JP5389847B2 - 接合方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体、接合装置及び接合システム - Google Patents

Description

本発明は、平面形状が同一の基板同士を接合する接合方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体、接合装置及び接合システムに関する。

近年、半導体デバイスの高集積化が進んでいる。高集積化した複数の半導体デバイスを水平面内で配置し、これら半導体デバイスを配線で接続して製品化する場合、配線長が増大し、それにより配線の抵抗が大きくなること、また配線遅延が大きくなることが懸念される。

そこで、半導体デバイスを３次元に積層する３次元集積技術を用いることが提案されている。この３次元集積技術においては、例えば貼り合わせ装置を用いて、２枚の半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）の接合が行われる。例えば貼り合わせ装置は、２枚のウェハを上下に配置した状態（以下、上側のウェハを「上ウェハ」といい、下側のウェハを「下ウェハ」という。）で収容するチャンバーと、チャンバー内に設けられ、上ウェハの中心部分を押圧する押動ピンと、上ウェハの外周を支持すると共に、当該上ウェハの外周から退避可能なスペーサと、を有している。かかる貼り合わせ装置を用いた場合、ウェハ間のボイドの発生を抑制するため、チャンバー内を真空雰囲気にしてウェハ同士の接合が行われる。具体的には、先ず、上ウェハをスペーサで支持した状態で、押動ピンにより上ウェハの中心部分を押圧し、当該中心部分を下ウェハに当接させる。その後、上ウェハを支持しているスペーサを退避させて、上ウェハの全面を下ウェハの全面に当接させて貼り合わせる（特許文献１）。

特開２００４−２０７４３６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の貼り合わせ装置を用いた場合、押動ピンにより上ウェハの中心部分を押圧する際、当該上ウェハはスペーサで支持されているだけなので、下ウェハに対する上ウェハの位置がずれるおそれがあった。

また、その他の貼り合わせ装置の不具合によって、ウェハ同士が適切に貼り合わせられない場合もあった。

このようにウェハ同士が適切に貼り合わせられていない状態で、これらウェハを貼り合わせ装置の外部に搬送しようとすると、搬送不良を発生させる場合があった。そうすると、次に貼り合わせられるウェハに対する処理を適切に行うことができない。また、貼り合わせ装置の内部においてこれらウェハを搬送できない場合もあり、かかる場合、次に貼り合わせられるウェハが貼り合わせ装置に搬送されて、当該ウェハが破損するおそれがあった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板同士の接合の良否を検査し、基板接合後の処理を円滑に行うことを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明は、平面形状が同一の基板同士を接合する接合方法であって、第１の保持部材の下面に吸着保持された第１の基板と、前記第１の保持部材の下方に設けられた第２の保持部材の上面において吸着保持された第２の基板とを接合する接合工程と、その後、第１の基板と第２の基板が接合された重合基板の外径を測定し、当該測定結果に基づいて、第１の基板と第２の基板の接合位置の良否を判定する接合位置判定工程と、を有し、前記接合位置判定工程では、前記測定結果が所定の閾値未満である場合、第１の基板と第２の基板の接合位置が正常であると判定し、前記測定結果が所定の閾値以上である場合、第１の基板と第２の基板の接合位置が異常であると判定することを特徴としている。

本発明によれば、接合位置判定工程において、第１の基板と第２の基板が接合された重合基板の外径を測定し、当該測定結果に基づいて、第１の基板と第２の基板の接合位置の良否を判定している。すなわち、第１の基板と第２の基板の接合の良否を判定している。そして、例えば接合が正常である場合には、当該接合された重合基板に対して後続の処理を適切に行うことができる。一方、例えば接合が異常である場合には、当該接合された重合基板に対する後続の処理を停止して回収する。そうすると、従来のように搬送不良やウェハの破損を防止することができ、後続の基板に対する処理を円滑に行うことができる。

前記接合位置判定工程では、重合基板の外周部を撮像して、当該重合基板の外径を測定してもよい。

前記接合方法は、前記接合工程後であって前記接合位置判定工程前において、前記第１の保持部材又は前記第２の保持部材を相対的に鉛直方向に移動させて、前記第１の保持部材と前記第２の保持部材を所定の位置に配置した後、吸引管を介して前記第１の保持部材に設けられた吸引機構によって第１の基板に対する真空引きを行い、前記吸引管の内部の圧力に基づいて、前記第１の保持部材に第１の基板が残存しているか否かを判定して、第１の基板と第２の基板の接着の良否を判定する接着判定工程を有し、前記接着判定工程では、前記吸引管の内部の圧力が所定の閾値より大きい場合、第１の基板と第２の基板の接着が正常であると判定し、前記吸引管の内部の圧力が所定の閾値以下である場合、第１の基板と第２の基板の接着が異常であると判定すると判定してもよい。

前記接合方法は、前記接着判定工程において、第１の基板が前記第１の保持部材に吸着保持されておらず正常と判定された場合、前記接着判定工程後であって前記接合位置判定工程前において、前記第１の保持部材又は前記第２の保持部材を相対的に鉛直方向に移動させて、前記第１の保持部材と前記第２の保持部材を所定の位置に配置した後、前記吸引機構による真空引きを行い、且つ前記第２の保持部材によって第２の基板を吸着保持し、前記吸引管の内部の圧力に基づいて、第１の基板と第２の基板の接合強度の良否を判定する接合強度判定工程を有し、前記接合強度判定工程では、前記吸引管の内部の圧力が所定の閾値より大きい場合、第１の基板と第２の基板の接合強度が正常であると判定し、前記吸引管の内部の圧力が所定の閾値以下である場合、第１の基板と第２の基板の接合強度が異常であると判定してもよい。

前記第１の保持部材は、中心部から外周部に向けて複数の領域に区画され、当該領域毎に第１の基板の真空引きを設定可能であってもよい。

前記接合工程において、前記第１の保持部材に保持された第１の基板と、前記第２の保持部材に保持された第２の基板とを所定の間隔で対向配置し、その後、前記第１の保持部材に設けられた押動部材によって第１の基板の中心部と第２の基板の中心部を当接させて押圧し、その後、第１の基板の中心部と第２の基板の中心部が押圧された状態で、第１の基板の中心部から外周部に向けて、第１の基板と第２の基板を順次接合してもよい。

別な観点による本発明によれば、前記接合方法を接合装置によって実行させるように、当該接合装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムが提供される。

また別な観点による本発明によれば、前記プログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体が提供される。

さらに別な観点による本発明は、平面形状が同一の基板同士を接合する接合装置であって、下面に第１の基板を吸着保持する第１の保持部材と、前記第１の保持部材の下方に設けられ、上面に第２の基板を吸着保持する第２の保持部材と、第１の基板と第２の基板が接合された重合基板の外径を測定する測定部と、第１の基板と第２の基板の接合の良否を判定する制御部と、を有し、前記制御部は、前記第１の保持部材の下面に吸着保持された第１の基板と、前記第２の保持部材の上面において吸着保持された第２の基板とを接合する接合工程と、その後、重合基板の外径を測定し、当該測定結果に基づいて、第１の基板と第２の基板の接合位置の良否を判定する接合位置判定工程と、を実行するように、前記第１の保持部材、前記第２の保持部材及び前記測定部の動作を制御し、前記接合位置判定工程では、前記測定結果が所定の閾値未満である場合、第１の基板と第２の基板の接合位置が正常であると判定し、前記測定結果が所定の閾値以上である場合、第１の基板と第２の基板の接合位置が異常であると判定することを特徴としている。

前記測定部は、重合基板の外周部を撮像する撮像部材を有していてもよい。

前記接合装置は、前記第１の保持部材に設けられ、第１の基板を真空引きする吸引機構と、前記第１の保持部材と前記吸引機構とを接続する吸引管と、前記第１の保持部材又は第２の保持部材を相対的に鉛直方向に昇降させる昇降機構と、を有し、前記制御部は、前記接合工程後であって前記接合位置判定工程前において、前記第１の保持部材又は前記第２の保持部材を相対的に鉛直方向に移動させて、前記第１の保持部材と前記第２の保持部材を所定の位置に配置した後、前記吸引機構によって第１の基板に対する真空引きを行い、前記吸引管の内部の圧力に基づいて、前記第１の保持部材に第１の基板が残存しているか否かを判定して、第１の基板と第２の基板の接着の良否を判定する接着判定工程を実行するように、前記第１の保持部材、前記第２の保持部材、前記吸引機構及び前記昇降機構の動作を制御し、前記接着判定工程では、前記吸引管の内部の圧力が所定の閾値より大きい場合、第１の基板と第２の基板の接着が正常であると判定し、前記吸引管の内部の圧力が所定の閾値以下である場合、第１の基板と第２の基板の接着が異常であると判定すると判定してもよい。

前記制御部は、前記接着判定工程において、第１の基板が前記第１の保持部材に吸着保持されておらず正常と判定された場合、前記接着判定工程後であって前記接合位置判定工程前において、前記第１の保持部材又は前記第２の保持部材を相対的に鉛直方向に移動させて、前記第１の保持部材と前記第２の保持部材を所定の位置に配置した後、前記吸引機構による真空引きを行い、且つ前記第２の保持部材によって第２の基板を吸着保持し、前記吸引管の内部の圧力に基づいて、第１の基板と第２の基板の接合強度の良否を判定する接合強度判定工程を実行するように、前記第１の保持部材、前記第２の保持部材、前記吸引機構及び前記昇降機構の動作を制御し、前記接合強度判定工程では、前記吸引管の内部の圧力が所定の閾値より大きい場合、第１の基板と第２の基板の接合強度が正常であると判定し、前記吸引管の内部の圧力が所定の閾値以下である場合、第１の基板と第２の基板の接合強度が異常であると判定してもよい。

前記第１の保持部材は、中心部から外周部に向けて複数の領域に区画され、当該領域毎に第１の基板の真空引きを設定可能であってもよい。

前記接合装置は、前記第１の保持部材に設けられ、第１の基板の中心部を押圧する押動部材を有していてもよい。

前記第２の保持部材の外周部には、第１の基板、第２の基板、又は重合基板に対するストッパ部材が設けられていてもよい。

前記接合装置は、第１の基板又は第２の基板の水平方向の向きを調節する位置調節機構と、第１の基板の表裏面を反転させる反転機構と、前記接合装置内で第１の基板、第２の基板又は重合基板を搬送する搬送機構と、を有していてもよい。

また別な観点による本発明は、前記接合装置を備えた接合システムであって、前記接合装置を備えた処理ステーションと、第１の基板、第２の基板又は重合基板をそれぞれ複数保有可能で、且つ前記処理ステーションに対して第１の基板、第２の基板又は重合基板を搬入出する搬入出ステーションと、を備え、前記処理ステーションは、第１の基板又は第２の基板の接合される表面を改質する表面改質装置と、前記表面改質装置で改質された第１の基板又は第２の基板の表面を親水化する表面親水化装置と、前記表面改質装置、前記表面親水化装置及び前記接合装置に対して、第１の基板、第２の基板又は重合基板を搬送するための搬送領域と、を有し、前記接合装置では、前記表面親水化装置で表面が親水化された第１の基板と第２の基板を接合することを特徴としている。

前記接合位置判定工程で第１の基板と第２の基板の接合位置が異常であると判定された場合において、前記重合基板の外径の測定結果が所定の値未満である場合、当該重合基板が前記搬送領域を介して前記搬入出ステーションに搬送されて回収され、前記重合基板の外径の測定結果が所定の値以上である場合、当該重合基板が前記接合システムの外部機構によって当該接合システムから回収されるように警告を発してもよい。

本発明によれば、基板同士の接合の良否を検査し、基板接合後の処理を円滑に行うことができる。

本実施の形態にかかる接合システムの構成の概略を示す平面図である。 本実施の形態にかかる接合システムの内部構成の概略を示す側面図である。 上ウェハと下ウェハの構成の概略を示す側面図である。 表面改質装置の構成の概略を示す縦断面図である。 下部電極の平面図である。 表面親水化装置の構成の概略を示す縦断面図である。 表面親水化装置の構成の概略を示す横断面図である。 接合装置の構成の概略を示す横断面図である。 接合装置の構成の概略を示す縦断面図である。 位置調節機構の構成の概略を示す側面図である。 反転機構の構成の概略を示す側面図である。 上部チャックと下部チャックの構成の概略を示す縦断面図である。 上部チャックを下方から見た平面図である。 下部チャックを上方から見た平面図である。 ウェハ接合処理の主な工程を示すフローチャートである。 上ウェハと下ウェハの水平方向の位置を調節する様子を示す説明図である。 上ウェハと下ウェハの鉛直方向の位置を調節する様子を示す説明図である。 上ウェハの中心部と下ウェハの中心部を当接させて押圧する様子を示す説明図である。 上ウェハを下ウェハに順次当接させる様子を示す説明図である。 上ウェハの表面と下ウェハの表面を当接させた様子を示す説明図である。 上ウェハと下ウェハが接合された様子を示す説明図である。 上ウェハと下ウェハの接着が正常である様子を示す説明図である。 上ウェハと下ウェハの接着が異常である様子を示す説明図である。 上ウェハと下ウェハの接合強度の良否を判定するに際し、下部チャックを上昇させて所定の位置に配置する様子を示す説明図である。 上ウェハと下ウェハの接合強度が正常である様子を示す説明図である。 上ウェハと下ウェハの接合強度が異常である様子を示す説明図である。 上ウェハと下ウェハの接合位置の良否を判定するに際し、下部チャックを下降させて所定の位置に配置する様子を示す説明図である。 重合ウェハの外周部を撮像する様子を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる接合システム１の構成の概略を示す平面図である。図２は、接合システム１の内部構成の概略を示す側面図である。

接合システム１では、図３に示すように例えば２枚の基板としてのウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌを接合する。以下、上側に配置されるウェハを、第１の基板としての「上ウェハＷ_Ｕ」といい、下側に配置されるウェハを、第２の基板としての「下ウェハＷ_Ｌ」という。また、上ウェハＷ_Ｕが接合される接合面を「表面Ｗ_Ｕ１」といい、当該表面Ｗ_Ｕ１と反対側の面を「裏面Ｗ_Ｕ２」という。同様に、下ウェハＷ_Ｌが接合される接合面を「表面Ｗ_Ｌ１」といい、当該表面Ｗ_Ｌ１と反対側の面を「裏面Ｗ_Ｌ２」という。そして、接合システム１では、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌを接合して、重合基板としての重合ウェハＷ_Ｔを形成する。なお、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌは平面視において同一の円形状を有し、例えば上ウェハＷ_Ｕの外径と下ウェハＷ_Ｌの外径はそれぞれ３００ｍｍである。

接合システム１は、図１に示すように例えば外部との間で複数のウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ、複数の重合ウェハＷ_Ｔをそれぞれ収容可能なカセットＣ_Ｕ、Ｃ_Ｌ、Ｃ_Ｔが搬入出される搬入出ステーション２と、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ、重合ウェハＷ_Ｔに対して所定の処理を施す各種処理装置を備えた処理ステーション３とを一体に接続した構成を有している。

搬入出ステーション２には、カセット載置台１０が設けられている。カセット載置台１０には、複数、例えば４つのカセット載置板１１が設けられている。カセット載置板１１は、水平方向のＸ方向（図１中の上下方向）に一列に並べて配置されている。これらのカセット載置板１１には、接合システム１の外部に対してカセットＣ_Ｕ、Ｃ_Ｌ、Ｃ_Ｔを搬入出する際に、カセットＣ_Ｕ、Ｃ_Ｌ、Ｃ_Ｔを載置することができる。このように、搬入出ステーション２は、複数の上ウェハＷ_Ｕ、複数の下ウェハＷ_Ｌ、複数の重合ウェハＷ_Ｔを保有可能に構成されている。なお、カセット載置板１１の個数は、本実施の形態に限定されず、任意に決定することができる。また、カセットの１つを異常ウェハの回収用として用いてもよい。すなわち、種々の要因で上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌとの接合に異常が生じたウェハを、他の正常な重合ウェハＷ_Ｔと分離することができるカセットである。本実施の形態においては、複数のカセットＣ_Ｔのうち、１つのカセットＣ_Ｔを異常ウェハの回収用として用い、他のカセットＣ_Ｔを正常な重合ウェハＷ_Ｔの収容用として用いている。

搬入出ステーション２には、カセット載置台１０に隣接してウェハ搬送部２０が設けられている。ウェハ搬送部２０には、Ｘ方向に延伸する搬送路２１上を移動自在なウェハ搬送装置２２が設けられている。ウェハ搬送装置２２は、鉛直方向及び鉛直軸周り（θ方向）にも移動自在であり、各カセット載置板１１上のカセットＣ_Ｕ、Ｃ_Ｌ、Ｃ_Ｔと、後述する処理ステーション３の第３の処理ブロックＧ３のトランジション装置５０、５１との間でウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ、重合ウェハＷ_Ｔを搬送できる。

処理ステーション３には、各種装置を備えた複数例えば３つの処理ブロックＧ１、Ｇ２、Ｇ３が設けられている。例えば処理ステーション３の正面側（図１のＸ方向負方向側）には、第１の処理ブロックＧ１が設けられ、処理ステーション３の背面側（図１のＸ方向正方向側）には、第２の処理ブロックＧ２が設けられている。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Ｙ方向負方向側）には、第３の処理ブロックＧ３が設けられている。

例えば第１の処理ブロックＧ１には、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの表面Ｗ_Ｕ１、Ｗ_Ｌ１を改質する表面改質装置３０が配置されている。

例えば第２の処理ブロックＧ２には、例えば純水によってウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの表面Ｗ_Ｕ１、Ｗ_Ｌ１を親水化すると共に当該表面Ｗ_Ｕ１、Ｗ_Ｌ１を洗浄する表面親水化装置４０、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌを接合する接合装置４１が、搬入出ステーション２側からこの順で水平方向のＹ方向に並べて配置されている。

例えば第３の処理ブロックＧ３には、図２に示すようにウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ、重合ウェハＷ_Ｔのトランジション装置５０、５１が下から順に２段に設けられている。

図１に示すように第１の処理ブロックＧ１〜第３の処理ブロックＧ３に囲まれた領域には、ウェハ搬送領域６０が形成されている。ウェハ搬送領域６０には、例えばウェハ搬送装置６１が配置されている。

ウェハ搬送装置６１は、例えば鉛直方向、水平方向（Ｙ方向、Ｘ方向）及び鉛直軸周りに移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置６１は、ウェハ搬送領域６０内を移動し、周囲の第１の処理ブロックＧ１、第２の処理ブロックＧ２及び第３の処理ブロックＧ３内の所定の装置にウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ、重合ウェハＷ_Ｔを搬送できる。

次に、上述した表面改質装置３０の構成について説明する。表面改質装置３０は、図４に示すように内部を密閉可能な処理容器７０を有している。処理容器７０のウェハ搬送領域６０側の側面には、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ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が設けられている。

処理容器７０の内部には、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌを載置させるための下部電極８０が設けられている。下部電極８０は、例えばアルミニウムなどの導電性材料で構成される。下部電極８０の下方には、例えばモータなどを備えた駆動部８１が設けられている。この駆動部８１により、下部電極８０は昇降自在になっている。

下部電極８０の内部には、熱媒循環流路８２が設けられている。熱媒循環流路８２には、温調手段（図示せず）により適当な温度に温度調節された熱媒が熱媒導入管８３を介して導入される。熱媒導入管８３から導入された熱媒は熱媒循環流路８２内を循環し、これによって、下部電極８０が所望の温度に調節される。そして、下部電極８０の熱が、下部電極８０の上面に載置されたウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌに伝達されて、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌが所望の温度に調節される。

なお、下部電極８０の温度を調節する温度調節機構は、熱媒循環流路８２に限定されず、冷却ジャケット、ヒータ等、その他の機構を用いることもできる。

下部電極８０の上部は、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌを静電吸着するための静電チャック９０に構成されている。静電チャック９０は、例えばポリイミド樹脂などの高分子絶縁材料からなる２枚のフィルム９１、９２の間に、例えば銅箔などの導電膜９３を配置した構造を有している。導電膜９３は、配線９４、コイル等のフィルタ９５を介して高圧電源９６に接続されている。プラズマ処理時には、高圧電源９６から、任意の直流電圧に設定された高電圧が、フィルタ９５で高周波をカットされて、導電膜９３に印加される。こうして導電膜９３に印加された高電圧により発生されたクーロン力によって、下部電極８０の上面（静電チャック９０の上面）にウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌが静電吸着させられる。

下部電極８０の上面には、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの裏面に向けて伝熱ガスを供給する複数の伝熱ガス供給穴１００が設けられている。図５に示すように複数の伝熱ガス供給穴１００は、下部電極８０の上面において、複数の同心円状に均一に配置されている。

各伝熱ガス供給穴１００には、図４に示すように伝熱ガス供給管１０１が接続されている。伝熱ガス供給管１０１はガス供給源（図示せず）に連通し、当該ガス供給源よりヘリウムなどの伝熱ガスが、下部電極８０の上面とウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの裏面Ｗ_Ｕ２、Ｗ_Ｌ２との間に形成される微小空間に供給される。これにより、下部電極８０の上面からウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌに効率よく熱が伝達される。

なお、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌに十分効率よく熱が伝達される場合には、伝熱ガス供給穴１００と伝熱ガス供給管１０１を省略してもよい。

下部電極８０の上面の周囲には、下部電極８０の上面に載置されたウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの外周を囲むように、環状のフォーカスリング１０２が配置されている。フォーカスリング１０２は、反応性イオンを引き寄せない絶縁性または導電性の材料からなり、反応性イオンを、内側のウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌにだけ効果的に入射せしめるように作用する。

下部電極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が配置されている。この排気リング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。

下部電極８０の下面には、中空に成形された導体よりなる給電棒１０４が接続されている。給電棒１０４には、例えばブロッキングコンデンサなどから成る整合器１０５を介して、第１の高周波電源１０６が接続されている。プラズマ処理時には、第１の高周波電源１０６から、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電圧が、下部電極８０に印加される。

下部電極８０の上方には、上部電極１１０が配置されている。下部電極８０の上面と上部電極１１０の下面は、互いに平行に、所定の間隔をあけて対向して配置されている。下部電極８０の上面と上部電極１１０の下面の間隔は、駆動部８１により調節される。

上部電極１１０には、例えばブロッキングコンデンサなどから成る整合器１１１を介して第２の高周波電源１１２が接続されている。プラズマ処理時には、第２の高周波電源１１２から、例えば１００ＭＨｚの高周波電圧が、上部電極１１０に印加される。このように、第１の高周波電源１０６と第２の高周波電源１１２から下部電極８０と上部電極１１０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生成される。

なお、静電チャック９０の導電膜９３に高電圧を印加する高圧電源９６、下部電極８０に高周波電圧を印加する第１の高周波電源１０６、上部電極１１０に高周波電圧を印加する第２の高周波電源１１２は、後述する制御部３００によって制御される。

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、処理ガスの流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群１２３が設けられている。そして、ガス供給源１２２から供給された処理ガスは、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。なお、処理ガスには、例えば酸素ガス、窒素ガス、アルゴンガス等が用いられる。

中空部１２０の内部には、処理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の内部に処理ガスを噴出させる多数のガス噴出口１２５が形成されている。

処理容器７０の下方には、吸気口１３０が形成されている。吸気口１３０には、処理容器７０の内部の雰囲気を所定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が接続されている。

なお、下部電極８０の下方には、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌを下方から支持し昇降させるための昇降ピン（図示せず）が設けられている。昇降ピンは、下部電極８０に形成された貫通孔（図示せず）を挿通し、下部電極８０の上面から突出可能になっている。

次に、上述した表面親水化装置４０の構成について説明する。表面親水化装置４０は、図６に示すように内部を密閉可能な処理容器１５０を有している。処理容器１５０のウェハ搬送領域６０側の側面には、図７に示すようにウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの搬入出口１５１が形成され、当該搬入出口１５１には開閉シャッタ１５２が設けられている。

処理容器１５０内の中央部には、図６に示すようにウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌを保持して回転させるスピンチャック１６０が設けられている。スピンチャック１６０は、水平な上面を有し、当該上面には、例えばウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌを吸引する吸引口（図示せず）が設けられている。この吸引口からの吸引により、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌをスピンチャック１６０上に吸着保持できる。

スピンチャック１６０は、例えばモータなどを備えたチャック駆動部１６１を有し、そのチャック駆動部１６１により所定の速度に回転できる。また、チャック駆動部１６１には、例えばシリンダなどの昇降駆動源が設けられており、スピンチャック１６０は昇降自在になっている。なお、後述するカップ１６２が昇降自在になっていてもよい。

スピンチャック１６０の周囲には、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌから飛散又は落下する液体を受け止め、回収するカップ１６２が設けられている。カップ１６２の下面には、回収した液体を排出する排出管１６３と、カップ１６２内の雰囲気を真空引きして排気する排気管１６４が接続されている。

図７に示すようにカップ１６２のＸ方向負方向（図７の下方向）側には、Ｙ方向（図７の左右方向）に沿って延伸するレール１７０が形成されている。レール１７０は、例えばカップ１６２のＹ方向負方向（図７の左方向）側の外方からＹ方向正方向（図７の右方向）側の外方まで形成されている。レール１７０には、例えばノズルアーム１７１とスクラブアーム１７２が取り付けられている。

ノズルアーム１７１には、図６及び図７に示すようにウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌに純水を供給する純水ノズル１７３が支持されている。ノズルアーム１７１は、図７に示すノズル駆動部１７４により、レール１７０上を移動自在である。これにより、純水ノズル１７３は、カップ１６２のＹ方向正方向側の外方に設置された待機部１７５からカップ１６２内のウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの中心部上方まで移動でき、さらに当該ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ上をウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの径方向に移動できる。また、ノズルアーム１７１は、ノズル駆動部１７４によって昇降自在であり、純水ノズル１７３の高さを調節できる。

純水ノズル１７３には、図６に示すように当該純水ノズル１７３に純水を供給する供給管１７６が接続されている。供給管１７６は、内部に純水を貯留する純水供給源１７７に連通している。また、供給管１７６には、純水の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群１７８が設けられている。

スクラブアーム１７２には、スクラブ洗浄具１８０が支持されている。スクラブ洗浄具１８０の先端部には、例えば複数の糸状やスポンジ状のブラシ１８０ａが設けられている。スクラブアーム１７２は、図７に示す洗浄具駆動部１８１によってレール１７０上を移動自在であり、スクラブ洗浄具１８０を、カップ１６２のＹ方向負方向側の外方からカップ１６２内のウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの中心部上方まで移動させることができる。また、洗浄具駆動部１８１によって、スクラブアーム１７２は昇降自在であり、スクラブ洗浄具１８０の高さを調節できる。なお、スクラブ洗浄具１８０は本実施の形態に限定されず、例えば２流体スプレーノズルやメガソニック洗浄を行う治具であってもよい。

なお、以上の構成では、純水ノズル１７３とスクラブ洗浄具１８０が別々のアームに支持されていたが、同じアームに支持されていてもよい。また、純水ノズル１７３を省略して、スクラブ洗浄具１８０から純水を供給するようにしてもよい。さらに、カップ１６２を省略して、処理容器１５０の底面に液体を排出する排出管と、処理容器１５０内の雰囲気を排気する排気管を接続してもよい。また、以上の構成の表面親水化装置４０において、帯電防止用のイオナイザ（図示せず）を設けてもよい。

次に、上述した接合装置４１の構成について説明する。接合装置４１は、図８に示すように内部を密閉可能な処理容器１９０を有している。処理容器１９０のウェハ搬送領域６０側の側面には、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ、重合ウェハＷ_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が設けられている。

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に区画されている。上述した搬入出口１９１は、搬送領域Ｔ１における処理容器１９０の側面に形成されている。また、内壁１９３にも、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ、重合ウェハＷ_Ｔの搬入出口１９４が形成されている。

搬送領域Ｔ１のＸ方向正方向側には、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ、重合ウェハＷ_Ｔを一時的に載置するためのトランジション２００が設けられている。トランジション２００は、例えば２段に形成され、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ、重合ウェハＷ_Ｔのいずれか２つを同時に載置することができる。

搬送領域Ｔ１には、Ｘ方向に延伸する搬送路２０１上を移動自在なウェハ搬送体２０２が設けられている。ウェハ搬送体２０２は、図８及び図９に示すように鉛直方向及び鉛直軸周りにも移動自在であり、搬送領域Ｔ１内、又は搬送領域Ｔ１と処理領域Ｔ２との間でウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ、重合ウェハＷ_Ｔを搬送できる。なお、本実施の形態では、搬送路２０１及びウェハ搬送体２０２が搬送機構を構成している。

搬送領域Ｔ１のＸ方向負方向側には、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの水平方向の向きを調節する位置調節機構２１０が設けられている。位置調節機構２１０は、図１０に示すように基台２１１と、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌを吸着保持して回転させる保持部２１２と、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌのノッチ部の位置を検出する検出部２１３と、を有している。そして、位置調節機構２１０では、保持部２１２に吸着保持されたウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌを回転させながら検出部２１３でウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌのノッチ部の位置を検出することで、当該ノッチ部の位置を調節してウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの水平方向の向きを調節している。

また、搬送領域Ｔ１には、当該搬送領域Ｔ１と処理領域Ｔ２との間を移動し、且つ上ウェハＷ_Ｕの表裏面を反転させる反転機構２２０が設けられている。反転機構２２０は、図１１に示すように上ウェハＷ_Ｕを保持する保持アーム２２１を有している。保持アーム２２１上には、上ウェハＷ_Ｕを吸着して水平に保持する吸着パッド２２２が設けられている。保持アーム２２１は、第１の駆動部２２３に支持されている。この第１の駆動部２２３により、保持アーム２２１は水平軸周りに回動自在であり、且つ水平方向に伸縮できる。第１の駆動部２２３の下方には、第２の駆動部２２４が設けられている。この第２の駆動部２２４により、第１の駆動部２２３は鉛直軸周りに回転自在であり、且つ鉛直方向に昇降できる。さらに、第２の駆動部２２４は、図８及び図９に示すＹ方向に延伸するレール２２５に取り付けられている。レール２２５は、処理領域Ｔ２から搬送領域Ｔ１まで延伸している。この第２の駆動部２２４により、反転機構２２０は、レール２２５に沿って位置調節機構２１０と後述する上部チャック２３０との間を移動可能になっている。そして、反転機構２２０は、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ、重合ウェハＷ_Ｔを搬送する搬送機構としての機能も有している。なお、反転機構２２０の構成は、上記実施の形態の構成に限定されず、上ウェハＷ_Ｕの表裏面を反転させることができればよい。また、反転機構２２０は、処理領域Ｔ２に設けられていてもよい。さらに、ウェハ搬送体２０２に反転機構を付与し、反転機構２２０の位置に別の搬送手段を設けてもよい。また、位置調節機構２１０に反転機構を付与し、反転機構２２０の位置に別の搬送手段を設けてもよい。

処理領域Ｔ２には、図８及び図９に示すように上ウェハＷ_Ｕを下面で吸着保持する第１の保持部材としての上部チャック２３０と、下ウェハＷ_Ｌを上面で載置して吸着保持する第２の保持部材としての下部チャック２３１とが設けられている。下部チャック２３１は、上部チャック２３０の下方に設けられ、上部チャック２３０と対向配置可能に構成されている。すなわち、上部チャック２３０に保持された上ウェハＷ_Ｕと下部チャック２３１に保持された下ウェハＷ_Ｌは対向して配置可能となっている。

上部チャック２３０は、図９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２３２に支持されている。支持部材２３２は、上部チャック２３０の上面外周部を支持している。下部チャック２３１の下方には、シャフト２３３を介してチャック駆動部２３４が設けられている。このチャック駆動部２３４により、下部チャック２３１は鉛直方向に昇降自在、且つ水平方向に移動自在になっている。また、チャック駆動部２３４によって、下部チャック２３１は鉛直軸周りに回転自在になっている。また、下部チャック２３１の下方には、下ウェハＷ_Ｌを下方から支持し昇降させるための昇降ピン（図示せず）が設けられている。昇降ピンは、下部チャック２３１に形成された貫通孔（図示せず）を挿通し、下部チャック２３１の上面から突出可能になっている。なお、本実施の形態では、シャフト２３３及びチャック駆動部２３４が昇降機構を構成している。

上部チャック２３０は、図１２に示すように複数、例えば３つの領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃに区画されている。これら領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃは、図１３に示すように上部チャック２３０の中心部から外周部に向けてこの順で設けられている。そして、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している。各領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃには、図１２に示すように上ウェハＷ_Ｕ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ている。各吸引管２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃには、吸引機構としての異なる真空ポンプ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃがそれぞれ接続されている。また、各吸引管２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃには、当該各吸引管２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃの内部の圧力を測定する圧力測定部２４２ａ、２４２ｂ、２４２ｃがそれぞれ設けられている。したがって、上部チャック２３０は、各領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃ毎に上ウェハＷ_Ｕの真空引きを設定可能に構成されている。

なお、以下において、上述した３つの領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃを、それぞれ第１の領域２３０ａ、第２の領域２３０ｂ、第３の領域２３０ｃという場合がある。また、吸引管２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃを、それぞれ第１の吸引管２４０ａ、第２の吸引管２４０ｂ、第３の吸引管２４０ｃという場合がある。また、真空ポンプ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃを、それぞれ第１の真空ポンプ２４１ａ、第２の真空ポンプ２４１ｂ、第３の真空ポンプ２４１ｃという場合がある。さらに、圧力測定部２４２ａ、２４２ｂ、２４２ｃを、それぞれ第１の圧力測定部２４２ａ、第２の圧力測定部２４２ｂ、第３の圧力測定部２４２ｃという場合がある。

上部チャック２３０の中心部には、当該上部チャック２３０を厚み方向に貫通する貫通孔２４３が形成されている。この上部チャック２３０の中心部は、当該上部チャック２３０に吸着保持される上ウェハＷ_Ｕの中心部に対応している。そして、貫通孔２４３には、後述する押動部材２５０の押動ピン２５１が挿通するようになっている。

上部チャック２３０の上面には、上ウェハＷ_Ｕの中心部を押圧する押動部材２５０が設けられている。押動部材２５０は、シリンダ構造を有し、押動ピン２５１と当該押動ピン２５１が昇降する際のガイドとなる外筒２５２とを有している。押動ピン２５１は、例えばモータを内蔵した駆動部（図示せず）によって、貫通孔２４３を挿通して鉛直方向に昇降自在になっている。そして、押動部材２５０は、後述するウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの接合時に、上ウェハＷ_Ｕの中心部と下ウェハＷ_Ｌの中心部とを当接させて押圧することができる。

上部チャック２３０には、下ウェハＷ_Ｌの表面Ｗ_Ｌ１を撮像する上部撮像部材２５３が設けられている。上部撮像部材２５３には、例えば広角型のＣＣＤカメラが用いられる。なお、上部撮像部材２５３は、下部チャック２３１上に設けられていてもよい。

下部チャック２３１は、図１４に示すように複数、例えば２つの領域２３１ａ、２３１ｂに区画されている。これら領域２３１ａ、２３１ｂは、下部チャック２３１の中心部から外周部に向けてこの順で設けられている。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している。各領域２３１ａ、２３１ｂには、図１２に示すように下ウェハＷ_Ｌ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ている。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ている。したがって、下部チャック２３１は、各領域２３１ａ、２３１ｂ毎に下ウェハＷ_Ｌの真空引きを設定可能に構成されている。

下部チャック２３１の外周部には、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ、重合ウェハＷ_Ｔが当該下部チャック２３１から飛び出したり、滑落するのを防止するストッパ部材２６２が設けられている。ストッパ部材２６２は、その頂部が少なくとも下部チャック２３１上の重合ウェハＷ_Ｔよりも上方に位置するように鉛直方向に延伸している。また、ストッパ部材２６２は、図１４に示すように下部チャック２３１の外周部に複数個所、例えば５箇所に設けられている。

下部チャック２３１には、図１２に示すように上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１を撮像する下部撮像部材２６３が設けられている。下部撮像部材２６３には、例えば広角型のＣＣＤカメラが用いられる。なお、下部撮像部材２６３は、下部チャック２３１上に設けられていてもよい。

また、処理領域Ｔ２には、図９に示すように下部チャック２３１上に保持された重合ウェハＷ_Ｔの外径を測定する測定部２７０が設けられている。測定部２７０は、重合ウェハＷ_Ｔの外周部を撮像する撮像部材２７１を有している。撮像部材２７１には、例えばマイクロカメラが用いられる。撮像部材２７１は、移動機構（図示せず）によって水平方向に移動自在になっている。

以上の接合システム１には、図１に示すように制御部３００が設けられている。制御部３００は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、接合システム１におけるウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ、重合ウェハＷ_Ｔの処理を制御するプログラムが格納されている。また、プログラム格納部には、上述の各種処理装置や搬送装置などの駆動系の動作を制御して、接合システム１における後述のウェハ接合処理を実現させるためのプログラムも格納されている。さらに、プログラム格納部には、接合装置４１におけるウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの接合の良否を判定するプログラムも格納されている。なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（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のコンピュータに読み取り可能な記憶媒体Ｈに記録されていたものであって、その記憶媒体Ｈから制御部３００にインストールされたものであってもよい。

次に、以上のように構成された接合システム１を用いて行われるウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの接合処理方法について説明する。図１５は、かかるウェハ接合処理の主な工程の例を示すフローチャートである。

先ず、複数枚の上ウェハＷ_Ｕを収容したカセットＣ_Ｕ、複数枚の下ウェハＷ_Ｌを収容したカセットＣ_Ｌ、及び空のカセットＣ_Ｔが、搬入出ステーション２の所定のカセット載置板１１に載置される。その後、ウェハ搬送装置２２によりカセットＣ_Ｕ内の上ウェハＷ_Ｕが取り出され、処理ステーション３の第３の処理ブロックＧ３のトランジション装置５０に搬送される。

次に上ウェハＷ_Ｕは、ウェハ搬送装置６１によって第１の処理ブロックＧ１の表面改質装置３０に搬送される。表面改質装置３０に搬入された上ウェハＷ_Ｕは、ウェハ搬送装置６１から下部電極８０の上面に受け渡され載置される。その後、ウェハ搬送装置６１が表面改質装置３０から退出し、ゲートバルブ７２が閉じられる。

その後、真空ポンプ１３１を作動させ、吸気口１３０を介して処理容器７０の内部の雰囲気が所定の真空度、例えば６．７Ｐａ〜６６．７Ｐａ（５０ｍＴｏｒｒ〜５００ｍＴｏｒｒ）まで減圧される。そして、後述するように上ウェハＷ_Ｕを処理中、処理容器７０内の雰囲気は上記所定の真空度に維持される。

また、高圧電源９６から静電チャック９０の導電膜９３に、例えば２５００Vの直流電圧に設定された高電圧が印加される。こうして静電チャック９０に印加された高電圧により発生されたクーロン力によって、下部電極８０の上面に上ウェハＷ_Ｕが静電吸着させられる。また、下部電極８０に静電吸着された上ウェハＷ_Ｕは、熱媒循環流路８２の熱媒によって所定の温度、例えば２０℃〜３０℃に維持される。

その後、ガス供給源１２２から供給された処理ガスが、上部電極１１０の下面のガス噴出口１２５から、処理容器７０の内部に均一に供給される。そして、第１の高周波電源１０６から下部電極８０に、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電圧が印加され、第２の高周波電源１１２から上部電極１１０に、例えば１００ＭＨｚの高周波電圧が印加される。そうすると、上部電極１１０と下部電極８０との間に電界が形成され、この電界によって処理容器７０の内部に供給された処理ガスがプラズマ化される。

この処理ガスのプラズマ（以下、「処理用プラズマ」という場合がある。）によって、下部電極８０上の上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１が改質されると共に、当該表面Ｗ_Ｕ１上の有機物が除去される。このとき、主として処理用プラズマ中の酸素ガスのプラズマが表面Ｗ_Ｕ１上の有機物の除去に寄与する。さらに、酸素ガスのプラズマは、上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１の酸化、すなわち親水化を促進させることもできる。また、処理用プラズマ中の酸素ガスのプラズマはある程度の高エネルギーを有しており、この酸素ガスのプラズマによって表面Ｗ_Ｕ１上の有機物が積極的（物理的）に除去される。さらに、酸素ガスのプラズマは、処理容器７０内の雰囲気中に含まれる残留水分を除去するという効果もある。こうして処理用プラズマによって、上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１が改質される（図１５の工程Ｓ１）。

次に上ウェハＷ_Ｕは、ウェハ搬送装置６１によって第２の処理ブロックＧ２の表面親水化装置４０に搬送される。表面親水化装置４０に搬入された上ウェハＷ_Ｕは、ウェハ搬送装置６１からスピンチャック１６０に受け渡され吸着保持される。

続いて、ノズルアーム１７１によって待機部１７５の純水ノズル１７３を上ウェハＷ_Ｕの中心部の上方まで移動させると共に、スクラブアーム１７２によってスクラブ洗浄具１８０を上ウェハＷ_Ｕ上に移動させる。その後、スピンチャック１６０によって上ウェハＷ_Ｕを回転させながら、純水ノズル１７３から上ウェハＷ_Ｕ上に純水を供給する。そうすると、上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１に水酸基が付着して当該表面Ｗ_Ｕ１が親水化される。また、純水ノズル１７３からの純水とスクラブ洗浄具１８０によって、上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１が洗浄される（図１５の工程Ｓ２）。

次に上ウェハＷ_Ｕは、ウェハ搬送装置６１によって第２の処理ブロック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Ｗ_Ｕは、トランジション２００を介してウェハ搬送体２０２により位置調節機構２１０に搬送される。そして位置調節機構２１０によって、上ウェハＷ_Ｕの水平方向の向きが調節される（図１５の工程Ｓ３）。

その後、位置調節機構２１０から反転機構２２０の保持アーム２２１に上ウェハＷ_Ｕが受け渡される。続いて搬送領域Ｔ１において、保持アーム２２１を反転させることにより、上ウェハＷ_Ｕの表裏面が反転される（図１５の工程Ｓ４）。すなわち、上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１が下方に向けられる。なお、上ウェハＷ_Ｕの表裏面の反転は、後述する反転機構２２０の移動中に行われてもよい。

その後、反転機構２２０が上部チャック２３０側に移動し、反転機構２２０から上部チャック２３０に上ウェハＷ_Ｕが受け渡される。上ウェハＷ_Ｕは、上部チャック２３０にその裏面Ｗ_Ｕ２が吸着保持される（図１５の工程Ｓ５）。このとき、すべての真空ポンプ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃを作動させ、上部チャック２３０のすべての領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃにおいて、上ウェハＷ_Ｕを真空引きしている。上ウェハＷ_Ｕは、後述する下ウェハＷ_Ｌが接合装置４１に搬送されるまで上部チャック２３０で待機する。

上ウェハＷ_Ｕに上述した工程Ｓ１〜Ｓ５の処理が行われている間、当該上ウェハＷ_Ｕに続いて下ウェハＷ_Ｌの処理が行われる。先ず、ウェハ搬送装置２２によりカセットＣ_Ｌ内の下ウェハＷ_Ｌ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。

次に下ウェハＷ_Ｌは、ウェハ搬送装置６１によって表面改質装置３０に搬送され、下ウェハＷ_Ｌの表面Ｗ_Ｌ１が改質される（図１５の工程Ｓ６）。なお、工程Ｓ６における下ウェハＷ_Ｌの表面Ｗ_Ｌ１の改質は、上述した工程Ｓ１と同様である。

その後、下ウェハＷ_Ｌは、ウェハ搬送装置６１によって表面親水化装置４０に搬送され、下ウェハＷ_Ｌの表面Ｗ_Ｌ１が親水化される共に当該表面Ｗ_Ｌ１が洗浄される（図１５の工程Ｓ７）。なお、工程Ｓ７における下ウェハＷ_Ｌの表面Ｗ_Ｌ１の親水化及び洗浄は、上述した工程Ｓ２と同様であるので詳細な説明を省略する。

その後、下ウェハＷ_Ｌは、ウェハ搬送装置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Ｗ_Ｌは、トランジション２００を介してウェハ搬送体２０２により位置調節機構２１０に搬送される。そして位置調節機構２１０によって、下ウェハＷ_Ｌの水平方向の向きが調節される（図１５の工程Ｓ８）。

その後、下ウェハＷ_Ｌは、ウェハ搬送体２０２によって下部チャック２３１に搬送され、下部チャック２３１に吸着保持される（図１５の工程Ｓ９）。このとき、すべての真空ポンプ２６１ａ、２６１ｂを作動させ、下部チャック２３１のすべての領域２３１ａ、２３１ｂにおいて、下ウェハＷ_Ｌを真空引きしている。そして、下ウェハＷ_Ｌの表面Ｗ_Ｌ１が上方を向くように、当該下ウェハＷ_Ｌの裏面Ｗ_Ｌ２が下部チャック２３１に吸着保持される。

次に、上部チャック２３０に保持された上ウェハＷ_Ｕと下部チャック２３１に保持された下ウェハＷ_Ｌとの水平方向の位置調節を行う。図１６に示すように下ウェハＷ_Ｌの表面Ｗ_Ｌ１には予め定められた複数、例えば４点以上の基準点Ａが形成され、同様に上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１には予め定められた複数、例えば４点以上の基準点Ｂが形成されている。これら基準点Ａ、Ｂとしては、例えばウェハＷ_Ｌ、Ｗ_Ｕ上に形成された所定のパターンがそれぞれ用いられる。そして、上部撮像部材２５３を水平方向に移動させ、下ウェハＷ_Ｌの表面Ｗ_Ｌ１が撮像される。また、下部撮像部材２６３を水平方向に移動させ、上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１が撮像される。その後、上部撮像部材２５３が撮像した画像に表示される下ウェハＷ_Ｌの基準点Ａの位置と、下部撮像部材２６３が撮像した画像に表示される上ウェハＷ_Ｕの基準点Ｂの位置とが合致するように、下部チャック２３１によって下ウェハＷ_Ｌの水平方向の位置（水平方向の向きを含む）が調節される。すなわち、チャック駆動部２３４によって、下部チャック２３１を水平方向に移動させて、下ウェハＷ_Ｌの水平方向の位置が調節される。こうして上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌとの水平方向の位置が調節される（図１５の工程Ｓ１０）。

なお、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの水平方向きは、工程Ｓ３、Ｓ８において位置調節機構２１０によって調節されているが、工程Ｓ１０において微調節が行われる。また、本実施の形態の工程Ｓ１０では、基準点Ａ、Ｂとして、ウェハＷ_Ｌ、Ｗ_Ｕ上に形成された所定のパターンを用いていたが、その他の基準点を用いることもできる。例えばウェハＷ_Ｌ、Ｗ_Ｕの外周部とノッチ部を基準点として用いることができる。

その後、チャック駆動部２３４によって、図１７に示すように下部チャック２３１を上昇させ、下ウェハＷ_Ｌを所定の位置に配置する。このとき、下ウェハＷ_Ｌの表面Ｗ_Ｌ１と上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１との間の間隔Ｄ_１が所定の距離、例えば５０μｍになるように下ウェハＷ_Ｌを配置する。こうして上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌとの鉛直方向の位置が調節される（図１５の工程Ｓ１１）。なお、工程Ｓ５〜工程Ｓ１１において、上部チャック２３０のすべての領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃにおいて、上ウェハＷ_Ｕを真空引きしている。同様に工程Ｓ９〜工程Ｓ１１において、下部チャック２３１のすべての領域２３１ａ、２３１ｂにおいて、下ウェハＷ_Ｌを真空引きしている。

その後、第１の真空ポンプ２４１ａの作動を停止して、図１８に示すように第１の領域２３０ａにおける第１の吸引管２４０ａからの上ウェハＷ_Ｕの真空引きを停止する。このとき、第２の領域２３０ｂと第３の領域２３０ｃでは、上ウェハＷ_Ｕが真空引きされて吸着保持されている。その後、押動部材２５０の押動ピン２５１を下降させることによって、上ウェハＷ_Ｕの中心部を押圧しながら当該上ウェハＷ_Ｕを下降させる。このとき、押動ピン２５１には、上ウェハＷ_Ｕがない状態で当該押動ピン２５１が７０μｍ移動するような荷重、例えば２００ｇがかけられる。そして、押動部材２５０によって、上ウェハＷ_Ｕの中心部と下ウェハＷ_Ｌの中心部を当接させて押圧する（図１５の工程Ｓ１２）。

そうすると、押圧された上ウェハＷ_Ｕの中心部と下ウェハＷ_Ｌの中心部との間で接合が開始する（図１８中の太線部）。すなわち、上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１と下ウェハＷ_Ｌの表面Ｗ_Ｌ１はそれぞれ工程Ｓ１、Ｓ６において改質されているため、先ず、表面Ｗ_Ｕ１、Ｗ_Ｌ１間にファンデルワールス力が生じ、当該表面Ｗ_Ｕ１、Ｗ_Ｌ１同士が接合される。その後、上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１と下ウェハＷ_Ｌの表面Ｗ_Ｌ１はそれぞれ工程Ｓ２、Ｓ７において親水化されているため、表面Ｗ_Ｕ１、Ｗ_Ｌ１間の親水基が水素結合し、表面Ｗ_Ｕ１、Ｗ_Ｌ１同士が強固に接合される。

その後、図１９に示すように押動部材２５０によって上ウェハＷ_Ｕの中心部と下ウェハＷ_Ｌの中心部を押圧した状態で、第２の真空ポンプ２４１ｂの作動を停止して、第２の領域２３０ｂにおける第２の吸引管２４０ｂからの上ウェハＷ_Ｕの真空引きを停止する。そうすると、第２の領域２３０ｂに保持されていた上ウェハＷ_Ｕが下ウェハＷ_Ｌ上に落下する。さらにその後、第３の真空ポンプ２４１ｃの作動を停止して、第３の領域２３０ｃにおける第３の吸引管２４０ｃからの上ウェハＷ_Ｕの真空引きを停止する。このように上ウェハＷ_Ｕの中心部から外周部に向けて、上ウェハＷ_Ｕの真空引きを停止し、上ウェハＷ_Ｕが下ウェハＷ_Ｌ上に順次落下して当接する。そして、上述した表面Ｗ_Ｕ１、Ｗ_Ｌ１間のファンデルワールス力と水素結合による接合が、上述した結合が順次拡がる。こうして、図２０に示すように上ウェハＷ_Ｕの表面Ｗ_Ｕ１と下ウェハＷ_Ｌの表面Ｗ_Ｌ１が全面で当接し、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌが接合される（図１５の工程Ｓ１３）。

その後、図２１に示すように押動部材２５０を上部チャック２３０まで上昇させる。また、下部チャック２３１において吸引管２６０ａ、２６０ｂからの下ウェハＷ_Ｌの真空引きを停止して、下部チャック２３１による下ウェハＷ_Ｌの吸着保持を停止する。

次に、上部チャック２３０に上ウェハＷ_Ｕが残存しているか否かを判定して、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの接着の良否を判定する。具体的には、図２２及び図２３に示すように下部チャック２３１を下降させて所定の位置に配置する。このとき、上部チャック２３０の下面と下部チャック２３１の上面との間の間隔Ｄ_２が所定の距離、例えば５０μｍ〜５００μｍ、より好ましくは１００μｍになるように下ウェハＷ_Ｌを配置する。その後、真空ポンプ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃを作動させ、吸引管２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃを介して、上部チャック２３０のすべての領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃにおいて上ウェハＷ_Ｕに対する真空引きを行う。この真空引きを行っている間、圧力測定部２４２ａ、２４２ｂ、２４２ｃにおいて、各吸引管２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃの内部の圧力を測定する。そして、圧力測定部２４２ａ、２４２ｂ、２４２ｃにおける測定結果に基づいて、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの接着の良否を判定する（図１５の工程Ｓ１４）。

具体的には、各吸引管２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃの内部の圧力が所定の閾値、例えば−６０Ｐａ（−４５０ｍＴｏｒｒ）より大きい、例えば１０ｍＴｏｒｒ〜−４５０ｍＴｏｒｒである場合、図２２に示すように上部チャック２３０に上ウェハＷ_Ｕが残存しておらず、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの接着が正常であると判定する。なお、すべての吸引管２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃの内部の圧力が所定の閾値より大きい場合に、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの接着が正常であると判定される。具体的には、例えば各吸引管２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃの内部の圧力が−５３Ｐａ（−４００ｍＴｏｒｒ）と測定された場合、上部チャック２３０に上ウェハＷ_Ｕが残存していない。

一方、吸引管２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃの内部の圧力が所定の閾値、例えば−６０Ｐａ（−４５０ｍＴｏｒｒ）以下、例えば−７６０ｍＴｏｒｒ〜−４５０ｍＴｏｒｒである場合、図２３に示すように上部チャック２３０に上ウェハＷ_Ｕが残存しており、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの接着が異常であると判定する。なお、これら吸引管２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃのうち、一の吸引管２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃの圧力が所定の閾値以下である場合に、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの接着が異常であると判定される。具体的には、例えば各吸引管２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃの内部の圧力が−１００Ｐａ（−７５０ｍＴｏｒｒ）と測定された場合、上部チャック２３０に上ウェハＷ_Ｕが残存している。

なお、工程Ｓ１４において接着が異常であると判定された上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌは、それぞれウェハ搬送装置６１によって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のウェハ搬送装置２２によって所定のカセット載置板１１のカセットＣ_Ｔに搬送されて回収される。

次に、工程Ｓ１４において上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの接着が正常であると判定された重合ウェハＷ_Ｔに対して、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの接合強度の良否を判定する。具体的には、先ず、図２４に示すように下部チャック２３１を上昇させて所定の位置に配置する。このとき、上部チャック２３０の下面と下部チャック２３１の上面との間の間隔Ｄ_３が所定の距離、例えば５０μｍ〜５００μｍ、より好ましくは１００μｍになるように下ウェハＷ_Ｌを配置する。その後、真空ポンプ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃを作動させ、吸引管２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃを介して、上部チャック２３０のすべての領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃにおいて上ウェハＷ_Ｕに対する真空引きを行う。また、下部チャック２３１のすべての領域２３１ａ、２３１ｂ下ウェハＷ_Ｌに対する真空引きを行う。その後、図２５及び図２６に示すように上部チャック２３０の領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃにおいて真空引きを行いながら、下部チャック２３１を下降させる。そして、圧力測定部２４２ａ、２４２ｂ、２４２ｃにおいて、各吸引管２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃの内部の圧力を測定する。そして、圧力測定部２４２ａ、２４２ｂ、２４２ｃにおける測定結果に基づいて、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの接合強度の良否を判定する（図１５の工程Ｓ１５）。

具体的には、各吸引管２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃの内部の圧力が所定の閾値、例えば−６０Ｐａ（−４５０ｍＴｏｒｒ）より大きい、例えば１０ｍＴｏｒｒ〜−４５０ｍＴｏｒｒである場合、図２５に示すように上部チャック２３０に上ウェハＷ_Ｕが吸引保持されず、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの接合強度が正常であると判定する。なお、すべての吸引管２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃの内部の圧力が所定の閾値より大きい場合に、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの接合強度が正常であると判定される。具体的には、例えば各吸引管２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃの内部の圧力が−５３Ｐａ（−４００ｍＴｏｒｒ）と測定された場合、上部チャック２３０に上ウェハＷ_Ｕが吸引保持されていない。

一方、吸引管２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃの内部の圧力が所定の閾値、例えば−６０Ｐａ（−４５０ｍＴｏｒｒ）以下、例えば−７６０ｍＴｏｒｒ〜−４５０ｍＴｏｒｒである場合、図２６に示すように上部チャック２３０に上ウェハＷ_Ｕが吸引保持されており、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの接合強度が異常であると判定する。なお、これら吸引管２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃのうち、一の吸引管２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃの圧力が所定の閾値以下である場合に、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの接合強度が異常であると判定される。具体的には、例えば各吸引管２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃの内部の圧力が−１００Ｐａ（−７５０ｍＴｏｒｒ）と測定された場合、上部チャック２３０に上ウェハＷ_Ｕが吸引保持されている。

なお、工程Ｓ１５において接合強度が異常であると判定された上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌは、それぞれウェハ搬送装置６１によって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のウェハ搬送装置２２によって所定のカセット載置板１１のカセットＣ_Ｔに搬送されて回収される。

次に、工程Ｓ１５において上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの接合強度が正常であると判定された重合ウェハＷ_Ｔに対して、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの接合位置の良否を判定する。具体的には、先ず、図２７に示すように下部チャック２３１を下降させて所定の位置に配置する。このとき、上部チャック２３０の下面と下部チャック２３１の上面との間の間隔Ｄ_４が所定の距離、例えば５０μｍ〜５００μｍ、より好ましくは１００μｍになるように下ウェハＷ_Ｌを配置する。その後、図２８に示すように撮像部材２７１によって、下部チャック２３０上の重合ウェハＷ_Ｔの外周部を例えば３点撮像する。そして、測定部２７０において当該重合ウェハＷ_Ｔの外径を測定する。そして、重合ウェハＷ_Ｔの外径の測定結果に基づいて、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの接合位置の良否を判定する（図１５の工程Ｓ１６）。

具体的には、測定部２７０で測定された重合ウェハＷ_Ｔの外径が所定の閾値、例えば３００．２ｍｍ（３００ｍｍ＋２００μｍ）未満である場合、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの接合位置が正常であると判定する。この所定の閾値は、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの外径３００ｍｍに対して、許容値２００μｍを加えた値である。すなわち、本実施の形態において、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌとの位置ずれの許容値は２００μｍである。

一方、測定部２７０で測定された重合ウェハＷ_Ｔの外径が所定の閾値、例えば３００．２ｍｍ（３００ｍｍ＋２００μｍ）以上である場合、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの接合位置が異常であると判定する。なお、この所定の閾値は、上述したように上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌとの位置ずれの許容値が２００μｍとなる値である。

なお、工程Ｓ１６において接合強度が異常であると判断された重合ウェハＷ_Ｔは、接合システム１から回収される。このとき、測定部２７０で測定された重合ウェハＷ_Ｔの外径が所定の値、例えば３０１ｍｍ（３００ｍｍ＋１ｍｍ）未満である場合、すなわち、重合ウェハＷ_Ｔの外径が３００．２ｍｍ以上３０１ｍｍ未満である場合、重合ウェハＷ_Ｔは接合システム１の搬送系を用いて回収される。すなわち、重合ウェハＷ_Ｔは、ウェハ搬送装置６１によって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のウェハ搬送装置２２によって所定のカセット載置板１１のカセットＣ_Ｔに搬送されて回収される。なお、この所定の値は、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの外径３００ｍｍに対して、許容値１ｍｍを加えた値である。すなわち、本実施の形態において、ウェハ搬送装置２２、６１の搬送アームが搬送できる大きさが３０１ｍｍである。

一方、測定部２７０で測定された重合ウェハＷ_Ｔの外径が所定の値、例えば３０１ｍｍ（３００ｍｍ＋１ｍｍ）以上である場合、接合システム１は警告装置（図示せず）によって警告を発する。そして、この警告に基づいて、重合ウェハＷ_Ｔは接合システム１の外部機構によって当該接合ステム１から回収される。この外部機構は、例えば搬送アームを備えた搬送装置であってもよいし、手動であってもよい。なお、上述した警告装置は制御部３００であってもよい。

こうして工程Ｓ１４において接着が正常であり、工程Ｓ１５で接合強度が正常であり、工程Ｓ１６で接合位置が正常と判定された重合ウェハＷ_Ｔは、ウェハ搬送装置６１によって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のウェハ搬送装置２２によって所定のカセット載置板１１のカセットＣ_Ｔに搬送される。こうして、一連のウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの接合処理が終了する。

以上の実施の形態によれば、工程Ｓ１６において、重合ウェハＷ_Ｔの外径を測定し、当該測定結果に基づいて、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの接合位置の良否を判定している。そして、例えば接合位置が正常である場合には、当該接合された重合ウェハＷ_Ｔに対して後続の処理を適切に行うことができる。一方、例えば接合位置が異常である場合には、当該接合された重合ウェハＷ_Ｔに対する後続の処理を停止して回収する。そうすると、従来のように搬送不良やウェハの破損を防止することができ、後続のウェハＷに対する処理を円滑に行うことができる。

また、工程Ｓ１６において上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの接合位置が異常であると判定された場合において、重合ウェハＷ_Ｔの外径の測定結果が所定の値未満である場合、当該重合ウェハＷ_Ｔがウェハ搬送装置２２、６１によって搬入出ステーション２の所定のカセットＣ_Ｔに搬送されて回収される。一方、重合ウェハＷ_Ｔの外径の測定結果が所定の値より大きい場合、接合システム１から警告が発せられ、重合ウェハＷ_Ｔは外部機構によって接合システム１から回収される。このようにウェハ搬送装置２２、６１の搬送アームが搬送できる重合ウェハＷ_Ｔは接合システム１の搬送系を用いて回収され、当該搬送アームが搬送できない重合ウェハＷ_Ｔは外部機構を用いて回収される。したがって、搬送不良やウェハの破損を防止することができ、後続のウェハＷに対する処理をより円滑に行うことができる。

また、工程Ｓ１４において、吸引管２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃの内部の圧力に基づき、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの接着の良否を判定している。さらに、工程Ｓ１５において、吸引管２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃの内部の圧力に基づき、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの接合強度の良否を判定している。このように工程Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１６において、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの接合の良否を判定しているので、当該接合の良否をより適切に判定することができる。したがって、後続のウェハＷに対する処理をさらに円滑に行うことができる。

また、工程Ｓ１４と工程Ｓ１５において、吸引管２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃのうち、いずれか一の吸引管２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃの圧力が所定の閾値以下である場合に、接合が異常と判定される。したがって、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの接合をより厳密に検査することができ、後続のウェハＷに対する処理を円滑に行うことができる。

しかも、本実施の形態の工程Ｓ１４と工程Ｓ１５は、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ同士を接合するために必要な装置を用いて行われるので、工程Ｓ１４と工程Ｓ１５を行うための新たな装置が不要である。したがって、接合の良否判定を効率よく行うことができる。

また、工程Ｓ１３において、押動部材２５０によって上ウェハＷ_Ｕの中心部と下ウェハＷ_Ｌの中心部を当接させて押圧した状態で、上ウェハＷ_Ｕの中心部から外周部に向けて、上ウェハＷ_Ｕの真空引きを停止し、上ウェハＷ_Ｕを下ウェハＷ_Ｌに順次当接させ、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌを接合することができる。そうすると、領域２３０ｂ、２３０ｃにおける上ウェハＷ_Ｕの真空引きを停止する際には、上ウェハＷ_Ｕの中心部と下ウェハＷ_Ｌの中心部が当接して押圧されているので、例えば上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌとの間に空気がある場合でも、下ウェハＷ_Ｌに対する上ウェハＷ_Ｕの水平方向の位置がずれることがない。したがって、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの接合を適切に行うことができる。

また、工程Ｓ１３において、上ウェハＷ_Ｕの中心部から外周部に向けて上ウェハＷ_Ｕを下ウェハＷ_Ｌに順次当接させているので、例えば上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌとの間にボイドとなりうる空気が存在している場合でも、空気は上ウェハＷ_Ｕが下ウェハＷ_Ｌと当接している箇所より常に外周部側に存在することになる。そうすると、当該空気をウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ間において中心部から外周部に逃がすことができる。したがって、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ間のボイドの発生を抑制ができ、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ同士をさらに適切に接合することができる。

しかも、本実施の形態によれば、従来のようにウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌを接合する際の雰囲気を真空雰囲気にする必要がないので、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの接合を短時間で効率よく行うことができ、ウェハ接合処理のスループットを向上させることができる。

また、下部チャック２３１の外周部にはストッパ部材２６２が設けられているので、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌ、重合ウェハＷ_Ｔが下部チャック２３１から飛び出したり、滑落するのを防止することができる。

また、接合装置４１は、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌを接合するための上部チャック２３０と下部チャック２３１に加えて、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの水平方向の向きを調節する位置調節機構２１０と、上ウェハＷ_Ｕの表裏面を反転させる反転機構２２０も備えているので、一の装置内でウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの接合を効率よく行うことができる。さらに、接合システム１は、接合装置４１に加えて、ウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの表面Ｗ_Ｕ１、Ｗ_Ｌ１を改質する表面改質装置３０と、表面Ｗ_Ｕ１、Ｗ_Ｌ１を親水化すると共に当該表面Ｗ_Ｕ１、Ｗ_Ｌ１を洗浄する表面親水化装置４０も備えているので、一のシステム内でウェハＷ_Ｕ、Ｗ_Ｌの接合を効率よく行うことができる。したがって、ウェハ接合処理のスループットをより向上させることができる。

以上の実施の形態では、下ウェハＷ_Ｌを撮像する上部撮像部材２５３と、重合ウェハＷ_Ｔを撮像する測定部２７０の撮像部材２７１は、別々に設けられていたが、いずれか一方のみを設けてもよい。すなわち、上部撮像部材２５３によって下ウェハＷ_Ｌと重合ウェハＷ_Ｔの両方を撮像するようにしてもよいし、撮像部材２７１によって下ウェハＷ_Ｌと重合ウェハＷ_Ｔの両方を撮像するようにしてもよい。かかる場合、上部撮像部材２５３又は撮像部材２７１のいずれか一方を省略することができるので、装置構成を簡略化することができる。

また、以上の実施の形態では、工程Ｓ１４と工程Ｓ１５において、吸引管２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃの内部の圧力に基づいて、上ウェハＷ_Ｕと下ウェハＷ_Ｌの接着と接合強度の良否を判定していたが、これら良否の判定は他のパラメータを用いて行うこともできる。例えば吸引管２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃの内部を流れる空気の流量や、あるいは真空ポンプ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃから排出される空気の圧力や流量、真空ポンプ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃを作動させるモータの電流値などに基づいて、上記良否の判定を行ってもよい。

さらに、以上の実施の形態では、チャック駆動部２３４によって下部チャック２３１が鉛直方向に昇降自在且つ水平方向に移動自在になっていたが、上部チャック２３０を鉛直方向に昇降自在にし、あるいは水平方向に移動自在に構成してもよい。また、上部チャック２３０と下部チャック２３１の両方が、鉛直方向に昇降自在且つ水平方向に移動自在に構成されていてもよい。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。本発明は、基板がウェハ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板である場合にも適用できる。

１ 接合システム
２ 搬入出ステーション
３ 処理ステーション
３０ 表面改質装置
４０ 表面親水化装置
４１ 接合装置
６０ ウェハ搬送領域
２０１ 搬送路
２０２ ウェハ搬送体
２１０ 位置調節機構
２２０ 反転機構
２３０ 上部チャック
２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃ 領域
２３１ 下部チャック
２３３ シャフト
２３４ チャック駆動部
２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ 吸引管
２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃ 真空ポンプ
２４２ａ、２４２ｂ、２４２ｃ 圧力測定部
２５０ 押動部材
２６２ ストッパ部材
２７０ 測定部
２７１ 撮像部材
３００ 制御部
Ｗ_Ｕ 上ウェハ
Ｗ_Ｕ１ 表面
Ｗ_Ｌ 下ウェハ
Ｗ_Ｌ１ 表面
Ｗ_Ｔ 重合ウェハ

Claims (18)

1. 平面形状が同一の基板同士を接合する接合方法であって、
   第１の保持部材の下面に吸着保持された第１の基板と、前記第１の保持部材の下方に設けられた第２の保持部材の上面において吸着保持された第２の基板とを接合する接合工程と、
   その後、第１の基板と第２の基板が接合された重合基板の外径を測定し、当該測定結果に基づいて、第１の基板と第２の基板の接合位置の良否を判定する接合位置判定工程と、を有し、
   前記接合位置判定工程では、前記測定結果が所定の閾値未満である場合、第１の基板と第２の基板の接合位置が正常であると判定し、前記測定結果が所定の閾値以上である場合、第１の基板と第２の基板の接合位置が異常であると判定することを特徴とする、接合方法。
2. 前記接合位置判定工程では、重合基板の外周部を撮像して、当該重合基板の外径を測定することを特徴とする、請求項１に記載の接合方法。
3. 前記接合工程後であって前記接合位置判定工程前において、前記第１の保持部材又は前記第２の保持部材を相対的に鉛直方向に移動させて、前記第１の保持部材と前記第２の保持部材を所定の位置に配置した後、吸引管を介して前記第１の保持部材に設けられた吸引機構によって第１の基板に対する真空引きを行い、前記吸引管の内部の圧力に基づいて、前記第１の保持部材に第１の基板が残存しているか否かを判定して、第１の基板と第２の基板の接着の良否を判定する接着判定工程を有し、
   前記接着判定工程では、前記吸引管の内部の圧力が所定の閾値より大きい場合、第１の基板と第２の基板の接着が正常であると判定し、前記吸引管の内部の圧力が所定の閾値以下である場合、第１の基板と第２の基板の接着が異常であると判定すると判定することを特徴とする、請求項１又は２に記載の接合方法。
4. 前記接着判定工程において、第１の基板が前記第１の保持部材に吸着保持されておらず正常と判定された場合、前記接着判定工程後であって前記接合位置判定工程前において、前記第１の保持部材又は前記第２の保持部材を相対的に鉛直方向に移動させて、前記第１の保持部材と前記第２の保持部材を所定の位置に配置した後、前記吸引機構による真空引きを行い、且つ前記第２の保持部材によって第２の基板を吸着保持し、前記吸引管の内部の圧力に基づいて、第１の基板と第２の基板の接合強度の良否を判定する接合強度判定工程を有し、
   前記接合強度判定工程では、前記吸引管の内部の圧力が所定の閾値より大きい場合、第１の基板と第２の基板の接合強度が正常であると判定し、前記吸引管の内部の圧力が所定の閾値以下である場合、第１の基板と第２の基板の接合強度が異常であると判定することを特徴とする、請求項３に記載の接合方法。
5. 前記第１の保持部材は、中心部から外周部に向けて複数の領域に区画され、当該領域毎に第１の基板の真空引きを設定可能であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の接合方法。
6. 前記接合工程において、
   前記第１の保持部材に保持された第１の基板と、前記第２の保持部材に保持された第２の基板とを所定の間隔で対向配置し、
   その後、前記第１の保持部材に設けられた押動部材によって第１の基板の中心部と第２の基板の中心部を当接させて押圧し、
   その後、第１の基板の中心部と第２の基板の中心部が押圧された状態で、第１の基板の中心部から外周部に向けて、第１の基板と第２の基板を順次接合することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の接合方法。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の接合方法を接合装置によって実行させるように、当該接合装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラム。
   
8. 請求項７に記載のプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体。
9. 平面形状が同一の基板同士を接合する接合装置であって、
   下面に第１の基板を吸着保持する第１の保持部材と、
   前記第１の保持部材の下方に設けられ、上面に第２の基板を吸着保持する第２の保持部材と、
   第１の基板と第２の基板が接合された重合基板の外径を測定する測定部と、
   第１の基板と第２の基板の接合の良否を判定する制御部と、を有し、
   前記制御部は、
   前記第１の保持部材の下面に吸着保持された第１の基板と、前記第２の保持部材の上面において吸着保持された第２の基板とを接合する接合工程と、その後、重合基板の外径を測定し、当該測定結果に基づいて、第１の基板と第２の基板の接合位置の良否を判定する接合位置判定工程と、を実行するように、前記第１の保持部材、前記第２の保持部材及び前記測定部の動作を制御し、
   前記接合位置判定工程では、前記測定結果が所定の閾値未満である場合、第１の基板と第２の基板の接合位置が正常であると判定し、前記測定結果が所定の閾値以上である場合、第１の基板と第２の基板の接合位置が異常であると判定することを特徴とする、接合装置。
10. 前記測定部は、重合基板の外周部を撮像する撮像部材を有することを特徴とする、請求項９に記載の接合装置。
11. 前記第１の保持部材に設けられ、第１の基板を真空引きする吸引機構と、
    前記第１の保持部材と前記吸引機構とを接続する吸引管と、
    前記第１の保持部材又は第２の保持部材を相対的に鉛直方向に昇降させる昇降機構と、を有し、
    前記制御部は、
    前記接合工程後であって前記接合位置判定工程前において、前記第１の保持部材又は前記第２の保持部材を相対的に鉛直方向に移動させて、前記第１の保持部材と前記第２の保持部材を所定の位置に配置した後、前記吸引機構によって第１の基板に対する真空引きを行い、前記吸引管の内部の圧力に基づいて、前記第１の保持部材に第１の基板が残存しているか否かを判定して、第１の基板と第２の基板の接着の良否を判定する接着判定工程を実行するように、前記第１の保持部材、前記第２の保持部材、前記吸引機構及び前記昇降機構の動作を制御し、
    前記接着判定工程では、前記吸引管の内部の圧力が所定の閾値より大きい場合、第１の基板と第２の基板の接着が正常であると判定し、前記吸引管の内部の圧力が所定の閾値以下である場合、第１の基板と第２の基板の接着が異常であると判定すると判定することを特徴とする、請求項９又は１０に記載の接合装置。
12. 前記制御部は、
    前記接着判定工程において、第１の基板が前記第１の保持部材に吸着保持されておらず正常と判定された場合、前記接着判定工程後であって前記接合位置判定工程前において、前記第１の保持部材又は前記第２の保持部材を相対的に鉛直方向に移動させて、前記第１の保持部材と前記第２の保持部材を所定の位置に配置した後、前記吸引機構による真空引きを行い、且つ前記第２の保持部材によって第２の基板を吸着保持し、前記吸引管の内部の圧力に基づいて、第１の基板と第２の基板の接合強度の良否を判定する接合強度判定工程を実行するように、前記第１の保持部材、前記第２の保持部材、前記吸引機構及び前記昇降機構の動作を制御し、
    前記接合強度判定工程では、前記吸引管の内部の圧力が所定の閾値より大きい場合、第１の基板と第２の基板の接合強度が正常であると判定し、前記吸引管の内部の圧力が所定の閾値以下である場合、第１の基板と第２の基板の接合強度が異常であると判定することを特徴とする、請求項１１に記載の接合装置。
13. 前記第１の保持部材は、中心部から外周部に向けて複数の領域に区画され、当該領域毎に第１の基板の真空引きを設定可能であることを特徴とする、請求項９〜１２のいずれかに記載の接合装置。
14. 前記第１の保持部材に設けられ、第１の基板の中心部を押圧する押動部材を有することを特徴とする、請求項９〜１３のいずれかに記載の接合装置。
15. 前記第２の保持部材の外周部には、第１の基板、第２の基板、又は重合基板に対するストッパ部材が設けられていることを特徴とする、請求項９〜１４のいずれかに記載の接合装置。
16. 第１の基板又は第２の基板の水平方向の向きを調節する位置調節機構と、
    第１の基板の表裏面を反転させる反転機構と、
    前記接合装置内で第１の基板、第２の基板又は重合基板を搬送する搬送機構と、を有することを特徴とする、請求項９〜１５のいずれかに記載の接合装置。
17. 請求項９〜１６のいずれかに記載の接合装置を備えた接合システムであって、
    前記接合装置を備えた処理ステーションと、
    第１の基板、第２の基板又は重合基板をそれぞれ複数保有可能で、且つ前記処理ステーションに対して第１の基板、第２の基板又は重合基板を搬入出する搬入出ステーションと、を備え、
    前記処理ステーションは、
    第１の基板又は第２の基板の接合される表面を改質する表面改質装置と、
    前記表面改質装置で改質された第１の基板又は第２の基板の表面を親水化する表面親水化装置と、
    前記表面改質装置、前記表面親水化装置及び前記接合装置に対して、第１の基板、第２の基板又は重合基板を搬送するための搬送領域と、を有し、
    前記接合装置では、前記表面親水化装置で表面が親水化された第１の基板と第２の基板を接合することを特徴とする、接合システム。
18. 前記接合位置判定工程で第１の基板と第２の基板の接合位置が異常であると判定された場合において、
    前記重合基板の外径の測定結果が所定の値未満である場合、当該重合基板が前記搬送領域を介して前記搬入出ステーションに搬送されて回収され、
    前記重合基板の外径の測定結果が所定の値以上である場合、当該重合基板が前記接合システムの外部機構によって当該接合システムから回収されるように警告を発することを特徴とする、請求項１７に記載の接合システム。

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