KR20090018060A - High temperature anodic bonding apparatus - Google Patents

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KR20090018060A
KR20090018060A KR1020087028450A KR20087028450A KR20090018060A KR 20090018060 A KR20090018060 A KR 20090018060A KR 1020087028450 A KR1020087028450 A KR 1020087028450A KR 20087028450 A KR20087028450 A KR 20087028450A KR 20090018060 A KR20090018060 A KR 20090018060A
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KR1020087028450A
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레이몬드 씨. 캐디
존 제이. 코스텔로 3세
알렉산더 라코타
윌리암 이. 록
존 씨. 토마스
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코닝 인코포레이티드
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Abstract

a first bonding plate mechanism operable to engage a first material sheet, and to provide at least one of controlled heating, voltage, and cooling thereto; a second bonding plate mechanism operable to engage a second material sheet, and to provide at least one of controlled heating, voltage, and cooling thereto; a pressure mechanism operatively coupled to the first and second bonding plate mechanisms and operable to urge the first and second bonding plate mechanisms toward one another to achieve controlled pressure of the first and second material sheets against one another along respective surfaces thereof; a control unit operable to produce control signals to the first and second bonding plate mechanisms and the pressure mechanism to provide heating, voltage, and pressure profiles sufficient to achieve anodic bonding between the first and second material sheets.

Description

고온 양극접합 장치{HIGH TEMPERATURE ANODIC BONDING APPARATUS}HIGH TEMPERATURE ANODIC BONDING APPARATUS

관련 출원에 대한 교차 인용참증Cross Citation for Related Applications

이 출원서는 현재 계류중인, "A BONDING PLATE MECHANISM FOR USE IN ANODIC BONDING"으로 명칭된, 레이몬드 씨. 캐디(Raymond C. Cady)에 의해 2006년 4월 21일자로 출원된, 미국 임시 특허출원 일련번호 제60/793,976호에 대한 우선권을 주장한다.This application is currently pending, named "A BONDING PLATE MECHANISM FOR USE IN ANODIC BONDING." Claims priority to US Provisional Patent Application Serial No. 60 / 793,976, filed April 21, 2006 by Raymond C. Cady.

본 발명은, 예를 들면, 양극접합 기술을 사용한 절연 기판상의 반도체(semiconductor-on-insulator: SOI) 구조를 제작하기 위한 장치에 관한 것이다.The present invention relates, for example, to an apparatus for fabricating a semiconductor-on-insulator (SOI) structure on an insulated substrate using an anodic bonding technique.

최근, 절연 기판상의 반도체 구조에 가장 일반적으로 사용된 반도체 재료는 실리콘이었고, 약칭 "SOI"이라는 것이 그러한 구조들에 적용되었다. SOI 기술은 고성능 박막 트랜지스터, 태양 전지 및 능동형 매트릭스 디스플레이와 같은 디스플레이에서 점차 중요해지고 있다.Recently, the most commonly used semiconductor material for semiconductor structures on insulating substrates has been silicon, and the abbreviation “SOI” has been applied to such structures. SOI technology is becoming increasingly important in displays such as high performance thin film transistors, solar cells and active matrix displays.

설명을 용이하게 하기 위해, 하기의 설명은 때때로 SOI 구조를 언급할 것이나, 이러한 특정 타입의 구조에 대한 그러한 언급들은 본 발명의 설명을 용이하게 하는 것으로 어떤 식으로든 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되거나 해석되어서는 안된다. 상기 SOI라는 약칭은, 절연 기판상의 실리콘 구조에 한정되는 것은 아니나 이를 포함하여, 일반적으로 절연 기판상의 반도체 구조를 말하는 것으로 본원에 사용된다. 마찬가지로, SOG라는 약칭은 유리 기판상의 실리콘 구조에 한정되는 것은 아니나 이를 포함하여, 일반적으로 유리 기판상의 반도체 구조를 말하는 것으로 사용된다. 상기 SOG란 용어는 유리-세라믹 기판상의 실리콘 구조에 한정되는 것은 아니나 이를 포함하여, 유리-세라믹 기판상의 반도체를 포함하도록 한다. 약칭 SOI는 SOG 구조를 포함한다.To facilitate the description, the following description will sometimes refer to SOI structures, but such references to such specific types of structures are intended to limit the scope of the present invention in any way to facilitate the description of the present invention. It should not be interpreted or interpreted. The abbreviation SOI is not limited to a silicon structure on an insulating substrate, but is used herein to generally refer to a semiconductor structure on an insulating substrate. Likewise, the abbreviation SOG is not limited to a silicon structure on a glass substrate, but is generally used to refer to a semiconductor structure on a glass substrate. The term SOG is not limited to the silicon structure on the glass-ceramic substrate, but includes the semiconductor on the glass-ceramic substrate. Abbreviated SOI includes SOG structure.

SOI 구조는 절연 물질 위에 단결정 실리콘(single crystal sillicon)의 박막층(일반적으로 두께가 0.1-0.3 마이크론)을 포함할 수 있다. SOI 구조를 얻기 위한 다양한 방법들로: (i) 단결정 실리콘 웨이퍼를 SiO2로 된 산화물층(oxide layer)이 성장하는 또 다른 실리콘 웨이퍼에 접합하는 방법; (ii) 상기 실리콘 웨이퍼에서 매립형 산화물층(buried oxide layer)을 형성하기 위한 이온-주입(ion-implantation) 방법; (iii) 실리콘 도너 웨이퍼(silicon donor wafer)로부터 실리콘 박막층을 분리하고 또 다른 실리콘 웨이퍼에 상기 실리콘 박막층을 접합하기 위한 이온-주입 방법을 포함한다.The SOI structure may comprise a thin layer of single crystal silicon (typically 0.1-0.3 microns thick) over an insulating material. Various methods for obtaining the SOI structure include: (i) bonding a single crystal silicon wafer to another silicon wafer on which an oxide layer of SiO 2 is grown; (ii) an ion-implantation method for forming a buried oxide layer in the silicon wafer; (iii) an ion-implantation method for separating a silicon thin film layer from a silicon donor wafer and bonding the silicon thin film layer to another silicon wafer.

미국 특허번호 제5,374,564호는 열처리 공정(thermal process)을 사용한 기판상에 단결졍 실리콘막을 얻기 위한 공정을 개시한다. 평평한 면을 갖는 반도체 도너 웨이퍼는: (i) 대량의 상기 도너 웨이퍼로 구성되는 하부 지역과 상대적으로 얇은 박리층으로 구성되는 상부 지역으로 정의되는 기체 상태의 마이크로-버블(micro-bubbles) 층을 생성하는 이온으로 상기 웨이퍼 면에 조사(bombardment)에 의한 주입 단계; (ii) 상기 웨이퍼의 평평한 면과 적어도 하나의 견고한 물질층으로 구성된 보강재(stiffener)를 접촉시키는 단계 및 (iii) 상기 이온 조사가 수행되고 상기 마이크로-버블에서의 압력 효과와 상기 박막과 대량의 기판 사이를 분리하기에 충분한 온도에서 상기 웨이퍼 조립체를 열처리하는 세 번째 단계를 거친다.US Patent No. 5,374,564 discloses a process for obtaining a unitary silicon film on a substrate using a thermal process. A semiconductor donor wafer having a flat surface: (i) produces a gaseous micro-bubbles layer defined by a lower region consisting of a large amount of the donor wafer and an upper region consisting of a relatively thin exfoliation layer. Implanting by bombarding the wafer surface with ions; (ii) contacting a flat surface of the wafer with a stiffener composed of at least one layer of rigid material, and (iii) the ion irradiation is performed and the pressure effect in the micro-bubble and the thin film and mass substrate The third step is to heat-treat the wafer assembly at a temperature sufficient to separate the gaps.

특히, 이러한 공정은 일부 유리와 유리-세라믹 기판을 접합하는데 훨씬 더 높은 온도를 필요로 하기 때문에 일반적으로 유리 또는 유리-세라믹 기판으로 작업하지 않는다.In particular, these processes generally do not work with glass or glass-ceramic substrates because they require much higher temperatures to bond some glass and glass-ceramic substrates.

미국 특허출원번호 제2004/0229444호는 SOG 구조를 생산하는 공정을 개시하는 것으로, 전 개시물은 참조로서 병합된다. (i) 접합 표면을 갖는 박리층을 생성하기 위해 수소 이온 주입에 실리콘 도너 웨이퍼 표면을 노출시키는 단계; (ii) 유리 기판과 접촉하는 상기 실리콘 도너 웨이퍼의 접합 표면을 가져오는 단계; (iii) 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 상기 유리 기판의 접합을 용이하게 하기 위해 그들에게 압력, 온도 및 전압을 인가하는 단계; 및 (iv) 상기 실리콘 도너 웨이퍼로부터 상기 유리 기판과 상기 실리콘 박리층의 분리를 용이하게 하기 위해 일반적인 온도로 상기 구조를 냉각시키는 단계들을 포함한다.US Patent Application No. 2004/0229444 discloses a process for producing SOG structures, the entire disclosure of which is incorporated by reference. (i) exposing the silicon donor wafer surface to hydrogen ion implantation to produce a release layer having a bonding surface; (ii) bringing the bonding surface of the silicon donor wafer into contact with the glass substrate; (iii) applying pressure, temperature and voltage to them to facilitate bonding of the silicon donor wafer and the glass substrate; And (iv) cooling the structure to a general temperature to facilitate separation of the glass substrate and the silicon release layer from the silicon donor wafer.

미국 특허출원번호 제2004/0229444호에 개시된 공정에 기인하는 상기 SOG 구조는, 예를 들면, 유리 기판과, 그에 접합된 반도체층을 포함할 수 있다. 상기 반도체층의 특정 물질은 사실상 단결정 물질의 형태일 수 있다. "사실상"이란 단어는 반도체 물질이 본래 또는 격자 결함(lattice defects)이나 약간의 결정립계(a few grain boundaries)와 같은 의도적으로 추가된 적어도 일부 내부 또는 표면 결함을 보통 포함한다는 사실을 고려하여 상기 반도체 층을 설명하는데 사용된다. "사실상"이란 단어는 또한 특정 도펀트(dopants)가 왜곡되거나 그렇지 않으면 벌크(bulk) 반도체의 결정 구조에 영향을 줄 수 있다는 사실을 반영한다.The SOG structure resulting from the process disclosed in US Patent Application No. 2004/0229444 may include, for example, a glass substrate and a semiconductor layer bonded thereto. The particular material of the semiconductor layer may be in the form of a single crystal material in nature. The word "virtually" refers to the semiconductor layer in view of the fact that the semiconductor material usually contains at least some internal or surface defects intentionally added, such as inherent or lattice defects or a few grain boundaries. Used to describe this. The word "in fact" also reflects the fact that certain dopants can be distorted or otherwise affect the crystal structure of the bulk semiconductor.

설명을 위해, 본원에 논의된 상기 반도체층이 실리콘으로부터 형성될 수 있다라고 가정할 수 있다. 하지만, 상기 반도체 물질은 실리콘계(silicon-based) 반도체 또는 반도체 종류인 III-V, II-IV, II-IV-V 등과 같은 임의의 다른 유형의 반도체일 수 있음은 물론이다. 이러한 물질들의 일례로는 실리콘(Si), 실리콘 게르마늄(SiGe), 실리콘 카바이드(SiC), 게르마늄(Ge), 갈륨비소(GaAs), 갈륨인(GaP), 인듐인(InP)을 포함한다. 상기 유리 기판은 산화 유리 또는 산화 유리-세라믹으로부터 형성될 수 있다. For illustrative purposes, it can be assumed that the semiconductor layer discussed herein can be formed from silicon. However, of course, the semiconductor material may be a silicon-based semiconductor or any other type of semiconductor, such as III-V, II-IV, II-IV-V, or the like, which are semiconductor types. Examples of such materials include silicon (Si), silicon germanium (SiGe), silicon carbide (SiC), germanium (Ge), gallium arsenide (GaAs), gallium phosphorus (GaP), and indium phosphorus (InP). The glass substrate may be formed from oxide glass or oxide glass-ceramic.

요구된 것은 아니지만, 본원에 기술된 상기 SOG 구조는 산화 유리 또는 산화 유리-세라믹을 포함할 수 있다. Although not required, the SOG structures described herein may comprise oxide glass or oxide glass-ceramic.

예를 들면, 상기 유리 기판은, 코닝 인코포레이티드 화합물 No. 이글 2000TM으로 만들어진 기판과 같은, 알칼리토류(alkaline-earth) 이온을 함유하는 유리 기판으로부터 형성될 수 있다. 이러한 유리 물질은 특히, 예를 들면, 액정 디스플레이의 제조에 사용된다. For example, the said glass substrate is Corning Incorporated Compound No. It can be formed from a glass substrate containing alkaline-earth ions, such as a substrate made of Eagle 2000 . Such glass materials are used, for example, in the manufacture of liquid crystal displays.

본 발명에 의해 상기 얇은 박리 반도체층(예, 실리콘)과 일종의 유리 및 유리 세라믹 기판과 같은 특정 기판 간의 우수한 품질의 양극 접합은 다수의 공정 변수들의 정확한 제어를 필요로 한다. 이러한 변수들은 온도(특히 1000℃에 접근 및/ 또는 1000℃를 초과하는 고온), (상기 반도체층과 기판 간의) 압력, (전기분해를 유도하는) 전압, 대기 상태(예, 진공 또는 비진공), (박리를 유도하는) 냉각 프로파일, (예, 박리를 돕기 위한) 기계적 분리 인핸스먼트(enhancement) 등 중 하나 이상을 포함한다. 유리 또는 유리-세라믹 기판에 반도체층을 양극 접합하기 위한 종래 기술은 상기 공정 변수들을 충분히 다루지 않는다. 예를 들면, 종래 양극 접합 공정의 온도 제한은 대략 600℃이다.Good quality anodic bonding between the thin exfoliation semiconductor layer (eg, silicon) and certain substrates, such as a kind of glass and glass ceramic substrate, requires the precise control of a number of process variables by the present invention. These variables include temperature (especially high temperatures approaching 1000 ° C. and / or above 1000 ° C.), pressure (between the semiconductor layer and the substrate), voltage (which induces electrolysis), atmospheric conditions (eg vacuum or non-vacuum). , One or more of a cooling profile (inducing peeling), a mechanical separation enhancement (eg, to aid exfoliation), and the like. Prior art for anodic bonding a semiconductor layer to a glass or glass-ceramic substrate does not sufficiently address the above process variables. For example, the temperature limit of a conventional anode bonding process is approximately 600 ° C.

따라서, 상기 양극 접합 공정을 달성할 수 있는, 예를 들면, 상기 공정 변수들 중 하나 이상을 제어함으로써, 달성할 수 있는 새로운 장치를 위한 기술이 요구된다.Therefore, there is a need for a technique for a new device that can achieve the anodic bonding process, for example, by controlling one or more of the process variables.

본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른 양극 접합 장치는, 제1 물질 시트가 맞물리도록 하고, 제어된 가열, 전압 및 냉각 중 적어도 하나를 제공하도록 동작가능한 제1 접합 플레이트 기계 장치; 제2 물질 시트가 맞물리도록 하고, 제어된 가열, 전압 및 냉각 중 적어도 하나를 제공하도록 동작가능한 제2 접합 플레이트 기계 장치; 상기 제1 및 제2 접합 플레이트 기계 장치에 동작되게 결합되고 상기 각 제1 및 제2 접합 플레이트 기계 장치의 각 표면을 따라 서로에 대향하는 상기 제1 및 제2 물질 시트들의 제어된 압력을 달성하기 위해 서로를 향해 상기 제1 및 제2 접합 플레이트 기계 장치들을 조이도록 동작가능한 압력 기계 장치; 및 상기 제1 및 제2 물질 시트들 사이의 양극 접합을 달성하기에 충분한 가열, 전압 및 압력 프로파일을 제공하기 위해 상기 제1 및 제2 접합 플레이트 기계 장치와 상기 압력 기계 장치에 대한 제어 신호를 생성하도록 동작가능한 제어 유닛을 포함한다.An anode bonding apparatus according to one or more embodiments of the present invention comprises: a first bonding plate mechanical device operable to engage a first sheet of material and to provide at least one of controlled heating, voltage and cooling; A second bonding plate mechanical device operable to engage the second sheet of material and to provide at least one of controlled heating, voltage and cooling; To achieve a controlled pressure of the first and second sheet of material opposing one another along each surface of each of the first and second joining plate machinery and operatively coupled to the first and second joining plate machinery. A pressure mechanism operable to tighten the first and second joining plate machinery towards each other for And generate control signals for the first and second bond plate machinery and the pressure mechanism to provide sufficient heating, voltage, and pressure profiles to achieve an anodic bonding between the first and second sheet of materials. Control unit operable to operate.

본 발명의 하나 이상의 추가 실시예들에 따른 양극 접합 장치는, 제1 물질 시트가 맞물리도록 하고, 제어된 가열 및 전압 중 적어도 하나를 제공하도록 동작가능한 제1 접합 플레이트 기계 장치; 제2 물질 시트가 맞물리도록 하고, 제어된 가열 및 전압 중 적어도 하나를 제공하도록 동작가능한 제2 접합 플레이트 기계 장치; 및 상기 제1 접합 플레이트 기계 장치에 동작되게 결합되고 상기 제1 및 제2 물질 시트의 양극 접합을 돕기 위해 상기 각 제1 및 제2 접합 플레이트 기계 장치의 각 표면들을 따라 서로에 대향하는 상기 제1 및 제2 물질 시트들의 제어된 압력을 달성하기 위해 서로를 행해 상기 제1 및 제2 접합 플레이트 기계 장치들을 조이도록 동작가능한 리프트 및 압착 기계 장치를 포함한다.An anode bonding apparatus according to one or more further embodiments of the present invention comprises: a first bonding plate mechanical device operable to engage a first sheet of material and provide at least one of controlled heating and voltage; A second bonding plate mechanical device operable to engage the second sheet of material and provide at least one of controlled heating and voltage; And the first operatively coupled to the first bonding plate machinery and facing each other along respective surfaces of the respective first and second bonding plate machinery to assist in anodic bonding of the first and second sheet of material. And a lift and press mechanism operable to act on each other to tighten the first and second bond plate mechanisms to achieve a controlled pressure of the second sheet of material.

본 발명의 하나 이상의 추가 실시예들에 따른 양극 접합 장치는, 제1 물질 시트가 맞물리도록 동작가능한 제1 접합 플레이트 기계 장치와 제2 물질 시트가 맞물리도록 동작가능한 제2 접합 플레이트 기계 장치로서, 상기 제1 및 제2 접합 플레이트 기계 장치는 상기 제1 및 제2 물질 시트의 각각이 맞물리기 위한 베어링면을 정의하는 각 베어링 표면을 각각 포함하는, 제1 및 제2 접합 플레이트 기계 장치; 및 상기 제2 접합 플레이트 기계 장치에 동작되게 결합되고, (i) 폐쇄 방향일 때, 상기 제1 및 제2 접합 플레이트 기계 장치의 각 표면을 따라 서로 대향하는 상기 제1 및 제2 물질 시트의 제어된 압력을 달성하는 것을 돕고; (ii) 이중 동작 개방 프로파일을 제공하기 위한 것으로서, 제1 동작은 상기 제1 및 제2 접합 플레이트 기계 장치의 각 베어링면에 수직하는 방향으로 상기 제1 접합 플레이트 기계 장치로부터 상기 제2 접합 플레이트 기계 장치를 분리하고, 제2 동작은 상기 제2 접합 플레이트 기계 장치가 상기 제1 접합 플레이트 기계 장치의 베어링면에 경사지도록 상기 제1 접합 플레이트 기계 장치로부터 떨어진 상기 제2 접합 플레이트 기계 장치를 기울이도록 동작가능한 개폐 기계 장치를 포함한다.An anode bonding apparatus according to one or more further embodiments of the present invention is a second bonding plate mechanical device operable to engage a first bond plate mechanism and a second material sheet to engage the first sheet of material, wherein The first and second joining plate machinery include: first and second joining plate machinery each comprising a respective bearing surface defining a bearing surface for engagement of each of the first and second sheets of material; And (i) control of said first and second sheet of material opposing each other along each surface of said first and second joining plate machinery when in the closing direction, operatively coupled to said second joining plate machinery. To help attained pressure; (ii) to provide a dual action open profile, wherein a first operation is performed from the first joining plate machine device from the first joining plate machine device in a direction perpendicular to each bearing surface of the first and second joining plate machine devices. Separating the device, and the second operation is to tilt the second joining plate mechanism away from the first joining plate mechanism such that the second joining plate mechanism is inclined to the bearing surface of the first joining plate machinery. Possible opening and closing mechanism.

본 발명의 하나 이상의 추가 실시예들에 따른 양극 접합 장치는, 제1 물질 시트가 맞물리도록 하고, 제어된 가열, 전압 및 냉각 중 적어도 하나를 제공하도록 동작가능한 제1 접합 플레이트 기계 장치; 제2 물질 시트가 맞물리도록 하고, 제어된 가열, 전압 및 냉각 중 적어도 하나를 제공하도록 동작가능한 제2 접합 플레이트 기계 장치; 및 상기 제1 접합 플레이트 기계 장치에 결합되고, 상기 제1 및 제2 물질 시트의 주변 가장자리가 서로 닿지 않도록 한 상기 제1 및 제2 물질 시트 쪽으로 상기 제1 및 제2 물질 시트 사이에 심 어셈블리(shim assemblies)를 대칭적으로 이동하도록 동작가능한 다수의 이동가능한 심 어셈블리를 포함하는 스페이서 기계 장치를 포함한다.An anode bonding apparatus according to one or more further embodiments of the present invention includes: a first bonding plate mechanical device operable to engage a first sheet of material and provide at least one of controlled heating, voltage, and cooling; A second bonding plate mechanical device operable to engage the second sheet of material and to provide at least one of controlled heating, voltage and cooling; And a shim assembly coupled between the first and second sheet of material toward the first and second sheet of material coupled to the first bonding plate machine and wherein the peripheral edges of the first and second sheet of material are not in contact with each other. and a spacer mechanism comprising a plurality of movable shim assemblies operable to move the shim assemblies symmetrically.

본 발명의 하나 이상의 추가 실시예들에 따른 (제1 및 제2 물질 시트를 함께 양극 접합하는데 사용하기 위한) 양극 접합 장치는, 제1 및 제2 이격 표면을 포함하는 베이스; 상기 베이스의 상기 제2 표면에 의해 지지되고 상기 베이스에 열전달을 방해하도록 동작가능학 열적 절연체; 상기 절연체에 직접적으로 또는 간접적으로 결합되고 전력에 응하여 열을 생성하도록 동작가능한 히팅 디스크(heating disk); 및 상기 히팅 디스크에 직접적으로 또는 간접적으로 결합되고 상기 히팅 디스크로부터 적어도 채널 가열되도록 동작가능하며, 상기 제1 물질 시트에 전압을 부여하는 열방출판을 포함하되, 상기 제1 물질 시트에 부여된 가열과 전압은 상기 제1 및 제2 물질 시트의 양극 접합을 돕기 위한 각 가열과 전압 프로파일에 따른다.An anode bonding device (for use in anodic bonding a first and a second sheet of material together) according to one or more further embodiments of the present invention includes a base comprising a first and a second spacing surface; Operative thermal insulation to be supported by the second surface of the base and to impede heat transfer to the base; A heating disk coupled directly or indirectly to the insulator and operable to generate heat in response to power; And a heat dissipation plate coupled directly or indirectly to the heating disc and operable to at least channel heat from the heating disc, the heat dissipating plate applying a voltage to the first sheet of material; The voltage is in accordance with each heating and voltage profile to assist in anodic bonding of the first and second sheet of material.

본 발명의 하나 이상의 추가 실시예들에 따른 (제1 및 제2 물질 시트를 함께 양극 접합하는데 사용하기 위한) 양극 접합 장치는, 제1 및 제2 이격 표면을 포함하는 베이스; 상기 베이스에 직접적으로 또는 간접적으로 연결되고 전력에 응하여 열을 생성하도록 동작가능한 히팅 디스크를 포함하되, 상기 히터 디스크는 가장자리 손실 온도 보상 특성을 제공하도록 동작가능한 다수의 히팅 지역을 포함하며, 상기 제1 물질 시트에 부여된 열은 상기 제1 및 제2 물질 시트의 양극 접합을 돕기 위한 가열 프로프일에 따른다.An anode bonding device (for use in anodic bonding a first and a second sheet of material together) according to one or more further embodiments of the present invention includes a base comprising a first and a second spacing surface; A heating disk connected directly or indirectly to the base and operable to generate heat in response to power, wherein the heater disk comprises a plurality of heating zones operable to provide edge loss temperature compensation characteristics, The heat imparted to the sheet of material depends on a heating profile to assist in anodic bonding of the first and second sheet of material.

본 발명의 하나 이상의 추가 실시예들에 따른 (제1 및 제2 물질 시트를 함께 양극 접합하는데 사용하기 위한) 양극 접합 장치는, 제1 및 제2 이격 표면을 포함하고 전력에 응하여 열을 생성하도록 동작가능한 히팅 디스크; 상기 히팅 디스크의 상기 제2 표면에 직접적으로 또는 간접적으로 결합되고 상기 히팅 디스크로부터 적어도 채널 가열되도록 동작가능하며 상기 제1 물질 시트에 전압을 부여하는 열방출판; 및 상기 히터 디스크의 상기제1 표면과 열로 소통하고 상기 열방출판과 히터 디스크를 통해 상기 제1 물질 시트로부터 열을 제거하기 위해 냉각 유체를 운송하도록 동작가능한 적어도 하나의 냉각 채널을 포함하되, 상기 제1 물질 시트에 부여된 가열 및 전압은 상기 제1 및 제2 물질 시트의 양극 접합을 돕기 위한 각 가열 및 전압 프로파일에 따르고, 상기 제1 물질 시트에 부여된 냉각은 상기 제2 물질 시트에 접합되었던 박리층을 상기 제1 물질 시트로부터 분리하는 것을 돕기 위한 냉각 프로파일을 따른다.An anode bonding device (for use in anodic bonding a first and a second sheet of material together) according to one or more further embodiments of the present invention includes a first and a second spacing surface and is adapted to generate heat in response to power. An operable heating disk; A heat dissipation plate coupled directly or indirectly to the second surface of the heating disc and operable to at least channel heat from the heating disc and energizing the first sheet of material; And at least one cooling channel in thermal communication with the first surface of the heater disk and operable to transport a cooling fluid to remove heat from the first sheet of material through the heat sink and heater disk. The heating and voltage imparted to the first sheet of material was in accordance with each heating and voltage profile to assist in the anodic bonding of the first and second sheet of material, and the cooling imparted to the first sheet of material was bonded to the second sheet of material. Follow a cooling profile to help separate the release layer from the first sheet of material.

본 발명의 하나 이상의 추가 실시예들에 따른 (제1 및 제2 물질 시트를 함께 양극 접합하는데 사용하기 위한) 양극 접합 장치는, 제1 및 제2 이격 표면과 그것을 통한 개구부를 포함하는 베이스; 상기 베이스에 의해 지지되고 상기 베이스로부터 열적으로 절연되며 전력에 응하여 열을 생성하도록 동작가능한 히팅 디스크로서, 상기 히팅디스크는 그것을 통한 개구부를 포함하는 히팅디스크; 상기 히팅 디스크에 직접적으로 또는 간접적으로 결합되고 상기 히팅 디스크로부터 적어도 채널 가열되도록 동작가능하며, 상기 제1 물질 시트에 접합 전압을 부여하는 열방출판으로서, 상기 열방출판은 그것을 통한 개구를 포함하는 열방출판; 및 상기 베이스의 개구부를 통해 연장하는 전극을 갖는 프리로드 플런저(preload plunger)로서, 상기 전극은 그것이 상기 열방출판에 연결될 때 상기 제1 물질 시트에 전기적으로 연결되도록 동작하능하다.An anode bonding apparatus (for use in anodic bonding a first and second sheet of material together) in accordance with one or more further embodiments of the present invention comprises: a base comprising first and second spacing surfaces and openings therethrough; A heating disc supported by the base and thermally insulated from the base and operable to generate heat in response to power, the heating disc comprising an opening therethrough; A heat dissipation plate coupled directly or indirectly to the heating disc and operable to at least channel heat from the heating disc, the heat dissipation plate imparting a junction voltage to the first sheet of material, wherein the heat dissipation plate comprises an opening therethrough. ; And a preload plunger having an electrode extending through the opening of the base, the electrode operable to be electrically connected to the first sheet of material when it is connected to the heat sink.

본 발명의 설명이 수반하는 도면들과 함께 기술될 때 다른 양태, 특징, 이점 등은 본 발명에 속하느 분야의 당업자에게 보다 분명해질 것이다.Other aspects, features, advantages, and the like will become more apparent to those skilled in the art when the description of the present invention is described in conjunction with the accompanying drawings.

본 발명의 다양한 양태를 도시하기 위해, 현재 바람직한 도면들을 도시하였으나, 본 발명은 도시된 대로의 배열 및 수단으로만 제한되는 것은 아니다.To illustrate the various aspects of the invention, the presently preferred drawings are shown, but the invention is not limited to the arrangement and means as shown.

도 1은 부분 폐쇄 구성에 있서 본 발명의 접합 장치의 실시예의 사시도.1 is a perspective view of an embodiment of the bonding device of the present invention in a partially closed configuration.

도 2는 개방 구성에 있어 도 1의 접합 장치의 정면 입면도.2 is a front elevational view of the bonding apparatus of FIG. 1 in an open configuration;

도 3은 부분 폐쇄 구성에 있어 도 1의 접합 장치의 정면 입면도.3 is a front elevational view of the bonding device of FIG. 1 in a partially closed configuration.

도 4a는 폐쇄 구성에 있어 도 1의 접합 장치의 정면 입면도.4A is a front elevational view of the bonding device of FIG. 1 in a closed configuration.

도 4b는 폐쇄 구성에 있어 도 1의 접합 장치의 측면 입면도.4B is a side elevation view of the bonding device of FIG. 1 in a closed configuration.

도 5는 도 1의 접합 장치의 부분 분해 조립 사시도.5 is a partially exploded perspective view of the bonding apparatus of FIG. 1.

도 6은 도 1(및/또는 하나 이상의 다른 실시예들)의 접합 장치에 사용하기에 적합한 리프트 및 압착 기계 장치의 실시예의 사시도.6 is a perspective view of an embodiment of a lift and press mechanical device suitable for use in the bonding device of FIG. 1 (and / or one or more other embodiments).

도 7은 도 1(및/또는 하나 이상의 다른 실시예들)의 접합 장치에 사용하기에 적합한 개방 및 폐쇄 기계 장치의 실시예의 사시도.7 is a perspective view of an embodiment of an open and closed mechanical device suitable for use in the bonding device of FIG. 1 (and / or one or more other embodiments).

도 8a는 도 1(및/또는 하나 이상의 다른 실시예들)의 접합 장치에 사용하기에 적합한 상부(또는 하부) 접합 플레이트 기계 장치의 실시예의 사시도.8A is a perspective view of an embodiment of an upper (or lower) joining plate mechanical device suitable for use in the joining device of FIG. 1 (and / or one or more other embodiments).

도 8b는 8B-8B 선을 통해 절단된 도 8a의 접합 플레이트 기계 장치의 단면도.FIG. 8B is a cross-sectional view of the bonding plate mechanism of FIG. 8A taken through the line 8B-8B. FIG.

도 9a는 도 8a 또는 다른 실시예들의 상부(또는 하부) 접합 플레이트 기계 장치로 사용하기에 적합한 히터 구성요소를 나타내는 사시도.FIG. 9A is a perspective view illustrating a heater component suitable for use with the upper (or lower) bond plate mechanism of FIG. 8A or other embodiments. FIG.

도 9b는 도 8a 또는 다른 실시예들의 상부(또는 하부) 접합 플레이트 기계 장치로 사용하기에 적합한 대안적인 히터 구성요소의 사시도.FIG. 9B is a perspective view of an alternative heater component suitable for use with the upper (or lower) bond plate mechanism of FIG. 8A or other embodiments. FIG.

도 10은 도 8a의 접합 플레이트 기계 장치의 분해 조립 사시도.10 is an exploded perspective view of the joining plate mechanism of FIG. 8A.

도 11a는 도 8a의 접합 플레이트 기계 장치의 평면도.FIG. 11A is a top view of the junction plate mechanism of FIG. 8A. FIG.

도 11b는 11B-11B선을 통해 절단된 도 11a의 접합 플레이트 기계 장치의 단면도FIG. 11B is a cross-sectional view of the junction plate mechanism of FIG. 11A taken through line 11B-11B.

도 11c는 11C-11C선을 통해 절단된 도 11a의 접합 플레이트 기계 장치의 단면도.FIG. 11C is a cross-sectional view of the junction plate mechanical device of FIG. 11A taken through line 11C-11C. FIG.

도 12a는 도 8a(및/또는 하나 이상의 다른 실시예들)의 접합 플레이트 기계 장치로 사용하기에 적합한 프리로드 플런저(preload plunger)의 측면 입면도.FIG. 12A is a side elevation view of a preload plunger suitable for use with the junction plate machinery of FIG. 8A (and / or one or more other embodiments). FIG.

도 12b는 12B-12B선을 통해 절단된 도 12a의 상기 프리로드 플런저의 단면도.12B is a cross sectional view of the preload plunger of FIG. 12A taken through line 12B-12B.

도 13은 도 1(및/또는 하나 이상의 다른 실시예들)의 접합 장치에서의 사용을 위해 적합한 상부 및 하부 접합 프레이트 기계 장치의 단면도.FIG. 13 is a cross-sectional view of the upper and lower bonding plate machinery suitable for use in the bonding apparatus of FIG. 1 (and / or one or more other embodiments). FIG.

도 14는 도 1(및/또는 하나 이상의 다른 실시예들)의 접합 장치에서의 사용을 위해 적합한 스페이서 기계 장치의 실시예의 사시도.14 is a perspective view of an embodiment of a spacer mechanism suitable for use in the bonding apparatus of FIG. 1 (and / or one or more other embodiments).

도 15는 도 8a(및/또는 하나 이상의 다른 실시예들)의 접합 플레이트 기계 장치로 사용하기에 적합한 프리로딩된 설치물에서의 열전대(thermocouple)의 분해 조립도.FIG. 15 is an exploded view of a thermocouple in a preloaded fixture suitable for use with the junction plate machinery of FIG. 8A (and / or one or more other embodiments).

도 16은 도 1(및/또는 하나 이상의 다른 실시예들)의 접합 장치에 사용하기에 적합한 상부(또는 하부 접합 플레이트 기계 장치의 대안적인 실시예의 사시도.16 is a perspective view of an alternative embodiment of an upper (or lower joining plate mechanical device) suitable for use in the joining device of FIG. 1 (and / or one or more other embodiments).

도 17은 도 16의 접합 플레이트 기계 장치의 분해 조립도.FIG. 17 is an exploded view of the joining plate mechanism of FIG. 16.

도 18은 도 16(및/또는 하나 이상의 다른 실시예들)의 접합 플레이트 기계 장치로 사용하기에 적합한 히터 디스크의 분해 조립도.FIG. 18 is an exploded view of a heater disk suitable for use with the junction plate mechanism of FIG. 16 (and / or one or more other embodiments).

도 19는 도 16의 접합 플레이트 기계 장치의 단면도.19 is a cross-sectional view of the joining plate mechanism of FIG. 16.

도 20은 도 1(및/또는 하나 이상의 다른 실시예들)의 접합 장치에 사용하기 에 적합한 상부(또는 하부) 접합 플레이트 기계 장치의 대안적인 실시예의 단면도.20 is a cross-sectional view of an alternate embodiment of an upper (or lower) joining plate machinery suitable for use in the joining apparatus of FIG. 1 (and / or one or more other embodiments).

도 21은 도 20의 접합 플레이트 기계 장치의 분해 조립 사시도.21 is an exploded perspective view of the joining plate mechanical device of FIG. 20.

도 22는 대기 제어 챔버 내에 배치된 도 1의 접합 장치의 측면 입면도.22 is a side elevation view of the bonding apparatus of FIG. 1 disposed in an atmospheric control chamber.

도 23은 도 1의 접합 장치를 사용하여 생산될 수 있는 SOG 장치의 구조를 도시하는 블록도.FIG. 23 is a block diagram illustrating the structure of an SOG device that may be produced using the bonding device of FIG. 1. FIG.

도 24 내지 26은 도 1의 접합 장치를 사용할 때 형성 및/또는 동작될 수 있는 매개 구조를 도시하는 블록도.24-26 are block diagrams illustrating intermediate structures that may be formed and / or operated when using the bonding apparatus of FIG. 1.

도 27은 마이크로-구조 엠보싱 응용에 적응된 도 1의 접합 장치의 블록도.27 is a block diagram of the bonding apparatus of FIG. 1 adapted to micro-structure embossing applications.

도면들을 참조하면, 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른 접합 장치(10)의 사시도가 도 1에 도시되며, 이때 유사한 인용부호는 유사한 구성요소들을 나타낸다. 이 실시예에에서, 상기 접합 장치는 상기 종래 접합 온도, 예를 들면 600℃ 및 1000℃에 접근 및/또는 초과하는 온도에서 SOI 구조의 두 개의 물질 시트를 양극 접합할 수 있는 통합 처리 시스템이다. (상기 접합 장치(10)는 또한 종래 온도에서 양극 접합할 수 있다.) 설명을 위해(그러나 제한하는 것은 아님), SOI 구조는 상기 접합 장치(10)가 동작할 때(예를 들면, 상기 SOI 구조를 제조하는데) 적당한 워크 피스(work piece)로서 본원에 기술될 것이다. 또한 설명을 위해(그라나 제한하는 것은 아님), 워크 피스로서 하기에 기술된 특정한 SOI 구조는 유리(또는 유리 세라믹) 기판에 (실리콘 웨이퍼와 같은) 반도체 도너 웨이퍼를 접합하고 상기 반도체 도너 웨이퍼가 상기 유리 기판에 접합된 채 남아 있도록 상기 실리콘 도너 웨이 퍼로부터 실리콘층을 벗겨냄으로써 형성된 SOG 구조일 것이다. Referring to the drawings, a perspective view of a bonding apparatus 10 according to one or more embodiments of the present invention is shown in FIG. 1, wherein like reference numerals denote similar components. In this embodiment, the bonding apparatus is an integrated processing system capable of anodizing two sheets of material of an SOI structure at temperatures approaching and / or exceeding the conventional bonding temperatures, such as 600 ° C. and 1000 ° C. (The bonding device 10 may also be anodically bonded at conventional temperatures.) For illustrative purposes, but not by way of limitation, an SOI structure may be used when the bonding device 10 operates (eg, the SOI). Will be described herein as a suitable work piece. Also for illustrative purposes (but not limiting), the particular SOI structure described below as a workpiece bonds a semiconductor donor wafer (such as a silicon wafer) to a glass (or glass ceramic) substrate and the semiconductor donor wafer is bonded to the glass. It will be an SOG structure formed by stripping the silicon layer from the silicon donor wafer so that it remains bonded to the substrate.

상기 접합 장치(10)는 리프트 및 압착 기계 장치(100), 개폐 기계 장치(200), 스페이서 기계 장치(300), 상부 접합 플레이트 기계 장치(400), 및 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)을 포함한다. 이러한 주요 부품들은 서로 결합되며 그 조합체(combination)는 베이스 플레이트(12)와 지지 프레임(14)에 의해 지지된다. 하나 이상의 폐쇄 제어 루프를 포함할 수 있는 제어 유닛(미도시)은 하기어 더 자세히 설명되는 것처럼 상기 접합 장치(10)의 다양한 구성요소들을 제어하도록 (예를 들면, 컴퓨터 프로그램에 의해) 동작할 수 있다.The bonding apparatus 10 includes a lift and crimping mechanism 100, an opening and closing mechanism 200, a spacer mechanism 300, an upper junction plate mechanism 400, and a lower junction plate mechanism 500. do. These major parts are joined together and the combination is supported by the base plate 12 and the support frame 14. A control unit (not shown), which may include one or more closed control loops, may operate (eg, by a computer program) to control various components of the bonding device 10 as described in more detail below. have.

상기 접합 장치910)의 동작과 임의의 특정 접합 공정이 본원에서 나중에 더 상세히 설명될 것이지만, 그러한 동작의 간단한 개론이 지금 소개될 것이다. 도 1에서, 상기 접합 장치(10)는 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)가 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)에 가깝게 덮어 누름으로써 폐쇄 상태에 있다. 도 2에서 보면, 상기 상부 접합 플레이트(400)는 상기 장치(10)로 함께 접합될 상기 두 개의 물질 시트(예, 실리콘 도너 웨이퍼와 유리 기판)가 삽입되도록 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)로부터 위로 떨어져 회전하도록 동작할 수 있다. 다시, 설명하기 위해, 상기 실리콘 도너 웨이퍼는 상기 유리 기판에 접합되고 나중에 상기 실리콘 도너 웨이퍼로부터 분리될 박리층을 포함하는 것으로 가정한다. Although the operation of the bonding device 910 and any particular bonding process will be described in more detail later herein, a brief overview of such operation will now be introduced. In FIG. 1, the bonding apparatus 10 is in a closed state by covering the upper bonding plate machinery 400 close to the lower bonding plate machinery 500. In FIG. 2, the upper junction plate 400 is removed from the lower junction plate machine 500 so that the two sheets of material (eg, silicon donor wafer and glass substrate) to be bonded together into the device 10 are inserted. It can be operated to rotate up and down. Again, to illustrate, it is assumed that the silicon donor wafer includes a release layer that will be bonded to the glass substrate and later separated from the silicon donor wafer.

이 예에서, 상기 실리콘 도너 웨이퍼는 접합 공정 시 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)과 접하는 반면, 상기 유리 기판은 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)과 접한다고 가정한다. 예를 들면, 상기 유리 기판은 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)상에 설치될 수 있으며 상기 실리콘 도너 웨이퍼는 (상기 장치(10)가 폐쇄될 때) 그것이 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)와 접하는 위치에 있도록 상기 유리 기판 상부에 설치될 수 있다. (하지만, 이 상태는 본 발명의 다양한 실시예들의 범위를 벗어나지 않고 반대 상태가 될 수 있음을 알 수 있다) 대안적인 실시예에서, 상기 실리콘 도너 웨이퍼는, 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)가 개방 위치에 있을 때, 예를 들면, 클립, 척(chuck) 기계 장치, 진공 등에 의해 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)에 결합될 수 있다. In this example, it is assumed that the silicon donor wafer is in contact with the upper junction plate machinery 400 during the bonding process, while the glass substrate is in contact with the lower junction plate machinery 500. For example, the glass substrate may be installed on the lower junction plate machinery 500 and the silicon donor wafer may be mounted with the upper junction plate machinery 400 (when the apparatus 10 is closed). The glass substrate may be installed to be in contact with the glass substrate. (However, it can be appreciated that this state can be reversed without departing from the scope of the various embodiments of the present invention.) In an alternative embodiment, the silicon donor wafer is characterized in that the upper junction plate machine 400 When in the open position, it may be coupled to the upper junction plate mechanism 400 by, for example, a clip, a chuck mechanism, a vacuum, or the like.

일반적으로, 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)는 제어된 가열, 전압 및 냉각 중 적어도 하나를 상기 실리콘 도너 웨이퍼에 공급하는 반면, 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)는 제어된 가열, 전압 및 냉각 중 적어도 하나를 상기 유리 기판에 공급하도록 동작할 수 있다. 상기 리프트 및 압착 기계 장치(100)는 상기 상부 및 하부 접합 플레이트 기계 장치(400, 500)에 동작되게 결합되고 그것의 각 표면(이를 테면, 인터페이스)를 따라 상기 유리 기판에 대한 실리콘 도너 웨이퍼의 제어된 압력을 달성하도록 서로를 향해 상기 제1 및 제2 접합 플레이트 기계 장치(400, 500)를 조이도록 동작할 수 있다. 상기 제어 유닛은 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 상기 유리 기판 간의 양극 접합을 달성하기에 충분한 가열, 전압 및 압력 프로파일들을 제공하도록 상기 상부 및 하부 접합 플레이트 기계 장치(400, 500), 그리고 상기 리프트 및 압착 기계 장치(100)에 대한 제어 신호들을 생성하도록 동작할 수 있다. 상기 제어 유닛은 또한 상기 상부 및/또는 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(400, 500)에 대한 제어 신호를 생성하고 상기 상부 및/또는 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(400, 500)을 능동적으로 냉각시켜 접합 후 상기 실리콘 도너 웨이퍼로부터 박리층의 분리를 용이하게 하도록 동작할 수 있다. Generally, the upper junction plate machinery 400 supplies at least one of controlled heating, voltage and cooling to the silicon donor wafer, while the lower junction plate machinery 500 controls controlled heating, voltage and cooling. At least one of which may be operated to supply the glass substrate. The lift and squeeze mechanism 100 is operatively coupled to the upper and lower bond plate machinery 400, 500 and control of the silicon donor wafer relative to the glass substrate along its respective surface (such as an interface). It may be operable to tighten the first and second joining plate machinery 400, 500 towards each other to achieve a predetermined pressure. The control unit is configured to provide heating and voltage and pressure profiles sufficient to achieve anodic bonding between the silicon donor wafer and the glass substrate, and the upper and lower bonding plate machinery 400, 500, and the lift and crimp mechanism. Operate to generate control signals for 100. The control unit also generates control signals for the upper and / or lower joining plate machinery 400, 500 and controls the upper and / or lower joining plate machinery 400, 500. And can be actively cooled to facilitate separation of the exfoliation layer from the silicon donor wafer after bonding.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)가 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)로부터 위로 떨어져 회전하고 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 상기 유리 기판이 그 사이에 삽입된 후, 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)는 상기 상부 빛 하부 접합 플레이트 기계 장치(400, 500)가 이격되도록 (상기 개방 및 폐쇄 기계 장치(200)를 통해) 아래로 회전하도록 동작할 수 있다. 따라서, 상기 실리콘 도너 웨이퍼가 상기 유리 기판 상단에 놓이면, 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)는 상기 실리콘 도너 웨이퍼로부터 이격될 것이다. 대안적으로, 상기 실리콘 도너 웨이퍼가 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)에 (예를 들면, 상술한 클립, 척, 진공 등에 의해) 결합되면, 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 상기 유리 기판은 이격될 것이다. 상기 후자의 방법이 사용된다면, (1000℃에 근접 및/또는 초과할 수 있는) 특정 온도로 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 상기 유리 기판의 개별 가열이 상기 각 상부 및 하부 접합 플레이트 기계 장치(400, 500)의 제어된 에너지에 의해 실행될 수 있다. 상기 전자의 방법이 사용된다면, 개별 가열은 상기 접합 장치(10)의 전체 폐쇄 이후에 실행될 수 있다.As shown in FIG. 2, after the upper junction plate mechanism 400 is rotated away from the lower junction plate mechanism 500 and the silicon donor wafer and the glass substrate are inserted therebetween, the upper Junction plate machinery 400 may be operable to rotate down (via the open and close mechanism 200) such that the upper light lower junction plate machinery 400, 500 is spaced apart. Thus, when the silicon donor wafer is placed on top of the glass substrate, the upper junction plate machine 400 will be spaced apart from the silicon donor wafer. Alternatively, the silicon donor wafer may be spaced apart from the silicon donor wafer when the silicon donor wafer is coupled (eg, by the clip, chuck, vacuum, etc.) described above. If the latter method is used, the individual heating of the silicon donor wafer and the glass substrate to a particular temperature (which may approach and / or exceed 1000 ° C.) results in the respective upper and lower junction plate machinery 400, 500 By controlled energy of If the former method is used, individual heating may be carried out after the full closure of the bonding device 10.

도 4a와 4b에 도시된 바와 같이, 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 상기 유리 기판은 상기 리프트 및 압착 기계 장치(100)의 제어된 액추에이션(actuation)하에서 서로 접할 수 있다. 상기 리프트 및 압착 기계 장치(100)는 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500) (및 유리 기판)을 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 상기 유리 기판 간에 제어된 가열과 압력이 달성되는 그러한 위치로 올린다. 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 상기 유리 기판은 또한 상기 각 상부 및 하부 접합 플레이트 기계 장치(400, 500)에 의해 부가된 약 1750 볼트 DC전원의 차동 전위를 또한 요할 수 있다. 상기 압력, 온도차 및 전압차는 제어된 시간 기간 동안 적용된다. 이후, (능동형 냉각을 수반할 수 있는) 상기 전압은 0에 이르게 되며 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 상기 유리 기판은 냉각되도록 허용되며, 이는 상기 실리콘 도너 웨이퍼로부터 박리층의 분리를 적어도 시작한다. 믿는 것이 쉽지는 않겠지만, 상기 박리층과 상기 실리콘 도너 웨이퍼 간의 분리가 상기 냉각 공정으로부터 완료되지 않았다면, 하나 이상의 기계 또는 다른 기계 장치들이 상기 박리 공정을 돕도록 사용될 수 있다.As shown in FIGS. 4A and 4B, the silicon donor wafer and the glass substrate may be in contact with each other under controlled actuation of the lift and crimp mechanism 100. The lift and squeeze machine 100 raises the lower junction plate machine 500 (and glass substrate) to such a position that controlled heating and pressure is achieved between the silicon donor wafer and the glass substrate. The silicon donor wafer and the glass substrate may also require a differential potential of about 1750 volt DC power source added by each of the upper and lower junction plate machinery 400, 500. The pressure, temperature difference and voltage difference are applied for a controlled time period. Thereafter, the voltage (which may involve active cooling) reaches zero and the silicon donor wafer and the glass substrate are allowed to cool, which at least begins separation of the exfoliation layer from the silicon donor wafer. While it will not be easy to believe, if separation between the release layer and the silicon donor wafer has not been completed from the cooling process, one or more machines or other mechanical devices may be used to assist the peel process.

이제 상기 접합 장치(10)의 각 구성요소들의 보다 자세한 설명이 기술될 것이다. 도 5는 상기 접합 장치(10)의 부분 분해 조립 사시도이다. 따라서, 상기 리프트및 압착 기계 장치(100), 상기 개방 및 폐쇄 기계 장치(200), 스페이서 기계 장치(300), 및 상기 상부 및 하부 접합 프레이트 기계 장치(400, 500)의 특정 부품이 쉽게 식별된다.A more detailed description of each component of the bonding apparatus 10 will now be described. 5 is a partially disassembled perspective view of the bonding apparatus 10. Thus, specific parts of the lift and crimping mechanism 100, the opening and closing mechanism 200, the spacer mechanism 300, and the upper and lower bonding plate machinery 400, 500 are easily identified. .

도 6을 더 참조하면, 이제 상기 리스트 및 압착 기계 장치(100)의 실시예가 기술될 것이다. 상기 리프트 및 압착 기계 장치(100)는 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)에 결합되고 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 상기 유리 기판의 양극 접합을 돕도록 그 각 표면들을 따라 서로에 대향하는 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 상기 유리 기판의 제어된 압력을 달성하도록 서로를 향해 상기 상부 및 하부 접합 플레이트 기계 장치(400, 500)를 조이도록(to urge) 동작할 수 있다. 이 실시예에서, 상기 리프트 및 압착 기계 장치(100)는 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)의 (i) 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)가 상기 상부 및 하부 접합 플레이트 기계 장치(400, 500)(그리고 이에 따른 상기 유리 기판과 상기 실리콘 웨이퍼)의 초기 프리-로드(pre-load) 위치를 달성하도록 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)를 향해 수직으로 상기 유리 기판을 움직이는 프리-로딩(pre-loading) 운동; 및 (ii) 상기 유리 기판이 (사실상 균일한 압력 분배를 위한 상기 유리 기판과 상기 실리콘 도너 웨이퍼 간의 자가-정렬을 또한 허용할 수 있는) 제어된 압력으로 상기 실리콘 도너 웨이퍼에 대해 압착되는 압력 로딩 운동인, 두 가지 기본 운동을 허용하도록 동작할 수 있다: With further reference to FIG. 6, an embodiment of the wrist and crimping machine 100 will now be described. The lift and squeeze machine 100 is coupled to the lower junction plate machine 500 and with the silicon donor wafer facing each other along their respective surfaces to assist in anodic bonding of the silicon donor wafer and the glass substrate. It may be operable to urge the upper and lower bonding plate machinery 400, 500 towards each other to achieve a controlled pressure of the glass substrate. In this embodiment, the lift and crimping mechanism 100 is configured such that (i) the lower joining plate mechanism 500 of the lower joining plate machinery 500 is the upper and lower joining plate machinery 400, 500. Pre-loading the glass substrate vertically towards the upper junction plate mechanism 400 to achieve an initial pre-load position of the glass substrate and thus the silicon wafer. -loading) movement; And (ii) the pressure loading movement in which the glass substrate is pressed against the silicon donor wafer at a controlled pressure (which may also allow self-alignment between the glass substrate and the silicon donor wafer for virtually uniform pressure distribution). It can work to allow two basic movements:

상기 리프트 및 압착 기계 장치(100)는 베이스(base)(102), 제1 액추에이터(actuator)(104), 제2 액추에이터(106), 및 하부 마운트(lower mount)(108)를 포함한다. 상기 베이스(102)는 상면(110)과 하면(112)을 포함한다. 상기 제1 액추에이터(104)는 상기 베이스(102)의 하면(112)에 결합될 수 있으며, 반면에 상기 제2 액추에이터(106)는 상기 베이스(102)의 상면(110)에 결합될 수 있다. 상기 하부 마운트(108)는 상기 제2 액추에이터(106)가 상기 베이스(102)와 상기 하부 마운트(108) 사이에 삽입되도록 상기 제2 액추에이터(106)에 결합된다.The lift and crimp mechanism 100 includes a base 102, a first actuator 104, a second actuator 106, and a lower mount 108. The base 102 includes an upper surface 110 and a lower surface 112. The first actuator 104 may be coupled to the bottom surface 112 of the base 102, while the second actuator 106 may be coupled to the top surface 110 of the base 102. The lower mount 108 is coupled to the second actuator 106 such that the second actuator 106 is inserted between the base 102 and the lower mount 108.

상기 베이스(102)는 다수의 가이드 포스트(guide posts)(114,116,118)에 대해 슬라이드 가능하다 (세 개의 가이트 포스트가 도시되었으나, 더 적거나 많은 수의 가이드 포스트가 사용될 수 있음). 예를 들면, 상기 베이스(102)는 각 가이드 부싱(guide bushings)(120, 122, 124)(여기서 부싱(124)은 보이지 않음)을 포함할 수 있으며, 상기 각 가이드 부싱(120, 122, 24)은 각 가이드 포스트(114, 116, 118) 내에 동축사에 배치됨으로써 상기 가이드 포스트(114, 116, 118)가 상기 가이드 부싱(120, 122, 124) 내에 장방향으로 슬라이딩할 수 있다. 상기 각 가이드 포스트(114, 116, 118)는 파스너(fasteners)(130)에 의해 상기 접합 장치의 베이스 플레이트(base plate)(12)에 고정될 수 있다.The base 102 is slidable with respect to a number of guide posts 114, 116, 118 (three guide posts are shown, but fewer or more guide posts may be used). For example, the base 102 may include respective guide bushings 120, 122, 124 (where bushing 124 is not visible), each of which guide bushings 120, 122, 24. ) Is disposed coaxially in each guide post 114, 116, 118 so that the guide posts 114, 116, 118 can slide longitudinally within the guide bushings 120, 122, 124. Each of the guide posts 114, 116, 118 may be secured to a base plate 12 of the bonding apparatus by fasteners 130.

하나 이상의 실시예들에 따라, 상기 제1 액추에이터(104)의 작동은 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)가 상기 상부 및 하부 접합 플레이트 기계 장치(400, 500)(이에 따른 상기 유리 기판과 상기 실리콘 도너 웨이퍼)의 초기 프리-로드 포지셔닝을 달성하기 위해 상기 하부 마운트(108)을 통해 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400) 쪽으로 이동하는 전술한 프리-로딩 운동을 달성할 수 있다. 이러한 프리-로드 운동은 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)를 향한 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)의 조동(coarse displacement)일수 있다. 상기 제1 액추에이터(104)와 상기 제2 액추에이터(106)는 상기 제1 액추에이터(104)의 작동이 상기 제2 액추에이터(106)과 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)의 조동을 알려주도록 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)와 함께 축상 정렬로 장착될 수 있다.According to one or more embodiments, operation of the first actuator 104 is such that the lower junction plate mechanism 500 allows the upper and lower junction plate mechanisms 400, 500 (therefore the glass substrate and the silicon). It is possible to achieve the above-described pre-loading movement of moving toward the upper junction plate machine 400 through the lower mount 108 to achieve initial pre-load positioning of the donor wafer. This pre-loading movement may be coarse displacement of the lower junction plate mechanism 500 towards the upper junction plate mechanism 400. The first actuator 104 and the second actuator 106 may be configured such that the operation of the first actuator 104 informs the operation of the second actuator 106 and the lower joining plate mechanical device 500. It may be mounted in axial alignment with the junction plate machinery 500.

보다 자세하게는, 상기 제1 액추에이터(104)는 상기 제1 액추에이터(104)를 상하로 움직이게 동작할 수 있는 샤프트(104A)를 포함할 수 있다. 상기 샤프트(104A)는 전자기계 솔레노이드, 유압 피스톤 장치 등과 같은 임의의 적당한 장치에 의해 구동될 수 있다. 상기 제1 액추에이터(104)의 상하 운동은 상기 베이 스(102)의 해당 운동을 야기할 수 있으며, 이로써 상기 베이스(102)의 평면 방향은 그들이 상기 가이드 부싱(120, 122, 124) 내에서 슬라이드함으로써 상기 가이드 포스트(114, 116, 118)에 의해 유지된다. 상기 베이스(102)의 운동은 상기 제2 액추에이터(106), 상기 하부 마운트(108), 및 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)의 해당 운동을 초래한다. 상기 샤프트(104A)에 의한 상기 제1 액추에이터(104)의 운동은 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)의 상기 프리-로딩 운동이 제어되도록 기계적, 전기적 및/또는 유압적으로 제한될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제한된 운동은 사실상 제로 또는 도 3에 도시된 바와 같은 그들간의 남은 거리와 비교하여 상기 각 파스너(130)와 상기 가이드 부싱(120, 122, 124) 사이의 거리(D)에 의해 측정된다. In more detail, the first actuator 104 may include a shaft 104A capable of operating the first actuator 104 to move up and down. The shaft 104A may be driven by any suitable device, such as an electromechanical solenoid, a hydraulic piston device, or the like. The up and down movement of the first actuator 104 can cause the corresponding movement of the base 102, whereby the planar direction of the base 102 allows them to slide within the guide bushings 120, 122, 124. Thereby retained by the guide posts 114, 116, 118. Movement of the base 102 results in corresponding movement of the second actuator 106, the lower mount 108, and the lower joining plate mechanism 500. The movement of the first actuator 104 by the shaft 104A may be mechanically, electrically and / or hydraulically restricted such that the pre-loading movement of the lower junction plate mechanism 500 is controlled. As shown in FIG. 6, the limited motion is substantially zero or the distance between each fastener 130 and the guide bushings 120, 122, 124 as compared to the remaining distance between them as shown in FIG. 3. Measured by D).

상기 리프트와 압착 기계 장치(100)의 상기 제2 액추에이터(106)는 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500) 상에 제어 가능한 힘(예를 들면, 상술한 불확실한 운동에 비해 비교하여 우수한 운동)을 주도록 동작가능하며, 여기서 상기 제어가능한 힘은 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)의 사실상 상기 베어링 표면(이를 테면, 상기 유리 기판과 접촉하는 표면)에 수직이다. 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)의 베어링 표면이 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)의 베이링 표면에 평행함에 따라, 상기 리프트 및 압착 기계 장치(100)의 제2 액추에이터(106)는 양극 접합의 품질에 대한 스크랩핑(scraping) 또는 기타 장애를 일으킬 수 있는, 상기 실리콘 도너 웨이퍼 및 유리 기판 간에 수평력(lateral force)이 전혀(또는 조금도) 적용되지 않도록 보장한다.The second actuator 106 of the lift and crimping mechanism 100 provides a controllable force (e.g., superior movement compared to the uncertain movement described above) on the lower joining plate mechanism 500. It is operable, wherein the controllable force is substantially perpendicular to the bearing surface (such as the surface in contact with the glass substrate) of the lower junction plate machine 500. As the bearing surface of the upper joining plate machinery 400 is parallel to the bearing surface of the lower joining plate machinery 500, the second actuator 106 of the lift and crimping mechanism 100 is anodized. It ensures that no lateral force is applied (or even at least) between the silicon donor wafer and the glass substrate, which can cause scraping or other obstacles to the quality of the substrate.

상기 제2 액추에이터(106)는 벨로우즈(bellows)의 내부 유압(예를 들면, 액체 또는 기체 압력)의 변화에 응하여 상기 하부 마운트(108)를 상하로 움직이도록 동작할 수 있는 벨로우즈 액추에이터(bellows actuator)일 수 있다. 상기 제2 액추에이터(106)는 상기 유리 기판이 상기 실리콘 도너 웨이터에 대해 압력을 받는 전술한 압력 로딩 운동을 달성하기 위해 (상기 제1 액추에이터(104)에 대해) 독립적으로 제어될 수 있다. 상기 제어 유닛에 의한 상기 제2 액추에이터(106)의 정확한 제어(예를 들면, 상기 벨로우즈 내의 압력 제어)는 양극 접합을 위한 상기 유리 기판과 상기 실리콘 도너 웨이퍼 사이와 같은 적당합 압력을 수립하도록 사용될 수 있다. 또한, 제2 액추에이터에서 벨로우즈를 사용하는 것은 상기 하부 마운트(108), 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500), 및 상기 유리 기판이 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)(및 실리콘 도너 웨이퍼)에 대해 부유하거나 자가-정렬되게 한다.The second actuator 106 is a bellows actuator operable to move the lower mount 108 up and down in response to a change in the internal hydraulic pressure (eg, liquid or gas pressure) of the bellows. Can be. The second actuator 106 may be independently controlled (relative to the first actuator 104) to achieve the aforementioned pressure loading movement in which the glass substrate is pressed against the silicon donor waiter. Accurate control of the second actuator 106 by the control unit (eg, pressure control in the bellows) can be used to establish a suitable pressure such as between the glass substrate and the silicon donor wafer for anode bonding. have. Also, the use of bellows in the second actuator is such that the lower mount 108, the lower junction plate mechanism 500, and the glass substrate are used for the upper junction plate mechanism 400 (and silicon donor wafer). Make it rich or self-aligned.

상기 리프트 및 압착 기계 장치(100)는 또한 상기 하부 마운트(108)에 결합되는 위로 향한 포스트(140)와 같은 다수의 마운팅 요소를 포함할 수 있다. 상기 마운팅 요소(140)는 이러한 설명에서 보다 상세하기 설명되는 것처럼 상기 스페이서 기계 장치(300)에 맞물려 유지되도록 동작할 수 있다.The lift and compaction mechanism 100 may also include a number of mounting elements, such as an upside post 140 coupled to the bottom mount 108. The mounting element 140 can operate to engage and engage the spacer mechanism 300 as described in more detail in this description.

도 5에 잘 도시된 바와 같이, 상기 리프트 및 압착 기계 장치(100)는 또한 상기 하부 마운트(108) 및/또는 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)에 결합된 위치 센서(150)을 포함할 수 있다. 상기 위치 센서(150)는 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)가 이동되어 온 크기를 나타내는 제어 기계 장치에 출력 신호를 공급하도록 동작한다. 예를 들면, 상기 위치 센서(150)의 출력 신호는 (상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)를 향하는) 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)의 상술한 조동(coarse displacement)이 일어나는 곳의 표시를 공급할 수 있다. 이는 가열을 초기화하고, 압력을 프리로드하며 전압 어플리케이션을 시드(seed)하도록 하는 등의 표시를 제공할 수 있다. 상기 위치 센서(150)의 출력 신호는 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)의 속도 및/또는 가속도의 표시를 추가적으로 또는 대안적으로 제공할 수 있다. 당업계에 속하는 기술분야에서 통장의 지식을 가진 자들에겐 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)의 위치, 속도, 가속도 등은 상기 위치 센서(10)(150)와 타임 베이스의 출력 신호로부터 획득된 하나 이상의 위치 측정값에 근거한 제어 유닛에 의해 계산될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 예를 들면, 상기 위치 센서는 선형 전압 차등 변압기(linear voltage differential transformer: LVDT)를 사용하여 구현될 수 있는 것으로, 상기 변압기의 이동가능한 코어의 기능으로서 변화하는 증폭 출력 신호를 제공한다.As best shown in FIG. 5, the lift and compaction mechanism 100 may also include a position sensor 150 coupled to the bottom mount 108 and / or the bottom junction plate mechanism 500. have. The position sensor 150 is operative to supply an output signal to the control mechanism indicating the magnitude from which the lower junction plate mechanism 500 has been moved. For example, the output signal of the position sensor 150 may give an indication of where the above described coarse displacement of the lower junction plate mechanism 500 (towards the upper junction plate mechanism 400) occurs. Can supply This may provide indications such as initiating heating, preloading pressure, seeding voltage applications, and the like. The output signal of the position sensor 150 may additionally or alternatively provide an indication of the speed and / or acceleration of the lower junction plate machine 500. For those of ordinary skill in the art, the position, speed, acceleration, etc. of the lower junction plate mechanical device 500 is one obtained from the output signal of the position sensor 10 and 150 and the time base. It will be appreciated that it can be calculated by the control unit based on the above position measurement. For example, the position sensor may be implemented using a linear voltage differential transformer (LVDT), providing a varying amplified output signal as a function of the movable core of the transformer.

상기 개폐 기계 장치(200)의 실시예는 도 7을 더 참조하여 설명될 것이다. 이 실시예에서, 상기 개폐 기계 장치(200)는 리프트 에셈블리(202), 액추에이터 어셈블리(204), 틸트(tilt) 어셉블리(206) 및 마운트 어셈블리(208)를 포함한다. 상기 개폐 기계 장치(200)는 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)에 결합되며(도 7에는 도시되지 않았으며, 도 1 및 도 5를 참조) 다음과 같이 동작 가능하다: (i) 폐쇄 상태일 때, 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)를 향한 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)의 이동이 상기 유리 기판에 대한 상기 실리콘 도너 웨이 퍼의 제어된 압력을 달성하도록 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)에 대한 위치에서 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)를 고정(holing)하는 것을 돕고, (ii) 이중 동작 개방 프로파일을 공급하도록 동작 가능한데, 여기서 제1 동작은 그 상기 각 베이링 면에 사실상 수직 방향으로 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)로부터 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)를 분리하고, 상기 제2 동작은 상기 상부 접합 프레이트 기계 장치(400)의 상기 베이링 면이 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)의 베어링 면에 경사지도록 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)로부터 떨어진 상기 상부 접합 플레이트를 기울어지게 한다.An embodiment of the opening and closing mechanism 200 will be described with further reference to FIG. 7. In this embodiment, the opening and closing mechanism 200 includes a lift assembly 202, an actuator assembly 204, a tilt assembly 206 and a mount assembly 208. The opening and closing mechanism 200 is coupled to the upper junction plate mechanism 400 (not shown in FIG. 7, see FIGS. 1 and 5) and is operable as follows: (i) in a closed state When, the movement of the lower junction plate machinery 500 toward the upper junction plate machinery 400 causes the lower junction plate machinery 500 to achieve a controlled pressure of the silicon donor wafer against the glass substrate. Assisting in holding the upper joining plate mechanism 400 in position with respect to (i) and (ii) supplying a double action open profile, wherein the first motion is substantially perpendicular to the respective bearing face The upper joining plate machine 400 from the lower joining plate machine 500 in a direction, and the second operation is performed by the upper joining plate machine Wherein the bearing surface of teeth 400 is inclined away from the upper joint plate to be inclined to the bearing surface of the lower bonding plate mechanism 500 of the lower bonding plate mechanism 500.

상기 이중 동작 개방프로파일에 대하여, 상기 리프트 어셈블리(202), 액추에이터 어셈블리(204), 상기 틸트 어셈블리(206) 및 상기 마운트 플레이트(208)는 다음의 두 가지 운동, (i) 상기 베이스 플레이트(12)에 대한 마운트 플레이트(208)의 수직 운동; 및 (ii) 상기 베이스 플레이트(12)에 대해 마운트 플레이트(208)를 위로 회전하도록 한 틸트 운동을 달성하도록 돕는다. 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)가 상기 마운트 플레이트(208)에 결합되도록 동작가능하다는 점을 주목하면, 상기 마운트 플레이트(208)의 회전은 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 상기 유리 기판을 상기 상부 및 하부 접합 플레이트 기계 장치(400, 500) 사이의 상기 접합 장치(10)로 삽입하기 위한 (상술한 바와 같은) 접근을 허용한다. 상기 마운트 플레이트(208)(및 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400))의 수직 운동은 사실상 완전히 수직인 상기 상부 및 하부 접합 프레이트 기계 장치(400, 500) 사이와 같은 초기 분리 동작을 허용한다. 이는 측상으로의 스크래핑 없이 분리를 허용하거나 그렇 지 않으면 상기 SOG 구조에 손상을 줄 것이다. 이러한 특징은 하기에 보다 상세히 설명될 것이다.With respect to the dual action open profile, the lift assembly 202, the actuator assembly 204, the tilt assembly 206 and the mount plate 208 have the following two movements, (i) the base plate 12. Vertical movement of the mount plate 208 relative to it; And (ii) to achieve a tilting motion to rotate the mount plate 208 up relative to the base plate 12. Note that the upper junction plate mechanism 400 is operable to couple to the mount plate 208, wherein rotation of the mount plate 208 bonds the silicon donor wafer and the glass substrate to the upper and lower bonds. Allows access (as described above) for insertion into the bonding device 10 between the plate machinery 400, 500. The vertical movement of the mount plate 208 (and the upper joining plate machinery 400) allows an initial detachment operation, such as between the upper and lower joining plate machinery 400, 500, which are substantially completely vertical. This will allow separation without scraping on the side or otherwise damage the SOG structure. This feature will be described in more detail below.

상기 리프트 어셈블리(202)는 베이스(210), 가이드 샤프트(212), 및 가이드 부싱(214)을 포함한다. 상기 베이스(120)는 상기 베이스 플레이트(12)에 직접 또는 간접적으로 접하고 상기 리프트 및 틸트 동작이 시작될 수 있는 엄격한 레퍼런스를 제공하도록 동작할 수 있다. 상기 가이드 샤프트(212)는 상기 베이스(210)에 동작가능하게 결합되며 상기 틸트 어셈블리(206)와 상기 마운트 플레이트(208)를 향해 수직으로 연장한다. 상기 가이드 부싱(214)은 상기 가이드 샤프트(212)에 슬라이딩되게 맞물리도록 동작할 수 있다. 하기에 보다 상세히 설명되는 것처럼, 상기 가이트 샤프트(212)에 대한 상기 가이드 부싱(214)의 슬라이딩 운동은 상기 마운트 플레이트(208)의 수직 운동 및 회전 운동을 야기한다. 상기 가이드 부싱(214)은 상기 액추에이터 어셈블리(204)에 기계적 이음쇠를 허용하도록 동작할 수 있는 파스닝 플레이트(fastening plate)(216)를 포함한다.The lift assembly 202 includes a base 210, a guide shaft 212, and a guide bushing 214. The base 120 may be operable to contact the base plate 12 directly or indirectly and to provide a strict reference from which the lift and tilt operation may begin. The guide shaft 212 is operably coupled to the base 210 and extends vertically toward the tilt assembly 206 and the mount plate 208. The guide bushing 214 may be operable to slidably engage the guide shaft 212. As will be described in more detail below, the sliding movement of the guide bushing 214 relative to the guide shaft 212 results in the vertical and rotational movement of the mount plate 208. The guide bushing 214 includes a fastening plate 216 that is operable to allow mechanical fittings to the actuator assembly 204.

상기 액추에이터 어셈블리(204)는 상기 가이드 부싱(214)의 파스닝 플레이트(216)에 수직력을 제공하도록 동작할 수 있으며, 다시 상기 마운트 플레이트(208)의 리프트 및 틸트 동작을 획득하도록 상기 가이드 부싱(214)의 그러한 제어된 슬라이딩이 달성된다. 일 실시예에서, 상기 액추에이터 어셈블리(204)는 더프-노톤 잭(Duff-Norton jack)과 같은 잭(jack)(230), 상기 잭(230)에 연결된 샤프트(232), 및 상기 가이드 부싱(214)의 파스닝 플레이트(216)에 접촉된 커플링 요소(coupling element)(234)를 포함할 수 있다. 하니 이상의 실시예들에서, 상기 더 프-노톤 잭(230)은 샤프트(236) 상에 회전력의 적용이 상기 샤프트(232)의 수직 운동과 상기 가이드 부싱(214)의 결과적인 수직 운동을 야기하도록 동작할 수 있다. 상기 잭(230)의 동작은 상기 샤프트(236)을 회전하도록 기계 모터를 사용함으로써와 같은 제어 유닛을 통해 제어될 수 있다.The actuator assembly 204 may be operable to provide a vertical force to the fastening plate 216 of the guide bushing 214 and again to obtain the lift and tilt motion of the mount plate 208. Such controlled sliding of) is achieved. In one embodiment, the actuator assembly 204 includes a jack 230, such as a Duff-Norton jack, a shaft 232 connected to the jack 230, and the guide bushing 214. Coupling element 234 in contact with the fastening plate 216 of FIG. In the above embodiments, the duff-none jack 230 is adapted such that the application of rotational force on the shaft 236 causes the vertical movement of the shaft 232 and the resulting vertical movement of the guide bushing 214. It can work. The operation of the jack 230 may be controlled through a control unit such as by using a mechanical motor to rotate the shaft 236.

상기 마운트 플레이트(208)는 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)에 맞물리도록 동작가능한 제1 말단(240), 및 상기 틸트 어셈블리(206)에 동작되게 결합되는 제2 말단(242)을 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 상기 틸트 어셈블리(206)는 상기 마운트 플레이트(208)를 상기 리프트 어셈블리(202)로 결합하는 (하기에 보다 상세히 설명될) 힌지 플레이트(hinge plate)(250)를 포함한다. 상기 틸트 어셈블리(206)는 또한 제1 및 제2 스톱 아암(stop arms)(252,254) 및 상기 마운트 플레이트(208)에 대한 상기 힌지 플레이트(250)의 피봇팅 이음쇠(pivoting linkage)를 포함한다. 상기 스톱 아암(252,254)은 그의 제1 말단에서 상기 베이스 플레이트(12)에 결합되고, 그의 제2 말단에서 상기 마운트 플레이트(208)에 결합된다. 상기 스톱 아암(252,254)은 (상기 베이스 플레이트(12)에 대해) 수직 운동은 할 수 없으나 상기 제1 말단에 대한 상기 제2 말단의 회전 운동은 허용되도록 상기 제1 말단에서 상기 베이스 플레이트(12)에 회전되게 결합될 수 있다. 각각의 상기 스톱 아암(252, 254)은 상기 마운트 플레이트(208)의 상기 제2 말단(242)로부터 측상으로 연장하는 해당 롤러 또는 포스트(244)를 수용하도록 동작할 수 있다.The mount plate 208 may include a first end 240 operable to engage the upper junction plate mechanism 400, and a second end 242 operatively coupled to the tilt assembly 206. have. In this embodiment, the tilt assembly 206 includes a hinge plate 250 (described in more detail below) that couples the mount plate 208 to the lift assembly 202. The tilt assembly 206 also includes first and second stop arms 252 and 254 and pivoting linkages of the hinge plate 250 relative to the mount plate 208. The stop arms 252 and 254 are coupled to the base plate 12 at their first ends and to the mount plate 208 at their second ends. The stop arms 252, 254 are not capable of vertical movement (relative to the base plate 12) but permit rotational movement of the second end relative to the first end such that the base plate 12 is allowed at the first end. It can be coupled to rotate. Each of the stop arms 252, 254 may be operable to receive a corresponding roller or post 244 extending laterally from the second end 242 of the mount plate 208.

상기 마운트 플레이트(208)는 상기 피봇팅 이음쇠에 의해 상기 힌지 플레이트(250)에 동작되게 결합된다. 보다 자세하게는, 상기 힌지 플레이트(250)는 상기 마운트 플레이트(208)의 개구부(245)로 적어도 부분적으로 연장하는 블록(260)을 포함한다. 상기 피봇팅 이음쇠(258)는 상기 마운트 플레이트(208)가 상기 피봇팅 이음쇠(258)에 대해 선회하거나 회전하게 한다. 상기 개구부(245)는 상기 블록(260)이 간섭 없이 상기 개구부(245) 내에서 선회할 수 있도록 크기 및 형태조절될 수 있다.The mount plate 208 is operatively coupled to the hinge plate 250 by the pivoting fitting. More specifically, the hinge plate 250 includes a block 260 that extends at least partially into the opening 245 of the mount plate 208. The pivoting fitting 258 causes the mount plate 208 to pivot or rotate relative to the pivoting fitting 258. The opening 245 may be sized and shaped to allow the block 260 to pivot within the opening 245 without interference.

(예를 들면, 상기 샤프트(236)에 대한 회전력의 인가를 통한) 상기 잭(230)의 동작에 응하여, 상기 샤프트(232)는 상기 가이드 부싱(214)를 올리거나 내릴 수 있다. 도시된 상태에서, 상기 가이드 부싱(214)은 상술한 동작에 응하여 올라가며, 이로써 상기 힌지 플레이트(250)에 대한 수직 운동을 부여하게 된다. 이에 응하여, 상기 힌지 플레이트(250)는 상기 블록(260)과 피봇팅 이음쇠(258)에 의해 상기 마운트 플레이트(208)에 수직력을 가한다. 특히, 상기 마운트 플레이트(208)는 리프트 동작 동안 상기 상부 및 하부 접합 플레이트 기계 장치(400, 500)의 베어링면이 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)의 사실상 모든 제한된 이동거리에 걸쳐 사실상 평행한 방식으로 상기 블록(260)에 의해 이동한다.In response to the operation of the jack 230 (eg, through the application of rotational force to the shaft 236), the shaft 232 may raise or lower the guide bushing 214. In the illustrated state, the guide bushing 214 rises in response to the above-described operation, thereby imparting a vertical motion with respect to the hinge plate 250. In response, the hinge plate 250 exerts a vertical force on the mount plate 208 by the block 260 and the pivoting fitting 258. In particular, the mount plate 208 is such that the bearing surfaces of the upper and lower joining plate machinery 400, 500 are substantially parallel over virtually all limited travel of the upper joining plate machinery 400 during a lift operation. Is moved by the block 260.

상기 힌지 플레이트(250)에 의해 상기 마운트 플레이트(208)에 인가된 수직력은 상기 마운트 플레이트(208)의 롤러 또는 핀(244)이 상기 각 스톱 아암(252, 254)의 각 슬롯(256) 내에서 위로 이동하게 한다. 상기 마운트 플레이트(208)는, 따라서, 거기에 사실상 평행한 관계를 유지하면서 상기 베이스 플레이트(12)로부터 떨어져 수직으로 올라갈 것이다. 수직 상승 운동(또는 리프트)은, 상기 베이스 플레이트(12)에 대해 사실상 평행 방향을 유지하면서, 상기 마운트 플레이트(208)의 롤러 또는 핀(244)가 상기 슬롯(256) 내에서 상부 제한에 걸릴 때까지 제한 이동 거리 동안 계속할 것이다. 상기 롤러 또는 핀(244)이 이 한계에 도달하면, 상기 블록(260)에 의한 상기 마운트 플레이트(208) 상의 계속된 상승력은 상기 마운트 플레이트(208)의 제1 말단(240)이 상기 피봇팅 이음쇠(258)에 대한 회전 운동에 응하여 위로 기울어지게 한다. (상기 제1 말단에 대한 상기 스톱 아암(252, 254)의 약간의 회전 운동은 상기 피봇팅 이음쇠(258)의 수평 운동을 설명하도록 한다.) 상기 마운트 플레이트(208)가 기우는 각도는 상기 각 스톱 아암(252, 254)의 말단에 위치된 스톱(257)에 의해 조절될 수 있다. 예를 들면, 상기 스톱(257)은 나사 로드(threaded rod)와 너트(nut)를 포함할 수 있으며, 여기서 상기 나사 로드는 양을 변화시킴으로써 연동된 슬롯(256) 내로 드나들 수 있다. 상기 슬롯(256)의 사용 가능한 길이 내에서의 이러한 조절은 상기 롤러 또는 핀(244)의 허용가능한 이동거리 내에서 그리고 상기 마운트 플레이트(208)가 기울어지는 각도 내에서 허용된다.The vertical force applied by the hinge plate 250 to the mount plate 208 is such that the rollers or pins 244 of the mount plate 208 are positioned within each slot 256 of each stop arm 252, 254. Let's move up. The mount plate 208 will thus rise vertically away from the base plate 12 while maintaining a substantially parallel relationship therewith. Vertical upward movement (or lift) occurs when the roller or pin 244 of the mount plate 208 is caught in the upper limit in the slot 256 while maintaining substantially parallel to the base plate 12. Will continue for limited travel distance. When the roller or pin 244 reaches this limit, the continued lifting force on the mount plate 208 by the block 260 causes the first end 240 of the mount plate 208 to be pivoted to the pivoting fitting. Tilt up in response to a rotational motion about 258. (Slight rotational movement of the stop arms 252 and 254 relative to the first end to account for the horizontal movement of the pivoting fitting 258.) The angle that the mount plate 208 tilts is the angle It can be adjusted by a stop 257 located at the distal end of the stop arms 252 and 254. For example, the stop 257 can include a threaded rod and a nut, where the threaded rod can enter and engage the interlocked slot 256 by varying the amount. This adjustment within the usable length of the slot 256 is allowed within the allowable travel of the roller or pin 244 and within the angle at which the mount plate 208 is tilted.

상기 액추에이터 어셈블리(204)의 전환(reversal)은 상기 마운트 플레이트(208)가 상기 베이스 플레이트(12)와 사실상 평행 관계를 유지할 경우 수직 하강 운동에 의해 따르는, 상기 베이스 플레이트(12)에 사실상 평행 방향으로 아래로 기울어지는 상기 마운트 플레이트(208)를 초래한다. 상기 마운트 플레이트(208)의 평행 방향은 상기 힌지 플레이트(250)의 하나 이상의 스톱(259)에 의해 조절될 수 있다. 예를 들면, 상기 스톱(259)은 상기 마운트 플레이트(208)에 대한 조절가능한 정지 위치(resting position)를 제공하기 위해 상기 힌지 플레이트(250) 내로 드나드는 나사산이 형성될 수 있는 나사 볼트를 포함할 수 있다.The reversal of the actuator assembly 204 is in a substantially parallel direction to the base plate 12, which is followed by a vertical downward movement when the mount plate 208 remains substantially parallel to the base plate 12. This results in the mount plate 208 tilting down. The parallel direction of the mount plate 208 may be adjusted by one or more stops 259 of the hinge plate 250. For example, the stop 259 may include threaded bolts that may be threaded into and out of the hinge plate 250 to provide an adjustable resting position for the mount plate 208. Can be.

상기 마운트 플레이트(208)의 상기 제1 말단(240)은 또한 바람직하게는 상기 리프트 및 압착 기계 장치(100)의 상기 가이드 포스트(114, 116,118)의 상기 상부 말단(114A, 116A, 118A)(도 6 참조)에 맞물려 결합되도록 동작가능한 다수의 록(locks)(246)을 포함한다. 예를 들면, 상기 록(246)은 수동으로 조립될 수 있는 나사 볼트를 이용하여 구현될 수 있다. 상기 마운트 플레이트(208)가 도 4a, 4b에 도시된 위치로 낮아지면, 상기 록(246)은 상기 실리콘 도너 웨이퍼 및 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)상에 상승 압력이 과도한 힘에 상기 리프트 어셈블리(202), 상기 액추에이터 어셈블리(204) 또는 상기 틸트 어셈블리(206)를 노출하지 않고 상기 마운트 플레이트(208)에 의해 방해될 수 있음을 보장한다.The first end 240 of the mount plate 208 is also preferably the upper ends 114A, 116A, 118A of the guide posts 114, 116, 118 of the lift and crimping mechanism 100 (FIG. And a plurality of locks 246 operable to engage and engage. For example, the lock 246 can be implemented using a screw bolt that can be assembled manually. When the mount plate 208 is lowered to the position shown in FIGS. 4A and 4B, the lock 246 causes the lift assembly to be subjected to excessive force on the silicon donor wafer and upper junction plate machinery 400. 202, the actuator assembly 204 or the tilt assembly 206 is ensured without being exposed by the mount plate 208.

상기 마운트 플레이트(208)의 상기 제1 말단(240)은 또한 다양한 배선, 케이블, 및 도관이 하기에 보다 상세히 설명되는 것처럼 통과할 수 있는 다수의 개구부를 포함한다.The first end 240 of the mount plate 208 also includes a number of openings through which various wires, cables, and conduits can be passed, as described in more detail below.

도 8a와 8b에 인용부호가 매겨졌으며, 이는 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)에 대한 더 자세한 세부사항을 제공한다. 도 8a는 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)의 사시도인 반면, 도 8b는 그의 단면도이다. 상기 접합 장치(10)는 대칭이기 때문에, 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)의 기능적 및/또는 구조적 세부사항은 (하기에 설명되는 바와 같이) 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)에 쉽게 적용될 수 있음을 알 수 있다.Reference is made to FIGS. 8A and 8B, which provide more details about the upper junction plate mechanism 400. FIG. 8A is a perspective view of the upper joining plate machinery 400, while FIG. 8B is a cross sectional view thereof. Since the bonding device 10 is symmetrical, the functional and / or structural details of the upper bonding plate machine 400 can be readily applied to the lower bonding plate machine 500 (as described below). It can be seen that.

상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)의 1차 구성요소는 베이스(402), 절연체(404), 백 플레이트(back plate)(406), 히터 디스크(heater disk)(408), 및 열 방출판(thermal spreader)(410)을 포함한다. 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)의 1차 기능은 상기 실리콘 도너 웨이퍼의 가열, 상기 실리콘 도너 웨이퍼에 대한 압력의 공급, 상기 실리콘 도너 웨이퍼에 대한 전위의 공급, 및 상기 실리콘 도너 웨이퍼의 냉각을 포함한다.The primary components of the upper junction plate machine 400 are the base 402, the insulator 404, the back plate 406, the heater disk 408, and the heat dissipation plate ( thermal spreader 410. Primary functions of the upper junction plate machine 400 include heating the silicon donor wafer, supplying pressure to the silicon donor wafer, supplying potential to the silicon donor wafer, and cooling the silicon donor wafer. do.

상기 히터 기능은 상기 히터 디스크(408)에서 비롯하며 대략 600℃보다 낮거나 높은 온도를 제공하도록 동작가능하며, 1000℃의 온도에 근접하거나 초과할 수 있다. 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)의 이 실시예는 또한 사실상 전체 실리콘 도너 웨이퍼에 걸쳐 제어된 기준점(set-point)의 +/- 0.5% 내로 균일하게 열을 제공하도록 동작가능하다.The heater function originates from the heater disk 408 and is operable to provide a temperature below or above about 600 ° C., and may be close to or exceed a temperature of 1000 ° C. This embodiment of the upper junction plate machine 400 is also operable to provide heat uniformly within +/- 0.5% of the controlled set-point over virtually the entire silicon donor wafer.

상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)에 의해 상기 실리콘 도너 웨이퍼에 준 압력은 사실상 상기 열방출판(410)에 의해 상기 웨이퍼위에 균일하게 분배되며, (상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)에 의해 제공된) 상기 유리 기판에 의해 상기 상승 압력(upward pressure)에 대한 저항력(counter-force)을 제공한다. 이는 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 양극 접합에 적당한 상기 유리 기판의 인터페이스에서 압력 프로파일이 된다. 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)에 의해(예를 들면, 상기 제어 유닛의 제어 하에서) 제공된 상기 상승 압력을 제어함으로써 상기 압력 프로파일은 적어도 약 1 psi 내지 100psi 사이의 피크 압력을 포함할 수 있다. 약 10 내지 50psi 사이의 낮은 압력(예를 들면, 약 20 psi)은 그들은 상기 실리콘 도너 웨이퍼 또는 상기 유리 기판을 덜 깨지기 쉽게함으로써 유리할 것으로 생각된다. The pressure imparted to the silicon donor wafer by the upper junction plate machinery 400 is substantially evenly distributed over the wafer by the heat dissipation plate 410 (provided by the lower junction plate machinery 500). The glass substrate provides a counter-force to the upward pressure. This results in a pressure profile at the interface of the glass substrate suitable for anodic bonding with the silicon donor wafer. The pressure profile may comprise a peak pressure between at least about 1 psi to 100 psi by controlling the elevated pressure provided by the lower junction plate mechanism 500 (eg, under the control of the control unit). Low pressures (eg, about 20 psi) between about 10 to 50 psi are believed to be advantageous by making them less brittle of the silicon donor wafer or the glass substrate.

상술한 것처럼, 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 상기 유리 기판은 약 1750 볼트 DC의 차동 전압을 필요로 하며, 이는 상기 각 상부 및 하부 접합 플레이트 기계 장치(400)에 의해 제공된다. 이러한 전위는 (i) 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 상기 유리 기판 중 하나에 전위를 인가함으로써 (반면에 다른 하나는 접지시킴); 또는 (ii) (상기 실리콘 도너 웨이퍼에 양의 전위가 인가되고 상기 유리 기판에 음의 전위가 되게) 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 상기 유리 기판 모두에 각 전위를 인가함으로써 달성될 수 있다는 점이 주목된다. 따라서, 상기 실리콘 도너 웨이퍼에 (접지가 아닌) 전위를 부여하는 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)의 성능(ability)은 부가적인 특징이다. (접지가 아닌) 접합 전위가 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)에 의해 상기 실리콘 도너 웨이퍼에 인가되면, 그러한 접합 전위는 상기 열방출판(410)에 의해 상기 웨이퍼의 전체 표면에 걸쳐 사실상 균일하게 분배될 수 있다.As mentioned above, the silicon donor wafer and the glass substrate require a differential voltage of about 1750 volts DC, which is provided by each of the upper and lower junction plate machinery 400. This potential can be achieved by (i) applying a potential to one of the silicon donor wafer and the glass substrate (while the other is grounded); Or (ii) by applying each potential to both the silicon donor wafer and the glass substrate (so that a positive potential is applied to the silicon donor wafer and a negative potential to the glass substrate). Thus, the ability of the upper junction plate mechanism 400 to impart a potential (not ground) to the silicon donor wafer is an additional feature. When a bonding potential (not ground) is applied to the silicon donor wafer by the upper junction plate machine 400, such a bonding potential is distributed substantially uniformly over the entire surface of the wafer by the heat sink 410. Can be.

본 발명은 어떠한 동작 이론으로 제한되지 않으나, 접합 전압, 온도, 시간, 및 재료 특성 간의 일반적인 관련성이 있을 수 있음을 알 수 있다. 예를 들면, 상기 접합 전압이 감소함에 따라, (예를 들면, 상기 유리 기판의) 상기 온도, 시간 및/또는 전도성 이온의 양은 적어도 동일한 접합 결과를 따르는 추세로 증가될 수 있다. 상기 관련성은 또한 상기 온도, 시간 및/또는 전도성 이온의 양은 독립변수(independent variable)이다. 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 상기 유리 기판 사이의 접합 전위는 피크값, 평균값, RMS, 또는 기타 측정 협정을 사용하여 측정될 수 있다. 특정 타입의 유리 기판을 위해 약 1000 볼트 DC에서 약 2000 볼트 DC 범위에 있는 접합 전압이 적당하다.While the invention is not limited to any theory of operation, it can be appreciated that there may be a general relationship between junction voltage, temperature, time, and material properties. For example, as the junction voltage decreases, the temperature, time, and / or amount of conductive ions (eg, of the glass substrate) can be increased in a trend that follows at least the same junction result. The relevance is also that the temperature, time and / or amount of conductive ions are independent variables. The junction potential between the silicon donor wafer and the glass substrate can be measured using peak value, average value, RMS, or other measurement agreement. Junction voltages in the range of about 1000 volts DC to about 2000 volts DC are suitable for certain types of glass substrates.

상기 실리콘 도너 웨이퍼의 능동적인 냉각이 요구된다면, 그러한 것은 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)를 통해 흐르는 제어된 유체를 이용하여 달성될 수 있다. 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)의 이러한 특징과 기타 특징들은 하기에 보다 상세히 설명될 것이다.If active cooling of the silicon donor wafer is desired, such may be accomplished using controlled fluid flowing through the upper junction plate mechanism 400. These and other features of the upper junction plate mechanism 400 will be described in more detail below.

상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)의 베이스(402)는 사실상 원통형 구조이고 상기 절연체(404)를 수용하기 위한 내부 체적을 정의한다. 예를 들면, 상기 베이스(402)는 기계성형이 가능한 유리 세라믹(예를 들면, MACOR)으로부터 형성될 수 있는 것으로, 구조적 무결성뿐만 아니라 고온 특성을 제공한다. 다른 적당한 물질이 상기 베이스(402)를 형성하기 위해 추가적으로 또는 대안적으로 사용될 수 있다. 상기 절연체(404)는 상기 히터 디스크(408)에서 상기 베이스(402) (및 상기 접합 장치(10)의 다른 부분들)로 흐르는 열을 제한하거나 방해하도록 동작가능하다. 예를 들면, 상기 절연체(404)는 40% 밀도로 혼합된 실리카(silica)와 같은, 세라믹 폼 절연 물질(ceramic foam insulating material)로부터 형성될 수 있다. 다른 적당한 절연 물질이 추가적으로 또는 대안적으로 사용될 수 있다. 상기 절연체(404)는 상기 히터 디스크(408)가 600℃ 또는 그 상의, 즉 1000℃에 이르거나 초과하는 온도에 도달하도록 동작가능하므로 상당한 절연 특성을 제공해야 한다. 상당한 열이 상기 베이스(402)로 흐르게 하는 불충분한 절연물은 상기 접합 장치(10)의 다른 부분들의 적당한 동작에 의해 대변동 결과(catastrophic consequences)를 가질 수 있다는 점을 알 수 있다. 게다가, 상기 베이스(402)와 상기 히터 디스크(408) 사이 와 같은 상대적으로 높은 절연물은 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)의 상대적으로 낮은 열관성을 보장하는 것으로, 급격한 열적 순환 특성을 달성하는 것을 돕는다.The base 402 of the upper junction plate mechanism 400 is substantially cylindrical in structure and defines an interior volume for receiving the insulator 404. For example, the base 402 may be formed from a glass moldable glass ceramic (eg, MACOR), providing high temperature properties as well as structural integrity. Other suitable materials may additionally or alternatively be used to form the base 402. The insulator 404 is operable to limit or hinder heat flowing from the heater disk 408 to the base 402 (and other portions of the bonding apparatus 10). For example, the insulator 404 may be formed from a ceramic foam insulating material, such as silica mixed at a 40% density. Other suitable insulating materials may additionally or alternatively be used. The insulator 404 must be able to provide significant insulating properties because the heater disk 408 is operable to reach temperatures above or above 600 ° C., ie 1000 ° C. It can be seen that insufficient insulation that causes significant heat to flow to the base 402 can have catastrophic consequences by proper operation of the other parts of the bonding device 10. In addition, relatively high insulation, such as between the base 402 and the heater disk 408, ensures relatively low thermal inertia of the upper junction plate mechanical device 400, thereby achieving rapid thermal cycling characteristics. Help.

상기 백 플레이트(406)는 상기 절연체(404)에 의해 상기 베이스(402)로부터 절연된다. 상기 백 플레이트(406)는 그것이 상기 SOG 구조, 특히 상기 실리콘 도너 웨이퍼의 온도를 활발히 감소시키는 것이 요구될 경우 냉각 유체가 흐를 수 있는 적어도 하나의 냉각 채널(420)을 제공하도록 실시 가능하다. 예를 들면, 상기 백 플레이트(406)는 고온과 (냉각 유체가 상기 채널(420)로 도입된 경우인 것처럼) 상대적으로 급격한 온도 변화를 견디기 위해 고온 압착된 질화 붕소(hop pressed boron nitride: HBN)로부터 형성될 수 있다. 다른 적당한 물질이 상기 백 플레이트(406)를 형성하기 위해 추가적으로 또는 대안적으로 사용될 수 있다. 적어도 하나의 유입관(422)은 상기 채널(420)으로 냉각 유체를 도입하도록 동작가능하나, 반면에 적어도 하나의 유출관(424)(도 8b에는 보이지 않으나, 하기에 설명되는 것처럼 도 11b를 참조)은 상기 채널(420)로부터 상기 냉각 유체를 제거하도록 동작가능하다. 열 교환기(미도시)는 상기 유입관(422)으로 상기 냉각 유체를 재도입하기 전에 상기 냉각 유체를 냉각하기 위해 사용될 수 있다.The back plate 406 is insulated from the base 402 by the insulator 404. The back plate 406 is feasible to provide at least one cooling channel 420 through which cooling fluid can flow if it is desired to actively reduce the temperature of the SOG structure, particularly the silicon donor wafer. For example, the back plate 406 may be hot pressed boron nitride (HBN) to withstand high temperatures and relatively rapid temperature changes (as is the case when a cooling fluid is introduced into the channel 420). Can be formed from. Other suitable materials may additionally or alternatively be used to form the back plate 406. At least one inlet tube 422 is operable to introduce cooling fluid into the channel 420, while at least one outlet tube 424 (not shown in FIG. 8B, see FIG. 11B as described below). Is operable to remove the cooling fluid from the channel 420. A heat exchanger (not shown) can be used to cool the cooling fluid before reintroducing the cooling fluid into the inlet duct 422.

제어 유닛을 사용하여 상기 채널(420)을 통해 상기 냉각 유체의 온도와 유속을 제어함으로써 달성될 수 있다. 예를 들면, 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)의 냉각 프로파일은 상기 실리콘 도너 웨이퍼에 대한 냉각 속도의 다양함와 냉각 레벨의 다양함(예를 들면, 휴지) 중 적어도 하나를 제공하도록 (예를 들면 상 기 제어 유닛에 의해) 능동적으로 제어될 수 있다. 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 상기 유리 기판에 대한 냉각 프로파일의 다양한 제공은, 각각, 상기 실리콘 도너 웨이퍼로부터 박리층의 더 우수한 분리를 용이하게 하는 것으로 생각된다. 특히, 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)의 능동적인 냉각 특징은 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 상기 유리 기판 사이와 같이 다른 냉각 프로파일이 (하기에 보다 상세히 설명되는 것과 같은) 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)를 거쳐 상기 유리 기판 (상기 실리콘 도너 웨이퍼는 아님)의 능동적인 냉각을 통해 달성될 수 있으므로 선택적이다.It can be achieved by controlling the temperature and flow rate of the cooling fluid through the channel 420 using a control unit. For example, the cooling profile of the upper junction plate mechanism 400 may be provided (eg, to provide at least one of varying the cooling rate for the silicon donor wafer and varying the cooling level (eg, rest). By the control unit). It is believed that various provisions of cooling profiles for the silicon donor wafer and the glass substrate each facilitate better separation of the exfoliation layer from the silicon donor wafer. In particular, the active cooling feature of the upper junction plate mechanism 400 is that the lower junction plate mechanism 500 (such as described in more detail below) has a different cooling profile, such as between the silicon donor wafer and the glass substrate. It is optional because it can be achieved through active cooling of the glass substrate (but not the silicon donor wafer).

캡 링(cap ring)(426)(도 8b 참조)은 상기 베이스(402) 내의 위치에서 상기 절연체(404)를 유지하는 것 뿐만 아니라 상기 히터 디스크(408)가 배치될 수 있는 리세스(recess)를 제공하도록 동작가능하다. 상기 캡 링(426)은 (상술한 MACOR과 같은) 기계 성형가능한 유리 세라믹으로부터 형성될 수 있다.A cap ring 426 (see FIG. 8B) not only retains the insulator 404 at a location within the base 402 but also a recess in which the heater disk 408 can be disposed. Is operable to provide. The cap ring 426 may be formed from a machine moldable glass ceramic (such as MACOR described above).

상기 히터 디스크(408)는 전기적 여기(전압과 전류)에 응하는 열을 생성하도록 동작가능한 반면, 상기 실리콘 도너 웨이퍼에 인가된 전위가 또한 상기 백 플레이트(406) 또는 상기 베이스(402)에 인가되지 않도록 전기적 절연 특성을 제공한다. 실제로, 상기 실리콘 도너 웨이퍼에 인가된 상대적으로 높은 전위는 제한될 수 있다. 따라서, 상기 히터 디스크(408)는 사실상 전기적 절연 특성과 사실상 열 전도성을 나타내는 물질로부터 형성될 수 있다. 그러한 적당한 물질 중 하나가 열분해성 질화 붕소(pyrlytic boron nitride: PBN)이다.The heater disk 408 is operable to generate heat in response to electrical excitation (voltage and current), while no potential applied to the silicon donor wafer is also applied to the back plate 406 or the base 402. To provide electrical insulation properties. In practice, the relatively high potential applied to the silicon donor wafer can be limited. Thus, the heater disk 408 may be formed from a material that exhibits substantially electrical insulating properties and substantially thermal conductivity. One such suitable material is pyrlytic boron nitride (PBN).

도 9a와 9b를 참조하면, 상기 히터 디스크(408)를 구현하기에 적당한 두 가 지 실시예의 히터 디스크 디자인이 도시된다. 도 9a는 제1 히터 디스크(408A)의 사시도이고, 반면에 도 9b는 대안적인 제2 히터 디스크(408B)의 사시도이다. 사실상 균일한 가열이 요구되므로, 상기 히터 디스크(408A, 408B)는 열 손실 보상을 포함할 수 있으며, 이에 따라 상기 히터 디스크(408A, 408B)의 외각 부분이 그것의 중심 부분보다 더 냉각되도록 하는 경향이 될 수 있다. 도시된 실시예들에서, 상기 히터 디스크(408A, 408B)의 가장자리 열 손실 보상은 사실상 중심에 위치된 하나와 상기 중심 지역 주위에 환형의 링 형태로 된 다른 하나인 두 개의 가열 지역을 사용하여 달성될 수 있다. 상기 가열 지역은 각 가열 요소를 사용하여 구현될 수 있다.9A and 9B, two embodiments of a heater disk design suitable for implementing the heater disk 408 are shown. 9A is a perspective view of the first heater disk 408A, while FIG. 9B is a perspective view of an alternative second heater disk 408B. Since substantially uniform heating is required, the heater disks 408A and 408B may include heat loss compensation, thereby allowing the outer portion of the heater disks 408A and 408B to cool more than its central portion. This can be In the illustrated embodiments, the edge heat loss compensation of the heater disks 408A, 408B is achieved using two heating zones, one substantially centered and the other in the form of an annular ring around the central region. Can be. The heating zone can be implemented using each heating element.

도 9a의 히터 디스크(408A)는 두 개의 개별 가열 요소(409A 및 409B)를 포함하며, 여기서 가열 요소(409B)는 사실상 중심에 위치되며 가열 요소(409A)는 환형의 링 주위 가열 요소(409B)의 형태로 되어 있다. 각 가열 요소(409A, 409B)는 각 전원이 연결될 수 있는 한 쌍의 터미널(411A, 411B)을 포함한다. 상기 각 전원에서 상기 히터 디스크(408A)의 상기 히터 요소(409A, 409B)까지 전압과 전류 여기는 두 개의 가열 지역의 각 온도가 개별적으로 조절될 수 있고가장자리 열손실 보상이 달성될 수 있도록 상기 제어 유닛을 통해 개별적으로 제어될 수 있다.The heater disk 408A of FIG. 9A includes two separate heating elements 409A and 409B, where the heating element 409B is substantially centered and the heating element 409A is annular around the ring heating element 409B. It is in the form of. Each heating element 409A, 409B includes a pair of terminals 411A, 411B to which each power source can be connected. The voltage and current excitation from each power source to the heater elements 409A, 409B of the heater disc 408A allow the respective temperatures of the two heating zones to be individually controlled and the edge heat loss compensation to be achieved. Can be controlled individually through

상기 가열 요소(409A 및 409B)는 열분해성 흑연(pyrolytic graphite: PG), THERMAFOIL 등으로부터 형성될 수 있다. THERMOFOIL 물질은 가열 특성을 가지는 박막형, 가용성 물질로서, 가요성 절연층들 사이에 적층된 에칭된 박막형 저항성 요소를 포함할 수 있다. THERMOFOIL이 진공 환경에서 더 우수한 신뢰성을 나타낼 수 있으며, (대기 환경과 같은 하나 이상의 산화제를 포함할 수 있는) 비-진공 환경이 또한 본원에 고려된다. 비-진공 상태에서, 상기 가열 요소(409A 및 409B)는 좋은 부식-방지(anti-corrosion)와 열-저항(heat-resistance) 특성을 가지는 높은 강도의 오스테나이틱 니켈 -크롬 -이온 합금(austenitic nickelchromium-iron allys) 군을 포함하는, INCONEL로부터 형성될 수 있다.The heating elements 409A and 409B may be formed from pyrolytic graphite (PG), THERMAFOIL, or the like. THERMOFOIL material is a thin film, soluble material having heating properties, and may include an etched thin film resistive element laminated between flexible insulating layers. THERMOFOIL may exhibit better reliability in vacuum environments, and non-vacuum environments (which may include one or more oxidants, such as atmospheric environments) are also contemplated herein. In the non-vacuum state, the heating elements 409A and 409B have a high strength austenitic nickel-chromium-ion alloy having good anti-corrosion and heat-resistance characteristics. It may be formed from INCONEL, including a group of nickelchromium-iron allys.

하나 이상의 실시예에서, 상기 히터 요소(409A 및 409B)는 가장자리 열 손실 보상을 돕도록 수직으로 오프셋(offset)될 수 있다. 예를 들면, 중심 지역의 상기 히터 요소(409B)는 상기 히터 디스크(408A)의 바닥면 쪽으로 위치될 수 있으며, 반면에 환형 지역의 상기 히터 요소(409A)는 상기 히터 디스크(408A)의 상면에 또는 상면 쪽으로 배치될 수 있다. 이는 상기 히터 디스크(408A)의 중시에서의 상기 히터 요소(409B)와 상기 실리콘 도너 웨이퍼 간의 열저항에 비해 상기 히터 디스크(408A)의 주변에서의 상기 히터 요소(409A)와 상기 실리콘 도너 웨이퍼 간의 열저항을 감소시킨다. 상기 오프셋 특징은, 예를 들면, 상기 히터 요소들(409A, 409B) 사이의 물질 시트인, 스페이서 요소(미도시)를 삽입함으로써 달성될 수 있다. 이는 또한 상기 터미널(411B)이 도 9a에 도시된 바와 같이 하향으로보다는 수평으로 여기되도록 할 수 있다.In one or more embodiments, the heater elements 409A and 409B may be vertically offset to help compensate for edge heat loss. For example, the heater element 409B in the central region may be located toward the bottom surface of the heater disk 408A, while the heater element 409A in the annular region is on the top surface of the heater disk 408A. Or it may be disposed toward the upper surface. This is due to the heat between the heater element 409A and the silicon donor wafer at the periphery of the heater disc 408A compared to the thermal resistance between the heater element 409B and the silicon donor wafer at the center of the heater disc 408A. Reduce resistance. The offset feature can be achieved by inserting a spacer element (not shown), for example, a sheet of material between the heater elements 409A, 409B. This may also cause the terminal 411B to be excited horizontally rather than downwardly, as shown in FIG. 9A.

도 9b의 히터 디스크(408B)는 개별 가열 요소(409C, 409D)를 가진 것처럼 동작하는 일체로 형성된, 인접한 가열 요소를 포함한다. 특히, 상기 가열 요소를 형성하기 위해 사용된 저항성 물질의 폭 (및/또는 두께)은 상기 히터 디스크(408B) 내에 그것의 위치에 따라 변화된다. 예를 들면, 주변 위치(409C)에서의 상기 가열 요소의 폭은 중심 위치(409D)에서의 상기 가열 요소의 폭보다 더 낮다. 상기 가열 요소의 폭의 변화는 위치 함수에 따라 상기 가열 요소의 저항(이에 따라 가열 특성)이 변한다. 상기 히터 디스크(408B)의 중심 지역으로부터 위치 함수에 따라 상기 일체형 가열 요소의 저항이 변함으로써, 단지 단일 전압과 전류 여기가 상기 가장자리 열손실 보상을 달성하도록 요구된다. 실제로, 상기 일체형 히터 요소는 지역(409C 및 409D)에서 상기 일체형 히터 요소의 저항 변화로 인한 여기 전압과 전류에 응하여 다르게 반응(가열)할 것이다.The heater disk 408B of FIG. 9B includes an integrally formed, adjacent heating element that operates as though having individual heating elements 409C, 409D. In particular, the width (and / or thickness) of the resistive material used to form the heating element varies with its position in the heater disk 408B. For example, the width of the heating element at the peripheral position 409C is lower than the width of the heating element at the central position 409D. The change in the width of the heating element changes the resistance of the heating element (and thus the heating characteristic) as a function of position. By varying the resistance of the integrated heating element as a function of position from the central region of the heater disk 408B, only single voltage and current excitation are required to achieve the edge heat loss compensation. Indeed, the integrated heater element will react (heat) differently in response to excitation voltages and currents due to resistance changes of the integrated heater element in regions 409C and 409D.

상기 히터 요소 구성에 상관없이, 상기 가열 요소(들)의 저항은 대략 10-20옴 (예를 들면, 약 15옴) 정도일 수 있다. 대략 600℃ 내지 1000℃의 상술한 가열 레벨을 달성하기 위해, 약 220볼트(AC)의 전압이 상기 가열 요소들에 걸쳐 인가될 수 있으며, 이는 약 3250와트 RMS 정도로 가열 손실을 야기한다.Regardless of the heater element configuration, the resistance of the heating element (s) can be on the order of 10-20 ohms (eg, about 15 ohms). In order to achieve the above-described heating level of approximately 600 ° C. to 1000 ° C., a voltage of about 220 volts (AC) can be applied across the heating elements, which causes a heat loss on the order of about 3250 watts RMS.

하나 이상의 실시예에서, 상기 히터 디스크(408)은 물질과 구성의 선택에 의한 적어도 일부로 인해 상대적으로 낮은 열관성(thermal inertia)을 나타낸다. 상기 히터 디스크는 상기에 설명된 상기 물질과 구성을 사용하여 약 2mm 두께에 대하여 측정할 수 있다. (종래 가열 요소 측정 1-2인치 두께에 비해) 상대적으로 낮은 두께는 낮은 축열체와 열관성에 기여하며, 이는 급속한 열 순환 특성의 달성을 돕는다.In one or more embodiments, the heater disk 408 exhibits relatively low thermal inertia due to at least some of the choices of materials and configurations. The heater disc can be measured about 2 mm thick using the materials and configurations described above. The relatively low thickness (compared to conventional heating element measurements 1-2 inches thick) contributes to the low heat accumulator and thermal inertia, which helps to achieve rapid thermal cycling characteristics.

상기 열방출판(410)은 상기 히터 디스크(408)과 열 소통하며 보다 균일한 열이 상기 실리콘 도너 웨이퍼에 부여되도록 상기 히터 디스크(408)에 의해 나타낸 가열 프로파일을 통합하도록 동작가능하다. 상기 열방출판(410)은 상기 실리콘 도 너 웨이퍼에 직접 접촉되어 있고 상기 웨이퍼 가열과 거기에 상술한 높은 전압을 인가하는 것을 용이하게 함으로써 전기적 그리고 열적으로 모두 전도성을 가질 수 있다. The heat sink 410 is operable to incorporate the heating profile represented by the heater disk 408 such that it is in thermal communication with the heater disk 408 and a more uniform heat is imparted to the silicon donor wafer. The heat dissipation plate 410 is in direct contact with the silicon donor wafer and can be electrically and thermally conductive by facilitating the wafer heating and the application of the high voltage described above.

상기 열방출판(410)을 구현는데 사용될 수 있는 물질들 중, THERMAFOIL과 같은 전기 전도성 흑연이 바람직하다. 비-진공 상태(예를 들면, 대기)에서, 상기 열방출판(410)은 (비전착성 니켈, 백금, 몰리브덴, 탄탈 등과 같은) 비-산화 코팅으로 된 구리, (비전착성 니켈, 백금, 몰리브덴, 탄탈 등과 같은) 비-산화 코팅으로 된 THERMOFOIL, (비전착성 니켈, 백금, 몰리브덴, 탄탈 등과 같은) 금속 코팅으로된 KEVLAR(이거나 코팅도지 않을 수 있는) 실리콘 카바이드와 같은 비-산화 전자-열 전도성 요소와 같은 산화 환경에서 더 신뢰성을 나타낼 수 있는 기타 물질들로부터 형성될 수 있다.Among the materials that can be used to implement the heat dissipation plate 410, electrically conductive graphite such as THERMAFOIL is preferred. In a non-vacuum state (e.g., atmosphere), the heat spreader plate 410 is made of copper (non-electrodepositable nickel, platinum, molybdenum, Non-oxidized electron-thermally conductive elements such as THERMOFOIL with a non-oxidizing coating (such as tantalum) and KEVLAR (with or without coating) silicon carbide (such as non-electrodepositable nickel, platinum, molybdenum, tantalum, etc.) It may be formed from other materials that can be more reliable in an oxidizing environment such as.

하나 이상의 실시예에서, 상기 열방출판(410)은 또한 다시 물질과 구성의 선택에 의한 적어도 일부로 인해, 상대적으로 낮은 열관성을 나타낸다. 상기 열방출판(410)은 상기에 설명한 물질과 구성 세부사항들을 이용하여 약 0.5-6mm 두께를 측정할 수 있다.In one or more embodiments, the heat sink 410 also exhibits relatively low thermal inertia, at least in part due to the choice of material and composition. The heat dissipating plate 410 may measure a thickness of about 0.5-6 mm using the materials and composition details described above.

상기 절연체(404)와 상기에 설명된 다른 물질선택에 의해 나타낸 높은 절연 특성과 결합된, 상기 히터 디스크(408)와 상기 열방출판(410)의 상대적으로 낮은 두께는 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)의 매우 낮은 축열체와 열관성에 부여한다. 따라서, 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)는 대략 2분 내에 약 1000℃로 룸 온도로부터 물질 박막을 가열하고 약 10분 이하 내에 룸 온도로 상기 물질 박막을 냉각시킬 수 있다. 이는 종래 기판 히터와 비교되는 것으로, 단지 약 600℃의 룸 온도로부터 물질 박막을 상승시키는데 30분 내지 1시간이 걸릴 수 있으며, 룸 온도로 상기 물질 박막을 냉각시키는데 약 20분이 걸릴 수 있다.The relatively low thickness of the heater disk 408 and the heat dissipation plate 410, coupled with the high insulation properties indicated by the insulator 404 and the other material choices described above, results in the upper junction plate machinery 400 To very low heat accumulators and thermal inertia. Thus, the upper junction plate machine 400 can heat the material thin film from room temperature to about 1000 ° C. in approximately two minutes and cool the material thin film to room temperature within about 10 minutes or less. This is in comparison to conventional substrate heaters, which may take 30 minutes to 1 hour to raise the material thin film from a room temperature of only about 600 ° C. and about 20 minutes to cool the material thin film to room temperature.

상기 제어 유닛은 램프를 임의의 소정의 온도로 상승 또는 냉각하도록 하고 임의의 소정의 처리 온도에 머물도록 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)를 프로그램하도록 동작가능하다.The control unit is operable to program the upper junction plate machine 400 to cause the lamp to rise or cool to any predetermined temperature and to remain at any predetermined processing temperature.

도 8a에 도시된 바와 같이, 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)는 접합 공정 동안, 상기 실리콘 도너 웨이퍼에 접근을 허용하는, 예를 들면, 상기 웨이퍼에 프리-차지 전압을 부여할 수 있는 개구부(450)를 포함할 수 있다. 이러한 선택적 특징은 이 설명 이후에 더 상세히 설명될 것이다.As shown in FIG. 8A, the upper junction plate machine 400 includes an opening that allows access to the silicon donor wafer during the bonding process, for example, to impart a pre-charge voltage to the wafer. 450). These optional features will be described in more detail after this description.

도 10은 (상기 베이스(402)와 상기 절연체(404)를 제외한) 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)의 분해 조립도를 나타낸다. 상기 분해 조립도에 도시된 바와 같이, 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)는 지지링(support ring)(430), 개스킷(gasket)(434), 히터 디스크(408), 및 열방출판(410)을 포함하는 다층 어셈블리이다. 상기 지지링(430)은 상기 백 플레이트(406)를 위한 그리고 상기 개스킷(432)을 위한 지지대를 제공한다. 상기 백 플레이트(406)는 상기 개스킷(432)과 상기 개스킷(434) 사이에 삽입되는 것으로, 그것이 상기 채널(420)을 통해 흐름에 따라 냉각 유체가 누설되는 것을 막도록 동작한다. 상기 개스킷(432, 434)이 형성될 수 있는 것으로부터 물질 중, GRAFOIL 링 물질은 그것이 적당한 밀봉 및 가열 저항 특성을 나타내기 때문에 바람직하다. 상기 히터 디스크(408)은 상 기 개스킷(434)을 덮고 상기 열방출판(410)은 상기 히터 디스크(408) 위에 배치된다. 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)의 각 층은 볼트를 이용하여 서로 결합될 수 있다.FIG. 10 shows an exploded view of the upper junction plate mechanical device 400 (excluding the base 402 and the insulator 404). As shown in the exploded view, the upper junction plate machine 400 includes a support ring 430, a gasket 434, a heater disk 408, and a heat sink 410. It is a multilayer assembly comprising a. The support ring 430 provides support for the back plate 406 and for the gasket 432. The back plate 406 is inserted between the gasket 432 and the gasket 434 and operates to prevent cooling fluid from leaking as it flows through the channel 420. Among the materials from which the gaskets 432 and 434 can be formed, GRAFOIL ring materials are preferred because they exhibit suitable sealing and heating resistance properties. The heater disk 408 covers the gasket 434 and the heat dissipation plate 410 is disposed on the heater disk 408. Each layer of the upper junction plate machine 400 may be coupled to each other using bolts.

하나 이상의 실시예에서, 상기 백 플레이트(406)는 단일의, 인접 채널(420) 또는 다중 개별 채널(420)을 포함할 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 백 플레이트(406)는 두 개의 개별 채널(420)을 포함할 수 있는 것으로, 각각은 각 개별 유입구(406A, 406B)를 통해 냉각 유체를 수용하고, 공용 유출구(406C)를 통해 상기 냉각 유체를 방출한다. 이중 냉각 채널(420)은 상기 열방출판(410)(그리고 이에 따른 상기 실리콘 도너 웨이퍼)에 걸쳐 훨씬 더 많은 냉각을 보장한다.In one or more embodiments, the back plate 406 may include a single, adjacent channel 420 or multiple individual channels 420. As shown in FIG. 10, the back plate 406 may include two separate channels 420, each receiving cooling fluid through each individual inlet 406A, 406B, and having a common outlet ( Discharge the cooling fluid through 406C). Dual cooling channels 420 ensure even more cooling across the heat sink 410 (and thus the silicon donor wafer).

특히, 상기 열방출판(410)은 상기 열방출판(410)의 주변 가장자리로부터 방사상으로 외부로 연장하는 다수의 핀(436)을 포함한다. 상기 핀(436)은 위치에서 상기 열방출판(410)을 유지하고 높은 전원에 연결을 공급하기 위해 이용되는 주위 표면을 제공한다. 도 8b에 잘 나타낸 것처럼, 상기 핀(436)은 각 고정 클립(440)에 의해 맞물리고 상기 열방출판(410)의 움직임을 막는다. 바람직하게는, 상기 고정 클립(440)은 기계성형 가능한 유리 세라믹(예, MACOR)으로부터 형성될 수 있으며, 그에 따라 그들은 전기적 절연과 우수한 구조적 무결성을 제공한다.In particular, the heat radiating plate 410 includes a plurality of fins 436 extending radially outward from the peripheral edge of the heat radiating plate 410. The fins 436 provide a peripheral surface that is used to hold the heat sink 410 in position and to provide a connection to a high power source. As best seen in FIG. 8B, the fins 436 are engaged by respective securing clips 440 and prevent the movement of the heat sink 410. Preferably, the securing clip 440 may be formed from a mechanizable glass ceramic (eg, MACOR), thereby providing electrical insulation and good structural integrity.

상술한 바와 같이, 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)는 상기 베이스(402), 상기 절연체(404), 상기 백 플레이트(406), 상기 가열 디스크(408), 및 열방출판(410)의 개별 개구부(450)에 의해 구현될 수 있는, 개구부(450)을 선택적으로 포함할 수 있다. 상기 개구부(450)는 상기 실리콘 도너 웨이퍼의 중심 지역 (예를 들면, 그것의 중심)이 획득되리 수 있도록 중심에 위치될 수 있다. 상기 개구부(450)에 의해 제공된 상기 실리콘 도너 웨이퍼로의 액세스의 사용은 하기에 보다 상세히 설명될 것이다.As mentioned above, the upper junction plate mechanical device 400 includes individual openings of the base 402, the insulator 404, the back plate 406, the heating disk 408, and the heat sink 410. It may optionally include an opening 450, which may be implemented by 450. The opening 450 may be centered so that a central region (eg, its center) of the silicon donor wafer can be obtained. The use of access to the silicon donor wafer provided by the opening 450 will be described in more detail below.

도 11a, 11b 및 11c에 인용부호가 매겨졌으며, 이는 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)의 구조적 그리고 기능적 양태를 또한 제시한다. 도 11b와 11c는 각각 라인(11B-11B 및 11C-11C)을 통해 절취된 단면도이다. 도 11c에 잘 나타낸 바와 같이, 여기 전압과 전류는 상기 베이스(402), 상기 절연체(404), 및 상기 백 플레이트(406)을 통해 연장하는 터미널(452)에 의해 상기 히터 디스크(408)에 인가될 수 있다. 터미널(452)의 수는 얼마나 많은 가열 요소가 상기 가열 디스크(408)에 사용되고 어떻게 상기 가열 요소에 구현되는지에 따라 좌우될 것이다. 상술한 바와 같이, 하나 이상의 실시예에서, 두 개의 가열 요소는 상기 두 가열 지역의 온도가 tightly하게 조절될 수 있도록 상기 여기 전압과 전류가 상기 제어 유닛을 통해 개별적으로 제어될 수 있도록 사용될 수 있다. 대안적으로, 상기 가열 요소는 단일 여기 전압이 온도 조절과 가장자리 손실 보상을 위해 사용될 수 있도록 (가변 저항을 사용하여) 통합될 수 있다.Reference is made to FIGS. 11A, 11B and 11C, which also present structural and functional aspects of the upper junction plate mechanism 400. 11B and 11C are cross-sectional views cut through lines 11B-11B and 11C-11C, respectively. As shown in FIG. 11C, excitation voltages and currents are applied to the heater disk 408 by terminals 452 extending through the base 402, the insulator 404, and the back plate 406. Can be. The number of terminals 452 will depend on how many heating elements are used in the heating disk 408 and how they are implemented in the heating elements. As mentioned above, in one or more embodiments, two heating elements may be used such that the excitation voltage and current can be individually controlled through the control unit so that the temperatures of the two heating zones can be tightly regulated. Alternatively, the heating element can be integrated (using a variable resistor) so that a single excitation voltage can be used for temperature control and edge loss compensation.

도 11b에 잘 나타낸 바와 같이, 각 유체 커플링(460)은 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)에 유체 소스의 연결부(미도시)를 허용하는 상기 유입관(들)(422)과 유출관(424)에 연결될 수 있다. 특히, 상기 유입관(422)와 유출관(424)은 상기 마운트 플레이트(208)의 개구부를 통해 통과하도록 상기 베이스(402)로부터 충분히 멀리 연장한다.As best shown in FIG. 11B, each fluid coupling 460 is connected to the inlet tube (s) 422 and outlet tube (s) to allow connection of a fluid source (not shown) to the upper junction plate mechanism 400. 424). In particular, the inlet 422 and outlet 424 extend far enough from the base 402 to pass through the opening of the mount plate 208.

도 11b와 11c에 잘 나타낸 바와 같이, 상대적으로 높은 전위(예를 들면, 상기 히터 전압에 비해)가, 상기 베이스(402), 상기 절연체(404), 상기 백 플레이트(406), 및 상기 히터 디스크(408)을 통해 연장하는, 높은 전압 터미널(453)에 의해 상기 열방출판(410)에 인가될 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 열방출판(410)에 인가된 전압(약 1000 내지 2000볼트 DC일 수 있음)이 상기 유리 기판에 상기 실리콘 도너 웨이퍼의 양극 접합을 돕는데 사용된다.As shown well in FIGS. 11B and 11C, a relatively high potential (eg, relative to the heater voltage) may cause the base 402, the insulator 404, the back plate 406, and the heater disc. It may be applied to the heat sink 410 by a high voltage terminal 453, extending through 408. As described above, the voltage applied to the heat dissipation plate 410 (which may be about 1000 to 2000 volts DC) is used to assist the anodic bonding of the silicon donor wafer to the glass substrate.

도시되지는 않았으나, 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)는 또한 상기 베이스(402), 상기 절연체(404), 상기 백 플레이트(406), 및 상기 히터 디스크(408)을 통해 상기 열방출판(410)에 연장하는 하나 이상의 진공 도관을 포함할 수 있다. 사용되는 경우, 상기 진공 도관은 도 2에 도시된 것처럼, 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)가 위로 회전된(개방) 위치에 있을 때 상기 열방출판(410)에 상기 웨이퍼가 결합되도록 그것이 상기 열방출판(410)에 맞대어 위치될 때 상기 실리콘 도너 웨이퍼에 진공 적용을 허용한다. 상기 진공 적용은 상기 제어 유닛을 통해 또는 상기 접합 장치(10)의 작동자(operator)에 의해 수동으로 제어되는 종래 진공 소스(미도시)를 사용하여 달성될 수 있다.Although not shown, the upper junction plate mechanism 400 also includes the heat dissipation plate 410 through the base 402, the insulator 404, the back plate 406, and the heater disk 408. It may include one or more vacuum conduits extending to. When used, the vacuum conduit is coupled to the heat sink such that the wafer is coupled to the heat sink 410 when the upper junction plate mechanism 400 is in the rotated (open) position as shown in FIG. 2. Allow vacuum application to the silicon donor wafer when positioned against publication 410. The vacuum application can be achieved using a conventional vacuum source (not shown) which is manually controlled through the control unit or by an operator of the bonding apparatus 10.

상기에 설명된 바와 같이, 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)는 접합 공정 동안 상기 실리콘 도너 웨이퍼에 접근을 허용하는 개구부(450)를 선택적으로 포함할 수 있다. 상기 개구부(450)가 사용되는 경우, 그의 바람직한 사용은 상기 접합 전압의 적용 전에 상기 실리콘 도너 웨이퍼에 인가될 프리로드 압력 및/또는 시드 전압을 허용하도록 한다. 상기 프리로드 전압과 시드 전압의 목적은 상기 접 합 전압의 적용 전에 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 상기 유리 기판 사이의 인터페이스의 국부에 양극 전압을 초기화하기 위한 것이며, 상기 인터페이스의 사실상 전체 지역에 걸쳐 양극 접합을 용이하게 한다. 하지만, 상기 시드 전압은 상기 접합 전압에 따라 동일하거나 다른 크기일 수 있으나, 작거나 동일한 전압은, 예를 들어, 750-1000 볼트 DC에 대해 좌우되지 않을 것으로 간주된다. 상기 개구부(450)는 상기 초기 양극 접합이 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 상기 유리 기판 사이의 인터페이스의 중앙에서 또는 부근에서 발생하도록 중심에 위치될 수 있다.As described above, the upper junction plate machine 400 may optionally include an opening 450 that allows access to the silicon donor wafer during the bonding process. When the opening 450 is used, its preferred use allows for preload pressure and / or seed voltage to be applied to the silicon donor wafer prior to application of the junction voltage. The purpose of the preload voltage and the seed voltage is to initialize the anode voltage at the local of the interface between the silicon donor wafer and the glass substrate prior to application of the junction voltage, and to establish an anode junction over substantially the entire area of the interface. To facilitate. However, the seed voltage may be the same or different magnitude depending on the junction voltage, but a small or the same voltage is not considered to be dependent on, for example, 750-1000 volts DC. The opening 450 may be centered such that the initial anodic junction occurs at or near the center of the interface between the silicon donor wafer and the glass substrate.

도 12a, 12b 및 도 13에 인용부호가 매겨졌으며, 이는 상술한 프리로드 압력과 시드 전압의 상관성을 달성하기 위한 적당한 장치를 도시한다. 도 12a는 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)를 맞물리게 하고 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 기계적으로 그리고 전기적으로 소통하는 그것의 개구부를 통해 연장하도록 동작가능한 프리로드 플런저(preload plunger)(470)의 측면도를 도시한다. 도 12b는 도 12a의 상기 프리로드 플런저(470)의 단면도이고, 반면에 도 13은 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)에 결합된 상기 프리로드 플런저(470)을 갖춘 상기 상부 및 하부 접합 플레이트 기계 장치(400, 500)의 단면도이다. 상기 프리로드 프런저(470)은 근위 말단(proximal end)(474)와 원위 말단(distal end)(476)을 구비한 하우징(472)를 포함한다. 전기적 터미널(478)은 상기 하우징(474)의 근위 말단에 배치되며 상기 프리로드 전위가 획득되는 전압원을 연결하기 위한 수단을 제공한다. 플런저(480)는 상기 하우징(472) 내에 부분적으로 배치되며 상기 하우징(472)의 원위 말단(476)을 통해 연장한다. 상기 플런저(480)는 텔레스코핑(telescoping) 방식으로 상기 하우징(472) 내에 슬라이딩가능하다. 상기 플런저(480)는 상기 플런저(480)가 상기 원위 말단(476)을 통해 모든 길을 통과하고 상기 하우징(472)으로부터 풀리는 것을 막기 위한 일단에 있는 스톱(stop)(482)을 포함한다. 전극(484)은 상기 플런저(480) 내에 동축으로 배치되며, 상기 전극(484)의 팁(tip)(486)은 상기 플런저(480)의 말단 넘어 연장한다. (하기에 보다 상세히 설명되어 있는 것처럼, 상기 팁(486)은 상기 실리콘 도너 웨이퍼를 맞문다.)Reference is made to FIGS. 12A, 12B and 13, which illustrate a suitable device for achieving the correlation of the preload pressure and seed voltage described above. 12A shows a side view of a preload plunger 470 operable to engage the upper junction plate mechanism 400 and extend through its opening in mechanical and electrical communication with the silicon donor wafer. do. FIG. 12B is a cross-sectional view of the preload plunger 470 of FIG. 12A, while FIG. 13 shows the upper and lower junction plate machine with the preload plunger 470 coupled to the upper junction plate mechanism 400. A cross-sectional view of the apparatus 400, 500. The preload plunger 470 includes a housing 472 having a proximal end 474 and a distal end 476. An electrical terminal 478 is disposed at the proximal end of the housing 474 and provides a means for connecting a voltage source from which the preload potential is obtained. Plunger 480 is partially disposed within housing 472 and extends through distal end 476 of housing 472. The plunger 480 is slidable within the housing 472 in a telescoping manner. The plunger 480 includes a stop 482 at one end to prevent the plunger 480 from passing through all the way through the distal end 476 and disengaging from the housing 472. An electrode 484 is disposed coaxially within the plunger 480, and a tip 486 of the electrode 484 extends beyond the distal end of the plunger 480. (The tip 486 abuts the silicon donor wafer, as described in more detail below.)

제1 압축 스프링(488)은 상기 플런저(480)의 슬라이딩 운동이 상기 터미널(478)과 상기 전극(484) 사이의 전기 접속을 방해하지 않도록 상기 전극(484)과 상기 터미널(478)을 기계적으로 그리고 전기적으로 결합한다. 상기 제1 압축 스프링(488)은 또한 상기 스톱(482)이 상기 하우징(472)을 맞물도록 순방향으로 상기 전극(484) (및 상기 플런저(480))을 조이거나 바이어스한다. 제2 압축 스프링(490)은 또한 상기 스톱(482)이 상기 하우징(472)를 맞물도록 순방향으로 상기 플런저(480)를 조이도록하고 연장된 상기 플런저(480)와 상기 전극(484)을 바이어스한다. 상기 전극(484)과 상기 플런저(480)상에 축상으로 향햐는 힘은 상기 전극(484)의 팁(486)이 상기 실리콘 도너 웨이퍼를 향하고 상기 실리콘 도너 웨이퍼와의 전기적 접촉을 유지하도록 각 압축 스프링(488, 490)에 의해 흡수된다. 하나 이상의 실시예에서, 상기 전극(484)은 상기 플런저(480) 내에서 슬라이드할 수 있으며, 그리하여 상기 플런저(480)은 또한 스스로 상기 실리콘 도너 웨이퍼 상의 프리로드 압력을 향해 바이어스되며 인가된다.The first compression spring 488 mechanically moves the electrode 484 and the terminal 478 such that the sliding movement of the plunger 480 does not interfere with the electrical connection between the terminal 478 and the electrode 484. And electrically coupled. The first compression spring 488 also tightens or biases the electrode 484 (and the plunger 480) in the forward direction so that the stop 482 engages the housing 472. A second compression spring 490 also tightens the plunger 480 in the forward direction so that the stop 482 engages the housing 472 and biases the extended plunger 480 and the electrode 484. . The axially directed forces on the electrode 484 and the plunger 480 are such that each compression spring allows the tip 486 of the electrode 484 to face the silicon donor wafer and maintain electrical contact with the silicon donor wafer. Absorbed by (488, 490). In one or more embodiments, the electrode 484 can slide within the plunger 480 such that the plunger 480 is also biased and applied toward the preload pressure on the silicon donor wafer.

바람직한 실시예에서, 상기 전극(484)의 팁(486)은 상기 리프트 및 압착 기 계 장치(100)가 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)를 향해 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)를 coarsely하게 배치할 때 상기 도너 웨이퍼와 접촉하도록 (이를 테면, 상기 접합 장치(10)가 완전히 폐쇄되기 전 도 4a-4b에 도시된 바와 같은) 그것이 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)의 열방출판(410) 아래로 연장한다. 따라서, 상기 프리로드 압력과 시드 전압의 적용은 전체 압력, 온도 및 전입이 인가되기 전에 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 상기 유리 기판의 양극 접합을 초기화할 수 있다. In a preferred embodiment, the tip 486 of the electrode 484 causes the lift and compaction machine device 100 to coarsely drive the lower junction plate mechanism 500 towards the upper junction plate mechanism 400. When placed, it is in contact with the donor wafer (eg, as shown in FIGS. 4A-4B before the bonding apparatus 10 is fully closed), which causes the heat dissipation plate 410 of the upper bonding plate mechanical device 400 to be disposed. Extend down. Thus, the application of the preload pressure and seed voltage can initiate an anodic bonding of the silicon donor wafer and the glass substrate before full pressure, temperature and transfer are applied.

상기 실리콘 도너 웨이퍼와 상기 유리 기판에 대한 상기 접합 전압의 적용과 마찬가지로, 상기 시드 전위는 (i) 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 상기 유리 기판 중 하나에 전압을 인가하는 단계 (반면에 다른 하나는 접지시킴); 또는 (ii) 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 상기 유리 기판 모두에 각각 전위를 인가하는 단계에 의해 달성될 수 있다. 따라서, 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 상기 유리 기판 사이의 인터페이스의 국부에 초기 접이 요구될지라도, 상기 실리콘 도너 웨이퍼에 시드 전위를 부여하기 위한 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)의 능력은 선택적 특징이다. 실제로, 이 설명에서 이후에 설명되는 것처럼, 상기 시드 전위는 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)에 의해 상기 유리 기판에 인가될 수 있다.(반면에 상기 실리콘 도너 웨이퍼는 접지시킴).Similar to the application of the junction voltage to the silicon donor wafer and the glass substrate, the seed potential is (i) applying a voltage to one of the silicon donor wafer and the glass substrate, while the other is grounded. ; Or (ii) applying a potential to both the silicon donor wafer and the glass substrate, respectively. Thus, although an initial fold in the local portion of the interface between the silicon donor wafer and the glass substrate is required, the ability of the upper junction plate machine 400 to impart a seed potential to the silicon donor wafer is an optional feature. Indeed, as described later in this description, the seed potential can be applied to the glass substrate by the lower junction plate machine 500 (while the silicon donor wafer is grounded).

상기 프리로드 압력과 시드 전압이 상술한 바와 같이 인가될 수 있으나, 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 상기 유리 기판의 접촉 영역을 제한하고 반면에 상기 프리로드 압력과 시드 전압은 프리-접합이 허용되는 영역을 제한하기 위해 인가되는 것이 바람직하다. 이점에 있어서, 상기 스페이서 기계 장치(300)는 상술한 프리로드 플런저(470)와 조합하여 사용될 수 있다. 일반적으로, 상기 스페이서 기계 장치(300)는 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)(도 1과 5를 참조)에 결합되고 프리-접합이 그의 중심 지역에서 달성될 때 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 상기 유리 가판의 주변 가장자리를 서로 터칭하지 않도록 동작가능하다. 상기 프리-접합이 달성된 후, 상기 스페이서 기계 장치(300)는 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 상기 유리 기판이 수행될 전 접합 과정 동안 서로 (그 주변 가장자리를 포함하여) 터치하도록 허용한다.The preload pressure and seed voltage may be applied as described above, but limit the contact area of the silicon donor wafer and the glass substrate, while the preload pressure and seed voltage limit the area where pre-bonding is allowed. It is preferable to apply in order to. In this regard, the spacer mechanism 300 can be used in combination with the preload plunger 470 described above. Generally, the spacer machine 300 is coupled to the lower junction plate machine 500 (see FIGS. 1 and 5) and the silicon donor wafer and the glass substrate when pre-bonding is achieved in its central region. It is operable not to touch the peripheral edges of each other. After the pre-bonding is achieved, the spacer machine 300 allows the silicon donor wafer and the glass substrate to touch each other (including its peripheral edges) during the entire bonding process to be performed.

도 14에 인용부호가 매겨졌으며, 이는 상기 스페이서 기계 장치(300)의 사시도이다. 상기 스페이서 기계 장치(300)는 상기 프리로드 압력과 시드 전압의 적용 동안 서로 멀리 떨어진 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 상기 유리 기판의 주변 지역을 홀딩하는 것을 기계적으로 돕도록 동작가능하다. 하나 이상의 실시예에서, 상기 스페이서 기계 장치(300)는 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 상기 유리 기판 사이 처럼 대칭(다중-위치) shim action을 제공하도록 동작가능하다Reference is made to FIG. 14, which is a perspective view of the spacer mechanism 300. The spacer mechanism 300 is operable to mechanically assist in holding the silicon donor wafer and the surrounding area of the glass substrate away from each other during application of the preload pressure and seed voltage. In one or more embodiments, the spacer mechanism 300 is operable to provide a symmetrical (multi-position) shim action as between the silicon donor wafer and the glass substrate.

상기 스페이서 기계 장치(300)는 사실상 환형 구성이며 마운트 링(mount ring)(302), 회전 링(swivel ring)(304), 및 다수의 심 어셈블리(shim assemblies)(306)를 포함한다. 상기 마운트 링(302)은 중앙 개구부(308)와 주변 가장자리(310)을 포함하는 사실상 환형의 구성으로 되어 있다. (개구부와 같은) 다수의 마운팅 요소들(312)은 상기 주변 가장자리(310)에 대해 배치되며 마운팅 요소(140)에 따라 상호보완적 구성으로 되어 있는 것으로, 위로 향한 포스트(140)(도 1, 5 및 6 참조)일 수 있다. 상기 마운팅 요소들(140 및 312)의 크기, 형태 및 위치는 상기 마운팅 링(302)이 상기 리프트 및 압착 기계 장치(100)의 하부 마운트(108)에 결합될 수 있는 크기, 형태 및 위치이다. 도시된 실시예에서, 상기 마운트 링(302)은 상기 리프트 및 압착 기계 장치(100)의 하부 마운트(108)에 대해 회전할 수 없다.The spacer mechanism 300 is substantially annular in configuration and includes a mount ring 302, a swivel ring 304, and a number of shim assemblies 306. The mount ring 302 has a substantially annular configuration that includes a central opening 308 and a peripheral edge 310. A number of mounting elements 312 (such as openings) are disposed relative to the peripheral edge 310 and are complementary to the mounting element 140, with the upwardly facing post 140 (FIG. 1, 5 and 6). The size, shape and position of the mounting elements 140 and 312 are the size, shape and position at which the mounting ring 302 can be coupled to the lower mount 108 of the lift and compression mechanism 100. In the illustrated embodiment, the mount ring 302 cannot rotate relative to the lower mount 108 of the lift and compaction mechanism 100.

상기 회전 링(304)은 또한 사실상 환형의 구성으로 되어 있으며 게다가 상기 중심 개구부(308)를 규정한다. 상기 회전 링(304)은 상기 마운트 링(302)과 회전되게 결합되며, 따라서, 상기 마운트 링(302)과 상기 리프트 및 압착 기계 장치(100)의 하부 마운트(108)에 대해 회전할 수 있다. 상기 회전 링(304)은 그것의 주변 가장자리에 배치된 다수의 캠(cams)(320)(예를 들면, 캠 슬롯)을 포함하는 것으로, 각각의 상기 심 어셈블리(306)에 하나의 그러한 캠(320)을 포함할 수 있다. 상기 캠 중 하나(320A)는 상기 리프트 및 압착 기계 장치(100)의 스텝퍼 모터(144)의 기어(142)에 해당하는 피치(pitch)로 되어 있는 다수의 이(teeth)를 포함하는, 기어형(geared) 캠이다(도 6 참조). 상기 스텝퍼 모터(144)가 상기 기어(142)를 돌림에 따라, 상기 회전 링(304)은 상기 마운트 링(302)와 상기 리프트 및 압착 기계 장치(100)의 하부 마운트(108)에 대해 회전한다. 상기 제어 유닛은 상기 회전 링(304)의 정확한 회전 운동을 획득하기 위해 상기 스텝퍼 모터(144)에 구동 여기(drive excitation)를 제공할 수 있다.The rotating ring 304 is also in a substantially annular configuration and further defines the central opening 308. The rotatable ring 304 is rotatably coupled with the mount ring 302, and thus may rotate relative to the mount ring 302 and the lower mount 108 of the lift and compaction mechanism 100. The rotary ring 304 includes a plurality of cams 320 (eg, cam slots) disposed at its peripheral edge, one such cam (at each seam assembly 306). 320). One of the cams 320A is geared, including a plurality of teeth in a pitch corresponding to the gear 142 of the stepper motor 144 of the lift and crimping machine 100. (geared) cam (see FIG. 6). As the stepper motor 144 rotates the gear 142, the rotary ring 304 rotates relative to the mount ring 302 and the lower mount 108 of the lift and compression mechanism 100. . The control unit may provide drive excitation to the stepper motor 144 to obtain an accurate rotational motion of the rotary ring 304.

각 심 어셈블리(306)는 슬라이드 블록(332)에 결합된 심(shim)(330)을 포함할 수 있다. 상기 심(330)은 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 상기 유리 기판 간에 각각 맞도록 크기와 모양이 조절된다. 상기 심은 상기 스페이서 기계 장치(300)의 중심 지역(그리고 이에 따른 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 상기 유리 기판 간의 인터페이스의 중심 지역)에 대해 방사상의 내외 운동을 달성하도록 동작가능하다. 이러한 방사상 운동은 상기 슬라이드 블록(332)과 상기 마운트 링(302) 사이의 슬라이딩 가능한 체결부(engagement)에 의해 달성된다. 예를 들면, 각 심 어셈블리는 해당하는 하나 이상의 핀(336)에 스라이딩되게 맞물리는 하나 이상의 가이드 부싱(334)을 포함할 수 있다. 상기 핀(336)은 상기 핀(336)을 따르는 상기 가이드 부싱(334)의 슬라이딩 운동이 상기 슬라이드 블록(332)과 상기 심(330)의 상술한 방사상 운동을 야기하도록 상기 마운트 링(302)의 주변 가장자리(310)으로부터 방사상으로 멀리 떨어져 연장할 수 있다.Each shim assembly 306 may include a shim 330 coupled to the slide block 332. The shim 330 is sized and shaped to fit between the silicon donor wafer and the glass substrate, respectively. The shim is operable to achieve radial in and out motion with respect to the center region of the spacer mechanism 300 (and thus the center region of the interface between the silicon donor wafer and the glass substrate). This radial movement is achieved by a slidable engagement between the slide block 332 and the mount ring 302. For example, each shim assembly may include one or more guide bushings 334 that are slidably engaged with corresponding one or more pins 336. The pin 336 is configured to allow the sliding movement of the guide bushing 334 along the pin 336 to cause the slide block 332 and the shim 330 to have the above-described radial movement of the mount ring 302. It may extend radially far from the peripheral edge 310.

각 슬라이드 블록(332)은 또한 각 캠 슬롯(320)에 걸리는 롤러 또는 포스트와 같은, 캠 가이드(보이지 않음)를 포함한다. (상기 스텝퍼 모터(144)의 동작을 통한) 상기 회전 링(304)의 회전은 그들이 (상기 가이드 부싱(334)을 통해) 상기 포스트(336)를 따라 제어된 방식으로 슬라이드하도록 각 슬라이드 블록(332)에 방사상 힘을 인가한다. 따라서, 모든 심(330)은 대칭 동작으로 움직이며, 이는 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 상기 유리 기판 사이처럼 임의의 균일하지 않은 마찰부하를 예방한다. 상기 회전 링(304)의 회전은 공압 실린더, 선형 모터, 솔레노이드 장치 등과 같은 다른 동작 수단을 사용하여 달성될 수 있음이 주목된다.Each slide block 332 also includes cam guides (not shown), such as rollers or posts, which engage each cam slot 320. Rotation of the rotary ring 304 (via the operation of the stepper motor 144) causes each slide block 332 to slide in a controlled manner along the post 336 (via the guide bushing 334). Apply radial force to Thus, all shims 330 move in symmetrical motion, which prevents any non-uniform frictional load, such as between the silicon donor wafer and the glass substrate. It is noted that the rotation of the rotary ring 304 can be accomplished using other operating means such as pneumatic cylinders, linear motors, solenoid devices and the like.

상기 심(330)은 바람직하게는 상기 SOG의 전위(들)이 상기 마운트 링(302)과 상기 접합 장치(10)의 다른 부분들과 결합되도록 전기적으로 절연된다. 예를 들면, 상기 슬라이드 블록(332)은 세라믹 물질로 형성될 수 있다. 상기 마운트 링(302)과 회전 링(304)는 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)의 고온 가열 지역 아래에 위치될 수 있는 것으로, 과열 입력으로부터 그들을 보호한다.The shim 330 is preferably electrically insulated such that the potential (s) of the SOG are coupled with the mount ring 302 and other portions of the bonding apparatus 10. For example, the slide block 332 may be formed of a ceramic material. The mount ring 302 and the rotating ring 304 may be located below the high temperature heating zone of the lower junction plate machine 500, protecting them from overheating input.

도 11a에 잘 나타낸 바와 같이, 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)는 상기 히터 디스크(408)에 접근을 허용하는 하나 이상의 개구부를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 개구부(454)는 그것이 상기 히터 디스크(408)을 열적으로 맞물고 (상기 히터 디스크(408)와 상기 실리콘 도너 웨이퍼의 정확한(tight) 온도 조절을 허용하는) 상기 제어 유닛에 온도 피드백 신호를 제공할 수 있도록 상기 어셈블리를 통해 열전대(thermocouple)의 삽입을 허용할 수 있다. 상기 개구부(454)는 도 11a에 보이는 것처럼 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치의 후부(rear)로부터 연장한다는 점이 주목되며 이에 따라 점선으로 도시된다. 더 나은 열 조절을 위한 상기 히터 디스크(408)에 추가 접근을 제공하는 (또한 상기 후부로부터) 제2 개구부(456)가 또한 포함될 수 있다. 특히, 상기 제1 개구부(454)는 상기 히터 디스크(408)의 중심 가열 요소의 지역에 배치되며, 반면에 상기 제2 개구부(456)는 상기 히터 디스크(408)의 환형 가열 요소에 또는 근체에 배치된다. 이는 (그들이 일체로 형성되지 않는 한)상기 각 중심 및 환형 가열 요소들에 독립적인 피드백과 에너지 신호의 제어를 허용하며, 이로써 열적 가장자리 효과뿐만 아니라 온도 조절에 대한 보상을 허용한다.As best seen in FIG. 11A, the upper junction plate mechanical device 400 may further include one or more openings to allow access to the heater disk 408. For example, a first opening 454 may be connected to the control unit where it thermally engages the heater disk 408 (allowing precise temperature control of the heater disk 408 and the silicon donor wafer). The insertion of a thermocouple may be allowed through the assembly to provide a temperature feedback signal. It is noted that the opening 454 extends from the rear of the upper joining plate mechanism as shown in FIG. 11A and is therefore shown in dashed lines. A second opening 456 may also be included (also from the rear) to provide additional access to the heater disk 408 for better heat regulation. In particular, the first opening 454 is disposed in the region of the central heating element of the heater disk 408, while the second opening 456 is in or near the annular heating element of the heater disk 408. Is placed. This allows control of the feedback and energy signals independent of the respective center and annular heating elements (unless they are formed integrally), thereby allowing compensation for temperature regulation as well as thermal edge effects.

도 15는 상기 개구부(454, 456)를 통해 연장하고 상기 히터 디스크(408)를 맞물도록 사용될 수 있는 열전대 어셈블리(494)의 사시도이다. 상기 열전대 어셈블 리(494)는 표준 열전대 플러그(495), 스프링 어셈블리(496), 및 프로브(probe)(498)를 포함한다. 상기 프로브(498)는 상기 히터 디스크(408)에 반하여 바이어스되도록 상기 스프링 어셈블리(496)에 의해 앞으로 동작되게 죄어져, 이로써 그들 사이에 적당한 열 전도성을 보장한다.15 is a perspective view of a thermocouple assembly 494 that may be used to extend through the openings 454 and 456 and engage the heater disk 408. The thermocouple assembly 494 includes a standard thermocouple plug 495, a spring assembly 496, and a probe 498. The probe 498 is clamped forward by the spring assembly 496 to be biased against the heater disk 408, thereby ensuring proper thermal conductivity between them.

이제 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)의 하나 이상의 실시예의 구조적 세부사항이 기술될 것이다. 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)의 1차 기능은 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)의 기능, 즉, 상기 유리 기판 가열, 상기 유리 기판에 압력 제공, 상기 유리 기판 냉각 기능에 상보된다.Structural details of one or more embodiments of the lower joining plate machinery 500 will now be described. The primary function of the lower junction plate machinery 500 is complementary to the function of the upper junction plate machinery 400, namely the heating of the glass substrate, providing pressure to the glass substrate, and cooling the glass substrate.

하나 이상의 실시예에 따라, 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)는 상술한 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)의 실시예들의 많은 특징들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 13에 도시된 실시예에서, 상기 상부 및 하부 접합 플레이트 기계 장치(400, 500)는, 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)가 상기 개구부(450)과 프리로드 플런저(470)을 사용하고, 반면에 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)는 사용하지 않음을 제외하면, 사실상 동일하다.According to one or more embodiments, the lower joining plate machinery 500 may include many features of the embodiments of the upper joining plate machinery 400 described above. For example, in the embodiment shown in FIG. 13, the upper and lower joining plate machinery 400, 500 has the upper joining plate machinery 400 having the opening 450 and the preload plunger 470. , While the lower junction plate machine 500 is not used, in fact the same.

상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)의 가열 기능은 약 600℃보다 작거나 큰 온도를 제공하도록 동작가능한 것으로, 1000℃의 온도에 근접 또는 초과할 수 있다. 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)는 사실상 상기 전체 유리 기판에 걸쳐 제어된 기준값의 +/- 0.5% 내로 균일하게 가열을 제공하도록 동작될 수 있다. 상기 전위(약 1750 볼트 DC)는 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)에 의해 상기 유리 기판에 선택적으로 인가될 수 있으며, 상기 기판의 전체 표면 위에 사실상 균일하게 분포될 수 있다. 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)의 대안적인 실시예들은 제어된 유속을 이용하여 상기 유리 기판의 능동적인 냉각에 제공할 수 있다.The heating function of the lower junction plate machine 500 is operable to provide a temperature less than or greater than about 600 ° C., and may be close to or exceed the temperature of 1000 ° C. The lower junction plate machine 500 can be operated to provide heating evenly within +/- 0.5% of a controlled reference value over virtually the entire glass substrate. The potential (about 1750 volts DC) may be selectively applied to the glass substrate by the lower junction plate machine 500 and may be distributed substantially uniformly over the entire surface of the substrate. Alternative embodiments of the lower junction plate machine 500 may provide for active cooling of the glass substrate using a controlled flow rate.

도 16-21에 도시된 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)의 실시예는 상술한 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)에 따른 유사한 특징들을 포함하나, 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)는 또한 일종의 다른 윽징들을 포함할 수 있다. 도 16은 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)의 사시도인 반면, 도 17은 그의 분해 조립도이다. 상기 하부 접합 프레이트 기계 장치(500)의 1차 구성요소들은 베이스(502), 절연체(504), 히터 디스크(508), 및 열방출판(510)을 포함한다. 이러한 요소들은 상기 하우징(506) 내에 배치되고 상기 하우징(506)에 결합되거나 또는 하우징(506)에 의해 지지되는 것으로, 예를 들면 스테인리스 스틸로부터 형성될 수 있다.The embodiment of the lower joining plate machinery 500 shown in FIGS. 16-21 includes similar features according to the upper joining plate machinery 400 described above, but the lower joining plate machinery 500 may also be It can include some other features. FIG. 16 is a perspective view of the lower joining plate machinery 500, while FIG. 17 is an exploded view of the same. The primary components of the lower bonded plate machine 500 include a base 502, an insulator 504, a heater disk 508, and a heat sink 510. These elements are disposed within the housing 506 and are coupled to or supported by the housing 506, and may be formed, for example, from stainless steel.

상기 베이스(502)는 상기 하우징(506)의 하부에 결합되며, 이로써 상기 절연체(504)를 수용하기 위한 내부 체적을 규정하는 사실상 원통형 구조를 형성한다. 예를 들면, 제한하는 것은 아니나, 상기 베이스(502)는 기계성형 가능한 세라믹 물질(예를 들면, 기계성형 가능한 알루미나 실리케이트(alumina silicate) Cotronics 902)로부터 형성될 수 있는 것으로, 구조적 무결성뿐만 아니라 고온 특성을 제공한다. 상기 절연체(504)는 상기 히터 디스크(508)로부터 상기 접합 장치(10)의 상기 베이스(502), 하우징(506) 및 기타 부분들로 흐르는 가열을 제한하도록 동작가능하다. 예를 들면, 제한하는 것은 아니나, 상기 절연체(504)는 40% 밀도로 혼합된 실 리카와 같은, 세라믹 폼 절연 물질로부터 형성될 수 있다. 상기 절연체(504)의 온도 절연 특성은 상기 가열 디스크(508)로부터 상기 베이스(502) (및 기타 구성요소들)로 흐르는 가열을 막고 (급속한 열 순환 특성을 위해) 상기 접합 플레이트 기계 장치(500)의 상대적으로 낮은 열관성을 제공해야 한다.The base 502 is coupled to the bottom of the housing 506, thereby forming a substantially cylindrical structure that defines an interior volume for receiving the insulator 504. For example, but not by way of limitation, the base 502 may be formed from a mechanically moldable ceramic material (eg, a mechanically moldable alumina silicate Cotronics 902), and not only structural integrity but also high temperature properties. To provide. The insulator 504 is operable to limit heating from the heater disk 508 to the base 502, the housing 506, and other portions of the bonding apparatus 10. For example, but not by way of limitation, the insulator 504 may be formed from a ceramic foam insulating material, such as silica mixed at a 40% density. The thermal insulation characteristic of the insulator 504 prevents heating from flowing from the heating disk 508 to the base 502 (and other components) and for the rapid thermal cycling characteristics the junction plate machinery 500 Should provide relatively low thermal inertia.

상기 히터 디스크(508)와 상기 절연체(504)는 Cotronics RESBOND 905와 같은, 세라믹 접착제를 사용하여 함께 접합될 수 있다.The heater disk 508 and the insulator 504 may be bonded together using a ceramic adhesive, such as Cotronics RESBOND 905.

상기 히터 디스크(508)은 전기적 여기(전압과 전류)에 응하는 열을 생성시키고, 반면에 상기 유리 기판에 직접 또는 간접적으로 인가된 임의의 전압이 상기 베이스(502) 또는 하우징에 인가되지 않도록 전기적 절연 특성을 제공하도록 동작가능한다. 따라서, 상기 히터 디스크(508)는 사실상 전기적 절연 특성과 사실상 열 전도성을 나타내는 물질로부터 형성될 수 있다.The heater disk 508 generates heat in response to electrical excitation (voltage and current), while electrical so that any voltage applied directly or indirectly to the glass substrate is not applied to the base 502 or the housing. Is operable to provide insulating properties. Thus, the heater disk 508 may be formed from a material that exhibits substantially electrical insulating properties and substantially thermal conductivity.

도 18을 참조하면, 상기 히터 디스크(508)는 두(개 이상의) 전기적 절연층(508B) 사이에 끼워진 저항성 히터층(508B)으로부터 형성될 수 있다. 예를 들면, 제한하는 것은 아니나, 상기 저항성 히터층(508A)은 THERMAFOIL 롤형 그라파이트(rolled graphite)로부터 형성될 수 있으며 상기 전기적 절연층(508B)는 혼합형 실리카(fused silica)로부터 형성될 수 있다. 상기 저항성 히터층(508A)과 상기 전기적 절연층(508B)는 (낮은 열팽창 특성을 나타내는) Cotronic RESBOD 905와 같은, 세라믹 접착제를 사용하여 함께 접합될 수 있다.Referring to FIG. 18, the heater disk 508 may be formed from a resistive heater layer 508B sandwiched between two (or more) electrically insulating layers 508B. For example, but not by way of limitation, the resistive heater layer 508A may be formed from THERMAFOIL rolled graphite and the electrical insulation layer 508B may be formed from fused silica. The resistive heater layer 508A and the electrically insulating layer 508B may be bonded together using a ceramic adhesive, such as Cotronic RESBOD 905 (which exhibits low thermal expansion properties).

사실상 균일한 가열이 요구됨에 따라, 상기 히터 디스크(508)는 열적 가장자리 손실 보상을 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 상기 히터 디스크(508)는 두 개의 가열 지역, 즉 하나는 사실상 중심에 위치된 지역과 다른 하나는 상기 중심 지역 주위에 환형의 링의 형태로 된 지역을 포함할 수 있다. 상기 가열 지역은 상기 저항성 히터층(508A) 내에서 구현될 수 있다. 예를 들면, 상기 저항성 가열 지역은 상기 층(508A)의 중심으로부터 밖으로 나선형 물질로서 저항성 물질의 저항성 폭을 변화시킴으로써 형성될 수 있다. 이는 상기 층(508A)의 중심으로부터 밖으로 나선형 물질의 반경거리(radial distance)에 좌우하는 물질의 저항(그리고 그에 따른 가열 특성) 변화를 초래한다. 이는 상기 히터 요소가 반경 위치의 함수로서 상기 저항에 있어서의 차이로 인한 상기 여기 전압과 전류에 다르게 반응(가열)할 것이기 때문에 상기 열적 가장자리 손실 보상을 달성하도록 단일 전압과 전류 여기의 사용을 허용한다.As virtually uniform heating is required, the heater disk 508 may include thermal edge loss compensation. In this embodiment, the heater disc 508 may include two heating zones, one in a substantially centrally located zone and one in the form of an annular ring around the central zone. The heating zone may be implemented within the resistive heater layer 508A. For example, the resistive heating zone can be formed by varying the resistive width of the resistive material as a spiral material out from the center of the layer 508A. This results in a change in the resistance of the material (and thus the heating properties) that depends on the radial distance of the helical material out from the center of the layer 508A. This allows the use of single voltage and current excitation to achieve the thermal edge loss compensation because the heater element will respond (heat) differently to the excitation voltage and current due to the difference in resistance as a function of radial position. .

상기 저항성 히터층(508A)에 대한 상기 전압과 전류 여기는 전원(미도시)에 의해 제공되고 (하기에 설명된 것과 같은 피드백 제어를 사용할 수 있는) 온도 조절을 달성하도록 상기 제어 유닛에 의해 제어된다. 상기 제어 유닛은 램프를 임의의 원하는 온도로 가열 또는 냉각하도록 하고 임의의 원하는 처리 온도로 머무르게하는 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)을 프로그램하도록 동작가능하게 될 수 있다. 터미널(552)(도 16-17)과 터미널(508C)(도 18)은 상기 전원에서 상기 저항성 히터층(508A)까지 전기적 접촉을 허용한다.The voltage and current excitation for the resistive heater layer 508A is provided by a power source (not shown) and controlled by the control unit to achieve temperature regulation (which may use feedback control as described below). The control unit may be operable to program the lower junction plate mechanical device 500 to heat or cool the lamp to any desired temperature and to stay at any desired processing temperature. Terminal 552 (FIGS. 16-17) and terminal 508C (FIG. 18) allow electrical contact from the power source to the resistive heater layer 508A.

상기 열방출판(510)은 상기 히터 디스크(508)와 열로 소통하며 보다 균일한 가열이 상기 유리 기판에 부여되도록 상기 히터 디스크(508)에 의해 제공된 가열 프로파일을 통합하도록 동작가능하다. 상기 열방출판(510)은 상기 유리 기판과 직 접 접촉되어 상기 기판을 가열하는 것과 거기에 접합 전압을 선택적으로 인가하는 것을 용이하게 함에 따라, 전기적으로 그리고 열적으로 전도성 모두를 가질 수 있다. 다시, 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 상기 유리 기판에 인가된 접합 전압은 (i) 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 상기 유리 기판 중 하나에 전위를 인가하거나(반면에 다른 하나는 접지시킴), (ii) 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 상기 유리 기판 모두에 각각 전위를 인가함으로써 달성될 수 있다. 따라서, 상기 유리 기판에 (접지가 아닌) 전위를 부여하기 위한 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)의 능력은 선택적 특징이다. (접지가 아닌) 접합 전위가 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)에 의해 상기 유리 기판에 인가된다면, 상기 기판의 전체 표면 위에 사실상 균일하게 분포될 수 있으며, 약 1750 볼트 DC의 범위 내일 수 있다.The heat sink 510 is operable to integrate the heating profile provided by the heater disk 508 so that it is in thermal communication with the heater disk 508 and a more uniform heating is imparted to the glass substrate. The heat dissipation plate 510 may have both electrical and thermal conductivity by directly contacting the glass substrate to facilitate heating the substrate and selectively applying a junction voltage thereto. Again, the junction voltage applied to the silicon donor wafer and the glass substrate may be: (i) applying a potential to one of the silicon donor wafer and the glass substrate (while the other is grounded), or (ii) the silicon donor This can be accomplished by applying a potential to both the wafer and the glass substrate, respectively. Thus, the ability of the lower junction plate machine 500 to impart a potential (not ground) to the glass substrate is an optional feature. If a bonding potential (not ground) is applied to the glass substrate by the lower junction plate machine 500, it may be distributed substantially uniformly over the entire surface of the substrate and may be in the range of about 1750 volts DC.

상기 열방출판(510)을 구현하는데 사용될 수 있는 물질 중에서, THERMAFOIL과 같은 전기 전도성 그라파이트가 바람직하다. 터미널(553)은 높은 전압 전원(미도시)에서 상기 열방출판(510)까지의 전기적 접촉을 허용한다. 상기 제어 유닛은 (1750 볼트 DC와 같은) 소정의 전압에 이르는데 상기 높은 전압 전원으로부터 상기 전압 레벨을 프로그램하도록 동작가능하게 될 수 있다.Among the materials that can be used to implement the heat dissipation plate 510, electrically conductive graphite such as THERMAFOIL is preferred. Terminal 553 allows electrical contact from the high voltage power source (not shown) to the heat sink 510. The control unit may be operable to program the voltage level from the high voltage power source to reach a predetermined voltage (such as 1750 volts DC).

도 19에 또한 인용부호가 매겨졌으며, 이는 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)의 구조적 그리고 기능적 양태를 또한 제시한다. 도시된 바와 같이, 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)는 상기 접합 공정 동안 상기 유리 기판으로의 접근을 허용하는, 예를 들면 상기 기판에 프리로드 압력 및/또는 시드 전압을 부여하기 위한 개구부(550)를 선택적으로 포함할 수 있다. 이러한 선택적인 특징 요구 가 사용되지 않으나, 하기에 설명된 것처럼 유리한 동작을 제공할 수 있다는 점이 주목된다. 상기 개구부(550)가 사용될 경우, 그것의 바람직한 사용은 상기 접합 전압과 전체 접합 압력의 인가 전에 상기 유리 기판에 인가될 프리로드 전압 및/또는 시드 전압을 허용하는 것이다. 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)에 대해 상술한 것처럼, 상기 프리로드 압력과 시드 전압은 상기 접합 전압의 인가 전에 상기 실리콘 도너 웨이퍼와 상기 유리 기판 간의 인터페이스의 국부 지역에 양극 접합을 초기화하기 위한 것으로, 상기 인터페이스의 사실상 전지역에 걸쳐 양극 접합을 용이하게 한다. 상기 시드 전압은 상기 접합 전압에 따라 같거나 다른 크기일 수 있으나, 더 낮거나 같은 전압은 예를 들면 약 750-1000 볼트 DC으로 높을 것으로 간주된다.Reference is also made to FIG. 19, which also shows the structural and functional aspects of the lower junction plate machine 500. As shown, the lower junction plate machine 500 may have an opening 550 to allow access to the glass substrate during the bonding process, for example to impart preload pressure and / or seed voltage to the substrate. ) May be optionally included. It is noted that this optional feature requirement is not used, but can provide advantageous operation as described below. When the opening 550 is used, its preferred use is to allow a preload voltage and / or seed voltage to be applied to the glass substrate prior to the application of the junction voltage and total junction pressure. As described above for the upper junction plate machine 400, the preload pressure and seed voltage are for initiating an anodic junction at the local region of the interface between the silicon donor wafer and the glass substrate prior to application of the junction voltage. This facilitates anode bonding over virtually the entire area of the interface. The seed voltage may be the same or different magnitude depending on the junction voltage, but the lower or the same voltage is considered to be high, for example about 750-1000 volts DC.

예를 들면, 프리로드 플런저(570)은 상술한 프리-차지 기능을 달성하기 위해 사용될 수 있다. 상기 프리로드 플런저(570)는 도 12a-12b에 대해 설명된 상기 프리로드 플런저(470)와 사실상 동일한 구성으로 존재할 수 있다. 상기 프리로드 플런저(570)는 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)에 맞물리도록 동작가능하며 상기 유리 기판과 전기적으로 그리고 기계적으로 소통하는 그것의 개구부(550)를 통해 연장한다. 상기 프리로드 프런저(570)의 전극(584)은 적어도 상기 시드 전압을 부여하기 위한 상기 유리 기판을 맞문다. 상기 프리로드 플런저(570)의 플러저는 상기 전극(584)에 대해 동축상으로 배치되며 단지 (또는 상기 전극(584)과 소통하여) 상기 프리로드 압력을 인가할 수 있다. For example, the preload plunger 570 can be used to achieve the pre-charge function described above. The preload plunger 570 may be present in substantially the same configuration as the preload plunger 470 described with respect to FIGS. 12A-12B. The preload plunger 570 is operable to engage the lower junction plate machine 500 and extends through its opening 550 in electrical and mechanical communication with the glass substrate. An electrode 584 of the preload plunger 570 at least engages the glass substrate for imparting the seed voltage. The plunger of the preload plunger 570 is disposed coaxially with respect to the electrode 584 and can only apply the preload pressure (or in communication with the electrode 584).

상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)는 그것이 상기 히터 디스크(508)을 열적으로 맞물리고 (상기 히터 디스크(508)과 상기 유리 기판의 정밀한 온도 조절을 허용하는) 상기 제어 장치에 온도 피드백 신호를 제공하도록 상기 어셈블리를 통해 열전대의 삽입을 하용하도록 하나 이상의 개구부를 또한 포함할 수 있다. 상기 열전대용 개구부(들) (그리고 상기 열전대 자체)의 구조와 위치는 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)에 대해 상술된 것과 사실상 동일한다.The lower junction plate mechanism 500 allows it to thermally engage the heater disk 508 and provide a temperature feedback signal to the control device (allowing precise temperature control of the heater disk 508 and the glass substrate). One or more openings may also be included to allow insertion of a thermocouple through the assembly. The structure and position of the thermocouple opening (s) (and the thermocouple itself) is substantially the same as described above for the upper junction plate mechanical device 400.

도 20-21에 또한 호가 매겨졌으며, 이는 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치의 하나 이상의 실시예들에 사용될 수 있는 대안적인 기능을 더 도시한다. 도 20은 능동형 냉각 특징을 사용하는 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500A)의 단면도이다. 도 21은 도 20의 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500A)의 분해 조립도이다. 이 실시예에서, 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500A)의 절연체(504A)는 상기 SOG 구조, 특히 그것의 유리 기판의 온도를 줄이기를 원할 때 냉각 유체가 흐를 수 있는 하나 이상의 냉각 채널(520)을 포함한다. 예를 들면, 상기 냉각 채널(520)은 상기 절연체(504A)의 중심에서부터 그것의 주변 가장자리를 향해 나선형으로 연장할 수 있다. 상기 채널(들)(520)은 상기 절연체(504A)의 표면으로 맞춰질(be machined) 수 있다. 유입관(522)은 상기 채널(520)으로 냉각 유체를 도입하도록 동작가능하며, 반면에 유출관(524)은 상기 채널(520)으로부터 상기 냉각 유체를 제거하도록 동작가능하다. 열교환기(미도시)는 상기 유입관(522)으로 상기 냉각 유체를 재도입하기 전에 상기 냉각 유체를 냉각하는데 사용될 수 있다. 능동형 냉각은 상기 제어 유닛을 사용하여 상기 채널(520)을 통해 상기 냉각 유체의 온도와 유속을 제어함으로써 달성될 수 있다. 도 13에 도시된 것처럼, 적당한 유체 커플 링(560)은 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)에 유체 소스(미도시)의 연결을 허용하도록 상기 유입관(522)과 상기 유출관(524)에 연결될 수 있다.20-21 are also numbered, which further illustrates an alternative function that may be used in one or more embodiments of the lower junction plate mechanism. 20 is a cross-sectional view of the lower junction plate machine 500A using active cooling features. FIG. 21 is an exploded view of the lower joining plate mechanical apparatus 500A of FIG. 20. In this embodiment, the insulator 504A of the lower junction plate mechanism 500A provides for one or more cooling channels 520 through which cooling fluid can flow when it is desired to reduce the temperature of the SOG structure, especially its glass substrate. Include. For example, the cooling channel 520 may extend helically from the center of the insulator 504A toward its peripheral edge. The channel (s) 520 may be machined to the surface of the insulator 504A. Inlet tube 522 is operable to introduce cooling fluid into the channel 520, while outlet tube 524 is operable to remove the cooling fluid from the channel 520. A heat exchanger (not shown) may be used to cool the cooling fluid before reintroducing the cooling fluid into the inlet 522. Active cooling can be achieved by controlling the temperature and flow rate of the cooling fluid through the channel 520 using the control unit. As shown in FIG. 13, a suitable fluid coupling 560 may be connected to the inlet 522 and the outlet 524 to allow connection of a fluid source (not shown) to the lower junction plate mechanism 500. Can be connected.

도 22를 참조하면, 상기 접합 장치(10)는 진공, (수소, 질소 등과 같은) 기체 상태와 같은 접합 환경의 대기 상태, 및 기타 상태의 제어를 제공하는 대기 챔버(atmospheric chamber)에 배치될 수 있다. 특히, 상기 접합 장치(10)는 그것의 다양한 구성요소들, 특히 상기 접합 플레이트 기계 장치(400, 500)의 저하(degradation) 없이, 비-진공 상태(예를 들면, 하나 이상의 산화제를 포함할 수 있는 대기 상태)에서 동작할 수 있다. Referring to FIG. 22, the bonding apparatus 10 may be placed in an atmospheric chamber that provides control of a vacuum, an atmospheric state of a bonding environment, such as a gaseous state (such as hydrogen, nitrogen, and the like), and other states. have. In particular, the bonding apparatus 10 may comprise a non-vacuum state (eg, one or more oxidants), without degradation of its various components, in particular the bonding plate machinery 400, 500. In the standby state).

상기 접합 장치(10)의 동작에 대한 보다 자세한 세부사항은 이제 도 23-27을 참조하여 설명될 것이다. 도 23은 최종 SOG 구조(600)를 도시하며, 반면에 도 24-27은 상기 접합 장치(10)의 하나 이상의 실시예를 사용하여 생성된 그것의 매개 구조(intermediate structures)를 도시한다. 도 24를 참조하면, 상기 접합 장치(10)로 물질을 도입하기 전에, 상기 유리 또는 유리-세라믹 기판(602)(도 23)에 접합을 위해 적당한 상대적으로 평평하고 균일한 주입 표면(621)을 생성하기 위해 폴리싱(polishing), 클리닝(cleaning) 등을 함으로써, 도너 반도체 웨이퍼(620)의 주입 표면(621)이 준비된다. 설명을 위해, 상기 반도체 웨이퍼(620)는 사실상 단결정 Si 웨이퍼일 수 있으며, 상술한 바와 같지만 임의의 다른 적당한 반도체 전도체 물질이 사용될 수 있다.More details of the operation of the bonding apparatus 10 will now be described with reference to FIGS. 23-27. FIG. 23 shows the final SOG structure 600, while FIGS. 24-27 show its intermediate structures created using one or more embodiments of the bonding device 10. Referring to FIG. 24, prior to introducing material into the bonding apparatus 10, a relatively flat and uniform injection surface 621 suitable for bonding to the glass or glass-ceramic substrate 602 (FIG. 23) is provided. The injection surface 621 of the donor semiconductor wafer 620 is prepared by polishing, cleaning, or the like to produce it. For purposes of illustration, the semiconductor wafer 620 may be a substantially single crystal Si wafer, and any other suitable semiconductor conductor material may be used as described above.

상기 도너 반도체 웨이퍼(620)의 주입 표면(621) 아래에 박리층(622)의 약한 지역을 생성하도록 이온 주입 공정에 상기 주입 표면(621)을 제공함으로써 박리 층(622)이 생성되는 것으로, 상기 박리층(622)을 정의한다. 예를들면, 상기 주입 표면(621)은 수소 이온 주입, 또는 붕소, 헬륨 등과 같은 기타 희박한 희토류 이온에 제공될 수 있다. 상기 도너 반도체 웨이퍼(620)는, 예를 들면, 상기 주입 표면(621)상에 상기 수소 이온 농도를 줄이도록 처리될 수 있다. 예를 들면, 상기 도너 반도체 웨이퍼(620)는 워싱 및 클리닝될 수 있으며 상기 박리층(622)의 상기 주입 도너 표면(621)은 약산화되도록 제공될 수 있다. 상기 약산화 처리제는 산소 플라즈마로 된 처리제, 오존 처리제, 과산화수소, 과산화수소와 암모니아, 과산화수소와 산을 갖는 처리제 또는 이러한 공정의 조합을 포함할 수 있다. 이러한 처리 동안 수소 종단 표면기(hydrogen termiated surface group)는 수산기로 산화시키며, 차례로 또한 상기 실리콘 웨이퍼의 표면을 친수성으로 만든다. 상기 처리는 상기 산소 플라즈마를 위해 실온에서 그리고 암모니아 또는 산성 처리제를 위해 25-150℃ 사이의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 유리 기판(602) (및 상기 박리층(622))의 적당한 표면 클리닝이 수행될 수 있다.The exfoliation layer 622 is created by providing the implantation surface 621 in an ion implantation process to create a weak area of the exfoliation layer 622 below the implantation surface 621 of the donor semiconductor wafer 620. The release layer 622 is defined. For example, the implantation surface 621 may be provided for hydrogen ion implantation, or other lean rare earth ions such as boron, helium, and the like. The donor semiconductor wafer 620 may be processed, for example, to reduce the hydrogen ion concentration on the implantation surface 621. For example, the donor semiconductor wafer 620 may be washed and cleaned and the implanted donor surface 621 of the exfoliation layer 622 may be provided to be weakly oxidized. The weak oxidation treatment agent may include an oxygen plasma treatment agent, an ozone treatment agent, hydrogen peroxide, hydrogen peroxide and ammonia, a treatment agent having hydrogen peroxide and an acid, or a combination of these processes. During this treatment, hydrogen termiated surface groups oxidize to hydroxyl groups, which in turn also make the surface of the silicon wafer hydrophilic. The treatment may be carried out at room temperature for the oxygen plasma and at temperatures between 25-150 ° C. for ammonia or acidic treatment agents. Proper surface cleaning of the glass substrate 602 (and the release layer 622) may be performed.

상기 접합 장치(10)는 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)가 위로 회전됨으로써 초기 방향으로 있다고 가정하면, 상기 도너 반도체 웨이퍼(620)와 상기 유리 기판(602)이 상기 접합 장치(10)로 삽입된다. 이 예에서, 상기 유리 기판(602)상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)로 중력을 통해 아래로 고정되어 배치되고 상기 도너 반도체 웨이퍼(620)은 상기 유리 기판(602) 상단에 배치된다. 상기 도너 반도체 웨이퍼(620)와 상기 유리 기판(602)의 중심 지역에서 접합을 시작하도록 프리로드 압력과 시드 전압의 적용이 요구되면, 상기 도너 반도체 웨이 퍼(620)가 상기 유리 기판(602) 상단에 배치되기 전에 상기 스페이서 기계 장치(300)가 활성화될 수 있다. 도 6과 14에 설명된 것처럼, 상기 스펩퍼 모터(144)는 상기 기어(142)를 회전시킬 수 있어, 상기 회전링(304)이 상기 마운트 링(302)에 대해 회전하며, 이로써 상기 유리 기판(602)의 주변 부분을 덮도록 상기 심(330)을 구동시킨다. 상기 도너 반도체 웨이퍼(620)는 그 후 상기 심(330)이 상기 도너 반도체 웨이퍼(620)과 상기 유리 기판(602) 사이에 삽입되도록 상기 심의 상단에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 도너 반도체 웨이퍼(620)과 상기 유리 기판(602)은 상기 심(330)의 두께에의해 서로 이격될 수 있다.The donor semiconductor wafer 620 and the glass substrate 602 are inserted into the bonding apparatus 10, assuming that the bonding apparatus 10 is in the initial direction by rotating the upper bonding plate machinery 400 upward. do. In this example, the glass substrate 602 is fixedly placed down through gravity into the lower junction plate machine 500 and the donor semiconductor wafer 620 is disposed on top of the glass substrate 602. When application of preload pressure and seed voltage is required to start bonding in the central region of the donor semiconductor wafer 620 and the glass substrate 602, the donor semiconductor wafer 620 is placed on top of the glass substrate 602. The spacer machine device 300 may be activated before being placed in. As illustrated in FIGS. 6 and 14, the sppper motor 144 can rotate the gear 142 such that the rotary ring 304 rotates relative to the mount ring 302, thereby the glass substrate. The shim 330 is driven to cover the periphery of 602. The donor semiconductor wafer 620 may then be disposed on top of the shim such that the shim 330 is inserted between the donor semiconductor wafer 620 and the glass substrate 602. Thus, the donor semiconductor wafer 620 and the glass substrate 602 may be spaced apart from each other by the thickness of the shim 330.

다음으로, 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(400)는 상기 상부 및 하부 접합 플레이트 기계 장치(400, 500)가 평행한 방향으로 멀리 이격되도록 (상기 개폐 기계 장치(200)를 통해) 아래로 회전하도록 동작가능하다. 보다 자세하게는, 도 7을 참조하여 상술한 것처럼, 상기 잭(230)이 상기 샤프트(236) 조작을 통해 동작되며, 이는 상기 샤프트(232), 상기 가이드 부싱(214), 및 힌지 플레이트(250)를 낮추는 것을 초래한다. 상기 힌지 프레이트(250)의 낮춤은 상기 마운트 플레이트(208)가 상기 힌지 플레이트(250)의 스톱(259)에 걸릴때까지 상기 마운트 플레이트(208)와 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)가 하부로 기울도록 상기 마운트 플레이트(208)를 상기 피봇 이음쇠(258)에 대해 선회하게 한다. 이 지점에서, 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)는 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)에 대해 사실상 평행한 방향으로 존재한다. 상기 힌지 플레이트(250)의 계속적인 하부 운동은 상기 리프트 및 압착 기계 장치(100)(도 6)의 가이드 포스 트(114, 116, 118)의 말단(114A, 116A, 118A)에 맞물리는 잠금(246)을 초래한다. 상기 작동자는 그 후 상기 리프트 및 압착 기계 장치(100)의 가이드 포스트(114, 116, 118)로 상기 잠금(246)을 맞물릴 수 있다. 상기 잠금(246)은 상기 도너 반도체 웨이퍼(620)와 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)상에 위로의 압력은 과도한 힘에 상기 리프트 및 압착 장치(100)를 노출하지 않고 상기 마운트 플레이트(208)에 의해 대항할 수 있다. Next, the lower joining plate mechanism 400 is operated to rotate down (via the opening and closing mechanism 200) such that the upper and lower joining plate machinery 400, 500 are spaced apart in a parallel direction. It is possible. More specifically, as described above with reference to FIG. 7, the jack 230 is operated through operation of the shaft 236, which is the shaft 232, the guide bushing 214, and the hinge plate 250. Results in lowering. The lowering of the hinge plate 250 causes the mount plate 208 and the upper junction plate mechanism 400 to be lowered until the mount plate 208 engages the stop 259 of the hinge plate 250. The mount plate 208 is pivoted relative to the pivot fitting 258 to tilt. At this point, the upper joining plate machinery 400 is in a direction substantially parallel to the lower joining plate machinery 500. The continuous downward motion of the hinge plate 250 engages the locks that engage the ends 114A, 116A, 118A of the guide posts 114, 116, 118 of the lift and crimp mechanism 100 (FIG. 6). 246). The operator can then engage the lock 246 with the guide posts 114, 116, 118 of the lift and compression mechanism 100. The lock 246 is pressured upward on the donor semiconductor wafer 620 and the upper junction plate mechanical device 400 without exposing the lift and compaction device 100 to an excessive force on the mount plate 208. Can be countered by

상기 리프트 및 압착 기계 장치(10)는 그 후 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)을 향해 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500) (및 상기 유리 기판(602) 및 도너 반도체 웨이퍼(620))의 부정확한 배치를 부여할 수 있다. 상기 프리로드 플런저(470)의 전극(484)이 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)의 열방출판(410) 아래로 연장함에 따라, 상기 리프트 및 압착 기계 장치(100)가 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)를 향해 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)를 부정확하게 배치할 때 그것을 상기 도너 반도체 웨이퍼(620)에 연결한다. 상기 스페이서 기계 장치(300)의 심(330)이 상기 도너 반도체 웨이퍼(620)와 상기 유리 기판(602)를 서로 닿지 않게 막기 때문에, 상기 프리로드 플런저(470)는 그 중심 부분이 상기 유리 기판(602)에 닿도록 상기 도너 반도체 웨이퍼(620)를 구부리려고 할 것이다. 따라서, 상기 프리로드 압력과 시드 전압의 인가는 전체 압력, 온도, 및 전압이 인가되기 전 상기 도너 반도체 웨이퍼(620)와 상기 유리 기판(602)의 양극 접합을 시작할 수 있다.The lift and crimp mechanism 10 is then inaccurate of the lower junction plate mechanism 500 (and the glass substrate 602 and donor semiconductor wafer 620) towards the upper junction plate mechanism 400. One batch can be given. As the electrode 484 of the preload plunger 470 extends below the heat sink 410 of the upper junction plate mechanism 400, the lift and compression mechanism 100 causes the upper junction plate mechanism When incorrectly placing the lower junction plate machine 500 towards 400 connects it to the donor semiconductor wafer 620. Since the shim 330 of the spacer mechanism 300 prevents the donor semiconductor wafer 620 and the glass substrate 602 from touching each other, the preload plunger 470 has a central portion thereof. Attempts to bend the donor semiconductor wafer 620 to contact 602. Accordingly, the application of the preload pressure and the seed voltage may start the anodic bonding of the donor semiconductor wafer 620 and the glass substrate 602 before the entire pressure, temperature, and voltage are applied.

상기 도너 반도체 웨이퍼(620)와 상기 유리 기판(602)의 중심 부분의 초기 접합에 이어, 상기 스페이서 기계 장치(300)가 상기 심(330)을 빼도록 수행될 수 있다. 상기 제어 유닛은 상기 회전링(304)가 상기 마운트 링(302)에 대해 회전하도록 상기 스텝퍼 모터(144)가 상기 기어(142)를 회전하도록 수행할 수 있으며, 이로써 상기 도너 반도체 웨이퍼(620)와 상기 유리 기판(602) 사이로부터 상기 힘(330)을 뺀다. 상기 심(330)은 대칭 동작으로 움직이는 것으로, 상기 도너 반도체 웨이퍼(620)와 상기 유리 기판(602) 사이와 같은 임의의 불균일한 마찰 부하를 막는다. 유리하게는, 상기 접합 공정이 진공에서 일어나는 경우, 상기 심(330)을 뺌으로써 뒤따르는 상기 도너 반도체 웨이퍼(620)와 상기 유리 기판(602)의 중심 부분의 접합은 상기 도너 반도체 웨이퍼(620)와 상기 유리 기판(602) 사이로부터 임의의 가스가 배출되도록 허용한다. 따라서, 상기 도너 반도체 웨이퍼(620)와 상기 유리 기판(602) 사이의 적당한 접합을 방해하는 가스(예를 들면, 공기)의 가능성이 줄어들 수 있다.Following initial bonding of the central portion of the donor semiconductor wafer 620 and the glass substrate 602, the spacer machine 300 may be performed to remove the shim 330. The control unit may perform the stepper motor 144 to rotate the gear 142 so that the rotary ring 304 rotates with respect to the mount ring 302, thereby and the donor semiconductor wafer 620 The force 330 is subtracted from between the glass substrates 602. The shim 330 moves in a symmetrical motion, preventing any non-uniform frictional loads, such as between the donor semiconductor wafer 620 and the glass substrate 602. Advantageously, when the bonding process takes place in a vacuum, the joining of the donor semiconductor wafer 620 and the central portion of the glass substrate 602 which follow by pulling the shim 330 is performed by the donor semiconductor wafer 620. And allow any gas to escape from between and the glass substrate 602. Thus, the possibility of a gas (eg, air) that prevents proper bonding between the donor semiconductor wafer 620 and the glass substrate 602 can be reduced.

도 25를 참조하면, 상기 유리 기판(602)은 상기 유리 기판과 상기 도너 반도체 웨이퍼(620)을 직접 연결부에 가져와 상술한 바와 같은 상기 접합 장치(10)를 사용하여 상기 온도, 전압 및 압력으로 그들을 제공함으로써 상기 양극(전해질) 공정을 사용하여 상기 박리층(622)에 접합될 수 있다. 상기 접합 장치(10)는 소정의 양극 접합을 달성하기 위해 (상기 제어 유닛의 프로세서상에 실행되는) 컴퓨터 프로그램의 제어하에 동작할 수 있다. 따라서, 상기 컴퓨터 프로그램은 상기 접합 장치(10)의 다양한 기계 장치들이 상기 양극 접합을 달성하기 위해 본원에 설명된 방식으로 동작하게 된다는 점을 예상할 수 있다.Referring to FIG. 25, the glass substrate 602 brings the glass substrate and the donor semiconductor wafer 620 to a direct connection and uses them at the temperature, voltage and pressure using the bonding apparatus 10 as described above. By providing it can be bonded to the release layer 622 using the anode (electrolyte) process. The bonding apparatus 10 may operate under the control of a computer program (executed on the processor of the control unit) to achieve a predetermined anodic bonding. Thus, the computer program can expect that the various mechanical devices of the bonding device 10 will operate in the manner described herein to achieve the anodic bonding.

상기 도너 반도체 웨이퍼(620)의 박막층(622)과, 상기 유리 기판(602)는 다른 온도 기울기하에서 가열된다. 상기 유리 기판(602)은 상기 도너 반도체 웨이퍼(620)와 박리층(622)보다 (상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)를 통해)더 높은 온도로 가열될 수 있다. 예를 들면, 상기 유리 기판(602)과 상기 도너 반도체 웨이퍼(620) (및 상기 박리층(622)) 사이의 온도 차는 약 6℃ 내지 약 200℃ 또는 사이 또는 그 이상의 어느 것일 수 있다. 이러한 차등 온도는 그것이 나중에 열응력(thermal stresses)으로 인해 상기 반도체 웨이퍼(620)로부터 상기 박리층(622)의 분리를 용이하게 하므로 (실리콘의 열팽창계수(CTE)에 일치되는 것과 같은) 상기 도너 반도체 웨이퍼(620)의 것과 일치되는 열팽창계수(CTE)를 갖는 유리에 바람직하다. 상기 유리 기판(602)과 상기 도너 반도체 웨이퍼(620)는 상기 유리 기판(602)의 변형점(strain point)의 약 +/- 650℃ 내의 온도로 수취된다.The thin film layer 622 of the donor semiconductor wafer 620 and the glass substrate 602 are heated under different temperature gradients. The glass substrate 602 may be heated to a higher temperature (via the lower junction plate machine 500) than the donor semiconductor wafer 620 and release layer 622. For example, the temperature difference between the glass substrate 602 and the donor semiconductor wafer 620 (and the release layer 622) may be about 6 ° C to about 200 ° C or between or more. This differential temperature facilitates the separation of the exfoliation layer 622 from the semiconductor wafer 620 due to thermal stresses later, so that the donor semiconductor (such as coincides with the coefficient of thermal expansion (CTE) of silicon) It is preferred for glass having a coefficient of thermal expansion (CTE) that matches that of the wafer 620. The glass substrate 602 and the donor semiconductor wafer 620 are received at a temperature within about +/− 650 ° C. of the strain point of the glass substrate 602.

기계적 압력은 또한 상기 매개 어셉블리에 인가된다. 상기 압력 범위는 평방 인치(psi) 당 약 1 내지 100 파운드 사이이거나, 약 6 내지 50 psi 사이이거나, 또는 약 20psi일 수 있다. 더 좋은 압력, 예를 들면, 100psi의 압력 또는 그 이상의 압력의 적용이 가능하나, 그러한 압력은 그것이 상기 유리 기판(602)의 파괴를 가져올 수 있으므로 신중하게 사용되어야 한다. 도 4a, 4b, 및 6을 참조하여 상술한 바와 같은, 상기 도너 반도체 웨이퍼(620)와 상기 유리 기판(602)은 상기 리프트 및 압착 기계 장치(100)의 제어된 동작하에 서로 접할 수 있다. 상기 리프트 및 압착 기계 장치(100)의 상기 제2 액추에이터(106)는 상기 도너 반도체 웨이퍼(620)와 상기 유리 기판(602) 사이의 제어된 가열과 압력이 달성될 수 있도록 하느 ㄴ위치 로 상기 하부 마운트(108), 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500), 및 상기 유리 기판(602)를 올린다.Mechanical pressure is also applied to the intermediate assembly. The pressure range can be between about 1 to 100 pounds per square inch (psi), between about 6 to 50 psi, or about 20 psi. It is possible to apply a better pressure, for example a pressure of 100 psi or more, but such pressure should be used with caution as it may lead to the destruction of the glass substrate 602. As described above with reference to FIGS. 4A, 4B, and 6, the donor semiconductor wafer 620 and the glass substrate 602 may be in contact with each other under the controlled operation of the lift and crimp mechanism 100. The second actuator 106 of the lift and squeeze machine 100 is lowered to a position such that controlled heating and pressure between the donor semiconductor wafer 620 and the glass substrate 602 can be achieved. Mount 108, lower junction plate machine 500, and glass substrate 602.

전압이 예를 들면 양의 전위에서의 상기 도너 반도체 웨이퍼(620)와 더 낮은 전위에서의 상기 유리 기판(602)과 함께 상기 매개 어셈블리에 걸쳐 또한 인가된다. 상기 전위의 적용은 상기 유리 기판(602)에서의 알칼리 또는 알칼리토류 이온이 상기 반도체/유리 인터페이스에서 상기 유리 기판(602)으로 더 멀리 이동하도록 한다. 이는 (i) 알칼리 또는 알칼리토류 이온 프리 인터페이스가 생성되고, (ii) 상기 유리 기판(602)이 매우 반응적이고 상대적으로 낮은 온도에서의 가열을 적용하여 상기 도너 반도체 웨이퍼(620)의 상기 박리층(622)에 강력하게 접합되는 두 가지 기능을 달성한다.A voltage is also applied across the intermediate assembly, for example with the donor semiconductor wafer 620 at a positive potential and the glass substrate 602 at a lower potential. The application of the potential causes alkali or alkaline earth ions in the glass substrate 602 to move further away from the semiconductor / glass interface to the glass substrate 602. This results in (i) an alkali or alkaline earth ion free interface being produced, and (ii) the glass substrate 602 being highly reactive and applying heating at a relatively low temperature to allow the release layer of the donor semiconductor wafer 620 ( 622 to achieve two functions that are strongly bonded.

압력, 차등 온도, 및 차등 전압이 제어된 시간 기간(예를 들면, 대략 6시간 이하) 동안 인가된다. 그에 따라, 높은 수준의 전위는 제로가 되게 하고 상기 도너 반도체 웨이퍼(620)와 상기 유리 기판(602)은 상기 도너 반도체 웨이퍼(620)로부터 상기 박리층(622)의 분리를 적어도 시작하기 위해 냉각하도록 허용된다. 상기 냉각 공정은 능동형 냉각을 수반할 수 있으며, 이로써 냉각 유체가 상기 상부 및 하부 접합 플레이트 기계 장치(400, 500) 중 하나 또는 둘 모두로 도입된다. 하나 이상의 실시예에서, 상기 능동형 냉각 프로파일은 박리 공정의 정도와 질에 영향을 주도록 다양한 프로파일들(예를 들면, 냉각 속도, 휴지 및/또는 수준)에서 상기 도너 반도체 웨이퍼(620)와 상기 유리 기판(602)의 냉각을 수반할 수 있다.Pressure, differential temperature, and differential voltage are applied for a controlled time period (eg, approximately 6 hours or less). Accordingly, a high level of potential is brought to zero and the donor semiconductor wafer 620 and the glass substrate 602 are cooled to at least begin separation of the exfoliation layer 622 from the donor semiconductor wafer 620. Is allowed. The cooling process may involve active cooling, whereby cooling fluid is introduced into one or both of the upper and lower bonding plate machinery 400, 500. In one or more embodiments, the active cooling profile may affect the donor semiconductor wafer 620 and the glass substrate in various profiles (eg, cooling rate, rest and / or level) to affect the degree and quality of the stripping process. May involve cooling of 602.

도 26에 도시된 것처럼, 분리 후 결과적인 구조는 거기에 접합된 반도체 물 질의 상기 유리 기판(602)과 상기 박리층(622)를 포함할 수 있다. 이러한 구조에 접근하기 위해, 잠금(246)은 상기 가이드 포스트(114, 116, 118)로부터 풀리며 상기 잭(230)이 (예를 들면, 상기 샤프트(236)에 회전력을 인가함는 것을 통해) 동작되어, 상기 샤프트(232)는 상기 가이드 부싱(214)를 올리고 상기 힌지 플레이트(250)는 상기 블록(260)과 피봇 이음쇄(258)(도 6-7)에 의해 상기 마운트 플레이트(208)에 수직력을 인가한다. 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)는, 그러므로, 거기에 사실상 평행한 상관성을 유지하면서 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)로부터 이격되어 수직으로 올라간다. 상기 마운트 플레이트(208)상에 계속적인 상승력은 상기 상부 접합 플레이트 기계 장치(400)가 상기 피봇 이음쇄(258)에 대한 회전 운동에 응하여 위로 기울어지게 한다. 상기 SOG의 매개 구조는 그 후 상기 접합 장치(10)로부터 추출될 수 있다.As shown in FIG. 26, the resulting structure after separation may include the glass substrate 602 and the release layer 622 bonded to it. To access this structure, the lock 246 is released from the guide posts 114, 116, 118 and the jack 230 is operated (eg, by applying rotational force to the shaft 236). The shaft 232 raises the guide bushing 214 and the hinge plate 250 is perpendicular to the mount plate 208 by the block 260 and the pivot joint 258 (FIGS. 6-7). Is applied. The upper joining plate machinery 400 therefore rises vertically away from the lower joining plate machinery 500 while maintaining correlation substantially parallel thereto. Continuous lifting force on the mount plate 208 causes the upper junction plate mechanism 400 to tilt upward in response to a rotational movement relative to the pivot joint 258. The intermediate structure of the SOG can then be extracted from the bonding apparatus 10.

임의의 원치 않거나 또는 거친 반도체 물질은 도 27에 도시된 것처럼 상기 유리 기판(602)상에 상기 반도체층(604)를 얻기 위해 박막화 및/또는 폴리싱 기술, 예를 들면, CMP 또는 당업계에 공지된 기타 기술을 통해 상기 표면(623)으로부터 제거될 수 있다.Any unwanted or rough semiconductor material may be thinned and / or polished, such as CMP or known in the art, to obtain the semiconductor layer 604 on the glass substrate 602 as shown in FIG. 27. Other techniques may be removed from the surface 623.

상기 도너 반도체 웨이퍼(620)는 다른 SOG 구조(600)으 ㅣ생성을 계속하도록 재사용될 수 있다는 점이 주목된다.It is noted that the donor semiconductor wafer 620 can be reused to continue with other SOG structures 600.

본 발명의 하나 이상으 일 실시예에 또한 따르면, 상기 접합 장치(10)는 유리, 유리 세라믹, 세라믹 등과 같은 기판에 마이크로-구조를 새기도록 사용될 수 있다. 유리와 같은 기판상에 복제된 패턴의 생성에 대한 종래 방법들은 (예를 들 면, UV 곡선형 폴리머를 사용하는) 추가 공정들 또는 (예를 들면, 화학적 에칭, 반응성 이온 에칭) 생략 공정들을 사용했었다. 이러한 종래 방법들은 매 응용에 있어 바람직하지 않다; 실제로, 폴리머 구조는 매우 다용도이나 바람직한 물질 특성을 갖지 않을 수 있으며, 에칭법은 우수한 구조를 생성할 수 있으나 종종 매우 느리고 비싸다. 그러나, 본 발명의 하나 이상의 양태에 따르면, 가열을 통해 마스터 둘로부터 기판으로 패턴이 찍히거나/새겨진다. 상기 마스터 툴은 사실상 견고하고 상기 기판의 용융점 이상의 용융점을 갖는 물질로부터 구성된다. 상기 툴 및/또는 기판은 상기 기판이 상기 툴의 마이크로-구조로 흐르는 수준(들)로 가열된다. 그에 따라, 상기 구성요소들이 냉각 및 분리된다.According to one or more embodiments of the present invention, the bonding apparatus 10 can also be used to engrave micro-structures on substrates such as glass, glass ceramics, ceramics and the like. Conventional methods for the creation of replicated patterns on substrates such as glass use additional processes (e.g., using UV curved polymers) or omission processes (e.g., chemical etching, reactive ion etching). did. Such conventional methods are undesirable for every application; Indeed, polymer structures are very versatile but may not have desirable material properties, and etching methods may produce good structures but are often very slow and expensive. However, in accordance with one or more aspects of the present invention, a pattern is stamped / engraved from the two masters to the substrate via heating. The master tool is constructed from a material that is substantially solid and has a melting point above the melting point of the substrate. The tool and / or substrate is heated to the level (s) through which the substrate flows into the micro-structure of the tool. As a result, the components are cooled and separated.

하나 이상의 실시예에서, 상기 접합 장치(10)는 높은 작업량을 허용하는 툴 및/또는 기판 (예를 들면, 유리)을 신속히 가열하도록 적응될 수 있다. 상기 접합 장치(10)의 상술한 능동형 냉각 특징, 제어 압축 특징, 진공 상태 등은 또한 작업량을 증가시킬 수 있다.In one or more embodiments, the bonding apparatus 10 may be adapted to rapidly heat tools and / or substrates (eg, glass) that allow high workloads. The aforementioned active cooling features, controlled compression features, vacuum conditions, and the like of the bonding apparatus 10 may also increase the amount of work.

도 28을 참조하면, 상기 접합 장치(10)는 그의 적어도 일 표면에 배치된 (예를 들면, 나노미터 스케일로) 마이크로-구조(701)를 갖는 툴(700)을 수용하도록 동작될 수 있다. 상기 툴(700)상의 상기 마이크로-구조는 상기 기판(702)상에 새겨지길 원하는 것의 역상이다. 예를 들면, 상기 툴(700)은 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)에 결합될 수 있고 상기 기판(702) (예를 들면, 유리 기판)은 상기 툴(700) 상단에 배치될 수 있다. 대안적으로, 상기 기판(702)은 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(500)에 결합될 수 있고 상기 툴은 상기 기판(702) 상단에 배치될 수 있다. 추가 대안적인 실시예에서, 상기 툴(700)은 상기 하부 접합 플레이트 기계 장치(400)에 클리핑될(clipped) 수 있거나 그렇지 않으면 고정될(fastened) 수 있다. 각 GRAFOIL 개스킷(704A, 704B)은 상기 상부/하부 접합 플레이트 기계 장치(400, 500)와 상기 기판(702)/툴(700) 사이에 끼워질 수 있다.Referring to FIG. 28, the bonding apparatus 10 may be operated to receive a tool 700 having a micro-structure 701 (eg, on a nanometer scale) disposed on at least one surface thereof. The micro-structure on the tool 700 is the inverse of what one wants to be engraved on the substrate 702. For example, the tool 700 may be coupled to the lower junction plate machine 500 and the substrate 702 (eg, glass substrate) may be disposed on top of the tool 700. Alternatively, the substrate 702 may be coupled to the lower junction plate machine 500 and the tool may be disposed on top of the substrate 702. In a further alternative embodiment, the tool 700 may be clipped to or otherwise fastened to the lower joining plate mechanism 400. Each GRAFOIL gasket 704A, 704B may be sandwiched between the top / bottom bond plate mechanism 400, 500 and the substrate 702 / tool 700.

상기 접합 장치(10)는 그 후 (상술한 바와 같이) 폐쇄될 수 있으며 상기 상기 유리 기판(702)의 Tg 이상의 온도를 얻는다. 패턴 또는 구조는 따라서 상기 툴(700)에서 상기 유리 기판(702)로 전달된다. 상기 복제 공정은 상술한 방과 같은 상기 접합 장치(10)의 제어 압력 특징으로부터 높은 압력하에서 수행될 수 있다. 대안적으로, 중력과 대기 압력은 상기 툴(700)의 상기 마이크로-구조(710)로 상기 유리 기판(702)의 흐름을 용이하게하도록 사용될 수 있다.The bonding apparatus 10 can then be closed (as described above) and attain a temperature of at least Tg of the glass substrate 702. The pattern or structure is thus transferred from the tool 700 to the glass substrate 702. The replication process can be performed under high pressure from the control pressure characteristics of the bonding apparatus 10 such as the room described above. Alternatively, gravity and atmospheric pressure may be used to facilitate the flow of the glass substrate 702 into the micro-structure 710 of the tool 700.

상기 툴(700)은 상기 유리 기판의 Tg와 같은, 상기 기판(702)의 흐름 온도에서 또는 그 이상으로 상승된 온도에서 구조적으로 변하지 않을 물질로 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 툴(700)을 구현하는데 혼합형 실리카가 사용될 수 있다. 상기 마이크로 구조(701)는 반응성 이온 에칭(RID)에 의해 상기 툴(700)에서 형성될 수 있다. 다이아모드 코팅과 같은, 상기 툴(700) 및/또는 기판(702)의 표면 처리가 사용될 수 있다.The tool 700 may be constructed of a material that will not structurally change at or above the flow temperature of the substrate 702, such as the Tg of the glass substrate. For example, mixed silica can be used to implement the tool 700. The microstructure 701 may be formed in the tool 700 by reactive ion etching (RID). Surface treatment of the tool 700 and / or substrate 702 may be used, such as a diamond coating.

본 발명은 본원에 특정 실시예들을 참조하여 설명되었으나, 이는 이러한 실시예들이 단지 본 발명의 원리와 응용을 대표한다는 것을 알 수 있다. 따라서 수많은 변형은 대표적인 실시예들로 제작될 수 있으며 다른 장치들이 첨부된 청구항에 의해 규정된 것처럼 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 고안될 수 있다는 것 을 알 수 있다.Although the present invention has been described herein with reference to specific embodiments, it can be seen that these embodiments merely represent the principles and applications of the present invention. Accordingly, it will be appreciated that numerous modifications may be made to representative embodiments and that other devices may be devised without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

Claims (42)

제1 물질 시트가 맞물리도록 하고, 제어된 가열, 전압 및 냉각 중 적어도 하나를 제공하도록 동작가능한 제1 접합 플레이트 기계 장치; A first bond plate mechanical device operable to engage the first sheet of material and to provide at least one of controlled heating, voltage and cooling; 제2 물질 시트가 맞물리도록 하고, 제어된 가열, 전압 및 냉각 중 적어도 하나를 제공하도록 동작가능한 제2 접합 플레이트 기계 장치;A second bonding plate mechanical device operable to engage the second sheet of material and to provide at least one of controlled heating, voltage and cooling; 상기 제1 및 제2 접합 플레이트 기계 장치에 동작되게 결합되고 상기 각 제1 및 제2 접합 플레이트 기계 장치의 각 표면을 따라 서로에 대향하는 상기 제1 및 제2 물질 시트들의 제어된 압력을 달성하기 위해 서로를 향해 상기 제1 및 제2 접합 플레이트 기계 장치들을 조이도록 동작가능한 압력 기계 장치; 및To achieve a controlled pressure of the first and second sheet of material opposing one another along each surface of each of the first and second joining plate machinery and operatively coupled to the first and second joining plate machinery. A pressure mechanism operable to tighten the first and second joining plate machinery towards each other for And 상기 제1 및 제2 물질 시트들 사이의 양극 접합을 달성하기에 충분한 가열, 전압 및 압력 프로파일을 제공하기 위해 상기 제1 및 제2 접합 플레이트 기계 장치와 상기 압력 기계 장치에 대한 제어 신호를 생성하도록 동작가능한 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.To generate control signals for the first and second bond plate mechanisms and the pressure mechanism to provide sufficient heating, voltage, and pressure profiles to achieve an anodic bonding between the first and second material sheets. And a control unit operable. 제1항에 있어서, 상기 제1 물질 시트는 유리 기판과 유리 세라믹 기판 중 적어도 하나이며, 상기 제2 물질 시트는 도너 반도체 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.The anode bonding apparatus according to claim 1, wherein the first material sheet is at least one of a glass substrate and a glass ceramic substrate, and the second material sheet is a donor semiconductor wafer. 제1항에 있어서, 상기 가열 프로파일은 600℃ 보다 큰 상기 제1 및 제2 물질 시트들 중 적어도 하나의 최소한 피크 온도를 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.The anode bonding apparatus of claim 1, wherein the heating profile comprises at least a peak temperature of at least one of the first and second sheet of material greater than 600 ° C. 제1항에 있어서, 상기 가열 프로파일은 600℃ 및 1000℃ 사이의 상기 제1 및 제2 물질 시트들 중 적어도 하나의 최소한 피크 온도를 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.The anode bonding apparatus of claim 1, wherein the heating profile comprises at least a peak temperature of at least one of the first and second sheet of material between 600 ° C and 1000 ° C. 제1항에 있어서, 상기 가열 프로파일은 1000℃보다 큰 상기 제1 및 제2 물질 시트들 중 적어도 하나의 최소한 피크 온도를 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.The anode bonding apparatus of claim 1, wherein the heating profile comprises at least a peak temperature of at least one of the first and second material sheets greater than 1000 ° C. 3. 제1항에 있어서, 상기 전압 프로파일은 1000 볼트 DC 내지 2000 볼트 DC 사이의 상기 제1 및 제2 물질 시트들 중 적어도 하나의 최소한 피크 전압을 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.The anode bonding device of claim 1, wherein the voltage profile comprises at least a peak voltage of at least one of the first and second sheet of material between 1000 volts DC and 2000 volts DC. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 전압 프로파일은 상기 제1 물질 시트와 상기 제2 물질 시트 사이의 1000 볼트 DC와 2000 볼트 DC 사이의 적어도 피크 전압 차를 포함하며,The voltage profile comprises at least a peak voltage difference between 1000 volts DC and 2000 volts DC between the first sheet of material and the second sheet of material, 상기 제1 및 제2 물질 시트들 중 하나는 접지 전위이며; One of the first and second sheet of material is a ground potential; 상기 피크 전압 차는 상기 제1 및 제2 물질 시트 중 하나에 양의 전위를 인 가하고 상기 제1 및 제2 물질 시트 중 다른 하나에 음의 전위를 인가함으로써 달성되는 것 중 적어도 하나를 특징으로 하는 양극 접합 장치.The peak voltage difference is at least one of achieved by applying a positive potential to one of the first and second sheet of material and a negative potential to the other of the first and second sheet of material Splicing device. 제1항에 있어서, 상기 전압 프로파일은 1 평방인치당파운드(psi)와 100psi 사이의 적어도 피크 압력을 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.The anode bonding device of claim 1, wherein the voltage profile comprises at least a peak pressure between pounds per square inch (psi) and 100 psi. 제1항에 있어서, 상기 압력 프로파일은 20psi의 상기 제1 및 제2 물질 시트들 사이의 적어도 피크 전압을 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.The anode bonding apparatus of claim 1, wherein the pressure profile comprises at least a peak voltage between the first and second sheet of material of 20 psi. 제1항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 제1 및 제2 물질 시트 중 하나에에 접합되었던 상기 제1 및 제2 물질 시트 중 하나로부터 박리층의 분리를 용이하게 하도록 충분한 상기 제1 및 제2 물질 시트에 능동형 냉각 프로파일을 제공하기 위해 상기 제1 및 제2 접합 플레이트 기계 장치 중 적어도 하나에 대한 제어 신호를 생성하도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.The first and second materials of claim 1, wherein the control unit is sufficient to facilitate separation of the exfoliation layer from one of the first and second material sheets that have been bonded to one of the first and second material sheets. And an operable to generate a control signal for at least one of said first and second bonding plate mechanical devices to provide an active cooling profile to the sheet. 제10항에 있어서, 상기 냉각 프로파일은 상기 제1 및 제2 물질 시트들에 대한 다양한 냉각 속도 및 다양한 냉각 수준 중 적어도 하나를 제공하는 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.The anode bonding apparatus of claim 10, wherein the cooling profile provides at least one of a varying cooling rate and a varying level of cooling for the first and second sheet of material. 제1 물질 시트가 맞물리도록 하고, 제어된 가열 및 전압 중 적어도 하나를 제공하도록 동작가능한 제1 접합 플레이트 기계 장치; A first bond plate mechanical device operable to engage the first sheet of material and provide at least one of controlled heating and voltage; 제2 물질 시트가 맞물리도록 하고, 제어된 가열 및 전압 중 적어도 하나를 제공하도록 동작가능한 제2 접합 플레이트 기계 장치; 및A second bonding plate mechanical device operable to engage the second sheet of material and provide at least one of controlled heating and voltage; And 상기 제1 접합 플레이트 기계 장치에 동작되게 결합되고 상기 제1 및 제2 물질 시트의 양극 접합을 돕기 위해 상기 각 제1 및 제2 접합 플레이트 기계 장치의 각 표면들을 따라 서로에 대향하는 상기 제1 및 제2 물질 시트들의 제어된 압력을 달성하기 위해 서로를 행해 상기 제1 및 제2 접합 플레이트 기계 장치들을 조이도록 동작가능한 리프트 및 압착 기계 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.The first and second operatively coupled to the first bonding plate machinery and facing each other along respective surfaces of the respective first and second bonding plate machinery to assist in anodic bonding of the first and second sheet of material. And a lift and press mechanism operable to act on each other to tighten the first and second bond plate mechanisms to achieve a controlled pressure of the second sheet of material. 제12항에 있어서, The method of claim 12, 상기 제1 및 제2 접합 플레이트 기계 장치는 상기 제1 및 제2 물질 시트의 각각을 맞물기 위한 베어링면을 정의하는 각 베어링 표면을 각각 포함하고;The first and second joining plate mechanisms each comprise a respective bearing surface defining a bearing surface for engaging each of the first and second sheet of material; 상기 리프트 및 압착 기계 장치는 상기 리프트 및 압착 기계 장치의 베어링면에 수직하는 상기 제1 접합 플레이트 기계 장치 상에 제어가능한 힘을 부여하도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.And said lift and crimp mechanism is operable to impart a controllable force on said first joining plate mechanism perpendicular to the bearing surface of said lift and crimp mechanism. 제13항에 있어서, 상기 리프트 및 압착 기계 장치는 액추에이터에 제공된 유체 압력의 변화에 응하여 상기 제어가능한 힘을 부여하도록 동작가능한 하부 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.14. Anodic bonding apparatus according to claim 13, wherein the lift and crimp mechanism comprises a lower actuator operable to impart the controllable force in response to a change in fluid pressure provided to the actuator. 제14항에 있어서, 상기 유체는 기체(gas)인 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.The anode bonding apparatus according to claim 14, wherein the fluid is a gas. 제13항에 있어서, 상기 리프트 및 압착 기계 장치는,The apparatus of claim 13, wherein the lift and crimp machine is 상기 제2 접합 플레이트 기계 장치를 향해 상기 제1 접합 플레이트 기계 장치를 이동도록 상기 제1 접합 플레이트 기계 장치의 조동(coarse displacement)을 부여하는 제1 액추에이터 기능; 및A first actuator function to impart coarse displacement of the first joining plate machinery to move the first joining plate machinery towards the second joining plate machinery; And 상기 제1 접합 플레이트 기계장치에 제어가능한 힘을 부여하는 제2 액추에이터 기능을 제공하도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.And provide a second actuator function to impart a controllable force to the first bond plate mechanism. 제16항에 있어서, 상기 리프트 및 압착 기계 장치는 상기 제1 액추에이터 기능을 제공하도록 동작가능한 피스톤-구동 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.17. The anode bonding apparatus of claim 16, wherein the lift and press mechanism comprises a piston-driven actuator operable to provide the first actuator function. 제16항에 있어서, 상기 리프트 및 압착 기계 장치는 상기 제2 액추에이터 기능을 제공하도록 동작가능한 하부 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.17. The anode bonding apparatus of claim 16, wherein the lift and crimp mechanism comprises a lower actuator operable to provide the second actuator function. 제16항에 있어서, 상기 제1 액추에이터 기능은 상기 제 및 제2 물질 시트의 각 표면을 따라 상기 제1 및 제2 물질 시트 간의 초기 접촉을 야기시키는 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.17. The anode bonding apparatus of claim 16, wherein the first actuator function causes initial contact between the first and second sheet of material along each surface of the first and second sheet of material. 제16항에 있어서, 상기 리프트 및 압착 기계 장치는 상기 제1 및 제2 액추에이터 기능을 제공하도록 동작가능한 제1 및 제2 액추에이터를 포함하고, 상기 제1 및 제2 액추에이터는 상기 제1 접합 플레이트 기계 장치에 동축 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.17. The apparatus of claim 16, wherein the lift and press mechanism comprises first and second actuators operable to provide the first and second actuator functions, the first and second actuators being the first bond plate machine. A positive electrode bonding device, characterized in that arranged coaxially to the device. 제20항에 있어서, 상기 제1 및 제2 액추에이터는 상기 제1 액추에이터의 동작이 상기 제2 액추에이터와 상기 제1 접합 플레이트 기계 장치 모두의 조동을 부여하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.21. The anode bonding apparatus of claim 20, wherein the first and second actuators are arranged such that operation of the first actuator imparts coordination of both the second actuator and the first bonding plate mechanism. 제21항에 있어서, 상기 제2 액추에이터의 동작은 상기 제1 액추에이터의 어떠한 배치도 부여하지 않는 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.22. The anode bonding apparatus according to claim 21, wherein the operation of the second actuator does not impart any arrangement of the first actuator. 제1 물질 시트가 맞물리도록 동작가능한 제1 접합 플레이트 기계 장치와 제2 물질 시트가 맞물리도록 동작가능한 제2 접합 플레이트 기계 장치로서, 상기 제1 및 제2 접합 플레이트 기계 장치는 상기 제1 및 제2 물질 시트의 각각이 맞물리기 위한 베어링면을 정의하는 각 베어링 표면을 각각 포함하는, 제1 및 제2 접합 플레이트 기계 장치; 및A first joining plate machine device operable to engage a first sheet of material and a second joining plate machine device operable to engage a second sheet of material, wherein the first and second joining plate machines are configured as the first and second joints. First and second joining plate machinery, each of which comprises a respective bearing surface defining a bearing surface for engagement of the sheet of material; And 상기 제2 접합 플레이트 기계 장치에 동작되게 결합되고,Operatively coupled to the second joining plate mechanical device, (i) 폐쇄 상태일 때, 상기 제1 및 제2 접합 플레이트 기계 장치의 각 표면을 따라 서로 대향하는 상기 제1 및 제2 물질 시트의 제어된 압력을 달성하는 것을 돕고;(i) when in the closed state help to achieve a controlled pressure of the first and second sheet of material opposite each other along each surface of the first and second bonding plate machinery; (ii) 이중 동작 개방 프로파일을 제공하기 위한 것으로서, 제1 동작은 상기 제1 및 제2 접합 플레이트 기계 장치의 각 베어링면에 수직하는 방향으로 상기 제1 접합 플레이트 기계 장치로부터 상기 제2 접합 플레이트 기계 장치를 분리하고, 제2 동작은 상기 제2 접합 플레이트 기계 장치가 상기 제1 접합 플레이트 기계 장치의 베어링면에 경사지도록 상기 제1 접합 플레이트 기계 장치로부터 떨어진 상기 제2 접합 플레이트 기계 장치를 기울이도록 동작가능한 개폐 기계 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.(ii) to provide a dual action open profile, wherein a first operation is performed from the first joining plate machine device from the first joining plate machine device in a direction perpendicular to each bearing surface of the first and second joining plate machine devices. Separating the device, and the second operation is to tilt the second joining plate mechanism away from the first joining plate mechanism such that the second joining plate mechanism is inclined to the bearing surface of the first joining plate machinery. Anode bonding device comprising a switchgear mechanism capable of opening and closing. 제23항엥 있어서, 상기 제1 및 제2 접합 플레이트 기계 장치의 베어링면은 상기 제2 접합 플레이트 기계 장치의 모든 제1 개방 동작 동안 평행하게 존재하는 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.24. The anode bonding apparatus of claim 23, wherein bearing surfaces of the first and second joining plate machinery are present in parallel during all first opening operations of the second joining plate machinery. 제23항에 있어서, 상기 개폐 기계 장치는, The method of claim 23, wherein the opening and closing mechanism, 상기 제1 접합 플레이트 기계 장치의 베어링면에 수직한 방향으로 연장되고 접히도록 동작가능한 리프트 어셈블리; 및A lift assembly operable to extend and fold in a direction perpendicular to a bearing surface of the first joining plate machinery; And 제1 및 제2 말단을 갖는 마운트 플레이트로서, 상기 제2 접합 플레이트 기계 장치가 상기 마운트 플레이트의 제1 말단 쪽에 배치되고, 상기 제1 및 제2 말단으로 피스톤 매개물에서 상기 리프트 어셈블리에 선회되게 결합되는 마운트 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.A mount plate having first and second ends, wherein the second joining plate mechanism is disposed toward the first end of the mount plate and pivotally coupled to the lift assembly at a piston medium to the first and second ends. Anode bonding apparatus comprising a mount plate. 제25항에 있어서,The method of claim 25, 상기 개폐 기계 장치는 상기 마운트 플레이트의 상기 제2 말단과 함께 상기 마운트 플레이트의 제1 말단에서 슬라이딩가능하게 맞물린 상기 리프트 어셈플리에 대해 평행한 방향으로 연장하는 하나 이상의 스톱 아암(stop arms)을 포함하며;The opening and closing mechanism includes one or more stop arms extending in a direction parallel to the lift assembly slidably engaged at the first end of the mount plate with the second end of the mount plate; ; 상기 스톱 아암은 상기 제2 접합 플레이트 기계 장치가 상기 제1 접합 플레이트 기계 장치로부터 상기 제1 및 제2 플레이트 기계 장치의 각 베어링면에 수직하는 방향으로 떨어져 분리되도록 상기 제1 동작 동안 제한된 이동거리를 연장함으로써 상기 마운트 플레이트의 제2 말단의 운동을 허용하는 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.The stop arm provides a limited travel distance during the first operation such that the second joining plate mechanism separates away from the first joining plate mechanism in a direction perpendicular to each bearing surface of the first and second plate mechanisms. Extending to permit movement of the second end of the mount plate. 제26항에 있어서, 상기 하나 이상의 스톱 아암은 상기 리프트 어셈블리의 계속된 연장이 상기 마운트 플레이트의 상기 제2 말단에서 레버 동작(lever action)을 생성하도록 상기 제한된 이동거리 이사의 상기 마운트 플레이트의 상기 제2 말단의 운동을 금지하도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.27. The system of claim 26, wherein the one or more stop arms are adapted to extend the first of the mount plate of the limited travel distance such that continued extension of the lift assembly creates a lever action at the second end of the mount plate. Anode bonding apparatus, characterized in that it is operable to prohibit movement of two ends. 제27항에 있어서, 상기 마운트 플레이트의 상기 제2 말단에서의 상기 레버 동작이 상기 제1 접합 플레이트 기계 장치로부터 떨어진 상기 제2 접합 플레이트 기계 장치를 기울이는 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.28. The anode bonding apparatus of claim 27, wherein the lever action at the second end of the mount plate tilts the second bonding plate mechanism away from the first bonding plate mechanism. 제27항에 있어서, 상기 제1 및 제2 접합 플레이트 기계 장치의 개방 상태로부터 상기 리프트 어셈블리의 접힘(retraction)은 상기 마운트 플레이트의 제2 말단에서의 레버 동작을 통해 상기 제1 접합 플레이트 기계 장치 쪽으로 상기 제2 접합 플레이트 기계 장치를 기울이는 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.28. The assembly of claim 27 wherein the retraction of the lift assembly from the open state of the first and second joining plate mechanisms is directed toward the first joining plate mechanism via a lever action at the second end of the mount plate. Inclining the second joining plate machine. 제29항에 있어서, 상기 리프트 어셈블리의 접힘은 상기 제1 접합 플레이트 기계 장치가 상기 제1 및 제2 접합 플레이트 기계 장치의 각 베어링면에 수직한 방향으로 상기 제1 접합 플레이트 기계 장치로부터 떨어져 분리되도록 상기 마운트 플레이트의 상기 제2 말단이 상기 리프트 어셈블리의 계속된 접힘으로 제한된 이동거리 이동에 이르도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치. 30. The method of claim 29, wherein the folding of the lift assembly causes the first joining plate machinery to be separated from the first joining plate machinery in a direction perpendicular to each bearing surface of the first and second joining plate machinery. And the second end of the mount plate is operable to reach limited travel movement with continued folding of the lift assembly. 제1 물질 시트가 맞물리도록 하고, 제어된 가열, 전압 및 냉각 중 적어도 하나를 제공하도록 동작가능한 제1 접합 플레이트 기계 장치;A first bond plate mechanical device operable to engage the first sheet of material and to provide at least one of controlled heating, voltage and cooling; 제2 물질 시트가 맞물리도록 하고, 제어된 가열, 전압 및 냉각 중 적어도 하나를 제공하도록 동작가능한 제2 접합 플레이트 기계 장치; 및A second bonding plate mechanical device operable to engage the second sheet of material and to provide at least one of controlled heating, voltage and cooling; And 상기 제1 접합 플레이트 기계 장치에 결합되고, 상기 제1 및 제2 물질 시트의 주변 가장자리가 서로 닿지 않도록 한 상기 제1 및 제2 물질 시트 쪽으로 상기 제1 및 제2 물질 시트 사이에 심 어셈블리(shim assemblies)를 대칭적으로 이동하도록 동작가능한 다수의 이동가능한 심 어셈블리를 포함하는 스페이서 기계 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.Shim assembly between the first and second sheet of material toward the first and second sheet of material coupled to the first bonding plate mechanism and such that peripheral edges of the first and second sheet of material are not touching each other. and a spacer machine comprising a plurality of movable shim assemblies operable to move the assemblies symmetrically. 제31항에 있어서, 상기 제1 물질 시트는 유리 기판과 유리 세라믹 기판 중 적어도 하나이며, 상기 제2 물질 시트는 도너 반도체 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.32. An anode bonding apparatus according to claim 31, wherein said first sheet of material is at least one of a glass substrate and a glass ceramic substrate, and said second sheet of material is a donor semiconductor wafer. 제31항에 있어서, 상기 스페이서 기계 장치는 환형(annular) 구조로 되어 있으며, 32. The device of claim 31, wherein the spacer mechanism is of annular structure, 상기 제1 접합 플레이트 기계 장치에 대해 고정되게 결합된 마운트 링; 및A mount ring fixedly coupled to the first joining plate mechanism; And 상기 마운트 링에 회전되게 결합된 회전링을 포함하며,A rotating ring rotatably coupled to the mount ring, 상기 다수의 심 어셈블리는 상기 다수의 심 어셈블리가 상기 회전링의 앞뒤 회전에 응하여 상기 제1 및 제2 물질 시트 사이의 공간 안팎으로 동시에 움직일 수 있도록 상기 마운트 링에 슬라이드가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.The plurality of shim assemblies are slidably coupled to the mount ring such that the plurality of shim assemblies can simultaneously move in and out of the space between the first and second sheet of material in response to the fore and aft rotation of the rotatable ring. Anode bonding device. 제33항에 있어서, The method of claim 33, wherein 상기 회전링은 상기 회전링의 주변 가장자리에 배치된 하나 이상의 캠(cams)을 포함하며;The rotary ring comprises one or more cams disposed at a peripheral edge of the rotary ring; 상기 각 심 어셈블리는 상기 회전링이 회전할 때 상기 심 어셈블리가 상기 제1 및 제2 물질 시트 사이의 공간 안팎으로 동시에 움직이도록 상기 회전링의 상기 하나 이상의 캠에 맞물리는 하나 이상의 캠 가이드를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.Wherein each shim assembly each includes one or more cam guides that engage the one or more cams of the rotating ring such that the shim assembly simultaneously moves in and out of the space between the first and second sheet of material when the rotating ring rotates. Anode bonding apparatus characterized in that. 제34항에 있어서, 상기 회전링은 상기 스페이서 기계 장치의 중심으로부터 떨어져 나선형을 그리는, 각 심 어셈블리를 위한 하나의 캠 슬롯을 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.35. The anode bonding apparatus of claim 34, wherein the rotating ring includes one cam slot for each shim assembly that spirals away from the center of the spacer mechanism. 제31항에 있어서, The method of claim 31, wherein 상기 제1 및 제2 접합 플레이트 기계 장치 각각은 상기 제1 및 제2 물질 시트 각각을 맞물리기 위한 베어링면을 정의하는 각 베어링 표면을 포함하며,Each of the first and second joining plate mechanisms includes respective bearing surfaces defining a bearing surface for engaging each of the first and second sheet of material, 상기 스페이서 기계 장치는 상기 심 어셈블리가 상기 제1 및 제2 물질 시트 사이에 삽입되거나 상기 제1 및 제2 물질 시트 사이로부터 밖으로 이동하도록 상기 제1 접합 플레이트 기계 장치의 적어도 베어링 표면에 평행하게 움직이도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.The spacer mechanism is adapted to move at least parallel to at least a bearing surface of the first bonding plate mechanism such that the shim assembly is inserted between the first and second sheet of material or moves out from between the first and second sheet of material. Anode bonding apparatus, characterized in that it is operable. 제31항에 있어서, 상기 스페이서 기계 장치는 상기 제1 및 제2 물질 시트의 중심 지역에서만 접합되게 하기 위해 상기 제1 및 제2 물질 시트 사이에 상기 심 어셈블리를 움직이도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.32. The anode of claim 31, wherein the spacer mechanism is operable to move the shim assembly between the first and second sheet of material to be bonded only at the central region of the first and second sheet of material. Splicing device. 제37항에 있어서, 상기 스페이서 기계 장치는 상기 제1 및 제2 물질 시트의 중심 지역에서 접합이 달성된 후 상기 제1 및 제2 물질 시트 사이에서 밖으로 상기 심 어셈블리를 이동하도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.38. The device of claim 37, wherein the spacer mechanism is operable to move the shim assembly out between the first and second sheets of material after bonding is achieved in the central region of the first and second sheets of material. Anode bonding device. 제37항에 있어서, 상기 제1 접합 플레이트 기계 장치의 개구부를 통해 연장하는, 상기 제1 물질 시트에 전기적으로 연결되도록 동작가능한, 적어도 전극을 갖는 적어도 하나의 프리로드 플런저(preload plunger)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.38. The apparatus of claim 37, further comprising at least one preload plunger having at least electrodes operable to be electrically connected to the first sheet of material extending through the opening of the first joining plate machinery. Anode bonding apparatus characterized in that. 제39항에 있어서, 상기 프리로드 플런저는 상기 프리로드 플런저의 중심 지역에서 상기 제2 물질에 대향하는 상기 제1 물질 시트에 대해 바이어스하고 이동하도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.40. The anode bonding apparatus of claim 39, wherein the preload plunger is operable to bias and move relative to the first sheet of material opposite the second material in the central region of the preload plunger. 제40항에 있어서, 상기 프리로드 플런저는 상기 프리로드 플런저의 중심 지역에서 상기 제1 및 제2 물질 시트 사이에 접합을 유도하기 위해 상기 제1 물질 시트에 시드 전압(seed voltage)을 제공하도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 양극 접합 장치.41. The method of claim 40, wherein the preload plunger is operative to provide a seed voltage to the first sheet of material to induce bonding between the first and second sheets of material in a central region of the preload plunger. Anode bonding apparatus, characterized in that possible. 물질 시트가 맞물리도록 하고, 제어된 가열, 전압 및 냉각 중 적어도 하나를 제공하도록 동작가능한 제1 접합 플레이트 기계 장치;A first junction plate mechanical device operable to engage the sheet of material and to provide at least one of controlled heating, voltage and cooling; 마이크로-구조를 갖는 엠보싱 툴이 맞물리도록 하고, 제어된 가열, 전압, 및 냉각 중 적어도 하나를 제공하도록 동작가능한 제2 접합 플레이트 기계 장치;A second junction plate mechanical device operable to cause the micro-structured embossing tool to engage and provide at least one of controlled heating, voltage, and cooling; 상기 제1 및 제2 접합 플레이트 기계 장치에 동작되게 결합되고 상기 제1 및 제2 접합 플레이트 기계 장치의 각 표면을 따라 상기 물질 시트에 대향하는 상기 엠보싱 툴의 제어된 압력을 달성하기 위해 서로를 향해 상기 제1 및 제2 접합 플레이트 기계 장치를 조이도록 동작가능한 압력 기계 장치;Operatively coupled to the first and second bonding plate machinery and towards each other to achieve a controlled pressure of the embossing tool opposite the material sheet along each surface of the first and second bonding plate machinery. A pressure mechanism operable to tighten the first and second bond plate mechanisms;
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