CN1209644A - 基片处理装置,基片支承装置,基片处理方法和基片制造方法 - Google Patents

基片处理装置,基片支承装置,基片处理方法和基片制造方法 Download PDF

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Abstract

一种使两个基片重叠和接触的基片处理装置,包括:一用于支承第一基片的支承装置;一加压装置用于将第二基片压在由所述支承装置的支承的第一基片上,其特征在于:在第一基片的预定部分被弯曲与第二基片分离和第一基片不被弯曲的同时,所述支承装置能支承第一基片。还包括基片支承装置,基片处理方法,基片制造方法。

Description

基片处理装置，基片支承装置， 基片处理方法和基片制造方法
本发明涉及一种基片处理装置，基片支承装置，基片处理方法和基片制造方法。更具体地说，是将两个基片重叠在一起并接触的基片处理装置，基片支承装置，基片处理方法，和使用上述装置和方法的基片制造方法。
使两个基片(晶片)接触，和通过例如阳极氧化，加压，或热处理使接触的基片粘合的方法对于有SOI结构或类似结构的基片的制造是合适的。
图25A和25B示意地显示了粘合基片方法的一部分。在该粘合方法中，如图25A所示，一第一基片1设置在基片支承夹具201上，第一基片1的粘合表面向上，和一第二基片2平缓地交叠于第一基片1，使第二基片2的粘合表面向下。在这种状态，如图25A所示，由两基片之间的气体(例如空气或惰性气体)使上基片漂浮。
然后，如图25B所示，在基片1和2之间的气体完全排出之前，一加压销202压上基片2的中部和附近部分。于是，在基片中央部分的之间的空气向边缘部分推，先使基片1和2的中央部分接触。然后，在基片之间的空气逐渐推向边缘部分，以增加接触部分的面积。最后，两个基片完全接触。
这种方法作为通过简单的夹具使两个基片接触是有用的，并且也作为已用于大直径基片的基本技术。
通常，随着基片直径的增加，基片的平面均匀性而难于保证。当上述方法用于大直径基片时，也希望其能解决平面均匀性的问题。然而，需要一种用于大直径基片的技术。
本发明的一个目的是提供一种使大直径基片容易接触的装置和方法。
本发明提供了一种使两个基片重叠和接触的基片处理装置，包括：一用于支承第一基片的支承装置；一加压装置用于将第二基片压在由所述支承装置的支承的第一基片上，其特征在于：在第一基片的预定部分被弯曲与第二基片分离和第一基片不被弯曲的同时，所述支承装置能支承第一基片。
在上述基片处理装置中，所述加压装置压住与由所述支承装置支承的第一基片对置的第二基片的背面。
在上述基片处理装置中，在第一基片的周边部分被弯曲与第二基片分离和第一基片不被弯曲的同时，所述支承装置能支承第一基片，并且所述加压装置压住与由所述支承装置支承的第一基片对置的第二基片的大致中央部分。
在上述基片处理装置中，在所述加压装置开始压住第二基片背面之后，所述支承装置在弯曲状态支承第一基片，直到经过一预定时间，并在之后以一非弯曲状态支承第一基片。
在上述基片处理装置中，所述支承装置在弯曲状态支承第一基片，直到所述加压装置开始压第二基片的背面之后第一基片和第二基片的接触部分扩展到一预定区域，并在之后以一非弯曲状态支承第一基片。
在上述基片处理装置中，所述支承装置包括一调整装置，用于调整第一基片的弯曲度，使第一和第二基片的接触部分从中央部分逐步扩展到其周边部分。
在上述基片处理装置中，所述调整装置调整第一基片的弯曲度，以逐步同心地扩展第一和第二基片的接触部分。
在上述基片处理装置中，所述支承装置包括一吸盘装置，用于通过吸住第一基片背面而使第一基片弯曲。
在上述基片处理装置中，所述支承装置包括一支承台，其周边部分低于中央部分，所述支承台吸住第一基片。
在上述基片处理装置中，所述支承台包括一盘形的中央部分，一或多个环形圆周部分。
在上述基片处理装置中，所述支承台包括一盘形的中央部分，和一环形圆周部分，所述圆周部分的一个吸盘表面相对于所述中央部分的吸盘表面倾斜。
在上述基片处理装置中，所述中央部分的吸盘表面和所述周边部分的吸盘表面具有用于抽吸第一基片的抽吸机构。
在上述基片处理装置中，在所述中央部分和/或周边部分的吸盘表面上有叉形的销，用于支承第一基片，通过抽销之间的空间为真空而吸住第一基片。
在上述基片处理装置中，仅所述支承台周边部分的吸盘表面有用于吸住第一基片的吸盘机构。
在上述基片处理装置中，所述支承装置的支承台仅吸住第一基片的周边部分，使所述第一基片的中央部分与所述支承台的中央部分分离。
在上述基片处理装置中，还包括一基片控制装置，用于支承第二基片，使第二基片与由所述支承装置支承的第一基片对置，并松开第二基片，其中，当所述基片控制装置松开第二基片时，所述加压装置压第二基片。
在上述基片处理装置中，所述支承装置大致水平地支承第一基片，所述基片控制装置大致水平地将第二基片支承在第一基片之上，并松开第二基片。
和一种基片支承装置，当两个基片重叠和接触时用于支承两个基片中的一个，包括能在一弯曲状态和一非弯曲状态支承基片的支承装置。
在所述基片支承装置中，所述支承装置能在基片周边相对于基片中央部分弯曲或不弯曲的同时支承基片。
在所述基片支承装置中，所述支承装置先在一弯曲状态然后在一非弯曲状态支承基片。
在所述基片支承装置中，所述支承装置包括一调整装置，用于调整基片的弯曲度，以从中心向周边逐步地扩展支承的基片和要与其接触的另一基片的的接触部分。
在所述基片支承装置中，所述调整装置调整支承的基片的弯曲度，以逐步同心地扩展接触部分。
在所述基片支承装置中，所述支承装置通过抽吸基片的背面使基片弯曲。
在所述基片支承装置中，所述支承装置包括一支承台，其周边部分低于中央部分，所述支承台吸住第一基片。
在所述基片支承装置中，所述支承台包括一盘形的中央部分，一或多个环形圆周部分。
在所述基片支承装置中，所述支承台包括一盘形的中央部分，和一环形圆周部分，所述圆周部分的一个吸盘表面相对于所述中央部分的吸盘表面倾斜。
在所述基片支承装置中，所述中央部分的吸盘表面和所述周边部分的吸盘表面具有用于抽吸基片的抽吸机构。
在所述基片支承装置中，仅所述支承台的周边部分的吸盘表面有用于吸住基片的吸盘机构。
在所述基片支承装置中，所述支承装置的支承台仅吸住基片的周边部分，使基片的中央部分与所述支承台的中央部分分离。
和一种使两个基片重合和接触的基片处理方法，包括下列步骤：使第一基片和第二基片相互对置；在第一基片的周边弯曲与第二基片周边分离的同时压第二基片；在经过一定时间后，将第一基片调整为非弯曲状态。
根据本发明的基片处理方法，使第一基片和第二基片相互对置；在第一基片的周边弯曲与第二基片周边分离的同时压第二基片；在第一和第二基片的接触部分扩展到一预定区域之后，将第一基片调整为非弯曲状态。
根据本发明的基片处理方法，使第一基片和第二基片相互对置；在第一基片的周边弯曲与第二基片周边分离的同时压第二基片；调整第一基片的弯曲度，从其中心向周边逐步地扩展第一和第二基片的接触部分。
根据本发明的基片处理方法，使第一基片和第二基片相互对置；在第一基片的周边弯曲与第二基片周边分离的同时压第二基片；调整第一基片的弯曲度，从其中心向周边同心地逐步扩展第一和第二基片的接触部分。
根据本发明的基片处理方法，使第一基片和第二基片相互对置；在第一基片的预定部分弯曲与第二基片分离的同时压第二基片；在经过一定时间后，将第一基片调整为非弯曲状态。
根据本发明的基片处理方法，使第一基片和第二基片相互对置；在第一基片的预定部分弯曲与第二基片分离的同时压第二基片；在第一和第二基片的接触部分扩展到一预定区域后，将第一基片调整为非弯曲状态。
根据本发明的基片处理方法，使第一基片和第二基片相互对置；在第一基片的预定部分弯曲与第二基片分离的同时压第二基片；调整第一基片的弯曲度，从其中心向周边逐步扩展第一和第二基片的接触部分。
根据本发明的基片处理方法，第二基片的背面受压。
下面通过实施例并参照附图对本发明进行描述。
图1是本发明最佳实施例的基片处理装置的整体布置的示意透视图；
图2是图1一个部分的放大图；
图3是在一基片支承台上形成的真空吸盘机构的一个实施例的视图；
图4是在一基片支承台上形成的真空吸盘机构的一个实施例的视图；
图5A-5F是当基片处理装置使两个基片接触时接触部分展开方式的概念图；
图6A-6F是当普通的基片处理装置使两个基片接触时接触部分展开方式的概念图；
图7-12是图1和2中所示的基片处理装置沿A-A’线的剖视图；
图13是一基片处理装置控制系统的结构方框图；
图14是基片处理装置控制程序的流程图；
图15是本发明第二实施例的基片支承台布置的剖视图；
图16是第三实施例的的基片支承台布置的剖视图；
图17是第四实施例的的基片支承台布置的剖视图；
图18是第四实施例的的基片支承台布置的剖视图；
图19显示了使两个基片接触的过程完成的状态；
图20示意地显示了接触部分已达到一接触边界b1的状态；
图21示意地显示了接触部分已达到一接触边界b2的状态；
图22示意地显示了接触部分已达到一接触边界b3的状态；
图23示意地显示了两个基片的整个表面接触的状态；
图24A-24F示意地显示了制造有SOI结构或类似结构的基片的过程的一实施例；
图25A-25B示意地显示了粘合基片的过程的一部分。
第一实施例
基片处理装置100是用于使两个基片重叠和接触的装置，适于通过粘合两个基片实现制造有SOI结构或类似结构的基片的方法。
基片处理装置100包括一基片支承台3和一基片移动装置4。基片支承台3支承第一基片1的背面(图3)。基片移动装置4夹住第二基片2的背面(图3)，并使第二基片2基本平行地与第一基片1对置。
基片支承台3的结构最好使之仅与第一基片1的背面接触。这防止了第一基片1被微粒污染和其边缘被损坏。基片支承台3有一真空吸盘机构用于吸住第一基片1。图3和4显示了一基片支承机构，其用加压销6a压基片2的中间部分。
基片移动机构4的结构使之最好仅与第二基片2的背面接触。在本实施例中，基片移动机构4有一槽4a用于真空吸住一基片。为了吸住第二基片2，其仅需要抽空槽4a之间的空间。在一基片吸盘装置4c吸住第二基片2背面的同时，基片移动装置4使第二基片2绕轴4b转动180°并大致平行地与第一基片1对置。轴4bd大致设置在基片支承台3和基片吸盘装置4c之间的中间的位置。
基片处理装置100还包括移动检测器12和15，和一Z轴台5(图7)，作为一调整两个基片1和2之间间隙的机构。在第一基片1设置于基片支承台3上之后，移动检测器15测量第一基片1的厚度。当第二基片2由基片吸盘装置4c吸住之后，移动检测器12检测第二基片2的厚度。在两个移动检测器12和15检测的结果基础上，Z轴台5(图5)使基片支承台3垂直移动，以将两个基片1和2之间的间隙调整到一预定值。
基片处理装置100还包括一加压机构6，用于在两个基片1和2在面对面被支承的同时，压住上基片2的大致中央部分。在两个基片1和2面对面被支承之后，加压机构6的加压销6a绕轴6b枢转到上基片2背面附近。当基片移动机构4的基片吸盘装置4c放松上基片2时，加压机构6加压销6a靠在上基片2的背面推压该背面。两个基片1和2从加压部分向周边部分逐渐接触。所以，在基片1和2之间的空气向周边排出，而防止存留在基片1和2之间。
最好在基片吸盘装置4c放松基片2的大致同时，加压销6a将基片2压住。在这种情况下，在两个基片之间的间隙调整到一预定值时加压操作开始。所以，接触的基片能保持一均匀的质量。其也能防止任何气体存留在基片1和2之间，并防止基片1和2之间发生偏斜。
加压机构6包括一振动器(即一压电元件)用于振动加压销6a。加压机构6能有效地通过在压住基片2的同时使加压销6a振动而将基片1和2之间的空气排出。
由加压销6a压住基片2也能由另一定时控制。例如，在基片2被放松之后，在基片1和2之间的预定量或更多的空气被排出之前，当一预定的时间开始计算时，其能被加压到一预定的定时，或通过基片2和类似物的重量在基片1和2之间的距离减少到一预定距离或更少时，加压至一预定的定时。
基片处理装置100还包括一基片传递机械手10和一基片对齐装置11。基片传递机械手10将基片1和2分别设置在基片支承台3和基片吸盘装置4c上，并从基片支承台3上接收接触的基片。
在这种基片处理装置100中，分别容纳未处理的基片1和2的基片盒7和8，和容纳已处理的基片的基片盒9布置于各自预定位置。在本实施例中，未处理的基片1和2容纳在基片盒7和8中，其背面向下。
当一操作板上的操作钮16b被启动而开始接触基片的过程时，基片传递机械手10吸住容纳在基片盒7中的未处理的基片1的背面，并将其传递到基片对齐装置11。基片对齐装置11通过使用传感器检测所传递的基片1的中心位置和方向(例如方位平整和槽的位置)，并调整所检测的中央位置和方向。基片对齐装置11的结构最好使其仅接触基片1的背面。
然后，基片传递机械手10接收完全对齐的基片1，并将其装载在从基片支承台3向上伸出的装载销13的预定位置。在基片1已用这种方式装在装载销13上之后，基片支承台3向上移动并支承基片1。基片1已由基片对齐装置11对齐，并在基片1保持对齐的同时装在基片支承台3上。所以，不需要再调整在基片支承台3上的基片1的中心位置和方向。然而，也能使用一种装置，使基片1在基片支承台3上对齐。
然后，基片传递机械手10从基片盒8中捡起一未处理的基片2。按如上述相同的步骤，基片对齐装置11调整基片2的中心位置和方向，并将基片2装在从基片吸盘装置4c上向上伸出的装载销14的预定位置上。在基片2装在装载销14上之后，基片吸盘装置4c绕轴4b转动与基片2的背面接触。基片吸盘装置4c通过抽出槽4a中的空气而吸住基片2。如上述相同的程序，基片2已由基片对齐装置11对齐，并在保持对齐的同时由基片吸盘装置4c吸住。这就避免了在基片被吸住时再调整基片2的中心位置和方向。当基片2被吸住时，代替基片吸盘装置4c的转动，装载销14向下缩回也是有效的。
当基片1和2如上所述由基片支承台3和基片吸盘装置4c支承的同时，位移检测器15和12检测基片1和2的厚度。更具体地说，位移检测器15和12使传感器15a和12a移动到基片1和2上方的位置，发射光线在基片1和2上，并在反射光的基础上检测基片1和2的厚度。
当基片1和2的厚度检测完成之后，基片吸盘装置4c绕轴4b转动180°，使基片2大致平行地与基片1对置。然后，Z轴台5调整基片1和2之间的间隙，并且加压销6a压基片2以完成接触过程。
当接触过程完成时，Z轴台5使基片支承台3向下移动，使装载销13支承已处理的基片。基片传递机械手10接收已处理的基片，并将其放入基片盒9中。
通过重复上述过程，容纳在基片盒7和8中的一组基片能顺序地进行处理。
下面描述基片支承台3的布置。基片支承台3有一盘形的中央部分3c和一环形的圆周部分3d。在中央部分3c和周边部分3d的吸盘表面(吸住基片1的表面)上分别形成有吸槽3a和3b，用于通过真空吸住基片1。在图3和4所示的实施例中，吸槽3a是9个同心环槽，吸槽3b是4个同心环槽。
吸槽3a和3b分别连接于吸孔18a和18b，并分别与阀19a和19b相连。阀19a和19b通过管18连接于真空泵20。通过能分别打开和关闭的阀19a和19b和吸槽3a和3b能独立地控制基片的吸住作业。
用于基片1的吸盘机构能采用各种形式。一最佳形式是通过以分叉形式布置的销支承基片1，并抽吸销之间的空间将基片1吸住在基片支承台3抽吸表面上的机构。这种抽吸机构消除了基片1和基片支承台3之间颗粒或类似物的影响(例如基片1的差的平整度)。当基片的尺寸是8英寸时，抽吸机构的一个例子是各销的直径是大约0.2mm，并且销之间的距离(间距)是大约2.2mm。在这一例子中，基片和基片支承台之间的接触率是大约1.2％。
为了用加压销6a压住基片2，阀19a和19b都打开，通过两个吸槽3a和3b吸住基片1。于是，如图3所示，基片1的周边部分3d弯曲以致从基片2上离开，即，基片1变形成一伞形。
在这种状态下，基片2的中央部分被加压，如图3所示。于是，基片1和2的中央部分接触，并且接触部分逐渐向周边伸展。当接触部分大致均匀地伸展到中央部分3c周边整个圆周附近时，接触部分的扩展停止了。这是因为基片1被支承同时弯曲为一伞形。
接触部分从基片中央向周边的扩展在整个圆周上不总是以一相同速率进行的。这是因为例如基片1和2的粘合面是不均匀的。并且作用于基片1和2接触方向的力从中央向周边减少，这就增加了基片在从中心向周边方向的不均匀性的影响。
如果接触部分的扩展不以相同速率进行，即，如果接触部分不同心地扩展，气体(例如空气)就存留在基片之间。随着基片直径的增加，这种现象就更为严重。
然而，当基片1在加压的同时弯曲为一如图3所示的伞形时，两个基片1和2接触部分的扩展在中央部分3c边缘附近停止了。所以，接触部分扩展速率的不均匀性在中央部分3c周边附近被吸收了。于是，接触部分基本形成一圆形。
在接触部分基本形成为一圆形后(即，当加压开始后经过一预定时间时)，将阀19b关闭，从而停止吸槽3b的抽吸。于是，已弯曲为伞形的基片1变平，如图4所示。所以，接触部分再从中央部分3c向周边扩展。
如上所述，接触部分从中央部分到周边所有方向(整个圆周)的扩展速率之间的差在基片接触过程的中间被吸收了。在接触部分以此方式形成为大致圆形之后，该工序继续进行。于是，即使大直径的基片也能更均匀地接触。
图5A-5F概念地显示了当基片处理装置100使两个基片接触时接触部分伸展的方式。参照图5A-5F，接触部分的伸展以5A→5B→5C→5D→5E→5F的顺序进行。在图5A-5F中，各阴影部分表示两个基片接触的部分。
当加压销6a开始压基片2的中央部分，同时下基片(基片1)的整个表面被吸住时，如图3所示，在基片的中央部分首先形成一个如图5A所示的接触部分，并逐渐地扩展如图5B和5A所示。接触部分的形状不是一个完整的圆形。即，如图5C所示，接触部分的周边常常是不规则的。
当扩展进行到基片支承台3中央部分3c周边附近时(即接触部分的扩展停止的位置，在后面称为接触边界)，接触部分的扩展停止，如图5D所示的状态。此因，通过吸槽3b在周边部分3d继续地吸住基片，接触部分能基本形成一圆形，直到接触部分在整个圆周上达到接触边界。
然后，如图4所示，连接于周边部分吸槽3b的阀19b关闭从而放松基片的周边。于是，下基片(基片1)变平了。所以，如图5E所示，接触部分的扩展继续进行。最后，如图5F所示，两个基片的整个表面都接触了。
图6A-6F概念地显示了当使用图25A和25B所示的基片支承夹具201使两个基片接触时接触部分扩展的方式。参照图6A-6F，接触部分扩展以6A→6B→6C→6D→6E→6F的顺序进行。
在该过程中，当接触部分径向扩展时，在所有方向的扩展速率之间的差不能在扩展过程中间被吸收。特别是在靠近基片周边，速率差的影响变得严重。所以，如图6所示，基片之间的任何气体可能会留下而不被排出，而形成非接触部分601。然而，图6A-6F所示的例子显示了在与基片处理装置100相同的条件下基片接触的结果，只是支承基片1的方法不同。所以，非接触部分601的形成可以通过改变接触方法的条件而抑制。
在随后的步骤中，非接触部分601自然有一个不利的影响。例如，当基片处理装置100应用于SOI基片制造步骤时(后面将要描述)，在非接触部分601会出现缺陷，所以这些区域不能使用。这就不可避免地降低了产量。
下面参照图7-12描述当两个基片接触时基片处理装置100的操作。
当基片传递机械手10将基片1和2分别装在装载销13和14上时，如图7所示，Z形台5使基片支承台3向上运动到达一支承基片的预定位置。并且，基片移动机构4使基片吸盘装置4c在轴4b上枢转到达一能吸住基片2的位置。
然后，如图8所示，位移检测器15和12的传感器15a和12a移动至基片1和2上方的位置，并分别检测基片1和2的厚度。在基片1和2的厚度检测完之后，传感器15a和15b回到图7所示的初始位置。
如图9所示，基片移动机构4使基片吸盘装置4c绕轴4b转动180°，使基片1和2相互大致水平地对置。在前面测量基片1和2厚度的基础上，Z轴台5调整基片支承台3的高度，以调整基片1和2之间的间隙至一预定值。该间隙最好为大约20-100μm，更好地是在基片中央部分为大约30-60μm。并且，阀19a和19b打开将基片1的整个表面吸在基片支承台3的抽吸表面上。于是，基片1变形成为前面所述的伞形。
如图10所示，加压销6a在轴6b上转动到达基片2背面附近(即，加压销6a基本能与基片2背面接触的位置)。
然后，如图11所示，在基片吸盘装置4c放松基片2的同时，加压销6a压基片2的背面。于是，基片1和2从中央到接触边界逐渐接触，而形成图5D所示的状态，即，接触部分形成一大致圆形的状态。在加压过程中，加压销6a的振动能使基片1和2之间的空气有效地排出。
如图12所示，基片1的周边被放松。于是，基片1和2的接触部分扩展到接触边界之外到达周边。要注意到基片1的周边可以通过关闭阀19b而在吸槽3b中通入大气压力而释放。释放是在加压销6a开始加压操作后接触部分扩展到接触边界并形成大致圆形之后进行的。更具体地说，当加压操作开始后，经过一段预定时间(其足够长以使接触部分在整个圆周上扩展到接触边界)后停止抽吸。另一方面，可以通过传感器15a检测基片2的变形确定接触部分已扩展到接触边界之后停止抽吸。
当加压机构6已返回到其原始位置(如图2所示)之后，基片吸盘装置4c返回到其初始位置(如图2所示)。将阀19a关闭，使吸槽3a中的压力回到大气压力(松开基片1)。基片支承台3向下移动，使装载销13能支承接触的基片。在这种情况下，基片传递机械手10夹住接触的基片的下部将基片传递到基片盒9，并将基片放入基片盒9中。
图13是一方框图，显示了基片处理装置100的控制系统的结构。一在控制器17的程序17b基础上操作的CPU17a控制基片传递机械手10，基片对齐装置11，位移检测器12和15,Z轴台5，基片移动机构4，加压机构6，操纵板16和阀控制器19。
图14是一流程图，显示了在程序17b基础上进行的控制过程。下面参照该流程图描述基片处理装置100的控制系统的操作。
当通过控制操纵板16而使接触工序开始时，在步骤S101中，CPU17a使与控制器17相连的各个元件预置。在该预置步骤中，CPU17a也检查基片盒7,8和9的存在和位置。如果准备不完善，CPU17a在显示板16a上显示资料通知操作者。
在步骤S102中，CPU17a控制基片传递机械手10吸住在基片盒7中的基片1。在步骤S103中，CPU17a将吸住的基片1传递到基片对齐装置11，并对齐基片1(调整其中心位置和方向)。在步骤S104中，CPU17a控制基片传递机械手10将基片1装在从基片支承台3向上伸出的装载销13上的预定位置上。CPU17a也控制Z轴台5使基片支承台3向上移动到一预定位置。CPU17a打开阀19a以吸住基片1的中央部分。
在步骤S105中，CPU17a控制基片传递机械手10吸住基片盒8中的基片。在步骤S106中，CPU17a将基片2传递到基片对齐装置11，并对齐基片2(调整其中央位置和方向)。在步骤S107中，CPU17a控制基片传递机械手10将基片2装在从基片吸盘装置4c上伸出的装载销14上预定位置上。CPU17a也控制基片移动机构4的旋转电机4d使基片吸盘装置4c绕轴4b转动一预定角度，并使基片吸盘装置4c吸住基片2。
在步骤S108中，CPU17a控制位移检测器15的驱动器15b使传感器15a移动到基片1上的预定位置，并通过传感器15a检测基片1的厚度。
在步骤S109中，CPU17a控制位移检测器12的驱动器12b使传感器12a移动到基片2上的预定位置，并通过传感器12a检测基片2的厚度。
在步骤S110中，CPU17a控制基片移动机构4的旋转电机4d，使基片吸盘装置4c在轴4b上枢转一大致180°的角度，使基片1和2大致水平地对置。
在步骤S111中，在测量基片1和2厚度的基础上，CPU17a产生将基片1和2之间间隙调整到一预定值的数据。在该数据的基础上，CPU17a控制Z轴台5以调整基片1和2之间的间隙。
在步骤S112中，CPU17a控制加压机构6的旋转电机6d使加压销6a在轴6d上转动，例如使加压销6a的尖端基本与基片2的背面接触。
在步骤S113中，CPU17a打开阀19b，以将基片1的整个表面吸在基片支承台3的抽吸表面上。于是，基片1弯曲呈一伞形。
在步骤S114中，CPU17a通过基片吸盘装置4c放松基片2。在步骤S115中，CPU17a控制旋转电机6d和加压机构6的振动器6c，通过加压销6a压基片2的背面，并使加压销6a振动。通过在步骤S114之后立即进行步骤S115，基片2能基本在同时被释放和压住。然而，也能在进行步骤S114完的一预定时间之后开始加压。
在步骤S115开始后达到一预定时间时，就进入步骤S116。在步骤S116中，CPU17a关闭阀19b，使吸槽3b中的压力返回到大气压力，并松开基片1的周边。于是，基片1变平，并且接触部分向周边伸展。
当基片1和2完全接触时，就进入步骤S117。在步骤S117中，CPU17a控制加压机构6的转动电机6d，使加压销6a返回到其初始位置。在步骤S118中，CPU17a控制基片移动机构4的旋转电机4d使基片吸盘装置4c返回到其初始位置。
在步骤S119中，CPU17a关闭阀19a，完全地松开基片1。在步骤S120中，CPU17a控制Z轴台5使基片支承台3向下移动到其初始位置。于是，接触的基片由装载销13支承。
在步骤S121中，CPU17a控制基片传递机械手10将接触的基片传送基片盒9，并将其放在基片盒9中。
在步骤S122中，CPU17a检查是否基片盒7和8中的所有基片都完成了接触程序。如果有未完成的基片存在。流程返回到步骤S102，重复该过程。如果在步骤S122中，CPU17a已确定所有的基片都已进行了接触作业，则CPU17a已完成了整个加工过程。CPU17a最好通过在显示板16a上显示资料或通过一蜂呜器通知操作者。
在上述的基片处理装置中，两个基片的周边以一环形方式分离，并且，基本上一个基片的中心被压。当两个基片的接触部分为一大致圆形时，接触部分的扩展一度停止。这就吸收了接触部分扩展率的不均匀性。所以，在两个基片之间的气体能有效地和可靠地排出。
基片处理装置100也达到下列作用。(1)因为加压是在上基片2放松的同时开始，基片1和2之间的气体能可靠地向周边排出。(2)当上和下基片1和2相互对置时，因为上基片2不会滑动，两个基片能准确地对齐。(3)基片1和2之间的距离能调整到一适当的距离。所以，其能使制造的基片有均匀的质量，并避免了要预先对基片分类。(4)基片1和2的表面能防止被颗粒污染。(5)能防止基片边缘的破损。(6)当对基片加压时，对基片进行振动，存留在基片之间的任何气体能进一步减少。
第二实施例
本实施例对第一实施例的基片支承台3提出了另一种布置。图15显示了根据本实施例的基片支承台3’的结构的剖视图。请注意，在本实施例中，与第一实施例基本相同的部件标以相同的标号。
在基片支承台3’中，基片抽吸表面的中央部分是一圆形的中央表面3f，其垂直于轴向(图15中的方向Z)。基片抽吸表面的周边部分是一与中央表面3f倾斜的环形圆周面3e。
在基片支承台3的位置装有基片支承台3’的基片处理装置也能达到与第一实施例相同的作用。
第三实施例
本实施例对第一实施例的基片支承台3提供了另一种布置。图16显示了根据本实施例的基片支承台3”的结构的剖视图。请注意，在本实施例中，与第一实施例基本相同的部件标以相同的标号。
基片支承台3”基本与第一实施例的基片支承台3相同，只是在中央部分的吸槽省略了。当基片支承台3”吸住基片时，如图16所示，基片的中央部分浮起。于是，即使在基片支承台3”的抽吸表面和基片之间存在有外部物体，其操作也不易被外部物体所影响。
第四实施例
本实施例提供了基片处理装置的另一种例子。在上述的实施例中，在使两个基片接触的过程中接触部分仅一次形成。然而，为了使有大直径的基片能适当的接触，接触部分的两次或多次成形是有效的。
本实施例是有关三次调整接触部分形状的基片处理装置。
图17和18是根据本实施例的基片处理装置一部分的剖视图。在本实施例中，与第一实施例基本相同的部件标以相同的标号。在图17和18中，省略了例如用于真空抽吸基片的吸孔和阀等元件。在图17和18中未示的部件与第一实施例的基片处理装置100的相同。即，本实施例的基片处理装置是通过更换第一实施例的基片处理装置100的Z轴台5上的结构(基片支承台3)而得到的。
在本实施例中，基片支承台300包括第一支承件31，一第二支承件32，一第三支承件33和一第四支承件34。第一支承件31为盘形，通过一连接件35连接于支承台51。支承台51固定于Z轴台5。第二支承件32为一环形，其围绕第一支承件31的周边，并连接于滑动件36。第三支承件33为一环形，其围绕第二支承件32的周边，并连接于滑动件37。第四支承件34为一环形，其围绕第三支承件33的周边，并通过连接件35连接于第一支承件31。
连接于第二支承件32的滑动件36有滑动销36a和36b，其分别与齿条38和39上的导槽38a和39a啮合。连接于第三支承件33的滑动件37有滑动销37a和37b，其分别与齿条38和39上的导槽38a和39a啮合。
通过电机40和41的转动，齿条38和39分别在相反方向(A和B)移动。当齿条38和39分别在箭头A和B的方向移动时，在图18所示的状态，第二和第三支承件32和33以其顺序向上移动。更具体地说，电机40和41的转动使齿条38和39分别在方向A和B水平移动。于是，与导槽38a和39a啮合的滑动销36a和36b向上移动并向上推第二支承件32。顺序地，与导槽38a和39a啮合的滑动销37a和37b向上移动并向上推动第三支承件33。
当第二和第三支承件32和33如上所述被向上推动时，第一至第三支承件31至33的抽吸面形成一大致平的面。
另一方面，通过使齿条38和39分别在相反方向A和B水平移动，能使第二和第三支承件32和33下降至图17和18所示的状态。
下面描述通过这种基片处理装置使两个基片接触的方法。首先，一基片传递机械手10(图1)将一基片1装在装载销13上。然后，Z轴台被驱动使第一支承件31的抽吸面与基片1的背面接触。在步骤中，第二和第三支承件32和33的位置如此控制，使第二至第四支承件32至43的抽吸面形成一大致平的表面。
在这种情况下，位移检测器15检测基片1的厚度。并且，位移检测器12检测由基片吸盘装置4c吸住的基片2的厚度。然后，基片移动装置41绕轴4b转动大约180°，使基片1和2大致水平地对置。在前面测量基片1和2厚度的基础上，X轴台5调整基片支承台3的高度，以将基片1和2之间的间隙调整到一预定值。
然后，在第一至第四支承件31至34的吸盘面上形成的吸槽中的空间被抽真空，以吸住基片1的整个表面。然后，一加压销6a在轴6b上转动到基片2的背面附近(例如加压销6a基本能与基片2背面接触的位置)。以此方式，使两个基片接触的方法的准备工作完成了。图19显示了两个基片接触的准备工作完成的状态。
当加压销6a开始加压时，基片1和2的中央部分首先接触。接触部分逐渐向周边扩展。当到达第一接触边界b1时(即，第一支承件31周边附近)，扩展停止了。第一接触边界b1吸收了接触部分扩展率的任何不均匀性。然后，接触部分成为大致圆形。图20示意地显示了接触部分已到达第一接触边界b1时的状态。
然后，第二支承件32向上移动进一步向周边扩展接触部分。当到达第二接触边界b2(即，第二支承件32外周边附近)时扩展停止了。第二接触边界b2吸收了接触部分扩展率的任何不均匀性。然后，接触部分成为大致圆形。图21示意地显示了接触部分已到达第二接触边界b2时的状态。
然后，第三支承件33向上移动，进一步向周边扩展接触部分。当到达第三接触边界b3(即，第三支承件33外周边附近)时扩展停止了。第三接触边界b3吸收了接触部分扩展率的任何不均匀性。然后，接触部分成为大致圆形。图22示意地显示了接触部分已到达第三接触边界b3时的状态。
然后，形成于第四支承件34的吸盘表面上的吸槽松开基片1。于是，接触部分进一步向周边扩展。最后，基片1的整个表面与基片2接触。图23示意地显示了基片1和2的整个表面相互接触的状态。
在加压机构6已返回至其初始状态后，基片吸盘装置4c也返回到其初始状态。由第一至第三支承件31至33上的吸槽的抽吸也停止了。然后，基片支承台30向下移动到允许装载销13支承接触的基片。基片传递机械手10吸住接触的基片的下部，将其传送至基片盒9，并将其放入基片盒9中。
如上所述，通过使接触部分多次成形，即使大直径的基片也能进行高质量的接触作业。
其他实施例
上面的各实施例中的用于使两个基片接触的装置和方法是从中央向周边一步步进行的。然后，本发明也适用于这样的装置和方法，可以使基片的任意部分(例如，周边部分)先接触，并且接触部分的区域逐步增加，最后使两个基片的整个表面接触。
基片处理装置的应用
下面描述这种基片处理装置的应用。图24A-24F显示了有SOI结构的基片制造方法的一个实例。
首先，制备一单晶Si基片501，用于形成第一基片1，在基片501的主面形成一多孔的Si层502(图24A)。然后，在多孔的Si层502上形成至少一无孔层503(图24B)。无孔层503的一个最佳例子是一单晶Si层，一多孔Si层，一非晶体Si层，一金属膜层，一复合的半导体层，一超导体层。在非多孔层503上形成一例如MOSFET的装置。
在非多孔层503上形成一SiO2层504，以得到一第一基片1(图24A)。第一基片1放在基片盒7中，使SiO2层504朝上。
一第二基片2分别制备，并放入基片盒8中，使其前表面朝上。
当以这种状态操作基片处理装置时，第一和第二基片1和2如此接触，使SiO2层504在基片支承台上夹在它们之间(图24D)。接触的基片放入基片盒9中。
在处理之后，可对接触的基片进行阳极氧化，加压，或如果必要，热处理，或它们的组合(图24D)，以加强粘合。
第二基片2的最佳的例子是Si基片，通过在Si基片上形成SiO2层所得到的基片，一导光的基片，例如一石英基片，和兰宝石基片。然而，如果要粘合的表面是足够地平，第二基片2也可以是其他种类的基片。
然后，将第一基片1从第二基片2的多孔Si层502上取下(图24E)，并且多孔Si层502被有选择地蚀刻掉。图24F中示意地显示了通过上述制造方法所得到的基片。
因为是在基片之间的任何气体被充分排出的同时使两个基片接触，所以这种制造方法能制造高质量的基片。
在本发明中，大直径的基片能容易地进行接触处理。
本发明有许多变型，都在本发明精神范围之中。

Claims (40)

1．一种使两个基片重叠和接触的基片处理装置，包括：一用于支承第一基片的支承装置；一加压装置用于将第二基片压在由所述支承装置支承的第一基片上，其特征在于：在第一基片的预定部分被弯曲与第二基片分离和第一基片不被弯曲的同时，所述支承装置能支承第一基片。
2．如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述加压装置压住与由所述支承装置支承的第一基片对置的第二基片的背面。
3．如权利要求1或2所述的装置，其特征在于：在第一基片的周边部分被弯曲与第二基片分离和第一基片不被弯曲的同时，所述支承装置能支承第一基片，并且所述加压装置压住与由所述支承装置支承的第一基片对置的第二基片的大致中央部分。
4．如权利要求1-3所述的装置，其特征在于：在所述加压装置开始压住第二基片背面之后，所述支承装置在弯曲状态支承第一基片，直到经过一预定时间，并在之后以一非弯曲状态支承第一基片。
5．如权利要求1-3中任一所述的装置，其特征在于：所述支承装置在弯曲状态支承第一基片，直到所述加压装置开始压第二基片的背面之后第一基片和第二基片的接触部分扩展到一预定区域，并在之后以一非弯曲状态支承第一基片。
6．如权利要求3所述的装置，其特征在于：所述支承装置包括一调整装置，用于调整第一基片的弯曲度，使第一和第二基片的接触部分从中央部分逐步扩展到其周边部分。
7．如权利要求6所述的装置，其特征在于：所述调整装置调整第一基片的弯曲度，以逐步同心地扩展第一和第二基片的接触部分。
8．如权利要求1-3中任一所述的装置，其特征在于：所述支承装置包括一吸盘装置，用于通过吸住第一基片背面而使第一基片弯曲。
9．如权利要求3所述的装置，其特征在于：所述支承装置包括一支承台，其周边部分低于中央部分，所述支承台吸住第一基片。
10．如权利要求9所述的装置，其特征在于：所述支承台包括一盘形的中央部分，和一或多个环形圆周部分。
11．如权利要求9所述的装置，其特征在于：所述支承台包括一盘形的中央部分，和一环形圆周部分，所述圆周部分的一个吸盘表面相对于所述中央部分的吸盘表面倾斜。
12．如权利要求10或11所述的装置，其特征在于：所述中央部分的吸盘表面和所述周边部分的吸盘表面具有用于抽吸第一基片的抽吸机构。
13．如权利要求12所述的装置，其特征在于：在所述中央部分和/或周边部分的吸盘表面上有叉形的销，用于支承第一基片，通过对销之间的空间抽气而吸住第一基片。
14．如权利要求10或11所述的装置，其特征在于：仅所述支承台周边部分的吸盘表面有用于吸住第一基片的吸盘机构。
15．如权利要求9所述的装置，其特征在于：所述支承装置的支承台仅吸住第一基片的周边部分，使所述第一基片的中央部分与所述支承台的中央部分分离。
16．如权利要求1-15中任一所述的装置，其特征在于：还包括一基片控制装置，用于支承第二基片，使第二基片与由所述支承装置支承的第一基片对置，并松开第二基片，其中，当所述基片控制装置松开第二基片时，所述加压装置压第二基片。
17．如权利要求16所述的装置，其特征在于：所述支承装置大致水平地支承第一基片，所述基片控制装置大致水平地将第二基片支承在第一基片之上，并松开第二基片。
18．一种基片支承装置，当两个基片重叠和接触时用于支承两个基片中的一个，包括能在一弯曲状态和一非弯曲状态支承基片的支承装置。
19．如权利要求18所述的装置，其特征在于：所述支承装置能在基片周边相对于基片中央部分弯曲或不弯曲的同时支承基片。
20．如权利要求18或19所述的装置，其特征在于：所述支承装置先在一弯曲状态然后在一非弯曲状态支承基片。
21．如权利要求19所述的装置，其特征在于：所述支承装置包括一调整装置，用于调整基片的弯曲度，以从中心向周边逐步地扩展支承的基片和要与其接触的另一基片的的接触部分。
22．如权利要求21所述的装置，其特征在于：所述调整装置调整支承的基片的弯曲度，以逐步同心地扩展接触部分。
23．如权利要求18或19所述的装置，其特征在于：所述支承装置通过抽吸基片的背面使基片弯曲。
24．如权利要求19所述的装置，其特征在于：所述支承装置包括一支承台，其周边部分低于中央部分，所述支承台吸住第一基片。
25．如权利要求24所述的装置，其特征在于：所述支承台包括一盘形的中央部分，和一或多个环形圆周部分。
26．如权利要求24所述的装置，其特征在于：所述支承台包括一盘形的中央部分，和一环形圆周部分，所述圆周部分的一个吸盘表面相对于所述中央部分的吸盘表面倾斜。
27．如权利要求25或26所述的装置，其特征在于：所述中央部分的吸盘表面和所述周边部分的吸盘表面具有用于抽吸基片的抽吸机构。
28．如权利要求25或26所述的装置，其特征在于：仅所述支承台的周边部分的吸盘表面有用于吸住基片的吸盘机构。
29．如权利要求24所述的装置，其特征在于：所述支承装置的支承台仅吸住基片的周边部分，使基片的中央部分与所述支承台的中央部分分离。
30．一种使两个基片重合和接触的基片处理方法，包括下列步骤：使第一基片和第二基片相互对置；在第一基片的周边弯曲与第二基片周边分离的同时压第二基片；在经过一定时间后，将第一基片调整为非弯曲状态。
31．一种使两个基片重合和接触的基片处理方法，包括下列步骤：使第一基片和第二基片相互对置；在第一基片的周边弯曲与第二基片周边分离的同时压第二基片；在第一和第二基片的接触部分扩展到一预定区域之后，将第一基片调整为非弯曲状态。
32．一种使两个基片重合和接触的基片处理方法，包括下列步骤：使第一基片和第二基片相互对置；在第一基片的周边弯曲与第二基片周边分离的同时压第二基片；调整第一基片的弯曲度，从其中心向周边逐步地扩展第一和第二基片的接触部分。
33．一种使两个基片重合和接触的基片处理方法，包括下列步骤：使第一基片和第二基片相互对置；在第一基片的周边弯曲与第二基片周边分离的同时压第二基片；调整第一基片的弯曲度，从其中心向周边同心地逐步扩展第一和第二基片的接触部分。
34．一种使两个基片重合和接触的基片处理方法，包括下列步骤：使第一基片和第二基片相互对置；在第一基片的预定部分弯曲与第二基片分离的同时压第二基片；在经过一定时间后，将第一基片调整为非弯曲状态。
35．一种使两个基片重合和接触的基片处理方法，包括下列步骤：使第一基片和第二基片相互对置；在第一基片的预定部分弯曲与第二基片分离的同时压第二基片；在第一和第二基片的接触部分扩展到一预定区域后，将第一基片调整为非弯曲状态。
36．一种使两个基片重合和接触的基片处理方法，包括下列步骤：使第一基片和第二基片相互对置；在第一基片的预定部分弯曲与第二基片分离的同时压第二基片；调整第一基片的弯曲度，从其中心向周边逐步扩展第一和第二基片的接触部分。
37．如权利要求30-36所述的方法，其特征在于：第二基片的背面受压。
38．一种基片处理方法，其特征在于：使用如权利要求1-29中任一的装置使两个基片接触。
39．一种基片制造方法，其特征在于：在工序的一部分中使用了如权利要求30-37中任一所述的方法。
40．一种SOI的基片制造方法，在工序的一部分中使用了如权利要求30-37中任一所述的方法。
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