、ホルダ２２３に保持され、これを介してステージ上の保持面に真空チャック又は静電チャックにより保持される。
【0024】
ここで、Ｘ方向駆動部３３１は、底板３１２上をＸ軸方向に移動する。Ｙ方向駆動部３３３は、Ｘ方向駆動部３３１上をＹ軸方向に移動する。これらの駆動部の動作を組み合わせることで、下ステージ３３２は底板３１２上をＸＹ方向に移動する。これにより、下ステージ３３２上に支持した基板２１３を、上ステージ３２２に支持した基板２１１に対して位置合わせすることができる。
【0025】
また、昇降駆動部３３８は、Ｙ方向駆動部３３３に対してＺ軸方向に昇降する。下ステージ３３２は、昇降駆動部３３８上に支持される。これにより、下ステージ３３２に支持した基板２１３を、上ステージ３２２に支持した基板２１１に押し付けることができる。
【0026】
なお、Ｘ方向駆動部３３１及びＹ方向駆動部３３３を粗動部及び微動部として構成してもよい。それにより、粗動部による高いスループットと微動部による高精度な位置合わせとを組み合わせて、下ステージ３３２に支持された基板２１３を高精度且つ高速に位置合わせすることが可能となる。
【0027】
なお、下ステージ３３２をＺ軸回りに回転させる回転駆動部及び下ステージ３３２を揺動させる揺動駆動部をさらに設けてもよい。回転駆動部により下ステージ３３２に保持された基板２１３を回転させ、揺動駆動部により下ステージ３３２を上ステージ３２２に対して平行にすることで、基板２１１，２１３の位置合わせ精度を向上することができる。
【0028】
干渉計３４１は、下ステージ３３２の位置を測定する測定器であり、一例として枠体３１０の左側の支柱３１４に固定されている。干渉計３４１は、下ステージ３３２（ここでは、Ｙ方向駆動部３３３）の側面に設けられた鏡面に測定光を投射し、反射光を参照光（不図示）と重ねて検出することで、下ステージ３３２の水平方向の位置を測定する。その測定結果は、制御装置１５０に供給される。
【0029】
顕微鏡３２４は、下ステージ３３２上に支持された基板２１３のアライメントマークを検出する検出系であり、枠体３１０の天板３１６に下方に向けて固定されている。顕微鏡３２４の検出結果は、制御装置１５０に供給される。
【0030】
顕微鏡３３４は、上ステージ３２２上に支持された基板２１１のアライメントマークを検出する検出系であり、下ステージ３３２（ここでは、Ｙ方向駆動部３３３）の上面左に上方に向けて固定されている。顕微鏡３３４の検出結果は、制御装置１５０に供給される。
【0031】
活性化装置３２６は、下ステージ３３２上に保持された基板２１３の上面を清浄化するプラズマを発生する装置であり、枠体３１０の天板３１６に下方に向けて固定されている。
【0032】
活性化装置３３６は、上ステージ３２２上に支持された基板２１１の表面を清浄化するプラズマを発生する装置であり、下ステージ３３２（ここでは、Ｙ方向駆動部３３３）の上面左に上方に向けて固定されている。
【0033】
なお、下ステージ３３２の位置、或いは顕微鏡３２４，３３４の相対位置は、下ステージ３３２を駆動して顕微鏡３３４を顕微鏡３２４の直下に位置決めし、顕微鏡３２４，３３４を相互に又は共通の指標に対して合焦して、干渉計３４１の測定光の光軸により定まる測定座標をリセットすることで較正することができる（図１３Ａ参照）。顕微鏡３２４，３３４の相対位置はベースラインとも呼び、斯かる相対位置の較正をベースライン計測とも呼ぶ。
【0034】
貼り合わせ検出装置３５０は、基板２１１，２１３の貼り合わせ状態を検出する装置であり、複数の電極３５１、電極駆動装置３５２、及び検出部３５３を含む。
【0035】
複数の電極３５１は、基板２１１のＺ軸方向の位置を検出するための電極であり、基板２１１，２１３の面方向について基板２１１，２１３を非接触で挟んで配置された少なくとも一対の電極を含む。ここで、一対の電極の互いに対向する電極面のうちの少なくとも一方は、面方向であるＸＹ方向に交差する方向、すなわちＺ軸方向に沿って幅が変化する形状を有する。本実施形態では、円形とするが、これに限らず、楕円、三角形、菱形、台形等でもよい。それにより、基板２１１がＺ軸方向に動くことにより、基板２１１と対向する電極の部分の幅或いは面積Ｓが変わり、これにより一対の電極間の静電容量、又は、静電容量と正又は負の相関がある測定量（これらを静電特性と総称する）が変化する。ここで、電極間の静電容量Ｃは、基板２１１により支配的に定まると仮定すると、誘電率ε及び一対の電極の離間距離Ｄを用いてＣ＝εＳ／Ｄと与えられる。複数の電極３５１の配置についてはさらに後述する。
【0036】
なお、三角形、菱形、台形等の多角形状の電極面を有する電極の場合、基板２１１のＺ軸方向の位置Ｚに対する基板２１１と対向する電極の部分の面積Ｓ（Ｚ）の関係が線形になるため、電極間の静電特性Ｃの基板２１１のＺ位置に対する線形性が得られる。これに対して、円形等の電極の場合、基板２１１のＺ位置に対する基板２１１と対向する電極の部分の面積Ｓ（Ｚ）の関係は非線形であるため、Ｚ位置と面積Ｓ（Ｚ）の関係を用いてＺ位置に対する電極間の静電特性Ｃの関係を線形化してもよい。
【0037】
電極駆動装置３５２は、図示の例では、複数の電極３５１を基板２１１，２１３の側方に移動するとともに基板２１１，２１３の側方から退避する装置である。電極駆動装置３５２は、枠体３１０の天板３１６で上ステージ３２２の側方に固定され、例えば電磁モータにより複数の電極３５１をＺ軸方向に駆動する。電極駆動装置３５２は、上ステージ３２２に基板２１１を搬入する際には、複数の電極３５１を、基板２１１に接触しない位置に退避し、アライメントマークの検出時など下ステージ３３２が移動する際には、複数の電極３５１を、基板２１３に接触しない位置に退避する。
【0038】
なお、電極駆動装置３５２は、複数の電極３５１に含まれる電極対を構成する２つの電極を互いに近づく方向、互いに離れる方向、または、互いに異なる方向に移動させることで、複数の電極３５１を基板２１１，２１３の側方に移動する又は基板２１１，２１３の周囲から退避することとしてもよい。また、電極駆動装置３５２は、複数の電極３５１を基板２１１，２１３の側方に移動せず、側方から退避するのみでもよい。
【0039】
なお、上ステージ３２２が十分なストロークで昇降するとともに顕微鏡３２４が十分大きな範囲の焦点深度を有する場合には、複数の電極３５１を昇降するに代えて上ステージ３３２及び下ステージ３３２を昇降することで複数の電極３５１を基板２１１，２１３の側方に移動するとともに側方から退避することとしてもよい。斯かる場合、電極駆動装置３５２を設けなくてよい。また、複数の電極３５１の全てを移動させる必要はなく、複数の電極３５１の一部の電極３５１を移動させてもよい。
【0040】
検出部３５３は、複数の電極３５１に含まれる少なくとも一対の電極間の静電特性を検出する。静電特性は、例えば、交流電圧を一対の電極間に入力してこれから出力される交流電流を検出し、交流電圧及び電流の比よりインピーダンスを算出することにより検出することができる。検出結果は制御装置１５０に送信される。それにより、基板２１１のＺ軸方向に関する位置及び動きを検出することができ、ひいては基板２１１，２１３の貼り合わせにおける接触領域の拡大過程等の状態を検出することができる。検出部３５３は、電極対毎に設けられても、全ての電極対について共通に設けられてもよい。
【0041】
図４Ａに示す例では、複数の電極３５１は対となる２つの電極の組みを複数含んでおり、２つの電極３５１ａを有する電極対３５１Ａ、２つの電極３５１ｂを有する電極対３５１Ｂ、２つの電極３５１ｃを有する電極対３５１Ｃ、２つの電極３５１ｄを有する電極対３５１Ｄ、および、２つの電極３５１ｅを有する電極対３５１Ｅを含む。なお、図４Ａに示すように、電極対３５１Ａ～３５１Ｅ毎に検出部３５３ａ～３５３ｅを設けてもよい。斯かる場合、検出部３５３ａ～３５３ｅはそれぞれ独立に、電極対３５１Ａ～３５１Ｅのうちの対応する電極対を構成する２つの電極３５１ａ～３５１ｅ間（例えば、検出部３５３ａは電極対３５１Ａを構成する２つの電極３５１ａ間）の静電特性を検出し、その検出結果を制御装置１５０に送信する。また、複数の電極対３５１Ａ～３５１Ｅのそれぞれに対して１つの検出部３５３を設けてもよい。斯かる場合、検出部３５３は、複数の電極対３５１Ａ～３５１Ｅのそれぞれについて異なる周波数の交流信号を用いて静電特性を検出してもよい。それにより、混線することなく、それぞれの検出信号を重畳して一度に静電特性を検出することができる。或いは、図４Ｂに示すように、複数の電極３５１ａ～３５１ｅの中から任意の２つを選択して複数の電極対３５１Ａ～３５１Ｅのいずれかに組み替えるセレクタ３５４をさらに設け、このセレクタ３５４により複数の電極対３５１Ａ～３５１Ｅを順次、検出部３５３に接続することとしてもよい。検出部３５３は、セレクタ３５４により接続される電極対３５１Ａ～３５１Ｅのそれぞれの２つの電極３５１ａ～３５１ｅ間の静電特性を順次検出し、その検出結果を制御装置１５０に送信する。
【0042】
なお、制御装置１５０は、電極対３５１Ａ～３５１Ｅのそれぞれの２つの電極３５１ａ～３５１ｅ間の静電特性の検出結果に基づいて接触領域の状態を判断する判断部１５０ａ及び判断部１５０ａの判断結果に基づいて基板２１１，２１３の間の傾きを制御する制御部１５０ｂを含む。判断部１５０ａにより接触領域２１５の拡大が一様でないと判断された場合、制御部１５０ｂにより、下ステージ３３２を制御して接触領域２１５の拡大の速い又は遅い方向への基板２１１に対する基板２１３の傾きを大きく又は小さくすることで接触領域２１５を一様に拡大することができる。
【0043】
図４Ａ及び図４Ｂに、貼り合わせ検出装置３５０の複数の電極３５１の配置の一例を平面視において示す。基板２１１，２１３は、一例として、それぞれの中央の一部を接触させて接触領域２１５を形成しているものとする。なお、図面上下方向を縦方向、図面左右方向を横方向とする。
【0044】
４つの電極対３５１Ａ～３５１Ｄにそれぞれ含まれる２つの電極３５１ａ～３５１ｄは、上ステージ３２２及び下ステージ３３２にそれぞれ支持された基板２１１，２１３の縁部を挟んで互いに対向して配置される。一対の電極３５１ａは、平面視において、接触領域２１５から左方向に離間する基板２１１，２１３の左縁部を縦方向に挟んで配置される。一対の電極３５１ｂは、平面視において、接触領域２１５から右方向に離間する基板２１１，２１３の右縁部を縦方向に挟んで配置される。一対の電極３５１ｃは、平面視において、接触領域２１５から上方向に離間する基板２１１，２１３の上縁部を横方向に挟んで配置される。一対の電極３５１ｄは、平面視において、接触領域２１５から下方向に離間する基板２１１，２１３の下縁部を横方向に挟んで配置される。電極対３５１Ａ～３５１Ｄのそれぞれの２つの電極３５１ａ～３５１ｄ間の静電特性を検出することで、各縁部において接触領域の拡大の終了を検知することができる。
【0045】
電極対３５１Ｅに含まれる２つの電極３５１ｅは、面方向について接触領域２１５の中心を通る直線上で上ステージ３２２及び下ステージ３３２にそれぞれ支持された基板２１１，２１３の側方に、すなわち平面視においてそれぞれ右上及び左下に互いに対向して配置されている。一対の電極３５１ｅの静電特性を検出することで、基板の貼り合わせ時における接触領域の拡大過程を検出することができる。
【0046】
なお、電極３５１ｅは、電極３５１ａ～３５１ｄより大きい電極面を有する。図４Ａ及び図４Ｂに示したように、平面視において、電極３５１ａ～３５１ｄと干渉しないように電極３５１ｅを電極３５１ａ～３５１ｄの外側に配置した場合に、電極対３５１Ｅより得られる信号強度が他の電極対３５１Ａ～３５１Ｄより得られる信号強度に対して小さくならないよう維持することができる。
【0047】
【0048】
図５Ａに示す例では、複数の電極３５１は対となる２つの電極の組みを複数含み、２つの電極３５１ａを有する電極対３５１Ａ、２つの電極３５１ｂを有する電極対３５１Ｂ、２つの電極３５１ｃを有する電極対３５１Ｃ、及び２つの電極３５１ｄを有する電極対３５１Ｄを含む。４つの電極対３５１Ａ～３５１Ｄにそれぞれ含まれる２つの電極３５１ａ～３５１ｄが、それぞれ、面方向について接触領域２１５を挟んで、４５度の角度間隔を介して、基板２１１，２１３の側方に互いに対向して配置されている。電極対３５１Ａ～３５１Ｄのそれぞれの静電特性を検出することで、基板の貼り合わせ時における各方向の接触領域２１５の拡大過程を検出することができる。なお、電極対の数は４つに限らず２以上の複数であってよい。
【0049】
図５Ｂに示す例は、図５Ａに示した例に対する変形例であり、電極対３５１Ａに含まれる２つの電極３５１ａを基板２１１，２１３の周方向に回動可能に支持するガイド３５５が設けられている。２つの電極３５１ａは、面方向について接触領域２１５を挟んで基板２１１，２１３の側方に互いに対向して配置され、ガイド３５５に沿って周方向の位置を任意に変えることができる。２つの電極３５１ａの周方向の位置を変えつつ、それらの間の静電特性を検出することで、基板の貼り合わせ時における任意の方向への接触領域２１５の拡大過程を検出することができる。なお、電極対の数は１つに限らず複数であってよい。
【0050】
図６Ａに示す例では、複数の電極３５１は対となる２つの電極の組みを複数含み、２つの電極３５１ａを有する電極対３５１Ａ、２つの電極３５１ｂを有する電極対３５１Ｂ、２つの電極３５１ｃを有する電極対３５１Ｃ、２つの電極３５１ｄを有する電極対３５１Ｄ、２つの電極３５１ｅを有する電極対３５１Ｅ、２つの電極３５１ｆを有する電極対３５１Ｆ、２つの電極３５１ｇを有する電極対３５１Ｇ、及び２つの電極３５１ｈを有する電極対３５１Ｈを含む。８つの電極対３５１Ａ～３５１Ｈのそれぞれに含まれる２つの電極３５１ａ～３５１ｈが基板２１１，２１３の側方に互いに基板２１１，２１３を挟んで対向して配置されている。
【0051】
３つの電極対３５１Ａ～３５１Ｃは、平面視において、それぞれの対に含まれる２つの電極３５１ａ～３５１ｃで基板２１１，２１３の左縁部、中央の接触領域２１５、及び右縁部を縦方向に挟んで、横方向に互いに離間して配置される。ここで、各対の一方の電極３５１ａ～３５１ｃが基板２１１，２１３の上に、横方向に直線上に並んで配置され、他方の電極３５１ａ～３５１ｃが基板２１１，２１３の下に、横方向に直線上に並んで配置される。
【0052】
３つの電極対３５１Ｄ～３５１Ｆは、平面視において、それぞれの対に含まれる２つの電極３５１ｄ～３５１ｆで基板２１１，２１３の上縁部、中央の接触領域２１５、及び下縁部を横方向に挟んで、縦方向に互いに離間して配置される。ここで、各対の一方の電極３５１ｄ～３５１ｆが基板２１１，２１３の左に、縦方向に直線上に並んで配置され、他方の電極３５１ｄ～３５１ｆが基板２１１，２１３の右に、縦方向に直線上に並んで配置される。
【0053】
電極対３５１Ｇに含まれる２つの電極３５１ｇは、平面視において、接触領域２１５を挟んで基板２１１，２１３の右上及び左下に配置される。
【0054】
電極対３５１Ｈに含まれる２つの電極３５１ｈは、平面視において、接触領域２１５を挟んで基板２１１，２１３の左上及び右下に配置される。
【0055】
電極対３５１Ａ～３５１Ｈのそれぞれの静電特性を検出することで、電極対３５１Ｂの静電特性より接触領域２１５の縦方向の拡大過程を検出するとともにその終了を電極対３５１Ｄ，３５１Ｆの静電特性より検知することができ、電極対３５１Ｅの静電特性より接触領域２１５の横方向の拡大過程を検出するとともにその終了を電極対３５１Ａ，３５１Ｃの静電特性より検知することができ、電極対３５１Ｇ，３５１Ｈの静電特性より接触領域２１５の各斜め方向の拡大過程を検出することができる。
【0056】
図６Ｂに示す例は、図６Ａに示した例に対する変形例であり、電極対３５１Ａに含まれる２つの電極３５１ａを横方向に移動可能に支持する一対のガイド３５６及び電極対３５１Ｄに含まれる２つの電極３５１ｄを縦方向に移動可能に支持する一対のガイド３５７が設けられている。
【0057】
２つの電極３５１ａのうちの一方は、基板２１１，２１３の縦方向の一側に配置され、他方は他側に配置され、基板２１１，２１３を挟んで互いに対向している。２つの電極３５１ａをガイド３５６に沿って移動することにより、電極対３５１Ａの横方向の位置を任意に変えることができる。電極対３５１Ａの横方向の位置を変えつつ、電極対３５１Ａに含まれる２つの電極３５１ａ間の静電特性を検出することで、基板の貼り合わせ時における横方向の各位置での接触領域２１５の拡大過程又はその終了を検出することができる。なお、電極対３５１Ａの数は１つに限らず複数であってよい。
【0058】
２つの電極３５１ｄのうちの一方は、基板２１１，２１３の横方向の一側に配置され、他方は他側に配置され、基板２１１，２１３を挟んで互いに対向している。２つの電極３５１ｄをガイド３５７に沿って移動することにより、電極対３５１Ｄの縦方向の位置を任意に変えることができる。電極対３５１Ｄの縦方向の位置を変えつつ、電極対３５１Ｄに含まれる２つの電極３５１ｄ間の静電特性を検出することで、基板の貼り合わせ時における縦方向の各位置での接触領域２１５の拡大過程又はその終了を検出することができる。なお、電極対３５１Ｄの数は１つに限らず複数であってよい。
【0059】
基板２１１，２１３の貼り合わせ原理について説明する。
【0060】
図７Ａに、貼り合わせ装置３００に搬入された基板２１１を保持したホルダ２２１の断面構成を概略的に示す。ホルダ２２１は、静電チャック、真空チャック等により基板２１１を保持面２２２に吸着保持する。ここで、保持面２２２は、中央側が高く、周縁が低い湾曲した形状を有する。これにより、保持面２２２に吸着保持された基板２１１は保持面２２２に密着して中央側が突出した凸状に湾曲し、その形状が維持される。なお、ホルダ２２１の保持面２２２の形状は、球面、放物面、円筒面等であってもよい。貼り合わせ装置３００において、凸状に湾曲した基板２１１がホルダ２２１を介して上ステージ３２２に支持される。
【0061】
図７Ｂに、基板２１３を保持したホルダ２２３の断面構成を概略的に示す。ホルダ２２３は、静電チャック、真空チャック等により基板２１３を保持面２２４に吸着保持する。ここで、保持面２２４は、平坦な形状を有する。これにより、保持面２２４に吸着保持された基板２１３は保持面２２４に密着して平坦になり、その形状が維持される。貼り合わせ装置３００において、基板２１３がホルダ２２３を介して下ステージ３３２に支持される。
【0062】
図８Ａに、基板貼り合わせ工程における２つの基板２１１，２１３が位置合わせされた状態を示す。基板２１１は、ホルダ２２１に保持されて中央が凸状に湾曲し、ホルダ２２１を介して上ステージ３２２に下向きに支持され、基板２１３は、ホルダ２２３に平坦に保持され、ホルダ２２３を介して下ステージ３３２に上向きに支持され、下ステージ３３２を面方向に駆動して基板２１１の直下に基板２１３が位置決めされている。なお、基板２１１，２１３の少なくとも一方の表面は、活性化装置３２６，３３６を用いたプラズマ暴露により活性化されている。このとき、貼り合わせ検出装置３５０の複数の電極３５１は、電極駆動装置３５２により基板２１１，２１３の側方に配置されている。
【0063】
図８Ｂに、基板貼り合わせ工程における２つの基板２１１，２１３の間に接触領域２１５が形成された状態を示す。上ステージ３２２にホルダ２２１を介して支持された基板２１１の中央が凸状に湾曲していることで、昇降駆動部３３８により下ステージ３３２を上ステージ３２２に向けて近接して、基板２１１に、下ステージ３３２にホルダ２２３を介して平坦に支持された基板２１３を押し付けることで、基板２１１，２１３の中央が強く接触する。これにより、基板２１１，２１３の中央に貼り合わせの起点となる接触領域２１５が形成される。このとき、基板２１１の周縁は、基板２１３から離間している。
【0064】
図８Ｃに、基板貼り合わせ工程においてボンディングウェイブが進行中の状態を示す。上ステージ３２２に保持されたホルダ２２１による保持を解除して、基板２１１を上ステージ３２２から解放する。このとき、基板２１１，２１３の少なくとも一方の表面が活性化されていることで、基板２１１，２１３間の分子間力により、それぞれの基板表面のうちの近接する領域が自律的に相互に吸着することで、接触領域２１５が周囲に拡大する。これにより、基板２１１，２１３が接触する接触領域と未だ接触していない非接触領域との境界であるボンディングウェイブ２３２が、基板２１１，２１３の中央から周囲に向かって移動することで、接触領域２１５が拡大して基板２１１，２１３の貼り合わせが進行する。
【0065】
図８Ｄに、基板貼り合わせ工程における基板の貼り合わせが終了した状態を示す。ボンディングウェイブ２３２が基板２１１，２１３の周縁まで移動し、接触領域２１５が基板２１１，２１３全体まで拡大すると、基板２１１，２１３は互いに貼り合わされて貼り合わせ基板２３０を形成する。
【0066】
斯かる基板２１１，２１３の貼り合わせ原理において、基板２１１，２１３の接触領域２１５は、基板２１１，２１３の中央から周縁に向かって拡大する。これより、貼り合わせる前に基板２１１，２１３間に挟まれていた雰囲気、例えば大気は、基板２１１，２１３の接触領域が拡がる過程で外側に向かって押し出されることで、貼り合わされた基板２１１，２１３の間に気泡が残ることが防止される。
【0067】
なお、本実施形態では、凸状に変形させた基板２１１と平坦な基板２１３とを貼り合わせる場合を例にあげたが、例えば、基板２１１，２１３を両方とも凸状に変形させた場合、基板２１１，２１３を互いに曲率が異なる凸状と凹状に変形させた場合、基板２１１，２１３を、中心軸が平行ではない円筒状に変形させた場合も、同様に、基板２１１，２１３の間に接触領域２１５を形成し、それを拡大することで貼り合わせることができる。
【0068】
図９Ａ及び図９Ｂに、電極３５１の電極形状と基板２１１の変位検出の原理を示す。図８Ａから図８Ｄを用いて説明したように基板貼り合わせ工程においてボンディングウェイブ２３２が基板２１１，２１３の中央から周囲に向かって移動し、基板２１１，２１３の間の接触領域２１５が拡大することで基板２１１，２１３の貼り合わせが進行する。ここで、電極３５１の電極面は円形状であり、基板２１１の端面が円形状の電極面の上半部に対向するように電極３５１が配置されているものとする。それにより、基板２１１の端面がＺ軸方向の位置Ｚ１からより低い位置Ｚ２に移動し、これに伴って基板２１１の端面に対向する電極の部分の面積がＳ１からＳ２へと増大し、電極３５１とこれに対向する別の電極３５１との間の静電容量がＣ１＝εＳ１／ＤからＣ２＝εＳ２／Ｄへと増大する。ここで、εは基板２１１の誘電率、Ｄは電極の離間距離であり、電極間の静電容量は基板２１１により支配的に定まると仮定した。従って、２つの電極３５１の間の静電容量の変化を検出することで基板２１１のＺ軸方向の位置を検出すること、これにより基板２１１，２１３の間に形成された接触領域２１５の拡大過程を検出することができる。
【0069】
図９Ｃに、基板２１１，２１３の貼り合わせ工程中における基板２１１の変位検出の結果の一例を示す。この例では、図４Ａにおける一対の電極３５１ｅの静電容量の検出結果の時間変化が示されている。この時間変化は、２つの電極３５１ｅの間の電界中の基板２１１の動きを反映している。基板２１１，２１３の貼り合わせは、上ステージ３２２による基板２１１の保持を解除することで時刻１０秒にて開始する。それに伴い、静電容量は、値Ｃ１から増大し、貼り合わせが進行している時刻１２～１８秒の期間Ｔの間、おおよそ一定し、その後、再度増大してＣ２に飽和する。これにより、時刻２４秒にて貼り合わせが終了する。この静電容量の時間変化より、ボンディングウェイブ２３２の広がり、すなわち接触領域２１５の拡大過程を読み取ることができる。
【0070】
図９Ｄに、基板２１１，２１３の基板貼り合わせ工程中における基板２１１の変位検出の結果の別の例を示す。この例では、図４Ａにおける一対の電極３５１ａの静電容量の検出結果の時間変化が示されている。基板２１１，２１３の貼り合わせは、上ステージ３２２による基板２１１の保持を解除することで時刻１６秒にて開始する。それに伴い、静電容量は、値Ｃ１から増大し、貼り合わせが進行している時刻１８～２６秒の期間Ｔの間、おおよそ一定し、その後、再度増大してＣ２に飽和する。これにより、時刻３５秒にてボンディングウェイブ２３２の広がり、すなわち接触領域２１５の拡大が基板２１１，２１３の左縁部に達して貼り合わせが終了したことを読み取ることができる。
【0071】
図１０Ａ及び図１０Ｂに、電極３５１の電極形状と基板２１１の変位検出の別の原理を示す。この例では、電極３５１の電極面は円形状であり、基板２１１の端面が円形状の電極面の下半部に対向するよう電極３５１が配置されているものとする。それにより、基板２１１の端面がＺ軸方向の位置Ｚ１からより低い位置Ｚ２に移動し、これに伴って基板２１１の端面に対向する電極の部分の面積がＳ１からＳ２へと減少し、電極３５１とこれに対向する別の電極３５１との間の静電容量がＣ１＝εＳ１／ＤからＣ２＝εＳ２／Ｄへと減少する。ここで、εは基板２１１の誘電率、Ｄは電極の離間距離であり、電極間の静電容量は基板２１１により支配的に定まると仮定した。斯かる電極の配置によっても、２つの電極３５１の間の静電容量の変化を検出することで基板２１１のＺ軸方向の位置を検出すること、これにより基板２１１，２１３の間に形成された接触領域２１５の拡大過程を検出することができることがわかる。
【0072】
図１０Ｃに、基板２１１，２１３の貼り合わせ工程中における基板２１１の変位検出の結果の一例を示す。この例では、図４Ａにおける一対の電極３５１ｅの静電容量の検出結果の時間変化が示されている。基板２１１，２１３の貼り合わせは、上ステージ３２２による基板２１１の保持を解除することで時刻１２秒にて開始する。それに伴い、静電容量は、値Ｃ１から減少し、貼り合わせが進行している時刻１７～２３秒の期間Ｔの間、おおよそ一定し、その後、再度減少してＣ２に飽和する。これにより、時刻３７秒にて貼り合わせが終了する。この静電容量の時間変化より、ボンディングウェイブ２３２の広がり、すなわち接触領域２１５の拡大過程を読み取ることができる。
【0073】
なお、図９Ｃ、図９Ｄ、及び図１０Ｃのいずれの例においても、貼り合わせが進行しているにも関わらず静電容量の変化が極小さくなる期間がある。そこで、判断部１５０ａは、静電容量の変化の開始より貼り合わせが開始したと判断し、これから静電容量の変化が極小さくなる期間を含む所定期間、例えば約１０秒間をマスク期間とし、マスク期間の終了後における静電容量の飽和より貼り合わせが終了したと判断する。
【0074】
なお、図９Ｃ及び図１０Ｃに示した例のとおり一対の電極３５１ｅ間の静電容量の変化を検出することで、電極３５１ｅが配置された方向に関するボンディングウェイブ２３２の広がり、すなわち接触領域２１５の拡大の進行を知ることができる。そこで、貼り合わせ検出装置３５０（接触領域２１５の拡大の進行ムラ検知手段の一例でもある）により、例えば図５Ａに示した配置の電極対３５１Ａ～３５１Ｄについて、試験用の基板の貼り合わせ工程中における電極対３５１Ａ～３５１Ｄの静電容量の検出結果の時間変化を蓄積し、接触領域２１５の拡大の進行との関係を把握しておくことで、基板２１１，２１３の貼り合わせ工程中における電極対３５１Ａ～３５１Ｄの静電容量の検出結果より、それぞれの電極対の配置方向についての接触領域２１５の拡大の進行速度、特に拡大の進行ムラを検知することができる。
【0075】
図１１Ａ及び図１１Ｂに、電極３５１の別の電極形状と基板２１１の変位検出の原理を示す。この例では、電極３５１の電極面は矩形状であり、Ｚ軸方向に対して傾いて配置されている。それにより、基板２１１の端面がＺ軸方向の位置Ｚ１からより低い位置Ｚ２に移動し、これに伴って基板２１１の端面に対向する電極の部分の面積はＳのまま変化しない代わりに、電極と基板２１１の端面との離間距離がＤ１からＤ２へと減少し、電極３５１とこれに対向する別の電極３５１との間の静電容量がＣ１＝ε０Ｓ／Ｄ１からＣ２＝ε０Ｓ／Ｄ２へと増大する。ここで、ε０は大気の誘電率であり、電極間の静電容量の変化は大気部分の距離の変化により支配的に定まると仮定した。斯かる電極の配置によっても、２つの電極３５１の間の静電容量の変化を検出することで基板２１１のＺ軸方向の位置を検出すること、これにより基板２１１，２１３の間に形成された接触領域２１５の拡大過程を検出することができることがわかる。
【0076】
なお、図１１Ａに示した矩形状の電極の場合に限らず、図９Ａに示した円形状等の電極を採用した場合においても、Ｚ軸に対して傾けて基板の側方に配置してもよい。それにより、２つの電極３５１の間の静電特性の検出感度を向上することができる。
【0077】
図１２に、貼り合わせ装置３００による基板貼り合わせ手順のフローを示す。なお、基板貼り合わせシステム１００は、制御装置１５０の制御部１５０ｂの制御の下で構成各部が動作する。基板貼り合わせに先立って、貼り合わされる基板２１０が収容された基板カセット１２０及び貼り合わされた基板２３０が収容される基板カセット１３０が、筐体１１０に固定されている。なお、複数の電極３５１は、電極駆動装置３５２により上昇して上ステージ３２２の側方に退避しているものとする。
【0078】
ステップＳ１０１では、基板２１０を貼り合わせ装置３００に搬入する。図１３Ａに示すように、搬送装置１４０により、ホルダストッカ４００からホルダ２２１を取り出してプリアライナ５００に搬送し、基板カセット１２０から基板２１１を取り出してプリアライナ５００に搬送し、ホルダ２２１に基板２１１を保持させる。基板２１１を保持したホルダ２２１は、貼り合わせ装置３００に搬入され、上ステージ３２２に基板２１１を下方に向けて固定される。また、搬送装置１４０により、ホルダストッカ４００からホルダ２２３を取り出してプリアライナ５００に搬送し、基板カセット１２０から基板２１３を取り出してプリアライナ５００に搬送し、ホルダ２２３に基板２１３を保持させる。基板２１３を保持したホルダ２２３は、貼り合わせ装置３００に搬入され、下ステージ３３２に基板２１３を上方に向けて固定される。
【0079】
次いで、下ステージ３３２の位置、すなわち、顕微鏡３２４，３３４の相対位置を較正する。その詳細手順は先述のとおりである。
【0080】
ステップＳ１０２では、顕微鏡３２４，３３４を用いて、基板２１１，２１３のそれぞれのアライメントマークを検出する。図１３Ｂに示すように、制御装置１５０の制御により、干渉計３４１が下ステージ３３２の位置を測定し、その測定結果に基づいてＸ方向駆動部３３１及びＹ方向駆動部３３３により下ステージ３３２を水平方向に駆動することにより、基板２１３のアライメントマークが顕微鏡３２４の視野内に逐次位置決めされ、顕微鏡３２４に検出される。また、制御装置１５０の制御により、干渉計３４１が下ステージ３３２の位置を測定し、その測定結果に基づいてＸ方向駆動部３３１及びＹ方向駆動部３３３により下ステージ３３２を水平方向に駆動することにより、顕微鏡３３４の視野内に基板２１１のアライメントマークが逐次位置決めされ、顕微鏡３３４に検出される。干渉計３４１の測定結果と顕微鏡３２４，３３４の検出結果とから、基板２１１，２１３のアライメントマークの相互の位置関係、すなわち基板２１１，２１３の位置関係が決定される。
【0081】
ステップＳ１０３では、活性化装置３２６，３３６により基板２１１，２１３の表面を活性化する。図１３Ｃに示すように、活性化装置３２６により基板２１３の表面をプラズマに暴露し、活性化装置３３６により基板２１１の表面をプラズマに暴露し、Ｘ方向駆動部３３１及びＹ方向駆動部３３３により下ステージ３３２を矢印Ｓの方向に駆動することで、基板２１１，２１３の全面を清浄化することにより活性化する。これにより、基板２１１，２１３に接触させた場合に、基板２１１，２１３同士が相互に接着されて一体化する。
【0082】
なお、基板２１１，２１３は、研磨等の機械的な処理、洗浄による化学的な処理によっても活性化できる。また、基板２１１，２１３は、不活性ガスを用いたスパッタエッチング、イオンビーム、又は高速原子ビーム等によりを活性化することもできる。イオンビームや高速原子ビームを用いる場合は、貼り合わせ装置３００を減圧下において生成することが可能である。また、紫外線照射、オゾンアッシャー等により基板２１１，２１３を活性化することもできる。また、例えば、液体または気体のエッチャントを用いて、基板２１１，２１３の表面を化学的に清浄化することにより活性化してもよい。また、複数種類の活性化方法を併用してもよい。
【0083】
また、活性化装置３２６，３３６を貼り合わせ装置３００の内部ではなく外部に設けてもよい。この場合、基板２１１，２１３を貼り合わせ装置３００に搬入する前に基板２１１，２１３の表面を活性化し、活性化した基板２１１、２１３を貼り合わせ装置３００に搬入してもよい。
【0084】
ステップＳ１０４では、基板２１１，２１３の少なくとも一方を温度調節して設計仕様に対する倍率差を補償することで基板を補正する。基板２１１，２１３の反り等の変形を、温度調節以外の方法、例えば上ステージ３２２又は下ステージ３３２に設けられたアクチュエータを用いて基板２１１，２１３の少なくとも一方を変形させる補正手法を採用してもよい。これにより、個々の基板２１１，２１３に固有の歪みがある場合においても、基板２１１，２１３を精度よく位置合わせすることができる。
【0085】
なお、基板２１１，２１３を活性化するステップＳ１０３と、基板２１１，２１３を温度調節するステップＳ１０４と、の順番を入れ換えてもよい。また、基板２１１，２１３の少なくとも一方を温度調節して補正するステップＳ１０４を、基板２１１，２１３のそれぞれのアライメントマークを検出するステップＳ１０２の前に行ってもよい。
【0086】
ステップＳ１０５では、貼り合わせる基板２１１，２１３を相互に位置合わせする。図１３Ｄに示すように、先に決定した基板２１１，２１３の位置関係に基づいてアライメントマーク間の位置ずれが統計的に最小又は閾値以下になるように、Ｘ方向駆動部３３１及びＹ方向駆動部３３３により下ステージ３３２を駆動することにより基板２１１を水平方向に位置決めする。ここで、統計的な位置合わせ法として、エンハンスト・グローバル・アライメントを採用してよい。
【0087】
ステップＳ１０６では、貼り合わせ検出装置３５０の複数の電極３５１を基板２１１，２１３の側方に配置する。図１３Ｅに示すように、昇降駆動部３３８を上昇させることで、下ステージ３３２を上方に駆動する。これにより、下ステージ３３２に支持された基板２１３が、上ステージ３２２に支持された基板２１１に近接する。この状態において、図８Ａを用いて説明したように、電極駆動装置３５２により貼り合わせ検出装置３５０の複数の電極３５１を降下して、面方向について基板２１１，２１３を間に挟んでそれらの側方に配置する。
【0088】
ステップＳ１０７では、基板２１１，２１３の一部を相互に接触させて、貼り合わせの起点を形成する。図１３Ｆに示すように、昇降駆動部３３８を上昇させることで、基板２１３を支持する下ステージ３３２を上方に駆動する。これにより、図８Ｂを用いて説明したように、基板２１３の中央が基板２１１に押し付けられ、基板２１１，２１３の間に挟まれた雰囲気等が押し出され、基板２１１，２１３のそれぞれの一部が互いに接触して接触領域２１５が形成されて貼り合わせの起点が形成される。起点は、面積を有する領域であってもよい。
【0089】
この接触により、活性化された基板２１１，２１３の接触領域が、水素結合のような化学結合により結合する。基板２１１，２１３を一部で接触させた後、基板２１１，２１３が互いに接触した状態を維持する。このとき、基板２１１，２１３同士を押し付けることにより、接触した一部の面積を大きくすることにより接触領域を広げてもよい。接触状態を維持した状態で所定の時間が経過すると、基板２１１，２１３の貼り合わせの過程で基板２１１，２１３間に位置ずれが生じない大きさの結合力が基板２１１，２１３の間に確保される。これにより、基板２１１，２１３の互いに接触した一部に貼り合わせの起点が形成される。
【0090】
ステップＳ１０８では、基板２１１，２１３の間に接触領域が形成されて、上記した所定の大きさの結合力が２つの基板２１０の間に確保されたか否かを調べる。この段階で基板２１１，２１３が貼り合わされたことを検出する場合は、基板２１１，２１３の貼り合わせが開始されるきっかけとなる貼り合わせの起点が形成されたか否かを調べることになる。そこで、ステップＳ１０７において基板２１１，２１３の一部を押し付けた領域か、当該領域に近い位置において貼り合わせの起点となる領域が形成されたか否かを調べる。
【0091】
基板２１０に貼り合わせの起点が形成されたと判断された場合、すなわち、２つの基板２１１，２１３の接触した一部の間に上記した所定の大きさの結合力が確保されたと判断した場合、次のステップＳ１０９に進む。基板２１１，２１３に起点が形成されていることが確認されない場合、両方の基板２１１，２１３の保持を継続しつつ、貼り合わせの起点を形成すべく、基板２１１，２１３の一部を押し付け続ける。
【0092】
ステップＳ１０９では、ホルダ２２１による基板２１１の保持を解除する。それにより、基板２１１が解放され、図８Ｃを用いて説明したように、基板２１１，２１３間の分子間力により、接触領域に隣接する領域が自律的に吸着して接触領域が面方向に順次拡大するボンディングウェイブが発生し、これにより基板２１１に歪みを生じさせながら基板２１１，２１３が接合される。
【0093】
なお、基板２１１，２１３の接合とは、基板２１１，２１３の主面を互いに平行にして重ね、互いの相対位置を水素結合、ファンデルワールス結合、共有結合等により固定することをいう。一方、基板２１１，２１３を重ねるとは、基板２１１，２１３の主面を互いに接する状態にすることをいうが、互いの相対位置が固定された状態を指すとは限らない。また、「積層」を「重ねる」と同義で用いることがある。なお、基板２１１，２１３は、積層された場所で接合を開始する場合もあるが、接合が進行している間に接合領域（本実施形態では上ステージ３２２の直下の領域）から搬出され、位置合わせされた場所と異なる場所で接合が完了する場合もある。また、位置合わせされた場所とは別の場所で、加熱、加圧等により基板２１１，２１３を接合する場合もある。
【0094】
ステップＳ１１０では、貼り合わせ検出装置３５０を用いて接触領域の状態を判断する。例えば図４Ａに示した配置の複数の電極対３５１Ａ～３５１Ｅのそれぞれの静電特性を検出し、判断部１５０ａにより、図９Ａから図１０Ｃを用いて説明したようにそれぞれの静電特性の検出結果の時間変化より接触領域の状態を判断することができる。
【0095】
ステップＳ１１１では、基板２１１，２１３に形成された貼り合わせの起点から、基板２１１，２１３の接触領域が拡がっているか否かを調べる。基板２１１，２１３の接触領域が拡大していることが確認できた場合、判断部１５０ａは基板２１１，２１３の貼り合わせが進行しているものと判断して、次のステップＳ１１２に進み、確認できなかった場合、判断部１５０ａは基板２１１，２１３の貼り合わせが何らかの理由で阻害されていると判断して、ステップＳ１１４に進む。
【0096】
ここで、複数の電極対３５１Ａ～３５１Ｅの静電特性の検出結果に基づいて、基板２１１，２１３の間の傾きを制御してもよい。例えば図４Ａに示した配置の複数の電極対３５１Ａ～３５１Ｅのそれぞれの静電特性の検出結果より、電極対３５１Ａの静電特性の時間変化が他の電極対３５１Ｂ～３５１Ｅの静電特性の時間変化に対して進んでいる又は遅れている場合、判断部１５０ａは、接触領域の拡大の進行ムラが発生し、その方向への接触領域の拡大が他の方向への拡大に対して進んでいる又は遅れていると判断する。制御部１５０ｂは、判断部１５０ａによる判断に基づいて、下ステージ３３２を制御して基板２１１に対する基板２１３の左方の傾きをより大きく又は小さくする。それにより、接触領域２１５を一様に拡大することができる。
【0097】
なお、上ステージ３２２及び下ステージ３２２の少なくとも一方に基板２１１，２１３を機械的に変形させるアクチュエータを設けている場合、制御部１５０ｂは、判断部１５０ａによる判断に基づいて、アクチュエータの駆動量を制御して基板２１１，２１３の変形量を調整してもよい。また、上ステージ３２２及び下ステージ３２２の少なくとも一方に基板２１１，２１３を温度調節するヒータ等を設けている場合、制御部１５０ｂは、判断部１５０ａによる判断に基づいて、ヒータによる温度調整量を制御して基板２１１，２１３の変形量を調整してもよい。また、上ステージ３２２に厚さ方向に貫通する通気孔が設けられ、基板２１１を保持するホルダ２２１にも連通する通気孔が設けられ、貼り合わせ装置３００外のタンクから乾燥空気、不活性ガス等の流体を上ステージ３２２及びホルダ３２２の通気孔を介して基板２１１に噴射するよう構成されている場合、制御部１５０ｂは、判断部１５０ａによる判断に基づいて、接触領域の拡大が遅い領域又は速い領域に対応する通気孔からの流量及び流体圧を調整してもよい。また、ホルダ２２１の保持面を径方向および周方向の少なくとも一方の方向に沿って複数のエリアに分割し、エリアごとに真空吸着又は静電吸着の吸着力を制御可能としてもよい。この場合、拡大領域の拡大の速度に応じて、ホルダ２２１からの基板２１１のリリースタイミングをエリアごとに制御してもよい。このように、ホルダ２２１による基板２１１の保持を非一様に解除できる場合、制御部１５０ｂは、判断部１５０ａによる判断に基づいて、接触領域の拡大が遅い領域に対応するエリアによる吸着の解除を、拡大が速い領域に対応するエリアによる吸着の解除よりも先のタイミングで行う制御を行ってもよい。また、ホルダ２２３の保持面を径方向および周方向の少なくとも一方の方向に沿って複数のエリアに分割し、エリアごとに真空吸着又は静電吸着の吸着力を制御可能とし、接触領域の拡大の速度に応じて、接触領域の拡大の進行をエリアごとに制御してもよい。このように、ホルダ２２３による基板２１３の保持を非一様に解除できる場合、制御部１５０ｂは、判断部１５０ａによる判断に基づいて、接触領域の拡大が遅い領域に対応するエリアによる吸着力を、拡大が速い領域に対応するエリアによる吸着力よりも弱める制御を行ってもよい。また、昇降駆動部３３８により基板２１３を支持する下ステージ３３２を上方又は下方に駆動して、基板２１１，２１３間のギャップを調整してもよい。
【0098】
なお、接触領域の拡大速度が予め定められた速度よりも速い場合、制御部１５０ｂは、基板２１１，２１３の貼り合わせ工程中においても、基板２１１，２１３の接触領域の拡大速度の制御、倍率非線形補正の制御を修正してもよい。例えば、基板の個体差、環境等の変化により、貼り合わせ工程中に生じる倍率が予定と異なることを検知し、これを補正してよい。予め定められた速度は、それまでの基板の貼り合わせにおいて得られた接触領域の拡大速度の検出結果に基づいて設定することができる。基板の貼り合わせ工程中に発生する倍率（非線形）と接触領域の拡大速度との関係を、同種の基板等のデータに基づいて予め把握しておく。基板の貼り合わせ工程中に発生するであろう倍率（非線形）は先に貼り合わせた基板と同じとすることで、拡大速度が設定される。なお、環境要素等での倍率変動や接触領域の拡大速度の変化が予測される場合、それらも予測して予定速度を設定する。
【0099】
制御部１５０ｂによる斯かる下ステージ３３２の制御をリアルタイムで実施してもよく、次の基板の貼り合わせ時に行ってもよい。また、基板のロット毎、貼り合わせプロセスのレシピが変更される毎等に実施してもよい。
【0100】
なお、ステップＳ１１１において、判断部１５０ａは、さらに、基板２１１，２１３の接触領域２１５が拡大する速さ或いは拡大の程度を検出することにより、基板２１１，２１３の貼り合わせが完了する時間を予測してもよい。接触領域２１５が拡大する速さ又は拡大の程度は、例えば、図９Ｃ、図９Ｄ、及び図１０Ｃに示した２つの電極３５１間の静電特性の時間変化のプロファイルから算出することができる。
【0101】
また、図５Ａ又は図６Ａに示した配置の複数の電極対３５１Ａ～３５１Ｄのそれぞれの静電特性の検出結果より、各方向について接触領域が拡大する速さ或いは拡大の程度を検出して、接触領域２１５の形状を検出してもよい。接触領域２１５の形状は、その拡大とともに変わり得る。そこで、接触領域２１５が円形を維持している場合、判断部１５０ａは基板２１１，２１３の貼り合わせは正常に進行しているものと判断して、次のステップＳ１１２に進み、円形を維持せず円形からのずれが大きくなった場合、判断部１５０ａは基板２１１，２１３の貼り合わせは正常に進行していないと判断して、ステップＳ１１４に進む。
【0102】
ステップＳ１１２では、基板２１１，２１３の貼り合わせが完了したか否かを調べる。判断部１５０ａは、複数の電極対３５１Ａ～３５１Ｅのそれぞれの静電特性の時間変化がなくなり一定値に飽和することで、貼り合わせの完了を確認することができる。ここで、図９Ｃ、図９Ｄ、及び図１０Ｃを用いて説明したように、電極対３５１Ａ～３５１Ｅのそれぞれに含まれる２つの電極３５１ａ～３５１ｅ間の静電容量の検出結果がＣ１から増大し、変化が極小さくなる一定期間を経てＣ２に飽和する。そこで、判断部１５０ａは、静電容量の検出結果が変化し始め、一定期間より長いマスク期間の経過後、静電容量の検出結果が｜Ｃ２｜又は｜Ｃ２－Ｃ１｜の一定割合の範囲内に収束してＣ２との差分が閾値以下になった場合に、貼り合わせの完了を確認するとしてもよい。これにより、基板２１１，２１３毎に貼り合わせに要する時間が異なる場合においても確実に貼り合わせの完了を確認することができる。なお、判断部１５０ａは、予め定めた閾値時間を過ぎても基板２１１，２１３の貼り合わせの完了が確認できない場合に、基板の貼り合わせの完了を確認できなかったと判断してよい。基板の貼り合わせの完了を確認した場合、次のステップＳ１１３に進み、確認できなかった場合、ステップＳ１１４に進む。
【0103】
ステップＳ１１３では、基板２１１，２１３を貼り合わせてなる貼り合わせ基板２３０を搬出する。図１３Ｇに示すように、電極駆動装置３５２により複数の電極３５１を上昇して上ステージ３２２の側方に退避し、基板２１１，２１３に対する温度制御等を終了し、昇降駆動部３３８により下ステージ３３２を降下し、搬送装置１４０により貼り合わせ基板２３０を貼り合わせ装置３００から搬出する。貼り合わせ基板２３０はホルダ２２１，２２３から分離されて、基板カセット１３０に収容される。
【0104】
ステップＳ１１４では、貼り合わせ装置３００の動作を停止する、外部に警報を伝える、貼り合わせ装置３００から貼り合わせ中の基板２１１，２１３を搬出する、等の対応を実行する。
【0105】
これにより、基板２１１，２１３の基板貼り合わせ手順が完了する。
【0106】
本実施形態に係る基板貼り合わせ装置３００によれば、基板２１１，２１３の間にそれぞれの一部が互いに接触する接触領域２１５を形成し、接触領域２１５を貼り合わせ面に沿った面方向に拡大させることで基板２１１，２１３を直接貼り合わせる装置であり、面方向について基板２１１，２１３を間に挟んで配置される少なくとも一対の電極３５１、および、少なくとも一対の電極３５１に含まれる２つの電極間の静電特性を検出する検出部３５３を備える。基板２１１，２１３の間にそれぞれの一部を接触させて接触領域２１５を形成し、接触領域２１５を面方向に拡大させる際に、検出部３５３により、面方向について基板２１１，２１３を間に挟んで配置される少なくとも一対の電極３５１の静電特性を検出することで、接触領域２１５の状態、すなわち基板２１１，２１３の貼り合わせ過程を検出することができる。
【0107】
本実施形態に係る基板貼り合わせ方法によれば、基板２１１，２１３の間にそれぞれの一部が互いに接触する接触領域２１５を形成し、接触領域２１５を貼り合わせ面に沿った面方向に拡大させることで基板２１１，２１３を直接貼り合わせる方法であり、面方向について基板２１１，２１３を間に挟んで少なくとも一対の電極３５１を配置する段階、基板２１１，２１３の間にそれぞれの一部が互いに接触する接触領域２１５を形成する段階、接触領域２１５を貼り合わせ面に沿った面方向に拡大させるとともに少なくとも一対の電極３５１に含まれる２つの電極間の静電特性を検出する段階を含む。基板２１１，２１３の間にそれぞれの一部を接触させて接触領域２１５を形成し、接触領域２１５を面方向に拡大させる際に、面方向について基板２１１，２１３を間に挟んで配置される少なくとも一対の電極３５１の静電特性を検出することで、接触領域２１５の状態、すなわち基板２１１，２１３の貼り合わせ過程を検出することができる。
【0108】
なお、本実施形態に係る貼り合わせ装置３００では、ホルダ２２１，２２３を介して基板２１１，２１３を上ステージ３２２及び下ステージ３３２に保持する構成を採用したが、これに代えて、ホルダ２２１，２２３を用いないで基板２１１，２１３を直接、上ステージ３２２及び下ステージ３３２に保持する構成を採用してもよい。斯かる場合、上ステージ３２２の保持面を中央側が高く、周縁が低い湾曲した形状としてよい。基板２１１は、上ステージ３２２の保持面に吸着保持され、保持面に密着して中央側が突出した凸状に湾曲し、その形状が維持される。
【0109】
本実施形態に係る基板貼り合わせ装置３００では、貼り合わせ検出装置３５０により基板２１１，２１３の接触領域２１５の拡大の進行状態を検出するよう図９Ａ及び図９Ｂ又は図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように電極３５１を配置したが、接触領域２１５の拡大の終了のみを検出するよう電極３５１を配置してもよい。図１４Ａ及び図１４Ｂに、電極配置の変形例と基板の変位検出の原理を示す。
【0110】
図１４Ａに示す変形例では、一対の電極３５１のうちの少なくとも一方は、Ｚ軸方向に関して基板２１３に貼り合わせられた後の基板２１１の背面側に配置される。これによれば、基板２１１，２１３の接触領域の拡大が進行中においては、基板２１１の端面が電極３５１に対向するため電極３５１より基板２１１の静電容量を検出することができるのに対して、基板２１１，２１３の接触領域の拡大が基板２１１，２１３の端部まで進んで終了すると、基板２１１の端面が電極３５１に対向しないため電極３５１より基板２１１の静電容量は検出されず、雰囲気の静電容量が検出される。従って、判断部１５０ａは、電極３５１間の静電特性の検出結果より雰囲気の静電容量を検出した場合に接触領域２１５の拡大が終了、すなわち基板の貼り合わせが完了したと判断することができる。
【0111】
図１４Ｂに示す変形例では、一対の電極３５１のうちの少なくとも一方は、Ｚ軸方向に関して基板２１３に貼り合わせられた後の基板２１１の端面に対向する位置に配置される。これによれば、基板２１１，２１３の接触領域の拡大が進行中においては、基板２１１の端面が電極３５１に対向しないため電極３５１より基板２１１及び雰囲気が混成した静電容量を検出するのに対して、基板２１１，２１３の接触領域の拡大が基板２１１，２１３の端部まで進んで終了すると、基板２１１の端面が電極３５１に対向するため電極３５１より基板２１１の静電容量が検出される。従って、判断部１５０ａは、電極３５１間の静電特性の検出結果より基板２１１の静電容量を検出した場合に接触領域２１５の拡大が終了、すなわち基板の貼り合わせが完了したと判断することができる。
【0112】
本実施形態では、貼り合わせ検出装置３５０の複数の電極３５１を基板２１１，２１３の端面に対向してそれらの側方に配置する。複数の電極３５１を基板２１１，２１３の表面に対向してそれらの静電特性を検出する場合、基板２１１，２１３の表面に形成された酸化膜により静電特性が基板毎に或いは同じ基板上の場所毎に変わり得るため、複数の電極３５１を用いて基板２１１，２１３の接触領域の拡大をすべての基板について、また単一の基板のすべての場所について統一的に検出することが困難である。それに対して、複数の電極３５１を基板２１１，２１３の端面に対向する場合、基板２１１，２１３の表面の酸化膜が静電特性にほとんど影響しないため、複数の電極３５１を用いて基板２１１，２１３の接触領域の拡大をすべての基板について、また単一の基板のすべての場所について統一的に検出することが可能となる。
【0113】
なお、本実施形態では、貼り合わせ検出装置３５０の複数の電極対３５１Ａ～３５１Ｅのそれぞれに含まれる２つの電極３５１ａ～３５１ｅのうちの一方の電極を共有してもよい。斯かる場合、貼り合わせ検出装置３５０は、複数の電極対３５１Ａ～３５１Ｅのそれぞれに含まれる２つの電極３５１ａ～３５１ｅのうちの他方の電極に対向するよう共有する電極を回動してその向きを変える回動機構と、回動機構により共有する電極を複数の電極対３５１Ａ～３５１Ｅのうちのいずれかに含まれる２つの電極３５１ａ～３５１ｅの他方の電極に対向させると同時にその対となる電極３５１ａ～３５１ｅを検出部３５３に接続するセレクタと、を設けることとする。それにより、複数の電極対３５１Ａ～３５１Ｅを干渉することなく配置することが可能となる。
【0114】
なお、本実施形態に係る貼り合わせ検出装置３５０では、基板２１１，２１３の中央を相互に接触させて貼り合わせの起点となる接触領域２１５を形成することとしたが、貼り合わせの起点は基板２１１，２１３の中央に限らず、任意の位置、例えば基板２１１，２１３の縁部であってもよい。
【0115】
本実施形態に係る貼り合わせ検出装置３５０では、複数の電極３５１に含まれる２つの電極を、面方向について基板２１１，２１３を間に非接触で挟むよう配置したが、これに代えて又はこれと組み合わせて、基板２１１，２１３が重なる方向についてそれらを間に挟むよう配置してもよい。
【0116】
図１５Ａ及び図１５Ｂに、それぞれ、第１の変形例に係る貼り合わせ検出装置３５０Ａの上面及び側面から見た構成を概略的に示す。ここで、図１５Ｂは、図１５Ａにおける基準線ＢＢに関する断面図である。なお、図１５Ａにおいて、ホルダ２２１及び上ステージ３２２が省略されている。図１５Ｂにおいて、ホルダ２２１，２２３が省略されている。貼り合わせ検出装置３５０Ａは電極対３５１Ａを含み、これに含まれる２つの電極３５１ａがそれぞれ上ステージ３２２の下面中央及び下ステージ３３２の上面中央に設けられている。電極対３５１Ａの静電特性を検出することで、上ステージ３２２及び下ステージ３３２にそれぞれ保持された基板２１１，２１３の中央に貼り合わせの起点となる接触領域２１５が形成されたか否かを検知することができる。
【0117】
図１６Ａ及び図１６Ｂに、それぞれ、第２の変形例に係る貼り合わせ検出装置３５０Ｂの上面及び側面から見た構成を概略的に示す。ここで、図１６Ｂは、図１６Ａにおける基準線ＢＢに関する断面図である。なお、図１６Ａにおいて、ホルダ２２１及び上ステージ３２２が省略されている。図１６Ｂにおいて、ホルダ２２１，２２３が省略されている。貼り合わせ検出装置３５０Ｂは複数の電極対３５１Ｂ～３５１Ｅを含む。電極対３５１Ｂ～３５１Ｅのそれぞれに含まれる２つの電極３５１ｂ～３５１ｅの一方が、上ステージ３２２の下面上の４か所の縁部に設けられ、他方が下ステージ３３２の上面上の４か所の縁部に設けられている。各電極対３５１Ｂ～３５１Ｅの静電特性を検出することで、上ステージ３２２及び下ステージ３３２にそれぞれ保持された基板２１１，２１３の４か所の縁部において、基板２１１，２１３の間に形成された接触領域２１５の拡大過程、そして貼り合わせの終了を検出することができる。
【0118】
なお、図１５Ｂおよび図１６Ｂに示す例では、上ステージ３２２および下ステージ３３２にそれぞれ１つの電極対３５１Ａ又は複数の電極対３５１Ｂ～３５１Ｅが設けられた例を示したが、ホルダ２２１，２２３を用いる場合には、ホルダ２２１，２２３に１つの電極対３５１Ａ又は複数の電極対３５１Ｂ～３５１Ｅを設けてもよい。
【0119】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【0120】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【0121】
１００…基板貼り合わせシステム、１１０…筐体、１２０，１３０…基板カセット、１４０…搬送装置、１５０…制御装置、１５０ａ…判断部、１５０ｂ…制御部、２１０，２１１，２１３…基板、２３０…貼り合わせ基板（基板）、２１２…スクライブライン、２１４…ノッチ、２１５…接触領域、２１６…回路領域、２１８…アライメントマーク、２２０，２２１，２２３…ホルダ、２２２，２２４…保持面、２３２…ボンディングウェイブ、３００…貼り合わせ装置、３１０…枠体、３１２…底板、３１４…支柱、３１６…天板、３２２…上ステージ、３２４，３３４…顕微鏡、３２６，３３６…活性化装置、３３１…Ｘ方向駆動部、３３２…下ステージ、３３３…Ｙ方向駆動部、３３６…活性化装置、３３８…昇降駆動部、３４１…干渉計、３５０，３５０Ａ，３５０Ｂ…貼り合わせ検出装置、３５１…電極、３５１Ａ～３５１Ｈ…電極対、３５１ａ～３５１ｈ…電極、３５２…電極駆動装置、３５３，３５３ａ～３５３ｅ…検出部、３５４…セレクタ、３５５，３５６，３５７…ガイド、４００…ホルダストッカ、５００…プリアライナ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図8D】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図9D】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図11A】
【図11B】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図13C】
【図13D】
【図13E】
【図13F】
【図13G】
【図14A】
【図14B】
【図15A】
【図15B】
【図16A】
【図16B】