特許 7390794 基板処理装置及び接合方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-24

(45)【発行日】2023-12-04

(54)【発明の名称】基板処理装置及び接合方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/02 20060101AFI20231127BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20231127BHJP

   G01B 11/00 20060101ALI20231127BHJP

【ＦＩ】

H01L21/02 B

H01L21/68 P

G01B11/00 B

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019034842

(22)【出願日】2019-02-27

(65)【公開番号】P2020141034

(43)【公開日】2020-09-03

【審査請求日】2022-01-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】稲益 寿史

【審査官】堀江 義隆

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－２０７１６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】再公表特許第２０１３／１４５６２２（ＪＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／０２

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｇ０１Ｂ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉛直方向に離間して配置され、下基板を吸着保持する下チャックおよび上基板を吸着保持する上チャックと、
前記下チャックに吸着保持された前記下基板の、前記下チャックに接する第１の面とは反対側の第２の面内の複数箇所の観察を行う観察部と、
前記複数箇所の観察結果を解析する解析部と、
を有し、
前記観察部は、前記第２の面の前記下チャックの前記下基板を吸着保持する面からの高さを測定する変位計を有し、前記第２の面の少なくとも周縁部を走査しながら、変位計により前記第２の面の前記下チャックの前記下基板を吸着保持する面からの高さの測定及び記録を行い、
前記解析部は、前記変位計により測定された高さに基づいて前記高さに関する特異点が前記第２の面に存在するか判定し、前記特異点が前記第２の面に存在する場合、前記下チャック上での当該特異点の位置を特定し、
前記下チャックと前記上チャックとを相対的に移動させることにより、前記下チャックに吸着保持されている前記下基板と前記上チャックに吸着保持されている前記上基板との位置合わせを行い、
前記位置合わせの後に、前記下チャックに吸着保持されている前記下基板と、前記上チャックに吸着保持されている前記上基板とを押付け合せることにより、前記下基板と前記上基板とを接合する、基板処理装置。

【請求項2】

前記特異点は前記下基板の膨らみである、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記観察部は、前記第２の面に設けられたパターンを撮像する撮像装置を有し、
前記解析部は、前記撮像装置によりピントが合う前記第２の面までの距離に基づいて前記特異点の有無を判定する、請求項１又は２に記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記観察部は、前記第２の面の全体を走査しながら、前記変位計により前記高さの測定及び記録を行う、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理装置。

【請求項5】

鉛直方向に離間して配置される下チャックおよび上チャックのうち、前記下チャックの前記上チャックに対向する吸着面で下基板を吸着保持すると共に、前記上チャックの前記下チャックに対向する吸着面で上基板を吸着保持する工程と、
前記下チャックに吸着保持された前記下基板の、前記下チャックに接する第１の面とは反対側の第２の面内の複数箇所の観察を行う工程と、
前記複数箇所の観察結果を解析する工程と、
前記下チャックと前記上チャックとを相対的に移動させることにより、前記下チャックに吸着保持されている前記下基板と前記上チャックに吸着保持されている前記上基板との位置合わせを行う工程と、
前記位置合わせを行う工程の後に、前記下チャックに吸着保持されている前記下基板と、前記上チャックに吸着保持されている前記上基板とを押付け合せることにより、前記下基板と前記上基板とを接合する工程と、
を有し、
前記観察を行う工程は、前記第２の面の少なくとも周縁部を走査しながら、変位計により前記第２の面の前記下チャックの前記下基板を吸着保持する面からの高さの測定及び記録を行う工程を有し、
前記観察結果を解析する工程は、前記変位計により測定された高さに基づいて前記高さに関する特異点が前記第２の面に存在するか判定し、前記特異点が前記第２の面に存在する場合、前記下チャック上での当該特異点の位置を特定する工程を有する、接合方法。

【請求項6】

前記特異点の大きさに応じて、前記位置合わせを行う工程の前に、前記下チャックの清掃を行う工程を有する、請求項５に記載の接合方法。

【請求項7】

前記特異点の大きさ及び位置に応じて、前記位置合わせを行う工程の前に、前記下チャックの清掃を行う工程を有する、請求項５に記載の接合方法。

【請求項8】

前記観察を行う工程において、前記第２の面の全体を走査しながら、前記変位計により前記高さの測定及び記録を行う、請求項５乃至７のいずれか１項に記載の接合方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基板処理装置及び接合方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載の接合装置は、上側の基板を上方から吸着する上チャックと、下側の基板を下方から吸着する下チャックとを備え、二枚の基板を向い合せたうえで接合する。具体的には、接合装置は、先ず、上チャックに吸着されている基板の中心部を押し下げ、下チャックに吸着されている基板の中心部と接触させる。これにより、二枚の基板の中心部同士が分子間力等によって接合される。次いで、接合装置は、２枚の基板の接合された接合領域を中心部から外周部に広げる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－０９５５７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、チャックに付着した異物を適切に検出することができる基板処理装置及び接合方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様による基板処理装置は、鉛直方向に離間して配置され、下基板を吸着保持する下チャックおよび上基板を吸着保持する上チャックと、前記下チャックに吸着保持された前記下基板の、前記下チャックに接する第１の面とは反対側の第２の面内の複数箇所の観察を行う観察部と、前記複数箇所の観察結果を解析する解析部と、を有し、前記観察部は、前記第２の面の前記下チャックの前記下基板を吸着保持する面からの高さを測定する変位計を有し、前記第２の面の少なくとも周縁部を走査しながら、変位計により前記第２の面の前記下チャックの前記下基板を吸着保持する面からの高さの測定及び記録を行い、前記解析部は、前記変位計により測定された高さに基づいて前記高さに関する特異点が前記第２の面に存在するか判定し、前記特異点が前記第２の面に存在する場合、前記下チャック上での当該特異点の位置を特定し、前記下チャックと前記上チャックとを相対的に移動させることにより、前記下チャックに吸着保持されている前記下基板と前記上チャックに吸着保持されている前記上基板との位置合わせを行い、前記位置合わせの後に、前記下チャックに吸着保持されている前記下基板と、前記上チャックに吸着保持されている前記上基板とを押付け合せることにより、前記下基板と前記上基板とを接合する。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、チャックに付着した異物を適切に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】一実施形態にかかる接合システムを示す平面図である。

【図2】一実施形態にかかる接合システムを示す側面図である。

【図3】一実施形態にかかる第１基板および第２基板の接合前の状態を示す側面図である。

【図4】一実施形態にかかる接合装置を示す平面図である。

【図5】一実施形態にかかる接合装置を示す側面図である。

【図6】一実施形態にかかる上チャックおよび下チャックを示す断面図であって、上ウェハと下ウェハの接合直前の状態を示す断面図である。

【図7】一実施形態にかかる上ウェハと下ウェハとを中心部から外周部に向けて徐々に接合する動作を示す断面図である。

【図8】一実施形態にかかる接合システムが実行する処理の一部を示すフローチャートである。

【図9】一実施形態にかかる上ウェハと下ウェハとの水平方向位置合わせの動作を示す説明図である。

【図10】一実施形態にかかる異物検査の方法を示すフローチャートである。

【図11】下ウェハの上面の観察及び膨らみの有無の判定の方法の第１の例を示す模式図（その１）である。

【図12】下ウェハの上面の観察及び膨らみの有無の判定の方法の第１の例を示すフローチャートである。

【図13】下ウェハの上面の観察及び膨らみの有無の判定の方法の第１の例を示す模式図（その２）である。

【図14】異物と下ウェハの膨らみとの関係を示す図である。

【図15】下ウェハの上面の観察及び膨らみの有無の判定方の法の第２の例を示すフローチャートである。

【図16】下ウェハの上面の観察及び膨らみの有無の判定の方法の第３の例を示す模式図（その１）である。

【図17】下ウェハの上面の観察及び膨らみの有無の判定の方法の第３の例を示す模式図（その２）である。

【図18】下ウェハの上面の観察及び膨らみの有無の判定の方法の第３の例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、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。各図面において、同一の又は対応する構成には、同一の又は対応する符号を付して説明を省略することがある。以下の説明において、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は互いに垂直な方向であり、Ｘ軸方向およびＹ軸方向は水平方向、Ｚ軸方向は鉛直方向である。鉛直軸を回転中心とする回転方向をθ方向とも呼ぶ。本明細書において、下方とは鉛直下方を意味し、上方とは鉛直上方を意味する。

【0009】

＜接合システム＞
図１は、一実施形態にかかる接合システムを示す平面図である。図２は、一実施形態にかかる接合システムを示す側面図である。図３は、一実施形態にかかる第１基板および第２基板の接合前の状態を示す側面図である。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（図７（ｂ）参照）を形成する。

【0010】

第１基板Ｗ１は、例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、例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。

【0011】

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」、重合基板Ｔを「重合ウェハＴ」と記載する場合がある。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。

【0012】

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。

【0013】

搬入出ステーション２は、載置台１０と、搬送領域２０とを備える。載置台１０は、複数の載置板１１を備える。各載置板１１には、複数枚（例えば、２５枚）の基板を水平状態で収容するカセットＣ１，Ｃ２，Ｃ３がそれぞれ載置される。例えば、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。

【0014】

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。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り、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。

【0015】

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等が載置されてもよい。

【0016】

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、例えば３つの処理ブロックＧ１，Ｇ２，Ｇ３が設けられる。例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。

【0017】

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ＳｉＯ_２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。

【0018】

なお、表面改質装置３０では、例えば減圧雰囲気下において処理ガスである酸素ガス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、かかる酸素イオン又は窒素イオンが、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。

【0019】

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、例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。表面親水化装置４０では、例えばスピンチャックに保持された上ウェハＷ１または下ウェハＷ２を回転させながら、当該上ウェハＷ１または下ウェハＷ２上に純水を供給する。これにより、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。

【0020】

接合装置４１は、親水化された上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを分子間力により接合する。かかる接合装置４１の構成については、後述する。

【0021】

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。

【0022】

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、例えば鉛直方向、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内の所定の装置に上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴを搬送する。

【0023】

また、図１に示すように、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。制御装置７０は、例えばコンピュータで構成され、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７１と、メモリなどの記憶媒体７２と、入力インターフェース７３と、出力インターフェース７４とを有する。制御装置７０は、記憶媒体７２に記憶されたプログラムをＣＰＵ７１に実行させることにより、各種の制御を行う。また、制御装置７０は、入力インターフェース７３で外部からの信号を受信し、出力インターフェース７４で外部に信号を送信する。制御装置７０は解析部の一例である。

【0024】

制御装置７０のプログラムは、情報記憶媒体に記憶され、情報記憶媒体からインストールされる。情報記憶媒体としては、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スク（ＭＯ）、メモリーカードなどが挙げられる。尚、プログラムは、インターネットを介してサーバからダウンロードされ、インストールされてもよい。

【0025】

＜接合装置＞
図４は、一実施形態にかかる接合装置を示す平面図である。図５は、一実施形態にかかる接合装置を示す側面図である。

【0026】

図４に示すように、接合装置４１は、内部を密閉可能な処理容器１００を有する。処理容器１００の搬送領域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１０１が形成され、当該搬入出口１０１には開閉シャッタ１０２が設けられている。処理容器１００は処理室の一例である。

【0027】

処理容器１００の内部には、上ウェハＷ１の上面（非接合面Ｗ１ｎ）を上方から吸着保持する上チャック１４０と、下ウェハＷ２を載置して下ウェハＷ２の下面（非接合面Ｗ２ｎ）を下方から吸着保持する下チャック１４１とが設けられる。下チャック１４１は、上チャック１４０の下方に設けられ、上チャック１４０と対向配置可能に構成される。上チャック１４０と下チャック１４１とは、鉛直方向に離間して配置される。

【0028】

図５に示すように、上チャック１４０は、上チャック１４０の上方に設けられた上チャック保持部１５０に保持される。上チャック保持部１５０は、処理容器１００の天井面に設けられる。上チャック１４０は、上チャック保持部１５０を介して処理容器１００に固定される。

【0029】

上チャック保持部１５０には、下チャック１４１に保持された下ウェハＷ２の上面（接合面Ｗ２ｊ）を撮像する上部撮像部１５１Ａが設けられている。上部撮像部１５１Ａには、例えばＣＣＤカメラが用いられる。上チャック保持部１５０には、更に、下チャック１４１に保持された下ウェハＷ２の上面（接合面Ｗ２ｊ）の変位を測定する上部変位計１５１Ｂが設けられている。上部変位計１５１Ｂには、例えばＬＥＤ変位計が用いられる。上部撮像部１５１Ａは撮像装置の一例であり、上部変位計１５１Ｂは変位計の一例である。

【0030】

下チャック１４１は、下チャック１４１の下方に設けられた第１の下チャック移動部１６０に支持される。第１の下チャック移動部１６０は、後述するように下チャック１４１を水平方向（Ｘ軸方向）に移動させる。また、第１の下チャック移動部１６０は、下チャック１４１を鉛直方向に移動自在、且つ鉛直軸周りに回転可能に構成される。

【0031】

第１の下チャック移動部１６０には、上チャック１４０に保持された上ウェハＷ１の下面（接合面Ｗ１ｊ）を撮像する下部撮像部１６１Ａが設けられている（図５参照）。下部撮像部１６１Ａには、例えばＣＣＤカメラが用いられる。第１の下チャック移動部１６０には、更に、上チャック１４０に保持された上ウェハＷ１の下面（接合面Ｗ１ｊ）の変位を測定する下部変位計１６１Ｂが設けられている。下部変位計１６１Ｂには、例えばＬＥＤ変位計が用いられる。

【0032】

第１の下チャック移動部１６０は、第１の下チャック移動部１６０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１６２、１６２に取り付けられている。第１の下チャック移動部１６０は、レール１６２に沿って移動自在に構成されている。

【0033】

一対のレール１６２、１６２は、第２の下チャック移動部１６３に配設されている。第２の下チャック移動部１６３は、当該第２の下チャック移動部１６３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１６４、１６４に取り付けられている。そして、第２の下チャック移動部１６３は、レール１６４に沿って水平方向（Ｙ軸方向）に移動自在に構成される。なお、一対のレール１６４、１６４は、処理容器１００の底面に設けられた載置台１６５上に配設されている。

【0034】

第１の下チャック移動部１６０および第２の下チャック移動部１６３等により、位置合わせ部１６６が構成される。位置合わせ部１６６は、下チャック１４１をＸ軸方向、Ｙ軸方向およびθ方向に移動させることにより、上チャック１４０に保持されている上ウェハＷ１と、下チャック１４１に保持されている下ウェハＷ２との水平方向位置合わせを行う。また、位置合わせ部１６６は、下チャック１４１をＺ軸方向に移動させることにより、上チャック１４０に保持されている上ウェハＷ１と、下チャック１４１に保持されている下ウェハＷ２との鉛直方向位置合わせを行う。

【0035】

なお、本実施形態の位置合わせ部１６６は、下チャック１４１をＸ軸方向、Ｙ軸方向およびθ方向に移動させることにより、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との水平方向位置合わせを行うが、本開示はこれに限定されない。位置合わせ部１６６は、上チャック１４０と下チャック１４１とを相対的にＸ軸方向、Ｙ軸方向およびθ方向に移動できればよい。例えば、位置合わせ部１６６は、下チャック１４１をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させると共に、上チャック１４０をθ方向に移動させることにより、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との水平方向位置合わせを行ってもよい。

【0036】

また、本実施形態の位置合わせ部１６６は、下チャック１４１をＺ軸方向に移動させることにより、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との鉛直方向位置合わせを行うが、本開示はこれに限定されない。位置合わせ部１６６は、上チャック１４０と下チャック１４１とを相対的にＺ軸方向に移動できればよい。例えば、位置合わせ部１６６は、上チャック１４０をＺ軸方向に移動させることにより、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との鉛直方向位置合わせを行ってもよい。

【0037】

図６は、一実施形態にかかる上チャックおよび下チャックを示す断面図であって、上ウェハと下ウェハの接合直前の状態を示す断面図である。図７（ａ）は、一実施形態にかかる上ウェハと下ウェハとの接合途中の状態を示す断面図である。図７（ｂ）は、一実施形態にかかる上ウェハと下ウェハとの接合完了時の状態を示す断面図である。図６、図７（ａ）および図７（ｂ）において、実線で示す矢印は真空ポンプによる空気の吸引方向を示す。

【0038】

上チャック１４０および下チャック１４１は、例えば真空チャックである。本実施形態では、上チャック１４０が特許請求の範囲に記載の第１保持部に対応し、下チャック１４１が特許請求の範囲に記載の第２保持部に対応する。上チャック１４０は、上ウェハＷ１を吸着する吸着面１４０ａを、下チャック１４１に対向する面（下面）に有する。一方、下チャック１４１は、下ウェハＷ２を吸着する吸着面１４１ａを、上チャック１４０に対向する面（上面）に有する。

【0039】

上チャック１４０は、チャックベース１７０を有する。チャックベース１７０は、上ウェハＷ１と同径もしくは上ウェハＷ１より大きい径を有する。チャックベース１７０は、支持部材１８０によって支持される。支持部材１８０は、平面視において少なくともチャックベース１７０を覆うように設けられ、チャックベース１７０に対して例えばネジ止めによって固定されている。支持部材１８０は、処理容器１００の天井面に設けられた複数の支持柱１８１（図５参照）に支持される。支持部材１８０および複数の支持柱１８１で上チャック保持部１５０が構成される。

【0040】

支持部材１８０およびチャックベース１７０には、支持部材１８０およびチャックベース１７０を鉛直方向に貫通する貫通孔１７６が形成される。貫通孔１７６の位置は、上チャック１４０に吸着保持される上ウェハＷ１の中心部に対応している。かかる貫通孔１７６には、ストライカー１９０の押圧ピン１９１が挿通される。

【0041】

ストライカー１９０は、支持部材１８０の上面に配置され、押圧ピン１９１と、アクチュエータ部１９２と、直動機構１９３とを備える。押圧ピン１９１は、鉛直方向に沿って延在する円柱状の部材であり、アクチュエータ部１９２によって支持される。

【0042】

アクチュエータ部１９２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１９２は、電空レギュレータから供給される空気により、上ウェハＷ１の中心部と当接して当該上ウェハＷ１の中心部にかかる押圧荷重を制御することができる。また、アクチュエータ部１９２の先端部は、電空レギュレータからの空気によって、貫通孔１７６を挿通して鉛直方向に昇降自在になっている。

【0043】

アクチュエータ部１９２は、直動機構１９３に支持される。直動機構１９３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１９２を鉛直方向に移動させる。

【0044】

ストライカー１９０は、以上のように構成されており、直動機構１９３によってアクチュエータ部１９２の移動を制御し、アクチュエータ部１９２によって押圧ピン１９１による上ウェハＷ１の押圧荷重を制御する。

【0045】

ストライカー１９０は、上チャック１４０に吸着保持されている上ウェハＷ１と、下チャック１４１に吸着保持されている下ウェハＷ２とを押付け合せる。具体的には、ストライカー１９０は、上チャック１４０に吸着保持されている上ウェハＷ１を変形させることにより、下ウェハＷ２に押付け合せる。ストライカー１９０が、特許請求の範囲に記載の押圧部に相当する。

【0046】

チャックベース１７０の下面には、上ウェハＷ１の非接合面Ｗ１ｎに接触する複数のピン１７１が設けられている。チャックベース１７０、複数のピン１７１等で上チャック１４０が構成される。上チャック１４０の上ウェハＷ１を吸着保持する吸着面１４０ａは径方向に複数の領域に区画され、区画された領域毎に吸着力の発生と吸着力の解除とがなされる。

【0047】

なお、下チャック１４１は、上チャック１４０と同様に構成されてよい。下チャック１４１は、下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎに接触する複数のピンを有する。下チャック１４１の下ウェハＷ２を吸着保持する吸着面１４１ａは径方向に複数の領域に区画され、区画された領域毎に吸着力の発生と吸着力の解除とがなされる。

【0048】

＜接合方法＞
図８は、一実施形態にかかる接合システムが実行する処理の一部を示すフローチャートである。なお、図８に示す各種の処理は、制御装置７０による制御下で実行される。

【0049】

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。

【0050】

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。表面改質装置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、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊが改質される（ステップＳ１０１）。

【0051】

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。そうすると、供給された純水は上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊ上を拡散し、表面改質装置３０において改質された上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊに水酸基（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、接合面Ｗ１ｊの親水化に用いる純水によって、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊが洗浄される。

【0052】

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（ステップＳ１０３）。このとき、上ウェハＷ１は、その表裏面を反転して搬送される。すなわち、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊが下方に向けられる。

【0053】

その後、接合装置４１内にて、搬送装置６１の搬送アームが上チャック１４０の下方に移動する。そして、搬送アームから上チャック１４０に上ウェハＷ１が受け渡される。上ウェハＷ１は、上チャック１４０に非接合面Ｗ１ｎが接する向きで、上チャック１４０に吸着保持される（ステップＳ１０４）。

【0054】

上ウェハＷ１に上述したステップＳ１０１～Ｓ１０４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。

【0055】

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Ｓ１０５）。なお、ステップＳ１０５における下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの改質は、上述したステップＳ１０１と同様である。

【0056】

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Ｓ１０６）。また、接合面Ｗ２ｊの親水化に用いる純水によって、接合面Ｗ２ｊが洗浄される。なお、ステップＳ１０６における下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの親水化は、上記ステップＳ１０２における上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊの親水化と同様である。

【0057】

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（ステップＳ１０７）。

【0058】

その後、接合装置４１内にて、搬送装置６１の搬送アームが下チャック１４１の上方に移動する。そして、搬送アームから下チャック１４１に下ウェハＷ２が受け渡される。下ウェハＷ２は、下チャック１４１に非接合面Ｗ２ｎが接する向きで、下チャック１４１に吸着保持される（ステップＳ１０８）。

【0059】

次に、上チャック１４０に保持された上ウェハＷ１と下チャック１４１に保持された下ウェハＷ２との水平方向の位置調節が行われる（ステップＳ１０９）。この位置合わせには、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊに予め形成されたアライメントマークＷ１ａ、Ｗ１ｂ、Ｗ１ｃ（図９参照）や下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊに予め形成されたアライメントマークＷ２ａ、Ｗ２ｂ、Ｗ２ｃ（図９参照）が用いられる。

【0060】

上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との水平方向位置合わせの動作について図９を参照して説明する。図９（ａ）は、一実施形態にかかる上部撮像部と下部撮像部との位置合わせ動作を説明する図である。図９（ｂ）は、一実施形態にかかる上部撮像部による下ウェハの撮像動作および下部撮像部による上ウェハの撮像動作を説明する図である。図９（ｃ）は、一実施形態にかかる上ウェハと下ウェハとの位置合わせ動作を説明する図である。

【0061】

まず、図９（ａ）に示すように、上部撮像部１５１Ａおよび下部撮像部１６１Ａの水平方向位置の調節を行う。具体的には、下部撮像部１６１Ａが上部撮像部１５１Ａの略下方に位置するように、位置合わせ部１６６によって下チャック１４１を水平方向に移動させる。そして、上部撮像部１５１Ａと下部撮像部１６１Ａとで共通のターゲット１４９を確認し、上部撮像部１５１Ａと下部撮像部１６１Ａの水平方向位置が一致するように、下部撮像部１６１Ａの水平方向位置が微調節される。

【0062】

次に、図９（ｂ）に示すように、位置合わせ部１６６によって下チャック１４１を鉛直上方に移動させる。その後、位置合わせ部１６６によって下チャック１４１を水平方向に移動させながら、上部撮像部１５１Ａを用いて下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊのアライメントマークＷ２ｃ、Ｗ２ｂ、Ｗ２ａを順次撮像する。同時に、下チャック１４１を水平方向に移動させながら、下部撮像部１６１Ａを用いて上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊのアライメントマークＷ１ａ、Ｗ１ｂ、Ｗ１ｃを順次撮像する。なお、図９（ｂ）は上部撮像部１５１Ａによって下ウェハＷ２のアライメントマークＷ２ｃを撮像するとともに、下部撮像部１６１Ａによって上ウェハＷ１のアライメントマークＷ１ａを撮像する様子を示している。

【0063】

撮像された画像データは、制御装置７０に出力される。制御装置７０は、上部撮像部１５１Ａで撮像された画像データと下部撮像部１６１Ａで撮像された画像データとに基づいて、位置合わせ部１６６によって下チャック１４１の水平方向位置を調節させる。この水平方向位置合わせは、鉛直方向視で上ウェハＷ１のアライメントマークＷ１ａ、Ｗ１ｂ、Ｗ１ｃと下ウェハＷ２のアライメントマークＷ２ａ、Ｗ２ｂ、Ｗ２ｃとが重なるように行われる。こうして、上チャック１４０と下チャック１４１の水平方向位置が調節され、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の水平方向位置（例えばＸ軸方向位置、Ｙ軸方向位置およびθ方向位置を含む。）が調節される。

【0064】

次に、図９（ｃ）に実線で示すように上チャック１４０に保持された上ウェハＷ１と下チャック１４１に保持された下ウェハＷ２との鉛直方向位置の調節を行う（ステップＳ１１０）。具体的には、位置合わせ部１６６が下チャック１４１を鉛直上方に移動させることによって、下ウェハＷ２を上ウェハＷ１に接近させる。これにより、図６に示すように、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊと上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊとの間隔ＷＳ１は所定の距離、たとえば５０μｍ～２００μｍに調整される。例えば、間隔ＷＳ１は上部変位計１５１Ｂ及び下部変位計１６１Ｂにより測定してもよい。

【0065】

次に、上チャック１４０による上ウェハＷ１の中央部の吸着保持を解除した後（ステップＳ１１１）、図７（ａ）に示すように、ストライカー１９０の押圧ピン１９１を下降させることによって、上ウェハＷ１の中心部を押し下げる（ステップＳ１１２）。上ウェハＷ１の中心部が下ウェハＷ２の中心部に接触し、上ウェハＷ１の中心部と下ウェハＷ２の中心部とが所定の力で押圧されると、押圧された上ウェハＷ１の中心部と下ウェハＷ２の中心部との間で接合が開始する。その後、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを中心部から外周部に向けて徐々に接合するボンディングウェーブが発生する。

【0066】

ここで、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，Ｓ１０５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。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，Ｓ１０６において親水化されているため、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間の親水基が水素結合し、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ同士が強固に接合される。

【0067】

その後、押圧ピン１９１によって上ウェハＷ１の中心部と下ウェハＷ２の中心部を押圧した状態で、上チャック１４０による上ウェハＷ１の全体の吸着保持を解除する（ステップＳ１１３）。これにより、図７（ｂ）に示すように、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊが全面で当接し、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２が接合される。その後、押圧ピン１９１を上チャック１４０まで上昇させ、下チャック１４１による下ウェハＷ２の吸着保持を解除する。

【0068】

その後、重合ウェハＴは、搬送装置６１によって第３処理ブロックＧ３のトランジション装置５１に搬送され、その後、搬入出ステーション２の搬送装置２２によってカセットＣ３に搬送される。こうして、一連の接合処理が終了する。

【0069】

＜下チャックの異物検査＞
図８に示すステップＳ１０１～Ｓ１１３に示す一連の接合処理は繰り返し行われ、重合ウェハＴが繰り返し製造される。その間、図６に示すように上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とが近接し接合する過程において、非接合面Ｗ２ｎに異物が付着した状態で下ウェハＷ２が下チャック１４１に吸着保持されることがある。このような異物が存在すると、下ウェハＷ２が歪んで下ウェハＷ２に膨らみが生じるため、下ウェハＷ２と上ウェハＷ１との間にボイドが生じることがある。更に、この異物が下チャック１４１上に残存すると、異物が除去されない限り、ボイドが発生し続け得る。

【0070】

そこで、本実施形態では、適宜、下チャック１４１による下ウェハＷ２の吸着保持（ステップＳ１０８）の後で、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との水平方向の位置調節（ステップＳ１０９）の前に、異物検査を行う。図１０は、一実施形態にかかる異物検査の方法を示すフローチャートである。なお、図１０に示す各種の処理は、制御装置７０による制御下で実行される。

【0071】

まず、下チャック１４１により下ウェハＷ２が吸着保持されると、下ウェハＷ２の上面（接合面Ｗ２ｊ）の観察を行う（ステップＳ１１）。

【0072】

そして、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊに、予め設定された条件を満たす膨らみがなければ（ステップＳ１２）、接合処理を行う（ステップＳ１３）。すなわち、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との水平方向の位置調節（ステップＳ１０９）を行い、続けて、ステップＳ１１０～Ｓ１１３の処理を行う。ステップＳ１１の観察及びステップＳ１２の膨らみの有無の判定の方法の詳細については後述する。予め設定された条件は下チャック１４１の上面からの高さに関連し、膨らみは主として異物によって生じ、膨らみは特異点の一例である。

【0073】

一方、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊに、予め設定された条件を満たす膨らみがあると（ステップＳ１２）、下ウェハＷ２を接合装置４１の外に排出する（ステップＳ１４）。

【0074】

そして、２枚の下ウェハＷ２で連続して、同じ箇所に膨らみが検出されている場合には（ステップＳ１５）、異物が存在し、このまま処理を継続すると、次の重合ウェハＴにボイドが発生する可能性が高いとして、接合処理を停止する。この場合、例えば、ランプ若しくは音又はこれらの両方を用いて、接合処理を停止したことを操作者に報知する。また、接合システム１の管理を行っているホストコンピュータがある場合には、当該ホストコンピュータに通知してもよい。

【0075】

一方、２枚の下ウェハＷ２で連続して、同じ箇所に膨らみが検出されているのではない場合には（ステップＳ１６）、別の下ウェハＷ２の搬送（ステップＳ１０７）及び吸着保持（ステップＳ１０８）を行う（ステップＳ１７）。これは、１枚の下ウェハＷ２においてのみ膨らみが検出されている場合、当該膨らみを生じさせている異物は、ステップＳ１４で排出された下ウェハＷ２と共に接合装置４１から除かれて、下チャック１４１上に残存していない可能性があるためである。別の下ウェハＷ２の搬送及び吸着保持の後、当該下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの観察を行う（ステップＳ１１）。

【0076】

このような実施形態によれば、適宜、下チャック１４１の上面の異物検査を行うことができる。従って、下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎに付着して接合装置４１内に異物が持ち込まれ、この異物が下チャック１４１の上面に残存したとしても、異物を適切に検出することができる。

【0077】

また、本実施形態では、下チャック１４１に吸着保持された下ウェハＷ２の上面（接合面Ｗ２ｊ）の観察を行い、膨らみの有無を判定する。例えば、異物がＺ軸方向に延びる細い針状の形状を有している場合、下ウェハＷ２を載置せずに直上から直接観察したときには、この異物は検出しにくいことがある。これに対し、下ウェハＷ２が載置されていれば、下ウェハＷ２は異物の影響で広範囲にわたって歪み、下ウェハＷ２に膨れが生じることとなる。このため、下ウェハＷ２の上面の広範囲にわたって異物の存在を示す特徴が現れ、異物が存在することを検出しやすい。

【0078】

＜下ウェハの上面の観察及び膨らみの有無の判定の方法の第１の例＞
次に、ステップＳ１１の下ウェハの上面の観察及びステップＳ１２の膨らみの有無の判定の方法の第１の例について説明する。図１１は、下ウェハの上面の観察及び膨らみの有無の判定の方法の第１の例を示す模式図である。図１２は、下ウェハの上面の観察及び膨らみの有無の判定の方法の第１の例を示すフローチャートである。なお、図１２に示す各種の処理は、制御装置７０による制御下で実行される。

【0079】

第１の例では、上部撮像部１５１Ａを用いて下ウェハＷ２の上面の観察を行う。より具体的には、下ウェハＷ２の上面の複数箇所に予め観察用パターンを形成しておき、各観察用パターンについて上部撮像部１５１Ａによるピント合わせを行い、ピント位置に応じてＺ軸方向における各観察用パターンまでの距離を特定する。例えば、図１１に示すように、下ウェハＷ２の上面上の、Ｙ軸方向に等間隔で配置されたＸ軸方向に延びる複数の直線２０２と、Ｘ軸方向に等間隔で配置されたＹ軸方向に延びる複数の直線２０３との交点を測定箇所とし、ここに観察用パターンを設けておく。直線２０２及び直線２０３の間隔は、例えば１０ｍｍ～３０ｍｍ程度とする。観察用パターンは、下ウェハＷ２の縁に存在する半導体チップ等が形成されない領域２０１には、設けなくてもよい。

【0080】

第１の例では、まず、位置合わせ部１６６によって下チャック１４１を水平方向に移動させ、上部撮像部１５１Ａを測定箇所の一つの上方に位置させる（ステップＳ２１）。

【0081】

次いで、上部撮像部１５１Ａによるピント合わせを行い、当該測定箇所における観察用パターンのピント位置を測定する（ステップＳ２２）。その後、ピント位置を記録する（ステップＳ２３）。

【0082】

これらのステップＳ２１～Ｓ２３の一連の処理を、すべての測定箇所についてのピント位置の測定及び記録が完了するまで繰り返す（ステップＳ２４）。

【0083】

そして、すべての測定箇所についてのピント位置の測定及び記録が完了すると（ステップＳ２４）、ピント位置の解析を行い、膨らみがあるか判定する。すなわち、ピント位置のＺ軸方向の座標Ｚ１が隣の測定箇所でのピント位置のＺ軸方向の座標Ｚ２よりも大きく、かつ、その差が予め定められている閾値Ｚｔｈ、例えば１０μｍ超になっている測定箇所があるか判定する（ステップＳ２５）。

【0084】

座標Ｚ１が座標Ｚ２よりも大きく、かつ、その差が閾値Ｚｔｈ超になっている測定箇所がなければ、当該下ウェハＷ２の上面には、全体にわたって膨らみがないとして、処理を終了する。この場合、ステップＳ１３に移行する（図１０参照）。

【0085】

一方、座標Ｚ１が座標Ｚ２よりも大きく、かつ、その差が閾値Ｚｔｈ超になっている測定箇所があれば、当該測定箇所に膨らみがあるとして、当該測定箇所のＸ軸方向の座標及びＹ軸方向の座標を特定して記録し、処理を終了する（ステップＳ２６）。この場合、ステップＳ１４に移行する（図１０参照）。例えば、図１３に示すように、測定箇所２０４における座標Ｚ１が、隣の測定箇所における座標Ｚ２よりも大きく、その差が閾値Ｚｔｈ超になっていれば、測定箇所２０４のＸ軸方向の座標及びＹ軸方向の座標を特定して記録する。測定箇所２０４はＸ軸方向で２つ、Ｙ軸方向で２つの測定箇所と隣り合っているところ、このうちの少なくとも１つの測定箇所との間で上記の関係が成り立てば、測定箇所２０４のＸ軸方向の座標及びＹ軸方向の座標を特定して記録する。ステップＳ１５では、ステップＳ２６で記録したＸ軸方向の座標及びＹ軸方向の座標に基づき、同じ測定箇所に膨らみが２枚連続で存在するかの判定を行う。

【0086】

第１の例では、このような一連の処理を行う。第１の例によれば、膨らみの高さを高精度で特定することができる。

【0087】

なお、ステップＳ２５における膨らみの有無の判定基準は上記のものに限定されない。例えば、全測定領域内で最小のＺ軸方向の座標Ｚｍｉｎからの差が、予め定められている閾値Ｚｔｈ、例えば１０μｍ超になっている測定箇所があるかの判定を行ってもよい。

【0088】

なお、図１４に示すように、上部撮像部１５１Ａが下チャック１４１上の異物２１０の直上に位置していない場合であっても、異物２１０によって下ウェハＷ２が膨らんだ範囲２１１の上方に位置していれば、膨らみを検出することができる。従って、下ウェハＷ２と上ウェハＷ１との間のボイドを引き起こす異物の大きさに応じて測定箇所の間隔を設定することが好ましい。

【0089】

＜下ウェハの上面の観察及び膨らみの有無の判定の方法の第２の例＞
次に、ステップＳ１１の下ウェハの上面の観察及びステップＳ１２の膨らみの有無の判定の方法の第２の例について説明する。図１５は、下ウェハの上面の観察及び膨らみの有無の判定の方法の第２の例を示すフローチャートである。なお、図１５に示す各種の処理は、制御装置７０による制御下で実行される。

【0090】

第２の例では、上部撮像部１５１Ａを用いて下ウェハＷ２の上面の観察を行う。より具体的には、下ウェハＷ２の上面の複数箇所に予め観察用パターンを形成しておき、異物検査の際の上部撮像部１５１Ａと下ウェハＷ２との間の距離等に基づいてピントを固定し、各観察用パターンについて適切なコントラストが得られるか判定する。例えば、第１の例と同様に、直線２０２と直線２０３との交点を測定箇所とし、ここに観察用パターンを形成しておく。

【0091】

第２の例では、まず、上部撮像部１５１Ａと下ウェハＷ２との間の距離等に基づいてピントを設定し、固定する（ステップＳ３１）。ステップＳ３１で設定するピントは、下チャック１４１上に異物が存在しない状態で吸着保持された下ウェハＷ２の上面を観察したときに観察用パターンに合うピントである。従って、下チャック１４１の上面の全体にわたって異物が存在しなければ、各測定箇所において高コントラストで観察用パターンを観察することができる。

【0092】

次いで、位置合わせ部１６６によって下チャック１４１を水平方向に移動させ、上部撮像部１５１Ａを測定箇所の一つの上方に位置させる（ステップＳ３２）。

【0093】

その後、ピントを固定したまま上部撮像部１５１Ａにより観察用パターンを観察し、コントラストの高さを測定する（ステップＳ３３）。

【0094】

続いて、ステップＳ３３で測定したコントラストの高さを解析し、コントラストの高さが閾値以上になっているか判定する（ステップＳ３４）。ステップＳ３３で測定したコントラストの高さが閾値以上になっていれば、当該測定箇所には膨らみがないとして、ステップＳ３６に移行する。ここで用いるコントラストの高さの閾値としては、例えば高さが１０μｍの異物に伴う膨らみが生じている場合に得られるコントラストの高さである。

【0095】

一方、ステップＳ３３で測定したコントラストが閾値以上になっていなければ、当該測定箇所に膨らみが存在してピンぼけが生じているとして、当該測定箇所のＸ軸方向の座標及びＹ軸方向の座標を特定して記録し（ステップＳ３５）、ステップＳ３６に移行する。

【0096】

これらのステップＳ３１～Ｓ３５の一連の処理を、すべての測定箇所についてのコントラストの測定、及びコントラストが閾値未満の測定箇所の座標の記録が完了するまで繰り返し、処理を終了する（ステップＳ３６）。

【0097】

そして、すべての測定箇所においてコントラストが閾値以上であれば、当該下ウェハＷ２の上面には、全体にわたって膨らみがないとして、ステップＳ１３に移行する（図１０参照）。一方、いずれかの測定箇所においてコントラストが閾値未満であれば、当該下ウェハＷ２の上面に膨らみが存在するとして、ステップＳ１４に移行する（図１０参照）。

【0098】

第２の例では、このような一連の処理を行う。第２の例によれば、各測定箇所におけるピント合わせが不要であるため、一連の処理に要する時間を短縮することができる。

【0099】

＜下ウェハの上面の観察及び膨らみの有無の判定の方法の第３の例＞
次に、ステップＳ１１の下ウェハの上面の観察及びステップＳ１２の膨らみの有無の判定の方法の第３の例について説明する。図１６は、下ウェハの上面の観察及び膨らみの有無の判定の方法の第３の例を示す模式図（その１）である。図１７は、下ウェハの上面の観察及び膨らみの有無の判定の方法の第３の例を示す模式図（その２）である。図１８は、下ウェハの上面の観察及び膨らみの有無の判定の方法の第３の例を示すフローチャートである。なお、図１８に示す各種の処理は、制御装置７０による制御下で実行される。

【0100】

第３の例では、上部変位計１５１Ｂを用いて下ウェハＷ２の上面の観察を行う。より具体的には、図１６に示すように、下ウェハＷ２の上面の全体を走査しながら、又は、図１７に示すように、下ウェハＷ２の上面の周縁部を走査しながら、上部変位計１５１Ｂにて下ウェハＷ２の上面のＺ軸方向の変位（座標）を測定する。

【0101】

第３の例では、まず、位置合わせ部１６６による下チャック１４１の水平方向の移動による走査を開始する（ステップＳ４１）。そして、走査を継続しながら、上部変位計１５１Ｂにて下ウェハＷ２の上面のＺ軸方向の変位（座標）を測定し、記録する（ステップＳ４２）。走査対象は、例えば、図１６に示すような下ウェハＷ２の上面の全体でもよく、図１７に示すような下ウェハＷ２の上面の周縁部でもよい。

【0102】

これらのステップＳ４１～Ｓ４２の一連の処理を、走査対象の全体についてのＺ軸方向の変位の測定及び記録が完了するまで繰り返す（ステップＳ４３）。

【0103】

そして、すべての測定箇所についてのＺ軸方向の変位の測定及び記録が完了すると（ステップＳ４３）、Ｚ軸方向の変位の解析を行い、膨らみがあるか判定する。すなわち、走査対象の領域内で最小のＺ軸方向の座標Ｚｍｉｎからの差が、予め定められている閾値Ｚｔｈ、例えば１０μｍ超になっている点があるか判定する（ステップＳ４４）。

【0104】

座標Ｚｍｉｎからの差が閾値Ｚｔｈ超になっている測定箇所がなければ、当該下ウェハＷ２の上面には、全体にわたって膨らみがないとして、処理を終了する。この場合、ステップＳ１３に移行する（図１０参照）。

【0105】

一方、座標Ｚｍｉｎからの差が閾値Ｚｔｈ超になっている点があれば、当該点に膨らみがあるとして、当該点のＸ軸方向の座標及びＹ軸方向の座標を特定して記録し、処理を終了する（ステップＳ４５）。この場合、ステップＳ１４に移行する（図１０参照）。ステップＳ１５では、ステップＳ４５で記録したＸ軸方向の座標及びＹ軸方向の座標に基づき、同じ点に膨らみが２枚連続で存在するかの判定を行う。

【0106】

第３の例では、このような一連の処理を行う。第３の例によれば、観察前及び観察中のいずれにおいてもピント合わせが不要であるため、一連の処理に要する時間を更に短縮することができる。また、下ウェハＷ２にピント合わせ用のパターンが不要である。

【0107】

なお、図１６に示すように、上面の全体の走査を行うことで、高精度の異物検査を行うことができる。また、接合処理を行う直近の処理が化学機械的研磨（ＣＭＰ）のように、異物が付着しやすい箇所がウェハの周縁部に集中しやすい処理である場合には、図１７に示すように、周縁部の走査を行うことで足りることがある。そして、周縁部のみの走査とすることで、一連の処理に要する時間をより一層短縮することができる。例えば、周縁部の走査対象は縁から３０ｍｍの領域とする。

【0108】

なお、ステップＳ４４における膨らみの有無の判定基準は上記のものに限定されない。例えば、Ｚ軸方向の座標が極大となる点が存在する場合に、その点に隣接するＺ軸方向の座標が極小となる点との間のＺ軸方向の座標の差が閾値Ｚｔｈ以上になっているかの判定を行ってもよい。更に、このような点について、Ｚ軸方向の座標が極大となる点とＺ軸方向の座標が極小となる点の間で、Ｚ軸方向の座標の変化の勾配が、予め定められている閾値Ｓｔｈ以上になっているかの判定を行ってもよい。

【0109】

第１の例、第２の例、第３の例において、上部撮像部１５１Ａを用いた異物検査と上部変位計１５１Ｂを用いた異物検査とを組み合わせて実行してもよい。

【0110】

異物検査の頻度は特に限定されない。例えば、下ウェハＷ２の搬入の度に行ってもよく、一定数の重合ウェハＴの処理の度に行ってもよく、ロット毎に最初の下ウェハＷ２の搬入の前に行ってもよい。また、一定数の重合ウェハＴの処理の度に行いつつ、ロット毎に最初の下ウェハＷ２の搬入の前に行うようにしてもよい。更に、任意のタイミングで異物検査を行ってもよい。

【0111】

図１０に示すフローチャートでは、２枚の下ウェハＷ２で連続して、同じ箇所に異物が検出されている場合に、処理を停止することとしているが、３枚以上の下ウェハＷ２で連続して、同じ箇所に異物が検出されている場合に、処理を停止することとしてもよい。また、１枚の下ウェハＷ２で異物が検出された場合に、処理を停止するようにしてもよい。

【0112】

ステップＳ１４にて下ウェハＷ２を排出する際に、上チャック１４０に吸着保持されている上ウェハＷ１を下ウェハＷ２とセットで排出してもよい。この場合、ステップＳ１７にて、別の上ウェハＷ１の搬送（ステップＳ１０３）及び吸着保持（ステップＳ１０４）も行うことができる。

【0113】

接合装置４１内に下チャック１４１のクリーニングパッド等の自動清掃装置を内蔵させておき、ステップＳ１６の処理停止に代えて、自動清掃装置を稼働させて下チャック１４１の上面上の異物を除去するようにしてもよい。自動洗浄装置を用いた異物の除去を行う場合、ステップＳ１７における別の下ウェハＷ２として、ステップＳ１４で排出した下ウェハＷ２を用いてもよい。

【0114】

ある異物検査で処理停止の判断がなされた場合、その直近の異物検査から当該異物検査までの間に作製した重合ウェハＴについては、異物の付着のおそれがあるとしてソフトマーキングして、重合ウェハＴの特性管理を行うホストコンピュータに情報を蓄積してもよい。

【0115】

処理を継続するか停止するかを判定する際に、下ウェハＷ２の膨らみの大きさだけでなく、膨らみが生じている場所を加味してもよい。例えば、下ウェハＷ２から複数の半導体チップが切り出される場合、膨らみが下ウェハＷ２の中央で生じていると、ＸＹ平面内でボイドの影響は膨らみを中心とした全方向で多数の半導体チップに及び得る。一方、膨らみが下ウェハＷ２の縁の近傍で生じているときには、ボイドが発生しても、縁の側ではボイドの影響を受ける半導体チップは比較的少ない。このように、膨らみの位置に応じて歩留まりが相違する。そして、１枚の重合ウェハＴから得られる良品の半導体チップが多少減ったとしても、接合システム１に収容されている残りのウェハの接合処理を完了させた後に、下チャック１４１のクリーニングを行った方が、時間の関係上好ましい場合もある。従って、例えば、膨らみの大きさ及び膨らみの位置の各々に重み付けを行い、これらを総合的に考慮して処理を継続するか停止するかを判定してもよい。この場合、接合システム１に収容されている残りのウェハの枚数を更に加味してもよい。

【0116】

異物検査の際に下チャック１４１に吸着保持させる下ウェハＷ２として、実製品の製造には用いないダミーウェハを用いてもよい。

【0117】

以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。

【符号の説明】

【0118】

１ 接合システム
４１ 接合装置
７０ 制御装置
１４０ 上チャック
１４１ 下チャック
１５１Ａ 上部撮像部
１５１Ｂ 上部変位計

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】