【手続補正書】
【提出日】平成28年7月4日(2016.7.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体積層構造の部分構成要素の間に直接融合ボンドを形成するための方法であって、
複数の半導体ウエハの各々の上に１または複数の直接ボンディング面を生成する工程と、
前記複数の半導体ウエハの少なくとも１つから第１の部分構成要素および第２の部分構成要素を切断する工程であって、前記第１の部分構成要素は、前記１または複数の直接ボンディング面のうちの第１の直接ボンディング面を備え、前記第２の部分構成要素は、前記１または複数の直接ボンディング面のうちの第２の直接ボンディング面を備える、工程と、
前記第１の部分構成要素の前記第１の直接ボンディング面および前記第２の部分構成要素の前記第２の直接ボンディング面を乾燥させる工程と、
前記第１の部分構成要素を組み立てブロックで拘束する工程と、
前記第１の部分構成要素の前記第１の直接ボンディング面と接触するように前記第２の部分構成要素の前記第２の直接ボンディング面を配置して、初期接触領域を規定する工程であって、前記第２の部分構成要素の前記第２の直接ボンディング面と前記第１の部分構成要素の前記第１の直接ボンディング面との間に接近角が形成される、工程と、
前記第２の部分構成要素の前記第２の直接ボンディング面と前記第１の部分構成要素の前記第１の直接ボンディング面との間の前記接近角を閉じて、半導体積層構造の直接融合ボンドを形成する工程であって、前記直接融合ボンドは、前記初期接触領域よりも広い、工程と、
を備える、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記第１の部分構成要素は、前記第２の部分構成要素と隣接し、第３の部分構成要素が、前記第１の部分構成要素および前記第２の部分構成要素とボンディングされる、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、前記第１の部分構成要素の第１の表面が、前記第２の部分構成要素の第２の表面の第１の部分にボンディングされ、前記第２の部分構成要素の前記第２の表面の第２の部分はボンディングされない、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、前記複数の半導体ウエハの各々は、シリコン、二酸化シリコン、ガリウムヒ素、サファイア、炭化シリコン、または、それらの組み合わせを含む、方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、前記複数の半導体ウエハの各々は、単結晶シリコンを含む、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、前記第１の部分構成要素の前記第１の直接ボンディング面は親水性である、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、前記第１の部分構成要素の前記第１の直接ボンディング面は疎水性である、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、さらに、
前記複数の半導体ウエハの前記少なくとも１つを層流水ジェットで冷却する工程と、
前記層流水ジェットを通して前記複数の半導体ウエハの前記少なくとも１つに向かってレーザビームを伝搬させる工程と、
を備え、
前記レーザビームは、前記複数の半導体ウエハの前記少なくとも１つを前記第１の部分構成要素および前記第２の部分構成要素に切断する、方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、さらに、前記第１の部分構成要素を酸化する工程を備える、方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、前記層流水ジェットは、酸化剤を含む、方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法であって、前記酸化剤は、過酸化水素、酸素飽和脱イオン水、オゾン化脱イオン水、または、それらの組み合わせを含む、方法。
【請求項１２】
請求項９に記載の方法であって、さらに、前記第１の部分構成要素を化学エッチングする工程を備える、方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法であって、さらに、
前記複数の半導体ウエハの各々を固定具上に配置する工程と、
前記複数の半導体ウエハの各々を前記固定具上で１または複数の部分構成要素に切断する工程と、
を備える、方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、さらに、前記複数の半導体ウエハの各々を前記固定具と係合した１または複数の選択的に平行移動可能なピン上に配置する工程を備える、方法。
【請求項１５】
請求項１に記載の方法であって、さらに、
前記第１の部分構成要素を切断ステーションから組み立てステーションに移送する工程と、
前記切断ステーションと前記組み立てステーションとの間に配置された１または複数のイソプロピルアルコール蒸気ノズルによって生成されたイソプロピルアルコール蒸気で前記第１の部分構成要素を乾燥させる工程と、
を備える、方法。
【請求項１６】
請求項１に記載の方法であって、さらに、複数の組み立てブロックを備えた組み立てテーブルで前記第１の部分構成要素を拘束する工程を備え、
前記組み立てテーブルは、前記第１の部分構成要素を第１の方向で拘束し、前記組み立てブロックの少なくとも１つは、前記第１の部分構成要素を第２の方向で拘束する、方法。
【請求項１７】
請求項１６の方法であって、前記組み立てテーブルは傾斜可能である、方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法であって、さらに、前記組み立てテーブルが実質的に反転される際に、前記第１の部分構成要素を係合部材で前記組み立てテーブルの半導体接触面に拘束する工程を備える、方法。
【請求項１９】
請求項１に記載の方法であって、さらに、
第１のロボットアームの少なくとも１つの顎部材の２以上の強化水平力グリッパ先端で前記第１の部分構成要素を把持する工程と、
前記第１の部分構成要素を組み立てテーブルに接触させて配置する工程と、
前記第１のロボットアームの少なくとも１つの顎部材の２以上の強化水平力グリッパ先端で前記第２の部分構成要素を把持する工程と、
前記第１の部分構成要素および前記第２の部分構成要素の各々の初期接触端で前記第１の部分構成要素の前記第１の直接ボンディング面と初期接触するように前記第２の部分構成要素の前記第２の直接ボンディング面を配置する工程と、
を備える、方法。
【請求項２０】
請求項１に記載の方法であって、さらに、
前記第２の部分構成要素の外面を第２のロボットアームのプッシャ部材と接触させる工程と、
前記第２のロボットアームの前記プッシャ部材を前記第２の部分構成要素の前記外面にわたって前記第２の部分構成要素の接触端から前記第２の部分構成要素の非接触端まで摺動させることにより、前記第２の部分構成要素の前記第２の直接ボンディング面を前記第１の部分構成要素の前記第１の直接ボンディング面上に付勢する工程と、
を備える、方法。
【請求項２１】
請求項１に記載の方法であって、さらに、前記半導体積層構造をアニーリングする工程を備える、方法。
【請求項２２】
請求項１に記載の方法であって、前記第１の部分構成要素は、円弧形、長方形、正方形、または、円形を含む、方法。
【請求項２３】
請求項１に記載の方法であって、さらに、前記半導体積層構造の所定のパターンを提供する工程を備え、
前記所定のパターンは、半導体シャワーヘッド電極、ガスマニホルド、または、マスフローコントローラを含む、方法。
【請求項２４】
請求項１に記載の方法であって、前記複数の半導体ウエハの前記少なくとも１つは直径を有し、前記半導体積層構造は、前記複数の半導体ウエハの前記少なくとも１つの前記直径より大きい少なくとも１つの寸法を有する、方法。
【請求項２５】
請求項１に記載の方法であって、前記第１の部分構成要素の前記第１の直接ボンディング面および前記第２の部分構成要素の前記第２の直接ボンディング面は、イソプロピルアルコール蒸気で乾燥される、方法。
【請求項２６】
半導体積層構造を製造するためのシステムであって、クリーンルームと、切断ステーションと、組み立てステーションと、第１のロボットアームと、第２のロボットアームと、を備え、
前記切断ステーションおよび前記組み立てステーションは各々、前記クリーンルーム内に収容され、
前記切断ステーションは、固定具の上方に取り付けられた水導波路レーザを備え、
前記組み立てステーションは、組み立てテーブルと、前記組み立てテーブル上に配置された１または複数の組み立てブロックと、を備え、
前記第１のロボットアームは、前記切断ステーションと前記組み立てステーションとの間に配置され、
前記固定具は、半導体ウエハが前記水導波路レーザのレーザビームによって第１の部分構成要素および第２の部分構成要素に切断される時に、前記半導体ウエハを保持するよう構成され、
前記第１のロボットアームは、前記第１の部分構成要素を把持して、前記第１の部分構成要素を前記組み立てステーションの前記組み立てテーブルと係合させるよう構成され、
前記第１のロボットアームは、前記第１の部分構成要素の第１の直接ボンディング面を前記第２の部分構成要素の第２の直接ボンディング面と各部分構成要素の初期接触端で接触するように配置して、初期接触領域と、前記第１の部分構成要素の前記第１の直接ボンディング面および前記第２の部分構成要素の前記第２の直接ボンディング面の間の接近角とを形成するよう構成され、
前記第２のロボットアームは、前記第１の部分構成要素の前記第１の直接ボンディング面および前記第２の部分構成要素の前記第２の直接ボンディング面の間の前記接近角を閉じて、半導体積層構造の直接融合ボンドを形成するよう構成されている、システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
図７Ｂを参照すると、第１の部分構成要素１２は、組み立てテーブル８６の半導体接触面８７上に、組み立てテーブル８６の組み立てブロック８８と側面で接触するように、ロボットエンドエフェクタ５８によって配置されうる。したがって、組み立てブロック８８および半導体接触面８７は、第１の部分構成要素１２の直接ボンディング面１８を直接融合ボンディングに利用できるように、第１の部分構成要素１２を所定の位置に維持する。ロボットエンドエフェクタ５８は、第２の部分構成要素１４を把持して、第２の部分構成要素の直接ボンディング面１８を第１の部分構成要素１２の直接ボンディング面１８に向かって移動させることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
図３および図１１Ａ〜図１１Ｃを同時に参照すると、本明細書に記載の実施形態は、様々な形状の半導体積層構造１００の組み立てに利用可能である。いくつかの実施形態において、シリコン積層構造１２０は、エッジリングに組み立てられてよい。シリコン積層構造１２０は、交互段構造（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  ｃｏｕｒｓｅｓ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）２４に組み立てられた第１の部分構成要素２１２、第２の部分構成要素２１４、および、第３の部分構成要素２１６を含みうる。交互段構造２４において、第１の部分構成要素２１２は、第２の部分構成要素２１４に隣接する。第１の部分構成要素１２および第２の部分構成要素２１４は、それぞれ、第３の部分構成要素２１６の一部に直接ボンディングされうる。図１１Ｂでは１つの交互段構造２４が図示されているが、本明細書に記載の実施形態は、複数の交互段構造２４を備えることができる。シリコン積層構造１２０は、さらに、階段構造２６を備えてもよい。階段構造２６は、完全には重ならない２つの融合ボンディングされた部分構成要素１１によって形成できる。例えば、第２の部分構成要素２１４は、第２の部分構成要素２１４の一部が第３の部分構成要素２１６によって覆われないように、第３の部分構成要素２１６と直接融合ボンディングされうる。階段構造２６は、半導体積層構造１００のジグザグ状の部分または半導体積層構造１００の傾斜した部分を形成するために、複数回繰り返されうる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
本明細書では特定の実施形態を図示および説明したが、請求されている主題の精神および範囲から逸脱することなく、様々な他の変更例および変形例が可能であることを理解されたい。さらに、請求されている主題の様々な態様が本明細書に記載されているが、かかる態様を組み合わせて用いる必要はない。したがって、添付の特許請求の範囲は、請求されている主題の範囲に含まれるすべてのかかる変更例および変形例を網羅するよう意図されている。
本発明は、たとえば、以下のような態様で実現することもできる。
適用例１：
半導体積層構造の部分構成要素の間に直接融合ボンドを形成するための方法であって、
複数の半導体ウエハの各々の上に１または複数の直接ボンディング面を生成する工程と、
前記複数の半導体ウエハの少なくとも１つから第１の部分構成要素および第２の部分構成要素を切断する工程であって、前記第１の部分構成要素は、前記１または複数の直接ボンディング面のうちの第１の直接ボンディング面を備え、前記第２の部分構成要素は、前記１または複数の直接ボンディング面のうちの第２の直接ボンディング面を備える、工程と、
前記第１の部分構成要素の前記第１の直接ボンディング面および前記第２の部分構成要素の前記第２の直接ボンディング面を乾燥させる工程と、
前記第１の部分構成要素を組み立てブロックで拘束する工程と、
前記第１の部分構成要素の前記第１の直接ボンディング面と接触するように前記第２の部分構成要素の前記第２の直接ボンディング面を配置して、初期接触領域を規定する工程であって、前記第２の部分構成要素の前記第２の直接ボンディング面と前記第１の部分構成要素の前記第１の直接ボンディング面との間に接近角が形成される、工程と、
前記第２の部分構成要素の前記第２の直接ボンディング面と前記第１の部分構成要素の前記第１の直接ボンディング面との間の前記接近角を閉じて、半導体積層構造の直接融合ボンドを形成する工程であって、前記直接融合ボンドは、前記初期接触領域よりも広い、工程と、
を備える、方法。
適用例２：
適用例１の方法であって、前記第１の部分構成要素は、前記第２の部分構成要素と隣接し、第３の部分構成要素が、前記第１の部分構成要素および前記第２の部分構成要素とボンディングされる、方法。
適用例３：
適用例１の方法であって、前記第１の部分構成要素の第１の表面が、前記第２の部分構成要素の第２の表面の第１の部分にボンディングされ、前記第２の部分構成要素の前記第２の表面の第２の部分はボンディングされない、方法。
適用例４：
適用例１の方法であって、前記複数の半導体ウエハの各々は、シリコン、二酸化シリコン、ガリウムヒ素、サファイア、炭化シリコン、または、それらの組み合わせを含む、方法。
適用例５：
適用例４の方法であって、前記複数の半導体ウエハの各々は、単結晶シリコンを含む、方法。
適用例６：
適用例１の方法であって、前記第１の部分構成要素の前記第１の直接ボンディング面は親水性である、方法。
適用例７：
適用例１の方法であって、前記第１の部分構成要素の前記第１の直接ボンディング面は疎水性である、方法。
適用例８：
適用例１の方法であって、さらに、
前記複数の半導体ウエハの前記少なくとも１つを層流水ジェットで冷却する工程と、
前記層流水ジェットを通して前記複数の半導体ウエハの前記少なくとも１つに向かってレーザビームを伝搬させる工程と、
を備え、
前記レーザビームは、前記複数の半導体ウエハの前記少なくとも１つを前記第１の部分構成要素および前記第２の部分構成要素に切断する、方法。
適用例９：
適用例８の方法であって、さらに、前記第１の部分構成要素を酸化する工程を備える、方法。
適用例１０：
適用例９の方法であって、前記層流水ジェットは、酸化剤を含む、方法。
適用例１１：
適用例１０の方法であって、前記酸化剤は、過酸化水素、酸素飽和脱イオン水、オゾン化脱イオン水、または、それらの組み合わせを含む、方法。
適用例１２：
適用例９の方法であって、さらに、前記第１の部分構成要素を化学エッチングする工程を備える、方法。
適用例１３：
適用例１の方法であって、さらに、
前記複数の半導体ウエハの各々を固定具上に配置する工程と、
前記複数の半導体ウエハの各々を前記固定具上で１または複数の部分構成要素に切断する工程と、
を備える、方法。
適用例１４：
適用例１３の方法であって、さらに、前記複数の半導体ウエハの各々を前記固定具と係合した１または複数の選択的に平行移動可能なピン上に配置する工程を備える、方法。
適用例１５：
適用例１の方法であって、さらに、
前記第１の部分構成要素を切断ステーションから組み立てステーションに移送する工程と、
前記切断ステーションと前記組み立てステーションとの間に配置された１または複数のイソプロピルアルコール蒸気ノズルによって生成されたイソプロピルアルコール蒸気で前記第１の部分構成要素を乾燥させる工程と、
を備える、方法。
適用例１６：
適用例１の方法であって、さらに、複数の組み立てブロックを備えた組み立てテーブルで前記第１の部分構成要素を拘束する工程を備え、
前記組み立てテーブルは、前記第１の部分構成要素を第１の方向で拘束し、前記組み立てブロックの少なくとも１つは、前記第１の部分構成要素を第２の方向で拘束する、方法。
適用例１７：
適用例１６の方法であって、前記組み立てテーブルは傾斜可能である、方法。
適用例１８：
適用例１７の方法であって、さらに、前記組み立てテーブルが実質的に反転される際に、前記第１の部分構成要素を係合部材で前記組み立てテーブルの半導体接触面に拘束する工程を備える、方法。
適用例１９：
適用例１の方法であって、さらに、
第１のロボットアームの少なくとも１つの顎部材の２以上の強化水平力グリッパ先端で前記第１の部分構成要素を把持する工程と、
前記第１の部分構成要素を組み立てテーブルに接触させて配置する工程と、
前記第１のロボットアームの少なくとも１つの顎部材の２以上の強化水平力グリッパ先端で前記第２の部分構成要素を把持する工程と、
前記第１の部分構成要素および前記第２の部分構成要素の各々の初期接触端で前記第１の部分構成要素の前記第１の直接ボンディング面と初期接触するように前記第２の部分構成要素の前記第２の直接ボンディング面を配置する工程と、
を備える、方法。
適用例２０：
適用例１の方法であって、さらに、
前記第２の部分構成要素の外面を第２のロボットアームのプッシャ部材と接触させる工程と、
前記第２のロボットアームの前記プッシャ部材を前記第２の部分構成要素の前記外面にわたって前記第２の部分構成要素の接触端から前記第２の部分構成要素の非接触端まで摺動させることにより、前記第２の部分構成要素の前記第２の直接ボンディング面を前記第１の部分構成要素の前記第１の直接ボンディング面上に付勢する工程と、
を備える、方法。
適用例２１：
適用例１の方法であって、さらに、前記半導体積層構造をアニーリングする工程を備える、方法。
適用例２２：
適用例１の方法であって、前記第１の部分構成要素は、円弧形、長方形、正方形、または、円形を含む、方法。
適用例２３：
適用例１の方法であって、さらに、前記半導体積層構造の所定のパターンを提供する工程を備え、
前記所定のパターンは、半導体シャワーヘッド電極、ガスマニホルド、または、マスフローコントローラを含む、方法。
適用例２４：
適用例１の方法であって、前記複数の半導体ウエハの前記少なくとも１つは直径を有し、前記半導体積層構造は、前記複数の半導体ウエハの前記少なくとも１つの前記直径より大きい少なくとも１つの寸法を有する、方法。
適用例２５：
適用例１の方法であって、前記第１の部分構成要素の前記第１の直接ボンディング面および前記第２の部分構成要素の前記第２の直接ボンディング面は、イソプロピルアルコール蒸気で乾燥される、方法。
適用例２６：
半導体積層構造を製造するためのシステムであって、クリーンルームと、切断ステーションと、組み立てステーションと、第１のロボットアームと、第２のロボットアームと、を備え、
前記切断ステーションおよび前記組み立てステーションは各々、前記クリーンルーム内に収容され、
前記切断ステーションは、固定具の上方に取り付けられた水導波路レーザを備え、
前記組み立てステーションは、組み立てテーブルと、前記組み立てテーブル上に配置された１または複数の組み立てブロックと、を備え、
前記第１のロボットアームは、前記切断ステーションと前記組み立てステーションとの間に配置され、
前記水導波路レーザの前記固定具は、半導体ウエハが前記水導波路レーザのレーザビームによって第１の部分構成要素および第２の部分構成要素に切断される時に、前記半導体ウエハを保持するよう構成され、
前記第１のロボットアームは、前記第１の部分構成要素を把持して、前記第１の部分構成要素を前記組み立てステーションの前記組み立てテーブルと係合させるよう構成され、
前記第１のロボットアームは、前記第１の部分構成要素の第１の直接ボンディング面を前記第２の部分構成要素の第２の直接ボンディング面と各部分構成要素の初期接触端で接触するように配置して、初期接触領域と、前記第１の部分構成要素の前記第１の直接ボンディング面および前記第２の部分構成要素の前記第２の直接ボンディング面の間の接近角とを形成するよう構成され、
前記第２のロボットアームは、前記第１の部分構成要素の前記第１の直接ボンディング面および前記第２の部分構成要素の前記第２の直接ボンディング面の間の前記接近角を閉じて、半導体積層構造の直接融合ボンドを形成するよう構成されている、システム。