(57)【要約】  仮接合されたウェハーを剥離するための改善された装置が、剥離装置と、クリーニングモジュールと、テーピングモジュールとを含む。剥離された薄化後のウェハーを保持するために剥離装置内で真空チャックが用いられ、その真空チャックは、後続の洗浄するプロセスステップ及びダイシングテープに取り付けるプロセスステップ中に、薄化後の剥離されたウェハーとともに留まる。一実施の形態では、剥離された薄化後のウェハーは真空チャック上に留まり、真空チャックとともにクリーニングモジュールの中に移動し、その後、テーピングモジュールの中に移動する。別の実施の形態では、剥離された薄化後のウェハーは真空チャック上に留まり、最初に、クリーニングモジュールが薄化後のウェハー上に移動してウェハーを洗浄し、その後、テーピングモジュールが薄化後のウェハー上に移動して、ウェハー上にダイシングテープを取り付ける。【選択図】図３
2013516072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デバイスウェハー及びキャリアウェハーを含む、仮接合されたウェハー対を処理するための装置であって、
該キャリアウェハーから該デバイスウェハーを剥離するための剥離装置と、
該剥離されたデバイスウェハーを洗浄するためのクリーニングモジュールと、
該剥離されたデバイスウェハー上にテープを貼り付けるためのテーピングモジュールと、
真空チャックであって、前記真空チャックは該剥離中に該デバイスウェハーを保持するために該剥離装置内で用いられ、該剥離されたデバイスウェハーを保持する手段を含む、真空チャックと、
該剥離されたデバイスウェハーを有する該真空チャックを、該クリーニングモジュール内外に、及び該テーピングモジュール内外に移動させる手段と、
を備える、デバイスウェハー及びキャリアウェハーを含む、仮接合されたウェハー対を処理するための装置。
【請求項２】
前記剥離装置は、上部チャックアセンブリと、下部チャックアセンブリと、該上部チャックアセンブリを支持する固定ガントリーと、該下部チャックアセンブリを支持するＸ軸キャリッジドライブと、該Ｘ軸キャリッジドライブ及び該下部チャックアセンブリを装填ゾーンから該上部チャックアセンブリ下のプロセスゾーンまで、そして該プロセスゾーンから該装填ゾーンまで戻るように水平に動かすように構成されるＸ軸ドライブコントロールとを備え、前記下部チャックアセンブリは前記真空チャックを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記上部チャックアセンブリは、
該固定ガントリーにボルトで固定された上部支持チャックと、
該上部支持チャックの該底面と接触しているヒーター支持プレートと、
該ヒーター支持プレートの該底面と接触しているヒーターと、
該ヒーターと接触している上部ウェハープレートと、
該上部ウェハープレートをＺ方向に移動させ、該上部ウェハープレートを該キャリアウェハーの接合されていない面と接触させるためのＺ軸ドライブと、
該上部ウェハープレートを水平にし、該上部ウェハープレートのウェッジエラー補償を提供するためのプレートレベリングシステムと、
を備える、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記ウェハー対を該下部チャックアセンブリ上で上げ下ろしするためのリフトピンアセンブリを更に備える、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記剥離装置は、該Ｘ軸キャリッジドライブ及び該固定ガントリーを支持するベースプレートを更に備え、前記ベースプレートは、防振支持体を有するハニカム構造又は花崗岩プレートのうちの一方を含む、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記水平運動が開始されるのと同時に、該デバイスウェハーを捩る手段を更に備える、請求項２に記載の装置。
【請求項７】
前記Ｘ軸キャリッジドライブは空気ベアリングキャリッジドライブを含む、請求項２に記載の装置。
【請求項８】
前記剥離装置は、該Ｘ軸キャリッジドライブの、Ｘ軸に沿った水平運動中に前記Ｘ軸キャリッジドライブを誘導する２つの平行な横方向キャリッジ誘導トラックを更に備える、請求項２に記載の装置。
【請求項９】
前記キャリアウェハーは真空引きを介して前記上部チャックアセンブリによって保持される、請求項２に記載の装置。
【請求項１０】
前記プレートレベリングシステムは、前記ヒーターを前記上部支持チャックに接続する３つのガイドシャフトと、３つの空気作動式スプリットクランプとを備える、請求項３に記載の装置。
【請求項１１】
前記ヒーターは、２００ミリメートル又は３００ミリメートルの直径を有するウェハーをそれぞれ加熱するように構成される、２つの独立制御された同心加熱ゾーンを備える、請求項３に記載の装置。
【請求項１２】
該ウェハー対を仮接合するための接合装置と、
該仮接合されたウェハー対の該デバイスウェハーを薄化するためのウェハー薄化モジュールと、
を更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
デバイスウェハー及びキャリアウェハーを含む、仮接合されたウェハー対を処理するための装置であって、
該デバイスウェハーを該キャリアウェハーから剥離するための剥離装置と、
該剥離されたデバイスウェハーを洗浄するためのクリーニングモジュールであって、該クリーニングモジュールは、該剥離されたウェハーを洗浄するために、該剥離装置内の該剥離されたウェハー上を移動する手段を備える、クリーニングモジュールと、
該剥離されたデバイスウェハー上にテープを貼り付けるためのテーピングモジュールであって、該テーピングモジュールは、該剥離されたウェハー上に該テープを貼り付けるために、該剥離装置内の該剥離されたウェハー上を移動する手段を備える、テーピングモジュールと、
該剥離装置内で用いられ、剥離、洗浄及びテーピング中に該剥離されたデバイスウェハーを保持する手段を備える真空チャックと、
を備える、デバイスウェハー及びキャリアウェハーを含む、仮接合されたウェハー対を処理するための装置。
【請求項１４】
前記剥離装置は、上部チャックアセンブリと、下部チャックアセンブリと、該上部チャックアセンブリを支持する固定ガントリーと、該下部チャックアセンブリを支持するＸ軸キャリッジドライブと、該Ｘ軸キャリッジドライブ及び該下部チャックアセンブリを装填ゾーンから該上部チャックアセンブリ下のプロセスゾーンまで、そして該プロセスゾーンから該装填ゾーンまで戻るように水平に動かすように構成されるＸ軸ドライブコントロールとを備え、前記下部チャックアセンブリは前記真空チャックを備える、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記上部チャックアセンブリは、
該固定ガントリーにボルトで固定された上部支持チャックと、
該上部支持チャックの該底面と接触しているヒーター支持プレートと、
該ヒーター支持プレートの該底面と接触しているヒーターと、
該ヒーターと接触している上部ウェハープレートと、
該上部ウェハープレートをＺ方向に移動させ、該上部ウェハープレートを該キャリアウェハーの接合されていない面と接触させるためのＺ軸ドライブと、
該上部ウェハープレートを水平にし、該上部ウェハープレートのウェッジエラー補償を提供するためのプレートレベリングシステムとを備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記ウェハー対を該下部チャックアセンブリ上で上げ下ろしするためのリフトピンアセンブリを更に備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記剥離装置は、該Ｘ軸キャリッジドライブ及び該固定ガントリーを支持するベースプレートを更に備え、前記ベースプレートは、防振支持体を有するハニカム構造又は花崗岩プレートのうちの一方を含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項１８】
前記水平運動が開始されるのと同時に、該デバイスウェハーを捩る手段を更に備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項１９】
前記Ｘ軸キャリッジドライブは空気ベアリングキャリッジドライブを含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項２０】
前記剥離装置は、該Ｘ軸キャリッジドライブの、Ｘ軸に沿った水平運動中に前記Ｘ軸キャリッジドライブを誘導する２つの平行な横方向キャリッジ誘導トラックを更に備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項２１】
前記キャリアウェハーは真空引きを介して前記上部チャックアセンブリによって保持される、請求項１４に記載の装置。
【請求項２２】
前記プレートレベリングシステムは、前記ヒーターを前記上部支持チャックに接続する３つのガイドシャフトと、３つの空気作動式スプリットクランプとを備える、請求項１５に記載の装置。
【請求項２３】
前記ヒーターは、２００ミリメートル又は３００ミリメートルの直径を有するウェハーをそれぞれ加熱するように構成される、２つの独立制御された同心加熱ゾーンを備える、請求項１５に記載の装置。
【請求項２４】
該ウェハー対を仮接合するための接合装置と、
該仮接合されたウェハー対の該デバイスウェハーを薄化するためのウェハー薄化モジュールと、
を更に備える、請求項１３に記載の装置。
【請求項２５】
接着層を介して仮接合された２つのウェハーを剥離し、処理するための方法であって、
上部チャックアセンブリと、下部チャックアセンブリと、該上部チャックアセンブリを支持する固定ガントリーと、該下部チャックアセンブリを支持するＸ軸キャリッジドライブと、該Ｘ軸キャリッジドライブ及び該下部チャックアセンブリを装填ゾーンから該上部チャックアセンブリ下のプロセスゾーンまで、そして該プロセスゾーンから該装填ゾーンまで戻るように水平に動かすように構成されるＸ軸ドライブコントロールとを備える剥離装置を配設することであって、前記下部チャックアセンブリは真空チャックを備える、配設することと、
接着層を介してデバイスウェハーに接合されたキャリアウェハーを含むウェハー対を、該デバイスウェハーの接合されていない面が該下部チャックアセンブリと接触するように向けられた該装填ゾーンにおいて前記下部チャックアセンブリ上に装填することと、
前記Ｘ軸キャリッジドライブ及び前記下部チャックアセンブリを該上部チャックアセンブリ下の該プロセスゾーンまで動かすことと、
該キャリアウェハーの該接合されていない面を該上部チャックアセンブリと接触させて、前記上部チャックアセンブリによって前記キャリアウェハーを保持することと、
前記上部チャックアセンブリ内に含まれるヒーターを用いて、前記キャリアウェハーを前記接着層の概ね融点の温度まで、又はそれよりも高い温度まで加熱することと、
前記キャリアウェハーに熱が加えられている間に、かつ前記キャリアウェハーが前記上部チャックアセンブリによって保持され、前記デバイスウェハーが前記下部チャックアセンブリによって保持されている間に、前記Ｘ軸ドライブコントロールによってＸ軸に沿って前記Ｘ軸キャリッジドライブの水平運動を開始することであって、それにより該デバイスウェハーは該キャリアウェハーから分かれ、離れるように摺動する、開始することと、
前記剥離されたデバイスウェハーを有する前記真空チャックをクリーニングモジュールの中に移動させて、前記デバイスウェハーから任意の残留接着剤を除去することと、
前記洗浄済みの剥離されたデバイスウェハーを有する前記真空チャックをテーピングモジュールの中に移動させて、該剥離されたデバイスウェハーの表面にテープを貼り付けることと、
該テープを貼り付けられた剥離されたデバイスウェハーを該真空チャックから取り外し、該デバイスウェハーをデバイスウェハーカセットの中に入れることと、
を含む、接着層を介して仮接合された２つのウェハーを剥離し、処理するための方法。
【請求項２６】
前記残留接着剤は、溶剤を用いること、及びスピン洗浄技法を適用することによって除去される、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記上部チャックアセンブリは、
該固定ガントリーにボルトで固定された上部支持チャックと、
該上部支持チャックの該底面と接触しているヒーター支持プレートと、
該ヒーター支持プレートの該底面と接触している前記ヒーターと、
該ヒーターと接触している上部ウェハープレートと、
該上部ウェハープレートをＺ方向に移動させ、該上部ウェハープレートを該キャリアウェハーの接合されていない面と接触させるためのＺ軸ドライブと、
該上部ウェハープレートを水平にし、該上部ウェハープレートのウェッジエラー補償を提供するためのプレートレベリングシステムと、
を更に備える、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
接着層を介して仮接合された２つのウェハーを剥離し、処理するための方法であって、
上部チャックアセンブリと、下部チャックアセンブリと、該下部チャックアセンブリを支持するＸ軸キャリッジドライブと、該Ｘ軸キャリッジドライブ及び該下部チャックアセンブリを装填ゾーンからプロセスゾーンまで、そして該プロセスゾーンから該装填ゾーンまで戻るように水平に動かすように構成されるＸ軸ドライブコントロールとを備えるチャンバーを配設することであって、前記下部チャックアセンブリは真空チャックを含む、配設することと、
接着層を介してデバイスウェハーに接合されたキャリアウェハーを含むウェハー対を、該デバイスウェハーの該接合されていない面が該下部チャックアセンブリと接触するように向けられる該装填ゾーンにおいて前記下部チャックアセンブリ上に装填することと、
前記Ｘ軸キャリッジドライブ及び前記下部チャックアセンブリを該プロセスゾーンまで動かし、前記上部チャックアセンブリを前記下部チャックアセンブリの上に配置することと、
該キャリアウェハーの該非接触面を該上部チャックアセンブリと接触させて、前記上部チャックアセンブリによって前記キャリアウェハーを保持することと、
前記上部チャックアセンブリに含まれるヒーターを用いて、前記キャリアウェハーを前記接着層の融点よりも高い温度まで加熱することと、
前記キャリアウェハーに熱が加えられている間に、かつ前記キャリアウェハーが前記上部チャックアセンブリによって保持され、前記デバイスウェハーが前記真空チャックによって保持されている間に、前記Ｘ軸ドライブコントロールによって該Ｘ軸に沿って前記Ｘ軸キャリッジドライブの水平運動を開始することであって、それにより該デバイスウェハーは該キャリアウェハーから剥離し、離れるように摺動する、開始することと、
該剥離されたキャリアウェハーを有する前記上部チャックアセンブリを該プロセスゾーンから離れるように移動させることと、
クリーニングモジュールを該チャンバー内の前記剥離されたデバイスウェハー上に移動させて、前記デバイスウェハーから任意の残留接着剤を除去することと、
前記デバイスウェハーから任意の残留接着剤が除去された後に、前記クリーニングモジュールを該チャンバーから出すことと、
テーピングモジュールを該チャンバー内の前記剥離された洗浄後のデバイスウェハー上に移動させて、該剥離されたデバイスウェハーの表面にテープを貼り付けることと、
該テープを貼り付けられた剥離されたデバイスウェハーを該下部チャックアセンブリから取り外し、該デバイスウェハーをデバイスウェハーカセットの中に入れることと、
を含む、接着層を介して仮接合された２つのウェハーを剥離し、処理するための方法。
【請求項２９】
前記残留接着剤は、溶剤を用いること、及びスピン洗浄技法を適用することによって除去される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記上部チャックアセンブリは、
該固定ガントリーにボルトで固定された上部支持チャックと、
該上部支持チャックの該底面と接触しているヒーター支持プレートと、
該ヒーター支持プレートの該底面と接触している前記ヒーターと、
該ヒーターと接触している上部ウェハープレートと、
該上部ウェハープレートをＺ方向に移動させ、該上部ウェハープレートを該キャリアウェハーの該剥離された表面と接触させるためのＺ軸ドライブと、
該上部ウェハープレートを水平にし、該上部ウェハープレートのウェッジエラー補償を提供するためのプレートレベリングシステムとを更に備える、請求項２８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハーを仮接合し、剥離するための装置に関し、より詳細には、自動熱スライド剥離装置を含む、ウェハーを仮接合し、剥離するための工業規模の装置に関する。
【０００２】
［関連する同時係属出願の相互参照］
本出願は、２００９年１２月２３日に出願され、「AUTOMATED THERMALSLIDER DEBONDER」と題する米国仮特許出願第６１／２８９，６３４号の利益を主張し、その内容は参照により本明細書に明確に援用される。
【背景技術】
【０００３】
幾つかの半導体ウェハープロセスは、ウェハー薄化ステップを含む。応用形態によっては、集積回路（ＩＣ）デバイスを製造するために、ウェハーは１００マイクロメートル未満の厚みまで薄化される。薄いウェハーは、製造されたＩＣデバイスの熱除去を改善し、電気的な動作を向上させるという利点を有する。一例では、熱除去を改善したパワーＣＭＯＳデバイスを製造するために、ＧａＡｓウェハーが２５マイクロメートルまで薄化される。ウェハー薄化は、デバイスのキャパシタンスを下げ、かつそのインピーダンスを上げることにも寄与し、そのいずれも結果として、製造されたデバイスの全体サイズを小さくする。他の応用形態では、３Ｄ集積接合のため及びスルーウェハービアを製造するためにウェハー薄化が用いられる。
【０００４】
ウェハー薄化は通常、裏面研削及び／又は化学機械研磨（ＣＭＰ）によって実行される。ＣＭＰは、液体スラリーの存在下で、ウェハー表面を硬質で平坦な回転式水平プラッターと接触させることを含む。スラリーは通常、アンモニア、フッ化物又はその組み合わせ等の化学エッチング剤とともに、ダイヤモンド又は炭化シリコンのような研磨剤を含む。研磨材は基板を薄化させ、一方、エッチング剤はサブミクロンレベルにおいて基板表面を研磨する。目標とする厚みを達成するために、或る量の基板が除去されるまで、ウェハーは研磨材と接触した状態に維持される。
【０００５】
２００マイクロメートルよりも厚いウェハーの場合、ウェハーは通常、真空チャック又は幾つかの他の機械的な取付手段を利用する固定具を用いて適所に保持される。しかしながら、２００マイクロメートルよりも薄いウェハー、特に１００マイクロメートルよりも薄いウェハーの場合、ウェハーを機械的に保持すること、及び薄化中にウェハーの平坦性及び完全性の制御を維持することが益々困難になる。これらの事例では、実際には、ウェハーが微小破壊を引き起こすこと、及びＣＭＰ中に壊れることが起こりがちである。
【０００６】
薄化中にウェハーを機械的に保持する代替形態は、デバイスウェハー（すなわち、デバイスに加工されるウェハー）の第１の表面をキャリアウェハー上に取り付けることと、露出した反対側のデバイスウェハー表面を薄化することとを含む。キャリアウェハーとデバイスウェハーとの間の接合は仮であり、薄化処理ステップの終了時に除去される（すなわち、剥離される）。
【０００７】
処理後に化学的に溶解される接着化合物を用いること、又は処理後に熱的に、若しくは放射線によって分解される接着テープ若しくは接着層を用いることを含む、幾つかの仮接合技法が提案されている。接着剤に基づくこれらの仮接合技法のほとんどは、その後に、熱スライド剥離プロセスが実行され、そのプロセスでは、デバイスウェハー及びキャリアウェハーが真空チャックに保持され、その間、接合されたウェハー対に熱が加えられ、ウェハーは互いから離れるように摺動する。現在の熱スライド剥離プロセスでは、分離された薄化後のデバイスウェハーは、更なる処理のために補助的な支持機構によって保持される。この補助的な支持機構は通常、処理装置のコストを上昇させ、かつ処理装置を複雑にする。コスト及び複雑さの上げ幅を小さくすることが望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ウェハーを仮接合し、剥離するための改善された装置１００は、図２及び図３に示されるように、仮接合装置１１０と、ウェハー薄化ステーション１２０と、剥離装置１５０と、クリーニングモジュール１７０と、テーピングモジュール１８０とを含む。薄化後のウェハーを剥離装置１２０からクリーニングモジュール１７０及びテーピングモジュール１８０に移動させるために、通常、補助的なキャリアが用いられる。本発明は、後続の洗浄するプロセスステップ（５２）及びダイシングテープに取り付けるプロセスステップ（５３）中に、熱スライド剥離装置１５０内で用いられる真空チャック１５２が薄化後のウェハー２０とともに留まることができるようにすることによって、補助的なキャリアを不要にする。一実施形態では、薄化後のウェハー２０は真空チャック１５２上に留まり、真空チャック１５２とともに、図１２に示される種々のプロセスステーションに移動する。別の実施形態では、薄化後のウェハー２０は真空チャック１５２上に留まり、種々のプロセスステーション１７０、１８０が薄化後のウェハー２０上を移動して、図３に示される、種々のプロセスステップを実行する。
【０００９】
概して、一態様では、本発明は、デバイスウェハー及びキャリアウェハーを含む、仮接合されたウェハー対を処理するための装置を特徴とする。本装置は、デバイスウェハーを薄化した後に、該デバイスウェハーをキャリアウェハーから剥離するための剥離装置と、剥離された薄化後のデバイスウェハーを洗浄するためのクリーニングモジュールと、剥離された薄化後のデバイスウェハー上にテープを貼り付けるためのテーピングモジュールと、真空チャックとを含む。真空チャックは剥離装置内で用いられ、剥離された薄化後のデバイスウェハーを保持する手段を含む。また、本装置は、剥離された薄化後のデバイスウェハーを有する真空チャックを、クリーニングモジュール内外に、及びテーピングモジュール内外に移動させる手段も含む。
【００１０】
概して、別の態様では、本発明は、デバイスウェハー及びキャリアウェハーを含む、仮接合されたウェハー対を処理するための装置を特徴とする。本装置は、デバイスウェハーを薄化した後に、該デバイスウェハーをキャリアウェハーから剥離するための剥離装置と、剥離された薄化後のデバイスウェハーを洗浄するためのクリーニングモジュールと、テーピングモジュールと、剥離装置内で用いられ、剥離、洗浄及びテーピング中に、剥離された薄化後のデバイスウェハーを保持する手段を含む真空チャックとを含む。クリーニングモジュールは、剥離された薄化後のウェハーを洗浄するために、剥離装置内の剥離された薄化後のウェハー上を移動する手段を含む。テーピングモジュールは、剥離された薄化後のウェハー上にテープを貼り付けるために、剥離装置内の剥離された薄化後のウェハー上を移動する手段を含む。
【００１１】
本発明のこれらの態様の実施態様は、以下の特徴のうちの１つ又は複数を含むことができる。剥離装置は、上部チャックアセンブリと、下部チャックアセンブリと、上部チャックアセンブリを支持する固定ガントリーと、下部チャックアセンブリを支持するＸ軸キャリッジドライブと、Ｘ軸キャリッジドライブ及び下部チャックアセンブリを装填ゾーンから上部チャックアセンブリ下のプロセスゾーンまで、そしてプロセスゾーンから装填ゾーンまで戻るように水平に動かすように構成されるＸ軸ドライブコントロールとを含み、下部チャックアセンブリは真空チャックを含む。上部チャックアセンブリは、固定ガントリーにボルトで固定された上部支持チャックと、上部支持チャックの底面と接触しているヒーター支持プレートと、ヒーター支持プレートの底面と接触しているヒーターと、ヒーターと接触している上部ウェハープレートと、上部ウェハープレートをＺ方向に動かし、上部ウェハープレートをキャリアウェハーの接合されていない面と接触させるためのＺ軸ドライブと、上部ウェハープレートを水平にするため、上部ウェハープレートのウェッジエラー補償を提供ためのプレートレベリングシステムとを含む。本装置は、ウェハー対を下部チャックアセンブリ上で上げ下ろしするためのリフトピンアセンブリを更に含む。剥離装置は、Ｘ軸キャリッジドライブ及び固定ガントリーを支持するベースプレートを更に含み、ベースプレートは防振支持体を有するハニカム構造又は花崗岩プレートのうちの一方を含む。本装置は、水平運動が開始されるのと同時に、デバイスウェハーを捩る手段を更に含む。Ｘ軸キャリッジドライブは、空気ベアリングキャリッジドライブを含む。剥離装置は、Ｘ軸キャリッジドライブの、Ｘ軸に沿った水平運動中に該Ｘ軸キャリッジドライブを誘導する２つの平行な横方向キャリッジ誘導トラックを更に含む。キャリアウェハーは、真空引きを介して上部チャックアセンブリによって保持される。プレートレベリングシステムは、ヒーターを上部支持チャックに接続する３つのガイドシャフトと、３つの空気圧作動式スプリットクランプとを含む。ヒーターは、２００ミリメートル又は３００ミリメートルの直径を有するウェハーをそれぞれ加熱するように構成される、２つの独立制御された同心加熱ゾーンを含む。本装置は、ウェハー対を仮接合するための接合装置と、仮接合されたウェハー対のデバイスウェハーを薄化するためのウェハー薄化モジュールとを更に含む。
【００１２】
概して、別の態様では、本発明は、接着層を介して仮接合された２つのウェハーを剥離し、処理するための方法を特徴とする。本方法は以下のステップを含む。最初に、上部チャックアセンブリと、下部チャックアセンブリと、上部チャックアセンブリを支持する固定ガントリーと、下部チャックアセンブリを支持するＸ軸キャリッジドライブと、Ｘ軸キャリッジドライブ及び下部チャックアセンブリを装填ゾーンから上部チャックアセンブリ下のプロセスゾーンまで、そしてプロセスゾーンから装填ゾーンまで戻るように水平に動かすように構成されるＸ軸ドライブコントロールとを含む接合装置を配設する。下部チャックアセンブリは、真空チャックを含む。次に、デバイスウェハーの接合されていない面が下部チャックアセンブリと接触するように向けられた装填ゾーンにおいて、接着層を介してデバイスウェハーに接合されたキャリアウェハーを含むウェハー対を下部チャックアセンブリ上に装填する。次に、Ｘ軸キャリッジドライブ及び下部チャックアセンブリを、上部チャックアセンブリ下のプロセスゾーンに動かす。次に、キャリアウェハーの接合されていない面を上部チャックアセンブリと接触させて、上部チャックアセンブリによってキャリアウェハーを保持する。次に、上部チャックアセンブリ内に含まれるヒーターを用いて、キャリアウェハーを概ね接着層の融点の温度まで、又はそれよりも高い温度まで加熱する。次に、キャリアウェハーが熱を加えられている間に、かつキャリアウェハーが上部チャックアセンブリによって保持され、デバイスウェハーが下部チャックアセンブリによって保持されている間に、Ｘ軸ドライブコントロールによってＸ軸に沿ってＸ軸キャリッジドライブの水平運動を開始し、それにより、デバイスウェハーがキャリアウェハーから分かれ、離れるように摺動する。次に、剥離された薄化後のデバイスウェハーを有する真空チャックをクリーニングステーションの中に移動させて、デバイスウェハーから任意の残留接着剤を除去し、その後、洗浄済みの剥離された薄化後のデバイスウェハーを有する真空チャックをテーピングモジュールの中に移動させて、剥離された薄化後のデバイスウェハーの表面にテープを貼り付ける。最後に、テープを貼り付けられた剥離後のデバイスウェハーを真空チャックから取り外し、デバイスウェハーカセットの中に入れる。残留接着剤は溶剤を用いること、及びスピン洗浄技法を適用することによって除去される。上部チャックアセンブリは、固定ガントリーにボルトで固定された上部支持チャックと、上部支持チャックの底面と接触しているヒーター支持プレートと、ヒーター支持プレートの底面と接触しているヒーターと、ヒーターと接触している上部ウェハープレートと、上部ウェハープレートをＺ方向に移動させ、上部ウェハープレートをキャリアウェハーの接合されていない面と接触させるためのＺ軸ドライブと、上部ウェハープレートを水平にし、上部ウェハープレートのウェッジエラー補償を提供するためのプレートレベリングシステムとを更に含む。
【００１３】
概して、別の態様では、本発明は、接着層を介して仮接合された２つのウェハーを剥離し、処理するための方法を特徴とする。本方法は以下のステップを含む。最初に、上部チャックアセンブリと、下部チャックアセンブリと、下部チャックアセンブリを支持するＸ軸キャリッジドライブと、Ｘ軸キャリッジドライブ及び下部チャックアセンブリを装填ゾーンからプロセスゾーンまで、そしてプロセスゾーンから装填ゾーンまで戻るように水平に動かすように構成されるＸ軸ドライブコントロールとを含むチャンバーを配設する。次に、デバイスウェハーの接合されていない面が下部チャックアセンブリと接触するように向けられた装填ゾーンにおいて、接着層を介してデバイスウェハーに接合されたキャリアウェハーを含むウェハー対を下部チャックアセンブリ上に装填する。次に、Ｘ軸キャリッジドライブ及び下部チャックアセンブリをプロセスゾーンに動かし、上部チャックアセンブリを下部チャックアセンブリ上に配置する。次に、キャリアウェハーの接合されていない面を上部チャックアセンブリと接触させて、上部チャックアセンブリによってキャリアウェハーを保持する。次に、上部チャックアセンブリ内に含まれるヒーターを用いて、キャリアウェハーを概ね接着層の融点の温度まで、又はそれよりも高い温度まで加熱する。次に、キャリアウェハーに熱が加えられている間に、かつキャリアウェハーが上部チャックアセンブリによって保持され、デバイスウェハーが下部チャックアセンブリによって保持されている間に、Ｘ軸ドライブコントロールによってＸ軸に沿ってＸ軸キャリッジドライブの水平運動を開始し、それにより、デバイスウェハーがキャリアウェハーから剥離し、離れるように摺動する。次に、剥離されたキャリアウェハーを有する上部チャックアセンブリをプロセスゾーンから離れるように移動させる。次に、クリーニングステーションモジュールをチャンバー内の剥離されたデバイスウェハー上に移動させて、デバイスウェハーから任意の残留接着剤を除去する。次に、デバイスウェハーから任意の残留接着剤が除去された後に、クリーニングステーションモジュールをチャンバーから出す。次に、テーピングモジュールをチャンバー内の剥離された洗浄済みのデバイスウェハー上に移動させて、剥離されたデバイスウェハーの表面にテープを貼り付け、その後、テープを貼り付けられた剥離後のデバイスウェハーを下部チャックアセンブリから取り外し、そのデバイスウェハーをデバイスウェハーカセットの中に入れる。残留接着剤は溶剤を用いること、及びスピン洗浄技法を適用することによって除去される。上部チャックアセンブリは、固定ガントリーにボルトで固定された上部支持チャックと、上部支持チャックの底面と接触しているヒーター支持プレートと、ヒーター支持プレートの底面と接触しているヒーターと、ヒーターと接触している上部ウェハープレートと、上部ウェハープレートをＺ方向に移動させて、上部ウェハープレートをキャリアウェハーの接合されていない面と接触させるためのＺ軸ドライブと、上部ウェハープレートを水平にし、上部ウェハープレートのウェッジエラー補償を提供するためのプレートレベリングシステムとを更に含む。
【００１４】
図面を参照すると、幾つかの図を通して、類似の番号は類似の部品を表す。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来技術のウェハー仮接合装置及び剥離装置システムの概観概略図である。
【図１Ａ】図１の接合装置２１０及び剥離装置１５０’においてそれぞれ実行されるウェハー仮接合プロセスＡ及び剥離プロセスＡの概略図である。
【図１Ｂ】図１の仮接合装置２１０の概略的な断面図及び図１Ａのウェハー仮接合プロセス６０ａを実行するためのプロセスステップのリストを示す図である。
【図２】チャック１５２がステーション間を移動する、本発明の自動熱スライド剥離装置１５０を備える、ウェハー仮接合装置システムの一実施形態の概観図である。
【図２Ａ】チャック１５２がステーション間を移動する、本発明の自動熱スライド剥離装置１５０を備える、ウェハー仮接合装置システムの一実施形態の概観図である。
【図３】種々のプロセスステーションがチャック１５２上を移動する、本発明の自動熱スライド剥離装置１５０の別の実施形態の概観図である。
【図３Ａ】種々のプロセスステーションがチャック１５２上を移動する、本発明の自動熱スライド剥離装置１５０の別の実施形態の概観図である。
【図４】図２のチャック１５２の図である。
【図５】図２のウェハー仮接合装置２１０を示す図である。
【図６】図５のウェハー仮接合装置の概略的な断面概略図である。
【図７】装填方向に対して垂直な、図５のウェハー仮接合装置の断面図である。
【図８】装填方向と一致する、図５のウェハー仮接合装置の断面図である。
【図９】図５のウェハー仮接合装置における上部チャックレベリング調整を示す図である。
【図１０】図５のウェハー仮接合装置の上部チャックの断面図である。
【図１１】図５のウェハー仮接合装置の詳細な断面図である。
【図１２】開いた位置にあるプリアライメントアームを有するウェハーセンタリングデバイスを示す図である。
【図１３】閉じた位置にあるプリアライメントアームを有する、図１２のウェハーセンタリングデバイスを示す図である。
【図１４】図２の熱スライド剥離装置の概略図である。
【図１５】図１４の剥離装置の上部チャックアセンブリの断面図である。
【図１６】図１４の剥離装置の側断面図である。
【図１７Ａ】熱スライド剥離装置の動作ステップを示す図である。
【図１７Ｂ】熱スライド剥離装置の動作ステップを示す図である。
【符号の説明】
【００１６】
図１
１２０  WAFER THINNING  ウェハー薄化
１５０’THERMAL SLIDE DEBONDER  熱スライド剥離装置
１７０  WAFER CLEANNING VIA SPIN COATING  スピンコーティングによるウェハー洗浄
１８０  WAFER TAPING WITH DICING TAPE  
ダイシングテープを用いたウェハーテーピング
２１０  TEMPORARY BONDER MODULE  仮接合装置モジュール
図１Ａ
２０  DEVICE WAFER  デバイスウェハー
３０  Carrier Wafer  キャリアウェハー
６２  Protective Coating (optical)  保護コーティング（光学的）
６３、６６  Bake Chill  加熱乾燥  冷却
６４  Flip Wafer  ウェハーを反転する
６５  Adhesive Layer Coating/Dry FilmLamination  
接着層コーティング／ドライフィルムラミネーション
６７  Mechanical (optical) Alignment  機械的（光学的）アライメント
６８  Temporary bond  仮接合
２０  Processed Device Wafer  処理後のデバイスウェハー
３０  Carrier  キャリア
５２  Cleaning  洗浄
１６９  Slide Lift Off  摺動  リフトオフ
図２
１２０  WAFER THINNING  ウェハー薄化
１５０  THERMAL SLIDE DEBONDER  熱スライド剥離装置
１７０  WAFER CLEANNING VIA SPIN COATING  スピンコーティングによるウェハー洗浄
１８０  WAFER TAPING WITH DICING TAPE  
ダイシングテープを用いたウェハーテーピング
２１０  TEMPORARY BONDER MODULE  仮接合装置モジュール
図３
１２０  WAFER THINNING  ウェハー薄化
１５０  THERMAL SLIDE DEBONDER  熱スライド剥離装置
１７０  WAFER CLEANNING VIA SPIN COATING  スピンコーティングを用いたウェハー洗浄
１８０  WAFER TAPING WITH DICING TAPE  ダイシングテープによるウェハーテーピング
２１０  TEMPORARY BONDER MODULE  仮接合装置モジュール
図６
２３９  Z-axis  Ｚ軸
図１４
１５１  TOP CHUCK ASSEMBLY  上部チャックアセンブリ
１５２  LOW THERMAL MASS BOTTOM CHUCK  低熱質量下部チャック
１５３  STATIC GANTRY  固定ガントリー
１５４  X-AXIS CARRIAGE DRIVE (AIR BEARING)  
Ｘ軸キャリッジドライブ（空気ベアリング）
１５５  LIFT PIN ASSEMBLY (200 AND 300mm WAFER)  
リフトピンアセンブリ（２００ｍｍ及び３００ｍｍのウェハー）
１５６  LATERAL CARRIAGE GUIDANCE (BOTH SIDES)  横方向キャリッジ誘導（両側）
１６３  BASE PLATE  ベースプレート
図１５
１５７  TOP SUPPORT CHUCK (BOLTED TO GANTRY)  上部支持チャック
（ガントリーにボルトで固定される）
１５８  HEATER SUPPORT PLATE  ヒーター支持プレート
１５９  TOP HEATER  上部ヒーター
１６０  Z-AXIS  Ｚ軸
１６１  SPLIT CLAMP (3X)(PNEUMATICALLYACTUATED)  
スプリットクランプ（３×）（空気圧作動式）
１６２  GUIDE SHAFT (3X)  ガイドシャフト（３×）
図１６
１４９  X-axis  Ｘ軸
１５２  LOW THERMAL MASS BOTTOM CHUCK  低熱質量下部チャック
１５４  X-AXIS CARRIAGE (ON AIR BEARING)  Ｘ軸キャリッジ（空気ベアリング）
１５５  LIFT PIN ASSEMBLY  リフトピンアセンブリ
１５６  LATERAL CARRIAGE GUIDANCE  横方向キャリッジ誘導
１６３  GRANITE BASE  花崗岩ベースプレート
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１を参照すると、ウェハー仮接合のための装置１００は、仮接合装置２１０と、ウェハー薄化モジュール１２０と、熱スライド剥離装置１５０’と、ウェハークリーニングステーション１７０と、ウェハーテーピングステーション１８０とを含む。接合装置２１０は、図１Ａに示される仮接合プロセス６０ａを容易にし、剥離装置１５０’は、図１Ａに示される熱スライド剥離プロセス６０ｂを容易にする。
【００１８】
図１Ａを参照すると、仮接合プロセス６０ａは以下のステップを含む。最初に、デバイスウェハー２０が保護コーティング２１でコーティングされ（６２）、その後、コーティングは加熱乾燥及び冷却され（６３）、その後、ウェハーは反転される（６４）。キャリアウェハー３０が接着層３１でコーティングされ（６５）、その後、コーティングは加熱乾燥及び冷却される（６６）。他の実施形態では、接着層をコーティングする代わりに、キャリアウェハー上にドライ接着フィルムがラミネートされる。次に、保護コーティング２０ａを有するデバイスウェハーの表面が接着層３０ａを有するキャリアウェハーの表面と向かい合うように、反転したデバイスウェハー２０がキャリアウェハー３０と位置合わせされ（６７）、その後、図１Ｂに示される仮接合装置モジュール２１０において、２つのウェハーが接合される（６８）。接合は、保護層２１と接着層３１との間の仮接合である。他の実施形態では、デバイスウェハー表面に保護コーティングは付着されず、デバイスウェハー表面２０ａは接着層３１に直接接合される。デバイスウェハーの例は、ＧａＡｓウェハー、シリコンウェハー、又は１００マイクロメートル未満まで薄化される必要がある任意の他の半導体ウェハーを含む。これらの薄いウェハーは、良好な熱除去及び小さな力率が望まれる電力増幅器又は他のパワーデバイスを製造するために、軍事及び電気通信の応用形態において用いられる。キャリアウェハー３０は通常、デバイスウェハーと熱的に一致する、すなわち、同じ熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する非汚染材料から作製される。キャリアウェハー材料の例は、シリコン、ガラス、サファイア、石英又は他の半導体材料を含む。デバイスウェハーエッジを支持するために、及びデバイスウェハーエッジが割れたり、欠けたりするのを防ぐために、キャリアウェハー３０の直径は通常、デバイスウェハー２０の直径と同じであるか、又は僅かに大きい。一例では、キャリアウェハー厚は約１０００マイクロメートルであり、全厚のばらつき（ＴＴＶ：total thickness variation）は２マイクロメートル〜３マイクロメートルである。キャリアウェハーは、デバイスウェハーから剥離された後に再生処理され、再利用される。一例では、接着層３１はBrewer Science社（Missouri, USA）によって製造されている有機接着剤ＷａｆｅｒＢＯＮＤ（商標）ＨＴ−１０．１０である。接着剤３１は、スピンオンプロセスによって付着され、９マイクロメートル〜２５マイクロメートルの範囲内の厚みを有する。スピン速度は１０００ｒｐｍ〜２５００ｒｐｍの範囲にあり、スピン時間は３秒〜６０秒である。スピンオン付着後に、接着層は、２分間、１００℃〜２５０℃の温度において加熱乾燥され、その後、１分間〜３分間、１６０℃〜２２０℃の温度において硬化される。ＷａｆｅｒＢＯＮＤ（商標）ＨＴ−１０．１０層は光学的に透過性であり、２２０℃まで安定している。接合されたウェハースタック１０は薄化モジュール１２０内に置かれる。露出したデバイスウェハー表面２０ｂの薄化１２０の後に、キャリアウェハー３０は、図１Ａに示される剥離プロセス６０ｂによって剥離される。剥離プロセス６０ｂは以下のステップを含む。最初に、接着層３１が軟化し、��ャリアウェハー３０が薄化後のウェハーから摺動するまで、ウェハースタック１０を加熱する（６９）。ＷａｆｅｒＢＯＮＤ（商標）ＨＴ−１０．１０剥離時間は５分未満である。その後、薄化後のウェハー２０はクリーニングステーション１７０に移動し、クリーニングステーション１７０において任意の接着剤残留物が取り除かれ（５２）、その後、薄化後のウェハー２０は、ダイシングフレーム２５内に配置されるテーピングステーション１８０に移動する（５３）。
【００１９】
キャリアウェハー３０とデバイスウェハー２０との仮接合（６８）は、仮接合装置モジュール２１０において行なわれる。図１Ｂを参照すると、デバイスウェハー２０は固定具チャック内に配置され、固定具チャックはチャンバー２１０内に装填される。キャリアウェハー３０は、接着層を上にして下部チャック２１０ａに直接配置され、２つのウェハー２０、３０は積重され、位置合わせされる。上部チャック２１０ｂは積重されたウェハー上まで下ろされて、小さな力が加えられる。保護コーティング層２１と接着層３１との間に接合を形成するために、チャンバーは真空にされ、温度は２００℃まで上げられる。次に、チャンバーが冷却され、接合されたウェハースタック１０を有する固定具が取り出される。
【００２０】
剥離プロセス６０ｂは熱スライド剥離プロセスであり、図１Ａに示される、以下のステップを含む。接合されたウェハースタック１０は加熱され、それにより接着層３１が軟化する。その後、キャリアウェハーが軸１６９の回りに捩られ、その後、加えられる力及び速度を制御しながら、ウェハースタックを摺動させる（６９）。その後、分離されたデバイスウェハー２０はクリーニングステーション１７０の中に移動し、洗浄され（５２）、その後、該分離されたデバイスウェハーはテーピングステーション１８０の中に移動し、テーピングステーション１８０においてダシングフレーム２５上に取り付けられる（５３）。
【００２１】
薄化後のデバイスウェハーが約１００マイクロメートルよりも厚い場合には、通常、熱スライド剥離装置１５０から更なる処理ステーション１７０、１８０まで薄化後のウェハー２０を移動させるのに、付加的な支持体は不要である。しかしながら、薄化後のデバイスウェハー２０が１００マイクロメートルよりも薄い場合には、薄化後のデバイスウェハーが壊れたり、割れたりするのを防ぐために、補助的な支持機構が必要とされる。現在、補助的な支持機構は、静電キャリア、又は特殊に構成されたウェハー上にＧｅｌｐａｋ（商標）アクリルフィルムを含むキャリアを含む。上述したように、これらの補助的な支持機構は、そのプロセスを複雑にし、コストを上昇させる。
【００２２】
本発明は、後続の洗浄するプロセスステップ（５２）及びダイシングテープに取り付けるプロセスステップ（５３）中に、熱スライド剥離装置１５０内で用いられる真空チャック１５２が、薄化後のウェハー２０とともに留まることができるようにすることによって、補助的なキャリアを不要にする。一実施形態において、薄化後のウェハー２０は真空チャック１５２上に留まり、真空チャックとともに種々のプロセスステーションに移動する。別の実施形態では、薄化後のウェハー２０は真空チャック１５２上に留まり、種々のプロセスステーション１７０、１８０が薄化後のウェハー２０上を移動して、種々のプロセスステップを実行する。
【００２３】
図２及び図２Ａを参照すると、接合されたウェハー対１０は剥離装置１５０の真空チャック１５２（図４及び図１４に示される）の中に装填され、熱剥離プロセス６０ｂが適用される。真空チャック１５２は、剥離されたデバイスウェハー２０とともに、クリーニングステーション１７０の中に移動し、クリーニングステーション１７０において、スピン洗浄技法によって、溶剤を用いてウェハーから残留接着剤を洗浄により除去する。次に、チャック１５２は、洗浄済みのデバイスウェハー２０とともに、テーピングステーション１８０に移動し、テーピングステーションにおいて、薄化後のデバイスウェハー２０の表面にテープ／フレームアセンブリが取り付けられる。最後に、テープを貼り付けられた薄化後のウェハー２０がカセットに移動し、キャリアウェハー３０は異なるカセットに移動する。
【００２４】
図３及び図３Ａを参照すると、別の実施形態では、薄化後のウェハースタック１０は真空チャック１５２内に置かれ、チャック１５２はチャンバー１２２内に装填される。次に、熱スライド剥離装置１５０が、接合されたウェハー対１０を有する真空チャック１５２上の適所に動かされ、熱剥離プロセス６０ｂを実行する。次に、熱スライド剥離装置１５０はチャンバー１２２から出され、クリーニングモジュール１７０がチャンバー１２２内に移動し、デバイスウェハー２０から残留接着剤を落とす。クリーニングステップが完了すると、クリーニングモジュール１７０が取り出され、テーピングモジュール１８０が、薄化後の洗浄済みのデバイスウェハー２０上に移動し、デバイスウェハー２０にテープ／フレームアセンブリを貼り付ける。最後に、テープを貼り付けられた薄化後のウェハー２０はカセットに移動し、キャリアウェハー３０は異なるカセットに移動する。
【００２５】
図５〜図１１を参照すると、仮接合モジュール２１０は、装填ドア２１１を有するハウジング２１２と、上側ブロックアセンブリ２２０と、反対側にある下側ブロックアセンブリ２３０とを含む。上側ブロックアセンブリ２２０及び下側ブロックアセンブリ２３０は４つのＺガイドポスト２４２に移動可能に接続される。他の実施形態では、４つ未満、又は５つ以上のＺガイドポストが用いられる。上側ブロックアセンブリ２２０と下側ブロックアセンブリ２３０との間に伸縮カーテンシール（telescoping curtain seal）２３５が配置される。上側ブロックアセンブリ２２０及び下側ブロックアセンブリ２３０と伸縮カーテンシール２３５の間に仮接合チャンバー２０２が形成される。カーテンシール２３５は、仮接合チャンバーエリア２０２の外部にあるプロセス構成要素の多くを、プロセスチャンバー温度、圧力、真空及び雰囲気から隔離しておく。チャンバーエリア２０２の外部にあるプロセス構成要素は、とりわけ、誘導ポスト２４２、Ｚ軸ドライブ２４３、照明源、機械的なプリアライメントアーム４６０ａ、４６０ｂ、及びウェハーセンタリングジョー４６１ａ、４６１ｂを含む。カーテン２３５は、任意の径方向から接合チャンバー２０２に近づくことができるようにする。
【００２６】
図７を参照すると、下側ブロックアセンブリ２３０は、ウェハー２０を支持するヒータープレート２３２と、断熱層２３６と、水冷式支持フランジ２３７と、移送ピンステージ２３８と、Ｚ軸ブロック２３９とを含む。ヒータープレート２３２はセラミックプレートであり、抵抗性ヒーター素子２３３及び内蔵空冷部２３４を含む。ヒーター素子２３３は、２つの異なる加熱ゾーンが形成されるように配列される。第１の加熱ゾーン２３３Ｂは２００ｍｍのウェハー、又は３００ｍｍのウェハーの中央領域を加熱するように構成され、第２の加熱ゾーン２３３Ａは３００のｍｍウェハーの周辺を加熱するように構成される。加熱ゾーン２３３Ａは、接合インターフェース４０５全体を通して熱均一性を達成するために、かつウェハースタックのエッジにおける熱損失を軽減するために、加熱ゾーン２３３Ｂから独立して制御される。ヒータープレート２３２は、２００ｍｍ及び３００ｍｍのウェハーをそれぞれ保持するための２つの異なる真空ゾーンも含む。水冷式熱分離支持フランジ２３７は断熱層２３６によってヒータープレートから分離される。移送ピンステージ２３８は下側ブロックアセンブリ２３０下に配置され、４つのポスト２４２によって移動可能に（movably）支持される。移送ピンステージ２３８は、様々なサイズのウェハーを上げ下ろしできるように配列される移送ピン２４０を支持する。一例では、移送ピン２４０は２００ｍｍ及び３００ｍｍのウェハーを上げ下ろしできるように配列される。移送ピン２４０は真直ぐなシャフトであり、実施形態によっては、図１１に示されるように、該移送のピンの中心を貫通して延在する真空供給孔を有する。移送ピン孔を通して引かれた真空が、移動中に、支持されたウェハーを移送ピン上の適所に保持し、ウェハーの位置合わせ不良を防ぐ。Ｚ軸ブロック２３９は、図８に示されるように、ボールねじを有する精密Ｚ軸ドライブ２４３と、直線カム設計であり、サブミクロン単位で位置を制御するためのリニアエンコーダーフィードバック２４４と、ギヤボックスを有するサーボモーター２４６とを含む。
【００２７】
図９を参照すると、上側ブロックアセンブリ２２０は、上側セラミックチャック２２２と、カーテン２３５がシール素子２３５ａを用いて封止する上部固定チャンバー壁２２１と、２００ｍｍの薄膜層２２４ａと、３００ｍｍの薄膜層２２４ｂと、１２０度で円形に配列される３つの金属湾曲ストラップ２２６とを含む。図１０に示されるように、薄膜層２２４ａ、２２４ｂはそれぞれ、クランプ２１５ａ、２１５ｂを用いて、上側チャック２２２と上部ハウジング壁２１３との間に固定され、２００ｍｍ及び３００ｍｍのウェハーをそれぞれ保持するように設計される２つの別々の真空ゾーン２２３ａ、２２３ｂを形成する。薄膜層２２４ａ、２２４ｂはエラストマー材料、又は金属ベローズから形成される。上部セラミックチャック２２２は極めて平坦であり、かつ薄い。ウェハースタック１０上に均一な圧力を加えるために、上部セラミックチャックは質量が小さく、半柔軟性（semi-compliant）である。上部チャック２２２は、３つの調整可能レベリングクランプ／ドライブアセンブリ２１６に対して、膜圧によってあらかじめ軽く負荷をかけられる。クランプ／ドライブアセンブリ２１６は、１２０度で円形に配置される。上部チャック２２２は最初に、下側セラミックヒータープレート２３２と接触している間に水平にされ、それにより、ヒータープレート２３２に対して平行となる。３つの金属ストラップ２２６は湾曲部としての役割を果たし、Ｚ方向の制約を最小限に抑えながら、Ｘ−Ｙ−Ｔ（θ）位置決めを提供する。また、クランプ／ドライブアセンブリ２１６は、球形のウェッジエラー補償（ＷＥＣ）機構も提供し、その機構は、支持されたウェハーの中心に対応する中心点の回りで、セラミックチャック２２２を、並進させることなく、回転させ、かつ／又は傾ける。
【００２８】
ウェハーの装填及びプリアライメントは、図１２に示される機械的なセンタリングデバイス４６０によって容易になる。センタリングデバイス４６０は、図１２では開いた位置において、図１３では閉じた位置において示される、２つのプリアライメントアーム４６０ａ、４６０ｂを含む。各アーム４６０ａ、４６０ｂの端部には、機械的なジョー４６１ａ、４６１ｂがある。機械的なジョー４６１ａ、４６１ｂはテーパー表面４６２及び４６３を有し、それらの表面はそれぞれ、３００ｍｍのウェハー及び２００のｍｍウェハーの曲線を成すエッジに一致する。
【００２９】
図１４を参照すると、熱スライド剥離装置１５０は、上部チャックアセンブリ１５１と、下部チャックアセンブリ１５２と、上部チャックアセンブリ１５１を支持する固定ガントリー１５３と、下部チャックアセンブリ１５２を支持するＸ軸キャリッジドライブ１５４と、２００ｍｍ及び３００ｍｍの直径を含む、種々の直径のウェハーを上げ下ろしするように設計されるリフトピンアセンブリ１５５と、Ｘ軸キャリッジドライブ１５４及びガントリー１５３を支持するベースプレート１６３とを含む。
【００３０】
図１５を参照すると、上部チャックアセンブリ１５１は、ガントリー１５３にボルトで固定される上部支持チャック１５７と、上部支持チャック１５７の底面と接触しているヒーター支持プレート１５８と、ヒータープレート１５８の底面と接触している上部ヒーター１５９と、Ｚ軸ドライブ１６０と、上側ウェハープレート／ヒーター底面１６４を水平にするためのプレートレベリングシステムとを含む。プレートレベリングシステムは、上部ヒーター１５９を上部支持チャック１５７に接続する３つのガイドシャフト１６２と、３つの空気圧作動式スプリットクランプ１６１とを含む。プレートレベリングシステムは、球形のウェッジエラー補償（ＷＥＣ）機構を提供し、その機構は、支持されたウェハーの中心に対応する中心点の回りで、上側ウェハープレート１６４を、並進させることなく、回転させ、かつ／又は傾ける。ヒーター１５９は、支持されたウェハースタック１０を３５０℃まで加熱することができる定常ヒーター（steady state heater）である。ヒーター１５９は、２００ｍｍのウェハー、又は３００ｍｍのウェハーの中央領域を加熱するように構成される第１の加熱ゾーンと、３００ｍｍのウェハーの周辺を加熱するように構成される第２の加熱ゾーンとを含む。第１及び第２の加熱ゾーンは、ウェハースタックの接合インターフェース全体を通して熱均一性を達成するために、かつウェハースタックのエッジにおける熱損失を軽減するために互いに独立して制御される。熱分離を与えるために、かつ上部ヒーター１５９によって生成される場合がある任意の熱膨張応力の伝搬を防ぐために、ヒーター支持プレート１５８は水冷される。
【００３１】
図１６を参照すると、下部チャック１５２は、熱質量が低いセラミック材料から作製され、空気ベアリングキャリッジドライブ１５４の上をＸ軸１４９に沿って摺動するように設計される。キャリッジドライブ１５４は、このＸ軸運動において２つの平行な横方向キャリッジ誘導トラック１５６によって誘導される。また、下部チャック１５２は、そのＺ軸１６９に沿って回動するように設計される。以下で説明されるように、小さな角度だけＺ軸に沿って回動する（すなわち、捩れる）ことによって、ウェハーの分離を開始する。ベースプレート１６３は防振される。一例では、ベースプレートは花崗岩から作製される。他の例では、ベースプレート１５６はハニカム構造を有し、空気式防振材（図示せず）によって支持される。
【００３２】
図１７Ａ、図１７Ｂを参照すると、図１６の熱スライド剥離装置１５０を用いた剥離動作は以下のステップを含む。最初に、仮接合されたウェハースタック１０が主リフトピン１５５上に装填され、キャリアウェハー３０が上にあり、薄化後のデバイスウェハー２０が下にあるように配置される（１７１）。次に、薄化後のデバイスウェハー２０の底面が下部チャック１５２と接触するように、ウェハースタック１０が下ろされる（１７２）。その後、下部チャック１５２が、上部ヒーター１５９の下に来るまで、１６５ａの方向に沿って移動する（１７４）。次に、上部チャック１５１のＺ軸１６０が下方に移動し、上部ヒーター１５９の底面１６４がキャリアウェハー３０の上面と接触し、その後、キャリアウェハースタック３０が設定された温度に達するまで、上部ヒーター１５９及びキャリアウェハー３０上に空気を漂わせる。設定された温度に達すると、上部チャックアセンブリ１５１によって保持されるように、キャリアウェハー３０上に真空が引かれ、ガイドシャフト１６２がスプリットクランプ１６２内にロックされる（１７５）。この時点において、上部チャック１５１は強く保持されるが、一方、下部チャック１５２は柔軟であり、最初に下部チャック１５２を捩り、その後、強く保持された上部チャックアセンブリ１５１から離れるように、１６５ｂの方向に向かってＸ軸キャリッジ１５４を移動させることによって（１７７）、熱スライド分離が開始される（１７６）。剥離された薄化後のデバイスウェハー２０は、Ｘ軸キャリッジ１５４によって、チャック１５２上で取出し位置まで搬送される。次に、薄化後の剥離されたウェハー２０を有するチャック１５２が、洗浄及びテーピングのために、それぞれステーション１７０及び１８０に移動する（１７８）。代替的には、洗浄及びテーピングを行なうために、ステーション１７０及び１８０が剥離されたウェハー２０を有するチャック１５２上に移動する。
【００３３】
本発明の幾つかの実施形態が説明されてきた。それにもかかわらず、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、種々の変更を加えることができることは理解されよう。したがって、他の実施形態も以下の特許請求の範囲内にある。
【図１】
2013516072.tif 000003
【図２】
2013516072.tif 000004
2013516072.tif 000005
【図６】
2013516072.tif 000006
【図１Ａ】
2013516072.tif 000007
【図１Ｂ】
2013516072.tif 000008
【図２Ａ】
2013516072.tif 000009
【図３】
2013516072.tif 000010
【図３Ａ】
2013516072.tif 000011
【図４】
2013516072.tif 000012
【図５】
2013516072.tif 000013
【図７】
2013516072.tif 000014
【図８】
2013516072.tif 000015
【図９】
2013516072.tif 000016
【図１０】
2013516072.tif 000017
【図１１】
2013516072.tif 000018
【図１２】
2013516072.tif 000019
【図１３】
2013516072.tif 000020
【図１４】
2013516072.tif 000021
【図１５】
2013516072.tif 000022
【図１６】
2013516072.tif 000023
【図１７Ａ】
2013516072.tif 000024
【図１７Ｂ】
2013516072.tif 000025
【国際調査報告】
2013516072.tif 000026
2013516072.tif 000027
2013516072.tif 000028