JP5540533B2 - 半導体装置を製造する製造装置、基板接合方法及び半導体装置を製造する製造方法 - Google Patents
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Description
図8は、第1実施例を示すフロー図である。まず1枚目のウェハであるウェハ1が外部装置から研磨装置200に搬入され、ステップS101で、研磨装置200によりウェハ1の表面を平坦化する。ここでは、例えば表面粗さが3nm以下となるように目標値を設定して平坦化する。ウェハ1に対する研磨工程が完了すると、ステップS102へ進む。ステップS102では、ウェハ1を研磨装置200から搬出し、ロードロックチャンバ610を介して活性化装置300へ搬入する。
図9は、第2実施例を示すフロー図である。第2実施例のうち、第1実施例と共通するフローについては、同じ符番を付し、その説明を省略する。具体的には、ステップS113の計時終了後のプロセス変更に関わるフローが、第1実施例と異なる。
次に、上記の第1実施例及び第2実施例に加え、製造装置100が更に表面粗さ計測器800を備える場合について、以下に第3実施例として説明する。具体的には、ウェハ表面の表面粗さを計測する工程を担う構成装置として、表面粗さ計測器800を活性化装置300のチャンバ内に備える。
次に、上記の第1実施例及び第2実施例に対して、計時部の替わりに製造装置100が膜厚計測器900を備える場合について、以下に第4実施例として説明する。具体的には、ウェハ表面の酸化層の膜厚を計測する工程を担う構成装置として、膜厚計測器900を活性化装置300のチャンバ内に備える。
次に、上記の第4実施例に加え、製造装置100が更に表面粗さ計測器800を備える場合について、以下に第5実施例として説明する。具体的には、ウェハ表面の表面粗さを計測する工程を担う構成装置として、表面粗さ計測器800を活性化装置300のチャンバ内に膜厚計測器900と共に備える。
次に、製造装置100が計時部と共に膜厚計測器900を備える場合について、以下に第6実施例として説明する。具体的には、制御盤700が計時部を備えると共に、ウェハ表面の酸化層の膜厚を計測する工程を担う構成装置として、膜厚計測器900を活性化装置300のチャンバ内に備える。膜厚計測器900の構成、及びウェハWに対する計測方法は上記第4実施例と同等である。
次に、上記の第6実施例に加え、製造装置100が更に表面粗さ計測器800を備える場合について、以下に第7実施例として説明する。具体的には、ウェハ表面の表面粗さを計測する工程を担う構成装置として、表面粗さ計測器800を活性化装置300のチャンバ内に膜厚計測器900と共に備える。
Claims (26)
- 二つの半導体基板が接合されて積層された半導体装置を製造する製造装置であって、
前記二つの半導体基板の接合面をそれぞれ活性化する活性化装置と、
前記活性化装置により前記接合面が活性化された前記二つの半導体基板を、加圧及び加熱の少なくとも一方により接合する接合装置と、
前記接合面が前記活性化装置によって活性化されてから前記接合装置により接合されるまでの間の前記接合面の状態に基づいて、活性化後のプロセス自体およびプロセスを実施するときに用いるパラメータの少なくとも一部を変更する制御部と、
を備える製造装置。 - 前記制御部は、前記接合面が活性化されてから接合されるまでの間の酸化の進行度合いを推定する酸化推定手段を含み、前記酸化推定手段により推定された前記酸化の進行度合いに基づいて、前記プロセス自体およびプロセスを実施するときに用いるパラメータの少なくとも一部を変更する請求項1に記載の製造装置。
- 前記制御部は、前記酸化推定手段により推定された前記酸化の進行度合いが大きくなるほど前記接合装置における加圧圧力を大きくする、加熱温度を高くする、および接合時間を長くする、の少なくとも一つを設定する請求項2に記載の製造装置。
- 前記酸化推定手段は、前記接合面が活性化後に酸化雰囲気に曝される時間を計時する計時手段を含み、
前記酸化の進行度合いを前記計時手段によって計時された時間により推定する請求項2または3に記載の製造装置。 - 前記活性化装置および前記接合装置のチャンバ内部は真空装置により前記接合面が酸化されない又は酸化の進行を極めて遅くする雰囲気に設定されており、
前記計時手段は、前記半導体基板が、前記活性化装置から搬出されてから前記接合装置に搬入されるまでの時間を計時する請求項4に記載の製造装置。 - 前記制御部は、前記計時手段により計時した時間が長くなるほど前記接合装置における加圧圧力を大きくする、加熱温度を高くする、および接合時間を長くする、の少なくとも一つを設定する請求項4または5に記載の製造装置。
- 前記制御部は、前記計時手段により計時した時間が、予め定められた設定時間より長くなったときには、前記接合装置による接合を禁止する請求項4から6のいずれか1項に記載の製造装置。
- 前記制御部は、前記接合装置への搬入が禁止された前記半導体基板を、前記活性化装置または研磨装置へ搬送する請求項7に記載の製造装置。
- 前記酸化推定手段は、前記接合面の少なくとも一部における酸化膜厚を計測する膜厚計測手段を含み、
前記酸化の進行度合いを前記膜厚計測手段によって計測された酸化膜厚により推定する請求項2に記載の製造装置。 - 前記制御部は、前記膜厚計測手段により計測した酸化膜厚に基づいて、計測後のプロセス自体およびプロセスを実施するときに用いるパラメータの少なくとも一部を変更する請求項9に記載の製造装置。
- 前記制御部は、前記膜厚計測手段により計測した酸化膜厚が厚くなるほど前記接合装置における加圧圧力を大きくする、加熱温度を高くする、および接合時間を長くする、の少なくとも一つを設定する請求項10に記載の製造装置。
- 前記制御部は、前記膜厚計測手段により計測した酸化膜厚が、予め定められた設定膜厚より厚くなったときには、前記接合装置による接合を禁止する請求項10に記載の製造装置。
- 前記制御部は、前記接合装置への搬入が禁止された前記半導体基板を、前記活性化装置または研磨装置へ搬送する請求項12に記載の製造装置。
- 前記酸化推定手段は、前記接合面が酸化される酸化雰囲気に曝される時間を計時する計時手段を含み、
前記酸化の進行度合いを、前記計時手段によって計時された時間、及び、前記膜厚計測手段によって計測された酸化膜厚により推定する請求項9から13のいずれか1項に記載の製造装置。 - 前記制御部は、前記計時手段により計時した計時時間及び前記膜厚計測手段により計測した酸化膜厚により、計時及び計測後のプロセス自体およびプロセスを実施するときに用いるパラメータの少なくとも一部を変更する請求項14に記載の製造装置。
- 前記制御部は、前記計時手段により計時した時間が長くなるほど、前記膜厚計測手段により計測した酸化膜厚が厚くなるほど、前記接合装置における加圧圧力を大きくする、加熱温度を高くする、および接合時間を長くする、の少なくとも一つを設定する請求項15または15に記載の製造装置。
- 前記制御部は、前記計時手段により計時した時間が予め定められた設定時間より長くなったとき、及び、前記膜厚計測手段により計測した酸化膜厚が予め定められた設定膜厚より厚くなったとき、の少なくとも一方の条件が満たされた場合には、前記接合装置による接合を禁止する請求項16に記載の製造装置。
- 前記設定時間は、前記酸化膜厚に応じて設定される請求項17に記載の製造装置。
- 前記制御部は、前記接合装置への搬入が禁止された前記半導体基板を、前記活性化装置または研磨装置へ搬送する請求項17または18に記載の製造装置。
- 前記酸化推定手段は、前記接合面の表面粗さを計測する粗さ計測手段を含み、
前記酸化の進行度合いを前記粗さ計測手段によって計測された表面粗さを考慮して推定する請求項2から19のいずれか1項に記載の製造装置。 - 前記活性化装置と前記接合装置との間に、前記接合面同士の位置合わせを行い前記二つの半導体基板を互いに重ね合わせるアライメント装置を備え、
前記アライメント装置は、前記接合面が酸化する酸化雰囲気に設置されている請求項1から20のいずれか1項に記載の製造装置。 - 前記活性化装置と前記アライメント装置の間、および前記アライメント装置と前記接合装置の間には、それぞれ搬送装置が配置されるロードロックチャンバを備え、
前記ロードロックチャンバは、前記活性化装置、前記アライメント装置、前記接合装置との境界にゲートバルブを有し、
前記制御部は、前記ゲートバルブの開閉を制御して、隣接する装置間の雰囲気を置換する請求項21に記載の製造装置。 - 二つの半導体基板を接合して積層する基板接合方法であって、
前記二つの半導体基板の接合面をそれぞれ活性化する活性化ステップと、
前記活性化ステップにより前記接合面が活性化された前記二つの半導体基板を、加圧及び加熱の少なくとも一方により接合する接合ステップと、
前記接合面が前記活性化ステップによって活性化されてから前記接合ステップにより接合されるまでの間の前記接合面の状態に基づいて、活性化後のプロセス自体およびプロセスを実施するときに用いるパラメータの少なくとも一部を変更する変更ステップと
を有する基板接合方法。 - 前記接合面が活性化されてから接合されるまでの間の酸化の進行度合いを推定する酸化推定ステップを含み、
前記変更ステップは、前記酸化推定ステップにより推定された前記酸化の進行度合いに基づいて、前記プロセス自体およびプロセスを実施するときに用いるパラメータの少なくとも一部を変更する請求項23に記載の基板接合方法。 - 二つの半導体基板が接合されて積層された半導体装置を製造する製造方法であって、
前記二つの半導体基板の接合面をそれぞれ活性化する活性化ステップと、
前記活性化ステップにより前記接合面が活性化された前記二つの半導体基板を、加圧及び加熱の少なくとも一方により接合する接合ステップと、
前記接合面が前記活性化ステップによって活性化されてから前記接合ステップにより接合されるまでの間の前記接合面の状態に基づいて、活性化後のプロセス自体およびプロセスを実施するときに用いるパラメータの少なくとも一部を変更する変更ステップと
を有する製造方法。 - 前記接合面が活性化されてから接合されるまでの間の酸化の進行度合いを推定する酸化推定ステップを含み、
前記変更ステップは、前記酸化推定ステップにより推定された前記酸化の進行度合いに基づいて、前記プロセス自体およびプロセスを実施するときに用いるパラメータの少なくとも一部を変更する請求項25に記載の製造方法。
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