JP2020126924A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】チャックに付着した異物を適切に検出することができる基板処理装置を提供する。【解決手段】基板処理装置は、基板を吸着保持するチャックを備えた処理室と、前記チャックの上面の撮像を行う撮像部と、前記撮像部を前記処理室の内と外との間で移動させる移動部と、を有する。【選択図】図４

Description

本開示は、基板処理装置に関する。

特許文献１に記載の接合装置は、上側の基板を上方から吸着する上チャックと、下側の基板を下方から吸着する下チャックとを備え、二枚の基板を向い合せたうえで接合する。具体的には、接合装置は、先ず、上チャックに吸着されている基板の中心部を押し下げ、下チャックに吸着されている基板の中心部と接触させる。これにより、二枚の基板の中心部同士が分子間力等によって接合される。次いで、接合装置は、２枚の基板の接合された接合領域を中心部から外周部に広げる。

特開２０１５−０９５５７９号公報

本開示は、チャックに付着した異物を適切に検出することができる基板処理装置を提供する。

本開示の一態様による基板処理装置は、基板を吸着保持するチャックを備えた処理室と、前記チャックの上面の撮像を行う撮像部と、前記撮像部を前記処理室の内と外との間で移動させる移動部と、を有する。

本開示によれば、チャックに付着した異物を適切に検出することができる。

一実施形態にかかる接合システムを示す平面図である。 一実施形態にかかる接合システムを示す側面図である。 一実施形態にかかる第１基板および第２基板の接合前の状態を示す側面図である。 一実施形態にかかる接合装置を示す平面図である。 一実施形態にかかる接合装置を示す側面図である。 一実施形態にかかる上チャックおよび下チャックを示す断面図であって、上ウェハと下ウェハの接合直前の状態を示す断面図である。 一実施形態にかかる上ウェハと下ウェハとを中心部から外周部に向けて徐々に接合する動作を示す断面図である。 一実施形態にかかる撮像装置を示す斜視図である。 一実施形態にかかる接合システムが実行する処理の一部を示すフローチャートである。 一実施形態にかかる上ウェハと下ウェハとの水平方向位置合わせの動作を示す説明図である。 下チャックの異物検査の方法を示す模式図（その１）である。 下チャックの異物検査の方法を示す模式図（その２）である。 一実施形態にかかる接合装置の制御方法の一例を示すフローチャートである。 撮像装置と下チャックとの相対的な走査の例を示す図（その１）である。 撮像装置と下チャックとの相対的な走査の例を示す図（その２）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。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て説明を省略することがある。以下の説明において、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は互いに垂直な方向であり、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。鉛直軸を回転中心とする回転方向をθ方向とも呼ぶ。本明細書において、下方とは鉛直下方を意味し、上方とは鉛直上方を意味する。

＜接合システム＞
図１は、一実施形態にかかる接合システムを示す平面図である。図２は、一実施形態にかかる接合システムを示す側面図である。図３は、一実施形態にかかる第１基板および第２基板の接合前の状態を示す側面図である。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（図７（ｂ）参照）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。また、第２基板Ｗ２は、例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。

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。

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。

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〜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。

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等が載置されてもよい。

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。

第１処理ブロックＧ１には、上ウェハＷ１および下ウェハ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、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。

なお、表面改質装置３０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または窒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、かかる酸素イオン又は窒素イオンが、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。

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、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を親水化するとともに、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊを洗浄する。表面親水化装置４０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。

接合装置４１は、親水化された上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを分子間力により接合する。かかる接合装置４１の構成については、後述する。

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５０，５１が下から順に２段に設けられる。

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フォーク６２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内の所定の装置に上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴを搬送する。搬送装置６１は、撮像装置６３と、撮像装置６３をＹ軸方向に移動させるセンサアーム６４とを有する。センサアーム６４は、接合装置４１の処理容器１００（図４、図５参照）の内と外との間で撮像装置６３を移動させる。センサアーム６４は移動部の一例である。

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、接合システム１の動作を制御する。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、入力インターフェース７３と、出力インターフェース７４とを有する。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、各種の制御を行う。また、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、情報記憶媒体に記憶され、情報記憶媒体からインストールされる。情報記憶媒体としては、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。尚、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。

＜接合装置＞
図４は、一実施形態にかかる接合装置を示す平面図である。図５は、一実施形態にかかる接合装置を示す側面図である。

図４に示すように、接合装置４１は、内部を密閉可能な処理容器１００を有する。処理容器１００の搬送領域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１０１が形成され、当該搬入出口１０１には開閉シャッタ１０２が設けられている。処理容器１００は処理室の一例である。

処理容器１００の内部には、上ウェハＷ１の上面（非接合面Ｗ１ｎ）を上方から吸着保持する上チャック１４０と、下ウェハＷ２を載置して下ウェハＷ２の下面（非接合面Ｗ２ｎ）を下方から吸着保持する下チャック１４１とが設けられる。下チャック１４１は、上チャック１４０の下方に設けられ、上チャック１４０と対向配置可能に構成される。上チャック１４０と下チャック１４１とは、鉛直方向に離間して配置される。

図５に示すように、上チャック１４０は、上チャック１４０の上方に設けられた上チャック保持部１５０に保持される。上チャック保持部１５０は、処理容器１００の天井面に設けられる。上チャック１４０は、上チャック保持部１５０を介して処理容器１００に固定される。

上チャック保持部１５０には、下チャック１４１に保持された下ウェハＷ２の上面（接合面Ｗ２ｊ）を撮像する上部撮像部１５１が設けられている。上部撮像部１５１には、例えばＣＣＤカメラが用いられる。

下チャック１４１は、下チャック１４１の下方に設けられた第１の下チャック移動部１６０に支持される。第１の下チャック移動部１６０は、後述するように下チャック１４１を水平方向（Ｘ軸方向）に移動させる。また、第１の下チャック移動部１６０は、下チャック１４１を鉛直方向に移動自在、且つ鉛直軸周りに回転可能に構成される。

第１の下チャック移動部１６０には、上チャック１４０に保持された上ウェハＷ１の下面（接合面Ｗ１ｊ）を撮像する下部撮像部１６１が設けられている（図５参照）。下部撮像部１６１には、例えばＣＣＤカメラが用いられる。

第１の下チャック移動部１６０は、第１の下チャック移動部１６０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１６２、１６２に取り付けられている。第１の下チャック移動部１６０は、レール１６２に沿って移動自在に構成されている。

一対のレール１６２、１６２は、第２の下チャック移動部１６３に配設されている。第２の下チャック移動部１６３は、当該第２の下チャック移動部１６３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１６４、１６４に取り付けられている。そして、第２の下チャック移動部１６３は、レール１６４に沿って水平方向（Ｙ軸方向）に移動自在に構成される。なお、一対のレール１６４、１６４は、処理容器１００の底面に設けられた載置台１６５上に配設されている。

第１の下チャック移動部１６０および第２の下チャック移動部１６３等により、位置合わせ部１６６が構成される。位置合わせ部１６６は、下チャック１４１をＸ軸方向、Ｙ軸方向およびθ方向に移動させることにより、上チャック１４０に保持されている上ウェハＷ１と、下チャック１４１に保持されている下ウェハＷ２との水平方向位置合わせを行う。また、位置合わせ部１６６は、下チャック１４１をＺ軸方向に移動させることにより、上チャック１４０に保持されている上ウェハＷ１と、下チャック１４１に保持されている下ウェハＷ２との鉛直方向位置合わせを行う。

なお、本実施形態の位置合わせ部１６６は、下チャック１４１をＸ軸方向、Ｙ軸方向およびθ方向に移動させることにより、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との水平方向位置合わせを行うが、本開示はこれに限定されない。位置合わせ部１６６は、上チャック１４０と下チャック１４１とを相対的にＸ軸方向、Ｙ軸方向およびθ方向に移動できればよい。例えば、位置合わせ部１６６は、下チャック１４１をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させると共に、上チャック１４０をθ方向に移動させることにより、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との水平方向位置合わせを行ってもよい。

また、本実施形態の位置合わせ部１６６は、下チャック１４１をＺ軸方向に移動させることにより、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との鉛直方向位置合わせを行うが、本開示はこれに限定されない。位置合わせ部１６６は、上チャック１４０と下チャック１４１とを相対的にＺ軸方向に移動できればよい。例えば、位置合わせ部１６６は、上チャック１４０をＺ軸方向に移動させることにより、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との鉛直方向位置合わせを行ってもよい。

図６は、一実施形態にかかる上チャックおよび下チャックを示す断面図であって、上ウェハと下ウェハの接合直前の状態を示す断面図である。図７（ａ）は、一実施形態にかかる上ウェハと下ウェハとの接合途中の状態を示す断面図である。図７（ｂ）は、一実施形態にかかる上ウェハと下ウェハとの接合完了時の状態を示す断面図である。図６、図７（ａ）および図７（ｂ）において、実線で示す矢印は真空ポンプによる空気の吸引方向を示す。

上チャック１４０および下チャック１４１は、例えば真空チャックである。本実施形態では、上チャック１４０が特許請求の範囲に記載の第１保持部に対応し、下チャック１４１が特許請求の範囲に記載の第２保持部に対応する。上チャック１４０は、上ウェハＷ１を吸着する吸着面１４０ａを、下チャック１４１に対向する面（下面）に有する。一方、下チャック１４１は、下ウェハＷ２を吸着する吸着面１４１ａを、上チャック１４０に対向する面（上面）に有する。

上チャック１４０は、チャックベース１７０を有する。チャックベース１７０は、上ウェハＷ１と同径もしくは上ウェハＷ１より大きい径を有する。チャックベース１７０は、支持部材１８０によって支持される。支持部材１８０は、平面視において少なくともチャックベース１７０を覆うように設けられ、チャックベース１７０に対して例えばネジ止めによって固定されている。支持部材１８０は、処理容器１００の天井面に設けられた複数の支持柱１８１（図５参照）に支持される。支持部材１８０および複数の支持柱１８１で上チャック保持部１５０が構成される。

支持部材１８０およびチャックベース１７０には、支持部材１８０およびチャックベース１７０を鉛直方向に貫通する貫通孔１７６が形成される。貫通孔１７６の位置は、上チャック１４０に吸着保持される上ウェハＷ１の中心部に対応している。かかる貫通孔１７６には、ストライカー１９０の押圧ピン１９１が挿通される。

ストライカー１９０は、支持部材１８０の上面に配置され、押圧ピン１９１と、アクチュエータ部１９２と、直動機構１９３とを備える。押圧ピン１９１は、鉛直方向に沿って延在する円柱状の部材であり、アクチュエータ部１９２によって支持される。

アクチュエータ部１９２は、たとえば電空レギュレータ（図示せず）から供給される空気により一定方向（ここでは鉛直下方）に一定の圧力を発生させる。アクチュエータ部１９２は、電空レギュレータから供給される空気により、上ウェハＷ１の中心部と当接して当該上ウェハＷ１の中心部にかかる押圧荷重を制御することができる。また、アクチュエータ部１９２の先端部は、電空レギュレータからの空気によって、貫通孔１７６を挿通して鉛直方向に昇降自在になっている。

アクチュエータ部１９２は、直動機構１９３に支持される。直動機構１９３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部１９２を鉛直方向に移動させる。

ストライカー１９０は、以上のように構成されており、直動機構１９３によってアクチュエータ部１９２の移動を制御し、アクチュエータ部１９２によって押圧ピン１９１による上ウェハＷ１の押圧荷重を制御する。

ストライカー１９０は、上チャック１４０に吸着保持されている上ウェハＷ１と、下チャック１４１に吸着保持されている下ウェハＷ２とを押付け合せる。具体的には、ストライカー１９０は、上チャック１４０に吸着保持されている上ウェハＷ１を変形させることにより、下ウェハＷ２に押付け合せる。ストライカー１９０が、特許請求の範囲に記載の押圧部に相当する。

チャックベース１７０の下面には、上ウェハＷ１の非接合面Ｗ１ｎに接触する複数のピン１７１が設けられている。チャックベース１７０、複数のピン１７１等で上チャック１４０が構成される。上チャック１４０の上ウェハＷ１を吸着保持する吸着面１４０ａは径方向に複数の領域に区画され、区画された領域毎に吸着力の発生と吸着力の解除とがなされる。

なお、下チャック１４１は、上チャック１４０と同様に構成されてよい。下チャック１４１は、下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎに接触する複数のピンを有する。下チャック１４１の下ウェハＷ２を吸着保持する吸着面１４１ａは径方向に複数の領域に区画され、区画された領域毎に吸着力の発生と吸着力の解除とがなされる。

＜撮像装置＞
図８（ａ）および図８（ｂ）は、一実施形態にかかる撮像装置６３を示す斜視図である。

撮像装置６３は、センサアーム６４に連結された基部８１を有する。基部８１の下面に、Ｘ軸方向に延在する支持部８２が設けられ、支持部８２の下端に、Ｘ軸方向に延在するラインセンサ８３が設けられている。また、ラインセンサ８３の下端近傍から、基部８１のＹ軸方向の両端にかけて照明部８４が設けられている。照明部８４は、例えば発光ダイオード（light emitting diode：ＬＥＤ）を含む。更に、照明部８４を貫通するようにして、パターン投影のための２つの投影部８５とカメラ８６とが設けられている。

ラインセンサ８３のＸ軸方向での撮像範囲の長さは、下チャック１４１の直径よりも大きいことが好ましい。詳細は後述するが、１回の走査で下チャック１４１の全体の撮像を行うことができるからである。複数回の走査を行うことを前提に、ラインセンサ８３のＸ軸方向での撮像範囲の長さが下チャック１４１の直径より小さくてもよい。

＜接合方法＞
図９は、一実施形態にかかる接合システムが実行する処理の一部を示すフローチャートである。なお、図９に示す各種の処理は、制御装置７０による制御下で実行される。

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５０に搬送される。

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。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（ステップＳ１０１）。

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。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３０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（ステップＳ１０２）。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。

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（ステップＳ１０３）。このとき、上ウェハＷ１は、その表裏面を反転して搬送される。すなわち、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊが下方に向けられる。

その後、接合装置４１内にて、搬送フォーク６２が上チャック１４０の下方に移動する。そして、搬送フォーク６２から上チャック１４０に上ウェハＷ１が受け渡される。上ウェハＷ１は、上チャック１４０に非接合面Ｗ１ｎが接する向きで、上チャック１４０に吸着保持される（ステップＳ１０４）。

上ウェハＷ１に上述したステップＳ１０１〜Ｓ１０４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５０に搬送される。

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Ｓ１０５）。なお、ステップＳ１０５における下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの改質は、上述したステップＳ１０１と同様である。

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Ｓ１０６）。また、接合面Ｗ２ｊの親水化に用いる純水によって、接合面Ｗ２ｊが洗浄される。なお、ステップＳ１０６における下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの親水化は、上記ステップＳ１０２における上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊの親水化と同様である。

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（ステップＳ１０７）。

その後、接合装置４１内にて、搬送フォーク６２が下チャック１４１の上方に移動する。そして、搬送フォーク６２から下チャック１４１に下ウェハＷ２が受け渡される。下ウェハＷ２は、下チャック１４１に非接合面Ｗ２ｎが接する向きで、下チャック１４１に吸着保持される（ステップＳ１０８）。

次に、上チャック１４０に保持された上ウェハＷ１と下チャック１４１に保持された下ウェハＷ２との水平方向の位置調節が行われる（ステップＳ１０９）。この位置合わせには、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊに予め形成されたアライメントマークＷ１ａ、Ｗ１ｂ、Ｗ１ｃ（図１０参照）や下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊに予め形成されたアライメントマークＷ２ａ、Ｗ２ｂ、Ｗ２ｃ（図１０参照）が用いられる。

上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との水平方向位置合わせの動作について図１０を参照して説明する。図１０（ａ）は、一実施形態にかかる上部撮像部と下部撮像部との位置合わせ動作を説明する図である。図１０（ｂ）は、一実施形態にかかる上部撮像部による下ウェハの撮像動作および下部撮像部による上ウェハの撮像動作を説明する図である。図１０（ｃ）は、一実施形態にかかる上ウェハと下ウェハとの位置合わせ動作を説明する図である。

まず、図１０（ａ）に示すように、上部撮像部１５１および下部撮像部１６１の水平方向位置の調節を行う。具体的には、下部撮像部１６１が上部撮像部１５１の略下方に位置するように、位置合わせ部１６６によって下チャック１４１を水平方向に移動させる。そして、上部撮像部１５１と下部撮像部１６１とで共通のターゲット１４９を確認し、上部撮像部１５１と下部撮像部１６１の水平方向位置が一致するように、下部撮像部１６１の水平方向位置が微調節される。

次に、図１０（ｂ）に示すように、位置合わせ部１６６によって下チャック１４１を鉛直上方に移動させる。その後、位置合わせ部１６６によって下チャック１４１を水平方向に移動させながら、上部撮像部１５１を用いて下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊのアライメントマークＷ２ｃ、Ｗ２ｂ、Ｗ２ａを順次撮像する。同時に、下チャック１４１を水平方向に移動させながら、下部撮像部１６１を用いて上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊのアライメントマークＷ１ａ、Ｗ１ｂ、Ｗ１ｃを順次撮像する。なお、図１０（ｂ）は上部撮像部１５１によって下ウェハＷ２のアライメントマークＷ２ｃを撮像するとともに、下部撮像部１６１によって上ウェハＷ１のアライメントマークＷ１ａを撮像する様子を示している。

撮像された画像データは、制御装置７０に出力される。制御装置７０は、上部撮像部１５１で撮像された画像データと下部撮像部１６１で撮像された画像データとに基づいて、位置合わせ部１６６によって下チャック１４１の水平方向位置を調節させる。この水平方向位置合わせは、鉛直方向視で上ウェハＷ１のアライメントマークＷ１ａ、Ｗ１ｂ、Ｗ１ｃと下ウェハＷ２のアライメントマークＷ２ａ、Ｗ２ｂ、Ｗ２ｃとが重なるように行われる。こうして、上チャック１４０と下チャック１４１の水平方向位置が調節され、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の水平方向位置（例えばＸ軸方向位置、Ｙ軸方向位置およびθ方向位置を含む。）が調節される。

次に、図１０（ｃ）に実線で示すように上チャック１４０に保持された上ウェハＷ１と下チャック１４１に保持された下ウェハＷ２との鉛直方向位置の調節を行う（ステップＳ１１０）。具体的には、位置合わせ部１６６が下チャック１４１を鉛直上方に移動させることによって、下ウェハＷ２を上ウェハＷ１に接近させる。これにより、図６に示すように、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ＷＳ１は所定の距離、たとえば５０μｍ〜２００μｍに調整される。

次に、上チャック１４０による上ウェハＷ１の中央部の吸着保持を解除した後（ステップＳ１１１）、図７（ａ）に示すように、ストライカー１９０の押圧ピン１９１を下降させることによって、上ウェハＷ１の中心部を押し下げる（ステップＳ１１２）。上ウェハＷ１の中心部が下ウェハＷ２の中心部に接触し、上ウェハＷ１の中心部と下ウェハＷ２の中心部とが所定の力で押圧されると、押圧された上ウェハＷ１の中心部と下ウェハＷ２の中心部との間で接合が開始する。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。

ここで、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊはそれぞれステップＳ１０１，Ｓ１０５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。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，Ｓ１０６において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、押圧ピン１９１によって上ウェハＷ１の中心部と下ウェハＷ２の中心部を押圧した状態で、上チャック１４０による上ウェハＷ１の全体の吸着保持を解除する（ステップＳ１１３）。これにより、図７（ｂ）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、押圧ピン１９１を上チャック１４０まで上昇させ、下チャック１４１による下ウェハＷ２の吸着保持を解除する。

その後、重合ウェハＴは、搬送装置６１によって第３処理ブロックＧ３の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の搬送装置２２によってカセットＣ３に搬送される。こうして、一連の接合処理が終了する。

＜下チャックの異物検査＞
図９に示すステップＳ１０１〜Ｓ１１３に示す一連の接合処理は繰り返し行われ、重合ウェハＴが繰り返し製造される。その間、図６に示すように上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とが近接し接合する過程において、非接合面Ｗ２ｎに異物が付着した状態で下ウェハＷ２が下チャック１４１に吸着保持されることがある。このような異物が存在すると、下ウェハＷ２が歪むため、下ウェハＷ２と上ウェハＷ１との間にボイドが生じることがある。更に、この異物が下チャック１４１上に残存すると、異物が除去されない限り、ボイドが発生し続け得る。

そこで、本実施形態では、重合ウェハＴの搬出後で次の下ウェハＷ２の搬送前に、撮像装置６３を用いた異物検査を行う。図１１〜図１２は、下チャックの異物検査の方法を示す模式図である。

下チャック１４１による下ウェハＷ２の吸着保持が解除されると、図１１（ａ）に示すように、下チャック１４１を貫通する３本の支持ピン９１が上昇し、重合ウェハＴが下チャック１４１から離される。

次いで、開閉シャッタ１０２が開き、搬入出口１０１を介して、図１１（ｂ）に示すように、搬送フォーク６２が処理容器１００内に移動し、支持ピン９１上の重合ウェハＴを受け取る。そして、搬送フォーク６２は重合ウェハＴを処理容器１００から回収する。

その後、図１１（ｃ）に示すように、支持ピン９１が下降する。

続いて、搬入出口１０１を介して、図１１（ｄ）に示すように、先端に撮像装置６３が固定されたセンサアーム６４が処理容器１００内に移動し、下チャック１４１の上方で停止する。そして、第１の下チャック移動部１６０および第２の下チャック移動部１６３がＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動しながら、下チャック１４１の上面の異物検査が行われる。

次いで、図１２（ａ）に示すように、センサアーム６４が処理容器１００の外に移動する。

その後、図１２（ｂ）に示すように、支持ピン９１が上昇し、次の下ウェハＷ２の受け入れの準備をする。

続いて、図１２（ｃ）に示すように、下ウェハＷ２が載置された搬送フォーク６２が処理容器１００内に移動する。

その後、図１２（ｄ）に示すように、下ウェハＷ２を支持ピン９１に受け渡し、搬送フォーク６２が処理容器１００の外に移動する。また、支持ピン９１が下降し、下チャック１４１が下ウェハＷ２を吸着保持する。

このような実施形態によれば、適宜、下チャック１４１の上面の異物検査を行うことができる。従って、下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎに付着して接合装置４１内に異物が持ち込まれ、この異物が下チャック１４１の上面に残存したとしても、異物を適切に検出することができる。また、撮像装置６３は異物検査後に処理容器１００の外に出されるため、撮像装置６３を固定する空間を処理容器１００内に設ける必要がない。更に、撮像装置６３が処理容器１００内に固定される場合、照明部８４が発する熱が下ウェハＷ２と上ウェハＷ１との接合に影響を及ぼし得るが、このような影響を抑制することができる。

ここで、異物検査の結果を用いた接合装置４１の制御方法の一例について説明する。図１３は、一実施形態にかかる接合装置４１の制御方法の一例を示すフローチャートである。

この例では、異物検査が開始されると、照明部８４から光が下チャック１４１の上面に照射された状態で、ラインセンサ８３による撮像が行われる（ステップＳ２０１）。

ラインセンサ８３により異物が検出されなければ（ステップＳ２０２）、そのまま異物検査を終了する。一方、ラインセンサ８３により異物が検出された場合には（ステップＳ２０２）、当該異物のパターン投影法による撮影が、２つの投影部８５とカメラ８６とを用いて行われる（ステップＳ２０３）。パターン投影法によれば、異物の３次元のサイズを特定することができる。

異物のサイズが、予め設定されている閾値未満であれば（ステップＳ２０４）、そのまま処理を継続することが可能であるとして、異物検査を終了する。例えば、異物の平面形状の最大径が５０μｍ未満であれば、異物が存在していても、異物検査を終了する。一方、異物のサイズが閾値以上であれば、このまま処理を継続すると、次の重合ウェハＴにボイドが発生する可能性が高いとして、接合処理を停止する。この場合、例えば、ランプ若しくは音又はこれらの両方を用いて、接合処理を停止したことを操作者に報知する。また、接合システム１の管理を行っているホストコンピュータがある場合には、当該ホストコンピュータに通知してもよい。

なお、ラインセンサ８３を用いて取得された撮像データ（ステップＳ２０１）や、パターン投影法により取得された撮像データ（ステップＳ２０３）は、その都度廃棄してもよいが、接合システム１内又はホストコンピュータ内に蓄積してもよい。

また、ステップＳ２０４におけるサイズの判定に代えて、人工知能（artificial intelligence：ＡＩ）を用いて、パターン投影法で得られた異物の撮像画像から特徴部分を抽出し、この特徴部分がボイドを発生させる可能性に基づいて、処理を継続するか停止するかの判断を行ってもよい。

また、接合装置４１内に下チャック１４１のクリーニングパッド等の自動清掃装置を内蔵させておき、ステップＳ２０５の処理停止に代えて、自動清掃装置を稼働させて下チャック１４１の上面上の異物を除去するようにしてもよい。

撮像装置６３を用いた異物検査の頻度は特に限定されない。例えば、下ウェハＷ２の搬入の度に行ってもよく、一定数の重合ウェハＴの処理の度に行ってもよく、ロット毎に最初の下ウェハＷ２の搬入の前に行ってもよい。また、一定数の重合ウェハＴの処理の度に行いつつ、ロット毎に最初の下ウェハＷ２の搬入の前に行うようにしてもよい。

ある異物検査で処理停止の判断がなされた場合、その直近の異物検査から当該異物検査までの間に作製した重合ウェハＴについては、異物の付着のおそれがあるとしてソフトマーキングして、重合ウェハＴの特性管理を行うホストコンピュータに情報を蓄積してもよい。

上記の実施形態では、図１４（ａ）に示すように、接合装置４１内で撮像装置６３の位置を固定した状態で下チャック１４１を移動させることで、下チャック１４１の上面全体の走査を行っているが、走査の形態はこれに限定されない。例えば、図１４（ｂ）に示すように、下チャック１４１の位置を固定した状態で撮像装置６３を移動させ、下チャック１４１の上面全体の走査を行うようにしてもよい。この場合、重合ウェハＴの搬送後に撮像装置６３を接合装置４１内に移動させる動作に継続して走査を行うことができる。

また、図１５（ａ）に示すように、撮像装置６３の一端を、下チャック１４１から離間した位置でセンサアーム６４に固定し、この固定点を回転軸として撮像装置６３を自動車のワイパーのように搖動させて下チャック１４１の上面全体の走査を行うようにしてもよい。更に、図１５（ｂ）に示すように、撮像装置６３の一端を、下チャック１４１の中心の上方でセンサアーム６４に固定し、この固定点を回転軸として撮像装置６３を３６０℃回転させて下チャック１４１の上面全体の走査を行うようにしてもよい。この場合、撮像装置６３の長さを上記の実施形態の半分程度まで短くすることができる。

撮像装置６３を移動させた場合、剛性にもよるが、撮像装置６３及びセンサアーム６４に振動が生じるおそれがある。この振動を考慮すると、図１４（ａ）に示すように、撮像装置６３の位置は固定しておき、下チャック１４１を移動させることが好ましい。

撮像装置６３の形態も特に限定されない。例えば、照明部８４が回動機構を備え、一定の範囲内で往復するように回転運動してもよい。この場合、照明部８４の回転運動はモータを用いて制御してもよい。回動機構を用いて照明部８４から照射される光の傾斜角度を変化させることで、異物の検出精度を調整することができる。また、照明部８４が撮像装置６３ではなく、センサアーム６４に設けられていてもよい。また、下チャック１４１の上面全体の走査を１往復で行うこととし、往路と復路とで光の傾斜角度を異ならせてもよい。

また、カメラ８６を撮像装置６３に設けずに、上部撮像部１５１（例えば顕微鏡カメラ）を用いてパターン撮影を行うようにしてもよい。

以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。

１ 接合システム
４１ 接合装置
７０ 制御装置
１４１ 下チャック
６１ 搬送装置
６２ 搬送フォーク
６３ 撮像装置
６４ センサアーム
８３ ラインセンサ
８４ 照明部
８５ 投影部
８６ カメラ

Claims (9)

1. 基板を吸着保持するチャックを備えた処理室と、
   前記チャックの上面の撮像を行う撮像部と、
   前記撮像部を前記処理室の内と外との間で移動させる移動部と、
   を有する、基板処理装置。
2. 前記チャックとの間で前記基板の授受を行う搬送フォークを備えた搬送装置を有し、
   前記移動部は前記搬送装置に設けられている、請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記撮像部は、前記チャックの直径よりも大きな範囲を撮像可能なラインセンサを有する、請求項１又は２に記載の基板処理装置。
4. 前記移動部が前記撮像部を前記処理室内に移動させ、前記処理室での位置を固定した状態で、前記チャックを前記ラインセンサの下方を水平方向に移動させることで、前記ラインセンサにより前記チャックの上面の走査を行う、請求項３に記載の基板処理装置。
5. 前記移動部が前記撮像部を前記処理室内に移動させ、前記チャックの上方からずれた位置にある前記ラインセンサの一端を回転軸として、前記ラインセンサを前記チャックの上方を水平方向に移動させることで、前記ラインセンサにより前記チャックの上面の走査を行う、請求項３に記載の基板処理装置。
6. 前記撮像部は、前記チャックの半径よりも大きな範囲を撮像可能なラインセンサを有する、請求項１又は２に記載の基板処理装置。
7. 前記移動部が前記撮像部を前記処理室内に移動させ、前記チャックの中心位置にある前記ラインセンサの一端を回転軸として、前記ラインセンサを前記チャックの上方を水平方向に移動させることで、前記ラインセンサにより前記チャックの上面の走査を行う、請求項６に記載の基板処理装置。
8. 前記撮像部は、前記チャックの上面にパターン投影を行う投影部を有する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の基板処理装置。
9. 前記撮像部により取得された画像が予め定められた条件を満たす場合、前記処理室への前記基板の搬入を停止する、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の基板処理装置。

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