(57)【要約】  本発明は、第１の圧力体（５）と第２の圧力体（６）との間の測定層（３）の圧力負荷の際に圧力マップを測定する測定装置であって、前記測定層（３）を通って延在する第１の信号伝送路と、前記測定層（３）を通って延在する少なくとも１つの別の信号伝送路とに沿った、電磁波としての信号（９）を送信する、前記測定層（３）の周縁（３ｕ）に配置された少なくとも１つの送信機（７）と、前記送信機（７）から前記測定層（３）を通して送信された、圧力負荷時に変化可能な前記第１の信号伝送路と前記別の信号伝送路の信号（９）を受信する、前記周縁（３ｕ）に配置された少なくとも１つの受信機（８，８´）と、を備える測定装置に関する。さらに本発明は、該装置に対応する方法に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の圧力体（５）と第２の圧力体（６）との間の少なくとも１つの測定層（３）の圧力負荷の際に圧力マップを測定する測定装置であって、
前記測定層（３）を通って延在する第１の信号伝送路と、前記測定層（３）を通って延在する少なくとも１つの別の信号伝送路とに沿った、電磁波としての信号（９）を送信する、前記測定層（３）の周縁（３ｕ）に配置された少なくとも１つの送信機（７）と、
前記送信機（７）から前記測定層（３）を通して送信された、圧力負荷時に変化可能な前記第１の信号伝送路と前記別の信号伝送路の信号（９）を受信する、前記周縁（３ｕ）に配置された少なくとも１つの受信機（８，８´）と、
を備える測定装置。
【請求項２】
ウェハ加工装置で、特に現場で使用可能である、請求項１記載の測定装置。
【請求項３】
前記送信機（７）及び／又は前記受信機（８，８´）が前記周縁（３ｕ）に沿って移動可能である、請求項１又は２記載の測定装置。
【請求項４】
前記周縁（３ｕ）に沿って分散された複数の送信機（７）を有していて、かつ／又は前記周縁（３ｕ）に沿って分散され、それぞれ１つの、特に対向配置された送信機（７）に配属された複数の受信機（８，８´）を有しており、特に１つの送信機（７）につき少なくとも２つの受信機（８，８´）を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の測定装置。
【請求項５】
各送信機（７）は複数の信号伝送路を、特に同時に送信し、かつ／又は各受信機（８，８´）はそれぞれただ１つの信号伝送路に配属されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の測定装置。
【請求項６】
特に、少なくとも１つの受信機（８，８´）によって受信された前記信号（９）の変換、好適にはラドン変換により、前記信号伝送路に沿った圧力マップの局所的な圧力値を求める評価ユニットを備えた、請求項１から５までのいずれか１項記載の測定装置。
【請求項７】
少なくとも１つの前記受信機（８，８´）は、前記信号（９）の光学特性を検出するように形成されており、特に以下の光学特性、即ち、
複屈折
屈折率
横電磁波として現れる信号のモード
伝播時間
スペクトル符号化
のうちの１つ又は複数を検出するように形成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の測定装置。
【請求項８】
第１の圧力体（５）と第２の圧力体（６）との間の測定層（３）の圧力負荷の際に圧力マップを測定する方法であって、以下のステップ、特に以下の順序を有しており、即ち、
請求項１から７までのいずれか１項記載の測定装置を、第１の圧力体（５）と第２の圧力体（６）との間に配置するステップと、
前記測定層（３）を通って延在する第１の信号伝送路と、前記測定層（３）を通って延在する少なくとも１つの別の信号伝送路とに沿った、電磁波としての信号（９）を、前記測定層（３）の周縁（３ｕ）に配置された１つ又は複数の送信機（７）によって送信するステップと、
前記１つ又は複数の送信機（７）から前記測定層（３）を通して送信された、圧力負荷時に変化可能な前記第１の信号伝送路と前記別の信号伝送路の信号を受信するための、前記周縁（３ｕ）に配置された１つ又は複数の受信機（８，８´）によって信号（９）を受信するステップと、
を有している、圧力マップを測定する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１に記載の測定装置に関する。本発明はさらに、請求項８記載の方法に関する。
【０００２】
半導体産業では通常、様々なサイズ、形状、材料の基板が互いに接続される。接続過程はウェハボンディングと呼ばれる。ウェハボンディングは大まかに、パーマネントボンディング（永久接合）とテンポラリーボンディング（仮接合）とに分けられる。パーマネントボンディングでは、両基板の間に、それ以降分離不可能な結合が生じる。このような永久接合は、例えば金属の相互拡散、陽極ボンディングの際のカチオン・アニオン輸送、又はフュージョンボンディングの際の、並びに有機接着剤による接合におけるポリマの架橋の際の酸化物及び／又は半導体材料の間の共有結合の形成により行われる。
【０００３】
テンポラリーボンディングでは、主としていわゆるボンディング接着剤が使用される。これは、基板間で接着促進剤として機能する、一方又は両方の基板の表面に被覆法により被着された接着剤である。
【０００４】
全ての接合法では、互いに接合させたい基板を、全面的に、できるだけ均一な圧力で負荷するためにボンダーが使用される。この場合、基板の面に沿って圧力分布が良好であることが極めて重要である。圧力分布が良好でない場合、例えば気体含有、はみ出し材料（英語：squeeze-out）、粒成長欠損、又は不均一な層厚さによりボイド（英語：voids）が生じる恐れがある。
【０００５】
圧力の不均一性はとりわけ、製造の粗悪な圧力プレート（英語：pressure-discs）、試料ホルダ（英語：wafer chucks）、又はその摩耗に起因するものである。さらに、基板への圧力負荷を発生させる構成部分の弾性特性が異なることも、多くの圧力不均一性の原因である。これはとりわけ、ボンダーの構成部分の弾性係数が、ボンディングすべき基板の、又はこれら基板の間に位置する層の弾性係数よりも小さい場合に生じる。ボンダーの相応の弾性を得るために、圧力プレート、試料ホルダ、又はグラファイトのような特殊な材料から製造される補償プレートを、最良のボンダー構造を得るために使用することができる。極めて多くの場合、相応の大きさのグラファイト補償プレートが、圧力プレートと圧力ピストン（英語：piston）との間に固定される。このような補償プレートの使用は、その都度の構造とボンディング形式とに応じたものである。グラファイト補償プレートは今日まで、最も使用されているものである。何故ならば、グラファイト補償プレートは、極めて良好に変形し、耐熱性がありながら、全圧力負荷のもとでも相応の弾性係数を有しているからである。一般的にこのような補償プレートの使用により圧力均一性は改善される。
【０００６】
従って、圧力面に沿った圧力分布の定量的な情報を得るための方法が公知である。
【０００７】
最も使用される方法は、高圧下でのカラーボールの破裂により異なる強度で着色される紙についての色情報の評価である。この方法は実用されているが、欠点を有している。フィルムの裁断及び圧力体の間への挿入及び取り出しは相応に時間がかかる。さらには、材料が熱に極めて敏感であるので、熱負荷のもとでは使用できず、これにより、結果の再現可能性についての問題も生じる。別の問題は、圧力データの評価が信頼できるものではなく、若しくは再現可能な数値的なものではないということである。
【０００８】
公知の第２の方法は、国際公開第２０１２／１６７８１４号に開示されている。この方法は、圧力負荷により生じる流体粒子の変形の評価に基づくものである。この方法も、圧力体の間の圧力分布の現場での測定を可能にするものではない。
【０００９】
既に公知の第３の方法は、局所的に分配された数百の圧力センサから成る測定機器を使用するものであり、これらの圧力センサは手間をかけて、とりわけコストをかけて相応の基板上に製造しなければならない。この製造はマイクロシステム技術により行われる。マイクロセンサは、その都度の圧力負荷に応じて電流を制御することができるＭＥＭＳ及び／又は半導体エレメントである。
【００１０】
従って本発明の課題は、上記欠点を少なくともほぼ解消する、圧力マップを測定する測定装置及び方法を提供することである。
【００１１】
この課題は、請求項１及び８の特徴部に記載の構成により解決される。本発明の有利な別の構成は従属請求項に記載されている。明細書、請求の範囲及び／又は図面に記載された特徴のうちの少なくとも２つから成る全ての組み合わせも本発明の範疇にあるものである。値範囲では、記載した範囲内にある値も、制限値として開示されたとみなすべきであって、任意の組み合わせで請求の範囲とすることができる。
【００１２】
本発明の基本的な考えは、測定層を通過した後の少なくとも１つの電磁波又は複数の電磁波の少なくとも１つの物理的なパラメータを、特に現場で、測定し、この測定されたデータから、測定層における圧力、好適には圧力分布を計算することである。好適には、全ての波の測定すべき全ての物理的なパラメータは、測定層に入る前と、その後に測定される。 本発明によれば、この測定は、電磁波の複数の信号伝送路、即ち測定路を含んでいて、測定層における様々な、特に交差する信号伝送路により、局所的な圧力値が測定結果から算出可能であり、これにより圧力マップが、特に現場で調整可能である。これは電子的に、特に現場で示すことができる。何故ならば関数的な関係が存在していて、従って電子的な処理が可能だからである。好適には測定は、圧力負荷前かつ／又は圧力負荷中かつ／又は圧力負荷後に行われる。従って、圧力負荷前かつ／又は圧力負荷中かつ／又は圧力負荷後の完全な圧力マップが測定される。圧力負荷前の圧力マップの測定は好適には校正に利用される。圧力負荷中の圧力マップの測定は好適には現場での実際の状態の測定に利用される。圧力負荷後の圧力マップの測定は好適にはその後の状態の測定に利用される。好適には圧力マップを互いに比較することもできる。
【００１３】
使用される電磁波の物理的に有利なかつ利用可能な波長範囲は、マイクロ波範囲からＸ線範囲までにわたる。好適には可視光の範囲の電磁波が使用される。使用される電磁ビームは特に、１０-12ｍ〜１ｍの、好適には１０-9ｍ〜１０-3ｍの、さらに好適には１０-7ｍ〜１０-5ｍの波長を有している。
【００１４】
本発明は、側定層の測定材料（以下で「光学材料」とも言う）の圧力に依存した光学特性を圧力分布の測定に利用するという別の思想に基づいている。
【００１５】
換言すると：本発明は、２つの圧力体によって引張負荷又は押圧負荷をかけられる１つの測定層における圧力分布を、現場で、かつ／又は空間分解して、特に絶対値としてかつ／又は温度に依存して検出するための測定装置及び該装置に対応する方法を説明している。この場合、本発明はさらに、圧力負荷の変化の間に、圧力体の間に位置する測定層の光学特性の変化を空間分解して検出するという思想に基づいている。光学特性及び圧力負荷中のこの光学特性の変化は、圧力に関連付けられ、若しくは圧力マップに変換される。
【００１６】
この場合、本発明は、２つの圧力体の間の測定層の１つ又は複数の光学特性の圧力依存性を、少なくとも１つの送信機と少なくとも１つの検出器・受信機によって空間分解して測定するという別の思想、又は累積した測定信号を、特にラドン変換のような数学的分析によって、その都度の圧力値の場所に関して測定し、特に算出し、これにより圧力マップを得るという思想に基づいている。
【００１７】
本発明による方法は、値の画像信号を再構成する方法、特にラドン変換である。これは極めてよく知られている方法であり、例えば断層再構成のために医療技術で行われる。この原理は、１つの経路に沿った個々の事象の集合により生じ、複数の空間方向に沿った測定により生じる積分の逆である。
【００１８】
低コヒーレンストモグラフィーの適用の際には、本発明による適用を、伝播時間分析と組み合わせることもでき、この場合、場所的再構成は（焦点に検出器と送信機を有する）楕円に沿ってのみ精密にされる。
【００１９】
上述した数学的及び物理的モデルによって、累積した測定信号は、場所的に不連続な測定信号に還元される。従って、局所的な圧力負荷と出力信号との間の再計算を行うことができる数学的な各種アルゴリズムは、本発明による態様を実行するのに適していることが明らかである。
【００２０】
（局所的な）光学特性と存在している（局所的な）圧力比との間の相関関係は、論理的かつ／又は経験的に形成することができる。材料特性及び／又は光学特性及び／又は機械特性の間の関係を説明することができる極めて正確な物理的モデルがある。さらに、経験的な測定及びとりわけ校正は本発明では好適である。第１の態様では、経験的な校正はとりわけ、本発明による測定機器を規定された力で、所定の温度のもと全面的に圧力負荷をかけることにより行われる。測定される光学特性の変化、ひいては圧力負荷が、場所に依存するものではなく、均一な圧力マップを伴うのが理想である。圧力負荷を引き起こす構成部分が全て完璧に製造されるわけではないという現実により、相応の校正過程のもとで、圧力マップ若しくは光学特性の変化のマップ（以下では単にマップと記載する）が測定され、これは理想状態からの僅かなずれを示している。使用される構成部分を目的に応じて後調整すること、即ち機械若しくは構成部分の適合、又は単に測定されたマップを「ゼロマップ」として使用することが考えられる。測定されたゼロマップは、後に実際の接合過程で測定されるマップから、特にベクトル化して、引かれる若しくは減算される。
【００２１】
別の特別な態様では、測定機器は以下の形式でキャリブレーションされる。測定機器をステップ式に、特に点状に、相応の圧力体によって負荷する。圧力体は極めて細い先端を有している。圧力体により本発明による測定機器に加えられる力は、力測定装置を介して圧力体において制御され、かつ／又は調節され、かつ／又は測定される。同時に、各点負荷について本発明による信号が示され、この信号は相応の点負荷に一義的に帰することができる。本発明による態様の予め規定された点状の負荷により、測定機器の校正だけでなく、０点設定も可能であるので、本発明による測定機器に存在している、局所的な圧力評価を阻害する恐れがあるあらゆる不均一性を前もって排除することができる。
【００２２】
従って本発明は以下の解決手段の適用・利点を有している：
・基板の圧力面に沿った圧力分布の現場での測定が可能であり、これにより接合過程前のかつ／又は好適には接合過程中の、特に接合チャンバ内での圧力分布の評価が実行可能である。
・圧力体の間に測定機器を取り付けることなく、直接、接合インターフェースで、若しくは基板積層体の任意の層で、特に例えば接着剤のテンポラリーボンディング層内で、かつ／又は接合中に圧力分布を検出することができる。
・圧力分布の規定された場所の、特に絶対的な圧力値を、十分大きな圧力面にわたっても、高い精度で、大きな温度範囲にわたって、高い空間分解能において検出することができる。
・実用上の材料消費がない。
【００２３】
本発明によれば、２つの圧力体の間の圧力分布の現場での測定が可能である。適当に構成されたセンサはあらゆる形式のボンダーに柔軟かつ迅速に、再利用可能な形式で組み込むことができ、先行技術による（極めて高価な）圧力フィルムよりも長期的な目で見て安価であり、手間も少なく、迅速かつ目的にかなった処理の最適化を可能にする。本発明の別の利点はとりわけ、任意の温度負荷のもとでも圧力分布を測定することができることにある。材料の光学特性は一般に温度に依存している。この場合、光学特性の変化と温度との関係は既知でなければならず、異なる温度について測定機器を適切に拡張する校正を行うために、その関係を考慮することができる。拡張校正は、異なる温度における複数の個別の校正に相当する。
【００２４】
２つの圧力体において生じた圧力分布を測定するために、センサとしての測定装置が、下側の第２の圧力体上に配置される。圧力体はセンサに接触する。圧力体の間に生じる圧力分布は、測定層の光学材料を負荷し、これにより測定層の材料の圧力に依存した光学特性を変化させる。圧力マップとしての圧力分布の場所に依存した検出を行うために、少なくとも１つの送信機によって、測定層の縁部に光学信号が入射され、即ち測定層内へと送信される。信号は、測定経路又は所定の面セグメントに沿って測定層を通り抜け、この送信機とは反対側の、好適にはちょうど向かい合って位置する側で、検出器として形成された少なくとも１つの受信機によって受信され、測定される。このようにして測定層を通って送信された信号は、１つの信号伝送路又は複数の信号伝送路に沿って圧力負荷の際に少なくとも１つの光学特性の少なくとも１つの（累積して検出される）変化を受けている。
【００２５】
本発明によれば、複数の特に交差する信号伝送路を記録することにより、圧力マップの測定が可能である。
【００２６】
本発明によれば、受信機によって検出される特性として、例えば以下の個々のもの又は組み合わせが考えられる：
強度（の変化）
偏光（の変化）
波長又は周波数（の変化）
屈折率（の変化）
モード（の変化）。
【００２７】
単数又は複数の受信機によって捕捉された信号は、各信号伝送路に沿った全ての信号変化の累積の結果であるので、本発明によれば、測定層における光学材料の光学特性の変化を場所の関数として得るために、数学的な変換が利用される。このために、本発明によれば、測定層の周縁又は測定装置に沿って様々な送信機位置及び／又は受信機位置で行われる複数の測定が記録され、この際、特に各信号伝送路は、少なくとも１つの別の信号伝送路と交差している。
【００２８】
累積した出力信号は、それぞれ送信機及び／又は検出器の角度位置の関数として記録される。圧力マップを形成するために測定層の内側の位置の関数として光学信号の変化に、累積した信号を計算し直す本発明による数学的変換は例えばラドン変換である。ラドン変換を使用することにより、それぞれ任意の場所、特に、光学材料の検出された信号伝送路のうちの１つの信号伝送路の交差する信号伝送路の交点における光学特性の変化を圧力の関数として得ることができる。光学材料の光学特性の変化は圧力に関連付けることができるので、これにより、圧力体の間の圧力分布を記録することができる。
【００２９】
さらに、本発明により圧力分布を測定することができる、本発明による態様が説明される。
【００３０】
本発明による第１の態様では、光学材料は測定層全面にわたって分配されている。本発明による以下の態様の全てに関し、電磁信号は、信号伝送路に沿って、又は好適には面状に、即ち複数の信号伝送路を有して延在している測定層の周縁の少なくとも１つの個所で送信機により入射される。これらの信号伝送路に沿って、測定したい圧力分布に基づき少なくとも１つの物理的特性が変化する。
【００３１】
従って、測定層からの信号の出口において（即ち、各信号伝送路の端部において）検出機（受信機）は、測定経路に沿って足された（累積した）又は少なくとも継続的に変化する測定信号を受け取る。即ち、数学的に見て、本発明によれば、各信号伝送路に沿って記録された特性の累積した変化は、所定のイメージ基準によって１つの測定信号においてイメージ化される、若しくは値として検出される。
【００３２】
本発明による圧力分布を検出するために、送信機及び／又は検出機・受信機は、測定層の外側輪郭又は周縁に沿って動かされ、複数の信号伝送路の複数の測定信号が測定され、これらの信号は、数学的な変換により局所的な測定信号へと計算し直される。即ち局所的な測定信号は一義的に、局所的な圧力負荷に依存している。計算し直しのための好適な変換はラドン変換である。物理的及び／又は光学的特性の測定された測定値と圧力との間の数学的な関係は特に経験的に測定される。
【００３３】
本発明の好適な態様では、測定層の光学特性若しくは測定値に対する、基板又は圧力体による影響をできるだけ少なくするために、又は再生可能な結果を得るために、測定層の１つ又は複数の圧力面にそれぞれ１つの反射層を配置することができる。
【００３４】
本発明による第１の態様では、測定層は、測定装置としての別個のセンサの部分である。センサは、各態様において、１つの下側基板と、１つの測定層と、１つの上側基板とから成っている。基板は好適には圧力センサの形状を有していて、又は一般的には測定領域によって規定される形状を有している。従って、基板は方形又は円形又は任意の他の形状として形成することができる。好適には基板は円形の形状を有している。円形の基板の場合、直径は１０-3ｍよりも大きく、好適には１０-2ｍよりも大きく、さらに好適には１０-1ｍよりも大きく、極めて好適には１ｍよりも大きい。半導体産業において圧力分布の測定のためにこのセンサを使用する場合、基板の直径は好適には１インチ、２インチ、３インチ、４インチ、５インチ、６インチ、８インチ、１２インチ、１８インチであるか、又は１８インチよりも大きい。
【００３５】
基板の厚さは用途に依存する。多くの場合、基板の厚さは、１０μｍよりも厚く、好適には１００μｍよりも厚く、更に好適には１０００μｍよりも厚く、さらに好適には２０００μｍよりも厚く、さらに好適には５０００μｍよりも厚い。一般的に両基板の厚さは異なっていて良い。好適には、センサの基板の厚さは、後に実際に接合すべき基板の厚さに相当するのが望ましい。センサの基板の厚さと、後に実際に接合すべき基板との間の絶対量は、１ｍｍ未満が望ましく、好適には０．１ｍｍ未満、さらに好適には０．０１ｍｍ未満、さらに好適には１μｍ未満、さらに好適には０．１μｍ未満、極めて好適には０．０１μｍ未満であるのが望ましい。
【００３６】
圧力体と測定層との間の良好かつ完全な、とりわけ均一な圧力伝達を保証するために、本発明によれば各基板はできるだけ一様な厚さを有している。基板の圧さ変動（英語では、total thickness variation, ＴＴＶ）は、１００μｍ未満、好適には１０μｍ未満、さらに好適には１μｍ未満、さらに好適には１００ｎｍ未満、さらに好適には１０ｎｍ未満である。平均的な粗さは、１０００ｎｍ未満、さらに好適には１００ｎｍ未満、さらに好適には１０ｎｍ未満、さらに好適には１ｎｍ未満、さらに好適には０．１ｎｍ未満である。好適には、センサの構成部分は、とりわけ使用される基板は、後に実際に接合すべき基板とできるだけ同じ弾性特性を有しているのが望ましい。センサの基板の弾性係数と、後に実際に接合すべき基板の弾性係数との間の差の絶対量は、１０００ＭＰａ未満であるのが望ましく、好適には１００ＭＰａ未満、さらに好適には１０ＭＰａ未満、さらに好適には１ＭＰａ未満であるのが望ましい。
【００３７】
圧力体から測定層へと均一に圧力分布を伝達することができるように、基板は好適には機械的に等方性である。従って基板は好適には非結晶のマイクロ構造を有している。
【００３８】
基板のマイクロ構造が多結晶である場合、基板は好適には、その微結晶が結晶等方性の機械特性を有している材料から製造されている。これはとりわけ、立方晶の構造を有する材料の場合である。従って立方晶材料は好適には、９よりも小さい、好適には７よりも小さい、さらに好適には５よりも小さい、さらに好適には３よりも小さい、さらに好適には２よりも小さい、さらに好適には１であるツェナー（Zener）の異方性因子（ＺＡ）を有している。約１のＺＡを有する唯一の公知の金属はタングステンである。従って、タングステンは、均等な圧力伝達のために本発明により好適な金属として開示される。
【００３９】
本発明による態様のために同様に好適な材料は、炭素、特にグラファイトの形の炭素であり、極めて好適にはダイアモンドとしての炭素である。
【００４０】
単結晶基板の場合、この基板は好適には、切断平面内に機械的な等方性が存在する（英語：in-plane isotrop）ように切られる。従って、立方晶の格子を有する単結晶基板の場合、基板は好適には、その表面が結晶面（１１１）である、若しくは基板表面に対して垂直な結晶方向＜１１１＞であるように切られている。六方晶の格子を有する単結晶基板の場合、基板は好適には、その表面が、結晶面（０００１）に対して平行であるように切られている。
【００４１】
光学材料は、下側基板と上側基板との間に全面的に分散されている。光学材料は、公知のあらゆるプロセスで、下側基板及び／又は上側基板に被着することができ、好適にはＰＶＤ、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、原子層堆積（ＡＬＤ）、分子層堆積（ＭＬＤ）、電子化学的堆積、メッキ、ラミネート、スピンコート、エナメル吹き付けにより被着することができる。さらには、光学層は、均質な材料ブロックから、例えば、ラッピング、研磨、研削によって製造することもできる。
【００４２】
下側基板と測定層と上側基板とは、好適にはパーマネントボンディングにより、好適には分離不能な１つのセンサを形成する。下側基板と測定層と上側基板とをまとめて保持する形式は任意である。本発明によれば、同時に接着剤として機能し、接合プロセスにより下側基板を上側基板に永久的に接着させることができる光学材料の使用が考えられる。本発明により考えられる別の可能性は、メタルボンディングまたはフュージョンボンディングの形成により、測定層を下側基板と上側基板とに溶接することである。
【００４３】
全面的な例の本発明による別の態様では、測定層は、固有の製造されたセンサの部分ではなく、接合させたいウェハ積層体の部分である。
【００４４】
本発明において重要な部分は、送信機、測定層、検出機・受信機である。接合すべきウェハ積層体の１つの層の光学特性を利用することにより、実際の接合過程中の圧力分布を一度で完全に新しい形式で測定することができる。従って、本発明による測定原理は、実際に接合したい基板積層体の部分である測定層としての層に適用できる。即ち、測定層は、必ずしも別個のセンサの測定層である必要はない。即ち、ここで示した開示した方法により、１つの層における圧力分布の現場での測定もボンダーにおいて実行することができる。本発明による測定層は、本発明により必要な圧力に依存した少なくとも１つの光学特性を有していなければならない。
【００４５】
光学材料を有した全面的な測定層の測定信号の評価は、本発明によれば以下のように行われる。
【００４６】
本発明の第１の態様では、本発明により測定層の圧力分布を検出するために、複屈折の光学特性を利用している。複屈折とは、その電場若しくは磁場が互いに直線的に偏光している常光線及び異常光線内に入射する光線が分割される過程であると理解されたい。基本的に、光学的に異方性の材料だけが複屈折を示す。しかしながら一般的に、光学的に等方性の材料も圧力負荷下で光学的に異方性となる。従って、本発明による光学材料は、複屈折の所望の効果を引き起こすために、圧力に応じて少なくとも１つの光学的な異方性を有していなければならない。
【００４７】
本発明による方法の１つの態様では、送信機の電磁的かつ単色の信号を偏光子を介して測定層内に入射させている。偏光子は、規定された振動平面の電磁波のみが測定層へと到るように機能する。複屈折の光学特性により、入射光は一般に、常光線と異常光線とに分けられる。常光線及び異常光線の電場の振動平面は、局所的な圧力負荷により回転されるので、測定層の出口に取り付けられた受信機は、常光線及び／又は異常光線の新たな振動平面を検出することができる。しかしながら好適には、両線のうち一方が信号伝送路に沿って測定層を通る途中、完全に吸収される、又は好適には測定層から離れてしまう。測定層に残っている線は、好適には、全反射の物理的現象を利用して、信号伝送路に沿って測定層の端部にまで通される。検出機に到達する信号は即ち、信号伝送路に沿って、特に少なくとも殆ど、好適には専ら、測定路に沿った圧力分布により変化する振動平面の回転である。振動平面の局所的な変化の測定は、やはり、送信機及び／又は検出機の移動による複数の測定路の記録と、適当な数学的変換、好適にはラドン変換を利用して行われる。
【００４８】
本発明の別の態様では、本発明により測定層の圧力分布を測定するために、屈折率の光学特性を利用している。この場合、測定層の光学材料の屈折率は、無負荷状態で、１よりも大きく、好適には１．５よりも大きく、さらに好適には２．０よりも大きく、さらに好適には２．５よりも大きく、さらに好適には３．０よりも大きく、さらに好適には３．５よりも大きい。測定層を画定する材料（以下では画定材料又は基板材料とも言う）の屈折率は、無負荷状態で特に測定層の屈折率よりも大きく、好適には３．５未満、好適には３．０未満、さらに好適には２．５未満、さらに好適には２．０未満、さらに好適には１．５未満である。好適には、画定材料の屈折率は、圧力負荷の際は変化しない又は殆ど変化しない。測定層の光学材料と画定材料との屈折率が異なることにより、入射信号は、好適には殆どの測定層における全反射により保持される。
【００４９】
本発明による思想は、局所的な圧力変化により光学材料は局所的に圧縮され、ひいては光学材料の屈折率の局所的な変化を起こさせる、ということにある。これにより、測定層から出て周辺に、即ち画定材料若しくは基板へと到る電磁ビームの移行のふるまいが変化する。これはとりわけ、強度の局所的な変化を意味している。電磁ビームの移行のふるまいは好適にはフレネルの式により説明される。検出機に到達する信号は即ち、信号伝送路に沿って、特に少なくとも殆ど、好適には専ら、信号伝送路に沿った圧力分布により変化する電磁ビームの強度である。局所的な強度の、ひいては局所的な屈折率の、及び局所的な圧力の測定は、本発明によれば、周縁に沿った送信機及び／又は検出機の移動により複数の測定路を記録し、ラドン変換を使用することにより行われる。
【００５０】
本発明による第３の態様では、光学特性として横電磁波（ＴＥＭ波）が使用される。ＴＥＭ波とは、電場成分及び磁気成分が伝搬方向でなくなる電磁波を意味する。ＴＥＭ波は、本発明による境界条件のもとでのみ形成される。境界条件とは、どの関数値が、考慮すべき関数、特に電場及び／又は磁場を有しているのかを規定する、制限的な形状の条件を意味している。本発明による境界条件により、特に定在波の横電磁波が形成される。空間における電磁的な場の密度の分布は好適には極めて対称的である。定在波の様々な構成形式はモードと言われる。ＴＥＭ波のモードは、音響の定在波又はケーブルが締め付けられた際に形成されることがある定在波と比較可能である。
【００５１】
本発明による別の思想は、単色の電磁波を所定の入射角で測定層内に入射させることにある。形状的な境界条件により可能なモードが形成される。測定層には即ち、定在波の横電磁波が生じている。測定層の横断面において、横断面に沿った強度を分析すると、対称的な強度分布が得られる。対称的な強度分布は、延在する薄い測定層のように、単純な形状的な境界条件のために、数学的な関数によって示すことができる。この数学的な関数はいわゆる秩序変数を含み、これにより本発明によれば最大数が推量される。
【００５２】
このような本発明による態様の本発明による思想は即ち、受信機側での強度分布を登録することにある。測定路に沿った圧力負荷により、形状は、測定層が特に薄くなるように変化する。これにより、ＴＥＭ波のための境界条件は変化する。従って境界条件の局所的な変化は、測定路の端部における測定される強度信号に影響を与える。全測定面に沿った圧力分布を得るために、様々な送信機位置において複数の異なる検出機位置の信号を記録する。この信号は、具体的には、統合されたものではなく、表面信号である。即ち、面検出機の法線を中心とした立体角度に沿った強度分布が記録される。測定層においてこのように測定された局所的な強度分布も圧力と結び付けることができ、これにより、圧力分布全体の検出が可能である。
【００５３】
送信機の数は本発明によれば１以上であり、好適には３よりも多く、好適には５よりも多く、好適には８よりも大きい。検出機の数は本発明によれば１以上であり、好適には３よりも多く、好適には５よりも多く、好適には８よりも大きい。特に、送信機と受信機・検出機とは統合されて形成されるか又は、送信機及び／又は受信機は、特に同様にかつ／又は対称的に、測定すべき測定層の周縁に配置されているか又は、一定の半径で測定層の周りを回転移動する。送信機は、点状放射機、又は線状放射機、又は好適には面状放射機として形成されて良い。検出機は、点状検出機、又は線状検出機、又は好適には面状検出機として形成されて良い。この測定プロセスは、トモグラフィとも言われる。
【００５４】
本発明による別の態様では、リフレクタが測定層の内側に設けられている。リフレクタとは、その軸線が、測定層の法線に対して平行に位置する、若しくは圧力負荷方向に対して平行に位置する物体、好適には球体又は円筒体であって、このリフレクタは入射する測定信号の波長において高い反射率を有している。送信機は、所定の周波数を有する電磁ビームを測定層内に入射する。検出機は所定の時間後に入射された信号のエコーを測定する。送信機と検出機とは測定層の周囲の異なる位置に位置していて良い。送信機と検出機とは好適には同期化されているので、検出機は、送信機が信号を測定層へと入射するとすぐに時間測定を開始する。所定の時間後、検出機はリフレクタのエコー信号を測定する。電磁信号は、測定層を横切る際に、その強度が変化させられる。強度損失は、信号伝送路に沿った吸収の尺度である。
【００５５】
リフレクタの位置における圧力情報は、出入力信号の変化の測定により行われる。好適には、強度の減少が測定値として考慮される。
【００５６】
別個のセンサとしての本発明による測定装置の別の態様では、光学材料は、測定層全体にわたって分配されている、若しくは周縁の入射個所から周縁の出射個所まで通されている１つ又は複数の光ファイバの部分である。この場合、ファイバは好適には機械的に等方性の材料（以下では単にマトリックスと言う）に埋め込まれている。特別な態様では、ファイバは流体によって、特に液体によって、極めて特殊な態様では気体の雰囲気によって取り囲まれている。
【００５７】
雰囲気とはこの関連では真空も意味している。
【００５８】
センサは、１つの下側基板と、マトリックスとして形成された１つの測定層と、この測定層に埋め込まれた少なくとも１つの光ファイバと、１つの上側基板とから成っている。相応の送信機と受信機、並びに別の光学機器は、光ファイバの外面に取り付けられ、本発明によれば使用される。本発明によれば、ファイバが埋め込まれるシリコンマトリックスの使用も考えられる。このセンサは、相応の上側基板及び／又は下側基板を有しているのではなく、マットとして形成されている。
【００５９】
光ファイバの例の本発明による態様では、光ファイバは１つの螺旋となるように、好適にはアルキメデスの螺線となるように巻かれて、マトリックスに埋め込まれている。所定の位置には、圧力負荷が測定される基準点が配置されている。光学特性の影響は、光ファイバの終端部ではなく、光ファイバの入口で登録される。入口から基準点までの距離は、伝播時間の測定又は基準点のスペクトル符号化により検出される。
【００６０】
好適な態様では、測定層の法線の方向で、光ファイバに接触する圧力体が位置している。圧力体は好適には高い弾性係数を有していて、これにより所定の圧力負荷のもとではできるだけその形状を変化させない。この場合、弾性係数は、１０ＭＰａよりも大きく、好適には１００ＭＰａよりも大きく、さらに好適には１ＧＰａよりも大きく、さらに好適には１０ＧＰａよりも大きく、さらに好適には１００ＧＰａよりも大きく、理想的にさらに好適には１０００ＧＰａよりも大きい。光ファイバの圧力負荷により、光ファイバは極めて剛性的な、ひいては殆ど圧縮されない圧力体に押し付けられるので、その光学特性は局所的に変化する。光学特性の変化とは、複屈折の変化、屈折率の変化、光ファイバにおける光学材料の密度の変化であって良い。送信機は、好適には多色光源であって、極めて好適には、多色波長選択光源であり、従って、規定された１つの又は複数の波長又は波長範囲を選択可能な、光ファイバ内に入射可能な光源である。本発明による圧力体が位置している各基準点の位置は、干渉計測定により、及び／又は伝播時間測定により達成される。本発明によれば、特に単色波の入射が考えられる。光ファイバへの単色波の進入は時間的０点を提供する。単色波は光ファイバを貫通する。単色波が本発明による第１の圧力体へと到ると、波の一部が反射される。単色波の反射信号は、入口で検出機によって測定される。これにより第１の圧力体のための信号関数と伝播時間とが公知となる。伝播時間差の測定のために干渉計の使用も考えられる。単色波の一部は、第１の圧力体を越えて第２の圧力体へと到り、この第２の圧力体はさらに結果として相応の部分反射を有する。相応する同様の考察が、光ファイバに沿った全ての別の圧力体に該当する。特別な態様では、そのスペクトルが少なくとも部分的に既知である多色波が光ファイバに入射することが考えられる。相応の干渉計により、圧力体の位置とその信号形態を推量することができる。波長に敏感な様々な圧力体の使用も考えられ、このような圧力体は好適には、電磁的な入射信号の所定の部分しか反射せず、ひいては相応に単純に推量することができる。
【００６１】
光ファイバの例の本発明による第２の態様では、複数の光ファイバが設けられている。これらの光ファイバは測定層にわたって１つの格子内に配置される。この格子は、好適には方形に形成されているので、複数の光ファイバは互いに直角を成して交差している。光ファイバはそれぞれ基準点で、この光ファイバに交差する光ファイバのための圧力体として機能する。各光ファイバの入口と出口には、それぞれ１つの送信機（入口）と検出機（出口）とが位置している。圧力負荷の際の信号変化の測定は、本発明によれば交点・基準点で行われる。交点では２つのファイバが、互いに直交するように位置していて、同時に互いに１つの点で重なる様にまとめられている。この点における圧力負荷により、ファイバにおける光学材料は本発明によれば圧縮され、これにより、複屈折の変化、屈折率の変化、光ファイバにおける光学材料の密度の変化、ＴＥＭ波のモードの変化が生じる。全ての測定信号の評価により、各光学特性の変化の由来を検出することができ、従って、それぞれ局所的な圧力値に計算し直すことができる。
【００６２】
圧力体の間の圧力分布の測定は、１Ｎよりも高い、好適には１０ｋＮよりも高い、さらに好適には５０ｋＮよりも高い、さらに好適には１００ｋＮよりも高いダイ圧力のもとで行われる。
【００６３】
圧力体の間の圧力測定の圧力値の精度は、２０％よりも良く、好適には１５％よりも良く、さらに好適には１０％よりも良く、さらに好適には５％よりも良く、極めて好適には１％よりも良い。
【００６４】
測定は高められた温度のもとで行うことができる。測定は、０℃よりも高い、好適には２００℃よりも高い、さらに好適には４００℃よりも高い、さらに好適には６００℃よりも高い、さらに好適には８００℃よりも高い温度で行われる。温度は、１０％よりも良い、好適には５％よりも良い、さらに好適には１％よりも良い、さらに好適には０．５％よりも良い、極めて好適には０．１％よりも良い再現性を有している。
【００６５】
測定装置がウェハ処理装置で、特に現場で使用可能である場合、再現可能な、かつグラフィックに図示可能な圧力分布が測定される。さらに本発明によれば、圧力負荷の圧力分布を最良にするために、圧力体の圧力面を、圧力マップに基づき相応に変形させることができる。本発明を利用してさらに、測定された圧力マップに基づき補償プレートを形成し、とりわけ最良にすることができる。特に好適には、補償プレートを最良にするために圧力マップは、できるだけ実際の条件の下、従って、実際に接合すべき相応の基板積層体を用いて検出される。ウェハ処理装置としてはとりわけ、ボンダー、研削機、研磨機、計測機器が使用される。
【００６６】
本発明による好適な態様では、１つ又は複数の送信機及び／又は受信機が周縁に沿って移動可能である。好適には移動は、制御装置によって制御されて、特に制御装置によって制御されたステップモータによって行われる。好適には移動は、周縁に形状が一致する軌道に沿って、特にリング状軌道に沿って、好適には特に周方向で閉じた円環軌道に沿って行われる。
【００６７】
好適には、本発明によれば、測定装置は、前記周縁に沿って分散された複数の送信機を有していて、かつ／又は前記周縁に沿って分散され、それぞれ１つの、特に対向配置された送信機に配属された複数の受信機を有しており、特に１つの送信機につき少なくとも２つの受信機を有している。
【００６８】
各送信機が複数の信号伝送路を、特に同時に送信し、かつ／又は各受信機がそれぞれ唯１つの信号伝送路に配属されているという本発明の手段により、周縁には送信機よりも多くの受信機を配置することができ、これにより検出をより効果的に行うことができる。
【００６９】
さらに本発明によれば、測定装置が、少なくとも１つの受信機によって受信された信号の変換、好適にはラドン変換により、信号伝送路に沿った圧力マップの局所的な圧力値を求める評価ユニットを備えているならば有利である。
【００７０】
本発明の別の好適な態様によれば、少なくとも１つの受信機によって、光学的な特性についての情報を有する信号を検出可能である。信号の変化は、光学特性の変化に、ひいては圧力変化に結び付けられている。特に以下の光学特性は重要である：
複屈折
屈折率
横電磁波として現れる信号のモード
伝播時間
スペクトル符号化。
【００７１】
第１の圧力体と第２の圧力体の間の測定層の圧力負荷の際の圧力マップを測定する本発明による方法は、最も一般的な形では以下のステップ、特に以下の順序を有している。即ち、
先行する請求項のいずれか１項記載の測定装置を第１の圧力体（５）と第２の圧力体との間に配置するステップ、
測定層を通って延在する第１の信号伝送路と、前記測定層を通って延在する少なくとも１つの別の信号伝送路とに沿った、電磁波としての信号を、前記測定層の周縁に配置された１つの又は複数の送信機によって送信するステップ、
前記１つ又は複数の送信機から前記測定層を通して送信された、圧力負荷時に変化可能な前記第１の信号伝送路と前記別の信号伝送路の信号を受信するための前記周縁に配置された１つの又は複数の受信機によって信号を受信するステップ。
【００７２】
本発明による装置、本発明による方法については、測定装置について記載した上記特徴が相応に該当し、逆も同様に該当する。
【００７３】
本発明のさらなる利点、特徴、詳細は、図示した好適な実施態様の説明に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明による測定装置を備えた本発明による測定器具を示す横断面図である。
【図２】本発明による測定装置の第１の態様を概略的に示す平面図である。
【図３】本発明による測定装置の第２の態様を概略的に示す平面図である。
【図４】本発明による測定装置の第３の態様を概略的に示す平面図である。
【図５】信号伝送路Ｌに沿った局所的な圧力分布を示すグラフである。
【図６】本発明による測定層の態様の光学特性の測定を概略的に示した図である。
【図７】本発明による測定層の態様の光学特性の測定を概略的に示した図である。
【図８】本発明による測定層の態様の光学特性の測定を概略的に示した図である。
【図９】本発明による測定装置の第４の態様を概略的に示す平面図である。
【図１０】本発明による測定装置の第５の態様を概略的に示す平面図である。
【図１１】本発明による測定装置の第６の態様を概略的に示す平面図である。
【図１２】本発明による測定装置の第７の態様を概略的に示す平面図である。
【００７５】
図面において同じ構成部分又は同じ働きをする構成部分には同じ符号を付与する。
【００７６】
図１には、ボンディング装置が概略的に示されており、この場合、接合時の第１の上側圧力体５と第２の下側圧力体６だけが、これら圧力体５，６の圧力面に対して横方向に向けられた接合力Ｆと共に示されている。
【００７７】
これら圧力体５，６の間には第１の基板２と第２の基板４とが配置されていて、これらの基板は、測定層３として形成された接続層に、接合力Ｆによる力の負荷により接続されている。
【００７８】
接合力Ｆは、圧力負荷の間、接触直前のゼロから数ｋＮに到るまでの接合力まで上昇し、これにより、圧力面に関する圧力が生じ、この場合、圧力面は、例えば３００ｍｍの直径を有する円形の基板について計算することができる。
【００７９】
測定層３は、測定層３によって送信された信号の光学特性を測定する測定装置の部分であり、測定装置１は、測定装置として別個に接合チャンバに取り付けられたセンサであるか、又は接合チャンバに不動に設置された測定装置１であって良い。
【００８０】
電磁波を測定し、送信するために、図２に示した第１の態様によれば１つの送信機７が測定層３の周縁３ｕに配置されていて、この送信機７は１つの信号伝送路に沿って測定層３を通して信号９を送信する。
【００８１】
本発明により測定層３全体の検出を行うために、送信機７及び／又は検出器８は特に同期的に周縁３ｕに沿って移動可能であり、特に、矢印で図示したリング状の、好適には円環状の周回向軌道に沿って移動可能である。周回軌道は特に、測定層３に直接接続している。
【００８２】
本発明による構成部分及び方法ステップを制御するために、（図示していない）制御装置が設けられている。
【００８３】
本発明によれば、複数の送信機７及び／又は複数の受信機８を周縁３ｕに分布させることが考えられる。これら複数の送信機７及び／又は複数の受信機８は、移動することによって、又は比較的大きな部分をカバーすることによって、周縁３ｕのそれぞれ１つの部分をカバーしている。
【００８４】
従って、図３に示した第２の態様では、複数の受信機８が１つの送信機７に対向して対応配置されている。送信機７は、図２に示した第１の態様のものに比べてより大きな測定層３の部分を検出する１つの信号ビームを送信し、この信号ビームは、それぞれ１つの受信機８へと到りこの受信機８によって記録される複数の信号伝送路を有している。従ってこの態様の利点は、測定層３のより大きな角度部分に沿った複数の信号を同時に検出することができるということである。必要な測定時間は、受信機８の数のファクタ分だけ減じられる。
【００８５】
送信機７及び該送信機７に配属された受信機８が周縁３ｕに沿って移動することにより、測定層３全体を検出することができる。選択的に、周縁に分散された複数の送信機７及びこれらの送信機７にそれぞれに配属された複数の受信機８を配置することができ、これにより、送信機７及び受信機８は移動せずに、測定層３全体を検出することができる。
【００８６】
図４には、測定層３を検出する第３の態様が示されている。この場合、１つの送信機７と１つの受信機８´が設けられていて、この場合、受信機８´は線状検出器又は面状検出器として、特にＣＤＤ検出器として構成されている。線状若しくは面状の検出器によれば、線若しくは面に沿った信号を記録し、直接処理することができる。受信機８´の空間分解能に応じて、受信機８´は信号９の複数の信号伝送路を検出するように構成されている。図３の態様と同様に、送信機７と受信機８´とは周縁３ｕに沿って移動することができ、又はそれぞれ対向する受信機８´を備えた複数の、特に３つの送信機７が周縁に分散されていても良い。
【００８７】
上述した態様に共通するのは、実際に、測定層３を通って延びる任意の数の信号伝送路を、送信機７及び受信機８，８´の相応に小さな移動ステップにより検出することができるということである。この移動は特に、制御装置によって制御されるステップモータによって行うことができる。
【００８８】
検出されたデータは評価ユニット（図示せず）によって評価される。このデータは直径Ｄの一部分Ｌに関する図５のグラフに示される。このグラフには、評価ユニットによって評価された局所的な圧力分布ｐが距離Ｘに対して示されていて、圧力ｐが場所の関数として変化することが判る。図５のグラフは、同様に部分Ｌに関する図６〜図８に示した態様における圧力分布の基準として用いられる。
【００８９】
図６には、測定層３の光学材料の複屈折特性により、圧力の関数としての電場の偏光角がどのように変化するかが示されている。本発明によれば、測定層３を通って信号９が伝送された後、各信号伝送路の端部で少なくとも１つの受信機８において偏光状態が記録される。次いで、数学的な変換により局所的な偏光状態が推量され、これにより圧力が計算される。これは評価ユニットで行われる。信号の伝播はこの場合、直線として示されている。何故ならば偏光の物理的なパラメータは相応の矢印によって図６の下方に示されているからである。これは、それぞれ図示した点における信号の電場の偏光状態に相当する。局所的な偏光状態の変換及び検出は、交差する様々な信号伝送路に沿って記録することによってのみ可能である。
【００９０】
図７には、測定層３の光学材料の別の光学特性の、即ち屈折率の検出が示されている。図５のグラフに示されているように、圧力は場所の関数として、距離Ｌ内で左から右へと上昇する。圧力が上昇するほど、測定層３の光学材料は密になり、密になるほど、光学材料の屈折率も上がる。屈折率の変化により、信号９の反射特性が、ひいては信号９の強度が変化する。信号９の伝播は、幾何光学の法則により信号９の電磁波の伝播方向により示される。異なる太さの矢印は、信号９が測定層３に入射する際の高さである強度を概略的に示している。進行に応じて屈折率が変化することにより、屈折特性の変化によって、より多くの電磁波の光子が測定層３から流出し、このことは細くなる矢印により示されている。測定層３から出る光子の矢印は圧力が増加するにつれ太くなる。このような光学特性も、測定層３に沿った複数の、特に交差する信号伝送路の検出により、数学的変換、特にラドン変換により検出可能である。
【００９１】
図８には、ＴＥＭ波（横電磁波）の変化が、距離Ｌに沿った圧力の均一性により生じる厚さの変化により、概略的に示されている。圧縮により、測定層３の厚さが距離Ｌに沿ってｔからｔ´へと変化し、これにより、測定層３内で生じる電磁波も変化する。このような電磁波の変化により、電磁波のモードが変化し、強度分布も変化する。モード及び／又は強度分布の変化により、圧力の局所的な検出が可能であり、この場合、本発明によれば複数の信号伝送路が評価される。周縁３ｕに沿ったモードの強度分布の測定により、変換、好適にはラドン変換により、測定層３の所定の場所におけるモードの強度分布が推量される。これにより局所的な圧力が検出可能である。
【００９２】
図９には、１つの送信機７と１つの受信機８とから成る送受信ユニットを備えた本発明の別の態様が示されている。送受信ユニットは、測定層３の周縁３ｕの同じ個所で送信及び受信を行う。送受信ユニットの送信機７は、電磁波を、即ち発散信号９を測定層３へと入射させる。測定信号９は、測定層３の所定の面部分をカバーする発散を有している。電磁波の信号９は、リフレクタ１５において送受信ユニットの受信機８へと反射される。パルス運転と伝播時間測定により、受信した信号がたどった信号伝送路を導き出すことができる。上述した測定層の光学特性の１つ、例えば強度、偏光角、ＴＥＭ波のモードの変化が測定される。上述した反射法により、受信機８に対する送信機７の正確な方向付けを省くことができる。何故ならば、送信機７と受信機８とは機械的に接続されていて、リフレクタ１５の位置はわかっているからである。
【００９３】
図１０に示した別の態様では、送信機７は場所的に受信機８から分離されているが、電子的に受信機８に連結されているので、受信機８に対する送信機７の校正が行われることがある。その他の点では、図１０の態様は、上述した図９の反射法の態様に相当する。
【００９４】
図１１に示した態様では、測定層３の光学材料には、測定層３に分布された光ファイバ１２が設けられている。この場合、ファイバは好適には機械的に等方性の材料、マトリックスに埋め込まれている。従って、図示した態様では、センサの形の別個の測定装置が形成されており、この測定装置は好適には、第１の基板２と、第２の基板４と、これら基板の間に位置する光ファイバ１２を備えたマトリックスと、測定層とから成っている。送信機７と受信機８とはそれぞれ、光ファイバ１２の端部に取り付けられていて、その他の点では上述したように使用される。この場合、送信機７と受信機８とは１つの送受信ユニットに取り付けられている。従ってこれも反射法である。送受信ユニットはそれぞれ光ファイバの端部に取り付けられる。
【００９５】
本発明によれば、光ファイバ１２が埋め込まれるシリコンマトリックスの使用も考えられる。この場合は、基板２，４を省くことができ、センサは、上側基板及び下側基板を有さないマットとして形成することができる。
【００９６】
図１１の光ファイバ１２は、螺旋、好適にはアルキメデスの螺線として巻かれていて、マトリックス１３に埋め込まれている。光ファイバ１２の所定の位置には基準点が配置されていて、この基準点で圧力負荷が検出可能である。基準点は特に、ボール状の圧力エレメント１４によって形成することができる。この点で、圧力に応じて、光ファイバ１２の光学特性に対する影響が生じ、これは基準点の伝播時間の測定及び／又はスペクトルのコード化により割り当てることができる。信号を発信し、その反射を時間及び／又は波長に応じて再び検出することができる送受信ユニットは市販されていて、当業者には公知である。
【００９７】
光ファイバ１２の圧力負荷により、基準点で局所的に、光ファイバ１２の光学特性が変化する。光学特性の変化、特に複屈折変化、屈折率の変化、光学材料の密度の変化を記録することができる。これらは送受信ユニットによって記録され、評価される。
【００９８】
送信機７はこの場合、好適には多色光源であって、極めて好適には、多色波長選択光源であり、これにより、規定された波長を検出することができ、光ファイバ１２内に入射させることができる。圧力エレメント１４が位置している各基準点の位置は、干渉計測定により、又は伝播時間測定により検出される。
【００９９】
圧力エレメント１４は好適には高い弾性係数を有しているので、このような負圧の負荷により、形状変化は生じない、又は殆ど生じない。この場合、弾性係数は、特に１０ＭＰａよりも大きく、好適には１００ＭＰａよりも大きく、さらに好適には１ＧＰａよりも大きく、さらに好適には１０ＧＰａよりも大きく、さらに好適には１００ＧＰａよりも大きく、さらに好適には１０００ＧＰａよりも大きい。
【０１００】
図１２に示した本発明の別の態様では、複数の光ファイバ１２が、格子形状の測定層３内に埋め込まれている。この格子は、好適には方形に形成されていて、この場合、各光ファイバは直角を成して交差している。
【０１０１】
従って、光ファイバ１２はそれぞれ基準点（交点）で相互に、それぞれ交差する光ファイバ１２のための圧力体を成している。この場合、送信機７の始点及び受信機８の終点又は一方の側に、送受信ユニットが位置している。
【０１０２】
圧力負荷の際の信号変化の測定若しくは信号の光学特性の変化は、本発明によれば基準点（交点）で行われる。この点では２つの光ファイバ１２が互いに直交して重なって位置していて、互いに、特に直接に接触している。この交点における圧力負荷により、光ファイバ１２の光学材料は本発明によれば圧縮される。複屈折の変化、屈折率の変化、光学材料の密度の変化、ＴＥＭ波のモードの変化は相応に検出可能である。
【０１０３】
光ファイバ１２の方形の格子の幅及び長さに沿った全ての信号は評価ユニットにより記録され、評価され、これによりその都度の光学特性の変化の由来が特定され、従って、その都度の局所的な圧力値への再計算が可能である。
【符号の説明】
【０１０４】
１  測定装置
２  第１の基板
３  測定層
３ｕ  周縁
４  第２の基板
５  第１の圧力体
６  第２の圧力体
７  送信機
８，８´  受信機
９  信号
１２  光ファイバ
１３  マトリックス
１４  圧力エレメント
１５  リフレクタ
Ｄ  直径
Ｌ  測定システムの部分
ｔ，ｔ´  測定層厚さ
【図１】
2016521849.tif 000003
【図２】
2016521849.tif 000004
【図３】
2016521849.tif 000005
【図４】
2016521849.tif 000006
【図５】
2016521849.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年6月10日(2015.6.10)
【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】
光学材料から成る少なくとも１つの測定層（３）を有し、前記光学材料の光学特性は前記少なくとも１つの測定層（３）の圧力負荷に応じて変化可能であって、接合過程前かつ／又は接合過程中に第１の圧力体（５）と第２の圧力体（６）との間の前記少なくとも１つの測定層（３）の前記圧力負荷の際に圧力マップを測定する測定装置であって、
前記測定層（３）を通って延在する第１の信号伝送路と、前記測定層（３）を通って延在する少なくとも１つの別の信号伝送路とに沿った、電磁波としての信号（９）を送信する、前記測定層（３）の周縁（３ｕ）に配置された少なくとも１つの送信機（７）と、
前記送信機（７）から前記測定層（３）を通して送信された、圧力負荷時に変化可能な前記第１の信号伝送路と前記別の信号伝送路の信号（９）を受信する、前記周縁（３ｕ）に配置された少なくとも１つの受信機（８，８´）と、
を備える測定装置。
【請求項２】
ウェハ加工装置で、特に現場で使用可能である、請求項１記載の測定装置。
【請求項３】
前記送信機（７）及び／又は前記受信機（８，８´）が前記周縁（３ｕ）に沿って移動可能である、請求項１又は２記載の測定装置。
【請求項４】
前記周縁（３ｕ）に沿って分散された複数の送信機（７）を有していて、かつ／又は前記周縁（３ｕ）に沿って分散され、それぞれ１つの、特に対向配置された送信機（７）に配属された複数の受信機（８，８´）を有しており、特に１つの送信機（７）につき少なくとも２つの受信機（８，８´）を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の測定装置。
【請求項５】
各送信機（７）は複数の信号伝送路を、特に同時に送信し、かつ／又は各受信機（８，８´）はそれぞれただ１つの信号伝送路に配属されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の測定装置。
【請求項６】
特に、少なくとも１つの受信機（８，８´）によって受信された前記信号（９）の変換、好適にはラドン変換により、前記信号伝送路に沿った圧力マップの局所的な圧力値を求める評価ユニットを備えた、請求項１から５までのいずれか１項記載の測定装置。
【請求項７】
少なくとも１つの前記受信機（８，８´）は、前記信号（９）の光学特性を検出するように形成されており、特に以下の光学特性、即ち、
複屈折
屈折率
横電磁波として現れる信号のモード
伝播時間
スペクトル符号化
のうちの１つ又は複数を検出するように形成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の測定装置。
【請求項８】
接合過程前かつ／又は接合過程中に第１の圧力体（５）と第２の圧力体（６）との間の光学材料から成る測定層（３）の圧力負荷の際に圧力マップを測定する方法であって、前記光学材料の光学特性は前記測定層（３）の圧力負荷に応じて変化され、以下のステップ、特に以下の順序を有しており、即ち、
請求項１から７までのいずれか１項記載の測定装置を、第１の圧力体（５）と第２の圧力体（６）との間に配置するステップと、
前記測定層（３）を通って延在する第１の信号伝送路と、前記測定層（３）を通って延在する少なくとも１つの別の信号伝送路とに沿った、電磁波としての信号（９）を、前記測定層（３）の周縁（３ｕ）に配置された１つ又は複数の送信機（７）によって送信するステップと、
前記１つ又は複数の送信機（７）から前記測定層（３）を通して送信された、圧力負荷時に変化可能な前記第１の信号伝送路と前記別の信号伝送路の信号を受信するための、前記周縁（３ｕ）に配置された１つ又は複数の受信機（８，８´）によって信号（９）を受信するステップと、
を有している、圧力マップを測定する方法。
【国際調査報告】
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