JP5487621B2 - 半導体装置の製造方法及び半導体製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置の製造方法及び半導体製造装置に関する。

各々に素子、回路等が形成された半導体基板を積層して製造された積層型半導体装置がある（特許文献１参照）。積層型半導体装置は、立体的な構造により、素子面積を拡大することなく実効的に高い集積密度を有する。また、積層された半導体基板相互の配線が短いので、動作速度の向上及び消費電力の低減も期待される。

半導体基板を積層する場合には、互いに平行に保持された一対の半導体基板を、半導体回路の線幅精度で精密に位置決めして積層した後、基板全体に加熱、加圧して接合させる。このため、一対の半導体基板を位置決めする位置決め装置（特許文献２参照）と、加熱加圧して接合を恒久的に保持する加熱加圧装置（特許文献３参照）とを組み合わせた接合装置が用いられる。
特開平１１−２６１０００号公報 特開２００５−２５１９７２号公報 特開２００７−１１５９７８号公報

一般的に、複数の半導体基板が積層されるとき、ベースとなる一枚の半導体基板以外の他の積層された半導体基板は、素子の有効領域を残して薄化される。このとき、半導体基板どうしが互いにずれた位置で接合されると、各半導体基板は縁部で他の半導体基板から突出した状態が出現する。

すると、この突出した縁部は薄化工程を経て非常に薄い状態にあるので、積層された半導体基板を装置間で運搬する場合、接触等による軽微な衝撃でも欠けや割れを生じ、全体としての歩留まりを悪化させる原因となっていた。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、複数の半導体基板を接合して積層された半導体装置の製造方法であって、第１の半導体基板に接合される第２の半導体基板の二つの面のうち一方の面の表面外周径が、互いに対応するアライメントマークを重ね合わせたときに第１の半導体基板の最大外周径以下になるように、第２の半導体基板を整形する第１の整形段階と、第２の半導体基板の一方の面が第１の半導体基板の表面に接するように、第２の半導体基板と第１の半導体基板とを互いに接合する接合段階と、第２の半導体基板を厚さ方向に研削することにより第２の半導体基板を薄化する薄化段階と、を備える。

また、本発明の第２の態様においては、複数の半導体基板を接合して積層された半導体装置を製造する製造装置であって、第１の半導体基板に接合される第２の半導体基板の二つの面のうち一方の面の表面外周径が、互いに対応するアライメントマークを重ね合わせたときに第１の半導体基板の最大外周径以下になるように、第２の半導体基板を整形する第１の整形部と、第２の半導体基板の一方の面が第１の半導体基板の表面に接するように、第２の半導体基板と第１の半導体基板とを互いに接合する接合部と、第２の半導体基板を厚さ方向に研削することにより第２の半導体基板を薄化する薄化部と、を備える。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、後述する各実施形態に共通する、システム全体を示す概略構成図である。半導体製造装置１００は、異なる工程をそれぞれ担う構成装置として、アライメント装置２００、ウエハ収納部３００、接合装置４００、研磨装置５００及びトリミング装置６００を備え、更にこれら各構成装置間を接続する空間であるロードロックチャンバ１０１を備える。

ロードロックチャンバ１０１には、ウエハもしくはウエハホルダを搬送する搬送装置１１０が配置されている。なお、ここで言うウエハホルダは、ウエハを保持した状態のウエハホルダも含むものとする。搬送装置１１０は複数の腕部１１１を有し、その接続部においてアクチュエータを備えている。このアクチュエータの作用により、搬送装置１１０は、その把持部１１２で把持した例えばウエハ１２０を回転もしくは進退させ、各構成装置に搬入し、もしくは各構成装置から搬出する。また、搬送装置１１０は把持部１１２の付け根にもアクチュエータを備えており、把持部１１２がウエハもしくはウエハホルダを保持した状態で、把持部１１２を回転させ、ウエハもしくはウエハホルダを反転させることができる。

把持部１１２は、ウエハもしくはウエハホルダを吸着可能なように真空、負圧による吸引部を備えており、この吸引部による吸引を制御することによりウエハもしくはウエハホルダを着脱する。なお、把持部１１２による把持は、吸引に限らず、例えば静電吸着により吸着するように構成しても良い。

搬送装置１１０は、以上のような動作により、ウエハもしくはウエハホルダを各構成装置間で搬送し、かつ、上向きもしくは下向きである予定された向きで各構成装置に引き渡すことができる。なお、図１に示すシステムを用いた本実施形態によれば、一つの搬送装置１１０により全ての構成装置に対して、ウエハもしくはウエハホルダを搬入及び搬出可能なようにしている。これは、ロードロックチャンバ１０１を全ての構成装置に共通なように、ただ一つ配置しているからであるが、これに限らない。例えば、ある二つの構成装置を直列に配置するようにして、その間を接続する専用のロードロックチャンバ１０１を設けるようにすれば、そこに専用の搬送装置１１０を配置するように構成しても良い。

各構成装置は、それぞれが担う役割に応じて、そのチャンバ内が最適な雰囲気になるように制御されている。例えば、真空、不活性ガス雰囲気等である。したがって、ロードロックチャンバ１０１は、それぞれ加工雰囲気が異なる構成装置間においてウエハもしくはウエハホルダを受け渡す時に、待合室としての役割を果たす。つまり、アライメント装置２００にはゲートバルブ２０１が、ウエハ収納部３００にはゲートバルブ３０１が、接合装置４００にはゲートバルブ４０１が、研磨装置５００にはゲートバルブ５０１が、トリミング装置６００にはゲートバルブ６０１がそれぞれ備え付けられており、これら全てのゲートバルブが閉じられると、ロードロックチャンバ１０１のみが孤立した空間となり、この空間を任意の雰囲気にすることが可能となる。したがって、ウエハを、例えば不活性ガスで充填されたアライメント装置２００から搬出して真空状態の接合装置４００へ搬入する場合、まずロードロックチャンバ１０１を不活性ガスで充填し、ゲートバルブ２０１を開放して搬送装置１１０がウエハを受け取り、再びゲートバルブ２０１を閉じる。そして、ロードロックチャンバ１０１から不活性ガスを排出して真空状態にする。真空状態を達成した後にゲートバルブ４０１を開けば、問題なく接合装置４００へウエハを引き渡すことができる。

ウエハ収納部３００は、ウエハを単体でストックするウエハカセット、ウエハホルダを単体で、もしくはウエハを載置したままの状態でストックするウエハホルダラック等を備える。加工前のウエハは、外部装置よりゲートバルブ３０２の開閉を介して搬入され、同様に、加工後のウエハは、ゲートバルブ３０２の開閉を介して外部装置へ搬出される。またウエハ収納部３００は、加工の途中段階のウエハを一時的に保管する場所としての機能も有する。

図２は、アライメント装置２００の構造を模式的に示す断面図である。アライメント装置２００は、枠体２１１の内側に配された固定ステージ２２１、移動ステージ２２２及び昇降部２６０を備える。

枠体２１１は、互いに平行で水平な天板２１２及び底板２１６と、天板２１２及び底板２１６を結合する複数の支柱２１４とを備える。天板２１２、支柱２１４及び底板２１６は、それぞれ高剛性な材料により形成され、内部機構の動作に係る反力が作用した場合も変形を生じない。

固定ステージ２２１は、天板２１２の下面に固定され、ウエハホルダＷＨに保持されたウエハＷを下面に保持する。ウエハＷは、静電吸着により、ウエハホルダＷＨの下面に保持されて、後述するアラインメントの対象の一方となる。

移動ステージ２２２は、底板２１６の上に載置され、底板２１６に対して固定されたガイドレール２５２に案内されつつＸ方向に移動するＸステージ２５４と、Ｘステージ２５４の上でＹ方向に移動するＹステージ２５６とを有する。これにより、移動ステージ２２２に搭載された部材を、ＸＹ平面上の任意の方向に移動できる。

昇降部２６０は、移動ステージ２２２上に搭載され、シリンダ２６２及びピストン２６４を有する。ピストン２６４は、外部からの指示に応じて、シリンダ２６２内をＺ方向に昇降する。ピストン２６４の上面には、ウエハホルダＷＨが保持される。更に、ウエハホルダＷＨ上にウエハＷが保持される。当該ウエハＷは、後述するアラインメントの対象の一方となる。

なお、ウエハＷは、その表面（図上では下面）に、アラインメントの基準となるアラインメントマークＭを有する。ただし、アラインメントマークＭは、そのために設けられた図形等であるとは限らず、ウエハＷに形成された配線、バンプ、スクライブライン等でもあり得る。

アライメント装置２００は、更に、一対の顕微鏡２４２、２４４と、反射鏡２７２とを有する。一方の顕微鏡２４２は、天板２１２の下面に、固定ステージ２２１に対して所定の間隔をおいて固定される。

他方の顕微鏡２４４及び反射鏡２７２は、移動ステージ２２２に、昇降部２６０と共に搭載される。これにより顕微鏡２４４及び反射鏡２７２は、昇降部２６０と共に、ＸＹ平面上を移動する。移動ステージ２２２が静止状態にある場合、顕微鏡２４４及び反射鏡２７２と昇降部２６０とは既知の間隔を有する。また、昇降部２６０の中心と顕微鏡２４４との間隔は、固定ステージ２２１の中心と顕微鏡２４２との間隔に一致する。

アライメント装置２００が図示の状態にある場合に、顕微鏡２４２、２４４を用いて、対向するウエハＷのアラインメントマークＭを同時にもしくは別々に観察できる。従って、例えば、顕微鏡２４２により得られた映像から、移動ステージ２２２に載置されたウエハＷの正確な位置を知ることができる。また、顕微鏡２４４により得られた映像から、固定ステージ２２１に載置されたウエハＷの正確な位置を知ることができる。

反射鏡２７２は、干渉計等の計測装置を用いて移動ステージ２２２の移動量を測定する場合に用いられる。なお、図２では、紙面に直角に配された反射鏡２７２が示されるが、Ｙ方向の移動を検出する他の反射鏡２７２も装備している。

図３は、アライメント装置２００の動作を示す図である。同図に示すように、移動ステージ２２２がＸ方向に移動される。ここで、移動ステージ２２２の移動量を、昇降部２６０の中心と顕微鏡２４４の中心との間隔と同じにすることにより、移動ステージ２２２上のウエハＷが、固定ステージ２２１に保持されたウエハＷの直下に搬送される。このとき、上下のウエハＷのアラインメントマークＭは、ひとつの鉛直線上に位置する。

この状態で互いのウエハＷが接触するまで昇降部２６０を押し上げ、ウエハホルダＷＨに設けられた吸着子を作用させることにより、２枚のウエハを正確な位置合わせをした状態で固定することができる。この状態では、２枚のウエハホルダが、２枚のウエハを挟み込んだ状態で一体的に固定されている。

なお、ここでは単に２枚のウエハを位置合わせするものとして説明したが、他方がすでに積層されたウエハであっても良いし、薄化されたウエハであっても良い。積層されたウエハであっても、薄化されたウエハであっても、その表面にはアライメントマークＭが存在するので、同様に位置合わせができる。

図４は、接合装置４００の概略構成を示す側断面図である。この図に示すように、接合装置４００は、枠体４４４の内側に配置された、押圧部４４６、加圧ステージ４４８、受圧ステージ４５０、圧力検知部４５２を備える。

枠体４４４は、互いに平行で水平な天板４５４及び底板４５６と、天板４５４及び底板４５６を結合する複数の支柱４５８とを備える。天板４５４、支柱４５８及び底板４５６は、ウエハＷ及びウエハホルダＷＨへの加圧の反力が作用した場合に変形が生じない程度の剛性を有する。

枠体４４４の内側において、底板４５６の上には、押圧部４４６が配置される。押圧部４４６は、底板４５６の上面に固定されたシリンダ４６０と、シリンダ４６０の内側に配置されたピストン４６２とを有する。ピストン４６２は、図示されていない空圧駆動部により駆動されて、図中に矢印Ｚにより示す、底板４５６に対して直角な方向に昇降する。

ピストン４６２の上端には、加圧ステージ４４８が搭載される。加圧ステージ４４８は、ピストン４６２の上端に結合された水平な板状の支持部４６６と、支持部４６６に平行な板状の基板保持部４６８とを有する。

基板保持部４６８は、複数のアクチュエータ４６７を介して、支持部４６６から支持される。アクチュエータ４６７は、図示された一対のアクチュエータ４６７の他に、紙面に対して前方及び後方にも配置される。また、これらアクチュエータ４６７の各々は、相互に独立して動作させることができる。このような構造により、アクチュエータ４６７を適宜動作させることにより、基板保持部４６８の傾斜を任意に変えることができる。また、基板保持部４６８は、ヒータ４７０を有しており、当該ヒータ４７０により加熱される。

アライメント装置２００で位置合わせされた２枚のウエハＷを挟み込んで一体となっている２枚のウエハホルダＷＨは、搬送装置１１０によりアライメント装置から搬出され、基板保持部４６８に載置される。載置されたウエハホルダＷＨは、真空吸着等により基板保持部４６８の上面に吸着される。これにより、ウエハＷは、ウエハホルダＷＨ及び基板保持部４６８と共に揺動する一方、基板保持部４６８からの移動あるいは脱落を防止される。

受圧ステージ４５０は、基板接触部４７２及び複数の懸架部４７４を有する。懸架部４７４は、天板４５４の下面から垂下される。基板接触部４７２は、懸架部４７４の下端近傍において下方から支持され、加圧ステージ４４８に対向して配置される。基板接触部４７２は、ヒータ４７６を有する。

基板接触部４７２は、下方から懸架部４７４により支持される一方、上方への移動は規制されない。ただし、天板４５４及び基板接触部４７２の間には、複数のロードセル４７８、４８０、４８２が挟まれる。複数のロードセル４７８、４８０、４８２は、圧力検知部４５２の一部を形成して、基板接触部４７２の上方移動を規制すると共に、基板接触部４７２に対して上方に印加された圧力を検出する。

ウエハＷ及びウエハホルダＷＨが基板保持部４６８に載置された状態で押圧部４４６を駆動すると、加圧ステージ４４８が受圧ステージ４５０に向かって上昇して、２枚のウエハＷを挟み込んで一体となっている２枚のウエハホルダＷＨを押圧する。さらに、押圧中に、ヒータ４７０、４７６により加圧ステージ４４８及び受圧ステージ４５０を加熱することで、ウエハＷ同士の接合が行われる。

図５は、研磨装置５００の概略構成を示す側断面図である。本実施形態においては、研磨装置５００として例えば液体供給装置を備えるＣＭＰ装置を用いる。研磨装置５００は、被研磨物であるウエハＷをその表面が上向きに露出する状態で吸着により保持する回転定盤５０５と、この回転定盤５０５の上方に設置され、回転定盤５０５に保持されたウエハＷの表面である被研磨面と対向する研磨パッド５２１を下面に有した研磨ヘッド５２０とを備えて構成されている。この研磨装置５００では、研磨パッド５２１の直径はウエハＷの直径よりも小さく、研磨パッド５２１をウエハＷに上方から接触させた状態で双方を相対移動させることによりウエハＷの表面全体を研磨できるようになっている。ウエハＷは搬送装置１１０により搬入され、回転定盤５０５に載置される。なお、ここでウエハＷは単独の１枚の状態で回転定盤５０５に載置されてその表面が研磨されても良いし、すでに積層されたウエハが載置されてその最外面を構成するウエハの表面が研磨されても良い。

回転定盤５０５及び研磨ヘッド５２０を支持する支持フレーム５０２は、水平な基台５０３と、この基台５０３上に紙面に垂直な方向であるＹ方向に延びて設けられたレール上を移動自在に設けられた第１ステージ５０６と、この第１ステージ５０６から垂直に延びて設けられた垂直フレーム５０７と、この垂直フレーム５０７上を移動自在に設けられた第２ステージ５０８と、この第２ステージ５０８から水平に延びて設けられた水平フレーム５０９と、この水平フレーム５０９上を移動自在に設けられた第３ステージ５１０とを有して構成されている。

第１ステージ５０６内にはモータＭ１が設けられており、これを制御装置により回転駆動することにより第１ステージ５０６を上記レールに沿って、すなわちＹ方向に移動させることができる。第２ステージ５０８内にはモータＭ２が設けられており、これを制御装置により回転駆動することにより第２ステージ５０８を垂直フレーム５０７に沿って、すなわちＺ方向に移動させることができる。また、第３ステージ５１０内にはモータＭ３が設けられており、これを制御装置により回転駆動することにより第３ステージ５１０を水平フレーム５０９に沿って、すなわちＸ方向に移動させることができる。このため、モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３の回転動作を組み合わせることにより、第３ステージ５１０を回転定盤５０５上方の任意の位置に移動させることができる。

回転定盤５０５は、基台５０３上に設けられたテーブル支持部５０４から上方に延びて設けられた回転軸５１１の上端部に水平に取り付けられている。この回転軸５１１はテーブル支持部５０４内に設けられたモータＭ４を制御装置により回転駆動することによりＺ軸回りに回転させることができ、これにより回転定盤５０５をＸＹ面内で回転させることができる。

研磨ヘッド５２０は第３ステージ５１０から下方に延びて設けられたスピンドル５１６の下端部に取り付けられている。このスピンドル５１６は第３ステージ５１０内に設けられたモータＭ５を制御装置により回転駆動することによりＺ軸回りに回転させることができ、これにより研磨ヘッド５２０全体を回転させて研磨パッド５２１をＸＹ面内で回転させることができる。また、スピンドル５１６は第３ステージ５１０内に設けられた研磨ヘッド５２０を昇降移動させる昇降機構としてのエアシリンダ５１７の駆動により上下方向に移動可能となっている。

回転定盤５０５に載置されたウエハＷに対し、所定の接触圧で研磨パッド５２１を押し当て、モータＭ１，Ｍ２を駆動して研磨ヘッド５２０をＸＹ方向に揺動させる。ウエハＷの研磨中には、研磨液供給装置より研磨液であるシリカ粒を含んだスラリーを圧送して研磨パッド５２１の下面側に研磨液が供給される。このようにウエハＷの表面は、研磨液の供給を受けつつウエハＷ自身の回転運動と研磨ヘッド５２０の、すなわち研磨パッド５２１の回転及び揺動運動とにより満遍なく研磨される。後述するウエハの薄化工程は、研磨装置５００によりウエハが所定の厚さになるまで研磨することにより実現される。

なお、研磨装置５００は、研磨するＣＭＰ装置本体に連続して、研磨後のウエハＷを洗浄する洗浄装置および洗浄後のウエハＷを乾燥する乾燥装置を備えている。したがって、搬送装置１１０によって搬出されるウエハＷは、研磨された後に洗浄及び乾燥を施された、異物の付着のないウエハである。

図６は、トリミング装置６００の概略構成を示す側断面図である。トリミング装置６００は、被研削物であるウエハＷをその表面が上向きに露出する状態で吸着により保持する回転定盤６０５と、この回転定盤６０５の上方に設置され、回転定盤６０５に保持されたウエハＷの表面である被研削面と対向する研削ブレード６２０とを備えて構成されている。このトリミング装置６００では、研削ブレード６２０をウエハＷに上方から接触させた状態で双方を相対移動させることによりウエハＷの表面の任意の箇所を研削できるようになっている。ウエハＷは搬送装置１１０により搬入され、回転定盤６０５に載置される。なお、ここでウエハＷは単独の１枚の状態で回転定盤６０５に載置されてその表面が研削されても良いし、すでに積層されたウエハが載置されてその最外面を構成するウエハの表面が研削されても良い。

回転定盤６０５及び研削ブレード６２０を支持する支持フレーム６０２は、水平な基台６０３と、この基台６０３上に紙面に垂直な方向であるＹ方向に延びて設けられたレール上を移動自在に設けられた第１ステージ６０６と、この第１ステージ６０６から垂直に延びて設けられた垂直フレーム６０７と、この垂直フレーム６０７上を移動自在に設けられた第２ステージ６０８と、この第２ステージ６０８から水平に延びて設けられた水平フレーム６０９と、この水平フレーム６０９上を移動自在に設けられた第３ステージ６１０とを有して構成されている。

第１ステージ６０６内にはモータＭ１が設けられており、これを制御装置により回転駆動することにより第１ステージ６０６を上記レールに沿って、すなわちＹ方向に移動させることができる。第２ステージ６０８内にはモータＭ２が設けられており、これを制御装置により回転駆動することにより第２ステージ６０８を垂直フレーム６０７に沿って、すなわちＺ方向に移動させることができる。また、第３ステージ６１０内にはモータＭ３が設けられており、これを制御装置により回転駆動することにより第３ステージ６１０を水平フレーム６０９に沿って、すなわちＸ方向に移動させることができる。このため、モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３の回転動作を組み合わせることにより、第３ステージ６１０を回転定盤６０５上方の任意の位置に移動させることができる。

回転定盤６０５は、基台６０３上に設けられたテーブル支持部６０４から上方に延びて設けられた回転軸６１１の上端部に水平に取り付けられている。この回転軸６１１はテーブル支持部６０４内に設けられたモータＭ４を制御装置により回転駆動することによりＺ軸回りに回転させることができ、これにより回転定盤６０５をＸＹ面内で回転させることができる。

研削ブレード６２０は第３ステージ６１０から下方に延びて設けられたブレードホルダ６１６の下端部に取り付けられている。ブレードホルダ６１６の内部には、モータＭ５と研削ブレード６２０とを接続するシャフトを備えており、ウォームギアを介すことにより、円盤状の研削ブレードをＸ軸周りに回転させることができる。また、ブレードホルダ６１６は第３ステージ６１０内に設けられた研削ブレード６２０を昇降移動させる昇降機構としてのエアシリンダ６１７の駆動により上下方向に移動可能となっている。

第３ステージ６１０のうち、回転定盤６０５に保持されたウエハＷの表面である被研削面と対向する位置には、顕微鏡６３０が設置されている。顕微鏡６３０を用いることにより、ウエハＷのアラインメントマークＭを観察できる。従って、顕微鏡６３０により得られた映像から、回転定盤６０５に載置されたウエハＷの正確な位置を知ることができる。ウエハＷのアライメントマークＭが観察できれば、この位置を基準としてウエハＷの研削ができる。

ここで、アライメントマークＭの位置と、研削する周縁部との関係について説明する。本実施形態では、接合される側の第１のウエハＷと接合する側の第２のウエハＷの接合面において、それぞれ対応するアライメントマークＭを重ね合わせたときに、第１のウエハＷの最大外周径以下になるように、第２のウエハＷを整形する。第１のウエハＷ及び第２のウエハＷの接合面にはそれぞれ複数のアライメントマークＭが設けられているが、アライメントマークＭの実際の位置は、プロセスを行う装置間の誤差、ウエハＷの膨張及び歪み等により、設計位置とはずれている。このずれの向きや大きさ（以下、単に「ずれ量」という）はウエハＷごとに異なり、更には、同一のウエハＷ内においてもアライメントマークＭごとに異なる。

このように、ウエハＷごと、更にはアライメントマークＭごとにずれ量がことなる２枚のウエハＷを重ね合わせる手法としては、グローバルアライメント法等が知られている。アライメント装置２００においては、このような手法により２枚のウエハＷが位置合わせされるが、トリミング装置６００においても、研削する領域を決定するために、顕微鏡６３０を用いて類似の位置同定を行う。ただし、ここでの目的は、それぞれ対応するアライメントマークＭを重ね合わせたときに、第１のウエハＷの最大外周径以下になるように、第２のウエハＷを整形するための研削する領域の決定なので、厳密なグローバルアライメント法の適用ではなく、簡易な手法により行う。以下にその具体的手順の例を示す。

まず、第１のウエハＷの中心を原点として、面内の各々のアライメントマークＭの実際の座標を、顕微鏡６３０を用いて求める。同様に、第２のウエハＷの中心を原点として、面内の各々のアライメントマークＭの実際の座標を、顕微鏡６３０を用いて求める。それぞれ対応する第１のウエハＷのアライメントマークＭと第２のウエハＷのアライメントマークＭの、求めた実際の座標値からずれ量を個別に求める。そして、個別に求めたそれぞれのずれ量に対して、その平均値を求める。この平均値が、簡易的には、第１のウエハＷの中心に対する第２のウエハＷの中心のずれ量とみなせるので、第２のウエハＷの中心にこの平均値を加えた位置を新たな中心とすることができる。

すると、接合時には、概ね、第１のウエハＷの中心と第２のウエハＷの新たな中心が位置合わせされると想定できるので、重ね合わせたときに、第１のウエハＷの最大外周径に対して、第２のウエハＷのいかなる領域がはみ出るかを算出することができる。具体的には、第２のウエハＷのうち、新たな中心から第１のウエハＷの半径で囲まれる円の外である。したがって、接合される側の第１のウエハＷと接合する側の第２のウエハＷの接合面において、第１のウエハＷの最大外周径以下になるように、第２のウエハＷを整形するためには、少なくともこの領域を研削すれば良い。より現実的には、第１のウエハＷの半径より小さく、かつ、新たな中心から最も離れたアライメントマークＭまでの距離より大きい半径を設定し、その外側を研削するのが好ましい。第１のウエハＷに対しても、研削される第２のウエハＷの表面外周径と同じになるように研削を施す場合、第１のウエハＷについては、第１のウエハＷの中心から、求められた半径の外側を研削すれば良い。なお、新たな中心を設定するウエハＷは、第２のウエハＷでなく、第１のウエハＷとしても良い。

また、更に簡易な手法を採用することもできる。例えば、以下のような手法を採用しうる。まず、第１のウエハＷの代表とするアライメントマークＭをひとつ選択し、このアライメントマークＭに対する第１のウエハＷの中心座標（ｘ０、ｙ０）を記憶する。次に、第２のウエハＷの対応するアライメントマークＭを探索し、第１のウエハＷとの位置関係が等しくなるよう、すなわち対応するアライメントマークＭから座標（ｘ０、ｙ０）を第２のウエハＷの中心とする。そして、第１のウエハＷの半径より小さく、かつ、新たな中心から最も離れたアライメントマークＭまでの距離より大きい半径を設定すれば、両ウエハＷの表面外周径を一致するように研削することができる。

また別の例として、第１のウエハＷを製造する第１の装置におけるアライメント生成位置と、第２のウエハＷを製造する第２の装置におけるアライメント生成位置の相対的な位置ずれ量が予め取得できる場合は、これを記憶しておいても良い。つまり、この位置ずれ量に従って、第１のウエハＷと第２のウエハＷのそれぞれのアライメントマークＭに対する中心の位置を異ならせることで、両者の回路領域を相対的に一致させつつ、表面外周径も一致するように研削することができる。

なお、簡易にずれ量を求めるのではなく、もちろんグローバルアライメント法等の、より精確な手法に則ってずれ量を求めても良い。また、ずれ量及び研削領域の確定については、トリミング装置６００内で行うのではなく、アライメント装置２００で行っても良い。

図７は、トリミング装置６００により研削されるウエハＷの概念図である。研磨装置５００により薄化される前のウエハＷは、周縁部に面取りが施されており、周縁部は通常Ｒ形状を有している。図７は、研削ブレード６２０をウエハＷの上方からこのＲ形状付近である周縁部に接触させて研削する場合を示している。研削ブレード６２０はＸ軸周りに回転しており、エアシリンダ６１７のＺ軸方向への下降により研削ブレード６２０がウエハＷの表面に押し当てられて研削される。研削の深さはエアシリンダ６１７の上下動により制御される。

回転定盤６０５はＺ軸周りに回転しているので、ウエハＷもＺ軸周りに回転し、これによりウエハＷの表面は回転中心Ｃ周りに円周状に研削されることになる。上述のように、ウエハＷの表面にはアライメントマークＭが複数施されている。なお、図では代表のものを一つ示している。上述の手法により定められた新たな中心である回転中心Ｃを決定し、そして、この回転中心Ｃから設定された半径だけ離れた位置に研削ブレード６２０を配置する。

図示するように、ウエハＷの周縁部を研削し整形することをトリミングと言う。トリミングにより、ウエハの表面外周径を元の表面外周径よりも小さくすることができる。トリミングは、図示するようにウエハＷの表面から所定の深さまで施すこともできるし、完全に外周を除去して円筒形状にすることもできる。所定の深さまで施す場合には、ウエハＷの断面形状は略凸形状となる。また、図示するトリミングは、その研削面が直角エッジとなるように研削されるが、これは、研磨装置５００によりウエハＷが薄化されたとしても、鋭角のエッジが出現することがなく、後に割れや欠けが生じにくいという点で好ましい。

次に、１枚のウエハに他のウエハが接合、薄化された状態である積層された半導体装置になるまでの加工手順についての、複数の実施例を説明する。なお、以下の説明において、単独のウエハＷまたは既に積層されたウエハＷをウエハ収納部３００に対して出し入れする作業、ウエハＷのウエハホルダＷＨへの着脱作業、接合装置４００へ搬入する前工程としてアライメント装置２００により２枚のウエハを位置合わせする作業については、特に必要な場合を除き説明を省略するが、必要に応じてこのような作業を経るものとする。

（第１実施例）
図８は、第１の実施例を示すフロー図と各工程におけるウエハの概略図である。概略図においてウエハＡは接合される側の第１の半導体基板を表し、ウエハＢは接合する側の第２の半導体基板を表す。また点線により囲まれた領域は薄化工程において、研磨により除去された部分を表す。

ステップＳ１０１は第１の整形段階としてのトリミング１の工程であり、まずウエハＢの周縁部をトリミング装置６００によりトリミングする。トリミング１の工程では、ウエハＢの表面外周径が、ウエハＡの最大外周径以下になるように径方向に研削すると同時に、所定の深さまで周縁部を研削する。その結果、ウエハＢはその断面形状が凸形状になる。なお、トリミングが施される面は、後にウエハＡと接合される面である。

ウエハＢの径方向への研削は、ウエハＡと接合するときにその表面同士が同形状となるように行うことが好ましい。つまり、次のステップＳ１０２でトリミングされるウエハＡの表面の径と、ステップＳ１０１でトリミングされるウエハＢの表面の径が等しくなることが好ましい。このようにトリミングを行うと、接合時においてそれぞれのウエハが均一な押圧力を受けるので、圧力分布による変形やひびの発生を回避することができる。

次のステップＳ１０２は第２の整形段階としてのトリミング２の工程であり、ウエハＡの周縁部をトリミング装置６００によりトリミングする。トリミング２の工程では、ウエハＡの表面外周径が、元の径より小さくなるように径方向に研削すると同時に、所定の深さまで周縁部を研削する。その結果、ウエハＡはその断面形状が凸形状になる。なお、トリミングが施される面は、後にウエハＢと接合される面である。

ステップＳ１０１のトリミング１の工程と、ステップＳ１０２のトリミング２の工程は、それぞれのウエハＡ，Ｂに対して独立して実行される工程であるので、前後が入れ替わっても良いし、同時に行っても良い。

次のステップＳ１０３は接合段階としての接合工程であり、接合装置４００によりウエハＡとウエハＢとを接合する。なお、上述のように、それぞれトリミングを施した面同士が対向するように接合する。

次にステップＳ１０４では、薄化段階としての薄化工程であり、研磨装置５００によりウエハＢのうちウエハＡと接合した面とは反対側の面を研磨して除去する。研磨は上述のようにウエハＢの厚さ方向に対して施され、その研磨量は、トリミング１の工程で除去されずに残されているフランジ部が完全に除去されるまでである。具体的には、ウエハの概略図で示す点線で囲まれた領域が除去されるまで研削する。その結果、ウエハＢの外周径は、ウエハＡの最大外周径の内側に収まる。

なお、３枚以上のウエハを積層するときには、積層したウエハを新たなウエハＡとして取り扱い、ステップＳ１０２をスキップしてステップＳ１０１からステップＳ１０４を繰り返せば良い。そうすることで、最初のウエハＡの最大外周径の内側に収まるように、トリミングが施された２枚目、３枚目…のウエハが積層されていく。

以上説明したように、第１実施例によれば、薄化されたウエハＢが、上方から見たときにウエハＡの外周径の内側に収まっている状態となるので、この状態で外部装置へ搬出したとしても、運搬中においてこの薄化されたウエハＢの端部に他の要素が接触する可能性が低く、割れや欠けが生じにくいという効果が得られる。

また、第１実施例によれば、その加工段階においても、トリミングが施されていない薄化されたウエハＢが、ウエハＡに接合された状態が出現しない。つまり、積層した後に上方から見たときに、薄化されたウエハＢがウエハＡの最大外周径からはみ出ることがない。したがって、外部装置での搬送時のみならず、半導体製造装置１００内での搬送装置１１０による搬送時においても、割れや欠けが生じる心配が無い。

なお、トリミングが施されていない薄化されたウエハＢがウエハＡに接合されたときに、その外周がウエハＡの外周からはみ出す可能性があるのは、接合時のわずかな位置ずれ、ウエハ毎のアライメントマークＭと中心Ｃとの相対的なずれ等に起因する。すなわち、トリミングにより周縁部を除去することは、このずれを吸収するためである。トリミングにより周縁部を除去する意義は、以下の実施例においても同様である。

（第２実施例）
図９は、第２の実施例を示すフロー図と各工程におけるウエハの概略図である。概略図においてウエハＡは接合される側の第１の半導体基板を表し、ウエハＢは接合する側の第２の半導体基板を表す。また点線により囲まれた領域は薄化工程において、研磨により除去された部分を表す。

ステップＳ２０１は第１の整形段階としてのトリミング１の工程であり、まずウエハＢの周縁部をトリミング装置６００によりトリミングする。トリミング１の工程では、ウエハＢの表面外周径が、ウエハＡの最大外周径以下になるように径方向に研削すると同時に、所定の深さまで周縁部を研削する。その結果、ウエハＢはその断面形状が凸形状になる。なお、トリミングが施される面は、後にウエハＡと接合される面である。

ウエハＢの径方向への研削は、ウエハＡと接合するときにその表面同士が同形状となるように行うことが好ましい。つまり、次のステップＳ２０２でトリミングされるウエハＡの表面の径と、ステップＳ２０１でトリミングされるウエハＢの表面の径が等しくなることが好ましい。このようにトリミングを行うと、接合時においてそれぞれのウエハが均一な押圧力を受けるので、圧力分布による変形やひびの発生を回避することができる。

次のステップＳ２０２は第２の整形段階としてのトリミング２の工程であり、ウエハＡの周縁部をトリミング装置６００によりトリミングする。トリミング２の工程では、ウエハＡの表面外周径が、元の径より小さくなるように径方向に研削すると同時に、所定の深さまで周縁部を研削する。その結果、ウエハＡはその断面形状が凸形状になる。なお、トリミングが施される面は、後にウエハＢと接合される面である。

ステップＳ２０１のトリミング１の工程と、ステップＳ２０２のトリミング２の工程は、それぞれのウエハＡ，Ｂに対して独立して実行される工程であるので、前後が入れ替わっても良いし、同時に行っても良い。

次にステップＳ２０３では、薄化段階としての薄化工程であり、研磨装置５００によりウエハＢのうちウエハＡと接合する面とは反対側の面を研磨して除去する。研磨は上述のようにウエハＢの厚さ方向に対して施され、その研磨量は、トリミング１の工程で除去されずに残されているフランジ部が完全に除去されるまでである。その結果、ウエハＢの外周径は、ウエハＡの最大外周径よりも小さくなる。

次のステップＳ２０４は接合段階としての接合工程であり、接合装置４００によりウエハＢの外周径が、ウエハＡの最大外周径の内側に収まるように接合する。なお、３枚以上のウエハを積層するときには、積層したウエハを新たなウエハＡとして取り扱い、ステップＳ２０２をスキップしてステップＳ２０１からステップＳ２０４を繰り返せば良い。そうすることで、最初のウエハＡの最大外周径の内側に収まるように、トリミングが施された２枚目、３枚目…のウエハが積層されていく。

以上説明したように、第２実施例によれば、薄化されたウエハＢが、上方から見たときにウエハＡの外周径の内側に収まっている状態となるので、この状態で外部装置へ搬出したとしても、運搬中においてこの薄化されたウエハＢの端部に他の要素が接触する可能性が低く、割れや欠けが生じにくいという効果が得られる。

また、第２実施例によれば、その加工段階においても、トリミングが施されていない薄化されたウエハＢが、ウエハＡに接合された状態が出現しない。つまり、積層した後に上方から見たときに、薄化されたウエハＢがウエハＡの最大外周径からはみ出ることがない。したがって、外部装置での搬送時のみならず、半導体製造装置１００内での搬送装置１１０による搬送時においても、割れや欠けが生じる心配が無い。

（第３実施例）
図１０は、第３の実施例を示すフロー図と各工程におけるウエハの概略図である。概略図においてウエハＡは接合される側の第１の半導体基板を表し、ウエハＢは接合する側の第２の半導体基板を表す。また点線により囲まれた領域は薄化工程において、研磨により除去された部分を表す。

ステップＳ３０１は第２の整形段階としてのトリミング２の工程であり、ウエハＡの周縁部をトリミング装置６００によりトリミングする。トリミング２の工程では、ウエハＡの表面外周径が、元の径より小さくなるように径方向に研削すると同時に、所定の深さまで周縁部を研削する。その結果、ウエハＡはその断面形状が凸形状になる。なお、トリミングが施される面は、後にウエハＢと接合される面である。

次のステップＳ３０２は接合段階としての接合工程であり、接合装置４００によりウエハＡとウエハＢとを接合する。なお、この段階においてはウエハＢはまだトリミングも薄化も施されていない。

次のステップＳ３０３は第１の整形段階としてのトリミング１の工程であり、ウエハＢの周縁部をトリミング装置６００によりトリミングする。トリミング１の工程では、ウエハＢの外周径が、ウエハＡの最大外周径以下になるように径方向に研削する。トリミング装置６００では、ウエハＢのうちウエハＡとの接合面を下にして回転定盤６０５に載置し、接合面とは反対の面側から研削ブレード６２０を押し当てて研削する。その結果、ウエハＢはフランジ部を有することなく円筒形状になる。

次にステップＳ３０４では、薄化段階としての薄化工程であり、研磨装置５００によりウエハＢのうちウエハＡと接合した面とは反対側の面を研磨して除去する。研磨は上述のようにウエハＢの厚さ方向に対して施される。なお、３枚以上のウエハを積層するときには、積層したウエハを新たなウエハＡとして取り扱い、ステップＳ３０２からステップＳ３０４を繰り返せば良い。そうすることで、最初のウエハＡの最大外周径の内側に収まるように、トリミングが施された２枚目、３枚目…のウエハが積層されていく。

以上説明したように、第３実施例によれば、薄化されたウエハＢが、上方から見たときにウエハＡの外周径の内側に収まっている状態となるので、この状態で外部装置へ搬出したとしても、運搬中においてこの薄化されたウエハＢの端部に他の要素が接触する可能性が低く、割れや欠けが生じにくいという効果が得られる。

また、第３実施例によれば、その加工段階においても、トリミングが施されていない薄化されたウエハＢが、ウエハＡに接合された状態が出現しない。つまり、積層した後に上方から見たときに、薄化されたウエハＢがウエハＡの最大外周径からはみ出ることがない。したがって、外部装置での搬送時のみならず、半導体製造装置１００内での搬送装置１１０による搬送時においても、割れや欠けが生じる心配が無い。

（第４実施例）
図１１は、第４の実施例を示すフロー図と各工程におけるウエハの概略図である。概略図においてウエハＡは接合される側の第１の半導体基板を表し、ウエハＢは接合する側の第２の半導体基板を表す。また点線により囲まれた領域は薄化工程において、研磨により除去された部分を表す。

ステップＳ４０１は第２の整形段階としてのトリミング２の工程であり、ウエハＡの周縁部をトリミング装置６００によりトリミングする。トリミング２の工程では、ウエハＡの表面外周径が、元の径より小さくなるように径方向に研削すると同時に、所定の深さまで周縁部を研削する。その結果、ウエハＡはその断面形状が凸形状になる。なお、トリミングが施される面は、後にウエハＢと接合される面である。

次のステップＳ４０２は接合段階としての接合工程であり、接合装置４００によりウエハＡとウエハＢとを接合する。なお、この段階においてはウエハＢはまだトリミングも薄化も施されていない。

次にステップＳ４０３では、薄化段階としての薄化工程であり、研磨装置５００によりウエハＢのうちウエハＡと接合した面とは反対側の面を研磨して除去する。研磨は上述のようにウエハＢの厚さ方向に対して施される。

次のステップＳ４０４は第１の整形段階としてのトリミング１の工程であり、ウエハＢの周縁部をトリミング装置６００によりトリミングする。トリミング１の工程では、ウエハＢの外周径が、ウエハＡの最大外周径以下になるように径方向に研削する。トリミング装置６００では、ウエハＢのうちウエハＡとの接合面を下にして回転定盤６０５に載置し、接合面とは反対の面側から研削ブレード６２０を押し当てて研削する。その結果、ウエハＢは円筒形状になる。なお、３枚以上のウエハを積層するときには、積層したウエハを新たなウエハＡとして取り扱い、ステップＳ４０２からステップＳ４０４を繰り返せば良い。そうすることで、最初のウエハＡの最大外周径の内側に収まるように、トリミングが施された２枚目、３枚目…のウエハが積層されていく。

以上説明したように、第４実施例によれば、薄化されたウエハＢが、上方から見たときにウエハＡの外周径の内側に収まっている状態となるので、この状態で外部装置へ搬出したとしても、運搬中においてこの薄化されたウエハＢの端部に他の要素が接触する可能性が低く、割れや欠けが生じにくいという効果が得られる。

（第５実施例）
図１２は、第５の実施例を示すフロー図と各工程におけるウエハの概略図である。概略図においてウエハＡは接合される側の第１の半導体基板を表し、ウエハＢは接合する側の第２の半導体基板を表す。また点線により囲まれた領域は薄化工程において、研磨により除去された部分を表す。

ステップＳ５０１は第２の整形段階としてのトリミング２の工程であり、ウエハＡの周縁部をトリミング装置６００によりトリミングする。トリミング２の工程では、ウエハＡの表面外周径が、元の径より小さくなるように径方向に研削すると同時に、所定の深さまで周縁部を研削する。その結果、ウエハＡはその断面形状が凸形状になる。なお、トリミングが施される面は、後にウエハＢと接合される面である。

次にステップＳ５０２では、薄化段階としての薄化工程であり、研磨装置５００によりウエハＢのうちウエハＡと接合する面とは反対側の面を研磨して除去する。研磨は上述のようにウエハＢの厚さ方向に対して施される。

次のステップＳ５０３は接合段階としての接合工程であり、接合装置４００によりウエハＡとウエハＢとを接合する。ウエハＢのうちウエハＡと接合する面は、ステップＳ５０２において研磨した面とは反対側の面である。

次のステップＳ５０４は第１の整形段階としてのトリミング１の工程であり、ウエハＢの周縁部をトリミング装置６００によりトリミングする。トリミング１の工程では、ウエハＢの外周径が、ウエハＡの最大外周径以下になるように径方向に研削する。トリミング装置６００では、ウエハＢのうちウエハＡとの接合面を下にして回転定盤６０５に載置し、接合面とは反対の面側から研削ブレード６２０を押し当てて研削する。その結果、ウエハＢは円筒形状になる。なお、３枚以上のウエハを積層するときには、積層したウエハを新たなウエハＡとして取り扱い、ステップＳ５０２からステップＳ５０４を繰り返せば良い。そうすることで、最初のウエハＡの最大外周径の内側に収まるように、トリミングが施された２枚目、３枚目…のウエハが積層されていく。

以上説明したように、第５実施例によれば、薄化されたウエハＢが、上方から見たときにウエハＡの外周径の内側に収まっている状態となるので、この状態で外部装置へ搬出したとしても、運搬中においてこの薄化されたウエハＢの端部に他の要素が接触する可能性が低く、割れや欠けが生じにくいという効果が得られる。図１２に示す例では、ウエハＢの二つの面のうちウエハＡと接合する面とは反対側の面を研磨した例を示したが、これに代えて、ウエハＢのうちウエハＡと接合する面を研磨してもよい。

（第６実施例）
図１３は、第６の実施例を示すフロー図と各工程におけるウエハの概略図である。概略図においてウエハＡは接合される側の第１の半導体基板を表し、ウエハＢは接合する側の第２の半導体基板を表す。また点線により囲まれた領域は薄化工程において、研磨により除去された部分を表す。

ステップＳ６０１は第２の整形段階としてのトリミング２の工程であり、ウエハＡの周縁部をトリミング装置６００によりトリミングする。トリミング２の工程では、ウエハＡの表面外周径が、元の径より小さくなるように径方向に研削すると同時に、所定の深さまで周縁部を研削する。その結果、ウエハＡはその断面形状が凸形状になる。なお、トリミングが施される面は、後にウエハＢと接合される面である。

次にステップＳ６０２では、薄化段階としての薄化工程であり、研磨装置５００によりウエハＢのうちウエハＡと接合する面とは反対側の面を研磨して除去する。研磨は上述のようにウエハＢの厚さ方向に対して施される。

次のステップＳ６０３は第１の整形段階としてのトリミング１の工程であり、ウエハＢの周縁部をトリミング装置６００によりトリミングする。トリミング１の工程では、ウエハＢの外周径が、ウエハＡの最大外周径以下になるように径方向に研削する。その結果、ウエハＢは円筒形状になる。

次のステップＳ６０４は接合段階としての接合工程であり、接合装置４００によりウエハＢの外周径が、ウエハＡの最大外周径の内側に収まるように接合する。なお、３枚以上のウエハを積層するときには、積層したウエハを新たなウエハＡとして取り扱い、ステップＳ６０２からステップＳ６０４を繰り返せば良い。そうすることで、最初のウエハＡの最大外周径の内側に収まるように、トリミングが施された２枚目、３枚目…のウエハが積層されていく。

以上説明したように、第６実施例によれば、薄化されたウエハＢが、上方から見たときにウエハＡの外周径の内側に収まっている状態となるので、この状態で外部装置へ搬出したとしても、運搬中においてこの薄化されたウエハＢの端部に他の要素が接触する可能性が低く、割れや欠けが生じにくいという効果が得られる。図１３に示す例では、ウエハＢの二つの面のうちウエハＡと接合する面とは反対側の面を研磨した例を示したが、これに代えて、ウエハＢのうちウエハＡと接合する面を研磨してもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。例えば、ウエハが円形でないとしても、例えば楕円形状であったとしても、重ね合わせるウエハの表面外周が重ね合わされるウエハの外周よりはみ出なくすることは、上述の説明により同様に達成され得る。その他上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

各実施形態に共通する、システム全体を示す概略構成図である。 アライメント装置２００の構造を模式的に示す断面図である。 アライメント装置２００の動作を示す図である。 接合装置４００の概略構成を示す側断面図である。 研磨装置５００の概略構成を示す側断面図である。 トリミング装置６００の概略構成を示す側断面図である。 トリミング装置６００により研削されるウエハＷの概念図である。 第１の実施例を示すフロー図と各工程におけるウエハの概略図である。 第２の実施例を示すフロー図と各工程におけるウエハの概略図である。 第３の実施例を示すフロー図と各工程におけるウエハの概略図である。 第４の実施例を示すフロー図と各工程におけるウエハの概略図である。 第５の実施例を示すフロー図と各工程におけるウエハの概略図である。 第６の実施例を示すフロー図と各工程におけるウエハの概略図である。

１００ 半導体製造装置、１０１ ロードロックチャンバ、１１０ 搬送装置、１１１ 腕部、１１２ 把持部、１２０ ウエハ、２００ アライメント装置、２０１ ゲートバルブ、２１１ 枠体、２１２ 天板、２１４ 支柱、２１６ 底板、２２１ 固定ステージ、２２２ 移動ステージ、２４２、２４４ 顕微鏡、２５２ ガイドレール、２５４ Ｘステージ、２５６ Ｙステージ、２６０ 昇降部、２６２ シリンダ、２６４ ピストン、２７２ 反射鏡、３００ ウエハ収納部、３０１、３０２ ゲートバルブ、
４００ 接合装置、４０１ ゲートバルブ、４４４ 枠体、４４６ 押圧部、４４８ 加圧ステージ、４５０ 受圧ステージ、４５２ 圧力検知部、４５４ 天板、４５６ 底板、４５８ 支柱、４６０ シリンダ、４６２ ピストン、４６６ 支持部、４６７ アクチュエータ、４６８ 基板保持部、４７０ ヒータ、４７２ 基板接触部、４７４ 懸架部、４７６ ヒータ、４７８、４８０、４８２ ロードセル、５００ 研磨装置、５０１ ゲートバルブ、５０２ 支持フレーム、５０３ 基台、５０４ テーブル支持部、５０５ 回転定盤、５０６ 第１ステージ、５０７ 垂直フレーム、５０８ 第２ステージ、５０９ 水平フレーム、５１０ 第３ステージ、５１１ 回転軸、５１６ スピンドル、５１７ エアシリンダ、５２０ 研磨ヘッド、５２１ 研磨パッド、６００ トリミング装置、６０１ ゲートバルブ、６０２ 支持フレーム、６０３ 基台、６０４ テーブル支持部、６０５ 回転定盤、６０６ 第１ステージ、６０７ 垂直フレーム、６０８ 第２ステージ、６０９ 水平フレーム、６１０ 第３ステージ、６１１ 回転軸、６１６ ブレードホルダ、６１７ エアシリンダ、６２０ 研削ブレード、６３０ 顕微鏡

Claims (31)

1. 複数の半導体基板を接合して積層された半導体装置の製造方法であって、
   第１の半導体基板と第２の半導体基板とを重ね合わせたときに前記第１の半導体基板の最大外周径からはみ出す、前記第２の半導体基板の表面のはみ出し領域を決定する決定段階と、
   前記第２の半導体基板の表面が前記第１の半導体基板の前記最大外周径以下になるように、前記第２の半導体基板の前記はみ出し領域を整形する第１の整形段階と、
   前記第２の半導体基板の前記表面が前記第１の半導体基板の表面と接するように、前記第２の半導体基板と前記第１の半導体基板とを互いに接合する接合段階と、
   を備える半導体装置の製造方法。
2. 前記決定段階は、前記第１の半導体基板と前記第２の半導体基板の互いに対応するアライメントマークを重ね合わせたときにおける前記はみ出し領域を決定する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記決定段階は、前記第２の半導体基板に新たな中心を設定し、前記第２の半導体基板の領域のうち、前記新たな中心から前記第１の半導体基板の半径の距離を半径とする円で囲まれる領域の外側の領域を前記はみ出し領域であると決定する請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記決定段階は、前記第２の半導体基板に新たな中心を設定し、前記第２の半導体基板の領域のうち、前記新たな中心から前記第１の半導体基板の半径の距離以下であり、かつ、前記新たな中心から前記アライメントマークまでの距離以上の半径を有する円で囲まれる領域の外側の領域を前記はみ出し領域であると決定する請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記決定段階は、前記第１の半導体基板の前記アライメントマークに対する第１の中心座標を求め、前記第２の半導体基板の前記アライメントマークに対して前記第１の中心座標と同一の座標位置を前記第２の半導体基板の前記新たな中心に設定する請求項３または４に記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記第１の半導体基板の前記アライメントマークと前記第２の半導体基板の前記アライメントマークとの相対位置を計測する計測段階を含む請求項２から５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記計測段階は、前記第１の半導体基板の中心に対する前記アライメントマークの位置と、前記第２の半導体基板の中心に対する前記アライメントマークの位置とに基づいて、前記相対位置を計測する請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
8. 前記計測段階は、前記第１の半導体基板の前記アライメントマークの設計位置からのずれ量と、前記第２の半導体基板の前記アライメントマークの設計位置からのずれ量とに基づいて、前記相対位置を計測する請求項６または７に記載の半導体装置の製造方法。
9. 前記計測段階は、前記第１の半導体基板を製造する第１の装置から前記第１の半導体装置の前記アライメントマークの位置情報を取得し、前記第２の半導体基板を製造する第２の装置から前記第２の半導体装置の前記アライメントマークの位置情報を取得し、それぞれの前記位置情報に基づいて前記相対位置を計測する請求項６または７に記載の半導体装置の製造方法。
10. 前記第１の整形段階では、前記第２の半導体基板の断面が凸形状となるように整形する請求項１から９のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
11. 前記第１の半導体基板の二つの面のうち、前記第２の半導体基板に接する一方の面の表面外周径が小さくなるように、前記接合段階に先立って前記第１の半導体基板を整形する第２の整形段階を備える請求項１から１０のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
12. 前記第１の整形段階は、前記第２の整形段階において整形された前記第１の半導体基板の表面外周径と等しくなるように前記第２の半導体基板を整形する請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
13. 前記第１の整形段階は、前記第２の半導体基板のアライメントマークに対する前記第２の半導体基板の外周の位置関係が、前記第１の半導体基板のアライメントマークに対する前記第１の半導体基板の外周の位置関係と等しくなるように、前記第２の半導体基板の外周を整形する請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
14. 前記第２の半導体基板を厚さ方向に研削することにより前記第２の半導体基板を薄化する薄化段階を備える請求項１から１３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
15. 前記第１の半導体基板は、すでに複数の半導体基板が積層された基板群であって、かつ前記複数の半導体基板のうち前記第２の半導体基板と接する面とは反対の面を構成する半導体基板が最大の外周径を有する基板群である請求項１から１４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
16. 第１の半導体基板と第２の半導体基板とを重ね合わせたときに前記第１の半導体基板の最大外周径からはみ出す、前記第２の半導体基板の表面のはみ出し領域を決定する決定部と、
    前記第２の半導体基板の表面が前記第１の半導体基板の前記最大外周径以下になるように、前記第２の半導体基板の前記はみ出し領域を整形する整形部と、
    前記第２の半導体基板の前記表面が前記第１の半導体基板の表面と接するように、前記第２の半導体基板と前記第１の半導体基板とを互いに接合する接合部と、
    を備える半導体製造装置。
17. 前記決定部は、前記第１の半導体基板と前記第２の半導体基板の互いに対応するアライメントマークを重ね合わせたときにおける前記はみ出し領域を決定する請求項１６に記載の半導体製造装置。
18. 前記決定部は、前記第２の半導体基板に新たな中心を設定し、前記第２の半導体基板の領域のうち、前記新たな中心から前記第１の半導体基板の半径の距離を半径とする円で囲まれる領域の外側の領域を前記はみ出し領域であると決定する請求項１７に記載の半導体製造装置。
19. 前記決定部は、前記第２の半導体基板に新たな中心を設定し、前記第２の半導体基板の領域のうち、前記新たな中心から前記第１の半導体基板の半径の距離以下であり、かつ、前記新たな中心から前記アライメントマークまでの距離以上の半径を有する円で囲まれる領域の外側の領域を前記はみ出し領域であると決定する請求項１７に記載の半導体製造装置。
20. 前記決定部は、前記第１の半導体基板の前記アライメントマークに対する第１の中心座標を求め、前記第２の半導体基板の前記アライメントマークに対して前記第１の中心座標と同一の座標位置を前記第２の半導体基板の前記新たな中心に設定する請求項１８または１９に記載の半導体製造装置。
21. 前記第１の半導体基板の前記アライメントマークと前記第２の半導体基板の前記アライメントマークとの相対位置を計測する計測部を含む請求項１７から２０のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
22. 前記計測部は、前記第１の半導体基板の中心に対する前記アライメントマークの位置と、前記第２の半導体基板の中心に対する前記アライメントマークの位置とに基づいて、前記相対位置を計測する請求項２１に記載の半導体製造装置。
23. 前記計測部は、前記第１の半導体基板の前記アライメントマークの設計位置からのずれ量と、前記第２の半導体基板の前記アライメントマークの設計位置からのずれ量とに基づいて、前記相対位置を計測する請求項２１または２２に記載の半導体製造装置。
24. 前記計測部は、前記第１の半導体基板を製造する第１の装置から前記第１の半導体装置の前記アライメントマークの位置情報を取得し、前記第２の半導体基板を製造する第２の装置から前記第２の半導体装置の前記アライメントマークの位置情報を取得し、それぞれの前記位置情報に基づいて前記相対位置を計測する請求項２１または２２に記載の半導体製造装置。
25. 前記第１の半導体基板と前記第２の半導体基板との位置合わせを行うアライメント部を備え、
    前記計測部は前記アライメント部に設けられている請求項２１から２４のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
26. 前記整形部は、前記第２の半導体基板の断面が凸形状となるように整形する請求項１６から２５のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
27. 前記整形部は、前記第１の半導体基板の二つの面のうち、前記第２の半導体基板に接する一方の面の表面外周径が小さくなるように、前記接合部による接合に先立って前記第１の半導体基板を整形する請求項１６から２６のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
28. 前記整形部は、整形した前記第１の半導体基板の表面外周径と等しくなるように前記第２の半導体基板を整形する請求項２７に記載の半導体製造装置。
29. 前記整形部は、前記第２の半導体基板のアライメントマークに対する前記第２の半導体基板の外周の位置関係が、前記第１の半導体基板のアライメントマークに対する前記第１の半導体基板の外周の位置関係と等しくなるように、前記第２の半導体基板の外周を整形する請求項２８に記載の半導体製造装置。
30. 前記第２の半導体基板を厚さ方向に研削することにより前記第２の半導体基板を薄化する薄化部を備える請求項１６から２９のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
31. 前記第１の半導体基板は、すでに複数の半導体基板が積層された基板群であって、かつ前記複数の半導体基板のうち前記第２の半導体基板と接する面とは反対の面を構成する半導体基板が最大の外周径を有する基板群である請求項１６から３０のいずれか１項に記載の半導体製造装置。

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