JP6752134B2 - 表面改質装置および接合システム - Google Patents

Description

開示の実施形態は、表面改質装置および接合システムに関する。

従来、半導体ウェハ等の基板同士を接合する手法として、基板の接合される表面を改質し、改質された基板の表面を親水化し、親水化された基板同士をファンデルワールス力および水素結合（分子間力）によって接合する手法が知られている（特許文献１参照）。

基板の表面改質は、表面改質装置を用いて行われる。表面改質装置は、基板を保持し、保持した基板の表面に処理ガスのプラズマを照射することによって基板の表面を改質する。基板の保持には、静電チャックが用いられる。静電チャックは、ステージである下部電極の上面中央部に載置される。

また、静電チャックの周囲には、基板の表面におけるプラズマ処理の均一性を向上させるための環状のフォーカスリングが設けられる。

フォーカスリングは、静電チャックに覆われない下部電極の外周部を覆うように設けられるため、下部電極の外周部がプラズマに曝されてダメージを受けることを防止することができる。

特開２０１２−４９２６６号公報

しかしながら、従来技術では、静電チャックとフォーカスリングとの隙間からプラズマが進入して下部電極にダメージを与えるおそれがあった。

このように、従来技術には、ステージをプラズマから保護するという点でさらなる改善の余地がある。

実施形態の一態様は、ステージをプラズマから保護することができる表面改質装置および接合システムを提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る表面改質装置は、基板における他の基板との接合面を処理ガスのプラズマによって改質する表面改質装置である。本実施形態に係る表面改質装置は、内部を密閉可能な処理容器と、処理容器内に処理ガスのプラズマを発生させるプラズマ発生機構と、処理容器内に配置されるステージと、ステージ上に載置されるステージカバーとを備える。ステージカバーは、載置部と、環状のフォーカスリング部とを備える。載置部は、基板と対向する載置面と載置面から突出する少なくとも３つの突起とを有し、少なくとも３つの突起を用いて基板を載置面から浮かせた状態で支持する。フォーカスリング部は、載置部と同一の材料を用いて載置部と一体的に形成され、載置部の外周部に配置されて、少なくとも３つの突起に支持された基板の外周を取り囲む。

実施形態の一態様によれば、ステージをプラズマから保護することができる。

図１は、実施形態に係る接合システムの構成を示す模式平面図である。 図２は、実施形態に係る接合システムの構成を示す模式側面図である。 図３は、上ウェハおよび下ウェハの模式側面図である。 図４は、表面改質装置の構成を示す模式断面図である。 図５Ａは、ステージカバーの模式斜視断面図である。 図５Ｂは、ステージカバーの模式平面図である。 図５Ｃは、第１貫通口周辺の拡大模式断面図である。 図６は、接合装置の構成を示す模式平面図である。 図７は、接合装置の構成を示す模式側面図である。 図８は、位置調節機構の構成を示す模式側面図である。 図９は、反転機構の構成を示す模式平面図である。 図１０は、反転機構の構成を示す模式側面図（その１）である。 図１１は、反転機構の構成を示す模式側面図（その２）である。 図１２は、保持アームおよび保持部材の構成を示す模式側面図である。 図１３は、接合装置の内部構成を示す模式側面図である。 図１４は、上チャックおよび下チャックの構成を示す模式側面図である。 図１５は、上チャックを下方から見た場合の模式平面図である。 図１６は、下チャックを上方から見た場合の模式平面図である。 図１７は、接合システムが実行する処理の処理手順の一部を示すフローチャートである。 図１８Ａは、接合装置の動作説明図（その１）である。 図１８Ｂは、接合装置の動作説明図（その２）である。 図１８Ｃは、接合装置の動作説明図（その３）である。 図１８Ｄは、接合装置の動作説明図（その４）である。 図１８Ｅは、接合装置の動作説明図（その５）である。 図１８Ｆは、接合装置の動作説明図（その６）である。 図１８Ｇは、接合装置の動作説明図（その７）である。 図１８Ｈは、接合装置の動作説明図（その８）である。 図１９Ａは、第１変形例に係るステージカバーの構成を示す拡大模式断面図である。 図１９Ｂは、第２変形例に係るステージカバーの構成を示す拡大模式断面図である。 図１９Ｃは、第３変形例に係るステージカバーの構成を示す拡大模式断面図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する接合システムの実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

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、鉛直上向きをＺ軸の正方向とする直交座標系を示す場合がある。

＜１．接合システムの構成＞
まず、本実施形態に係る接合システムの構成について、図１〜図３を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る接合システムの構成を示す模式平面図であり、図２は、同模式側面図である。また、図３は、上ウェハおよび下ウェハの模式側面図である。

図１に示す本実施形態に係る接合システム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ウェハＴを形成する（図３参照）。

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等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」と記載する。また、これらを総称する場合、「ウェハＷ」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。

また、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を処理ガスのプラズマによって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ＳｉＯ２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、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を接合する。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内の所定の装置に上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴを搬送する。

また、図１に示すように、接合システム１は、制御装置３００を備える。制御装置３００は、接合システム１の動作を制御する。かかる制御装置３００は、例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。記憶部には、接合処理等の各種処理を制御するプログラムが格納される。制御部は記憶部に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって接合システム１の動作を制御する。

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３００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）、メモリカード等がある。

＜２．表面改質装置の構成＞
次に、上述した表面改質装置３０の構成について図４を参照して説明する。図４は、表面改質装置３０の構成を示す模式断面図である。

図４に示すように、表面改質装置３０は、内部を密閉可能な処理容器７０を有する。処理容器７０の搬送領域６０（図１参照）側の側面には、上ウェハＷ１または下ウェハＷ２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が設けられる。

処理容器７０の内部には、ステージ８０が配置される。ステージ８０は、たとえば下部電極であり、例えばアルミニウムなどの導電性材料で構成される。ステージ８０の下方には、例えばモータ等を備えた複数の駆動部８１が設けられる。複数の駆動部８１は、ステージ８０を昇降させる。

ステージ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が配置される。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。

ステージ８０の下面には、導体で形成された給電棒１０４が接続される。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の電源としての第１の高周波電源１０６が接続される。プラズマ処理時には、第１の高周波電源１０６から、例えば４００ｋＨｚの高周波電圧が、ステージ８０に印加される。

処理容器７０の内部には、上部電極１１０が配置される。ステージ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。ステージ８０の上面と上部電極１１０の下面の間隔は、駆動部８１により調整される。

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の電源としての第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４０ｋＨｚ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から下部電極であるステージ８０に、第２の高周波電源１１２から上部電極１１０にそれぞれ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発生する。

本実施形態において、下部電極としてのステージ８０、給電棒１０４、整合器１０５、第１の高周波電源１０６、上部電極１１０、整合器１１１、第２の高周波電源１１２は、処理容器７０内に処理ガスのプラズマを発生させるプラズマ発生機構の一例である。なお、第１の高周波電源１０６および第２の高周波電源１１２は、後述する制御装置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、内部に処理ガスや除電用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、処理ガスや除電用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や除電用ガスは、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。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。また、除電用ガスには、例えば窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスが用いられる。

中空部１２０の内部には、処理ガスや除電用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の内部に処理ガスや除電用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。本実施形態において、中空部１２０、ガス供給管１２１、ガス供給源１２２、供給機器群１２３、バッフル板１２４及びガス噴出口１２５は、ガス供給機構の一例である。

処理容器７０には、吸気口１３０が形成される。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が接続される。本実施形態において、吸気口１３０、真空ポンプ１３１及び吸気管１３２は、減圧機構の一例である。

ステージ８０の上面すなわち上部電極１１０との対向面は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２よりも大きい径を有する平面視円形の水平面である。かかるステージ８０の上面にはステージカバー９０が載置され、上ウェハＷ１または下ウェハＷ２は、かかるステージカバー９０上に載置される。

ここで、従来の表面改質装置では、下部電極の上面に静電チャックを設け、静電チャックを用いて基板を吸着保持した状態でプラズマ処理を行っていた。しかしながら、静電チャックは高価であるため製造コストの面で不利である。

一方、表面改質処理の目的は、基板の表面を改質することであるため、基板の表面を微細加工するエッチング処理等と比べて、基板の位置ずれを防止することに関して高い精度は要求されない。

そこで、本実施形態に係る表面改質装置３０は、静電チャックに代えて、基板を吸着せずに載置するステージカバー９０を備える構成とした。

また、従来の表面改質装置では、基板の裏面へのゴミ等の転写を抑制するという点で更なる改善の余地があった。

そこで、本実施形態に係る表面改質装置３０では、基板の裏面へのゴミ等の転写を抑制するために、ステージカバー９０の上面に少なくとも３つの突起９１ｂを設け、これらの突起９１ｂにより上ウェハＷ１または下ウェハＷ２を支持することで、上ウェハＷ１または下ウェハＷ２の裏面と載置面との接触面積を低減させることとした。

また、従来の表面改質装置において、静電チャックの周囲には、基板の表面におけるプラズマ処理の均一性を向上させるための環状のフォーカスリングが設けられていた。フォーカスリングは、静電チャックに覆われない下部電極の外周部を覆うように設けられるため、下部電極の外周部がプラズマに曝されてダメージを受けることを防止することができる。

しかしながら、従来の表面改質装置では、静電チャックとフォーカスリングとは別部材として設けられていたため、静電チャックとフォーカスリングとの隙間からプラズマが進入して下部電極にダメージを与えるおそれがあった。

そこで、本実施形態に係るステージカバー９０は、基板の載置部９１とフォーカスリング部９２とが一体的に形成された構成とした。

以下、本実施形態に係るステージカバー９０の構成について図５Ａ〜図５Ｃを参照して説明する。図５Ａは、ステージカバー９０の模式斜視断面図であり、図５Ｂは、ステージカバー９０の模式平面図である。また、図５Ｃは、第１貫通口周辺の拡大模式断面図である。なお、図５Ａには、図５Ｂに示すＡ−Ａ線矢視の模式断面斜視図を示している。また、図５Ｃには、図５Ａに示すＨ部の拡大模式断面図を示している。

図５Ａおよび図５Ｂに示すように、ステージカバー９０は、載置部９１と、フォーカスリング部９２と、複数の貫通口カバー部材９３とを備える。

載置部９１、フォーカスリング部９２および複数の貫通口カバー部材９３は、同一の材料を用いて形成される。具体的には、載置部９１、フォーカスリング部９２および複数の貫通口カバー部材９３は、石英で形成される。

なお、載置部９１、フォーカスリング部９２および複数の貫通口カバー部材９３は、石英以外の材料で形成されてもよい。たとえば、載置部９１、フォーカスリング部９２および複数の貫通口カバー部材９３は、シリコンで形成されてもよい。

載置部９１、フォーカスリング部９２および複数の貫通口カバー部材９３のうち、載置部９１およびフォーカスリング部９２は、一体的に形成される。たとえば、載置部９１およびフォーカスリング部９２は、単一の石英を切削加工することにより形成することができる。一方、貫通口カバー部材９３は、載置部９１およびフォーカスリング部９２とは別体に形成される。

載置部９１は、上ウェハＷ１または下ウェハＷ２よりも大径かつステージ８０よりも小径の上面９１ａを有する円板状の部分であり、ステージ８０の上面中央部に載置される。

載置部９１の上面９１ａには、９つの突起９１ｂが設けられる。上ウェハＷ１または下ウェハＷ２は、これら９つの突起９１ｂにより、上面９１ａから浮いた状態で支持される。

具体的には、図５Ｂに示すように、載置部９１は、後述する第２貫通口９１ｃよりも内周側に３つ突起９１ｂを有するとともに、第２貫通口９１ｃよりも外周側に６つの突起９１ｂを有する。各突起９１ｂの直径はたとえば２〜５ｍｍであり、高さはたとえば０．２〜０．５ｍｍである。

内周側の３つの突起９１ｂは、上面９１ａの中心点Ｏ（すなわち上ウェハＷ１または下ウェハＷ２の中心点）からの距離がいずれもｄ１となる位置にそれぞれ配置される。また、３つの突起９１ｂは、周方向に均等に配置される。

外周側の６つの突起９１ｂは、上面９１ａの中心点Ｏからの距離がいずれもｄ２（＞ｄ１）となる位置にそれぞれ配置される。また、６つの突起９１ｂは、３つの突起９１ｂに対して３０°ずらして周方向に均等に配置される。

このように、本実施形態に係るステージカバー９０は、９つの突起９１ｂを備え、内周側に配置された３つの突起９１ｂ（第１突起）と、外周側に配置された６つの突起９１ｂ（第２突起）とを用いて上ウェハＷ１または下ウェハＷ２の裏面を支持する。これにより、たとえば上ウェハＷ１または下ウェハＷ２を上面９１ａに直接載置する場合と比較して、上ウェハＷ１または下ウェハＷ２の裏面と載置面との接触面積を低減することができる。したがって、上ウェハＷ１または下ウェハＷ２の裏面へのゴミ等の転写を抑制することができる。

突起９１ｂの数を少なくするほど、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の裏面へのゴミの転写が抑制される一方、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を安定して支持しておくことが困難となる。上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を安定して支持するために、載置部９１は、少なくとも３つの突起９１ｂを有することが好ましい。

本実施形態に係る載置部９１によれば、上面９１ａの内周側と外周側とにそれぞれ３つ以上の突起９１ｂが周方向に並べて配置されるため、仮に、上ウェハＷ１または下ウェハＷ２に反りがある場合でも、上ウェハＷ１または下ウェハＷ２を上面９１ａに接触させることなく安定的に支持することができる。

なお、載置部９１は、少なくとも３つの突起９１ｂを備えていればよく、必ずしも９つの突起９１ｂを有することを要しない。たとえば、載置部９１は、内周側に３つ、外周側に３つそれぞれ周方向に均等に配置された６つの突起９１ｂを有する構成であってもよい。

載置部９１は、ステージ８０に形成された複数の第１貫通口８５の各々に連通する複数の第２貫通口９１ｃを有する。表面改質装置３０は、複数の第１貫通口８５および第２貫通口９１ｃの各々に挿通される複数の昇降ピン１５０（図５Ｃ参照）を備える。昇降ピン１５０は、表面改質装置３０に搬入された上ウェハＷ１または下ウェハＷ２を搬送装置６１から受け取る際もしくは表面改質装置３０から搬出される上ウェハＷ１または下ウェハＷ２を搬送装置６１へ渡す際に、上ウェハＷ１または下ウェハＷ２を下方から支持して昇降させる。

フォーカスリング部９２は、載置部９１の外周部に配置されて、９つの突起９１ｂに支持された上ウェハＷ１または下ウェハＷ２の外周を取り囲む環状の部分である。

フォーカスリング部９２は、載置部９１よりも肉厚に形成される。具体的には、フォーカスリング部９２の上面９２ａは載置部９１の上面９１ａよりも高い位置に配置され、フォーカスリング部９２の下面９２ｂは載置部９１の下面９１ｄよりも低い位置に配置される。

フォーカスリング部９２の上面９２ａと載置部９１の上面９１ａとの高低差によって生じる第１段差部９４は、上ウェハＷ１または下ウェハＷ２の大幅な位置ずれもしくはステージカバー９０からの脱落を防止するガイドとして機能する。

また、フォーカスリング部９２の下面９２ｂと載置部９１の下面９１ｄとの高低差によって生じる第２段差部９５は、ステージカバー９０とステージ８０との嵌合部として機能する。具体的には、ステージ８０の上面外周部は、上面中央部に対して一段低く形成されており、上面外周部と上面中央部との高低差により生じる第３段差部８６に、ステージカバー９０の第２段差部９５が嵌め合わされる。これにより、ステージカバー９０は、ステージ８０に対する位置ずれが防止された状態でステージ８０上に載置される。

フォーカスリング部９２を構成する石英は、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であり、反応性イオンを、内側の上ウェハＷ１または下ウェハＷ２に効果的に入射せしめるように作用する。これにより、プラズマ処理の面内均一性が向上する。

また、フォーカスリング部９２は、ステージ８０よりも大径に形成され、載置部９１に覆われないステージ８０の上面外周部を覆う。これにより、ステージ８０の上面外周部がプラズマに曝されてダメージを受けることを防止することができる。

さらに、本実施形態に係るフォーカスリング部９２は、上述したように、載置部９１と一体的に形成されることから、載置部９１とフォーカスリング部９２との間には隙間は形成されない。したがって、従来の表面改質装置のように、静電チャックとフォーカスリングとの隙間からプラズマが進入して下部電極がダメージを受けるといった事態を防止することができる。

貫通口カバー部材９３は、ステージ８０に形成された第１貫通口８５に挿通され、且つ、載置部９１に形成された第２貫通口９１ｃに連通する部材である。

本実施形態に係るステージカバー９０は、９つの突起９１ｂを用いて上ウェハＷ１または下ウェハＷ２を載置部９１の上面９１ａから浮かせた状態で支持する。すなわち、上ウェハＷ１または下ウェハＷ２の下面と載置部９１の上面９１ａとの間には隙間が形成される。このため、プラズマがかかる隙間を通って第１貫通口８５に進入し、第１貫通口８５の内周面にダメージを与えるおそれがある。

そこで、本実施形態に係るステージカバー９０では、第１貫通口８５に挿通される貫通口カバー部材９３によって第１貫通口８５の内周面を被うこととした。これにより、第１貫通口８５の内周面をプラズマから保護することができる。

また、本実施形態に係るステージカバー９０では、載置部９１と貫通口カバー部材９３とを別体に形成し、載置部９１と貫通口カバー部材９３との隙間にラビリンス構造を形成することとした。

具体的には、図５Ｃに示すように、貫通口カバー部材９３は、円筒部９３ａとフランジ部９３ｂとを備える。円筒部９３ａは、第１貫通口８５に挿通される円筒状の部分であり、第１貫通口８５の内周面と対向する外周面と、昇降ピン１５０の外周面と間隔をあけて対向する内周面とを有する。

フランジ部９３ｂは、円筒部９３ａの上端に設けられ、円筒部９３ａの径方向外方に延びて載置部９１の上面９１ａに係止される環状の部材である。具体的には、載置部９１の上面９１ａには、第１貫通口８５の周囲を凹ませた第４段差部８７が形成され、フランジ部９３ｂは、かかる第４段差部８７に係止される。

フランジ部９３ｂの上面９３ｂ１には環状の凸部９３ｂ２が形成される。また、フランジ部９３ｂの上面９３ｂ１およびステージ８０の第４段差部８７と対向する載置部９１の下面９１ｄ１には環状の凹部９１ｄ２が形成される。

そして、環状の凹部９１ｄ２と環状の凸部９３ｂ２とが非接触で嵌合することにより、上記ラビリンス構造が形成される。これにより、第１貫通口８５を通過してステージ８０の裏側へ到達するプラズマを低減させることができる。

＜３．接合装置の構成＞
次に、接合装置４１の構成について図６〜図１３を参照して説明する。図６は、接合装置４１の構成を示す模式平面図であり、図７は、同模式側面図である。また、図８は、位置調節機構２１０の構成を示す模式側面図である。また、図９は、反転機構２２０の構成を示す模式平面図であり、図１０および図１１は、同模式側面図（その１）および（その２）である。また、図１２は、保持アーム２２１および保持部材２２２の構成を示す模式側面図であり、図１３は、接合装置４１の内部構成を示す模式側面図である。

図６に示すように、接合装置４１は、内部を密閉可能な処理容器１９０を有する。処理容器１９０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の側面に形成される。また、内壁１９３にも、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴの搬入出口１９４が形成される。

搬送領域Ｔ１のＹ軸負方向側には、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴを一時的に載置するためのトランジション２００が設けられる。トランジション２００は、例えば２段に形成され、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハ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、搬送機構２０１が設けられる。搬送機構２０１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アームを有する。そして、搬送機構２０１は、搬送領域Ｔ１内、または搬送領域Ｔ１と処理領域Ｔ２との間で上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴを搬送する。

搬送領域Ｔ１のＹ軸正方向側には、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の水平方向の向きを調節する位置調節機構２１０が設けられる。位置調節機構２１０は、図８に示すように基台２１１と、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を吸着保持して回転させる保持部２１２と、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２のノッチ部の位置を検出する検出部２１３とを有する。

かかる位置調節機構２１０では、保持部２１２に吸着保持された上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を回転させながら検出部２１３で上ウェハＷ１および下ウェハＷ２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上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の水平方向の向きを調節する。

また、搬送領域Ｔ１には、上ウェハＷ１の表裏面を反転させる反転機構２２０が設けられる。反転機構２２０は、図９〜図１２に示すように上ウェハＷ１を保持する保持アーム２２１を有する。

保持アーム２２１は、水平方向に延在する。また保持アーム２２１には、上ウェハＷ１を保持する保持部材２２２が例えば４箇所に設けられる。保持部材２２２は、図１２に示すように保持アーム２２１に対して水平方向に移動可能に構成されている。また保持部材２２２の側面には、上ウェハＷ１の外周部を保持するための切り欠き２２３が形成される。これら保持部材２２２は、上ウェハＷ１を挟み込んで保持することができる。

保持アーム２２１は、図９〜図１１に示すように、例えばモータ等を備えた第１駆動部２２４に支持される。保持アーム２２１は、この第１駆動部２２４によって、水平軸周りに回動自在である。また保持アーム２２１は、第１駆動部２２４を中心に回動自在であると共に、水平方向に移動自在である。

第１駆動部２２４の下方には、例えばモータ等を備えた第２駆動部２２５が設けられる。第１駆動部２２４は、この第２駆動部２２５によって、鉛直方向に延在する支持柱２２６に沿って鉛直方向に移動可能である。

このように、保持部材２２２に保持された上ウェハＷ１は、第１駆動部２２４と第２駆動部２２５によって、水平軸周りに回動することができるとともに鉛直方向および水平方向に移動することができる。また、保持部材２２２に保持された上ウェハＷ１は、第１駆動部２２４を中心に回動して、位置調節機構２１０から後述する上チャック２３０との間を移動することができる。

また、図７に示すように、処理領域Ｔ２には、上チャック２３０と下チャック２３１とが設けられる。上チャック２３０は、上ウェハＷ１を上方から吸着保持する。また、下チャック２３１は、上チャック２３０の下方に設けられ、下ウェハＷ２を下方から吸着保持する。

上チャック２３０は、図７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２８０に支持される。支持部材２８０には、下チャック２３１に保持された下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊを撮像する上部撮像部２８１（図１３参照）が設けられる。上部撮像部２８１は、上チャック２３０に隣接して設けられる。

また、図６、図７および図１３に示すように、下チャック２３１は、当該下チャック２３１の下方に設けられた第１下チャック移動部２９０に支持される。第１下チャック移動部２９０は、後述するように下チャック２３１を水平方向（Ｙ軸方向）に移動させる。また、第１下チャック移動部２９０は、下チャック２３１を鉛直方向に移動自在、且つ鉛直軸回りに回転可能に構成される。

第１下チャック移動部２９０には、上チャック２３０に保持された上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊを撮像する下部撮像部２９１が設けられている。下部撮像部２９１は、下チャック２３１に隣接して設けられる。

また、図６、図７および図１３に示すように、第１下チャック移動部２９０は、当該第１下チャック移動部２９０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２９５に取り付けられる。第１下チャック移動部２９０は、レール２９５に沿って移動自在に構成される。

一対のレール２９５は、第２下チャック移動部２９６に設けられる。第２下チャック移動部２９６は、当該第２下チャック移動部２９６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２９７に取り付けられる。そして、第２下チャック移動部２９６は、レール２９７に沿って移動自在に、すなわち下チャック２３１を水平方向（Ｘ軸方向）に移動させるように構成される。なお、一対のレール２９７は、処理容器１９０の底面に設けられた載置台２９８上に設けられる。

次に、上チャック２３０と下チャック２３１の構成について図１４〜図１６を参照して説明する。図１４は、上チャック２３０および下チャック２３１の構成を示す模式側面図である。また、図１５は、上チャック２３０を下方から見た場合の模式平面図であり、図１６は、下チャック２３１を上方から見た場合の模式平面図である。

図１４に示すように、上チャック２３０は、複数、例えば３つの領域２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃに区画される。これら領域２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃは、図１５に示すように、上チャック２３０の中心部から周縁部（外周部）に向けてこの順で設けられる。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する。

各領域２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃには、図１４に示すように上ウェハＷ１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る。各吸引管２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃには、異なる真空ポンプ２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃがそれぞれ接続される。このように、上チャック２３０は、各領域２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃ毎に上ウェハＷ１の真空引きを設定可能に構成されている。

上チャック２３０の中心部には、当該上チャック２３０を厚み方向に貫通する貫通孔２４３が形成される。この上チャック２３０の中心部は、当該上チャック２３０に吸着保持される上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａに対応している。そして、貫通孔２４３には、基板押圧機構２５０の押圧ピン２５３が挿通するようになっている。押圧ピン２５３は、押圧部材の一例である。

基板押圧機構２５０は、上チャック２３０の上面に設けられ、押圧ピン２５３によって上ウェハＷ１の中心部を押圧する。押圧ピン２５３は、シリンダ部２５１およびアクチュエータ部２５２によって鉛直軸沿いに直動可能に設けられ、先端部において対向する基板（本実施形態では上ウェハＷ１）をかかる先端部で押圧する。具体的には、押圧ピン２５３は、後述する上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合時に、まず上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａと下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ａとを当接させるスタータとなる。

下チャック２３１は、図１６に示すように、複数、例えば２つの領域２３１ａ，２３１ｂに区画される。これら領域２３１ａ，２３１ｂは、下チャック２３１の中心部から周縁部に向けてこの順で設けられる。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する。

各領域２３１ａ，２３１ｂには、図１４に示すように下ウェハＷ２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る。このように、下チャック２３１は、各領域２３１ａ，２３１ｂ毎に下ウェハＷ２の真空引きを設定可能に構成されている。

下チャック２３１の周縁部には、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴが当該下チャック２３１から飛び出したり、滑落したりすることを防止するストッパ部材２６３が複数箇所、例えば５箇所に設けられる。

＜４．接合システムの具体的動作＞
次に、以上のように構成された接合システム１の具体的な動作について、図１７〜図１８Ｈを参照して説明する。

図１７は、接合システム１が実行する処理の処理手順の一部を示すフローチャートである。また、図１８Ａ〜図１８Ｈは、接合装置４１の動作説明図（その１）〜（その８）である。なお、図１７に示す各種の処理は、制御装置３００による制御に基づいて実行される。

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。このとき、ゲートバルブ７２が開かれており、処理容器７０内が大気圧に開放されている。上ウェハＷ１は表面改質装置３０に搬入されると、搬送装置６１から、予め上昇していた複数の昇降ピン１５０に受け渡される。その後、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、上ウェハＷ１を複数の昇降ピン１５０で保持した状態で、真空ポンプ１３１を作動させ、吸気口１３０を介して処理容器７０の内部の雰囲気が予め設定された真空度、例えば６７Ｐａ〜３３３Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ〜２．５Ｔｏｒｒ）まで減圧される。続いて、複数の昇降ピン１５０が下降し、上ウェハＷ１がステージカバー９０に載置される。具体的には、上ウェハＷ１は、９つの突起９１ｂによって載置部９１の上面９１ａから浮いた状態で支持される。

このように、本実施形態に係る表面改質装置３０では、９つの突起９１ｂを用いて上ウェハＷ１を載置部９１の上面９１ａから浮かせた状態で支持することとしたため、上ウェハＷ１の裏面へのゴミ等の転写を抑制することができる。また、従来の表面改質装置と異なり、静電チャックを用いないため、製造コストを抑えることができる。

なお、大気圧下で上ウェハＷ１をステージカバー９０に載置しようとすると、上ウェハＷ１が水平方向にずれるおそれがあるため、このように所定の真空度まで減圧された後に上ウェハＷ１がステージカバー９０に載置される。そして、後述するように上ウェハＷ１を処理中、処理容器７０内の雰囲気は予め設定された真空度に維持される。

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から下部電極であるステージ８０に、第２の高周波電源１１２から上部電極１１０にそれぞれ高周波電圧が印加される。これにより、下部電極であるステージ８０と上部電極１１０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、ステージ８０上の上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊが改質されると共に、接合面Ｗ１ｊ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接合面Ｗ１ｊ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Ｗ１の接合面Ｗ１ｊ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アルゴン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、このアルゴンガスのプラズマによって接合面Ｗ１ｊ上の有機物が積極的（物理的）に除去される。さらに、アルゴンガスのプラズマは、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Ｗ１の接合面Ｗ１ｊが改質される（ステップＳ１０１）。

上述したように、本実施形態に係る表面改質装置３０では、載置部９１とフォーカスリング部９２とが一体化されたステージカバー９０が、下部電極であるステージ８０上に載置される。したがって、従来の表面改質装置のように、静電チャックとフォーカスリングとの隙間からプラズマが進入して下部電極がダメージを受けるといった事態を防止することができる。

また、本実施形態に係る表面改質装置３０では、複数の貫通口カバー部材９３を用いてステージ８０に形成される複数の第１貫通口８５の内周面を被うこととしたため、上ウェハＷ１の下面と載置部９１の上面９１ａとの隙間を通って第１貫通口８５に進入したプラズマが、第１貫通口８５の内周面にダメージを与えることを防止することができる。

上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊが改質されると、処理容器７０内への処理ガスの供給を停止すると共に、下部電極であるステージ８０および上部電極１１０への高周波電圧の印加を停止する。その後、真空ポンプ１３１を停止し、処理容器７０内の減圧を停止する。続いて、ゲートバルブ７２が開けられた後、すなわち処理容器７０内が大気圧に開放された後、複数の昇降ピン１５０を上昇させて上ウェハＷ１をステージ８０から搬送装置６１に受け渡す。その後、上ウェハＷ１は、搬送装置６１によって処理容器７０から搬出される。

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。また、当該純水によって、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊが洗浄される（ステップＳ１０２）。

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。接合装置４１に搬入された上ウェハＷ１は、トランジション２００を介して搬送機構２０１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Ｗ１の水平方向の向きが調節される（ステップＳ１０３）。

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Ｗ１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Ｗ１の表裏面が反転される（ステップＳ１０４）。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、反転機構２２０の保持アーム２２１が、第１駆動部２２４を中心に回動して上チャック２３０の下方に移動する。そして、反転機構２２０から上チャック２３０に上ウェハＷ１が受け渡される。上ウェハＷ１は、上チャック２３０にその非接合面Ｗ１ｎが吸着保持される（ステップＳ１０５）。

このとき、すべての真空ポンプ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃを作動させ、上チャック２３０のすべての領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃにおいて、上ウェハＷ１を真空引きしている。上ウェハＷ１は、後述する下ウェハＷ２が接合装置４１に搬送されるまで上チャック２３０で待機する。

上ウェハＷ１に上述したステップＳ１０１〜Ｓ１０５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Ｓ１０６）。なお、ステップＳ１０６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が親水化されるとともに当該接合面Ｗ２ｊが洗浄される（ステップＳ１０７）。なお、ステップＳ１０７における下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの親水化および洗浄は、上述したステップＳ１０２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。接合装置４１に搬入された下ウェハＷ２は、トランジション２００を介して搬送機構２０１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Ｗ２の水平方向の向きが調節される（ステップＳ１０８）。

その後、下ウェハＷ２は、搬送機構２０１によって下チャック２３１に搬送され、下チャック２３１に吸着保持される（ステップＳ１０９）。このとき、すべての真空ポンプ２６１ａ、２６１ｂを作動させ、下チャック２３１のすべての領域２３１ａ、２３１ｂにおいて、下ウェハＷ２を真空引きしている。そして、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊが上方を向くように、当該下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎが下チャック２３１に吸着保持される。

次に、上チャック２３０に保持された上ウェハＷ１と下チャック２３１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Ｓ１１０）。

なお、位置調節に先立っては、図１８Ａに示すように、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊには予め定められた複数、例えば３点の基準点Ａ１〜Ａ３が設定され、同様に下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊには予め定められた複数、例えば３点の基準点Ｂ１〜Ｂ３が設定される。これら基準点Ａ１〜Ａ３，Ｂ１〜Ｂ３としては、例えば上ウェハＷ１および下ウェハＷ２上に形成された所定のパターンがそれぞれ用いられる。なお、基準点の数は任意に設定可能である。

まず、図１８Ａに示すように、上部撮像部２８１および下部撮像部２９１の水平方向位置の調節を行う。具体的には、下部撮像部２９１が上部撮像部２８１の略下方に位置するように、第１下チャック移動部２９０と第２下チャック移動部２９６によって下チャック２３１を水平方向に移動させる。そして、上部撮像部２８１と下部撮像部２９１とで共通のターゲットＸを確認し、上部撮像部２８１と下部撮像部２９１の水平方向位置が一致するように、下部撮像部２９１の水平方向位置が微調節される。

次に、図１８Ｂに示すように、第１下チャック移動部２９０によって下チャック２３１を鉛直上方に移動させた後、上チャック２３０と下チャック２３１の水平方向位置の調節を行う。

具体的には、第１下チャック移動部２９０と第２下チャック移動部２９６によって下チャック２３１を水平方向に移動させながら、上部撮像部２８１を用いて下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの基準点Ｂ１〜Ｂ３を順次撮像する。同時に、下チャック２３１を水平方向に移動させながら、下部撮像部２９１を用いて上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊの基準点Ａ１〜Ａ３を順次撮像する。なお、図１８Ｂは上部撮像部２８１によって下ウェハＷ２の基準点Ｂ１を撮像するとともに、下部撮像部２９１によって上ウェハＷ１の基準点Ａ１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３００に出力される。制御装置３００では、上部撮像部２８１で撮像された画像データと下部撮像部２９１で撮像された画像データとに基づいて、上ウェハＷ１の基準点Ａ１〜Ａ３と下ウェハＷ２の基準点Ｂ１〜Ｂ３とがそれぞれ合致するように、第１下チャック移動部２９０と第２下チャック移動部２９６によって下チャック２３１の水平方向位置を調節させる。こうして上チャック２３０と下チャック２３１の水平方向位置が調節され、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の水平方向位置が調節される。

次に、図１８Ｃに示すように、第１下チャック移動部２９０によって下チャック２３１を鉛直上方に移動させて、上チャック２３０と下チャック２３１の鉛直方向位置の調節を行い、当該上チャック２３０に保持された上ウェハＷ１と下チャック２３１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Ｓ１１１）。このとき、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊと上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊとの間の間隔は所定の距離、例えば８０μｍ〜２００μｍになっている。

図１８Ｄは、上述したステップＳ１１１までの処理が終わった後の上チャック２３０、上ウェハＷ１、下チャック２３１および下ウェハＷ２の様子を示している。図１８Ｄに示すように、上ウェハＷ１は、上チャック２３０のすべての領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃにおいて真空引きされて保持され、下ウェハＷ２も下チャック２３１のすべての領域２３１ａ、２３１ｂにおいて真空引きされて保持されている。

次に、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の接合処理が行われる。具体的には、真空ポンプ２４１ａの作動を停止して、図１８Ｅに示すように、領域２３０ａにおける吸引管２４０ａからの上ウェハＷ１の真空引きを停止する。このとき、領域２３０ｂ，２３０ｃでは、上ウェハＷ１が真空引きされて吸着保持されている。その後、基板押圧機構２５０の押圧ピン２５３を下降させることによって、上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａを押圧しながら当該上ウェハＷ１を下降させる。このとき、押圧ピン２５３には、上ウェハＷ１がない状態で当該押圧ピン２５３が７０μｍ移動するような荷重、例えば２００ｇがかけられる。このように、基板押圧機構２５０の押圧ピン２５３によって、上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａと下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ａを当接させて押圧する（ステップＳ１１２）。

そうすると、押圧された上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａと下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ａとの間で接合が開始する（図１８Ｅ中の太線部）。すなわち、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，Ｓ１０６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，Ｓ１０７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、図１８Ｆに示すように、押圧ピン２５３によって上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａと下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ａを押圧した状態で、真空ポンプ２４１ｂの作動を停止して、領域２３０ｂにおける吸引管２４０ｂからの上ウェハＷ１の真空引きを停止する。

そうすると、領域２３０ｂに保持されていた上ウェハＷ１が下ウェハＷ２上に落下する。さらにその後、真空ポンプ２４１ｃの作動を停止して、領域２３０ｃにおける吸引管２４０ｃからの上ウェハＷ１の真空引きを停止する。このように上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａから周縁部Ｗ１ｂに向けて、上ウェハＷ１の真空引きを段階的に停止し、上ウェハＷ１が下ウェハＷ２上に段階的に落下して当接する。そして、上述した接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間のファンデルワールス力と水素結合による接合が中心部Ｗ１ａから周縁部Ｗ１ｂに向けて順次拡がる。

こうして、図１８Ｇ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（ステップＳ１１３）。

その後、図１８Ｈに示すように、押圧ピン２５３を上チャック２３０まで上昇させる。また、下チャック２３１において吸引管２６０ａ、２６０ｂからの下ウェハＷ２の真空引きを停止して、下チャック２３１による下ウェハＷ２の吸着保持を解除する。これにより、接合装置４１での接合処理が終了する。

＜５．変形例＞
次に、ステージカバー９０の変形例について図１９Ａ〜図１９Ｃを参照して説明する。図１９Ａ〜図１９Ｃは、第１〜第３変形例に係るステージカバーの構成を示す拡大模式断面図である。

図１９Ａに示すように、第１変形例に係るステージカバー９０Ａは、載置部９１Ａの下面９１Ａｄ１に環状の凸部９１Ａｄ２を有し、貫通口カバー部材９３Ａが備えるフランジ部９３Ａｂの上面９３Ａｂ１に環状の凹部９３Ａｂ２を有する。凸部９１Ａｄ２と凹部９３Ａｂ２とが非接触で嵌合することによってラビリンス構造が形成される。

このように、ラビリンス構造は、フランジ部９３ｂ，９３Ａｂの上面９３ｂ１，９３Ａｂ１および載置部９１，９１Ａの下面９１ｄ１，９１Ａｄ１の一方に環状の凹部９１ｄ２，９３Ａｂ２が形成されるとともに、他方に環状の凸部９３ｂ２，９１Ａｄ２が形成され、凹部９１ｄ２，９３Ａｂ２と凸部９３ｂ２，９１Ａｄ２とが非接触で嵌合することによって形成されるものであればよい。

また、ステージカバーは必ずしもラビリンス構造を有することを要しない。この場合、たとえば図１９Ｂに示すように、ステージカバー９０Ｂは、載置部９１Ｂと貫通口カバー部材９３Ｂとが一体的に形成されたものであってもよい。

また、貫通口カバー部材は必ずしも設けられることを要しない。この場合、たとえば図１９Ｃに示すように、ステージカバー９０Ｃは、ステージ８０Ｃ上に載置される載置部９１Ｃの上面９１Ｃａに、第２貫通口９１ｃの周囲を取り囲む環状の突起９１Ｃａ１を備えた構成としてもよい。

突起９１Ｃａ１は、上述した９つの突起９１ｂと同じ高さを有する。したがって、上ウェハＷ１または下ウェハＷ２は、９つの突起９１ｂだけでなく突起９１Ｃａ１によっても支持されることとなる。上ウェハＷ１または下ウェハＷ２が環状の突起９１Ｃａ１に支持されることで、第２貫通口９１ｃは、上ウェハＷ１または下ウェハＷ２および環状の突起９１Ｃａ１によって塞がれた状態となる。これにより、プラズマの第２貫通口９１ｃへの進入を防止することができる。

上述してきたように、本実施形態に係る表面改質装置３０は、上ウェハＷ１または下ウェハＷ２（基板の一例）における他の基板との接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊを処理ガスのプラズマによって改質する表面改質装置である。本実施形態に係る表面改質装置３０は、内部を密閉可能な処理容器７０と、処理容器７０内に処理ガスのプラズマを発生させる下部電極としてのステージ８０、給電棒１０４、整合器１０５、第１の高周波電源１０６、上部電極１１０、整合器１１１および第２の高周波電源１１２（プラズマ発生機構の一例）と、処理容器７０内に配置されるステージ８０と、ステージ８０上に載置されるステージカバー９０とを備える。ステージカバー９０は、載置部９１と、環状のフォーカスリング部９２とを備える。載置部９１は、上ウェハＷ１または下ウェハＷ２と対向する上面９１ａ（載置面の一例）と上面９１ａから突出する少なくとも３つの突起９１ｂとを有し、少なくとも３つの突起９１ｂを用いて上ウェハＷ１または下ウェハＷ２を上面９１ａから浮かせた状態で支持する。フォーカスリング部９２は、載置部９１と同一の材料を用いて載置部９１と一体的に形成され、載置部９１の外周部に配置されて、少なくとも３つの突起９１ｂに支持された上ウェハＷ１または下ウェハＷ２の外周を取り囲む。

したがって、本実施形態に係る表面改質装置３０によれば、ステージ８０をプラズマから保護することができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

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
８０ ステージ
８５ 第１貫通口
９０ ステージカバー
９１ 載置部
９１ａ 上面
９１ｂ 突起
９１ｃ 第２貫通口
９２ フォーカスリング部
９２ａ 上面
９２ｂ 下面
９３ 貫通口カバー部材
９４ 第１段差部
９５ 第２段差部
１１０ 上部電極
Ｗ１ 上ウェハ
Ｗ２ 下ウェハ

Claims (8)

1. 基板における他の基板との接合面を処理ガスのプラズマによって改質する表面改質装置であって、
   内部を密閉可能な処理容器と、
   前記処理容器内に前記処理ガスのプラズマを発生させるプラズマ発生機構と、
   前記処理容器内に配置されるステージと、
   前記ステージ上に載置されるステージカバーと
   を備え、
   前記ステージカバーは、
   前記基板と対向する載置面と前記載置面から突出する少なくとも３つの突起とを有し、前記少なくとも３つの突起を用いて前記基板を前記載置面から浮かせた状態で支持する載置部と、
   前記載置部と同一の材料を用いて前記載置部と一体的に形成され、前記載置部の外周部に配置されて、前記少なくとも３つの突起に支持された前記基板の外周を取り囲む環状のフォーカスリング部と
   を備えることを特徴とする表面改質装置。
2. 前記ステージカバーは、
   石英で形成されること
   を特徴とする請求項１に記載の表面改質装置。
3. 前記フォーカスリング部は、
   前記載置面よりも高い位置に上面を有し、かつ、前記載置部の下面よりも低い位置に下面を有すること
   を特徴とする請求項１または２に記載の表面改質装置。
4. 前記ステージに形成された複数の第１貫通口の各々に挿通され、前記載置部に載置された前記基板を支持して昇降させる複数の昇降ピン
   を備え、
   前記ステージカバーは、
   前記載置部に形成され、前記複数の第１貫通口の各々に連通する複数の第２貫通口と、
   前記複数の第１貫通口の各々に挿通され、且つ、前記複数の第２貫通口の各々に連通する複数の貫通口カバー部材と
   を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の表面改質装置。
5. 前記載置部と前記貫通口カバー部材とによってラビリンス構造が形成されること
   を特徴とする請求項４に記載の表面改質装置。
6. 前記貫通口カバー部材は、
   前記第１貫通口に挿通される円筒部と、
   前記円筒部の上端に設けられ、前記円筒部の径方向外方に延びて前記載置部の上面に係止される環状のフランジ部と
   を備え、
   前記フランジ部の上面および前記フランジ部の上面と対向する前記載置部の下面の一方に環状の凹部が形成されるとともに、他方に環状の凸部が形成され、前記凹部と前記凸部とが非接触で嵌合することによって前記ラビリンス構造が形成されること
   を特徴とする請求項５に記載の表面改質装置。
7. 前記載置部は、
   ３つ以上９つ以下の前記突起を有すること
   を特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の表面改質装置。
8. 基板同士を分子間力によって接合する接合システムであって、
   前記基板の接合される表面を処理ガスのプラズマによって改質する表面改質装置と、
   前記表面改質装置によって改質された前記基板の表面を親水化する表面親水化装置と、
   前記表面親水化装置によって親水化された前記基板同士を接合する接合装置と
   を備え、
   前記表面改質装置は、
   内部を密閉可能な処理容器と、
   前記処理容器内に前記処理ガスのプラズマを発生させるプラズマ発生機構と、
   前記処理容器内に配置されるステージと、
   前記ステージ上に載置されるステージカバーと
   を備え、
   前記ステージカバーは、
   前記基板と対向する載置面と前記載置面から突出する少なくとも３つの突起とを有し、前記少なくとも３つの突起を用いて前記基板を前記載置面から浮かせた状態で支持する載置部と、
   前記載置部と同一の材料を用いて前記載置部と一体的に形成され、前記載置部の外周部に配置されて、前記少なくとも３つの突起に支持された前記基板の外周を取り囲む環状のフォーカスリング部と
   を備えることを特徴とする接合システム。

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