特開 2024-147887 接合装置および接合方法

(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】P2024147887

(43)【公開日】2024-10-17

(54)【発明の名称】接合装置および接合方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/02 20060101AFI20241009BHJP

   H01L 21/68 20060101ALI20241009BHJP

【ＦＩ】

H01L21/02 B

H01L21/68 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023060600

(22)【出願日】2023-04-04

(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】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】牧 哲也

【テーマコード（参考）】

5F131

【Ｆターム（参考）】

5F131AA02

5F131BB03

5F131CA18

5F131DB02

5F131DB54

5F131DB58

5F131DB72

5F131EA02

5F131EA27

5F131EB02

(57)【要約】

【課題】重合基板の接合精度を向上させる技術を提供する。
【解決手段】本開示による接合装置は、第１保持部と、第２保持部と、移動機構と、粗調整部と、微調整部とを備える。第１保持部は、第１基板を上方から吸着保持する。第２保持部は、第１保持部よりも下方に配置され、第２基板を下方から吸着保持する。移動機構は、第１保持部および第２保持部の一方を他方に対して接近させる。粗調整部は、第１保持部に吸着保持される前の第１基板の回転方向における位置を粗調整する。微調整部は、ピエゾ素子を変位させることによって第１保持部を回転させる少なくとも１つの第１駆動部を備え、第１保持部に吸着保持された第１基板の回転方向における位置を第１駆動部を用いて微調整する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１基板を上方から吸着保持する第１保持部と、
前記第１保持部よりも下方に配置され、第２基板を下方から吸着保持する第２保持部と、
前記第１保持部および前記第２保持部の一方を他方に対して接近させる移動機構と、
前記第１保持部に吸着保持される前の前記第１基板の回転方向における位置を粗調整する粗調整部と、
ピエゾ素子を変位させることによって前記第１保持部を回転させる少なくとも１つの第１駆動部を備え、前記第１保持部に吸着保持された前記第１基板の回転方向における位置を前記第１駆動部を用いて微調整する微調整部と
を備える、接合装置。

【請求項2】

少なくとも２つの前記第１駆動部は、前記第１保持部の周方向に対して均等に配置される、請求項１に記載の接合装置。

【請求項3】

前記第１保持部に形成された貫通口に挿通され、前記第１基板を上方から吸着保持する第３保持部と、
前記第３保持部を保持して鉛直方向に移動させる直動機構と
をさらに備え、
前記粗調整部は、前記第３保持部を鉛直軸周りに回転させることにより、前記第３保持部に吸着保持された前記第１基板の回転方向における位置を粗調整する、請求項１に記載の接合装置。

【請求項4】

前記粗調整部は、
前記直動機構が設置される回転テーブルと、
前記回転テーブルを前記鉛直軸周りに回転させる第２駆動部と
を備え、
前記第２駆動部を用いて前記回転テーブルを回転させることにより、前記直動機構および前記直動機構に保持された前記第３保持部を前記鉛直軸周りに回転させる、請求項３に記載の接合装置。

【請求項5】

前記第３保持部に形成された貫通口に挿通され、前記第１基板の中央部を押圧して前記第２基板に接触させるストライカ
を備える、請求項３に記載の接合装置。

【請求項6】

前記第１基板の接合面を撮像する撮像部と、
制御部と
を備え、
前記制御部は
前記第３保持部によって保持された前記第１基板の接合面を前記撮像部を用いて撮像する第１撮像処理と、前記第１撮像処理による撮像結果に基づいて、前記粗調整部を制御して前記第３保持部を回転させる粗調整処理と、前記粗調整処理後、前記直動機構を制御して前記第３保持部を上昇させることによって前記第１基板を前記第１保持部に受け渡す受け渡し処理と、前記受け渡し処理後、前記撮像部を用いて前記第１保持部によって保持された前記第１基板の接合面を撮像する第２撮像処理と、前記第２撮像処理後、前記第２撮像処理による撮像結果に基づいて、前記第１駆動部を制御して前記第１保持部を回転させる微調整処理とを実行する、請求項３に記載の接合装置。

【請求項7】

前記粗調整部は、
前記第１保持部に吸着保持される前の前記第１基板の回転方向における位置情報を検出するプリアライメント部と、
前記プリアライメント部によって検出された位置情報に基づいて前記第１基板の回転方向における位置を粗調整する搬送アームと
を備える、請求項１に記載の接合装置。

【請求項8】

前記第１保持部に吸着保持される前の前記第１基板の接合面を撮像する撮像部と、
前記撮像部による撮像結果に基づいて前記第１基板の回転方向における位置を粗調整する搬送アームと
を備える、請求項１に記載の接合装置。

【請求項9】

第１基板を上方から吸着保持する第１保持部を用いて前記第１基板を上方から吸着保持する工程と、
前記第１保持部よりも下方に配置され、第２基板を下方から吸着保持する第２保持部を用いて前記第２基板を下方から吸着保持する工程と、
前記第１保持部および前記第２保持部の一方を他方に対して接近させる移動機構を用いて前記第１保持部および前記第２保持部の一方を他方に対して接近させる工程と、
前記第１保持部に吸着保持される前の前記第１基板の回転方向における位置を粗調整する工程と、
ピエゾ素子を変位させることによって前記第１保持部を駆動させる少なくとも１つの第１駆動部を用いて、前記第１保持部に吸着保持された前記第１基板の回転方向における位置を微調整する工程と
を含む接合方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、接合装置および接合方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体ウェハなどの基板同士を接合する接合装置が知られている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－１４７９４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、重合基板の接合精度を向上させる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様による接合装置は、第１保持部と、第２保持部と、移動機構と、粗調整部と、微調整部とを備える。第１保持部は、第１基板を上方から吸着保持する。第２保持部は、第１保持部よりも下方に配置され、第２基板を下方から吸着保持する。移動機構は、第１保持部および第２保持部の一方を他方に対して接近させる。粗調整部は、第１保持部に吸着保持される前の第１基板の回転方向における位置を粗調整する。微調整部は、ピエゾ素子を変位させることによって第１保持部を回転させる少なくとも１つの第１駆動部を備え、第１保持部に吸着保持された第１基板の回転方向における位置を第１駆動部を用いて微調整する。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、重合基板の接合精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、実施形態に係る接合システムの構成を示す模式図である。

【図2】図２は、実施形態に係る第１基板および第２基板の接合前の状態を示す模式図である。

【図3】図３は、実施形態に係る接合処理部の構成を示す模式図である。

【図4】図４は、実施形態に係る第１保持部、微調整部および駆動ユニットの模式的な断面図である。

【図5】図５は、実施形態に係る第１駆動部の配置を示す模式図である。

【図6】図６は、実施形態に係る接合システムが実行する処理の手順を示すフローチャートである。

【図7】図７は、ステップＳ１０６に示す処理の具体的な手順の一例を示すフローチャートである。

【図8】図８は、実施形態に係る接合システムの動作例を示す模式図である。

【図9】図９は、実施形態に係る接合システムの動作例を示す模式図である。

【図10】図１０は、実施形態に係る接合システムの動作例を示す模式図である。

【図11】図１１は、実施形態に係る接合システムの動作例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下に、本開示による接合装置および接合方法を実施するための形態（以下、「実施形態」と記載する）について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではない。また、各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。また、以下の各実施形態において同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。

【0009】

また、以下に示す実施形態では、「一定」、「直交」、「垂直」あるいは「平行」といった表現が用いられる場合があるが、これらの表現は、厳密に「一定」、「直交」、「垂直」あるいは「平行」であることを要しない。すなわち、上記した各表現は、例えば製造精度、設置精度などのずれを許容するものとする。

【0010】

また、以下参照する各図面では、説明を分かりやすくするために、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする直交座標系を示す場合がある。また、鉛直軸を回転中心とする回転方向をθ方向と呼ぶ場合がある。

【0011】

基板同士を接合する接合装置においては、基板同士を接合する前に、基板の回転方向の位置決めが行われる。この回転方向の位置決め精度の向上は、基板の接合精度の向上につながる。したがって、接合装置において基板の回転方向の位置決め精度を向上させ、基板の接合精度を向上させることが期待される。

【0012】

＜接合システムの構成＞
まず、実施形態に係る接合システムの構成について図１および図２を参照して説明する。図１は、実施形態に係る接合システムの構成を示す模式図である。また、図２は、実施形態に係る第１基板および第２基板の接合前の状態を示す模式図である。

【0013】

図１に示す接合システム１は、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とを接合することによって重合基板Ｔを形成する（図２参照）。かかる接合システム１は、接合装置の一例である。

【0014】

第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２は、単結晶シリコンウエハであり、板面には複数の電子回路が形成される。第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２は、略同径である。なお、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の一方は、たとえば電子回路が形成されていない基板であってもよい。

【0015】

以下では、図２に示すように、第１基板Ｗ１の板面のうち、第２基板Ｗ２と接合される側の板面を「接合面Ｗ１ｊ」と記載し、接合面Ｗ１ｊとは反対側の板面を「非接合面Ｗ１ｎ」と記載する。また、第２基板Ｗ２の板面のうち、第１基板Ｗ１と接合される側の板面を「接合面Ｗ２ｊ」と記載し、接合面Ｗ２ｊとは反対側の板面を「非接合面Ｗ２ｎ」と記載する。

【0016】

図１に示すように、接合システム１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２は、処理ステーション３のＸ軸負方向側に配置され、処理ステーション３と一体的に接続される。

【0017】

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（たとえば、２５枚）の基板を水平状態で収容するカセットＣ１～Ｃ４がそれぞれ載置される。カセットＣ１は複数枚の第１基板Ｗ１を収容可能であり、カセットＣ２は複数枚の第２基板Ｗ２を収容可能であり、カセットＣ３は複数枚の重合基板Ｔを収容可能である。カセットＣ４は、たとえば、不具合が生じた基板を回収するためのカセットである。なお、載置板１１に載置されるカセットＣ１～Ｃ４の個数は、図示のものに限定されない。

【0018】

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る。搬送領域２０には、Ｙ軸方向に延在する搬送路２１と、搬送路２１に沿って移動可能な搬送装置２２とが設けられる。搬送装置２２は、Ｙ軸方向だけでなく、Ｘ軸方向にも移動可能かつＺ軸周りに旋回可能である。搬送装置２２は、載置板１１に載置されたカセットＣ１～Ｃ４と、後述する処理ステーション３の第３処理ブロックＧ３との間で、第１基板Ｗ１、第２基板Ｗ２および重合基板Ｔの搬送を行う。

【0019】

処理ステーション３には、たとえば３つの処理ブロックＧ１，Ｇ２，Ｇ３が設けられる。第１処理ブロックＧ１は、処理ステーション３の背面側（図１のＹ軸正方向側）に配置される。また、第２処理ブロックＧ２は、処理ステーション３の正面側（図１のＹ軸負方向側）に配置され、第３処理ブロックＧ３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）に配置される。

【0020】

第１処理ブロックＧ１には、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊを改質する表面改質処理部３０が配置される。表面改質処理部３０は、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊにおけるＳｉＯ２の結合を切断して単結合のＳｉＯとすることで、その後親水化され易くするように接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊを改質する。

【0021】

具体的には、表面改質処理部３０では、たとえば減圧雰囲気下において処理ガスである酸素ガスまたは窒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、かかる酸素イオンまたは窒素イオンが、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊに照射されることにより、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊがプラズマ処理されて改質される。

【0022】

また、第１処理ブロックＧ１には、表面親水化処理部４０が配置される。表面親水化処理部４０は、たとえば純水によって第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊを親水化するとともに、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊを洗浄する。具体的には、表面親水化処理部４０は、たとえばスピンチャックに保持された第１基板Ｗ１または第２基板Ｗ２を回転させながら、当該第１基板Ｗ１または第２基板Ｗ２上に純水を供給する。これにより、第１基板Ｗ１または第２基板Ｗ２上に供給された純水が第１基板Ｗ１または第２基板Ｗ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ上を拡散し、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊが親水化される。

【0023】

ここでは、表面改質処理部３０と表面親水化処理部４０とが横並びで配置される場合の例を示したが、表面親水化処理部４０は、表面改質処理部３０の上方または下方に積層されてもよい。

【0024】

第２処理ブロックＧ２には、接合処理部４１が配置される。接合処理部４１は、親水化された第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とを分子間力により接合する。接合処理部４１の具体的な構成については後述する。

【0025】

第３処理ブロックＧ３には、第１基板Ｗ１、第２基板Ｗ２および重合基板Ｔのトランジション装置（図示せず）が設けられる。

【0026】

第１処理ブロックＧ１、第２処理ブロックＧ２および第３処理ブロックＧ３に囲まれた領域には、搬送領域６０が形成される。搬送領域６０には、搬送装置６１が配置される。搬送装置６１は、たとえば鉛直方向、水平方向および鉛直軸周りに移動自在な搬送アームを有する。かかる搬送装置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Ｇ１、第２処理ブロックＧ２および第３処理ブロックＧ３内の所定の装置に第１基板Ｗ１、第２基板Ｗ２および重合基板Ｔを搬送する。

【0027】

また、接合システム１は、制御装置７０を備える。制御装置７０は、接合システム１の動作を制御する。かかる制御装置７０は、たとえばコンピュータであり、制御部７１および記憶部７２を備える。制御部７１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力ポートなどを有するマイクロコンピュータや各種の回路を含む。かかるマイクロコンピュータのＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、後述する制御を実現する。また、記憶部７２は、たとえば、ＲＡＭ、フラッシュメモリ（Flash Memory）等の半導体メモリ素子、または、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置によって実現される。

【0028】

なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記録媒体に記録されていたものであって、その記録媒体から制御装置７０の記憶部７２にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記録媒体としては、例えばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。

【0029】

＜接合処理部の構成＞
次に、接合処理部４１の構成について図３を参照して説明する。図３は、実施形態に係る接合処理部４１の構成を示す模式図である。

【0030】

図３に示すように、接合処理部４１は、筐体１００と、第１保持部１０１と、第２保持部１０２とを備える。また、接合処理部４１は、上部撮像部１０３と、下部撮像部１０４とを備える。また、接合処理部４１は、昇降機構１０５（移動機構の一例）と、第１水平移動部１０６と、第２水平移動部１０７と、微調整部１０８と、駆動ユニット１０９とを備える。

【0031】

筐体１００は、たとえば土台１００ａと、土台１００ａに立設された複数の支柱１００ｂと、複数の支柱１００ｂに架け渡された梁部１００ｃとを備える。

【0032】

第１保持部１０１は、たとえばバキュームチャックであり、図示しない真空ポンプ等の吸引装置に接続される。第１保持部１０１は、吸着面（第１保持部１０１の下面）に位置する第１基板Ｗ１を吸引装置が発生させる吸引力を用いて真空引きすることにより、第１基板Ｗ１を上方から吸着保持する。第１保持部１０１の具体的な構成については後述する。

【0033】

第２保持部１０２は、たとえばバキュームチャックであり、図示しない真空ポンプ等の吸気口に接続される。第２保持部１０２は、吸着面（第２保持部１０２の上面）に位置する第２基板Ｗ２を吸引装置が発生させる吸引力を用いて第２基板Ｗ２を真空引きすることにより、第２基板Ｗ２を下方から吸着保持する。

【0034】

上部撮像部１０３は、第２保持部１０２に保持された第２基板Ｗ２の上面（接合面Ｗ２ｊ）を撮像する。上部撮像部１０３は、たとえば筐体１００の梁部１００ｃに取り付けられる。上部撮像部１０３としては、たとえばＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ等が用いられ得る。

【0035】

下部撮像部１０４は、第１保持部１０１に保持された第１基板Ｗ１の下面（接合面Ｗ１ｊ）を撮像する。下部撮像部１０４は、たとえば昇降機構１０５の側方に取り付けられる。下部撮像部１０４としては、たとえばＣＣＤカメラ等が用いられ得る。

【0036】

第２保持部１０２は、第２保持部１０２の下方に設けられた昇降機構１０５に固定される。昇降機構１０５は、第２保持部１０２を鉛直方向（Ｚ軸方向）に沿って移動させる。

【0037】

昇降機構１０５は、昇降機構１０５の下方に設けられた第１水平移動部１０６に固定される。第１水平移動部１０６は、昇降機構１０５を水平方向に沿って移動させる。具体的には、第１水平移動部１０６の下方には、Ｙ軸方向に沿って延在する一対のレール１６１が設けられており、第１水平移動部１０６は、一対のレール１６１に沿って移動することにより、昇降機構１０５をＹ軸方向に沿って移動させる。

【0038】

一対のレール１６１は、第２水平移動部１０７に固定される。第２水平移動部１０７は、一対のレール１６１を介して第１水平移動部１０６を水平方向に沿って移動させる。具体的には、第２水平移動部１０７の下方には、Ｘ軸方向に沿って延在する一対のレール１７１が設けられている。第２水平移動部１０７は、一対のレール１７１に沿って移動することにより、一対のレール１６１を介して第１水平移動部１０６をＸ軸方向に沿って移動させる。一対のレール１７１は、筐体１００の土台１００ａに固定される。

【0039】

第１保持部１０１は、第１保持部１０１の上方に設けられた微調整部１０８に固定される。微調整部１０８は、第１保持部１０１を鉛直軸（Ｚ軸）まわりに回転させる。これにより、第１保持部１０１に保持された第１基板Ｗ１のθ方向の位置が調整される。

【0040】

微調整部１０８は、ベース部１８１と、ベース部１８１に固定された複数の柱部１８２と、柱部１８２の一端に固定され、第１保持部１０１を鉛直軸周りに回転させる複数の第１駆動部１８３とを備える。

【0041】

ベース部１８１は、たとえば平板状の部材であり、筐体１００の梁部１００ｃに固定される。ベース部１８１には、ベース部１８１を鉛直方向に貫通する貫通口１８１ａが形成されている。貫通口１８１ａは、後述する第３保持部１９２の円筒部１９２ａよりも大径である。かかる貫通口１８１ａには、第３保持部１９２の円筒部１９２ａが挿通される。

【0042】

複数の柱部１８２は、鉛直方向に延在し、ベース部１８１の下面に設けられる。第１保持部１０１は、フランジ部１８１ｂの下面に固定される。

【0043】

複数の第１駆動部１８３は、柱部１８２の一端（下端）に固定される。第１駆動部１８３の下部には、第１保持部１０１が位置する。複数の第１駆動部１８３は、たとえばピエゾステージである。実施形態において、微調整部１０８は、３つの第１駆動部１８３を備える（後述する図５参照）。

【0044】

第１駆動部１８３は、圧電効果を利用してピエゾ素子を変位させることによって第１保持部１０１を微小駆動させる。具体的には、第１駆動部１８３は、第１保持部１０１の周方向に沿って第１保持部１０１を変位させる。第１駆動部１８３による第１保持部１０１の変位量は、たとえば±２μｍ程度である。かかる変位量は、後述する粗調整部１９４を用いた第３保持部１９２の変位量よりも少ない。

【0045】

微調整部１０８は、以上のように構成されており、第１保持部１０１に吸着保持された第１基板Ｗ１の回転方向における位置を第１駆動部１８３を用いて微調整する。実施形態に係る接合システム１は、ピエゾ素子を含む第１駆動部１８３を用いることによって、たとえば第１基板Ｗ１をナノメートルレベルで回転させる場合であっても、高い応答性および静定性を得ることができる。

【0046】

実施形態に係る接合システム１では、第１基板Ｗ１の回転方向における位置の粗調整と微調整とを別の機構で行う。具体的には、接合システム１は、第１保持部１０１に吸着保持される前の第１基板Ｗ１の回転方向における位置を調整する粗調整部と、上述の微調整部１０８とを備える。これにより、第１基板Ｗ１の回転方向における位置を粗調整した後で、高精度な第１駆動部１８３を用いて第１基板Ｗ１の微調整を行うことができる。したがって、第１基板Ｗ１の回転方向の位置決め精度を向上することができ、重合基板Ｔの接合精度を向上することができる。

【0047】

実施形態において、粗調整部は駆動ユニット１０９に設けられる。駆動ユニット１０９は、たとえば微調整部１０８のベース部１８１の上部に配置される。駆動ユニット１０９は、第１保持部１０１に保持された第１基板Ｗ１の中心部を押圧するストライカと、第１基板Ｗ１を搬送装置６１から吸着保持し第１保持部１０１へ渡す第３保持部と、第１基板Ｗ１の回転方向における位置の粗調整を行う粗調整部を備える。駆動ユニット１０９の具体的な構成については後述する。

【0048】

なお、ここでは図示を省略するが、接合処理部４１は、図４に示す第１保持部１０１や第２保持部１０２等の前段に、トランジション、位置調節機構、反転機構等を備える。トランジションは、第１基板Ｗ１、第２基板Ｗ２および重合基板Ｔを一時的に載置する。位置調節機構は、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の水平方向の向きを調節する。反転機構は、第１基板Ｗ１の表裏を反転させる。

【0049】

＜第１保持部の構成＞
次に、第１保持部１０１の構成例について図４を参照して説明する。図４は、実施形態に係る第１保持部１０１、微調整部１０８および駆動ユニット１０９の模式的な断面図である。

【0050】

図４に示すように、第１保持部１０１の下面には、第１基板Ｗ１の上面（非接合面Ｗ１ｎ）に接触する複数のピン１１１が設けられている。複数のピン１１１は、たとえば、径寸法が０．１ｍｍ～１ｍｍであり、高さが数十μｍ～数百μｍである。複数のピン１１１は、たとえば２ｍｍの間隔で均等に配置される。

【0051】

また、第１保持部１０１の下面には、第１基板Ｗ１を真空引きして吸着する複数の外側吸着部３０１および複数の内側吸着部３０２が設けられている。複数の外側吸着部３０１および複数の内側吸着部３０２は、例えば平面視において円弧形状の吸着領域を有する。また、複数の外側吸着部３０１および複数の内側吸着部３０２は、ピン１１１と同じ高さを有する。複数の外側吸着部３０１は、第１保持部１０１の外周部において、周方向に沿って並べて配置される。複数の内側吸着部３０２は、複数の外側吸着部３０１よりも第１保持部１０１の径方向内方において、周方向に沿って並べて配置される。

【0052】

第１保持部１０１の中央部には、第１保持部１０１を鉛直方向に貫通する貫通口１０１ａが形成されている。かかる貫通口１０１ａには、後述する円筒部１９２ａが挿通される。

【0053】

＜駆動ユニットの構成＞
次に、駆動ユニット１０９の構成について図４を参照して説明する。図４に示すように、駆動ユニット１０９は、ストライカ１９１と、第３保持部１９２、直動機構１９３と、粗調整部１９４とを備える。

【0054】

ストライカ１９１は、押圧ピン１９１ａと、アクチュエータ部１９１ｂと、直動機構１９１ｃと、支持部材１９１ｄとを備える。押圧ピン１９１ａは、鉛直方向に沿って延在する円柱状の部材であり、後述する円筒部１９２ａの内部に挿通されている。言い換えると、押圧ピン１９１ａは、後述する第３保持部１９２に形成された貫通口に挿通されている。押圧ピン１９１ａは、アクチュエータ部１９１ｂによって支持される。

【0055】

アクチュエータ部１９１ｂは、たとえば電空レギュレータ（図示せず）から供給される空気により一定方向（ここでは鉛直下方）に一定の圧力を発生させる。アクチュエータ部１９１ｂは、電空レギュレータから供給される空気により、第１基板Ｗ１の中心部と当接して当該第１基板Ｗ１の中心部にかかる押圧荷重を制御することができる。直動機構１９１ｃは、アクチュエータ部１９１ｂを支持する。また、直動機構１９１ｃは、たとえばモータを内蔵した駆動部によってアクチュエータ部１９１ｂを鉛直方向に沿って移動させる。支持部材１９１ｄは、たとえば後述する粗調整部１９４における回転テーブル１９４ａの上面に設けられており、直動機構１９１ｃを回転テーブル１９４ａから浮かせた状態で支持する。

【0056】

ストライカ１９１は、以上のように構成されており、直動機構１９１ｃによってアクチュエータ部１９１ｂの移動を制御し、アクチュエータ部１９１ｂによって押圧ピン１９１ａによる第１基板Ｗ１の押圧荷重を制御する。これにより、ストライカ１９１は、第１保持部１０１に吸着保持された第１基板Ｗ１の中心部を押圧して第２基板Ｗ２に接触させる。

【0057】

第３保持部１９２は、円筒部１９２ａと、複数の吸着部１９２ｂとを備える。円筒部１９２ａは、筒状の部材であり、第１保持部１０１に形成された貫通口１０１ａに挿通される。複数の吸着部１９２ｂは、円筒部１９２ａの先端部に設けられる。複数の吸着部１９２ｂは、第１基板Ｗ１を真空引きして吸着する。

【0058】

直動機構１９３は、第３保持部１９２を保持する。また、直動機構１９３は、たとえばモータを内蔵した駆動部によって第３保持部１９２を鉛直方向に沿って移動させる。

【0059】

第３保持部１９２は、接合処理部４１が備える図示しない反転機構から吸着部１９２ｂを用いて第１基板Ｗ１を受け取る。その後、直動機構１９３は、円筒部１９２ａを上昇させることにより、第１基板Ｗ１を第１保持部１０１に渡す。

【0060】

粗調整部１９４は、第１基板Ｗ１を鉛直軸周りに回転させるための回転テーブル１９４ａと、回転テーブル１９４ａを回転可能に支持する支持台１９４ｂを備える。

【0061】

上述した直動機構１９３は、回転テーブル１９４ａ上に設置される。回転テーブル１９４ａは、図示しない駆動部（第２駆動部の一例）により鉛直軸周りに回転可能に動作する。回転テーブル１９４ａの回転軸は、第３保持部１９２の円筒部１９２ａの中心軸Ｒ０と一致する。すなわち、回転テーブル１９４ａは、円筒部１９２ａの中心軸Ｒ０周りに回転する。これに伴い、円筒部１９２ａも中心軸Ｒ０周りに回転する。これにより、吸着部１９２ｂに吸着された第１基板Ｗ１は、中心軸Ｒ０周りに回転する。

【0062】

回転テーブル１９４ａの中央部には、回転テーブル１９４ａを鉛直方向に貫通する貫通口１９４ｃが形成されている。かかる貫通口１９４ｃには、第３保持部１９２の円筒部１９２ａが挿通される。同様に、支持台１９４ｂの中央部には、支持台１９４ｂを鉛直方向に貫通する貫通口１９４ｄが形成されている。かかる貫通口１９４ｄには、第３保持部１９２の円筒部１９２ａが挿通される。

【0063】

粗調整部１９４は、以上のように構成されており、図示しない駆動部を用いて回転テーブル１９４ａを回転させることにより、直動機構１９３および直動機構１９３に保持された第３保持部１９２を鉛直軸周りに回転させる。これにより、第３保持部１９２に吸着保持された第１基板Ｗ１の回転方向における位置を粗調整する。

【0064】

なお、粗調整とは、微調整よりも精度が低い調整のことをいう。また、粗調整とは、１ステップの調整幅が微調整よりも大きい調整のことであってもよい。また、粗調整とは、調整可能な範囲が微調整よりも大きい調整のことであってもよい。

【0065】

＜第１駆動部の配置＞
次に、第１駆動部１８３の配置について図５を参照して説明する。図５は、実施形態に係る第１駆動部１８３の配置を示す模式図である。なお、図５は、図４におけるＶ－Ｖ矢視断面図である。

【0066】

図５に示すように、３つの第１駆動部１８３は、第１保持部１０１の周方向に対して均等に、具体的には、１２０度間隔で配置される。これにより、第１保持部１０１の周方向に対して均等に力がかかるため、第１基板Ｗ１を高精度に位置決めすることができる。

【0067】

３つの第１駆動部１８３は、第１保持部１０１の変位方向が第１保持部１０１の周方向に沿うように配置される。具体的には、３つの第１駆動部は、平面視において第１保持部１０１の径方向（図５に示す一点鎖線に沿った方向）と直交する方向に、第１保持部１０１を変位させるように配置される。なお、図５の例では、接合処理部４１が３つの第１駆動部１８３を有しているが、第１駆動部１８３の数は３つに限定されない。

【0068】

＜接合システムの具体的動作＞
次に、接合システム１の具体的な動作について図６を参照して説明する。図６は、実施形態に係る接合システム１が実行する処理の手順を示すフローチャートである。図６に示す各種の処理は、制御装置７０による制御に基づいて実行される。

【0069】

まず、複数枚の第１基板Ｗ１を収容したカセットＣ１、複数枚の第２基板Ｗ２を収容したカセットＣ２、および空のカセットＣ３が、搬入出ステーション２の所定の載置板１１に載置される。その後、搬送装置２２によりカセットＣ１内の第１基板Ｗ１が取り出され、第３処理ブロックＧ３に配置されたトランジション装置に搬送される。

【0070】

次に、第１基板Ｗ１は、搬送装置６１によって第１処理ブロックＧ１の表面改質処理部３０に搬送される。表面改質処理部３０では、所定の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。この酸素イオンが第１基板Ｗ１の接合面に照射されて、当該接合面がプラズマ処理される。これにより、第１基板Ｗ１の接合面が改質される（ステップＳ１０１）。

【0071】

次に、第１基板Ｗ１は、搬送装置６１によって第１処理ブロックＧ１の表面親水化処理部４０に搬送される。表面親水化処理部４０では、スピンチャックに保持された第１基板Ｗ１を回転させながら、第１基板Ｗ１上に純水を供給する。これにより、第１基板Ｗ１の接合面が親水化される。また、当該純水によって、第１基板Ｗ１の接合面が洗浄される（ステップＳ１０２）。

【0072】

次に、第１基板Ｗ１は、搬送装置６１によって第２処理ブロックＧ２の接合処理部４１に搬送される。接合処理部４１に搬入された第１基板Ｗ１は、トランジションを介して位置調節機構に搬送され、位置調節機構によって水平方向の向きが調節される（ステップＳ１０３）。

【0073】

その後、位置調節機構から反転機構に第１基板Ｗ１が受け渡され、反転機構によって第１基板Ｗ１の表裏面が反転される（ステップＳ１０４）。具体的には、第１基板Ｗ１の接合面Ｗ１ｊが下方に向けられる。つづいて、反転機構から第３保持部１９２に第１基板Ｗ１が受け渡され、第３保持部１９２によって第１基板Ｗ１が吸着保持される（ステップＳ１０５）。具体的には、第３保持部１９２が吸着部１９２ｂを用いて反転機構から第１基板Ｗ１を受け取る。これにより、第１基板Ｗ１は、第３保持部１９２に吸着保持された状態となる（図８参照）。

【0074】

その後、粗調整部１９４および微調整部１０８を用いた第１基板Ｗ１の回転方向の位置調整が行われる（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６の具体的な手順については後述する。

【0075】

第１基板Ｗ１に対するステップＳ１０１～Ｓ１０６の処理と重複して、第２基板Ｗ２の処理が行われる。まず、搬送装置２２によりカセットＣ２内の第２基板Ｗ２が取り出され、第３処理ブロックＧ３に配置されたトランジション装置に搬送される。

【0076】

次に、第２基板Ｗ２は、搬送装置６１によって表面改質処理部３０に搬送され、第２基板Ｗ２の接合面Ｗ２ｊが改質される（ステップＳ１０７）。その後、第２基板Ｗ２は、搬送装置６１によって表面親水化処理部４０に搬送され、第２基板Ｗ２の接合面Ｗ２ｊが親水化されるとともに当該接合面が洗浄される（ステップＳ１０８）。

【0077】

その後、第２基板Ｗ２は、搬送装置６１によって接合処理部４１に搬送される。接合処理部４１に搬入された第２基板Ｗ２は、トランジションを介して位置調節機構に搬送される。そして、位置調節機構によって、第２基板Ｗ２の水平方向の向きが調節される（ステップＳ１０９）。

【0078】

その後、第２基板Ｗ２は、第２保持部１０２に搬送され、ノッチ部を予め決められた方向に向けた状態で第２保持部１０２に吸着保持される（ステップＳ１１０）。

【0079】

つづいて、第１保持部１０１に保持された第１基板Ｗ１と第２保持部１０２に保持された第２基板Ｗ２との水平方向の位置調節が行われる（ステップＳ１１１）。その後、昇降機構１０５を用いて第２基板Ｗ２を上昇させて、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とを接合する（ステップＳ１１２）。具体的には、第２基板Ｗ２を上昇させた後、第１基板Ｗ１の中心部をストライカ１９１の押圧ピン１９１ａを用いて上方から下方に押圧して第２基板Ｗ２の中心部に接触させることにより、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とを接合する。

【0080】

次に、ステップＳ１０６における第１基板Ｗ１の回転方向の位置調整の具体的な手順の一例について図７を参照して説明する。図７は、ステップＳ１０６に示す処理の具体的な手順の一例を示すフローチャートである。また、図８～図１１は、実施形態に係る接合システム１の動作例を示す模式図である。

【0081】

図７に示すように、制御部７１は、まず、第１撮像処理を行う（ステップＳ２０１）。第１撮像処理において、制御部７１は、下部撮像部１０４を用いて第１基板Ｗ１の非保持面である接合面Ｗ１ｊを撮像する。制御部７１は、下部撮像部１０４によって撮像された画像から第１基板Ｗ１の回転角度を算出する。回転角度とは、第１基板Ｗ１の水平方向の向きを示す情報であって、基準となる向きからのずれを角度で表したものである。

【0082】

つづいて、制御部７１は、粗調整処理を行う（ステップＳ２０２）。粗調整処理において、制御部７１は、第１撮像処理による撮像結果に基づいて粗調整部１９４を制御して第３保持部１９２を回転させる（図９参照）。一例として、制御部７１は、第１基板Ｗ１の回転角度が第２基板Ｗ２の回転角度に近付くように、粗調整部１９４を制御して第３保持部１９２を回転させる。第２基板Ｗ２の回転角度は、上部撮像部１０３による第２基板Ｗ２の接合面Ｗ２ｊの撮像結果から算出することができる。

【0083】

つづいて、制御部７１は、受け渡し処理を行う（ステップＳ２０３）。受け渡し処理において、制御部７１は、直動機構１９３を制御して円筒部１９２ａを上昇させることによって第１基板Ｗ１を第１保持部１０１に受け渡す。これにより、第１基板Ｗ１は、第１保持部１０１に吸着保持された状態となる（図１０参照）。

【0084】

つづいて、制御部７１は、第２撮像処理を行う（ステップＳ２０４）。第２撮像処理において、制御部７１は、下部撮像部１０４を用いて第１基板Ｗ１の接合面Ｗ１ｊを撮像する。制御部７１は、下部撮像部１０４によって撮像された画像から第１基板Ｗ１の回転角度を再度算出する。

【0085】

つづいて、制御部７１は、微調整処理を行う（ステップＳ２０５）。微調整処理において、制御部７１は、第２撮像処理による撮像結果に基づいて第１駆動部１８３を制御してピエゾ素子を変位させることによって第１保持部１０１を回転させる（図１１参照）。一例として、制御部７１は、第１基板Ｗ１の回転角度が第２基板Ｗ２の回転角度と一致するように、第１駆動部１８３を制御してピエゾ素子を微少に変位させる。

【0086】

このように、実施形態に係る接合システム１では、第１基板Ｗ１の回転方向における位置の粗調整と微調整とを別の機構で行う。これにより、第１基板Ｗ１の回転方向における位置を粗調整した後で、高精度な第１駆動部１８３を用いて第１基板Ｗ１の微調整を行うことができる。したがって、第１基板Ｗ１の回転方向の位置決め精度を向上することができ、重合基板Ｔの接合精度を向上することができる。

【0087】

（他の実施形態）
上述した実施形態では、回転テーブル１９４ａを有する粗調整部１９４が第３保持部１９２を回転方向に回転させることによって第１基板Ｗ１の回転方向における位置を粗調整する例について示したが、粗調整部１９４の構成はこれに限らない。

【0088】

たとえば、粗調整部は、第３保持部１９２に第１基板Ｗ１を受け渡す前に第１基板Ｗ１の回転方向における位置を粗調整してもよい。この場合、接合システム１は、粗調整部１９４として、第１基板Ｗ１の回転方向における位置情報を検出するプリアライメント部と、プリアライメント部によって検出された位置情報に基づいて第１基板Ｗ１の回転方向における位置を粗調整し、第３保持部１９２に受け渡す搬送アームとを備えてもよい。この場合、制御部７１は、プリアライメント部によって第１基板Ｗ１の位置情報を検出し、検出した位置情報に基づいて搬送アームを用いて第１基板Ｗ１の回転方向における位置を粗調整し、第３保持部１９２に第１基板Ｗ１を受け渡す。

【0089】

また、接合システム１は、粗調整部して、接合処理部４１内に設けられ、第１基板Ｗ１の接合面Ｗ１ｊを撮像する撮像部と、撮像部による撮像結果に基づいて第１基板Ｗ１の回転方向における位置を粗調整し、第３保持部１９２に受け渡す搬送アームとを備えてもよい。この場合、制御部７１は、撮像部を用いて第１基板Ｗ１の接合面を撮像し、撮像結果に基づいて搬送アームを用いて第１基板Ｗ１の回転方向における位置を粗調整し、第３保持部１９２に第１基板Ｗ１を受け渡す。

【0090】

なお、本開示は以下のような構成もとることができる。
（１）
第１基板を上方から吸着保持する第１保持部と、
前記第１保持部よりも下方に配置され、第２基板を下方から吸着保持する第２保持部と、
前記第１保持部および前記第２保持部の一方を他方に対して接近させる移動機構と、
前記第１保持部に吸着保持される前の前記第１基板の回転方向における位置を粗調整する粗調整部と、
ピエゾ素子を変位させることによって前記第１保持部を回転させる少なくとも１つの第１駆動部を備え、前記第１保持部に吸着保持された前記第１基板の回転方向における位置を前記第１駆動部を用いて微調整する微調整部と
を備える、接合装置。
（２）
少なくとも２つの前記第１駆動部は、前記第１保持部の周方向に対して均等に配置される、（１）に記載の接合装置。
（３）
前記第１保持部に形成された貫通口に挿通され、前記第１基板を上方から吸着保持する第３保持部と、
前記第３保持部を保持して鉛直方向に移動させる直動機構と
をさらに備え、
前記粗調整部は、前記第３保持部を鉛直軸周りに回転させることにより、前記第３保持部に吸着保持された前記第１基板の回転方向における位置を粗調整する、（１）または（２）に記載の接合装置。
（４）
前記粗調整部は、
前記直動機構が設置される回転テーブルと、
前記回転テーブルを前記鉛直軸周りに回転させる第２駆動部と
を備え、
前記第２駆動部を用いて前記回転テーブルを回転させることにより、前記直動機構および前記直動機構に保持された前記第３保持部を前記鉛直軸周りに回転させる、（３）に記載の接合装置。
（５）
前記第３保持部に形成された貫通口に挿通され、前記第１基板の中央部を押圧して前記第２基板に接触させるストライカ
を備える、（３）または（４）に記載の接合装置。
（６）
前記第１基板の接合面を撮像する撮像部と、
制御部と
を備え、
前記制御部は
前記第３保持部によって保持された前記第１基板の接合面を前記撮像部を用いて撮像する第１撮像処理と、前記第１撮像処理による撮像結果に基づいて、前記粗調整部を制御して前記第３保持部を回転させる粗調整処理と、前記粗調整処理後、前記直動機構を制御して前記第３保持部を上昇させることによって前記第１基板を前記第１保持部に受け渡す受け渡し処理と、前記受け渡し処理後、前記撮像部を用いて前記第１保持部によって保持された前記第１基板の接合面を撮像する第２撮像処理と、前記第２撮像処理後、前記第２撮像処理による撮像結果に基づいて、前記第１駆動部を制御して前記第１保持部を回転させる微調整処理とを実行する、（３）～（５）のいずれかに記載の接合装置。
（７）
前記粗調整部は、
前記第１保持部に吸着保持される前の前記第１基板の回転方向における位置情報を検出するプリアライメント部と、
前記プリアライメント部によって検出された位置情報に基づいて前記第１基板の回転方向における位置を粗調整する搬送アームと
を備える、（１）に記載の接合装置。
（８）
前記第１保持部に吸着保持される前の前記第１基板の接合面を撮像する撮像部と、
前記撮像部による撮像結果に基づいて前記第１基板の回転方向における位置を粗調整する搬送アームと
を備える、（１）に記載の接合装置。
（９）
第１基板を上方から吸着保持する第１保持部を用いて前記第１基板を上方から吸着保持する工程と、
前記第１保持部よりも下方に配置され、第２基板を下方から吸着保持する第２保持部を用いて前記第２基板を下方から吸着保持する工程と、
前記第１保持部および前記第２保持部の一方を他方に対して接近させる移動機構を用いて前記第１保持部および前記第２保持部の一方を他方に対して接近させる工程と、
前記第１保持部に吸着保持される前の前記第１基板の回転方向における位置を粗調整する工程と、
ピエゾ素子を変位させることによって前記第１保持部を駆動させる少なくとも１つの第１駆動部を用いて、前記第１保持部に吸着保持された前記第１基板の回転方向における位置を微調整する工程と
を含む接合方法。

【0091】

今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

【符号の説明】

【0092】

１ 接合システム（接合装置の一例）
４１ 接合処理部
７１ 制御部
７２ 記憶部
１０１ 第１保持部
１０２ 第２保持部
１０４ 下部撮像部
１０５ 昇降機構（移動機構の一例）
１０８ 微調整部
１０９ 駆動ユニット
１８１ ベース部
１８２ 柱部
１８３ 第１駆動部
１９１ ストライカ
１９２ 第３保持部
１９３ 直動機構
１９４ 粗調整部
１９４ａ 回転テーブル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】