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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】P2024116062
(43)【公開日】2024-08-27
(54)【発明の名称】基板処理装置、および基板載置方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/683 20060101AFI20240820BHJP
H01L 21/02 20060101ALI20240820BHJP
【ＦＩ】
H01L21/68 N
H01L21/02 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023195754
(22)【出願日】2023-11-17
(31)【優先権主張番号】P 2023021883
(32)【優先日】2023-02-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）２０２１年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構半導体製造装置の高度化に向けた開発／３Ｄインテグレーション研究開発、異方性反り量５００ｕｍウェハを用いた重ね合わせ精度１００ｎｍのボンディング装置の開発、異方性反りウェハ補正技術開発および５０ｎｍモジュール装置性能の総合確認、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(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】藤原 慎
(72)【発明者】
【氏名】菅川 賢治
(72)【発明者】
【氏名】福島 秀行
(72)【発明者】
【氏名】小濱 範史
(72)【発明者】
【氏名】池本 大輔
【テーマコード（参考）】
5F131
【Ｆターム（参考）】
5F131AA02
5F131AA22
5F131BA60
5F131CA07
5F131CA32
5F131CA33
5F131CA36
5F131DA42
5F131DA54
5F131DA62
5F131DA67
5F131DB22
5F131DB52
5F131DB62
5F131DB72
5F131DB76
5F131EA07
5F131EA22
5F131EA23
5F131EA24
5F131EB05
5F131EB54
5F131EB63
5F131EB72
5F131EB78
5F131EB79
5F131FA17
5F131FA32
5F131FA33
5F131KA13
5F131KA14
5F131KA34
5F131KA40
5F131KA72
5F131KB07
5F131KB12
5F131KB32
5F131KB54
5F131KB55
5F131KB56
(57)【要約】
【課題】基板のストレスの分布を改善して、基板を適切に保持できる技術を提供する。
【解決手段】基板処理装置は、基板を吸着する吸着面に、円状の中央領域と、中央領域よりも外側に配置される円環状の外側領域と、を有する保持部を備える。また、基板処理装置は、中央領域、および外側領域の周方向に沿って分割された複数のゾーンの各々に個別に吸着圧力を発生させる吸着圧力発生部と、保持部の外縁と相対的に中央領域を変位させる変形部と、を備える。基板処理装置の制御部は、（Ａ）基板の反り状態に基づき少なくとも外側領域の複数のゾーンの一部に吸着圧力を発生させて吸着面に基板を吸着させる工程と、（Ｂ）（Ａ）の工程の後、当該（Ａ）の工程を継続しながら吸着面を変形させる工程と、を制御する。
【選択図】図１３
【解決手段】基板処理装置は、基板を吸着する吸着面に、円状の中央領域と、中央領域よりも外側に配置される円環状の外側領域と、を有する保持部を備える。また、基板処理装置は、中央領域、および外側領域の周方向に沿って分割された複数のゾーンの各々に個別に吸着圧力を発生させる吸着圧力発生部と、保持部の外縁と相対的に中央領域を変位させる変形部と、を備える。基板処理装置の制御部は、（Ａ）基板の反り状態に基づき少なくとも外側領域の複数のゾーンの一部に吸着圧力を発生させて吸着面に基板を吸着させる工程と、（Ｂ）（Ａ）の工程の後、当該（Ａ）の工程を継続しながら吸着面を変形させる工程と、を制御する。
【選択図】図１３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板を吸着する吸着面に、円状の中央領域と、前記中央領域よりも外側に配置される円環状の外側領域と、を有する保持部を備える基板処理装置であって、
前記中央領域、および前記外側領域の周方向に沿って分割された複数のゾーンの各々に個別に吸着圧力を発生させる吸着圧力発生部と、
前記保持部の外縁と相対的に前記中央領域を変位させる変形部と、
前記吸着圧力発生部および前記変形部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
（Ａ）前記基板の反り状態に基づき、前記吸着圧力発生部を動作させて少なくとも前記外側領域の前記複数のゾーンの一部に吸着圧力を発生させて、前記吸着面に前記基板を吸着させる工程と、
（Ｂ）前記（Ａ）の工程の後、当該（Ａ）の工程を継続しながら、前記変形部を動作させて前記吸着面を変形させる工程と、を制御する、
基板処理装置。
前記中央領域、および前記外側領域の周方向に沿って分割された複数のゾーンの各々に個別に吸着圧力を発生させる吸着圧力発生部と、
前記保持部の外縁と相対的に前記中央領域を変位させる変形部と、
前記吸着圧力発生部および前記変形部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
（Ａ）前記基板の反り状態に基づき、前記吸着圧力発生部を動作させて少なくとも前記外側領域の前記複数のゾーンの一部に吸着圧力を発生させて、前記吸着面に前記基板を吸着させる工程と、
（Ｂ）前記（Ａ）の工程の後、当該（Ａ）の工程を継続しながら、前記変形部を動作させて前記吸着面を変形させる工程と、を制御する、
基板処理装置。
【請求項2】
前記制御部は、
前記基板における第１軸線の反り量、および前記第１軸線と直交する第２軸線の反り量に基づき、前記外側領域の前記複数のゾーンのうち前記第１軸線に対向するゾーンおよび前記第２軸線に対向するゾーンのいずれか一方に吸着圧力を発生させる、
請求項１に記載の基板処理装置。
前記基板における第１軸線の反り量、および前記第１軸線と直交する第２軸線の反り量に基づき、前記外側領域の前記複数のゾーンのうち前記第１軸線に対向するゾーンおよび前記第２軸線に対向するゾーンのいずれか一方に吸着圧力を発生させる、
請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項3】
前記制御部は、前記基板を前記保持部に載置しかつ前記吸着面に吸着する前の状態で、前記基板の中心よりも外縁が前記吸着面から離れる凹反りの場合に、前記第１軸線と前記第２軸線のうち反り量が大きい方に対向するゾーンに吸着圧力を発生させる、
請求項２に記載の基板処理装置。
請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項4】
前記制御部は、前記基板を前記保持部に載置しかつ前記吸着面に吸着する前の状態で、前記基板の中心よりも外縁が前記吸着面に近づく凸反りの場合に、前記第１軸線と前記第２軸線のうち反り量が小さい方に対向するゾーンに吸着圧力を発生させる、
請求項２に記載の基板処理装置。
請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項5】
前記制御部は、
前記中央領域を挟んで対称位置にある前記外側領域の前記複数のゾーンに吸着圧力を発生させる、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
前記中央領域を挟んで対称位置にある前記外側領域の前記複数のゾーンに吸着圧力を発生させる、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項6】
前記外側領域は、前記中央領域の径方向外側に隣接する第１外側領域と、前記第１外側領域の径方向に隣接する第２外側領域と、を含み、
前記制御部は、前記第２外側領域の前記複数のゾーンの一部に吸着圧力を発生させる、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
前記制御部は、前記第２外側領域の前記複数のゾーンの一部に吸着圧力を発生させる、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項7】
前記基板の反り状態を検出する測定部を備え、
前記制御部は、前記測定部が測定した前記基板の反り状態に基づき、前記（Ａ）の工程の前に前記基板を吸着する前記外側領域の前記複数のゾーンの一部を設定する、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
前記制御部は、前記測定部が測定した前記基板の反り状態に基づき、前記（Ａ）の工程の前に前記基板を吸着する前記外側領域の前記複数のゾーンの一部を設定する、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項8】
前記制御部は、前記基板の反り状態に基づき、前記（Ｂ）の工程における前記吸着面の変形量を設定する、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項9】
前記制御部は、前記（Ａ）の工程において前記外側領域の前記複数のゾーンにおける周方向全周のゾーンに吸着圧力を発生させて、前記吸着面に前記基板を吸着させる、
請求項８に記載の基板処理装置。
請求項８に記載の基板処理装置。
【請求項10】
前記制御部は、前記（Ａ）の工程において前記中央領域および前記外側領域の前記複数のゾーンの全部に吸着圧力を発生させて、前記吸着面に前記基板を吸着させる、
請求項９に記載の基板処理装置。
請求項９に記載の基板処理装置。
【請求項11】
前記保持部よりも鉛直方向上側に設けられ、第１基板を保持する上側保持部を備え、
前記保持部により前記基板である第２基板を保持し、
前記制御部は、
前記（Ｂ）の工程の後、（Ｃ）の工程として、前記第１基板と前記第２基板を接合する工程を行う、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
前記保持部により前記基板である第２基板を保持し、
前記制御部は、
前記（Ｂ）の工程の後、（Ｃ）の工程として、前記第１基板と前記第２基板を接合する工程を行う、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項12】
前記制御部は、
前記第１基板の反り状態に基づき、前記（Ａ）の工程において前記外側領域の前記複数のゾーンの一部に吸着圧力を発生させる、
請求項１１に記載の基板処理装置。
前記第１基板の反り状態に基づき、前記（Ａ）の工程において前記外側領域の前記複数のゾーンの一部に吸着圧力を発生させる、
請求項１１に記載の基板処理装置。
【請求項13】
前記制御部は、
前記（Ｃ）の工程の後、前記吸着面の変形を維持したまま、前記第２基板の吸着を解除して、接合した前記第１基板および前記第２基板を搬送可能とする、
請求項１１に記載の基板処理装置。
前記（Ｃ）の工程の後、前記吸着面の変形を維持したまま、前記第２基板の吸着を解除して、接合した前記第１基板および前記第２基板を搬送可能とする、
請求項１１に記載の基板処理装置。
【請求項14】
前記制御部は、前記（Ａ）の工程および前記（Ｂ）の工程の前に、前記基板の反り状態に基づき前記吸着面の変形を行うか否かを判定する、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項15】
基板を吸着する吸着面に、円状の中央領域と、前記中央領域よりも外側に配置される円環状の外側領域と、を有する保持部を備える基板処理装置の基板載置方法であって、
（Ａ）前記基板の反り状態に基づき、前記中央領域および前記外側領域の周方向に沿って分割された複数のゾーンの各々に個別に吸着圧力を発生させる吸着圧力発生部を動作させて、少なくとも前記外側領域の前記複数のゾーンの一部に吸着圧力を発生させて前記吸着面に前記基板を吸着させる工程と、
（Ｂ）前記（Ａ）の工程の後、当該（Ａ）の工程を継続しながら、前記保持部の外縁と相対的に前記中央領域を変位させる変形部を動作させて、前記吸着面を変形させる工程と、を有する、
基板載置方法。
（Ａ）前記基板の反り状態に基づき、前記中央領域および前記外側領域の周方向に沿って分割された複数のゾーンの各々に個別に吸着圧力を発生させる吸着圧力発生部を動作させて、少なくとも前記外側領域の前記複数のゾーンの一部に吸着圧力を発生させて前記吸着面に前記基板を吸着させる工程と、
（Ｂ）前記（Ａ）の工程の後、当該（Ａ）の工程を継続しながら、前記保持部の外縁と相対的に前記中央領域を変位させる変形部を動作させて、前記吸着面を変形させる工程と、を有する、
基板載置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、基板処理装置、および基板載置方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、上側の基板を上方から吸着する上チャックと、下側の基板を下方から吸着する下チャックとを備え、二枚の基板を向い合せて接合する接合装置が開示されている。基板の接合において、接合装置は、上チャックの基板の中央部を押し下げて、下チャックの基板の中央部と接触させ、二枚の基板の中央部同士を分子間力により接合させ、この接合領域を中央部から外周部に広げていく。
【0003】
上記のように基板を吸着して保持するチャックを備えた基板処理装置は、基板を単純に吸着させた場合、基板に反り等が発生している等の原因により基板のストレスが大きい状態で基板処理を行う可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１５－０９５５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本開示は、基板のストレスの分布を改善して、基板を適切に保持できる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一態様によれば、基板を吸着する吸着面に、円状の中央領域と、前記中央領域よりも外側に配置される円環状の外側領域と、を有する保持部を備える基板処理装置であって、前記中央領域、および前記外側領域の周方向に沿って分割された複数のゾーンの各々に個別に吸着圧力を発生させる吸着圧力発生部と、前記保持部の外縁と相対的に前記中央領域を変位させる変形部と、前記吸着圧力発生部および前記変形部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、（Ａ）前記基板の反り状態に基づき、前記吸着圧力発生部を動作させて、少なくとも前記外側領域の前記複数のゾーンの一部に吸着圧力を発生させて前記吸着面に前記基板を吸着させる工程と、（Ｂ）前記（Ａ）の工程の後、当該（Ａ）の工程を継続しながら、前記変形部を動作させて前記吸着面を変形させる工程と、を制御する、基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【0007】
一態様によれば、基板のストレスの分布を改善して、基板を適切に保持できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本開示の一実施形態に係る接合装置を示す平面図である。
【図3】第１基板及び第２基板の一例を示す側面図である。
【図4】接合装置の接合方法を示すフローチャートである。
【図5】第１実施形態に係る接合モジュールの一例を示す平面図である。
【図7】上チャック及び下チャックの一例を示す断面図である。
【図10】図１０（Ａ）は、図８のステップＳ１１３における動作の一例を示す断面図である。図１０（Ｂ）は、図８のステップＳ１１４における動作の一例を示す断面図である。図１０（Ｃ）は、図１０（Ｂ）に続く動作を示す断面図である。
【図11】下チャックの吸着面の一例を示す平面図である。
【図13】図１３（Ａ）は、下チャックに下ウェハを吸着した状態の吸着面を示す平面図である。図１３（Ｂ）は、下チャックに下ウェハを吸着して吸着面を変形させた場合を示す側面断面図である。図１３（Ｃ）は、吸着面の変形後の下ウェハおよび下チャックの状態を示す平面図である。
【図14】図１４（Ａ）は、反りがない上ウェハと凹反りの下ウェハの吸着前を示す側面断面図である。図１４（Ｂ）は、吸着前の下ウェハおよび下チャックの変形後の下ウェハの基準点の動きを示す説明図である。図１４（Ｃ）は、多少の反りを有する上ウェハと凹反りの下ウェハの吸着前と下チャックの変形後の基準点の動きを示す説明図である。
【図15】図１５（Ａ）は、凸反りの上ウェハと反りがない下ウェハの吸着前を示す側面断面図である。図１５（Ｂ）は、吸着前の下ウェハおよび下チャックの変形後の下ウェハの基準点の動きを示す説明図である。図１５（Ｃ）は、凸反りの上ウェハと多少の反りを有する下ウェハの吸着前と下チャックの変形後の基準点の動きを示す説明図である。
【図16】基板載置方法を含む接合方法のフローチャートである。
【図17】図１７（Ａ）は、第１変形例に係る吸着パターンを示す平面図である。図１７（Ｂ）は、第２変形例に係る吸着パターンを示す平面図である。図１７（Ｃ）は、第３変形例に係る吸着パターンを示す平面図である。図１７（Ｄ）は、第４変形例に係る吸着パターンを示す平面図である。図１７（Ｅ）は、第５変形例に係る吸着パターンを示す平面図である。図１７（Ｆ）は、第６変形例に係る吸着パターンを示す平面図である。
【図18】図１８（Ａ）は、他の実施形態に係る下ウェハの変形を概略的に示す第１側面図である。図１８（Ｂ）は、他の実施形態に係る下ウェハの変形を概略的に示す第２側面図である。図１８（Ｃ）は、他の実施形態において下ウェハを吸着する吸着面を示す第１平面図である。図１８（Ｄ）は、他の実施形態において下ウェハを吸着する吸着面を示す第２平面図である。
【図19】他の実施形態に係る基板載置方法を含む接合方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【0010】
本開示の基板処理装置として、図１および図２に示す接合装置１について代表的に説明していく。なお、本開示の基板処理装置は、接合装置１に限定されず、基板を保持する保持部を備え、保持部で保持した基板を処理するものであればよい。他の基板処理装置の例としては、露光装置、温度調節装置等があげられる。露光装置は、保持部により基板を保持して、基板の上にマスクパターンを転写する装置である。温度調節装置は、保持部により基板を保持して、基板の温度を調節する装置である。
【0011】
接合装置１は、図３に示すように、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とを接合し、接合基板Ｔを作製する。第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２のうち少なくとも１つは、シリコンウェハや化合物半導体ウェハ等の半導体基板に複数の電子回路が形成された基板である。第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２のうち１つは、電子回路が形成されていないベアウェハであってもよい。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、またはＩｎＰウェハである。
【0012】
第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とは、略同形状（同径）の円板に形成されている。接合装置１は、第１基板Ｗ１のＺ軸負方向側（鉛直方向下側）に第２基板Ｗ２を配置して、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２を接合する。以下、基板の一方である第１基板Ｗ１を「上ウェハＷ１」、基板の他方である第２基板Ｗ２を「下ウェハＷ２」、接合基板Ｔを「接合ウェハＴ」という場合がある。また以下では、上ウェハＷ１の板面のうち、下ウェハＷ２と接合される側の板面を「接合面Ｗ１ｊ」といい、接合面Ｗ１ｊとは反対側の板面を「非接合面Ｗ１ｎ」という。また、下ウェハＷ２の板面のうち、上ウェハＷ１と接合される側の板面を「接合面Ｗ２ｊ」といい、接合面Ｗ２ｊとは反対側の板面を「非接合面Ｗ２ｎ」という。
【0013】
図１に示すように、接合装置１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とをＸ軸正方向に向かって順に備える。搬入出ステーション２および処理ステーション３は、一体的に接続されている。
【0014】
搬入出ステーション２は、載置台１０と、搬送領域２０とを備える。載置台１０は、複数の載置板１１を備える。各載置板１１には、複数枚（例えば、２５枚）の基板を水平状態で収容するカセットＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３がそれぞれ載置される。カセットＣＳ１は上ウェハＷ１を収容するカセットであり、カセットＣＳ２は下ウェハＷ２を収容するカセットであり、カセットＣＳ３は接合ウェハＴを収容するカセットである。なお、カセットＣＳ１、ＣＳ２において、上ウェハＷ１および下ウェハ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】
搬送領域２０は、載置台１０のＸ軸正方向側に隣接して配置され、Ｙ軸方向に延在する搬送路２１と、搬送路２１に沿って移動可能な搬送装置２２と、を備える。搬送装置２２は、Ｘ軸方向にも移動可能かつＺ軸周りに旋回可能であり、載置台１０上に載置されたカセットＣＳ１～ＣＳ３と、後述する処理ステーション３の第３処理ブロックＰＢ３との間で、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および接合ウェハＴの搬送を行う。
【0016】
処理ステーション３は、例えば、３つの処理ブロックＰＢ１、ＰＢ２、ＰＢ３を備える。第１処理ブロックＰＢ１は、処理ステーション３の背面側（図１のＹ軸正方向側）に設けられる。第２処理ブロックＰＢ２は、処理ステーション３の正面側（図１のＹ軸負方向側）に設けられる。第３処理ブロックＰＢ３は、処理ステーション３の搬入出ステーション２側（図１のＸ軸負方向側）に設けられる。
【0017】
また、処理ステーション３は、第１処理ブロックＰＢ１～第３処理ブロックＰＢ３に囲まれた領域に、搬送装置６１を有する搬送領域６０を備える。例えば、搬送装置６１は、鉛直方向、水平方向および鉛直軸回りに移動自在な搬送アームを有する。搬送装置６１は、搬送領域６０内を移動し、搬送領域６０に隣接する第１処理ブロックＰＢ１、第２処理ブロックＰＢ２および第３処理ブロックＰＢ３内の装置に上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および接合ウェハＴを搬送する。
【0018】
第１処理ブロックＰＢ１は、例えば、表面改質装置３３と、表面親水化装置３４とを有する。表面改質装置３３は、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊおよび下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊを改質する。表面親水化装置３４は、改質された上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊおよび下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊを親水化する。
【0019】
例えば、表面改質装置３３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３３では、例えば減圧雰囲気下において処理ガスである酸素ガスが励起されてプラズマ化され、イオン化される。そして、酸素イオンが、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊおよび下ウェハＷ２の接合面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、窒素ガス等でもよい。
【0020】
表面親水化装置３４は、純水等の親水化処理液によって、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊおよび下ウェハＷ２のＷ２ｊを親水化する。表面親水化装置３４は、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊを洗浄する役割も有する。表面親水化装置３４では、例えばスピンチャックに保持された上ウェハＷ１または下ウェハＷ２を回転させながら、当該上ウェハＷ１または下ウェハＷ２上に純水を供給する。これにより、純水が接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊ上を拡散し、Ｓｉの未結合手にＯＨ基が付き、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊが親水化される。
【0021】
図２に示すように、第２処理ブロックＰＢ２は、例えば、接合モジュール４１と、第１温度調節装置４２と、第２温度調節装置４３とを有する。接合モジュール４１は、親水化された上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを接合し、接合ウェハＴを作製する。第１温度調節装置４２は、接合ウェハＴの作製前に、上ウェハＷ１の温度分布を調節する。第２温度調節装置４３は、接合ウェハＴの作製前に、下ウェハＷ２の温度分布を調節する。なお、本実施形態において、第１温度調節装置４２および第２温度調節装置４３は、接合モジュール４１とは別に設けられるが、接合モジュール４１の一部として設けられてもよい。
【0022】
第３処理ブロックＰＢ３は、例えば、上方から下方に向かって、第１位置調節装置５１、第２位置調節装置５２、およびトランジション装置５３、５４を順に備える。なお、第３処理ブロックＰＢ３における各装置の配置場所は、図２に示す配置場所には限定されない。第１位置調節装置５１は、上ウェハＷ１の水平方向の向きを調節し、また、上ウェハＷ１を上下反転して上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊを下向きにする。第２位置調節装置５２は、下ウェハＷ２の水平方向の向きを調節する。トランジション装置５３は、上ウェハＷ１を一時的に載置する。また、トランジション装置５４は、下ウェハＷ２や接合ウェハＴを一時的に載置する。
【0023】
図１に戻り、接合装置１は、各構成を制御する制御装置（制御部）９０を備える。制御装置９０は、１以上のプロセッサ９１、メモリ９２、図示しない入出力インタフェースおよび電子回路を有する制御用コンピュータである。１以上のプロセッサ９１は、ＣＰＵ、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、複数のディスクリート半導体からなる回路等のうち１つまたは複数を組み合わせたものである。メモリ９２は、半導体メモリ等からなる主記憶装置、およびディスク、ドライブ、半導体メモリ等からなる補助記憶装置を含む。プロセッサ９１は、メモリ９２に記憶されたプログラムを実行処理する。
【0024】
【0025】
接合方法において、作業者または搬送ロボット（不図示）は、複数枚の上ウェハＷ１を収容したカセットＣＳ１、複数枚の下ウェハＷ２を収容したカセットＣＳ２、および空のカセットＣＳ３を、搬入出ステーション２の載置台１０上に載置する。
【0026】
接合装置１は、搬送装置２２によりカセットＣＳ１内の上ウェハＷ１を取り出し、処理ステーション３の第３処理ブロックＰＢ３のトランジション装置５３に搬送する。その後、接合装置１は、搬送装置６１により、トランジション装置５３から上ウェハＷ１を取り出し、第１処理ブロックＰＢ１の表面改質装置３３に搬送する。
【0027】
次に、接合装置１は、表面改質装置３３により、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊを改質する（ステップＳ１０１）。表面改質装置３３は、接合面Ｗ１ｊを上に向けた状態で接合面Ｗ１ｊを改質する。その後、搬送装置６１は、表面改質装置３３から上ウェハＷ１を取り出して、表面親水化装置３４に搬送する。
【0028】
そして、接合装置１は、表面親水化装置３４により、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊを親水化する（ステップＳ１０２）。表面親水化装置３４は、接合面Ｗ１ｊを上に向けた状態で接合面Ｗ１ｊを親水化する。その後、搬送装置６１は、表面親水化装置３４から上ウェハＷ１を取り出し、第３処理ブロックＰＢ３の第１位置調節装置５１に搬送する。
【0029】
接合装置１は、第１位置調節装置５１により、上ウェハＷ１の水平方向の向きを調節すると共に、上ウェハＷ１の上下を反転する（ステップＳ１０３）。これにより、上ウェハＷ１のノッチが所定の方位に向けられ、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊが下に向けられる。その後、搬送装置６１は、第１位置調節装置５１から上ウェハＷ１を取り出し、第２処理ブロックＰＢ２の第１温度調節装置４２に搬送する。
【0030】
接合装置１は、第１温度調節装置４２により、上ウェハＷ１の温度を調節する（ステップＳ１０４）。上ウェハＷ１の温調は、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊを下に向けた状態で実施される。その後、搬送装置６１は、第１温度調節装置４２から上ウェハＷ１を取り出し、接合モジュール４１に搬送する。
【0031】
接合装置１は、上ウェハＷ１に対する上記の処理と並行して、下ウェハＷ２に対する処理を実施する。まず、接合装置１は、搬送装置２２によりカセットＣＳ２内の下ウェハＷ２を取り出し、処理ステーション３の第３処理ブロックＰＢ３のトランジション装置５４に搬送する。その後、搬送装置６１は、トランジション装置５４から下ウェハＷ２を取り出し、第１処理ブロックＰＢ１の表面改質装置３３に搬送する。
【0032】
接合装置１は、表面改質装置３３により、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊを改質する（ステップＳ１０５）。表面改質装置３３は、接合面Ｗ２ｊを上に向けた状態で接合面Ｗ２ｊを改質する。その後、搬送装置６１は、表面改質装置３３から下ウェハＷ２を取り出し、表面親水化装置３４に搬送する。
【0033】
接合装置１は、表面親水化装置３４により、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊを親水化する（ステップＳ１０６）。表面親水化装置３４は、接合面Ｗ２ｊを上に向けた状態で接合面Ｗ２ｊを親水化する。その後、搬送装置６１は、表面親水化装置３４から下ウェハＷ２を取り出し、第３処理ブロックＰＢ３の第２位置調節装置５２に搬送する。
【0034】
接合装置１は、第２位置調節装置５２により、下ウェハＷ２の水平方向の向きを調節する（ステップＳ１０７）。これにより、下ウェハＷ２のノッチが所定の方位に向けられる。その後、搬送装置６１は、第２位置調節装置５２から下ウェハＷ２を取り出し、第２処理ブロックＰＢ２の第２温度調節装置４３に搬送する。
【0035】
接合装置１は、第２温度調節装置４３により、下ウェハＷ２の温度を調節する（ステップＳ１０８）。下ウェハＷ２の温調は、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊを上に向けた状態で実施される。その後、搬送装置６１は、第２温度調節装置４３から下ウェハＷ２を取り出し、接合モジュール４１に搬送する。
【0036】
そして、接合装置１は、接合モジュール４１において、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２を接合して接合ウェハＴを作製する（ステップＳ１０９）。接合ウェハＴの作製後、搬送装置６１は、接合モジュール４１から接合ウェハＴを取り出し、第３処理ブロックＰＢ３のトランジション装置５４に搬送する。
【0037】
最後に、接合装置１は、搬送装置２２により、トランジション装置５４から接合ウェハＴを取り出し、載置台１０上のカセットＣＳ３に搬送する。これにより、一連の処理が終了する。
【0038】
次に、図５～図７を参照して、本実施形態に係る接合モジュール４１の一例について説明する。図５に示すように、接合モジュール４１は、内部を密閉可能な処理容器２１０を有する。処理容器２１０の搬送領域６０側の側面には搬入出口２１１が形成され、当該搬入出口２１１には開閉シャッタ２１２が設けられる。上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および接合ウェハＴは、搬入出口２１１を介して搬入出される。
【0039】
図６に示すように、処理容器２１０の内部には、上チャック（上側保持部）２３０と下チャック（保持部）２３１とが設けられる。上チャック２３０は、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊを下に向けて、上ウェハＷ１を上方から保持する。また、下チャック２３１は、上チャック２３０の下方に設けられ、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊを上に向けて、下ウェハＷ２を下方から保持する。
【0040】
上チャック２３０は、処理容器２１０の天井面に設けられた支持部材２８０に支持される。一方、下チャック２３１は、当該下チャック２３１の下方に設けられた第１下チャック移動部２９１に支持される。
【0041】
第１下チャック移動部２９１は、後述するように下チャック２３１を水平方向（Ｙ軸方向）に移動させる。また、第１下チャック移動部２９１は、下チャック２３１を鉛直方向に移動自在、かつ鉛直軸回りに回転可能に構成される。
【0042】
第１下チャック移動部２９１は、当該第１下チャック移動部２９１の下面側に設けられ、水平方向（Ｙ軸方向）に延在する一対のレール２９５に取り付けられる。第１下チャック移動部２９１は、レール２９５に沿って移動自在に構成される。レール２９５は、第２下チャック移動部２９６に設けられる。
【0043】
第２下チャック移動部２９６は、当該第２下チャック移動部２９６の下面側に設けられ、水平方向（Ｘ軸方向）に延在する一対のレール２９７に取り付けられる。第２下チャック移動部２９６は、レール２９７に沿って移動自在に構成される。なお、一対のレール２９７は、処理容器２１０の底面に設けられた載置台２９８上に設けられる。
【0044】
第１下チャック移動部２９１と、第２下チャック移動部２９６とによって、移動機構２９０が構成される。移動機構２９０は、上チャック２３０に対して下チャック２３１を相対移動させる。また、移動機構２９０は、基板受渡位置と、接合位置との間で下チャック２３１を移動させる。
【0045】
基板受渡位置は、上チャック２３０が上ウェハＷ１を搬送装置６１から受け取り、また、下チャック２３１が下ウェハＷ２を搬送装置６１から受け取り、下チャック２３１が接合ウェハＴを搬送装置６１に受け渡す位置である。基板受渡位置は、ｎ（ｎは１以上の自然数）回目の接合で作製された接合ウェハＴの搬出と、ｎ＋１回目の接合で接合される上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の搬入とが連続して行われる位置である。基板受渡位置は、例えば図５および図６に示す位置である。
【0046】
搬送装置６１は、上チャック２３０に上ウェハＷ１を渡す際に、上チャック２３０の真下に進入する。また、搬送装置６１は、接合ウェハＴを下チャック２３１から受け取り、下ウェハＷ２を下チャック２３１に渡す際に、下チャック２３１の真上に進入する。搬送装置６１が進入し易いように、上チャック２３０と下チャック２３１とは横にずらされており、上チャック２３０と下チャック２３１の鉛直方向の間隔も大きい。
【0047】
一方、接合位置は、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを所定の間隔をおいて向かい合わせた位置（対向位置）である。接合位置は、例えば図７に示す位置である。接合位置では、基板受渡位置に比べて、鉛直方向における上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間隔が狭い。また、接合位置では、基板受渡位置とは異なり、鉛直方向視にて上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とが重なっている。
【0048】
移動機構２９０は、上チャック２３０と下チャック２３１の相対位置を、水平方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向の両方向）と鉛直方向とに移動させる。なお、移動機構２９０は、本実施形態では下チャック２３１を移動させるが、下チャック２３１と上チャック２３０のいずれを移動させてもよく、両者を移動させてもよい。また、移動機構２９０は、上チャック２３０または下チャック２３１を鉛直軸回りに回転させてもよい。
【0049】
図７に示すように、上チャック２３０は、当該上チャック２３０の径方向に沿って複数（例えば３つ）の領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃに区画される。これら領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃは、上チャック２３０の中心から外縁に向けてこの順で設けられる。領域２３０ａは、平面視で正円状に形成されており、領域２３０ｂ、２３０ｃは平面視で円環状に形成されている。
【0050】
各領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃには、吸引管２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃがそれぞれ独立して設けられる。各吸引管２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃには、異なる真空ポンプ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃがそれぞれ接続される。上チャック２３０は、各領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃ毎に、上ウェハＷ１を真空吸着可能である。
【0051】
上チャック２３０には、鉛直方向に昇降自在な複数の保持ピン２４５が設けられる。複数の保持ピン２４５は、真空ポンプ２４６に接続され、真空ポンプ２４６の作動によって上ウェハＷ１を真空吸着する。上ウェハＷ１は、複数の保持ピン２４５の下端に真空吸着される。複数の保持ピン２４５の代わりに、リング状の吸着パッドが用いられてもよい。
【0052】
複数の保持ピン２４５は、図示しない駆動部により下降することで、上チャック２３０の吸着面から突出する。その状態で、複数の保持ピン２４５は、上ウェハＷ１を真空吸着し、搬送装置６１から受け取る。その後、複数の保持ピン２４５が上昇して、上ウェハＷ１が上チャック２３０の吸着面に接触する。続いて、上チャック２３０は、真空ポンプ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃの作動によって、各領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃにおいて上ウェハＷ１を水平に真空吸着する。
【0053】
また、上チャック２３０は、当該上チャック２３０を鉛直方向に貫通する貫通孔２４３を中心に備えると共に、貫通孔２４３の周辺に押動部２５０を備える。押動部２５０は、下ウェハＷ２と間隔をあけて配置された上ウェハＷ１の中心を押し下げることで、上ウェハＷ１を下ウェハＷ２に接触させる。
【0054】
押動部２５０は、押動ピン２５１と、当該押動ピン２５１の昇降ガイドである外筒２５２とを有する。押動ピン２５１は、例えばモータを内蔵した駆動部（図示せず）によって、貫通孔２４３に挿通され、上チャック２３０の吸着面から突出し、上ウェハＷ１の中心を押し下げる。
【0055】
一方、下チャック２３１も、下ウェハＷ２を吸着する吸着面３００において、複数の区画された領域を有する。下チャック２３１の上面には、円環状のリブ３０１、３０２、３０３、および放射状のリブ３０５（図１１参照）が設けられる。吸着面３００は、各リブ３０１、３０２、３０５の上端によって構成されている。この下チャック２３１の吸着面３００の構成については、後に詳述する。
【0056】
下チャック２３１には、鉛直方向に昇降自在な複数（例えば、３つ）のリフトピン２６５が設けられる。複数のリフトピン２６５は、上昇に伴って下チャック２３１の吸着面３００から突出する。各リフトピン２６５は、搬送装置６１により搬入した下ウェハＷ２に対して上昇することで、当該下ウェハＷ２を受け取る。また、各リフトピン２６５は、搬送装置６１の退出後に下降することで、下ウェハＷ２を吸着面３００に載置する。なお、複数のリフトピン２６５は、下ウェハＷ２の受け取り時に、当該下ウェハＷ２を真空吸着してもよい。
【0057】
そして、本実施形態に係る下チャック２３１は、吸着面３００を変形可能な構成としている。下チャック２３１は、例えば、基台部２３２と、吸着部２３３とを備える。吸着部２３３は、基台部２３２の上方に設けられ、下ウェハＷ２を下方から吸着保持する。吸着部２３３は、平面視で、下ウェハＷ２の直径よりも大径の正円状に形成され、周縁部に設けられた固定リング２３４によって基台部２３２に固定される。吸着部２３３の材質は、例えば、アルミナまたは炭化ケイ素等のセラミックである。
【0058】
そして、下チャック２３１は、基台部２３２の上面と吸着部２３３の下面との間に圧力可変空間２３５を備えると共に、圧力可変空間２３５を圧力変化させることで吸着部２３３を弾性変形させる変形調整部２３６を備える。換言すれば、吸着部２３３、圧力可変空間２３５および変形調整部２３６は、下チャック２３１を変形させる変形部を構成している。
【0059】
変形調整部２３６は、真空ポンプ２３６ａと、加圧ポンプ２３６ｂと、切替バルブ２３６ｃとを備える。真空ポンプ２３６ａは、圧力可変空間２３５のガスを排出することで、圧力可変空間２３５を減圧する。圧力可変空間２３５の減圧によって、吸着部２３３の上面が水平面、または中心側が窪む曲面となる。一方、加圧ポンプ２３６ｂは、圧力可変空間２３５にガスを供給することで、圧力可変空間２３５を加圧する。圧力可変空間２３５の加圧によって、吸着面３００の中心側が隆起する曲面となる。吸着面３００の変形量は、圧力可変空間２３５の圧力により調整できる。切替バルブ２３６ｃは、圧力可変空間２３５を、真空ポンプ２３６ａに接続した状態と、加圧ポンプ２３６ｂに接続した状態とに切り替える。
【0060】
基台部２３２は、吸着面３００の中央領域Ａの突出量を測定する測定部２３７を有する。測定部２３７の測定ターゲット２３７ａは、吸着部２３３の中央部と共に昇降する。測定部２３７は、例えば、静電容量センサであり、測定ターゲット２３７ａとの距離に応じて変化する静電容量を検出することで、突出量を測定する。
【0061】
次に、図８～図１０を参照して、図４のステップＳ１０９における接合ウェハＴを作製する工程について詳述する。図８に示すように、制御装置９０は、搬送装置６１により接合モジュール４１に対して上ウェハＷ１と下ウェハＷ２を搬入する（ステップＳ１１１）。搬入後の上チャック２３０と下チャック２３１の相対位置は、図６および図７に示す基板受渡位置である。
【0062】
次に、制御装置９０は、移動機構２９０により、上チャック２３０と下チャック２３１の相対位置を基板受渡位置から図７に示す接合位置に移動させる（ステップＳ１１２）。このステップＳ１１２において、制御装置９０は、図９に示すように第１カメラＳ１と第２カメラＳ２とを用いて、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の位置合わせを行う。
【0063】
第１カメラＳ１は、上チャック２３０に固定されており、下チャック２３１に保持された下ウェハＷ２を撮像する。下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊには、予め複数の基準点Ｐ２１～Ｐ２３が形成される。基準点Ｐ２１～Ｐ２３としては、電子回路のパターンや電極パッド等が用いられる。基準点の数は、任意に設定可能である。
【0064】
一方、第２カメラＳ２は、下チャック２３１に固定されており、上チャック２３０に保持された上ウェハＷ１を撮像する。上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊには、予め複数の基準点Ｐ１１～Ｐ１３が形成されている。基準点Ｐ１１～Ｐ１３としては、電子回路等のパターンが用いられる。基準点の数は、任意に設定可能である。
【0065】
図９（Ａ）に示すように、接合モジュール４１は、移動機構２９０により、第１カメラＳ１と第２カメラＳ２の相対的な水平方向位置を調整する。具体的には、第２カメラＳ２が第１カメラＳ１の略真下に位置するように、移動機構２９０が下チャック２３１を水平方向に移動させる。そして、第１カメラＳ１と第２カメラＳ２とが共通のターゲットＸを撮像し、第１カメラＳ１と第２カメラＳ２の水平方向位置が一致するように、移動機構２９０が第２カメラＳ２の水平方向位置を微調整する。
【0066】
次に、図９（Ｂ）に示すように、移動機構２９０は、下チャック２３１を鉛直上方に移動させて、上チャック２３０と下チャック２３１の水平方向位置を調整する。具体的には、移動機構２９０が下チャック２３１を水平方向に移動させながら、第１カメラＳ１が下ウェハＷ２の基準点Ｐ２１～Ｐ２３を順次撮像すると共に、第２カメラＳ２が上ウェハＷ１の基準点Ｐ１１～Ｐ１３を順次撮像する。なお、図９（Ｂ）は、第１カメラＳ１が下ウェハＷ２の基準点Ｐ２１を撮像すると共に、第２カメラＳ２が上ウェハＷ１の基準点Ｐ１１を撮像する様子を示している。
【0067】
第１カメラＳ１および第２カメラＳ２は、撮像した画像データを制御装置９０に送信する。制御装置９０は、第１カメラＳ１で撮像した画像データと第２カメラＳ２で撮像した画像データとに基づいて移動機構２９０を制御し、鉛直方向視にて上ウェハＷ１の基準点Ｐ１１～Ｐ１３と下ウェハＷ２の基準点Ｐ２１～Ｐ２３とが合致するように下チャック２３１の水平方向位置を調整する。
【0068】
次に、図９（Ｃ）に示すように、移動機構２９０は、下チャック２３１を鉛直上方に移動させる。その結果、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊと上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊとの間隔Ｇ（図７参照）は、予め定められた距離、例えば８０μｍ～２００μｍになる。間隔Ｇの調整は、第１変位計Ｓ３と、第２変位計Ｓ４とを用いる。
【0069】
第１変位計Ｓ３は、上チャック２３０に固定されており、下チャック２３１に保持された下ウェハＷ２の厚みを測定する。第１変位計Ｓ３は、例えば、下チャック２３１に保持された下ウェハＷ２に光を照射し、下ウェハＷ２の上下両面で反射された反射光を受光することで、下ウェハＷ２の厚みを測定する。厚みの測定は、例えば、移動機構２９０が下チャック２３１を水平方向に移動させる際に実施される。第１変位計Ｓ３の測定方式は、共焦点方式、分光干渉方式または三角測距方式等である。第１変位計Ｓ３の光源は、ＬＥＤまたはレーザを適用できる。
【0070】
一方、第２変位計Ｓ４は、下チャック２３１に固定されており、上チャック２３０に保持された上ウェハＷ１の厚みを測定する。第２変位計Ｓ４は、例えば、上チャック２３０に保持された上ウェハＷ１に光を照射し、上ウェハＷ１の上下両面で反射された反射光を受光することで、上ウェハＷ１の厚みを測定する。厚みの測定は、例えば、移動機構２９０が下チャック２３１を水平方向に移動させる際に実施される。第２変位計Ｓ４の測定方式は、例えば共焦点方式、分光干渉方式または三角測距方式等である。第２変位計Ｓ４の光源は、ＬＥＤまたはレーザを適用できる。
【0071】
各第１変位計Ｓ３および各第２変位計Ｓ４は、測定した測定情報を、制御装置９０に送信する。制御装置９０は、各第１変位計Ｓ３で測定した測定情報と各第２変位計Ｓ４で測定した測定情報とに基づいて移動機構２９０を制御し、間隔Ｇが設定値になるように下チャック２３１の鉛直方向位置を調整する。
【0072】
上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の間隔Ｇを調整した後、真空ポンプ２４１ａの作動を停止し、図１０（Ａ）に示すように、領域２３０ａにおける上ウェハＷ１の真空吸着を解除する。その後、押動部２５０の押動ピン２５１が下降して上ウェハＷ１の中心を押し下げることで、上ウェハＷ１を下ウェハＷ２に接触させる（ステップＳ１１３）。その結果、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の中央部同士が接合される。
【0073】
上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊはそれぞれ改質されているため、まず、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊ間にファンデルワールス力（分子間力）が生じ、当該接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊ同士が接合される。さらに、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊはそれぞれ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同士が強固に接合される。
【0074】
次に、制御装置９０は、真空ポンプ２４１ｂの作動を停止し、図１０（Ｂ）に示すように、領域２３０ｂにおける上ウェハＷ１の真空吸着を解除する。続いて、制御装置９０は、真空ポンプ２４１ｃの作動を停止し、図１０（Ｃ）に示すように、領域２３０ｃにおける上ウェハＷ１の真空吸着を解除する。
【0075】
このように、上ウェハＷ１の中心から周縁に向けて、上ウェハＷ１の真空吸着が段階的に解除され、上ウェハＷ１が下ウェハＷ２に段階的に落下して当接する。そして、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の接合は、中心から周縁に向けて順次進行する（ステップＳ１１４）。これより、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊとが全面で当接し、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とが接合され、接合ウェハＴが得られる。その後、接合装置１は、押動ピン２５１を元の位置まで上昇させる。
【0076】
図８に戻り、接合ウェハＴの形成後、制御装置９０は、移動機構２９０により、上チャック２３０と下チャック２３１の相対位置を、図７に示す接合位置から図５および図６に示す基板受渡位置に移動する（ステップＳ１１５）。例えば、移動機構２９０は、先ず下チャック２３１を下降させ、下チャック２３１と上チャック２３０の鉛直方向の間隔を広げる。続いて、移動機構２９０は、下チャック２３１を横に移動させ、下チャック２３１と上チャック２３０を横にずらす。
【0077】
その後、制御装置９０は、搬送装置６１により、接合モジュール４１に対する接合ウェハＴの搬出を行う（ステップＳ１１６）。具体的には、先ず下チャック２３１が接合ウェハＴの保持を解除する。続いて、複数のリフトピン２６５が上昇し、接合ウェハＴを搬送装置６１に渡す。その後、複数のリフトピン２６５が元の位置まで下降する。
【0078】
次に、下チャック２３１の吸着面３００の構成について、図１１を参照しながら説明する。図１１は、下チャック２３１の吸着面３００を示す平面図である。下チャック２３１の吸着面３００は、径方向に沿って吸着圧力を個別に発生させる複数の領域を有する。
【0079】
例えば、吸着面３００は、円環状のリブ３０１、３０２、３０３により、円状（正円状）の中央領域Ａと、円環状の外側領域Ｂとに区画される。さらに、外側領域Ｂは、中央領域Ａの外側に隣接する円環状の第１外側領域Ｂ１と、第１外側領域Ｂ１の外側に隣接する円環状の第２外側領域Ｂ２と、を含む。すなわち、中央領域Ａ、第１外側領域Ｂ１、第２外側領域Ｂ２は、吸着面３００の中心から径方向外側に向かって、この順番で同心円状に配置されている。なお、吸着面３００は、第１外側領域Ｂ１と第２外側領域Ｂ２に分割せずに、径方向外側に向かって中央領域Ａと１つの外側領域Ｂが並ぶ構成でもよい。逆に、吸着面３００の外側領域Ｂは、３つ以上の円環状の領域を備えてもよい。
【0080】
第１外側領域Ｂ１は、複数の放射状のリブ３０５によって、８つの円弧状のゾーン（小領域：一部位）に区画されている。同様に、第２外側領域Ｂ２は、各リブ３０５によって、８つの円弧状のゾーンに区画されている。なお、第１外側領域Ｂ１の区画数と、第２外側領域Ｂ２の区画数とは、相互に異なってもよく、また相互の周方向の位置がずれていてもよい。
【0081】
中央領域Ａ、第１外側領域Ｂ１の８つのゾーンおよび第２外側領域Ｂ２の８つのゾーンは、下ウェハＷ２を個別に吸引可能に構成される。ただし、本実施形態に係る下チャック２３１は、合計１７のゾーンに対して１０個の調整機構３１１を接続しており、吸着面３００を１０チャネルのゾーン毎に吸引する。言い換えれば、吸着面３００は、合計１７のゾーンのうち、同じ調整機構３１１によって吸引を行うゾーンを有している。なお、図１１では、吸引を行う（吸着圧力を発生する）各ゾーンについてシングルハッチングで示している。
【0082】
具体的には、中央領域Ａは、１つのゾーン（ｃｈ１）となっている。第１外側領域Ｂ１は、３つのゾーン（ｃｈ２～ｃｈ４）を設定している。中央領域Ａを基点としてＸ軸方向（図１１中の左右）に隣接する２つのゾーンがｃｈ２である。中央領域Ａを基点としてＹ軸方向（図１１中の上下）に隣接する２つのゾーンがｃｈ３である。そして、外側領域Ｂにおいてｃｈ２のゾーンとｃｈ３のゾーンとに挟まれた４つのゾーンがｃｈ４である。第２外側領域Ｂ２は、６つのゾーン（ｃｈ５～ｃｈ１０）を設定している。第１外側領域Ｂ１のＸ軸正方向（図１１中の左）に隣接する１つのゾーンがｃｈ５である。第１外側領域Ｂ１のＸ軸負方向（図１１中の右）に隣接する１つのゾーンがｃｈ６である。第１外側領域Ｂ１のＹ軸負方向（図１１中の上）に隣接する１つのゾーンがｃｈ７である。第１外側領域Ｂ１のＹ軸正方向（図１１中の下）に隣接する１のゾーンがｃｈ８である。そして、第２外側領域Ｂ２においてｃｈ５のゾーンとｃｈ７のゾーンとに挟まれたゾーン、およびｃｈ６のゾーンとｃｈ７のゾーンとに挟まれたゾーンがｃｈ９である。同様に、第２外側領域Ｂ２においてｃｈ５のゾーンとｃｈ８のゾーンとに挟まれたゾーン、およびｃｈ６のゾーンとｃｈ８のゾーンとに挟まれたゾーンがｃｈ１０である。
【0083】
吸着面３００の中心を通るＸ軸線上には、Ｘ軸正方向からＸ軸負方向に向かって、ｃｈ５、ｃｈ２、ｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ６の各ゾーンが、この順に並んでいる。吸着面３００の中心を通るＹ軸線上には、Ｙ軸負方向からＸ軸正方向に向かって、ｃｈ７、ｃｈ３、ｃｈ１、ｃｈ３、ｃｈ８の各ゾーンが、この順に並んでいる。なお、吸着面３００は、各ゾーンのチャネルの数や場所について自由に設計し得ることは勿論である。
【0084】
下チャック２３１には、吸着面３００の各ゾーンに対して、吸引またはエアの吹き付けを行う吸着圧力発生部３１０が接続されている（図７も参照）。具体的には、吸着圧力発生部３１０は、１０チャネルの各々に接続される１０個の調整機構３１１を備える。また、吸着圧力発生部３１０は、制御装置９０に通信可能に接続され、制御装置９０の制御下に各調整機構３１１を独立して動作させる。
【0085】
各調整機構３１１は、下チャック２３１の所定のゾーンに接続される流通ライン３１２を有し、この流通ライン３１２上に吸引ポンプ３１３、開閉バルブ３１４および圧力制御器３１５を備える。各ゾーンは、囲われている各リブの内側（吸着部２３３の上面）に、流通ライン３１２に連通する図示しない複数の孔部を有する。
【0086】
各調整機構３１１は、例えば、所定の流通ライン３１２の吸引ポンプ３１３を作動させて開閉バルブ３１４を開放することで、その流通ライン３１２が接続されているチャネルの各孔部に吸着圧力（負圧）を発生させる。吸着圧力の大きさは、圧力制御器３１５により制御する。また、各調整機構３１１は、所定の流通ライン３１２の開閉バルブ３１４を閉塞すると共に、圧力制御器３１５を介して大気を導入することで、各ゾーンの吸着圧力を解除する。
【0087】
ここで、接合装置１により接合される上ウェハＷ１および下ウェハＷ２は、図１２（Ａ）に示すように、全体的に反っていることがある。上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の反りは、例えば、シリコンウェハ等の半導体基板の上に、複数の膜が積層されることで生じる。各膜は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法、またはスピンオン法等で成膜される。成膜時の熱膨張差によって上ウェハＷ１および下ウェハＷ２に応力がかかり、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の反りが生じる。
【0088】
上ウェハＷ１および下ウェハＷ２は、２つの直交する径方向の直線を挟んで対称な反り、つまり、線対称な反りに形成されることが多い。シリコンウェハ等の半導体基板のヤング率、ポアソン比、およびせん断弾性係数が９０°周期で変化するからである。２つの直交する径方向の直線は、吸着面３００に直交する方向（Ｚ軸方向）から見て、半導体基板の特定の結晶方位に延びている。
【0089】
上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の反りは、例えば、接合装置１とは別に設けられた反り測定装置５（図１参照）で測定される。制御装置９０は、反り測定装置５で測定した下ウェハＷ２の反り状態の情報を取得すると、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の処理中に、当該反り状態の情報をメモリ９２に保持している。なお、反り測定装置５は、接合装置１の一部として設けられてもよい。接合装置１は、接合モジュール４１内に設けられた図示しない複数の変位計により、上ウェハＷ１の搬入時や下ウェハＷ２の搬入時に反りを測定する構成でもよい。反りは、重力とその反力以外の外力（例えば吸着圧力）が作用していない状態で測定され、例えばステージの平坦面または複数本（例えば３本）のピンの上に載置した状態で測定される。
【0090】
そして、接合装置１は、上ウェハＷ１の反り状態の情報に基づき、上ウェハＷ１において反りが大きい２つの直交する径方向の直線が上チャック２３０のＸ軸方向およびＹ軸方向に沿うように、搬送装置６１から上チャック２３０に受け渡す。例えば、上ウェハＷ１の姿勢は、上記した第１位置調節装置５１（図２参照）により調整される。また、接合装置１は、下ウェハＷ２の反り状態の情報に基づき、下ウェハＷ２において反りが大きい２つの直交する径方向の直線が下チャック２３１のＸ軸方向およびＹ軸方向に沿うように、搬送装置６１から下チャック２３１に受け渡す。例えば、下ウェハＷ２の姿勢は、上記した第２位置調節装置５２（図２参照）により調整される。
【0091】
上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の反りは、対称位置にある外縁が中心よりも吸着面３００に近づく方向に反った形態と、対称位置にある外縁が中心よりも吸着面３００から離れる方向に反った形態とがある。以下、吸着面３００に下ウェハＷ２が載置されかつ吸着前の状態で、外縁が吸着面３００に近づく方向に反った形態を凸反りともいう。また、吸着面３００に下ウェハＷ２が載置されかつ吸着前の状態で、外縁が吸着面３００から離れる方向に反った形態を凹反りともいう。
【0092】
下ウェハＷ２に凸反りが生じている場合、図１２（Ａ）のＸ－Ｘ線断面およびＹ－Ｙ線断面で示すように、Ｘ軸線（第１軸線）の両端の外縁およびＹ軸線（第２軸線）の両端の外縁は、中心に対して吸着面３００に近づく方向（鉛直方向下側）に湾曲している。ただし、Ｘ軸線の反り量とＹ軸線の反り量とは、必ずしも一致しない。上記したように、ヤング率、ポアソン比、およびせん断弾性係数が９０°周期で変化するためである。なお、本明細書において「反り量」とは、下ウェハＷ２（または上ウェハＷ１）の板厚を鉛直方向に沿わせた場合における、中心の高さ位置と外縁の高さ位置との間の長さを言う。
【0093】
例えば、図１２（Ａ）の例では、Ｘ軸線の反り量が大きい一方で、Ｙ軸線の反り量が小さい。これにより、下ウェハＷ２の上面（接合面Ｗ２ｊ）のＸ軸線では、径方向外側に大きく伸びるストレスがかかり、上面のＸ軸線の各基準点Ｐ２ｘが径方向外側に大きく移動する。一方、下ウェハＷ２の上面のＹ軸線では、径方向外側に小さく伸びるストレスがかかり、上面のＹ軸線の各基準点Ｐ２ｙが径方向外側に小さく移動する。
【0094】
また、下ウェハＷ２に凹反りが生じている場合、図１２（Ｂ）のＸ－Ｘ線断面およびＹ－Ｙ線断面で示すように、Ｘ軸線の両端の外縁およびＹ軸線の両端の外縁は、中心に対して吸着面３００から離れる方向（鉛直方向上側）に湾曲している。また図１２（Ｂ）の例では、Ｘ軸線の反り量が大きい一方で、Ｙ軸線の反り量が小さい。これにより、下ウェハＷ２の上面のＸ軸線では、径方向内側に大きく縮むストレスがかかり、上面のＸ軸線の各基準点Ｐ２ｘが径方向内側に大きく移動する。一方、下ウェハＷ２の上面のＹ軸線上では、径方向内側に小さく縮むストレスがかかり、上面のＹ軸線の各基準点Ｐ２ｙが径方向内側に小さく移動する。
【0095】
なお、図示は省略するが、上チャック２３０に吸着保持する上ウェハＷ１も、凸反りまたは凹反りが生じている場合がある。凸反りの上ウェハＷ１は、上チャック２３０に対向しかつ吸着する前の状態で、外縁が中心よりも上チャック２３０の吸着面に近づく方向（鉛直方向上側）に反った形態を呈している。凸反りの上ウェハＷ１を上チャック２３０が平坦状の吸着面に吸着したとしても、凸反りの上ウェハＷ１は、下面（接合面Ｗ１ｊ）のＸ軸線またはＹ軸線において、径方向外側に伸びるようなストレスを潜在的に内在している。一方、凹反りの上ウェハＷ１は、上チャック２３０に対向しかつ吸着する前の状態で、外縁が中心よりも上チャック２３０の吸着面から離れる方向（鉛直方向下側）に反った形態を呈している。凹反りの上ウェハＷ１を上チャック２３０の平坦状の吸着面に吸着したとしても、凹反りの上ウェハＷ１は、下面（接合面Ｗ１ｊ）のＸ軸線またはＹ軸線において、径方向内側に縮むようなストレスを潜在的に内在している。
【0096】
そこで、本実施形態に係る接合装置１は、下チャック２３１に下ウェハＷ２を載置する際に、上ウェハＷ１の反り状態および下ウェハＷ２の反り状態に基づいて、下ウェハＷ２の各基準点のＰ２ｘ、Ｐ２ｙを移動させる構成としている。具体的には、接合装置１は、上ウェハＷ１の反り状態および下ウェハＷ２の反り状態に基づき吸着面３００が吸着するゾーンを設定して下ウェハＷ２を吸着し、下チャック２３１の吸着面３００を変形することで、下ウェハＷ２の上面を伸ばす動作を行う。
【0097】
以下、図１３（Ａ）～図１３（Ｃ）を参照しながら、下チャック２３１による下ウェハＷ２の吸着時の動作について詳述していく。なお、図１３（Ａ）～図１３（Ｃ）では、下チャック２３１のＸ軸線において下ウェハＷ２を吸着する例を示している。
【0098】
制御装置９０は、下チャック２３１の吸着面３００を変形する前に、下ウェハＷ２を先に吸着面３００に載置して、当該下ウェハＷ２を部分的に吸着する。下ウェハＷ２の吸着では、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊにおいて大きく伸ばしたい箇所の吸着面３００のゾーンを算出し、そのゾーンに対して吸着圧力を付与する。例えば図１３（Ａ）および（Ｂ）では、下ウェハＷ２のＸ軸線の外縁付近を吸着するために、制御装置９０は、吸着圧力発生部３１０により外側領域Ｂの周方向上の一部である５ｃｈおよび６ｃｈのゾーンに吸着圧力を付与する。この際、制御装置９０は、外側領域Ｂの他のゾーンについては吸着圧力を付与しない。
【0099】
５ｃｈ、６ｃｈのゾーンは、吸着圧力によって下ウェハＷ２の下面（非接合面Ｗ２ｎ）を吸着する。これにより図１３（Ｂ）に示すように、下チャック２３１は、吸着面３００の変形前に、下ウェハＷ２のＸ軸線の外縁付近を吸着面３００に強固に保持（固定）する。そして、制御装置９０は、下ウェハＷ２のＸ軸線の外縁付近を保持した状態で、吸着面３００の中央領域Ａを吸着面３００の外縁に対して上昇するように変形させる。下チャック２３１の吸着面３００の変形に追従して、下ウェハＷ２も中心が外縁よりも上昇した形状に変形する。
【0100】
吸着面３００の変形において、下ウェハＷ２は、下チャック２３１のＸ軸線の５ｃｈ、６ｃｈに保持されている。そのため、下ウェハＷ２の吸着箇所の上面（接合面Ｗ２ｊ）がＸ軸線に沿って大きく伸びるようになる。逆に、下ウェハＷ２のＹ軸線の外縁付近は、吸着面３００の変形において、吸着面３００に吸着されていない自由端となっている。そのため、下ウェハＷ２のＹ軸線の上面も伸びるが、その伸び量はＸ軸線よりも小さくなる。
【0101】
すなわち、図１３（Ｃ）に示すように、吸着面３００を変形した後の下ウェハＷ２において、Ｘ軸線の各基準点Ｐ２ｘは、径方向外側に大きく移動する。また、Ｙ軸線の各基準点Ｐ２ｙは、径方向外側に小さく移動する。なお、図１３（Ｃ）では、各基準点Ｐ２ｘおよび各基準点Ｐ２ｙの移動量を矢印の長さにより誇張して示しているが、実際の各基準点Ｐ２ｘおよび各基準点Ｐ２ｙの移動は、数μｍ～数ｍｍ程度と微量である。
【0102】
吸着面３００の変形前に、下チャック２３１により下ウェハＷ２を吸着して、吸着面３００を変形させる動作は、下チャック２３１のＸ軸線に限定されないことは勿論である。制御装置９０は、下チャック２３１のＹ軸線のゾーン（ｃｈ７、ｃｈ８）により下チャック２３１の非接合面Ｗ２ｎを吸着して、吸着面３００を変形させることができる。これにより、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊのＹ軸線が大きく伸びる一方で、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊのＸ軸線が小さく伸びることになる。
【0103】
以上の下チャック２３１により下ウェハＷ２を吸着して、吸着面３００を変形させる動作について、制御装置９０は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の各反り状態に基づき、動作の実施／非実施、および吸着させるゾーンの設定について判定を行う。例えば、図１４（Ａ）に示すように、上ウェハＷ１が反っていない状態で、凹反りの下ウェハＷ２においてＸ軸線の反り量がＹ軸線の反り量よりも大きい場合、制御装置９０は、下ウェハＷ２のＸ軸線を吸着することを判定する。この関係性では、下ウェハＷ２のＸ軸線における反り量の影響が大きいと言え、この反り量が大きい方の下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊを伸ばす必要があるからである。
【0104】
つまり、図１４（Ｂ）の左図に示すように、吸着前の下ウェハＷ２は、Ｘ軸線の各基準点Ｐ２ｘが径方向内側に大きく移動し、Ｙ軸線の各基準点Ｐ２ｙが径方向内側に小さく移動している。この場合、制御装置９０は、反り量が大きい方に対向する吸着面３００のｃｈ５、ｃｈ６に吸着圧力を発生させる判定を行う。下チャック２３１は、制御装置９０の制御下にｃｈ５、ｃｈ６に吸着圧力を発生させて、下ウェハＷ２のＸ軸線の外縁付近を強固に保持し、その後に吸着面３００を変形させる。またこの際、制御装置９０は、下ウェハＷ２の反り量に基づき、吸着面３００の中心が外縁に対して突出する突出量を適宜調整するとよい。
【0105】
これにより、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊのＸ軸線が大きく伸び、Ｘ軸線における縮む方向のストレスが相殺される。また、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊのＹ軸線が小さく伸び、Ｙ軸線における縮む方向のストレスが相殺される。したがって図１４（Ｂ）の右図に示すように、吸着面３００を変形した後の下ウェハＷ２の各基準点Ｐ２ｘ、Ｐ２ｙは、接合装置１の接合時に、上ウェハＷ１の各基準点と良好に重なるようになる。
【0106】
なお、下チャック２３１に載置する下ウェハＷ２が凸反りである場合には、接合面Ｗ２ｊが径方向外側に伸びていることになる。この場合、制御装置９０は、下ウェハＷ２のＸ軸線とＹ軸線のうち反り量が小さい方に対向するゾーンに吸着圧力を発生させるとよい。これにより、伸びが小さい方の軸線の各基準点を、伸びが大きい方の軸線の各基準点に合わせることができる。
【0107】
また、図１４（Ｃ）に示すように、上ウェハＷ１に反りが多少生じている場合には、制御装置９０は、上ウェハＷ１の各基準点と下ウェハＷ２の各基準点とが合うように、下チャック２３１の動作を適宜制御するとよい。例えば、凹反りによって上ウェハＷ１のＸ軸線の各基準点Ｐ１ｘおよびＹ軸線の各基準点Ｐ１ｙが径方向内側にずれている場合、上ウェハＷ１の各基準点Ｐ１ｘ、Ｐ１ｙのずれと、下ウェハＷ２の各基準点Ｐ２ｘ、Ｐ２ｙのずれと、を合わせるように下チャック２３１を動作させる。図１４（Ｃ）の例では、下ウェハＷ２の各基準点Ｐ２ｘ、Ｐ２ｙのずれに対向する上ウェハＷ１の各基準点Ｐ１ｘ、Ｐ１ｙのずれを減算することで、相互の基準点を合わせている。そして、制御装置９０は、減算後の下ウェハＷ２の各基準点Ｐ２ｘ、Ｐ２ｙに応じて、下チャック２３１の動作を制御する。図１４（Ｃ）の例では、下チャック２３１により下ウェハＷ２のＸ軸線を吸着した後、吸着面３００の突出量を調整することで、下ウェハＷ２の各基準点Ｐ２ｘを径方向外側に短く移動させればよい。
【0108】
図１５（Ａ）に示すように、凸反りの上ウェハＷ１においてＸ軸線の反り量がＹ軸線の反り量よりも大きい状態で、下ウェハＷ２が反っていない場合、制御装置９０は、やはり下ウェハＷ２のＸ軸線を吸着することを判定する。この関係性では、上ウェハＷ１のＸ軸線における反りの影響が大きく、これに対応する下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊを伸ばす必要があると言えるからである。
【0109】
つまり、図１５（Ｂ）の左図に示すように、吸着前の上ウェハＷ１は、Ｘ軸線の各基準点Ｐ１ｘが径方向内側に大きく移動し、Ｙ軸線の各基準点Ｐ１ｙが径方向内側に小さく移動している。この場合、制御装置９０は、吸着面３００のｃｈ５、ｃｈ６に吸着圧力を発生させる判定を行う。下チャック２３１は、制御装置９０の制御下にｃｈ５、ｃｈ６の吸着圧力を発生させて下ウェハＷ２のＸ軸線の外縁付近を強固に保持し、その後に吸着面３００を変形させる。またこの際、制御装置９０は、上ウェハＷ１の反り量に基づき、吸着面３００の中心が外縁に対して突出する突出量を適宜調整するとよい。
【0110】
これにより、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊのＸ軸線が大きく伸びて、下ウェハＷ２のＸ軸線の各基準点Ｐ２ｘを上ウェハＷ１のＸ軸線の各基準点Ｐ１ｘに合わせることが可能となる。また、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊのＹ軸線が小さく伸びて、下ウェハＷ２のＹ軸線の各基準点Ｐ２ｙを上ウェハＷ１のＹ軸線の各基準点Ｐ１ｙに合わせることができる。したがって、吸着面３００を変形した後の下ウェハＷ２の各基準点Ｐ２ｘ、Ｐ２ｙは、接合装置１の接合時に、上ウェハＷ１の各基準点Ｐ１ｘ、Ｐ１ｙと良好に重なるようになる。
【0111】
なお、図１５（Ｃ）に示すように、下ウェハＷ２に反りが多少生じている場合には、制御装置９０は、上ウェハＷ１の各基準点と下ウェハＷ２の各基準点とが合うように、下チャック２３１の動作を適宜制御するとよい。例えば、凹反りによって下ウェハＷ２のＸ軸線の各基準点Ｐ２ｘおよびＹ軸線の各基準点Ｐ２ｙが径方向内側にずれている場合、上ウェハＷ１の各基準点Ｐ１ｘ、Ｐ１ｙのずれと、下ウェハＷ２の各基準点Ｐ２ｘ、Ｐ２ｙのずれと、を合わせるように下チャック２３１を動作させる。図１５（Ｃ）の例では、上ウェハＷ１の各基準点Ｐ１ｘ、Ｐ１ｙのずれに対して、下ウェハＷ２の各基準点Ｐ２ｘ、Ｐ２ｙの径方向内側のずれを加算することで、相互の基準点を合わせている。そして、制御装置９０は、加算後の上ウェハＷ１の各基準点Ｐ１ｘ、Ｐ１ｙに応じて、下チャック２３１の動作を制御する。例えば図１５（Ｃ）の例では、下チャック２３１により下ウェハＷ２のＸ軸線を吸着した後、吸着面３００の突出量を調整することで、下ウェハＷ２の各基準点Ｐ２ｘを径方向外側に短く移動させればよい。
【0112】
本実施形態に係る接合装置１は、基本的には以上のように構成され、以下その動作について図１６のフローチャートを参照しながら説明する。
【0113】
図１６に示すように、接合方法では、接合予定の上ウェハＷ１および下ウェハＷ２について接合装置１に搬入する前に、反り測定装置５により当該上ウェハＷ１および下ウェハＷ２のそれぞれの反りを測定する（ステップＳ２０１）。制御装置９０は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の反り状態の情報を反り測定装置５から取得する。反り測定装置５による上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の測定は、図示しない搬送装置により反り測定装置５にウェハを搬送して自動的に実施してもよく、ユーザの手動によって実施してもよい。
【0114】
次に、制御装置９０は、図４の各ステップＳ１０１～Ｓ１０４に沿って上ウェハＷ１を処理した後、搬送装置６１により接合モジュール４１内に上ウェハＷ１を搬入して、上チャック２３０に上ウェハＷ１を吸着させる（図１６のステップＳ２０２）。また、制御装置９０は、図４の各ステップＳ１０５～Ｓ１０８に沿って下ウェハＷ２を処理した後、下チャック２３１に下ウェハＷ２を載置する（図１６のステップＳ２０３）。このステップＳ２０２、Ｓ２０３の動作は、図８のステップＳ１１１の動作と同じである。
【0115】
また、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の搬送中等において、制御装置９０は、測定された上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の反り状態に基づき、下ウェハＷ２を吸着面３００に載置した後に吸着面３００の変形を行うか否かを判定する（ステップＳ２０４）。例えば、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の反り状態（反り量、反りの向き等）が相互に同じ場合、言い換えれば、上ウェハＷ１の各基準点および下ウェハＷ２の各基準点が予め略一致している場合、制御装置９０は、吸着面３００を変形しないことを判定する。吸着面３００を変形しない場合（ステップＳ２０４：ＮＯ）には、後記のステップＳ２０５～Ｓ２０７を飛ばしてステップＳ２０８に進む。その一方で、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の反り状態（反り量、反りの向き等）が相互にずれている場合、制御装置９０は、吸着面３００の変形を判定し（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）、ステップＳ２０５に進む。吸着面３００を変形する場合、制御装置９０は、さらに上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の反りの状態（各反りの向きにおける反り量の差分）に基づき、吸着面３００の変形量（突出量）を設定する。
【0116】
そして、制御装置９０は、取得した上ウェハＷ１の反り状態および下ウェハＷ２の反り状態に基づいて、下チャック２３１の各ゾーンのうち下ウェハＷ２を吸着するゾーン（一部）を設定する（ステップＳ２０５）。制御装置９０は、予め保有している計算式やマップ情報等と、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の反りの状態（各反りの向きにおける反り量の差分）とを用いて、上記したように上ウェハＷ１の各基準点および下ウェハＷ２の各基準点を合わせることが可能なゾーンを抽出する。そして、制御装置９０は、図８のステップＳ１１２を行う前に、以下のステップＳ２０６～ステップＳ２０８を行う。
【0117】
具体的には、制御装置９０は、吸着圧力発生部３１０を動作させてステップＳ２０５で設定した各ゾーンに吸着圧力を発生させることで、各ゾーンに対向する下ウェハＷ２の下面（非接合面Ｗ２ｎ）を吸着する（ステップＳ２０６：（Ａ）の工程）。これにより、下ウェハＷ２のＸ軸線の外縁付近またはＹ軸線の外縁付近が、設定された下チャック２３１のゾーンに吸着される。
【0118】
さらに、制御装置９０は、下ウェハＷ２を保持した状態で（下ウェハＷ２の吸着を継続しながら）、吸着面３００の中央領域Ａを外縁に対して突出させることにより、吸着面３００を変形させる（ステップＳ２０７：（Ｂ）の工程）。これにより、吸着面３００の変形に追従するように下ウェハＷ２が変形し、上ウェハＷ１の各基準点と下ウェハＷ２の各基準点とを接合時において互いに対向する位置に重ねることができる。
【0119】
吸着面３００の変形後（または吸着面３００を変形しない場合は下ウェハＷ２の載置後）、制御装置９０は、吸着圧力発生部３１０を動作させて、吸着面３００全体で下ウェハＷ２を吸着する（ステップＳ２０８）。なおこの際、吸着圧力発生部３１０は、各チャンネル間で吸着圧力を個別に変えて下ウェハＷ２を吸着してもよい。以上のステップＳ２０１～ステップＳ２０８までの動作によって、下チャック２３１に下ウェハＷ２を載置する基板載置方法が終了する。
【0120】
最後に、制御装置９０は、下チャック２３１により下ウェハＷ２を保持した状態で、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを接合する接合動作を行う（ステップＳ２０９：（Ｃ）の工程）。この接合動作については図８のステップＳ１１２～Ｓ１１６までの処理を実施すればよい。上記の処理フローを行っていることで、接合装置１は、上ウェハＷ１の各基準点と下ウェハＷ２の各基準点と一致した状態で、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を精度よく接合できる。
【0121】
以上のように、本実施形態に係る接合装置１および基板載置方法は、上ウェハＷ１または下ウェハＷ２の反り状態に基づき、複数のゾーンの一部に吸着圧力を発生させて下ウェハＷ２を吸着した状態で、吸着面３００を変形させる。よって例えばストレスより、上ウェハＷ１の各基準点と下ウェハＷ２の各基準点とに相対的にずれが生じていても、相互の各基準点のずれを緩和できる。その結果、接合装置１および基板載置方法は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２のストレスの分布を改善して、基板を適切に保持できる。
【0122】
特に、接合装置１は、上チャック２３０および下チャック２３１のうち、下チャック２３１の吸着面３００を変形させて、上チャック２３０の吸着面を変形しない構成としている。これにより、上ウェハＷ１を押動ピン２５１で押して中央から貼合していく過程で、上ウェハＷ１を伸ばす一方で、吸着面３００の下ウェハＷ２の変形により上ウェハＷ１の各基準点のずれをキャンセルできる。なお、接合装置１は、上チャック２３０（上ウェハＷ１）を変形する構成でもよく、あるいは上チャック２３０および下チャック２３１の両方を変形する構成でもよい。
【0123】
また、接合装置１は、Ｘ軸線の反り量およびＹ軸線の反り量に基づき、吸着圧力を発生させるゾーンを設定することで、下ウェハＷ２を吸着面３００に適切に保持することができる。さらに下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊにおいて伸ばす必要がある箇所を充分に伸ばすことができる。
【0124】
そして、接合装置１は、中央領域Ａを挟んだ対称位置のゾーン（例えば、ｃｈ５とｃｈ６）を吸着することで、下チャック２３１に対する下ウェハＷ２のずれを良好に抑制できる。特に、接合装置１は、第２外側領域Ｂ２の各ゾーンにおいて下ウェハＷ２を吸着することで、下ウェハＷ２においてストレスが顕在化し易い外縁付近を良好に伸ばすことができる。
【0125】
またさらに、接合装置１は、上ウェハＷ１の反り状態を加味して下ウェハＷ２を吸着するゾーンを設定することで、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２を一層精度よく対向させる（各基準点同士を合わせる）ことができる。
【0126】
なお、本実施形態に係る接合装置１および基板載置方法は、上記の実施形態に限らず種々の変形例をとり得る。例えば、接合装置１は、吸着面３００の変形前に、外側領域Ｂの複数のゾーンにおいて、異なる吸着圧力を発生させてもよい。一例として、下ウェハＷ２を大きく伸ばしたいいゾーン（例えば、Ｘ軸線のｃｈ５、ｃｈ６）には第１吸着圧力を付与し、下ウェハＷ２を小さく伸ばしたいゾーン（例えば、Ｙ軸線のｃｈ７、ｃｈ８）には第１吸着圧力よりも弱い第２吸着圧力を付与するとよい。あるいは、ダイアゴナル方向のゾーン（例えば、ｃｈ９、ｃｈ１０）について、第１吸着圧力よりも弱い第２吸着圧力（または第２吸着圧力よりも弱い第３吸着圧力）を付与してもよい。要するに、吸着面３００の変形前から変形する過程における各ゾーンの吸着圧力は任意に設定してよい。例えば、接合面Ｗ２ｊにおいて最も伸ばしたい箇所がダイアゴナル方向にある場合には、ダイアゴナル方向の吸着圧力を最も強くしてよい。
【0127】
また上記した実施形態では、下ウェハＷ２を吸着する際の下チャック２３１のゾーンは、Ｘ軸線の場合はｃｈ５、ｃｈ６であり、Ｙ軸線の場合はｃｈ７、ｃｈ８である。しかしながら、接合装置１は、下ウェハＷ２を吸着する際のゾーンについて、任意に設定してよい。例えば、図１７（Ａ）～図１７（Ｆ）には、下ウェハＷ２を吸着する際の下チャック２３１の各ゾーンの別例を示している。
【0128】
図１７（Ａ）に示す第１変形例に係る接合装置１は、下ウェハＷ２のＸ軸線を吸着する場合に、第２外側領域Ｂ２のｃｈ５、ｃｈ６の他に、第１外側領域Ｂ１のｃｈ２を加えている。この場合でも、下チャック２３１は、下ウェハＷ２のＸ軸線を良好に固定した状態で吸着面３００を変形できる。なお下ウェハＷ２のＹ軸線を吸着する場合、接合装置１は、ｃｈ３、ｃｈ７、ｃｈ８に吸着圧力を付与すればよい。
【0129】
図１７（Ｂ）に示す第２変形例に係る接合装置１は、下ウェハＷ２のＸ軸線を吸着する場合に、外側領域Ｂのｃｈ２、ｃｈ５、ｃｈ６の他に、中央領域Ａのｃｈ１を加えている。この場合でも、下チャック２３１は、下ウェハＷ２のＸ軸線を良好に固定した状態で吸着面３００を変形できる。なお下ウェハＷ２のＹ軸線を吸着する場合、接合装置１は、ｃｈ１、ｃｈ３、ｃｈ７、ｃｈ８に吸着圧力を付与すればよい。
【0130】
図１７（Ｃ）に示す第３変形例に係る接合装置１は、下ウェハＷ２のＸ軸線を吸着する場合に、第１外側領域Ｂ１のｃｈ２のみに吸着圧力を発生させる。これにより例えば、下ウェハＷ２の中心と外縁の間の中間を伸ばしたい場合等において、その箇所を固定して変形できる。なお、下ウェハＷ２のＹ軸線を吸着する場合、接合装置１は、ｃｈ３に吸着圧力を付与すればよい。
【0131】
図１７（Ｄ）に示す第４変形例に係る接合装置１は、下ウェハＷ２のＸ軸線を吸着する場合に、第２外側領域Ｂ２のｃｈ５、ｃｈ６に加えて、ダイアゴナル方向のゾーン（ｃｈ９、ｃｈ１０）にも吸着圧力を発生させる。これにより例えば、下ウェハＷ２の外縁の広い範囲を下チャック２３１に吸着させることができ、下ウェハＷ２を伸ばす周方向の範囲を広げることが可能となる。なお、下ウェハＷ２のＹ軸線を吸着する場合、接合装置１は、ｃｈ７～ｃｈ１０に吸着圧力を付与すればよい。
【0132】
図１７（Ｅ）に示す第５変形例に係る接合装置１は、下ウェハＷ２のＸ軸線を吸着する場合に、第２外側領域Ｂ２のｃｈ５、ｃｈ６の他に、中央領域Ａのｃｈ１を加えている。この場合でも、下チャック２３１は、下ウェハＷ２のＸ軸線を良好に固定した状態で吸着面３００を変形できる。なお下ウェハＷ２のＹ軸線を吸着する場合、接合装置１は、ｃｈ１、ｃｈ７、ｃｈ８に吸着圧力を付与すればよい。
【0133】
図１７（Ｆ）に示す第６変形例に係る接合装置１は、下ウェハＷ２のＸ軸線の両端部を吸着せずに、下ウェハＷ２のＸ軸線の一端部のみ（図１７（Ｆ）ではｃｈ５）を吸着している。例えば、下ウェハＷ２の一部の部位を伸ばしたい場合には、それに対応するチャネルにより下ウェハＷ２を吸着することでも、その部位を良好に伸ばすことができる。なお下ウェハＷ２のＹ軸線を吸着する場合、接合装置１は、ｃｈ７に吸着圧力を付与する、またはｃｈ８に吸着圧力を付与すればよい。要するに、下ウェハＷ２を吸着するゾーンは対称形状をとっていなくてもよい。
【0134】
次に、他の実施形態に係る基板処理装置（接合装置１）の基板載置方法について、図１８（Ａ）～図１９を参照しながら説明する。他の実施形態に係る基板載置方法は、下チャック２３１に下ウェハＷ２を載置し、吸着面３００の各ゾーンの全部に吸着圧力を発生させて下ウェハＷ２を吸着した後に吸着面３００を変形する点で、吸着面３００のゾーン毎に吸着する上記の基板載置方法とは異なる。そして、この基板載置方法では、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の反りの状態（各反りの向きにおける反り量の差分）に基づき、吸着面３００の変形量（吸着面３００の突出量または陥没量）を調整する構成としている。
【0135】
ここで、従来の接合装置では、下ウェハＷ２の載置前に下チャックを変形させて、当該変形した後の下チャックに対して下ウェハＷ２を載置する動作を行っていた。この場合、下チャックの変形に対する下ウェハＷ２の変形量（伸びや縮み：基準点の移動）が少なくなる。これに対して、他の実施形態に係る基板載置方法は、下ウェハＷ２の載置前には平坦状の面を維持して下ウェハＷ２を載置させて、この載置後に下ウェハＷ２の全体を吸着して吸着面３００を変形させる。これにより、下ウェハＷ２は、下チャック２３１の変形と一体的に変形するようになり、変形量が大きくなる。例えば、上ウェハＷ１の各基準点と下ウェハＷ２の各基準点との間に大きなずれが生じていることで下ウェハＷ２の変形量が大きくなる場合でも、下チャック２３１は、広いレンジを持って下ウェハＷ２の変形を行うことが可能となる。
【0136】
図１８（Ａ）に示すように、制御装置９０は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の反り量の差分が大きい程、吸着面３００の変形量を大きくするように調整する。逆に図１８（Ｂ）に示すように、制御装置９０は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の反り量の差分が小さい程、吸着面３００の変形量を小さくするように調整する。これにより、下チャック２３１は、吸着面３００の変形に伴い、下ウェハＷ２の各基準点を適切な位置に移動させることができる。なお、接合装置１ではない基板処理装置においてウェハを変形する場合には、２つのウェハの差分ではなく載置予定のウェハの反り量に基づき、吸着面の変形量を設定してよい。
【0137】
また、接合装置１は、図１８（Ｃ）に示すように下チャック２３１の吸着面３００の全てのゾーンより下ウェハＷ２を吸着することで、下ウェハＷ２全体を安定的に変形させることが可能となる。この場合でも、吸着圧力発生部３１０は、少なくとも外側領域Ｂ（図１１参照）の複数のゾーンの一部に吸着圧力を発生させている状態と言える。ただし、接合装置１は、下ウェハＷ２の全体を吸着することに限定されず、例えば、図１８（Ｄ）に示すように、第２外側領域Ｂ２における周方向全周のゾーン（ｃｈ５～ｃｈ１０）または外側領域Ｂのゾーン全体により、下ウェハＷ２を吸着してもよい。下ウェハＷ２の外周部を環状に固定することによって、変形が大きい下ウェハＷ２の外周部を、吸着面３００の変形に伴い重点的に伸ばすことが可能となる。
【0138】
以下、他の実施形態に係る基板載置方法について、図１９のフローチャートを参照しながら説明する。制御装置９０は、接合装置１の各構成を制御して、図１９のステップＳ３０１～Ｓ３０８を実行する。ステップＳ３０１～Ｓ３０３は、図１６のステップＳ２０１～Ｓ２０３と略同一であり、その詳細な説明については省略する。
【0139】
ステップＳ３０４において、制御装置９０は、測定された上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の反り状態に基づき、吸着面３００の変形を行うか否かを判定する。例えば、上ウェハＷ１の各基準点および下ウェハＷ２の各基準点が予め略一致している場合、制御装置９０は、吸着面３００を変形しないことを判定し（ステップＳ３０４：ＮＯ）、後記のステップＳ３０９に進む。つまり、制御装置９０は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の反り状態に応じて、吸着面３００を変形させずにそのまま吸着することを選択する。一方、上ウェハＷ１の各基準点および下ウェハＷ２の各基準点が相互にずれている場合、制御装置９０は、吸着面３００の変形を判定し（ステップＳ３０４：ＹＥＳ）、ステップＳ３０５に進む。
【0140】
ステップＳ３０５において、制御装置９０は、取得した上ウェハＷ１の反り状態および下ウェハＷ２の反り状態に基づいて、吸着面３００の変形量を設定する。制御装置９０は、予め保有している計算式やマップ情報等と、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の反りの状態（各反りの向きにおける反り量の差分）とを用いて、上ウェハＷ１の各基準点および下ウェハＷ２の各基準点を合わせることが可能な変形量を算出する。
【0141】
そして、下ウェハＷ２を吸着面３００に載置した後に、制御装置９０は、吸着圧力発生部３１０を動作させて、吸着面３００全体で下ウェハＷ２を吸着する（ステップＳ３０６）。これにより、下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎ全体が吸着面３００に固定される。
【0142】
次に、制御装置９０は、ステップＳ３０５で算出した吸着面３００の変形量に基づき、吸着面３００および下ウェハＷ２を変形させる（ステップＳ３０７）。吸着面３００の全面に固定された下ウェハＷ２は、この吸着面３００の変形に追従して円滑に変形するようになる。例えば、上ウェハＷ１の各基準点と下ウェハＷ２の各基準点の位置ずれが大きい場合でも、下ウェハＷ２は、相互の各基準点の位置ずれを解消するように吸着面３００の変形に応じて、当該下ウェハＷ２の各基準点を移動させることできる。
【0143】
また、ステップＳ３０４において吸着面３００を変形しないことを判定した場合、制御装置９０は、ステップＳ３０９において、吸着面３００全体で下ウェハＷ２を吸着する。これにより、変形していない吸着面３００に下ウェハＷ２を固定できる。
【0144】
最後に、制御装置９０は、下チャック２３１により下ウェハＷ２を保持した状態で、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを接合する接合動作を行う（ステップＳ３０８：（Ｃ）の工程）。接合装置１は、ステップＳ３０５～Ｓ３０７またはステップＳ３０９の処理フローを行っていることで、上ウェハＷ１の各基準点と下ウェハＷ２の各基準点と一致した状態として、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を精度よく接合できる。
【0145】
上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の接合後に、接合装置１は、接合ウェハＴの吸着を解除する。例えば、接合装置１は、吸着面３００の変形を維持したまま、接合ウェハＴの回収時に各リフトピン２６５の上昇タイミングで下ウェハＷ２の吸着を解除して、接合ウェハＴを搬送可能とする。これにより、吸着面３００の変形を戻した後に接合ウェハＴを搬送するよりも、接合ウェハＴを早く搬出でき、スループットを向上させることができる。なお、接合ウェハＴの吸着解除のタイミングおよび吸着面３００の変形解除のタイミングは、特に限定されず、任意に設定してよい。
【0146】
以上のように、他の実施形態に係る基板載置方法でも、下ウェハＷ２のストレスの分布を改善して、下ウェハＷ２を適切に保持できる。特に、この基板載置方法は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の反り状態に基づく変形量となるように吸着面３００を変形させる。これにより、上ウェハＷ１の基準点と下ウェハＷ２の基準点とを容易に合わせることができる。しかも、下ウェハＷ２は、下チャック２３１に吸着された状態で、吸着面３００の変形により伸びや縮みが生じることで、その変形量が大きくなる。したがって例えば、上ウェハＷ１の基準点と下チャック２３１の基準点のずれが大きい場合でも、下ウェハＷ２を充分に変形させて基準点同士を合わせることが可能となる。
【0147】
なお、この基板載置方法も、種々の変形例をとることができる。例えば、上記の説明では、下チャック２３１は、吸着面３００を平坦面として下ウェハＷ２を載置し、その後に吸着面３００を変形させる例を説明した。これに限らず、接合装置１は、下チャック２３１の吸着面３００を多少変形させた状態として下ウェハＷ２を載置し、この載置後にさらに吸着面３００を変形させる構成を採ってもよい。一例として、接合装置１は、下チャック２３１の吸着面３００を予め５０μｍ変形させた状態で下ウェハＷ２を載置し、載置後に吸着面３００をさらに５０μｍ（合計で１００μｍ）変形させることができる。なお、接合装置１は、吸着面３００を予め変形させた状態で下ウェハＷ２を載置した後、吸着面３００を変形させない判定を行ってもよい。
【0148】
また、基板載置方法は、下チャック２３１の各ゾーンのうち一部のゾーンにより下ウェハＷ２を吸着し、この吸着状態で吸着面３００の変形量を調整しながら変形を行ってもよい。これにより、基板載置方法は、例えば、下ウェハＷ２のＸ軸方向の各基準点およびＹ軸方向の各基準点のずれ量が異なる場合でも、両方の各基準点が均等な割り付けとなる位置に下ウェハＷ２を変形できる。
【0149】
今回開示された実施形態に係る基板処理装置（接合装置１）および基板載置方法は、すべての点において例示であって制限的なものではない。実施形態は、添付の請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形および改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
【符号の説明】
【0150】
１ 接合装置
９０ 制御装置
２３３ 吸着部
２３５ 圧力可変空間
２３６ 変形調整部
３００ 吸着面
３１０ 吸着圧力発生部
Ａ 中央領域
Ｂ 外側領域
Ｗ１ 上ウェハ
Ｗ２ 下ウェハ
９０ 制御装置
２３３ 吸着部
２３５ 圧力可変空間
２３６ 変形調整部
３００ 吸着面
３１０ 吸着圧力発生部
Ａ 中央領域
Ｂ 外側領域
Ｗ１ 上ウェハ
Ｗ２ 下ウェハ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】