JP2019204971A - 基板を仮固定するための方法と装置 - Google Patents
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Abstract
Description
1)基板又は基板ペアを高真空環境に、特にロックを介して搬入し、基板のうちの少なくとも1つを事前処理モジュールの事前処理チャンバに(特にロボットアームを用いて)搬送するステップ、
2)基板が自発的な室温接合に適したものとなるように、基板のうちの少なくとも1つを事前処理するステップ、
3)(特にロボットアームを用いて)、位置調整装置/アライメント装置/仮固定モジュール(第1のモジュールチャンバ)へと搬送するステップ、
4)アライメント装置において、2つの基板を相互にアライメントするステップ、
5)2つの基板を接触させ、エネルギを局所的に加え、特に1つ又は複数の局所的な面荷重を加えるステップ;これによって、仮固定が行われ、その結果、基板相互のアライメントが確定される。択一的に、全面にわたり仮固定を行うこともできる、
6)(特にロボットアームを用いて)、仮固定された基板積層体を接合モジュール(第2のモジュールチャンバ)へと搬送するステップ、
7)結合を更に強固にするために、接合力を一部の面にわたりに又は(好適には)全面にわたり加え、またオプションとして昇温を行うステップ、
8)接合された基板を高真空環境から搬出するステップ。
−半導体材料、特にSi、InP、GaAs、半導体合金、III−V族化合物及びII−IV族化合物、
−金属、特にCu、Al、
−酸化物、特にSiO2、又は、酸化された表面を有している半導体ウェハ又は半導体材料の別の酸化物、
−窒化物、特に、SiNx、
−ガラス、
−ガラスセラミックス、特にゼロデュア(登録商標)、
−セラミックス。
・酸化物の除去
・表面の平滑化
・非晶質化
を同時に実施することができる。本発明による代替的な実施の形態においては、酸化物の除去は同一の設備において行われない。その場合には、2つの設備間で基板を搬送する際に、基板表面の新たな酸化が生じないことが特に保証されなければならない。
・銅−銅
・アルミニウム−アルミニウム
・タングステン−タングステン
・ケイ素−ケイ素
・酸化ケイ素−酸化ケイ素
本発明は、特に、少なくとも2つの基板をタッキングするための方法に関し、それらの基板のうちの少なくとも一方が、とりわけ両方が、以下において説明するように、タッキングの前に処理されている。
・金属、特にCu、Ag、Au、Al、Fe、Ni、Co、Pt、W、Cr、Pb、Ti、Te、Sn及び/又はZn、
・合金、
・半導体(相応にドープされている)、特に、
○元素半導体、とりわけ、Si、Ge、Se、Te、B及び/又はα−Sn、
○化合物半導体、特に、GaAs、GaN、InP、InxGa1-xN、InSb、InAs、GaSb、AlN、InN、GaP、BeTe、ZnO、CuInGaSe2、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、Hg(1-x)Cd(x)Te、BeSe、HgS、AlxGa1-xAs、GaS、GaSe、GaTe、InS、InSe、InTe、CuInSe2、CuInS2、CuInGaS2、SiC及び/又はSiGe、
・有機半導体、特に、フラバントロン、ペリノン、Alq3、ペリノン、テトラセン、キナクリドン、ペンタセン、フタロシアニン、ポリチオフェン、PTCDA、MePTCDI、アクリドン及び/又はインダンスレン。
2つの基板表面のうちの少なくとも一方の事前処理(非晶質化及び/又は清浄化)の後に、特に、2つの基板の相互のアライメントがアライメントモジュールにおいて行われる。とりわけ、位置調整設備乃至アライメント設備(英語:aligner)によるアライメントは、特に基板におけるアライメントマークに基づいて行われる。基板を載置する/接触させる瞬間は非常に重要である。何故ならば、アライメントエラーは積算される、及び/又は、もはや容易に修正することができないからである。これによって、非常に多くの欠陥商品が生じることになる。従って、本発明によれば、特に、100μm未満、特に10μm未満、とりわけ1μm未満、特に有利には100nm未満、特に好適には10nm未満の位置調整精度乃至オフセットを達成することが試みられる。
接合は、特に別個の接合チャンバにおいて行われ、この際、接合チャンバは、とりわけクラスタ設備に組み込まれて、事前処理のための、特に非晶質化のためのプロセスチャンバに接続されており、更に好適には、真空化が常に維持された状態で、プロセスチャンバから接合チャンバへと移送可能である。
−非晶質層の厚さ、
−粗さ、
−境界層に存在する、不利に作用するイオンの数、及び、
−接合力、
の影響を受ける。
1)搬入バルブ14を開放する。
2)基板収容装置4に第1の基板1を搬送し、第1の基板収容装置4に第1の基板1を固定する。
3)基板収容装置8に第2の基板2を搬送し、第2の基板収容装置8に第2の基板2を固定する。
4)アライメントユニット7におけるアクチュエータを介して、基板1、2を平行にアライメントする。
5)基板1、2間の距離(位置調整間隙)を調整する。位置調整間隙は、特に100μm未満、とりわけ50μm未満、更に好適には30μm未満である。
6)基準マーク1’、2’に基づいた位置検出手段5による位置検出を用いて、アライメントユニット7におけるアクチュエータを介して、基板1、2をアライメントし、好適には、第2の基板2を第1の基板1に対して相対的にアライメントする。基準マーク1’、2’は、相互に重なるように案内されるか、又は所定の相対的な位置に案内される。
7)僅かな接触力でもって、基板1、2の接合すべき基板表面1o、2oを全面にわたり接触させる。特に接触力は、0.1Nから500Nまでの間、有利には0.5Nから100Nまでの間、特に有利には1Nから50Nまでの間、特に好適には1Nから10Nまでの間である。
8)1mmから100mmまでの間、有利には1mmから50mmまでの間、より有利には3mmから20mmまでの間の直径を有している押圧ラム6によって、部分面に、特に部分面の中央に力を加える。特に力は、0.1Nから5kNまでの間、有利には0.5Nから1kNまでの間、より有利には1Nから500Nまでの間、特に好適には10Nから50Nまでの間であり、局所的に高い圧力は、局所的な共有結合をもたらし、また、基板1、2を相互に相対的に接触させて固定する(アライメントされた基板積層体3の形成)。
9)上側の基板ホルダ4から基板積層体3を剥がす。
10)下側の基板ホルダ8から(例えば搬入ピンを介して)ロボットアーム9を用いて基板積層体3を搬出する。
11)バルブ14を介して、基板積層体3を接合ステーションGに搬送し、基板積層体3を接合する。
1)仮固定された基板積層体3を、バルブ14を介して、特に搬入ピンを介して、下側の基板収容部13に搬送する。
2)特に静電式の保持装置を介して、基板収容部13に基板積層体3を固定する。
3)パワーアクチュエータ12及び押圧ラム11を介して接合力を加える。
4)オプション:特に両面を対称的に加熱して昇温する。
5)接合力を維持し、オプションとして温度を維持する(力を均一に加えることによって、基板表面1o、2o間の全ての微小キャビティが閉じられ、それによって基板表面全体にわたる共有結合が形成される)。
6)オプションとして冷却する。
7)接合力を解消する。
8)特に搬入ピンを介して、基板収容部13から基板積層体3を搬出する。
9)ロボットアーム9(搬送チャンバB)を用いて、バルブ14を介して、接合された基板積層体3を搬送する。
−気密にシールされた高真空接合(基板のキャビティにおける高真空を永続的にシールする)。
−導電性の接合結合。
−光学的に透明な接合結合。
1o、2o 基板表面
1’、2’ 基準マーク
3 基板積層体
4 第1の基板収容部
5 位置検出手段
6 押圧ラム
7 アライメントユニット
8 第2の基板収容部
9 ロボットアーム
10 搬送チャンバ
11 押圧ラム
12 パワーアクチュエータ
13 基板収容部
14 (搬入)バルブ
15 仮固定された(タッキングされた)領域
16 接合された領域
17 接合面
18 構造体
19 内部構造空間
20 作業空間
a 真空を実質的に変化させない搬送ステップ
b 周囲圧力からの搬送又は周囲圧力への搬送
c 力ベクトル
d 接合された面
k 高真空環境
A ロック
B 搬送チャンバ
C 事前位置調整装置
D 事前処理ステーション
E 反転ステーション
F 仮固定装置を備えているアライメントモジュール
G 接合ステーション
M 基板乃至基板積層体の中心
Claims (10)
- 基板(1、2)の少なくとも1つの基板表面(1o、2o)の少なくとも1つの表面領域を非晶質化する、前記基板(1、2)を仮固定するための方法において、
前記基板(1、2)をアライメントし、続いて、非晶質化された前記表面領域を接触させて、仮固定することを特徴とする、方法。 - 前記アライメント及び前記仮固定を第1のモジュールチャンバにおいて行い、特に1bar未満、とりわけ1mbar未満、更に好適には10e-5mbar未満、更に好適には10e-6mbar未満、更に好適には10e-7mbar未満、更に好適には10e-8mbar未満の圧力において行う、
請求項1に記載の方法。 - 前記アライメントを、100μm未満、特に10μm未満、とりわけ1μm未満、更に好適には100nm未満、特に好適には10nm未満のアライメント精度でもって行う、
請求項1又は2に記載の方法。 - 前記仮固定は、0.01J/m2から5J/m2までの間の、有利には0.1J/m2よりも大きい、好適には0.2J/m2よりも大きい、更に好適には0.5J/m2よりも大きい、特に好適には1J/m2よりも大きい、特に有利には1.5J/m2よりも大きい結合安定性を有している、
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の方法。 - 前記仮固定を、局所的なエネルギ供給によって行い、特に、接触が行われるべき前記基板表面(1o、2o)とは反対側の面からのエネルギ供給によって行う、
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の方法。 - 前記基板表面(1o、2o)のうちの少なくとも1つは、とりわけ全ての基板表面(1o、2o)は、20nm未満の平均粗さ値Ra、好適に1nm未満の平均粗さ値Raを有している、
請求項1乃至5のいずれか1項に記載の方法。 - 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の方法に従い仮固定された基板(1、2)を前記基板表面(1o、2o)に永続的に接合するための方法。
- 前記接合を、第2のモジュールチャンバにおいて、特に前記第1のモジュールチャンバとロックを介して接続されている第2のモジュールチャンバにおいて行う、
請求項7に記載の方法。 - 仮固定された前記基板(1、2)の搬送を、ロボットアームを用いて、且つ、前記仮固定された基板(1、2)を載置する収容装置を用いずに行う、
請求項7又は8に記載の方法。 - 基板(1、2)を仮固定するための装置において、
−前記基板(1、2)の少なくとも1つの基板表面(1o、2o)の少なくとも1つの表面領域を事前処理するための、少なくとも1つの事前処理装置と、
−前記基板(1、2)をアライメントするためのアライメント装置と、
−アライメントされた前記基板(1、2)を、事前処理された、特に非晶質化された前記表面領域に接触及び仮固定するための、前記アライメント装置の後段に接続されている仮固定装置と、
を備えていることを特徴とする、
装置。
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