(57)【要約】  １つの群のデバイスの組み立て方法であって、ソースデバイス上の第１の群の２以上の部品の各部品とトランスファーデバイスとの間の空間を真空にすることであって、これにより第１の群の２以上の部品の各部品とトランスファーデバイスとの間に一時的な接合を形成する、ことと、トランスファーデバイスがソースデバイス上の第１の群の２以上の部品の各部品と一時的に接合した状態で、第１の群の２以上の部品をソースデバイスから選択的に除去することと、第１の群の２以上の部品を、ホストデバイス上に位置決めすることと、第１の群の２以上の部品をトランスファーデバイスから切り離すことであって、これにより第１の群の組み立て済みデバイスを形成する、ことと、を含む。
2020507789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの群のデバイスの組み立て方法であって、
ソースデバイス上の第１の群の２以上の部品の各部品とトランスファーデバイスとの間の空間を真空にすることであって、これにより前記第１の群の２以上の部品の各部品と前記トランスファーデバイスとの間に一時的な接合を形成する、ことと、
前記トランスファーデバイスが前記ソースデバイス上の前記第１の群の２以上の部品の各部品と一時的に接合した状態で、前記第１の群の２以上の部品を前記ソースデバイスから選択的に除去することと、
前記第１の群の２以上の部品を、ホストデバイス上に位置決めすることと、
前記第１の群の２以上の部品を前記トランスファーデバイスから切り離すことであって、これにより第１の群の組み立て済みデバイスを形成する、ことと、
を含む、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１の群の２以上の部品の各部品は、ＡＦＭカンチレバーおよび／またはＡＦＭチップを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の群の２以上の部品は、それぞれ前記ホストデバイス上の対応するＡＦＭハンドリングチップ上に位置決めされる、ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の群の２以上の部品を前記トランスファーデバイスから切り離すことは、前記第１の群の２以上の部品の各部品を前記対応するＡＦＭハンドリングチップに永続的に接合することによって１つの群の組み立て済みＡＦＭプローブを形成することを含む、ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ソースデバイス上または第２のソースデバイス上の第２の群の２以上の部品の各部品と前記トランスファーデバイスとの間の空間を真空にすることであって、これにより前記第２の群の２以上の部品の各部品と前記トランスファーデバイスとの間に一時的な接合を形成する、ことと、
前記トランスファーデバイスが前記ソースデバイス上または前記第２のソースデバイス上の前記第２の群の２以上の部品の各部品に一時的に接合された状態で、前記第２の群の２以上の部品を前記ソースデバイスまたは前記第２のソースデバイスから選択的に除去することと、
前記第２の群の２以上の部品を、前記ホストデバイス上または第２のホストデバイス上に位置決めすることと、
前記第２の群の２以上の部品を前記トランスファーデバイスから切り離すことであって、これにより第２の群の組み立て済みデバイスを形成する、ことと、
を含む、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の群の２以上の部品の各部品は、ＡＦＭカンチレバーおよび／またはＡＦＭチップを含む、ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の群の２以上の部品を前記ホストデバイス上に位置決めすることと、
前記第２の群の２以上の部品を前記第２のホストデバイス上に位置決めすることであって、前記ホストデバイスは前記第２のホストデバイスとは異なる、ことと、
をさらに含む、ことを特徴とする請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
前記トランスファーデバイスを使用して、前記ソースデバイスおよび／または前記第２のソースデバイスに対して前記第１の群の２以上の部品と前記第２の群の２以上の部品の位置決めおよび切り離しを順次行うこと、をさらに含む、ことを特徴とする請求項５から
７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記ソースデバイスの前記第１の群の２以上の部品と前記第２の群の２以上の部品とは、前記ホストデバイスおよび／または前記第２のホストデバイスの同じ部分に位置決めされ、これにより多部品デバイスを形成する、ことを特徴とする請求項５、６または８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の群の２以上の部品の部品は、前記第１の群の２以上の部品の部品とは特性または機能が異なる、ことを特徴とする請求項５から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の群の２以上の部品の部品を、前記ソースデバイス上の第１の構成における位置に配置することであって、前記第１の構成における前記位置は、前記ホストデバイス上および／または前記第２のホストデバイス上の前記第１の構成における同等の位置における組み立て位置に対応し、これにより前記第１の群の２以上の部品の搬送および前記第１の群の組み立て済みデバイスの組み立てを単一のステップで実行することが可能になる、こと、をさらに含む、ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２の群の２以上の部品の部品を、前記ソースデバイス上および／または前記第２のソースデバイス上の第２の構成における位置に配置することであって、前記ソースデバイス上および／または前記第２のソースデバイス上の前記第２の構成における前記位置は、前記ホストデバイス上および／または前記第２のホストデバイス上の前記第２の構成における同等の位置における組み立て位置に対応し、これにより前記第２の群の２以上の部品の搬送および前記第２の群の組み立て済みデバイスの組み立てを単一のステップで実行することが可能になる、こと、をさらに含む、ことを特徴とする請求項５から１０のいずれか一項を引用する請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記トランスファーデバイスの要素における前記一時的な接合を形成することであって、前記トランスファーデバイスの前記要素は前記第１の構成および前記第２の構成に対応し、これにより前記トランスファーデバイスを再使用して前記第１の群の組み立て済みデバイスおよび前記第２の群の組み立て済みデバイスの組み立てを実行することが可能になる、こと、をさらに含む、ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ソースデバイスおよび／または前記第２のソースデバイスはウエハであり、好ましくは前記ソースデバイスおよび／または前記第２のソースデバイスは少なくとも１つの半導体を含む、ことを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記ソースデバイスおよび／または前記第２のソースデバイスのプロセスを実行して現場で前記部品を製造すること、をさらに有する、ことを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記ソースデバイスおよび／または前記第２のソースデバイスの前記プロセスは、前記ソースデバイスおよび／または前記第２のソースデバイスと前記部品との間の接続点を形成することを含み、好ましくは、前記接続点は前記カンチレバーの形成と同時に形成される、ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記一時的な接合の強さは、前記接続点に打ち勝って前記接続点を破壊することによって、前記ソースデバイスおよび／または前記第２のソースデバイスから部品を選択的に除去するのに十分な強さである、ことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記一時的な接合は、さらに非接着性の力によって補強される、ことを特徴とする請求
項１から１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
ソースデバイス上の第１の群の２以上の部品の各部品とトランスファーデバイスとの間の空間を真空にすることは、前記トランスファーデバイスの第１の群の空隙に真空をトラップすることを含み、前記トランスファーデバイスの前記第１の群の空隙は、前記ソースデバイスの前記第１の群の２以上の部品の前記位置に対応する位置に配置されている、ことを特徴とする請求項１から１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記真空をトラップすることは、
前記ソースデバイスの前記第１の群の２以上の部品を第１の局所的な圧力下で前記トランスファーデバイスと接触させることと、
前記第１の局所的な圧力を第２の局所的な圧力に変えることであって、前記第２の局所的な圧力は前記第１の局所的な圧力よりも高く、これにより前記トランスファーデバイスの前記第１の群の空隙に前記真空にされた空間を形成し、前記トランスファーデバイスの前記第１の空隙は前記ソースデバイスの前記第１の群の２以上の部品の前記位置に対応する位置に配置されており、前記真空にされた空間によって形成された前記一時的な接合の強さは、前記ソースデバイスから前記第１の群の部品を選択的に除去するのに十分である、ことと、
をさらに含む、ことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
ソースデバイス上の第１の群の２以上の部品の各部品とトランスファーデバイスとの間の空間を真空にすることは、連続的にポンピングして前記トランスファーデバイスの第１の群の空隙を真空にすることを含み、前記トランスファーデバイスの前記第１の群の空隙は、前記ソースデバイスの前記第１の群の２以上の部品の前記位置に対応する位置に配置されており、前記真空にされた空間によって形成された前記一時的な接合の強さは、前記ソースデバイスから前記第１の群の部品を選択的に除去するのに十分である、ことを特徴とする請求項１から１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
１つの群のデバイスを組み立てる装置であって、
トランスファーデバイスであって、
前記トランスファーデバイスと、前記トランスファーデバイスが接触可能なソースデバイス上の第１の群の２以上の部品の各部品と、の間に真空空間を提供し、これにより前記第１の群の２以上の部品の各部品と前記トランスファーデバイスとの間に一時的な接合を形成し、
前記トランスファーデバイスが前記ソースデバイス上の前記第１の群の２以上の部品の各部品と一時的に接合した状態で、前記ソースデバイスから前記第１の群の２以上の部品を選択的に除去し、
前記第１の群の２以上の部品を、ホストデバイス上に位置決めし、
前記第１の群の２以上の部品を前記トランスファーデバイスから切り離し、これにより第１の群の組み立て済みデバイスを形成する、
トランスファーデバイス
を有する、ことを特徴とする装置。
【請求項２３】
前記第１の群の２以上の部品の各部品は、ＡＦＭカンチレバーおよび／またはＡＦＭチップを含む、ことを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記装置は、第１の群の２以上の部品を、それぞれ前記ホストデバイス上の対応するＡＦＭハンドリングチップ上に位置決めする、ことを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２５】
前記装置は、前記第１の群の２以上の部品を前記トランスファーデバイスから切り離し
、前記切り離すことは、前記第１の群の２以上の部品の各部品を前記対応するＡＦＭハンドリングチップに永続的に接合することを含む、ことを特徴とする請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記装置はさらに、
前記ソースデバイス上または第２のソースデバイス上の第２の群の２以上の部品の各部品と前記トランスファーデバイスとの間の空間を真空にし、これにより前記第２の群の２以上の部品の各部品と前記トランスファーデバイスとの間に一時的な接合を形成し、
前記トランスファーデバイスが前記ソースデバイス上または前記第２のソースデバイス上の前記第２の群の２以上の部品の各部品に一時的に接合された状態で、前記第２の群の２以上の部品を前記ソースデバイスまたは前記第２のソースデバイスから選択的に除去し、
前記第２の群の２以上の部品を、前記ホストデバイス上または第２のホストデバイス上に位置決めし、
前記第２の群の２以上の部品を前記トランスファーデバイスから切り離し、これにより第２の群の組み立て済みデバイスを形成する、
ことを特徴とする請求項２２から２５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２７】
前記第２の群の２以上の部品の各部品は、ＡＦＭカンチレバーおよび／またはＡＦＭチップを含む、ことを特徴とする請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記装置はさらに、
前記第１の群の２以上の部品を前記ホストデバイス上に位置決めし、
前記第２の群の２以上の部品を前記第２のホストデバイス上に位置決めし、前記ホストデバイスは前記第２のホストデバイスとは異なる、
ことを特徴とする請求項２６または２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記装置はさらに、
前記トランスファーデバイスを使用して、前記ソースデバイスおよび／または前記第２のソースデバイスに対して前記第１の群の２以上の部品と前記第２の群の２以上の部品の位置決めおよび切り離しを順次行う、
ことを特徴とする請求項２６から２８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３０】
前記ソースデバイスの前記第１の群の２以上の部品と、前記ソースデバイスまたは前記第２のソースデバイスの前記第２の群の２以上の部品とは、前記ホストデバイスの同じ部分に位置決めされ、これにより多部品デバイスを形成する、ことを特徴とする請求項２６から２９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３１】
前記第２の群の２以上の部品の部品は、前記第１の群の２以上の部品の部品と特性または機能が異なる、ことを特徴とする請求項２６から３０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３２】
前記装置はさらに、
前記ソースデバイス上の第１の構成における位置に配置された前記第１の群の２以上の部品を、前記ホストデバイス上および／または前記第２のホストデバイス上の前記第１の構成における同等の位置における組み立て位置に搬送する、
ことを特徴とする請求項２２から３１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３３】
前記装置はさらに、
前記ソースデバイス上または前記第２のソースデバイス上の第２の構成における位置に配置された前記第２の群の２以上の部品を、前記ホストデバイス上および／または前記第
２のホストデバイス上の前記第２の構成における同等の位置における組み立て位置に搬送する、
ことを特徴とする請求項２６から３１のいずれか一項を引用する請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記搬送することは前記一時的な接合を形成するように配置された要素を含み、前記トランスファーデバイスの前記要素は前記第１の構成および前記第２の構成に対応し、これにより前記トランスファーデバイスを再使用して前記第１の群の組み立て済みデバイスおよび前記第２の群の組み立て済みデバイスの組み立てを実行することが可能になる、ことを特徴とする請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
前記装置は、前記第１の群の２以上の部品の各部品と前記トランスファーデバイスとの間の一時的な接合を形成し、前記一時的な接合の強さは、前記接続点に打ち勝って前記接続点を破壊することによって、前記ソースデバイスおよび／または前記第２のソースデバイスからの選択的に除去された部品が可能となるのに十分な強さである、ことを特徴とする請求項２２から３４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３６】
前記トランスファーデバイスは、前記一時的な接合を補強する非接着性の力をさらに提供する手段を有する、ことを特徴とする請求項２２から３５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３７】
前記装置は、ソースデバイスの第１の群の２以上の部品の各部品とトランスファーデバイスとの間の空間を、前記トランスファーデバイスの第１の群の空隙に真空をトラップすることによって、真空にする手段を有し、前記トランスファーデバイスの前記第１の群の空隙は、前記ソースデバイスの前記第１の群の２以上の部品の前記位置に対応する位置に配置されている、ことを特徴とする請求項２２から３６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３８】
前記装置はさらに、
第１の局所的な圧力下において前記トランスファーデバイスと接触している前記ソースデバイスから前記第１の群の２以上の部品を取り出し、
前記第１の局所的な圧力を第２の局所的な圧力に変えることであって、前記第２の局所的な圧力は前記第１の局所的な圧力よりも高く、これにより前記トランスファーデバイスの前記第１の群の空隙に前記真空にされた空間を形成し、前記トランスファーデバイスの前記第１の群の空隙は、前記ソースデバイスの前記第１の群の２以上の部品の前記位置に対応する位置に配置されており、前記真空にされた空間によって形成された前記一時的な接合の強さは、前記ソースデバイスから前記第１の群の部品を選択的に除去するのに十分である、ことによって、
前記トランスファーデバイスの前記第１の群の空隙に真空をトラップする、
ことを特徴とする請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記装置は、ソースデバイス上の第１の群の２以上の部品の各部品とトランスファーデバイスとの間の空間を、連続的にポンピングして前記トランスファーデバイスの第１の群の空隙を真空にすることによって、真空にし、前記トランスファーデバイスの前記第１の群の空隙の前記空隙は、前記ソースデバイスの前記第１の群の２以上の部品の前記位置に対応する位置に配置されており、前記真空にされた空間によって形成された前記一時的な接合の強さは、前記ソースデバイスから前記第１の群の部品を選択的に除去するのに十分である、ことを特徴とする請求項２２から３６のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デバイスの組み立て装置および組み立て方法に関する。特に、本発明は、原子間力顕微鏡（Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ；ＡＦＭ）プローブなどの半導体デバイスの組み立てに関するが、これに限定されるものではない。
【背景技術】
【０００２】
微小電気機械システム（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈｎｉａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ；ＭＥＭＳ）やＭＥＭＳセンサなどの半導体デバイスおよび微細加工デバイスは、いまや、日常の携帯電子機器のいたるところに存在している。この分野における最近の開発には、技術の取り込みを加速すべく、上記デバイスの機能追加とサイズおよびコストの削減が含まれる。
【０００３】
半導体デバイスおよび微細加工デバイスは、一般的に、ウエハの機械的プロセスおよび／または化学的プロセスによって製造される。ウエハ上のデバイス密度を高めるためには単純にデバイスのサイズを縮小するのが従来の半導体産業の慣習である。ウエハ上のデバイス密度が高くなれば、ウエハ材料の使用が最大化される結果、デバイスサイズの縮小によりコスト削減やプロセス効率の向上がもたらされる。
【０００４】
１枚のウエハから製造されるデバイス数を増加させるためにデバイスのサイズを減少させることは周知であるが、デバイスサイズの縮小は、デバイスの構造完全性が低下したり、デバイスの取り扱いやパッケージングが難しくなったりする可能性がある。この結果、より小さいデバイスの製造には、当該デバイスのプロセスを実行するためにより複雑な手順の実装が求められる可能性がある。
【０００５】
デバイスサイズの縮小による影響を受ける手順の一例が、ピックアンドプレースマシンなどの表面実装技術を用いたデバイスの取り扱いである。このマシンは、プリント回路基板上への電子部品の組み立てを高速かつ高精度に行う半導体業界ではごく普通に使用されている。このマシンは、一般的に、デバイスのピックアップや接着剤の付与を行うことができる複数のヘッドを有する可動のタレットを備える。このピックアップ機構は、作動状態にされるとデバイスをピックアップでき、デバイスがホスト基板上に組み付けられたときに非作動状態にされるとデバイスを離すことができる真空を用いて実装される。しかしながら、このマシンでは、取り扱うことができる部品のサイズが限られている。ピックアンドプレース技術は、一般的に、数百μｍから数ｍｍまでのサイズの半導体部品の組み立てに用いられるが、従来の真空器具には直径１００μｍ未満などの十分に小さな開口を加工できないため、特に微小なデバイスにはピックアンドプレースを用いることができない。したがって、ウエハ上のデバイスのサイズを縮小することは、デバイスに行われるその後の手順の制約を受ける。
【０００６】
さらに、デバイスのサイズおよび形状は、デバイスを取り扱うあらゆる器具の動作速度に対して制約を課す。たとえば、非常に薄いデバイスは、ピックアンドプレース器具との接触時に破損しやすく、デバイスがピックアンドプレース器具より若干大きいと、組み立て時に安定して保持されにくく、回転や変形が生じやすくなる。
【０００７】
真空技術を使用して小さいデバイスを取り扱う代替手法として、接着材料を使用する手法がある。しかしながら、この接着材料はデバイスの動作前に除去される必要がある。不利な点として、この手法では、接着材料の付与と除去のためのプロセスステップがさらに必要となり、プロセス時間が長くなったりデバイスの汚染リスクが増加したりする。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の問題の少なくともいくつかを軽減すべく、１つの群のデバイスの組み立て方法が提供され、この方法は、ソースデバイス上の第１の群の２以上の部品の各部品とトランスファーデバイスとの間の空間を真空にすることであって、これにより前記第１の群の２以上の部品の各部品と前記トランスファーデバイスとの間に一時的な接合を形成する、ことと、前記トランスファーデバイスが前記ソースデバイス上の前記第１の群の２以上の部品の各部品と一時的に接合した状態で、前記ソースデバイスから前記第１の群の２以上の部品を選択的に除去することと、前記第１の群の２以上の部品を、ホストデバイス上に位置決めすることと、前記第１の群の２以上の部品を前記トランスファーデバイスから切り離すことであって、これにより第１の群の組み立て済みデバイスを形成する、ことと、を有する。
【０００９】
さらに、１つの群のデバイスを組み立てる装置が提供され、この装置は、トランスファーデバイスであって、前記トランスファーデバイスと前記トランスファーデバイスが接触可能なソースデバイス上の第１の群の２以上の部品の各部品との間に真空空間を提供し、これにより前記第１の群の２以上の部品の各部品と前記トランスファーデバイスとの間に一時的な接合を形成し、前記トランスファーデバイスが前記ソースデバイス上の前記第１の群の２以上の部品の各部品と一時的に接合した状態で、前記ソースデバイスから前記第１の群の２以上の部品を選択的に除去し、前記第１の群の２以上の部品を、ホストデバイス上に位置決めし、前記第１の群の２以上の部品を前記トランスファーデバイスから切り離し、これにより第１の群の組み立て済みデバイスを形成する、トランスファーデバイスを有する。
【００１０】
有利な点として、提供される上記の方法および装置により、デバイスを汚損する可能性がある組み立ての後段で実行されるプロセスの必要性が排除され、プロセス効率を向上し、それぞれ異なるプロセス要件が分散される。有利な点として、上記の方法および装置を、永続的な接合を提供する機構と組み合わせて使用して、完全な組み立て済みデバイスを提供することができる。さらに有利な点として、上記の装置は、他の追加のプロセスや繰り返しのプロセスを行うことなく再使用することができる。
【００１１】
本発明のさらなる態様は、説明および特許請求の範囲により明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
本発明の実施形態について、添付の図面を参照しながら例示のみを目的として説明する。
【００１３】
【図１】先行技術に係るＡＦＭプローブの例示的な概略図である。
【図２】ＡＦＭプローブを含む先行技術に係るプロセス済みウエハの例示的な概略図である。
【図３Ａ】ＡＦＭチップおよびカンチレバー構成の斜視図である。
【図３Ｂ】本発明に係るＡＦＭプローブの斜視図である。
【図４】本発明に係るデバイスの組み立て方法のフロー図である。
【図５Ａ】ＡＦＭ部品のアレイの概略図である。
【図５Ｂ】図５ＢのＡＦＭ部品のアレイにおいて一群の部品が除去された状態の概略図である。
【図６Ａ】図５ＡのＡＦＭ部品のアレイの、ホストデバイス上における第１の群の部品の相対位置を示す概略図である。
【図６Ｂ】図５ＢのＡＦＭ部品のアレイの、ホストデバイス上における第２の群の部品の相対位置を示す概略図である。
【図７】ソースデバイスの断面図である。
【図８】一時的な接合が形成された場合のソースデバイスおよびトランスファーデバイスの断面図である。
【図９】トランスファーデバイスによるソースデバイスからの部品の選択的除去を示す断面図である。
【図１０Ａ】トランスファーデバイスの底部の平面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａのトランスファーデバイスの上部の平面図である。
【図１１Ａ】図１０Ａおよび図１０Ｂのトランスファーデバイスの断面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａのトランスファーデバイスにおいて部品がトランスファーデバイスに一時的に接合された状態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、原子間力顕微鏡（Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ；ＡＦＭ）プローブ１０の先行技術の一例を示す。ＡＦＭプローブ１０などの周知のＡＦＭプローブは、一般的に、図２に示すプロセス済みシリコンウエハ２０などのプロセス済みウエハから製造される。ＡＦＭプローブ１０は、ハンドリング部分１４から突出するカンチレバーおよびチップ部分１２を有する。カンチレバーおよびチップ部分１２の先端は、カンチレバーの平面から実質的に垂直に突出する（このため図１には先端は図示されていない）。一方、ハンドリング部分１４は、接続点１６によって周辺フレーム１８に接続されている。カンチレバーおよびチップ部分１２とハンドリング部分１４と接続点１６と周辺フレーム１８は、すべて単一のシリコンウエハ２２から作製され、シリコンウエハ２２は、ＡＦＭにおける使用時に使用者によって除去可能な自立型のＡＦＭプローブを提供する。
【００１５】
図２は、プロセス済みのシリコンウエハ２０の先行技術の一例を示す。シリコンウエハ２２が周知のプロセスを受けてＡＦＭプローブのアレイ２４がエッチングされることで、図２に示すようなプロセス済みのシリコンウエハ２０が提供される。アレイ２４は、図１を参照しながら説明するＡＦＭプローブなどのＡＦＭプローブのアレイ２４である。一般的に、図１のＡＦＭプローブ１０などのＡＦＭプローブは、４インチシリコンウエハから作製される。標準の４インチシリコンウエハには、一般的に、およそ４００個のＡＦＭプローブ１０が含まれる。
【００１６】
ＡＦＭプローブ１０の最も複雑で重要な部分が、カンチレバーおよびチップ部分１２である。したがって、カンチレバーおよびチップ部分１２には、最も集中的なプロセス（パターニングステップやエッチングステップなど）が必要となる。しかしながら、カンチレバーおよびチップ部分１２は、ＡＦＭプローブ１０の領域のごくわずかな部分、ひいては図２のプロセス済みのシリコンウエハ２０の全域のごくわずかな部分を占有するだけである。シリコン材料の大部分は、ＡＦＭプローブ１０のハンドリング部分１４に用いられる。ＡＦＭプローブ１０のハンドリング部分１４自体には集中的なプロセスは必要ではないものの、ハンドリング部分１４は、ＡＦＭプローブ１０のカンチレバーおよびチップ部分１２を作製するための集中的なプロセスが行われるシリコンウエハ２２の大部分を占有している。
【００１７】
使用者がＡＦＭプローブを取り扱うことができるだけの十分な大きさのハンドリング部分１４を有するためにＡＦＭプローブに求められる固有の制約を克服するため、ＡＦＭプローブ１０のカンチレバーおよびチップ１２部分はハンドリング部分１４から切り離すことができる。有利な点として、ＡＦＭプローブ１０の複雑なカンチレバーおよびチップ部分１２をより高密度に単一のウエハ上に加工しつつ、ハンドリング部分１４は不必要なプロセスを受けることなく別途作製することができる。
【００１８】
図３Ａは、ＡＦＭカンチレバーおよびチップ構成３０の斜視図である。これは、ＡＦＭプローブの複合部品３０である。図には、ボンディングパッド３６から突出するカンチレバー３４と、ＡＦＭカンチレバー３４の面から実質的に垂直に突出するチップ３２が示されている。ＡＦＭカンチレバーおよびチップ構成３０は、ハンドリング部分のための広いスペースを使用せずに、シリコンウエハから高密度に作製できる部品３０である。
【００１９】
ボンディングパッド３６は、ＡＦＭカンチレバーおよびチップ構成３０の独立した部分として示されているが、代わりに、ボンディングパッド３６がカンチレバー３４から独立せず、ハンドリングチップに接合可能なカンチレバーの一部であってもよい。ボンディングパッド３６は任意の形状を取り得る。ボンディングパッド３６は、図７を参照して以下に説明するように、通常は、薄いシリコン層（例えば２０μｍ以下）から形成されるため、先行技術に係る従来のハンドリング部分１４に比べて非常に薄い。このことは、先行技術に係るＡＦＭプローブ１０のハンドリング部分１４などの部品に対してプロセスを実行する先行技術の手法は、ボンディングパッド３６のプロセスには適していないことを意味する。
【００２０】
ＡＦＭカンチレバーおよびチップ構成３０は、組み立てられたＡＦＭプローブ４０を提供するために、ハンドリングチップ４４に接合される。図３Ｂは、ＡＦＭカンチレバーおよびチップ構成３０である部品３０とハンドリングチップ４４とから構成されるＡＦＭプローブ４０を示す。ハンドリングチップ４４は、ウエハから作製され、ハンドリングチップ４４には、ハンドリングチップ４４をウエハのフレーム４８と接続する接続点４６が設けられている。有利な点として、ハンドリングチップ４４は、ＡＦＭカンチレバー３４とＡＦＭチップ３２の作製に必要な集中的なプロセスステップを経ずに構成される。したがって、ハンドリングチップ４４は、ＡＦＭカンチレバーおよびチップ構成３０とは別に作製することができる。ハンドリングチップ４４は、ボンディングパッド３６に比べて非常に厚く、周知の手法を用いたＡＦＭプローブ４０のプロセスに求められる剛性およびロバスト性を備えている。
【００２１】
単一のＡＦＭカンチレバーおよびチップ構成３０が、組み立てられたＡＦＭプローブ４０を提供するために、ハンドリングチップ４４に接合されていることが示されているが、代わりに、任意の数のＡＦＭカンチレバーおよびチップ構成３０が１つのハンドリングチップ４４に接合されて、複数のカンチレバーおよびチップを有するＡＦＭプローブが提供されてよい。さらに、単一のウエハから形成された、単一のボンディングパッド３６を有する、複数のＡＦＭカンチレバーおよびチップ構成３０の集合が、ハンドリングチップ４４に接合されて、複数のカンチレバーおよびチップを有するＡＦＭプローブが提供されてよい。
【００２２】
ＡＦＭカンチレバーおよびチップ構成３０は、シリコンから形成される。ただし、代わりに、ＡＦＭおよびチップ構成３０は、窒化ケイ素または二酸化ケイ素またはその他の好適な材料から形成されてよい。また任意で、ＡＦＭカンチレバーおよびチップ構成３０は、応答特性の向上や調整を目的として、１つまたは複数の膜を有してもよい。さらに任意で、ＡＦＭカンチレバーおよびチップ構成３０は、シリコンからなるチップと窒化ケイ素からなるカンチレバーを組み合わせるなど、適切な材料を任意に組み合わせて形成されてよい。
【００２３】
図３Ａおよび図３Ｂは、カンチレバーおよびチップ構成３０、ボンディングパッド３６およびカンチレバー部分４４の複合部品からなるＡＦＭプローブ４０の組み立てを示すが、この、デバイスのホスト部分と組み合わせられる複合部品の高密度の製造は、他のデバイスにも想定できる。
【００２４】
有益な点として、ＡＦＭプローブ１０などのデバイスは、作製の複雑さやプロセス要件が変わる異なる小単位の構成を有しており、デバイスの複雑でない部品とは別のウエハで複雑な部品を作製することで複雑な部品の作製を残りの部品の作製から切り離すことは、多部品デバイスの組み立てプロセスの効率を向上させて、材料の浪費やコストを抑えることができることを意味する。
【００２５】
複雑な作製を複雑でない作製と別にするために別々に作製された部品からデバイスを組み立てる大きな利点がありながら、多部品デバイスの組み立てに用いられる方法に応じてさらなる有効性をもたらすことができる。
【００２６】
図４は、図３ＢのＡＦＭプローブ４０などのＡＦＭプローブの組み立て方法のフロー図である。
【００２７】
ステップＳ４０２においてプロセスが開始し、多部品ＡＦＭプローブの組み立て方法が開始される。プロセスは、材料の準備から開始され、材料は後で位置合わせ手段を提供する適当な器具によって扱われる。適当な装置の一例は、ウエハ接合器具である。
【００２８】
開始後、プロセスはステップＳ４０４に進む。ステップＳ４０４において、デバイスの複合部分と組み合わされて完全に組み立てられたデバイスを形成するデバイスの部分に合わせて、ホストウエハが準備される。ホストウエハは、図３Ｂを参照して説明したハンドリングチップ４４などの複数のハンドリングチップと共に作製される。ハンドリングチップ４４は、ＡＦＭプローブ４０の基部を形成する。ハンドリングチップ４４は、ＡＦＭカンチレバーおよびチップ構成３０よりも求められるプロセスが少なく、単純に製造することができる。ホストウエハにおけるハンドリングチップ４４のサイズおよび密度は、図１および図２を参照して説明した先行技術におけるＡＦＭプローブ１０のサイズおよび分布と同様である。しかしながら、ＡＦＭカンチレバーおよびチップ構成３０の製造に必要な複雑なプロセスは不要である。
【００２９】
ホストウエハが作製されると、プロセスはステップＳ４０６に進む。ステップＳ４０６において、高密度の部品３０のウエハが作製される。部品３０はアレイ状に作製され、各部品が、図３Ａを参照しながら説明したＡＦＭカンチレバーおよびチップアセンブリ３０などの、ＡＦＭチップを有するＡＦＭカンチレバーとなる。このアレイは、周知技術の手法およびプロセスを用いて、ソースウエハから作製される。ハンドリング部分１４をＡＦＭプローブ１０の構成部品とする場合に従来技術に課される制約がないため、部品３０のアレイは、図１および図２の従来技術に係るアレイ２４におけるＡＦＭプローブ１０の密度よりも非常に高い密度で作製できる。高密度の部品の配置については、以下において図５Ａから図６Ｂを参照しながらより詳細に説明する。
【００３０】
ステップＳ４０６において、ソースウエハを作製するための高密度かつ複雑なプロセスが完了すると、プロセスはステップＳ４０８に進み、トランスファーデバイスによって部品３０がソースウエハから選択的に取り外される。トランスファーデバイスの使用については、以下において図７から図１１Ｂを参照しながらさらに詳細に説明する。トランスファーデバイスを用いたソースウエハからの部品の選択的な取り外しは、ウエハ接合器具などの適当な器具において行われる。この器具は、部品３０を取り出すためにトランスファーデバイスをソースウエハに対して位置合わせする手段を提供する。この器具は、部品３０を取り出すために用いる圧力差を生じさせる手段も提供する。これについては、以下において図７から図１１Ｂを参照しながらさらに詳細に説明する。
【００３１】
プロセスは、その後ステップＳ４１０に進み、トランスファーデバイスを用いて、選択的に取り外された部品３０がソースウエハから搬送されて、ホストウエハに位置決めされ
る。取り外された部品３０の位置決めは、ウエハ接合器具に設けられた位置合わせ手段などの位置合わせ手段によって行われる。部品は、その後ホストデバイスに接合された後、トランスファーデバイスから切り離される。
【００３２】
プロセスは、その後ステップＳ４１２に進み、トランスファーデバイスを用いて、ソースウエハから第２の群の部品が選択的に取り外される。ソースウエハからの第２の群の部品の選択的な取り外しは、第１の群の部品の取り外しと同様の方法で行われる。プロセスは、その後ステップＳ４１４に進み、第１の群の部品がホストウエハに搬送され位置決めされた方法と同じ方法で、トランスファーデバイスを用いて、第２の群の部品がソースウエハから搬送されて、ホストウエハに位置決めされる。第２の群の部品は、その後ホストデバイスに接合された後、トランスファーデバイスから切り離される。ソースデバイスからの部品の選択的な取り外しおよびホストデバイスへの搬送が必要な回数繰り返された後、プロセスはステップＳ４１６において終了する。
【００３３】
プロセスＳ４００について特定の順番で説明したが、代わりに、ホストウエハとソースウエハの作製を任意の順番で行うこともできる。また、単一のソースウエハから部品の群を順次取り外す観点からプロセスを説明したが、代わりに、上記のプロセスが、ソースウエハから１群の部品のみを取り外すプロセスを含んでもよい。代わりに、複数のソースウエハから異なる群の部品を順次あるいは並行に取り外し、１つ以上のホストウエハに対してこれらの群の部品の位置決めと切り離しを行い、１つのホスト部分に統合される１つ以上の異なる種類の部品を有する組み立てられたデバイスを形成するプロセスを含んでもよい（例えば、単一のあるいは複数のカンチレバーおよびチップを有するＡＦＭプローブを製造するために）。
【００３４】
有利な点として、ソースウエハから多数の部品（例えば、部品３０）を同時に選択的に取り出し、あらかじめ作製されたホストウエハの部分に同時に接合することによって（例えば、ハンドリングチップ４４）、デバイス（例えば、ＡＦＭプローブ４０）作製の効率が向上する。
【００３５】
有利な点として、高密度のソースウエハの部品の配置が、ホストウエハのデバイスの残りの部品の位置の分布に反映される（組み立てられたデバイスを形成するために部品と組み合わされる、デバイス部分となるデバイスの残りの部品）。しかしながら、ソースウエハ上の部品とホストウエハ上のあらかじめ組み立てられたデバイスの残りの部品との間に１対１の関係があるのではなく、ソースウエハ上の部品のアレイの調整が何度も繰り返されることで、ソースウエハ上の部品に対するホストウエハ上のデバイスの残りの部品の比率が高まる。
【００３６】
図２に示すような従来技術では、４インチのウエハ上に４００個のプローブがあってもよい。ホストウエハ上に４００個のデバイスの残りの部品（例えば、４００個のハンドリングチップ４４）があり、カンチレバーおよびチップ部品３０の密度が１２倍に増加する（すなわち、１２個のＡＦＭカンチレバーおよびチップ部品３０（および任意でボンディングパッド３６）が占める面積が従来技術のアレイ２４に見られる１つのＡＦＭプローブ１０と同じである）場合、カンチレバーおよびチップ部品３０の１２倍の増加は、ハンドリングチップ４４の数、したがってホストウエハの数の１２倍の増加を必要とする。カンチレバーおよびチップ部品３０（好ましくはボンディングパッド３６を含む）を効率的に分配するために、プロセスは、４００個のカンチレバーおよびチップ部品３０を選択的に除去し、それらをホストウエハ上の適切な位置に配置して、ＡＦＭプローブ４０の組み立てを容易にする。次いで、このプロセスは同じ搬送機構を使用して、次の４００個のカンチレバーおよびチップ部品３０を選択的に除去し、それらを第２のホストウエハ上に配置することができる。このプロセスを１２回繰り返す。
【００３７】
デバイスの部品のこの分布は、図５Ａおよび５Ｂを参照して例示される。図５Ａは、ＡＦＭの部品（図３Ａおよび図３Ｂを参照して説明した部品３０など）のアレイ６０を示す。アレイ６０は、３６個の部品を有するソースデバイス６２全体に分散されている。部品のアレイ６０は各部品がボンディングパッド３６を有するが、（図１を参照して説明したハンドリング部分１４のような）ハンドリング部分を有しないので、従来技術で典型的に見られるＡＦＭプローブ密度よりも高い密度を有する、ウエハであるソースデバイスから製造される部品を示す。ソースデバイス６２は、３つのセクション６４、６６、６８に分割されて示されている。各セクション６４、６６、６８は、通常、ハンドリング部分１４を含むＡＦＭプローブ１０全体に起因するソースデバイス６２の領域に対応する。図５Ａ〜図６Ｂの例では、ＡＦＭカンチレバーおよびチップ部品（図３Ａおよび図３Ｂに関して説明したＡＦＭカンチレバーおよびチップ部品３０など）が密度が１２倍増加するように製造される。したがって、セクション６４、６６、６８の各々には１２個の部品がある。セクション６４の第１の部品６４ａが強調表示される。セクション６６の第１の部品６６ａが強調表示され、セクション６８の第１の部品６８ａが強調表示される。部品６４ａ、６６ａ、６８ａは、第１の群を形成する。
【００３８】
あるいは、任意の数の部品、または任意の分布の部品を使用して、群を形成することができる。
【００３９】
ソースウエハ６２上の部品６４ａ、６６ａ、６８ａの分布はホストウエハ上の３つの同様の３つの残りの部品に提供されるのと同じ、対応する分布であり、これらの部品は残りの部品と結合されて、完全な組み立てられたＡＦＭプローブを形成する。これは、図６Ａに関して示されている。図６Ａには、ソースウエハ６２の第１の群の部品から構築することができる各ＡＦＭプローブのハンドリングチップ（ハンドリングチップ４４など）の位置が示されている。したがって、ハンドリング部分８２（参照を容易にするため、輪郭で示す）は、部品６４ａをハンドリング部分８２に結合することによって、部品６４ａと組み合わされて、組み立てられたデバイスを形成する。ハンドリング部分８４は、部品６６ａと組み合わされて、部品６６ａをハンドリング部分８４（参照を容易にするため、輪郭で示す）に結合することによって、組み立てられたデバイスを形成する。ハンドリング部分８６は、部品６８ａと組み合わされて、部品６８ａをハンドリング部分８６（参照を容易にするため、輪郭で示す）に結合することによって、組み立てられたデバイスを形成する。
【００４０】
ソースウエハ６２のセクション６４、６６、６８内の部品の構成により、ソースデバイス６２から第１の群の部品６４ａ、６６ａ、６８ａを選択的に除去するために使用されるトランスファーデバイスを使用して、等間隔に配置された第２の群の部品を除去し、それらをホストウエハ相対的に対応する位置に配置することができる。これは、図５Ｂおよび６Ｂを参照して示される。
【００４１】
図５Ｂは、ソースデバイス６２の部品のアレイ７０を示す。しかしながら、セクション６４、６６、６８の第１の群の部品６４ａ、６６ａ、６８ａは除去されており、空間６４ａ’、６６ａ’、６８ａ’を残している。セクション６４の第２の部品６４ｂが強調表示されている。セクション６６の第２の部品６６ｂが強調表示され、セクション６８の第２の部品６８ｂが強調表示される。部品６４ｂ、６６ｂおよび６８ｂは、第２の群を形成する。
【００４２】
ソースウエハ６２上の部品６４ｂ、６６ｂ、６８ｂの分布は、それらがホストウエハ上で対応する３つのデバイスの残りの部品と同じ分布である。これは、図６Ｂに関して示されている。図６Ｂには、ソースウエハ６２の第１の群の部品から構築することができる各
ＡＦＭプローブのハンドリング部分（ハンドリングチップ４４など）の位置が示されている。したがって、ハンドリング部分９２（参照を容易にするため、輪郭で示す）は、部品６４ｂをハンドリング部分９２に結合することによって、部品６４ｂと組み合わされて、組み立てられたデバイスを形成する。ハンドリング部分９４（参照を容易にするため、輪郭で示す）は、部品６６ｂをハンドリング部分９４に結合することによって、部品６６ｂと組み合わされて、組み立てられたデバイスを形成する。ハンドリング部分９６（参照を容易にするため、輪郭で示す）は、部品６８ｂをハンドリング部分９８に結合することによって、部品６８ｂと組み合わされて、組み立てられたデバイスを形成する。
【００４３】
第１のホストウエハのハンドリングチップ８２、８４、８６と第２のホストウエハのハンドリングチップ９２、９４、９６との間の相対的な位置の対応は、第１の群の部品６４ａ、６６ａ、６８ａを選択的に除去するために使用されるトランスファーデバイスを使用して、第２の群の部品６４ｂ、６６ｂ、６８ｂを選択的に除去することもできることを意味する。このプロセスは、ソースデバイス６２のすべての部品を順次除去するために繰り返すことができる。したがって、図５Ａ〜図６Ｂの例では、ソースデバイス６２からの部品を収容するためのハンドリングチップを提供するために、１２枚のホストウエハが必要とされる。
【００４４】
図５Ａ〜図６Ｂは３６個の部品を有するソースデバイスを示すが、代わりに、本明細書で説明される利点をもたらすために、部品の任意のサイズ、形状、および密度のソースデバイスが使用されてもよい。さらに、代わりに、組み立てられたデバイスは１つ以上のソースデバイスから複数の群の部品を抽出し、それらを１つ以上のホストデバイスに搬送することによって形成することができる。
【００４５】
したがって、標準的なＡＦＭプローブがウエハ当たりＮ個のプローブで製造される場合、最終的なホストウエハ、Ｎ個のあらかじめ製造されたハンドリングチップを含むことになる。プローブデバイスのプロセスが集中的に行われる素子の密度がＤ倍に増加する場合、デバイスのＮ×Ｄ個のプロセスが集中的に行われる素子は、各ソースウエハ上に製造することができる（上記の例では４８００、ここでＤ＝１２およびＮ＝４００）。したがって、複合プローブデバイスの選択的抽出および結合は、Ｄ個のホストウエハ上にＮ個のプローブを分配するためにＤ回実行される必要がある。スケーリングにおけるこの効率は、他の配置における他のデバイスに適用することができる。
【００４６】
ウエハは典型的には部品の製造のための出発点として使用されるが、部品の製造のための出発点として他のデバイスを使用することができる。同様に、ウエハは典型的にはソースデバイスから複合部品を受け取るためのホストとして使用されるが、他のデバイスを使用することもできる。
【００４７】
ソースウエハから部品を選択的に除去し、それらをホストウエハに搬送するために、トランスファーデバイスが必要とされる。ソースウエハからホストウエハへ部品を選択的に除去および搬送する方法が、図７〜図９に示されている。
【００４８】
図７は、ソースウエハ１００の断面図を示す。ソースウエハ１００は、ソースウエハ１００から選択的に除去され、ホストウエハに搬送され得るＡＦＭカンチレバーおよびチップ構成（部品３０など）を提供するプロセスが実行される。ソースウエハ１００は、シリコンである第１の層１０２と、二酸化ケイ素である第２の層１０４ａ、１０４ｂと、シリコンである第３の層１０６ａ、１０６ｂ、１０８、１１０、１１２とを有する。一例では、第１の層１０２は３００μｍの厚さであり、第２の層１０４は２μｍの厚さであり、第３の層１０６は１５または２０μｍの厚さである。３層のウエハ１００はボンディングパッド１０８がボンディングパッド１０８から突出するカンチレバーおよびチップ１１２で
形成されるように、周知の手法を使用して製造される（それによって、ボンディングパッド１０８、カンチレバーおよびチップ１１２は図３Ａおよび図３Ｂを参照して説明される部品３０などの部品を形成する）。酸化シリコン層１０４ａ、１０４ｂは、ボンディングパッド１０８、カンチレバーおよびチップ１１２の下にキャビティ１１４を設けるためにエッチングされる。ボンディングパッド１０８は、接続点１１０でシリコン層１０６ａに接続される。
【００４９】
その結果、カンチレバーおよびチップ１１２部品が、接続点１１０において、ソースウエハ１００のフレームから吊り下げられる。接続点１１０はソースウエハ１００の一部であるときに部品を所定の位置に保持するが、ソースウエハ１００から部品を取り外すために破壊することができる。有利な点として、接続点１１０がカンチレバー１１２と同じプロセスで形成されるため、プロセス要件が低まる。この結果、接続点１１０は、典型的にはカンチレバー１１２と同じ厚さである。
【００５０】
１つの接続点１１０が示されているが、任意の数の接続点１１０があってもよい。さらに、ボンディングパッド１０８と層１０２との間にキャビティ１１４が示されているが、代わりに、層１０２はキャビティ１１４が層１０２を通って延びるようにエッチングされる。さらに、図７は（ボンディングパッド１０８およびカンチレバーおよびチップ１１２から形成された）デバイスの１つの吊り下げられた部品を示すが、ソースウエハ１００は図５Ａ〜図６Ｂを参照して上述したようなパターンで繰り返し構成された多数の部品を含むことができる。
【００５１】
ソースウエハのデバイスのそれぞれの吊り下げられた部品は、ソースウエハから選択的に除去されなければならない。これは、真空チャンバ内のトランスファーデバイスを使用して行われる。図８は、トランスファーデバイス１２０と接触しているソースウエハ１００の組み合わせ１０００を示す。トランスファーデバイス１２０は、ソースウエハ１００から取り出される部品と結合する複数の構造１１８を有する。トランスファーデバイス１２０は、トランスファーデバイス１２０の下側から突出する要素１１８を有する。要素１１８は、空隙１１６を有する。要素１１８がソースウエハ１００のボンディングパッド１０８と接触すると、要素１１８の周囲はボンディングパッド１０８の表面上にシールを形成し、空隙１１６を効果的に封止し、封止されたキャビティを形成する。トランスファーデバイス１２０の要素１１８は、真空チャンバ内でボンディングパッド１０８と接触させられる。チャンバ内の圧は、７×１０−５ミリバールのオーダーであってもよく、好ましくは１０−４ミリバール以下である。真空チャンバの一例は、ウエハボンディングツールである。排気されたチャンバは、トランスファーデバイス１２０の要素が抽出されるソースウエハ１００の部品と確実に位置合わせされるようにするための位置合わせ手段を有する。したがって、トランスファーデバイス１２０はそのような位置合わせを可能にするために、少なくとも１つまたは複数の光学的に透明な領域を有する。光学的に透明な領域はトランスファーデバイス１２０を形成するために使用される光学的に透明な材料、例えば、ガラスを使用することによって、または光学的な位置合わせを容易にする別の材料を使用することによって形成することができる。さらなる例では、トランスファーデバイス１２０がビューイングポートとして機能する１つまたは複数の穴を備えることができる。このような穴は、物理的または化学的手段を用いてトランスファーデバイス１２０をエッチングすることによって任意に形成される。
【００５２】
トランスファーデバイス１２０は好ましくは光学的に位置合わせされるが、代替例では必要な位置合わせ精度を提供する他の位置合わせ方法を使用することができる。
【００５３】
要素１１８とボンディングパッド１０８との間の接触が行われると、チャンバは大気圧に通気されて、トランスファーデバイス１２０の空隙１１６とソースウエハ１００の部品
１０８、１１２のボンディングパッド１０８との間に圧力差が生じる。この結果、トランスファーデバイス１２０とソースウエハ１００との間に非接着性の一時的な接合が形成される。
【００５４】
トランスファーデバイスを位置合わせするための手段、例えばウエハボンディングツールの位置合わせ手段を使用してトランスファーデバイス１２０がソースウエハ１００から切り離されるとき、空隙１１６と周囲のチャンバとの間に生じる圧力差によって形成される一時的な接合によって生成される力は、ボンディングパッド１０８を接続点１１０でソースウエハ１００の層１０６ａに保持する力に打ち勝つのに十分な大きさである。接続点１１０が破断し、ボンディングパッド１０８およびカンチレバーおよびチップ１１２がソースウエハ１００から選択的に除去される。これは図９に示されており、トランスファーデバイス１２０は第２の位置１０００’にあり、デバイスの部品（ボンディングパッド１０８、カンチレバーおよびチップ１１２）もはやソースウエハ１００’に接続されていない。次に、部品は、トランスファーデバイス１２０を使用して、ホストウエハに搬送される。部品は大気圧でホストウエハ上の適切な位置に、ソースウエハ部品の抽出を容易にする同じ位置合わせ手段を使用して位置決めされる。次いで、部品は、ホストウエハのハンドリング部分に永続的に接合される。次に、トランスファーデバイス１２０と部品とが切り離される。トランスファーデバイス１２０の切り離しは、一時的な接合を形成するために使用された圧力と同じか、またはより低い圧力に真空チャンバを排気することによって実行される。次に、部品がトランスファーデバイス１２０から取り外され、部品とトランスファーデバイス１２０とが切り離される。トランスファーデバイス１２０は、上述の方法で、ソースウエハからホストウエハへの部品の搬送を繰り返すために再使用される。
【００５５】
ソースウエハ、トランスファーウエハ、およびホストウエハの位置合わせは、任意の適切な手段によって行うことができる。例えば、ウエハボンディングツールを使用してウエハを位置合わせすることができる。上述したように、トランスファーデバイス１２０は好ましくは装置の群を同時に組み立てることができるように、光源１００とトランスファーデバイス１２０およびトランスファーデバイス１２０とホストデバイスのそれぞれの正確な位置合わせを可能にするのに十分に光学的に透明な領域を含む。
【００５６】
図７〜図９のトランスファーデバイス１２０は１つの要素１１８を有するように示されているが、代わりに、トランスファーデバイス１２０は任意の数の要素１１８を有することができる。さらに、要素１１８はソースウエハから部品を選択的に除去し、それらをホストウエハに搬送するために、任意の適切な構成またはパターンで配置することができる。さらに、要素１１８の構成は、ソースウエハ上の複数の群の部品の繰り返し構成で複製できるため、複数の同一のホストウエハ上に分散することができる。要素１１８および空隙１１６はソースウエハから部品を選択的に抽出し、それらをホストウエハに搬送するのに十分な任意の適切な形状および相対的なサイズを有することができる。例えば、トランスファーデバイス１２０の要素１１８および空隙１１６の深さ／高さは、平坦な上面（例えば、２０μｍ）を有するウエハを取り出し、次いで、ウエハ間を接合するときに、ウエハ間に隙間を提供するように選択されてもよい。あるいは、要素１１８およびキャビティの深さ／高さはデバイスをホストウエハの上面の下の凹部に組み立てることができるように、例えば１００μｍより長く延在するように選択することができる。
【００５７】
トランスファーウエハ１２０はソースデバイスからホストデバイスに部品を選択的に除去し、転写するのに適した、バルクウエハからの要素１１８および空隙１１６を提供するために適切にパターン化されてエッチングされた、エッチング済みウエハ（シリコンウエハまたはガラスウエハであってもよい）である。しかしながら、代わりに、要素１１８および空隙１１６は、ウエハの表面、例えばポリマー表面をパターニングすることによって、トランスファーデバイスの表面上に設けることができる。ポリマー構造の使用はソース
ウエハから成分を選択的に除去し、それらをホストウエハに搬送するための機構を改善することができ、その理由はそれらが、圧力差を生じさせるために使用される空隙１１６の周りに周辺シールを生成するための改善された適合性を提供するからである。例えば、デバイスの表面が汚染物質を有する場合、トランスファーデバイス１２０と同じバルク材料から製造されたポリマー構造は汚染物質を包含し、依然として必要なシールを維持することができる。あるいは、トランスファーデバイス１２０の構造上にポリマーコーティングを使用することができる。トランスファーデバイス１２０と共に使用され得るポリマーの例としてはＳＵ−８、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、パリレンなどのフォトレジストが挙げられるが、これらに限定されない。
【００５８】
一例では、５００μｍ×５００μｍのデバイスを直径が３００μｍのキャビティに接続する力、デバイスをトランスファーデバイスに接続したままにする力は、０．０１Ｎ(参
考までに、デバイスに作用する重力は１×１０−７Ｎ）のオーダーである。
【００５９】
ソースデバイスからトランスファーデバイスに搬送させることができる部品と適切に接触したときに完全に封入されるトランスファーデバイスの空隙を使用して真空を捕捉する方法の特定の実施形態について上述したが、パッシブ型のトラップされた真空（ｐａｓｓｉｖｅ  ｔｒａｐｐｅｄ  ｖａｃｕｕｍ）を使用して、同じ効果を達成する他の実施形態も想定される。そのような方法には、トランスファーデバイスと部品との間の空間を排気して圧力差を提供することが含まれ、この圧力差は、接着剤を必要とせずに部品をトランスファーデバイスに「固定」するのに十分な力を提供する。
【００６０】
上述したように、ソースウエハから選択的に部品を除去し、それらをホストウエハに搬送するために、トランスファーデバイスが必要とされる。ソースウエハからホストウエハに部品を選択的に除去し、搬送する方法が、図１０Ａ〜図１１Ｂに示されている。
【００６１】
図１０Ａは、トランスファーデバイス２００ａの平面図の一例を示す。トランスファーデバイス２００ａは、デバイスの部品に対処するように設計された穴２０４を有する一連の要素２０６を有するウエハ２０２である。図１０Ａには１２個の要素２０６および１２個の穴２０４が示されているが、代わりに、トランスファーデバイス２００ａはソースデバイスから部品を抽出し、それらをホストデバイスに搬送するために必要とされる任意の必要な組み合わせおよび構成で、任意の数の要素２０６および穴２０４を備えることができる。
【００６２】
ウエハ２０２に対して、微細加工技術を使用してプロセスが実行され、ＡＦＭプローブなどの多部品デバイスの部品をソースウエハからホストウエハに搬送することを可能にする穴２０４および要素２０６を有するトランスファーデバイス２０２を提供する、ガラスまたはシリコンウエハである。トランスファーデバイス２００ａの背面図２００ｂは、図１０Ｂに示されている。図１０Ｂは、中央の連通点２０８で真空源に接続し、それによってトランスファーデバイスの穴２０４の内部と表面との間に圧力差を生じさせるために使用されるチャネル構造２１０と連通する穴２０４を示す。この圧力差は、部品とトランスファーデバイス２００ｂとの間に一時的な接合を形成して、デバイスの部品がソースウエハからホストウエハに搬送されることを可能にする。
【００６３】
図１１Ａは、トランスファーデバイス２００ａ、２００ｂの断面図２００ｃを示す。図１１Ａには、真空装置の一部（例えば、ウエハボンディングツールの一部）を形成してもよく、あるいはトランスファーデバイス２００ｃの一体部分を形成できる層２１２が示されている。層２１２はトランスファーウエハ２０２と組み合わせて、真空にすることができる密閉チャネル構造を形成し、それによって、ソースデバイスからホストデバイスに部品を搬送するのに適した圧力差が生ずるように作用する。密閉チャネル構成はチャネル構
成を排気し、ソースウエハから部品を抽出し、それらをホストウエハに搬送するのに必要な圧力差を生じさせるために、真空ポンプで連続的にポンピングされる。
【００６４】
図１１Ａは、要素を貫通してそれぞれエッチングされた穴２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄを有する４つの要素２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄを示す。穴２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄは、化学的および／又は物理的エッチング手段を用いてウエハ２０２からエッチングされる。要素２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄが示されているが、代わりに、トランスファーデバイス２００ａは要素２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄを含まず、穴２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄへの入口はウエハ２０２の下面と同一平面上にあり、その下面はソースウエハからホストウエハに部品を接触させ、抽出し、搬送し、堆積させるために使用される。穴２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄは、中央のチャネルまたはチャネル構造２１０と流体連通するようにエッチングされる。
【００６５】
トランスファーデバイス２００は、図１０Ａ〜図１１Ｂに示すように、２つの部分２１２、２０２から構成され、これらの部分が共に最終的なトランスファーデバイス２００を形成する。しかしながら、さらなる例では、トランスファーデバイスが単一の微細加工ウエハから形成される。さらなる例では、トランスファーデバイスが真空チャックと接触させられたときに閉じられる開放チャネルを用いてトランスファーデバイスが形成され、これにより、真空チャックによって図１１Ａおよび１１Ｂの層２１２の効果がもたらされる。
【００６６】
ソースウエハのデバイスのそれぞれの吊り下げられた部品は、ソースウエハから選択的に除去される必要がある。トランスファーデバイス２００ｃは、ソースウエハ１００ａから取り出される部品と結合される穴２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄを有する複数の要素２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄを有する。トランスファーデバイスウエハ２０２は、トランスファーデバイスウエハ２０２の下側から突出する穴２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄを有する要素２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄを有する。デバイスを組み立てるために使用される装置は、トランスファーデバイス２００ｃの穴２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄを有する要素２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄを、図７〜９を参照して説明したソースウエハ１００などの抽出されるソースウエハの部品と確実に整列させる位置合わせ手段を有する。したがって、トランスファーデバイス２００はそのような位置合わせを可能にするために、少なくとも１つまたは複数の光学的に透明な領域を有する。光学的に透明な領域はトランスファーデバイス２００を形成するために使用される光学的に透明な材料、例えば、ガラスを使用することによって、または光学的な位置合わせを容易にする別の材料を使用することによって形成することができる。さらなる例では、トランスファーデバイス２００ｃがビューイングポートとして機能する１つまたは複数の穴を備えることができる。このような穴は、任意選択で、物理的または化学的手段を使用して、トランスファーデバイスウエハ２０２および／または層２１２をエッチングすることによって形成される。
【００６７】
トランスファーデバイスは好ましくは光学的に位置合わせされるが、代替例では必要な位置合わせ精度を提供する他の位置合わせ方法を使用することができる。
【００６８】
穴２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄを有する要素２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄが、ソースウエハ１００のボンディングパッド１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄと接触すると、穴２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄを有する要素２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄの周囲は穴２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄにおける周囲環境から穴２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄおよびチャネル構造２１０を効果的にシールするために、ボンディングパッド１０８ａ、１０８ｂ、１０８
ｃ、１０８ｄの表面上にシールが形成される。トランスファーデバイス２０２の穴２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄを有する要素２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄがボンディングパッド１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄ（図７〜９を参照して説明したボンディングパッド１０８など）と接触し、周辺シールが形成されると、真空源が中央の連通点２０８で作動し、チャネル構造および穴２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄが排気され、圧力差が生じる。この圧力差によって、トランスファーデバイス２００ｃとソースデバイスの部品との間に（例えば、図１１Ｂに示すように、ボンディングパッド１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄにおいて）一時的な接合が形成される。
【００６９】
ソースウエハとトランスファーウエハ２０２が接触すると生じる圧力差に触れながらプロセスについて説明したが、代わりに、ウエハの接触前に圧力差が生じるようにしてもよい。
【００７０】
トランスファーデバイス２００ｃが、トランスファーデバイスの移動および／または位置合わせを行う手段、例えばウエハボンディングツールの位置合わせ手段を使用してソースウエハ１００から切り離されるとき、真空チャネル構造２１０、穴２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄ、および周囲環境の間に生じる圧力差によって形成される一時的な接合によって生成される力は、ボンディングパッド１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄを接続点でソースウエハ１００の層１０６ａに保持する力に打ち勝つのに十分な大きさである。接続点１１０が破断し、ボンディングパッド１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄおよび付随するカンチレバーおよびチップ１１２が、ソースウエハ１００から選択的に除去される。
【００７１】
図１１Ｂは、図７〜図９を参照して説明したソースウエハ１００などのソースウエハから部品が抽出されたときの、トランスファーデバイス２００ａ、２００ｂ、２００ｃの断面図２００ｄを示す。したがって、ボンディングパッド１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄを含む部品は、トランスファーデバイス２００ｃに一時的に接合されるように示されている。部品は、チャネル構造２１０、したがって穴２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄを排気することによって圧力差が生じると、要素２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄを通過する穴２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄでトランスファーデバイス２００ｃに一時的に接合される。
【００７２】
次に、トランスファーデバイス２００ｃおよび関連する移動／位置合わせ手段を使用して、部品がホストウエハに搬送される。部品はホストウエハ上の適切な位置に、ソースウエハからの部品の抽出を容易にする同じ位置合わせ手段を使用して位置決めされる。次いで、部品は、ホストウエハ上のそれぞれのハンドリング部分に永続的に接合される。そして、トランスファーデバイス２００ｃと各部品とが切り離される。トランスファーデバイス２００ｃの切り離しは、チャネル構造２１０、したがって穴２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄを排気するために使用されるアクティブ型の真空源のスイッチを切ることによって実行される。次いで、部品は、トランスファーデバイス２００ｃおよびトランスファーデバイス２００ｃから取り外され、部品は切り離される。トランスファーデバイス２００ｃは、上述の方法で、ソースウエハからホストウエハへの部品の搬送を繰り返すために再使用される。
【００７３】
トランスファーウエハ２０２は、ソースデバイスからホストデバイスに部品を選択的に除去して搬送するのに適した、バルクウエハからの要素２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄおよびキャビティホール２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄを提供するために適切にパターン化およびエッチングされたエッチング済みウエハ（シリコンウエハまたはガラスウエハであってもよい）である。しかし、代わりに、要素２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄは、ウエハの表面、例えばポリマー表面をパターニングすることに
よって、トランスファーデバイスの表面上に設けることができる。ポリマー構造の使用は圧力差を生じさせるために使用される穴２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄの縁部の周りに周縁シールを生成するための改善された適合性を提供するので、ソースウエハから部品を選択的に除去し、それらをホストウエハに搬送するための機構を改善することができる。例えば、デバイスの表面に汚染物質が存在する場合に、トランスファーデバイス２０２と同じバルク材料から製造されたポリマー構造がその汚染物質を取り囲み、必要なシール性が維持される。あるいは、トランスファーデバイスウエハ２０２の要素２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄ上に、またはソースデバイスおよびホストデバイスと接触する表面上に、ポリマーコーティングを使用することができる。トランスファーデバイスウエハ２０２と共に使用することができるポリマーの例としては、ＳＵ−８、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、パリレンなどのフォトレジストが挙げられるが、これらに限定されない。
【００７４】
上記の要素２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄは、好ましくは単一のウエハ２０２からエッチングされるが、代わりに、さらなる例では要素２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄはトランスファーデバイスウエハ２０２と組み合わされる別個の構造から形成されてもよい。
【００７５】
上記の例は、ホストウエハ上に組み立てられたデバイスを提供するために、ソースウエハからホストウエハへの複数の部品の搬送を説明するものであるが、代わりに、部品の搬送が、複数のソースウエハから単一のホストウエハへ、または単一のソースウエハから複数のホストウエハへ、または複数のソースウエハから複数のホストウエハへ行われてもよい。
【００７６】
有利な点として、上記のＡＦＭプローブの組み立て例では、上記の方法を使用して、異なるソースウエハからの複数のカンチレバーおよびチップを有するＡＦＭプローブを提供することができる。有利な点として、複数のカンチレバーおよびチップを有するＡＦＭプローブを提供するためのより効率的な方法によって、ＡＦＭプローブを迅速に製造することができ、単一のデバイスにおいて複数の機能を提供することができることを意味する。
【００７７】
さらに、上記の方法は、複数のソースデバイスから部品を順次除去して、部品を単一のホストデバイスに搬送することによって、機能または特性が異なる複数の部品を有するデバイスの製造を可能にする手段を提供する。有利な点として、１つの機能を有する部品を製造するために必要とされるプロセスを、単一のウエハ上で高密度かつ効率的に実行することができる。また、この部品を、別の単一ウエハ上に効率的に製造された異なる機能を有する部品と、高密度で組み合わせることができる。
【００７８】
有利な点として、上記の方法により、従来の先行技術のピックアンドプレース器具で取り扱うには小さすぎるデバイスの部品を扱うことができる。上記のトランスファーデバイスは、直径が２００μｍ未満、好ましくは直径が１５０μｍ未満の部品（直径が１００μｍ未満の部品を含む）を搬送するのに適している。さらに、上記のトランスファーデバイスは、上記の破壊や破断の問題の観点から従来のピックアンドプレース器具で扱うには薄すぎる２０μｍ未満の厚さの部品を搬送するのに適している。
【００７９】
有利な点として、パッシブ型のトラップされた真空、または連続的にポンプで排気される真空のいずれかを使用することによって、真空空間がトランスファーデバイスによって部分的に、および部品によって部分的に囲まれ、このことは、プロセスにおいて接着剤を使用する必要なく、部品をソースウエハから引き出し、ホストウエハに搬送させることができることを意味する。これによって、残留汚染や接着剤を処理するための追加のプロセス工程の可能性が低減する。さらに、複数の部品がソースデバイスから同時に抽出され、
１つまたは複数のホストデバイス間で分散される場合、デバイスを組み立てるためのプロセス効率を大幅に改善することができる。
【００８０】
上記の技術はＡＦＭプローブの組み立ての観点から説明しているが、上記の原理はデバイスの一部に対する集中的なプロセス（および／またはデバイスの一部が既知の技術を使用して取り扱うには小さすぎるかまたは薄すぎる場合）およびデバイスの並行組み立ての利点を受け得る他の形態のデバイスにも拡張することができる。例えば、上記の手法は、他の半導体デバイス、およびＭＥＭＳおよびセンサなどの微細加工デバイスに適用可能である。さらなる例では、一群のデバイスを組み立てるための上記の手法は、例えば医療診断用途などのために、ポリマーマイクロ流体チャネル内のシリコンカンチレバーセンサなど、複雑な部品をホストデバイス上の所定の位置に埋め込むために適用することができる。シリコンカンチレバーのプロセスは、ソースウエハ上で実行され、トランスファーデバイスを使用して、チャネルを有するホストデバイスに搬送されて、チャネル内に搬送される。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【国際調査報告】
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