特許 7438592 接合システムおよび接合方法

(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】2024-02-16

(45)【発行日】2024-02-27

(54)【発明の名称】接合システムおよび接合方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/02 20060101AFI20240219BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20240219BHJP

【ＦＩ】

H01L21/02 B

H01L21/68 N

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2023511461

(86)(22)【出願日】2022-03-30

(86)【国際出願番号】 JP2022015840

(87)【国際公開番号】W WO2022210839

(87)【国際公開日】2022-10-06

【審査請求日】2023-05-26

(31)【優先権主張番号】P 2021059944

(32)【優先日】2021-03-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】304019355

【氏名又は名称】ボンドテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100132883

【弁理士】

【氏名又は名称】森川 泰司

(74)【代理人】

【識別番号】100174388

【弁理士】

【氏名又は名称】龍竹 史朗

(74)【代理人】

【識別番号】100165489

【弁理士】

【氏名又は名称】榊原 靖

(72)【発明者】

【氏名】山内 朗

【審査官】今井 聖和

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０５６５０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－１６３９５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－２８３２８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０３４４０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０８５５００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１６２９１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－３３０２０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－２１１７６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０６４０４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１７－００７１８０７（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／０２

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

２つの被接合物を接合する接合システムであって、
減圧下で前記２つの被接合物の位置決めを行う位置決め工程を実行した後、減圧下で前記２つの被接合物を接触させる接触工程を実行する接合装置と、
前記２つの被接合物を前記接合装置へ搬送する搬送装置と、を備え、
前記接合装置と前記搬送装置とは、互いに離間した位置に固定された状態で、前記接合装置と前記搬送装置とがシール部材を介して当接した第１状態と、前記第１状態から前記シール部材が収縮して前記接合装置と前記搬送装置とが離間した第２状態と、を繰り返し、
前記搬送装置は、前記接合装置に当接した前記第１状態で、前記２つの被接合物を前記接合装置へ搬送し、
前記接合装置は、前記搬送装置が前記接合装置から離間した前記第２状態であり且つ少なくとも前記搬送装置で発生し前記接合装置へ伝達する振動を除振しながら、前記位置決め工程および前記接触工程を実行する、
接合システム。

【請求項2】

前記接合装置は、前記２つの被接合物のうちのいずれか一方を保持する第１保持部および前記２つの被接合物のうちの他方を保持する第２保持部が設置されるトッププレートへ伝達する振動を相殺するように前記トッププレートを能動的に振動させることで前記トッププレートへ伝達する振動を除去しながら、前記位置決め工程および前記接触工程を実行する、
請求項１に記載の接合システム。

【請求項3】

前記接合装置は、
減圧状態に維持される第１チャンバと、
前記第１チャンバの一部に設けられた第１ゲートと、
前記第１ゲートを開閉駆動する第１ゲート駆動部と、
前記第１チャンバの外側において前記第１ゲートを囲繞するように設けられた第１枠体と、を有し、
前記搬送装置は、
減圧状態に維持される第２チャンバと、
前記第２チャンバの一部に設けられた第２ゲートと、
前記第２ゲートを開閉駆動する第２ゲート駆動部と、
前記第２チャンバの外側において前記第２ゲートを囲繞するように設けられ、前記第１枠体に対向するとともに、前記第１枠体から離間した状態で配置される第２枠体と、
環状であり、内側に流体が充填される充填領域が形成されるとともに、前記第１枠体と前記第２枠体との間に配置され、前記充填領域に流体が充填されることにより膨張して前記第１枠体に密着し前記第１枠体と前記第２枠体との間の領域を密封する前記第１状態と、前記充填領域内の流体が排出されることにより収縮して前記第１枠体と前記第２枠体との少なくとも一方から離間した状態となる前記第２状態と、をとりうる前記シール部材と、
前記シール部材を前記第１状態と前記第２状態とのいずれか一方となるように流体を前記充填領域へ充填したり前記充填領域に充填された流体を排出したりするシール駆動部と、
前記シール部材が前記第１状態であり、前記第１ゲートと前記第２ゲートとが開状態であるときに、前記第２チャンバ内から前記第１チャンバ内へ前記２つの被接合物の少なくとも一方を搬送する搬送手段と、を有する、
請求項１または２に記載の接合システム。

【請求項4】

２つの被接合物を接合する接合システムであって、
減圧下で前記２つの被接合物の位置決めを行う位置決め工程を実行した後、減圧下で前記２つの被接合物を接触させる接触工程を実行する接合装置と、
前記２つの被接合物を前記接合装置へ搬送する搬送装置と、を備え、
前記接合装置は、
減圧状態に維持される第１チャンバと、
前記第１チャンバの一部に設けられた第１ゲートと、
前記第１ゲートを開閉駆動する第１ゲート駆動部と、
前記第１チャンバの外側において前記第１ゲートを囲繞するように設けられた第１枠体と、を有し、
前記搬送装置は、
減圧状態に維持される第２チャンバと、
前記第２チャンバの一部に設けられた第２ゲートと、
前記第２ゲートを開閉駆動する第２ゲート駆動部と、
前記第２チャンバの外側において前記第２ゲートを囲繞するように設けられ、前記第１枠体に対向するとともに、前記第１枠体から離間した状態で配置される第２枠体と、
環状であり、内側に流体が充填される充填領域が形成されるとともに、前記第１枠体と前記第２枠体との間に配置され、前記充填領域に流体が充填されることにより膨張して前記第１枠体に密着し前記第１枠体と前記第２枠体との間の領域を密封する第１状態と、前記充填領域内の流体が排出されることにより収縮して前記第１枠体と前記第２枠体との少なくとも一方から離間した状態となる第２状態と、をとりうるシール部材と、
前記シール部材を前記第１状態と前記第２状態とのいずれか一方となるように流体を前記充填領域へ充填したり前記充填領域に充填された流体を排出したりするシール駆動部と、
前記シール部材が前記第１状態であり、前記第１ゲートと前記第２ゲートとが開状態であるときに、前記第２チャンバ内から前記第１チャンバ内へ前記２つの被接合物の少なくとも一方を搬送する搬送手段と、を有し、
前記搬送装置は、前記接合装置に当接した状態で、前記２つの被接合物を前記接合装置へ搬送し、
前記接合装置は、前記搬送装置から離間した状態で、前記位置決め工程および前記接触工程を実行し、
前記第１チャンバの真空度は、前記第２チャンバの真空度よりも高く、
前記搬送装置が、前記第２チャンバ内から前記第１チャンバ内へ前記２つの被接合物の少なくとも一方を搬送する際、前記シール部材が前記第１状態であり且つ前記第１ゲートと前記第２ゲートとが閉状態である状態において、前記第２ゲート駆動部が、前記第２ゲートを開状態にした後、前記第１ゲート駆動部が前記第１ゲートを開状態にすることにより前記シール部材の内側に存在するガスが前記第１チャンバ内へ流入するのを抑制する、
接合システム。

【請求項5】

前記第１ゲート駆動部、前記第２ゲート駆動部、前記シール駆動部および前記搬送手段を制御する制御部を更に備え、
前記制御部は、前記搬送手段を制御して前記２つの被接合物の少なくとも一方を前記第２チャンバ内から前記第１チャンバ内へ搬送する前に、前記シール駆動部を制御して前記シール部材を前記第２状態から前記第１状態にした後、前記第２ゲート駆動部を制御して前記第２ゲートを開状態にし、その後、前記第１ゲート駆動部を制御して前記第１ゲートを開状態にする、
請求項３に記載の接合システム。

【請求項6】

前記接合装置は、
前記第１チャンバ内において前記２つの被接合物のうちのいずれか一方を保持する第１保持部と、
前記第１チャンバ内において前記２つの被接合物のうちの他方を保持する第２保持部と、
前記２つの被接合物の相対的な位置を測定する位置測定部と、
前記第１保持部と前記第２保持部とのうちの少なくとも一方を他方に対して相対的に移動させる保持部駆動部と、を更に有する、
請求項３乃至５のいずれか１項に記載の接合システム。

【請求項7】

前記接合装置が載置される第１架台と、
前記第１架台とは異なり、前記搬送装置が載置される第２架台と、を更に備え、
前記第１架台と前記第２架台とは、互いに離間して配置されている、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の接合システム。

【請求項8】

減圧状態に維持される第１チャンバ、前記第１チャンバ内において前記２つの被接合物のうちのいずれか一方を保持する第１保持部、前記第１チャンバ内において前記２つの被接合物のうちの他方を保持する第２保持部、および、前記２つの被接合物の相対的な位置を測定する位置測定部が鉛直上方に配置されるトッププレートと、
防振機構を有し、鉛直上方において前記トッププレートを移動自在に支持するプレート支持部と、を有する、
請求項７に記載の接合システム。

【請求項9】

前記プレート支持部は、前記第１架台の鉛直上方に配置され、
前記トッププレートに伝達する振動を検出する振動検出部と、
前記トッププレートを前記プレート支持部に対して相対的に移動させるプレート駆動部と、
前記振動検出部により検出される前記振動に基づいて、前記振動を相殺するように前記トッププレートを移動させるよう前記プレート駆動部を制御する除振制御部と、を有する、
請求項８に記載の接合システム。

【請求項10】

前記第１架台は、
前記トッププレートと、
前記プレート支持部と、
前記トッププレートに伝達する振動を検出する振動検出部と、
前記トッププレートを前記プレート支持部に対して相対的に移動させるプレート駆動部と、
前記振動検出部により検出される前記振動に基づいて、前記振動を相殺するように前記トッププレートを移動させるよう前記プレート駆動部を制御する除振制御部と、を有する、
請求項８に記載の接合システム。

【請求項11】

２つの被接合物を接合する接合方法であって、
搬送装置が、接合装置にシール部材を介して当接した第１状態で、前記２つの被接合物を前記接合装置へ搬送する搬送工程と、
前記搬送装置が、前記接合装置から離脱し前記接合装置から離間した状態となる離脱工程と、
前記接合装置が、減圧下で前記２つの被接合物のうちのいずれか一方に対する他方の位置決めを行う位置決め工程と、
前記接合装置が、減圧下で前記２つの被接合物を接触させる接触工程と、を含み、
前記接合装置と前記搬送装置とは、互いに離間した位置に固定された状態で、前記第１状態と、前記第１状態から前記シール部材が収縮して前記接合装置と前記搬送装置とが離間した第２状態と、を繰り返し、
前記接合装置が、前記搬送装置が前記接合装置から離間した前記第２状態であり且つ少なくとも前記搬送装置で発生し前記接合装置へ伝達する振動を除振しながら、前記位置決め工程および前記接触工程を行う、
接合方法。

【請求項12】

前記接合装置が、前記２つの被接合物それぞれを保持する被接合物保持部が設置されるトッププレートへ伝達する振動を相殺するように前記トッププレートを能動的に振動させることで前記トッププレートへ伝達する振動を除去しながら、前記位置決め工程および前記接触工程を実行する、
請求項１１に記載の接合方法。

【請求項13】

前記接合装置は、減圧状態に維持される第１チャンバと、前記第１チャンバの一部に設けられた第１ゲートと、前記第１チャンバの外側において前記第１ゲートを囲繞するように設けられた第１枠体と、を有し、
前記搬送装置は、減圧状態に維持される第２チャンバと、前記第２チャンバの一部に設けられた第２ゲートと、前記第２チャンバの外側において前記第２ゲートを囲繞するように設けられ、前記第１枠体に対向するとともに、前記第１枠体から離間した状態で配置される第２枠体と、環状であり、内側に流体が充填される充填領域が形成されるとともに、前記第１枠体と前記第２枠体と間に配置され、前記充填領域に流体が充填されることにより膨張して前記第１枠体に密着し前記第１枠体と前記第２枠体との間の領域を密封する前記第１状態と、前記充填領域内の流体が排出されることにより収縮して前記第１枠体と前記第２枠体との少なくとも一方から離間した状態となる前記第２状態と、をとりうる前記シール部材と、を有し、
前記搬送工程の前に、前記搬送装置が、流体を前記充填領域へ充填することにより、前記シール部材を前記第２状態から前記第１状態にするシール部材当接工程を更に含む、
請求項１１または１２に記載の接合方法。

【請求項14】

前記シール部材当接工程の後、前記第２ゲートを開状態にする第２ゲート開放工程と、
前記第２ゲート開放工程の後、前記第１ゲートを開状態にする第１ゲート開放工程と、を更に含む、
請求項１３に記載の接合方法。

【請求項15】

２つの被接合物を接合する接合方法であって、
搬送装置が、接合装置に当接した状態で、前記２つの被接合物を前記接合装置へ搬送する搬送工程と、
前記搬送装置が、前記接合装置から離脱し前記接合装置から離間した状態となる離脱工程と、
前記接合装置が、前記搬送装置が前記接合装置から離間した状態で、減圧下で前記２つの被接合物のうちのいずれか一方に対する他方の位置決めを行う位置決め工程と、
前記接合装置が、前記搬送装置が前記接合装置から離間した状態で、減圧下で前記２つの被接合物を接触させる接触工程と、を含み、
前記接合装置は、減圧状態に維持される第１チャンバと、前記第１チャンバの一部に設けられた第１ゲートと、前記第１チャンバの外側において前記第１ゲートを囲繞するように設けられた第１枠体と、を有し、
前記搬送装置は、減圧状態に維持される第２チャンバと、前記第２チャンバの一部に設けられた第２ゲートと、前記第２チャンバの外側において前記第２ゲートを囲繞するように設けられ、前記第１枠体に対向するとともに、前記第１枠体から離間した状態で配置される第２枠体と、環状であり、内側に流体が充填される充填領域が形成されるとともに、前記第１枠体と前記第２枠体と間に配置され、前記充填領域に流体が充填されることにより膨張して前記第１枠体に密着し前記第１枠体と前記第２枠体との間の領域を密封する第１状態と、前記充填領域内の流体が排出されることにより収縮して前記第１枠体と前記第２枠体との少なくとも一方から離間した状態となる第２状態と、をとりうるシール部材と、を有し、
前記第１チャンバの真空度は、前記第２チャンバの真空度よりも高く、
前記搬送工程の前に、前記搬送装置が、流体を前記充填領域へ充填することにより、前記シール部材を前記第２状態から前記第１状態にするシール部材当接工程と、
前記シール部材当接工程の後、前記第２ゲートを開状態にする第２ゲート開放工程と、
前記第２ゲート開放工程の後、前記第１ゲートを開状態にすることにより前記シール部材の内側に存在するガスが前記第１チャンバ内へ流入するのを抑制する第１ゲート開放工程と、を更に含む、
接合方法。

【請求項16】

前記接合装置を第１架台に設置し、前記搬送装置を前記第１架台とは異なり且つ前記第１架台から離間して配置された第２架台に設置した状態で、前記搬送工程、前記離脱工程、前記位置決め工程および前記接触工程を行う、
請求項１１乃至１５のいずれか１項に記載の接合方法。

【請求項17】

前記位置決め工程および前記接触工程において、前記接合装置が有する前記２つの被接合物のうちのいずれか一方を保持する第１保持部と、前記２つの被接合物のうちの他方を保持する第２保持部と、前記２つの被接合物の相対的な位置を測定する位置測定部と、前記第１保持部と前記第２保持部とのうちの少なくとも一方を他方に対して相対的に移動させる保持部駆動部と、が鉛直上方に配置されるトッププレートと、防振機構を有し、鉛直上方において前記トッププレートを移動自在に支持するプレート支持部と、を用いる、
請求項１６に記載の接合方法。

【請求項18】

前記位置決め工程および前記接触工程において、前記プレート支持部を、前記第１架台の鉛直上方に配置し、前記トッププレートに伝達する振動を検出し、検出した前記振動に基づいて、前記トッププレートを前記プレート支持部に対して相対的に移動させる、
請求項１７に記載の接合方法。

【請求項19】

前記位置決め工程および前記接触工程において、前記トッププレートに伝達する振動を検出し、検出した前記振動に基づいて、前記トッププレートを前記プレート支持部に対して相対的に移動させる、
請求項１７に記載の接合方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、接合システムおよび接合方法に関する。

【背景技術】

【0002】

２つの被接合物の一方をステージに保持し他方をヘッドに保持した状態で、両被接合物の位置ずれ量を測定し、その位置ずれ量に基づいて被接合物の位置合わせを行った後、被接合物同士を接合する接合装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１１－０６６２８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１に記載された接合装置は、被接合物を受け入れるための導入ポートと、導入ポートに載置された被接合物を接合装置内へ搬送するための搬送装置と、一緒に組み合わされて１つの接合システムとして提供されるのが一般的である。この場合、搬送装置で発生する振動が接合装置に伝達すると、接合装置においてヘッドがステージに対して相対的に振動してしまい、両被接合物の相対的な位置ずれ量を精度良く測定できない虞がある。そして、両被接合物の位置ずれ量の測定精度が低いと、両被接合物を高い位置精度で接合することが困難になる。

【0005】

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、被接合物同士を高い位置精度で接合することができる接合システムおよび接合方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明に係る接合システムは、
２つの被接合物を接合する接合システムであって、
減圧下で前記２つの被接合物の位置決めを行う位置決め工程を実行した後、減圧下で前記２つの被接合物を接触させる接触工程を実行する接合装置と、
前記２つの被接合物を前記接合装置へ搬送する搬送装置と、を備え、
前記接合装置と前記搬送装置とは、互いに離間した位置に固定された状態で、前記接合装置と前記搬送装置とがシール部材を介して当接した第１状態と、前記第１状態から前記シール部材が収縮して前記接合装置と前記搬送装置とが離間した第２状態と、を繰り返し、
前記搬送装置は、前記接合装置に当接した前記第１状態で、前記２つの被接合物を前記接合装置へ搬送し、
前記接合装置は、前記搬送装置が前記接合装置から離間した前記第２状態であり且つ少なくとも前記搬送装置で発生し前記接合装置へ伝達する振動を除振しながら、前記位置決め工程および前記接触工程を実行する。

【0007】

他の観点から見た本発明に係る接合方法は、
２つの被接合物を接合する接合方法であって、
搬送装置が、接合装置にシール部材を介して当接した第１状態で、前記２つの被接合物を前記接合装置へ搬送する搬送工程と、
前記搬送装置が、前記接合装置から離脱し前記接合装置から離間した状態となる離脱工程と、
前記接合装置が、減圧下で前記２つの被接合物のうちのいずれか一方に対する他方の位置決めを行う位置決め工程と、
前記接合装置が、減圧下で前記２つの被接合物を接触させる接触工程と、を含み、
前記接合装置と前記搬送装置とは、互いに離間した位置に固定された状態で、前記第１状態と、前記第１状態から前記シール部材が収縮して前記接合装置と前記搬送装置とが離間した第２状態と、を繰り返し、
前記接合装置が、前記搬送装置が前記接合装置から離間した前記第２状態であり且つ少なくとも前記搬送装置で発生し前記接合装置へ伝達する振動を除振しながら、前記位置決め工程および前記接触工程を行う。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、接合装置が、搬送装置が接合装置から離間した状態で、減圧下で２つの被接合物の位置決めを行う位置決め工程を実行した後、減圧下で２つの被接合物を接触させる接触工程を実行する。これにより、接合装置において位置決め工程および接触工程を実行する際、搬送装置で発生した振動による位置ずれ量の誤差の影響が低減されるので、その分、２つの被接合物同士を高い位置精度で接合することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施の形態に係る基板接合システムの概略構成図である。

【図2A】実施の形態に係る接合装置および搬送装置の一部のシール部材が第２状態の場合の概略断面図である。

【図2B】実施の形態に係る接合装置および搬送装置の一部のシール部材が第１状態の場合の概略断面である。

【図3】実施の形態に係るシール駆動部の概略図である。

【図4】実施の形態に係る活性化処理装置の概略正面図である。

【図5】実施の形態に係る接合装置の概略正面図である。

【図6A】接合する２つの基板の一方に設けられた２つのアライメントマークを示す図である。

【図6B】接合する２つの基板の他方に設けられた２つのアライメントマークを示す図である。

【図7A】アライメントマークが互いにずれている状態を示す概略図である。

【図7B】アライメントマークが互いにずれている状態を示す概略図である。

【図8】実施の形態に係る接合装置の一部の概略図である。

【図9】実施の形態に係る接合システムが実行する接合方法の流れを示すフローチャートである。

【図10A】実施の形態に係る接合システムの搬送装置により基板が搬送される様子を示す図である。

【図10B】実施の形態に係る接合システムの搬送装置からロードロック部へ基板が受け渡される様子を示す図である。

【図11A】実施の形態に係る接合システムのロードロック部から搬送装置へ基板が受け渡される様子を示す図である。

【図11B】実施の形態に係る接合システムの搬送装置から活性化処理装置へ基板が受け渡される様子を示す図である。

【図12A】実施の形態に係る接合システムの搬送装置からロードロック部へ基板が受け渡される様子を示す図である。

【図12B】実施の形態に係る接合システムのロードロック部から搬送装置へ基板が受け渡される様子を示す図である。

【図13A】実施の形態に係る接合システムの搬送装置から洗浄装置へ基板が受け渡される様子を示す図である。

【図13B】実施の形態に係る接合システムの洗浄装置から搬送装置へ基板が受け渡される様子を示す図である。

【図14A】実施の形態に係る接合システムの搬送装置からロードロック部へ基板が受け渡される様子を示す図である。

【図14B】実施の形態に係る接合システムのロードロック部から搬送装置へ基板が受け渡される様子を示す図である。

【図15A】実施の形態に係る接合システムのシール部材が第１状態になった様子を示す図である。

【図15B】実施の形態に係る接合システムの搬送装置により基板が接合装置へ搬送される様子を示す図である。

【図16】実施の形態に係る除振ユニットのプレート駆動部を動作させた場合と停止させた場合とにおける振動振幅の周波数スペクトルを示す図である。

【図17】変形例に係る接合装置の概略正面図である。

【図18】変形例に係る接合装置および搬送装置の一部を示す概略断面図である。

【図19】変形例に係る接合装置の一部および搬送装置の概略正面図である。

【図20】変形例に係る接合装置の概略正面図である。

【図21】変形例に係る接合システムが実行する接合方法の流れ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】

【0010】

以下、本発明の実施の形態に係る接合システムについて、図を参照しながら説明する。本実施の形態に係る接合システムは、２の被接合物を接合する接合システムである。この接合システムは、接合装置と搬送装置とを備える。接合装置は、第１架台に設置され、減圧下で２つの被接合物の位置決めを行う位置決め工程を実行した後、減圧下で前記２つの被接合物を接触させる接触工程を実行する。搬送装置は、第１架台とは異なり且つ第１架台から離間して配置された第２架台に設置され、２つの被接合物を前記接合装置へ搬送する。そして、接合装置は、搬送装置が接合装置から離間した状態で、前述の位置決め工程および接触工程を実行する。また、接合システムは、活性化処理装置と洗浄装置とを備え、２つの被接合物を接合装置へ搬送する前に、活性化処理装置において、２つの被接合物の接合面について活性化処理を行った後、洗浄装置において、２つの被接合物の接合面を洗浄する。

【0011】

本実施の形態に係る接合システムは、図１に示すように、導入ポート８１１、８１２と、取り出しポート８１３と、搬送装置８２、８４、８６と、洗浄装置３と、活性化処理装置２と、接合装置１と、ロードロック部８３、８５と、搬送装置８２、８４、８６、洗浄装置３、活性化処理装置２、接合装置１およびロードロック部８３、８５の動作を制御する制御部９と、を備える。また、接合システムは、接合装置１を支持する第１架台４２と、第１架台４２とは異なり且つ第１架台４２から離間して配置された第２架台４１と、を備える。第２架台４１は、導入ポート８１１、８１２、取り出しポート８１３、搬送装置８２、８４、８６、洗浄装置３、活性化処理装置２およびロードロック部８３、８５を纏めて支持する。第１架台４２は、例えば耐震架台であり、第２架台４１は、例えば鉛直上側にグレーチングが設けられた架台である。

【0012】

搬送装置８２は、先端部に基板を保持する保持部が設けられたアームを有する搬送ロボット８２１を備える。搬送ロボット８２１は、導入ポート８１１、８１２および取り出しポート８１３の並び方向に沿って移動可能であるとともに、旋回することによりアームの先端部の向きを変更することができる。搬送装置８２には、ＨＥＰＡ(High Efficiency Particulate Air）フィルタ（図示せず）が設けられている。これにより、搬送装置８２内はパーティクルが極めて少ない大気圧環境になっている。

【0013】

洗浄装置３は、搬送されてきた基板に向けて水、洗浄液またはＮ_２ガスを吐出しながら洗浄する。洗浄装置３は、基板を支持するステージ（図示せず）と、ステージを鉛直方向に直交する面内で回転させる回転駆動部（図示せず）と、超音波またはメガソニック振動を与えた水、洗浄液またはＮ_２ガスを吐出する洗浄ノズル（図示せず）と、を有する。そして、洗浄装置３は、洗浄ノズルを基板Ｗ１、Ｗ２の径方向へ揺動させながら洗浄ノズルから超音波を印加した水を基板の接合面に吹き付けながら、ステージを回転させることにより基板Ｗ１、Ｗ２の接合面全面を洗浄する。そして、洗浄装置３は、洗浄ノズルによる水の吐出を停止させた状態でステージを回転させることにより基板Ｗ１、Ｗ２をスピン乾燥する。洗浄装置３にも、搬送装置８２と同様に、ＨＥＰＡフィルタ（図示せず）が設けられている。

【0014】

ロードロック部８３は、チャンバ８３１と、チャンバ８３１内に連通する排気管（図示せず）と、排気管を通じてチャンバ８３１内の気体を排出する真空ポンプ（図示せず）と、排気管に介挿された排気弁（図示せず）と、を備える。ロードロック部８３は、排気弁を開状態にして真空ポンプを作動させてチャンバ８３１内の気体を、排気管を通してチャンバ８３１外へ排出することにより、チャンバ８３１内の気圧を低減（減圧）する。また、ロードロック部８３は、チャンバ８３１における搬送装置８２側に配設されたゲート８３３１と、チャンバ８３１における搬送装置８４側に配設されたゲート８３２１と、ゲート８３３１、８３２１それぞれを開閉駆動するゲート駆動部８３３２、８３２２と、を備える。また、ロードロック部８３は、チャンバ８３１内において基板Ｗ１、Ｗ２の姿勢を調整するアライメント機構（図示せず）を備える。ゲート８３３１、８３２１は、それぞれ、チャンバ８３１における搬送装置８２側に貫設された開口（図示せず）と搬送装置８４側に貫設された開口（図示せず）とを覆うように設けられている。また、ロードロック部８３は、チャンバ８３１と、チャンバ８３１内に連通する排気管（図示せず）と、排気管を通じてチャンバ８３１内の気体を排出する真空ポンプ（図示せず）と、排気管に介挿された排気弁（図示せず）と、を備える。ロードロック部８３は、排気弁を開状態にして真空ポンプを作動させてチャンバ８３１内の気体を、排気管を通してチャンバ８３１外へ排出することにより、チャンバ８３１内の気圧を低減（減圧）する。また、ロードロック部８３は、チャンバ８３１における搬送装置８２側に配設されたゲート８３３１と、チャンバ８３１における搬送装置８４側に配設されたゲート８３２１と、ゲート８３３１、８３２１それぞれを開閉駆動するゲート駆動部８３３２、８３２２と、を備える。ゲート駆動部８３３２、８３２２は、制御部９から入力される制御信号に基づいて、ゲート８３３１、８３２１を開閉駆動する。また、ロードロック部８５も、ロードロック部８３と同様に、チャンバ８５１と排気管（図示せず）と真空ポンプ（図示せず）と排気弁（図示せず）とを備える。また、ロードロック部８５は、チャンバ８５１における搬送装置８２側に配設されたゲート８５３１と、チャンバ８５１における搬送装置８６側に配設されたゲート８５２１と、ゲート８５３１、８５２１それぞれを開閉駆動するゲート駆動部８５３２、８５２２と、を備える。ゲート駆動部８５３２、８５２２は、制御部９から入力される制御信号に基づいて、ゲート８５３１、８５２１を開閉駆動する。

【0015】

搬送装置８４は、チャンバ８４３と、チャンバ８４３内に連通する排気管（図示せず）と、排気管を通じてチャンバ８３１内の気体を排出する真空ポンプ（図示せず）と、排気管に介挿された排気弁（図示せず）と、基板Ｗ１、Ｗ２を搬送する搬送ロボット８４１と、を備える搬送手段である。また、搬送装置８４は、排気弁を開状態にして真空ポンプを作動させてチャンバ８３１内の気体を、排気管を通してチャンバ８３１外へ排出することにより、チャンバ８３１内を減圧状態で維持する。また、搬送装置８４は、チャンバ８４３における接合装置１側に配設されたゲート８４２１と、ゲート８４２１を開閉駆動するゲート駆動部８４２２と、を備える。チャンバ８４３は、接合装置１側に貫設された開口（図示せず）と、ロードロック部８３側に貫設された開口（図示せず）と、を有する第２チャンバである。ゲート８４２１は、チャンバ８４１における接合装置１側に貫設された開口（図示せず）を覆うようにチャンバ８４１の一部に設けられた第２ゲートである。ゲート駆動部８４２１は、搬送ロボット８４１が基板Ｗ１、Ｗ２を接合装置１内へ搬送する際、ゲート８４２１を開状態にする第２ゲート駆動部である。また、チャンバ８４１におけるロードロック部８３側に貫設された開口は、ロードロック部８３のゲート８３２１により覆われている。搬送ロボット８４１は、先端部に基板を保持する保持部が設けられたアームを有し、旋回することによりアームの先端部の向きを変更することができる。また、保持部は、例えば静電チャックであり、基板Ｗ１、Ｗ２における接合面側とは反対側を吸着保持する。

【0016】

また、搬送装置８４は、図２Ａに示すように、チャンバ８４３の外側においてゲート８４２１を囲繞するように設けられた枠体７１２と、環状であり枠体７１２における後述する接合装置１の枠体７１３に対向する側において枠体７１２の全周に亘って配設されたシール部材７１１と、を備える。枠体７１２は、枠体７１３に対向し、枠体７１３から離間して配置される第２枠体である。枠体７１２における枠体７１３に対向する面側には、シール部材７１１が嵌入される溝７１２ａが全周に亘って形成されている。シール部材７１１は、例えば合成ゴムから管状に形成され、内側に空気その他気体等の流体が充填される充填領域Ｓ７１を有する。シール部材７１１は、内側の充填領域Ｓ７１に流体が充填されることにより膨張して、図２Ｂに示すように、枠体７１３に密着して枠体７１３と枠体７１２との間の領域Ｓ７２を密封する第１状態をとる。一方、シール部材７１１は、内側の充填領域Ｓ７２内の流体が排出されることにより収縮して枠体７１３から離間した状態となる第２状態をとる。

【0017】

更に、搬送装置８４は、シール部材７１１を前述の第１状態と第２状態とのいずれか一方となるように気体をシール部材７１１の充填領域Ｓ７１へ充填したり充填領域Ｓ７１に充填された気体を排出したりするシール駆動部７１４を備える。シール駆動部７１４は、例えば図３に示すように、一端部でシール部材７１１の内側の充填領域Ｓ７１に連通する入排出管Ｌ７０と、入排出管Ｌ７０の他端部に接続された逆止弁ＣＶ７と、一端部が逆止弁ＣＶ７に接続され他端部がタンクＴ７に接続された導入管Ｌ７１と、を備える。また、シール駆動部７１４は、タンクＴ７内に気体を供給する圧縮機ＣＰＲ７と、導入管Ｌ７１に介挿された電磁弁Ｖ７１と、導入管Ｌ７１内の圧力を計測する圧力計Ｍ７１と、を備える。更に、シール駆動部７１４は、入排出管Ｌ７０に接続された排出管Ｌ７２と、排出管Ｌ７２に介挿された電磁弁Ｖ７２と、入排出管Ｌ７０の圧力を計測する圧力計Ｍ７２と、を備える。ここで、圧縮機ＣＰＲ７は、圧力計Ｍ７１の圧力が予め設定された圧力で維持されるようにタンクＴ７へ気体を供給する。また、制御部９は、圧力計Ｍ７２により計測される圧力に基づいて、電磁弁Ｖ７１、Ｖ７２を制御する。具体的には、制御部９は、電磁弁Ｖ７２を閉状態にするとともに電磁弁Ｖ７１を開状態にすることにより、気体をシール部材７１１の充填領域Ｓ７１へ充填することにより、シール部材７１１を第２状態から第１状態に変化させる。一方、制御部９は、電磁弁Ｖ７１を閉状態にするとともに電磁弁Ｖ７２を開状態にすることにより、シール部材７１１の充填領域Ｓ７１に充填された気体をシール部材７１１外へ排出することにより、シール部材７１１を第１状態から第２状態に変化させる。

【0018】

図１に戻って、搬送装置８６は、搬送装置８４と同様に、チャンバ８６３と排気管（図示せず）と真空ポンプ（図示せず）と排気弁（図示せず）と搬送ロボット８６１と、を備える。また、搬送装置８６は、チャンバ８６３における活性化処理装置２側に配設されたゲート８６２１と、ゲート８６２１を開閉駆動するゲート駆動部８６２２と、を備える。チャンバ８６３は、活性化処理装置２側に貫設された開口（図示せず）と、ロードロック部８５側に貫設された開口（図示せず）と、を有する。ゲート８６２１は、チャンバ８６１における活性化処理装置２側に貫設された開口（図示せず）を覆うように配置されている。また、チャンバ８６１におけるロードロック部８５側に貫設された開口は、ロードロック部８５のゲート８５２１により覆われている。搬送ロボット８６１は、搬送ロボット８４１と同様に、先端部に基板を保持する保持部が設けられたアームを有し、旋回することによりアームの先端部の向きを変更することができる。また、保持部は、例えば静電チャックであり、基板Ｗ１、Ｗ２における接合面側とは反対側を吸着保持する。

【0019】

活性化処理装置２は、基板の接合面に対して、窒素ガスを用いた反応性イオンエッチングと窒素ラジカルの照射との少なくとも一方を行うことにより接合面を活性化する活性化処理を行う。活性化処理装置２は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）を発生させる装置であり、図４に示すように、ステージ２１０と、処理チャンバ２１２と、プラズマチャンバ２１３と、プラズマチャンバ２１３の外側に巻回された誘導コイル２１５と、誘導コイル２１５へ高周波電流を供給する高周波電源２１６と、を有する。プラズマチャンバ２１３は、例えば石英ガラスから形成されている。また、活性化処理装置２は、窒素ガス供給部２２０Ａと、酸素ガス供給部２２０Ｂと、を有する。窒素ガス供給部２２０Ａは、窒素ガス貯留部２２１Ａと、供給弁２２２Ａと、供給管２２３Ａと、を有する。酸素ガス供給部２２０Ｂは、酸素ガス貯留部２２１Ｂと、供給弁２２２Ｂと、供給管２２３Ｂと、を有する。ステージ２１０には、基板Ｗ１、Ｗ２が載置される。処理チャンバ２１２は、プラズマチャンバ２１３内に連通している。処理チャンバ２１２は、排気管２０１ｂと排気弁２０１ｃとを介して真空ポンプ２０１ａに接続されている。活性化処理装置２は、排気弁２０１ｃを開状態にして真空ポンプ２０１ａを作動させて処理チャンバ２１２内の気体を、排気管２０２ｂを通して処理チャンバ２１２外へ排出することにより、処理チャンバ２１２内の気圧を低減（減圧）する。

【0020】

高周波電源２１６としては、誘導コイル２１５へ例えば２７ＭＨｚの高周波電流を供給するものを採用することができる。そして、プラズマチャンバ２１３内にＮ_２ガスが導入された状態で、高周波電流が誘導コイル２１５へ供給されると、プラズマチャンバ２１３内にプラズマＰＬＭが形成される。ここで、誘導コイル２１５によりプラズマチャンバ２１３内にプラズマ中に含まれるイオンがトラップされるため、プラズマチャンバ２１３と処理チャンバ２１２との間の部分にトラップ板が無い構成であってもよい。誘導コイル２１５と、高周波電源２１６と、窒素ガス供給部２２０Ａとから、プラズマチャンバ２１３内にプラズマＰＬＭを発生させステージ２１０に支持された基板Ｗ１、Ｗ２の接合面へプラズマ中のＮ_２ラジカルを供給するプラズマ発生源が構成される。なお、ここでは、活性化処理装置２として、誘導コイル２１５と、高周波電源２１６と、を備えるＩＣＰを発生させる装置である例について説明したが、これに限定されるものではなく、代わりにプラズマチャンバ２１３の外側に配置された平板電極と平板電極に電気的に接続された高周波電源と、プラズマチャンバ２１３と処理チャンバ２１２との間の部分に配置されプラズマ中のイオンをトラップするトラップ板と、を備える容量結合プラズマ（ＣＣＰ：Capacitively Coupled Plasma）を発生させる装置であってもよい。この場合、高周波電源としては、例えば２７ＭＨｚの高周波バイアスを印加するものを採用することができる。そして、高周波電源からプラズマチャンバ内へ供給される電力は、例えば２５０Ｗに設定される。バイアス印加部２１７は、ステージ２１０に支持された基板Ｗ１、Ｗ２に高周波バイアスを印加する高周波電源である。このバイアス印加部２１７としては、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波バイアスを発生させるものを採用することができる。このように、バイアス印加部２１７により基板Ｗ１、Ｗ２に高周波バイアスを印加することにより、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面の近傍に運動エネルギを有するイオンが繰り返し基板Ｗ１、Ｗ２に衝突するシース領域が発生する。そして、このシース領域に存在する運動エネルギを有するイオンにより基板Ｗ１、Ｗ２の接合面がエッチングされる。

【0021】

図１に戻って、接合装置１は、活性化処理装置２において活性化処理された後、洗浄装置３により接合面が洗浄された基板Ｗ１、Ｗ２同士を接合する。接合装置１は、図５に示すように、チャンバ１２０と、ステージ１４１と、ヘッド１４２と、ステージ駆動部１４３と、ヘッド駆動部１４４と、支持機構１４７と、基板加熱部１４８１、１４８１と、位置測定部１５０と、除振ユニット１６０と、を備える。なお、以下の説明において、適宜図５の±Ｚ方向を上下方向、ＸＹ方向を水平方向として説明する。ステージ１４１とヘッド１４２とは、チャンバ１２０内において、鉛直方向で互いに対向し且つステージ１４１がヘッド１４２よりも－Ｚ方向側に位置するように配置されている。ステージ１４１は、その＋Ｚ方向側の面で基板Ｗ１を保持する第１保持部であり、ヘッド１４２は、その－Ｚ方向側の面で基板Ｗ２を保持する第２保持部である。ステージ１４１とヘッド１４２とは、例えば透光性を有するガラスのような透光性材料から形成されている。ステージ１４１およびヘッド１４２には、それぞれ、基板Ｗ１、Ｗ２を保持する静電チャック（図示せず）と、基板Ｗ１、Ｗ２の中央部を押圧する押圧機構１４３１、１４３２と、が設けられている。

【0022】

チャンバ１２０は、基板Ｗ１、Ｗ２が配置される領域Ｓ１を予め設定された基準真空度以上の真空度で維持する第１チャンバである。チャンバ１２０は、排気管１２１ｂと排気弁１２１ｃとを介して真空ポンプ１２１ａに接続されている。排気弁１２１ｃを開状態にして真空ポンプ１２１ａを作動させると、チャンバ１２０内の気体が、排気管１２１ｂを通してチャンバ１２０外へ排出され、チャンバ１２０内が減圧雰囲気で維持される。また、排気弁１２１ｃの開閉量を変動させて排気量を調節することにより、チャンバ１２０内の気圧（真空度）を調節することができる。また、チャンバ１２０の一部には、位置測定部１５０により基板Ｗ１、Ｗ２間における相対位置を測定するために使用される窓部１５３が設けられている。また、チャンバ１２０の一部には、基板Ｗ１、Ｗ２を入出させるための開口部１２０ａが設けられている。そして、ゲート１２１１が、チャンバ１２０の開口部１２０ａを覆うように設けられている。

【0023】

ステージ駆動部１４３は、ステージ１４１をＸＹ方向へ移動させたり、Ｚ軸周りに回転させたりすることができる保持部駆動部である。ステージ駆動部１４３が、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ軸周りの回転方向において、ステージ１４１をヘッド１４２に対して相対的に移動させることにより、ステージ１４１に保持された基板Ｗ１とヘッド１４２に保持された基板Ｗ２とのアライメントが可能となる。

【0024】

ヘッド駆動部１４４は、ヘッド１４２を鉛直上方または鉛直下向（図５の矢印ＡＲ１参照）へ昇降させる。また、ヘッド駆動部１４４は、ヘッド１４２のステージ１４１に対する傾きを調整するためのピエゾアクチュエータ１４１１と、ヘッド１４２に加わる圧力を測定するための圧力センサ１４１２と、を有する。圧力センサ１４１２は、例えばヘッド１４２が平面視で円形である場合、ヘッド１４２の周方向における３箇所に配設されている。

【0025】

ヘッド駆動部１４４は、ヘッド１４２を鉛直方向へ移動させることにより、ステージ１４１とヘッド１４２とを互いに近づけたり、ヘッド１４２をステージ１４１から遠ざけたりする。ヘッド駆動部１４４がヘッド１４２を鉛直下方へ移動させることにより、ステージ１４１に保持された基板Ｗ１とヘッド１４２に保持された基板Ｗ２とが接触する。そして、基板Ｗ１、Ｗ２同士が接触した状態においてヘッド駆動部１４４がヘッド１４２に対してステージ１４１に近づく方向への駆動力を作用させると、基板Ｗ２が基板Ｗ１に押し付けられる。また、ヘッド駆動部１４４には、ヘッド駆動部１４４がヘッド１４２に対してステージ１４１に近づく方向へ作用させる駆動力を測定する圧力センサ１４８が設けられている。圧力センサ１４８の測定値から、ヘッド駆動部１４４により基板Ｗ２が基板Ｗ１に押し付けられたときに基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に作用する圧力が検出できる。圧力センサ１４８は、例えばロードセルから構成される。

【0026】

支持機構１４７は、チャンバ１２０内へ搬送される基板Ｗ１、Ｗ２を受け取る。支持機構１４７は、基板Ｗ１、Ｗ２を支持する支持部材１４７１と、支持部材１４７１を昇降させる支持部材駆動部１４７２と、を有する。支持部材１４７２は、略Ｌ字状の形状を有し、先端部がステージ１４１の周部に形成された段部（図示せず）まで延在している。また、支持機構１４７は、例えば３つ設けられ、この場合、支持部材１４７１は、基板Ｗ１、Ｗ２の周部における３箇所を支持する。また、支持部材１４７１の先端部には、先端部で基板Ｗ１、Ｗ２を支持する突起（図示せず）が配設されていてもよい。そして、支持機構１４７は、支持部材１４７１の先端部がステージ１４１に載置された基板Ｗ１、Ｗ２の周部に当接した状態で、支持部材１４７１を＋Ｚ方向へ駆動することにより、基板Ｗ１、Ｗ２を持ち上げる。この支持機構１４７は、ステージ１４１に固定されており、ステージ１４１とともに移動する。

【0027】

位置測定部１５０は、鉛直方向に直交する方向（ＸＹ方向、Ｚ軸周りの回転方向）における、基板Ｗ１と基板Ｗ２との位置ずれ量を測定する。位置測定部１５０は、第１撮像部１５１と、第２撮像部１５２と、ミラー１５４、１５５と、を有する。第１撮像部１５１と第２撮像部１５２とは、ステージ１４１における基板Ｗ１を保持する側とは反対側に配置されている。第１撮像部１５１および第２撮像部１５２は、それぞれ、撮像素子（図示せず）と同軸照明系（図示せず）とを有している。同軸照明系の光源としては、基板Ｗ１、Ｗ２およびステージ１４１、チャンバ１２０に設けられた窓部１５３を透過する光（例えば赤外光）を出射する光源が用いられる。

【0028】

例えば図６Ａおよび図６Ｂに示すように、基板Ｗ１には、２つのアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ１ｂが設けられ、基板Ｗ２には、２つのアライメントマークＭＫ２ａ、ＭＫ２ｂが設けられている。接合装置１は、位置測定部１５０により両基板Ｗ１、Ｗ２に設けられた各アライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ａ、ＭＫ２ｂの位置を認識しながら、両基板Ｗ１、Ｗ２の位置合わせ動作（アライメント動作）を実行する。より詳細には、接合装置１は、まず、位置測定部１５０により基板Ｗ１、Ｗ２に設けられたアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ａ、ＭＫ２ｂを認識しながら、基板Ｗ１、Ｗ２の大まかなアライメント動作（ラフアライメント動作）を実行して、２つの基板Ｗ１、Ｗ２を対向させる。その後、接合装置１は、位置測定部５００により２つの基板Ｗ１、Ｗ２に設けられたアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ２ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ｂを同時に認識しながら、更に精緻なアライメント動作（ファインアライメント動作）を実行する。

【0029】

ここで、図５の破線矢印ＳＣ１、ＳＣ２に示すように、第１撮像部１５１の同軸照明系の光源から出射された光は、ミラー１５４で反射されて上方に進行し、窓部１５３および基板Ｗ１、Ｗ２の一部あるいは全部を透過する。基板Ｗ１、Ｗ２の一部あるいは全部を透過した光は、基板Ｗ１、Ｗ２のアライメントマークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａで反射され、下向きに進行し、窓部１５３を透過してミラー１５４で反射されて第１撮像部１５１の撮像素子に入射する。また、第２撮像部５０２の同軸照明系の光源から出射された光は、ミラー１５５で反射されて上方に進行し、窓部１５３および基板Ｗ１、Ｗ２の一部あるいは全部を透過する。基板Ｗ１、Ｗ２の一部あるいは全部を透過した光は、基板Ｗ１、Ｗ２のアライメントマークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａで反射され、下向きに進行し、窓部１５３を透過してミラー１５５で反射されて第２撮像部１５２の撮像素子に入射する。このようにして、位置測定部１５０は、図７Ａおよび図７Ｂに示すように、２つの基板Ｗ１、Ｗ２のアライメントマークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａを含む撮影画像ＧＡａと、２つの基板Ｗ１、Ｗ２のアライメントマークＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂを含む撮影画像ＧＡｂと、を取得する。なお、第１撮像部１５１による撮影画像ＧＡａの撮影動作と第２撮像部１５２による撮影画像ＧＡｂの撮影動作とは、略同時に実行される。また、光源がヘッド１４２に設けられており、光源からの光が、ヘッド１４２側から第１撮像部１５１および第２撮像部１５２に導入される構成であってもよい。

【0030】

図５に戻って、基板加熱部１４８１、１４８２は、例えば電熱ヒータであり、それぞれステージ１４１、ヘッド１４２に設けられている。基板加熱部１４８１、１４８２は、ステージ１４１およびヘッド１４２に保持されている基板Ｗ１，Ｗ２に熱を伝達することにより基板Ｗ１、Ｗ２を加熱する。また、基板加熱部１４８１、１４８２の発熱量を調節することにより、基板Ｗ１，Ｗ２やそれらの接合面の温度を調節できる。また、基板加熱部１４８１、１４８２は、加熱部駆動部（図示せず）に接続されており、加熱部駆動部は、図１に示す制御部９から入力される制御信号に基づいて、基板加熱部１４８１、１４８２へ電流を供給することにより基板加熱部１４８１、１４８２を発熱させる。

【0031】

除振ユニット１６０は、いわゆるアクティブ除振台であり、チャンバ１２０、ステージ１４１、ヘッド１４２、ステージ駆動部１４３、ヘッド駆動部１４４、基板加熱部１４８１、１４８２および位置測定部１５０を纏めて支持する。除振ユニット１６０は、図８に示すうように、トッププレート１６１と、トッププレート１６１の鉛直下方、即ち、－Ｚ方向側に配置されるベースプレート１６５と、防振機構を有しベースプレート１６５に固定されるとともに、＋Ｚ方向側においてトッププレート１６１を鉛直方向および水平方向へ移動自在に支持するプレート支持部１６２と、を有する。ここで、チャンバ１２０、ステージ１４１、ヘッド１４２、ステージ駆動部１４３、ヘッド駆動部１４４、基板加熱部１４８１、１４８２および位置測定部１５０は、トッププレート１６１の鉛直上方側、即ち、＋Ｚ方向側に設置される。プレート支持部１６２は、例えば空気バネ、コイルバネ等を用いた防振機構を有し、トッププレート１６１を鉛直方向および水平方向に沿って移動自在に支持する。また、除振ユニット１６０は、更に、トッププレート１６１に伝達する振動を検出する振動検出部１６４と、トッププレート１６１をプレート支持部１６２に対して相対的に移動させるプレート駆動部１６３と、トッププレート１６１に伝達する振動を低減するようにプレート駆動部１６３を制御する除振制御部１６９と、を有する。振動検出部１６４は、トッププレート１６１に加わる３次元方向、即ち、ＸＹＺ方向における振動を検出する。プレート駆動部４２３は、油圧式アクチュエータ、電磁式アクチュエータ、空気圧式アクチュエータ、ピエゾアクチュエータ、リニア式アクチュエータ等からなり、トッププレート１６１に対してＺ軸方向または水平方向へ作用する力を印加する。除振制御部１６９は、振動検出部１６４により検出される振動に基づいて、トッププレート１６１がその振動を相殺するように移動するようにプレート駆動部４２３を制御する。

【0032】

また、接合装置１は、図２Ａに示すように、チャンバ１２０の外側においてゲート１２１１を囲繞するように設けられた枠体７１３と、ゲート１２１１を駆動するゲート駆動部１２１２と、を備える。枠体７１３は、枠体７１２に対向して配置される第１枠体であり、搬送装置８４のシール部材７１１が第１状態になると、シール部材７１１が枠体７１３の全周に密着した状態となる。ところで、基板Ｗ１、Ｗ２を接合装置１のチャンバ１２０内へ搬送する際、その都度チャンバ１２０を大気開放してしまうと、基板Ｗ１、Ｗ２の搬送後に再度チャンバ１２０内の真空度を高めるまでに時間を要してしまう。このため、本実施の形態に係る接合システムでは、接合装置１のチャンバ１２０内を高い真空度で維持しつつ、ロードロック部８３および搬送装置８４のチャンバ８４３から接合装置１のチャンバ１２０へ基板Ｗ１、Ｗ２を搬送することが要請される。一方、接合装置１において基板Ｗ１、Ｗ２同士を接合する際には、搬送装置８４と接合装置１とが切り離された状態にして振動の影響を低減する必要がある。このため、本実施の形態に係る接合システムでは、前述のような枠体７１２、７１３とシール部材７１１とを備える構成となっている。

【0033】

図１に戻って、制御部９は、例えばパーソナルコンピュータを有する制御システムであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とメモリとを有する。メモリは、ＣＰＵが実行するプログラムを記憶する。制御部９は、圧力センサ１４８および位置測定部１５０から入力される計測信号を計測情報に変換して取得する。また、制御部９は、第１撮像部１５１および第２撮像部１５２から入力される撮影画像信号を撮影画像情報に変換して取得する。更に、制御部９は、保持部駆動部、ピエゾアクチュエータ１４１１、押圧機構を駆動する押圧駆動部、加熱部駆動部、ステージ駆動部４０３およびヘッド駆動部４０４それぞれへ制御信号を出力することによりこれらの動作を制御する。制御部９は、図７Ｂに示すように、第１撮像部５０１から取得した撮影画像ＧＡａに基づいて、基板Ｗ１、Ｗ２に設けられた１組のアライメントマークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ相互間の位置ずれ量ｄｘａ、ｄｙａを算出する。なお、図７Ｂは、１組のアライメントマークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａが互いにずれている状態を示している。同様に、制御部９は、第２撮像部５０２から取得した撮影画像ＧＡｂに基づいて、基板Ｗ１、Ｗ２に設けられた他の１組のアライメントマークＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂ相互間の位置ずれ量ｄｘｂ、ｄｙｂを算出する。その後、制御部９は、これら２組のアライメントマークの位置ずれ量ｄｘａ、ｄｙａ、ｄｘｂ、ｄｙｂと２組のマークの幾何学的関係とに基づいて、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ軸周りの回転方向における２つの基板Ｗ１、Ｗ２の相対的な位置ずれ量ｄｘ、ｄｙ、ｄθを算出する。そして、制御部９は、算出した位置ずれ量ｄｘ、ｄｙ、ｄθが低減されるように、ヘッド４０２をＸ方向およびＹ方向へ移動させたり、Ｚ軸周りに回転させたりする。このようにして、接合装置１は、２つの基板Ｗ１、Ｗ２の水平方向における位置ずれ量ｄｘ、ｄｙ、ｄθを補正するアライメント動作を実行する。また、制御部９は、活性化処理装置２、搬送装置８２、８４、８６、洗浄装置３、ゲート駆動部８３３２、８３２２、８５３２、８５２２、８６２２、８４２２、１２１２、シール駆動部７１４へ制御信号を出力することによりこれらの動作を制御する。

【0034】

次に、本実施の形態に係る接合システムについて、基板Ｗ１、Ｗ２が接合システムに投入されてから基板Ｗ１、Ｗ２が接合されて接合システムから取り出されるまでの動作の流れを図９乃至図１５を参照しながら説明する。ここで、基板Ｗ１、Ｗ２は、予め導入ポート８１１、８１２に配置されているものとする。基板Ｗ１、Ｗ２としては、例えば、Ｓｉ基板、ガラス基板、酸化物基板（例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）基板、アルミナ基板（Ａｌ_２Ｏ_３）等）、窒化物基板（例えば、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ））のいずれかからなる。なお、基板Ｗ１、Ｗ２の少なくとも一方は、その接合面に金属部分と絶縁膜とが露出しているものであってもよい。或いは、基板Ｗ１、Ｗ２の少なくとも一方は、その接合面に酸化物または窒化物を堆積することにより形成された絶縁膜が露出しているものであってもよい。ここでは、基板Ｗ１がガラス基板または酸化物基板であり、基板Ｗ２がＳｉ基板または窒化物基板であるとして説明する。また、導入ポート８１１には、例えば接合装置１においてヘッド１４２に保持される基板Ｗ２が配置され、導入ポート８１２には、例えば接合装置１においてステージ１４１に載置される基板Ｗ１が配置される。

【0035】

まず、図９に示すように、接合システムは、基板Ｗ１、Ｗ２を導入ポート８１１、８１２からロードロック部８５へ搬送する（ステップＳ１０１）。ここで、基板Ｗ２が導入ポート８１１に配置されている場合、搬送ロボット８２１は、図１０Ａの矢印ＡＲ１１に示すように、基板Ｗ２を導入ポート８１１から取り出す。そして、搬送ロボット８２１は、図１０Ａの矢印ＡＲ１２に示すように、基板Ｗ２を保持した状態で、搬送装置８２におけるロードロック部８５へ基板Ｗ２を搬入する位置まで移動する。なお、基板Ｗ１が、導入ポート８１２に配置されている場合、搬送ロボット８２１は、基板Ｗ１を導入ポート８１２から取り出した後、基板Ｗ１を保持した状態でそのまま待機する。次に、ロードロック部８５のゲート８５３１が開放されるとともに、搬送ロボット８２１が、図１０Ａの矢印ＡＲ１３に示すように、アームの先端部がロードロック部８５側を向くように旋回する。続いて、搬送ロボット８２１は、図１０Ｂの矢印ＡＲ１４に示すように、アームを伸張させることによりアームの先端部をロードロック部８５のチャンバ８５１内へ挿入する。そして、基板Ｗ１、Ｗ２が、アームの先端部からロードロック部８５のチャンバ８５１内に設けられたステージへ移載される。その後、搬送ロボット８２１は、基板Ｗ１、Ｗ２のチャンバ８５１内のステージへの移載が完了すると、図１１Ａの矢印ＡＲ１５に示すように、アームを収縮させる。そして、ロードロック部８５は、ゲート８５３１を閉じた後、チャンバ８５１内を減圧する。

【0036】

次に、図９に示すように、接合システムは、基板Ｗ１、Ｗ２をロードロック部８５から活性化処理装置２へ搬送する（ステップＳ１０２）。ここで、図１１Ａに示すように、ロードロック部８５がゲート８５２１を開放した後、搬送ロボット８６１が、アームの先端部をロードロック部８５側に向けた状態でアームを伸張させる。そして、搬送ロボット８６１は、ロードロック部８５のチャンバ８５１内において、基板Ｗ１、Ｗ２がステージからアームの先端部へ移載されると、矢印ＡＲ１６に示すように、アームを収縮させることにより基板Ｗ１、Ｗ２をチャンバ８５１から取り出す。その後、ロードロック部８５は、ゲート８５２１を閉じる。次に、搬送ロボット８６１は、図１１Ｂの矢印ＡＲ１７に示すように、アームの先端部が活性化処理装置２側を向くように旋回する。そして、搬送装置８６は、ゲート８６２１を開放する。続いて、搬送ロボット８６１は、アームを伸張させてアームの先端部を活性化処理装置２内へ挿入する。そして、矢印ＡＲ１８に示すように、基板Ｗ１、Ｗ２が、搬送ロボット８６１のアームの先端部から活性化処理装置２のステージ２１０（図４参照）へ移載される。その後、搬送ロボット８６１がアームを収縮させた後、搬送装置８６は、ゲート８６２１を閉じる。

【0037】

図９に戻って、続いて、活性化処理装置２は、基板Ｗ１、Ｗ２それぞれの互いに接合される接合面の少なくとも一方に対して、窒素ガスを用いた反応性イオンエッチングと窒素ラジカルの照射との少なくとも一方を行うことにより接合面を活性化する活性化処理工程を行う（ステップＳ１０３）。ここにおいて、活性化処理装置２は、接合面を活性化処理する対象となる基板の種類によって処理シーケンスが異なる。活性化処理装置２は、基板Ｗ１、即ち、ガラス基板または酸化物基板の接合面を活性化処理する場合、まず、図２に示す供給弁２２２Ａを開くことにより窒素ガス貯留部２２１Ａから供給管２２３Ａを通じて処理チャンバ２１２内にＮ_２ガスを導入する。次に、活性化処理装置２は、高周波電源２１６から誘導コイル２１５への高周波電流の供給を停止させた状態で、バイアス印加部２１７によりステージ２１０に載置された基板Ｗ１、Ｗ２に高周波バイアスを印加する。これにより、基板Ｗ１の接合面に対して、Ｎ_２ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）が行われる。続いて、活性化処理装置２は、高周波電源２１６から誘導コイル２１５への高周波電流の供給を開始して、Ｎ_２ガスでプラズマを発生させる。このとき、活性化処理装置２は、バイアス印加部２１７による基板Ｗ１への高周波バイアスの印加を停止する。このようにして、基板Ｗ１の接合面にＮ_２ラジカルが照射される。

【0038】

一方、活性化処理装置２は、基板Ｗ２、即ち、Ｓｉまたは窒化物基板の接合面を活性化処理する場合、まず、供給弁２２２Ｂを開くことにより酸素ガス貯留部２２１Ｂから供給管２２３Ｂを通じて処理チャンバ２１２内にＯ_２ガスを導入する。次に、活性化処理装置２は、高周波電源２１６から誘導コイル２１５への高周波電流の供給を停止させた状態で、バイアス印加部２１７によりステージ２１０に載置された基板Ｗ２に高周波バイアスを印加する。これにより、基板Ｗ２の接合面に対して、Ｏ_２ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）が行われる。続いて、活性化処理装置２は、供給弁６２２Ｂを閉じてＯ_２ガス貯留部６２１Ｂからチャンバ６１２内へのＯ_２ガスの供給を停止することにより、チャンバ６１２内のＯ_２ガスを排気する。その後、活性化処理装置２は、供給弁２２２Ａを開くことにより窒素ガス貯留部２２１Ａから供給管２２３Ａを通じて処理チャンバ２１２内にＮ_２ガスを導入する。その後、活性化処理装置２は、高周波電源２１６から誘導コイル２１５への高周波電流の供給を開始して、Ｎ_２ガスでプラズマを発生させる。このとき、活性化処理装置２は、バイアス印加部２１７による基板Ｗ２への高周波バイアスの印加を停止する。このようにして、基板Ｗ２の接合面にＮ_２ラジカルが照射される。

【0039】

図９に戻って、その後、搬送装置８６が、基板Ｗ１、Ｗ２を活性化処理装置からロードロック部８５へ搬送する（ステップＳ１０４）。ここでは、搬送装置８６がゲート８６２１を開放すると、搬送ロボット８６１が、アームを伸張させてアームの先端部を活性化処理装置２内へ挿入する。そして、活性化処理装置２内において、基板Ｗ１、Ｗ２がステージ２１０からアームの先端部へ移載される。次に、搬送ロボット８６１は、アームを収縮させることにより、図１２Ａの矢印ＡＲ１９に示すように、基板Ｗ１、Ｗ２を活性化処理装置２から取り出す。続いて、搬送ロボット８６１は、矢印ＡＲ２０に示すように、アームの先端部がロードロック部８５側を向くように旋回すると、ロードロック部８５のゲート８５２１が開放される。その後、搬送ロボット８６１が、アームを伸張させてアームの先端部をロードロック部８５のチャンバ８５１内へ挿入する。そして、基板Ｗ１、Ｗ２がアームの先端部からチャンバ８５１内のステージへ移載される。次に、搬送ロボット８６１が、図１２Ｂの矢印ＡＲ２１に示すように、アームを収縮させるとともに、ロードロック部８５がゲート８５２１を閉じる。

【0040】

次に、搬送装置８２は、基板Ｗ１、Ｗ２をロードロック部８５から洗浄装置３へ搬送する（ステップＳ１０５）。ここで、ロードロック部８５がゲート８５３１を開放した後、搬送ロボット８２１が、アームの先端部をロードロック部８５側に向けた状態でアームを伸張させてアームの先端部をロードロック部８５のチャンバ８５１内へ挿入する。そして、基板Ｗ１、Ｗ２が、チャンバ８５１内のステージから搬送ロボット８２１のアームの先端部へ移載される。その後、搬送ロボット８２１が、図１２Ｂの矢印ＡＲ２２に示すように、アームを収縮させることにより基板Ｗ１、Ｗ２をロードロック部８５から取り出した後、ロードロック部８５はゲート８５３１を閉じる。次に、搬送ロボット８２１は、矢印ＡＲ２３に示すように、アームの先端部が洗浄装置３側を向くように旋回する。続いて、搬送ロボット８２１は、図１３Ａの矢印ＡＲ２４に示すように、基板Ｗ１、Ｗ２を保持した状態で、搬送装置８２における基板Ｗ１、Ｗ２を洗浄装置３へ搬入する位置まで移動する。その後、搬送ロボット８２１が、アームを伸張させてアームの先端部を洗浄装置３内へ挿入する。そして、矢印ＡＲ２５に示すように、基板Ｗ１、Ｗ２が搬送ロボット８２１のアームの先端部から洗浄装置３のステージへ移載される。

【0041】

図９に戻って、続いて、洗浄装置３は、水を基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に吹き付けながら接合面を洗浄する水洗浄工程を実行する（ステップＳ１０６）。ここで、洗浄装置３は、洗浄ヘッドから超音波を印加した水を基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に吹き付けながら、基板Ｗ１、Ｗ２が載置されたステージをＸＹ方向へスキャンさせて基板Ｗ１、Ｗ２の接合面全面を洗浄する。これにより、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に付着した異物が除去される。続いて、洗浄装置３は、洗浄ヘッドによる水の吐出を停止させてから、ステージを回転させることにより基板をスピン乾燥することにより洗浄処理を完了する。

【0042】

その後、搬送装置８２が、基板Ｗ１、Ｗ２を洗浄装置３からロードロック部８３へ搬送する（ステップＳ１０７）。ここでは、搬送ロボット８２１が、アームを伸張させてアームの先端部を洗浄装置３内へ挿入し、基板Ｗ１、Ｗ２をステージからアームの先端部へ移載する。次に、搬送ロボット８２１は、アームを収縮させることにより、図１３Ｂの矢印ＡＲ２６に示すように、基板Ｗ１、Ｗ２を洗浄装置３から取り出す。続いて、搬送ロボット８２１は、矢印ＡＲ２７に示すように、基板Ｗ１、Ｗ２を保持した状態で、アームの先端部がロードロック部８３側を向くように旋回する。その後、ロードロック部８３がゲート８３３１を開放すると、搬送ロボット８２１が、図１４Ａの矢印ＡＲ２９に示すように、アームを伸張させることによりアームの先端部をロードロック部８３のチャンバ８３１内へ挿入する。そして、基板Ｗ１、Ｗ２が、アームの先端部からチャンバ８３１内のステージへ移載される。次に、搬送ロボット８２１は、基板Ｗ１、Ｗ２のチャンバ８３１内のステージへの移載が完了すると、図１４Ｂの矢印ＡＲ３０に示すように、アームを収縮させる。そして、ロードロック部８３がゲート８３３１を閉じる。

【0043】

図９に戻って、次に、搬送装置８４のシール駆動部７１４が、気体をシール部材７１１の充填領域Ｓ７１へ充填することにより、シール部材７１１を図２Ａに示す第２状態から図２Ｂに示す第１状態にするシール部材当接工程を実行する（ステップＳ１０８）。図９に戻って、続いて、搬送装置８４が第２ゲートであるゲート８４２１を開放する第２ゲート開放工程を実行する（ステップＳ１０９）。これにより、図２Ｂに示す枠体７１３と枠体７１２との間の領域Ｓ７２に存在する空気が、搬送装置８４のチャンバ８４３内に存在する気体を排気するための真空ポンプにより領域Ｓ７２外へ排出される。その後、図９に示すように、接合装置１が第１ゲートであるゲート１２１１を開放する第１ゲート開放工程を実行する（ステップＳ１１０）。

【0044】

次に、搬送装置８４が、基板Ｗ１、Ｗ２をロードロック部８３から接合装置１へ搬送する搬送工程を実行する（ステップＳ１１１）。ここでは、ロードロック部８３がゲート８３２１を開放した後、搬送ロボット８４１が、アームの先端部をロードロック部８３側に向けた状態でアームを伸張させてアームの先端部をロードロック部８３のチャンバ８３１内に挿入する。そして、ロードロック部８３のチャンバ８３１内において、基板Ｗ１、Ｗ２が、ステージからアームの先端部へ移載されると、搬送ロボット８４１は、図１４Ｂの矢印ＡＲ３１に示すように、アームを収縮させることにより基板Ｗ１、Ｗ２をロードロック部８３から取り出す。次に、ロードロック部８３がゲート８３２１を閉じる。続いて、搬送ロボット８４１は、図１５Ａ矢印ＡＲ３１に示すように、アームの先端部が接合装置１側を向くように旋回する。ここで、搬送ロボット８４１は、ロードロック部８３から接合装置１においてヘッド１４２に支持される基板Ｗ２を取り出した場合、旋回すると同時にアームの先端部を反転させる。その後、搬送ロボット８４１は、アームを伸張させてアームの先端部を接合装置１内へ挿入する。そして、図１５Ｂの矢印ＡＲ３２に示すように、基板Ｗ２が、搬送ロボット８４１のアームの先端部から接合装置１のヘッド１４２へ移載される、或いは、基板Ｗ１が、搬送ロボット８４１のアームの先端部から接合装置１のステージ１４１へ移載される。そして、搬送ロボット８４１が、アームを収縮させる。

【0045】

図９に戻って、続いて、接合装置１がゲート１２１１を閉じ、搬送装置８４がゲート８４２１を閉じる（ステップＳ１１２）。その後、搬送装置８４のシール駆動部７１４が、シール部材７１１の充填領域Ｓ７１内の気体を排出することによりシール部材７１１を収縮させることで、シール部材を接合装置１の枠体７１３から離間した第２状態にする離脱工程を実行する（ステップＳ１１３）。

【0046】

その後、接合装置１は、基板Ｗ１、Ｗ２同士を予め設定された距離まで接近させた後、位置測定部１５０により測定される位置ずれ量に基づいて、基板Ｗ２の基板Ｗ１に対する位置決め（アライメント）を行う位置決め工程を実行する（ステップＳ１１４）。次に、接合装置１は、ヘッド１４２を再びステージ１４１に近づけることにより、２つの基板Ｗ１、Ｗ２を接触させた後、２つの基板Ｗ１、Ｗ２が互いに密着する方向へ圧力を加えるとともに基板Ｗ１、Ｗ２を加熱することにより、２つの基板Ｗ１、Ｗ２を接合する（ステップＳ１１５）。このとき、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面同士は、ＯＨ基または水分子により覆われている。これにより、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面同士を接触させることにより、基板Ｗ１、Ｗ２同士が、ＯＨ基間または水分子間の水素結合により仮接合される。ここで、接合装置１は、押圧機構１４３１、１４３２により基板Ｗ１、Ｗ２の中央部を押圧して撓ませた状態で基板Ｗ１、Ｗ２の中央部同士を突き合わせた後、基板Ｗ１、Ｗ２の中央部から周部に向かって接合面同士を接触させることにより基板Ｗ１、Ｗ２同士を仮接合する。

【0047】

続いて、搬送装置８４のシール駆動部７１４が、再び、シール部材７１１を前述の第２状態から前述の第１状態にするシール部材当接工程を実行する（ステップＳ１１６）。その後、搬送装置８４がゲート８４２１を開放する第２ゲート開放工程を実行した後（ステップＳ１１７）、接合装置１がゲート１２１１を開放する第１ゲート開放工程を実行する（ステップＳ１１８）。次に、搬送装置８４が、互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２を接合装置１からロードロック部８４へ搬送する（ステップＳ１１９）。ここでは、搬送ロボット８４１が、アームを伸張させてアームの先端部を接合装置１内へ挿入する。そして、互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２が、接合装置１のステージ１４１またはヘッド１４２から搬送ロボット８４１のアームの先端部へ移載される。次に、搬送ロボット８４１が、アームを収縮させることにより、接合装置１から互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２を取り出す。続いて、搬送ロボット８４１は、アームの先端部がロードロック部８３側を向くように旋回する。その後、搬送ロボット８４１が、アームの先端部をロードロック部８３側に向けた状態でアームを伸張させることによりアームの先端部をロードロック部８３のチャンバ８３１内へ挿入する。そして、チャンバ８３１内において、互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２が、アームの先端部からステージへ移載されると、搬送ロボット８４１は、アームを収縮させる。

【0048】

その後、接合装置１がゲート１２１１を閉じ、搬送装置８４がゲート８４２１を閉じる（ステップＳ１２０）。このとき、搬送装置８４のシール駆動部７１４が、適宜シール部材７１１を収縮させることで、シール部材を接合装置１の枠体７１３から離間した第２状態にする離脱工程を実行する。

【0049】

次に、搬送装置８２が、互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２をロードロック部８３から取り出しポート８１３へ搬送する（ステップＳ１２１）。ここで、ロードロック部８３がチャンバ８３１内を大気開放した後ゲート８３３１を開放すると、搬送ロボット８２１が、アームの先端部をロードロック部８３側に向けた状態でアームを伸張させてアームの先端部をチャンバ８３１内へ挿入する。そして、互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２が、チャンバ８３１内のステージから搬送ロボット８２１のアームの先端部へ移載される。その後、搬送ロボット８２１が、アームを収縮させることにより互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２をロードロック部８３から取り出した後、ロードロック部８３がゲート８３３１を閉じる。続いて、搬送ロボット８２１は、アームの先端部がロードロック部８３側とは反対側を向くように旋回する。その後、搬送ロボット８２１は、互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２を保持した状態で、アームを伸張させてアームの先端部を取り出しポート８１３内へ挿入して互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２を取り出しポート８１３内に配置する。

【0050】

ここで、接合装置１において、除振ユニット１６０が互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２の位置ずれ量に与える影響について説明する。図１６において、周波数スペクトルＳＰＥ１は、除振ユニット１６０によりプレート駆動部１６３が動作している場合のステージ１４１およびヘッド１４２振動振幅の周波数依存性を示し、周波数スペクトルＳＰＥ２は、除振ユニット１６０のプレート駆動部１６３が停止している場合のステージ１４１およびヘッド１４２の振動振幅の周波数依存性を示す。また、破線は、０．１μｍの振動振幅を示すラインである。図１６に示すように、周波数スペクトルＳＰＥ２は、６Ｈｚ付近において、振幅が０．１μｍを超えていた。これに対して、周波数スペクトルＳＰＥ１では、６Ｈｚ付近の振幅が０，１μｍ未満に低減されている。

【0051】

また、除振ユニット１６０のプレート駆動部１６３が停止している状態で接合した複数組の基板Ｗ１、Ｗ２の位置ずれ量と、除振ユニット１６０のプレート駆動部１６３が動作している状態で接合した複数組の基板Ｗ１、Ｗ２について、基板Ｗ１、Ｗ２同士の位置ずれ量を比較した。その結果、除振ユニット１６０のプレート駆動部１６３が停止している場合の位置ずれ量が１００ｎｍ程度であったのに対して、除振ユニット１６０のプレート駆動部１６３が動作している場合の位置ずれ量は４０ｎｍ程度に低減されることが判った。これは、除振ユニット１６０によりステージ１４１およびヘッド１４２の特に６Ｈｚ付近の周波数の振動成分の振幅が０．１μｍ未満に低減されたことにより、互いに接合される基板Ｗ１、Ｗ２同士の位置ずれ量が０．１μｍ以下に低減されたことを反映しているものと考えられる。その結果、位置ずれ量０．１μｍ以下の位置精度での基盤Ｗ１、Ｗ２同士の接合に成功した。

【0052】

以上説明したように、本実施の形態に係る接合システムでは、搬送装置８４が、接合装置１が設置された第１架台４２とは異なり且つ第１架台４２から離間して配置された第２架台４１に設置されている。そして、接合装置１が、搬送装置８４が接合装置１から離間した状態で、減圧下で基板Ｗ１に対する基板Ｗ２の位置決めを行う位置決め工程を実行した後、減圧下で基板Ｗ１，Ｗ２を接触させる接触工程を実行する。これにより、接合装置１において位置決め工程および接触工程を実行する際、搬送装置８４で発生した振動による位置ずれ量の誤差の影響が低減されるので、その分、基板Ｗ１、Ｗ２同士を高い位置精度で接合することができる。

【0053】

また、本実施の形態に係る接合装置１は、チャンバ１２０の外側においてゲート１２１１を囲繞するように設けられた枠体７１３を備える。一方、搬送装置８４は、チャンバ８４３の外側においてゲート８４２１を囲繞するように設けられ、枠体７１３に対向するとともに、枠体７１３から離間した状態で配置される枠体７１２と、シール部材７１１と、を備える。ここで、シール部材７１１は、枠体７１２における枠体７１３に対向する側において枠体７１２の全周に亘って配設され、充填領域Ｓ７１に気体が充填されることにより膨張して枠体７１３に密着し前述の第１状態をとり、充填領域Ｓ７１内の気体が排出されることにより収縮して枠体７１３から離間した第２状態をとる。これにより、搬送装置８４は、減圧下において、ロードロック部８３から接合装置１へ基板Ｗ１、Ｗ２を搬送することができる。

【0054】

更に、本実施の形態に係る制御部９は、基板Ｗ１、Ｗ２を接合装置１のチャンバ１２０内へ搬送する前に、シール駆動部７１４を制御してシール部材７１１を前述の第１状態にした後、ゲート駆動部８４２２を制御してゲート８４２１を開状態にし、その後、ゲート駆動部１２１２を制御してゲート１２１１を開状態にする。これにより、シール部７１１を第１状態にした直後においてゲート８４２１、１２１１の間の存在する空気が、チャンバ１２０側に流入することを抑制することができる。従って、チャンバ１２０内の真空度および清浄度を高めることができる。例えばチャンバ１２０が超高真空である場合、ゲート８４２１、１２１１の間に存在する空気が、チャンバ１２０内に流入すると、チャンバ１２０内の真空度をいわゆる超高真空に維持できなくなる。これに対して、本実施の形態に係る接合システムでは、ゲート８４２１、１２１１の間に存在する空気を搬送装置８４のチャンバ８４３側へ流出させるので、チャンバ１２０内の真空度をいわゆる超高真空に維持することができる。

【0055】

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は前述の実施の形態の構成に限定されるものではない。例えば図１７に示すように、接合装置２００１が載置される第１架台２０４２が、いわゆるアクティブ除振台であってもよい。なお、図１６において、実施の形態と同様の構成については図５と同一の符号を付している。ここで、接合装置２００１は、除振ユニットを備えていない点で実施の形態に係る接合装置１と相違する。第１架台２０４２は、接合装置２００１が鉛直上方、即ち、＋Ｚ方向側に設置されるトッププレート２４２１と、防振機構を有し、地面に設置されるとともに、＋Ｚ方向側においてトッププレート２４２１を移動自在に支持するプレート支持部２４２２と、を有する。プレート支持部２４２２は、例えば空気バネ、コイルバネ等を用いた防振機構を有し、トッププレート２４２１をＺ軸方向に沿って移動自在に支持する。また、第１架台２０４２は、更に、トッププレート４２１に伝達する振動を検出する振動検出部２４２４と、トッププレート２４２１をプレート支持部２４２２に対して相対的に移動させるプレート駆動部２４２３と、トッププレート２４２１に伝達する振動を低減するようにプレート駆動部２４２３を制御する除振制御部２４２９と、を有する。プレート駆動部２４２３および除振制御部２４２９は、実施の形態１で説明したプレート駆動部１６３および除振制御部１６９と同様の構成である。

【0056】

本構成によれば、接合装置２００１として除振ユニットを備えない構成とすることができるので、その分、接合装置２００１の構成の簡素化並びに軽量化を図ることができる。

【0057】

実施の形態では、搬送装置８４が、環状であり枠体７１２における接合装置１の枠体７１３に対向する側において枠体７１２の全周に亘って配設されたシール部材７１１を備える例について説明した。但し、これに限らず、例えば接合装置１が、環状であり枠体７１３における搬送装置８４の枠体７１２に対向する側において枠体７１３の全周に亘って配設されたシール部材（図示せず）を備えるものであってもよい。或いは、図１８に示すように、搬送装置８４が、シール部材が設けられていない枠体５７１２を備えており、接合装置１の枠体７１３と、枠体５７１２との間に、シール部材５７１１Ａ、５７１１Ｂが設けられた枠体５７１５が配置されたものであってもよい。枠体５７１５には、枠体５７１２、７１３それぞれに対向する面側に環状の溝５７１５ａ，５７１５ｂが形成されており、各溝５７１５ａ、５７１５ｂそれぞれに、環状のシール部材５７１１Ａ、５７１１Ｂが嵌入されている。或いは、シール部材５７１１Ａ、５７１１Ｂの内側の領域が連通してなる１つの環状のシール部材を構成するものであってもよい。

【0058】

実施の形態では、搬送装置８４が搬送ロボット８４１を備える例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば図１９に示すように、搬送装置３０８４が、長尺であり接合装置３００１のチャンバ３１２０に設けられた開口部３１２０ｂに挿通され一端部に基板Ｗ１、Ｗ２を保持する保持部３８４５が設けられた支持棒３８４１と、支持棒３８４１の他端部で支持棒３８４１を支持する支持体３８４２と、支持体３８４２を駆動する支持体駆動部３８４３と、を有するものであってもよい。なお、図１９において、実施の形態と同様の構成については図５と同一の符号を付している。ここで、接合装置３００１は、チャンバ３１２０以外の構成については実施の形態で説明した接合装置１と同様の構成である。また、搬送装置３０８４は、チャンバ３１２０内の真空度を維持するためにチャンバ３１２０の開口３１２０ｂの外周部と支持体３８４２との間に介在するベローズ３８４４を有する。支持体駆動部３８４３は、例えば支持体３８４２が固定されたスライダ（図示せず）をＸ軸方向へ摺動自在に支持するレール（図示せず）と、スライダをＸ軸方向へ駆動するためのボール螺子機構（図示せず）と、を有する。支持体駆動部３８４３は、矢印ＡＲ３００３に示すように、支持体３８４２を支持棒３８４１がチャンバ３１２０内へ挿脱される方向へ駆動することにより、基板Ｗ１、Ｗ２をロードロック部８３と接合装置３００１とのいずれか一方から他方へ搬送する。また、この搬送装置３０８４を採用する場合、接合装置１のチャンバ３１２０は、ロードロック部８３のゲート８３２１との間で枠体７１２、７１３およびシール部材７１１を介して接続される構成とすればよい。

【0059】

本構成によれば、ベローズ３８４４を採用した搬送手段であるため、チャンバ３１２０内をいわゆる超高真空状態で維持することができる。

【0060】

実施の形態において、２つの基板Ｗ１、Ｗ２のいずれか一方のみにＮ_２ＲＩＥ処理とＮ_２ラジカル処理とを行い、他方はＮ_２ＲＩＥ処理とＮ_２ラジカル処理との少なくとも一方を行わない活性化処理を行う構成であってもよい。

【0061】

実施の形態では、接合装置１が、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面全体が互いに接触した状態で、基板Ｗ１、Ｗ２に圧力を加えるとともに、熱処理を行う例について説明した。但し、これに限らず、例えば接合装置１が、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面全体が互いに接触した状態で、基板Ｗ１、Ｗ２に圧力を加えるだけで熱処理を行わない構成であってもよい。或いは、接合装置１が、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面全体が互いに接触した状態で、基板Ｗ１、Ｗ２の熱処理のみ実行し圧力を加えない構成であってもよい。また、接合装置１とは異なる装置において、基板Ｗ１、Ｗ２への加圧、熱処理が行われてもよい。例えば接合装置１が、基板Ｗ１、Ｗ２の仮接合までを実行し、その後、他の加熱装置（図示せず）において熱処理が行われてもよい。

【0062】

実施の形態では、活性化処理装置２において基板Ｗ１、Ｗ２の接合面を活性化する活性化処理を行う例について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば図２０に示す接合装置４００１のように、チャンバ１２０内において基板Ｗ１、Ｗ２の接合面へ粒子ビームを照射する粒子ビーム源１９１、１９２を備えるものであってもよい。なお、図２０において実施の形態と同様の構成については図５と同一の符号を付している。粒子ビーム源１９１、１９２としては、例えば高速原子ビーム（ＦＡＢ、Fast Atom Beam）源、イオンガン等を採用することができる。本変形例に係る接合システムは、実施の形態に係る接合システムにおいて、ロードロック部８５、搬送装置８６および活性化処理装置２を備えていない構成とすることができる。また、本変形例に係る接合システムでは、実施の形態に係る接合システムにおいて、搬送装置８４の代わりに図１９に示す搬送装置３０８４を採用してもよい。

【0063】

ここで、本変形例に係る接合システムについて、基板Ｗ１、Ｗ２が接合システムに投入されてから基板Ｗ１、Ｗ２が接合されて接合システムから取り出されるまでの動作の流れについて図２１を参照しながら説明する。まず、接合システムは、基板Ｗ１、Ｗ２を導入ポート８１１、８１２から洗浄装置３へ搬送する（ステップＳ４０１）。ここで、基板Ｗ１、Ｗ２としては、例えば、Ｓｉ基板、サファイア基板を含むアルミナ基板（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化ガリウム（Ｇａ_２Ｏ_３）、窒化物基板（例えば、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ））、ＧａＡｓ基板、炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板、タンタル酸リチウム（Ｌｔ：ＬｉＴａＯ_３）基板、ニオブ酸リチウム基板（Ｌｎ：ＬｉＮｂＯ_３）、ダイヤモンド基板などのいずれかからなる被接合物である。或いは、基板Ｗ１、Ｗ２として、接合面にＡｕ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ等の金属から形成された電極が設けられた基板であってもよい。

【0064】

次に、洗浄装置３は、水を基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に吹き付けながら接合面を洗浄する水洗浄工程を実行する（ステップＳ４０２）。水洗浄工程での処理内容は、実施の形態で説明したステップＳ１０６の処理と同様である。続いて、搬送装置８２が、基板Ｗ１、Ｗ２を洗浄装置３からロードロック部８３へ搬送する（ステップＳ４０３）。ここで、ロードロック部８３が、搬送された基板Ｗ１、Ｗ２を加熱するための基板加熱部（図示せず）を備えており、搬送された基板Ｗ１、Ｗ２を加熱することにより基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に付着した水分を除去するようにしてもよい。その後、搬送装置８４のシール駆動部７１４が、気体をシール部材７１１の充填領域Ｓ７１へ充填することにより、シール部材７１１を実施の形態で説明した図２Ａに示す第２状態から図２Ｂに示す第１状態にするシール部材当接工程を実行する（ステップＳ４０４）。図２０に戻って、次に、搬送装置８４がゲート８４２１を開放する第２ゲート開放工程を実行する（ステップＳ４０５）。続いて、接合装置４００１がゲート１２１１を開放する第１ゲート開放工程を実行する（ステップＳ４０６）。

【0065】

次に、搬送装置８４が、基板Ｗ１、Ｗ２をロードロック部８３から接合装置４００１へ搬送する搬送工程を実行する（ステップＳ４０７）。続いて、接合装置４００１がゲート１２１１を閉じ、搬送装置８４がゲート８４２１を閉じる（ステップＳ４０８）。その後、搬送装置８４のシール駆動部７１４が、シール部材７１１の充填領域Ｓ７１内の気体を排出することによりシール部材７１１を収縮させることで、シール部材を接合装置４００１の枠体７１３から離間した第２状態にする離脱工程を実行する（ステップＳ４０９）。

【0066】

次に、接合装置４００１は、チャンバ１２０内が減圧雰囲気の状態で２つの基板Ｗ１、Ｗ２それぞれの接合面を活性化する活性化処理工程を行う（ステップＳ４１０）。ここでは、接合装置４００１が、粒子ビーム源１９１、１９２から放射される粒子ビームを基板Ｗ１、Ｗ２の接合面へ照射することにより、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に対して活性化処理を行う。続いて、接合装置４００１は、基板Ｗ１、Ｗ２同士を予め設定された距離まで接近させた後、位置測定部１５０により測定される位置ずれ量に基づいて、基板Ｗ２の基板Ｗ１に対する位置決め（アライメント）を行う位置決め工程を実行する（ステップＳ４１１）。その後、接合装置４００１は、ヘッド１４２を再びステージ１４１に近づけることにより、２つの基板Ｗ１、Ｗ２を接触させた後、２つの基板Ｗ１、Ｗ２が互いに密着する方向へ圧力を加えることにより、２つの基板Ｗ１、Ｗ２を接合する（ステップＳ４１２）。本変形例の場合、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面には、活性化処理により形成されたダングリングボンドが存在する。これにより、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面同士を接触させることにより、基板Ｗ１、Ｗ２同士が、ダングリングボンドを介して接合される。例えば基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に金属領域が露出している場合には、基板Ｗ１、Ｗ２の加熱処理を併用してもよい。

【0067】

次に、搬送装置８４のシール駆動部７１４が、再び、シール部材７１１を前述の第２状態から前述の第１状態にするシール部材当接工程を実行する（ステップＳ４１３）。続いて、搬送装置８４がゲート８４２１を開放する第２ゲート開放工程を実行した後（ステップＳ４１４）、接合装置４００１がゲート１２１１を開放する第１ゲート開放工程を実行する（ステップＳ４１５）。その後、搬送装置８４が、互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２を接合装置１からロードロック部８４へ搬送する（ステップＳ４１６）。次に、接合装置４００１がゲート１２１１を閉じ、搬送装置８４がゲート８４２１を閉じる（ステップＳ４１７）。次に、搬送装置８２が、互いに接合された基板Ｗ１、Ｗ２をロードロック部８３から取り出しポート８１３へ搬送する（ステップＳ４１８）。

【0068】

本構成によれば、チャンバ１２０内をいわゆる超高真空状態で維持しながら活性化処理工程を行った後接合できるので、超高真空中での基板Ｗ１、Ｗ２同士の直接接合に適用できる。

【0069】

実施の形態では、接合装置１の除振ユニット１６０がいわゆるアクティブ除振台である例について説明したが、これに限らず、例えば除振ユニット１６０が、トッププレート１６１を、単に空気バネ、磁気バネ等の防振機構を有する支持部により支持してなるいわゆるパッシブ除振台であってもよい。

【0070】

実施の形態では、基板Ｗ１、Ｗ２同士を接合する例について説明したが、これに限らず、例えば基板とチップとを接合する構成であってもよい。

【0071】

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。

【0072】

本出願は、２０２１年３月３１日に出願された日本国特許出願特願２０２１－０５９９４４号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０２１－０５９９４４号の明細書、特許請求の範囲および図面全体を参照として取り込むものとする。

【産業上の利用可能性】

【0073】

本発明は、例えばＣＭＯＳ（Complementary MOS）イメージセンサやメモリ、演算素子、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）の製造に好適である。

【符号の説明】

【0074】

１，２００１，３００１，４００１：接合装置、２：活性化処理装置、３：洗浄装置、９：制御部、４１：第２架台、４２，３０４２：第１架台、８２，８４，８６，３０８４：搬送装置、８３，８５：ロードロック部、１２０，８３１，８４３，８５１，８６３，３１２０：チャンバ、１２０ａ，３１２０ｂ：開口部、１２１ａ，２０１ａ：真空ポンプ、１２１ｂ，２０１ｂ：排気管、１２１ｃ，２０１ｃ：排気弁、１４１：ステージ、１４２：ヘッド、１４３：ステージ駆動部、１４４：ヘッド駆動部、１４７：支持機構、１４８：圧力センサ、１５０：位置測定部、１５１：第１撮像部、１５２：第２撮像部、１５３：窓部、１５４，１５５：ミラー、１６１，２４２１：トッププレート、１６２，２４２２：プレート支持部、１６３，２４２３：プレート駆動部、１６４，２４２４：振動検出部、１６９，２４２９：除振制御部、１９１，１９２：粒子ビーム源、２１２：処理チャンバ、２１３：プラズマチャンバ、２１５：誘導コイル、２１６，２１７：高周波電源、２２０Ａ：窒素ガス供給部、２２０Ｂ：酸素ガス供給部、２２１Ａ：窒素ガス貯留部、２２１Ｂ：酸素ガス貯留部、２２２Ａ，２２２Ｂ：供給弁、２２３Ａ，２２３Ｂ：供給管、７１１，５７１１Ａ，５７１１Ｂ：シール部材、７１２，７１３，５７１２，５７１５：枠体、７１２ａ，５７１５ａ，５７１５ｂ：溝、７１４：シール駆動部、８１１，８１２：導入ポート、８１３：取り出しポート、８２１，８４１，８６１：搬送ロボット、１２１１，８３２１，８３３１，８４２１，８５２１，８５３１，８６２１：ゲート、１２１２，８３２２，８３３２，８４２２，８５２２，８５３２，８６２２：ゲート駆動部、１４３１，１４３２：押圧機構、１４７１：支持部材、１４７２：支持部材駆動部、１４８１，１４８１：基板加熱部、３８４１：支持棒、３８４２：支持体、３８４３：支持体駆動部、３８４４：ベローズ、３８４５：保持部、ＣＰＲ７：圧縮機、ＣＶ７：逆止弁、Ｌ７０：入排出管、Ｌ７１：導入管、Ｌ７２：排出管、Ｍ７１，Ｍ７２：圧力計、Ｔ７：タンク、Ｖ７１，Ｖ７２：電磁弁、Ｗ１，Ｗ２：基板

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図11A】

【図11B】

【図12A】

【図12B】

【図13A】

【図13B】

【図14A】

【図14B】

【図15A】

【図15B】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】