JP5562115B2 - 基板処理装置および貼り合わせ基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板処理装置および貼り合わせ基板の製造方法に関する。

半導体装置などの電子デバイスの製造においては、鏡面研磨された２枚の基板の研磨面同士（貼り合わせ面同士）を接触させて２枚の基板を貼り合わせる技術が知られている（例えば、特許文献１、２を参照）。
この様な技術によれば、基板間に接着剤などを介在させることなく基板同士を貼り合わせることができる。そのため、貼り合わせ後の処理（例えば、プラズマ処理、熱処理、化学処理など）におけるプロセス条件の多様化を図ることができる。また、ｐｎ接合や絶縁膜の埋め込みなども容易とすることができる。

ここで、清浄な条件下で２枚の基板同士を貼り合わせるようにすれば強固に貼り合わされた基板を得ることができる。そのため、貼り合わせる前に所定の薬液などを用いて貼り合わされる２枚の基板のそれぞれを洗浄するようにしている。
ところが、この様な洗浄処理を行うようにしても貼り合わせ面の表面状態によっては貼り合わせ強度が低下してしまうおそれがある。そして、貼り合わせ強度が低い基板を用いて貼り合わせ後の各種処理を行うようにすれば歩留まりの低下、ひいては生産性の低下を招くことになる。

特開平７−６６０９３号公報 特公平７−４４１３５号公報

本発明は、基板の貼り合わせ強度に対する信頼性を向上させることができる基板処理装置および貼り合わせ基板の製造方法を提供する。

本発明の一態様によれば、
基板貼り合わせ部において、２枚の基板の貼り合わせ面同士を貼り合わせて１枚の基板を形成する基板処理装置であって、
貼り合わせる前の基板を格納する格納部と、
貼り合わせを行う前に、前記２枚の基板のうちの少なくとも一方の基板の貼り合わせ面の表面状態を検出する表面状態検出部と、
前記検出された表面状態に基づいて貼り合わせ強度を判定する貼り合わせ強度判定部と、
前記基板貼り合わせ部、前記格納部、前記表面状態検出部の間において、前記基板を搬送する搬送部と、
前記貼り合わせ強度判定部の判定に基づいて、前記搬送部を制御する制御部と、
を備え、
前記表面状態検出部は、前記表面状態として、前記貼り合わせ面における電気抵抗、抵抗率、導電率からなる群より選ばれた少なくとも１つを検出し、
前記制御部は、前記貼り合わせ強度判定部において前記貼り合わせ強度が不適切と判定された基板を、前記格納部に搬送するように、前記搬送部を制御し、
前記基板貼り合わせ部は、前記貼り合わせ強度判定部において、前記貼り合わせ強度が適切と判定された基板の貼り合わせを行うことを特徴とする基板処理装置が提供される。
また、本発明の他の一態様によれば、
２枚の基板の貼り合わせ面同士を貼り合わせて１枚の基板を形成する基板処理装置であって、
貼り合わせを行う前に、基板の貼り合わせ面の表面状態を検出する表面状態検出部と、
前記検出された表面状態に基づいて貼り合わせ強度を判定する貼り合わせ強度判定部と、
を備え、
前記２枚の基板のうちの少なくとも一方はボロンがドープされたシリコン基板であり、
前記表面状態検出部は、前記表面状態として、前記ボロンがドープされたシリコン基板の貼り合わせ面における電気抵抗、抵抗率、導電率からなる群より選ばれた少なくとも１つを検出することを特徴とする基板処理装置が提供される。

本発明の他の一態様によれば、
２枚の基板の貼り合わせ面同士を貼り合わせて１枚の基板を形成する貼り合わせ基板の製造方法であって、
前記基板を格納部に格納する工程と、
貼り合わせを行う前に、前記２枚の基板のうちの少なくとも一方の基板の貼り合わせ面の表面状態を検出する工程と、
前記検出された表面状態に基づいて貼り合わせ強度を判定する工程と、
前記貼り合わせ強度の判定に基づいて、前記基板を貼り合わせる工程、または、前記基板を前記格納部に搬送する工程と、
を備え、
前記表面状態を検出する工程において、前記表面状態として、前記貼り合わせ面における電気抵抗、抵抗率、導電率からなる群より選ばれた少なくとも１つを検出し、
前記貼り合わせ強度を判定する工程において前記貼り合わせ強度が適切と判定された基板を、前記基板の貼り合わせ工程における前記基板の貼り合わせに用い、前記貼り合わせ強度が不適切と判定された基板を前記基板の貼り合わせに用いないように搬送することを特徴とする貼り合わせ基板の製造方法が提供される。

本発明によれば、基板の貼り合わせ強度に対する信頼性を向上させることができる基板処理装置および貼り合わせ基板の製造方法が提供される。

本実施の形態に係る基板処理装置を例示するための模式レイアウト図である。 基板貼り合わせ部を例示するための模式図である。 表面状態検出部を例示するための模式図である。 本実施の形態に係る貼り合わせ基板の製造方法を例示するためのフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図１は、本実施の形態に係る基板処理装置を例示するための模式レイアウト図である。 図２は、基板貼り合わせ部を例示するための模式図である。なお、図２は、図１におけるＡ−Ａ矢視断面図である。
図３は、表面状態検出部を例示するための模式図である。なお、図３は、図１におけるＣ−Ｃ矢視断面図である。
図１に示すように、基板処理装置１には、基板貼り合わせ部１０、搬送部２０、格納部３０、表面状態検出部４０、貼り合わせ強度判定部５０が設けられている。

図２に示すように、基板貼り合わせ部１０には、処理容器１１、載置部１２、支持部１３、押圧部１４、排気部１５が設けられている。
処理容器１１は、気密構造となっており大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能となっている。処理容器１１の側壁には、基板Ｗ１、基板Ｗ２の搬入搬出を行うための開口部１１ａが設けられ、開口部１１ａを気密に開閉可能な開閉扉１１ｂが設けられている。また、処理容器１１の底部には、処理容器１１内の排気をするための開口部１１ｃが設けられている。

処理容器１１の内部には、貼り合わされる一方の基板Ｗ１（例えば、シリコン基板など）を載置、保持する載置部１２が設けられている。載置部１２の載置面（上面）は平坦面となっており、載置面に基板Ｗ１が載置されるようになっている。また、載置部１２には静電チャックなどの図示しない保持部が設けられており、載置された基板Ｗ１を保持することができるようになっている。

処理容器１１の内部であって、載置部１２の周辺には貼り合わされる他方の基板Ｗ２（例えば、シリコン基板など）を支持する支持部１３が設けられている。
支持部１３には、支持爪１３ａ、移動部１３ｂ、基部１３ｃが設けられている。
支持爪１３ａは、基板Ｗ２の周縁部を支持する。そして、支持爪１３ａに基板Ｗ２を支持させることで、載置部１２に載置された基板Ｗ１と対向する所定の位置に基板Ｗ２が支持されるようになっている。

移動部１３ｂは、基板Ｗ２を支持する位置と、基板Ｗ２の径外方向に退避した位置との間で支持爪１３ａを移動させる。
基部１３ｃは、処理容器１１の底部から立設され、その端部近傍に支持爪１３ａ、移動部１３ｂが設けられるようになっている。なお、支持爪１３ａ、移動部１３ｂ毎に基部１３ｃが設けられる場合を例示したがこれに限定されるわけではない。例えば、１つの基部１３ｃに複数の支持爪１３ａ、移動部１３ｂが設けられるようにすることもできる。

また、支持部１３の配設数には特に限定はないが、基板Ｗ２の周縁の３箇所以上に均等に配設されるようにすることが好ましい。その様にすれば基板Ｗ２の支持状態を安定させることができる。
また、図示しない画像処理部からの画像情報に基づいて、載置部１２に載置された基板Ｗ１に対する基板Ｗ２の位置を調整する調整部を設けるようにすることができる。

押圧部１４は、載置部１２の載置面と対向させるようにして設けられている。また、押圧部１４は、支持爪１３ａに支持された基板Ｗ２の略中央部分をパッド１４ｃにより押圧することができる様な位置に設けられている。
押圧部１４は、支持爪１３ａに支持された基板Ｗ２の略中央部分をパッド１４ｃで押圧することにより基板Ｗ２を撓ませて、基板Ｗ１の貼り合わせ面と基板Ｗ２の貼り合わせ面とを接触させる。

押圧部１４には、移動部１４ａ、移動軸１４ｂ、パッド１４ｃが設けられている。
移動部１４ａは、処理容器１１の外部であって載置部１２の載置面と対向する位置に設けられている。
移動軸１４ｂは、処理容器１１の壁面を貫通するようにして設けられ、一方の端部側が移動部１４ａと接続されている。また、他方の端部側にはパッド１４ｃが取り付けられている。

パッド１４ｃの先端部分は、略半球状を呈しその基部は円柱状を呈している。パッド１４ｃは、軟質の弾性体から形成され、押圧時に接触部分を点接触から面接触へと変化させることができるようになっている。そのため、押圧点（接合点）における応力を緩和させることができるので、基板Ｗ２の損傷を抑制することができる。その結果、ボイドの発生、割れや欠けの発生、擦り傷の発生、スリップなどによる位置ずれの発生などを抑制することができる。パッド１４ｃは、例えば、シリコンゴムやフッ素ゴムなどの軟質樹脂により形成されるものとすることができる。この場合、パッド１４ｃをシリコンゴムあるいはフッ素ゴムから形成するものとすれば、基板Ｗ２が汚染されることを抑制することができる。 また、基板Ｗ２を押圧する際の圧力や押圧時間などを制御する図示しない制御部などを適宜設けるようにすることができる。

排気部１５は、配管１５ａを介して開口部１１ｃに接続されている。排気部１５は、例えば、ドライポンプなどとすることができる。なお、基板Ｗ１と基板Ｗ２との貼り合わせは、必ずしも減圧雰囲気下で行う必要はなく、例えば、大気圧雰囲気下で行うこともできる。基板Ｗ１と基板Ｗ２との貼り合わせを減圧雰囲気下で行わない場合には、排気部１５を設ける必要はなく、また、処理容器１１をパーティクルなどの侵入が抑制される程度の気密構造とすればよい。ただし、基板Ｗ１と基板Ｗ２との貼り合わせを減圧雰囲気下で行うようにすれば、基板Ｗ１と基板Ｗ２との間に空気が巻き込まれることによるボイド発生を抑制することができる。

図２に示すように、搬送部２０には、移載部２１、フレーム２２が設けられている。
移載部２１は、基板貼り合わせ部１０、格納部３０、表面状態検出部４０の間における基板Ｗ１、基板Ｗ２、基板Ｗの搬送、受け渡しを行う。
移載部２１には、関節を有するアーム２１ａが設けられ、アーム２１ａの先端には、基板Ｗ１、基板Ｗ２、基板Ｗを載置、保持可能な図示しない保持部が設けられている。また、アーム２１ａが備えられるアーム基台２１ｃは移動部２１ｂと接続されており、アーム基台２１ｃは図１における矢印Ｂの方向に移動可能となっている。そのため、アーム２１ａを屈曲させるようにして伸縮させ、基板Ｗ１、基板Ｗ２、基板Ｗをアーム２１ａの先端に載置、保持し、基板Ｗ１、基板Ｗ２、基板Ｗを保持したまま図１における矢印Ｂの方向に移動可能となっている。また、基板Ｗ１、基板Ｗ２、基板Ｗの回転方向や上下方向の位置を調整する図示しない位置調整部や、アーム２１ａの基部を回転させてアーム２１ａの方向を変換させる図示しない方向変換部が設けられている。

フレーム２２は、箱状を呈し、その内部には移載部２１が設けられている。また、後述する基板格納部３１〜３３の正面とフレーム２２の内部とが連通可能となるように、開口部２２ａがそれぞれ設けられている。そして、基板貼り合わせ部１０の開閉扉１１ｂと対向する部分には搬入搬出部２２ｂが設けられ、搬入搬出部２２ｂを通して基板Ｗ１、基板Ｗ２、基板Ｗの搬入搬出ができるようになっている。また、表面状態検出部４０の開閉扉４１ｂと対向する部分には搬入搬出部２２ｃが設けられ、搬入搬出部２２ｃを通して基板Ｗ１、基板Ｗ２の搬入搬出ができるようになっている。なお、搬入搬出部２２ｂ、２２ｃに図示しない開閉扉を設けるようにすることもできる。

フレーム２２の天井部分には、フィルタ２２ｄと送風ファン２２ｅとが設けられている。そのため、送風ファン２２ｅによりフィルタ２２ｄを介して外気をフレーム２２の内部に導入させることができる。その結果、フレーム２２の内部の圧力を高めることができるので、フレーム２２内へパーティクルなどが侵入することを抑制することができる。

図１、図２に示すように、格納部３０には、基板格納部３１〜３３、開閉部３４が設けられている。
基板格納部３１は、基板Ｗ１を格納する。基板格納部３２は基板Ｗ２を格納する。基板格納部３３は、貼り合わされた基板Ｗを格納する。
基板格納部３１〜３３は、同様の構成を有するものとすることができる。基板格納部３１〜３３は、基板Ｗ１、基板Ｗ２、基板Ｗをそれぞれ積層状（多段状）に収納可能なウェーハキャリアなどとすることができる。例えば、ミニエンバイロメント方式の半導体工場で使われている基板の搬送、保管を目的とした正面開口式キャリアであるＦＯＵＰ(Front-Opening Unified Pod)などとすることができる。

開閉部３４には、キャリアスタンド３５、開閉扉３６〜３８、駆動部３９が設けられている。
キャリアスタンド３５は、基板格納部３１〜３３の下方にそれぞれ設けられ、基板格納部３１〜３３を支持するようになっている。
駆動部３９は、フレーム２２の内部であってキャリアスタンド３５の正面にそれぞれ設けられている。駆動部３９は、開閉扉３６〜３８を昇降駆動することで、開口部２２ａの開閉を行う。すなわち、駆動部３９は、開閉扉３６〜３８を昇降駆動することで、基板格納部３１〜３３の正面とフレーム２２の内部との連通を制御する。

ここで、清浄な条件下で基板Ｗ１と基板Ｗ２とを貼り合わせるようにすれば強固に貼り合わされた基板Ｗを得ることができる。ところが、貼り合わせ面の表面状態によっては貼り合わせ強度が低下してしまう場合がある。
例えば、基板Ｗ１、基板Ｗ２の少なくとも一方の表面にボロンなどの不純物がドープされている場合がある。この場合、ボロンなどの不純物のドープ量が余り多くなると貼り合わせ面の表面状態が変化して貼り合わせ強度が低下してしまう場合がある。
そのため、本実施の形態においては、貼り合わせ面の表面状態を検出する表面状態検出部４０と、検出された表面状態に基づいて貼り合わせ強度を判定する貼り合わせ強度判定部５０と、を設けることで貼り合わせ強度が低下するのを抑制するようにしている。

図３に示すように、表面状態検出部４０には、処理容器４１、載置部４２、検出部４３、移動部４４が設けられている。
処理容器４１は、パーティクルなどの侵入が抑制される程度の気密構造となっている。処理容器４１の側壁には、基板Ｗ１、基板Ｗ２の搬入搬出を行うための開口部４１ａが設けられ、開口部４１ａを開閉可能な開閉扉４１ｂが設けられている。

処理容器４１の内部には、載置部４２が設けられている。載置部４２の載置面（上面）は平坦面となっており、基板Ｗ１、基板Ｗ２を載置することができるようになっている。また、載置部４２には静電チャックなどの図示しない保持部が設けられており、載置された基板Ｗ１、基板Ｗ２を保持することができるようになっている。

ここで、本発明者らの得た知見によれば、貼り合わせ強度に影響を与えるボロンなどの不純物のドープ量と、貼り合わせ面における電気抵抗、抵抗率、導電率などとの間には所定の相関関係がある。そのため、貼り合わせ面における電気抵抗、抵抗率、導電率などと、貼り合わせ強度との相関関係を予め実験などにより求めるようにすれば、貼り合わせ面における電気抵抗、抵抗率、導電率などに基づいて貼り合わせ強度の適否を判定することができる。
貼り合わせ強度と電気抵抗、抵抗率、導電率などとの関係の一例を挙げると、例えば、ボロンがドープされたシリコン基板の場合には、抵抗率が０．１Ωｃｍ以下の場合には貼り合わせ強度が不足するおそれがある。一方、抵抗率が０．１Ωｃｍを超える（例えば、１００Ωｃｍ）場合には充分な貼り合わせ強度が得られる。

そこで、本実施の形態においては、基板Ｗ１、基板Ｗ２の貼り合わせ面における電気抵抗、抵抗率、導電率などを基板ごとに検出する検出部４３を設けるようにしている。

検出部４３としては、二端子法、二探針法、四端子法(電流電圧法)、四探針法(ＪＩＳ Ｋ７１９４)などの接触式表面抵抗測定法を用いて基板Ｗ１、基板Ｗ２の貼り合わせ面における電気抵抗、抵抗率、導電率などを検出するものを例示することができる。例えば、４本の針状の電極を基板Ｗ１、基板Ｗ２の貼り合わせ面に接触させ、外側の二探針間に一定電流を流し、内側の二探針間に生じる電位差を検出して電気抵抗、抵抗率、導電率などを求めるようなもの（四探針法）を例示することができる。

また、基板Ｗ１、基板Ｗ２の貼り合わせ面と非接触で電気抵抗、抵抗率、導電率などを検出するようなものとすることもできる。例えば、誘導コイルのインピーダンスの変化から基板Ｗ１、基板Ｗ２の貼り合わせ面における電気抵抗、抵抗率、導電率などを非接触で検出するものや、マイクロ波やテラヘルツパルス光などを用いて基板Ｗ１、基板Ｗ２の貼り合わせ面における電気抵抗、抵抗率、導電率などを非接触で検出するものなどを例示することができる。この場合、基板Ｗ１、基板Ｗ２の貼り合わせ面と非接触で電気抵抗、抵抗率、導電率などを検出するものとすれば、基板Ｗ１、基板Ｗ２の貼り合わせ面に損傷が発生することを抑制することができる。

すなわち、表面状態検出部４０は、表面状態として、貼り合わせ面における電気抵抗、抵抗率、導電率からなる群より選ばれた少なくとも１つを検出する。
この場合、一方の基板がいわゆる半導体デバイス基板、他方の基板が支持基板などの場合には、支持基板の貼り合わせ面における表面状態のみを検出するようにすることができる。すなわち、２枚の基板のうちの少なくとも一方が支持基板である場合には、表面状態検出部４０は、支持基板の表面状態を検出するようにすることができる。

移動部４４は、検出部４３を貼り合わせ面の表面状態を検出する位置と、退避した位置とに選択的に移動させる。移動部４４の移動軸４４ａの端部にはアーム４４ｂが設けられている。また、アーム４４ｂの移動軸４４ａ側とは反対側の端部には検出部４３が設けられている。そして、図３に例示をしたものの場合には、図３中の矢印に示す方向に移動軸４４ａを昇降動作させて、検出部４３を貼り合わせ面の表面状態を検出する位置と、退避した位置とに選択的に移動させるようにしている。なお、移動部４４による動作は昇降動作に限定されるわけではなく、例えば、水平動作をさせたり、昇降動作と水平動作とを組み合わせたりすることもできる。また、移動部４４は必ずしも必要ではなく、移載部２１による受け渡しとの関係に応じて適宜設けられるようにすることができる。

また、基板Ｗ２の表裏を反転させる図示しない反転部を設けるようにすることができる。基板Ｗ２は、貼り合わせ面を下方に向けて処理容器４１内に搬入される場合がある。そのため、図３に例示をした検出部４３のように上方から貼り合わせ面の表面状態を検出する場合には、図示しない反転部により基板Ｗ２の表裏を反転させて貼り合わせ面が上方を向くようにした上で載置部４２の載置面に基板Ｗ２を載置するようにすることができる。また、この様に貼り合わせ面が上方を向くように基板Ｗ２を反転させた場合、あるいは貼り合わせ面を上方に向けて基板Ｗ２が搬入される場合には、表面状態が検出された基板Ｗ２の表裏を反転させて貼り合わせ面が下方を向くようにした上で基板貼り合わせ部１０に向けて搬出されるようにすることができる。なお、必要に応じて図示しない反転部により基板Ｗ１の表裏を反転させるようにすることもできる。
すなわち、検出部４３による検出の前に、基板Ｗ１、基板Ｗ２の貼り合わせ面が検出に適した方向に向けられる。また、検出部４３による検出が終了した後には、基板貼り合わせ部１０における貼り合わせに適した方向に基板Ｗ１、基板Ｗ２の貼り合わせ面が向けられる。

貼り合わせ強度判定部５０は、検出部４３と電気的に接続され、検出された表面状態に基づいて貼り合わせ強度を判定する。
この場合、貼り合わせ面における電気抵抗、抵抗率、導電率などと、貼り合わせ強度との相関関係を予め実験などにより求め、これを判定基準として貼り合わせ強度の適否を判定するようにすることができる。
例えば、２枚の基板のうちの少なくとも一方がボロンがドープされたシリコン基板の場合には、貼り合わせ強度判定部５０は、ボロンがドープされたシリコン基板の貼り合わせ面における抵抗率が０．１Ωｃｍを超える場合には、貼り合わせ強度に関して適正との判定を行うようにすることができる。
この場合、貼り合わせ強度判定部５０において、貼り合わせ強度が適切と判定された基板は基板の貼り合わせに用いられ、貼り合わせ強度が不適切と判定された基板は基板の貼り合わせに用いられないようにすることができる。

なお、基板貼り合わせ部１０と表面状態検出部４０、貼り合わせ強度判定部５０とが別々に設けられる場合を例示したが、基板貼り合わせ部１０に表面状態検出部４０、貼り合わせ強度判定部５０の機能を持たせることもできる。例えば、基板貼り合わせ部１０に検出部４３を設け、検出部４３と貼り合わせ強度判定部５０とを電気的に接続するようにすることもできる。
また、基板Ｗ１、基板Ｗ２に対して上方から表面状態を検出する場合を例示したが検出方向はこれに限定されるわけではない。例えば、基板Ｗ１、基板Ｗ２に対して下方から表面状態を検出するようにすることもできる。

また、搬送部２０に表面状態検出部４０、貼り合わせ強度判定部５０の機能を持たせることもできる。例えば、アーム２１ａに検出部４３を設け、検出部４３と貼り合わせ強度判定部５０とを電気的に接続するようにすることもできる。
なお、搬送部２０、格納部３０は必ずしも必要ではなく、適宜設けられるようにすることができる。
また、基板処理装置１に設けられた各要素の動作を制御する図示しない制御部が設けられている。
例えば、後述するように、図示しない制御部は、貼り合わせ強度判定部５０において貼り合わせ強度が適切と判定された場合には貼り合わせのプロセスの手順を続行させ、貼り合わせ強度が不適切と判定された場合には不適切と判定された基板を基板格納部の元の場所に格納し、別の基板の取り出し動作などを実行させるように移載部２１を制御するようにすることができる。

次に、本実施の形態に係る基板処理装置１の作用について例示をする。
まず、移載部２１のアーム基台２１ｃを基板格納部３１の正面まで移動させる。なお、開閉扉３６は駆動部３９により開かれている。次に、アーム２１ａを屈曲させるようにして基板格納部３１の方向に伸ばし、基板Ｗ１を受け取る。そして、アーム２１ａを屈曲させるようにして縮め基板格納部３１から基板Ｗ１を取り出す。この際、貼り合わせ面を上方に向けて取り出される。
次に、アーム２１ａを１８０°回転させ、その向きを表面状態検出部４０の方向に向ける。そして、移載部２１のアーム基台２１ｃを表面状態検出部４０の正面まで移動させる。次に、アーム２１ａを屈曲させるようにして表面状態検出部４０の方向に伸ばし、基板Ｗ１を開口部４１ａから処理容器４１の内部に搬入し、載置部４２に載置する。なお、開閉扉４１ｂは図示しない駆動部により開かれている。

表面状態検出部４０においては、移動部４４により検出部４３が貼り合わせ面の表面状態を検出する位置に移動される。そして、検出部４３により貼り合わせ面の表面状態が検出される。
貼り合わせ強度判定部５０においては、検出部４３により検出された表面状態に基づいて貼り合わせ強度の判定が行われる。この際、予め実験などにより求められた閾値などに基づいて貼り合わせ強度の適否が判定される。

この判定により、貼り合わせ強度が不適切（貼り合わせ強度が弱い）と判定された場合には、前述と逆の手順により基板Ｗ１を基板格納部３１の元の場所に格納する。そして、前述した手順により別の基板Ｗ１が取り出され、表面状態検出部４０において貼り合わせ面の表面状態が検出され、貼り合わせ強度判定部５０において検出された表面状態に基づいて貼り合わせ強度の判定が行われる。なお、貼り合わせ強度が不適切と判定されればこの手順が繰り返されることになるが、この手順が所定の回数続いた場合には、警報を発するようにすることもできる。
一方、貼り合わせ強度が適切（貼り合わせ強度が強い）と判定された場合には、基板Ｗ１を基板貼り合わせ部１０に向けて搬出する。すなわち、アーム２１ａを屈曲させるようにして表面状態検出部４０の方向に伸ばし、基板Ｗ１を受け取る。そして、アーム２１ａを屈曲させるようにして縮め表面状態検出部４０から基板Ｗ１を搬出する。

次に、移載部２１のアーム基台２１ｃを基板貼り合わせ部１０の正面まで移動させる。次に、アーム２１ａを屈曲させるようにして基板貼り合わせ部１０の方向に伸ばし、基板Ｗ１を開口部１１ａから処理容器１１の内部に搬入し、載置部１２に載置する。なお、開閉扉１１ｂは図示しない駆動部により開かれている。

次に、同様の手順により基板Ｗ２を基板格納部３２から取り出し、表面状態検出部４０において貼り合わせ面の表面状態を検出する。なお、貼り合わせ面を下方に向けて取り出される場合には、図示しない反転部により基板Ｗ２の表裏を反転させて載置部４２に載置する。

貼り合わせ強度判定部５０においては、予め実験などにより求められた閾値などに基づいて貼り合わせ強度の適否が判定される。この判定により、貼り合わせ強度が不適切（貼り合わせ強度が弱い）と判定された場合には、基板Ｗ２を基板格納部３２の元の場所に格納する。そして、前述した手順により別の基板Ｗ２が取り出され、表面状態検出部４０において貼り合わせ面の表面状態が検出され、貼り合わせ強度判定部５０において検出された表面状態に基づいて貼り合わせ強度の判定が行われる。なお、貼り合わせ強度が不適切と判定されればこの手順が繰り返されることになるが、この手順が所定の回数続いた場合には、警報を発するようにすることもできる。
一方、貼り合わせ強度が適切（貼り合わせ強度が強い）と判定された場合には、基板Ｗ２を基板貼り合わせ部１０に向けて搬出する。すなわち、アーム２１ａを屈曲させるようにして表面状態検出部４０の方向に伸ばし、基板Ｗ２を受け取る。そして、アーム２１ａを屈曲させるようにして縮め表面状態検出部４０から基板Ｗ２を搬出する。なお、貼り合わせ面を下方に向けて搬出されるように図示しない反転部により基板Ｗ２の表裏を反転させる。

次に、移載部２１のアーム基台２１ｃを基板貼り合わせ部１０の正面まで移動させる。そして、開閉扉１１ｂを開け、アーム２１ａを屈曲させるようにして基板貼り合わせ部１０の方向に伸ばし、基板Ｗ２を開口部１１ａから処理容器１１の内部に搬入し、支持爪１３ａに支持させる。

次に、基板貼り合わせ部１０において基板Ｗ１、基板Ｗ２が貼り合わされる。
アーム２１ａが処理容器１１の外に退避した後、開閉扉１１ｂが閉じられ処理容器１１が密閉される。そして、処理容器１１内が排気される。
次に、押圧部１４により、支持爪１３ａに支持された基板Ｗ２の略中央部分がパッド１４ｃで押圧される。パッド１４ｃで押圧された基板Ｗ２は撓むので基板Ｗ１の貼り合わせ面と基板Ｗ２の貼り合わせ面とが接触する。
なお、支持部１３に基板Ｗ１に対する基板Ｗ２の位置を調整する図示しない調整部が設けられている場合には、図示しない調整部により基板Ｗ１に対する基板Ｗ２の位置が調整され、位置が調整された基板Ｗ２の略中央部分がパッド１４ｃで押圧されることになる。

次に、移動部１３ｂにより支持爪１３ａを退避方向に徐々に移動させる。支持爪１３ａが退避方向に移動されると基板Ｗ２の周縁部の高さ方向の位置が下がることになる。そのため、基板Ｗ１の貼り合わせ面と基板Ｗ２の貼り合わせ面とが接触する部分が中央部分から周縁部に向けて拡大して行くことになる。そして、基板Ｗ２の周縁部が支持爪１３ａから外れると基板Ｗ１の貼り合わせ面と基板Ｗ２の貼り合わせ面とが全面において接触することになる。

次に、貼り合わされた基板Ｗが搬出され、基板格納部３３に格納される。
開閉扉１１ｂを開け、アーム２１ａを屈曲させるようにして基板貼り合わせ部１０の方向に伸ばし、載置部１２から基板Ｗを受け取る。そして、アーム２１ａを屈曲させるようにして縮め基板貼り合わせ部１０から基板Ｗを取り出す。

次に、アーム２１ａを１８０°回転させ、その向きを基板格納部３３の方向に向ける。そして、移載部２１のアーム基台２１ｃを基板格納部３３の正面まで移動させる。次に、アーム２１ａを屈曲させるようにして基板格納部３３の方向に伸ばし、基板Ｗを格納する。なお、開閉扉３８は駆動部３９により開かれている。
以後、必要に応じて前述の手順を繰り返すことで基板Ｗ１、基板Ｗ２の貼り合わせを連続的に行うことができる。

本実施の形態によれば、表面状態検出部４０により貼り合わせ面の表面状態を検出し、貼り合わせ強度判定部５０により検出された表面状態に基づいて貼り合わせ強度を判定することができるので、基板Ｗの貼り合わせ強度に対する信頼性を向上させることができる。また、歩留まりの向上、生産性の向上などを図ることもできる。また、貼り合わせ面の表面状態を電気抵抗、抵抗率、導電率などにより検出するようにすれば、簡易かつ適切な貼り合わせを行うことができるようになる。

次に、本実施の形態に係る貼り合わせ基板の製造方法について例示をする。
半導体装置などの電子デバイスの製造においては、鏡面研磨された２枚の基板の研磨面同士（貼り合わせ面同士）を接触させて２枚の基板を貼り合わせることがある。この様にすれば、基板間に接着剤などを介在させることなく基板同士を貼り合わせることができる。そのため、貼り合わせ後の処理（例えば、プラズマ処理、熱処理、化学処理など）におけるプロセス条件の多様化を図ることができる。また、ｐｎ接合や絶縁膜の埋め込みなども容易とすることができる。

ここで、清浄な条件下で２枚の基板を貼り合わせるようにすれば強固に貼り合わされた基板を得ることができる。ところが、前述したように貼り合わせ面の表面状態によっては貼り合わせ強度が低下してしまう場合がある。
例えば、２枚の基板のうちの少なくとも一方の表面にボロンなどの不純物がドープされている場合がある。この場合、ボロンなどの不純物のドープ量が余り多くなると貼り合わせ面の表面状態が変化して貼り合わせ強度が低下してしまう場合がある。

そこで、本実施の形態に係る貼り合わせ基板の製造方法においては、貼り合わされる２枚の基板のうちの少なくとも一方の表面状態を検出し、その検出結果から貼り合わせ強度を判定し、貼り合わせ強度の判定基準に適合した基板のみを貼り合わせに用いることで貼り合わせ強度が低下するのを抑制するようにしている。
図４は、本実施の形態に係る貼り合わせ基板の製造方法を例示するためのフローチャートである。

まず、貼り合わされる２枚の基板のうちの少なくとも一方の基板の表面状態を検出する（ステップＳ１）。
ここで、表面状態として、貼り合わせ面における電気抵抗、抵抗率、導電率からなる群より選ばれた少なくとも１つを検出するようにすることができる。
この場合、貼り合わせ面における電気抵抗、抵抗率、導電率などを検出する方法としては、二端子法、二探針法、四端子法(電流電圧法)、四探針法(ＪＩＳ Ｋ７１９４)などの接触式表面抵抗測定法を例示することができる。例えば、４本の針状の電極を基板の貼り合わせ面に接触させ、外側の二探針間に一定電流を流し、内側の二探針間に生じる電位差を検出して電気抵抗、抵抗率、導電率を求めるようなもの（四探針法）を例示することができる。

また、基板の貼り合わせ面と非接触で電気抵抗、抵抗率、導電率などを検出するようなものとすることもできる。例えば、誘導コイルのインピーダンスの変化から基板の貼り合わせ面における電気抵抗、抵抗率、導電率などを非接触で検出するものや、マイクロ波やテラヘルツパルス光などを用いて基板の貼り合わせ面における電気抵抗、抵抗率、導電率などを非接触で検出するものなどを例示することができる。この場合、基板の貼り合わせ面と非接触で電気抵抗、抵抗率、導電率などを検出するものとすれば、基板の貼り合わせ面に損傷が発生することを抑制することができる。

なお、貼り合わされる２枚の基板のうちの一方の基板の表面状態が既知のものであったり、後述する判定基準に適合していることが明らかであったりする場合には、その様な基板についての貼り合わせ面における表面状態の検出を省略することができる。また、一方の基板がいわゆる半導体デバイス基板、他方の基板が支持基板などの場合には、支持基板の貼り合わせ面における表面状態のみを検出するようにすることができる。すなわち、２枚の基板のうちの少なくとも一方が支持基板の場合には、前述した表面状態を検出する工程（ステップＳ１）において、支持基板の表面状態を検出するようにすることができる。

次に、検出された表面状態に基づいて貼り合わせ強度を判定する（ステップＳ２）。
ここで、本発明者らの得た知見によれば、貼り合わせ強度に影響を与えるボロンなどの不純物のドープ量と、貼り合わせ面における電気抵抗、抵抗率、導電率などとの間には所定の相関関係がある。そのため、貼り合わせ面における電気抵抗、抵抗率、導電率などと、貼り合わせ強度との相関関係を予め実験などにより求めるようにすれば、貼り合わせ面における電気抵抗、抵抗率、導電率などに基づいて貼り合わせ強度の適否を判定することができる。

貼り合わせ強度の判定の一例を挙げると、例えば、ボロンがドープされたシリコン基板の場合には、抵抗率が０．１Ωｃｍ以下の場合には貼り合わせ強度が不足するおそれがある。一方、抵抗率が０．１Ωｃｍを超える（例えば、１００Ωｃｍ）場合には充分な貼り合わせ強度が得られる。
そのため、２枚の基板のうちの少なくとも一方がボロンがドープされたシリコン基板であり、貼り合わせ強度を判定する工程（ステップＳ２）において、ボロンがドープされたシリコン基板の抵抗率が０．１Ωｃｍを超えた場合には、貼り合わせ強度に関して適正との判定を行うようにすることができる。

次に、貼り合わせ強度の判定基準に適合した基板を用いて貼り合わせを行う（ステップＳ３）。
すなわち、貼り合わせ強度を判定する工程（ステップＳ２）において、貼り合わせ強度が適切と判定された基板は基板の貼り合わせに用いられ、貼り合わせ強度が不適切と判定された基板は基板の貼り合わせに用いられないようにすることができる。
例えば、ボロンがドープされたシリコン基板の場合には、抵抗率が０．１Ωｃｍを超えたシリコン基板を貼り合わせに用い、抵抗率が０．１Ωｃｍ以下のシリコン基板は貼り合わせに用いないようにすることができる。
ただし、貼り合わせ強度の判定基準は、例示をしたものに限定されるわけではない。例えば、ドープされる不純物の種類、貼り合わせ後の処理、貼り合わされた基板の用途などに基づいて適宜決定するようにすることができる。

本実施の形態によれば、基板の表面状態を検出し、その検出結果から貼り合わせ強度を判定し、貼り合わせ強度の判定基準に適合した基板を貼り合わせに用いることができるので、基板の貼り合わせ強度に対する信頼性を向上させることができる。また、歩留まりの向上、生産性の向上などを図ることもできる。また、貼り合わせ面の表面状態を電気抵抗、抵抗率、導電率などにより判定するようにすれば、簡易かつ適切な貼り合わせを行うことができるようになる。

以上、本実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
例えば、基板処理装置１が備える各要素の形状、寸法、配置、数などは、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、基板の貼り合わせを行う前に、所定の薬液などを用いて貼り合わされる２枚の基板のそれぞれを洗浄するようにすることもできる。
また、２枚の基板を貼り合わせる場合を例示したが、３枚以上の基板を貼り合わせることもできる。例えば、すでに複数の基板が貼り合わされた基板を載置部１２に載置し、載置された基板に基板Ｗ２を貼り合わせるようにすることができる。

また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１ 基板処理装置、１０ 基板貼り合わせ部、２０ 搬送部、３０ 格納部、４０ 表面状態検出部、１１ 処理容器、１２ 載置部、１３ 支持部、１４ 押圧部、１５ 排気部、４１ 処理容器、４２ 載置部、４３ 検出部、４４ 移動部、５０ 貼り合わせ強度判定部、Ｗ 基板、Ｗ１ 基板、Ｗ２ 基板

Claims (8)

1. 基板貼り合わせ部において、２枚の基板の貼り合わせ面同士を貼り合わせて１枚の基板を形成する基板処理装置であって、
   貼り合わせる前の基板を格納する格納部と、
   貼り合わせを行う前に、前記２枚の基板のうちの少なくとも一方の基板の貼り合わせ面の表面状態を検出する表面状態検出部と、
   前記検出された表面状態に基づいて貼り合わせ強度を判定する貼り合わせ強度判定部と、
   前記基板貼り合わせ部、前記格納部、前記表面状態検出部の間において、前記基板を搬送する搬送部と、
   前記貼り合わせ強度判定部の判定に基づいて、前記搬送部を制御する制御部と、
   を備え、
   前記表面状態検出部は、前記表面状態として、前記貼り合わせ面における電気抵抗、抵抗率、導電率からなる群より選ばれた少なくとも１つを検出し、
   前記制御部は、前記貼り合わせ強度判定部において前記貼り合わせ強度が不適切と判定された基板を、前記格納部に搬送するように、前記搬送部を制御し、
   前記基板貼り合わせ部は、前記貼り合わせ強度判定部において、前記貼り合わせ強度が適切と判定された基板の貼り合わせを行うことを特徴とする基板処理装置。
2. ２枚の基板の貼り合わせ面同士を貼り合わせて１枚の基板を形成する基板処理装置であって、
   貼り合わせを行う前に、基板の貼り合わせ面の表面状態を検出する表面状態検出部と、
   前記検出された表面状態に基づいて貼り合わせ強度を判定する貼り合わせ強度判定部と、
   を備え、
   前記２枚の基板のうちの少なくとも一方はボロンがドープされたシリコン基板であり、
   前記表面状態検出部は、前記表面状態として、前記ボロンがドープされたシリコン基板の貼り合わせ面における電気抵抗、抵抗率、導電率からなる群より選ばれた少なくとも１つを検出することを特徴とする基板処理装置。
3. 前記表面状態検出部と、前記貼り合わせ強度判定部は、前記基板貼り合わせ部に備えられていることを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理装置。
4. 前記貼り合わせ強度判定部は、前記抵抗率が０．１Ωｃｍを超えた場合には、前記貼り合わせ強度に関して適正との判定を行うことを特徴とする請求項２または３に記載の基板処理装置。
5. 前記２枚の基板のうちの少なくとも一方は支持基板であり、
   前記表面状態検出部は、前記支持基板の表面状態を検出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の基板処理装置。
6. ２枚の基板の貼り合わせ面同士を貼り合わせて１枚の基板を形成する貼り合わせ基板の製造方法であって、
   前記基板を格納部に格納する工程と、
   貼り合わせを行う前に、前記２枚の基板のうちの少なくとも一方の基板の貼り合わせ面の表面状態を検出する工程と、
   前記検出された表面状態に基づいて貼り合わせ強度を判定する工程と、
   前記貼り合わせ強度の判定に基づいて、前記基板を貼り合わせる工程、または、前記基板を前記格納部に搬送する工程と、
   を備え、
   前記表面状態を検出する工程において、前記表面状態として、前記貼り合わせ面における電気抵抗、抵抗率、導電率からなる群より選ばれた少なくとも１つを検出し、
   前記貼り合わせ強度を判定する工程において前記貼り合わせ強度が適切と判定された基板を、前記基板の貼り合わせ工程における前記基板の貼り合わせに用い、前記貼り合わせ強度が不適切と判定された基板を前記基板の貼り合わせに用いないように搬送することを特徴とする貼り合わせ基板の製造方法。
7. 前記２枚の基板のうちの少なくとも一方はボロンがドープされたシリコン基板であり、前記貼り合わせ強度を判定する工程において、前記抵抗率が０．１Ωｃｍを超えた場合には、前記貼り合わせ強度に関して適正との判定を行うことを特徴とする請求項６記載の貼り合わせ基板の製造方法。
8. 前記２枚の基板のうちの少なくとも一方は支持基板であり、
   前記表面状態を検出する工程において、前記支持基板の表面状態を検出することを特徴とする請求項６または７に記載の貼り合わせ基板の製造方法。

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