CN1221968A - 基片的加工设备、支撑设备、加工及制造方法 - Google Patents

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Abstract

两晶片适当地彼此接触。第一晶片由具有环形外围部分(3d)的晶片支撑台(3)支撑。基片支撑台(3)只与第一晶片的外围部分(3d)接触。而第二晶片与第一晶片相对地被支撑时,第二晶片的下表面在其中心部分被加压,以便第一和第二晶片从中心部分向外彼此接触。晶片支撑台(3)的中心部分(3c)不与第一晶片接触。甚至在有颗粒附着于该中心部分时,也可以防止被支撑的第一晶片不平整。因此,两晶片间不存在残留的气体。

Description

基片的加工设备、支撑设备、加工及制造方法
本发明涉及一种用于使两个基片彼此重叠和接触的基片加工设备、基片支撑设备、及基片加工方法和利用所说设备和方法的基片制造方法。
本发明还涉及由硅材料构成的基片支撑台、包括该基片支撑台的基片加工设备、制造和处理基片支撑台的方法及基片加工方法。
有一种通过阳极键合、加压或热处理使两晶片(基片)接触并键合的方法。该方法适用于制造具有例如SOI结构的晶片。
图14A和14B是展示键合晶片的工艺的示图。按该键合工艺，首先，将第一晶片1设置于晶片支撑夹具201上，使其键合面朝上，并将第二晶片2的键合面朝下轻放到第一晶片1上，如图14A所示。此时，上面的晶片2浮在两晶片间的气体上(如空气或惰性气体)，如图14A所示。
如图14B所示，在晶片1和晶片2间的气体完全去除之前，在加压头202从上面的晶片中心部分对其加压时，晶片中心部位处的空气向外围移动。晶片1和2彼此首先在中心接触。在晶片间的气体逐渐向外移动时，接触面积扩大，最后整个晶片彼此接触。
尽管上述方法可以通过简单的操作使两个晶片接触，但仍存在以下问题。
一个问题是由于两晶片的校准造成的晶片污染。由于上面的晶片2浮在两晶片间的气体上，所以在水平面上移动上面的晶片2产生的磨擦很小。甚至在夹具201稍有倾斜时，上面的晶片2便会发生滑动。所以为合适地校准两晶片1和2，要求限制晶片2在水平面上的运动。
图14A和14B所示的夹具201具有一个与晶片1和2形状配合的凹陷部分。将晶片1和2校准，同时利用凹陷部分的侧壁限制它们在水平方向的运动。
图15展示了用于重叠同时校准晶片1和2的另一夹具。夹具203具有多个校准销204和加压头205。加压头205将晶片1和2压靠在多个校准销204上，从而限制晶片1和2在水平面上的运动。
由于晶片的外围部分与夹具接触，利用图14A和14B或图15的夹具重叠两晶片的方法会产生颗粒、对晶片的外围部分造成损伤或降低成品率。
另一问题是，对晶片加压时不可能做到每次的情况相同。更具体说，两晶片叠置后直到它们被加压头加压的时间并非恒定的，在利用加压头加压时晶片间的气体也不是恒定的。因此，将两晶片接触后得到的晶片的质量几乎不可能是一样的。另外，晶片间的气体有时会在加压头对晶片加压前逃逸。这种情况下，由于晶片不能在逐渐从中心部分向外排出气体的同时接触在一起，所以会有些气体残留在晶片间。
关于在制造半导体器件中支撑将被处理的基片的装置，采用借真空吸盘支撑基片的基片支撑设备。关于基片支撑台，即基片支撑设备的一个单元，一般情况下，采用由有很高刚性的金属或陶瓷材料构成且具有吸盘槽的板。
然而，常规基片支撑台一般很昂贵，因而对较便宜的基片支撑台的需求增大。
本发明就是在考虑了上述问题后做出的，目的是提高将两基片彼此接触在一起获得的基片的质量。
根据本发明，提供一种基片加工设备，用于将两晶片叠置并将它们彼此接触，其特征在于，包括：支撑第一基片的支撑装置；将第二基片压到第一基片上的加压装置，第二基片与由支撑装置支撑的第一基片相对，其中支撑装置具有与第一基片一个面的外围部分接触的支撑部件，用于支撑第一基片。
在该基片加工设备中，支撑装置最好是具有将第一基片夹持于支撑部件上的夹持装置。
在该基片加工设备中，最好是夹持装置在支撑部件的表面上具有环形槽，通过减小该槽中的压力，支撑部件夹持第一基片。
在该基片加工设备中，支撑部件最好为环形。
在该基片加工设备中，支撑部件最好是支撑第一基片一个表面的最外部。
在该基片加工设备中，加压装置最好是基本在第二基片的中心对第二基片加压。
在该基片加工设备中，支撑装置最好是在支撑部件内具有防偏部件，防止第一基片发生偏移。
在该基片加工设备中，防偏部件最好是在第一基片的基本中心支撑第一基片，从而防止第一基片发生偏移。
在该基片加工设备中，支撑部件与第一基片接触的部位和防偏部件与第一基片接触的部件最好是基本上位于同一平面内。
基片加工设备最好还包括：基片控制装置，用于在支撑第二基片使之与由支撑装置支撑的第一基片相对后撤掉第二基片的支撑，加压装置与利用基片控制装置撤掉第二基片的支撑同步地对第二基片加压。
在该基片加工设备中，支撑装置最好是基本上水平支撑第一基片，基片控制装置基本上水平地将第二基片支撑于第一基片之上，然后撤掉第二基片的支撑。
根据本发明，还提供一种基片支撑设备，用于支撑将彼此叠置并接触的两基片中的一个，其特征在于包括与基片一个面的外围部分接触的支撑部件，用于支撑基片。
该基片支撑设备最好还包括将该基片夹持于支撑部件上的夹持装置。
在该基片支撑设备中，最好是夹持装置在支撑部件的表面上具有环形槽，通过减小该槽中的压力，支撑部件夹持第一基片。
在该基片支撑设备中，支撑部件最好为环形。
在该基片支撑设备中，最好是在支撑部件内具有防偏部件，防止第一基片发生偏移。
在该基片支撑设备中，防偏部件最好在基片的中心部位支撑该基片，从而防止该基片发生偏移。
在该基片支撑设备中，支撑部件与第一基片接触的部位和防偏部件与第一基片接触的部件最好是基本上位于同一平面内。
根据本发明，还提供一种叠置两基片并使它们彼此接触的基片加工方法，其特征在于，包括：利用与第一基片一个面的外围接触的支撑部件支撑第一基片；将第二基片压向第一基片，第二基片与第一基片相对，从而使第一和第二基片彼此接触。
按该基片加工方法，最好采用具有夹持机构的支撑部件作支撑部件。
按该基片加工方法，最好采用环形支撑部件作支撑部件。
按该基片加工方法，支撑部件最好是支撑第一基片的最外部。
按该基片加工方法，最好基本在第二基片的中心对第二基片加压。
按该基片加工方法，对第二基片加压的步骤最好包括使形成于支撑部件内部的防偏部件与第一基片接触。
上述设备和方法适用于制造SOI基片。
根据本发明，提供一种叠置两基片并使它们彼此接触的基片加工方法，其特征在于，包括以下步骤：将第一和第二基片送到上述基片加工设备中的任何一个中；利用基片加工设备叠置第一和第二基片，并使它们彼此接触；从基片加工设备中取出彼此接触的基片。
根据本发明，还提供一种叠置两基片并使它们彼此接触的基片加工方法，其特征在于，包括以下步骤：用上述基片支撑设备中的任一种支撑第一基片；使第二基片与由基片支撑设备支撑的第一基片相对；叠置第一和第二基片，并使它们彼此接触。
根据本发明，还提供一种制造基片的方法，其特征在于，包括以下步骤：制备第一和第二基片；利用上述任一种基片加工方法使第一和第二基片彼此接触。
根据本发明，还提供一种制造SOI基片的方法，其特征在于，包括以下步骤：制备第一和第二基片；利用上述任一种基片加工方法使第一和第二基片彼此接触，制备具有其中叠置有单晶硅层和绝缘层的层的基片；将彼此接触的基片在非接触界面的部分分离开，制备分离基片中的一个作为具有绝缘层上的单晶硅层的基片。
本发明是在考虑了上述问题后做出的，本发明的目的是提供一种廉价的基片支撑台。
根据本发明，提供一种基片支撑台，其特征在于，包括由硅材料构成的部件。
根据本发明，还提供一种基片支撑台，其特征在于，包括由硅晶片构成的部件。
该基片支撑台最好包括夹持要支撑的基片的夹持部分。
在该基片支撑台中，夹持部分最好通过光刻形成。
在该基片支撑台中，夹持部分最好通过刻蚀硅晶片形成。
在该基片支撑台中，夹持部分最好通过湿法刻蚀硅晶片形成。
在该基片支撑台中，夹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间中的气体的抽气孔。
在该基片支撑台中，最好是沿要支撑的基片的外围内侧有两个密封部分，抽气孔连接两密封部分间的空间。
在该基片支撑台中，密封部分最好突出来，在外围具有岸堤形。
在该基片支撑台中，在夹持基片时，最好是只有密封部分接触基片。
该基片支撑台最好还包括防偏部分，防止所夹持基片偏移。
在该基片支撑台中，防偏部分最好形成于两密封部分之间。
在该基片支撑台中，在夹持基片时，最好是只有密封部分和防偏部分与基片接触。
在该基片支撑台中，与要支撑基片接触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内。
在该基片支撑台中，夹持部分最好位于可以夹持要支撑基片的外围部分的位置。
在该基片支撑台中，用于垂直移动要支撑于基片支撑台上的基片的负载销插入其中的销孔穿过主体延伸。
硅晶片最好符合SEMI标准或JAIDA标准。
根据本发明，提供一种基片加工设备，用于叠置两基片，并使它们彼此接触。其特征在于，包括：固定/卸下基片支撑台的固定/卸下机构；将第二基片压向由固定的基片支撑台支撑的第一基片的加压装置，第二基片与第一基片相对。
在该基片加工设备中，加压装置设备最好基本在第二基片的中心部位对第二基片加压。
基片加工设备最好还包括基片控制装置，用于在支撑第二基片使之与由基片支撑台支撑的第一基片相对后撤掉第二基片的支撑，加压装置与利用基片控制装置撤掉第二基片的支撑同步地对第二基片加压。
在该基片加工设备中，基片支撑台最好是基本上水平支撑第一基片，基片控制装置基本上水平地将第二基片支撑于第一基片之上，然后撤掉第二基片的支撑。
上述基片支撑台和基片加工设备适用于制造例如SOI基片。
根据本发明，提供一种叠置两基片并使它们彼此接触的基片加工方法，其特征在于，包括以下步骤：用上述基片支撑台中的任一种支撑第一基片；使第二基片与由基片支撑台支撑的第一基片相对；叠置第一和第二基片，并使它们彼此接触。
根据本发明，还提供一种叠置两基片并使它们彼此接触的基片加工方法，其特征在于，包括以下步骤：将第一和第二基片送到上述基片加工设备中的任何一个中；利用基片加工设备叠置第一和第二基片，并使它们彼此接触；从基片加工设备中取出彼此接触的基片。
根据本发明，还提供一种制造SOI基片的方法，其特征在于，包括以下步骤：制备第一和第二基片；利用上述任一种基片加工方法使第一和第二基片彼此接触，制备具有其中叠置有单晶硅层和绝缘层的层的基片；将彼此接触的基片在非接触界面的部分分离开，制备分离基片中的一个作为具有绝缘层上的单晶硅层的基片。
根据本发明，还提供一种清洗方法，其特征在于，包括将上述基片支撑台装于存储用于制造半导体器件的晶片的晶片盒中，清洗基片支撑台。
根据本发明，还提供一种处理晶片加工设备的方法，其特征在于，包括以下步骤：从晶片加工设备中卸下基片支撑台；将卸下的基片支撑台装于存储用于制造半导体器件的晶片的晶片盒中，清洗基片支撑台；将清洗过的基片支撑台固定于晶片加工设备中。
根据本发明，还提供一种制造基片支撑台的方法，其特征在于，包括以下步骤：形成SiO2膜，覆盖整个硅晶片；在SiO2膜的一个表面上形成第一光刻胶膜；构图第一光刻胶膜，暴露将要形成用于真空夹持的密封部分处的SiO2膜；腐蚀暴露部分的SiO2膜，暴露硅晶片；去掉其余的第一光刻胶膜；将暴露部分的硅晶片腐蚀到预定深度；形成SiO2膜，覆盖整个硅晶片；在SiO2膜的另一表面上形成第二光刻胶膜；构图第二光刻胶膜，暴露将要形成用于真空夹持的抽气孔的部位的SiO2膜；腐蚀暴露部分的SiO2膜，暴露硅晶片；去掉其余第二光刻胶膜；腐蚀暴露部分的硅晶片，形成穿过硅晶片延伸的抽气孔；去掉其余SiO2膜。
根据本发明，还提供一种制造基片支撑台的方法，其特征在于，包括以下步骤：形成第一薄膜，覆盖整个硅晶片；在第一薄膜的一个表面上形成第一光刻胶膜；构图第一光刻胶膜，暴露将要形成用于真空夹持的密封部分处的第一薄膜；腐蚀暴露部分的第一薄膜，暴露硅晶片；去掉其余的第一光刻胶膜；将暴露部分的硅晶片腐蚀到预定深度；形成第二薄膜，覆盖整个硅晶片；在第二薄膜的另一表面上形成第二光刻胶膜；构图第二光刻胶膜，暴露将要形成用于真空夹持的抽气孔的部位的第二薄膜；腐蚀暴露部分的第二薄膜，暴露硅晶片；去掉其余第二光刻胶膜；腐蚀暴露部分的硅晶片，形成穿过硅晶片延伸的抽气孔；去掉其余第二薄膜。
通过以下结合附图对本发明实施例的详细说明，可以清楚本发明的其它目的、特点和优点。
图1是展示本发明优选实施例的晶片加工设备的整体设置的透视图；
图2是图1的部分放大示图；
图3是展示图1和2所示晶片加工设备的晶片支撑部分的设置的剖面图；
图4展示的是使两晶片在图3所示晶片支撑部分上接触的状态；
图5-9是沿线A-A’取的图1和2所示晶片加工设备的剖面图；
图10是展示晶片加工设备的控制系统的设置的框图；
图11是展示基于一个程序的控制过程的流程图；
图12是展示第二实施例的晶片支撑台的结构的剖面图；
图13A-13F展示的是制造如SOI结构的晶片的工艺步骤；
图14A和14B展示的是键合晶片的工艺步骤；
图15展示的是用于叠置两晶片同时定位它们的夹具的实例；
图16是展示本发明第三实施例的晶片支撑台的设置的平面图；
图17是图16所示晶片支撑台的部分剖面图；
图18是展示包括图16所示晶片支撑台的晶片支撑设备的设置的剖面图；
图19A-19N展示的是制造晶片支撑台的工艺步骤；
图20展示的是利用晶片支撑设备使两晶片相互接触的状态；
图12是展示晶片加工设备的整体设置的透视图；
图22是图21的部分剖面图；
图23-27是沿线A-A’取的图21和22所示晶片加工设备的剖面图；
图28是展示晶片加工设备的控制系统的设置的框图；
图29是展示基于一个程序的控制过程的流程图。
以下将结合附图说明本发明的优选实施例。
(第一实施例)
图1是展示第一实施例的晶片加工设备的整体设置的透视图。图2是图1的部分放大示图。图3是展示图1和2所示晶片加工设备100的晶片支撑部分的设置的剖面图。图4展示的是使两晶片与图3所示晶片支撑部分上接触的状态。图5-9是沿线A-A’取的图1和2所示晶片加工设备100的剖面图。图5-9展示了使两晶片接触的操作。
晶片加工设备100叠置两晶片，并使它们相互接触，该设备被用于实施键合两晶片制造具有如SOI结构的晶片的方法。
晶片加工设备100具有晶片支撑台3，用于从第一晶片的下表面支撑第一晶片1(图4)，还具有晶片移动机构4，用于从第二晶片的下表面夹持第二晶片2(图4)，并使第二晶片2几乎平行地与第一晶片1相对。
晶片支撑台3最好具有只与第一晶片1的下表面的外围部分(最好是最外部)接触的接触表面。接触面最好是环形的。在晶片支撑台3只与第一晶片1的下表面接触时，可以防止第一晶片1的上表面被颗粒污染，另外，还可以防止第一晶片1受损伤。而且，在晶片支撑台3只与第一晶片1下表面的外围或部分接触时，可以防止由于可能粘附在晶片支撑台3或第一晶片1下表面上的颗粒造成的支撑于晶片支撑台3上的第一晶片不平整。
晶片支撑台3最好具有夹持第一晶片1的夹持机构。在该实施例中，晶片支撑台3具有真空夹持机构。然而，也可以用如静电夹持机构等另外的夹持机构。
晶片移动机构4最好是只与第二晶片2的下表面接触。在该实施例中，晶片移动机构4具有真空夹持晶片用的槽4a。夹持第二晶片2时，减小槽4a中的压力。在由晶片夹持部分4c夹持第二晶片2的下表面时，晶片移动机构4绕轴4b转约180度，使第二晶片2几乎平行地与第一晶片1相对。轴4b位于晶片支撑台3和晶片夹持部分4c之间的中间位置附近。
晶片加工设备100还具有测量于晶片支撑台3上的第一晶片1的厚度的位移(displacement)探测部件15，和测量由晶片夹持部分4c夹持的第二晶片2的厚度的位移探测部件12，及根据位移探测部件15和12的测量结果垂直移动晶片支撑台3，以将晶片1和2间的间隙调节为设定值的Z轴工作台5(图5)，这些部件作为调节彼此相对的两晶片1和2间的间隙的机构。
晶片加工设备100还具有在两晶片1和2支撑成彼此相对时，在上面晶片2的中心部分附近对上面晶片2加压的加压机构6。在两晶片1和2支撑成彼此相对后，加压机构6的加压头6a绕轴6b转动，靠近上面晶片2的下表面。在晶片移动机构4的晶片夹持部分4c撤掉对上面晶片2的夹持时，加压机构6通过将加压头6a压到晶片2的下表面上对上面晶片2加压。两晶片1和2从加压部分逐渐向外彼此接触，由此将晶片1和2间的气体排除出来。因而，晶片1和2间不再存在残留的气体。
最好是由加压头6a几乎在晶片夹持部分4c撤掉对晶片2的夹持的同时对晶片2进行加压。这种情况下，可以在保持两晶片1和2间调节到设定值的间隙的情况下开始加压。这便可以通过使将两晶片接触得到的晶片的质量一致。另外，可以有效地防止晶片1和2间的气体残留。而且，可以防止晶片1和2偏移。
加压机构6中引入一种振动加压头6a的振动器(压电元件)。通过使给晶片2加压的加压头6a振动，可以有效地去除晶片1和2间的气体。
可以在其它时序控制加压头6a对晶片2的加压。例如，在撤掉了对晶片2的夹持后，去除了晶片1和2间的预定量气体之前的预定时序，在撤掉了对晶片2的夹持后的计数预定时间的时序，或在撤掉了对晶片2的夹持后，及晶片1和2间的距离因晶片2的重量而变为预定距离以下的预定时序，可以进行加压。
晶片加工设备100还具有晶片传输自动臂10，用于分别将晶片1和2设置于晶片支撑台3上和晶片夹持部分4c上，并从晶片支撑台3上取下彼此接触的晶片，还具有晶片校准部件11。
在该晶片加工设备100中，在晶片接触处理开始之前，在预定的位置放置存储还没处理的晶片1和2的晶片盒7和8。在该实施例中，还没处理的晶片1和2分别存储于晶片盒7和8中，同时下表面面向下。
在控制面板16上的操作开关16b命令开始晶片接触处理时，晶片传输自动臂10夹持存储于晶片盒7中未处理的晶片1的下表面，并将晶片1传输到晶片校准部件11上。晶片校准部件11利用传感器探测中心位置和传输晶片1的方向(例如取向平面和切口位置)，并调节该中心位置和方向。晶片校准部件11最好只与晶片1的下表面接触。
此后，晶片传输自动臂10取出校准的晶片1，并将它设置于穿过负载销孔3e从晶片支撑台3突出来的负载销13上的预定位置。在将晶片1安装于负载销13上后，晶片支撑台3向上移，以便支撑晶片1。由于晶片校准部件1已使晶片1校准，并传输到晶片支撑台3上，同时保持其位置关系，所以不再需要调节晶片1在晶片支撑台3上的中心位置和方向。然而，也可以在晶片支撑台3上进行晶片1的校准。
接着，晶片传输自动臂10从晶片盒8中取出未处理的晶片2。以与上述同样的过程，晶片校准部件11调节晶片2的中心位置和方向，然后，将晶片2设置于从晶片移动机构4的晶片夹持部分4c突出来的负载销14上。将晶片2装于负载销14上后，晶片夹持部分4c绕轴4b转动，直到晶片夹持部分4c与晶片2的下表面接触为止。减小槽4a中的压力，以便由晶片夹持部分4c夹持晶片2。如上所述，由于晶片校准部件11已使晶片2校准，晶片夹持部分4c已夹持晶片2，同时保持了其位置关系，所以夹持时不再需要调节晶片2的中心位置和方向。在夹持晶片2时，负载销14可以向下缩回，代替使晶片夹持部分4c枢轴转动。
在晶片支撑台3和晶片夹持部分4c分别支撑晶片1和2时，位移探测部件15和12测量晶片1和2的厚度。更具体说，位移探测部件15和12移动传感器15a和12a，使它们靠近晶片1和2的上部，用光照射晶片1和2，根据所反射的光分别测量晶片1和2的厚度。
在晶片1和2的厚度测量结束后，晶片夹持部分4c绕轴4b转动约180度，使晶片2几乎平行地与晶片1相对，如上所述。此后，Z轴工作台5调节晶片1和2间的间隙，加压头6a给晶片2加压，于是完成接触处理。
接触处理结束后，Z轴工作台5使晶片支撑台3向下移动。并由负载销13支撑处理过的晶片。此后，晶片传输自动臂10取出处理过的晶片，将它们存储于晶片盒9中。
重复进行上述过程，可以连续处理晶片盒7和8中存储的大量晶片。
下面将介绍晶片支撑如3的设置。晶片支撑台3具有圆形的中心部分3c和环形的外围部分3d。在外围部分3d的夹持面(夹持晶片1的面)上形成有两夹持槽3a和3b，用于真空吸持晶片1。
夹持槽3a和3b与耦合到中途具有阀19的管路18的抽气孔18a连接。真空泵20与管路18的一端相连。通过打开或关闭阀19，可以控制夹持槽3a和3b对晶片的吸持。
在加压头6a要给晶片2加压时，阀19打开，使夹持槽3a和3b中的压力降低，从而吸持晶片1。在晶片1被形成于具有平整表面的外围部分3d的表面上的夹持槽3a和3b吸持时，第一晶片1被修正成几乎平整。
这种情况下，在晶片2的中心部位给晶片2加压，如图4所示。首先，使两晶片1和2的中心部位接触，然后，使接触部位逐渐向外扩展。此时，在所有方向上接触部位几乎以相同的速度扩展。
下面参照图5-9介绍晶片加工设备100使两晶片接触的操作。
在晶片传输自动臂10分别将晶片1和2安装于负载销13和14上后，Z轴工作台5将晶片支撑台3向上移动到支撑晶片1的预定位置，晶片移动机构4绕轴4b将晶片夹持部分4c转到可以夹持晶片2的预定位置，如图5所示。
接着，如图6所示，位移探测部件15和12的传感器15a和12a移动到晶片1和2上，分别测量晶片1和2的厚度。测量了晶片1和2的厚度后，传感器15a和12a返回到图5所示的初始位置。
如图7所示，晶片移动机构4绕轴4b将晶片夹持部分4c转过约180度，使晶片1和2几乎水平地彼此相对。Z轴工作台5根据测量的晶片1和2的厚度调节晶片支撑台3的高度，将晶片1和2间的间隙设定为预定值。该间隙在晶片的中心部分一般为20-100微米，较好为30-60微米。晶片加工设备100打开阀19，以便晶片支撑台3的外围部分3d的夹持表面夹持晶片1下表面的外围部分。由于该操作，晶片1被修正为几乎平整。
如图8所示，加压头6a绕轴6b转动，以便靠近晶片2的下表面(例如加压头6a基本上与晶片2的下表面接触的位置)。
然后，如图9的所示，在晶片夹持部分4c撤掉对晶片2的夹持时，加压头6a给晶片2的下表面加压。晶片1和2从中心部分开始向外逐渐彼此接触在一起，最后，整个表面彼此接触。
在加压机构6恢复到初始状态后(图5所示的状态)，晶片夹持部分4c恢复初始状态(图5所示状态)。阀19关闭，使夹持槽3a内为大气压(撤掉对晶片1的夹持)，然后，晶片支撑台3向下移动，以便由负载销13支撑彼此接触的晶片。这种情况下，晶片传输自动臂10夹持彼此接触的晶片的下表面，并将它们传输到晶片盒9中，存储在晶片盒9中。
图10是展示晶片加工设备100的控制系统的设置的框图。控制部件17借CPU 17a控制晶片传输自动臂10、晶片校准部件11、位移探测部件12和15、Z轴工作台5、晶片移动机构4、加压机构6、面板部件16和阀控制部件19a,CPU 17a根据程序17b进行操作。
图11是展示根据程序17b的控制过程的流程图。下面结合该流程介绍晶片加工设备100的控制系统的操作。
在步骤S101，在操作开关16b使接触处理开始时，与控制部件17连接的构件启动。在该启动步骤，还要确认晶片盒7、8和9的存在与位置。如果准备工作没完成，其结果会显示于显示屏板16a上，以警告操作者。
在步骤S102，通过控制晶片传输自动臂10，夹持存储于晶片盒7中的晶片1。在步骤S103，被夹持的晶片1被送到晶片校准部件11，并被校准(中心位置和方向)。在步骤S104，控制晶片传输自动臂10，将晶片2设置于从晶片支撑台3突出来的负载销13上的预定位置。控制Z轴工作台5，使晶片支撑台3向上移动到预定位置。
在步骤S105，控制晶片传输自动臂10，夹持存储于晶片盒8中的晶片2。在步骤S106，将晶片2送到晶片校准部件11，并将之校准(中心位置和方向)。在步骤S107，控制传输自动臂10，将晶片2设置在从晶片夹持部分4c突出来的负载销14的预定位置上。控制晶片移动机构4的枢轴转动电机4d，使晶片夹持部分4c绕轴4b转过预定角度，以便晶片夹持部分4持晶片2。
在步骤S108，控制位移探测部件15的驱动部件15b，使传感器15a移动到预定位置，由传感器15a测量晶片1的厚度。
在步骤S109，控制位移探测部件12的驱动部件12b，使传感器12a移动到预定位置，由传感器12a测量晶片2的厚度。
在步骤S110，控制晶片移动机构4的枢轴转动电机4d，使晶片夹持部分4c绕轴4b转过约180度，使晶片1和2基本在水平方向彼此相对。
在步骤S111，根据对晶片1和2的测量结果，准备将晶片1和2间的间隙调节为预定值的数据。根据该数据控制Z轴工作台5，从而调节晶片1和2间的间隙。
在步骤S112，打开阀控制部件19a，以便晶片支撑台3夹持第一晶片1。
在步骤S113，控制加压机构6的枢轴转动电机6d，使加压头6a绕轴6b转动，直到加压头6a的末端部分与晶片2的下表面接触。
在步骤S114，撤掉晶片夹持部分4c对晶片2的夹持。在步骤S115，控制加压机构6的枢轴转动电机6d和振动器6c，将加压头6a压在晶片2的下表面上，同时振动加压头6a。在步骤S114后立即执行步骤S115时，对晶片2夹持的撤除和加压几乎同时进行。例如也可以在步骤S114后过去了一定时间后，开始进行加压。
在步骤S116，在晶片1和2彼此完全接触后，控制加压机构6的枢轴转动电机6d，使加压头6a返回到初始位置。在步骤S117，控制晶片移动机构4的枢轴转动电机4d，使晶片夹持部分4c回到初始位置。
在步骤S118，关闭阀19，使夹持槽3a和3b内部恢复到大气压，从而撤掉对晶片1的夹持。在步骤S119，控制Z轴工作台5，将晶片支撑台3向下移动到其初始位置。通过该操作，负载销13支撑彼此接触的晶片。
在步骤S120，控制晶片传输自动臂10，将彼此接触的晶片送到晶片盒9中，将它们存储于晶片盒9。
在步骤S121，确定是否所有存储于晶片盒7和8中的晶片都已进行了接触处理。如果还有未处理的晶片，则流程返回到步骤S102，重复该处理。如果确认所有晶片都已进行了接触处理，则结束处理操作程序。此时，最好是在显示屏板16a上指示处理结束，或发出蜂鸣声告知操作者。
如上所述，根据上述晶片加工设备100，1)由于与撤掉对上面的晶片2的夹持同步开始加压，所以可以适当地去除晶片1和2间的气体；2)由于在晶片1和2彼此相对时，上面的晶片2不发生滑动，所以可以适当地定位晶片1和2；3)由于可以将晶片1和2间的间隙调节到合适的距离，所以可以使所制造的晶片质量一致，并且不再需要预先对晶片1和2分类；4)可以防止晶片1和2的表面被颗粒污染；5)可以防止对晶片外围部分的损伤；6)通过在加压期间振动晶片，可以减少晶片间残留的气体。
另外，根据上述晶片加工设备100，只有晶片支撑台3的外围部分3d与第一晶片1的下表面接触。所以，甚至在颗粒粘附于晶片支撑台3的中心部分3c或第一晶片1下表面的中心部分时，也可以以基本平整地支撑第一晶片。换言之，可以防止由于可能粘附到晶片支撑台或第一晶片的中心部分的颗粒造成的被支撑晶片1的不平整。因此，在使两晶片彼此接触时，可以有效地防止晶片间残留气体。
(第二实施例)
在第二实施例中，改变了第一实施例的晶片加工设备100的晶片支撑台3的结构。除晶片支撑台外，其余部分与第一实施例相同。图12是展示第二实施例的晶片支撑台3’的结构的剖面图。晶片支撑台3’特别适于使大直径的晶片彼此接触。
第二实施例的晶片支撑台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压头6a加压造成的晶片1发生偏移。防偏部分3f与第一晶片1接触的那部分支撑台和外围部分3b与第一晶片2接触的那部分支撑台最好其本上位于同一平面内。在图12所示的实例中，防偏部分3f与晶片接触的部分为环形。也可以采用其它形状(例如，矩阵或针点阵列)。晶片支撑台3’如可通过研磨形成。
防偏部分3f最好位于晶片支撑台3’的中心附近。然而，甚至在防偏部分3f位于中心部分3中的任意部位时，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时，就象第一实施例那样，可以防止第一晶片偏移，并可以减少颗粒的影响。
(晶片加工设备的应用实例)
下面介绍第一或第二实施例的晶片加工设备的应用实例。图13A-13F展示制造具有如SOI结构的晶片的工艺步骤。
准备用于形成第一晶片1的单晶硅晶片501。在单晶硅晶片501的主表面上形成多孔硅层502(图13A)。在多孔硅层502上形成至少一层无孔层503(图13B)。关于无孔层503，可以是单晶硅层、多晶硅层、非晶硅层、金属层、半导体化合物层或超导层。可以在无孔层503上形成如MOSFET等器件。
在无孔层503上形成SiO2层504，得到第一晶片1(图13C)。具有SiO2层504的第一晶片1面朝上存储于晶片盒7中。
制备第二晶片2。第二晶片2表面朝上存储于晶片盒8中。
图13C所示的晶片可以存储于晶片盒8中作为第二晶片，同时另一晶片可以存储于晶片盒7中作为第一晶片。这种情况下，将图13C所示的晶片传输到晶片支撑台3上，另一晶片传输到晶片移动机构4。
此时，晶片加工设备工作。第一晶片1和第二晶片2彼此接触，同时中间夹着SiO2层504(图13D)，并将之存储于晶片盒9中。
需要时，可以对彼此接触的晶片(图13D)进行阳极键合、加压或热处理，或可以组合这些处理操作，以牢牢地键合晶片。
关于第二晶片2，可以用硅晶片、具有形成于其上的SiO2层的硅晶片、由石英玻璃构成的透明晶片、或兰宝石晶片。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键合的平整度即可。
接着，从第二晶片2上去掉第一晶片1，暴露多孔硅层502(图13E)。选择地腐蚀并去掉多孔硅层502。图13F示意性地展示了利用上述制造方法得到的晶片。
根据该制造方法，两晶片彼此接触，同时合适地去除了两晶片间的任何气体，以制造高质量的晶片。
根据本发明，可以使基片高质量地彼此接触，且不残留有残留气体。
(第三实施例)
图16是展示本发明第三实施例的晶片(基片)支撑台31的设置的平面图。
通过加工一般市场上可得到的硅晶片，例如用于制造符合SEMI标准或JAIDA标准的半导体器件的硅晶片，可以制造晶片支撑台31。用于制造半导体器件的晶片具有很高的表面平整度。所以，在此表面用作夹持将被支撑的晶片的夹持表面时，容易制造高精度的晶片支撑台。因此，可以使晶片支撑台具有很好的批量生产率和成本。
例如，可以采用普通的光刻技术制造硅晶片。由于可以形成如亚微米级精度的图形，所以光刻工艺可用于制造第三实施例的晶片支撑台。
晶片支撑台31具有两个岸堤形部分31a和31b和抽气口31d。两密封部分31a和31b及要被夹持和支撑的晶片限定的空间内的气体通过抽气口31d排放出去，从而夹持晶片。
在晶片支撑台31上，数个销形防偏部分31c形成于密封部分31a和31b之间，以防止被夹持的晶片因两密封部分31a和31b间的压力降低而偏移。该实施例中，防偏部分31c只形成于密封部分31a和31b之间。然而，防偏部分31c可以形成于中心部分。
关于与要夹持的物体接触的密封部分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撑台31的材料。
晶片支撑台31具有销孔31e，用于装/卸要夹持的晶片的负载销(以后将介绍)插于其中。
图17是展示图16所示晶片支撑台31的部分的剖面图。密封部分31a和31b及防偏部分31c的高度最好约50微米。密封部分31a和31b的宽度d4和d1最好小到可以防止颗粒夹于密封部分31a和31b之间的程度，如这些宽度最好为约0.2mm。同样，防偏部分31c的直径最好也小到一定程度，如该直径最好为约0.2mm。
图18是展示包括图16所示晶片支撑台31的晶片加工设备3的设置的剖面图。该晶片支撑台3通过将晶片支撑台31真空吸持于基座32上构成。
基座32具有环形槽32a，用于真空吸持晶片支撑台31，还具有抽气孔32b，用于排出槽32a内的气体。通过降低槽32a内的压力，吸持晶片支撑台31。抽气孔32b通过其中途上有阀119a的管路118a与真空泵20相连。
基座32还具有抽气孔32c，用于通过其中途上有阀119b的管路118b将连接晶片支撑台31下表面的抽气口31d耦合到真空泵20。
在晶片支撑台31要安装于基座32上时，阀119a打开。在要处理的晶片1要安装于晶片支撑台31上时，阀119b打开。
基座32还具有销孔32d，用于在晶片支撑台31上装/卸晶片1的负载销插于该销孔中。
晶片支撑台31最好定期清洗，以去掉可能会附着于晶片1的夹持表面上的颗粒。如上所述，在通过加工用于制造半导体器件的硅晶片制造晶片支撑台31时，清洗时可以采用可买到的晶片载体。这种情况下，可以将晶片支撑台31装于可买到的晶片载体中，利用普通的晶片清洗设备进行清洗。
下面将介绍制造晶片支撑台31的工艺步骤。图19A-19N展示了利用普通的光刻工艺制造晶片支撑台31的工艺步骤。
准备用于制造半导体器件的硅晶片201a。如图19A所示，在硅晶片201a的上下表面及侧面上形成用于形成掩模图形的膜202a，所说掩模图形将用于此后腐蚀硅晶片201a。关于膜202a的材料，最好用热氧化生成的SiO2或CVD制造的Si3N4。
接着，如图19b所示，在图19A所示的晶片上形成光刻胶203a。
通过用于形成密封部分31a和31b及防偏部分31c的光掩模(第一掩模)，利用UV光照射光刻胶膜203a，从而印刷掩模图形。通过显影掩模图形，形成构图的光刻胶膜203b，如图19C所示。由于平面方向的制造精度低于普通半导体器件所要求的精度，可以用低精度的曝光设备印刷掩模图形。
如图19D所示，利用光刻胶203b作掩模干法腐蚀膜202a，从而露出硅晶片201a。用此工艺，在硅晶片201a上形成构图的膜202b。接着，如图19E所示，去掉构图的光刻胶膜203b。
如图19F所示，腐蚀图19E所示的晶片。关于该腐蚀，最好是利用碱性溶液作腐蚀剂进行湿法腐蚀。碱性溶液可以用氨水溶液或有机氨基溶液。例如，为形成图18所示的高度为50微米的密封部分31a和31b及防偏部分31c，腐蚀晶片201a，腐蚀深度为50微米。
如图19G所示，利用氢氟酸去掉已构图的膜202b。利用该工艺，形成具有密封部分31a和31b及防偏部分31c的硅晶片201b。随后图示9I所示，在具有密封部分31a和31b及防偏部分31c的硅晶片201b的上下表面及侧面上，形成用于形成将用来腐蚀硅晶片201b的掩模图的膜204a。关于膜204a的材料，最好是用热氧化形成的SiO2或CVD形成的Si3N4。
在图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表面的相对侧上的表面)上形成光刻胶膜205a。
通过用于形成抽气孔31d和销孔31e的光掩模，利用UV光照射光刻胶膜205a，从而印刷掩模图形。通过显影该掩模图形，形成具有构成抽气口31d的孔211和构成销孔31e的孔212的光刻胶膜205b，如图19J所示。
如图19K所示，利用光刻胶205a作掩模，干法腐蚀膜204a，从而暴露硅晶片201b。用该工艺，在硅晶片上201b上形成已构图的光刻胶膜204b，如图19L所示，去掉构图的光刻胶膜204b。
如图19M所示，腐蚀图19L所示的晶片，直到形成抽气口31d和销孔31e为止。该腐蚀最好是利用碱性溶液作腐蚀剂的湿法腐蚀。关于碱性溶液，可以用氨水溶液或有机氨基溶液。
最后，如图19N所示，利用氢氟酸去掉光刻胶膜204b，于是完成晶片支撑台31。
在所得的晶片支撑台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，在利用具有相当高平面度的晶片201a制造晶片支撑台31时，去掉了光刻胶膜203a后，不需要处理表面。
如上所述，容易以低成本制造根据该实施例的晶片支撑台31。例如，在有颗粒附着于晶片支撑台31上，并且无法通过清洗去掉这些颗粒时，可以用另一晶片支撑台替换该晶片支撑台，而且成本较低。
上述晶片支撑台适用于支撑要叠置且彼此接触的两晶片之一。下面介绍通过在晶片支撑设备3支撑第一晶片使之与第二晶片相对时，给第二晶片的下表面加压，使第一和第二晶片彼此接触的设备和方法。这些设备和方法适用于实现键合两晶片从而制造如SOI结构的晶片的方法。
图20展示了利用晶片支撑设备3使两晶片彼此接触的状态。为使两晶片彼此接触，在晶片支撑台31上吸持第一晶片1，然后设置第二晶片使之与第一晶片1相对。此时，加压头6a在第二晶片的中心附近给第二晶片加压。晶片1和2首先在中心部分接触。然后接触部分逐渐向外扩展，最后，晶片1和2的整个表面彼此完全接触。根据该方法，两晶片彼此接触，且两晶片1和2间不会残留有气体。
在用晶片支撑台3使两晶征彼此接触时，由密封部分31a和31b构成的晶片支撑台3的夹持部分较好是只与第一晶片1的外围部分(更好是最外部)接触。夹持部分最好是环形。如上所述，晶片支撑台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之间。在晶片支撑台3只与第一晶片的下表面接触时，可以防止第一晶片1的表面被颗粒污染。另外，可以防止第一晶片的边缘部分受损伤。而且，在晶片支撑台3只与第一晶片下表面的外围部分接触时，可以防止由于可能附着于晶片支撑台3或第一晶片1下表面上的颗粒造成的支撑于晶片支撑台3上的第一晶片1的不平整。
下面介绍引入了晶片支撑设备3的晶片加工设备。
图21是示意性展示第三实施例的晶片加工设备的整体设置的透视图。图22是图21的部分放大图。图23-27是沿线A-A’取的图21和22所示晶片加工设备1000的剖面图。图23-27展示了使两晶片接触的操作。
该晶片加工设备1000连续使两晶片叠置和接触，并被方便地用于实现键合两晶片从而制造具有如SOI结构的晶片的方法。
晶片加工设备1000具有从第一晶片的下表面支撑第一晶片1(图20)的晶片支撑设备3，和从第二晶片的下表面夹持第二晶片2，并使第二晶片2基本上平行地与第一晶片相对的晶片移动机构4。
如上所述，将晶片支撑台31安装于基座32上，并打开阀119a，以将晶片支撑台31吸持于基座32上，从而构成晶片设备3。
晶片移动机构4最好只与第二晶片2的下表面接触。该实施例中，晶片移动机构4具有真空吸持晶片用的槽4a。为了吸持第二晶片2，要降低槽4a内的压力。在晶片吸持部分4c吸持第二晶片的下表面时，晶片移动机构4绕轴4b转过约180度，使第二晶片2基本上平行地与第一晶片相对。轴4b位于晶片支撑设备3和晶片吸持部分4c之间的的中间位置附近。
晶片加工设备1000还具有测量安装于晶片支撑设备3上的第一晶片1的厚度的位移探测部件15，和测量由晶片夹持部分4c夹持的第二晶片2的厚度的位移探测部件12，及根据位移探测部件15和12的测量结果垂直移动晶片支撑设备3，以将晶片1和2间的间隙调节为设定值的Z轴工作台5(图23)，这些部件作为调节彼此相对的两晶片1和2间的间隙的机构。
晶片加工设备1000还具有在两晶片1和2支撑成彼此相对时，在上面晶片2的中心部分对上面晶片2加压的加压机构6。在两晶片1和2支撑成彼此相对后，加压机构6的加压头6a绕轴6b转动，靠近上面晶片2的下表面。在晶片移动机构4的晶片夹持部分4c撤掉对上面晶片2的夹持时，加压机构6通过将加压头6a压到晶片2的下表面上对上面晶片2加压。两晶片1和2从加压部分逐渐向外彼此接触，由此将晶片1和2间的气体排除出来。因而，晶片1和2间不再存在残留的气体。
最好是由加压头6a几乎在晶片夹持部分4c撤掉对晶片2的夹持的同时对晶片2进行加压。这种情况下，可以在保持两晶片1和2间调节到设定值的间隙的情况下开始加压。这便可以通过使将两晶片接触得到的晶片的质量一致。另外，可以有效地防止晶片1和2间的气体残留。而且，可以防止晶片1和2偏移。
加压机构6中引入一种振动加压头6a的振动器(如压电元件)。通过使给晶片2加压的加压头6a振动，可以有效地去除晶片1和2间的气体。
可以在其它时序控制加压头6a对晶片2的加压。例如，在撤掉了对晶片2的夹持后，去除了晶片1和2间的预定量气体之前的预定时序，在撤掉了对晶片2的夹持后的计数预定时间的时序，或在撤掉了对晶片2的夹持后，及晶片1和2间的距离因晶片2的重量而变为预定距离以下的预定时序，可以进行加压。
晶片加工设备1000还具有晶片传输自动臂10，用于分别将晶片1和2设置在晶片支撑台3上和晶片夹持部分4c上，并从晶片支撑台3上取下彼此接触的晶片，还具有晶片校准部件11。
在该晶片加工设备1000中，在晶片接触处理开始之前，在预定的位置放置存储还没处理的晶片1和2的晶片盒7和8。在该实施例中，还没处理的晶片1和2分别存储于晶片盒7和8中，同时下表面面向下。
在控制面板16上的操作开关16b命令开始晶片接触处理时，晶片传输自动臂10夹持存储于晶片盒7中未处理的晶片1的下表面，并将晶片1传输到晶片校准部件11上。晶片校准部件11利用传感器探测中心位置和传输晶片1的方向(例如取向平面和切口位置)，并调节该中心位置和方向。晶片校准部件11最好只与晶片1的下表面接触。
此后，晶片传输自动臂10取出校准的晶片1，并将它设置于穿过负载销孔31e和31d从晶片支撑设备3突出来的负载销13上的预定位置。在将晶片1安装于负载销13上后，晶片支撑设备3向上移动，以便支撑晶片1。由于晶片校准11已使晶片1校准，并传输到晶片支撑设备3上，同时保持发其位置关系，所以不再需要调节晶片1在晶片支撑设备3上的中心位置和方向。然而，也可以在晶片支撑设备3上进行晶片1的校准。
接着，晶片传输自动臂10从晶片盒8中取出未处理的晶片2。以与上述同样的过程，晶片校准部件11调节晶片2的中心位置和方向，然后，将晶片2设置于从晶片移动机构4的晶片夹持部分4c突出来的负载销14上。将晶片2装于负载销14上后，晶片夹持部分4c绕轴4b转动，直到晶片夹持部分4c与晶片2的下表面接触为止。减小槽4a中的压力，以便由晶片夹持部分4c夹持晶片2。如上所述，由于晶片校准部件11已使晶片2校准，晶片夹持部分4c已夹持晶片2，同时保持了其位置关系，所以夹持时不再需要调节晶片2的中心位置和方向。在夹持晶片2时，负载销14可以向下缩回，代替使晶片夹持部分4c枢轴转动。
在晶片支撑设备3和晶片夹持部分4c分别支撑晶片1和2时，位移探测部件15和12测量晶片1和2的厚度。更具体说，位移探测部件15和12移动传感器15a和12a，使它们靠近晶片1和2的上部，用光照射晶片1和2，并根据所反射的光分别测量晶片1和2的厚度。
在晶片1和2的厚度测量结束后，晶片夹持部分4c绕轴4b转动约180度，使晶片2几乎平行地与晶片1相对，如上所述。此后，Z轴工作台5调节晶片1和2间的间隙，加压头6a给晶片2加压，于是完成接触处理。
接触处理结束后，Z轴工作台5使晶片支撑设备3向下移动，并由负载销13支撑处理过的晶片。此后，晶片传输自动臂10取出处理过的晶片，将它们存储于晶片盒9中。
重复进行上述程序，可以连续处理晶片盒7和8中存储的大量晶片。
下面将结合图23-27介绍晶片加工设备1000使两晶片接触时的工作情况。
在晶片传输自动臂10分别将晶片1和2安装于负载销13和14上后，Z轴工作台5将晶片支撑设备3向上移动到支撑晶片1的预定位置，晶片移动机构4绕轴4b将晶片夹持部分4c转到可以夹持晶片2的预定位置，如图23所示。
接着，如图24所示，位移探测部件15和12的传感器15a和12a移动到晶片1和2上，分别测量晶片1和2的厚度。测量了晶片1和2的厚度后，传感器15a和12a返回到图23所示的初始位置。
如图25所示，晶片移动机构4绕轴4b将晶片夹持部分4c转过约180度，使晶片1和2几乎水平地彼此相对。Z轴工作台5根据测量的晶片1和2的厚度调节晶片支撑设备3的高度，将晶片1和2间的间隙设定为预定值。该间隙在晶片的中心部分一般为20-100微米，较好为30-60微米。晶片加工设备1000打开阀119b，以便晶片支撑设备3的外围部分3d的夹持表面夹持晶片1下表面的外围部分。由于该操作，晶片1被修正为几乎平整。
如图26所示，加压头6a绕轴6b转动，以便靠近晶片2的下表面(例如加压头6a实际上与晶片2的下表面接触的位置)。
然后，如图27的所示，在晶片吸持部分4c撤掉对晶片2的夹持时，加压头6a给晶片2的下表面加压。晶片1和2从中心部分开始向外逐渐彼此接触在一起，最后，整个表面彼此接触。
在加压机构6恢复到初始状态后(图23所示的状态)，晶片夹持部分4c恢复初始状态(图23所示状态)。阀119b关闭，使夹持槽3a内为大气压(撤掉对晶片1的夹持)，然后，晶片支撑设备3向下移动，以便由负载销13支撑彼此接触的晶片。这种情况下，晶片传输自动臂10夹持彼此接触的晶片的下表面，并将它们传输到晶片盒9中，存储在晶片盒9中。
图28是展示晶片加工设备1000的控制系统的设置的框图。控制部件17借CPU 17a控制晶片传输自动臂10、晶片校准部件11、位移探测部件12和15、Z轴工作台5、晶片移动机构4、加压机构6、面板部件16和阀控制部件119,CPU 17a根据程序17b进行操作。
阀控制部件119具有：控制阀119a的开关的第一阀驱动部件119，控制阀119b开关的第二阀驱动部件。第一和第二驱动部分119 c和119d受控制部件17的控制。根据面板16的操作开关16b的操作，控制晶片支撑台31的固定/卸下，即控制阀119a的开关。
图29是展示根据程序17b的控制过程的流程图。下面结合该流程介绍晶片加工设备1000的控制系统的操作。
在步骤S1101，在操作开关16b使接触处理开始时，与控制部件17连接的构件启动。在该启动步骤，还确认晶片盒7、8和9的存在与位置。如果准备工作没完成，其结果会显示于显示屏板16a上，以警告操作者。
在步骤S1102，通过控制晶片传输自动臂10，夹持存储于晶片盒7中的晶片1。在步骤S1103，被夹持的晶片1被送到晶片校准部件11，并被定位(中心位置和方向)。在步骤S1104，控制晶片传输自动臂10，将晶片2设置于从晶片支撑设备3突出来的负载销13上的预定位置。控制Z轴工作台5，使晶片支撑设备3向上移动到预定位置。
在S1105，控制晶片传输自动臂10，夹持存储于晶片盒8中的晶片2。在步骤S1106，将晶片2送到晶片校准部件11，并将之校准(中心位置和方向)。在步骤S1107，控制传输自动臂10，将晶片2设置在从晶片夹持部分4c突出来的负载销14的预定位置上。控制晶片移动机构4的枢轴转动电机4d，使晶片夹持部分4c绕轴4b转过预定角度，以便晶片夹持部分4c夹持晶片2。
在步骤S1108，控制位移探测部件15的驱动部件15b，使传感器15a移动到预定位置，由传感器15a测量晶片1的厚度。
在步骤S1109，控制位移探测部件12的驱动部件12b，使传感器12a移动到预定位置，由传感器12a测量晶片2的厚度。
在步骤S1110，控制晶片移动机构4的枢轴转动电机4d，使晶片夹持部分4c绕轴4b转过约180度，使晶片1和2基本在水平方向彼此相对。
在步骤S1111，根据对晶片1和2的测量结果，准备将晶片1和2间的间隙调节为预定值的数据。根据该数据控制Z轴工作台5，从而调节晶片1和2间的间隙。
在步骤S1112，第二阀驱动部件119d打开阀119b，以便晶片支撑台31夹持第一晶片1。
在步骤S1113，控制加压机构6的枢轴转动电机6d，使加压头6a绕轴6b转动，直到加压头6a的末端部分与晶片2的下表面接触。
在步骤S1114，撤掉晶片夹持部分4c对晶片2的夹持。在步骤S1115，控制加压机构6的枢轴转动电机6d和振动器6c，将加压头6a压在晶片2的下表面上，同时振动加压头6a。在步骤S1114后立即执行步骤S1115时，对晶片2夹持的撤除和加压几乎同时进行。例如也可以在步骤S1114后过去了一定时间后，开始进行加压。
在步骤S1116，在晶片1和2彼此完全接触后，控制加压机构6的枢轴转动电机6d，使加压头6a返回到初始位置。在步骤S1117，控制晶片移动机构4的枢轴转动电机4d，使晶片夹持部分4c回到初始位置。
在步骤S1118，关闭阀119b，使夹持槽3a和3b内部恢复到大气压，从而撤掉对晶片1的夹持。在步骤S1119，控制Z轴工作台5，将晶片支撑设备3向下移动到其初始位置。通过该操作，负载销13支撑彼此接触的晶片。
在步骤S1120，控制晶片传输自动臂10，将彼此接触的晶片送到晶片盒9中，将它们存储于晶片盒9。
在步骤S1121，确定是否所有存储于晶片盒7和8中的晶片都已进行了接触处理。如果还有未处理的晶片，则流程返回到步骤S1102，重复该处理。如果确认所有晶片都已进行了接触处理，则结束处理操作程序。此时，最好是在显示屏板16a上指示处理结束，或发出蜂鸣声告知操作者。
如上所述，根据上述晶片加工设备1000,1)由于与撤掉对上面的晶片2的夹持同步开始加压，所以可以适当地去除晶片1和2间的气体；2)由于在晶片1和2彼此相对时，上面的晶片2不发生滑动，所以可以适当地定位晶片1和2；3)由于可以将晶片1和2间的间隙调节到合适的距离，所以可以使所制造的晶片质量一致，并且不再需要预先对晶片1和2分类；4)可以防止晶片1和2的表面被颗粒污染；5)可以防止对晶片外围部分的损伤；6)通过在加压期间振动晶片，可以减少晶片间残留的气体。
另外，根据上述晶片加工设备1000，只有晶片支撑台31的密封部分31a和31b及防偏部分31c与第一晶片1的下表面接触。所以，甚至在颗粒粘附于晶片支撑设备3的中心部分或第一晶片1下表面的中心部分时，也可以以基本平整地支撑第一晶片。换言之，可以防止由于可能粘附到晶片支撑台或第一晶片的中心部分的颗粒造成的被支撑晶片1的不平整。因此，在使两晶片彼此接触时，可以有效地防止晶片间残留气体。
另外，由于晶片加工设备1000采用了通过加工晶片制造的晶片支撑台31，所以，还可以解决晶片支撑台材料造成的污染问题(即金属污染)。
(晶片加工设备的应用实例)
下面介绍第三实施例的晶片加工设备的应用实例。图13A-13F展示制造具有如SOI结构的晶片的工艺步骤。
准备用于形成第一晶片1的单晶硅晶片501。在单晶硅晶片501的主表面上形成多孔硅层502(图13A)。在多孔硅层502上形成至少一层无孔层503(图13b)。关于无孔层503，可以是单晶硅层、多晶硅层、非晶硅层、金属层、半导体化合物层或超导层。可以在无孔层503上形成如MOSFET等器件。
在无孔层503上形成SiO2层504，得到第一晶片1(图13C)。具有SiO2层504的第一晶片面朝上存储于晶片盒7中。
制备第二晶片2。第二晶片2面朝上存储于晶片盒8中。
图13C所示的晶片可以存储于晶片盒8中作为第二晶片，同时另一晶片可以存储于晶片盒7中作为第一晶片。这种情况下，将图13C所示的晶片传输到晶片支撑台31上，另一晶片传输到晶片移动机构4。
此时，第三实施例的晶片加工设备工作。第一晶片1和第二晶片2彼此接触，同时中间夹着SiO2层504(图13D)，并将之存储于晶片盒9中。
需要时，可以对彼此接触的晶片(图13D)进行阳极键合、加压或热处理，或可以组合这些处理操作，以牢牢地键合晶片。
关于第二晶片2，可以用硅晶片、具有形成于其上的SiO2层的硅晶片、由石英玻璃构成的透明晶片、或兰宝石晶片。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键合的平整度即可。
接着，从第二晶片2上去掉第一晶片1，暴露多孔硅层502(图13E)。选择地腐蚀并去掉多孔硅层502。图13F示意性地展示了利用上述制造方法得到的晶片。
根据该制造方法，两晶片彼此接触，同时合适地去除了两晶片间的任何气体，所以可以制造高质量的晶片。
根据本发明，可以提供可以低成本制造的基片支撑台。
本发明不限于上述实施例，在本发明的精神实质和范围内可以做出各种改变和改形。因此，为了报告本发明的范围，提出了以下权利要求书。

Claims (57)

1．一种基片加工设备，用于将两基片叠置并将它们彼此接触，包括：
支撑第一基片的支撑装置；
将第二基片压到第一基片上的加压装置，第二基片与由所说支撑装置支撑的第一基片相对，
其中所说支撑装置具有与第一基片一个面的外围部分接触的支撑部件，用于支撑第一基片。
2．如权利要求1所述的设备，其中所说支撑装置具有将第一基片夹持于所说支撑部件上的夹持装置。
3．如权利要求2所述的设备，其中所说夹持装置在所说支撑部件的表面上具有环形槽，通过减小该槽中的压力，所说支撑部件夹持第一基片。
4．如权利要求1-3中任一项所述的设备，其中所说支撑部件为环形。
5．如权利要求1-4中任一项所述的设备，其中所说支撑部件支撑第一基片一个表面的最外部。
6．如权利要求1-5中任一项所述的设备，其中所说加压装置基本在第二基片的中心部位对第二基片加压。
7．如权利要求1-6任一项所述的设备，其中所说支撑装置在所说支撑部件内具有防偏部件，防止第一基片发生偏移。
8．如权利要求7所述的设备，其中所说防偏部件基本在第一基片的中心部位支撑第一基片，从而防止第一基片发生偏移。
9．如权利要求7或8所述的设备，其中所说支撑部件与第一基片接触的部位和所说防偏部件与第一基片接触的部位基本上位于同一平面内。
10．如权利要求1-9任一项所述的设备，其中该设备还包括基片控制装置，用于在支撑第二基片使之与由支撑装置支撑的第一基片相对后撤掉第二基片的支撑，所说加压装置与利用基片控制装置撤掉第二基片的支撑同步地对第二基片加压。
11．如权利要求10所述的设备，其中所说支撑装置基本上水平地支撑第一基片，所说基片控制装置基本上水平地将第二基片支撑于第一基片之上，然后撤掉第二基片的支撑。
12．一种基片支撑设备，用于支撑将彼此叠置并接触的两基片中的一个，包括：
与基片一个面的外围部分接触的支撑部件，用于支撑该基片。
13．如权利要求12所述的设备，还包括将该基片夹持于支撑部件上的夹持装置。
14．如权利要求13所述的设备，其中所说夹持装置在支撑部件的表面上具有环形槽，通过减小该槽中的压力，支撑部件夹持该基片。
15．如权利要求12-14中任一项所述的设备，其中所说支撑部件为环形。
16．如权利要求12-15中任一项所述的设备，还包括在所说支撑部件内用于防止基片偏移的防偏部件。
17．如权利要求16所述的设备，其中所说防偏部件基本在该基片的中心部位支撑该基片，从而防止该基片发生偏移。
18．如权利要求16或17所述的设备，其中所说支撑部件与基片接触的部位和防偏部件与基片接触的部位基本上位于同一平面内。
19．一种叠置两基片并使它们彼此接触的基片加工方法，包括：
利用与第一基片一个面的外围部分接触的支撑部件支撑第一基片；将第二基片压向第一基片，第二基片与第一基片相对，从而使第一和第二基片彼此接触。
20．如权利要求19所述的方法，其中采用具有夹持机构的支撑部件作支撑部件。
21．如权利要求19或20所述的方法，其中采用环形支撑部件作支撑部件。
22．如权利要求19-21中任一项所述的方法，其中支撑部件支撑第一基片的最外部。
23．如权利要求19-22中任一项所述的方法，其中基本上在第二基片的中心对第二基片加压。
24．如权利要求19-23中任一项所述的方法，其中对第二基片加压的步骤包括使形成于支撑部件内部的防偏部件与第一基片接触。
25．一种叠置两基片并使它们彼此接触的基片加工方法，包括以下步骤：
将第一和第二基片送到权利要求1-11中任何一项所述的基片加工设备中；
利用基片加工设备叠置第一和第二基片，并使它们彼此接触；及
从基片加工设备中取出彼此接触的基片。
26．一种叠置两基片并使它们彼此接触的基片加工方法，包括以下步骤：
用权利要求12-18中任一项所述的基片支撑设备支撑第一基片；
使第二基片与由基片支撑设备支撑的第一基片相对；及
叠置第一和第二基片，并使它们彼此接触。
27．一种制造基片的方法，包括以下步骤：
制备第一和第二基片；
利用权利要求19-24中任一项所述的基片加工方法使第一和第二基片彼此接触。
28．一种制造SOI基片的方法，包括以下步骤：
制备第一和第二基片；
利用权利要求19-24中任一项所述的基片加工方法使第一和第二基片彼此接触，制备具有其中叠置有单晶硅层和绝缘层的层的基片；及
将彼此接触的基片在非接触界面的一部分分离开，制备分离基片中的一个作为具有绝缘层上的单晶硅层的基片。
29．一种基片支撑台，包括由硅材料构成的部件。
30．一种基片支撑台，包括由硅晶片构成的部件。
31．根据权利要求30所述的支撑台，还包括夹持要支撑的基片的夹持部分。
32．根据权利要求31所述的支撑台，其中夹持部分通过光刻形成。
33．根据权利要求31所述的支撑台，其中夹持部分通过腐蚀硅晶片形成。
34．根据权利要求31所述的支撑台，其中夹持部分通过湿法腐蚀硅晶片形成。
35．根据权利要求32-34中任一项所述的支撑台，其中所说夹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间中的气体的抽气孔。
36．根据权利要求35所述的支撑台，其中沿要支撑的基片的外围内侧有两个密封部分，抽气孔连接两密封部分间的空间。
37．根据权利要求35或36所述的支撑台，其中所说密封部分突出来，在外围具有岸堤形。
38．根据权利要求37所述的支撑台，其中在夹持基片时，只有密封部分接触基片。
39．根据权利要求35-37中任一项所述的支撑台，还包括防偏部分，防止所夹持基片偏移。
40．根据权利要求39所述的支撑台，其中所说防偏部分形成于两密封部分之间。
41．根据权利要求39或40所述的支撑台，其中在夹持基片时，只有所说密封部分和所说防偏部分与基片接触。
42．根据权利要求39-41中任一项所述的支撑台，其中与要支撑基片接触的所说密封部分和所说防偏部分的表面定位成基本在同一平面内。
43．根据权利要求31-35中任一项所述的支撑台，其中所说夹持部分位于要支撑基片可以夹持的外围部分的位置。
44．根据权利要求30-43中任一项所述的支撑台，其中用于垂直移动要支撑于基片支撑台上的基片的负载销插入其中的销孔延伸穿过主体。
45．根据权利要求30-44中任一项所述的支撑台，其中硅晶片符合SEMI标准或JAIDA标准。
46．一种基片加工设备，包括：
权利要求29-45中任一项所述的基片支撑台，
其中处理由所说基片支撑台支撑的基片。
47．一种基片加工设备，用于叠置两基片，并使它们彼此接触，包括：
固定/卸下权利要求29-45中任一项所述的基片支撑台的固定/卸下机构；
将第二基片压向由固定的基片支撑台支撑的第一基片的加压装置，第二基片与第一基片相对。
48．如权利要求47所述的设备，其中所说加压装置基本在第二基片的中心部位对第二基片加压。
49．如权利要求47或48所述的设备，其中所说设备还包括基片控制装置，用于在支撑第二基片使之与由基片支撑台支撑的第一基片相对后撤掉第二基片的支撑；所说加压装置与利用基片控制装置撤掉第二基片的支撑同步地对第二基片加压。
50．如权利要求49所述的设备，其中所说基片支撑台基本上水平支撑第一基片，所说基片控制装置基本上水平地将第二基片支撑于第一基片之上，然后撤掉第二基片的支撑。
51．一种叠置两基片并使它们彼此接触的基片加工方法，包括以下步骤：
用权利要求29-45中任一项所述的基片支撑台支撑第一基片；
使第二基片与由基片支撑台支撑的第一基片相对；
叠置第一和第二基片，并使它们彼此接触。
52．一种叠置两基片并使它们彼此接触的基片加工方法，包括以下步骤：
将第一和第二基片送到权利要求46-50中任一项所述的基片加工设备中；
利用基片加工设备叠置第一和第二基片，并使它们彼此接触；
从基片加工设备中取出彼此接触的基片。
53．一种制造SOI基片的方法，包括以下步骤：
制备第一和第二基片；
利用权利要求51或52所述的基片加工方法使第一和第二基片彼此接触，制备具有其中叠置有单晶硅层和绝缘层的层的基片；
将彼此接触的基片在非接触界面的一部分分离开，制备分离基片中的一个作为具有绝缘层上的单晶硅层的基片。
54．一种清洗方法，包括：
将权利要求29-45中任一项所述的基片支撑台装于存储用于制造半导体器件的晶片的晶片盒中，清洗基片支撑台。
55．一种处理权利要求46-50中任一项所述的晶片加工设备的方法，包括以下步骤：
从晶片加工设备中卸下基片支撑台；
将卸下的基片支撑台装于存储用于制造半导体器件的晶片的晶片盒中，清洗基片支撑台；
将清洗过的基片支撑台固定于晶片加工设备中。
56．一种制造基片支撑台的方法，包括以下步骤：
形成SiO2膜，覆盖整个硅晶片；
在SiO2膜的一个表面上形成第一光刻胶膜；
构图第一光刻胶膜，暴露将要形成用于真空夹持的密封部分处的SiO2膜；
腐蚀暴露部分的SiO2膜，暴露硅晶片；
去掉其余的第一光刻胶膜；
将暴露部分的硅晶片腐蚀到预定深度；
形成SiO2膜，覆盖整个硅晶片；
在SiO2膜的另一表面上形成第二光刻胶膜；
构图第二光刻胶膜，暴露将要形成用于真空夹持的抽气孔部位处的SiO2膜；
腐蚀暴露部分的SiO2膜，暴露硅晶片；
去掉其余第二光刻胶膜；
腐蚀暴露部分的硅晶片，形成穿过硅晶片延伸的抽气孔；
去掉其余SiO2膜。
57．一种制造基片支撑台的方法，包括以下步骤：
形成第一薄膜，覆盖整个硅晶片；
在第一薄膜的一个表面上形成第一光刻胶膜；
构图第一光刻胶膜，暴露将要形成用于真空夹持的密封部分处的第一薄膜；
腐蚀暴露部分的第一薄膜，暴露硅晶片；
去掉其余的第一光刻胶膜；
将暴露部分的硅晶片腐蚀到预定深度；
形成第二薄膜，覆盖整个硅晶片；
在第二薄膜的另一表面上形成第二光刻胶膜；
构图第二光刻胶膜，暴露将要形成用于真空夹持的抽气孔部位处的第二薄膜；
腐蚀暴露部分的第二薄膜，暴露硅晶片；
去掉其余第二光刻胶膜；
腐蚀暴露部分的硅晶片，形成穿过硅晶片延伸的抽气孔；
去掉其余第二薄膜。
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