用于处理基底堆叠的保持系统、装置及方法
【专利说明】用于处理基底堆叠的保持系统、装置及方法
[0001]说明书
本发明涉及一种根据权利要求1所述的用于处理基底堆叠的保持系统、根据权利要求5所述的用于处理基底堆叠的装置，以及根据权利要求13所述的对应方法。
[0002]在半导体行业中，基底通常是不同的；产品基底或载体基底彼此连接。接合被引用为连接过程。两种不同类型的接合可区分为:临时接合和永久接合。在临时接合中，第一基底(在大多数情况中为产品基底)接合至第二基底(特别是载体基底)以便通过载体基底稳定广品基底。
[0003]在产品基底上的额外过程之后，后者可从载体基底移除。在技术用语中，该移除过程称为松解。
[0004]在永久接合中，寻求两个基底(在大多数情况中是两个产品基底)之间的不可逆连接。此类接合主要用于具有不同功能平面的基底堆叠的堆积。在Dragoi，V.和Pabo，E.的公开物 Wafer Bonding Process Select1n (The Electrochemical Society, ECSTransact1ns 01/2010; 33: 509 - 517)中，例如，存在对于不同接合方法的概述。
[0005]首先在永久接合之前，产品基底必须经由位于其表面上的对准标记以很高的精度彼此对准。在此情况中，到目前为止，基底的对准和接合主要在不同模块中完成:对准模块和接合模块。后者在简化用语中称为接合器。对准模块和接合模块的分离的关键方面在于从对准模块到接合模块彼此对准的基底的输送。以此方式，即使其为很短的路线，两个基底也可朝彼此移动。因此，朝彼此对准的基底的附接是必需的。
[0006]在现有技术中，两个基底的附接例如利用机械夹具来完成。在大多数情况中，机械夹具连接至基底固持器(英文:chuck或fixture)。两个基底中的一个直接位于基底固持器上。在第二基底相对于第一基底对准之后，两个基底进行接触。通常，使用从两个基底之间的边缘插入的隔件以便防止两个基底与彼此的完全接触直到实际接合过程为止。独立于隔件的使用，机械夹具可将两个基底附接在基底固持器上。如果基底固持器用于保持和附接这两个基底，则基底固持器和基底必须人工地或通过机械手完全自动地从对准模块转移至接合模块。
[0007]本发明的目的在于提出一种保持系统和装置以及对应的方法，由此改进和/或简化基底堆叠的处理。
[0008]该目的利用权利要求1、权利要求5和权利要求13的特征实现。本发明的其它有利开发在从属权利要求中指出。另外，由说明书、权利要求和/或附图中指出的至少两项特征构成的所有组合落入本发明的范围内。在指出的值的范围中，位于上述限制内的值也披露为边界值且可在任何组合中声明权利。
[0009]特定而言，本发明涉及用于对准、夹持和接合两个(半导体)基底或由这两个(或更多)基底形成的基底堆叠的方法和装置。根据本发明的方法有利地用于超高真空环境中。
[0010]本发明基于通过磁性附接机构将两个(或更多)对准的基底固定到彼此上的概念，特别是省略了基底堆叠的背对基底的接触侧的两个固持侧中的至少一个上的保持系统(卡盘或夹具)，使得基底可处理为相对于彼此在固定位置中对准的基底堆叠。
[0011]特定而言，本发明从附接两个或更多基底的方法出发，在各种情况下基底经由位于基底堆叠的相对侧上的至少两个磁体形成基底堆叠。在此情况下，由磁体生成的固持力大于0.01N,优选地大于0.1N，更优选地大于IN，甚至更优选地大于10N，且极优选地大于10N0这里指出的力的值最简单地通过使两个磁体中的至少一个紧固于弹簧秤上且带到第二磁体附近来确定，以便两个磁体之间形成的力作用导致弹簧秤的伸展，且因此导致简单确定由两个磁体的磁吸引力引起的力。在两个磁体处于垂直位置且具有不同质量的情况中，计算的力的值可针对重力校正。然而，磁力的测量还可通过任何其它已知及已尝试的可靠的方法来确定。
[0012]大体上，在棒形磁体的情况中，可发现相当于库仑定律的磁力定律。在此情况下，磁力与两个磁体的磁极强度的乘积成正比，但与距离的平方成反比。磁力随增大的距离r以Ι/r2减小。该定律也以"静磁力定律"的名称广为人知。
[0013]由于需要最小固持力以便确保根据本发明将两个基底附接至彼此，且可很容易地确定大多数情况下任何基底的厚度，因此通过应用〃静磁力定律〃确定将两个基底附接至彼此所需的最小磁力的方式出现。因此，实现了选择特定磁性材料的可能性，该材料能够针对给定的基底堆叠厚度施加对应的最小力。
[0014]根据本发明的基底优选地为基底，特别是半导体基底，优选地晶片。后者(特定而言)具有小于1500 μ m的厚度，且甚至更优选地小于1000 μ m。
[0015]为了处理(特别是从对准模块输送至接合模块或其它处理模块)，不再需要沿保持系统(基底固持器)在基底堆叠的两个固持侧之一或两者上传送。在大多数情况中基底固持器是特别对于模块优化的很昂贵的较重工具。因此，可利用本发明节省与模块之间的基底固持器的输送相关的能量和成本。主要对于对准模块中的应用(其中优选地使用其它基底固持器而非在接合模块中的基底固持器)，由于基底堆叠可仅利用附接机构移动，或可输送，而基底堆叠的基底的对准不会不利地影响，该方法具有较大的技术优点。
[0016]因此可完全消除用于在模块之间输送对准的基底堆叠的基底固持器的使用。因此，不但产生了上述能量和成本节省，而且所需的基底固持器腾出用于它们设计的实际预期目的。因此，通过根据本发明的实施例避免了用于输送的基底固持器的不当使用。
[0017]通过凹口进一步开发根据本发明的保持系统，该凹口设计为布置在外周上的至少一个架，其具有用于承坐附接机构的承坐区段以及用于安装附接机构的指向承坐表面的中心的承坐区段。根据本发明，附接机构(特别是磁体的形式)至少主要地(优选地完全)由其自身重量固持在凹口中直到基底由附接机构固定在固定位置中。在此情况下，当凹口均匀布置分布在外周时，特别是在各种情况下旋转穿过彼此和/或面向彼此，其是有利的。
[0018]根据保持系统的另一个有利实施例，承坐区段相对于保持表面倾斜小于60°的角度a，特别地小于45°，优选地小于30°，且甚至更优选地小于15°。就此而论，只要附接机构并未在固定位置中或消除附接机构的磁性作用，则附接机构(特别是磁体，优选地为球形磁体)的自动移动成为可能。
[0019]根据一个根据本发明的装置的有利实施例，附接机构具有至少两对磁性元件。通过将成对的磁性元件的磁体布置在基底堆叠的固持侧上，在对准的固定位置中的基底至少主要地(优选地完全)由该成对磁性元件的磁力附接。
[0020]通过由第一磁活性磁体和由第一磁体磁性引起的第二(特别是磁活性的)磁体形成的各对磁性元件，可在低成本下将基底固定在对准的固定位置中。第一磁体有利地与第二磁体物理分离。
[0021]在该装置的进一步开发中，其提供使第一和/或第二磁体成球形。通过球形构造，基底的固持侧上的承坐表面尽可能小，且可在接合过程期间或之后以简单方式将球形磁体从相应固持侧弃置。通过将附接至彼此的基底的表面的相应一个上的两个磁性球相互引起的磁极对准，磁体固定在其相对的位置中。
[0022]磁体可通过以下方法中的一种移除:
一利用机械装置主动、机械地弃置或滚出，
一借助于温度和/或交变磁场去磁引起其中至少一个磁体的磁力消失而被动地机械掉落，
一借助于爪机械抓取该磁体，和/或一利用一个或多个磁体磁性吸引该磁体。
[0023]根据本发明的另一个有利实施例，提供该装置具有用于使第一基底相对于第二基底对准的对准系统，以及用于使基底接触的接触系统。还有利地提供该装置具有用于将附接机构(特别是磁体)放置在基底堆叠的背对彼此的侧部上的放置系统。
[0024]对于保持系统所述的特征还如下文所述的方法的特征公开的那样应用，且反之亦然。
[0025]作为独立的发明，还公开了用于处理基底堆叠的方法，该基底堆叠待接合且由第一基底和相对于第一基底对准的第二基底构成，其中由磁性作用的附接机构将用于相对于第二基底处理基底堆叠的第一基底在对准的固定位置中固定。
[0026]在此情况中，根据该方法的有利实施例提供了附接机构还放置在基底堆叠的背对彼此的固持侧上。
[0027]本发明的其它优点、特征和细节从优选实施例的随后描述得出且基于附图；后