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(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】P2023018531
(43)【公開日】2023-02-08
(54)【発明の名称】基板接合システムおよび基板接合方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/02 20060101AFI20230201BHJP
H01L 21/683 20060101ALI20230201BHJP
H01L 21/68 20060101ALI20230201BHJP
【ＦＩ】
H01L21/02 B
H01L21/68 N
H01L21/68 F
【審査請求】未請求
【請求項の数】63
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021122726
(22)【出願日】2021-07-27
(71)【出願人】
【識別番号】304019355
【氏名又は名称】ボンドテック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100095407
【弁理士】
【氏名又は名称】木村 満
(74)【代理人】
【識別番号】100132883
【弁理士】
【氏名又は名称】森川 泰司
(74)【代理人】
【識別番号】100174388
【弁理士】
【氏名又は名称】龍竹 史朗
(74)【代理人】
【識別番号】100165489
【弁理士】
【氏名又は名称】榊原 靖
(72)【発明者】
【氏名】山内 朗
【テーマコード（参考）】
5F131
【Ｆターム（参考）】
5F131AA02
5F131BA37
5F131BA39
5F131BA60
5F131CA18
5F131DA33
5F131DA42
5F131DA67
5F131DB02
5F131DB52
5F131DB57
5F131DB72
5F131EA03
5F131EA06
5F131EA07
5F131EA14
5F131EA22
5F131EA23
5F131EA24
5F131EA25
5F131EB01
5F131EB02
5F131EB11
5F131EB63
5F131EB78
5F131EB79
5F131EB89
5F131FA17
5F131FA32
5F131FA33
5F131FA37
5F131FA39
5F131JA08
5F131JA16
5F131JA32
5F131JA36
5F131KA12
5F131KA14
5F131KA47
5F131KA72
5F131KB07
5F131KB12
5F131KB32
(57)【要約】
【課題】互いに接合された基板全体における接合位置精度を高めることができる基板接合システムおよび基板接合方法を提供する。
【解決手段】基板接合装置は、ステージ、ヘッドにおける第２領域に設けられた気体吐出孔１４１３ｃ、１４２３ｃと、基板の中央部同士を接触させる前に、基板の周部が静電チャック１４１１、１４２１に保持された状態で、静電チャック１４１３、１４２３による基板の保持を解除するとともに、気体吐出孔１４１３ｃ、１４２３ｃから気体を吐出させるようにチャック駆動部および気体供給部１４９２を制御する制御部と、を備える。そして、ステージ、ヘッドは、第２領域に設けられ、気体吐出孔１４１３ｃ、１４２３ｃに連通する溝１４１３ｄ、１４２３ｄを有する。
【選択図】図６
【解決手段】基板接合装置は、ステージ、ヘッドにおける第２領域に設けられた気体吐出孔１４１３ｃ、１４２３ｃと、基板の中央部同士を接触させる前に、基板の周部が静電チャック１４１１、１４２１に保持された状態で、静電チャック１４１３、１４２３による基板の保持を解除するとともに、気体吐出孔１４１３ｃ、１４２３ｃから気体を吐出させるようにチャック駆動部および気体供給部１４９２を制御する制御部と、を備える。そして、ステージ、ヘッドは、第２領域に設けられ、気体吐出孔１４１３ｃ、１４２３ｃに連通する溝１４１３ｄ、１４２３ｄを有する。
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１基板と第２基板とを接合する基板接合システムであって、
前記第１基板を保持する第１基板保持部と、
前記第２基板の接合面を前記第１基板の接合面に対向させた状態で前記第２基板を保持する第２基板保持部と、
前記第１基板保持部における予め設定された基板保持位置に配置された前記第１基板の周部に対向する第１領域に設けられた少なくとも１つの第１静電チャックと、
前記第１基板保持部における前記第１領域の内側の第２領域に設けられ前記基板保持位置に配置された前記第１基板における前記第２領域に対向する部分を保持する少なくとも１つの第２静電チャックと、
前記第１静電チャックと前記第２静電チャックとを各別に駆動するチャック駆動部と、
前記第１基板保持部における前記第２領域に設けられ前記第１基板側に向かって気体を吐出する気体吐出部と、
前記気体吐出部に気体を供給する気体供給部と、
前記第１基板の接合面の中央部と前記第２基板の接合面の中央部とを接触させる前に、前記第１基板の周部が前記第１静電チャックに保持された状態で、前記第２静電チャックによる前記第１基板の保持を解除するとともに、前記気体吐出部から気体を吐出させるように前記チャック駆動部および前記気体供給部を制御する制御部と、を備え、
前記第１基板保持部は、前記第２領域に設けられ、前記気体吐出部に連通する第１凹部を有する、
基板接合システム。
前記第１基板を保持する第１基板保持部と、
前記第２基板の接合面を前記第１基板の接合面に対向させた状態で前記第２基板を保持する第２基板保持部と、
前記第１基板保持部における予め設定された基板保持位置に配置された前記第１基板の周部に対向する第１領域に設けられた少なくとも１つの第１静電チャックと、
前記第１基板保持部における前記第１領域の内側の第２領域に設けられ前記基板保持位置に配置された前記第１基板における前記第２領域に対向する部分を保持する少なくとも１つの第２静電チャックと、
前記第１静電チャックと前記第２静電チャックとを各別に駆動するチャック駆動部と、
前記第１基板保持部における前記第２領域に設けられ前記第１基板側に向かって気体を吐出する気体吐出部と、
前記気体吐出部に気体を供給する気体供給部と、
前記第１基板の接合面の中央部と前記第２基板の接合面の中央部とを接触させる前に、前記第１基板の周部が前記第１静電チャックに保持された状態で、前記第２静電チャックによる前記第１基板の保持を解除するとともに、前記気体吐出部から気体を吐出させるように前記チャック駆動部および前記気体供給部を制御する制御部と、を備え、
前記第１基板保持部は、前記第２領域に設けられ、前記気体吐出部に連通する第１凹部を有する、
基板接合システム。
【請求項2】
前記第１凹部は、前記第２領域において、少なくとも一部が前記第１基板保持部の中央部から前記第１基板保持部の周縁に向かう方向へ放射状に延在する部分を有する少なくとも１つの第１溝を含む、
請求項１に記載の基板接合システム。
請求項１に記載の基板接合システム。
【請求項3】
前記第１静電チャックは、前記第１領域において、前記第１基板保持部の中央部から前記第１基板保持部の周縁に向かう方向へ放射状に延在する複数の第１電極子を有し、
前記第２静電チャックは、前記第２領域において、前記第１基板保持部の中央部から前記第１基板保持部の周縁に向かう方向へ放射状に延在する複数の第２電極子を有する、
請求項２に記載の基板接合システム。
前記第２静電チャックは、前記第２領域において、前記第１基板保持部の中央部から前記第１基板保持部の周縁に向かう方向へ放射状に延在する複数の第２電極子を有する、
請求項２に記載の基板接合システム。
【請求項4】
前記複数の第２電極子は、平面視における幅が前記第１基板保持部の周縁側ほど広くなる形状を有する、
請求項３に記載の基板接合システム。
請求項３に記載の基板接合システム。
【請求項5】
前記第１凹部は、前記第２領域において、前記第１基板保持部の中央部を中心として円弧状に延在する部分を有する少なくとも１つの第１溝を含む、
請求項２に記載の基板接合システム。
請求項２に記載の基板接合システム。
【請求項6】
前記第２静電チャックは、前記第２領域それぞれにおいて、前記第１基板保持部の中央部を中心として円弧状に延在する複数の第２電極子を有する、
請求項５に記載の基板接合システム。
請求項５に記載の基板接合システム。
【請求項7】
前記第１凹部は、前記第２領域において、前記第１基板保持部の中央部から螺旋状に延在する部分を有する少なくとも１つの第１溝を含む、
請求項２に記載の基板接合システム。
請求項２に記載の基板接合システム。
【請求項8】
前記第２静電チャックは、前記第２領域それぞれにおいて、前記第１基板保持部の中央部から螺旋状に延在する少なくとも１つの電極子を有する、
請求項７に記載の基板接合システム。
請求項７に記載の基板接合システム。
【請求項9】
前記少なくとも１つの第１溝は、前記複数の第２電極子それぞれの延在方向に沿って延在する部分を有する、
請求項３または４に記載の基板接合システム。
請求項３または４に記載の基板接合システム。
【請求項10】
前記複数の第２電極子のうちの一部の第２電極子は、第１端子電極に電気的に接続され、
前記複数の第２電極子のうちの残りの第２電極子は、前記第１端子電極とは異なる第２端子電極に電気的に接続され、
前記一部の第２電極子と前記残りの第２電極子とは、前記複数の第２電極子の延在方向と直交する方向に交互に並ぶように配置され、
前記少なくとも１つの第１溝は、前記第１端子電極に電気的に接続された第１電極子と前記第２端子電極に電気的に接続された第２電極子との間に設けられている、
請求項９に記載の基板接合システム。
前記複数の第２電極子のうちの残りの第２電極子は、前記第１端子電極とは異なる第２端子電極に電気的に接続され、
前記一部の第２電極子と前記残りの第２電極子とは、前記複数の第２電極子の延在方向と直交する方向に交互に並ぶように配置され、
前記少なくとも１つの第１溝は、前記第１端子電極に電気的に接続された第１電極子と前記第２端子電極に電気的に接続された第２電極子との間に設けられている、
請求項９に記載の基板接合システム。
【請求項11】
前記制御部は、前記第１基板の接合面の中央部と前記第２基板の接合面の中央部とを接触させる前に、前記第１基板が前記第２静電チャックに保持された状態で、前記気体吐出部から前記第１凹部全体に気体を充填させた後、前記第２静電チャックによる前記第１基板の保持を解除するように前記チャック駆動部および前記気体供給部を制御する、
請求項１から１０のいずれか１項に記載の基板接合システム。
請求項１から１０のいずれか１項に記載の基板接合システム。
【請求項12】
前記気体吐出部は、イオンを含む気体を吐出する、
請求項１から１１のいずれか１項に記載の基板接合システム。
請求項１から１１のいずれか１項に記載の基板接合システム。
【請求項13】
前記第１基板保持部は、前記第１領域に設けられ前記気体吐出部に連通する第２凹部を有する、
請求項１から８のいずれか１項に記載の基板接合システム。
請求項１から８のいずれか１項に記載の基板接合システム。
【請求項14】
前記制御部は、前記第１基板の接合面の中央部と前記第２基板の接合面の中央部とが接触し且つ前記第１基板の周部が前記第１静電チャックに保持された状態で、前記気体吐出部から前記第２凹部全体に気体を充填させた後、前記第１静電チャックによる前記第１基板の保持を解除するように前記チャック駆動部および前記気体供給部を制御して前記第１基板と前記第２基板とを接触させる、
請求項１３に記載の基板接合システム。
請求項１３に記載の基板接合システム。
【請求項15】
前記複数の第１電極子のうちの一部の第１電極子は、第３端子電極に電気的に接続され、
前記複数の第１電極子のうちの残りの第１電極子は、前記第３端子電極とは異なる第４端子電極に電気的に接続され、
前記一部の第１電極子と前記残りの第１電極子とは、前記複数の第１電極子の延在方向と直交する方向に交互に並ぶように配置され、
前記第２凹部は、前記第１領域において、少なくとも一部が前記第１基板保持部の中央部から前記第１基板保持部の周縁に向かう方向へ放射状に延在する部分を有する少なくとも１つの第２溝を含み、
前記少なくとも１つの第２溝は、前記第３端子電極に電気的に接続された第１電極子と前記第４端子電極に電気的に接続された第１電極子との間に設けられている、
請求項１３または１４に記載の基板接合システム。
前記複数の第１電極子のうちの残りの第１電極子は、前記第３端子電極とは異なる第４端子電極に電気的に接続され、
前記一部の第１電極子と前記残りの第１電極子とは、前記複数の第１電極子の延在方向と直交する方向に交互に並ぶように配置され、
前記第２凹部は、前記第１領域において、少なくとも一部が前記第１基板保持部の中央部から前記第１基板保持部の周縁に向かう方向へ放射状に延在する部分を有する少なくとも１つの第２溝を含み、
前記少なくとも１つの第２溝は、前記第３端子電極に電気的に接続された第１電極子と前記第４端子電極に電気的に接続された第１電極子との間に設けられている、
請求項１３または１４に記載の基板接合システム。
【請求項16】
前記第１静電チャックは、
前記第１領域において、前記第１基板保持部の中央部から前記第１基板保持部の周縁に向かう方向へ放射状に延在する複数の第１電極子と、
前記第１領域において、前記複数の第１電極子のうちの一部の第１電極子に電気的に接続される環状の第３端子電極と、
前記第１領域において、前記複数の第１電極子のうちの残りの第１電極子に電気的に接続される環状の第４端子電極と、を有し、
前記第３端子電極と前記第４端子電極との少なくとも一方は、平面視で他方から離れる方向へ突出するように屈曲した複数の屈曲部と、周方向で隣り合う２つの屈曲部の端部同士を連結する連結部と、を有する、
請求項１から１５のいずれか１項に記載の基板接合システム。
前記第１領域において、前記第１基板保持部の中央部から前記第１基板保持部の周縁に向かう方向へ放射状に延在する複数の第１電極子と、
前記第１領域において、前記複数の第１電極子のうちの一部の第１電極子に電気的に接続される環状の第３端子電極と、
前記第１領域において、前記複数の第１電極子のうちの残りの第１電極子に電気的に接続される環状の第４端子電極と、を有し、
前記第３端子電極と前記第４端子電極との少なくとも一方は、平面視で他方から離れる方向へ突出するように屈曲した複数の屈曲部と、周方向で隣り合う２つの屈曲部の端部同士を連結する連結部と、を有する、
請求項１から１５のいずれか１項に記載の基板接合システム。
【請求項17】
前記第１基板保持部の中央部において前記第１基板の中央部を押圧する押圧機構を更に備え、
前記制御部は、前記第１基板の周部が前記第１静電チャックに保持された状態で、前記第２静電チャックによる前記第１基板の保持が解除するとともに、前記気体吐出部から気体を吐出させるように前記チャック駆動部および前記気体供給部を制御した後、前記押圧機構により前記第１基板を押圧して前記第１基板の中央部が前記第１基板の周部に比べて前記第２基板側へ突出するように撓ませた状態で前記第１基板の接合面の中央部を前記第２基板の接合面の中央部に接触させて前記第１基板と前記第２基板との接合を進めるように前記押圧機構を制御する、
請求項１から１６のいずれか１項に記載の基板接合システム。
前記制御部は、前記第１基板の周部が前記第１静電チャックに保持された状態で、前記第２静電チャックによる前記第１基板の保持が解除するとともに、前記気体吐出部から気体を吐出させるように前記チャック駆動部および前記気体供給部を制御した後、前記押圧機構により前記第１基板を押圧して前記第１基板の中央部が前記第１基板の周部に比べて前記第２基板側へ突出するように撓ませた状態で前記第１基板の接合面の中央部を前記第２基板の接合面の中央部に接触させて前記第１基板と前記第２基板との接合を進めるように前記押圧機構を制御する、
請求項１から１６のいずれか１項に記載の基板接合システム。
【請求項18】
前記制御部は、前記第１基板が前記第２基板に接触する圧力が前記第１基板と前記第２基板とが仮接合される臨界圧力未満となるように前記気体吐出部から気体が吐出されるように前記気体供給部を制御する、
請求項１から１７のいずれか１項に記載の基板接合システム。
請求項１から１７のいずれか１項に記載の基板接合システム。
【請求項19】
前記気体吐出部から気体が吐出されたときの前記第１基板保持部と前記第１基板との間の領域の気圧を検出する気圧検出部を更に備え、
前記制御部は、前記気圧検出部により検出される気圧に基づいて、前記気圧が前記臨界圧力未満となるように前記気体吐出部から吐出される気体の流量を制御する、
請求項１８に記載の基板接合システム。
前記制御部は、前記気圧検出部により検出される気圧に基づいて、前記気圧が前記臨界圧力未満となるように前記気体吐出部から吐出される気体の流量を制御する、
請求項１８に記載の基板接合システム。
【請求項20】
前記第１静電チャックは、複数の第１電極子を有し、
前記第２静電チャックは、複数の第２電極子を有し、
前記複数の第２電極子のうちの一部の第２電極子は、第１端子電極に電気的に接続され、
前記複数の第２電極子のうちの残りの第２電極子は、前記第１端子電極とは異なる第２端子電極に電気的に接続され、
前記複数の第１電極子のうちの一部の第１電極子は、第３端子電極に電気的に接続され、
前記複数の第１電極子のうちの残りの第１電極子は、前記第３端子電極とは異なる第４端子電極に電気的に接続され、
前記一部の第２電極子と前記残りの第２電極子とは、交互に並ぶように配置され、
前記一部の第１電極子と前記残りの第１電極子とは、交互に並ぶように配置され、
前記制御部は、前記第１静電チャックから前記第１基板の周部の保持を解除する際、前記第１端子電極と前記第２端子電極との間に極性の異なるパルス電圧を交互に印加しつつ、前記パルス電圧の振幅を漸減させるように前記チャック駆動部を制御する、
請求項１から１９のいずれか１項に記載の基板接合システム。
前記第２静電チャックは、複数の第２電極子を有し、
前記複数の第２電極子のうちの一部の第２電極子は、第１端子電極に電気的に接続され、
前記複数の第２電極子のうちの残りの第２電極子は、前記第１端子電極とは異なる第２端子電極に電気的に接続され、
前記複数の第１電極子のうちの一部の第１電極子は、第３端子電極に電気的に接続され、
前記複数の第１電極子のうちの残りの第１電極子は、前記第３端子電極とは異なる第４端子電極に電気的に接続され、
前記一部の第２電極子と前記残りの第２電極子とは、交互に並ぶように配置され、
前記一部の第１電極子と前記残りの第１電極子とは、交互に並ぶように配置され、
前記制御部は、前記第１静電チャックから前記第１基板の周部の保持を解除する際、前記第１端子電極と前記第２端子電極との間に極性の異なるパルス電圧を交互に印加しつつ、前記パルス電圧の振幅を漸減させるように前記チャック駆動部を制御する、
請求項１から１９のいずれか１項に記載の基板接合システム。
【請求項21】
前記第１基板保持部における前記第１基板が支持される側とは反対側に配置された第１撮像部と、
前記第１基板保持部と前記第２基板保持部との少なくとも一方を他方に対して前記第１基板保持部と前記第２基板保持部とが対向する方向と交差する方向へ相対的に移動させる保持部駆動部と、を更に備え、
前記第１基板保持部は、透光性を有するガラスから形成され、
前記第１基板は、複数の第１アライメントマークが設けられ、
前記第２基板は、前記複数の第１アライメントマークと同数の複数の第２アライメントマークが設けられ、
前記第１撮像部は、前記第１基板保持部を透過して前記複数の第１アライメントマークおよび前記複数の第２アライメントマークを撮像し、
前記制御部は、更に、前記第１撮像部により撮像された前記複数の第１アライメントマークおよび前記複数の第２アライメントマークの撮影画像に基づいて、前記第１基板の前記第２基板に対する相対的な位置ずれ量が小さくなるように前記第１基板保持部と前記第２基板保持部との少なくとも一方を移動させるよう前記保持部駆動部を制御する、
請求項１から２０のいずれか１項に記載の基板接合システム。
前記第１基板保持部と前記第２基板保持部との少なくとも一方を他方に対して前記第１基板保持部と前記第２基板保持部とが対向する方向と交差する方向へ相対的に移動させる保持部駆動部と、を更に備え、
前記第１基板保持部は、透光性を有するガラスから形成され、
前記第１基板は、複数の第１アライメントマークが設けられ、
前記第２基板は、前記複数の第１アライメントマークと同数の複数の第２アライメントマークが設けられ、
前記第１撮像部は、前記第１基板保持部を透過して前記複数の第１アライメントマークおよび前記複数の第２アライメントマークを撮像し、
前記制御部は、更に、前記第１撮像部により撮像された前記複数の第１アライメントマークおよび前記複数の第２アライメントマークの撮影画像に基づいて、前記第１基板の前記第２基板に対する相対的な位置ずれ量が小さくなるように前記第１基板保持部と前記第２基板保持部との少なくとも一方を移動させるよう前記保持部駆動部を制御する、
請求項１から２０のいずれか１項に記載の基板接合システム。
【請求項22】
前記第１静電チャックは、前記第１基板保持部における前記第１領域において前記第１基板保持部の中央部を中心とした予め設定された複数のサブ環状領域それぞれに設けられ、前記基板保持位置に配置された前記第１基板における前記複数のサブ環状領域それぞれに対向する部分を保持し、
前記チャック駆動部は、前記複数のサブ環状領域それぞれに設けられた前記第１静電チャックを各別に駆動し、
前記第１撮像部は、前記第１基板保持部の前記第１領域において、前記複数の第１アライメントマークおよび前記複数の第２アライメントマークを撮像し、
前記制御部は、前記第１基板の周部が前記第１静電チャックに保持された状態で、前記複数のサブ環状領域のうち前記第１基板保持部の中央部側に位置するサブ環状領域から優先的に、前記第１静電チャックによる前記第１基板の保持を解除するように前記チャック駆動部を制御する、
請求項２１に記載の基板接合システム。
前記チャック駆動部は、前記複数のサブ環状領域それぞれに設けられた前記第１静電チャックを各別に駆動し、
前記第１撮像部は、前記第１基板保持部の前記第１領域において、前記複数の第１アライメントマークおよび前記複数の第２アライメントマークを撮像し、
前記制御部は、前記第１基板の周部が前記第１静電チャックに保持された状態で、前記複数のサブ環状領域のうち前記第１基板保持部の中央部側に位置するサブ環状領域から優先的に、前記第１静電チャックによる前記第１基板の保持を解除するように前記チャック駆動部を制御する、
請求項２１に記載の基板接合システム。
【請求項23】
前記複数の第１アライメントマークおよび前記複数の第２アライメントマークは、それぞれ、３つ以上存在し、
前記制御部は、前記複数の第１アライメントマークと、前記複数の第１アライメントマークそれぞれに対応する第２アライメントマークと、の位置ずれ量が小さくなるように前記第１基板保持部と前記第２基板保持部との少なくとも一方を移動させるよう前記保持部駆動部を制御する、
請求項２１または２２に記載の基板接合システム。
前記制御部は、前記複数の第１アライメントマークと、前記複数の第１アライメントマークそれぞれに対応する第２アライメントマークと、の位置ずれ量が小さくなるように前記第１基板保持部と前記第２基板保持部との少なくとも一方を移動させるよう前記保持部駆動部を制御する、
請求項２１または２２に記載の基板接合システム。
【請求項24】
前記第１撮像部は、前記第１基板保持部における前記第１基板が支持される側とは反対側に配置された光源から前記第１基板および前記第２基板へ光が照射された状態で、前記複数の第１アライメントマークおよび前記複数の第２アライメントマークの撮影画像を撮像する、
請求項２１から２３のいずれか１項に記載の基板接合システム。
請求項２１から２３のいずれか１項に記載の基板接合システム。
【請求項25】
前記第１撮像部は、前記第２基板保持部における前記第２基板が支持される側とは反対側に配置された光源から前記第１基板および前記第２基板へ光が照射された状態で、前記複数の第１アライメントマークおよび前記複数の第２アライメントマークの撮影画像を撮像する、
請求項２１から２３のいずれか１項に記載の基板接合システム。
請求項２１から２３のいずれか１項に記載の基板接合システム。
【請求項26】
前記複数の第１アライメントマークおよび前記複数の第２アライメントマークの位置に応じて、前記光源を移動させる光源位置調整部を更に備える、
請求項２４または２５に記載の基板接合システム。
請求項２４または２５に記載の基板接合システム。
【請求項27】
前記第１撮像部は、前記第１アライメントマークと同数存在し、それぞれ、前記複数の第１アライメントマークのうちの１つの第１アライメントマークと、前記複数の第２アライメントマークのうちの前記１つの第１アライメントマークに対応する１つの第２アライメントマークとを撮像する、
請求項２１から２６のいずれか１項に記載の基板接合システム。
請求項２１から２６のいずれか１項に記載の基板接合システム。
【請求項28】
前記複数の第１アライメントマークおよび前記複数の第２アライメントマークの位置に応じて、前記第１撮像部を移動させる撮像部位置調整部を更に備える、
請求項２１から２７のいずれか１項に記載の基板接合システム。
請求項２１から２７のいずれか１項に記載の基板接合システム。
【請求項29】
前記複数の第１電極子と前記複数の第２電極子とのうちの少なくとも１つは、透明導電膜から形成されている、
請求項２１から２８のいずれか１項に記載の基板接合システム。
請求項２１から２８のいずれか１項に記載の基板接合システム。
【請求項30】
第１基板と第２基板とを接合する基板接合システムであって、
前記第１基板を支持する第１基板保持部と、
前記第２基板の接合面を前記第１基板の接合面に対向させた状態で前記第２基板を支持する第２基板保持部と、
前記第１基板保持部における前記第１基板が前記第１基板保持部の予め設定された基板保持位置に配置された前記第１基板の周部に対向する第１領域に設けられ前記第１基板を保持する静電チャックと、
前記静電チャックを駆動するチャック駆動部と、
前記第１基板保持部における前記第１領域の内側の第２領域において中心が前記第１基板保持部の中央部に一致する複数の仮想円それぞれに沿って配置されるとともに、前記基板保持位置に配置された前記第１基板における前記第２領域に対向する部分を押圧する複数の押圧部材と、
前記複数の押圧部材を各別に駆動する押圧部材駆動部と、
前記第１基板の接合面の中央部と前記第２基板の接合面の中央部とが接触する前に、前記第１基板の周部が前記静電チャックに保持された状態で、前記複数の押圧部材のうち前記第１基板保持部の中央部側に位置する押圧部材が優先的に前記第１基板を押圧するように前記押圧部材駆動部を制御する制御部と、を備える、
基板接合システム。
前記第１基板を支持する第１基板保持部と、
前記第２基板の接合面を前記第１基板の接合面に対向させた状態で前記第２基板を支持する第２基板保持部と、
前記第１基板保持部における前記第１基板が前記第１基板保持部の予め設定された基板保持位置に配置された前記第１基板の周部に対向する第１領域に設けられ前記第１基板を保持する静電チャックと、
前記静電チャックを駆動するチャック駆動部と、
前記第１基板保持部における前記第１領域の内側の第２領域において中心が前記第１基板保持部の中央部に一致する複数の仮想円それぞれに沿って配置されるとともに、前記基板保持位置に配置された前記第１基板における前記第２領域に対向する部分を押圧する複数の押圧部材と、
前記複数の押圧部材を各別に駆動する押圧部材駆動部と、
前記第１基板の接合面の中央部と前記第２基板の接合面の中央部とが接触する前に、前記第１基板の周部が前記静電チャックに保持された状態で、前記複数の押圧部材のうち前記第１基板保持部の中央部側に位置する押圧部材が優先的に前記第１基板を押圧するように前記押圧部材駆動部を制御する制御部と、を備える、
基板接合システム。
【請求項31】
前記複数の押圧部材は、互いに内径が異なる円環状であり、前記第１基板保持部における前記第２領域において中心が前記第１基板保持部の中央部に一致するように同心円状に配置されている、
請求項３０に記載の基板接合システム。
請求項３０に記載の基板接合システム。
【請求項32】
前記第１基板保持部の中央部において前記第１基板の中央部を押圧する押圧機構を更に備え、
前記制御部は、前記押圧機構により前記第１基板を押圧して前記第１基板の中央部が前記第１基板の周部に比べて前記第２基板側へ突出するように撓ませた状態で前記第１基板の接合面の中央部を前記第２基板の接合面の中央部に接触させて前記第１基板と前記第２基板との接合を進めるように前記押圧機構を制御する、
請求項３０または３１に記載の基板接合システム。
前記制御部は、前記押圧機構により前記第１基板を押圧して前記第１基板の中央部が前記第１基板の周部に比べて前記第２基板側へ突出するように撓ませた状態で前記第１基板の接合面の中央部を前記第２基板の接合面の中央部に接触させて前記第１基板と前記第２基板との接合を進めるように前記押圧機構を制御する、
請求項３０または３１に記載の基板接合システム。
【請求項33】
前記制御部は、前記第１基板が前記第２基板に接触する圧力が前記第１基板と前記第２基板とが仮接合される臨界圧力未満となるように前記複数の押圧部材が前記第１基板を押圧するように前記押圧部材駆動部を制御する、
請求項３０から３２のいずれか１項に記載の基板接合システム。
請求項３０から３２のいずれか１項に記載の基板接合システム。
【請求項34】
前記押圧部材駆動部は、前記複数の押圧部材を各別に前記第２基板保持部に近づく方向または前記第２基板保持部から遠ざかる方向へ移動させるピエゾアクチュエータを有する、
請求項３０から３３のいずれか１項に記載の基板接合システム。
請求項３０から３３のいずれか１項に記載の基板接合システム。
【請求項35】
前記制御部は、前記ピエゾアクチュエータの前記第１基板保持部と前記第２基板保持部との対向方向における長さの変化量を制御することにより、前記複数の押圧部材それぞれの移動量を制御する、
請求項３４に移載の基板接合システム。
請求項３４に移載の基板接合システム。
【請求項36】
前記押圧部材駆動部は、空気圧により前記複数の押圧部材を各別に前記第２基板保持部に近づく方向または前記第２基板保持部から遠ざかる方向へ移動させる、
請求項３０から３３のいずれか１項に記載の基板接合システム。
請求項３０から３３のいずれか１項に記載の基板接合システム。
【請求項37】
前記制御部は、前記空気圧を制御することにより、前記複数の押圧部材それぞれの移動量を制御する、
請求項３６に記載の基板接合システム。
請求項３６に記載の基板接合システム。
【請求項38】
前記制御部は、前記複数の押圧部材が前記第１基板保持部の中央部に近いほうから順に前記第１基板に接触していくときの速度が、前記第１基板の接合面の中央部と前記第２基板の接合面の中央部とを接触させた状態から前記第１基板の周部および前記第２基板の周部に向かって前記第１基板と前記第２基板との仮接合が進む速度に比べて早くなるように前記押圧部材駆動部を制御する、
請求項３０から３６のいずれか１項に記載の基板接合システム。
請求項３０から３６のいずれか１項に記載の基板接合システム。
【請求項39】
前記第１基板は、前記複数の第１アライメントマークとは異なる少なくとも１つの第３アライメントマークが設けられ、
前記第２基板は、前記少なくとも１つの第３アライメントマークと同数の前記複数の第２アライメントマークとは異なる第４アライメントマークが設けられ、
互いに接合された前記第１基板および前記第２基板それぞれの前記複数の第１アライメントマークと前記複数の第２アライメントマークと前記少なくとも１つの第３アライメントマークと前記少なくとも１つの第４アライメントマークとの全てを撮像する第２撮像部を有する検査装置を更に備え、
前記制御部は、前記第２撮像部により前記複数の第１アライメントマークと前記複数の第２アライメントマークと前記少なくとも１つの第３アライメントマークと前記少なくとも１つの第４アライメントマークとを撮像して得られる撮像画像に基づいて、前記複数の第１アライメントマークおよび前記複数の第２アライメントマークそれぞれの位置ずれ量および位置ずれ方向と前記少なくとも１つの第３アライメントマークおよび前記少なくとも１つの第４アライメントマークそれぞれの位置ずれ量および位置ずれ方向とを算出し、算出した位置ずれ量および位置ずれ方向により決定される位置ずれベクトルの水平方向成分および回転方向成分を分離し、分離した前記水平方向成分および前記回転方向成分に基づいて、前記第１基板と前記第２基板とを接合する際の前記第１基板に対する前記第２基板の水平方向のオフセット量である水平オフセット量を算出する、
請求項１から３８のいずれか１項に記載の基板接合システム。
前記第２基板は、前記少なくとも１つの第３アライメントマークと同数の前記複数の第２アライメントマークとは異なる第４アライメントマークが設けられ、
互いに接合された前記第１基板および前記第２基板それぞれの前記複数の第１アライメントマークと前記複数の第２アライメントマークと前記少なくとも１つの第３アライメントマークと前記少なくとも１つの第４アライメントマークとの全てを撮像する第２撮像部を有する検査装置を更に備え、
前記制御部は、前記第２撮像部により前記複数の第１アライメントマークと前記複数の第２アライメントマークと前記少なくとも１つの第３アライメントマークと前記少なくとも１つの第４アライメントマークとを撮像して得られる撮像画像に基づいて、前記複数の第１アライメントマークおよび前記複数の第２アライメントマークそれぞれの位置ずれ量および位置ずれ方向と前記少なくとも１つの第３アライメントマークおよび前記少なくとも１つの第４アライメントマークそれぞれの位置ずれ量および位置ずれ方向とを算出し、算出した位置ずれ量および位置ずれ方向により決定される位置ずれベクトルの水平方向成分および回転方向成分を分離し、分離した前記水平方向成分および前記回転方向成分に基づいて、前記第１基板と前記第２基板とを接合する際の前記第１基板に対する前記第２基板の水平方向のオフセット量である水平オフセット量を算出する、
請求項１から３８のいずれか１項に記載の基板接合システム。
【請求項40】
前記第１基板は、前記複数の第１アライメントマークとは異なる少なくとも１つの第３アライメントマークが設けられ、
前記第２基板は、前記少なくとも１つの第３アライメントマークと同数の前記複数の第２アライメントマークとは異なる第４アライメントマークが設けられ、
互いに接合された前記第１基板および前記第２基板それぞれの前記複数の第１アライメントマークと前記複数の第２アライメントマークと前記少なくとも１つの第３アライメントマークと前記少なくとも１つの第４アライメントマークとの全てを撮像する第２撮像部を有する検査装置を更に備え、
前記制御部は、前記第２撮像部により前記複数の第１アライメントマークと前記複数の第２アライメントマークと前記少なくとも１つの第３アライメントマークと前記少なくとも１つの第４アライメントマークとを撮像して得られる撮像画像に基づいて、前記複数の第１アライメントマークおよび前記複数の第２アライメントマークそれぞれの位置ずれ量および位置ずれ方向と前記少なくとも１つの第３アライメントマークおよび前記少なくとも１つの第４アライメントマークそれぞれの位置ずれ量および位置ずれ方向とを算出し、算出した位置ずれ量および位置ずれ方向により決定される位置ずれベクトルの反り成分を分離し、分離した前記反り成分に基づいて、前記第１基板と前記第２基板とを接合する際の前記第１基板の中央部の前記第１基板の周部に対する前記第２基板側への突出量のオフセット量である突出オフセット量を算出する、
請求項１から３９のいずれか１項に記載の基板接合システム。
前記第２基板は、前記少なくとも１つの第３アライメントマークと同数の前記複数の第２アライメントマークとは異なる第４アライメントマークが設けられ、
互いに接合された前記第１基板および前記第２基板それぞれの前記複数の第１アライメントマークと前記複数の第２アライメントマークと前記少なくとも１つの第３アライメントマークと前記少なくとも１つの第４アライメントマークとの全てを撮像する第２撮像部を有する検査装置を更に備え、
前記制御部は、前記第２撮像部により前記複数の第１アライメントマークと前記複数の第２アライメントマークと前記少なくとも１つの第３アライメントマークと前記少なくとも１つの第４アライメントマークとを撮像して得られる撮像画像に基づいて、前記複数の第１アライメントマークおよび前記複数の第２アライメントマークそれぞれの位置ずれ量および位置ずれ方向と前記少なくとも１つの第３アライメントマークおよび前記少なくとも１つの第４アライメントマークそれぞれの位置ずれ量および位置ずれ方向とを算出し、算出した位置ずれ量および位置ずれ方向により決定される位置ずれベクトルの反り成分を分離し、分離した前記反り成分に基づいて、前記第１基板と前記第２基板とを接合する際の前記第１基板の中央部の前記第１基板の周部に対する前記第２基板側への突出量のオフセット量である突出オフセット量を算出する、
請求項１から３９のいずれか１項に記載の基板接合システム。
【請求項41】
前記制御部は、互いに接合された前記第１基板および前記第２基板の反り量が０となるように前記突出オフセット量を算出する、
請求項４０に記載の基板接合システム。
請求項４０に記載の基板接合システム。
【請求項42】
前記制御部は、予め設定された数の互いに接合された前記第１基板および前記第２基板について算出された前記位置ずれ量および前記位置ずれ方向の統計値に基づいて、前記水平オフセット量を算出する、
請求項３９に記載の基板接合システム。
請求項３９に記載の基板接合システム。
【請求項43】
前記制御部は、予め設定された数の互いに接合された前記第１基板および前記第２基板について算出された前記位置ずれ量および前記位置ずれ方向の統計値に基づいて、前記突出オフセット量を算出する、
請求項４０または４１に記載の基板接合システム。
請求項４０または４１に記載の基板接合システム。
【請求項44】
前記制御部は、前記第１撮像部により撮像される複数の第１アライメントマークと第２アライメントマークの組毎に、各別に前記水平オフセット量を算出する、
請求項３９に記載の基板接合システム。
請求項３９に記載の基板接合システム。
【請求項45】
前記制御部は、前記第１撮像部により撮像される複数の第１アライメントマークと第２アライメントマークの組それぞれの位置ずれ量が最小となるように、前記水平オフセット量を算出する、
請求項４４に記載の基板接合システム。
請求項４４に記載の基板接合システム。
【請求項46】
前記第１基板と前記第２基板との少なくとも一方は、チップの基となる複数のチップ形成領域を有し、
前記制御部は、前記複数のチップ形成領域のうち前記第１基板に対する前記第２基板の位置ずれに起因して不良となるチップ形成領域の割合が最小となるように、前記水平オフセット量を算出する、
請求項４４に記載の基板接合システム。
前記制御部は、前記複数のチップ形成領域のうち前記第１基板に対する前記第２基板の位置ずれに起因して不良となるチップ形成領域の割合が最小となるように、前記水平オフセット量を算出する、
請求項４４に記載の基板接合システム。
【請求項47】
前記制御部は、前記複数の第１アライメントマークと、前記複数の第１アライメントマークそれぞれに対応する第２アライメントマークと、の位置ずれ量が前記水平オフセット量だけオフセットした状態となるように前記第１基板保持部と前記第２基板保持部との少なくとも一方を移動させるよう前記保持部駆動部を制御する、
請求項３９、４２、４４から４６のいずれか１項に記載の基板接合システム。
請求項３９、４２、４４から４６のいずれか１項に記載の基板接合システム。
【請求項48】
前記第１基板保持部における前記第１基板が支持される側とは反対側に配置された第１撮像部を更に備え、
前記制御部は、前記第１撮像部により前記第１基板と前記第２基板とが離間し且つ前記第１基板と前記第２基板とのアライメント終了後に前記複数の第１アライメントマークおよび前記複数の第２アライメントマークを撮像して得られる撮像画像に基づいて、前記複数の第１アライメントマークおよび前記複数の第２アライメントマークそれぞれの位置ずれ量の誤差である位置ずれ量誤差を算出し、算出した位置ずれ量誤差を用いて第１アライメントマークと第２アライメントマークとの組毎の前記水平オフセット量を更新する、
請求項３９、４２、４４から４７のいずれか１項に記載の基板接合システム。
前記制御部は、前記第１撮像部により前記第１基板と前記第２基板とが離間し且つ前記第１基板と前記第２基板とのアライメント終了後に前記複数の第１アライメントマークおよび前記複数の第２アライメントマークを撮像して得られる撮像画像に基づいて、前記複数の第１アライメントマークおよび前記複数の第２アライメントマークそれぞれの位置ずれ量の誤差である位置ずれ量誤差を算出し、算出した位置ずれ量誤差を用いて第１アライメントマークと第２アライメントマークとの組毎の前記水平オフセット量を更新する、
請求項３９、４２、４４から４７のいずれか１項に記載の基板接合システム。
【請求項49】
前記第１基板保持部における前記第１基板が支持される側とは反対側に配置された第１撮像部を更に備え、
前記制御部は、前記第１撮像部により前記第１基板と前記第２基板とが離間した状態で前記複数の第１アライメントマークおよび前記複数の第２アライメントマークを撮像して得られる撮像画像と、前記第１撮像部により互いに接合された前記第１基板と前記第２基板との前記複数の第１アライメントマークおよび前記複数の第２アライメントマークを撮像して得られる撮像画像と、に基づいて、前記複数の第１アライメントマークおよび前記複数の第２アライメントマークそれぞれの位置ずれ量および位置ずれ方向を算出し、算出した位置ずれ量および位置ずれ方向に基づいて、前記第１基板と前記第２基板とを接合する際の前記第１基板に対する前記第２基板の水平方向のオフセット量である水平オフセット量を算出する、
請求項３９、４２、４４から４８のいずれか１項に記載の基板接合システム。
前記制御部は、前記第１撮像部により前記第１基板と前記第２基板とが離間した状態で前記複数の第１アライメントマークおよび前記複数の第２アライメントマークを撮像して得られる撮像画像と、前記第１撮像部により互いに接合された前記第１基板と前記第２基板との前記複数の第１アライメントマークおよび前記複数の第２アライメントマークを撮像して得られる撮像画像と、に基づいて、前記複数の第１アライメントマークおよび前記複数の第２アライメントマークそれぞれの位置ずれ量および位置ずれ方向を算出し、算出した位置ずれ量および位置ずれ方向に基づいて、前記第１基板と前記第２基板とを接合する際の前記第１基板に対する前記第２基板の水平方向のオフセット量である水平オフセット量を算出する、
請求項３９、４２、４４から４８のいずれか１項に記載の基板接合システム。
【請求項50】
第１基板と第２基板とを接合する基板接合方法であって、
第１基板保持部における予め設定された基板保持位置に配置された前記第１基板の周部に対向する第１領域に設けられた第１静電チャックに、前記第１基板の周部を保持させるステップと、
前記第２基板の接合面を前記第１基板の接合面に対向させた状態で前記第２基板を第２基板保持部に保持させるステップと、
前記第１基板の周部が前記第１静電チャックに保持された状態で、前記第１領域の内側の第２領域に設けられ気体吐出部に連通する第１凹部を有する前記第１基板保持部における前記気体吐出部に前記第１凹部へ気体を吐出させるステップと、
前記第１凹部へ気体を吐出した後、前記第１基板の接合面の中央部と前記第２基板の接合面の中央部とを接触させるステップと、を含む、
基板接合方法。
第１基板保持部における予め設定された基板保持位置に配置された前記第１基板の周部に対向する第１領域に設けられた第１静電チャックに、前記第１基板の周部を保持させるステップと、
前記第２基板の接合面を前記第１基板の接合面に対向させた状態で前記第２基板を第２基板保持部に保持させるステップと、
前記第１基板の周部が前記第１静電チャックに保持された状態で、前記第１領域の内側の第２領域に設けられ気体吐出部に連通する第１凹部を有する前記第１基板保持部における前記気体吐出部に前記第１凹部へ気体を吐出させるステップと、
前記第１凹部へ気体を吐出した後、前記第１基板の接合面の中央部と前記第２基板の接合面の中央部とを接触させるステップと、を含む、
基板接合方法。
【請求項51】
第１基板と第２基板とを接合する基板接合方法であって、
前記第１基板を前記第１基板保持部における予め設定された基板保持位置に配置された前記第１基板の周部に対向する第１領域に設けられた基板保持部に保持させるステップと、
前記第２基板の接合面を前記第１基板の接合面に対向させた状態で前記第２基板を第２基板保持部に保持させるステップと、
前記第１基板の周部が前記基板保持部に保持された状態で、前記第１基板保持部における前記第１領域の内側の第２領域において中心が前記第１基板保持部の中央部に一致する複数の仮想円それぞれに沿って配置されるとともに、前記基板保持位置に配置された前記第１基板における前記第２領域に対向する部分を押圧する複数の押圧部材のうち前記第１基板保持部の中央部側に位置する押圧部材により優先的に前記第１基板を押圧するステップと、
前記複数の押圧部材により前記第１基板を押圧した後、前記第１基板の接合面の中央部と前記第２基板の接合面の中央部とを接触させるステップと、を含む、
基板接合方法。
前記第１基板を前記第１基板保持部における予め設定された基板保持位置に配置された前記第１基板の周部に対向する第１領域に設けられた基板保持部に保持させるステップと、
前記第２基板の接合面を前記第１基板の接合面に対向させた状態で前記第２基板を第２基板保持部に保持させるステップと、
前記第１基板の周部が前記基板保持部に保持された状態で、前記第１基板保持部における前記第１領域の内側の第２領域において中心が前記第１基板保持部の中央部に一致する複数の仮想円それぞれに沿って配置されるとともに、前記基板保持位置に配置された前記第１基板における前記第２領域に対向する部分を押圧する複数の押圧部材のうち前記第１基板保持部の中央部側に位置する押圧部材により優先的に前記第１基板を押圧するステップと、
前記複数の押圧部材により前記第１基板を押圧した後、前記第１基板の接合面の中央部と前記第２基板の接合面の中央部とを接触させるステップと、を含む、
基板接合方法。
【請求項52】
前記第１基板保持部は、透光性を有するガラスから形成され、
前記第１基板は、３つ以上の第１アライメントマークが設けられ、
前記第２基板は、前記３つ以上の第１アライメントマークと同数の３つ以上の第２アライメントマークが設けられ、
前記第１基板保持部における前記第１基板が支持される側とは反対側に配置された第１撮像部により、前記第１基板保持部を透過して前記３つ以上の第１アライメントマークおよび前記３つ以上の第２アライメントマークを撮像するステップと、
前記３つ以上の第１アライメントマークと、前記３つ以上の第１アライメントマークそれぞれに対応する第２アライメントマークと、の位置ずれ量が小さくなるように前記第１基板保持部と前記第２基板保持部との少なくとも一方を移動させるステップと、を更に含む、
請求項５０または５１に記載の基板接合方法。
前記第１基板は、３つ以上の第１アライメントマークが設けられ、
前記第２基板は、前記３つ以上の第１アライメントマークと同数の３つ以上の第２アライメントマークが設けられ、
前記第１基板保持部における前記第１基板が支持される側とは反対側に配置された第１撮像部により、前記第１基板保持部を透過して前記３つ以上の第１アライメントマークおよび前記３つ以上の第２アライメントマークを撮像するステップと、
前記３つ以上の第１アライメントマークと、前記３つ以上の第１アライメントマークそれぞれに対応する第２アライメントマークと、の位置ずれ量が小さくなるように前記第１基板保持部と前記第２基板保持部との少なくとも一方を移動させるステップと、を更に含む、
請求項５０または５１に記載の基板接合方法。
【請求項53】
前記第１撮像部とは異なる第２撮像部により、互いに接合された前記第１基板および前記第２基板それぞれの前記３つ以上の第１アライメントマークと前記３つ以上の第２アライメントマークと前記３つ以上の第１アライメントマークとは異なる少なくとも１つの第３アライメントマークと前記少なくとも１つの第３アライメントマークと同数の前記３つ以上の第２アライメントマークとは異なる少なくとも１つの第４アライメントマークとを全て撮像するステップと、
前記第２撮像部により前記３つ以上の第１アライメントマークと前記３つ以上の第２アライメントマークと前記少なくとも１つの第３アライメントマークと前記少なくとも１つの第４アライメントマークとを撮像して得られる撮像画像に基づいて、前記３つ以上の第１アライメントマークおよび前記３つ以上の第２アライメントマークそれぞれの位置ずれ量および位置ずれ方向と前記少なくとも１つの第３アライメントマークおよび前記少なくとも１つの第４アライメントマークそれぞれの位置ずれ量および位置ずれ方向を算出し、算出した位置ずれ量および位置ずれ方向により決定される位置ずれベクトルの水平方向成分および回転方向成分を分離し、分離した前記水平方向成分および前記回転方向成分に基づいて、前記第１基板と前記第２基板とを接合する際の前記第１基板に対する前記第２基板の水平方向のオフセット量である水平オフセット量を算出するステップと、を更に含む、
請求項５２に記載の基板接合方法。
前記第２撮像部により前記３つ以上の第１アライメントマークと前記３つ以上の第２アライメントマークと前記少なくとも１つの第３アライメントマークと前記少なくとも１つの第４アライメントマークとを撮像して得られる撮像画像に基づいて、前記３つ以上の第１アライメントマークおよび前記３つ以上の第２アライメントマークそれぞれの位置ずれ量および位置ずれ方向と前記少なくとも１つの第３アライメントマークおよび前記少なくとも１つの第４アライメントマークそれぞれの位置ずれ量および位置ずれ方向を算出し、算出した位置ずれ量および位置ずれ方向により決定される位置ずれベクトルの水平方向成分および回転方向成分を分離し、分離した前記水平方向成分および前記回転方向成分に基づいて、前記第１基板と前記第２基板とを接合する際の前記第１基板に対する前記第２基板の水平方向のオフセット量である水平オフセット量を算出するステップと、を更に含む、
請求項５２に記載の基板接合方法。
【請求項54】
前記第１撮像部とは異なる第２撮像部により、互いに接合された前記第１基板および前記第２基板それぞれの前記３つ以上の第１アライメントマークと前記３つ以上の第２アライメントマークと前記３つ以上の第１アライメントマークとは異なる少なくとも１つの第３アライメントマークと前記少なくとも１つの第３アライメントマークと同数の前記３つ以上の第２アライメントマークとは異なる第４アライメントマークとを全て撮像するステップと、
前記第２撮像部により前記３つ以上の第１アライメントマークと前記３つ以上の第２アライメントマークと前記少なくとも１つの第３アライメントマークと前記少なくとも１つの第４アライメントマークとを撮像して得られる撮像画像に基づいて、前記３つ以上の第１アライメントマークおよび前記３つ以上の第２アライメントマークそれぞれの位置ずれ量および位置ずれ方向と前記少なくとも１つの第３アライメントマークおよび前記少なくとも１つの第４アライメントマークそれぞれの位置ずれ量および位置ずれ方向を算出し、算出した位置ずれ量および位置ずれ方向により決定される位置ずれベクトルの反り成分を分離し、分離した前記反り成分に基づいて、前記第１基板と前記第２基板とを接合する際の前記第１基板の中央部の前記第１基板の周部に対する前記第２基板側への突出量のオフセット量である突出オフセット量を算出するステップと、を含む、
請求項５２または５３に記載の基板接合方法。
前記第２撮像部により前記３つ以上の第１アライメントマークと前記３つ以上の第２アライメントマークと前記少なくとも１つの第３アライメントマークと前記少なくとも１つの第４アライメントマークとを撮像して得られる撮像画像に基づいて、前記３つ以上の第１アライメントマークおよび前記３つ以上の第２アライメントマークそれぞれの位置ずれ量および位置ずれ方向と前記少なくとも１つの第３アライメントマークおよび前記少なくとも１つの第４アライメントマークそれぞれの位置ずれ量および位置ずれ方向を算出し、算出した位置ずれ量および位置ずれ方向により決定される位置ずれベクトルの反り成分を分離し、分離した前記反り成分に基づいて、前記第１基板と前記第２基板とを接合する際の前記第１基板の中央部の前記第１基板の周部に対する前記第２基板側への突出量のオフセット量である突出オフセット量を算出するステップと、を含む、
請求項５２または５３に記載の基板接合方法。
【請求項55】
前記突出オフセット量を算出するステップにおいて、互いに接合された前記第１基板および前記第２基板の反り量が０となるように前記突出オフセット量を算出する、
請求項５４に記載の基板接合方法。
請求項５４に記載の基板接合方法。
【請求項56】
前記水平オフセット量を算出するステップにおいて、予め設定された数の互いに接合された前記第１基板および前記第２基板について算出された前記位置ずれ量および前記位置ずれ方向の統計値に基づいて、前記水平オフセット量を算出する、
請求項５３に記載の基板接合方法。
請求項５３に記載の基板接合方法。
【請求項57】
前記突出オフセット量を算出するステップにおいて、予め設定された数の互いに接合された前記第１基板および前記第２基板について算出された前記位置ずれ量および前記位置ずれ方向の統計値に基づいて、前記突出オフセット量を算出する、
請求項５４または５５に記載の基板接合方法。
請求項５４または５５に記載の基板接合方法。
【請求項58】
前記水平オフセット量を算出するステップにおいて、前記第１撮像部により撮像される複数の第１アライメントマークと第２アライメントマークの組毎に、各別に前記水平オフセット量を算出する、
請求項５３または５６に記載の基板接合方法。
請求項５３または５６に記載の基板接合方法。
【請求項59】
前記水平オフセット量を算出するステップにおいて、前記第１撮像部により撮像される複数の第１アライメントマークと第２アライメントマークの組それぞれの位置ずれ量が最小となるように、前記水平オフセット量を算出する、
請求項５８に記載の基板接合方法。
請求項５８に記載の基板接合方法。
【請求項60】
前記第１基板と前記第２基板との少なくとも一方は、チップの基となる複数のチップ形成領域を有し、
前記水平オフセット量を算出するステップにおいて、前記複数のチップ形成領域のうち前記第１基板に対する前記第２基板の位置ずれに起因して不良となるチップ形成領域の割合が最小となるように、前記水平オフセット量を算出する、
請求項５８に記載の基板接合方法。
前記水平オフセット量を算出するステップにおいて、前記複数のチップ形成領域のうち前記第１基板に対する前記第２基板の位置ずれに起因して不良となるチップ形成領域の割合が最小となるように、前記水平オフセット量を算出する、
請求項５８に記載の基板接合方法。
【請求項61】
前記複数の第１アライメントマークと、前記複数の第１アライメントマークそれぞれに対応する第２アライメントマークと、の位置ずれ量が前記水平オフセット量だけオフセットした状態となるように前記第１基板保持部と前記第２基板保持部との少なくとも一方を移動させるステップを更に含む、
請求項５３、５６、５８から６０のいずれか１項に記載の基板接合方法。
請求項５３、５６、５８から６０のいずれか１項に記載の基板接合方法。
【請求項62】
前記水平オフセット量を算出するステップにおいて、前記第１基板保持部における前記第１基板が支持される側とは反対側に配置された第１撮像部により前記第１基板と前記第２基板とが離間し且つ前記第１基板と前記第２基板とのアライメント終了後に前記複数の第１アライメントマークおよび前記複数の第２アライメントマークを撮像して得られる撮像画像に基づいて、前記複数の第１アライメントマークおよび前記複数の第２アライメントマークそれぞれの位置ずれ量の誤差である位置ずれ量誤差を算出し、算出した位置ずれ量誤差を用いて第１アライメントマークと第２アライメントマークとの組毎の前記水平オフセット量を更新する、
請求項５３、５６、５８から６１のいずれか１項に記載の基板接合方法。
請求項５３、５６、５８から６１のいずれか１項に記載の基板接合方法。
【請求項63】
前記水平オフセット量を算出するステップにおいて、前記第１基板保持部における前記第１基板が支持される側とは反対側に配置された第１撮像部により前記第１基板と前記第２基板とが離間した状態で前記複数の第１アライメントマークおよび前記複数の第２アライメントマークを撮像して得られる撮像画像と、前記第１撮像部により互いに接合された前記第１基板と前記第２基板との前記複数の第１アライメントマークおよび前記複数の第２アライメントマークを撮像して得られる撮像画像と、に基づいて、前記複数の第１アライメントマークおよび前記複数の第２アライメントマークそれぞれの位置ずれ量および位置ずれ方向を算出し、算出した位置ずれ量および位置ずれ方向に基づいて、前記第１基板と前記第２基板とを接合する際の前記第１基板に対する前記第２基板の水平方向のオフセット量である水平オフセット量を算出する、
請求項５３、５６、５８から６２のいずれか１項に記載の基板接合方法。
請求項５３、５６、５８から６２のいずれか１項に記載の基板接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、基板接合システムおよび基板接合方法に関する。
【背景技術】
【0002】
２つの基板同士をボンディングするための装置であって、ボンディング時において基板が取り付けられる取付装置を備えた装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載された取付装置は、基板の周部を真空チャックにより保持する外側の環状部分と、基板の中央部を取付装置から突出させるように基板を変形させる変形手段と、を有する。そして、この装置は、２つの基板の接合面の中央部同士を接触させた状態にしてから、一方の基板の周部の真空チャックによる吸着保持を解除する。これにより、一方の基板の周部に作用する復元力および重力により一方の基板の中心を起点として半径方向外側に向かって接触部分が広がっていき一方の基板の周面に至る。このようにして、２つの基板同士をボンディングする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第２０１３／０２３７０８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１に記載されている装置の場合、一方の基板の周部の吸着保持を解除する際、一方の基板の周部を吸着保持する真空チャックを停止させたとしても基板の周部に生じる静電力により取付装置の基板の取付面に貼り付いてしまう場合がある。この場合、一方の基板に作用する力の大きさが不均一となり、基板同士の接触部分が広がる速度にばらつきが生じてしまい、その結果、互いに接合された２つの基板全体における接合位置精度が低下してしまう虞がある。
【0005】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、互いに接合された基板全体における接合位置精度を高めることができる基板接合システムおよび基板接合方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するため、本発明に係る基板接合システムは、
第１基板と第２基板とを接合する基板接合システムであって、
前記第１基板を保持する第１基板保持部と、
前記第２基板の接合面を前記第１基板の接合面に対向させた状態で前記第２基板を保持する第２基板保持部と、
前記第１基板保持部における予め設定された基板保持位置に配置された前記第１基板の周部に対向する第１領域に設けられた少なくとも１つの 第１静電チャックと、
前記第１基板保持部における前記第１領域の内側の第２領域に設けられ前記基板保持位置に配置された前記第１基板における前記第２領域に対向する部分を保持する少なくとも１つの第２静電チャックと、
前記第１静電チャックと前記第２静電チャックとを各別に駆動するチャック駆動部と、
前記第１基板保持部における前記第２領域に設けられ前記第１基板側に向かって気体を吐出する気体吐出部と、
前記気体吐出部に気体を供給する気体供給部と、
前記第１基板の接合面の中央部と前記第２基板の接合面の中央部とを接触させる前に、前記第１基板の周部が前記第１静電チャックに保持された状態で、前記第２静電チャックによる前記第１基板の保持を解除するとともに、前記気体吐出部から気体を吐出させるように前記チャック駆動部および前記気体供給部を制御する制御部と、を備え、
前記第１基板保持部は、前記第２領域に設けられ、前記気体吐出部に連通する第１凹部を有する。
第１基板と第２基板とを接合する基板接合システムであって、
前記第１基板を保持する第１基板保持部と、
前記第２基板の接合面を前記第１基板の接合面に対向させた状態で前記第２基板を保持する第２基板保持部と、
前記第１基板保持部における予め設定された基板保持位置に配置された前記第１基板の周部に対向する第１領域に設けられた少なくとも１つの 第１静電チャックと、
前記第１基板保持部における前記第１領域の内側の第２領域に設けられ前記基板保持位置に配置された前記第１基板における前記第２領域に対向する部分を保持する少なくとも１つの第２静電チャックと、
前記第１静電チャックと前記第２静電チャックとを各別に駆動するチャック駆動部と、
前記第１基板保持部における前記第２領域に設けられ前記第１基板側に向かって気体を吐出する気体吐出部と、
前記気体吐出部に気体を供給する気体供給部と、
前記第１基板の接合面の中央部と前記第２基板の接合面の中央部とを接触させる前に、前記第１基板の周部が前記第１静電チャックに保持された状態で、前記第２静電チャックによる前記第１基板の保持を解除するとともに、前記気体吐出部から気体を吐出させるように前記チャック駆動部および前記気体供給部を制御する制御部と、を備え、
前記第１基板保持部は、前記第２領域に設けられ、前記気体吐出部に連通する第１凹部を有する。
【0007】
他の観点から見た本発明に係る基板接合方法は、
第１基板と第２基板とを接合する基板接合方法であって、
第１基板保持部における予め設定された基板保持位置に配置された前記第１基板の周部に対向する第１領域に設けられた第１静電チャックに、前記第１基板の周部を保持させるステップと、
前記第２基板の接合面を前記第１基板の接合面に対向させた状態で前記第２基板を第２基板保持部に保持させるステップと、
前記第１基板の周部が前記第１静電チャックに保持された状態で、前記第１領域の内側の第２領域に設けられ気体吐出部に連通する第１凹部を有する前記第１基板保持部における前記気体吐出部に前記第１凹部へ気体を吐出させるステップと、
前記第１凹部へ気体を吐出した後、前記第１基板の接合面の中央部と前記第２基板の接合面の中央部とを接触させるステップと、を含む。
第１基板と第２基板とを接合する基板接合方法であって、
第１基板保持部における予め設定された基板保持位置に配置された前記第１基板の周部に対向する第１領域に設けられた第１静電チャックに、前記第１基板の周部を保持させるステップと、
前記第２基板の接合面を前記第１基板の接合面に対向させた状態で前記第２基板を第２基板保持部に保持させるステップと、
前記第１基板の周部が前記第１静電チャックに保持された状態で、前記第１領域の内側の第２領域に設けられ気体吐出部に連通する第１凹部を有する前記第１基板保持部における前記気体吐出部に前記第１凹部へ気体を吐出させるステップと、
前記第１凹部へ気体を吐出した後、前記第１基板の接合面の中央部と前記第２基板の接合面の中央部とを接触させるステップと、を含む。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、第１基板保持部が、第２領域に設けられ気体吐出部に連通する第１凹部を有し、第１基板の接合面の中央部と第２基板の接合面の中央部とが接触し且つ第１基板の周部が前記第１静電チャックに保持された状態で、気体吐出部から第１凹部を通じて第１基板保持部と第１基板との間に気体を吐出しつつ、第１基板と第２基板とを接触させる。これにより、第２静電チャックによる保持を解除した後において第２静電チャックに残る残留静電力による第１基板を第１基板保持部に密着させる力に対して、第１凹部から吐出される気体の圧力を有効に作用させることで、第１基板が、第１基板保持部に密着させる力に対してフリーな状態となる。そして、この状態で、第１基板と第２基板との中央部同士を臨界圧力以上の圧力で加圧して接触させることで、第１基板の第１基板保持部への密着力の影響の無い状態で第１基板、第２基板の中央部から周部に向かって接合を進めさせることができるので、第１基板、第２基板を歪み無く全面で高い位置精度で接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の実施の形態１に係る基板接合システムの概略構成図である。
【図2】実施の形態１に係る活性化処理装置の概略正面図である。
【図3】実施の形態１に係る基板接合装置の概略正面図である。
【図4】（Ａ）は実施の形態１に係るステージおよびヘッド付近を示す概略斜視図であり、（Ｂ）は実施の形態１に係るヘッドを微調整する方法を説明する図である。
【図5】（Ａ）は実施の形態１に係るステージおよびヘッドの概略平面図であり、（Ｂ）は実施の形態１に係るステージおよびヘッドの一部の拡大図である。
【図6】（Ａ）は実施の形態１に係るステージおよびヘッドの第１領域の一部の平面図であり、（Ｂ）は実施の形態１に係るステージおよびヘッドの第２領域の一部の平面図である。
【図7】（Ａ）は実施の形態１に係るステージおよびヘッドの図５（Ａ）のＢ－Ｂ線における概略断面矢視図であり、（Ｂ）は実施の形態１に係るステージおよびヘッドの図５（Ａ）のＡ－Ａ線における概略断面矢視図である。
【図8】実施の形態１に係る位置測定部の概略平面図である。
【図9】（Ａ）は接合する２つの基板の一方に設けられた３つのアライメントマークを示す図であり、（Ｂ）は接合する２つの基板の他方に設けられた３つのアライメントマークを示す図である。
【図10】（Ａ）はアライメントマークの撮影画像を示す概略図であり、（Ｂ）はアライメントマークが互いにずれている状態を示す概略図である。
【図11】実施の形態１に係る検査装置の概略図である。
【図12】実施の形態１に係る基板接合システムが実行する基板接合方法の流れを示すフローチャートである。
【図13】実施の形態１に係る静電チャックとアライメントとを示す概略平面図であり、（Ａ）は静電チャックとアライメントマークとが重なった状態を示す図であり、（Ｂ）は静電チャックとアライメントマークとが重なっていない状態を示す図である。
【図14】実施の形態１に係る基板接合装置が実行する基板接合工程の流れを示すフローチャートである。
【図15】（Ａ）は実施の形態１に係るステージおよびヘッドに保持された基板の中央部をステージおよびヘッドからフリーな状態にする様子を示す概略断面図であり、（Ｂ）は実施の形態１に係るステージおよびヘッドに保持された基板の接合面の中央部同士を接触させた状態を示す概略断面図である。
【図16】（Ａ）は実施の形態１に係るステージおよびヘッドに保持された基板同士を近づける様子を示す概略断面図であり、（Ｂ）は実施の形態１に係るステージおよびヘッドに保持された基板同士を近づける様子を示す概略断面図である。
【図17】（Ａ）は実施の形態に係るステージおよびヘッドに保持された基板の接合面の周部同士を接触させた状態を示す概略断面図であり、（Ｂ）は実施の形態１に係るヘッドをステージから離脱させる様子を示す概略断面図である。
【図18】実施の形態１に係る検査装置での撮像画像から得られる位置ずれベクトルの分布を示す図であって、基板同士の接合時に水平オフセット量および突出オフセット量の補正を行わない場合を示し、（Ａ）は各アライメントマークの位置ずれ量および位置ずれ方向を示す位置ずれベクトルを示す図であり、（Ｂ）は位置ずれベクトルのＸＹ方向成分を示す図であり、（Ｃ）は位置ずれベクトルの回転方向成分を示す図であり、（Ｄ）は位置ずれベクトルの反り成分を示す図であり、（Ｅ）は位置ずれベクトルの歪み成分を示す図である。
【図19】比較例に係る静電チャックとアライメントとを示す概略平面図であり、（Ａ）は静電チャックとアライメントマークとが重なった状態を示す図であり、（Ｂ）は基板の姿勢を変更した後の状態を示す図である。
【図20】（Ａ）は実施の形態２に係るステージおよびヘッドの概略平面図であり、（Ｂ）は実施の形態１に係るステージおよびヘッドの（Ａ）のＣ－Ｃ線における断面矢視図である。
【図21】（Ａ）は実施の形態２に係るステージおよびヘッドに保持された基板の接合面の中央部同士を接触させた状態を示す概略断面図であり、（Ｂ）は実施の形態２に係るステージおよびヘッドに保持された基板それぞれに押圧部材を当接させた様子を示す概略断面図であり、
【図22】（Ａ）は実施の形態２に係るステージおよびヘッドに保持された基板同士を近づける様子を示す概略断面図であり、（Ｂ）は実施の形態に係るステージおよびヘッドに保持された基板の接合面の周部同士を接触させた状態を示す概略断面図である。
【図23】（Ａ）は変形例に係るに係るステージおよびヘッドの概略平面図であり、（Ｂ）は変形例に係るステージおよびヘッドの一部の拡大図である。
【図24】（Ａ）は変形例に係るに係るステージおよびヘッドの概略平面図であり、（Ｂ）は変形例に係るステージおよびヘッドの一部の拡大図である。
【図25】（Ａ）は変形例に係るに係るステージおよびヘッドの概略平面図であり、（Ｂ）は変形例に係るステージおよびヘッドの（Ａ）のＤ－Ｄ線における概略断面矢視図である。
【図27】変形例に係るに係るステージおよびヘッドの概略平面図である。
【図28】変形例に係るステージおよびヘッドの断面図である。
【図29】変形例に係る撮像部の概略平面図である。
【図30】変形例に係る活性化処理装置の概略正面図である。
【図31】変形例に係る基板接合装置が実行する基板接合工程の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0010】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態に係る基板接合装置について、図を参照しながら説明する。本実施の形態に係る基板接合装置は、２つの基板同士を予め設定された基準真空度以上の真空度の真空チャンバ内で、互いに接合される接合面に対して活性化処理が施された２つの基板同士を接触させることにより、２つの基板を接合する。
以下、本発明の実施の形態に係る基板接合装置について、図を参照しながら説明する。本実施の形態に係る基板接合装置は、２つの基板同士を予め設定された基準真空度以上の真空度の真空チャンバ内で、互いに接合される接合面に対して活性化処理が施された２つの基板同士を接触させることにより、２つの基板を接合する。
【0011】
本実施の形態に係る基板接合システムは、図１に示すように、導入ポート８１１、８１２と、取り出しポート８１３と、搬送装置８２、８４、８６と、洗浄装置３と、活性化処理装置２と、基板接合装置１と、ロードロック部８３、８５と、検査装置７と、搬送装置８２、８４、８６、洗浄装置３、活性化処理装置２、基板接合装置１、ロードロック部８３、８５および検査装置７の動作を制御する制御部９と、を備える。搬送装置８２は、先端部に基板を保持する保持部が設けられたアームを有する搬送ロボット８２１を備える。搬送ロボット８２１は、導入ポート８１１、８１２および取り出しポート８１３の並び方向に沿って移動可能であるとともに、旋回することによりアームの先端部の向きを変更することができる。搬送装置８２には、ＨＥＰＡ(High Efficiency Particulate Air）フィルタ（図示せず）が設けられている。これにより、搬送装置８２内はパーティクルが極めて少ない大気圧環境になっている。
【0012】
洗浄装置３は、搬送されてきた基板に向けて水、洗浄液またはＮ２ガスを吐出しながら洗浄する。洗浄装置３は、基板を支持するステージ（図示せず）と、ステージを鉛直方向に直交する面内で回転させる回転駆動部（図示せず）と、超音波またはメガソニック振動を与えた水、洗浄液またはＮ２ガスを吐出する洗浄ノズル（図示せず）と、を有する。そして、洗浄装置３は、洗浄ノズルを基板Ｗ１、Ｗ２の径方向へ揺動させながら洗浄ノズルから超音波を印加した水を基板の接合面に吹き付けながら、ステージを回転させることにより基板Ｗ１、Ｗ２の接合面全面を洗浄する。そして、洗浄装置３は、洗浄ノズルによる水の吐出を停止させた状態でステージを回転させることにより基板Ｗ１、Ｗ２をスピン乾燥する。洗浄装置３にも、搬送装置８２と同様に、ＨＥＰＡフィルタ（図示せず）が設けられている。
【0013】
ロードロック部８３は、チャンバ８３１と、チャンバ８３１内に連通する排気管（図示せず）と、排気管を通じてチャンバ８３１内の気体を排出する真空ポンプ（図示せず）と、排気管に介挿された排気弁（図示せず）と、を備える。ロードロック部８３は、排気弁を開状態にして真空ポンプを作動させてチャンバ８３１内の気体を、排気管を通してチャンバ８３１外へ排出することにより、チャンバ８３１内の気圧を低減（減圧）する。また、ロードロック部８３は、チャンバ８３１における搬送装置８２側に配設されたゲート８３３１と、チャンバ８３１における搬送装置８４側に配設されたゲート８３２１と、ゲート８３３１、８３２１それぞれを開閉駆動するゲート駆動部８３３２、８３２２と、を備える。また、ロードロック部８３は、チャンバ８３１内において基板Ｗ１、Ｗ２の姿勢を調整するアライメント機構（図示せず）を備える。ゲート８３３１、８３２１は、それぞれ、チャンバ８３１における搬送装置８２側に貫設された開口（図示せず）と搬送装置８４側に貫設された開口（図示せず）とを覆うように設けられている。また、ロードロック部８３は、チャンバ８３１と、チャンバ８３１内に連通する排気管（図示せず）と、排気管を通じてチャンバ８３１内の気体を排出する真空ポンプ（図示せず）と、排気管に介挿された排気弁（図示せず）と、を備える。ロードロック部８３は、排気弁を開状態にして真空ポンプを作動させてチャンバ８３１内の気体を、排気管を通してチャンバ８３１外へ排出することにより、チャンバ８３１内の気圧を低減（減圧）する。また、チャンバ８３１は、ゲート８３３１を介して搬送装置８２に接続され、ゲート８３２１を介して搬送装置８４に接続されている。また、ロードロック部８５も、ロードロック部８３と同様に、チャンバ８５１と排気管（図示せず）と真空ポンプ（図示せず）と排気弁（図示せず）とを備える。チャンバ８５１は、ゲート８５３１を介して搬送装置８２に接続され、ゲート８５２１を介して搬送装置８６に接続されている。
【0014】
搬送装置８４は、チャンバ８４３と、チャンバ８４３内に連通する排気管（図示せず）と、排気管を通じてチャンバ８４３内の気体を排出する真空ポンプ（図示せず）と、排気管に介挿された排気弁（図示せず）と、基板Ｗ１、Ｗ２を搬送する搬送ロボット８４１と、を備える。搬送装置８４は、排気弁を開状態にして真空ポンプを作動させてチャンバ８４３内の気体を、排気管を通してチャンバ８４３外へ排出することにより、チャンバ８４３内を減圧状態で維持する。チャンバ８４３は、ゲート１２１１を介して基板接合装置１に接続され、ゲート８３２１を介してロードロック部８３に接続されている。ゲート１２１１は、搬送ロボット８４１が基板Ｗ１、Ｗ２を基板接合装置１内へ搬送する際、開状態となる。搬送ロボット８４１は、先端部に基板を保持する保持部が設けられたアームを有し、旋回することによりアームの先端部の向きを変更することができる。また、保持部は、例えば静電チャックであり、基板Ｗ１、Ｗ２における接合面側とは反対側を吸着保持する。また、搬送装置８４は、基板Ｗ１、Ｗ２の周部の複数箇所を撮像する搬送装置撮像部８４４を有する。
【0015】
搬送装置８６は、搬送装置８４と同様に、チャンバ８６３と排気管（図示せず）と真空ポンプ（図示せず）と排気弁（図示せず）と搬送ロボット８６１と、を備える。チャンバ８６３は、ゲート８６２１を介して活性化処理装置２に接続され、ゲート８５２１を介してロードロック部８５に接続されている。搬送ロボット８６１は、搬送ロボット８４１と同様に、先端部に基板を保持する保持部が設けられたアームを有し、旋回することによりアームの先端部の向きを変更することができる。また、保持部は、例えば静電チャックであり、基板Ｗ１、Ｗ２における接合面側とは反対側を吸着保持する。
【0016】
活性化処理装置２は、基板の接合面に対して、窒素ガスを用いた反応性イオンエッチングと窒素ラジカルの照射との少なくとも一方を行うことにより接合面を活性化する活性化処理を行う。活性化処理装置２は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）を発生させる装置であり、図２に示すように、ステージ２１０と、処理チャンバ２１２と、プラズマチャンバ２１３と、プラズマチャンバ２１３の外側に巻回された誘導コイル２１５と、誘導コイル２１５へ高周波電流を供給する高周波電源２１６と、を有する。プラズマチャンバ２１３は、例えば石英ガラスから形成されている。また、活性化処理装置２は、窒素ガス供給部２２０Ａと、酸素ガス供給部２２０Ｂと、を有する。窒素ガス供給部２２０Ａは、窒素ガス貯留部２２１Ａと、供給弁２２２Ａと、供給管２２３Ａと、を有する。酸素ガス供給部２２０Ｂは、酸素ガス貯留部２２１Ｂと、供給弁２２２Ｂと、供給管２２３Ｂと、を有する。ステージ２１０には、基板Ｗ１、Ｗ２が載置される。処理チャンバ２１２は、プラズマチャンバ２１３内に連通している。処理チャンバ２１２は、排気管２０１ｂと排気弁２０１ｃとを介して真空ポンプ２０１ａに接続されている。活性化処理装置２は、排気弁２０１ｃを開状態にして真空ポンプ２０１ａを作動させて処理チャンバ２１２内の気体を、排気管２０１ｂを通して処理チャンバ２１２外へ排出することにより、処理チャンバ２１２内の気圧を低減（減圧）する。
【0017】
高周波電源２１６としては、誘導コイル２１５へ例えば２７ＭＨｚの高周波電流を供給するものを採用することができる。そして、プラズマチャンバ２１３内にＮ２ガスが導入された状態で、高周波電流が誘導コイル２１５へ供給されると、プラズマチャンバ２１３内にプラズマＰＬＭが形成される。ここで、誘導コイル２１５によりプラズマチャンバ２１３内にプラズマ中に含まれるイオンがトラップされるため、プラズマチャンバ２１３と処理チャンバ２１２との間の部分にトラップ板が無い構成であってもよい。誘導コイル２１５と、高周波電源２１６と、窒素ガス供給部２２０Ａとから、プラズマチャンバ２１３内にプラズマＰＬＭを発生させステージ２１０に支持された基板Ｗ１、Ｗ２の接合面へプラズマ中のＮ２ラジカルを供給するプラズマ発生源が構成される。なお、ここでは、活性化処理装置２として、誘導コイル２１５と、高周波電源２１６と、を備えるＩＣＰを発生させる装置である例について説明したが、これに限定されるものではなく、代わりにプラズマチャンバ２１３の外側に配置された平板電極と平板電極に電気的に接続された高周波電源と、プラズマチャンバ２１３と処理チャンバ２１２との間の部分に配置されプラズマ中のイオンをトラップするトラップ板と、を備える容量結合プラズマ（ＣＣＰ：Capacitively Coupled Plasma）を発生させる装置であってもよい。この場合、高周波電源としては、例えば２７ＭＨｚの高周波バイアスを印加するものを採用することができる。そして、高周波電源からプラズマチャンバ内へ供給される電力は、例えば２５０Ｗに設定される。バイアス印加部２１７は、ステージ２１０に支持された基板Ｗ１、Ｗ２に高周波バイアスを印加する高周波電源である。このバイアス印加部２１７としては、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波バイアスを発生させるものを採用することができる。このように、バイアス印加部２１７により基板Ｗ１、Ｗ２に高周波バイアスを印加することにより、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面の近傍に運動エネルギを有するイオンが繰り返し基板Ｗ１、Ｗ２に衝突するシース領域が発生する。そして、このシース領域に存在する運動エネルギを有するイオンにより基板Ｗ１、Ｗ２の接合面がエッチングされる。
【0018】
基板接合装置１は、図３に示すように、チャンバ１２０と第１基板保持部であるステージ１４１と第２基板保持部であるヘッド１４２とステージ駆動部１４３とヘッド駆動部１４４と基板加熱部１４８１、１４８２と位置測定部５００とを備える。また、基板接合装置１は、ステージ１４１とヘッド１４２との間の距離を測定する距離測定部１４９３を備える。なお、以下の説明において、適宜図１の±Ｚ方向を上下方向、ＸＹ方向を水平方向として説明する。チャンバ１２０は、基板Ｗ１、Ｗ２が配置される領域Ｓ１を予め設定された基準真空度以上の真空度で維持する。チャンバ１２０は、排気管１２１ｂと排気弁１２１ｃとを介して真空ポンプ１２１ａに接続されている。排気弁１２１ｃを開状態にして真空ポンプ１２１ａを作動させると、チャンバ１２０内の気体が、排気管１２１ｂを通してチャンバ１２０外へ排出され、チャンバ１２０内が減圧雰囲気で維持される。また、排気弁１２１ｃの開閉量を変動させて排気量を調節することにより、チャンバ１２０内の気圧（真空度）を調節することができる。また、チャンバ１２０の一部には、位置測定部５００により基板Ｗ１、Ｗ２間における相対位置を測定するために使用される窓部１２０ａが設けられている。
【0019】
ステージ駆動部１４３は、ステージ１４１をＸＹ方向へ移動させたり、Ｚ軸周りに回転させたりすることができる保持部駆動部である。
【0020】
ヘッド駆動部１４４は、ヘッド１４２を鉛直上方または鉛直下向（図１の矢印ＡＲ１参照）へ昇降させる昇降駆動部１４６と、ヘッド１４２をＸＹ方向へ移動させるＸＹ方向駆動部１４５と、ヘッド１４２をＺ軸周りの回転方向（図１の矢印ＡＲ２参照）に回転させる回転駆動部１４７と、を有する。ＸＹ方向駆動部１４５と回転駆動部１４７とから、ヘッド１４２を鉛直方向に直交する方向（ＸＹ方向、Ｚ軸周りの回転方向）へ移動させる保持部駆動部を構成する。また、ヘッド駆動部１４４は、ヘッド１４２のステージ１４１に対する傾きを調整するためのピエゾアクチュエータ１４５６と、ヘッド１４２に加わる圧力を測定するための第１圧力センサ１４５７と、を有する。ＸＹ方向駆動部１４５および回転駆動部１４７が、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ軸周りの回転方向において、ヘッド１４２をステージ１４１に対して相対的に移動させることにより、ステージ１４１に保持された基板Ｗ１とヘッド１４２に保持された基板Ｗ２とのアライメントが可能となる。
【0021】
昇降駆動部１４６は、ヘッド１４２を鉛直方向へ移動させることにより、ステージ１４１とヘッド１４２とを互いに近づけたり、ヘッド１４２をステージ１４１から遠ざけたりする。昇降駆動部１４６がヘッド１４２を鉛直下方へ移動させることにより、ステージ１４１に保持された基板Ｗ１とヘッド１４２に保持された基板Ｗ２とが接触する。そして、基板Ｗ１、Ｗ２同士が接触した状態において昇降駆動部１４６がヘッド１４２に対してステージ１４１に近づく方向への駆動力を作用させると、基板Ｗ２が基板Ｗ１に押し付けられる。また、昇降駆動部１４６には、昇降駆動部１４６がヘッド１４２に対してステージ１４１に近づく方向へ作用させる駆動力を測定する圧力センサ１４８が設けられている。圧力センサ１４８の測定値から、昇降駆動部１４６により基板Ｗ２が基板Ｗ１に押し付けられたときに基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に作用する圧力が検出できる。圧力センサ１４８は、例えばロードセルから構成される。
【0022】
ピエゾアクチュエータ１４５６、第１圧力センサ１４５７は、それぞれ図４（Ａ）に示すように、３つずつ存在する。３つのピエゾアクチュエータ１４５６と３つの第１圧力センサ１４５７とは、ヘッド１４２とＸＹ方向駆動部１４５との間に配置されている。３つのピエゾアクチュエータ１４５６は、ヘッド１４２の上面における同一直線上ではない３つの位置、平面視略円形のヘッド１４２の上面の周部においてヘッド１４２の周方向に沿って略等間隔に並んだ３つの位置に固定されている。３つの第１圧力センサ１４５７は、それぞれピエゾアクチュエータ１４５６の上端部とＸＹ方向駆動部１４５の下面とを接続している。３つのピエゾアクチュエータ１４５６は、各別に上下方向に伸縮可能である。そして、３つのピエゾアクチュエータ１４５６が伸縮することにより、ヘッド１４２のＸ軸周りおよびＹ軸周りの傾きとヘッド１４２の上下方向の位置とが微調整される。例えば図２（Ｂ）の破線で示すように、ヘッド１４２がステージ１４１に対して傾いている場合、３つのピエゾアクチュエータ１４５６のうちの１つを伸長させて（図２（Ｂ）の矢印ＡＲ３参照）ヘッド１４２の姿勢を微調整することにより、ヘッド１４２の下面とステージ１４１の上面とが略平行な状態にすることができる。また、３つの圧力センサ１４５７は、ヘッド１４２の下面における３つの位置での加圧力を測定する。そして、３つの圧力センサ１４５７で測定された加圧力が等しくなるように３つのピエゾアクチュエータ１４５６それぞれを駆動することにより、ヘッド１４２の下面とステージ１４１の上面とを略平行に維持しつつ基板Ｗ１、Ｗ２同士を接触させることができる。
【0023】
ステージ１４１とヘッド１４２とは、チャンバ１２０内において、鉛直方向で互いに対向するように配置されている。ステージ１４１は、その上面で基板Ｗ１を保持する第１基板保持部であり、ヘッド１４２は、その下面で基板Ｗ２を保持する第２基板保持部である。ここで、ステージ１４１は、その上面が基板Ｗ１全体に面接触した状態で基板Ｗ１を支持し、ヘッド１４２は、その下面が基板Ｗ２全体に面接触した状態で基板Ｗ２を支持する。ステージ１４１とヘッド１４２とは、例えば透光性を有するガラスのような透光性材料から形成されている。ステージ１４１およびヘッド１４２には、図５（Ａ）および（Ｂ）に示すように、基板Ｗ１、Ｗ２を保持する静電チャック１４１１、１４１２、１４１３、１４２１、１４２２、１４２３が設けられている。静電チャック１４１１、１４２１は、基板Ｗ１、Ｗ２の周部を保持する。また、ステージ１４１、ヘッド１４２の中央部には、平面視円形の貫通孔１４１ｂ、１４２ｂが設けられている。更に、ステージ１４１、ヘッド１４２には、後述の気体吐出孔１４１１ｃ、１４２１ｃから気体が吐出されたときのステージ１４１、ヘッド１４２と基板Ｗ１、Ｗ２との間の領域の気圧を検出する気圧検出部（図示せず）が設けられている。
【0024】
静電チャック１４１１、１４１２、１４２１、１４２２は、ステージ１４１、ヘッド１４２に基板Ｗ１、Ｗ２が保持された状態で、ステージ１４１、ヘッド１４２における基板Ｗ１、Ｗ２の周部に対向する円環状の第１領域Ａ１に設けられている第１静電チャックである。静電チャック１４１１、１４１２は、それぞれ、ステージ１４１における第１領域Ａ１においてステージ１４１の中央部を中心とした予め設定された２つのサブ環状領域Ａ１１、Ａ１２それぞれに設けられている。そして、静電チャック１４１１、１４１２は、それぞれ、ステージ１４１における予め設定された基板保持位置に配置された基板Ｗ１における２つのサブ環状領域Ａ１１、Ａ１２それぞれに対向する部分を保持する。また、静電チャック１４２１、１４２２も、それぞれ、ヘッド１４２における第１領域Ａ１においてヘッド１４２の中央部を中心とした予め設定された２つのサブ環状領域Ａ１１、Ａ１２それぞれに設けられている。そして、静電チャック１４２１、１４２２は、それぞれ、ヘッド１４２における予め設定された基板保持位置に配置された基板Ｗ２における２つのサブ環状領域Ａ１１、Ａ１２それぞれに対向する部分を保持する。ここで、基板保持位置は、例えば基板Ｗ１、Ｗ２の外形寸法が第１領域Ａ１と同一であれば第１領域Ａ１と一致する位置に設定される。
【0025】
静電チャック１４１１、１４２１は、それぞれ、第１領域Ａ１において、ステージ１４１、ヘッド１４２の中央部からステージ１４１、ヘッド１４２の周縁に向かう方向へ放射状に延在する複数の電極子１４１１ｂ、１４１２ｂと、ステージ１４１、ヘッド１４２の周方向に沿って配設された２つの円環状の端子電極１４１１ａ、１４２１ａと、を有する。複数の電極子１４１１ｂ、１４１２ｂは、２つの端子電極１４１１ａ、１４２１ａそれぞれの径方向に沿って２つの端子電極１４１１ａ、１４２１ａそれぞれから他方の端子電極１４２１ａ、１４１１ａに向かって延在している第１電極子である。ここで、端子電極１４１１ａ、１４２１ａは、第３端子電極、第４端子電極に相当し、端子電極１４１１ａは、端子電極１４２１ａに比べて小径であり、ステージ１４１、ヘッド１４２の中央部側に配設されている。複数の長尺の電極子１４１１ｂ、１４２１ｂは、ステージ１４１、ヘッド１４２における第１領域Ａ１において第１領域Ａ１の周方向に沿って交互に並ぶように配置されている。また、端子電極１４１１ａ、１４２１ａは、それぞれ、図６（Ａ）に示すように、平面視で他方の端子電極１４１１ａ，１４２１ａから離れる方向へ突出するように屈曲した屈曲部１４１１ａｂ、１４２１ａｂと、ステージ１４１、ヘッド１４２の周方向に沿って延在しステージ１４１、ヘッド１４２の周方向で隣り合う２つの屈曲部１４１１ａｂ、１４２１ａｂの端部同士を連結する細長の連結部１４１１ａａ、１４２１ａａと、を有する。ステージ１４１、ヘッド１４２の径方向における屈曲部１４１１ａｂ、１４２１ａｂと連結部１４１１ａａ，１４２１ａａとの間の最大幅Ｗｉ４は、例えば後述のアライメントマークの幅よりも長くなるように設定されている。
【0026】
また、静電チャック１４１２、１４２２も、それぞれ、第１領域Ａ１において、ステージ１４１、ヘッド１４２の中央部からステージ１４１、ヘッド１４２の周縁に向かう方向へ放射状に延在する複数の電極子１４１２ｂ、１４２２ｂと、ステージ１４１、ヘッド１４２の周方向に沿って配設された２つの円環状の端子電極１４１２ａ、１４２２ａと、を有する。複数の電極子１４１２ｂ、１４２２ｂは、２つの端子電極１４１２ａ、１４２２ａそれぞれの径方向に沿って２つの端子電極１４１２ａ、１４２２ａそれぞれから他の端子電極１４２２ａ、１４１２ａに向かって延在している第１電極子である。端子電極１４１２ａ、１４２２ａは、第３端子電極、第４端子電極に相当し、端子電極１４１２ａは、端子電極１４２２ａに比べて小径であり、ステージ１４１、ヘッド１４２の中央部側に配設されている。また、第１領域Ａ１において、静電チャック１４１２、１４２２は、静電チャック１４１１、１４２１の内側に配設されている。複数の長尺の電極子１４１２ｂ、１４２２ｂは、ステージ１４１、ヘッド１４２における第１領域Ａ１において第１領域Ａ１の周方向に沿って交互に並ぶように配置されている。端子電極１４１１ａ、１４２１ａ、１４２２ａ、１４１２ａと複数の電極子１４１１ｂ、１４２１ｂ、１４１２ｂ、１４２２ｂとは、例えば金属から形成されている。このように、静電チャック１４１１、１４１２、１４２１、１４２２が、それぞれ、第１領域Ａ１において、ステージ１４１、ヘッド１４２の中央部からステージ１４１、ヘッド１４２の周縁に向かう方向へ放射状に延在する複数の電極子１４１１ｂ、１４１２ｂ、１４２１ｂ、１４２２ｂを有する。これにより、基板接合装置１は、後述する撮像部５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃにより、複数の電極子１４１１ｂ、１４１２ｂ、１４２１ｂ、１４２２ｂの隙間から、後述する基板Ｗ１、Ｗ２に設けられたアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ａ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ２ｃを撮像することが可能となっている。
【0027】
また、ステージ１４１、ヘッド１４２における第１領域Ａ１のサブ環状領域Ａ１１には、一部がステージ１４１、ヘッド１４２の中央部からステージ１４１、ヘッド１４２の周縁に向かう方向へ放射状に延在する部分を有する溝１４１１ｄ、１４２１ｄが形成されている。また、この溝１４１１ｄ、１４２１ｄの一部には、気体供給部１４９２に接続された気体吐出孔１４１１ｃ、１４２１ｃが設けられている。この気体吐出孔１４１１ｃ、１４２１ｃが気体を吐出する気体吐出部に相当し、溝１４１１ｄ、１４２１ｄが、気体吐出孔１４１１ｃ、１４１２ｃに連通する第２凹部に相当する。ここで、溝１４１１ｄ、１４２１ｄの幅は、例えば０．２ｍｍ程度に設定される。溝１４１１ｄ、１４２１ｄは、複数の電極子１４１１ｂ、１４１２ｂそれぞれの延在方向に沿って延在する部分を有する。そして、溝１４１１ｄ、１４２１ｄは、静電チャック１４１１、１４１２における、端子電極１４１１ａに電気的に接続された複数の電極子１４１１ｂと端子電極１４２１ａに接続された複数の電極子１４１２ｂとの間に設けられている。また、ステージ１４１、ヘッド１４２における第１領域Ａ１のサブ環状領域Ａ１２にも、一部がステージ１４１、ヘッド１４２の中央部からステージ１４１、ヘッド１４２の周縁に向かう方向へ放射状に延在する部分を有する溝（図示せず）が形成されている。また、この溝１４１１ｄ、１４２１ｄの一部には、気体供給部１４９２に接続された気体吐出孔（図示せず）が設けられている。このサブ環状領域Ａ１２に設けられた気体吐出孔も気体を吐出する気体吐出部に相当し、サブ環状領域Ａ１２に設けられた溝も、サブ環状領域Ａ１２に設けられた気体吐出孔に連通する第２凹部を構成する第２溝に相当する。この溝も、複数の電極子１４１１ｂ、１４１２ｂそれぞれの延在方向に沿って延在する部分を有する。そして、溝１４１１ｄ、１４２１ｄは、静電チャック１４２１、１４２２における、端子電極１４１１ａに電気的に接続された複数の電極子１４２１ｂと端子電極１４２１ａに接続された複数の電極子１４１２ｂとの間に設けられている。
【0028】
静電チャック１４１３、１４２３は、ステージ１４１、ヘッド１４２における第１領域Ａ１の内側の第２領域Ａ２に設けられた第２静電チャックである。静電チャック１４１３、１４２３は、図５（Ｂ）に示すように、第２領域Ａ２において、ステージ１４１、ヘッド１４２の中央部からステージ１４１、ヘッド１４２の周縁に向かう方向へ放射状に延在する複数の電極子１４１３ｂ、１４２３ｂと、ステージ１４１、ヘッド１４２の周方向に沿って配設された２つの円環状の端子電極１４１３ａ、１４２３ａと、を有する。複数の電極子１４１３ｂ、１４２３ｂは、ステージ１４１、ヘッド１４２の径方向に沿って２つの端子電極１４１３ａ、１４２３ａそれぞれから他の端子電極１４２３ａ、１４１３ａに向かって延在している第２電極子である。また、複数の電極子１４１３ｂ、１４２３ｂは、それぞれ、図６（Ｂ）に示すように、平面視におけるその延在方向に直交する方向の幅がステージ１４１、ヘッド１４２の周縁側ほど広くなる平面視楔型の形状を有する。端子電極１４１３ａ、１４２３ａは、それぞれ、複数の電極子１４１３ｂに電気的に接続された第１端子電極と、複数の電極子１４２３ｂに電気的に接続された第２端子電極と、に相当する。
【0029】
また、ステージ１４１、ヘッド１４２の第２領域Ａ２には、一部がステージ１４１、ヘッド１４２の中央部からステージ１４１、ヘッド１４２の周縁に向かう方向へ放射状に延在する部分を有する溝１４１３ｄ、１４２３ｄが形成されている。また、ステージ１４１、ヘッド１４２における溝１４１３ｄ、１４２３ｄの一部には、気体供給部１４９２に接続された気体吐出孔１４１３ｃ、１４２３ｃが設けられている。この気体吐出孔１４１３ｃ、１４２３ｃが気体を吐出する気体吐出部に相当し、溝１４１３ｄ、１４２３ｄが、気体吐出孔１４１３ｃ、１４２３ｃに連通する第１凹部を構成する第１溝に相当する。ここで、溝１４１３ｄ、１４２３ｄの幅Ｗｉ１は、例えば０．２ｍｍ程度に設定される。溝１４１３ｄ、１４２３ｄは、複数の電極子１４１３ｂ、１４２３ｂそれぞれの延在方向に沿って延在する部分を有する。そして、溝１４１３ｄ、１４２３ｄは、静電チャック１４１３、１４２３における、端子電極１４１３ａに電気的に接続された複数の電極子１４１３ｂと端子電極１４２３ａに接続された複数の電極子１４２３ｂとの間に設けられている。また、図７（Ａ）に示すように、静電チャック１４１３、１４２３のステージ１４１、ヘッド１４２の表面との間の幅Ｗｉ３は、溝１４１３ｄ、１４２３ｄの深さＷｉ２よりも短く設定されており、例えば基板Ｗ１、Ｗ２がサファイヤ基板、ガラス基板の場合、０．０５ｍｍ以上０．１ｍｍ以下に設定される。また、基板Ｗ１、Ｗ２がＳｉ基板の場合、５ｍｍ程度に設定することができる。端子電極１４１３ａ、１４２３ａと複数の電極子１４１３ｂ、１４２３ｂとは、例えばＩＴＯのような透明な導電性材料を含む透明導電膜から形成されている。
【0030】
静電チャック１４１１、１４１２、１４１３、１４２１、１４２２、１４２３は、チャック駆動部１４９１に接続されている。チャック駆動部１４９１は、制御部９から入力される制御信号に基づいて、各静電チャック１４１１、１４１２、１４１３、１４２１、１４２２、１４２３へ電圧を印加することにより静電チャック１４１１、１４１２、１４１３、１４２１、１４２２、１４２３を駆動する。また、チャック駆動部１４９１は、制御部９から入力される制御信号に基づいて、静電チャック１４１１、１４１２、１４１３、１４２１、１４２２、１４２３を互いに独立して駆動する。
【0031】
チャック駆動部１４９１は、基板Ｗ１、Ｗ２を静電チャック１４１１、１４１２から離脱させる際、静電チャック１４１１、１４１２の２つの端子電極１４１１ａ，１４１２ａにパルス電圧を印加する。また、チャック駆動部１４９１は、基板Ｗ１、Ｗ２を静電チャック１４２１、１４２２から離脱させる際も、静電チャック１４２１、１４２２の２つの端子電極１４２１ａ、１４２２ａ間にパルス電圧を印加する。更に、チャック駆動部１４９１は、基板Ｗ１、Ｗ２を静電チャック１４３１、１４３２から離脱させる際も、静電チャック１４１３、１４２３の２つの端子電極間１４３１ａ、１４３２ａ間にパルス電圧を印加する。ここで、チャック駆動部１４９１は、端子電極１４１１ａ，１４１２ａ（１４２１ａ、１４２２ａ、１４３１ａ、１４３２ａ）間に互いに極性の異なるパルス電圧を交互に印加しつつ、パルス電圧の振幅を漸減させる。また、各パルス電圧のパルス間隔は、ステージ１４１、ヘッド１４２の放電時間を考慮して決定される。また、各パルス電圧のパルス幅は、互いに等しく設定されていてもよいし、経時的に長くなるように設定されていてもよい。或いは、任意に選択した５つ以下のパルス電圧のパルス幅が等しくなるように設定されていてもよい。更に、パルス間隔は、互いに等しく設定されていてもよいし、経時的に長くなるように設定されていてもよい。或いは、任意に選択した４つ以下のパルス間隔が等しくなるように設定されていてもよい。気体供給部１４９２は、制御部９から入力される制御信号に基づいて、気体吐出孔１４１１ｃ、１４２１ｃ、１４１２ｃ、１４２２ｃ、１４１３ｃ、１４２３ｃへ各別に気体を供給することにより、気体吐出孔１４１１ｃ、１４２１ｃ、１４１２ｃ、１４２２ｃ、１４１３ｃ、１４２３ｃから気体を吐出させる。
【0032】
更に、ステージ１４１、ヘッド１４２は、図７（Ｂ）に示すように、基板Ｗ１の中央部を押圧する押圧機構１４４１と、基板Ｗ２の中央部を押圧する押圧機構１４４２と、を有する。押圧機構１４４１は、ステージ１４１の中央部に設けられ、押圧機構１４４２は、ヘッド１４２の中央部に設けられている。押圧機構１４４１は、ステージ１４１の貫通孔１４１ｂを通じてヘッド１４２側へ出没可能な押圧部１４４１ａと、押圧部１４４１ａを駆動する押圧駆動部１４４１ｂと、を有する。押圧機構１４４２は、ヘッド１４２の貫通孔１４２ｂを通じてステージ１４１側へ出没可能な押圧部１４４２ａと、押圧部１４４２ａを駆動する押圧駆動部１４４２ｂと、を有する。押圧駆動部１４４１ｂ、１４４２ｂは、例えばボイスコイルモータを有する。また、押圧部１４４１ａ、１４４２ａは、基板Ｗ１、Ｗ２に印加する圧力を一定に維持するよう制御する圧力制御と、基板Ｗ１、Ｗ２の接触位置を一定に維持するように制御する位置制御と、のいずれかがなされる。例えば、押圧部１４４１ａが位置制御され、押圧部１４４２ａが圧力制御されることにより、基板Ｗ１、Ｗ２が一定の位置で一定の圧力で押圧される。
【0033】
図１に戻って、距離測定部１４９３は、例えばレーザ距離計であり、ステージ１４１およびヘッド１４２に接触せずにステージ１４１とヘッド１４２との間の距離を測定する。距離測定部１４９３は、透明なヘッド１４２の上方からステージ１４１に向かってレーザ光を照射したときのステージ１４１の上面での反射光とヘッド１４２の下面での反射光との差分からステージ１４１とヘッド１４２との間の距離を測定する。距離測定部１４９３は、図２（Ａ）に示すように、ステージ１４１の上面における３箇所の部位Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３と、ヘッド１４２の下面における、Ｚ方向において部位Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３に対向する３箇所の部位Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３との間の距離を測定する。
【0034】
位置測定部５００は、例えば図８に示すように、３つの撮像部５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃと、反射部材５０２と、撮像部位置調整部５０３Ａ、５０３Ｂ、５０３Ｃと、を有し、鉛直方向に直交する方向（ＸＹ方向、Ｚ軸周りの回転方向）における、基板Ｗ１と基板Ｗ２との位置ずれ量を測定する。３つの撮像部５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃは、反射部材５０２の周囲において、反射部材５０２の周方向で隣り合う２つの光軸ＪＬＡ、ＪＬＢ（ＪＬＢ、ＪＬＣおよびＪＬＣ、ＪＬＡ）のなす鋭角側の角度ＤＡＢ、ＤＢＣ、ＤＣＡが等しくなるように配設されている。反射部材５０２は、３つの撮像部５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃそれぞれに対向する部分に反射面５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃが形成されている。撮像部５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃおよび反射部材５０２は、ステージ１４１における基板Ｗ１を保持する側とは反対側に配置されている。撮像部５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃは、いずれも、撮像素子５１１Ａ、５１１Ｂ、５１１Ｃと同軸照明系（図示せず）とを有する第１撮像部である。同軸照明系の光源としては、基板Ｗ１、Ｗ２およびステージ１４１、チャンバ１２０に設けられた窓部１２０ａを透過する光（例えば赤外光）を出射する光源が用いられる。
【0035】
例えば図９（Ａ）および（Ｂ）に示すように、基板Ｗ１には、少なくとも３つのアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ１ｃが設けられ、基板Ｗ２にも、少なくとも３つのアライメントマークＭＫ２ａ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ２ｃが設けられている。これらのアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ１ｃとアライメントマークＭＫ２ａ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ２ｃのいずれか一方が、第１アライメントマークに相当し、他方が第２アライメントマークに相当する。基板接合装置１は、位置測定部５００により両基板Ｗ１、Ｗ２に設けられた各アライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ａ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ２ｃの位置を認識しながら、両基板Ｗ１、Ｗ２の位置合わせ動作（アライメント動作）を実行する。より詳細には、基板接合装置１は、まず、位置測定部５００により基板Ｗ１、Ｗ２に設けられたアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ１ｂ、ＮＫ１ｃ、ＭＫ２ａ、ＭＫ２ｂ、ＮＫ２ｃを認識しながら、基板Ｗ１、Ｗ２の大まかなアライメント動作（ラフアライメント動作）を実行して、２つの基板Ｗ１、Ｗ２を対向させる。その後、基板接合装置１は、位置測定部５００により２つの基板Ｗ１、Ｗ２に設けられたアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａ、（ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ｂおよびＭＫ１ｃ、ＭＫ２ｃ）を同時に認識しながら、更に精緻なアライメント動作（ファインアライメント動作）を実行する。
【0036】
ここで、図３の破線矢印ＳＣ１、ＳＣ２に示すように、撮像部５０１Ａの同軸照明系の光源から出射された光は、反射部材５０２の反射面５０２ａで反射されて上方に進行し、チャンバ１２０の窓部１２０ａおよび基板Ｗ１、Ｗ２の一部あるいは全部を透過する。基板Ｗ１、Ｗ２の一部あるいは全部を透過した光は、基板Ｗ１、Ｗ２のアライメントマークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａで反射され、下向きに進行し、窓部１２０ａを透過して反射部材５０２の反射面５０２ａで反射されて撮像部５０１Ａの撮像素子５１１Ａに入射する。また、撮像部５０１Ｂの同軸照明系の光源から出射された光は、反射部材５０２の反射面５０２ｂで反射されて上方に進行し、チャンバ１２０の窓部１２０ａおよび基板Ｗ１、Ｗ２の一部あるいは全部を透過する。基板Ｗ１、Ｗ２の一部あるいは全部を透過した光は、基板Ｗ１、Ｗ２のアライメントマークＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂで反射され、下向きに進行し、窓部１２０ａを透過して反射部材５０２の反射面５０２ｂで反射されて撮像部５０１Ｂの撮像素子５１１Ｂに入射する。なお、図３には記載されていないが、図８に示す撮像部５０１Ｃの同軸照明系の光源から出射された光は、反射部材５０２の反射面５０２ｃで反射されて上方に進行し、チャンバ１２０の窓部１２０ａおよび基板Ｗ１、Ｗ２の一部あるいは全部を透過する。基板Ｗ１、Ｗ２の一部あるいは全部を透過した光は、基板Ｗ１、Ｗ２のアライメントマークＭＫ１ｃ，ＭＫ２ｃで反射され、下向きに進行し、窓部１２０ａを透過して反射部材５０２の反射面５０２ｃで反射されて撮像部５０１Ｃの撮像素子５１１Ｃに入射する。このようにして、位置測定部５００は、図１０（Ａ）および（Ｂ）に示すように、２つの基板Ｗ１、Ｗ２のアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａを含む撮影画像ＧＡａと、２つの基板Ｗ１、Ｗ２のアライメントマークＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂを含む撮影画像ＧＡｂと、２つの基板Ｗ１、Ｗ２のアライメントマークＭＫ１ｃ，ＭＫ２ｂを含む撮影画像ＧＡｃと、を取得する。なお、撮像部５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃによる撮影画像ＧＡａ、ＧＡｂ、ＧＡｃの撮影動作は、略同時に実行される。また、３つの撮像部５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃは、ステージ１４１、ヘッド１４２の２つのサブ環状領域Ａ１１，Ａ１２からなる第１領域Ａ１において、アライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ａ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ２ｃを撮像する。
【0037】
撮像部位置調整部５０３Ａ、５０３Ｂ、５０３Ｃは、それぞれ、撮像部５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃを、鉛直方向または撮像部５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃの光軸および鉛直方向に直交する水平方向へ移動させる。撮像部位置調整部５０３Ａ、５０３Ｂ、５０３Ｃは、それぞれ、撮像部５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃを保持する撮像部保持部（図示せず）と、撮像部保持部を鉛直方向、水平方向へ駆動するアクチュエータ（図示せず）と、を有する。撮像部位置調整部５０３Ａ、５０３Ｂ、５０３Ｃは、それぞれ、撮像部５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃを鉛直方向または水平方向へ移動させることにより、基板Ｗ１、Ｗ２における撮像位置を基板Ｗ１、Ｗ２の厚さ方向と直交する方向へ移動させることができる。
【0038】
図３に戻って、基板加熱部１４８１、１４８２は、例えば電熱ヒータであり、図７（Ｂ）に示すように、それぞれステージ１４１、ヘッド１４２に設けられている。基板加熱部１４８１、１４８２は、ステージ１４１およびヘッド１４２に保持されている基板Ｗ１，Ｗ２に熱を伝達することにより基板Ｗ１、Ｗ２を加熱する。また、基板加熱部１４８１、１４８２の発熱量を調節することにより、基板Ｗ１，Ｗ２やそれらの接合面の温度を調節できる。また、基板加熱部１４８１、１４８２は、加熱部駆動部（図示せず）に接続されており、加熱部駆動部は、図１に示す制御部９から入力される制御信号に基づいて、基板加熱部１４８１、１４８２へ電流を供給することにより基板加熱部１４８１、１４８２を発熱させる。
【0039】
図１に戻って、検査装置７は、互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２に設けられたアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ａ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ２ｃ全ての位置ずれ量を検出する。検査装置７は、例えば図１１に示すように、互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２が載置されるステージ７１と、光源７２と、撮像部７３と、水平方向駆動部７４と、を有する。ステージ７１は、光源７２から出射される光に対して透明な材料から形成されている。そして、光源７２は、ステージ７１における基板Ｗ１、Ｗ２が載置される側とは反対側から基板Ｗ１、Ｗ２に向けて光を出射する。撮像部７３は、光源７２から出射された光のうちステージ７１おおび基板Ｗ１、Ｗ２を透過してきた光が入射される撮像素子７３１を有する第２撮像部である。水平方向駆動部７４は、矢印ＡＲ３に示すように、ステージ７１をステージ７１の厚さ方向に直交する水平方向へ移動させる。
【0040】
図１に戻って、制御部９は、例えばパーソナルコンピュータを有する制御システムであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とメモリとを有する。メモリは、ＣＰＵが実行するプログラムを記憶する。制御部９は、圧力センサ１４８および位置測定部１５０から入力される計測信号を計測情報に変換して取得する。また、制御部９は、基板接合装置１の撮像部５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃ、検査装置７の撮像部７３および搬送装置８４の搬送装置撮像部８４４から入力される撮影画像信号を撮影画像情報に変換して取得する。更に、制御部９は、基板接合装置１のチャック駆動部１４９１、気体供給部１４９２、撮像部位置調整部５０３Ａ、５０３Ｂ、５０３Ｃ、ピエゾアクチュエータ１４５６、押圧駆動部１４４１ｂ、１４３２ｂ、加熱部駆動部、ステージ駆動部１４３、ヘッド駆動部１４４それぞれへ制御信号を出力することによりこれらの動作を制御する。制御部９は、図１０（Ｂ）に示すように、撮像部５０１Ａから取得した撮影画像ＧＡａに基づいて、基板Ｗ１、Ｗ２に設けられた１組のアライメントマークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ相互間の位置ずれ量ｄｘａ、ｄｙａを算出する。なお、図１０（Ｂ）は、１組のアライメントマークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａが互いにずれている状態を示している。同様に、制御部９は、撮像部５０１Ｂ、５０１Ｃから取得した撮影画像ＧＡｂ、ＧＡｃに基づいて、基板Ｗ１、Ｗ２に設けられた他の２組のアライメントマークＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ｃ相互間の位置ずれ量ｄｘｂ、ｄｙｂ、ｄｘｃ、ｄｙｃを算出する。その後、制御部９は、これら３組のアライメントマークの位置ずれ量ｄｘａ、ｄｙａ、ｄｘｂ、ｄｙｂ、ｄｘｃ、ｄｙｃと３組のマークの幾何学的関係とに基づいて、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ軸周りの回転方向における２つの基板Ｗ１、Ｗ２の相対的な位置ずれ量ｄｘ、ｄｙ、ｄθを算出する。そして、制御部９は、算出した位置ずれ量ｄｘ、ｄｙ、ｄθが低減されるように、ヘッド１４２をＸ方向およびＹ方向へ移動させたり、Ｚ軸周りに回転させたりする。このようにして、基板接合装置１は、２つの基板Ｗ１、Ｗ２の水平方向における位置ずれ量ｄｘ、ｄｙ、ｄθを補正するアライメント動作を実行する。また、制御部９は、活性化処理装置２、搬送装置８２、８４、８６、洗浄装置３、検査装置７へ制御信号を出力することによりこれらの動作を制御する。
【0041】
また、制御部９は、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面の中央部同士が接触し且つ基板Ｗ１、Ｗ２の周部が静電チャック１４１１、１４１２、１４２１、１４２２に保持された状態で、基板Ｗ１、Ｗ２を全面で接触させる場合、まず、第１領域Ａ１のサブ環状領域Ａ１２に設けられた気体吐出孔からサブ環状領域Ａ１２に設けられた溝全体に気体を充填させた後、静電チャック１４２１、１４２２による基板Ｗ１、Ｗ２の保持を解除するようにチャック駆動部１４９１および気体供給部１４９２を制御する。次に、制御部９は、第１領域Ａ１のサブ環状領域Ａ１１に設けられた気体吐出孔１４１１ｃ、１４１２ｃからサブ環状領域Ａ１１に設けられた溝１４１１ｄ、１４１２ｄ全体に気体を充填させた後、静電チャック１４１１、１４１２、１４２１、１４２２による基板Ｗ１、Ｗ２の保持を解除するようにチャック駆動部１４９１および気体供給部１４９２を制御する。このとき、制御部９は、前述の気圧検出部により検出される気圧に基づいて、気圧が臨界圧力未満となるように気体吐出孔１４１１ｃ、１４２１ｃ、１４２１ｃ、１４２２ｃから吐出される気体の流量を制御する。これにより、基板Ｗ１、Ｗ２同士が全面で接触する。
【0042】
更に、制御部９は、撮像部７３により基板Ｗ１、Ｗ２の複数のアライメントマークを撮像して得られる撮像画像に基づいて、基板Ｗ１、Ｗ２の複数のアライメントマークそれぞれの位置ずれ量および位置ずれ方向を算出する。そして、制御部９は、算出した位置ずれ量および位置ずれ方向により決定される位置ずれベクトルの水平方向成分および回転方向成分を分離し、分離した水平方向成分および回転方向成分に基づいて、基板Ｗ１、Ｗ２を接合する際の基板Ｗ１に対する基板Ｗ２の水平方向のオフセット量である水平オフセット量を算出する。また、制御部９は、算出した位置ずれ量および位置ずれ方向により決定される位置ずれベクトルの反り成分を分離し、分離した反り成分に基づいて、基板Ｗ１、Ｗ２を接合する際の基板Ｗ１の中央部の基板Ｗ１の周部に対する基板Ｗ２側への突出量のオフセット量である突出オフセット量を算出する。ここで、制御部９は、予め設定された複数枚の互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２が作製される毎に、それら複数枚の互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２について得られた位置ずれ量および位置ずれ方向の統計値（例えば平均値或いは中間値）に基づいて、水平オフセット量および突出オフセット量を算出する。また、制御部９が、撮像部７３により撮像される複数のアライメントマークの組それぞれの位置ずれ量が最小となるように、水平オフセット量を算出する例について説明した。そして、制御部９は、算出した水平オフセット量および突出オフセット量を示す情報をメモリに記憶させる。
【0043】
また、制御部９は、撮像部５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃにより基板Ｗ１、Ｗ２が離間した状態でアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ａ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ２ｃを撮像して得られる撮像画像と、撮像部５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃにより互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２のアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ａ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ２ｃを撮像して得られる撮像画像と、のそれぞれに基づいて、アライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ａ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ２ｃの位置ずれ量および位置ずれ方向を算出する。そして、制御部９は、算出した位置ずれ量および位置ずれ方向に基づいて、水平オフセット量を更新する。具体的には、制御部９は、基板Ｗ１、Ｗ２が離間し且つ基板Ｗ１、Ｗ２のアライメント終了後にアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ａ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ２ｃを撮像して得られる撮像画像から位置ずれ量誤差を算出する。そして、制御部９は、互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２のアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ａ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ２ｃを撮像して得られる撮像画像から算出された位置ずれ量から、前述の位置ずれ量誤差を差し引くことにより、基板Ｗ１、Ｗ２の接合時の位置ずれ量が算出される。ここで、位置ずれ量誤差は０ではないため、検査装置７の撮像部７３で撮像された撮像画像から算出された水平オフセット量をそのまま採用することはできない。ここで、前述の水平オフセット量は、アライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａ（ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ｃ）の組毎に算出される。なお、制御部９は、互いに接合された基板Ｗ１，Ｗ２のアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ａ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ２ｃの位置ずれ量および位置ずれ方向の情報を検査装置７から取得して前述の位置ずれ量誤差を算出してもよい。また、水平オフセット量の算出は、検査装置７で実行されてもよいし、基板接合装置１で実行されてもよい。検査装置７で水平オフセット量を算出する場合、検査装置７に位置ずれ量誤差を示す情報を通知するようにすればよい。また、検査装置７の撮像部７３により撮像された撮像画像に基づいて算出される水平オフセット量は、基板Ｗ１、Ｗ２のアライメントマークの組全てに共通するオフセット量であり、一方、前述の位置ずれ量誤差に基づいて補正された水平オフセット量は、アライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａ（ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ｃ）の組毎に各別に決定されるオフセット量である。
【0044】
次に、本実施の形態に係る基板接合システムについて、基板Ｗ１、Ｗ２が接合システムに投入されてから基板Ｗ１、Ｗ２が接合されて基板接合システムから取り出されるまでの動作の流れを図１２乃至図１７を参照しながら説明する。ここで、基板Ｗ１、Ｗ２は、予め導入ポート８１１、８１２に配置されているものとする。基板Ｗ１、Ｗ２としては、例えば、Ｓｉ基板、ガラス基板、酸化物基板（例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）基板、アルミナ基板（Ａｌ２Ｏ３）等）、窒化物基板（例えば、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ））のいずれかからなる。なお、基板Ｗ１、Ｗ２の少なくとも一方は、その接合面に金属部分と絶縁膜とが露出しているものであってもよい。或いは、基板Ｗ１、Ｗ２の少なくとも一方は、その接合面に酸化物または窒化物を堆積することにより形成された絶縁膜が露出しているものであってもよい。ここでは、基板Ｗ１がガラス基板または酸化物基板であり、基板Ｗ２がＳｉ基板または窒化物基板であるとして説明する。また、導入ポート８１１には、例えば基板接合装置１においてヘッド１４２に保持される基板Ｗ２が配置され、導入ポート８１２には、例えば基板接合装置１においてステージ１４１に載置される基板Ｗ１が配置される。
【0045】
まず、図１２に示すように、基板接合システムは、搬送装置８２の搬送ロボット８２１により基板Ｗ１、Ｗ２を導入ポート８１１、８１２からロードロック部８５へ搬送する（ステップＳ１０１）。次に、基板接合システムは、搬送装置８６の搬送ロボット８６１により基板Ｗ１、Ｗ２をロードロック部８５から活性化処理装置２へ搬送する（ステップＳ１０２）。続いて、活性化処理装置２は、基板Ｗ１、Ｗ２それぞれの互いに接合される接合面の少なくとも一方に対して、窒素ガスを用いた反応性イオンエッチングと窒素ラジカルの照射との少なくとも一方を行うことにより接合面を活性化する活性化処理工程を行う（ステップＳ１０３）。ここにおいて、活性化処理装置２は、接合面を活性化処理する対象となる基板の種類によって処理シーケンスが異なる。活性化処理装置２は、基板Ｗ１、即ち、ガラス基板または酸化物基板の接合面を活性化処理する場合、まず、図２に示す供給弁２２２Ａを開くことにより窒素ガス貯留部２２１Ａから供給管２２３Ａを通じて処理チャンバ２１２内にＮ２ガスを導入する。次に、活性化処理装置２は、高周波電源２１６から誘導コイル２１５への高周波電流の供給を停止させた状態で、バイアス印加部２１７によりステージ２１０に載置された基板Ｗ１、Ｗ２に高周波バイアスを印加する。これにより、基板Ｗ１の接合面に対して、Ｎ２ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）が行われる。続いて、活性化処理装置２は、高周波電源２１６から誘導コイル２１５への高周波電流の供給を開始して、Ｎ２ガスでプラズマを発生させる。このとき、活性化処理装置２は、バイアス印加部２１７による基板Ｗ１への高周波バイアスの印加を停止する。このようにして、基板Ｗ１の接合面にＮ２ラジカルが照射される。
【0046】
一方、活性化処理装置２は、基板Ｗ２、即ち、Ｓｉまたは窒化物基板の接合面を活性化処理する場合、まず、供給弁２２２Ｂを開くことにより酸素ガス貯留部２２１Ｂから供給管２２３Ｂを通じて処理チャンバ２１２内にＯ２ガスを導入する。次に、活性化処理装置２は、高周波電源２１６から誘導コイル２１５への高周波電流の供給を停止させた状態で、バイアス印加部２１７によりステージ２１０に載置された基板Ｗ２に高周波バイアスを印加する。これにより、基板Ｗ２の接合面に対して、Ｏ２ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）が行われる。続いて、活性化処理装置２は、供給弁２２２Ｂを閉じて酸素ガス貯留部２２１Ｂから処理チャンバ２１２内へのＯ２ガスの供給を停止することにより、処理チャンバ２１２内のＯ２ガスを排気する。その後、活性化処理装置２は、供給弁２２２Ａを開くことにより窒素ガス貯留部２２１Ａから供給管２２３Ａを通じて処理チャンバ２１２内にＮ２ガスを導入する。その後、活性化処理装置２は、高周波電源２１６から誘導コイル２１５への高周波電流の供給を開始して、Ｎ２ガスでプラズマを発生させる。このとき、活性化処理装置２は、バイアス印加部２１７による基板Ｗ２への高周波バイアスの印加を停止する。このようにして、基板Ｗ２の接合面にＮ２ラジカルが照射される。
【0047】
図１２に戻って、その後、搬送装置８６が、基板Ｗ１、Ｗ２を活性化処理装置からロードロック部８５へ搬送する（ステップＳ１０４）。次に、搬送装置８２の搬送ロボット８２１が、基板Ｗ１、Ｗ２をロードロック部８５から洗浄装置３へ搬送する（ステップＳ１０５）。続いて、洗浄装置３は、水を基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に吹き付けながら接合面を洗浄する水洗浄工程を実行する（ステップＳ１０６）。ここで、洗浄装置３は、洗浄ヘッドから超音波を印加した水を基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に吹き付けながら、基板Ｗ１、Ｗ２が載置されたステージをＸＹ方向へスキャンさせて基板Ｗ１、Ｗ２の接合面全面を洗浄する。これにより、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に付着した異物が除去される。続いて、洗浄装置３は、洗浄ヘッドによる水の吐出を停止させてから、ステージを回転させることにより基板をスピン乾燥することにより洗浄処理を完了する。その後、搬送装置８２が、基板Ｗ１、Ｗ２を洗浄装置３からロードロック部８３へ搬送する（ステップＳ１０７）。次に、搬送装置８４が、基板Ｗ１、Ｗ２をロードロック部８３から取り出し、搬送装置撮像部８４４が基板Ｗ１、Ｗ２の周部を撮像する（ステップＳ１０８）。
【0048】
続いて、制御部９は、搬送装置撮像部８４４から取得した撮像画像に基づいて、位置ずれ量の算出に用いるアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ｃが静電チャック１４１１、１４１２、１４２１、１４２２と重なるか否かを判定する（ステップＳ１０９）。具体的には、制御部９は、予め基板接合装置１のステージ１４１、ヘッド１４２の静電チャック１４１１、１４２１の位置と搬送装置８４で保持された基板Ｗ１、Ｗ２の位置との間の相対的な位置関係を示す情報を取得しており、この情報に基づいて、位置ずれ量の算出に用いるアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ｃが静電チャック１４１１、１４１２、１４２１、１４２２と重なるか否かを判定する。ここで、制御部９が、位置ずれ量の算出に用いるアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ｃ全てが静電チャック１４１１、１４１２、１４２１、１４２２と重ならないと判定すると（ステップＳ１０９：Ｎｏ）、そのままステップＳ１１１以降の処理が実行される。
【0049】
一方、制御部９が、位置ずれ量の算出に用いるアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ｃの少なくとも１つが静電チャック１４１１、１４１２、１４２１、１４２２と重なると判定したとする（ステップＳ１０９：Ｙｅｓ）。例えば図１３（Ａ）に示すように、アライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａが静電チャック１４１１、１４２１の一部に重なると判定したとする。この場合、制御部９は、図１２に示すように、ステージ１４１を回転させてから基板Ｗ１、Ｗ２を受け取ることにより、基板Ｗ１，Ｗ２の位置ずれ量の算出に用いるアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ｃ全てが静電チャック１４１１、１４１２、１４２１、１４２２と重ならない姿勢となるようにステージ１４１を回転させる（ステップＳ１１０）。例えば図１３（Ａ）に示す状態から、図１３（Ａ）の矢印ＡＲ１０に示す回転方向へステージ１４１を回転させてから基板Ｗ１、Ｗ２を受け取る。ここで、制御部９は、アライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ｃ全てが静電チャック１４１１、１４１２、１４２１、１４２２の複数の電極子１４１１ｂ、１４１２ｂ、１４２１ｂ、１４２２ｂの間に位置するようにステージ１４１を回転させる。これにより、基板Ｗ１、Ｗ２は、例えば図１３（Ｂ）に示すように、基板Ｗ１，Ｗ２の位置ずれ量の算出に用いるアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａが静電チャック１４１１、１４２１と重ならない状態となる。また、制御部９は、撮像部位置調整部５０３Ａ、５０３Ｂ、５０３Ｃを制御して、撮像部５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃを、基板Ｗ１、Ｗ２それぞれのアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ｃの撮像が可能な位置へ移動させる。図１２に戻って、その後、搬送装置８４は、基板Ｗ１、Ｗ２を基板接合装置１へ搬送する（ステップＳ１１１）。次に、基板接合装置１が、基板接合工程を実行する（ステップＳ１１２）。
【0050】
ここで、基板接合システムが実行する基板接合工程について、図１４を参照しながら詳細に説明する。なお、図１４において、基板接合装置１は、基板Ｗ１、Ｗ２の厚さの測定結果が既に制御部９のメモリに記憶されているものとする。まず、基板接合装置１は、距離測定部１４９３により、ステージ１４１、ヘッド１４２の３箇所におけるステージ１４１とヘッド１４２との間の距離を測定する距離測定工程を実行する（ステップＳ１）。
【0051】
次に、基板接合装置１は、測定したステージ１４１、ヘッド１４２の３箇所におけるステージ１４１とヘッド１４２との間の距離と基板Ｗ１、Ｗ２の厚さとに基づいて、基板Ｗ１の接合面と基板Ｗ２の接合面との間の距離を算出する。そして、基板接合装置１は、算出した距離に基づいて、ヘッド１４２を鉛直下方へ移動させて基板Ｗ１、Ｗ２同士を近づける（ステップＳ２）。続いて、基板接合装置１は、基板Ｗ１、Ｗ２同士が離間した状態で、基板Ｗ１の基板Ｗ２に対する位置ずれ量を算出する（ステップＳ３）。ここにおいて、制御部９は、まず、位置測定部５００の撮像部５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃそれぞれから、非接触状態における２つの基板Ｗ１、Ｗ２における第１領域Ａ１に対向する部分に設けられたアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ｃの撮影画像ＧＡａ、ＧＡｂ、ＧＡｃ（図１０（Ａ）参照）を取得する。そして、制御部９は、前述のように、３つの撮影画像ＧＡａ、ＧＡｂ、ＧＡｃに基づいて、２つの基板Ｗ１、Ｗ２のＸ方向、Ｙ方向およびＺ軸周りの回転方向の位置ずれ量ｄｘ、ｄｙ、ｄθそれぞれを算出する。続いて、基板接合装置１は、算出した位置ずれ量ｄｘ、ｄｙ、ｄθを補正するように基板Ｗ２を基板Ｗ１に対して相対的に移動させることにより、位置合わせを実行する（ステップＳ４）。ここにおいて、基板接合装置１は、位置ずれ量ｄｘ、ｄｙ、ｄθが低減するように、ステージ１４１をＸ方向、Ｙ方向およびＺ軸周りの回転方向へ移動させる。
【0052】
その後、基板接合装置１は、更にヘッド１４２をステージ１４１に近づけることにより、基板Ｗ１、Ｗ２同士を近づける（ステップＳ５）。ここで、基板接合装置１は、ヘッド１４２を、基板Ｗ１、Ｗ２の間の隙間が基板Ｗ１、Ｗ２を撓ませた状態でそれらの中央部同士を接触させるのに最適な隙間となる位置に配置する。この状態で、基板Ｗ１、Ｗ２の周部同士が５０μｍ程度離間した状態となるようにする。
【0053】
次に、基板接合装置１は、基板Ｗ１、Ｗ２が互いに離間した状態で、基板Ｗ１、Ｗ２を撓ませることにより、基板Ｗ１の中央部と基板Ｗ２の中央部とを接触させる第１接触工程を実行する（ステップＳ６）。基板接合装置１は、まず、図１５（Ａ）の矢印ＡＲ１１に示すように、ステージ１４１、ヘッド１４２の第２領域Ａ２に設けられた気体吐出孔１４１３ｃ、１４２３ｃから第２領域Ａ２に設けられた溝１４１３ｄ、１４２３ｄ全体に気体を充填させる。その後、基板接合装置１は、ステージ１４１、ヘッド１４２の静電チャック１４１３、１４２３による基板Ｗ１の保持を解除する。このとき、制御部９は、基板Ｗ１が基板Ｗ２に接触する圧力が基板Ｗ１、Ｗ２が仮接合される臨界圧力未満となるように気体吐出孔１４１３ｃから気体が吐出されるように気体供給部１４９２を制御する。具体的には、制御部９は、前述の気圧検出部により検出される気圧に基づいて、気圧が臨界圧力未満となるように気体吐出孔１４１３ｃ、１４２３ｃから吐出される気体の流量を制御する。次に、基板接合装置１は、ステージ１４１の静電チャック１４１１、１４１２に基板Ｗ１の周部を保持させた状態で、押圧部１４４１ａにより基板Ｗ１の中央部を基板Ｗ２に向けて押圧する。ここで、静電チャック１４１１、１４１２に基板Ｗ１の周部を保持させた状態とは、チャック駆動部１４９１からステージ１４１の静電チャック１４１１、１４１２へ電圧を印加している場合のみならず、静電チャック１４１１、１４１２に電圧が印加されておらず、静電チャック１４１１、１４１２の残留静電力により基板Ｗ１の周部が静電チャック１４１１、１４１２に密着している状態も含む。これにより、基板Ｗ１は、図１５（Ｂ）に示すように、その中央部Ｗ１ｃが基板Ｗ２に向かって突出するように撓む。また、基板接合装置１は、ヘッド１４２の静電チャック１４２１、１４２２に基板Ｗ２の周部を保持させた状態で、押圧部１４４２ａにより基板Ｗ２の中央部を基板Ｗ１に向けて押圧する。これにより、基板Ｗ２は、図１５（Ｂ）に示すように、その中央部が基板Ｗ１に向かって突出するように撓む。このようにすることで、静電チャック１４１３、１４１３による保持を解除した後において電極子１４１３ｂ、１４２３ｂ間に残る残留静電力による基板Ｗ１、Ｗ２をステージ１４１、ヘッド１４２に密着させる力に対して、溝１４１３ｄ、１４２３ｄから吐出される気体の圧力を有効に作用させることで、基板Ｗ１、Ｗ２が、ステージ１４１、ヘッド１４２に密着させる力に対してフリーな状態となる。そして、この状態で、基板Ｗ１、Ｗ２の中央部同士を臨界圧力以上の圧力で加圧して接触させることで、ステージ１４１、ヘッド１４２への密着力の影響の無い状態で基板Ｗ１、Ｗ２の中央部から周部に向かって接合を進めさせることができるので、基板Ｗ１、Ｗ２を歪み無く全面で高い位置精度で接合することができる。また、基板Ｗ１、Ｗ２が、ステージ１４１、ヘッド１４２に密着させる力に対してフリーな状態となる前に押圧部１４４１ａ、１４３２ａにより基板Ｗ１、Ｗ２の中央部を押圧すると、ステージ１４１、ヘッド１４２への密着力の影響により基板Ｗ１、Ｗ２に生じる歪みが大きくなってしまう。また、制御部９は、メモリに記憶されている突出オフセット量を示す情報に基づいて、押圧部１４４１ａ、１４３２ａのいずれか一方が他方に対して突出オフセット量だけ突出量が大きくなるように押圧部１４４１ａ、１４３２ａをステージ１４１、ヘッド１４２から突出させる。これにより、基板Ｗ１、Ｗ２同士が互いに接合されたときの基板Ｗ１、Ｗ２の反り量を低減することができる。
【0054】
続いて、図１４に示すように、基板接合装置１は、基板Ｗ１、Ｗ２の中央部Ｗ１ｃ、Ｗ２ｃから周部Ｗ１ｓ、Ｗ２ｓに向かって基板Ｗ１、Ｗ２の接触部分を広げていく第２接触工程を実行する（ステップＳ７）。ここで、基板接合装置１は、図１６（Ａ）の矢印ＡＲ１２に示すように、押圧部１４４１ａをステージ１４１に没入させる方向へ移動させ且つ押圧部１４４２ａをヘッド１４２に没入させる方向へ移動させる。同時に、基板接合装置１は、矢印ＡＲ１３に示すように、ヘッド１４２をステージ１４１に近づく方向へ移動させる。これにより、矢印ＡＲ１４に示すように、基板Ｗ１、Ｗ２の接触部分が、押圧機構１４４１、１４３２により点加圧された中央部を起点として基板Ｗ１、Ｗ２の間に生じる分子間力（ファンデルワールス力）または基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に存在する水またはＯＨ基による接合力により、基板Ｗ１、Ｗ２の中央部から周部に向かって広がっていく。そして、基板接合装置１は、ヘッド１４２を、ステージ１４１から予め設定された距離だけ離間した位置にまで近づけると、図１６（Ｂ）に示すように、静電チャック１４２１、１４２２による基板Ｗ１、Ｗ２の保持を解除する。このとき、基板接合装置１は、まず、第１領域Ａ１のサブ環状領域Ａ１２に設けられた気体吐出孔からサブ環状領域Ａ１２に設けられた溝全体に気体を充填させた後、静電チャック１４２１、１４２２による基板Ｗ１、Ｗ２の保持を解除する。このとき、制御部９は、前述の気圧検出部により検出される気圧に基づいて、気圧が臨界圧力未満となるように気体吐出孔１４１２ｃ、１４２２ｃから吐出される気体の流量を制御する。次に、基板接合装置１は、第１領域Ａ１のサブ環状領域Ａ１１に設けられた気体吐出孔１４１１ｃ、１４１２ｃからサブ環状領域Ａ１１に設けられた溝１４１１ｄ、１４１２ｄ全体に気体を充填させた後、静電チャック１４１１、１４１２、１４２１、１４２２による基板Ｗ１、Ｗ２の保持を解除する。これにより、静電チャック１４２１、１４２２による基板Ｗ１、Ｗ２の保持が解除される。そして、基板Ｗ１、Ｗ２の接触部分が、更に、基板Ｗ１、Ｗ２の中央部から周部へ広がる。ここでは、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面同士が互いに接触することにより、基板Ｗ１、Ｗ２同士が、ＯＨ基間または水分子間の水素結合により仮接合された状態となる。
【0055】
その後、図１４に示すように、基板接合装置１は、基板Ｗ１の接合面が基板Ｗ２の接合面に接触した状態で、基板Ｗ２の基板Ｗ１に対する位置ずれ量を測定する（ステップＳ８）。このとき、基板接合装置１は、基板Ｗ１、Ｗ２同士の接触部分が広がることにより基板Ｗ２の基板Ｗ１に対する移動が規制された状態で、基板Ｗ１、Ｗ２の位置ずれ量を測定する。続いて、基板接合装置１は、算出した位置ずれ量ｄｘ、ｄｙ、ｄθの全てが予め設定された位置ずれ量閾値ｄｘｔｈ、ｄｙｔｈ、ｄθｔｈ以下であるか否かを判定する（ステップＳ９）。
【0056】
ここで、基板接合装置１が、算出した位置ずれ量ｄｘ、ｄｙ、ｄθのいずれかが、予め設定された位置ずれ量閾値ｄｘｔｈ、ｄｙｔｈ、ｄθｔｈよりも大きいと判定したとする（ステップＳ９：Ｎｏ）。この場合、基板接合装置１は、ヘッド１４２を上昇させることにより、基板Ｗ２を基板Ｗ１から離脱させる（ステップＳ１０）。このとき、基板接合装置１は、ヘッド１４２を上昇させて基板Ｗ１、Ｗ２の間の距離を広げつつ、押圧部１４４１ａをステージ１４１に没入させる方向へ移動させるとともに、押圧部１４４２ａをヘッド１４２に埋没させる方向へ移動させる。ここにおいて、基板接合装置１は、基板Ｗ２を基板Ｗ１から剥がす際の基板Ｗ２の引っ張り圧力が一定となるようにヘッド１４２の上昇を制御する。これにより、基板Ｗ２が基板Ｗ１から離脱し、基板Ｗ１、Ｗ２の接触状態が解除される。
【0057】
次に、基板接合装置１は、算出した位置ずれ量ｄｘ、ｄｙ、ｄθを全て位置ずれ量閾値ｄｘｔｈ、ｄｙｔｈ、ｄθｔｈ以下にするための基板Ｗ１、Ｗ２の補正移動量を算出する（ステップＳ１１）。ここにおいて、制御部９は、基板Ｗ２を基板Ｗ１に接触させた状態での基板Ｗ１と基板Ｗ２との位置ずれ量ｄｘ、ｄｙ、ｄθと、基板Ｗ２が基板Ｗ１に接触していない状態での基板Ｗ１と基板Ｗ２との位置ずれ量との差分に相当する移動量だけ移動させるような補正移動量を算出する。そして、制御部９は、メモリに記憶されているＸＹ方向および回転方向それぞれの水平オフセット量だけ更に補正移動量に加算する。この補正移動量だけオフセットしてアライメントすることにより、再度基板Ｗ１、Ｗ２同士が接触したときに同様の基板Ｗ１、Ｗ２の接触による位置ずれが発生すれば基板Ｗ１、Ｗ２の位置ずれが無くなることになる。
【0058】
続いて、基板接合装置１は、２つの基板Ｗ１、Ｗ２が接触していない状態で２つの基板Ｗ１、Ｗ２の相対的な位置ずれ量ｄｘ、ｄｙ、ｄθを補正するように、位置合わせを実行する（ステップＳ１２）。ここにおいて、基板接合装置１は、ステージ１４１をステップＳ１１１で算出された補正移動量だけＸ方向、Ｙ方向およびＺ軸周りの回転方向に移動させる。このようにして、基板接合装置１は、基板Ｗ１、Ｗ２が互いに離間した状態で、位置ずれ量ｄｘ、ｄｙ、ｄθが低減するように基板Ｗ２の基板Ｗ１に対する相対位置を調整する。そして、基板接合装置１は、再びステップＳ９の処理を実行する。
【0059】
一方、基板接合装置１により、算出した位置ずれ量ｄｘ、ｄｙ、ｄθの全てが、予め設定された位置ずれ量閾値ｄｘｔｈ、ｄｙｔｈ、ｄθｔｈ以下であると判定されたとする（ステップＳ９：Ｙｅｓ）。この場合、基板接合装置１は、基板Ｗ１、Ｗ２の中央部から周部に向かって基板Ｗ１、Ｗ２の接触部分を更に広げていき基板Ｗ１、Ｗ２同士を全面で接触させる（ステップＳ１３）。ここでは、基板接合装置１は、図１７（Ａ）に示すように、押圧機構１４４１の押圧部１４４１ａをステージ１４１に没入させる方向へ移動させ且つ押圧機構１４４２の押圧部１４４２ａをヘッド１４２に没入させる方向へ移動させると同時に、矢印ＡＲ１６に示すようにヘッド１４２をステージ１４１に近づく方向へ更に移動させることにより基板Ｗ１、Ｗ２の周部同士の距離を縮める。このようにして、基板接合装置１は、基板Ｗ１の周部を基板Ｗ２の周部に接触させて基板Ｗ１、Ｗ２の接合面同士を全面で接触させる。
【0060】
図１３に戻って、その後、基板接合装置１は、基板Ｗ１、Ｗ２が全面で接触した状態で、基板Ｗ１を基板Ｗ２に押し付けることにより基板Ｗ１、Ｗ２同士を加圧してから加熱することにより基板Ｗ１、Ｗ２同士を接合する本接合工程を実行する（ステップＳ１４）。次に、基板接合装置１は、ヘッド１４２の静電チャック１４２１を停止させることにより基板Ｗ２の保持を解除する（ステップＳ１５）。続いて、基板接合装置１は、図１７（Ｂ）の矢印ＡＲ１７に示すように、ヘッド１４２を上昇させることによりヘッド１４２を基板Ｗ２から離脱させる。次に、基板接合装置１は、基板Ｗ１、Ｗ２同士が互いに接合された状態で、再度基板Ｗ２の基板Ｗ１に対する位置ずれ量を測定する（ステップＳ１６）。続いて、制御部９は、算出された位置ずれ量に基づいて、次の基板Ｗ１、Ｗ２同士の接合において補正量移動量を算出する際に用いられる基板Ｗ２の基板Ｗ１に対するＸＹ方向並びに回転方向の水平オフセット量および押圧機構１４４１、１４３２の押圧部１４４１ａ、１４３２ａの突出量についての突出オフセット量を算出する（ステップＳ１７）。ここで、制御部９は、算出した水平オフセット量および突出オフセット量を示す情報をメモリに記憶させる。
【0061】
図１２に戻って、続いて、搬送装置８４が、互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２を基板接合装置１からロードロック部８３へ搬送する（ステップＳ１１３）。続いて、搬送装置８２が、互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２をロードロック部８３から取り出して検査装置７へ搬送する（ステップＳ１１４）。その後、検査装置７は、互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２に設けられたアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ｃを含む全てのアライメントマークを撮像する（ステップＳ１１５）。ここで、アライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ｃは、基板接合装置１でのアライメントに使用するものであり、検査装置７は、これらのアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ｃのみならず他のアライメントマークも全て撮像する。この基板Ｗ１、Ｗ２のいずれか一方の他のアライメントマークが第３アライメントマークに相当し、他方の他のアライメントマークが第４アライメントマークに相当する。ここでは、検査装置７が、撮像部７３により、互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２に設けられたアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ｃを含む全てのアライメントマークを順次撮像していく。次に、制御部９は、検査装置７の撮像部７３により撮像された画像から各アライメントマークにおける位置ずれ量および位置ずれ方向を算出する（ステップＳ１１６）。
【0062】
続いて、制御部９は、算出された位置ずれ量に基づいて、次の基板Ｗ１、Ｗ２同士の接合において補正量移動量を算出する際に用いられる基板Ｗ２の基板Ｗ１に対するＸＹ方向並びに回転方向の水平オフセット量および押圧機構１４４１、１４３２の押圧部１４４１ａ、１４３２ａの突出量についての突出オフセット量を算出する（ステップＳ１１７）。具体的には、制御部９は、算出した位置ずれ量および位置ずれ方向により特定される各アライメントマークにおける位置ずれベクトルを、ＸＹ方向成分、回転方向成分、反り成分および歪み成分に分離する。ここで、制御部９は、例えば図１８（Ａ）に示すような位置ずれベクトルの分布が得られた場合、図１８（Ｂ）乃至（Ｅ）それぞれに示すような、位置ずれベクトルのＸＹ方向成分、回転方向成分、反り成分および歪み成分に分離する。即ち、図１８（Ｂ）乃至（Ｅ）ＸＹ方向成分、回転方向成分、反り成分および歪み成分を合成したものが位置ずれベクトルと一致する関係にある。そして、制御部９は、分離して得られたＸＹ方向成分および回転方向成分のみから、ＸＹ方向および回転方向のオフセット量を算出する。また、制御部９は、反り成分のみに基づいて、押圧機構１４４１、１４３２の押圧部１４４１ａ、１４３２ａの突出オフセット量を算出する。ここで、制御部９は、予め設定された複数枚の互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２が作製される毎に、それら複数枚の互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２について得られた位置ずれ量および位置ずれ方向の平均値或いは中間値に基づいて、水平オフセット量および突出オフセット量を算出する。そして、制御部９は、算出した水平オフセット量および突出オフセット量を示す情報をメモリに記憶させる。これにより、基板接合装置１は、基板Ｗ１、Ｗ２の接合時において、算出した水平オフセット量および突出オフセット量の補正を行う。その後、搬送装置８２は、測定後の互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２を、検査装置７から取り出しポート８１３へ搬送する（ステップＳ１１８）。なお、この基板接合方法において、ステップＳ１０１乃至Ｓ１０４の一連の処理、ステップＳ１０５乃至Ｓ１０７の一連の処理、ステップＳ１０８乃至Ｓ１１３の一連の処理、ステップＳ１１５乃至Ｓ１１７の一連処理のうちの少なくとも一部の処理が、異なる基板Ｗ１、Ｗ２に対して並行して実行されてもよい。
【0063】
以上説明したように、本実施の形態に係る基板接合装置１によれば、基板Ｗ１の中央部Ｗ１ｃと基板Ｗ２の中央部Ｗ２ｃとが接触し且つ基板Ｗ１の周部Ｗ１ｓが静電チャック１４１１、１４１２に保持された状態で、気体吐出孔１４１３ｃおよび溝１４１３ｄからステージ１４１と基板Ｗ１との間に気体を吐出しつつ、基板Ｗ１、Ｗ２同士を接触させる。これにより、静電チャック１４１３、１４２３による保持を解除した後において静電チャック１４１３、１４２３に残る残留静電力による基板Ｗ１、Ｗ２をステージ１４１、ヘッド１４２に密着させる力に対して、気体吐出孔１４１３ｃ、１４２３ｃから溝１４１３ｄ、１４２３ｄ吐出される気体の圧力を有効に作用させることで、基板Ｗ１、Ｗ２が、ステージ１４１、ヘッド１４２に密着させる力に対してフリーな状態となる。そして、この状態で、基板Ｗ１、Ｗ２の中央部同士を臨界圧力以上の圧力で加圧して接触させることで、基板Ｗ１、Ｗ２のステージ１４１、ヘッド１４２への密着力の影響の無い状態で基板Ｗ１、Ｗ２の中央部から周部に向かって接合を進めさせることができるので、基板Ｗ１、Ｗ２を歪み無く全面で高い位置精度で接合することができる。
【0064】
ところで、ステージ１４１、ヘッド１４２に溝１４１３ｄ、１４２３ｄが無い場合、基板Ｗ１、Ｗ２の一部のみがステージ１４１、ヘッド１４２から剥がれた状態となり、基板Ｗ１、Ｗ２内にステージ１４１、ヘッド１４２に密着した部分が残ってしまう虞がある。そうすると、基板Ｗ１、Ｗ２の周部を除く部分の全体をステージ１４１、ヘッド１４２に密着させる力に対してフリーな状態とすることができなくなる虞がある。特に、前述のように、静電チャック１４１３、１４２３の保持を解除する前に気体吐出孔１４１３ｃ、１４２３ｃから気体を吐出させる場合において、静電チャック１４１３、１４２３の残留静電力が比較的小さいとき、気体吐出孔１４１３ｃ、１４２３ｃの近傍だけがステージ１４１、ヘッド１４２から剥がれた状態となり基板Ｗ１、Ｗ２の周部を除く部分の全体に気体の圧力を有効に作用させることができず、基板Ｗ１、Ｗ２の周部を除く部分の全体をステージ１４１、ヘッド１４２からフリーな状態にすることができなくなる虞がある。これに対して、本実施の形態に係るステージ１４１、ヘッド１４２は、溝１４１３ｄ、１４２３ｄが設けられていることにより、基板Ｗ１、Ｗ２の周部を除く全体をステージ１４１、ヘッド１４２に密着させる力に対してフリーな状態とすることができるので、基板Ｗ１、Ｗ２のステージ１４１、ヘッド１４２への密着力の影響の無い状態で基板Ｗ１、Ｗ２の中央部から周部に向かって接合を進めさせることができる。
【0065】
また、本実施の形態に係るステージ１４１、ヘッド１４２の第２領域Ａ２に形成された溝１４１３ｄ、１４２３ｄは、複数の電極子１４１３ｂ、１４２３ｂそれぞれの延在方向に沿って延在する部分を有する。そして、溝１４１３ｄ、１４２３ｄは、ステージ１４１、ヘッド１４２の端子電極１４１３ａに電気的に接続された複数の電極子１４１３ｂと端子電極１４２３ａに電気的に接続された複数の電極子１４２３ｂとの間に設けられている。これにより、静電チャック１４１３、１４２３によるステージ１４１、ヘッド１４２に密着させる力に対して、気体吐出孔１４１３ｃ、１４２３ｃから溝１４１３ｄ、１４２３ｄを介して吐出される気体による基板Ｗ１、Ｗ２をステージ１４１、ヘッド１４２から剥がす方向への力基板Ｗ１、Ｗ２全体に均一に作用させることができる。また、溝１４１３ｄ、１４２３ｄが、極性の異なる電圧が印加される電極子１４１３ｂ、１４２３ｂの間に設けられることにより、電極子１４１３ｂ、１４２３ｂ間で発生する静電力による基板Ｗ１、Ｗ２をステージ１４１、ヘッド１４２に密着させる力に対して、溝１４１３ｄ、１４２３ｄから吐出される気体の圧力を有効に作用させることができる。従って、基板Ｗ１、Ｗ２同士の接触部分が広がる速度を均一にすることができる。
【0066】
更に、本実施の形態に係るステージ１４１、ヘッド１４２は、第１領域Ａ１のサブ環状領域Ａ１１に設けられ、気体吐出孔１４１１ｃ、１４１１ｄに連通する溝１４１１ｄ、１４２１ｄを有する。また、ステージ１４１、ヘッド１４２は、第１領域Ａ１のサブ環状領域Ａ１２に設けられ、気体吐出孔に連通する溝も有する。そして、制御部９は、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面の中央部同士が接触し且つ基板Ｗ１、Ｗ２の周部が静電チャック１４１１、１４１２、１４２１、１４２２に保持された状態から基板Ｗ１、Ｗ２を全面で接触させる場合、まず、第１領域Ａ１のサブ環状領域Ａ１２に設けられた気体吐出孔からサブ環状領域Ａ１２に設けられた溝全体に気体を充填させた後、静電チャック１４２１、１４２２による基板Ｗ１、Ｗ２の保持を解除するようにチャック駆動部１４９１および気体供給部１４９２を制御する。次に、制御部９は、第１領域Ａ１のサブ環状領域Ａ１１に設けられた気体吐出孔１４１１ｃ、１４１２ｃからサブ環状領域Ａ１１に設けられた溝１４１１ｄ、１４１２ｄ全体に気体を充填させた後、静電チャック１４１１、１４１２、１４２１、１４２２による基板Ｗ１、Ｗ２の保持を解除するようにチャック駆動部１４９１および気体供給部１４９２を制御する。これにより、基板Ｗ１、Ｗ２が溝１４１１ｄ、１４１２ｄ全体からステージ１４１、ヘッド１４２から剥がれる方向への力が作用した状態で、静電チャック１４１１、１４１２、１４２１、１４２２による基板Ｗ１、Ｗ２の周部を保持した状態が解除される。従って、基板Ｗ１、Ｗ２全体にステージ１４１、ヘッド１４２から剥がれる方向への力が作用することにより、基板Ｗ１、Ｗ２の一部が優先的にステージ１４１、ヘッド１４２から剥がれることを抑制でき、基板Ｗ１、Ｗ２同士の接触部分が広がる速度を均一にすることができる。
【0067】
また、静電チャック１４１１、１４２１、１４１２、１４２２それぞれの複数の電極子１４１１ｂ、１４２１ｂ、１４１２ｂ、１４２２ｂ間に電圧が印加された状態で、第１領域Ａ１のサブ環状領域Ａ１２に設けられた溝全体および第１領域Ａ１のサブ環状領域Ａ１１に設けられた溝１４１１ｄ、１４１２ｄ全体に気体を充填させることにより、溝１４１１ｄ、１４１２ｄに充填された気体の一部をイオン化させることができる。これにより、気体に含まれるイオンにより静電チャック１４１１、１４２１、１４１２、１４２２の残留静電力が中和されるので、基板Ｗ１、Ｗ２がステージ１４１、ヘッド１４２から剥がれやすくなる。
【0068】
ところで、ステージ、ヘッドが、例えば図１９（Ａ）に示すように、屈曲部が無く直線状の端子電極９４１１ａ、９４２１ａと、電極子９４１１ｂ、９４２１ｂと、を備える静電チャック９４１１、９４２１を備えるものであるとする。ここで、例えば図１９（Ａ）に示すように、基板Ｗ１，Ｗ２の位置ずれ量の算出に用いるアライメントマークＭＫ１ａ‘、ＭＫ２ａ’が静電チャック９４１１、９４２１の電極子９４１１ｂ、９４２１ｂに重なった状態であるとする。この場合、基板接合装置１が、ステージ１４１を回転させてから基板Ｗ１、Ｗ２を受け取ることにより、図１９（Ｂ）に示すように、アライメントマークＭＫ１ａ‘、ＭＫ２ａ’が静電チャック９４１１、９４２１の電極子９４１１ｂ、９４２１ｂに重ならない状態にすることができる。しかしながら、例えば図１９（Ａ）に示すように、基板Ｗ１，Ｗ２の位置ずれ量の算出に用いるアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａが静電チャック９４１１、９４２１の端子電極９４１１ａ、９４２１ａに重なった状態である場合、基板接合装置１が、図１９（Ａ）の矢印ＡＲ１０に示す回転方向へステージ１４１を回転させから基板Ｗ１、Ｗ２を受け取っても、図１９（Ｂ）に示すように、アライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａが静電チャック１４１１、１４２１の端子電極９４１１ａ、９４２１ａと重なった状態となる。そして、基板Ｗ１，Ｗ２の位置ずれ量の算出に用いるアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａが静電チャック１４１１、１４２１と重ならないようにステージ、ヘッドを平行移動させると、基板Ｗ１、Ｗ２を押圧機構で押圧する位置が基板Ｗ１、Ｗ２の中央部からずれてしまい、その結果、互いに接合した基板Ｗ１、Ｗ２に歪みが発生し易くなる。
【0069】
これに対して、本実施の形態に係る静電チャック１４１１、１４２１では、端子電極１４１１ａが、平面視で他方から離れる方向へ突出するように屈曲した複数の屈曲部１４１１ａｂと、周方向で隣り合う２つの屈曲部１４１１ａｂの端部同士を連結する連結部１４１１ａａと、を有する。これにより、基板接合装置１が、ステージ１４１を回転させてから基板Ｗ１、Ｗ２を受け取ることにより、ステージ１４１、ヘッド１４２を平行移動させることなく、基板Ｗ１，Ｗ２の位置ずれ量の算出に用いるアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａが静電チャック１４１１、１４２１と重ならない状態にすることができる。従って、基板Ｗ１、Ｗ２同士を位置精度良く接合することができるとともに、互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２に生じる歪みを低減できる。
【0070】
また、基板Ｗ１、Ｗ２のアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ｃは、基板Ｗ１、Ｗ２におけるチップの基となる領域のコーナ部分、即ち、チップの基となる領域の周部に設けられることが多い。ここで、アライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ｃは、隣り合うチップの基となる領域の間に設けられたダイシングラインと重ならないように配置する必要があることから、チップの基となる領域の内側に設ける必要があり、その分、チップの基となる領域の面積が大きくなる。そうすると、アライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ｃの位置が、チップの基となる領域の面積が大きくなった分だけ基板Ｗ１、Ｗ２の周縁よりも中央部側に配置される。一方、アライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ｃは、それぞれ、基板Ｗ１、Ｗ２がステージ１４１、ヘッド１４２の基板保持位置に配置された状態で、第１領域Ａ１に対向した位置に配置される必要がある。従って、アライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ｃの位置が、基板Ｗ１，Ｗ２の周縁よりも中央部側に配置されると、その分、第１領域Ａ１の幅を広く設定する必要がある。ここで、第１領域Ａ１に１つの静電チャックを設けた構成とした場合、基板Ｗ１、Ｗ２の中央部同士を接触させたときに基板Ｗ１、Ｗ２同士の接合が第１領域Ａ１に対向する部分で止まってしまい、基板Ｗ１、Ｗ２同士の接合が周縁近傍まで十分に広がらず、基板Ｗ１、Ｗ２の周部に歪みが生じる虞がある。これに対して、本実施の形態に係るステージ１４１、ヘッド１４２は、第１領域Ａ１に予め設定された２つのサブ環状領域Ａ１１、Ａ１２が設定され、サブ環状領域Ａ１１、Ａ１２それぞれに静電チャック１４１１、１４１２、１４２１、１４２２が設けられている。これにより、基板Ｗ１、Ｗ２のアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ｃの位置が基板Ｗ１，Ｗ２の周縁よりも中央部側に配置されている場合であってもこれらの撮像を可能としつつ、基板Ｗ１、Ｗ２の中央部同士を接触させて基板Ｗ１、Ｗ２同士の接合を進める場合にサブ環状領域Ａ１２に設けられた静電チャック１４１２、１４２２のみ保持を解除することで、基板Ｗ１、Ｗ２同士の接合を基板Ｗ１、Ｗ２の周縁近傍まで進めることが可能となる。なお、サブ環状領域Ａ１２に設けられた静電チャック１４１２、１４２２は、第２領域Ａ２に設けられた静電チャック１４１３、１４２３と同時に駆動してもよい。この場合、静電チャック１４１２，１４２２と静電チャック１４１３、１４２３とで電源を共通化することができるので、基板接合装置１の構成の簡略化を図ることができる。
【0071】
更に、本実施の形態に係る基板接合システムは、互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２それぞれの複数のアライメントマーク全て撮像する撮像部７３を有する検査装置７を備える。また、制御部９は、撮像部７３により基板Ｗ１、Ｗ２の複数のアライメントマークを撮像して得られる撮像画像に基づいて、基板Ｗ１、Ｗ２の複数のアライメントマークそれぞれの位置ずれ量および位置ずれ方向を算出する。そして、制御部９は、算出した位置ずれ量および位置ずれ方向により決定される位置ずれベクトルの水平方向成分および回転方向成分を分離し、分離した水平方向成分および回転方向成分に基づいて、基板Ｗ１、Ｗ２を接合する際の基板Ｗ１に対する基板Ｗ２の水平方向のオフセット量である水平オフセット量を算出する。また、制御部９は、算出した位置ずれ量および位置ずれ方向により決定される位置ずれベクトルの反り成分を分離し、分離した反り成分に基づいて、基板Ｗ１、Ｗ２を接合する際の基板Ｗ１の中央部の基板Ｗ１の周部に対する基板Ｗ２側への突出量のオフセット量である突出オフセット量を算出する。これにより、例えば基板Ｗ１、Ｗ２を複数回繰り返し接合する場合において、基板Ｗ１、Ｗ２を接合する際、過去の基板接合工程後のアライメントマークの位置ずれ量に基づいて算出された水平オフセット量だけ基板Ｗ１、Ｗ２の相対位置が補正される。従って、基板Ｗ１、Ｗ２同士の接合位置精度を高めることができる。
【0072】
ところで、前述のアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ａ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ２ｃの位置ずれ量誤差を考慮せずに検査装置７の撮像部７３による撮像画像に基づいてのみ水平オフセット量を決めた場合、基板接合装置１での位置ずれ量誤差分だけアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ａ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ２ｃの位置ずれが生じてしまう。これに対して、本実施の形態では、基板接合装置１における基板Ｗ１、Ｗ２の接合前後におけるアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ａ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ２ｃの位置ずれ量の位置ずれ量誤差分だけ水平オフセット量を補正する。これにより、基板Ｗ１、Ｗ２を接合する際に必要となる水平オフセット量の精度を高めることができる。
【0073】
（実施の形態２）
本実施の形態に係る基板接合装置は、互いに内径が異なる円環状であり、第１基板保持部における第１領域の内側の第２領域において中心が第１基板保持部の中央部に一致するように同心円状に配置されるとともに、基板保持位置に配置された前記第１基板における前記第２領域に対向する部分を押圧する複数の押圧部材を備える点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態に係る基板接合装置は、第１基板の中央部と第２基板の中央部とが接触し且つ第１基板の周部が基板保持部に保持された状態で、複数の押圧部材のうち第１基板保持部の中央部側に位置する押圧部材から優先的に第１基板を押圧させながら第１基板と第２基板とを接触させる。
本実施の形態に係る基板接合装置は、互いに内径が異なる円環状であり、第１基板保持部における第１領域の内側の第２領域において中心が第１基板保持部の中央部に一致するように同心円状に配置されるとともに、基板保持位置に配置された前記第１基板における前記第２領域に対向する部分を押圧する複数の押圧部材を備える点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態に係る基板接合装置は、第１基板の中央部と第２基板の中央部とが接触し且つ第１基板の周部が基板保持部に保持された状態で、複数の押圧部材のうち第１基板保持部の中央部側に位置する押圧部材から優先的に第１基板を押圧させながら第１基板と第２基板とを接触させる。
【0074】
本実施の形態に係る基板接合装置は、実施の形態１で説明した基板接合システムを構成する基板接合装置１と略同様の構造を有し、図２０（Ａ）および（Ｂ）に示すように、ステージ２１４１、ヘッド２１４２の構造のみが、実施の形態１と相違する。なお、図２０（Ａ）および（Ｂ）において実施の形態１と同様の構成については、図５（Ａ）および（Ｂ）と同一の符号を付している。本実施の形態に係る基板接合装置は、実施の形態１で説明した基板接合装置１と同様に、チャンバ１２０とステージ２１４１とヘッド２１４２とステージ駆動部１４３とヘッド駆動部１４４と基板加熱部１４８１、１４８２と位置測定部５００と距離測定部１４９３とを備える。なお、以下の説明において、実施の形態１と同様の構成については、適宜実施の形態１で使用した符号と同じ符号を用いて説明する。
【0075】
ステージ２１４１とヘッド２１４２とは、チャンバ１２０内において、鉛直方向で互いに対向するように配置されている。ステージ２１４１は、その上面で基板Ｗ１を保持する第１基板保持部であり、ヘッド２１４２は、その下面で基板Ｗ２を保持する第２基板保持部である。ここで、ステージ２１４１は、その上面が基板Ｗ１全体に面接触した状態で基板Ｗ１を支持し、ヘッド２１４２は、その下面が基板Ｗ２全体に面接触した状態で基板Ｗ２を支持する。ステージ２１４１とヘッド２１４２とは、例えば透光性を有するガラスのような透光性材料から形成されている。ステージ２１４１には、図２０（Ａ）に示すように、基板Ｗ１を保持する静電チャック１４１１、基板Ｗ１の中央部を押圧する押圧機構１４４１と、複数（図２０（Ａ）では３２個）の平面視円形の押圧部材２１５１１、２１５１２、２１５１３、２１５１４と、が設けられている。また、ステージ２１４１には、図２０（Ｂ）に示すように、ピエゾアクチュエータ２１６１１、２１６１２、２１６１３、２１６１４が設けられている。ヘッド２１４２には、図２０（Ａ）に示すように、基板Ｗ２を保持する静電チャック１４２１、基板Ｗ２の中央部を押圧する押圧機構１４４２と、複数（図２０（Ａ）では３２個）の平面視円形の押圧部材２１５２１、２１５２２、２１５２３、２１５２４と、が設けられている。また、ヘッド２１４２には、図２０（Ｂ）に示すように、ピエゾアクチュエータ２１６２１、２１６２２、２１６２３、２１６２４が設けられている。静電チャック１４１１、１４２１は、ステージ２１４１、ヘッド２１４２に基板Ｗ１、Ｗ２が保持された状態で、ステージ１４１、ヘッド１４２における基板Ｗ１、Ｗ２の周部に対向する円環状の第１領域Ａ１に設けられている。そして、静電チャック１４１１、１４２１は、それぞれ、基板Ｗ１、Ｗ２の周部を保持する。また、ステージ１４１、ヘッド１４２の中央部には、平面視円形の貫通孔１４１ｂ、１４２ｂが設けられている。
【0076】
押圧部材２１５１１、２１５１２、２１５１３、２１５１４は、ステージ２１４１における第２領域Ａ２において中心がステージ２１４１の中央部に一致する４つの仮想円ＶＣ１、ＶＣ２、ＶＣ３、ＶＣ４それぞれに沿って配置されている。そして、押圧部材２１５１１、２１５１２、２１５１３、２１５１４は、ステージ２１４１における予め設定された基板保持位置に配置された基板Ｗ１における第２領域Ａ２に対向する部分を押圧する。また、ピエゾアクチュエータ２１６１１、２１６１２、２１６１３、２１６１４は、ぞれぞれ、押圧部材２１５１１、２１５１２、２１５１３、２１５１４を、ステージ２１４１から突出する方向またはステージ２１４１に没入する方向へ駆動する押圧部材駆動部である。押圧部材２１５２１、２１５２２、２１５２３、２１５２４も、ヘッド２１４２における第２領域Ａ２において中心がヘッド２１４２の中央部に一致する４つの仮想円ＶＣ１、ＶＣ２、ＶＣ３、ＶＣ４それぞれに沿って配置されている。そして、押圧部材２１５２１、２１５２２、２１５２３、２１５２４は、ヘッド２１４２における予め設定された基板保持位置に配置された基板Ｗ２における第２領域Ａ２に対向する部分を押圧する。また、ピエゾアクチュエータ２１６２１、２１６２２、２１６２３、２１６２４は、ぞれぞれ、押圧部材２１５２１、２１５２２、２１５２３、２１５２４を、ヘッド２１４２から突出する方向またはヘッド２１４２に没入する方向へ駆動する押圧部材駆動部である。
【0077】
制御部９は、ピエゾアクチュエータ２１６１１、２１６１２、２１６１３、２１６１４のステージ２１４１とヘッド２１４２との対向方向における長さの変化量を制御することにより、押圧部材２１５１１、２１５１２、２１５１３、２１５１４それぞれの移動量を制御する。そして、制御部９は、複数の押圧部材２１５１１、２１５１２、２１５１３、２１５１４がステージ２１４１の中央部に近いほうから順に基板Ｗ１に接触していくときの速度が、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面の中央部同士を接触させた状態から基板Ｗ１、Ｗ２の周部に向かって基板Ｗ１、Ｗ２との仮接合が進む速度に比べて早くなるようにピエゾアクチュエータ２１６１１、２１６１２、２１６１３、２１６１４を制御する。また、制御部９は、ピエゾアクチュエータ２１６２１、２１６２２、２１６２３、２１６２４のステージ２１４１とヘッド２１４２との対向方向における長さの変化量を制御することにより、押圧部材２１５２１、２１５２２、２１５２３、２１５２４それぞれの移動量を制御する。そして、制御部９は、複数の押圧部材２１５２１、２１５２２、２１５２３、２１５２４がヘッド２１４２の中央部に近いほうから順に基板Ｗ２同士が接触していくときの速度が、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面の中央部同士を接触させた状態から基板Ｗ１、Ｗ２の周部に向かって基板Ｗ１、Ｗ２との仮接合が進む速度に比べて早くなるようにピエゾアクチュエータ２１６１１、２１６１２、２１６１３、２１６１４を制御する。
【0078】
本実施の形態に係る基板接合システムにおける、基板Ｗ１、Ｗ２が投入されてから基板Ｗ１、Ｗ２が接合されて基板接合システムから取り出されるまでの一連の動作の流れは、実施の形態１と略同様であり、基板接合工程における動作の一部のみが実施の形態１と相違する。そこで、本実施の形態に係る基板接合システムが実行する基板接合工程について、図１４、図２１および図２２を参照しながら説明する。
【0079】
まず、図１４に示すように、基板接合装置は、ステップＳ１からＳ４までの一連の動作を実行する。次に、基板接合装置は、更にヘッド１４２をステージ１４１に近づけることにより、基板Ｗ１、Ｗ２同士を近づける（ステップＳ５）。続いて、基板接合装置は、基板Ｗ１、Ｗ２が互いに離間した状態で、基板Ｗ１、Ｗ２を撓ませることにより、基板Ｗ１の中央部と基板Ｗ２の中央部とを接触させる第１接触工程を実行する（ステップＳ６）。このとき、基板接合装置は、例えば図２１（Ａ）に示すように、静電チャック１４１１に基板Ｗ１の周部を保持させた状態で、押圧部１４４１ａにより基板Ｗ１の中央部を基板Ｗ２に向けて押圧することで、基板Ｗ１の中央部Ｗ１ｃが基板Ｗ２に向かって突出するように基板Ｗ１を撓ませる。また、基板接合装置は、静電チャック１４２２に基板Ｗ２の周部を保持させた状態で、押圧部１４４２ａにより基板Ｗ２の中央部を基板Ｗ１に向けて押圧することで、基板Ｗ２の中央部が基板Ｗ１に向かって突出するように基板Ｗ２を撓ませる。そして、基板接合装置は、図２１（Ｂ）に示すように、ピエゾアクチュエータ２１６１１、２１６１２、２１６１３、２１６１４により、押圧部材２１５１１、２１５１２、２１５１３、２１５１４を基板Ｗ１に当接させる。また、基板接合装置は、ピエゾアクチュエータ２１６２１、２１６２２、２１６２３、２１６２４により、押圧部材２１５２１、２１５２２、２１５２３、２１５２４を基板Ｗ２に当接させる。
【0080】
続いて、基板接合装置は、図１４に示すように、基板Ｗ１、Ｗ２の中央部Ｗ１ｃ、Ｗ２ｃから周部Ｗ１ｓ、Ｗ２ｓに向かって基板Ｗ１、Ｗ２の接触部分を広げていく第２接触工程を実行する（ステップＳ７）。ここで、基板接合装置は、図２２（Ａ）の矢印ＡＲ２２に示すように、押圧部１４４１ａをステージ２１４１に没入させる方向へ移動させ且つ押圧部１４４２ａをヘッド２１４２に没入させる方向へ移動させる。同時に、基板接合装置は、矢印ＡＲ２１に示すように、ヘッド２１４２をステージ２１４１に近づく方向へ移動させる。そして、基板接合装置は、押圧部材２１５１１、２１５１２、２１５１３、２１５１４のうちステージ２１４１の中央部側に位置する方から優先的に基板Ｗ１を押圧させる。また、基板接合装置は、押圧部材２１５２１、２１５２２、２１５２３、２１５２４のうちヘッド２１４２の中央部側に位置する方から優先的に基板Ｗ２を押圧させる。これにより、矢印ＡＲ２３に示すように、基板Ｗ１、Ｗ２の接触部分が、押圧機構１４４１、１４３２により点加圧された中央部を起点として基板Ｗ１、Ｗ２の中央部から周部に向かって広がっていく。
【0081】
その後、ステップＳ８からＳ１２までの一連の処理が実行される。そして、基板接合装置により、算出した位置ずれ量ｄｘ、ｄｙ、ｄθの全てが、予め設定された位置ずれ量閾値ｄｘｔｈ、ｄｙｔｈ、ｄθｔｈ以下であると判定されたとする（ステップＳ９：Ｙｅｓ）。この場合、基板接合装置１は、基板Ｗ１、Ｗ２の中央部から周部に向かって基板Ｗ１、Ｗ２の接触部分を更に広げていき基板Ｗ１、Ｗ２同士を全面で接触させる（ステップＳ１３）。ここでは、基板接合装置１は、図２２（Ｂ）に示すように、押圧機構１４４１の押圧部１４４１ａをステージ２１４１に没入させる方向へ移動させ且つ押圧機構１４４２の押圧部１４４２ａをヘッド２１４２に没入させる方向へ移動させると同時に、矢印ＡＲ２４に示すようにヘッド１４２をステージ１４１に近づく方向へ更に移動させることにより基板Ｗ１、Ｗ２の周部同士の距離を縮める。このようにして、基板接合装置１は、基板Ｗ１の周部を基板Ｗ２の周部に接触させて基板Ｗ１、Ｗ２の接合面同士を全面で接触させる。
【0082】
図１４に戻って、次に、基板接合装置１は、基板Ｗ１、Ｗ２同士を接合する本接合工程を実行し（ステップＳ１４）、ヘッド２１４２の静電チャック１４２１を停止させることにより基板Ｗ２の保持を解除する（ステップＳ１５）。続いて、基板接合装置１は、ステップＳ１６以降の処理を実行する。
【0083】
以上説明したように、本実施の形態に係る基板接合装置によれば、基板Ｗ１の中央部と基板Ｗ２の中央部とが接触し且つ基板Ｗ１の周部がステージ２１４１に保持された状態で、押圧部材２１５１１、２１５１２、２１５１３、２１５１４のうちステージ２１４１の中央部側に位置する方から優先的に基板Ｗ１を押圧させながら基板Ｗ１、Ｗ２を接触させる。このとき、基板接合装置は、押圧部材２１５２１、２１５２２、２１５２３、２１５２４のうちヘッド２１４２の中央部側に位置する方から優先的に基板Ｗ２を押圧させる。これにより、静電チャック１４１３、１４１３による保持を解除した後において電極子１４１３ｂ、１４２３ｂ間に残る残留静電力による基板Ｗ１、Ｗ２をステージ１４１、ヘッド１４２に密着させる力に対して、溝１４１３ｄ、１４２３ｄから吐出される気体の圧力を有効に作用させることで、基板Ｗ１、Ｗ２が、ステージ１４１、ヘッド１４２に密着させる力に対してフリーな状態となる。そして、この状態で、基板Ｗ１、Ｗ２の中央部同士を臨界圧力以上の圧力で加圧して接触させることで、ステージ１４１、ヘッド１４２への密着力の影響の無い状態で基板Ｗ１、Ｗ２の中央部から周部に向かって接合を進めさせることができるので、基板Ｗ１、Ｗ２を歪み無く全面で高い位置精度で接合することができる。
【0084】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明は前述の各実施の形態の構成に限定されるものではない。例えば図２３（Ａ）に示すように、ステージ３１４１、ヘッド３１４２が、それぞれ、同心円状に延在する互いに径の異なる複数の円弧状のサブ溝３４１３１ｄ、３４２３１ｄを有する溝３４１３ｄ、３４２３ｄと、溝３４１３ｄ、３４２３ｄ内に連通する気体吐出孔３４１３ｃ、３４２３ｃと、を有するものであってもよい。なお、図２３（Ａ）において、実施の形態１と同様の構成については図５（Ａ）と同一の符号を付している。ここで、複数のサブ溝３４１３１ｄ、３４２３１ｄは、図２３（Ｂ）に示すように、それらの両端部においてステージ４１４１、ヘッド３１４２の径方向における一方で隣り合う他のサブ溝３４１３１ｄ、３４２３１ｄに、ステージ３１４１、４１４２の径方向に延在するサブ溝３４１３２ｄ、３４２３２ｄを介して連通している。
【0085】
また、本変形例に係る静電チャック３４１３、３４２３は、それぞれ、第２領域Ａ２において、ステージ４１４１、ヘッド４１４２の中央部を中心として円弧状に延在する複数の電極子３４１３ｂ、３４２３ｂと、複数の端子電極３４１３ａ、３４２３ａと、を有する。複数の電極子３４１３ｂ、３４２３ｂは、ステージ４１４１、ヘッド４１４２の中央部を中心とした同心円状であり且つ径方向において交互に並ぶように配置されている。複数の端子電極３４１３ａは、それぞれ、ステージ４１４１、ヘッド４１４２の径方向に延在し、ステージ４１４１、ヘッド４１４２の径方向において１つの電極子３４２３ｂを挟んで隣り合う２つの電極子３４１３ｂそれぞれの一方の端部同士を連結する。また、複数の端子電極３４２３ａも、それぞれ、ステージ４１４１、ヘッド４１４２の径方向に延在し、ステージ４１４１、ヘッド４１４２の径方向において１つの電極子３４１３ｂを挟んで隣り合う２つの電極子３４２３ｂそれぞれの一方の端部同士を連結する。
【0086】
或いは、例えば図２４（Ａ）に示すように、ステージ４１４１、ヘッド４１４２が、それぞれ、螺旋状の溝４４１３ｄ、４４２３ｄと、溝４４１３ｄ、４４２３ｄ内に連通する複数の気体吐出孔４４１３ｃ、４４２３ｃと、を有するものであってもよい。なお、図２４（Ａ）において、実施の形態１と同様の構成については図５（Ａ）と同一の符号を付している。
【0087】
本変形例に係る静電チャック４４１３、４４２３は、図２４（Ｂ）に示すように、それぞれ、第２領域Ａ２において、ステージ４１４１、ヘッド４１４２の中央部を中心として螺旋状に延在する２つの電極子４４１３ｂ、４４２３ｂを有する。２つの電極子４４１３ｂ、４４２３ｂのうちの一方におけるステージ４１４１、ヘッド４１４２の径方向における少なくとも一方側には、他方が配置されている。
【0088】
また、例えば図２５（Ａ）に示すように、ステージ５１４１、ヘッド５１４２における第１領域Ａ１の内側の第２領域Ａ２には、放射状に延在する複数の細長の溝５４１３ｄ、５４２３ｄと、各溝５４１３ｄ、５４２３ｄにおけるステージ５１４１、ヘッド５１４２の中央部側の端部の底に開口する気体吐出孔５４１３ｃ、５４２３ｃと、が設けられているものであってもよい。また、図２５（Ｂ）に示すように、第１領域Ａ１に溝が設けられていないものであってもよい。なお、図２５（Ａ）および（Ｂ）において、実施の形態１と同様の構成については図５（Ａ）および図７（Ａ）と同一の符号を付している。本変形例に係るステージ５１４１、ヘッド５１４２では、第２領域Ａ２において、静電チャック５４１３、５４２３が、ステージ５１４１、ヘッド５１４２の周方向において隣り合う２つの溝５４１３ｄ、５４２３ｄの間に配設されている。ここで、溝５４１３ｄ、５４２３ｄの幅Ｗｉ５１は、例えば０．２ｍｍ程度に設定される。静電チャック５４１３、５４２３は、それぞれ、図２６（Ａ）に示すように、ステージ５１４１、ヘッド５１４２の周方向に延在する２つの弧状の端子電極５４１３ａ、５４２３ａと、ステージ５１４１、ヘッド５１４２の径方向に沿って２つの端子電極５４１３ａ、５４２３ａそれぞれから他の端子電極５４２３ａ、５４１３ａに向かって延在する複数の長尺の電極子５４１３ｂ、５４２３ｂと、を有する。ここで、電極子５４１３ｂ、５４２３ｂは、それぞれ、ステージ５１４１、ヘッド５１４２の周縁側ほど幅が広くなるような平面視楔型の形状を有する。また、図２６（Ｂ）に示すように、静電チャック５４１３、５４２３のステージ５１４１、ヘッド５１４２の表面との間の幅Ｗｉ５３は、溝５４１３ｄ、５４２３ｄの深さＷｉ５２よりも短く設定されている。
【0089】
実施の形態１では、ステージ１４１、ヘッド１４２の第１領域Ａ１に２つの円環状のサブ環状領域Ａ１１、Ａ１２が設定され、各サブ環状領域Ａ１１、Ａ１２に静電チャック１４１１、１４２１、１４１２、１４２２が配設されている例について説明した。但し、第１領域Ａ１に設定されるサブ環状領域の数は２つに限定されるものではない。例えば、第１領域Ａ１に３つ以上の環状のサブ環状領域が設定され、各サブ環状領域に静電チャックが配設されているものであってもよい。
【0090】
実施の形態１では、基板接合装置１が、まず、ステージ１４１、ヘッド１４２の第２領域Ａ２に設けられた気体吐出孔１４１３ｃから第２領域Ａ２に設けられた溝１４１３ｄ全体に気体を充填させた後、静電チャック１４１３、１４２３による基板Ｗ１、Ｗ２の保持を解除する例について説明した。但し、これに限らず、例えば基板接合装置１が、静電チャック１４１３、１４２３による基板Ｗ１、Ｗ２の保持を解除した後に、ステージ１４１、ヘッド１４２の第２領域Ａ２に設けられた気体吐出孔１４１３ｃ、１４２３ｃから第２領域Ａ２に設けられた溝１４１３ｄ、１４２３ｄに向かって気体を吐出するものであってもよい。このとき、制御部９は、基板Ｗ１、Ｗ２同士が接触する圧力が基板Ｗ１、Ｗ２が仮接合される臨界圧力未満となるように気体吐出孔１４１３ｃ、１４２３ｃから気体が吐出されるように気体供給部１４９２を制御するようにすればよい。これにより、静電チャック１４１３、１４１３による保持を解除した後において電極子１４１３ｂ、１４２３ｂ間に残る残留静電力による基板Ｗ１、Ｗ２をステージ１４１、ヘッド１４２に密着させる力に対して、気体吐出孔１４１３ｃ、１４２３ｃから溝１４１３ｄ、１４２３ｄを介して吐出される気体の圧力を有効に作用させることで、基板Ｗ１、Ｗ２が、ステージ１４１、ヘッド１４２に密着させる力に対してフリーな状態となる。そして、この状態で、基板Ｗ１、Ｗ２の中央部同士を臨界圧力以上の圧力で加圧して接触させることで、ステージ１４１、ヘッド１４２への密着力の影響の無い状態で基板Ｗ１、Ｗ２の中央部から周部に向かって接合を進めさせることができるので、基板Ｗ１、Ｗ２を歪み無く全面で高い位置精度で接合することができる。
【0091】
実施の形態１において、制御部９が、検査装置７の撮像部７３により撮像されたアライメントマークの撮像画像を用いずに、水平オフセット量を算出するものであってもよい。この場合、制御部９は、撮像部５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃにより基板Ｗ１、Ｗ２が離間し且つ基板Ｗ１、Ｗ２のアライメント終了後にアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ｃを撮像して得られる撮像画像と、互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２のアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ｃを撮像して得られる撮像画像と、に基づいて、アライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ｃそれぞれの位置ずれ量および位置ずれ方向を算出する。具体的には、制御部９は、基板Ｗ１、Ｗ２が離間し且つ基板Ｗ１、Ｗ２のアライメント終了後にアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ａ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ２ｃを撮像して得られる撮像画像から位置ずれ量誤差を算出する。そして、制御部９は、互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２のアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ａ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ２ｃを撮像して得られる撮像画像から算出された位置ずれ量から、前述の位置ずれ量誤差を差し引くことにより、基板Ｗ１、Ｗ２の接合時の位置ずれ量を算出する。そして、制御部９は、算出した位置ずれ量と位置ずれ方向とに基づいて、基板Ｗ１、Ｗ２を接合する際の基板Ｗ１に対する基板Ｗ２の水平方向のオフセット量である水平オフセット量を算出するようにしてもよい。ここで、水平オフセット量は、アライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａ（ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ｃ）の組毎に算出される。
【0092】
実施の形態２では、複数の押圧部材２１５１１、２１５１２、２１５１３、２１５１４が、ステージ２１４１における第２領域Ａ２において中心がステージ２１４１の中央部に一致する４つの仮想円それぞれに沿って配置され、複数の押圧部材２１５２１、２１５２２、２１５２３、２１５２４が、ヘッド２１４２における第２領域Ａ２において中心がヘッド２１４２の中央部に一致する４つの仮想円それぞれに沿って配置されている例について説明した。但し、これに限らず、例えば図２７に示すように、ステージ６１４１に配設される複数（図２７では４つ）の押圧部材６１５１１、６１５１２、６１５１３、６１５１４が、互いに内径が異なる円環状であり、ヘッド６１４２に配設される複数の押圧部材６１５１１、６１５１２、６１５１３、６１５１４も、互いに内径が異なる円環状であってもよい。ここで、４つの押圧部材６１５１１、６１５１２、６１５１３、６１５１４は、ステージ６１４１における第２領域Ａ２において中心がステージ６１４１の中央部に一致するように同心円状に配置されている。また、４つの押圧部材６１５２１、６１５２２、６１５２３、６１５２４も、ヘッド６１４２における第２領域Ａ２において中心がヘッド６１４２の中央部に一致するように同心円状に配置されている。
【0093】
実施の形態２では、ピエゾアクチュエータ２１６１１、２１６１２、２１６１３、２１６１４が、それぞれ、押圧部材２１５１１、２１５１２、２１５１３、２１５１４を駆動し、ピエゾアクチュエータ２１６２１、２１６２２、２１６２３、２１６２４が、それぞれ、押圧部材２１５２１、２１５２２、２１５２３、２１５２４を駆動する例について説明した。但し、押圧部材２１５１１、２１５１２、２１５１３、２１５１４、２１５２１、２１５２２、２１５２３、２１５２４を駆動する手段は、これに限定されるものではない。例えば図２８に示すステージ７１４１のように、押圧部材７１５１１、７１５１２、７１５１３、７１５１４が、それぞれ、エアシリンダ７１６１１、７１６１２、７１６１３、７１６１４により駆動されるピストンを構成するものであってもよい。また、図２８に示すヘッド７１４２のように、押圧部材７１５２１、７１５２２、７１５２３、７１５２４が、それぞれ、エアシリンダ７１６２１、７１６２２、７１６２３、７１６２４により駆動されるピストンを構成するものであってもよい。ここで、エアシリンダ７１６１１、７１６１２、７１６１３、７１６１４は、空気圧により押圧部材２１５１１、２１５１２、２１５１３、２１５１４を各別にヘッド２１４２に近づく方向またはヘッド２１４２から遠ざかる方向へ移動させる。また、エアシリンダ７１６２１、７１６２２、７１６２３、７１６２４は、空気圧により押圧部材２１５２１、２１５２２、２１５２３、２１５２４を各別にステージ２１４１に近づく方向またはヘッド２１４２から遠ざかる方向へ移動させる。
【0094】
また、この場合、制御部９が、基板Ｗ１が基板Ｗ２に接触する圧力が基板Ｗ１、Ｗ２が仮接合される臨界圧力未満となるように押圧部材２１５１１、２１５１２、２１５１３、２１５１４が基板Ｗ１を押圧するようにエアシリンダ７１６２１、７１６２２、７１６２３、７１６２４を制御するものであってもよい。この場合、基板接合装置は、まず、基板Ｗ１が基板Ｗ２に接触する圧力が基板Ｗ１、Ｗ２が仮接合される臨界圧力未満となるように押圧部材２１５１１、２１５１２、２１５１３、２１５１４、２１５２１、２１５２２、２１５２３、２１５２４、で基板Ｗ１、Ｗ２を押圧する。その後、基板接合装置は、チャック駆動部１４９１からステージ１４１、ヘッド１４２の静電チャック１４１１、１４１２へ電圧を印加させることにより静電チャック１４１１、１４１２に基板Ｗ１、Ｗ２の周部を保持させた状態で、押圧部１４４１ａ、１４３２ａにより基板Ｗ１、Ｗ２の中央部を押圧するようにすればよい。
【0095】
実施の形態１では、位置測定部５００が、３つの撮像部５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃを有する例について説明したが、撮像部の数は３つに限定されない。例えば図２９に示す位置測定部８５００のように、４つの撮像部５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃ、５０１Ｄと、４つの撮像部５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃ、５０１Ｄそれぞれに対応する４つの反射面６５０２ａ、６５０２ｂ、６５０２ｃ、６５０２ｄが形成された反射部材６５０２と、を有するものであってもよい。ここで、４つの撮像部５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃ、５０１Ｄは、反射部材６５０２の周囲において、反射部材６５０２の周方向で隣り合う２つの光軸ＪＬＡ、ＪＬＢ（ＪＬＢ、ＪＬＣ、ＪＬＣ、ＪＬＤおよびＪＬＤ、ＪＬＡ）のなす鋭角側の角度ＤＡＢ、ＤＢＣ、ＤＣＤ、ＤＤＡが等しくなるように配設されている。
【0096】
各実施の形態の形態において、例えば、ロードロック部８５のチャンバ８５１内または搬送装置８６のチャンバ８６３内へ水ガスを供給する水ガス供給部（図示せず）を備えるものであってもよい。水ガス供給部は、アルゴン（Ａｒ）や窒素（Ｎ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、酸素（Ｏ２）等のキャリアガスと気化した水とを混合させることにより水ガスを生成して供給する。水ガス供給部は、供給弁および供給管を介してロードロック部８５のチャンバ８５１に接続されている。チャンバ８５１内へ導入される水ガスおよびキャリアガスの流量は、供給弁の開度を制御することにより調整される。なお、水ガス供給部は、水（Ｈ２Ｏ）の分子やクラスタ等を加速して、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に向けて照射する構成であってもよい。ここにおいて、水ガス供給部は、加速された水（Ｈ２Ｏ）粒子を放射する粒子ビーム源から構成されていてもよい。この場合、粒子ビーム源として、例えば超音波発生素子を利用して水ガスを発生させる構成であってもよい。或いは、前述のバブリングや超音波振動などで生成したキャリアガスと水（Ｈ２Ｏ）との混合ガスを、前述の粒子ビーム源に導入することにより、水の粒子ビームを発生させて、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面へ照射する構成とすればよい。また、基板接合システムは、例えば前述の図１２のステップＳ１０４の工程において、基板Ｗ１、Ｗ２がロードロック部８５のチャンバ８５１内に搬送された後、チャンバ８５１内を大気開放せずに基板Ｗ１、Ｗ２の接合面を水ガスに曝露する。そして、基板接合システムは、チャンバ８５１の搬送装置８２側のゲート８５３１を開状態にしてチャンバ８５１内を大気開放する。また、水ガス供給部の代わりに、ロードロック部８５のチャンバ８５１内または搬送装置８６のチャンバ８６３内へＨ、ＯＨ基を含むガスを供給するガス供給部（図示せず）を備えるものであってもよい。
【0097】
各実施の形態において、基板接合システムが、例えば図３０に示すような、基板Ｗ１、Ｗ２に対して粒子ビームを照射することにより基板Ｗ１、Ｗ２の接合面を活性化させる粒子ビーム源を有する活性化処理装置１０００２を備えるものであってもよい。活性化処理装置１０００２は、チャンバ１０２１２と、基板Ｗ１、Ｗ２を保持するステージ１０２１０と、粒子ビーム源１００６１と、ビーム源搬送部１００６３と、を有する。なお、図３１において、各実施の形態と同様の構成については図２と同一の符号を付している。また、活性化処理装置１０００２は、プラズマチャンバ１０２１３と、誘導コイル２１５と、高周波電源２１６と、を有する。更に、活性化処理装置１０００２は、図３１の矢印ＡＲ１００３に示すようにステージ１０２１０をその厚さ方向に直交する１つの軸周りに回転駆動するステージ駆動部１０６２３を有する。また、ステージ１０２１０は、例えば真空チャックを有し、基板Ｗ１、Ｗ２が投入された場合、基板Ｗ１、Ｗ２を吸着保持する。
【0098】
粒子ビーム源１００６１は、例えば高速原子ビーム（ＦＡＢ、Fast Atom Beam）源であり、放電室１０６１２と、放電室１０６１２内に配置される電極１０６１１と、ビーム源駆動部１０６１３と、窒素ガスを放電室１０６１２内へ供給するガス供給部１０６１４と、を有する。放電室１０６１２の周壁には、中性原子を放出するＦＡＢ放射口１０６１２ａが設けられている。放電室１０６１２は、炭素材料から形成されている。ここで、放電室１０６１２は長尺箱状であり、その長手方向に沿って複数のＦＡＢ放射口１０６１２ａが一直線上に並設されている。ビーム源駆動部１０６１３は、放電室１０６１２内に窒素ガスのプラズマを発生させるプラズマ発生部（図示せず）と、電極１０６１１と放電室１０６１２の周壁との間に直流電圧を印加する直流電源（図示せず）と、を有する。ビーム源駆動部１０６１３は、放電室１０６１２内に窒素ガスのプラズマを発生させた状態で、放電室１０６１２の周壁と電極１０６１１との間に直流電圧を印加する。このとき、プラズマ中の窒素イオンが、放電室１０６１２の周壁に引き寄せられる。このとき、ＦＡＢ放射口１０６１２ａへ向かう窒素イオンは、ＦＡＢ放射口１０６１２ａを通り抜ける際、ＦＡＢ放射口１０６１２ａの外周部の、炭素材料から形成された放電室１０６１２の周壁から電子を受け取る。そして、この窒素イオンは、電気的に中性化された窒素原子となって放電室１０６１２外へ放出される。但し、窒素イオンの一部は、放電室１０６１２の周壁から電子を受け取ることができず、窒素イオンのまま放電室１０６１２の外へ放出される。また、ＦＡＢ筐体内の一部または全部をＳｉで形成してもよい。そうすることでＡｒビームと同時にＳｉ粒子が放出されるため、界面にＳｉが打ち込まれ、打ち込まれたＳｉにもＯＨ基が付くためより多くのＯＨ基を生成でき、接合強度をアップすることができる。
【0099】
ビーム源搬送部１００６３は、長尺でありチャンバ１０２１２に設けられた孔１０２１２ａに挿通され一端部で粒子ビーム源１００６１を支持する支持棒１０６３１と、支持棒１０６３１の他端部で支持棒１０６３１を支持する支持体１０６３２と、支持体１０６３２を駆動する支持体駆動部１０６３３と、を有する。また、ビーム源搬送部１００６３は、チャンバ１０２１２内の真空度を維持するためにチャンバ１０２１２の孔１０２１２ａの外周部と支持体１０６３２との間に介在するベローズ１０６３４を有する。支持体駆動部１０６３３は、図３１の矢印ＡＲ１００１に示すように、支持体１０６３２を支持棒１０６３１がチャンバ１０２１２内へ挿脱される方向へ駆動することにより、図３１の矢印ＡＲ１００２に示すようにチャンバ１０２１２内において粒子ビーム源１００６１の位置を変化させる。ここで、ビーム源搬送部１００６３は、粒子ビーム源１００６１を、その複数のＦＡＢ放射口１０６１２ａの並び方向に直交する方向へ移動させる。
【0100】
また、活性化処理装置１０００２は、チャンバ１０２１２内へ供給管２２３Ａを介して窒素ガスを供給する窒素ガス供給部２２０Ａを有する。そして、プラズマチャンバ１０２１３内にＮ２ガスが導入された状態で、高周波電流が誘導コイル２１５へ供給されると、プラズマチャンバ１０２１３内にプラズマＰＬＭ２が形成される。このとき、プラズマチャンバ１０２１３内で発生したプラズマＰＬＭ２に含まれるラジカルのみがプラズマチャンバ１０２１３の下方へダウンフローする。粒子ビームを照射する際、チャンバ１０２１２内の圧力は、例えばターボ分子ポンプを使用して１０－３Ｐａ台まで真空引きされるが、ラジカル処理時においては、チャンバ１０２１２内の圧力を数１０Ｐａ程度まで上昇させて行う。
【0101】
この活性化処理装置１０００２は、まず、粒子ビーム源１００６１を、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面へ粒子ビームを照射させながらＸ軸方向へ移動させていく。ここで、活性化処理装置１０００２は、例えば粒子ビーム源１００６１を＋Ｘ方向へ移動させながら粒子ビームを基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に照射した後、粒子ビーム源１００６１を－Ｘ方向へ移動させながら基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に粒子ビームを照射する。また、粒子ビーム源１００６１の移動速度は、例えば１．２乃至１４．０ｍｍ／ｓｅｃに設定される。また、粒子ビーム源１００６１への供給電力は、例えば１ｋＶ、１００ｍＡに設定されている。そして、粒子ビーム源１００６１の放電室１０６１２内へ導入される窒素ガスまたは酸素ガスの流量は、例えば１００ｓｃｃｍに設定される。そして、活性化処理装置１０００２は、ステージ１０２１０を反転させることにより、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面が鉛直上方を向く姿勢にする。そして、活性化処理装置１０００２は、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面にプラズマチャンバ１０２１３内で生成された窒素ラジカルを照射する。
【0102】
各実施の形態では、撮像部５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃが、それぞれ撮像素子と同軸照明系とを有するいわゆる反射型である例について説明したが、撮像部の構成は、これに限定されない。例えば撮像部が、それぞれ、基板Ｗ１、Ｗ２の厚さ方向において基板Ｗ１、Ｗ２を挟んで対向する位置に配置された撮像素子（図示せず）と光源（図示せず）とを備え、光源から出射し基板Ｗ１、Ｗ２を透過した光を撮像素子で受光する配置でアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ｃを撮像するいわゆる透過型の構成であってもよい。
【0103】
また、各実施の形態では、基板接合装置１が基板Ｗ１、Ｗ２に３つずつ設けられたアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ｃを３つの撮像部５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃで撮像する例について説明した。但し、撮像部の数は３つに限定されるものではなく、例えば基板接合装置が、２つの撮像部を備え、２つの撮像部で基板Ｗ１、Ｗ２に２つずつ設けられたアライメントマークを撮像するものであってもよい。この場合、基板接合装置が、２つの撮像部それぞれについて、撮像部を鉛直方向および２つの撮像部それぞれの光軸方向および鉛直方向に直交する水平方向へ移動させる撮像部位置調整部を備えるものであってもよい。この場合、基板接合装置は、２つのアライメントマークが静電チャック１４１１、１４１２、１４２１、１４２２の複数の電極子１４１１ｂ、１４１２ｂ、１４２１ｂ、１４２２ｂの間に位置するようにステージ１４１を回転させてから基板Ｗ１、Ｗ２を受け取る。そして、基板接合装置は、２つの撮像部を、基板Ｗ１、Ｗ２それぞれのアライメントマークの撮像が可能な位置へ移動させてから、２つの撮像部によりアライメントマークを撮像させるようにすればよい。また、基板接合装置が、１つの撮像部と、１つの撮像部を水平方向へ移動させる撮像部位置調整部と、を備えるものであってもよい。また、撮像部が、前述のようないわゆる透過型の構成である場合、アライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ｃの位置に応じて、光源を移動させる光源位置調整部（図示せず）備えるものであってもよい。
【0104】
実施の形態１において、気体供給部１４９２が、イオンを含む気体を供給し、気体吐出孔１４１１ｃ，１４１２ｃ，１４２１ｃ，１４２２ｃ，１４３１ｃ，１４３２ｃが、イオンを含む気体を吐出するものであってもよい。この場合、気体に含まれるイオンにより静電チャック１４１１、１４２１、１４１２、１４２２の残留静電力が中和されるので、基板Ｗ１、Ｗ２がステージ１４１、ヘッド１４２から剥がれやすくなるという利点がある。
【0105】
各実施の形態において、基板接合装置１において、アライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ｃのうちの少なくとも１つが静電チャック１４１１、１４１２、１４２１、１４２２のいずれかと重なっているか否かを判定するものであってもよい。ここで、本変形例に係る基板接合システムが実行する基板接合工程について、図３１を参照しながら詳細に説明する。なお、図３１において、実施の形態１と同様の処理については図２３と同一の符号を付している。まず、基板接合装置１は、距離測定部１４９３により、ステージ１４１、ヘッド１４２の３箇所におけるステージ１４１とヘッド１４２との間の距離を測定する距離測定工程を実行する（ステップＳ１）。次に、基板接合装置１は、測定したステージ１４１、ヘッド１４２の３箇所におけるステージ１４１とヘッド１４２との間の距離と基板Ｗ１、Ｗ２の厚さとに基づいて、基板Ｗ１の接合面と基板Ｗ２の接合面との間の距離を算出する。そして、基板接合装置１は、算出した距離に基づいて、ヘッド１４２を鉛直下方へ移動させて基板Ｗ１、Ｗ２同士を近づける（ステップＳ２）。続いて、基板接合装置１は、位置測定部５００の撮像部５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃから２つの基板Ｗ１、Ｗ２の撮像画像を取得する。そして、基板接合装置１は、取得した撮像画像に基づいて、位置ずれ量の算出に用いるアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ｃのうちの少なくとも１つが静電チャック１４１１、１４１２、１４２１、１４２２のいずれかと重なっているか否かを判定する（ステップＳ１１００１）。ここで、基板接合装置１が、位置ずれ量の算出に用いるアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ｃ全てが静電チャック１４１１、１４１２、１４２１、１４２２と重なっていないと判定すると（ステップＳ１１００１：Ｎｏ）、ステップＳ３以降の処理が実行される。一方、基板接合装置１が、位置ずれ量の算出に用いるアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ｃのうちの少なくとも１つが静電チャック１４１１、１４１２、１４２１、１４２２と重なっていると判定したとする（ステップＳ１１００１：Ｙｅｓ）。この場合、搬送装置８４が、基板Ｗ１、Ｗ２を基板接合装置１から取り出す（ステップＳ１１００２）。続いて、基板接合装置１は、ステージ１４１およびヘッド１４２を予め設定された角度だけ回転させる（ステップＳ１１００３）。その後、搬送装置８４が、基板Ｗ１、Ｗ２を基板接合装置１へ再搬送する（ステップＳ１１００４）。そして、再びステップＳ１の処理が実行される。
【0106】
本構成によれば、搬送装置８４が搬送装置撮像部８４４を備えていない場合であっても、位置ずれ量の算出に用いるアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ｂ、ＭＫ１ｃ、ＭＫ２ｃ全てが静電チャック１４１１、１４１２、１４２１、１４２２と重なっていない状態で基板Ｗ１，Ｗ２の接合を行うことができる。
【0107】
各実施の形態では、制御部９が、検査装置７の撮像部７３により撮像される複数のアライメントマークの組それぞれの位置ずれ量が最小となるように、水平オフセット量を算出する例について説明した。但し、これに限らず、基板Ｗ１，Ｗ２の少なくとも一方が、チップの基となる複数のチップ形成領域を有する場合、制御部９が、複数のチップ形成領域のうち基板Ｗ１、Ｗ２の相対的な位置ずれに起因して不良となるチップ形成領域の割合が最小となるように、水平オフセット量を算出するものであってもよい。
【0108】
各実施の形態では、ステージ１４１、ヘッド１４２の両方が、それぞれ押圧機構１４４１、１４３２を有する例について説明したが、これに限らず、ステージ１４１、ヘッド１４２のいずれか一方のみが押圧機構を有するものであってもよい。ここで、ステージ１４１に設けられた静電チャック１４１３は、基板Ｗ１の自重がステージ１４１に密着する方向へ作用するためその保持力を低く設定することができる。このため、ステージ１４１のみに押圧機構１４４１を設けた場合、基板Ｗ１の中央部を押圧する際、静電チャック１４３１の残留静電力による基板Ｗ１のステージ１４１への貼り付きを抑制することができるので好ましい。
【0109】
各実施の形態および前述の各変形例では、基板接合システムとして、基板Ｗ１、Ｗ２同士をいわゆる親水化接合する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、基板接合システムが、いわゆる超高真空中において粒子ビームにより基板Ｗ１、Ｗ２の接合面を活性化処理した直後に、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面同士を接触させることにより接合面に存在するダングリングボンドを介して接合するいわゆる常温接合を実行するものであってもよい。この場合でも、基板接合装置において、基板Ｗ１、Ｗ２がステージ、ヘッドへの密着力からフリーな状態で基板Ｗ１、Ｗ２の中央部から周部に向かって接合を進めることができる。従って、基板Ｗ１、Ｗ２を歪み無く全面で高い位置精度で接合することができる。また、基板接合システムが、基板Ｗ１、Ｗ２同士をハンダ部分、金属部分を介して接合するいわゆる加熱加圧接合を実行するものであってもよいし、或いは、基板Ｗ１、Ｗ２間に電圧を印加することにより基板Ｗ１、Ｗ２同士を接合するいわゆる陽極接合を実行するものであってもよい。
【0110】
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。
【産業上の利用可能性】
【0111】
本発明は、例えばＣＭＯＳイメージセンサやメモリ、演算素子、ＭＥＭＳの製造に好適である。
【符号の説明】
【0112】
１：基板接合装置、２,１０００２：活性化処理装置、３：洗浄装置、７：検査装置、９：制御部、７１，１４１，２１０，２１４１，３１４１，３２１０，４１４１，５１４１，６１４１，７１４１，１０２１０：ステージ、７２：光源、７３，５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃ、５０１Ｄ：撮像部、７４：水平方向駆動部、８２，８４，８６：搬送装置、８３，８５：ロードロック部、１２０，８３１，８４３，８５１，８６３，１０２１２：チャンバ、１２０ａ：窓部、１２１ａ，２０１ａ：真空ポンプ、１２１ｂ，２０１ｂ：排気管、１２１ｃ，２０１ｃ：排気弁、１４１ｂ，１４２ｂ：貫通孔、１４２，２１４２，３１４２，４１４２，５１４２，６１４２，７１４２：ヘッド、１４３,１０６２３：ステージ駆動部、１４４：ヘッド駆動部、１４５：ＸＹ方向駆動部、１４６：昇降駆動部、１４７：回転駆動部、１４８，１４５７：圧力センサ、２１２：処理チャンバ、２１３,１０２１３：プラズマチャンバ、２１５：誘導コイル、２１６：高周波電源、２１７：バイアス印加部、２２０Ａ：窒素ガス供給部、２２０Ｂ：酸素ガス供給部、２２１Ａ：窒素ガス貯留部、２２１Ｂ：酸素ガス貯留部、２２２Ａ，２２２Ｂ：供給弁、２２３Ａ，２２３Ｂ：供給管、５００，８５００：位置測定部、５０２,８５０２：反射部材、５０２ａ，５０２ｂ，５０２ｃ，８５０２ａ,８５０２ｂ,８５０２ｃ,８５０２ｄ：反射面、５０３Ａ，５０３Ｂ，５０３Ｃ：撮像部位置調整部、５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃ，７３１：撮像素子、８１１，８１２：導入ポート、８１３：取り出しポート、８２１，８４１，８６１：搬送ロボット、８４４：搬送装置撮像部、１２１１，８３２１，８３３１，８５２１，８５３１，８６２１：ゲート、１４１１，１４１２，１４１３，１４２１，１４２２，１４２３，３４１３，３４２３，４４１３，４４２３，５４１３，５４２３：静電チャック、１４１１ａ，１４１２ａ，１４１３ａ，１４２１ａ，１４２２ａ，１４２３ａ，３４１３ａ，３４２３ａ，５４１３ａ，５４２３ａ：端子電極、１４１１ａａ，１４２１ａａ：連結部、１４１１ａｂ，１４２１ａｂ：屈曲部、１４１１ｂ，１４１２ｂ，１４１３ｂ，１４２１ｂ、１４２２ｂ，１４２３ｂ，３４１３ｂ，３４２３ｂ，４４１３ｂ，４４２３ｂ，５４１３ｂ，５４２３ｂ：電極子、１４１１ｃ，１４２１ｃ，３４１３ｃ，３４２３ｃ，４４１３ｃ，４４２３ｃ，５４１３ｃ，５４２３ｃ：気体吐出孔、１４１１ｄ，１４１３ｄ，１４２３ｄ，３４１３ｄ，３４２３ｄ，４４１３ｄ，４４２３ｄ，５４１３ｄ，５４２３ｄ：溝、１４４１，１４４２：押圧機構、１４４１ａ，１４４２ａ：押圧部、１４４１ｂ，１４４２ｂ：押圧部駆動部、１４５６,２１６１１,２１６１２,２１６１３,２１６１４,２１６２１,２１６２２，２１６２３,２１６２４：ピエゾアクチュエータ、１４８１，１４８２：基板加熱部、１４９１：チャック駆動部、１４９２：気体供給部、１４９３：距離測定部、１０２１２ａ：孔、１００６１：粒子ビーム源、１００６３：ビーム源搬送部、１０６１１：電極、１０６１２：放電室、１０６１２ａ：ＦＡＢ放射口、１０６１３：ビーム源駆動部、１０６１４：ガス供給部、１０６３１：支持棒、１０６３２：支持体、１０６３３：支持体駆動部、１０６３４：ベローズ、２１５１１,２１５１２,２１５１３,２１５１４,２１５２１,２１５２２,２１５２３,２１５２４,６１５１１,６１５１２,６１５１３,６１５１４,６１５２１,６１５２２,６１５２３,６１５２４,７１５１１,７１５１２,７１５１３,７１５１４,７１５２１,７１５２２,７１５２３,７１５２４：押圧部材、３４１３１ｄ,３４１３２ｄ,３４２３１ｄ,３４２３２ｄ：サブ溝、７１６１１,７１６１２,７１６１３,７１６１４,７１６２１,７１６２２，７１６２３,７１６２４：エアシリンダ、Ａ１：第１領域、Ａ２：第２領域、Ａ１１，Ａ１２：サブ環状領域、ＧＡａ，ＧＡｂ，ＧＡｃ：撮像画像、ＪＬＡ，ＪＬＢ，ＪＬＣ：光軸、ＭＫ１ａ，ＭＫ１ｂ，ＭＫ１ｃ，ＭＫ２ａ，ＭＫ２ｂ，ＭＫ２ｃ：アライメントマーク、Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３：部位、ＰＬＭ，ＰＬＭ２：プラズマ、ＶＣ１，ＶＣ２，ＶＣ３：仮想円、Ｗ１，Ｗ２：基板、Ｗ１ｃ，Ｗ２ｃ：中央部、Ｗ１ｓ，Ｗ２ｓ：周部
【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】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
