JP6022065B2 - 基板アセンブリ、基板をボンディングする方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、第１の基板を第２の基板にボンディングする請求項１に記載の方法と、請求項１４に記載の対応する装置と、特に前記方法および／または前記装置により製造される請求項７に記載の基板アセンブリとに関する。

半導体産業において、製品ウェハを種々のプロセスによって位置固定するために、数百マイクロメートルの厚さを有するキャリアウェハが使用される。この場合、基本的にはいわゆるパーマネントボンディング（永久接合）法と、テンポラリーボンディング（仮接合）法とが区別される。

パーマネントボンディングでは、キャリアウェハおよび製品ウェハが、もはや互いから分離しないように、互いに対してボンディング加工される。この場合、キャリアウェハ自体が往々にして製品ウェハであり、この製品ウェハは、この時点ではキャリアとして働くために相応の厚さを有しているが、機能的には製品ウェハに対応している。このパーマネントボンディング法は、多種多様であり、互いに極めて異なっており、材料特有である。

さらに、製品ウェハにおいて別のプロセスステップを実施することができるように、製品ウェハをある程度の期間にわたってのみキャリアウェハに結合することが極めて頻繁に必要となる。製品ウェハは、この一時的にボンディングされた状態で裏面を薄くされ、これにより１００μｍ未満の厚さ、大抵は５０μｍ未満の厚さ、今日では既に約２０μｍの厚さ、近い将来には恐らくさらに薄い厚さを達成する。一時的な位置固定は、簡単かつ迅速に実行可能、廉価、効率的、可逆的、ならびに物理的および化学的に安定していなければならない。最も多くの場合、キャリアウェハにボンディング接着剤が塗布され、ボンディング法において製品ウェハに対してボンディングされる。このように形成された一時的なボンディングは、高温耐性かつ力耐性であることが望ましい。ボンディング界面は、有利にはキャリアウェハおよび製品ウェハの中間室への液体および／またはガスの進入を阻止することが望ましい。

テンポラリーボンボンディングの最も頻繁に使用される形式は、材料接続式の接着層を使用する。接着層は、キャリアウェハおよび／または製品ウェハの全面にわたって塗布され得る。この接着層は、両基板を十分に位置固定するために、特定の温度範囲に至るまで十分な付着特性（着脱不能な結合）を有している。分離するためには、両基板が、前記温度範囲を上回って加熱され、これにより接着剤は接着特性を失い、水平方向および垂直方向の力を導入することによって、これら両方のウェハ、つまりキャリアウェハと製品ウェハとは分離される。

接着層は、製品ウェハおよび／またはキャリアウェハの縁部にのみ被着され得る。内側の領域は必ずしも接着性の層を有していない。内側の領域の層は、任意の特性を有していてよく、しかし、大抵は支持手段として個別のバンプの中間室内に導入される。分離工程は、全面的なボンディングの分離工程と類似しているが、しかし単に縁部領域が相応に物理的かつ／または化学的に処理されればよく、これによりテンポラリーボンディングはその接着性を失う。これには、比較的低い温度、比較的短いプロセス時間、薬液の比較的少ない材料消費が伴う。

たとえば特別なレーザにより、ボンディング内に対応する剥離剤が全面的に導入される、小さな直径を有する複数の孔を有するキャリアウェハにより、一時的なボンディングを再び解除するための数え切れない別の方法が存在している。

本発明の課題は、一方では必要となる全てのプロセスステップのために基板同士の間の高いボンディング力を生ぜしめ、他方では基板アセンブリの処理後に基板アセンブリから薄い基板を損傷なしに分離することを可能にする装置および方法を提供することである。付加的には、この工程のために必要である方法ステップが廉価でかつ種々の基板／ウェハのために汎用性であることを可能にすることが望ましい。

この課題は、請求項１，７および１４に記載の特徴により解決される。本発明の有利な態様は、従属請求項に記載されている。本発明の枠内には、明細書、特許請求の範囲および／または図面に記載された特徴のうちの少なくとも２つの特徴から成る全ての組合せが含まれる。記載された値の範囲は、挙げられた範囲内の値も閾値として開示され、任意の組み合わせにおいて請求可能である。

本発明は装置および方法を記述する。該装置および方法により、キャリアウェハが一時的にかつ／または永続的に製品ウェハに結合され得る。さらに、最終製品、つまりキャリアウェハ−製品ウェハ−アセンブリ（基板アセンブリ）が記述される。

本発明の根底を成す思想は、キャリアウェハおよび／または製品ウェハ上で複数の位置において、有利には少なくとも３つの位置において、特別に製造された結合エレメントが存在しており、該結合エレメントは、物理的かつ／または化学的なプロセスにより互いに溶融し、かつ／または解離され得る。特に、位置固定のための機械的に可動の部分は省略される。

本発明の根底を成す思想は、冒頭で述べた装置および冒頭で述べた方法を改良して、２つまたは複数の基板の一時的なボンディングを廉価にし（全てのプロセス要求のために、かつ高い温度および真空のために適しており）、キャリアウェハの高価なクリーニングコストなしに、後続のプロセスにおける再使用が可能にされるようにすることである。さらに、高温のプロセス温度における適切な結合および容易なディボンディング（ボンディング解除）を可能にする位置固定手段が設けられている。

本発明の根底を成す普遍的な発明思想は、基板同士の間の有効な、もしくは共通のコンタクト面の外側に、材料接続式の結合部が形成されることにある。したがって、機械的に可動な位置固定も、基板間のコンタクト面への負荷も回避され、これにより、結合解除後のコンタクト面のクリーニングは、一層簡単かつ効率的になる。基板は、続く加工または使用のためにより迅速に再び提供される。有効な、または共通のコンタクト面は、場合によっては存在するコーティングを除いて、第１の基板と第２の基板との間の直接的なコンタクトが生じる面である。この場合、本発明によれば、結合部が面積的に点状に被着されていると特に有利であり、これは、狭い円環状の塗布も含む。

基板とは、半導体産業において使用される製品基板またはキャリア基板であると理解される。キャリア基板は、種々異なる加工ステップ、特に機能基板の裏面薄型化時における機能基板（製品基板）の補強部として役立つ。基板としては、特にウェハに平坦化部（フラット部）または切欠き（ノッチ）を有する基板がある。

独立した発明として、キャリア基板および製品基板から成る基板アセンブリ（もしくは製品基板−キャリア基板の組み合わせ）が設けられている。キャリア基板および製品基板は、本発明に係る装置および／または本発明による方法により整列され、コンタクトされ、互いに対して前位置固定され、かつ／またはボンディングされており、特に、第１の基板（キャリア基板）の直径Ｄ２は、第２の基板（製品ウェハ）の直径Ｄ３よりも僅かに小さい。本発明によれば、これによって、キャリア基板が、製品基板の処理中に、汚染、汚れ、不都合な処理等に全く曝されず、したがってしばしば再利用され得ることが確実にされる。

本発明の有利な態様によれば、材料接続式の結合部が、第１の基板において、少なくとも部分的に、有利には大部分にわたって、第１基板の、共通のコンタクト面に対して角度を付けられた第１の位置固定面において形成され、かつ／または第２の基板において、少なくとも部分的に、有利には大部分にわたって、第２の基板の、共通のコンタクト面に対して角度を付けられた第２の位置固定面において形成されることが規定されている。これにより、基板（製品基板およびキャリア基板）を位置固定するために、最適化された、省スペースの力伝達が可能である。「角度を付けられた」とは、特に３度〜９０度の間の角度、有利には１０度から９０度の角度であると理解される。幾つかの特に有利な態様では、第１の位置固定面および／または第２の位置固定面は、共通のコンタクト面に対してほぼ垂直方向に、特に正確に垂直方向に配置されている。この場合に、第１の位置固定面および／または第２の位置固定面が、第１の基板および／または第２の基板の回転軸線に対して回転対称に配置されている限り、基板は、ボンディング力の最適な力分配で互いに対して位置固定される。

本発明の別の有利な態様では、材料接続式の結合部を形成するための接着剤および／または特に金属製の結合エレメントが使用される。材料接続式の結合部は、特に付加的に周辺部に対して共通のコンタクト面をシールするために働く。

本発明の別の有利な態様によれば、第１の位置固定面と第１のコンタクト面との間の第１の面積比は、１：５よりも小さく、特に１：１０よりも小さく、さらに有利には１：２０よりも小さく、かつ／または第２の位置固定面と第２のコンタクト面との間の第２の面積比は、１：５よりも小さく、特に１：１０よりも小さく、有利には１：２０よりも小さい。したがって、位置固定のためにできるだけ小さなスペースが使用されるので、より多くの場所が製品ウェハの上での構造体の形成のために残されている。

有利には、第２の基板には、特に第１のコンタクト面と第２のコンタクト面とのコンタクト前に、平坦化のための中間層が、第２の基板の上面に設けられたろう接ボールを平坦化するために設けられている。中間層は、ろう接ボール（バンプ）を収容する、すなわちろう接ボールの隙間を埋めて平坦化するために役立ち、中間層は有利には第１の基板に対して付着しないか、またはせいぜい僅かにしか付着しないように作用する。

さらに、本発明によれば、キャリア基板の複数回の使用が可能であり、この場合、キャリア基板を手間のかかる高価なプロセスによってクリーニングする必要がない。

さらに、本発明に係る装置を、ボンディング装置内に組み込むか、または統合する可能性が生じる。

上記説明および／または続く図面の説明において、装置の特徴が開示される限り、この装置の特徴は、方法の特徴として開示されたものともみなされ、かつ方法の特徴は装置の特徴とみなされる。このことは同様に基板アセンブリにも該当する。

本発明の別の利点、特徴、詳細は、有利な実施の形態の以下の説明および添付の図面から明らかになる。

ａ−ｃは、種々異なる外側輪郭を有する第１の基板を、第１の基板の直径Ｄ１の本発明による適合前に上から示した概略図である。 図１ａに示した基板の横断面を示す概略図である。 直径Ｄ１の適合（減径）後に基板の横断面を示す概略図である。 第１の実施の形態において本発明に係る結合エレメントにより第２の基板に接触する前の第１の基板の横断面を示す概略図である。 図３ａにより本発明によって製造された基板アセンブリの横断面を示す概略図である。 第２の実施の形態において本発明に係る結合エレメントにより第２の基板に接触する前の第１の基板の横断面を示す概略図である。 図４ａにより本発明によって製造された基板アセンブリの横断面を示す概略図である。 第３の実施の形態において本発明に係る結合エレメントにより第２の基板に接触する前の第１の基板の横断面を示す概略図である。 図５ａより本発明によって製造された基板アセンブリの横断面を示す概略図である。 第４の実施の形態において本発明に係る結合エレメントにより第２の基板に接触する前の第１の基板の横断面を示す概略図である。 図６ａにより本発明によって製造された基板アセンブリの横断面を示す概略図である。 図６ｂに示したＡ−Ａ断面での概略図である。 第５の実施の形態において本発明に係る結合エレメントにより第２の基板に接触する前の第１の基板の横断面を示す概略図である。 図７ａにより本発明によって製造された基板アセンブリの横断面を示す概略図である。 第６の実施の形態において本発明に係る結合エレメントにより第２の基板に接触する前の第１の基板の横断面を示す概略図である。 図８ａにより本発明によって製造された基板アセンブリの横断面を示す概略図である。 図８ｂに示したＢ−Ｂ断面での概略図である。 基板を取り囲む、フライス加工された凹部を有する基板の本発明による上面の横断面を示す概略図である。 金属が堆積された、基板を取り囲んで延びるフライス加工された凹部を有する基板の本発明による上面の横断面を示す概略図である。 金属が堆積された基板の本発明による上面の横断面を示す概略図である。 局所的なろう接およびろう接解除のための本発明に係る装置の横断面を示す概略図である。 材料を局所的に被着するための本発明に係る装置の横断面を示す概略図である。

図面には、本発明の利点および特徴が、本発明の実施の形態に応じてこれらの利点および特徴を特定する符号で示されている。同一の機能および同様に作用する機能を有する構成部材もしくは特徴は、同一の参照符号で示されている。

このような方法のために、第１の基板１として任意の材料、有利にはケイ素から成るキャリアウェハが使用される。第１の基板１に接触されるべき第２の基板７（ここでは製品ウェハ）およびキャリアウェハは、有利には同一の材料から成っている。同一のまたは少なくとも類似の材料によって、機械的かつ熱的なパラメータは製品ウェハおよびキャリアウェハの間で同一であるかまたは少なくとも類似している。

第２の基板７は、その上面７ｏに、ろう接ボール１５（バンプ）を有している。ろう接ボール１５は、チップの電気的な接続のために役立つ。平坦化および圧力相殺のために、上面７ｏには中間層１８が、第２の基板７の構成部分として配置されている。中間層１８において、第１の基板１とのコンタクトが行われる。したがって、第１の基板１は、第１のコンタクト面１ｋを有しており、第２の基板７は第２のコンタクト面１８ｋを有している。ろう接ボール１５が設けられていないならば、第２の基板７は、中間層１８なしに直接に第１の基板１にコンタクトされ得る。この場合、上面７ｏが第１のコンタクト面に向かっている。

基板１，７は、完全に放射相称、すなわち回転対称であるか、または「ノッチ」２または「平坦部」３もしくは放射相称からの別のあらゆる任意のずれを有していてよく（図１）、しかしながらその他ではやはり放射相称に形成されていてよい。基板１，７は、特に形状が完全に一致しており、有利にはほぼ放射相称である（上述の特徴を除く）。言い換えると、もしくはより一般的に表現すると、基板１，７は、対応する外側輪郭１ａ，７ａを有している。

本発明に係るボンディング法のためには、キャリアウェハ（第１の基板１）の、特に市販の所定の直径Ｄ１（図２ａ）を、特に研削プロセスおよび／またはエッチングプロセスによって、所定の直径Ｄ２（図２ｂ）に加工する。直径Ｄ２は、製品ウェハ７の直径Ｄ３と同一であるか、（有利には）直径Ｄ３よりも小さい。

この場合理想的には、外側輪郭１ａから第１のコンタクト面１ｋへの移行部において、（反対の側の位置するエッジに比べて、または減径前のエッジに比べて明らかに小さな曲率半径、特に１：５よりも小さな比の曲率半径を有する）角張ったエッジが形成されるので、第１の基板１の下側の区分は、円筒状の外側輪郭を有している（図１ｂおよび図１ｃによる場合によっては設けられる特徴を除く）。

重要な特に独立した本発明の態様は、金属合金に関し、この金属合金により一方ではキャリアウェハと製品ウェハとの間の共通のコンタクト面の接続ならびに場合によってはシールが生ぜしめられる。このことは、以下の説明による本発明による複数の実施の形態により行われる。

第１の実施の形態（図３）では、第１の基板１の外側輪郭１ａにおいて、特に回転対称の周方向区分が、メタライジング（金属化）されている。有利には、これはメタライジング部１１であり、メタライジング部１１は第１の基板１’の外側輪郭１ａの全周を覆っている。これにより、有利にはガス密かつ／または液密でもある完全なシール部が形成される。特別な実施の形態では、メタライジング部１１は、キャリアウェハ１の周囲の幾つかの箇所にのみ点状に被着されてもよい。これにより、ガス密または液密なシール部は形成されない。しかし、両ウェハを一時的におよび／または永続的に互いにボンディングするためには、後に設けられるシールで十分であり得る。メタライジング部１１は、第１の基板１の第１の位置固定面１ｆに位置固定されている。

有利には、第２の基板７にもメタライジング部１１’が設けられており、しかも上面７ｏ上で（または中間層１８の、第１の基板１に面した側で）、環状区分７ｒに設けられている。環状区分７ｒは、第１のコンタクト面１ｋと第２のコンタクト面１８ｋとの間で接触時に形成される１つの共通のコンタクト面２２の外側に位置している。

第１の基板１のメタライジング部１１と、第２の基板７のメタライジング部１１’とは、互いに異なる金属から成っていてよい。有利には、それらの合金が共晶を形成する金属が使用される。さらに有利には、両メタライジング部のうちの少なくとも１つのメタライジング部は、できるたけ低い融点を有する金属から成っていることが望ましい。融点は、５００℃よりも低く、有利には４００℃よりも低く、さらに有利には３００℃よりも低く、より有利には２００℃よりも低く、最も有利には１００℃よりも低いと望ましい。さらに、両メタライジング部１１，１１’は、同一の金属から成っていてもよい。この金属は、有利にはできるだけ低い融点を有していることが望ましい。実施の形態の幾何学形状に基づいて、メタライジングされた領域１１，１１’への加圧は、不可能であるか、著しく制限されてのみ可能であるので、メタライジング部１１’’の製造は、主に熱負荷により行われる。一般的には、したがって有利には溶接プロセスまたはろう接プロセスである。

図３ｂには、溶融され、再び硬化されたメタライジング部１１’’が示されている。このメタライジング部１１’’は、両メタライジング部１１，１１’から構成されており（存在する場合）、溶融時の流れにより異なる形状を有している。メタライジング部１１’’により、第１の基板１と、第２の基板７ならびに第２の基板７に属する中間層１８との間で、材料接続式の結合部が形成される。

材料接続式の結合部は、第１の基板１に向かって外側輪郭１ａにおいて位置固定面１ｆ’で生じる。位置固定面１ｆ’は、共通のコンタクト面２２に対してほぼ垂直方向に角度付けられている。したがって、材料接続式の結合部は共通のコンタクト面２２の外側に配置されている。有利には、位置固定面１ｆ’は、外側輪郭１ａの一部にわたってのみ延びている。

第２の基板７に向かって、材料接続式の結合部は、一方では、環状区分７ｒに設けられており、他方では、第２の位置固定面１８ｆに設けられている。位置固定面１８ｆは、特にメタライジング部１１’により形成された、中間層１８のフリースペース３０により形成される。メタライジング部１１’は、特に極めて簡単な形式で、リソグラフィプロセスにより製造可能である。第２の位置固定面１８ｆは、フリースペース３０を画定する周壁から成っている。環状区分７ｒは、フリースペース３０を第２の基板７に向かう側で画定し、これにより第２の位置固定面の一部を形成している。

以下の説明を除いて、図３ａ／図３ｂに示した第１の実施の形態と同様に形成された第２の実施の形態（図４）では、両基板１，７を外側輪郭１ａに沿って（全周において）シールするために、１つの材料１９が使用される。したがって、共通のコンタクト面２２は、汚れ／汚染から保護されている。材料１９は、あらゆる種類の接着剤または金属であってよい。メタライジング部１１は、特に場合によっては材料１９の付着性と相俟って、基板１，７の間の十分なボンディング力のために役立つ。しかし、本発明によれば、メタライジング部１１，１１’は、省略することもできる。

第３の実施の形態（図５）では、両方の基板１，７が１つのプロセスステップにおいて製造される材料重畳部２８により材料接続式に結合される。材料重畳部２８は、第１の基板１が第２の基板７から突出する環状区分２９を少なくとも大部分で、有利にはほぼ完全に覆う。材料重畳部２８は、側方で第１の基板１’において、かつ第２の基板７にわたって被着され、硬化後に第１の基板１は第２の基板７に材料重畳部２８により位置固定される。この位置固定形式は、有利には、放射相称の形状を有している。有利には、材料重畳部２８は、キャリアウェハ１’においては単に側方に、製品ウェハ７においては単に縁部面にのみ被着されている。第１の基板１の上面１ｏ’の僅かな被覆も考えられる。材料重畳部２８は、所望の箇所においてのみ塗布すべき材料の到達を可能にする特にマスクを含む塗布手段により被着される。溶融物内への両基板１，７の垂直方向の浸漬および溶融物内での両基板の回転も考えられる。この環状区分２９に関連した浸漬法は、保護すべき外側の環状区分２９の濡れを可能にする。特別な実施の形態では、材料重畳部２８は、メタライジング部であり、しかし本発明によれば、接着剤またはセラミック材料も考えられる。

第４の実施の形態（図６）では、特に第１の基板１’’を貫通する複数の穴６が第１の基板１’’に穿孔され、かつ／またはエッチングされる。有利には、穴６がその内周面６ｉにメタライジング部１１’’’を有しており、これにより点状の材料接続式の接続を実現することができる。製品ウェハ７には構造体１６が位置している。有利には、構造体１６はバンプである。穴６ならびにメタライジング部１１’’’の成形および構造体１６のサイズにより、溶融中に、ろう接金属の溶融時、かつその場合に生じる表面張力によりこれらの点における自己調整を実現することが可能にされる。このような種類の位置固定では、基板１’’，７は主に幾つかの僅かな箇所において穴６内への材料進入により直接に互いに対して結合される。図６ｃによれば、硬化された金属製の結合部１１^ＩＶは、位置固定部であり、特にメタライジング部１１^ＩＶの間には付加的なシールエレメント２１が配置されている。このシールエレメント２１は、両基板１’’，７の共通のコンタクト面２２の完全なシールのために役立つ。シールエレメント２１は、有利には線形に塗布された、有利にはメタライジング部の形態のストリップであってよく、熱処理中に、同様に互いに溶接される。溶接はこの場合、熱圧縮ボンディングおよび／または共晶ボンディングにより行われる。

第５の実施の形態（図７）では、任意の形状のキャビティ１０が、第１のコンタクト面１ｋを含むコンタクト側で第１の基板１’’’内に導入される。有利にはキャビティ１０は、特に点状に、メタライジング部１１^Ｖを有している。キャビティ１０は、図６に示した穴６とは異なり、キャリアウェハ１’’’を完全に貫通していないことにより優れている。このためには、ウェハ全体の周りの、特に放射相称に閉じられたリングで十分である。本発明によれば、エッチングまたはフライス加工によりキャビティ１０の製造が考えられる。とりわけ、幾らかの結晶学的な配向のキャリアウェハの結晶学的なエッチングは、キャビティ１０を極めて効率的に生ぜしめることができる。キャビティ１０の放射相称により両ウェハの間の界面の極めて効率的なシールが形成される。

メタライジング部１１’と合わせて（図４ａ）、メタライジング部１１^Ｖは溶融され、メタライジング部１１^ＶＩとして硬化される。メタライジング部１１^ＶＩは、やはり基板１，７の間の材料接続式の接続のために働く。

第６の実施の形態（図８）では、（特に放射相称のフライス加工部または孔として）任意の形状の小さな凹部２０が第１の基板１^Ｖの縁部に導入される。第１の基板１^Ｖと第２の基板７との結合は、相応する結合手段、特に接着剤またはメタライジング部により行われる。

第１の基板の直径Ｄ２が、第２の基板７の直径Ｄ３よりも小さい／同一であることによって、キャリアウェハ（第１の基板１）は、続くプロセス、特にスパッタプロセスおよびプラズマプロセスにおいて、環状区分２９により保護される。第１の基板の、特に金属汚染に起因する手間のかかる高価なクリーニングは省略される。したがって、第１の基板は、したがって別の／続くステップのために直接に再び使用可能である。

有利には、第１の基板１の、製品ウェハ７にコンタクトする全体的な面に、接着性ではないか、僅かにしか接着性でない取外し可能なシール層および／または分離層が塗布される。このシール層を備えた第１の基板１’，１’’，１’’’，１^ＩＶ，１^Ｖは、ろう接または接着点の領域を除いて、第２の基板７に付着する、位置固定的な接着性のコンタクトを有していない。

製品ウェハ７を、キャリアウェハ１’に正確に規定された点においてのみ位置固定し、プロセスの終了時にこの位置固定を再び解除するこの新規の方法によれば、１つまたは複数のプロセスまたは１つのプロセスに適した位置固定を保証するあらゆる材料が使用され得る。金属製のろう接箇所において、別の材料の導入またはエネルギによりその位置固定のための特性を完全にまたは部分的に失う化学的なまたは生物学的な材料が使用され得る。

ろう接金属の種類は、続くプロセスにおいて必要となる温度および要求に合わせて調節されており、プロセス特有に規定される。ろう接金属は、その組成により、規定された溶融点を有しているので、温度調節の幅広い可能性が与えられている。溶融点は、製造プロセスにより期待されるべき最大の熱導入よりも高い温度に位置している。

製品ウェハにおけるバンプの形成のためにも使用されるろう接金属も使用され得る。ろう接解除時には、位置固定のために設けられた箇所にのみ熱が供給されるので、製品ウェハのバンプは、溶融されない。

ウェハの位置固定を可能にするために、メタライジング部１１の代わりに、あらゆる任意の別の材料を塗布することも可能である。この材料は、接着性および／または密閉性の作用を有していてよい。材料は、半導体産業において公知の装置により放射相称に被着され得る。

全ての実施の形態において、ボンディングおよび／またはディボンディング（ボンディング解除）のために結合材料を溶融する熱は、考え得るあらゆる形式で導入され得る。考えられるのは特に、有利にはキャリアウェハおよび／または製品ウェハと加熱プレートとの接触による全体的な面を介した導入である。特別かつ有利な実施の形態では、熱は、加熱エレメント３２によって、相応するメタライジング部もしくは位置固定部が存在する箇所においてのみ導入される。局所的な加熱は、ウェハ全体が熱により負荷されず、これにより場合によっては既に製品ウェハ上に存在する構造体が熱により負荷されないか、少なくとも極めて僅かにしか負荷されないという重要な利点を有している。

ボンディングに使用される装置には、キャビティ１０を有する箇所において、コンタクト後に熱が導入され、これにより、ろう接金属を溶融させることができる。これにより、この箇所においてろう接が行われる。ディボンディングは、同様に、加熱と、続く本発明に係る装置の移動ユニットを用いた運動の導入による機械的なウェハの分離により行われる。

メタライジング部１１，１１’，１１’’のうちの１つが再び溶融される場合、有利には溶融熱は直接にメタライジング部１１，１１’，１１’’の周辺にのみ導入される。

図９ａ−図９ｃは、溶融熱を第１の基板１の上面１ｏにわたって局所的に、上掲の実施の形態とは関係なしに導入する３つの可能な実施の形態を示している。したがって、導入は、上述の各実施の形態のために使用することができ、これにより独立した発明として開示される。

第１の実施の形態では、有利には、極めて細い加熱エレメント３２が使用される。この加熱エレメント３２は、第１の基板１の上面１ｏにコンタクトする。有利には加熱エレメント３２は、２つの冷却エレメント３３により取り囲まれている。これらの冷却エレメント３３は、第１の基板１全体にわたる熱の拡散を減じる。さらに有利には、第１の基板１の、メタライジング部１１，１１’，１１’’の被着された領域とは反対の側に（もしくは第１の基板のこれとは反対に位置する側に）、凹部３１が位置している。この凹部３１内に加熱エレメント３２、この場合はクサビ状の輪郭を有する加熱エレメント３２が導入され得る。これにより、メタライジング部１への熱搬送を最適化することができる。

別の実施の形態では、メタライジング部３４が、特に加熱エレメント３２に関連した加熱のために凹部３１に堆積されている。メタライジング部３４により、高い電流が流れ、この電流は、ジュール熱を形成し、ジュール熱は、メタライジング部の周囲を加熱し、これにより、本発明により、周辺に位置するメタライジング部３４の溶融をもたらす（加熱エレメント３２の機能）。

別の実施の形態では、メタライジング部３４’は、特に加熱エレメント３２に関して、第１の基板１，１’の上面１ｏに面一に堆積されている、つまり基板１，１’に凹部は設けられていない。

紹介された３つの方法は、ろう接（結合部の形成）のために熱を導入するためにも使用され得る。

図１０ａおよび図１０ｂには、本発明に係る装置が図示されている。この装置は、少なくとも１つの下側の試料保持部３５と、上側の試料保持部３６とから成っている。上側の試料保持部３６は、本発明による加熱エレメント３２が基板１，７の縁部に到達することができ、ろう接プロセスおよび／またはろう接解除プロセスのための熱の本発明による導入を提供するために形成されている。上側の試料保持部３６と下側の試料保持部３５との間にでは、有利には、３つ全ての空間方向への相対運動が可能である。有利には、両方の試料保持部３５，３６は、互いに対して１つの回転軸線Ｒを中心として回転され得る。さらに有利には、本発明に係る加熱エレメント３２の相対運動が、両方の試料保持部３５，３６との間で３つ全ての空間方向で可能である。試料保持部３５，３６は、第１の基板１の第１のコンタクト面１ｋと、該第１のコンタクト面１ｋに対して平行に配向された、第２の基板７の第２のコンタクト面１８ｋとを接触させるためのコンタクト手段とも呼ばれる。

試料保持部３５，３６は、有利には真空試料保持部である。しかし、本発明により両方のウェハを位置固定することができる静電式の試料保持部または別の試料保持部であってもよい。

装置の別の態様では、相応する加熱エレメント３２の代わりに、ディスペンスユニット３７が使用される。ディスペンスユニット３７は、側方のメタライジングのために、接着剤の堆積のために、シール薬液の塗布のために、または各任意の材料の塗布のために使用され得る。試料保持部３５，３６の互いに対する可能な相対移動および／または回転に基づいて、かつ／または試料保持部３５，３６に対して相対的なディスペンスユニット３７の相対運動に基づいて、本発明によれば、任意の材料の純粋に環状の塗布または全面的な塗布が可能である。たとえば、ボンディングもしくはろう接工程前に、機能ウェハ１またはキャリアウェハ７の最も外側の縁部において、５００μｍ〜２０００μｍの幅の円形の層が被着され、これにより、縁部領域において、特に後続の化学プロセスのためのシールを形成することができる。適切な平坦化層の使用時に、付加的なシール層の塗布は縁領域において省略される。機能層のバンプの間で裏面充填された平坦化層１８は、クリーニングステップにおいて除去されなければならない。接着層を用いた別の方法とは異なり、この支持層は、接着特性を有していないか、僅かな接着特性しか有していないので、クリーニングは、接着法よりも簡単かつ廉価である。

１，１’，１’’，１’’’，１^ＩＶ，１^Ｖ 第１の基板（キャリアウェハ）
１ａ 第１の外側輪郭
１ｆ 第１の位置固定面
１ｋ 第１のコンタクト面
１ｏ 上面
２ ノッチ
３ 平坦部
６ 穴
６ｉ 内周面
７ 第２の基板（製品基板）
７ａ 第２の外側輪郭
７ｒ 環状区分
７ｏ 上面
１０ キャビティ
１１，１１’，１１’’ メタライジング部
１８ 中間層
１８ｆ 第２の位置固定面
１８ｋ 第２のコンタクト面
２０ 凹部
２１ シールエレメント
２２ 共通のコンタクト面
２８ 材料重畳部
２９ 環状区分
３０ フリースペース
３１ 凹部
３２ 加熱エレメント
３３ 冷却エレメント
３４，３４’ 金属堆積
３５ 下側の試料保持部
３６ 上側の試料保持部
３７ ディスペンスユニット
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４ 直径
Ｒ 回転軸線

Claims (18)

1. 製品ウェハとして形成された第２の基板（７）に、キャリアウェハとして形成された第１の基板（１）をボンディングする方法であって、
   −前記第１の基板（１）の第１のコンタクト面（１ｋ）を、前記第２の基板（７）の、前記第１のコンタクト面（１ｋ）に対して平行に配向された第２のコンタクト面（１８ｋ）に接触させて、これにより１つの共通のコンタクト面（２２）を形成するステップ、および
   −前記第１の基板（１）と前記第２の基板（７）との間で、前記共通のコンタクト面（２２）の外側において、材料接続式の結合部を形成し、この場合に前記第１の基板（１）が、前記第２の基板（７）の直径（Ｄ３）よりも小さな直径（Ｄ２）を有している、ステップ、
   を有することを特徴とする、第２の基板（７）に第１の基板（１）をボンディングする方法。
2. 前記材料接続式の結合部を、
   前記第１の基板（１）において、少なくとも部分的に、該第１の基板（１）の、前記共通のコンタクト面（２２）に対して角度を付けられた第１の位置固定面（１ｆ）において形成し、かつ／または
   前記第２の基板（７）において、少なくとも部分的に、該第２の基板（７）の、前記共通のコンタクト面（２２）に対して角度を付けられた第２の位置固定面（１８ｆ）において形成する、請求項１記載の方法。
3. 前記材料接続式の結合部は点状である、請求項２記載の方法。
4. 前記第１の位置固定面（１ｆ）および／または前記第２の位置固定面（１８ｆ）を、前記第１の基板（１）または前記第２の基板（７）の回転軸線に対して回転対称に配置する、請求項２または３記載の方法。
5. 前記第１の位置固定面（１ｆ）と、前記第１のコンタクト面（１ｋ）との間の第１の面積比は、１：５よりも小さく、かつ／または前記第２の位置固定面（１８ｆ）と前記第２のコンタクト面（１８ｋ）との間の第２の面積比は、１：５よりも小さい、請求項２から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 前記材料接続式の結合部を形成するために、接着剤（１９）および／または結合エレメント（１１）を使用する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 前記第２の基板（７）に、前記第１のコンタクト面（１ｋ）および前記第２のコンタクト面（１８ｋ）の接触前に、前記第２の基板（７）の上面（７ｏ）に設けられたろう接ボール（１５）を平坦化する中間層（１８）を設ける、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. キャリアウェハとして形成された第１の基板（１）および製品ウェハとして形成された第２の基板（７）から成る基板アセンブリであって、前記第１の基板（１）の第１のコンタクト面（１ｋ）が、前記第２の基板（７）の、前記第１のコンタクト面（１ｋ）に対して平行に配向された第２のコンタクト面（１８ｋ）と共に１つの共通のコンタクト面（２２）を形成し、該共通のコンタクト面（２２）の外側で、前記第１の基板（１）と前記第２の基板（７）との間に材料接続式の結合部が形成されており、前記第１の基板（１）が、前記第２の基板（７）の直径（Ｄ３）よりも小さな直径（Ｄ２）を有している、ことを特徴とする、第１の基板（１）および第２の基板（７）から成る基板アセンブリ。
9. 前記材料接続式の結合部が、前記第１の基板（１）において、少なくとも部分的に、該第１の基板（１）の、前記共通のコンタクト面（２２）に対して角度を付けられた第１の位置固定面（１ｆ）において形成されており、かつ／または
   前記第２の基板（７）において、少なくとも部分的に、該第２の基板（７）の、前記共通のコンタクト面（２２）に対して角度を付けられた第２の位置固定面（１８ｆ）において形成されている、請求項８記載の基板アセンブリ。
10. 前記材料接続式の結合部は点状である、請求項９記載の基板アセンブリ。
11. 前記第１の位置固定面（１ｆ）および／または前記第２の位置固定面（１８ｆ）が、前記第１の基板（１）または前記第２の基板（７）の回転軸線に対して回転対称に配置されている、請求項９または１０記載の基板アセンブリ。
12. 前記第１の位置固定面（１ｆ）と前記第１のコンタクト面（１ｋ）との間の第１の面積比が１：５よりも小さく、かつ／または前記第２の位置固定面（１８ｆ）と前記第２のコンタクト面（１８ｋ）との間の第２の面積比が、１：５よりも小さい、請求項９から１１までのいずれか１項記載の基板アセンブリ。
13. 前記材料接続式の結合部は、接着剤および／または結合エレメント（１１）を含んでいる、請求項８から１２までのいずれか１項記載の基板アセンブリ。
14. 前記第２の基板（７）が、該第２の基板（７）の上面（７ｏ）に設けられたろう接ボール（１５）を平坦化する中間層（１８）を有している、請求項８から１３までのいずれか１項記載の基板アセンブリ。
15. 前記第２の基板（７）の第２の外側輪郭（７ａ）が、接触時に、前記第１の基板（１）の第１の外側輪郭（１ａ）を越えて突出する、請求項８から１４までのいずれか１項記載の基板アセンブリ。
16. 製品ウェハとして形成された第２の基板（７）にキャリアウェハとして形成された第１の基板（１）をボンディングする装置であって、
    前記第１の基板（１）の第１のコンタクト面（１ｋ）を、前記第２の基板（７）の、前記第１のコンタクト面（１ｋ）に対して平行に配向された第２のコンタクト面（１８ｋ）に接触させ、これにより１つの共通のコンタクト面（２２）を形成するコンタクト手段と、
    前記第１の基板（１）と前記第２の基板（７）との間で、前記共通のコンタクト面（２２）の外側で、材料接続式の結合部を形成するためのボンディング手段と、
    を有し、前記第１の基板（１）が、前記第２の基板（７）の直径（Ｄ３）よりも小さな直径（Ｄ２）を有していることを特徴とする、第２の基板（７）に第１の基板（１）をボンディングする装置。
17. 前記材料接続式の結合部を形成するために接着剤および／または結合エレメント（１１）を塗布する塗布手段を有している、請求項１６記載の装置。
18. 前記材料接続式の結合部は点状である、請求項１７記載の装置。

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