特許 7557961 検査装置、接合システムおよび検査方法

(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】2024-09-19

(45)【発行日】2024-09-30

(54)【発明の名称】検査装置、接合システムおよび検査方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/02 20060101AFI20240920BHJP

   G01N 21/956 20060101ALI20240920BHJP

   H01L 21/66 20060101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

H01L21/02 B

G01N21/956 A

H01L21/66 J

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020082962

(22)【出願日】2020-05-11

(65)【公開番号】P2021180202

(43)【公開日】2021-11-18

【審査請求日】2023-03-08

(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】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】三村 勇之

(72)【発明者】

【氏名】大塚 慶崇

(72)【発明者】

【氏名】寺田 尚司

【審査官】佐藤 靖史

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－０７２２４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０３４３４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－１２２５３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０１５４２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１４６４１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１８６３１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／０２

Ｇ０１Ｎ ２１／９５６

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１基板と第２基板とを接合して構成される重合基板を保持する基板保持部と、
前記重合基板の表面および底面の膨らみを検出する膨らみ検出部と、
各部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記膨らみ検出部で検出された前記重合基板の表面の膨らみと前記重合基板の底面の膨らみとが同じ箇所にあるか否かを検出し、前記表面の膨らみと前記底面の膨らみとが同じ箇所にある場合に、前記重合基板の表面の膨らみが前記重合基板における前記第１基板と前記第２基板との接合界面に発生したボイドに起因した歪みであると判別する
検査装置。

【請求項2】

前記膨らみ検出部は、基準高さに対する前記重合基板の表面の高低差を測定する表面変位計で構成される
請求項１に記載の検査装置。

【請求項3】

前記表面変位計は、前記重合基板に対して鉛直方向に対向する位置に設けられる
請求項２に記載の検査装置。

【請求項4】

前記膨らみ検出部は、前記重合基板の表面の高低差を画像解析で検出する表面検査器で構成される
請求項１に記載の検査装置。

【請求項5】

前記膨らみ検出部は、前記重合基板の表面全体を検出する
請求項１～４のいずれか一つに記載の検査装置。

【請求項6】

前記膨らみ検出部は、前記重合基板の表面の周縁部を検出する
請求項１～４のいずれか一つに記載の検査装置。

【請求項7】

第１基板と第２基板とを接合することによって重合基板を形成する接合装置と、
前記重合基板を検査する検査装置と、
各部を制御する制御部と、
を備え、
前記検査装置は、
前記重合基板を保持する基板保持部と、
前記重合基板の表面および底面の膨らみを検出する膨らみ検出部と、
を有し、
前記制御部は、前記膨らみ検出部で検出された前記重合基板の表面の膨らみと前記重合基板の底面の膨らみとが同じ箇所にあるか否かを検出し、前記表面の膨らみと前記底面の膨らみとが同じ箇所にある場合に、前記重合基板の表面の膨らみが前記重合基板における前記第１基板と前記第２基板との接合界面に発生したボイドに起因した歪みであると判別する
接合システム。

【請求項8】

前記接合装置は、向かい合う前記第１基板の接合面の周縁部と前記第２基板の接合面の周縁部との間に結露を抑制する結露抑制ガスを吐出する結露抑制ガス吐出部を有し、
前記制御部は、前記重合基板の周縁部にボイドが検出された場合に、前記結露抑制ガス吐出部から吐出される前記結露抑制ガスの吐出量を増加させる
請求項７に記載の接合システム。

【請求項9】

第１基板と第２基板とを接合して構成される重合基板の表面および底面の膨らみを検出する膨らみ検出工程と、
検出された前記重合基板の表面の膨らみと前記重合基板の底面の膨らみとが同じ箇所にあるか否かを検出し、前記表面の膨らみと前記底面の膨らみとが同じ箇所にある場合に、前記重合基板の表面の膨らみが前記重合基板における前記第１基板と前記第２基板との接合界面に発生したボイドに起因した歪みであると判別するボイド判別工程と、
を含む検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、検査装置、接合システムおよび検査方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体ウェハなどの基板同士を接合した重合基板の接合界面に発生したボイドを検査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】

【文献】特開昭６３－１３９２３７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、接合界面に発生したボイドを精度よく検出す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検査装置は、第１基板と第２基板とを接合して構成される重合基板を保持する基板保持部と、前記重合基板の表面の膨らみを検出する膨らみ検出部と、各部を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記膨らみ検出部で検出された前記重合基板の表面の膨らみに基づいて、前記重合基板における前記第１基板と前記第２基板との接合界面に発生したボイドを検出する。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、接合界面に発生したボイドを精度よく検出することができる。

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

【図9】図９は、実施形態に係る検査装置の構成を示す模式側面図である。

【図10】図１０は、実施形態に係る検査装置による検査方法を説明するための図である。

【図11】図１１は、実施形態に係る接合システムが実行する検査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、本願の開示する検査装置、接合システムおよび検査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した重合基板の接合界面に発生したボイドを検査する手法が知られている。

【0010】

しかしながら、従来技術では、重合基板の内部に酸化膜や金属膜が形成されていた場合、これらの膜で検査光である赤外光が吸収または反射されてしまうため、接合界面のボイドを精度よく検出することが困難であった。

【0011】

そこで、上述の問題点を克服し、接合界面に発生したボイドを精度よく検出することができる技術の実現が期待されている。

【0012】

＜接合システムの構成＞
まず、実施形態に係る接合システム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。

【0013】

図１に示す接合システム１は、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とを接合することによって重合基板Ｔを形成する。

【0014】

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。

【0015】

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」し、重合基板Ｔを「重合ウェハＴ」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基板の一例であり、重合ウェハＴは重合基板の一例である。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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

第１処理ブロックＧ１には、表面改質装置３０と、検査装置５０とが配置される。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を処理ガスのプラズマによって改質する。

【0024】

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。

【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。表面改質装置３０の詳細については後述する。

【0026】

検査装置５０は、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との接合時に重合ウェハＴの接合界面Ｔｊ（図１０参照）で発生したボイドＶ（図１０参照）の有無や位置を検査する。検査装置５０の詳細については後述する。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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６２、６３が下から順に２段に設けられる。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

＜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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

そして、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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

＜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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【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。

【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吸引管２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃがそれぞれ独立して設けられる。各吸引管２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃには、異なる真空ポンプ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃがそれぞれ接続される。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。

【0066】

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Ｗ１ａに対応している。そして、貫通孔２４３には、基板押圧機構２５０の押圧ピン２５３が挿通するようになっている。

【0067】

基板押圧機構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Ｗ１ａ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。

【0068】

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Ｗ１ａと下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ａとを当接させるスタータとなる。

【0069】

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。

【0070】

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。

【0071】

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。

【0072】

また、接合装置４１は、互いに向かい合う上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊの周縁部Ｗ１ｊｅと、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの周縁部Ｗ２ｊｅとに対して、結露を抑制する結露抑制ガスＧを吐出する結露抑制ガス吐出部２７０を有する。

【0073】

実施形態において、結露抑制ガスＧは、たとえば、ジュール・トムソン効果が高く、結露を抑制する効果のあるＨｅガスやＡｒガス、Ｎｅガス、窒素ガスなどの不活性ガスを含む。また、結露抑制ガスＧは、たとえば、水分含有量が少なく、結露を抑制する効果のある乾燥空気を含んでもよい。

【0074】

結露抑制ガス吐出部２７０は、本体部２７１と、結露抑制ガス供給源２７２と、流量調節器２７３と、バルブ２７４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。

【0075】

本体部２７１には、たとえば、環状の配管２７１ａが設けられている。そして、かかる配管２７１ａから、周方向に均等に配置された複数の吐出口２７１ｂが、互いに向かい合う上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊの周縁部Ｗ１ｊｅと、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの周縁部Ｗ２ｊｅとの間に向かうように形成されている。

【0076】

また、本体部２７１の配管２７１ａは、流量調節器２７３およびバルブ２７４を介して、結露抑制ガス供給源２７２に連通している。

【0077】

そして、結露抑制ガス供給源２７２から供給された結露抑制ガスＧは、流量調節器２７３およびバルブ２７４で流量制御され、配管２７１ａに導入される。さらに、結露抑制ガスＧは、互いに向かい合う上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊの周縁部Ｗ１ｊｅと、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの周縁部Ｗ２ｊｅとの間に向かって、吐出口２７１ｂから吐出される。

【0078】

また、本体部２７１には、複数の吐出口２７１ｂが周方向に均等に複数（たとえば、３０°間隔で１２箇所）形成されている。これにより、結露抑制ガス吐出部２７０は、互いに向かい合う上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊの周縁部Ｗ１ｊｅと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの周縁部Ｗ２ｊｅとの間に、結露抑制ガスＧを周方向に略均等に吐出することができる。

【0079】

なお、実施形態では、本体部２７１に複数の吐出口２７１ｂが周方向に均等に形成される例について示したが、本体部２７１に形成される吐出口は複数でなくともよい。たとえば、本体部２７１には、スリット形状を有する１つの吐出口が周方向に沿って形成されていてもよい。

【0080】

このような構成であっても、結露抑制ガス吐出部２７０は、互いに向かい合う上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊの周縁部Ｗ１ｊｅと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの周縁部Ｗ２ｊｅとの間に、結露抑制ガスＧを周方向に略均等に吐出することができる。

【0081】

また、実施形態では、結露抑制ガス吐出部２７０が、上チャック２３０の周縁部に配置された例について示したが、結露抑制ガス吐出部２７０の配置はかかる例に限られない。たとえば、結露抑制ガス吐出部２７０は、下チャック２３１の周縁部に配置されていてもよい。

【0082】

このように、実施形態の接合装置４１は、結露抑制ガス吐出部２７０によって、互いに向かい合う上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊの周縁部Ｗ１ｊｅと、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの周縁部Ｗ２ｊｅとの間に向かって、結露抑制ガスＧを吐出可能に構成される。

【0083】

＜接合処理の詳細＞
つづいて、図８を参照しながら、実施形態に係る接合システム１が実行する接合処理の詳細について説明する。図８は、実施形態に係る接合システム１が実行する接合処理の処理手順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４の制御部５による制御に基づいて実行される。

【0084】

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６２に搬送される。

【0085】

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、所定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。

【0086】

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）。

【0087】

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。

【0088】

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。

【0089】

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）。

【0090】

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。

【0091】

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）。

【0092】

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６２に搬送される。

【0093】

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。

【0094】

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。

【0095】

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）。

【0096】

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。

【0097】

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）。

【0098】

次に、結露抑制ガス吐出部２７０は、互いに向かい合う上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊの周縁部Ｗ１ｊｅと、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの周縁部Ｗ２ｊｅとの間に向かって、結露抑制ガスＧの吐出を行う（ステップＳ１１１）。

【0099】

これにより、互いに向かい合う上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊの周縁部Ｗ１ｊｅと、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの周縁部Ｗ２ｊｅとの間に結露抑制ガスＧが供給される。なお、かかる結露抑制ガスＧの供給は、以降の処理でも引き続き行われる。

【0100】

次に、第１下チャック移動部２９０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Ｓ１１２）。

【0101】

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との間の間隔は所定の距離、たとえば８０μｍ～２００μｍになっている。

【0102】

次に、基板押圧機構２５０の押圧ピン２５３を下降させることによって、上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａを押し下げて、上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａと下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ａとを所定の力で押圧する（ステップＳ１１３）。

【0103】

これにより、押圧された上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａと下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ａとの間で接合が開始する。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。

【0104】

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。

【0105】

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Ｗ１ａおよび下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ａから外周部へ拡大していく。その後、押圧ピン２５３によって上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａと下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ａを押圧した状態で、真空ポンプ２４１ｂの作動を停止して、領域２３０ｂにおける吸引管２４０ｂからの上ウェハＷ１の真空引きを停止する。

【0106】

そうすると、領域２３０ｂに保持されていた上ウェハＷ１が下ウェハＷ２上に落下する。さらにその後、真空ポンプ２４１ｃの作動を停止して、領域２３０ｃにおける吸引管２４０ｃからの上ウェハＷ１の真空引きを停止する。

【0107】

このように上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａから外周部に向けて、上ウェハＷ１の真空引きを段階的に停止し、上ウェハＷ１が下ウェハＷ２上に段階的に落下して当接する。そして、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Ｗ１ａ、Ｗ２ａから外周部に向けて順次拡がる。

【0108】

こうして、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（ステップＳ１１４）。

【0109】

その後、押圧ピン２５３を上チャック２３０まで上昇させる。また、下チャック２３１において吸引管２６０ａ、２６０ｂからの下ウェハＷ２の真空引きを停止して、下チャック２３１による下ウェハＷ２の吸着保持を解除する。

【0110】

最後に、結露抑制ガス吐出部２７０は、結露抑制ガスＧの吐出を停止して（ステップＳ１１５）、接合装置４１での接合処理が終了する。

【0111】

ここまで説明したように、実施形態では、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを接合する前に、互いに向かい合う上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊの周縁部Ｗ１ｊｅと、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの周縁部Ｗ２ｊｅとの間に向かって、結露抑制ガスＧの吐出を行う。これにより、重合ウェハＴの周縁部に発生するボイドＶ（図１０参照）（いわゆる、エッジボイド）を低減することができる。

【0112】

＜検査装置の構成＞
次に、検査装置５０の構成について、図９および図１０を参照しながら説明する。図９は、実施形態に係る検査装置５０の構成を示す模式側面図である。

【0113】

図９に示すように、検査装置５０は、内部を密閉可能な処理容器５１を有する。処理容器５１の側面には、重合ウェハＴの搬入出口５２が形成され、当該搬入出口５２にはゲートバルブ５３が設けられる。

【0114】

処理容器５１の内部には、基板保持部５４および表面変位計５５が配置される。基板保持部５４は、保持部５４ａと、支柱部５４ｂと、駆動部５４ｃとを備え、重合ウェハＴを保持して回転させる。保持部５４ａは、重合ウェハＴの底面Ｔｂ（図１０参照）を吸着して、かかる重合ウェハＴを水平に保持する。

【0115】

支柱部５４ｂは、鉛直方向に延在する部材であり、基端部が駆動部５４ｃによって回転可能に支持され、先端部において保持部５４ａを水平に支持する。駆動部５４ｃは、支柱部５４ｂを鉛直軸まわりに回転させる。

【0116】

かかる基板保持部５４は、駆動部５４ｃを用いて支柱部５４ｂを回転させることによって支柱部５４ｂに支持された保持部５４ａを回転させ、これにより、保持部５４ａに保持された重合ウェハＴを回転させる。

【0117】

表面変位計５５は、膨らみ検出部の一例であり、基板保持部５４に保持された重合ウェハＴに対して鉛直方向に対向する位置に設けられる。この表面変位計５５は、基準高さに対する重合ウェハＴの表面Ｔａの高低差（すなわち、重合ウェハＴの表面Ｔａの変位（以下、「表面変位」とも呼称する。））を測定する。

【0118】

表面変位計５５は、たとえば、レーザ干渉法によって重合ウェハＴの表面変位を測定するレーザ干渉計である。表面変位計５５で測定された重合ウェハＴの表面変位に関するデータは、制御装置４の記憶部６（図１参照）に記憶される。

【0119】

表面変位計５５は、図示しない駆動部を備え、かかる駆動部によって処理容器５１の内部を水平方向および鉛直方向に移動可能に構成される。

【0120】

制御部５（図１参照）は、表面変位計５５を水平方向に移動させるとともに、基板保持部５４を回転させることにより、重合ウェハＴの表面全体をスキャンしながら表面変位を測定することができる。これにより、制御部５は、重合ウェハＴにおける表面変位のマッピングデータを作成することができる。

【0121】

図１０は、実施形態に係る検査装置５０による検査方法を説明するための図である。図１０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とを接合することにより、重合ウェハＴが形成される。

【0122】

そして、接合面Ｗ１ｊと接合面Ｗ２ｊとを接合して形成された重合ウェハＴの接合界面ＴｊにボイドＶが発生した場合、かかるボイドＶに起因して、重合ウェハＴの表面Ｔａには膨らみＳ１が形成され、重合ウェハＴの底面Ｔｂには膨らみＳ２が形成される。

【0123】

かかる膨らみＳ１、Ｓ２は、たとえば、接合界面ＴｊにおけるボイドＶの大きさが３００（μｍ）程度の場合、高さが数（μｍ）～２０（ｎｍ）程度になるように膨らんでいる。

【0124】

このため、実施形態では、ｎｍオーダーの表面変位を測定可能な表面変位計５５を用いることにより、接合界面ＴｊのボイドＶに起因して表面Ｔａに形成される膨らみＳ１を検出することができる。

【0125】

すなわち、実施形態では、重合ウェハＴの内部に酸化膜や金属膜が形成されている場合であっても、表面Ｔａに形成される膨らみＳ１を検出することにより、接合界面ＴｊのボイドＶを検出することができる。したがって、実施形態によれば、接合界面Ｔｊに発生したボイドＶを精度よく検出することができる。

【0126】

実施形態では、たとえば、以下の工程でボイドＶの検出処理を行う。まず、制御部５は、検査装置５０を制御して、重合ウェハＴにおける表面変位のマッピングデータを作成し、かかるマッピングデータを記憶部６に記憶させる。

【0127】

次に、制御部５は、重合ウェハＴにおける表面変位のマッピングデータを画像処理して、かかる表面変位のマッピングデータを平滑化する。そして、制御部５は、平滑化された表面変位のマッピングデータを用いて、ボイドＶに起因する膨らみＳ１と、ボイドＶに起因しないその他の歪みとを判別する。

【0128】

たとえば、重合ウェハＴの表面Ｔａが傷などで凹んでいる場合、膨らみＳ１とは逆の方向に表面Ｔａが変位していることから、制御部５は、ボイドＶに起因する膨らみＳ１とは異なる歪みであると判別することができる。

【0129】

また、接合時に生じる歪みなどに起因して表面Ｔａが膨らんでいる場合、膨らみＳ１よりも緩やかに変位していることから、制御部５は、ボイドＶに起因する膨らみＳ１とは異なる歪みであると判別することができる。

【0130】

また、押圧ピン２５３や吸引管２４０ａ～２４０ｃ（図７参照）に起因して表面Ｔａが膨らんでいる場合、重合ウェハＴの決まった位置に変位が生じることから、制御部５は、ボイドＶに起因する膨らみＳ１とは異なる歪みであると判別することができる。

【0131】

このように、制御部５は、ボイドＶに起因する膨らみＳ１と、ボイドＶに起因しないその他の歪みとを判別して、ボイドＶに起因しないその他の歪みをマッピングデータから除去する。これにより、制御部５は、重合ウェハＴの接合界面Ｔｊに発生したボイドＶのマッピングデータを得ることができる。

【0132】

実施形態では、重合ウェハＴの膨らみＳ１を検出する膨らみ検出部が、表面変位計５５で構成されるとよい。これにより、重合ウェハＴの表面変位を精度よく検出することができることから、接合界面Ｔｊに発生したボイドＶをさらに精度よく検出することができる。

【0133】

また、実施形態では、表面変位計５５が、重合ウェハＴに対して鉛直方向に対向する位置に設けられるとよい。これにより、重合ウェハＴの表面変位をさらに精度よく検出することができることから、接合界面Ｔｊに発生したボイドＶをさらに精度よく検出することができる。

【0134】

なお、実施形態に係る膨らみ検出部は、レーザ干渉計などの表面変位計５５に限られず、重合ウェハＴの表面Ｔａに形成されるｎｍオーダーの高さの膨らみＳ１を検出することができれば、どのような装置を用いてもよい。

【0135】

たとえば、実施形態に係る膨らみ検出部は、重合ウェハＴにおける表面Ｔａの高低差を画像解析で検出する表面検査器で構成されてもよい。これにより、重合ウェハＴの表面変位を短時間で検出することができることから、接合界面Ｔｊに発生したボイドＶを短時間で検出することができる。

【0136】

なお、かかる表面検査器において解析に用いられる画像は、暗視野で取得された画像であってもよいし、明視野で取得された画像であってもよい。

【0137】

また、実施形態では、表面変位計５５が、重合ウェハＴの表面Ｔａ全体の変位を測定するとよい。これにより、重合ウェハＴに発生したボイドＶが見逃されることを抑制することができる。

【0138】

また、実施形態では、表面変位計５５が、ボイドＶが生じやすい重合ウェハＴの周縁部に限定して表面Ｔａの変位を測定してもよい。これにより、重合ウェハＴの表面変位を短時間で検出することができることから、重合ウェハＴの周縁部に発生したボイドＶを短時間で検出することができる。

【0139】

また、実施形態では、ある重合ウェハＴの周縁部にボイドＶが発生していた場合、制御部５は、次の重合ウェハＴを形成する際に、結露抑制ガス吐出部２７０から吐出される結露抑制ガスＧの吐出量を増加させるとよい。

【0140】

これにより、外部要因によって重合ウェハＴの周縁部にボイドＶが発生した場合に、かかる外部要因に起因して次の重合ウェハＴの周縁部にもボイドＶが発生することを抑制することができる。

【0141】

また、実施形態では、重合ウェハＴにおける表面Ｔａの変位を測定する処理に加えて、重合ウェハＴにおける底面Ｔｂの変位を測定する処理を行ってもよい。図１０に示すように、接合界面ＴｊにボイドＶが発生した場合、表面Ｔａに膨らみＳ１が形成されるとともに、底面Ｔｂに膨らみＳ２が形成される。

【0142】

したがって、膨らみＳ１と膨らみＳ２とが重合ウェハＴの同じ箇所に形成されている場合、かかる箇所にはボイドＶが発生している可能性が非常に高い。

【0143】

したがって、実施形態では、重合ウェハＴにおける表面Ｔａの変位を測定する処理に加えて、重合ウェハＴにおける底面Ｔｂの変位を測定する処理を行うことにより、接合界面Ｔｊに発生したボイドＶをさらに精度よく検出することができる。

【0144】

すなわち、表面Ｔａに膨らみＳ１が形成されるとともに、表面Ｔａと同じ箇所である底面Ｔｂに凹みが形成されていれば、膨らみＳ１はボイドＶではなく歪みの可能性が高い。そこで、制御部５は、膨らみＳ１の変位の絶対値と底面Ｔｂの凹みの変位の絶対値とがほぼ同一である場合、膨らみＳ１をボイドＶではなく歪みとして判別する。これにより、実施形態では、膨らみＳ１がボイドＶとして誤って検知されることを抑制することができる。

【0145】

このように、重合ウェハＴにおける底面Ｔｂの変位を測定する処理を追加して行う場合、底面Ｔｂに対向する表面変位計（図示せず）を処理容器５１の内部に別途設けて、かかる表面変位計を用いて底面Ｔｂの変位を測定してもよい。

【0146】

また、検査装置５０に重合ウェハＴの表裏面を反転させる反転機構（図示せず）を別途設けて、表裏面を反転させた重合ウェハＴの底面Ｔｂを表面変位計５５で測定してもよい。

【0147】

実施形態に係る検査装置５０は、基板保持部５４と、膨らみ検出部（表面変位計５５）と、各部を制御する制御部５と、を備える。基板保持部５４は、第１基板（上ウェハＷ１）と第２基板（下ウェハＷ２）とを接合して構成される重合基板（重合ウェハＴ）を保持する。膨らみ検出部（表面変位計５５）は、重合基板（重合ウェハＴ）の表面Ｔａの膨らみＳ１を検出する。制御部５は、膨らみ検出部（表面変位計５５）で検出された重合基板（重合ウェハＴ）の表面Ｔａの膨らみＳ１に基づいて、重合基板（重合ウェハＴ）における第１基板と第２基板との接合界面Ｔｊに発生したボイドＶを検出する。これにより、接合界面Ｔｊに発生したボイドＶを精度よく検出することができる。

【0148】

また、実施形態に係る検査装置５０において、膨らみ検出部は、基準高さに対する重合基板（重合ウェハＴ）の表面Ｔａの高低差を測定する表面変位計５５で構成される。これにより、接合界面Ｔｊに発生したボイドＶをさらに精度よく検出することができる。

【0149】

また、実施形態に係る検査装置５０において、表面変位計５５は、重合基板（重合ウェハＴ）に対して鉛直方向に対向する位置に設けられる。これにより、接合界面Ｔｊに発生したボイドＶをさらに精度よく検出することができる。

【0150】

また、実施形態に係る検査装置５０において、膨らみ検出部は、重合基板（重合ウェハＴ）の表面Ｔａの高低差を画像解析で検出する表面検査器で構成される。これにより、接合界面Ｔｊに発生したボイドＶを短時間で検出することができる。

【0151】

また、実施形態に係る検査装置５０において、膨らみ検出部（表面変位計５５）は、重合基板（重合ウェハＴ）の表面全体を検出する。これにより、重合ウェハＴに発生したボイドＶが見逃されることを抑制することができる。

【0152】

また、実施形態に係る検査装置５０において、膨らみ検出部（表面変位計５５）は、重合基板（重合ウェハＴ）の表面Ｔａの周縁部を検出する。これにより、重合ウェハＴの周縁部に発生したボイドＶを短時間で検出することができる。

【0153】

また、実施形態に係る検査装置５０において、膨らみ検出部（表面変位計５５）は、重合基板（重合ウェハＴ）の底面Ｔｂの膨らみを検出する。これにより、接合界面Ｔｊに発生したボイドＶをさらに精度よく検出することができる。

【0154】

また、実施形態に係る検査装置５０において、制御部５は、膨らみ検出部で検出される重合基板の表面Ｔａの膨らみと重合基板の底面Ｔｂの膨らみとに基づいて、重合基板の表面Ｔａの膨らみが接合界面Ｔｊに発生したボイドＶに起因するか否かを判別する。これにより、接合界面Ｔｊに発生したボイドＶをさらに精度よく検出することができる。

【0155】

また、実施形態に係る接合システム１は、接合装置４１と、検査装置５０と、各部を制御する制御部５とを備える。接合装置４１は、第１基板（上ウェハＷ１）と第２基板（下ウェハＷ２）とを接合することによって重合基板（重合ウェハＴ）を形成する。検査装置５０は、重合基板（重合ウェハＴ）を検査する。また、検査装置５０は、重合基板（重合ウェハＴ）を保持する基板保持部５４と、重合基板（重合ウェハＴ）の表面Ｔａの膨らみＳ１を検出する膨らみ検出部（表面変位計５５）と、を有する。制御部５は、膨らみ検出部（表面変位計５５）で検出された重合基板（重合ウェハＴ）の表面Ｔａの膨らみＳ１に基づいて、重合基板（重合ウェハＴ）における第１基板と第２基板との接合界面Ｔｊに発生したボイドＶを検出する。これにより、接合界面Ｔｊに発生したボイドＶを精度よく検出することができる。

【0156】

また、実施形態に係る接合システム１において、接合装置４１は、向かい合う第１基板（上ウェハＷ１）の接合面の周縁部と第２基板（下ウェハＷ２）の接合面の周縁部との間に結露を抑制する結露抑制ガスＧを吐出する結露抑制ガス吐出部２７０を有する。制御部５は、重合基板（重合ウェハＴ）の周縁部にボイドＶが検出された場合に、結露抑制ガス吐出部２７０から吐出される結露抑制ガスＧの吐出量を増加させる。これにより、外部要因によって重合ウェハＴの周縁部にボイドＶが発生した場合に、かかる外部要因に起因して次の重合ウェハＴの周縁部にもボイドＶが発生することを抑制することができる。

【0157】

＜検査処理の詳細＞
つづいて、図１１を参照しながら、実施形態に係る接合システム１が実行する検査処理の詳細について説明する。図１１は、実施形態に係る接合システム１が実行する検査処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、図１１に示す各種の処理は、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。

【0158】

最初に、制御部５は、搬送装置６１によって重合ウェハＴを検査装置５０に搬送し、搬送された重合ウェハＴを基板保持部５４で保持する（ステップＳ２０１）。そして、制御部５は、表面変位計５５および基板保持部５４を制御して、基板保持部５４で保持された重合ウェハＴの表面Ｔａの膨らみＳ１を検出する（ステップＳ２０２）。

【0159】

かかるステップＳ２０２では、たとえば、制御部５が、重合ウェハＴにおける表面変位のマッピングデータを作成することにより、重合ウェハＴの表面Ｔａ全体の膨らみＳ１を検出する。

【0160】

次に、制御部５は、検出された重合ウェハＴの表面Ｔａの膨らみＳ１に基づいて、重合ウェハＴにおける上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との接合界面Ｔｊに発生したボイドＶを検出する（ステップＳ２０３）。

【0161】

かかるステップＳ２０３では、たとえば、制御部５が、ボイドＶに起因しないその他の歪みをマッピングデータから除去することにより、重合ウェハＴの接合界面Ｔｊに発生したボイドＶのマッピングデータを作成する。

【0162】

次に、制御部５は、重合ウェハＴの全域において、接合界面ＴｊにボイドＶが発生していたか否かを判定する（ステップＳ２０４）。ここで、接合界面ＴｊのどこかにボイドＶが発生していた場合（ステップＳ２０４，Ｙｅｓ）、制御部５は、重合ウェハＴの周縁部において、接合界面ＴｊにボイドＶが発生していたか否かを判定する（ステップＳ２０５）。

【0163】

ここで、周縁部の接合界面ＴｊにボイドＶが発生していた場合（ステップＳ２０５，Ｙｅｓ）、制御部５は、接合装置４１を制御して、結露抑制ガス吐出部２７０から吐出される結露抑制ガスＧの吐出量を増加させる（ステップＳ２０６）。

【0164】

次に、制御部５は、接合界面ＴｊにボイドＶが発生していた重合ウェハＴを接合状態ＮＧと判定し（ステップＳ２０７）、処理を完了する。

【0165】

また、上述のステップＳ２０５において、周縁部の接合界面ＴｊにボイドＶが発生していなかった場合（ステップＳ２０５，Ｎｏ）、制御部５は、ステップＳ２０７の処理に進む。

【0166】

また、上述のステップＳ２０４において、接合界面ＴｊのどこにもボイドＶが発生していなかった場合（ステップＳ２０４，Ｎｏ）、制御部５は、かかる重合ウェハＴを接合状態ＯＫと判定し（ステップＳ２０８）、処理を完了する。

【0167】

実施形態に係る検査方法は、膨らみ検出工程（ステップＳ２０２）と、ボイド検出工程（ステップＳ２０３）とを含む。膨らみ検出工程（ステップＳ２０２）は、第１基板（上ウェハＷ１）と第２基板（下ウェハＷ２）とを接合して構成される重合基板（重合ウェハＴ）の表面Ｔａの膨らみＳ１を検出する。ボイド検出工程（ステップＳ２０３）は、検出された重合基板（重合ウェハＴ）の表面Ｔａの膨らみＳ１に基づいて、重合基板（重合ウェハＴ）における第１基板（上ウェハＷ１）と第２基板（下ウェハＷ２）との接合界面Ｔｊに発生したボイドＶを検出する。これにより、接合界面Ｔｊに発生したボイドＶを精度よく検出することができる。

【0168】

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。

【0169】

たとえば、上述の実施形態では、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とをファンデルワールス力を用いて接合した重合ウェハＴの接合界面Ｔｊに発生したボイドＶを検出する例について示した。しかしながら、本開示はこの例に限られず、たとえば、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを接着剤などで接合した重合ウェハの接合界面に発生したボイドを検出してもよい。

【0170】

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】

【0171】

１ 接合システム
５ 制御部
４１ 接合装置
５０ 検査装置
５４ 基板保持部
５５ 表面変位計（膨らみ検出部の一例）
Ｓ１ 膨らみ
Ｔ 重合ウェハ（重合基板の一例）
Ｔａ 表面
Ｔｂ 底面
Ｔｊ 接合界面
Ｖ ボイド
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】