JP2024510060A - 基板ホルダおよび接合のための基板ホルダを製造する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、基板ホルダ、接合装置、基板ホルダを製造する方法および接合する方法に関する。

Description

本発明は、基板ホルダ、接合装置、基板ホルダを製造する方法および基板を接合する方法、特にフュージョン接合またはハイブリッド接合する方法に関する。

従来技術においては多数の基板ホルダが存在する。特に、近年、固定された基板が表面全体にではなく部分的にのみ、特に隆起部上に載置される基板ホルダが構築されている。従来技術において、これらの隆起部は、ナブまたはピンと称されることもある。以降のテキストでは、「隆起部」という用語が使用される。これらの隆起部は、いくつかの種々異なる効果を有している。一方では、これらの隆起部は基板の裏面の汚染を最小限に抑えるはずである。基板ホルダと表面全体では接触せず、部分的にしか接触しない基板では、主に接触箇所においてのみ、汚れおよび汚染が見られる。固定要素を提供するために隆起部間の間隙を真空状態にすることが可能になること、または物理的な効果を得るためにこの間隙を流体、特にガスで満たすことが可能になることが、このような基板ホルダを使用する別の理由である。

一部の基板ホルダは、そのような隆起部が位置する種々異なる領域を相互に画定しているので、セグメント化された基板ホルダという言葉を用いることができる。このようなセグメントは、主にフライス加工によって製造される。隆起部は、たとえば、材料から削り出される。いくつかのこのようなセグメントを、好ましくは、個別に真空状態にする、かつ／または流体ですすぐことができる。特に、一部のセグメントは、真空状態を生成することによって、隆起部上に配置もしくは載置された基板を固定することができる。さらに、この場合には、他のセグメントを流体で満たすことができ、この際に過圧が各セグメントにおいて生成され、基板を所期のように曲げることができる。この場合、たとえば、凸状に曲げられた、もしくは外向きにアーチ形にされた基板が、有利には、別の基板と、目標に合わせて、湾曲領域において接触し、これによって接合され得る。接触を、たとえば、基板を別の基板上に落とすことによって行うことができる。２つの基板間のこの最初の接触点から、いわゆる接合波が伝播し、これによって２つの基板が接合波に沿って接合される。

従来技術における問題は、接合、特にフュージョン接合の際に、接合波が進むにつれて上側基板と下側基板とが、特に局所的に歪んで、正確な接合結果が得られないことである。上側基板が下側基板に対してずれている誤差を、ベクトルによって表すことができる。特に、この誤差は位置に関連する。すなわち、誤差の空間分布をベクトル場によって表すことができる。接合プロセス中に２つの基板が局所的にずれてしまうのには、いくつかの理由がある。その理由の１つは、接合波に付随して生じる、連続する弾性波の伝播である。もう１つの理由は、接触後に上側基板と下側基板とが振動することである。さらに、このような特に弾性的な振動は、下側基板と上側基板とからなる接合された基板スタックの接合結果にも影響を与える。

理想的な状況では、上側基板が、下側基板に対して位置合わせされて、その後で落とされるので、上側基板および／または下側基板の弾性波を伴わずに、接合波が拡がることができる。しかし、実験および計算は、上側基板の落下によって、かつ／または２つの基板の接触によって、下側基板、特に２つの基板が振動し始めることを示している。２つの基板、もしくは接合波の伝播によって融着する、上側基板と下側基板とからなる基板スタックが励起される。振動の振幅はサブミクロン、特にナノメートルの範囲にあり、検出が困難である。ただし、これらの振動の結果として生じる誤差もしくは歪みは検出可能である。

したがって、本発明の課題は、従来技術において挙げられた欠点を少なくとも部分的に取り除く、特に完全に取り除く基板ホルダ、接合装置、基板ホルダを製造する方法および接合する方法を提示することである。特に、本発明の課題は、改善された基板ホルダ、改善された接合装置、基板ホルダを製造する方法および接合する方法を提示することである。さらに、本発明の課題は、改善された接合結果を達成できる基板ホルダ、接合装置、基板ホルダを製造する方法および接合する方法を提示することである。さらに、本発明の課題は、基板の局所的な歪み、特に接合時に結果として生じる、基板もしくは接合されるべき基板スタックの振動を低減させることができる、特に阻止することができる、基板ホルダ、接合装置、基板ホルダを製造する方法および接合する方法を提示することである。

上述の課題は、独立請求項の特徴によって解決される。本発明の有利な発展形態は、従属請求項に記載されている。明細書、特許請求の範囲および／または図面において記載された少なくとも２つの特徴のすべての組み合わせも、本発明の範囲に入る。値の範囲が提示されている場合には、挙げられた境界内にある値も、境界値として開示されているものとして適用され、任意の組み合わせで請求可能であるべきである。

したがって、本発明は、基板を接合するため、特にフュージョン接合またはハイブリッド接合するための基板ホルダに関し、この基板ホルダは少なくとも、基板ホルダ表面と、基板ホルダ表面上に、特に基板ホルダ表面の中央に配置されている、第１の受容エリアを備える中央隆起部と、基板ホルダ表面上に配置されている、第２の受容エリアを備える少なくとも１つの支持隆起部とを有しており、中央隆起部の第１の受容エリアおよび少なくとも１つの支持隆起部の第２の受容エリア上に基板が配置可能であり、第１の受容エリアは、第２の受容エリアよりも大きい。

驚くべきことに、実験において、少なくとも１つの支持隆起部の第２の受容エリアよりも大きい第１の受容エリアを有する中央隆起部が、改善された接合結果をもたらすことが示された。

以降では、接合結果が不良である理由の１つが、受容エリアが小さすぎることによって示される。接合は、２つの基板間の接触点から始まる。好ましくは、２つの基板のうちの少なくとも１つは、接触のために変形手段を用いて変形される。これを行うために、変形手段は基板に力を加えなければならず、この力は中央隆起部にも作用する。中央隆起部の寸法が小さすぎると、比較的高い圧力が作用し、中央隆起部が弾性的に、または最悪の場合には塑性的に変形してしまう。中央隆起部のこの変形によって、接合波が最適には開始されず、接合開始時にすでに誤差が組み込まれ、この誤差は最悪の場合には、接合結果全体、すなわち表面全体に伝播する。ここで、驚くべきことに、特に、他の隆起部に対する中央隆起部の比率が接合結果を左右することが判明した。中央隆起部の受容エリアの寸法が相応に大きい場合、力が同じであるならば、中央隆起部に作用する圧力は、より小さくなる。これによって、中央隆起部もしくは基板の弾性変形および／または塑性変形の度合がより低くなる。

本発明による基板ホルダによって、特に、接合された基板スタックにおける局所的な歪みを低減させることができ、同時に、基板が部分的にしか載置されてない、隆起部を備える基板ホルダの利点を利用することができる。本発明による基板ホルダ上に配置された基板は、好ましくは、中央隆起部が最初の接触点と整列するように、別の基板と接触する。接合時に生じる、基板もしくは基板スタックにおける振動を、中央隆起部もしくは第１の受容エリアによって特に効果的に低減させることができる。

本発明による基板ホルダ上に、第１の受容エリアおよび第２の受容エリア上に載置されている基板が、それ自体、好ましくはすでに接合されている基板スタックによって形成されてもよい。少なくとも１つの支持隆起部の第２の受容エリアは、好ましくは第１の受容エリアと水平に整列し、これによって基板を特に平らに保つことができる。中央隆起部および少なくとも１つの支持隆起部は、通常、任意に形成されていてよい。これに相応して、第１の受容エリアおよび第２の受容エリアの輪郭も、任意に形成されていてよい。この文脈において、受容エリアは、特に、各隆起部（中央隆起部および支持隆起部）の、上側の、基板ホルダ表面から突出している部分を意味し、この上に、配置された状態で基板が載置される。接合時に、基板もしくは接合された基板スタックは隆起部によって支持される。

本発明の好適な実施形態では、基板ホルダが少なくとも３つ、好適には少なくとも４つ、極めて好適には少なくとも８つ以上の支持隆起部を有していることが想定されている。基板が多数の支持隆起部によって支持されている場合、接合結果を有利にはさらに改善することができる。ここで、支持隆起部はそれぞれ第２の受容エリアを有している。ここで、支持隆起部の各第２の受容エリアは、それぞれ、中央隆起部の第１の受容エリアよりも小さい。支持隆起部が調整可能な支持隆起部もしくは垂直かつ／または水平に移動可能な支持隆起部である場合、このようにして、付加的に基板ホルダの支持性質を制御することができる。好ましくは個別に移動可能な支持隆起部の垂直方向の移動によって、各第２の受容エリアの位置合わせを有利に行うことができる。このようにして、支持隆起部は基板を特に平らに支持することができる。さらに、基板が個々の支持隆起部によって支持されないように、個々の支持隆起部を分解することができる、または基板ホルダ表面の方向において離して、もしくは基板ホルダ表面の下方に配置することができる。支持隆起部を垂直に移動させることができる場合、有利には、基板の支持の正確な位置を確定することができる。このようにして、有利には接合誤差をさらに低減させることができる。なぜなら、各支持隆起部によって、支持の位置を、接合プロセスに個別に適合させることができるからである。

本発明の好適な実施形態では、中央隆起部の第１の受容エリアが少なくとも１．１倍、好適には少なくとも１．２倍、より好適には少なくとも１．５倍、極めて好適には少なくとも２倍、最も好適には少なくとも３倍、少なくとも１つの支持隆起部の第２の受容エリアよりも大きいことが想定されている。したがって、中央隆起部の第１の受容エリアは、有利には、より大きい領域において基板を支持することができる。

本発明の好適な実施形態では、中央隆起部の第１の受容エリアが円形に形成されていることが想定されている。このようなケースでは、中央隆起部が好ましくは同様に円形に形成されている。中央隆起部の円形の受容エリアは、有利には、第１の受容エリアの領域における基板の半径方向に対称の支持を可能にする。特に、円形のウェハが接合される場合、円形に形成された第１の受容エリアは、改善された接合結果をもたらすことができる。

本発明の好適な実施形態では、それぞれ、少なくとも２つ、好適には少なくとも３つ、極めて好適には４つ以上の支持隆起部が、中央隆起部の中心点を中心として、半径方向位置に配置されていることが想定されている。この場合には、それぞれ２つ以上の支持隆起部が複数の半径方向位置に配置されていてもよい。ここで中心点は、特に、第１の受容エリアの理論上の重心である。しかし、中心点が、任意に位置決めされた基準点によって形成されることも考えられる。中央隆起部の第１の受容エリアが円形に形成されており、中央隆起部がウェハの中心に配置されている場合、中心点は、垂直方向において、好ましくは、基板ホルダ表面の中心点と整列する。この場合、特に円形の基板は、有利には内側から外側へ接合され得る。したがって、半径方向位置は、中心点もしくは基準点からの特定の距離によって規定されている。このような半径方向位置もしくは特定の距離に、少なくとも２つの支持隆起部が配置されている。このようにして、基板は接合時に基板ホルダによって、有利には中心点から離れた特定の位置において支持され得る。特に、接合時に基板が中心点もしくは基準点の上方で励起される場合、基板の振動は、特に同じ時点で、これらの支持隆起部によって半径方向に対称に受容され得る。

本発明の好適な実施形態では、半径方向位置に配置されている各支持隆起部の第２の受容エリアが同じように形成されていることが想定されている。このようにして、基板は、各半径方向位置において、各支持隆起部によって特に均一に支持され得る。特に、基板の振動が、中心点からの距離の増加に伴って異なって変えられることはない、もしくは半径方向位置で同じように形成されている支持隆起部によって可能なかぎり同じように影響される。

本発明の好適な実施形態では、半径方向位置に配置されている支持隆起部が、各半径方向位置によって規定される円に沿って互いに同じ距離を有していることが想定されている。したがって、円に沿った、もしくは半径方向位置上の支持隆起部間の弧線は、同じ長さである。このようにして、基板ホルダ上の基板を、支持隆起部によって特に均一に支持することができる。

本発明の好適な実施形態では、第１の半径方向位置の支持隆起部の各第２の受容エリアは、第２の半径方向位置の支持隆起部の各第２の受容エリアよりも大きく、ここで第１の半径方向位置は、中央隆起部の中心点からより短い距離を有している。したがって、第１の半径方向位置は、中心点もしくは基準点により近い。換言すれば、各第２の受容エリアのサイズは、中央隆起部からの距離が大きくなるにつれて減少する。このようにして、基板を特に効果的に支持することができる。特に、有利には、全体の接触面積もしくは全体の載置面積を特に小さく保つことができる。

本発明の好適な実施形態では、少なくとも１つの半径方向位置、好適にはすべての半径方向位置が、基板の振動振幅、好ましくは基板の基板ホルダ表面の方向における振動振幅と整列することが想定されている。換言すれば、特定の基板の、基板ホルダ表面の方向への下方への最大のたわみが生じる、明確に規定されている点においてのみ、基板は基板ホルダによって支持される。基板ホルダに配置される特定の基板に対しては、特に事前に、接合時の振動性質が特定される、または以前に行われた接合プロセスの接合誤差に基づいて振動性質が特定される。接合されるべき基板スタックの振動性質が特定されることも考えられる。基板ホルダの方向における各振動振幅に支持隆起部が配置されており、これによって基板の支持を特に効果的に実行することができる。これに加えて、接合結果がさらに改善される。複数の支持隆起部もしくは少なくとも１つの支持隆起部が水平方向に移動可能である場合、基板ホルダを有利には、特定の基板もしくは基板スタックの接合プロセスに合うように設定することができる。

さらに、本発明は、基板を接合するための接合装置に関し、この接合装置は、本発明による少なくとも１つの基板ホルダを有している。ここで２つの基板ホルダは、本発明による基板ホルダであってもよい。ここで重要なのは特に、接合時に、基板の１つが本発明による基板ホルダによって保持もしくは支持されることである。このようにして接合結果を改善することができる。さらに、接合されるべき２つの基板の間の局所的な歪みを低減させることができる。

さらに、本発明は、基板を接合するための基板ホルダを製造する方法に関し、この方法は少なくとも、
ｉ）基板ホルダを準備するステップ、
ｉｉ）第１の受容エリアを備える中央隆起部を生成するステップ、
ｉｉｉ）第２の受容エリアを備える少なくとも１つの支持隆起部を生成するステップ
を有しており、ここで、第１の受容エリアは、第２の受容エリアよりも大きい。このようにして、製造された基板ホルダは、有利には、中央隆起部のより大きな第１の受容エリア上で基板を支持することができる。ステップｉｉ）における中央隆起部の生成とステップｉｉｉ）における少なくとも１つの支持隆起部の生成とを異なる様式で行うことができる。ここで、隆起部は、それらが生成された後、基板ホルダ表面に対して相対的に高くされている。したがって中央隆起部および少なくとも１つの支持隆起部は基板ホルダ表面から突出し、これによって基板を第１の受容エリアおよび第２の受容エリア上に配置することが可能になる。

本発明の好適な実施形態では、基板ホルダを製造する方法が付加的に、
ａ）基板の振動性質を特定するステップ、
ｂ）接合時に基板の基板ホルダの方向における振動振幅の位置を求めるステップ
を有していることが規定されており、ここでステップｂ）に従って求められた位置の１つにおいて、ステップｉｉｉ）における少なくとも１つの支持隆起部の生成が行われる。ここで、ステップｂ）において求められた複数の位置上に、複数の支持隆起部が生じることも可能である。これらの位置は特に半径方向位置である。ステップａ）における基板の振動性質の特定は、製造されるべき基板ホルダ上に配置されるべき、特定の第１の基板と別の基板とからなる接合されるべき基板スタックの全体的な振動性質も含んでいてよい。振動性質は、ここで、好ましくは、特定の基板もしくは接合されるべき基板スタックの弾性理論に基づく計算によって特定される。したがって、振動振幅が基板ホルダの方向において発生する位置に支持隆起部を生成することによって、接合時の、製造された基板スタックによる基板もしくは基板スタックの支持を改善することができる。

本発明の好適な実施形態では、基板ホルダを製造する方法が付加的に、
ｉｖ）基板を別の基板と接合して基板スタックを形成するステップ、
ｖ）基板スタックの接合誤差を特定するステップ、
ｖｉ）この接合誤差に基づいて、接合時の基板の振動振幅の位置を求めるステップ、
ｖｉｉ）ステップｖｉ）において求められた位置の１つに、少なくとも１つの支持隆起部を位置決めするステップ
を有していることが想定されている。

ステップｖｉｉ）における位置決めは、ここで、特に、場合によっては新たに準備された基板ホルダ上にも、支持隆起部を新たに配置することならびに支持隆起部を新たに生成することを含んでいる。ここで、接合誤差は、特に、基板と別の基板との間の局所的な歪みを含んでいる。このような接合誤差は、たとえば、転位もしくは移転のベクトルとして特定されてよい。これに基づいて、特に、接合時の基板もしくは基板スタックの実際に発生する振動性質が特定される。このようにして求められた、基板ホルダの方向における振動振幅は、少なくとも１つの支持隆起部もしくは複数の支持隆起部の位置決めの基礎として用いられる。これらの位置は、好ましくは半径方向位置として求められる。次いで、任意選択的に、所望の接合結果が得られるまでステップｉｖ）～ｖｉｉ）を繰り返すことができる。このようにして、接合結果をさらに改善することができ、基板もしくは基板スタックは、接合時に、このようにして製造された基板ホルダによって最適に支持され得る。

さらに、本発明は、特に本発明による接合装置を用いた、基板を接合する方法に関し、この方法は少なくとも、
ｉ）本発明による基板ホルダ上に基板を準備するステップ、
ｉｉ）別の基板ホルダ上に別の基板を準備するステップ、
ｉｉｉ）基板を別の基板と接合して、基板スタックを形成するステップ
を有しており、ここで、基板および／または基板スタックは、ステップｉｉｉ）における接合時に、中央隆起部の第１の受容エリアによって支持される。

ステップｉｉｉ）における接合時に、基板は基板ホルダ上に配置されており、したがって、中央隆起部の第１の受容エリアおよび少なくとも１つの支持隆起部／複数の支持隆起部の１つの第２の受容エリア／複数の第２の受容エリア上に配置されている。中央隆起部のより大きな第１の受容エリアは、接合プロセス時に基板を支持し、したがって形成中の基板スタックも支持する。このようにして、この接合する方法において、改善された接合結果を得ることができる。

本発明の好適な実施形態では、接合する方法において、第１の基板および／または基板スタックが、ステップｉｉｉ）における接合時に、付加的に、少なくとも１つの支持隆起部によって、基板ホルダの方向における第１の基板の振動振幅の位置において支持されることが想定されている。ステップｉｉｉ）における接合時には、少なくとも１つの支持隆起部もしくは複数の支持隆起部が、基板ホルダの方向において最大のたわみが生じる位置において、基板／基板スタックを支持する。特に好ましくは、振動振幅が生じる各半径方向位置において、複数の支持隆起部が基板もしくは基板スタックを支持する。このようにして接合結果をさらに改善することができる。

本発明の一態様は、基板ホルダの隆起部、すなわち中央隆起部および支持隆起部を次のように、すなわち、基板ホルダ上のこれらの隆起部の位置が同一であるように、もしくは接合されるべき基板もしくは生じる基板スタックの振動の振幅が生じる位置と同じ領域に配置されているように作製することにある。ここで、これらの隆起部の位置を、最初に、特定の基板に対して理論的に計算することができる、もしくは基板スタックの振動性質がさまざまな位置に対してシミュレートされる。次いで、相応に作製された少なくとも１つの基板ホルダによって基板が接合され、これに続いて接合結果が測定される。測定された歪みもしくは誤差ベクトル場に基づいて、場合によっては隆起部の位置の適合化もしくは最適化をさらに行うことができ、これによって隆起部は、生じる基板スタックを、接合時に、振幅もしくは最大のたわみの領域においてのみ支持する。このようにして、接合結果を改善することができ、基板スタックにおける局所的な歪みを少なくとも低減させることができる。

１つの利点は、基板ホルダに対する既知のコンセプトを使用することができ、基板ホルダにおける隆起部の形状および／または位置を、僅かなコストで適合させることができることである。相応の基板ホルダを新たに作製する必要があるが、これらの新しい基板ホルダによって、より良好な接合結果が得られる。特に、局所的な歪みを減らすことができる。

特に、載置されている基板が明確に規定されている箇所においてのみ、隆起部によって支持されるように少なくとも１つの基板ホルダを構築することが考案された。隆起部の位置は、まさに、連続する弾性波の弾性変形の振幅が発生する点もしくは領域において、基板が隆起部上に載置されるように選択される。したがって、そのような基板ホルダを構築するために、進行する弾性波の弾性理論に基づく計算および／または測定が実行されるべきである。

振動は、基板の弾性的な、特に時間に関連する歪みを意味すると理解される。基板をプレートとみなすことができるので、振動は特に、プレート、特に少なくとも部分的に円形のプレートに対する、弾性理論に基づく微分方程式もしくは微分方程式系の解である。

波は、基板の弾性的な、特に時間および位置に関連する歪みを意味すると理解される。波は特に、プレート、特に少なくとも部分的に円形のプレートに対する、弾性理論に基づく微分方程式または微分方程式系の解である。振動とは異なり、波は位置にも関連する。波は、特に波の束として、空間的に伝播することができる。

以降のテキストでは、振動と波とはこれ以上区別されない。むしろ、基板スタックを形成するために基板を接合する際に補償されるべき現象は、波の特性ではなく振動の特性を有している。このため、以降のテキストでは、専ら振動という言葉が用いられる。

振動は特に減衰する。すなわち、振動の振幅は時間の関数として減少する。一般に、振幅は、特に、好ましくは円形の基板の中心から縁部へ向かって、位置の関数としても減少する。

ゾーン／セグメント
基板ホルダの種々異なるゾーンもしくはセグメントについては、他の出版物においてすでに詳細に言及されている。しかし、ゾーンもしくはセグメントに関連して本願で述べた基板ホルダの拡張は、十分に開示されるべきである。

基板ホルダ
基板ホルダの種々異なる実施形態を以降で説明する。

第１の実施形態では、基板ホルダは１つのゾーンを有している。種々異なるゾーンが存在していないため、それらを互いに画定する必要もなく、これらの隆起部が基板に対する唯一の支持箇所である。これらはここで特に好適には、まさに、接合プロセス時に基板の振動の振幅が、特に基板ホルダの方向において生じる箇所において構築され得る。

第２の実施形態では、基板ホルダはゾーン基板ホルダである。ゾーン基板ホルダは、ゾーンと称される機能的な領域を有する基板ホルダである。ゾーンは一般に機能、特に固定するタスクを有している。これらのゾーンは個別に駆動制御可能であるため、固定も個別に、特に位置に関連して制御可能である。

基板ホルダは、少なくとも２個、好ましくは少なくとも４個、より好適には少なくとも６個、極めて好適には少なくとも８個、最も好適には少なくとも１２個のゾーンを有している。

これらのゾーンは、好ましくは対称的に、好適には円のセグメントとして配置されている。動径座標の場合、たとえば、ｎ個のゾーンが、好ましくは角度座標線に沿った同じ角度範囲に沿って配置される。これらのゾーンはこの場合には、角度座標線に沿って、動径座標において、ｎ回対称性を有している。種々異なる動径座標での複数の角度座標線が可能である。１つのゾーンは、好ましくは複数の隆起部を有している。ゾーン基板ホルダは、たとえば文献、国際公開第２０１７１６２２７２号、国際公開第２０１８０２８８０１号および国際公開第２０１９０５７２８６号に記載されている。

原則として、基板ホルダをそれぞれ任意の材料で製造することができる。特に、基板ホルダは、複数の材料で製造された複数の構成部分から構成されている。しかし、次の材料クラスもしくは材料の使用は、隆起部を形成する構成部分にとって特に有利である。
●セラミックス、特に
○窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）
○炭化ケイ素
●合金、特に
○鋼
○チタン合金
●金属、特に
○チタン

本発明による、窒化ケイ素から作られた基板ホルダは、特に良好な結果を示す。これに相応に、隆起部の材料として窒化ケイ素を使用することが好適である。窒化ケイ素の弾性率は約３００ＧＰａである。純チタンの弾性率は約１０５ＧＰａであり、工具鋼の弾性率は約２１０～２５０ＧＰａである。隆起部は、好ましくは、可能なかぎり高い弾性率を有する材料から製造される。特に、弾性率が高い材料は、一般に比較的高い硬度値も有している。

隆起部
隆起部は、基板ホルダ表面から突出し、第１の受容エリアおよび第２の受容エリアによって載置面を形成し、載置面は基板を支持し、局所的な歪みを低減させる。したがって、中央隆起部および支持隆起部は、改善された接合結果を提供するために明確に規定されている箇所に配置されている隆起部である。

一実施形態では、隆起部は、事前に作製された穴またはネジ山に挿入することまたはねじ込むことが可能なピンである。これによって、特に、隆起部の位置を変更することが可能になる。

別の実施形態では、隆起部は、電圧によって、明確に規定されている高さにすることができる切り替え可能な素子、特にピエゾ素子である。これによって、特に、隆起部の受容エリアの位置の動的な適合化を保証することができる。このようにして、相応する基板の、平らな、もしくは所望の均一な受容を行うことができる。

基板ホルダのさらなる実施形態では、基板の振幅を支持する所望の効果をもたらす隆起部に加えて、他のタスクを満たすさらなる隆起部が存在する。これらのさらなる隆起部は、以降のテキストにおいて、付加的な隆起部と称される。付加的な隆起部は、隆起部間の過度に強いたるみを阻止または少なくとも最小化するために、静的状態において基板をさらに支持する目的のために用いられ得る。特に、付加的な隆起部は、隆起部よりも格段に小さい載置面もしくは直径を有している。付加的な隆起部は振動している基板の振幅を受容せず、支持効果のみを有しているため、付加的な隆起部は、好ましくは、相応に、より狭い寸法および構成を有している。付加的な隆起部はさらなる載置面を有している。隆起部の載置面と共に、付加的な隆起部のさらなる載置面は、基板ホルダ上に配置可能な基板に対する全体的な受容エリアもしくは全体的な載置部を形成する。

好適な実施形態によれば、付加的な隆起部の受容エリアもしくは直径は、中央隆起部の受容エリアもしくは直径の１．０倍未満、好ましくは０．８倍未満、より好適には０．５倍未満、極めて好適には０．１倍未満、最も好適には０．０５倍未満である。

特に好適な実施形態では、付加的な隆起部は、隆起部とは異なる材料で製造される。たとえば、インサートマットの一部としてのポリマーから付加的な隆起部を生成することが考えられる。このようなインサートマットは、この場合には、隆起部用の相応の凹部によって基板ホルダ内に簡単に取り付けまたは挿入可能である。好ましくは、付加的な隆起部を伴うインサートマットは射出成形部品である。ポリマーは、有利には、半導体材料と比較して特に低い汚染性質を有している。

製造方法
第１の例示的な、基板ホルダを製造する方法が以降に記載され、この方法は特に次のステップを含んでいる。

例示的な、基板ホルダを製造する方法の第１のステップでは、所与の基板もしくは基板スタックの振動パラメータ、特に振幅が、位置および／または時間の関数として計算される。計算は解析的に実行されるが、好ましくは、数値的に、特にＦＥＭプログラムを使用して実行される。ＦＥＭプログラムは、好ましくは、基板ホルダの構築にも使用される構築ソフトウェアにすでに統合されている。したがって、製造されるべき基板ホルダに関する、基板もしくは基板スタックの弾性理論に基づく計算を、特に容易かつ効率的に実行することができる。基板の正確な振動性質を特定するために、初期条件と境界条件とが既知である必要がある。これには特に
●基板の固定、特に
○固定点／固定エリアの数
○固定点／固定エリアあたりの固定力
●周囲の雰囲気、特に
○周囲の雰囲気の組成
○温度
○密度
●溶解手段、特に
○ボンドピン（英語でbond pin）、特に
‐ボンドピンの接触圧
●ノズル、特に、
－ノズルのガス圧
●一時的および局所的な経過
が挙げられる。

例示的な、基板ホルダを製造する方法の第２のステップでは、基板ホルダが製造される。この際に、より大きな受容エリアを有する中央隆起部が、好ましくは、基板ホルダ上に配置可能な基板と別の基板との最初の接触が行われるべき位置に生成される。特に、隆起部、特に少なくとも１つの支持隆起部もしくは複数の支持隆起部が、まさに、弾性理論に基づく計算に従って、接合プロセス時に弾性振動の振幅が生じる位置に配置されるように注意が払われる。

例示的な、基板ホルダを製造する方法の任意選択的な第３のステップでは、製造された基板ホルダを備える２つの基板の間で接合プロセスが実行される。

例示的な、基板ホルダを製造する方法のさらなる任意選択的な第４のステップでは、相応する計測システムを使用して接合がチェックされる。特に、計測システムは、極めて小さい局所的な歪みを検出することができるべきである。製造された基板ホルダによる接合結果は、隆起部が特に、第1のステップによる計算に相応して分布していない従来の基板ホルダもしくは基準基板ホルダを用いた場合よりも少ないかつ／または小さい接合誤差をもたらすべきである。それにもかかわらず、検査時に歪みが検出可能である場合、製造された基板ホルダ、特に隆起部の受容エリアの位置および／または直径もしくはサイズを最適化するために、歪みの位置および／または強さを利用することができる。すなわち、理想的なケースでは、製造された基板ホルダの継続的な改良を実現するために、経験的な測定と（新たな）弾性理論に基づく計算とが互いに組み合わされる。これに基づいて、製造された基板ホルダの適合化を行うことができる、または別の基板ホルダを製造することができ、この基板ホルダは第４のステップに従って求められた、隆起部の改善された配置、特に少なくとも１つの支持隆起部の改善された配置ならびに隆起部の載置面の最適化された寸法を有している。

計測システムは、好ましくは干渉計であり、より好適には、表面と裏面とを同時に測定することができる干渉計である。

測定された誤差が所望されている以上に大きい場合は、シミュレーションを改善するために、測定からのデータが使用される。その後、改善プロセスが第１のステップから再び開始される。製造方法は、好ましくは、接合されるべき、類似もしくは同一の構成を有する基板を用いた特定の接合プロセスのために連続して複数回実行される。

接合する方法
特に、本発明による基板ホルダを用いた、例示的な接合する方法を以降に説明する。

例示的な接合する方法の第１のステップでは、第１の基板が、第１の、特に上側の基板ホルダに装着される。

例示的な接合する方法の第２のステップでは、第２の基板が、第２の、特に下側の基板ホルダに装着される。

２つの基板ホルダが本発明による基板ホルダであることが考えられる。しかし、上側基板は単に、特に湾曲後に、コントロールされて下側基板上に落とされるために固定される。したがって、振動は、特に上側基板を下側基板と接触させるプロセス中に発生するので、好ましくは、下側基板ホルダのみが本発明による基板ホルダである。接触によって開始された振動は、下側基板ホルダの中央隆起部によって減衰される。ここで、中央隆起部の第１の受容エリアは、基板を、より小さい第２の受容エリアの領域における少なくとも１つの支持隆起部よりも大きいエリア上で支持する。

例示的な接合する方法の第３のステップでは、上側基板は、特にコントロールされて、下側基板と接触させられる。コントロールされてとは、下側基板と、特に中心でかつ点状に接触するために、上側基板が曲げられることを意味する。好ましくは、接触点は、中央隆起部の中心点と整列する。下側基板ホルダが下側基板を曲げる手段を有することも考えられる。分かりやすくするために、下側基板が、本発明による下側基板ホルダ上に平らに位置していると仮定する。

コントロールされてとは、さらに、特に中心から縁部へ向かって、上側基板が徐々に離れることを意味する。上側基板および／または下側基板における弾性波の形成は、上側基板が依然として部分的に上側基板ホルダに固定されて位置しているときにすでに可能である。特に、２つの基板のうちの１つの基板の状態の動的な変化はそれぞれ、弾性波の形成と関連している。

例示的な接合する方法の第４のステップでは、上側基板が上側基板ホルダから完全に離れ、放置された状態になる。特に、この状態から、完全に重力の影響を受けるようになる。このようなステップでは、上側基板および／または下側基板における弾性波の形成、ひいては接合結果への影響が最大になる。特に、互いにまだ接触していない基板部分の個々の部分が基板縁部の方向において振動するだけでなく、完全に、少なくともすでに部分的に接合されている基板スタックも振動する。

本発明のさらなる利点、特徴および詳細は、好適な例示的な実施例の以降の説明から、かつ図面に基づいて明らかになる。それらは次のように概略的に示されている。

本発明による基板ホルダの実施形態の上面図を概略的に示す図である。 図１ａによる本発明による基板ホルダの側面図を概略的に示す図である。 振動している基板スタックを有する、本発明による基板ホルダの側面図を概略的に示す図である。

図面において、同じ構成部分または同じ機能を有する構成部分には、同じ参照符号が付けられている。

基板ホルダも隆起部（中央隆起部および支持隆起部）も、基板スタックも、振幅も、またはその他の特徴も正しい縮尺で表示されていない。特に、図示を容易にし、局所的な歪みを減らすという所望の効果に対する理解をより良くするために、隆起部、とりわけ変形された基板の振幅が何倍も大きく示されている。基板ホルダに関しては、特に、本発明を理解するのに役立つ特徴のみが示されている。特に、余分な特徴の図示は省かれている。実際の基板ホルダは、一般に、より多くの構成部分で構成されている。

図１ａは、本発明による基板ホルダ１の上面図を示しており、中央隆起部２の形態の中央の隆起部を見ることができる。中央の隆起部は、支持隆起部２’，２’’の形態の隆起部よりも、大きい中央隆起部直径ｄを有している。経験的な測定は、２つの基板５，５’（図示せず）の接合プロセス時に、接触点が最大の歪みおよび振幅を有することを示した。この際に、驚くべきことに、中央隆起部の第１の受容エリアが支持隆起部の第２の受容エリアよりも大きい場合に、より良好な接合結果が得られることが示された。例として示した本発明による基板ホルダ１では、隆起部、すなわち中央隆起部２および支持隆起部２’，２’’の受容エリアは円形である。そのかぎりでは、中央隆起部２は、より大きい中央隆起部直径ｄによってそれぞれ、支持隆起部直径ｄ’，ｄ’’を有する支持隆起部２’，２’’の第２の受容エリアよりも大きい第１の受容エリアを有している。

複数の支持隆起部２’，２’’が基板ホルダ１上に分布している。これらは、特定の上側基板５’が特定の下側基板５に対して相対的に接合されるときに、発生する振動極大値、すなわち振幅がまさに、これらの位置で発生するように、基板ホルダ表面に沿って配置されている（図２を参照）。特に、基板ホルダ１に対して相対的な基板５，５’の位置は既知である。これによって初めて、支持隆起部２’，２’’の明確に規定されている位置を一義的に確定することができる。

それほど好適でない実施形態では、基準４が提供され、これに対して基板５，５’が位置合わせされる。ほとんどの場合、下側基板５のみが基準４に対して相対的に位置合わせされ、他方で上側基板５’は下側基板５に対して相対的に位置合わせされる。基準４は、たとえば、基板、特にウェハのノッチ（英語でnotch）の位置を確定するために使用される位置決めピンであってよい。基板、特にウェハの平らな面（英語でflat）が沿って位置決めされる表面も考えられるだろう。さらに、それに関して基板５が位置決めされ、方向付けられるアラインメントマークも考えられるだろう。対称的に配置された８つの固定要素３も見て取れる。最も単純なケースでは、これらの固定要素は、隆起部２，２’，２’’間に真空状態を生成するための真空開口部である。他のタイプの固定要素を使用することも考えられる。これがゾーン基板ホルダである場合、好ましくは各ゾーンもしくは各セグメントは、少なくとも１つの固定要素を有している。

好ましくは、基準４は省かれ、下側基板５は、隆起部２，２’，２’’に対して直接的に位置合わせされる。下側基板５は、本発明による基板ホルダ上に置かれる。上側基板５’は、光学アライメントシステムを用いて下側基板５に対して相対的に位置決めされる。その後、接触要素（図示せず）、たとえばピンまたはノズルの流体流が上側基板５’を曲げることによって、上側基板５’は、好ましくは最初に中心で、下側基板５に接近する。特にフュージョン接合のためのこのような接触プロセスは当業者に知られており、ここでは詳細には説明しない。

図１ｂは、中央に配置された中央隆起部２と複数の支持隆起部２’，２’’とを有する本発明による基板ホルダ１の側面図を示している。隆起部２，２’，２’’はそれぞれ直径ｄ，ｄ’，ｄ’’を有している。ここで、支持隆起部直径は、半径方向位置ｘ’，ｘ’’に沿って一定である、もしくは等しい大きさである。隆起部２，２’，２’’は、一般に、種々異なる形状を有していてもよい（ここでは図示せず）。より大きな第１の受容エリアを有する中央隆起部２は、図示の実施形態では、円形の基板ホルダ表面の中央に位置決めされている。支持隆起部２’，２’’は、基板ホルダ１もしくは中央隆起部２の中心点から始まって、特定の半径方向位置ｘ’，ｘ’’に配置されている。支持隆起部２’，２’’は対称的に分布している。ここで支持隆起部２’は半径方向位置ｘ’に配置されており、支持隆起部２’’は中心点からより遠く離れている半径方向位置ｘ’’に配置されている。図示の実施形態では、支持隆起部２’ ’の各第２の受容エリアは、支持隆起部２’の各第２の受容エリアよりも小さい。そのかぎりでは、支持隆起部の受容エリアのサイズは、外側へ向かって、したがって半径方向位置に伴って減少する。

ここで、支持隆起部２’，２’’の半径方向位置ｘ’，ｘ’’はそれぞれ、これらが、基板ホルダの方向において、接合時に発生する弾性振動の振動極大値の位置と整列するように配置されている。このようにして、基板５もしくは基板スタックを、接合時に、予期されている、好ましくは計算および測定されている振動極大値が生じる、振動極大値の振幅において支持することができる。支持隆起部２’，２’’の正確な位置および数は、特に経験的な実験および／または理論に基づく振動計算によって確定される。

図２は、本発明による基板ホルダ１の側面図を示しており、この基板ホルダの上で下側基板５と上側基板５’とが互いに接合される。この状態は、２つの基板５，５’が完全に接触した直後に見られる。上側基板ホルダは図示されていない。接合プロセスによって、特に上側基板５’の落下によって、振動プロセスが発生することが見て取れる。特に中心から縁部へ向かって減少する振幅が誇張して示されている。実際の振幅は、マイクロメートル～ナノメートルの範囲にある。しかし、隆起部２，２’，２’’の位置において、基板ホルダ１の方向において振幅が生じることが見て取れる。ここで、基板ホルダの方向における最大の振幅は、より大きな第１の受容エリアを有している中央隆起部２の位置で発生する。このようにして、下側基板５もしくは基板スタックを有利に支持することができ、局所的な歪みを最小限に抑えることができる。ここでは支持隆起部２’，２’’は、基板ホルダの方向における振動の最大のたわみが生じる領域にも配置されている。このようにして、第１の基板５と第２の基板５’との間の互いに対する誤差が最小化される。

１ 基板ホルダ
２ 隆起部、中央隆起部
２’，２’’ 隆起部、支持隆起部
３ 固定要素
４ 基準
５，５’ 基板
ｘ’，ｘ’’ 半径方向位置
ｄ 直径、中央隆起部直径
ｄ’，ｄ’’ 直径、支持隆起部直径
６ 受容エリア、第１の受容エリア（中央隆起部）
６’，６’’ 受容エリア、第２の受容エリア（支持隆起部）
７ 中心点
８ 基板ホルダ表面

Claims (15)

1. 基板（５，５’）を接合するため、特にフュージョン接合またはハイブリッド接合するための基板ホルダ（１）であって、前記基板ホルダ（１）は少なくとも、
   ・基板ホルダ表面（８）と、
   ・前記基板ホルダ表面（８）上に、特に前記基板ホルダ表面（８）の中央に配置されている、第１の受容エリア（６）を備える中央隆起部（２）と、
   ・前記基板ホルダ表面（８）上に配置されている、第２の受容エリア（６’，６’’）を備える少なくとも１つの支持隆起部（２’，２’’）とを有しており、
   前記中央隆起部（２）の前記第１の受容エリア（６）および前記少なくとも１つの支持隆起部（２’，２’’）の前記第２の受容エリア（６’，６’’）上に基板（５）が配置可能である基板ホルダ（１）において、
   前記第１の受容エリア（６）は、前記第２の受容エリア（６’，６’’）よりも大きいことを特徴とする、
   基板ホルダ（１）。
2. 前記基板ホルダ（１）は少なくとも３つ、好適には少なくとも４つ、極めて好適には少なくとも８つ以上の支持隆起部（２’，２’’）を有している、請求項１記載の基板ホルダ（１）。
3. 前記中央隆起部（２）の前記第１の受容エリア（６）は少なくとも１．１倍、好適には少なくとも１．２倍、より好適には少なくとも１．５倍、極めて好適には少なくとも２倍、最も好適には少なくとも３倍、前記少なくとも１つの支持隆起部（２’，２’’）の各前記第２の受容エリア（６’，６’’）よりも大きい、請求項１から２までの少なくとも１項記載の基板ホルダ（１）。
4. 前記中央隆起部（２）の前記第１の受容エリア（６）は円形に形成されている、請求項１から３までの少なくとも１項記載の基板ホルダ（１）。
5. それぞれ、少なくとも２つ、好適には少なくとも３つ、極めて好適には４つ以上の支持隆起部（２’，２’’）が、前記中央隆起部（２）の中心点（７）を中心として、半径方向位置（ｘ’，ｘ’’）に配置されている、請求項２記載の基板ホルダ（１）。
6. 半径方向位置（ｘ’，ｘ’’）に配置されている前記支持隆起部（２’，２’’）は、各前記半径方向位置（ｘ’，ｘ’’）によって規定される円に沿って互いに同じ距離を有している、請求項５記載の基板ホルダ（１）。
7. 半径方向位置（ｘ’，ｘ’’）に配置されている各前記支持隆起部（２’，２’’）の前記第２の受容エリア（６’，６’’）は同じように形成されている、請求項５または６の少なくとも１項記載の基板ホルダ（１）。
8. 第１の半径方向位置（ｘ’）の前記支持隆起部（２’）の各前記第２の受容エリア（６’）は、第２の半径方向位置（ｘ’’）の前記支持隆起部（２’’）の各前記第２の受容エリア（６’’）よりも大きく、
   前記第１の半径方向位置（ｘ’）は、前記第２の半径方向位置（ｘ’’）と比べて、前記中央隆起部（２）の前記中心点（７）からより短い距離を有している、請求項５から７までの少なくとも１項記載の基板ホルダ（１）。
9. 少なくとも１つの半径方向位置（ｘ’，ｘ’’）、好適にはすべての半径方向位置（ｘ’，ｘ’’）が、前記基板（５）の振動振幅、好ましくは前記基板（５）の前記基板ホルダ表面（８）の方向における振動振幅と整列する、請求項１から８までの少なくとも１項記載の基板ホルダ（１）。
10. 基板（５，５’）を接合するための接合装置であって、
    前記接合装置は、請求項１から９までのいずれか１項記載の少なくとも１つの基板ホルダ（１）を有している、
    接合装置。
11. 基板（５，５’）を接合するための基板ホルダ（１）を製造する方法であって、前記方法は少なくとも、
    ｉ）基板ホルダ表面（８）を備える基板ホルダ（１）を準備するステップ、
    ｉｉ）第１の受容エリア（６）を備える中央隆起部（２）を生成するステップ、
    ｉｉｉ）第２の受容エリア（６’，６’’）を備える少なくとも１つの支持隆起部（２’，２’’）を生成するステップ
    を有している方法において、
    前記第１の受容エリア（６）は、前記第２の受容エリア（６’，６’’）よりも大きいことを特徴とする、
    基板ホルダ（１）を製造する方法。
12. 前記方法は付加的に、
    ａ）基板（５）の振動性質を特定するステップ、
    ｂ）接合時に前記基板（５）の前記基板ホルダ（１）の方向における前記振動振幅の位置を求めるステップ
    を有しており、
    ステップｂ）に従って求められた前記位置の１つにおいて、ステップｉｉｉ）における前記少なくとも１つの支持隆起部（２’，２’’）の前記生成を行う、請求項１１記載の、基板ホルダ（１）を製造する方法。
13. 前記方法は付加的に、
    ｉｖ）前記基板（５）を別の基板（５’）と接合して基板スタックを形成するステップ、
    ｖ）前記基板スタックの接合誤差を特定するステップ、
    ｖｉ）前記接合誤差に基づいて、接合時の前記基板（５）の前記振動振幅の位置を求めるステップ、
    ｖｉｉ）ステップｖｉ）において求められた前記位置の１つに、前記少なくとも１つの支持隆起部（２’，２’’）を配置するステップ
    を有している、請求項１１から１２までの少なくとも１項記載の、基板ホルダ（１）を製造する方法。
14. 特に請求項１０記載の接合装置を用いた、基板（５，５’）を接合する方法であって、前記方法は、
    ｉ）請求項１から９までのいずれか１項記載の基板ホルダ（１）上に基板（５）を準備するステップ、
    ｉｉ）別の基板ホルダ上に別の基板（５’）を準備するステップ、
    ｉｉｉ）前記基板（５）を前記別の基板（５’）と接合して、基板スタックを形成するステップ
    を有しており、
    前記基板（５）および／または前記基板スタックを、ステップｉｉｉ）における前記接合時に、前記中央隆起部（２）の前記第１の受容エリア（６）によって支持する、
    接合する方法。
15. 前記第１の基板（５）および／または前記基板スタックを、ステップｉｉｉ）における前記接合時に、付加的に、前記少なくとも１つの支持隆起部（２’，２’’）によって、前記基板ホルダ（１）の方向における前記基板（５）の振動振幅の位置において支持する、請求項１４記載の、接合する方法。

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