專利名稱：基片的加工設(shè)備、支撐設(shè)備、加工及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于使兩個(gè)基片彼此重疊和接觸的基片加工設(shè)備、基片支撐設(shè)備、及基片加工方法和利用所說(shuō)設(shè)備和方法的基片制造方法。
本發(fā)明還涉及由硅材料構(gòu)成的基片支撐臺(tái)、包括該基片支撐臺(tái)的基片加工設(shè)備、制造和處理基片支撐臺(tái)的方法及基片加工方法。
有一種通過(guò)陽(yáng)極鍵合、加壓或熱處理使兩晶片(基片)接觸并鍵合的方法。該方法適用于制造具有例如SOI結(jié)構(gòu)的晶片。
圖14A和14B是展示鍵合晶片的工藝的示圖。按該鍵合工藝，首先，將第一晶片1設(shè)置于晶片支撐夾具201上，使其鍵合面朝上，并將第二晶片2的鍵合面朝下輕放到第一晶片1上，如圖14A所示。此時(shí)，上面的晶片2浮在兩晶片間的氣體上(如空氣或惰性氣體)，如圖14A所示。
如圖14B所示，在晶片1和晶片2間的氣體完全去除之前，在加壓頭202從上面的晶片中心部分對(duì)其加壓時(shí)，晶片中心部位處的空氣向外圍移動(dòng)。晶片1和2彼此首先在中心接觸。在晶片間的氣體逐漸向外移動(dòng)時(shí)，接觸面積擴(kuò)大，最后整個(gè)晶片彼此接觸。
盡管上述方法可以通過(guò)簡(jiǎn)單的操作使兩個(gè)晶片接觸，但仍存在以下問(wèn)題。
一個(gè)問(wèn)題是由于兩晶片的校準(zhǔn)造成的晶片污染。由于上面的晶片2浮在兩晶片間的氣體上，所以在水平面上移動(dòng)上面的晶片2產(chǎn)生的磨擦很小。甚至在夾具201稍有傾斜時(shí)，上面的晶片2便會(huì)發(fā)生滑動(dòng)。所以為合適地校準(zhǔn)兩晶片1和2，要求限制晶片2在水平面上的運(yùn)動(dòng)。
圖14A和14B所示的夾具201具有一個(gè)與晶片1和2形狀配合的凹陷部分。將晶片1和2校準(zhǔn)，同時(shí)利用凹陷部分的側(cè)壁限制它們?cè)谒椒较虻倪\(yùn)動(dòng)。
圖15展示了用于重疊同時(shí)校準(zhǔn)晶片1和2的另一夾具。夾具203具有多個(gè)校準(zhǔn)銷204和加壓頭205。加壓頭205將晶片1和2壓靠在多個(gè)校準(zhǔn)銷204上，從而限制晶片1和2在水平面上的運(yùn)動(dòng)。
由于晶片的外圍部分與夾具接觸，利用圖14A和14B或圖15的夾具重疊兩晶片的方法會(huì)產(chǎn)生顆粒、對(duì)晶片的外圍部分造成損傷或降低成品率。
另一問(wèn)題是，對(duì)晶片加壓時(shí)不可能做到每次的情況相同。更具體說(shuō)，兩晶片疊置后直到它們被加壓頭加壓的時(shí)間并非恒定的，在利用加壓頭加壓時(shí)晶片間的氣體也不是恒定的。因此，將兩晶片接觸后得到的晶片的質(zhì)量幾乎不可能是一樣的。另外，晶片間的氣體有時(shí)會(huì)在加壓頭對(duì)晶片加壓前逃逸。這種情況下，由于晶片不能在逐漸從中心部分向外排出氣體的同時(shí)接觸在一起，所以會(huì)有些氣體殘留在晶片間。
關(guān)于在制造半導(dǎo)體器件中支撐將被處理的基片的裝置，采用借真空吸盤支撐基片的基片支撐設(shè)備。關(guān)于基片支撐臺(tái)，即基片支撐設(shè)備的一個(gè)單元，一般情況下，采用由有很高剛性的金屬或陶瓷材料構(gòu)成且具有吸盤槽的板。
然而，常規(guī)基片支撐臺(tái)一般很昂貴，因而對(duì)較便宜的基片支撐臺(tái)的需求增大。
本發(fā)明就是在考慮了上述問(wèn)題后做出的，目的是提高將兩基片彼此接觸在一起獲得的基片的質(zhì)量。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種基片加工設(shè)備，用于將兩晶片疊置并將它們彼此接觸，其特征在于，包括支撐第一基片的支撐裝置；將第二基片壓到第一基片上的加壓裝置，第二基片與由支撐裝置支撐的第一基片相對(duì)，其中支撐裝置具有與第一基片一個(gè)面的外圍部分接觸的支撐部件，用于支撐第一基片。
在該基片加工設(shè)備中，支撐裝置最好是具有將第一基片夾持于支撐部件上的夾持裝置。
在該基片加工設(shè)備中，最好是夾持裝置在支撐部件的表面上具有環(huán)形槽，通過(guò)減小該槽中的壓力，支撐部件夾持第一基片。
在該基片加工設(shè)備中，支撐部件最好為環(huán)形。
在該基片加工設(shè)備中，支撐部件最好是支撐第一基片一個(gè)表面的最外部。
在該基片加工設(shè)備中，加壓裝置最好是基本在第二基片的中心對(duì)第二基片加壓。
在該基片加工設(shè)備中，支撐裝置最好是在支撐部件內(nèi)具有防偏部件，防止第一基片發(fā)生偏移。
在該基片加工設(shè)備中，防偏部件最好是在第一基片的基本中心支撐第一基片，從而防止第一基片發(fā)生偏移。
在該基片加工設(shè)備中，支撐部件與第一基片接觸的部位和防偏部件與第一基片接觸的部件最好是基本上位于同一平面內(nèi)。
基片加工設(shè)備最好還包括基片控制裝置，用于在支撐第二基片使之與由支撐裝置支撐的第一基片相對(duì)后撤掉第二基片的支撐，加壓裝置與利用基片控制裝置撤掉第二基片的支撐同步地對(duì)第二基片加壓。
在該基片加工設(shè)備中，支撐裝置最好是基本上水平支撐第一基片，基片控制裝置基本上水平地將第二基片支撐于第一基片之上，然后撤掉第二基片的支撐。
根據(jù)本發(fā)明，還提供一種基片支撐設(shè)備，用于支撐將彼此疊置并接觸的兩基片中的一個(gè)，其特征在于包括與基片一個(gè)面的外圍部分接觸的支撐部件，用于支撐基片。
該基片支撐設(shè)備最好還包括將該基片夾持于支撐部件上的夾持裝置。
在該基片支撐設(shè)備中，最好是夾持裝置在支撐部件的表面上具有環(huán)形槽，通過(guò)減小該槽中的壓力，支撐部件夾持第一基片。
在該基片支撐設(shè)備中，支撐部件最好為環(huán)形。
在該基片支撐設(shè)備中，最好是在支撐部件內(nèi)具有防偏部件，防止第一基片發(fā)生偏移。
在該基片支撐設(shè)備中，防偏部件最好在基片的中心部位支撐該基片，從而防止該基片發(fā)生偏移。
在該基片支撐設(shè)備中，支撐部件與第一基片接觸的部位和防偏部件與第一基片接觸的部件最好是基本上位于同一平面內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明，還提供一種疊置兩基片并使它們彼此接觸的基片加工方法，其特征在于，包括利用與第一基片一個(gè)面的外圍接觸的支撐部件支撐第一基片；將第二基片壓向第一基片，第二基片與第一基片相對(duì)，從而使第一和第二基片彼此接觸。
按該基片加工方法，最好采用具有夾持機(jī)構(gòu)的支撐部件作支撐部件。
按該基片加工方法，最好采用環(huán)形支撐部件作支撐部件。
按該基片加工方法，支撐部件最好是支撐第一基片的最外部。
按該基片加工方法，最好基本在第二基片的中心對(duì)第二基片加壓。
按該基片加工方法，對(duì)第二基片加壓的步驟最好包括使形成于支撐部件內(nèi)部的防偏部件與第一基片接觸。
上述設(shè)備和方法適用于制造SOI基片。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種疊置兩基片并使它們彼此接觸的基片加工方法，其特征在于，包括以下步驟將第一和第二基片送到上述基片加工設(shè)備中的任何一個(gè)中；利用基片加工設(shè)備疊置第一和第二基片，并使它們彼此接觸；從基片加工設(shè)備中取出彼此接觸的基片。
根據(jù)本發(fā)明，還提供一種疊置兩基片并使它們彼此接觸的基片加工方法，其特征在于，包括以下步驟用上述基片支撐設(shè)備中的任一種支撐第一基片；使第二基片與由基片支撐設(shè)備支撐的第一基片相對(duì)；疊置第一和第二基片，并使它們彼此接觸。
根據(jù)本發(fā)明，還提供一種制造基片的方法，其特征在于，包括以下步驟制備第一和第二基片；利用上述任一種基片加工方法使第一和第二基片彼此接觸。
根據(jù)本發(fā)明，還提供一種制造SOI基片的方法，其特征在于，包括以下步驟制備第一和第二基片；利用上述任一種基片加工方法使第一和第二基片彼此接觸，制備具有其中疊置有單晶硅層和絕緣層的層的基片；將彼此接觸的基片在非接觸界面的部分分離開，制備分離基片中的一個(gè)作為具有絕緣層上的單晶硅層的基片。
本發(fā)明是在考慮了上述問(wèn)題后做出的，本發(fā)明的目的是提供一種廉價(jià)的基片支撐臺(tái)。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種基片支撐臺(tái)，其特征在于，包括由硅材料構(gòu)成的部件。
根據(jù)本發(fā)明，還提供一種基片支撐臺(tái)，其特征在于，包括由硅晶片構(gòu)成的部件。
該基片支撐臺(tái)最好包括夾持要支撐的基片的夾持部分。
在該基片支撐臺(tái)中，夾持部分最好通過(guò)光刻形成。
在該基片支撐臺(tái)中，夾持部分最好通過(guò)刻蝕硅晶片形成。
在該基片支撐臺(tái)中，夾持部分最好通過(guò)濕法刻蝕硅晶片形成。
在該基片支撐臺(tái)中，夾持部分最好包括真空吸持基片的密封部分和排放密封部分限定的空間中的氣體的抽氣孔。
在該基片支撐臺(tái)中，最好是沿要支撐的基片的外圍內(nèi)側(cè)有兩個(gè)密封部分，抽氣孔連接兩密封部分間的空間。
在該基片支撐臺(tái)中，密封部分最好突出來(lái)，在外圍具有岸堤形。
在該基片支撐臺(tái)中，在夾持基片時(shí)，最好是只有密封部分接觸基片。
該基片支撐臺(tái)最好還包括防偏部分，防止所夾持基片偏移。
在該基片支撐臺(tái)中，防偏部分最好形成于兩密封部分之間。
在該基片支撐臺(tái)中，在夾持基片時(shí)，最好是只有密封部分和防偏部分與基片接觸。
在該基片支撐臺(tái)中，與要支撐基片接觸的密封部分和防偏部分的表面最好是定位成基本在同一平面內(nèi)。
在該基片支撐臺(tái)中，夾持部分最好位于可以?shī)A持要支撐基片的外圍部分的位置。
在該基片支撐臺(tái)中，用于垂直移動(dòng)要支撐于基片支撐臺(tái)上的基片的負(fù)載銷插入其中的銷孔穿過(guò)主體延伸。
硅晶片最好符合SEMI標(biāo)準(zhǔn)或JAIDA標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種基片加工設(shè)備，用于疊置兩基片，并使它們彼此接觸。其特征在于，包括固定/卸下基片支撐臺(tái)的固定/卸下機(jī)構(gòu)；將第二基片壓向由固定的基片支撐臺(tái)支撐的第一基片的加壓裝置，第二基片與第一基片相對(duì)。
在該基片加工設(shè)備中，加壓裝置設(shè)備最好基本在第二基片的中心部位對(duì)第二基片加壓。
基片加工設(shè)備最好還包括基片控制裝置，用于在支撐第二基片使之與由基片支撐臺(tái)支撐的第一基片相對(duì)后撤掉第二基片的支撐，加壓裝置與利用基片控制裝置撤掉第二基片的支撐同步地對(duì)第二基片加壓。
在該基片加工設(shè)備中，基片支撐臺(tái)最好是基本上水平支撐第一基片，基片控制裝置基本上水平地將第二基片支撐于第一基片之上，然后撤掉第二基片的支撐。
上述基片支撐臺(tái)和基片加工設(shè)備適用于制造例如SOI基片。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種疊置兩基片并使它們彼此接觸的基片加工方法，其特征在于，包括以下步驟用上述基片支撐臺(tái)中的任一種支撐第一基片；使第二基片與由基片支撐臺(tái)支撐的第一基片相對(duì)；疊置第一和第二基片，并使它們彼此接觸。
根據(jù)本發(fā)明，還提供一種疊置兩基片并使它們彼此接觸的基片加工方法，其特征在于，包括以下步驟將第一和第二基片送到上述基片加工設(shè)備中的任何一個(gè)中；利用基片加工設(shè)備疊置第一和第二基片，并使它們彼此接觸；從基片加工設(shè)備中取出彼此接觸的基片。
根據(jù)本發(fā)明，還提供一種制造SOI基片的方法，其特征在于，包括以下步驟制備第一和第二基片；利用上述任一種基片加工方法使第一和第二基片彼此接觸，制備具有其中疊置有單晶硅層和絕緣層的層的基片；將彼此接觸的基片在非接觸界面的部分分離開，制備分離基片中的一個(gè)作為具有絕緣層上的單晶硅層的基片。
根據(jù)本發(fā)明，還提供一種清洗方法，其特征在于，包括將上述基片支撐臺(tái)裝于存儲(chǔ)用于制造半導(dǎo)體器件的晶片的晶片盒中，清洗基片支撐臺(tái)。
根據(jù)本發(fā)明，還提供一種處理晶片加工設(shè)備的方法，其特征在于，包括以下步驟從晶片加工設(shè)備中卸下基片支撐臺(tái)；將卸下的基片支撐臺(tái)裝于存儲(chǔ)用于制造半導(dǎo)體器件的晶片的晶片盒中，清洗基片支撐臺(tái)；將清洗過(guò)的基片支撐臺(tái)固定于晶片加工設(shè)備中。
根據(jù)本發(fā)明，還提供一種制造基片支撐臺(tái)的方法，其特征在于，包括以下步驟形成SiO2膜，覆蓋整個(gè)硅晶片；在SiO2膜的一個(gè)表面上形成第一光刻膠膜；構(gòu)圖第一光刻膠膜，暴露將要形成用于真空夾持的密封部分處的SiO2膜；腐蝕暴露部分的SiO2膜，暴露硅晶片；去掉其余的第一光刻膠膜；將暴露部分的硅晶片腐蝕到預(yù)定深度；形成SiO2膜，覆蓋整個(gè)硅晶片；在SiO2膜的另一表面上形成第二光刻膠膜；構(gòu)圖第二光刻膠膜，暴露將要形成用于真空夾持的抽氣孔的部位的SiO2膜；腐蝕暴露部分的SiO2膜，暴露硅晶片；去掉其余第二光刻膠膜；腐蝕暴露部分的硅晶片，形成穿過(guò)硅晶片延伸的抽氣孔；去掉其余SiO2膜。
根據(jù)本發(fā)明，還提供一種制造基片支撐臺(tái)的方法，其特征在于，包括以下步驟形成第一薄膜，覆蓋整個(gè)硅晶片；在第一薄膜的一個(gè)表面上形成第一光刻膠膜；構(gòu)圖第一光刻膠膜，暴露將要形成用于真空夾持的密封部分處的第一薄膜；腐蝕暴露部分的第一薄膜，暴露硅晶片；去掉其余的第一光刻膠膜；將暴露部分的硅晶片腐蝕到預(yù)定深度；形成第二薄膜，覆蓋整個(gè)硅晶片；在第二薄膜的另一表面上形成第二光刻膠膜；構(gòu)圖第二光刻膠膜，暴露將要形成用于真空夾持的抽氣孔的部位的第二薄膜；腐蝕暴露部分的第二薄膜，暴露硅晶片；去掉其余第二光刻膠膜；腐蝕暴露部分的硅晶片，形成穿過(guò)硅晶片延伸的抽氣孔；去掉其余第二薄膜。
通過(guò)以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，可以清楚本發(fā)明的其它目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。
圖1是展示本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的晶片加工設(shè)備的整體設(shè)置的透視圖；圖2是圖1的部分放大示圖；圖3是展示圖1和2所示晶片加工設(shè)備的晶片支撐部分的設(shè)置的剖面圖；圖4展示的是使兩晶片在圖3所示晶片支撐部分上接觸的狀態(tài)；圖5-9是沿線A-A’取的圖1和2所示晶片加工設(shè)備的剖面圖；圖10是展示晶片加工設(shè)備的控制系統(tǒng)的設(shè)置的框圖；圖11是展示基于一個(gè)程序的控制過(guò)程的流程圖；圖12是展示第二實(shí)施例的晶片支撐臺(tái)的結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖13A-13F展示的是制造如SOI結(jié)構(gòu)的晶片的工藝步驟；圖14A和14B展示的是鍵合晶片的工藝步驟；圖15展示的是用于疊置兩晶片同時(shí)定位它們的夾具的實(shí)例；圖16是展示本發(fā)明第三實(shí)施例的晶片支撐臺(tái)的設(shè)置的平面圖；圖17是圖16所示晶片支撐臺(tái)的部分剖面圖；圖18是展示包括圖16所示晶片支撐臺(tái)的晶片支撐設(shè)備的設(shè)置的剖面圖；圖19A-19N展示的是制造晶片支撐臺(tái)的工藝步驟；
圖20展示的是利用晶片支撐設(shè)備使兩晶片相互接觸的狀態(tài)；圖12是展示晶片加工設(shè)備的整體設(shè)置的透視圖；圖22是圖21的部分剖面圖；圖23-27是沿線A-A’取的圖21和22所示晶片加工設(shè)備的剖面圖；圖28是展示晶片加工設(shè)備的控制系統(tǒng)的設(shè)置的框圖；圖29是展示基于一個(gè)程序的控制過(guò)程的流程圖。
以下將結(jié)合
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
(第一實(shí)施例)圖1是展示第一實(shí)施例的晶片加工設(shè)備的整體設(shè)置的透視圖。圖2是圖1的部分放大示圖。圖3是展示圖1和2所示晶片加工設(shè)備100的晶片支撐部分的設(shè)置的剖面圖。圖4展示的是使兩晶片與圖3所示晶片支撐部分上接觸的狀態(tài)。圖5-9是沿線A-A’取的圖1和2所示晶片加工設(shè)備100的剖面圖。圖5-9展示了使兩晶片接觸的操作。
晶片加工設(shè)備100疊置兩晶片，并使它們相互接觸，該設(shè)備被用于實(shí)施鍵合兩晶片制造具有如SOI結(jié)構(gòu)的晶片的方法。
晶片加工設(shè)備100具有晶片支撐臺(tái)3，用于從第一晶片的下表面支撐第一晶片1(圖4)，還具有晶片移動(dòng)機(jī)構(gòu)4，用于從第二晶片的下表面夾持第二晶片2(圖4)，并使第二晶片2幾乎平行地與第一晶片1相對(duì)。
晶片支撐臺(tái)3最好具有只與第一晶片1的下表面的外圍部分(最好是最外部)接觸的接觸表面。接觸面最好是環(huán)形的。在晶片支撐臺(tái)3只與第一晶片1的下表面接觸時(shí)，可以防止第一晶片1的上表面被顆粒污染，另外，還可以防止第一晶片1受損傷。而且，在晶片支撐臺(tái)3只與第一晶片1下表面的外圍或部分接觸時(shí)，可以防止由于可能粘附在晶片支撐臺(tái)3或第一晶片1下表面上的顆粒造成的支撐于晶片支撐臺(tái)3上的第一晶片不平整。
晶片支撐臺(tái)3最好具有夾持第一晶片1的夾持機(jī)構(gòu)。在該實(shí)施例中，晶片支撐臺(tái)3具有真空夾持機(jī)構(gòu)。然而，也可以用如靜電夾持機(jī)構(gòu)等另外的夾持機(jī)構(gòu)。
晶片移動(dòng)機(jī)構(gòu)4最好是只與第二晶片2的下表面接觸。在該實(shí)施例中，晶片移動(dòng)機(jī)構(gòu)4具有真空夾持晶片用的槽4a。夾持第二晶片2時(shí)，減小槽4a中的壓力。在由晶片夾持部分4c夾持第二晶片2的下表面時(shí)，晶片移動(dòng)機(jī)構(gòu)4繞軸4b轉(zhuǎn)約180度，使第二晶片2幾乎平行地與第一晶片1相對(duì)。軸4b位于晶片支撐臺(tái)3和晶片夾持部分4c之間的中間位置附近。
晶片加工設(shè)備100還具有測(cè)量于晶片支撐臺(tái)3上的第一晶片1的厚度的位移(displacement)探測(cè)部件15，和測(cè)量由晶片夾持部分4c夾持的第二晶片2的厚度的位移探測(cè)部件12，及根據(jù)位移探測(cè)部件15和12的測(cè)量結(jié)果垂直移動(dòng)晶片支撐臺(tái)3，以將晶片1和2間的間隙調(diào)節(jié)為設(shè)定值的Z軸工作臺(tái)5(圖5)，這些部件作為調(diào)節(jié)彼此相對(duì)的兩晶片1和2間的間隙的機(jī)構(gòu)。
晶片加工設(shè)備100還具有在兩晶片1和2支撐成彼此相對(duì)時(shí)，在上面晶片2的中心部分附近對(duì)上面晶片2加壓的加壓機(jī)構(gòu)6。在兩晶片1和2支撐成彼此相對(duì)后，加壓機(jī)構(gòu)6的加壓頭6a繞軸6b轉(zhuǎn)動(dòng)，靠近上面晶片2的下表面。在晶片移動(dòng)機(jī)構(gòu)4的晶片夾持部分4c撤掉對(duì)上面晶片2的夾持時(shí)，加壓機(jī)構(gòu)6通過(guò)將加壓頭6a壓到晶片2的下表面上對(duì)上面晶片2加壓。兩晶片1和2從加壓部分逐漸向外彼此接觸，由此將晶片1和2間的氣體排除出來(lái)。因而，晶片1和2間不再存在殘留的氣體。
最好是由加壓頭6a幾乎在晶片夾持部分4c撤掉對(duì)晶片2的夾持的同時(shí)對(duì)晶片2進(jìn)行加壓。這種情況下，可以在保持兩晶片1和2間調(diào)節(jié)到設(shè)定值的間隙的情況下開始加壓。這便可以通過(guò)使將兩晶片接觸得到的晶片的質(zhì)量一致。另外，可以有效地防止晶片1和2間的氣體殘留。而且，可以防止晶片1和2偏移。
加壓機(jī)構(gòu)6中引入一種振動(dòng)加壓頭6a的振動(dòng)器(壓電元件)。通過(guò)使給晶片2加壓的加壓頭6a振動(dòng)，可以有效地去除晶片1和2間的氣體。
可以在其它時(shí)序控制加壓頭6a對(duì)晶片2的加壓。例如，在撤掉了對(duì)晶片2的夾持后，去除了晶片1和2間的預(yù)定量氣體之前的預(yù)定時(shí)序，在撤掉了對(duì)晶片2的夾持后的計(jì)數(shù)預(yù)定時(shí)間的時(shí)序，或在撤掉了對(duì)晶片2的夾持后，及晶片1和2間的距離因晶片2的重量而變?yōu)轭A(yù)定距離以下的預(yù)定時(shí)序，可以進(jìn)行加壓。
晶片加工設(shè)備100還具有晶片傳輸自動(dòng)臂10，用于分別將晶片1和2設(shè)置于晶片支撐臺(tái)3上和晶片夾持部分4c上，并從晶片支撐臺(tái)3上取下彼此接觸的晶片，還具有晶片校準(zhǔn)部件11。
在該晶片加工設(shè)備100中，在晶片接觸處理開始之前，在預(yù)定的位置放置存儲(chǔ)還沒(méi)處理的晶片1和2的晶片盒7和8。在該實(shí)施例中，還沒(méi)處理的晶片1和2分別存儲(chǔ)于晶片盒7和8中，同時(shí)下表面面向下。
在控制面板16上的操作開關(guān)16b命令開始晶片接觸處理時(shí)，晶片傳輸自動(dòng)臂10夾持存儲(chǔ)于晶片盒7中未處理的晶片1的下表面，并將晶片1傳輸?shù)骄?zhǔn)部件11上。晶片校準(zhǔn)部件11利用傳感器探測(cè)中心位置和傳輸晶片1的方向(例如取向平面和切口位置)，并調(diào)節(jié)該中心位置和方向。晶片校準(zhǔn)部件11最好只與晶片1的下表面接觸。
此后，晶片傳輸自動(dòng)臂10取出校準(zhǔn)的晶片1，并將它設(shè)置于穿過(guò)負(fù)載銷孔3e從晶片支撐臺(tái)3突出來(lái)的負(fù)載銷13上的預(yù)定位置。在將晶片1安裝于負(fù)載銷13上后，晶片支撐臺(tái)3向上移，以便支撐晶片1。由于晶片校準(zhǔn)部件1已使晶片1校準(zhǔn)，并傳輸?shù)骄闻_(tái)3上，同時(shí)保持其位置關(guān)系，所以不再需要調(diào)節(jié)晶片1在晶片支撐臺(tái)3上的中心位置和方向。然而，也可以在晶片支撐臺(tái)3上進(jìn)行晶片1的校準(zhǔn)。
接著，晶片傳輸自動(dòng)臂10從晶片盒8中取出未處理的晶片2。以與上述同樣的過(guò)程，晶片校準(zhǔn)部件11調(diào)節(jié)晶片2的中心位置和方向，然后，將晶片2設(shè)置于從晶片移動(dòng)機(jī)構(gòu)4的晶片夾持部分4c突出來(lái)的負(fù)載銷14上。將晶片2裝于負(fù)載銷14上后，晶片夾持部分4c繞軸4b轉(zhuǎn)動(dòng)，直到晶片夾持部分4c與晶片2的下表面接觸為止。減小槽4a中的壓力，以便由晶片夾持部分4c夾持晶片2。如上所述，由于晶片校準(zhǔn)部件11已使晶片2校準(zhǔn)，晶片夾持部分4c已夾持晶片2，同時(shí)保持了其位置關(guān)系，所以?shī)A持時(shí)不再需要調(diào)節(jié)晶片2的中心位置和方向。在夾持晶片2時(shí)，負(fù)載銷14可以向下縮回，代替使晶片夾持部分4c樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
在晶片支撐臺(tái)3和晶片夾持部分4c分別支撐晶片1和2時(shí)，位移探測(cè)部件15和12測(cè)量晶片1和2的厚度。更具體說(shuō)，位移探測(cè)部件15和12移動(dòng)傳感器15a和12a，使它們靠近晶片1和2的上部，用光照射晶片1和2，根據(jù)所反射的光分別測(cè)量晶片1和2的厚度。
在晶片1和2的厚度測(cè)量結(jié)束后，晶片夾持部分4c繞軸4b轉(zhuǎn)動(dòng)約180度，使晶片2幾乎平行地與晶片1相對(duì)，如上所述。此后，Z軸工作臺(tái)5調(diào)節(jié)晶片1和2間的間隙，加壓頭6a給晶片2加壓，于是完成接觸處理。
接觸處理結(jié)束后，Z軸工作臺(tái)5使晶片支撐臺(tái)3向下移動(dòng)。并由負(fù)載銷13支撐處理過(guò)的晶片。此后，晶片傳輸自動(dòng)臂10取出處理過(guò)的晶片，將它們存儲(chǔ)于晶片盒9中。
重復(fù)進(jìn)行上述過(guò)程，可以連續(xù)處理晶片盒7和8中存儲(chǔ)的大量晶片。
下面將介紹晶片支撐如3的設(shè)置。晶片支撐臺(tái)3具有圓形的中心部分3c和環(huán)形的外圍部分3d。在外圍部分3d的夾持面(夾持晶片1的面)上形成有兩夾持槽3a和3b，用于真空吸持晶片1。
夾持槽3a和3b與耦合到中途具有閥19的管路18的抽氣孔18a連接。真空泵20與管路18的一端相連。通過(guò)打開或關(guān)閉閥19，可以控制夾持槽3a和3b對(duì)晶片的吸持。
在加壓頭6a要給晶片2加壓時(shí)，閥19打開，使夾持槽3a和3b中的壓力降低，從而吸持晶片1。在晶片1被形成于具有平整表面的外圍部分3d的表面上的夾持槽3a和3b吸持時(shí)，第一晶片1被修正成幾乎平整。
這種情況下，在晶片2的中心部位給晶片2加壓，如圖4所示。首先，使兩晶片1和2的中心部位接觸，然后，使接觸部位逐漸向外擴(kuò)展。此時(shí)，在所有方向上接觸部位幾乎以相同的速度擴(kuò)展。
下面參照?qǐng)D5-9介紹晶片加工設(shè)備100使兩晶片接觸的操作。
在晶片傳輸自動(dòng)臂10分別將晶片1和2安裝于負(fù)載銷13和14上后，Z軸工作臺(tái)5將晶片支撐臺(tái)3向上移動(dòng)到支撐晶片1的預(yù)定位置，晶片移動(dòng)機(jī)構(gòu)4繞軸4b將晶片夾持部分4c轉(zhuǎn)到可以?shī)A持晶片2的預(yù)定位置，如圖5所示。
接著，如圖6所示，位移探測(cè)部件15和12的傳感器15a和12a移動(dòng)到晶片1和2上，分別測(cè)量晶片1和2的厚度。測(cè)量了晶片1和2的厚度后，傳感器15a和12a返回到圖5所示的初始位置。
如圖7所示，晶片移動(dòng)機(jī)構(gòu)4繞軸4b將晶片夾持部分4c轉(zhuǎn)過(guò)約180度，使晶片1和2幾乎水平地彼此相對(duì)。Z軸工作臺(tái)5根據(jù)測(cè)量的晶片1和2的厚度調(diào)節(jié)晶片支撐臺(tái)3的高度，將晶片1和2間的間隙設(shè)定為預(yù)定值。該間隙在晶片的中心部分一般為20-100微米，較好為30-60微米。晶片加工設(shè)備100打開閥19，以便晶片支撐臺(tái)3的外圍部分3d的夾持表面夾持晶片1下表面的外圍部分。由于該操作，晶片1被修正為幾乎平整。
如圖8所示，加壓頭6a繞軸6b轉(zhuǎn)動(dòng)，以便靠近晶片2的下表面(例如加壓頭6a基本上與晶片2的下表面接觸的位置)。
然后，如圖9的所示，在晶片夾持部分4c撤掉對(duì)晶片2的夾持時(shí)，加壓頭6a給晶片2的下表面加壓。晶片1和2從中心部分開始向外逐漸彼此接觸在一起，最后，整個(gè)表面彼此接觸。
在加壓機(jī)構(gòu)6恢復(fù)到初始狀態(tài)后(圖5所示的狀態(tài))，晶片夾持部分4c恢復(fù)初始狀態(tài)(圖5所示狀態(tài))。閥19關(guān)閉，使夾持槽3a內(nèi)為大氣壓(撤掉對(duì)晶片1的夾持)，然后，晶片支撐臺(tái)3向下移動(dòng)，以便由負(fù)載銷13支撐彼此接觸的晶片。這種情況下，晶片傳輸自動(dòng)臂10夾持彼此接觸的晶片的下表面，并將它們傳輸?shù)骄?中，存儲(chǔ)在晶片盒9中。
圖10是展示晶片加工設(shè)備100的控制系統(tǒng)的設(shè)置的框圖?？刂撇考?7借CPU 17a控制晶片傳輸自動(dòng)臂10、晶片校準(zhǔn)部件11、位移探測(cè)部件12和15、Z軸工作臺(tái)5、晶片移動(dòng)機(jī)構(gòu)4、加壓機(jī)構(gòu)6、面板部件16和閥控制部件19a,CPU 17a根據(jù)程序17b進(jìn)行操作。
圖11是展示根據(jù)程序17b的控制過(guò)程的流程圖。下面結(jié)合該流程介紹晶片加工設(shè)備100的控制系統(tǒng)的操作。
在步驟S101，在操作開關(guān)16b使接觸處理開始時(shí)，與控制部件17連接的構(gòu)件啟動(dòng)。在該啟動(dòng)步驟，還要確認(rèn)晶片盒7、8和9的存在與位置。如果準(zhǔn)備工作沒(méi)完成，其結(jié)果會(huì)顯示于顯示屏板16a上，以警告操作者。
在步驟S102，通過(guò)控制晶片傳輸自動(dòng)臂10，夾持存儲(chǔ)于晶片盒7中的晶片1。在步驟S103，被夾持的晶片1被送到晶片校準(zhǔn)部件11，并被校準(zhǔn)(中心位置和方向)。在步驟S104，控制晶片傳輸自動(dòng)臂10，將晶片2設(shè)置于從晶片支撐臺(tái)3突出來(lái)的負(fù)載銷13上的預(yù)定位置。控制Z軸工作臺(tái)5，使晶片支撐臺(tái)3向上移動(dòng)到預(yù)定位置。
在步驟S105，控制晶片傳輸自動(dòng)臂10，夾持存儲(chǔ)于晶片盒8中的晶片2。在步驟S106，將晶片2送到晶片校準(zhǔn)部件11，并將之校準(zhǔn)(中心位置和方向)。在步驟S107，控制傳輸自動(dòng)臂10，將晶片2設(shè)置在從晶片夾持部分4c突出來(lái)的負(fù)載銷14的預(yù)定位置上。控制晶片移動(dòng)機(jī)構(gòu)4的樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)4d，使晶片夾持部分4c繞軸4b轉(zhuǎn)過(guò)預(yù)定角度，以便晶片夾持部分4持晶片2。
在步驟S108，控制位移探測(cè)部件15的驅(qū)動(dòng)部件15b，使傳感器15a移動(dòng)到預(yù)定位置，由傳感器15a測(cè)量晶片1的厚度。
在步驟S109，控制位移探測(cè)部件12的驅(qū)動(dòng)部件12b，使傳感器12a移動(dòng)到預(yù)定位置，由傳感器12a測(cè)量晶片2的厚度。
在步驟S110，控制晶片移動(dòng)機(jī)構(gòu)4的樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)4d，使晶片夾持部分4c繞軸4b轉(zhuǎn)過(guò)約180度，使晶片1和2基本在水平方向彼此相對(duì)。
在步驟S111，根據(jù)對(duì)晶片1和2的測(cè)量結(jié)果，準(zhǔn)備將晶片1和2間的間隙調(diào)節(jié)為預(yù)定值的數(shù)據(jù)。根據(jù)該數(shù)據(jù)控制Z軸工作臺(tái)5，從而調(diào)節(jié)晶片1和2間的間隙。
在步驟S112，打開閥控制部件19a，以便晶片支撐臺(tái)3夾持第一晶片1。
在步驟S113，控制加壓機(jī)構(gòu)6的樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)6d，使加壓頭6a繞軸6b轉(zhuǎn)動(dòng)，直到加壓頭6a的末端部分與晶片2的下表面接觸。
在步驟S114，撤掉晶片夾持部分4c對(duì)晶片2的夾持。在步驟S115，控制加壓機(jī)構(gòu)6的樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)6d和振動(dòng)器6c，將加壓頭6a壓在晶片2的下表面上，同時(shí)振動(dòng)加壓頭6a。在步驟S114后立即執(zhí)行步驟S115時(shí)，對(duì)晶片2夾持的撤除和加壓幾乎同時(shí)進(jìn)行。例如也可以在步驟S114后過(guò)去了一定時(shí)間后，開始進(jìn)行加壓。
在步驟S116，在晶片1和2彼此完全接觸后，控制加壓機(jī)構(gòu)6的樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)6d，使加壓頭6a返回到初始位置。在步驟S117，控制晶片移動(dòng)機(jī)構(gòu)4的樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)4d，使晶片夾持部分4c回到初始位置。
在步驟S118，關(guān)閉閥19，使夾持槽3a和3b內(nèi)部恢復(fù)到大氣壓，從而撤掉對(duì)晶片1的夾持。在步驟S119，控制Z軸工作臺(tái)5，將晶片支撐臺(tái)3向下移動(dòng)到其初始位置。通過(guò)該操作，負(fù)載銷13支撐彼此接觸的晶片。
在步驟S120，控制晶片傳輸自動(dòng)臂10，將彼此接觸的晶片送到晶片盒9中，將它們存儲(chǔ)于晶片盒9。
在步驟S121，確定是否所有存儲(chǔ)于晶片盒7和8中的晶片都已進(jìn)行了接觸處理。如果還有未處理的晶片，則流程返回到步驟S102，重復(fù)該處理。如果確認(rèn)所有晶片都已進(jìn)行了接觸處理，則結(jié)束處理操作程序。此時(shí)，最好是在顯示屏板16a上指示處理結(jié)束，或發(fā)出蜂鳴聲告知操作者。
如上所述，根據(jù)上述晶片加工設(shè)備100，1)由于與撤掉對(duì)上面的晶片2的夾持同步開始加壓，所以可以適當(dāng)?shù)厝コ?和2間的氣體；2)由于在晶片1和2彼此相對(duì)時(shí)，上面的晶片2不發(fā)生滑動(dòng)，所以可以適當(dāng)?shù)囟ㄎ痪?和2；3)由于可以將晶片1和2間的間隙調(diào)節(jié)到合適的距離，所以可以使所制造的晶片質(zhì)量一致，并且不再需要預(yù)先對(duì)晶片1和2分類；4)可以防止晶片1和2的表面被顆粒污染；5)可以防止對(duì)晶片外圍部分的損傷；6)通過(guò)在加壓期間振動(dòng)晶片，可以減少晶片間殘留的氣體。
另外，根據(jù)上述晶片加工設(shè)備100，只有晶片支撐臺(tái)3的外圍部分3d與第一晶片1的下表面接觸。所以，甚至在顆粒粘附于晶片支撐臺(tái)3的中心部分3c或第一晶片1下表面的中心部分時(shí)，也可以以基本平整地支撐第一晶片。換言之，可以防止由于可能粘附到晶片支撐臺(tái)或第一晶片的中心部分的顆粒造成的被支撐晶片1的不平整。因此，在使兩晶片彼此接觸時(shí)，可以有效地防止晶片間殘留氣體。
(第二實(shí)施例)在第二實(shí)施例中，改變了第一實(shí)施例的晶片加工設(shè)備100的晶片支撐臺(tái)3的結(jié)構(gòu)。除晶片支撐臺(tái)外，其余部分與第一實(shí)施例相同。圖12是展示第二實(shí)施例的晶片支撐臺(tái)3’的結(jié)構(gòu)的剖面圖。晶片支撐臺(tái)3’特別適于使大直徑的晶片彼此接觸。
第二實(shí)施例的晶片支撐臺(tái)3’其中心部分附近具有防偏部3f，用于防止由于其重量或加壓頭6a加壓造成的晶片1發(fā)生偏移。防偏部分3f與第一晶片1接觸的那部分支撐臺(tái)和外圍部分3b與第一晶片2接觸的那部分支撐臺(tái)最好其本上位于同一平面內(nèi)。在圖12所示的實(shí)例中，防偏部分3f與晶片接觸的部分為環(huán)形。也可以采用其它形狀(例如，矩陣或針點(diǎn)陣列)。晶片支撐臺(tái)3’如可通過(guò)研磨形成。
防偏部分3f最好位于晶片支撐臺(tái)3’的中心附近。然而，甚至在防偏部分3f位于中心部分3中的任意部位時(shí)，也可以得到如上所述相同的效果。
如上所述，在采用防偏部分3f時(shí)，就象第一實(shí)施例那樣，可以防止第一晶片偏移，并可以減少顆粒的影響。
(晶片加工設(shè)備的應(yīng)用實(shí)例)下面介紹第一或第二實(shí)施例的晶片加工設(shè)備的應(yīng)用實(shí)例。圖13A-13F展示制造具有如SOI結(jié)構(gòu)的晶片的工藝步驟。
準(zhǔn)備用于形成第一晶片1的單晶硅晶片501。在單晶硅晶片501的主表面上形成多孔硅層502(圖13A)。在多孔硅層502上形成至少一層無(wú)孔層503(圖13B)。關(guān)于無(wú)孔層503，可以是單晶硅層、多晶硅層、非晶硅層、金屬層、半導(dǎo)體化合物層或超導(dǎo)層?？梢栽跓o(wú)孔層503上形成如MOSFET等器件。
在無(wú)孔層503上形成SiO2層504，得到第一晶片1(圖13C)。具有SiO2層504的第一晶片1面朝上存儲(chǔ)于晶片盒7中。
制備第二晶片2。第二晶片2表面朝上存儲(chǔ)于晶片盒8中。
圖13C所示的晶片可以存儲(chǔ)于晶片盒8中作為第二晶片，同時(shí)另一晶片可以存儲(chǔ)于晶片盒7中作為第一晶片。這種情況下，將圖13C所示的晶片傳輸?shù)骄闻_(tái)3上，另一晶片傳輸?shù)骄苿?dòng)機(jī)構(gòu)4。
此時(shí)，晶片加工設(shè)備工作。第一晶片1和第二晶片2彼此接觸，同時(shí)中間夾著SiO2層504(圖13D)，并將之存儲(chǔ)于晶片盒9中。
需要時(shí)，可以對(duì)彼此接觸的晶片(圖13D)進(jìn)行陽(yáng)極鍵合、加壓或熱處理，或可以組合這些處理操作，以牢牢地鍵合晶片。
關(guān)于第二晶片2，可以用硅晶片、具有形成于其上的SiO2層的硅晶片、由石英玻璃構(gòu)成的透明晶片、或蘭寶石晶片。然而，任何其它晶片都可以用作第二晶片，只要其表面具有足以鍵合的平整度即可。
接著，從第二晶片2上去掉第一晶片1，暴露多孔硅層502(圖13E)。選擇地腐蝕并去掉多孔硅層502。圖13F示意性地展示了利用上述制造方法得到的晶片。
根據(jù)該制造方法，兩晶片彼此接觸，同時(shí)合適地去除了兩晶片間的任何氣體，以制造高質(zhì)量的晶片。
根據(jù)本發(fā)明，可以使基片高質(zhì)量地彼此接觸，且不殘留有殘留氣體。
(第三實(shí)施例)
圖16是展示本發(fā)明第三實(shí)施例的晶片(基片)支撐臺(tái)31的設(shè)置的平面圖。
通過(guò)加工一般市場(chǎng)上可得到的硅晶片，例如用于制造符合SEMI標(biāo)準(zhǔn)或JAIDA標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體器件的硅晶片，可以制造晶片支撐臺(tái)31。用于制造半導(dǎo)體器件的晶片具有很高的表面平整度。所以，在此表面用作夾持將被支撐的晶片的夾持表面時(shí)，容易制造高精度的晶片支撐臺(tái)。因此，可以使晶片支撐臺(tái)具有很好的批量生產(chǎn)率和成本。
例如，可以采用普通的光刻技術(shù)制造硅晶片。由于可以形成如亞微米級(jí)精度的圖形，所以光刻工藝可用于制造第三實(shí)施例的晶片支撐臺(tái)。
晶片支撐臺(tái)31具有兩個(gè)岸堤形部分31a和31b和抽氣口31d。兩密封部分31a和31b及要被夾持和支撐的晶片限定的空間內(nèi)的氣體通過(guò)抽氣口31d排放出去，從而夾持晶片。
在晶片支撐臺(tái)31上，數(shù)個(gè)銷形防偏部分31c形成于密封部分31a和31b之間，以防止被夾持的晶片因兩密封部分31a和31b間的壓力降低而偏移。該實(shí)施例中，防偏部分31c只形成于密封部分31a和31b之間。然而，防偏部分31c可以形成于中心部分。
關(guān)于與要夾持的物體接觸的密封部分31a和31b及防偏部分31c的表面，直接采用硅晶片表面作晶片支撐臺(tái)31的材料。
晶片支撐臺(tái)31具有銷孔31e，用于裝/卸要夾持的晶片的負(fù)載銷(以后將介紹)插于其中。
圖17是展示圖16所示晶片支撐臺(tái)31的部分的剖面圖。密封部分31a和31b及防偏部分31c的高度最好約50微米。密封部分31a和31b的寬度d4和d1最好小到可以防止顆粒夾于密封部分31a和31b之間的程度，如這些寬度最好為約0.2mm。同樣，防偏部分31c的直徑最好也小到一定程度，如該直徑最好為約0.2mm。
圖18是展示包括圖16所示晶片支撐臺(tái)31的晶片加工設(shè)備3的設(shè)置的剖面圖。該晶片支撐臺(tái)3通過(guò)將晶片支撐臺(tái)31真空吸持于基座32上構(gòu)成。
基座32具有環(huán)形槽32a，用于真空吸持晶片支撐臺(tái)31，還具有抽氣孔32b，用于排出槽32a內(nèi)的氣體。通過(guò)降低槽32a內(nèi)的壓力，吸持晶片支撐臺(tái)31。抽氣孔32b通過(guò)其中途上有閥119a的管路118a與真空泵20相連。
基座32還具有抽氣孔32c，用于通過(guò)其中途上有閥119b的管路118b將連接晶片支撐臺(tái)31下表面的抽氣口31d耦合到真空泵20。
在晶片支撐臺(tái)31要安裝于基座32上時(shí)，閥119a打開。在要處理的晶片1要安裝于晶片支撐臺(tái)31上時(shí)，閥119b打開。
基座32還具有銷孔32d，用于在晶片支撐臺(tái)31上裝/卸晶片1的負(fù)載銷插于該銷孔中。
晶片支撐臺(tái)31最好定期清洗，以去掉可能會(huì)附著于晶片1的夾持表面上的顆粒。如上所述，在通過(guò)加工用于制造半導(dǎo)體器件的硅晶片制造晶片支撐臺(tái)31時(shí)，清洗時(shí)可以采用可買到的晶片載體。這種情況下，可以將晶片支撐臺(tái)31裝于可買到的晶片載體中，利用普通的晶片清洗設(shè)備進(jìn)行清洗。
下面將介紹制造晶片支撐臺(tái)31的工藝步驟。圖19A-19N展示了利用普通的光刻工藝制造晶片支撐臺(tái)31的工藝步驟。
準(zhǔn)備用于制造半導(dǎo)體器件的硅晶片201a。如圖19A所示，在硅晶片201a的上下表面及側(cè)面上形成用于形成掩模圖形的膜202a，所說(shuō)掩模圖形將用于此后腐蝕硅晶片201a。關(guān)于膜202a的材料，最好用熱氧化生成的SiO2或CVD制造的Si3N4。
接著，如圖19b所示，在圖19A所示的晶片上形成光刻膠203a。
通過(guò)用于形成密封部分31a和31b及防偏部分31c的光掩模(第一掩模)，利用UV光照射光刻膠膜203a，從而印刷掩模圖形。通過(guò)顯影掩模圖形，形成構(gòu)圖的光刻膠膜203b，如圖19C所示。由于平面方向的制造精度低于普通半導(dǎo)體器件所要求的精度，可以用低精度的曝光設(shè)備印刷掩模圖形。
如圖19D所示，利用光刻膠203b作掩模干法腐蝕膜202a，從而露出硅晶片201a。用此工藝，在硅晶片201a上形成構(gòu)圖的膜202b。接著，如圖19E所示，去掉構(gòu)圖的光刻膠膜203b。
如圖19F所示，腐蝕圖19E所示的晶片。關(guān)于該腐蝕，最好是利用堿性溶液作腐蝕劑進(jìn)行濕法腐蝕。堿性溶液可以用氨水溶液或有機(jī)氨基溶液。例如，為形成圖18所示的高度為50微米的密封部分31a和31b及防偏部分31c，腐蝕晶片201a，腐蝕深度為50微米。
如圖19G所示，利用氫氟酸去掉已構(gòu)圖的膜202b。利用該工藝，形成具有密封部分31a和31b及防偏部分31c的硅晶片201b。隨后圖示9I所示，在具有密封部分31a和31b及防偏部分31c的硅晶片201b的上下表面及側(cè)面上，形成用于形成將用來(lái)腐蝕硅晶片201b的掩模圖的膜204a。關(guān)于膜204a的材料，最好是用熱氧化形成的SiO2或CVD形成的Si3N4。
在圖19I所示的晶片的下表面(具有密封部分31a和31b及防偏部分31c表面的相對(duì)側(cè)上的表面)上形成光刻膠膜205a。
通過(guò)用于形成抽氣孔31d和銷孔31e的光掩模，利用UV光照射光刻膠膜205a，從而印刷掩模圖形。通過(guò)顯影該掩模圖形，形成具有構(gòu)成抽氣口31d的孔211和構(gòu)成銷孔31e的孔212的光刻膠膜205b，如圖19J所示。
如圖19K所示，利用光刻膠205a作掩模，干法腐蝕膜204a，從而暴露硅晶片201b。用該工藝，在硅晶片上201b上形成已構(gòu)圖的光刻膠膜204b，如圖19L所示，去掉構(gòu)圖的光刻膠膜204b。
如圖19M所示，腐蝕圖19L所示的晶片，直到形成抽氣口31d和銷孔31e為止。該腐蝕最好是利用堿性溶液作腐蝕劑的濕法腐蝕。關(guān)于堿性溶液，可以用氨水溶液或有機(jī)氨基溶液。
最后，如圖19N所示，利用氫氟酸去掉光刻膠膜204b，于是完成晶片支撐臺(tái)31。
在所得的晶片支撐臺(tái)31中，晶片201a的表面直接用作密封部分31a和31b及防偏部分31c的材料。因此，在利用具有相當(dāng)高平面度的晶片201a制造晶片支撐臺(tái)31時(shí)，去掉了光刻膠膜203a后，不需要處理表面。
如上所述，容易以低成本制造根據(jù)該實(shí)施例的晶片支撐臺(tái)31。例如，在有顆粒附著于晶片支撐臺(tái)31上，并且無(wú)法通過(guò)清洗去掉這些顆粒時(shí)，可以用另一晶片支撐臺(tái)替換該晶片支撐臺(tái)，而且成本較低。
上述晶片支撐臺(tái)適用于支撐要疊置且彼此接觸的兩晶片之一。下面介紹通過(guò)在晶片支撐設(shè)備3支撐第一晶片使之與第二晶片相對(duì)時(shí)，給第二晶片的下表面加壓，使第一和第二晶片彼此接觸的設(shè)備和方法。這些設(shè)備和方法適用于實(shí)現(xiàn)鍵合兩晶片從而制造如SOI結(jié)構(gòu)的晶片的方法。
圖20展示了利用晶片支撐設(shè)備3使兩晶片彼此接觸的狀態(tài)。為使兩晶片彼此接觸，在晶片支撐臺(tái)31上吸持第一晶片1，然后設(shè)置第二晶片使之與第一晶片1相對(duì)。此時(shí)，加壓頭6a在第二晶片的中心附近給第二晶片加壓。晶片1和2首先在中心部分接觸。然后接觸部分逐漸向外擴(kuò)展，最后，晶片1和2的整個(gè)表面彼此完全接觸。根據(jù)該方法，兩晶片彼此接觸，且兩晶片1和2間不會(huì)殘留有氣體。
在用晶片支撐臺(tái)3使兩晶征彼此接觸時(shí)，由密封部分31a和31b構(gòu)成的晶片支撐臺(tái)3的夾持部分較好是只與第一晶片1的外圍部分(更好是最外部)接觸。夾持部分最好是環(huán)形。如上所述，晶片支撐臺(tái)3最好具有防偏部分31c。防偏部分31c最好形成于密封部分31a和31b之間。在晶片支撐臺(tái)3只與第一晶片的下表面接觸時(shí)，可以防止第一晶片1的表面被顆粒污染。另外，可以防止第一晶片的邊緣部分受損傷。而且，在晶片支撐臺(tái)3只與第一晶片下表面的外圍部分接觸時(shí)，可以防止由于可能附著于晶片支撐臺(tái)3或第一晶片1下表面上的顆粒造成的支撐于晶片支撐臺(tái)3上的第一晶片1的不平整。
下面介紹引入了晶片支撐設(shè)備3的晶片加工設(shè)備。
圖21是示意性展示第三實(shí)施例的晶片加工設(shè)備的整體設(shè)置的透視圖。圖22是圖21的部分放大圖。圖23-27是沿線A-A’取的圖21和22所示晶片加工設(shè)備1000的剖面圖。圖23-27展示了使兩晶片接觸的操作。
該晶片加工設(shè)備1000連續(xù)使兩晶片疊置和接觸，并被方便地用于實(shí)現(xiàn)鍵合兩晶片從而制造具有如SOI結(jié)構(gòu)的晶片的方法。
晶片加工設(shè)備1000具有從第一晶片的下表面支撐第一晶片1(圖20)的晶片支撐設(shè)備3，和從第二晶片的下表面夾持第二晶片2，并使第二晶片2基本上平行地與第一晶片相對(duì)的晶片移動(dòng)機(jī)構(gòu)4。
如上所述，將晶片支撐臺(tái)31安裝于基座32上，并打開閥119a，以將晶片支撐臺(tái)31吸持于基座32上，從而構(gòu)成晶片設(shè)備3。
晶片移動(dòng)機(jī)構(gòu)4最好只與第二晶片2的下表面接觸。該實(shí)施例中，晶片移動(dòng)機(jī)構(gòu)4具有真空吸持晶片用的槽4a。為了吸持第二晶片2，要降低槽4a內(nèi)的壓力。在晶片吸持部分4c吸持第二晶片的下表面時(shí)，晶片移動(dòng)機(jī)構(gòu)4繞軸4b轉(zhuǎn)過(guò)約180度，使第二晶片2基本上平行地與第一晶片相對(duì)。軸4b位于晶片支撐設(shè)備3和晶片吸持部分4c之間的的中間位置附近。
晶片加工設(shè)備1000還具有測(cè)量安裝于晶片支撐設(shè)備3上的第一晶片1的厚度的位移探測(cè)部件15，和測(cè)量由晶片夾持部分4c夾持的第二晶片2的厚度的位移探測(cè)部件12，及根據(jù)位移探測(cè)部件15和12的測(cè)量結(jié)果垂直移動(dòng)晶片支撐設(shè)備3，以將晶片1和2間的間隙調(diào)節(jié)為設(shè)定值的Z軸工作臺(tái)5(圖23)，這些部件作為調(diào)節(jié)彼此相對(duì)的兩晶片1和2間的間隙的機(jī)構(gòu)。
晶片加工設(shè)備1000還具有在兩晶片1和2支撐成彼此相對(duì)時(shí)，在上面晶片2的中心部分對(duì)上面晶片2加壓的加壓機(jī)構(gòu)6。在兩晶片1和2支撐成彼此相對(duì)后，加壓機(jī)構(gòu)6的加壓頭6a繞軸6b轉(zhuǎn)動(dòng)，靠近上面晶片2的下表面。在晶片移動(dòng)機(jī)構(gòu)4的晶片夾持部分4c撤掉對(duì)上面晶片2的夾持時(shí)，加壓機(jī)構(gòu)6通過(guò)將加壓頭6a壓到晶片2的下表面上對(duì)上面晶片2加壓。兩晶片1和2從加壓部分逐漸向外彼此接觸，由此將晶片1和2間的氣體排除出來(lái)。因而，晶片1和2間不再存在殘留的氣體。
最好是由加壓頭6a幾乎在晶片夾持部分4c撤掉對(duì)晶片2的夾持的同時(shí)對(duì)晶片2進(jìn)行加壓。這種情況下，可以在保持兩晶片1和2間調(diào)節(jié)到設(shè)定值的間隙的情況下開始加壓。這便可以通過(guò)使將兩晶片接觸得到的晶片的質(zhì)量一致。另外，可以有效地防止晶片1和2間的氣體殘留。而且，可以防止晶片1和2偏移。
加壓機(jī)構(gòu)6中引入一種振動(dòng)加壓頭6a的振動(dòng)器(如壓電元件)。通過(guò)使給晶片2加壓的加壓頭6a振動(dòng)，可以有效地去除晶片1和2間的氣體。
可以在其它時(shí)序控制加壓頭6a對(duì)晶片2的加壓。例如，在撤掉了對(duì)晶片2的夾持后，去除了晶片1和2間的預(yù)定量氣體之前的預(yù)定時(shí)序，在撤掉了對(duì)晶片2的夾持后的計(jì)數(shù)預(yù)定時(shí)間的時(shí)序，或在撤掉了對(duì)晶片2的夾持后，及晶片1和2間的距離因晶片2的重量而變?yōu)轭A(yù)定距離以下的預(yù)定時(shí)序，可以進(jìn)行加壓。
晶片加工設(shè)備1000還具有晶片傳輸自動(dòng)臂10，用于分別將晶片1和2設(shè)置在晶片支撐臺(tái)3上和晶片夾持部分4c上，并從晶片支撐臺(tái)3上取下彼此接觸的晶片，還具有晶片校準(zhǔn)部件11。
在該晶片加工設(shè)備1000中，在晶片接觸處理開始之前，在預(yù)定的位置放置存儲(chǔ)還沒(méi)處理的晶片1和2的晶片盒7和8。在該實(shí)施例中，還沒(méi)處理的晶片1和2分別存儲(chǔ)于晶片盒7和8中，同時(shí)下表面面向下。
在控制面板16上的操作開關(guān)16b命令開始晶片接觸處理時(shí)，晶片傳輸自動(dòng)臂10夾持存儲(chǔ)于晶片盒7中未處理的晶片1的下表面，并將晶片1傳輸?shù)骄?zhǔn)部件11上。晶片校準(zhǔn)部件11利用傳感器探測(cè)中心位置和傳輸晶片1的方向(例如取向平面和切口位置)，并調(diào)節(jié)該中心位置和方向。晶片校準(zhǔn)部件11最好只與晶片1的下表面接觸。
此后，晶片傳輸自動(dòng)臂10取出校準(zhǔn)的晶片1，并將它設(shè)置于穿過(guò)負(fù)載銷孔31e和31d從晶片支撐設(shè)備3突出來(lái)的負(fù)載銷13上的預(yù)定位置。在將晶片1安裝于負(fù)載銷13上后，晶片支撐設(shè)備3向上移動(dòng)，以便支撐晶片1。由于晶片校準(zhǔn)11已使晶片1校準(zhǔn)，并傳輸?shù)骄卧O(shè)備3上，同時(shí)保持發(fā)其位置關(guān)系，所以不再需要調(diào)節(jié)晶片1在晶片支撐設(shè)備3上的中心位置和方向。然而，也可以在晶片支撐設(shè)備3上進(jìn)行晶片1的校準(zhǔn)。
接著，晶片傳輸自動(dòng)臂10從晶片盒8中取出未處理的晶片2。以與上述同樣的過(guò)程，晶片校準(zhǔn)部件11調(diào)節(jié)晶片2的中心位置和方向，然后，將晶片2設(shè)置于從晶片移動(dòng)機(jī)構(gòu)4的晶片夾持部分4c突出來(lái)的負(fù)載銷14上。將晶片2裝于負(fù)載銷14上后，晶片夾持部分4c繞軸4b轉(zhuǎn)動(dòng)，直到晶片夾持部分4c與晶片2的下表面接觸為止。減小槽4a中的壓力，以便由晶片夾持部分4c夾持晶片2。如上所述，由于晶片校準(zhǔn)部件11已使晶片2校準(zhǔn)，晶片夾持部分4c已夾持晶片2，同時(shí)保持了其位置關(guān)系，所以?shī)A持時(shí)不再需要調(diào)節(jié)晶片2的中心位置和方向。在夾持晶片2時(shí)，負(fù)載銷14可以向下縮回，代替使晶片夾持部分4c樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
在晶片支撐設(shè)備3和晶片夾持部分4c分別支撐晶片1和2時(shí)，位移探測(cè)部件15和12測(cè)量晶片1和2的厚度。更具體說(shuō)，位移探測(cè)部件15和12移動(dòng)傳感器15a和12a，使它們靠近晶片1和2的上部，用光照射晶片1和2，并根據(jù)所反射的光分別測(cè)量晶片1和2的厚度。
在晶片1和2的厚度測(cè)量結(jié)束后，晶片夾持部分4c繞軸4b轉(zhuǎn)動(dòng)約180度，使晶片2幾乎平行地與晶片1相對(duì)，如上所述。此后，Z軸工作臺(tái)5調(diào)節(jié)晶片1和2間的間隙，加壓頭6a給晶片2加壓，于是完成接觸處理。
接觸處理結(jié)束后，Z軸工作臺(tái)5使晶片支撐設(shè)備3向下移動(dòng)，并由負(fù)載銷13支撐處理過(guò)的晶片。此后，晶片傳輸自動(dòng)臂10取出處理過(guò)的晶片，將它們存儲(chǔ)于晶片盒9中。
重復(fù)進(jìn)行上述程序，可以連續(xù)處理晶片盒7和8中存儲(chǔ)的大量晶片。
下面將結(jié)合圖23-27介紹晶片加工設(shè)備1000使兩晶片接觸時(shí)的工作情況。
在晶片傳輸自動(dòng)臂10分別將晶片1和2安裝于負(fù)載銷13和14上后，Z軸工作臺(tái)5將晶片支撐設(shè)備3向上移動(dòng)到支撐晶片1的預(yù)定位置，晶片移動(dòng)機(jī)構(gòu)4繞軸4b將晶片夾持部分4c轉(zhuǎn)到可以?shī)A持晶片2的預(yù)定位置，如圖23所示。
接著，如圖24所示，位移探測(cè)部件15和12的傳感器15a和12a移動(dòng)到晶片1和2上，分別測(cè)量晶片1和2的厚度。測(cè)量了晶片1和2的厚度后，傳感器15a和12a返回到圖23所示的初始位置。
如圖25所示，晶片移動(dòng)機(jī)構(gòu)4繞軸4b將晶片夾持部分4c轉(zhuǎn)過(guò)約180度，使晶片1和2幾乎水平地彼此相對(duì)。Z軸工作臺(tái)5根據(jù)測(cè)量的晶片1和2的厚度調(diào)節(jié)晶片支撐設(shè)備3的高度，將晶片1和2間的間隙設(shè)定為預(yù)定值。該間隙在晶片的中心部分一般為20-100微米，較好為30-60微米。晶片加工設(shè)備1000打開閥119b，以便晶片支撐設(shè)備3的外圍部分3d的夾持表面夾持晶片1下表面的外圍部分。由于該操作，晶片1被修正為幾乎平整。
如圖26所示，加壓頭6a繞軸6b轉(zhuǎn)動(dòng)，以便靠近晶片2的下表面(例如加壓頭6a實(shí)際上與晶片2的下表面接觸的位置)。
然后，如圖27的所示，在晶片吸持部分4c撤掉對(duì)晶片2的夾持時(shí)，加壓頭6a給晶片2的下表面加壓。晶片1和2從中心部分開始向外逐漸彼此接觸在一起，最后，整個(gè)表面彼此接觸。
在加壓機(jī)構(gòu)6恢復(fù)到初始狀態(tài)后(圖23所示的狀態(tài))，晶片夾持部分4c恢復(fù)初始狀態(tài)(圖23所示狀態(tài))。閥119b關(guān)閉，使夾持槽3a內(nèi)為大氣壓(撤掉對(duì)晶片1的夾持)，然后，晶片支撐設(shè)備3向下移動(dòng)，以便由負(fù)載銷13支撐彼此接觸的晶片。這種情況下，晶片傳輸自動(dòng)臂10夾持彼此接觸的晶片的下表面，并將它們傳輸?shù)骄?中，存儲(chǔ)在晶片盒9中。
圖28是展示晶片加工設(shè)備1000的控制系統(tǒng)的設(shè)置的框圖?？刂撇考?7借CPU 17a控制晶片傳輸自動(dòng)臂10、晶片校準(zhǔn)部件11、位移探測(cè)部件12和15、Z軸工作臺(tái)5、晶片移動(dòng)機(jī)構(gòu)4、加壓機(jī)構(gòu)6、面板部件16和閥控制部件119,CPU 17a根據(jù)程序17b進(jìn)行操作。
閥控制部件119具有控制閥119a的開關(guān)的第一閥驅(qū)動(dòng)部件119，控制閥119b開關(guān)的第二閥驅(qū)動(dòng)部件。第一和第二驅(qū)動(dòng)部分119 c和119d受控制部件17的控制。根據(jù)面板16的操作開關(guān)16b的操作，控制晶片支撐臺(tái)31的固定/卸下，即控制閥119a的開關(guān)。
圖29是展示根據(jù)程序17b的控制過(guò)程的流程圖。下面結(jié)合該流程介紹晶片加工設(shè)備1000的控制系統(tǒng)的操作。
在步驟S1101，在操作開關(guān)16b使接觸處理開始時(shí)，與控制部件17連接的構(gòu)件啟動(dòng)。在該啟動(dòng)步驟，還確認(rèn)晶片盒7、8和9的存在與位置。如果準(zhǔn)備工作沒(méi)完成，其結(jié)果會(huì)顯示于顯示屏板16a上，以警告操作者。
在步驟S1102，通過(guò)控制晶片傳輸自動(dòng)臂10，夾持存儲(chǔ)于晶片盒7中的晶片1。在步驟S1103，被夾持的晶片1被送到晶片校準(zhǔn)部件11，并被定位(中心位置和方向)。在步驟S1104，控制晶片傳輸自動(dòng)臂10，將晶片2設(shè)置于從晶片支撐設(shè)備3突出來(lái)的負(fù)載銷13上的預(yù)定位置?？刂芞軸工作臺(tái)5，使晶片支撐設(shè)備3向上移動(dòng)到預(yù)定位置。
在S1105，控制晶片傳輸自動(dòng)臂10，夾持存儲(chǔ)于晶片盒8中的晶片2。在步驟S1106，將晶片2送到晶片校準(zhǔn)部件11，并將之校準(zhǔn)(中心位置和方向)。在步驟S1107，控制傳輸自動(dòng)臂10，將晶片2設(shè)置在從晶片夾持部分4c突出來(lái)的負(fù)載銷14的預(yù)定位置上?？刂凭苿?dòng)機(jī)構(gòu)4的樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)4d，使晶片夾持部分4c繞軸4b轉(zhuǎn)過(guò)預(yù)定角度，以便晶片夾持部分4c夾持晶片2。
在步驟S1108，控制位移探測(cè)部件15的驅(qū)動(dòng)部件15b，使傳感器15a移動(dòng)到預(yù)定位置，由傳感器15a測(cè)量晶片1的厚度。
在步驟S1109，控制位移探測(cè)部件12的驅(qū)動(dòng)部件12b，使傳感器12a移動(dòng)到預(yù)定位置，由傳感器12a測(cè)量晶片2的厚度。
在步驟S1110，控制晶片移動(dòng)機(jī)構(gòu)4的樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)4d，使晶片夾持部分4c繞軸4b轉(zhuǎn)過(guò)約180度，使晶片1和2基本在水平方向彼此相對(duì)。
在步驟S1111，根據(jù)對(duì)晶片1和2的測(cè)量結(jié)果，準(zhǔn)備將晶片1和2間的間隙調(diào)節(jié)為預(yù)定值的數(shù)據(jù)。根據(jù)該數(shù)據(jù)控制Z軸工作臺(tái)5，從而調(diào)節(jié)晶片1和2間的間隙。
在步驟S1112，第二閥驅(qū)動(dòng)部件119d打開閥119b，以便晶片支撐臺(tái)31夾持第一晶片1。
在步驟S1113，控制加壓機(jī)構(gòu)6的樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)6d，使加壓頭6a繞軸6b轉(zhuǎn)動(dòng)，直到加壓頭6a的末端部分與晶片2的下表面接觸。
在步驟S1114，撤掉晶片夾持部分4c對(duì)晶片2的夾持。在步驟S1115，控制加壓機(jī)構(gòu)6的樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)6d和振動(dòng)器6c，將加壓頭6a壓在晶片2的下表面上，同時(shí)振動(dòng)加壓頭6a。在步驟S1114后立即執(zhí)行步驟S1115時(shí)，對(duì)晶片2夾持的撤除和加壓幾乎同時(shí)進(jìn)行。例如也可以在步驟S1114后過(guò)去了一定時(shí)間后，開始進(jìn)行加壓。
在步驟S1116，在晶片1和2彼此完全接觸后，控制加壓機(jī)構(gòu)6的樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)6d，使加壓頭6a返回到初始位置。在步驟S1117，控制晶片移動(dòng)機(jī)構(gòu)4的樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)4d，使晶片夾持部分4c回到初始位置。
在步驟S1118，關(guān)閉閥119b，使夾持槽3a和3b內(nèi)部恢復(fù)到大氣壓，從而撤掉對(duì)晶片1的夾持。在步驟S1119，控制Z軸工作臺(tái)5，將晶片支撐設(shè)備3向下移動(dòng)到其初始位置。通過(guò)該操作，負(fù)載銷13支撐彼此接觸的晶片。
在步驟S1120，控制晶片傳輸自動(dòng)臂10，將彼此接觸的晶片送到晶片盒9中，將它們存儲(chǔ)于晶片盒9。
在步驟S1121，確定是否所有存儲(chǔ)于晶片盒7和8中的晶片都已進(jìn)行了接觸處理。如果還有未處理的晶片，則流程返回到步驟S1102，重復(fù)該處理。如果確認(rèn)所有晶片都已進(jìn)行了接觸處理，則結(jié)束處理操作程序。此時(shí)，最好是在顯示屏板16a上指示處理結(jié)束，或發(fā)出蜂鳴聲告知操作者。
如上所述，根據(jù)上述晶片加工設(shè)備1000,1)由于與撤掉對(duì)上面的晶片2的夾持同步開始加壓，所以可以適當(dāng)?shù)厝コ?和2間的氣體；2)由于在晶片1和2彼此相對(duì)時(shí)，上面的晶片2不發(fā)生滑動(dòng)，所以可以適當(dāng)?shù)囟ㄎ痪?和2；3)由于可以將晶片1和2間的間隙調(diào)節(jié)到合適的距離，所以可以使所制造的晶片質(zhì)量一致，并且不再需要預(yù)先對(duì)晶片1和2分類；4)可以防止晶片1和2的表面被顆粒污染；5)可以防止對(duì)晶片外圍部分的損傷；6)通過(guò)在加壓期間振動(dòng)晶片，可以減少晶片間殘留的氣體。
另外，根據(jù)上述晶片加工設(shè)備1000，只有晶片支撐臺(tái)31的密封部分31a和31b及防偏部分31c與第一晶片1的下表面接觸。所以，甚至在顆粒粘附于晶片支撐設(shè)備3的中心部分或第一晶片1下表面的中心部分時(shí)，也可以以基本平整地支撐第一晶片。換言之，可以防止由于可能粘附到晶片支撐臺(tái)或第一晶片的中心部分的顆粒造成的被支撐晶片1的不平整。因此，在使兩晶片彼此接觸時(shí)，可以有效地防止晶片間殘留氣體。
另外，由于晶片加工設(shè)備1000采用了通過(guò)加工晶片制造的晶片支撐臺(tái)31，所以，還可以解決晶片支撐臺(tái)材料造成的污染問(wèn)題(即金屬污染)。
(晶片加工設(shè)備的應(yīng)用實(shí)例)下面介紹第三實(shí)施例的晶片加工設(shè)備的應(yīng)用實(shí)例。圖13A-13F展示制造具有如SOI結(jié)構(gòu)的晶片的工藝步驟。
準(zhǔn)備用于形成第一晶片1的單晶硅晶片501。在單晶硅晶片501的主表面上形成多孔硅層502(圖13A)。在多孔硅層502上形成至少一層無(wú)孔層503(圖13b)。關(guān)于無(wú)孔層503，可以是單晶硅層、多晶硅層、非晶硅層、金屬層、半導(dǎo)體化合物層或超導(dǎo)層?？梢栽跓o(wú)孔層503上形成如MOSFET等器件。
在無(wú)孔層503上形成SiO2層504，得到第一晶片1(圖13C)。具有SiO2層504的第一晶片面朝上存儲(chǔ)于晶片盒7中。
制備第二晶片2。第二晶片2面朝上存儲(chǔ)于晶片盒8中。
圖13C所示的晶片可以存儲(chǔ)于晶片盒8中作為第二晶片，同時(shí)另一晶片可以存儲(chǔ)于晶片盒7中作為第一晶片。這種情況下，將圖13C所示的晶片傳輸?shù)骄闻_(tái)31上，另一晶片傳輸?shù)骄苿?dòng)機(jī)構(gòu)4。
此時(shí)，第三實(shí)施例的晶片加工設(shè)備工作。第一晶片1和第二晶片2彼此接觸，同時(shí)中間夾著SiO2層504(圖13D)，并將之存儲(chǔ)于晶片盒9中。
需要時(shí)，可以對(duì)彼此接觸的晶片(圖13D)進(jìn)行陽(yáng)極鍵合、加壓或熱處理，或可以組合這些處理操作，以牢牢地鍵合晶片。
關(guān)于第二晶片2，可以用硅晶片、具有形成于其上的SiO2層的硅晶片、由石英玻璃構(gòu)成的透明晶片、或蘭寶石晶片。然而，任何其它晶片都可以用作第二晶片，只要其表面具有足以鍵合的平整度即可。
接著，從第二晶片2上去掉第一晶片1，暴露多孔硅層502(圖13E)。選擇地腐蝕并去掉多孔硅層502。圖13F示意性地展示了利用上述制造方法得到的晶片。
根據(jù)該制造方法，兩晶片彼此接觸，同時(shí)合適地去除了兩晶片間的任何氣體，所以可以制造高質(zhì)量的晶片。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供可以低成本制造的基片支撐臺(tái)。
本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，在本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)可以做出各種改變和改形。因此，為了報(bào)告本發(fā)明的范圍，提出了以下權(quán)利要求書。
權(quán)利要求
1．一種基片加工設(shè)備，用于將兩基片疊置并將它們彼此接觸，包括支撐第一基片的支撐裝置；將第二基片壓到第一基片上的加壓裝置，第二基片與由所說(shuō)支撐裝置支撐的第一基片相對(duì)，其中所說(shuō)支撐裝置具有與第一基片一個(gè)面的外圍部分接觸的支撐部件，用于支撐第一基片。
2．如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所說(shuō)支撐裝置具有將第一基片夾持于所說(shuō)支撐部件上的夾持裝置。
3．如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所說(shuō)夾持裝置在所說(shuō)支撐部件的表面上具有環(huán)形槽，通過(guò)減小該槽中的壓力，所說(shuō)支撐部件夾持第一基片。
4．如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所說(shuō)支撐部件為環(huán)形。
5．如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所說(shuō)支撐部件支撐第一基片一個(gè)表面的最外部。
6．如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所說(shuō)加壓裝置基本在第二基片的中心部位對(duì)第二基片加壓。
7．如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所說(shuō)支撐裝置在所說(shuō)支撐部件內(nèi)具有防偏部件，防止第一基片發(fā)生偏移。
8．如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所說(shuō)防偏部件基本在第一基片的中心部位支撐第一基片，從而防止第一基片發(fā)生偏移。
9．如權(quán)利要求7或8所述的設(shè)備，其中所說(shuō)支撐部件與第一基片接觸的部位和所說(shuō)防偏部件與第一基片接觸的部位基本上位于同一平面內(nèi)。
10．如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中該設(shè)備還包括基片控制裝置，用于在支撐第二基片使之與由支撐裝置支撐的第一基片相對(duì)后撤掉第二基片的支撐，所說(shuō)加壓裝置與利用基片控制裝置撤掉第二基片的支撐同步地對(duì)第二基片加壓。
11．如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所說(shuō)支撐裝置基本上水平地支撐第一基片，所說(shuō)基片控制裝置基本上水平地將第二基片支撐于第一基片之上，然后撤掉第二基片的支撐。
12．一種基片支撐設(shè)備，用于支撐將彼此疊置并接觸的兩基片中的一個(gè)，包括與基片一個(gè)面的外圍部分接觸的支撐部件，用于支撐該基片。
13．如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，還包括將該基片夾持于支撐部件上的夾持裝置。
14．如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中所說(shuō)夾持裝置在支撐部件的表面上具有環(huán)形槽，通過(guò)減小該槽中的壓力，支撐部件夾持該基片。
15．如權(quán)利要求12-14中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所說(shuō)支撐部件為環(huán)形。
16．如權(quán)利要求12-15中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，還包括在所說(shuō)支撐部件內(nèi)用于防止基片偏移的防偏部件。
17．如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中所說(shuō)防偏部件基本在該基片的中心部位支撐該基片，從而防止該基片發(fā)生偏移。
18．如權(quán)利要求16或17所述的設(shè)備，其中所說(shuō)支撐部件與基片接觸的部位和防偏部件與基片接觸的部位基本上位于同一平面內(nèi)。
19．一種疊置兩基片并使它們彼此接觸的基片加工方法，包括利用與第一基片一個(gè)面的外圍部分接觸的支撐部件支撐第一基片；將第二基片壓向第一基片，第二基片與第一基片相對(duì)，從而使第一和第二基片彼此接觸。
20．如權(quán)利要求19所述的方法，其中采用具有夾持機(jī)構(gòu)的支撐部件作支撐部件。
21．如權(quán)利要求19或20所述的方法，其中采用環(huán)形支撐部件作支撐部件。
22．如權(quán)利要求19-21中任一項(xiàng)所述的方法，其中支撐部件支撐第一基片的最外部。
23．如權(quán)利要求19-22中任一項(xiàng)所述的方法，其中基本上在第二基片的中心對(duì)第二基片加壓。
24．如權(quán)利要求19-23中任一項(xiàng)所述的方法，其中對(duì)第二基片加壓的步驟包括使形成于支撐部件內(nèi)部的防偏部件與第一基片接觸。
25．一種疊置兩基片并使它們彼此接觸的基片加工方法，包括以下步驟將第一和第二基片送到權(quán)利要求1-11中任何一項(xiàng)所述的基片加工設(shè)備中；利用基片加工設(shè)備疊置第一和第二基片，并使它們彼此接觸；及從基片加工設(shè)備中取出彼此接觸的基片。
26．一種疊置兩基片并使它們彼此接觸的基片加工方法，包括以下步驟用權(quán)利要求12-18中任一項(xiàng)所述的基片支撐設(shè)備支撐第一基片；使第二基片與由基片支撐設(shè)備支撐的第一基片相對(duì)；及疊置第一和第二基片，并使它們彼此接觸。
27．一種制造基片的方法，包括以下步驟制備第一和第二基片；利用權(quán)利要求19-24中任一項(xiàng)所述的基片加工方法使第一和第二基片彼此接觸。
28．一種制造SOI基片的方法，包括以下步驟制備第一和第二基片；利用權(quán)利要求19-24中任一項(xiàng)所述的基片加工方法使第一和第二基片彼此接觸，制備具有其中疊置有單晶硅層和絕緣層的層的基片；及將彼此接觸的基片在非接觸界面的一部分分離開，制備分離基片中的一個(gè)作為具有絕緣層上的單晶硅層的基片。
29．一種基片支撐臺(tái)，包括由硅材料構(gòu)成的部件。
30．一種基片支撐臺(tái)，包括由硅晶片構(gòu)成的部件。
31．根據(jù)權(quán)利要求30所述的支撐臺(tái)，還包括夾持要支撐的基片的夾持部分。
32．根據(jù)權(quán)利要求31所述的支撐臺(tái)，其中夾持部分通過(guò)光刻形成。
33．根據(jù)權(quán)利要求31所述的支撐臺(tái)，其中夾持部分通過(guò)腐蝕硅晶片形成。
34．根據(jù)權(quán)利要求31所述的支撐臺(tái)，其中夾持部分通過(guò)濕法腐蝕硅晶片形成。
35．根據(jù)權(quán)利要求32-34中任一項(xiàng)所述的支撐臺(tái)，其中所說(shuō)夾持部分包括真空吸持基片的密封部分和排放由密封部分限定的空間中的氣體的抽氣孔。
36．根據(jù)權(quán)利要求35所述的支撐臺(tái)，其中沿要支撐的基片的外圍內(nèi)側(cè)有兩個(gè)密封部分，抽氣孔連接兩密封部分間的空間。
37．根據(jù)權(quán)利要求35或36所述的支撐臺(tái)，其中所說(shuō)密封部分突出來(lái)，在外圍具有岸堤形。
38．根據(jù)權(quán)利要求37所述的支撐臺(tái)，其中在夾持基片時(shí)，只有密封部分接觸基片。
39．根據(jù)權(quán)利要求35-37中任一項(xiàng)所述的支撐臺(tái)，還包括防偏部分，防止所夾持基片偏移。
40．根據(jù)權(quán)利要求39所述的支撐臺(tái)，其中所說(shuō)防偏部分形成于兩密封部分之間。
41．根據(jù)權(quán)利要求39或40所述的支撐臺(tái)，其中在夾持基片時(shí)，只有所說(shuō)密封部分和所說(shuō)防偏部分與基片接觸。
42．根據(jù)權(quán)利要求39-41中任一項(xiàng)所述的支撐臺(tái)，其中與要支撐基片接觸的所說(shuō)密封部分和所說(shuō)防偏部分的表面定位成基本在同一平面內(nèi)。
43．根據(jù)權(quán)利要求31-35中任一項(xiàng)所述的支撐臺(tái)，其中所說(shuō)夾持部分位于要支撐基片可以?shī)A持的外圍部分的位置。
44．根據(jù)權(quán)利要求30-43中任一項(xiàng)所述的支撐臺(tái)，其中用于垂直移動(dòng)要支撐于基片支撐臺(tái)上的基片的負(fù)載銷插入其中的銷孔延伸穿過(guò)主體。
45．根據(jù)權(quán)利要求30-44中任一項(xiàng)所述的支撐臺(tái)，其中硅晶片符合SEMI標(biāo)準(zhǔn)或JAIDA標(biāo)準(zhǔn)。
46．一種基片加工設(shè)備，包括權(quán)利要求29-45中任一項(xiàng)所述的基片支撐臺(tái)，其中處理由所說(shuō)基片支撐臺(tái)支撐的基片。
47．一種基片加工設(shè)備，用于疊置兩基片，并使它們彼此接觸，包括固定/卸下權(quán)利要求29-45中任一項(xiàng)所述的基片支撐臺(tái)的固定/卸下機(jī)構(gòu)；將第二基片壓向由固定的基片支撐臺(tái)支撐的第一基片的加壓裝置，第二基片與第一基片相對(duì)。
48．如權(quán)利要求47所述的設(shè)備，其中所說(shuō)加壓裝置基本在第二基片的中心部位對(duì)第二基片加壓。
49．如權(quán)利要求47或48所述的設(shè)備，其中所說(shuō)設(shè)備還包括基片控制裝置，用于在支撐第二基片使之與由基片支撐臺(tái)支撐的第一基片相對(duì)后撤掉第二基片的支撐；所說(shuō)加壓裝置與利用基片控制裝置撤掉第二基片的支撐同步地對(duì)第二基片加壓。
50．如權(quán)利要求49所述的設(shè)備，其中所說(shuō)基片支撐臺(tái)基本上水平支撐第一基片，所說(shuō)基片控制裝置基本上水平地將第二基片支撐于第一基片之上，然后撤掉第二基片的支撐。
51．一種疊置兩基片并使它們彼此接觸的基片加工方法，包括以下步驟用權(quán)利要求29-45中任一項(xiàng)所述的基片支撐臺(tái)支撐第一基片；使第二基片與由基片支撐臺(tái)支撐的第一基片相對(duì)；疊置第一和第二基片，并使它們彼此接觸。
52．一種疊置兩基片并使它們彼此接觸的基片加工方法，包括以下步驟將第一和第二基片送到權(quán)利要求46-50中任一項(xiàng)所述的基片加工設(shè)備中；利用基片加工設(shè)備疊置第一和第二基片，并使它們彼此接觸；從基片加工設(shè)備中取出彼此接觸的基片。
53．一種制造SOI基片的方法，包括以下步驟制備第一和第二基片；利用權(quán)利要求51或52所述的基片加工方法使第一和第二基片彼此接觸，制備具有其中疊置有單晶硅層和絕緣層的層的基片；將彼此接觸的基片在非接觸界面的一部分分離開，制備分離基片中的一個(gè)作為具有絕緣層上的單晶硅層的基片。
54．一種清洗方法，包括將權(quán)利要求29-45中任一項(xiàng)所述的基片支撐臺(tái)裝于存儲(chǔ)用于制造半導(dǎo)體器件的晶片的晶片盒中，清洗基片支撐臺(tái)。
55．一種處理權(quán)利要求46-50中任一項(xiàng)所述的晶片加工設(shè)備的方法，包括以下步驟從晶片加工設(shè)備中卸下基片支撐臺(tái)；將卸下的基片支撐臺(tái)裝于存儲(chǔ)用于制造半導(dǎo)體器件的晶片的晶片盒中，清洗基片支撐臺(tái)；將清洗過(guò)的基片支撐臺(tái)固定于晶片加工設(shè)備中。
56．一種制造基片支撐臺(tái)的方法，包括以下步驟形成SiO2膜，覆蓋整個(gè)硅晶片；在SiO2膜的一個(gè)表面上形成第一光刻膠膜；構(gòu)圖第一光刻膠膜，暴露將要形成用于真空夾持的密封部分處的SiO2膜；腐蝕暴露部分的SiO2膜，暴露硅晶片；去掉其余的第一光刻膠膜；將暴露部分的硅晶片腐蝕到預(yù)定深度；形成SiO2膜，覆蓋整個(gè)硅晶片；在SiO2膜的另一表面上形成第二光刻膠膜；構(gòu)圖第二光刻膠膜，暴露將要形成用于真空夾持的抽氣孔部位處的SiO2膜；腐蝕暴露部分的SiO2膜，暴露硅晶片；去掉其余第二光刻膠膜；腐蝕暴露部分的硅晶片，形成穿過(guò)硅晶片延伸的抽氣孔；去掉其余SiO2膜。
57．一種制造基片支撐臺(tái)的方法，包括以下步驟形成第一薄膜，覆蓋整個(gè)硅晶片；在第一薄膜的一個(gè)表面上形成第一光刻膠膜；構(gòu)圖第一光刻膠膜，暴露將要形成用于真空夾持的密封部分處的第一薄膜；腐蝕暴露部分的第一薄膜，暴露硅晶片；去掉其余的第一光刻膠膜；將暴露部分的硅晶片腐蝕到預(yù)定深度；形成第二薄膜，覆蓋整個(gè)硅晶片；在第二薄膜的另一表面上形成第二光刻膠膜；構(gòu)圖第二光刻膠膜，暴露將要形成用于真空夾持的抽氣孔部位處的第二薄膜；腐蝕暴露部分的第二薄膜，暴露硅晶片；去掉其余第二光刻膠膜；腐蝕暴露部分的硅晶片，形成穿過(guò)硅晶片延伸的抽氣孔；去掉其余第二薄膜。
全文摘要
兩晶片適當(dāng)?shù)乇舜私佑|。第一晶片由具有環(huán)形外圍部分(3d)的晶片支撐臺(tái)(3)支撐。基片支撐臺(tái)(3)只與第一晶片的外圍部分(3d)接觸。而第二晶片與第一晶片相對(duì)地被支撐時(shí),第二晶片的下表面在其中心部分被加壓,以便第一和第二晶片從中心部分向外彼此接觸。晶片支撐臺(tái)(3)的中心部分(3c)不與第一晶片接觸。甚至在有顆粒附著于該中心部分時(shí),也可以防止被支撐的第一晶片不平整。因此,兩晶片間不存在殘留的氣體。
文檔編號(hào)H01L21/683GK1221968SQ9812632
公開日1999年7月7日 申請(qǐng)日期1998年12月25日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月26日
發(fā)明者瀧澤亨, 米原隆夫, 山方憲二 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社