特開 2024-152964 接合装置

(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】P2024152964

(43)【公開日】2024-10-25

(54)【発明の名称】接合装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/02 20060101AFI20241018BHJP

【ＦＩ】

H01L21/02 B

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024143976

(22)【出願日】2024-08-26

(62)【分割の表示】P 2020132130の分割

【原出願日】2020-08-04

(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】若元 幸浩

(72)【発明者】

【氏名】牧 哲也

(57)【要約】

【課題】重合基板の接合品質を向上させることができる技術を提供する。
【解決手段】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、ストライカーと、処理容器と、ガス吐出部と、制御部と、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２基板を下方から吸着保持する。ストライカーは、第１基板の中心部を上方から押圧して第２基板に接触させる。処理容器は、第１保持部、第２保持部およびストライカーを収容する。ガス吐出部は、処理容器内の雰囲気とは湿度が異なるガスを吐出する。制御部は、各部を制御する。また、制御部は、第２基板と向かい合った第１基板がストライカーで押圧される直前に、第１基板と第２基板との間にガス吐出部からガスを吐出する。
【選択図】図１０

【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、
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基板の中心部を上方から押圧して前記第２基板に接触させるストライカーと、
前記第１保持部、前記第２保持部および前記ストライカーを収容する処理容器と、
前記処理容器内の雰囲気とは湿度が異なるガスを吐出するガス吐出部と、
各部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第２基板と向かい合った前記第１基板が前記ストライカーで押圧される直前に、前記第１基板と前記第２基板との間に前記ガス吐出部から前記ガスを吐出する
接合装置。

【請求項2】

前記ガス吐出部は、前記処理容器内の雰囲気よりも湿度が低い低湿度ガスを前記第１基板と前記第２基板との間に吐出する
請求項１に記載の接合装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記第２基板と向かい合った前記第１基板が前記ストライカーで押圧される直前に、前記第１基板と前記第２基板との間の間隔を伸縮させる
請求項１または２に記載の接合装置。

【請求項4】

互いに向かい合う前記第１基板と前記第２基板との間の雰囲気の湿度を検出するセンサ部をさらに備え、
前記制御部は、前記センサ部の検出結果に基づいて、前記第１基板と前記第２基板との間の間隔を伸縮させる処理を終了する
請求項３に記載の接合装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記第２保持部の位置が、前記第２基板と向かい合った前記第１基板が前記ストライカーで押圧される際のボンド位置にある場合に、前記第１基板と前記第２基板との間に前記ガス吐出部から前記ガスを吐出する
請求項１～４のいずれか一つに記載の接合装置。

【請求項6】

互いに向かい合った前記第１基板と前記第２基板との間の雰囲気を吸引するガス吸引部をさらに備える
請求項１～５のいずれか一つに記載の接合装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記ガス吸引部で前記第１基板と前記第２基板との間の雰囲気を吸引した後に、前記ガス吐出部から前記ガスを吐出する
請求項６に記載の接合装置。

【請求項8】

前記制御部は、前記ガス吸引部で前記第１基板と前記第２基板との間の雰囲気を吸引する動作と並行して、前記ガス吐出部から前記ガスを吐出する
請求項６に記載の接合装置。

【請求項9】

互いに向かい合う前記第１基板と前記第２基板との間の雰囲気の湿度を検出するセンサ部をさらに備え、
前記制御部は、前記センサ部の検出結果に基づいて、前記第２基板と向かい合った前記第１基板を前記ストライカーで押圧する
請求項１～８のいずれか一つに記載の接合装置。

【請求項10】

第１基板を上方から吸着保持する第１保持部を用い、前記第１基板を上方から吸着保持する第１保持工程と、
第２基板を下方から吸着保持する第２保持部を用い、前記第２基板を下方から吸着保持する第２保持工程と、
前記第１保持部に保持された前記第１基板と前記第２保持部に保持された前記第２基板とを互いに向かい合わせる基板対向工程と、
前記第１保持部および前記第２保持部を収容する処理容器内の雰囲気とは湿度が異なるガスを、前記第１基板と前記第２基板との間に吐出するガス吐出工程と、
前記ガス吐出工程の直後に、ストライカーで前記第１基板の中心部を上方から押圧する押圧工程と、
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手法として、基板の接合される表面を改質し、改質された基板の表面を親水化し、親水化された基板同士をファンデルワールス力および水素結合（分子間力）によって接合する手法が知られている（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２０１７－００５０５８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、重合基板の接合品質を向上させることができる技術を提供する。

【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、ストライカーと、処理容器と、ガス吐出部と、制御部と、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２基板を下方から吸着保持する。ストライカーは、前記第１基板の中心部を上方から押圧して前記第２基板に接触させる。処理容器は、前記第１保持部、前記第２保持部および前記ストライカーを収容する。ガス吐出部は、前記処理容器内の雰囲気とは湿度が異なるガスを吐出する。制御部は、各部を制御する。また、前記制御部は、前記第２基板と向かい合った前記第１基板が前記ストライカーで押圧される直前に、前記第１基板と前記第２基板との間に前記ガス吐出部から前記ガスを吐出する。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、重合基板の接合品質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平面図である。

【図2】図２は、実施形態に係る接合システムの構成を示す模式側面図である。

【図3】図３は、実施形態に係る上ウェハおよび下ウェハの模式側面図である。

【図4】図４は、実施形態に係る表面改質装置の構成を示す模式断面図である。

【図5】図５は、実施形態に係る接合装置の構成を示す模式平面図である。

【図6】図６は、実施形態に係る接合装置の構成を示す模式側面図である。

【図7】図７は、実施形態に係る接合装置の上チャックおよび下チャックの構成を示す模式側面図である。

【図8】図８は、実施形態に係る吸引吐出機構の構成を示す拡大側面図である。

【図9】図９は、実施形態に係る接合システムが実行する処理の処理手順の一部を示すフローチャートである。

【図10】図１０は、実施形態に係る接合処理における各部の動作を示すタイミングチャートである。

【図11】図１１は、実施形態に係る接合処理の詳細を説明するための図である。

【図12】図１２は、実施形態の変形例に係る接合処理における各部の動作を示すタイミングチャートである。

【図13】図１３は、実施形態の変形例に係るガス吸引部およびガス吐出部の配置の一例を示す上面図である。

【図14】図１４は、実施形態の変形例に係るガス吸引部およびガス吐出部の配置の別の一例を示す上面図である。

【図15】図１５は、実施形態に係る接合装置が実行する接合処理の処理手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、添付図面を参照して、本願の開示する接合装置および接合方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態により本開示が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

【0009】

従来、半導体ウェハなどの基板同士を接合する手法として、基板の接合される表面を改質し、改質された基板の表面を親水化し、親水化された基板同士をファンデルワールス力および水素結合（分子間力）によって接合する手法が知られている。

【0010】

一方で、親水化された基板同士を接合して重合基板を形成する際に、かかる重合基板の周縁部にボイド（以下、エッジボイドと呼称する。）が発生する場合がある。また、かかる重合基板を形成する際に、接合界面の状態にばらつきが生じた結果、重合基板の歪み（ディストーション）が大きくなってしまう場合もある。

【0011】

そして、これらのように重合基板の接合品質が悪化してしまうと、かかる重合基板内に形成される素子の歩留まりが低下する恐れがある。

【0012】

そこで、上述の問題点を克服し、重合基板の接合品質を向上させることができる技術の実現が期待されている。

【0013】

＜接合システムの構成＞
まず、実施形態に係る接合システム１の構成について、図１～図３を参照しながら説明する。図１は、実施形態に係る接合システム１の構成を示す模式平面図であり、図２は、同模式側面図である。また、図３は、実施形態に係る上ウェハおよび下ウェハの模式側面図である。なお、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、鉛直上向きをＺ軸の正方向とする直交座標系を示す場合がある。

【0014】

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ウェハＴを形成する。

【0015】

第１基板Ｗ１は、たとえばシリコンウェハや化合物半導体ウェハなどの半導体基板に複数の電子回路が形成された基板である。また、第２基板Ｗ２は、たとえば電子回路が形成されていないベアウェハである。第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とは、略同径を有する。なお、第２基板Ｗ２に電子回路が形成されていてもよい。

【0016】

以下では、第１基板Ｗ１を「上ウェハＷ１」と記載し、第２基板Ｗ２を「下ウェハＷ２」と記載する。すなわち、上ウェハＷ１は第１基板の一例であり、下ウェハＷ２は第２基板の一例である。また、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを総称する場合、「ウェハＷ」と記載する場合がある。

【0017】

また、以下では、図３に示すように、上ウェハＷ１の板面のうち、下ウェハＷ２と接合される側の板面を「接合面Ｗ１ｊ」と記載し、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、下ウェハＷ２の板面のうち、上ウェハＷ１と接合される側の板面を「接合面Ｗ２ｊ」と記載し、接合面Ｗ２ｊとは反対側の板面を「非接合面Ｗ２ｎ」と記載する。

【0018】

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および処理ステーション３は、Ｘ軸正方向に沿って、搬入出ステーション２および処理ステーション３の順番で並べて配置される。また、搬入出ステーション２および処理ステーション３は、一体的に接続される。

【0019】

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、Ｃ２、Ｃ３がそれぞれ載置される。たとえば、カセットＣ１は上ウェハＷ１を収容するカセットであり、カセットＣ２は下ウェハＷ２を収容するカセットであり、カセットＣ３は重合ウェハＴを収容するカセットである。

【0020】

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。かかる搬送領域２０には、Ｙ軸方向に延在する搬送路２１と、この搬送路２１に沿って移動可能な搬送装置２２とが設けられる。

【0021】

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。そして、搬送装置２２は、載置板１１に載置されたカセットＣ１～Ｃ３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、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴの搬送を行う。

【0022】

なお、載置板１１に載置されるカセットＣ１～Ｃ３の個数は、図示のものに限定されない。また、載置板１１には、カセットＣ１、Ｃ２、Ｃ３以外に、不具合が生じた基板を回収するためのカセットなどが載置されてもよい。

【0023】

処理ステーション３には、各種装置を備えた複数の処理ブロック、たとえば３つの処理ブロックＧ１、Ｇ２、Ｇ３が設けられる。たとえば、処理ステーション３の正面側（図１のＹ軸負方向側）には、第１処理ブロックＧ１が設けられ、処理ステーション３の背面側（図１のＹ軸正方向側）には、第２処理ブロックＧ２が設けられる。また、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）には、第３処理ブロックＧ３が設けられる。

【0024】

第１処理ブロックＧ１には、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊを処理ガスのプラズマによって改質する表面改質装置３０が配置される。表面改質装置３０は、上ウェハＷ１および下ウェハ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、その後親水化されやすくするように当該接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊを改質する。

【0025】

なお、表面改質装置３０では、たとえば、減圧雰囲気下において所与の処理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、かかる処理ガスに含まれる元素のイオンが、上ウェハＷ１および下ウェハ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。かかる表面改質装置３０の詳細については後述する。

【0026】

第２処理ブロックＧ２には、表面親水化装置４０と、接合装置４１とが配置される。表面親水化装置４０は、たとえば純水によって上ウェハＷ１および下ウェハ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。

【0027】

表面親水化装置４０では、たとえばスピンチャックに保持された上ウェハＷ１または下ウェハＷ２を回転させながら、当該上ウェハＷ１または下ウェハＷ２上に純水を供給する。これにより、上ウェハＷ１または下ウェハＷ２上に供給された純水が上ウェハＷ１または下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊ上を拡散し、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊが親水化される。

【0028】

接合装置４１は、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを接合する。かかる接合装置４１の詳細については後述する。

【0029】

第３処理ブロックＧ３には、図２に示すように、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴのトランジション（ＴＲＳ）装置５０、５１が下から順に２段に設けられる。

【0030】

また、図１に示すように、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。

【0031】

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内の所与の装置に上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴを搬送する。

【0032】

また、接合システム１は、制御装置４を備える。制御装置４は、接合システム１の動作を制御する。かかる制御装置４は、たとえばコンピュータであり、制御部５および記憶部６を備える。記憶部６には、接合処理などの各種処理を制御するプログラムが格納される。制御部５は、記憶部６に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって接合システム１の動作を制御する。

【0033】

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４の記憶部６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、たと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。

【0034】

＜表面改質装置の構成＞
次に、表面改質装置３０の構成について、図４を参照しながら説明する。図４は、表面改質装置３０の構成を示す模式断面図である。

【0035】

図４に示すように、表面改質装置３０は、内部を密閉可能な処理容器７０を有する。処理容器７０の搬送領域６０（図１参照）側の側面には、上ウェハＷ１または下ウェハＷ２の搬入出口７１が形成され、当該搬入出口７１にはゲートバルブ７２が設けられる。

【0036】

処理容器７０の内部には、ステージ８０が配置される。ステージ８０は、たとえば下部電極であり、たとえばアルミニウムなどの導電性材料で構成される。ステージ８０の下方には、たとえばモータなどを備えた複数の駆動部８１が設けられる。複数の駆動部８１は、ステージ８０を昇降させる。

【0037】

ステージ８０と処理容器７０の内壁との間には、複数のバッフル孔が設けられた排気リング１０３が配置される。排気リング１０３により、処理容器７０内の雰囲気が処理容器７０内から均一に排気される。

【0038】

ステージ８０の下面には、導体で形成された給電棒１０４が接続される。給電棒１０４には、たとえばブロッキングコンデンサなどからなる整合器１０５を介して、第１の高周波電源１０６が接続される。プラズマ処理時には、第１の高周波電源１０６から所与の高周波電圧がステージ８０に印加される。

【0039】

処理容器７０の内部には、上部電極１１０が配置される。ステージ８０の上面と上部電極１１０の下面とは、互いに平行に、所与の間隔をあけて対向して配置されている。ステージ８０の上面と上部電極１１０の下面との間隔は、駆動部８１により調整される。

【0040】

上部電極１１０は接地され、グランド電位に接続されている。このように上部電極１１０が接地されているため、プラズマ処理中、上部電極１１０の下面の損傷を抑制することができる。

【0041】

このように、第１の高周波電源１０６から下部電極であるステージ８０に、高周波電圧が印加されることにより、処理容器７０の内部にプラズマが発生する。

【0042】

実施形態において、ステージ８０、給電棒１０４、整合器１０５、第１の高周波電源１０６、上部電極１１０、および整合器は、処理容器７０内に処理ガスのプラズマを発生させるプラズマ発生機構の一例である。なお、第１の高周波電源１０６は、上述の制御装置４の制御部５によって制御される。

【0043】

上部電極１１０の内部には中空部１２０が形成されている。中空部１２０には、ガス供給管１２１が接続されている。ガス供給管１２１は、内部に処理ガスや除電用ガスを貯留するガス供給源１２２に連通している。また、ガス供給管１２１には、処理ガスや除電用ガスの流れを制御するバルブや流量調整部などを含む供給機器群１２３が設けられている。

【0044】

そして、ガス供給源１２２から供給された処理ガスや除電用ガスは、供給機器群１２３で流量制御され、ガス供給管１２１を介して、上部電極１１０の中空部１２０に導入される。処理ガスには、たとえば酸素ガス、窒素ガス、アルゴンガスなどが用いられる。また、除電用ガスには、たとえば窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスが用いられる。

【0045】

中空部１２０の内部には、処理ガスや除電用ガスの均一拡散を促進するためのバッフル板１２４が設けられている。バッフル板１２４には、多数の小孔が設けられている。上部電極１１０の下面には、中空部１２０から処理容器７０の内部に処理ガスや除電用ガスを噴出させる多数のガス噴出口１２５が形成されている。

【0046】

処理容器７０には、吸気口１３０が形成される。吸気口１３０には、処理容器７０の内部の雰囲気を所与の真空度まで減圧する真空ポンプ１３１に連通する吸気管１３２が接続される。

【0047】

ステージ８０の上面、すなわち上部電極１１０との対向面は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２よりも大きい径を有する平面視円形の水平面である。かかるステージ８０の上面にはステージカバー９０が載置され、上ウェハＷ１または下ウェハＷ２は、かかるステージカバー９０の載置部９１上に載置される。

【0048】

＜接合装置の構成＞
次に、接合装置４１の構成について、図５および図６を参照しながら説明する。図５は、実施形態に係る接合装置４１の構成を示す模式平面図であり、図６は、実施形態に係る接合装置４１の構成を示す模式側面図である。

【0049】

図５に示すように、接合装置４１は、内部を密閉可能な処理容器１９０を有する。処理容器１９０における搬送領域６０側の側面には、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴの搬入出口１９１が形成され、当該搬入出口１９１には開閉シャッタ１９２が設けられる。

【0050】

処理容器１９０の内部は、内壁１９３によって搬送領域Ｔ１と処理領域Ｔ２に区画される。上述した搬入出口１９１は、搬送領域Ｔ１における処理容器１９０の側面に形成される。また、内壁１９３にも、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴの搬入出口１９４が形成される。

【0051】

また、処理容器１９０の内部は、図示しない湿度保持機構によって、所与の一定の湿度に維持されている。これにより、接合装置１８は、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との接合処理を安定した環境で実施することができる。

【0052】

搬送領域Ｔ１のＹ軸負方向側には、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴを一時的に載置するためのトランジション２００が設けられる。トランジション２００は、たとえば２段に形成され、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴのいずれか２つを同時に載置することができる。

【0053】

搬送領域Ｔ１には、搬送機構２０１が設けられる。搬送機構２０１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。そして、搬送機構２０１は、搬送領域Ｔ１内、または搬送領域Ｔ１と処理領域Ｔ２との間で上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴを搬送する。

【0054】

搬送領域Ｔ１のＹ軸正方向側には、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の水平方向の向きを調整する位置調整機構２１０が設けられる。かかる位置調整機構２１０では、図示しない保持部に吸着保持された上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を回転させながら図示しない検出部で上ウェハＷ１および下ウェハＷ２のノッチ部の位置を検出する。

【0055】

これにより、位置調整機構２１０は、当該ノッチ部の位置を調整して上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の水平方向の向きを調整する。また、搬送領域Ｔ１には、上ウェハＷ１の表裏面を反転させる反転機構２２０が設けられる。

【0056】

また、図６に示すように、処理領域Ｔ２には、上チャック２３０と下チャック２３１とが設けられる。上チャック２３０は、上ウェハＷ１を上方から吸着保持する。また、下チャック２３１は、上チャック２３０の下方に設けられ、下ウェハＷ２を下方から吸着保持する。上チャック２３０は第１保持部の一例であり、下チャック２３１は第２保持部の一例である。

【0057】

上チャック２３０は、図６に示すように、処理容器１９０の天井面に設けられた支持部材３００に支持される。支持部材３００には、下チャック２３１に保持された下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊを撮像する図示しない上部撮像部が設けられる。かかる上部撮像部は、上チャック２３０に隣接して設けられる。

【0058】

また、図５および図６に示すように、下チャック２３１は、当該下チャック２３１の下方に設けられた第１下チャック移動部３１０に支持される。第１下チャック移動部３１０は、後述するように下チャック２３１を水平方向（Ｙ軸方向）に移動させる。また、第１下チャック移動部３１０は、下チャック２３１を鉛直方向に移動自在、且つ鉛直軸回りに回転可能に構成される。

【0059】

図５に示すように、第１下チャック移動部３１０には、上チャック２３０に保持された上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊを撮像する図示しない下部撮像部が設けられている。かかる下部撮像部は、下チャック２３１に隣接して設けられる。

【0060】

また、図５および図６に示すように、第１下チャック移動部３１０は、当該第１下チャック移動部３１０の下面側に設けられ、水平方向（Ｙ軸方向）に延伸する一対のレール３１５に取り付けられる。第１下チャック移動部３１０は、レール３１５に沿って移動自在に構成される。

【0061】

一対のレール３１５は、第２下チャック移動部３１６に設けられる。第２下チャック移動部３１６は、当該第２下チャック移動部３１６の下面側に設けられ、水平方向（Ｘ軸方向）に延伸する一対のレール３１７に取り付けられる。

【0062】

そして、第２下チャック移動部３１６は、レール３１７に沿って移動自在に、すなわち下チャック２３１を水平方向（Ｘ軸方向）に移動させるように構成される。なお、一対のレール３１７は、処理容器１９０の底面に設けられた載置台３１８上に設けられる。

【0063】

次に、接合装置４１における上チャック２３０と下チャック２３１の構成について、図７を参照しながら説明する。図７は、実施形態に係る接合装置４１の上チャック２３０および下チャック２３１の構成を示す模式側面図である。

【0064】

上チャック２３０は、略円板状であり、図７に示すように、複数、たとえば３つの領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃに区画される。これらの領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃは、上チャック２３０の中心部から周縁部（外周部）に向けてこの順で設けられる。領域２３０ａは平面視において円形状を有し、領域２３０ｂ、２３０ｃは平面視において環状形状を有する。

【0065】

各領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃには、図７に示すように上ウェハＷ１を吸着保持するための中央部吸引管２４０ａ、中間部吸引管２４０ｂ、周縁部吸引管２４０ｃがそれぞれ独立して設けられる。

【0066】

中央部吸引管２４０ａは、上ウェハＷ１の中央部を吸着保持する。周縁部吸引管２４０ｃは、上ウェハＷ１の周縁部Ｗ１ｅを吸着保持する。中間部吸引管２４０ｂは、上ウェハＷ１の中央部と周縁部Ｗ１ｅとの中間にあたる中間部を吸着保持する。

【0067】

中央部吸引管２４０ａには、真空ポンプ２４１ａが接続され、中間部吸引管２４０ｂには、真空ポンプ２４１ｂが接続され、周縁部吸引管２４０ｃには、真空ポンプ２４１ｃが接続される。このように、上チャック２３０は、各領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃ毎に上ウェハＷ１の真空引きを設定可能に構成されている。

【0068】

また、接合装置４１では、それぞれの位置の吸引管の吸引状況を監視することにより、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とがそれぞれの位置で接合されているか否かを判定することができる。たとえば、真空ポンプ２４１ｂを動作させている場合に、中間部吸引管２４０ｂ内が負圧から大気圧に変化すると、中間部吸引管２４０ｂから上ウェハＷ１が離間したとみなすことができる。

【0069】

そして、制御部５は、中間部吸引管２４０ｂから上ウェハＷ１が離間したことから、ウェハＷの中間部において上ウェハＷ１が下ウェハＷ２に接合されたと判定することができる。

【0070】

上チャック２３０の中心部には、当該上チャック２３０を厚み方向に貫通する貫通孔２４３が形成される。この上チャック２３０の中心部は、当該上チャック２３０に吸着保持される上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ｃに対応している。そして、貫通孔２４３には、ストライカー２５０の押圧ピン２５３が挿通するようになっている。

【0071】

ストライカー２５０は、上チャック２３０の上面に設けられ、押圧ピン２５３によって上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ｃを押圧する。押圧ピン２５３は、シリンダ部２５１およびアクチュエータ部２５２によって鉛直軸沿いに直動可能に設けられ、先端部において対向する基板（実施形態では上ウェハＷ１）をかかる先端部で押圧する。

【0072】

具体的には、押圧ピン２５３は、後述する上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合時に、まず上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ｃと下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ｃとを当接させるスタータとなる。

【0073】

下チャック２３１は、略円板状であり、複数、たとえば２つの領域２３１ａ、２３１ｂに区画される。これらの領域２３１ａ、２３１ｂは、下チャック２３１の中心部から周縁部に向けてこの順で設けられる。そして、領域２３１ａは平面視において円形状を有し、領域２３１ｂは平面視において環状形状を有する。

【0074】

各領域２３１ａ、２３１ｂには、図７に示すように下ウェハＷ２を吸着保持するための吸引管２６０ａ、２６０ｂがそれぞれ独立して設けられる。各吸引管２６０ａ、２６０ｂには、異なる真空ポンプ２６１ａ、２６１ｂがそれぞれ接続される。このように、下チャック２３１は、各領域２３１ａ、２３１ｂ毎に下ウェハＷ２の真空引きを設定可能に構成されている。

【0075】

下チャック２３１の周縁部には、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴが当該下チャック２３１から飛び出したり、滑落したりすることを防止するストッパ部材２６３が複数箇所、たとえば５箇所に設けられる。

【0076】

また、接合装置４１は、互いに向かい合う上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の雰囲気を吸引し、さらに互いに向かい合う上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間に低湿度ガスを吐出する吸引吐出機構２７０を備える。

【0077】

吸引吐出機構２７０は、本体部２７１と、ガス吸引部２７２（図８参照）と、ガス吐出部２７３とを有する。本体部２７１は、たとえば円環形状を有し、上チャック２３０の周縁部を取り囲むように配置される。

【0078】

ガス吸引部２７２は、互いに向かい合う上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の雰囲気を吸引する。かかるガス吸引部２７２の詳細については後述する。

【0079】

ガス吐出部２７３は、本体部２７１に形成される複数の吐出口２７３ｄ（図８参照）から、互いに向かい合う上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間に低湿度ガスを吐出する。実施形態において、低湿度ガスは、処理容器１９０内の雰囲気よりも湿度が低いガスであり、たとえば、処理容器１９０内の雰囲気よりも湿度が低い不活性ガス（たとえば、窒素ガスなど）である。

【0080】

ガス吐出部２７３は、ガス供給源２７３ａと、バルブ２７３ｂと、流量調整器２７３ｃと、複数の吐出口２７３ｄとを有する。そして、ガス供給源２７３ａから供給された低湿度ガスは、バルブ２７３ｂおよび流量調整器２７３ｃで流量制御され、吐出口２７３ｄから吐出される。

【0081】

＜吸引吐出機構の構成＞
つづいて、吸引吐出機構２７０の詳細な構成について、図８を参照しながら説明する。図８は、実施形態に係る吸引吐出機構２７０の構成を示す拡大側面図である。なお、図８は、上チャック２３０に保持された上ウェハＷ１と、下チャック２３１に保持された下ウェハＷ２との間が予め設定された距離に近づけられ、下チャック２３１がホーム位置に位置した場合の拡大断面図である。

【0082】

上述のように、吸引吐出機構２７０は、本体部２７１と、ガス吸引部２７２と、ガス吐出部２７３とを有する。また、吸引吐出機構２７０は、さらに、支持部２７４と、封止部２７５と、センサ部２７６とを有する。

【0083】

本体部２７１は、たとえば円環形状を有し、上チャック２３０の周縁部と所与の距離を保ちながら、かかる上チャック２３０の周縁部を取り囲むように配置される。

【0084】

ガス吸引部２７２は、複数の吸引口２７２ａと、バルブ２７２ｂと、吸引機構２７２ｃとを有する。複数の吸引口２７２ａは、本体部２７１における内周側の面に周方向に均等に複数形成されている。

【0085】

吸引機構２７２ｃは、たとえばポンプであり、バルブ２７２ｂを介して複数の吸引口２７２ａに接続される。制御部５は、バルブ２７２ｂおよび吸引機構２７２ｃを動作させることにより、互いに向かい合う上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の雰囲気を複数の吸引口２７２ａから吸引することができる。

【0086】

ガス吐出部２７３は、ガス供給源２７３ａ（図７参照）と、バルブ２７３ｂと、流量調整器２７３ｃ（図７参照）と、複数の吐出口２７３ｄとを有する。複数の吐出口２７３ｄは、本体部２７１における内周側の面に周方向に均等に複数形成されている。なお、図８の例では、吐出口２７３ｄと吸引口２７２ａとが互いに近接して配置される。

【0087】

制御部５は、バルブ２７３ｂおよび流量調整器２７３ｃを動作させることにより、複数の吐出口２７３ｄから互いに向かい合う上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間に低湿度ガスを吐出することができる。

【0088】

支持部２７４は、本体部２７１を上チャック２３０に支持する。封止部２７５は、たとえば円環形状を有し、本体部２７１の下面に取り付けられる。封止部２７５は、弾性変形が可能な材料で構成される。

【0089】

ここで、実施形態に係る接合装置４１では、上チャック２３０に保持された上ウェハＷ１に対して、下チャック２３１に保持された下ウェハＷ２がホーム位置に位置する場合に、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２が外部から封止される。

【0090】

すなわち、下ウェハＷ２がホーム位置に位置する場合に、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２は、上チャック２３０と、下チャック２３１と、本体部２７１と、支持部２７４と、封止部２７５とで外部（処理容器１９０（図５参照）内の雰囲気）から遮蔽される。

【0091】

なお、封止部２７５は弾性変形するため、図８に示す状態から上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とがさらに近づけられて下ウェハＷ２がボンド位置に位置する場合に、かかる封止部２７５が阻害要因となることはない。

【0092】

なお、本開示において、ボンド位置とは、ストライカー２５０によって上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ｃを押圧する処理を実施する際の下チャック２３１の位置である。下チャック２３１がボンド位置にある場合、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の間隔は、たとえば、５０μｍ程度である。

【0093】

また、本開示において、ホーム位置とは、下チャック２３１をボンド位置に配置する処理を開始する際に、いったん下チャック２３１を待機させる位置である。下チャック２３１がホーム位置にある場合、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との水平方向の位置調整は完了しており、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の間隔は、たとえば、８０μｍ～１００μｍ程度である。

【0094】

センサ部２７６は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の少なくとも一方（図では上ウェハＷ１）に近接して設けられる。センサ部２７６は、たとえば、上チャック２３０において上ウェハＷ１に近接する位置に設けられる。センサ部２７６は、湿度センサなどを有する。

【0095】

制御部５は、センサ部２７６を動作させることにより、互いに向かい合う上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の雰囲気の湿度を測定することができる。

【0096】

＜接合システムが実行する処理＞
つづいて、図９～図１１を参照しながら、実施形態に係る接合システム１が実行する処理の詳細について説明する。なお、以下に示す各種処理は、制御装置４の制御部５による制御に基づいて実行される。

【0097】

図９は、実施形態に係る接合システム１が実行する処理の処理手順の一部を示すフローチャートである。まず、複数枚の上ウェハＷ１を収容したカセットＣ１、複数枚の下ウェハ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の所与の載置板１１に載置される。

【0098】

その後、搬送装置２２によりカセットＣ１内の上ウェハＷ１が取り出され、処理ステーション３の第３処理ブロックＧ３のトランジション装置５０に搬送される。

【0099】

次に、上ウェハＷ１は、搬送装置６１によって第１処理ブロックＧ１の表面改質装置３０に搬送される。このとき、ゲートバルブ７２が開かれており、処理容器７０内が大気圧に開放されている。表面改質装置３０では、所与の減圧雰囲気下において、処理ガスが励起されてプラズマ化され、イオン化される。

【0100】

このように発生したイオンが上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊに照射されて、当該接合面Ｗ１ｊがプラズマ処理される。これにより、接合面Ｗ１ｊの最表面にシリコン原子のダングリングボンドが形成され、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊが改質される（ステップＳ１０１）。

【0101】

次に、上ウェハＷ１は、搬送装置６１によって第２処理ブロックＧ２の表面親水化装置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Ｗ１を回転させながら、当該上ウェハＷ１上に純水を供給する。

【0102】

そうすると、供給された純水は上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊ上を拡散する。これにより、表面改質装置３０では、改質された上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊにおけるシリコン原子のダングリングボンドにＯＨ基（シラノール基）が付着して当該接合面Ｗ１ｊが親水化される（ステップＳ１０２）。また、当該純水によって、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊが洗浄される。

【0103】

次に、上ウェハＷ１は、搬送装置６１によって第２処理ブロックＧ２の接合装置４１に搬送される。接合装置４１に搬入された上ウェハＷ１は、トランジション２００を介して位置調整機構２１０に搬送される。そして位置調整機構２１０によって、上ウェハＷ１の水平方向の向きが調整される（ステップＳ１０３）。

【0104】

その後、位置調整機構２１０から反転機構２２０に上ウェハＷ１が受け渡される。続いて搬送領域Ｔ１において、反転機構２２０を動作させることにより、上ウェハＷ１の表裏面が反転される（ステップＳ１０４）。すなわち、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊが下方に向けられる。

【0105】

その後、反転機構２２０が回動して上チャック２３０の下方に移動する。そして、反転機構２２０から上チャック２３０に上ウェハＷ１が受け渡される。上ウェハＷ１は、上チャック２３０にその非接合面Ｗ１ｎが吸着保持される（ステップＳ１０５）。

【0106】

上ウェハＷ１に上述したステップＳ１０１～Ｓ１０５の処理が行われている間、下ウェハＷ２の処理が行われる。まず、搬送装置２２によりカセットＣ２内の下ウェハＷ２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。

【0107】

次に、下ウェハＷ２は、搬送装置６１によって表面改質装置３０に搬送され、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊが改質される（ステップＳ１０６）。なお、かかるステップＳ１０６は、上述のステップＳ１０１と同様の処理である。

【0108】

その後、下ウェハＷ２は、搬送装置６１によって表面親水化装置４０に搬送され、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊが親水化される（ステップＳ１０７）。なお、かかるステップＳ１０７は、上述のステップＳ１０２と同様の処理である。

【0109】

その後、下ウェハＷ２は、搬送装置６１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Ｗ２は、トランジション２００を介して位置調整機構２１０に搬送される。そして位置調整機構２１０によって、下ウェハＷ２の水平方向の向きが調整される（ステップＳ１０８）。

【0110】

その後、下ウェハＷ２は、下チャック２３１に搬送され、下チャック２３１に吸着保持される（ステップＳ１０９）。下ウェハＷ２は、ノッチ部を予め決められた方向に向けた状態で、下チャック２３１にその非接合面Ｗ２ｎが吸着保持される。

【0111】

次に、上チャック２３０に保持された上ウェハＷ１と下チャック２３１に保持された下ウェハＷ２との水平方向の位置調整が行われる（ステップＳ１１０）。

【0112】

次に、第１下チャック移動部３１０によって下チャック２３１を鉛直上方に移動させて、上チャック２３０と下チャック２３１の鉛直方向位置の調整を行う。これにより、当該上チャック２３０に保持された上ウェハＷ１と下チャック２３１に保持された下ウェハＷ２との鉛直方向位置の調整が行われる（ステップＳ１１１）。

【0113】

このとき、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊと上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊとの間の間隔は予め設定された距離、たとえば８０μｍ～１００μｍになっている。

【0114】

そして、所与の間隔が保たれた上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを接合する接合処理が行われ（ステップＳ１１２）、接合装置４１での接合処理が終了する。

【0115】

図１０は、実施形態に係る接合処理における各部の動作を示すタイミングチャートである。なお、図１０には、上述のステップＳ１１０（上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との水平方向の位置調整）が終了した時点からのタイミングチャートを示している。

【0116】

最初に、制御部５は、時間Ｔ１１から、ガス吸引部２７２を制御することにより、互いに向かい合う上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の雰囲気を吸引する。

【0117】

また、制御部５は、時間Ｔ１１から、下チャック２３１をホーム位置からボンド位置に上昇させる動作と、下チャック２３１をボンド位置からホーム位置に下降させる動作とを繰り返す。すなわち、制御部５は、時間Ｔ１１から、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の間隔を伸縮させる。

【0118】

このように、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の間隔を伸縮させることにより、制御部５は、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の雰囲気を効率よく吸引することができる。

【0119】

そして、制御部５は、時間Ｔ１１から所与の時間経過した時間Ｔ１２で、ガス吸引部２７２を停止させるとともに、ガス吐出部２７３を動作させて、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間に低湿度ガスを吐出する。これにより、制御部５は、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間を低湿度の雰囲気に置換することができる。

【0120】

また、制御部５は、時間Ｔ１２以降においても、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の間隔を伸縮させる動作を継続する。これにより、制御部５は、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の雰囲気を効率よく低湿度の雰囲気に置換することができる。

【0121】

次に、制御部５は、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の湿度が所与の湿度に到達した時間Ｔ１３で、ガス吐出部２７３を停止させるとともに、下チャック２３１をボンド位置に上昇させる。

【0122】

なお、制御部５は、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の湿度が所与の湿度に到達したか否かについての情報を、センサ部２７６から得ることができる。すなわち、制御部５は、センサ部２７６の検出結果に基づいて、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の間隔を伸縮させる処理を終了させる。

【0123】

そして、制御部５は、下チャック２３１がボンド位置に到達したタイミングで、ストライカー２５０の押圧ピン２５３を下降させる。これにより、ストライカー２５０は、上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ｃを押し下げて、上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ｃと下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ｃとを所与の力で押圧する。

【0124】

これにより、押圧された上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ｃと下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ｃとの間で接合が開始される。具体的には、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊはそれぞれステップＳ１０１、Ｓ１０６において改質されているため、まず、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊ間にファンデルワールス力（分子間力）が生じ、当該接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊ同士が接合される。

【0125】

さらに、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊはそれぞれステップＳ１０２、Ｓ１０７において親水化されているため、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊ間のＯＨ基が水素結合し、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊ同士が強固に接合される。

【0126】

その後、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との接合領域は、上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ｃおよび下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ｃから外周部へ拡大していく。すなわち、上述した接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊ間のファンデルワールス力と水素結合による接合が中心部Ｗ１ｃ、Ｗ２ｃから外周部に向けて順次拡がる。

【0127】

まずは、時間Ｔ１３で、ストライカー２５０で上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ｃを押し下げることにより、中央部吸引管２４０ａから上ウェハＷ１が離間する。すなわち、時間Ｔ１３で、ウェハＷの中央部において上ウェハＷ１が下ウェハＷ２に接合される。

【0128】

そして、接合領域が外周部に向けて順次拡がった結果、時間Ｔ１４で、周縁部吸引管２４０ｃから上ウェハＷ１が離間する。この時点で、ウェハＷの周縁部Ｗ１ｅ、Ｗ２ｅまで接合領域が達していることから、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とは全面で接合され、重合ウェハＴが形成されている。

【0129】

次に、制御部５は、時間Ｔ１４から所与の時間経過した時間Ｔ１５で、下チャック２３１の位置をボンド位置からホーム位置に下降させる。そして、時間Ｔ１６で、下チャック２３１をホーム位置まで下降させることにより、制御部５は、下チャック２３１に吸着保持された重合ウェハＴを接合装置４１から取り出すことができる。

【0130】

実施形態では、ここまで説明した各種処理によって、重合ウェハＴの接合品質を向上させることができる。その理由について以下に述べる。

【0131】

図１１は、実施形態に係る接合処理の詳細を説明するための図である。図１１の（ａ）に示すように、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とが互いに向かい合うように配置された後、図１１の（ｂ）に示すように、ガス吐出部２７３から低湿度ガスが上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間に吐出される。

【0132】

これにより、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間が低湿度の雰囲気に置換されることから、図１１の（ｃ）に示すように、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊおよび下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊに吸着する水分が揮発する。

【0133】

そして、実施形態では、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊに吸着する水分が少なくなることにより、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊの水素結合が少なくなることから、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを接合する際の接合領域の進行速度を遅くすることができる。

【0134】

これにより、実施形態では、重合ウェハＴに発生するエッジボイドを低減することができる。かかるエッジボイドを低減することができる理由について、以下に説明する。

【0135】

上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを接合する際に、中心部Ｗ１ｃと中心部Ｗ２ｃとが分子間力によって接合し接合領域が形成された後、ウェハＷの周縁部Ｗ１ｅ、Ｗ２ｅに向けて接合領域が拡大していく際に波（いわゆるボンディングウェーブ）が発生する。

【0136】

ここで、エッジボイドの発生要因の１つとして、かかるボンディングウェーブがウェハＷの周縁部Ｗ１ｅ、Ｗ２ｅに到達した場合に、ウェハＷの周縁部Ｗ１ｅ、Ｗ２ｅにおいて急激な圧力の変動が起こることが考えられる。

【0137】

なぜなら、かかる急激な圧力の変動により周縁部Ｗ１ｅ、Ｗ２ｅ近傍の雰囲気温度が急激に低下することから、上ウェハＷ１の周縁部Ｗ１ｅと下ウェハＷ２の周縁部Ｗ２ｅとで結露が発生し、かかる発生した結露に起因してエッジボイドが形成されるからである。

【0138】

一方で、実施形態では、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを接合する際の接合領域の進行速度を遅くしていることから、ウェハＷの周縁部Ｗ１ｅ、Ｗ２ｅ近傍において急激な圧力の変動が起こることを抑制することができる。

【0139】

これにより、制御部５は、ウェハＷの周縁部Ｗ１ｅ、Ｗ２ｅにおいて温度が急激に低下することを抑制することができることから、上ウェハＷ１の周縁部Ｗ１ｅおよび下ウェハＷ２の周縁部Ｗ２ｅにおいて、結露の発生を抑制することができる。

【0140】

したがって、実施形態によれば、重合ウェハＴに発生するエッジボイドを低減することができることから、重合ウェハＴの接合品質を向上させることができる。

【0141】

また、実施形態では、ガス吐出部２７３で低湿度ガスを上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間に吐出する処理に先立って、ガス吸引部２７２で上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の雰囲気を吸引するとよい。

【0142】

これにより、制御部５は、間隔が比較的狭く、そのままでは低湿度ガスへの置換が進行しにくい上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の隙間に対して、効率よく低湿度ガスを投入することができる。

【0143】

したがって、実施形態によれば、接合処理全体の時間を短くすることができることから、重合ウェハＴを効率よく製造することができる。

【0144】

また、実施形態では、下チャック２３１に保持された下ウェハＷ２がホーム位置に位置する場合に、弾性変形が可能な材料で構成される封止部２７５によって、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を外部から封止するとよい。

【0145】

これにより、制御部５は、ガス吸引部２７２で上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の雰囲気を吸引する際に、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の隙間を陰圧にすることができる。すなわち、制御部５は、間隔が比較的狭い上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の隙間に対して、さらに効率よく低湿度ガスを投入することができる。

【0146】

したがって、実施形態によれば、接合処理全体の時間をさらに短くすることができることから、重合ウェハＴをさらに効率よく製造することができる。

【0147】

また、実施形態では、吸引吐出機構２７０から上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の雰囲気を吸引、または上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間にガスを吐出する際に、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の間隔を伸縮させるとよい。

【0148】

これにより、制御部５は、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の雰囲気が循環するポンピング効果を得ることができることから、間隔が比較的狭い上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の隙間に対して、さらに効率よく低湿度ガスを投入することができる。

【0149】

したがって、実施形態によれば、接合処理全体の時間をさらに短くすることができることから、重合ウェハＴをさらに効率よく製造することができる。

【0150】

なお、上記の実施形態では、制御部５が、時間Ｔ１１から時間Ｔ１３までのすべての期間で上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の間隔を伸縮させる処理を実施しているが、必ずしも時間Ｔ１１から時間Ｔ１３までのすべての期間でこの伸縮処理を実施しなくともよい。

【0151】

たとえば、制御部５は、時間Ｔ１１から時間Ｔ１３までの一部の期間で上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の間隔を伸縮させる処理を実施してもよい。たとえば、制御部５は、時間Ｔ１１から時間Ｔ１２までの期間で上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の間隔を伸縮させる処理を実施してもよいし、時間Ｔ１２から時間Ｔ１３までの期間で上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の間隔を伸縮させる処理を実施してもよい。

【0152】

また、制御部５は、時間Ｔ１１から時間Ｔ１３までの間、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の間隔を伸縮させる処理を実施しなくてもよい。

【0153】

なお、上述の場合において、かかる伸縮処理を実施しない期間では、制御部５は、下チャック２３１の位置をホーム位置に維持しながら吸引吐出機構２７０を動作させるとよい。

【0154】

これにより、下チャック２３１の位置がボンド位置である場合と比べて上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間隔を拡げることができることから、この伸縮処理を実施しない場合でも、低湿度ガスへの置換を進めることができる。

【0155】

また、上記の実施形態では、センサ部２７６から得られる上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の湿度の情報に基づいて、ストライカー２５０による上ウェハＷ１の押圧処理を実施しているが、実施形態におけるストライカー２５０の制御方法はかかる例に限られない。

【0156】

たとえば、制御部５は、吸引吐出機構２７０の動作時間（時間Ｔ１１～Ｔ１３に対応）が所与の時間に達した場合に、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間が所望の低湿度に達したとみなして、ストライカー２５０による上ウェハＷ１の押圧処理を実施してもよい。なお、かかる所与の時間は、あらかじめ記憶部６に記憶されているとよい。

【0157】

また、上記の実施形態では、吸引吐出機構２７０のガス吐出部２７３から、処理容器１９０内の雰囲気よりも湿度が低い低湿度ガスを吐出する例について示しているが、処理容器１９０内の雰囲気よりも湿度が高い高湿度ガスをガス吐出部２７３から吐出してもよい。

【0158】

これにより、接合処理直前の上ウェハＷ１および下ウェハＷ２における接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊの水素結合を多くすることができることから、たとえば、重合ウェハＴの歪み（ディストーション）を小さくすることができる。

【0159】

すなわち、実施形態では、吸引吐出機構２７０のガス吐出部２７３から、処理容器１９０内の雰囲気とは湿度が異なるガス（低湿度ガスまたは高湿度ガス）をガス吐出部２７３から吐出するとよい。

【0160】

これにより、接合処理直前の上ウェハＷ１および下ウェハＷ２における接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊの水素結合に関する状態をさまざまに制御することができることから、重合ウェハＴの接合品質をさまざまに向上させることができる。

【0161】

＜変形例＞
つづいて、図１２～図１４を参照しながら、実施形態の変形例について説明する。図１２は、実施形態の変形例に係る接合処理における各部の動作を示すタイミングチャートである。なお、図１２には、上述のステップＳ１１０（上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との水平方向の位置調整）が終了した時点からのタイミングチャートを示している。

【0162】

最初に、制御部５は、時間Ｔ２１から、ガス吸引部２７２を制御することにより、互いに向かい合う上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の雰囲気を吸引するとともに、ガス吐出部２７３を動作させて、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間に低湿度ガスを吐出する。

【0163】

すなわち、この変形例では、制御部５が、時間Ｔ２１から、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間から雰囲気を吸引する処理と、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間に低湿度ガスを吐出する処理とを並行して実施する。

【0164】

これにより、制御部５は、間隔が比較的狭い上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の隙間に対して、さらに効率よく低湿度ガスを投入することができる。したがって、変形例によれば、接合処理全体の時間をさらに短くすることができることから、重合ウェハＴをさらに効率よく製造することができる。

【0165】

また、制御部５は、時間Ｔ２１から、下チャック２３１をホーム位置からボンド位置に上昇させる動作と、下チャック２３１をボンド位置からホーム位置に下降させる動作とを繰り返す。すなわち、制御部５は、時間Ｔ２１から、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の間隔を伸縮させる。

【0166】

このように、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の間隔を伸縮させることにより、制御部５は、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の雰囲気をさらに効率よく低湿度ガスに置換することができる。

【0167】

次に、制御部５は、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の湿度が所与の湿度に到達した時間Ｔ２２で、ガス吸引部２７２およびガス吐出部２７３を停止させるとともに、下チャック２３１をボンド位置に上昇させる。

【0168】

なお、制御部５は、吸引吐出機構２７０の動作時間が所与の時間に達した場合に、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間が所望の低湿度に達したとみなして、次の処理（ストライカー２５０による上ウェハＷ１の押圧処理）を実施してもよい。

【0169】

そして、制御部５は、下チャック２３１がボンド位置に到達したタイミングで、ストライカー２５０の押圧ピン２５３を下降させる。これにより、ストライカー２５０は、上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ｃを押し下げて、上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ｃと下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ｃとを所与の力で押圧する。

【0170】

これにより、押圧された上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ｃと下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ｃとの間で接合が開始される。以下の処理については実施形態と同様の処理であることから、詳細な説明は省略する。

【0171】

なお、この変形例では、雰囲気を吸引する処理と、低湿度ガスを吐出する処理とを並行して実施することから、ガス吸引部２７２の吸引口２７２ａとガス吐出部２７３の吐出口２７３ｄとが互いに離間して配置されるとよい。

【0172】

これにより、吐出口２７３ｄから吐出される低湿度ガスが近接する吸引口２７２ａからすぐに吸引されて、低湿度ガスへの置換が進まなくなる現象を抑制することができる。

【0173】

たとえば、図１３に示すように、平面視において、複数の吸引口２７２ａを周方向にひとかたまりに並べて配置するとともに、複数の吐出口２７３ｄを周方向にひとかたまりに並べて配置してもよい。また、図１４に示すように、平面視において、吸引口２７２ａと吐出口２７３ｄとを周方向に交互に並べて配置してもよい。

【0174】

図１３は、実施形態の変形例に係るガス吸引部２７２およびガス吐出部２７３の配置の一例を示す上面図であり、図１４は、実施形態の変形例に係るガス吸引部２７２およびガス吐出部２７３の配置の別の一例を示す上面図である。

【0175】

これらのような配置により、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の空間全体に低湿度ガスの流れを形成することができることから、制御部５は、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の雰囲気をさらに効率よく低湿度ガスに置換することができる。

【0176】

なお、変形例において、吸引口２７２ａおよび吐出口２７３ｄの配置は、図１３の例および図１４の例に限られない。

【0177】

実施形態に係る接合装置４１は、第１保持部（上チャック２３０）と、第２保持部（下チャック２３１）と、ストライカー２５０と、処理容器１９０と、ガス吐出部２７３と、制御部５と、を備える。第１保持部（上チャック２３０）は、第１基板（上ウェハＷ１）を上方から吸着保持する。第２保持部（下チャック２３１）は、第２基板（下ウェハＷ２）を下方から吸着保持する。ストライカー２５０は、第１基板（上ウェハＷ１）の中心部Ｗ１ｃを上方から押圧して第２基板（下ウェハＷ２）に接触させる。処理容器１９０は、第１保持部（上チャック２３０）、第２保持部（下チャック２３１）およびストライカー２５０を収容する。ガス吐出部２７３は、処理容器１９０内の雰囲気とは湿度が異なるガスを吐出する。制御部５は、各部を制御する。また、制御部５は、第２基板（下ウェハＷ２）と向かい合った第１基板（上ウェハＷ１）がストライカー２５０で押圧される直前に、第１基板（上ウェハＷ１）と第２基板（下ウェハＷ２）との間にガス吐出部２７３からガスを吐出する。これにより、重合ウェハＴの接合品質を向上させることができる。

【0178】

また、実施形態に係る接合装置４１において、ガス吐出部２７３は、処理容器１９０内の雰囲気よりも湿度が低い低湿度ガスを第１基板（上ウェハＷ１）と第２基板（下ウェハＷ２）との間に吐出する。これにより、重合ウェハＴに発生するエッジボイドを低減することができる。

【0179】

また、実施形態に係る接合装置４１において、制御部５は、第２基板（下ウェハＷ２）と向かい合った第１基板（上ウェハＷ１）がストライカー２５０で押圧される直前に、第１基板（上ウェハＷ１）と第２基板（下ウェハＷ２）との間の間隔を伸縮させる。これにより、重合ウェハＴをさらに効率よく製造することができる。

【0180】

また、実施形態に係る接合装置４１は、互いに向かい合う第１基板（上ウェハＷ１）と第２基板（下ウェハＷ２）との間の雰囲気の湿度を検出するセンサ部２７６をさらに備える。また、制御部５は、センサ部２７６の検出結果に基づいて、第１基板（上ウェハＷ１）と第２基板（下ウェハＷ２）との間の間隔を伸縮させる処理を終了する。これにより、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の湿度が所与の湿度に到達した後に押圧処理を実施することができることから、重合ウェハＴの接合品質をさらに向上させることができる。

【0181】

また、実施形態に係る接合装置４１において、制御部５は、第２保持部（下チャック２３１）の位置がボンド位置にある場合に、第１基板（上ウェハＷ１）と第２基板（下ウェハＷ２）との間にガス吐出部２７３からガスを吐出する。ボンド位置は、第２基板（下ウェハＷ２）と向かい合った第１基板（上ウェハＷ１）がストライカー２５０で押圧される際の第２保持部（下チャック２３１）の位置である。これにより、重合ウェハＴに発生するエッジボイドを低減することができる。

【0182】

また、実施形態に係る接合装置４１は、互いに向かい合った第１基板（上ウェハＷ１）と第２基板（下ウェハＷ２）との間の雰囲気を吸引するガス吸引部２７２をさらに備える。これにより、重合ウェハＴを効率よく製造することができる。

【0183】

また、実施形態に係る接合装置４１において、制御部５は、ガス吸引部２７２で第１基板（上ウェハＷ１）と第２基板（下ウェハＷ２）との間の雰囲気を吸引した後に、ガス吐出部２７３からガスを吐出する。これにより、重合ウェハＴを効率よく製造することができる。

【0184】

また、実施形態に係る接合装置４１において、制御部５は、ガス吸引部２７２で第１基板（上ウェハＷ１）と第２基板（下ウェハＷ２）との間の雰囲気を吸引する動作と並行して、ガス吐出部２７３からガスを吐出する。これにより、重合ウェハＴをさらに効率よく製造することができる。

【0185】

また、実施形態に係る接合装置４１は、互いに向かい合う第１基板（上ウェハＷ１）と第２基板（下ウェハＷ２）との間の雰囲気の湿度を検出するセンサ部２７６をさらに備える。また、制御部５は、センサ部２７６の検出結果に基づいて、第２基板（下ウェハＷ２）と向かい合った第１基板（上ウェハＷ１）をストライカー２５０で押圧する。これにより、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の湿度が所与の湿度に到達した後に押圧処理を実施することができることから、重合ウェハＴの接合品質をさらに向上させることができる。

【0186】

＜接合処理の詳細＞
つづいて、図１５を参照しながら、実施形態に係る接合装置４１が実行する接合処理の詳細について説明する。図１５は、実施形態に係る接合装置４１が実行する接合処理の処理手順を示すフローチャートである。

【0187】

なお、図１５には、図９に示したステップＳ１１０（上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との水平方向の位置調整）が終了した時点からのフローチャートを示している。

【0188】

最初に、制御部５は、接合装置４１を制御して、下チャック２３１をホーム位置に移動させる（ステップＳ２０１）。次に、制御部５は、接合装置４１を制御して、下チャック２３１をホーム位置からボンド位置に上昇させる動作と、下チャック２３１をボンド位置からホーム位置に下降させる動作とを繰り返す。すなわち、制御部５は、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の間隔を伸縮させる（ステップＳ２０２）。

【0189】

また、制御部５は、かかるステップＳ２０２の処理と並行して、ガス吸引部２７２を制御して、互いに向かい合う上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の雰囲気を吸引する（ステップＳ２０３）。

【0190】

次に、制御部５は、ガス吸引部２７２を制御して、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の雰囲気の吸引を停止する（ステップＳ２０４）。そして、制御部５は、ガス吐出部２７３を制御して、互いに向かい合う上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間にガス（低湿度ガスまたは高湿度ガス）を吐出する（ステップＳ２０５）。

【0191】

次に、制御部５は、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間が所与の湿度に到達したか否かを判定する（ステップＳ２０６）。ここで、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間が所与の湿度に到達していない場合（ステップＳ２０６，Ｎｏ）、かかるステップＳ２０６の処理を繰り返す。

【0192】

一方で、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間が所与の湿度に到達している場合（ステップＳ２０６，Ｙｅｓ）、制御部５は、ガス吐出部２７３を制御して、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間へのガスの吐出を停止する（ステップＳ２０７）。

【0193】

そして、制御部５は、接合装置４１を制御して、下チャック２３１をボンド位置に移動させる（ステップＳ２０８）。最後に、制御部５は、ストライカー２５０で上ウェハＷ１の中心部を押圧して（ステップＳ２０９）、一連の処理を終了する。

【0194】

実施形態に係る接合方法は、第１保持工程（ステップＳ１０５）と、第２保持工程（ステップＳ１０９）と、基板対向工程（ステップＳ１１０）と、ガス吐出工程（ステップＳ２０５）と、押圧工程（ステップＳ２０９）とを含む。第１保持工程（ステップＳ１０５）は、第１基板（上ウェハＷ１）を上方から吸着保持する第１保持部（上チャック２３０）を用い、第１基板（上ウェハＷ１）を上方から吸着保持する。第２保持工程（ステップＳ１０９）は、第２基板（下ウェハＷ２）を下方から吸着保持する第２保持部（下チャック２３１）を用い、第２基板（下ウェハＷ２）を下方から吸着保持する。基板対向工程（ステップＳ１１０）は、第１保持部（上チャック２３０）に保持された第１基板（上ウェハＷ１）と第２保持部（下チャック２３１）に保持された第２基板（下ウェハＷ２）とを互いに向かい合わせる。ガス吐出工程（ステップＳ２０５）は、第１保持部（上チャック２３０）および第２保持部（下チャック２３１）を収容する処理容器１９０内の雰囲気とは湿度が異なるガスを、第１基板（上ウェハＷ１）と第２基板（下ウェハＷ２）との間に吐出する。押圧工程（ステップＳ２０９）は、ガス吐出工程（ステップＳ２０５）の直後に、ストライカー２５０で第１基板（上ウェハＷ１）の中心部Ｗ１ｃを上方から押圧する。これにより、重合ウェハＴの接合品質を向上させることができる。

【0195】

以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

【0196】

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及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】

【0197】

１ 接合システム
５ 制御部
４１ 接合装置
１９０ 処理容器
２３０ 上チャック（第１保持部の一例）
２３１ 下チャック（第２保持部の一例）
２５０ ストライカー
２７０ 吸引吐出機構
２７２ ガス吸引部
２７３ ガス吐出部
２７６ センサ部
Ｗ１ 上ウェハ（第１基板の一例）
Ｗ２ 下ウェハ（第２基板の一例）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【手続補正書】

【提出日】2024-09-18

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【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、
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基板の中心部を上方から押圧して前記第２基板に接触させるストライカーと、
前記第１保持部、前記第２保持部および前記ストライカーを収容する処理容器と、
前記処理容器内の雰囲気とは湿度が異なるガスを、互いに向かい合った前記第１基板と前記第２基板との間に吐出するガス吐出部と、
互いに向かい合った前記第１基板と前記第２基板との間の雰囲気を吸引するガス吸引部と、
を備え、
平面視において、前記ガス吐出部および前記ガス吸引部は、前記第１基板および前記第２基板の中心を基準にして互いに向かい合うように位置する
接合装置。

【請求項2】

前記ガス吐出部および前記ガス吸引部は、それぞれ複数設けられ、
平面視において、複数の前記ガス吐出部は、周方向にひとかたまりに並んで位置し、
平面視において、複数の前記ガス吸引部は、周方向にひとかたまりに並んで位置する
請求項１に記載の接合装置。

【請求項3】

前記ガス吐出部の吐出口は、斜め下方向を向いている
請求項１または２に記載の接合装置。

【請求項4】

前記ガス吸引部の吸引口は、斜め下方向を向いている
請求項１～３のいずれか一つに記載の接合装置。

【請求項5】

前記ガス吐出部は、前記処理容器内の雰囲気よりも湿度が低い低湿度ガスを前記第１基板と前記第２基板との間に吐出する
請求項１～４のいずれか一つに記載の接合装置。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0001】

本開示は、接合装置に関する。

【手続補正4】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【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、ストライカーと、処理容器と、ガス吐出部と、ガス吸引部と、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２基板を下方から吸着保持する。ストライカーは、前記第１基板の中心部を上方から押圧して前記第２基板に接触させる。処理容器は、前記第１保持部、前記第２保持部および前記ストライカーを収容する。ガス吐出部は、前記処理容器内の雰囲気とは湿度が異なるガスを、互いに向かい合った前記第１基板と前記第２基板との間に吐出する。ガス吸引部は、互いに向かい合った前記第１基板と前記第２基板との間の雰囲気を吸引する。また、平面視において、前記ガス吐出部および前記ガス吸引部は、前記第１基板および前記第２基板の中心を基準にして互いに向かい合うように位置する。