KR20150088248A - 본딩을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

본딩을 위한 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150088248A
KR20150088248A KR1020157012186A KR20157012186A KR20150088248A KR 20150088248 A KR20150088248 A KR 20150088248A KR 1020157012186 A KR1020157012186 A KR 1020157012186A KR 20157012186 A KR20157012186 A KR 20157012186A KR 20150088248 A KR20150088248 A KR 20150088248A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
bonding
bonding layer
pressure
disk
Prior art date
Application number
KR1020157012186A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102211333B1 (ko
Inventor
유르겐 부르그그라프
Original Assignee
에베 그룹 에. 탈너 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에베 그룹 에. 탈너 게엠베하 filed Critical 에베 그룹 에. 탈너 게엠베하
Publication of KR20150088248A publication Critical patent/KR20150088248A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102211333B1 publication Critical patent/KR102211333B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/185—Joining of semiconductor bodies for junction formation
    • H01L21/187—Joining of semiconductor bodies for junction formation by direct bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67092—Apparatus for mechanical treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6835—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/7525—Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/753—Means for applying energy, e.g. heating means by means of pressure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • H01L24/741—Apparatus for manufacturing means for bonding, e.g. connectors
    • H01L24/743—Apparatus for manufacturing layer connectors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T156/00—Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
    • Y10T156/10—Methods of surface bonding and/or assembly therefor
    • Y10T156/1002—Methods of surface bonding and/or assembly therefor with permanent bending or reshaping or surface deformation of self sustaining lamina
    • Y10T156/1028—Methods of surface bonding and/or assembly therefor with permanent bending or reshaping or surface deformation of self sustaining lamina by bending, drawing or stretch forming sheet to assume shape of configured lamina while in contact therewith

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Manufacturing Optical Record Carriers (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

본 발명은, 제 1 기질(2)에 제 2 기질(5)을 결합하기 위한 장치에 관한 것
이며, 상기 장치는,결합 층(3)으로 코팅된 제 1 기질(2) 및 상기 결합 층(3)에 고정된 제 2 기질(5)을 수용하기 위한 수용 장치(1)를 포함하고,
상기 결합 층(3)으로부터 멀어지는 방향을 향하는 상기 제 2 기질(5)의 한쪽 작용 측부(5o)에서 제 2 기질(5)에 결합하중을 가하기 위한 작용 장치를 포함하며, 상기 작용장치는 상기 작용 측부(5o)의 변부 영역(R)내에 위치한 초기 영역(A)으로부터 전체 작용 측부(5o)에 대해 작용하기까지 작동하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 해당 방법에 관한 것이다.

Description

본딩을 위한 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR BONDING}
본 발명은, 청구항 제 1 항에 청구된 본딩(bonding)을 위한 장치 및, 청구항 제 10 항에 청구된 해당 방법에 관한 것이다.
반도체 산업에서 제품 웨이퍼(wafer)들은 캐리어 웨이퍼(carrier wafer)와 더욱더 자주 일시적으로 결속된다. 결속제(cement), 소위 본딩 접착제가 가능한 균일한 두께를 가지며 층(layer) 형태로 상기 제품 웨이퍼 및/또는 캐리어 웨이퍼에 도포된다. 코팅 공정 다음에, 상기 두 개의 웨이퍼들은 높은 하중을 받으며 서로에 대해 가압되어야 한다. 이러한 공정은 본딩이라고 알려져 있다. 상기 두 개의 웨이퍼들에 압력을 가하고 이용되는 가압 디스크들은 종래기술에 따라 평평해서 전체적으로 가능한 균일한 결합 하중을 가해야 한다. 따라서, 상기 가압 디스크들은 정밀하게 생산된다. 하측의 디스크가 결합 척(chuck) 그러므로 샘플 캐리어(sample carrier)의 장착 부분(resting part)으로서 생산된다. 상측의 디스크는 가압디스크라고 하며 따라서 상기 결합 챔버의 상부에 놓인다.
제품 및/또는 캐리어 웨이퍼가 스핀 래커링(spin lacquering) 방법에 의해 래커처리된 후에, 일반적으로 소위 "변부 비드(edge bead)"가 유동학적(rheological) 및 유체 동역학적 특성에 기초하여 층 변부(layer edge)위에 형성된다. 상기 "변부 비드"는 재료의 누적(accumulation)으로서 전체 변부를 따라 둥근 기질, 웨이퍼상에 형성될 수 있다. 중심과 변부에서 재료두께들의 차이는 수 미크론(microns) 종종 심지어 수 나노미터에 불과하다. 본딩 작업 따라서 결합력의 적용시, 매우 자주 불균일한 결합력 및/또는 돌출하거나 과도한 결속제의 강제 유출(forcing out)이라는 문제가 발생된다.
이상적인 경우, 한 개의 층은 본 발명에서 청구되는 본딩 공정을 위해 균질한 두께(homogeneous thickness)를 가진다. 이와 관련하여, 균질한 두께는, 본딩 층의 두께가 모든 위치에서 동일하거나 허용 범위내에 있다는 것을 의미한다. 그러나 경험에 의하면, 심지어 이상적인 본딩 조건, 따라서 균질한 레이어 두께, 완전히 균일하게 기계가공된 가압 디스크, 완전히 균일하게 기계가공된 결합 척 및 균일하고 균질한 압력이 적용되더라도, 본딩 공정 후에 불균질한 두께를 가진 층이 존재할 수 있다. 이것은, 층이 가지는 유동학적 및 유체 동역학적 특성과, 물리적 문제가 가지는 초기 및 경계 조건들 때문이다. 재료는, 기질 변부에 위치한 재료와 같이 중심 평면에서 신속하게 확산될 수 없기 때문에, 변부 근처에서 유동속도는 증가된다. 중심에 위치한 재료는 방해받고 반대로 변부의 재료는 외측을 향해 자유롭게 배출될 수 있다고 말할 수 있다. 따라서, 해당 "변부 비드"를 가진 층에 의해 상황은 악화 되는데, 이 경우 단위 영역에 대하여 중심보다는 변부에 훨씬 더 많은 재료가 존재하기 때문이다.
그러므로, 본 발명의 목적은 불균질한 층 두께에 관한 상기 문제점들이 방지되거나 적어도 감소되도록 본딩을 위한 일반적인 장치와 방법을 개발하는 것이다.
상기 목적은 청구항 제 1 항 및 제 10 항의 특징에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 실시예들이 종속항들에 제공된다. 명세서, 청구항들 및/또는 도면들에 제공된 적어도 두 개의 특징들의 모든 조합들이 본 발명의 범위에 속한다. 수치 범위와 관련하여, 표시된 한계값내에 속하는 값들이 또한 경계값으로서 공개된 것으로 고려되며 모든 조합들로서 청구될 것이다.
본 발명을 따르는 실시예들을 도시하기 위해 제품 기질과 기질사이에서 본 발명이 식별된다. 예를 들어, 기질- 기질, 제품 기질- 제품기질, 기질- 제품기질 또는 제품 기질- 기질 조합들이 고려될 수 있도록 제품 기질과 기질이 선택적으로 교체 및/또는 조합될 수 있다. 또한 캐리어 기질의 래커링(lachering)이 고려될 수도 있다. 제 1 기질은 기질, 예를 들어, 캐리어 기질일 수 있다. 제 2 기질은 제품 기질일 수 있다.
본 발명의 기본 사상은, 작용 측부의 변부 영역(R)내에 위치한 초기 영역(A)으로부터 진행하며 상기 결합 층으로부터 멀어지는 방향을 향하는 상기 제품 기질의 한쪽 작용 측부에서 제품 기질에 결합하중을 가하는 것이다. 다시 말해, 작용 장치(action apparatus)의 한쪽 압력 전달 측부의 형상에 의해 가해지는 제품 기질이 우선 상기 초기 영역내에서 결합 층에 가압된다( 변부 영역의 영역내에 위치한 제품 기질은 적어도 부분적으로 비드(bead)위에 배열되고, 상기 비드는 결합 층- 결합 층의 소위 "변부 비드(edge bead)"를 비드가 존재할 정도로 도포하여 형성된다.
본 발명은, 측부를 향하는 결합층의 재료가 결합 층의 다른 재료에 의해 완전히 둘러싸여서 결합 층의 중심에 위치한 재료는 형성된 변부 상태에 의해 유동 방해를 겪게 되는 결합 층의 중심에 압력적용을 개시하는 것이다. 그 결과 본 발명에 의하면 결합 재료의 소위 "스퀴즈 아웃(squeeze out), 따라서 (제어될 수 없는 과도한) 강제 유출(forcing out)이 방해되거나 적어도 감소되기 때문에 두 개의 웨이퍼들을 서로 결합하기 위한 최적의 가능성이 제공된다. 본 발명에 의하면 현존하는 "변부 비드"에 대하여 결합층에 부착(deposited)된 제품 웨이퍼는 작용 장치에 의해 결합 층의 중심을 향해 구부러지고 따라서 탄성 변형에 의해 하중이 상기 작용 장치로부터 "변부 비드"로 조기에 전달되는 것을 방지한다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 가압 디스크를 위한 공학적 설계가 제공되어, 본 발명에 따라 변부 상태 때문에 바람직하지 못하게 유동하는 재료가 위치한 중심에 하중을 적용하고 집중시킬 수 있다.
본 발명의 유리한 실시예에 의하면, 작용 장치가 볼록한 곡선 구조를 가진 압력 전달 측부를 포함한 가압디스크를 가진다. 특히 전체 표면에 걸쳐 밀폐된 한쪽의 압력전달 측부에 의해 압력은 균일하게 적용될 수 있다. 상기 가압 디스크는 특히 가압 디스크의 압력 전달 측부에 부착되지 않게 형성된다.
본 발명에 따라 구부러진 압력전달 측부의 접선 평면이 이상적으로 평평평한 압력전달 측부의 가상 평면에 대해 법선 방향으로 적어도 5nm 및/또는 최대 500μm, 특히 적어도 20nm 및/또는 최대 200μm, 선호적으로 적어도 50nm 및/또는 최대 50μm, 더욱 선호적으로 적어도 100nm 및/또는 최대 5μm만큼 이격되는 것이 특히 유리하다. 상기 곡률은 동심구조로 형성되는 것이 특히 유리하다. 이것은, 이렇게 하여 상기 가압 디스크는 한편으로 강성을 가지며 형성되며, 이용되는 하중에 대해 항복되지 않기 때문이고, 매우 큰 곡률반경에 의해 곡률이 매우 작기 때문에 단지 최소 팽창(bulge)이 형성되며, 상기 최소 팽창에 의해 한편으로 결합 층은 내측으로부터 외측까지 레벨링(leveling)되거나 평탄화(planarization)되고 다른 한편으로 상기 결합 층내에서 경미하고 오목한 해당 곡률이 형성된다.
제품 기질 측부와 동심구조로 배열된 초기 영역(A)에 의해 결과적으로 가능한 균일한 상태의 결합이 형성될 수 있다.
상기 작용 장치가 제어장치에 의해 제어되는 결합하중을 제공하는 펀치(punch)를 가지는 실시예가 특히 선호된다. 상기 펀치는 상기 가압 디스크에 교체될 수 있게 연결되어 서로 다른 가압 디스크들이 각각의 요건을 위해 이용될 수 있는 것이 선호된다. 본 발명에 의하면 적합한 가압 디스크를 선택하기 위해 상기 결합 층의 형성부는 변부 영역(R)에서 측정되는 것이 유리하다.
본 발명의 유리한 실시예에 의하면, 상기 가압 디스크는 상기 압력 전달 측부를 둘러싼 하부의 디스크 및 특히 한쪽 주변부(P) 영역에서 고정 수단에 의해 상기 가압 디스크를 고정하는 유지 디스크에 의해 형성된다. 이렇게 하여, 상기 가압 디스크는 상기 특성들 특히 단지 경미한 곡률을 가지며 특히 간단하고 정확하게 제조될 수 있다.
하부의 디스크는 상기 주변부(P)보다 상기 초기 영역(A)에서 더 두껍게 형성되는 것이 특히 유리하다.
선택적으로, 상기 초기 영역(A)에서 상기 유지 디스크와 하부의 디스크사이에 스페이서 요소가 위치하여, 상기 하부의 디스크는 또한 평행하고 평평한 두 개의 측부들을 가지고 따라서 더욱 용이하게 생산될 수 있다. 하부의 디스크는 특히 강성을 가지며 형성된 상부의 유지 디스크보다 더 큰 탄성을 가진다.
또 다른 선택적 구성에 의하면, 상기 압력 전달 측부의 곡률을 설정하기 위해, 상기 초기 영역에서 상기 유지 디스크와 마주보게 위치한 하부의 디스크에 작용하고 특히 제어장치에 의해 제어되는 곡률 요소가 구성된다. 이렇게 하여, 곡률이 한번에 설정될 뿐만 아니라 본딩 공정과 접근과정 동안 심지어 상기 곡률이 능동적으로 제어될 수 있다.
특히 본 발명에 의하면, 가압 디스크가 가지는 곡률반경이 설정되거나 웨이퍼에 적합한 특정 곡률반경이 선택된다.
상기 특징들은 유사하게 본 발명의 장치, 본 발명의 방법 및 본 발명의 용도에 적용된다.
본 발명을 따르는 가압 디스크는 모든 재료로부터 제조될 수 있다. 그러나, E 계수(moduli) 및 높은 강도값을 가진 재료들이 특히 우수한 결합 결과를 나타낸다. 상기 가압 디스크를 위해 하기 재료들이 이용되는 것이 선호된다.
세라믹, 특히 질화규소(Si3N4), 탄화규소(SiC) 및/또는 질화붕소(BN) 및/또는
금속 및 금속 합금, 내화 재료, 특히 강 및/또는 철 기초 재료 및/또는
그래파이트(graphite) 및/또는
유리 및/또는
탄성 중합체 및/또는
복합 재료.
본 발명에 관한 다른 특징, 장점 및 세부사항들이 도면들을 이용하여 선호되는 실시예들에 관한 설명으로부터 이해된다.
도 1은, 본 발명을 따르는 방법의 일 실시예의 제 1 단계를 도시한 횡단면도.
도 2는, 본 발명을 따르는 방법의 일 실시예의 제 2 단계를 도시한 횡단면도.
도 3은, 본 발명을 따르는 방법의 일 실시예의 제 3 단계를 도시한 횡단면도.
도 4는 본딩 공정이 시작될 때 본 발명을 따르는 방법의 일 실시예를 도시한 횡단면도.
도 5는 본딩공정 동안 본 발명을 따르는 방법의 일 실시예를 도시한 횡단면도.
도 6은 본딩 공정이 종료될 때 본 발명을 따르는 방법의 일 실시예를 도시한 횡단면도.
도 7은 본 발명을 따르는 가압 디스크의 제 1 실시예를 도시한 횡단면도.
도 8은 본 발명을 따르는 가압 디스크의 제 2 실시예를 도시한 횡단면도.
도 9는 본 발명을 따르는 가압 디스크의 제 3 실시예를 도시한 횡단면도.
동일한 부품들 또는 동일한 작용을 가진 부품들이 도면들에서 동일한 도면부호로 도시된다.
본 발명에서 청구된 공정은 아래와 같이 설명된다. 상기 공정은 제어되는 결합공정을 수행하기 위해 본 발명에서 청구된 가압 디스크를 이용한다. "변부 비드"를 가진 결합 층에서 이루어지는 본 발명의 공정이 도시된다. 본 발명의 공정은 균질한 층 두께를 가지고 따라서 "변부 비드"없는 결합 층상에서 수행될 수도 있다. 도면에 도시되지 않은 특수 소프트웨어 지원식 제어장치에 의해 제어가 수행된다.
(도 1의) 제 1 단계에서, 결합 층(3)으로서 코팅 재료(특히 일시적인 결속제(temperary cement))가 하나의 기질(2)(특히 웨이퍼)에 도포된다. 상기 코팅은 산업의 종래기술을 따르는 코팅 유닛에서 수행된다. 스핀 코팅(spin- coating) 공정에 의해 상기 결합 층(3)이 생산될 때, 주변 비드(peripheral bead)(3w)가 변부 영역(R)에서 발생되고 평균 층 두께(D1)에 비해 증가된 두께(D2)를 가진다.
제 2 공정 단계에서, 결합 층(3)으로 래커링된(lacquered) 웨이퍼(2)가 본딩 유닛으로 이송되고 수용 장치(1) 특히, 샘플 홀더 (결합 척(bond chuck))상에 배열된다. 상기 웨이퍼(2)에 결합되어야 하는 제품 기질(5)(제 2 웨이퍼)은 상기 결합층(3)과 접촉한다(도 2). (도면에 도시되지 않은) 결합 챔버내에서, 도면에 도시되지 않고 상기 결합 챔버와 연결된 진공 유닛에 의해 결합공간의 완전한 소기(evacuation)가 이루어질 때까지 제품 기질(5)을 우선 상기 층(3)의 표면(3o)으로부터 분리시키기 위해 (도면에 도시되지 않은) 스페이서(spacers) 소위 "플래그(flags)"가 이용된다.
본 발명을 따르는 또 다른 단계에서, 결합 챔버가 폐쇄된다. 이렇게 하여 특히 결합 챔버에 부착된 가압 디스크(6)는 제품 기질(5)상에 배열된다. 본 발명의 가압 디스크(6)는 제품 기질(5)을 향하고 곡률반경(r)을 가진 볼록한 곡률을 가진다. 가압 디스크(6)에 관한 본 발명의 여러 가지 실시예들이 도 7 내지 도 9에 도시된다.
본 발명을 따르는 도 4의 제 4 공정 단계에서 상기 제품 기질(5)은 우선 특히 점(point) 형태의 초기 영역, 정확하게 제품기질(5)의 중심에서 본 발명의 상기 볼록한 가압 디스크(6)와 접촉하고 따라서 결합하중이 상기 중심에 가해진다. 본 발명을 따르는 가압 디스크(6)의 볼록한 형상 때문에, 상기 공정 단계에서 상기 층(3)의 변부 영역(R)은 (모든 경우 상기 제품 기질(5)의 중량 및 무시할만한 응력 이상의) 어떠한 주목할만한 압력에 노출되지 않는다. 변부 비드가 존재할 때, 상기 웨이퍼(5)의 중심에 대한 가압작용은 우선 상기 결합 층(3)을 향해 상기 제품 기질(5)이 구부러짐(bowing)을 형성한다.
수용 장치(1)를 향해 정상적으로 상기 가압디스크(6)가 연속적으로 상대운동하면 상기 제품 기질(5)의 중심은, 변부 영역(R)에 대해 주목할만한 압축 응력을 증가시키지 않고 상기 결합 층(3)의 표면(3o)과 더욱더 근접하게 안내된다. 단지 제품기질(5)의 주변부(P)와 볼록한 곡선구조의 가압 디스크(6)가 접촉하여 결합 하중을 가진 압력이 상기 결합 층(3)의 변부 영역(R)까지 전달된다.
특히, 압력 전달 측부(6u)의 접선 평면이 상기 접선 평면에 대한 법선 방향으로 적어도 5nm 및/또는 최대 500μm, 특히 적어도 20nm 및/또는 최대 200 μm, 선호적으로 적어도 50nm 및/또는 최대 50μm, 더욱 선호적으로 적어도 100 nm 및/또는 최대 5 μm만큼 이격될 때 그러하다. 특히, 상기 비드(3w)의 높이가 결정된 후에, 상기 가압 디스크(6)가 가지는 하나의 주변 변부에서 상기 압력전달 측부(6u)에 대한 접선 평면의 거리가 특히 상기 비드의 평균 높이(H= D2-D1)와 일치하도록 가압 디스크(6)가 설정되거나 선택되는 것이 선호된다.
"변부 비드"가 존재하지 않으면, 상기 제품 웨이퍼(5)는 상기 결합 층(3)위에 평평하게 배열되고, 상기 제품 웨이퍼(5)가 사전에 구부러짐 없이도 상기 가압 디스크(6)로부터 상기 제품 웨이퍼(5)로 하중이 안내되고 전달된다.
압력을 추가로 상승시키면 더욱더 많은 부분의 가압디스크(6)가 상기 제품 기질(5)과 접촉하고 따라서 전진하여 접근함에 따라 하중은 전체 작용 측부(5o)에 걸쳐서 분포된다.
양쪽 경우에서 중심에 위치한 재료는 변부에 위치한 재료보다 더욱 강하게 유동을 방해받는다. 중심에 재료의 유동능력(flow capacity)이 감소되는 것은, 더욱 외측에 위치한 재료에 의해 방해받는 반경 방향의 유동능력 및 가압 디스크에 의해 방해받는 수직방향의 유동 능력에 기인한다. 다시 말해, 상기 작용 측부(5o)가 우선 중심에서 해당 하중에 노출되기 때문에, 하중이 전달되어 중심에 위치한 재료의 경미한 유동을 야기한다. 이때 상기 변부는 상기 유동속에 전혀 포함되지 않는 데, 전체 작용 측부(5o)위에 해당 하중이 아직 분포되지 않았기 때문이다.
본 발명을 따르는 상기 공정 유동에 의하면, 거의 완전하게 평평하게 형성된(leveled) 표면(3o')이 형성되며 더 이상 비드(bead)(3w)를 포함하지 않고 동시에 변부에서 조기에 제어할 수 없이 이동하는 재료를 가지지 않는다. 볼록한 가압디스크(6)에 의해 형성된 상기 층의 오목한 음(negative)의 층(3')은, 무시할정도로 작은 것은 아니지만, 공정처리되지 않은 결합 층(3)과 비교하여 작은 평탄도(planarity) 편차를 가진다. 평탄상태로부터 벗어난 상기 편차는 본 발명을 따르는 가압 디스크(6)의 곡률반경(r)이 매우 크기 때문에 무시될 수 있고, 본 발명을 따르는 결합 층(3)의 레벨링(leveling) 작업이 가지는 장점이 우세해지기 때문에 추가 공정 동안 상기 편차는 필수적으로 무관해진다.
또한, 도 7 내지 도 9에 도시된 가압 디스크(6)의 하기 실시예들이 공개된다.
세 개의 모든 실시예들에서 여러 개의 부품들 구체적으로
압력 전달 측부(6u)를 가진 하측의 디스크(9) 및
주변부(P) 영역에 국소적으로 형성되고 고정 수단(8)에 의해 상기 하측의 디스크(9)를 고정/고착시키기 위한 유지 디스크(4)을 가진 가압 디스크(6)가 공통적인 구조를 가진다.
제 1 실시예에서, 가압 디스크(6)는 이미 볼록한 형상을 가지며 상부(9o)에서 상기 고정수단(8)에 의해 유지 요소(4)와 연결된다.
제 2 실시예에서, 상부(9o)에서 상기 고정수단(8)에 의해 상기 유지 디스크(4)에 연결된 평평한 하측의 디스크(9)가, 특히 강성의 유지 디스크(4)보다 더 큰 가요성을 가진 하측의 디스크(9o) 및 스페이서 요소(7)에 의해 해당 볼록 형상을 가진다. 상기 스페이서 요소(7)는 둥근 형상을 가지는 것이 선호된다. 상기 스페이서 요소는 5mm보다 작거나 선호적으로 1mm보다 작거나 더욱 선호적으로 100μm보다 작거나 훨씬 더 선호적으로 1μm보다 작거나 가장 선호적으로 100nm보다 작은 두께를 가진다.
제 3 실시예에서, 상부(9o)에서 상기 고정수단(8)에 의해 상기 유지 디스크(4)에 연결된 하측의 디스크(9)의 중심에 압력을 가하기 위해 곡률 요소(10)가 이용된다. 곡률 압력(curvature pressure)에 의해 상기 가압 디스크(6)의 중심에 압력을 가하면, 상기 가압 디스크(6)의 볼록한 곡률(convex curvature)는 계속해서 변화하거나 한번에 설정될 수 있다. 상기 가압 디스크(6)가 가지는 탄성은 상당하여, 상기 곡률 요소(10)를 제거하여 상기 가압 디스크(6)의 중심이 이완될 때 상기 가압 디스크(6)는 변형되어 자동으로 평평한 초기 위치로 돌아간다. 본 발명에 따르면, 상기 곡률 요소(10)가 하측의 디스크(9)와 연결되고 상기 가압 디스크(6)의 곡률반경을 능동적으로 제어할 수 있게 하는 해당 실시예가 고려될 수 있다.
1.... 수용장치,
2....기질,
3....결합 층,
3o, 3o'....표면,
4....유지 디스크,
5....제품 기질,
6....가압 디스크,
6u....압력전달 측부,
6o....상부,
7....스페이서 요소,
8....고정수단,
9....하부의 디스크,
10.... 곡률 요소,
A....초기 영역,
D1,D2....두께,
R....변부영역,
P....주변부,
r....곡률반경,
H....높이,
Z....중심.

Claims (10)

  1. 제 1 기질(2)에 제 2 기질(5)을 결합하기 위한 장치가,
    결합 층(3)으로 코팅된 제 1 기질(2) 및 상기 결합 층(3)에 고정된 제 2 기질(5)을 수용하기 위한 수용 장치(1)를 포함하고,
    상기 결합 층(3)으로부터 멀어지는 방향을 향하는 상기 제 2 기질(5)의 한쪽 작용 측부(5o)에서 제 2 기질(5)에 결합하중을 가하기 위한 작용 장치를 포함하며, 상기 작용장치는 상기 작용 측부(5o)의 변부 영역(R)내에 위치한 초기 영역(A)으로부터 전체 작용 측부(5o)에 대해 작용하기까지 작동하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 작동 장치는 볼록하게 구부러진 압력 전달 측부(6u)를 가진 가압 디스크(6)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 압력 전달 측부(6u)의 접선 평면은 접선 평면에 대해 법선 방향으로 적어도 5nm 및/또는 최대 500μm, 특히 적어도 20nm 및/또는 최대 200μm, 선호적으로 적어도 50nm 및/또는 최대 50μm, 더욱 선호적으로 적어도 100nm 및/또는 최대 5μm만큼 이격되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 전항들 중 적어도 한 항에 있어서, 상기 초기 영역(A)은 상기 작용 측부(5o)와 동심구조로 배열되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 전항들 중 적어도 한 항에 있어서, 상기 작용 장치는 제어장치에 의해 제어되는 가압 하중을 가하는 펀치(punch)를 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 가압 디스크는 상기 압력 전달 측부(6u)를 둘러싸는 하부의 디스크(9) 및 고정수단(8)에 의해 특히 한쪽 주변부(P) 영역에서 상기 가압 디스크(6)를 고정하는 유지 디스크(4)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 하부의 디스크(9)는 상기 주변부(P)보다 상기 초기 영역(A)에서 더 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 초기 영역(A)에서 상기 유지 디스크(4)와 하부의 디스크(9)사이에 스페이서 요소(7)가 위치하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 압력 전달 측부(6u)의 곡률을 설정하기 위해, 상기 초기 영역(A)에서 상기 유지 디스크(4)와 마주보게 위치한 하부의 디스크(9)에 작용하고 특히 제어장치에 의해 제어되는 곡률 요소(10)가 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 1 기질(2)에 제 2 기질(5)을 결합하기 위한 방법에 있어서,
    결합 층(3)으로 코팅된 제 1 기질(2) 및 상기 결합 층(3)에 고정된 제 2 기질(5)을 수용하기 위한 수용 장치(1)를 포함하고,
    상기 결합 층(3)으로부터 멀어지는 방향을 향하는 상기 제 2 기질(5)의 한쪽 작용 측부(5o)에서 제 2 기질(5)에 결합하중을 가하기 위한 작용 장치를 포함하며, 상기 작용장치는 상기 작용 측부(5o)의 변부 영역(R)내에 위치한 초기 위치(A)로부터 전체 작용 측부(5o)에 대해 작용하기까지 작동하는 것을 특징으로 하는 방법.
KR1020157012186A 2012-11-21 2013-11-05 본딩을 위한 장치 및 방법 KR102211333B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012111246.0 2012-11-21
DE102012111246.0A DE102012111246A1 (de) 2012-11-21 2012-11-21 Vorrichtung und Verfahren zum Bonden
PCT/EP2013/072995 WO2014079677A1 (de) 2012-11-21 2013-11-05 Vorrichtung und verfahren zum bonden

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150088248A true KR20150088248A (ko) 2015-07-31
KR102211333B1 KR102211333B1 (ko) 2021-02-03

Family

ID=49518965

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157012186A KR102211333B1 (ko) 2012-11-21 2013-11-05 본딩을 위한 장치 및 방법

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10943810B2 (ko)
JP (1) JP6053946B2 (ko)
KR (1) KR102211333B1 (ko)
CN (1) CN104781921B (ko)
AT (2) AT16646U1 (ko)
DE (1) DE102012111246A1 (ko)
TW (1) TWI636512B (ko)
WO (1) WO2014079677A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220025167A (ko) * 2016-03-22 2022-03-03 에베 그룹 에. 탈너 게엠베하 기판을 결합하기 위한 방법 및 장치

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10872874B2 (en) * 2018-02-26 2020-12-22 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Bonding apparatus and method of bonding substrates
US10770421B2 (en) * 2018-12-29 2020-09-08 Micron Technology, Inc. Bond chucks having individually-controllable regions, and associated systems and methods
TWI802956B (zh) * 2021-08-11 2023-05-21 日商雅馬哈智能機器控股股份有限公司 部材間接合裝置以及接合部材製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0256150A1 (en) * 1986-08-13 1988-02-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Apparatus for bonding semiconductor wafers
JPH0582493A (ja) * 1991-03-11 1993-04-02 Hitachi Ltd ウエハ接着装置およびその装置を用いたウエハの接着方法
JP2008277688A (ja) * 2007-05-07 2008-11-13 Lintec Corp 移載装置及び移載方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2945089B2 (ja) * 1990-07-05 1999-09-06 古河電気工業株式会社 ウエハへのテープ貼付装置
JP2910334B2 (ja) 1991-07-22 1999-06-23 富士電機株式会社 接合方法
JP2678161B2 (ja) 1991-10-30 1997-11-17 九州電子金属 株式会社 半導体ウエーハの真空貼着装置
JPH09320913A (ja) 1996-05-30 1997-12-12 Nec Kansai Ltd ウェーハ貼り付け方法及びその装置
JPH1174164A (ja) * 1997-08-27 1999-03-16 Canon Inc 基板処理装置、基板支持装置及び基板処理方法並びに基板の製造方法
US6383890B2 (en) * 1997-12-26 2002-05-07 Canon Kabushiki Kaisha Wafer bonding method, apparatus and vacuum chuck
JP4051125B2 (ja) * 1998-03-25 2008-02-20 不二越機械工業株式会社 ウェーハの接着装置
JP4614626B2 (ja) 2003-02-05 2011-01-19 東京エレクトロン株式会社 薄肉半導体チップの製造方法
JP5281739B2 (ja) * 2006-07-18 2013-09-04 新光電気工業株式会社 陽極接合装置
JP4841412B2 (ja) 2006-12-06 2011-12-21 日東電工株式会社 基板貼合せ装置
DE102006058493B4 (de) * 2006-12-12 2012-03-22 Erich Thallner Verfahren und Vorrichtung zum Bonden von Wafern
JP2008182016A (ja) 2007-01-24 2008-08-07 Tokyo Electron Ltd 貼り合わせ装置、貼り合わせ方法
KR20100043478A (ko) * 2008-10-20 2010-04-29 삼성전기주식회사 정전 척 및 이를 구비한 기판 접합 장치
DE102008044200B4 (de) * 2008-11-28 2012-08-23 Thin Materials Ag Bonding-Verfahren
DE102009018977A1 (de) 2009-04-25 2010-11-04 Ev Group Gmbh Vorrichtung zur Ausrichtung und Vorfixierung eines Wafers
EP2667407B1 (de) 2009-09-01 2019-01-23 EV Group GmbH Verfahren zum Ablösen eines Produktsubstrats (z.B. eines Halbleiterwafers) von einem Trägersubstrat mittels eines Lösungsmittels und Schallwellen durch Verformung eines auf einem Filmrahmen montierten flexiblen Films
JP5134673B2 (ja) * 2010-10-29 2013-01-30 東京エレクトロン株式会社 貼り合わせ装置及び貼り合わせ方法
US20120186741A1 (en) * 2011-01-26 2012-07-26 Aptina Imaging Corporation Apparatus for wafer-to-wafer bonding

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0256150A1 (en) * 1986-08-13 1988-02-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Apparatus for bonding semiconductor wafers
JPH0582493A (ja) * 1991-03-11 1993-04-02 Hitachi Ltd ウエハ接着装置およびその装置を用いたウエハの接着方法
JP2008277688A (ja) * 2007-05-07 2008-11-13 Lintec Corp 移載装置及び移載方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220025167A (ko) * 2016-03-22 2022-03-03 에베 그룹 에. 탈너 게엠베하 기판을 결합하기 위한 방법 및 장치
US11955339B2 (en) 2016-03-22 2024-04-09 Ev Group E. Thallner Gmbh Device and method for bonding of substrates

Also Published As

Publication number Publication date
TW201438116A (zh) 2014-10-01
TWI636512B (zh) 2018-09-21
AT517639A5 (de) 2017-03-15
CN104781921B (zh) 2017-11-28
DE102012111246A1 (de) 2014-05-22
CN104781921A (zh) 2015-07-15
AT16646U1 (de) 2020-04-15
US10943810B2 (en) 2021-03-09
WO2014079677A1 (de) 2014-05-30
JP6053946B2 (ja) 2016-12-27
KR102211333B1 (ko) 2021-02-03
JP2016504760A (ja) 2016-02-12
US20150279715A1 (en) 2015-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7146002B2 (ja) 基板のボンディング装置及び方法
US10189142B2 (en) Method for polishing a semiconductor wafer
US6908027B2 (en) Complete device layer transfer without edge exclusion via direct wafer bonding and constrained bond-strengthening process
KR20150088248A (ko) 본딩을 위한 장치 및 방법
US20230356353A1 (en) Carrier Head Membrane With Regions of Different Roughness
EP2956960B1 (en) Vacuum chuck with polymeric embossments
US20110230126A1 (en) Composite polishing pad
CN108326729B (zh) 研磨垫及研磨方法
CN102226986B (zh) 一种用于超薄半导体器件的制造方法
KR102279679B1 (ko) 멤브레인과 리테이너링 간의 연결 구조를 갖는 화학연마장치용 캐리어 헤드
JP2018508125A (ja) 歪んだウェハをチャッキングするための装置および方法
KR101596561B1 (ko) 웨이퍼 연마 장치
KR20160057585A (ko) 웨이퍼 평탄화 설비의 웨이퍼 부착 장치 및 웨이퍼 평탄화 방법
US6638146B2 (en) Retention plate for polishing semiconductor substrate
JP2003273049A (ja) ウエハの真空貼付装置
JPH10146755A (ja) 被加工物保持用バックフィルム
KR101472350B1 (ko) 웨이퍼 연마 장치
KR20110070347A (ko) 대면적 웨이퍼 가공을 위한 본딩방법
JP3699950B2 (ja) ウエハ研磨装置
US20150047783A1 (en) Pressure transfer plate for pressure transfer of a bonding pressure
JPS59191344A (ja) 薄板取着用治具

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant