AT519311A2 - Positionierungsvorrichtung - Google Patents

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AT519311A2 ATA50915/2017A AT509152017A AT519311A2 AT 519311 A2 AT519311 A2 AT 519311A2 AT 509152017 A AT509152017 A AT 509152017A AT 519311 A2 AT519311 A2 AT 519311A2
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Positionierungsvorrichtung (100) zum Positionieren eines Substrats (101), insbesondere eines Wafers, mit: einer Prozesskammer; einem Grundkörper (105); einem Trägerelement (107), welches eine Auflage (109) zum Auflegen des Substrats (101) umfasst, wobei das Trägerelement (107) über dem Grundkörper (105) angeordnet und hinsichtlich seines Abstandes vom Grundkörper (105) bewegbar ausgebildet ist; und einer Halterung (111) für ein weiteres Substrat (103), insbesondere für einen weiteren Wafer oder eine Maske, wobei die Halterung (111) gegenüber dem Trägerelement (107) angeordnet ist. Zwischen dem Grundkörper (105) und dem Trägerelement (107) liegt ein abgedichteter Hohlraum (113) vor, welcher mit einem Druck, insbesondere einem Unterdruck, beaufschlagbar ist, um eine ungewollte Bewegung des Trägerelements (107) aufgrund einer externen Krafteinwirkung zu verhindern. Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Zusammenführen eines Substrats (101) mit einem weiteren Substrat (103).

Description

ZUSAMMENFASSUNG
Die Erfindung betrifft eine Positionierungsvorrichtung (100) zum Positionieren eines Substrats (101), insbesondere eines Wafers, mit: einer Prozesskammer; einem Grundkörper (105); einem Trägerelement (107), welches eine Auflage (109) zum Auflegen des Substrats (101) umfasst, wobei das Trägerelement (107) über dem Grundkörper (105) angeordnet und hinsichtlich seines Abstandes vom Grundkörper (105) bewegbar ausgebildet ist; und einer Halterung (111) für ein weiteres Substrat (103), insbesondere für einen weiteren Wafer oder eine Maske, wobei die Halterung (111) gegenüber dem Trägerelement (107) angeordnet ist. Zwischen dem Grundkörper (105) und dem Trägerelement (107) liegt ein abgedichteter Hohlraum (113) vor, welcher mit einem Druck, insbesondere einem Unterdruck, beaufschlagbar ist, um eine ungewollte Bewegung des Trägerelements (107) aufgrund einer externen Krafteinwirkung zu verhindern.
Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Zusammenführen eines Substrats (101) mit einem weiteren Substrat (103).
(Fig. 2) / 28
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Positionierungsvorrichtung für Substrate und ein Verfahren zum Zusammenführen von Substraten.
Mask-Aligner werden zur exakten Positionierung von Masken für die Fotolithographie eingesetzt. Dabei wird die Maske meist über einem Substrat mit einer Fotolackschicht, beispielsweise einem Glas- oder Halbleiterwafer, angeordnet. Anschließend wird das Substrat durch die Maske belichtet.
Der Wafer ruht dabei in der Regel auf einem speziellen Waferhalter, einem sogenannten Chuck, unterhalb der Maske. Häufig ist dabei der Abstand zwischen Wafer und Maske einstellbar, beispielsweise um die Maske für die Belichtung in Kontakt mit dem Wafer zu bringen.
In einigen Mask-Alignern befinden sich der Chuck und die Maske in einer evakuierbaren Vakuumkammer. Dies ermöglicht das Herstellen eines sogenannten Vakuumkontakts zwischen Maske und Wafer mittels Evakuierung der Vakuumkammer und anschließendem Zusammenführen von Maske und Wafer.
Bei der Evakuierung der Vakuumkammer kann der Chuck jedoch aufgrund des entstehenden Atmosphärendrucks vorzeitig gegen die Maske gedrückt werden. Kavitäten oder Strukturen auf der Oberfläche des Wafers können dabei vorzeitig abgedichtet und nicht vollständig evakuiert werden, was sich negativ auf das Lithographieergebnis auswirken kann.
Ein ähnliches Problem kann beim Bonden zweier Wafer in einem Wafer-Bonder auftreten. Beim Evakuieren einer Bondprozesskammer im Rahmen eines Vakuumbondprozesses können zwei gegenüber angeordnete Wafer aufgrund des entstehenden Atmosphärendrucks vorzeitig aufeinandergedrückt werden. Dabei werden Kavitäten auf einer Waferoberfläche eventuell nicht vollständig evakuiert, so dass Lufteinschlüsse zwischen den Wafern entstehen können.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Substrat, insbesondere einen Wafer, bei Vorliegen externer Kräfte effizient zu positionieren.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Zeichnungen.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine Positionierungsvorrichtung zum Positionieren eines Substrats, insbesondere eines Wafers, mit einer Prozesskammer; einem Grundkörper; einem Trägerelement, welches eine Auflage zum Auflegen des Substrats umfasst, wobei das Trägerelement über dem Grundkörper angeordnet und hinsichtlich seines Abstandes zu dem Grundkörper bewegbar ausgebildet ist; und einer Halterung für ein weiteres Substrat, / 28
-2insbesondere für einen weiteren Wafer oder eine Maske, wobei die Halterung gegenüber dem Trägerelement angeordnet ist. Zwischen dem Grundkörper und dem Trägerelement liegt ein abgedichteter Hohlraum vor, welcher mit einem Druck, insbesondere einem Unterdruck, beaufschlagbar ist, um eine ungewollte Bewegung des Trägerelements aufgrund einer externen Krafteinwirkung zu verhindern. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine ungewollte Bewegung des Substrats, beispielsweise während einer plötzlichen Druckänderung über dem Substrat, effizient verhindert und somit das Prozessergebnis verbessert werden kann.
Das Substrat kann ein Wafer sein. Das Substrat kann scheibenförmig sein und kann einen weitgehend runden Umfang mit einen Durchmesser von 2, 3, 4, 5, 6, 8, 12 oder 18 Zoll (1 Zoll = 2,54 cm) aufweisen. Das Substrat kann ferner weitgehend flach sein, und kann eine Dicke zwischen 50 und 3000 μm aufweisen. Das Substrat kann eine gerade Kante (Flat) und/oder zumindest eine Kerbe (Notch) aufweisen. Das Substrat kann ferner eckig, insbesondere quadratisch oder rechteckig ausgebildet sein.
Das Substrat kann aus einem Halbleitermaterial, beispielsweise Silizium (Si) oder Galliumarsenid (GaAs), einem Glas, beispielsweise Quarzglas, einem Kunststoff oder einer Keramik gebildet sein. Das Substrat kann aus einem monokristallinen, einem polykristallinen oder einem amorphen Material gebildet sein. Ferner kann das Substrat jeweils eine Vielzahl von verbundenen Materialien umfassen. Das Substrat kann auf zumindest einer Seite mit einer Beschichtung, beispielsweise einem Polymer wie einem Fotolack oder einem Klebstoff, beschichtet sein. Ferner kann das Substrat eine metallische Beschichtung, beispielsweise eine strukturierte Chromschicht, aufweisen.
Das Substrat kann auf zumindest einer Substratoberfläche Strukturen, insbesondere regelmäßig angeordnete Strukturen, aufweisen. Die Strukturen können Erhebungen und/oder Kavitäten auf der Substratoberfläche bilden. Die Strukturen können elektrische Schaltkreise, beispielsweise Transistoren, Leuchtdioden oder Fotodetektoren, elektrische Leiterbahnen, welche diese Schaltkreise verbinden, oder optische Bauelemente umfassen. Die Strukturen können ferner MEMS- oder MOEMS-Strukturen umfassen. Das Substrat kann ferner Rückstände oder Verunreinigungen, beispielsweise Klebewülste, auf einer oder beiden Substratoberflächen aufweisen.
Der Grundkörper und/oder das Trägerelement können jeweils aus Kunststoff oder aus Metall, insbesondere aus Aluminium, gebildet sein. Das Trägerelement kann an den Grundkörper gekoppelt sein. Beispielsweise weist der Grundkörper eine Ausnehmung auf, in welche das Trägerelement zumindest teilweise einsetzbar ist. Der Hohlraum kann durch den Teil der / 28
-3Ausnehmung des Grundkörpers gebildet werden, welcher nicht von dem Trägerelement eingenommen wird.
Die Bewegung des Trägerelements hinsichtlich seines Abstandes zum Grundkörper kann senkrecht zu dem Grundkörper oder entlang einer Querachse des Grundkörpers erfolgen. Durch die Bewegung des Trägerelements kann ein Abstand des Trägerelements zu dem Grundkörper veränderbar sein, insbesondere kann eine Höhe des Trägerelements über dem Grundkörper veränderbar sein.
Die Positionierungsvorrichtung, insbesondere das Trägerelement und/oder der Grundkörper, können einen Chuck bilden.
Die Auflage kann eine Ausnehmung in dem Trägerelement umfassen oder als Ausnehmung in dem Trägerelement gebildet sein. Der Umfang der Ausnehmung kann im Wesentlichen dem Umfang des Substrats entsprechen, so dass das Substrat in die Ausnehmung einsetzbar ist.
Das weitere Substrat kann ebenfalls ein Wafer sein. Das weitere Substrat kann ferner eine Maske, insbesondere eine Fotolithographiemaske, oder ein Stempel, insbesondere ein Mikrobzw. Nanoimprintstempel, für das Substrat sein.
Das Substrat und/oder das weitere Substrat können im Wesentlichen gleich groß sein, insbesondere einen im Wesentlichen gleichen Umfang aufweisen. Das weitere Substrat kann als Deckel und/oder als Abdeckung für das Substrat ausgebildet sein. Das weitere Substrat kann lichttransparent ausgebildet sein.
Mittels der Positionierungsvorrichtung kann ein Abstand des Substrats zu dem gegenüberliegenden weiteren Substrat eingestellt werden. Beispielsweise kann die Positionierungsvorrichtung das Substrat und das weitere Substrat zusammenführen und/oder in Kontakt bringen. Im Anschluss kann ein Lithographie-, ein Bond- und/oder ein Imprintprozess durchgeführt werden.
Der Grundkörper, das Trägerelement und die Halterung können in der Prozesskammer angeordnet sein.
Gemäß einer Ausführungsform weist der abgedichtete Hohlraum einen Druckanschluss auf, über den der Druck im Hohlraum gesteuert werden kann. Mittels des Druckanschlusses kann der Druck im Hohlraum während des Prozesses auf einen gewünschten Wert gehalten und/oder gebracht werden, wodurch die Position des Trägerelements auf sehr einfache Weise sehr effizient gesteuert werden kann.
/ 28
-4Gemäß einer Ausführungsform ist zwischen dem Grundkörper und dem Trägerelement ein Stellelement, insbesondere ein Hebeelement, angeordnet, um den Abstand des Trägerelements zu dem Grundkörper einzustellen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das Substrat effizient in einem festen Abstand zum Grundkörper positioniert werden kann. Das Stell- bzw. Hebeelement kann eine Anzahl an Pins umfassen, welche zumindest teilweise in dem Grundkörper aufgenommen sind. Die Pins können aus- bzw. einfahrbar sein, um den Abstand des Trägerelements zum Grundkörper zu variieren. Die Hebeelemente können Piezoelemente umfassen.
Das Stellelement kann zum Einstellen des Abstands des Trägerelements zu dem Grundkörper elektrisch und/oder pneumatisch ansteuerbar sein. Das Stellelement kann ferner mittels Steuerbefehlen ansteuerbar sein.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Positionierungsvorrichtung ein Rückstellelement, insbesondere eine Feder, welches zwischen dem Grundkörper und dem Trägerelement wirksam ist. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das Trägerelement in eine bestimmte Ausgangslage zurückzustellen werden kann, wenn der Hohlraum beispielsweise nicht mit dem Druck beaufschlagt wird. Ferner kann das Rückstellelement die pneumatische Fixierung des Trägerelements zusätzlich unterstützen.
Gemäß einer Ausführungsform ist zwischen dem Grundkörper und dem Trägerelement eine Anzahl an Stützelementen angeordnet, welche einen minimalen Abstand des Trägerelements zu dem Grundkörper festlegen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass durch das Festlegen eines minimalen Abstands zwischen Trägerelement und Grundkörper auch eine minimale Größe des Hohlraums festgelegt werden kann. Ferner kann mittels der Stützelemente die Position des Trägerelements bei Anliegen eines Unterdrucks in dem Hohlraum fixiert werden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Positionierungsvorrichtung eine Führung zum Führen der Bewegung des Trägerelements. Die Führung kann zwischen dem Grundkörper und dem Trägerelement angeordnet sein. Die Führung verhindert mit geringem Aufwand eine ungewollte laterale Verschiebung des Trägerelements, wie sie beispielsweise aufgrund der Elastizität von Dichtungen auftreten könnte, die zwischen dem Trägerelement und dem Grundkörper vorhanden sind, um den Hohlraum abzugrenzen. Die Führung kann als Festkörperführung ausgebildet sein.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Trägerelement eine Fixierungsvorrichtung auf, mit der das auf der Auflage aufliegende Substrat fixiert werden kann, insbesondere mechanisch, pneumatisch und/oder elektrostatisch. Dies gewährleistet, dass sich das Substrat während des / 28
-5Prozesses nicht verschiebt, beispielsweise durch die beim Prozess einwirkenden externen Kräfte.
Die Auflage und/oder das Trägerelement können hierfür Mittel zur Fixierung des Substrats, beispielsweise Klammern und/oder Ansaugöffnungen, umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform ist der abgedichtete Hohlraum mit einem weiteren Druck, insbesondere einem Überdruck, beaufschlagbar, um das Trägerelement gezielt in Richtung der Halterung zu bewegen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der Abstand der Substrate mittels einer Druckbeaufschlagung des Hohlraums pneumatisch einstellbar ist. Der Überdruck kann durch eine positive Druckdifferenz zu einem Druck in der Prozesskammer, einem Prozesshohlraum der Positionierungsvorrichtung und/oder zu einem Umgebungsdruck festgelegt sein.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Halterung ausgebildet, eine Oberfläche des weiteren Substrats in Richtung des auf der Auflage aufliegenden Substrats auszurichten. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das weitere Substrat effizient gegenüber dem auf der Auflage aufliegenden Substrats angeordnet werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform liegt zwischen der Halterung und dem Trägerelement ein Prozesshohlraum vor, dessen Größe zumindest teilweise durch den Abstand zwischen dem Trägerelement und der Halterung festgelegt wird.
Der Prozesshohlraum ist dabei Teil der Prozesskammer oder der Prozesshohlraum bildet die Prozesskammer.
Der Prozesshohlraum kann ferner einen Druckanschluss aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Positionierungsvorrichtung Dichtmittel, insbesondere eine aufblasbare Dichtlippe, zum Abdichten des Prozesshohlraums. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der Prozesshohlraum effizient abgedichtet werden kann, beispielsweise um einen Über- oder Unterdruck in dem Prozesshohlraum aufrechtzuerhalten.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Prozesshohlraum mit einem Über- oder Unterdruck beaufschlagbar und/oder evakuierbar, oder ist der Prozesshohlraum mit einem Gasanschluss versehen, durch den ein Gas eingeleitet werden kann, insbesondere Helium. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass ein Prozessieren der Substrate in einer kontrollierten Umgebung, beispielsweise einem Vakuum, erfolgen kann. Die externe Krafteinwirkung kann durch eine Druckdifferenz zwischen dem Hohlraum und dem Prozesshohlraum festgelegt werden.
/ 28
-6Die Evakuierung des Prozesshohlraums ermöglicht das Herstellen eines Vakuumkontakts zwischen dem Substrat und dem weiteren Substrat. Hierzu wird beispielsweise zunächst der Hohlraum zwischen den Substraten evakuiert. Anschließend kann die
Positionierungsvorrichtung das Substrat in Richtung des weiteren Substrats bewegen und die beiden Substrate in Kontakt bringen. Kavitäten auf der Oberfläche des Substrats und/oder des weiteren Substrats können auf diese Art und Weise vor der Kontaktierung der Substrate evakuiert werden.
Bei der Evakuierung des Prozesshohlraums kann ein Unterdruck entstehen. Dieser Unterdruck kann als externe Kraft auf das Trägerelement bzw. das aufliegende Substrat wirken, wodurch das Trägerelement bzw. das Substrat angehoben und die Substrate aufeinandergepresst werden können, bevor eine vollständige Evakuierung erfolgt ist. Um dieser externen Kraft entgegenzuwirken, kann nun auch der Hohlraum zwischen dem Trägerelement und dem Grundkörper evakuiert werden, wodurch eine zweite Kraft entsteht, welche der externen Kraft entgegenwirkt und das Trägerelement fixiert. Nach vollständiger Evakuierung des Prozesshohlraums zwischen den Substraten kann das Stellelement das Trägerelement gezielt in Richtung der Halterung bewegen, um die beiden Substrate zusammenzuführen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Positionierungsvorrichtung zumindest einen Abstandshalter, insbesondere einen Keil bzw. einen Keilabstandshalter, welcher zwischen dem Grundkörper und der Halterung einsetzbar ist, um einen Abstand zwischen dem Grundkörper und der Halterung einzustellen und/oder zu fixieren. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine Bewegung der Halterung in Richtung des Grundkörpers aufgrund einer externen Kraft, beispielsweise aufgrund des Unterdrucks in dem Prozesshohlraum, effizient verhindert werden kann.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Zusammenführen eines Substrats, insbesondere eines Wafers, mit einem weiteren Substrat, insbesondere einem weiteren Wafer oder einer Maske, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst: Fixieren des Substrats gegenüber dem weiteren Substrat; Evakuieren eines abgedichteten Hohlraums unterhalb des Substrats, um eine ungewollte Bewegung des Substrats aufgrund einer externen Krafteinwirkung zu verhindern; und kontrolliertes Bewegen des Substrats in Richtung des weiteren Substrats, wobei sich das Substrat und das weitere Substrat in einem Prozesshohlraum befinden, dessen Größe zumindest teilweise durch den Abstand der Substrate festgelegt wird, wobei der Prozesshohlraum mit einem Über- oder Unterdruck beaufschlagbar und/oder evakuierbar ist, oder wobei der Prozesshohlraum mit einem Gas, insbesondere Helium, befüllbar ist. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine ungewollte Bewegung des Substrats, beispielsweise vor dem gezielten Zusammenführen der / 28
-7Substrate, effizient verhindert werden kann. Unmittelbar vor oder nach dem Beaufschlagen des Hohlraums mit dem Druck können Prozessbedingungen eingestellt werden, welche die externe Kraft auf das Substrat bewirken. Beispielsweise wird ein Unterdruck zwischen den Substraten erzeugt. Außerdem wird der Vorteil erreicht, dass ein Prozessieren der Substrate in einer kontrollierten Umgebung, beispielsweise einem Vakuum, erfolgen kann. Die externe Krafteinwirkung kann durch eine Druckdifferenz zwischen dem Hohlraum und dem Prozesshohlraum festgelegt werden.
Die Evakuierung des Prozesshohlraums ermöglicht beispielsweise das Herstellen eines Vakuumkontakts zwischen dem Substrat und dem weiteren Substrat. Hierzu kann zunächst in einem zusätzlichen Verfahrensschritt der Hohlraum zwischen den Substraten evakuiert werden. Anschließend kann das Substrat in Richtung des weiteren Substrats bewegt und die beiden Substrate in Kontakt gebracht werden. Kavitäten auf der Oberfläche des Substrats und/oder des weiteren Substrats können auf diese Art und Weise vor der Kontaktierung der Wafer evakuiert werden.
Das Substrat und/oder das weitere Substrat können jeweils Wafer, insbesondere Glas oder Halbleiterwafer, sein. Das weitere Substrat kann ferner eine Maske, insbesondere eine Fotolithographiemaske, oder ein Stempel, insbesondere ein Mikro- bzw. Nanoimprintstempel sein.
Das Substrat und/oder das weitere Substrat können im Wesentlichen gleich groß sein, insbesondere einen im Wesentlichen gleichen Umfang aufweisen. Das weitere Substrat kann als Deckel und/oder als Abdeckung für das Substrat ausgebildet sein. Das weitere Substrat kann lichttransparent ausgebildet sein.
Das Fixieren des Substrats kann ein Fixieren an einem Trägerelement, insbesondere an einer Auflage des Trägerelements umfassen. Das Trägerelement kann hierzu eine Fixierungsvorrichtung umfassen. Das weitere Substrat kann seinerseits an einer Halterung gegenüber dem Trägerelement fixiert sein.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner ein Verbinden, insbesondere ein Bonden, der Substrate. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass ein besonders effizientes Waferbonding ermöglicht werden kann. Der mit Unterdruck beaufschlagte Hohlraum verhindert dabei beispielsweise, dass die beiden Substrate vorzeitig in Kontakt kommen. Somit kann sichergestellt werden, dass optimale Prozessbedingungen vor der Kontaktierung der Substrate vorliegen.
/ 28
-8Gemäß einer Ausführungsform umfasst das kontrollierte Bewegen des Trägerelements in Richtung der Halterung ein Beaufschlagen des Hohlraums mit einem weiteren Druck, insbesondere einem Überdruck. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Substrate effizient mittels einer Druckbeaufschlagung des Hohlraums zusammengeführt werden können.
Die Positionierungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung kann zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ausgebildet sein.
Weitere Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Teils einer Positionierungsvorrichtung für ein Substrat;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Positionierungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 3 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Zusammenführen eines Substrats mit einem weiteren Substrat; und
Fig. 4a-g schematische Darstellungen der Positionierungsvorrichtung aus Fig. 2, welche zum Verbinden zweier Substrate verwendet wird.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils der Positionierungsvorrichtung 100 zum Positionieren eines Substrats 101 gemäß einer Ausführungsform.
Die Positionierungsvorrichtung 100 umfasst einen Grundkörper 105 und ein Trägerelement 107, welches eine Auflage 109 zum Auflegen des Substrats 101 umfasst, wobei das Trägerelement 107 über dem Grundkörper 105 angeordnet und hinsichtlich seines Abstandes zu dem Grundkörper 105 bewegbar ausgebildet ist.
Die Positionierungsvorrichtung 100 umfasst ferner eine Halterung 111 für ein weiteres Substrat 103, wobei die Halterung 111 gegenüber dem Trägerelement 107 angeordnet ist.
In der Positionierungsvorrichtung 100 liegt zwischen dem Grundkörper 105 und dem Trägerelement 107 ein abgedichteter Hohlraum 113 vor, welcher mit einem Druck, insbesondere einem Unterdruck, beaufschlagbar ist, um eine ungewollte Bewegung des Trägerelements 107 bzw. des aufliegenden Substrats 101 in Richtung der Halterung aufgrund einer externen Krafteinwirkung zu verhindern.
Mittels der Positionierungsvorrichtung 100 kann ferner der Abstand des Substrats 101 zu dem an der Halterung 111 fixierten weiteren Substrat 103 eingestellt werden. Beispielsweise / 28
-9kann die Positionierungsvorrichtung 100 das Substrat 101 und das weitere Substrat 103 zusammenführen und/oder in Kontakt bringen. Im Anschluss kann ein Lithographie-, ein Bondund/oder ein Imprintprozess durchgeführt werden.
Das Substrat 101 und/oder das weitere Substrat 103 können jeweils Wafer sein. Das weitere Substrat 103 kann ferner eine Maske, insbesondere eine Fotolithographiemaske, oder ein Stempel, insbesondere ein Mikro- bzw. Nanoimprintstempel für das Substrat 101 sein.
Das Substrat 101 und/oder das weitere Substrat 103 können im Wesentlichen gleich groß sein, insbesondere einen im Wesentlichen gleichen Umfang aufweisen. Das weitere Substrat 103 kann als Deckel und/oder als Abdeckung für das Substrat 101 ausgebildet sein. Das weitere Substrat 103 kann lichttransparent ausgebildet sein.
Das Substrat 101 und/oder das weitere Substrat 103 können jeweils scheibenförmig sein. Das Substrat 101 und/oder das weitere Substrat 103 können jeweils einen weitgehend runden Umfang mit einen Durchmesser von 2, 3, 4, 5, 6, 8, 12 oder 18 Zoll aufweisen. Die Substrate 101, 103 können ferner weitgehend flach sein, und können jeweils eine Dicke zwischen 50 und 3000 μm aufweisen. Die Substrate 101, 103 können jeweils zumindest eine gerade Kante (Flat) und/oder zumindest eine Kerbe (Notch) aufweisen. Die Substrate 101, 103 können ferner eckig, insbesondere quadratisch oder rechteckig ausgebildet sein.
Das Substrat 101 und/oder das weitere Substrat 103 können jeweils aus einem Halbleitermaterial, beispielsweise Silizium (Si) oder Galliumarsenid (GaAs), einem Glas, beispielsweise Quarzglas, einem Kunststoff oder einer Keramik gebildet sein. Das Substrat 101 und/oder das weitere Substrat 103 können jeweils aus einem monokristallinen, einem polykristallinen oder einem amorphen Material gebildet sein. Ferner können die Substrate 101, 103 jeweils eine Vielzahl von verbundenen Materialien umfassen. Zumindest eines der Substrate 101, 103 kann auf zumindest einer Seite mit einer Beschichtung, beispielsweise einem Polymer wie einem Fotolack oder einem Klebstoff, beschichtet sein. Ferner kann zumindest eines der Substrate 101, 103 eine metallische Beschichtung, beispielsweise eine strukturierte Chromschicht, aufweisen.
Das Substrat 101 und/oder das weitere Substrat 103 können jeweils auf zumindest einer Substratoberfläche Strukturen, insbesondere regelmäßig angeordnete Strukturen, aufweisen. Die Strukturen können Erhebungen und/oder Kavitäten auf der Substratoberfläche bilden. Die Strukturen können elektrische Schaltkreise, beispielsweise Transistoren, Leuchtdioden oder Fotodetektoren, elektrische Leiterbahnen, welche diese Schaltkreise verbinden, oder optische / 28
- 10Bauelemente umfassen. Die Strukturen können ferner MEMS- oder MOEMS-Strukturen umfassen. Das Substrat 101 und/oder das weitere Substrate 103 können ferner Rückstände oder Verunreinigungen, beispielsweise Klebewülste, auf einer oder beiden Substratoberflächen aufweisen. Die Strukturen oder Rückstände können sich auf einer dem jeweils anderen Substrat zugewandten Oberfläche des Substrats 101 bzw. des weiteren Substrats 103 befinden.
Der Grundkörper 105 und/oder das Trägerelement 107 können jeweils aus Kunststoff oder aus Metall, insbesondere aus Aluminium, gebildet sein. Das Trägerelement 107 kann an den Grundkörper 105 gekoppelt sein. Beispielsweise weist der Grundkörper 105 eine Ausnehmung auf, in welche das Trägerelement 107 zumindest teilweise einsetzbar ist. Der Hohlraum 113 kann durch den Teil der Ausnehmung des Grundkörpers 105 gebildet werden, welcher nicht von dem Trägerelement 107 eingenommen wird.
Die Bewegung des Trägerelements 107 hinsichtlich des Abstandes zum Grundkörper 105 erfolgt im Wesentlichen senkrecht zu dem Grundkörper. Zusätzlich kann auch eine Komponente schräg hierzu verwendet werden. Durch die Bewegung des Trägerelements 107 zum Grundkörper 105 wird der Abstand des Trägerelements 107 zu dem Grundkörper 105 verändert, insbesondere kann eine Höhe des Trägerelements 107 über dem Grundkörper 105 verändert werden.
Das Trägerelement 107 und/oder der Grundkörper 105 können einen Chuck bilden.
Die Auflage 109 kann eine Ausnehmung in dem Trägerelement 107 umfassen oder als Ausnehmung in dem Trägerelement 107 gebildet sein. Der Umfang der Ausnehmung kann im Wesentlichen dem Umfang des Substrats 101 entsprechen, so dass das Substrat 101 in die Ausnehmung einsetzbar ist.
Das Trägerelement 107 kann eine in Fig. 1 nicht gezeigte Fixierungsvorrichtung zum Fixieren des aufliegenden Substrats 101 umfassen. Diese Fixierung erfolgt beispielsweise mechanisch, pneumatisch und/oder elektrostatisch. Beispielsweise wird mittels dieser Fixierung verhindert, dass sich das Substrat durch die externe Kraft von der Auflage löst. Die Auflage 109 und/oder das Trägerelement 107 können hierzu Fixiermittel, wie Klammern und/oder Ansaugöffnungen, umfassen. Die Fixierungsvorrichtung kann eine Spannvorrichtung sein.
Die Halterung 111 ist ausgebildet, eine Oberfläche des weiteren Substrats 103 in Richtung des auf dem Trägerelement 107 aufgelegten Substrats 101 auszurichten. Die Fixierung des weiteren Substrats 103 in der Halterung 111 erfolgt dabei mechanisch, pneumatisch oder elektrostatisch. Die Halterung 111 ist beispielsweise eine Vakuumhalterung, welche das weitere Substrat 103 mittels eines Unterdrucks anpresst bzw. ansaugt und fixiert.
/ 28
-11 Die Position der Halterung 111 kann ferner in einer Ebene parallel zu dem Trägerelement 107 bzw. dem aufliegenden Substrat 101 und/oder senkrecht zu dem Trägerelement 107 bzw. dem aufliegenden Substrat 101 einstellbar sein. Beispielsweise erlaubt die Halterung 111 eine genaue Positionsjustierung des weiteren Substrats 103 parallel zur Oberfläche des auf dem Trägerelement 107 aufliegenden Substrats 101, um eine Ausrichtung (Alignment) der Substrate 101, 103 zu ermöglichen. Zum gleichen Zweck können auch das Trägerelement 107 und/oder der Grundkörper 105 quer zum aufliegenden Substrat 101 bewegbar sein.
Die Halterung 111 kann lichttransparent ausgebildet sein, insbesondere in einem UltraviolettWellenlängenbereich. Insbesondere kann die Halterung 111 aus Glas oder einem transparenten Kunststoff gebildet sein. Dies ermöglicht ein Durchleuchten der Halterung 111, beispielsweise zum Beleuchten des Substrats 101 durch eine an der Halterung 111 fixierten Maske, oder zum Aushärten eines Bondklebstoffes zwischen den Substraten 101, 103.
Der abgedichtete Hohlraum 113 kann mit einem weiteren Druck, insbesondere einem Überdruck, beaufschlagbar sein, um das Trägerelement 107 gezielt in Richtung der Halterung 111 zu bewegen. Auf diese Art und Weise kann ein Abstand der Substrate 101, 103 zueinander verringert, oder können die Substrate 101, 103 gezielt in Kontakt gebracht werden.
Zur Regulierung des Druckes kann der abgedichtete Hohlraum 113 ein in Fig. 1 nicht gezeigtes Druckventil aufweisen.
Die beispielhafte Positionierungsvorrichtung 100 in Fig. 1 umfasst ferner ein Stellelement 115, eine Führung 117 und ein Rückstellelement 119.
Das Stellelement 115 ist zum genauen Einstellen eines Abstands des Trägerelements 107 zu der Halterung 111 ausgebildet. Das Stellelement 115 kann zwischen Grundkörper 105 und Trägerelement 107 angeordnet sein. Das Stellelement 115 kann ferner eine pneumatische Einstellung des Abstandes des Trägerelements zu der Halterung mittels Druckbeaufschlagung des Hohlraums 113 unterstützen.
Das Stellelement 115 kann ein Hebeelement, insbesondere ein pneumatisches Hebeelement, umfassen. Das Stell- bzw. Hebeelement 115 kann eine Vielzahl an Pins umfassen, welche zumindest teilweise in dem Grundkörper aufgenommen sind. Die Pins können aus- bzw. einfahrbar sein, um den Abstand des Trägerelements 107 zum Grundkörper 105 zu variieren. Das Hebeelement kann ein Piezoelement oder eine Vielzahl an Piezoelementen umfassen.
Das Stellelement 115 kann zum Einstellen des Abstands des Trägerelements 107 zu dem Grundkörper 105 mit Steuerbefehlen ansteuerbar sein.
/ 28
- 12Die Führung 117 ist ausgebildet, die Bewegung des Trägerelements 107 zu führen, um ungewollte laterale Verschiebungen des Trägerelements 107 zu verhindern.
Das Rückstellelement 119 ist hier eine Feder, welche zwischen Grundkörper 105 und Trägerelement 107 angeordnet ist. Das Rückstellelement 119 kann die pneumatische Fixierung des Trägerelements 107 zusätzlich unterstützen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Stellelement 115 durch den mit Druck beaufschlagten Hohlraum zwischen dem Grundkörper 105 und dem Trägerelement 107 gebildet. Somit kann mittels Beaufschlagung des Hohlraums 113 mit einem Druck sowohl der Abstand des Trägerelements 107 zum Grundkörper 105 eingestellt werden, als auch die Position des Trägerelements 107 fixiert werden.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der Positionierungsvorrichtung 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform, die im Wesentlichen der ersten Ausführungsform entspricht.
Figur 2 zeigt die Positionsvorrichtung 100 mit einer Prozesskammer, insbesondere für einen Lithographie- oder Bondprozess, mit einem Prozesshohlraum 201. Der Prozesshohlraum 201 liegt zwischen dem Trägerelement 107 und der Halterung 111. Die Größe des Prozesshohlraums 201 wird im Wesentlichen durch den Abstand zwischen dem Trägerelement 107 und der Halterung 111 festgelegt.
Der Prozesshohlraum 201 kann Teil der Prozesskammer sein oder der Prozesshohlraum 201 kann die Prozesskammer, insbesondere für einen Lithographie- oder Bondprozess, bilden. Der Prozesshohlraum 201 kann mit einem Über- oder einem Unterdruck beaufschlagt und/oder evakuiert werden. Ferner kann der Prozesshohlraum 201 mit einem Gas, insbesondere Helium, befüllt werden. Dies ermöglicht ein Prozessieren der Substrate 101, 103 in einer kontrollierten Prozessumgebung.
Gemäß einer Ausführungsform ermöglicht die Evakuierung des Prozesshohlraums 201 das Herstellen eines Vakuumkontakts zwischen dem Substrat 101 und dem weiteren Substrat 103. Hierzu wird zunächst der Prozesshohlraum 201 evakuiert. Anschließend bewegt die Positionierungsvorrichtung 100 das Substrat 101 in Richtung des weiteren Substrats 103, um die beiden Substrate 101, 103 in Kontakt zu bringen. Strukturen wie Kavitäten auf der
Oberfläche des Substrats 101 und/oder des weiteren Substrats 103 können somit vor der Kontaktierung der Substrate 101, 103 effizient evakuiert werden.
Die Druckbeaufschlagung des Prozesshohlraums 201 zwischen dem Trägerelement 107 und der Halterung 111 kann die externe Krafteinwirkung auf das Trägerelement verursachen oder verstärken. Beispielsweise entsteht bei der Evakuierung des Prozesshohlraums 201 ein / 28
- 13Unterdruck, welcher die externe Krafteinwirkung auf das Trägerelement 107 und/oder das aufliegende Substrat 101 bewirkt. Diese externe Kraft kann ein Anheben des Trägerelements 107 bzw. des Substrats 101 und ein Zusammendrücken der Substrate 101, 103 verursachen, bevor eine vollständige Evakuierung aller Strukturen auf der bzw. den jeweiligen Substratoberflächen erfolgt ist. Indem nun der Hohlraum 113 zwischen Trägerelement 107 und dem Grundkörper 105 ebenfalls mit einem Unterdruck beaufschlagt wird, kann diese Kraft ausgeglichen und ein vorzeitiges Zusammendrücken der Substrate 101, 103 verhindert werden.
Die externe Krafteinwirkung auf das Trägerelement 107 bzw. Substrat 101 kann das Resultat einer Druckdifferenz zwischen dem Hohlraum 113 und dem Prozesshohlraum 201 sein. Durch Beaufschlagen des Hohlraums 113 mit einem geeigneten Druck kann diese Druckdifferenz und die resultierende Kraft minimiert werden. Nach vollständiger Evakuierung des Prozesshohlraums 201 zwischen den Substraten 101, 103 kann das Stellelement 115 das Trägerelement 107 in Richtung der Halterung 111 bewegen, um die beiden Substrate 101, 103 zusammenzuführen. Auf diese Art und Weise kann ein Vakuumkontakt zwischen den Substraten 101, 103 hergestellt werden. Alternativ kann der Hohlraum 113 mit einem Überdruck beaufschlagt werden, um das Trägerelement 107 in Richtung der Halterung 111 zu bewegen und die beiden Substrate 101, 103 in Kontakt zu bringen.
In Fig. 2 ist ferner eine beispielhafte Fixierung des Substrats 101 an der Auflage 109 und des weiteren Substrats 103 an der Halterung 111 mittels Vakuumansaugung dargestellt. Hierzu weisen die Auflage 109 und die Halterung 111 jeweils eine Vielzahl an Ansaugöffnungen auf, welche das Substrat 101 bzw. das weitere Substrat 103 mittels eines Unterdrucks fixieren.
Das Stellelement 115 (s. Fig. 1) umfasst gemäß Fig. 2 eine Vielzahl an Stützelementen 205a-c, um einen minimalen Abstand des Trägerelements 107 zu dem Grundkörper 105 und zu dem weiteren Substrat 103 in der Halterung 111 festzulegen. Bei einem starken Unterdruck in dem Hohlraum 113 kann somit verhindert werden, dass das Trägerelement 107 direkt auf den Grundkörper 107 gedrückt wird.
Das Substrat 101 weist in der beispielhaften Darstellung in Fig. 2 eine Strukturierung auf der Ober- und der Unterseite auf. Die Strukturierung umfasst regelmäßige Strukturen, welche beispielsweise durch Kavitäten und/oder elektrische Schaltkreise gebildet werden. Beispielsweise handelt es sich bei den Strukturen auf der Oberfläche des Substrats 101 um Leuchtdioden und/oder Detektoren, welche jeweils in Kavitäten eingebettet sind. Die Strukturierung der Substratoberfläche in Fig. 2 umfasst ferner Verunreinigungen in Form von Klebewülsten 211 auf der dem weiteren Substrat 103 zugewandten Oberfläche. Das weitere Substrat 103 kann beim Zusammenführen der Substrate 101, 103 auf die Klebewülste 211 / 28
- 14gedrückt werden, so dass eine Klebeschicht zwischen den Substraten 101, 103 entsteht. Das weitere Substrat 103 kann transparente Deckel oder Abdeckungen für einzelne Strukturen auf dem Substrat 101 umfassen, welche nach dem Aushärten der Klebeschicht über den Strukturen in Position gehalten werden.
Die beispielhafte Positionierungsvorrichtung 100 in Fig. 2 umfasst ferner einen keilförmigen Abstandshalter 203 sowie Dichtmittel 207, 209.
Der Abstandshalter 203 wird zwischen dem Grundkörper 105 und der Halterung 111 eingesetzt werden, um eine ungewollte Bewegung der Halterung 111 in Richtung des Grundkörpers 105 zu Verhindern.
Bei der Evakuierung des Prozesshohlraums 201 kann der Unterdruck zwischen Halterung 111 und Trägerelement 107 eine weitere externe Kraft auf die Halterung 111 bewirken. Diese weitere externe Kraft kann ebenfalls ein Zusammendrücken der Halterung 111 und des Trägerelements 107 bzw. des aufliegenden Substrats 101 verursachen. Um dies zu verhindern, wird der Abstandshalter 203 vor einer Evakuierung der Prozesskammer 201 zwischen der Halterung 111 und dem Grundkörper 105 eingesetzt.
Das Dichtmittel 207 ist zum Abdichten des Hohlraums 113, insbesondere bei unterschiedlichen Abständen des Trägerelements 107 zum Grundkörper 105, ausgebildet. Das Dichtmittel 207 ist vorzugsweise als Dichtring und/oder Dichtlippe, insbesondere aufblasbare Dichtlippe, ausgeführt.
Das weitere Dichtmittel 209 dichtet den Prozesshohlraum 201 bzw. die Prozesskammer 201 bei unterschiedlichen Abständen der Halterung 111 zu dem Trägerelement 107 ab. Das weitere Dichtmittel 209 kann hierzu ebenfalls einen Dichtring und/oder eine aufblasbare Dichtlippe umfassen. Der Dichtring kann zum Abdichten des Prozesshohlraums 201 mit der aufblasbaren Dichtlippe gegen die Halterung 111 gedrückt werden.
Fig. 3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 300 zum Zusammenführen des Substrats 101 mit dem weiteren Substrat 103 gemäß einer Ausführungsform. Die Substrate 101, 103 können jeweils Glas- oder Halbleitersubstrate sein. Ferner kann das Substrat 101 ein Wafer und kann das weitere Substrat 103 eine Maske oder ein Stempel sein. Die Substrate 101, 103 können den in Fig. 1 und/oder Fig. 2 gezeigten Substraten 101, 103 entsprechen.
Das Verfahren 300 kann mit der Positionierungsvorrichtung aus Fig. 1 und/oder Fig. 2 durchgeführt werden, und umfasst ein Fixieren 301 des Substrats 101 gegenüber dem weiteren Substrat 103, ein Evakuieren 303 des abgedichteten Hohlraums 113 unterhalb des Substrats, um eine ungewollte Bewegung des Substrats 101 aufgrund einer externen Krafteinwirkung zu / 28
- 15verhindern, und ein kontrolliertes Bewegen 305 des Substrats 101 in Richtung des weiteren Substrats 103.
Das Verfahren 300 in Fig. 3 umfasst ferner ein Verbinden 307, insbesondere ein Bonden, der zusammengeführten Substrate 101, 103.
Wird das Verfahren 300 mit einer Positionierungsvorrichtung 100 durchgeführt, welche, wie in Fig. 2 beispielhaft dargestellt, eine Prozesskammer 201 umfasst, so kann diese Prozesskammer 201 vor dem kontrollierten Bewegen 305 des Trägerelements 107 in Richtung des weiteren Substrats 103 evakuiert werden. Vor, nach oder während dieses Evakuierens kann der Hohlraum 113 zwischen Trägerelement 107 und Grundkörper 105 mit einem Unterdruck beaufschlagt werden, um eine vorzeitige Bewegung des Trägerelements 107 in Richtung des weiteren Substrats 103 zu verhindern und ein vollständiges Evakuieren von Strukturen und Kavitäten auf den Substratoberflächen zu gewährleisten.
Fig. 4a-4g zeigen schematische Darstellungen der Positionierungsvorrichtung 100 aus Fig. 2, während eines Verbindungsprozesses zum Verbinden der beiden Substrate 101, 103 gemäß einer Ausführungsform.
Fig. 4a zeigt den Ausgangszustand des Verbindungsprozesses. Das Substrat 101 mit den Klebewülsten liegt auf der Auflage 109 des Trägerelements 107 auf, und das weitere Substrat 103 ist an der Halterung 111 fixiert. Die Auflage 109 und die Halterung 111 fixieren dabei die Substrate 101, 103 mittels eines Unterdrucks. Die Druckdifferenz, mittels welcher das Substrat 101 an die Auflage 109 angesaugt wird, beträgt z.B. PWafer = -0,95 bar. Der Hohlraum 113 zwischen Trägerelement 107 und Grundkörper 105 ist ebenfalls mit einem Unterdruck beaufschlagt, so dass eine Druckdifferenz von PChuck = -0,95 bar zu dem Umgebungsdruck besteht. Die aufblasbare Dichtlippe 209 ist in Fig. 4a eingefahren. Somit entspricht der Druck in der Prozesskammer 201 dem Umgebungsdruck (Druckdifferenz PChamber = 0 bar).
Fig. 4b zeigt ein anschließendes Ausfahren der aufblasbaren Dichtlippe 209, zum Abdichten der Prozesskammer 201. Ferner wird die Halterung 111 abgesenkt und mittels des Keils 203 in einem festen Abstand zu dem Grundkörper 105 fixiert.
Fig. 4c zeigt ein Evakuieren der abgedichteten Prozesskammer 201. Dabei entsteht beispielsweise eine negative Druckdifferenz zum Umgebungsdruck von PChamber = -0,75 bar. Da auch die Druckkammer 113 mit einem Unterdruck beaufschlagt ist, resultiert die Evakuierung der Prozesskammer 201 zunächst nicht in einer Bewegung des Trägerelements 107 in Richtung der Halterung 111.
/ 28
- 16In dem in Fig. 4d gezeigten nächsten Prozessschritt wird der Hohlraum 113 mit einem Überdruck von z.B. PChuck = +0,5 bar beaufschlagt. Infolgedessen drückt die in z-Richtung bewegliche Waferauflage das auf dem Trägerelement 107 befindliche Substrat 101 gegen das obere Substrat 103. Die Klebewülste können dabei zwischen den Substraten 101, 103 zusammengedrückt werden und eine gleichförmige Klebeschicht bilden. Bei einem lateral verstellbaren Trägerelement 107 oder einer lateral verstellbaren Auflage 109 kann auch zu diesem Zeitpunkt justiert werden
Fig. 4e zeigt ein anschließendes Einziehen der Dichtlippe 209 und ein Entfernen des Keils 203.
Wenn im vorangegangenen Schritt keine Feinjustage möglich war, so kann nun das Trägerelement 107 weiter in Richtung der Halterung bewegt und die Chuck-Auflage angesaugt sowie justiert werden. Dieses Absenken des Trägerelements ist Fig. 4f gezeigt.
Fig. 4g zeigt ein anschließendes Beleuchten der verbundenen Substrate mit UV-Licht 401 zum Aushärten der Klebeschicht zwischen den Substraten 101, 103.
Die in den Fig. 1, 2 und Fig. 4a-4g dargestellten Positionierungsvorrichtungen 100 können in Fertigungsanlagen für Mikrostrukturbauelemente, beispielsweise Lithographieanlagen wie MaskAligner, Laserschreiber, Bondanlagen wie Wafer-Bonder, Stepper, Ätzanlagen oder Reinigungsanlagen integriert sein.
Die Fertigungsanlagen können für Fertigungsprozesse ausgebildet sein, bei welchen ein Vakuum zwischen Substraten 101, 103 erzeugt und/oder ein Vakuumkontakt zwischen
Substraten 101, 103 hergestellt werden soll, beispielsweise für ein Vakuumbonden.
/ 28
-17Bezugszeichenliste
Positionierungsvorrichtung
Substrat weiteres Substrat
Grundkörper
Trägerelement
Auflage
Halterung
Hohlraum
Stellelement
Führung
Rückstellelement
Prozesshohlraum
Keil
Stützelemente
Dichtmittel weiteres Dichtmittel
Klebewulst
Verfahren zum Zusammenführen eines Substrats mit einem weiteren Substrat
Fixieren
Evakuieren
Bewegen
Verbinden
UV-Licht / 28

Claims (15)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    1. Positionierungsvorrichtung (100) zum Positionieren eines Substrats (101), insbesondere eines Wafers, mit:
    einer Prozesskammer;
    einem Grundkörper (105);
    einem Trägerelement (107), welches eine Auflage (109) zum Auflegen des Substrats (101) umfasst, wobei das Trägerelement (107) über dem Grundkörper (105) angeordnet und hinsichtlich seines Abstandes vom Grundkörper (105) bewegbar ausgebildet ist; und einer Halterung (111) für ein weiteres Substrat (103), insbesondere für einen weiteren Wafer oder eine Maske, wobei die Halterung (111) gegenüber dem Trägerelement (107) angeordnet ist, wobei zwischen dem Grundkörper (105) und dem Trägerelement (107) ein abgedichteter Hohlraum (113) vorliegt, welcher mit einem Druck, insbesondere einem Unterdruck, beaufschlagbar ist, um eine ungewollte Bewegung des Trägerelements (107) aufgrund einer externen Krafteinwirkung zu verhindern.
  2. 2. Positionierungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei der abgedichtete Hohlraum (113) einen Druckanschluss aufweist, über den der Druck im Hohlraum (113) steuerbar ist.
  3. 3. Positionierungsvorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zwischen dem Grundkörper (105) und dem Trägerelement (107) ein Stellelement (115), insbesondere ein Hebeelement, angeordnet ist, um den Abstand des Trägerelements (107) zu dem Grundkörper (105) einzustellen.
  4. 4. Positionierungsvorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Positionierungsvorrichtung (100) ein Rückstellelement (119), insbesondere eine Feder, umfasst, welche zwischen dem Grundkörper (105) und dem Trägerelement (107) wirksam ist.
  5. 5. Positionierungsvorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zwischen dem Grundkörper (105) und dem Trägerelement (107) eine Anzahl an Stützelementen (205a-c) angeordnet sind, welche einen minimalen Abstand des Trägerelements (107) zu dem Grundkörper (105) festlegen.
  6. 6. Positionierungsvorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Positionierungsvorrichtung (100) eine Führung (117) zum Führen der Bewegung des Trägerelements (107) umfasst.
    19 / 28
  7. 7. Positionierungsvorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Trägerelement (107) eine Fixierungsvorrichtung aufweist, mit der das auf der Auflage (109) aufliegende Substrat (101) fixiert werden kann, insbesondere mechanisch, pneumatisch und/oder elektrostatisch.
  8. 8. Positionierungsvorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zwischen der Halterung (111) und dem Trägerelement (105) ein Prozesshohlraum (201) vorliegt, dessen Größe zumindest teilweise durch den Abstand zwischen dem Trägerelement (107) und der Halterung (111) festgelegt ist.
  9. 9. Positionierungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozesshohlraum (201) Teil der Prozesskammer ist oder diese bildet.
  10. 10. Positionierungsvorrichtung (100) nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, wobei die Positionierungsvorrichtung (100) Dichtmittel (209), insbesondere eine aufblasbare Dichtlippe, zum Abdichten des Prozesshohlraums (201) umfasst.
  11. 11. Positionierungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der Prozesshohlraum (201) mit einem Über- oder Unterdruck beaufschlagbar und/oder evakuierbar ist, oder wobei der Prozesshohlraum (201) mit einem Gasanschluss versehen ist, durch den ein Gas, insbesondere Helium, einleitbar ist.
  12. 12. Positionierungsvorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Positionierungsvorrichtung (100) zumindest einen Abstandshalter, insbesondere einen Keil, umfasst, welcher zwischen dem Grundkörper (105) und der Halterung (111) einsetzbar ist, um einen Abstand zwischen dem Grundkörper (105) und der Halterung (111) einzustellen und/oder zu fixieren.
  13. 13. Verfahren (300) zum Zusammenführen eines Substrats (101), insbesondere eines Wafers, mit einem weiteren Substrat (103), insbesondere einem weiteren Wafer, wobei das Verfahren (300) die folgenden Verfahrensschritte umfasst:
    Fixieren (301) des Substrats (101) gegenüber dem weiteren Substrat (103);
    Evakuieren (303) eines abgedichteten Hohlraums (113) unterhalb des Substrats (101), um eine ungewollte Bewegung des Substrats (101) aufgrund einer externen Krafteinwirkung zu verhindern; und kontrolliertes Bewegen (305) des Substrats (101) in Richtung des weiteren Substrats (103), wobei sich das Substrat (101) und das weitere Substrat (103) in einem Prozesshohlraum (201) befinden, dessen Größe zumindest teilweise durch den Abstand der Substrate (101, 103) festgelegt wird, wobei der Prozesshohlraum (201) mit einem Über- oder Unterdruck
    20 / 28
    -20beaufschlagbar und/oder evakuierbar ist, oder wobei der Prozesshohlraum (201) mit einem Gas, insbesondere Helium, befüllbar ist.
  14. 14. Verfahren (300) nach Anspruch 13, wobei das Verfahren (300) ferner ein Verbinden (307), insbesondere ein Bonden, der Substrate (101, 103) umfasst.
  15. 15. Verfahren (300) nach Anspruch 13 oder 14, wobei das kontrollierte Bewegen (307) ein Beaufschlagen des Hohlraums (113) mit einem weiteren Druck, insbesondere einem Überdruck, umfasst.
    21 / 28
    1/7
    100
    22 / 28
    2/7
    100
    23 / 28
    3/7
    300
    CO
    0)
    24 / 28
    4./Ί
    25/28
    Chamber 201 203
    105 209
    26/28
    6/7
    27/28
    7/7
    28/28
ATA50915/2017A 2016-11-11 2017-11-03 Positionierungsvorrichtung AT519311A3 (de)

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NL2017773A NL2017773B1 (en) 2016-11-11 2016-11-11 Positioning device

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