JP6162829B2

JP6162829B2 - 一時的にボンディングされたウエハをデボンディングするための改善された装置と方法

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Publication number: JP6162829B2
Application number: JP2016001072A
Authority: JP
Inventors: グレゴリー・ジョージ
Original assignee: Suess Microtec Lithography GmbH
Current assignee: Suess Microtec Lithography GmbH
Priority date: 2010-04-16
Filing date: 2016-01-06
Publication date: 2017-07-12
Anticipated expiration: 2031-04-15
Also published as: WO2011130586A2; EP2559057B1; US20110253315A1; JP2013526021A; US8551291B2; EP2559057A4; JP2016106404A; EP2559057A2; EP2575163A2; EP2575163A3; US8366873B2; JP5868947B2; EP2575163B1; US20110253314A1; WO2011130586A3

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１０年４月１６日に出願された、"IMPROVED DEBONDING EQUIPMENT AND METHODS FOR DEBONDING TEMPORARY BONDED WAFERS"と題する米国仮出願第６１／３２４，８８８号の利益を主張するものであり、その内容が参考に本明細書に明示的に組込まれている。

本発明は、一時的にボンディング（接合）されたウエハをデボンディング（分離）するための改善された装置と方法に関し、より詳しくは、熱スライド又は機械的分離に基づく産業規模のデボンディング装置に関する。

いくつかの半導体ウエハプロセスは、ウエハシンニングステップを含む。いくつかの用途では、ウエハは、集積回路（ＩＣ）デバイスの製作のために１００μｍ未満の厚さまで薄くされる。薄いウエハは、製作されたＩＣデバイスの改善された熱除去とより良好な電気的働きという利点を有する。一例では、ＧａＡｓウエハは、改善された熱除去を有するパワーＣＭＯＳデバイスを製作するために、２５μｍまで薄くされる。ウエハシンニングは、又、デバイスキャパシタンスの減少とそのインピーダンスの増加に貢献し、これら両方は、製作されたデバイスの全体の大きさの減少につながる。他の用途では、ウエハシンニングは、３Ｄ集積ボンディングと、スルーウエハビアの製作とに使用される。

ウエハシンニングは、通常、バックグラインディング及び／又は化学的機械研磨（ＣＭＰ）により行われる。ＣＭＰは、液体スラリーの存在下でウエハ表面を硬くて平坦な回転水平プラッターに接触させることを含む。スラリーは、通常、アンモニア、フッ化物やその組合せ等の化学的エッチング剤と共に、ダイヤモンドカーバイドやシリコンカーバイド等の研磨粉を含有する。研磨剤は、基板のシンニングを生じる一方、エッチング剤は、基板表面をサブミクロンレベルで研磨する。ウエハは、ある量の基板が除去されて目標厚さを達成するまで、研磨剤との接触を維持される。

２００μｍを超えるウエハ厚さに対しては、ウエハは、通常、真空チャック又は他のいくつかの機械的止着手段を使用する取付具に保持される。しかしながら、２００μｍ未満のウエハ厚さ及び特に、１００μｍ未満のウエハに対しては、ウエハを機械的に保持することと、シンニング中にウエハの平面度とインテグリティの制御を維持することとがますます困難になる。このような場合、実際、ウエハは、マイクロフラクチャーを発生したり、ＣＭＰ中に破断することが普通である。

シンニング中にウエハを機械的に保持することの別のやり方は、デバイスウエハ（即ち、デバイスに加工されるウエハ）の第１表面をキャリアウエハに止着して、デバイスウエハの露出している反対表面をシンニングすることを含む。キャリアウエハとデバイスウエハの間のボンドは、一時的であり、シンニングと他の加工ステップの完了時に除去される。

いくつかのデボンディングの方法と装置が提案されてきた。しかしながら、多くの場合、薄くされたウエハは、デボンディングプロセス中に破断する。従って、薄くされたウエハの破断を避けるために、制御されたデボンディングプロセスへの必要がある。

本発明は、一時的にボンディングされたウエハをデボンディングするための改善された装置と方法に関し、より詳しくは、機械的分離に基づく産業規模のデボンディング装置に関する。

一般的に、一態様において、本発明は、チャックアセンブリと、屈曲板アセンブリと、コンタクトローラと、抵抗ローラとを備えて、一時的にボンディングされたウエハ対をデボンディングするデボンディング装置を特徴とする。チャックアセンブリは、チャック、及び一時的にボンディングされたウエハ対の第１ウエハをチャックの上面と当接して保持するように構成された第１ウエハホルダーを含む。屈曲板アセンブリは、屈曲板、及び一時的にボンディングされたウエハ対の第２ウエハを屈曲板の第１面と当接して保持するように構成された第２ウエハホルダーを含む。屈曲板は、チャックの上面より上方に配置されている。コンタクトローラは、チャックの第１縁部の近くに配置されていると共に、屈曲板の第１縁部を押上げ及び上昇させる押上げ手段を含む。抵抗ローラは、屈曲板上を水平に移動する移動手段、及び屈曲板に下方力を印加する印加手段を含む。
抵抗ローラが、屈曲板に下方力を印加すると同時に屈曲板の第１縁部から離隔するように水平に移動する間に、コンタクトローラが、屈曲板の第１縁部を押上げ及び上昇させることにより、一時的にボンディングされたウエハ対が、リリース層に沿って離層して、第１ウエハと第２ウエハが互いに分離される。

本発明のこの態様の実施は、１個以上の以下の特徴を含む。デボンディング装置は、離層プロセス中に分離されたウエハの間の角度を一定に維持する維持手段を更に備える。前記維持手段が、抵抗ローラの下方力を屈曲板の第１縁部に対するコンタクトローラの押上げ力と最初に釣合わせる釣合手段と、その後、抵抗ローラが水平に移動中に抵抗ローラの下方力を減少させる減少手段とを備える。屈曲板が、ヒンジに接続された第２縁部を備えて、第２縁部が、屈曲板の前記第１縁部と正反対であり、屈曲板が、ヒンジの回りで振れると共に、チャックの上面の上方に配置される。デボンディング装置は、チャックの上面の平面に対して直角にコンタクトローラを移動させるデボンディングドライブモータを更に備える。ウエハ対が、接着剤層とリリース層を介して第２ウエハに対してスタッキング及び一時的にボンディングされた第１ウエハを備える。第１ウエハの非ボンディング面がチャックの上面と当接するように、ウエハ対が、チャック上に載置される。屈曲板が、ヒンジの回りで振れると共に、チャックの上方に配置されて、屈曲板の第１面が第２ウエハの非ボンディング面と当接する。第２ウエハが、第２ウエハホルダーを介して屈曲板によって保持されると共に、第１ウエハが、第１ウエハホルダーを介してチャックによって保持される間、コンタクトローラが、屈曲板の第２縁部に当接して第２縁部を押上げるまで、コンタクトローラが上方に駆動される。

デボンディング装置が、ヒンジモータを更に備え、ヒンジがヒンジモータによって駆動される。第１ウエハホルダーと第２ウエハホルダーが、夫々、チャックと屈曲板に真空を引く。ウエハ対が、更に、テープフレームを備え、チャックに引かれた真空でテープフレームを保持することにより、第１ウエハが、チャックによって保持される。デボンディング装置が、チャックアセンブリ、屈曲板アセンブリとヒンジを支持する支持板を更に備える。デボンディング装置が、支持板、コンタクトローラ、ヒンジモータとデボンディングドライブモータを支持するベースプレートを更に備える。チャックアセンブリが、チャックの上面に載置されたウエハを昇降させるように構成されたリフトピンアセンブリを更に備える。屈曲板が、夫々、２００ｍｍと３００ｍｍの直径を有するウエハを保持するように構成されると共に独立制御される２個の同心真空ゾーンを更に備える。同心真空ゾーンが、Ｏリングと吸引カップのいずれかで封止される。チャックが、多孔性セラミック材料から成る真空チャックを備える。デボンディング装置が、屈曲板の偶発的な後方振れを防止するためのアンチバックラッシュギアドライブを更に備える。

一般に、別の態様において、本発明は、以下のステップを含んで、一時的にボンディングされたウエハ対をデボンディングする方法を特徴とする。最初のステップとして、チャックアセンブリ、屈曲板アセンブリ、コンタクトローラと抵抗ローラを備えるデボンディング装置を提供する。チャックアセンブリが、チャック、及びウエハをチャックの上面と当接して保持するように構成された第１ウエハホルダーを含み、屈曲板アセンブリが、屈曲板、及びウエハを屈曲板の第１面と当接して保持するように構成された第２ウエハホルダーを含み、コンタクトローラが、チャックの第１縁部の近くに配置されていると共に、屈曲板の第１縁部を押上げ及び上昇させる押上げ手段を含み、抵抗ローラが、屈曲板上を水平に移動する移動手段、及び屈曲板に下方力を印加する印加手段を含む。
次のステップとして、接着剤層とリリース層を介して第２ウエハに対してスタッキング及び一時的にボンディングされた第１ウエハを備える一時的にボンディングされたウエハ対を提供する。
次のステップとして、第１ウエハの非ボンディング面がチャックの上面と当接するように、ウエハ対をチャック上に載置する。
次のステップとして、屈曲板の第１面が第２ウエハの非ボンディング面と当接するように、屈曲板をチャックの上方に配置する。
次のステップとして、第２ウエハが、第２ウエハホルダーを介して屈曲板によって保持されると共に、第１ウエハが、第１ウエハホルダーを介してチャックによって保持される間、コンタクトローラが、屈曲板の第１縁部に当接するまで、コンタクトローラを上方に駆動する。
最後のステップとして、抵抗ローラで屈曲板に下方力を印加すると同時に屈曲板の第１縁部から離隔するように抵抗ローラを水平に移動させる間に、コンタクトローラで屈曲板の第１縁部を押上げることにより、一時的にボンディングされたウエハ対をリリース層に沿って離層して、第１ウエハと第２ウエハを互いに分離する。

その方法は、抵抗ローラの下方力を屈曲板の第１縁部に対するコンタクトローラの押上げ力と最初に釣合わせ、その後、抵抗ローラが水平に移動中に抵抗ローラの下方力を減少させることにより、離層プロセス中に分離されたウエハの間の角度を一定に維持するステップを更に備える。

一般に、別の態様において、本発明は、ボンディング界面において第２ウエハにボンディングされた第１ウエハを備える一時的にボンディングされたウエハ対をデボンディングするデボンディング装置を特徴とする。デボンディング装置は、クラムシェル型リアクタと、上部チャックと、下部チャックとを含む。リアクタは、孤立した第１及び第２チャンバを有する。上部チャックは、第１チャンバ内に収容されて、第２チャンバに突入する下面、及びクランプ手段で固定位置に保持されるように構成された縁部を含む。下部チャックは、第２チャンバ内に収容されて、上部チャックの下面に平行に対向する上面を有する。デボンディング装置は、又、一時的にボンディングされたウエハ対の第１ウエハの非ボンディング面を、上部チャックの下面に保持する第１ウエハ保持手段と、第１チャンバを加圧する第１チャンバ加圧手段とを含む。上部チャックの縁部が、クランプ手段で固定位置に保持されつつ、第１チャンバ加圧手段が、上部チャックの上面に圧力を印加することにより、上部チャックの下面と止着ウエハ対を下方に湾曲させる。デボンディング装置は、又、一時的にボンディングされたウエハ対のボンディング界面の点において分離先端を開始する分離開始手段を含む。デボンディング装置は、又、第１チャンバの圧力を減少させつつ、第２チャンバを加圧することにより、上部チャックと止着ウエハ対の下方湾曲を除去すると共に、分離先端を全ボンディング界面に伝播させる第２チャンバ加圧手段を含む。デボンディング装置は、又、分離された第２ウエハの非ボンディング面を、下部チャックの上面に保持する第２ウエハ保持手段を含む。

本発明のこの態様の実施は、１個以上の以下の特徴を含む。分離先端が、ウエハ対の縁部で開始される。分離開始手段が、エアナイフを備える又は第１ウエハ又は第２ウエハを側方に押圧する押圧手段を備える。一時的にボンディングされたウエハが、フレームに止着され、分離開始手段が、フレームを押上げる押上げ手段を備える。上部チャックが、円形縁部を備える。クランプ手段が、機械的クランプ又は真空クランプを備える。第１チャンバ加圧手段と第２チャンバ加圧手段が、第１チャンバと第２チャンバを排気する排気手段と、第１チャンバと第２チャンバを加圧ガスで充填する加圧ガス充填手段とを備える。加圧ガスは、窒素であり得る。第１ウエハが、接着剤層とリリース層を介して第２ウエハに対してスタッキング及び一時的にボンディングされる。上部チャックと下部チャックが、夫々、第１ウエハと第２ウエハの非ボンディング面を止着するように真空を引く多孔性セラミック材料から成る。

一般に、別の態様において、本発明は、以下のステップを含んで、一時的にボンディングされたウエハ対をデボンディングする方法を特徴とする。最初のステップとして、孤立した第１及び第２チャンバを有するクラムシェル型リアクタ、第１チャンバ内に収容されて、第２チャンバに突入する下面、及びクランプ手段で固定位置に保持されるように構成された縁部を含む上部チャックと第２チャンバ内に収容されて、上部チャックの下面に平行に対向する上面を有する下部チャックを備えるデボンディング装置を提供する。
次のステップとして、一時的にボンディングされたウエハ対の第１ウエハの非ボンディング面を上部チャックの下面に真空手段で止着する。
次のステップとして、上部チャックの縁部をクランプ手段で固定位置に保持しつつ、第１チャンバを加圧して、上部チャックの上面に圧力を印加することにより、上部チャックの下面と止着ウエハ対を下方に湾曲させる。
次のステップとして、一時的にボンディングされたウエハ対のボンディング界面の点において分離先端を開始し、次に、第１チャンバの圧力を減少させつつ、第２チャンバを加圧することにより、上部チャックと止着ウエハ対の下方湾曲を除去すると共に、分離先端を全ボンディング界面に伝播させる。
最後のステップとして、分離された第２ウエハの非ボンディング面を下部チャックの上面に真空手段で止着する。

本発明にかかる改善された一時的ウエハボンダーシステムの概観略図である。図１のボンダーモジュールＡとデボンダーＡで夫々行われる一時的ウエハボンディングプロセスＡとデボンディングプロセスＡの略図である。図１のボンダーモジュールＡの概略断面図と、図１Ａの一時的ウエハボンディングプロセスＡを行うプロセスステップのリストとを示す。図１のボンダーモジュールＢとデボンダーＢで夫々行われる一時的ウエハボンディングプロセスＢとデボンディングプロセスＢの略図である。図１のボンダーモジュールＢの概略断面図と、図２Ａの一時的ウエハボンディングプロセスＢを行うプロセスステップのリストとを示す。図１のボンダーモジュールＣとデボンダーＣで夫々行われる一時的ウエハボンディングプロセスＣとデボンディングプロセスＣの略図である。図１のボンダーモジュールＣの概略断面図と、図３Ａの一時的ウエハボンディングプロセスＣを行うプロセスステップのリストとを示す。取付具チャックの図である。図１の一時的ウエハボンダークラスターを示す。図５の一時的ウエハボンダークラスターの上部構造を詳細図である。図５の一時的ウエハボンダークラスターの上部構造の断面図である。図７の一時的ウエハボンダークラスターのホットプレートモジュールを示す。図７のウエハボンダークラスターの一時的ボンディングモジュールを示す。図９の一時的ボンディングモジュールの概略断面図である。図９の一時的ウエハボンディングモジュールの装入方向に垂直な断面図である。図９の一時的ウエハボンディングモジュールの装入方向に沿う断面図である。図９の一時的ウエハボンディングモジュールの頂部チャックレベリング調整部を示す。図９の一時的ウエハボンディングモジュールの頂部チャックの断面図である。図９の一時的ウエハボンディングモジュールの詳細断面図である。プリアライメントアームが開放位置にあるウエハ心出し装置を示す。プリアライメントアームが閉鎖位置にある図１６のウエハ心出し装置を示す。３００ｍｍウエハのプリアライメントを示す。２００ｍｍウエハのプリアライメントを示す。３００ｍｍウエハのプリアライメントのための別のウエハ心出し装置を示す。２００ｍｍウエハのプリアライメントのための図１９Ａのウエハ心出し装置を示す。回転アームが開放位置にあるウエハのプリアライメントのための別のウエハ心出し装置を示す。回転アームが閉鎖位置にある図１９Ｃのウエハ心出し装置を示す。非付着性基板の装入と上部チャックへのその移送を示す。非付着性基板の装入と上部チャックへのその移送を示す。非付着性基板の装入と上部チャックへのその移送を示す。付着性基板の装入と下部チャックへのその移送を示す。付着性基板の装入と下部チャックへのその移送を示す。付着性基板の装入と下部チャックへのその移送を示す。非付着性基板との付着性基板の接触と、両基板の間の一時的ボンドの形成とを示す。非付着性基板との付着性基板の接触と、両基板の間の一時的ボンドの形成とを示す。図１の熱スライドデボンダーＡの概観図である。図２３のデボンダーＡの頂部チャックアセンブリの断面図である。図２３のデボンダーＡの側面断面図である。熱スライドデボンダーＡの別の実施形態の概略側面断面図である。熱スライドデボンダーＡの操作ステップを示す。熱スライドデボンダーＡの操作ステップを示す。熱スライドデボンダーＡの操作ステップを示す。図１の機械的デボンダーＢの概観図である。図２７の機械的デボンダーＢの側面断面図である。デボンダーＢの操作ステップを示す。機械的デボンダーＢの別の実施形態の概観図である。図３０の機械的デボンダーの操作ステップを示す。図３０の機械的デボンダーの操作ステップを示す。図３０の機械的デボンダーの操作ステップを示す。図３０の機械的デボンダーの操作ステップを示す。図３０の機械的デボンダーの操作ステップを示す。図３０の機械的デボンダーの操作ステップを示す。図３０の機械的デボンダーの操作ステップを示す。図３０の機械的デボンダーの操作ステップを示す。図３０の機械的デボンダーの操作ステップを示す。図３０の機械的デボンダーの操作ステップを示す。図３０の機械的デボンダーの操作ステップを示す。図３０の機械的デボンダーの操作ステップを示す。機械的デボンダーＢの別の実施形態の略図である。機械的デボンダーＢの別の実施形態の略図である。新しいデボンディング装置の第１実施形態を示す。図４３の新しいデボンディング装置の操作ステップを示す。図４３の新しいデボンディング装置の操作ステップを示す。図４３の新しいデボンディング装置の操作ステップを示す。図４３の新しいデボンディング装置の操作ステップを示す。図４３の新しいデボンディング装置の操作ステップを示す。

図１において、改善された一時的ウエハボンディング装置１００は、一時的ボンダ−クラスター１１０とデボンダークラスター１２０を含む。一時的ボンダ−クラスター１１０は、夫々、２１０、３１０、４１０と５１０で番号付けられた一時的ボンダ−モジュールＡ、モジュールＢ、モジュールＣとモジュールＤを含む。デボンダークラスター１２０は、夫々、１５０、２５０と３５０で番号付けられた熱スライドデボンダーＡ、機械的デボンダーＢと放射線／機械的デボンダーＣを含む。ボンダ−クラスター１１０は、とりわけ、図１Ａ、図２Ａ、図３Ａと図４において、夫々、番号６０ａ、７０ａ、８０ａと９０ａで示す一時的ボンディングプロセスＡ、Ｂ、ＣとＤを容易にする。デボンダークラスター１２０は、図１Ａ、図２Ａと図３Ａにおいて、夫々、番号６０ｂ、７０ｂと８０ｂで示すデボンディングプロセスＡ、ＢとＣを容易にする。

図１Ａにおいて、一時的ボンディングプロセスＡ（６０ａ）は、以下のステップを含む。最初に、デバイスウエハ２０が、保護コーティング２１で塗布され（６２）、次に、そのコーティングがベーキング及び冷却され（６３）、次に、反転される（６４）。キャリアウエハ３０は、接着剤層３１で塗布され（６５）、次に、そのコーティングがベーキング及び冷却される（６６）。他の実施形態では、接着剤層を塗布する代りに、乾燥接着フィルムがキャリアウエハに貼合わされる。次に、デバイスウエハの保護コーティングを有する表面２０ａが、キャリアウエハの接着剤層を有する表面と対向するように、反転されたデバイスウエハ２０が、キャリアウエハ３０と心合せされる（６７）。次に、２個のウエハが、図１Ｂに示す一時的ボンダ−モジュールＡ内でボンディングされる（６８）。そのボンドは、保護層２１と接着剤層３１の間の一時的ボンドである。他の実施形態では、保護コーティングが、デバイスウエハ表面に塗られず、デバイスウエハ表面２０ａが、接着剤層３１と直接ボンディングされる。

デバイスウエハの例は、ＧａＡｓウエハ、シリコンウエハ又は１００μｍ未満まで薄くする必要のある他のどのような半導体ウエハを含む。これらの薄いウエハは、パワーアンプ又は良好な熱除去と小さいパワーファクターが望ましい他のパワーデバイスを製作するための軍事的及び電気通信用途に使用される。キャリアウエハは、通常、デバイスウエハと熱的に合致する、即ち、同じ熱膨張率（ＣＴＥ）を有する非汚染材料から成る。キャリアウエハ材料の例は、シリコン、ガラス、サファイア、石英又は他の半導体材料を含む。デバイスウエハの縁部を支持すると共にデバイスウエハ縁部の割れやチッピングを防止するために、キャリアウエハの直径は、通常、デバイスウエハの直径と同じ又はデバイスウエハの直径より少し大きい。一例では、キャリアウエハの厚さは、約１０００μｍであり、全厚み変動（ＴＴＶ）は２−３μｍである。キャリアウエハは、デバイスウエハからデボンディングされた後リサイクル及び再使用される。

一例では、接着剤層３１は、米国ミズーリ州のBrewer Scienceで製造される有機接着剤”WaferBOND HT-10.10”（商標）である。接着剤３１は、スピンオンプロセスで塗られ、９−２５μｍの範囲の厚さを有する。スピン速度は、１０００−２５００ｒｐｍの範囲であり、スピン時間は、３−６０秒の間である。スピンオンの後、接着剤層は、１００℃と１５０℃の間の温度で２分間ベーキングされ、次に、１６０℃と２２０℃の間の温度で１−３分間硬化される。”WaferBOND HT-10.10”層は、光学的に透明であり、２２０℃まで安定である。付録Ａは、”WaferBOND HT-10.10”の仕様を表す。デバイスウエハの露出表面２０ｂのシンニングの後、キャリアウエハ３０が、図１Ａに示すデボンディングプロセスＡ（６０ｂ）でデボンディングされる。

デボンディングプロセスＡ（６０ｂ）は、以下のステップを含む。最初に、接着剤層３１が軟化して、キャリアウエハ３０が薄くしたウエハから横滑りするまで、ウエハスタック１０が加熱される。”WaferBOND HT-10.10”のデボンディング時間は５分未満である。薄くされたウエハ２０は、次に、接着剤残留物を取除くように清浄にされ（５２）、薄くされたウエハが、ダイシングフレーム２５に載置される。いくつかの実施形態で、キャリアウエハの小さな回転運動（ねじり）が、横滑り運動の前に行われる。

デバイスウエハ２０へのキャリアウエハ３０の一時的ボンディング（６８）は、一時的ボンダ−モジュールＡ（２１０）内で行われる。図１Ｂにおいて、デバイスウエハ２０は、取付具チャック２０２に載置され、取付具チャックは、チャンバ２１０に装入される。キャリアウエハ３０は、接着剤層が上向くように底部チャック２１０ａの上に直接載置され、２個のウエハ２０と３０が、スタッキング及び心合せされる。頂部チャック２１０ｂが、スタッキングされたウエハの上に降下させられ、低い力が印加される。チャンバが排気させられ、保護コーティング層２１と接着剤層３１の間のボンドを形成するように、温度が２００℃に上げられる。次に、チャンバが冷却され、取付具が搬出される。

デボンディングプロセスＡ（６０ｂ）は、熱スライドデボンディングプロセスであって、図１Ａに示す以下のステップを含む。ボンディングされたウエハスタック１０を加熱することにより、接着剤層３１が軟化させられる。次に、キャリアウエハが、軸心１６９の回りでねじられて、制御された力と速度でウエハスタックから横滑りさせられる（６９）。分離されたデバイスウエハ２０は、次に、清浄にされて（５２）、ダイシングフレーム２５に装着される（５３）。

図２Ａにおいて、一時的ボンディングプロセスＢ（７０ａ）は、以下のステップを含む。最初に、リリース層２２が、デバイスウエハ２０の表面２０ａに形成される（７２）。リリース層は、プリカーサーコンパウンドをデバイスウエハ表面２０ａにスピンコーティングすることにより形成され、次に、プラズマ増強化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）を市販のＰＥＣＶＤチャンバ内で行う。一例では、リリース層用のプリカーサーは、ドイツのWackerによって製造されるシリコーンゴム”SemicoSil”（商標）である。塗布されたデバイスウエハは、次に、接着剤でスピンコートされて（７３）、反転される（７４）。次に、軟質層３２が、キャリアウエハ３０の表面３０ａにスピンコートされる（７６）。一例では、軟質層３２は、高温架橋（ＨＴＣ）シリコーンエラストマーである。次に、デバイスウエハのリリース層２２を有する表面２０ａが、キャリアウエハの軟質層３２を有する表面３０ａと対向するように、反転されたデバイスウエハ２０が、キャリアウエハ３０と心合せされ、次に、２個のウエハが、図２Ｂに示す一時的ボンダ−モジュールＢ内でボンディングされる。一時的ボンドは、０．１ミリバールの真空、１５０℃と２００℃の間の硬化温度と低印加ボンディング力で形成される。

図２Ｂにおいて、デバイスウエハ２０は、接着剤層を上に向けて取付具チャック２０２（図４）に載置される。次に、スペーサ２０３が、デバイスウエハ０の頂部に載置され、キャリアウエハ３０がスペーサの頂部に載置され、組立てられた取付具チャック２０２が、ボンダ−モジュールＢ（３１０）に移送される。チャンバは排気され、スペーサ２０３が取外されて、キャリアウエハ３０が、デバイスウエハ２０上に降下させられる。チャンバを低圧でパージすることにより、低い力が印加され、温度が、ボンドの形成のために２００℃まで上げられる。次に、チャンバが冷却され、取付具が搬出される。他の実施形態では、Ｚ軸２３９が上昇して、スタッキングされたウエハ２０と３０が、上部チャック２２２に当接される。上部チャック２２２は、後述するように、セミコンプライアント又はノンコンプライアントでよい。

デボンディングプロセスＢ（７０ｂ）は、機械的リフトデボンディングプロセスであって、図２Ａに示す以下のステップを含む。ボンディングされたウエハスタック１０が、ダイシングフレーム２５に装着され（５４）、キャリアウエハ３０が、デバイスウエハ２０から機械的に持上げられる（５５）。薄くされたデバイスウエハ２０は、ダイシングフレーム２５によって支持されたままである。

図３Ａにおいて、一時的ボンディングプロセスＣ（８０ａ）は、以下のステップを含む。最初に、デバイスウエハ２０の表面が、接着剤層２３で塗布される（８２）。一例では、接着剤層２３は、米国ミネソタ州の３Ｍ社によって製造される紫外線硬化性接着剤”LC3200”（商標）である。接着剤を塗布したデバイスウエハは、次に、反転される（８４）。次に、吸光リリース層３３が、キャリアウエハ３０の表面３０ａにスピンコートされる（８６）。一例では、吸光リリース層３３は、米国ミネソタ州の３Ｍ社によって製造される”LC4000”（商標）である。次に、デバイスウエハの接着剤層２３を有する表面２０ａが、キャリアウエハ３０の吸光リリース層を有する表面３０ａと対向するように、反転されたデバイスウエハ２０は、キャリアウエハ３０と心合せされる。２個の表面２０ａと３０ａが当接して、接着剤層が紫外線で硬化させられる（８７）。２個のウエハは、図３Ｂに示す一時的ボンダ−モジュールＣ（４１０）内でボンディングされる（８８）。ボンドは、吸光リリース層３３と接着剤層２３の間の一時的ボンドであって、０．１ミリバールの真空と低印加ボンディング力で形成される。デバイスウエハに対するキャリアウエハの一時的ボンディングは、図３Ｂに示す一時的ボンダ−モジュールＣ内で行われる（８８）。

図３Ｂにおいて、光熱変乾層である吸光リリース層を有するキャリアウエハ３０は、頂部チャック４１２に載置され、保持ピン４１３によって所定位置に保持される。次に、デバイスウエハ２０が、接着剤層２３を上向きにして底部チャック４１４に載置される。次に、ウエハ２０と３０が心合せされ、チャンバが排気され、更に、キャリアウエハ３０を有する頂部チャック４１２が、デバイスウエハ２０上に降下させられる。リリース層３３と接着剤層２３の間のボンドを形成するように、低い力が印加される。次に、ボンディングされたウエハスタック１０が、搬出されて、接着剤が、紫外線で硬化させられる。

図３Ａに戻って、デボンディングプロセスＣ（８０ｂ）は、以下のステップを含む。ボンディングされたウエハスタック１０は、ダイシングフレーム２５に装着され（５６）、キャリアウエハ３０は、ＹＡＧレーザビームで照明される。レーザビームは、リリース層３３に沿ってウエハスタックを分離させ（５７）、分離させられたキャリアウエハ３０は、機械的にデバイスウエハ２０から持上げられる（５８）。接着剤層は、デバイスウエハ表面２０ａから剥離させられ（５９）、薄くされたデバイスウエハ２０は、ダイシングフレーム２５によって支持されたままである。

図５において、一時的ボンダ−クラスター１１０は、下部キャビネット１０３の頂部に堆積された上部キャビネット構造物１０２を有するハウジング１０１を含む。上部キャビネット１０２は、サービスアクセスサイド１０５を有し、下部キャビネットは、レベリング調整部１０４と運搬キャスター１０６を有する。上部キャビネット構造物１０２内に、配置変更可能な一時的ボンディングプロセスモジュール２１０、３１０、４１０と５１０が、図６に示すように垂直に堆積されている。ホットプレートモジュール１３０とコールドプレートモジュール１４０も、又、図７に示すようにプロセスモジュール２１０と３１０の頂部、下方又は間に垂直に堆積されている。更なる処理機能を付与するために、追加のプロセスモジュールを設けてもよい。ボンディングプロセスモジュールの例は、低印加力モジュール、高印加力モジュール、高温及び低温モジュール、照明（紫外線又はレーザ）モジュール、高圧（ガス）モジュール、低圧（真空）モジュールとその組合せを含む。

図９乃至図１２において、一時的ボンダーモジュール２１０は、装入ドア２１１を有するハウジング２１２、上部ブロックアセンブリ２２０と対向する下部ブロックアセンブリ２３０を含む。上部ブロックアセンブリ２２０と下部ブロックアセンブリ２３０は、４本のＺ軸ガイドポスト２４２に移動自在に接続されている。他の実施形態では、４本未満又は４本を越えるＺ軸ガイドポストが使用される。伸縮式のカーテンシール２３５が、上部ブロックアセンブリ２２０と下部ブロックアセンブリ２３０の間に配置される。一時的ボンディングチャンバ２０２が、上部ブロックアセンブリ２２０、下部ブロックアセンブリ２３０と伸縮式カーテンシール２３５の間に形成される。カーテンシール２３５は、一時的ボンディングチャンバ領域２０２の外方にあるプロセス部品の多くを、プロセスチャンバの温度、圧力、真空及び大気から隔離する。チャンバ領域２０２の外方にあるプロセス部品は、とりわけ、ガイドポスト２４２、Ｚ軸ドライブ２４３、照明源、機械的プリアライメントアーム４６０ａ、４６０ｂとウエハ心出しジョー４６１ａ，４６１ｂを含む。カーテン２３５は、又、任意の半径方向からのボンディングチャンバ２０２へのアクセスを許す。

図１１において、下部ブロックアセンブリ２３０は、ウエハ２０を支持するヒータプレート２３２、断熱層２３６、水冷支持フランジ２３７、移送ピンステージ２３８とＺ軸ブロック２３９を含む。ヒータプレート２３２は、セラミック板で、抵抗加熱要素２３３と組込み空冷部２３４を含む。加熱要素２３３は、２個の異なる加熱ゾーンが形成されるように配置される。第１加熱ゾーン２３３Ｂは、２００ｍｍウエハ又は３００ｍｍウエハの中心領域を加熱するように構成され、第２加熱ゾーン２３３Ａは、３００ｍｍウエハの外周部を加熱するように構成されている。全ボンディング界面４０５中の熱的一様性を達成すると共に、ウエハスタックの縁部における熱損失を軽減するために、加熱ゾーン２３３Ａは、加熱ゾーン２３３Ｂから独立して制御される。ヒータプレート２３２は、又、夫々、２００ｍｍと３００ｍｍのウエハを保持するための２個の異なる真空ゾーンを含む。水冷断熱支持フランジ２３７は、断熱層２３６によってヒータプレートから分離されている。移送ピンステージ２３８は、下部ブロックアセンブリ２３０の下方に配置されていると共に、４本のポスト２４２によって移動自在に支持されている。移送ピンステージ２３８は、移送ピン２４０が異なるサイズのウエハを昇降させることができるように、支持ピン２４０を支持する。一例では、移送ピン２４０は、２００ｍｍウエハと３００ｍｍウエハを昇降させることができるように配置されている。移送ピン２４０は、まっすぐな軸であって、いくつかの実施形態では、図１５に示すように、その中心を貫通する真空送り穴を有する。移送ピンの穴を介して引かれる真空は、移動中のウエハを移送ピンで所定位置に保持して、ウエハの心狂いを防止する。図１２に示すように、Ｚ軸ブロック２３９は、ボールスクリューを有する精密Ｚ軸ドライブ２４３、直線カム、サブミクロン位置制御のための直線フィードバックエンコーダ２４４と歯車箱を有するサーボモータ２４６を含む。

図１３において、上部ブロックアセンブリ２２０は、上部セラミックチャック２２２、カーテン２３５がシール要素２３５ａで封止する頂部静止チャンバ壁２２１、２００ｍｍと３００ｍｍのメンブレン層２２４ａ、２２４ｂと円周に１２０度で配置された３個のメタル曲げストラップ２２６を含む。図１４に示すように、メンブレン層２２４ａと２２４ｂは、夫々、上部チャック２２２と頂部ハウジング壁２１３の間にクランプ２１５ａと２１５ｂで締付けられると共に、２００ｍｍウエハと３００ｍｍウエハを保持するための２個の別個の真空ゾーン２２３ａと２２３ｂを形成する。メンブレン層２２４ａと２２４ｂは、エラストマー材料又は金属ベローから成る。頂部セラミックチャック２２２は、極めて平坦で薄い。頂部セラミックチャック２２２は、ウエハスタック１０に一様な圧力を印加するために、小質量を有すると共に、セミコンプライアントである。上部チャック２２２は、３個の調整式レベリングクランプ／ドライブアセンブリ２１６に対してメンブレン圧で軽く予備負荷をかけられる。クランプ／ドライブアセンブリ２１６は、円周に１２０度で配置されている。上部チャック２２２は、最初に下部セラミックヒータプレート２３２と当接してレベリングされて、ヒータプレート２３２に平行である。３個のメタルストラップ２２６は、曲げ作用をして、最小Ｚ−拘束のＸ−Ｙ−Ｔ（θ）位置決めをもたらす。クランプ／ドライブアセンブリ２１６は、又、並進無しに支持ウエハの中心に対応する中心点の回りでセラミックチャック２２２を回転及び／又は傾斜させる球状ウェッジエラー補償（ＷＥＣ）機構を提供する。

ウエハの装入とプリアライメントは、図１６に示す機械的心出し装置４６０で容易になる。心出し装置４６０は、図１６に示す開放位置と図１７に示す閉鎖位置にある２個のプリアライメントアーム４６０ａと４６０ｂを含む。アーム４６０ａと４６０ｂの端部に、機械的ジョー４６１ａと４６１ｂがある。図１８Ａと図１８Ｂに示すように、機械的ジョー４６１ａと４６１ｂは、夫々、３００ｍｍウエハと２００ｍｍウエハの湾曲縁部に合致するテーパ面４６２と４６３を有する。

別の実施形態では、ウエハの装入とプリアライメントは、図１９Ａと図１９Ｂに示すウエハ心出し装置４７０で容易になる。ウエハ心出し装置４７０は、３個の心出しリンク４７１、４７２と４７３を含む。心出しリンク４７１は、ウエハ３０をＹ軸方向に移動させる直線中間位置エアベアリング又は機械的スライド４７１ａを含む。心出しリンク４７２と４７３は、夫々、時計方向と反時計方向に回転する回転心出しアーム４７２ａと４７３ａを含む。心出しリンク４７１、４７２と４７３の運動は、直線カム輪郭４７４ａと４７４ｂを有するカム板４７４を使用して同期化される。カム輪郭４７４ａは、中間位置心出しアーム４７１の直線運動を提供し、カム輪郭４７４ｂは、左右の心出しアームプッシュロッド４７２ｂと４７３ｂの直線運動を提供する。プッシュロッド４７２ｂと４７３ｂの直線運動は、夫々、心出しアーム４７２ａと４７３ａにおけるカム／カムフォロア界面での回転運動に変換される。カム板４７４は、電気モータ又は空圧作動によって直線運動（Ｘ軸運動）で駆動される直線スライドに固定される。心出しリンク４７１におけるリニア可変作動変圧器（ＬＶＤＴ）又は別の電気センサーが、心出し装置がウエハ縁部に対して停止させられる距離フィードバックを提供する。ばね予備負荷が、心出し装置４７１ａにかけられ、ばね予備負荷が追い越されると、ＬＶＤＴは、変位を記録する。

更に別の実施形態では、ウエハ３０の装入とプリアライメントは、図１９Ｃと図１９Ｄに示すウエハ心出し装置４８０で容易になる。ウエハ心出し装置４８０は、３個の心出しリンク４８１、４８２と４８３を含む。心出しリンク４８１は、ウエハ３０をＹ軸方向に移動させる直線中間位置エアベアリング又は機械的スライド４８１ａを含む。心出しリンク４８２と４８３は、夫々、時計方向と反時計方向に回転する回転心出しアーム４８２ａと４８３ａと、プッシュロッド４８２ｂと４８３ｂとを含む。心出しリンク４８１、４８２と４８３の運動は、夫々、直線カム輪郭４８４ａと４８５ａを有する２個のカム板４８４と４８５を使用して同期化される。カム輪郭４８４ａと４８５ａは、左右の心出しアームプッシュロッド４８２ｂと４８３ｂの直線運動を提供する。プッシュロッド４８２ｂと４８３ｂの直線運動は、夫々、心出しアーム４８２ａと４８３ａにおけるカム／カムフォロア界面での回転運動に変換される。カム板４８４と４８５は、夫々、ロッド４８１ａと４８１ｂを介して直線スライド４８１ａに接続される。図１９Ｄに示すように、スライド４８１ａのＹ軸方向の直線運動は、夫々、ロッド４８１ａと４８１ｂを介して、板４８４と４８５のＸ軸に沿った直線運動に変換される。

図２０Ａ、図２０Ｂと図２０Ｃにおいて、ボンダ−モジュール２１０による一時的ボンディング操作は、以下のステップを含む。最初に、非接着性基板が、ロボットエンドエフェクタによって移送ピン２４０ａに装着される（３５０）。この場合、基板は、３００ｍｍウエハであり、３００ｍｍピン２４０ａによって支持される一方、２００ｍｍピン２４０ｂは、３００ｍｍピン２４０ａより少し低く図示されている。次に、機械的テーパジョー４６１ａと４６１ｂは、ウエハの回りの位置に移動し、移送ピン２４０ａは、降下する（３５２）。移送ピンは、真空機能とパージ機能を有する。パージ機能により、ウエハは、心出しサイクル中に浮上し、真空機能は、心出し完了時にウエハを保持する。テーパ状「漏斗」ジョー４６１ａ、４６１ｂと４６１ｃは、ウエハが移送ピン２４０ａで降下中にウエハを中心に駆動する。ジョー４６１ａ、４６１ｂと４６１ｃは、夫々、図１９と図１８に示す２００ｍｍと３００ｍｍを含むどのようなサイズのウエハも収容及びプリアライメントをするように設計されている。次に、図２０Ｃに示すように、心出しジョー４６１ａ、４６１ｂと４６１ｃは後退し、移送ピンが、上昇して、頂部基板２０を上部真空チャック２２２上に載置する（３５４）。

次に、図２１Ａに示すように、接着剤を塗布した第２基板３０が、上向きにロボットエンドエフェクタによって移送ピン２４０ａに装着される。次に、図２１Ｂに示すように、機械的テーパジョー４６０が、ウエハ３０の回りの位置に移動して、移送ピン２４０ａが、降下後、上昇する（３５８）。図２１Ｃに示すように、心出しジョー４６１ａと４６１ｂは後退し、移送ピン２４０ａが、降下して、基板３０を底部真空チャック２３２上に載置する（３５９）。次に、図２２Ａに示すように、下部ヒータステージ２３０は、上昇して、頂部基板２０と底部基板３０の間に閉鎖プロセスギャップを形成し、カーテンシール２３５は、閉鎖されて、一時的ボンディングチャンバ２０２を形成する（３６０）。頂部基板２０が機械的フィンガーで保持されている間に、最初の１０−４ミリバールの高真空が、一時的ボンディングチャンバ２０２に引かれる。設定真空度に一旦到達すると、頂部基板２０を上部チャック２２２に保持する真空差圧を発生するように、チャンバ圧は、約５ミリバールに少し上げられる。図２２Ｂに示すように、Ｚ軸ステージ２３９は、更に上昇して、底部基板３０を頂部基板２０に当接させる（３６２）。頂部チャック２２２は、この動作によってストッパ２１６から持上げられる（３６２）。次に、力が、頂部メンブレン２２４ａを介して印加され、底部チャック２３２とウエハスタック１０が、プロセス温度まで加熱される（３６４）。一例では、印加される力は、５００Ｎと８０００Ｎの間の範囲であり、プロセス温度は２００℃である。片側加熱を使用する場合、ウエハスタック１０は、良好な伝熱を確保するために、メンブレン圧で圧縮される。処理の終了後、ボンディングされたウエハスタック１０は、冷却されると共に、移送ピンとロボットエンドエフェクタにより搬出される。

上記の場合、Ｚ軸は、上昇して、薄いセミコンプライアント上部チャック２２２／メンブレン２２４に当接する。本実施形態では、メンブレン／チャック曲げを介してボンディング界面に垂直な方向のみに圧力を印加すると共に、接着性トポグラフィに合致するようにセミコンプライアントチャックを使用することによって、接着剤層は、全厚み変動（ＴＴＶ）／傾斜を制御する。他の実施形態では、Ｚ軸は、上昇してノンコンプライアントチャックと当接する。これらの場合、Ｚ軸運動は、接着剤層の最終厚さを制御すると共に、接着剤を剛性平坦チャック２２２に合致させる。接着剤層の厚さは、Ｚ軸位置制御、予備測定基板厚さと既知の接着剤厚さを使用することによって制御される。更に他の実施形態では、コンプライアント層が、底部チャック２３２に設置され、接着剤が早期硬化されたり、その粘度が調整される。更に他の実施形態では、熱が、底部チャックと頂部チャックの両方を介して印加される。

（熱スライドデボンダー）
図２３において、熱スライドデボンダー１５０は、頂部チャックアセンブリ１５１と、底部チャックアセンブリ１５２と、頂部チャックアセンブリ１５１を支持する静止ガントリー１５３と、底部チャックアセンブリ１５２を支持するＸ軸キャリッジドライブ１５４と、２００ｍｍと３００ｍｍの直径を含む各種の直径のウエハを昇降させるように設計されたリフトピンアセンブリ１５５と、Ｘ軸キャリッジドライブ１５４とガントリー１５３を支持するベースプレート１６３とを含む。

図２４において、頂部チャックアセンブリ１５１は、ガントリー１５３にボルト締めされた頂部支持チャック１５７と、頂部支持チャック１５７の底面と当接するヒーター支持板１５８と、ヒーター支持板１５８の底面と当接する頂部ヒーター１５９と、Ｚ軸ドライブ１６０と、上部ウエハプレート／ヒーター底面１６４をレベリングするプレートレベリングシステムとを含む。プレートレベリングシステムは、頂部ヒーター１５９を頂部支持チャック１５７に接続する３本のガイド軸１６２と、３個の空圧作動のスプリットクランプ１６１とを含む。プレートレベリングシステムは、並進無しに支持ウエハの中心に対応する中心点の回りで上部ウエハプレート１６４を回転及び／又は傾斜させる球状ウェッジエラー補償（ＷＥＣ）機構を提供する。ヒーター１５９は、支持されたウエハスタック１０を３５０℃まで加熱し得る定常状態ヒーターである。ヒーター１５９は、２００ｍｍウエハ又は３００ｍｍウエハの中心領域を加熱するように構成された第１加熱ゾーンと、３００ｍｍウエハの外周部を加熱するように構成された第２加熱ゾーンとを含む。ウエハスタックの全ボンディング界面中の熱的一様性を達成すると共に、ウエハスタックの縁部における熱損失を軽減するために、第１加熱ゾーンと第２加熱ゾーンは、互いに独立して制御される。ヒーター支持板１５８は、熱隔離をもたらすと共に、頂部ヒーター１５９によって発生される熱膨張応力の伝播を防止するために、水冷される。

図２５において、底部チャック１５２は、低熱質量セラミック材料から成ると共に、エアベアリングキャリッジドライブ１５４上でＸ軸に沿って摺動するように設計されている。キャリッジドライブ１５４は、このＸ軸運動において、２個の平行な側方キャリッジガイドトラック１５６によって案内される。底部チャック１５２は、又、Ｚ軸１６９の回りを回転するように設計されている。小さい角度のＺ軸回転（即ち、ねじり）は、下記のように、ウエハの分離を開始するのに使用される。ベースプレート１６３は、振動隔離されている。一例では、ベースプレートは、花コウ岩から成る。一例では、ベースプレート１５６は、ハニカム構造を有し、空圧振動アイソレータ（不図示）によって支持されている。

図２６Ａ、図２６Ｂと図２６Ｃにおいて、図２３の熱スライドデボンダー１５０のデボンディング操作は、以下のステップを含む。最初に、一時的にボンディングされたウエハスタック１０は、プライマリリフトピン１５５に装着されて、キャリアウエハ３０は頂部にあり、薄いデバイスウエハ２０は底部にある（１７１）。次に、薄いデバイスウエハ２０の底面が底部チャック１５２に当接するように、ウエハスタック１０は降下させられる（１７２）。次に、底部チャック１５２は、頂部ヒータ１５９の下にあるまで、１６５ａの方向に移動させられる（１７４）。次に、頂部チャック１５１のＺ軸ドライブ１６０が降下して、頂部ヒータ１５９の底面がキャリアウエハ３０の上面に当接させられる。次に、キャリアウエハ３０が設定温度に到達するまで、空気が頂部ヒータ１５９とキャリアウエハ３０に送出される。設定温度に到達した時、キャリアウエハが頂部チャックアセンブリ１５１によって保持されるように、真空がキャリアウエハ３０に引かれ、ガイド軸１６２が、スプリットクランプ１６１にロックされる（１７５）。

この時、頂部チャック１５１は強固に保持される一方、底部チャック１５２はコンプライアントであり、最初に底部チャック１５２をねじって、次にＸ軸キャリッジ１５４を、強固に保持された頂部チャックアセンブリ１５１から離れる１６５ｂの方向に移動させることにより（１７７）、熱スライド分離が開始される（１７６）。デボンディングされたうすいデバイスウエハ２０は、Ｘ軸キャリッジ１５４によって搬出位置に運ばれ、搬出位置で、ピンによって持上げられて（１７８）、除去される（１７９）。次に、Ｘ軸キャリッジ１５４が、１６５ａの方向に戻される（１８０）。Ｘ軸キャリッジ１５４が頂部チャックアセンブリ１５１の下方の位置に到達すると、リフトピン１５５が、上昇させられて、キャリアウエハ３０の接着剤側と当接し、キャリアウエハをヒータプレート１５９から解放するように、空気がヒータプレート１５９にパージされる（１８１）。リフトピン１５５が、底部チャック上面を接着剤で汚染しないように、底部チャックの真上の高さまで降下させられ（１８２）、Ｘ軸キャリッジ１５４が、搬出位置まで１６５ｂの方向に移動させられる。キャリアウエハが、冷却され、次に除去される（１８３）。

図２５Ａにおいて、改善された熱スライドデボンダー５００の底部チャック１５２は、Ｚ軸ステージ５０１と支持アーム５０２ａ、５０２ｂと５０２ｃによって支持される。薄くされたデバイスウエハ２０が底部チャック１５２に当接し、キャリアウエハ３０が頂部チャックアセンブリ１５１に対向するように、薄くされたウエハ対１０が、底部チャック１５２の頂部に載置される。上記ステップ（１７５）において設定温度に到達して、キャリアウエハが頂部チャックアセンブリ１５１によって保持されるように、真空がキャリアウエハ３０に引かれる時、Ｚ軸ステージ５０１は、ウエハ２０の中心から約０．５ｍｍの距離まで底部チャック１５２を５０４の方向に引下げる小さな力Ｆ１（５０３）で予備負荷をかけられる。この時、頂部チャック１５１は、強固に保持される一方、底部チャック１５２は、１６５ａの側方に堅固でＺ軸方向５０４にコンプライアントであり、最初に底部チャック１５２をねじって、次にＺ軸ステージ５０１を、強固に保持された頂部チャックアセンブリ１５１から離れる１６５ｂの方向に移動させることにより（１７７）、熱スライド分離が開始される（１７６）。ロードセル５０６（図２５に図示）は、Ｚ軸ステージ５０１を引張る水平力Ｆ２（５０５）を測定する。従って、ロードセル５０６は、デボンディング力の抵抗を測定する。薄いデバイスウエハ２０をキャリアウエハ３０からデボンディングした後、デバイスウエハ２０を有する底部チャック１５２が、Ｘ軸キャリッジ１５４上に降下させられ、側方キャリッジガイドレール１５６に沿って移動させられる。水平力Ｆ２（５０５）は、一定に維持され、又は、Ｘ軸運動の速度を制御することによって変動されてもよい。

一例では、２００ｍｍウエハは、約５０ｍｍの距離を約２ｍｍ／ｓｅｃの移動速度でＸ軸方向１６５ｂに移動させられる。次に、移動速度が、約７５ｍｍの距離を４ｍｍ／ｓｅｃに上げられ、次に、移動速度が、７５ｍｍの距離を６ｍｍ／ｓｅｃに上げられる。ウエハは、又、約３０度を０．５度／ｓｅｃの回転速度ねじられる。いくつかの実施形態では、ウエハ対１０は、熱衝撃を防止するために、デボンディングの前に予熱される。

（機械的デボンダー）
図２Ａにおいて、機械的デボンダーＢ（２５０）は、薄いデバイスウエハ２０からキャリアウエハ３０の縁部３１を機械的に持上げることにより、薄いデバイスウエハ２０からキャリアウエハ３０をデボンディングする。デボンディングプロセスの前に、一時的にボンディングされたウエハスタック１０は、フレーム２５に止着され、分離時に、薄いウエハはフレーム２５に支持されたままである。図２７と図２８において、デボンダー２５０は、２個の円形真空シール２５５を有する屈曲板２５３を含む。シール２５５は、シールによって囲まれる領域内に置かれる２００ｍｍウエハを封止する第１のものと、シールによって囲まれる領域内で３００ｍｍウエハを封止する第２のものの２個のゾーンを含む。シール２５５は、Ｏリング又は吸引カップで実施される。リフトピンアセンブリ２５４が、屈曲板２５３によって運搬される分離されたキャリアウエハ３０を昇降するのに使用される。デボンダー２５０は、又、真空チャック２５６を含む。真空チャック２５６と屈曲板２５３は、ベースプレート２５１に支持される支持板２５２上で互いに隣接して配置されている。屈曲板２５３は、ヒンジドライブモータ２５７によって駆動されるヒンジ２６３に接続された縁部２５３ｂを有する。真空チャック２５６は、多孔性焼結セラミック材料から成り、分離された薄いウエハ２０を支持するように設計されている。ヒンジモータドライブ２５７は、ウエハスタック１０が真空チャック２５６に装着された後、屈曲板２５３をウエハスタック１０に駆動するのに使用される。アンチバックラッシュギアドライブ２５８は、屈曲板２５３の偶発的後退を防止するために使用される。デボンディングドライブモータ２５９は、ベースプレート２５１の縁部２５１ａに止着され、チヤック支持板の縁部２５２ａに隣接する。デボンディングドライブモータ２５９は、ベースプレート２５１の平面に垂直な方向２６１にコンタクトローラ２６０を移動させ、コンタクトローラ２６０のこの運動は、下記するように、屈曲板が装入されたウエハスタック１０に載置された後、屈曲板２５３の縁部２５３ａを上昇させる。

図２９において、デボンダー２５０によるデボンディング操作は、以下のステップを含む。最初に、ウエハスタック１０を有するテープフレーム２５が、真空チャック２５６に装着されて、キャリアウエハ３０は頂部にあり、薄いウエハ２０は底部にある（２７１）。テープフレーム２５は、図２８に示すフレーム位置合せピン２６２に対して割出されて、テープフレーム２５の位置がロックされる。次に、テープフレーム接着性フィルムを保持するように、真空が多孔性真空チャック２５６を介して引かれる。次に、屈曲板２５３を装着ウエハスタック上に搬送するように、ヒンジモータ２５７が作動させられて、屈曲板２５３がキャリアウエハ３０の背面に当接する（２７２）。キャリアウエハ３０上の位置に到達すると、真空が、シール２５５を介してキャリアウエハ頂部上に引かれる。屈曲板２５３をこの閉鎖位置に維持するために、ヒンジモータ２５７のトルクは、一定に保たれる。次に、コンタクトローラ２６０を方向２６１ａに移動させると共に、屈曲板２５３の縁部２５３ａを押上げるために、デボンディングモータ２５９が作動させられる（２７３）。屈曲板の縁部２５３ａのこの上方運動は、キャリアウエハ３０を少し曲げる（又は屈曲させる）と共に、ウエハスタック１０をリリース層３２に沿って離層することにより、キャリアウエハ３０を薄いウエハ２０から分離する。シリコンウエハは、他のどの方位よりもはるかに容易に（１１０）結晶面に沿って破断又は劈開する。従って、１１０方向がプッシュ方向２６１ａに垂直となるように、キャリアウエハ３０は、（１１０）面上で製作されることにより、離層中のウエハ３０の破断を防止する。薄いウエハ２０は、真空チャック２５６で保持されるテープフレーム２５に止着されたままである。このステップ中、デボンディングモータ２５９は、一定位置に保持される。次に、ヒンジモータドライブ２５７は、止着された分離キャリアウエハ３０を有する屈曲板２５３を制御状態で開放位置に開く（２７４）。屈曲板真空を解放することにより、キャリアウエハ３０が解放される。次に、キャリアウエハ３０を上昇させるように、リフトピン２５４が上昇させられて、リリース層３２が上向きとなって、キャリアウエハ３０が除去される。次に、多孔性真空チャック２５６を介した真空が解放され、止着された薄いウエハ２０を有するテープ２５が除去される。

図３０乃至図３３において、機械的デボンダー６００の第２実施形態で、抵抗ローラ６１０は、コンタクトローラ２６０が屈曲板２５３の縁部２５３ａを押上げ上昇させている間に、屈曲板２５３に下向きの力を印加するのに使用される。この実施形態では、ボンディングされたウエハ対１０とデボンディングされたデバイスウエハ２０とキャリアウエハ３０は、同じ方向６２０からデボンダーに対して装入及び除去される。デボンダー６００は、マルチゾーン円形真空シール２５５を有する屈曲板２５３を含む。シール２５５は、とりわけ、シールによって囲まれる領域内に置かれる２００ｍｍウエハを封止する第１のものと、シールによって囲まれる領域内で３００ｍｍウエハを封止する第２のものの２個のゾーンを含む。シール２５５は、Ｏリング又は吸引カップで実施される。デボンダー６００は、又、真空チャック２５６、リフトピンアセンブリ６０４と移送アーム６０２ａ、６０２ｂと６０２ｃを含む。この場合、図３０に示すように、リフトピンアセンブリ６０４と移送アーム６０２ａ、６０２ｂと６０２ｃは、真空チャック２５６の回りに配置されている。屈曲板２５３は、ヒンジモータドライブ２５７によって駆動されるヒンジ２６３に接続された縁部２５３ｂを有する。真空チャック２５６は、多孔性焼結セラミック材料から成り、ボンディングされたウエハ対１０と分離された薄いウエハ２０及びキャリアウエハ３０を支持するように設計されている。ヒンジモータドライブ２５７は、ウエハスタック１０が真空チャック２５６に装着された後、屈曲板２５３をウエハスタック１０に駆動するのに使用される。図２８に示すアンチバックラッシュギアドライブ２５８は、屈曲板２５３の偶発的後退を防止するために使用される。デボンディングドライブモータ２５９は、ベースプレート２５１の縁部２５１ａに止着され、チヤック支持板の縁部２５２ａ（図２８に図示）に隣接する。デボンディングドライブモータ２５９は、ベースプレート２５１の平面に垂直な方向２６１ａにコンタクトローラ２６０を移動させ、コンタクトローラ２６０のこの運動は、下記するように、屈曲板が、装入ウエハスタック１０に載置された後、屈曲板２５３の縁部２５３ａを上昇させる。

図３０乃至図４１において、デボンダー６００によるデボンディング操作は、以下のステップを含む。最初に、ウエハスタック１０を有するテープフレーム２５は、真空チャック２５６に装着され、キャリアウエハ３０は頂部にあり、薄いウエハ２０は底部にある（６６２）。テープフレーム２５は、フレーム位置合せピン２６２に対して割出されて、テープフレーム２５の位置がロックされる。次に、テープフレーム接着性フィルムを保持するように、真空が多孔性真空チャック２５６を介して引かれる。次に、屈曲板２５３を装着ウエハスタック上に降下させるように、ヒンジモータ２５７が作動させられて、屈曲板２５３がキャリアウエハ３０の背面に当接する（６６４）。キャリアウエハ３０との当接位置に到達すると、真空が、キャリアウエハ頂部上の封止ゾーンを介して引かれる。屈曲板２５３をこの閉鎖位置に維持するために、ヒンジモータ２５７のトルクは、一定に保たれる。次に、抵抗ローラ６１０が、屈曲板２５３の縁部２５３ａと当接させられ（６６６）、下方屈曲力６３１が印加される（６６８）。次に、コンタクトローラ２６０を方向２６１ａに移動させると共に、屈曲板２５３の縁部２５３ａを力６３３で押上げるために、デボンディングモータ２５９が作動させられる一方、抵抗ローラ６１０が、水平に方向６３２に移動させられる（６７０）。移動抵抗ローラ６１０の抵抗力６３１の下での屈曲板縁部２５３ａの上方運動は、制御状態でキャリアウエハ３０を少し曲げる（又は屈曲させる）と共に、ウエハスタック１０をリリース層３２に沿って離層することにより、キャリアウエハ３０を薄いウエハ２０から分離する（６７２）。最初に、力６３１は力６３３とる釣合い（即ち、それらは同じ値を有し）、次に、抵抗ローラ６３１が方向６３２に移動させられている間、分離されたキャリアウエハ３０とデバイスウエハ２０の間の角度一定のままであるように、力６３３が低減される。次に、止着された分離キャリアウエハ３０を有する屈曲板２５３は、ヒンジモータ２５７で持上げられ、薄くされたデバイスウエハ２０はテープフレーム２５に止着されたままであり、テープフレーム２５は、真空チャック２５６によって保持される（６７４）。次に、真空が、多孔性真空チャック２５６を介して解放され、止着された薄いウエハ２０を有するテープ２５が、方向６２０から搬出される（６７６）。次に、移送アーム６０２ａ、６０２ｂと６０２ｃが、真空チャック２５６に挿入され（６７８）、キャリアウエハ３０を有する屈曲板２５３は、移送アーム６０２ａ、６０２ｂと６０２ｃ上に降下させられる（６８０）。真空封止が解放され、キャリアウエハ３０が、屈曲板２５３から分離される（６８２）。最後に、キャリアウエハ３０も、方向６２０から真空チャック２５６から搬出される。

他の実施形態では、ボンディングされたウエハスタック１０の分離は、図４２Ａに示すように、キャリアウエハ３０を有する屈曲板２５３を水平に方向６９１に押したり、図４２Ｂに示すように、デバイスウエハ縁部を押下げながら、屈曲板２５３を水平に方向６９２に移動させることによって、開始される。他の実施形態では、装置は、ヒンジモータドライブ２５７を含まず、ヒンジ２６３が手動で駆動される。他の実施形態では、装置は、デボンディングドライブモータ２５９を含まず、コンタクトローラ２６０の作動は、ピストンと比例レギュレータにより空圧駆動される。

（新たなデボンディング装置と方法）
図４３において、新たなデボンディング装置７００は、下部７０２と上方カバー部７０４を有するクラムシェル型リアクタ内に収容される上部チャック７３０と下部チャック７２０を含む。２個の別個のチャンバ７０６と７０８が、リアクタ７００内に形成され、下部チャンバ７０６は、下部チャック７２０を収容し、上部チャンバ７０８は、上部チャック７３０を収容する。上部チャックの下面７３０ａは、下部チャンバ７０６に突入している。上部チャック７３０と下部チャック７２０は、多孔性セラミックであり、それらを通して真空を引くことにより、図４４Ｃに示すように、夫々、方向７１２と７１４の力を印加することができる。力７１２と７１４は、夫々、上部チャック７３０の下面７３０ａと下部チャック７２０の上面７２０ａ全体に印加される。力７１２と７１４は、夫々、基板を上部チャック７３０と下部チャック７２０によって保持するように使用される。上部チャンバ７０８と下部チャンバ７０６は、加圧ガスで充填されている。加圧ガスは、上部チャック７３０の上面７３０ｂに圧力７１１を印加し、又は、下部チャック７２０の上面７２０ａに圧力７１６を印加する。一例では、圧力７１１と７１６は、約２バールであり、加圧ガスは窒素である。圧力７１１が印加されている間、上部チャック７３０の外方縁部は、クランプ７２５によって固定位置に保持される。クランプ７２５は、機械的クランプでも真空クランプでもよい。

操作において、テープフレーム２５上に支持されたボンディングされたウエハ対１０は、チャンバ７０８に装入されて、図４４Ａに示すように、真空力７１２で上部チャック７３０の下面７３０ａと当接して保持される。真空力７１２は、キャリアウエハ３０の全非ボンディング面に印加される。次に、チャンバ７０８はガスで充填され、チャック７３０の縁部がクランプ７２５によって固定保持されつつ、圧力７１１が、加圧ガスによってチャック７３０の上面７３０ｂに印加される。この結果、図４４Ｂに示すように、ウエハ対１０が、点７２１において下部チャック７２０の上面７２０ａと当接するまで、チャック７３０の下面７３０ａと止着ウエハ対１０が、下方に弓形に曲がる。この時、ボンディングされたウエハ対の分離が点１０ａの回りで開始される。その分離は、機械的手段、即ち、フレーム２５を押上げたりキャリアウエハ３０を側方に押圧することによって開始される。他の実施形態では、その分離は、エアナイフで開始される。次に、真空が、下部チャック７２０を介して引かれて、図４４Ｃに示すように、真空力７１４をウエハ対７１０の下面に印加する。次に、チャンバ７０８内の圧力７１１を下げて、下面７３０ａと止着ウエハ対の下方湾曲を徐々に除去する。同時に、下部チャンバ７０６内の圧力７１６が上げられる。これらのステップの組合せにより、図４４Ｄに示すように、点１０ａで開始された分離先端が、全ボンディング界面に伝播する。最後に、圧力７１１が切られ、真空力７１２が切られ、次に、圧力７１６が切られて、図４４Ｅに示すように、キャリアウエハ３０と、下部チャック７２０上のテープフレーム２５上に支持されたデバイスウエハ２０とに分離し、テープフレーム２５において、キャリアウエハ３０とデバイスウエハ２０は、真空力７１４によって保持される。

１０ウエハスタック
２０デバイスウエハ
２１保護コーティング
２２リリース層
２３接着剤層
２５ダイシングフレーム
３０キャリアウエハ
３１接着剤層
３２軟質層
３３吸光リリース層
１００一時的ウエハボンディング装置
１１０一時的ボンダークラスター
１２０デボンダークラスター
１５０熱スライドデボンダーＡ
２５０機械的デボンダーＢ
３５０放射線／機械的デボンダーＣ

Claims

ボンディング界面において第２ウエハにボンディングされた第１ウエハを備える一時的にボンディングされたウエハ対をデボンディングするデボンディング装置において、
孤立した第１及び第２チャンバを有するクラムシェル型リアクタと、
第１チャンバ内に収容されて、第２チャンバに突入する下面、及びクランプ手段で固定位置に保持されるように構成された縁部を含む上部チャックと、
第２チャンバ内に収容されて、上部チャックの下面に平行に対向する上面を有する下部チャックと、
一時的にボンディングされたウエハ対の第１ウエハの非ボンディング面を、上部チャックの下面に保持する第１ウエハ保持手段と、
第１チャンバを加圧する第１チャンバ加圧手段と、
一時的にボンディングされたウエハ対のボンディング界面の点において分離先端を開始する分離開始手段と、
第１チャンバの圧力を減少させつつ、第２チャンバを加圧することにより、上部チャックと止着ウエハ対の下方湾曲を除去すると共に、分離先端を全ボンディング界面に伝播させる第２チャンバ加圧手段と、
分離された第２ウエハの非ボンディング面を、下部チャックの上面に保持する第２ウエハ保持手段と
を備え、
上部チャックの縁部が、クランプ手段で固定位置に保持されつつ、第１チャンバ加圧手段が、上部チャックの上面に圧力を印加することにより、上部チャックの下面と止着ウエハ対を下方に湾曲させるデボンディング装置。
分離先端が、ウエハ対の縁部で開始される請求項１に記載のデボンディング装置。
分離開始手段が、エアナイフを備える請求項１に記載のデボンディング装置。
分離開始手段が、第１ウエハ又は第２ウエハを側方に押圧する押圧手段を備える請求項１に記載のデボンディング装置。
一時的にボンディングされたウエハが、フレームに止着され、分離開始手段が、フレームを押上げる押上げ手段を備える請求項１に記載のデボンディング装置。
上部チャックが、円形縁部を備える請求項１に記載のデボンディング装置。
クランプ手段が、機械的クランプ又は真空クランプを備える請求項１に記載のデボンディング装置。
第１チャンバ加圧手段と第２チャンバ加圧手段が、第１チャンバと第２チャンバを排気する排気手段と、第１チャンバと第２チャンバを加圧ガスで充填する加圧ガス充填手段とを備える請求項１に記載のデボンディング装置。
加圧ガスが窒素である請求項８に記載のデボンディング装置。
第１ウエハが、接着剤層とリリース層を介して第２ウエハに対してスタッキング及び一時的にボンディングされる請求項１に記載のデボンディング装置。
上部チャックと下部チャックが、夫々、第１ウエハと第２ウエハの非ボンディング面を止着するように真空を引く多孔性セラミック材料から成る請求項１に記載のデボンディング装置。
第１ウエハ保持手段又は第２ウエハ保持手段が、それぞれ上部チャックと下部チャックを用いて、真空を引いて保持する請求項１に記載のデボンディング装置。
ボンディング界面において第２ウエハにボンディングされた第１ウエハを備える一時的にボンディングされたウエハ対をデボンディングする方法において、
孤立した第１及び第２チャンバを有するクラムシェル型リアクタ、第１チャンバ内に収容されて、第２チャンバに突入する下面、及びクランプ手段で固定位置に保持されるように構成された縁部を含む上部チャックと第２チャンバ内に収容されて、上部チャックの下面に平行に対向する上面を有する下部チャックを備えるデボンディング装置を提供するステップと、
一時的にボンディングされたウエハ対の第１ウエハの非ボンディング面を上部チャックの下面に止着するステップと、
上部チャックの縁部をクランプ手段で固定位置に保持しつつ、第１チャンバを加圧して、上部チャックの上面に圧力を印加することにより、上部チャックの下面と止着ウエハ対を下方に湾曲させるステップと、
一時的にボンディングされたウエハ対のボンディング界面の点において分離先端を開始するステップと、
第１チャンバの圧力を減少させつつ、第２チャンバを加圧することにより、上部チャックと止着ウエハ対の下方湾曲を除去すると共に、分離先端を全ボンディング界面に伝播させるステップと、
分離された第２ウエハの非ボンディング面を下部チャックの上面に止着するステップと
を備える方法。
分離先端が、ウエハ対の縁部で開始される請求項１３に記載の方法。
分離先端が、エアナイフによって開始される請求項１３に記載の方法。
分離先端が、第１ウエハ又は第２ウエハを側方に押圧することによって開始される請求項１３に記載の方法。
一時的にボンディングされたウエハが、フレームに止着され、分離先端が、フレームを押上げることによって開始される請求項１３に記載の方法。
上部チャックが、円形縁部を備える請求項１３に記載の方法。
クランプ手段が、機械的クランプ又は真空クランプを備える請求項１３に記載の方法。
最初に、第１チャンバと第２チャンバを排気し、次に、第１チャンバと第２チャンバを加圧ガスで充填することにより、第１チャンバと第２チャンバが加圧される請求項１３に記載の方法。
加圧ガスが窒素である請求項２０に記載の方法。
第１ウエハが、接着剤層とリリース層を介して第２ウエハに対してスタッキング及び一時的にボンディングされる請求項１３に記載の方法。
上部チャックと下部チャックが、夫々、第１ウエハと第２ウエハの非ボンディング面を止着するように真空を引く多孔性セラミック材料から成る請求項１３に記載の方法。
第１ウエハ又は第２ウエハの非ボンディング面が、上部チャックの下面又は下部チャックの上面に真空で止着される請求項１３に記載の方法。