特開 2024-116963 基板処理装置、および基板載置方法

(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】P2024116963

(43)【公開日】2024-08-28

(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 20060101AFI20240821BHJP

   H01L 27/00 20060101ALI20240821BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 P

H01L27/00 301B

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023022849

(22)【出願日】2023-02-16

(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】元田 公男

(72)【発明者】

【氏名】菅川 賢治

(72)【発明者】

【氏名】小濱 範史

(72)【発明者】

【氏名】福島 秀行

(72)【発明者】

【氏名】杉原 紳太郎

(72)【発明者】

【氏名】和田 憲雄

【テーマコード（参考）】

5F131

【Ｆターム（参考）】

5F131AA02

5F131AA03

5F131AA32

5F131AA33

5F131BA51

5F131BA60

5F131CA06

5F131CA70

5F131EA10

5F131EA22

5F131EA23

5F131EA24

5F131EA27

5F131EB01

5F131EB02

(57)【要約】

【課題】基板の残留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。保持部は、中央領域において保持部に基板を吸着させる吸着圧力を発生させる第１吸着圧力発生部と、外側領域において保持部に基板を吸着させる吸着圧力を発生させる第２吸着圧力発生部と、を備える。また、保持部は、外側領域において保持部から基板を遠ざける方向の外力を当該基板に付与する外力付与部を有する。
【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、
前記保持部は、
前記中央領域において前記保持部に前記基板を吸着させる吸着圧力を発生させる第１吸着圧力発生部と、
前記外側領域において前記保持部に前記基板を吸着させる吸着圧力を発生させる第２吸着圧力発生部と、
前記外側領域において前記保持部から前記基板を遠ざける方向の外力を当該基板に付与する外力付与部と、を備える、
基板処理装置。

【請求項2】

前記外力付与部は、前記外側領域の周方向の一部のゾーンに設けられ、
前記基板において反りが生じている外周部の一部に前記外力を付与する、
請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記外力付与部は、前記基板において中央部が外周部よりも前記吸着面から離れている凸反りが生じている軸線の外周部に対向する位置に、前記外力を付与する、
請求項２に記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記外力付与部は、前記吸着面に前記基板を載せた状態であって且つ前記吸着面に前記基板を吸着する前の状態で、前記外側領域における前記基板と前記保持部の間の隙間が最も小さくなる前記ゾーンに少なくとも設けられている、
請求項３に記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記外力付与部は、前記中央領域を基点として前記外側領域の周方向の対称位置にある前記ゾーンに設けられている、
請求項４に記載の基板処理装置。

【請求項6】

前記外力付与部は、前記保持部に気体を供給して、前記外側領域から前記基板に対して前記外力である当該気体を吹き付ける、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板処理装置。

【請求項7】

前記外力付与部は、前記吸着面と相対的に昇降可能なピンを有し、前記ピンを上昇させて前記基板に接触させることで前記外力を付与する、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板処理装置。

【請求項8】

前記第１吸着圧力発生部、前記第２吸着圧力発生部および前記外力付与部を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、前記第１吸着圧力発生部により前記中央領域において前記基板を吸着すると共に、前記外力付与部により前記外側領域において前記基板に前記外力を付与する、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板処理装置。

【請求項9】

前記制御装置は、
前記外力付与部により前記外力を付与した後に、前記第２吸着圧力発生部により前記外側領域において前記基板を吸着する、
請求項８に記載の基板処理装置。

【請求項10】

前記保持部よりも鉛直方向上側に設けられ、前記基板の一方である第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の他方である第２基板を保持し、
前記上側保持部から前記第１基板を落とすことで、前記第１基板と前記第２基板を接合する、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板処理装置。

【請求項11】

前記保持部は、前記中央領域が前記外側領域よりも突出している前記吸着面を有する、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板処理装置。

【請求項12】

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、を有する保持部に対して、前記基板を載置する基板載置方法であって、
前記中央領域において前記保持部に前記基板を吸着させる吸着圧力を発生させる工程と、
前記外側領域において前記保持部に前記基板を吸着させる吸着圧力を発生させる工程と、
前記外側領域において前記保持部から前記基板を遠ざける方向の外力を当該基板に付与する工程と、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残留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、基板の残留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、前記保持部は、前記中央領域において前記保持部に前記基板を吸着させる吸着圧力を発生させる第１吸着圧力発生部と、前記外側領域において前記保持部に前記基板を吸着させる吸着圧力を発生させる第２吸着圧力発生部と、前記外側領域において前記保持部から前記基板を遠ざける方向の外力を当該基板に付与する外力付与部と、を備える、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、基板の残留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2】図１の接合装置の側面図である。

【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6】図５の接合モジュールの側面図である。

【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8】図４のステップＳ１０９の詳細を示すフローチャートである。

【図9】図９（Ａ）は、図８のステップＳ１１２における動作の一例を示す側面図である。図９（Ｂ）は、図９（Ａ）に続く動作を示す側面図である。図９（Ｃ）は、図９（Ｂ）に続く動作を示す側面図である。

【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12】図１２（Ａ）は、下ウェハの反りの一例を示す斜視図である。図１２（Ｂ）は、凹反りの下ウェハと吸着面による吸着状態の関係を示す説明図である。図１２（Ｃ）は、凸反りの下ウェハと吸着面による吸着状態の関係を示す説明図である。

【図13】下チャックにより下ウェハに外力を付与した状態を示す側面断面図である。

【図14】図１４（Ａ）は、基板載置方法の一例を示すフローチャートである。図１４（Ｂ）は、基板載置方法の一例を示すタイミングチャートである。

【図15】図１５（Ａ）は、基板載置方法の第１動作を示す図である。図１５（Ｂ）は、基板載置方法の第２動作を示す図である。図１５（Ｃ）は、基板載置方法の第３動作を示す図である。

【図16】第１変形例に係る下チャックを示す側面断面図である。

【図17】第２変形例に係る下チャックを示す側面断面図である。

【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、基板の一方である第１基板Ｗ１と、基板の他方である第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、例えば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。よって以下、第１基板Ｗ１を「上ウェハＷ１」、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、この搬送路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軸回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、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、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、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り、メモリ９２に記憶されたプログラムを実行処理する。メモリ９２は、不揮発性メモリおよび揮発性メモリを含む。

【0024】

次に、図４を参照して、本実施形態の接合方法について説明する。図４に示すステップＳ１０１～Ｓ１０９は、制御装置９０の制御下に実施される。

【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２３０と下チャック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上側保持部である。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保持部である。

【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、上ウェハＷ１を上チャック２３０に渡す際に、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が進入しやすいように、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。貫通孔２４３の周辺には押動部２５０が設置される。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。なお、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、上昇することで、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、受け取り時に、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。

【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と、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制御部２３６と、を備える。吸着部２３３の材質は、例えば、アルミナまたは炭化ケイ素などのセラミックである。

【0059】

変形制御部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。以上のように構成される接合モジュール４１は、下ウェハＷ２の保持前に下チャック２３１の吸着面３００を適切な形状に変形して、搬送装置６１により搬送される下ウェハＷ２を吸着保持することができる。

【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。つまり、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。

【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気体制御部３１０が接続されている。具体的には、気体制御部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、気体制御部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、接続されているゾーンに吸着圧力を発生させる吸着圧力発生部３２０のみを有するものと、吸着圧力発生部３２０に加えて、接続されているゾーンからエアを吹き出させる外力付与部３３０を有するものとがある。以下、吸着圧力発生部３２０と外力付与部３３０とを有するものを調整機構３１１Ａともいう。

【0086】

吸着圧力発生部３２０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と、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。吸着圧力発生部３２０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が接続されているゾーンに吸着圧力（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】

中央領域Ａである１ｃｈには、吸着圧力発生部３２０のみの調整機構３１１が接続されている。以下、中央領域Ａに吸着圧力を発生させる吸着圧力発生部３２０を第１吸着圧力発生部３２１ともいう。一方、外側領域Ｂであるｃｈ２～ｃｈ１０には、吸着圧力発生部３２０のみの調整機構３１１と、吸着圧力発生部３２０と外力付与部３３０とを含む調整機構３１１Ａとが混在する。以下、外側領域Ｂに吸着圧力を発生させる吸着圧力発生部３２０を第２吸着圧力発生部３２２ともいう。

【0088】

詳細には、外側領域Ｂにおいて、調整機構３１１（第２吸着圧力発生部３２２のみ）が接続されるゾーンは、ｃｈ２～ｃｈ４、ｃｈ９、ｃｈ１０である。外側領域Ｂにおいて、調整機構３１１Ａ（第２吸着圧力発生部３２２と外力付与部３３０）が接続されるゾーンは、ｃｈ５～ｃｈ８である。なお、図１１では、吸着圧力発生部３２０のみが接続される各ゾーンについてシングルハッチで示し、吸着圧力発生部３２０と外力付与部３３０が接続される各ゾーンについてクロスハッチで示す。

【0089】

各調整機構３１１Ａの外力付与部３３０は、吸着面３００の上方向（Ｚ軸正方向）に向かってエアを吹き出し可能としている。この外力付与部３３０は、流通ライン３１２に接続される圧送ライン３１６を有すると共に、この圧送ライン３１６上に圧送ポンプ３１７、開閉バルブ３１８および流量調整器３１９を備える。各外力付与部３３０は、制御装置９０の制御下に、所定の圧送ライン３１６の圧送ポンプ３１７を作動させて開閉バルブ３１８を開放する。これにより、圧送ライン３１６から流通ライン３１２にエアが供給され、このエアは、流通ライン３１２が接続されているゾーンにおいて、吸着圧力の付与時と共通の孔（不図示）を通して上方向に吹き出される。また、制御装置９０は、流量調整器３１９により吹き出すエアの大きさを制御できる。なお、外力付与部３３０は、流通ライン３１２とは別に下チャック２３１に接続され、吸着圧力の付与時の孔と別の孔（不図示）から上方向にエアを吹き出す構成でもよい。

【0090】

次に、図１２を参照して、下ウェハＷ２に生じる反りについて説明する。図１２（Ａ）において、白黒の階調は、下チャック２３１の吸着面３００に対する下ウェハＷ２の上面（接合面Ｗ２ｊ）の高さを表す。色が黒色に近いほど、下ウェハＷ２の上面の高さが低く、下ウェハＷ２の上面と下チャック２３１の吸着面３００との間隔が小さい。

【0091】

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、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。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し、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する。

【0092】

気体制御部３１０（図１１参照）により下チャック２３１の吸着面３００に吸着圧力を発生させる前に、下ウェハＷ２は、図１２（Ａ）に示すように反っていることがある。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下ウェハＷ２に応力がかかり、下ウェハＷ２の反りが生じる。

【0093】

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。

【0094】

そして、接合装置１は、下ウェハＷ２の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の向き（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。

【0095】

下ウェハＷ２の反りは、下ウェハＷ２の中心を基点とした場合に、対称位置にある外縁が吸着面３００に近づく方向（鉛直方向下側）に反った形態と、対称位置にある外縁が吸着面３００から離れる方向（鉛直方向上側）に反った形態とがある。以下では、下ウェハＷ２の外縁が下方向に向かう反り（上に凸の反り）、言い換えれば、下ウェハＷ２の中央部が外周部よりも吸着面３００から離れている反りを凸反りという。また、下ウェハＷ２の外縁が上方向に向かう反り（上に凹の反り）、言い換えれば、下ウェハＷ２の外周部が中央部よりも吸着面３００から離れている反りを凹反りという。

【0096】

例えば、下ウェハＷ２は、Ｙ軸線上における２つの外縁から中心に向かって凸状に湾曲している凸反りの場合に、Ｘ軸線上における２つの外縁から中心に向かって凹状に湾曲する凹反りの鞍型曲面に形成される。逆に、Ｙ軸線上における２つの外縁から中心に向かって凹状に湾曲している凹反りの場合には、Ｘ軸線上における２つの外縁から中心に向かって凸状に湾曲する凸反りの鞍型曲面に形成される。言い換えれば、下ウェハＷ２の反りは、２つの直交する径方向の直線において相互に逆の方向になる。

【0097】

そして、図１２（Ｂ）に示すように、下ウェハＷ２において凹反りが生じている軸線上では、上面（接合面Ｗ２ｊ）が全体的に縮むようにストレスがかかり、また下面（非接合面Ｗ２ｎ）が全体的に伸びるようにストレスがかかる。そのため、下ウェハＷ２に対して何ら外力をかけずに下チャック２３１に載置すると、下ウェハＷ２の凹反りの軸線上では、上面が内側に向かうような残留ストレスが継続的に残ったままとなる。

【0098】

一方、図１２（Ｃ）に示すように、下ウェハＷ２において凸反りが生じている軸線上では、上面（接合面Ｗ２ｊ）が全体的に伸びるようなストレスがかかり、また下面（非接合面Ｗ２ｎ）が全体的に縮むようなストレスがかかる。そのため、下ウェハＷ２に対して何ら外力をかけずに下チャック２３１に載置すると、下ウェハＷ２の凸反りの軸線上では、下面が内側に向かうような残留ストレスが継続的に残ったままとなる。

【0099】

つまり、反りが生じている下ウェハＷ２には、その表面（上面、下面）内側に向かう残留ストレスが内在している。そして、この残留ストレスによって接合後における上ウェハＷ１と下ウェハＷ２のずれが大きくなると言える。そこで、本実施形態に係る下チャック２３１は、下ウェハＷ２の載置時に、外側領域Ｂにおける適宜のチャネル（５ｃｈと６ｃｈ、または７ｃｈと８ｃｈ）から下ウェハＷ２に外力をかけることで、下ウェハＷ２の残留ストレスを緩和する構成としている。

【0100】

以下、反りが生じている下ウェハＷ２を下チャック２３１に載置する際の動作について説明していく。図１３は、下ウェハＷ２を下チャック２３１に載置する際の動作を示す側面図である。

【0101】

図１３に示すように、接合モジュール４１は、各リフトピン２６５により支持している下ウェハＷ２を下降して下チャック２３１の吸着面３００に載置する。この際、ｃｈ１に接続している調整機構３１１（第１吸着圧力発生部３２１）は、流通ライン３１２を介して所定の圧力値の吸着圧力を中央領域Ａに生じさせて、下ウェハＷ２の中央部を中央領域Ａに吸着保持する（図１１も参照）。

【0102】

これに対して、凸反りが生じている軸線（図１３では、Ｘ軸線）上における一対の第２外側領域Ｂ２（ｃｈ５、ｃｈ６）には、外力付与部３３０を有する調整機構３１１Ａが接続されている。この外力付与部３３０は、流通ライン３１２を介して凸反りの軸線の両外周部に対して調整した流量のエアを吹き付けることができる。これに対して、接合モジュール４１は、凹反りが生じている一対の第２外側領域Ｂ２（ｃｈ７、ｃｈ８）に接続されている調整機構３１１Ａの外力付与部３３０については動作させない。

【0103】

すなわち、下ウェハＷ２は、Ｘ軸線（凸反りの軸線）の両外周部において吸着面３００から遠ざかる方向（上方向）の力（外力）を下方から受け、Ｙ軸線（凹反りの軸線）の両外周部において外力を受けない状態となる。その結果、下ウェハＷ２の凸反りの軸線の両外周部は、中央部に対して平らになる方向に変形して、残留ストレスを減らすことができる。また、凹反りの軸線の両外周部も、Ｘ軸線の変形に連動するかたちで、凹反りが解消される方向（吸着面３００）に近づいて、残留ストレスを減らすことができる。

【0104】

換言すれば、下ウェハＷ２は、下チャック２３１により凸反りの軸線の外周部にエアが吹き付けられる（外力が付与される）ことで、全体的に略平坦状となるように誘導される。その結果、反りにより内側に向かう残留ストレスを有する下ウェハＷ２は、残留ストレスの分布が改善された状態となる。そして、制御装置９０は、ｃｈ５、ｃｈ６からエアを吹き付けている最中に、下ウェハＷ２のｃｈ７、ｃｈ８に対向する凹反りの軸線の両外周部を吸着保持する。さらに、制御装置９０は、エアの吹き付け停止後に、ｃｈ５、ｃｈ６に対して吸着圧力を発生させる。これにより、下チャック２３１は、残留ストレスが低減された下ウェハＷ２の外周部を、ｃｈ５、ｃｈ６において良好に吸着保持することが可能となる。

【0105】

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、下ウェハＷ２を下チャック２３１に吸着保持する基板載置方法の動作について、図１４（Ａ）～図１５（Ｃ）を参照しながら説明する。図１４（Ａ）は、下ウェハＷ２を下チャック２３１に載置する際の動作フローのフローチャートである。図１４（Ｂ）は、下ウェハＷ２を下チャック２３１に載置する際のタイミングチャートである。図１５（Ａ）は、下ウェハＷ２を下チャック２３１に載置する第１動作例の図である。図１５（Ｂ）は、下ウェハＷ２を下チャック２３１に載置する第２動作例の図である。図１５（Ｃ）は、下ウェハＷ２を下チャック２３１に載置する第３動作例の図である。

【0106】

制御装置９０は、搬送装置６１による接合モジュール４１への下ウェハＷ２の搬入時に、下チャック２３１の各リフトピン２６５を上昇させることで下ウェハＷ２を受け取り、その後に各リフトピン２６５を下降する（図１４（Ａ）ステップＳ２０１）。下ウェハＷ２の搬入前に第２位置調節装置５２によって、下ウェハＷ２の凸反りの軸線は、図１５（Ａ）に示すように、下チャック２３１のＸ軸またはＹ軸に沿った方向に調整されている。なお、図１５では、下チャック２３１のＸ軸に沿った方向に凸反りが生じている例を示している。

【0107】

そして、制御装置９０は、下ウェハＷ２が下降して吸着面３００に充分に接近したタイミングで、第１吸着圧力発生部３２１を動作させ、中央領域Ａであるｃｈ１において下ウェハＷ２の中央部を吸着する（図１４（Ａ）のステップＳ２０２）。これにより図１５（Ｂ）に示すように、下ウェハＷ２の中央部が中央領域Ａに固定された状態となる。

【0108】

制御装置９０は、第２外側領域Ｂ２（外側領域Ｂ）の凸反りの軸線に対向する領域であるｃｈ５、ｃｈ６の外力付与部３３０を動作させ、ｃｈ５、ｃｈ６において下ウェハＷ２の対向面（非接合面Ｗ２ｎ）にエアを吹き付ける（図１４（Ａ）のステップＳ２０３）。これにより、下ウェハＷ２の凸反りの軸線の両外周部は、吸着面３００から遠ざかる方向（凸反りが緩和される方向）に力がかかる。そして、下ウェハＷ２は、凹反りの箇所も含めて全体的に平坦状となるように変形し、反りにより生じている残留ストレスが緩和されるようになる。

【0109】

凸反りの軸線の両外周部にエアが吹き付けられている状態で、制御装置９０は、第２外側領域Ｂ２の凹反りの軸線に対向する領域であるｃｈ７、ｃｈ８の第２吸着圧力発生部３２２を動作させて下ウェハＷ２を吸着する（図１４（Ａ）のステップＳ２０４）。これにより、下ウェハＷ２の凹反りの軸線の両外周部が吸着面３００に先に吸着保持されて、両外周部が凹反りに戻ることが阻止される。

【0110】

最後に、制御装置９０は、第２外側領域Ｂ２の凸反りに対向する領域であるｃｈ５、ｃｈ６の第２吸着圧力発生部３２２を動作させ、ｃｈ５、ｃｈ６において下ウェハＷ２の対向面（非接合面Ｗ２ｎ）を吸着する（図１４（Ａ）のステップＳ２０５）。これにより、下ウェハＷ２の凸反りの軸線の外周部は、残留ストレスが緩和された状態で吸着面３００に吸着される。

【0111】

すなわち、以上の基板載置方法によって、下チャック２３１は、下ウェハＷ２の残留ストレスの分布が改善した状態で、当該下チャック２３１を固定することができる。この状態で、上記した図１０の接合工程を実施することにより、接合装置１は、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とのずれが抑制された接合ウェハＴを精度よく製造することが可能となる。

【0112】

また、上記の制御装置９０による気体制御部３１０の動作タイミングをまとめると、図１４（Ｂ）に示すようなタイミングチャートとなる。すなわち、基板載置方法では、まず時点ｔ１において第１吸着圧力発生部３２１により中央領域Ａに吸着圧力を発生させる。これにより、下ウェハＷ２の中央部が下チャック２３１に固定される。下ウェハＷ２の中央部を吸着する吸着圧力は、下チャック２３１が下ウェハＷ２を保持している間にわたって継続的に付与される。

【0113】

そして、制御装置９０は、時点ｔ２において下ウェハＷ２の凸反りの軸線に対向する外側領域Ｂの外力付与部３３０を動作させて、凸反りの軸線の両外周部にエアを吹き付ける。これにより、下ウェハＷ２全体が略平坦状となるように変形が促される。なお、エアの吹き付けタイミングは、時点ｔ１の後に限らず、例えば、時点ｔ１と同時であってもよい。

【0114】

制御装置９０は、エアの吹き付け中である時点ｔ３において、下ウェハＷ２の凹反りの軸線に対向する外側領域Ｂの第２吸着圧力発生部３２２を動作させて、凹反りの軸線の両外周部を吸着する。この凹反りの軸線の両外周部を吸着する吸着圧力は、下チャック２３１が下ウェハＷ２を保持している間にわたって継続的に付与される。なお、凹反りの軸線の両外周部を吸着するタイミングも、時点ｔ２の後に限らず、例えば、時点ｔ２と同時であってもよい。

【0115】

制御装置９０は、時点ｔ４（下ウェハＷ２の凹反りの軸線の両外周部を固定した状態）で、外力付与部３３０の動作を停止する。そして、時点ｔ４後の時点ｔ５において、制御装置９０は、下ウェハＷ２の凸反りの軸線に対向する外側領域Ｂの第２吸着圧力発生部３２２を動作させて、凸反りの軸線の両外周部を吸着する。なお、外力付与部３３０の動作を停止するタイミングも、時点ｔ３の後に限らず、例えば時点ｔ３と同時であってもよい。また、下チャック２３１の吸着面３００の他のゾーン（ｃｈ２～ｃｈ４、ｃｈ９、ｃｈ１０）については、例えば、時点ｔ５以降に適宜の順で（または一斉に）吸着を行えばよい。

【0116】

以上のように、接合装置１および基板載置方法は、下ウェハＷ２に外力を付与する外力付与部３３０を備えることで、下ウェハＷ２の残留ストレスの分布を改善（均一化）することができる。その結果、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とのずれが可及的になくなり、接合装置１は、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを精度よく接合することができる。特に、接合装置１は、下ウェハＷ２において凸反りが生じている軸線に対向するゾーンからエアを吹き出すことで、凸反りの軸線の両外周部の変形を促すことができる。これにより、下ウェハＷ２は、凹反りの軸線でも平坦状への変形が促されて、ウェハ全体として残留ストレスを効果的に改善できる。

【0117】

また、外力付与部３３０は、図１２（Ｃ）に示すように吸着面３００に下ウェハＷ２を載せた状態であって且つ吸着面３００に下ウェハＷ２を吸着する前の状態で、外側領域Ｂにおける下ウェハＷ２と下チャック２３１の間の隙間が最も小さくなるゾーン（ｃｈ５～ｃｈ８）においてエアを吹き付ける。これにより、反りが大きい箇所である下ウェハＷ２の外周部のストレスを緩和できる。しかも、外力付与部３３０は、中央領域Ａを挟んで外側領域Ｂの対称位置から、凸反りの軸線の両外周部にエアを吹き付けることで、下ウェハＷ２を均等的に変形できる。

【0118】

さらに、制御装置９０は、中央領域Ａを吸着した状態で、凸反りの軸線の両外周部にエアを吹き付けることで、下ウェハＷ２の位置ずれをなくして、当該下ウェハＷ２を変形できる。またさらに、制御装置９０は、外力付与部３３０によりエアを吹き付けた後に、下ウェハＷ２の凸反りの軸線の両外周部を吸着することで、残留ストレスが緩和された下ウェハＷ２を適切に保持できる。

【0119】

なお、本開示に係る基板処理装置（接合装置１）は、上記の実施形態に限定されず、種々の変形例をとり得る。例えば、外力付与部３３０により下ウェハＷ２に付与する外力は、エアではなく別の気体であってもよい。別の気体の一例としては、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎ_２等の不活性ガスがあげられる。

【0120】

また、上記の実施形態において、下チャック２３１は、第２外側領域Ｂ２のみからエアを吹き出す構成としていた。しかしながら、下チャック２３１は、下ウェハＷ２の凸反りの軸線に対向する第１外側領域Ｂ１（ｃｈ２、ｃｈ３）からもエアを吹き出す構成としてよい。例えば、Ｘ軸線に凸反りが生じている場合、下チャック２３１は、ｃｈ２、ｃｈ５、ｃｈ６からエアを吹き出してよい。あるいは、Ｙ軸線に凸反りが生じている場合、下チャック２３１は、ｃｈ３、ｃｈ７、ｃｈ８からエアを吹き出してよい。これにより、下ウェハＷ２の凸反りの軸線上に一層安定して外力を付与することができ、残留ストレスの分布を改善することができる。この場合、下チャック２３１は、第１外側領域Ｂ１から吹き出すエアの量と、第２外側領域Ｂ２から吹き出すエアの量とを異ならせてもよい。一例としては、第２外側領域Ｂ２のエアの量を、第１外側領域Ｂ１のエアの量よりも増やすことで、下ウェハＷ２の外縁の近くに対してより大きな外力を付与することができる。

【0121】

また例えば、制御装置９０は、凸反りまたは凹反りの下ウェハＷ２の反り量に応じて、吹き出すエアの量を調整してもよい。一例として、下ウェハＷの反り量が大きい場合には、下チャック２３１から増量したエアを下ウェハＷ２に吹き付ける一方で、下ウェハの反り量が小さい場合には、下チャック２３１から減量したエアを下ウェハＷ２に吹き付ける。これにより、接合装置１は、下ウェハＷ２の残留ストレスを一層適切に改善することができる。

【0122】

図１６は、第１変形例に係る下チャック２３１Ａを示す側面断面図である。図１６に示すように、第１変形例に係る下チャック２３１Ａは、下ウェハＷ２の凸反りの軸線に外力を付与する外力付与部３４０として、吸着面３００と相対的に昇降可能なピン２６６を適用している点で、上記の下チャック２３１とは異なる。具体的には、外力付与部３４０は、第２外側領域Ｂ２のｃｈ５～ｃｈ８のそれぞれにピン２６６を備えると共に、各ピン２６６を独立して昇降させる昇降機構２６７を備える。

【0123】

制御装置９０は、中央領域において下ウェハＷ２の中央部を吸着保持した状態で、凸反りの軸線の両外周部に対向する領域のピン２６６を上昇させて、吸着面３００から遠ざかる方向の外力を凸反りの軸線の両外周部に付与する。この場合でも、外力付与部３４０は、下ウェハＷ２の残留ストレスの分布を改善することができる。しかも、複数のピン２６６を有する構成では、エアに比べて強い外力を付与することが可能となる。例えば、反り量が大きい下ウェハＷ２等でも、外力付与部３４０は、下ウェハＷ２の残留ストレスを安定して改善することが可能となる。

【0124】

図１７は、第２変形例に係る下チャック２３１Ｂを示す側面断面図である。図１７に示すように、第２変形例に係る下チャック２３１Ｂは、平坦状の吸着面４００を有する点で、上記の下チャック２３１とは異なる。このような平坦状の吸着面４００でも、上記の吸着面３００と同様に、中央領域Ａ、外側領域Ｂを有するように構成され、外側領域Ｂの適宜のゾーンからエアを吹き付け可能な外力付与部３３０を適用できる。そして、下チャック２３１Ｂは、外力付与部３３０により下ウェハＷ２の凸反りの軸線の外周部にエアを吹き付けることで、やはり下ウェハＷ２の残留ストレスを緩和することができる。なお、吸着面４００を有する下チャック２３１Ｂについても、上記のピン２６６を昇降させる外力付与部３４０を適用してよい。

【0125】

今回開示された実施形態に係る基板処理装置および基板の載置方法は、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】

【0126】

１ 接合装置（基板処理装置）
２３１ 下チャック（保持部）
３００、４００ 吸着面
３２１ 第１吸着圧力発生部
３２２ 第２吸着圧力発生部
３３０、３４０ 外力付与部
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】