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技術 薄膜化基板の貼り合わせ方法

出願人 エーファウ・グループ・エー・タルナー・ゲーエムベーハー
発明者 アンドレアスフェーキューラー
出願日 2014年12月18日 (4年7ヶ月経過) 出願番号 2016-525094
公開日 2018年2月1日 (1年5ヶ月経過) 公開番号 2018-503239
状態 特許登録済
技術分野 半導体装置の製造、組立て 半導体集積回路装置の内部配線 半導体装置の製造処理一般
主要キーワード クランプエレメント 磁性作用 最大使用温度 磁性フレーム コネクタエレメント 予備固定 基板スタック フュージョンボンディング
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年2月1日)のものです。
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図面 (8)

課題・解決手段

本発明は、第1の基板(4)及び/又は第2の基板(4′)が、貼り合わせの前に薄膜化されている/薄膜化される、第1の基板(4)を第2の基板(4′)と貼り合わせる方法に関する。この基板(4,4′)は、ウェハ半導体基板金属基板鉱物基板、殊にサファイア基板ガラス基板又はポリマー基板であることができる。第1の基板(4)及び/又は第2の基板(4′)を、薄膜化及び/又は貼り合わせのために、支持体(3,3′)の、殊に環状フレーム(2)を有する支持体(3,3′)の支持体面(3o,3o′)に固定する。第1の基板(4)及び第2の基板(4′)を、貼り合わせの前に、これらの基板(4,4′)の対応するアライメントマークに基づいて互いにアライメントし、引き続き、殊に磁気的に、予備固定する。基板固定部材は、それぞれの1つの基板(4,4′)を固定するためのそれぞれ1つの基板固定面(9)と、基板固定部材を相互に固定するための、この基板固定面(9)を取り囲むそれぞれ1つの支持体固定面(8)又は支持体固定領域を有し、ここで、殊にこの支持体固定面(8)又は支持体固定領域は、磁化されているか若しくは磁化可能であり、又はこれとは別に基板固定部材は、接着剤クランプコネクタシステム又は静電気により相互に固定可能である。

概要

背景

概要

本発明は、第1の基板(4)及び/又は第2の基板(4′)が、貼り合わせの前に薄膜化されている/薄膜化される、第1の基板(4)を第2の基板(4′)と貼り合わせる方法に関する。この基板(4,4′)は、ウェハ半導体基板金属基板鉱物基板、殊にサファイア基板ガラス基板又はポリマー基板であることができる。第1の基板(4)及び/又は第2の基板(4′)を、薄膜化及び/又は貼り合わせのために、支持体(3,3′)の、殊に環状フレーム(2)を有する支持体(3,3′)の支持体面(3o,3o′)に固定する。第1の基板(4)及び第2の基板(4′)を、貼り合わせの前に、これらの基板(4,4′)の対応するアライメントマークに基づいて互いにアライメントし、引き続き、殊に磁気的に、予備固定する。基板固定部材は、それぞれの1つの基板(4,4′)を固定するためのそれぞれ1つの基板固定面(9)と、基板固定部材を相互に固定するための、この基板固定面(9)を取り囲むそれぞれ1つの支持体固定面(8)又は支持体固定領域を有し、ここで、殊にこの支持体固定面(8)又は支持体固定領域は、磁化されているか若しくは磁化可能であり、又はこれとは別に基板固定部材は、接着剤クランプコネクタシステム又は静電気により相互に固定可能である。

目的

本発明の基礎となる課題は、上述の問題を少なくとも部分的に解消する、好ましくは大部分解消する方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

第1の基板(4)及び/又は第2の基板(4′)が、貼り合わせの前に薄膜化されている/薄膜化されることを特徴とする、第1の基板(4)を第2の基板(4′)と貼り合わせる方法。

請求項2

第1の基板(4)及び/又は第2の基板(4′)は、1000μm未満、殊に500μm未満、好ましくは100μm未満、更に特に50μm未満、最も好ましくは30μm未満の厚さに薄膜化されている/薄膜化される、請求項1に記載の方法。

請求項3

第1の基板(4)及び/又は第2の基板(4′)を、薄膜化及び/又は貼り合わせのために、支持体(3,3′)の、特に環状フレーム(2)を備えた支持体(3,3′)の支持体面(3o,3o′)に固定されている/固定される、請求項1又は2に記載の方法。

請求項4

第1の基板(4)及び第2の基板(4′)は、殊に、少なくとも、貼り合わせ面に対して平行のそれぞれの断面に関して、好ましくは全く同一形状である及び/又は類似の形状寸法を有する、請求項1から3までのいずれか1項に記載の方法。

請求項5

第1の基板(4)及び第2の基板(4′)は、貼り合わせの前に、前記基板の対応するアライメントマークに基づいて、殊に、100μmより良好な、好ましくは50μmより良好な、更に特に1μmより良好な、最も好ましくは500nmより良好な、更に最も好ましくは50nmより良好なアライメント精度で互いにアライメントされ、引き続き、殊に磁気的に、予備固定する、請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法。

請求項6

基板固定部材は、それぞれの1つの基板(4,4′)を固定するためのそれぞれ1つの基板固定面(9)と、前記基板固定部材を相互に固定するための、前記基板固定面(9)を取り囲むそれぞれ1つの支持体固定面(8)又は支持体固定領域とを有する、請求項1から5までのいずれか1項に記載の方法。

請求項7

前記支持体固定面(8)又は支持体固定領域は、磁化されているか又は磁化可能である、請求項6に記載の方法。

技術分野

0001

本発明は、請求項1に記載の貼り合わせ方法に関する。

0002

半導体工業では、基板を相互に、いわゆる貼り合わせプロセスによって、持続的に又は一時的に結合する。

0003

貼り合わせプロセスによって、例えば異なる機能性ユニットを備えた基板、例えばメモリチップを備えた基板とマイクロコントローラを備えた基板とを相互に積層することができる。異なる特性を備えた複数の基板の積層及び持続的な固定により、複合的な特性を備えた基板スタックが得られる。このようにして生じた基板スタックは、数百マイクロメートルの厚さを有する。

0004

しかしながら、貼り合わせ技術は、基板及び/又は基板スタックの一時的な固定のためにも使用することができる。この場合、この製品基板は、接着剤によって支持体基板に、加圧及び/又は加熱しながら固定される。製品基板の加工後に、この製品基板は再び支持体基板から取り外される。

0005

先行技術における最大の問題は、複数の極端に薄い基板のアライメント及び持続的な固定にある。この種の薄い基板の積層により、基板スタック、いわゆる「マルチスタック(multi-stack)」が製造される。薄い基板の困難でかつ面倒な取り扱いを避けるために、所定の標準厚さを有する基板に対するアライメントプロセス及び貼り合わせプロセスが行われる。第2の基板を第1の基板に貼り合わせた後に、第2の基板の裏面薄膜化を行う。この裏面薄膜化によって、厚かった基板から薄い基板を製造する。この裏面薄膜化された第2の基板上に、場合により、更なる第3の厚い基板を貼り合わせ、この基板の厚さを更なる裏面薄膜化プロセスで薄くする。この理論的に任意に何度も繰り返されるこのプロセスによって、任意の機能の基板スタックを製造できる。

0006

技術的問題は、持続的な貼り合わせは逆行して行うことができないため、誤ったアライメント及び/又は損傷の場合に、これまで構築した基板スタックの全体が使用できなくなる点にある。複数の基板からなる基板スタックは、数万ユーロの値段であることもある。

0007

従って、本発明の基礎となる課題は、上述の問題を少なくとも部分的に解消する、好ましくは大部分解消する方法を提供することである。更に、本発明の課題は、低コストで、特にできる限り欠陥品が生じない貼り合わせ製造を可能にすることである。

0008

この課題は、請求項1の特徴部により解決される。本発明の好ましい実施形態は、従属請求項に記載されている。明細書、特許請求の範囲及び/又は図面に記載された特徴の少なくとも2つからなる全ての組み合わせも、本発明の範囲に含まれる。値の範囲が記載されている場合には、記載された境界の内側にある値も限界値として開示されているものとし、かつ任意の組み合わせも請求できるものとする。

0009

本願発明の基本思想は、貼り合わされる基板の少なくとも1つ、好ましくは全てを、今まで実地に反して、特に持続的な貼り合わせの前に、裏面薄膜化することである。

0010

従って、本発明は、特に既に薄膜化された基板を貼り合わせる方法に関する。この場合、本発明は、好ましくは、薄膜化基板、好ましくはウェハを、支持体、特にフレーム張設されたシート基板固定部材)に固定し、この状態で輸送し、アライメントしかつ貼り合わせるという思想に基づく。従って、この基板は、輸送及び/又はアライメント及び/又は貼り合わせ工程の間に、好ましくは所定の厚さに薄膜化されている。特別な本発明による実施態様の場合に、厚い基板を支持体に固定し、(好ましくは)アライメントの直前に又は貼り合わせの直前に初めて裏面薄膜化するため、所定の区間にわたり厚い基板の輸送が可能である。以後簡素化のために、この基板は全ての時点で既に薄膜化されていることを前提とし、たとえそうであったとしても、これは明確に他の状態をも記述しているものとする。

0011

好ましい実施態様の場合に、薄膜化基板を薄膜化されていない基板に、又は、更に好ましくは、基板スタックに貼り合わせることができる。欠陥のある基板スタックを更に適切に避けるために、本発明の場合には、薄膜化基板だけを互いに貼り合わせることができる。

0012

本発明の好ましい実施態様によると、第1の基板及び/又は第2の基板を、1000μm未満、特に500μm未満、好ましくは100μm未満、更に好ましくは50μm未満、最も好ましくは30μm未満の厚さに薄膜化する。

0013

本発明の実施形態の場合に、第1の基板及び/又は第2の基板は、薄膜化及び/又は貼り合わせのために、支持体の、特に環状フレームを備えた支持体の支持体面上に固定されている/固定されることが予定される。特に、この支持体を使用する場合には、薄膜化及び貼り合わせのために、支持体の交換を省くことができるので、薄い基板は常に支持されていて、従って、損傷を、特に薄膜化後の損傷を避けることができる。

0014

好ましくは、本発明の一実施態様の場合に、第1の基板及び/又は第2の基板は、特に、少なくとも、貼り合わせ面に対して平行の、第1の基板及び/又は第2の基板のそれぞれ1つの断面に関して、好ましくは全く同一形状である及び/又は類似の形状寸法を有することが予定されている。特に、本発明は、ウェハ−ツー−ウェハ(Wafer-to-Wafer)法(W2W)として利用され、これにより加工速度及びスループットについての利点が生じる。

0015

第1の基板及び第2の基板を、貼り合わせの前に、基板の対応するアライメントマークによって、特に、100μmより良好な、好ましくは50μmより良好な、更に好ましくは1μmより良好な、最も好ましくは500nmより良好な、更に最も好ましくは200nmより良好なアライメント精度で互いにアライメントし、引き続き、特に磁気的に予備固定する場合に、支持体相互のアライメントの影響を実際に解消することができる。

0016

ただし、複数の小さな第2の基板を1つの支持体上に、特に規則的に配置し、かつ、これらを同時に1つの第1の基板に貼り合わせるために、特に裏面薄膜化することも考えられる。それにより、本発明によるダイ−ツー−ウェハ(Die-to-Wafer)法(D2W)が達成され、この場合、小さな基板は、半導体工業の専門用語では、以後、チップ英語:die)といわれるが、この小さな基板は、必ずしもチップである必要はなく、つまり必ずしも電気的な機能性を有する必要もない。これらの小さな基板は、特に貼り合わせの前に本発明の場合に裏面薄膜化される。

0017

本発明による特別な第3の実施態様の場合には、それどころか、複数の小さな基板を複数の小さな基板に同時に貼り合わせすることも可能であり、これはチップ−ツー−チップ(chip-to-chip)(C2C)法に相当する。これらの小さな基板は、特に貼り合わせの前に本発明の場合に裏面薄膜化される。

0018

以後簡素化のために、専ら、本発明の場合に取り扱われる2つの大きな、特に形状が一致する基板について述べる。

0019

好ましくは、本発明の場合に、薄膜化基板を直接貼り合わせることができる。更に好ましくは、輸送及び/又はアライメント及び/又は貼り合わせの前に1つ以上の次の処理工程が実施される:
研削及び/又は
ポリシング及び/又は
エッチング及び/又は
ダイシング(英語:Dicen)
洗浄
被覆、特に
物理的方法による、特に
PV
化学的方法による、特に
CVD、PE−CVD
機能性付与、特に電子構造の作製及び/又は特に
レジスト被覆
リソグラフィー
エンボス加工
現像
試験

0020

好ましくは、無欠陥の(つまり上述の工程後に試験して)薄膜化基板だけが、新たに貼り合わせるべき基板スタックの一部となる。欠陥を有する薄膜化基板、特に大部分の、又はそれどころか全ての機能性ユニットが機能しない、機能性付与された薄膜化基板は、このプロセスラインから取り除くことができる。それにより、全体の基板スタックが損傷する確率は著しく低下する。本発明によるプロセスによって、基板スタックの損傷は、アライメント工程及び/又は貼り合わせ工程の場合にむしろ多く生じる。もちろんこの両方の工程は、先行技術の場合にも基板スタックを製造するために使用され、従って、この貼り合わせの後の付加的なプロセス工程はない。

0021

特に、本発明の場合に、特に、基板固定部材の支持体に薄膜化基板を固定するために構成された基板固定部材が予定される。

0022

基板の種類
本発明の場合に、慣用の全ての基板タイプが適していて、特にウェハが適している。この基板は、全ての任意の形状を有することができるが、好ましくは円形である。基板の直径は、特に工業的に規格化されている。ウェハについては、工業的に通常の直径、1インチ、2インチ、3インチ、4インチ、5インチ、6インチ、8インチ、12インチ及び18インチである。特に、本発明による方法は、長方形の基板、特にガラス基板又はサファイア基板の加工のためにも有望である。

0023

基板は、半導体基板金属基板セラミック基板鉱物基板、特にサファイア基板、ガラス基板又はポリマー基板であることができる。セラミック基板又は鉱物基板の場合に、好ましくはサファイア基板が使用される。

0024

本発明の場合に、薄膜化基板の固定又は、複数の既に互いにアライメントされかつ相互に貼り合わせられた薄膜化基板から構成されている基板スタックの固定が可能である。従って、以後、基板は、基板スタックと同義であるとも解釈される。

0025

基板固定部材
本発明の一実施形態の場合に、基板固定部材は、フレーム(英語で:frame)と、支持体として、このフレームに張設された弾性シート(英語で:tape)とからなる。

0026

このシートは、特に粘着性の、基板固定面を形成し、この基板固定面に基板を固定可能である。このシートは固定エレメントである。フレームは、基板固定部材を第2の、特に対応する基板固定部材に固定するために、支持体固定面、特に磁性作用する支持体固定面(支持体固定領域)を形成する。

0027

従って、第1の好ましい実施態様の場合に、これらの基板固定部材は、磁気的に相互に固定可能である。従って、好ましくは、このフレームは磁性を有するか又は磁化可能である。フレームの磁束密度は、特に10-5T超、好ましくは10-4T超、更に好ましくは10-3T、最も好ましくは10-1T、更に最も好ましくは1T超である。

0028

好ましくは、相互に付着する2つの磁性フレームにより、基板の接触面で生じる圧力は、10-5N/m2超、好ましくは10-3N/m2超、更に好ましくは1N/m2超、最も好ましくは101N/m2、更に最も好ましくは103N/m2である。

0029

本発明による第2の実施態様の場合に、基板固定部材は、特に外側から、クランプによって相互に固定可能である。

0030

本発明による第3の実施態様の場合に、基板固定部材は、コネクタシステムによって相互に固定可能である。このコネクタシステムは、好ましくは、全体の円周に沿って、コネクタエレメントと、対峙する基板固定部材のコネクタエレメントを収容するために利用される凹所とが交互に配置されるように構成される。

0031

本発明による第4の実施態様の場合に、基板固定部材は、静電気的に相互に固定可能である。この場合、複数の相応するプレートが存在し、これらの対応するプレートは電位を付与することができ、かつ、これらの相応するプレートは、基板固定部材に沿って均一に分布している。これらのプレートは、好ましくは、残りの基板固定部材から絶縁されている。

0032

本発明の一実施形態の場合に、基板固定部材は、強固な基体を有し、この基体は、基体の平坦な基板固定面に基板を固定するために固定エレメントを、特に制御可能な固定エレメントを有する。更に、基板固定部材は、上述の本発明の実施態様に従って相互に固定することができる。

0033

一実施形態の場合に、基板固定部材は磁気的に相互に固定可能である。従って、この基体は、その基板固定面で特に磁性を有するか又は磁化可能である。基体の磁束密度は、特に支持体固定領域内で、特に10-5T超、好ましくは10-4T超、更に好ましくは10-3T超、最も好ましくは10-1T超、更に最も好ましくは1T超である。

0034

好ましくは、磁気的に相互に付着する2つの基板固定部材により、基板の接触面で生じる圧力は、10-5N/m2超、好ましくは10-3N/m2超、更に好ましくは1N/m2超、最も好ましくは103N/m2超、更に最も好ましくは103N/m2超である。

0035

2つの所属する基体、フレーム及び/又は基板固定部材の間の、支持体固定面又は支持体固定領域での付着のための、基体、フレーム及び/又は基板固定部材を固定する特性、特に磁気特性は、好ましくは、次に挙げる、基板を固定するための固定エレメントの固定特性とは無関係である。

0036

本発明による第1の実施態様によると、固定エレメントは、少なくとも1つの粘着性の面である。この粘着性の面は、好ましくは、電気的及び/又は磁気的に切り替え可能であるので、粘着性が高い状態と、粘着性が低い状態との間で、特に制御装置によって切り替えることができる。

0037

本発明による第2の実施態様の場合に、固定エレメントは、基板固定面での少なくとも1つの真空固定部である。この真空固定部は、好ましくは、支持体面に貫通する複数の真空導管からなる。この真空導管は、好ましくは、基板固定部材又は支持体中に存在する真空室と連結している。この真空室は、弁によって流体力学的に周囲環境から分離可能導管によって、好ましくは制御装置によって閉鎖することができる。これにより、本発明の場合に、基板、特に裏面薄膜化された基板を、支持体面に、真空の印加によって固定しかつ真空引き工程の間に弁を閉鎖することが可能である。それにより、真空導管及び真空室内に任意の負圧が生じる。従って、外側から作用する常圧は、支持体中の負圧領域との関連で正圧であり、こうして基板を支持体に固定する。

0038

本発明による第3の実施態様の場合に、固定エレメントは少なくとも1つの静電気固定部である。この静電気的固定部は、特に複数の、特別に成形された、互いに整列しかつ位置決めされた電極からなり、この電極に電線を通して所定の電位を設定することができる。生じた電荷分離によって、固定されるべき基板の導電性領域内で電荷分離、特に静電誘導を生じさせることができ、この静電誘導が基板固定面に接する支持体と基板との間で静電気的引き合いを生じさせる。この静電気的引き合いは、特に制御装置によって制御可能である。

0039

本発明による第4の実施態様の場合に、固定エレメントは、少なくとも1つの磁気的固定部である。この磁気的固定部は、好ましくは切り替え可能であり、特に基体の永久磁気とは区別される。切り替え可能な磁気的固定部は、好ましくは、電流によって、基板を基板固定面に固定するための磁場を形成する磁気コイルである。従って、固定されるべき基板は少なくとも部分的に磁性特性を有する。

0040

本発明による第5の実施態様の場合に、固定エレメントは少なくとも1つの機械的固定部である。この機械的固定部は、特にクランプエレメントからなる。このクランプエレメントは、貼り合わせるべき基板面に沿って基板を固定する。このクランプエレメントは、本発明によるアライメントプロセスの間に、更にそれどころか両方の基板を相互に近接する間にも、固定位置に残留することができる。このクランプエレメントは、基板の接触の直前、接触の間又はそれどころか接触の直後に除去することができる。

0041

この基板固定部材は、つまり好ましくは、基板固定面と、この基板固定面を取り囲む支持体固定面(又は支持体固定領域)を有する。

0042

この基板を、基板固定部材に固定する前及び/又は固定した後に裏面薄膜化することができる。基板固定部材に固定する前の基板を裏面薄膜化する場合、この基板固定部材は汚染されない。しかしながら、次いで、裏面薄膜化された基板を基板固定部材に移さなければならない。基板を基板固定部材に固定した後に裏面薄膜化する場合、この基板固定部材を好ましくは裏面薄膜化の後に洗浄する。しかしながら、裏面薄膜化すべき基板を即座に固定することにより、安定性の利点が生じる。更に、裏面薄膜化された基板を本発明による基板固定部材に移す必要はない。

0043

プロセス
本発明によるプロセスの第1の実施態様によると、貼り合わせるべき2つの薄膜化基板は、本発明による第1の固定部によって、まず基板の接触面が接触しないか又は一時的に結合(プレボンド)しないように相互に間隔を開けて配置する。その後、この基板を、特に基板固定部材の対峙する、対応する基板固定面にそれぞれ固定する。

0044

第1のプロセス工程で、基板のアライメントマークに基づいて、互いに2つの基板のアライメントを行う。本発明による基板固定部材に固定された基板を、その基板のアライメントマークによってアライメントするにもかかわらず、この基板固定部材がそれぞれの基板種類と同一にアライメントされていない限り、本発明による基板固定部材の相互の全く完全なアライメントを行うことはできない。このアライメントは、例えば、US 6,214,692 B1、PCT/EP 2013/075831又はPCT/EP 2013/062473に記載の装置の一つを用いて行うことができる。複数の小さな基板を大きな基板に対してアライメントする場合又は複数の小さな基板を複数の小さな基板に対してアライメントする場合、このアライメントプロセスは、基板固定部材の最適なアライメント、ひいてはその上にある小さな基板の最適なアライメントを誤差最小化によって行う誤差最小化プロセスの影響下に置くことができる。この種のプロセスは、文献WO 2013/182236 A1に記載されている。

0045

特に、後続の加工は、配向角が、対応する2つの基板固定部材の法線を中心としてそれぞれ、特に5°未満、最も好ましくは1°未満、更に好ましくは0.1°未満、最も好ましくは0.01°未満、更に最も好ましくは0.0001°未満であり及び/又は対応する2つの基板固定部材の相互の並進方向のずれは、特に5mm未満、好ましくは1mm未満、更に好ましくは100μm未満、最も好ましくは1μm未満、更に最も好ましくは100nm未満である場合に行う。上述の値は、試験装置によって測定することができる。

0046

本発明による第2のプロセス工程の場合に、本発明による基板固定部材を相互に近接させる。この近接の際に、任意に、基板相互の又は他の印に対するアライメントマーク及び/又は特徴的な印を連続的に検査することができるので、近接期間の間の基板の位置の連続的な点検を行うことができる。それにより、近接期間の間に両方の基板の相互のずれが起こらないことが保証される。このプロセス工程の最後に、基板固定部材の、特に磁性基板固定部材の表面、ここでフレームは、支持体固定面が接触する。このフレームは相互に固定される。この固定は、好ましくは、両方のフレームの少なくとも一方の磁化、特に固有の磁化によって、少なくとも支持体固定面で行う。しかしながら、支持体固定面の少なくとも一方に施された接着剤による固定も考えられる。他に考えられる固定方法は、外側に取り付けられるクランプエレメントを用いたクランプである。

0047

本発明による第3のプロセス工程の場合に、支持体上の基板固定面に固定された両方の基板を相互に近接することによりにプリボンド又は貼り合わせ工程を行う。両方の基板の近接による貼り合わせ工程は、特に近接するための手段によっても、特に中心に配置された加圧装置によって、特にロッドによって、本発明による基板固定部材の背面側から行うことができる。近接のためのこの種の手段、及び特に基板固定部材の支持のために適したサンプルホルダは、文献PCT/EP 2011/064353に詳細に記載されている。

0048

この実施態様の場合に、この近接を、支持体の変形、特にフレームに張設されたシートの変形によって行う。このシートは、中心に配置された加圧装置又はローラによって、シートの、基板とは反対側から変形させることができる。文献WO 2014037044 A1には、ローラを用いる装置が記載されていて、このローラによってエンボシングを行うことができる。当業者は、文献WO 2014037044 A1の装置から、本発明による基板固定部材、特にシートの対応する線形負荷を作り出し、それにより相応する接触工程及び/又は貼り合わせ工程を行う装置を作製することができる。特に、本発明による実施態様の場合に、両方の基板の一方を支持体の変形によって第2の、特に平坦に保持された基板に対して近接されることだけが、目的の達成に有用である。特に、中心負荷、殊にピン(英語:pin)を用いた中心負荷が、自動的に伝播する結合波(Bondwelle)を生じさせるために考慮することができる。この本発明による実施態様の場合には、特に、フュージョンボンディング工程によって互いに結合される基板のプリボンド又は貼り合わせのために適している。

0049

本発明によるプロセスの第2の実施態様の場合に、両方の基板を、上述の第2の基板固定部材を用いて相互に固定する。

0050

第1のプロセス工程で、基板のアライメントマークに基づいて2つの基板のアライメントを相互に行う。このプロセスの第1の実施態様について上述したことは、特にこの第2の実施態様についても通用する。第1の実施態様において、シートが機械的負荷及び/又は熱的負荷によりゆがむ場合に、基板の固定後に、フレームに対して基板のずれが生じることがあるが、第2の実施態様の場合にこのずれは実際に排除される。

0051

第2のプロセス工程は、第1の実施態様と同様に行うが、ここで、基板固定部材の固定は、(支持体固定面を直接接触させる代わりに)、好ましくは支持体固定領域に、特に互いに間隔を置いて好ましくは磁気的に行う。

0052

この両方の基板を相互にプレボンドによって予備固定するのが好ましい場合に、本発明では、両方の基板に、付加的な、特に全面的及び均一な圧力荷重をかけるために、熱処理の前及び/又は熱処理の間に付加的な全面の貼り合わせを実施することを予定することができる。この加えられる力は、この場合、特に100N超、好ましくは1kN超、更に好ましくは10kN超、最も好ましくは100kN超、更に最も好ましくは1000kN超である。この圧力は、加えられる力を、貼り合わせられる基板の面積割り算することにより算出される。200mmの円形基板に作用する圧力は、1Nの圧力荷重の際に、従って、約3.2Pa barであり、10kNの圧力荷重の際に、約320000Paである。

0053

この基板固定部材は、サンプルホルダ及び/又はロボットによって取り扱うことができ、かつ異なるプロセス及びステーション間を輸送することができる。

0054

熱処理
基板固定部材の本発明による全ての実施態様は、好ましくは、特に貼り合わせのために、熱処理プロセスを克服するために適している。第1の実施態様は、確かに、特に支持体がシートである場合に、支持体又は基板固定部材の最大使用温度により制限されることがある。

0055

持続的な結合(permanenter Bond)を生じさせるために、基板を熱処理することができる。この持続的な結合の結合力は、特に、1.0J/m2超、好ましくは1.5J/m2超、更に好ましくは2.0J/m2超、最も好ましくは2.5J/m2以上である。ここで、本発明の場合に、複数の基板が本発明による基板固定部材上に存在する場合が好ましい。それにより、つまり、基板固定部材を1つの量産プロセス(英語:batch process)で加熱することが可能になる。この加熱は、好ましくは連続炉中で行う。別の実施態様の場合に、熱処理は、一列のモジュールからなるクラスタのモジュールの形で行う。本発明の場合に、ホットプレート上での貼り合わせも考慮できる。この種の熱処理プロセスの場合に使用される温度は、特に700℃未満、好ましくは500℃未満、更に好ましくは300℃未満、最も好ましくは100℃未満、更に最も好ましくは50℃未満である。固定された基板が特別に準備された表面を有する特別な場合に、これらの基板は、室温での接触の際に既に、付加的な熱処理がもはや必要ないほど互いに強固に貼り合わせることができる。

0056

本発明による基板固定部材が強磁性材料を有する場合、本発明による基板固定部材の磁性特性を失わないために、好ましくはキュリー温度を上回らない。

0057

しかしながら、本発明による他の実施態様の場合に、キュリー温度を越える場合の本発明による基板固定部材の強磁性消失がまさに、本発明の他の観点を示すこともできる。2つの基板間の持続的な結合の結合力が、その最大値の所定の温度を超えて初めて達成する場合及びこの温度が少なくともキュリー温度付近にある場合、キュリー温度を越える更なる加熱によって、強磁性の消失による基板固定部材の自動的分離を行うことができる。好ましくは、本発明による基板ホルダを、キュリー温度を再び下回り、それにより強磁性が戻る前に分離するか、又は少なくとも他の分離エレメントによって、キュリー温度を下回る際に少なくとももはや相互に結合しないように又は少なくとも容易に分離できるように、互いに分離する。この種の自動分離工程は、特に完全自動化のバッチプロセスの場合に有利である。

0058

本発明の他の利点、特徴及び詳細は、好ましい実施例の次の記載並びに図面により明らかにされ、これらをそれぞれ略図で示す:

図面の簡単な説明

0059

本発明による装置の第1の実施態様の、寸法通りではない略示断面図を示す。
本発明による装置の第2の実施態様の、寸法通りではない略示断面図を示す。
本発明によるプロセスの第1の実施態様の第1のプロセス工程の、寸法通りでない略示断面図を示す。
第1の実施態様の第2のプロセス工程の、寸法通りでない略示断面図を示す。
第1の実施態様の第3のプロセス工程の、寸法通りでない略示断面図を示す。
本発明によるプロセスの第2の実施態様の第1のプロセス工程の、寸法通りでない略示断面図を示す。
第2の実施態様の第2のプロセス工程の、寸法通りでない略示断面図を示す。

0060

図面中で、同じ部材又は同じ機能を有する部材は、同じ符号が付けられている。

0061

図1aによる第1の実施態様は、フレーム2と、このフレーム2に張設された支持体3(ここでは弾性シート)とから形成された基板固定部材1である。この張設された支持体3は極めて薄いが、支持されていない状態では曲がらず、従って、シートとして解釈せずにプレートであると考慮できる。この支持体3は、次いで特にその支持体面3oから荷重によって弾性的に変形することができる。基板固定部材1は、支持体面3oに基板固定面9(又は基板固定領域)及びこの基板固定面9を取り囲む、特に環状の支持体固定面8(又は支持体固定領域)を有する。

0062

フレーム2と支持体3とは、一緒に、特に薄膜化された第1の基板4を収容するための、収容領域を形成し、ここで、第1の基板4の、支持体3に対して反対側は、支持体固定面8よりも、好ましくは後退している。

0063

この裏面薄膜化された第1の基板4は、フレーム2に張設された支持体3(ここでは弾性シート)の基板固定面9(ここではシート面)に固定される。この支持体面3oは、第1の基板4の固定のため、及び支持体3のフレーム2への固定のために粘着性である。

0064

図1bによる実施態様の場合に、特に一体型の基板固定部材1′が示されている。この基板固定部材1′は、支持体面3o′を備えた剛性の支持体3′を有し、この基板固定部材1′は、固定エレメント5として真空固定部を有する。

0065

この固定エレメント5は、(図示されたように)真空通路を有していてもよいが、その代わりに静電気固定部、磁気固定部、粘着面又は機械的クランプを有していてもよい。特に、この固定エレメント5は、支持体3′の輸送の際でも、長距離/長時間にわたって機能する。第1の基板4の固定のために真空を用いる場合、真空室及び/又は真空通路内の真空は弁6の閉鎖によって維持することができる。本発明による他の固定部材の場合に、この弁6は、一般に制御ユニットと解釈することができ、この制御ユニットは制御装置によって制御される。この代わりに、静電気固定部及び/又は磁気固定部の場合には、電流用導線であることも考えられる。

0066

薄膜化された第1の基板4の層厚は、第1の基板4の損傷を避けるために本発明による支持体3,3′による第1の基板4の安定化が好ましいほど薄い。

0067

第1の基板について上述のことが、第2の基板4′又は更なる基板についても、これらが同一に構成されている限り当てはまる。第2の基板又は更なる基板にとって、上述の基板固定部材1,1′の組み合わせを使用することもできる。

0068

次の図中で、本発明によるプロセスを2つの実施例を用いて説明し、ここで、貼り合わせられる基板(第1の基板、第2の基板及び場合による更なる基板)及び基板固定部材は、それぞれ同一に構成されている。本発明の場合に、第1の基板4及び第2の基板4′又は更なる基板にとって、多様な基板固定部材及び/又は多様な基板を使用することも考えられる。

0069

図2aは、アライメント工程を示し、この場合、2つの基板4,4′は、基板固定部材1の、対峙して配置された支持体3にそれぞれ固定されていて、かつ相互にアライメントされる。このアライメントは、好ましくは、図示されていないアライメント装置(英語:aligner)によって行う。このアライメントは、自体公知の様式で、好ましくは基板4,4′の基板面4o,4o′の対応するアライメントマーク間で行う。

0070

基板4,4′のアライメントマークについてアライメントを行う場合に、基板固定部材1を互いにずらすことができる。このずらし動作は、確かに通常では僅かであり、かつ省略できる。特に、このずらし動作は,本発明の場合に、5mm未満、好ましくは1mm未満、更に好ましくは100μm未満、最も好ましくは10μm未満、更に最も好ましくは1μm未満である。この場合、対応する支持体固定領域又は支持体固定面8は、基板固定部材1を相互に固定するために十分な力の伝達が可能となるように対峙していることが重要である。

0071

図2bは、接触工程を示し、この場合、両方のフレーム2の表面2o(支持体固定面8)が互いに接触する。この両方のフレーム2は、特に、固有の磁力磁力線7によって示す)によって相互に接して直接固定される。基板面4oが表面2oを越えることも考えられる。この場合、基板面4oは表面2oの前に接触する。この表面2oは、これとは無関係に、特に磁力によって互いに閉じられる。

0072

図2cによる方法工程で、両方の基板4,4′の接触が行われる。この接触は、基板4,4′に反対方向の力を作用させる任意のエレメントによって、特に中心の放射対称加圧エレメント又はローラによって行うことができる。この力の作用によって、弾性の支持体3は対峙する支持体3の方向に伸びる。特に、図示されているように、両方の支持体3が相対して変形することも考えられる。基板面4oが表面2oよりも突出している場合には、このプロセス工程において、外側のフレーム2の接触を行う。この接触は、特に磁性フレームの場合に、もちろんその磁力による引き合いによって行う。

0073

図3aには、図1bによる基板固定部1′を用いる、図2aと同様のアライメント工程が示されている。

0074

図3bには、接触工程が示されていて、この場合、基板固定部材1′が接触する前に、両方の基板4,4′の基板面4o,4o′が互いに接触する。従って,この実施態様の場合には、基板固定部材1′は、接触しないで作業される。こうして形成された基板積層体は、特に支持体3′の固有の磁力によって固定される。

0075

本発明の場合に、両方の基板4,4′の少なくとも一方が、薄膜化基板4,4′である。従って、この貼り合わせ工程は、もはや、厚い形状安定性の基板の使用に限定されない。

0076

1,1′基板固定部材
2フレーム
2o 表面
3,3′支持体
3o,3o′支持体面
4,4′基板
4o,4o′ 基板面
5固定エレメント、特に真空固定部
6制御ユニット、特に弁
7磁力線
8 支持体固定領域/支持体固定面
9 基板固定面

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