WO2013185803A1 - Vorrichtung und verfahren zum ausrichten von substraten - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum ausrichten von substraten Download PDF

Info

Publication number
WO2013185803A1
WO2013185803A1 PCT/EP2012/061109 EP2012061109W WO2013185803A1 WO 2013185803 A1 WO2013185803 A1 WO 2013185803A1 EP 2012061109 W EP2012061109 W EP 2012061109W WO 2013185803 A1 WO2013185803 A1 WO 2013185803A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
substrate
carrier substrate
carrier
substrates
detection means
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/061109
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Erich Thallner
Original Assignee
Erich Thallner
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 Erich Thallner filed Critical Erich Thallner
Priority to CN201280073964.8A priority Critical patent/CN104813463B/zh
Priority to KR1020197002189A priority patent/KR20190010738A/ko
Priority to JP2015516478A priority patent/JP6114385B2/ja
Priority to PCT/EP2012/061109 priority patent/WO2013185803A1/de
Priority to SG2014012942A priority patent/SG2014012942A/en
Priority to US14/406,790 priority patent/US10014202B2/en
Priority to KR1020147034809A priority patent/KR101944148B1/ko
Priority to EP12727150.0A priority patent/EP2852972B1/de
Publication of WO2013185803A1 publication Critical patent/WO2013185803A1/de
Priority to US15/987,982 priority patent/US20180269096A1/en

Links

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
    • H01L21/67—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
    • H01L21/68—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 positioning, orientation or alignment
    • 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
    • H01L21/67121—Apparatus for making assemblies not otherwise provided for, e.g. package constructions
    • 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
    • H01L21/673—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 using specially adapted carriers or holders; Fixing the workpieces on such carriers or holders
    • H01L21/67346—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 using specially adapted carriers or holders; Fixing the workpieces on such carriers or holders characterized by being specially adapted for supporting a single substrate or by comprising a stack of such individual supports
    • 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
    • H01L21/677—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 conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67703—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 conveying, e.g. between different workstations between different workstations
    • H01L21/67736—Loading to or unloading from a conveyor
    • 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
    • H01L21/68—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 positioning, orientation or alignment
    • H01L21/681—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 positioning, orientation or alignment using optical controlling means
    • 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
    • H01L21/68—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 positioning, orientation or alignment
    • H01L21/682—Mask-wafer alignment
    • 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
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/21—Circular sheet or circular blank

Definitions

  • the present invention relates to a device for aligning and contacting a flat substrate with a carrier substrate for further processing of the substrate according to claim 1 and a
  • the wafers are usually fixed temporarily on a carrier system, where there are different methods in the fixation.
  • a carrier system for example, films or wafers
  • Silicon silicon alloys such as SiC, SiN, etc., ceramics,
  • the product substrate to be processed typically is connected to a rigid carrier substrate by an adhesive layer m i t the carrier substrate.
  • the carrier substrate is intended to impart sufficient mechanical stability to the arbitrarily thin substrate to be processed so that it can be processed in further process steps or process devices.
  • Target thicknesses are nowadays in the case of a temporary
  • the minimum thicknesses of a product substrate are between 0.001 ⁇ m and 5 ⁇ m.
  • product substrates having a nominal height of 300 mm +/- 200 ⁇ m are bonded to a carrier substrate with 30 1 mm +/- 200 ⁇ m. This is done as a precautionary measure in order to adequately protect and in particular assist the wafer to be re-thinned or back-thinned in the edge region.
  • Carrier substrate very expensive, so that in many cases the carrier substrate is not reused.
  • the more expensive the carrier substrate, the more important is its long service life ( large number of reuse cycles). For example, 1000 reuses are required for carrier substrate costs around 20006.
  • carrier substrate equal to / smaller than the product substrate special advantages in plasma and sputtering processes are achieved.
  • the object of the present invention is therefore to provide a device and a method for aligning and contacting substrates, with which allows a more accurate and efficient alignment and ontakttechnik of substrates with a carrier substrate.
  • the invention is based on the idea, in particular
  • Substrates are understood to mean product or carrier substrates used in the semiconductor industry.
  • the carrier substrate di as an amplification of the functional substrate (product substrate) in the various
  • Substrate-carrier substrate combination which consists of a
  • Carrier substrate and a substrate which are aligned with the inventive device and / or the method according to the invention, contacted and prefixed and / or gebonded with each other and si ch in particular characterized in that the diameter d2 of
  • Carrier substrate is minimally smaller than the diameter d l of the
  • the device according to the invention is particularly suitable for aligning a substrate, in particular smaller in diameter d2, with respect to a larger substrate, in particular the diameter d1, the device according to the invention can also be used to support substrates that are larger or slightly larger than the substrates to be bonded to align with each other.
  • the detection center 1 is rotatable with respect to the substrate and / or with respect to the carrier substrate by means of rotation and / or with respect to the substrate and / or with respect to the carrier substrate
  • Adjustment device in the X and / or Y direction parallel to
  • Contact level can be adjusted in an efficient and precise manner.
  • the detection means can be arranged on an at least partially circumferential side of the substrate and / or carrier substrate, in particular
  • the carrier unit is mounted between the carrier substrate receptacle and the substrate receptacle, in particular with inter mediate
  • the adjusting device is mounted in a further development of the invention, in particular directly, between the base plate and the carrier unit. Something is an immediate effect on the support unit, in particular together with the attached thereto
  • peripheral contour and the peripheral contour in particular, at one time, with the same, in particular one or more
  • Detecting means preferably microscopes, are detectable. In this way, the number of expensive detection means can be without
  • the alignment of a substrate can also be carried out according to the invention to form a substrate stack as carrier substrate.
  • a quantity of already processed material is understood to mean a substrate stack, for example
  • this substrate stack can serve as the carrier substrate if it is sufficiently thick.
  • Particularly preferred is the use of a mechanical
  • Ausri ment device (adjusting device and rotating means) for both the substrate and for the carrier substrate in conjunction with an opti rule distance measuring system. H here, it is of particular advantage if this alignment device is in a system for bonding or
  • Prefixing the substrates integri ert is arranged.
  • the invention thus allows a precise, fast and cost-effective alignment of two substrates (substrate and carrier substrate) to each other, without having to refer to alignment marks.
  • Inventive carrier substrates can therefore dispense with alignment marks, so that they are cheaper to produce.
  • the different diameters of the substrates at several points of the circumference are taken into account and a more accurate positioning is possible, which is not possible with other mechanical and / or optical positions.
  • a faster alignment than with (purely) mechanical orientation is possible.
  • the method underlying the invention and the device according to the invention are capable of providing the necessary accuracies
  • Rotational accuracy on the circumference which can be achieved with bi-directional mecha
  • the process is a weak point to reach. It can be very accurate
  • Substrate and carrier substrate are assigned.
  • indentations in such a position that they are detected by at least one detection medium.
  • the detection means whose measuring direction is parallel or nearly parallel to the substrate normal can detect a rotational misorientation very quickly by the position of the indentations.
  • Analogous considerations apply to substrates with flats or any other notch or deviation from a given ideal geometry of the respective substrate, which can be used for rotational alignment.
  • the method according to the invention is, in particular, a dynamic optical scanning method with software-controlled optimization of the
  • Substrate receiving / carrier substrate recording to fix.
  • Chucks are provided with vacuum holder in particular.
  • other types of aging such as adhesives, mechanical clamps, or electrostatic mounts may also be provided.
  • production substrates can be provided instead of the carrier substrate. Repeatedly bonded or back-thinned substrates can also be adjusted / aligned using this method.
  • one of the two substrates is mounted on a fastening device movable in the z direction (in particular Carrier substrate receptacle) fixed.
  • the other substrate on a rotatable chuck (especially substrate recording).
  • This is in a mechanical Verstel ltechnik (in particular carrier unit) attached, in x and y
  • This mechanical adjustment unit On / in this mechanical adjustment unit are one or more optical scanning units (detection means), which detect and scan the two substrates, in particular simultaneously, in a narrow band area in the vertical direction. This creates a spacing profile that simultaneously captures the outer geometry (circumferential contours) of the two substrates. This spacing profile results in particular in the largest outer diameter of the respective substrate as well as the distance of the individual substrates from one another at the measuring points or measuring sections.
  • optical scanning units detection means
  • these scanning units of the detection means rotate in the mechanical control unit in the or parallel to the detection means
  • ontaktmaschines level to allow detection of several peripheral portions of the peripheral contours of the substrates. Due to the rotation of the scanning units, it is possible to measure the outer geometry of the two substrates and at the same time to determine the position of the substrates in the substrates. The rotation may describe a volume or even sectors / detection sections. For less accurate adjustment requirements, the rotation of the scan units may be delayed. It is also possible not to rotate the can units but to rotate the two substrates with fixed scan units.
  • a plurality of scan units can also be arranged stationarily around the substrates, in particular at least 3, in order to determine the position and diameter of the two outer contours (or, according to software, correspondingly idealized circles). In this case, a rotation of substrates and / or scan units can be omitted.
  • Rotation of one substrate relative to the other is in this case sufficient to align the notches or the flat in the direction of rotation in the contacting plane.
  • the scan units may be arranged from above or below, approximately at right angles to the substrate plane, and detect the edges of the peripheral contours of the substrates.
  • these are microscopes that provide an optical image of the two wafer edges for measurement and evaluation.
  • One or more of these microscopes may according to the invention be arranged to be movable (rotating around fixed / stationary substrates) or stationary (with rotating substrates).
  • At least three microscopes are arranged stationary on the circumference above and / or below the substrates.
  • the larger diameter substrate which could obscure the view of the peripheral edge of the smaller substrate, can be moved a certain distance by the alignment means to be made visible and positionable.
  • Peripheral edges are converted into positional information and the substrates can be precisely aligned with each other.
  • the necessary calculation of the adjustment of the mechanical control elements (alignment means) in the X and Y directions and the necessary rotation of the substrates can be calculated. This calculation and measurement may be during the Z movement
  • the substrate has an annular shoulder which is produced, in particular, by providing an edge radius and / or by grinding back the peripheral contour. This is in a simple way and Wei se manufacturable and contributes to the further optimization of the manufacturing process according to the invention.
  • a ring width dR of the paragraph is greater than or equal to the difference of d l and d2, the diameter of the substrate on the
  • a thickness Di of the substrate is reduced up to or over the heel.
  • Fig. 1 a is a schematic cross-sectional view of an inventive
  • FIG. 1 b shows a schematic plan view of the device according to FIG. 1 a
  • 2a is a schematic cross-sectional view of a fitting according to the invention
  • FIG. 2b is a schematic plan view of the device according to FIG. 2a
  • FIG. 3 a shows a schematic cross-sectional view of a process step of an embodiment of a product according to the invention (substrate-carrier substrate combination) before the bonding step,
  • Fi g. 3 b shows a schematic cross-sectional view of a process step
  • Fig. 3 c is a schemati cal cross-sectional view of a process step
  • 4a is a schematic cross-sectional view of a process step of a Ausfactu ngsform a product according to the invention before Bondschri tt,
  • 4b shows a schemati cal cross-sectional view of a process step of an embodiment of a product according to the invention after the bonding step and
  • 4c shows a schematic cross-sectional view of a process step of an embodiment of a product according to the invention after back-thinning.
  • the figures each branch a device and a method which make it possible to align substrates 2, 5 (or substrate stacks) over peripheral edges 2u, 5u with respect to each other.
  • the method according to the invention is a dynamic, optical scanning method
  • the substrate holder 1 is adjustable in the Z direction via an adjusting unit 3 (contacting means), that is to say transversely to a contacting plane between the substrate 2 and a carrier substrate 5.
  • adjusting unit 3 contacting means
  • Above the substrate holder 1 is another chuck
  • the carrier substrate receptacle 4 is connected to a mechanical unit (carrier unit 7) via a rotation guide (rotating means 6).
  • This mechanical support unit 7 is connected to a base plate 9 via guides (adjusting device 8 for adjustment in the X and Y directions).
  • This adjusting device 8 makes it possible that the mechanical
  • Carrier unit 7 can be moved in the X and Y directions, controlled by a control device, not shown.
  • This carrier unit 7 has a, in particular annular, preferably circular, guide element 10. On the guide member 10 is a distance measuring element 11 (detection means).
  • Detection means are advantageously positioned in the contacting plane of the two substrates 2, 5 and, as a result of the distance measurement, all distances are measured / recorded in a certain angular range. As a result, a distance profile is created in this scanned angular range, which assigns the position of the substrates 2, 5 to the instantaneous position of the scanning unit (detection means).
  • Measuring means 12 define the exact position of the scanning unit 11 for
  • a carrier substrate 5 which has a slightly smaller size
  • the carrier substrate 5 especially the substrate substrate edge
  • Carrier substrate 5 is, preferably several times, without further
  • the carrier substrate 5 instead of being larger than usual in the semiconductor industry, is not larger but smaller (or the same size in the context of manufacturing tolerances) than the product substrate 2, then each one is unnecessary
  • Product substrate 2 and the (average) diameter d2 of the carrier substrate 5 is less than 500 ⁇ , preferably less than 400 ⁇ , with greater preference less than 300 ⁇ , most preferably less than 200 ⁇ , with very great preference smaller than ⁇ .
  • Diameter d2 of the carrier substrate 5 minimal (within the
  • Manufacturing tolerance is greater than the diameter dl of the product substrate 2 is. It is important in the invention that a protection of the carrier substrate edge 5u is sufficiently given by the shading effect of the
  • the edge coincidence edge projection of the product substrate 2 is exactly (concentric), in particular to 5 ⁇ to 10 ⁇ .
  • the distances of the peripheral edges 2u, 5u in the radial direction from the center of the substrates 2, 5 deviate from each other by the maximum values above the above values.
  • the carrier substrate 5 is smaller than the product substrate 2 by 0 ⁇ m to 500 ⁇ m, so that the mechanical support of the mechanically critical edge region 2u of the product substrate 2
  • the carrier substrate receptacle 4 is rotatably supported by the rotation means 6 and connected via the support unit 7 with the adjustment egg nraum 8, which allows a translational movement of the support unit 7 and thus the carrier substrate receptacle 4.
  • the carrier unit 7 is one (or more) optical scanning unit 15, 15 '.
  • the scanning unit 15, 15 ' is capable of detecting, in particular scanning, the peripheral contours 2u, 5u of the two substrates 2, 5, at least in sections.
  • the distance measuring device 11 allows the,
  • This distance profile results in both the largest outer diameter of the respective substrate 2, 5 and the distance of the circumferential contours 2u, 5u of the individual substrates 2, 5 to each other.
  • the scanning units 15, 15 ' rotate along the guide elements 10 in the mechanical device.
  • For less accurate adjustment requirements may depend on the rotation of the
  • Scanning units to optics 13, 13 ', 13 ", 13"' act whose optical axes is approximately at right angles to the substrate surface of the substrate 2.
  • these are microscopes which provide an optical image of the substrate edges and thus of the peripheral contours 2u, 5u for measurement and evaluation.
  • One or more of these optics 13, 13 ', 13 “, 13”' can in turn be arranged to be movable (rotating about the stationary substrates 2, 5) or stationary (with rotating substrates 2, 5)
  • At least four optics 13, 13 ', 13 ", 13"' are stationary on the circumference above and / or below the substrates 2, 5
  • Both substrate edges 2u, 5u are visible through the optics 13, 13 ', 13 ", 13"' (possibly under refocusing due to the Z-distance which could exceed the depth of field).
  • the carrier substrate 5 with the smaller diameter d2 lies in the optical path between the optics 13, 13 ', 13 ", 13"' and the substrate 2 with the larger diameter d1, so that for the optics 13, 13 ', 13 ", 13"' both circumferential contours 2u, 5u with simultaneous alignment of the two substrates 2, 5 are visible to each other at the same time.
  • the substrate 2 with the larger diameter d1 can also be located closer to the respective optics.
  • the substrate 2 with the larger diameter d1 can also be located closer to the respective optics.
  • Infrared radiation are transparent.
  • Distance measuring systems are preferably designed so that the recorded data can be digitized and forwarded to a corresponding computer.
  • a corresponding software in the computer (control unit) i is able to control the X and / or Y and / or rotation units so that a continuous adjustment of the alignment of the two
  • FIGS. 3a-3b show a shortened process for the production of a product according to the invention (substrate / carrier substrate combination) with the carrier substrate 5, whose diameter d2 is at least before
  • Bonding process takes place a rinse-in-place the substrate 2 (Fig. 3c).
  • the substrate 2 is connected to the carrier substrate 5 by a Klebeschi cht 1 4, which is applied to the substrate 2 prior to bonding, in particular with a Klebefl surface with a diameter d3 between the diameter d2 of the carrier substrate 5 and the diameter dl of Substrate 2 is preferably, preferably the diameter d2 of the
  • the carrier substrate 5 has a very small edge radius, while the substrate 2 has a very large edge radius
  • the relatively small edge radius of the support substrate 5 contributes to the support surface 5o supporting the substrate 2 after being supported on the support substrate 5 so as to be able to reach a support edge 2k of the peripheral contour 2u, which is a preferable one
  • the adhesive layer 114 has no significant influence on the support, especially since it has at least the diameter d3 equal to the diameter d2 of the carrier substrate 5.
  • the substrate 2 Due to the edge radius, the substrate 2 has on its peripheral contour at least on the contact side of the substrate 2 with the carrier substrate 5 an annular shoulder 2a which has a ring width dR which
  • Adhesive layer 14 in particular by a diameter d3 of
  • Re-thinning and the shape of the cross section of the peripheral contour 2u is adapted to the diameter d2 of the support substrate 5 by the
  • a back-thinning process of the substrate 2 takes place at least until beyond the shoulder of the peripheral contour 2u, ie at least as far as the shoulder 2a '.
  • edge radius of the product substrate 2 is very small, which would increase the usable area of the product substrate 2, especially for very large wafers and thus increase the yield of functional units, such as chips, 16 provided on the product substrate 2 would.
  • FIGS. 4a-4b show a further shortened process of a
  • Diameter dl of a substrate 2 ' Diameter dl of a substrate 2 '.
  • the edge of the (product) substrate 2 ' has been ground back on the circumferential contour 2u by a ring width dR in order to have an effect similar to the effect of the larger one
  • the back grinding is produced in particular by a method known in the industry under the name "edge trimming".
  • the diameter d2 of the carrier wafer 5 corresponds with preference equal to the diameter d 1 of the substrate 2 reduced by the ring width dR of the circular ring
  • Bonding process takes place a rinsed portion of the peripheral contour 2u, that is at least as far as the heel 2a '.
  • Substrate 2, 2 ' have after rewinding a smaller difference, in particular approximately equal to or the diameter dl even smaller than the diameter d2, by due to the edge shape of the substrate 2, 2' of the back thinning process to a reduction of the diameter dl of
  • edge shapes of the substrates are determined by semistandards. There are substrates with different, intended for specific tasks edge profiles. These edge profiles are made by special machines. The shape of the edges is of particular importance for the chip yield. In order to be able to process as many chips on a substrate as possible, chips must also be produced on the outermost edge areas. Therefore, it makes sense according to the invention, the edge geometry as angular as possible, or at least rounded with the smallest possible
  • the different wafer edge profiles are defined in the SEMI standard.
  • the different wafer edge profiles can take on very complicated shapes and are rarely affected by a single one
  • the edge radius is to be understood as a parameter which leads to a significant rounding of the wafer edge profile.
  • the characteristic is Edge radius less than 1mm, preferably less than 0.5mm, more preferably less than 0.1mm, most preferably less than 0.001mm, most preferably equal to 0mm.
  • the calculation of the characteristic edge radius must be based on the final thickness of the product wafer or the diameter of the carrier and / or product substrate.
  • the characteristic edge radius is greater than 0mm, preferably greater than 0.001mm, more preferably greater than 0.1mm, most preferably greater than 0.5mm, most preferably greater than 1mm.
  • the characteristic edge radius of the carrier wafer is less than 1 mm, preferably less than 0.5 mm, with a larger size less than 0.1 mm, most preferably smaller as 0.001 mm, most preferably equal to 0mm.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausrichten und Kontaktieren eines flächigen Substrats (2, 2') mit einem Trägersubstrat (5, 5') für die Weiterverarbeitung des Substrats (2, 2'). Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein korrespondierendes Verfahren und eine Verwendung eines flächigen Substrats (2, 2') mit einem mittleren Durchmesser d1 zum Ausrichten und Kontaktieren mit einem Trägersubstrat (5, 5') mit einem mittleren Durchmesser d2 für die Weiterverarbeitung des flächigen Substrats (2, 21), wobei der mittlere Durchmesser d1 größer als der mittlere Durchmesser d2 ist.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Ausrichten von Substraten
B e s c h r e i b u n g
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausrichten und Kontaktieren eines flächigen Substrats mit einem Trägersubstrat für die Weiterverarbeitung des Substrats nach Anspruch 1 sowie ein
korrespondierendes Verfahren nach Anspruch 7 und eine Verwendung nach Anspruch 14.
Das Rückdünnen von Wafern ist in der Halbleiter Industrie häufig
erforderlich und kann mechanisch und/oder chemisch erfolgen. Zum
Rückdünnen werden die Wafer in der Regel auf einem Trägersystem vorübergehend fixiert, wobei es bei der Fixierung verschiedene Methoden gibt. Als Trägersystem werden beispielweise Folien oder Wafer aus
Silizium, Siliziumlegierungen wie SiC, SiN etc., Keramiken,
(gals faserverstärkten) Kunststoffen, Graphit, Saphir, Metallen, Gläsern oder Verbundwerkstoffen verwendet. Am Ende des Rückdünn Vorganges und der Nachbearbeitung werden die rückgedünnten Wafer auf Filmrahmen montiert und anschließend wird der Träger entfernt.
Sobald eine über das Rückdünnen hinausgehende Bearbeitung des
Substrates nötig ist, kommen wiederum starre Trägersysteme, nämlich Trägersubstrate, zum Einsatz. Beispiele für solche Bearbeitungsschritte auf entsprechenden Industrieanl agen nach dem Rückdünnen sind:
Metall isierung, Trockenätzen, Nassätzen, Laserbearbeitung, Lithographie, Ofenprozesse, Doti erung etc.
B ei einem starren Trägersubstrat wi rd das zu bearbeitende Produktsubstrat typi scherwei se durch eine Klebeschicht m i t dem Trägersubstrat verbunden .
Das Trägersubstrat soll dem beliebig dünnen zu bearbeitenden Substrat ausreichend mechanische Stabilität verleihen, um in weiterführenden Prozessschritten beziehungsweise Prozessvorrichtungen bearbeitet werden zu können. Zieldicken sind heutzutage im Falle einer temporären
Verbindung: zwischen 30 und 1 00 μηι, in Zukunft werden dünnere
Produktsubstrate angestrebt zwischen 1 μιη und 50 μηι , im Falle einer permanenten Verbindung sind noch dünnere Produktsubstrate möglich welche physisch nur noch durch die An forderungen an die Bauhöhe eines Tran si stors mit Verbindun gen l i mitiert sind. Die minimalen Di cken eines Produktsubstrats liegen zwischen 0,001 μηι und 5 μηι .
Einige der vorgenannten Bearbei tun gs schritte erfordern eine exakte
Positioni erung der Substrate beziehungsweise des Trägers innerhalb der entsprechenden Vorrichtungen .
Dabei werden beispielswei se werden Produktsubstrate mit nominel l 300 mm +/- 200μηι au f Trägersubstrat mit 30 1 mm +/-200μιη gebondet. Dies geschieht aus V orsichtsmaßnahme, um den rückzudünnenden oder rückgedünnten Wafer im Randbereich ausrei chend zu schützen und insbesondere zu unterstützen . Durch di ese Maßnahme l iegt das
Trägersubstrat im Randberei ch bei verschiedenen Bearbeitungsschritten, insbesondere bei Sputtervorgängen, galvanischer Abscheidun g,
Ätzprozessen, al lerdings frei . Durch die, im Stand der Technik erwähnten Trägersubstrate kommt es zu einigen Problemen. Abscheidungsprozesse, Anätzungen am Rande des Trägersubstrats etc. führen dazu, dass die Trägersubstratkante stark verunreinigt wird.
Nach dem Ablösen vom Produktsubstrat muss dieser kontaminierte
Randbereich sehr aufwendig und kostenintensiv gereinigt werden. Oft ist die defekte Trägersubstratkante der einzige Grund, welcher die Lebensdauer des Trägersubstrats beschränkt. Die Zusatzkosten für ein Endprodukt ergeben sich unter anderem aus den Kosten des Trägersubstrats, dessen Recyclingkosten und der Anzahl der Wiederverwendungszyklen. Durch dieses bisher angewandte Verfahren wird ein Reinigungsschritt des
Trägersubstrats sehr teuer, so dass in vielen Fällen das Trägersubstrat nicht wiederverwendet wird.
Je günstiger das Trägersubstrat desto weniger kritisch ist eine geringe Anzahl Wiederverwendungszyklen, beispielsweise sind mindestens zehn Wiederverwendungen für Trägersubstrather stell kosten um 20€ gewünscht.
Je teurer der Trägersubstrat desto wichtiger ist seine hohe Lebensdauer (=große Anzahl von Wiederverwendungszyklen). Beispielsweise sind 1000 Wiederverwendungen für Trägers ubstrath erstellkosten um 20006 gewünscht.
Eigenschaften die ein Trägersubstrat in der ersten Herstellung teuer machen können sind z.B.:
Ausgangsmaterial,
Präzise Geometrie: Geringes TTV (Total Thickness Variation), z.B. < 1 μηι erforderlich um das Produkt möglichst präzise auf die
gewünschte Dicke schleifen und polieren zu können,
Vorbehandlungen die ein nachfolgendes Lösen des Temporären Bonds ermöglichen. Durch diese Probleme werden sehr teure Trägersubstrate häufig überhaupt nicht angewendet, obwohl sie für andere Prozessschritte nützliche
Eigenschaften hätten.
Bei den nachfolgend aufgeführten Prozessschritten bestehen sehr hohe Anforderungen an die Genauigkeit der Zuordnung zweier Wafer gefordert:
Bei Plasmabearbeitung rückgedünnter Wafer auf Trägersubstraten bewirkt eine Exzentrizität eine Entladungsungleichmäßigkeit des Plasmas. Entstehende Entladungen (Durchschläge aufgrund hoher elektrischer Felddichte - Arcing) können Schäden an Produkt und Plasmaprozesskammer verursachen. Durch die Möglichkeit ein
Trägersubstrat gleich/kleiner als den Produktsubstrat zu verwenden werden besondere Vorteile bei Plasma und Sputterprozessen erreicht.
Bei der lithografischen Belichtung auf sogenannten Scannern und Steppern werden unzureichend justierte Bondpaare nicht ausreichend genau geladen. Die Referenzierung (Vorausrichtung) des Bondpaars erfolgt aufgrund der Außenkontur. Die Außenkontur eines (viel) größeren Trägersubstrats korrespondiert jedoch nicht mit der Lage der Passmarken auf dem Produktsubstrat solange die Justierung der beiden Außenkonturen nicht präzise ist, bzw. die Außenkontur des Produktsubstrats nicht verwendet werden kann. Die Passmarken sind damit nicht im„Fangbereich" der Mikroskope und müssen aufwendig gesucht werden. Das führt zu Zeit-, Durchsatz- und
Produktivitäts verlust an diesen Systemen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ausrichten und Kontaktieren von Substraten anzugeben, mit dem eine genauere und effizientere Ausrichtung und ontaktierung von Substraten mit einem Trägersubstrat ermöglicht wird.
Diese Au fgabe wird mit den M erkmalen der Ansprüche 1 , 7 und 1 4 gelöst. Vorteilhafte Weiterbi ldungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben . In den Rahmen der Erfindung fal l en auch sämtli che
Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den
Ansprüchen und/oder den Figuren angegebenen Merkmalen. Bei
angegebenen Wertebereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und in beliebiger Kombination beanspruchbar sein.
Der Erfindung l iegt der Gedanke zugrunde, durch, insbesondere
elektroni sche, Erfassung (Erfassungsmi ttel ) von Außenkonturen der auszuri chtenden und kontaktierenden Substrate sowie Verarbeitung
(Steuerungsmittel) der erfassten Außenkonturen in Steuerungssi gnal e zur Ausrichtung ( Ausrichtungsmittel) der Substrate eine exaktere A usri chtung zu erreichen. Dabei i st es erfindungsgem äß insbesondere mögl ich, dass die Ausrichtung während eines Aufein an der-zu- Bewegens zur Kontaktierung der Substrate, vorzugsweise kontinuierl ich erfolgt. Darüber h i naus ist es erfindungsgemäß insbesondere denkbar, d ie Ausri chtungsgenauigkei t mit denselben Erfassungsmitteln zu überprüfen und gegebenen fal ls eine erneute Ausri chtung durchzuführen.
Unter Substraten werden in der Halbleiterindustri e verwendete Produktoder Trägersubstrate verstanden . Das Trägersubstrat di ent als Verstärkung des Funktion ssubstrates (Produktsubstrat) bei den verschiedenen
Bearbeitungs schritten, insbesondere beim Rückdünnen des
Funktionssubstrates . Als Substrate kommen insbesondere Wafer, entweder mit Abflachung („flat") oder Einkerbun g („notch"), i n Frage. Als eigenständige Erfindung ist ein Produkt (beziehungsweise eine
Substrat-Trägersubstrat-Kombination) vorgesehen, welches aus einem
Trägersubstrat und einem Substrat besteht, di e mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und/oder dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgerichtet, kontaktiert und miteinander vorfixiert und/oder gebonded worden sind und si ch insbesondere dadurch auszeichnen, dass der Durchmesser d2 des
Trägersubstrats minimal geringer ist als der Durchmesser d l des
Produktsubstrats. Erfindungsgemäß wird damit sichergestellt, dass das Trägersubstrat während der Prozessierung des Produktsubstrats keinerlei Kontamination, Verschmutzung, ungewollter Behandlung etc. ausgesetzt wird und daher öfter wiederverwendet werden kann .
Obwohl sich di e erfindungsgemäße Ausführungs form vor allem dazu eignet, ein , insbesondere vom Durchmesser d2 her kleineres, Trägersubstrat in Bezug auf ein, insbesondere vom Durchmesser d l her größeres, Substrat auszurichten, kann di e erfindungsgemäße Vorri chtung auch dazu genutzt werden , um Trägersubstrate, di e grö ßer oder gl ei ch groß sind wie die zu bondenden Substrate, zueinander auszurichten.
Indem die Erfassungsmitte l gegenüber dem Substrat und/oder gegenüber dem Trägersubstrat durch Rotationsmittel rotierbar und/oder gegenüber dem Substrat und/oder gegenüber dem Trägersubstrat durch eine
VerStel l einrichtung in X- und/oder Y-Richtung paral l el zur
Kontakt ierungsebene verstel lbar sind, i st di e Ausri chtung effizient und präzise ausführbar.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung i st vorgesehen, dass di e Erfassungsmittel an einer zumindest abschnittsweise umfangsseitig zum Substrat und/oder Trägersubstrat anordenbaren, insbesondere
abschnittsweise ring förmi g ausgebildeten, Trägereinheit angebracht sind. Damit ist eine erfindungsgemäße Integration der Erfassungsmittel in effizienter Wei se möglich.
Mit Vorteil ist die Trägereinheit zwischen der Trägersubstrataufnahme und der Substrataufnahme angebracht, insbesondere mit dazwi schen
angebrachten ontaktierungsmitteln, vo rzugsweise in Form ei ner Z- Verstelleinheit, und/oder mit dazwischen angebrachter Grundplatte. Auf diese Weise ist eine besonders effizi ente Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen.
Dabei ist es von Vorteil, wenn die VerStelleinrichtung in Weiterbildung der Erfindung, insbesondere unmittelbar, zwischen der Grundplatte und der Trägereinheit angebracht ist. Som i t ist eine unmittelbare Einwirkung auf di e Trägereinhei t, i nsbesondere zusammen mit der daran angebrachten
Substrataufnahme, denkbar.
Gemäß einer weiteren , vorteil ha ften Ausführungsform der Erfi ndung ist vorgesehen , dass die Umfangskontur und die Umfangskontur, insbesondere gl ei chzeitig, mi t denselben, insbesondere einem oder mehreren
Erfassungsmitteln, vorzugsweise Mikroskopen, erfassbar sind. Auf di ese Weise lässt sich die Anzahl der teuren Erfassungsmittel ohne
Geschwindigkeitseinbußen reduzieren.
Die Ausrichtung eines Substrates kann erfindungsgemäß auch zu einem Substratstapel als Trägersubstrat erfolgen. Dabei versteht man unter einem Substratstapel eine Menge bereits bearbeiteter, beispielsweise
rückgedünnter, Substrate, die, insbesondere permanent, miteinander gebonded sind. Erfindungsgemäß kann dieser Substratstapel, wenn er di ck genug ist, als Trägersubstrat dienen. Besonders bevorzugt ist die Verwendung einer mechanischen
Ausri chtungseinrichtung (Versteileinrichtung und Rotationsmittel) sowohl für das Substrat als auch für das Trägersubstrat in Verbindung mit einem opti schen Distanzmesssystem . H ierbei ist es von besonderem Vortei l, wenn diese Ausrichtungseinrichtung in einer Anlage zum Bonden oder
Vorfixieren der Substrate integri ert angeordnet ist.
Die Erfindung erlaubt somit eine exakte, schnelle und kostengünstige Ausrichtung zweier Substrate (Substrat und Trägersubstrat) zueinander, ohne auf Ausrichtungsmarken Bezug nehmen zu müssen. Erfindungsgemäße Trägersubstrate können daher auf Ausrichtungsmarken verzichten, so dass diese günstiger herstellbar sind.
Außerdem ist durch die vorliegende Erfindung eine mehrmali ge
Verwendung des Trägersubstrats möglich, ohne dieses durch aufwändi ge und teure Prozesse reinigen zu müssen.
Darüber hinaus ergibt sich die Möglichkeit, die erfindungsgemäße
Vorrichtung in einen Bonder einzubauen/zu integri eren .
Mit der vorliegenden Erfindung werden die unterschiedlichen Durchmesser der Substrate an mehreren Punkten des U mfangs (Umfangskonturen ) berücksichtigt und eine genauere Positionierung ermöglicht, die bei anderen mechanischen und/oder optischen Posi tion i erungen nicht mögl ich sind . Gleichzeitig wi rd eine schnellere Ausrichtung als bei (rein) mechanischer Ausri chtung ermögl icht.
Das der Erfindung zugrundel i egende Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind in der Lage, di e erforderlichen Genau igkeiten,
insbesondere <50μιη, zu ermögli chen und insbesondere eine höhere
Rotationsgenau igkeit am Umfang, di e bei bi sh eri gen mech ani sch en Verfahren ein S chwachpunkt ist, zu errei chen. Es können sehr genau
Einkerbungen am Umfang der Substrate (sogenannte„notches") von
Substrat und Trägersubstrat zugeordnet werden.
M i t besonderem Vorzug befinden si ch di e Einkerbungen, in einer solchen Pos ition, dass s ie von mindestens ei nem Erfassun gsmi ttel detektiert werden . Jenes Erfassungsmittel, dessen Messrichtung parallel oder beinahe parallel, zur Substratnormalen ist, kann durch di e Position der Einkerbungen besonders schnell eine rotatorische Missorientierung feststellen. Analoge Überlegungen gelten für Substrate mit flats oder j eder beliebigen anderen Einkerbung oder Abweichung von einer vorgegebenen Idealgeometrie des betreffenden Substrats, welche zur rotatorischen Ausrichtung herangezogen werden kann .
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere ein dynamisch es, optisches Scanverfahren mit Software gesteuerter Optim i erung der
erfassten/gemessenen Daten .
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, das
Trägersubstrat und das Funktion ssubstrat an jeweils an gesonderten, mechanisch bewegbaren Hal tevorrichtungen
(Substrataufnahme/Trägersubstrataufnahme) zu fixieren. Hierbei sind insbesondere Chucks mit Vakuum halterung vorgesehen . Es können aber auch andere H alterungen , wie adhäsi ve M ateri alien , mechani sches Klemmen oder elektrostatische Halterungen vorgesehen sein. Ebenso können an Stelle des Trägersubstrates auch Produktions Substrate vorgesehen werden . Auch bere i ts mehrfach gebondete oder rückgedünnte M ehrschi cht Substrate können mit diesem Verfahren justiert/ausgerichtet werden.
Vortei lshaft wi rd eines der beiden Substrate auf einer in z Richtung beweglichen Befestigungseinri chtung (insbesondere Trägersubstrataufnahme) fixiert. Das andere Substrat auf einen drehbaren Chuck (insbesondere Substrataufnahme) . Dieser ist in einer mechanischen Verstel leinheit (insbesondere Trägereinheit) befestigt, die in x und y
Richtung verstellbar ist. An/In dieser mechan i schen Verstelleinheit befinden sich ein oder mehrere optische Scaneinheiten (Erfassungsmittel), di e di e beiden Substrate, insbesondere gleichzeitig, in einem schm al en Bandbereich in vertikaler Richtung erfasst (scannt) . Dadurch entsteht ein Abstandsprofil, das gleichzeitig die Außengeometrie (Umfangskonturen) der beiden Substrate erfasst/mi sst. Dieses Abstandsprofil ergibt insbesondere den größten äußeren Durchmesser des j eweiligen Substrates als auch den Abstand der einzelnen Substrate an den Messpunkten oder Messabschnitten zueinander.
Vorteilshalber rotieren d iese Scaneinheiten der Erfassungsmittel i n der mechanischen Verstel leinheit i n der oder paral l el zu der
ontaktierungs ebene, um eine Erfassung mehrerer U mfangsabschnitte der Umfangskonturen der S ubstrate zu ermöglichen . Durch di e Rotation der Scaneinheiten ist es mögl ich die Außengeometrie der beiden Substrate zu vermessen und zugleich die Lage der bei den S ubstrate zuei nander zu ermitteln . Die R otation kann einen Vol lkreis beschreiben oder auch nur Sektoren/Erfassungsabschnitte. Für weniger genaue Justieranforderungen kann auf die Rotation der Scaneinheiten verzi chtet werden. Es i st auch möglich die S caneinheiten nicht zu rotieren, sondern die beiden Substrate bei feststehenden Scaneinheiten zu rotieren.
A lternati v können auch mehrere Scaneinheiten stationär um di e bei den Substrate angeordnet sein, insbesondere mindestens 3 , um die Lage und Durchmesser der beiden A ußenkonturen (oder softwaremäßig entsprechend idealisierten Kreise) zu determinieren. In diesem Fall kann eine Rotation von Substraten und/oder Scaneinheiten entfallen. Eine geringfügige
Rotation eines Substrates relativ zum anderen ist in diesem Fall ausreichend, um die notches oder das flat in Rotationsrichtung in der Kontaktierungsebene auszurichten.
Alternativ können die Scaneinheiten von oben oder unten, ungefähr im rechten Winkel zur Substratebene angeordnet sein und die Kanten der Umfangskonturen der Substrate detektieren. Im Spezialfall handelt es sich um Mikroskope, die ein optisches Bild der beiden Waferkanten zur Messung und Auswertung liefern.
Eines oder mehrere dieser Mikroskope können erfindungsgemäß beweglich (rotierend um fixierte/stehende Substrate) oder stationär (mit rotierenden Substraten) angeordnet sein.
In einem weiteren Spezialfall sind mindestens drei Mikroskope stationär am Umfang über und/oder unter den Substraten angeordnet. Beide
Umfangskanten sind über die Mikroskope sichtbar (ggf. unter
umfokussieren aufgrund des Z-Abstandes (quer zur X- und Y-Richtung beziehungsweise Kontaktierungsebene), der die Tiefenschärfe übersteigen könnte. Das Substrat mit dem größeren Durchmesser, das die Sicht auf die Umfangskante des kleineren Substrats verdecken könnte, kann durch die Ausrichtungsmittel eine bestimmte Strecke bewegt und so sichtbar und positionierbar gemacht werden. Die Bildinformation der beiden
Umfangskanten wird in eine Positionsinformation umgewandelt und die Substrate können zueinander präzise ausgerichtet werden.
Durch Software kann die notwendige Berechnung der Verstellwege der mechanischen Stellelemente (Ausrichtungsmittel) in X- und Y-Richtung sowie die notwendige Rotation der Substrate errechnet werden. Diese Berechnung und Messung kann während der Z Bewegung
(Kontaktiermittel), also des mechanischen Zusammenfahrens der beiden Substrate, kontinuierlich gemessen und allenthalben korrigiert werden. Durch dieses online-Messverfahren ist es möglich, eventuelle Abweichungen während oder nach dem Zusammen fügen der Substrate zu korri gieren oder durch Ausei nenderbewegen und erneutes Ausrichten und Kontaktieren zu opti mi eren .
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße
Verfahren ist es möglich, auch stark unterschiedliche Substrate, wie unterschiedliche Durchmesser oder unterschiedliche Geometrie, zum
Beispiel runde Substrate zu rechteckigen Substraten, genau auszurichten.
Besonders vorteilhaft ist es gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, wenn das Substrat nach dem Kontaktieren rückgedünnt wird, wobei der
Durchmesser d 1 durch die Form des Querschnitts des Substrats an dessen U nifangskontur verringert wird, insbesondere auf d l <= d2. Dadurch wi rd die ein fache Weiterverarbeitung der Substrat-Trägersubstratkombination, i nsbesondere auf bekannten und standardi sierten Anlagen, ermöglicht.
Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn das Substrat einen, insbesondere durch Vorsehen eines Kantenradius und/oder durch Zurückschleifen der Umfangskontur erzeugten, ringförmigen Absatz aufweist. Dieser ist auf einfache Art und Wei se herstel lbar und trägt zur weiteren Optimierung des erfindungsgemäßen Herstellprozesses bei.
Indem eine Ringbreite dR des Absatzes größer oder gleich der Differenz aus d l und d2 ist, lässt sich der Durchmesser des Substrats auf den
Durchmesser d2 des Trägerwafers oder kleiner verringern, so dass bei der Weiterverarbeitung eine optimale Unterstützung des Produktsubstrats gewährleistet ist. Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass beim Rückdünnen eine Dicke Di des Substrats bis zu oder über den Absatz verringert wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird insbesondere dadurch
weitergebildet, dass die Erfassungsmittel die Form des Querschnitts des Substrats an dessen Umfangskontur erfassend ausgebildet sind derart, dass das Rückdünnen des Substrats so steuerbar ist, dass der Durchmesser dl verringert wird, insbesondere auf dl <= d2. Durch die Erfassung der Form des Querschnitts, insbesondere eines Profils der Querschnittskontur von der Seite betrachtet, also entlang der Dicke Dl des Substrats, kann
erfindungsgemäß insbesondere eine exakte Steuerung des
Rückdünnprozesses erfolgen.
Soweit vorliegend und/oder in der anschließenden Figurenbeschreibung Vorrichtungsmerkmale offenbart sind, sollen diese auch als
Verfahrensmerkmale offenbart gelten und umgekehrt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbei spiele sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:
Fig. 1 a eine schematische Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung in einer ersten Ausführungsform,
Fig. 1 b eine schematische Aufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1 a,
Fig.2a eine schematische Querschnittsansicht einer er findungs gemäßen
Vorrichtung in einer zweiten Ausführungsform,
Fig.2b eine schematische Aufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig.2a, Fig. 3 a eine schematische Querschnittsansicht eines Prozessschrittes einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Produktes (Substrat-Trägersubstratkombination) vor dem Bondschritt,
Fi g. 3 b eine schem ati sche Querschnittsansi cht eines Prozessschrittes
einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Produktes nach dem Bondschritt,
Fig. 3 c eine schemati sche Querschnittsansicht eines Prozessschrittes
einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Produktes nach dem Rückdünnen,
Fig. 4a eine schematische Querschnittsansicht eines Prozessschrittes einer Ausführu ngsform eines erfindungsgemäßen Produktes vor dem Bondschri tt,
Fig. 4b eine schemati sche Querschnittsansicht eines Prozessschrittes einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Produktes nach dem Bondschritt und
Fig. 4c eine schematische Querschnittsansicht eines Prozessschrittes einer Aus führungs form eines erfindungsgemäßen Produktes nach dem Rückdünn en .
In den Figuren sind Vorteile und M erkmale der Erfindung mit diese j eweils identifizierenden Bezugszeichen gemäß Ausführungsformen der Erfindung gekennzeichnet, wobei Bauteile beziehungsweise Merkmale mit gleicher oder gl eichwi rk ender Funktion mit identischen Bezugszeich en
gekennzeichnet si nd. Die Figuren zweigen jeweils eine Vorrichtung und ein Verfahren, welche es ermöglichen, Substrate 2, 5 (oder Substratstapel) über Umfangskanten 2u, 5u zueinander auszurichten. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um ein dynamisches, optisches Scanverfahren mit
Softwareoptimierung der gemessenen Daten.
In Fig. la und lb ist auf einer Substrataufnahme 1 (Chuck) ein
Produktsubstrat als Substrat 2 fixiert. Die Substrataufnahme 1 ist über eine Verstelleinheit 3 (Kontaktierungsmittel) in Z Richtung verstellbar, also quer zu einer Kontaktierungsebene zwischen dem Substrat 2 und einem Trägersubstrat 5.
Oberhalb der Substrataufnahme 1 befindet sich ein weiterer Chuck
(Trägersubstrat aufnähme 4) mit dem darauf fixierten Trägersubstrat 5. Die Trägersubstrataufnahme 4 ist über eine Rotationsführung (Rotationsmittel 6) mit einer mechanischen Einheit (Trägereinheit 7) verbunden. Diese mechanische Trägereinheit 7 ist auf einer Grundplatte 9 über Führungen (VerStelleinrichtung 8 zur Verstellung in X- und Y- Richtung) verbunden. Diese VerStelleinrichtung 8 ermöglicht es, dass die mechanische
Trägereinheit 7 in X und Y-Richtung bewegt werden kann, und zwar gesteuert über eine nicht dargestellte Steuerungseinrichtung.
Technisch gesehen kommt es nur auf die Möglichkeit an, eine
Relativbewegung zwischen den Substraten 2, 5 zu bewirken.
Diese Trägereinheit 7 weist ein, insbesondere ringförmiges, vorzugsweise kreisrundes, Führungselement 10 auf. An dem Führungselement 10 befindet sich ein Entfernungsmesselement 11 (Erfassungsmittel). Die
Erfassungsmitlel sind vorteilshaft in der Kontaktierungsebene der beiden Substrate 2, 5 positioniert und durch das En tfernungs messe lernen t werden in einem bestimmten Winkelbereich alle Entfernungen gemessen/erfasst. Dadurch entsteht in diesen gescannten Winkelbereich ein Entfernungsprofil, das der augenblicklichen Position der Scaneinheit (Erfassungsmittel) die Position der Substrate 2, 5 zuordnet.
Im Bereich des kreisrunden Führungselementes 10 weisen die
Erfassungsmittel insbesondere zusätzliche Messmittel 12 auf. Die
Messmittel 12 definieren die genaue Position der Scaneinheit 11 zum
Umfang der Substrate 2, 5. Vorteilhaft befindet sich eine Auswerteeinheit der Messmittel 12 in den zugeordneten Entfernungsmesselementen
integriert. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn mehrere
Entfernungsmesselemente verwendet werden.
In einer eigenständigen, erfindungsgemäßen Ausführung» form wird dabei ein Trägersubstrat 5 verwendet, welches einen geringfügig kleineren
Durchmesser d2 als der Durchmesser dl des Produktsubstrats 2 besitzt.
Damit wird das Trägersubstrat 5, vor allem die Träger substrat kante
(Umfangskante 5u), vor weiteren Prozessschritten geschützt, und das
Trägersubstrat 5 ist, vorzugsweise mehrmals, ohne weiteren
Reinigungsschritt verwendbar. Erfindungsgemäß können damit auch sehr teure und komplexe Trägersubstrate 5 vielfach verwendet werden.
Wird das Trägersubstrat 5, statt wie bisher in der Halbleiterindustrie üblich, nicht größer sondern kleiner (oder im Rahmen der Fertigungstoleranzen gleich groß) als das Produktsubstrat 2 verwendet, erübrigt sich jeder
Reinigungsvorgang der Trägersubstratkante 5u und der Randbereich des Trägersubstrats 5 bleibt frei von Kontamination, da das Produktsubstrat 2 als Abdeckung des Trägersubstrats 5 und/oder der Trägersubstratkante 5u dient und dieses Trägersubstrat 5 den Einflüssen der Bearbeitung nicht ausgesetzt ist. Das Trägersubstrat 5 kann daher ohne Reinigungsschritt wiederverwendet werden. Die Differenz zwischen dem (mittleren) Durchmesser dl des
Produktsubstrats 2 und dem (mittleren) Durchmesser d2 des Trägersubstrats 5 ist kleiner als 500μιτι, vorzugsweise kleiner 400μηι, mit größerem Vorzug kleiner als 300μηι, mit größtem Vorzug kleiner als 200μιη, mit allergrößtem Vorzug kleiner als ΙΟΟμιτι.
Im Falle von gleich großen Produkt- und Trägersubstratdurchmessern kann durch Fertigungstoleranzen auch ein Fall eintreten, bei dem der
Durchmesser d2 des Trägersubstrats 5 minimal (innerhalb der
Fertigungstoleranz) größer ist als der Durchmesser dl des Produktsubstrats 2 ist. Wichtig ist erfindungsgemäß, dass ein Schutz der Trägersubstratkante 5u ausreichend gegeben ist durch die Ab schattungs Wirkung der
Produktsubstrat kante 2u des, in diesem Falle, kleineren Produktsubstrats 2 (nicht eingezeichnet).
Um die geforderte Genauigkeit der Randüberdeckung zu erreichen, ist die Randübereinstimmung (Randüberstand des Produktsubstrats 2) insbesondere auf 5 μιη bis 10 μπτ genau (konzentrisch). Mit anderen Worten weichen die Abstände der Umfangskanten 2u, 5u in radialer Richtung vom Zentrum der Substrate 2, 5 aus maximal um die obigen Werte voneinander ab.
Erfindungsgemäß ist das Trägersubstrat 5 um 0 μιη bis 500 μηι kleiner als das Produktsubstrat 2 ist, so dass die mechanische Unterstützung des mechanisch kritischen Randbereiches 2u des Produktsubstrates 2
ausreichend erhalten bleibt.
Aus Kosten- und Durchsatzgründen ist eine Positionierung an Passmarken im Inneren des Trägersubstrats 5 vorzugsweise nicht vorgesehen. Daher erfolgen erfindungsgemäß alle Justierungen zwischen strukturiertem
Produkt und unstrukturiertem Trägersubstrat nach den Substratkanten 2u, 5u der Substrate 2, 5. Da die Substratkanten 2u, 5u der Substrate 2,5 mit erheblichen Fertigungstoleranzen behaftet sein können, ist eine genaue Positionierung besonders kritisch, insbesondere dann, wenn sehr genaue Positionierungen unterhalb von 20μηι gefordert werden.
Es werden daher erfindungsgemäß Genauigkeiten von +/- 5μηι bis. +/- 20μιη und Rotationsgenauigkeiten von +/- 5/10 μητ äquivalent am notch (falls vorhanden am Trägersubstrat), bzw. am flat gefordert.
Die Trägersubstrataufnahme 4 ist durch das Rotationsmittel 6 drehbar gelagert und über die Trägereinheit 7 mit der Verstell ei nrichtung 8 verbunden, die eine translatorische Bewegung der Trägereinheit 7 und damit der Trägersubstrataufnahme 4 ermöglicht. In der Trägereinheit 7 befindet sich eine (oder mehrere) optische Scaneinheit 15, 15'.
Die Scaneinheit 15, 15 ' ist in der Lage, die Umfangskonturen 2u, 5u der beiden Substrate 2, 5 zumindest abschnittsweise zu erfassen, insbesondere scannen. Die Entfernungsmesseinrichtung 11 erlaubt dabei die,
insbesondere kontinuierliche, Ermittlung des Abstandes vom
Distanzmesssystem 11 zu den Umfangskonturen 2u, 5u.
Dadurch entsteht ein Abstandsprofil, das gleichzeitig die Außengeometrie der beiden Substrate 2, 5 vermisst/erfasst. Dieses Abstandsprofil ergibt sowohl den größten äußeren Durchmesser des jeweiligen Substrates 2, 5 als auch den Abstand der Umfangskonturen 2u, 5u der einzelnen Substrate 2, 5 zueinander. Bevorzugt rotieren die Scanneinheiten 15, 15' entlang der Führungselemente 10 in der mechanischen Vorrichtung.
Durch die Rotation der Scaneinheiten 15, 15 ' ist es möglich, die
Substratkanten 2u, 5u der beiden Substrate 2, 5 zu vermessen und zugleich die Lage der beiden Substrate 2, 5 zueinander zu ermitteln. Die Scaneinheiten 15, 15' können sich entlang eines geschlossenen Kreises bewegen, sofern die Führung 10 geschlossen ist, oder nur entlang von
Kreissegmenten 10, wie in der Ausführungsform in Fig. lb gezeigt. Für weniger genaue Justieranforderungen kann auf die Rotation der
Scaneinheiten 15, 15' verzichtet werden. Es ist auch möglich die
Scaneinheiten 15, 15' nicht zu rotieren, sondern die beiden Substrate 2, 5 bei feststehenden Scaneinheiten 15, 15' zu rotieren, indem entsprechende Kontaktierungsmittel 3 Rotationseinheiten aufweisen.
In der Ausführungsform gemäß Fig.2a und 2b kann es sich bei den
Scaneinheiten um Optiken 13, 13', 13", 13"' handeln, deren optische Achsen ungefähr im rechten Winkel zur Substratober fläche des Substrats 2 steht. In einer speziellen Aus führungs form handelt es sich um Mikroskope, die ein optisches Bild der Substratkanten und somit der Umfangskonturen 2u, 5u zur Messung und Auswertung liefern.
Eines oder mehrere dieser Optiken 13, 13', 13", 13"' können wiederum beweglich (rotierend um die stehenden Substrate 2, 5) oder stationär (mit rotierenden Substraten 2, 5) angeordnet sein
In einem weiteren Spezialfall sind mindestens vier Optiken 13, 13', 13", 13"' stationär am Umfang über und/oder unter den Substraten 2,5
angeordnet. Beide Substratkanten 2u, 5u sind durch die Optiken 13, 13', 13", 13"' sichtbar (ggf. unter umfokussieren aufgrund des Z-Abstandes der die Tiefenschärfe übersteigen könnte).
In dieser Aiisführungsform ist es vorteilhaft, wenn das Trägersubstrat 5 mit dem geringeren Durchmesser d2 im optischen Pfad zwischen den Optiken 13, 13', 13", 13"' und dem Substrat 2 mit dem größeren Durchmesser dl liegt, damit für die Optiken 13, 13', 13", 13"' beide Umfangskonturen 2u, 5u bei entsprechender Ausrichtung der beiden Substrate 2, 5 zueinander gleichzeitig sichtbar sind.
Sollten die Optiken sensitiv für eine elektromagnetische Strahlung sein, für welche die verwendeten Substrate transparent sind, kann das Substrate 2 mit dem größeren Durchmesser dl sich auch näher an der jeweiligen Optik befinden. Beispielhaft genannt seien Siliziumwafer, die für
Infrarotstrahlung transparent sind.
Mathematisch kann die Justierung der beiden Substrate 2, 5 zueinander durch jede beliebige Ausgleichsrechnung, vorzugsweise durch die Methode der kleinsten Quadrate, durchgeführt werden. Die Optiken oder
Distanzmesssysteme sind erfindungsgemäß vorzugsweise so auszuführen sind, dass die aufgenommenen Daten digitalisiert werden und an einen entsprechenden Computer weitergeleitet werden können.
Eine entsprechende Software im Computer (Steuerungsein rieh tu ng) ist i der Lage, die X- und/oder Y- und/oder Rotationseinheiten so anzusteuern, dass eine kontinuierliche Anpassung der Ausrichtung der beiden
Umfangskonturen 2u, 5u zueinander erfolgt und zwar solange, bis die entsprechende Ausgleichsrechnung der Software einen Parameter liefert, welcher ein Maß für die Genauigkeit der Ausgleichsrechnung ist, der einen vom Benutzer vorgegebenen Schwellwert unterschreitet.
Die Figuren 3a-3b zeigen einen verkürzten Prozess zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Produkts (Substrat-Trägersubstrat- ombination), mit dem Trägersubstrat 5, dessen Durchmesser d2 zumindest vor dem
Rückdünnprozess (Fig.3a-3b) kleiner ist als der Durchmesser d 1 des Substrats 2. Nach einem erfindungs gemäßen Ausrichtungs- und
Bondprozess (Fig.3b) erfolgt ein Rückdünnprozess des Substrats 2 (Fig. 3c). Das Substrat 2 wird mit dem Trägersubstrat 5 durch eine Klebeschi cht 1 4 verbunden, die vor dem Bonden auf das Substrat 2 aufgebracht wird, insbesondere mit einer Klebefl äche mit einem Durchmesser d3 , der zwischen dem Durchmesser d2 des Trägersubstrats 5 und dem Durchmesser d l des Substrats 2 l i egt, vorzugswei se dem Durchm esser d2 des
Trägersubstrats 5 im Wesentl i chen entspri cht.
In der Ausführungsform gemäß Fig. 3 weist das Trägersubstrat 5 einen sehr kleinen Kantenradius auf, während das Substrat 2 einen sehr großen
Kantenradius besitzt. In der erfindungsgemäßen Ausführungsform erhält man dadurch zwei Vortei le. Erstens trägt der rel ativ kleine Kantenradius des Trägersubstrats 5 dazu bei, dass eine das Substrat 2 nach Aufnahme auf dem Trägersubstrat 5 stützende Stützfl äche 5 o so wei t w i e mögl ich an eine Auflagekante 2k der Umfangskontur 2u reicht, was eine vortei lhafte
Stützung des P roduktsubstrats 2 durch das Trägersubstrat 5 zur Folge hat. D ie Klebeschicht 1 4 hat kei nen wesentlichen Einfl uss auf di e Stützung, zumal diese mindestens den Durchmesser d3 gleich dem Durchmesser d2 des Trägersubstrats 5 aufweist.
Durch den Kantenradius wei st das Substrat 2 an seiner Umfangskontur zumindest an der Kontaktseite des Substrats 2 mit dem Trägersubstrat 5 einen ringförmigen Absatz 2a auf, der eine Ringbreite dR hat, die
mindestens der Differenz der Durchmesser d2 und d l entspricht. Der Absatz 2a zeichnet sich bei dieser Ausführungsform durch kontinuierliche
Verringerung der Dicke D i des Substrats 2 in Richtung der Umfangskontur 2u und/oder durch kontinuierl iche Verringerung des Durchmessers vom (maximalen) mittleren Durchmesser d l bis zu einem Durchmesser dk an der Kontaktseite 2o aus. Der Absatz 2a kann insbesondere durch die
Klebeschicht 14, insbesondere durch einen Durchmesser d3 der
K l ebesch i cht 1 4, de finiert sein. Des Weiteren erlaubt der relativ große Kantenradius des Produktsubstrats 2, dass der Durchmesser dl des Produktsubstrats 2 alleine durch das
Rückdünnen und die Form des Querschnitts der Umfangskontur 2u an den Durchmesser d2 des Trägersubstrats 5 angepasst wird, indem das
Rückschieifen bis mindestens zu dem Absatz 2a erfolgt. Nach einem erfindungsgemäßen Ausrichtungs- und Bondprozess (Fig.3b) erfolgt ein Rückdünnprozess des Substrats 2 (Fig.3c) mindestens bis über den Absatz der Umfangskontur 2u, also mindestens bis zum Absatz 2a'.
Es wäre auch denkbar, dass der Kantenradius des Produktsubstrats 2 sehr klein ist, was die nutzbare Fläche des Produktsubstrats 2, vor allem bei sehr großen Wafern, vergrößern würde und damit die Ausbeute von auf dem Produktsubstrat 2 vorgesehenen funktionalen Einheiten, beispielsweise Chips, 16 erhöhen würde.
Die Figuren 4a-4b zeigen einen weiteren verkürzten Prozess eines
erfindungsgemäßen Produkts (Substrat-Trägersubstrat-Kombination), mit einem Trägerwafer 5', dessen Durchmesser d2 kleiner ist als der
Durchmesser dl eines Substrats 2'. Der Rand des (Produkt-)substrats 2' wurde erfindungsgemäß an der Umfangskontur 2u um eine Ringbreite dR zurückgeschliffen, um einen Effekt ähnlich dem Effekt des größeren
Kantenradius bei der Ausführung gemäß Figuren 3a bis 3c zu erreichen. Hierdurch entsteht ein ringförmiger Absatz 2a. Das Zurückschleifen wird insbesondere durch ein in der Industrie unter dem Namen„edge-trimming" bekanntes Verfahren erzeugt.
Der Durchmesser d2 des Trägerwafers 5 ' entspricht mit Vorzug gleich dem um die Ringbreite dR des Kreisrings reduzierten Durchmesser d 1 des Substrats 2. Nach einem erfindungsgemäßen Ausrichtungs- und
Bondprozess (Fig.4b) erfolgt ein Rückdünnprozess des Substrats 2' (Fig. 4c) mindestens bis auf den zurückgeschliffenen Abschnitt der Umfangskontur 2u, also mindestens bis zum Absatz 2a'.
Beide erfindungsgemäßen Produkte haben die Eigenschaft, dass der
Durchmesser d2 des Trägerwafers 5, 5' und der Durchmesser dl des
Substrats 2, 2' nach dem Rückdünnen eine geringere Differenz aufweisen, insbesondere annähernd gleich oder der Durchmesser dl sogar kleiner als der Durchmesser d2 ist, indem auf Grund der Kantenform des Substrats 2, 2' der Rückdünnprozess zu einer Reduktion des Durchmessers dl des
Substrats 2, 2' führt.
Die Kantenformen der Substrate sind durch Semistandards festgelegt. Es gibt Substrate mit unterschiedlichen, für spezielle Aufgaben vorgesehenen Kantenprofilen. Diese Kantenprofile werden durch spezielle Maschinen hergestellt. Die Form der Kanten ist insbesondere von Bedeutung für die Chipausbeute. Um möglichst viele Chips auf einem Substrat prozessieren zu können, müssen auch auf den äußersten Randbereichen Chips hergestellt werden. Daher ist es erfindungsgemäß sinnvoll, die Kantengeometrie möglichst eckig, oder zumindest abgerundet mit möglichst geringen
Rundungsradien herzustellen. Dadurch entsteht vorzugsweise ein Wafer mit möglichst großflächigem Nutzbereich.
Die unterschiedlichen Waferkantenprofile sind im SEMI Standard definiert. Die unterschiedlichen Waferkantenprofile können sehr komplizierte Formen annehmen und werden in den seltensten Fällen durch einen einzigen
Parameter beschrieben. Erfindungsgemäß ist der Kantenradius als Parameter zu verstehen, der zu einer deutlichen Abrundung des Waferkantenprofils führt.
Für eine erfindungsgemäße Aus führungs form, in welcher der Produktwafer möglichst viele funktionale Einheiten besitzen soll, ist der charakteristische Kantenradius kleiner als 1mm, mit Vorzug kleiner als 0.5mm, mit größerem Vorzug kleiner als 0.1mm, mit größtem Vorzug kleiner als 0.001mm, mit allergrößtem Vorzug gleich 0mm.
Für eine erfindungsgemäße Ausführungsform, in welcher der Produktwafer durch Prozesse nach dem Bondvorgang in seiner Dicke reduziert wird, hat die Berechnung des charakteristischen Kantenradius anhand der Enddicke des Produktwafers beziehungsweise dem Durchmesser des Träger- und/oder Produktsubstrats zu erfolgen. Der charakteristische Kantenradius ist größer als 0mm, mit Vorzug größer als 0.001mm, mit größerem Vorzug größer als 0.1mm, mit größtem Vorzug größer als 0.5mm, mit allergrößtem Vorzug größer als 1mm.
Für eine erfindungsgemäße Ausführungsform, in welcher der Trägerwafer den Produktwafer über eine möglichst große Fläche optimal stützen soll, ist der charakteristische Kantenradius des Trägerwafers kleiner als 1mm, mit Vorzug kleiner als 0.5mm, mit größerem V orzug kleiner als 0.1 mm, mit größtem Vorzug kleiner als 0.001 mm, mit allergrößtem Vorzug gleich 0mm.
Vorrichtung und Verfahren zum Ausrichten von Substraten B e z u g s z e i c h e n l i s t e
1 Substrat auf nähme
, 2' Substrat
o Kontaktseite
a, 2a' Absatz
2k, 2k' Auflagekante
3 Kontakt ierungsm ittel
Trägersubstrataufnahme
5, 5k' Trägersubstrat
2u, 5u Umfangskonturen
5o Stützfläche
6 Rotationsmittel
7 Trägereinheit
8 V erStelleinrichtung
9 Grundplatte
10 Führungselemente
11 Entfernungsmesselemente
12 Messmittel
13, 13', 13", 13"' Optiken
14 Klebeschicht
15, 15' Scaneinheit
16 Funktionale Einheiten
dl, d2, d3, dk Mittlere Durchmesser
dR Mittlere Ringbreite
Di Dicke

Claims

Vorrichtung und Verfahren zum Ausrichten von Substraten
P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vorrichtung zum Ausrichten und Kontaktieren eines flächigen
Substrats (2, 2') mit einem Trägersubstrat (5, 5') für die
Weiterverarbeitung des Substrats (2, 2') mit folgenden Merkmalen:
- eine Substrataufnahme (1) zur Fixierung des Substrats (2, 2'),
- eine Trägersubstrataufnahme (4) zur Fixierung des Trägersubstrats (5, 5'),
- Erfassungsmittel (11, 13 ) zur zumindest abschnittsweisen
Erfassung einer Umfangskontur (2u) des auf der Substrataufnahme (1) fixierten Substrats (2, 2') und zumindest abschnittsweisen Erfassung einer Umfangskontur (5u) des auf der
Trägersubstrat aufnähme (4) fixierten Trägersubstrats (5, 5') bezogen auf eine Kontaktierungsebene des Substrats (2, 2') mit dem Trägersubstrat (5, 5'),
- Ausrichtungsmittel (6, 8) zur Ausrichtung des Substrats (2, 2') gegenüber dem Trägersubstrat (5, 5'), wobei die
Aus richtungsm ittel (6, 8) durch Steuerungsmittel auf Basis der von den Erfassungsmitteln (11, 13) erfassten Umfangskonturen (2u, 5u) gesteuert werden und,
- Kon taktierungsm ittel (3) zur Kontaktierung des gegenüber dem
Trägersubstrat (5, 5') ausgerichteten Substrats (2, 2 ') mit dem Trägersubstrat (5, 5').
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Erfassungsmittel (11, 13) gegenüber dem Substrat (2, 2') und/oder gegenüber dem
Trägersubstrat (5, 5') durch Rotationsmittel (6) rotierbar und/oder gegenüber dem Substrat (2, 2') und/oder gegenüber dem
Trägersubstrat (5, 5') durch eine VerStelleinrichtung (8) in X- und/oder Y-Richtung parallel zur ontaktierungsebene verstellbar sind.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erfassungsmittel (11, 13) einer zumindest abschnittsweise
umfangsseitig zum Substrat (2, 2') und/oder Trägersubstrat (5, 5') anordenbaren, insbesondere abschnittsweise ringförmig
ausgebildeten, Trägereinheit (7) angebracht sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Trägereinheit (7) zwischen der Trägersubstrat aufnähme (1) und der Substrataufnahme (4) angebracht ist, insbesondere mit dazwischen angebrachten
Kon aktierungs mittein (3), vorzugsweise in Form einer Z-
V erstelleinheit, und/oder mit dazwischen angebrachter Grundplatte
(9).
5. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 4, wobei die Versteileinrichtung (8), insbesondere unmittelbar, zwischen der Grundplatte (9) und der Trägereinheit (7) angebracht ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Umfangskontur (2u) und die Umfangskontur (5u), insbesondere gleichzeitig, mit denselben, insbesondere einem oder mehreren elektromagnetisch arbeitenden, Erfassungsmitteln (11, 13), vorzugsweise Mikroskopen, erfassbar sind. Verfahren zum Ausrichten und Kontaktieren eines flächigen
Substrats (2, 2') mit einem Trägersubstrat (5, 5') für die
Weiterverarbeitung des Substrats (2, 2') mit folgenden Schritten, insbesondere folgendem Ablauf:
- zumindest abschnittsweise Erfassung einer Umfangskontur (2u) des auf einer Substrataufnahme (1) fixierten Substrats (2, 2') und zumindest abschnittsweise Erfassung einer Umfangskontur (5u) des auf einer Trägersubstrataufnahme (4) fixierten Trägersubstrats (5, 5') durch Erfassungsmittel (11, 13) bezogen auf eine
Kontaktierungsebene des Substrats (2, 2') mit dem Trägersubstrat (5, 5'),
- Ausrichtung des Substrats (2, 2') gegenüber dem Trägersubstrat (5, 5') durch Ausrichtungsmittel (6, 8), wobei die Ausrichtungsmittel (6, 8) durch Steuerungsmittel auf Basis der von den
Erfassungsmitteln (11, 13) erfassten Umfangskonturen (2u, 5u) gesteuert werden und
- Kontaktierung des gegenüber dem Trägersubstrat (5, 5')
ausgerichteten Substrats (2, 2') mit dem Trägersubstrat (5, 5') durch Kontaktierungsmittel (3).
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Erfassungsmittel (11, 13) zur Erfassung der Umfangskonturen (2u, 5u) gegenüber dem Substrat (2, 2') und/oder gegenüber dem Trägersubstrat (5, 5') durch
Rotationsmittel (6) rotiert und/oder gegenüber dem Substrat (2, 2') und/oder gegenüber dem Trägersubstrat (5, 5') durch eine
VerStelleinrichtung (8) in X- und/oder Y-Richtung parallel zur Kontaktierungsebene verstellt werden. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem die Umfangskontur (2u) und die Umfangskontur (5u), insbesondere gleichzeitig, mit
denselben, insbesondere einem oder mehreren elektromagnetisch arbeitenden, Erfassungsmitteln (11, 13), vorzugsweise Mikroskopen, erfasst werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, bei dem die Erfassung an gleichmäßig verteilten, insbesondere jeweils mindestens drei, Positionen der Umfangskonturen (2u, 5u),
insbesondere sequentiell durch Rotation der Erfassungsmittel gegenüber dem Substrat (2, 2') und/oder Trägersubstrat (5, 5') und/oder Anordnung mehrerer Erfassungsgeräte, vorzugsweise
Mikroskope, entlang der Umfangskonturen (2u, 5u), erfolgt.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, bei dem die Ausrichtung in einer X- und/oder Y- und/oder
Rotationsrichtung erfolgt, wobei die Umfangskonturen (2u, 5u) zueinander konzentrisch oder äquidistant ausgerichtet werden, insbesondere mit einer Abstandsabweichung von weniger als 50 μ m , vorzugsweise weniger als 25 μ m , noch bevorzugter weniger als ΙΟμηι, noch bevorzugter weniger als 5μιη.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 11, bei dem die Ausrichtung durch die Steuerungsmittel derart gesteuert wird, dass die Ausrichtung bei Unterschreiten eines festlegbaren Schwellenwerts für die Abstandsabweichungen oder die Summe der, insbesondere quadratischen, Abstandabweichungen oder die Summe von, insbesondere quadratischen, Abweichungen zu einem Mittelwert der Abstandsabweichungen beendet wird.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 12, bei dem die Ausrichtung bis zur ontaktierung kontinuierlich erfolgt.
14. Verwendung eines flächigen Substrats (2, 2') mit einem mittleren Durchmesser dl zum Ausrichten und Kontaktieren mit einem
Trägersubstrat (5, 5') mit einem mittleren Durchmesser d2 für die Weiterverarbeitung des flächigen Substrats (2, 2'), wobei der mittlere Durchmesser dl größer als der mittlere Durchmesser d2 ist.
15. Verwendung nach Anspruch 14, bei dem der Durchmesser d2 um 500μηι kleiner, insbesondere um 400 ιη kleiner, vorzugsweise um 300μηι kleiner, noch bevorzugter um 200μιτι kleiner, noch
bevorzugter um 1 ΟΟμητ kleiner ist.
PCT/EP2012/061109 2012-06-12 2012-06-12 Vorrichtung und verfahren zum ausrichten von substraten WO2013185803A1 (de)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201280073964.8A CN104813463B (zh) 2012-06-12 2012-06-12 用于使衬底对准的装置和方法
KR1020197002189A KR20190010738A (ko) 2012-06-12 2012-06-12 기판 정렬 장치 및 방법
JP2015516478A JP6114385B2 (ja) 2012-06-12 2012-06-12 基板を位置合わせする装置及び方法
PCT/EP2012/061109 WO2013185803A1 (de) 2012-06-12 2012-06-12 Vorrichtung und verfahren zum ausrichten von substraten
SG2014012942A SG2014012942A (en) 2012-06-12 2012-06-12 Device and method for aligning substrates
US14/406,790 US10014202B2 (en) 2012-06-12 2012-06-12 Device and method for aligning substrates
KR1020147034809A KR101944148B1 (ko) 2012-06-12 2012-06-12 기판 정렬 장치 및 방법
EP12727150.0A EP2852972B1 (de) 2012-06-12 2012-06-12 Vorrichtung und verfahren zum ausrichten von substraten
US15/987,982 US20180269096A1 (en) 2012-06-12 2018-05-24 Device and method for aligning substrates

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2012/061109 WO2013185803A1 (de) 2012-06-12 2012-06-12 Vorrichtung und verfahren zum ausrichten von substraten

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US14/406,790 A-371-Of-International US10014202B2 (en) 2012-06-12 2012-06-12 Device and method for aligning substrates
US15/987,982 Continuation US20180269096A1 (en) 2012-06-12 2018-05-24 Device and method for aligning substrates

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013185803A1 true WO2013185803A1 (de) 2013-12-19

Family

ID=46262111

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2012/061109 WO2013185803A1 (de) 2012-06-12 2012-06-12 Vorrichtung und verfahren zum ausrichten von substraten

Country Status (7)

Country Link
US (2) US10014202B2 (de)
EP (1) EP2852972B1 (de)
JP (1) JP6114385B2 (de)
KR (2) KR20190010738A (de)
CN (1) CN104813463B (de)
SG (1) SG2014012942A (de)
WO (1) WO2013185803A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015108901A1 (de) 2015-06-05 2016-12-08 Ev Group E. Thallner Gmbh Verfahren zum Ausrichten von Substraten vor dem Bonden
CN106340479A (zh) * 2015-07-07 2017-01-18 东京毅力科创株式会社 基板输送方法和基板处理装置

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014202106A1 (de) * 2013-06-17 2014-12-24 Ev Group E. Thallner Gmbh Vorrichtung und verfahren zum ausrichten von substraten
US10361099B2 (en) * 2017-06-23 2019-07-23 Applied Materials, Inc. Systems and methods of gap calibration via direct component contact in electronic device manufacturing systems
KR102459089B1 (ko) * 2017-12-21 2022-10-27 삼성전자주식회사 반도체 패키징 장비 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법
JP7204537B2 (ja) * 2019-03-05 2023-01-16 キオクシア株式会社 基板貼合装置および半導体装置の製造方法
JP7391733B2 (ja) * 2020-03-17 2023-12-05 キオクシア株式会社 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030226633A1 (en) * 2002-06-11 2003-12-11 Fujitsu Limited Method and apparatus for fabricating bonded substrate
JP2011233683A (ja) * 2010-04-27 2011-11-17 Shibaura Mechatronics Corp 基板貼合装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7136452B2 (en) * 1995-05-31 2006-11-14 Goldpower Limited Radiation imaging system, device and method for scan imaging
KR970030569A (ko) * 1995-11-22 1997-06-26 김광호 반도체 웨이퍼의 인식/분류 방법 및 장치
JP2001284436A (ja) 2000-03-29 2001-10-12 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板加熱装置
JP2002373929A (ja) 2001-06-14 2002-12-26 Tokyo Electron Ltd ウエハ支持体
JP4243937B2 (ja) * 2001-11-02 2009-03-25 東京エレクトロン株式会社 基板支持ピンの支持位置検知方法、その傾き検知方法及びそれらの教示装置並びに教示用治具
CN1932601A (zh) * 2002-06-11 2007-03-21 富士通株式会社 制造粘合基板的装置
JP4066889B2 (ja) * 2003-06-09 2008-03-26 株式会社Ｓｕｍｃｏ 貼り合わせ基板およびその製造方法
DE102004007060B3 (de) 2004-02-13 2005-07-07 Thallner, Erich, Dipl.-Ing. Vorrichtung und Verfahren zum Verbinden von Wafern
JP4530891B2 (ja) * 2005-03-25 2010-08-25 日東電工株式会社 支持板付き半導体ウエハの位置決め方法およびこれを用いた半導体ウエハの製造方法並びに支持板付き半導体ウエハの位置決め装置
JP3896382B2 (ja) 2005-06-10 2007-03-22 株式会社ファースト ＸＹθステージによる位置アライメントシステム
JP4613709B2 (ja) 2005-06-24 2011-01-19 セイコーエプソン株式会社 半導体装置の製造方法
US7371663B2 (en) 2005-07-06 2008-05-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Three dimensional IC device and alignment methods of IC device substrates
JP5139736B2 (ja) * 2007-06-27 2013-02-06 東レエンジニアリング株式会社 液晶部品の製造方法および製造装置
JP5190666B2 (ja) * 2007-07-25 2013-04-24 信越半導体株式会社 貼り合わせウェーハの回転角度の測定方法
JP5532850B2 (ja) * 2009-11-24 2014-06-25 株式会社Ｓｕｍｃｏ 半導体ウェーハの形状測定方法およびそれに用いる形状測定装置
JP2012049326A (ja) 2010-08-26 2012-03-08 Nsk Technology Co Ltd マスクの位置決め装置及びマスクの回転中心算出方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030226633A1 (en) * 2002-06-11 2003-12-11 Fujitsu Limited Method and apparatus for fabricating bonded substrate
JP2011233683A (ja) * 2010-04-27 2011-11-17 Shibaura Mechatronics Corp 基板貼合装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015108901A1 (de) 2015-06-05 2016-12-08 Ev Group E. Thallner Gmbh Verfahren zum Ausrichten von Substraten vor dem Bonden
US10204812B2 (en) 2015-06-05 2019-02-12 Ev Group E. Thallner Gmbh Method for aligning substrates before bonding
CN106340479A (zh) * 2015-07-07 2017-01-18 东京毅力科创株式会社 基板输送方法和基板处理装置

Also Published As

Publication number Publication date
US10014202B2 (en) 2018-07-03
JP6114385B2 (ja) 2017-04-12
KR20150023376A (ko) 2015-03-05
US20180269096A1 (en) 2018-09-20
EP2852972B1 (de) 2016-02-24
EP2852972A1 (de) 2015-04-01
JP2015527728A (ja) 2015-09-17
SG2014012942A (en) 2014-08-28
KR101944148B1 (ko) 2019-01-30
US20150170950A1 (en) 2015-06-18
CN104813463A (zh) 2015-07-29
CN104813463B (zh) 2017-11-03
KR20190010738A (ko) 2019-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013185803A1 (de) Vorrichtung und verfahren zum ausrichten von substraten
DE102006042026B4 (de) Vorrichtung zum Halten eines Substrats und Verfahren zur Behandlung eines Substrats
EP2299472B1 (de) Vorrichtung zum Ausrichten zweier Substrate
DE102015002542B4 (de) Waferteilungsverfahren
DE102018205905A1 (de) SiC-Waferherstellungsverfahren
EP2859580B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur ermittlung von ausrichtungsfehlern
AT517748B1 (de) Verfahren zum temporären Verbinden eines Produktsubstrats mit einem Trägersubstrat
EP2422364B1 (de) Vorrichtung zur ausrichtung und vorfixierung eines wafers
EP2859581B1 (de) Verfahren zur herstellung einer substrat-produktsubstrat-kombination
DE102016222005B4 (de) Verfahren der Fertigung einer Halbleitervorrichtung
DE102017212858A1 (de) Verfahren zum Bearbeiten eines Substrats
DE102016202073A1 (de) Einspanntisch einer Bearbeitungsvorrichtung
DE102009004567A1 (de) Wafertrennverfahren
EP3304583B1 (de) Verfahren zum ausrichten von substraten vor dem bonden
DE102011101088B4 (de) Vorrichtung zum Ausrichten eines Substrates und einer Maske
DE102018214337A1 (de) Verfahren zum Bearbeiten eines Substrats
DE2901968C2 (de)
DE102010039798A1 (de) Waferbearbeitungsverfahren
EP2467870B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum ermitteln einer deformation eines scheibenförmigen werkstücks, insbesondere eines moldwafers
AT515435A2 (de) Wafer-Haltesystem
DE19853092B4 (de) Übernahme- und Haltesystem für ein Substrat
DE102015203961A1 (de) Plattenformobjekt-Bearbeitungsverfahren
DE102018112632B4 (de) Substrathalteranordnung und Verfahren dazu
WO2013143677A1 (de) Handhabungseinheit für waferscheiben sowie verfahren zum aufnehmen einer waferscheibe
DE102023200634A1 (de) Bearbeitungsvorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12727150

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

DPE1 Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14406790

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20147034809

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2015516478

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012727150

Country of ref document: EP