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Die Erfindung betrifft ein Bondsystem
zum Bonden von Substraten und ein Halbleitersubstratherstellungsverfahren.
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Bei der Halbleiterherstellung ist
eine Technik zur Fertigung eines SOI-Substrats (SOI: Silizium auf Isolator)
bekannt, bei der eine Bondtechnik verwendet wird (siehe
JP 5-21338 A ). Bei
dieser Technik kommt Waferdirektbonden zum Einsatz, um eine auf porösem Silizium
aufgewachsene Siliziumepitaxialschicht über einen Oxidfilm mit einem
amorphen Substrat oder Einkristallsiliziumsubstrat zu verbinden.
Beim Bonden von Substraten wird im Allgemeinen eine Vorbehandlung
durchgeführt,
etwa ein Reinigen und Aktivieren der Substratoberfläche.
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Wenn die Vorbehandlung chargenweise oder
für jeden
Wafer einzeln durchgeführt
wird, haften an den zu bondenden Oberflächen während des Transports der Substrate
zur Bondeinheit unerwünscht
unnötige
Feuchtigkeit oder Teilchen wie organische Stoffe an. Dies verschlechtert
die Bondfestigkeit der Substrate.
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Abgesehen davon können auch von anderen Einheiten
unvorhergesehen Teilchen erzeugt werden, es kann von einem organischen
Lösungsmittel eine
Atmosphäre
aus organischen Stoffen ausströmen,
es können
unvorhergesehen von der Bedienperson Teilchen erzeugt werden, oder
es kann von einem an der Bedienperson und dergleichen anhaftenden
organischen Lösungsmittel
eine Atmosphäre
aus organischen Stoffen ausströmen,
so dass die Bondoberflächen
des Substrats kontaminiert werden. Der Oberflächenzustand der Bondoberfläche ist
demnach zwischen den einzelnen Substraten verschieden. Dadurch verschlechtert
sich die Bondfestigkeit des gebondeten Substratstapels und nimmt
der Ertrag ab.
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Angesichts der obigen Probleme liegt
der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Qualität eines gebondeten Substratstapels
zu verbessern.
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Gemäß einer ersten Ausgestaltung
der Erfindung ist ein Bondsystem vorgesehen, das eine Behandlungseinheit,
die Oberflächen
eines ersten und zweiten Substrats behandelt, eine Arbeitseinheit,
die das von der Behandlungseinheit behandelte erste und zweite Substrat übereinander
legt, und eine Kammer umfasst, die die Behandlungseinheit und die
Arbeitseinheit aufnimmt und von einem Außenraum isoliert, wobei die
Behandlung des ersten und zweiten Substrats durch die Behandlungseinheit
eine Reinigungs- und/oder
Aktivierungsbehandlung der Oberflächen des ersten und zweiten
Substrats beinhaltet.
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Gemäß einer zweiten Ausgestaltung
der Erfindung ist ein Bondsystem vorgesehen, das eine Arbeitseinheit,
die ein erstes und zweites Substrat übereinander legt, eine Kammer,
die die Arbeitseinheit aufnimmt und die Arbeitseinheit von einem
Außenraum
isoliert, und eine Feuchtigkeitshalteeinheit umfasst, die die Feuchtigkeit
in der Kammer auf einem im Wesentlichen konstanten Niveau hält.
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Gemäß einer dritten Ausgestaltung
der Erfindung ist ein Bondsystem vorgesehen, das eine Messeinheit,
die einen Oberflächenzustand
eines ersten und zweiten Substrats misst, eine Behandlungseinheit,
die die Oberflächen
des ersten und zweiten Substrats auf der Grundlage eines Messergebnisses
der Messeinheit behandelt, eine Arbeits einheit, die das von der
Behandlungseinheit behandelte erste und zweite Substrat übereinander
legt, und eine Kammer umfasst, die die Messeinheit, Behandlungseinheit und
Arbeitseinheit aufnimmt und von einem Außenraum isoliert, wobei die
Behandlung des ersten und zweiten Substrats durch die Behandlungseinheit
eine Reinigungsbehandlung der Oberflächen des ersten und zweiten
Substrats beinhaltet.
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Gemäß einer vierten Ausgestaltung
der Erfindung ist ein Halbleitersubstratherstellungsverfahren vorgesehen,
das folgende Schritte umfasst: Bilden einer porösen Schicht auf einem Substrat,
Bilden einer zu übertragenden
Schicht auf der porösen Schicht,
Bonden des Substrats mit einem anderen Substrat unter Nutzung des
oben beschriebenen Bondsystems, um dadurch einen gebondeten Substratstapel
anzufertigen, und Trennen des gebondeten Substratstapels an einem
Abschnitt der porösen Schicht.
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Weitere Merkmale und Vorteile der
Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den dazu
gehörigen
Zeichnungen. Die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche
oder sich entsprechende Teile bezeichnen, veranschaulichen verschiedene
Ausführungsbeispiele
der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung
des der Erfindung zugrunde liegenden Prinzips.
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1A bis 1E erläutern schematisch ein SOI-Substratherstellungsverfahren
gemäß einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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2 erläutert die
Arbeitsweise eines Bondsystems gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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3 zeigt
vergrößert den
Aufbau einer Beladevorrichtung;
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4 zeigt
schematisch den Aufbau einer Aktivierungseinheit;
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5A und 5B zeigen schematisch den Aufbau
einer Bondeinheit;
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6 zeigt
in einer grafischen Darstellung die Anzahl an Teilchen auf den Substratoberflächen;
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7 erläutert die
Arbeitsweise eines Bondsystems gemäß einem zweiten bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung; und
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8 zeigt
in einer grafischen Darstellung die Anzahl an Teilchen auf den Substratoberflächen.
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Erstes Ausführungsbeispiel
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Das erste Ausführungsbeispiel befasst sich mit
einem Beispiel für
ein Bondsystem zum Bonden von Substraten. 2 zeigt konzeptionell die Anordnung eines
Bondsystems 200 gemäß dem ersten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Wie in 2 gezeigt
ist, hat das Bondsystem 200 eine Kammer 201. Die
Atmosphäre
außerhalb der
Kammer 201 dringt im Wesentlichen nicht in die Kammer 201 ein.
Die Kammer 201 hat in ihrem Inneren eine Reinigungseinheit 201A,
die eine Substratoberfläche
auf einen vorbestimmten Zustand einstellt (zurückstellt), und eine Bondeinheit 201B,
die Substrate unter Erhöhung
der Bondfestigkeit der Substrate bondet. An dem Grenzabschnitt der
Reinigungs einheit 201A und der Bondeinheit 201B befindet
sich ein zentraler Verschluss 202, der geöffnet/geschlossen werden
kann.
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In dem Bondsystem 200 ist
im oberen Abschnitt der Kammer 201 ein (nicht gezeigter)
Filter (z.B. ein Teilchenfilter oder chemischer Filter) angeordnet.
Die in der Kammer 201 eingeschlossene Atmosphäre strömt durch
den Filter hinab.
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Das Bondsystem 200 hat außerdem eine Feuchtigkeitssteuerungseinheit 217,
mit der die Feuchtigkeit in dem Bondsystem 200 überwacht
werden kann. Die Feuchtigkeitssteuerungseinheit 217 überwacht
die Feuchtigkeit in dem Bondsystem 200 und nimmt, wenn
sie kleiner als der eingestellte Wert ist, automatisch eine Befeuchtung
und, wenn sie größer als
der eingestellte Wert ist, eine Entfeuchtung vor. Auf diese Weise
kann die Feuchtigkeit in dem Bondsystem 200 gesteuert werden.
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Sogar wenn die Substrate zwischen
den jeweiligen Einheiten in dem Bondsystem 200 transportiert
werden, kann verhindert werden, dass an den Substraten unnötige Teilchen,
organische Stoffe, Feuchtigkeit und dergleichen anhaften.
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Die Reinigungseinheit 201A hat
Ausrichtestationen 203A und 203B, die die Substrate
ausrichten, Reinigungs-/Trocknungseinheiten 204A und 204B,
die die Substrate reinigen und trocknen, eine Rückstelleinheit 205 für Feuchtigkeit/organische Stoffe/Aktivierung,
die den Feuchtigkeitszustand, den Zustand der organischen Stoffe
und den Aktivierungszustand der Substrate zurückstellt, und einen Roboter 206,
der die Substrate in der Reinigungseinheit 201A transportiert.
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Die Ausrichtestationen 203A und 203B können die
Ebenenorientierung und -lage der Substrate anhand von Kerben oder
dergleichen ausrichten, die in den Substraten ausgebildet sind.
Auch wenn die Lage oder flache Orientierung des Substrats zwischen
den einzelnen Substraten unterschiedlich ist, kann sie daher für jedes
Substrat korrigiert werden.
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Die Reinigungs-/Trocknungseinheiten 204A und 204B entfernen
Teilchen von den Oberflächen der
Substrate, indem sie eine chemische Lösung (z.B. H2O
wie ultrareines Wasser, H2O2,
H2SO4, HF, NH4OH, HCl, O3, einen
oberflächenaktiven
Stoff oder dergleichen oder ein Lösungsgemisch davon) verwenden,
die die Substrate reinigt. Die Reinigungs-/Trocknungseinheiten 204A und 204B können jeweils
einen Mechanismus verwenden, der Ultraschallschwingungen aufbringt
oder der die Substrate unter Drehung des Substrats reinigt. Die
Reinigungs-/Trocknungseinheiten 204A und 204B trocknen
die gereinigten Substrate durch Abblasen mit N2, Trockenschleudern
oder dergleichen.
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Die Rückstelleinheit 205 für Feuchtigkeit/organische
Stoffe/Aktivierung weist z.B. eine Heizeinrichtung auf. Die Heizeinrichtung
heizt das Substrat auf beispielsweise etwa 100°C bis 500°C auf, um die Feuchtigkeit und
organischen Stoffe auf der Substratoberfläche oder in dem Substrat zu
entfernen, und stellt den Aktivierungszustand der Substratoberfläche auf
einen vorbestimmten Zustand ein (zurück) (z.B. durch Ändern des
Bindungszustands der Moleküle
auf der Substratoberfläche,
so dass die gebundenen Moleküle
auf der Substratoberfläche
getrennt werden). Als Heizeinrichtung kann z.B. eine heiße Platte,
Lampenstrahlung oder dergleichen verwendet werden. Als ein weiteres
Mittel kann eine Evakuiervorrichtung eingesetzt werden, um das Substrat
einem Vakuum auszusetzen (so reicht es, wenn der Vakuumgrad z.B.
etwa 10–2 Torr
beträgt,
wobei er auch höher
sein kann). Wahlweise können
die angesprochene Evakuiervorrichtung und die Heizeinrichtung auch
kombiniert werden.
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Der Roboter 206 hat eine
Roboterhand, die die Unterseite des Substrats fasst und festhält, und kann
sich auf einem Trägertisch
bewegen. Durch diese Roboterhand lässt sich verhindern, dass die
Substratoberfläche
(z.B. eine Oberfläche,
auf der eine poröse
Schicht oder dergleichen zu bilden ist) kontaminiert oder beschädigt wird.
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Die Bondeinheit 201B hat
eine Übergabestufe 207,
die durch den zentralen Verschluss 202 hindurch einen Wafer übergibt,
eine Aktivierungseinheit 208, die die Substratoberfläche aktiviert,
eine Feuchtigkeitsnachregeleinheit 209, die die Feuchtigkeit
auf der Substratoberfläche
innerhalb des eingestellten Wertebereichs regelt, eine Bondeinheit 210,
die Substrate bondet, und einen Roboter 211, der die Substrate
innerhalb der Bondeinheit 201B transportiert. Der Roboter 211 hat
im Großen
und Ganzen die gleiche Anordnung wie der Roboter 206.
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Die Übergabestufe 207 wird
dazu verwendet, das Substrat vorübergehend
zu halten, wenn das Substrat durch den zentralen Verschluss 202 hindurch
von dem Roboter 206 zum Roboter 211 oder umgekehrt übergeben
wird.
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4 zeigt
den schematischen Aufbau der Aktivierungseinheit 208. Wie
in 4 gezeigt ist, hat die
Aktivierungseinheit 208 eine obere Spannungsversorgung 401 und
eine untere Spannungsversorgung 402, die oberhalb bzw.
unterhalb des Substrats angeordnet ist. Einem Abschnitt zwischen
einer oberen Elektrode 403 und einer unteren Elektrode 404, die
jeweils mit den fernen Enden der oberen Spannungsversorgung 401 und
der unteren Spannungsversorgung 402 verbunden sind, wird
ein Gas zugeführt.
Zwischen der oberen Elektrode 403 und der unteren Elektrode 404 wird
eine Gleichspannung oder HF-Spannung
angelegt, um ein Plasma anzuregen. Die Ionen in dem Plasma treffen
auf die Substratoberfläche,
um sie zu aktivieren. Auf der unteren Elektrode 404 befinden
sich Stifte 405, die das Substrat tragen. Dadurch kann
verhindert werden, dass das Substrat durch direkten Kontakt mit
der unteren Elektrode 404 kontaminiert wird. Die Aktivierungseinheit 208 hat
außerdem
einen Verschluss 406, durch den der Wafer zum Roboter 211 und
umgekehrt transportiert wird. Durch den Verschluss 406 kann
verhindert werden, dass die Atmosphäre in der Aktivierungseinheit 208 nach
außen
strömt.
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Die Feuchtigkeitsnachregeleinheit 209 hat eine
Steuerungseinheit zur Steuerung der Temperatur, der Feuchtigkeit
(Feuchte) und dergleichen und hält
die Temperatur, Feuchtigkeit (Feuchte) und dergleichen in ihr bei
konstanten Werten. Die Feuchtigkeit auf der Oberfläche des
in die Feuchtigkeitsnachregeleinheit 209 transportierten
Substrats kann also innerhalb des eingestellten Wertebereichs abgesättigt werden.
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Die 5A und 5B zeigen schematisch den Aufbau
der Bondeinheit 210. 5A zeigt
eine Draufsicht auf die Bondeinheit 210 von oben, während 5B eine Seitenansicht der
Bondeinheit 210 darstellt. Wie in 5A gezeigt ist, hat die Bondeinheit 210 einen
ersten Halter 501, der das erste Substrat hält, und
einen zweiten Halter 502, der das zweite Substrat hält. Der
erste Halter 501 ist so mit einem Träger verbunden, dass sich der
erste Halter 501 drehen kann. Wie in 5B gezeigt ist, wird das von dem ersten
Halter 501 gehaltene erste Substrat bei Drehung des ersten
Halters 501 auf das zweite Substrat auf dem zweiten Halter 502 gelegt.
Wenn auf die Unterseite des durch Übereinanderlegen gebildeten Substratstapels
mit Stiften oder dergleichen Druck ausgeübt wird, werden das erste und
zweite Substrat vollständig
miteinander verbunden.
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Außerhalb der Kammer 201 weist
das Bondsystem 200 außerdem
ein Bedienungspult 212 und Beladevorrichtungen 213 und 214 auf.
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Das Bedienungspult 212 hat
in seinem Inneren eine Steuerung 215 zur Steuerung der
jeweiligen Einheiten des Bondsystems 200. Die Steuerung 215 weist
z.B. eine CPU (Zentraleinheit) auf und ist mit einem Speichermedium
oder dergleichen versehen, um Steuerungsprogramme, Daten und dergleichen für die CPU
zu speichern. Das Bedienungspult 212 hat auf seiner einen
Seite ein Bedienfeld 216. Die Bedienperson kann über das
Bedienfeld 216 die jeweiligen Einstellbedingungen eingeben,
um so die jeweiligen Einheiten in dem Bondsystem 200 betätigen zu können. Die
Steuerungseinheit 215 kann die Programmcodes des in seinem
Speichermedium gespeicherten Steuerungsprogramms lesen und ausführen, so
dass das Bondsystem 200 automatisch betrieben werden kann.
Wahlweise kann die Steuerung 215 auch die Programmcodes
des Steuerungsprogramms lesen und ausführen, das in einem Speichermedium
gespeichert ist, das so mit der Steuerung 215 verbunden
ist, dass es mit der Steuerung 215 kommunizieren kann.
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Die Beladevorrichtungen 213 und 214 sind so
mit dem Bondsystem 200 verbunden, dass ihre Vorderseiten
einen Teil der Außenwand
des Bondsystems 200 bilden. 3 zeigt
jeweils vergrößert den
Aufbau der Beladevorrichtungen 213 und 214. In 3 gibt die Strichellinie
jeweils einen Teil der Beladevorrichtungen 213 und 214 an.
In den Beladevorrichtungen 213 und 214 ist jeweils
ein Abdichtbehälter 301 bzw. 302 angeordnet,
der sich über
Dichtungselemente 303 in engem Kontakt mit der Außenwand
befindet. Die Abdichtbehälter 301 und 302 haben Öffnungen,
die sich öffnen
und schließen
lassen. Wenn die Öffnungen
offen sind, teilen sich die Abdichtbehälter 301 und 302 und
das Bondsystem 200 den gleichen Raum. Die Abdichtbehälter 301 und 302 haben
außerdem
Ansauglöcher 304 und
Auslasslöcher 305.
Aus den Ansauglöchern 304 wird über Filter 306,
die Teilchen, organische Stoffe und dergleichen entfernen, in die
Abdichtbehälter 301 und 302 ein
Gas mit gesteuerter Reinheit eingeleitet. Das Gas wird auf vergleichbare
Weise über
Filter 307 aus den Auslasslöchern 305 abgegeben.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel wird also die
Atmosphäre
in den Abdichtbehältern 301 und 302 mit
Hilfe der Filter 306 und 307 gesäubert, damit
nicht versehentlich die Außenatmosphäre in die
Kammer 201 eindringt. Allerdings ist das Ausführungsbeispiel nicht
darauf beschränkt,
sondern kann das Bondsystem 200 z.B. anstelle von oder
zusätzlich
zu dem angesprochenen Säuberungsmechanismus
auch einen Mechanismus zur Erhöhung
des Innendrucks in dem Bondsystem 200 aufweisen, damit
nicht versehentlich die Außenatmosphäre in die
Kammer 201 eindringt.
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So können insbesondere auch die
Atmosphären
in den Reinigungs-/Trocknungseinheiten 204A und 204B,
der Rückstelleinheit 205 für Feuchtigkeit/organische
Stoffe/Aktivierung, der Aktivierungseinheit 208 und der
Feuchtigkeitsnachregeleinheit 209 ungewünscht in das Bondsystem 200 einströmen. Daher
haben diese Einheiten vorzugsweise eigene Verschlüsse und
geben ihre Atmosphären
unabhängig
voneinander ab, damit ihre Atmosphären voneinander getrennt sind.
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Unter Bezugnahme auf 2 wird nun die Arbeitsweise des Bondsystems 200 gemäß dem ersten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben.
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Zunächst werden das erste und zweite
Substrat als die zu behandelnden Objekte, die sich abgedichtet in
den Abdichtbehältern 301 und 302 befinden,
außerhalb
des Bondsystems 200 auf die entsprechenden Beladevorrichtungen
(Öffner) 213 und 214 gesetzt.
Wenn sich das erste und zweite Substrat auf den Beladevorrichtungen 213 und 214 befinden,
wird wie in 3 gezeigt über die
Filter 306 von den Ansauglöchern 304, die in
den unteren Abschnitten der Beladevorrichtungen 213 und 214 ausgebildet
sind, das Gas mit der gesteuerten Reinheit (z.B. trockener Stickstoff
oder dergleichen) in die Abdichtbehälter 301 und 302 eingeleitet.
Das in die Abdichtbehälter 301 und 302 eingeleitete
Gas verdünnt
die Atmosphären
in den Abdichtbehältern 301 und 302. Die
verdünnten
Atmosphären
werden über
die Filter 307 aus den Auslasslöchern 305 abgegeben.
Auf diese Weise werden die Atmosphären in den Abdichtbehältern 301 und 302 wie
oben beschrieben durch das Gas mit der gesteuerten Reinheit gesäubert.
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Die Atmosphären in den Abdichtbehältern 301 und 302 werden
also vorzugsweise durch das Gas mit der gesteuerten Reinheit gesäubert. Das
Volumen der Abdichtbehälter 301 und 302 ist
viel kleiner als das Volumen des Bondsystems 200 (der Reinigungseinheit 201A).
Daher werden auch nach dem Öffnen
der Öffnungen
der Abdichtbehälter 301 und 302 die
Atmosphären
in den Abdicht behältern 301 und 302 zusammen
mit der im Bondsystem 200 (der Reinigungseinheit 201A)
gesteuerten Atmosphäre von
dem Zeitpunkt an, an dem das Innere der Abdichtbehälter 301 und 302 und
das Innere des Bondsystems 200 (der Reinigungseinheit 201A)
einen Raum bilden, innerhalb einer kurzen Zeitdauer aus dem Bondsystem 200 herausgedrängt. Selbst
wenn dieser Säuberungsvorgang
nicht durchgeführt
würde,
bestünde
somit nur eine geringe Wahrscheinlichkeit, dass dies den Betrieb
des Bondsystems 200 nachteilig beeinflussen täte.
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Danach gelangen die Abdichtbehälter 301 und 302 über die
Dichtungselemente 303 in engen Kontakt mit den Beladevorrichtungen 213 und 214, deren
Vorderseiten einen Teil der Außenwand
des Bondsystems 200 bilden. Die Öffnungen der Abdichtbehälter 301 und 302 öffnen sich,
wobei das Innere der Abdichtbehälter 301 und 302 und
das Innere des Bondsystems 200 (die Reinigungseinheit 201A)
einen Raum bilden. Der Vorgang, einen Teil (die Öffnungen) der Abdichtbehälter 301 und 302 zu öffnen, nachdem
die Abdichtbehälter 301 und 302 in
engen Kontakt mit den Beladevorrichtungen 213 und 214 getreten
sind, kann mit Hilfe einer kommerziell erhältlichen Einheit verwirklicht
werden, die als Öffner
bezeichnet wird.
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Der in der Reinigungseinheit 201A angeordnete
Roboter 206 entnimmt dem Abdichtbehälter 301 in der Beladevorrichtung
(dem Öffner) 213 als
das zu behandelnde Objekt das erste Substrat und dem Abdichtbehälter 302 in
der Beladevorrichtung (dem Öffner) 214 als
das zu behandelnde Objekt das zweite Substrat.
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Der Roboter 206 setzt das
erste und zweite Substrat, nachdem er sie entnommen hat, auf die Ausrichtestation 203A bzw. 203B.
Die Ausrichtestationen 203A und 203B richten die
Oberflächenorientierungen
und die Lagen der Substrate anhand der Kerben oder dergleichen aus,
die in den Substraten ausgebildet sind. Der Roboter 206 entnimmt
den Ausrichtestationen 203A und 203B die ausgerichteten
Substrate und setzt sie dann in die Reinigungs-/Trocknungseinheiten 204A und 204B.
Die Reinigungs-/Trocknungseinheiten 204A und 204B reinigen
das erste und zweite Substrat mit Hilfe einer chemischen Lösung (z.B.
H2O wie ultrareines Wasser, H2O2, H2SO4,
HF, NH4OH, HCl, O3,
eines grenzflächenaktiven
Stoffs oder dergleichen oder eines Lösungsgemischs davon), die das
erste und zweite Substrat reinigt, und entfernen (etwa 1 min lang)
die Teilchen auf den Oberflächen
des ersten und zweiten Substrats (bzw. stellen sie zurück). Das
gereinigte erste und zweite Substrat wird durch Abblasen mit N2, Trockenschleudern oder dergleichen getrocknet. 6 zeigt die Anzahl der Teilchen
auf den Substratoberflächen
entlang der Zeitachse des Transports zu den jeweiligen Einheiten
in dem Bondsystem 200. Wie in 6 gezeigt ist, werden die Teilchen auf
jeder Substratoberfläche
nach dem Einbringen des Substrats in die Reinigungs-/Trocknungseinheiten 204A und 204B während des Übergangs
zur anschließenden
Behandlung (in diesem Ausführungsbeispiel
die Rückstelleinheit 205 für Feuchtigkeit/organische
Stoffe/Aktivierung) vollständig
entfernt (zurückgesetzt).
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Anschließend entnimmt der Roboter 206 das erste
oder zweite Substrat, von denen die Teilchen entfernt worden sind,
und setzt sie in die Rückstelleinheit 205 für Feuchtigkeit/organische
Stoffe/Aktivierung. In der Rückstelleinheit 205 für Feuchtigkeit/organische
Stoffe/Aktivierung werden durch Erhitzen des Substrats mit der Heizeinrichtung
oder durch Anordnen des Substrats im Vakuum oder durch die Kombination
von beiden die Feuchtigkeit und die organischen Stoffe auf der Substrat oberfläche entfernt
und wird der Aktivierungszustand der Substratoberfläche auf
einen vorbestimmten Zustand eingestellt (zurückgestellt).
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Der Roboter 206 entnimmt
dann der Rückstelleinheit 205 für Feuchtigkeit/organische
Stoffe/Aktivierung das erste bzw. zweite Substrat und setzt es;
nachdem der zentrale Verschluss 202 geöffnet worden ist, auf die Übergabestufe 207.
Der zentrale Verschluss 202 wird vorzugsweise geschlossen, sobald
das erste bzw, zweite Substrat auf die Übergabestufe 207 gesetzt
worden ist.
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Der Roboter 211 entnimmt
das auf die Übergabestufe 207 gesetzte
erste bzw. zweite Substrat und setzt es auf die Aktivierungseinheit 208.
In der Aktivierungseinheit 208 treffen Ionen in dem Plasma auf
die Substratoberfläche,
um sie (etwa 30 s lang) zu aktivieren, damit sich die Oberfläche leicht
bonden lässt.
Der Roboter 211 entnimmt dann das erste bzw. zweite Substrat
der Aktivierungseinheit 208 und setzt es in die Feuchtigkeitsnachregeleinheit 209.
In der Feuchtigkeitsnachregeleinheit 209 wird das Substrat einer
vorbestimmten Temperatur und Feuchtigkeit (Feuchte) ausgesetzt,
so dass die Feuchtigkeit auf der Oberfläche des ersten bzw. zweiten
Substrats (etwa 30 s lang) innerhalb des eingestellten Wertebereichs
abgesättigt
wird. Der Roboter 211 entnimmt dann das erste bzw. zweite
Substrat der Feuchtigkeitsnachregeleinheit 209 und setzt
es in die Bondeinheit 210.
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Nachdem das erste und zweite Substrat
auf den ersten bzw. zweiten Halter 501 und 502 in
der Bondeinheit 210 gesetzt worden sind, wird der erste Halter 501 gedreht,
so dass er das erste und zweite Substrat übereinander legt. Darüber hinaus
wird auf die Unterseite des übereinander gelegten
Substratstapels mit Stiften oder dergleichen ein Druck aufgebracht,
so dass die Substrate vollständig
verbunden werden, was einen gebondeten Substratstapel ergibt.
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Der Roboter 211 entnimmt
den gebondeten Substratstapel der Bondeinheit 210 und übergibt
ihn dem Roboter 206, nachdem der zentrale Verschluss 202 geöffnet wurde.
Der zentralen Verschluss 202 wird vorzugsweise wieder geschlossen,
sobald der gebondete Substratstapel dem Roboter 206 übergeben
worden ist. Anschließend
setzt der Roboter 206 den gebondeten Substratstapel, nachdem
die Öffnung
des entsprechenden Abdichtbehälters 301 oder 302 geöffnet wurde,
in den Abdichtbehälter 301 bzw. 302.
Die Öffnung
des Abdichtbehälters 301 oder 302 wird
vorzugsweise wieder geschlossen, sobald der gebondete Substratstapel
dem Abdichtbehälter 301 oder 302 übergeben
worden ist. Die Abdichtbehälter 301 und 302 werden
vollständig
abgedichtet, wie sie sind, dem Bondsystem 200 entnommen.
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Wie in 6 gezeigt
ist, haften an der Substratoberfläche keine Teilchen an, nachdem
die Teilchen von den Reinigungs-/Trocknungseinheiten 204A und 204B vollständig entfernt
(zurückgesetzt) worden
sind. Das Innere des Bondsystems 200 bildet einen im Großen und
Ganzen abgedichteten Raum, wobei die Atmosphäre in dem Bondsystem 200 durch den
Filter hinab strömt,
der in seinem oberen Abschnitt ausgebildet ist, um die Teilchen
und organischen Stoffe zu entfernen. Die Feuchtigkeit in dem Bondsystem 200 wird
dabei durch die Feuchtigkeitssteuerungseinheit 217 gesteuert.
Während
des Transports des Substrats in dem Bondsystem 200 haften
daher am Substrat nicht nur keine Teilchen, sondern auch keine unnötigen organischen
Stoffe oder Feuchtigkeit an.
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Da das gesamte Bondsystem fast vollständig von
einer Kammer überdeckt
ist, dringt bei diesem Ausführungsbeispiel
die Außenatmosphäre (z.B. eine
Reinraumatmosphäre)
nicht in das Bondsystem ein. Außerdem
wird während
des Transports des Substrats in das Bondsystem die Atmosphäre in dem Transportbehälter (Abdichtbehälter) durch
einen Filter (der Teilchen und organische Stoffe entfernt) hindurch
mit einer reinen Atmosphäre
(trockener Stickstoff oder dergleichen) gesäubert oder wird der Druck in
dem Bondsystem erhöht.
In dem Bondsystem wird zudem eine vorbestimmte Feuchtigkeitsatmosphäre gehalten.
Beim Transport des Substrats zwischen den jeweiligen Einheiten in
dem Bondsystem haften daher am Substrat keine unnötigen Teilchen,
organischen Stoffe, Feuchtigkeit oder dergleichen an. Die Atmosphären in der
Reinigungseinheit und der Bondeinheit werden durch den zentralen
Verschluss getrennt. Daher strömt
die Atmosphäre
in der einen Einheit nicht in die andere Einheit hinein.
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In dem Bondsystem wird der Oberflächenzustand
(der Teilchenzustand, der Feuchtigkeitszustand, der Zustand der
organischen Stoffe oder dergleichen und der Aktivierungszustand)
des Substrats einmal zurückgesetzt.
Die Substrate werden erst gebondet, nachdem der Aktivierungszustand
und die Feuchtigkeit auf der jeweiligen Substratoberfläche auf
einen für
eine hohe Bondfestigkeit optimalen Zustand nachgeregelt wurden.
Daher können
ohne individuelle Unterschiede gebondete Substratstapel mit hoher
Bondfestigkeit angefertigt werden.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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7 zeigt
konzeptionell die Anordnung eines Bondsystems 200' gemäß dem zweiten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Das Bondsystem 200' gemäß diesem Ausführungsbeispiel
wird durch eine teilweise Änderung
der Anordnung des Bondsystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung erzielt. Genauer gesagt weist die Reinigungseinheit 201A statt
der Rückstelleinheit 205 für Feuchtigkeit/organische
Stoffe/Aktivierung eine Messvorrichtung 218 auf, die den
Zustand der Substratoberfläche
misst. Abgesehen davon ist die Anordnung des Bondsystems 200' im Großen und
Ganzen die gleiche wie die des Bondsystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Dementsprechend wird auf eine Beschreibung der mit dem ersten Ausführungsbeispiel
gemeinsamen Abschnitte verzichtet.
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Die Messvorrichtung 218 kann
den Zustand der Substratoberfläche
messen, z.B. an der Substratoberfläche anhaftende Teilchen, organische
Stoffe oder dergleichen. Die Messvorrichtung unterliegt zwar keinen
besonderen Beschränkungen,
doch kann zur Messung der Teilchen eine Inline-Teilchenerfassungsvorrichtung
verwendet werden und kann zur Messung der organischen Stoffe Auger-Elektronen-Spektroskopie (AES),
Röntgen-Fotoelektronen-Spektroskopie
(XPS), Fuorier-Transformations-Infrarot-Spektroskopie (FT-IR), Thermo-Desorptions-Analyse
(TDS) oder dergleichen verwendet werden. Das Messergebnis dieser
Messvorrichtung 218 kann in dem Speichermedium beispielsweise
der Steuerung 215 gespeichert werden. Die Steuerung 215 liest
und führt
auf Grundlage des Messergebnisses die Programmcodes eines vorbestimmten
Steuerungsprogramms aus, so dass die jeweiligen Einheiten in dem
Bondsystem 200' gesteuert
werden können.
Das Messergebnis der Mess vorrichtung 218 kann aber auch
in einem Speichermedium gespeichert werden, das sich in die Messvorrichtung 218 einladen
und aus dieser herausnehmen lässt,
oder in einem Speichermedium, das so mit der Messvorrichtung 218 verbunden
ist, dass es mit der Messvorrichtung 218 kommunizieren
kann.
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Die Messvorrichtung 218 hat
außerdem
eine Bestimmungsvorrichtung 219, die überprüft, ob das Messergebnis in
einem vorbestimmten Bereich liegt oder nicht. Die jeweiligen Einheiten
in dem Bondsystem 200' (Reinigungs-/Trocknungseinheiten 204A und 204B in
diesem Ausführungsbeispiel)
können daher
so gesteuert werden, dass sie ihre Behandlung nicht vornehmen, wenn
die Bestimmungsvorrichtung 219 bestimmt, dass sich das
Messergebnis im vorbestimmten Bereich befindet, und nehmen die Behandlung
vor, wenn die Bestimmungsvorrichtung 219 bestimmt, dass
das Messergebnis nicht in dem vorbestimmten Bereich liegt. Bei diesem
Ausführungsbeispiel
enthält
zwar die Messvorrichtung 218 die Bestimmungsvorrichtung 219,
doch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Wahlweise kann zum Beispiel
auch die Steuerung 215 die Bestimmungsvorrichtung 219 enthalten.
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Die Reinigungs-/Trocknungseinheiten 204A und 204B werden
gesteuert, indem dann, wenn die Bestimmungsvorrichtung 219 bestimmt,
dass die von der Messvorrichtung 218 gemessene Menge an
Teilchen oder organischen Stoffen auf der Substratoberfläche größer als
eine vorbestimmte Menge ist (so sollte die Menge der anhaftenden
Teilchen pro Substrat zum Beispiel 0 und die Menge der anhaftenden organischen
Stoffe pro Substrat 10 pg betragen), auf Grundlage des Messergebnisses
die Bedingungen wie die Reinigungsdauer und die Art der chemischen Lösung bestimmt
werden, so dass die Menge an Teilchen oder organischen Stoffen auf
der Substratoberfläche
kleiner oder gleich der vorbestimmten Menge wird. Als chemische
Lösung
zur Reinigung des Substrats kann z.B. H2O
wie ultrareines Wasser, H2O2, H2SO4, HF, NH4OH, HCl, O3, ein
oberflächenaktiver Stoff
oder dergleichen oder ein Lösungsgemisch
davon verwendet werden. Die Reinigungs-/Trocknungseinheiten 204A und 204B können einen
Mechanismus verwenden, der Ultraschallschwingungen aufbringt, oder
einen Mechanismus, der das Substrat unter Drehung des Substrats
reinigt. Um die organischen Stoffe zu entfernen, wird vorzugsweise
eine O3-Reinigung eingesetzt. Wahlweise
können
die organischen Stoffe auch durch Bestrahlung mit Ultraschallwellen
entfernt werden. Die Reinigungs-/Trocknungseinheiten 204A und 204B trocknen
die gereinigten Substrate durch Abblasen mit N2,
Trockenschleudern oder dergleichen.
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Es wird nun die Arbeitsweise des
Bondsystems 200' mit
der obigen Anordnung beschrieben.
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Als erstes werden als das Behandlungsobjekt
das erste und zweite Substrat, die sich abgedichtet in den Abdichtbehältern 301 und 302 befinden, außerhalb
des Bondsystems 200' auf
die entsprechende Beladevorrichtungen (Öffner) 213 bzw. 214 gesetzt.
Nachdem das erste und zweite Substrat auf die Beladevorrichtungen 213 und 214 gesetzt
worden sind, wird wie in 3 gezeigt
durch die Filter 306 hindurch von den in den unteren Abschnitten
der Beladevorrichtungen 213 und 214 ausgebildeten
Ansauglöchern 304 aus
ein Gas mit gesteuerter Reinheit (z.B. trockener Stickstoff oder
dergleichen) in die Abdichtbehälter 301 und 302 eingeleitet.
Das in die Abdichtbehälter 301 und 302 eingeleitete
Gas verdünnt
die Atmosphären
in den Abdichtbehältern 301 und 302.
Die verdünnten
Atmosphären
werden über die
Filter 307 aus den Auslasslöchern 305 abgegeben.
Auf diese Weise werden die Atmosphären in den Abdichtbehältern 301 und 302 durch
das oben angesprochene Gas mit der gesteuerten Reinheit gesäubert.
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Die Atmosphären in den Abdichtbehältern 301 und 302 werden
also vorzugsweise durch das Gas mit der gesteuerten Reinheit gesäubert. Das
Volumen der Abdichtbehälter 301 und 302 ist
viel kleiner als das Volumen in dem Bondsystem 200' (der Reinigungseinheit 201A).
Daher werden auch nach dem Öffnen
der Öffnungen
der Abdichtbehälter 301 und 302 die
Atmosphären
in den Abdichtbehältern 301 und 302 zusammen
mit der im Bondsystem 200' (der Reinigungseinheit 201A)
gesteuerten Atmosphäre von
dem Zeitpunkt an, an dem das Innere der Abdichtbehälter 301 und 302 und
das Innere des Bondsystems 200' (der Reinigungseinheit 201A)
einen Raum bilden, innerhalb einer kurzen Zeitdauer aus dem Bondsystem 200' herausgedrängt. Selbst
wenn dieser Säuberungsvorgang
nicht durchgeführt
würde,
bestünde
somit nur eine geringe Wahrscheinlichkeit, dass dies den Betrieb
des Bondsystems 200' nachteilig
beeinflussen täte.
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Danach gelangen die Abdichtbehälter 301 und 302 über die
Dichtungselemente 303 in engen Kontakt mit den Beladevorrichtungen 213 und 214, deren
Vorderseiten einen Teil der Außenwand
des Bondsystems 200' bilden.
Die Öffnungen
der Abdichtbehälter 301 und 302 öffnen sich,
wobei das Innere der Abdichtbehälter 301 und 302 und
das Innere des Bondsystems 200' (die Reinigungseinheit 201A) einen
Raum bilden. Der Vorgang, einen Teil (die Öffnungen) der Abdichtbehälter 301 und 302 zu öffnen, nachdem
die Abdichtbehälter 301 und 302 in
engen Kontakt mit den Beladevorrichtungen 213 und 214 getreten
sind, kann mit Hilfe einer kommerziell erhältlichen Einheit verwirklicht
werden, die als Öffner
bezeichnet wird.
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Der in der Reinigungseinheit 201A angeordnete
Roboter 206 entnimmt dem Abdichtbehälter 301 in der Beladevorrichtung
(dem Öffner) 213 als
das zu behandelnde Objekt das erste Substrat und dem Abdichtbehälter 302 in
der Beladevorrichtung (dem Öffner) 214 als
das zu behandelnde Objekt das zweite Substrat.
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Der Roboter 206 setzt das
erste und zweite Substrat, nachdem er sie entnommen hat, auf die Messvorrichtung 218.
Die Messvorrichtung 218 misst die an der Substratoberfläche anhaftenden
Teilchen oder organischen Stoffe. Dann überprüft die Bestimmungsvorrichtung 219,
ob das mit der Messvorrichtung 218 erzielte Messergebnis
innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt oder nicht. Wenn die
Bestimmungsvorrichtung 219 bestimmt, dass das Messergebnis
der Messvorrichtung 218 im vorbestimmten Bereich liegt,
nehmen die Reinigungs-/Trocknungseinheiten 204A und 204B in
dem Bondsystem 200' ihre
Behandlungen nicht vor, wohingegen sie ihre Behandlungen vornehmen,
wenn die Bestimmungsvorrichtung 219 bestimmt, dass das
Messergebnis der Messvorrichtung 218 im vorbestimmten Bereich
liegt.
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Der Roboter 206 entnimmt
dann der Messvorrichtung 218 das erste und zweite Substrat
und setzt sie auf die Ausrichtestation 203A bzw. 203B. Die
Ausrichtestationen 203A und 203B richten die Oberflächenorientierungen
und die Lagen der Substrate anhand der Kerben oder dergleichen aus,
die in den Substraten ausgebildet sind. Der Roboter 206 entnimmt
den Ausrichtestationen 203A und 203B die ausgerichteten
Substrate und setzt sie dann in die Reinigungs-/Trocknungseinheiten 204A und 204B. Wenn die
Bestimmungsvorrichtung 219 bestimmt, dass das Messergebnis
der Messvorrichtung 218 nicht im vorbestimmten Bereich
liegt, reinigen die Reinigungs-/Trocknungseinheiten 204A und 204B das
erste und zweite Substrat mit Hilfe einer chemischen Lösung (z.B.
H2O wie ultrareines Wasser, H2O2, H2SO4,
HF, NH4OH, HCl, O3,
eines grenzflächenaktiven
Stoffs oder dergleichen oder eines Lösungsgemischs davon), die das
erste und zweite Substrat reinigt, und entfernen (etwa 1 min lang)
die Teilchen auf den Oberflächen
des ersten und zweiten Substrats. Das gereinigte erste und zweite
Substrat wird durch Abblasen mit N2, Trockenschleudern
oder dergleichen getrocknet. 8 zeigt
die Anzahl der Teilchen auf den Substratoberflächen entlang der Zeitachse
des Transports zu den jeweiligen Einheiten in dem Bondsystem 200'. Wie in 8 gezeigt ist, werden die
Teilchen auf jeder Substratoberfläche nach dem Einbringen des
Substrats in die Reinigungs-/Trocknungseinheiten 204A und 204B während des Übergangs
zur anschließenden
Behandlung (in diesem Ausführungsbeispiel
die Aktivierungseinheit 208) vollständig entfernt.
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Anschließend entnimmt der Roboter 206 das erste
bzw. zweite Substrat, von denen die Teilchen entfernt worden sind,
und setzt es, nachdem der zentrale Verschluss 202 geöffnet worden
ist, auf die Übergabestufe 207.
Der zentrale Verschluss 202 wird vorzugsweise geschlossen,
sobald das erste bzw. zweite Substrat auf die Übergabestufe 207 gesetzt
worden ist.
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Der Roboter 211 entnimmt
das auf die Übergabestufe 207 gesetzte
erste bzw. zweite Substrat und setzt es auf die Aktivierungseinheit 208.
In der Aktivierungseinheit 208 treffen Ionen in dem Plasma auf
die Substratoberfläche,
um sie (etwa 30 s lang) zu aktivieren, damit sich die Oberfläche leicht
bonden lässt.
Der Roboter 211 entnimmt dann das erste bzw. zweite Substrat
der Aktivierungseinheit 208 und setzt es in die Feuchtigkeitsnachregeleinheit 209.
In der Feuchtigkeitsnachregeleinheit 209 wird das Substrat einer
vorbestimmten Temperatur und Feuchtigkeit (Feuchte) ausgesetzt,
so dass die Feuchtigkeit auf der Oberfläche des ersten bzw. zweiten
Substrats (etwa 30 s lang) innerhalb des eingestellten Wertebereichs
abgesättigt
wird. Der Roboter 211 entnimmt dann das erste bzw. zweite
Substrat der Feuchtigkeitsnachregeleinheit 209 und setzt
es in die Bondeinheit 210.
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Nachdem das erste und zweite Substrat
auf den ersten bzw. zweiten Halter 501 und 502 in
der Bondeinheit 210 gesetzt worden sind, wird der erste Halter 501 gedreht,
so dass er das erste und zweite Substrat übereinander legt. Darüber hinaus
wird auf die Unterseite des übereinander
gelegten Substratstapels mit Stiften oder dergleichen ein Druck
aufgebracht, so dass die Substrate vollständig verbunden werden, was
einen gebondeten Substratstapel ergibt.
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Der Roboter 211 entnimmt
den gebondeten Substratstapel der Bondeinheit 210 und übergibt
ihn dem Roboter 206, nachdem der zentrale Verschluss 202 geöffnet wurde.
Der zentrale Verschluss 202 wird vorzugsweise wieder geschlossen,
sobald der gebondete Substratstapel dem Roboter 206 übergeben worden
ist. Anschließend
setzt der Roboter 206 den gebondeten Substratstapel, nachdem
die Öffnung des
entsprechenden Abdichtbehälters 301 oder 302 geöffnet wurde,
in den Abdichtbehälter 301 bzw. 302. Die Öffnung des
Abdichtbehälters 301 oder 302 wird vorzugsweise
wieder geschlossen, sobald der gebondete Substratstapel dem Abdichtbehälter 301 oder 302 übergeben
worden ist. Die Abdichtbehälter 301 und 302 werden
vollständig
abgedichtet, wie sie sind, dem Bondsystem 200' entnommen.
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Wie in 8 gezeigt
ist, haften an der Substratoberfläche keine Teilchen an, nachdem
die Teilchen von den Reinigungs-/Trocknungseinheiten 204A und 204B vollständig entfernt
worden sind. Das Innere des Bondsystems 200' bildet einen im Großen und
Ganzen abgedichteten Raum, wobei die Atmosphäre in dem Bondsystem 200' durch den Filter
hinab strömt,
der in seinem oberen Abschnitt ausgebildet ist, um die Teilchen
und organischen Stoffe zu entfernen. Die Feuchtigkeit in dem Bondsystem 200' wird dabei
durch die Feuchtigkeitssteuerungseinheit 217 gesteuert.
Während
des Transports des Substrats in dem Bondsystem 200' haften daher
am Substrat nicht nur keine Teilchen, sondern auch keine unnötigen organischen
Stoffe oder Feuchtigkeit an.
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Da das gesamte Bondsystem fast vollständig von
einer Kammer überdeckt
ist, dringt bei diesem Ausführungsbeispiel
die Außenatmosphäre (z.B. eine
Reinraumatmosphäre)
nicht in das Bondsystem ein. Außerdem
wird während
des Transports des Substrats in das Bondsystem die Atmosphäre in dem Transportbehälter (Abdichtbehälter) durch
einen Filter (der Teilchen und organische Stoffe entfernt) hindurch
mit einer reinen Atmosphäre
(trockener Stickstoff oder dergleichen) gesäubert oder wird der Druck in
dem Bondsystem erhöht.
In dem Bondsystem wird zudem eine vorbestimmte Feuchtigkeitsatmosphäre gehalten.
Beim Transport des Substrats zwischen den jeweiligen Einheiten in
dem Bondsystem haften daher am Substrat keine unnötigen Teilchen,
organischen Stoffe, Feuchtigkeit oder dergleichen an. Die Atmosphären in der
Reinigungseinheit und der Bondeinheit werden durch den zentralen
Verschluss getrennt. Daher strömt
die Atmosphäre
in der einen Einheit nicht in die andere Einheit hinein.
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In dem Bondsystem wird der Oberflächenzustand
des Substrats gemessen. Die Oberflächenbehandlung (Entfernen der
Teilchen und organischen Stoffe) wird nur dann vorgenommen, wenn
bestimmt wird, dass das Messergebnis nicht in dem vorbestimmten
Bereich liegt. Dementsprechend können nur
die Substrate behandelt werden, die eine solche Behandlung benötigen, was
den Ertrag erhöht.
Die Substrate werden gebondet, nachdem der Aktivierungszustand und
die Feuchtigkeit auf jeder Substratoberfläche auf einen für eine hohe
Bondfestigkeit optimalen Zustand nachgeregelt worden sind. Daher können ohne
individuelle Unterschiede gebondete Substratstapel mit hoher Bondfestigkeit
angefertigt werden.
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Anwendung
der Substrattransportanlage
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Im Folgenden wird das Beispiel beschrieben, dass
das Bondsystem gemäß dem ersten
bzw. zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung bei einem Substratherstellungsverfahren Anwendung
findet, und zwar bei einem SOI-Substratherstellungsverfahren. Die 1A bis 1E zeigen schematisch ein SOI-Substratherstellungsverfahren
gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Bei dem in 1A gezeigten Vorgang wird ein Einkristallsiliziumsubstrat 11 angefertigt
und wird auf der Oberfläche
des Einkristallsiliziumsubstrats 11 durch ein Anodenausbildungsverfahren
oder dergleichen eine poröse
Siliziumschicht 12 ausgebildet.
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Bei dem in 1B gezeigten Vorgang wird auf der porösen Siliziumschicht 12 durch
epitaktisches Wachstum eine nicht poröse Einkristallsiliziumschicht 13 ausgebildet.
Danach wird die Oberfläche
der nicht porösen
Einkristallsiliziumschicht 13 oxidiert, um eine Isolierschicht
(SiO2-Schicht) 14 zu bilden. Auf
diese Weise wird ein erstes Substrat 10 gebildet. Wahlweise
kann die poröse
Siliziumschicht 12 auch durch ein (Ionenimplantations-)
Verfahren ausgebildet werden, bei dem Ionen aus Wasserstoff, Helium,
Inertgas oder dergleichen in das Einkristallsiliziumsubstrat 11 implantiert
werden. Eine durch dieses Verfahren ausgebildete poröse Siliziumschicht hat
eine große
Anzahl Mikrohohlräume
und wird auch als Mikrohohlraumschicht bezeichnet.
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Bei dem in 1C gezeigten Vorgang wird unter Verwendung
des Bondsystems gemäß dem ersten
bzw. zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ein zweites Substrat 20 aus einkristallinem
Si angefertigt. Das erste Substrat 10 und das zweite Substrat 20 werden
bei Zimmertemperatur in engen Kontakt miteinander gebracht, so dass das
zweite Substrat 20 und die Isolierschicht 14 einander
zugewandt sind, wodurch ein gebondeter Substratstapel 50 gebildet
wird. Wenn das Bondsystem gemäß dem ersten
bzw. zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung verwendet wird, kann die Bondfestigkeit des gebondeten
Substratstapels 50 erhöht
werden.
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Die Isolierschicht 14 kann
wie oben beschrieben auf der nicht porösen Einkristallsiliziumschicht 13,
aber auch auf dem zweiten Substrat 20 oder zwischen der
nicht porösen
Einkristallsiliziumschicht 13 und dem zweiten Substrat 20 ausgebildet
werden. Es ist völlig
ausreichend, wenn der in 1C gezeigte Zustand
erreicht wird, bei dem sich das erste und zweite Substrat in engem
Kontakt miteinander befinden. Wenn die Isolierschicht 14 auf
der nicht porösen Einkristallsiliziumschicht 13 gebildet
wird, die voraussichtlich eine Aktivschicht darstellt, kann die
Verbindungsgrenzfläche
des ersten und zweiten Substrats 10 und 20 von
der Aktivschicht weggesetzt werden. Dadurch lässt sich ein SOI-Substrat höherer Qualität erzielen.
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Bei dem in 1D gezeigten Vorgang wird die poröse Siliziumschicht 12 einer
Trennung unterzogen, um den gebondeten Substratstapel 50 in
ein neues erstes Substrat 10' und
ein neues zweites Substrat 30 zu trennen. Als Trennverfahren
bietet sich ein Verfahren an, bei dem in einen Abschnitt nahe der
porösen
Siliziumschicht 12 ein Keil eingeführt wird, ein Verfahren, bei
dem auf einen Abschnitt nahe der porösen Siliziumschicht 12 ein
Hochdruckfluid geblasen wird, oder dergleichen.
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Danach wird in dem in 1E gezeigten Vorgang an
einer porösen
Schicht 12'' und der Einkristallsiliziumschicht 13 mit
hoher Selektivität
eine Ätzung
durchgeführt,
so dass die poröse
Schicht 12'' entfernt wird,
während
die Dicke der nicht porösen Einkristallsiliziumschicht 13 im
Großen
und Ganzen die gleiche bleibt, um dadurch ein SOI-Substrat 40 zu bilden.
Bei diesem Verfahren können
die Einkristallsiliziumschicht 13 und die Isolierschicht 14 als
die zu übertragenden
Schichten auf das zweite Substrat 30 übertragen werden. Wenn das
zweite Substrat 30 in einer Wasserstoffatmosphäre entspannt
wird, kann ein SOI-Substrat mit sehr flacher Oberfläche erzielt werden.
Gleiches gilt für
den Fall, dass das SOI-Substrat 40 in einer Wasserstoffatmosphäre entspannt wird.
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Wenn bei dem Substratherstellungsverfahren
das Bondsystem gemäß den bevorzugten
Ausführungsbeispielen
der Erfindung zur Anwendung kommt, können auf diese Weise ohne individuelle Unterschiede
gebondete Substratstapel mit hoher Bondfestigkeit angefertigt werden.
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Wie oben beschrieben wurde, kann
die Bondqualität
verbessert werden.
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Es versteht sich, dass verschiedene
andere Ausführungsbeispiele
der Erfindung realisiert werden können, ohne vom Schutzumfang
abzuweichen, und dass die Erfindung abgesehen von der Definition
in den beigefügten
Patentansprüchen
nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt
ist.