TWI588930B - 用於對準及預置晶圓之裝置 - Google Patents

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TWI588930B
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喬根 伯格拉夫
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Description

用於對準及預置晶圓之裝置
根據技術方案1，本發明係關一種用於在一載體基板上對準及預置一平坦基板以便進一步處理該基板的裝置。此外，根據技術方案12，本發明係關於一種程序。
為了能夠產生非常薄的基板，尤其係諸如具有數奈米到250μm之一厚度的晶圓之半導體基板，後者通常被安裝在載體系統上。從一厚的基板(通常大於250μm)開始，在大多數情況下一載體箔被層壓於一側上(所謂的「背薄帶(back-thinning tape)」)以便隨後能夠背薄化該基板。
晶圓之該背薄化通常在該半導體工業中係必需的且可被機械地及/或化學地執行。針對背薄化，該等晶圓通常被臨時附接於一載體，藉以存在許多附接之方法。舉例而言，箔、玻璃基板或矽晶圓可作為載體材料而被使用。在一單元中的該背薄化程序與再加工之最終，該被背薄化的基板被安裝在薄膜框體上，及隨後該載體材料被移除。
當該基板在該背薄化後需要一加工時，使用剛性的載體系統。在背薄化之後於處理單元中的此等加工步驟之實例係：金屬化、乾蝕刻、濕蝕刻、雷射處理、微影、摻雜、等。
在剛性的載體系統中，待被加工之該基板藉由一黏著層被連接至一載體基板。該載體基板之厚度通常介於250與1,500μm之間。
該載體基板將給予該基板可被加工至任一厚度之足夠的機械穩定性，以使其能夠在相關的程序步驟或程序單元中被加工。該載體基板以及該黏著劑之選擇係依據該等隨後的加工步驟之要求。尤其係將考慮最高操作溫度、真空阻力、光學透明度、化學抗性、以及偏置粗點之能力。
此等載體系統之目的在於能夠在標準單元或標準程序中的機械穩定載體基板上進一步加工該等薄的基板，而不在該進一步加工中損壞該等薄的基板，或在於發展特別為該等薄的基板而設置之昂貴的單元。
甚至在該等薄的基板從一個單元被傳送到下一個單元的期間，該等在一定程度上已被加工的基板之保護係重要的以防止對該等易碎的基板之損壞。
某些上述的加工步驟要求該基板或該載體在該相對應的單元中之一精確的定位，諸如定位在具有高放大率的一顯微鏡之下。該基板在該處必須在一μm之內定位才能夠進行一快速的進一步加工/檢查。如果該基板在該定位之後待被偵測之該位置不在該顯微鏡之視域中，則需要一搜尋例行程序或一重新調整，而生產力因而下降。舉例而言，該定位係在諸如一平坦化表面(所謂的「平面(flat)」)或一凹槽(所謂的「缺口(notch)」)之該基板或載體之該外部輪廓上被實現。
因此，通常需要在該載體系統中基於該載體之該外部控制而執行該基板之定位，以便能夠在該載體上盡可能精確的定位該基板。
由於該等基板或載體基板之該等外部輪廓在一定程度上與相當大的製造容限相關，藉由簡易機械止動之定位對於一μm-精度定位係不夠的。非常精細容限的基板尺寸不再係經濟的，其在該生產中具有一相當大的額外花費。同樣地，光學可偵測通過標記之應用使該載體系統之成本增加且並非在所有情況下都係可能的。
因此，本發明之目標係指出一裝置及一相對應的程序，藉由該裝置及該程序而能夠精確定位被附接於一載體基板的一平坦基板，且該裝置及該程序同時可被普遍地使用。
此目標藉由技術方案1與12之該等特徵而被達成。本發明之有利的進一步發展係在該等子技術方案中被指出。在本發明之範圍內，所有的組合亦由在該說明書、該等技術方案及/或該等示圖中被指出的該等特徵之至少二個組成。在該被指出的數值範圍內，在該上述限度內的數值將被視為揭示內容且可以任一組合被聲明。
本發明係基於以一種方式改良一一般性裝置以及一一般性程序之想法，以使之基於該基板及該載體基板之該外部輪廓或該周邊而實現該基板及載體基板之該對準(尤其適用於進一步的處理)。此外，提供根據本發明之扣件以用於至少部分預置該被對準的基板至該載體基板。該對準較佳地特別藉由使用機械對準構件而非光學佐劑而被實現。尤其較佳的係一可移動機構之使用，較佳地係可用於該基板之對準及該載體基板之對準之二者的一可移動機構。在 此情況中，特別有利的係該等對準構件被配置在其自身的單元中，尤其係與用於結合該基板之一單元分離。因此，本發明係關於一裝置及一程序，其中二個基板(即，一基板與一載體基板)可機械地或獨立於受到製造容限之限制的尺寸而相對於彼此被精確地調整或對準。
該載體基板被用作為一機械穩定器。該載體基板給予由基板與載體基板組成之該複合物足夠的機械剛度，以使得能夠盡可能使該薄基板的一處理不具有破壞性。該基板之尺寸有利地等於或略微小於該載體基板之尺寸，舉例而言，載體基板之直徑係200.0mm，而基板之直徑係199.6mm。
舉例而言，具有或不具有平面或缺口的圓形或矩形的晶圓係合適作為一基板的。
在本發明之一個有利的實施例中，假設該等對準構件被設計以特別專門在該基板及/或該載體基板之徑向中作用。
作為一替代選擇，該等對準構件可被設計以特別專門與該基板之外部輪廓及/或與該載體基板之外部輪廓交叉地作用。以此方式，能夠有彈性且普遍地進行該基板與該載體基板及/或該接收裝置之對準。
根據本發明之另一個有利的實施例，該等對準構件包括至少三個E-致動器，該等致動器可被配置分佈於該基板之外部輪廓之上用於對準該基板，以及用於偵測該等E-致動器之位置的位置偵測構件。致動器之該使用提供以下優 點：一高精度控制(尤其係路徑相依及/或力相依)可在該基板平面E中的該基板及/或該載體基板之該對準中被執行。
有利地，該等E-致動器被設計以沿該基板平面E或與該基板平面E平行及與該基板之外部輪廓正交而移動。與該基板之外部輪廓正交意味著各個E-致動器之移動方向係與經過該基板之外部輪廓或載體基板之外部輪廓之該最近點之該切線正交。在一矩形基板的情況下，該基板之該側被視為該切線，且該E-致動器之該運動方向與該基板或該載體基板之該側盡可能在中間相交。然而，可於每一側提供若干個E-致動器。
如果該載體基板之外部輪廓相對應於該基板之外部輪廓，或後者突升於該載體基板之外部輪廓之該整個圓周之上，那麼該載體基板在該進一步的處理及/或由該載體基板及基板組成的該複合物之移動中為該基板提供極佳的保護。
藉由將包括至少一個附接致動器之附接構件(其被設計為在該Z-方向上作用)交叉地、尤其係與該基板平面E正交地配置，附接之進行亦可具有上述關於致動器之以一界定方式的力控制及/或路徑控制之該等優點。
根據本發明之另一個實施例，倘若當對準該等晶圓時提供間隔構件以保持該基板與載體基板之間的一距離係有利的。在這方面，當對準該晶圓時該基板被保存。提供楔形物(尤其係圓錐楔形物)作為間隔構件，其等係有利地以橫向推入基板與載體基板之間。該等楔形物可藉由致動器而 被推入該相對應的間隔位置。
此外，倘若該等對準構件包括用於與該基板平面E交叉地移動(尤其係在該Z方向)該等E-致動器之Z-致動器係有利的。以此方式，該等E-致動器可精確地相對於該基板而被對準。此外，該優點存在於：藉由該等E-致動器，該基板與該載體基板二者皆可遵循彼此而被對準。
根據一個有利的實施例，該等附接構件包括能量插入構件，其係用於特別針對局部施加(較佳地在該基板及/或載體基板之點處)能量以附接基板及載體基板。在此方面，可省略基板及載體基板之夾鉗附接或用於將該基板附接至該載體基板之額外的組件。然而，同時達成足夠用於該進一步處理之一附接。
在此情況下，特別有利的係：當該能量插入構件係由該附接致動器形成，或提供一光源或一加熱構件作為一能量插入構件時。
根據本發明之該程序藉由以下而被改進：在對準期間提供間隔構件以在對準晶圓時用於維持基板與載體基板之間的距離。
本發明之其他優點、特徵、及詳情將在較佳實施例之下列描述以及基於該等圖式而顯現。
在該等圖式中，該等相同組件及具有該相同功能之組件藉由該等相同參考數字被標明。
在圖1中，一基板3(虛線)被定位於一接收裝置6(於此： 一晶圓座)上，及一載體基板1被定位於該基板3上，及該載體基板1具有比該基板3之該半徑R2更大的一半徑R1。
該基板3與該載體基板1之二者皆具有分別在該圓周上的一個鼻形物14、15(缺口)，其等係用於該基板3及該載體基板1之旋轉校正對準。該基板3及該載體基板1之定位係在本文所示之該實施例中被相繼實現。在該所示之圖示中，該載體基板1之該定位或對準係在已執行該基板3之該定位或對準時進行。
該載體基板1之該對準係藉由分佈在該圓周上的三個E-致動器9而完成。在以下圖1中顯示的該E-致動器9之該實施例中，該等E-致動器9之一個同時被用於該等鼻狀物14及15之精確對準。
該等E-致動器9由一致動器臂16組成，其被設計以藉由其致動器臂端17與一載體基板之外部輪廓18接觸。
在所示之該實施例中，三個E-致動器9被配置均勻地分佈在該圓形載體基板1之該圓周上。該致動器臂16之移動係基於位置，藉此施加於各個致動器臂16之力可有利地被調整及/或測量。此外，一路徑測量系統可有利地被提供於各個E-致動器9中。各個致動器臂16之移動係與該載體基板之外部輪廓18交叉而實現，在圖1所示之該圓形載體基板1的情況下係以一徑向R而實現。
各個E-致動器9以一中心Z方向移動該載體基板1，其主要在一基板平面E中或平行於此。
此外，楔形物致動器12被配置以分佈於該載體基板之該 圓周之上，即向該E-致動器9偏置。在所示該實施例中，三個楔形物致動器12及三個E-致動器9被配置於各種情況中。
楔形物11被應用於該楔形物致動器12之楔形物致動器臂20，及如圖1所示，該等楔形物在該載體基板1相對於該基板3之對準期間被用作間隔構件。該楔形物11作為間隔構件之該功能可在圖2中被容易地認識到。
此外，在圖2中，可認識到該基板3如何以一可附接的方式被配置於該接收裝置6，即藉由一真空裝置(未顯示)，藉此該真空裝置或該負壓裝置可受到超過一線8及一凹槽7之壓力，該壓力被引入一接收表面中用於將該基板3接收於該接收裝置6中。
在該基板3之對準程序期間，藉由經由該線8及該凹槽7施加一超壓或一氣流至該接收表面作為一氣墊，該真空裝置可連同該線8及該凹槽7同時用作一氣墊。以此方式，在該接收裝置6上能夠幾乎無摩擦地對準該基板3。在一替代實施例中，代替或除該真空裝置之外，該接收裝置6可連同該線8及該凹槽7整合一靜電的、磁性的及/或靠重力作用的附接。
該基板3之對準係類似於如上所述之該載體基板1之該對準而被實現。對於該基板3之對準，該等E-致動器9藉由Z-致動器13而被移動，該等Z-致動器13在箭頭21所示之一Z方向被施加於該等E-致動器9，從而該致動器臂16或該致動器臂端17可被擱在一基板之外部輪廓19上以便產生該基 板3之該對準。
由於根據圖1該等E-致動器9實際上被配置向該等楔形物致動器12偏置，因此圖2所示之在該等楔形物致動器12之上的該等E致動器9之位置僅係概略的。所示之該表示係用於更簡單地瞭解根據本發明的該裝置之該功能。
在附接方向F起作用之一附接致動器10被配置在該載體基板1之上，以在中央Z將該經對準基板3附接至該經對準載體基板1。該附接致動器10係基於力及被用於局部能量輸入。能量輸入的類型取決於在該載體基板1上的一連接構件2或在該基板3上的連接構件4之該材料。該等連接構件2、4可被設計為熱活化或UV-活化或紅外線-活化黏著劑或為一自黏著層。
此外，該基板3可具有一構形5。
該對準及預置之該過程如下：首先，該基板被手動地或經由一機械臂(未顯示)載入於該接收裝置6之上。如果該載體基板1應在下方，那麼該載體基板1被首先載入。然而，隨後該程序從在該等圖式中所示的該實施例開始。
該等E-致動器9藉由在該基板3之位準上的該等Z-致動器13而運轉。
隨後或同時，在藉由該凹槽7而被形成的該氣墊上的超壓可經由該線8而被接通，從而該基板3可被實質上無摩擦地對準及置中。
該等E-致動器9朝該中心Z方向被實質上對稱地移動直至 所有的E-致動器由於其等力調整而被自動地停止。此時該基板3在相對於該接收裝置6而被界定的一較佳中間位置中。
在此位置中，該基板3經由該線8藉由對該凹槽7施加一真空而被附接。
各個E-致動器9之該等位置被儲存，從而在該等圖中所示的該實施例中，三個路徑位置及因此該基板3之該精確位置被儲存。
如果該載體基板1相對於該基板3之一對準應在一段距離處發生，該等楔形物11借助於被分佈在該圓周之該等楔形物致動器12而作為間隔物被插入，從而被較佳地設計為楔形的三個楔形物11被配置於載體基板1與基板3之間的該載體基板1之該圓周上並確保載體基板1與基板3之間的一距離。
隨後，該載體基板1被載入於該基板3或該楔形物11之上。同時或隨後，該等E-致動器9借助於該等Z-致動器13而被帶至該載體基板1之位準。類似於該基板3之該對準，該載體基板1之該對準現在被對稱地及與被儲存用於該基板3之該等位置等距地實現。一旦該載體基板1相對於該基板3而被對準，點能量(於此在中心Z中)藉由該附接致動器10而被施加於該載體基板1，且該載體基板被結合及預置於該基板3。
該預置可發生於楔形物11存在或楔形物11被拔出之任一種情況下，藉此該載體基板1將在該等楔形物11被插入之 預置期間在中央歪曲。
在該連接構件2及/或該連接構件4之黏合作用發生於一點之後，該附接致動器10向上脫離。隨後，該等楔形物11運轉出而越過該等楔形物致動器12，且該等E-致動器被運轉回來。該基板3及該載體基板1現沿該基板3之一接觸表面22而相互接觸。
在真空7被釋放之後，由載體基板1及基板3組成的複合物可諸如藉由一機械臂被卸載用於在額外程序步驟/單元中的進一步處理。
1‧‧‧載體基板
2‧‧‧連接構件
3‧‧‧基板
4‧‧‧連接構件
5‧‧‧構形
6‧‧‧接收裝置
7‧‧‧凹槽
8‧‧‧線
9‧‧‧E-致動器
10‧‧‧附接致動器
11‧‧‧楔形物
12‧‧‧楔形物致動器
13‧‧‧Z-致動器
14‧‧‧鼻形物
15‧‧‧鼻形物
16‧‧‧致動器臂
17‧‧‧致動器臂端
18‧‧‧載體基板之外部輪廓
19‧‧‧基板之外部輪廓
20‧‧‧楔形物致動器臂
21‧‧‧箭頭
22‧‧‧接觸表面
E‧‧‧基板平面
F‧‧‧附接方向
R1‧‧‧半徑
R2‧‧‧半徑
Z‧‧‧中心
圖1：根據本發明的該裝置之一概略總覽；及圖2：根據本發明的該裝置之一概略側視圖。
1‧‧‧載體基板
3‧‧‧基板
6‧‧‧接收裝置
9‧‧‧E-致動器
10‧‧‧附接致動器
11‧‧‧楔子
12‧‧‧楔形物致動器
13‧‧‧Z-致動器
15‧‧‧鼻形物
16‧‧‧致動器臂
17‧‧‧致動器臂端
20‧‧‧楔形物致動器臂
R1‧‧‧半徑
R2‧‧‧半徑
Z‧‧‧中心

Claims (18)

  1. 一種用於在一載體基板上對準及預置一平坦基板以便該平坦基板之進一步處理的裝置，該裝置包括：至少一對準致動器(aligning actuator)，其具有單一致動器臂，該單一致動器臂經定向朝向該載體基板之一中心，其中該單一致動器臂接合(engage)該平坦基板之一外部輪廓及/或該載體基板之一外部輪廓以沿著平行於該平坦基板之一接觸表面之一平面來移動該平坦基板及/或該載體基板；及至少一個附接致動器，其接合該平坦基板及/或該載體基板以至少部分地將該平坦基板與該載體基板預置(prefix)在一起，其中該至少一個附接致動器包含能量插入構件(energy-inserting means)，用於對該平坦基板及/或該載體基板局部施加能量以用於將該平坦基板與該載體基板預置在一起。
  2. 如請求項1之裝置，其中該至少一對準致動器之該單一致動器臂經定向在該平坦基板及/或該載體基板之徑向R上。
  3. 如請求項1之裝置，其中該至少一對準致動器之該單一致動器臂經定向為該平坦基板之該外部輪廓及/或該載體基板之該外部輪廓交叉(crosswise to)。
  4. 如請求項1之裝置，其中該裝置進一步包含：至少三個對準致動器，其等係分佈在該平坦基板之該 外部輪廓周圍以用於對準該平坦基板(3)；以及位置偵測構件(position-detecting means)，其用於偵測該至少三個對準致動器之位置。
  5. 如請求項4之裝置，其中該至少三個對準致動器經定向在平行於該平坦基板之該接觸表面之一方向且正交於該平坦基板之該外部輪廓。
  6. 如請求項1之裝置，其中該載體基板之該外部輪廓對應於該平坦基板之該外部輪廓。
  7. 如請求項1之裝置，其中該至少一個附接致動器經定向在實質上正交於該基板平面之該接觸表面之一方向上。
  8. 如請求項1之裝置，其中該裝置進一步包含：間隔構件，其用於，當該載體基板對準該平坦基板時，保持該平坦基板之該接觸表面與該載體基板之間的一距離。
  9. 如請求項1之裝置，其中該裝置進一步包含：至少一Z-致動器，其用於在實質上垂直於該平坦基板之該接觸表面之方向上移動該至少一個對準致動器。
  10. 如請求項1之裝置，其中該能量插入構件係由該至少一個附接致動器及/或由一光源及/或由一加熱構件形成。
  11. 一種用於將一平坦基板對準及預置在一載體基板上的程序(process)，該程序包括以下步驟：藉由具有單一致動器臂之至少一致動器接合該平坦基板之一外部輪廓及/或該載體基板的一外部輪廓，相對於該載體基板之該外部輪廓而位置控制對準(position controlled aligning)該平坦基板之該外部輪廓，其中該至少一致動器之該單一致動器臂經定向朝向該載體基板之一中心，且該至少一致動器之該單一致動器臂沿著平行於該平坦基板之一接觸表面之一平面來移動該平坦基板及/或該載體基板；及藉由附接構件至少部分地將經對準之平坦基板的該接觸表面預置於該載體基板上。
  12. 如請求項11之程序，其中在該位置控制對準之步驟期間，當使該平坦基板對準該載體基板時，間隔構件保持該平坦基板之該接觸表面與載體基板之間的一預定距離。
  13. 如請求項11之程序，其中一真空裝置將該平坦基板穩固(secure)至一接收裝置。
  14. 一種用於將一第一基板對準及預置在一第二基板上之程序，該程序包含以下步驟：在該第一基板之一外部輪廓附近(proximate)放置(placing)一或多個致動器，其中各致動器具有單一致動器臂；利用該一或多個致動器定位該第一基板，其中該一或多個致動器之各者之該單一致動器臂在平行於該第一基板之一接觸表面之一方向上移動該第一基板；儲存該一或多個致動器之位置；將該一或多個致動器移動至一第二位置，該第二位置經定位與由該第一基板之該接觸表面所定義之一平面相 隔開且與該第一位置相隔開且鄰近該第二基板之一外部輪廓；基於該一或多個致動器之該經儲存位置，利用該一或多個致動器定位該第二基板，其中該一或多個致動器之各者之該單一致動器臂沿著平行於該第一基板之該接觸表面之一平面移動該第二基板；及在實質上垂直於該第一基板之該接觸表面之一方向上相對於該第一及第二基板彼此而移動該第二基板與該第一基板，且將該第一基板之該接觸表面預置於該第二基板上。
  15. 如請求項14之程序，其中在定位該第二基板之步驟之前執行以下步驟：利用一間隔構件將該第二基板放置為距該第一基板之該接觸表面達一預定距離。
  16. 如請求項14之程序，其中該第一基板係一平坦基板且該第二基板係一載體基板。
  17. 如請求項14之程序，其中一真空裝置將該第一基板穩固至一接收裝置。
  18. 如請求項17之程序，其中在藉由該一或多個致動器來定位該第一基板之後，將該第一基板固定至(fixed to)該接收裝置。
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