JP7365827B2 - 接合システム、および接合方法 - Google Patents

Description

本開示は、接合システム、および接合方法に関する。

特許文献１に記載の接合システムは、基板の接合される表面を改質する表面改質装置と、当該表面改質装置で改質された基板の表面を親水化する表面親水化装置と、当該表面親水化装置で表面が親水化された基板同士を接合する接合装置とを備える。この接合システムでは、表面改質装置において基板の表面に対してプラズマ処理を行い当該表面を改質した後、表面親水化装置において基板の表面に純水を供給して当該表面を親水化する。その後、接合装置において、対向配置した２枚の基板を、ファンデルワールス力および水素結合によって接合する。

特開２０１２－１７５０４３号公報

本開示の一態様は、接合時に第１基板と第２基板との間に空隙が発生することを抑制できる、技術を提供する。

本開示の一態様に係る接合システムは、
第１基板の接合面および第２基板の接合面を改質する表面改質装置と、
前記改質した前記第１基板の前記接合面および前記改質した前記第２基板の前記接合面を親水化する表面親水化装置と、
前記親水化した前記第１基板の前記接合面と前記親水化した前記第２基板の前記接合面とを向い合せて接合する接合装置と、
前記接合する前に、前記第１基板および前記第２基板のうちの、少なくとも接合時に平坦に保持されるものの前記接合面とは反対側の非接合面を洗浄する洗浄装置とを備え、
前記洗浄装置は、前記非接合面を粗面化する粗面化部を有し、
前記粗面化部は、前記第１基板および前記第２基板のうちの、接合時に変形されるものの前記非接合面を、その外周部を除き、粗面化する。

本開示の一態様によれば、接合時に第１基板と第２基板との間に空隙が発生することを抑制できる。

図１は、一実施形態に係る接合システムを示す平面図である。 図２は、一実施形態に係る接合システムを示す正面図である。 図３は、一実施形態に係る重合基板を第１基板と第２基板とに分離して示す側面図である。 図４は、一実施形態に係る第２基板の製造過程を示す図である。 図５は、一実施形態に係る第２基板の支持部で支持される部位を示す図である。 図６は、従来形態に係る接合時に第１基板と第２基板との間に発生する空隙を示す図である。 図７は、一実施形態に係る洗浄装置を示す平面図である。 図８は、一実施形態に係る第２保持部および洗浄ヘッド部を示す正面図である。 図９は、一実施形態に係る洗浄ヘッド部を示す斜視図である。 図１０は、一実施形態に係る検査装置を示す図である。 図１１は、一実施形態に係る接合装置を示す図である。 図１２は、一実施形態に係る接合装置の動作を示す図である。 図１３は、一実施形態に係る接合方法の主な工程を示すフローチャートである。 図１４は、一実施形態に係る検査装置の検査結果に基づく第２基板の処理を示すフローチャートである。 図１５は、第１変形例に係る接合システムを示す平面図である。 図１６は、第１変形例に係る接合システムを示す正面図である。 図１７は、第１変形例に係る表面親水化装置を示す図である。 図１８は、第２変形例に係る接合システムを示す平面図である。 図１９は、第２変形例に係る接合システムを示す正面図である。 図２０は、第２変形例に係る接合方法の主な工程を示すフローチャートである。

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。なお、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、説明を省略することがある。本明細書において、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は互いに垂直な方向である。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。

図１は、一実施形態に係る接合システムを示す平面図である。図２は、一実施形態に係る接合システムを示す正面図である。図２において、洗浄装置３１、表面改質装置３３および表面親水化装置３５の位置関係を図示すべく、図１に示す検査装置３２および接合装置４１の図示を省略する。図３は、一実施形態に係る重合基板を第１基板と第２基板とに分離して示す側面図である。

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を形成する。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。第２基板Ｗ２は、例えば第１基板Ｗ１と同様に複数の電子回路が形成された基板であってもよいし、電子回路が形成されていないベアウェハであってもよい。第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とは、略同径を有する。

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。

図４は、一実施形態に係る第２基板の製造過程を示す図である。図４（ａ）は、一実施形態に係る成膜時の第２基板を示す図である。図４（ｂ）は、一実施形態に係る冷却時の第２基板を示す図である。なお、図４に示す下ウェハＷ２の製造過程と、上ウェハＷ１の製造過程とは同様であるので、上ウェハＷ１の製造過程は図示を省略する。

下ウェハＷ２は、下地基板Ｗ２１と、下地基板Ｗ２１に形成される膜Ｗ２２とを有する。膜Ｗ２２は、例えばＣＶＤ法などで形成される。ＣＶＤ法は、原料となるガスを下地基板Ｗ２１の表面に供給することにより、下地基板Ｗ２１の表面に膜Ｗ２２を形成する。このとき、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊが上に向くように、基板保持具８０が下地基板Ｗ２１を水平に保持する。

基板保持具８０は、複数枚の下地基板Ｗ２１を、鉛直方向に間隔をおいて保持する。基板保持具８０は、例えば、鉛直方向に延びる複数本（例えば４本）の柱部８１と、複数本の柱部８１のそれぞれに鉛直方向に間隔をおいて並ぶ複数の支持部８２とを有する。支持部８２は、下地基板Ｗ２１の外周部を下方から支持する。

膜Ｗ２２の成膜は、高温で行われる。このとき、膜Ｗ２２と同じ材料の堆積物６が、支持部８２に堆積する。その後、基板保持具８０および下ウェハＷ２が冷却される時に、下ウェハＷ２が基板保持具８０に対して相対的に収縮する。これは、例えば下ウェハＷ２の材料であるシリコンの熱膨張係数が基板保持具８０の材料である石英の熱膨張係数よりも大きいからである。

下ウェハＷ２が基板保持具８０に対して相対的に収縮するので、図４（ｂ）に示すように支持部８２から堆積物６が剥がれ、堆積物６が下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎに付着物７として付着する。付着物７は、支持部８２で支持される部位に形成され、具体的には非接合面Ｗ２ｎの外周部に間隔をおいて複数形成される。

図５は、一実施形態に係る第２基板の支持部で支持される部位を示す図である。なお、図５に示す下ウェハＷ２の支持部８２で支持される部位Ｗ２ｓと、上ウェハＷ１の支持部８２で支持される部位とは同様の位置であるので、上ウェハＷ１の支持部８２で支持される部位は図示を省略する。

４本の柱部８１に対応する４つの部位Ｗ２ｓに、付着物７が付着しうる。なお、柱部８１の数は４本には限定されない。例えば柱部８１の数は３本でもよく、この場合、３つの部位Ｗ２ｓに付着物が付着しうる。また、基板保持具８０は、下地基板Ｗ２１を水平に支持する代わりに、鉛直に支持してもよい。

図６は、従来形態に係る接合時に第１基板と第２基板との間に発生する空隙を示す図である。詳しくは後述するが、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との接合は、中心部から外周部に向けて徐々に行われる（図１１および図１２参照）。この間、下ウェハＷ２は下チャック３２０で平坦に保持され、上ウェハＷ１が中心部から外周部に向けて段階的に上チャック３１０から落下する。

従来、図６に示すように下ウェハＷ２の外周部と下チャック３２０との間に付着物７が噛み込むことがあった。付着物７は、下ウェハＷ２を局所的に上に変位させてしまうので、下ウェハＷ２と上ウェハＷ１との間隔を局所的に縮めてしまう。その結果、接合の順序が狂い、図６に示すように空隙８が発生してしまう。

なお、接合時に、下ウェハＷ２の代わりに、上ウェハＷ１が上チャック３１０で平坦に保持することも考えられる。この場合も、上ウェハＷ１の外周部と上チャック３１０との間に付着物７が噛み込むと、空隙８が発生してしまう。空隙８の原因は、接合時に平坦に保持すべきウェハが付着物７によって歪むことにある。

本実施形態の接合システム１は、接合前に、接合時に平坦に保持され変形されないウェハ（例えば下ウェハＷ２）の非接合面（例えばＷ２ｎ）を洗浄する洗浄装置３１を有する。接合時に空隙８の原因となる付着物７を接合前に除去できるので、接合時に空隙８の発生を抑制できる。

ところで、付着物７は、接合装置４１の内部に持ち込まれると、接合装置４１の内部で移動しうる。例えば、付着物７は、上ウェハＷ１と共に接合装置４１の内部に持ち込まれると、上チャック３１０に付着することがある。その後、付着物７は、上チャック３１０から下チャック３２０に落下し、下チャック３２０に付着しうる。

そこで、洗浄装置３１は、接合前に、接合時に変形されるウェハ（例えば上ウェハＷ１）の非接合面（例えばＷ１ｎ）を洗浄してもよい。接合装置４１への付着物７の持ち込みを抑制できるので、空隙８の発生をより抑制できる。以下、本実施形態の接合システム１の詳細について説明する。

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。

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、Ｃ４がそれぞれ載置される。例えば、カセットＣ１は上ウェハＷ１を収容し、カセットＣ２は下ウェハＷ２を収容し、カセットＣ３は重合ウェハＴを収容し、カセットＣ４は上ウェハＷ１および下ウェハＷ２のうち、洗浄装置３１で付着物７を除去できなかったものを収容する。

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～Ｃ４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。

なお、載置板１１に載置されるカセットＣ１～Ｃ４の個数は、図示のものに限定されない。

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の背面側（図１のＹ軸正方向側）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の正面側（図１のＹ軸負方向側）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。

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。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。

第１処理ブロックＧ１には、洗浄装置３１と、表面改質装置３３と、表面親水化装置３５とが配置される。洗浄装置３１は、図１に示すように、例えば表面改質装置３３および表面親水化装置３５のＸ軸負方向側に配置される。表面親水化装置３５は、図２に示すように、例えば表面改質装置３３の上に配置される。なお、第１処理ブロックＧ１に配置される装置の種類、配置は、特に限定されない。例えば、洗浄装置３１は、第１処理ブロックＧ１ではなく、第２処理ブロックＧ２または第３処理ブロックＧ３に配置されてもよい。また、表面親水化装置３５は、表面改質装置３３の下に配置されてもよい。

図７は、一実施形態に係る洗浄装置を示す平面図である。図８は、一実施形態に係る第２保持部および洗浄ヘッド部を示す正面図である。図８（ａ）は、一実施形態に係る研磨部と第２基板とが離れた状態を示す正面図である。図８（ｂ）は、一実施形態に係る研磨部と第２基板とが接した状態を示す正面図である。図８において、図７に示す第１保持部の図示を省略する。図９は、一実施形態に係る洗浄ヘッド部を示す斜視図である。図７～図９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る。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。従って、ｚ軸方向はＺ軸方向と一致する。ｘ軸方向およびｙ軸方向のうちの、いずれか１つ（例えばｘ軸方向）がＸ軸方向と一致し、残りの１つ（例えばｙ軸方向）がＹ軸方向と一致する。

洗浄装置３１は、接合装置４１で接合する前に、下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎを洗浄する。同様に、洗浄装置３１は、接合装置４１で接合する前に、上ウェハＷ１の非接合面Ｗ１ｎを洗浄する。以下、下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎの洗浄について代表的に説明し、上ウェハＷ１の非接合面Ｗ１ｎの洗浄について説明を省略する。

洗浄装置３１は、図７または図８に示すように、第１保持部１１０と、第１駆動部１１５と、第２保持部１２０と、第２駆動部１２５と、洗浄ヘッド部１３０と、第３駆動部１３５と、第４駆動部１３６とを有する。

第１保持部１１０は、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊを上に向けて、下ウェハＷ２を下方から水平に保持する。第１保持部１１０は、下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎの外周部を保持する。下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎの中央部は、第１保持部１１０によって保持されないので、洗浄ヘッド部１３０によって擦り洗いできる。

第１保持部１１０は、例えば井桁状に形成される。第１保持部１１０は、棒状の一対の吸着部１１１、１１２と、棒状の一対の連結部１１３、１１４とを有する。一対の吸着部１１１、１１２は、ｘ軸方向に延びる。一対の吸着部１１１、１１２は、配管を介して真空ポンプと接続される。制御装置７０が真空ポンプを作動させると、一対の吸着部１１１、１１２が下ウェハＷ２を下方から吸着する。一対の連結部１１３、１１４は、ｙ軸方向に延びており、一対の吸着部１１１、１１２をｙ軸方向に間隔をおいて連結する。

第１駆動部１１５は、第１保持部１１０を移動させる。例えば、第１駆動部１１５は、第１保持部１１０をｘ軸方向に移動させる。また、第１駆動部１１５は、例えば第１保持部１１０をｚ軸方向に移動させる。

第２保持部１２０は、第１保持部１１０と交替で、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊを上に向けて、下ウェハＷ２を下方から水平に保持する。第２保持部１２０は、第１保持部１１０とは異なり、下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎの中央部を保持する。下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎの外周部は、第２保持部１２０によって保持されないので、洗浄ヘッド部１３０によって擦り洗いできる。

第２保持部１２０は、例えば円盤状に形成される。第２保持部１２０は、配管を介して真空ポンプと接続される。制御装置７０が真空ポンプを作動させると、第２保持部１２０が下ウェハＷ２を下方から吸着する。

第２駆動部１２５は、第２保持部１２０をｚ軸周りに回転させる。また、第２駆動部１２５は、第２保持部１２０をｚ軸方向に移動させる。

洗浄ヘッド部１３０は、下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎを擦り洗いする。洗浄ヘッド部１３０は、下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎと接触する間、下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎに向けて水などの洗浄液を供給する。

洗浄ヘッド部１３０は、例えば円盤状のベース部１３１と、円筒状のスポンジ部１３２と、円筒状の研磨部１３３を有する。スポンジ部１３２は、例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）で形成される。スポンジ部１３２は、ベース部１３１に対して固定され、ベース部１３１と共に回転しながら、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎを擦り洗いする。

スポンジ部１３２は、第２保持部１２０で保持されている下ウェハＷ２とベース部１３１とで鉛直方向に挟まれる。第２保持部１２０の下降、またはベース部１３１の上昇によって、図８（ｂ）に示すようにスポンジ部１３２が鉛直方向に圧縮されると、研磨部１３３が下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎと接触する。

研磨部１３３は、例えば、スポンジ部１３２を囲むように、スポンジ部１３２と同心円状に配置される。研磨部１３３は、ベース部１３１に対して固定され、ベース部１３１と共に回転しながら下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎを研磨する。非接合面Ｗ２ｎに強固に付着した付着物７を削り落とすことができ、非接合面Ｗ２ｎを平滑化できる。なお、研磨部１３３は、非接合面Ｗ２ｎを粗面化する粗面化部を兼ねてもよい。粗面化部は、非接合面Ｗ２ｎの元々平坦な部分を削り、非接合面Ｗ２ｎを粗面化する。なお、研磨部１３３と粗面化部とは別々のものであってもよく、いずれか片方のみが設置されてもよい。

研磨部１３３は、例えば、ダイヤモンド砥粒を含む研磨シート１３４を含む。研磨シート１３４は、周方向に間隔をおいて複数配置される。ダイヤモンド砥粒は、硬いので、強固に付着した付着物７を効率良く削り落とすことができる。なお、ダイヤモンド砥粒の代わりに、炭化ケイ素砥粒、アルミナ砥粒、等軸晶系の窒化ホウ素砥粒などを用いてもよい。研磨シート１３４は、非接合面Ｗ２ｎを粗面化する粗面化シートを兼ねてもよい。なお、研磨シート１３４と粗面化シートとは別々のものであってもよく、いずれか片方のみが設置されてもよい。

第３駆動部１３５は、洗浄ヘッド部１３０をｚ軸周りに回転させる。また、第４駆動部１３６は、洗浄ヘッド部１３０をｙ軸方向に移動させる。

次に、洗浄装置３１の動作について説明する。洗浄装置３１は、制御装置７０による制御下で下記の動作を行う。

先ず、洗浄装置３１は、下ウェハＷ２の外周部を第１保持部１１０で保持しながら、下ウェハＷ２の中央部を洗浄ヘッド部１３０で擦り洗いする。洗浄装置３１は、ベース部１３１を回転させながら、スポンジ部１３２のみで擦り洗いしてもよいし、スポンジ部１３２と研磨部１３３の両方で擦り洗いしてもよい。洗浄装置３１は、第１保持部１１０をｘ軸方向に移動させることと、洗浄ヘッド部１３０をｙ軸方向に移動させることとを交互に繰り返すことにより、下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎの第１領域Ａ１（図７にドットで示す領域）を洗浄する。第１領域Ａ１は、矩形状である。

次に、洗浄装置３１は、下ウェハＷ２の中央部を第２保持部１２０で保持しながら、下ウェハＷ２の外周部を洗浄ヘッド部１３０で擦り洗いする。洗浄装置３１は、ベース部１３１を回転させながら、スポンジ部１３２のみで擦り洗いしてもよいし、スポンジ部１３２と研磨部１３３の両方で擦り洗いしてもよい。洗浄装置３１は、第２保持部１２０をｚ軸周りに回転させながら、洗浄ヘッド部１３０をｙ軸方向に移動させることにより、下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎの第２領域Ａ２を洗浄する。第２領域Ａ２は、第１領域Ａ１の外側の領域であり、第１領域Ａ１を取り囲む。

なお、洗浄の順番は逆であってもよい。具体的には、洗浄装置３１は、先ず下ウェハＷ２の中央部を第２保持部１２０で保持しながら下ウェハＷ２の外周部を洗浄ヘッド部１３０で擦り洗いし、その後、下ウェハＷ２の外周部を第１保持部１１０で保持しながら下ウェハＷ２の中央部を洗浄ヘッド部１３０で擦り洗いしてもよい。

洗浄装置３１で洗浄された下ウェハＷ２は、搬送装置６１によって検査装置３２に搬送される。検査装置３２については、後述する。下ウェハＷ２は、検査装置３２で検査された後、搬送装置６１によって表面改質装置３３に搬送される。なお、検査装置３２は無くてもよい。その場合、洗浄装置３１で洗浄された下ウェハＷ２は、搬送装置６１によって表面改質装置３３に搬送される。

表面改質装置３３は、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊおよび下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊを改質する。例えば、表面改質装置３３は、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。

表面改質装置３３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、かかる酸素イオンが、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊおよび下ウェハＷ２の接合面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。処理ガスは、酸素ガスには限定されず、例えば窒素ガスなどでもよい。

表面親水化装置３５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。表面親水化装置３５は、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊを洗浄する役割も有する。表面親水化装置３５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。

第２処理ブロックＧ２には、検査装置３２と接合装置４１とが配置される。検査装置３２は、図１に示すように、例えば接合装置４１のＸ軸負方向側に配置される。なお、第２処理ブロックＧ２に配置される装置の種類、配置は、特に限定されない。例えば、検査装置３２は、第２処理ブロックＧ２ではなく、第１処理ブロックＧ１または第３処理ブロックＧ３に配置されてもよい。

図１０は、一実施形態に係る検査装置を示す図である。検査装置３２は、接合装置４１で接合する前に、下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎに付着する付着物７の有無を検査する。同様に、検査装置３２は、接合装置４１で接合する前に、上ウェハＷ１の非接合面Ｗ１ｎに付着する付着物７の有無を検査する。以下、下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎの検査について代表的に説明し、上ウェハＷ１の非接合面Ｗ１ｎの検査について説明を省略する。検査装置３２は、保持部２１０と、ガイド部２２０と、撮像部２３０と、照明部２４０と、ミラー部２５０と、画像処理部２６０とを有する。

保持部２１０は、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊを上に向けて、下ウェハＷ２を下方から水平に保持する。保持部２１０は、ガイド部２２０に沿って水平方向に移動する。撮像部２３０は、下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎを撮像する。撮像する範囲は、保持部２１０の移動方向と直交する直線状の範囲である。撮像部２３０は、例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳなどの撮像素子を含む。照明部２４０は、下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎに光を照射する。光の照射範囲は、撮像する範囲を少なくとも含む。ミラー部２５０は、非接合面Ｗ２ｎで反射した光を、撮像部２３０に向けて反射する。

保持部２１０がガイド部２２０に沿って移動することで、撮像部２３０が非接合面Ｗ２ｎの全体を撮像できる。撮像部２３０は、撮像した画像を画像処理部２６０に送信する。画像処理部２６０は、コンピュータなどで構成され、撮像部２３０で撮像された画像を画像処理することにより、非接合面Ｗ２ｎに付着する付着物７の有無を判断する。なお、画像処理部２６０は、制御装置７０とは別に設けられるが、制御装置７０の一部として設けられてもよい。

検査装置３２は、上述の如く、接合前に、下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎに付着する付着物７の有無を検査するので、付着物７が接合装置４１の内部に持ち込まれるのを抑制できる。付着物７の有る下ウェハＷ２は、洗浄装置３１で洗浄された後、再び検査装置３２で検査される。あるいは、付着物７の有る下ウェハＷ２は、カセットＣ４に回収される。一方、付着物７の無い下ウェハＷ２は、搬送装置６１によって表面改質装置３３に搬送される。

なお、検査装置３２は、下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎの全体を検査しなくてもよい。検査装置３２は、非接合面Ｗ２ｎの少なくとも外周部を検査すればよい。付着物７は、膜Ｗ２２と同じ材料の堆積物６に由来する場合、非接合面Ｗ２ｎの外周部に付着しやすいからである。

図１１は、一実施形態に係る接合装置を示す図である。図１２は、一実施形態に係る接合装置の動作を示す図である。図１２（ａ）は、図１１に示す上チャックが上ウェハの中央部の吸着を解除した時の状態を示す図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示す上チャックが上ウェハの外周部の吸着を解除した時の状態を示す図である。

接合装置４１は、図１１に示すように、親水化した上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと親水化した下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊとを向い合せて、図１２に示すように、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを接合する。接合装置４１は、例えば上チャック３１０と、下チャック３２０と、押圧部３３０とを有する。

上チャック３１０は、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊを下に向けて、上ウェハＷ１を上方から水平に保持する。上チャック３１０は、特許請求の範囲に記載の第１基板保持部に相当する。上チャック３１０は、例えばピンチャックであって、第１枠部３１１と、第１ピン部３１２とを有する。第１枠部３１１は、円環状に形成され、上ウェハＷ１の非接合面Ｗ１ｎの外周部を支持する。第１ピン部３１２は、第１枠部３１１の内側に分散配置され、上ウェハＷ１の非接合面Ｗ１ｎを支持する。

上チャック３１０は、配管を介して真空ポンプと接続される。制御装置７０が真空ポンプを作動させると、上チャック３１０が上ウェハＷ１を吸着する。上チャック３１０は、上ウェハＷ１の吸着圧力を複数の領域で独立に制御すべく、複数の領域を仕切る第１仕切部３１３を有する。第１仕切部３１３は、第１枠部３１１の内側に、第１枠部３１１と同心円状に形成される。第１仕切部３１３の内側と外側とで、真空度を独立に制御でき、吸着およびその解除を独立に制御できる。

下チャック３２０は、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊを上に向けて、下ウェハＷ２を下方から水平に保持する。下チャック３２０は、特許請求の範囲に記載の第２基板保持部に相当する。下チャック３２０は、例えばピンチャックであって、第２枠部３２１と、第２ピン部３２２とを有する。第２枠部３２１は、円環状に形成され、下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎの外周部を支持する。第２ピン部３２２は、第２枠部３２１の内側に分散配置され、下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎを支持する。

下チャック３２０は、配管を介して真空ポンプと接続される。制御装置７０が真空ポンプを作動させると、下チャック３２０が下ウェハＷ２を吸着する。下チャック３２０は、下ウェハＷ２の吸着圧力を複数の領域で独立に制御すべく、複数の領域を仕切る第２仕切部３２３を有する。第２仕切部３２３は、第２枠部３２１の内側に、第２枠部３２１と同心円状に形成される。第２仕切部３２３の内側と外側とで、真空度を独立に制御でき、吸着圧力を独立に制御できるので、下ウェハＷ２の歪を制御できる。

押圧部３３０は、上ウェハＷ１の中心部を上方から押圧する。押圧部３３０は、押圧ピン３３１と、アクチュエータ３３２と、昇降機構３３３とを有する。押圧ピン３３１は、上チャック３１０の中心部を鉛直方向に貫通する貫通穴に配置される。アクチュエータ３３２は、例えば電空レギュレータから供給される空気により、一定の力で押圧ピン３３１を下方に押圧する。昇降機構３３３は、上チャック３１０に対して固定され、アクチュエータ３３２を昇降させる。

次に、接合装置４１の動作について説明する。接合装置４１は、制御装置７０による制御下で下記の動作を行う。

先ず、接合装置４１は、図１１に示すように、上チャック３１０で上ウェハＷ１の径方向全体を吸着すると共に、下チャック３２０で下ウェハＷ２の径方向全体を吸着する。接合装置４１は、図示しない、下ウェハＷ２の中央部を支持するリフトピンと、リフトピンを昇降させる駆動部とを有する。リフトピンは、下チャック３２０よりも上方に突出し、下ウェハＷ２を受け取り、次いで下降し、下ウェハＷ２を下チャック３２０に渡す。リフトピンは下ウェハＷ２の外周部を支持しないので、下ウェハＷ２は上に凸に反った状態で下チャック３２０に載置される。予め下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎを洗浄装置３１で粗面化すれば、下ウェハＷ２と下チャック３２０との接触面積を低減でき、下ウェハＷ２と下チャック３２０との摩擦抵抗を低減できる。それゆえ、下ウェハＷ２が下チャック３２０に吸着する際に下ウェハＷ２が歪むことなく円滑に受け渡すことができる。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Ｓは、所定の距離、たとえば５０μｍ～２００μｍに調整される。

次に、接合装置４１は、図１２（ａ）に示すように、上ウェハＷ１の中央部の吸着を解除すると共に、押圧部３３０で上ウェハＷ１の中心部を上方から押圧する。これにより、上ウェハＷ１の中心部が下ウェハＷ２の中心部に接触し、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。予め上ウェハＷ１の非接合面Ｗ１ｎを洗浄装置３１で粗面化すれば、上ウェハＷ１と上チャック３１０との接触面積を低減でき、上ウェハＷ１と上チャック３１０との分離に要する力を低減できる。それゆえ、上ウェハＷ１と上チャック３１０との分離を、上ウェハＷ１の中央部から外周部に向けて円滑に実施できる。

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。

次に、接合装置４１は、図１２（ｂ）に示すように、押圧部３３０で上ウェハＷ１の中心部を下ウェハＷ２の中心部に押し付けた状態で、上ウェハＷ１の外周部の吸着を解除する。上ウェハＷ１の外周部の吸着を解除するまで、上ウェハＷ１の外周部のスリップを抑制できれば、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との位置ずれを抑制できる。そこで、洗浄装置３１は、上ウェハＷ１の外周部のスリップを抑制すべく、上ウェハＷ１の非接合面Ｗ１ｎの外周部を粗面化しない。粗面化しない領域は、例えば、少なくとも非接合面Ｗ１ｎの外周から１０ｍｍ以内の領域を含む。なお、粗面化しない領域は、粗面化部で擦り洗いされなければよく、スポンジ部１３２で擦り洗いされてもよい。洗浄装置３１は、非接合面Ｗ１ｎを、その外周部を除き、粗面化する。非接合面Ｗ１ｎの外周部は粗面化されないので、上ウェハＷ１の外周部と上チャック３１０との密着性を向上できる。密着性の向上は、摩擦抵抗の増加、及び真空漏れの低減につながる。その結果、上ウェハＷ１の外周部のスリップを抑制でき、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との位置ずれを低減できる。上ウェハＷ１の外周部の吸着を解除すると、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、接合装置４１は、押圧ピン３３１を上チャック３１０まで上昇させ、下ウェハＷ２の吸着を解除する。

第３処理ブロックＧ３には、図２に示すように、トランジション装置５０、５１が配置される。トランジション装置５０は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を一時的に保管する。トランジション装置５１は、重合ウェハＴを一時的に保管する。複数のトランジション装置５０、５１は、鉛直方向に積み重ねられる。なお、第３処理ブロックＧ３に配置される装置の種類、配置は、特に限定されない。

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、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とを備える。記憶媒体７２には、接合システム１において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。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、接合システム１の動作を制御する。また、制御装置７０は、入力インターフェース７３と、出力インターフェース７４とを備える。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のプログラムは、例えば、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記憶され、その記憶媒体からインストールされる。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、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。なお、制御装置７０のプログラムは、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。

図１３は、一実施形態に係る接合方法の主な工程を示すフローチャートである。なお、図１３に示す各種の工程は、制御装置７０による制御下で実行される。

先ず、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、Ｃ４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。

次いで、搬送装置２２が、カセットＣ１内の上ウェハＷ１を取り出し、トランジション装置５０に搬送する。続いて、搬送装置６１が、トランジション装置５０から上ウェハＷ１を受け取り、洗浄装置３１に搬送する。

次いで、洗浄装置３１が、上ウェハＷ１の非接合面Ｗ１ｎを洗浄する（Ｓ１０１）。洗浄装置３１は、非接合面Ｗ１ｎの少なくとも外周部を洗浄する。付着物７は、膜Ｗ２２と同じ材料の堆積物６に由来する場合、非接合面Ｗ１ｎの外周部に付着しやすいからである。強固に付着する付着物７は、研磨部１３３で削り落とすこともできる。その後、搬送装置６１が、洗浄装置３１から上ウェハＷ１を受け取り、検査装置３２に搬送する。

次いで、検査装置３２が、上ウェハＷ１の非接合面Ｗ１ｎに付着する付着物７の有無を検査する（Ｓ１０２）。付着物７の有る上ウェハＷ１は、再び洗浄装置３１で洗浄された後、再び検査装置３２で検査される。あるいは、付着物７の有る下ウェハＷ２は、カセットＣ４に回収される。一方、付着物７の無い下ウェハＷ２は、搬送装置６１によって表面改質装置３３に搬送される。

次いで、表面改質装置３３が、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊを改質する（Ｓ１０３）。表面改質装置３３では、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。その後、搬送装置６１が、上ウェハＷ１を表面改質装置３３から表面親水化装置３５に搬送する。

次いで、表面親水化装置３５が、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊを親水化する（Ｓ１０４）。表面親水化装置３５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３３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。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。その後、搬送装置６１が上ウェハＷ１を接合装置４１に搬送する。

接合装置４１は、上ウェハＷ１を上下反転し、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊを下方に向ける（Ｓ１０５）。なお、上ウェハＷ１を上下反転する反転装置は、本実施形態では接合装置４１の内部に設けられるが、接合装置４１の外部に設けられてもよい。上ウェハＷ１の処理（上記Ｓ１０１～Ｓ１０５）が行われている間、下ウェハＷ２の処理（下記Ｓ１０６～Ｓ１０９）が行われる。

先ず、搬送装置２２が、カセットＣ２内の下ウェハＷ２を取り出し、トランジション装置５０に搬送する。続いて、搬送装置６１が、トランジション装置５０から下ウェハＷ２を受け取り、洗浄装置３１に搬送する。

次いで、洗浄装置３１が、下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎを洗浄する（Ｓ１０６）。洗浄装置３１は、非接合面Ｗ２ｎの少なくとも外周部を洗浄する。付着物７は、膜Ｗ２２と同じ材料の堆積物６に由来する場合、非接合面Ｗ２ｎの外周部に付着しやすいからである。強固に付着する付着物７は、研磨部１３３で削り落とすこともできる。その後、搬送装置６１が、洗浄装置３１から下ウェハＷ２を受け取り、検査装置３２に搬送する。

次いで、検査装置３２が、下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎに付着する付着物７の有無を検査する（Ｓ１０７）。付着物７の有る下ウェハＷ２は、再び洗浄装置３１で洗浄された後、再び検査装置３２で検査される。あるいは、付着物７の有る下ウェハＷ２は、カセットＣ４に回収される。一方、付着物７の無い下ウェハＷ２は、搬送装置６１によって表面改質装置３３に搬送される。

次いで、表面改質装置３３が、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊを改質する（Ｓ１０８）。接合面Ｗ２ｊの表面改質（Ｓ１０８）は、接合面Ｗ１ｊの表面改質（Ｓ１０３）と同様に行われる。その後、搬送装置６１が、下ウェハＷ２を表面改質装置３３から表面親水化装置３５に搬送する。

次いで、表面親水化装置３５が、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊを親水化する（Ｓ１０９）。接合面Ｗ２ｊの表面親水化（Ｓ１０９）は、接合面Ｗ１ｊの表面親水化（Ｓ１０４）と同様に行われる。その後、搬送装置６１が下ウェハＷ２を接合装置４１に搬送する。

次いで、接合装置４１は、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊとを向い合せて、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを接合する（Ｓ１１０）。上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊとはそれぞれ予め改質されているため、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。また、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊとはそれぞれ予め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。

その後、搬送装置６１が、重合ウェハＴをトランジション装置５１に搬送する。その後、搬送装置２２が、トランジション装置５１から重合ウェハＴを受け取り、カセットＣ３に搬送する。こうして、一連の処理が終了する。

ところで、制御装置７０は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を、洗浄装置３１と検査装置３２とにこの順番で搬送する。先ず洗浄装置３１で洗浄が行われるので、付着物７が検査装置３２に持ち込まれるのを抑制できる。

なお、制御装置７０は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を、検査装置３２と洗浄装置３１とにこの順番で搬送してもよい。この場合、先ず検査装置３２で検査が行われるので、付着物７の無いウェハを洗浄装置３１で無駄に洗浄することを防止できる。

制御装置７０は、検査装置３２で付着物７が無いとの検査結果が出たものを、洗浄装置３１に搬送するのを禁止する。付着物７の無いウェハを洗浄装置３１で無駄に洗浄することを防止できる。

図１４は、一実施形態に係る検査装置の検査結果に基づく第２基板の処理を示すフローチャートである。なお、図１４に示す下ウェハＷ２の処理と、上ウェハＷ１の処理とは同様に行われるので、上ウェハＷ１の処理は図示を省略する。図１４に示す処理は、制御装置７０による制御下で行われる。

先ず、検査装置３２が、下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎに付着する付着物７の有無を検査する（Ｓ２０１）。次いで、制御装置７０が、検査装置３２の検査結果をチェックする（Ｓ２０２）。

付着物７が無い場合（Ｓ２０２、ＮＯ）、付着物７が接合装置４１に持ち込まれることはない。そこで、制御装置７０は、下ウェハＷ２を搬送装置６１で洗浄装置３１に搬送することなく、表面改質装置３３に搬送する（Ｓ２０３）。

一方、付着物７が有る場合（Ｓ２０２、ＹＥＳ）、そのままでは付着物７が接合装置４１に持ち込まれてしまう。そこで、制御装置７０は、先ず、検査（Ｓ２０１）までに行われた下ウェハＷ２の洗浄回数がＮ（Ｎは予め定められた１以上の整数）回未満であるか否かをチェックする（Ｓ２０４）。Ｎは、洗浄装置３１の洗浄力に応じて予め決定される。

下ウェハＷ２の洗浄回数がＮ回以上である場合（Ｓ２０４）、洗浄装置３１で付着物７を除去できる可能性がほとんどない。そこで、この場合、制御装置７０は、下ウェハＷ２を搬送装置６１、２２でカセットＣ４に搬送する（Ｓ２０５）。

一方、下ウェハＷ２の洗浄回数がＮ回未満である場合、洗浄装置３１で付着物７を除去できる可能性が残っている。そこで、この場合、制御装置７０は、下ウェハＷ２を搬送装置６１で洗浄装置３１に搬送する（Ｓ２０６）。

その後、洗浄装置３１が下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎを洗浄する。続いて、制御装置７０は、下ウェハＷ２を搬送装置６１で検査装置３２に搬送する。その後、図１４に示す処理が再び行われる。

上記の通り、制御装置７０は、検査装置３２で付着物７が有るとの結果が出た下ウェハＷ２を、搬送装置６１で洗浄装置３１に搬送する。洗浄装置３１で付着物７を除去できるので、下ウェハＷ２の廃棄数を低減できる。

制御装置７０は、検査装置３２で付着物７が有るとの結果が出た下ウェハＷ２を、搬送装置６１で洗浄装置３１に搬送した後、検査装置３２に再び搬送する。洗浄装置３１で付着物７を除去できたか否かを検査装置３２で確認でき、付着物７が接合装置４１に持ち込まれることを確実に防止できる。

制御装置７０は、検査装置３２で付着物７が無いとの検査結果が出た下ウェハＷ２を、搬送装置６１で洗浄装置３１に搬送することなく、表面改質装置３３に搬送する。付着物７が表面改質装置３３、表面親水化装置３５および接合装置４１に持ち込まれないので、これらの装置３３、３５、４１が汚染されることを抑制できる。

制御装置７０は、図１３に示すように下ウェハＷ２の洗浄（Ｓ１０６）および検査（Ｓ１０７）を、表面改質（Ｓ１０８）、表面親水化（Ｓ１０９）および接合（Ｓ１１０）の前に行う。非接合面Ｗ２ｎの処理を終わらせた後に、接合面Ｗ２ｊの処理を始めるので、表面改質（Ｓ１０８）から接合（Ｓ１１０）までの経過時間を短縮でき、接合（Ｓ１１０）までに表面改質（Ｓ１０８）や表面親水化（Ｓ１０９）の効果が失われるのを抑制できる。

なお、下ウェハＷ２の洗浄（Ｓ１０６）および検査（Ｓ１０７）は、接合（Ｓ１１０）の前に行われればよく、表面改質（Ｓ１０８）と表面親水化（Ｓ１０９）との間に行われてもよいし、表面親水化（Ｓ１０９）と接合（Ｓ１１０）との間に行われてもよい。これらの場合も、付着物７が接合装置４１に持ち込まれることを抑制でき、空隙８の発生を抑制できる。

また、下ウェハＷ２の洗浄（Ｓ１０６）は、後述するように、表面親水化（Ｓ１０９）と同時に行われてもよい。この場合、洗浄装置３１は、表面親水化装置３５の内部に組込まれる組込用洗浄部を有する。

図１５は、第１変形例に係る接合システムを示す平面図である。図１６は、第１変形例に係る接合システムを示す正面図である。図１６において、表面改質装置３３および表面親水化装置３５の位置関係を図示すべく、図１５に示す接合装置４１の図示を省略する。図１７は、第１変形例に係る表面親水化装置を示す図である。

本変形例の洗浄装置３１は、表面親水化装置３５の内部に組込まれる組込用洗浄ヘッド部１４０を有する。既存の装置３５の内部に組込用洗浄ヘッド部１４０を組み込むだけで、付着物７が接合装置４１に持ち込まれることを抑制できるので、接合システム１の大型化を抑制できる。以下、本変形例と上記実施形態との相違点について主に説明する。

表面親水化装置３５は、例えば、処理容器４１０と、スピンチャック４２０と、ノズル４３０とを有する。スピンチャック４２０は、処理容器４１０の内部で、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊを上に向けて、上ウェハＷ１を下方から水平に保持する。同様に、スピンチャック４２０は、処理容器４１０の内部で、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊを上に向けて、下ウェハＷ２を下方から水平に保持する。

ノズル４３０は、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊに対して上方からＤＩＷ（脱イオン水）などの水を供給する。ノズル４３０は、水とガスとを混ぜて吐出する二流体ノズルであってもよい。ノズル４３０は、スピンチャック４２０と共に回転する接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊの中心部に水を供給する。供給した水は、遠心力によって接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊの全体に濡れ広がる。ノズル４３０は、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊの径方向に移動してもよい。

ところで、スピンチャック４２０は、非接合面Ｗ１ｎ、Ｗ２ｎの中央部を保持する。非接合面Ｗ１ｎ、Ｗ２ｎの外周部は、スピンチャック４２０によって保持されないので、組込用洗浄ヘッド部１４０によって擦り洗いできる。

組込用洗浄ヘッド部１４０は、洗浄ヘッド部１３０と同様に、非接合面Ｗ１ｎ、Ｗ２ｎを擦り洗いする。組込用洗浄ヘッド部１４０は、非接合面Ｗ１ｎ、Ｗ２ｎと接触する間、非接合面Ｗ１ｎ、Ｗ２ｎに向けて水などの洗浄液を供給する。

組込用洗浄ヘッド部１４０は、洗浄ヘッド部１３０と同様に、例えば円盤状のベース部１４１と、円筒状のスポンジ部１４２と、円筒状の研磨部１４３を有する。ベース部１４１、スポンジ部１４２および研磨部１４３は、上記実施形態のベース部１３１、スポンジ部１３２および研磨部１３３と同様に構成されるので、説明を省略する。なお、研磨部１４３は、研磨部１３３と同様に、非接合面Ｗ２ｎを粗面化する粗面化部を兼ねてもよい。また、研磨部１４３と粗面化部とは別々のものであってもよく、いずれか片方のみが設置されてもよい。

また、本変形例の洗浄装置３１は、表面親水化装置３５の内部に組込まれる外周洗浄部１５０を更に有してもよい。外周洗浄部１５０は、上ウェハＷ１の外周又は下ウェハＷ２の外周を擦り洗いする。外周洗浄部１５０は、例えばスポンジであるが、ブラシであってもよい。上ウェハＷ１の外周又は下ウェハＷ２の外周から付着物を除去できる。

図１８は、第２変形例に係る接合システムを示す平面図である。図１９は、第２変形例に係る接合システムを示す正面図である。図１９において、表面改質装置３３および表面親水化装置３５の位置関係を図示すべく、図１８に示す接合装置４１の図示を省略する。本変形例と上記実施形態等とでは、第１処理ブロックＧ１の装置の配置が異なる。以下、本変形例と上記実施形態等との相違点について主に説明する。

図１９に示すように、第１処理ブロックＧ１には、洗浄装置３１と、表面改質装置３３と、表面親水化装置３５とが配置される。洗浄装置３１及び表面親水化装置３５は、例えば表面改質装置３３の上に配置される。なお、第１処理ブロックＧ１の装置の種類及び配置は、特に限定されない。例えば、洗浄装置３１及び表面親水化装置３５は、表面改質装置３３の下に配置されてもよい。

図１９に示すように、洗浄装置３１と表面親水化装置３５とは別々に設置され、Ｘ軸方向に並ぶが、本開示の技術はこれに限定されない。図１７に示すように洗浄装置３１が表面親水化装置３５の内部に組込まれてもよく、その場合、上ウェハＷ１用の表面親水化装置３５と下ウェハＷ２用の表面親水化装置３５とが別々に設置され、Ｘ軸方向に並んでもよい。表面親水化装置３５の数を増加でき、スループットを向上できる。

なお、表面改質装置３３の配置も、表面親水化装置３５の配置と同様である。つまり、上ウェハＷ１用の表面改質装置３３と、下ウェハＷ２用の表面改質装置３３とが別々に設置されてもよい。

図２０は、第２変形例に係る接合方法の主な工程を示すフローチャートである。図２０に示す各種の工程は、制御装置７０による制御下で実行される。以下、図２０と図１３との相違点について主に説明する。

図２０に示すように、上ウェハＷ１の洗浄（Ｓ１０１）は、上ウェハＷ１の表面親水化（Ｓ１０４）の後、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の接合（Ｓ１１０）の前に行われてもよい。接合（Ｓ１１０）の直前に洗浄（Ｓ１０１）を実行するので、接合装置４１への付着物の持ち込みを抑制でき、接合時の不具合を解消できる。

なお、図２０では、図１３に示す上ウェハＷ１の検査（Ｓ１０２）が行われないが、行われてもよい。検査（Ｓ１０２）も、洗浄（Ｓ１０１）と同様に、表面親水化（Ｓ１０４）の後、接合（Ｓ１１０）の前に行われてもよい。接合（Ｓ１１０）の直前に検査（Ｓ１０２）を実行するので、接合装置４１への付着物の持ち込みを抑制でき、接合時の不具合を解消できる。検査（Ｓ１０２）と洗浄（Ｓ１０１）との順番は特に限定されず、どちらが先でもよい。

また、図２０に示すように、下ウェハＷ２の洗浄（Ｓ１０６）は、下ウェハＷ２の表面親水化（Ｓ１０９）の後、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の接合（Ｓ１１０）の前に行われてもよい。接合（Ｓ１１０）の直前に洗浄（Ｓ１０６）を実行するので、接合装置４１への付着物の持ち込みを抑制でき、接合時の不具合を解消できる。

なお、図２０では、図１３に示す下ウェハＷ２の検査（Ｓ１０７）が行われないが、行われてもよい。検査（Ｓ１０７）も、洗浄（Ｓ１０６）と同様に、表面親水化（Ｓ１０９）の後、接合（Ｓ１１０）の前に行われてもよい。接合（Ｓ１１０）の直前に検査（Ｓ１０７）を実行するので、接合装置４１への付着物の持ち込みを抑制でき、接合時の不具合を解消できる。検査（Ｓ１０７）と洗浄（Ｓ１０６）との順番は特に限定されず、どちらが先でもよい。

以上、本開示に係る接合システムおよび接合方法の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態などに限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、および組合わせが可能である。それらについても当然に本開示の技術的範囲に属する。

上記実施形態の接合システム１は、洗浄装置３１と検査装置３２の両方を備えるが、いずれか１つのみを備えてもよい。接合システム１は、洗浄装置３１と検査装置３２の少なくとも１つを備えれば、付着物７が接合装置４１に持ち込まれることを抑制できるので、接合時に空隙８が発生するのを抑制できる。

接合システム１は、洗浄装置３１を備えずに検査装置３２を備える場合、検査装置３２で付着物７が有るとの検査結果が出たものを、カセットＣ４に回収する。回収した上ウェハＷ１または下ウェハＷ２は、接合システム１の外部で洗浄したうえで再び接合システム１に戻してもよいし、廃棄してもよい。

上記実施形態では、上ウェハＷ１が第１基板に相当し、下ウェハＷ２が第２基板に相当するが、上ウェハＷ１が第２基板に相当し、下ウェハＷ２が第２基板に相当してもよい。また、第１基板および第２基板は、上記実施形態では半導体基板であるが、ガラス基板などであってもよい。

１ 接合システム
３１ 洗浄装置
３２ 検査装置
３３ 表面改質装置
３５ 表面親水化装置
４１ 接合装置
６１ 搬送装置
７０ 制御装置
Ｗ１ 上ウェハ（第１基板）
Ｗ２ 下ウェハ（第２基板）

Claims (20)

1. 第１基板の接合面および第２基板の接合面を改質する表面改質装置と、
   前記改質した前記第１基板の前記接合面および前記改質した前記第２基板の前記接合面を親水化する表面親水化装置と、
   前記親水化した前記第１基板の前記接合面と前記親水化した前記第２基板の前記接合面とを向い合せて接合する接合装置と、
   前記接合する前に、前記第１基板および前記第２基板のうちの、少なくとも接合時に平坦に保持されるものの前記接合面とは反対側の非接合面を洗浄する洗浄装置とを備え、
   前記洗浄装置は、前記非接合面を粗面化する粗面化部を有し、
   前記粗面化部は、前記第１基板および前記第２基板のうちの、接合時に変形されるものの前記非接合面を、その外周部を除き、粗面化する、接合システム。
2. 前記洗浄装置は、前記非接合面を研磨する研磨部を有する、請求項１に記載の接合システム。
3. 前記研磨部は、ダイヤモンド砥粒を含む研磨シートを含む、請求項２に記載の接合システム。
4. 前記洗浄装置は、前記非接合面の少なくとも外周部を洗浄する、請求項１～３のいずれか１項に記載の接合システム。
5. 前記洗浄装置は、前記表面親水化装置の内部に組込まれる組込用洗浄部を有する、請求項１～４のいずれか１項に記載の接合システム。
6. 前記接合する前に、前記非接合面に付着する付着物の有無を検査する検査装置を備える、請求項１～５のいずれか１項に記載の接合システム。
7. 前記第１基板および前記第２基板を搬送する搬送装置と、
   前記第１基板および前記第２基板のうちの、少なくとも接合時に平坦に保持されるものを、前記搬送装置で前記洗浄装置と前記検査装置とにこの順番で搬送する制御装置とを有する、請求項６に記載の接合システム。
8. 前記第１基板および前記第２基板を搬送する搬送装置と、
   前記第１基板および前記第２基板のうちの、少なくとも接合時に平坦に保持されるものを、前記搬送装置で前記検査装置と前記洗浄装置とにこの順番で搬送する制御装置とを有する、請求項６に記載の接合システム。
9. 前記制御装置は、前記第１基板および前記第２基板のうちの、前記検査装置で前記付着物が有るとの検査結果が出たものを、前記搬送装置で前記洗浄装置に搬送する、請求項７または８に記載の接合システム。
10. 前記制御装置は、前記第１基板および前記第２基板のうちの、前記検査装置で前記付着物が有るとの検査結果が出たものを、前記搬送装置で前記洗浄装置に搬送した後、前記検査装置に再び搬送する、請求項９に記載の接合システム。
11. 前記制御装置は、前記第１基板および前記第２基板のうちの、前記検査装置で前記付着物が無いとの検査結果が出たものを、前記搬送装置で前記洗浄装置に搬送するのを禁止する、請求項７～１０のいずれか１項に記載の接合システム。
12. 前記接合装置は、前記第１基板を保持する第１基板保持部と、前記第２基板を保持する第２基板保持部とを有し、
    前記第１基板保持部は、前記第１基板の前記非接合面の外周部を支持する第１枠部と、前記第１枠部の内側に分散配置される複数の第１ピン部とを含み、
    前記第２基板保持部は、前記第２基板の前記非接合面の外周部を支持する第２枠部と、前記第２枠部の内側に分散配置される複数の第２ピン部とを含む、請求項１～１１のいずれか１項に記載の接合システム。
13. 第１基板の接合面および第２基板の接合面を改質する工程と、
    前記改質した前記第１基板の前記接合面および前記改質した前記第２基板の前記接合面を親水化する工程と、
    前記親水化した前記第１基板の前記接合面と前記親水化した前記第２基板の前記接合面とを向い合せて接合する工程と、
    前記接合する工程の前に、前記第１基板および前記第２基板のうちの、少なくとも接合時に平坦に保持されるものの前記接合面とは反対側の非接合面を洗浄する工程とを有し、
    前記洗浄する工程は、前記非接合面を粗面化する工程を含み、
    前記洗浄する工程は、前記第１基板および前記第２基板のうちの、接合時に変形されるものの前記非接合面を、その外周部を除き、粗面化する工程を含む、接合方法。
14. 前記洗浄する工程は、前記非接合面を研磨する工程を含む、請求項１３に記載の接合方法。
15. 前記洗浄する工程は、前記非接合面の外周部を洗浄する工程を含む、請求項１３～１４のいずれか１項に記載の接合方法。
16. 前記接合する工程の前に、前記非接合面に付着する付着物の有無を検査する工程を有する、請求項１３～１５のいずれか１項に記載の接合方法。
17. 前記洗浄する工程は、前記検査する工程の前に行われる、請求項１６に記載の接合方法。
18. 前記洗浄する工程は、前記検査する工程の後に行われる、請求項１６に記載の接合方法。
19. 前記検査する工程で前記付着物が有るとの検査結果が出た前記非接合面を洗浄する工程を有する、請求項１６～１８のいずれか１項に記載の接合方法。
20. 前記検査する工程で前記付着物が有るとの検査結果が出た前記非接合面を、洗浄後に、前記付着物の有無を再検査する工程を有する、請求項１９に記載の接合方法。
    

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