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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024148358
(43)【公開日】2024-10-18
(54)【発明の名称】接合方法及び接合システム
(51)【国際特許分類】
H01L 21/02 20060101AFI20241010BHJP
【ＦＩ】
H01L21/02 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】19
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023061426
(22)【出願日】2023-04-05
(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】100096389
【弁理士】
【氏名又は名称】金本 哲男
(74)【代理人】
【識別番号】100101557
【弁理士】
【氏名又は名称】萩原 康司
(74)【代理人】
【識別番号】100167634
【弁理士】
【氏名又は名称】扇田 尚紀
(74)【代理人】
【識別番号】100187849
【弁理士】
【氏名又は名称】齊藤 隆史
(74)【代理人】
【識別番号】100212059
【弁理士】
【氏名又は名称】三根 卓也
(72)【発明者】
【氏名】野田 和孝
(72)【発明者】
【氏名】永田 篤史
(72)【発明者】
【氏名】寺田 尚司
(57)【要約】
【課題】重合基板を形成する基板同士の接合品質を向上する。
【解決手段】表面に金属材料が露出した基板同士を接合する接合方法であって、前記基板の接合される表面を処理ガスのプラズマにより改質する工程と、改質された前記基板の表面を親水化する工程と、親水化された前記基板の表面同士を接合する工程と、を含み、前記親水化の工程では、前記基板の表面に処理液を供給し、当該処理液により、前記金属材料のリセス量を制御する。
【選択図】図７
【解決手段】表面に金属材料が露出した基板同士を接合する接合方法であって、前記基板の接合される表面を処理ガスのプラズマにより改質する工程と、改質された前記基板の表面を親水化する工程と、親水化された前記基板の表面同士を接合する工程と、を含み、前記親水化の工程では、前記基板の表面に処理液を供給し、当該処理液により、前記金属材料のリセス量を制御する。
【選択図】図７
【特許請求の範囲】
【請求項1】
表面に金属材料が露出した基板同士を接合する接合方法であって、
前記基板の接合される表面を処理ガスのプラズマにより改質する工程と、
改質された前記基板の表面を親水化する工程と、
親水化された前記基板の表面同士を接合する工程と、を含み、
前記親水化の工程では、
前記基板の表面に処理液を供給し、当該処理液により、前記金属材料のリセス量を制御する、接合方法。
前記基板の接合される表面を処理ガスのプラズマにより改質する工程と、
改質された前記基板の表面を親水化する工程と、
親水化された前記基板の表面同士を接合する工程と、を含み、
前記親水化の工程では、
前記基板の表面に処理液を供給し、当該処理液により、前記金属材料のリセス量を制御する、接合方法。
【請求項2】
前記リセス量を、前記処理液の水素イオン濃度により制御する、請求項１に記載の接合方法。
【請求項3】
前記処理液の水素イオン濃度を、ｐＨ値７～１１の範囲で制御する、請求項２に記載の接合方法。
【請求項4】
前記処理液としてアンモニア水を使用する、請求項３に記載の接合方法。
【請求項5】
前記アンモニア水の濃度を１ｐｐｍ～１０００ｐｐｍに調整する、請求項４に記載の接合方法。
【請求項6】
前記処理液の水素イオン濃度を、予め決定された一定のｐＨ値で維持する工程を含む、請求項２に記載の接合方法。
【請求項7】
前記リセス量を前記処理液の酸化還元電位により制御する、請求項１に記載の接合方法。
【請求項8】
前記処理液の酸化還元電位をＯＲＰ値０以下で制御する、請求項７に記載の接合方法。
【請求項9】
前記処理液の酸化還元電位を、予め決定された一定のＯＲＰ値で維持する工程を含む、請求項７に記載の接合方法。
【請求項10】
前記リセス量を、前記処理液の温度、流量又は供給時間の少なくともいずれかにより制御する、請求項１に記載の接合方法。
【請求項11】
前記処理液の温度を２０℃～８０℃で制御する、請求項１０に記載の接合方法。
【請求項12】
前記金属材料は銅である、請求項１～１１のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項13】
前記基板の接合により形成された重合基板を加熱する工程を含む、請求項１～１１のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項14】
表面に金属材料が露出した基板同士を接合する接合システムであって、
前記基板の接合される表面を処理ガスのプラズマにより改質する表面改質装置と、
改質された前記基板の表面を親水化する表面親水化装置と、
親水化された前記基板の表面同士を接合する接合装置と、
制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記表面親水化装置において、前記基板の表面に処理液を供給し、当該処理液により、前記金属材料のリセス量を調整する制御、を実行する、接合システム。
前記基板の接合される表面を処理ガスのプラズマにより改質する表面改質装置と、
改質された前記基板の表面を親水化する表面親水化装置と、
親水化された前記基板の表面同士を接合する接合装置と、
制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記表面親水化装置において、前記基板の表面に処理液を供給し、当該処理液により、前記金属材料のリセス量を調整する制御、を実行する、接合システム。
【請求項15】
前記表面親水化装置は、前記処理液の水素イオン濃度を調整するｐＨ調整部を備える、請求項１４に記載の接合システム。
【請求項16】
前記表面親水化装置は、前記処理液の酸化還元電位を調整するＯＲＰ調整部を備える、請求項１４に記載の接合システム。
【請求項17】
前記処理液がアンモニア水である、請求項１４～１６のいずれか一項に記載の接合システム。
【請求項18】
前記金属材料が銅である、請求項１４～１６のいずれか一項に記載の接合システム。
【請求項19】
前記接合装置で形成された重合基板を加熱する加熱装置を更に有する、請求項１４～１６のいずれか一項に記載の接合システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、接合方法及び接合システムに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、基板同士を分子間力によって接合する接合システムが開示されている。かかる接合システムは、基板表面を改質する表面改質装置と、改質された基板表面を親水化する親水化装置と、親水化された基板同士を接合する接合装置と、を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１７－０７３４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示にかかる技術は、重合基板を形成する基板同士の接合品質を向上する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一態様は、表面に金属材料が露出した基板同士を接合する接合方法であって、前記基板の接合される表面を処理ガスのプラズマにより改質する工程と、改質された前記基板の表面を親水化する工程と、親水化された前記基板の表面同士を接合する工程と、を含み、前記親水化の工程では、前記基板の表面に処理液を供給し、当該処理液により、前記金属材料のリセス量を制御する。
【発明の効果】
【0006】
本開示によれば、重合基板を形成する基板同士の接合品質を向上する。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】リセス処理によりウェハ表面に形成された凹部を示す説明図である。
【図2】本実施形態にかかる接合システムの構成の概略を示す平面図である。
【図3】上ウェハと下ウェハの構成の概略を示す側面図である。
【図4】表面改質装置の構成の概略を示す断面図である。
【図5】表面親水化装置の構成の概略を示す断面図である。
【図6】接合装置の構成の概略を示す断面図である。
【図7】ウェハ処理の主な工程を示す説明図である。
【図8】（ａ）表面改質処理（ｂ）表面親水化処理の様子を示す説明図である。
【図9】金属配線としての銅のプールベ図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
半導体デバイスを３次元に積層する３次元集積技術では、表面に絶縁膜と金属配線が露出した２枚の半導体ウェハ（以下、単に「ウェハ」という。）同士の接合が行われる。ウェハは、基板の一例である。接合処理を行う接合システムでは、接合対象のウェハの表面に表面改質処理と表面親水化処理を順次施し、その後、例えばファンデルワールス力及び水素結合（分子間力）によってウェハ同士を接合する。そして、特許文献１に開示される接合システムには、これら表面改質処理、表面親水化処理及び接合処理をそれぞれ行うための、各種処理装置が設けられている。
【0009】
ところで、このようにウェハ同士を接合して形成された重合ウェハには、その後、これらウェハ同士の接合強度を増すための加熱（アニール）処理が行われる。この加熱処理では、ウェハ表面に露出する金属配線が熱膨張するため、膨張による金属配線の破損を抑制するため、図１に示すように、ウェハ（図示の例ではＳｉ）の表面に形成された金属配線（図示の例ではＣｕ）の表面高さを、絶縁膜（図示の例ではＳｉＯ）の表面高さと比較して予め低く（いわゆるリセス）している。
【0010】
しかしながら、このリセスは接合システムの外部で予め行われているため、例えば特許文献１に開示される接合システムでは、リセス量が不足している場合やウェハの面内でリセス量にバラつきがある場合でも、接合に先立ってこれを調整できなかった。従って、従来の接合システムには改善の余地がある。
【0011】
本開示にかかる技術は、重合基板を形成する基板同士の接合品質を向上する。以下、本実施形態にかかる接合方法、及び当該接合方法を実現する接合システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【0012】
＜接合システムの構成＞
先ず、本実施形態にかかる接合システムの構成について説明する。図２は、接合システム１の構成の概略を示す平面図である。なお、以下の説明では、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。
先ず、本実施形態にかかる接合システムの構成について説明する。図２は、接合システム１の構成の概略を示す平面図である。なお、以下の説明では、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。
【0013】
接合システム１では、図３に示す基板としてのウェハＷ同士を接合する。以下、後述の接合装置で上側に配置されるウェハを「上ウェハＷＵ」といい、下側に配置されるウェハを「下ウェハＷＬ」という。また、上ウェハＷＵにおいて下ウェハＷＬと接合される接合面を「表面ＷＵ１」といい、反対側の面を「裏面ＷＵ２」という。同様に、下ウェハＷＬにおいて上ウェハＷＵと接合される接合面を「表面ＷＬ１」といい、反対側の面を「裏面ＷＬ２」という。以下の説明では、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１と下ウェハＷＬの表面ＷＬ１とを、併せて「表面Ｗ１」という場合がある。同様に、上ウェハＷＵの裏面ＷＵ２と下ウェハＷＬの裏面ＷＬ２とを、併せて「裏面Ｗ２」という場合がある。接合システム１では、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの表面Ｗ１同士を接合して、重合基板としての重合ウェハＷＴを形成する。
【0014】
ウェハＷは、例えばシリコン基板等の半導体ウェハであって、表面Ｗ１側に絶縁膜Ｆと、金属材料としての金属配線Ｄが露出している。絶縁膜Ｆには、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜やＳｉＯ膜）が用いられる。金属配線Ｄには、例えば銅（Ｃｕ）やコバルト（Ｃｏ）が用いられる。また、接合システム１に搬入されるウェハＷの表面Ｗ１には、絶縁膜Ｆの表面高さに対して金属配線Ｄの表面高さが低くなるように、予めリセス処理が施されている。このリセス処理は、一例において、ウェハＷの化学機械研磨処理（いわゆる「ＣＭＰ処理」）で制御される。リセス処理により形成された凹部の深さ（リセス量）は、一例において５ｎｍ未満である。
【0015】
図２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を一体に接続した構成を有している。搬入出ステーション２では、例えば外部との間で複数の上ウェハＷＵ、下ウェハＷＬ又は重合ウェハＷＴを収容可能なカセットＣＵ、ＣＬ、ＣＴが搬入出される。処理ステーション３は、上ウェハＷＵ、下ウェハＷＬ、重合ウェハＷＴに対して所望の処理を施す各種処理装置を備えている。
【0016】
搬入出ステーション２には、カセットＣＵ、ＣＬ、ＣＴを載置するカセット載置台１０が設けられている。カセット載置台１０のＸ軸正方向側には、当該カセット載置台１０に隣接してウェハ搬送部２０が設けられている。ウェハ搬送部２０には、Ｙ軸方向に延伸する搬送路２１上を移動し、カセット載置台１０のカセットＣＵ、ＣＬ、ＣＴと後述のトランジション装置５０、５１との間で上ウェハＷＵ、下ウェハＷＬ又は重合ウェハＷＴを搬送可能なウェハ搬送装置２２が設けられている。
【0017】
処理ステーション３には、各種装置を備えた複数、例えば３つの処理ブロックＧ１、Ｇ２、Ｇ３が設けられている。第１処理ブロックＧ１には、ウェハＷの表面Ｗ１を改質する表面改質装置３０が配置されている。第２処理ブロックＧ２には、ウェハＷの表面Ｗ１を親水化すると共に、当該表面Ｗ１を洗浄する表面親水化装置４０と、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬを接合する接合装置４１が配置されている。第３の処理ブロックＧ３には、上ウェハＷＵ、下ウェハＷＬ又は重合ウェハＷＴを一時的に保持するトランジション装置５０、５１が設けられている。
【0018】
表面改質装置３０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又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。この酸素イオン又は窒素イオンがウェハＷの表面Ｗ１に照射されて、表面Ｗ１がプラズマ処理され、改質される。
【0019】
図４に示すように、表面改質装置３０は、処理容器１００、処理ガス供給部１１０、プラズマ生成部１２０、イオン引き込み部１３０及び排気部１４０を有する。
【0020】
処理容器１００は、内部を密閉可能に構成される。処理容器１００には、図示しないウェハＷの搬入出口が形成され、搬入出口には、図示しないゲートバルブが設けられている。処理容器１００の底部側には、ウェハＷの表面Ｗ１側が上を向いた状態となるように、ウェハＷの裏面Ｗ２を吸着保持するステージ１０１が配置される。ステージ１０１は、例えば、少なくとも一部が絶縁部材で構成される。
【0021】
処理ガス供給部１１０は、処理容器１００の内部に処理ガスを供給する。処理ガス供給部１１０は、処理容器１００の内部に処理ガスを導入するためのガス供給路１１１と、少なくとも１つのガス供給源１１２と、少なくとも１つの流量制御器１１３を備える。ガス供給路１１１は、ガス供給源１１２から供給された処理ガスを処理容器１００の内部に導入する。流量制御器１１３は、例えばマスフローコントローラ、圧力制御式又は流量変調デバイスを含んでもよい。なお、ガス供給源１１２から供給される処理ガスは酸素ガスや窒素ガスに限られず、例えば、アルゴンガスやヘリウムガスが供給されてもよい。
【0022】
プラズマ生成部１２０は、処理容器１００の内部に処理ガスのプラズマを生成する。図示の例では、プラズマ生成部１２０は、表面波プラズマ（SWP:Surface Wave Plasma）型のプラズマ生成装置を備えているが、プラズマ生成部１２０の構成は特に限定されず、容量結合プラズマ（CCP:Capacitively Coupled Plasma）、誘導結合プラズマ（ICP:Inductively
Coupled Plasma）、ＥＣＲプラズマ（Electron-Cyclotron-resonance plasma）、又は、ヘリコン波励起プラズマ（HWP:Helicon Wave Plasma）等の任意のプラズマ生成装置で構成され得る。また、ＡＣ（Alternating Current）プラズマ生成部及びＤＣ（Direct Current）プラズマ生成部を含む、種々のタイプのプラズマ生成部が用いられてもよい。
Coupled Plasma）、ＥＣＲプラズマ（Electron-Cyclotron-resonance plasma）、又は、ヘリコン波励起プラズマ（HWP:Helicon Wave Plasma）等の任意のプラズマ生成装置で構成され得る。また、ＡＣ（Alternating Current）プラズマ生成部及びＤＣ（Direct Current）プラズマ生成部を含む、種々のタイプのプラズマ生成部が用いられてもよい。
【0023】
イオン引き込み部１３０は、処理容器１００内に生成されたプラズマの内部に分布するイオンを、ステージ１０１上のウェハＷの表面Ｗ１に引き込む。一例においてイオン引き込み部１３０は、少なくとも１つの電極１３１、高周波電源１３２及びコンデンサ１３３を有する。なお、高周波電源１３２は、ウェハＷの表面Ｗ１へのイオンの引き込みに加え、処理容器１００の内部へのプラズマの生成に用いられてもよい。従って高周波電源１３２は、ソース電力又はバイアス電力のうち少なくとも１つを、電極１３１に供給する。
【0024】
排気部１４０は、例えば処理容器１００の底部に設けられたガス排出口１００ｅに接続される。排気部１４０は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、処理容器１００の内部圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。
【0025】
表面改質装置３０は以上のように構成される。なお、以上の構成は一例であり、表面改質装置３０は、ウェハＷの表面Ｗ１を改質できれば任意の構成をとることができる。
【0026】
表面親水化装置４０は、例えばスピンチャックに保持されたウェハＷを回転させながら、当該ウェハＷの表面Ｗ１上に処理液を供給する。そうすると、供給された処理液はウェハＷの表面Ｗ１上を遠心力により拡散し、表面Ｗ１が親水化される。
【0027】
図５に示すように、表面親水化装置４０は、処理容器２００、スピンチャック２１０、カップ２２０、吐出ノズル２３０及び液供給機構２４０を有する。
【0028】
処理容器２００は、内部を密閉可能に構成される。処理容器２００には、図示しないウェハＷの搬入出口が形成され、搬入出口には、図示しないゲートバルブが設けられている。処理容器２００内の中央部には、ウェハＷを表面Ｗ１が上側を向いた状態となるように保持して、鉛直軸回りに回転させるスピンチャック２１０が配置される。スピンチャック２１０は、例えばモータなどを備えた駆動機構２１１を有する。また、駆動機構２１１には、シリンダなどの昇降駆動源が設けられてもよい。
【0029】
スピンチャック２１０の周囲には、ウェハＷから飛散又は落下する液体を受け止め、回収するカップ２２０が設けられている。カップ２２０の下面には、回収した液体を排出する排出管２２１と、カップ２２０内の雰囲気を排気する排気管２２２が接続されている。
【0030】
スピンチャック２１０の上方には、図示しないアームに支持されて、吐出ノズル２３０が設けられている。吐出ノズル２３０は、カップ２２０の外方に配置された待機部２３１からカップ２２０内のウェハＷの中心部上方まで移動でき、さらにウェハＷの上方で径方向に移動できる。また、吐出ノズル２３０は、図示しない昇降機構によりウェハＷの表面Ｗ１に対する高さを調節可能に構成される。
【0031】
吐出ノズル２３０には、スピンチャック２１０上のウェハＷの表面に処理液を供給するための液供給機構２４０が接続されている。液供給機構２４０は、処理液を内部に貯留し、吐出ノズル２３０に処理液を供給する処理液供給源２４１と、処理液供給源２４１と吐出ノズル２３０とを接続する処理液供給管２４２とを有する。
【0032】
処理液供給管２４２には、レギュレータ、圧力計、流量検出部、バルブ及びフィルタ等を備える調節機構２４２ａが配設される。そして、この調節機構２４２ａにより、処理液供給管２４２の内部を流通する処理液の圧力及び／又は流量を測定、調節可能であるとともに、処理液中のパーティクルを捕集して除去できる。これらレギュレータ、圧力計、流量検出部、バルブ及びフィルタの種類や数、構成は特に限定されない。
【0033】
本実施形態において、ウェハＷの表面親水化処理には、弱アルカリ溶液、例えば希釈アンモニア水（ｄＮＨ４ＯＨ）が用いられる。従って、液供給機構２４０の処理液供給源２４１には、一例においてアンモニア水が貯留されている。
【0034】
また、本実施形態において、液供給機構２４０には、水素イオン濃度（以下、「ｐＨ」という。）調整部２４３と、酸化還元電位（以下、「ＯＲＰ」という。）調整部２４４が設けられている。
ｐＨ調整部２４３は、ウェハＷの表面Ｗ１に供給される処理液（本実施形態においてはアンモニア水）の、例えば濃度を制御することで、当該処理液のｐＨを所望の値に調整する。なお、ｐＨ調整部２４３の構成はこれに限定されず、処理液のｐＨを調整できれば任意に構成できる。
ＯＲＰ調整部２４４は、ウェハＷの表面Ｗ１に供給される処理液に、例えば水素ガスや水素水を混合させて処理液中の溶存水素量を変化させることで、当該処理液のＯＲＰを所望の値に調整する。なお、ＯＲＰ調整部２４４の構成はこれに限定されず、処理液のＯＲＰを調整できれば任意に構成できる。
ｐＨ調整部２４３は、ウェハＷの表面Ｗ１に供給される処理液（本実施形態においてはアンモニア水）の、例えば濃度を制御することで、当該処理液のｐＨを所望の値に調整する。なお、ｐＨ調整部２４３の構成はこれに限定されず、処理液のｐＨを調整できれば任意に構成できる。
ＯＲＰ調整部２４４は、ウェハＷの表面Ｗ１に供給される処理液に、例えば水素ガスや水素水を混合させて処理液中の溶存水素量を変化させることで、当該処理液のＯＲＰを所望の値に調整する。なお、ＯＲＰ調整部２４４の構成はこれに限定されず、処理液のＯＲＰを調整できれば任意に構成できる。
【0035】
表面親水化装置４０は以上のように構成される。なお、以上の構成は一例であり、表面親水化装置４０は、ウェハＷの表面Ｗ１を親水化できれば任意の構成をとることができる。
【0036】
接合装置４１では、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬとを、それぞれ表面改質処理と表面親水化処理が順次施された表面ＷＵ１、表面ＷＬ１で、接合する。
【0037】
図６に示すように、接合装置４１は、処理容器３００、上チャック３１０、下チャック３２０及び押動部３３０を有する。
【0038】
処理容器３００は、内部を密閉可能に構成される。処理容器３００には、図示しないウェハＷの搬入出口が形成され、搬入出口には、図示しないゲートバルブが設けられている。上チャック３１０は、処理容器３００の天部側に設けられ、下チャック３２０は、処理容器３００の底部側に設けられる。
【0039】
上チャック３１０は、上ウェハＷＵの裏面ＷＵ２を下面で吸着保持する。上チャック３１０は、当該上チャック３１０の上方に設けられた上チャックステージ３１１に支持されている。上チャックステージ３１１には、下チャック３２０に保持された下ウェハＷＬの表面ＷＬ１を撮像する上部撮像部３１２が設けられている。上部撮像部３１２には、例えばＣＣＤカメラが用いられる。
また、上チャック３１０には、回転部３１３が設けられている。回転部３１３は、上チャックステージ３１１及び上チャック３１０を鉛直軸（θ軸）回りに回転させる。なお、回転部３１３には、上チャック３１０のθ軸方向位置を測定するための図示しない測定部（例えばリニアスケール）が設けられていてもよい。
また、上チャック３１０には、回転部３１３が設けられている。回転部３１３は、上チャックステージ３１１及び上チャック３１０を鉛直軸（θ軸）回りに回転させる。なお、回転部３１３には、上チャック３１０のθ軸方向位置を測定するための図示しない測定部（例えばリニアスケール）が設けられていてもよい。
【0040】
下チャック３２０は、下ウェハＷＬの裏面ＷＬ２を上面で吸着保持する。下チャック３２０は、上チャック３１０の下方に設けられ、上チャック３１０と対向配置可能に構成されている。すなわち、上チャック３１０に保持された上ウェハＷＵと下チャック３２０に保持された下ウェハＷＬは対向して配置可能となっている。下チャック３２０は、当該下チャック３２０の下方に設けられた下チャックステージ３２１に支持されている。下チャックステージ３２１には、上チャック３１０に保持された上ウェハＷＵの表面ＷＵ１を撮像する下部撮像部３２２が設けられている。下部撮像部３２２には、例えばＣＣＤカメラが用いられる。
また、下チャック３２０には、移動部３２３が設けられている。移動部３２３は、下チャックステージ３２１及び下チャック３２０を水平方向に移動させる。また、移動部３２３は、下チャック３２０を鉛直方向に移動させる。なお、移動部３２３には、下チャック３２０の水平方向位置及び鉛直方向位置を測定するための図示しない測定部（例えばレーザ干渉計）が設けられていてもよい。
また、下チャック３２０には、移動部３２３が設けられている。移動部３２３は、下チャックステージ３２１及び下チャック３２０を水平方向に移動させる。また、移動部３２３は、下チャック３２０を鉛直方向に移動させる。なお、移動部３２３には、下チャック３２０の水平方向位置及び鉛直方向位置を測定するための図示しない測定部（例えばレーザ干渉計）が設けられていてもよい。
【0041】
上チャック３１０の上面には、上ウェハＷＵの中心部を裏面ＷＵ２側から押圧する押動部３３０が設けられている。押動部３３０は、アクチュエータ部３３１とシリンダ部３３２とを有している。
アクチュエータ部３３１は、上チャック３１０と上チャックステージ３１１の中心部を厚み方向に貫通する貫通孔３１４を挿通して鉛直方向に昇降自在になっている。アクチュエータ部３３１は、例えば電空レギュレータからの空気によって、上ウェハＷＵの中心部と当接し、当該上ウェハＷＵの中心部にかかる押圧荷重を制御できる。
アクチュエータ部３３１は、シリンダ部３３２に支持されている。シリンダ部３３２は、例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３３１を鉛直方向に移動させる。
以上のように押動部３３０は、アクチュエータ部３３１によって押圧荷重の制御をし、シリンダ部３３２によってアクチュエータ部３３１の移動の制御をしている。そして、押動部３３０は、後述する上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの接合時に、上ウェハＷＵの中心部と下ウェハＷＬの中心部とを当接させて押圧することができる。
アクチュエータ部３３１は、上チャック３１０と上チャックステージ３１１の中心部を厚み方向に貫通する貫通孔３１４を挿通して鉛直方向に昇降自在になっている。アクチュエータ部３３１は、例えば電空レギュレータからの空気によって、上ウェハＷＵの中心部と当接し、当該上ウェハＷＵの中心部にかかる押圧荷重を制御できる。
アクチュエータ部３３１は、シリンダ部３３２に支持されている。シリンダ部３３２は、例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３３１を鉛直方向に移動させる。
以上のように押動部３３０は、アクチュエータ部３３１によって押圧荷重の制御をし、シリンダ部３３２によってアクチュエータ部３３１の移動の制御をしている。そして、押動部３３０は、後述する上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの接合時に、上ウェハＷＵの中心部と下ウェハＷＬの中心部とを当接させて押圧することができる。
【0042】
なお、下チャック３２０の外周部には、上ウェハＷＵ、下ウェハＷＬ、重合ウェハＷＴが下チャック３２０から飛び出したり、滑落したりするのを防止する、図示しないガイド部材が設けられている。ガイド部材は、下チャック３２０の外周部に複数個所、例えば４箇所に等間隔に設けられている。
【0043】
なお、接合装置４１には、接合装置４１に搬送され、上チャック３１０に吸着保持される上ウェハＷＵの表裏面を反転させるための図示しない反転装置が設けられてもよい。接合装置４１に搬送される上ウェハＷＵは、表面改質処理及び表面親水化処理が施された表面ＷＵ１が上側を向いた状態で搬送されるが、この反転装置により表裏面が反転されることで、適切に裏面ＷＵ２を上チャック３１０に保持させることができる。
但し、反転装置の配置はこれに限定されるものではなく、接合装置４１の内部に代えて、接合システム１の処理ステーション３の任意の位置に、上ウェハＷＵの表裏面を反転させるための図示しない反転装置を独立して設けてもよい。
但し、反転装置の配置はこれに限定されるものではなく、接合装置４１の内部に代えて、接合システム１の処理ステーション３の任意の位置に、上ウェハＷＵの表裏面を反転させるための図示しない反転装置を独立して設けてもよい。
【0044】
接合装置４１は以上のように構成される。なお、以上の構成は一例であり、接合装置４１は、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１と下ウェハＷＬの表面ＷＬ１とを接合できれば任意の構成をとることができる。
【0045】
トランジション装置５０、５１は、第３の処理ブロックＧ３において積層して配置されている。トランジション装置５０、５１は、上ウェハＷＵ、下ウェハＷＬ及び重合ウェハＷＴを、搬入出ステーション２のウェハ搬送部２０のウェハ搬送装置２２、と後述するウェハ搬送部６０のウェハ搬送装置６２との間で受け渡すため、これら上ウェハＷＵ、下ウェハＷＬ及び重合ウェハＷＴを一時的に保持する。
【0046】
図２に示すように、処理ステーション３の第１処理ブロックＧ１～第３の処理ブロックＧ３に囲まれた領域には、ウェハ搬送部６０が設けられている。ウェハ搬送部６０には、Ｘ軸方向に延伸する搬送路６１上を移動し、表面改質装置３０、表面親水化装置４０、接合装置４１及びトランジション装置５０、５１との間で上ウェハＷＵ、下ウェハＷＬ又は重合ウェハＷＴを搬送可能なウェハ搬送装置６２が設けられている。
【0047】
以上の接合システム１には、制御装置７０が設けられている。制御装置７０は、例えばＣＰＵやメモリ等を備えたコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、接合システム１におけるウェハ処理を制御するプログラムが格納されている。なお、上記プログラムは、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体Ｈに記録されていたものであって、当該記憶媒体Ｈから制御装置７０にインストールされたものであってもよい。また、上記記憶媒体Ｈは、一時的なものであっても非一時的なものであってもよい。
【0048】
＜接合方法＞
次に、以上のように構成された接合システム１を用いて行われる上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの接合方法について説明する。図７は、接合システム１におけるウェハ処理の主な工程を示す説明図である。
次に、以上のように構成された接合システム１を用いて行われる上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの接合方法について説明する。図７は、接合システム１におけるウェハ処理の主な工程を示す説明図である。
【0049】
先ず、複数枚の上ウェハＷＵを収容したカセットＣＵ、複数枚の下ウェハＷＬを収容したカセットＣＬ、及び空のカセットＣＴが、搬入出ステーション２のカセット載置板１１にそれぞれ載置される。その後、ウェハ搬送装置２２によりカセットＣＵ内の上ウェハＷＵが取り出され、処理ステーション３のトランジション装置５０に搬送される。
【0050】
次に上ウェハＷＵは、ウェハ搬送装置６２によって表面改質装置３０に搬送される。表面改質装置３０では、所望の減圧雰囲気下において、処理ガスである酸素ガス又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。この酸素イオン又は窒素イオンが上ウェハＷＵの表面ＷＵ１に照射されて、当該表面ＷＵ１がプラズマ処理される。そして、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１が改質される（図７の工程ＳＵ１）。この表面改質処理では、図８（ａ）に示すように、ウェハＷの表面ＷＵ１に露出する絶縁膜Ｆを改質してシリコン原子のダングリングボンドＤＢを形成する一方、ウェハＷの表面ＷＵ１に露出する金属配線Ｄは改質しない。
【0051】
次に上ウェハＷＵは、ウェハ搬送装置６２によって表面親水化装置４０に搬送される。表面親水化装置４０では、スピンチャックに保持された上ウェハＷＵを回転させながら、当該上ウェハＷＵ上に処理液を供給する。そうすると、供給された処理液は上ウェハＷＵの表面ＷＵ１上を拡散し、表面改質装置３０において改質された上ウェハＷＵの表面ＷＵ１（ダングリングボンドＤＢ）に水酸基（シラノール基）が付着して当該表面ＷＵ１が親水化される。従って、この表面親水化処理では、図８（ｂ）に示すように、ウェハＷの表面ＷＵ１に露出する絶縁膜Ｆ上に水酸基が付着する一方、金属配線Ｄ上では水酸基は付着しない。また、当該処理液によって、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１が洗浄される（図７の工程ＳＵ２）。なお、ウェハＷの表面親水化処理の詳細な方法については後述する。
【0052】
次に上ウェハＷＵは、ウェハ搬送装置６２によって接合装置４１に搬送される。接合装置４１に搬入された上ウェハＷＵは、図示しない反転装置により表裏面が反転された後、上チャック３１０に裏面ＷＵ２側が吸着保持される。またこの時、上ウェハＷＵは、図示しない位置調節機構によって、水平方向の向きが調節される。
【0053】
上ウェハＷＵに上述した各種処理が行われている間、当該上ウェハＷＵに続いて下ウェハＷＬの処理が行われる。先ず、ウェハ搬送装置２２によりカセットＣＬ内の下ウェハＷＬが取り出され、処理ステーション３のトランジション装置５０に搬送される。
【0054】
次に下ウェハＷＬは、ウェハ搬送装置６２によって表面改質装置３０に搬送され、下ウェハＷＬの表面ＷＬ１が改質される（図７の工程ＳＬ１）。なお、工程ＳＬ１における下ウェハＷＬの表面ＷＬ１の改質は、上述した工程ＳＵ１と同様である。
【0055】
次に下ウェハＷＬは、ウェハ搬送装置６２によって表面親水化装置４０に搬送され、下ウェハＷＬの表面ＷＬ１が親水化される共に当該表面ＷＬ１が洗浄される（図７の工程ＳＬ２）。なお、工程ＳＬ２における下ウェハＷＬの表面ＷＬ１の親水化及び洗浄は、上述した工程ＳＵ２と同様である。ウェハＷの表面親水化処理の詳細な方法については後述する。
【0056】
次に下ウェハＷＬは、ウェハ搬送装置６２によって接合装置４１に搬送される。接合装置４１に搬入された下ウェハＷＬは、下チャック３２０に裏面ＷＬ２側が吸着保持される。またこの時、下ウェハＷＬは、図示しない位置調節機構によって、水平方向の向きが調節される。
【0057】
上ウェハＷＵが上チャック３１０に、下ウェハＷＬが下チャック３２０にそれぞれ吸着保持されると、次に、上チャック３１０に保持された上ウェハＷＵと下チャック３２０に保持された下ウェハＷＬとの位置調節を行う。
具体的には、上部撮像部３１２によって、下チャック３２０に保持された下ウェハＷＬの表面ＷＬ１上の予め定められた基準点を順次撮像すると共に、下部撮像部３２２によって、上チャック３１０に保持された上ウェハＷＵの表面ＷＵ１上の予め定められた基準点を順次撮像する。撮像された画像は、制御装置７０に出力される。制御装置７０では、上部撮像部３１２で撮像された画像と下部撮像部３２２で撮像された画像に基づいて、上ウェハＷＵの基準点と下ウェハＷＬの基準点がそれぞれ合致するような位置となるように、回転部３１３により上チャック３１０（上ウェハＷＵ）を回転させるとともに、移動部３２３により下チャック３２０（下ウェハＷＬ）を移動させる。こうして、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの位置が調節され、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬが所望の位置に対向配置される。
具体的には、上部撮像部３１２によって、下チャック３２０に保持された下ウェハＷＬの表面ＷＬ１上の予め定められた基準点を順次撮像すると共に、下部撮像部３２２によって、上チャック３１０に保持された上ウェハＷＵの表面ＷＵ１上の予め定められた基準点を順次撮像する。撮像された画像は、制御装置７０に出力される。制御装置７０では、上部撮像部３１２で撮像された画像と下部撮像部３２２で撮像された画像に基づいて、上ウェハＷＵの基準点と下ウェハＷＬの基準点がそれぞれ合致するような位置となるように、回転部３１３により上チャック３１０（上ウェハＷＵ）を回転させるとともに、移動部３２３により下チャック３２０（下ウェハＷＬ）を移動させる。こうして、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの位置が調節され、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬが所望の位置に対向配置される。
【0058】
次に、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの接合処理が行われる（図７の工程Ｓ３）。
具体的には、先ず、シリンダ部３３２によってアクチュエータ部３３１を下降させ、アクチュエータ部３３１を上ウェハＷＵの裏面ＷＵ２の中心部に当接させる。次に、アクチュエータ部３３１の下降を継続し、上ウェハＷＵの中心部を押圧されて下降させることで、上ウェハＷＵの中心部と下ウェハＷＬの中心部を当接させて押圧する。上ウェハＷＵの中心部と下ウェハＷＬの中心部を当接させて押圧すると、当該中心部の間で上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの接合が開始する。すなわち、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１と下ウェハＷＬの表面ＷＬ１はそれぞれ工程ＳＵ１、ＳＬ１において改質されているため、表面ＷＵ１、ＷＬ１間にファンデルワールス力（分子間力）が生じ、当該表面ＷＵ１、ＷＬ１同士が接合される。さらに、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１と下ウェハＷＬの表面ＷＬ１はそれぞれ工程ＳＵ２、ＳＬ２において親水化されているため、表面ＷＵ１、ＷＬ１間の親水基が水素結合し（分子間力）、表面ＷＵ１、ＷＬ１同士が強固に接合される。その後、上述した表面ＷＵ１、表面ＷＬ１間のファンデルワールス力と水素結合による接合は、中心部から外周部に向けて拡散し、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１と下ウェハＷＬの表面ＷＬ１が全面で当接すると、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの接合処理が完了する。
具体的には、先ず、シリンダ部３３２によってアクチュエータ部３３１を下降させ、アクチュエータ部３３１を上ウェハＷＵの裏面ＷＵ２の中心部に当接させる。次に、アクチュエータ部３３１の下降を継続し、上ウェハＷＵの中心部を押圧されて下降させることで、上ウェハＷＵの中心部と下ウェハＷＬの中心部を当接させて押圧する。上ウェハＷＵの中心部と下ウェハＷＬの中心部を当接させて押圧すると、当該中心部の間で上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの接合が開始する。すなわち、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１と下ウェハＷＬの表面ＷＬ１はそれぞれ工程ＳＵ１、ＳＬ１において改質されているため、表面ＷＵ１、ＷＬ１間にファンデルワールス力（分子間力）が生じ、当該表面ＷＵ１、ＷＬ１同士が接合される。さらに、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１と下ウェハＷＬの表面ＷＬ１はそれぞれ工程ＳＵ２、ＳＬ２において親水化されているため、表面ＷＵ１、ＷＬ１間の親水基が水素結合し（分子間力）、表面ＷＵ１、ＷＬ１同士が強固に接合される。その後、上述した表面ＷＵ１、表面ＷＬ１間のファンデルワールス力と水素結合による接合は、中心部から外周部に向けて拡散し、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１と下ウェハＷＬの表面ＷＬ１が全面で当接すると、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの接合処理が完了する。
【0059】
上ウェハＷＵと下ウェハＷＬが接合された重合ウェハＷＴは、その後、ウェハ搬送装置６２によってトランジション装置５１に搬送され、搬入出ステーション２のウェハ搬送装置２２によってカセットＣＴに搬送される。こうして、一連の上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの接合処理が終了する。
【0060】
なお、このように上ウェハＷＵと下ウェハＷＬを接合して形成された重合ウェハＷＴは、その後、接合システム１の外部に設けられた加熱装置において加熱（アニール）処理がされる（図７の工程Ｓ４）。この加熱処理では、重合ウェハＷＴの加熱により、ウェハＷの表面Ｗ１に形成された金属配線Ｄが凹部（図１を参照）の壁面に沿って熱膨張し、これにより、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬのそれぞれに形成された金属配線Ｄの表面同士が強固に拡散接合され、電気的に接続される。
【0061】
なお、この加熱処理は、このように接合システム１の外部で行われてもよいが、接合システム１の処理ステーション３に図示しない加熱装置を設けることで、接合装置４１での上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの接合後に行うようにしてもよい。
【0062】
＜表面親水化処理＞
次に、本実施形態にかかる表面親水化処理の詳細な方法について説明する。
次に、本実施形態にかかる表面親水化処理の詳細な方法について説明する。
【0063】
図９に示すプールベ図のように、金属配線Ｄとして用いられる銅（Ｃｕ）は、表面親水化処理において供給された処理液の水素イオン濃度（ｐＨ値）と酸化還元電位（ＯＲＰ値）により、その表面状態が変化する。
具体的に、供給される処理液の還元力が大きい（ＯＲＰ値が負の値である）場合には、金属配線Ｄの表面状態（組成）は変化しない。一方、供給される処理液の酸化力が大きい（ＯＲＰ値が正の値である）場合には、処理液の水素イオン濃度により、更に表面状態が変化する。
すなわち、供給される処理液が酸性（ｐＨ値が７以下）である場合には、金属配線Ｄの表面を腐食させ、銅イオン（Ｃｕ２＋）を発生させる。また、供給される処理液が強アルカリ性（ｐＨ値が例えば１１以上）である場合、金属配線Ｄと処理液との間で配位結合を起こし、これにより溶解度の高い錯体を生成して金属配線Ｄそのものの溶解（腐食）を引き起こす可能性がある。これらの場合、金属配線Ｄの腐食により当該金属配線Ｄの組成が変化し、金属配線Ｄ同士の接合を阻害するほか、導電性等の製品ウェハにおける金属配線としての品質を低下させる。
一方、供給される処理液が弱アルカリ性である場合、金属配線Ｄの組成を変化させることなく（金属特性を保って）、表面に水酸化銅や酸化銅（I）が生成される。この水酸化銅や酸化銅（I）は、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの金属配線Ｄ同士の接合を促進できる。
具体的に、供給される処理液の還元力が大きい（ＯＲＰ値が負の値である）場合には、金属配線Ｄの表面状態（組成）は変化しない。一方、供給される処理液の酸化力が大きい（ＯＲＰ値が正の値である）場合には、処理液の水素イオン濃度により、更に表面状態が変化する。
すなわち、供給される処理液が酸性（ｐＨ値が７以下）である場合には、金属配線Ｄの表面を腐食させ、銅イオン（Ｃｕ２＋）を発生させる。また、供給される処理液が強アルカリ性（ｐＨ値が例えば１１以上）である場合、金属配線Ｄと処理液との間で配位結合を起こし、これにより溶解度の高い錯体を生成して金属配線Ｄそのものの溶解（腐食）を引き起こす可能性がある。これらの場合、金属配線Ｄの腐食により当該金属配線Ｄの組成が変化し、金属配線Ｄ同士の接合を阻害するほか、導電性等の製品ウェハにおける金属配線としての品質を低下させる。
一方、供給される処理液が弱アルカリ性である場合、金属配線Ｄの組成を変化させることなく（金属特性を保って）、表面に水酸化銅や酸化銅（I）が生成される。この水酸化銅や酸化銅（I）は、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの金属配線Ｄ同士の接合を促進できる。
【0064】
そこで本開示の技術に係る接合システム１では、表面親水化処理においてウェハＷの表面Ｗ１に供給する処理液として、弱アルカリ性の溶液、例えば希釈アンモニア水を用いるとともに、ｐＨ調整部２４３及びＯＲＰ調整部２４４を用いて、ウェハＷ上に供給される処理液のｐＨ値及びＯＲＰ値を調整する。
具体的に、本実施形態に係る表面親水化処理では、ｐＨ調整部２４３及びＯＲＰ調整部２４４を用いて処理液のｐＨ値及びＯＲＰ値を調整することで、ｐＨ値とＯＲＰ値の関係が、図９に示したプールベ図上における腐食域（図中の網掛け領域）に入らないようにする。
より具体的には、ＯＲＰ調整部２４４により処理液中の溶存水素量を調整して、当該処理液の還元力を強く（ＯＲＰ値０以下に）するか、ｐＨ調整部２４３により処理液の濃度［ｐｐｍ］を調整して、当該処理液の水素イオン濃度ｐＨを７～１１程度にする。一例において、処理液がアンモニア水である場合、水素イオン濃度ｐＨが７～１１となる濃度は１ｐｐｍ～１０００ｐｐｍである。
具体的に、本実施形態に係る表面親水化処理では、ｐＨ調整部２４３及びＯＲＰ調整部２４４を用いて処理液のｐＨ値及びＯＲＰ値を調整することで、ｐＨ値とＯＲＰ値の関係が、図９に示したプールベ図上における腐食域（図中の網掛け領域）に入らないようにする。
より具体的には、ＯＲＰ調整部２４４により処理液中の溶存水素量を調整して、当該処理液の還元力を強く（ＯＲＰ値０以下に）するか、ｐＨ調整部２４３により処理液の濃度［ｐｐｍ］を調整して、当該処理液の水素イオン濃度ｐＨを７～１１程度にする。一例において、処理液がアンモニア水である場合、水素イオン濃度ｐＨが７～１１となる濃度は１ｐｐｍ～１０００ｐｐｍである。
【0065】
これにより、表面親水化装置４０では、ウェハＷの表面Ｗ１において、表面改質処理が施された絶縁膜Ｆ上で水酸基（シラノール器）を付着させるとともに、金属配線Ｄの組成を変化させることなく、図示しない加熱装置での金属配線Ｄ同士の接合を促進できる。
【0066】
また、アンモニア水の供給により金属配線Ｄの表面に形成される水酸化銅の厚み、換言すれば、金属配線Ｄとしての銅（Ｃｕ）の減膜量（すなわちリセス量）は、供給されるアンモニア水のｐＨ値及びＯＲＰ値により変化する。具体的には、アンモニア水のｐＨ値が高く（アルカリ性が強く）、ＯＲＰ値が高く（還元力が強く）なると減膜量（リセス量）が増える一方、アンモニア水のｐＨ値が低く（中性に近く）、ＯＲＰ値が低く（還元力が弱く）なると減膜量（リセス量）が減る。
この観点から、上記したプールベ図上の腐食域に入らない範囲で、ｐＨ値及びＯＲＰ値を適宜調整することで、所望の値で金属配線Ｄを減膜（リセス）できる。この場合、表面親水化処理は、少なくとも、金属配線Ｄに所望のリセス量が得られるまでの間、処理液のｐＨ値やＯＲＰ値を、予め決定された所望の値で一定になるように制御する工程（ｐＨ値やＯＲＨ値を所望の値で一定に維持する工程）を含むことが好ましい。
従って、本開示に係る技術によれば、接合システム１に搬送されたウェハＷの表面Ｗ１に形成された金属配線Ｄのリセス量が不足している場合や、面内でバラつきがある場合でも、接合装置４１での接合に先立って、表面親水化装置４０にて、金属配線Ｄのリセス量を調整し、また局所的に処理液を供給することでリセス量のバラつきを抑制、補正できる。
この観点から、上記したプールベ図上の腐食域に入らない範囲で、ｐＨ値及びＯＲＰ値を適宜調整することで、所望の値で金属配線Ｄを減膜（リセス）できる。この場合、表面親水化処理は、少なくとも、金属配線Ｄに所望のリセス量が得られるまでの間、処理液のｐＨ値やＯＲＰ値を、予め決定された所望の値で一定になるように制御する工程（ｐＨ値やＯＲＨ値を所望の値で一定に維持する工程）を含むことが好ましい。
従って、本開示に係る技術によれば、接合システム１に搬送されたウェハＷの表面Ｗ１に形成された金属配線Ｄのリセス量が不足している場合や、面内でバラつきがある場合でも、接合装置４１での接合に先立って、表面親水化装置４０にて、金属配線Ｄのリセス量を調整し、また局所的に処理液を供給することでリセス量のバラつきを抑制、補正できる。
【0067】
なお、以上の実施形態では、ウェハＷの表面Ｗ１に供給する処理液のｐＨ値、ＯＲＰ値により金属配線Ｄのリセス量を制御したが、金属配線Ｄのリセス量は、これに加えて、供給する処理液の温度、供給時間（表面親水化処理の時間）や処理液の供給量を制御することで、更に精密に制御されてもよい。
具体的に、処理液の温度を上げることで金属配線Ｄのリセス量を増やし、温度を下げることでリセス量を減らすことができる。一例において、ウェハＷの表面Ｗ１に供給する処理液の温度は、２０℃～８０℃の範囲、好ましくは６０℃以下で制御される。
また、処理液の供給時間や供給量を増やすことで金属配線Ｄのリセス量を増やし、供給時間や供給量を減らすことで金属配線Ｄのリセス量を減らすことができる。
具体的に、処理液の温度を上げることで金属配線Ｄのリセス量を増やし、温度を下げることでリセス量を減らすことができる。一例において、ウェハＷの表面Ｗ１に供給する処理液の温度は、２０℃～８０℃の範囲、好ましくは６０℃以下で制御される。
また、処理液の供給時間や供給量を増やすことで金属配線Ｄのリセス量を増やし、供給時間や供給量を減らすことで金属配線Ｄのリセス量を減らすことができる。
【0068】
なお、以上の実施形態では、ウェハＷの表面Ｗ１に形成された金属配線Ｄが銅（Ｃｕ）である場合を例に説明を行ったが、金属配線Ｄを構成する金属の種類はこれに限定されない。具体的には、例えば上記したように、コバルト（Ｃｏ）が金属配線Ｄとして用いられてもよい。この場合であっても、供給する処理液のｐＨ値及びＯＲＰ値を少なくとも制御することで、金属配線Ｄ同士の接合を促進しつつ、接合に先立って、表面親水化装置４０でリセス量を調整できる。
【0069】
なお、以上の実施形態にでは、表面親水化処理において希釈アンモニア水（ｄＮＨ４ＯＨ）を処理液として使用したが、上記したようにｐＨ値やＯＲＰ値の制御により金属配線Ｄの表面状態を制御できるものであれば、処理液の種類もこれに限定されるものではない。
また、表面親水化処理で従来用いられている処理液、例えば二酸化炭素水（ＣＯ２
Ｗａｔｅｒ）であっても、プールベ図（図示せず）に基づき、金属配線Ｄの腐食域に入らないようにＯＲＰ値を制御することで、本開示に係る技術と同様の効果を享受できる。
また、表面親水化処理で従来用いられている処理液、例えば二酸化炭素水（ＣＯ２
Ｗａｔｅｒ）であっても、プールベ図（図示せず）に基づき、金属配線Ｄの腐食域に入らないようにＯＲＰ値を制御することで、本開示に係る技術と同様の効果を享受できる。
【0070】
今回開示された実施形態はすべ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。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主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。例えば、上記実施形態の構成要件は任意に組み合わせることができる。当該任意の組み合せからは、組み合わせにかかるそれぞれの構成要件についての作用及び効果が当然に得られるとともに、本明細書の記載から当業者には明らかな他の作用及び他の効果が得られる。
【0071】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、又は、上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
【0072】
なお、以下のような構成例も本開示の技術的範囲に属する。
（１）表面に金属材料が露出した基板同士を接合する接合方法であって、
前記基板の接合される表面を処理ガスのプラズマにより改質する工程と、
改質された前記基板の表面を親水化する工程と、
親水化された前記基板の表面同士を接合する工程と、を含み、
前記親水化の工程では、
前記基板の表面に処理液を供給し、当該処理液により、前記金属材料のリセス量を制御する、接合方法。
（２）前記リセス量を、前記処理液の水素イオン濃度により制御する、前記（１）に記載の接合方法。
（３）前記処理液の水素イオン濃度を、ｐＨ値７～１１の範囲で制御する、前記（２）に記載の接合方法。
（４）前記処理液としてアンモニア水を使用する、前記（３）に記載の接合方法。
（５）前記アンモニア水の濃度を１ｐｐｍ～１０００ｐｐｍに調整する、前記（５）に記載の接合方法。
（６）前記処理液の水素イオン濃度を、予め決定された一定のｐＨ値で維持する工程を含む、前記（２）または前記（３）に記載の接合方法。
（７）前記リセス量を前記処理液の酸化還元電位により制御する、前記（１）～前記（６）のいずれかに記載の接合方法。
（８）前記処理液の酸化還元電位をＯＲＰ値０以下で制御する、前記（７）に記載の接合方法。
（９）前記処理液の酸化還元電位を、予め決定された一定のＯＲＰ値で維持する工程を含む、前記（７）または前記（８）に記載の接合方法。
（１０）前記リセス量を、前記処理液の温度、流量又は供給時間の少なくともいずれかにより制御する、前記（１）～前記（９）のいずれかに記載の接合方法。
（１１）前記処理液の温度を２０℃～８０℃で制御する、前記（１０）に記載の接合方法。
（１２）前記金属材料は銅である、前記（１）～前記（１１）のいずれかに記載の接合方法。
（１３）前記基板の接合により形成された重合基板を加熱する工程を含む、前記（１）～前記（１２）のいずれかに記載の接合方法。
（１）表面に金属材料が露出した基板同士を接合する接合方法であって、
前記基板の接合される表面を処理ガスのプラズマにより改質する工程と、
改質された前記基板の表面を親水化する工程と、
親水化された前記基板の表面同士を接合する工程と、を含み、
前記親水化の工程では、
前記基板の表面に処理液を供給し、当該処理液により、前記金属材料のリセス量を制御する、接合方法。
（２）前記リセス量を、前記処理液の水素イオン濃度により制御する、前記（１）に記載の接合方法。
（３）前記処理液の水素イオン濃度を、ｐＨ値７～１１の範囲で制御する、前記（２）に記載の接合方法。
（４）前記処理液としてアンモニア水を使用する、前記（３）に記載の接合方法。
（５）前記アンモニア水の濃度を１ｐｐｍ～１０００ｐｐｍに調整する、前記（５）に記載の接合方法。
（６）前記処理液の水素イオン濃度を、予め決定された一定のｐＨ値で維持する工程を含む、前記（２）または前記（３）に記載の接合方法。
（７）前記リセス量を前記処理液の酸化還元電位により制御する、前記（１）～前記（６）のいずれかに記載の接合方法。
（８）前記処理液の酸化還元電位をＯＲＰ値０以下で制御する、前記（７）に記載の接合方法。
（９）前記処理液の酸化還元電位を、予め決定された一定のＯＲＰ値で維持する工程を含む、前記（７）または前記（８）に記載の接合方法。
（１０）前記リセス量を、前記処理液の温度、流量又は供給時間の少なくともいずれかにより制御する、前記（１）～前記（９）のいずれかに記載の接合方法。
（１１）前記処理液の温度を２０℃～８０℃で制御する、前記（１０）に記載の接合方法。
（１２）前記金属材料は銅である、前記（１）～前記（１１）のいずれかに記載の接合方法。
（１３）前記基板の接合により形成された重合基板を加熱する工程を含む、前記（１）～前記（１２）のいずれかに記載の接合方法。
【0073】
（１４）表面に金属材料が露出した基板同士を接合する接合システムであって、
前記基板の接合される表面を処理ガスのプラズマにより改質する表面改質装置と、
改質された前記基板の表面を親水化する表面親水化装置と、
親水化された前記基板の表面同士を接合する接合装置と、
制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記表面親水化装置において、前記基板の表面に処理液を供給し、当該処理液により、前記金属材料のリセス量を調整する制御、を実行する、接合システム。
（１５）前記表面親水化装置は、前記処理液の水素イオン濃度を調整するｐＨ調整部を備える、前記（１４）に記載の接合システム。
（１６）前記表面親水化装置は、前記処理液の酸化還元電位を調整するＯＲＰ調整部を備える、前記（１４）または前記（１５）に記載の接合システム。
（１７）前記処理液がアンモニア水である、前記（１４）～前記（１６）のいずれかに記載の接合システム。
（１８）前記金属材料が銅である、前記（１４）～前記（１７）のいずれかに記載の接合システム。
（１９）前記接合装置で形成された重合基板を加熱する加熱装置を更に有する、前記（１４）～前記（１８）のいずれかに記載の接合システム。
前記基板の接合される表面を処理ガスのプラズマにより改質する表面改質装置と、
改質された前記基板の表面を親水化する表面親水化装置と、
親水化された前記基板の表面同士を接合する接合装置と、
制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記表面親水化装置において、前記基板の表面に処理液を供給し、当該処理液により、前記金属材料のリセス量を調整する制御、を実行する、接合システム。
（１５）前記表面親水化装置は、前記処理液の水素イオン濃度を調整するｐＨ調整部を備える、前記（１４）に記載の接合システム。
（１６）前記表面親水化装置は、前記処理液の酸化還元電位を調整するＯＲＰ調整部を備える、前記（１４）または前記（１５）に記載の接合システム。
（１７）前記処理液がアンモニア水である、前記（１４）～前記（１６）のいずれかに記載の接合システム。
（１８）前記金属材料が銅である、前記（１４）～前記（１７）のいずれかに記載の接合システム。
（１９）前記接合装置で形成された重合基板を加熱する加熱装置を更に有する、前記（１４）～前記（１８）のいずれかに記載の接合システム。
【符号の説明】
【0074】
１ 接合システム
３０ 表面改質装置
４０ 表面親水化装置
４１ 接合装置
７０ 制御装置
Ｄ 金属配線
ＷＵ 上ウェハ
ＷＬ 下ウェハ
Ｗ１ 表面
３０ 表面改質装置
４０ 表面親水化装置
４１ 接合装置
７０ 制御装置
Ｄ 金属配線
ＷＵ 上ウェハ
ＷＬ 下ウェハ
Ｗ１ 表面
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
