KR20090034871A - 반도체 접합 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
반도체 구조를 접합하는 장치는 제 1 반도체 구조의 제 1 표면을 제 2 반도체 구조의 제 1 표면과 접촉하도록 정반대측에 배치하는 장비 및 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조의 제 1 표면들 사이의 접합 계면면적 전체에 균일한 압력을 인가하도록 구성된 힘기둥으로 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조를 서로 가압하여 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조의 상기 제 1 표면들 사이에 접합 계면면적을 형성하는 장비를 포함한다.
반도체, 접합, 계면, 힘기둥, 가압
Description
본 출원은 "고강력 접합공구(High-force bond tool)"이라는 명칭으로 2006년 6월 22일에 출원된 미합중국 가출원 제 60/815,619호와, "반도체접합 장치 및 방법(Apparatus and method for semiconductor bonding)"이라는 명칭으로 2007년 6월 21일에 출원된 미합중국 출원 제 11/766,531호을 우선권 주장하며, 그 출원들의 내용을 여기서 참고로 특별히 인용한다.
본 발명은 반도체접합 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 고강력 반도체접합 장치 및 방법에 관한 것이다.
소비자들은 점점 더 저렴해지는 전기 및 전자 장치를 원한다. 소비자의 전기 및 전자 장치를 제조하는데 드는 비용의 대부분은 소비자가 원하는 바대로 전자장치를 만드는 바로 그 특징을 제공하는 반도체장치의 비용이다. 따라서 반도체 장치의 제조업자들은 반도체의 제조비용을 줄이려고 계속 모색한다. 반도체 장치의 단위비용의 결정에서 중요한 인자는 주어진 제조롯트에 존재할 수 있는 결함이다. 이해할 수 있듯이, 결함에 의한 반도체 장치의 손실은 제조업자에게 재정상의 손실을 주게 되며, 이는 일반적으로 단위가격을 인상시킴으로써 조정될 수 있다. 반도체 장치의 제조시에 결함이 도입될 수 있는 부위는 기판 접합시의 웨이퍼이다. 웨이퍼 접합은 제어된 분위기에서 두 개 이상의 정렬된 웨이퍼 스택에 열, 힘 그리고 때때로 전압을 인가하는 것을 수반한다. 어떤 웨이퍼 접합이라도 그 목적은 웨이퍼 정렬에 나쁜 영향을 주지 않고 전체 웨이퍼 부위에 걸쳐서 균일하게 고품질의 접합을 만들어내는 것이다. 향상된 접합 충실도는 높은 계면압력을 발생시킴으로써 얻을 수 있다. 접합 결과를 향상시키기 위해서는 계면압력이 매우 높을 수 있으며, 따라서 접합될 웨이퍼에 상당한 힘이 인가되는 것이 바람직하다. 예를 들어 직경이 200mm인 웨이퍼에는 90KN 또는 직경이 300mm인 웨이퍼에는 100KN이 인가된다. 그러나, 접합은 가능하지만 큰 힘으로 인해 힘을 가하는 관용의 접합 공구가 굽어지고 비틀리며, 결국 계면압력 균일도가 불량해지고, 접합 품질이 변화되며 웨이퍼가 움직이게 되며 큰 접합력을 사용하여 얻은 개량점들을 무효화시킨다. 종래의 시스템에서 압력 불균일성은 접합 계면에 걸쳐서 50%에 이른다.
따라서, 전체 접합 계면에 걸쳐서 균일한 압력을 인가할 수 있는 접합 장치를 제공하는 것이 바람직할 것이다.
발명의 요약
일반적으로, 일 관점에 따르면, 본 발명은 반도체 구조를 접합하는 장치로서, 제 1 반도체 구조의 제 1 표면을 제 2 반도체 구조의 제 1 표면과 접촉하도록 정반대측에 배치하는 장비 및 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조의 제 1 표면들 사이의 접합 계면 면적 전체에 균일한 압력을 인가하도록 구성된 힘기둥으로 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조를 서로 가압하여 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조의 상기 제 1 표면들 사이에 접합 계면면적을 형성하는 장비를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 본 관점의 실현은 다음의 특징 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 힘기둥은 상기 제 1 표면들 사이의 접합 계면면적 전체와 일치하는 크기를 갖는 베이스를 갖는 기둥으로 배열된 다수의 힘을 포함한다. 상기 베이스의 크기는 조정 가능하며, 직경이 4인치, 6인치 또는 8인치인 상기 접합 계면면적과 일치하도록 조정될 수 있다. 상기 힘기둥은 상기 압력을 적어도 90%의 균일도로 전체 접합 계면면적에 인가한다. 상기 압력은 1000 내지 50000mbar의 범위일 수 있다. 상기 접합 형성장비는 상기 힘기둥을 발생시키도록 구성된 액튜에이터를 포함한다. 상기 액튜에이터는 압축가스 또는 압축유체 또는 자석에 의해 구동되는 고체 판일 수 있다. 상기 위치결정 장비는 상기 제 1 반도체 구조의 제 2 표면과 접촉하도록 구성된 제 1 클램프 부재 및 상기 제 2 반도체 구조의 제 2 표면과 접촉하도록 구성된 제 2 클램프 부재를 갖는 클램프를 포함하다. 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조의 상기 제 2 표면들은 각각 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조의 상기 제 1 표면들의 반대측에 있다. 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조를 상기 힘기둥으로 함께 가압하는 것은 상기 제 1 및 제 2 클램프 부재 중의 적어도 하나를 상기 힘기둥으로 가압하는 것을 포함한다. 상기 장치는 상기 위치결정 및 접합 형성 장비의 하중을 지지하도록 구성된 틀을 더 포함할 수 있다. 상기 틀은 적어도 하나의 단단한 기둥를 포함할 수 있으며, 상기 제 1 및 제 2 클램프 부재는 상기 반도체 구조를 상기 틀에 접합하는 동안에 발생되는 벤딩 모멘트를 상기 틀에 전달하도록 상기 기둥에 연결되게 구성된다. 상기 제 1 및 제 2 클램프 부재 중의 하나 또는 둘은 상기 단단한 기둥에 이동 가능하게 연결된다. 일 실시예에서, 상기 틀은 3개의 단단한 기둥를 포함한다. 상기 틀은 상단 판 및 바닥 판를 더 포함할 수 있으며 상기 판들은 상기 단단한 기둥에 연결될 수 있다. 상기 장치는 분위기가 제어된 챔버를 더 포함할 수 있다. 상기 장치는 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조를 상기 챔버에 대하여 출입시켜 이동시키고 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조를 상기 클램프 부재 사이에 배치하도록 구성된 캐리어 고정구를 더 포함할 수 있다. 상기 캐리어 고정구는 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조의 상기 제 1 표면들을 제 1 거리로 유지하도록 구성된 적어도 하나의 스페이서를 더 포함할 수 있다. 상기 캐리어 고정구는 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조를 함께 클램핑하기 위한 적어도 하나의 클램프를 더 가질 수 있다. 상기 적어도 하나의 스페이서 및 상기 적어도 하나의 클램프는 독립적으로 작동된다. 상기 장치는 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조를 상기 힘기둥으로 함께 가압하기 전에 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조의 상기 제 1 표면들을 고정시키도록 구성된 핀을 더 포함할 수 있다. 상기 핀은 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조의 상기 제 1 표면을 적절한 힘으로 고정시킨다. 상기 챔버는 상기 캐리어 고정구가 상기 챔버에 대하여 출입할 수 있도록 하는 크기의 포트를 포함한다. 상기 장치는 상기 포트를 통하여 상기 챔버와 연통하도록 구성된 예비부하 챔버를 더 포함할 수 있으며, 상기 포트는 상기 예비부하 챔버를 상기 챔버로부터 격리시키기 위한 셔터를 포함할 수 있다. 상기 장치는 또한 챔버 내의 압력을 검사하도록 구성된 압력게이지를 포함할 수 있다. 상기 장치는 상기 제 1 클램프 부재의 제 1 표면을 상기 제 2 클램프 부재의 제 1 표면과 평행하게 정렬시키는 장비를 더 포함할 수 있다. 상기 제 1 클램프 부재의 상기 제 1 표면은 상기 제 1 반도체 구조의 상기 제 2 표면과 접촉하도록 구성되며 상기 제 2 클램프 부재의 상기 제 1 표면은 상기 제 2 반도체 구조의 상기 제 2 표면과 접촉하도록 구성된다. 상기 정렬장비는 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조의 제 1 표면들을 정렬시켜서 상기 힘기둥이 상기 접합 계면면적에 수직하게 인가되도록 구성된다. 상기 정렬장비는 선형 정렬공구 및 회전정렬공구를 포함할 수 있다. 상기 회전정렬공구는 상기 접합 계면면적의 중심 주위에 상기 제 1 표면들 중의 하나를 회전방식으로 정렬하도록 구성된다. 상기 장치는 전체 접합 계면면적에 걸쳐서 ±1도의 온도 균일도에 도달하도록 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조를 가열하는 장비를 더 포함할 수 있다. 상기 장치는 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조를 상기 위치결정 및 접합 형성장비로부터 열적으로 격리하도록 구성된 열적 격리시스템을 더 포함할 수 있다. 상기 열적 격리 시스템은 낮은 열팽창계수 재료를 포함하는 기판과 탄성막 사이에 형성되는 진공격리층을 포함한다. 상기 낮은 열팽창계수의 기판은 상기 탄성막과의 접촉을 최소화하도록 구성된 표면을 포함한다. 상기 가열장비는 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조의 중앙 및 주변 영역의 가열을 독립적으로 제어하도록 구성된 독립제어형 다중구역 히터를 포함할 수 있다. 상기 가열장비는 상기 제 1 반도체 기판을 가열하도록 구성된 제 1 세트의 히터와 상기 제 2 반도체 기판을 가열하도록 구성된 제 2 세트의 히터를 포함할 수 있으며, 상기 제 1 세트의 히터는 상기 제 2 세트의 히터의 면대칭상 구조로 정렬된다. 상기 반도체 구조는 반도체 웨이퍼, 평면 판넬구조, 집적회로 장치, 3D통합 마이크로 전자기기 또는 미소전기기계 시스템(MEMS)일 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조의 상기 제 1 표면은 각각 제 1 및 제 2 접합층을 더 포함할 수 있으며, 상기 제 1 및 제 2 접합층은 금속, 반도체, 절연체, 접착제, 격자구조, 유리 또는 절연체일 수 있다. 상기 접합은 양극접합, 공융접합, 접착접합, 융착접합, 글래스프릿 접합 또는 열압착 접합일 수 있다.
일반적으로, 다른 관점에 따르면, 본 발명은 반도체 구조를 접합하는 방법으로서 제 1 반도체 구조의 제 1 표면을 제 2 반도체 구조의 제 1 표면과 접촉하도록 정반대측에 배치하는 단계, 및 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조의 제 1 표면들 사이의 접합 계면면적 전체에 균일한 압력을 인가하도록 구성된 힘기둥으로 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조를 함께 가압하여 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조의 상기 제 1 표면들 사이에 접합 계면면적을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 하나 이상의 실시예의 상세를 첨부 도면 및 이하의 설명에 기술한다. 본 발명의 다른 특징, 목적 및 이점들은 이후의 바람직한 실시예의 설명, 도면 및 특허청구의 범위로부터 명백히 이해될 것이다.
여러 도면에 걸쳐 동일한 부호는 동일 부분을 나타내는 도면을 참조하면:
도 1은 종래의 웨이퍼 접합 시스템의 개략도이다;
도 2a는 도 1의 종래의 웨이퍼 접합 시스템용 접합 계면을 따라서의 변위를 표시하는 유한요소분석 결과이다;
도 2b는 도 1의 종래의 웨이퍼 접합 시스템용 접합 계면을 따라서의 본미제스(Von Mises) 응력을 표시하는 유한요소분석 결과이다;
도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 접합 시스템의 개략도이다;
도 4a는 도 3의 웨이퍼 접합 시스템용 접합 계면을 따라서의 변위를 표시하는 유한요소분석 결과이다;
도 4B는 도 3의 종래의 웨이퍼 접합 시스템용 접합 계면을 따라서의 본미제스(Von Mises) 응력을 표시하는 유한요소분석 결과이다;
도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼 접합 시스템의 다른 실시예의 개략도이다;
도 6은 웨이퍼 접합 장치의 개략단면도이다;
도 7은 본 발명에 따른 접합장치의 사시도이다;
도 8은 도 7의 웨이퍼 접합 장치의 단면도이다;
도 9a는 웨이퍼 이송 고정구를 포함하는 도 8의 웨이퍼 접합 장치의 단면도이다;
도 9B는 도 9a의 상측 블록조립체의 일부의 상세단면도이다;
도 10은 웨이퍼가 상단 블록조립체 및 바닥 블록조립체와 접촉하는(근접 위 치) 도 9의 웨이퍼 접합 장치의 단면도이다;
도 11은 도 10의 웨이퍼 접합 장치의 상세단면도이다;
도 12는 상단 블록조립체 및 바닥 블록조립체의 단면도를 포함한 도 8의 웨이퍼 접합 장치의 단면도이다;
도 13은 도 8의 웨이퍼 접합 장치의 정렬 시스템의 일 실시예의 상세단면도이다;
도 14a는 도 8의 접합 장치에서 열적 격리층의 상세단면도이다;
도 14B는 도 14a의 A부위의 개략단면도이다;
도 15는 도 8의 상측 블록조립체의 일부의 상세단면도이다;
도 16은 웨이퍼 캐리어 고정구 및 웨이퍼 장입 시스템의 사시도이다;
도 17A는 웨이퍼 캐리어 고정의 평면사시도이다;
도 17B는 도 17A의 웨이퍼 캐리어 고정구의 웨이퍼 스페이서 및 클램핑 시스템의 상세도이다;
도 18은 웨이퍼 히터 시스템의 개략도이다;
도 19는 웨이퍼 히터 및 열적 격리 시스템의 분해도이다;
도 20은 웨이퍼 접합 시스템의 다른 실시예의 단면도이다.
발명의 상세한 설명
도 1을 참조하면, 종래의 웨이퍼 접합 시스템(300)은, 제 1 표면(310a) 상의 접합층(312)을 갖는 제 1 웨이퍼(310)가 제 1 표면(320a) 상의 접합층을 갖는 제 2 웨이퍼(320)와 접촉되어 두 개의 접합층(312, 322)이 서로 대향하게 된다. 이 웨이퍼 접합 공정은 제 1 웨이퍼(310)의 제 2 표면(310b) 상에 힘을 가하여 두 개의 웨이퍼를 서로 압착하는 것을 수반한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 힘(350)은 보통 피스톤형 기구에 의해 웨이퍼 스택(302)의 중앙에 가해진다. 다른 실시예에서는 힘(350)이 웨이퍼 스택(302)의 주변에 인가되거나 또는 제 2 힘이 제 2 웨이퍼(320)의 제 2 표면(320b)에 힘(350)과 동시에 인가될 수 있다. 접합 계면(305)을 따라서의 변위의 유한요소해석(Finite Element Analysis; FEA)을 도 2a에 도시한다. 힘(350)이 가해지는 중앙 부위(301)의 바로 아래에 "고온압점(hot pressure spot)"의 형성을 관찰한다. 중앙 부위(301) 바로 아래의 제 1 구형부위(302)는 30μ 크기의 변위를 갖는다. 중앙 부위(302)의 바로 아래에는 다른 구형 부위(303)가 있는데, 그 변위는 크기가 2-3μ이며 구형 부위(303)의 바로 아래에는 부위(304)가 있는데 그 변위는 크기가 1μ이다. "고온압점"의 구형 전방부는 접합 계면쪽으로 하방으로 전파되어 중앙 영역(306)이 모서리 영역(307)보다 많이 굽어지게 한다. 전술한 바와 같이, 접합 계면에 걸친 압력 불균일성은 50%에 달할 수 있다. FEA의 본미제스(Von Mises) 응력을 도 2b에 도시한다. 다시 접합 계면쪽으로 하방으로 전파되어 중앙영역(306)과 주변 영역(307) 사이에 응력변화를 야기시키는 구형응력 전방부를 관찰한다. 영역(308,309,311)은 각각 100 안전율(Factor of Safety; FOS), 50 FOS 및 10 FOS의 응력을 갖는다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 웨이퍼 접합 시스템(400)은, 제 1 표 면(410a)을 갖는 제 1 웨이퍼(410)가 제 1 표면(420a)을 갖는 제 2 웨이퍼(420)와 접촉하여 두 개의 표면(410a, 420a)이 서로 대향하게 된다. 이 웨이퍼 접합 공정은 제 1 웨이퍼(410)의 제 2 표면(410b)에 "힘기둥"(450)을 가하여 두 개의 웨이퍼를 함께 압착시키는 것을 수반한다. 힘기둥(450)은 제 1 반도체 웨이퍼(410)의 제 2 표면(410b) 전체를 덮는 크기를 갖는 베이스를 갖는 기둥에 배열된 다수의 힘을 포함하는 것으로서, 제 1 웨이퍼(410)의 제 2 표면(410b) 전체에 균일한 압력을 인가하고 웨이퍼 스택(302)의 접합 계면(405)에 균일한 압력을 전달하도록 구성된다. 다른 실시예에서는 도 5에 도시한 바와 같이 제 2 힘기둥(460)이 제 2 웨이퍼(420)의 제 2 표면(420b) 상에 힘기둥(450)과 동시에 인가될 수 있다. 일 실시예에서, 힘기둥(450)은 압축기체기둥으로 90KN의 힘을 200mm의 웨이퍼에 가하여 대략 29000mbar의 압력을 발생시킨다. 접합 계면(405)을 따라서의 변위 및 본미제스 응력의 유한요소분석을 각각 도 4a 및 도 4B에 도시한다. 균일한 변위를 갖는 층(401, 402, 403)과 접합 계면(405)의 중앙 영역(406)과 주변 영역(407) 사이의 변화가 없는 균일한 응력영역(404)을 관찰한다. 어떤 실시예에서 표면(410a, 420a)은 두 개의 웨이퍼 표면(410a, 420a) 사이의 특정 형태의 접합을 촉진하도록 구성된 접합층(412, 422)을 각각 갖는다. 접합층(412, 422)은 격자구조, 금속, 유리, 반도체 구조, 절연체, 통합장치, 접착제 또는 그 외의 다른 접합 촉진 재료나 구조일 수 있다. 이 시스템은 웨이퍼를 웨이퍼에 접합하기 위한 양극접합, 공융(eutectic)접합, 접착접합, 융착접합, 글래스프릿접합 및 열압착 접합을 포함한 어떤 바람직한 기판 접합공정도 실시할 수 있도록 설계되어있다. 따라서, 이 시스 템은 그 중에서도 기판온도, 접합압력 및 챔버 분위기를 포함한 접합작업 변수를 제어하기 위한 적절한 제어기기를 갖는다. 다른 실시예에서는 시스템 (400)은 다른 것 중에서 평면판넬구조, 집적회로 장치, 마이크로전자기기의 3D통합 및 미소전기기계 시스템(MEMS)의 팩키징을 포함한 모든 타입의 반도체구조나 재료를 접합하는데 사용된다.
도 6 내지 도 14를 참조하면, 접합장치(10)는 일반적으로 클램프로서 동작한다. 이 장치(10)는 대향하는 클램핑 블록을 갖는데, 이 실시예에서는 상측 블록조립체(20)와 이와 대향하는 하측 블록조립체(22)를 갖는다. 하측 블록조립체(22)는 그 상면에 하나 이상의 웨이퍼를 지지하기 위한 척(21)을 갖는다. 도 3에 도시한 하나 이상의 웨이퍼(410, 420)로 이루어진 하나 이상의 스택(430)이 장치(10)의 웨이퍼 척(21) 상에 위치한다. 하측 블록조립체(22)는 바닥판(56)에 지지되며 상측 블록조립체는 상단 판(53)에 지지된다. 바닥 판(56) 및 상단 판(53)는 이동 가능하게 기둥(42)에 연결된다. 이 실시예에서, 하측 블록조립체(22)와 바닥 판(56)는 Z방향을 따라서 상방으로 움직여서 웨이퍼(들)/스택(들)을 상측 블록조립체(20)의 지지면(23S)과 실질적으로 접촉하거나 거의 접촉하게 한다. 이 근접위치에 도달하게 되면, 바닥 판(56), 상단 판(53) 및 상측 블록조립체(20)의 위치들이 고정되며 하측 블록조립체(22)가 상측 블록조립체(20)쪽으로 화살표(P1)의 방향을 따라서 상방으로 움직여서 소망의 높은 접합압력을 웨이퍼 스택(430)에 인가한다. 일 실시예에서, 소망의 접합압력은 200mm 웨이퍼 스택에서는 90KN 또는 300mm 웨이퍼 스택에서는 100KN이다. 다른 실시예에서, 상측 블록(20) 또는 상측 블록(20) 및 하측 블 록(22) 모두가 함께 움직여서 소망의 높은 접합압력을 웨이퍼 스택(들)(430)에 인가하여 서로 대면하는 웨이퍼 표면(410a, 420a) 사이를 접합시킨다. 상측 블록조립체(20)와 하측 블록조립체(22)는 나중에 보다 상세하게 설명하는 바와 같이 웨이퍼 접합계면(405)을 가로질러서 그리고 계면에서 전단응력을 실질적으로 전혀 야기하기 않고 (예를 들어 웨이퍼의 접합계면에서 전단응력으로 실질적으로 0으로 하여) 높은 접합압력을 실질적으로 균일하게(즉, 큰 압력 변화 없이) 전달한다. 전술한 접합압력을 만드는 상측 블록조립체(20)와 하측 블록조립체(22) 내의 하중분포는 각각의 하중지지부재에의 실질적으로 진정한 기둥하중이라서 하중편심성 및 벤딩모멘트를 실질적으로 제거하여 상측 및 하측 블록조립체와 장치의 다른 부분에서의 굴곡을 야기한다. 하중 균일성 및 재현성은 장치의 하중지지부재로서 챔버하우징(12)을 실질적으로 우회하는 장치(10)의 구조골격(16)에 의해 제공된다. 접합계면(405)에서의 하중균일성은 장치(10)에 의해 더욱 확립되는데, 이 장치는 상측 블록조립체(20) 및 하측 블록조립체(22)의 웨이퍼지지면(23S, 21S)을 각각 서로에 대하여 실질적으로 동일한 높이로 또는 평행하게 유지하며 접합력이 웨이퍼 스택(430)의 접합계면(405)에 실질적으로 수직한 하측 및 상측 블록조립체에 의해 인가되도록 하는 레벨링 시스템(82)을 갖는다. 이후에 더 설명하는 바와 같이, 본 실시예에서의 상측 블록조립체(20) 및 하측 블록조립체(22)는 각각 히터(30, 32)(또는 웨이퍼 접촉면(23S, 21S)의 온도사이클링을 위한 온도사이클러)를 포함하는데, 이 히터들은 각각 하중을 지지하는 진공분리 시스템(70, 72)에 의해 장치구조로부터 열적으로 분리되어있다.
하중을 지지하는 진공분리시스템(70, 72)은 최적의 열적분리 성능을 제공하는 한편 바람직하지 못한 열누출을 제거하고 열적으로 사이클링된 부분의 열질량(그리고 관성)을 (적당한 고속사이클시간 성능으로) 감소시키는데, 그럼에도 불구하고 소망의 하중(예를 들어, 본 실시예에서는 접합압력하중)을 지지할 수 있다. 실시예에 따라서는 히터(30, 32)는 하나 이상의 가열구역을 가질 수도 있다. 도 18을 참조하면, 히터(32)는 웨이퍼의 중앙 영역을 가열하도록 구성된 제 1 가열구역(32b)과 웨이퍼의 주변을 가열하도록 구성된 제 2 가열구역(32a)을 포함한다. 가열구역(32a)은 전체 접합계면(405)에 걸쳐서 열적 균일성을 얻고 웨이퍼 스택의 엣지에서의 열적 손실을 경감시키기 위해 가열구역(32b)과 독립적으로 제어된다.
장치(10)는 어떠한 적절한 타입 및 사이즈의 웨이퍼나 기판(410, 420)이라도 접합시킬 수 있다. 예를 들어, 기판(410, 420)은 직경이 100mm, 200mm 또는 300mm인 반도체 기판일 수 있다. 도 3에 도시한 실시예에서, 웨이퍼(410, 420)는 실질적으로 서로 유사하다. 다른 실시예에서, 스택(430)은 다른 타입 또는 다른 사이즈의 웨이퍼를 포함할 수 있다. 스택(430)은 도 3에 예로서 두 개의 웨이퍼(410, 420)를 갖는 것으로 도시되어 있다. 이해할 수 있는 바와 같이, 스택(430)은 서로 접합되는 웨이퍼를 몇 개라도 원하는 대로 포함할 수 있다. 접합된 표면(410a, 410b)은 각각 접합층(412, 422)을 포함할 수 있으며, 접합층(412, 422)은 그 중에서도 금속, 격자구조, 반도체구조, 절연체, 접착제 또는 유리가 될 수 있다.
계속하여 도 6 내지 도 14를 보다 자세히 참조하면, 접합장치(10)는 챔버(12)를 포함한다. 이 챔버(12)는 폐쇄되어 있거나 불활성가스 등의 제어분위기를 갖도록 구성되거나, 또는 도 7에 도시된 터보펌프 시스템(161)으로 진공상태로 유지되어있다. 다른 실시예에서, 이 장치는 챔버를 포함하지 않을 수도 있다. 도 7에서 볼 수 있듯이, 챔버(12)는 점검구(access port)(14)를 포함한다. 이 점검구(14)는 도 9에 도시한 캐리어 고정부(24)를 챔버(12) 속에 배치하고 제거할 수 있는 크기를 갖는다. 실시예에 따라서는 도 7에 도시한 바와 같이 예비장입 챔버(15)가 점검구(14)를 통하여 챔버(12)와 연통된다. 점검구(14)는 필요시에 점검구를 닫기 위한 도어(도시하지 않음)를 갖는다. 웨이퍼 스택을 진공챔버(12) 속에 장입하기 위해서는, 먼저 도어를 닫고, 웨이퍼(410, 420)가 미리 정렬된 캐리어 고정구(24)를 예비장입 챔버(15) 속에 배치한다. 다음으로, 예비장입 챔버(15)를 진공으로 한 후에 점검구 도어를 열고 웨이퍼(410, 420)가 미리 정렬된 캐리어 고정구(24)를 챔버(12) 속에 배치한다. 그리고 점검구 도어를 다시 닫는다. 접합된 웨이퍼를 제거하기 위해서는, 예비장입 챔버를 진공으로 한 다음, 점검구 도어를 개방하고 접합된 웨이퍼(410, 420)를 갖는 캐리어 고정구(24)를 챔버(12)로부터 제거하고 다시 점검구 도어를 닫는다. 캐리어 고정구(24)는 미리 정렬된 웨이퍼 스택(430)을 지지한다. 도 16에 도시한 바와 같이, 자동화되어 있거나 그렇지 않으면 수동으로 동작되는 이송 아암 또는 슬라이드 등의 이송장치(480)를 사용하여 캐리어 고정구(24)를 챔버(12)에 대하여 출입시킬 수 있다. 도 17A에 도시한 일 실시예에서, 캐리어 고정구(24)는 원형 링(280)이며, 원형 링(120)의 주위로 120도 만큼 이격되어 대칭적으로 배치된 3개의 스페이서 및 클램프 조립체(282a, 282b, 282c)를 포함한다. 각 스페이서 및 클램프 조립체(282a, 282b, 282c)는 스페이서(284) 및 클램프(286) 를 포함한다. 스페이서(284)는 제 1 및 제 2 웨이퍼(410, 420)를 소정의 거리로 설정하도록 구성된다. 두 개의 웨이퍼 사이에 서로 다른 간격을 설정하기 위해 서로 다른 두께를 갖는 스페이서를 선택할 수 있다. 이들 스페이서들이 웨이퍼 사이에 삽입되면 클램프가 단속되어 두 개의 웨이퍼의 위치를 록크시키게 된다. 각 스페이서(284) 및 각 클램프(286)는 각각 선형 액튜에이터(283, 285)에 의해 독립적으로 작동된다. 접합 공정을 위해서는 정렬된 웨이퍼(410, 420)를 캐리어 고정구(24) 내에 배치하고 스페이서(284)로 이격시킨 후에 클램프(286)로 클램핑한다. 웨이퍼가 클램핑된 고정구를 접합 챔버(12) 속에 삽입한 후 각 클램프를 한번에 하나씩 해제하고 스페이서를 제거한 후에 다시 클램핑한다. 모든 스페이서를 제거한 후에는 웨이퍼들을 다시 클램핑하고, 두 개의 웨이퍼를 공기압으로 제어되는 센터핀(290)으로 함께 적층한 후에 힘기둥(460)을 인가하여 접합공정을 용이하게 한다. 웨이퍼들은 자동적으로 또는 수동으로 조정 가능한 힘으로 서로 적층한다.
도 8에 도시한 바와 같이, 상측 블록(20) 및/또는 하측 블록(22) 중의 적어도 하나는 챔버(12) 내에 이동 가능하게 유지된다. 도 8에 도시한 실시예에서, 상측 블록(20) 및 이와 대향하는 하측 블록(22)은 수직한 클램핑 구조로 도시되어 있다. 다른 실시예에서, 서로 대향하는 상측 블록(20)과 하측 블록(22)은 수평 클램핑 구조를 포함한 다른 어떤 소망의 클램핑 배향으로도 배치된다. 본 실시예에서, 상측 블록조립체(20)는 고정되어 있고 하측 블록조립체(22)는 도 6에 도시한 화살표(P1)으로 지시한 방향을 따라서 이동할 수 있다. 하측 블록조립체(22)는 또한 여기서 z구동부라고 부르는 적절한 구동부(100)에 의해 Z방향(도 6에 도시)을 따라서 바닥 지지판(56)와 함께 일체적으로 이동한다. 본 실시예에서, 하측 블록조립체(22)는 후술하는 바와 같이 적절한 액튜에이터(52)에 의해 z구동부(100)와는 독립적으로 화살표(P1)로 지시한 방향으로 움직일 수 있다. 본 실시예에서, z구동부(100)는 지지판(56)와 함께 하측 블록조립체(22)에 전체적인 동작을 부여하며, 액튜에이터(52)는 접합을 위해 하측 블록조립체(22)의 가동부(22M)를 갖는다. 다른 실시예에서는 z구동부(100)가 상측 블록조립체(20)를 지시한 Z방향과 반대방향으로 하방으로 이동시킨다. 상측 블록조립체(20) 및 하측 블록조립체(22)는 서로 대응하는 안착면(23S, 21S)을 갖는다. 상측 및 하측 블록조립체(20, 22)와 안착면(23S, 21S)은 웨이퍼 스택에 적절한 접합압력을 발생시키기 위해 원하는 크기를 갖는다. 전술한 바와 같이, 그리고 이후에 설명하는 바와 같이, 안착면(23S, 21S)은 열적으로 제어된다(즉, 가열 및/또는 냉각될 수 있다). 이 열적 제어는 모든 적절한 열 컨트롤러에 의해 주어진다. 일 실시예에서, 안착면(21S, 23S)은 SiC 같이 적절히 단단한 재료로 만들어진다.
이제 도 7 및 도 8을 참조하면, 챔버(12)는 일반적으로 챔버의 내부를 외부로부터 격리시키기 위해 실질적으로 폐쇄된 케이싱 또는 쉘(16)을 포함한다. 도시한 실시예에서, 케이싱(16)은 일반적으로 환형이지만 다른 실시예에서 케이싱은 다른 어떤 형상도 가질 수 있다. 챔버 케이싱(16)은 골격 또는 지지 틀(40)에 의해 원하는 베이스 또는 기초구조(18)로부터 지지된다. 이 베이스 구조(18)는 어떠한 소망의 타입 및 형상도 가질 수 있으며, 예시의 목적으로 챔버(12)의 아래에 위치하는 실질적으로 편평한 판(18)로서 도시되어 있다. 베이스 구조(18)는 실질적으로 단단한데, 다른 실시예에서는 어떠한 소망의 사이즈, 형상 및 챔버에 대한 위치라도 가질 수 있다. 장치(10)의 골격 틀(40)은 케이싱(16)에 부착되고 케이싱(16)을 지지하기 위해 베이스 구조(18)에 연결된 실질적으로 단단한 부재를 갖는다. 이 골격 구조(40)는 또한 장치(10)의 상측 블록조립체(20) 및 하측 블록조립체(22)에 부착되므로 접합력의 적용 중에 상측 블록조립체(20) 및 하측 블록조립체(22) 상의 반작용이 골격 틀(40)에 분배되고 챔버 케이스(16)에는 분배되지 않는다. 본 실시예에서, 골격 틀(40)은 실질적으로 단단한 기둥(42)를 포함한다(예시의 목적으로 3개가 도시되어 있지만, 원하는 어떠한 수도 이용할 수 있다). 기둥(42)는 일단부가 베이스 구조(18)에 고착된다. 기둥(42)는 케이싱(16)의 주위에 실질적으로 균등하게 분포된다. 기둥(42)의 사이즈 및 형상은 원하는 강성에 따라서 필요한대로 선택된다. 골격 틀(40)은 또한 상단부착 판(46)를 포함할 수 있다. 도 7에서 가장 잘 볼 수 있듯이, 부착 판(46)는 용접, 브레이징 또는 기계적 파스너 등의 어떠한 부착 수단으로도 케이싱(16)에 부착된다. 다른 실시예에서, 케이싱(16) 및 부착 판(46)는 단일 부재로서 형성될 수 있다. 이 부착 판(46)는 실질적으로 단단한 부재이다. 적어도 접합 압력에 의해 부과되는 반작용 하중에 응답하는 판(46)의 뻣뻣함(stiffeness)은 일반적으로 기둥(42)를 포함한 골격 틀(40) 중의 나머지 틀의 뻣뻣함과 동일하다. 다른 실시예에서, 케이싱(16) 및 챔버(12) 내부의 다른 접합압력성분을 골격 틀에 부착하는 부착 판(46)는 다른 어떤 소망의 형상도 가질 수 있다. 도 8에서 가장 잘 볼 수 있듯이, 기둥(42)는 타단부가 부착 판(46)에 부착된다. 각 기둥(42)와 부착 판(46) 사이의 연결부(44)는 기둥(42)의 축선을 따라서 베이스 판(18) 쪽으로 그리고 베이스 판(18)로부터 멀리 축방향 하중을 지지할 수 있는 2방향성이 될 수 있다. 각 기둥의 연결부(44)는 챔버 및 장치 구성부로부터의 정하중과 접합 압착 중의 정하중 및 동하중 하에서 각 기둥(42)의 실질적으로 균일한 하중을 보장하도록 (기둥의 축선을 따라서 상하로) 조정될 수 있다. 본 실시예에서, 연결부(44)는 일반적으로 부착 판(46)와의 계면의 양측면에서 대칭형상이다. 이 연결부(44)는 결합부재(44E)(예를 들어 나사 아암)를 포함할 수 있는데, 이 결합부재는 (예를 들어, 양의 결합면 또는 클램핑에 의해) 기둥(42)와 결합하고 부착 판로부터의 하중을 지지하기 위한 지지면을 갖는다. 이 연결부(44)는 부착 판로부터 결합부재(44E)의 지지면으로의 균일한 하중분포를 보장하기 위한 지지요소를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 골격 틀(40)의 기둥(42)와 챔버 케이싱 및 접합 프레스를 지지하는 부착 판(46) 사이의 연결부는 적절한 어떤 구조라도 가질 수 있다. 본 실시예에서, 이 연결부(44)는 접합 작업 중에 기둥(42)의 바람직하지 못한 변위를 제거하기 위해 (예를 들어, 결합부재(44E)에 토크를 부여함으로써) 미리 부하를 받을 수 있다.
도 8에서 가장 잘 볼 수 있듯이, 그리고 전술한 바와 같이, 본 실시예에서 상측 블록조립체(20) 및 하측 블록조립체(22)는 골격 틀(40)에 부착된다. 상측 블록조립체(20)는 이하에 보다 상세히 설명하는 바와 같이 스팬지지구조(53)에 의해 골격 틀(40)에 부착된다. 접합프레스 하중을 포함한 상측 블록조립체(20)로부터의 정하중 및 동하중은 스팬구조(53)에 의해 실질적으로 완전히 지탱되며 부착 판(46)를 개재한 스팬구조(53)에 의해 기둥(42)에 분배된다. 하측 블록조립체(22)는 시트 구조(56)를 통해 기둥(42)에 부착된다. 도시한 실시예에서, 시트 구조(56)는 일반적으로 스팬(56S) 및 블록지지시트(56T)를 갖는다. 다른 실시예에서, 하측 블록조립체를 지지하는 시트구조는 그 외의 다른 어떠한 소망의 구조도 가질 수 있다. 본 실시예에서, 예를 들어 판로서 도시된 스팬 구조(56S)는 다른 어떤 소망의 형태도 가질 수 있지만 선형 슬라이드(43)에 의해 기둥(42)에 부착된다. 따라서, 본 실시예에서 시트 구조(56)와 이에 따라서 하측 블록조립체(22)는 화살표(z)로 지시한 방향(z 방향)으로 움직일 수 있다. 기둥(42)는 하측 블록조립체의 z 방향 이동에 대한 가이드로서 작용할 수 있다. 도 8에 도시한 실시예에서, z 구동부(100)는 어떠한 적절한 구동부(예를 들어, 전기 선형구동부, 공기압 구동부, 유압 구동부 등)라도 될 수 있는 것으로서, 스팬 구조(56S)에 연결되며 시트 구조(56) 및 하측 블록조립체(22)를 z 방향으로 일체적으로 이동시킬 수 있다. z 구동부(100)는 베이스 구조(18)에 부착될 수 있다. 도 8에 볼 수 있듯이, 지지시트(56T)는 하측 블록조립체(22)에 연결된다. 본 실시예에서, 지지시트(56T)는 일반적으로 케이싱(16) 속으로 연장된다. 케이싱(16)(본 실시예에서는 케이싱의 차폐 판(16P)에 부착된 것으로 도시됨)과 지지시트(56T) 사이의 벨로우즈 시일(16S)은 챔버 내부를 격리시키고 시트 구조(56) 및 하측 블록조립체(22)의 z 방향 동작을 수용한다. 도 8에 도시한 시트 구조(56)는 단지 예시적인 것일 뿐, 다른 실시예에서 이 구조는 다른 어떠한 소망의 구조도 가질 수 있다. 본 실시예에서, 시트 구조(56)는 하측 블록조립체(22)의 바닥과 결합하는 시트면(58)를 갖는다.
도 8에서 가장 잘 볼 수 있듯이, 하측 블록조립체는 일반적으로 웨이퍼 지지 면(21S)을 갖는 척(21), 히터(또는 온도 사이클러)(32) 및 플랜지(36)를 포함한다. 히터(32)는 플랜지(36)에 지지된다. 히터(32)는 이하에 더 설명하는 하중지지 진공격리시스템(72)에 의해 플랜지(36)로부터 열적으로 격리되어있다. 플랜지(36)는 온도조절기(예를 들어 수냉 시스템)에 의해 소망의 안정상태온도에서 유지된다. 척(21)은 히터(32)에 연결되므로 웨이퍼 지지면(21S) 및 그 위에 안착되는 웨이퍼가 히터(32)에 의해 가열된다. 척(21), 히터(32) 및 플랜지(36)는 블록 조립체(22)의 가동부(22M)를 구성한다. 가동부(22M)는 도 9에 도시한 블록조립체(22)의 베이스부(22b)에 대하여 P1방향으로 이동할 수 있다. 본 실시예에서, 블록조립체(22)는 z 구동부 동작과 관계없이 가동부(22M)를 작동시키고 블록조립체(22)의 안착면(21S)에 걸쳐서 실질적으로 균일하게 분포된 힘기둥을 발생시키는 액튜에이터(52)를 포함한다. 본 실시예에서, 액튜에이터(52)는 압축가스에 의해 구동되지만, 다른 실시예에서 액튜에이터는 웨이퍼 안착면에 걸쳐서 실질적으로 균일하게 분포된 힘기둥을 발생시킬 수 있는 유압 수단이나 자기 수단에 의해 구동될 수 있다. 도 8에 도시한 실시예에서, 액튜에이터(52)는 가동 판부재(54), 및 베이스 또는 반응부재(55)를 갖는다. 본 실시예에서, 베이스 부재(55)는 시트 구조(56)의 표면(58)에 견고하게 안착된다. 도 13에 도시한 바와 같이 벨로우즈 시일(52b)은 액튜에이터(52)의 베이스 부재(55)와 판(54)를 연결시키며, 액튜에이터를 챔버 내부로부터 격리시킨다. 이해할 수 있듯이, 판(54)와 베이스 부재(55) 사이에는 작동을 위해 원하는 가스(예를 들어, 청정공기 또는 불활성가스, N2)가 도입된다. 이 가스 의 압력은 웨이퍼 스택을 접합하기 위한 소망의 고압(예를 들어, 200mm 웨이퍼에서는 약 90KN, 또는 300mm 웨이퍼에서는 약 100KN)을 얻도록 제어될 수 있다. 본 실시예의 판 부재(54)는 웨이퍼 지지면의 면에 실질적으로 수직한 웨이퍼 지지면과 판면(54F) 사이에 하중 인가용의 실질적으로 균일한 기둥을 제공하기 위해 척(21)의 웨이퍼 지지면(21S)과 실질적으로 유사하고(예를 들어, 형상, 사이즈) 웨이퍼 지지면에 평행하게 배치된 압력면(54F)을 갖는다. 접합 압력은 도 13에 도시한 압력게이지(295)로 검사된다. 실시예에 따라서는, 여러 가지 사이즈의 웨이퍼를 수용하기 위해 압력면(54F)의 사이즈가 수동 또는 자동 기구를 통해 조정된다. 이해할 수 있듯이, 웨이퍼면 상에 액튜에이터에 의한 하중인가 직교성은 판 압력면과 웨이퍼 지지면의 평면성 및 평행성을 제어함으로써 쉽게 얻을 수 있다.
도 9에서 볼 수 있듯이, 본 실시예의 하측 블록조립체(22)는 또한 하측 블록조립체(22)의 웨이퍼 지지면(21S)을 상측 블록조립체(20)의 웨이퍼 안착면(23S)과 동일한 높이로 만들기 위한 레벨링 시스템(82)을 포함한다. 본 실시예에서, 판 부재(54) 및 이에 따라서 하측 블록조립체(22)의 가동부(22M)는 베이스(55)에 대하여 가스층 상에 놓여 있으며, 레벨링 시스템(82)에 의해 제어되는 것을 제외하고는 베이스(55)로부터 위치적으로 분리된다. 본 실시예에서, 레벨링 시스템(82)은 도 12에 도시한 선형 가이드부(84) 및 회전 가이드 또는 짐벌(jimbal)부(86)를 포함한다. 선형 가이드부(84)는 가동 블록부(22M)의 움직임을 안내하므로 웨이퍼 지지면(21S)가 이동하는 것은 화살표(P1)로 지시한 방향으로 실질적으로 축방향이다(측방향 이동은 전혀 없음). 회전 가이드부(86)는 가동부(22M)의 움직임을 안내하므로 웨이퍼 지지면(21S)은 이동 없이 웨이퍼 접합계면(405)에 대응하는 중심점(85)(도 10에 도시)을 중심으로 회전 및/또는 경동(tilting)할 수 있다. 레벨링 시스템(82)은 필요에 따라서 자율적/자동적이거나 또는 수동으로 동작할 수 있다. 본 실시예에서, 선형 가이드부(84)는 도 13에 도시한 선형 베어링조립체(84B)에서 이동 가능하게 지지되는 가이드 로드(84R)를 포함한다. 가이드 로드(84R)는 도 13에 도시한 바와 같이 판 부재(54)에 연결된다. 다른 실시예에서, 선형 가이드부(84)는 그 외의 어떤 소망의 구조도 가질 수 있다. 도 13에서 볼 수 있듯이, 본 실시예에서 선형 베어링조립체(84B)는 반구형 베어링조립체에 의해 정해진 짐벌(gimbal)(86)과 일치한다. 반구형 베어링면 반경은 접합계면 중심(85)로부터 연장된다. 짐벌(86)은 지지시트(56T)에 부착될 수 있다. 다른 실시예에서, 짐벌부는 그 외의 다른 어떠한 소망의 구조도 가질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 선형 가이드 및 짐벌부는 그 외의 어떠한 소마의 배치로도 될 수 있다. 도 13에서 볼 수 있듯이, 레벨링 시스템(82)은 접합 작업 중에 선형 가이드부(84) 및 짐벌부(86)가 액튜에이터(52) 또는 하측 블록조립체의 그 외의 어떤 부분에 의해서도 하중을 받지 않도록 위치한다. 본 실시예에서, 짐벌부(86)는 지지면을 록크 및 록크해제하기 위해 미리 부하를 받는다. 예비부하는 지지면에 대하여 인가되는 공기압이나 유압, 기계적 압력 또는 전기기계적 압력 등의 어떤 소망의 예비부하 시스템 형태에 의해서도 얻을 수 있다. 이 예비부하 시스템은 적절한 컨트롤러(도시하지 않음)에 의해 제어될 수 있거나 원하는 록크 한계로 설정될 수 있다. 이 레벨링 시스템(82)은 동적으로 하측 블록조립체를 상측 블록조립체와 동일한 높이가 되도록 할 수 있다. 이에 따라서 상 단 조립체와 바닥 조립체가 평행하지 않거나 또는 웨이퍼 스택이 쐐기형상인 경우에 생길 수 있는 과도한 구속 상태가 제거된다. 베어링 자체는 접합 부하를 지지하지 않으며, 회전중심은 웨이퍼면에 있으므로 발생할 수 있는 어떤 회전도 웨이퍼를 이동시키지 않을 것이다.
도 20을 참조하면, 다른 실시예에서 레벨링 시스템(82)은 액튜에이터(52)의 부하를 지탱하도록 위치하며 접합 부하를 지탱한다. 짐벌부(86)는 고정 판(55) 아래에 위치하며, 고정 판(55), 가동 판(54) 및 위에 위치하는 플랜지(36), 열적 격리 시스템(72), 히터(32), 척(21) 및 웨이퍼(도시하지 않음)를 지지한다. 본 실시예에서, 인가된 힘기둥의 베이스의 사이즈는 다양한 사이즈의 웨이퍼를 수용하도록 조정된다. 고정 판(55)는 가동 판(54)에 대하여 시일되는데, 엣지에서는 벨로우즈 시일(52b)에 의해 시일되고 선택 가능한 중간 위치에서는 피스톤 또는 존 시일(zone seal)(52Z1, 52Z2)에 의해 시일된다. 벨로우즈 시일(52b) 및 중간의 존 시일(52Z1, 52Z2)의 시일 위치는 접합할 필요가 있는 웨이퍼 스택의 사이즈에 따라서 선택되며 인가된 힘기둥의 베이스 영역을 결정한다. 선택된 시일 사이의 시일된 구역은 압축가스가 채워진다. 일 실시예에서, 엣지에서의 벨로우즈 시일(52b)의 위치는 8인치 웨이퍼를 접합하는데 선택되고, 존 시일(52Z1)은 6인치 웨이퍼를 접합하는데 선택되고, 존 시일(52Z2)은 4인치 웨이퍼를 접합하는데 선택된다.
또한 도 14를 참조하면, 전술한 바와 같이, 하측 블록조립체는 히터를 지지하는 블록 조립체의 대응부로부터 히터(32)를 열적으로 격리시키는 열적 격리 시스템(72)을 갖는다. 역시 전술한 바와 같이, 본 실시예에서 열적 격리 시스템은 부하 지지 진공 격리 시스템이다. 도 13에서 볼 수 있듯이, 격리 시스템(72)은 액튜에이터(52)로부터 웨이퍼 지지면(21S)까지 부하경로를 가로질러서 위치한다. 따라서, 열적 격리 시스템(72)은 접합압력 부하를 지지한다. 도 14에서 볼 수 있듯이, 이 시스템(72)은 일반적으로 판(78)와 다이아프램(76) 사이에 한정된 부하지지 진공층을 포함한다. 다이아프램(76)은 부하지지 영역의 외부의 벨로우즈(74)를 통해 판(78)에 연결된다. 다이아프램(76)은 인코넬(상표) 등의 어떠한 적절한 재료로도 만들어질 수 있으며, 임의의 적절한 방식, 예를 들어 용접에 의해 벨로우즈(74)의 개방단부에 연결될 수 있다. 도 14에서 볼 수 있듯이, 벨로우즈(74)는 블록조립체의 부하지지부의 외부에 위치하며, 다이아프램(76)은 부하지지부 내에 위치한다. 다이아프램(76)은 낮은 열팽창계수(CTE)를 갖는 재료를 포함하는 판(78)에 의해 지지된다. 일 실시예에에서, 판(78)는 Schott AG에서 제조한 유리세라믹인 "Zerodur(상표)"로 만들어진다. 판(78)는 다이아프램(76)과의 접촉면적을 최소화시키도록 형성된 표면(78S)을 가지면서도 도 15에 도시한 접합 중에 압축하중을 견디도록 충분한 강도를 갖는다. 이 구조(72)는 열전달을 최소로 하기 위해 계속적으로 진공이 된다. 전술한 바와 같이, 다이아프램과의 접촉면적을 최소로 하고 따라서 다이아프램(76)과 저 열팽창계수의 재료층(78) 사이에 한정되고 불량한 열접촉면적을 제공하기 위해 표면(78S)은 예를 들어 기계가공이나 그 외의 어떠한 적절한 성형공정으로도 형성된다. 이해할 수 있듯이, 열팽창계수가 낮은 재료층(78)은 역시 불량한 열전도계수를 갖는다. 도 15에 도시한 실시예에서, 접촉면(78S)은 다이아프램(76)이 접촉하는 융기된 돌출부들을 갖는다. 이 돌출부들은 도 15에 개략적으로 도시되어 있는데, 어떤 적절한 형상이라도 가질 수 있다. 예를 들어 이들 돌출부는 다이아프램과 접촉하도록 테이퍼가 형성된 단면을 가질 수 있다. 돌출부의 개수 및 사이즈는 다이아프램/저열팽창계수 재료층 계면에 걸친 원하는 하중용량 및 열전도특성을 얻도록 필요한 대로 선택될 수 있다. 이해할 수 있듯이, 격리 시스템(72)에 의해 주어지는 단열에 의해, 히터(32), 척(21) 및 웨이퍼 스택(430)의 신속한 열적 사이클링이 가능하게 된다.
다시 도 8을 참조하면, 본 실시예에서 상측 블록조립체(20)는 일반적으로 전술한 하측 블록조립체(22)와 유사하다. 본 실시예에서, 상측 블록조립체는 스택 접합에 필요한 제어레벨면을 제공하며 레벨링 시스템(82)은 전술한 바와 같이 하측 블록조립체의 웨이퍼 지지면(21S)의 높이를 상측 블록조립체의 웨이퍼지지면(23S)과 동일하게 하도록 동작한다. 다른 실시예에서, 상측 블록조립체(20)는 일체형의 레벨링 시스템을 가질 수 있다. 본 실시예에서, 상측 블록조립체(20)는 움직일 수 없다. 다른 실시예에서, 블록 조립체(22)와 마찬가지로, 상측 블록조립체(20)는 척(23)을 갖는 가동부(20M), 히터(30) 및 액튜에이터(50)에 의해 화살표(P1)로 지시한 방향으로 작동되는 지지플랜지(34)(하측 블록조립체의 히터(32) 및 플랜지(36)와 유사)를 가질 수 있다. 도 8에서 볼 수 있듯이, 본 실시예에서, 앞에서 설명한 시스템(72)과 유사한 하중지지 열적 격리 시스템(70)은 히터(30)와 플랜지(34) 사이에 단열부를 한정한다. 다른 실시예에서 액튜에이터(50)도 역시 액튜에이터(52)와 유사할 수 있다. 액튜에이터(50)는 도 16에 도시한 바와 같이 판 부재(57)와 벨로우즈 시일(53B)에 의해 판 부재에 연결된 반장용 또는 베이스 부 재(55)를 가질 수 있다. 본 실시예에서, 벨로우즈 시일(53B)은 정적상태에서 베이스 부재(55)로부터 가동부(20M)를 지지하도록 구성된다. 액튜에이터 동작 중에 판 부재의 변위의 제어를 향상시키기 위해 정적상태 중에 벨로우즈(53B)에 예비부하를 인가하도록 예비부하 블록(59)이 제공될 수 있다(예를 들어 예비부하 블록들은 상측 블록조립체의 가동부의 중량 때문에 벨로우즈의 스프링력에 대항한다). 도 8에서 볼 수 있듯이, 본 실시예에서, 액튜에이터의 베이스 부재(51)는 연결부(102)에 의해 스팬 부재(53)에 연결되어 지지된다. 연결부(102)는 큰 연신 없이 z 방향 하중을 베이스 부재(51)와 스팬 부재(53) 사이에 전달하기 위해 z축 방향으로 실질적으로 단단하다. 접합 공정 중에 연결부(102)는 핀 연결부처럼 거동하며, 따라서 접합 모멘트를 전달할 수 없다. 도 8에 도시한 실시예에서, 연결부(102)는 일단부(103)가 베이스 부재(55)에 연결된 환형 쉘 또는 벽(102W)을 포함한다. 벽(102W)은 벽(102W)이 스팬 부재(53) 사이에서 연장되어 벽(102W)을 스팬부재(53)에 연결하는 플랜지(106)를 갖는다. 플랜지(106)는 벽(102W) 또는 스팬 부재(53)와 일체로 형성될 수 있다. 플랜지 두께는 플랜지와 스팬 부재 사이의 계면에서 스팬 부재의 두께와 비슷하다. 스팬 부재(53)와 일체로 형성되는 경우, 플랜지(106)는 어떠한 소망의 방식으로도(예를 들어 용접) 벽(102W)에 연결되며 그 역방식도 가능하다. 플랜지(106)는 벽(102W)이 스팬 부재(53)로부터 벗어나게 하고, 따라서 스팬 부재(53)와 벽(102W)의 연결체의 휨강성을 감소시키며, 벽(102W)이 접합 하중을 액튜에이터 베이스 부재(51)와 스팬 부재(53) 사이에 실질적으로 전달할 수 없게 한다. 이해할 수 있듯이, 이에 따라서 웨이퍼 스택을 챔버 내에서 접합하기 위해 액 튜에이터가 압축될 때 베이스 부재(51)가 실질적으로 편평하게 유지된다.
이상 본 발명의 몇 가지 실시예들을 설명하였다. 그렇지만 본 발명의 정신 및 범위로부터 이탈함 없이 다양한 변형예를 만들 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그 외의 실시예들은 다음의 특허청구의 범위 내에 속하는 것이다.
Claims (80)
- 반도체 구조를 접합하는 장치로서:제 1 반도체 구조의 제 1 표면을 제 2 반도체 구조의 제 1 표면과 접촉하도록 정반대측에 배치하는 장비; 및상기 제 1 및 제 2 반도체 구조의 제 1 표면들 사이의 접합 계면면적 전체에 균일한 압력을 인가하도록 구성된 힘기둥으로 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조를 서로 가압하여 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조의 상기 제 1 표면들 사이에 접합 계면면적을 형성하는 장비를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 힘기둥은 상기 제 1 표면들 사이의 전체 접합 계면면적 전체에 맞는 크기를 갖는 베이스를 갖는 기둥으로 배열된 다수의 힘을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 베이스의 크기는 조정 가능한 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 3 항에 있어서, 상기 베이스의 크기는 직경이 4인치, 6인치 또는 8인치인 상기 접합 계면면적과 일치하도록 조정되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 힘기둥은 상기 압력을 적어도 90%의 균일도로 전체 접합 계면면적에 인가하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 압력은 1000 내지 50000mbar의 범위인 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 접합 형성장비는 상기 힘기둥을 발생시키도록 구성된 액튜에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 액튜에이터는 압축가스에 의해 구동되는 고체 판를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 7 항에 있어서, 상기 액튜에이터는 압축유체 또는 자성 중의 적어도 하나에 의해 구동되는 고체 판를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 위치결정 장비는 상기 제 1 반도체 구조의 제 2 표면과 접촉하도록 구성된 제 1 클램프 부재 및 상기 제 2 반도체 구조의 제 2 표면과 접촉하도록 구성된 제 2 클램프 부재를 갖는 클램프를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조의 상기 제 2 표면들은 각각 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조의 상기 제 1 표면들의 반대측에 있는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조를 상기 힘기둥으로 함께 가압하는 것은 상기 제 1 및 제 2 클램프 부재 중의 적어도 하나를 상기 힘기둥으로 가압하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 10 항에 있어서, 상기 위치결정 및 접합 형성 장비의 하중을 지지하도록 구성된 틀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 12 항에 있어서, 상기 틀은 적어도 하나의 단단한 기둥를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 클램프 부재는 상기 반도체 구조를 상기 틀에 접합하는 동안에 발생되는 벤딩 모멘트를 상기 틀에 전달하도록 상기 기둥에 연결되게 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 13 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 클램프 부재 중의 하나 또는 둘은 상기 단단한 기둥에 이동 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 14 항에 있어서, 상기 틀은 3개의 단단한 기둥를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 15 항에 있어서, 상기 틀은 상단 판 및 바닥 판를 더 포함하며, 상기 판들은 상기 단단한 기둥에 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 16 항에 있어서, 분위기가 제어된 챔버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 17 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조를 상기 챔버에 대하여 출입시켜 이동시키고 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조를 상기 클램프 부재 사이에 배치하도록 구성된 캐리어 고정구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 18 항에 있어서, 상기 캐리어 고정구는 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조의 상기 제 1 표면들을 제 1 거리로 유지하도록 구성된 적어도 하나의 스페이서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 19 항에 있어서, 상기 캐리어 고정구는 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조를 함께 클램핑하기 위한 적어도 하나의 클램프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 20 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 스페이서 및 상기 적어도 하나의 클램프는 독립적으로 작동되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 21 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조를 상기 힘기둥으로 함께 가압하기 전에 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조의 상기 제 1 표면들을 고정시키도록 구성된 핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 22 항에 있어서, 상기 핀은 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조의 상기 제 1 표면을 적절한 힘으로 고정시키는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 18 항에 있어서, 상기 챔버는 상기 캐리어 고정구가 상기 챔버에 대하여 출입할 수 있도록 하는 크기의 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 24 항에 있어서, 상기 포트를 통하여 상기 챔버와 연통하도록 구성된 예비부하 챔버를 더 포함하며, 상기 포트는 상기 예비부하 챔버를 상기 챔버로부터 격리시키기 위한 셔터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 17 항에 있어서, 상기 챔버내의 압력을 검사하도록 구성된 압력게이지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 클램프 부재의 제 1 표면을 상기 제 2 클램프 부재의 제 1 표면과 평행하게 정렬시키는 장비를 더 포함하며, 상기 제 1 클램프 부재의 상기 제 1 표면은 상기 제 1 반도체 구조의 상기 제 2 표면과 접촉하도록 구성되며 상기 제 2 클램프 부재의 상기 제 1 표면은 상기 제 2 반도체 구조의 상기 제 2 표면과 접촉하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 27 항에 있어서, 상기 정렬장비는 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조의 제 1 표면들을 정렬시켜서 상기 힘기둥이 상기 접합 계면면적에 수직하게 인가되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 28 항에 있어서, 상기 정렬장비는 선형 정렬공구를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 29 항에 있어서, 상기 정렬장비는 회전정렬공구를 더 포함하는 것을 특징 으로 하는 장치.
- 제 30 항에 있어서, 상기 회전정렬공구는 상기 접합계면면적의 중심 주위에 상기 제 1 표면들 중의 하나를 회전방식으로 정렬하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1 항에 있어서, 전체 접합계면면적에 걸쳐서 ±1도의 온도 균일도에 도달하도록 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조를 가열하는 장비를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 32 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조를 상기 위치결정 및 접합형성 장비로부터 열적으로 격리하도록 구성된 열적 격리시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 33 항에 있어서, 상기 열적 격리 시스템은 낮은 열팽창계수 재료를 포함하는 기판과 탄성막 사이에 형성되는 진공격리층을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 34 항에 있어서, 상기 기판은 상기 탄성막과의 접촉을 최소화하도록 구성된 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 32 항에 있어서, 상기 가열장비는 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조의 중앙 및 주변 영역의 가열을 독립적으로 제어하도록 구성된 독립제어형 다중구역 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 32 항에 있어서, 상기 가열장비는 상기 제 1 반도체 기판을 가열하도록 구성된 제 1 세트의 히터와 상기 제 2 반도체 기판을 가열하도록 구성된 제 2 세트의 히터를 포함하며, 상기 제 1 세트의 히터는 상기 제 2 세트의 히터의 면대칭상 구조로 정렬되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 반도체 구조는 반도체 웨이퍼, 평면판넬구조, 집적회로 장치, 3D통합 마이크로 전자기기 또는 미소전기기계 시스템(MEMS) 중의 하나 를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조의 상기 제 1 표면은 각각 제 1 및 제 2 접합층을 더 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 접합층은 금속, 반도체, 절연체, 접착제, 격자구조, 유리 또는 절연체 중에 적어도 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 접합은 양극접합, 공융접합, 접착접합, 융착접합, 글래스프릿 접합 또는 열압착 접합 중의 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 반도체 구조를 접합하는 방법으로서:제 1 반도체 구조의 제 1 표면을 제 2 반도체 구조의 제 1 표면과 접촉하도록 정반대측에 배치하는 단계;상기 제 1 및 제 2 반도체 구조의 제 1 표면들 사이의 접합 계면면적 전체에 균일한 압력을 인가하도록 구성된 힘기둥으로 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조를 함께 가압하여 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조의 상기 제 1 표면들 사이에 접합 계 면면적을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 41 항에 있어서, 상기 힘기둥은 상기 제 1 표면들 사이의 접합 계면면적 전체와 일치하는 크기를 갖는 베이스를 갖는 기둥으로 배열된 다수의 힘을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 42 항에 있어서, 상기 베이스의 크기는 조정 가능한 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 43 항에 있어서, 상기 베이스의 크기는 직경이 4인치, 6인치 또는 8인치인 상기 접합 계면면적과 일치하도록 조정되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 41 항에 있어서, 상기 힘기둥은 상기 압력을 적어도 90%의 균일도로 전체 접합 계면면적에 인가하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 41 항에 있어서, 상기 압력은 1000 내지 50000mbar의 범위인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 41 항에 있어서, 상기 접합 형성은 상기 힘기둥을 발생시키도록 구성된 액튜에이터를 사용하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 41 항에 있어서, 상기 액튜에이터는 압축가스에 의해 구동되는 고체 판를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 41 항에 있어서, 상기 액튜에이터는 압축유체 또는 자성 중의 적어도 하나에 의해 구동되는 고체 판를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 41 항에 있어서, 상기 위치결정 단계는 제 1 클램프 부재 및 제 2 클램프 부재를 갖는 클램프를 제공하고, 상기 제 1 클램프 부재를 상기 제 1 반도체 구조의 제 2 표면과 접촉시키고 상기 제 2 클램프 부재를 상기 제 2 반도체 구조의 제 2 표면과 접촉시키는 것을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조의 상기 제 2 표면들은 각각 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조의 상기 제 1 표면들의 반대측에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 50 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조를 상기 힘기둥으로 함께 가압하는 것은 상기 제 1 및 제 2 클램프 부재 중의 적어도 하나를 상기 힘기둥으로 가압하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 50 항에 있어서, 상기 위치결정 및 접합 형성 하중을 지지하도록 구성된 틀을 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 52 항에 있어서, 상기 틀은 적어도 하나의 단단한 기둥를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 클램프 부재는 상기 반도체 구조를 상기 틀에 접합하는 동안에 발생되는 벤딩 모멘트를 상기 틀에 전달하도록 상기 기둥에 연결되게 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 53 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 클램프 부재 중의 하나 또는 둘은 상 기 단단한 기둥에 이동 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 54 항에 있어서, 상기 틀은 3개의 단단한 기둥를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 55 항에 있어서, 상기 틀은 상단 판 및 바닥 판를 더 포함하며, 상기 판들은 상기 단단한 기둥에 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 56 항에 있어서, 분위기가 제어된 챔버를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 57 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조를 상기 챔버에 대하여 출입시켜 이동시키고 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조를 상기 클램프 부재 사이에 배치하도록 구성된 캐리어 고정구를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 58 항에 있어서, 상기 캐리어 고정구는 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조의 상기 제 1 표면들을 제 1 거리로 유지하도록 구성된 적어도 하나의 스페이서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 59 항에 있어서, 상기 캐리어 고정구는 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조를 함께 클램핑하기 위한 적어도 하나의 클램프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 60 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 스페이서 및 상기 적어도 하나의 클램프는 독립적으로 작동되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 61 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조를 상기 힘기둥으로 함께 가압하기 전에 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조의 상기 제 1 표면들을 고정시키도록 구성된 핀을 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 62 항에 있어서, 상기 핀은 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조의 상기 제 1 표면을 적절한 힘으로 고정시키는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 58 항에 있어서, 상기 챔버는 상기 캐리어 고정구가 상기 챔버에 대하여 출입할 수 있도록 하는 크기의 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 64 항에 있어서, 상기 포트를 통하여 상기 챔버와 연통하도록 구성된 예비부하 챔버를 제공하는 단계를 더 포함하며, 상기 포트는 상기 예비부하 챔버를 상기 챔버로부터 격리시키기 위한 셔터를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 57 항에 있어서, 상기 챔버내의 압력을 검사하도록 구성된 압력게이지를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 50 항에 있어서, 상기 제 1 클램프 부재의 제 1 표면을 상기 제 2 클램프 부재의 제 1 표면과 평행하게 정렬시키는 단계를 더 포함하며, 상기 제 1 클램프 부재의 상기 제 1 표면은 상기 제 1 반도체 구조의 상기 제 2 표면과 접촉하도록 구성되며 상기 제 2 클램프 부재의 상기 제 1 표면은 상기 제 2 반도체 구조의 상기 제 2 표면과 접촉하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 67 항에 있어서, 상기 정렬 단계는 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조의 제 1 표면들을 정렬시켜서 상기 힘기둥이 상기 접합 계면면적에 수직하게 인가되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 68 항에 있어서, 상기 정렬 단계는 선형 정렬을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 69 항에 있어서, 상기 정렬 단계는 회전정렬 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 70 항에 있어서, 상기 회전정렬은 상기 접합계면면적의 중심 주위에 상기 제 1 표면들 중의 하나를 회전방식으로 정렬하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 41 항에 있어서, 전체 접합계면면적에 걸쳐서 ±1도의 온도균일도에 도달하도록 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조를 가열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 72 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조를 상기 위치결정 및 접합형성 장비로부터 열적으로 격리하는 열적 격리시스템을 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 73 항에 있어서, 상기 열적 격리 시스템은 낮은 열팽창계수 재료를 포함하는 기판과 탄성막 사이에 형성되는 진공격리층을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 74 항에 있어서, 상기 기판은 상기 탄성막과의 접촉을 최소화하도록 구성된 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 72 항에 있어서, 상기 가열 단계는 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조의 중앙 및 주변 영역의 가열을 독립적으로 제어하도록 구성된 독립제어형 다중구역 히터를 제공하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 72 항에 있어서, 상기 가열 단계는 상기 제 1 반도체 기판을 가열하도록 구성된 제 1 세트의 히터와 상기 제 2 반도체 기판을 가열하도록 구성된 제 2 세트의 히터를 제공하는 단계를 더 포함하며, 상기 제 1 세트의 히터는 상기 제 2 세트의 히터의 면대칭상 구조로 정렬되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 41 항에 있어서, 상기 반도체 구조는 반도체 웨이퍼, 평면판넬구조, 집적회로 장치, 3D통합 마이크로 전자기기 또는 미소전기기계 시스템(MEMS) 중의 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 41 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 반도체 구조의 상기 제 1 표면은 각각 제 1 및 제 2 접합층을 더 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 접합층은 금속, 반도체, 절연체, 접착제, 격자구조, 유리 또는 절연체 중에 적어도 1종을 포함하는 것 을 특징으로 하는 방법.
- 제 41 항에 있어서, 상기 접합은 양극접합, 공융접합, 접착접합, 융착접합, 글래스프릿 접합 또는 열압착 접합 중의 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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