(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】P2024136293
(43)【公開日】2024-10-04
(54)【発明の名称】基板接合装置および基板接合方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/02 20060101AFI20240927BHJP
H01L 21/683 20060101ALI20240927BHJP
【ＦＩ】
H01L21/02 B
H01L21/68 N
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023047373
(22)【出願日】2023-03-23
(71)【出願人】
【識別番号】000207551
【氏名又は名称】株式会社ＳＣＲＥＥＮホールディングス
(74)【代理人】
【識別番号】110002310
【氏名又は名称】弁理士法人あい特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】橋本 光治
【テーマコード（参考）】
5F131
【Ｆターム（参考）】
5F131AA02
5F131BA37
5F131BA39
5F131BA60
5F131CA32
5F131DA32
5F131DA33
5F131DA42
5F131DA54
5F131DA62
5F131DA68
5F131DB02
5F131DB42
5F131DB72
5F131EA06
5F131EA07
5F131EA22
5F131EA23
5F131EA24
5F131EA27
5F131EB01
5F131EB63
5F131EB81
5F131EC62
5F131FA17
5F131FA23
5F131FA32
5F131FA33
5F131GA14
5F131KA14
5F131KA72
5F131KB07
5F131KB12
5F131KB32
5F131KB53
5F131KB54
5F131KB55
(57)【要約】
【課題】従来よりも基板の搬送時間を短縮できる基板接合装置を提供する。
【解決手段】基板接合装置は、接合ユニットを備える。接合ユニットは、第１基板Ｗ１を保持する第１チャック１１と、第２基板Ｗ２を保持する第２チャック２１と、第１チャック１１と第２チャック２１とを相対的に動かすことにより、第１チャック１１に保持されている第１基板Ｗ１と第２チャック２１に保持されている第２基板Ｗ２とを接合するアクチュエーター機構と、互いに接合された状態で第２チャック２１に保持されている第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を撮影する検査カメラ４３と、を含む。
【選択図】図３１Ｇ
【解決手段】基板接合装置は、接合ユニットを備える。接合ユニットは、第１基板Ｗ１を保持する第１チャック１１と、第２基板Ｗ２を保持する第２チャック２１と、第１チャック１１と第２チャック２１とを相対的に動かすことにより、第１チャック１１に保持されている第１基板Ｗ１と第２チャック２１に保持されている第２基板Ｗ２とを接合するアクチュエーター機構と、互いに接合された状態で第２チャック２１に保持されている第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を撮影する検査カメラ４３と、を含む。
【選択図】図３１Ｇ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１基板を保持する第１チャックと、
第２基板を保持する第２チャックと、
前記第１チャックと前記第２チャックとを相対的に動かすことにより、前記第１チャックに保持されている前記第１基板と前記第２チャックに保持されている前記第２基板とを接合するアクチュエーター機構と、
互いに接合された状態で前記第２チャックに保持されている前記第１基板および第２基板を撮影する検査カメラと、
を含む接合ユニットを備える、基板接合装置。
第２基板を保持する第２チャックと、
前記第１チャックと前記第２チャックとを相対的に動かすことにより、前記第１チャックに保持されている前記第１基板と前記第２チャックに保持されている前記第２基板とを接合するアクチュエーター機構と、
互いに接合された状態で前記第２チャックに保持されている前記第１基板および第２基板を撮影する検査カメラと、
を含む接合ユニットを備える、基板接合装置。
【請求項2】
前記第１基板は第１接合面を有し、前記第１接合面に少なくとも１つの第１アライメントマークが形成されており、
前記第２基板は第２接合面を有し、前記第２接合面に少なくとも１つの第２アライメントマークが形成されており、
前記検査カメラは、赤外線カメラであり、前記第１基板および前記第２基板が接合された状態で、前記第１アライメントマークおよび前記第２アライメントマークを検出する、請求項１に記載の基板接合装置。
前記第２基板は第２接合面を有し、前記第２接合面に少なくとも１つの第２アライメントマークが形成されており、
前記検査カメラは、赤外線カメラであり、前記第１基板および前記第２基板が接合された状態で、前記第１アライメントマークおよび前記第２アライメントマークを検出する、請求項１に記載の基板接合装置。
【請求項3】
前記基板接合装置は、前記接合ユニットを収容する外壁をさらに備え、
前記接合ユニットは、前記外壁の中で前記第１チャック、第２チャック、および検査カメラを収容するチャンバーをさらに備える、請求項２に記載の基板接合装置。
前記接合ユニットは、前記外壁の中で前記第１チャック、第２チャック、および検査カメラを収容するチャンバーをさらに備える、請求項２に記載の基板接合装置。
【請求項4】
前記接合ユニットは、平面視で前記第１チャック、第２チャック、および検査カメラに重なるように前記第１チャック、第２チャック、および検査カメラの下方に配置された台座をさらに含む、請求項２または３に記載の基板接合装置。
【請求項5】
基板接合装置の接合ユニットに第１基板および第２基板を接合させる工程と、
接合された前記第１基板および第２基板を前記接合ユニットに検査させる工程と、を含む、基板接合方法。
接合された前記第１基板および第２基板を前記接合ユニットに検査させる工程と、を含む、基板接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、２枚の基板を接合する基板接合装置および基板接合方法に関する。基板には、例えば、半導体ウエハ、液晶表示装置や有機ＥＬ（electroluminescence）表示装置などのＦＰＤ（Flat Panel Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板などが含まれる。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、第１基板と第２基板とを接合することによって重合基板を形成する接合システムが開示されている。この接合システムは、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接合装置と、重合基板の接合状態を検査する検査装置と、重合基板を接合装置から検査装置に搬送する搬送装置と、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－１８１９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に記載の接合システムでは、重合基板を接合装置から搬出して、検査装置に搬入する必要がある。
【0005】
本発明の目的の一つは、従来よりも基板の搬送時間を短縮できる基板接合装置および基板接合方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一実施形態は、第１基板を保持する第１チャックと、第２基板を保持する第２チャックと、前記第１チャックと前記第２チャックとを相対的に動かすことにより、前記第１チャックに保持されている前記第１基板と前記第２チャックに保持されている前記第２基板とを接合するアクチュエーター機構と、互いに接合された状態で前記第２チャックに保持されている前記第１基板および第２基板を撮影する検査カメラと、を含む接合ユニットを備える、基板接合装置を提供する。
【0007】
前記実施形態において、以下の特徴の少なくとも１つを、前記基板接合装置に加えてもよい。
【0008】
前記第１基板は第１接合面を有し、前記第１接合面に少なくとも１つの第１アライメントマークが形成されており、前記第２基板は第２接合面を有し、前記第２接合面に少なくとも１つの第２アライメントマークが形成されており、前記検査カメラは、赤外線カメラであり、前記第１基板および前記第２基板が接合された状態で、前記第１アライメントマークおよび前記第２アライメントマークを検出する。
【0009】
前記基板接合装置は、前記接合ユニットを収容する外壁をさらに備え、前記接合ユニットは、前記外壁の中で前記第１チャック、第２チャック、および検査カメラを収容するチャンバーをさらに備える。
【0010】
前記接合ユニットは、平面視で前記第１チャック、第２チャック、および検査カメラに重なるように前記第１チャック、第２チャック、および検査カメラの下方に配置された台座をさらに含む。
【0011】
本発明の他の実施形態は、基板接合装置の接合ユニットに第１基板および第２基板を接合させる工程と、接合された前記第１基板および第２基板を前記接合ユニットに検査させる工程と、を含む、基板接合方法を提供する。基板接合装置に関する前述の特徴の少なくとも１つを前記基板接合方法に加えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の第１実施形態に係る基板接合装置の概略平面図である。
【図2】基板接合装置によって行われる基板接合方法の一例について説明するための工程図である。
【図3】接合される前後の第１基板および第２基板の断面の一例を示す概略図である。
【図4】第１基板の第１アライメントマークについて説明するための第１基板の概略平面図である。
【図5】第２基板の第２アライメントマークについて説明するための第２基板の概略平面図である。
【図6】第１基板および第２基板のアライメント調整を行う前後の第１アライメントマークおよび第２アライメントマークを示す概略図である。
【図7】接合ユニットの斜視図である。
【図8】接合ユニットの平面図である。
【図9】接合ユニットをＹ方向に水平に見た図である。
【図10A】第１チャックの概略平面図である。
【図10B】第１チャックの概略平面図である。
【図11】第１接合モジュールをＸ方向に水平に見た図である。
【図12】第１接合モジュールの平面図である。
【図13】第１ステージの平面図である。
【図15】第２接合モジュールをＸ方向に水平に見た図である。
【図17】第２接合モジュールの平面図である。
【図18】第２接合モジュールをＹ方向に水平に見た図である。
【図19】第２ステージの平面図である。
【図21】接合ユニットの平面図である。
【図22】第２基板を撮影している第２カメラをＹ方向に水平に見た図である。
【図23】第１基板を撮影している第１カメラをＹ方向に水平に見た図である。
【図24】第１固定基準および第２固定基準を撮影しているアライメントカメラをＹ方向に水平に見た図である。
【図26】第１カメラによって生成された十字状の第１アライメントマークの画像の一例を示す概略図である。
【図27】変位検出器のブロック図である。
【図28】変位検出器の鉛直な断面を示す図である。
【図30】基板接合装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図31A】接合ユニットによって行われる第１基板および第２基板の接合の第１の例について説明するための概略図である。
【図31B】接合ユニットによって行われる第１基板および第２基板の接合の第１の例について説明するための概略図である。
【図31C】接合ユニットによって行われる第１基板および第２基板の接合の第１の例について説明するための概略図である。
【図31D】接合ユニットによって行われる第１基板および第２基板の接合の第１の例について説明するための概略図である。
【図31E】接合ユニットによって行われる第１基板および第２基板の接合の第１の例について説明するための概略図である。
【図31F】接合ユニットによって行われる第１基板および第２基板の接合の第１の例について説明するための概略図である。
【図31G】接合ユニットによって行われる第１基板および第２基板の接合の第１の例について説明するための概略図である。
【図31H】接合ユニットによって行われる第１基板および第２基板の接合の第１の例について説明するための概略図である。
【図32A】接合ユニットによって行われる第１基板および第２基板の接合の第２の例について説明するための概略図である。
【図32B】接合ユニットによって行われる第１基板および第２基板の接合の第２の例について説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下では、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【0014】
図１は、本発明の第１実施形態に係る基板接合装置１の概略平面図である。図２は、基板接合装置１によって行われる基板接合方法の一例について説明するための工程図である。図３は、接合される前後の第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の断面の一例を示す概略図である。
【0015】
基板接合装置１は、円板状の２枚の基板Ｗを接合する装置である。図１に示すように、基板接合装置１は、ＦＯＵＰ（Front-Opening Unified Pod）などの複数枚の基板Ｗを収容する複数のキャリアＣＡが１つずつ置かれる複数のロードポートＬＰと、複数のロードポートＬＰから搬送された基板Ｗを処理する複数の処理ユニット２と、ロードポートＬＰと処理ユニット２との間、または、２つの処理ユニット２の間で基板Ｗを搬送する搬送システムＴＳとを備えている。基板接合装置１は、さらに、複数の処理ユニット２および搬送システムＴＳを収容した密閉空間を形成する外壁１ａと、基板接合装置１を制御する制御装置３とを備えている。
【0016】
図１は、３つのロードポートＬＰが設けられた例を示している。３つのロードポートＬＰは、第１基板Ｗ１を収容したキャリアＣＡが置かれる第１ロードポートＬＰ１と、第２基板Ｗ２を収容したキャリアＣＡが置かれる第２ロードポートＬＰ２と、接合された第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を収容するキャリアＣＡが置かれる第３ロードポートＬＰ３とを含む。第１ロードポートＬＰ１および第２ロードポートＬＰ２は、基板接合装置１で接合すべき基板Ｗを収容したキャリアＣＡが置かれる搬入ポートである。第３ロードポートＬＰ３は、基板接合装置１で接合された２枚の基板Ｗを収容したキャリアＣＡが置かれる搬出ポートである。
【0017】
搬送システムＴＳは、接合すべき第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を第１ロードポートＬＰ１および第２ロードポートＬＰ２から複数の処理ユニット２に搬送し、接合された第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を複数の処理ユニット２から第３ロードポートＬＰ３に搬送する。搬送システムＴＳは、搬送路ＴＰ上で１枚以上の基板Ｗを水平な姿勢で搬送する少なくとも１つの搬送ロボットＴＲを備えていてもよい。
【0018】
搬送ロボットＴＲは、１枚の基板Ｗを水平な姿勢で保持する少なくとも１つのハンドＴＨを含む。搬送ロボットＴＲは、ハンドＴＨで基板Ｗを水平に保持しながら搬送路ＴＰに沿って移動する。図１中の太線は、搬送路ＴＰを表している。図１は、搬送路ＴＰが、第１ロードポートＬＰ１および第２ロードポートＬＰ２のそれぞれから複数の処理ユニット２に延び、複数の処理ユニット２から第３ロードポートＬＰ３に戻る例を示している。
【0019】
複数の処理ユニット２は、接合すべき基板Ｗを洗浄する少なくとも１つの洗浄ユニット２ｃと、接合すべき基板Ｗの接合面ＷＡ１、ＷＡ２（図３参照）を親水化させる少なくとも１つの親水化ユニット２ｈとを含む。複数の処理ユニット２は、さらに、接合すべき２枚の基板Ｗの一方を反転させる反転ユニットと、２枚の基板Ｗの接合面ＷＡ１、ＷＡ２同士を接触させる接合ユニット２ｂと、２枚の基板Ｗの接合精度を検査する検査ユニットとを含む。図１は、反転ユニットおよび検査ユニットが接合ユニット２ｂの一部である例を示している。反転ユニットは、接合ユニット２ｂから独立したユニットであってもよい。検査ユニットについても同様である。
【0020】
複数の処理ユニット２は、接合ユニット２ｂで接合された２枚の基板Ｗを加熱することにより、２枚の基板Ｗの接合強度を高める加熱ユニットをさらに含んでいてもよい。複数の処理ユニット２は、接合ユニット２ｂに搬入される前の基板Ｗの位置および角度を調整することにより、基板Ｗの実際の位置および角度と基板Ｗの理想的な位置および角度との差を減少させる少なくとも１つのプリアライナーをさらに含んでいてもよい。プリアライナーは、基板Ｗの外周を基準に基板Ｗの位置および角度を調整してもよいし、後述するアライメントマークを基準に基板Ｗの位置および角度を調整してもよい。プリアライナーまたはこれ以外の処理ユニット２で、接合すべき基板Ｗの厚みを測定してもよい。
【0021】
基板接合装置１によって２枚の基板Ｗを接合する手順の一例は以下の通りである。具体的には、第１ロードポートＬＰ１上のキャリアＣＡから取り出した第１基板Ｗ１と第２ロードポートＬＰ２上のキャリアＣＡから取り出した第２基板Ｗ２とを洗浄し乾燥させる前洗浄工程（図２のステップＳ１）を行う。その後、２枚の基板Ｗの接合面ＷＡ１、ＷＡ２を親水化させる親水化工程（図２のステップＳ２）を行い、親水化した２枚の基板Ｗを洗浄し乾燥させる後洗浄工程（図２のステップＳ３）を行う。
【0022】
親水化した２枚の基板Ｗを洗浄した後は、２枚の基板Ｗの一方を反転させる反転工程（図２のステップＳ４）を行う。その後、接合すべき２枚の基板Ｗのアライメントを確認するアライメント確認工程（図２のステップＳ５）と、確認されたアライメントに基づいて２枚の基板Ｗのアライメントを調整するアライメント調整工程（図２のステップＳ６）と、アライメントが調整された２枚の基板Ｗを接触させる基板接触工程（図２のステップＳ７）と、を行う。その後、２枚の基板Ｗの接合精度、すなわち、接合された２枚の基板Ｗの位置のずれ量と、接合された２枚の基板Ｗの角度（基板Ｗの中心まわりの角度）のずれ量など、を検査する検査工程（図２のステップＳ８）を行う。その後、接合された２枚の基板Ｗを第３ロードポートＬＰ３上のキャリアＣＡに収容する。
【0023】
前洗浄工程は、洗浄液などの処理液を複数枚の基板Ｗに１枚ずつ供給する枚葉式の洗浄であってもよいし、間隔を空けて互いに平行に配置された複数枚の基板Ｗに洗浄液などの処理液を同時に供給するバッチ式の洗浄であってもよい。後洗浄工程についても同様である。前洗浄工程および後洗浄工程の一方が枚葉式の洗浄であり、前洗浄工程および後洗浄工程の他方がバッチ式の洗浄であってもよい。
【0024】
前洗浄工程および後洗浄工程は、同じ洗浄ユニット２ｃで行ってもよいし、別々の洗浄ユニット２ｃで行ってもよい。第１基板Ｗ１の前洗浄工程を行う洗浄ユニット２ｃは、第２基板Ｗ２の前洗浄工程を行う洗浄ユニット２ｃと同じであってもよいし、異なっていてもよい。後洗浄工程についても同様である。図１は、第１基板Ｗ１の前洗浄工程および後洗浄工程と第２基板Ｗ２の前洗浄工程および後洗浄工程とが別々の洗浄ユニット２ｃで行われる例を示している。
【0025】
親水化工程は、酸素プラズマなどのプラズマを基板Ｗの接合面ＷＡ１、ＷＡ２に照射するプラズマ処理であってもよい。この場合、空気中の水分や後洗浄工程で基板Ｗに供給される水分が、プラズマが照射された基板Ｗの接合面ＷＡ１、ＷＡ２に接触し、水酸基（ＯＨ基）などの親水基が基板Ｗの接合面ＷＡ１、ＷＡ２に形成される。親水化工程は、親水基を基板Ｗの接合面ＷＡ１、ＷＡ２に形成する親水化液を基板Ｗの接合面ＷＡ１、ＷＡ２に供給するウェット処理であってもよい。この場合、親水化ユニット２ｈは、親水化工程に加えて、前洗浄工程および後洗浄工程の少なくとも１つを行ってもよい。前洗浄工程および後洗浄工程の両方を親水化ユニット２ｈが行う場合、洗浄ユニット２ｃを省略してもよい。
【0026】
親水化工程は、複数枚の基板Ｗを１枚ずつ親水化させる枚葉式の親水化工程であってもよいし、間隔を空けて互いに平行に配置された複数枚の基板Ｗを同時に親水化させるバッチ式の親水化工程であってもよい。第１基板Ｗ１の親水化工程を行う親水化ユニット２ｈは、第２基板Ｗ２の親水化工程を行う親水化ユニット２ｈと同じであってもよいし、異なっていてもよい。図１は、後者の例を示している。
【0027】
図１に示す例では、アライメント確認工程とアライメント調整工程と基板接触工程とが、接合ユニット２ｂによって実施される。この例では、反転工程および検査工程も、接合ユニット２ｂによって実施される。アライメント確認工程は、２枚の基板Ｗのアライメントマーク（図４参照）の画像に基づいて、接合すべき２枚の基板Ｗのアライメントを確認する工程である。基板接触工程は、アライメントが調整された２枚の基板Ｗを接触させることにより２枚の基板Ｗを貼り合わせる工程である。許容される接合精度（貼り合わされた２枚の基板Ｗの公差）は、例えば±１００ｎｍ、場合によっては±１０ｎｍである。
【0028】
基板接触工程は、室温の大気中で２枚の基板Ｗを直接接合する工程であってもよい。基板接触工程は、２枚の基板Ｗの表面同士が向かい合うようにこれらの基板Ｗを接合するフェイス・トゥ・フェイス接合を行う工程であってもよい。この場合、２枚の基板Ｗの表面が２枚の基板Ｗの接合面ＷＡ１、ＷＡ２に相当する。基板接触工程は、２枚の基板Ｗの一方を２枚の基板Ｗの他方に押し付けずに、もしくは、２枚の基板Ｗに形成されたデバイスが損傷しない圧力で２枚の基板Ｗの一方を２枚の基板Ｗの他方に押し付けることにより２枚の基板Ｗを接合する工程であってもよい。
【0029】
図３は、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２に直交する平面で第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を切断した断面を示している。図３に示すデバイス層ＷＣ１、ＷＣ２の厚みと接合層ＷＢ１、ＷＢ２との厚みとの比率は、実際の比率と同一とは限らない。図３の左側は、親水基の一例である水酸基が、接合される前の第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１および第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２に形成された例を示している。この例では、水酸基中の酸素原子（Ｏ）が接合層ＷＢ１、ＷＢ２中のケイ素原子（Ｓｉ）に結合されている。
【0030】
接合される前の第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１および第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２は、複数の水酸基で終端化されている。第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１および第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２を接触させると、２つの水酸基間に働く分子間力により、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２が接合される。場合によって、２つの水酸基から水分子が離脱し、第１基板Ｗ１の接合層ＷＢ１中のケイ素原子と第２基板Ｗ２の接合層ＷＢ２中のケイ素原子とが酸素原子を介して結合される。このようにして、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２が接合される。
【0031】
次に、基板Ｗおよびアライメントマークについて説明する。
【0032】
図４は、第１基板Ｗ１の第１アライメントマークＡＭ１について説明するための第１基板Ｗ１の概略平面図である。図５は、第２基板Ｗ２の第２アライメントマークＡＭ２について説明するための第２基板Ｗ２の概略平面図である。
【0033】
図４および図５では、理解を容易にするために、第１アライメントマークＡＭ１および第２アライメントマークＡＭ２を誇張して描いている。基板Ｗに対するアライメントマークの大きさは、図４および図５に示す例に限られない。基板Ｗに対するアライメントマークの配置や、１枚の基板Ｗに設けられたアライメントマークの数も、図４および図５に示す例に限られない。
【0034】
図４および図５に示すように、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２は、直径が互いに等しい平らな円板である。第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の直径は、３００ｍｍであってもよいし、これ以外であってもよい。第１基板Ｗ１の熱膨張率は、第２基板Ｗ２の熱膨張率と等しくてもよいし、異なっていてもよい。第１基板Ｗ１は円板状の基材ＷＤ１を含み、第２基板Ｗ２は円板状の基材ＷＤ２を含む（図３参照）。基材ＷＤ１および基材ＷＤ２は、シリコンの単結晶などの半導体で作製されている。基材ＷＤ１および基材ＷＤ２は、半導体以外の物質で作製されていてもよい。
【0035】
基材ＷＤ１、基材ＷＤ２は各々、互いに平行な円形の表面および裏面と、表面および裏面の外縁同士を接続する環状の端面とを含む。基材ＷＤ１および基材ＷＤ２の表面および裏面は、互いに平行な平坦面である。基材ＷＤ１および基材ＷＤ２の表面は、デバイスが形成されるデバイス形成面である。基材ＷＤ１および基材ＷＤ２の裏面は、デバイスが形成されない非デバイス形成面である。基材ＷＤ１または基材ＷＤ２の表面および裏面の両方がデバイス形成面であってもよい。
【0036】
基材ＷＤ１の外周部は、基材ＷＤ１の表面に対して垂直な方向に基材ＷＤ１を見たときに基材ＷＤ１の端面で開口したＶ字状のノッチを形成している。基材ＷＤ１の外周部は、ノッチではなく、オリエンテーション・フラット（いわゆるオリフラ）を形成していてもよい。ノッチおよびオリフラは、基材ＷＤ１の結晶方位を示すものである。第１基板Ｗ１は、第１基板Ｗ１のノッチまたはオリフラを基準にして第１基板Ｗ１の周方向に位置決めされる。第２基板Ｗ２についても同様である。
【0037】
第１基板Ｗ１は、第１基板Ｗ１をアライメントする際の基準となる少なくとも１つの第１アライメントマークＡＭ１を含む。第１基板Ｗ１は、さらに、トランジスタやキャパシタなどの基材ＷＤ１の表面に形成された少なくとも１つのデバイスを含む。第１アライメントマークＡＭ１は、デバイスの一部であってもよいし、同デバイスとは無関係の構造物であってもよい。第１基板Ｗ１の表面に平行な方向への第１基板Ｗ１の位置と、第１基板Ｗ１の表面の中央部に直交する垂線まわりの第１基板Ｗ１の角度とは、同第１基板Ｗ１に設けられた少なくとも１つの第１アライメントマークＡＭ１に基づいて特定される。第１基板Ｗ１の位置と第１基板Ｗ１の角度とを特定できるのであれば、第１アライメントマークＡＭ１の形状および数は任意である。第２アライメントマークＡＭ２についても同様である。
【0038】
第１基板Ｗ１は、基材ＷＤ１の表面を覆うデバイス層ＷＣ１（図３参照）と、デバイス層ＷＣ１の表面を覆う接合層ＷＢ１（図３参照）とを含む。第１アライメントマークＡＭ１は、デバイス層ＷＣ１に配置されている。トランジスタなどのデバイスも、デバイス層ＷＣ１に配置されている。第１アライメントマークＡＭ１およびデバイスは、接合層ＷＢ１に覆われている。接合層ＷＢ１は、透明または半透明な絶縁層である。接合層ＷＢ１は、酸化シリコン膜であってもよいし、酸化シリコン以外の物質の薄膜であってもよい。前者の場合、接合層ＷＢ１は、ＴＥＯＳ（tetraethoxysilane）を用いて作製された酸化シリコン膜であってもよい。第２基板Ｗ２についても同様である。
【0039】
第１基板Ｗ１の表面および裏面は、互いに平行な２つの平面である。第１基板Ｗ１の裏面は、第１基板Ｗ１の表面とは反対側の平面である。接合面ＷＡ１は、第１基板Ｗ１が配置された空間内の雰囲気に接する第１基板Ｗ１の表面である。第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１が上に向けられているとき、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１が第１基板Ｗ１の上面に、第１基板Ｗ１の裏面が第１基板Ｗ１の下面に相当する。接合層ＷＢ１の表面は、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１に相当する。接合面ＷＡ１は、基材ＷＤ１の表面の全域を覆う、基材ＷＤ１の表面と平行な円形の平面であってもよいし、基材ＷＤ１の表面の一部だけを覆う、基材ＷＤ１の表面と平行な平面であってもよい。第２基板Ｗ２についても同様である。
【0040】
図４および図５は、形状および大きさが等しい４つの第１アライメントマークＡＭ１が第１基板Ｗ１に設けられ、形状および大きさが等しい４つの第２アライメントマークＡＭ２が第２基板Ｗ２に設けられた例を示している。図４は、第１アライメントマークＡＭ１が十字状である例を示している。図５は、長方形の４つの辺のいずれか２つに沿うように同長方形の４つの角に１つずつ配置された４つのＬ字状の図形を第２アライメントマークＡＭ２が含む例を示している。
【0041】
アライメントマークは、図４に示すように、連続した１つの図形で構成されていてもよいし、図５に示すように、互いに離れた複数の図形によって構成されていてもよい。複数のアライメントマークが１枚の基板Ｗに形成される場合、アライメントマークは、円またはリングであってもよい。
【0042】
アライメントマークは、互いに直交する高さ方向および幅方向を特定できる形状であることが好ましい。アライメントマークの高さ方向および幅方向は、基板Ｗの表面と平行であり、互いに直交する方向である。アライメントマークが十字状である場合、アライメントマークの縦線と平行な方向がアライメントマークの高さ方向であり、アライメントマークの横線と平行な方向がアライメントマークの幅方向である。図４では、紙面の上下方向がアライメントマークの高さ方向であり、紙面の左右方向がアライメントマークの幅方向である。図５に示すようにアライメントマークが横に長い長方形の４つの角に配置された４つのＬ字状の図形を含む場合、同長方形の短辺と平行な方向がアライメントマークの高さ方向であり、同長方形の長辺と平行な方向がアライメントマークの幅方向である。
【0043】
図４に示す４つの第１アライメントマークＡＭ１の重心ＡＧ１は、第１基板Ｗ１と同心の円上で９０度間隔で配置されている。同様に、図５に示す４つの第２アライメントマークＡＭ２の重心ＡＧ２は、第２基板Ｗ２と同心の円上で９０度間隔で配置されている。第１基板Ｗ１の縦軸ＡＶ１、横軸ＡＨ１、および基準点ＡＰ１は、図４に示す４つの第１アライメントマークＡＭ１に基づいて特定される。第２基板Ｗ２の縦軸ＡＶ２、横軸ＡＨ２、および基準点ＡＰ２は、図５に示す４つの第２アライメントマークＡＭ２に基づいて特定される。
【0044】
第１基板Ｗ１の縦軸ＡＶ１、横軸ＡＨ１、および基準点ＡＰ１は、いずれも、第１基板Ｗ１の表面上に設定された仮想の直線または点である。縦軸ＡＶ１および横軸ＡＨ１は、第１基板Ｗ１の角度を示す基準線である。縦軸ＡＶ１は、第１基板Ｗ１の中心まわりの角度が１８０度異なる２つの第１アライメントマークＡＭ１の重心ＡＧ１を通る直線である。横軸ＡＨ１は、残り２つの第１アライメントマークＡＭ１の重心ＡＧ１を通る直線である。縦軸ＡＶ１および横軸ＡＨ１は、互いに直交する直線である。基準点ＡＰ１は、縦軸ＡＶ１および横軸ＡＨ１の交点である。第１基板Ｗ１の中心は、第１基板Ｗ１の輪郭に基づいて特定される。基準点ＡＰ１は、第１基板Ｗ１の中心と一致していてもよいし、一致していなくてもよい。
【0045】
第２基板Ｗ２の縦軸ＡＶ２、横軸ＡＨ２、および基準点ＡＰ２は、いずれも、第２基板Ｗ２の表面上に設定された仮想の直線または点である。縦軸ＡＶ２および横軸ＡＨ２は、第２基板Ｗ２の角度を示す基準線である。縦軸ＡＶ２は、第２基板Ｗ２の中心まわりの角度が１８０度異なる２つの第２アライメントマークＡＭ２の重心ＡＧ２を通る直線である。横軸ＡＨ２は、残り２つの第２アライメントマークＡＭ２の重心ＡＧ２を通る直線である。縦軸ＡＶ２および横軸ＡＨ２は、互いに直交する直線である。基準点ＡＰ２は、縦軸ＡＶ２および横軸ＡＨ２の交点である。第２基板Ｗ２の中心は、第２基板Ｗ２の輪郭に基づいて特定される。基準点ＡＰ２は、第２基板Ｗ２の中心と一致していてもよいし、一致していなくてもよい。
【0046】
２枚の基板Ｗ、つまり、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を接合するときは、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１と第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２とが上下に向かい合った状態で、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の位置ずれを最小化させるアライメント調整を行う。図４および図５に示す例の場合、第１基板Ｗ１の基準点ＡＰ１と第２基板Ｗ２の基準点ＡＰ２との間の距離が減少し、第１基板Ｗ１の横軸ＡＨ１と第２基板Ｗ２の横軸ＡＨ２とがなす角が減少し、第１基板Ｗ１の縦軸ＡＶ１と第２基板Ｗ２の縦軸ＡＶ２とがなす角が減少するように、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２との相対的な位置を調整する。
【0047】
なお、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の位置ずれが最小化したことは、２つの基準点である基準点ＡＰ１と基準点ＡＰ２との間の距離、２つの縦軸である縦軸ＡＶ１と縦軸ＡＶ２とがなす角、および２つの横軸である横軸ＡＨ１と横軸ＡＨ２とがなす角を総合的に勘案して判断してよい。すなわち、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の位置ずれが最小化した際に、２つの基準点である基準点ＡＰ１と基準点ＡＰ２との間の距離、２つの縦軸である縦軸ＡＶ１と縦軸ＡＶ２とがなす角、および２つの横軸である横軸ＡＨ１と横軸ＡＨ２のうちの少なくとも１つが必ずしも最小化されている必要はない。
【0048】
第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２のアライメント調整を行う方法は前記に限られない。例えば、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２のそれぞれに３つ以上の同数のアライメントマークが設けられている場合、縦軸ＡＶ１および縦軸ＡＶ２ならびに横軸ＡＨ１および横軸ＡＨ２などの基準線を用いずに、第１基板Ｗ１の第１アライメントマークＡＭ１の重心ＡＧ１と第２基板Ｗ２の第２アライメントマークＡＭ２の重心ＡＧ２との間隔の合計または平均値が最小化するように、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２との相対的な位置を調整してもよい。もしくは、最小二乗法などの計算方法を用いて第１基板Ｗ１の複数の第１アライメントマークＡＭ１の重心ＡＧ１から求めた近似曲線または直線と、同計算方法を用いて第２基板Ｗ２の複数の第２アライメントマークＡＭ２の重心ＡＧ２から求めた近似曲線または直線と、の間隔が最小化するように、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２との相対的な位置を調整してもよい。
【0049】
図６は、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２のアライメント調整を行う前後の第１アライメントマークＡＭ１および第２アライメントマークＡＭ２を示す概略図である。図６の左側は、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２のアライメント調整を行う前の第１アライメントマークＡＭ１および第２アライメントマークＡＭ２を示している。この例では、第１アライメントマークＡＭ１の重心ＡＧ１が第２アライメントマークＡＭ２の重心ＡＧ２に対してずれており、第１アライメントマークＡＭ１が第２アライメントマークＡＭ２に対して傾いている。図６の右側に示すように、アライメント調整が行われると、第１アライメントマークＡＭ１の重心ＡＧ１が第２アライメントマークＡＭ２の重心ＡＧ２に一致し、第１アライメントマークＡＭ１の方向が第２アライメントマークＡＭ２の方向に一致する。
【0050】
次に、接合ユニット２ｂについて説明する。
【0051】
【0052】
以下の例では、第１チャック１１は、水平な直線まわりに回転可能である。以下では、特に断りがない限り、搬入搬出状態の第１チャック１１について説明する。第１チャック１１の搬入搬出状態は、第１チャック１１の中心線１１ｃ（図９参照）が鉛直であり、第１チャック１１の第１吸着面１１ｓ（図９参照）が上に向けられた状態である。
【0053】
Ｘ方向およびＹ方向は、互いに直交する水平な方向である。Ｚ方向は、Ｘ方向およびＹ方向に直交する鉛直な方向である。Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向は、接合ユニット２ｂの左右方向、前後方向、および上下方向にそれぞれ相当する。Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向のプラス側は、接合ユニット２ｂの右方向、前方向、および上方向にそれぞれ相当する。
【0054】
図７～図９に示すように、接合ユニット２ｂは、第１基板Ｗ１を保持する第１チャック１１を含む第１接合モジュール２ｂ１と、第２基板Ｗ２を保持する第２チャック２１を含む第２接合モジュール２ｂ２と、第１チャック１１および第２チャック２１の少なくとも一方を動かすアクチュエーター機構ＡＣと、第１接合モジュール２ｂ１および第２接合モジュール２ｂ２を支持する台座２０とを含む。
【0055】
第１チャック１１および第２チャック２１は、台座２０の上方に配置されている。台座２０は、基板接合装置１が設置されるクリーンルームの床面と第１チャック１１および第２チャック２１との間に配置される。台座２０は、第１接合モジュール２ｂ１および第２接合モジュール２ｂ２に共通の部品である。台座２０は、一体の１つの部材であってもよいし、互いに固定された複数の部材を含んでいてもよい。
【0056】
図９に示すように、接合ユニット２ｂは、台座２０の振動を減少させる除振台１０を備えていてもよい。除振台１０は、クリーンルームの床面および台座２０の少なくとも一方の振動を検出する振動センサーと、振動センサーの検出値に基づいて台座２０を移動させることにより台座２０の振動を減少させる除振アクチュエーターとを含んでいてもよい。除振台１０は、クリーンルームの床面と台座２０との間に配置される。台座２０は、除振台１０に支持される。
【0057】
接合ユニット２ｂは、第１チャック１１および第２チャック２１を収容するチャンバー９を備えていてもよい。チャンバー９は、基板Ｗが通過する搬入搬出口が設けられた箱型の隔壁９ｐと、搬入搬出口を開閉するシャッター９ｓとを含む。隔壁９ｐは、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の両方が通過する１つの搬入搬出口を備えていてもよいし、第１基板Ｗ１が通過する搬入搬出口と第２基板Ｗ２が通過する搬入搬出口とを備えていてもよい。後者の場合、１つの搬入搬出口ごとにシャッター９ｓを設ければよい。第１チャック１１などのチャンバー９内の機器は、チャンバー９によって洗浄ユニット２ｃ（図１参照）などの接合ユニット２ｂ以外の処理ユニット２から隔てられる。
【0058】
第１チャック１１および第２チャック２１の少なくとも一方は、台座２０に対してＹ方向に移動可能である。同様に、第１チャック１１および第２チャック２１の少なくとも一方は、台座２０に対してＸ方向に移動可能である。第１チャック１１および第２チャック２１の少なくとも一方は、台座２０に対してＺ方向に移動可能である。図７～図９は、第１チャック１１が台座２０に対してＺ方向に移動可能であり、第２チャック２１が台座２０に対してＸ方向およびＹ方向に移動可能な例を示している。
【0059】
第１チャック１１と第２チャック２１とがＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向に向けて相対的に移動可能であれば、第１チャック１１および第２チャック２１が台座２０に対して移動できる方向は、前記に限られない。例えば、第１チャック１１および第２チャック２１の一方が、台座２０に対してＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向に移動可能であれば、第１チャック１１および第２チャック２１の他方は、台座２０に対してＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向に移動できなくてもよい。
【0060】
第１チャック１１および第２チャック２１は、気体の吸引により発生した吸引力で第１基板Ｗ１を保持するバキュームチャックまたは電気的な吸引力で第１基板Ｗ１を保持する静電チャックである。第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を第１チャック１１および第２チャック２１に固定できるのであれば、第１チャック１１および第２チャック２１は、これら以外のチャックであってもよい。
【0061】
図８に示すように、第１チャック１１は、第１基板Ｗ１の下面に接する第１吸着面１１ｓを含む。同様に、第２チャック２１は、第２基板Ｗ２の下面に接する第２吸着面２１ｓを含む。第１チャック１１の中心線１１ｃは、第１吸着面１１ｓの中心を通る第１吸着面１１ｓに垂直な直線である。第２チャック２１の中心線２１ｃは、第２吸着面２１ｓの中心を通る第２吸着面２１ｓに垂直な直線である。
【0062】
図７～図９は、第１吸着面１１ｓおよび第２吸着面２１ｓのそれぞれが、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の直径以上の直径を有する円形で水平な平面である例を示している。この例では、第１基板Ｗ１は、第１基板Ｗ１の中心が第１吸着面１１ｓの中心に一致するように第１吸着面１１ｓ上に置かれる。同様に、第２基板Ｗ２は、第２基板Ｗ２の中心が第２吸着面２１ｓの中心に一致するように第２吸着面２１ｓ上に置かれる。これにより、第１基板Ｗ１の下面が第１吸着面１１ｓに接触し、第２基板Ｗ２の下面が第２吸着面２１ｓに接触する。
【0063】
第１吸着面１１ｓは、円形以外の形状であってもよいし、水平な平面以外の形状であってもよい。第２吸着面２１ｓについても同様である。例えば、第１チャック１１が搬入搬出状態のとき、第１吸着面１１ｓは、上方に凸の球冠状の湾曲面または円弧状に湾曲した円形の湾曲面であってもよいし、水平部と非水平部とを含んでいてもよい。第２吸着面２１ｓについても同様である。非水平部は、水平面に対して一定の角度で傾斜した平面、または、水平面に対する傾斜角が連続的に変化する湾曲面であってもよいし、これら以外であってもよい。第１吸着面１１ｓおよび第２吸着面２１ｓの一方が、水平な平面であり、第１吸着面１１ｓおよび第２吸着面２１ｓの他方が、水平な平面以外の形状であってもよい。
【0064】
接合ユニット２ｂに搬入されたときの第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２は平坦である。第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２に反りがあったとしても、反りの量は、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２が実質的に平坦とみなせるほど小さい。第１吸着面１１ｓが水平な平面以外の形状である場合、第１基板Ｗ１が第１チャック１１上に置かれると、第１吸着面１１ｓが第１基板Ｗ１の下面に部分的に接触し、第１基板Ｗ１の下面と第１チャック１１の第１吸着面１１ｓとの間に隙間が形成される。第１チャック１１が第１基板Ｗ１を吸着すると、第１基板Ｗ１の上面および下面が第１吸着面１１ｓと同一またはほぼ同一の形状に弾性変形し、第１基板Ｗ１の下面と第１チャック１１の第１吸着面１１ｓとの接触面積が増加する。第２吸着面２１ｓが水平な平面以外の形状である場合も同様である。
【0065】
第１吸着面１１ｓは、第１基板Ｗ１を第１吸着面１１ｓ上に保持する吸着力を互いに独立して発生および停止する複数の吸着領域を含んでいてもよい。第２吸着面２１ｓについても同様である。吸着領域は、他の吸着領域が吸着力を発生しているか否かにかかわらず吸引力を発生する領域である。第１吸着面１１ｓの複数の吸着領域は、図１０Ａに示すように第１吸着面１１ｓの中心から放射状に延びていてもよいし、図１０Ｂに示すように第１吸着面１１ｓを横切る互いに平行な複数の直線に沿って延びていてもよい。第１吸着面１１ｓの複数の吸着領域の配置および形状は、これら以外であってもよい。第２吸着面２１ｓの複数の吸着領域についても同様である。
【0066】
図１０Ａおよび図１０Ｂは、第１チャック１１の概略平面図である。図１０Ａおよび図１０Ｂは、第１チャック１１がバキュームチャックであり、第１吸着面１１ｓが複数の吸着領域を含む例を示している。気体を吸引する複数の吸引口１１ｐは、第１吸着面１１ｓで開口している。図１０Ａに示す例では、複数の吸引口１１ｐは、第１吸着面１１ｓの中心から放射状に延びる複数の直線上に配置されている。図１０Ｂに示す例では、複数の吸引口１１ｐは、第１吸着面１１ｓを横切る互いに平行な複数の直線上に配置されている。図１０Ｂは、複数の吸引口１１ｐが縦方向および横方向に等間隔で配置された例を示している。
【0067】
第１チャック１１または第２チャック２１がバキュームチャックである場合、１つの吸着領域ごとに１つ以上の吸引口１１ｐとバルブ１１ｖとを設ければよい。第１チャック１１または第２チャック２１が静電チャックである場合、複数の吸着領域に１対１で対応する複数の電極を設ければよい。バルブ１１ｖを開くと、このバルブ１１ｖに対応する吸着領域で開口した１つ以上の吸引口１１ｐが気体の吸引を開始する。バルブ１１ｖを閉じると、このバルブ１１ｖに対応する吸着領域で開口した１つ以上の吸引口１１ｐが気体の吸引を停止する。電極への電圧の印加が開始されると、この電極に対応する吸着領域が電気的な吸引力の発生を開始する。電極への電圧の印加が停止されると、この電極に対応する吸着領域が電気的な吸引力の発生を停止する。これにより、複数の吸着領域が互いに独立して吸着力を発生および停止する。
【0068】
次に、第１接合モジュール２ｂ１について説明する。
【0069】
図１１は、第１接合モジュール２ｂ１をＸ方向に水平に見た図である。図１２は、第１接合モジュール２ｂ１の平面図である。図１１および図１２に示すように、第１接合モジュール２ｂ１は、第１チャック１１と共に台座２０に対してＺ方向に平行移動可能な第１ステージ１３を含む。第１接合モジュール２ｂ１は、さらに、第１ステージ１３を介して第１チャック１１を支持する一対のサポートシャフト１４、一対のサポートベース１５、および第１フレーム１９を含む。第１ステージ１３は、水平な平板であってもよい。
【0070】
第１フレーム１９は、台座２０の上面から上方に延びる一対の第１サイドフレーム１９ｓと、台座２０から上方に離れた状態で一方の第１サイドフレーム１９ｓから他方の第１サイドフレーム１９ｓに延びる第１アッパーフレーム１９ｕとを含む。図１１は、第１フレーム１９が門型である例を示している。この例では、第１アッパーフレーム１９ｕが一対の第１サイドフレーム１９ｓの上端同士を連結している。
【0071】
一対の第１サイドフレーム１９ｓは、台座２０に固定されている。第１アッパーフレーム１９ｕは、一対の第１サイドフレーム１９ｓに固定されている。一対の第１サイドフレーム１９ｓは、間隔を空けてＹ方向に向かい合っている。第１アッパーフレーム１９ｕは、間隔を空けて台座２０の上面とＺ方向に向かい合っている。一対の第１サイドフレーム１９ｓは、Ｙ方向における第１チャック１１、第１ステージ１３、一対のサポートシャフト１４、および一対のサポートベース１５の両側に配置されている。第１アッパーフレーム１９ｕは、平面視で第１チャック１１、第１ステージ１３、一対のサポートシャフト１４、および一対のサポートベース１５に重なるように、第１チャック１１、第１ステージ１３、一対のサポートシャフト１４、および一対のサポートベース１５の上方に配置されている。
【0072】
第１チャック１１、第１ステージ１３、一対のサポートシャフト１４、および一対のサポートベース１５は、台座２０から上方に離れた状態で第１フレーム１９に支持されている。一対のサポートベース１５は、Ｙ方向における一対の第１サイドフレーム１９ｓの間に配置されている。一対のサポートシャフト１４は、Ｙ方向における一対のサポートベース１５の間に配置されている。第１ステージ１３は、Ｙ方向における一対のサポートシャフト１４の間に配置されている。一対のサポートベース１５は、一対の第１サイドフレーム１９ｓに支持されている。一対のサポートシャフト１４は、一対のサポートシャフト１４の中心線がＹ方向と平行な水平な姿勢で一対のサポートベース１５に支持されている。第１ステージ１３は、第１チャック１１の中心線１１ｃが鉛直な姿勢で一対のサポートシャフト１４に支持されている。
【0073】
第１接合モジュール２ｂ１は、一対のサポートベース１５を第１フレーム１９に対してＺ方向に直線的に案内する複数のリニアガイド１７を含む。リニアガイド１７は、１つのサポートベース１５ごとに少なくとも１つ配置されている。図１２は、リニアガイド１７が１つのサポートベース１５ごとに２つ配置された例を示している。リニアガイド１７は、長さ方向に直線状に延びるレール１７Ｌと、レール１７Ｌに沿ってレール１７Ｌの長さ方向に移動するスライドブロック１７ｂと、レール１７Ｌとスライドブロック１７ｂとの間に介在する複数のボールとを含む。レール１７Ｌは、Ｚ方向と平行な姿勢で第１サイドフレーム１９ｓに固定されている。スライドブロック１７ｂは、サポートベース１５に固定されている。
【0074】
アクチュエーター機構ＡＣは、第１チャック１１と第２チャック２１とをＺ方向に向けて相対的に移動させる少なくとも１つのＺアクチュエーター１８を含む。図１１は、少なくとも１つのＺアクチュエーター１８が一対のサポートベース１５をＺ方向に移動させることにより、第１チャック１１に保持されている第１基板Ｗ１をＺ方向に移動させる例を示している。Ｚアクチュエーター１８は、一方のサポートベース１５だけに少なくとも１つ設けられていてもよいし、１つのサポートベース１５ごとに少なくとも１つ設けられていてもよい。図１１は、Ｚアクチュエーター１８が１つのサポートベース１５ごとに１つ設けられた例を示している。
【0075】
アクチュエーターは、電気、流体、磁気、熱、または化学的エネルギーを機械的な仕事に変換する装置である。アクチュエーターには、電動モーター（ロータリーモーター）、リニアモーター、エアシリンダー、およびその他の装置が含まれる。Ｚアクチュエーター１８は、電動モーターまたはリニアモーターであってもよいし、これ以外であってもよい。図１１および図１２は、Ｚアクチュエーター１８が電動モーターである例を示している。
【0076】
Ｚアクチュエーター１８の動力は、駆動体および従動体を含む伝達機構を介して第１チャック１１の方に伝達される。図１１および図１２は、駆動体がボールねじ１８ｓであり、従動体がボールナット１８ｎである例を示している。駆動体および従動体は、ラックおよびピニオンなどのボールねじ１８ｓおよびボールナット１８ｎ以外の部材であってもよい。
【0077】
図１２に示すように、ボールねじ１８ｓおよびボールナット１８ｎは、第１サイドフレーム１９ｓとサポートベース１５との間に配置されている。ボールナット１８ｎは、サポートベース１５に固定されている。ボールナット１８ｎは、複数のボールを介してボールねじ１８ｓに連結されている。２つのボールねじ１８ｓは、第１チャック１１の中心線１１ｃまわりの角度が１８０度異なる２つの位置にそれぞれ配置されている。２つのボールねじ１８ｓの中心線１８ｃは、Ｙ方向およびＺ方向に広がる１つの平面内で鉛直に延びている。
【0078】
Ｚアクチュエーター１８の一例である電動モーターがボールねじ１８ｓを回転させると、ボールナット１８ｎは、ボールねじ１８ｓに沿ってＺ方向に移動する。ボールナット１８ｎおよびサポートベース１５は、Ｚアクチュエーター１８の回転角に応じた移動量でＺ方向に移動する。２つのＺアクチュエーター１８が同じ方向に同じ角度で回転すると、２つのボールナット１８ｎは、同じ量だけＺ方向に移動する。これにより、第１チャック１１に保持されている第１基板Ｗ１がＺ方向に上昇または下降する。
【0079】
アクチュエーター機構ＡＣは、自転軸に相当する第１チャック１１の中心線１１ｃまわりに第１ステージ１３に対して第１チャック１１を回転させる第１自転モーター１２を含む。第１自転モーター１２は、電動モーターである。第１自転モーター１２は、第１チャック１１と第１ステージ１３との間に配置されている。第１自転モーター１２は、第１チャック１１および第１ステージ１３に連結されている。第１基板Ｗ１は、第１基板Ｗ１の中心が第１チャック１１の中心線１１ｃ上に位置するように第１チャック１１に保持される。この状態で第１自転モーター１２が回転すると、第１基板Ｗ１および第１チャック１１は、第１自転モーター１２と同じ方向に同じ角度で第１ステージ１３に対して回転する。
【0080】
アクチュエーター機構ＡＣは、第１チャック１１を水平な反転中心１６ｃまわりに回転させる少なくとも１つの反転アクチュエーター１６を含む。図１１および図１２は、反転アクチュエーター１６がサポートシャフト１４内に配置された例を示している。この例では、反転アクチュエーター１６は、平面視で台座２０に重なるように台座２０の上方に配置されている。反転アクチュエーター１６は、サポートシャフト１４の外に配置されていてもよい。反転アクチュエーター１６は、一方のサポートシャフト１４だけに１つ設けられていてもよいし、１つのサポートシャフト１４ごとに１つ設けられていてもよい。図１１および図１２は、後者の例を示している。
【0081】
反転アクチュエーター１６は、電動モーターである。反転アクチュエーター１６は、電動モーター以外のアクチュエーターであってもよい。図１１および図１２に示す例では、反転アクチュエーター１６は、一対のサポートシャフト１４の中心線まわりに第１ステージ１３を回転させることにより、第１チャック１１を回転させる。一対のサポートシャフト１４の中心線は、反転中心１６ｃに相当する。したがって、第１チャック１１および第１ステージ１３は、Ｙ方向に延びる水平な反転中心１６ｃまわりに回転する。反転中心１６ｃは、２つのボールねじ１８ｓの中心線１８ｃ（図１２参照）を通る水平な直線である。反転アクチュエーター１６が１８０度回転すると、第１チャック１１および第１ステージ１３が１８０度回転し下向きになる。これにより、第１チャック１１に保持されている第１基板Ｗ１が反転する。
【0082】
第１ステージ１３は、一対のサポートシャフト１４に固定されていてもよいし、反転中心１６ｃまわりに一対のサポートシャフト１４に対して回転可能であってもよい。前者の場合、反転アクチュエーター１６は、一対のサポートベース１５に対して一対のサポートシャフト１４を回転させることにより、第１ステージ１３および第１チャック１１を反転中心１６ｃまわりに回転させる。後者の場合、反転アクチュエーター１６は、一対のサポートシャフト１４に対して第１ステージ１３を回転させることにより、第１チャック１１を反転中心１６ｃまわりに回転させる。
【0083】
第１チャック１１および第１ステージ１３は、台座２０および第１フレーム１９に対してＺ方向に移動可能である。第１チャック１１および第１ステージ１３がＺ方向に移動可能な範囲には、第１チャック１１および第１ステージ１３が反転中心１６ｃまわりに１８０度回転しても、第１ステージ１３などの回転する物体が台座２０および第１フレーム１９に衝突しない位置が含まれる。第１ステージ１３および第１フレーム１９の大きさは、第１チャック１１および第１ステージ１３がＺ方向におけるいずれの位置で回転しても、回転する物体が台座２０および第１フレーム１９に衝突しないように設定されていてもよい。
【0084】
反転アクチュエーター１６は、反転ユニットの一部である。反転アクチュエーター１６は、第１基板Ｗ１が第１チャック１１に保持されている状態で第１チャック１１を反転中心１６ｃまわりに１８０度回転させることにより第１基板Ｗ１を反転させる。後述するように、第１チャック１１は、第１基板Ｗ１が第２基板Ｗ２と接合されたときに第１基板Ｗ１を保持している。したがって、第１基板Ｗ１は、反転する前から第１チャック１１に保持されており、第２基板Ｗ２と接合されたときも第１チャック１１に保持されている。
【0085】
反転アクチュエーター１６は、基板Ｗの姿勢を変更する姿勢変更アクチュエーターの一例である。前述の２つのＺアクチュエーター１８も、姿勢変更アクチュエーターの一例である。２つのＺアクチュエーター１８が、第１チャック１１を支持する機構の機械的な遊びの範囲内で２つのボールナット１８ｎを互いに異なる高さに配置すると、第１チャック１１の中心線１１ｃがＹ方向に傾く。これにより、第１チャック１１に保持されている第１基板Ｗ１の姿勢が変化する。
【0086】
次に、第１固定基準３１ｒについて説明する。
【0087】
図１３は、第１ステージ１３の平面図である。図１４は、図１３に示す矢印ＸＩＶの方向に第１ステージ１３を水平に見た図である。図１３および図１４に示すように、第１接合モジュール２ｂ１は、第１基板Ｗ１をアライメントする際の間接的な基準となる第１固定基準３１ｒを含む。第１固定基準３１ｒは、第１基板Ｗ１をアライメントする際の間接的な基準となる少なくとも１つの第１基準マーク３１ｍと、少なくとも１つの第１基準マーク３１ｍがマーキングされた第１表示板３１ｄとを含む。
【0088】
図１３は、形状および大きさが等しい２つの第１基準マーク３１ｍが設けられた例を示している。この例では、第１基準マーク３１ｍは十字状である。第１基準マーク３１ｍは、十字以外の形状であってもよい。第１基準マーク３１ｍは、フォトリソグラフィーによって第１表示板３１ｄに形成されてもよいし、レーザーマーキングなどのこれ以外の方法によって第１表示板３１ｄに形成されてもよい。
【0089】
図１３に示す例では、第１表示板３１ｄがＹ方向に延びる水平な長方形の平板であり、２つの第１基準マーク３１ｍがＹ方向における第１表示板３１ｄの両端に１つずつマーキングされている。第１表示板３１ｄの２つの長辺は、Ｙ方向に延びており、第１表示板３１ｄの２つの短辺は、Ｘ方向に延びている。図１４に示すように、この例では、第１表示板３１ｄは、２つの第１サポートブロック３１ｂを介して第１ステージ１３に支持されている。第１表示板３１ｄの上面および下面は、互いに平行な水平な２つの平面である。第１表示板３１ｄの下面は、第１ステージ１３の水平で平坦な上面と間隔を空けてＺ方向に向かい合っている。第１表示板３１ｄの下面は、第１ステージ１３の上面に接していてもよい。
【0090】
第１表示板３１ｄの形状および配置や第１基準マーク３１ｍの数および配置などは、図１３および図１４に示す例に限られない。例えば、第１表示板３１ｄの長辺がＸ方向に延びるように第１表示板３１ｄを水平面内で９０度回転させてもよい。第１表示板３１ｄは、Ｙ方向に延びる水平な長方形の縦板と、Ｘ方向に延びる水平な長方形の横板とを含んでいてもよい。縦板および横板は、互いに接していてもよいし、互いに離れていてもよい。第１表示板３１ｄが縦板および横板を含む場合、３つ以上の第１基準マーク３１ｍがＸ方向およびＹ方向に並ぶようにこれらの第１基準マーク３１ｍを配置してもよい。例えば、１個目の第１基準マーク３１ｍを通りＸ方向と平行な水平な直線上に２個目の第１基準マーク３１ｍを配置し、１個目の第１基準マーク３１ｍを通りＹ方向と平行な水平な直線上に３個目の第１基準マーク３１ｍを配置してもよい。
【0091】
少なくとも１つの第１基準マーク３１ｍは、第１基板Ｗ１をアライメントする際の間接的な基準となる第１固定点３１ｐおよび第１固定線３１Ｌを設定する際に用いられる。第１固定点３１ｐおよび第１固定線３１Ｌは、仮想の点および線である。図１３に示す例では、十字状の２つの第１基準マーク３１ｍの重心を通る水平な直線が、第１ステージ１３の第１固定線３１Ｌに設定される。第１ステージ１３の第１固定点３１ｐは、一方の第１基準マーク３１ｍの重心または第１固定線３１Ｌ上の任意の点であってもよいし、これら以外であってもよい。
【0092】
図１３に示すように、第１固定基準３１ｒは、平面視で第１固定基準３１ｒが第１ステージ１３に重なるように第１ステージ１３の上方に配置されている。第１固定基準３１ｒは、第１ステージ１３に固定されている。第１固定基準３１ｒの上端は、第１チャック１１上の第１基板Ｗ１よりも下方に配置される。第１基板Ｗ１が第１チャック１１に保持されている状態では、第１固定基準３１ｒは、第１チャック１１の中心線１１ｃの方向に見たときに第１チャック１１に保持されている第１基板Ｗ１に重ならない。したがって、この状態で第１チャック１１の中心線１１ｃの方向に第１ステージ１３を見ると、第１基準マーク３１ｍだけでなく、第１基板Ｗ１の第１アライメントマークＡＭ１もカメラで撮影できる。
【0093】
後述するように、第１チャック１１に保持されている第１基板Ｗ１の少なくとも１つの第１アライメントマークＡＭ１は、カメラによって撮影される。このカメラは、第１固定基準３１ｒの少なくとも１つの第１基準マーク３１ｍも撮影する。水平面内での第１基板Ｗ１の位置および角度は、カメラによって撮影された少なくとも１つの第１アライメントマークＡＭ１の画像に基づいて特定される。水平面内での第１固定基準３１ｒの位置および角度も、カメラによって撮影された少なくとも１つの第１基準マーク３１ｍの画像に基づいて特定される。さらに、第１基板Ｗ１と第１固定基準３１ｒとの相対的な位置および角度も、第１アライメントマークＡＭ１および第１基準マーク３１ｍの画像に基づいて特定される。したがって、第１固定基準３１ｒの位置および角度が分かれば、第１チャック１１に保持されている第１基板Ｗ１の位置および角度も分かる。これらの情報は、制御装置３（図１参照）に記憶される。
【0094】
次に、第２接合モジュール２ｂ２について説明する。
【0095】
図１５は、第２接合モジュール２ｂ２をＸ方向に向けて水平に見た図である。図１６は、図１５の一部を拡大した図である。図１７は、第２接合モジュール２ｂ２の平面図である。図１８は、第２接合モジュール２ｂ２をＹ方向に水平に見た図である。
【0096】
図１５～図１７に示すように、第２接合モジュール２ｂ２は、第２チャック２１と共に台座２０に対してＸ方向およびＹ方向に平行移動可能な第２ステージ２３を含む。第２ステージ２３は、第２チャック２１と台座２０との間に配置された上ステージ２３ｕと、上ステージ２３ｕと台座２０との間に配置された下ステージ２３Ｌとを含む。図１５～図１７は、上ステージ２３ｕが台座２０に対してＹ方向に平行移動可能なＹステージであり、下ステージ２３Ｌが台座２０に対してＸ方向に平行移動可能なＸステージである例を示している。下ステージ２３Ｌは、上ステージ２３ｕよりも大きい。上ステージ２３ｕおよび下ステージ２３Ｌの一方または両方は、水平な平板であってもよい。
【0097】
第２接合モジュール２ｂ２は、下ステージ２３Ｌを台座２０に対してＸ方向に向けて直線的に案内する少なくとも１つのリニアガイド２６を含む。図１５は、２つのリニアガイド２６が設けられた例を示している。２つのリニアガイド２６は、台座２０上に配置されている。下ステージ２３Ｌは、２つのリニアガイド２６上に配置されている。図１６に示すように、リニアガイド２６は、長さ方向に直線状に延びるレール２６Ｌと、レール２６Ｌに沿ってレール２６Ｌの長さ方向に移動するスライドブロック２６ｂと、レール２６Ｌとスライドブロック２６ｂとの間に介在する複数のボールとを含む。レール２６Ｌは、Ｘ方向と平行な姿勢で台座２０に固定されている。スライドブロック２６ｂは、下ステージ２３Ｌに固定されている。
【0098】
アクチュエーター機構ＡＣは、は、第１チャック１１と第２チャック２１とをＸ方向に向けて相対的に移動させる少なくとも１つのＸアクチュエーター２７を含む。図１５は、少なくとも１つのＸアクチュエーター２７が下ステージ２３ＬをＸ方向に移動させることにより、第２チャック２１に保持されている第２基板Ｗ２をＸ方向に移動させる例を示している。この例では、２つのＸアクチュエーター２７が設けられており、各Ｘアクチュエーター２７がリニアモーターである。図１６に示すように、リニアモーターは、長さ方向に直線状に延びる固定磁石２７ｆと、固定磁石２７ｆに沿って固定磁石２７ｆの長さ方向に移動する可動磁石２７ｍとを含む。固定磁石２７ｆは、Ｘ方向と平行な姿勢で台座２０に固定されている。可動磁石２７ｍは、下ステージ２３Ｌに固定されている。
【0099】
図１７および図１８に示すように、第２接合モジュール２ｂ２は、上ステージ２３ｕを下ステージ２３Ｌに対してＹ方向に直線的に案内する少なくとも１つのリニアガイド２４を含む。図１７は、２つのリニアガイド２４が設けられた例を示している。２つのリニアガイド２４は、下ステージ２３Ｌ上に配置されている。上ステージ２３ｕは、２つのリニアガイド２４上に配置されている。リニアガイド２４は、長さ方向に直線状に延びるレール２４Ｌと、レール２４Ｌに沿ってレール２４Ｌの長さ方向に移動するスライドブロック２４ｂと、レール２４Ｌとスライドブロック２４ｂとの間に介在する複数のボールとを含む。レール２４Ｌは、Ｙ方向と平行な姿勢で下ステージ２３Ｌに固定されている。スライドブロック２４ｂは、上ステージ２３ｕに固定されている。
【0100】
アクチュエーター機構ＡＣは、第１チャック１１と第２チャック２１とをＹ方向に向けて相対的に移動させる少なくとも１つのＹアクチュエーター２５を含む。図１８は、少なくとも１つのＹアクチュエーター２５が上ステージ２３ｕをＹ方向に移動させることにより、第２チャック２１に保持されている第２基板Ｗ２をＹ方向に移動させる例を示している。この例では、２つのＹアクチュエーター２５が設けられており、各Ｙアクチュエーター２５がリニアモーターである。リニアモーターは、長さ方向に直線状に延びる固定磁石２５ｆと、固定磁石２５ｆに沿って固定磁石２５ｆの長さ方向に移動する可動磁石２５ｍとを含む。固定磁石２５ｆは、Ｙ方向と平行な姿勢で下ステージ２３Ｌに固定されている。可動磁石２５ｍは、上ステージ２３ｕに固定されている。
【0101】
Ｘアクチュエーター２７、Ｙアクチュエーター２５、およびＺアクチュエーター１８は、第１チャック１１および第２チャック２１の少なくとも一方を平行移動させる平行移動アクチュエーターの一例である。Ｙアクチュエーター２５は、第１チャック１１および第２チャック２１の少なくとも一方を水平に移動させる水平アクチュエーターの一例である。Ｘアクチュエーター２７も、水平アクチュエーターの一例である。Ｚアクチュエーター１８は、第１チャック１１および第２チャック２１の少なくとも一方を鉛直に移動させる鉛直移動アクチュエーターの一例である。
【0102】
Ｘアクチュエーター２７は、接合位置（図３１Ｅに示す位置）と撮影位置（図３１Ｇに示す位置）との間で第２チャック２１を第１チャック１１に対してＸ方向に移動させる。接合位置は、第１チャック１１に保持されている第１基板Ｗ１と第２チャック２１に保持されている第２基板Ｗ２とが接合される位置である。撮影位置は、第２チャック２１に保持されている第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２をカメラが撮影する位置である。
【0103】
撮影位置は、Ｘ方向およびＹ方向の少なくとも一方に広がる範囲であってもよい。例えば、撮影位置は、後述する第１狭視野カメラ４１ｎおよび第１広視野カメラ４１ｗが第２チャック２１に保持されている第２基板Ｗ２等を撮影する接合前撮影位置と、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２が接合された後に後述する検査カメラ４３が第２チャック２１に保持されている第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を撮影する接合後撮影位置と、を含んでいてもよい。
【0104】
アクチュエーター機構ＡＣは、自転軸に相当する第２チャック２１の中心線２１ｃまわりに上ステージ２３ｕに対して第２チャック２１を回転させる第２自転モーター２２を含む。第２自転モーター２２は、電動モーターである。第２自転モーター２２は、第２チャック２１と上ステージ２３ｕとの間に配置されている。第２自転モーター２２は、第２チャック２１および上ステージ２３ｕに連結されている。第２基板Ｗ２は、第２基板Ｗ２の中心が第２チャック２１の中心線２１ｃ上に位置するように第２チャック２１に保持される。この状態で第２自転モーター２２が回転すると、第２基板Ｗ２および第２チャック２１は、第２自転モーター２２と同じ方向に同じ角度で上ステージ２３ｕに対して回転する。
【0105】
図１５に示すように、第２接合モジュール２ｂ２は、第２チャック２１および第２ステージ２３がＸ方向に出入り可能な空間を形成した第２フレーム２８を含む。第２フレーム２８は、台座２０の上面から上方に延びる一対の第２サイドフレーム２８ｓと、台座２０から上方に離れた状態で一方の第２サイドフレーム２８ｓから他方の第２サイドフレーム２８ｓに延びる第２アッパーフレーム２８ｕとを含む。図１５は、第２フレーム２８が門型である例を示している。この例では、第２アッパーフレーム２８ｕが一対の第２サイドフレーム２８ｓの上端同士を連結している。
【0106】
一対の第２サイドフレーム２８ｓは、台座２０に固定されている。第２アッパーフレーム２８ｕは、一対の第２サイドフレーム２８ｓに固定されている。一対の第２サイドフレーム２８ｓは、間隔を空けてＹ方向に向かい合っている。第２アッパーフレーム２８ｕは、間隔を空けて台座２０の上面とＺ方向に向かい合っている。一対の第２サイドフレーム２８ｓは、Ｙ方向における第２チャック２１および第２ステージ２３の両側に配置されている。第２アッパーフレーム２８ｕは、平面視で第２チャック２１および第２ステージ２３に重なるように、第２チャック２１および第２ステージ２３の上方に配置されている。
【0107】
第２フレーム２８は、第１フレーム１９に対してＸ方向に離れている（図７参照）。Ｘアクチュエーター２７が下ステージ２３ＬをＸ方向に移動させると、第２チャック２１および第２ステージ２３は、第２フレーム２８の内側の空間にＸ方向に出入りする。同様に、第２チャック２１および第２ステージ２３は、第１フレーム１９の内側の空間にＸ方向に出入りする。第２チャック２１および第２ステージ２３は、第１ステージ１３と台座２０との間に進入可能である。第１チャック１１が下向きのとき、第２チャック２１および第２ステージ２３は、第１チャック１１と台座２０との間に進入可能である。
【0108】
第２チャック２１および第２ステージ２３が一対の第２サイドフレーム２８ｓの間に位置している状態で、Ｙアクチュエーター２５が上ステージ２３ｕを下ステージ２３Ｌに対してＹ方向に移動させても、第２チャック２１および上ステージ２３ｕは、第２フレーム２８に衝突しない。同様に、第２チャック２１および第２ステージ２３が一対の第１サイドフレーム１９ｓの間に位置している状態で、Ｙアクチュエーター２５が上ステージ２３ｕを下ステージ２３Ｌに対してＹ方向に移動させても、第２チャック２１および上ステージ２３ｕは、第１フレーム１９に衝突しない。
【0109】
接合ユニット２ｂは、第１チャック１１に保持されている下向きの第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１までの鉛直方向の距離を測定する複数の距離計を備えていてもよい。距離計は、第１基板Ｗ１などの対象物に非接触で距離を測定する非接触式の距離計である。距離計は、レーザー距離計などの光学式の距離計であってもよいし、これ以外の距離計であってもよい。
【0110】
複数の距離計は、第１チャック１１に保持されている下向きの第１基板Ｗ１よりも下方に配置される。複数の距離計は、上ステージ２３ｕに固定されていてもよい。この場合、複数の距離計は、上ステージ２３ｕと同じ方向、速度、および移動量で水平に移動する。複数の距離計は、下向きの第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１内の複数の位置までの鉛直方向への距離を測定する。これにより、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１の平面度を測定することができる。
【0111】
反転する前の第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１が水平である場合、反転アクチュエーター１６が厳密に１８０度回転すると、下向きの第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１は水平に配置される。複数の距離計から下向きの第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１までの距離を測定すれば、これを確認できる。第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１が水平でなければ、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１が水平に配置されるまで反転アクチュエーター１６を回転させればよい。このようにすれば、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の平行度を高めることができる。
【0112】
次に、第２基準マーク３２ｍについて説明する。
【0113】
図１９は、第２ステージ２３の平面図である。図２０は、図１９に示す矢印ＸＸの方向に第２ステージ２３を水平に見た図である。図１９および図２０に示すように、第２接合モジュール２ｂ２は、第２基板Ｗ２をアライメントする際の間接的な基準となる第２固定基準３２ｒを含む。第２固定基準３２ｒは、第２基板Ｗ２をアライメントする際の間接的な基準となる少なくとも１つの第２基準マーク３２ｍと、少なくとも１つの第２基準マーク３２ｍがマーキングされた第２表示板３２ｄとを含む。
【0114】
図１９は、形状および大きさが等しい２つの第２基準マーク３２ｍが設けられた例を示している。この例では、第２基準マーク３２ｍは長方形状である（４つのＬ字状の図形を含む）。第２基準マーク３２ｍは、長方形以外の形状であってもよい。第２基準マーク３２ｍは、フォトリソグラフィーによって第２表示板３２ｄに形成されてもよいし、レーザーマーキングなどのこれ以外の方法によって第２表示板３２ｄに形成されてもよい。
【0115】
図１９に示す例では、第２表示板３２ｄがＹ方向に延びる水平な長方形の平板であり、形状および大きさが等しい２つの第２基準マーク３２ｍがＹ方向における第２表示板３２ｄの両端に１つずつマーキングされている。第２表示板３２ｄの２つの長辺は、Ｙ方向に延びており、第２表示板３２ｄの２つの短辺は、Ｘ方向に延びている。図２０に示すように、この例では、第２表示板３２ｄは、２つの第２サポートブロック３２ｂを介して上ステージ２３ｕに支持されている。第２表示板３２ｄの上面および下面は、互いに平行な水平な２つの平面である。第２表示板３２ｄの下面は、上ステージ２３ｕの水平で平坦な上面と間隔を空けてＺ方向に向かい合っている。第２表示板３２ｄの下面は、上ステージ２３ｕの上面に接していてもよい。
【0116】
少なくとも１つの第２基準マーク３２ｍは、第２基板Ｗ２をアライメントする際の間接的な基準となる第２固定点３２ｐおよび第２固定線３２Ｌを設定する際に用いられる。第２固定点３２ｐおよび第２固定線３２Ｌは、仮想の点および線である。図１９に示す例では、長方形状の２つの第２基準マーク３２ｍの重心を通る水平な直線が、上ステージ２３ｕの第２固定線３２Ｌに設定される。上ステージ２３ｕの第２固定点３２ｐは、一方の第２基準マーク３２ｍの重心または第２固定線３２Ｌ上の任意の点であってもよいし、これら以外であってもよい。
【0117】
図１９に示すように、第２固定基準３２ｒは、平面視で第２固定基準３２ｒが上ステージ２３ｕに重なるように上ステージ２３ｕの上方に配置されている。第２固定基準３２ｒは、上ステージ２３ｕに固定されている。第２固定基準３２ｒの上端は、第２チャック２１上の第２基板Ｗ２よりも下方に配置される。第２基板Ｗ２が第２チャック２１に保持されている状態では、第２固定基準３２ｒは、第２チャック２１の中心線２１ｃの方向に見たときに第２チャック２１に保持されている第２基板Ｗ２に重ならない。したがって、この状態で第２チャック２１の中心線２１ｃの方向に上ステージ２３ｕを見ると、第２基準マーク３２ｍだけでなく、第２基板Ｗ２の第２アライメントマークＡＭ２もカメラで撮影できる。
【0118】
後述するように、第２チャック２１に保持されている第２基板Ｗ２の少なくとも１つの第２アライメントマークＡＭ２は、カメラによって撮影される。このカメラは、第２固定基準３２ｒの少なくとも１つの第２基準マーク３２ｍも撮影する。水平面内での第２基板Ｗ２の位置および角度は、カメラによって撮影された少なくとも１つの第２アライメントマークＡＭ２の画像に基づいて特定される。水平面内での第２固定基準３２ｒの位置および角度も、カメラによって撮影された少なくとも１つの第２基準マーク３２ｍの画像に基づいて特定される。さらに、第２基板Ｗ２と第２固定基準３２ｒとの相対的な位置および角度も、第２アライメントマークＡＭ２および第２基準マーク３２ｍの画像に基づいて特定される。したがって、第２固定基準３２ｒの位置および角度が分かれば、第２チャック２１に保持されている第２基板Ｗ２の位置および角度も分かる。これらの情報は、制御装置３（図１参照）に記憶される。
【0119】
次に、接合ユニット２ｂに備えられたカメラについて説明する。
【0120】
図２１は、接合ユニット２ｂの平面図である。図２２は、第２基板Ｗ２を撮影している第２カメラ４２をＹ方向に水平に見た図である。図２３は、第１基板Ｗ１を撮影している第１カメラ４１をＹ方向に水平に見た図である。図２４は、第１固定基準３１ｒおよび第２固定基準３２ｒを撮影しているアライメントカメラ４５をＹ方向に水平に見た図である。図２５は、図２４に示す矢印ＸＸＶの方向にアライメントカメラ４５を水平に見た図である。
【0121】
図２１および図２２に示すように、接合ユニット２ｂは、第１チャック１１に保持されている第１基板Ｗ１と第１固定基準３１ｒとを撮影する少なくとも１つの第１カメラ４１と、第２チャック２１に保持されている第２基板Ｗ２と第２固定基準３２ｒとを撮影する少なくとも１つの第２カメラ４２とを含む。接合ユニット２ｂは、さらに、接合された後に第２チャック２１に保持されている第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を撮影する検査カメラ４３を含む。図２１および図２２は、第１カメラ４１および第２カメラ４２が２つずつ設けられた例を示している。２つの第１カメラ４１は、第１狭視野カメラ４１ｎと第１広視野カメラ４１ｗである。２つの第２カメラ４２は、第２狭視野カメラ４２ｎと第２広視野カメラ４２ｗである。
【0122】
第１狭視野カメラ４１ｎおよび第１広視野カメラ４１ｗは、第２ステージ２３の上ステージ２３ｕに固定されている。第１狭視野カメラ４１ｎおよび第１広視野カメラ４１ｗは、上ステージ２３ｕと共に同じ速度および移動量でＸ方向およびＹ方向に移動する。第１ステージ１３に対するＸ方向およびＹ方向への第１狭視野カメラ４１ｎおよび第１広視野カメラ４１ｗの位置は、Ｘアクチュエーター２７およびＹアクチュエーター２５の少なくとも一方が第２ステージ２３を移動させることにより調整される。
【0123】
第２狭視野カメラ４２ｎ、第２広視野カメラ４２ｗ、および検査カメラ４３は、ブラケット４４を介して第２フレーム２８に固定されている。第２狭視野カメラ４２ｎ、第２広視野カメラ４２ｗ、および検査カメラ４３は、平面視で台座２０に重なるように台座２０の上方に配置されている。検査カメラ４３は、検査ユニットの一部である。第２基板Ｗ２は、第１基板Ｗ１と接合される前から第２チャック２１に保持されており、接合された第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２が検査カメラ４３によって撮影されるときも第２チャック２１に保持されている。
【0124】
図２１は、第２狭視野カメラ４２ｎ、第２広視野カメラ４２ｗ、および検査カメラ４３が、ブラケット４４をＺ方向に貫通する３つの貫通穴４４ｈに挿入されており、第２フレーム２８に対して第１チャック１１側（図２１の右側）に配置された例を示している。第２ステージ２３に対するＸ方向およびＹ方向への第２狭視野カメラ４２ｎ、第２広視野カメラ４２ｗ、および検査カメラ４３の位置は、Ｘアクチュエーター２７およびＹアクチュエーター２５の少なくとも一方が第２ステージ２３を移動させることにより調整される。
【0125】
狭視野カメラは、広視野カメラよりも視野（field of view）が狭いカメラである。第１狭視野カメラ４１ｎの撮影範囲は、第１広視野カメラ４１ｗの撮影範囲の一部であってもよいし、同撮影範囲の外であってもよい。第２狭視野カメラ４２ｎおよび第２広視野カメラ４２ｗについても同様である。狭視野カメラの解像度は、広視野カメラの解像度と等しくてもよいし、異なっていてもよい。狭視野カメラおよび広視野カメラは、異なる倍率のレンズを備えており、解像度などの撮影倍率以外の仕様が同じ２つのカメラであってもよい。
【0126】
制御装置３（図１参照）は、第１広視野カメラ４１ｗが生成した静止画または動画の画像の電子データを受信する。制御装置３は、メモリー３ｃに収納されたプログラムに基づいて当該画像の解析および判断を行う。制御装置３は、当該解析の結果、当該画像の中に第１アライメントマークＡＭ１が含まれると判断した場合に、第１アライメントマークＡＭ１の位置を記憶してもよい。このようにすれば、第１狭視野カメラ４１ｎの撮影範囲を第１アライメントマークＡＭ１がある範囲に速やかに移動させることができる。第１狭視野カメラ４１ｎが第１アライメントマークＡＭ１を見失っても、つまり、第１狭視野カメラ４１ｎの撮影範囲が第１アライメントマークＡＭ１がない範囲に移動しても、第１狭視野カメラ４１ｎの撮影範囲を第１アライメントマークＡＭ１がある範囲に速やかに戻すことができる。
【0127】
同様に、制御装置３は、第１広視野カメラ４１ｗが生成した画像の中で第１基準マーク３１ｍが含まれると判断した場合に、第１基準マーク３１ｍの位置を記憶してもよい。同様に、制御装置３は、第２広視野カメラ４２ｗが生成した画像の中で第２アライメントマークＡＭ２および第２基準マーク３２ｍの少なくとも一方が含まれると判断した場合に、第２アライメントマークＡＭ２および第２基準マーク３２ｍの少なくとも一方の位置を記憶してもよい。このようにすれば、第１狭視野カメラ４１ｎおよび第２狭視野カメラ４２ｎの撮影時間を短縮することができる。
【0128】
第１狭視野カメラ４１ｎおよび第１広視野カメラ４１ｗのレンズは、上に向けられている。第１狭視野カメラ４１ｎおよび第１広視野カメラ４１ｗが撮影するときは、図２３に示すように、第１基板Ｗ１が第１チャック１１に保持されている状態で、第１ステージ１３が反転中心１６ｃまわりに１８０度回転する。第１狭視野カメラ４１ｎおよび第１広視野カメラ４１ｗは、下向きの第１基板Ｗ１と下向きの第１固定基準３１ｒとを撮影する。Ｘアクチュエーター２７およびＹアクチュエーター２５の少なくとも一方は、第１狭視野カメラ４１ｎおよび第１広視野カメラ４１ｗが撮影しているときに、第１狭視野カメラ４１ｎおよび第１広視野カメラ４１ｗをＸ方向およびＹ方向の少なくとも一方に移動させることにより、撮影すべき全範囲を第１狭視野カメラ４１ｎおよび第１広視野カメラ４１ｗに撮影させる。これにより、第１基板Ｗ１の第１アライメントマークＡＭ１と第１固定基準３１ｒの第１基準マーク３１ｍとが撮影される。
【0129】
第２狭視野カメラ４２ｎおよび第２広視野カメラ４２ｗのレンズは、下に向けられている。第２狭視野カメラ４２ｎおよび第２広視野カメラ４２ｗが撮影するときは、図２２に示すように、第２基板Ｗ２が第２チャック２１に保持されている状態で、第２狭視野カメラ４２ｎおよび第２広視野カメラ４２ｗが撮影可能な範囲内に第２基板Ｗ２および第２固定基準３２ｒの少なくとも一方が配置される。この状態で、第２狭視野カメラ４２ｎおよび第２広視野カメラ４２ｗは、上向きの第２基板Ｗ２と上向きの第２固定基準３２ｒとを撮影する。第２狭視野カメラ４２ｎおよび第２広視野カメラ４２ｗが撮影しているとき、Ｘアクチュエーター２７およびＹアクチュエーター２５の少なくとも一方は、第２基板Ｗ２および第２固定基準３２ｒをＸ方向およびＹ方向の少なくとも一方に移動させる。これにより、撮影すべき全範囲を第２狭視野カメラ４２ｎおよび第２広視野カメラ４２ｗが撮影可能となり、第２基板Ｗ２の第２アライメントマークＡＭ２と第２固定基準３２ｒの第２基準マーク３２ｍとが撮影される。
【0130】
第２狭視野カメラ４２ｎおよび第２広視野カメラ４２ｗと同様に、検査カメラ４３のレンズは、下に向けられている。検査カメラ４３が撮影するときは、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２が第２チャック２１に保持されている状態で、検査カメラ４３が撮影可能な範囲内に第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２が配置される。この状態で、検査カメラ４３は、下向きの第１基板Ｗ１と上向きの第２基板Ｗ２とを撮影する。Ｘアクチュエーター２７およびＹアクチュエーター２５の少なくとも一方は、検査カメラ４３が撮影しているときに、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２をＸ方向およびＹ方向の少なくとも一方に移動させる。これにより、撮影すべき全範囲が検査カメラ４３に撮影される。
【0131】
第１狭視野カメラ４１ｎ、第１広視野カメラ４１ｗ、第２狭視野カメラ４２ｎ、および第２広視野カメラ４２ｗは、可視光線を電気信号に変換することにより、静止画または動画の電子データを生成する可視光カメラである。検査カメラ４３は、赤外線を電気信号に変換することにより、静止画または動画の電子データを生成する赤外線カメラである。可視光カメラは、赤外線カメラよりも鮮明な画像を生成できる一方で、可視光カメラと被写体との間に可視光を透過しない物体があるときは、被写体を撮影することができない。赤外線カメラと被写体との間に可視光を透過しない物体があっても、この物体がシリコンなどの赤外線を透過する物質で作られていれば、赤外線カメラは、同物体を介して被写体を撮影することができる。
【0132】
検査カメラ４３が第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を撮影するとき、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２は、第１基板Ｗ１が下に、第２基板Ｗ２が上に向けられた状態で上下に重なり合っている。この状態の第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を可視光カメラで上から撮影しても、第１基板Ｗ１の第１アライメントマークＡＭ１と第２基板Ｗ２の第２アライメントマークＡＭ２とは、撮影された画像に写らない。検査カメラ４３は、赤外線カメラである。第１基板Ｗ１の少なくとも１つの第１アライメントマークＡＭ１は、第１基板Ｗ１の基材ＷＤ１（図３参照）を介して検査カメラ４３に撮影される。第２基板Ｗ２の少なくとも１つの第２アライメントマークＡＭ２は、第１基板Ｗ１を介して検査カメラ４３に撮影される。これにより、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２が接合された状態で、第１アライメントマークＡＭ１および第２アライメントマークＡＭ２が検査カメラ４３によって撮影される。
【0133】
図２４および図２５に示すように、接合ユニット２ｂは、第１カメラ４１等に加えて、第１固定基準３１ｒおよび第２固定基準３２ｒが間隔を空けてＺ方向に向かい合った状態で、第１固定基準３１ｒおよび第２固定基準３２ｒを撮影する少なくとも１つのアライメントカメラ４５を含む。図２４および図２５は、２つのアライメントカメラ４５が設けられた例を示している。図２４および図２５では、第１ステージ１３の下面が上に向けられている。アライメントカメラ４５は、第１ステージ１３の下面から突出している。アライメントカメラ４５は、第１ステージ１３に固定されている。アライメントカメラ４５は、第１ステージ１３と共にＺ方向に移動し、第１ステージ１３と共に反転中心１６ｃまわりに回転する。
【0134】
アライメントカメラ４５の少なくとも一部は、第１固定基準３１ｒの真下に配置されている（図２４および図２５に示す状態では第１固定基準３１ｒの真上に配置されている）。アライメントカメラ４５のレンズは、Ｚ方向に第１固定基準３１ｒと直接向かい合っている。図２５は、アライメントカメラ４５が、第１ステージ１３をＺ方向に貫通する貫通穴１３ｈに挿入された例を示している。アライメントカメラ４５および第１固定基準３１ｒがＺ方向に直接向かい合うのであれば、アライメントカメラ４５の配置等はこれに限られない。いずれの場合でも、第１基準マーク３１ｍは、アライメントカメラ４５が撮影可能な範囲内に配置される。１つのアライメントカメラ４５によって撮影される第１基準マーク３１ｍの数は、２つ以上であってもよい。
【0135】
第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の位置ずれを最小化させるアライメント調整を行うときは、図２４および図２５に示すように、第１ステージ１３を反転中心１６ｃまわりに１８０度回転させて、第１チャック１１に保持されている第１基板Ｗ１を下に向ける。このとき、第１固定基準３１ｒも下に向けられる。第１チャック１１に保持されている下向きの第１基板Ｗ１と第２チャック２１に保持されている上向きの第２基板Ｗ２とがＺ方向に直接向かい合うように、第２チャック２１を第１チャック１１の下方に配置すると、第１固定基準３１ｒと第２固定基準３２ｒとが間隔を空けてＺ方向に直接向かい合う。アライメントカメラ４５は、この状態で第１固定基準３１ｒおよび第２固定基準３２ｒを撮影する。
【0136】
アライメントカメラ４５は、可視光カメラである。アライメントカメラ４５が第１固定基準３１ｒおよび第２固定基準３２ｒを撮影しているとき、マスクに相当する第１固定基準３１ｒは、アライメントカメラ４５と第２固定基準３２ｒとの間に配置されている。第１固定基準３１ｒの第１表示板３１ｄは、可視光線を透過する透明な板である。第２固定基準３２ｒの第２表示板３２ｄも、透明な板である。アライメントカメラ４５は、第１固定基準３１ｒと第２固定基準３２ｒとが間隔を空けてＺ方向に直接向かい合った状態で、第１基準マーク３１ｍおよび第２基準マーク３２ｍの両方を同時に撮影する。この状態でアライメントカメラ４５が第２基準マーク３２ｍを撮影できるのであれば、第２固定基準３２ｒの第２表示板３２ｄは、可視光線を透過しない非透明な板であってもよい。
【0137】
第１カメラ４１が第１アライメントマークＡＭ１および第１基準マーク３１ｍを撮影した後は、水平面内での第１基板Ｗ１の位置および角度だけでなく、第１基板Ｗ１と第１固定基準３１ｒとの相対的な位置および角度も分かる。同様に、第２カメラ４２が第２アライメントマークＡＭ２および第２基準マーク３２ｍを撮影した後は、水平面内での第２基板Ｗ２の位置および角度だけでなく、第２基板Ｗ２と第２固定基準３２ｒとの相対的な位置および角度も分かる。アライメントカメラ４５が第１基準マーク３１ｍおよび第２基準マーク３２ｍを撮影すると、第１固定基準３１ｒと第２固定基準３２ｒとの相対的な位置および角度が分かる。これが分かると、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２との相対的な位置および角度も間接的に分かる。
【0138】
制御装置３は、アライメントカメラ４５に第１基準マーク３１ｍおよび第２基準マーク３２ｍを撮影させながら、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の位置ずれが最小化するように、第１固定基準３１ｒと第２固定基準３２ｒとの相対的な位置および角度を調整する。
【0139】
具体的には、制御装置３は、第１自転モーター１２、第２自転モーター２２、Ｙアクチュエーター２５、およびＸアクチュエーター２７の少なくとも１つによって第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の一方または両方を水平面内で動作させる。これにより、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の位置ずれが最小化する。制御装置３は、位置ずれの値の変化をモニタし、位置ずれの値が一定の値以下に収束した場合にアライメント調整が完了しアライメント完了状態となったと判断し、アライメント調整についての処理指令を停止し、次の処理である基板接触工程についての処理指令を開始する。
【0140】
基板接触工程において、制御装置３は、Ｚアクチュエーター１８によって第１基板Ｗ１を下降させることにより、下向きの第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１を上向きの第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２に接触させる。これにより第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２が接合される。下降動作における移動距離等の動作パラメータは、メモリー３ｃに格納されたレシピに基づく。制御装置３は、基板接触工程で規定された動作の完了をもって接合完了状態になったと判断する。
【0141】
第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２が接合完了状態となった後に、接合された第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２が第２チャック２１に保持されている状態で、検査カメラ４３が第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を撮影する。これにより、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２が接合された状態で、第１アライメントマークＡＭ１および第２アライメントマークＡＭ２が検査カメラ４３によって撮影される。接合された２枚の基板Ｗの位置のずれ量と接合された２枚の基板Ｗの角度のずれ量などは、検査カメラ４３によって生成された第１アライメントマークＡＭ１および第２アライメントマークＡＭ２の画像に基づいて測定される。
【0142】
第１カメラ４１によって撮影される位置は、Ｘアクチュエーター２７およびＹアクチュエーター２５が第１カメラ４１を移動させることにより変更される。第２カメラ４２によって撮影される位置は、Ｘアクチュエーター２７およびＹアクチュエーター２５が上ステージ２３ｕを移動させることにより変更される。アライメントカメラ４５および検査カメラ４３についても第２カメラ４２と同様である。Ｘアクチュエーター２７およびＹアクチュエーター２５は、第１カメラ４１等のカメラによって撮影される位置を変更する撮影位置調整アクチュエーターを兼ねる。接合ユニット２ｂは、台座２０に対して第２カメラ４２および検査カメラ４３を移動させる撮影位置調整アクチュエーターを備えていてもよい。
【0143】
図２６は、第１カメラ４１によって生成された十字状の第１アライメントマークＡＭ１の画像の一例を示す概略図である。
【0144】
第１カメラ４１は、互いに直交する縦方向および横方向に整列した複数の画素により構成される長方形または正方形の二次元画像を生成する。制御装置３は、第１カメラ４１が生成した静止画または動画の画像の電子データを受信する。制御装置３は、メモリー３ｃに収納されたプログラムに基づいて当該画像の解析および判断を行う。第２カメラ４２などの他のカメラも同様である。
【0145】
第１基準マーク３１ｍが互いに直交する高さ方向および幅方向を特定できる形状である場合、第１カメラ４１が第１基準マーク３１ｍを撮影すると、第１基準マーク３１ｍの画像に基づいて第１基準マーク３１ｍの高さ方向および幅方向が特定される。これにより、第１カメラ４１によって生成された画像に対する第１基準マーク３１ｍの傾き角（例えば、画像の横方向に対する第１基準マーク３１ｍの幅方向の傾き角）が分かる。
【0146】
第１基準マーク３１ｍの高さ方向および幅方向は、使用される第１基準マーク３１ｍの形状に対応づけてメモリー３ｃに記録されている。制御装置３は、メモリー３ｃに記録された第１基準マーク３１ｍの形状を第１カメラ４１によって生成された画像中の第１基準マーク３１ｍにマッチングさせることで、撮像画像中の第１基準マーク３１ｍの高さ方向および幅方向を特定する。
【0147】
第１基準マーク３１ｍが互いに直交する高さ方向および幅方向を特定できる形状である場合、第１カメラ４１によって生成された画像の縦方向または横方向に対する第１基準マーク３１ｍの傾き角が上限値以下となるように第１固定基準３１ｒを配置してもよい。例えば、幅方向と平行な横線が第１基準マーク３１ｍの輪郭線に含まれる場合、第１カメラ４１によって生成された画像の横方向に対する横線の傾き角が上限値以下になるように第１固定基準３１ｒを配置してもよい。第２基準マーク３２ｍに関する第２固定基準３２ｒの配置についても同様である。
【0148】
第１基準マーク３１ｍと同様に、第１アライメントマークＡＭ１が互いに直交する高さ方向および幅方向を特定できる形状である場合、第１カメラ４１が第１アライメントマークＡＭ１を撮影すると、第１アライメントマークＡＭ１の画像に基づいて第１アライメントマークＡＭ１の高さ方向および幅方向が特定される。これにより、第１カメラ４１によって生成された画像に対する第１アライメントマークＡＭ１の傾き角（例えば、画像の横方向に対する第１アライメントマークＡＭ１の幅方向の傾き角）が分かる。
【0149】
第１アライメントマークＡＭ１が互いに直交する高さ方向および幅方向を特定できる形状である場合、制御装置３は、第１カメラ４１によって生成された画像の縦方向または横方向に対する第１アライメントマークＡＭ１の傾き角が上限値を超えるか否かを判定してもよい。制御装置３は、第１アライメントマークＡＭ１の傾き角が上限値を超えると判定したとき、同傾き角が上限値以下まで減少するように第１自転モーター１２に第１チャック１１を回転させた後、第１カメラ４１に第１アライメントマークＡＭ１を撮影させてもよい。
【0150】
図２６の左側は、第１カメラ４１によって生成された画像の一例を示している。図２６の右側の２つの格子は、図２６の左側の画像の一部を拡大したものである。各格子中の正方形のブロックの１つ１つが画素に相当する。黒のブロックと白のブロックとの境界は、第１アライメントマークＡＭ１の輪郭線に相当する。図２６の右上の格子では、第１アライメントマークＡＭ１の輪郭線が画像の横方向（紙面の左右方向）に対して傾いている。これに対して、図２６の右下の格子では、第１アライメントマークＡＭ１の輪郭線が画像の横方向と平行である。
【0151】
制御装置３は、例えば、第１カメラ４１によって生成された画像が、図２６の右上の格子の状態から図２６の右下の格子の状態に変化するように、第１自転モーター１２に第１チャック１１を回転させてもよい。このようにすれば、第１カメラ４１により生成された画像から第１アライメントマークＡＭ１の形状をより高い精度で特定することができ、第１基板Ｗ１の位置および角度をより高い精度で特定することができる。第２カメラ４２で第２アライメントマークＡＭ２を撮影するときや、検査カメラ４３で第１アライメントマークＡＭ１および第２アライメントマークＡＭ２を撮影するときも同様である。
【0152】
次に、変位検出器４６について説明する。
【0153】
【0154】
図２７に示すように、接合ユニット２ｂは、台座２０と第２チャック２１との水平方向への相対的な変位を検出する変位検出器４６を含む。図２８および図２９は、変位検出器４６が、第２チャック２１の台座２０に対するＸ方向およびＹ方向への変位を検出することにより、水平方向への台座２０と第２チャック２１との相対的な変位を検出する例を示している。
【0155】
変位検出器４６は、Ｘ方向への台座２０と第２チャック２１との相対的な変位を検出するＸ変位検出器と、Ｙ方向への台座２０と第２チャック２１との相対的な変位を検出するＹ変位検出器とを含む。Ｙ変位検出器は、Ｘ変位検出器と一体であってもよいし、Ｘ変位検出器とは独立した変位検出器であってもよい。図２７は、前者の例を示している。
【0156】
Ｘ変位検出器は、光学式の変位検出器であってもよいし、磁気式などの他の形式の変位検出器であってもよい。前者の場合、Ｘ変位検出器は、格子干渉式のリニアエンコーダーであってもよいし、干渉計などの他の形式の変位検出器であってもよい。格子干渉式のリニアエンコーダーは、レーザー干渉計などの干渉計に比べて、温度の変化や湿度の変化などの環境の変化に影響され難く、安定して変位を検出できる。Ｘ変位検出器は、第２基板Ｗ２などの対象物の絶対位置を検出する絶対位置検出器であってもよいし、対象物の相対位置を検出する相対位置検出器であってもよい。本段落の内容は、Ｙ変位検出器についても同様である。Ｙ変位検出器がＸ変位検出器とは独立している場合、Ｙ変位検出器は、Ｘ変位検出器とは異なる形式の変位検出器であってもよい。
【0157】
図２７は、変位検出器４６がＸ方向およびＹ方向への第２基板Ｗ２の変位を検出する格子干渉式のリニアエンコーダーを含む例を示している。格子干渉式の変位検出器４６は、第２チャック２１などの対象物と共にＸ方向およびＹ方向に移動するスケール４７と、Ｘ方向およびＹ方向へのスケール４７の変位を検出する検出ヘッド４８とを含む。検出ヘッド４８は、スケール４７に接触せずにＸ方向およびＹ方向へのスケール４７の変位を検出する非接触式の変位計である。
【0158】
検出ヘッド４８は、Ｙ方向へのスケール４７の変位を検出するＸ検出ヘッド４８ｘと、Ｙ方向へのスケール４７の変位を検出するＹ検出ヘッド４８ｙとを含む。Ｘ検出ヘッド４８ｘおよびＹ検出ヘッド４８ｙは、いずれも、スケール４７で反射される光を発する光源４８ｓと、スケール４７で反射した光を電気信号に変換する受光素子４８ｒと、受光素子４８ｒから入力された電気信号に基づいて水平方向へのスケール４７の移動量および移動方向を演算するインタポレーター４８ｉとを含む。変位検出器４６によって検出された第２基板Ｗ２の変位は、インタポレーター４８ｉを通じて制御装置３に入力される。
【0159】
スケール４７は、半導体レーザーなどの光源４８ｓが発した光を反射する反射型の回折格子である。スケール４７は、ホログラフィック回折格子であってもよいし、ブレーズド回折格子などの他の形式の回折格子であってもよい。スケール４７は、平面型の回折格子であってもよいし、体積型の回折格子であってもよい。図２９は、スケール４７が、Ｘ検出ヘッド４８ｘが発した光とＹ検出ヘッド４８ｙが発した光を反射する２Ｄスケール（二次元スケール）である例を示している。この例では、スケール４７は、光源４８ｓが発した光を反射する正方形の反射面４７ｓを含む。
【0160】
２Ｄスケールは、Ｚ方向に突出した凸部とＺ方向に凹んだ凹部とがＸ方向に規則的に交互に並んだ凹凸面を含むＸ回折格子と、Ｚ方向に突出した凸部とＺ方向に凹んだ凹部とがＹ方向に規則的に交互に並んだ凹凸面を含むＹ回折格子とを含む。Ｙ回折格子は、Ｘ回折格子と同じ方向、速度、および移動量で水平に移動する。Ｘ回折格子の凸部の先端とＹ回折格子の凸部の先端とは、１つの水平な平面上に配置されている。Ｘ回折格子の凹凸面およびＹ回折格子の凹凸面は、スケール４７の反射面４７ｓの一部である。光源４８ｓが発した光は、Ｘ回折格子の凹凸面またはＹ回折格子の凹凸面で反射される。
【0161】
Ｘ回折格子の凹部は、幅よりも長さの方が長いＹ方向に延びる連続した溝またはＹ方向に配列された複数の穴であってもよいし、溝および複数の穴を含んでいてもよい。Ｙ回折格子の凹部は、幅よりも長さの方が長いＸ方向に延びる連続した溝またはＸ方向に配列された複数の穴であってもよいし、溝および複数の穴を含んでいてもよい。Ｘ回折格子の凸部および凹部の鉛直断面は、円弧、正方形、および長方形のいずれかであってもよいし、これら以外であってもよい。Ｙ回折格子の凸部および凹部の鉛直断面についても同様である。
【0162】
スケール４７は、光を反射する反射面４７ｓが下に向けられた状態で、上ステージ２３ｕの下面に固定されている。上ステージ２３ｕが台座２０に対してＹ方向に移動すると、スケール４７は、上ステージ２３ｕと同じ方向、速度、および移動量で水平に移動する。下ステージ２３Ｌが台座２０に対してＸ方向に移動すると、スケール４７は、下ステージ２３Ｌと同じ方向、速度、および移動量で水平に移動する。第２チャック２１に保持されている第２基板Ｗ２が台座２０に対してＸ方向およびＹ方向の少なくとも一方に水平に移動すると、スケール４７は、第２基板Ｗ２と同じ方向、速度、および移動量で水平に移動する。上ステージ２３ｕが下ステージ２３Ｌに対してＹ方向に移動しても、スケール４７は、下ステージ２３Ｌに衝突しない。
【0163】
検出ヘッド４８は、スケール４７および上ステージ２３ｕよりも下方に配置されている。検出ヘッド４８は、スケール４７とＺ方向に直接向かい合っている。検出ヘッド４８は、下ステージ２３Ｌを上下に貫通する貫通窓２３ｗに挿入されている。検出ヘッド４８は、台座２０に固定されている。検出ヘッド４８は、スケール４７とＺ方向に直接向かい合う発光部４８ｅと、発光部４８ｅを支持する本体４８ｍと含む。本体４８ｍは、下ステージ２３Ｌの貫通窓２３ｗに挿入されている。発光部４８ｅは、下ステージ２３Ｌの上面よりも上方に配置されている。第２チャック２１がいずれの位置に位置しているときでも、検出ヘッド４８は、下ステージ２３Ｌに接触しない。
【0164】
第２チャック２１がいずれの位置に位置しているときでも、発光部４８ｅは、スケール４７とＺ方向に直接向かい合っている。光源４８ｓ（図２７参照）の光は、発光部４８ｅからスケール４７に進み、スケール４７で反射した後に発光部４８ｅから検出ヘッド４８の中に入る。検出ヘッド４８は、台座２０に対するＸ方向およびＹ方向へのスケール４７の変位を検出する。これにより、第２チャック２１の、台座２０に対するＸ方向およびＹ方向の変位が検出される。Ｘ方向およびＹ方向の変位についての検出結果は、制御装置３に送信される。
【0165】
次に、基板接合装置１の電気的構成について説明する。
【0166】
図３０は、基板接合装置１の電気的構成を示すブロック図である。制御装置３は、制御信号を送信することにより、基板接合装置１に備えられた電気機器および電子機器を制御する。また、制御装置３は、基板接合装置１に備えられた各種カメラ、検出器などからの信号を受信し信号の記憶や信号処理を行う。制御装置３は、後述する各工程を実行するようにプログラムされている。
【0167】
制御装置３は、少なくとも１つのコンピューターを含む。コンピューターは、コンピューター本体３ａと、コンピューター本体３ａに接続された周辺装置３ｄとを含む。コンピューター本体３ａは、各種の命令を実行するＣＰＵ３ｂ（central processing unit：中央処理装置）と、情報を記憶するメモリー３ｃとを含む。周辺装置３ｄは、プログラムＰ等の情報を記憶するストレージ３ｅと、リムーバブルメディアＲＭから情報を読み取るリーダー３ｆと、ホストコンピューター等の他の装置と通信する通信装置３ｇとを含む。
【0168】
制御装置３は、入力装置および表示装置に接続されている。入力装置は、ユーザーやメンテナンス担当者などの操作者が基板接合装置１に情報を入力するときに操作される。情報は、表示装置の画面に表示される。入力装置は、キーボード、ポインティングデバイス、およびタッチパネルのいずれかであってもよいし、これら以外の装置であってもよい。入力装置および表示装置を兼ねるタッチパネルディスプレイが基板接合装置１に設けられてもよい。
【0169】
ＣＰＵ３ｂは、ストレージ３ｅに記憶されたプログラムＰを実行する。ストレージ３ｅ内のプログラムＰは、制御装置３に予めインストールされたものであってもよいし、リーダー３ｆを通じてリムーバブルメディアＲＭからストレージ３ｅに送られたものであってもよいし、ホストコンピューターなどの外部装置から通信装置３ｇを通じてストレージ３ｅに送られたものであってもよい。
【0170】
ストレージ３ｅおよびリムーバブルメディアＲＭは、電力が供給されていなくても記憶を保持する不揮発性メモリーである。ストレージ３ｅは、例えば、ハードディスクドライブ等の磁気記憶装置である。リムーバブルメディアＲＭは、例えば、コンパクトディスクなどの光ディスクまたはメモリーカードなどの半導体メモリーである。リムーバブルメディアＲＭは、プログラムＰが記録されたコンピューター読取可能な記録媒体の一例である。リムーバブルメディアＲＭは、一時的ではない有形の記録媒体（non-transitory tangible media）である。
【0171】
次に、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の接合の第１の例について説明する。
【0172】
図３１Ａ、図３１Ｂ、図３１Ｃ、図３１Ｄ、図３１Ｅ、図３１Ｆ、図３１Ｇ、および図３１Ｈは、接合ユニット２ｂによって行われる第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の接合の第１の例について説明するための概略図である。図３１Ａ～図３１Ｈは、Ｙ方向に水平に見た第１チャック１１および第２チャック２１等を示している。図３２Ａおよび図３２Ｂも同様である。
【0173】
接合ユニット２ｂによって第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を接合するときは、図３１Ａに示すように、搬送ロボットＴＲが、接合面ＷＡ１が上に向けられた第１基板Ｗ１をハンドＴＨで水平に保持しながら、搬入搬出状態の第１チャック１１の上方の空間に第１基板Ｗ１を配置する。同様に、搬送ロボットＴＲが、接合面ＷＡ２が上に向けられた第２基板Ｗ２をハンドＴＨで水平に保持しながら、搬入搬出状態の第２チャック２１の上方の空間に第２基板Ｗ２を配置する。
【0174】
第１チャック１１の搬入搬出状態は、第１基板Ｗ１を搬送ロボットＴＲと第１チャック１１との間で移動させることができる位置および姿勢に第１チャック１１が維持され、第１チャック１１の回転角が零であり、第１チャック１１の中心線１１ｃが鉛直である状態である。第２チャック２１の搬入搬出状態は、第２基板Ｗ２を搬送ロボットＴＲと第２チャック２１との間で移動させることができる位置および姿勢に第２チャック２１が維持され、第２チャック２１の回転角が零である状態である。
【0175】
搬送ロボットＴＲは、搬入搬出状態の第１チャック１１の上に第１基板Ｗ１を置いてもよいし、第１基板Ｗ１が第１チャック１１の上に置かれる下位置と第１基板Ｗ１が第１チャック１１から上方に離れた上位置との間で第１基板Ｗ１を水平に支持しながら上下に移動する複数の昇降ピンの上に第１基板Ｗ１を置いてもよい。第２基板Ｗ２についても同様である。いずれの場合でも、第１基板Ｗ１は、接合面ＷＡ１を上に向けた状態で搬入搬出状態の第１チャック１１の上に置かれ、第１チャック１１に吸着される。同様に、第２基板Ｗ２は、接合面ＷＡ２を上に向けた状態で搬入搬出状態の第２チャック２１の上に置かれ、第２チャック２１に吸着される。
【0176】
搬入搬出状態の第１チャック１１の第１吸着面１１ｓが水平な平面である場合、第１基板Ｗ１の上面（接合面ＷＡ１）および下面は、第１基板Ｗ１が第１チャック１１に吸着された後も水平な平面に維持される。搬入搬出状態の第１チャック１１の第１吸着面１１ｓが水平な平面以外の形状である場合、第１基板Ｗ１が第１チャック１１に吸着されると、第１基板Ｗ１の上面および下面は、水平な平面から第１チャック１１の第１吸着面１１ｓと同一またはほぼ同一の形状に弾性変形し、その形状に維持される。第２基板Ｗ２の上面および下面の形状についても同様である。
【0177】
図３１Ａは、搬入搬出状態の第１チャック１１の第１吸着面１１ｓが水平な平面であり、搬入搬出状態の第２チャック２１の第２吸着面２１ｓが水平な平面である例を示している。したがって、この例では、第１基板Ｗ１が第１チャック１１に吸着された後も、第１基板Ｗ１の上面および下面が水平な平面に維持される。同様に、第２基板Ｗ２が第２チャック２１に吸着された後も、第２基板Ｗ２の上面および下面が水平な平面に維持される。
【0178】
第１基板Ｗ１は、第２基板Ｗ２が第２チャック２１の上に置かれる前または置かれた後に、第１チャック１１の上に置かれてもよいし、第２基板Ｗ２が第２チャック２１の上に置かれるのと同時に第１チャック１１の上に置かれてもよい。第１基板Ｗ１を搬送するハンドＴＨは、第２基板Ｗ２を搬送するハンドＴＨと同じであってもよいし、異なっていてもよい。後者の場合、１つの搬送ロボットＴＲの２つのハンドＴＨが第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を搬送してもよいし、２つの搬送ロボットＴＲが第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を搬送してもよい。
【0179】
第１基板Ｗ１が第１チャック１１の上に置かれると、図３１Ｂに示すように、反転アクチュエーター１６が、第１チャック１１を１８０度回転させ、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１を下に向ける。その前または後に、上ステージ２３ｕに取り付けられた第１狭視野カメラ４１ｎおよび第１広視野カメラ４１ｗが第１基板Ｗ１および第１固定基準３１ｒの少なくとも一方を撮影できる撮影領域に、上ステージ２３ｕが配置される。この状態で、第１狭視野カメラ４１ｎおよび第１広視野カメラ４１ｗが撮影を開始する。必要であれば、撮影中に、第１狭視野カメラ４１ｎおよび第１広視野カメラ４１ｗを第１基板Ｗ１に対して水平に移動させてもよい。
【0180】
第１狭視野カメラ４１ｎおよび第１広視野カメラ４１ｗは、第１基板Ｗ１の少なくとも１つの第１アライメントマークＡＭ１と、第１固定基準３１ｒの少なくとも１つの第１基準マーク３１ｍとを撮影する。その後、第１狭視野カメラ４１ｎおよび第１広視野カメラ４１ｗは、撮影を終了する。撮影された少なくとも１つの第１アライメントマークＡＭ１の画像を解析することにより、第１基板Ｗ１の位置および角度が把握される。同様に、撮影された少なくとも１つの第１基準マーク３１ｍの画像を解析することにより、第１固定基準３１ｒの位置および角度が把握される。これにより、第１固定基準３１ｒに対する第１基板Ｗ１の位置および角度が把握される。
【0181】
例えば、第１アライメントマークＡＭ１が撮像されたときの第１狭視野カメラ４１ｎの座標位置を、装置の設計情報および後述する変位検出器４６の出力に基づき算出し、算出された第１狭視野カメラ４１ｎの座標位置および撮像画像中の第１アライメントマークＡＭ１の位置に基づいて、第１アライメントマークＡＭ１の座標位置を特定してもよい。同様の手法により第１基準マーク３１ｍの座標位置も特定することで、第１アライメントマークＡＭ１および第１基準マーク３１ｍの相対位置を計算し、第１固定基準３１ｒに対する第１基板Ｗ１の位置を把握してもよい。
【0182】
第２基板Ｗ２が第２チャック２１の上に置かれると、図３１Ｃに示すように、第２狭視野カメラ４２ｎおよび第２広視野カメラ４２ｗが、第２基板Ｗ２および第２固定基準３２ｒの少なくとも一方を撮影できる撮影領域に、上ステージ２３ｕが配置される。この状態で、第２狭視野カメラ４２ｎおよび第２広視野カメラ４２ｗが撮影を開始する。必要であれば、撮影中に、上ステージ２３ｕを第２狭視野カメラ４２ｎおよび第２広視野カメラ４２ｗに対して水平に移動させてもよい。
【0183】
第２狭視野カメラ４２ｎおよび第２広視野カメラ４２ｗは、第２基板Ｗ２の少なくとも１つの第２アライメントマークＡＭ２と、第２固定基準３２ｒの少なくとも１つの第２基準マーク３２ｍとを撮影する。その後、第２狭視野カメラ４２ｎおよび第２広視野カメラ４２ｗは、撮影を終了する。撮影された少なくとも１つの第２アライメントマークＡＭ２の画像を解析することにより、第２基板Ｗ２の位置および角度が把握される。同様に、撮影された少なくとも１つの第２基準マーク３２ｍの画像を解析することにより、第２固定基準３２ｒの位置および角度が把握される。これにより、第２固定基準３２ｒに対する第２基板Ｗ２の位置および角度が把握される。
【0184】
例えば、第２アライメントマークＡＭ２が撮像されたときの第２チャック２１の位置を後述する変位検出器４６の出力に基づき取得すると共に、撮像画像中の第２アライメントマークＡＭ２の位置に基づいて、第２チャック２１の位置に紐づいた第２アライメントマークＡＭ２の座標位置を特定してもよい。同様の手法により第２基準マーク３２ｍに関しても、第２チャック２１の位置に紐づけて位置を特定する。第２基準マーク３２ｍが撮像されたときの第２チャック２１の位置と、第２アライメントマークＡＭ２が撮像されたときの第２チャック２１の位置にもとづいて、第２基準マーク３２ｍが撮像されたときの第２アライメントマークＡＭ２の座標位置を計算することで、第２アライメントマークＡＭ２と第２基準マーク３２ｍとの相対位置を計算できる。これにより、第２固定基準３２ｒに対する第２基板Ｗ２の位置を把握してもよい。
【0185】
第２狭視野カメラ４２ｎおよび第２広視野カメラ４２ｗが第２基板Ｗ２および第２固定基準３２ｒを撮影する期間の少なくとも一部は、第１狭視野カメラ４１ｎおよび第１広視野カメラ４１ｗが第１基板Ｗ１および第１固定基準３１ｒを撮影する期間と同時期であってもよいし、同時期でなくてもよい。第２チャック２１に保持されている第２基板Ｗ２の第２アライメントマークＡＭ２が撮影される期間の少なくとも一部は、第２基準マーク３２ｍが撮影される期間と同時期であってもよいし、同時期でなくてもよい。第１アライメントマークＡＭ１および第１基準マーク３１ｍが撮影される期間についても同様である。
【0186】
制御装置３は、第１固定基準３１ｒに対する第１基板Ｗ１の位置および角度と、第２固定基準３２ｒに対する第２基板Ｗ２の位置および角度と、を把握した後にアクチュエーター機構ＡＣを動作させ、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を、非対向状態から対向状態に変化させる。制御装置３は、その後、アクチュエーター機構ＡＣを動作させ、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を対向状態からアライメント完了状態に変化させる。制御装置３は、その後、アクチュエーター機構ＡＣを動作させ、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を、アライメント完了状態から接合完了状態に変化させる。
【0187】
非対向状態は、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を鉛直に見たときに第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２が重ならない状態である。対向状態およびアライメント完了状態は、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１の全域と第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２の全域とが互いに離れた状態で、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２が上下に向かい合う状態である。対向状態は、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２のアライメントを行う前の状態であり、アライメント完了状態は、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２のアライメントを行った後の状態である。対向状態は、非アライメント状態である。接合完了状態は、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１の全域と第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２の全域とが接触した状態である。
【0188】
第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を非対向状態から対向状態に変化させるときは、第１チャック１１に保持されている第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１が下に向けられた状態で、上ステージ２３ｕおよび下ステージ２３ＬをＸ方向に移動させることにより、第２チャック２１に保持されている第２基板Ｗ２を第１チャック１１に保持されている第１基板Ｗ１に対してＸ方向に移動させる。これにより、図３１Ｄに示すように、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１の全域と第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２の全域とが互いに離れた状態で、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２が上下に向かい合う。
【0189】
第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２が対向状態に変化した後は、第１チャック１１に保持されている第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１が下に向けられた状態で、Ｘ方向、Ｙ方向、第１θ方向（第１基板Ｗ１の周方向）、および第２θ方向（第２基板Ｗ２の周方向）の少なくとも１つに第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とを相対的に動かす。これにより、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２が対向状態からアライメント完了状態に変化する。その後、第１ステージ１３をＺ方向に移動させることにより、第１チャック１１に保持されている第１基板Ｗ１を第２チャック２１に保持されている第２基板Ｗ２に対して下降させる。これにより、図３１Ｅに示すように、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１の全域が第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２の全域に接触し、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２がアライメント完了状態から接合完了状態に変化する。
【0190】
接合完了状態は、少なくとも１つの第１アライメントマークＡＭ１と少なくとも１つの第２アライメントマークＡＭ２とを基準にして、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２がアライメントされた状態である。アライメント完了状態は、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２が互いに離れているか否かだけが接合完了状態と異なっていてもよい。つまり、アライメント完了状態は、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２が互いに離れた状態で、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の位置ずれが最小化された状態であってもよい。
【0191】
図３１Ｄに示すように、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の対向状態は、第１固定基準３１ｒおよび第２固定基準３２ｒを鉛直に見たときに第１固定基準３１ｒおよび第２固定基準３２ｒが重なり合う状態である。第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２が対向状態になる前または後に、第１ステージ１３に取り付けられたアライメントカメラ４５が撮影を開始する。これにより、第１固定基準３１ｒおよび第２固定基準３２ｒが平面視で重なり合った状態でアライメントカメラ４５によって撮影される。
【0192】
制御装置３は、アライメントカメラ４５によって撮影された第１固定基準３１ｒの画像を解析することにより、第１固定基準３１ｒの位置および角度を把握する。同様に、制御装置３は、アライメントカメラ４５によって撮影された第２固定基準３２ｒの画像を解析することにより、第２固定基準３２ｒの位置および角度を把握する。第１狭視野カメラ４１ｎおよび第１広視野カメラ４１ｗが第１基板Ｗ１および第１固定基準３１ｒを既に撮影しているので、第１基板Ｗ１の位置および角度は、第１固定基準３１ｒの位置および角度から間接的に把握可能である。同様に、第２狭視野カメラ４２ｎおよび第２広視野カメラ４２ｗが第２基板Ｗ２および第２固定基準３２ｒを既に撮影しているので、第２基板Ｗ２の位置および角度は、第２固定基準３２ｒの位置および角度から間接的に把握可能である。したがって、第１固定基準３１ｒと第２固定基準３２ｒとの相対的な位置および角度を調整することにより、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を間接的にアライメントすることができる。
【0193】
制御装置３は、アライメントカメラ４５に第１固定基準３１ｒおよび第２固定基準３２ｒを撮影させながら、Ｘ方向、Ｙ方向、第１θ方向、および第２θ方向の少なくとも１つに第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とを相対的に動かす。これにより、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２が互いに離れた状態でアライメントされ、アライメント完了状態に変化する。第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２がアライメント完了状態に変化したと制御装置３が判断した後、アライメントカメラ４５は撮影を終了する。
【0194】
制御装置３は、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２がアライメント完了状態に変化した後、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とを少なくともＺ方向に向けて相対的に移動させることにより、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１の全域を第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２の全域に接触させる。これにより、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２がアライメント完了状態から接合完了状態に変化する。第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２が接合完了状態に変化したとき、第１チャック１１は、第１基板Ｗ１の保持を解除しており、第２チャック２１は、第２基板Ｗ２の保持を継続している。したがって、接合された第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２は、第２チャック２１に保持される。
【0195】
第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２が接合完了状態に変化した後、制御装置３は、図３１Ｆに示すように、第１チャック１１を上昇させ、第２チャック２１を後退させる（Ｘ方向のマイナス側に移動させる）。第１チャック１１が上昇した後、図３１Ｇに示すように、反転アクチュエーター１６は、第１チャック１１の中心線１１ｃが鉛直になるように第１チャック１１を回転させ、第１チャック１１を上に向ける。必要に応じて、第１自転モーター１２が第１チャック１１を回転させ、第１チャック１１の回転角を零に戻す。これにより、第１チャック１１が搬入搬出状態に戻る。反転アクチュエーター１６は、第２チャック２１が後退する前または後に第１チャック１１の回転を開始してもよいし、第２チャック２１が後退するのと同時に第１チャック１１の回転を開始してもよい。第１自転モーター１２についても同様である。
【0196】
第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２が接合完了状態に変化した後、図３１Ｇに示すように、上ステージ２３ｕは、検査カメラ４３が第２チャック２１上の第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を撮影できる撮影領域に配置される。その前または後に検査カメラ４３が撮影を開始する。これにより、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２が接合された状態で、少なくとも１つの第１アライメントマークＡＭ１と少なくとも１つの第２アライメントマークＡＭ２とが撮影される。必要であれば、当該撮影中に、上ステージ２３ｕを検査カメラ４３に対して水平に移動させてもよい。
【0197】
検査カメラ４３によって撮影された第１アライメントマークＡＭ１および第２アライメントマークＡＭ２の画像は制御装置３に送信され解析される。当該解析により、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の接合精度が検出される。さらに、検出された第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の接合精度に基づいて、アライメント完了状態と接合完了状態との間での第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２のアライメントの変化が検出される。別の第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を接合するときは、検出されたアライメントの変化に基づいて、アライメント完了状態の第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２のアライメントが補正される。これにより、後続の第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２がより高い精度で接合される。
【0198】
第２チャック２１上の第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を検査カメラ４３で撮影した後は、接合された第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を第２チャック２１で保持したまま、第２チャック２１が搬入搬出状態に戻るまで第２チャック２１をＸ方向に移動させる。必要に応じて、第２自転モーター２２が第２チャック２１を回転させ、第２チャック２１の回転角を零に戻す。その後、図３１Ｈに示すように、第２チャック２１が第２基板Ｗ２の保持を解除し、搬送ロボットＴＲのハンドＴＨが第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を第２チャック２１から直接または間接的に受け取る。これにより、接合された第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２が、搬送ロボットＴＲのハンドＴＨによって水平に保持され、次の目的地まで搬送される。
【0199】
次の第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を接合するときは、前述の一連の工程を再び行う。次の第１基板Ｗ１は、直前の第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を第２チャック２１から搬出する前または後に第１チャック１１に置いてもよいし、直前の第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を第２チャック２１から搬出するのと同時に第１チャック１１に置いてもよい。例えば、図３１Ｇに示すように、接合された第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を検査カメラ４３が撮影しているときに、次の第１基板Ｗ１を第１チャック１１に置いてもよい。この場合、図３１Ｈに示すように、直前の第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を第２チャック２１から搬出する前に、反転アクチュエーター１６が次の第１基板Ｗ１を反転させてもよい。
【0200】
次に、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の接合の第２の例について説明する。
【0201】
【0202】
前述のように、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２は、非対向状態から対向状態およびアライメント完了状態を経て接合完了状態に変化する。接合完了状態は、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１の全域と第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２の全域とが接触した状態である。アライメント完了状態は、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１の全域と第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２の全域とが平行または非平行な状態であってもよいし、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１の一部と第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２の一部とが平行であり、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１の残りの部分と第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２の残りの部分とが非平行であってもよい。
【0203】
すなわち、アライメント完了状態は、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２が互いに離れているか否かに加えて（第２基板Ｗ２に対する鉛直方向への第１基板Ｗ１の位置に加えて）、第２基板Ｗ２に対する水平方向への第１基板Ｗ１の位置、第２基板Ｗ２に対する第１基板Ｗ１の姿勢、鉛直な直線まわりの第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２との相対的な角度、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１の形状、および第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２の形状、のうちの少なくとも１つが、接合完了状態と異なっていてもよい。
【0204】
図３１Ａ～図３１Ｈは、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１の全域と第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２の全域とを同時またはほぼ同時に接触させる全面同時接合により第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を接合する例を示している。これに限らず、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１と第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２とが接合された領域を広げる境界移動接合により第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を接合してもよい。
【0205】
境界移動接合は、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１の全域と第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２の全域とが接触するまで、第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２に接触した第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１内の接触領域と、第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２から離れた第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１内の非接触領域と、の境界を第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１内で移動させる接合である。
【0206】
境界移動接合では、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を、接合開始状態および接合拡大状態を経て、アライメント完了状態から接合完了状態に変化させる。全面同時接合で第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を接合するときも、厳密には接合開始状態および接合拡大状態の期間があるが、同期間が極めて短いので、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２は、接合開始状態および接合拡大状態を経ずにアライメント完了状態から接合完了状態に変化するとみなせる。
【0207】
接合開始状態および接合拡大状態は、いずれも、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２がアライメント完了状態から接合完了状態に変化する途中の状態である。接合開始状態は、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１と第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２との接触が開始した状態である。接合拡大状態は、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１の全域と第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２の全域とが接触するまで、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１と第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２とが接触した領域を広げる状態である。接合開始状態および接合拡大状態は、いずれも、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１の一部と第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２の一部とが接触し、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１の残りの部分と第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２の残りの部分とが離れた状態である。
【0208】
アライメント完了状態、接合開始状態、接合拡大状態、および接合完了状態は、第２基板Ｗ２に対する鉛直方向への第１基板Ｗ１の位置、第２基板Ｗ２に対する水平方向への第１基板Ｗ１の位置、第２基板Ｗ２に対する第１基板Ｗ１の姿勢、鉛直な直線まわりの第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２との相対的な角度、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１の形状、および第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２の形状、のうちの少なくとも１つが互いに異なる。
【0209】
接合開始状態、接合拡大状態、および接合完了状態は、これらのうちの少なくとも１つに加えて、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１と第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２とが接触した領域の面積が互いに異なる。接合拡大状態は、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２が接合開始状態から接合完了状態に変化するまでの連続した全ての状態を表す。接合拡大状態を経て接合開始状態から接合完了状態に第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２が変化する過程で、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２がアライメントされた状態で、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１の全域と第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２の全域とが接合される。
【0210】
例えば、図３２Ａに示すように、アライメント完了状態は、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１の全域が水平面に対して傾いた１つの平面内に配置され、第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２の全域が１つの水平な平面内に配置された状態であってもよい。具体的には、第１基板Ｗ１の下向きの接合面ＷＡ１が水平面に対して傾くように反転アクチュエーター１６が第１ステージ１３の角度を調整してもよい。この場合、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１が水平な状態で第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２のアライメント調整を行った後に、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１を傾けると共に、水平面に対する第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１の傾き角に応じて水平方向への第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２との相対的な位置を調整してもよい。
【0211】
第１基板Ｗ１の下向きの接合面ＷＡ１が水平面に対して傾いている場合、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１の外周の一部は、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１の他の部分よりも下方に配置された第１基板Ｗ１の下端に相当する。第１基板Ｗ１の下端は、第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２に最初に接触する接合開始位置に相当する。第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２をアライメント完了状態から接合開始状態に変化させるときは、図３２Ｂに示すように、第１基板Ｗ１の下端を第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２に接触させる。その後、第１チャック１１の反転中心１６ｃと平行で第１基板Ｗ１の下端を通る水平な直線まわりに第１基板Ｗ１が第２基板Ｗ２に対して回転するように、第１基板Ｗ１を反転中心１６ｃまわりに回転させながら、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とをＺ方向およびＸ方向に相対的に移動させる。
【0212】
第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１と第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２とが接触した領域の面積は、水平面に対する第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１の傾き角が減少するにしたがって連続的に増加する。第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１が水平になると、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１の全域と第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２の全域とが接触する。これにより、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２は、接合開始状態から接合拡大状態を経て接合完了状態に変化する。このように第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を接合すれば、接合された第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の間に残る気泡（ボイドともいわれる）を無くすまたは減らすことができる。
【0213】
第１チャック１１は、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２が接合完了状態に変化した後に第１基板Ｗ１の保持を解除する。第１チャック１１が互いに独立して吸引力を発生する複数の吸着領域を含む場合はこれに限らない。制御装置３は、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１と第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２とが接触した接触領域で第１基板Ｗ１の保持が解除されるように、吸引力を発生している吸着領域の数を接触領域の面積が増加するにしたがって減少させてもよい。
【0214】
具体的には、複数の吸着領域が図１０Ｂに示すような配置および形状である場合、制御装置３は、図１０Ｂの右端の吸着領域から図１０Ｂの左端の吸着領域まで１つずつ、吸着領域に吸引力の発生を停止させてもよい。このようにすれば、図１０Ｂの上下方向に延びる境界が、吸引力を発生している吸着領域と吸引力を発生していない吸着領域との間に形成され、この境界が第１吸着面１１ｓの右端から第１吸着面１１ｓの左端に移動する。これにより、第１チャック１１と第１基板Ｗ１とが接している領域の減少を、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とが接している領域の増加に同期させることができる。
【0215】
アライメント完了状態は、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１が下方に凸の球冠状などの形状に弾性変形しており、第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２の全域が１つの水平な平面内に配置された状態であってもよい。この場合、アライメント完了状態は、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１の全体が平面に戻ったときに、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の位置ずれが最小化される状態であってもよい。
【0216】
具体的には、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１が弾性変形しており、アライメント完了状態における第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１の形状が推定できる場合、推定される形状に応じてアライメント完了状態における第１基板Ｗ１の位置を補正してもよい。アライメント完了状態における第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１の形状が推定できるか否かにかかわらず、アライメント完了状態における第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１の形状を測定し、測定された形状に応じてアライメント完了状態における第１基板Ｗ１の位置を補正してもよい。例えば、レーザー距離計などの距離計を用いて、１つの水平面から第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１内の複数の位置までの鉛直方向の距離を測定し、測定により得られた値に応じてアライメント完了状態における第１基板Ｗ１の位置を補正してもよい。
【0217】
第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２をアライメント完了状態から接合開始状態に変化させるときは第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１において最も下方に位置する部分を第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２に接触させる。その後、第２基板Ｗ２に対する水平方向への第１基板Ｗ１の位置、第２基板Ｗ２に対する第１基板Ｗ１の姿勢、鉛直な直線まわりの第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２との相対的な角度、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１の形状、および第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２の形状、のうちの少なくとも１つを変化させながら、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の間隔を減少させる。これにより、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１の全域と第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２の全域とが接触し、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２が接合開始状態から接合拡大状態を経て接合完了状態に変化する。
【0218】
次に、本実施形態に係る効果について説明する。
【0219】
本実施形態では、基板接合装置１の接合ユニット２ｂが、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を接合するだけでなく、接合された第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の接合精度の検査もする。したがって、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の接合精度を検査する前に、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を接合ユニット２ｂから移動させなくてもよい。これにより、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の搬送時間を短縮することができる。
【0220】
本実施形態では、第２基板Ｗ２は、第１基板Ｗ１と接合される前から第２チャック２１に保持されており、接合された第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２が検査カメラ４３によって撮影されるときも第２チャック２１に保持されている。したがって、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の接合精度を検査する前に、第２基板Ｗ２を第２チャック２１から移動させなくてもよい。これにより、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の搬送時間を短縮することができる。
【0221】
本実施形態では、接合ユニット２ｂが基板接合装置１の外壁１ａの中に配置されており、第１チャック１１、第２チャック２１、および検査カメラ４３が、接合ユニット２ｂのチャンバー９の中に配置されている。したがって、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の接合精度を検査する前に、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２をチャンバー９の外に移動させなくてもよい。これにより、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の搬送時間を短縮することができる。
【0222】
本実施形態では、第１チャック１１、第２チャック２１、および検査カメラ４３が、接合ユニット２ｂの台座２０の上方に配置されており、平面視で台座２０に重なっている。言い換えると、第１チャック１１、第２チャック２１、および検査カメラ４３は、台座２０の真上に配置されている。第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の接合精度を検査する前に、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を台座２０の真上の空間から移動させなくてもよい。これにより、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の搬送時間を短縮することができる。
【0223】
本実施形態では、レーザー干渉計ではなく、格子干渉式の変位検出器４６で、台座２０と第２チャック２１との相対的な変位を検出する。格子干渉式の変位検出器４６は、レーザー干渉計などの干渉計に比べて、温度の変化や湿度の変化などの環境の変化に影響され難く、安定して変位を検出できる。さらに、変位検出器４６は、Ｙ方向への台座２０と第２チャック２１との相対的な変位だけでなく、Ｘ方向への台座２０と第２チャック２１との相対的な変位も検出する。したがって、Ｙ方向用の検出器とＸ方向用の検出器とを設ける場合に比べて、台座２０と第２チャック２１との相対的な変位をより高い精度で検出することができる。
【0224】
本実施形態では、変位検出器４６がＸ方向およびＹ方向への第２チャック２１の変位を検出する。また、第１チャック１１は、台座２０に対して固定された第１フレーム１９によって支持されている。反転アクチュエーター１６の動作を静止すれば、第１チャック１１のＸ方向およびＹ方向における位置を固定した状態で第１チャック１１を保持できる。したがって、Ｘ方向およびＹ方向への第１チャック１１の変位を検出しなくても、Ｘ方向およびＹ方向への第１チャック１１と第２チャック２１との相対的な位置を調整することができる。
【0225】
本実施形態では、第２チャック２１と共にＸ方向およびＹ方向に移動するスケール４７の変位を検出ヘッド４８によって検出する。これにより、第２チャック２１の変位を検出することができる。さらに、検出ヘッド４８がスケール４７に非接触なので、接触している場合に比べてパーティクルを減らすことができる。加えて、検出ヘッド４８ではなくスケール４７を第２チャック２１と共に移動させるので、検出ヘッド４８が第２チャック２１と共に移動する場合に比べて構造の複雑化を防止または軽減することができる。
【0226】
本実施形態では、スケール４７が平面視で第２チャック２１に重なっている。したがって、第２チャック２１およびスケール４７のフットプリント（真上から見たときの対象物の面積）を減らすことができる。さらに、検出ヘッド４８が平面視でスケール４７に重なっている。したがって、第２チャック２１、スケール４７、および検出ヘッド４８のフットプリントを減らすことができる。これにより、基板接合装置１を小型化できる。
【0227】
本実施形態では、２つのＺアクチュエーター１８の動力が２つの従動体を介して第１チャック１１に伝達される。２つのボールナット１８ｎは、２つの従動体の一例である。２つの従動体は、２つのＺアクチュエーター１８に１対１で対応しており、互いに平行で鉛直な２つの直線に沿って第１チャック１１と共にＺ方向に移動する。２つの従動体は、互いに独立してＺ方向に移動可能である。２つのＺアクチュエーター１８によってＺ方向への２つの従動体の位置を調整することにより、第１チャック１１に保持されている第１基板Ｗ１の姿勢を制御することができる。これにより、第１基板Ｗ１の姿勢を安定させることができる。
【0228】
本実施形態では、第１チャック１１に保持されている第１基板Ｗ１を反転アクチュエーター１６が反転させる。したがって、第１基板Ｗ１は、反転する前から第１チャック１１に保持されており、第２基板Ｗ２と接合されたときも第１チャック１１に保持されている。そのため、第１基板Ｗ１を反転させてから第２基板Ｗ２と接合するまでの間に、第１基板Ｗ１を第１チャック１１から移動させなくてもよい。さらに、２つのＺアクチュエーター１８は、２つの従動体および第１チャック１１だけでなく、反転アクチュエーター１６もＺ方向に移動させる。したがって、反転した第１基板Ｗ１の姿勢を調整することができる。
【0229】
本実施形態では、２つの従動体は、互いに平行で鉛直な２つの直線に沿って第１チャック１１と共にＺ方向に移動する。反転アクチュエーター１６は、これら２つの直線を通る水平な直線まわりに第１基板Ｗ１を回転させる。２つのＺアクチュエーター１８は、第１チャック１１の中心線１１ｃをＹ方向に傾ける。反転アクチュエーター１６は、第１チャック１１の中心線１１ｃをＸ方向に傾ける。したがって、第１基板Ｗ１の姿勢をより柔軟に調整することができる。
【0230】
本実施形態では、少なくとも１つのリニアガイド１７によって第１チャック１１がＺ方向に案内される。これにより、第１チャック１１を支持する機構の機械的な遊びを小さくすることができり、第１基板Ｗ１の姿勢をより安定させることができる。
【0231】
本実施形態では、アライメントカメラ４５に第１固定基準３１ｒおよび第２固定基準３２ｒを撮影させながら、第１チャック１１と第２チャック２１とを相対的に動かす。第１固定基準３１ｒは、第１チャック１１に保持されている第１基板Ｗ１に重なっておらず、第２固定基準３２ｒは、第２チャック２１に保持されている第２基板Ｗ２に重なっていない。さらに、第１固定基準３１ｒの第１表示板３１ｄは、可視光を透過する透明な板である。したがって、可視光カメラであるアライメントカメラ４５は、第１固定基準３１ｒを介して第２固定基準３２ｒを撮影することにより第１基準マーク３１ｍおよび第２基準マーク３２ｍを撮影できる。
【0232】
第１基準マーク３１ｍは、第１チャック１１に保持されている第１基板Ｗ１をアライメントする際の間接的な基準である。同様に、第２基準マーク３２ｍは、第２チャック２１に保持されている第２基板Ｗ２をアライメントする際の間接的な基準である。第１基準マーク３１ｍは、第１基板Ｗ１と共に移動し、第２基準マーク３２ｍは、第２基板Ｗ２と共に移動する。したがって、第１基準マーク３１ｍと第２基準マーク３２ｍとの相対的な位置を調整することにより、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２との相対的な位置を調整することができる。これにより、重なり合った第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を撮影せずに、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２のアライメント調整を行うことができる。
【0233】
本実施形態では、第１基準マーク３１ｍだけでなく、第１チャック１１に保持されている第１基板Ｗ１の第１アライメントマークＡＭ１も、第１カメラ４１が撮影する。同様に、第２基準マーク３２ｍだけでなく、第２チャック２１に保持されている第２基板Ｗ２の第２アライメントマークＡＭ２も、第２カメラ４２が撮影する。第１カメラ４１によって撮影された画像から第１アライメントマークＡＭ１と第１基準マーク３１ｍとの相対的な位置および角度を把握することができる。同様に、第２カメラ４２によって撮影された画像から第２アライメントマークＡＭ２と第２基準マーク３２ｍとの相対的な位置および角度を把握することができる。これにより、第１基準マーク３１ｍおよび第２基準マーク３２ｍを用いて第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２のアライメント調整を行うことができる。
【0234】
本実施形態では、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２のそれぞれが平坦な状態で、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１を第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２に対して傾ける。この状態で、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１を第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２に部分的に接触させる。これに続いて、第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２に対する第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１の傾き角を減少させることにより、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１と第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２とが接触した領域の面積を増加させる。空気は、この過程で第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１と第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２との間から排出される。これにより、接合された２枚の基板Ｗの間に残る気泡を無くすまたは減らすことができる。さらに、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２のそれぞれが平坦な状態で第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を接合するので、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の少なくとも一方を変形させる構造および機構が不要である。
【0235】
本実施形態では、第１チャック１１に保持されている第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１の全体が、第２チャック２１に保持されている第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２の全体と平行な状態で、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２のアライメント調整を行う。したがって、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２が平行でない状態でアライメント調整を行う場合に比べて精密に第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２との相対的な位置および角度を調整することができる。アライメント調整を行った後は、前述と同様に第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とを接合する。したがって、接合された２枚の基板Ｗの間に残る気泡を無くしながらまたは減らしながら、より高い接合精度で第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とを接合することができる。
【0236】
本実施形態では、第１カメラ４１によって第１基板Ｗ１の第１アライメントマークＡＭ１を撮影する。第１基板Ｗ１の第１アライメントマークＡＭ１が互いに直交する高さ方向および幅方向を特定できる形状である場合、第１カメラ４１によって生成された画像の縦方向または横方向に対する第１アライメントマークＡＭ１の傾き角が第１上限値（例えば、０を超える５以下の値）を超えるか否かを判定する。第１アライメントマークＡＭ１の傾き角が第１上限値を超えると判定したとき、第１アライメントマークＡＭ１の傾き角が第１上限値以下まで減少するように第１基板Ｗ１および第１チャック１１を第１自転モーター１２によって回転させる。このようにすれば、第１カメラ４１により生成された画像から第１アライメントマークＡＭ１の形状をより高い精度で特定することができ、第１基板Ｗ１の位置および角度をより高い精度で特定することができる。したがって、より高い精度で２枚の基板Ｗのアライメント調整を行うことができる。
【0237】
本実施形態では、第１カメラ４１によって第１基板Ｗ１の第１アライメントマークＡＭ１を撮影すると共に、第２カメラ４２によって第２基板Ｗ２の第２アライメントマークＡＭ２を撮影する。制御装置３は、撮影された画像の電子データを受信し、メモリー３ｃに収納されたプログラムに基づいて当該画像の解析および判断を行う。第２基板Ｗ２の第２アライメントマークＡＭ２が互いに直交する高さ方向および幅方向を特定できる形状である場合、制御装置３は、第２カメラ４２によって生成された画像の縦方向または横方向に対する第２アライメントマークＡＭ２の傾き角が第２上限値（例えば、０を超える５以下の値）を超えるか否かを判定する。制御装置３が第２アライメントマークＡＭ２の傾き角が第２上限値を超えると判定したとき、制御装置３は、第２アライメントマークＡＭ２の傾き角が第２上限値以下まで減少するように第２基板Ｗ２および第２チャック２１を第２自転モーター２２によって回転させる。このようにすれば、第１基板Ｗ１の位置および角度だけでなく、第２基板Ｗ２の位置および角度もより高い精度で特定することができる。
【0238】
本実施形態では、第１チャック１１に保持されている第１基板Ｗ１を反転アクチュエーター１６が反転させる。さらに、少なくとも１つのＺアクチュエーター１８が第１チャック１１と第２チャック２１とをＺ方向に相対的に動かすことにより、第１チャック１１に保持されている第１基板Ｗ１と第２チャック２１に保持されている第２基板Ｗ２とを接合する。第１基板Ｗ１は、反転する前から第１チャック１１に保持されており、第２基板Ｗ２と接合されたときも第１チャック１１に保持されている。そのため、第１基板Ｗ１を反転させてから第２基板Ｗ２と接合するまでの間に、第１基板Ｗ１を第１チャック１１から移動させなくてもよい。これにより、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の搬送時間を短縮することができる。
【0239】
本実施形態では、Ｘアクチュエーター２７やＹアクチュエーター２５などの水平アクチュエーターが第１チャック１１に対して第２チャック２１を水平に移動させる。水平アクチュエーターは、第２チャック２１だけでなく、第１カメラ４１も水平に移動させる。第１カメラ４１は、第１チャック１１に保持されており反転した第１基板Ｗ１を撮影する。水平アクチュエーターは、第１カメラ４１によって撮影される位置を変更する撮影位置調整アクチュエーターを兼ねる。したがって、水平アクチュエーターとは別の撮影位置調整アクチュエーターを設ける場合に比べて基板接合装置１の部品を減らすことができる。
【0240】
本実施形態では、第１チャック１１に保持されている第１基板Ｗ１と第２チャック２１に保持されている第２基板Ｗ２とを接合した後に、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を第２チャック２１に保持させ、第２チャック２１に保持されている第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を検査カメラ４３によって撮影する。この撮影が行われているときに、２枚目の第１基板Ｗ１を搬送ロボットＴＲによって第１チャック１１に搬送する。したがって、接合された第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を第２チャック２１から搬出した後に２枚目の第１基板Ｗ１を第１チャック１１に搬送する場合に比べて複数対の第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を短時間で接合することができる。
【0241】
本実施形態では、検査カメラ４３が第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を撮影しているときに２枚目の第１基板Ｗ１を第１チャック１１に搬送するだけでなく、検査カメラ４３が第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を撮影しているときに第１チャック１１に保持されている２枚目の第１基板Ｗ１を反転させる。したがって、検査カメラ４３が撮影を終了した後に２枚目の第１基板Ｗ１を反転させる場合に比べて複数対の第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を短時間で接合することができる。
【0242】
本実施形態では、Ｘアクチュエーター２７やＹアクチュエーター２５などの水平アクチュエーターが接合位置と撮影位置との間で第２チャック２１を第１チャック１１に対して水平に移動させる。接合位置は、第１チャック１１に保持されている第１基板Ｗ１と第２チャック２１に保持されている第２基板Ｗ２とが接合される位置である。撮影位置は、第２チャック２１に保持されている第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を検査カメラ４３が撮影する位置である。水平アクチュエーターは、検査カメラ４３によって撮影される位置を変更する撮影位置調整アクチュエーターを兼ねる。したがって、水平アクチュエーターとは別の撮影位置調整アクチュエーターを設ける場合に比べて基板接合装置１の部品を減らすことができる。
【0243】
次に、他の実施形態について説明する。
【0244】
第１基板Ｗ１は、上側の基板Ｗではなく、下側の基板Ｗであってもよい。つまり、上側の基板Ｗが第２基板Ｗ２であり、下側の基板Ｗが第１基板Ｗ１であってもよい。
【0245】
検査カメラ４３は、第２狭視野カメラ４２ｎおよび第２広視野カメラ４２ｗを保持するブラケット４４とは異なるブラケットを介して第２フレーム２８に固定されていてもよい。検査カメラ４３は、第１フレーム１９などの第２フレーム２８以外の部材を介して台座２０に固定されていてもよい。例えば、第１ステージ１３に検査カメラ４３を固定してもよい。この場合、検査カメラ４３が第２フレーム２８に固定されている場合に比べて、検査カメラ４３が撮影可能な範囲に第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２を配置するときの第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の移動距離を短縮できる。
【0246】
第１カメラ４１は、第１チャック１１に保持されている第１基板Ｗ１を撮影するたびに第１固定基準３１ｒを撮影しなくてもよい。例えば、予め撮影した第１固定基準３１ｒの画像を用いて、第１固定基準３１ｒに対する第１基板Ｗ１の位置および角度を把握してもよい。ただし、第１固定基準３１ｒを撮影したときの条件（温度や湿度など）が第１基板Ｗ１を撮影するときの条件と異なり得るので、第１固定基準３１ｒに対する第１基板Ｗ１の位置および角度をより精密に検出する場合は、第１チャック１１に保持されている第１基板Ｗ１を撮影するたびに第１固定基準３１ｒを撮影することが好ましい。第２固定基準３２ｒの撮影についても同様である。
【0247】
第１基板Ｗ１が第１チャック１１に保持される前に第１アライメントマークＡＭ１を撮影した場合は、第１基板Ｗ１が第１チャック１１に保持されている状態で第１アライメントマークＡＭ１を撮影しなくてもよい。つまり、第１基板Ｗ１の位置および角度を事前に把握した状態で第１基板Ｗ１を第１チャック１１に保持させる場合は、第１アライメントマークＡＭ１を撮影しなくてもよい。この場合、接合ユニット２ｂから第１カメラ４１を省略してもよい。第２カメラ４２についても同様である。
【0248】
アクチュエーター機構ＡＣは、第１ステージ１３に設けられ、第１チャック１１をＺ方向に移動させる１つまたは複数のピエゾアクチュエーターをさらに備えてもよい。この場合、制御装置３は、Ｚアクチュエーター１８によって第１基板Ｗ１を下降させ、下向きの第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１が上向きの第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２と微小な間隔を維持した状態にて第１基板Ｗ１を保持してもよい。その後、制御装置３は、１つまたは複数のピエゾアクチュエーターを駆動することで、第１基板Ｗ１の接合面ＷＡ１を上向きの第２基板Ｗ２の接合面ＷＡ２へ接触させてよい。
【0249】
基板接合装置１は、円板状の２枚の基板Ｗを接合する装置に限らず、多角形の２枚の基板Ｗを接合する装置であってもよい。
【0250】
前述の全ての構成の２つ以上を組み合わせてもよい。前述の全ての工程の２つ以上を組み合わせてもよい。
【0251】
台座２０は、水平な方向に沿って広がる主面を有するベース部材の一例である。第１フレーム１９は、ベース部材に固定され、第１チャック１１を支持する支持部の一例である。第１カメラ４１は、第２チャック２１と共にＸ方向およびＹ方向に移動するとともに、第１基板Ｗ１を撮像する第１撮像部の一例である。第２カメラ４２は、水平な方向において固定されるとともに、第２基板Ｗ２を撮像する第２撮像部の一例である。一対のサポートベース１５は、Ｚ方向と垂直なＹ方向において第１基板Ｗ１を挟んで設けられた第１接続部および第２接続部の一例である。
【0252】
本発明の実施形態について詳細に説明してきたが、これらは本発明の技術的内容を明らかにするために用いられた具体例に過ぎず、本発明はこれらの具体例に限定して解釈されるべきではなく、本発明の精神および範囲は添付の請求の範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【0253】
１：基板接合装置、１ａ：外壁、２：処理ユニット、２ｂ：接合ユニット、２ｂ１：第１接合モジュール、２ｂ２：第２接合モジュール、２ｃ：洗浄ユニット、２ｈ：親水化ユニット、３：制御装置、３ａ：コンピューター本体、３ｂ：ＣＰＵ、３ｃ：メモリー、３ｄ：周辺装置、３ｅ：ストレージ、３ｆ：リーダー、３ｇ：通信装置、９：チャンバー、９ｐ：隔壁、９ｓ：シャッター、１０：除振台、１１：第１チャック、１１ｃ：中心線、１１ｐ：吸引口、１１ｓ：第１吸着面、１１ｖ：バルブ、１２：第１自転モーター、１３：第１ステージ、１３ｈ：貫通穴、１４：サポートシャフト、１５：サポートベース、１６：反転アクチュエーター、１６ｃ：反転中心、１７：リニアガイド、１７Ｌ：レール、１７ｂ：スライドブロック、１８：Ｚアクチュエーター、１８ｃ：中心線、１８ｎ：ボールナット、１８ｓ：ボールねじ、１９：第１フレーム、１９ｓ：第１サイドフレーム、１９ｕ：第１アッパーフレーム、２０：台座、２１：第２チャック、２１ｃ：中心線、２１ｓ：第２吸着面、２２：第２自転モーター、２３：第２ステージ、２３Ｌ：下ステージ、２３ｕ：上ステージ、２３ｗ：貫通窓、２４：リニアガイド、２４Ｌ：レール、２４ｂ：スライドブロック、２５：Ｙアクチュエーター、２５ｆ：固定磁石、２５ｍ：可動磁石、２６：リニアガイド、２６Ｌ：レール、２６ｂ：スライドブロック、２７：Ｘアクチュエーター、２７ｆ：固定磁石、２７ｍ：可動磁石、２８：第２フレーム、２８ｓ：第２サイドフレーム、２８ｕ：第２アッパーフレーム、３１Ｌ：第１固定線、３１ｂ：第１サポートブロック、３１ｄ：第１表示板、３１ｍ：第１基準マーク、３１ｐ：第１固定点、３２Ｌ：第２固定線、３２ｂ：第２サポートブロック、３２ｄ：第２表示板、３２ｍ：第２基準マーク、３２ｐ：第２固定点、４１：第１カメラ、４１ｎ：第１狭視野カメラ、４１ｗ：第１広視野カメラ、４２：第２カメラ、４２ｎ：第２狭視野カメラ、４２ｗ：第２広視野カメラ、４３：検査カメラ、４４：ブラケット、４４ｈ：貫通穴、４５：アライメントカメラ、４６：変位検出器、４７：スケール、４７ｓ：反射面、４８：検出ヘッド、４８ｅ：発光部、４８ｉ：インタポレーター、４８ｍ：本体、４８ｒ：受光素子、４８ｓ：光源、４８ｘ：Ｘ検出ヘッド、４８ｙ：Ｙ検出ヘッド、ＡＣ：アクチュエーター機構、ＡＧ１：重心、ＡＧ２：重心、ＡＨ１：横軸、ＡＨ２：横軸、ＡＭ１：第１アライメントマーク、ＡＭ２：第２アライメントマーク、ＡＰ１：基準点、ＡＰ２：基準点、ＡＶ１：縦軸、ＡＶ２：縦軸、ＣＡ：キャリア、ＬＰ：ロードポート、ＬＰ１：第１ロードポート、ＬＰ２：第２ロードポート、ＬＰ３：第３ロードポート、Ｐ：プログラム、ＲＭ：リムーバブルメディア、Ｓ１～Ｓ８：ステップ、ＴＨ：ハンド、ＴＰ：搬送路、ＴＲ：搬送ロボット、ＴＳ：搬送システム、Ｗ：基板、Ｗ１：第１基板、Ｗ２：第２基板、ＷＡ１：接合面、ＷＡ２：接合面、ＷＢ１：接合層、ＷＢ２：接合層、ＷＣ１：デバイス層、ＷＣ２：デバイス層、ＷＤ１：基材、ＷＤ２：基材
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【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31A】
【図31B】
【図31C】
【図31D】
【図31E】
【図31F】
【図31G】
【図31H】
【図32A】
【図32B】