JP2016103637A - 2枚の基板を積層する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
第1の基板と第2の基板とを密接に接触させて、積層界面を有する積層を形成する第1のステップと、
積層の接着度を、水がもはや積層界面に沿って拡散することができなくなる閾値接着値を超えて強化する第2のステップと
を含む方法を提示する。
−10℃未満の露点を有する処理雰囲気中で、第1の基板および第2の基板を無水処理するステップと、
無水処理するステップから第2のステップの終了まで、第1の基板および第2の基板が曝露される作業雰囲気の露点を制御して、積層界面における結合不良の発生を制限または防止すること、
を含む。
− 作業雰囲気の露点を制御することは、無水処理するステップ(c)から第2のステップ(b)の終了まで、10分未満の間、その露点を−10℃超に維持することからなり;
− 作業雰囲気の露点を制御することは、無水処理するステップ(c)から第2のステップ(b)の終了まで、その露点を−10℃未満に維持することからなり;
− 作業雰囲気は、方法が実施される環境の雰囲気であり;
− 無水処理するステップは、処理雰囲気を封入したチャンバ内で行われ;
− 第2のステップは、積層を50℃から1200℃の間の温度で熱アニーリングすることを含み;
− アニーリング温度は、300℃超であり;
− アニーリングは、中性のアニーリング雰囲気中で行われ;
− 処理雰囲気は、静的であり;
− 処理雰囲気は、大気圧であり;
− 密接に接触させるステップ(a)は、周囲温度で行われ;
− 方法は、第1の基板および第2の基板の親水性表面を調製する予備ステップを含み;
− 方法は、無水処理するステップと第2のステップとの間に積層を貯蔵するステップを含み;
− 無水処理するステップは、密接に接触させる第1のステップに先行して行われるか、または同時に行われ;
− 無水処理するステップは、第1の基板と第2の基板とが密接に接触させられる前に、少なくとも30秒の継続時間を有し;
− 無水処理するステップは、密接に接触させる第1のステップ(a)に続いて行われ;
− 密接に接触させる第1のステップは、−10℃超の露点を有する雰囲気中で行われ;
− 無水処理するステップは、20℃から150℃の間の温度で行われ;
− 第1の基板または第2の基板は、シリコンから作製されており、無水処理するステップの温度は、40℃から60℃の間であり;
− 無水処理するステップは、1時間から100日の間の継続時間を有する。
200mmの直径および1から50ohms/cmの間である抵抗率pを有するシリコン<001>から作製された2枚の基板を、40mg/lのオゾンを有するオゾン処理水の溶液、ならびにアンモニア、過酸化水素および脱イオン水の濃度がそれぞれ0.25/1/5であるAPM(過酸化アンモニウム混合物)溶液で洗浄する。次に、2枚のウェハを乾燥させ、全体が周囲温度であり窒素雰囲気が−85℃未満の露点を有する積層チャンバに入れる。1分間待った後、2枚の基板を積層し、積層をチャンバから出す。10分未満経過した後、積層を、100ppb未満の水(−90℃の露点)を有する窒素下で管状炉に入れる。その後のアニーリング温度が50℃から1200℃の間のいずれであっても、結合にはいずれの結合不良も発生しない。さらに、2枚の基板間の接着度は、それらのうちの一方に対して機械的薄化を続行するのに十分である。
実施例1のものと同一の2枚の基板を、この実施例と同一の仕方でさらに調製する。乾燥後、周囲温度において2枚の基板を一時的に積層する。次に、これら2枚の積層された基板からなる積層を、−40℃未満の露点を有する空気を含むクリーンルームまたは−85℃未満の露点を有する窒素雰囲気を有するエンクロージャに入れる。次いで、2枚の基板を引き剥がし、それらの表面をこの無水雰囲気に曝露する。1分間待った後、周囲温度において2枚の基板を積層し、クリーンルームまたはエンクロージャから取り出す。10分未満経過した後、積層を、100ppb未満の水(−90℃の露点)を有する窒素下で管状炉に入れる。この雰囲気を10分間保持した後、温度を上昇させる。その後のアニーリング温度が50℃から1200℃の間のいずれであっても、結合にはいずれの結合不良も発生しない。さらに、2枚の基板間の接着度は、それらのうちの一方に対して機械的薄化を続行するのに十分である。
−40℃未満の露点を有する空気を含むクリーンルーム中で、200mmの直径および1から50ohms/cmの間である抵抗率を有するシリコン<001>から作製された2枚の基板を、実施例1と同一の仕方で洗浄する。乾燥後、周囲温度において2枚の基板を積層する。積層を、この乾燥したクリーンルームから出さずに、100ppb未満の水(−90℃の露点)を有する窒素下で管状炉に入れる。この雰囲気を10分間保持した後、温度を上昇させる。その後のアニーリング温度が20℃から1200℃の間のいずれであっても、結合にはいずれの結合不良も発生しない。さらに、2枚の基板間の接着度は、それらのうちの一方に対して機械的薄化を続行するのに十分である。
実施例1のものと同一の2枚の基板を、この実施例と同一の仕方でさらに調製する。乾燥後、2枚の基板を積層する。次に、−40℃未満の露点を有する空気を含むクリーンルーム中で基板を引き剥がし、このクリーンルームの空気に1分間曝露する。次いで、周囲温度においてそれらを再結合させる。2枚の積層された基板により形成された積層を、この乾燥したクリーンルームから出さずに、100ppb未満の水(−90℃の露点)を有する窒素下で管状炉に入れる。この雰囲気を10分間保持した後、温度を上昇させる。その後のアニーリング温度が20℃から1200℃の間のいずれであっても、結合にはいずれの結合不良も発生しない。さらに、2枚の基板間の接着度は、それらのうちの一方に対して機械的薄化を続行するのに十分である。
同様に200mmの直径を有するシリコン<001>から作製され、これまでの実施例と同一の仕方で調製された2枚の基板を、密閉されたチャンバを有さない結合装置中で積層する。それらを、周囲温度において、9℃の標準的な露点(すなわち、50%の相対湿度)を有する雰囲気中で積層する。次いで、積層された基板を、−80℃の露点を有する中性窒素ガスが50℃の温度で循環するストーブ中に、43日間置く。次いで、結合したものを100ppb未満の水(−90℃の露点)を有する窒素下で管状炉にそのまま入れる。その後のアニーリング温度が300℃から1200℃の間のいずれであっても、この熱処理後に観察される結合にはいずれの結合不良も発生しない。さらに、2枚の基板間の接着度は、それらのうちの一方に対して機械的薄化を続行するのに十分である。
200mmの直径を有するシリコン<001>から作製された基板を、先の実施例と同一の仕方で調製する。次に、積層された基板を、−80℃の露点を有する中性窒素ガスが50℃の温度で循環するストーブ中に、43日間置く。この期間の終了時に、300℃でのアニーリングをそのまま貯蔵ストーブ中で行い、したがって、ウェハを管状炉中に移さない。これまでの実施例と同様に、このアニーリングの終了時において、結合はいずれの結合不良も示さない。さらに、2枚の基板間の接着度は、それらのうちの一方に対して機械的薄化を続行するのに十分である。
Claims (15)
- 2枚の基板を分子接着によって積層する方法であって、
− 第1の基板(1)と第2の基板(2)とを密接に接触させて、積層界面(4)を有する積層(3)を形成する第1のステップ(a)と、
− 積層(3)の接着度を、水がもはや積層界面(4)に沿って拡散することができなくなる閾値接着値を超えて強化する第2のステップ(b)と、
を含み、
前記方法は、
− 10℃未満の露点を有する処理雰囲気中で、第1の基板および第2の基板(1、2)を無水処理するステップ(c)と、
− 無水処理するステップ(c)から第2のステップ(b)の終了まで、第1の基板および第2の基板(1、2)が曝露される作業雰囲気の露点を制御して、積層界面における結合不良の発生を制限または防止すること、
を含むことを特徴とする方法。 - − 前記作業雰囲気の露点を制御するは、無水処理するステップ(c)から第2のステップ(b)の終了まで、10分未満の間、その露点を−10℃超に維持することからなることを特徴とする請求項1に記載の積層する方法。
- − 前記作業雰囲気の露点を制御するは、無水処理するステップ(c)から第2のステップ(b)の終了まで、その露点を−10℃未満に維持することからなることを特徴とする請求項1または2に記載の積層する方法。
- − 前記第2のステップは、積層(3)を50℃から1200℃の間の温度で熱アニーリングするステップを含むことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の積層する方法。
- − 前記処理雰囲気は、静的であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の積層する方法。
- − 前記処理雰囲気は、大気圧であることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の積層する方法。
- − 前記密接に接触させるステップ(a)は、周囲温度で行われることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の積層する方法。
- − 第1の基板および第2の基板(1、2)の親水性表面を調製する予備ステップを含むことを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の積層する方法。
- − 前記無水処理するステップ(c)と前記第2のステップ(b)との間に積層(3)を貯蔵するステップを含むことを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の積層する方法。
- − 前記無水処理するステップ(c)は、密接に接触させる第1のステップ(a)に先行して行われるか、または密接に接触させる第1のステップ(a)と同時に行われことを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載の積層する方法。
- − 前記無水処理するステップ(c)は、第1の基板と第2の基板(1、2)と密接に接触させられる前に、少なくとも30秒の継続時間を有することを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載の積層する方法。
- − 前記無水処理するステップ(c)は、密接に接触させる第1のステップ(a)に続いて行われることを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載の積層する方法。
- − 前記密接に接触させる第1のステップ(a)は、−10℃超の露点を有する雰囲気中で行われることを特徴とする請求項1から12のいずれか一項に記載の積層する方法。
- − 前記無水処理するステップ(c)は、20℃から150℃の間の温度で行われることを特徴とする請求項12または13に記載の積層する方法。
- − 前記第1の基板または前記第2の基板(1、2)は、シリコンから作製されており、無水処理するステップ(c)の温度は、40℃から60℃の間であることを特徴とする請求項1から14のいずれか一項に記載の積層する方法。
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