KR102012538B1

KR102012538B1 - 기판-제품 기판 조합 및 기판-제품 기판 조합을 제조하기 위한 장치 및 방법

Info

Publication number: KR102012538B1
Application number: KR1020147034494A
Authority: KR
Inventors: 에리히 탈너
Original assignee: 에리히 탈너
Priority date: 2012-06-12
Filing date: 2012-06-12
Publication date: 2019-08-20
Also published as: CN104662652A; JP5953574B2; EP2859581A1; CN104662652B; US20150170953A1; EP2859581B1; WO2013185804A1; KR20150023360A; US9343348B2; SG2014012934A; JP2015523724A

Abstract

본 발명은 캐리어 기판(5, 5')의 지지 표면(5o)에 기판(2, 2')의 접촉 측면(2o)을 정렬시키고, 접촉시키며, 접합시킴으로써 기판-제품 기판 조합을 제조하기 위한 공정에 관한 것으로, 기판(2, 2')은 접촉 시에 캐리어 기판(5, 5')의 평균 직경(d2)보다 큰 평균 직경(d1)을 갖는다.
게다가, 본 발명은 캐리어 기판(5, 5')의 지지 표면(5o)에 대해 기판(2, 2')의 접촉 측면(2o)을 정렬, 접촉 및 접합시킴으로써 기판-제품 기판 조합을 제조하기 위한 기판(2, 2')에 관한 것으로, 기판(2, 2')은 백-시닝 중에 주변 윤곽(2u)에서 기판(2, 2')의 단면의 형상에 의해 감소될 수 있는 직경(d1)을 갖는다.
추가로 본 발명은 기판(2)의 추가 처리를 위한 평균 직경(d2)을 갖는 캐리어 기판(5)을 정렬하고 접촉시키기 위하여 평균 직경(d2)을 갖는 기판(2)의 용도 및 대응 장치에 관한 것으로, 평균 직경(d1)은 평균 직경(d2)보다 크다.

Description

기판-제품 기판 조합 및 기판-제품 기판 조합을 제조하기 위한 장치 및 방법{SUBSTRATE-PRODUCT SUBSTRATE COMBINATION AND DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING A SUBSTRATE-PRODUCT SUBSTRATE COMBINATION}

본 발명은 청구항 제1항에 따르는 기판-제품 기판 조합을 제조하기 위한 공정, 청구항 제10항에 따르는 대응 장치, 청구항 제6항에 따르는 기판, 청구항 제15항에 따르는 기판-캐리어 기판 조합 및 청구항 제8항에 따르는 용도에 관한 것이다.

기판, 특히 웨이퍼의 백-시닝은 대개 반도체 산업에서 필요하며, 기계식 및/또는 화학식으로 수행될 수 있다. 백-시닝 동안에, 웨이퍼는 일반적으로 캐리어 시스템에 임시로 부착되고, 이에 따라 다양한 부착 방법이 제공된다. 캐리어 시스템, 예를 들어, 규소, 규소 합금, 예컨대 SiC, SiN, 등, 세라믹, (유리-섬유-보강) 플라스틱, 흑연, 사파이어, 금속, 유리, 또는 복합 재료로 제조된 필름 또는 웨이퍼가 사용된다. 백-시닝 공정 및 후-처리의 종료 시에, 백-시닝된 웨이퍼가 필름 홀더 상에 장착되고 캐리어가 제거된다.

백-시닝을 초과하는 기판의 작업이 요구되자마자, 차례로 강성의 캐리어 시스템, 즉, 캐리어 기판이 사용된다. 백-시닝 이후에 대응 산업 플랜트에서 이러한 작업 단계의 예시는 금속화, 건식 에칭, 습식 에칭, 레이저 처리, 리소그래피, 오븐 처리, 도핑, 등이다.

강성의 캐리어 기판의 경우에, 가공될 제품 기판이 전형적으로 접착 층에 의해 캐리어 기판에 연결된다.

캐리어 기판은 연관 공정 단계 또는 공정 장치 내에서 가공될 수 있도록 하기 위하여 임의의 가늘기로 가공되는 기판에 대한 적합한 기계적 안정성을 부여한다. 임시 연결의 경우에, 목표 두께는 30 μm 내지 100 μm이고, 더 얇은 제품 기판은 1 μm 내지 50 μm, 영구 연결의 경우 더 얇은 제품 기판이 가능하고, 이는 연결부를 갖는 트랜지스터의 높이에 관한 요건에 의해서만 물리적으로 제한된다. 제품 기판의 최소 두께는 0.001 μm 내지 5 μm이다.

전술된 가공 단계 일부는 대응 장치 내에서 캐리어 또는 기판의 정확한 위치설정을 필요로 한다.

이 경우에, 예를 들어, 공칭 300 mm +/- 200 μm를 갖는 제품 기판은 301 mm +/-200 μm를 갖는 캐리어 기판에 접합된다. 이는 백-시닝되거나 또는 백-시닝될 에지 영역에서 웨이퍼를 적절히 보호하기 위해, 특히 이를 지지하기 위한 예방 조치로서 수행된다. 이 조치로 인해, 캐리어 기판은 다양한 가공 단계, 특히 스퍼터 공정, 갈바닉 증착, 및 에칭 공정에서 에지 영역에 부착되지 않는다. 전술된 캐리어 기판으로 인해 몇몇의 문제점이 유발된다. 증착 공정, 캐리어 기판의 에지 상에서의 에칭, 등에 따라 캐리어 기판이 상당히 오염된다.

제품 기판으로부터 분리 이후에, 이 오염된 에지 영역은 상당한 노력과 비용으로 정화되어야 한다. 대개, 결함이 있는 캐리어 기판 에지는 캐리어 기판의 수명을 단축하는 단독의 요인이다. 최종 제품에 대한 추가 비용은 캐리어 기판의 비용, 이의 재활용 비용 및 재사용 사이클의 횟수를 따른다. 미리 사용된 공정에 의해, 캐리어 기판의 정화 단계는 매우 비용이 많이 소요되어 많은 경우에 캐리어 기판이 재사용되지 않는다.

선호되는 캐리어 기판이 더 많아질수록 재사용 사이클의 더 적은 횟수가 덜 임계적이되며, 예를 들어, 적어도 10회의 재사용 공정이 대략 20 €의 캐리어 기판 제조 비용에 대해 선호된다.

캐리어 기판이 더욱 고가일수록 이의 수명이 더욱 중요하다(더 많은 횟수의 재사용 사이클). 예를 들어, 1,000회의 재활용 공정이 대략 2,000 €의 캐리어 기판 제조 비용에 대해 요구된다.

제1 제조 시에 캐리어 기판을 더욱 비싸게 만들 수 있는 특성은 예를 들어,

-개시 재료,

-정밀한 기하학적 형상: 저 TTV(총 두께 변화), 예를 들어, < 1 μm가 가능한 원하는 두께로 정밀하게 제품을 평탄화하고 폴리싱하기 위해 필요하며,

-순간 접합의 후속 분리를 가능하게 하는 사전처리.

이들 문제로 인해, 다른 공정 단계에 대해 유용한 특성을 가질지라도, 매우 고가의 캐리어 기판이 빈번하게 사용되지 않는다.

후술되는 공정 단계에서, 2개의 웨이퍼의 정렬의 정확성에 대해 매우 엄격한 요건이 존재한다:

- 캐리어 기판 상에서 백-시닝된 웨이퍼의 플라스마 가공의 경우, 편심(eccentricity)은 플라스마의 불균등한 방전을 생성한다. 생성된 방전(높은 전기장 밀도로 인한 브레이크다운 - 아크방전)은 플라스마 공정 챔버 및 제품에 대한 손상을 유발할 수 있다. 플라스마 및 스퍼터 공정 중의 특정 이점이 달성되는데, 이는 제품 기판과 동일하거나 또는 이보다 작은 캐리어 기판을 사용할 수 있는 가능성으로 인함이다.

- 소위 스캐너 및 스텝퍼 상에서 리소그래피 노출의 경우에, 부적절하게 조절된 접합부 쌍이 충분한 정확도로 로딩되지 않는다. 접합부 쌍의 레퍼런싱(referencing)(사전-정렬)은 외측 윤곽을 기반으로 수행된다. 그러나, (상당히) 더 큰 캐리어 기판의 외측 윤곽은

2개의 외측 윤곽의 조절이 정확하지 않거나 또는 제품 기판의 외측 윤곽이 사용될 수 없는 한 제품 기판 상에서 패스마크의 위치에 대응하지 않는다. 따라서, 패스마크는 현미경의 "포착 범위"에 있지 않고 이에 대해 번거로운 탐색이 수행되어야 한다. 이는 시간 손실, 제조 수율 저하, 및 이들 시스템에서 생산성의 저하를 유발한다.

따라서 본 발명의 목적은 캐리어 기판과 기판의 더욱 정확하고 더욱 효과적인 정렬 및 접촉을 가능하게 하고 기판-캐리어 기판 조합 또는 기판을 제조하기 위한 장치 및 공정에 관한 것이다.

이 목적은 청구항 제1, 6, 8, 10 및 15의 특징에 따라 구현된다. 본 발명의 선호되는 추가 개선점이 종속항에 지시된다. 또한 둘 이상의 특징들의 조합이 본 발명의 범위 내에서 가능하다. 지시된 값의 범위 내에서 전술된 임계값 내에 있는 값이 경계값으로 개시되고 임의의 조합을 청구될 수 있다.

본 발명은 공정을 수행할 수 있는 장치를 나타내며, 접합 시에 캐리어 기판의 직경(d2)보다 큰 직경(d1)을 갖는 기판을 제공함으로써 본 발명에 따른 공정을 최적화시키는 사상을 기초로 한다. 이 경우에, 기판을 정렬하기 위한(정렬 수단) 제어 신호로 감지된 외측 윤곽의 처리(제어 수단)뿐만 아니라 정렬되고 접촉되는 기판의 외측 윤곽의 전자 감지(감지 수단)가 본 발명에 따라 허용되어 더욱 정확한 정렬이 구현된다. 이 경우에, 본 발명에 따라서 추가로 정렬은 바람직하게는 기판이 서로에 대해 이동되어 접촉될 때 연속적으로 수행된다. 게다가, 특히 본 발명에 따라서 개장된 정렬을 선택적으로 수행하고 동일한 감지 수단에 따른 정렬 정확성을 검사할 수 있다.

직경(d1 및/또는 d2)은 접촉 측면 또는 지지 표면에 대해 동일한 것으로 측정되며, 이에 따라 이는 본 발명에 따라 평균 직경(d1 및/또는 d2)으로서 고려된다(기판/캐리어 기판의 주변 윤곽을 따라 평균화됨). 각각의 단면 윤곽 및 기판/캐리어 기판의 단면에 대해 평균 직경(d1/d2)이 단면 윤곽의 각각의 최대값으로 측정된다. 이상적으로, 기판 및 캐리어 기판이 정확히 원형이어서 직경(d1/d2)이 주연부 상에서 서로 벗어나지 않는다.

기판은 반도체 산업에서 사용되는 제품 또는 캐리어 기판으로서 정의된다. 캐리어 기판은 상이한 작업 단계에서, 특히 기판의 백-시닝 동안에 기판(제품 기판)의 향상(enhancement)을 위해 제공된다. 적합한 기판, 특히 웨이퍼는 평탄부("평평한 부분") 또는 요홈("노치")를 갖는다.

독립 발명으로서, 제품(또는 기판-캐리어 기판 조합)이 제공되며, 이는 본 발명의 공정 및/또는 본 발명에 따른 장치에 따라 정렬, 접촉, 서로 미리 고정 및/또는 접합되는 캐리어 기판과 기판으로 구성되며 특히 이는 캐리어 기판의 직경(d2)이 제품 기판의 직경(d1)보다 최소한으로 작아지는 점에서 구별된다. 본 발명에 따라서, 이에 따라 제품 기판의 처리 중에 캐리어 기판은 임의의 오염, 파울링(fouling) 또는 의도되지 않은 처리, 등에 노출되지 않고 이에 따라 더욱 빈번하게 재사용될 수 있다.

본 발명에 따른 실시 형태가 직경(d1)이 관련되는 더 큰 기판에 대해 직경(d2)이 관련되는 더 작은 캐리어 기판을 정렬하는데 적합할지라도, 본 발명에 따르는 장치는 또한 서로를 향하여 캐리어 기판을 정렬하는데 사용될 수 있고, 이 캐리어 기판은 접합되는 기판과 동일한 크기이거나 또는 이보다 더 크다.

본 발명의 추가 개선점에 따라서 특히 바람직하게는, 기판이 접촉된 이후 백-시닝될 때, 직경(d2)은 주변 윤곽에서 기판의 단면의 형상에 의해 감소되고, 특히 d1 <= d2이다. 그 결과, 특히 공지되고 표준화된 유닛 내에서 기판-캐리어 기판 조합의 단순한 추가 공정이 가능하다.

이 경우에, 특히 바람직하게는 기판은 특히 주변 윤곽을 루핑-백하고 및/또는 에지 반경을 제공함으로써 제조되는 환형 숄더를 갖는다. 이에 따라 단순한 제조가 가능하고 이는 본 발명에 따른 제조 공정의 추가 최적화에 기여한다.

숄더의 환형 폭(dR)이 d1과 d2 간의 차이보다 크거나 또는 동일함에 따라, 기판의 직경은 캐리어 웨이퍼의 직경(d2) 또는 이보다 더 작게 감소될 수 있고, 추가 공정에서 제품 기판의 최적의 지지가 보장된다.

본 발명의 또 다른 선호되는 실시 형태에 따라서, 백-시닝 중에 기판의 두께(D1)는 숄더까지 또는 이를 넘어 감소된다.

본 발명에 따르는 장치에 따라, 특히 감지 수단은 기판의 백-시닝이 제어되어 직경(d1)이 감소될 수 있도록, 특히, d1 <= d2이도록 주변 윤곽 상에서 기판의 단면의 형상을 감지하도록 설계된다. 단면의 형상, 특히 기판의 두께(D1)를 따라 측면으로부터 본 단면 윤곽의 프로파일을 감지함으로써, 특히 백-시닝 공정의 정확한 제어가 본 발명에 따라 수행될 수 있다.

캐리어 기판 및/또는 기판에 대한 감지 수단은 회전 수단에 의해 회전될 수 있고 및/또는 접촉 평면에 대해 평행한 X- 및/또는 Y-방향으로 조절 시스템에 의해 캐리어 기판에 대해 및/또는 기판에 대해 조절될 수 있고, 정렬이 효과적이고 정밀하게 수행될 수 있다.

본 발명의 선호되는 실시 형태에 따라서, 감지 수단은 캐리어 기판 및/또는 기판에 대해 주변 측면 상에서 적어도 부분 내에 배열될 수 있고 특히 부분이 환형으로 설계되는 캐리어 유닛에 부착된다. 따라서, 감지 수단에 대한 본 발명에 따른 통합이 효과적으로 방법으로 가능하다.

바람직하게는, 캐리어 유닛은 기판 고정 수단과 캐리어 기판 고정 수단 사이에 부착되고, 특히 접촉 수단이 바람직하게는 Z-조절 유닛의 형태로 및/또는 이들 사이에 부착된 기저 플레이트에 따라 부착된다. 이 방식으로, 본 발명의 특히 효과적인 구성이 제공된다.

이 경우에, 본 발명의 추가 개선점에서, 바람직하게는 조절 시스템이 캐리어 유닛과 기저 플레이트 사이에 직접 부착된다. 따라서, 특히 부착된 기판 고정 수단과 함께 캐리어 유닛 상의 직접적인 작용이 허용된다.

본 발명의 또 다른 선호되는 실시 형태에 따라서, 주변 윤곽이 특히 하나 이상의 감지 수단, 바람직하게는 현미경을 이용하여 동시에 감지될 수 있다. 이 방식으로, 고가의 감지 수단의 개수가 속도를 저하시키지 않고 감소될 수 있다.

기판의 정렬은 또한 캐리어 기판과 같이 기판 스택 내에서 본 발명에 따라 수행될 수 있다. 이 경우에, 기판 스택은 서로 영구적으로 접합된 미리 가공되고, 예를 들어, 백-시닝된 기판의 크기로 정해진다. 본 발명에 따라서, 기판 스택은 캐리어 기판으로서 제공되기에 충분히 두껍다.

기계식 정렬 시스템(조절 시스템 및 회전 수단)의 사용은 특히 광학 거리-측정 시스템에 대한 캐리어 기판 및 기판에 대해 선호된다. 이에 대해, 특히 바람직하게는 배열된 이 정렬 시스템이 기판의 접합 또는 사전고정을 위한 유닛 내에 통합된다.

따라서, 본 발명은 정렬 마크에 대해 언급하지 않고 서로에 대해 2개의 기판의 정확하고 신속하며 경제적인 정렬을 허용한다(기판 및 기판 캐리어). 본 발명에 따라서, 캐리어 기판은 정렬 마크가 제공되지 않을 수 있어서 이는 더욱 바람직하게 제조될 수 있다.

추가로, 본 발명에 따라 캐리어 기판이 노동 집약적이고 고가의 공정에 의해 정화되지 않고 반복적인 사용이 가능하다.

게다가, 본 발명에 따른 장치에 접합기(bonder)가 통합될 수 있다.

본 발명에 따라, 주연부(주변 윤곽)의 몇몇 지점에서 기판의 상이한 직경이 고려되고 더욱 정밀한 위치설정이 가능하며, 이는 다른 기계식 및/또는 광학 위치설정 공정의 경우에 인자가 아닐 수 있다. 동시에, (전적으로) 기계식 정렬의 경우보다 더 빠른 정렬이 가능하다.

본 발명에 따른 공정 및 장치는 필요한 정확도, 특히 < 50 μm를 구현할 수 있고, 특히 이전의 기계식 공정의 경우 취약한 지점인 주연부에서 더 높은 회전 정확도를 달성할 수 있다. 매우 정밀한 요홈이 캐리어 기판과 기판의 주연부(소위 "노치") 상에 제공될 수 있다.

특히 바람직하게는, 요홈은 이 요홈이 하나 이상의 감지 수단에 의해 감지되는 위치에 배열된다. 측정 방향이 기판 법선에 대해 평행하거나 또는 거의 평행한 임의의 감지 수단이 요홈의 위치에 의해 특히 신속하게 회전-오정렬을 감지할 수 있다. 회전 정렬을 위해 사용될 수 있는 당해 기판의 소정의 이상적인 기하학적 형상으로부터 평평한 부분 또는 임의의 다른 요홈 또는 이탈부를 갖는 기판에 적용된다.

본 발명에 따르는 공정은 특히 감지/측정된 데이터의 소프트웨어-제어식 최적화에 따른 동적 광학 스캐닝 공정이다.

본 발명의 선호되는 실시 형태에서, 각각의 경우 개별 기계식으로 이동가능한 고정 장치(기판 고정 수단/캐리어 기판 고정 수단)에 캐리어 기판 및 기판을 부착시킬 수 있다. 이에 대해, 특히 진공 고정 장치를 갖는 척이 제공된다. 또한, 그러나 접착 재료, 기계식 클램프, 또는 전자기 고정 장치와 같은 다른 고정 장치가 제공될 수 있다. 또한, 캐리어 기판 대신에, 제조 기판이 또한 제공될 수 있다. 또한 이미 반복적으로 접합되거나 또는 백-시닝된 다-층 기판이 이 공정에 따라 조절/정렬될 수 있다.

바람직하게는, 2개의 기판들 중 하나의 기판이 z-방향으로 이동할 수 있는 체결 시스템(특히 캐리어 기판 고정 수단)에 부착된다. 다른 기판이 회전식 척(특히, 기판 고정 수단)에 부착된다. 이는 x- 및 y-방향으로 조절될 수 있는 기계식 조절 유닛(특히, 캐리어 유닛) 내에 고정된다. 기계식 조절 유닛 상에/내에 특히 수직 방향으로 좁은 밴드 범위 내에서 2개이 기판을 감지(스캔)하는 하나 이상의 광학 스캐닝 유닛(감지 수단)이 제공된다. 이에 따라, 간격 프로파일이 2개의 기판의 외측 기하학적 형상(주변 윤곽)을 동시에 감지/측정하는 간격 프로파일이 형성된다. 이 간격 프로파일은 특히 측정 지점 또는 측정 섹션과 개개의 기판 사이의 거리 및 각각의 기판의 최대 외측 직경을 형성한다.

감지 수단의 이들 스캐닝 유닛은 바람직하게는 기판의 주변 윤곽의 몇몇의 주변 섹션의 감지를 가능하게 하기 위하여 접촉 평면에 대해 평행하게 또는 이 내의 기계적 조절 유닛 내에서 회전한다. 스캐닝 유닛의 회전에 의해, 2개의 기판의 외측 기하학적 형상을 측정할 수 있고 동시에 서로에 대해 2개의 기판의 위치를 결정할 수 있다. 회전은 완전한 원을 나타낼 수 있거나 또는 단지 섹터/감시 섹션을 나타낼 수 있다. 덜 정밀한 조절 요건의 경우, 스캐닝 유닛의 회전이 배제될 수 있다. 또한, 고정 스캐닝 유닛의 경우 스캐닝 유닛을 회전시키지 않고 2개의 기판을 회전시킬 수 있다.

대안으로, 몇몇의 스캐닝 유닛은 2개의 외측 윤곽(또는 소프트웨어에서 대응하는 이상화된 원)의 직경과 위치를 결정하기 위하여 2개의 기판, 특히 적어도 3개의 기판 주위에서 고정 방식으로 배열될 수 있다. 이 경우에, 기판 및/또는 스캐닝 유닛의 회전이 생략될 수 있다. 하나의 기판에 대한 다른 기판의 약간의 회전은 접촉 평면 내에서 회전 방향으로 노치 또는 평평한 부분을 정렬시키기에 충분하다.

대안으로, 스캐닝 유닛은 기판의 주변 윤곽의 에지를 감지할 수 있고, 위 또는 아래로부터 대략적으로 기판 평면에 대해 수직으로 배열될 수 있다. 특정 경우에, 평가 및 측정을 위해 2개의 웨이퍼 에지의 광학 이미지를 제공하는 현미경이 제공한다.

하나 이상의 이들 현미경이 본 발명에 따라 이동가능하게(고정된/서 있는 기판 주위에서 회전하도록) 또는 정지되도록(회전하는 기판과 함께) 배열될 수 있다.

또 다른 구체적인 경우에, 기판 아래 및/또는 위에서 주연부 상에 고정 방식으로 적어도 3개의 현미경이 배열된다. 주변 에지 둘 모두는 초점 깊이를 초과할 수 있는 현미경을 통하여 보일 수 있다(X- 및 Y-방향 또는 접촉 평면에 대해 가로방향)Z-거리로 인해 리포커싱에 의해 선택적으로). 더 작은 기판의 주변 에지에서 보이지 않을 수 있는 더 큰 직경을 갖는 기판은 정렬 수단에 의해 특정 거리만큼 이동할 수 있고, 이에 따라 보일 수 있고 배치될 수 있다. 2개의 주변 에지에 대한 이미지 정보는 위치 정보의 일부로 변환되고, 기판들은 서로에 대해 정밀하게 정렬될 수 있다.

소프트웨어에 의해 X-방향 및 Y-방향으로 기계적 조절 요소의 조절 경로 및 기판의 필요한 회전의 필요한 계산이 가능하다. 이 계산 및 측정은 Z-움직임(접촉 수단) 동안에, 즉 2개의 기판의 기계적 맞물림 동안에 지속적으로 측정되고 수정될 수 있다.

온라인 특정 공정으로 인해, 개장된 정렬 및 접촉을 제공하고 유닛들을 분리함으로써 최적화를 보장하거나 또는 기판의 조립 동안에 또는 이후에 가능한 편차를 교정할 수 있다.

본 발명에 따르는 장치 및 공정에 따라, 또한 상이한 직경 및 상이한 기하학적 형상과 같이 상이한 기판들, 예를 들어, 직사각형 기판에 대해 원형 기판을 상당히 정확히 정렬할 수 있다.

도 1a는 본 발명의 제1 실시 형태에 따르는 장치의 도식적인 단면도.
도 1b는 도 1a에 따르는 장치의 도식적인 도면.
도 2a는 본 발명의 제2 실시 형태에 따르는 장치의 도식적인 단면도.
도 2b는 도 2a에 따르는 장치의 도식적인 도면.
도 3a는 접합 단계 이전에 본 발명에 따르는 제품의 실시 형태의 공정 단계의 도식적인 단면도(기판-캐리어 기판 조합).
도 3b는 접합 단계 이후에 본 발명에 따르는 제품의 실시 형태의 공정 단계의 도식적인 단면도.
도 3c는 백-시닝 이후에 본 발명에 따르는 제품의 실시 형태의 공정 단계의 도식적인 단면도.
도 4a는 접합 단계 이전에 본 발명에 따르는 제품의 실시 형태의 공정 단계의 도식적인 단면도.
도 4b는 접합 단계 이후에 본 발명에 따르는 제품의 실시 형태의 공정 단계의 도식적인 단면도.
도 4c는 백-시닝 이후에 본 발명에 따르는 제품의 실시 형태의 공정 단계의 도식적인 단면도.

도면에서, 본 발명의 이점과 특징이 본 발명의 실시 형태에 따라 각각의 경우에 식별되는 이들 도면부호를 특징으로 하며, 이에 따라 동일한 기능을 갖는 구성요소 또는 특징부 또는 이들의 기능이 동일한 효과를 갖는 구성요소 또는 특징부가 동일한 도면부호가 제공된다.

각각의 경우, 도면은 주변 에지(2u, 5u)를 통하여 서로에 대해 기판(2, 5)(또는 기판 스택)을 정렬할 수 있도록 하는 장치 및 공정을 도시한다. 본 발명에 따른 공정은 측정된 데이터의 소프트웨어 최적화에 따른 동적 광학 스캐닝 공정이다.

도 1a 및 도 1b에서, 제품 기판은 기판(2)과 같이 기판 고정 수단(1)(척)에 부착된다. 기판 고정 수단(1)은 조절 유닛(3)(접촉 수단)을 통하여 Z-방향으로, 즉 캐리어 기판(5)과 기판(2) 사이의 접촉 평면에 대해 가로방향으로 조절될 수 있다.

기판 고정 수단(1) 위에는 부착된 캐리어 기판(5)을 포함한 또 다른 척(캐리어 기판 고정 수단(4))이 있다. 캐리어 기판 고정 수단(4)은 회전식 가이드(회전 수단, 6)을 통하여 기계식 유닛(캐리어 유닛(7))에 연결된다. 이 기계식 캐리어 유닛(7)은 가이드(X-방향 및 Y-방향으로의 조절을 위한 조절 시스템(8))를 통해 기저 플레이트(9)에 연결된다. 이 조절 시스템(8)은 기계식 캐리어 유닛(7)이 X-방향 및 Y-방향으로 이동될 수 있도록 하며, 구체적으로는 도시되지 않은 제어 시스템을 통하여 제어된다.

기술적으로는, 기판(2, 5)들 사이의 상대 운동을 야기하는 가능성이 중요하다.

캐리어 유닛(7)은 특히 환형, 바람직하게는 원형 가이드 요소(10)를 갖는다. 거리-측정 요소(11)(감지 수단)는 원형 가이드 요소(10) 상에 배열된다. 감지 수단은 바람직하게는 2개의 기판(2, 5)의 접촉 평면 내에 배치되고 모든 거리가 거리-측정 요소에 의해 특정 각 범위에서 측정/감지된다. 따라서, 이 스캐닝된 각 범위 내에서, 스캐닝 유닛(감지 수단)의 순간 위치에 기판(2, 5)의 위치를 할당하는 거리 프로파일이 형성된다.

원형 가이드 요소(10)의 영역에서, 감지 수단은 특히 추가 측정 수단(12)을 갖는다. 측정 수단(12)은 기판(2, 5)의 주연부에서 스캐닝 유닛(11)의 정확한 위치를 정한다. 측정 수단(12)의 평가 유닛은 바람직하게는 제공된 거리-측정 요소 내에 포함된다. 이는 몇몇의 거리 측정 요소가 사용될 때 특히 바람직하다.

본 발명의 독립 실시 형태에서, 이 경우에 제품 기판(2)의 직경(d1)보다 다소 작은 직경(d2)을 갖는 캐리어 기판(5)이 사용된다. 따라서, 캐리어 기판(5), 주요하게는 캐리어 기판 에지(주변 에지, 5u)는 추가 공정 단계로부터 보호되고, 캐리어 기판(5)은 바람직하게는 추가 정화 단계 없이 여러 차례 사용될 수 있다. 본 발명에 따라서, 심지어 매우 고가이고 복잡한 캐리어 기판(5)이 여러 차례 사용될 수 있다.

반도체 산업에서 기존의 통상적인 관례와는 다르게 캐리어 기판(5)은 제품 기판(2)보다 더 크지 않지만 약간 더 작은 경우(제조 공차의 범위 내에서 동일한 크기임), 캐리어 기판 에지(5u)의 정화 공정이 요구되지 않고, 캐리어 기판(5)의 에지 영역에는 오염물이 없는 상태로 유지되며 이는 제품 기판이 캐리어 기판 에지(5u) 및/또는 캐리어 기판(5)에 대한 커버로서 제공되기 때문이며, 이에 따라 이 캐리어 기판(5)은 작동 효과에 노출되지 않는다. 캐리어 기판(5)은 이에 따라 정화 단계 없이 재사용될 수 있다.

캐리어 기판(5)의 (평균) 직경(d2)과 제품 기판(2)의 (평균) 직경(d1) 간의 차이는 500 μm 미만, 바람직하게는 400 μm 미만, 더욱 바람직하게는 300 μm 미만, 가장 바람직하게는 200 μm 미만, 및 최고로 선호적으로 100 μm 미만이다.

제조 공차 인해 그리고 동일한 크기의 캐리어 기판 직경과 제품 기판 직경의 경우, 케이스는 캐리어 기판(5)의 직경(d2)이 또한 제품 기판(2)의 직경(d1)보다 최소한으로 크도록 형성될 수 있다(제조 공차 내에서). 본 발명에 따라서, 캐리어 기판 에지(5u)의 보호는 바람직하게는 이 경우에 더 작은 제품 기판(2)(도시되지 않음)의 제품 기판 에지(2u)의 쉐도잉 작용(shadowing action)에 의해 제공된다.

에지 오버랩의 필요한 정확성을 구현하기 위하여, 에지 일치(edge agreement)(제품 기판(2)의 에지 신장)는 특히 정밀하게 5 μm 내지 10 μm(동심)이다. 즉, 주변 에지(2u, 5u)들 사이의 거리는 최대로 전술된 값만큼 기판(2, 5)의 중심으로부터 반경방향으로 서로 이탈된다.

본 발명에 따라서, 캐리어 기판(5)은 0 내지 500 μm만큼 제품 기판보다 더 작아서 제품 기판(2)의 기계적으로 중요한 에지 영역(2u)의 기계적 지지가 적절히 유지된다.

비용 및 제조 효율의 요인으로, 캐리어 기판(5) 내에서 패스마크 상의 위치설정이 바람직하게는 제공되지 않는다. 따라서 본 발명에 따른 모든 조절이 기판(2, 5)의 기판 에지(2u, 5u)에 따라 구조화된 제품 기판과 비구조화된 캐리어 기판 사이에서 이루어진다.

기판(2, 5)의 기판 에지(2u, 5u)가 상당한 제조 공차와 연계될 수 있기 때문에, 20μm 미만의 매우 정밀한 위치설정 공정이 요구되는 경우 정확한 위치설정이 특히 중요하다.

따라서, 플랫 상에서 또는 노치 상에서(캐리어 기판 상에 존재하는 경우) +/- 5/10 μm의 회전 정확도 및 +/- 5 μm 내지 +/-20 μm의 본 발명에 따른 정확도가 요구된다.

캐리어 기판 고정 수단(4)은 회전 수단(6)에 의해 회전하도록 장착되고, 캐리어 유닛(7), 이에 따라 캐리어 기판 고정 수단(4)의 병진 운동을 가능하게 하는 조절 시스템(8)에 캐리어 유닛(7)을 통하여 연결된다. 하나(또는 이보다 많은)의 광학 스캐닝 유닛(15, 15')이 캐리어 유닛(7) 내에 위치된다.

스캐닝 유닛(15, 15')은 적어도 일부에서 2개의 기판(2, 5)의 주변 윤곽(2u, 5u)을 스캐닝하도록 감지할 수 있다. 이 경우에, 거리-측정 시스템(11)에 따라 특히 거리-측정 시스템(11)으로부터 주변 윤곽(2u, 5u)까지의 거리의 연속적인 측정이 허용된다.

그 결과, 2개의 기판(2, 5)의 외측 기하학적 형상을 동시에 측정/감지하는 간격 프로파일이 형성된다. 이 간격 프로파일은 서로에 대해 개별 기판(2, 5)의 주변 윤곽(2u, 5u)으로부터의 거리와 각각의 기판(2, 5)의 최대 외측 직경을 형성한다. 스캐닝 유닛(15, 15')은 바람직하게는 기계식 장치 내에서 원형 가이드 요소(10)를 따라 회전한다.

스캐닝 유닛(15, 15')의 회전으로 인해, 2개의 기판(2, 5)의 기판 에지(2u, 5u)를 측정할 수 있고 동시에 서로에 대한 2개의 기판(2, 5)의 위치를 결정할 수 있다. 스캐닝 유닛(15, 15')은 원형 가이드 요소(10)가 밀폐되는 경우 밀폐 원을 따라 또는 도 1b의 실시 형태에 도시된 바와 같이 원형 가이드 요소(10)의 일부를 따라서만 이동할 수 있다. 더 적은 정밀 조절 요건의 경우, 스캐닝 유닛(15, 15')의 회전이 제거될 수 있다. 또한 회전 유닛을 갖는 대응 접촉 수단(3)에 의해 스캐닝 유닛(15, 15')을 회전시키지 않고 정지 스캐닝 유닛(15, 15')의 경우에 2개의 기판(2, 5)을 회전시킬 수 있다.

도 2a 및 도 2b에 따란 실시 형태에서, 스캐닝 유닛은 광학장치(optics, 13, 13', 13", 13"')일 수 있고, 이의 광학 축은 기판(2)의 기판 표면에 대해 대략 직각이다. 특정 실시 형태에서, 기판 에지, 이에 따라 측정 및 평가를 위해 주변 윤곽(2u, 5u)의 광학 이미지를 제공하는 현미경이 제공된다.

하나 이상의 이들 광학장치(13, 13', 13", 13"')는 이동하도록(기판(2, 5) 주위에서 회전) 또는 고정되도록(회전 기판(2, 5)과 함께) 배열될 수 있다.

또 다른 특정 경우에, 적어도 4개의 광학장치(13, 13', 13", 13"')가 기판(2, 5) 아래에 및/또는 위의 주연부에서 고정 방식으로 배열된다. 기판 에지(2u, 5u) 둘 모드는 광학장치(13, 13', 13", 13"')를 통해 보일 수 있다(초점 깊이를 초과할 수 있는 Z-거리로 인해 리포커싱에 따라 선택적으로).

이 실시 형태에서, 바람직하게는 캐리어 기판(5)이 광학장치(13, 13', 13", 13"')들 사이의 광학 경로 내에서 더 작은 직경(d2)으로 배열되고 기판(2)이 더 큰 직경(d1)에 따라 배열되는 경우, 광학장치(13, 13', 13", 13"')에 대해 서로에 대해 2개의 기판(2, 5)의 대응 정렬에 따른 주변 윤곽(2u, 5u)이 동시에 보일 수 있다.

사용된 기판이 투명하고 전자기 방사선에 광학장치가 민감하기 때문에, 더 큰 직경(d1)을 갖는 기판(2)이 또한 각각의 광학장치에 대해 더 근접하게 배열될 수 있다. 예로서, 적외 방사선에 대해 투명한 규소 웨이퍼가 언급될 수 있다.

수리적으로, 서로에 대한 2개의 기판(2, 5)의 조절은 바람직하게는 최소 자승법에 의해 임의의 조절 계산을 기판으로 수행될 수 있다. 광학장치 또는 거리-측정 시스템이 바람직하게는 기록된 데이터가 대응 컴퓨터에 포워딩될 수 있고 디지털화되도록 본 발명에 따라 설계된다.

소프트웨어의 대응 조절 연산이 조절 연산의 정확도의 측정인 파라미터를 산출할 때까지 2개의 주변 윤곽(2u, 5u)의 정렬의 연속적인 매칭이 구체적으로 수행되도록 컴퓨터(제어 시스템) 내의 대응 소프트웨어가 X- 및/또는 Y- 및/또는 회전 유닛을 제어할 수 있으며, 이러한 값은 사용자에 의해 측정된 임계값 미만으로 떨어진다.

도 3a 및 도 3b는 캐리어 기판(5)을 포함한 본 발명에 따른 제품의 제조를 위한 단축된 공정을 도시하며(기판-캐리어 기판 조합), 적어도 백-시닝 공정(back-thinning process) 이전의 직경(d2)은 기판(2)의 직경(d1)보다 작다. 본 발명에 따른 정렬 및 접합 공정 이후에, 기판(2)의 백-시닝 공정(도 3c)이 수행된다.

기판(2)은 특히 기판(2)의 직경(d1)과 캐리어 기판(5)의 직경(d2) 사이의 직경(d3), 바람직하게는 실질적으로 캐리어 기판(5)의 직경(d2)에 대응하는 직경(d3)을 갖는 접착 표면에 접합되기 전에 기판(2)에 부착되는 접착 층(14)에 의해 캐리어 기판(5)에 연결된다.

도 3에 따른 실시 형태에서, 캐리어 기판(5)은 매우 작은 에지 반경을 가지며 반면 기판(2)은 매우 큰 에지 반경을 갖는다. 본 발명에 따른 실시 형태에서, 2가지의 이점이 구현된다. 우선, 캐리어 기판(5)의 비교적 작은 에지 반경은 캐리어 기판(5)의 통합 이후에 기판(2)을 지지하는 지지 표면(5o)이 캐리어 기판(5)에 의해 제품 기판(2)의 선호되는 지지의 결과를 갖는 주변 윤곽(2u)의 지지 에지(2k)에 가능한 상당히 도달되는데 기여한다. 접착 층(14)은 지지부에 대한 상당한 효과를 갖지 않고, 특히 지지부는 캐리어 기판(5)의 직경(d2)과 동일한 직경(d3)을 갖는다.

에지 반경으로 인해, 기판(2)은 적어도 캐리어 기판(5)과 기판(2)의 접촉 측면(2o) 상에서 주변 윤곽 상에 환형 숄더(2a)를 가지며, 상기 숄더는 직경(d2)과 직경(d1) 사이의 차이에 해당하는 환형 폭(dR)을 갖는다. 숄더(2a)는 접촉 측면(2o) 상에서 최대 직경(dk)까지 평균 직경의 직경(최대)의 연속적인 감소 및/또는 주변 윤곽(2u)의 방향으로 기판(2)의 두께(D₁)의 연속적인 감소에 의해 이 실시 형태에서 구별된다. 숄더(2a)는 특히 접착 층(14), 구체적으로는 접착 층(14)의 직경(d3)에 의해 형성될 수 있다.

추가로, 제품 기판(2)의 비교적 큰 에지 반경에 따라 제품 기판(2)의 직경(d1) 자체가 적어도 숄더(2a)까지 수행되는 루핑-백(looping-back)에 의해 주변 윤곽(2u)의 단면의 형상과 백-시닝에 의해 캐리어 기판(5)의 직경(d2)에 일치될 수 있다. 본 발명에 따른 정렬 및 접합 공정 이후에(도 4b), 기판(2)의 백-시닝 공정(도 4c)은 적어도 주변 윤곽(2u)의 숄더를 초과하여, 즉 적어도 숄더(2a')까지 수행된다.

또한, 제품 기판(2)의 에지 반경은 매우 작아서 주요하게 매우 큰 웨이퍼의 경우에 제품 기판(2)의 이용가능 표면을 증가시킬 수 있고, 예를 들어 이에 따라 제품 기판(2) 상에 제공된 칩(16)과 같은 기능적 유닛의 산출을 증가시킬 수 있다.

도 4a 내지 도 4b는 캐리어 웨이퍼(5')를 갖는 본 발명에 따른 제품의 또 다른 단축된 공정을 도시하며(기판-캐리어 기판 조합), 이의 직경(d2)은 기판(2')의 직경(d1)보다 작다. (제품) 기판(2')의 에지는 환형 폭(dR)만큼 주변 윤곽(2u) 상에서 본 발명에 따라 루핑-백되고, 이에 따라 도 3a 내지 도 3c에 따른 실시 형태에서 더 큰 에지 반경의 효과와 유사한 효과가 구현된다. 이에 따라, 환형 숄더(2a)가 형성된다. 루핑-백은 바람직하게는 명칭 "에지-트리밍"으로 당업계에 공지된 공정으로 형성된다.

캐리어 웨이퍼(5')의 직경(d2)은 바람직하게는 원형 링의 환형 폭(dR)만큼 감소된 기판(2)의 직경(d1)과 동일하다. 본 발명에 따른 정렬 및 접합 공정 이후에(도 4b), 기판(2')의 백-시닝 공정은 적어도 주변 윤곽(2u)의 루핑-백 섹션까지 수행되고 즉, 적어도 숄더(2a')까지 수행된다.

본 발명에 따른 제품 둘 모두가 백-시닝 이후에 기판(2, 2')의 직경(d1)과 캐리어 웨이퍼(5, 5')의 직경(d2)이 더 작은 차이, 특히 대략 동일하거나, 또는 직경(d1)이 기판(2, 2')의 에지 형상으로 인해 기판(2, 2')의 직경(d1)의 감소를 야기하는 백-시닝 공정에 의해 직경(d2)보다 더 작은 특성을 갖는다.

기판의 에지 형상은 SEMI 표준에 의해 결정된다. 특정 대상물에 대해 제공된 상이한 에지 프로파일을 갖는 기판이 제공된다. 이들 에지 프로파일은 특정 장치에 의해 제조된다. 에지의 형상은 특히 칩 산출로 인해 중요하다. 기판 상에서 가능한 많은 칩을 처리할 수 있도록 하기 위하여, 칩은 또한 최외측 에지 영역에 형성되어야 한다. 따라서, 본 발명에 따라 에지 기하학적 형상이 최저 곡률 반경에 따라 적어도 둥글거나 또는 가능한 정사각형으로 형성되는 것이 유용하다. 따라서, 바람직하게는 웨이퍼는 가능한 넓은 유용 면적을 갖도록 제조된다.

상이한 웨이퍼 에지 프로파일이 SEMI 표준으로 형성된다. 상이한 웨이퍼 에지 프로파일이 매우 복잡한 형상을 채택할 수 있고 단일의 파라미터에 의해 가장 드믄 경우로 기재된다. 본 발명에 따라서, 에지 반경은 웨이퍼 에지 프로파일의 상상한 라운딩을 야기하는 파라미터로서 정해진다.

본 발명에 따른 실시 형태의 경우, 제품 웨이퍼가 가능한 많은 기능적 유닛을 가지며, 특정 에지 반경은 1 mm 미만, 바람직하게는 0.5 m 미만, 더욱 바람직하게는 0.1 mm 미만, 가장 바람직하게는 0.001 mm 미만, 최대로 바람직하게는 0 mm이다.

본 발명에 따른 실시 형태의 경우, 제품 웨이퍼는 접합 공정 이후에 처리에 의해 이의 두께가 감소되고, 특정 에지 반경의 계산은 제품 기판 및/또는 캐리어 기판의 직경 또는 제품 웨이퍼의 최종 두께에 따라 수행된다. 특정 에지 반경은 0 mm 초과, 바람직하게는 0.001 mm 초과, 더욱 바람직하게는 0.1 mm 초과, 가장 바람직하게는 0.5 mm 초과, 최대로 바람직하게는 1 mm 초과이다.

본 발명에 따른 실시 형태의 경우, 캐리어 웨이퍼는 최적의 상태로 가능한 넓은 표면에 의해 제품 웨이퍼를 지지하고, 캐리어 웨이퍼의 특정 에지 반경이 1 mm 미만, 바람직하게는 0.5 mm 미만, 더욱 바람직하게는 0.1 mm 미만, 가장 바람직하게는 0.001 mm 미만, 최대로 바람직하게는 0 mm이다.

1 기판 고정 수단
2, 2' 기판
2a, 2a' 숄더
2k, 2k' 지지부 에지
2o 접촉 측면
3 접촉 수단
4 캐리어 기판 고정 수단
5, 5k' 캐리어 기판
2u, 5u 주변 윤곽
5o 지지 표면
6 회전 수단
7 캐리어 유닛
8 조절 시스템
9 기저 플레이트
10 원형 가이드 요소
11 거리-측정 요소
12 측정 수단
13, 13', 13", 13"' 광학장치
14 접착 층
15, 15' 스캐닝 유닛
16 기능적 유닛
d1, d2, d3, dk 평균 직경
dR 평균 환형 폭
D₁ 두께

Claims

기판(2, 2')의 보강부로서 기능을 하는, 캐리어 기판(5, 5')의 지지 표면(5o)에 기판(2, 2')의 접촉 측면(2o)을 정렬시키고, 접촉시키며, 접합시킴으로써 기판-제품 기판 조합을 제조하기 위한 공정으로서,
기판(2, 2')은 접촉 시에 캐리어 기판(5, 5')의 평균 직경(d2)보다 큰 평균 직경(d1)을 가지며, 기판(2, 2')은 접촉 이후에 시닝되고 직경(d1)은 기판(2, 2')의 단면의 형태에 의해 감소되고, 캐리어 기판(5, 5')은 기판(2, 2')은 에지 반경보다 작은 에지 반경을 갖는 공정.
제1항에 있어서, 기판(2, 2')은 주변 윤곽(2u)을 루핑-백하거나 또는 에지 반경을 제공함으로써 제조되는 환형 숄더(2a, 2a')를 갖는 공정.
제1항 또는 제2항에 있어서, 숄더(2a, 2a')의 환형 폭(dR)은 d1과 d2 사이의 차이 이상인 공정.
제2항에 있어서, 백-시닝 중에 기판(2, 2')의 두께(D1)는 숄더(2a, 2a') 까지 또는 이를 넘어 감소되는 공정.
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