KR20220025167A - 기판을 결합하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 서로를 향해 배열된 기판(4o, 4u)의 접촉면(4k)들에서 제1 기판(4o)을 제2 기판(4u)과 결합하기 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은, 제1 기판(4o)을 제1 고정 장치(1, 1' 1'', 1''', 1IV, 1V, 1VI)의 제1 고정 표면(1s, 1s', 1s'', 1s''')에 고정시키고 제2 기판(4u)을 제2 고정 장치(1, 1' 1'', 1''', 1IV, 1V, 1VI)의 제2 고정 표면(1s, 1s', 1s'', 1s''')에 고정시키는 단계, 및 접촉면(4k)에 접촉하기 전에 접촉면(4k)들을 구부리는 단계를 포함하되, 제1 기판(4o)의 접촉면(4k)의 곡률 변화 및/또는 제2 기판(4u)의 접촉면(4k)의 곡률 변화는 결합 동안에 조절된다.
또한, 본 발명은 이에 상응하는 결합 장치에 관한 것이다.

Description

기판을 결합하기 위한 방법 및 장치{Device and method for bonding substrates}
본 발명은 청구항 제1항에 따른 제1 기판을 제2 기판에 결합하기 위한 방법 및 청구항 제9항에 따른 그에 상응하는 장치에 관한 것이다.
반도체 산업에서, 오랜 세월 동안, 기판은 결합 공정(bonding process)에 의해 결합되었다. 결합 단계 전에, 이 기판들은 가능한 최대한 정밀하게 서로 정렬되어야 하는데(aligned), 나노미터 범위의 차이에도, 부분들의 사이 간극이 발생하게 된다. 기판들의 정렬은 일반적으로 정렬 마크(alignment mark)에 의해 구현된다. 정렬 마크 외에도, 그 외에 다른, 특히, 기능 요소(functional element)들이 기판에 제공되어, 결합 공정 동안 서로 정렬되어야 한다. 개별적인 기능 요소들 사이의 이러한 정렬 정확성은 전체 기판 표면에 걸쳐 요구된다. 따라서, 정렬 정확성이, 예를 들어, 기판의 중심에서는 매우 우수하지만, 에지(edge)로 갈수록 감소하는 것은 바람직하지 못하다.
종래 기술에서, 결합 공정에 영향을 끼칠 수 있는 다수의 방법과 시스템이 있는데, 이들은, 가령, 예를 들어, 문헌 EP2656378B1호 또는 WO2014191033A1에 기술되어 있다.
결합 공정에서 단점 중 하나는, 결합 공정 자체에서, 즉 결합 공정이 개시되는 동안, 기판들의 접촉면들이 완전하게 접촉되어야 한다는 점이다. 2개의 기판을 서로 정렬시키는 것은, 이전의 정렬에 비해, 여전히 많이 변화된다. 2개의 기판 표면들이 먼저 서로 결합되면, 이론적으로 분리(separation)이 다시 발생되지만, 높은 비용으로 인해, 수율이 낮아지고 에러(error)가 발생할 가능성이 높아진다.
본 발명의 목적은 특히, 기판(substrate)의 에지(edge)에서의 결합 정확성(bonding accuracy)이 증가된, 2개의 기판을 결합하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 목적은 청구항 제1항 및 제9항에 따른 특징들로 해결된다. 본 발명의 바람직한 변형예들은 종속항들에 제공된다. 본 발명의 상세한 설명, 청구항 및/또는 첨부도면들에 제공된 특징들 중 2개 이상의 특징들의 모든 조합은 본 발명의 범위 내에 있을 것이다. 기술된 값의 범위에서, 한계값 내에 있는 값들도 한계값들로서 기술되며 그들의 임의의 조합도 청구될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
본 발명에 따른 개념은, 접촉 또는 굽힘 공정 전에 두 기판이 구부러지며(curved), 2개의 기판들 중 하나 이상의 기판의 곡률(curvature)이 결합 공정 동안, 특히 결합파(bonding wave)의 전파 동안, 바람직하게는, 융합 결합(fusion bonding) 동안, 곡률을 조절함으로써 변화된다는 데 있다. 다른 기판(바람직하게는 상측 기판)의 곡률도 조절된 상태로 변화되는 것이 바람직하다.
또한, 곡률은 기판들이 자동으로 접촉함에 따라 변화된다. 이러한 자동 접촉은, 기판에 작용하는 중력 및/또는 기판들 사이의 그 밖의 인력(attraction force)을 통해 발생된다. 한 기판(특히, 하측 기판)의 곡률의 변화를 조절하는 것은, 다른 기판(특히 상측 기판)의 곡률의 변화와 비슷하게, 바람직하게는 곡률 변화에 따라(바람직하게는, 조절 및 측정에 의해) 구현된다.
"곡률 변화(change in curvature)"는 기판들의 초기 상태(특히, 접촉 전에 조절된 곡률)로부터 벗어난(diverging) 상태를 의미하는 것으로 이해하면 된다. 본 발명에 따르면, 결합 공정은 특히, 기판들이 고정되는 것을 모니터링 하면서 조절함으로써, 접촉면들이 접촉한 후에 조절된다. 상응하는 고정 수단은 특히 본 발명의 장치에 따라 제공된다.
본 발명의 추가적인 양태, 특히 독립적인 양태는 개별적으로 변환가능한(switchable) 고정 요소들을 사용하는 방법으로 구성되는데, 이러한 개별적으로 변환가능한 고정 요소들을 사용하여, 접촉면들 사이에서 진행하는 결합파(bonding wave)가 모니터링 되면서 조절되거나 조정될 수 있다.
본 발명에 따른 추가적인 양태, 특히 독립적인 양태, 혹은 위에서 언급한 양태와 조합될 수 있는 양태는, 특히, 가스 배출구(gas outlet opening)로 형성된, 곡률 수단 및/또는 곡률 변화 수단으로서 변형 요소(deformation element)를 사용하는 방법으로 구성된다. 따라서, 기판과의 기계적 접촉(mechanical contact)이 방지된다. 곡률의 모니터링은 위에서 언급한 특징들의 조합에 의해 보다 정밀하게 구현된다.
본 발명은, 특히, 서로 정렬된(aligned) 2개의 기판들이 최적 방식으로 함께 결합될 수 있는 장치 및 방법을 기술하고 있다. 이러한 개념은, 접촉면들을 따라, 특히, 내부로부터 외부를 향해 진행되는 방향으로, 2개의 기판이 최적이면서도 연속적으로 접촉되도록, 표적(targeted) 곡률의 모니터링, 조절 또는 조정에 의해, 또한, 2개의 기판들 중 하나 이상의 기판을 고정하거나 및/또는 릴리스(release) 함으로써, 진행되는 결합파를 모니터링하고, 조절하거나 조정하는 사상에 따른다.
"최적 접촉(optimum contacting)"은 2개의 기판들 사이의 접촉 경계면(contact interface)의 각각의 지점에서의 "런-아웃 에러(run-out error)"가 최소 또는 최적이 되거나, 심지어 없어지는 것을 의미하는 것으로 이해하면 된다.
한 실시예에 따르면, 특히 다수의 영역으로 나뉘어진(divided) 복수의 고정 요소들에 의해, 기판들이 고정된다.
추가적인 실시예에 따르면, 기판들 중 하나 이상의 기판의 곡률은 초과 압력(excess pressure)에 의해 제공된다.
초기 상태에서, 기판들은, 특히 접촉면에서, 일반적으로 다소 평평하며(flat), 접촉면 위로 돌출되는 임의의 구조물(가령, 마이크로칩, 기능적 구성요소), 기판 허용오차(substrate tolerance), 가령, 굽힘(bending) 및/또는 두께 변형율(thickness variation)들이 없다. 하지만, 초기 상태에서, 기판들은 대부분 0(zero)이 아닌 곡률을 가진다. 300mm 웨이퍼에 대해서, 100μm 미만의 곡률이 일반적이다. 수학적 관점에서 보면, 곡률은 평면 상태(plate state)로부터 벗어난 곡선(curve)의 국소 편차(local deviation)의 측정값으로 간주될 수 있다. 특별한 경우에서, 기판들은 그 두께가 직경에 비해 작도록 구성된다. 따라서, 우수한 근사화(approximation)를 위해, 평면의 곡률을 생각해 볼 수 있다. 평면의 경우, 앞에서 언급된 평면 상태는 곡률이 관측되는 지점에서의 곡선의 접선 평면(tangential plane) 상태이다. 일반적으로, 특정 기판에서, 몸체(body)는 균일한 곡률을 가지지 않으며, 그에 따라 곡률은 위치에 직접적으로 좌우된다. 이는, 예를 들어, 비-평면 기판이 중앙에서 오목 곡률(concave curvature)을 가지지만 그 밖의 다른 지점들에서는 볼록 곡률(convex curvature)을 가지는 경우일 수 있다. 본 발명에 따르면, 그 외에 달리 기술되지 않는 한, 곡률 또는 곡률 변화는 거식적 관점에서 곡률 또는 곡률 변화 즉 전체 기판 또는 접촉면에 대한 곡률 또는 곡률 변화를 의미하는 것으로 이해하면 된다.
본 발명에 따르면, 각각의 경우 맞은편 기판으로부터 바라보았을 때, 볼록 곡률이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 2개의 기판의 곡률은 서로에 대해 거울 상으로 뒤집혀서 배열된다(run mirror-inverted).
한 지점에서의 곡률을 표시하는 또 다른 가능한 방법은 곡률반경을 표시하는 것으로 구성된다. 곡률반경은 해당 표면 지점을 포함하며 표면의 형태에 꼭 맞는(adapted) 원의 반경이다.
따라서, 본 발명에 따른 실시예들 중 대부분의 실시예를 위한 독립적이면서도 핵심적인 개념은, 서로 결합되어야 하는 2개의 기판들의 곡률반경이, 적어도 기판의 접촉 영역에서 즉 결합파의 결합 전방(bonding front)에서 또는 결합 라인(bonding line)에서, 동일하거나 또는 적어도 서로로부터 단지 조금만 벗어난다는 점이다. 기판들의 결합 전방/결합 라인에서의 2개의 곡률반경 사이의 차이는 10m 미만, 바람직하게는 1m 미만, 보다 바람직하게는 1cm 미만, 가장 바람직하게는 1mm 미만, 최대로 바람직하게는 0.01mm 미만, 그 중에서도 가장 최고로 바람직하게는 1μm 미만이다. 일반적으로, 본 발명에 따른 모든 실시예들에 의하면, 곡률반경(R1, R2) 사이의 차이를 최소화시키는 것이 바람직하다.
달리 말하면, 본 발명은 "런-아웃 에러(run-out error)"로도 지칭되는 국소 정렬 에러(local alignment error)가 최소가 되도록 2개의 기판을 서로 결합시킬 수 있는 방법 및 시스템에 관한 것이다. 국제 특허출원 WO2014191033A1호에 서로 다른 런-아웃 에러가 기술되어 있다. 국제 특허출원 WO2014191033A1호에 기술된 런-아웃 에러는 본 명세서에서 전반적으로 인용된다. 따라서, 상기 런-아웃 에러에 대한 상세한 설명은 여기에서는 기술되지 않을 것이다.
본 발명은, 서로 결합되어야 하는 2개의 기판의 곡률 및/또는 곡률 변화를 조절하여, 특히, 넓은 면적 세그먼트에 걸쳐 조절 가능하도록 고정함으로써, 결합파를 형성하는 데 영향을 끼치는 요인들이 선택되어, 결합 공정 동안에 2개의 기판이 국소적으로는 움직이지(shift locally) 않도록 즉 서로에 대해 정확하게 정렬된 상태로 유지되도록 하는 개념에 따른다. 게다가, 본 발명은, 본 발명에 따라 "런-아웃 에러"가 줄어든 상태로, 서로 결합되어야 하는 2개의 기판을 포함하는 물품(article)을 기술한다.
본 발명의 특정 방법에 따르면, 결합 동안, 특히 영구 결합(permanent bonding) 동안, 바람직하게는 융합 결합(fusion bonding) 동안, 기판들의 2개의 접촉면들이 가능한 최대한 동심 접촉(concentric contact) 및/또는 점 접촉(punctiform contact) 된다. 일반적으로, 2개의 기판을 접촉하는 것은, 비-동심(non-concentric) 방식으로 구현될 수 있다. 비-동심 접촉 지점으로부터 전파되는 결합파(bonding wave)는 서로 다른 시간에 기판 에지(substrate edge)의 서로 다른 지점들에 도달할 것이다. 결합파 거동(bonding wave behavior) 및 그에 따른 "런-아웃 에러" 상쇄(compensation)를 완벽하게 수학적이면서도 물리적으로 기술하는 것은 복잡할 것이다. 접촉 지점은 바람직하게는 기판의 중심으로부터 멀리 배열되지 않으며, 따라서, 특히, 기판의 에지(edge)에서의, 그에 따른 영향은 무시할 만할 것이다. 본 발명에 따르면, 기판의 중심과 비-동심 접촉 지점 사이의 거리는, 특히 100mm 미만, 바람직하게는 10mm 미만, 보다 바람직하게는 1mm 미만, 가장 바람직하게는 0.1mm 미만, 최대로 바람직하게는 0.01mm 미만이다. 하기 본 명세서의 나머지 설명 부분에서는, 접촉은 일반적으로 평균 동심 접촉(mean concentric contacting)으로 이해해야 한다. 보다 넓은 의미로서는, 중심이란, 필요하다면, 비대칭을 위해 상쇄된, 이상적인 베이스 몸체(ideal base body)의 평균 기하학적 중심-지점(center-point)으로 이해하면 된다. 따라서, 업계에서, 노치(notch)를 가진 표준 웨이퍼의 경우, 중심이란 노치 없이 이상적인 웨이퍼를 둘러싸는 원의 중심-지점이다. 업계에서, 평평부(평평면)을 가진 표준 웨이퍼의 경우, 중심이란 평평면 없이 이상적인 웨이퍼를 둘러싸는 원의 중심-지점이다. 이와 같은 고려사항은 임의의 형태를 가진 기판에도 유사하게 적용된다. 하지만, 특정 실시예들에서, 중심을 기판의 무게중심으로서 이해하는 것이 유용할 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 특히, 곡률 수단 및/또는 곡률 변화 수단으로서 내부에서 병진운동(translation) 방식으로 이동가능한 핀(pin)과 중심 홀(central hole)이 제공된 상측 고정 장치(기판 홀더)에, 정확하게 동심으로 점 접촉할 수 있도록 하기 위하여, 고정 수단으로서 반경 방향으로 대칭의 고정부(symmetrical fixing)가 제공된다. 특히, 기판의 직접 유체 압축(유체 압축 수단)을 위해, 핀 대신에, 유체, 바람직하게는 가스를 사용하는, 곡률 수단 및/또는 곡률 변화 수단으로서 노즐(nozzle)을 사용하는 것도 고려할 수 있다. 게다가, 이러한 요소들을 사용하면, 상기 장치들이 2개의 기판을 병진운동 방식으로 서로에 대해 접근하게 할 때, 두 기판이 중력 및/또는 사전인장(pretensioning)으로 인해 서로 다른 기판의 방향으로 구부러진 곡률을 가질 필요가 없다. 기판들은, 병진운동 접근 동안 자동으로 접촉하게 되며, 상응하는 제2 기판에 대해서는 충분히 작은 공간을 가진다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 고정 요소들에는 진공 홀(vacuum hole), 하나 이상의 원형 진공 립(vacuum lip) 또는 그에 상응하는 진공 요소들이 제공되며, 이들을 사용하여 웨이퍼가 고정될 수 있다. 또한, 복수의 정전식 고정 요소(고정 수단)의 사용도 고려할 수 있다. 고정된 기판의 조절 가능한 편향(deflection)(곡률 수단 및/또는 곡률 변화 수단)을 위해, 유입되는 가스에 의해 기판과 기판 홀더 사이에 초과 압력이 생성될 수 있는 라인 또는 중심 홀 내의 핀이 사용된다.
2개의 기판의 중심이 접촉하고 난 뒤, 고정 장치들의 고정 수단은, 기판들 중 하나 이상의 기판의 모니터링되는 변형/곡률 변화가 발생하도록, 조절된다. 상측 기판이, 한편으로는 중력으로 인해, 다른 한편으로는 기판들 사이에서 결합파를 따라 작용하는 굽힘력(bonding force)으로 인해, 조절 가능하게 하부로 내려온다(pulled down). 따라서, 상측 기판은 반경 방향으로 중심으로부터 측면 에지(side edge)로 하측 기판과 결합된다. 본 발명에 따른 반경 방향으로 대칭인 결합파의 형태(formation)는 특히 중심으로부터 측면 에지로 올라가는 형태이다. 결합 공정 동안, 2개의 기판은 결합파 앞에서 기판들 사이에 존재하는 가스, 특히, 공기를 가압하며(press), 따라서, 결합 경계면(bonding interface)에 가스가 포함되지 않도록 할 수 있다. 상측 기판이 완전히 내려오기만 하면, 상측 기판은 가령 가스 쿠션(gas cushion)에 배열된다. 특정 시간 지점으로부터, 기판 홀더의 모든 고정 요소들은 스위치-오프될 수 있으며(switched off), 상측 기판은 중력 및/또는 기판들 사이의 인력의 영향 하에 남겨진다(left). 이때, 상측 기판의 곡률 변화는 더 이상 조절되거나 조정되지 않고 모니터링 방식으로 계속 진행되는데, 이는 경계 조건들이 이미 알려져 있거나 또는 실험적으로 결정되었기 때문이다. 하측 기판의 곡률 변화는 상기 모니터링된 곡률 변화와 결합파의 진행에 따라 조절되고 조정된다. 하지만, 본 발명에 따른 바람직한 실시예는 상측 기판이 완전히 하강하는 단계(dropping)가 아니라, 결합파가 적어도 기판의 면적의 10% 이상, 바람직하게는 20% 이상, 보다 바람직하게는 30% 이상, 가장 바람직하게는 50% 이상, 그 중에서도 최고로 바람직하게는 75% 이상 전파될 때까지, 2개의 기판이 완전히 모니터링되는 단계로 구성된다.
상측 고정 장치의 모든 고정 요소들이 스위치-오프된, 위에서 언급한 시간 지점으로써, 어떠한 추가적인 고정부도 필요하지 않다. 결합이 개시되었을 때 고정되는 것 외에도, 상측 기판은 자유롭게 이동될 수 있으며 비틀려지게 된다. 본 발명에 따라 진행되는 결합파로 인해, 응력 상태(stress state)가 결합파 전방에서 발생되고 기하학적 경계 조건들을 가지며 반경방향 두께에 비해 극미하게 작은 각각의 원 세그먼트(circle segment)는 비틀리게 된다. 하지만, 기판이 강체(rigid body)이기 때문에, 중심으로부터의 거리의 함수로서 비틀림이 증가한다. 이에 따라, "런-아웃 에러"가 발생하는데, 이는 본 발명에 따른 방법 및 장치에 의해 해결될 수 있다. 특히, 기판 홀더 내부에 있는 고정 요소들로부터 시작하여, 고정 요소들이 연속적으로 스위치-오프되어 결합파가 진행될 수 있도록 하기 위하여, 결합파가 진행되는 전체 시간 동안, 상측 기판이 고정되는 것을 고려할 수 있다. 결합파가 진행되는 동안에, 2개의 기판 홀더가 서로에 대해 상대적으로 접근할 수 있음으로써, 결합파의 진행이 용이하게 구현될 수 있다.
따라서, 본 발명은 결합 공정 동안, 특히, 열동력학 및/또는 기계적 상쇄 메커니즘(compensation mechanism)에 의해, 2개의 결합된 기판들 사이에 "런-아웃 에러"가 발생하는 것을 줄이거나 또는 심지어 완전히 줄이기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 장치 및 방법으로 형성되는 상응하는 물품에 관한 것이다.
고정 장치/기판 홀더(Holding device/substrate holder)
본 발명에 따른 기판 홀더는 고정 수단, 특히 복수의 고정 요소들을 포함한다. 고정 요소들은 다수의 영역들로 나뉘어질 수 있다. 고정 요소들을 다수의 영역들로 묶으면(grouping), 기하학적, 광학적 작업, 바람직하게는 기능적 작업(functional task)을 수행할 수 있다. 기능적 작업이란, 예를 들어, 한 영역의 모든 고정 요소들이 동시에 변환될 수 있는(switched) 것을 의미한다고 이해하면 된다. 또한, 한 영역의 모든 고정 요소들이 개별적으로도 변환될 수 있다. 따라서, 복수의 고정 요소들은 기판을 고정하거나 또는 릴리스하기 위해 영역 내에서 동시에 유발될 수 있거나(triggered), 혹은 개별적으로 유발될 수도 있으나, 영역에서 기판의 개별적인 변형 특성(deformation property)을 야기한다.
이 영역들은, 특히, 다음과 같은 기하학적 특성: 단일-표면, 원 세그먼트, 타일형(tiled) 특히 삼각형, 직사각형 또는 육각형 형태를 가진다.
특히, 영역들 사이에 고정 요소들이 없을 수도 있다. 이러한 영역들 사이의 공간은, 특히 50mm 미만, 바람직하게는 25mm 미만, 보다 바람직하게는 20mm 미만, 가장 바람직하게는 10mm 미만, 최대로 바람직하게는 5mm 미만이다. 영역들이 원 세그먼트로서 형성되는 경우, 상기 공간은 외측 원 세그먼트의 내측 원형 링(circular ring)과 내측 원 세그먼트의 외측 원형 링 사이의 거리가 될 수 있다.
한 영역당 고정 요소의 개수는 임의적이다. 한 영역에, 특히 적어도 1개의 고정 요소, 바람직하게는 적어도 2개의 고정 요소, 더 바람직하게는 10개 이상, 보다 바람직하게는 50개 이상, 그보다 더 바람직하게는 100개 이상, 가장 바람직하게는 200개 이상, 그 중에서도 최대로 바람직하게는 500개 이상이다.
본 발명의 한 바람직한 실시예에 따르면, 제1 고정 장치 및/또는 제2 고정 장치는, 기판을 특히 기판의 측면 에지(side edge) 영역에만 고정시키기 위하여, 제1 고정 장치 및/또는 제2 고정 장치의 고정 표면들 주위에, 링-형태로, 바람직하게는 원형의 링-형태로 배열된 고정 수단을 포함한다.
상기 고정 수단은, 바람직하게는 동심적으로 배열된, 특히 고정 표면들에 균일하게 분포된 영역들로 나뉘어진, 특히 개별적으로 조절가능한 고정 요소들로 구성된다. 고정 수단은 바람직하게는 고정 표면의 에지 영역에만 배열된다. 에지 영역은 특히 고정 표면의 반경의 절반까지 연장되며, 바람직하게는 고정 표면의 반경의 1/4까지 연장된다.
고정 요소들이 한 영역에서 반경 방향으로 대칭으로 배열될 때, 횡단면당 고정 요소의 개수도 고려될 수 있다. 횡단면당 고정 요소의 개수는 20 미만, 바람직하게는 10 미만, 보다 바람직하게는 5 미만, 가장 바람직하게는 3 미만, 최대로 바람직하게는 1이다.
고정을 위해 고정 요소들에는 언더프레셔(underpressure)가 제공될 수 있으며, 기판을 릴리스(release)하기 위해서는 초과 압력이 제공될 수도 있다.
본 발명에 따른 제1 실시예에서, 고정 요소들은 드릴링(drilling) 또는 스파크 부식(spark erosion)에 의해 발생된 단순한 홀(hole)들을 포함한다. 특정 실시예에서, 고정 요소들은 특히 밀링 공정(milling process)에 의해 형성된 링-형태의, 특히 원형의 링-형태의 슬롯(slot)이다. 한 변형예에서, 고정 요소에는 진공 립(vacuum lip)들이 제공될 수 있다. 고정 요소들에 진공 요소(vacuum element)가 제공되는 경우, 1 bar 미만, 바람직하게는 0.1 mbar 미만, 보다 바람직하게는 0.01 mbar 미만, 가장 바람직하게는 0.001 mbar 미만, 최대로 바람직하게는 0.0001 mbar 미만의 압력을 생성할 수 있다.
본 발명에 따른 제2 실시예에서, 고정 요소들은 정전식 고정부(electrostatic fixing)로서 사용되는 전도 플레이트(conductive plate)를 포함한다. 전도 플레이트는 단극(unipolar) 방식으로 연결될 수 있으며, 바람직하게는 2극(bipolar) 방식으로 연결될 수 있다. 2극 회로(bipolar circuit)의 경우, 2개의 플레이트가 왕복 포텐셜(reciprocal potential)에 배열된다. 그러면, 본 발명에 따른 기판 홀더는 영역들에서 플레이트 개수에 따라 하이 리졸브드(highly resolved) 정전식 고정 특성을 가진 정전식 기판 홀더로서 작용한다.
단위면적당 고정 요소들의 개수가 크면 클수록, 기판에 대한 기판 홀더의 고정 특성을 더 잘 조절할 수 있다.
제1 고정 표면 및/또는 제2 고정 표면은 바람직하게는 제1 고정 표면의 제1 고정 평면과 제2 고정 표면의 제2 고정 평면을 형성하는 융기부(elevation)들로 형성된다.
2개의 추가적인 실시예들에 따르면, 융기부를 가진 고정 장치, 특히, 스터드 기판 홀더(stud substrate holder)가 기술된다. 이러한 기판 홀더는 특히, 대칭으로 배열된 복수의 필라(pillar)를 포함하는 기판 홀더를 의미하는 것으로 이해하면 된다. 이러한 필라들은 스터드로서 구성된다. 스터드들은 임의의 형태를 가질 수 있다. 특히, 스터드는 다음과 같은 형태: 피라미드(pyramid), 특히 3-변의(three-sided) 또는 4-변의 피라미드, 실린더(cylinder), 특히 평평한 또는 둥근 헤드(head)를 가진 실린더, 직육면체(cuboid), 원뿔(cone), 구형 쉘(spherical shell)의 형태로 제공된다.
구형 쉘 스터드, 원뿔형 스터드 및 원통형 스터드는 제작하기에 값비싸지만, 피라미드-형태 또는 직육면체 형태의 스터드는 에칭(etching) 및/또는 밀링 공정에 의해 간단하면서도 상대적으로 저렴하게 제작될 수 있어서, 본 발명에 바람직하다.
위에서 언급한 스터드 기판 샘플 홀더는 에지 요소(edge element)에 의해 주위(periphery)에서 끝을 이룰 수 있으며(terminated), 그에 따라 스터드들 사이의 에지 영역들은 리세스(recess)로서 형성될 수 있다. 하지만, 스터드들이 모든 스터드들이 배열되는 스터드 평면에 대해 개별적인 융기부들로서 구성되는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 제3의 바람직한 실시예에서, 기판 홀더는 웹(web)을 가진 스터드 기판 홀더로서 구성된다. 본 명세서에서, 개별 영역은 웹으로 지칭된다. 하나 이상의 라인은 각각의 영역 내부에서 끝나고(end), 라인은 스터드 사이의 공간이 비워지게 할 수 있다(evacuation). 복수의, 특히, 개별적으로 조절가능한 채널(channel)을 사용함으로써, 상이한 강도(intensity)를 가진 공간의 위치에 따른 비워짐(locally dependent evacuation)도 가능하다.
제4의 바람직한 실시예에서, 기판 홀더는 완전한 스터드 기판 홀더 즉 웹이 없는 스터드 기판 홀더로서 구성된다.
융기부, 특히 스터드의 폭 또는 직경은, 특히 5mm 미만, 바람직하게는 1mm 미만, 보다 바람직하게는 500μm 미만, 가장 바람직하게는 200μm 미만이다.
융기부, 특히 스터드의 높이는, 특히 2mm 미만, 바람직하게는 1mm 미만, 보다 바람직하게는 500μm 미만, 가장 바람직하게는 200μm 미만이다.
특히, 융기부들의 폭 또는 직경과 융기부들의 높이 사이의 비율(ratio)은 0.01보다 크고, 바람직하게는 1보다 크고, 보다 바람직하게는 2보다 크고, 가장 바람직하게는 10보다 크고, 최대로 바람직하게는 20보다 크다.
본 발명에 따른 모든 기술된 실시예들은 서로 임의로 조합될 수도 있다. 따라서, 제1 영역이 정전식으로 작동되는 고정 요소들을 포함하며, 제2 영역이 진공 고정부(vacuum fixing)를 포함하는 것을 고려할 수 있다.
본 발명에 따른 기판 홀더는, 지금부터는 측정 홀(measurement hole)이라고 지칭되는 홀들을 포함할 수 있는 데, 이러한 홀들은, 기판 홀더의 뒷면(rear side)으로부터, 고정된 기판 표면을 볼 수 있게 해준다. 따라서, 상기 영역에서, 고정된 기판 표면의 측정이 가능하다. 측정 홀들은 커버(cover)에 의해 닫힐 수 있다(closed). 상기 바람직한 실시예에서, 측정 홀들은 완전히 자동으로 개방되거나 혹은 상기 커버로 닫힐 수 있다.
본 발명의 한 바람직한 실시예에 따르면, 고정 장치는 곡률을 측정하기 위한 곡률 측정 수단을 포함한다.
대안으로 또는 그 외에도, 본 발명에 따른 기판 홀더는 센서를 포함할 수 있는데, 이 센서를 사용하여 기판 샘플 홀더와 고정된 기판 사이의 물리적 및/또는 화학적 특성들이 측정될 수 있다. 상기 센서들은, 바람직하게는, 온도 센서 및/또는 압력 센서 및/또는 거리 센서이다.
곡률 측정 수단으로서, 기판의 곡률이 고정 장치와 기판 사이의 거리로부터 결정되거나, 특히, 필라 사이에서 계산되거나 및/또는 측정된다는 점에서, 특히, 거리 센서(distance sensor)가 바람직하다.
본 발명에 따르면, 곡률 및/또는 곡률 변화를 더 잘 조절하거나 또는 조정할 수 있도록 하기 위해, 거리 센서, 특히 고정 표면을 따라 분포된 거리 센서가 사용된다.
특히 바람직한 실시예에서, 복수의 센서들이, 결합 공정 이전 및/또는 결합 공정 동안에, 평면에 대해 기판의 거리를 측정하기 위한 거리 센서로서 구성된다. 상기 평면은 고정 표면이 바람직하거나 및/또는 고정 표면 특히 융기부를 통해 형성된 평면이다.
또한, 센서들이 상이한 평면에 위치되게 하는 것도 고려할 수 있다. 센서들은, 평면 및/또는 복수의 평면들에 대한 기준(reference)이 무관하도록, 거리, 특히, 접촉면에 대해 수직인(normal) 거리에서의 변화를 측정한다. 이 경우, 기판의 거리에서의 오직 상대적인 변화, 특히, 위치에 따라 상이한 변화만이 측정되어야 한다.
거리 측정은 주로 공정 컨트롤(process control)을 위해 사용된다. 본 발명에 따른 고정 요소들의 조절/조정, 기판들의 곡률 상태(curvature state)를 정확하게 앎으로써, 기판이 최적으로 특히 점진적으로(gradual) 효율적인 방식으로 릴리스된다.
또한, 몇몇 상이한 타입의 센서를 일체형으로 구성하는(incorporated) 것도 고려할 수 있다. 특히 바람직한 실시예에서, 거리 및 압력 측정을 위한 센서들이 기판 홀더에 일체형으로 구성되는데, 특히, 대칭으로 균일하게 분포된다. 따라서, 불연속적이지만(discrete) 표면을 덮는 거리 측정 및 압력 측정이 가능하다. 압력 측정은 변형 요소(deformation element)가 유체, 특히, 라인을 통해 유입되는 가스 또는 가스 혼합물인 것이 특히 바람직하다.
하나 또는 두 고정 장치가 곡률 측정 수단 없이 및/또는 센서 없이 구성되는 한, 곡률의 조절 및/또는 조정 및/또는 곡률에서의 변화는 실험적으로 결정된 변수들에 따라 발생될 수 있다.
본 발명에 따른 제1 및 제2 기판 홀더는, 하나 이상의, 특히, 동심적으로 구성된, 기판의 곡률/곡률 변화를 위한 변형 요소(곡률 수단 및/또는 곡률 변화 수단)을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 곡률 요소는 핀이다. 상기 핀은, 고정 표면 또는 고정 평면에 대해 수직선을 따라, 하나 이상의, 바람직하게는 정확하게 하나의 병진운동 자유도를 가진다. x-방향 및/또는 y-방향으로 측정될 수 있도록 하기 위하여, 핀이 고정 표면을 따라 자유도를 가지도록 하는 것도 고려할 수 있다. 핀은 바람직하게는 x-방향 및/또는 y-방향으로 고정될 수 있다. 핀은 0.01N-1000N 사이, 바람직하게는 0.1N-500N 사이, 가장 바람직하게는 0.25N-100N 사이, 최대로 바람직하게는 0.5-10N 사이의 힘을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 제2 실시예에서, 곡률/곡률 변화를 위한 변형 요소는 유체, 특히, 가스 혼합물의 가스가 기판과 고정 표면(유체 압축 수단) 사이에 공급될 수 있는 유체 배출구(fluid outlet)이다. 본 발명에 따른 매우 바람직한 실시예에서, 유체 배출구는 특히, x-방향 및/또는 y-방향으로 이동될 수 있는 자체적인 부분 요소에 일체형으로 구성되며, 그에 따라 유체 배출구는 x-방향 및/또는 y-방향으로 배열될 수 있다. 따라서, 유체 배출구의 위치는 정확하게 구현되며, 그에 따라 본 발명에 따른 최적의 결합 결과에서 영향을 끼칠 수 있다. 가장 간단한 경우, 유체 배출구는 라인의 단부(end)를 나타내는 개구(opening)이다. 특히 바람직한 실시예에서, 유체 배출구는 노즐(nozzle)이다. 노즐은, 임의의 시간에서, 배출되는 유체의 유체 속도 및/또는 유체 압력이 조절되거나/조정될 수 있도록, 바람직하게는 전자적으로 조절될 수 있다. 기판 샘플 홀더와 기판 사이의 다수의 지점들에서 축적되는 압력을 변화시키기 위하여 복수의 노즐을 사용하는 것도 고려할 수 있다. 노즐에 관한 모든 설명이 복수의 노즐에도 동일하게 적용된다. 1 mbar보다 큰, 바람직하게는 10 mbar보다 큰, 보다 바람직하게는 100 mbar보다 큰, 가장 바람직하게는 200 mbar보다 큰, 그 중에서도 최대로 바람직하게는 500 mbar보다 큰 압력이 유체 배출구, 특히, 노즐을 통해, 기판과 기판 홀더 사이에 축적될 수 있다. 본 발명에 따른 모든 기판 홀더들은 로딩 핀(loading pin)을 포함할 수 있다. 로딩 핀은 기판과 본 발명에 따른 기판 홀더를 장착하도록 사용된다. 로딩 핀은 고정 장치 내에 홀을 통해 관통하며, 이 홀들은 바람직하게는 로딩 핀에 대해 밀봉 구성된다.
제1 공정 단계에서, 로딩 핀은 연장된다. 제2 공정 단계에서, 로딩 핀에 기판이, 특히, 완전히 자동으로 배열된다. 제3 공정 단계에서, 로딩 핀은 철회되고 그에 따라 기판은 고정 표면과 접촉하게 된다. 제4 공정 단계에서, 기판은 고정 요소들에 의해 고정된다. 또한, 로딩 핀들은 결합된 기판 스택(substrate stack)을 언로딩(unloading)하기 위해 사용된다. 이 때는, 상기 공정 단계들의 순서가 그에 상응하게 반대로 된다(reversed). 로딩 핀은 특히 로딩 핀들이 이동되는 홀에 대해 로딩 핀들이 밀봉되지 않는 한, 압력 싱크(pressure sink)를 나타낸다. 이 경우, 진공 고정 요소들에 의한 언더프레셔의 정적 유지(static maintenance) 및/또는 가스 배출구를 통한 초과 압력의 정적 유지는 가능하지 않다. 진공 고정 요소에 의한 연속적인 비워짐(evacuation) 및/또는 가스 배출구에 의해 연속적인 초과 압력 생성이 기술되는데, 이들은 정지 상태(stationary), 특히 층류(laminar flow)를 특징으로 한다. 하지만, 밀봉부(seal)를 사용하여, 흐름을 생성하지 않고도, 정압(static pressure)이 축적될 수 있다.
기판 홀더는 기본적으로 임의의 재료로 제작될 수 있다. 다음 재료들 중 하나 이상의 재료가 특히 바람직한데, 그 재료들은:
금속, 특히,
순금속, 특히,
알루미늄,
합금, 특히,
스틸, 특히,
저-합금 스틸,
세라믹, 특히,
유리 세라믹, 특히,
제로듀어(Zerodur),
니트라이드 세라믹, 특히,
실리콘 니트라이드,
카바이드 세라믹, 특히,
실리콘 카바이드,
폴리머, 특히,
고온 폴리머, 특히,
테플론,
폴리에테르 에테르 케톤(PEEK).
특히 바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 스터드 기판 샘플 홀더가 유럽 특허공보 EP2655006B1호에 기술된 방법을 사용하여 제작된다. 바람직한 재료는 실리콘 카바이드 또는 실리콘 니트라이드이다. 이 경우, 바람직한 스터드 구조는 4-변의 피라미드이다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 고정 장치는 가열될 수 있거나 및/또는 냉각될 수 있는 구조로 구성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 온도 조절 메커니즘은 -50℃ 내지 500℃ 사이, 바람직하게는 -25℃ 내지 300℃ 사이, 보다 바람직하게는 0℃ 내지 200℃ 사이, 최대로 바람직하게는 10℃ 내지 100℃ 사이의 기판 온도 조절을 가능하게 한다.
본 발명에 따른 추가적인 실시예에서, 기판 홀더는 기판이 변형될 수 있도록, 특히, 횡방향으로 압축되거나 또는 연장될 수 있도록 구성되는데, 이는, 접촉 전에 가열 및/또는 냉각 수단에 의해 표적 방식으로 수행되며, 그리고, 보다 구체적으로는, 발생하는 "런-아웃 에러"를 최대한 가능한 방법으로, 특히, 이상적인 경우, 완벽하게, 상쇄하기 위하여, 그 다음 접촉 과정에서 필요한 양만큼 수행된다. 상기 실시예에서 하측/제1 기판은 상응하는 변형이 일어나고 난 후까지 고정되지 않기 때문에, 하측/제1 기판 및 하측/제1 고정 장치의 열팽창계수에 어떠한 특정의 영향도 끼치지 않는다. 본 발명에 따른 스터드 기판 홀더의 특히 바람직한 실시예에서, 기판은 스터드 들 사이의 공간 영역들을 통해 상기 가열된 가스와 접촉할 수 있다. 고정 요소들의 고정 성능을 유지하기 위하여, 가열된 가스의 압력은 상기 영역들에서 기판을 기판 홀더에 누르게 되는 주변 압력(ambient pressure)보다 더 낮아야 한다.
결합수단(Bonder)
본 발명에 따른 장치는 본 발명에 따른 2개의 고정 장치/기판 홀더를 포함한다. 적어도, 상측 기판 홀더는 바람직하게는 측정 홀들을 포함한다. 측정 홀들은 특히 밀폐될 수 있거나 및/또는 밀봉될 수 있도록 구성된다.
본 발명에 따른 실시예들은 특히 조절가능한 대기(atmosphere)에서, 특히 정상 압력(normal pressure) 하에서 작동되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 모든 실시예들은, 실시예의 특정 변형예에서, 저-진공에서, 보다 바람직하게는 고-진공에서, 보다 바람직하게는 초고진공(ultrahigh vacuum)에서, 특히 100 mbar 미만, 바람직하게는 0.1 mbar 미만, 보다 바람직하게는 0.001 mbar 미만, 보다 바람직하게는 10e-5 mbar 미만, 최대로 바람직하게는 10e-8 mbar 미만의 압력에서 작동될 수 있다. 주변 영역(surrounding)에서 진공 또는 하측 압력이 높으면 높을수록, 진공 홀로 기판을 고정시키는 것이 점점 더 어려워질 것이다.
공정(Processes)
본 발명에 따른 제1 공정의 제1 공정 단계에서, 제1 기판이 제1 기판 홀더에 로딩되며(loading) 제2 기판이 제2 기판 홀더에 로딩되고, 특히 주변 부분(peripheral part)에 고정된다.
본 발명에 따른 제1 공정의 제2 공정 단계에서, 2개의 기판이 서로 정렬된다. 기판의 정렬은 여기서는 상세하게 기술되지 않는다. 이에 관해서는, 공보 US6214692B1호, WO2015082020A1호, WO2014202106A1호를 참조하면 된다. 결합 공정 전에, 기판들은, 표면에서 상응하는 구조들의 완벽한 일치(정확한 정렬, 특히, 2μm 미만, 바람직하게는 250nm 미만, 보다 바람직하게는 150nm 미만, 가장 바람직하게는 100nm 미만, 최대로 바람직하게는 50nm 미만의 정확도로)를 보장하기 위하여, 특히 서로 정렬된다.
본 발명에 따른 제1 공정의 선택적인 제3 공정 단계에서, 2개의 기판들은 2개의 기판 홀더의 상대 운동에 의해 서로를 향해 접근된다. 따라서, 기판 표면들 사이에는 정해진 틈(gap)이 형성된다. 또한, 이러한 틈이 정렬 공정 이전 또는 정렬 공정 동안에 조절될 수 있는 것도 고려할 수 있다. 틈은, 1000μm 미만, 바람직하게는 500μm 미만, 보다 바람직하게는 250μm 미만, 최대로 바람직하게는 100μm 미만이다.
본 발명에 따르면, 2개의 기판의 곡률반경, 특히, 결합 전방(bonding front)에서, 15% 미만, 바람직하게는 10% 미만, 보다 바람직하게는 5% 미만, 보다 바람직하게는 2% 미만만큼 서로 차이가 나며(diverge), 최대로 바람직하게는 서로 동일한 것이 특히 유리하다.
본 발명에 따른 제1 공정의 제4 공정 단계에서, 제1 및/또는 제2 기판이 구부러진다. 이와 동시에, 제1 및/또는 제2 기판의 곡률이 측정되고 센서들을 사용하여 모니터링 된다. 특히, 컨트롤 루프(control loop)에 의해, 하측 및/또는 상측 기판의 곡률이 자동으로 조절될 수 있다. 설정값(setpoint)이 미리 결정된다. 컨트롤 루프는, 원하는 곡률 프로파일(curvature profile)과 같이 시간도 조절될 때까지, 고정 요소 및/또는 변형 요소를 조절한다. 중력이 한 방향으로 작용하고 따라서 기판의 변형에 상이하게 영향을 끼칠 수 있다. 상측 고정된 기판이 원하는 접촉 지점 방향으로 더 많이 변형되지만, 하측 기판의 곡률은 중력으로 인해 반대로 작용한다(counteract). 하지만, 중력의 영향은 무시할 수도 있다. 본 발명에 따른 자동으로 조절되거나 조정되는 곡률 수단 또는 곡률 변화 수단을 사용함으로써, 고정 요소들과 센서, 원하는 곡률 프로파일은, 특히, 컨트롤 루프의 한 부분으로서, 2개의 기판의 각각에 대해 조절될 수 있다. 2개의 기판들이 서로 충분히 가까이 접근되고 나면, 2개의 기판이 접촉하게 된다. 이러한 접촉 단계는 곡률을 일정하게 증가시키거나 및/또는 2개의 기판 홀더가 서로를 향해 상대적으로 접근함으로써 수행될 수 있다. 본 발명에 따른 결합 방법에서, 기판은 서로 평평하게 배열되지 않고, 중심(M)(결합 개시 지점)에서 서로 접촉하게 되며, 2개의 구부러진 기판들 중 한 기판은 제2 기판에 대해 약간 눌러지거나 또는 이에 상응하게 맞은편 기판 방향으로 변형된다. (맞은편 기판 방향으로) 변형되고 구부러진 기판이 릴리스되고 난 뒤, 연속적이고 보다 균일한, 특히 적어도 부분적으로, 바람직하게는 자동으로 결합되고, 가능한 최소한의 힘으로, 결합파가 진행되기 때문에, 결합 전방을 따라 수평 비틀림(horizontal distortion)이 발생된다.
본 발명에 따른 제1 공정의 제5 공정 단계에서, 결합파의 진행, 모니터링, 및 조절이 수행된다. 결합 개시 지점이 기판들의 접촉면들의 중심에 배열되는 한, 결합파의 균일한, 특히 동심적으로 진행될 수 있다.
제1 및/또는 제2 기판 및/또는 제2 기판의 변형, 바람직하게는 구부러짐은, 횡방향으로 및/또는 볼록 및/또는 오목 방식으로, 보다 바람직하게는 거울-대칭으로 구현된다. 달리 말하면, 본 발명에 따른 변형은 제1 기판 및/또는 제2 기판의 연장 및/또는 압축 및/또는 구부러짐에 의해 구현된다.
기판은 거의 동일한 직경(D1, D2)을 가지는데, 이는 서로로부터 특히, 5mm 미만, 바람직하게는 3mm 미만, 보다 바람직하게는 1mm만큼 벗어난 것을 의미한다.
본 발명의 추가적인 특히 독립적인 양태에 따르면, 이러한 변형, 바람직하게는 구부러짐은, 변형 수단 또는 곡률 수단 및/또는 곡률 변화 수단에 의해 및/또는 제1 및/또는 제2 고정 장치의 온도 조절에 의해, 구현된다.
본 발명에 따른 변형/곡률/곡률 변화는, 제1 기판 및/또는 제2 기판이 제1 및/또는 제2 기판 홀더 또는 제1 및/또는 제2 기판의 주위 또는 외주(circumference) 영역에서만 고정된다는 사실에 의해, 보다 용이하게 수행될 수 있다.
특히, 변형 수단 또는 곡률 수단 및/또는 곡률 변화 수단 및/또는 고정 수단의, 앞에서 기술한 단계 및/또는 운동 및/또는 순서의 조절, 기판들의 서로를 향한 접근, 온도, 압력 및 가스 조성 조절은 바람직하게는 중앙 컨트롤 유닛, 특히, 컨트롤 소프트웨어를 가진 컴퓨터에 의해 구현된다. 위에서 기술된 센서들은 조절 및/또는 조정을 위해 사용된다.
기판들은, 고정부 내부에서 최대한의 팽창 자유도(expansion freedom) 및 가요성(flexibility)을 기판들에 제공하기 위하여, 측면 에지 영역에서 가능한 최대한 외부 방향으로 배열되는 원 세그먼트에 고정되는 것이 바람직하다.
제1 및/또는 제2 기판은 바람직하게는 반경 방향으로 대칭이다. 기판이 임의의 직경을 가질 수 있지만, 기판 직경은 특히 1인치, 2인치, 3인치, 4인치, 5인치, 6인치, 8인치, 12인치, 18치 또는 greater than 18인치 이상일 수도 있다. 제1 및/또는 제2 기판의 두께는 1μm 내지 2000μm 사이, 바람직하게는 10μm 내지 1500μm 사이, 보다 바람직하게는 100μm 내지 1000μm 사이이다.
특정 실시예들에서, 기판은 직사각형 형태 또는 적어도 원형 형태로부터 벗어난 형태를 가질 수 있다. 기판으로서 웨이퍼가 사용되는 것이 바람직하다.
특히 바람직하게는, 결합파가 초기 조건 및 경계 조건들에 대해 최적의 가능한 속도로 진행되도록, 모든 가변적인 변수들이 선택된다. 대기에서, 특히 정상 압력에서, 결합파의 속도는 가능한 최대한 느린 것이 바람직하다. 결합파의 평균 속도는, 특히 200cm/s 미만, 보다 바람직하게는 100cm/s 미만, 보다 바람직하게는 50cm/s 미만, 가장 바람직하게는 10cm/s 미만, 최대로 바람직하게는 1cm/s 미만이다. 특히, 결합파의 속도는 0.1cm/s보다 더 크다. 특히, 결합파의 속도는 결합 전방을 따라 균일하다. 결합파의 속도는 진공 환경에서는 자동적으로 더 빨라지는데, 그 이유는 결합 라인을 따라 결합된 기판들이 가스 때문에 임의의 저항을 극복할 필요가 없기 때문이다.
본 발명의 추가적인 특히, 독립적인 양태는, 가능한 최대한 조절된 방식으로 접촉되고, 그와 동시에 실질적으로 자동으로 접촉되는 특징을 가지는데, 기판들 중 하나 이상의 기판은, 접촉 단계 전에, 기판의 접촉면의 중심(M)에 대해 반경 방향으로 외부를 향해 배열된, 특히, 동심적으로 배열된 사전하중(preloading)에 의해 작동되어, 접촉 단계의 오직 초기에만 영향을 받으며, 기판의 한 섹션, 특히, 기판의 중심(M)의 접촉 후에는, 기판은 자유롭게 남겨지고(left free), 사전인장으로 인해, 조절 방식으로 맞은편 기판과 자동으로 결합된다. 사전인장은, 변형 수단, 특히 곡률 수단 및/또는 곡률 변화 수단에 의해 제1 기판이 변형됨으로써, 특히 구부러짐으로써 구현되며, 상기 변형 수단은, 특히 그 형태로 인해, 결합면(bonding side)으로부터 멀어지도록 향하는 면에 작용되며, 이러한 변형은 상이한(특히 교체가능한) 변형 수단을 사용함으로써 그에 상응하게 조절될 수 있다. 이러한 조절은 변형 요소가 기판에 작용되는 압력 또는 힘을 통해 수행된다. 기판이 고정 장치에 의해 오직 부분적으로만 지지되도록, 기판이 있는 기판 홀더의 유효 고정 영역(effective holding area)을 감소시키는 것이 바람직하다. 이런 방식으로, 접촉 영역이 줄어들기 때문에, 기판 홀더와 기판 사이의 점착(adhesion)이 줄어든다. 본 발명에 따르면, 이러한 고정부는 특히 기판의 주위 영역에 제공되며, 그와 동시에, 유효 고정부(effective fixing)에는, 가능한 최소의 기판과 기판 홀더의 고정 윤곽(holding contour) 사이의 유효 고정 영역이 제공된다. 따라서, 기판을 조심스러우면서도 안정적으로 릴리스할 수 있으며, 이는 기판을 릴리스할 때 요구되는 릴리스 힘(release force)이 가능한 최소이기 때문이다. 이러한 릴리스 과정은 특히 고정 표면에서의 언더프레셔를 감소시킴으로써 조절 가능하다.
여기서, 용어 "조절가능한"의 의미는 기판을 제2 기판과 접촉시키고 난 뒤에도 기판은 샘플 홀더에 고정된 상태로 유지되며, 고정 표면에서 언더프레셔의 표적(조절) 감소함으로써, 특히, 내부로부터 외부 방향으로, 샘플 홀더(고정 장치)로부터 기판(웨이퍼)이 릴리스될 수 있다는 뜻이다. 본 발명에 따른 실시예의 효과는 특히 매우 작은 힘으로도 릴리스가 가능해진다는 사실이다. 특히, 다수의 상이한 릴리스 방법이 기술된다.
- 변형 수단이 작동중이지 않을 때(inactive), 기판의 완전하고 갑작스러운 릴리스 방법,
- 변형 수단이 즉각적으로 초기 상태(initial state)가 되어 그에 따라 즉시 기판에 작동되는 것이 중단될 때, 기판의 완전하고 갑작스러운 릴리스 방법,
- 변형 수단이 점차적으로, 하지만 지속적으로 기판에 작동될 때, 기판의 완전하고 갑작스러운 릴리스 방법,
- 변형 수단이 기판에 작동될 때, 고정부를 점차로 스위치-오프시킴으로써(progressive switching-off), 특히 영역마다 제공되는, 바람직하게는 내부로부터 외부를 향해 수행되는 기판의 점차적인 릴리스 방법, 및
- 상기 기술된 방법들의 조합이다.
본 발명에 따른 실시예는 2개의 기판이 구부러진 최적 형태의 결합 공정을 기술한다. 하지만, 일반적으로, 하나 이상의 기판이 변형되지 않을 수도 있다. 하기 표는 상기 기술된 릴리스 메커니즘과 조합된 결과를 보여준다.
실시예 번호 상측 변형 바닥 변형 상측 릴리스 바닥 릴리스
1 아니오 예 아니오 예
2 아니오 예 예 아니오
3 예 예 아니오 예
4 예 예 예 아니오
5 예 아니오 아니오 예
6 예 아니오 예 아니오
본 발명에 따른 장치의 특징들은 본 발명에 따른 방법에도 적용될 수 있으며, 그 반대로, 본 발명에 따른 방법의 특징들도 본 발명에 따른 방법에 적용될 수 있다.
본 발명의 추가적인 이점, 특징 및 세부사항들은 첨부도면들을 참조하여 바람직한 실시예들을 기술한 하기 내용으로부터 자명해 질 것이다. 도면에서:
도 1a는 본 발명에 따른 고정 장치의 제1 실시예의 개략적인 부분도(실측 아님),
도 1b는 본 발명에 따른 고정 장치의 제2 실시예의 개략적인 부분도(실측 아님),
도 1c는 본 발명에 따른 고정 장치의 제3 실시예의 개략적인 부분도(실측 아님),
도 1d는 본 발명에 따른 고정 장치의 제4 실시예의 개략적인 부분도(실측 아님),
도 1e는 본 발명에 따른 고정 장치의 곡률 (변화) 수단의 제1 실시예의 개략적인 부분도(실측 아님),
도 1f는 본 발명에 따른 고정 장치의 곡률 (변화) 수단의 제2 실시예의 개략적인 부분도(실측 아님),
도 2a는 본 발명에 따른 고정 장치의 제5 실시예의 개략적인 부분도(실측 아님),
도 2b는 본 발명에 따른 고정 장치의 제6 실시예의 개략적인 부분도(실측 아님),
도 2c는 본 발명에 따른 고정 장치의 제7 실시예의 개략적인 부분도(실측 아님),
도 2d는 본 발명에 따른 고정 장치의 제8 실시예의 개략적인 부분도(실측 아님),
도 2e는 본 발명에 따른 고정 장치의 제9 실시예의 개략적인 부분도(실측 아님),
도 3a-3e는 본 발명에 따른 융기부의 실시예들의 개략적인 측면도(실측 아님) 및 평면도,
도 4a는, 본 발명에 따른 공정의 제1 공정 단계에 있는 압력 및 거리 다이어그램을 가진, 본 발명에 따른 결합수단의 한 실시예의 개략적인 횡단면도(실측 아님),
도 4b는, 추가 공정 단계에 있는, 도 4a에 따른 실시예의 개략적인 횡단면도(실측 아님),
도 4c는, 추가 공정 단계에 있는, 도 4a에 따른 실시예의 개략적인 횡단면도(실측 아님),
도 4d는, 추가 공정 단계에 있는, 도 4a에 따른 실시예의 개략적인 횡단면도(실측 아님),
도 4e는, 추가 공정 단계에 있는, 도 4a에 따른 실시예의 개략적인 횡단면도(실측 아님).
도면에서, 동일한 구성요소들 및 동일한 기능을 가진 구성요소들은 동일한 도면부호들로 표시된다.
도 1a는 본 발명에 따른 고정 장치(1)(대안으로, 기판 홀더로도 지칭됨)의 제1 실시예의 한 횡단면의 개략적인 부분도로서(실측 아님), 고정 요소(2)(고정 수단)를 가진 오직 한 에지 영역(R) 만이 표시된다.
고정 장치(1)는 복수의 영역(Zi)들을 포함하는데, 이 복수의 영역(Zi)들은 바람직하게는 에지 영역(R)에 위치된다. 각각의 영역(Zi)들은 복수의 고정 요소(2)들을 포함할 수 있다. 예로서, 도 1a에서는 2개의 영역(Z1 및 Z2)들이 도시된다. 제1 영역(Z1)의 횡단면에는 4개의 고정 요소(2)가 도시되며, 제2 영역(Z2)에는 2개의 고정 요소(2)가 도시된다. 특히, 영역(Zi)들은 기판 홀더(1)의 에지 영역(R)에 제한될 수 있거나 혹은 전체 기판 홀더(1)에 걸쳐 분포될 수도 있다(distributed).
고정 요소(2)들은 제1, 특히, 상측 기판(1o) 또는 제2, 특히, 하측 기판(1u)의 기판 고정 표면(4a)의 고정을 위해 사용된다.
복수의 센서(3, 3'), 특히 거리 센서(distance sensor)들이, 바람직하게는, 고정 표면(1s)에 위치된다. 이 센서들은 고정된 기판(4)과 고정 표면(1s) 사이에서 물리적 및/또는 화학적 특성들을 측정하기 위해 사용된다. 센서(3, 3')들은 특히 거리 센서들로서, 이러한 센서들을 사용하여 고정 표면(1s)과 기판 고정 표면(4a) 사이의 거리가 측정된다.
바람직하게는, 기판 홀더(1)는 곡률 요소(5, 5')(곡률 수단)이 중심(C)에 위치되고(도 1e 및 1f 참조) 그에 따라 기판 홀더(1)에 고정된 기판(4o, 4u)이 구부러질 수 있도록 구성된다. 특히 바람직하게는, 곡률 요소(5)는 가스, 특히 압축공기가 기판 홀더(1)와 기판(4) 사이에서 펌핑될 수 있는(pumped) 유체 배출구(fluid outlet opening)이다. 기판(4)은 초과 압력(excess pressure)에 의해 구부러지며, 이와 동시에 고정 요소(2)들에 의해 고정되거나 또는 조절된 상태로 릴리스된다(released).
도 1f에 의한 본 발명에 따른 대안의 실시예에서, 곡률 요소(5')는 고정 장치(1)를 통해 연장되며 고정 장치에 대해 수직으로 이동 가능하도록 구성된 핀이다(곡률 수단 또는 곡률 변화 수단).
도 1e 및 도 1f에 대한 실시예들은 도 1a 내지 1d에 따른 실시예들에도 비슷하게 적용된다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 홀더(1')가 도 1b에 도시된다. 기판 홀더(1')는 복수의 영역(Zi)들을 포함하는데, 이 복수의 영역(Zi)들은 바람직하게는 에지 영역(R)에 위치된다. 각각의 영역(Zi)들은 일반적으로 복수의 고정 요소(2')들을 포함할 수 있다. 고정 요소(2')들은 정전식 고정부(electrostatic fixing)의 전극들이다. 예로서, 도 1b에서는 2개의 영역(Z1 및 Z2)들이 도시된다. 제1 영역(Z1)에서는 2개의 고정 요소(2')들의 횡단면을 볼 수 있으며, 제2 영역(Z2)에서는 3개의 고정 요소(2')들의 횡단면을 볼 수 있다. 특히, 영역(Zi)들은 기판 홀더(1')의 외측 에지(outer edge)에 제한될 수 있거나 혹은 전체 기판 홀더(1')에 걸쳐 분포될 수도 있다.
복수의 센서(3, 3'), 특히 거리 센서들이, 바람직하게는, 고정 표면(1s')에 위치된다. 이 센서(3, 3')들은 고정된 기판(4)과 고정 표면(1s') 사이에서 물리적 및/또는 화학적 특성들을 측정하기 위해 사용된다. 센서(3, 3')들은 특히 거리 센서들로서, 이러한 센서들을 사용하여 고정 표면(1s')과 기판 고정 표면(4a) 사이의 거리가 측정된다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 홀더(1'')가 도 1c에 도시된다. 기판 홀더(1'')는 복수의 영역(Zi)들을 포함하는데, 이 복수의 영역(Zi)들은 바람직하게는 에지 영역(R)에만 위치된다. 각각의 영역(Zi)들은 특히 복수의 고정 요소(2'')들을 포함할 수 있다.
고정 요소(2'')들은 라인(6)에 의해 관통되는 바닥과 웹(8)들과 에지 요소(10) 또는 웹(8)에 인접한 기판 고정 표면(1a) 사이의 공간 영역(9)들이다. 흡입력에 의해 기판(4o, 4u)이 결합되어 고정될 수 있도록 하기 위하여 라인(6)에서 압력이 조정된다(adjusted).
*상부에 기판(4o, 4u)이 배열되는 복수의 스터드(7)가 특히 공간 영역(9)에 위치된다. 스터드(7)들은 특히 과도한 오염(excessive contamination)을 방지하도록 사용된다. 스터드(7)들은 더 잘 보이도록 하기 위하여 도 1c에서 평균 크기 이상으로 도시된다. 실제로는, 스터드(7)들은 기판 홀더(1'')의 두께에 비해 훨씬 작다.
예로서, 2개의 영역(Z1 및 Z2)들이 도 1c에 도시된다. 제1 영역(Z1)에서는 3개의 고정 요소(2'')들의 횡단면을 볼 수 있으며, 이와 비슷하게, 제2 영역(Z2)에서는 3개의 고정 요소(2'')들의 횡단면을 볼 수 있다. 특히, 영역(Zi)들은 기판 홀더(1'')의 외측 에지에 제한될 수 있거나 혹은 전체 기판 홀더(1'')에 걸쳐 분포될 수도 있다.
복수의 센서(3, 3'), 특히 거리 센서들이, 바람직하게는, 스터드(7)들에 위치되며, 특히, 비-곡선 상태로 기판 고정 표면(1a)과 접촉하는 스터드(7)들의 스터드 표면(7o)에 위치된다. 이 센서들은 주변(circumferential) 에지 요소(10)와 스터드 표면(7o)에 의해 형성된 고정 표면(1s)과 고정된 기판 사이에서 물리적 및/또는 화학적 특성들을 측정하기 위해 사용된다. 센서(3, 3')들은 특히 거리 센서들로서, 이러한 센서들을 사용하여 스터드 표면(7o)과 기판 표면(4o) 사이의 거리가 측정된다.
도 1d는 본 발명에 따른 제4 실시예에 있는 기판 홀더(1''')를 도시한다. 기판 홀더(1''')는 복수의 영역(Zi)들을 포함하는데, 이 복수의 영역(Zi)들은 바람직하게는 에지 영역(R)에 위치된다. 각각의 영역(Zi)들은 특히 복수의 고정 요소(2''')들을 포함할 수 있다.
고정 요소(2''')들은 압력이 조절될 수 있는 2개의 인접한 라인(6) 사이에 있는 공간 영역(9)들이다. 공간 영역(9)들은 주변 에지 요소(10)에 의해 고정 장치(1''')의 주위(periphery)에 제한되는데, 기판(1o, 1u)은 주변에 배열되고 스터드 표면(7o)과 함께 고정 표면(1s'')을 형성한다.
복수의 스터드(7)들이 특히 공간 영역(9)에 위치되며, 스터드 표면(7o)에 기판(4o, 4u)이 고정될 수 있다. 스터드(7)들은 특히 과도한 오염을 방지하도록 사용된다. 스터드(7)들은 더 잘 보이도록 하기 위하여 도 1c에서 평균 크기 이상으로 도시된다. 실제로는, 스터드들은 기판 홀더(1''')의 두께에 비해 훨씬 작다.
예로서, 2개의 영역(Z1 및 Z2)들이 도 1d에 도시된다. 제1 영역(Z1)에서는 고정 요소(2''')들의 횡단면을 볼 수 있으며, 이와 비슷하게, 제2 영역(Z2)에서는 고정 요소(2''')들의 횡단면을 볼 수 있다. 특히, 영역(Zi)들은 기판 홀더(1''')의 외측 에지에 제한될 수 있거나 혹은 전체 기판 홀더(1''')에 걸쳐 분포될 수도 있다.
복수의 센서(3, 3'), 특히 거리 센서들이, 바람직하게는, 스터드(7) 사이의 공간 영역(9)의 바닥에 위치된다. 이 센서(3, 3')들은 상기 바닥과 고정된 기판(4) 사이에서 물리적 및/또는 화학적 특성들을 측정하기 위해 사용된다. 센서(3, 3')들은 특히 거리 센서들로서, 이러한 센서들을 사용하여 상기 바닥과 기판 고정 표면(4a) 사이의 거리가 측정된다. 스터드 표면(7o)으로부터 기판 고정 표면(1a)의 거리는 공지의 높이의 스터드(7)들에 의해 계산될 수 있다.
도 2a는 고정 장치(1IV)를 도시하는데, 고정 요소(2)들은 4개의 동심 영역(Z1-Z4)들에 배열된다. 곡률 요소(5, 5')가 고정 장치(1IV)의 중심(C)에 위치된다(도 1e 또는 1f 참조). 그에 상응하는, 복수의 영역들의 고정 요소(2)들이 각각 반경 방향으로 배열된 라인(L)을 따라 배열된다.
도 2b는 고정 장치(1V)를 도시하는데, 고정 요소(2)들은 영역(Z1-Z4)들에 배열된다. 곡률 요소(5, 5')가 고정 장치(1V)의 중심에 위치된다(도 1e 또는 1f 참조). 그에 상응하는, 복수의 영역들의 고정 요소(2)들이 각각 라인(L')을 따라 배열되는데, 곡률 요소(5)를 통과하여, 특히, 중심(C)을 통과하여 배열되지는 않는다. 특히, 라인(L')은 일직선일 필요는 없다. 각각의 경우 맞은편에 배열된 상응하는 고정 요소(2)는 중심(C)에 대해 점-거울상으로 배열된다(arranged point-mirrored).
도 2c는 도 1c에 따른 실시예와 비슷한 에지 요소(10)에 의해 둘러싸인 복수의 스터드(7)를 가진 고정 장치(1VI)를 도시한다. 공간 영역(9)들은 스터드(7) 사이에 위치되며, 상기 공간 영역들은 배출(evacuation) 동안 고정 요소(2IV)로서 작용한다. 이러한 배출은 라인(6)들에 의해 발생된다. 본 발명에 따른 상기 실시예에서는 공간 영역(9)들을 서로로부터 분리시키는 웹(8)이 없기 때문에, 곡률 요소(5)(도 1e 참조)에 의해 유입된 유체는 채널(6)을 통해 직접적인 흡입에 의하여 제거된다. 따라서, 본 발명에 따른 상기 실시예는 기판 홀더의 한 예로서, 기판 홀더(1VI)와 기판(4o, 4u) 사이에 정지상태의 층류(stationary laminar flow)가 형성된다.
도 2d는 본 발명에 따른 한 실시예를 도시하는데, 복수의 영역(Z)들에 3개의 고정 요소(2)가 제공된다. 상기 영역(Z)들은 6각형 형태로 구성되며 적어도 대부분은 고정 표면을 가진다. 중심(Z)과 주변 에지는 가지지 않는다.
도 2e는 본 발명에 따른 한 실시예를 도시하는데, 고정 요소(2)들은 나선(spiral)을 따라 배열된다. 전체 고정 표면(1s)은 유일한 영역(Z)을 나타낸다. 고정 요소들을 개별적으로 또는 그룹으로 조절하는 것도 고려할 수 있다. 곡률 요소(5, 5')는 나선의 단부에 배열되고 중심(C)에 배열된다.
도 2a-2e에 따른 모든 실시예들은 고정부가 언더프레셔(underpressure) 또는 진공 고정부(vacuum fixing)로 구성되는 고정 장치들이다. 이와 비슷하게, 정전식 고정부를 가진 상응하는 기판 홀더도 구현될 수 있다. 더 잘 보이도록 하기 위하여, 센서(3, 3')들은 도시되지 않지만 도 1a 내지 1d에 따른 실시예들에 상응하도록 구성될 수 있다.
도 3a-3e는 융기부(elevation) 형태의 실시예(7, 7', 7'', 7''', 7'''')들을 도시한다. 도 3a에 따른 형태는 둥근 헤드(head)를 가진 원통형의 베이스 몸체(base body)를 포함한다. 도 3b에 따른 형태는 평평한 헤드를 가진 원통형의 베이스 몸체를 포함한다. 도 3c에 따른 형태는 반구형의 베이스 몸체를 포함한다. 도 3d에 따른 형태는 3-변의(three sided) 피라미드(pyramid)를 포함한다. 도 3e에 따른 형태는 4-변의 피라미드를 포함한다.
도 4a는 서로를 향해 배열된 제1/상측 기판(4o)과 제2/하측 기판(4u)의 접촉면(4k)들을 접촉시키고 결합하기 위해 본 발명에 따른 결합수단(13)를 도시한다. 결합수단(13)는 하측 기판 홀더(1u)와 상측 기판 홀더(1o)를 포함한다. 기판 홀더(1u, 1o)는 특히 제1/상측 기판(4o)과 제2/하측 기판(4u)을 고정하기 위한 위에서 기술된 고정 장치(1, 1', 1'', 1''', 1IV, 1V, 1V1)로도 구성될 수 있는데, 하측 기판 홀더(1u)는 상측 기판 홀더(1o)와 상이하게 구성되거나 장착될 수 있다.
상측 기판 홀더(1o)는 바람직하게는 기판 홀더(1o)의 뒷면(rear side)으로부터 기판(4o)을 측정할 수 있는 측정 홀(12)을 포함한다. 대안으로, 센서들은 측정 홀들에 배열될 수 있다. 측정 홀(12)들은 특히 곡률 변화 수단과 고정 수단 사이에 배열된다. 대안으로 또는 그 외에도, 하측 기판 홀더(1u)는 상응하는 측정 홀(12)들을 포함할 수 있다. 측정 홀들은 고정 장치(1)를 관통하며, 특히 고정 표면(1s)에 대해 수직으로 배열된다. 측정 홀(12)들은 고정 표면(1s)의 중심으로부터 동일한 거리에 배열된다. 측정 홀(12)들은 바람직하게는 서로 180° 또는 120°의 거리에 배열된다.
기판 홀더(1u, 1o)는 복수의 고정 요소(2)들과 센서(3, 3')들을 가진 고정 표면(1s)을 포함한다. 고정 요소(2)들은 라인(6)들과 고정 기판(4u, 4o)들에 의해 배출된다. 상부 및 하부 기판 홀더(1u, 1o)의 다이어그램이 도시되는데, 이 다이어그램은 주어진 x-위치들을 위해 x-방향(기판 직경)을 따라 기판(4u, 4o)과 거리 센서들로서 구성된 센서(3)들 사이의 거리(d)를 보여준다. 거리 센서들은 곡률 변화 수단(5)에서 고정 수단까지 직접 분포되어 배열된다. 따라서, 거리 센서들은 고정 표면(1s)의 부분 영역에 걸쳐 연장된다.
압력 센서로서 구성된 센서(3')들은 고정 수단 영역에 배열되는데, 이 센서들을 사용하여 기판 홀더(1u, 1o)와 기판(4u, 4o) 사이의 센서(3')들의 x-위치를 따라 압력(p1)이 측정된다.
특히 소프트웨어에 의해 설정된 원하는 설정값 곡률(15u, 15o)들 뿐만 아니라 거리 센서들에 의해 측정된 실제 곡률(14u, 14o)은 거리 다이어그램에 삽입된다(entered). 상측 기판(4o)은 특히 중력에 의해 발생된 실제 곡률(14o)을 가지지만, 하측 기판(1u)은 평평하게 배열되며, 그에 따라, 본 발명에서는, 실제 곡률(14u)을 가지지 않는다(실제로는, 매우 작은 곡률). 하지만, 중력에 의해 야기된 실제 곡률(14o)은 무시할 정도로 작다고 고려할 수 있다. 상기 예에서, 2개의 원하는 곡률(15u, 15o)들은 거울-대칭으로 배열된다(mirror-symmetrical). 임의의 곡률(15u, 15o)들이 특정될 수 있다. 압력 경로(pressure course)(16u 및 16o)는 작동된(activated) 고정 요소(2) 영역에서의 압력 강하(pressure drop)를 보여준다. 이는 기판(4u, 4o)들의 고정되는 것을 보여준다.
서로에 대해 기판(1u, 1o)들이 정렬(alignment)되는 공정 단계(process step)는 도시되지 않는다.
도 4b는 추가 공정 단계에 있는 결합수단(13)를 도시한다. 2개의 기판(4u 및 4o)은 2개의 기판 홀더(1u, 1o)의 상대 운동에 의해 서로 더 가까이 위치된다. 그 외에는, 도 4a에 따른 실시예에 비해 아무것도 변하지 않는다.
도 4c는 추가 공정 단계에 있는 결합수단(13)를 도시한다. 2개의 기판(1u, 1o)은 곡률 요소(5)들을 사용함으로써 설정값 곡률을 가지게 되며, 가스가 압력(p2)으로 흐르는 가스 배출구(gas outlet opening) 경우, 바람직하게는, 거리 센서들에 의해 압력이 조절될 수 있다. 고정 요소(2)들의 압력은 조절/조정을 위해 사용될 수 있고, 그에 따라 고정 요소(2)는 곡률 수단(5, 5) 또는 곡률 변화 수단(5, 5)으로도 기능하여, 따라서, 본 발명에 포함될 수 있다.
도시된 예에서, 고정 요소(2'')들 중 한 고정 요소는, 기판(4o, 4u)의 접촉 전에 원하는 곡률을 구현하기 위하여, 압력(p1)으로부터 압력(p0)으로 재설정된다(reset). 단순성을 위해, 도시된 예에서는, 오직 3개의 압력 값(p0, p1 및 p2)만이 도시된다. 이 압력 값들은 특히 연속적으로 및/또는 일정하게 조절되거나/조정될 수 있다.
도 4d는 추가 공정 단계에 있는 결합수단(13)를 도시한다. 기판(4u, 4o)들이 서로 접근함에 따라, 2개의 기판(4u, 4o)들은 반경 방향으로 외부를 향해 전파되는 결합파(bonding wave)를 형성하며, 기판(4u, 4o)들의 곡률은 연속적으로 변화된다(곡률 변화 수단). 상측 기판(1o)과 하측 기판(1u)의 곡률 변화는 거리 센서들에 의해 연속적으로 모니터링되며(monitored), 만약 필요하다면, 설정된 또는 원하는 설정값 곡률이 구현되도록(곡률 변화 수단) 곡률 요소(5) 및/또는 고정 요소(2)들에 의해 교정된다(corrected). 상측 기판(4o)의 곡률반경(R1)과 하측 기판(4u)의 곡률반경(R2)은 결합파의 관점에서 볼 때 중요한 변수를 나타낸다.
고정 요소(2)들의 4개의 내부 주변 열(peripheral row)의 압력은 상측 고정 장치(1o)와 하측 고정 장치(1u)에서 p0로 동시에 감소된다. 따라서, 기판(1u, 1o)들은 고정 표면(1o)에 고정된 고정력을 특히 내부로부터 외부로 연속적으로 잃게 되며, 그 결과, 곡률 요소(5)로부터의 압력(p2)이 추가로 분산될 수 있다(spread).
곡률 및 기판의 곡률 변화에 따라 조절되기 때문에, 런-아웃 에러(run-out error)가 최소화된다.
도 4는 추가 공정 단계에 있는 결합수단(13)를 도시한다. 2개의 기판(1u, 1o)들은 조절된 상태로 함께 결합되며, 상측 고정 장치(1o)의 고정 요소(2)들의 최외측 열(outermost row)의 압력은 p0로 감소된다.
1, 1' 1'', 1''': 고정 장치/기판 홀더
1IV, 1V, 1VI: 고정 장치/기판 홀더
1o: 제1 고정 장치/상측 기판 홀더
1u: 제2 고정 장치/하측 기판 홀더
1s, 1s', 1s'', 1s''': 고정 표면
2, 2', 2'', 2''': 고정 요소 2o''': 고정 요소 표면
3, 3': 센서 4o: 제1/상측 기판
4u: 제2/하측 기판 4a: 기판 고정 표면
5, 5': 곡률 요소 6: 라인
7, 7', 7'', 7''', 7'''': 융기부/스터드 7o: 스터드 표면
8: 웹 9: 공간 영역
10: 에지 요소 11: 스터드 평면
12: 측정 홀 13: 결합수단
14u, 14o: 실제 곡률 15u, 15o: 설정값 곡률
16u, 16o: 압력 경로 L, L': 라인
x: 위치 d: 거리
p: 압력 R1, R2: 곡률반경

Claims (17)

  1. 기판 홀더로서,
    고정 표면 및
    기판을 고정하기 위해 고정 표면 상에 형성된 복수의 고정 요소를 포함하고,
    기판 홀더는 실리콘 카바이드 또는 실리콘 니트라이드로 제조되는 기판 홀더.
  2. 제1항에 있어서, 고정 요소는 정전식 고정 요소인 기판 홀더.
  3. 제1항에 있어서, 고정 요소는 진공 홀이 제공되며 라인을 통해 배출되는(evacuate) 기판 홀더.
  4. 제1항에 있어서,
    고정 표면으로부터 상승된 복수의 스터드 및
    스터드들 사이에 배열되고 배출 동안 고정 요소로서 작용하는 공간 영역을 추가로 포함하는 기판 홀더.
  5. 제4항에 있어서, 각각의 스터드는 5mm 미만의 직경 또는 2mm 미만의 높이를 갖는 기판 홀더.
  6. 제4항에 있어서, 각각의 스터드는 피라미드, 실린더, 직육면체, 원뿔 또는 구형 쉘로부터 선택된 형상을 가지며 반구형의 베이스 몸체를 갖는 기판 홀더.
  7. 제4항에 있어서, 공간 영역의 배출을 허용하는 라인을 추가로 포함하는 기판 홀더.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 고정 표면에 배열된 하나 이상의 센서를 추가로 포함하는 기판 홀더.
  9. 제8항에 있어서, 센서는 온도 센서, 압력 센서, 거리 센서 또는 이의 조합으로부터 선택되는 기판 홀더.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 고정 요소를 둘러사는 에지 요소를 추가로 포함하는 기판 홀더.
  11. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 곡률 요소를 추가로 포함하고, 상기 곡률 요소의 도움으로 기판 홀더에 고정된 기판이 구부러질 수 있는 기판 홀더.
  12. 제11항에 있어서, 곡률 요소는 기판 홀더의 중심에 위치되는 기판 홀더.
  13. 제11항에 있어서, 곡률 요소는 핀인 기판 홀더.
  14. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 고정 요소는 하나 이상의 동심 지역에 배열되는 기판 홀더.
  15. 제14항에 있어서, 고정 요소는 4개의 동심 지역에 배열되는 기판 홀더.
  16. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 고정 요소는 나선을 따라 배열되는 기판 홀더.
  17. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 고정 요소는 육각형으로 구성된 복수의 지역으로 분할되는 기판 홀더.
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