FR2972078A1 - APPARATUS AND METHOD FOR COLLAGE BY MOLECULAR ADHESION - Google Patents

APPARATUS AND METHOD FOR COLLAGE BY MOLECULAR ADHESION Download PDF

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Abstract

L'appareil de collage par adhésion moléculaire (200) entre deux plaques (20, 30) comprend au moins un dispositif porte-plaque (210) comportant un plateau support (211) constitué d'un élément de support (2110) destinés à recevoir une (20) des deux plaques, et des éléments d'alignement (220, 230, 240) placés autour dudit plateau support. L'élément de support (2110) du plateau support (211) présente une surface de contact globale inférieure à la surface de la plaque (20) destinée à être supportée par l'élément de support (2110).The molecular bonding apparatus (200) between two plates (20, 30) comprises at least one plate holder (210) having a support plate (211) consisting of a support member (2110) for receiving one (20) of the two plates, and alignment elements (220, 230, 240) placed around said support plate. The support member (2110) of the support plate (211) has a lower overall contact area than the surface of the plate (20) to be supported by the support member (2110).

Description

Domaine technique et art antérieur La présente invention concerne le collage par adhésion moléculaire réalisé entre deux plaques ou "wafers" utilisé par exemple pour la réalisation des plaques ou substrats semi-conducteurs multicouches (également dénommées "multilayer semiconductor wafers") dans le cas, par exemple, de la technologie d'intégration tridimensionnelle de composants (3D-integration) qui nécessite le transfert d'une ou plusieurs couches de microcomposants sur un substrat support final mais aussi dans le cas de transfert de circuits ou encore dans la fabrication d'imageurs éclairés en face arrière. La ou les couches transférées comprennent des microcomposants (électroniques, optoélectroniques, etc.) réalisés au moins en partie sur un substrat initial, ces couches étant ensuite empilées sur un substrat final qui peut éventuellement comporter lui-même des composants. En raison notamment de la taille très réduite et du nombre important de microcomposants présents sur une même couche, chaque couche transférée doit être positionnée sur le substrat final avec une grande précision afin de respecter un alignement très strict avec la couche sous-jacente. En outre, il peut être nécessaire de réaliser des traitements sur la couche après son transfert, par exemple pour former d'autres microcomposants, pour découvrir en surface des microcomposants, pour réaliser des interconnections, etc. Cependant, la déposante a constaté, qu'après transfert, il existe des cas où il est très difficile, voire impossible, de former des microcomposants supplémentaires en alignement avec les microcomposants formés avant le transfert en raison de l'apparition de déformations inhomogènes dans les plaques après collage. La déposante a observé que l'apparition d'au moins une partie de ces déformations inhomogènes était liée à l'application de contraintes non uniformes sur les plaques lors de leur manipulation avant collage. Dans le cas particulier de l'intégration 3D, les déformations 35 inhomogènes résultant du collage par adhésion moléculaire à basse pression conduisent ensuite à un phénomène de désalignement des microcomposants des différentes couches. Ce phénomène de désalignement, encore appelé « overlay », décrit en relation avec la figure 1, se présente sous la forme de défauts de l'ordre de 50 nm, nettement inférieure à la précision d'alignement des substrats au moment du collage moléculaire. La figure 1 illustre une structure tridimensionnelle 500 obtenue par collage par adhésion moléculaire à basse pression entre une première plaque ou substrat initial 510, sur lequel est formée une première série de microcomposants 511 à 519 par photolithographie au moyen d'un masque permettant de définir les zones de formation de motifs correspondant aux microcomposants à réaliser, et une deuxième plaque ou substrat final 520. Le substrat initial 510 a été aminci après collage afin de retirer une portion de matière présente au-dessus de la couche de microcomposants 511 à 519 et une deuxième couche de microcomposants 521 à 529 a été formée au niveau de la surface exposée du substrat initial 510. Cependant, même en utilisant des outils de positionnement, des décalages se produisent entre certains des microcomposants 511 à 519, d'une part et 521 à 529, d'autre part, tels que les décalages Am, A22, A33, A44r indiqués sur la figure 1 (correspondant respectivement aux décalages observés entre les couples de microcomposants 511/521, 512/522, 513/523 et 514/524). Ces décalages ne résultent pas de transformations élémentaires (translation, rotation ou leurs combinaisons) qui pourraient avoir pour origine un assemblage imprécis des substrats. Ces décalages résultent de déformations inhomogènes qui entraînent des déplacements locaux et non uniformes au niveau de certains microcomposants 511 à 519. Aussi, certains des microcomposants 521 à 529 formés sur la surface exposée du substrat après transfert présentent des variations de position avec ces microcomposants 511 à 519 qui peuvent être de l'ordre de plusieurs centaines de nanomètres, voire du micron. Ce phénomène de désalignement (encore appelé "overlay") entre les deux couches de microcomposants peut être source de courts-circuits, de distorsions dans l'empilement ou de défauts de connexion entre les microcomposants des deux couches. Ainsi, dans le cas où les microcomposants transférés sont des imageurs formés de pixels et que les étapes de traitement post transfert visent à former sur chacun de ces pixels des filtres de couleur, on a observé une perte de la fonction de colorisation pour certains de ces pixels. TECHNICAL FIELD AND PRIOR ART The present invention relates to molecular adhesion bonding made between two plates or "wafers" used for example for the production of multilayer semiconductor plates or substrates (also called "multilayer semiconductor wafers") in the case, for example for example, three-dimensional integration of components technology (3D-integration) which requires the transfer of one or more layers of microcomponents on a final support substrate but also in the case of circuit transfer or in the manufacture of imagers illuminated on the back. The transferred layer or layers comprise microcomponents (electronic, optoelectronic, etc.) made at least partly on an initial substrate, these layers then being stacked on a final substrate which may optionally itself comprise components. Due in particular to the very small size and the large number of microcomponents present on the same layer, each transferred layer must be positioned on the final substrate with great precision in order to respect a very strict alignment with the underlying layer. In addition, it may be necessary to carry out treatments on the layer after its transfer, for example to form other microcomponents, to discover microcomponents on the surface, to make interconnections, etc. However, the applicant has found that after transfer, there are cases where it is very difficult, if not impossible, to form additional microcomponents in alignment with the microcomponents formed before the transfer due to the appearance of inhomogeneous deformations in the plates after gluing. The Applicant has observed that the appearance of at least a part of these inhomogeneous deformations was related to the application of non-uniform stresses on the plates during their handling before bonding. In the particular case of 3D integration, inhomogeneous deformations resulting from bonding by molecular adhesion at low pressure then lead to a phenomenon of misalignment of the microcomponents of the different layers. This phenomenon of misalignment, also called "overlay", described in connection with Figure 1, is in the form of defects of the order of 50 nm, significantly lower than the alignment accuracy of the substrates at the time of molecular bonding. FIG. 1 illustrates a three-dimensional structure 500 obtained by low-pressure molecular adhesion bonding between a first initial plate or substrate 510, on which a first series of microcomponents 511 to 519 is formed by photolithography using a mask for defining the pattern formation zones corresponding to the microcomponents to be produced, and a second final plate or substrate 520. The initial substrate 510 has been thinned after gluing to remove a portion of material present above the microcomponent layer 511 to 519 and a second layer of microcomponents 521 to 529 has been formed at the exposed surface of the initial substrate 510. However, even using positioning tools, offsets occur between some of the microcomponents 511 to 519, on the one hand, and 521 to 529, on the other hand, such as the offsets Am, A22, A33, A44r shown in FIG. t the observed offsets between the pairs of microcomponents 511/521, 512/522, 513/523 and 514/524). These shifts are not the result of elementary transformations (translation, rotation or their combinations) that could have originated in an imprecise assembly of the substrates. These offsets result from inhomogeneous deformations which cause local and non-uniform displacements at the level of certain microcomponents 511 to 519. Also, some of the microcomponents 521 to 529 formed on the exposed surface of the substrate after transfer present position variations with these microcomponents 511 to 519 which can be of the order of several hundreds of nanometers, even micron. This phenomenon of misalignment (also called "overlay") between the two layers of microcomponents may be the source of short circuits, distortions in the stack or connection faults between the microcomponents of the two layers. Thus, in the case where the transferred microcomponents are imagers formed of pixels and the post-transfer processing steps aim at forming on each of these pixels color filters, a loss of the colorization function has been observed for some of these pixels. pixels.

Ce phénomène de désalignement conduit ainsi à une réduction de la qualité et de la valeur des plaques de semi-conducteurs multicouches fabriquées. L'impact de ce phénomène devient de plus en plus critique en raison des exigences sans cesse croissantes vis-à-vis de la miniaturisation des microcomposants et de leur densité d'intégration par couche. Pour le collage par adhésion moléculaire, on utilise un appareil de collage comprenant un dispositif porte-substrat ou porte-plaque ayant un plateau support (encore appelé « chuck ») sur lequel repose une première des deux plaques à coller, la deuxième plaque étant placée sur la première plaque. Avant l'initiation de la propagation d'une onde de collage entre les deux plaques, on procède à une ou plusieurs opérations d'alignement des plaques qui consistent à pousser au moyen d'un poussoir les deux plaques contre des éléments de butée. Les contacts entre les plaques et ces éléments d'alignement entraînent directement ou indirectement des contraintes mécaniques dans les plaques qui peuvent, si elles ne sont pas relaxées, conduire à des déformations inhomogènes dans les plaques par rapport à de mêmes plaques n'ayant pas été soumises à des contacts et forces mécaniques externes. Il est, par conséquent, important de permettre la relaxation de ces contraintes dans les plaques avant de procéder à leur collage par adhésion moléculaire afin d'éviter l'apparition des déformations inhomogènes décrites ci-avant. This phenomenon of misalignment thus leads to a reduction in the quality and value of the multilayer semiconductor plates manufactured. The impact of this phenomenon is becoming more and more critical because of the ever increasing demands on the miniaturization of microcomponents and their integration density per layer. For molecular bonding, a bonding apparatus is used comprising a substrate holder or plate holder having a support plate (also called "chuck") on which a first of the two plates to be glued is placed, the second plate being placed on the first plate. Before initiating the propagation of a bonding wave between the two plates, one or more plate alignment operations are carried out which consist in pushing the two plates against a thrust member by means of a pusher. The contacts between the plates and these alignment elements lead directly or indirectly to mechanical stresses in the plates which can, if they are not relaxed, lead to inhomogeneous deformations in the plates compared to the same plates that have not been subjected to contact and external mechanical forces. It is therefore important to allow the relaxation of these stresses in the plates before proceeding with their adhesion by molecular adhesion in order to avoid the occurrence of the inhomogeneous deformations described above.

Résumé de l'invention L'invention a pour but de proposer une solution qui permet de relaxer les contraintes engendrées dans des plaques lors de leur alignement et de réaliser ensuite un collage par adhésion moléculaire avec des plaques ayant peu de déformations inhomogènes et de minimiser ainsi le phénomène de désalignement ("overlay") dans la structure résultante. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the invention is to propose a solution which makes it possible to relax the stresses generated in plates during their alignment and then to carry out a molecular adhesion bonding with plates having few inhomogeneous deformations and thus to minimize the phenomenon of "overlay" in the resulting structure.

A cet effet, la présente invention propose un appareil de collage par adhésion moléculaire entre au moins deux plaques comprenant au moins un dispositif porte-plaque constitué d'un ou plusieurs éléments de support destinés à recevoir une des deux plaques, et des éléments d'alignement placés autour dudit plateau support, caractérisé en ce que le ou les éléments de support du plateau support présentent une surface de contact globale inférieure à la surface de la plaque destinée à être supportée par ledit ou lesdits éléments de support. For this purpose, the present invention provides a molecular bonding apparatus between at least two plates comprising at least one plate-holder device consisting of one or more support members for receiving one of the two plates, and elements for aligned around said support plate, characterized in that the one or more support members of the support plate have an overall contact area smaller than the surface of the plate to be supported by said one or more support members.

Comme expliqué ci-après en détails, la déposante a observé que les déformations inhomogènes résultant du collage par adhésion moléculaire et qui conduisent aux désalignements les plus importants se situaient dans une région voisine du bord des plaques. La déposante a en outre déterminé que la plaque en contact avec le plateau support du dispositif porte-plaque ne pouvait pas toujours se déplacer librement vis-à-vis dudit plateau en particulier au voisinage des éléments d'alignement en raison d'une force d'attraction entre la plaque et le plateau support. L'appareil selon l'invention comprend un plateau support qui, au contraire des plateaux de l'art antérieur, présente une surface de contact globale avec la plaque destinée à être supportée par ce dernier qui est inférieure à la surface totale de la plaque, ce qui permet de ménager des zones sans contact entre la plaque et le plateau permettant à la plaque de se déplacer librement dans ces zones et de relâcher les contraintes. Dans une variante de réalisation possible, le ou les éléments de support du plateau sont situés à une distance déterminée des éléments d'alignement, ce qui permet à la plaque en contact avec le plateau de se déplacer librement dans la direction verticale au moins au voisinage de ces éléments d'alignement et de relaxer les contraintes engendrées au niveau de ces éléments lors des opérations d'alignement ou de ne pas subir d'interactions mécaniques et/ou électrostatiques d'adhésion liée au contact de surface de la plaque inférieure avec le plateau. On évite ainsi les risques d'apparition de déformations inhomogènes dans les plaques après collage. La distance entre les éléments de support du plateau et les éléments d'alignement est de préférence d'au moins 5 mm. As explained in detail below, the Applicant has observed that the inhomogeneous deformations resulting from the molecular bonding and that lead to the largest misalignments were located in a region near the edge of the plates. The applicant further determined that the plate in contact with the support plate of the plate-holder device could not always move freely with respect to said plate, in particular in the vicinity of the alignment elements because of a force of attraction between the plate and the support plate. The apparatus according to the invention comprises a support plate which, unlike the trays of the prior art, has an overall contact surface with the plate intended to be supported by the latter which is smaller than the total surface of the plate, this allows to create non-contact areas between the plate and the plate allowing the plate to move freely in these areas and relax the constraints. In a possible variant embodiment, the support element or elements of the plate are located at a determined distance from the alignment elements, which allows the plate in contact with the plate to move freely in the vertical direction at least in the vicinity of these alignment elements and to relax the stresses generated at these elements during the alignment operations or not to undergo mechanical and / or electrostatic adhesion interactions related to the surface contact of the lower plate with the tray. This avoids the risk of occurrence of inhomogeneous deformations in the plates after bonding. The distance between the tray support members and the alignment members is preferably at least 5 mm.

Dans le cas particulier d'une intégration 3D, on réduit ainsi fortement les risques de désalignement ou "overlay" lors de la formation ultérieure de couches supplémentaires de microcomposants ou lors du collage de deux plaques comportant chacune des microcomposants destinés à être alignés entre eux. Selon un mode de réalisation de l'appareil de collage de l'invention, le plateau support comprend un élément de support en forme de disque cranté comportant sur sa périphérie des portions évidées respectivement placées en regard des éléments d'alignement. In the particular case of a 3D integration, the risks of misalignment or "overlay" are thus greatly reduced during the subsequent formation of additional layers of microcomponents or during bonding of two plates each comprising microcomponents intended to be aligned with one another. According to one embodiment of the bonding apparatus of the invention, the support plate comprises a notched disk-shaped support member having on its periphery recessed portions respectively placed opposite the alignment elements.

Selon un autre mode de réalisation de l'appareil de collage de l'invention, le plateau support comprend un élément de support circulaire ayant un diamètre inférieur au diamètre de la zone circulaire correspondant au diamètre de la plaque destinée à être posée sur le plateau support. Le dispositif porte-plaque peut comporter en outre une portion annulaire au niveau de la zone circulaire, ladite portion annulaire se projetant à une hauteur différente de la hauteur de projection du plateau support. Selon un aspect particulier de l'invention, les éléments d'alignement sont constitués par un poussoir et deux éléments de butée. According to another embodiment of the bonding apparatus of the invention, the support plate comprises a circular support element having a diameter smaller than the diameter of the circular zone corresponding to the diameter of the plate intended to be placed on the support plate. . The plate-holder device may further comprise an annular portion at the level of the circular zone, said annular portion projecting at a height different from the projection height of the support plate. According to a particular aspect of the invention, the alignment elements are constituted by a pusher and two abutment elements.

Les deux éléments de butée peuvent correspondre respectivement à un doigt de retenue et un doigt de positionnement destiné à coopérer avec des encoches d'alignement ménagées dans les plaques. Dans un mode de réalisation particulier possible de l'invention, l'appareil de collage comprend en outre des éléments d'espacement mobiles placés autour du plateau support de manière à maintenir provisoirement les plaques à coller en regard l'une de l'autre sans contact. L'invention concerne également un procédé de collage par adhésion moléculaire entre au moins une première plaque et une deuxième plaque, ledit procédé étant réalisé avec un appareil de collage selon l'invention et comprenant au moins : - une étape de placement de la première plaque sur le plateau support du dispositif porte-plaque dudit appareil de collage, - une étape de placement de la deuxième plaque sur la première plaque, - une ou plusieurs étapes d'alignement des deux plaques réalisées par contact entre les plaques et les éléments d'alignement, - une étape d'initiation de la propagation d'une onde de collage. The two abutment members may respectively correspond to a retaining finger and a positioning finger intended to cooperate with alignment notches formed in the plates. In a particular possible embodiment of the invention, the gluing apparatus further comprises movable spacers placed around the support plate so as to temporarily hold the plates to be glued facing each other without contact. The invention also relates to a process for bonding by molecular adhesion between at least a first plate and a second plate, said method being carried out with a gluing apparatus according to the invention and comprising at least: a step of placing the first plate on the support plate of the plate-holder device of said gluing apparatus, - a step of placing the second plate on the first plate, - one or more alignment steps of the two plates made by contact between the plates and the elements of alignment, - a step of initiation of the propagation of a bonding wave.

Selon un mode particulier de mise en oeuvre du procédé de l'invention, le procédé est réalisé avec un appareil de collage selon l'invention comprenant un poussoir, deux éléments de butée et au moins trois éléments d'espacement placés autour du plateau support, le procédé étant caractérisé en outre en ce que, lors de l'étape de placement des deux plaques sur le plateau support du dispositif porte-plaque de l'appareil de collage, la première plaque est placée en contact avec le plateau support du dispositif porte plaque tandis que la deuxième plaque est placée en regard de la première plaque en interposant entre les deux plaques les éléments d'espacement de manière à maintenir un espace entre les deux plaques, le procédé comprenant en outre, avant l'étape d'initiation de la propagation d'une onde de collage: le retrait d'un des éléments d'espacement, - l'application d'une première force latérale par le poussoir dudit appareil de collage sur les plaques de manière à aligner les deux plaques l'une par rapport à l'autre, les plaques étant retenues par les éléments de butée dudit appareil de collage, le retrait des autres éléments d'espacement, le retrait du poussoir, l'application d'une deuxième force latérale par le poussoir sur les deux plaques, et - le retrait du poussoir. Selon un aspect de l'invention, l'étape d'initiation d'une onde de collage comprend l'application d'un point de pression mécanique sur une des deux plaques. According to a particular embodiment of the method of the invention, the process is carried out with a gluing apparatus according to the invention comprising a pusher, two abutment elements and at least three spacing elements placed around the support plate, the method being further characterized in that, during the step of placing the two plates on the support plate of the plate-holder device of the gluing apparatus, the first plate is placed in contact with the support plate of the door device while the second plate is placed facing the first plate by interposing the spacers between the two plates so as to maintain a space between the two plates, the method further comprising, before the step of initiation of the propagation of a bonding wave: the removal of one of the spacing elements, - the application of a first lateral force by the pusher of said bonding apparatus on the bonding plates. aligning the two plates relative to each other, the plates being retained by the stop members of said gluing apparatus, the withdrawal of the other spacers, the removal of the pusher, the application of a second lateral force by the pusher on the two plates, and - the withdrawal of the pusher. According to one aspect of the invention, the step of initiating a bonding wave comprises the application of a mechanical pressure point on one of the two plates.

L'utilisation du procédé de collage par adhésion moléculaire de la présente invention permet, lors du transfert d'une couche de microcomposants, d'éliminer ou de limiter le phénomène de désalignement ("overlay") et de réaliser des plaques de semi-conducteurs multicouches de très grande qualité. La couche de microcomposants peut notamment comporter des capteurs d'images. The use of the molecular bonding method of the present invention makes it possible, during the transfer of a layer of microcomponents, to eliminate or limit the phenomenon of misalignment ("overlay") and to make semiconductor wafers. multilayer of very high quality. The microcomponent layer may in particular comprise image sensors.

Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 est une vue schématique montrant une structure tridimensionnelle après collage par adhésion moléculaire selon l'art antérieur, la figure 2 est une vue schématique en perspective d'un appareil de collage selon l'art antérieur, la figure 3 est vue schématique en perspective d'un appareil de collage conformément à un mode de réalisation de l'invention, les figures 4A et 4B sont respectivement des vues schématiques en perspective et en coupe d'un appareil de collage selon un autre mode de réalisation de l'invention, - la figure 5 est vue schématique en perspective d'un appareil de collage conformément à encore un autre mode de réalisation de l'invention, la figure 6 est un organigramme des étapes d'un procédé de collage par adhésion moléculaire de l'invention illustré dans les figures 7A à 7J, - les figures 7A à 73 sont des vues schématiques d'un procédé de collage par adhésion moléculaire conformément à un mode de réalisation de l'invention BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES Other features and advantages of the invention will emerge from the following description of particular embodiments of the invention, given by way of non-limiting example, with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 is a schematic view showing a three-dimensional structure after molecular bonding according to the prior art, FIG. 2 is a schematic perspective view of a bonding apparatus according to the prior art, FIG. 3 is a schematic perspective view of FIG. a gluing apparatus according to one embodiment of the invention, Figs. 4A and 4B are respectively schematic perspective and sectional views of a gluing apparatus according to another embodiment of the invention; 5 is a diagrammatic perspective view of a gluing apparatus according to yet another embodiment of the invention, FIG. 6 is a flowchart of FIGS. The steps of a molecular bonding process of the invention illustrated in FIGS. 7A-7J, FIGS. 7A-73 are schematic views of a molecular bonding method according to an embodiment of the invention. invention

Exposé détaillé de modes de réalisation de l'invention La présente invention s'applique d'une manière générale à la réalisation de structures composites comprenant au moins le collage par adhésion moléculaire d'un premier substrat ou plaque sur un deuxième substrat ou plaque. Le collage par adhésion moléculaire est une technique bien connue en soi. Pour rappel, le principe du collage par adhésion 7 moléculaire est basé sur la mise en contact direct de deux surfaces, c'est-à-dire sans l'utilisation d'un matériau spécifique (colle, cire, brasure, etc.). Une telle opération nécessite que les surfaces à coller soient suffisamment lisses, exemptes de particules ou de contamination, et qu'elles soient suffisamment rapprochées pour permettre d'initier un contact, typiquement à une distance inférieure à quelques nanomètres. Dans ce cas, les forces attractives entre les deux surfaces sont assez élevées pour provoquer l'adhérence moléculaire (collage induit par l'ensemble des forces attractives (forces de Van Der Waals) d'interaction électronique entre atomes ou molécules des deux surfaces à coller). L'adhésion moléculaire est réalisée par initiation d'au moins un point de contact sur une plaque en contact intime avec une autre plaque afin de déclencher la propagation d'une onde de collage à partir de ce point de contact. On appelle ici "onde de collage" le front de liaison ou d'adhésion moléculaire qui se propage à partir du point d'initiation et qui correspond à la diffusion des forces attractives (forces de Van Der Waals) depuis le point de contact sur toute la surface de contact intime entre les deux plaques (interface de collage). Le point de contact peut être initié typiquement par application d'une pression mécanique sur la surface exposée d'une des deux plaques. Comme indiqué précédemment, avant d'initier la propagation d'une onde de collage une plusieurs opérations d'alignement des plaques sont réalisées. La figure 2, montre un appareil de collage 100 selon l'art antérieur qui comprend un dispositif porte-plaque 110 muni d'un plateau support 111 destiné à recevoir une des deux plaques à coller. Un poussoir 120 et deux éléments de butée constitués respectivement par un doigt de retenue 130 et un doigt de positionnement 140 sont disposés autour du plateau support 111. Le plateau support 111 présente un diamètre quasi similaire à celui des plaques destinées à y être déposées de sorte que le poussoir, le doigt de retenue 130 et le doigt de positionnement 140 se trouvent au plus près du bord du plateau support 111. Trois éléments d'écartement 150 à 152 destinés à empêcher provisoirement un contact entre les deux plaques à coller sont également présents autour du plateau support 111. Comme expliqué ci-après en détail, une première plaque est placée sur le plateau support 111 tandis qu'une deuxième plaque est placée initialement en regard de la première plaque sur les trois éléments d'écartement 150 à 152. La deuxième plaque est progressivement mise en contact avec la première plaque par retrait progressif des éléments d'écartement. Après chaque opération de retrait d'un ou plusieurs éléments d'écartement, une opération d'alignement est en général réalisée en actionnant le poussoir 120 contre l'une ou les deux plaques qui sont retenues du côté opposé par le doigt de retenue 130 et le doigt de positionnement 140. Lors des opérations d'alignement, des contraintes mécaniques sont exercées dans les plaques au niveau des parties des plaques en contact avec le poussoir 120 et les doigts de retenue et de positionnement 130 et 140. La déposante a réalisé des essais d'alignement d'une plaque avec un appareil de collage similaire à l'appareil de collage 100 de la figure 2 afin de déterminer la ou les sources de contraintes non relaxées qui conduisent à des déformations inhomogènes dans la plaque. La déposante a constaté qu'après une ou plusieurs opérations d'alignement consistant à placer la plaque contre les doigts de retenue et de positionnement par actionnement du poussoir, des contraintes et, par conséquent des déformations, subsistaient au niveau du bord de la plaque et que ces déformations étaient plus importantes dans une zone déterminée au voisinage des éléments d'alignement. Cette localisation des déformations au voisinage des éléments d'alignement est essentiellement due au fait que, d'une part, l'intensité des forces de contact extérieures appliquées contre la plaque est maximale au niveau des éléments d'alignement (poussoir et éléments de butée) et que, d'autre part, la plaque ne peut se déplacer librement sur le support au voisinage de ces éléments. En effet, lorsqu'une force de contact est exercée sur la plaque par un des éléments d'alignement (poussoir et/ou les doigts de retenue et de positionnement), des frottements interviennent entre les surfaces en contact de la plaque et du plateau support créant ainsi un effet tribologique. Des charges électrostatiques sont alors créées et maintenues sur le plateau support au niveau des zones de frottements les plus importantes, c'est-à-dire au voisinage des éléments d'alignement. Ces charges créent localement des champs électriques et des forces d'attraction qui retiennent la plaque sur le plateau, ce qui entraîne l'apparition de contraintes locales dans la plaque et constitue une première source de déformations inhomogènes. DETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS OF THE INVENTION The present invention generally applies to the production of composite structures comprising at least the molecular bonding of a first substrate or plate on a second substrate or plate. Molecular adhesion bonding is a well-known technique in itself. As a reminder, the principle of molecular adhesion adhesion 7 is based on the direct contact of two surfaces, that is to say without the use of a specific material (glue, wax, solder, etc.). Such an operation requires that the surfaces to be bonded are sufficiently smooth, free of particles or contamination, and that they are sufficiently close together to allow initiation of contact, typically at a distance of less than a few nanometers. In this case, the attractive forces between the two surfaces are high enough to cause the molecular adhesion (bonding induced by the set of attractive forces (Van Der Waals forces) of electronic interaction between atoms or molecules of the two surfaces to be bonded. ). Molecular adhesion is achieved by initiating at least one contact point on a plate in intimate contact with another plate to initiate propagation of a sticking wave from that point of contact. The term "sticking wave" is here referred to as the binding or molecular adhesion front which propagates from the initiation point and which corresponds to the diffusion of the attractive forces (Van Der Waals forces) from the point of contact over any the intimate contact surface between the two plates (bonding interface). The point of contact can typically be initiated by applying mechanical pressure to the exposed surface of one of the two plates. As previously indicated, before initiating propagation of a sticking wave a plurality of plate alignment operations are performed. Figure 2 shows a bonding apparatus 100 according to the prior art which comprises a plate holder 110 provided with a support plate 111 for receiving one of the two plates to be bonded. A pusher 120 and two stop members constituted respectively by a retaining finger 130 and a positioning pin 140 are arranged around the support plate 111. The support plate 111 has a diameter that is almost similar to that of the plates intended to be deposited therein. that the pusher, the retaining finger 130 and the positioning finger 140 are closer to the edge of the support plate 111. Three spacing elements 150 to 152 for temporarily preventing contact between the two plates to be bonded are also present around the support plate 111. As explained in detail below, a first plate is placed on the support plate 111 while a second plate is placed initially opposite the first plate on the three spacer elements 150 to 152. The second plate is progressively brought into contact with the first plate by progressive withdrawal of the spacer elements. After each removal operation of one or more spacers, an alignment operation is generally performed by actuating the pusher 120 against one or both plates which are retained on the opposite side by the retaining finger 130 and the positioning finger 140. During the alignment operations, mechanical stresses are exerted in the plates at the parts of the plates in contact with the pusher 120 and the retaining and positioning fingers 130 and 140. The applicant has carried out plate alignment tests with a bonding apparatus similar to the bonding apparatus 100 of Fig. 2 to determine the source or sources of un-relaxed stresses that result in inhomogeneous strains in the plate. The applicant has found that after one or more alignment operations of placing the plate against the retaining and positioning fingers by actuation of the pusher, stresses and, consequently, deformations, remain at the edge of the plate and that these deformations were more important in a given zone in the vicinity of the alignment elements. This location of the deformations in the vicinity of the alignment elements is essentially due to the fact that, on the one hand, the intensity of the external contact forces applied against the plate is maximum at the level of the alignment elements (pusher and stop elements ) and that, on the other hand, the plate can not move freely on the support in the vicinity of these elements. Indeed, when a contact force is exerted on the plate by one of the alignment elements (pusher and / or the retaining and positioning fingers), friction occurs between the surfaces in contact with the plate and the support plate. thus creating a tribological effect. Electrostatic charges are then created and maintained on the support plate at the most important friction zones, that is to say in the vicinity of the alignment elements. These charges locally create electric fields and attractive forces that hold the plate on the plate, which causes the appearance of local stresses in the plate and is a first source of inhomogeneous deformations.

En outre, les contraintes mécaniques ainsi engendrées dans la plaque ne peuvent pas se relaxer car cette dernière ne peut pas se déplacer librement sur le support au voisinage des éléments d'alignement. A cet effet, la présente invention propose un appareil de collage qui comporte un plateau support qui présente une surface de contact globale inférieure à la surface de la plaque destinée à être supportée. La réduction ou l'absence de surface de contact avec la plaque se situe de préférence au voisinage des éléments d'alignement. La figure 3 représente un appareil de collage 200 conformément à un mode de réalisation de l'invention. L'appareil de collage 200 comprend un dispositif porte-plaque 210 muni d'un plateau support 211 constitué d'un élément de support 2110 en forme de disque crantée et destiné à recevoir une des deux plaques à coller. Un poussoir 220 et deux éléments de butée constitués respectivement par un doigt de retenue 230 et un doigt de positionnement 240 sont disposés autour du plateau support 211 au niveau d'une zone circulaire Zcz correspondant au diamètre de la plaque destinée à être supportée par le plateau support. Trois éléments d'écartement 250 à 252 destinés à empêcher provisoirement un contact entre les deux plaques à coller sont également présents autour du plateau support 111. In addition, the mechanical stresses thus generated in the plate can not relax because the latter can not move freely on the support in the vicinity of the alignment elements. For this purpose, the present invention provides a gluing apparatus which comprises a support plate which has an overall contact area smaller than the surface of the plate to be supported. The reduction or absence of contact area with the plate is preferably in the vicinity of the alignment elements. Fig. 3 shows a gluing apparatus 200 according to one embodiment of the invention. The gluing apparatus 200 comprises a plate-carrying device 210 provided with a support plate 211 consisting of a support element 2110 in the form of a notched disk and intended to receive one of the two plates to be glued. A pusher 220 and two stop members constituted respectively by a retaining finger 230 and a positioning pin 240 are arranged around the support plate 211 at a circular zone Zcz corresponding to the diameter of the plate intended to be supported by the plate support. Three spacers 250 to 252 for temporarily preventing contact between the two plates to be glued are also present around the support plate 111.

L'élément de support 2110 comporte trois portions évidées 2111, 2112 et 2113 disposées respectivement au voisinage du poussoir 220, du doigt de retenue 230 et du doigt de positionnement 240. Grâce à la présence des portions évidées au voisinage de ces trois éléments d'alignement, le plateau support 211 ne présente pas de surface de contact sur une distance déterminée autour de ces éléments. Ainsi, lors des opérations d'alignement entraînant l'application de forces de contact entre la plaque et les éléments d'alignement, il n'y pas de frottements entre la plaque et le plateau support 211 sur les zones correspondant à l'emplacement des portions évidées 2111, 2112 et 2113. On empêche ainsi la création de charges électrostatiques entre la plaque et l'élément de support au niveau de ces zones de non contact, ce qui permet à la plaque en contact avec l'élément de support 2110 de se déplacer librement au voisinage des éléments d'alignement et de relaxer les contraintes engendrées dans celle-ci par les éléments d'alignement. The support element 2110 comprises three recessed portions 2111, 2112 and 2113 disposed respectively in the vicinity of the pusher 220, the retaining finger 230 and the positioning finger 240. Thanks to the presence of the recessed portions in the vicinity of these three elements. alignment, the support plate 211 does not have a contact surface over a defined distance around these elements. Thus, during alignment operations involving the application of contact forces between the plate and the alignment elements, there is no friction between the plate and the support plate 211 on the zones corresponding to the location of the recessed portions 2111, 2112 and 2113. This prevents the creation of electrostatic charges between the plate and the support member at these non-contact areas, which allows the plate in contact with the support member 2110 to move freely around the alignment elements and relax the stresses generated therein by the alignment elements.

Dans le mode de réalisation présenté ici, le plateau support 211 comporte en outre trois portions évidées 2114, 2115 et 2116 permettant d'avoir des actions/réactions diamétralement opposées, c'est-à-dire symétriques. Toutefois, l'élément de support 2110 du plateau 211 de l'appareil de collage selon l'invention peut comporter des portions évidées uniquement autour des éléments d'alignement comme les portions 2110 à 2112. La figure 4A représente un appareil de collage 300 selon un autre mode de réalisation de l'invention qui comprend un dispositif porte-plaque 310 muni d'un plateau support 311 formé d'un élément de support circulaire 3110 destiné à recevoir une des deux plaques à coller. Un poussoir 320 et deux éléments de butée constitués respectivement par un doigt de retenue 330 et un doigt de positionnement 340 sont disposés autour du plateau support 311 au niveau d'une zone circulaire Zc3. Trois éléments d'écartement 350 à 352 destinés à empêcher provisoirement un contact entre les deux plaques à coller sont également présents autour du plateau support 311. Dans ce mode de réalisation, l'élément de support plateau 3110 présente un diamètre D311 plusieurs fois inférieur au diamètre Dzc3 de la zone circulaire Zc3 correspondant au diamètre de la plaque destinée à être supportée par le plateau support. Le plateau support 311 comprend en outre un deuxième élément de support constitué par une portion annulaire 3111 qui s'étend sensiblement au niveau de la zone circulaire Zc3. Comme illustrée sur la figure 4B, la portion annulaire 360 présente une largeur 1360, par exemple de quelques millimètres afin de minimiser la surface de contact avec la plaque dans cette zone, et une hauteur h3m différente de la hauteur hm du plateau support 311 afin de s'adapter à la courbure (« bow ») de la plaque. Si cette dernière présente une courbure concave, la hauteur h3in sera inférieure à la hauteur hm comme illustrée sur la figure 4B. En revanche, si la plaque destinée à reposer sur le plateau support 311 présente une courbure convexe, la hauteur h3iii sera supérieure à la hauteur h3n. L'élément de support 311 et/ou la portion annulaire 3111 peuvent être montés sur un piston de manière à ajuster la hauteur entre ces deux éléments en fonction de la forme de la plaque. In the embodiment presented here, the support plate 211 further comprises three recessed portions 2114, 2115 and 2116 for having actions / reactions diametrically opposed, that is to say symmetrical. However, the support element 2110 of the plate 211 of the gluing apparatus according to the invention may comprise portions that are recessed only around the alignment elements such as the portions 2110 to 2112. FIG. 4A represents a gluing apparatus 300 according to the invention. another embodiment of the invention which comprises a plate holder device 310 provided with a support plate 311 formed of a circular support member 3110 for receiving one of the two plates to be bonded. A pusher 320 and two stop members respectively constituted by a retaining finger 330 and a positioning finger 340 are arranged around the support plate 311 at a circular zone Zc3. Three spacer elements 350 to 352 for provisionally preventing contact between the two plates to be bonded are also present around the support plate 311. In this embodiment, the tray support member 3110 has a diameter D311 several times smaller than the diameter Dzc3 of the circular zone Zc3 corresponding to the diameter of the plate to be supported by the support plate. The support plate 311 further comprises a second support element consisting of an annular portion 3111 which extends substantially at the level of the circular zone Zc3. As illustrated in FIG. 4B, the annular portion 360 has a width 1360, for example a few millimeters, in order to minimize the area of contact with the plate in this zone, and a height h3m different from the height hm of the support plate 311 in order to adapt to the bend ("bow") of the plate. If the latter has a concave curvature, the height h3in will be less than the height hm as illustrated in Figure 4B. On the other hand, if the plate intended to rest on the support plate 311 has a convex curvature, the height h3iii will be greater than the height h3n. The support member 311 and / or the annular portion 3111 may be mounted on a piston so as to adjust the height between these two elements depending on the shape of the plate.

Dans ce mode de réalisation d'appareil de collage selon l'invention, la portion annulaire présente une largeur de seulement quelques millimètres afin de présenter une surface de contact réduite avec la plaque au voisinage des éléments d'alignement et permettre à cette dernière de se déplacer librement au voisinage des éléments d'alignement et de relaxer les contraintes engendrées par les éléments d'alignement. La figure 5 représente un appareil de collage 400 selon un autre mode de réalisation de l'invention qui comprend un dispositif porte-plaque 410 muni d'un plateau support 411 constitué d'un élément de support circulaire 4110 destiné à recevoir une des deux plaques à coller. Un poussoir 420 et deux éléments de butée constitués respectivement par un doigt de retenue 430 et un doigt de positionnement 440 sont disposés autour du plateau support 411 au niveau d'une zone circulaire Zc4. Trois éléments d'écartement 450 à 452 destinés à empêcher provisoirement un contact entre les deux plaques à coller sont également présents autour du plateau support 311. Dans ce mode de réalisation, l'élément de support 4110 présente un diamètre D311 inférieur au diamètre Dzc4 de la zone circulaire Zc4 correspondant au diamètre de la plaque destinée à être supportée par le plateau support. Le diamètre Dm' peut être par exemple inférieur de 8 cm par rapport au diamètre Dzc4 de la zone circulaire Zc4 de sorte que l'élément de support 4110 se trouve éloigné du poussoir 420 et des éléments de butée 430 et 440 d'une distance de 4 cm. Dans ce mode de réalisation d'appareil de collage selon l'invention, le plateau support est suffisamment éloigné des éléments d'alignement pour permettre à la plaque maintenue sur ce dernier de se déplacer librement localement au voisinage des éléments d'alignement et de relaxer les contraintes engendrées par les éléments d'alignement. L'homme du métier envisagera sans difficultés d'autres formes et/ou dimensions de plateau support pour un appareil de collage selon l'invention permettant d'empêcher un contact entre la plaque et les élément d'alignement sur une distance déterminée autour desdits éléments d'alignement. Les dimensions de l'appareil de collage selon l'invention, et en particulier celle de la zone circulaire au niveau de laquelle sont disposés les éléments d'alignement, sont adaptées en fonction du diamètre des plaques à coller qui peuvent avoir notamment des diamètres de 100 mm, 150 mm, 200 mm, 300 mm et 450 mm. On décrit maintenant en relation avec les figures 6 et 7A à 73 un exemple de collage par adhésion moléculaire entre deux plaques réalisé avec l'appareil de collage de la figure 2 conformément à un mode de mise en oeuvre d'un procédé de collage selon l'invention. L'appareil de collage 200, et plus précisément, le dispositif porte-plaque 210 comprenant le plateau support 211 constitué de l'élément de support 4110, le poussoir 220, le doigt de retenue 230 et le doigt de positionnement 240 et les éléments d'écartement 250 à 252 sont placés dans une chambre étanche (non représentée sur les figures 7A à 73) dans laquelle la pression et la température peuvent être contrôlées. Sur les figures 7A et 7B, une première plaque ou substrat 20 est posée sur l'élément de support 2110 du plateau 211 du dispositif porte- plaque 210 de l'appareil de collage 200 (étape S1). L'élément de support 2110 présente des défauts de planéité de préférence inférieurs à 15 microns. L'élément de support 2110 maintient la première plaque 20, par exemple au moyen d'un système électrostatique ou de succion associé au plateau support ou par simple gravité, en vue de son assemblage par adhésion moléculaire avec une deuxième plaque ou substrat 30. Les systèmes associés de maintien de la plaque (électrostatique ou par succion) sont utilisés dans la mesure où il a été vérifié qu'ils ne déforment pas la plaque afin de ne pas entrainer une augmentation des problèmes de désalignement ("overlay"). In this embodiment of the bonding apparatus according to the invention, the annular portion has a width of only a few millimeters to present a reduced contact surface with the plate in the vicinity of the alignment elements and allow the latter to move freely around the alignment elements and relax the stresses generated by the alignment elements. FIG. 5 shows a gluing apparatus 400 according to another embodiment of the invention which comprises a plate-carrying device 410 provided with a support plate 411 constituted by a circular support element 4110 intended to receive one of the two plates to stick on. A pusher 420 and two stop members constituted respectively by a retaining finger 430 and a positioning finger 440 are arranged around the support plate 411 at a circular zone Zc4. Three spacer elements 450 to 452 for temporarily preventing contact between the two plates to be glued are also present around the support plate 311. In this embodiment, the support member 4110 has a diameter D311 smaller than the diameter Dzc4 of the circular zone Zc4 corresponding to the diameter of the plate intended to be supported by the support plate. The diameter Dm 'may for example be 8 cm smaller than the diameter Dzc4 of the circular zone Zc4 so that the support element 4110 is located away from the pusher 420 and the abutment elements 430 and 440 by a distance of 4 cm. In this embodiment of the bonding apparatus according to the invention, the support plate is sufficiently far from the alignment elements to allow the plate held on the latter to move freely locally in the vicinity of the aligning and relaxing elements. the constraints generated by the alignment elements. Those skilled in the art will consider without difficulty other forms and / or dimensions of support plate for a bonding apparatus according to the invention for preventing a contact between the plate and the alignment element for a determined distance around said elements alignment. The dimensions of the gluing apparatus according to the invention, and in particular that of the circular zone at which the alignment elements are arranged, are adapted as a function of the diameter of the plates to be glued which may in particular have diameters of 100 mm, 150 mm, 200 mm, 300 mm and 450 mm. FIGS. 6 and 7A to 73 show an example of bonding by molecular adhesion between two plates made with the bonding apparatus of FIG. 2 according to an embodiment of a bonding process according to FIG. 'invention. The gluing apparatus 200, and more specifically, the plate holder 210 comprising the support plate 211 consisting of the support member 4110, the pusher 220, the retaining finger 230 and the positioning finger 240 and the d 250 to 252 are placed in a sealed chamber (not shown in FIGS. 7A to 73) in which pressure and temperature can be controlled. In Figs. 7A and 7B, a first plate or substrate 20 is placed on the support member 2110 of the plate 211 of the plate holder 210 of the gluing apparatus 200 (step S1). The support member 2110 has flatness defects preferably less than 15 microns. The support element 2110 holds the first plate 20, for example by means of an electrostatic or suction system associated with the support plate or by simple gravity, for its assembly by molecular adhesion with a second plate or substrate 30. Associated systems for maintaining the plate (electrostatic or by suction) are used insofar as it has been verified that they do not deform the plate so as not to cause an increase in the problems of misalignment ("overlay").

Une fois la plaque 20 maintenue sur l'élément de support 2110 (figure 7B), on vient positionner les trois éléments d'écartement 250 à 252 destinées à empêcher provisoirement un contact entre les deux plaques (étape S2). Le poussoir 220 de l'appareil de collage 221 comprend une tête 441. Le poussoir 220 se déplace entre une position de retrait dans laquelle la tête 221 est à distance du bord des plaques et n'exerce pas de force sur les plaques (comme illustrée sur la figure 7A), et une position d'alignement mécanique dans laquelle la tête 221 est en butée contre le bord des plaques 20 et 30 et exerce une force d'alignement, principalement dans le sens radial, sur les deux plaques qui sont retenues du côté opposé par les deux doigts de butée 230 et 240, le doigt de positionnement 240 étant destiné à coopérer avec des encoches 21 et 31 ("notch") respectivement dans les plaques 20 et 30 (comme illustrées sur la figure 7D). Dans sa position d'alignement, la tête 221 du poussoir 220 exerce une poussée contre les plaques qui permet de mettre en butée ces dernières contre les doigts de butée 230 et 240 et d'assurer leur alignement. La plaque 30 est alors déposée sur les éléments d'écartement 250 à 252 de manière à disposer la surface ou face inférieure 32 de la plaque 30 en regard de la surface supérieure 22 de la plaque 20 (figure 7C, étape S3). Une fois la plaque 30 déposée, le poussoir 220 est placé dans sa position d'alignement mécanique et exerce une force de maintien sur les plaques contre les doigts 230 et 240 de manière à aligner une première fois les deux plaques 20 et 30 (figure 7D, étape S4). Once the plate 20 is held on the support member 2110 (FIG. 7B), the three spacing elements 250 to 252 are positioned to temporarily prevent a contact between the two plates (step S2). The pusher 220 of the gluing apparatus 221 comprises a head 441. The pusher 220 moves between a retracted position in which the head 221 is spaced from the edge of the plates and does not exert force on the plates (as illustrated in Fig. 7A), and a mechanical alignment position in which the head 221 abuts against the edge of the plates 20 and 30 and exerts an alignment force, mainly radially, on the two plates which are retained on the opposite side by the two stop fingers 230 and 240, the positioning finger 240 being intended to cooperate with notches 21 and 31 ("notch") respectively in the plates 20 and 30 (as illustrated in Figure 7D). In its alignment position, the head 221 of the pusher 220 exerts a thrust against the plates which makes it possible to abut the latter against the stop fingers 230 and 240 and to ensure their alignment. The plate 30 is then deposited on the spacer elements 250 to 252 so as to arrange the lower surface or face 32 of the plate 30 opposite the upper surface 22 of the plate 20 (FIG. 7C, step S3). Once the plate 30 has been deposited, the pusher 220 is placed in its mechanical alignment position and exerts a holding force on the plates against the fingers 230 and 240 so as to align the two plates 20 and 30 a first time (FIG. 7D step S4).

De façon bien connue, les surfaces 22 et 32 respectivement des plaques 20 et 30 destinées à être collées ont été préparées (polissage, nettoyage, traitement hydrophobe/hydrophile, etc.) pour permettre une adhésion moléculaire. Lors de l'opération suivante, l'élément d'écartement 252 est retiré puis le poussoir 220 est placé dans sa position de retrait (figure 7E, étape S5), ce qui fait descendre la portion de plaque 30 présente à l'emplacement de l'élément d'écartement 252 et du doigt de maintien 240 sur la plaque 20. Le poussoir 220 est placé de nouveau dans sa position d'alignement afin de maintenir les plaques alignées (figure 7F, étape S6) tandis que les éléments d'écartement encore présents entre les deux plaques, à savoir ici les éléments d'écartement 250 et 251, sont retirés, les plaques 20 et 30 subissant à ce moment des contraintes en compression (figure 7F, étape S7). As is well known, the surfaces 22 and 32 respectively of the plates 20 and 30 intended to be bonded have been prepared (polishing, cleaning, hydrophobic / hydrophilic treatment, etc.) to allow molecular adhesion. In the next operation, the spacer 252 is removed and the pusher 220 is moved to its retracted position (Fig. 7E, step S5), causing the plate portion 30 present at the location of the spacer member 252 and the retaining finger 240 on the plate 20. The pusher 220 is again placed in its alignment position in order to keep the plates aligned (FIG. 7F, step S6) while the elements of FIG. Spacing still present between the two plates, namely here spacer elements 250 and 251, are removed, the plates 20 and 30 being subjected at that moment to compressive stresses (FIG. 7F, step S7).

Le poussoir 220 est alors placé dans sa position de retrait afin de libérer la plaque 30 de son maintien contre les doigts 230 et 240 et de laisser la face inférieure 32 de celle-ci reposer entièrement sur la face supérieure 22 de la plaque 20 (figure 7G, étape S8). The pusher 220 is then placed in its retracted position to release the plate 30 from its hold against the fingers 230 and 240 and to let the lower face 32 of the latter rest entirely on the upper face 22 of the plate 20 (FIG. 7G, step S8).

Le poussoir 220 est placé une nouvelle fois dans sa position d'alignement mécanique afin de s'assurer que les plaques 20 et 30 sont bien alignées avant l'initiation de la propagation d'une onde de collage (figure 7H, étape S9). Le poussoir est ensuite placé dans sa position de retrait (figure 7I, étape S10). The pusher 220 is again placed in its mechanical alignment position to ensure that the plates 20 and 30 are properly aligned prior to initiating propagation of a sticking wave (Fig. 7H, step S9). The pusher is then placed in its retracted position (FIG. 7I, step S10).

Conformément à l'invention, les étapes d'alignement S4, S6 et S9 décrites ci-dessus sont réalisées avec le plateau support 211 qui comprend l'élément de support 2110 comportant les portions évidées 2111, 2112 et 2113 et qui permet le relâchement des contraintes exercées par les éléments d'alignement lors de ces opérations. According to the invention, the alignment steps S4, S6 and S9 described above are carried out with the support plate 211 which comprises the support element 2110 comprising the recessed portions 2111, 2112 and 2113 and which allows the relaxation of the constraints exerted by the alignment elements during these operations.

Après les étapes d'alignement mécanique et de mise en contact des plaques, on procède au collage par adhésion moléculaire (figure 73, étape S10). Comme illustré sur la figure 73, l'initiation de la propagation d'une onde de collage peut être réalisée au moyen d'un outil 50 équipé d'un stylet 51 permettant d'appliquer un point de contact mécanique sur la plaque 30. De manière avantageuse mais non obligatoire, la pression mécanique exercée par le stylet 51 sur la plaque 30 peut être contrôlée afin de limiter les déformations au niveau du point de contact. Comme illustré très schématiquement sur la figure 73, l'outil 50 peut comprendre un dynamomètre 53. Le stylet 51 est relié au dynamomètre 53 et comporte une extrémité libre 52 avec laquelle on exerce une pression mécanique sur la plaque 30 afin d'initier un point de contact entre les deux plaques 20 et 30. En connaissant la valeur de la surface de contact 52a de l'outil 50 avec la plaque 30, il est possible d'appliquer une pression mécanique comprise entre 1 MPa et 33,3 MPa en contrôlant la force d'appui F exercée par l'outil sur la plaque (force d'appui=pression mécanique x surface d'appui). En limitant ainsi la pression appliquée sur un des deux substrats lors de l'initiation d'un point de contact, on réduit les déformations inhomogènes engendrées dans la plaque tout en réalisant un collage par adhésion moléculaire sur l'ensemble des surfaces 16 des deux plaques en contact. La force d'appui exercée par l'extrémité 52 sur la plaque 30 est contrôlée au moyen du dynamomètre 53. L'élément d'appui et plus particulièrement son extrémité destinée à venir en contact avec la plaque peut être réalisée ou recouverte d'un matériau tel que le Téflon®, la silicone ou un polymère. D'une manière générale, l'extrémité de l'élément d'appui est réalisée ou recouverte avec un matériau suffisamment rigide afin de pouvoir appliquer la pression de manière contrôlée. En effet, un matériau trop souple pourrait se déformer et conduire à une surface de contact imprécise et, par conséquent, à un manque de précision de la pression appliquée. En outre, un matériau trop rigide pourrait conduire à la formation de défauts (empreinte) à la surface de la plaque. L'initiation de la propagation de l'onde de collage peut être également initiée spontanément entre les plaques 20 et 30 en abaissant la pression dans la chambre à une valeur très faible, typiquement inférieure à environ 10 mbar. Le procédé de collage de l'invention est applicable à l'assemblage de tout type de matériau compatible avec le collage moléculaire et en particulier les matériaux semi-conducteurs tels que le silicium, le germanium, le verre, le quartz, le saphir etc. Les plaques à assembler peuvent notamment être d'un diamètre de 100 mm, 150 mm, 200 mm, 300 mm, ou 450 mm. Les plaques peuvent en outre comprendre des microcomposants sur la majorité de leur surface ou seulement sur une zone limitée. After the steps of mechanical alignment and bringing the plates into contact, molecular bonding is performed (FIG. 73, step S10). As illustrated in FIG. 73, initiation of the propagation of a sticking wave can be carried out by means of a tool 50 equipped with a stylet 51 making it possible to apply a point of mechanical contact on the plate 30. advantageously but not obligatory, the mechanical pressure exerted by the stylet 51 on the plate 30 can be controlled in order to limit the deformations at the point of contact. As illustrated very schematically in FIG. 73, the tool 50 may comprise a dynamometer 53. The stylet 51 is connected to the dynamometer 53 and has a free end 52 with which mechanical pressure is exerted on the plate 30 in order to initiate a point contact between the two plates 20 and 30. Knowing the value of the contact surface 52a of the tool 50 with the plate 30, it is possible to apply a mechanical pressure of between 1 MPa and 33.3 MPa while controlling the pressing force F exerted by the tool on the plate (pressing force = mechanical pressure x bearing surface). By thus limiting the pressure applied to one of the two substrates during the initiation of a contact point, the inhomogeneous deformations generated in the plate are reduced while achieving molecular bonding on all the surfaces 16 of the two plates. in touch. The pressing force exerted by the end 52 on the plate 30 is controlled by means of the dynamometer 53. The bearing element and more particularly its end intended to come into contact with the plate may be made or covered with a material such as Teflon®, silicone or a polymer. In general, the end of the support element is made or covered with a sufficiently rigid material in order to be able to apply the pressure in a controlled manner. Indeed, a material that is too soft could be deformed and lead to an imprecise contact surface and, consequently, to a lack of precision in the applied pressure. In addition, too rigid material could lead to the formation of defects (imprint) on the surface of the plate. Initiation of the propagation of the bonding wave can also be initiated spontaneously between the plates 20 and 30 by lowering the pressure in the chamber to a very low value, typically less than about 10 mbar. The bonding method of the invention is applicable to the assembly of any type of material compatible with molecular bonding and in particular semiconductor materials such as silicon, germanium, glass, quartz, sapphire, etc. The plates to be assembled can in particular be of a diameter of 100 mm, 150 mm, 200 mm, 300 mm, or 450 mm. The plates may further comprise microcomponents on most of their surface or only on a limited area.

Un domaine particulier mais non exclusif du procédé de collage de la présente invention est celui de la réalisation de structures tridimensionnelles comprenant la formation d'une première série de microcomposants à la surface d'une plaque ou substrat initial, les microcomposants pouvant être des composants entiers et/ou seulement une partie de ceux-ci et le substrat initial pouvant être une structure monocouche, par exemple une couche de silicium, ou structure multicouche telle qu'une structure de type SOI. Les microcomposants sont formés par photolithographie au moyen d'un masque permettant de définir les zones de formation de motifs correspondant aux microcomposants à réaliser. A particular but non-exclusive domain of the bonding method of the present invention is that of producing three-dimensional structures comprising the formation of a first series of microcomponents on the surface of an initial plate or substrate, the microcomponents being integral components. and / or only a part thereof and the initial substrate may be a monolayer structure, for example a silicon layer, or multilayer structure such as an SOI type structure. The microcomponents are formed by photolithography by means of a mask making it possible to define the pattern formation zones corresponding to the microcomponents to be produced.

La face du substrat initial comprenant les microcomposants est ensuite positionnée en regard et en contact d'une face d'une plaque ou substrat final en vue d'un collage par adhésion moléculaire. Conformément à l'invention, les étapes d'alignement entre le substrat initial 100 et le substrat final, tels que les étapes S4, S6 et S9 décrites ci-avant, sont réalisées avec un appareil de collage conforme à l'invention afin de permettre un libre déplacement des plaques vis-à-vis du plateau support au voisinage des éléments d'alignement. Après le collage, c'est-à-dire après la propagation d'une onde de collage entre les deux plaques, une deuxième couche de microcomposants est formée au niveau de la surface exposée du substrat initial qui a été éventuellement aminci. Les microcomposants de la deuxième couche peuvent correspondre à des parties complémentaires de microcomposants de la première couche pour former un composant fini et/ou à des composants distincts destinés à fonctionner avec des microcomposants de la première couche. Afin de former les microcomposants de la deuxième en alignement avec les microcomposants enterrés de la première couche, on utilise un masque de photolithographie similaire à celui utilisé pour former les microcomposants. The face of the initial substrate comprising the microcomponents is then positioned facing and in contact with a face of a final plate or substrate for molecular bonding. According to the invention, the alignment steps between the initial substrate 100 and the final substrate, such as the steps S4, S6 and S9 described above, are carried out with a bonding apparatus according to the invention in order to allow free movement of the plates vis-à-vis the support plate in the vicinity of alignment elements. After gluing, that is to say after the propagation of a bonding wave between the two plates, a second layer of microcomponents is formed at the exposed surface of the initial substrate which has optionally been thinned. The microcomponents of the second layer may correspond to complementary parts of microcomponents of the first layer to form a finished component and / or to separate components intended to operate with microcomponents of the first layer. In order to form the microcomponents of the second in alignment with the buried microcomponents of the first layer, a photolithography mask similar to that used to form the microcomponents is used.

Dans une variante, la structure tridimensionnelle est formée par un empilement de couche, chaque couche ayant été reportée par le procédé d'assemblage de la présente invention, et chaque couche étant en alignement avec les couches directement adjacentes. Dans une autre variante encore, le substrat final comporte lui aussi des microcomposants. In one variant, the three-dimensional structure is formed by a stack of layers, each layer having been postponed by the assembly method of the present invention, and each layer being in alignment with the directly adjacent layers. In yet another variant, the final substrate also has microcomponents.

Grâce au procédé de collage par adhésion moléculaire de l'invention, le substrat initial a pu être collé sur le substrat final sans déformation inhomogènes ou tout du moins avec une réduction des déformations telle qu'il n'est plus observé de décalages significatifs des microcomposants avant et après transfert du substrat initial sur le substrat final. On peut ainsi limiter les décalages résiduels à des valeurs inférieures à 50 nm sur toute la surface de la plaque. Les microcomposants d'une deuxième couche, même de tailles très réduites (par exemple < 1 pm), peuvent alors être formés facilement en alignement avec les microcomposants d'une première couche, et ce même après transfert du substrat initial. Cela permet, par exemple, d'interconnecter entre eux les microcomposants présents dans deux couches, ou sur deux faces distinctes d'une même couche, par l'intermédiaire de connections métalliques, en minimisant les risques de mauvaise interconnexion. Le procédé de collage de la présente invention permet, par conséquent, de limiter les phénomènes de déformations inhomogènes des plaques au cours de leur collage moléculaire. Dans le cas particulier où les deux plaques comportent des microcomposants, le procédé permet finalement de limiter le phénomène de désalignement ("overlay") lors du transfert d'une couche de circuit sur une autre couche ou sur un substrat support et de réaliser des plaques de semi-conducteurs multicouches de très grande qualité. Thanks to the molecular bonding method of the invention, the initial substrate could be bonded to the final substrate without inhomogeneous deformation or at least with a reduction of the deformations such that no significant lags of the microcomponents are observed. before and after transfer of the initial substrate onto the final substrate. Residual offsets can thus be limited to values of less than 50 nm over the entire surface of the plate. The microcomponents of a second layer, even of very small sizes (for example <1 μm), can then be easily formed in alignment with the microcomponents of a first layer, even after transfer of the initial substrate. This makes it possible, for example, to interconnect the microcomponents present in two layers, or on two distinct faces of the same layer, via metal connections, minimizing the risks of poor interconnection. The bonding method of the present invention therefore makes it possible to limit the inhomogeneous deformation phenomena of the plates during their molecular bonding. In the particular case where the two plates comprise microcomponents, the method finally makes it possible to limit the phenomenon of misalignment ("overlay") during the transfer of a circuit layer to another layer or to a support substrate and to make plates multilayer semiconductors of very high quality.

Claims (12)

REVENDICATIONS1. Appareil de collage par adhésion moléculaire (200) entre au moins deux plaques (20, 30) comprenant au moins un dispositif porte- plaque (210) comportant un plateau support (211) constitué d'un ou plusieurs éléments de support (2110) destinés à recevoir une des deux plaques, et des éléments d'alignement (220, 230, 240) placés autour dudit plateau support, caractérisé en ce que le ou les éléments de support (2110) du plateau support (211) présentent une surface de contact globale inférieure à la surface de la plaque (20) destinée à être supportée par ledit ou lesdits éléments de support. REVENDICATIONS1. Molecular adhesive bonding apparatus (200) between at least two plates (20, 30) comprising at least one plate holder (210) having a support plate (211) consisting of one or more support members (2110) for receiving one of the two plates, and alignment elements (220, 230, 240) placed around said support plate, characterized in that the one or more support elements (2110) of the support plate (211) have a contact surface overall lower than the surface of the plate (20) to be supported by said one or more support members. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments d'alignement (220, 230, 240) sont placés autour dudit plateau support sur ou au voisinage d'une zone circulaire (Zcz) correspondant au diamètre de la plaque (20) destinée à être supportée par le plateau support (211), et en ce que le ou les éléments de support (2110) du plateau support (211) sont placés à une distance déterminée desdits éléments d'alignement (220, 230, 240). 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the alignment elements (220, 230, 240) are placed around said support plate on or in the vicinity of a circular zone (Zcz) corresponding to the diameter of the plate (20). ) intended to be supported by the support plate (211), and in that the one or more support elements (2110) of the support plate (211) are placed at a predetermined distance from said alignment elements (220, 230, 240) . 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que la distance entre le ou les éléments de support (2110) du plateau support (211) et les éléments d'alignement (220, 230, 240) est d'au moins 5 mm. 3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the distance between the support member (s) (2110) of the support plate (211) and the alignment elements (220, 230, 240) is at least 5 mm . 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le plateau support comprend un élément de support en forme de disque cranté (211) ayant sur sa périphérie des portions évidées (2111, 2112, 2113) respectivement placées en regard des éléments d'alignement (220, 230, 240). 4. Apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the support plate comprises a notched disk-shaped support member (211) having on its periphery recessed portions (2111, 2112, 2113) respectively placed facing the alignment elements (220, 230, 240). 5. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le plateau support (311 ; 411) comprend un élément de support de forme circulaire (3110 ; 4110) ayant un diamètre inférieur au diamètre de ladite zone circulaire (Zc3; Zc4). 5. Apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the support plate (311; 411) comprises a circular-shaped support element (3110; 4110) having a diameter smaller than the diameter of said circular zone ( Zc3; Zc4). 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le plateau support comprend en outre une portion annulaire (3111) au niveau de la zone circulaire (Zc3), ladite portion annulaire se projetant à une hauteur (h360) différente de la hauteur de projection (hm') du plateau support (311). 6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the support plate further comprises an annular portion (3111) at the circular zone (Zc3), said annular portion projecting at a height (h360) different from the height of projection (hm ') of the support plate (311). 7. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend un poussoir (220) et deux éléments de butée (230, 240). 7. Apparatus according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it comprises a pusher (220) and two stop members (230, 240). 8. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des éléments d'espacement (250, 251, 252) placés autour du plateau support (211). 8. Apparatus according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it further comprises spacing elements (250, 251, 252) placed around the support plate (211). 9. Procédé de collage par adhésion moléculaire entre au moins une première plaque (20) et une deuxième plaque (30), ledit procédé étant réalisé avec un appareil de collage (200) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 et comprenant au moins : une étape de placement de la première plaque (20) sur le plateau support (211) du dispositif porte-plaque (210) dudit appareil de collage (200), une étape de placement de la deuxième plaque (30) sur la première plaque (20), une ou plusieurs étapes d'alignement des deux plaques (20, 30) réalisées par contact entre les plaques et les éléments d'alignement (220, 230, 240), une étape d'initiation de la propagation d'une onde de collage. 30 9. Method of bonding by molecular adhesion between at least a first plate (20) and a second plate (30), said method being carried out with a gluing apparatus (200) according to any one of claims 1 to 6 and comprising at least least: a step of placing the first plate (20) on the support plate (211) of the plate-carrying device (210) of said gluing apparatus (200), a step of placing the second plate (30) on the first plate (20), one or more steps of aligning the two plates (20, 30) made by contact between the plates and the alignment elements (220, 230, 240), a step of initiating the propagation of a collage wave. 30 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'appareil de collage comprend un poussoir (220), deux éléments de butée (230, 240) et au moins trois éléments d'espacement (250, 251, 252) placés autour du plateau support et en ce que, lors de l'étape de 35 placement des deux plaques (20, 30) sur le plateau support (211) du 20 25dispositif porte-plaque (210) de l'appareil de collage (200), la première plaque (20) est placée en contact avec le plateau support (211) du dispositif porte-plaque (210) tandis que la deuxième plaque (30) est placée en regard de la première plaque (20) en interposant entre les deux plaques lesdits au moins trois éléments d'espacement (250, 251, 252) de manière à maintenir un espace entre les deux plaques et en ce que le procédé comprend en outre, avant l'étape d'initiation de la propagation d'une onde de collage: le retrait d'un (252) des éléments d'espacement, - l'application d'une première force latérale par le poussoir (220) dudit appareil de collage (200) sur les plaques (20, 30) de manière à aligner les deux plaques l'une par rapport à l'autre, les plaques étant retenues par les éléments de butée (230, 240) dudit appareil de collage, le retrait des autres éléments d'espacement (250, 251), le retrait du poussoir (220), l'application d'une deuxième force latérale par le poussoir (220) sur les deux plaques (20, 30), et - le retrait du poussoir (220). Method according to claim 9, characterized in that the gluing apparatus comprises a pusher (220), two stop members (230, 240) and at least three spacers (250, 251, 252) placed around it of the support plate and in that during the step of placing the two plates (20, 30) on the support plate (211) of the plate-holder (210) of the gluing apparatus (200), the first plate (20) is placed in contact with the support plate (211) of the plate holder (210) while the second plate (30) is placed opposite the first plate (20) interposing between the two plates said at least three spacers (250, 251, 252) so as to maintain a gap between the two plates and in that the method further comprises, before the step of initiating the propagation of a wave of bonding: removing one (252) of the spacers, - applying a first lateral force by the pusher (220) of said gluing apparatus (200) on the plates (20, 30) so as to align the two plates with respect to each other, the plates being retained by the stop members (230, 240) of said gluing apparatus, removing the other spacers (250, 251), removing the pusher (220), applying a second lateral force by the pusher (220) on both plates (20, 30) and - removal of the pusher (220). 11. Procédé selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que l'étape d'initiation d'une onde de collage comprend l'application d'un point de pression mécanique sur l'une des deux plaques. 11. The method of claim 9 or 10, characterized in that the step of initiating a bonding wave comprises the application of a mechanical pressure point on one of the two plates. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la pression mécanique appliquée par le point de pression mécanique sur une des deux plaques est comprise entre 1 MPa et 33,3 MPa. 12. The method of claim 11, characterized in that the mechanical pressure applied by the mechanical pressure point on one of the two plates is between 1 MPa and 33.3 MPa.
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