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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】P2023071505
(43)【公開日】2023-05-23
(54)【発明の名称】基板処理装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/304 20060101AFI20230516BHJP
H01L 21/677 20060101ALI20230516BHJP
H01L 21/02 20060101ALI20230516BHJP
【ＦＩ】
H01L21/304 645A
H01L21/68 A
H01L21/02 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021184342
(22)【出願日】2021-11-11
(71)【出願人】
【識別番号】000219967
【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】中島 常長
(72)【発明者】
【氏名】寺田 尚司
(72)【発明者】
【氏名】三村 勇之
【テーマコード（参考）】
5F131
5F157
【Ｆターム（参考）】
5F131AA02
5F131AA03
5F131BA37
5F131BA60
5F131BB03
5F131BB05
5F131BB14
5F131CA12
5F131DA02
5F131DA22
5F131DA42
5F131DB04
5F131DB54
5F131DB58
5F131DB76
5F131DD13
5F131HA15
5F131HA24
5F157AA03
5F157AA09
5F157BG05
5F157BG14
5F157BG15
5F157BG94
5F157CA31
5F157DA21
(57)【要約】 （修正有）
【課題】真空を破ることなく、減圧下で基板表面を改質し、減圧下で基板表面を洗浄する基板処理装置を提供する。
【解決手段】基板処理装置１は、表面改質部３４と、ドライ洗浄部３３と、接合部３６と、を備える。表面改質部３４は、減圧下で基板の表面をプラズマで改質する。ドライ洗浄部は、改質することの前と後の少なくとも一方で、減圧下で基板の表面にガスクラスターを照射することで表面をドライ洗浄する。接合部３６は、改質すること、ドライ洗浄することと、の後に、表面同士を向かい合わせて基板同士を接合する。
【選択図】図２
【解決手段】基板処理装置１は、表面改質部３４と、ドライ洗浄部３３と、接合部３６と、を備える。表面改質部３４は、減圧下で基板の表面をプラズマで改質する。ドライ洗浄部は、改質することの前と後の少なくとも一方で、減圧下で基板の表面にガスクラスターを照射することで表面をドライ洗浄する。接合部３６は、改質すること、ドライ洗浄することと、の後に、表面同士を向かい合わせて基板同士を接合する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
減圧下で基板の表面をプラズマで改質する表面改質部と、
前記改質することの前と後の少なくとも一方で、減圧下で前記基板の前記表面にガスクラスターを照射することで前記表面をドライ洗浄するドライ洗浄部と、
前記改質すること及び前記ドライ洗浄することの後に、前記表面同士を向かい合わせて前記基板同士を接合する接合部と、
を備える、基板処理装置。
前記改質することの前と後の少なくとも一方で、減圧下で前記基板の前記表面にガスクラスターを照射することで前記表面をドライ洗浄するドライ洗浄部と、
前記改質すること及び前記ドライ洗浄することの後に、前記表面同士を向かい合わせて前記基板同士を接合する接合部と、
を備える、基板処理装置。
【請求項2】
前記基板の周辺雰囲気を常圧雰囲気と減圧雰囲気とに切り替えるロードロック部と、減圧下で前記基板を搬送する減圧搬送部と、を備え、
前記減圧搬送部は、前記表面改質部と前記ドライ洗浄部と前記ロードロック部に隣接して配置され、前記表面改質部と前記ドライ洗浄部と前記ロードロック部に対して前記基板を搬送する、請求項１に記載の基板処理装置。
前記減圧搬送部は、前記表面改質部と前記ドライ洗浄部と前記ロードロック部に隣接して配置され、前記表面改質部と前記ドライ洗浄部と前記ロードロック部に対して前記基板を搬送する、請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項3】
前記基板を収容するカセットが載置される載置部と、常圧下で前記基板を搬送する第１常圧搬送部と、前記減圧搬送部及び前記第１常圧搬送部を制御する制御部と、を備え、
前記第１常圧搬送部は、前記載置部と前記ロードロック部の間に挟んで配置され、且つ前記載置部と前記ロードロック部に隣接して配置され、
前記制御部は、前記第１常圧搬送部が前記基板を前記載置部から前記ロードロック部に搬送すること、前記減圧搬送部が前記ロードロック部から前記基板を取り出し、前記表面改質部と前記ドライ洗浄部に所望の順番で搬送し、前記ロードロック部に戻すこと、及び前記第１常圧搬送部が前記ロードロック部から前記基板を取り出すことを実施する、請求項２に記載の基板処理装置。
前記第１常圧搬送部は、前記載置部と前記ロードロック部の間に挟んで配置され、且つ前記載置部と前記ロードロック部に隣接して配置され、
前記制御部は、前記第１常圧搬送部が前記基板を前記載置部から前記ロードロック部に搬送すること、前記減圧搬送部が前記ロードロック部から前記基板を取り出し、前記表面改質部と前記ドライ洗浄部に所望の順番で搬送し、前記ロードロック部に戻すこと、及び前記第１常圧搬送部が前記ロードロック部から前記基板を取り出すことを実施する、請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項4】
常圧下で前記基板を搬送する第２常圧搬送部と、前記第１常圧搬送部と前記第２常圧搬送部との間で前記基板を中継する第１トランジション部と、を備え、
前記制御部は、前記第１常圧搬送部が前記ロードロック部から取り出した前記基板を前記第１トランジション部に搬送すること、及び前記第２常圧搬送部が前記第１トランジション部から前記基板を取り出すことを実施する、請求項３に記載の基板処理装置。
前記制御部は、前記第１常圧搬送部が前記ロードロック部から取り出した前記基板を前記第１トランジション部に搬送すること、及び前記第２常圧搬送部が前記第１トランジション部から前記基板を取り出すことを実施する、請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項5】
前記基板を収容するカセットが載置される載置部と、常圧下で前記基板を搬送する第１常圧搬送部と、常圧下で前記基板を搬送する第２常圧搬送部と、前記第１常圧搬送部と前記第２常圧搬送部との間で前記基板を中継する第１トランジション部と、前記減圧搬送部、前記第１常圧搬送部及び前記第２常圧搬送部を制御する制御部と、を備え、
前記第１常圧搬送部は、前記載置部と前記第１トランジション部の間に挟んで配置され、且つ前記載置部と前記第１トランジション部に隣接して配置され、
前記第２常圧搬送部は、前記第１トランジション部と前記ロードロック部に隣接して配置され、
前記制御部は、前記第１常圧搬送部が前記基板を前記載置部から前記第１トランジション部に搬送すること、前記第２常圧搬送部が前記第１トランジション部から前記基板を取り出し前記ロードロック部に搬送すること、前記減圧搬送部が前記ロードロック部から前記基板を取り出し、前記表面改質部と前記ドライ洗浄部に所望の順番で搬送し、前記ロードロック部に戻すこと、及び前記第２常圧搬送部が前記ロードロック部から前記基板を取り出すことを実施する、請求項２に記載の基板処理装置。
前記第１常圧搬送部は、前記載置部と前記第１トランジション部の間に挟んで配置され、且つ前記載置部と前記第１トランジション部に隣接して配置され、
前記第２常圧搬送部は、前記第１トランジション部と前記ロードロック部に隣接して配置され、
前記制御部は、前記第１常圧搬送部が前記基板を前記載置部から前記第１トランジション部に搬送すること、前記第２常圧搬送部が前記第１トランジション部から前記基板を取り出し前記ロードロック部に搬送すること、前記減圧搬送部が前記ロードロック部から前記基板を取り出し、前記表面改質部と前記ドライ洗浄部に所望の順番で搬送し、前記ロードロック部に戻すこと、及び前記第２常圧搬送部が前記ロードロック部から前記基板を取り出すことを実施する、請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項6】
前記基板を収容するカセットが載置される載置部と、常圧下で前記基板を搬送する第１常圧搬送部と、前記第１常圧搬送部に隣接される第２トランジション部と、を備え、
前記接合部は、前記基板を搬送する内部搬送部を有し、
前記第２トランジション部は、前記第１常圧搬送部と前記内部搬送部との間で前記基板を中継する、請求項１～５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
前記接合部は、前記基板を搬送する内部搬送部を有し、
前記第２トランジション部は、前記第１常圧搬送部と前記内部搬送部との間で前記基板を中継する、請求項１～５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項7】
前記表面改質部と前記ドライ洗浄部は、鉛直方向に積層されている、請求項１～６のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、基板処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１に記載の接合システムは、基板搬送装置と、表面改質装置と、ロードロック室と、表面親水化装置と、接合装置とを備える。基板搬送装置は、第１基板および第２基板を常圧雰囲気にて搬送する。表面改質装置は、第１基板および第２基板の接合される表面を減圧雰囲気にて改質する。ロードロック室は、室内において基板搬送装置と表面改質装置との間での第１基板および第２基板の受け渡しが行われるとともに、室内の雰囲気を大気雰囲気と減圧雰囲気との間で切り替え可能とされる。表面親水化装置は、改質された第１基板および第２基板の表面を親水化する。接合装置は、親水化された第１基板と第２基板とを分子間力により接合する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１８－１０９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示の一態様は、真空を破ることなく、減圧下で基板表面を改質することと、減圧下で基板表面を洗浄することとを実施する、技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一態様に係る基板処理装置は、表面改質部と、ドライ洗浄部と、接合部と、を備える。前記表面改質部は、減圧下で基板の表面をプラズマで改質する。前記ドライ洗浄部は、前記改質することの前と後の少なくとも一方で、減圧下で前記基板の前記表面にガスクラスターを照射することで前記表面をドライ洗浄する。前記接合部は、前記改質すること及び前記ドライ洗浄することの後に、前記表面同士を向かい合わせて前記基板同士を接合する。
【発明の効果】
【0006】
本開示の一態様によれば、真空を破ることなく、減圧下で基板表面を改質することと、減圧下で基板表面を洗浄することとを実施できる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略することがある。また、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は互いに垂直な方向であり、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は水平方向、Ｚ軸方向は鉛直方向である。
【0009】
本明細書において、「常圧」とは８０ｋＰａ～１２０ｋＰａの圧力のことであり、「減圧」とは０Ｐａ～１ｋＰａの圧力のことである。「常圧雰囲気」と「減圧雰囲気」の雰囲気は、大気雰囲気でもよいし、不活性雰囲気でもよい。不活性雰囲気は、窒素ガス又は希ガスを含む。希ガスは、例えばアルゴンガスである。
【0010】
【0011】
第１基板Ｗ１及び第２基板Ｗ２の少なくとも１つは、例えばシリコンウェハ又は化合物半導体ウェハなどの半導体基板に複数のデバイスが形成された基板である。デバイスは、電子回路を含む。第１基板Ｗ１及び第２基板Ｗ２の１つは、デバイスが形成されていないベアウェハであってもよい。第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とは、略同径を有する。化合物半導体ウェハは、特に限定されないが、例えばＧａＡｓウェハ、ＳｉＣウェハ、ＧａＮウェハ、又はＩｎＰウェハである。なお、半導体基板の代わりに、ガラス基板が用いられてもよい。
【0012】
第１基板Ｗ１の板面のうち、第２基板Ｗ２と接合される側の板面を「接合面Ｗ１ｊ」と記載し、接合面Ｗ１ｊとは反対側の板面を「非接合面Ｗ１ｎ」と記載する。また、第２基板Ｗ２の板面のうち、第１基板Ｗ１と接合される側の板面を「接合面Ｗ２ｊ」と記載し、接合面Ｗ２ｊとは反対側の板面を「非接合面Ｗ２ｎ」と記載する。
【0013】
図１及び図２に示すように、基板処理システム１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２と処理ステーション３は、この順番で、Ｘ軸正方向に沿って並べて配置される。搬入出ステーション２と処理ステーション３は、一体的に接続される。
【0014】
搬入出ステーション２は、載置台１０と、第１常圧搬送装置２０とを備える。載置台１０には、複数枚（例えば２５枚）の基板を水平状態で収容するカセットＣ１、Ｃ２、Ｃ３がそれぞれ載置される。カセットＣ１は第１基板Ｗ１を収容するカセットであり、カセットＣ２は第２基板Ｗ２を収容するカセットであり、カセットＣ３は重合基板Ｔを収容するカセットである。なお、カセットＣ１、Ｃ２において、第１基板Ｗ１及び第２基板Ｗ２は、それぞれ接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊを上面にした状態で向きを揃えて収容される。
【0015】
第１常圧搬送装置２０は、常圧下で第１基板Ｗ１、第２基板Ｗ２又は重合基板Ｔを搬送する。第１常圧搬送装置２０は、載置台１０と後述するロードロック装置３１の間に挟んで配置され、且つ載置台１０とロードロック装置３１に隣接して配置される。
【0016】
第１常圧搬送装置２０は、Ｙ軸方向に延在する搬送路２０ａと、この搬送路２０ａに沿って移動可能な搬送アーム２０ｂと、を有する。搬送アーム２０ｂは、Ｙ軸方向だけではなくＸ軸方向にも移動可能であり、また、Ｚ軸周りに旋回可能である。搬送アーム２０ｂは、第１基板Ｗ１、第２基板Ｗ２又は重合基板Ｔを保持する。搬送アーム２０ｂの数は、複数であってもよい。搬送アーム２０ｂは、搬送路２０ａに隣接する所定の装置に第１基板Ｗ１、第２基板Ｗ２又は重合基板Ｔを搬送する。搬送路２０ａは、常圧雰囲気である。
【0017】
なお、載置台１０上に載置されるカセットＣ１～Ｃ３の個数は、図示のものに限定されない。また、載置台１０上には、カセットＣ１、Ｃ２、Ｃ３以外に、不具合の生じた基板を回収するためのカセット等が載置されてもよい。
【0018】
処理ステーション３には、例えば４つの処理ブロックＧ１～Ｇ４が設けられる。第１処理ブロックＧ１は、第１常圧搬送装置２０に隣接して配置される。第１処理ブロックＧ１を挟んで第１常圧搬送装置２０とは反対側（Ｘ軸正方向側）には、第２処理ブロックＧ２と第３処理ブロックＧ３と第４処理ブロックＧ４がこの順番でＹ軸負方向に沿って設けられる。なお、第１処理ブロックＧ１は、処理ステーション３の一部であるが、搬入出ステーション２の一部であってもよい。
【0019】
主に図２及び図３に示すように、第１処理ブロックＧ１には、例えば、ロードロック装置３１と、第１トランジション装置４１と、第１アライメント装置４２と、第２アライメント装置４３と、第２トランジション装置４４と、バッファ装置４５（図１参照）と、が配置される。なお、第１処理ブロックＧ１における装置の配置及び数は、特に限定されない。
【0020】
図２に示すように、ロードロック装置３１は、第１常圧搬送装置２０と減圧搬送装置３２の間に挟んで配置される。ロードロック装置３１は、第１常圧搬送装置２０と減圧搬送装置３２に隣接しており、第１常圧搬送装置２０と減圧搬送装置３２との間で第１基板Ｗ１又は第２基板Ｗ２を中継するトランジション装置の役割を有する。
【0021】
ロードロック装置３１は、第１基板Ｗ１又は第２基板Ｗ２の周辺雰囲気を常圧雰囲気と減圧雰囲気とに切り替える。ロードロック装置３１は、ロードロック室を内部に形成する処理容器と、ロードロック室の圧力を調節する調圧機構と、を有する。ロードロック室には、第１基板Ｗ１又は第２基板Ｗ２を載置する載置台が設けられる。調圧機構は、例えば、ロードロック室のガスを排出する排気機構と、ロードロック室にガスを供給する給気機構とを有する。調圧機構は、ロードロック室の雰囲気を常圧雰囲気と減圧雰囲気とに切り替える。
【0022】
第２常圧搬送装置５０と減圧搬送装置３２の間にロードロック装置３１を配置することで、減圧搬送装置３２とドライ洗浄装置３３と表面改質装置３４の各々の処理室を減圧雰囲気に維持できる。減圧搬送装置３２は、ロードロック装置３１とドライ洗浄装置３３と表面改質装置３４に隣接しており、これら３１、３３、３４に対して減圧下で第１基板Ｗ１又は第２基板Ｗ２を搬送する。
【0023】
図３に示すように、第１トランジション装置４１は、第１常圧搬送装置２０と後述する第２常圧搬送装置５０との間で、第１基板Ｗ１、第２基板Ｗ２、又は重合基板Ｔを中継する。複数の第１トランジション装置４１が鉛直方向に積層されてもよい。
【0024】
第１アライメント装置４２は、第１基板Ｗ１を鉛直軸周りに回転することで第１基板Ｗ１の水平方向の向きを調節する。例えば、第１アライメント装置４２は、第１基板Ｗ１を鉛直軸周りに回転しながら、第１基板Ｗ１のノッチを検出することで、第１基板Ｗ１のノッチを所定の方位に向ける。また、第１アライメント装置４２は、第１基板Ｗ１を上下反転することで、第１基板Ｗ１の接合面Ｗ１ｊを下向きにする。
【0025】
第２アライメント装置４３は、第２基板Ｗ２を鉛直軸周りに回転することで第２基板Ｗ２の水平方向の向きを調節する。例えば、第２アライメント装置４３は、第２基板Ｗ２を鉛直軸周りに回転しながら、第２基板Ｗ２のノッチを検出することで、第２基板Ｗ２のノッチを所定の方位に向ける。第２アライメント装置４３は、第２基板Ｗ２の接合面Ｗ２ｊを上向きのまま維持する。
【0026】
第１トランジション装置４１と、第１アライメント装置４２と、第２アライメント装置４３とは、積層されてもよい。その積層の順番は、特に限定されない。また、第１アライメント装置４２と第２アライメント装置４３は、後述する接合装置３６に内蔵されてもよい。
【0027】
図２に示すように、第２トランジション装置４４は、第１常圧搬送装置２０と後述する接合装置３６の内部搬送装置６０との間で、第１基板Ｗ１、第２基板Ｗ２、又は重合基板Ｔを中継する。複数の第２トランジション装置４４が鉛直方向に積層されてもよい。なお、接合装置３６が内部搬送装置６０を有しない場合、第２トランジション装置４４は不要である。
【0028】
バッファ装置４５（図１参照）は、第１基板Ｗ１、第２基板Ｗ２、又は重合基板Ｔを一時的に収容する。複数のバッファ装置４５が鉛直方向に積層されてもよい。バッファ装置４５は本実施形態では第２トランジション装置４４の上方に配置されるが、その配置は特に限定されない。
【0029】
主に図２及び図４に示すように、第２処理ブロックＧ２には、例えば、減圧搬送装置３２と、表面改質装置３４と、表面親水化装置３５と、が配置される。図４に示すように、減圧搬送装置３２及び表面改質装置３４と、表面親水化装置３５とは異なる階層に配置される。例えば、減圧搬送装置３２と表面改質装置３４は下層に配置され、表面親水化装置３５は上層に配置される。その配置は逆でもよく、減圧搬送装置３２と表面改質装置３４は上層に配置され、表面親水化装置３５は下層に配置されてもよい。なお、第２処理ブロックＧ２における装置の配置及び数は、特に限定されない。
【0030】
減圧搬送装置３２（図２参照）は、減圧下で第１基板Ｗ１又は第２基板Ｗ２を搬送する。減圧搬送装置３２は、ロードロック装置３１とドライ洗浄装置３３と表面改質装置３４に隣接して配置される。減圧搬送装置３２は、減圧室３２ａと、搬送アーム３２ｂと、を有する。減圧室３２ａは、異なるゲートバルブＧＶを介して、ロードロック装置３１とドライ洗浄装置３３と表面改質装置３４に接続されている。搬送アーム３２ｂは、第１基板Ｗ１又は第２基板Ｗ２を保持する。搬送アーム３２ｂは、鉛直方向及び水平方向に移動可能に、且つ鉛直軸周りに回転可能に配置される。搬送アーム３２ｂは、減圧室３２ａに隣接する所定の装置に第１基板Ｗ１又は第２基板Ｗ２を搬送する。搬送アーム３２ｂの数は複数であってもよい。
【0031】
表面改質装置３４（図２参照）は、減圧下で第１基板Ｗ１の接合面Ｗ１ｊ又は第２基板Ｗ２の接合面Ｗ２ｊをプラズマで改質する。例えば、表面改質装置３４は、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊにおけるＳｉＯ２の結合を切断し、Ｓｉの未結合手を形成し、その後の親水化を可能にする。表面改質装置３４では、例えば減圧下において処理ガスである酸素ガスが励起されてプラズマ化され、イオン化される。酸素イオンが接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊに照射されることにより、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊがプラズマ処理されて改質される。処理ガスは、酸素ガスには限定されず、例えば窒素ガスなどでもよい。
【0032】
表面親水化装置３５（図４参照）は、常圧下で第１基板Ｗ１の接合面Ｗ１ｊ又は第２基板Ｗ２の接合面Ｗ２ｊにＯＨ基を付与する。表面親水化装置３５は、例えばスピンチャックに保持されている第１基板Ｗ１又は第２基板Ｗ２を回転させながら、当該第１基板Ｗ１又は第２基板Ｗ２上に純水（例えば脱イオン水）を供給する。純水は、遠心力によって接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊ上を拡散し、Ｓｉの未結合手にＯＨ基を付与し、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊを親水化する。表面親水化装置３５は、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊを洗浄する役割も有する。
【0033】
図４に示すように、第３処理ブロックＧ３には、例えば、ドライ洗浄装置３３と、第２常圧搬送装置５０と、が配置される。ドライ洗浄装置３３と、第２常圧搬送装置５０とは異なる階層に配置される。例えば、ドライ洗浄装置３３は下層に配置され、第２常圧搬送装置５０は上層に配置される。その配置は逆でもよく、ドライ洗浄装置３３は上層に配置され、第２常圧搬送装置５０は下層に配置されてもよい。ドライ洗浄装置３３が減圧搬送装置３２及び表面改質装置３４と同じ階層に配置されればよい。なお、第３処理ブロックＧ３における装置の配置及び数は、特に限定されない。
【0034】
ドライ洗浄装置３３は、減圧下で第１基板Ｗ１の接合面Ｗ１ｊ又は第２基板Ｗ２の接合面Ｗ２ｊにガスクラスターを照射することで、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊをドライ洗浄する。ドライ洗浄装置３３は、常圧よりも低い圧力に減圧される処理室を内部に形成する処理容器と、処理室にて基板を保持する保持部と、保持部で保持されている基板表面に向けてガスを噴射するノズルと、を備える。ガスは、原料ガスを含む。原料ガスは、ノズルから噴射され、予め減圧された処理室で断熱膨張することで、凝縮温度まで冷却され、分子または原子の集合体であるガスクラスターを形成する。原料ガスは、例えば二酸化炭素（ＣＯ２）ガスおよびアルゴン（Ａｒ）ガスから選ばれる少なくとも１つを含む。
【0035】
ガスは、原料ガスに加えて、キャリアガスを含んでもよい。キャリアガスは、原料ガスの分圧を下げることで、ノズルの内部での原料ガスの液化を抑制する。また、キャリアガスは、ノズルに対するガスの供給圧を所望の気圧まで高めることで、原料ガスの加速を高め、ガスクラスターの成長を促す。キャリアガスは、原料ガスよりも小さな分子量または原子量を有する。それゆえ、キャリアガスは、原料ガスよりも高い凝縮温度を有する。従って、キャリアガスは、ガスクラスターを形成しない。キャリアガスは、例えば水素（Ｈ２）ガスおよびヘリウム（Ｈｅ）ガスから選ばれる少なくとも１つを含む。
【0036】
ガスクラスターは、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊに付着したパーティクルに衝突し、パーティクルを吹き飛ばす。ガスクラスターは、パーティクルに直接衝突しなくてもよい。ガスクラスターは、衝突位置周辺のパーティクルをも吹き飛ばすことができる。ガスクラスターは、衝突によって高温になるので、バラバラに分解され、処理容器の排気口から排気される。吹き飛ばしたパーティクルも、処理容器の排気口から排出される。
【0037】
ドライ洗浄装置３３は、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊに対して垂直にガスクラスターを照射する。接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊには、複数の電子回路が予め形成されており、凹凸パターンが予め形成されている。接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊに対して垂直にガスクラスターを照射すれば、ガスクラスターの衝突による凹凸パターンの倒壊を抑制でき、また、凸部のみならず凹部の内部からもパーティクルを除去できる。
【0038】
近年、電子回路の微細化が進んでいる。ガスクラスターを照射することで基板表面を洗浄すれば、基板表面に形成される微細な凹凸パターンの倒壊を抑制でき、また、幅の狭い凹部の内部に入り込んだパーティクルをも除去できる。さらに、ウェット洗浄ではなくドライ洗浄であるので、基板表面を乾燥する工程を省略できる。さらにまた、ウェット洗浄ではなくドライ洗浄であるので、真空を破ることなく、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊのドライ洗浄と表面改質を続けて実施できる。
【0039】
第２常圧搬送装置５０は、Ｘ軸方向に延在する搬送路５０ａと、この搬送路５０ａに沿って移動可能な搬送アーム５０ｂと、を有する。搬送アーム５０ｂは、Ｘ軸方向だけではなくＹ軸方向にも移動可能であり、また、Ｚ軸周りに旋回可能である。搬送アーム５０ｂは、第１基板Ｗ１、第２基板Ｗ２又は重合基板Ｔを保持する。搬送アーム５０ｂの数は、複数であってもよい。搬送アーム５０ｂは、搬送路５０ａに隣接する所定の装置に第１基板Ｗ１、第２基板Ｗ２又は重合基板Ｔを搬送する。搬送路５０ａは、常圧雰囲気である。
【0040】
図２に示すように、第４処理ブロックＧ４には、例えば、接合装置３６が配置される。なお、第４処理ブロックＧ４における装置の配置及び数は、特に限定されない。
【0041】
接合装置３６は、常圧下で接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊ同士を向かい合わせて第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とを接合し、重合基板Ｔを作製する。接合時に、第１基板Ｗ１は第２基板Ｗ２の上方に配置される。第１基板Ｗ１は予め上下反転されており、第１基板Ｗ１の接合面Ｗ１ｊは下向きになっている。第２基板Ｗ２の接合面Ｗ２ｊは上向きになっている。
【0042】
接合装置３６は、先ず、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２の少なくとも一方を変形させることで、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊの中央部同士を接触させる。その後、接合装置３６は、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊの互いに接触する領域を径方向内側から径方向外側に広げ、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊ同士を全面で当接させる。
【0043】
接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊは改質済みであるので、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊ間にファンデルワールス力（分子間力）が生じ、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊ同士が結合する。さらに、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊは親水化済みであるので、親水基（例えばＯＨ基）が水素結合し、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊ同士が強固に結合する。
【0044】
接合装置３６は、内部搬送装置６０を有してもよい。内部搬送装置６０は、Ｘ軸方向に延在する搬送路６０ａと、この搬送路６０ａに沿って移動可能な搬送アーム６０ｂと、を有する。搬送アーム６０ｂは、第１基板Ｗ１、第２基板Ｗ２又は重合基板Ｔを保持する。搬送アーム６０ｂは、搬送路６０ａのＸ軸方向両端に設けられる所定の装置に第１基板Ｗ１、第２基板Ｗ２又は重合基板Ｔを搬送する。搬送路６０ａは、常圧雰囲気である。内部搬送装置６０は無くてもよいが、内部搬送装置６０が有れば、スループットを向上できる。
【0045】
基板処理システム１は、制御装置９０を備える。制御装置９０は、例えばコンピュータであり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）９１と、メモリ等の記憶媒体９２とを備える。記憶媒体９２には、基板処理システム１において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御装置９０は、記憶媒体９２に記憶されたプログラムをＣＰＵ９１に実行させることにより、基板処理システム１の動作を制御する。
【0046】
次に、図６を参照して、一実施形態に係る基板処理方法について説明する。基板処理方法は、例えばステップＳ１０１～Ｓ１０７を有する。ステップＳ１０１～Ｓ１０７は、制御装置９０による制御下で実施される。なお、基板処理方法は、ステップＳ１０１～Ｓ１０７の全てを有しなくてもよい。例えば、基板処理方法は、ステップＳ１０２とステップＳ１０４の少なくとも一方を有すればよい。また、基板処理方法は、ステップＳ１０１～Ｓ１０７以外の処理を有してもよい。
【0047】
先ず、複数枚の第１基板Ｗ１を収容したカセットＣ１、複数枚の第２基板Ｗ２を収容したカセットＣ２、及び空のカセットＣ３が、搬入出ステーション２の載置台１０上に載置される。
【0048】
次に、第１常圧搬送装置２０が、カセットＣ１内の第１基板Ｗ１を取り出し、第１処理ブロックＧ１のロードロック装置３１に搬送する。
【0049】
次に、ロードロック装置３１が、第１基板Ｗ１の周辺雰囲気を常圧雰囲気から減圧雰囲気に切り替える（ステップＳ１０１）。その後、減圧搬送装置３２が、ロードロック装置３１から第１基板Ｗ１を取り出し、ドライ洗浄装置３３に搬送する。減圧搬送装置３２は、減圧下で第１基板Ｗ１を搬送する。
【0050】
次に、ドライ洗浄装置３３が、減圧下で第１基板Ｗ１の接合面Ｗ１ｊに対してガスクラスターを照射することで、接合面Ｗ１ｊをドライ洗浄する（ステップＳ１０２）。表面改質（ステップＳ１０３）の前に、真空を破ることなく、減圧雰囲気のまま接合面Ｗ１ｊの清浄度を向上でき、表面改質の効果を向上できる。その後、減圧搬送装置３２が、ドライ洗浄装置３３から第１基板Ｗ１を取り出し、表面改質装置３４に搬送する。
【0051】
次に、表面改質装置３４が、減圧下で第１基板Ｗ１の接合面Ｗ１ｊをプラズマで改質する（ステップＳ１０３）。その後のＯＨ基の付与（ステップＳ１０６）が可能になる。表面改質（ステップＳ１０３）の後、減圧搬送装置３２が、表面改質装置３４から第１基板Ｗ１を取り出し、ドライ洗浄装置３３に搬送する。
【0052】
次に、ドライ洗浄装置３３が、減圧下で第１基板Ｗ１の接合面Ｗ１ｊに対してガスクラスターを照射することで、接合面Ｗ１ｊをドライ洗浄する（ステップＳ１０４）。表面改質（ステップＳ１０３）の後に、真空を破ることなく、減圧雰囲気のまま接合面Ｗ１ｊの清浄度を向上でき、表面改質の効果を向上できる。その後、減圧搬送装置３２が、ドライ洗浄装置３３から第１基板Ｗ１を取り出し、ロードロック装置３１に搬送する。
【0053】
次に、ロードロック装置３１が、第１基板Ｗ１の周辺雰囲気を減圧雰囲気から常圧雰囲気に切り替える（ステップＳ１０５）。その後、第１常圧搬送装置２０が、ロードロック装置３１から第１基板Ｗ１を取り出し、第１トランジション装置４１に搬送する。続いて、第２常圧搬送装置５０が、第１トランジション装置４１から第１基板Ｗ１を取り出し、表面親水化装置３５に搬送する。
【0054】
次に、表面親水化装置３５が、常圧下で第１基板Ｗ１の接合面Ｗ１ｊにＯＨ基を付与する（ステップＳ１０６）。その後、第２常圧搬送装置５０が、表面親水化装置３５から第１基板Ｗ１を取り出し、第１アライメント装置４２に搬送する。
【0055】
第１アライメント装置４２は、第１基板Ｗ１を鉛直軸周りに回転することで第１基板Ｗ１の水平方向の向きを調節すると共に、第１基板Ｗ１を上下反転することで第１基板Ｗ１の接合面Ｗ１ｊを下向きにする。その後、第２常圧搬送装置５０が、第１アライメント装置４２から第１基板Ｗ１を取り出し、接合装置３６に搬送する。
【0056】
なお、表面親水化装置３５から接合装置３６までの第１基板Ｗ１の搬送経路は、上記の搬送経路には限定されない。例えば、第１アライメント装置４２は、接合装置３６に内蔵されてもよい。また、第２常圧搬送装置５０は、表面親水化装置３５から取り出した第１基板Ｗ１を、第１トランジション装置４１に搬送してもよい。その後、第１常圧搬送装置２０が、第１トランジション装置４１から第１基板Ｗ１を取り出し、第２トランジション装置４４に搬送する。その後、接合装置３６の内部搬送装置６０が、第２トランジション装置４４から第１基板Ｗ１を取り出し、接合装置３６の第１チャックに搬送する。第１チャックは、第１基板Ｗ１の接合面Ｗ１ｊを下に向けて第１基板Ｗ１を上方から水平に吸着保持する。
【0057】
第１基板Ｗ１に対する上記の処理（ステップＳ１０１～Ｓ１０６）と並行して、第２基板Ｗ２に対しても同様の処理（ステップＳ１０１～Ｓ１０６）が実施される。なお、第２基板Ｗ２は、表面親水化装置３５でＯＨ基を付与した後、第２常圧搬送装置５０によって第２アライメント装置４３と接合装置３６にこの順番で搬送される。第２アライメント装置４３は、接合装置３６に内蔵されてもよい。また、第２常圧搬送装置５０は、表面親水化装置３５から取り出した第２基板Ｗ２を、第１トランジション装置４１に搬送してもよい。その後、第１常圧搬送装置２０が、第１トランジション装置４１から第２基板Ｗ２を取り出し、第２トランジション装置４４に搬送する。その後、接合装置３６の内部搬送装置６０が、第２トランジション装置４４から第２基板Ｗ２を取り出し、接合装置３６の第２チャックに搬送する。第２チャックは、第２基板Ｗ２の接合面Ｗ２ｊを上に向けて第２基板Ｗ２を下方から水平に吸着保持する。
【0058】
次に、接合装置３６が、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２を接合し、重合基板Ｔを製造する（ステップＳ１０７）。接合時に、第１基板Ｗ１は第２基板Ｗ２の上方に配置される。第１基板Ｗ１は予め上下反転されており、第１基板Ｗ１の接合面Ｗ１ｊは下向きになっている。第２基板Ｗ２の接合面Ｗ２ｊは上向きになっている。
【0059】
その後、内部搬送装置６０が、接合装置３６から重合基板Ｔを取り出し、第２トランジション装置４４に搬送する。最後に、第１常圧搬送装置２０が、第２トランジション装置４４から重合基板Ｔを取り出し、載置台１０上のカセットＣ３に搬送する。これにより、一連の処理が終了する。
【0060】
なお、接合装置３６からカセットＣ３までの重合基板Ｔの搬送経路は、上記の搬送経路には限定されない。例えば、接合装置３６の内部搬送装置６０は無くてもよい。この場合、第２常圧搬送装置５０が、接合装置３６から重合基板Ｔを取り出し、第１トランジション装置４１に搬送する。最後に、第１常圧搬送装置２０が、第１トランジション装置４１から重合基板Ｔを取り出し、載置台１０上のカセットＣ３に搬送する。
【0061】
次に、図７を参照して、第１変形例に係る基板処理システム１について説明する。以下、主に相違点について説明する。図７に示すように、第１常圧搬送装置２０は、載置台１０と第１トランジション装置４１の間に挟んで配置され、且つ載置台１０と第１トランジション装置４１に隣接して配置される。第２常圧搬送装置５０は、第１トランジション装置４１とロードロック装置３１に隣接して配置される。ロードロック装置３１は、第１常圧搬送装置２０ではなく、第２常圧搬送装置５０に隣接して配置される。
【0062】
基板処理システム１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２は、載置台１０と、第１常圧搬送装置２０とを備える。処理ステーション３には、例えば４つの処理ブロックＧ１～Ｇ４が設けられる。第１処理ブロックＧ１は、第１常圧搬送装置２０に隣接して配置される。第１処理ブロックＧ１を挟んで第１常圧搬送装置２０とは反対側（Ｘ軸正方向側）には、第２処理ブロックＧ２と第３処理ブロックＧ３と第４処理ブロックＧ４がこの順番でＹ軸負方向に沿って設けられる。
【0063】
第１処理ブロックＧ１には、例えば、第１トランジション装置４１と、第１アライメント装置４２と、第２アライメント装置４３と、第２トランジション装置４４と、バッファ装置４５が配置される。なお、第１処理ブロックＧ１における装置の配置及び数は、特に限定されない。第１アライメント装置４２と第２アライメント装置４３は、接合装置３６に内蔵されてもよい。
【0064】
第２処理ブロックＧ２には、例えば、減圧搬送装置３２と、ドライ洗浄装置３３と、表面改質装置３４と、が配置される。ドライ洗浄装置３３と表面改質装置３４とは、鉛直方向に積層されており、減圧搬送装置３２の同一の側面（Ｘ軸負方向側の側面）に隣接している。第２処理ブロックＧ２には、表面親水化装置３５も配置される。なお、第２処理ブロックＧ２における装置の配置及び数は、特に限定されない。ドライ洗浄装置３３と表面改質装置３４の配置は、逆でもよい。
【0065】
第３処理ブロックＧ３には、例えば、第２常圧搬送装置５０と、ロードロック装置３１と、が配置される。ロードロック装置３１は、第２常圧搬送装置５０を挟んで第１トランジション装置４１とは反対側（Ｘ軸正方向側）に配置される。第２常圧搬送装置５０は、第１トランジション装置４１と第１アライメント装置４２と第２アライメント装置４３とロードロック装置３１と表面親水化装置３５と接合装置３６に隣接して配置される。
【0066】
第４処理ブロックＧ４には、例えば、接合装置３６が配置される。接合装置３６は、内部搬送装置６０を有してもよい。なお、第４処理ブロックＧ４における装置の配置及び数は、特に限定されない。
【0067】
次に、上記第１変形例に係る基板処理システム１の動作について、図６を再度参照して説明する。先ず、複数枚の第１基板Ｗ１を収容したカセットＣ１、複数枚の第２基板Ｗ２を収容したカセットＣ２、及び空のカセットＣ３が、搬入出ステーション２の載置台１０上に載置される。
【0068】
次に、第１常圧搬送装置２０が、カセットＣ１内の第１基板Ｗ１を取り出し、第１処理ブロックＧ１の第１トランジション装置４１に搬送する。その後、第２常圧搬送装置５０が、第１トランジション装置４１から第１基板Ｗ１を取り出し、ロードロック装置３１に搬送する。
【0069】
次に、ロードロック装置３１が、第１基板Ｗ１の周辺雰囲気を常圧雰囲気から減圧雰囲気に切り替える（ステップＳ１０１）。その後、減圧搬送装置３２が、ロードロック装置３１から第１基板Ｗ１を取り出し、ドライ洗浄装置３３に搬送する。減圧搬送装置３２は、減圧下で第１基板Ｗ１を搬送する。
【0070】
次に、ドライ洗浄装置３３が、減圧下で第１基板Ｗ１の接合面Ｗ１ｊに対してガスクラスターを照射することで、接合面Ｗ１ｊをドライ洗浄する（ステップＳ１０２）。その後、減圧搬送装置３２が、ドライ洗浄装置３３から第１基板Ｗ１を取り出し、表面改質装置３４に搬送する。
【0071】
次に、表面改質装置３４が、減圧下で第１基板Ｗ１の接合面Ｗ１ｊをプラズマで改質する（ステップＳ１０３）。その後、減圧搬送装置３２が、表面改質装置３４から第１基板Ｗ１を取り出し、ドライ洗浄装置３３に搬送する。
【0072】
次に、ドライ洗浄装置３３が、減圧下で第１基板Ｗ１の接合面Ｗ１ｊに対してガスクラスターを照射することで、接合面Ｗ１ｊをドライ洗浄する（ステップＳ１０４）。その後、減圧搬送装置３２が、ドライ洗浄装置３３から第１基板Ｗ１を取り出し、ロードロック装置３１に搬送する。
【0073】
次に、ロードロック装置３１が、第１基板Ｗ１の周辺雰囲気を減圧雰囲気から常圧雰囲気に切り替える（ステップＳ１０５）。その後、第２常圧搬送装置５０が、ロードロック装置３１から第１基板Ｗ１を取り出し、表面親水化装置３５に搬送する。その後、ステップＳ１０６～Ｓ１０７が行われる。
【0074】
表面親水化装置３５から接合装置３６までの第１基板Ｗ１の搬送経路は、上記実施形態の搬送経路と同様であるので説明を省略する。また、接合装置３６からカセットＣ３までの重合基板Ｔの搬送経路も、上記実施形態の搬送経路と同様であるので説明を省略する。
【0075】
次に、図８を参照して、第２変形例に係る基板処理システム１について説明する。上記第１変形例では、第２処理ブロックＧ２において、ドライ洗浄装置３３と表面改質装置３４とは、鉛直方向に積層されており、減圧搬送装置３２の同一の側面（Ｘ軸負方向側の側面）に隣接している。本変形例では、ドライ洗浄装置３３が直方体状の処理ステーション３の外側に設けられており、ドライ洗浄装置３３と表面改質装置３４とは減圧搬送装置３２の異なる側面に隣接している。
【0076】
複数のドライ洗浄装置３３は、処理ステーション３の外側で、鉛直方向に積層されており、減圧搬送装置３２の同一の側面（Ｙ軸正方向側の側面）に隣接している。複数の表面改質装置３４は、処理ステーション３の内側で、鉛直方向に積層されており、減圧搬送装置３２の同一の側面（Ｘ軸負方向側の側面）に隣接している。
【0077】
なお、ドライ洗浄装置３３と表面改質装置３４の配置は逆でもよい。ドライ洗浄装置３３が処理ステーション３の内側に配置され、表面改質装置３４が処理ステーション３の外側に配置されてもよい。
【0078】
上記第２変形例に係る基板処理システム１の動作は、上記第１変形例に係る基板処理システム１の動作と同様であるので説明を省略する。
【0079】
以上、本開示に係る基板処理装置の実施形態等について説明したが、本開示は上記実施形態等に限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、及び組み合わせが可能である。それらについても当然に本開示の技術的範囲に属する。
【符号の説明】
【0080】
１ 基板処理システム（基板処理装置）
３３ ドライ洗浄装置（ドライ洗浄部）
３４ 表面改質装置（表面改質部）
３６ 接合装置（接合部）
Ｗ１ 第１基板
Ｗ２ 第２基板
３３ ドライ洗浄装置（ドライ洗浄部）
３４ 表面改質装置（表面改質部）
３６ 接合装置（接合部）
Ｗ１ 第１基板
Ｗ２ 第２基板
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】