JP6337108B2 - 半導体ウェーハのレベリング、力の平衡化、および接触感知のための装置および方法 - Google Patents
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Description
本出願は、2013年7月17日に出願された「APPARATUS AND METHOD FOR SEMICONDUCTOR WAFER LEVELING、FORCE BALANCING AND CONTACT SENSING」と題する米国特許仮出願第61/847,118号明細書の利益を主張するものであり、その内容は参照により本明細書に明示的に組み込まれる。
Claims (25)
- ウェーハ接合装置であって、
第1のウェーハを支持するように構成された下側チャックと、
第2のウェーハを支持するように構成された上側チャックであって、前記第2のウェーハは、前記第1のウェーハに対向して配置される、上側チャックと、
前記上側チャックと前記下側チャックとの間に形成される処理チャンバと、
上蓋の周囲に互いに離間されて配置され、かつ前記処理チャンバの外側に位置する3つの調整機構とを備え、
各調整機構は、
前記上側チャックへの接触を感知するための構成要素と、
前記上側チャックの予圧力を調整するための構成要素と、
前記上側チャックのレベリングを行うための構成要素と
を備えることを特徴とするウェーハ接合装置。 - 各調整機構は、前記上蓋を通り抜ける貫通シャフトをさらに備え、また前記上側チャックの上面に剛性的に取り付けられた遠位端と、前記上蓋を通って突き出ている近位端とを備えることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記貫通シャフトは、2×10-6K-1未満の熱膨張率(CTE)を有する材料を含むことを特徴とする請求項2に記載の装置。
- 前記貫通シャフトは、インバール材を含むことを特徴とする請求項2に記載の装置。
- 前記貫通シャフトは、熱的な破断点を介して前記上側チャックから熱的に分離されることを特徴とする請求項2乃至4のいずれか一項に記載の装置。
- 前記上側チャックのレベリングを行うための前記構成要素は、マイクロメータ、マイクロメータシャフト、枢動アーム、および支持プレートを備え、また前記枢動アームは、前記支持プレートに枢動可能に接続され、かつ前記マイクロメータシャフトの遠位端に接続された第1の端部と、前記貫通シャフトに接続された第2の端部とを備え、前記マイクロメータが、少なくとも1つのマイクロメータの分解能を備え、かつ前記マイクロメータシャフトの近位端に取り付けられ、また前記マイクロメータの回転運動が前記マイクロメータシャフトを直線運動させ、かつ前記マイクロメータシャフトの前記直線運動が前記貫通シャフトを直線運動させ、それにより、取り付けられた前記上側チャックの高さを調整することを特徴とする請求項2乃至5のいずれか一項に記載の装置。
- 前記上側チャックのレベリングを行うための前記構成要素は、前記マイクロメータの位置を固定するように構成されたマイクロメータ固定クランプをさらに備えることを特徴とする請求項6に記載の装置。
- 各調整機構は、前記上側チャックの予圧力を測定するためのセンサをさらに備えることを特徴とする請求項2乃至7のいずれか一項に記載の装置。
- 前記上側チャックへの接触を感知するための前記構成要素は接触センサを含み、また前記接触センサは前記貫通シャフトの前記近位端に接続され、また前記上側チャックの底面に接触すると、前記上側チャックおよび取り付けられた前記貫通シャフトを移動させて前記接触センサが信号を示すことを特徴とする請求項2乃至8のいずれか一項に記載の装置。
- 前記上側チャックへの接触を感知するための前記構成要素は、接触ガイド、予圧ばね、および球形軸受界面をさらに備え、また前記球形軸受界面は、前記貫通シャフトを囲むスラストワッシャに接触するように構成されることを特徴とする請求項9に記載の装置。
- 前記上側チャックの前記予圧力を調整するための前記構成要素は、ねじおよび引張ばねを備え、また前記引張ばねは、前記上側チャックの前記上面に接続された遠位端と、前記ねじに接続された近位端とを備え、また前記ねじを回転することは、前記引張ばねの張力を調整し、それにより、前記上側チャックの前記予圧力を調整することを特徴とする請求項2乃至10のいずれか一項に記載の装置。
- 前記ねじは、自在軸受捕捉部を有するプラグをさらに備え、また前記自在軸受捕捉部は、前記引張ばねの前記近位端に接続される自在軸受を保持することを特徴とする請求項11に記載の装置。
- 前記上側チャックの前記予圧力を調整するための前記構成要素は、前記引張ばねの上方への動きを制限するように構成された円形クリップをさらに備えることを特徴とする請求項11または12に記載の装置。
- ディスプレイ上で前記3つの調整機構の画像および位置を用意し、かつ接触を感知するための前記構成要素を介して前記上側チャックの動きを制御し、ガイドするように構成されたコンピュータアプリケーションをさらに備え、前記上側チャックへの接触が検出されたとき、接触が生じた前記調整機構の前記画像が明るくなることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか一項に記載の装置。
- 前記下側チャックは静電チャックを含むことを特徴とする請求項1乃至14のいずれか一項に記載の装置。
- 前記静電チャックは、組み込まれた電熱線を有するセラミックヒータと、前記セラミックヒータの上面の薄い誘電体層と、電気的な相互接続とを備えることを特徴とする請求項15に記載の装置。
- 前記電気的な相互接続は、電極ブロック、および圧着フェルールにより囲まれた導線を備え、また前記電極ブロックは、前記セラミックヒータの底面にろう付けされ、かつ前記圧着フェルールの上に配置され、前記電極ブロック、前記圧着フェルール、および導線は、前記セラミックヒータの前記底面の縁部に形成された縁開口部内に位置することを特徴とする請求項16に記載の装置。
- 金属クランプディスクおよびばねワッシャをさらに備え、前記金属クランプディスクおよび前記ばねワッシャはまた前記縁開口部内に位置し、前記電極ブロックは前記圧着フェルールを押し付け、前記圧着フェルールは前記金属クランプディスクを押し付け、前記金属クランプディスクは前記ばねワッシャを押し付けることを特徴とする請求項17に記載の装置。
- ウェーハ接合のための方法であって、
第1のウェーハを支持するように構成された下側チャックを提供するステップと、
第2のウェーハを支持するように構成され上側チャックを提供するステップであって、前記第2のウェーハは前記第1のウェーハに対向して配置されるステップと、
前記上側チャックと前記下側チャックとの間に形成された処理チャンバを提供するステップと、
互いに対して120度の角度で上蓋の周囲に配置され、かつ前記処理チャンバの外側に位置する3つの調整機構を提供するステップであって、各調整機構は、前記上側チャックへの接触を感知するための構成要素、前記上側チャックの予圧力を調整するための構成要素、および前記上側チャックのレベリングを行うための構成要素を備える、ステップと
を含むことを特徴とする方法。 - 前記上側チャックの前記予圧力および前記レベリングを手動で調整し、かつ前記上側チャックへの接触をコンピュータアプリケーションによりガイドするステップをさらに含むことを特徴とする請求項19に記載の方法。
- 前記コンピュータアプリケーションは、前記3つの調整機構の画像および位置をディスプレイ上で用意し、かつ接触を感知するための前記構成要素を介して前記上側チャックの動きを制御しかつガイドするように構成され、また前記上側チャックへの接触が検出されたとき、接触が生じた前記調整機構の前記画像が明るくなることを特徴とする請求項20に記載の方法。
- ウェーハ接合装置であって、
第1のウェーハを支持するように構成された下側チャックと、
第2のウェーハを支持するように構成された上側チャックであって、前記第2のウェーハは、前記第1のウェーハに対向して配置される、上側チャックと、
前記上側チャックと前記下側チャックとの間に形成される処理チャンバと、
前記上側チャックに取り付けられた貫通シャフトと、
前記貫通シャフトの遠位端が前記下側チャックにより上方に移動されたとき、上側チャックに対する接触を感知する信号を示す接触センサと
を備えることを特徴とするウェーハ接合装置。 - 前記下側チャックは静電チャックであり、前記静電チャックは、組み込まれた電熱線を有するセラミックヒータと、前記セラミックヒータの上面の薄い誘電体層と、電気的な相互接続とを備えることを特徴とする請求項22に記載の装置。
- 前記電気的な相互接続は、電極ブロック、および圧着フェルールにより囲まれた導線を備え、また前記電極ブロックは、前記セラミックヒータの底面でろう付けされ、かつ前記圧着フェルールの上に配置され、前記電極ブロック、前記圧着フェルール、および導線は、前記セラミックヒータの前記底面の縁部に形成された縁開口部内に位置することを特徴とする請求項23に記載の装置。
- 金属クランプディスクおよびばねワッシャをさらに備え、前記金属クランプディスクおよび前記ばねワッシャはまた前記縁開口部内に位置し、前記電極ブロックは前記圧着フェルールを押し付け、前記圧着フェルールは前記金属クランプディスクを押し付け、前記金属クランプディスクは前記ばねワッシャを押し付けることを特徴とする請求項24に記載の装置。
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