接合装置、接合系统、接合方法和计算机存储介质与流程

(相关申请的交叉引用)

本申请基于2016年11月9日向日本申请的特愿2016-218579号主张优先权，并且在此援引其内容。

本发明涉及一种将基板彼此接合的接合装置、具备该接合装置的接合系统、使用该接合装置的接合方法以及计算机存储介质。

背景技术：

近年来，半导体器件的高集成化不断发展。在将高集成化的多个半导体器件配置在水平面内并将这些半导体器件通过配线连接来进行产品化的情况下，配线长度增长，担心由此而配线的电阻增大、并且配线延迟增大。

因此，提出使用三维地层叠半导体器件的三维集成技术。在该三维集成技术中，使用例如专利文献1所记载的接合系统来进行两张半导体晶圆(以下称作“晶圆”。)的接合。例如，接合系统具有对晶圆的进行接合的表面进行改性的表面改性装置、使由该表面改性装置改性后的晶圆的表面亲水化的表面亲水化装置、将表面在该表面亲水化装置中被亲水化后的晶圆彼此接合的接合装置。在该接合系统中，在表面改性装置中对晶圆的表面进行等离子体处理来对该表面进行改性，并且在表面亲水化装置中向晶圆的表面供给纯水来使该表面亲水化，之后在接合装置中利用范德华力和氢键(分子间力)来将晶圆间相接合。

在上述接合装置中，在使用上卡盘保持一个晶圆(以下称作“上晶圆”。)，并且使用设置于上卡盘的下方的下卡盘保持另一个晶圆(以下称作“下晶圆”。)的状态下，将该上晶圆与下晶圆接合。而且，在像这样将晶圆彼此接合之前，利用移动机构使下卡盘沿水平方向移动，调节下卡盘相对于上卡盘的水平方向位置，并且利用移动机构使下卡盘旋转，调节下卡盘的旋转方向位置(下卡盘的方向)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-18919号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

然而，在上述的专利文献1的接合装置中，当在调节了下卡盘的水平方向位置之后对下卡盘的旋转方向位置进行调节时，根据移动机构的控制精度不同，有时在使下卡盘旋转时其旋转轴在水平方向上发生偏移。于是，下卡盘相对于上卡盘的水平方向位置再次偏移，在将晶圆彼此接合时，有可能上晶圆与下晶圆以偏移的状态接合。因而，晶圆彼此的接合处理具有改善的余地。

本发明是鉴于该点而完成的，其目的在于适当地进行保持第一基板的第一保持部与保持第二基板的第二保持部的位置调节，从而适当地进行基板彼此的接合处理。

用于解决问题的方案

为了实现所述目的，本发明的一个方式为将基板彼此接合的接合装置，其具有：第一保持部，其对第一基板进行抽真空来将该第一基板吸附保持于所述第一保持部的下表面；第二保持部，其设置于所述第一保持部的下方，对第二基板进行抽真空来将该第二基板吸附保持于所述第二保持部的上表面；旋转机构，其使所述第一保持部与所述第二保持部相对旋转；移动机构，其使所述第一保持部与所述第二保持部沿水平方向相对移动；三个位置测量部，所述三个位置测量部设置于通过所述旋转机构进行旋转的所述第一保持部或所述第二保持部，并且测量该第一保持部或第二保持部的位置；以及控制部，其基于所述三个位置测量部的测量结果来控制所述旋转机构和所述移动机构。

根据本发明的一个方式，使用三个位置测量部来测量第一保持部或第二保持部的位置，因此根据这些测量结果来分别计算第一保持部和第二保持部的旋转方向偏心量(偏移量)、x方向偏心量、y方向偏心量，进一步计算第一保持部或第二保持部的旋转方向、x方向、y方向的校正量。然后，基于计算结果来控制旋转机构和移动机构，由此能够适当地调节第一保持部与第二保持部的相对位置。因而，能够在位置调节后适当地进行对被保持于第一保持部的第一基板与被保持于第二保持部的第二基板的接合处理。

基于其它观点的本发明的一个方式为具备所述接合装置的接合系统，该接合系统具备：处理站，其具备所述接合装置；以及搬入搬出站，其能够分别保有多个第一基板、第二基板或将第一基板与第二基板接合而成的重叠基板，并且所述搬入搬出站对所述处理站搬入搬出第一基板、第二基板或重叠基板。而且，所述处理站还具有：表面改性装置，其对第一基板或第二基板的进行接合的表面进行改性；表面亲水化装置，其使由所述表面改性装置改性后的第一基板或第二基板的表面亲水化；以及搬送装置，其用于对所述表面改性装置、所述表面亲水化装置和所述接合装置搬送第一基板、第二基板或重叠基板，在所述接合装置中，将表面在所述表面亲水化装置中被亲水化后的第一基板与第二基板接合。

另外，基于其它观点的本发明的一个方式为使用接合装置来将基板彼此接合的接合方法，所述接合装置具有：第一保持部，其对第一基板进行抽真空来将该第一基板吸附保持于所述第一保持部的下表面；第二保持部，其设置于所述第一保持部的下方，对第二基板进行抽真空来将该第二基板吸附保持于所述第二保持部的上表面；旋转机构，其使所述第一保持部与所述第二保持部相对旋转；移动机构，其使所述第一保持部与所述第二保持部沿水平方向相对移动；以及三个位置测量部，所述三个位置测量部设置于通过所述旋转机构进行旋转的所述第一保持部或所述第二保持部，并且测量该第一保持部或第二保持部的位置。而且，所述接合方法具有以下工序：测量工序，使用所述三个位置测量部来测量所述第一保持部或所述第二保持部的位置；以及位置调节工序，基于所述测量工序中的测量结果来控制所述旋转机构和所述移动机构，调节所述第一保持部与所述第二保持部的相对位置。

另外，基于其它观点的本发明的一个方式为一种可读取的计算机存储介质，可读取的计算机存储介质保存有在作为控制接合装置的控制部的计算机上运行以通过该接合装置执行所述接合方法的程序。

发明的效果

根据本发明，能够适当地进行保持第一基板的第一保持部与保持第二基板的第二保持部的位置调节，从而能够适当地进行基板彼此的接合处理。

附图说明

图1是表示本实施方式所涉及的接合系统的结构概要的俯视图。

图2是表示本实施方式所涉及的接合系统的内部结构的概要的侧视图。

图3是表示上晶圆和下晶圆的结构概要的侧视图。

图4是表示接合装置的结构概要的横截面图。

图5是表示接合装置的结构概要的纵截面图。

图6是表示上卡盘、上卡盘旋转部和下卡盘的结构概要的纵截面图。

图7是表示上卡盘旋转部的结构概要的俯视图。

图8是表示计算上卡盘相对于下卡盘的偏心量时的各尺寸的说明图。

图9是表示晶圆接合处理的主要工序的流程图。

图10是表示按压上晶圆的中心部和下晶圆的中心部来使它们抵接的情形的说明图。

具体实施方式

下面，参照附图来说明本发明的实施方式。此外，并不通过以下所示的实施方式来限定本发明。

<1.接合系统的结构>

首先，对本实施方式所涉及的接合系统的结构进行说明。图1是表示接合系统1的结构概要的俯视图。图2是表示接合系统1的内部结构的概要的侧视图。

在接合系统1中，如图3所示，例如将两张作为基板的晶圆wu、wl接合。下面将配置于上侧的晶圆称作作为第一基板的“上晶圆wu”，将配置于下侧的晶圆称作作为第二基板的“下晶圆wl”。另外，将用于接合上晶圆wu的接合面称作“表面wu1”，将与该表面wu1相反一侧的面称作“背面wu2”。同样地，将用于接合下晶圆wl的接合面称作“表面wl1”，将与该表面wl1相反一侧的面称作“背面wl2”。而且，在接合系统1中，将上晶圆wu和下晶圆wl接合来形成作为重叠基板的重叠晶圆wt。

接合系统1如图1所示具有将搬入搬出站2和处理站3一体连接而成的结构，其中，所述搬入搬出站2用于与例如外部之间搬入搬出能够分别收容多个晶圆wu、wl、多个重叠晶圆wt的盒cu、cl、ct，所述处理站3具备对晶圆wu、wl、重叠晶圆wt实施规定的处理的各种处理装置。

在搬入搬出站2中设置有盒载置台10。在盒载置台10上设置有多个、例如四个盒载置板11。盒载置板11配置为沿水平方向的x方向(图1中的上下方向)排成一列。在与接合系统1的外部之间搬入搬出盒cu、cl、ct时，能够将盒cu、cl、ct载置在这些盒载置板11上。像这样，搬入搬出站2构成为能够保有多个上晶圆wu、多个下晶圆wl、多个重叠晶圆wt。此外，关于盒载置板11的个数，不限定于本实施方式，能够任意地进行设定。另外，可以将一个盒用作异常晶圆的回收用盒。即，也可以设为，将由于各种原因而导致在上晶圆wu与下晶圆wl之间的接合中产生了异常的晶圆个别地收容于某个盒中，以能够将其与其它正常的重叠晶圆wt分离。在本实施方式中，将多个盒ct中的一个盒ct用作异常晶圆的回收用盒，将其它盒ct用作正常的重叠晶圆wt的收容用盒。

在搬入搬出站2中，与盒载置台10相邻地设置有晶圆搬送部20。在晶圆搬送部20中设置有在沿x方向延伸的搬送路径21上移动自如的晶圆搬送装置22。晶圆搬送装置22沿铅垂方向以及绕铅垂轴(θ方向)也移动自如，能够在各盒载置板11上的盒cu、cl、ct与后述的处理站3的第三处理块g3的传送装置50、51之间搬送晶圆wu、wl、重叠晶圆wt。

在处理站3设置有具备各种装置的多个、例如三个处理块g1、g2、g3。例如，在处理站3的正面侧(图1的x方向负方向侧)设置有第一处理块g1，在处理站3的背面侧(图1的x方向正方向侧)设置有第二处理块g2。另外，在处理站3的搬入搬出站2侧(图1的y方向负方向侧)设置有第三处理块g3。

例如在第一处理块g1中配置有对晶圆wu、wl的表面wu1、wl1进行改性的表面改性装置30。在表面改性装置30中，例如在减压气氛下激励作为处理气体的氧气或氮气来将处理气体等离子体化，从而使处理气体离子化。将该氧离子或氮离子照射于晶圆wu、wl的表面wu1、wl1来对表面wu1、wl1进行等离子体处理，从而使表面wu1、wl1改性。

例如在第二处理块g2中，表面亲水化装置40和将晶圆wu、wl接合的接合装置41按照该顺序从搬入搬出站2侧起沿水平方向的y方向排列配置，其中，表面亲水化装置40利用例如纯水使晶圆wu、wl的表面wu1、wl1亲水化并且清洗该表面wu1、wl1。此外，在后文对接合装置41的结构进行叙述。

在表面亲水化装置40中，例如一边使被保持于旋转卡盘的晶圆wu、wl旋转一边向该晶圆wu、wl上供给纯水。于是，供给来的纯水在晶圆wu、wl的表面wu1、wl1上扩散，表面wu1、wl1被亲水化。

例如在第三处理块g3中，如图2所示，按从下到上的顺序分两层设置有晶圆wu、wl、重叠晶圆wt的传送装置50、51。

如图1所示，在由第一处理块g1～第三处理块g3包围的区域中形成有晶圆搬送区域60。在晶圆搬送区域60中例如配置有晶圆搬送装置61。

晶圆搬送装置61具有例如沿铅垂方向、水平方向(y方向、x方向)和绕铅垂轴移动自如的搬送臂61a。晶圆搬送装置61在晶圆搬送区域60内移动，能够将晶圆wu、wl、重叠晶圆wt搬送到周围的第一处理块g1、第二处理块g2及第三处理块g3内的规定装置。

在以上的接合系统1中，如图1所示设置有控制部70。控制部70例如为计算机，并且具有程序保存部(未图示)。在程序保存部中保存有控制接合系统1对晶圆wu、wl、重叠晶圆wt进行的处理的程序。另外，在程序保存部中还保存有用于控制上述各种处理装置、搬送装置等的驱动系统的动作来实现接合系统1中的后述的晶圆接合处理的程序。此外，所述程序可以记录在例如计算机可读取的硬盘(hd)、软盘(fd)、光盘(cd)、磁光盘(mo)、存储卡等可读取到计算机的存储介质h中，并且从该存储介质h安装到控制部70中。

<2.接合装置的结构>

接着，对上述的接合装置41的结构进行说明。

<2-1.接合装置的整体结构>

接合装置41如图4所示那样具有内部能够密闭的处理容器100。在处理容器100的靠晶圆搬送区域60侧的侧面形成有晶圆wu、wl、重叠晶圆wt的搬入搬出口101，在该搬入搬出口101设置有开闭闸102。

处理容器100的内部由内壁103划分为搬送区域t1和处理区域t2。上述的搬入搬出口101在搬送区域t1形成于处理容器100的侧面。另外，在内壁103也形成有晶圆wu、wl、重叠晶圆wt的搬入搬出口104。

在搬送区域t1的y方向正方向侧设置有用于暂时载置晶圆wu、wl、重叠晶圆wt的传送器110。传送器110例如形成为两层，能够同时载置晶圆wu、wl、重叠晶圆wt中的任两个。

在搬送区域t1中设置有晶圆搬送机构111。晶圆搬送机构111如图4和图5所示具有例如沿铅垂方向、水平方向(x方向、y方向)以及绕铅垂轴移动自如的搬送臂111a。而且，晶圆搬送机构111能够在搬送区域t1内、或者搬送区域t1与处理区域t2之间搬送晶圆wu、wl、重叠晶圆wt。

在搬送区域t1的y方向负方向侧设置有调节晶圆wu、wl在水平方向上的朝向的位置调节机构120。位置调节机构120具有基台121和检测部122，所述基台121具备保持晶圆wu、wl并且使该晶圆wu、wl旋转的保持部(未图示)，所述检测部122检测晶圆wu、wl的切口部的位置。而且，在位置调节机构120中，一边使被保持于基台121的晶圆wu、wl旋转一边利用检测部122检测晶圆wu、wl的切口部的位置，由此调节该切口部的位置从而调节晶圆wu、wl在水平方向上的朝向。此外，对在基台121中保持晶圆wu、wl的构造没有特别限定，例如使用销卡盘构造、旋转卡盘构造等各种构造。

另外，在搬送区域t1中设置有使上晶圆wu的表背面反转的反转机构130。反转机构130具有保持上晶圆wu的保持臂131。保持臂131沿水平方向(x方向)延伸。另外，在保持臂131的例如四个部位设置有保持上晶圆wu的保持构件132。

保持臂131被支承于具备例如马达等的驱动部133。通过该驱动部133，保持臂131绕水平轴转动自如。另外，保持臂131以驱动部133为中心转动自如，并且沿水平方向(x方向)移动自如。在驱动部133的下方设置有具备例如马达等的其它驱动部(未图示)。通过该其它驱动部，驱动部133能够沿着沿铅垂方向延伸的支承柱134沿铅垂方向移动。像这样，通过驱动部133，保持于保持构件132的上晶圆wu能够绕水平轴转动并且沿铅垂方向及水平方向移动。另外，被保持于保持构件132的上晶圆wu能够以驱动部133为中心转动，从而在位置调节机构120与后述的上卡盘140之间移动。

在处理区域t2中设置有在下表面吸附保持上晶圆wu的作为第一保持部的上卡盘140、在上表面载置下晶圆wl并且吸附保持该下晶圆wl的作为第二保持部的下卡盘141。下卡盘141构成为设置于上卡盘140的下方，能够与上卡盘140相向地配置。即，被保持于上卡盘140的上晶圆wu与被保持于下卡盘141的下晶圆wl能够相向地配置。

上卡盘140被保持于设置在该上卡盘140的上方的上卡盘旋转部150。上卡盘旋转部150构成为如后述那样使上卡盘140绕铅垂轴旋转。另外，上卡盘旋转部150设置在处理容器100的顶面。

在上卡盘旋转部150设置有对保持于下卡盘141的下晶圆wl的表面wl1进行拍摄的上部摄像部151。即，上部摄像部151与上卡盘140相邻地设置。上部摄像部151例如使用ccd相机。

下卡盘141被支承于设置在该下卡盘141的下方的下卡盘台160。在下卡盘台160设置有对保持于上卡盘140的上晶圆wu的表面wu1进行拍摄的下部摄像部161。即，下部摄像部161与下卡盘141相邻地设置。下部摄像部161例如使用ccd相机。

下卡盘台160被支承于设置在该下卡盘台160的下方的第一下卡盘移动部162，并且第一下卡盘移动部162被支承于支承台163。第一下卡盘移动部162构成为如后述那样使下卡盘141沿水平方向(x方向)移动。第一下卡盘移动部162构成为使下卡盘141沿铅垂方向移动自如。

支承台163安装于一对轨道164、164，该一对轨道164、164设置在该支承台163的下表面侧，并且沿水平方向(x方向)延伸。而且，支承台163构成为通过第一下卡盘移动部162沿着轨道164移动自如。此外，第一下卡盘移动部162例如通过沿着轨道164设置的线性马达(未图示)移动。

一对轨道164、164配置于第二下卡盘移动部165。第二下卡盘移动部165安装于一对轨道166、166，该一对轨道166、166设置在该第二下卡盘移动部165的下表面侧，并且沿水平方向(y方向)延伸。而且，第二下卡盘移动部165构成为沿轨道166移动自如，即构成为使下卡盘141沿水平方向(y方向)移动。第二下卡盘移动部165例如通过沿轨道166设置的线性马达(未图示)移动。一对轨道166、166配置在设置于处理容器100的底面的载置台167上。

此外，在本实施方式中，第一下卡盘移动部162和第二下卡盘移动部165构成本发明的移动机构。

<2-2.上卡盘和上卡盘旋转部的结构>

接着，对接合装置41的上卡盘140和上卡盘旋转部150的详细结构进行说明。

如图6所示，上卡盘140采用销卡盘方式。上卡盘140具有主体部170，该主体部170在俯视时具有上晶圆wu的直径以上的直径。在主体部170的下表面设置有与上晶圆wu的背面wu2接触的多个销171。另外，在主体部170的下表面的外周部设置有外侧肋172，该外侧肋172具有与销171的高度相同的高度，并且支承上晶圆wu的背面wu2的外周部。外侧肋172呈环状设置于多个销171的外侧。

另外，在主体部170的下表面的外侧肋172的内侧设置有内侧肋173，该内侧肋173具有与销171的高度相同的高度，并且支承上晶圆wu的背面wu2。内侧肋173以与外侧肋172呈同心圆状的方式设置为环状。而且，外侧肋172的内侧的区域174(以下有时称作吸引区域174。)被划分为内侧肋173的内侧的第一吸引区域174a和内侧肋173的外侧的第二吸引区域174b。

在主体部170的下表面的第一吸引区域174a中形成有用于对上晶圆wu进行抽真空的第一吸引口175a。第一吸引口175a在第一吸引区域174a中例如形成于四个部位。第一吸引口175a与设置在主体部170的内部的第一吸引管176a连接。并且，第一吸引管176a与第一真空泵177a连接。

另外，在主体部170的下表面的第二吸引区域174b中形成有用于对上晶圆wu进行抽真空的第二吸引口175b。第二吸引口175b在第二吸引区域174b中例如形成于两个部位。第二吸引口175b与设置在主体部170的内部的第二吸引管176b连接。并且第二吸引管176b与第二真空泵177b连接。

而且，分别从吸引口175a、175b对由上晶圆wu、主体部170和外侧肋172围成的吸引区域174a、174b进行抽真空，对吸引区域174a、174b进行减压。此时，吸引区域174a、174b的外部气氛为大气压，因此上晶圆wu被大气压向吸引区域174a、174b侧推压与减压相应的量，从而上晶圆wu被吸附保持于上卡盘140。另外，上卡盘140构成为能够按第一吸引区域174a和第二吸引区域174b对上晶圆wu进行抽真空。

在所述情况下，外侧肋172支承上晶圆wu的背面wu2的外周部，因此上晶圆wu直至外周部都被适当地抽真空。因此，上晶圆wu的整个面吸附保持于上卡盘140，能够减小该上晶圆wu的平面度，使上晶圆wu平坦。

而且，多个销171的高度均匀，因此能够进一步减小上卡盘140的下表面的平面度。像这样使上卡盘140的下表面平坦(减小下表面的平面度)，能够抑制被保持于上卡盘140的上晶圆wu在铅垂方向上的变形。

另外，上晶圆wu的背面wu2是被多个销171支承的，因此在解除上卡盘140对上晶圆wu的抽真空时，该上晶圆wu容易从上卡盘140剥离。

在上卡盘140中，在主体部170的中心部形成有沿厚度方向贯通该主体部170的贯通孔178。该主体部170的中心部与吸附保持于上卡盘140的上晶圆wu的中心部对应。而且，在贯通孔178中插通有后述的推动构件190中的执行部191的前端部。

上卡盘旋转部150具备上卡盘台180，该上卡盘台180如图6和图7所示那样设置于上卡盘140的主体部170的上表面，用于保持该上卡盘140。上卡盘台180的上表面开口，具有中空的圆筒形状，并且具有在俯视时与主体部170大致相同的形状。在上卡盘台180的外周面设置有支承构件181，该支承构件181支承该上卡盘台180，支承构件181安装于处理容器100的顶面。在上卡盘台180的外侧面与支承构件181的内周面之间形成有稍许的间隙。

在上卡盘台180的内部的底面还设置有按压上晶圆wu的中心部的推动构件190。推动构件190具有执行部191和气缸部192。

执行部191利用从电动气动调节器(electro-pneumaticregulator)(未图示)供给的空气来在固定方向上产生固定的压力，能够不取决于压力的作用点的位置地固定地产生该压力。而且，通过来自电动气动调节器的空气，执行部191能够与上晶圆wu的中心部抵接来控制施加于该上晶圆wu的中心部的按压载荷。另外，执行部191的前端部通过来自电动气动调节器的空气插通贯通孔178并沿铅垂方向升降自如。

执行部191被支承于气缸部192。气缸部192能够通过内置有例如马达的驱动部使执行部191沿铅垂方向移动。

如以上那样，推动构件190利用执行部191对按压载荷进行控制，利用气缸部192对执行部191的移动进行控制。而且，推动构件190能够在后述的晶圆wu、wl接合时进行按压以使上晶圆wu的中心部与下晶圆wl的中心部抵接。

如图7所示，在支承构件181设置有使上卡盘台180(和上卡盘140)旋转的旋转机构200。旋转机构200与上卡盘台180的外周面接触，能够通过内置有例如马达等的驱动部使上卡盘台180旋转。

另外，在支承构件181设置有用于固定上卡盘台180的固定部210。固定部210等间隔地设置在上卡盘台180的外周面中的四个部位。各固定部210朝向上卡盘台180的外周面吹送气体，由此对上卡盘台180进行定心，并且固定该上卡盘台180。

另外，在支承构件181中设置有测量上卡盘台180的位置、即上卡盘140的位置的作为位置测量部的线性标尺221～223。线性标尺221～223分别具有设置在上卡盘台180的外周面的标尺221a～223a和用于读取标尺的检测头221b～223b。此外，使用线性标尺221～223测量上卡盘140的位置的方法使用公知的方法。

三个线性标尺221～223中的第一线性标尺221以与旋转机构200在上卡盘台180的中心线上相向的方式设置。另外，第二线性标尺222和第三线性标尺223分别设置在与第一线性标尺221所成的中心角为90度的位置，并且第二线性标尺222和第三线性标尺223以在上卡盘台180的中心线上彼此相向的方式设置。即，第一线性标尺221与第二线性标尺222之间的间隔同第一线性标尺221与第三线性标尺223之间的间隔相等。

此外，在本实施方式中使用线性标尺来作为位置测量部，但能够测量上卡盘140的位置即可，不限定于此。例如，可以使用位移计来作为位置测量部。

<2-3.上卡盘的位置调节>

第一线性标尺221与伺服放大器(未图示)连接，并且伺服放大器与控制部70连接。即，第一线性标尺221被用于伺服控制(全闭环控制)，该第一线性标尺221的测量结果如后述的那样被用于调节上卡盘140绕铅垂轴的旋转方向(θ方向)的位置。

另外，第二线性标尺222和第三线性标尺223分别与控制部70连接。三个线性标尺221～223的测量结果如后述的那样被用于调节上卡盘140在水平方向(x方向和y方向)上的位置，并且根据情况被用于调节上卡盘140的旋转方向(θ方向)的位置。具体地说，根据三个线性标尺221～223的测量结果来计算上卡盘140相对于下卡盘141的偏心量(偏移量)，以调节上卡盘140的这些位置。

在此，对上述的上卡盘140的偏心量的计算方法进行说明。图8是表示计算上卡盘140的偏心量时的各尺寸的说明图。在图8中，符号140a为没有偏心的、即准确的位置的上卡盘140的中心点，140b表示发生了偏心的上卡盘140的中心点。三个线性标尺221～223的测量结果l1～l3分别由下述式(1)～(3)来表示。此外，线性标尺221～223的测量结果l1～l3为顺时针地计数而得到的编码器值(绝对值)。

l1＝y+rθ…(1)

l2＝-x+rθ…(2)

l3＝x+rθ…(3)

其中，

l1：第一线性标尺221的编码器值

l2：第二线性标尺222的编码器值

l3：第三线性标尺223的编码器值

x：上卡盘140相对于下卡盘141在x方向上的偏心量

y：上卡盘140相对于下卡盘141在y方向上的偏心量

θ：上卡盘140相对于下卡盘141的旋转方向偏心量(旋转量)

r：上卡盘140的半径

当将上述(1)～(3)分别整理为x、y、θ时，导出下述式(4)～(6)。

x＝(l3-l2)/2…(4)

y＝l1-(l3+l2)/2…(5)

θ＝(l3+l2)/2r…(6)

<2-4.下卡盘的结构>

接着，对接合装置41的下卡盘141的详细结构进行说明。

如图6所示，下卡盘141与上卡盘140同样地采用销卡盘方式。下卡盘141具有主体部230，该主体部230俯视时具有下晶圆wl的直径以上的直径。在主体部230的上表面设置有与下晶圆wl的背面wl2接触的多个销231。另外，在主体部230的上表面的外周部设置有外侧肋232，该外侧肋232具有与销231的高度相同的高度，用于支承下晶圆wl的背面wl2的外周部。外侧肋232以环状设置于多个销231的外侧。

另外，在主体部230的上表面中，在外侧肋232的内侧设置有内侧肋233，该内侧肋233具有与销231的高度相同的高度，用于支承下晶圆wl的背面wl2。内侧肋233以与外侧肋232呈同心圆状的方式设置为环状。而且，外侧肋232的内侧的区域234(以下有时称作吸引区域234。)被划分为靠内侧肋233的内侧的第一吸引区域234a和靠内侧肋233的外侧的第二吸引区域234b。

在主体部230的上表面中，在第一吸引区域234a形成有用于对下晶圆wl进行抽真空的第一吸引口235a。第一吸引口235a在第一吸引区域234a例如形成于一个部位。第一吸引口235a与设置在主体部230的内部的第一吸引管236a连接。并且，第一吸引管236a与第一真空泵237a连接。

另外，在主体部230的上表面中，在第二吸引区域234b形成有用于对下晶圆wl进行抽真空的第二吸引口235b。第二吸引口235b在第二吸引区域234b中例如形成于两个部位。第二吸引口235b与设置在主体部230的内部的第二吸引管236b连接。并且，第二吸引管236b与第二真空泵237b连接。

而且，分别从吸引口235a、235b对由下晶圆wl、主体部230和外侧肋232围成的吸引区域234a、234b进行抽真空，对吸引区域234a、234b进行减压。此时，吸引区域234a、234b的外部的气氛为大气压，因此下晶圆wl被大气压向吸引区域234a、234b侧推压与减压相应的量，下晶圆wl被吸附保持于下卡盘141。另外，下卡盘141构成为能够按第一吸引区域234a和第二吸引区域234b对下晶圆wl进行抽真空。

在所述情况下，外侧肋232支承下晶圆wl的背面wl2的外周部，因此下晶圆wl直至外周部都被适当地抽真空。因此，下晶圆wl的整个面被吸附保持于下卡盘141，能够减小该下晶圆wl的平面度，使下晶圆wl平坦。

而且，多个销231的高度均匀，因此能够进一步减小下卡盘141的上表面的平面度。像这样使下卡盘141的上表面平坦(减小上表面的平坦度)，从而能够抑制被保持于下卡盘141的下晶圆wl在铅垂方向的变形。

另外，下晶圆wl的背面wl2被多个销231支承，因此在解除下卡盘141对下晶圆wl的抽真空时，该下晶圆wl容易从下卡盘141剥离。

在下卡盘141，在主体部230的中心部附近的例如三个部位形成有沿厚度方向贯通该主体部230的贯通孔(未图示)。而且，在贯通孔中插通设置于第一下卡盘移动部162的下方的升降销。

在主体部230的外周部设置有防止晶圆wu、wl、重叠晶圆wt从下卡盘141飞出或滑落的引导构件(未图示)。引导构件等间隔地设置在主体部230的外周部的多个部位、例如四个部位。

此外，由上述的控制部70来控制接合装置41中的各部的动作。

<3.接合处理方法>

接着，对使用如上述那样构成的接合系统1进行的晶圆wu、wl的接合处理方法进行说明。图9为表示所述晶圆接合处理的主要工序的例子的流程图。

首先，将收容了多张上晶圆wu的盒cu、收容了多张下晶圆wl的盒cl、以及空的盒ct载置于搬入搬出站2的规定的盒载置板11。之后，由晶圆搬送装置22取出盒cu内的上晶圆wu，并且搬送到处理站3的第三处理块g3的传送装置50。

接着，由晶圆搬送装置61将上晶圆wu搬送到第一处理块g1的表面改性装置30。在表面改性装置30中，在规定的减压气氛下激励作为处理气体的氧气或氮气来将处理气体等离子体化，从而使处理气体离子化。将该氧离子或氮离子照射于上晶圆wu的表面wu1来对该表面wu1进行等离子体处理。而且，上晶圆wu的表面wu1被改性(图9的工序s1)。

接着，由晶圆搬送装置61将上晶圆wu搬送到第二处理块g2的表面亲水化装置40。在表面亲水化装置40中，一边使被保持于旋转卡盘的上晶圆wu旋转一边向该上晶圆wu上供给纯水。于是，供给来的纯水在上晶圆wu的表面wu1上扩散，在表面改性装置30中被改性的上晶圆wu的表面wu1附着羟基(硅烷醇基)使得该表面wu1被亲水化。另外，利用该纯水来清洗上晶圆wu的表面wu1(图9的工序s2)。

接着，由晶圆搬送装置61将上晶圆wu搬送到第二处理块g2的接合装置41。由晶圆搬送机构111经由传送器110将被搬入到接合装置41的上晶圆wu搬送到位置调节机构120。然后，由位置调节机构120来调节上晶圆wu在水平方向上的朝向(图9的工序s3)。

之后，将上晶圆wu从位置调节机构120交接到反转机构130的保持臂131。接着，在搬送区域t1中，通过使保持臂131反转来使上晶圆wu的表背面反转(图9的工序s4)。即，上晶圆wu的表面wu1朝向下方。

之后，反转机构130的保持臂131以驱动部133为中心转动，移动到上卡盘140的下方。然后，将上晶圆wu从反转机构130交接到上卡盘140。使上晶圆wu的背面wu2吸附保持于上卡盘140(图9的工序s5)。具体地说，使真空泵177a、177b动作，在吸引区域174a、174b中经由吸引口175a、175b对上晶圆wu进行抽真空，从而将上晶圆wu吸附保持于上卡盘140。

在对上晶圆wu进行上述的工序s1～s5的处理的期间，接着该上晶圆wu之后进行对下晶圆wl的处理。首先，由晶圆搬送装置22取出盒cl内的下晶圆wl，并且搬送到处理站3的传送装置50。

接着，由晶圆搬送装置61将下晶圆wl搬送至表面改性装置30，对下晶圆wl的表面wl1进行改性(图9的工序s6)。此外，工序s6中的对下晶圆wl的表面wl1的改性与上述的工序s1相同。

之后，由晶圆搬送装置61将下晶圆wl搬送到表面亲水化装置40，来使下晶圆wl的表面wl1亲水化并且对该表面wl1进行清洗(图9的工序s7)。此外，工序s7中的对下晶圆wl的表面wl1的亲水化及清洗与上述的工序s2相同。

之后，由晶圆搬送装置61将下晶圆wl搬送到接合装置41。由晶圆搬送机构111经由传送器110将被搬入到接合装置41的下晶圆wl搬送到位置调节机构120。然后，由位置调节机构120来调节下晶圆wl在水平方向上的朝向(图9的工序s8)。

之后，由晶圆搬送机构111将下晶圆wl搬送到下卡盘141，将该下晶圆wl的背面wl2吸附保持于下卡盘141(图9的工序s9)。具体地说，使真空泵237a、237b动作，在吸引区域234a、234b中经由吸引口235a、235b对下晶圆wl进行抽真空，将下晶圆wl吸附保持于下卡盘141。

接着，进行对被保持于上卡盘140的上晶圆wu与被保持于下卡盘141的下晶圆wl的位置调节。

首先，使用上部摄像部151和下部摄像部161来进行对上晶圆wu和下晶圆wl的旋转方向位置(在水平方向上的朝向)的初始调节。具体地说，通过第一下卡盘移动部162和第二下卡盘移动部165使下卡盘141沿水平方向(x方向和y方向)移动，使用上部摄像部151顺次拍摄下晶圆wl的表面wl1上的预先决定的基准点(例如外周部的两点)。同时，使用下部摄像部161顺次拍摄上晶圆wu的表面wu1上的预先决定的基准点(例如外周部的两点)。将拍摄得到的图像输出至控制部70。在控制部70中，基于由上部摄像部151拍摄得到的图像和由下部摄像部161拍摄得到的图像来利用旋转机构200使上卡盘140旋转至使上晶圆wu的基准点与下晶圆wl的基准点彼此对准这样的位置、即上晶圆wu与下晶圆wl的朝向对准这样的位置。然后，对上晶圆wu和下晶圆wl的旋转方向位置进行初始调节(图9的工序s10)。

在此，利用上部摄像部151和下部摄像部161的位置调节只在该工序s10中进行，如后所述后续的工序s11、s12中的位置调节使用线性标尺221～223来进行。尤其在工序s11中，使用第一线性标尺221来调节上卡盘140的旋转方向位置，但是利用该第一线性标尺221无法把握被保持于上卡盘140的上晶圆wu和被保持于下卡盘141的下晶圆wl的旋转方向的初始状态。因此，在上述的工序s10中对上晶圆wu和下晶圆wl的旋转方向位置进行初始调节。

在工序s10之后，使用第一线性标尺221来测量上卡盘140的位置。将第一线性标尺221的测量结果、即第一线性标尺221的编码器值l1输出至控制部70。在控制部70中，基于该第一线性标尺221的编码器值l1来计算上卡盘140的旋转方向的校正量，并以此控制旋转机构200，以使上卡盘140相对于下卡盘141的旋转方向偏心量θ处于规定的阈值内、例如处于±0.2[μrad]。然后，利用旋转机构200使上卡盘140旋转校正量，由此调节上卡盘140相对于下卡盘141的旋转方向位置(图9的工序s11)。

在工序s11中，使用处于距旋转机构200最远的位置的第一线性标尺221。例如在上卡盘140与下卡盘141在旋转方向上发生偏移的情况下，第一线性标尺221的编码器值l1受该偏移的影响比例如第二线性标尺222的编码器值l2、第三线性标尺223的编码器值l3受该偏移的影响大。因而，能够更加适当地调节上卡盘140在旋转方向上的位置。

另外，在工序s11中，在利用旋转机构200使上卡盘140旋转时，利用固定部210对上卡盘台180进行定心。

此外，在工序s11中，当然也可以控制旋转机构200，使上卡盘140的旋转方向偏心量θ为零。另外，在第一线性标尺221的测量结果为第一线性标尺221的编码器值l1进入规定的阈值内的情况下，无需利用旋转机构200使上卡盘140旋转。

在以上的工序s11中，在利用旋转机构200使上卡盘140旋转时，如图8所示，有时上卡盘140的中心点(旋转轴)在水平方向上从140a偏移到140b。例如，在旋转机构200的控制精度低的情况下，上卡盘140的中心点在水平方向上发生偏移。另外，通过来自四个固定部210的气体对上卡盘140进行了定心，但是根据来自这些固定部210的气体平衡的不同而上卡盘140的中心点在水平方向上发生偏移。

因此，接着对上卡盘140的水平方向位置进行调节。具体地说，首先使用三个线性标尺221～223来测量上卡盘140的位置。将三个线性标尺221～223的测量结果、即三个线性标尺221～223的编码器值l1～l3输出至控制部70。在控制部70中，基于这些线性标尺221～223的编码器值l1～l3来根据下述式(4)～(6)分别计算上卡盘140相对于下卡盘141的x方向偏心量x、上卡盘140相对于下卡盘141的y方向偏心量y、上卡盘140相对于下卡盘141的旋转方向偏心量θ。

x＝(l3-l2)/2…(4)

y＝l1-(l3+l2)/2…(5)

θ＝(l3+l2)/2r…(6)

并且，在控制部70中，计算上卡盘140的水平方向(x方向和y方向)上的校正量，并且控制第一下卡盘移动部162和第二下卡盘移动部165，以使这些上卡盘140的x方向偏心量x、上卡盘140的y方向偏心量y处于规定的阈值内、例如为1μm。然后，通过第一下卡盘移动部162和第二下卡盘移动部165使上卡盘140在水平方向(x方向和y方向)上移动校正量，由此调节上卡盘140相对于下卡盘141的水平方向位置(图9的工序s12)。

在工序s12中，由于第一线性标尺221与第二线性标尺222之间的间隔同第一线性标尺221与第三线性标尺223之间的间隔相等，因此能够如上述(4)～(6)那样使用简单的式子。在此，例如在这些间隔不同的情况下，计算上卡盘140的偏心量的式子将变得复杂，其控制也变得复杂。因而，在本实施方式中，能够通过简单的控制来调节上卡盘140的水平方向位置。

此外，在工序s12中，当然可以控制第一下卡盘移动部162和第二下卡盘移动部165，以使上卡盘140的x方向偏心量x和y方向偏心量y分别为零。另外，在三个线性标尺221～223的测量结果为线性标尺221～223的编码器值l1～l3分别进入规定的阈值内的情况下，无需利用第一下卡盘移动部162和第二下卡盘移动部165使上卡盘140在水平方向上移动。

此外，在本实施方式的工序s12中，调节了上卡盘140的水平方向位置，但例如在通过上述式(6)计算出的上卡盘140的旋转方向偏心量θ不处于规定的阈值内、例如不处于±0.2[μrad]的情况下，可以进一步调节上卡盘140的旋转方向位置。具体地说，在控制部70中，基于上卡盘140的旋转方向偏心量θ来计算上卡盘140的旋转方向的校正量。然后，利用旋转机构200使上卡盘140旋转校正量，由此调节上卡盘140相对于下卡盘141的旋转方向位置。

通过进行以上的工序s10～s12，进行上卡盘140和下卡盘141的位置调节，从而调节被保持于该上卡盘140的上晶圆wu和被保持于下卡盘141的下晶圆wl的旋转方向位置和水平方向位置。

之后，利用第一下卡盘移动部162使下卡盘141向铅垂上方移动，进行上卡盘140与下卡盘141的铅垂方向位置的调节，从而进行被保持于该上卡盘140的上晶圆wu与被保持于下卡盘141的下晶圆wl的铅垂方向位置的调节(图9的工序s13)。然后，上晶圆wu与下晶圆wl在规定的位置相向地配置。

接着，进行被保持于上卡盘140的上晶圆wu与被保持于下卡盘141的下晶圆wl的接合处理。

首先，如图10所示通过推动构件190的气缸部192使执行部191下降。于是，伴随该执行部191的下降，上晶圆wu的中心部被按压而下降。此时，通过从电动气动调节器供给的空气，对执行部191施加规定的按压载荷。然后，利用推动构件190进行按压以使上晶圆wu的中心部与下晶圆wl的中心部抵接(图9的工序s14)。此时，停止第一真空泵177a的工作，从而停止第一吸引区域174a中的第一吸引口175a对上晶圆wu的抽真空，并且使第二真空泵177b依旧工作，从第二吸引口175b对第二吸引区域174b进行抽真空。而且，在利用推动构件190按压上晶圆wu的中心部时，也能够利用上卡盘140来保持上晶圆wu的外周部。

于是，被按压的上晶圆wu的中心部与下晶圆wl的中心部之间开始接合(图10中的粗线部)。即，由于上晶圆wu的表面wu1和下晶圆wl的表面wl1在工序s1、s6中分别被改性，因此首先在表面wu1、wl1间产生范德华力(分子间力)，使得该表面wu1、wl1彼此接合。并且，上晶圆wu的表面wu1和下晶圆wl的表面wl1在工序s2、s7中分别被亲水化，因此表面wu1、wl1间的亲水基产生氢键键合(分子间力)，使得表面wu1、wl1彼此牢固地接合。

之后，在利用推动构件190按压上晶圆wu的中心部和下晶圆wl的中心部的状态下停止第二真空泵177b的工作，从而停止第二吸引区域174b中的第二吸引口175b对上晶圆wu的抽真空。于是，上晶圆wu向下晶圆wl上下落。而且，上晶圆wu顺次向下晶圆wl上下落从而与该下晶圆wl抵接，基于上述的表面wu1、wl1间的范德华力和氢键的接合顺次扩展。这样，上晶圆wu的表面wu1与下晶圆wl的表面wl1整面地抵接，由此上晶圆wu与下晶圆wl接合(图9的工序s15)。

在该工序s15中，上晶圆wu的背面wu2被多个销171支承，因此在解除上卡盘140对上晶圆wu的抽真空时，该上晶圆wu容易从上卡盘140剥离。因此，上晶圆wu与下晶圆wl之间的接合的扩展(接合波(bondingwave))为正圆状，使得上晶圆wu与下晶圆wl适当地接合。

之后，使推动构件190的执行部191上升至上卡盘140。另外，停止真空泵237a、237b的工作，从而停止吸引区域234中的对下晶圆wl的抽真空，停止下卡盘141对下晶圆wl的吸附保持。此时，由于下晶圆wl的背面wl2被多个销231支承，因此在解除下卡盘141对下晶圆wl的抽真空时，该下晶圆wl容易从下卡盘141剥离。

由晶圆搬送装置61将上晶圆wu和下晶圆wl接合而成的重叠晶圆wt搬送到传送装置51，之后由搬入搬出站2的晶圆搬送装置22搬送到规定的盒载置板11的盒ct。这样，晶圆wu、wl的一系列的接合处理结束。

根据以上的实施方式，在工序s11中使用第一线性标尺221的测量结果来调节上卡盘140相对于下卡盘141的旋转方向位置。此时，通过使用处于距旋转机构200最远的位置的第一线性标尺221，与使用其它的线性标尺222、223相比，能够适当地把握上卡盘140与下卡盘141在旋转方向上的偏移，从而能够适当地调节该上卡盘140的旋转方向位置。

并且，在工序s12中，使用三个线性标尺221～223的测量结果来调节上卡盘140相对于下卡盘141的水平方向位置。因而，即使在工序s11中调节上卡盘140的旋转方向位置时该上卡盘140的水平方向位置发生偏移，也能够在工序s12中校正上卡盘140的水平方向位置来适当地进行调节。

另外，在该工序s12中，在上卡盘140的旋转方向偏心量θ不处于规定的阈值内的情况下，能够适当地调节上卡盘140的旋转方向位置。

如上所述，在工序s11、s12中，能够适当地调节上卡盘140与下卡盘141的相对位置，因此能够适当地进行对被保持于该上卡盘140的上晶圆wu与被保持于下卡盘141的下晶圆wl的接合处理。

在此，以往，在工序s10中使用上部摄像部151和下部摄像部161进行对上晶圆wu和下晶圆wl的位置调节之后还进行位置调节的情况下，再次使用上部摄像部151和下部摄像部161，在位置调节上耗费时间。相对于此，在本实施方式中，在工序s11、s12中使用线性标尺221～223来进行位置调节，因此能够在短时间内进行位置调节。因而，能够提高晶圆接合处理的生产率。

另外，本实施方式的接合系统1具备表面改性装置30、表面亲水化装置40和接合装置41，因此能够在一个系统内高效地进行晶圆wu、wl间的接合。因而，能够进一步提高晶圆接合处理的生产率。

<4.其它实施方式>

接着对本发明的其它实施方式进行说明。

在以上的实施方式的接合装置41中，第二线性标尺222和第三线性标尺223分别设置在与第一线性标尺221所成的中心角为90度的位置，所述第二线性标尺222和第三线性标尺223以在上卡盘台180的中心线上彼此相向的方式设置，但该第二线性标尺222和第三线性标尺223的配置不限定于此。第二线性标尺222和第三线性标尺223设置为第一线性标尺221与第二线性标尺222之间的间隔同第一线性标尺221与第三线性标尺223之间的间隔相等即可，可以分别设置在与第一线性标尺221所成的中心角为与90度不同的角度的位置、例如为45度等的位置。即使像这样使中心角为90度以外的角度，如果上述的间隔相等，则也能够如上述式(4)～(6)那样使用简单的式子来计算上卡盘140的偏心量，从而能够通过简单的控制来进行对上卡盘140的位置调节。

另外，在以上的实施方式的接合装置41中，上卡盘140构成为能够旋转，但可以使下卡盘141构成为能够旋转。在所述情况下，三个线性标尺221～223设置于下卡盘141。另外，可以使上卡盘140和下卡盘141这两方都构成为能够旋转，在所述情况下，三个线性标尺221～223设置于上卡盘140和下卡盘141中的任一个。

另外，在以上的实施方式的接合装置41中，构成为下卡盘141能够沿水平方向移动，但可以构成为使上卡盘140能够沿水平方向移动，或者也可以构成为能够使上卡盘140和下卡盘141这两方沿水平方向移动。同样地，构成为使下卡盘141能够沿铅垂方向移动，但可以构成为使上卡盘140能够沿铅垂方向移动，或者也可以构成为能够使上卡盘140和下卡盘141这两方沿铅垂方向移动。

另外，在以上的实施方式的接合系统1中，也可以在利用接合装置41将晶圆wu、wl接合之后，进一步以规定的温度对接合而成的重叠晶圆wt进行加热(退火处理)。通过对重叠晶圆wt进行所述的加热处理，能够使接合界面更牢固地结合。

以上参照附图来说明了本发明的优选实施方式，但本发明不限定于所述的例子。显而易见的是，本领域人员能够在权利要求书所记载的思想范畴内想到各种变更例或修正例，应该明白的是，这些变更例或修正例当然也属于本发明的技术范围。本发明不限于该例，能够采用各种方式。本发明也能够应用于基板为晶圆以外的fpd(平板显示器)、光掩模用的掩膜版(maskreticle)等其它基板的情况。

附图标记说明

1：接合系统；2：搬入搬出站；3：处理站；30：表面改性装置；40：表面亲水化装置；41：接合装置；61：晶圆搬送装置；70：控制部；140：上卡盘；141：下卡盘；150：上卡盘旋转部；162：第一下卡盘移动部；165：第二下卡盘移动部；200：旋转机构；221：第一线性标尺；222：第二线性标尺；223：第三线性标尺；wu：上晶圆；wl：下晶圆；wt：重叠晶圆。