[發(fā)明專利]用于接合襯底的裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201180072828.2
• 申請日: 2011-08-22
• 公開（公告）號: CN103718282B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: T.瓦根萊特納
• 申請（專利權(quán)）人: EV集團(tuán)E·索爾納有限責(zé)任公司
• 主分類號: H01L21/683
• 分類號: H01L21/683;H01L21/67
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 柯廣華;劉春元

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于接合、尤其是臨時接合、尤其是預(yù)接合第一襯底與第二襯底的裝置，以及一種根據(jù)權(quán)利要求12所述的對應(yīng)方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體工業(yè)中，裝配裝置和/或樣本保持器(所謂的卡盤)被用作手工操作裝置，以便支撐和固定扁平的半導(dǎo)體襯底、尤其是晶片。晶片在此平坦放置，由此被支撐、固定，因此可以輸送到各種處理步驟和加工站。

在此，有時需要將晶片從一個裝配裝置傳送到另一個裝配裝置，使得不僅可靠且均勻的支撐/固定起著重大的作用，而且晶片的盡可能小心且簡單的剝離也起著重大的作用。

例如通過在晶片和裝配裝置之間施加真空、通過靜電充電或通過另外的可控制的化學(xué)物理粘附特性來實現(xiàn)所述固定，其中，由于越來越薄、有時甚至雙面拋光的晶片和必要時晶片在樣本保持器上已有的自身粘附，晶片的剝離在技術(shù)上變得越來越困難。在其上實現(xiàn)所述固定的面也可以設(shè)有圖案、褶痕或其他任意的表面形狀，其進(jìn)一步減小了接觸面，以便獲得盡可能小的裝配面。

避免污染也是一個重要的方面。

這在用于接合兩個襯底(晶片)的方法和裝置中、尤其是在兩個相對置的襯底的對準(zhǔn)的接觸面進(jìn)行接觸的關(guān)鍵步驟中起著重要作用，這是因為需求是向著越來越精確的校準(zhǔn)精度或者小于2μm、尤其小于250nm、優(yōu)選小于150nm、最優(yōu)選小于50nm的偏移。在此類對準(zhǔn)精度的情況下，必須考慮許多影響因素。但特別關(guān)鍵的是襯底的沉積/接觸，因為在此可能會出現(xiàn)誤差，其中，誤差可能相加，因此不能遵守可重現(xiàn)的校準(zhǔn)精度。這導(dǎo)致大量的廢品。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的任務(wù)是，提供用于接合兩個襯底、主要用于預(yù)接合或臨時接合的裝置和方法，借助所述方法，能夠在晶片的所有位置上實現(xiàn)盡可能好的校準(zhǔn)精度，其中，也盡可能避免襯底的污染。

在進(jìn)一步的過程中，“接合”、“臨時接合”和“預(yù)接合”這些詞應(yīng)同義地使用。本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚，本發(fā)明是優(yōu)選而不是限制性地開發(fā)用于通過預(yù)接合、將兩個晶片盡可能全面積地?zé)o扭曲且無應(yīng)變地彼此連接。

對于用于在襯底之間產(chǎn)生暫時或可逆的接合的預(yù)接合，已經(jīng)存在多種對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說已知的方法。在此，預(yù)接合強(qiáng)度低于永久接合強(qiáng)度，至多是其3分之一至2分之一、尤其是其5分之一、優(yōu)選其15分之一、更優(yōu)選其25分之一。提及以約100mJ/m²的未活化的純的親水性硅和以200-300mJ/m²的等離子活化的純的親水性的硅的預(yù)接合強(qiáng)度作為基準(zhǔn)。在以分子浸潤的襯底之間的預(yù)接合主要通過不同的晶片側(cè)的分子之間的范德華(van-der-Waals)相互作用來實現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明，為了接合，設(shè)置接合裝置用于接合和/或預(yù)接合和/或臨時接合。

所述任務(wù)利用權(quán)利要求1和12所述的特征來解決。本發(fā)明的有利的改進(jìn)方案在從屬權(quán)利要求中說明。至少兩個在說明書、在權(quán)利要求書和/或附圖中說明的特征的所有組合也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在所說明的值域中，位于所提到邊界內(nèi)的值也應(yīng)被認(rèn)為作為邊界值公開并且可以以任意的組合要求保護(hù)。

本發(fā)明所基于的思想是，使兩個襯底盡可能協(xié)調(diào)以及同時準(zhǔn)自動地接觸，其方式是，在接觸之前給襯底中的至少一個加載預(yù)拉伸、尤其是相對于所述襯底的接觸面的中心M同心地徑向向外部延伸的預(yù)拉伸并且然后僅僅影響所述接觸的開始，而在接觸所述襯底的區(qū)段、尤其是中心M之后釋放襯底，并且自動地基于其預(yù)拉伸受控地與相對置的襯底接合。通過借助變形裝置使所述第一襯底變形來實現(xiàn)所述預(yù)拉伸，其中，變形裝置尤其基于其形狀而作用于背離接合側(cè)的側(cè)，并且所述變形能夠通過使用不同的(尤其是可更換的)變形裝置而得到相應(yīng)控制。所述控制也通過壓力或變形裝置用來作用于襯底的力來實現(xiàn)。在此有利的是，減小裝配裝置與半導(dǎo)體襯底的有效裝配面，使得半導(dǎo)體襯底是僅部分地由裝配裝置支撐。通過這種方式，通過更小的接觸面來產(chǎn)生晶片與樣本保持器或者裝配裝置之間更小的粘附性。根據(jù)本發(fā)明，在半導(dǎo)體襯底(第一襯底)的圓周區(qū)域中、尤其是僅僅在半導(dǎo)體襯底(第一襯底)的圓周區(qū)域中施加固定，使得在同時在裝配裝置的裝配輪廓與半導(dǎo)體襯底之間的有效裝配面盡可能小的情況下提供有效固定。因此，同時能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體襯底的小心且安全的剝離，這是因為剝離晶片所需的分離力盡可能的小。

裝配輪廓是裝配裝置的如下區(qū)域：半導(dǎo)體襯底置于所述區(qū)域上，從而在半導(dǎo)體襯底為圓形的情況下，外圓周相應(yīng)地是圓形的、具有相似的尺寸。普遍的外部尺寸是直徑為200mm、300mm或450nm。