TWI839619B

TWI839619B - 半導體製造裝置及半導體裝置之製造方法

Info

Publication number: TWI839619B
Application number: TW110123553A
Authority: TW
Inventors: 鈴木葵
Original assignee: 日商鎧俠股份有限公司
Priority date: 2021-03-08
Filing date: 2021-06-28
Publication date: 2024-04-21

Abstract

本發明之實施方式提供一種能夠將作為貼合對象之基板良好地加工之半導體製造裝置、及半導體裝置之製造方法。一實施方式之半導體製造裝置具備改質部，上述改質部對第1基板進行部分改質，於上述第1基板內之第1部分與第2部分之間形成改質層。上述裝置進而具備接合部，上述接合部於上述第1部分與第2基板之間，形成將上述第1部分與上述第2基板接合之接合層。上述裝置進而具備去除部，上述去除部藉由將上述第1部分與上述第2部分分離，使上述第1部分殘存於上述第2基板之表面，並自上述第2基板之表面去除上述第2部分。

Description

半導體製造裝置及半導體裝置之製造方法

本發明之實施方式係關於一種半導體製造裝置及半導體裝置之製造方法。

於使基板彼此貼合來製造半導體裝置之情形時，大多數情況下藉由例如修整或研磨來加工該等基板。於此種情形時，期望藉由合適之方法來加工該等基板。

本發明所欲解決之問題，在於提供一種能夠將作為貼合對象之基板良好地加工之半導體製造裝置、及半導體裝置之製造方法。

實施方式之半導體製造裝置具備改質部，上述改質部對第1基板進行部分改質，於上述第1基板內之第1部分與第2部分之間形成改質層。上述裝置進而具備接合部，上述接合部於上述第1部分與第2基板之間形成將上述第1部分與上述第2基板接合之接合層。上述裝置進而具備去除部，上述去除部藉由將上述第1部分與上述第2部分分離，使上述第1部分殘存於上述第2基板之表面，並自上述第2基板之表面去除上述第2部分。

以下，參照附圖對本發明之實施方式進行說明。於圖1～圖22中，對同一構成附以同一符號，並省略重複說明。

(第1實施方式) 圖1係表示第1實施方式之半導體製造裝置之構造之俯視圖。

本實施方式之半導體製造裝置具備載置部1、搬送部2、檢測部3、改質部4、接合部5、去除部6、及控制部7。載置部1具備複數個裝載埠1a，搬送部2具備搬送機器人2a。改質部4具備工作盤4a，接合部5具備工作盤5a。

圖1表示相互垂直之X方向、Y方向、及Z方向。本說明書中，將+Z方向視為上方向，將-Z方向視為下方向。-Z方向可與重力方向一致，亦可與重力方向不一致。

本實施方式之半導體製造裝置用於對晶圓W進行加工。如下上述，本實施方式之晶圓W包括下晶圓及上晶圓，具有該等2片晶圓貼合所成之構造。關於晶圓W更詳細之內容，將之後進行說明。

載置部1用於載置用於收容晶圓W之FOUP(Front Opening Unified Pod，前開式晶圓傳送盒)。於將晶圓W搬入半導體製造裝置之殼體內時，收容晶圓W之FOUP載置於任一裝載埠1a上，晶圓W自FOUP搬入殼體內。另一方面，自殼體搬出之晶圓W收容於任一裝載埠1a上之FOUP內。

搬送部2藉由搬送機器人2a搬送殼體內之晶圓W。檢測部3對藉由搬送部2搬送之晶圓W進行凹口對準，並進一步檢測晶圓W之中心。改質部4將自檢測部3搬送之晶圓W載置於工作盤4a上，對晶圓W內之上晶圓進行部分改質。接合部5將自改質部4搬送之晶圓W載置於工作盤5a上，將晶圓W內之上晶圓與下晶圓部分地接合。去除部6將自接合部5搬送之晶圓W內之上晶圓部分地去除。經由檢測部3、改質部4、接合部5、及去除部6之晶圓W藉由搬送部2搬出至殼體外。

控制部7對本實施方式之半導體製造裝置之各種動作進行控制。例如，控制部7控制搬送機器人2a搬送晶圓W，或控制工作盤4a、5a使晶圓W旋轉。

圖2～圖8係表示第1實施方式之半導體裝置之製造方法之剖視圖及俯視圖。

本實施方式之半導體裝置由圖1所示之晶圓W製造。又，本實施方式之半導體裝置之製造方法之一部分使用圖1所示之半導體製造裝置執行。由此，於以下說明中，適當使用圖1所示之符號。

圖2(a)表示晶圓W之剖面形狀，圖2(b)表示晶圓W之俯視形狀。圖3(a)～圖8(b)同樣如此。

首先，準備圖2(a)及圖2(b)所示之晶圓W。如上所述，本實施方式之晶圓W包括下晶圓10及上晶圓20，具有下晶圓10與上晶圓20貼合所成之構造。其中，於圖2(a)及圖2(b)所示之階段中，下晶圓10與上晶圓20尚未接合。上晶圓20係第1基板之示例，下晶圓10係第2基板之示例。

下晶圓10包括半導體晶圓11、形成於半導體晶圓11之下表面及側面之膜12、及形成於半導體晶圓11之上表面之膜13。上晶圓20包括半導體晶圓21、形成於半導體晶圓21之上表面及側面之膜22、及形成於半導體晶圓21之下表面之膜23。上晶圓20以膜13與膜23貼合之形態，載置於下晶圓10上。

半導體晶圓11、21分別為例如矽晶圓。膜13、23例如分別包括層間絕緣膜、配線層、插塞層、墊層等各種絕緣膜、半導體層、及導體層。膜13、23例如可包括記憶胞陣列或電晶體等裝置。本實施方式之膜13、23分別於膜13與膜23之界面處包含氧化矽膜，膜13內之氧化矽膜與膜23內之氧化矽膜貼合。

圖2(a)及圖2(b)表示上晶圓20之中心C、上晶圓20內之中心C側之部分即中央部20a、及上晶圓20內之中心C相反側之部分即外周部20b。利用檢測部3進行對準，結果下晶圓10之中心位於上晶圓20之中心C之大致正下方(-Z方向)。於本實施方式之半導體裝置之製造方法中，藉由下述步驟自晶圓W去除上晶圓20之外周部20b。中央部20a係第1部分之示例，外周部20b係第2部分之示例。

接著，對上晶圓20進行部分改質，而於上晶圓20內之中央部20a與外周部20b之間形成改質層24(圖3(a)及圖3(b))。圖3(a)表示設置於改質部4內、且出射雷射L1之出射部P1。本實施方式之改質層24係藉由對上晶圓20照射雷射L1而形成，具體而言，形成於被照射雷射L1之部位。於本實施方式中，被照射雷射L1之部位產生非晶化，例如，半導體晶圓21內之單晶矽變成非晶矽。由此，形成非晶層作為改質層24。

如圖3(a)所示，本實施方式之改質層24以於上晶圓20內向-Z方向延伸而貫通上晶圓20之方式形成。又，本實施方式之改質層24如圖3(b)所示，以具有環狀之俯視形狀之方式形成於上晶圓20內。由此，圖3(b)所示之中央部20a、即上晶圓20中之改質層24內側部分具有圓形之俯視形狀。另一方面，圖3(b)所示之外周部20b、即上晶圓20中之改質層24外側部分具有環狀之俯視形狀，其呈環狀包圍中央部20a。改質層24係藉由例如將晶圓W載置於工作盤4a上，一面使工作盤4a旋轉一面對晶圓W照射雷射L1而形成。雷射L1之波長期望設定為不被半導體晶圓21吸收之值，例如設定為1117 nm以上。

再者，改質層24亦可形成為具有與圖3(a)及圖3(b)所示之形狀不同之形狀。例如，改質層24可形成為中央部20a之俯視形狀成為除圓形以外之形狀。又，於中央部20a之俯視形狀為圓形之情形時，中央部20a之直徑值可根據欲自晶圓W去除之外周部20b之尺寸，設定為某值。又，改質層24於本實施方式中係於上晶圓20與下晶圓10貼合之後形成，亦可於上晶圓20與下晶圓10貼合之前形成。

接著，於中央部20a與下晶圓10之間，形成將中央部20a與下晶圓10接合之接合層25(圖4(a)及圖4(b))。圖4(a)表示設置於接合部5內、且出射雷射L2之出射部P2。本實施方式之接合層25係藉由對膜13、23照射雷射L2而形成，具體而言，形成於被照射雷射L2之部位。本實施方式之雷射L2被膜13、23吸收而產生熱，於膜13、23內藉由該熱引起脫水縮合，由此形成接合層25。由此，本實施方式之膜13、23之界面期望由吸收雷射L2之材料形成。此種材料例如為氧化矽膜。雷射L2之波長期望設定為被膜13、23吸收之值，例如設定為9400 nm或11500 nm。

如圖4(a)所示，本實施方式之接合層25於膜13、23內形成於膜13與膜23之界面附近。又，如圖4(b)所示，本實施方式之接合層25形成為具有環狀之俯視形狀。接合層25由於形成於中央部20a與下晶圓10之間，故而形成於比改質層24更靠中心C側處。本實施方式之接合層25形成於改質層24附近。又，本實施方式之接合層25僅形成於中央部20a及外周部20b中之中央部20a內。接合層25例如藉由將晶圓W載置於工作盤5a上，一面使工作盤5a旋轉一面對晶圓W照射雷射L2而形成。

再者，接合層25亦可以具有與圖4(a)及圖4(b)所示之形狀不同之形狀之方式形成。關於此種接合層25之示例，之後將進行說明。又，接合層25於本實施方式中係於改質層24形成之後形成，亦可於改質層24形成之前形成。

接著，於下晶圓10與晶圓20之間插入刀片P3，於插入刀片P3之狀態下使晶圓W旋轉(圖5(a)及圖5(b))。由此，藉由將中央部20a與外周部20b分離，使中央部20a殘存於下晶圓10之表面，並自下晶圓10之表面去除外周部20b(圖6(a)及圖6(b))。

圖5(a)及圖5(b)所示之步驟係利用去除部6內之刀片P3進行。外周部20b係藉由自刀片P3施加力，而自下晶圓10剝離。另一方面，中央部20a由於藉由接合層25而與下晶圓10接合，故而即便自刀片P3施加力，亦不會自下晶圓10剝離。由此，應變於下晶圓10與上晶圓20之界面處累積，且應力以破壞改質層24之形式釋放。結果，中央部20a與外周部20b以改質層24為邊界而分離，外周部20b自下晶圓10完全剝離。如此，外周部20b自下晶圓10之表面去除，中央部20a殘存於下晶圓10之表面(圖6(a)及圖6(b))。換言之，晶圓W以去除外周部20b之方式被修整。刀片P3係插入構件之示例。

其後，本實施方式之晶圓W藉由搬送機器人2a搬出至半導體製造裝置之殼體外。又，自晶圓W去除之外周部20b亦藉由搬送機器人2a搬出至殼體外。搬送機器人2a係搬送機構之示例。由於一般之修整係藉由削除外周部20b而去除外周部20b，故而外周部20b形成大量粉末而自晶圓W去除。另一方面，由於本實施方式之修整係藉由將外周部20b自中央部20a分離並自下晶圓10剝離而去除外周部20b，故而外周部20b未形成大量粉末而自晶圓W去除。由此，根據本實施方式，可藉由搬送機器人2a自殼體簡單地搬出外周部20b，可減少自殼體去除大量粉末之勞力。再者，本實施方式之半導體製造裝置亦可藉由除搬送機器人2a以外之搬送機構將外周部20b搬出至殼體外。外周部20b例如回收至FOUP內。

接著，對晶圓W進行退火(圖7(a)及圖7(b))。結果，膜23之整個下表面與膜13之上表面接合，接合層26形成於膜13、23內之膜13與膜23之界面附近。如此，下晶圓10與上晶圓20藉由接合層26接合。再者，圖7(a)及圖7(b)所示之步驟係藉由除本實施方式之半導體製造裝置以外之裝置進行。

接著，利用研磨機P4對上晶圓20之上表面進行研磨(圖8(a)及圖8(b))。結果，上晶圓20得以薄膜化。再者，圖8(a)及圖8(b)所示之步驟係藉由除本實施方式之半導體製造裝置以外之裝置進行。

其後，藉由各種步驟對晶圓W進行加工。如此，製造出本實施方式之半導體裝置。本實施方式之半導體裝置例如為三維半導體記憶體。

圖9～圖11係表示第1實施方式之第1比較例之半導體裝置之製造方法之剖視圖。於本比較例中，於將下晶圓10與上晶圓20貼合之前，對上晶圓20進行修整。

首先，準備圖9(a)所示之上晶圓20，如圖9(b)所示對上晶圓20進行修整。圖9(b)表示上晶圓20之修整部分T1。接著，利用CMP(Chemical Mechanical Polishing，化學機械拋光)裝置P5對上晶圓20內之膜23進行研磨(圖10(a))，其後將上晶圓20與下晶圓10貼合(圖10(b))。接著，藉由對晶圓W進行退火，將膜23之整個下表面與膜13之上表面接合(圖11(a))。接著，藉由利用研磨機P4對上晶圓20之上表面進行研磨，而使上晶圓20薄膜化(圖11(b))。此時，上晶圓20內之修整部分T1上之部分，成為邊角材料20c。

於本比較例中，當於圖9(b)之步驟中對上晶圓20進行修整時，修整部分T1形成大量粉末。又，於本比較例中，當於圖10(a)之步驟中對膜23進行研磨時，有膜23之邊緣被過度研磨之虞。雖說如此，但若不對膜23進行研磨，則有修整之影響殘留於膜23上之虞。又，於本比較例中，需要進行用於回收邊角材料20c的麻煩處理。然而，根據本實施方式，可抑制該等問題。

圖12及圖13係表示第1實施方式之第2比較例之半導體裝置之製造方法之剖視圖。於本比較例中，於將下晶圓10與上晶圓20貼合後，對上晶圓20進行修整。

首先，將上晶圓20與下晶圓10貼合(圖12(a))。接著，藉由對晶圓W進行退火，將膜23之整個下表面與膜13之上表面接合(圖12(b))。接著，利用刀片P6對上晶圓20進行修整(圖13(a))。圖13(a)表示上晶圓20之修整部分T2。接著，藉由利用研磨機P4對上晶圓20之上表面進行研磨，而使上晶圓20薄膜化(圖14(b))。

於本比較例中，當於圖13(a)之步驟中對上晶圓20進行修整時，修整部分T2變成大量粉末。又，於本比較例中，當於圖13(a)之步驟中對上晶圓20進行修整時，有不僅上晶圓20被修整且下晶圓10亦被修整之虞。然而，根據本實施方式，可抑制該等問題。

圖14係用於說明第1實施方式之接合部5之動作之立體圖。

圖14(a)表示接合部5內之2個出射部P2。如此，本實施方式之接合部5可具備2個出射雷射L2之出射部P2。於該情形時，接合部5可構成為使該等2個出射部P2相對於中心C對稱移動。於圖14(a)中，一出射部P2向+X方向移動，另一出射部P2向-X方向移動，結果，該等出射部P2相對於中心C對稱移動。該等出射部P2一面出射雷射L2一面移動，藉此利用雷射L2掃描上晶圓20(及下晶圓10)。該等出射部P2係第1及第2出射部之示例。

出射部P2於圖14(a)所示之方向上移動後，可於圖14(b)及圖14(c)所示之方向上進一步移動。於圖14(b)中，出射部P2回到中心C附近後，一出射部P2向+Y方向移動，另一出射部P2向-Y方向移動。於圖14(c)中，向+Y方向移動之出射部P順時針移動，向-Y方向移動之出射部P亦順時針移動。結果，圖14(b)或圖14(c)所示之出射部P2，亦相對於中心C對稱移動。其中，圖14(a)或圖14(b)所示之出射部P2，於上晶圓20之輻射方向上移動，因此雷射L2照射於上晶圓20上之位置，亦於上晶圓20之輻射方向上移動。另一方面，圖14(c)所示之出射部P2於上晶圓20之圓周方向上移動，因此雷射L2照射於上晶圓20上之位置，亦於上晶圓20之圓周方向上移動。

結果，圖14(d)所示之形狀之接合層25，形成於上晶圓20與下晶圓10之間。圖14(d)所示之接合層25包括於上晶圓20之圓周方向上延伸且具有圓之圓周形狀之1個接合層25a、及於上晶圓20之輻射方向上延伸且具有圓之直徑形狀之2個接合層25b。該接合層25由於不僅包括接合層25a亦包括接合層25b，故而與僅包括接合層25a之接合層25相比，可牢固地將上晶圓20與下晶圓10接合。接合層25a係第1區域之示例，接合層25b係第2區域之示例。

圖15係表示第1實施方式之接合部5之構造之剖視圖。

本實施方式之接合部5如圖15所示，具備上述工作盤5a、旋轉軸5b、棒狀構件5c、及上述2個出射部P2。工作盤5a係工作台之示例，棒狀構件5c係移動部之示例。

圖15表示由工作盤5a支持之晶圓W。旋轉軸5b安裝於工作盤5a上，可藉由使工作盤5a旋轉，而使工作盤5a上之晶圓W旋轉。箭頭A1表示旋轉軸5b之旋轉方向。

棒狀構件5c係具有棒狀形狀之構件，配置於工作盤5a之上方。棒狀構件5c保持著2個出射部P2，可使該等出射部P2沿著棒狀構件5c移動。箭頭A2表示出射部P2之移動方向。

本實施方式之棒狀構件5c配置於旋轉軸5b之旋轉中心之正上方(+Z方向)。又，本實施方式之晶圓W以上晶圓20之中心C來到旋轉軸5b之旋轉中心之正上方之方式，載置於工作盤5a上。由此，出射部P2能夠藉由沿著棒狀構件5c移動，而於上晶圓20之輻射方向上移動。又，本實施方式之棒狀構件5c以使2個出射部P2相對於中心C對稱移動之方式構成。

上述圖14(a)或圖14(b)所示之步驟中，於旋轉軸5b靜止之狀態下，該等出射部P2沿著棒狀構件5c移動。由此，可使雷射L2照射於上晶圓20上之位置於上晶圓20之輻射方向上移動，可形成接合層25b。

另一方面，上述圖14(c)所示之步驟中，於該等出射部P2於棒狀構件5c上靜止之狀態下，旋轉軸5b使工作盤5a旋轉。由此，可使雷射L2照射於上晶圓20上之位置於上晶圓20之圓周方向上移動，可形成接合層25a。

圖16及圖17係表示第1實施方式之接合層25之示例之俯視圖。

於圖16(a)所示之示例中，接合層25僅包括於上晶圓20之圓周方向上延伸之1個接合層25a。於圖16(b)所示之示例中，接合層25包括於上晶圓20之圓周方向上延伸之1個接合層25a、及於上晶圓20之輻射方向上延伸之1個接合層25b。於圖16(c)所示之示例中，接合層25包括於上晶圓20之圓周方向上延伸之1個接合層25a、及於上晶圓20之輻射方向上延伸之2個接合層25b。圖16(c)所示之接合層25具有與圖14(d)所示之接合層25相同之形狀。如上所述，接合層25a係第1區域之示例，接合層25b係第2區域之示例。

於圖17(a)所示之示例中，接合層25包括2個接合層25c代替1個接合層25a。接合層25c與接合層25a同樣地，於上晶圓20之圓周方向上延伸。然而，接合層25a具有360度之圓周形狀，與此相對，各接合部25c具有約180度之圓周(圓弧)形狀。如此，接合層25可包括具有環狀形狀之接合層25a，亦可包括具有非環狀形狀之接合層25c。其中，圖17(a)所示之2個接合層25c藉由該等接合層25c之組合，形成與環狀形狀相近之形狀。接合層25c係第1區域之示例。

於圖17(b)所示之示例中，接合層25包括4個接合層25d代替1個接合層25a。接合層25d與接合層25a及接合層25c同樣地，於上晶圓20之圓周方向上延伸。然而，接合層25a具有360度之圓周形狀，與此相對，各接合部25d具有約90度之圓周(圓弧)形狀。如此，接合層25亦可包括具有非環狀形狀之接合層25d。其中，圖17(b)所示之4個接合層25d可藉由該等接合層25d之組合，形成與環狀形狀相近之形狀。接合層25d係第1區域之示例。

於圖17(c)所示之示例中，接合層25包括於上晶圓20之圓周方向上延伸之4個接合層25e、及於上晶圓20之輻射方向上延伸之2個接合層25b。如此，接合層25可包括以具有非環狀形狀之方式於上晶圓20之圓周方向上延伸之接合層25e、及於上晶圓20之輻射方向上延伸之接合層25b。接合層25e係第1區域之示例。

圖18係用於說明第1實施方式之變化例之接合部5之構造之俯視圖及立體圖。

圖18(a)表示本變化例之上晶圓20、及上晶圓20內之接合層25。本變化例之接合層25形成於圖18(a)中利用交叉影線表示之區域內。由此，本變化例之接合層25具有於上晶圓20之圓周方向上延伸之環狀形狀，且於上晶圓20之輻射方向上具有一定程度之寬度。此種具有寬度之接合層25若要利用雷射L2形成，則雷射L2之照射面積變廣，較為麻煩。對此，本變化例之接合層25例如利用圖18(b)所示之接合部5形成。

圖18(b)表示本變化例之接合部5之構造。本變化例之接合部5具備產生光之光源31、及使來自光源31之光成形之遮罩32。藉由遮罩32成形之光照射於上晶圓20與下晶圓10之間之特定區域、即應形成接合層25之區域。結果，接合層25形成於該特定區域。

本變化例之遮罩32包括外側遮光部32a、透光部32b、及內側遮光部32c。內側遮光部32c具有圓形之俯視形狀。透光部32b具備具有圓形之內周及外周之俯視形狀，且呈環狀包圍內側遮光部32c。外側遮光部32a具備具有圓形之內周及正方形或長方形之外周之俯視形狀，且呈環狀包圍透光部32b。內側遮光部32c係第1遮光部之示例，外側遮光部32a係第2遮光部之示例。

外側遮光部32a及內側遮光部32c具有遮斷來自光源31之光之性質。另一方面，透光部32b具有穿透來自光源31之光之性質。由此，自光源31入射至遮罩32之光穿透透光部32b，照射於上述特定區域。結果，具有圖18(b)所示之形狀之接合層5形成於上晶圓20與下晶圓10之間。根據本變化例，可簡單地形成具有一定程度之寬度之接合層25。

外側遮光部32a及內側遮光部32c可由能夠遮斷光之任意材料形成。另一方面，透光部32b可藉由於外側遮光部32a與內側遮光部32c之間不配置構件而形成，亦可藉由於外側遮光部32a與內側遮光部32c之間配置能夠穿透光之構件而形成。

圖19係表示第1實施方式之變化例之外側遮光部32a之示例之俯視圖。

圖19(a)所示之外側遮光部32a包括複數片遮斷來自光源31之光之遮光構件33。該等遮光構件33以形成圓形空間S之方式配置。於該情形時，內側遮光部32c配置於空間S內，外側遮光部32a與內側遮光部32c之間之間隙成為透光部32b。

各遮光構件33可繞旋轉軸34旋轉。於本變化例中，藉由各遮光構件33繞旋轉軸34旋轉，能夠使空間S之形狀發生變化。具體而言，能夠增加或減少空間S之直徑。圖19(b)表示與圖19(a)之空間S相比直徑減少之空間S。

根據本變化例，藉由使空間S之形狀發生變化，可改變上述特定區域之形狀。例如，若空間S之直徑減少，則上述特定區域之外周變小，上述特定區域之面積變小。

圖20係表示第1實施方式之變化例之內側遮光部32c之示例之俯視圖。

圖20(a)所示之內側遮光部32c包括複數片遮斷來自光源31之光之遮光構件35。該等遮光構件35以形成圓形之內側遮光部32c之方式配置。於該情形時，外側遮光部32a以呈環狀包圍內側遮光部32c之方式配置，外側遮光部32a與內側遮光部32c之間之間隙成為透光部32b。

該等遮光構件35可一面將內側遮光部32c之形狀保持為圓形，一面滑動。具體而言，該等遮光構件35可以內側遮光部32c之形狀之中心軸為基點前後移動。於本變化例中，藉由該等遮光構件35滑動，能夠使內側遮光部32c之形狀發生變化。具體而言，能夠增加或減少內側遮光部32c之直徑。圖20(b)表示與圖20(a)之內側遮光部32c相比直徑減少之內側遮光部32c。

根據本變化例，藉由使內側遮光部32c之形狀發生變化，可改變上述特定區域之形狀。例如，若內側遮光部32c之直徑減少，則上述特定區域之內周變小，上述特定區域之面積變大。

再者，本變化例之遮罩32可具備圖19(a)之構造與圖20(a)之構造兩者，可僅具備圖19(a)之構造與圖20(a)之構造中之任一者，亦可圖19(a)之構造與圖20(a)之構造均不具備。

圖21係表示第1實施方式之半導體裝置之製造方法之詳細內容之剖視圖，具體而言，表示圖5(a)及圖5(b)所示之步驟之詳細內容。

圖21(a)表示形成於晶圓W內之改質層24及接合層25。於該步驟中，於下晶圓10與晶圓20之間插入刀片P3，於插入刀片P3之狀態下使晶圓W旋轉(圖21(b))。圖21(b)之刀片P3插入膜13與膜23之間。圖21(b)之步驟可僅使用1個刀片P3進行，亦可同時使用2個以上刀片P3進行。

如圖21(b)所示，外周部20b係藉由自刀片P3施加力，而自下晶圓10剝去。外周部20b由於未藉由接合層25與下晶圓10接合，故而易於自下晶圓10剝離。另一方面，中央部20a由於藉由接合層25與下晶圓10接合，故而即便自刀片P3施加力，亦不會自下晶圓10剝離。因此，應變於下晶圓10與上晶圓20之界面處累積，應力以破壞改質層24之形式釋放。圖21(c)表示改質部24有裂痕之情況。圖21(d)表示該裂痕貫通上晶圓20之情況。本實施方式之改質層24由於經過非晶化，故易於有裂痕。

結果，中央部20a與外周部20b以改質層24為邊界而分離，外周部20b自下晶圓10完全剝離。如此，將外周部20b自下晶圓10之表面去除，中央部20a殘存於下晶圓10之表面。

圖22係表示第1實施方式之半導體裝置之製造方法之詳細內容之另一俯視圖及剖視圖。

圖22(a)表示上晶圓20內之複數個晶片區域R1及劃線區域R2。晶片區域R1係晶圓W切割後成為一個個半導體裝置(半導體晶片)之區域。劃線區域R2係晶圓W切割時切割機接觸之區域。

圖22(a)所示之改質層24與圖3(b)等所示之改質層24同樣地，配置於1個圓周上。因此，圖22(a)所示之改質層24，形成於晶片區域R1及劃線區域R2內。另一方面，圖22(a)所示之接合層25與圖4(b)等所示之接合層25同樣地，配置於1個圓周上，但於晶片區域R1內斷開。因此，圖22(a)所示之接合層25，僅形成於晶片區域R1及劃線區域R2中之劃線區域R2內。

圖22(b)表示圖22(a)所示之上晶圓20、及該上晶圓20下之下晶圓10。於圖22(b)中，膜13包括絕緣膜13a及絕緣膜13b，膜23包括絕緣膜23a、絕緣膜23b、金屬膜23c、及積層膜23d。積層膜23d例如包括三維半導體記憶體之字元線或選擇閘極。金屬膜23c係例如作為積層膜23d用配線層而被形成。本實施方式之金屬膜23c及積層膜23d，僅形成於晶片區域R1及劃線區域R2中之晶片區域R1內。

圖22(b)進一步表示自出射部P2入射至劃線區域R2之雷射L2、及自出射部P2入射至晶片區域R1之雷射L2(為了區別，以「L2'」表示)。一般而言，金屬膜23c具有反射雷射L2之性質。由此，入射至晶片區域R1之雷射L2即雷射L2'被金屬膜23c反射，不到達膜13與膜23之界面。此為圖22(a)所示之接合層25未形成於晶片區域R1內之理由。

於圖22(a)中，接合層25未形成於晶片區域R1內，因此，上晶圓20與下晶圓10之間之利用接合層25所得之接合強度可能不充分。然而，根據驗證，即便於接合層25僅形成於劃線區域R2內之情形時，亦可充分確保上晶圓20與下晶圓10之間之利用接合層25所得之接合強度。由此，本實施方式之接合層25可形成為具有圖22(a)所示之形狀。再者，於欲提高利用接合層25所得之接合強度之情形時，可以包括上述接合層25b之方式形成接合層25，亦可利用圖18(b)所示之接合部5以具有一定程度之寬度之方式形成接合層25。再者，圖22(a)所示之接合部25與圖18(a)所示之接合層25同樣地，形成為具有一定程度之寬度。

同樣，根據驗證，即便於改質層24僅形成於劃線區域R2內之情形時，亦可進行圖5(a)及圖5(b)所示之步驟。由此，本實施方式之改質層24可形成為具有圖22(a)所示之形狀。

如以上般，於本實施方式中，於晶圓W內形成改質層24及接合層25，利用改質層24及接合層25自晶圓W去除上晶圓20之外周部20b。由此，根據本實施方式，能夠對晶圓W良好地進行加工，例如可使外周部20b未形成大量粉末而去除外周部20b，等。

以上，就一些實施方式進行了說明，然而，該等實施方式僅作為示例提出，並未意欲限定發明之範圍。本說明書中說明之新穎之裝置及方法可藉由其他各種形態實施。又，關於本說明書中說明之裝置及方法之形態，於不脫離發明之主旨之範圍內，可進行各種省略、替換、變更。所附申請專利範圍及與其均等之範圍應包括包含於發明之範圍或主旨內之此種形態或變化例。

[相關申請] 本申請享受以日本專利申請2021-036524號(申請日：2021年3月8日)為基礎申請之優先權。本申請藉由參照該基礎申請而包括基礎申請之全部內容。

1:載置部 1a:裝載埠 2:搬送部 2a:搬送機器人 3:檢測部 4:改質部 4a:工作盤 5:接合部 5a:工作盤 5b:旋轉軸 5c:棒狀構件 6:去除部 7:控制部 10:下晶圓 11:半導體晶圓 12:膜 13:膜 13a:絕緣膜 13b:絕緣膜 20:上晶圓 20a:中央部 20b:外周部 20c:邊角材料 21:半導體晶圓 22:膜 23:膜 23a:絕緣膜 23b:絕緣膜 23c:金屬膜 23d:積層膜 24:改質層 25:接合層 25a:接合層 25b:接合層 25c:接合層 25d:接合層 25e:接合層 26:接合層 31:光源 32:遮罩 32a:外側遮光部 32b:透光部 32c:內側遮光部 33:遮光構件 34:旋轉軸 35:遮光構件 A1:箭頭 A2:箭頭 C:中心 L1:雷射 L2:雷射 L2':雷射 P1:出射部 P2:出射部 P3:刀片 P4:研磨機 P5:CMP裝置 P6:刀片 R1:晶片區域 R2:劃線區域 S:空間 T1:修整部分 T2:修整部分 W:晶圓

圖1係表示第1實施方式之半導體製造裝置之構造之俯視圖。圖2(a)、(b)係表示第1實施方式之半導體裝置之製造方法之剖視圖及俯視圖(1/7)。圖3(a)、(b)係表示第1實施方式之半導體裝置之製造方法之剖視圖及俯視圖(2/7)。圖4(a)、(b)係表示第1實施方式之半導體裝置之製造方法之剖視圖及俯視圖(3/7)。圖5(a)、(b)係表示第1實施方式之半導體裝置之製造方法之剖視圖及俯視圖(4/7)。圖6(a)、(b)係表示第1實施方式之半導體裝置之製造方法之剖視圖及俯視圖(5/7)。圖7(a)、(b)係表示第1實施方式之半導體裝置之製造方法之剖視圖及俯視圖(6/7)。圖8(a)、(b)係表示第1實施方式之半導體裝置之製造方法之剖視圖及俯視圖(7/7)。圖9(a)、(b)係表示第1比較例之半導體裝置之製造方法之剖視圖(1/3)。圖10(a)、(b)係表示第1比較例之半導體裝置之製造方法之剖視圖(2/3)。圖11(a)、(b)係表示第1比較例之半導體裝置之製造方法之剖視圖(3/3)。圖12(a)、(b)係表示第2比較例之半導體裝置之製造方法之剖視圖(1/2)。圖13(a)、(b)係表示第2比較例之半導體裝置之製造方法之剖視圖(2/2)。圖14(a)～(d)係用於說明第1實施方式之接合部之動作之立體圖。圖15係表示第1實施方式之接合部之構造之剖視圖。圖16(a)～(c)係表示第1實施方式之接合層之示例之俯視圖(1/2)。圖17(a)～(c)係表示第1實施方式之接合層之示例之俯視圖(2/2)。圖18(a)、(b)係用於說明第1實施方式之變化例之接合部之構造之俯視圖及立體圖。圖19(a)、(b)係表示第1實施方式之變化例之外側遮光部之示例之俯視圖。圖20(a)、(b)係表示第1實施方式之變化例之內側遮光部之示例之俯視圖。圖21(a)～(d)係表示第1實施方式之半導體裝置之製造方法之詳細內容之剖視圖。圖22(a)、(b)係表示第1實施方式之半導體裝置之製造方法之詳細內容之另一俯視圖及剖視圖。

1:載置部

1a:裝載埠

2:搬送部

2a:搬送機器人

3:檢測部

4:改質部

4a:工作盤

5:接合部

5a:工作盤

6:去除部

7:控制部

W:晶圓

Claims

一種半導體製造裝置，其包含：改質部，其對第1基板進行部分改質，於上述第1基板內之第1部分與第2部分之間形成改質層；接合部，其於上述第1部分與第2基板之間，形成將上述第1部分與上述第2基板接合之接合層；及去除部，其藉由將上述第1部分與上述第2部分分離，使上述第1部分殘存於上述第2基板之表面，並自上述第2基板之表面去除上述第2部分；其中上述接合層僅形成於上述第1及第2部分中之上述第1部分內。
如請求項1之半導體製造裝置，其中上述第2部分具有呈環狀包圍上述第1部分之形狀。
如請求項1之半導體製造裝置，其中上述改質部藉由使上述第1基板部分非晶化，而形成非晶層來作為上述改質層。
如請求項1之半導體製造裝置，其中上述改質部利用雷射對上述第1基板進行部分改質。
如請求項1之半導體製造裝置，其中上述接合層包括於上述第1基板之圓周方向上延伸之第1區域。
如請求項5之半導體製造裝置，其中上述接合層進而包括於上述第1基板之輻射方向上延伸之第2區域。
如請求項1之半導體製造裝置，其中上述接合部利用雷射形成上述接合層。
如請求項6之半導體製造裝置，其中上述接合部之上述雷射藉由被上述第1及第2基板吸收而產生熱，於上述第1及第2基板內利用上述熱引起脫水縮合，藉此形成上述接合層。
如請求項6之半導體製造裝置，其中上述接合部可使上述雷射照射於上述第1基板上之位置，於上述第1基板之輻射方向及圓周方向上移動。
如請求項9之半導體製造裝置，其中上述接合部包含：出射部，出射上述雷射；工作台，支持上述第1及第2基板；旋轉軸，使上述工作台旋轉；及移動部，使上述出射部於上述工作台之輻射方向上移動，上述移動部藉由使上述出射部移動，而使上述雷射照射於上述第1基板上之位置，於上述第1基板之輻射方向上移動，上述旋轉軸藉由使上述工作台旋轉，而使上述雷射照射於上述第1基板上之位置，於上述第1基板之圓周方向上移動。
如請求項9之半導體製造裝置，其中上述出射部包括出射上述雷射之第1及第2出射部，上述移動部使上述第1及第2出射部，相對於上述第1基板之中心對稱移動。
如請求項1之半導體製造裝置，其中上述接合部包含產生光之光源、及使上述光成形之遮罩，將利用上述遮罩成形之上述光，照射於上述第1基板與上述第2基板之間之所期望之區域，於上述特定區域形成上述接合層。
如請求項12之半導體製造裝置，其中上述遮罩包含第1遮光部、及呈環狀包圍上述第1遮光部之第2遮光部，將穿透上述第1遮光部與上述第2遮光部之間之透光部之上述光，照射於上述特定區域。
如請求項13之半導體製造裝置，其中上述遮罩可藉由使上述第1及第2遮光部中之至少一遮光部之形狀發生變化，而改變上述特定區域之形狀。
如請求項1之半導體製造裝置，其中上述去除部藉由於上述第1基板與上述第2基板之間插入插入構件並自上述第2基板剝離上述第2部分，而去除上述第2部分。
如請求項15之半導體製造裝置，其進而包含對自上述第2基板剝離之上述第2部分進行搬送之搬送機構。