用于结合基体的方法及装置的制造方法

用于结合基体的方法及装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及用于将第一基体（35）的第一接触面（35k）与第二基体（36）的第二接触面（36k）结合的方法和相对应的装置，具有下列步骤、尤其下列流程：将由所述第一基体（35）及所述第二基体（36）形成的、在接触面（35k、36k）处对准的基体堆（14）布置在第一加热设备（30）的第一加热面（15）与第二加热设备（26）的第二加热面（19）之间，其中，e）所述第一加热面（15）布置成面向所述第一基体（35）的与所述第一接触面（35k）背离的第一表面（35o），f）所述第二加热面（19）布置成面向所述第二基体（36）的与所述第二接触面（36k）背离的第二表面（36o），g）在所述第一表面（35o）与所述第一加热面（15）之间存在>0μm的间距A，及h）在所述第二表面（36o）与所述第二加热面（19）之间存在＞0μm的间距B，加热加热面（15、19）且通过将间距A及B减小至0μm使得所述基体堆（14）接近加热面（15、19），通过在表面（35o、36o）处压力加载所述基体堆（14）使得在所述第一接触面（35k）与第二接触面（36k）之间构造出结合。
【专利说明】
用于结合基体的方法及装置
技术领域
[0001]本发明涉及根据专利权利要求1的用于将第一基体的第一接触面与第二基体的第 二接触面结合的方法及根据专利权利要求9的相对应的装置。
【背景技术】
[0002 ]已知对准设备，在其中所述基体相对彼此的对准(英语:A1 i gnment)在正常的大气 下发生。相对彼此对准的基体还在对准设备中临时与彼此固定且随后被传送至高真空结合 设备且在该处在真空下持久结合，其中对于结合而言所需的温度由热源产生。
[0003] 热源连同所属于其的压板在内位于待结合的基体上方或下方。上部的热源与上部 的压板实施成能够运动的。在高真空结合设备的底部处的样本保持器(Probenhal ter)及下 部的热源实施成静止的。
[0004] 在对准设备中，两个相对彼此待对准的基体固定在样本保持器（英语：bond chuck)上。在此，在多数情况下使用机械的夹具进行固定。在样本保持器上容纳的且相对彼 此对准的基体接着输送至高真空结合设备。样本保持器放下在下部的热源上。
[0005] 由于变得越来越小的结构，使得基体的由于热的作用而发生的变形对结合结果具 有负面影响。

【发明内容】

[0006] 因此，本发明的目的是给出如下方法，利用所述方法来改善结合结果。
[0007] 利用专利权利要求1及9的特征达成此目的。在从属权利要求中给出本发明的有利 的改进方案。由在说明书、权利要求书和/或附图中给出的特征中的至少两个的全部的组合 也落到本发明的范畴中。在给出的值域中，应该还将处在提及的边界内的值适用公开为边 界值且能够以任意的组合进行要求。
[0008] 本发明的基本构想为，为了尤其持久的结合，在结合设备中缓和地且均匀地从基 体的两个待加热的表面(背离接触面的侧边)来加热在基体的接触面处对准的基体堆的基 体，以便最小化或完全避免两个基体的尤其不同的变形。
[0009] 本发明尤其描述模块化的装置及过程链，其使得实现了用于对准及用于将两个或 更多基体临时连接成基体堆的对准设备。在此，将在此对准的基体在考虑经由高真空传送 路段的特别敏感的交互(Umgangs)的情况下(也就是说在真空不中断的情况下)传送至结合 设备。在所述结合设备中，将基体经久地且不可分离地（即持久地)接合到一起(结合），而不 使基体遭受过度的或不同的膨胀及扭曲。
[0010]优选地如下实施对准设备，即使得为了在传送至结合单元之前将基体堆固定在对 准单元中，设置有不污染基体堆且将基体堆临时保持在一起的连接元件。在结合之后能够 无残余地移除连接元件。
[0011]基体堆在真空传送路段内在本发明的一种实施方式中为了改善结合结果而利用 用于减少表面气体和/或湿气的一个或多个设备来加工。
[0012] 特别地，本发明涉及仪器或装置及方法，利用其来对称地加热或能够对称地加热 基体堆。基体堆的基体的接触的接触面尤其用作对称平面。换言之，从两个侧边等热地加热 基体堆。
[0013] 本发明因此尤其涉及用于加热及结合基体堆的方法及装置。优选地对称地、尤其 通过红外线放射进行加热。
[0014] 根据本发明的另一方面，根据本发明的结构部件为尤其模块化地构建的仪器的、 尤其高真空集群的组成部分。在高真空集群中，能够执行过程链直至结合基体堆为止。在高 真空集群中，特别注意与待结合的基体的敏感的交互。敏感的交互尤其涉及通过不同的加 热区均匀地、尤其对称地将热引入到待处理的基体中，所述热引入优选地通过上部的可动 态移位的加热设备及所属于其的样本保持器(Chucks)及下部的、尤其刚性的或静态的加热 设备来达成。
[0015] 优选地通过使上部的加热设备向着下部的加热设备受控地靠近来实现特别缓和 的结合过程。
[0016] 根据本发明的过程步骤优选地在保持/维持在对准单元中产生的真空的情况下、 尤其还在传送通过具有真空传送腔室、尤其高真空传送腔室的真空传送路段时来完成。
[0017] 在装置的、尤其高真空结合装置的一种特别的实施方式中，可想到的是，除对称地 热引入外(优选地通过将加热设备的处于相对的加热面均匀地接近待处理的基体），还取决 于基体的材料类型及其厚度来如此控制基体和/或在考虑膨胀系数的情况下来如此控制热 引入，以便尤其即使在使用不同类型的材料的情况下也避免不同的变形、尤其膨胀和/或扭 曲。尤其对称的加热用于均匀地(即均一地)彻底加热基体堆的两个侧边。
[0018] 重要的过程参数尤其为加热率和/或加热功率。加热率界定，基体每时间单位加热 了多少度。尤其，将加热率设定到在1°C/分钟与iooo°c/分钟之间的值上。虽然可实现更低 的加热率，但在力争的温度的情况下不再是经济的，因为加热程序会需要过长时间。大于 1000°C/分钟的加热率会如此快速地加热基体，即使得能够导致基体的损坏和/或在基体之 间的对准误差。加热功率给出每时间单位的用以将物体加热至预设的温度上所需的热量。 加热功率通过主要电运行的尤其布置在样本保持器中的加热元件来施加。在假设理想的条 件（因此绝对没有损失功率且所引入的电能100%转换为热能）的情况下，能够计算必需的 (电的）功率的下限，至少需要其用于将具有一定的直径及一定的厚度的基体在期望的时间 内达到期望的温度上。加热功率相应于每时间单位到基体中引入的能量。引入的能量尤其 相应于引入的热。用以将主体自起始温度加热至最终温度所需的热相应于由待克服的温 差、比热容及主体的质量的积。能够在给定的密度及尺寸的情况下计算主体的质量。基体优 选地为圆的且通常为单晶体。因此，其具有待计算的几何结构及均一的密度。作为几何结构 的参数的、尤其厚度的及直径的函数的质量的计算能够根据本发明自动地进行。由此测定 的热量接着除以期望的最小的时间（在其中应该克服相应的温差）。由此获得加热功率。接 着相应选择电的功率。因为未将全部的电的功率转换为热功率，故将实际上待引入的电的 功率相应选取得更高，以补偿损失功率。
[0021 ]表格示出了最小的电的功率，需要所述功率用以将具有200mm的直径及725wii的厚 度的硅基体在给出的时间中自25°C加热至525°C。实际上的电的功率由于损失功率而更大。 所使用的加热器的电的功率尤其大于100W、优选地大于1000瓦特、还更加优选地大于5000 瓦特、最优选地大于10000瓦特、所有最优选地(amallerbevorzugtesten)大于20000瓦特来 选取。
[0022]根据本发明，第一基体的压力加载尤其通过第一压板的第一压力面(所述第一压 力面优选地同时为第一加热面)来进行。第二基体的压力加载尤其通过第二压板的第二压 力面(所述第二压力面优选地同时为第二加热面)来进行。
[0023]为此，根据本发明，应用尤其待事先确定的且固定的办法(Rezepte)或者说方法流 程，其优选地考虑待结合的基体的材料特定的性质和/或具体的特性、尤其材料强度。除了 可行的全自动地进行完所述办法之外还可想到半自动地使用所述设备以及此外还手动地 使用提及的设备。
[0024] 只要待结合的基体由极强地反射热的放射且因此由此大大减慢或妨碍期望的热 引入的材料制成，则相应地匹配所述办法。但相反地，还可想到通过相应高吸收性的材料 和/或表面特性来提高地吸收热的放射，其中所述办法、尤其加热时间，被相应缩短。
[0025] 根据本发明的设备尤其能够，将影响加热的因素尤其通过传感器来识别并且在方 法流程中来考虑和/或在后续的步骤或后续的基体堆的情况下来控制。
[0026] 此外，根据本发明的设备以优选的方式实现了通过对流和/或不同的加热区来有 利地处理基体，从而达成均匀的热引入。基体的加热优选地通过到结合设备中、尤其到样本 保持器、还更加优选地粒结样本保持器(英语Aoppenchuck)中引入的气体(尤其公开为独 立的本发明方面)的对流来进行。在气体通过对流负责热传递期间，优选地持续地对结合设 备进行抽气，从而在结合腔室中设定有小于1〇_ 2毫巴的、还更加优选地小于1〇_3毫巴的压 力。尤其在对结合设备抽气前和/或期间进行气体的引入。气体能够从外部优选地通过样本 保持器的和/或压板的线路来导引到基体堆和/或样本保持器或压板。在根据本发明的使用 具有起粒结的接触面、尤其加热设备的加热面的样本保持器的情况下，气体由于定义的地 形最佳地分布在基体保持器和/或压板与基体堆之间。
[0027] 当相对彼此对准的基体堆处在结合器中（尤其在粒结卡盘(Noppenchuck)上)且围 绕基体的周围环境被抽气时，气体(尤其从粒结卡盘)流动，所述气体确保在(粒结)样本保 持器与基体堆之间的热传导。在外部周围进行抽气并且在基体堆与(粒结)样本保持器之间 进行扫气。通过扫气，使得由真空设备所施加的压力在结合腔室中相应减小。
[0028] 根据本发明的方面中的最重要的一个在于，防止了，由于基体的加热而进行基体 相对彼此的移位，由此又失去了基体相对彼此的对准。就物理角度观察，本发明尤其在于， 负责两个基体的在温度改变的情况下发生的热的膨胀总是相同。如果两个基体由相同的材 料制成，则两个基体优选地相同地进行调温(temperiert)。
[0029] 因此，在本发明的改进方案中，加热设备在加热及接近时如下来控制，即使得至少 在接近的大多数的持续时间期间，所述第一基体的平均的温度与所述第二基体的平均的温 度的差小于5°c、尤其小于rc、优选地小于〇. 5°c、还更加优选地小于〇. rc。如果两个相对 彼此对准的基体尽管由相同材料制成，但具有不同的厚度，则能够发生的是，在两个基体中 的一个中的、尤其在具有较大的厚度的基体中的温度改变比在另一个基体、尤其具有较小 的厚度的基体中更慢地进展。因此在这种情况中，能够在加热程序期间尽管相同的材料特 性值，但不同的几何结构特性值而导致两个基体的移位。但在理想情况下，在完全加热基体 之后，又正确地调整事先由对准单元产生的对准。如果两个基体的材料且由此材料特性值、 尤其热的膨胀系数或热的膨胀张量和/或导热性和/或热容量应不同，则导致基体相对彼此 的不想要的移位。这能够由根据本发明的方法来补偿。在此情况下，在加热及接近时如下控 制加热设备，使得至少在接近的大多数的持续时间期间，第一基体的平均的温度与第二基 体的平均的温度的差为大于o.rc、尤其大于o.5°c、优选地大于rc、还更加优选地大于5 °c，以补偿两个基体的热的膨胀的差，从而对准尽可能良好地保持不变。
[0030] 备选地或附加地能够有利的是，在加热及接近时如下控制加热设备，即使得在接 近期间所述第一加热面的在所述第一表面处碰上的放射能量与所述第二加热面的在所述 第二表面处碰上的放射能量相同。
[0031] 根据本发明的另一、有利的实施方式，尤其在真空传送路段内且还在到达实际的 结合设备之前通过前置于结合的基体的加热且与其伴随地放气来达成结合结果的改善。
[0032] 在到达结合设备后且仍在实际的结合程序前，优选地实行与单独的需求相协调 的、均匀的或均一的(对称的或不对称的)基体的加热。由此，大大避免由于在基体内的不均 匀的膨胀所引起的（热的）应力，这对期望的结合结果具有正面影响。硅的热的膨胀系数例 如处在2.en^ir 1的范围中。如果两个基体由材料硅制成，则两者还具有相同的(平均的）热 的膨胀系数(假设，两个基体具有相同的晶体定向（通常能够以此为出发点，因为大多数的 硅晶片具有结晶学的（100)的定向），并且假设，在基体平面中的热的膨胀为各向同性的）。 与此相应地，相同受热的基体也经历相同的热的膨胀。如果材料不同，则其热的膨胀系数一 般而言是不同的。能够根据本发明补偿这种不同的热的膨胀。
[0033] 根据本发明的另一、优选的方面，设置有用于至少在结合期间容纳基体堆的容纳 机构。容纳机构尤其适用于尤其在周缘处或在周缘区域中容纳基体堆。另外优选地，容纳机 构适用于将基体一起保持在接触面处且保持在对准的位置中，直至结合基体为止。容纳机 构、尤其粒结样本保持器，优选地仅仅加载或接触基体的背离接触面的表面的小的区段，优 选地，容纳机构几乎不或完全不覆盖基体的待加载有放射热的表面。换言之，基体的表面的 大部分、尤其至少3/4、优选地至少90%相对于加热设备的成间距布置的加热面处于自由。
[0034] 通过减小基体的由容纳机构接触的面，使得基体的不期望的污染减少。此外，通过 所描述的行为方式提高了生产能力，因为能够放弃迄今在每个结合程序后所需的且费时的 完全的加热和冷却主要覆盖至少一个表面的容纳机构。
[0035] 根据本发明的实施方式的另一方面在于，基体堆的加热在两侧至少在加热直到结 合温度期间至少主要通过热放射和/或热对流、尤其通过自然的热对流进行。这尤其通过使 基体的表面与加热面间隔开来促使。
[0036] 通过在加热期间减小间距，使得相对于由热对流引入的热功率而言，由热放射引 入的热功率增加。一旦加热面(优选地同时)接触基体的相应的表面，则热功率至少部分地、 优选地大多数地、通过在表面与加热面之间的热传导进行传递。优选地，在进行热传导和/ 或压力加载前，使得结合温度至少到达3/4。
[0037] 上面和下面的可行的热对流具有的优点是，在结合程序期间能够大大减小或能够 完全排除阻碍均匀地且有利地加热基体的存在的不平度。
[0038] 在样本保持器的和/或加热面的一种特别的、尤其根据本发明独立的特有方案中， 它们具有粒结，以便实现基体的表面的尽可能小的污染。此外由此存在如下可行性，即还在 压力加载期间供应对于对流而言所需的气体。
[0039] 粒结的接触面能够尤其构造成弯曲的，以进一步减小加热面与基体的表面的接触 面。
[0040] 在一种优选的实施方式中如下改进粒结面，即使得加热面或压力加载面的整个的 径向的周缘区域通过密封环限制着/限制。由此，防止或减少导引到粒结压板中的气体的逸 出。上部的和下部的粒结压板的周缘区域尤其形状配合地利用待加工的基体来关闭并且因 此防止气体的逸出。
[0041] 根据本发明可想到的是，设置有通过口，其有利地在限制整个的径向的边缘区域 的接片与待加工的基体之间延伸且通过所述通过口实现了，将多余的气体、尤其受控地、优 选地以阀的形式，从粒结面排出。
[0042] 加速过程的措施、如通过位于真空传送路段内的过程机器人连同特别突出的容纳 机构(尤其以支承件的形式，其仅仅在径向周缘处设置了基体的触碰)进行减少污染的自动 地传送在对准单元中对准的基体，迄今不是已知的。此外，所述容纳机构能够附加地加载有 静电的力，以进一步提高过程机器人的保持力。
[0043] 同样，前置于和/或后置于对准的过程(如基体的调温)能够视为本发明的有利的 实施方案，以便在引入到真空结合设备中之前去除表面气体和/或湿气且因此改善结合结 果。
[0044] 公开为另外的、尤其独立的发明的是，连续地处理对准直至结合在由所有的、尤其 模块化构件延续的真空、尤其高真空中为止，在其中极大地排除不仅外来原子而且基体材 料的反应、尤其氧化。
[0045] 根据本发明的实施方式的另一优点为执行的结合的精确度的提高。在下文中是 指，由对准单元达成的基体相对彼此的多个结构的定位准确度不由于在结合器中的热处理 而丢失。在现有技术中尤其以如下方式出现变形，即在结合程序结束前，不均一地加热的基 体堆(例如由于由不同的材料制成的基体和由此不同的热的膨胀系数)发生移位或变形，也 就是说，压力加载的过程开始或发生。反之，本发明允许直到且在实际的结合过程以外在多 个结构之间保持对准设备的调整准确度。所达成的且保持的对准准确度，也就是说，在对准 的基体堆的处于相对的基体处的结构之间直至结合结束为止的最大的移位根据本发明尤 其小于1 Own、优选地小于1 Mi、更优选地小于1 OOnm、最优选地小于1 Onm。
[0046] 在等温的运行中，根据本发明的实施方式允许生产能力的提高，因为加热器且由 此样本保持器及压板优选地不是不断地被加热且冷却，而是能够尤其至少主要地、优选地 只通过位置变化促使在基体堆处的温度变化。结合器的结构部件、尤其压板中的至少一个 能够几乎在完全的结合温度的情况下运动至待命位置中且能够在该处等待下一个基体堆， 而不必被冷却。
[0047] 基体堆的基体的污染更少，因为基体堆至少大多数地直到压力加载为止不是置放 在待加热的表面处，而是保持悬浮且因此实际上不与污染材料接触。在用于压力加载的接 触的情况下，根据本发明优选地将粒结样本保持器尤其还用作压板和/或加热面，所述粒结 样本保持器甚至在压力加载的情况下最小化至基体的有效的接触面。粒结样本保持器的接 触面根据本发明尤其小于基体面的90%、优选地小于50%、更优选地小于25%、最优选地小 于5%、所有最优选地小于1 %。
[0048] 根据本发明的装置尤其具有模块化构建的设备/仪器，其在一种实施方式中具有 至少三个与彼此无关地待控制的模块，即，对准单元(英语:al igner )、带有用于操纵基体的 集成的操纵设备、尤其过程机器人的真空传送路段、及结合单元。出于方法技术上的原因， 通过另外的模块进行补充是可行的。尤其能够多重地设置有用于加速及平行加工的一些模 块。
[0049] 手动地实现将对准单元装有至少两个待对准的基体，但能够优选地半自动或还更 加优选地全自动地实现。
[0050] 基体优选地为晶片。所述晶片为具有明确规定的、标准化的直径的标准的半导体 基体。基体能够具有每种任意的形状。尤其基体能够为矩形或圆的。如果基体应该为圆的， 则基体的直径能够同样具有每个任意的尺寸，但通常具有1、2、3、4英寸及125、150、200、300 或450nm的标准的直径中的一个。
[0051] 在专利文献的进一步的进展中，通常提到基体。然而尤其根据本发明的实施方式 主要基于晶片。
[0052]基体相对彼此对准且形成基体堆。基体堆具有至少两个基体。但还能够将多于两 个、优选地多于五个、更优选地多于十个、最优选地多于15个基体相对彼此对准且临时连接 成基体堆。基体能够由每种任意的材料制成。优选地，所述材料涉及在半导体工业中使用的 材料。优选地，属于其的是半导体(如硅、锗）、玻璃(如例如石英）、半导体多相结构(如GaAs) 或陶瓷。还能够仍想到使用聚合物基体或金属基体。基体的厚度在1000 Omi与50M1之间变 化，其中通过磨削及抛光过程将具有相应小的厚度的基体制造到相应的厚度上。承载基体 (其仅仅用于支持所谓的产品基体的其它的基体)具有高的厚度，反之，产品基体薄地越来 越强，以便在产品基体上通过堆集实现功能的单元的相应高的充填密度。承载基体的厚度 大于200mi、优选地大于500wii、最优选地大于700mi、所有最优选地大于1000 mi。产品基体的 厚度小于lOOOwn、优选地小于500iim、更优选地小于lOOwii、所有最优选地小于50M1。
[0053]此外，对准单元装备有用于容纳且固定基体的装置，所述装置允许，在对准后使基 体相对彼此固定。
[0054]尤其，对准单元包括如下装置，所述装置允许，基体相对彼此对准且由此利用固定 器件临时固定，自对准单元经由真空传送路段至另一模块、尤其结合设备的输送是可行的， 而所述输送不对对准的基体具有负面影响。特别优选地，固定单元为用于磁地固定基体堆 的装置，如在就此而言参考的印刷文件PCT/EP 2013/056620中所描述的那样。夹持能够备 选地由机械的夹具进行，所述机械的夹具以小的周缘区段围夹基体的侧边且不必再固定到 样本保持器处。还可想到通过在基体的表面之间的静电的引力来互相固定基体。另一可想 到的使得基体与彼此固定的可行性为用钉子钉(Tacken)(缝合）。在此涉及通过施加集中的 点力、尤其集中的电流或优选地通过激光产生的强受限地非常热的热加载来局部地焊接或 粘合两个基体。在两个基体的表面之间的这种局部受限的负荷至少负责局部的固定，所述 固定足以能够输送两个基体，而不造成两个基体相对彼此的移位。
[0055] 根据本发明，单个的模块尤其装备有连接闸，所述连接闸位于到单个的模块的相 应的过渡处且利用所述连接闸存在如下可行性，即提供限定的、正面影响另外的过程的大 气。
[0056] 根据本发明，闸为如下区域、尤其空间，其通过两个另外的、与彼此分离的、但与闸 连接的区域、尤其空间的两个闸门来连接。自和/或从闸到和/或从两个空间中的一个出来 的出入口通过闸门进行。闸门尤其能够单个地操控。闸门尤其构造为阀或门阀（英语:gate valve)。在进一步的进展中，不明确区分闸门和/或闸之间的区别。由此是指，在使用词语闸 门、尤其还是整个的闸时，因此能够是指具有两个闸门的区域、尤其空间。
[0057]因此在单个的模块中可行的是，取决于对相应的过程的需求产生不同的大气。另 外可行的是，在真空传送模块中控制实现加速整个的结合程序的过程。就此可想到前置于 结合的加热，所述加热实现了，预热待结合的基体，以将所述基体随后调温地输送至真空腔 室模块处。因此，大大缩减结合设备的加热设备的费时的加热，这对待预期的生产能力具有 直接影响。
[0058]附加地可想到的是，尤其前置的加热以用于与彼此无关地预处理基体。基体能够 在引入至对准单元中之前加热至优选地>l〇〇°C。在此，能够最大化用于在表面处的分子的 自由的路径长度。例如，基体能够与腔室壁成大的间距(>lcm、>5cm、>10cm)地来加热。由此 产生的大的自由的路径长度促进将外来原子及气体从基体的表面输送离开。在将单个的基 体输送到对准单元中时，温度优选地再次降至室温。
[0059] 基体的对准在对准单元中尤其在高真空条件下发生，所述高真空条件优选地基本 上对应在结合设备中的压力条件。在对准基体后，进行通过过程机器人从对准单元至真空 传送模块的自动的输送，在所述真空传送模块中能够实行用于在过程的进一步的进展中计 划的结合的准备性的措施。
[0060] 在将基体堆自真空传送路段模块传送至结合模块中之后，由机器人将基体堆放下 在能够驶出的装载销上。仅仅局部地进行在装载销与基体堆之间的直接的接触。根据本发 明，使用最大三十个、优选地小于20个、更优选地小于10个、最优选地小于5个、通常优选地 正好三个装载销。
[0061] 因此待结合的基体堆在动态地能够达到基体的第一加热面及压板与尤其静态的、 第二加热面之间浮动。不仅第一(尤其上部的）而且第二(尤其下部的)加热设备及压板有利 地几乎具有与待处理的基体相同的或更大的直径。第一加热面及压板能够不仅对称地而且 不对称地到达基体。在不对称地加热基体的情况下，即使在第一加热面及压板动态地到达 位于基体容纳件中的基体期间的间距也不等于第二加热面与压板相对于位于第一与第二 加热面之间的基体容纳器件或相对于基体的待加热的表面的间距。
[0062]在装载程序期间在第一和/或第二加热面与基体堆之间的间距尤其大于1mm、优选 地大于5mm、更优选地大于10mm、最优选地大于30mm。
[0063]在装载程序期间第一和/或第二加热面的温度尤其大于25°C、优选地大于100°C、 更优选地大于300 °C。
[0064]基体堆的加热率尤其通过第一加热面和/或第二加热面相对于基体堆或相对于相 应的表面的间距A和/或间距B来控制。因此根据本发明尤其可行的是，开动温度程序和/或 循环，而不必持续冷却或加热加热设备且因此样本保持器和/或压板。已在专利文件PCT/ EP2013/064151中使用相似的行为方式，以通过定位加热器来加热液体，而不必持续加热或 冷却加热器。通过这种根据本发明的实施方式，将加热器加热至一定的、尤其结合温度上， 但所述加热器的位置在装载程序期间如此远离基体堆的装载平面来确定，即使得装载的基 体堆首先(也就是说尤其在装载时)几乎不被加热。通过接近才进行基体的相应受控的、根 据边界条件所预设的、尤其对称的加热。当基体堆的加热至少主要、优选地只由热放射、不 通过热对流来进行时，这种根据本发明的过程尤其起作用。这种根据本发明的过程在真空 下尤其具有最大的有效性。
[0065] 在对称地加热基体的情况下，间距A在第一加热面及压板动态地到达基体期间等 于第二、尤其静态的、第二加热面的间距B。这尤其通过不仅第一加热面受控地且尤其持续 地到达第二加热面来实现，其中同时还使容纳基体堆的容纳机构到达第二加热面。优选地， 使第一加热面以基体堆正好两倍快地朝第二加热面运动。
[0066] 在一种备选的实施方式中，容纳机构连同基体堆保持固定且两个加热面尤其以相 同的速度且在相同的、对称地减小的间距A及B的情况下从上和下运动到基体堆上。
[0067] 不仅针对对称的而且不对称的加热，将尤其事先根据经验或通过测量测定的办法 储存在控制设备中，所述控制设备在考虑现有的参数的情况下负责基体的优化的加热。作 为参数，首要考虑材料类型、厚度、加热温度及结合方法。
[0068] 不对称的接近或定位主要具有的任务是，实现不同地热输入至基体中，以能够平 衡不同的材料的两个基体的热的膨胀。一般而言，每种材料具有固有的热的膨胀系数。为达 成两个基体的相同的膨胀，在此情况下将具有较大的热的膨胀系数的基体比具有较低的热 的膨胀系数的基体加热至更小的温度。这能够根据本发明通过在第一加热面及第二加热面 处的不同的温度和/或通过不同的间距A及B进行。
[0069] 另一、根据本发明的方面在于，在第一压板及第二压板或样本保持器与基体堆接 触之后防止气体输入到基体堆的接触面之间，且接着将气体导入至结合设备中。所述气体 在基体堆的和样本保持器的粗糙的表面或压板之间传播且热地关闭表面不平度。
[0070] 热的关闭理解成，导入的气体用作热传递器，以尽可能快地将热自加热器经由样 本保持器或压板引入至基体堆中。在此，在样本保持器与基体堆之间的气压尤其>0.01毫 巴、优选地>0.1毫巴、非常优选地>1毫巴、所有最优选地>3毫巴。这种气压尤其由优选地〉 lsccm、还更优选地>5sccm、还更优选地>20sccm的小的气体量(流率)达成。
[0071] 通过尤其每秒几百升的高的栗功率，能够同时在结合腔室中保持尤其〈0.001毫 巴、优选地〈0. 〇〇〇 1毫巴、还更优选地〈0. 〇〇〇〇 1毫巴的高的真空。
[0072]在此，到基体堆上尤其作用有力，所述力防止侧面的移位。所施加的结合力优选地 处在1N与200kN之间、更优选地在1 kN与1 OOkN之间。
[0073]自该时间点起，进行通常的、在现有技术中已经已知的结合程序。在此，这能够涉 及临时结合或持久结合。可想到的是，利用临时粘合剂的临时结合、如共晶的结合、阳极的 结合、玻璃料结合、熔化结合、金属(扩散)结合或利用持久粘合剂的持久结合。
[0074]尽管能够使用几乎全部的样本保持器执行根据本发明的实施方式及根据本发明 的过程，但是偏好粒结样本保持器(独立的本发明方面）。粒结样本保持器理解成如下样本 保持器，其表面不是平的，而是具有多个小的突出部、粒结，其形成保持平面且在其上承载 基体堆。所述粒结显著地减小到基体堆的接触面且因此还减小污染基体的可能性。如下来 实施粒结样本保持器，即使得其经受住所施加的结合力。
[0075] 粒结的高度尤其小于1mm、优选地小于0.1mm、更优选地小于0.01mm、最优选地小于 0.001_。特别优选地，压板也具有粒结，从而压板为粒结压板，其具有与粒结样本保持器相 同的根据本发明的性质。
[0076]在另一、特别的实施方式中，加热设备中的至少一个(其优选地同时构造为样本保 持器的）具有带有多个区的加热面。加热面的这些区能够优选地单个地操控。加热器的区优 选地为相对彼此同心地定位的圆环。通过针对性地操控区能够产生局部分散的 (aufgeldste)温度曲线。区的数目大于1、优选地大于5、更优选地大于10、最优选地大 于20、最优选地大于50、所有最优选地大于100。
[0077]所有的所描述的模块为如下模块，在其中特别的大气取决于基体的材料而且针对 相应的结合方法的要求能够可再生地来建立。另外，模块能够与彼此无关地、尤其无级地调 节。备选地，单个的模块还能够在没有真空的情况下、也就是说，在常压的情况下来运行。同 样，两个处于彼此邻近的模块的大气的同步是可行的，以便实现将基体自一模块加速运动 至在过程之内后置的模块中。
[0078] 在真空路段内的和/或在对准设备内的和/或在结合设备内的压力尤其小于1毫 巴、优选地小于1(T3毫巴、更优选地小于1(T 5毫巴、最优选地小于1(T7毫巴、所有最优选地小 于1(T9毫巴。
【附图说明】
[0079] 本发明的另外的优点、特征及细节由优选的实施例的下面的说明以及按照附图来 得到。所述附图在：
[0080] 图la中示出了具有正好两个悬挂的模块的真空集群的第一实施方式的示意性的 俯视图，
[0081] 图lb中示出了具有七个悬挂的模块的真空集群的第二实施方式的示意性的俯视 图，
[0082] 图2中示出了在装载基体堆之前，结合设备的根据本发明的实施方式的示意性的 横截面，
[0083] 图3中示出了在将基体堆放置在装载销上时，根据图2的实施方式的示意性的横截 面，
[0084] 图4中示出了在将机器人臂移开基体堆时，根据图2的实施方式的示意性的横截 面，
[0085] 图5中示出了在将机器人臂从模块移开时，根据图2的实施方式的示意性的横截 面，
[0086] 图6中示出了在使用两个加热设备对称地加热基体时，根据图2的实施方式的示意 性的横截面，
[0087] 图7中示出了在使加热设备相对于基体堆对称地接近的情况下，根据图2的实施方 式的示意性的横截面，
[0088] 图8中示出了在使加热设备相对于基体对称地接近的情况下在第一加热设备与根 据本发明的装载销的部分接触的情况下，根据图2的实施方式的示意性的横截面，
[0089] 图9中示出了在对称地接触基体堆时，根据图2的实施方式的示意性的横截面，
[0090] 图10中示出了粒结样本保持器及粒结压板的周围环境的横截面的侧视图，
[0091] 图11中示出了根据本发明的粒结样本保持器的俯视图，以及 [0092]图12中示出了根据本发明的粒结压板的俯视图。
【具体实施方式】
[0093] 在图中，相同的或起相同作用的特征使用相同的附图标记来表示。
[0094] 图la示出了尤其实施为真空集群、优选地为高真空集群的仪器38的示意性的俯视 图。仪器38具有刚好两个悬挂至真空传送腔室4处的模块、具有对准设备1的模块及具有根 据本发明的结合设备6的模块。尤其实施为过程机器人的机器人34自装载容器39中取出（在 此一致的）基体35、36且将第一基体35及第二基体36尤其同时沿着真空传送路段5传送至对 准单元1中。装载容器39还能够尤其是闸或能够作为所述闸作用。两个基体35、36相对彼此 对准且在第一基体35的第一接触面35k及第二基体36的第二接触面36k处尤其临时地固定 成基体堆14。例如能够使用来自专利文件PCT/EP 2013/075831或来自PCT/EP 2013/062473 的仪器作为对准单元。当待彼此对准的结构、尤其还有对准标记根据在工业中已知的重叠 模型（overlay Modell)最佳地相对彼此配合时，那么给出了最佳的对准。这种重叠模型的 相应的描述在专利文件PCT/EP 2013/061086中得到。
[0095]接着，机器人34尤其通过在第一基体35的第一表面35〇处或在第二基体36的第二 表面36〇处的容纳，将固定的且对准的基体堆14输送到结合设备6中。表面35〇、36〇分别背离 接触面35k、36k。
[0096] 根据图lb的仪器38'示出真空集群，其具有多个由真空传送腔室4'连接的模块。模 块能够在其功能性方面彼此不同。可想到的是，尤其用于加热或冷却基体或基体堆的模块、 净化模块、等离子体模块、具有离心式上漆器或喷雾式上漆器的上漆模块 (Belackungsmodule)、结合器1及解除器、涂层模块及对准模块6。模块优选地布置成圆形或 星形地围绕真空传送腔室V。
[0097] 真空传送腔室V经由阀2与不同的模块连接。模块及真空传送腔室V能够通过阀2 与彼此无关地进行抽气，但优选地始终位于相同的真空水平上、优选地结合设备6的高真空 水平上。
[0098] 在图2至9中示出结合设备6的不同的加工状态。
[0099] 结合设备6构建在以底板和固定在底板上的柱的形式的静态的承载结构23上。结 合腔室10固定在柱上。
[0100] 结合腔室10具有能够使用阀2关闭的用于装载结合腔室10的腔室开口 6〇。
[0101]阀2由支撑在底板处的、尤其以促动器的形式的闸驱动器24形成。闸驱动器24用于 打开且闭合由闸驱动器24所驱动的闸门27,所述闸门27通过槽6s打开且闭合腔室开口 6〇。 阀2具有用于在阀2的闭合状态中相对于周围环境密封结合腔室10的密封件28。
[0102] 另外，结合设备6包括用于容纳基体堆14的容纳机构18。容纳机构18包括具有支承 平面E的基体支承部，在其上以第二表面36〇放置有基体堆14,使得第二表面36〇处在支承平 面E中。
[0103] 基体支承部由贯穿结合腔室10的至少两个装载销21、在实施例中四个装载销21形 成。结合腔室10由包围装载销21的密封件20相对于结合腔室10的周围环境密封。密封件20 同时用于滑动地、平移地引导装载销21。
[0104]在装载销21的处于对置于基体支承部的端部上处将所述装载销21固定在尤其共 同的调整板21p上。装载销21优选地通过调整板21p机械地与彼此耦合且通过尤其在中心作 用于调整板21p的调整驱动器22(优选地以唯一的装载销促动器的形式)或备选地借助于多 个装载销促动器平移地横向于支承平面E运动。
[0105]在装载销21内，布置有用于加热第二表面36〇的第二加热设备26及尤其全面积地 (VOllf lSchig )固定在第二加热设备26上的第二压板25。第二压板25具有第二加热面 19,所述第二加热面19能够在支承平面E下方与其平行地布置。加热设备26及压板25固定地 与结合腔室1 〇连接且静态地、即不可相对于支承平面E运动。
[0106]处于相对于第二加热面19,能够平行于支承平面E且在其上方地布置有第一加热 面15。第一加热面15布置在第一压板29处，所述第一压板29又尤其全面积地固定在第一加 热设备30处。
[0107]加热设备30能够通过驱动器件横向于支承平面来调整。加热设备30固定在贯穿结 合腔室10的调整杆处。调整杆在处于相对于加热设备30的端部处由位置促动器8为了控制 位置、尤其第一加热面15相对于第一加热面15的第一表面35〇的间距A来运动。为了尤其在 第一表面35〇与第一加热面15接触且第二表面36〇与第二加热面19接触之后进行压力加载， 使用可施加为结合所需的较高的压力(Druckkraft)的力促动器9。结合腔室10通过密封驱 动器件的密封件31相对于周围环境密封。
[0108]驱动器件悬挂在具有盖板及承载盖板的柱的承载结构7处。
[0109] 下文按照图2至图9描述根据本发明的过程。
[0110] 在根据本发明的第一步骤中根据图2,使得机器人34连同基体堆14运动、尤其引入 (eingeschleust)到结合设备6的结合腔室10中。在第一步骤中，在初始高度上存在有根据 本发明的容纳机构18用于容纳基体堆14。在初始高度中，将基体堆14基于接触面35k、36k优 选地对称于第一加热面15及第二加热面29来定位。首要地当第二压板25和/或第一压板29 通过其相应的加热设备26、30预热时，那么这种对称的初始位置是重要的。 在根据本发明的第二步骤中根据图3,进行将基体堆14定位在如下位置中，即使得 用于固定基体堆的固定件11、尤其磁夹具11，在随后加热面15、19碰到一起时能够准确地容 纳在压板25、29的为此所设置的凹槽中。
[0112] 另外，需注意的是，基体堆14尽可能相对于装载销21在中心地来装载且定位，以防 止滑脱或滑动。
[0113] 在根据本发明的第三步骤中根据图4,机器人34移开基体堆14,由此基体堆14处在 装载销21上。第二上侧36〇现处在支承平面E中。
[0114] 在根据本发明的第四步骤中根据图5,进行将机器人34从结合腔室10中移除及闭 合闸27。在闭合后，如果在毗邻的真空传送腔室4中存在的真空对于结合程序而言应该调整 得过小，则结合设备6的内部能够通过栗16抽气到仍较高的真空上。
[0115] 在根据本发明的第五步骤中根据图6,此时对称地加热基体堆14的与彼此背离的 两个表面35〇、36〇。当然还可想到的是，将两个加热器26及30已经在接入基体堆14之前调整 成结合温度且保持，这将压板29、30及加热设备26、30的加热时间实际上减少至零。
[0116] 通过由加热设备26、30所产生的且通过加热面15、19作为放射热17输出的热功率 来进行加热。
[0117] 尤其在此过程步骤中表现出根据本发明的构想。通过基体堆14的对称的定位，能 够完全等效地调整在基体堆14上方及下方的温度场，假如将两个加热设备26、30以相同的 功率及相同的参数来控制且压板25、29具有相同的或至少非常相似的性质及几何结构/尺 寸。
[0118] 基体堆14尤其不是全面积地由摩擦力在其径向的热的膨胀方面被限制，而是仅在 外围处在装载销21上。因此，所述基体堆14能够几乎自由浮动地对称地膨胀，而不造成应力 或起拱形。
[0119] 另一重大的优点在于，至少在加热过程期间避免基体堆14的两个基体35、36与两 个加热面15、19的接触。
[0120] 在根据本发明的第六步骤中根据图7,进行使基体堆14对称地接近第二加热面19 及第一加热面15。第二压板25(尤其样本保持器)在此为静态的且不运动。反而，装载销21借 助于装载销促动器22朝第一加热面15运动。同时，使第一加热面15朝第二加热面19或基体 堆14运动。
[0121] 为使在基体堆14与第一加热面15之间的间距A保持等于在基体堆14与第二加热面 19之间的间距B，使得第一加热面以装载销21的两倍的速度运动。然而，还可想到另一速度 曲线，以便实现针对性的间距函数且因此到基体堆上的温度函数且因此至少部分不对称的 接近。
[0122] 根据本发明，还可想到反向，在其中第一加热面15实施成静态的且装载销21及第 二加热面19朝第一加热面15的方向上运动。
[0123] 在特别的实施方式中，还可想到在静态的装载销21的情况下，两个加热面15、19的 尤其一样快的、反向的运动。
[0124] 在根据本发明的第七步骤中根据图8,最终进行加热面15、19与基体堆14的接触。 在此由位置促动器8所施加的力足以将两个基体35及36如此强地彼此相叠地挤压，即使得 由此产生的摩擦力不再允许沿着支承平面E的相互的移位(力配合）。
[0125] 现能够利用气体来对结合设备6扫气。
[0126] 优选地，气体通过在第二压板25和/或第一压板29内的线路来导入且在使用具有 粒结37的第一压板29和/或第二压板30或各施加到压板上的附加的粒结压板42、42'的情况 下在粒结37之间在流动通道32中分布。
[0127] 输送到粒结37之间的气体能够由在压板25、29的边缘处粒结37处所位于的且在整 个的径向的边缘区域上延伸的接片40所阻挡。所述接片尤其形状配合地与待加工的基体 35、36在其周缘边缘处来终止。
[0128] 另外，可想到将接片40设有通过口 41，所述通过口 41实现从粒结面中受控地泄漏 多余的气体。通过口 41有利地小于1 Oym直径、优选地小于7mi、更加优选地小于5ym。
[0129] 如果不使用粒结37或粒结压板4232Z，则气体由加热面15、19的替代粒结37的现 存的表面粗糙度来分布。
[0130]图12示出具有带有粒结高度H的多个粒结37的固定在第一压板29上的粒结压板42 的不按比例的示意性的俯视图。粒结37的密度在图11及图12中保持得非常小，以提高清楚 性。
[0131]优选地，粒结压板42、42'具有分别至少50个、尤其规则地和/或相同分布的粒结 37、还更优选地分别至少100个、还更优选地分别至少200个、还更优选地分别至少400个。 [0132]图11示出根据源自带有第二压板25带有粒结压板42'的图10的剖面线A-A的示意 性的截面图。人们在该图中看出，不是基体35、36的整个的表面处在粒结37上，由此减小污 染基体35、36的可能性。
[0133] 将间距A及B减小至零，从而在粒结压板4232Z的加热面15、19与表面35〇、36〇之间 存在接触。
[0134] 附图标记列表
[0135] 1对准设备
[0136] 2 阀
[0137] 3密封环
[0138] 4真空传送腔室
[0139] 5真空传送路段
[0140] 6结合设备
[0141] 6〇腔室开口
[0142] 6s 槽
[0143] 7承载结构
[0144] 8位置促动器
[0145] 9力促动器
[0146] 10结合腔室、尤其真空腔室
[0147] 11固定件
[0148] 14基体堆
[0149] 15U5'第一加热面
[0150] 16 栗
[0151] 17放射热
[0152] 18容纳机构、尤其基体支承部
[0153] 19、lY第二加热面
[0154] 20密封件
[0155] 21装载销
[0156] 21p调整板
[0157] 22调整驱动器、尤其装载销促动器
[0158] 23承载结构
[0159] 24闸驱动器
[0160] 25第二压板
[0161] 26尤其下部的第二加热设备
[0162] 27 阀
[0163] 28闸密封件
[0164] 29第一压板
[0165] 30尤其上部的第一加热设备
[0166] 31密封件
[0167] 32流动通道
[0168] 34机器人、尤其过程机器人
[0169] 35尤其上部的第一基体
[0170] 35k第一接触面
[0171] 35〇 第一表面
[0172] 36尤其下部的第二基体
[0173] 36k第二接触面
[0174] 36〇 第二表面
[0175] 37 粒结
[0176] 38、38'仪器、尤其真空集群、优选地高真空集群
[0177] 39 闸
[0178] 40 接片
[0179] 41 通过口
[0180] 42、42'粒结压板
[0181] A 间距
[0182] B 间距
[0183] E支承平面
[0184] H粒结高度。
【主权项】
1. 用于将第一基体(35)的第一接触面(35k)与第二基体(36)的第二接触面(36k)结合 的方法，具有下列步骤、尤其下列流程： -将由所述第一基体(35)及所述第二基体(36)形成的、在接触面（35k、36k)处对准的 基体堆（14)布置在第一加热设备(30)的第一加热面（15)与第二加热设备(26)的第二加热 面(19)之间，其中， a) 所述第一加热面（15)布置成面向所述第一基体(35)的与所述第一接触面(35k)背离 的第一表面(35〇)， b) 所述第二加热面（19)布置成面向所述第二基体(36)的与所述第二接触面(36k)背离 的第二表面(36〇)， c) 在所述第一表面(35〇)与所述第一加热面（15)之间存在>0 μπι的间距A，及 d) 在所述第二表面(36〇)与所述第二加热面（19)之间存在>0 μπι的间距Β， -加热加热面（15、19)且通过将间距A及B减小至0 μπι使得所述基体堆（14)接近加热面 (15,19), -通过在表面(35〇、36〇)处压力加载所述基体堆（14)使得在所述第一接触面(35k)与 第二接触面(36k)之间构造出结合。2. 根据权利要求1所述的方法，其中，对称于所述基体堆（14)、尤其对称于表面（35〇、 36〇)和/或对称于接触面(351^、3610、和/或在加热面（15、19)的相同的温度下进行接近加热 面(15、19) 〇3. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述加热面（15、19)分别大于所述基 体堆(14)的分别面向所述加热面(15、19 )的表面(35〇、36〇 )。4. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一加热面（15)或所述第二加 热面(19)在接近时不运动。5. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在加热及接近时如下控制所述加热 设备(30、26)，即使得至少在接近的大多数的持续时间期间，所述第一基体(35)的平均的温 度与所述第二基体(36)的平均的温度的差小于5° C、尤其小于1°C、优选地小于0.5° C、还更 加优选地小于0.1° C。6. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述基体堆（14)在布置在所述加热 面（15、19)之间之前进行预热，尤其在结合设备(6)的尤其能够真空地包围所述加热设备 (30、26)的结合腔室（10)之外。7. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在真空中进行所述基体堆（14)在所 述加热面(15、19)之间的布置和/或加热和/或接近和/或持久的结合的构造。8. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在加热及接近时如下控制所述加热 设备(30、26)，即使得在接近期间所述第一加热面（15)的碰上在所述第一表面(35〇)处的放 射能量(17)与所述第二加热面(19)的碰上在所述第二表面(36〇)处的放射能量(17)相同。9. 用于将第一基体(35)的第一接触面(35k)与第二基体(36)的第二接触面(36k)结合 的装置，具有： -借助于布置在第一加热设备（30)的第一加热面（15)与第二加热设备（26)的第二加 热面（19)之间的容纳机构（18)来容纳由所述第一基体(35)及所述第二基体(36)形成的、在 所述接触面(35k、36k)处对准的基体堆（14)，能够如下来布置且控制所述容纳机构（18): (a) 所述第一加热面（15)布置成面向所述第一基体(35)的与所述第一接触面(35k)背 离的第一表面(35〇)， (b) 所述第二加热面（19)布置成面向所述第二基体(36)的与所述第二接触面(36k)背 离的第二表面(36〇)， (c) 在所述第一表面(35〇)与所述第一加热面（15)之间存在>0 μπι的间距A，及 (d) 在所述第二表面(36〇)与所述第二加热面（19)之间存在>0 μπι的间距Β， -用于加热所述加热面（15、19)的加热设备（26、30)及用于通过将所述间距A及B减小 至0 ym来使所述基体堆（14)接近所述加热面(15、19)的驱动器件， -用于通过在所述表面(35〇、36〇)处压力加载所述基体堆（14)使得在所述第一接触面 (35k)与所述第二接触面(36k)之间构造出结合的结合器件。10. 根据权利要求9所述的装置，其中，所述第一加热面（15)和/或所述第二加热面（19) 由粒结（37)连同在所述粒结（37)之间伸延的流动通道(32)形成以用于利用气体进行压力 加载、尤其穿流。11. 根据权利要求10所述的装置，其中，所述流动通道（32)由尤其环形的接片（40)包 围、尤其围住，所述接片(40)用于相对于所述第一和/或第二基体(35、36)来密封所述流动 通道(32)。12. 根据权利要求11所述的装置，其中，所述接片(40)具有用于受控地排放气体的开口 (41)〇
【文档编号】H01L21/67GK105960703SQ201480074793
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2014年2月3日
【发明人】F.P.林德纳
【申请人】Ev 集团 E·索尔纳有限责任公司