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JP7488062B2 - 接合装置、接合システム、接合方法および記憶媒体 - Google Patents

接合装置、接合システム、接合方法および記憶媒体 Download PDF

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Description

本開示は、接合装置、接合システム、接合方法および記憶媒体に関する。
特許文献１には、上方に設けられた基板の中央部を下方に突出するように変形させて、基板同士を接合する接合装置が開示されている。
特開２０１４－２２９７８７号公報
本開示は、基板の接合精度を向上させる技術を提供する。
本開示の一態様による接合装置は、第１保持部と、第１変形部と、第２保持部と、第２変形部と、吸引部と、制御装置とを備える。第１保持部は、第１基板を上方から吸着保持する。第１変形部は、第１保持部に保持された第１基板の中央部を下方に向けて突出させる。第２保持部は、第１保持部よりも下方に設けられ、第１基板に接合される第２基板を下方から吸着保持する。第２変形部は、第２保持部に保持された第２基板の中央部を上方に向けて突出させる。吸引部は、第２基板の吸着領域に含まれる複数の分割領域において異なる吸着力を発生させる。制御装置は、吸引部を制御する。
本開示によれば、基板の接合精度を向上させることができる。
図１は、実施形態に係る接合システムの構成を示す模式図である。 図２は、実施形態に係る第１基板および第２基板の接合前の状態を示す模式図である。 図３は、実施形態に係る接合装置の一部の構成を示す模式図である。 図４は、実施形態に係る第１チャック部、および第２チャック部の構成を示す模式図である。 図５は、実施形態に係る第２保持部を示す平面模式図である。 図６は、実施形態に係る接合処理を説明するフローチャートである。 図７は、実施形態に係る分割領域における吸着力の振り分け例を示す図である。 図８は、実施形態に係る接合装置において、第１基板と第２基板との接合が開始された状態を示す模式図である。 図９は、実施形態の変形例に係る接合システムの構成を示す模式図である。
以下に、本開示による接合装置および接合装置、接合システム、接合方法および記憶媒体を実施するための形態（以下、「実施形態」と記載する）について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示による接合装置、接合システム、接合方法および記憶媒体が限定されるものではない。また、各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。また、以下の各実施形態において同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。
また、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、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする直交座標系を示す場合がある。Ｘ軸方向、およびＹ軸方向は、水平方向である。以下では、Ｚ軸正方向を上方とし、Ｚ軸負方向を下方として説明する場合がある。
＜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および図２を参照して説明する。図１は、実施形態に係る接合システム１の構成を示す模式図である。また、図２は、実施形態に係る第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の接合前の状態を示す模式図である。
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（図２参照）。
第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２は、単結晶シリコンウエハであり、板面には複数の電子回路が形成される。第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２は、略同径である。なお、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の一方は、たとえば電子回路が形成されていない基板であってもよい。
以下では、図２に示すように、第１基板Ｗ１の板面のうち、第２基板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、第２基板Ｗ２の板面のうち、第１基板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。
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は、処理ステーション３のＸ軸負方向側に配置され、処理ステーション３と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（たとえば、２５枚）の基板を水平状態で収容するカセットＣ１～Ｃ４がそれぞれ載置される。カセットＣ１は複数枚の第１基板Ｗ１を収容可能であり、カセットＣ２は複数枚の第２基板Ｗ２を収容可能であり、カセットＣ３は複数枚の重合基板Ｔを収容可能である。カセットＣ４は、たとえば、不具合が生じた基板を回収するためのカセットである。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。
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。搬送領域２０には、Ｙ軸方向に延在する搬送路２１と、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る。搬送装置２２は、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、第１基板Ｗ１、第２基板Ｗ２および重合基板Ｔの搬送を行う。
このように、搬入出ステーション２は、第１基板Ｗ１、および第２基板Ｗ２を処理ステーション３に搬送し、第１基板Ｗ１、および第２基板Ｗ２が接合された重合基板Ｔが処理ステーションから搬送される。
処理ステーション３には、たとえば３つの処理ブロックＧ１，Ｇ２，Ｇ３が設けられる。第１処理ブロックＧ１は、処理ステーション３の背面側（図１のＹ軸正方向側）に配置される。また、第２処理ブロックＧ２は、処理ステーション３の正面側（図１のＹ軸負方向側）に配置され、第３処理ブロックＧ３は、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）に配置される。
第１処理ブロックＧ１には、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊを改質する表面改質装置３０が配置される。表面改質装置３０は、第１基板Ｗ１および第２基板Ｗ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊにおいて、プラズマ照射により未結合手（ダングリングボンド）を形成し、その後親水化され易くするように接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊを改質する。
具体的には、表面改質装置３０では、たとえば減圧雰囲気下において処理ガスである酸素ガスまたは窒素ガスが励起されてプラズマ化される。そして、かかる酸素イオンまたは窒素イオンが、第１基板Ｗ１および第２基板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。
また、第１処理ブロックＧ１には、表面親水化装置４０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第１基板Ｗ１および第２基板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。具体的には、表面親水化装置４０は、たとえばスピンチャックに保持された第１基板Ｗ１または第２基板Ｗ２を回転させながら、当該第１基板Ｗ１または第２基板Ｗ２上に純水を供給する。これにより、第１基板Ｗ１または第２基板Ｗ２上に供給された純水が第１基板Ｗ１または第２基板Ｗ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ上を拡散し、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊが親水化される。
ここでは、表面改質装置３０と表面親水化装置４０とが横並びで配置される場合の例を示したが、表面親水化装置４０は、表面改質装置３０の上方または下方に積層されてもよい。
第２処理ブロックＧ２には、接合装置４１が配置される。すなわち、処理ステーション３は、接合装置４１を備える。接合装置４１は、親水化された第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とを分子間力により接合する。接合装置４１の具体的な構成については後述する。
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。かかる搬送装置６１は、搬送領域６０内を移動し、搬送領域６０に隣接する第１処理ブロックＧ１、第２処理ブロックＧ２および第３処理ブロックＧ３内の所定の装置に第１基板Ｗ１、第２基板Ｗ２および重合基板Ｔを搬送する。
また、接合システム１は、制御装置７０を備える。制御装置７０は、接合システム１の動作を制御する。かかる制御装置７０は、たとえばコンピュータであり、図示しない制御部および記憶部を備える。制御部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力ポートなどを有するマイクロコンピュータや各種の回路を含む。かかるマイクロコンピュータのＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、後述する制御を実現する。また、記憶部は、たとえば、ＲＡＭ、フラッシュメモリ（Flash Memory）等の半導体メモリ素子、または、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置によって実現される。
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７０の記憶部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、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ィスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。
＜接合装置＞
接合装置４１は、図３に示すように、第１保持機構１００と、第２保持機構２００とを備える。図３は、実施形態に係る接合装置４１の一部の構成を示す模式図である。
第１保持機構１００は、回動機構１０１と、第１高さ測定部１０２と、第１チャック部１０３とを備える。第１保持機構１００は、第１基板Ｗ１を第１チャック部１０３によって吸着し、保持する。第１チャック部１０３の詳細については、後述する。具体的には、第１チャック部１０３は、第１基板Ｗ１の非接合面Ｗ１ｎを吸着する。
回動機構１０１は、接合装置４１の処理容器の天井部４１ａに取り付けられる。回動機構１０１は、第１チャック部１０３を回動可能に支持する。回動機構１０１は、Ｚ軸方向に沿った軸を中心に第１チャック部１０３を回動させる。
第１高さ測定部１０２は、処理容器の天井部４１ａに取り付けられる。第１高さ測定部１０２は、回動機構１０１や、第１チャック部１０３に取り付けられてもよい。第１高さ測定部１０２は、第２基板Ｗ２の接合面Ｗ２ｊの高さを測定する。
第１高さ測定部１０２は、例えば、ＣＣＤカメラを用いたアライメントカメラである。第１高さ測定部１０２は、第２基板Ｗ２に設けられたアライメントパターンを撮像し、アライメントパターンを認識し、焦点が合った高さを第２基板Ｗ２の接合面Ｗ２ｊの高さとして測定する。
第１高さ測定部１０２は、変位センサであってもよい。変位センサは、例えば、レーザ変位計である。変位センサは、第２チャック部２０３、および第２基板Ｗ２に向けてレーザ光を照射し、その反射光を受光することによって、第２基板Ｗ２の接合面Ｗ２ｊの高さを測定する。第１保持機構１００は、第１高さ測定部１０２として、アライメントカメラと、変位センサとを備えてもよい。
第２保持機構２００は、移動機構２０１と、第２高さ測定部２０２と、第２チャック部２０３とを備える。第２保持機構２００は、第２基板Ｗ２を第２チャック部２０３によって吸着し、保持する。第２チャック部２０３の詳細については、後述する。具体的には、第２チャック部２０３は、第２基板Ｗ２の非接合面Ｗ２ｎを吸着する。
移動機構２０１は、第２高さ測定部２０２、および第２チャック部２０３を水平方向、および上下方向に移動させる。移動機構２０１は、第１移動機構２０１ａと、第２移動機構２０１ｂと、第３移動機構２０１ｃとを備える。
第１移動機構２０１ａは、接合装置４１の処理容器の床部４１ｂに設けられてＹ軸方向に延びるレールに沿って第２高さ測定部２０２、および第２チャック部２０３を移動させる。第２移動機構２０１ｂは、第１移動機構２０１ａの上部に取り付けられる。第２移動機構２０１ｂは、第１移動機構２０１ａの上面に設けられてＸ軸方向に延びるレールに沿って第２高さ測定部２０２、および第２チャック部２０３を移動させる。第３移動機構２０１ｃは、第２移動機構２０１ｂに取り付けられ、第２高さ測定部２０２、および第２チャック部２０３を上下方向に沿って移動させる。
第２高さ測定部２０２は、第２チャック部２０３に取り付けられる。第２高さ測定部２０２は、第１基板Ｗ１の接合面Ｗ１ｊの高さを測定する。第２高さ測定部２０２は、第１高さ測定部１０２と同様に、アライメントカメラや、変位センサである。
＜第１チャック部＞
次に第１チャック部１０３について図４を参照し説明する。図４は、実施形態に係る第１チャック部１０３、および第２チャック部２０３の構成を示す模式図である。
第１チャック部１０３は、支持部１１０と、第１保持部１１１と、第１吸引部１１２と、第１変形部１１３とを備える。
支持部１１０は、回動機構１０１（図３参照）に回動可能に取り付けられる。支持部１１０は、円形に形成される。支持部１１０には、第１変形部１１３を収容する第１収容室１１０ａが形成される。第１収容室１１０ａは、支持部１１０の中央に形成される。
第１保持部１１１は、支持部１１０の下面に取り付けられ、支持部１１０に固定される。第１保持部１１１は、円形に形成される。第１保持部１１１には、吸引孔１２０ａと、挿入孔１２０ｂとが形成される。第１保持部１１１は、第１基板Ｗ１を上方から吸着保持する。
吸引孔１２０ａは、第１保持部１１１の外周部と中間部とに設けられる。吸引孔１２０ａは、複数形成される。挿入孔１２０ｂは、第１保持部１１１の中央に形成され、後述する第１変形部１１３のアクチュエータ１１４ａの先端が挿入される。
第１吸引部１１２は、吸引孔１２０ａに接続される。第１吸引部１１２は、例えば、真空ポンプである。第１吸引部１１２を用いて真空引きされることによって、第１基板Ｗ１の外周部が第１保持部１１１に吸着保持される。
第１変形部１１３は、支持部１１０に形成された第１収容室１１０ａに設けられる。第１変形部１１３の一部は、回動機構１０１（図３参照）に設けられてもよい。第１変形部１１３は、アクチュエータ１１４ａと、シリンダ１１４ｂとを備える。
アクチュエータ１１４ａは、電空レギュレータ（不図示）から供給される空気によって一定方向に一定の圧力を発生させる。アクチュエータ１１４ａは、圧力の作用点の位置によらず圧力を一定に発生させることができる。アクチュエータ１１４ａの先端は、第１基板Ｗ１の上面の中央部に当接し、第１基板Ｗ１の中央部にかかる押圧荷重を制御することができる。
シリンダ１１４ｂは、アクチュエータ１１４ａを支持する。シリンダ１１４ｂは、例えば、モータを内蔵した駆動部によってアクチュエータ１１４ａを上下方向に移動させる。
第１変形部１１３は、アクチュエータ１１４ａによって第１基板Ｗ１に対する押圧荷重を制御し、シリンダ１１４ｂによってアクチュエータ１１４ａの移動を制御する。第１変形部１１３は、第１保持部１１１に吸着保持された第１基板Ｗ１の中央部を下方に押圧し、第１基板Ｗ１を下方に湾曲させる。すなわち、第１変形部１１３は、第１保持部１１１に保持された第１基板Ｗ１の中央部を下方に向けて突出させる。第１変形部１１３は、アクチュエータ１１４ａの移動量を制御することによって、第１基板Ｗ１の中央部の突出量を調整可能である。
＜第２チャック部＞
次に、第２チャック部２０３について図４、および図５を参照し説明する。図５は、実施形態に係る第２保持部２１１を示す平面模式図である。第２チャック部２０３は、基台部２１０と、第２保持部２１１と、第２吸引部２１２と、第２変形部２１３とを備える。
基台部２１０は、第３移動機構２０１ｃ（図３参照）に取り付けられる。基台部２１０は、円形である。基台部２１０には、測定部２４０を収容する収容室２１０ａが形成される。収容室２１０ａは、基台部２１０の中央に形成される。
基台部２１０には、挿入孔２１０ｂが形成される。挿入孔２１０ｂは、収容室２１０ａに連通する。挿入孔２１０ｂは、基台部２１０の中央に形成される。
基台部２１０（ベース部の一例）は、加圧されることによって第２保持部２１１を上方に向けて突出させる圧力可変空間２４３（変形空間の一例）を第２保持部２１１との間に形成し、第２保持部２１１が取り付けられる。
また、基台部２１０には、吸引孔２１０ｃ、および吸排気孔２１０ｄが形成される。吸引孔２１０ｃは、複数形成される。吸引孔２１０ｃの周囲には、シール部材２２０が設けられる。
シール部材２２０は、基台部２１０に取り付けられ、圧力可変空間２４３と吸引孔２１０ｃとをシールする。シール部材２２０は、伸縮可能である。シール部材２２０は、例えば、リップシールである。シール部材２２０は、例えば、基台部２１０から上方に向けて突出する突出部２１０ｅに取り付けられる。シール部材２２０は、第２保持部２１１の下面に当接する。
第２保持部２１１は、第１保持部１１１の下方に設けられ、第１基板Ｗ１に接合される第２基板Ｗ２を下方から吸着保持する。第２保持部２１１は、基台部２１０の上方に設けられる。第２保持部２１１は、円形である。第２保持部２１１の周囲には、固定リング２２２が設けられる。第２保持部２１１は、固定リング２２２によって基台部２１０に固定される。
第２保持部２１１は、例えば、アルミナセラミックや、炭化ケイ素などのセラミック材料によって形成される。第２保持部２１１は、上下方向、および水平方向に伸縮自在である。第２保持部２１１は、高精度な平面、かつ高い復元性を実現できる。
第２保持部２１１の上面は、円形である。第２保持部２１１の上面の直径は、第２基板Ｗ２の直径よりも大きい。第２保持部２１１の中央部の厚さは、外周部の厚さよりも大きい。第２保持部２１１の上面には、第１リブ２１１ａ（壁部の一例）が設けられる。第１リブ２１１ａは、第２保持部２１１と別体として設けられ、第２保持部２１１に取り付けられてもよく、第２保持部２１１と一体として設けられてもよい。第１リブ２１１ａは、第２基板Ｗ２の吸着領域を複数の分割領域２３０に区画する。すなわち、第２基板Ｗ２の吸着領域には、複数の分割領域２３０が含まれる。
第１リブ２１１ａは、例えば、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、および斜め方向において、第２基板Ｗ２が歪みを抑制されて吸着保持されるように、吸着領域を複数の分割領域２３０に区画する。
具体的には、第１リブ２１１ａは、第２保持部２１１の径方向、すなわち第２基板Ｗ２の径方向に沿って吸着領域を複数の分割領域２３０に区画する。例えば、第１リブ２１１ａは、第２保持部２１１の径方向に沿って吸着領域を３つの分割領域２３０に区画する。なお、第２保持部２１１の径方向に沿って区画される分割領域２３０の数は、これに限られることはなく、２つ以上の分割領域２３０に区画されればよい。
また、第１リブ２１１ａは、第２保持部２１１の周方向、すなわち第２基板Ｗ２の周方向に沿って吸着領域を複数の分割領域２３０に区画する。
例えば、第１リブ２１１ａは、第２保持部２１１の最外周側に形成される分割領域２３０を、第２保持部２１１の周方向に沿って複数の分割領域２３０に区画する。例えば、第１リブ２１１ａは、第２保持部２１１の最外周側に形成される分割領域２３０を、第２保持部２１１の周方向に沿って８つの分割領域２３０に区画する。
また、第１リブ２１１ａは、第２保持部２１１の径方向において、最外周側よりも１つ内側に形成される分割領域２３０を、第２保持部２１１の周方向に沿って複数の分割領域２３０に区画する。例えば、第１リブ２１１ａは、最外周側よりも１つ内側に形成される分割領域２３０を、第２保持部２１１の周方向に沿って８つの分割領域２３０に区画する。
なお、第２保持部２１１の周方向に沿って区画される分割領域２３０の数は、これに限られることはなく、２つ以上の分割領域２３０に区画されればよい。
また、第１リブ２１１ａは、第２保持部２１１の径方向において最も中心部側の分割領域２３０を、第２保持部２１１の周方向に沿って複数の分割領域２３０に区画してもよい。すなわち、第１リブ２１１ａは、第２保持部２１１の径方向に沿って形成される複数の分割領域２３０のうち、少なくとも一つの分割領域２３０を第２保持部２１１の周方向に沿って、さらに複数の分割領域２３０に区画する。
なお、第１リブ２１１ａは、第２保持部２１１の径方向、および第２保持部２１１の周方向のいずれか一方の方向に沿って吸着領域を複数の分割領域２３０に区画してもよい。
第２保持部２１１の下面には、第２リブ２１１ｂが設けられる。第２リブ２１１ｂは、第２保持部２１１の上面が水平となる場合に、基台部２１０に当接する。第２保持部２１１の下面と、基台部２１０の上面との間には、圧力可変空間２４３が形成される。
第２保持部２１１には、吸引孔２１１ｃが形成される。吸引孔２１１ｃは、複数形成される。吸引孔２１１ｃは、各分割領域２３０に対応して形成される。すなわち、吸引孔２１１ｃは、分割領域２３０毎に形成される。このように、第２保持部２１１には、複数の分割領域２３０に対応した複数の吸引孔２１１ｃが形成される。
第２保持部２１１の下面において、吸引孔２１１ｃの周囲にはシール部材２２０が当接する。吸引孔２１１ｃは、シール部材２２０を介して基台部２１０に形成された吸引孔２１０ｃと連通する。
第２吸引部２１２は、真空ポンプ２５０と、複数のレギュレータ２５１とを備える。真空ポンプ２５０は、各吸引孔２１０ｃに配管２５２を介して接続される。すなわち、真空ポンプ２５０は、第２保持部２１１に形成される複数の吸引孔２１１ｃに接続される。第２吸引部２１２は、複数の吸引孔２１１ｃを介して第２基板Ｗ２を吸引する。
複数のレギュレータ２５１は、各吸引孔２１１ｃに接続される配管２５２に設けられ、各吸引孔２１１ｃにおける吸引力、すなわち、各分割領域２３０における第２基板Ｗ２の吸着力を調整する。
真空ポンプ２５０によって真空引きされ、各レギュレータ２５１が制御されることによって、各分割領域２３０における第２基板Ｗ２の吸着力がそれぞれ調整され、第２基板Ｗ２が第２保持部２１１に吸着保持される。第２吸引部２１２は、制御装置７０（図１参照）によって制御される。すなわち、真空ポンプ２５０、および各レギュレータ２５１は、制御装置７０によって制御され、各分割領域２３０における吸着力がそれぞれ調整される。このように、第２吸引部２１２（吸引部の一例）は、第２基板Ｗ２の吸着領域に含まれる複数の分割領域２３０において異なる吸着力を発生させる。
なお、第２吸引部２１２は、複数の真空ポンプ２５０を設け、複数の真空ポンプ２５０によって各分割領域２３０における第２基板Ｗ２の吸着力を調整してもよい。
第２変形部２１３は、真空ポンプ２６０と、電空レギュレータ２６１とを備える。
真空ポンプ２６０は、切替バルブ２６２を介して吸排気孔２１０ｄに接続される。真空ポンプ２６０によって真空引きが行われることによって、圧力可変空間２４３が減圧される。圧力可変空間２４３が減圧されることによって、第２保持部２１１の第２リブ２１１ｂが基台部２１０に当接する。この場合、第２保持部２１１の上面は、水平となる。
電空レギュレータ２６１は、切替バルブ２６２を介して吸排気孔２１０ｄに接続される。電空レギュレータ２６１は、圧力可変空間２４３に空気を供給し、圧力可変空間２４３を加圧する。これにより、第２保持部２１１は下方から押圧される。第２保持部２１１の外周部は、固定リング２２２によって基台部２１０に固定されている。そのため、下方から押圧されることによって、第２保持部２１１の中央部は、外周部よりも上方に向けて突出する。
切替バルブ２６２は、吸排気孔２１０ｄと、真空ポンプ２６０、および電空レギュレータ２６１との接続状態を切り替える。
第２変形部２１３は、圧力可変空間２４３を加圧することによって、第２保持部２１１に保持された第２基板Ｗ２の中央部を上方に向けて突出させる。これにより、第２基板Ｗ２が湾曲する。すなわち、第２変形部２１３は、第２保持部２１１に保持された第２基板Ｗ２の中央部を第２基板Ｗ２の外周部に対して突出させる。第２変形部２１３は、圧力可変空間２４３の圧力を調整することによって、第２基板Ｗ２の中央部の突出量を調整可能である。
測定部２４０は、第２保持部２１１の突出量、すなわち第２基板Ｗ２の中央部の突出量を測定する。測定部２４０は、例えば、静電容量センサである。静電容量センサは、センサ面と測定ターゲット２４０ａとによって形成される静電容量の変化を、センサ面と測定ターゲット２４０ａとの距離として測定する。
測定ターゲット２４０ａは、第２保持部２１１の下面の中央に取り付けられ、第２保持部２１１とともに、上下方向に移動する。測定ターゲット２４０ａは、基台部２１０の挿入孔２１０ｂに挿入される。測定ターゲット２４０ａの周囲には、シール部材（不図示）、例えば、Ｖリングが設けられる。
＜接合処理＞
次に、実施形態に係る接合処理について図６のフローチャートを参照し説明する。図６は、実施形態に係る接合処理を説明するフローチャートである。図６に示す各処理は、制御装置７０による制御に基づいて実行される。
制御装置７０は、第１搬入処理を行う（Ｓ１００）。制御装置７０は、表面改質装置３０によって表面改質が行われ、かつ表面親水化装置４０によって親水化された第１基板Ｗ１を、搬送装置６１によって接合装置４１に搬入させる。そして、制御装置７０は、第１基板Ｗ１の非接合面Ｗ１ｎが上方となるように第１基板Ｗ１を反転させた後に、第１基板Ｗ１の非接合面Ｗ１ｎを第１チャック部１０３によって吸着保持させる。
制御装置７０は、第２搬入処理を行う（Ｓ１０１）。第１搬送処理、および第２搬送処理の順番は、逆であってもよい。制御装置７０は、表面改質装置３０によって表面改質が行われ、かつ表面親水化装置４０によって親水化された第２基板Ｗ２を、搬送装置６１によって接合装置４１に搬入させる。そして、制御装置７０は、第２基板Ｗ２の非接合面Ｗ２ｎを第２チャック部２０３によって吸着保持させる。
制御装置７０は、第２吸引部２１２（吸引部の一例）を制御する。具体的には、制御装置７０は、分割領域２３０毎に設定された吸着力が発生するように、真空ポンプ２５０、およびレギュレータ２５１を制御し、第２基板Ｗ２を吸着保持する。制御装置７０は、複数の分割領域２３０において異なる吸着力を発生させて第２基板を吸着保持する。なお、複数の分割領域２３０は、同一の吸着力が発生する分割領域２３０が含まれてもよい。
例えば、制御装置７０は、図７に示すように、複数の分割領域２３０を「Ａ」～「Ｇ」に振り分けて、吸着力を発生させる。図７は、実施形態に係る分割領域２３０における吸着力の振り分け例を示す図である。図７において同じ符号が付された分割領域２３０では、同一の吸着力が発生する。
また、制御装置７０は、各分割領域２３０において、同一の吸着力によって第２基板Ｗ２を吸着保持した後に、分割領域２３０毎に設定された吸着力が発生するように、真空ポンプ２５０、およびレギュレータ２５１を制御してもよい。
制御装置７０は、接合処理を行う（Ｓ１０２）。具体的には、制御装置７０は、第１基板Ｗ１、および第２基板Ｗ２の水平方向の位置を調整した後に、第１基板Ｗ１、および第２基板Ｗ２の上下方向の位置を調整する。
次に、制御装置７０は、第１保持部１１１によって吸着保持された第１基板Ｗ１の中央部を第１変形部１１３によって下方に押圧し、第１基板Ｗ１を下方に向けて湾曲させる。
また、制御装置７０は、電空レギュレータ２６１によって圧力可変空間２４３に空気を供給し、圧力可変空間２４３を加圧する。これにより、第２保持部２１１に吸着保持された第２基板Ｗ２が上方に向けて湾曲する。なお、第２基板Ｗ２は、各分割領域２３０において発生する吸着力によって第２保持部２１１に吸着された状態となっている。
これにより、図８に示すように、第１基板Ｗ１の中央部と、第２基板Ｗ２の中央部とが接触し、第１基板Ｗ１の中央部と、第２基板Ｗ２の中央部との接合が開始される。図８は、実施形態に係る接合装置４１において、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２との接合が開始された状態を示す模式図である。
第１基板Ｗ１、および第２基板Ｗ２は、表面改質処理が行われている。そのため、ファンデルワース力（分子間力）が生じ、各基板Ｗ１，Ｗ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ同士が接合される。さらに、第１基板Ｗ１、および第２基板Ｗ２は、親水化処理が行われている。そのため、各基板Ｗ１，Ｗ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊの親水基が水素結合し、各基板Ｗ１，Ｗ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ同士が強固に接合される。
次に、制御装置７０は、第１吸引部１１２による吸引を停止する。これにより、第１保持部１１１による第１基板Ｗ１の吸着保持が解除され、第１基板Ｗ１は、中央部から外周部にかけて第２基板Ｗ２上に落下し、第１基板Ｗ１、および第２基板Ｗ２が接合され、重合基板Ｔが形成される。
このように、制御装置７０は、複数の分割領域２３０において異なる吸着力を発生させて第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２との接合を行う。
制御装置７０は、搬出処理を行う（Ｓ１０３）。制御装置７０は、搬送装置６１によって重合基板Ｔを接合装置４１から搬出する。
＜効果＞
接合装置４１は、第１保持部１１１と、第１変形部１１３と、第２保持部２１１と、第２変形部２１３と、第２吸引部２１２（吸引部の一例）と、制御装置７０とを備える。第１保持部１１１は、第１基板Ｗ１を上方から吸着保持する。第１変形部１１３は、第１保持部１１１に保持された第１基板Ｗ１の中央部を下方に向けて突出させる。第２保持部２１１は、第１保持部１１１よりも下方に設けられ、第１基板Ｗ１に接合される第２基板Ｗ２を下方から吸着保持する。第２変形部２１３は、第２保持部２１１に吸着保持された第２基板Ｗ２の中央部を上方に向けて突出させる。第２吸引部２１２は、第２基板Ｗ２の吸着領域に含まれる複数の分割領域２３０において異なる吸着力を発生させる。制御装置７０は、第２吸引部２１２を制御する。
これにより、接合装置４１は、複数の分割領域２３０において発生する異なる吸着力によって第２基板Ｗ２を吸着保持することができる。そのため、接合装置４１は、第２保持部２１１に吸着保持される第２基板Ｗ２に歪みが発生することを抑制し、重合基板Ｔにおける歪みの発生を抑制し、重合基板Ｔの接合精度を向上させることができる。
また、第２保持部２１１は、吸着領域を複数の分割領域２３０に区画する第１リブ２１１ａ（壁部の一例）を備える。
これにより、接合装置４１は、複数の分割領域２３０において発生する吸着力を精度よく調整することができ、第２基板Ｗ２における歪みの発生を抑制し、重合基板Ｔの接合精度を向上させることができる。
また、第１リブ２１１ａは、第２基板Ｗ２の径方向に沿って吸着領域を複数の分割領域２３０に区画する。
これにより、接合装置４１は、第２基板Ｗ２の径方向において、異なる吸着力を発生させることができ、第２基板Ｗ２の径方向における歪みの発生を抑制することができる。そのため、接合装置４１は、重合基板Ｔの接合精度を向上させることができる。
また、第１リブ２１１ａは、第２基板Ｗ２の周方向に沿って吸着領域を複数の分割領域２３０に区画する。
これにより、接合装置４１は、第２基板Ｗ２の周方向において、異なる吸着力を発生させることができ、第２基板Ｗ２の周方向における歪みの発生を抑制することができる。そのため、接合装置４１は、重合基板Ｔの接合精度を向上させることができる。
また、第２保持部２１１には、複数の分割領域２３０に対応した複数の吸引孔２１１ｃが形成される。第２吸引部２１２は、複数の吸引孔２１１ｃを介して第２基板Ｗ２を吸引する。
これにより、接合装置４１は、分割領域２３０毎に吸引力を調整することができ、第２保持部２１１に吸着保持される第２基板Ｗ２に歪みが発生することを抑制することができる。そのため、接合装置４１は、重合基板Ｔにおける歪みの発生を抑制し、重合基板Ｔの接合精度を向上させることができる。
また、接合装置４１は、基台部２１０（ベース部の一例）と、シール部材２２０とを備える。基台部２１０は、加圧されることによって第２保持部２１１を上方に向けて突出させる圧力可変空間２４３（変形空間の一例）を第２保持部２１１との間に形成し、第２保持部２１１が取り付けられる。シール部材２２０は、基台部２１０に取り付けられ、圧力可変空間２４３と吸引孔２１１ｃとをシールし、伸縮可能である。シール部材２２０は、第２保持部２１１の下面に当接する。
これにより、接合装置４１は、第２保持部２１１の下面に凹凸が形成されることを抑制することができる。そのため、接合装置４１は、圧力可変空間２４３を加圧して第２保持部２１１を上方に向けて突出させた場合に、第２保持部２１１の上面の歪み、すなわち第２基板Ｗ２における歪みの発生を抑制することができる。従って、接合装置４１は、重合基板Ｔにおける歪みの発生を抑制し、重合基板Ｔの接合精度を向上させることができる。
＜変形例＞
変形例に係る接合装置４１の制御装置７０は、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２との接合処理中に、複数の分割領域２３０の吸着力を変更してもよい。例えば、変形例に係る接合装置４１は、接合処理中に、予め設定されたタイミングによって複数の分割領域２３０の吸着力を変更してもよい。変形例に係る接合装置４１は、複数の分割領域２３０の一部の領域において、吸着力を変更してもよい。また、変形例に係る接合装置４１は、接合処理中に、複数の分割領域２３０の吸着力を複数回変更してもよい。なお、吸着力の変更には、吸着力をゼロにすること、すなわち、分割領域２３０における第２基板Ｗ２の吸着を解除することが含まれる。
これにより、変形例に係る接合装置４１は、接合処理における第２基板Ｗ２の歪みの発生を抑制し、重合基板Ｔの接合精度を向上させることができる。
また、変形例に係る接合装置４１は、接合処理における第２基板Ｗ２の状態、例えば、第２基板Ｗ２の温度に基づいて、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２との接合処理中に、複数の分割領域２３０の吸着力を変更してもよい。第２基板Ｗ２の温度は、例えば、第２保持部２１１に設けられた温度センサによって検出される。
これにより、変形例に係る接合装置４１は、接合処理における第２基板Ｗ２の歪みの発生を抑制し、重合基板Ｔの接合精度を向上させることができる。
また、変形例に係る接合装置４１の制御装置７０は、接合前の第２基板Ｗ２の状態に基づいて複数の分割領域２３０の吸着力を設定してもよい。第２基板Ｗ２の状態は、第２基板Ｗ２の厚さや、第２基板Ｗ２の反り量や、第２基板Ｗ２の温度などを含む。変形例に係る接合システム１は、図９に示すように、第２基板Ｗ２を一時的に載置し、第２基板Ｗ２の状態を検出する検出装置４３を備える。図９は、実施形態の変形例に係る接合システム１の構成を示す模式図である。
また、変形例に係る接合装置４１は、接合前の第２基板Ｗ２の状態に基づいて、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２との接合処理中に、複数の分割領域２３０の吸着力を変更してもよい。
これにより、変形例に係る接合装置４１は、第２基板Ｗ２の状態に応じて、分割領域２３０における吸着力を設定することができ、接合処理における第２基板Ｗ２の歪みの発生を抑制し、重合基板Ｔの接合精度を向上させることができる。
また、変形例に係る接合装置４１は、第２チャック部２０３と同様に、第１チャック部１０３において第１保持部１１１と支持部１１０との間に圧力可変空間を形成し、圧力可変空間を加圧することによって、第１基板Ｗ１を下方に湾曲させてもよい。
また、変形例に係る接合装置４１は、第２チャック部２０３と同様に、第１チャック部１０３における吸着領域を複数の分割領域２３０の区画するリブを設け、複数の分割領域２３０において異なる吸着力を発生させてもよい。
これにより、変形例に係る接合装置４１は、第１基板Ｗ１における歪みの発生を抑制し、重合基板Ｔの接合精度を向上させることができる。
また、変形例に係る接合装置４１は、上記変形例に係る接合装置４１を適宜組み合わせて、接合処理を行ってもよい。例えば、変形例に係る接合装置４１は、第１チャック部１０３において、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２との接合処理中に、複数の分割領域２３０の吸着力を変更してもよい。
なお、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、添付の請求の範囲およ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。
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
４１ 接合装置
７０ 制御装置
１０３ 第１チャック部
１１０ 支持部
１１１ 第１保持部
１１２ 第１吸引部
１１３ 第１変形部
２０３ 第２チャック部
２１０ 基台部（ベース部）
２１１ 第２保持部
２１１ａ 第１リブ（壁部）
２１１ｃ 吸引孔
２１２ 第２吸引部
２１３ 第２変形部
２２０ シール部材
２３０ 分割領域
Ｗ１ 第１基板
Ｗ２ 第２基板

Claims (9)

  1. 第１基板を上方から吸着保持する第１保持部と、
    前記第１保持部に保持された前記第１基板の中央部を下方に向けて突出させる第１変形部と、
    前記第１保持部よりも下方に設けられ、前記第１基板に接合される第２基板を下方から吸着保持する第２保持部と、
    前記第２保持部に保持された前記第２基板の中央部を上方に向けて突出させる第２変形部と、
    前記第２基板の吸着領域に含まれる複数の分割領域において異なる吸着力を発生させる吸引部と、
    加圧されることによって前記第２保持部を上方に向けて突出させる変形空間を前記第２保持部との間に形成し、前記第２保持部が取り付けられるベース部と、
    前記ベース部に取り付けられるシール部材と、
    前記吸引部を制御する制御装置と
    を備え、
    前記第２保持部には、前記複数の分割領域に対応した複数の吸引孔が形成され、
    前記吸引部は、前記複数の吸引孔を介して前記第２基板を吸引し、
    前記シール部材は、伸縮可能であり、前記変形空間と前記吸引孔とをシールし、前記第２保持部の下面に当接する接合装置。
  2. 前記第２保持部は、
    前記吸着領域を前記複数の分割領域に区画する壁部
    を備える請求項１に記載の接合装置。
  3. 前記壁部は、前記第２基板の径方向に沿って前記吸着領域を前記複数の分割領域に区画する
    請求項２に記載の接合装置。
  4. 前記壁部は、前記第２基板の周方向に沿って前記吸着領域を前記複数の分割領域に区画する、
    請求項２または３に記載の接合装置。
  5. 前記制御装置は、前記第１基板と前記第２基板との接合処理中に、前記複数の分割領域の吸着力を変更する
    請求項１～４のいずれか一つに記載の接合装置。
  6. 前記制御装置は、接合前の前記第２基板の状態に基づいて前記複数の分割領域の吸着力を設定する
    請求項１～５のいずれか一つに記載の接合装置。
  7. 請求項１～６のいずれか一つに記載の接合装置を有する処理ステーションと、
    前記第１基板、および前記第２基板を前記処理ステーションに搬送し、前記第１基板、および前記第２基板が接合された重合基板が前記処理ステーションから搬送される搬入出ステーションと
    を備える接合システム。
  8. 第１基板を上方から第１保持部によって吸着保持する第１保持工程と、
    前記第１保持部によって吸着保持された前記第１基板の中央部を下方に向けて突出させる第１変形工程と、
    前記第１保持部よりも下方に設けられた第２保持部によって第２基板を下方から吸着保持する第２保持工程と、
    前記第２保持部によって吸着保持された前記第２基板の中央部を上方に向けて突出させる第２変形工程と、
    前記中央部が下方に向けて突出した前記第１基板と、前記中央部が上方に向けて突出した前記第２基板とを接触させて前記第１基板と前記第２基板とを接合する接合工程と
    を含み、
    前記第２保持工程は、前記第２基板の吸着領域に含まれる複数の分割領域において異なる吸着力を発生させて前記第２基板を吸着保持し、
    前記第２保持部と、前記第２保持部が取り付けられるベース部との間には、加圧されることによって前記第２保持部を上方に向けて突出させる変形空間が形成され、
    前記第２保持部には、前記複数の分割領域に対応した複数の吸引孔が形成され、
    前記第２基板は、前記複数の吸引孔を介して吸引され、
    前記ベース部には、シール部材が取り付けられ、
    前記シール部材は、伸縮可能であり、前記変形空間と前記吸引孔とをシールし、前記第２保持部の下面に当接する接合方法。
  9. 請求項８に記載の接合方法をコンピュータに実行させるプログラムを記憶した記憶媒体。
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