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DE202016000967U1 - Recording device for holding wafers - Google Patents

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DE202016000967U1
DE202016000967U1 DE202016000967.3U DE202016000967U DE202016000967U1 DE 202016000967 U1 DE202016000967 U1 DE 202016000967U1 DE 202016000967 U DE202016000967 U DE 202016000967U DE 202016000967 U1 DE202016000967 U1 DE 202016000967U1
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Abstract

Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme und Halterung eines unteren Substrats (2) mit folgenden Merkmalen: – eine Halterungsfläche (1o), – Haltemittel zur Halterung des unteren Substrats (2) an der Halterungsfläche (1o) und – Messmittel zur Ermittlung einer nichtlinearen Komponente eines run-out-Fehlers des unteren Substrats (2).A receiving device for receiving and holding a lower substrate (2), comprising: - a support surface (1o), - holding means for holding the lower substrate (2) on the support surface (1o) and - measuring means for determining a nonlinear component of a run-out Error of the lower substrate (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme und Halterung von Substraten gemäß Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung gemäß Anspruch 7.The invention relates to a receiving device for receiving and holding substrates according to claim 1 and to a device according to claim 7.

Miniaturisierung ist ein fortwährender Trend in der Mikroelektronik. Diesen Trend folgend bieten meistens die hergestellten Bauteile oder Systeme bei reduzierten geometrischen Abmaßen gleiches oder besseres Performance, als die Vorgängermodelle. Dieser Trend kann insbesondere in der Consumerelektronik beobachtet werden. Es werden Jahr für Jahr schnellere Datenverbindungen, bessere Kameras, genauere Ortung usw. angeboten. Diese Beispiele sind lediglich die Wirkung, welche durch bessere elektronische Bauteile, weiterentwickeltes Software erreicht werden.Miniaturization is a perennial trend in microelectronics. Following this trend, the manufactured components or systems usually offer the same or better performance with reduced geometrical dimensions than the predecessor models. This trend can be observed in particular in consumer electronics. Year by year, faster data connections, better cameras, more precise location etc. are offered. These examples are merely the effect achieved by better electronic components, advanced software.

Die Miniaturisierung der Bauteile ist zwar an den Grenzen der Physik angelangt, fordern die neuartigen Anwendungen eine noch höhere Integration der Funktionen, der Transistoren usw. Um diese insbesondere rasante Entwicklung bewerkstelligen zu können, ist die Halbleiterindustrie, alle Mitglieder der Wertschöpfungskette von der Substratherstellung bis zum Packaging gefordert, durch Fehlerreduktion die Qualität zu steigern.Although the miniaturization of the components has reached the limits of physics, the novel applications require an even higher integration of functions, transistors, etc. In order to be able to accomplish this particularly rapid development, the semiconductor industry is all members of the value creation chain from substrate production to Packaging demanded to increase the quality by reducing the error.

Vor Jahren waren beispielsweise die Kameras der verbreiteten Mobilfunktelefone mittels VGA-Bildauflösung ausgestattet, zurzeit ist die HD-Auflösung keine Seltenheit. Diese enorme Steigerung der Leistung ist mit den enger werdenden Spezifikationen gekoppelt.Years ago, for example, the cameras of the widespread mobile phones were equipped with VGA image resolution, currently the HD resolution is not uncommon. This huge increase in performance is coupled with the tighter specifications.

Die Leistungssteigerung und die gleichzeitig angewendete engere Spezifikationen forcieren unter anderem durch den Kostendruck, dass auf die Flächeneinheit bezogen mehr Bauteile gefertigt werden. Weiterhin wächst die Anzahl der gleichzeitig prozessierten Bauteile an, welche die Steigerung der Größe der Grundplatten, auch Substrate genannt mit sich zieht.The increase in performance and the tighter specifications used at the same time are forcing ahead, among other things, due to the cost pressure, that more components are manufactured based on the unit area. Furthermore, the number of simultaneously processed components is increasing, which involves increasing the size of the base plates, also called substrates.

Um die immer stärker werdende Miniaturisierung voranzutreiben, müssen Bauteile übereinander gestapelt werden. Die Stapelung erfolgt dabei noch auf Substratebene. Die Substrate werden miteinander verbunden. Den Verbindungsvorgang nennt man Bonden. Beim Bonden werden Substrate miteinander (meistens stoffschlüssig, permanent) gefügt, mit anderen Worten gebondet. Eine verbreitete Technologie für das Bonden ist das Fusionsbonden. Andere Bezeichnungen sind Siliziumdirektbonden (engl.: silicon direct bonding), Fusionsbonden (engl.: fusion bonding) oder atomares Bonden (engl.: atomic bonding). Fusionsbonden ist ein zweistufiger Prozess, wobei zuerst die Substrate mittels schwacher Kräfte zusammengehalten werden und erst nach diesem sogenannten Prebondingschritt in der zweiten Stufe durch eine Wärmebehandlung eine Verbindung der Substrate entsteht, deren Festigkeit der Festigkeit des Substratmaterials gleichgesetzt werden kann. Eine Besonderheit des Prebonds ist, dass das Substratpaar unter Umständen wieder zerstörungsfrei voneinander getrennt werden kann und das Bonden erneut möglich ist. Das fertig prozessierte Substratpaar (nach der Wärmebehandlung) kann nicht mehr zerstörungsfrei getrennt werden.In order to promote the ever-increasing miniaturization, components must be stacked on top of each other. The stacking is still done at the substrate level. The substrates are connected to each other. The connection process is called bonding. When bonding substrates are joined together (usually cohesive, permanent), in other words bonded. A common technology for bonding is fusion bonding. Other designations include silicon direct bonding, fusion bonding, or atomic bonding. Fusion bonding is a two-stage process, in which first the substrates are held together by means of weak forces and only after this so-called pre-bonding step in the second stage a heat treatment results in a connection of the substrates whose strength can be equated to the strength of the substrate material. A special feature of the prebond is that under certain circumstances the substrate pair can be separated again from one another without destruction and the bonding is again possible. The finished processed pair of substrates (after heat treatment) can no longer be separated nondestructively.

Die Anlagen, an welchen die Fusionsbonds hergestellt werden, werden Fusionsbonder genannt. Beim Fusionsbonden sind unter anderem für das optimale Endprodukt Reinheit sowie Ebenheit der Kontaktierungsfläche, Verzerrungsfreiheit der Substrate von elementarer Bedeutung.The investments where the fusion bonds are made are called fusion bonders. In fusion bonding, among other things, for the optimal end product, purity and flatness of the contacting surface, freedom from distortion of the substrates are of elementary importance.

Für das Erreichen der Verzerrungsfreiheit der zu kontaktierenden Substrate werden insbesondere die folgenden technischen Maßnahmen angewendet: Durch spezielle Aufnahmeeinrichtungen oder Probenhalter (engl.: chucks) werden die Verzerrungen kompensiert, wobei die Aufnahmeeinrichtungen in vielfältigen Ausführungen existieren. Entscheidend für die Aufnahmeeinrichtungen ist eine ebene Aufnahmefläche beziehungsweise Halterungsfläche, damit die immer kleiner werdenden Strukturen auf immer größeren Substratflächen über die gesamte Substratfläche korrekt ausgerichtet und kontaktiert werden können. Dies ist wichtig für den Prebondschritt.In particular, the following technical measures are used to achieve the freedom from distortion of the substrates to be contacted: The distortions are compensated by special recording devices or sample holders (chucks), with the recording devices existing in various designs. Decisive for the receiving devices is a flat receiving surface or mounting surface, so that the ever-smaller structures can be aligned and contacted on ever larger substrate surfaces over the entire substrate surface. This is important for the preconditioning step.

Besonders wichtig ist eine hohe Ausrichtungsgenauigkeit der Substrate zueinander, sobald für alle auf einem oder beiden Substraten angeordneten Strukturen eine Ausrichtungsgenauigkeit oder insbesondere Verzerrungswerte von kleiner 2 Mikrometer erreicht werden soll. In der Nähe von Ausrichtungsmarken gelingt dies bei bekannten Aufnahmeeinrichtungen und Vorrichtungen zur Ausrichtung, sogenannte Ausrichtungsanlagen (engl.: Aligner), insbesondere Bondaligner, sehr gut. Mit zunehmendem Abstand von den Ausrichtungsmarken ist eine kontrollierte und perfekte Ausrichtung mit Ausrichtungsgenauigkeiten oder insbesondere Verzerrungswerten besser als 2 Mikrometer, vorzugsweise besser als 1 Mikrometer und noch bevorzugter besser als 0,25 Mikrometer, besonders bevorzugt besser als 0,1 Mikrometer nicht erreichbar.Particularly important is a high alignment accuracy of the substrates to each other as soon as an alignment accuracy or in particular distortion values of less than 2 microns to be achieved for all arranged on one or both substrates structures. In the vicinity of alignment marks this succeeds in known recording devices and devices for alignment, so-called alignment systems (English: Aligner), in particular Bondaligner, very well. As the distance from the alignment marks increases, controlled and perfect alignment with alignment accuracies or, in particular, distortion values better than 2 microns, preferably better than 1 micrometer and more preferably better than 0.25 microns, more preferably better than 0.1 microns, can not be achieved.

Probleme mit dem Stand der TechnikProblems with the prior art

Die Probleme, die im heutigen Stand der Technik existieren. Im Stand der Technik existieren keine Probenhalter, mit deren Hilfe man in der Lage wäre durch eine gezielte, lokale, thermische Beeinflussung eine globale Dehnung bzw. Verzerrung zu erzeugen bzw. so zu verändern, dass ein run-out-Fehler zwischen zwei Substraten minimierbar oder vermeidbar ist. Daher ist es im Stand der Technik nicht möglich, Ungleichheiten bei der Überlappung von Strukturen vor und/oder während dem Bondvorgang zu kompensieren.The problems that exist in the current state of the art. In the prior art, there are no sample holders, with the help of which one would be able to produce a global strain or distortion by means of a targeted local thermal influence or to modify such that a run-out error between two substrates can be minimized or is avoidable. Therefore, it is not possible in the prior art to compensate for inequalities in the overlap of structures before and / or during the bonding process.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Aufnahmeeinrichtung und eine Vorrichtung anzugeben, mit der die vorgenannten technischen Probleme gelöst werden. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, gattungsgemäße Aufnahmeeinrichtungen derart zu verbessern, dass mit diesen eine praktisch verzerrungsfreie Ausrichtung und Pre-bond erreicht werden kann.Object of the present invention is to provide a receiving device and a device with which the aforementioned technical problems are solved. It is the object of the present invention to improve generic recording devices such that a virtually distortion-free alignment and pre-bond can be achieved with them.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen auch sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder Zeichnungen angegebenen Merkmale. Bei Wertebereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und in beliebiger Kombination beanspruchbar sein.This object is achieved with the features of claims 1 and 7. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims. All combinations of at least two of the features specified in the description, the claims and / or the drawings also fall within the scope of the invention. In the case of value ranges, values lying within the limits mentioned should also be disclosed as limit values and be claimable in any combination.

Die Erfindung betrifft eine Methode und ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kompensation eines run-out Fehlers. Der Idee liegt dabei der Gedanke zugrunde, den run-out durch mehrere Heizsegmente/Heizzonen eines Probenhalters, insbesondere lokal, zu minimieren oder vollständig zu beseitigen. Durch die gezielte Ansteuerung der einzelnen Heizsegmente/Heizzonen des Heizzonenprobenhalters kann die lokale Dehnung bzw. Verzerrung eines ersten Substrats so eingestellt werden, dass der run-out Fehler zwischen den Strukturen des ersten Substrats und einem zweiten Substrat minimiert wird bzw. gänzlich aufgehoben wird.The invention relates to a method and a method and a device for compensating a run-out error. The idea is based on the idea of minimizing or completely eliminating the run-out through a plurality of heating segments / heating zones of a sample holder, in particular locally. By selectively controlling the individual heating segments / heating zones of the heating zone sample holder, the local elongation or distortion of a first substrate can be adjusted so that the run-out error between the structures of the first substrate and a second substrate is minimized or eliminated altogether.

Der Kern der Erfindung besteht darin, die Verzerrung eines Substrats durch eine lokale, thermische Beeinflussung, insbesondere durch einen Heizzoneneprobenhalter so zu beeinflussen, dass beim Bonden des Substrats mit einem zweiten Substrat ein run-out-Fehler minimiert oder sogar gänzlich eliminiert wird.The essence of the invention is to influence the distortion of a substrate by a local, thermal influence, in particular by a Heizzoneneprobenhalter so that when bonding the substrate to a second substrate, a run-out error is minimized or even eliminated altogether.

Der run-out-Fehler kann als Skalierung eine ortsabhängige Komponente und ein Alignmentfehler Ausrichtungsfehler (Translation oder Rotation) als konstante, ortsunabhängige Komponente besitzen. Das eigentliche Ziel des vorliegenden Verfahrens ist, über das Entgegenwirken der Verzerrungen und/oder gezieltes Verzerren der Substrate zueinander den run-out-Fehler zu minimieren.The run-out error can have as a scaling a location-dependent component and an alignment error alignment error (translation or rotation) as a constant, location-independent component. The actual aim of the present method is to minimize the run-out error by counteracting the distortions and / or deliberately distorting the substrates relative to each other.

Die Kenntnisse über Positions- und/oder Verzerrungs- und/oder Dehnungskarten der einzelnen Substrate alleine sind nicht ausreichend, um alle run-out-Fehler zu korrigieren bzw. zu kompensieren, da es auch run-out-Fehler gibt, die erst beim Fügen mindestens zweier Substrate entstehen. Eine Kenntnis der Positionskarten beinhaltet so keine Information über die run-out-Fehler, die beim Bonden entstehen.The knowledge of position and / or distortion and / or strain maps of the individual substrates alone are not sufficient to correct or compensate for all run-out errors, since there are also run-out errors, which only when joining at least two substrates are formed. A knowledge of the position maps thus contains no information about the run-out errors that arise during bonding.

Wie alle Fehlerarten, kann der run-out-Fehler in eine zufällige und eine systematische Fehlerkomponente aufgeteilt werden. Durch Fehleranalyse und statistische Methoden, welche dem Fachmann (Ingenieure, Mathematiker, Physiker) bekannt sind, können die systematischen Fehlerkomponenten des run-out-Fehlers korrigiert oder kompensiert werden.Like all types of errors, the run-out error can be split into a random and a systematic error component. Through error analysis and statistical methods known to those skilled in the art (engineers, mathematicians, physicists), the systematic error components of the run-out error can be corrected or compensated.

In dieser Offenbarungsschrift wird als Korrektur des run-out-Fehlers die Korrektur des systematischen Fehleranteils des run-out-Fehlers verstanden.In this disclosure, the correction of the run-out error is understood to be the correction of the systematic error component of the run-out error.

Wie es dem Fachmann bekannt ist, können die statistischen Methoden wie Mittelwertbildung, Ermittlung der Standardabweichung, der Varianz, der Streuung dazu verwendet werden, die nicht zufällige Fehlerkomponente zu erfassen, um entgegenwirken zu können.As is known to those skilled in the art, the statistical methods such as averaging, standard deviation, variance, scattering can be used to detect the non-random error component in order to counteract it.

Bei der immer genaueren Erfassung der Fehlerkomponenten und erweiterter Statistik ist überraschenderweise aufgefallen, dass der run-out-Fehler in lineare und nichtlineare Komponenten aufteilbar ist. Dabei ist die lineare Komponente des Fehlers positionsabhängig, wobei die Position vom Substratradius abhängig ist, insbesondere proportional.In the increasingly accurate detection of the error components and extended statistics, it has surprisingly been noticed that the run-out error can be divided into linear and non-linear components. In this case, the linear component of the error is position-dependent, the position being dependent on the substrate radius, in particular proportionally.

Bei der nichtlinearen Komponente des run-out-Fehlers kann eine umgekehrt proportionale Positionsabhängigkeit vom Substratradius ermittelt werden, wobei die Ursachen generell in den Vorgängen des Fusionsbondes liegen. Die genaue mathematische Beschreibung braucht weitere, ausgedehnte Experimente. Auch wenn der run-out-Fehler nicht vollständig mathematisch geschlossen beschreibbar ist, wurden experimentell die Kompensationsmittel zur Informationsgewinnung eingesetzt.In the case of the non-linear component of the run-out error, an inversely proportional position dependency on the substrate radius can be determined, the causes generally being in the operations of the fusion bond. The exact mathematical description needs further, extended experiments. Even if the run-out error can not be described completely mathematically closed, the compensation means for obtaining information were used experimentally.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

In dem besonders bevorzugten erfindungsgemäß offenbarten Verfahren und der Anlage wird die thermische Verformung und/oder Verzerrung und/oder Beeinflussung von mindestens einem der Substrate angewendet, um den run-out-Fehler zu minimieren. Ein erfindungsgemäß unabhängiger Grundgedanke ist, dass das Substratmaterial als Kontinuum auf lokale Einflüsse nicht ausschließlich lokal, sondern auch global reagiert. Somit kann eine lokal veränderte, insbesondere thermische Größe den globalen Zustand des Substrates im benötigten Ausmaß verändern.In the particularly preferred method and apparatus disclosed herein, the thermal deformation and / or distortion and / or interference of at least one of the substrates is employed to minimize the run-out error. An independent basic idea according to the invention is that the substrate material as a continuum reacts to local influences not only locally but also globally. Thus, a locally altered, in particular thermal size can change the global state of the substrate to the extent required.

Diese Veränderungen können in einer bevorzugten Verfahren und Anlage mit mindestens einer regelbaren Heizzone am Aufnahmeeinrichtung, bevorzugter mit mindestens zwei Heizzonen, noch bevorzugter mit mindestens drei Heizzonen, besonders bevorzugt mit mindestens fünf Heizzonen, ganz besonders bevorzugt mit mehr als 10 Heizzonen durchgeführt werden.These changes can be made in a preferred method and plant with at least one adjustable heating zone on the receiving device, more preferably with at least two heating zones, even more preferably with at least three heating zones, particularly preferably with at least five heating zones, very particularly preferably with more than 10 heating zones.

Als Regelgröße können die Positions- und/oder Dehnungskarten verwendet werden, wobei als geregelte Größe sowohl die Temperatur des Chucks und/oder der Heizstrom des Chucks angewendet werden kann. Die Dehnungskarten und/oder Positions- und/oder Verzerrungskarten der einzelnen Substrate quantifizieren für die Beeinflussung die vorhandenen Verzerrungen.As a controlled variable, the position and / or strain maps can be used, wherein as a controlled variable both the temperature of the chuck and / or the heating current of the chuck can be applied. The strain maps and / or position and / or distortion maps of the individual substrates quantify the existing distortions for influencing.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann eine Aufnahmeeinrichtung eine Kombination aus einer mit minimal möglicher thermischer Verformung und hoher Steifigkeit bestehendem Chuck und voneinander unabhängig regelbaren mehreren Heizzonen bestehen. Dadurch werden die nachteiligen thermischen Verformungen des Chucks weitestgehend eliminiert und die erfindungsgemäß benötigte zielgerichtete Verzerrung von mindestens einem der Substrate erreicht.In a particularly preferred embodiment, a receiving device may consist of a combination of a chuck which has minimal thermal deformation and high rigidity and a plurality of heating zones which can be controlled independently of one another. As a result, the disadvantageous thermal deformations of the chuck are largely eliminated and the targeted distortion of at least one of the substrates required according to the invention is achieved.

Durch den geregelten Aufbau können relativ geringe Wärmemengen für die Optimierung der Substrate zueinander bezüglich der Positionen oder Dehnungen zugeführt werden. Da eine Rückkopplung und Messung ein erfindungsgemäß wichtiger Aspekt ist, kann dies zum Aufbau eines Wissens- und/oder Expertendatenbank verwendet werden.Due to the controlled structure, relatively small amounts of heat for the optimization of the substrates can be supplied to each other in terms of positions or strains. Since feedback and measurement is an important aspect of the invention, this can be used to build a knowledge and / or expert database.

Zur Messung der zugeführten Wärmemenge können Temperatursensoren in mindestens gleicher Anzahl wie Heizzonen angewendet werden. Es ist jedoch möglich, für die Erfassung der Temperaturverteilung der Aufnahmeeinrichtung mit mehr als 10, mit mehr als 20 oder mit mehr als 30 Sensoren anzuwenden.To measure the amount of heat supplied, temperature sensors in at least the same number as heating zones can be used. However, it is possible to use for the detection of the temperature distribution of the receiving device with more than 10, with more than 20 or with more than 30 sensors.

Somit können substrat- und/oder anlagenspezifische Größen wie thermische Zeitkonstanten erfasst, berechnet, gesammelt, ausgewertet und zur Optimierung herangezogen werden. Mit Hilfe solcher Datenspeicher ist eine weitere Prozessoptimierung und dynamischer Betrieb des Fusionsbonders möglich, es ist jedoch notwendig, den globalen Zustand der Substrate bzw. des pre-bondeten Substratpaares zu überprüfen.Thus, substrate and / or plant-specific variables such as thermal time constants can be detected, calculated, collected, evaluated and used for optimization. With the help of such data storage a further process optimization and dynamic operation of the fusion bonder is possible, but it is necessary to check the global state of the substrates or of the pre-bonded substrate pair.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis der Anmelderin gemäß der europäischen Patentanmeldung EP 2 656 378 wobei eine Erfassung der gesamten Oberfläche, insbesondere der Positionen der Strukturen auf der Oberfläche eines jeden Substrats als Positionskarte des Substrats möglich ist. Weiterhin ist eine Einrichtung zur Ermittlung von durch Dehnung und/oder Verzerrung offenbart.The invention is based on the Applicant's knowledge according to the European patent application EP 2 656 378 wherein detection of the entire surface, in particular the positions of the structures on the surface of each substrate as a position map of the substrate is possible. Furthermore, a device for determining by stretching and / or distortion is disclosed.

Es werden Verzerrungskarten erzeugt, wobei die Verzerrungskarte eines ersten Substrats gegenüber einem zweiten Substrat beim Verbinden des ersten Substrats mit dem zweiten Substrat aufgetretenen lokalen und/oder globalen Ausrichtungsfehlern vermessen wird. Die aufgeführten Verfahrensschritte sind die Ermittlung einer ersten Dehnungskarte von Dehnungswerten entlang einer ersten Kontaktfläche des ersten Substrats und/oder die Vermessung einer zweiten Dehnungskarte von Dehnungswerten entlang einer zweiten Kontaktfläche und der Einsatz von Auswertungsmitteln zur Auswertung der ersten und/oder zweiten Dehnungskarten, durch welche die lokalen Ausrichtungsfehler ermittelbar sind.Distortion maps are generated, wherein the distortion map of a first substrate is measured against a second substrate upon joining the first substrate to local and / or global alignment errors encountered with the second substrate. The listed method steps are the determination of a first strain map of strain values along a first contact surface of the first substrate and / or the measurement of a second strain map of strain values along a second contact surface and the use of evaluation means for evaluation of the first and / or second strain maps by which the local alignment errors can be determined.

Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist es dabei, eine Aufnahmeeinrichtung bestehend aus mehreren, voneinander unabhängigen aktiven Steuerelementen vorzusehen, mit welchen die Halterungsfläche der Aufnahmeeinrichtung, insbesondere in Form und/oder Temperatur, beeinflussbar ist. Dabei werden die aktiven Steuerelemente und/oder Regelelemente durch entsprechende Ansteuerung und/oder Regelung so verwendet, dass die mittels der Positionskarten und/oder Dehnungskarten bekannten lokalen Ausrichtungsfehler beziehungsweise lokalen Verzerrungen kompensiert beziehungsweise weitestgehend minimiert oder reduziert werden.The basic idea of the present invention is to provide a receiving device consisting of a plurality of mutually independent active control elements with which the mounting surface of the receiving device, in particular in shape and / or temperature, can be influenced. In this case, the active control elements and / or control elements are used by appropriate control and / or regulation so that the known by means of the position maps and / or strain maps local alignment errors or local distortions are compensated or minimized or reduced as far as possible.

Dabei werden nicht nur lokale Verzerrungen beseitigt, sondern eine, sich aus den lokalen Verzerrungen insgesamt ergebende makroskopische, globale Verzerrung oder Dehnung des Substrats in seinen Außenabmessungen gleichzeitig minimiert beziehungsweise korrigiert. Eine Vorrichtung zur lokalen Kompensation von Verzerrungen ist dabei aus der US 5094536 A bekannt. Aus der WO 2009/133682 A1 ist ein indirektes Verfahren zur Ermittlung von Dehnungen über die Ermittlung von Positionsabweichungen von Substratmarkierungen bekannt.This not only eliminates local distortions, but also simultaneously minimizes or corrects, in its outer dimensions, a macroscopic, global distortion or strain of the substrate resulting from the local distortions. A device for local compensation of distortions is from the US 5094536 A known. From the WO 2009/133682 A1 is an indirect method for determining strains on the determination of positional deviations of substrate markings known.

Somit ist es erfindungsgemäß insbesondere in Kombination mit den oben beschriebenen Erfindungen betreffend die Positionskarten, Dehnungskarten und/oder Spannungskarten sowie der dort offenbarten in-situ-Korrektur von Ausrichtungsfehlern beim Kontaktieren und Bonden der Substrate möglich, durch aktive, insbesondere lokale Einwirkung auf Verzerrungen des Substrats ein noch besseres Ausrichtungsergebnis zu erreichen.Thus, according to the invention, it is possible, in particular in combination with the above-described inventions concerning the position maps, strain maps and / or voltage maps and the in-situ correction of alignment errors during contacting and bonding of the substrates disclosed therein, by active, in particular local, action on distortions of the substrate to achieve an even better alignment result.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass durch die Kompensationsmittel die Temperatur der Halterungsfläche lokal beeinflussbar ist. Eine lokale Temperaturerhöhung der Halterungsfläche führt zu einer lokalen Ausdehnung des auf der Halterungsfläche gehaltenen Substrats an dieser Position. Je höher der Temperaturgradient ist, desto mehr dehnt sich der das Substrat an dieser Position aus. Basierend auf den Daten der Positionskarten und/oder Dehnungskarten, insbesondere der Vektorauswertung des Ausrichtungsfehlers, insbesondere für jede Position der Positionskarten und/oder Dehnungskarten und Statistik kann so gezielt auf lokale Verzerrungen des Substrats eingewirkt beziehungsweise diesen entgegengewirkt werden, welche eine globale Wirkung der Substrate ausüben.According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that the temperature of the support surface can be influenced locally by the compensation means. A local increase in temperature of the support surface leads to a local extension of the substrate held on the support surface at this position. The higher the temperature gradient, the more the substrate expands at this position. Based on the data of the position maps and / or strain maps, in particular the vector evaluation of the alignment error, in particular for each position of the position maps and / or strain maps and statistics can be acted so targeted to local distortions of the substrate or counteracted this, which exert a global effect of the substrates ,

In diesem Zusammenhang ist als Vektorauswertung ein Vektorfeld mit Verzerrungsvektoren zu verstehen, das insbesondere mittels einer von zwei nachfolgend beschriebenen Erfindungsvarianten ermittelt wurde.In this context, a vector field with distortion vectors is to be understood as vector evaluation, which was determined in particular by means of one of two variants of the invention described below.

Die erste Variante bezieht sich auf Anwendungsfälle, in denen nur einer der beiden Substrate strukturiert ist. In diesem Fall ist es erfindungsgemäß vorgesehen, die Abweichung der Strukturen, insbesondere die Abweichung der geometrischen Form von der gewünschten Form zu erfassen. Von besonderem Interesse ist in diesem Fall die Abweichung der Form von Belichtungsfeldern, insbesondere Belichtungsfeldern eines Step-and-Repeat Belichtungsgerätes von der nominell erwarteten Form, die üblicherweise rechteckig ist. Diese Abweichungen, insbesondere das diese Abweichungen beschreibende Vektorfeld, kann basierend auf der Erfassung einer Positionskarte der einzelnen mit den Belichtungsfeldern korrespondierenden Ausrichtungsmarken gemäß EP 2656378 A1 erfolgen. Alternativ kann dieses Vektorfeld auch basierend auf Spannungs- und/oder Dehnungskarten, die mittels EP 2463892 B1 erfasst werden, ermittelt werden. Mit Vorteil kann dieses Vektorfeld aber erfindungsgemäß auch von jeder anderen, geeigneten Messeinrichtung ermittelt und eingelesen werden. Insbesondere eignen sich für diese Messung Step & Repeat Lithographiesysteme, die für die Erfassung dieser Daten mit einer speziellen Testmaske und/oder einer speziellen Testroutine betrieben werden.The first variant relates to use cases in which only one of the two substrates is structured. In this case, it is provided according to the invention to detect the deviation of the structures, in particular the deviation of the geometric shape from the desired shape. Of particular interest in this case is the deviation of the shape of exposure fields, in particular exposure fields, of a step-and-repeat exposure device of the nominally expected shape, which is usually rectangular. These deviations, in particular the vector field describing these deviations, can be determined on the basis of the detection of a position map of the individual alignment marks corresponding to the exposure fields EP 2656378 A1 respectively. Alternatively, this vector field may also be based on stress and / or strain maps generated by means of EP 2463892 B1 be determined. Advantageously, according to the invention, however, this vector field can also be determined and read by any other suitable measuring device. In particular, Step & Repeat lithography systems which are operated for acquiring this data with a special test mask and / or a special test routine are suitable for this measurement.

Die zweite Variante bezieht sich auf Anwendungsfälle, in denen beide Substrate strukturiert sind. In diesem Fall ist es erfindungsgemäß vorgesehen, das Vektorfeld der Ausrichtungsabweichung insbesondere für alle Positionen der Positionskarten, insbesondere der ersten und zweiten Positionskarten gemäß EP 2656378 A1 zu berechnen. Dieses Vektorfeld soll insbesondere für die, nach technologischen und/oder wirtschaftlichen Kriterien als ideal erachtete Ausrichtungsposition entsprechend der Ausführungen in EP 2656378 B1 ermittelt werden.The second variant relates to applications in which both substrates are structured. In this case, it is provided according to the invention, the vector field of the alignment deviation in particular for all positions of the position maps, in particular the first and second position maps according to EP 2656378 A1 to calculate. This vector field should in particular for the, according to technological and / or economic criteria considered ideal alignment position according to the statements in EP 2656378 B1 be determined.

Die Steuerungseinrichtung umfasst insbesondere eine Software zur Ausführung/Berechnung entsprechender Routinen. Regelungseinrichtungen sind in dieser Offenbarung in die Steuerungseinrichtungen begrifflich eingeschlossen.In particular, the control device includes software for executing / calculating corresponding routines. Control devices are conceptually included in the controller in this disclosure.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst die vorbeschriebene Steuereinrichtung und/oder Regeleinrichtung mit Vorteil in einer zentralen, für alle Steuerungsvorgänge und/oder Regelungsvorgänge zuständigen Steuereinheit und/oder Regelungseinheit. Erfindungsgemäß ist es jedoch denkbar, die Steuereinrichtung bzw. die Regelungseinrichtung in der Aufnahmeeinrichtung, insbesondere als Modul einer Gesamtvorrichtung, vorzusehen.The device according to the invention advantageously comprises the above-described control device and / or control device in a central control unit and / or control unit responsible for all control processes and / or control processes. According to the invention, however, it is conceivable to provide the control device or the regulating device in the receiving device, in particular as a module of an overall device.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann dadurch noch weiter verbessert werden, indem nach der Ausrichtung eine, insbesondere nochmalige, Erfassung von Positions- und/oder Dehnungskarten des ersten und/oder zweiten Substrats vorgesehen ist. Damit kann erfindungsgemäß nach der erfolgten Ausrichtung eine Überprüfung des Ausrichtungserfolgs vorgesehen werden. Entsprechend ist es denkbar, eine Ausgliederung eines Substratpaares mit zu großen Ausrichtungsfehlern vorzunehmen, um diese beispielsweise erneut erfindungsgemäß auszurichten oder zu entsorgen. Gleichzeitig können die erfassten Daten zur Selbstkalibrierung der Vorrichtung, insbesondere mittels der Steuereinrichtung, verwendet werden.The method according to the invention can be further improved by providing a registration of position and / or strain maps of the first and / or second substrate after the alignment, in particular again. Thus, according to the invention, a check of the alignment success can be provided after the alignment has been carried out. Accordingly, it is conceivable to make a spin-off of a pair of substrates with too large alignment errors, for example, to align or dispose of them again according to the invention. At the same time, the acquired data can be used for self-calibration of the device, in particular by means of the control device.

Die in der europäischen Patentanmeldung EP 2656378 A1 und/oder der europäischen Patentanmeldung EP 2656378 B1 offenbarten Erfindungen sollen gleichzeitig als Ausführungsformen für die vorliegende Erfindung als mitoffenbart gelten.The in the European patent application EP 2656378 A1 and / or the European patent application EP 2656378 B1 At the same time, disclosed inventions should be deemed to be co-disclosed embodiments of the present invention.

Ein Problem aller bisher aufgeführten erfindungsgemäßen Ausführungsformen ist, dass all diese ausschließlich mit den Verzerrungen der Einzelsubstrate befasst und diese versucht zu kompensieren und/oder zu eliminieren. Ein besonderer Aspekt wurde bisher nicht beachtet, dass zwei ideal verzerrungsfreie Substrate, welche im theoretisch idealen Ausrichtungszustand gebondet werden, unter Umständen fehlerbehaftet sein können. Dieser Fehler ist der sogenannte run-out, welche nur nach dem Bonden an der Relativlage beider Substrate zueinander entsteht.A problem of all embodiments of the invention so far mentioned is that all of these deal exclusively with the distortions of the individual substrates and these attempts to compensate and / or eliminate. A particular aspect has hitherto been ignored that two ideally distortion-free substrates bonded in the theoretically ideal alignment state may be subject to errors. This error is the so-called run-out, which arises only after bonding to the relative position of both substrates to each other.

Für die Überprüfung des globalen Zustandes der Substrate, deren Merkmale, Relativlage zueinander müssen Qualitätskriterien eruiert und angewendet werden.For the examination of the global condition of the substrates, their characteristics, relative position to each other quality criteria must be determined and applied.

Die Qualitätskriterien lassen sich bspw. in drei Oberbegriffe unterteilen: Eingangs-, Prozess- sowie Ausgangsmerkmale.The quality criteria can be subdivided, for example, into three generic terms: input, process and output characteristics.

Zu den Eingangsmerkmalen zählen bspw. alle Substratparameter, nicht abänderbare Maschinenparameter, nicht beeinflussbare Umgebungsbedingungen wie bspw. die lokale Gravitationsbeschleunigung am Aufstellungsort.The input features include, for example, all substrate parameters, not changeable Machine parameters, non-influenceable environmental conditions such as the local gravitational acceleration at the site.

Als Prozessmerkmale werden alle Merkmale verstanden, die das Fügen der Substrate betreffen: bspw. Substratvorbereitung mit allen Vorprozessteilen, das Fügen, das Pre-bonden als Vorgang selbst sowie die Nachbehandlung, Transport des Substrats bis zum nächsten Bearbeitungsschritt.Process characteristics are all features that relate to the joining of the substrates: for example, substrate preparation with all Vorprozessteilen, the joining, the pre-bonding as a process itself and the aftertreatment, transport of the substrate to the next processing step.

Als Ausgangsmerkmale gelten alle Merkmale, die das Substrat bis zum Bonden, insbesondere Fusionsbonden verändert hatten, seien es energetische, materielle Veränderungen oder am Informationsgehalt des Substrates, welche bspw. in der/den Strukturgeometrie/n kodiert ist/sind.The starting characteristics are all features that had changed the substrate until bonding, in particular fusion bonding, be it energetic, material changes or the information content of the substrate, which, for example, is encoded in the structural geometry (s).

Das Erreichen der Qualitätskriterien setzt ein Zusammenspiel aller Eingangs- sowie Prozessmerkmale voraus, damit die Ausgangsmerkmale reproduzierbar erreicht werden. Dieses Zusammenspiel ist also von Seiten der Bondanlage, des Prozesses und der verwendeten Materialien (Substrat, Anlagenwerkstoffe) sowie bspw. Substratbeschaffenheit, Substratmaterial, Sauberkeit, Umgebungsbedingungen geprägt.Achieving the quality criteria presupposes an interaction of all input and process features so that the output characteristics are reproducibly achieved. This interaction is thus influenced by the bond system, the process and the materials used (substrate, plant materials) as well as, for example, substrate properties, substrate material, cleanliness, ambient conditions.

Die Prozessmerkmale werden ebenfalls als Verfahrensmerkmale verstanden und dazu synonym verwendet.The process features are also understood as process features and used synonymously.

Probenhaltersample holder

Der Probenhalter besteht im Allgemeinen aus mehreren Heizzonen. Eine Heizzone ist ein einzeln ansteuerbarer Bereich, der im Allgemeinen aus mehreren Heizelementen besteht. Alle Heizelemente einer Heizzone können zur Temperaturregelung beitragen.The sample holder generally consists of several heating zones. A heating zone is a single controllable area, which generally consists of several heating elements. All heating elements of a heating zone can contribute to the temperature control.

Ein Heizelement ist ein physikalisches Element, das Hitze erzeugen kann. Vorzugsweise handelt es sich dabei um elektrische Bauteile.A heating element is a physical element that can generate heat. Preferably, these are electrical components.

In einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform besteht der Probenhalter aus mehreren konzentrischen Heizelementen/Heizzonen, welche um den Mittelpunkt des bevorzugt kreisrunden Probenhalters angeordnet sind. Es sind jedoch weitere, beliebige geometrische Formen des Probenhalters und/oder der Heizzonen (Viereck, Sechseck, Achteck, usw.) möglich. Auf dem Probenhalter können mehrere mit Vorzug unabhängig betreibbare, konzentrische Heizzonen angeordnet werden. Es können mindestens zwei konzentrische Heizzonen am/im Probenhalter sein, es können mit Vorzug drei konzentrische Heizzonen ausgeführt sein. Mit besonderem Vorzug sind vier konzentrische Heizzonen möglich. Eine ganz besonders bevorzugte Ausführungsform kann fünf konzentrische Heizzonen beinhalten, es sind jedoch Ausführungsformen mit sechs, sieben, acht bzw. mehr als acht konzentrischen Heizzonen möglich.In a first embodiment of the invention, the sample holder consists of several concentric heating elements / heating zones, which are arranged around the center of the preferably circular sample holder. However, any other geometric shapes of the sample holder and / or the heating zones (square, hexagon, octagon, etc.) are possible. On the sample holder several preference concentrically operated, concentric heating zones can be arranged. There may be at least two concentric heating zones on / in the sample holder, three concentric heating zones may be preferred. With particular preference, four concentric heating zones are possible. A most preferred embodiment may include five concentric heating zones, but embodiments with six, seven, eight, and more than eight concentric heating zones, respectively, are possible.

In einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform besteht der Probenhalter aus mehreren rasterförmig angelegten Heizelementen Heizzonen (Quadrate, Rauten, Sechsecke, Kreise, bzw. Wabenstrukturen), welche ebenfalls einzeln ansteuerbar sein können. Das Raster besteht dabei aus mehreren Feldern. Diese Anzahl kann von der Größe, Form, Material, Masse, Volumen, Materialeigenschaften wie Wärme- sowie Temperaturleitfähigkeit des Probenhalters abhängen. Es können zwei Segmente/Heizzonen am/im Probenhalter ausgeführt sein. Mit Vorzug kann die Anzahl der Felder mathematisch als eine Kombination zweier Reihen, bestehend aus natürlichen Zahlen und Null gebildet sein. Die Reihe A beschreibt die Anzahl der Spalten, die Reihe B beschreibt die Anzahl der Reihen im Raster. Die Variable i und/oder j kann als Laufvariable aus der Gesamtheit die Position des aktuellen Elementes beschreiben. So können A [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, ... n] mit n.i + 1 = n.i + 1 gebildet werden. Analog gilt dies für die Variable B, B kann [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, ... n] etc...In a second embodiment of the invention, the sample holder consists of a plurality of grid-shaped heating elements heating zones (squares, diamonds, hexagons, circles, or honeycomb structures), which can also be controlled individually. The grid consists of several fields. This number may depend on the size, shape, material, mass, volume, material properties such as heat and thermal conductivity of the sample holder. There may be two segments / heating zones on / in the sample holder. With preference, the number of fields may be formed mathematically as a combination of two series consisting of natural numbers and zero. Row A describes the number of columns, row B describes the number of rows in the grid. The variables i and / or j can describe the position of the current element as a run variable from the totality. Thus, A [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, ... n] can be formed with n.i + 1 = n.i + 1. Analogously, this applies to the variable B, B can be [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, ... n] etc ...

So sind insbesondere 4 Segmente/Heizzone als 2·2 Segmente/Heizzonen auszubilden. Für 9 Segmente/Heizzonen ist eine 3·3 Anordnung denkbar. Sind die Segmente/Heizzone in der Größe, Form, Heizleistung usw. unterschiedlich, kann die Bildungsvorschrift Element aus A·Element B mit Zusatzelementen erweitert werden:
Element aus A·Element aus B + Zusatzelement aus A + Zusatzelement aus B möglich. Damit kann bspw. eine 2·2-Anordnung mit vier weiteren, unregelmäßig ausgebildeten, aber für die Randgleichmäßigkeit wichtigen Elemente ausgebildet werden. Besonders bevorzugt ist jedoch eine flächenhafte, gleichmäßige Abdeckung des Probenhalters mit sechseckigen Heizelementen.
In particular, 4 segments / heating zone are to be designed as 2 × 2 segments / heating zones. For 9 segments / heating zones a 3 x 3 arrangement is conceivable. If the segments / heating zone differ in their size, shape, heating capacity, etc., the formation rule Element from A · Element B can be extended with additional elements:
Element of A · element of B + additional element of A + additional element of B possible. Thus, for example, a 2 × 2 arrangement with four further, irregularly formed but important for the edge uniformity elements can be formed. However, particularly preferred is a planar, uniform coverage of the sample holder with hexagonal heating elements.

In einer dritten, bevorzugten Ausführungsform kann der Probenhalter aus einem Grundkörper bestehen, auf welchen die Heizelemente angebracht sind. Die Heizelemente können stoffschlüssig, und/oder formschlüssig und/oder kraftschlüssig am Probenhalter befestigt werden. In der bevorzugten Ausführungsform können die Heizelemente mittels wärmeleitender Adhäsivschicht zum Probenhalter befestigt werden. In einer weiteren Ausführungsform ist eine mechanische Klemmung unter Verwendung von Wärmeleitmittel für die thermische Kontaktierung möglich.In a third preferred embodiment, the sample holder may consist of a base body on which the heating elements are mounted. The heating elements can be attached to the sample holder in a material-locking, and / or positive-locking and / or non-positive manner. In the preferred embodiment, the heating elements may be attached to the sample holder by means of a heat-conducting adhesive layer. In a further embodiment, a mechanical clamping using heat conduction for the thermal contacting is possible.

In einer vierten Ausführungsform können die Heizelemente im Volumen des Probenhalters integriert sein, sodass insbesondere thermisch bedingte Verformungen des Probenhalters eliminiert werden, welche durch die, im Volumen nicht symmetrisch angebrachten Heizelemente entsteht.In a fourth embodiment, the heating elements can be integrated in the volume of the sample holder, so that in particular thermally induced deformations of the sample holder are eliminated, which is caused by the heating elements, which are not symmetrical in volume.

Bei allen erfindungsgemäßen Ausführungsformen können mit Vorzug Die Heizelemente werden die Heizelemente einzeln, direkt angesteuert über...werden. Um den Regelaufwand zu minimieren ist ein Steuerungskonzept aus Pulsweitenmodulation und/oder Multiplexen der einzeln ansteuerbaren Heizelemente zusammensetzt möglich. Es ist jedoch jedes beliebiges Steuerungskonzept für das Betreiben der Heizelemente denkbar.In all embodiments according to the invention can with preference The heating elements are the heating elements individually, directly controlled via .... In order to minimize the control effort, a control concept composed of pulse width modulation and / or multiplexing of the individually controllable heating elements is possible. However, any control concept for operating the heating elements is conceivable.

Die thermische Zeitkonstante des zu regelnden Probenhalters bzw. der Substrate ist maßgeblich dafür, ob das Multiplexen also nacheinander Betreiben der einzelnen Heizelemente vertretbar ist und/oder dadurch die Pulsweitenmodulation stattfindet oder ein kontinuierlicher Betrieb der Heizelemente notwendig ist.The thermal time constant of the sample holder or substrates to be controlled is decisive for whether the multiplexing, that is to say successive operation of the individual heating elements, is acceptable and / or pulse width modulation takes place or continuous operation of the heating elements is necessary.

Für das Erreichen von thermisch homogenen, isothermen Zonen auf dem Probenhalter können die Einzelheizer durch die Regelung entsprechend angesteuert werden. Für die Eliminierung der Streuung der Heizelemente, welche als Temperaturunterschiede auf dem Probenhalter messbar sind, kann der Probenhalter im kontrolliert isothermischen Betrieb nachgeregelt, korrigiert werden. Die ermittelten Korrekturwerte können in der Regelung als Datenbank hinterlegt werden.To achieve thermally homogeneous, isothermal zones on the sample holder, the individual heaters can be controlled by the control accordingly. For the elimination of the scattering of the heating elements, which can be measured as temperature differences on the sample holder, the sample holder can be readjusted in the controlled isothermal mode. The calculated correction values can be stored in the control as a database.

Die Temperatur der Heizelemente wird in einer bevorzugten Ausführungsform mittels integrierten Thermofühler, insbesondere Thermistoren wie Pt 100 gemessen über...und/oder Pt1000 Thermowiderständen, Halbleiter-Temperatursensoren erfasst und an die Steuerung/Regelung weitergeleitet. In bevorzugten Ausführungsformen können pyrometrische Sensoren und/oder andere optische, insbesondere bildgebende Sensoren wie Mikrobolometer verwendet werden. Die Auswertung kann im Regler erfolgen oder in einer anderen, für die Gesamtanlage zuständige Recheneinheit.The temperature of the heating elements is detected in a preferred embodiment by means of integrated thermocouple, in particular thermistors such as Pt 100 measured via ... and / or Pt1000 thermoresistors, semiconductor temperature sensors and forwarded to the controller / controller. In preferred embodiments, pyrometric sensors and / or other optical, in particular imaging, sensors such as microbolometers can be used. The evaluation can take place in the controller or in another, responsible for the entire system computing unit.

Die Signale der Temperatursensoren werden einem Temperaturregler zugeleitet, welcher praktisch in Echtzeit oder mit einer gegebenen Verzögerung dem Fachmann bekannter Weise die Temperatur des Probenhalters stellt und/oder korrigiert. Es können sowohl analoge (Einzel- )Regler wie PI- oder PID-Regler für jedes Heizelement eingesetzt werden, als auch programmierte, rechnergestützte Regler, wie FPGA-s, wobei jeder Einzelregler als Programmteil abgebildet ist. Es können auch Multiplexer verwendet werden, um insbesondere bei ausreichend schnellen Reglern, entsprechender Heizleistung, großer thermischer Masse (hohes Volumen, große Wärmekapazität) des Probenhalters die Anzahl der notwendigen Regler zu minimieren.The signals of the temperature sensors are fed to a temperature controller, which sets and / or corrects the temperature of the sample holder in a manner known to those skilled in the art in real time or with a given delay. Both analog (single) controllers such as PI or PID controllers can be used for each heating element, as well as programmed, computer-aided controllers, such as FPGA-s, where each individual controller is shown as a program part. It is also possible to use multiplexers in order to minimize the number of necessary controllers, in particular with sufficiently fast controllers, corresponding heating power, large thermal mass (high volume, high heat capacity) of the sample holder.

Die Temperatur der Heizsegmente/Heizzone als Ausgangsgröße wird durch Energiezufuhr von außen gestellt. Als geregelte Eingangsgröße kann Strom, Joule'sche Wärme, temperiertes Heizfluid (Flüssigkeiten und/oder Dämpfe und/oder Gase) Einsatz finden. Der Eingangsgröße entsprechend können die Heizsegmente Heizelemente als Widerstandsheizer, und/oder als induktive Heizelemente, und/oder als Strahlungsheizer, und/oder als Peltier-Elemente und/oder als im Gleich- oder im Gegensinn betriebene Wärmetauscher (Kammer-, bzw. Mäanderstrukturen), und/oder direkte Verbrennungskammer ausgelegt sein.The temperature of the heating segments / heating zone as the output is set by external energy supply. Current, Joule heat, tempered heating fluid (liquids and / or vapors and / or gases) can be used as the controlled input variable. In accordance with the input variable, the heating segments can use heating elements as resistance heaters, and / or as inductive heating elements, and / or as radiant heaters, and / or as Peltier elements and / or as heat exchangers operated in the same direction or in the opposite direction (chamber or meander structures). , and / or direct combustion chamber.

Materialien des Probenhalters können aus jedem reinraumtauglichen, Form- und im Betriebszustand temperaturstabilen Werkstoff bestehen, welche den Anforderungen der Wärmeleitfähigkeit größer 0,1 W/m/K, bevorzugter größer 1 W/m/K, noch bevorzugter größer 10 W/m/K, besonders bevorzugt größer 100 W/m/K, im optimalen Fall größer gleich 120 W/m/K, im Idealfall größer gleich 150 W/m/K erfüllt.Materials of the sample holder may consist of any cleanroom suitable, form and temperature-stable material in the operating condition, which meets the requirements of thermal conductivity greater than 0.1 W / m / K, more preferably greater than 1 W / m / K, more preferably greater than 10 W / m / K , particularly preferably greater than 100 W / m / K, in the optimal case greater than or equal to 120 W / m / K, ideally greater than or equal to 150 W / m / K.

Es sollen Werkstoffe für den Probenhalter insbesondere eine spezifische Wärmekapazität kleiner 1000 J/kg/K, bevorzugt kleiner 800 J/kg/K, bevorzugter kleiner gleich 715 J/kg/K, besonders bevorzugt kleiner gleich 700 J/kg/K, im Idealfall kleiner gleich 500 J/kg/K aufweisen.It should materials for the sample holder in particular a specific heat capacity less than 1000 J / kg / K, preferably less than 800 J / kg / K, more preferably less than 715 J / kg / K, more preferably less than or equal to 700 J / kg / K, ideally less than 500 J / kg / K.

Die Werkstoffe des Probenhalters sollen insbesondere die Materialeigenschaft Biegesteifigkeit größer 1 MPa, bevorzugt größer 10 MPa, bevorzugter größer 30 MPa, besonders bevorzugt größer 100 MPa, im optimalen Fall größer 1 GPa, im Idealfall größer 10 GPa.The materials of the sample holder should in particular have the material property bending stiffness greater than 1 MPa, preferably greater than 10 MPa, more preferably greater than 30 MPa, particularly preferably greater than 100 MPa, in the optimum case greater than 1 GPa, ideally greater than 10 GPa.

Der thermische Ausdehnungskoeffizient sollte insbesondere möglichst klein sein, um eine Verzerrung des Probenhalters durch die Temperaturdifferenzen zu verhindern. Der thermische Ausdehnungskoeffizient ist vorzugsweise kleiner als 10–4 K–1, vorzugsweise kleiner als 5·10–5 K–1, noch bevorzugter kleiner als 10–5 K–1, am bevorzugtesten kleiner als 5·10–6 K–1, am bevorzugtesten kleiner als 10–6 K–1, am allerbevorzugtesten kleiner als 10–7 K–1.In particular, the thermal expansion coefficient should be as small as possible in order to prevent distortion of the sample holder by the temperature differences. The thermal expansion coefficient is preferably less than 10 -4 K -1 , preferably less than 5 × 10 -5 K -1 , more preferably less than 10 -5 K -1 , most preferably less than 5 × 10 -6 K -1 , most preferably less than 10 -6 K -1 , most preferably less than 10 -7 K -1 .

Die Werkstoffe des Probenhalters können Metalle und/oder Legierungen und/oder nicht stöchiometrisch definierte Werkstoffe und/oder Metallschäume sein. Diese Werkstoffe können Eisen, Nickel, Chrom, Mangan, Aluminium, Wolfram, Molybdän, Kupfer, Silber, Gold, Kobalt, Platin, Cer, Blei, Titan, Tantal, Zink und/oder Zinn enthalten.The materials of the sample holder may be metals and / or alloys and / or non-stoichiometrically defined materials and / or metal foams. These materials may include iron, nickel, chromium, manganese, aluminum, tungsten, molybdenum, copper, silver, gold, cobalt, platinum, cerium, lead, titanium, tantalum, zinc and / or tin.

Die Werkstoffe des Probenhalters können keramische und/oder glaskeramische Werkstoffe und/oder Kompositmateriale beinhalten, welche Lithium, Aluminium, Silizium, Kohlenstoff, Stickstoff enthalten. Weiterhin können glaskeramische Werkstoffe verwendet werden, welche alkalioxidfrei sein.The materials of the sample holder may include ceramic and / or glass-ceramic materials and / or composite materials containing lithium, aluminum, silicon, carbon, nitrogen. Furthermore, glass-ceramic materials can be used which are free of alkali oxide.

Die Ebenheit und die Oberflächenrauhigkeit des Probenhalters stellen wesentliche Konstruktionsmerkmale dar.The flatness and surface roughness of the sample holder are essential design features.

Im weiteren Verlauf wird die Ebenheit als Maß für die Perfektion einer planaren Fläche, insbesondere eine Oberfläche, verwendet. Abweichungen von einer planaren Oberfläche ergeben sich durch Welligkeiten und Rauhigkeiten. Die Welligkeit einer Oberfläche zeichnet sich durch eine gewisse periodische Anhebung und Absenkung der Oberfläche, insbesondere im Millimeterbereich, seltener im Mikrometerbereich, ab. Rauigkeit hingegen ist ein eher aperiodisches Phänomen im Mikro- bzw. Nanometerbereich. Die genaue Definition derartiger Oberflächeneigenschaften ist jedem Fachmann der Oberflächenphysik-, Tribologie, des Maschinenbaus oder der Werkstoffwissenschaften bekannt. Um die unterschiedlichen Abweichungen von der idealen Oberfläche zu behandeln, wird im weiteren Verlauf der Patentschrift der Begriff der Rauheit synonym für die Überlagerung aller derartigen Effekte verwendet.In the further course of the flatness is used as a measure of the perfection of a planar surface, in particular a surface. Deviations from a planar surface result from ripples and roughness. The waviness of a surface is characterized by a certain periodic increase and decrease in the surface area, in particular in the millimeter range, more rarely in the micrometer range. Roughness, on the other hand, is a rather aperiodic phenomenon in the micro or nanometer range. The exact definition of such surface properties is known to any person skilled in surface physics, tribology, mechanical engineering or materials science. To treat the different deviations from the ideal surface, the term roughness is used interchangeably in the further course of the patent for the superposition of all such effects.

Die Rauheit wird entweder als mittlere Rauheit, quadratische Rauheit oder als gemittelte Rautiefe angegeben. Die ermittelten Werte für die mittlere Rauheit, die quadratische Rauheit und die gemittelte Rautiefe unterscheiden sich im Allgemeinen für dieselbe Messstrecke bzw. Messfläche, liegen aber im gleichen Größenordnungsbereich. Daher sind die folgenden Zahlenwertebereiche für die Rauheit entweder als Werte für die mittlere Rauheit, die quadratische Rauheit oder für die gemittelte Rautiefe zu verstehen. Die Rauheit ist dabei kleiner als 100 μm, vorzugsweise kleiner als 10 Mikrometer, noch bevorzugter kleiner als 1 μm, am bevorzugtesten kleiner als 100 nm, am allerbevorzugtesten kleiner als 10 nm.Roughness is reported as either average roughness, square roughness or average roughness. The values determined for the average roughness, the squared roughness and the average roughness depth generally differ for the same measuring section or measuring surface, but are in the same order of magnitude. Therefore, the following numerical value ranges for roughness are to be understood as either average roughness, squared roughness, or averaged roughness. The roughness is less than 100 microns, preferably less than 10 microns, more preferably less than 1 micron, most preferably less than 100 nm, most preferably less than 10 nm.

Die Hafteigenschaften des Probenhalters sollen zwei Zustände abdecken. Für die Fixierung des jeweiligen Substrats soll eine schaltbare, hohe Haftkraft verwendet werden. Für das Handling soll die Hafteigenschaft nicht vorhanden sein. Die Hafteigenschaft soll als Haftenergie ausgedrückt werden. Die Energie wird dabei in J/m2 angegeben. Die Energie pro Einheitsfläche ist dabei im deaktivierten Zustand der schaltbaren Oberfläche, daher im Zustand in dem die Adhäsion ein Minimum einnehmen soll, geringer als 2.5 J/m2, mit Vorzug kleiner als 0.1 J/m2, mit größerem Vorzug kleiner als 0.01 J/m2, mit größtem Vorzug kleiner als 0.001 J/m2, mit allergrößtem Vorzug kleiner als 0.0001 J/m2, am bevorzugtesten kleiner als 0.00001 J/m2. Die Energie pro Einheitsfläche ist dabei im aktivierten Zustand der schaltbaren Oberfläche, daher im Zustand in dem die Adhäsion ein Maximum einnehmen soll, größer als 0.00001 J/m2, mit Vorzug größer als 0.0001 J/m2, mit größerem Vorzug größer als 0.001 J/m2, mit größtem Vorzug größer als 0.01 J/m2, mit allergrößtem Vorzug größer als 0.1 J/m2, am bevorzugtesten größer als 1 J/m2.The adhesive properties of the sample holder should cover two states. For the fixation of the respective substrate a switchable, high adhesive force should be used. For handling the adhesive property should not be present. The adhesive property is to be expressed as sticking energy. The energy is given in J / m 2 . The energy per unit area is in the deactivated state of the switchable surface, therefore, in the state in which the adhesion is to take a minimum, less than 2.5 J / m 2 , preferably less than 0.1 J / m 2 , more preferably less than 0.01 J / m 2, with the greatest preference less than 0.001 J / m 2, with preference allergrößtem less than 0.0001 J / m2, at bevorzugtesten less than 0.00001 J / m2. The energy per unit area is in the activated state of the switchable surface, therefore, in the state in which the adhesion is to take a maximum, greater than 0.00001 J / m 2 , with preference greater than 0.0001 J / m 2 , more preferably greater than 0.001 J. / m 2 , most preferably greater than 0.01 J / m 2 , most preferably greater than 0.1 J / m 2 , most preferably greater than 1 J / m 2 .

Der Probenhalter soll physikalisch und/oder chemisch unter normalen Laborbedingungen erfindungsgemäß unter 70°C, bevorzugter unter 100°C, noch bevorzugter unter 200°C, besonders bevorzugt unter 250°C, im optimalen Fall unter 300°C, Idealfall unter 650°C stabil sein. Dies bedeutet inerte Eigenschaften, also ein Masseverlust durch Ausgasen oder Oxidation weniger 0,1%, bevorzugter weniger 0,01%, besonders bevorzugt weniger 0,001% bezogen auf eine Ursprungsmasse, gemessen bei 20°C unter wasser- bzw. wasserdampffreier Schutzgasatmosphäre.The sample holder should physically and / or chemically under normal laboratory conditions according to the invention below 70 ° C, more preferably below 100 ° C, more preferably below 200 ° C, more preferably below 250 ° C, in the optimal case below 300 ° C, ideally below 650 ° C. be stable. This means inert properties, ie mass loss by outgassing or oxidation less than 0.1%, more preferably less than 0.01%, particularly preferably less than 0.001%, based on an initial mass, measured at 20 ° C. under a protective gas atmosphere free from water or water vapor.

In einer erfindungsgemäß offenbarten Ausführungsform des Probenhalters kann darauf ein Substrat gemäß der schaltbaren Hafteigenschaft mittels Vakuum befestigt werden. Wird das Vakuum durch entsprechende Kavitäten und Leitungen auf der Oberfläche des Probenhalters erzeugt, saugt dieser das Substrat an. Das Substrat ist von der Oberfläche lösbar, nachdem das Vakuum durch entsprechende Stellglieder unterbrochen wird. Es ist eine Druckbeaufschlagung des Substrates ebenfalls möglich, um eine beschleunigte Trennung des Substrates vom Probenhalter zu erzielen.In an embodiment of the sample holder disclosed in accordance with the invention, a substrate can be attached thereto by vacuum in accordance with the switchable adhesive property. If the vacuum is generated by appropriate cavities and lines on the surface of the sample holder, this sucks the substrate. The substrate is detachable from the surface after the vacuum is interrupted by respective actuators. Pressurization of the substrate is also possible to achieve accelerated separation of the substrate from the sample holder.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform des Probenhalters kann ein Substrat mit elektrostatisch betriebene Mittel an den Probenhalter befestigt werden. Wird die Befestigung aktiv, wird das Substrat auf dem Probenhalter fixiert. Dies kann mit der schaltbaren Hafteigenschaft des Probenhalters korrelieren.In a further embodiment of the sample holder according to the invention, a substrate with electrostatically operated means can be attached to the sample holder. If the attachment is active, the substrate is fixed on the sample holder. This may correlate with the switchable adhesive property of the sample holder.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform kann der Probenhalter über mechanische Klemmvorrichtung (oder mehreren mechanischen Klemmvorrichtungen) insbesondere zwangfrei befestigt werden. Als Zwangfreiheit wird bei einem Substrat das Verhindern der Bewegungen, Versetzungen in den genau sechs Freiheitsgraden (3 Rotation sowie 3 Translation) verstanden.In a further embodiment according to the invention, the sample holder can be fastened by means of a mechanical clamping device (or a plurality of mechanical clamping devices), in particular without compulsion. As compulsory freedom is understood in a substrate to prevent the movements, dislocations in the exact six degrees of freedom (3 rotation and 3 translation).

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform kann der Probenhalter lokal über stellbaren, hochadhäsiven Zonen verfügen, die das Substrat insbesondere am äußeren Durchmesser befestigen. Das Lösen des Substrates kann durch Bestrahlung mittels hochenergetischer Strahlung wie Laser erfolgen.In a further embodiment according to the invention, the sample holder may have local, adjustable, highly adhesive zones which fasten the substrate, in particular, on the outer diameter. The dissolution of the substrate can be done by irradiation by means of high-energy radiation such as laser.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform verfügt der Probenhalter mindestens am Rand über einer hochadhäsiven Schicht. Der Probenhalter kann jedoch im beliebigen Muster oder unstrukturiert vollflächig eine hochadhäsive Schicht besitzen, auf welchem das Substrat befestigt wird. Das Lösen des Substrates kann mittels zielgerichtet angewendeten Überdruck und/oder Hebevorrichtungen, insbesondere Pins erfolgen.In a further embodiment of the invention, the sample holder has at least at the edge over a highly adhesive layer. The sample holder can, however, in any pattern or unstructured full surface a highly adhesive layer own, on which the substrate is attached. The dissolution of the substrate can be done by means of targeted applied overpressure and / or lifting devices, in particular pins.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform kann das Substrat mit dem Probenhalter über schaltbare magnetische Kräfte befestigt werden.In a further embodiment of the invention, the substrate may be attached to the sample holder via switchable magnetic forces.

Zusammenfassend kommen folgende Fixierungen für einen Probenhalter in Frage:

  • – Mechanische Fixierungen, insbesondere Klemmen,
  • – Vakuumfixierungen, insbesondere mit einzeln ansteuerbare Vakuumbahnen und/oder miteinander verbundenen Vakuumbahnen,
  • – Elektrische Fixierungen, insbesondere elektrostatische Fixierungen,
  • – Magnetische Fixierungen
  • – Adhäsive Fixierungen, insbesondere Gel-Pak Fixierungen und/oder
  • – Fixierungen mit adhäsiven, insbesondere ansteuerbaren, Oberflächen.
In summary, the following fixations for a sample holder come into question:
  • - Mechanical fixations, in particular clamps,
  • Vacuum fixings, in particular with individually controllable vacuum webs and / or interconnected vacuum webs,
  • - Electrical fixations, in particular electrostatic fixations,
  • - Magnetic fixations
  • - Adhesive fixations, in particular gel-Pak fixations and / or
  • - Fixations with adhesive, especially controllable, surfaces.

Die Fixierungen sind insbesondere elektromisch ansteuerbar. Die Vakuumfixierung ist die bevorzugte Fixierungsart. Die Vakuumfixierung besteht vorzugsweise aus mehreren Vakuumbahnen, die an der Oberfläche des Probenhalters austreten. Die Vakuumbahnen sind vorzugsweise einzeln ansteuerbar. In einer technisch eher realisierbaren Anwendung sind einige Vakuumbahnen zu Vakuumbahnsegmenten vereint, die einzeln ansteuerbar, daher evakuiert oder geflutet werden können. Jedes Vakuumsegment ist allerdings unabhängig von den anderen Vakuumsegmenten. Damit erhält man die Möglichkeit des Aufbaus einzeln ansteuerbarer Vakuumsegmente. Die Vakuumsegmente sind vorzugsweise ringförmig konstruiert. Dadurch wird eine gezielte, radialsymmetrische, insbesondere von Innen nach Außen durchgeführte Fixierung und/oder Loslösung eines Substrats vom Probenhalter ermöglicht.The fixings are in particular electrically controlled. Vacuum fixation is the preferred type of fixation. The vacuum fixation preferably consists of a plurality of vacuum webs, which emerge on the surface of the sample holder. The vacuum paths are preferably individually controllable. In a technically more feasible application, some vacuum webs are combined to form vacuum web segments, which can be individually controlled, therefore evacuated or flooded. Each vacuum segment, however, is independent of the other vacuum segments. This gives the possibility of building individually controllable vacuum segments. The vacuum segments are preferably designed annular. As a result, a targeted, radially symmetrical, in particular from inside to outside carried out fixing and / or detachment of a substrate from the sample holder allows.

Verfahrenmethod

Das allgemeine Verfahren, welche das Fusionsbonden von Substraten erzielt und mittels Fusionsbondanlagen ausgeführt werden kann, besteht im Wesentlichen aus den folgenden Teilschritten, wobei bekannte Untergliederungen der Teilschritte als Allgemeinwissen des Fachmannes vorausgesetzt werden.The general method, which achieves the fusion bonding of substrates and can be carried out by means of fusion bonding systems, consists essentially of the following substeps, wherein known subdivisions of the substeps are assumed as general knowledge of the person skilled in the art.

In einem Rezept werden die Verfahrensmerkmale zielgerichtet zusammengefasst, die Teilschritte in sinnvoller Kombination erstellt. Die Rezepte können sowohl als Anweisungssätze in maschinenverständlicher Form oder für den Operator bereitgestellt werden. Die Ausführung des Rezeptes, um die Prozessmerkmale umzusetzen, welche auf den Fusionsbondanlagen erfolgt, wird hier beschrieben. Auf vorbereitende Verfahrensschritte wird an dieser Stelle verzichtet.In a recipe, the process characteristics are summarized purposefully, the sub-steps created in a meaningful combination. The recipes can be provided both as instruction sets in machine-understandable form or for the operator. Execution of the recipe to implement the process features performed on the fusion bonding equipment is described here. Preparatory process steps will be omitted here.

Ein erstes mögliches erfindungsgemäßes Verfahren weist folgende Schritte auf.A first possible method according to the invention has the following steps.

In einem ersten erfindungsgemäßen Verfahrensschritt wird ein erstes Substrat an ein erstes Chuck geladen.In a first method step according to the invention, a first substrate is charged to a first chuck.

In einem zweiten erfindungsgemäßen Verfahrensschritt kann zu diesem Substrat die Positions- und/oder Dehnungskarte erstellt werden.In a second method step according to the invention, the position and / or expansion card can be created for this substrate.

Nach Laden eines zweiten Substrates auf einem zweiten Chuck im erfindungsgemäß dritten Verfahrensschritt kann zum zweiten Substrat ebenfalls die Positions- und/oder Dehnungskarte im vierten erfindungsgemäßen Verfahrensschritt erzeugt werden.After loading a second substrate on a second chuck in the third method step according to the invention, the position and / or expansion card in the fourth method step according to the invention can likewise be generated for the second substrate.

In einem fünften erfindungsgemäßen Verfahrensschritt werden die groben Positionierfehler insbesondere aus den Positions- und/oder Dehnungskarten erfasst, berechnet und mittels entsprechender Positioniermittel korrigiert.In a fifth method step according to the invention, the coarse positioning errors, in particular from the position and / or strain maps, are detected, calculated and corrected by means of corresponding positioning means.

Der sechste erfindungsgemäße, insbesondere iterativ ausgeführte Verfahrensschritt betrifft die Vermessung und/oder Ermittlung des Restfehlers zwischen einem ersten und zweiten Substrat mit besonderem Hinblick auf die Nichtlinearitäten des Skalierungsfehlers.The sixth method step according to the invention, in particular iteratively, relates to the measurement and / or determination of the residual error between a first and second substrate with particular regard to the nonlinearities of the scaling error.

Der siebte erfindungsgemäße, insbesondere iterativ ausgeführte Verfahrensschritt beinhaltet die gezielte Anwendung einer Aufnahmeeinrichtung zur lokalen und/oder globalen, geregelten Zuführung von Wärmemengen zur Beeinflussung eines ersten oder zweiten Substrats.The seventh method step according to the invention, in particular iteratively executed, involves the targeted application of a recording device for local and / or global, regulated supply of heat quantities for influencing a first or second substrate.

In einem achten erfindungsgemäßen, insbesondere iterativen Verfahrensschritt kann die, im siebten Verfahrensschritt durchgeführte Kompensation überprüft werden, wobei nach Erreichen eines Schwellenwertes die Iteration abgebrochen werden kann.In an eighth, in particular iterative, method step according to the invention, the compensation performed in the seventh method step can be checked, wherein after reaching a threshold value, the iteration can be terminated.

In einem neunten erfindungsgemäßen Verfahrensschritt wird die Bondwelle initiiert und das pre-gebondete Substratpaar erzeugt.In a ninth method step according to the invention, the bonding wave is initiated and the pre-bonded substrate pair is generated.

In einem zehnten erfindungsgemäßen Verfahrensschritt kann das Substratstapel erneut mit einer abgewandelten Positions- und/oder Dehnungskarte zur Kontrolle des run-out-Fehlers erzeugt werden.In a tenth method step according to the invention, the substrate stack can be generated again with a modified position and / or expansion card for controlling the run-out error.

Nach erfolgten, notwendigen Berechnungsschritten kann im elften erfindungsgemäßen Verfahrensschritt das Substratpaar für die Weiterprozessierung freigegeben werden oder zur Korrektur getrennt und gereinigt werden. Gleichzeitig können die statistisch ermittelten neuen Ergebnisse für die weitere Fehlerkorrektur in den Datenspeicher geleitet werden, damit die Korrekturparameter errechnet werden können. After successful, necessary calculation steps, the substrate pair can be released for further processing in the eleventh method step according to the invention or separated and cleaned for correction. At the same time, the statistically determined new results for the further error correction can be fed into the data memory so that the correction parameters can be calculated.

In einem zwölften, möglichen erfindungsgemäßen Verfahrensschritt können die Korrekturparameter für ein weiteres zu prozessierendes Substratpaar angewendet werden.In a twelfth possible method step according to the invention, the correction parameters can be used for a further substrate pair to be processed.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen beinhalten grob schematische Darstellungen ohne proportionale Richtigkeit. Für das Verständnis können Effekte oder Details überzogen dargestellt sein. Die zeigen in:Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawings. The drawings contain rough schematic representations without proportional accuracy. For the sake of understanding, effects or details may be exaggerated. The show in:

1 ist eine erfindungsgemäß schematische Darstellung einer Fusionsbondanlage mit Aufnahmeeinrichtung/Probenhalter, 1 FIG. 2 is a schematic representation of a fusion bonding device with a receptacle / sample holder according to the invention, FIG.

2a stellt eine erste Ausführungsform eines Probenhalters/Aufnahmeeinrichtung dar, 2a shows a first embodiment of a sample holder / receiver,

2b stellt eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform einer Aufnahmeeinrichtung/eines Probenhalters dar, 2 B FIG. 2 illustrates a second embodiment of a receptacle / sample holder according to the invention, FIG.

2c stellt eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform einer Aufnahmeeinrichtung/eines Probenhalters dar, 2c FIG. 3 illustrates a third embodiment of a receptacle / sample holder according to the invention, FIG.

2d stellt eine vierte erfindungsgemäße Ausführungsform eines Probenhalters dar, 2d FIG. 4 illustrates a fourth embodiment of a sample holder according to the invention, FIG.

2e stellt eine fünfte erfindungsgemäße Ausführungsform eines Probenhalters dar, 2e illustrates a fifth embodiment of a sample holder according to the invention,

2f stellt eine sechste erfindungsgemäße Ausführungsform eines Probenhalters dar, 2f FIG. 5 illustrates a sixth embodiment of a sample holder according to the invention, FIG.

2g stellt eine siebte erfindungsgemäße Ausführungsform eines Probenhalters dar, 2g FIG. 7 illustrates a seventh embodiment of a sample holder according to the invention, FIG.

2h stellt eine achte erfindungsgemäße Ausführungsform eines Probenhalters dar, 2h illustrates an eighth embodiment of a sample holder according to the invention,

2i stellt eine neunte erfindungsgemäße Ausführungsform eines Probenhalters dar, 2i FIG. 9 shows a ninth embodiment of a sample holder according to the invention, FIG.

2j stellt eine zehnte erfindungsgemäße Ausführungsform eines Probenhalters dar, 2y illustrates a tenth embodiment of a sample holder according to the invention,

3a stellt eine erste Ausführungsform eines Probenhalters mit Sensor dar. 3a illustrates a first embodiment of a sample holder with sensor.

3b stellt eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform eines Probenhalters mit Sensor dar, 3b shows a second embodiment of a sample holder with sensor according to the invention,

3c stellt eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform eines Probenhalters mit Sensor dar, 3c shows a third embodiment of a sample holder with sensor according to the invention,

4a stellt eine erste Ausführungsform eines Probenhalters mit Heizzonen dar, 4a shows a first embodiment of a sample holder with heating zones,

4b stellt eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform eines Probenhalters mit Heizzonen dar, 4b shows a second embodiment of the invention a sample holder with heating zones,

5a stellt eine erste Variante eines erfindungsgemäß möglichesn Verfahrens dar, 5a represents a first variant of a method according to the invention,

5b stellt eine zweite Variante eines erfindungsgemäß möglichen Verfahrens dar, 5b represents a second variant of a method according to the invention,

5c stellt eine dritte Variante eines erfindungsgemäß möglichen Verfahrens dar, 5c represents a third variant of a method according to the invention,

5d stellt eine vierte Variante eines erfindungsgemäß möglichen Verfahrens dar, 5d represents a fourth variant of a method according to the invention,

6 zeigt die Anteile vom run-out-Fehler mit bzw. ohne Kompensation als Diagramm, 6 shows the shares of the run-out error with or without compensation as a diagram,

7a stellt eine erste schematische Ausführungsform eines Probenhalters mit Heizzonen in Draufsicht dar, 7a shows a first schematic embodiment of a sample holder with heating zones in plan view,

7b stellt eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform eines Probenhalters mit Heizzonen in Draufsicht dar, 7b shows a second embodiment according to the invention of a sample holder with heating zones in plan view,

7c stellt eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform eines Probenhalters mit Heizzonen in Draufsicht dar und 7c shows a third embodiment of a sample holder according to the invention with heating zones in plan view, and

7d stellt eine vierte erfindungsgemäße Ausführungsform eines Probenhalters mit Heizzonen in Draufsicht dar. 7d shows a fourth embodiment of a sample holder according to the invention with heating zones in plan view.

In den Figuren sind gleiche Bauteile oder Bauteile mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. 1 stellt eine schematische, nicht maßstabtreue Prinzipskizze einer Fusionsbondanlage (6) mit einem Heizzonen-Probenhalter (1) dar. In der Fusionsbondanlage (6) befindet sich der Heizzonen-Probenhalter (1) auf aktive und/oder passive Lage- und Positionsregelementen (8, 8'), welche als Schwingungsdämpfung verwendet werden können. Das untere Substrat (2) wird mit der äußeren funktionellen Oberfläche (2a) auf die funktionelle Oberfläche (1o) des Heizzonen-Probenhalters gelegt und ohne Fixierung abgelegt oder mittels einer Fixierung, insbesondere mit Vakuumbahnen (5') darauf befestigt. Das untere Substrat (2) hat den Durchmesser D1, welche den proportionalen Run-out-Fehler maßgeblich beeinflussen kann. Die zu bondende, funktionelle Oberfläche (2i), welche gegen die Gravitationsrichtung zeigt, wird im Verfahren mit der funktionellen Oberfläche (3i) des oberen Substrates (3) mit einem Durchmesser (D2) verbondet. Das obere Substrat besitzt eine äußere funktionelle Oberfläche (3a), welche wird mittels Vakuumbahnen (5) an der funktionellen Oberfläche (4o) des oberen Probenhalters (4) befestigt wird. Das Prebond wird bevorzugt mit einem Pin (7) eingeleitet. Für die Erstellung der Positionskarten und/oder für die Beobachtung des Prebondes und/oder für die Bestimmung des run-out-Fehlers und/oder Erfassung aller notwendigen messbaren Parameter wird das Sensor (10) und/oder nicht eingezeichnete Sensoren verwendet. Die Sensordaten und/oder Steuerungs- und/oder Regelungssignale und/oder Versorgung mit Druckluft und/oder Vakuum und/oder elektrischer Energie und/oder optische Information wird mittels Signal- und/oder Versorgungsleitungen (11, 11i, 11ii, 11iii, 11iv) mit einem und/oder mehreren Rechen- und/oder Steuerungs- und/oder Regelungs- und/oder Versorgungseinheit verbunden, welche die benötigte Energie, Information oder Stoff sowie die jeweilige Regelgröße bereitstellt.In the figures, the same components or components with the same function with the same reference numerals. 1 represents a schematic, not to scale, schematic diagram of a fusion bonding plant ( 6 ) with a heating zone sample holder ( 1 ). In the fusion bonding plant ( 6 ) is the heating zone sample holder ( 1 ) on active and / or passive position and position control elements ( 8th . 8th' ), which can be used as vibration damping. The lower substrate ( 2 ) with the outer functional surface ( 2a ) on the functional surface ( 1o ) of the heating zone sample holder and placed without fixing or by means of a fixation, in particular with vacuum webs ( 5 ' ) attached to it. The lower substrate ( 2 ) has the diameter D1, which can significantly influence the proportional run-out error. The functional surface to be bonded ( 2i ) pointing against the gravitational direction, in the method with the functional surface ( 3i ) of the upper substrate ( 3 ) with a diameter (D2). The upper substrate has an outer functional surface ( 3a ), which is by means of vacuum webs ( 5 ) on the functional surface ( 4o ) of the upper sample holder ( 4 ) is attached. The Prebond is preferred with a pin ( 7 ). For the creation of the position maps and / or for the observation of the prebond and / or for the determination of the run-out error and / or acquisition of all necessary measurable parameters, the sensor ( 10 ) and / or sensors not shown. The sensor data and / or control and / or regulating signals and / or supply of compressed air and / or vacuum and / or electrical energy and / or optical information is transmitted by means of signal and / or supply lines ( 11 . 11i . 11II . 11III . 11iv ) connected to one and / or more computing and / or control and / or regulating and / or supply unit, which provides the required energy, information or substance and the respective controlled variable.

Erfindungsgemäß sind insbesondere die Regelung des Heizzonen-Probenhalters und deren Beobachtung von großer Bedeutung.According to the invention, in particular the control of the heating zone sample holder and their observation are of great importance.

2a stellt eine erste schematische, nicht maßstabgetreue Ausführungsform eines Heizzonen-Probenhalters (1) dar. Auf der Unterseite sind unterschiedliche, voneinander getrennte und separat ansteuerbare Heizzonen (12, 12', 12'') angebracht. Die folgenden Merkmale werden nicht in der Abbildung dargestellt. Die Heizzonen können bevorzugt galvanisch an die Steuerung und/oder Regelung angeschlossen sein. Erfindungsgemäß ist die Energieversorgung mittels lokaler Strahlung (Wärme und/oder Mikrowellen) ebenfalls möglich. Die Verbindung der Heizzonen zum Grundkörper des Heizzonen-Probenhalters kann mittels Klebstoff ausgeführt sein. Es ist erfindungsgemäß möglich, die Heizzonen durch Laminieren und/oder Aufdampfen und/oder kraftschlüssig insbesondere mit Federn angedrückt anzubringen. In einer weiteren Ausführungsform ist die Ausbildung der Heizzonen mittels implantierten, integrierten Heizelementen möglich. 2a FIG. 2 illustrates a first schematic, not to scale, embodiment of a heating zone sample holder (FIG. 1 ) on the bottom are different, separate and separately controllable heating zones ( 12 . 12 ' . 12 '' ) appropriate. The following features are not shown in the picture. The heating zones may preferably be galvanically connected to the control and / or regulation. According to the invention, the energy supply by means of local radiation (heat and / or microwaves) is also possible. The connection of the heating zones to the base body of the heating zone sample holder can be carried out by means of adhesive. It is possible according to the invention to attach the heating zones by lamination and / or vapor deposition and / or non-positively pressed in particular with springs. In a further embodiment, the formation of the heating zones by means of implanted, integrated heating elements is possible.

2b stellt eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform eines Probenhalters dar. 2 B represents a second embodiment of a sample holder according to the invention.

Als Erweiterung zu 2a werden auf einer funktionellen Oberfläche des Heizzonen-Probenhalters (1) Noppen (14) angeordnet, welche durch die Reduzierung der Oberfläche bessere Bondeigenschaften aufweisen kann. Auf der Unterseite sind unterschiedliche, voneinander getrennte und separat ansteuerbare Heizzonen (12, 12', 12'') angebracht.As an extension to 2a be on a functional surface of the heating zone sample holder ( 1 ) Pimples ( 14 ), which can have better bonding properties by reducing the surface area. On the bottom are different, separate and separately controllable heating zones ( 12 . 12 ' . 12 '' ) appropriate.

2c stellt eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform eines Probenhalters dar. In Erweiterung zu 2a trennt der Heizzonen-Probenhalter (1) durch thermische Isolatoren (13, 13') bevorzugt die, auf der Unterseite unterschiedliche, voneinander getrennten und separat ansteuerbaren Heizzonen (12, 12', 12''). Besonders bevorzugt wird Luft als thermischer Isolator verwendet. 2c represents a third embodiment of a sample holder according to the invention. In extension to 2a separates the heating zone sample holder ( 1 ) by thermal insulators ( 13 . 13 ' ) preferably, on the underside of different, separate and separately controllable heating zones ( 12 . 12 ' . 12 '' ). Air is particularly preferably used as a thermal insulator.

2d stellt eine vierte erfindungsgemäße Ausführungsform eines Probenhalters dar. Als Erweiterung zu 2a und 2c werden am Heizzonen-Probenhalter (1) zum Herabsetzen der unerwünschten Adhäsion der Oberflächen Noppen (14) angeordnet. Die Heizzonen (12, 12', 12'') werden bevorzugt mit thermischen Isolatoren (13, 13') voneinander getrennt. 2d represents a fourth embodiment of a sample holder according to the invention. As an extension to 2a and 2c be on the heating zone sample holder ( 1 ) for reducing the undesirable adhesion of the surface nubs ( 14 ) arranged. The heating zones ( 12 . 12 ' . 12 '' ) are preferred with thermal insulators ( 13 . 13 ' ) separated from each other.

2e stellt eine fünfte erfindungsgemäße Ausführungsform eines Probenhalters dar. In Erweiterung zu 2a trennt der Heizzonen-Probenhalter (1) durch thermische Isolatoren (13, 13') bevorzugt die, auf der Unterseite unterschiedliche, voneinander getrennten und separat ansteuerbaren Heizzonen (12, 12', 12''). Besonders bevorzugt werden Dielektrika als thermische Isolatoren verwendet. Das Isolatormaterial soll eine ähnliche, bevorzugt identische thermische Wärmedehnung als der Probenhalter besitzen, damit thermisch bedingte Verformungen ausgeschlossen werden. 2e illustrates a fifth embodiment of a sample holder according to the invention. In extension to 2a separates the heating zone sample holder ( 1 ) by thermal insulators ( 13 . 13 ' ) preferably, on the underside of different, separate and separately controllable heating zones ( 12 . 12 ' . 12 '' ). Dielectrics are particularly preferably used as thermal insulators. The insulator material should have a similar, preferably identical thermal thermal expansion as the sample holder, so that thermally induced deformations are excluded.

2f stellt eine sechste erfindungsgemäße Ausführungsform eines Probenhalters dar. Als Erweiterung zu 2a und 2c und 2e werden am Heizzonen-Probenhalter (1) zum Herabsetzen der unerwünschten Adhäsion der Oberflächen Noppen (14) angeordnet. Die Heizzonen (12, 12', 12'') werden bevorzugt mit thermischen Isolatoren (13, 13') voneinander getrennt. 2f represents a sixth embodiment of a sample holder according to the invention. As an extension to 2a and 2c and 2e be on the heating zone sample holder ( 1 ) for reducing the undesirable adhesion of the surface nubs ( 14 ) arranged. The heating zones ( 12 . 12 ' . 12 '' ) are preferred with thermal insulators ( 13 . 13 ' ) separated from each other.

2g stellt eine siebte erfindungsgemäße Ausführungsform eines Probenhalters dar. Der Heizzonen-Probenhalter (1) besteht ausschließlich aus den Heizzonen (12, 12', 12''), welche unabhängig angesteuert werden können. 2g shows a seventh embodiment of a sample holder according to the invention. The heating zone sample holder ( 1 ) consists exclusively of the heating zones ( 12 . 12 ' . 12 '' ), which can be controlled independently.

2h stellt eine achte erfindungsgemäße Ausführungsform eines Heizzonen-Probenhalters (1) dar. Die Ausführungsform stellt eine Erweiterung der 2g dar, wobei die funktionelle Oberfläche des Probenhalters mit Noppen (14) zum Herabsetzen der Haftungseigenschaften ausgestattet ist. 2h shows an eighth embodiment of a heating zone sample holder according to the invention ( 1 The embodiment represents an extension of 2g wherein the functional surface of the sample holder with nubs ( 14 ) is equipped to reduce the adhesion properties.

2i stellt eine neunte erfindungsgemäße Ausführungsform eines Heizzonen-Probenhalters (1) dar. Diese Ausführungsform kann eine Kombination aus 2g und 2c ausgeführt sein. Dabei übernehmen die Heizzonen (12, 12', 12'') als Volumenkörper die Tragefunktionalität des Probenhalters und die thermischen Isolatoren (13, 13') trennen die Heizzonen thermisch voneinander. 2i shows a ninth embodiment of a heating zone sample holder according to the invention ( 1 This embodiment may be a combination of 2g and 2c be executed. The heating zones ( 12 . 12 ' . 12 '' ) as a solid body the carrying functionality of the sample holder and the thermal insulators ( 13 . 13 ' ) separate the heating zones thermally from each other.

2j stellt eine zehnte erfindungsgemäße Ausführungsform eines Heizzonen-Probenhalters (1) dar. 2j stellt eine Erweiterung des 2i mit Noppen (14) dar. Die Heizzonen (12, 12', 12'') können mit einem nicht dargestellten Dielektrikum und/oder Luft voneinander thermisch isoliert (13, 13') werden. 2y FIG. 10 illustrates a tenth embodiment of a heating zone sample holder according to the invention (FIG. 1 ). 2y represents an extension of the 2i with pimples ( 14 ). The heating zones ( 12 . 12 ' . 12 '' ) can thermally isolated from each other with a dielectric (not shown) and / or air ( 13 . 13 ' ) become.

3a stellt eine erste Ausführungsform eines Heizzonen-Probenhalters (1) mit Sensor (15) dar. Der Sensor kann am Heizzonen-Probenhalter in direkter Nähe zu den Heizzonen (12, 12', 12'') liegen. Vorteil dieser Ausführungsform kann die Information der bspw. Temperatur der Heizzone sein. Es können in einer nicht dargestellten Ausführungsform korrespondierend zu jeder Heizzone Sensoren angebracht werden. 3a shows a first embodiment of a heating zone sample holder ( 1 ) with sensor ( 15 The sensor can be mounted on the heating zone sample holder in close proximity to the heating zones ( 12 . 12 ' . 12 '' ) lie. Advantage of this embodiment may be the information of the example. Temperature of the heating zone. It can be mounted in a non-illustrated embodiment corresponding to each heating zone sensors.

3b stellt eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform eines Heizzonen-Probenhalters mit Sensor (15) dar. Der Unterschied zu 3a ist die Integration des Sensors im Volumenkörper, sodass bspw. die Temperaturschwankungen aus der Umgebung besser gefiltert werden und die Temperatur des Heizzonen-Probenhalters genauer gemessen werden kann. So kann die Wirkung der Heizzonen (12, 12', 12'') besser gemessen werden. Das Anbringen des Sensors kann in eine dafür vorgesehene Kavität erfolgen und/oder im Trägermaterial des Heizzonen-Probenhalters integriert sein und/oder eingebettet werden. 3b shows a second embodiment according to the invention of a heating zone sample holder with sensor ( 15 ). The difference to 3a is the integration of the sensor in the solid, so that, for example, the temperature fluctuations from the environment can be better filtered and the temperature of the heating zone sample holder can be measured more accurately. So the effect of the heating zones ( 12 . 12 ' . 12 '' ) are measured better. The attachment of the sensor can be done in a designated cavity and / or be integrated and / or embedded in the carrier material of the heating zone sample holder.

3c stellt eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform eines Heizzonen-Probenhalters (1) mit Sensor (15) dar. Als Unterschied zu 3a und 3b ist hier der Sensor in unmittelbarer Nähe zum Substrat angebracht. Die Wechselwirkung der Heizzonen (12, 12', 12'') auf das Substrat kann besser gemessen werden. 3c FIG. 3 illustrates a third embodiment of a heating zone sample holder according to the invention (FIG. 1 ) with sensor ( 15 ). As difference to 3a and 3b Here, the sensor is mounted in close proximity to the substrate. The interaction of heating zones ( 12 . 12 ' . 12 '' ) on the substrate can be measured better.

4a stellt eine erste Ausführungsform eines Heizzonen-Probenhalters (1) mit Heizzonen (12, 12', 12'') dar. Die Heizzonen sind in der mechanisch neutralen Zone des Heizzonen-Probenhalters integriert, sodass eine Verformung des Probenhalters als Folge von Wärmeeinwirkung reduziert werden kann. Es ist ebenfalls möglich, die Heizzonen voneinander durch thermische Isolatoren (13, 13') voneinander zu trennen. 4a stellt somit eine alternative Ausführungsform des Probenhalters dargestellt bspw. in 2a dar. 4a shows a first embodiment of a heating zone sample holder ( 1 ) with heating zones ( 12 . 12 ' . 12 '' The heating zones are integrated in the mechanically neutral zone of the heating zone sample holder, so that deformation of the sample holder as a result of heat can be reduced. It is also possible for the heating zones to be separated from each other by thermal isolators ( 13 . 13 ' ) to separate from each other. 4a thus represents an alternative embodiment of the sample holder shown, for example. In 2a represents.

4b stellt eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform eines Heizzonen-Probenhalters (1) mit Heizzonen (12, 12', 12'') dar. Als Unterschied zu 2a bzw. zu 4a werden hier die Heizzonen sowie die thermischen Isolatoren (13, 13') direkt auf die funktionelle Oberfläche des Probenhalters aufgebracht und der Grundkörper dient zur mechanischen Stabilität und Verformungsfreiheit. 4b FIG. 2 illustrates a second embodiment of a heating zone sample holder according to the invention (FIG. 1 ) with heating zones ( 12 . 12 ' . 12 '' ). As difference to 2a or too 4a Here are the heating zones and the thermal insulators ( 13 . 13 ' ) applied directly to the functional surface of the sample holder and the base body serves for mechanical stability and freedom from deformation.

5a stellt eine erste Variante eines erfindungsgemäß möglichen Verfahrens dar. 5a represents a first variant of a method according to the invention is possible.

Im Verfahrensschritt 100 wird ein erstes Substrat auf einem der Probenhalter geladen.In the process step 100 a first substrate is loaded on one of the sample holders.

Im Verfahrensschritt 101 wird von diesem ersten Substrat eine Positions- und/oder Verzerrungs- und/oder Dehnungskarte erstellt, als Datensatz aufbereitet und gespeichert.In the process step 101 a position and / or distortion and / or expansion card is created from this first substrate, processed as a data set and stored.

Im Verfahrensschritt 102 wird ein zweites Substrat auf einem der Probenhalter geladen.In the process step 102 a second substrate is loaded on one of the sample holders.

Im Verfahrensschritt 103 wird von diesem zweiten Substrat eine Positions- und/oder Dehnungskarte erstellt, als Datensatz aufbereitet und gespeichert.In the process step 103 a position and / or expansion card is created by this second substrate, processed as a data set and stored.

Im Verfahrensschritt 104 wird aus den Daten der beiden Positions- und/oder Dehnungskarten eine erste Grobkorrektur durchgeführt. Dies kann mit einer mechanischen Justierung der Position der Probenhalter zueinander erfolgen. Dazu können die Probenhalter an Festkörpergelenken oder Verfahrtischen (x-y-Kreuztische) befestigt sein, welche mit übersetzten Schritt- und/oder Direktantrieben in Position bewegt werden und in Position gehalten werden. In einer weiteren Ausführungsform können die Positionen der Grobkorrektur über bildgebende Verfahren ermittelt werden, welche insbesondere durch Stoßjustierung, Piezo- und/oder Voice-coil-Aktoren in einer Regelschleife durchgeführt werden. Besonderer Vorteil der Stoßjustierung ist, dass die Aktoren dazu nicht in Dauerbetrieb arbeiten, wodurch die Hitzeentwicklung aus der Abwärme der Antriebe reduziert wird. Dadurch werden externe Störquellen eliminiert.In the process step 104 From the data of the two position and / or strain maps, a first coarse correction is performed. This can be done with a mechanical adjustment of the position of the sample holder to each other. For this purpose, the sample holders can be attached to solid-body joints or traversing tables (xy-cross tables), which are moved into position with translated stepper and / or direct drives and held in position. In a further embodiment, the positions of the coarse correction can be determined by means of imaging methods, which are carried out in particular by means of shock adjustment, piezo and / or voice coil actuators in a control loop. A particular advantage of the shock adjustment is that the actuators do not work in continuous operation, which reduces the heat generated by the waste heat from the drives. This eliminates external sources of interference.

Im erfindungsgemäßen Verfahrensschritt 105 erfolgt eine Feinvermessung der Substrate. Es müssen die Relativpositionen der Substrate mit besser 10 Mikrometer, bevorzugt besser 1 Mikrometer, besonders bevorzugt besser 100 Nanometer, ganz besonders bevorzugt besser 50 Nanometer, im Optimalfall besser 10 Nanometer, im Idealfall besser 1 Nanometer vermessen. Es sollen bei der Vermessung die Daten der Positions- und/oder Dehnungs- und/oder Verzerrungskarten berücksichtigt werden und die Relativpositionen fehlerkorrigiert erstellen. Die Relativpositionen können dazu verwendet werden, die ermittelbaren Restfehler zu bestimmen.In the process step according to the invention 105 a fine measurement of the substrates takes place. It must measure the relative positions of the substrates with better 10 microns, preferably better 1 micrometer, more preferably better 100 nanometers, most preferably better 50 nanometers, ideally better 10 nanometers, ideally better 1 nanometer. During the measurement, the data of the position and / or strain and / or distortion maps should be taken into account and the relative positions created with error correction. The relative positions can be used to determine the detectable residual errors.

Im erfindungsgemäßen Verfahrensschritt 106 wird eine Korrektur mit dem Heizzonen-Probenhalter durchgeführt. Aus den Daten der Dehnungs- und/oder Verzerrungs- und/oder Positionskarten der beiden Substrate, aus den Positionsdaten der Grobkorrektur, aus den Daten der Feinvermessung wurde ein Restfehler der Substrate ermittelt. Die aufgeführten Fehler verursachen in den meisten Fällen beim Prebond Fehler. Damit diese korrigiert werden, wird der Heizzonen-Probenhalter bevorzugt das untere, auf dem Heizzonen-Probenhalter befestigte Substrat lokal bevorzugt erwärmen. Durch die lokale Erwärmung wird sowohl lokal als auch global auf dem Substrat der Positions- und/oder Dehnungs- und/oder Verzerrungszustand zielgerichtet geändert. Durch die einzeln ansteuerbaren, geregelten Heizzonen können Temperaturunterschiede von kleiner 30 K, bevorzugt kleiner 10 K, besonders bevorzugt kleiner 1 K, ganz besonders bevorzugt kleiner 0,1 K, im Optimalfall kleiner 0,01 K erzeugt werden. Die Temperaturdifferenzen erzeugen die gewünschte Verzerrung, welche dem Verzerrungsvektor gegenläufig ist und dadurch den verringert, kompensiert, im Optimalfall eliminiert. Es können dazu sowohl transiente Vorgänge als auch quasistationäre Zustände des Heizzonen-Probenhalters verwendet werden. Für den Betriebsart transiente Vorgänge soll der Zustand des Heizzonen-Probenhalters als Mehrparametermodell vorliegen, um die Wirkung der zugeführten Wärmemenge, die Zeitkonstanten, usw. als Verzerrung der jeweiligen Substrate, möglich genau (in ppm, bevorzugter in ppb-Größenordnung) einstellen zu können. Durch einen verwendeten Datenspeicher kann dies als Expertendatenbank für die weiteren Substrate verwendet werden. In the process step according to the invention 106 a correction is made with the heating zone sample holder. From the data of the strain and / or distortion and / or position maps of the two substrates, from the position data of the coarse correction, from the data of the fine measurement a residual error of the substrates was determined. The listed errors cause errors in the Prebond in most cases. In order for these to be corrected, the heating zone sample holder preferably preferably locally heats the lower substrate mounted on the heating zone sample holder. Due to the local heating, the position and / or strain and / or distortion state is changed in a targeted manner both locally and globally on the substrate. By individually controllable, controlled heating zones temperature differences of less than 30 K, preferably less than 10 K, more preferably less than 1 K, most preferably less than 0.1 K, in the optimum case less than 0.01 K are generated. The temperature differences produce the desired distortion, which is opposite to the distortion vector and thereby reduces, compensates, optimally eliminates. Both transient processes and quasi-stationary states of the heating zone sample holder can be used for this purpose. For the operating mode transient processes, the state of the heating zone sample holder should be present as a multi-parameter model in order to be able to set the effect of the amount of heat supplied, the time constants, etc. as distortion of the respective substrates, possibly exactly (in ppm, more preferably in ppb order of magnitude). By using a data store, this can be used as an expert database for the other substrates.

Im quasistationären Zustand wird die Korrektur durch den Heizzonen-Probenhalter so durchgeführt, dass es keine Veränderung zwischen zwei beobachtbaren Zuständen der Substrate vorliegt. Dabei können jedoch die einzelnen Heizzonen unterschiedliche Temperaturgänge durchlaufen, es ist nicht notwendig, dass die Heizzonen selbst isotherm betrieben werden. Es sollen nur keine zeitlich veränderbaren Vorgänge bei der Korrektur mit dem Heizzonen-Probenhalter existieren.In the quasi-stationary state, the correction by the heating zone sample holder is performed so that there is no change between two observable states of the substrates. However, the individual heating zones can go through different temperature cycles, it is not necessary that the heating zones themselves are operated isothermally. There should only be no temporally changeable processes in the correction with the heating zone sample holder.

Im erfindungsgemäßen Verfahrensschritt 107 werden dem Fachmann bekannter Weise die Substrate miteinander verbunden.In the process step according to the invention 107 are known in the art, the substrates connected to each other.

5b stellt eine zweite Variante eines erfindungsgemäß möglichen Verfahrens dar. Im Unterschied zu 5a werden die einleitenden Verfahrensschritte 100 bis 103, Laden beider Substrate und Erstellung der Positions- und/oder Spannungs- und/oder Dehnungskarten zeitlich parallel durchgeführt. Damit ist eine Verkürzung des Zeitbedarfs für das Fusionsbonden möglich. 5b represents a second variant of a method according to the invention is possible. In contrast to 5a become the introductory procedural steps 100 to 103 , Charging both substrates and creation of position and / or stress and / or strain maps carried out parallel in time. This makes it possible to shorten the time required for fusion bonding.

5c stellt eine dritte Variante eines erfindungsgemäß möglichen Verfahrens dar. Dieses Verfahren stellt eine Abwandlung des in 5a und 5b dargestellten Verfahren. Die einleitenden Verfahrensschritte 100 bis 105 sind mit 5b identisch. Nach der Grobkorrektur 104 und Feinvermessung 105 wird eine Iterationsschleife mit der Entscheidung Q1 gestartet. Dabei wird geprüft, ob die Positionen und/oder Zustände der beiden Substrate ausreichend genau für das Prebonden 107 sind. Dies kann mit einem voreingestellten Schwellenwert und definierte Toleranzzonen verwirklicht werden. Sollte der errechnete run-out-Fehler unter dem Schwellenwert legen, ist die Positionierung und/oder Zustandausreichend genau, wird die Schleife verlassen und das Prebonden durchgeführt. Ist die Positionierung und/oder Zustand nicht ausreichend, wird die Korrektur mittels Heizzonen-Probenhalter 106 durchgeführt, wie zu 5a ausführlich beschrieben wurde. Nach erfolgter Korrektur erfolgt eine erneute Messung 105, das Ergebnis der Messung wird durch Q1 erneut bewertet und die Iteration kann fortgesetzt oder abgebrochen werden. 5c represents a third variant of a method according to the invention. This method represents a modification of the in 5a and 5b illustrated method. The introductory procedural steps 100 to 105 are with 5b identical. After the rough correction 104 and fine measurement 105 an iteration loop is started with the decision Q1. It is checked whether the positions and / or states of the two substrates are sufficiently accurate for the pre-bonding 107 are. This can be achieved with a preset threshold and defined tolerance zones. If the calculated run-out error is below the threshold, the positioning and / or state is sufficiently accurate, the loop is left and pre-bonding is performed. If the positioning and / or condition is insufficient, the correction will be made by heating zone sample holder 106 performed, how to 5a has been described in detail. After correction, a new measurement takes place 105 , the result of the measurement is re-evaluated by Q1 and the iteration can be continued or aborted.

Es ist erfindungsgemäß möglich, zu Q1 weitere Zustände und Entscheidungen hinzufügen, sodass keine Endlosschleifen entstehen.It is possible according to the invention to add further states and decisions to Q1 so that no endless loops are formed.

5d stellt eine vierte Variante eines erfindungsgemäß möglichen Verfahrens dar, welche eine Ergänzung des Verfahrens in 5c ist. Die Verfahrensschritte 100 bis 107, Erstellung des Prebondes sind identisch. Danach erfolgt eine erneute Vermessung des gebondeten Substratstapels 105. Dabei können nicht ausschließlich die Positions- und/oder Dehnungs- und/oder Verzerrungskarten der einzelnen Substrate zur Korrektur verwendet werden, sondern es wird der tatsächlich entstandene run-out-Fehler vermessen. 5d represents a fourth variant of a method according to the invention, which is an addition to the method in 5c is. The process steps 100 to 107 , Creation of the Prebondes are identical. This is followed by a new measurement of the bonded substrate stack 105 , In this case, not only the position and / or strain and / or distortion maps of the individual substrates can be used for the correction, but it is the actual run-out error measured.

Im weiteren Verfahrensschritt Q2 wird eine zweite Iterationsschleife eingeführt, welche die Qualität des Prebondes bewertet. Dabei können nicht nur Ausrichtungszustand sondern auch Fehler im Bondinterface und weitere Parameter beachtet werden. Ist der Zustand ausreichen, wird die Prozessierung mit dem Herstellen des Bondes in einer externen Anlage die Schleife verlassen und dies im Verfahrensschritt 109 durchgeführt.In the further method step Q2, a second iteration loop is introduced which rates the quality of the prebond. Not only alignment status but also errors in the bond interface and other parameters can be considered. If the condition is sufficient, the processing with the production of the bond in an external system will leave the loop and this in the process step 109 carried out.

Wird in Q2 die Qualität des Prebondes bspw. durch Überschreiten der vorher definierten Toleranzen als nicht ausreichend bewertet, wird der Substratstapel im Verfahrensschritt 108 voneinander getrennt. Dann werden die Substrate gereinigt, aufbereitet und erneut dem Bondverfahren als Substrate für die Verfahrensschritte 100 bzw. 102 bereitgestellt. Diese Iterationsschleife kann ebenfalls mit weiteren, nicht aufgeführten Abbruchkriterien ergänzt werden, welche insbesondere Unendlichschleifen verbietet. Es kann eine Wissensdatenbank aus den Ergebnissen der Feinvermessung 105 des Substratstapels zum einen die bessere Kombinierbarkeit der Substratpaare als auch eine Abstimmung und statistische Sicherung der Feinkorrektur 106 mittels Heizzonen-Probenhalter verwendet werden.If in Q2 the quality of the pre-bond is rated as insufficient, for example, by exceeding the previously defined tolerances, the substrate stack becomes in the process step 108 separated from each other. Then the substrates are cleaned, processed and again the bonding process as substrates for the process steps 100 respectively. 102 provided. This iteration loop can also be supplemented with further abort criteria, not listed, which in particular forbids infinite loops. It can be a knowledge base from the results of fine surveying 105 the substrate stack on the one hand, the better combinability of the substrate pairs as well as a vote and statistical assurance of fine correction 106 be used by heating zone sample holder.

6 zeigt die Anteile vom run-out-Fehler mit bzw. ohne Kompensation als Diagramm. An der Abszisse ist die radiale Position in Bezug zum Zentrum des Substrats dargestellt, an der Ordinate wird der run-out-Fehler aufgetragen. 6 shows the shares of the run-out error with or without compensation as a diagram. The abscissa represents the radial position with respect to the center of the substrate, and the ordinate plots the run-out error.

Die Daten entstammen aus Verzerrungskarten, hier werden die einzelnen Längen der Verzerrungsvektoren dargestellt.The data comes from distortion maps, here the individual lengths of the distortion vectors are represented.

K1 stellt die radiusabhängige, lineare Komponente des run-out-Fehlers dar. Dieser Anteil ist in der Literatur ausreichend beschrieben und dem Fachmann bekannt.K1 represents the radius-dependent, linear component of the run-out error. This fraction has been adequately described in the literature and is known to the person skilled in the art.

Es wurden jedoch nichtlineare Fehleranteile gefunden, welche auf mehrere, nicht eindeutig identifizierbare Vorgänge zurückzuführen sind. Es sind bspw. Nichtlinearitäten als Wirkung von Temperaturgradienten und/oder Wärmegradienten beim Bonden vorhanden. Die Wirkung des Pins zur Bondinitiierung kann als Zwang zur Nichtlinearität führen. Es können Turbulenzen beim Bondvorgang ebenfalls zu run-out-Fehler führen. Diese Nichtlinearitäten können bspw. mit einer quadratischen Funktion angenähert werden.However, non-linear error components were found, which are due to several, not clearly identifiable processes. There are, for example, nonlinearities as the effect of temperature gradients and / or thermal gradients during bonding. The effect of the pin for bond initiation can lead to non-linearity. Turbulence in the bonding process can also lead to run-out errors. These nonlinearities can be approximated, for example, with a quadratic function.

Wird der Heizzonen-Probenhalter so betrieben, dass die resultierende Verzerrung und/oder Dehnung und/oder Position eine quadratische Funktion mit entgegengesetztem Vorzeichen darstellt, wie die Kurve K2 dies darstellt, kann der resultierende run-out K3 als K1 + K2 verstanden werden.If the heating zone sample holder is operated such that the resulting distortion and / or strain and / or position represents a quadratic function of opposite sign, as curve K2 illustrates, the resulting run-out K3 can be understood as K1 + K2.

Es ist ein erfindungsgemäß wichtiger Aspekt der erfindungsgemäßen Ausführungsform und der erfindungsgemäßen Prozesse, den resultierenden Run-out Fehler K3 an jeder Position r zum Verschwinden zu bringen, daher eine Kurve zu erzeugen, die möglichst deckungsgleich zur Abszisse ist, also die Eigenschaft K4(r) = 0 für alle r besitzt. Da es technisch sehr schwer möglich sein wird, eine Kurve mit der Eigenschaft K4(r) = 0 für alle r zu erzeugen, wird in der 6 nicht eine Kurve, sondern eine Kurvenschar K4(r) angegeben.It is an aspect of the invention according to the invention and the processes according to the invention to make the resulting run-out error K3 disappear at every position r, therefore to produce a curve which is as congruent as possible to the abscissa, ie the property K4 (r). = 0 for all r owns. Since it will be technically very difficult to generate a curve with the property K4 (r) = 0 for all r, in the 6 not a curve, but a set of curves K4 (r) specified.

7a stellt eine erste schematische Ausführungsform eines Probenhalters mit Heizzonen (1) in Draufsicht dar. Die einzelnen Heizzonen 12, 12', 12'', 12n sind als konzentrische Kreise um einen gemeinsamen Mittelpunkt ausgeführt. Es können insgesamt n Heizzonen ausgebildet sein, wessen Anzahl und Größe den Bedürfnissen angepasst werden kann. n kann aus der Menge {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10} oder mehr ausgewählt werden. Mit dieser Ausführungsform können die Fehler, welche sich mit dem Substratradius proportional verändern, gut kompensiert werden. Als Nachteil kann die unterschiedliche Fläche und daraus resultierend die unterschiedlich große Heizleistung für eine homogene Temperatur des Heizzonen-Probenhalters aufgefasst werden. In einer weiteren Ausführungsform können die einzelnen Kreisringe der Heizzonen in Kreisringabschnitte weiter aufgeteilt werden. 7a shows a first schematic embodiment of a sample holder with heating zones ( 1 ) in plan view. The individual heating zones 12 . 12 ' . 12 '' . 12n are executed as concentric circles around a common center. A total of n heating zones can be formed, whose number and size can be adapted to the needs. n can be from the set { 1 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 7 . 8th . 9 . 10 } or more. With this embodiment, the errors that vary proportionally with the substrate radius can be well compensated. As a disadvantage, the different surface area and, as a result, the different sized heating power can be regarded as a homogeneous temperature of the heating zone sample holder. In a further embodiment, the individual circular rings of the heating zones can be further divided into circular ring sections.

7b stellt eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform eines Heizzonen-Probenhalters (1) mit Heizzonen in Draufsicht dar. Die einzelnen Heizzonen (12, 12', 12'', 12n) sind als Kreisausschnitte um einen gemeinsamen Mittelpunkt ausgeführt. Es können insgesamt n Heizzonen ausgebildet sein, wessen Anzahl und Größe den Bedürfnissen angepasst werden kann. n kann aus der Menge {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10} oder mehr ausgewählt werden. Vorteil der Ausführungsform kann eine gleichmäßige Flächenaufteilung sein. Nachteilig wirkt, dass in dieser Ausführungsform keine Beeinflussung des Substrates entlang dessen Radius möglich ist. 7b FIG. 2 illustrates a second embodiment of a heating zone sample holder according to the invention (FIG. 1 ) with heating zones in plan view. The individual heating zones ( 12 . 12 ' . 12 '' . 12n ) are executed as circular sections around a common center. A total of n heating zones can be formed, whose number and size can be adapted to the needs. n can be from the set { 1 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 7 . 8th . 9 . 10 } or more. Advantage of the embodiment may be a uniform area distribution. The disadvantage is that in this embodiment, no influence of the substrate along its radius is possible.

7c stellt eine dritte, bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform eines Heizzonen-Probenhalters (1) mit Heizzonen in Draufsicht dar. Die einzelnen Heizzonen (12, 12', 12'', 12n) sind als regelmäßige n-Ecke, hier als Sechsecke flächendeckend ausgeführt. Es können insgesamt n Heizzonen ausgebildet sein, wessen Anzahl und Größe den Bedürfnissen angepasst werden kann. n kann aus der Menge {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30} oder mehr ausgewählt werden. Vorteil der Ausführungsform kann eine gleichmäßige Flächenaufteilung sein. Durch die unabhängig ansteuerbaren Heizzonen lassen sich somit die Vorteile der Ausführungsformen von 7a und 7b miteinander kombinieren. 7c FIG. 3 shows a third preferred embodiment of a heating zone sample holder according to the invention (FIG. 1 ) with heating zones in plan view. The individual heating zones ( 12 . 12 ' . 12 '' . 12n ) are designed as a regular n-corner, here as hexagons nationwide. A total of n heating zones can be formed, whose number and size can be adapted to the needs. n can be from the set { 1 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 7 . 8th . 9 . 10 . 15 . 20 . 25 . 30 } or more. Advantage of the embodiment may be a uniform area distribution. By independently controllable heating zones can thus be the advantages of the embodiments of 7a and 7b combine with each other.

7d stellt eine vierte erfindungsgemäße Ausführungsform eines Heizzonen-Probenhalters (1) mit Heizzonen in Draufsicht dar. Die einzelnen Heizzonen (12, 12', 12'', 12n) sind als unregelmäßige Zonen ausgeführt. Diese Ausführungsform kann bei Sondersubstraten und/oder Substraten mit Sondergrößen und Merkmalen vorteilhaft sein. 7d shows a fourth embodiment according to the invention of a heating zone sample holder ( 1 ) with heating zones in plan view. The individual heating zones ( 12 . 12 ' . 12 '' . 12n ) are designed as irregular zones. This embodiment may be advantageous in special substrates and / or substrates with special sizes and features.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Heizzonen-ProbenhalterHeating zones grips
1o1o
Funktionelle Oberfläche des Heizzonen-ProbenhaltersFunctional surface of the heating zone sample holder
2i2i
unteres Substratlower substrate
2i2i
zu bondende Kontaktfläche des unteren Substratesbonding surface of the lower substrate to be bonded
2a 2a
äußere Auflagefläche des unteren Substratesouter bearing surface of the lower substrate
33
oberes Substratupper substrate
3i3i
zu bondende Kontaktfläche des oberen Substratesbonding surface of the upper substrate to be bonded
3a3a
äußere Auflagefläche des oberen Substratesouter bearing surface of the upper substrate
44
oberer Probenhalterupper sample holder
4o4o
Funktionelle Oberfläche des oberen ProbenhaltersFunctional surface of the upper sample holder
5, 5'5, 5 '
Vakuumbahnenvacuum tracks
66
FusionsbondanlageFusion Bond Investment
77
BondinitiierungspinBond initiation spin
8, 8'8, 8 '
aktive und/oder passive Lageregelung und/oder Schwingungsdämpfungactive and / or passive position control and / or vibration damping
99
Hilfsaggregate: Elektrik, Elektronik, Steuerung/Regelung, Recheneinheit, Vakuum, DruckluftAuxiliary units: electrical system, electronics, control unit, computing unit, vacuum, compressed air
1010
Beobachtungsmittel für den run-out-FehlerMonitoring means for the run-out error
11, 11', 11'', 11''', 11iv11, 11 ', 11' ', 11' '', 11iv
Signal-, Versorgungs- sowie DatenleitungenSignal, supply and data lines
12, 12', 12'', 12n12, 12 ', 12' ', 12n
Heizzonenheating zones
13, 13', 13'', 13'''13, 13 ', 13' ', 13' ''
Thermischer IsolatorThermal insulator
1414
Pins, NoppenPins, pimples
1515
Sensoren, insbesondere TemperaturfühlerSensors, in particular temperature sensors

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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  • EP 26563781 B [0037, 0041] EP 26563781 B [0037, 0041]

Claims (7)

Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme und Halterung eines unteren Substrats (2) mit folgenden Merkmalen: – eine Halterungsfläche (1o), – Haltemittel zur Halterung des unteren Substrats (2) an der Halterungsfläche (1o) und – Messmittel zur Ermittlung einer nichtlinearen Komponente eines run-out-Fehlers des unteren Substrats (2).Receiving device for receiving and holding a lower substrate ( 2 ) with the following features: - a mounting surface ( 1o ), Holding means for holding the lower substrate ( 2 ) on the mounting surface ( 1o ) and - measuring means for determining a non-linear component of a run-out error of the lower substrate ( 2 ). Aufnahmeeinrichtung nach Anspruch 1, bei der durch die von den Messmitteln ermittelten Werte Kompensationsmittel zur Kompensation eines run-out-Fehlers, insbesondere vor Kontaktierung des unteren Substrats (2) mit einem oberen Substrat (3), steuerbar sind.Recording device according to Claim 1, in which compensating means for compensating for a run-out error, in particular before contacting the lower substrate, are detected by the values determined by the measuring means ( 2 ) with an upper substrate ( 3 ), are controllable. Aufnahmeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der durch die Kompensationsmittel die Dehnung der Halterungsfläche (1o), insbesondere durch Anordnung von vorzugsweise einzeln ansteuerbaren, Piezoelementen an einer Rückseite der Halterungsfläche, lokal beeinflussbar ist.Receiving device according to one of the preceding claims, in which by the compensation means the elongation of the support surface ( 1o ), in particular by arrangement of preferably individually controllable, piezoelectric elements on a rear side of the support surface, is locally influenced. Aufnahmeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Kompensationsmittel die Form der Halterungsfläche (1o), insbesondere durch, vorzugsweise mechanische, Einwirkung in einer Z-Richtung, lokal beeinflussbar ist.Receiving device according to one of the preceding claims, characterized in that by the compensation means the shape of the support surface ( 1o ), in particular by, preferably mechanical, action in a Z-direction, is locally influenced. Aufnahmeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Halterungsfläche (1o) von einer Rückseite (1r) der Halterungsfläche (1o) durch die Kompensationsmittel lokal, insbesondere hydraulisch und/oder pneumatisch, mit Druck beaufschlagbar ist.Receiving device according to one of the preceding claims, in which the mounting surface ( 1o ) from a back side ( 1r ) of the support surface ( 1o ) is acted upon by the compensation means locally, in particular hydraulically and / or pneumatically, with pressure. Aufnahmeeinrichtung nach Anspruch 5, bei der jedes Steuerelement zur Steuerung der Kompensationsmittel oder Gruppen von Steuerelementen gesondert ansteuerbar ist/sind.Recording device according to claim 5, wherein each control element for controlling the compensation means or groups of control elements is separately controllable / are. Vorrichtung zum Ausrichten eines ersten Substrats (2) mit einem zweiten Substrat (3) mit folgenden Merkmalen: – eine Einrichtung zur Ermittlung von Dehnungen und/oder Verzerrungen (run-out-Fehler) des ersten Substrats (2) gegenüber dem zweiten Substrat (3), – mindestens eine Aufnahmeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Aufnahme wenigstens eines der Substrate (2, 3) und – Ausrichtungsmittel zur Ausrichtung der Wafer unter Berücksichtigung der run-out-Fehler sowie gleichzeitiger Kompensation durch die Kompensationsmittel.Device for aligning a first substrate ( 2 ) with a second substrate ( 3 ) having the following features: - a device for determining strains and / or distortions (run-out errors) of the first substrate ( 2 ) with respect to the second substrate ( 3 ), - at least one receiving device according to one of the preceding claims for receiving at least one of the substrates ( 2 . 3 ) and alignment means for aligning the wafers, taking into account the run-out errors and simultaneous compensation by the compensation means.
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