JP3327698B2 - Bonding equipment - Google Patents

Bonding equipment

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JP3327698B2
JP3327698B2 JP22947194A JP22947194A JP3327698B2 JP 3327698 B2 JP3327698 B2 JP 3327698B2 JP 22947194 A JP22947194 A JP 22947194A JP 22947194 A JP22947194 A JP 22947194A JP 3327698 B2 JP3327698 B2 JP 3327698B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は接着装置に係わり、特に
基板同士の接着に関する接着装置である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bonding apparatus, and more particularly to a bonding apparatus for bonding substrates.

【0002】[0002]

【従来の技術】表面同士の突き合せによる固相間接合は
寸法精度の高い接合法としてマイクロマシン作製に不可
欠な技術である。固相間接合は文献(日本金属学会誌第
46巻第9号,1982,p.935)に見られるよう
に、一方の接合材料を半球面状に、他方の接合材料を平
面状にそれぞれ加工し、かつ、接合表面を清浄化後、接
合荷重を印加することによって接合していた。
2. Description of the Related Art Bonding between solid phases by abutting surfaces is an indispensable technique for fabricating a micromachine as a bonding method having high dimensional accuracy. As shown in the literature (Journal of the Japan Institute of Metals, Vol. 46, No. 9, 1982, p. 935), solid-state joining is performed by processing one joining material into a hemispherical shape and the other joining material into a planar shape. After the joining surface was cleaned, the joining was performed by applying a joining load.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では一方の接合面の形状を半球面状に加工する必要
があるため次の様な課題があった。 (1)接合面の半球面状の加工が必要となる。 (2)平面と半球面は点接触で始まり、さらに接触面積
すなわち接合面積を広げて行くために、印加荷重を増加
することによって接合材料の塑性変形量を大きくしてい
かなければならない。したがって、塑性変形をしない材
料同士の接合は困難である。 (3)平面基板間の接合が困難である。
However, in the above-mentioned conventional example, it is necessary to process one of the joining surfaces into a hemispherical shape, so that the following problems have been encountered. (1) A hemispherical processing of the joining surface is required. (2) The plane and the hemisphere start at point contact, and in order to further increase the contact area, that is, the bonding area, the amount of plastic deformation of the bonding material must be increased by increasing the applied load. Therefore, it is difficult to join materials that do not undergo plastic deformation. (3) It is difficult to bond between flat substrates.

【0004】一方、平板被接着物を静電吸引あるいは真
空チャックによって、予め球面加工した部材におしつけ
た状態で、すなわち片方の被接着面を半球面状にした状
態で接着する場合においても同様であり、応力集中を生
じやすく、接着面の全面に渡って一様な応力を与えるこ
とは困難である。さらに、部材を球面状に加工すること
は難しいという課題があった。
[0004] On the other hand, the same applies to a case where a flat adherend is adhered to a member which has been processed into a spherical surface in advance by electrostatic suction or a vacuum chuck, that is, one adherend surface is formed in a hemispherical shape. In some cases, stress concentration easily occurs, and it is difficult to apply uniform stress over the entire surface of the bonding surface. Further, there is a problem that it is difficult to process the member into a spherical shape.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の接着装置は、基
板が載置される可撓性膜と、該可撓性膜に流体圧力を作
用させる手段とを備え、該可撓性膜に生じた圧力で該基
板と接着すべき他の基板とを加圧することによって、基
板同士を接着させてなるものである。
The bonding apparatus according to the present invention includes a flexible film on which a substrate is placed, and means for applying a fluid pressure to the flexible film. The substrates are bonded to each other by applying pressure to the substrate and another substrate to be bonded with the generated pressure.

【0006】上記本発明の接着装置は、接着面の全面に
渡って流体圧力で接着し、応力集中を生ずることなく、
接着面の全面に渡って一様な応力で接着することを可能
とし、平板同士の接着を全面に渡って可能にするもので
ある。以下、本発明の接着装置の構成について図面を用
いて説明する。
[0006] The bonding apparatus of the present invention bonds the entire surface of the bonding surface with a fluid pressure without causing stress concentration.
It is possible to bond with uniform stress over the entire surface of the bonding surface, and to bond the flat plates over the entire surface. Hereinafter, the configuration of the bonding apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0007】図1は本発明の接着装置の概略図である。
この装置は第1の基板4を平坦に保持し、流体導入孔2
3から加圧された流体(液体、気体のどちらでも良い)
を導入し、この流体圧を第2の基板1の裏面に印加しな
がら2枚の基板を近接させるものである。図1の装置で
は流体圧は薄いメンブレン7に加えられ、このメンブレ
ンが半球面状にたわむため、それに接する第2基板1も
半球面状にたわむ。流体圧を次第に増して行くに従っ
て、第2基板1がさらにたわんで行くことから、2枚の
基板はそれぞれ中央部から接着して行く。この接着方法
では接着過程で雰囲気ガスが周辺部に追い出されるた
め、大気中においても、基板間にガスが残留することが
ない。もちろん、2枚の基板を真空中で接着させても良
い。流体圧は3kg/cm2 以上あれば十分効果があ
る。
FIG. 1 is a schematic view of a bonding apparatus according to the present invention.
This device holds the first substrate 4 flat and the fluid introduction hole 2
Fluid pressurized from 3 (either liquid or gas)
And the two substrates are brought close to each other while applying the fluid pressure to the back surface of the second substrate 1. In the apparatus shown in FIG. 1, the fluid pressure is applied to the thin membrane 7, and the membrane bends in a hemispherical shape, so that the second substrate 1 in contact therewith also bends in a hemispherical shape. As the fluid pressure gradually increases, the second substrate 1 further bends, so that the two substrates adhere to each other from the center. In this bonding method, the atmospheric gas is expelled to the peripheral part in the bonding process, so that no gas remains between the substrates even in the air. Of course, the two substrates may be bonded in a vacuum. A fluid pressure of 3 kg / cm 2 or more is sufficiently effective.

【0008】表面を清浄化したSi基板同士の常温接着
の場合、ハンドリング工程においても、十分な接着強度
を示し、互いにズレることはなかった。さらに600℃
の温度で、常温接着後のサンプルを2時間大気中で加熱
したところ、赤外線カメラによる界面観察から、全面で
接着していることを確認した。尚、この時の強度はSi
基板のバルク強度と同等であった。
[0008] In the case of bonding at room temperature between Si substrates whose surfaces have been cleaned, even in the handling step, they exhibited a sufficient bonding strength and did not deviate from each other. 600 ° C
When the sample after room temperature bonding was heated in the atmosphere at the temperature of 2 hours in the atmosphere, it was confirmed from the interface observation with an infrared camera that the entire surface was bonded. The strength at this time is Si
It was equivalent to the bulk strength of the substrate.

【0009】尚、本装置が適応可能な基板は平板状であ
れば、円形、多角形等の形状に依存せず、又固相接着で
あるため材料種に依存しない。
If the substrate to which the present apparatus can be applied is a flat plate, it does not depend on the shape such as a circle or a polygon, and does not depend on the material type because it is solid-phase bonded.

【0010】本実験において、Si/Siの組合せによ
る接着例であったが、この他にも例えば、Si/ガラ
ス、ガラス/ガラス等の組合せも可能である。すなわち
剛性を有する平板状基板であれば、メタル、半導体、絶
縁体(例えば;セラミックス、ガラス、酸化膜、窒化
膜)の各々組合せによる接着も又可能である。
[0010] In this experiment, the bonding was performed by the combination of Si / Si, but other combinations such as Si / glass and glass / glass are also possible. That is, as long as the substrate is a rigid plate-like substrate, bonding using a combination of metals, semiconductors, and insulators (for example, ceramics, glass, oxide films, and nitride films) is also possible.

【0011】一方、メンブレンの材質は、薄くて可撓性
を有し、かつ弾性範囲の大きいものが望ましい。例え
ば、高分子材料(例えば;テフロン、ポリエチレン、ポ
リイミド)から成る膜等がある。
On the other hand, it is desirable that the material of the membrane is thin, flexible and has a large elastic range. For example, there is a film made of a polymer material (for example, Teflon, polyethylene, or polyimide).

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。 〔実施例1〕図1、図2は本発明の第1の実施例を示
し、図1は本発明の接着装置の断面図、図2は図1のA
−Aの矢印方向から見た平面図である。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. [Embodiment 1] FIGS. 1 and 2 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a sectional view of a bonding apparatus of the present invention, and FIG.
It is the top view seen from the arrow direction of -A.

【0013】図1,2において、1は接着用のSi基
板、4はもう一方の接着用の表面に熱酸化膜を形成した
Si基板、7は接着時にSi基板1をSi基板4に押し
付けるためのテフロン膜から成るメンブレン(加圧用
膜)、14はSi基板1を搭載し、かつ接着時に接着圧
力を受けるための下部台座、15はSi基板4を搭載
し、かつ接着時に接着圧力を受けるための上部台座、1
6は加圧用膜7を下部台座14に取り付けかつ気密を可
能にするための加圧用膜固定フランジ、21はSi基板
1を取り付けるための下部Si基板ホルダ、22は下部
Si基板ホルダ21を下部台座14に取り付けるための
基板ホルダ取付ネジ、23は接着時加圧用膜7に圧力を
印加するために流体圧力を導入するための流体導入孔、
30は流体導入孔23に連結している流体導入ポート、
37は流体導入ポート30に連結している流体導入管、
44はメンブレン7に圧力を印加したり、あるいは停止
したりするための流体導入バルブ(尚、この流体導入バ
ルブの先は図示していないが、圧力調整弁を通って窒素
貯蔵圧力ボンベに通じている。)、51はSi基板4を
上部台座15に真空吸着によって取り付けるための真空
排気孔、52は真空排気孔51に連結している真空排気
ポート、53は真空排気ポート52に連結している真空
排気管、54はSi基板4を上部台座15に脱着するた
めの真空排気バルブ(尚、この真空排気バルブの先は図
示していないが、真空ポンプに通じている。)、55は
Si基板4を上部台座15に取り付ける時、上部台座1
5を回転開閉する時の上部台座回転軸、56はSi基板
4を上部台座15に取り付け後、下部台座14に上部台
座15を連結するための上部台座固定ネジである。
In FIGS. 1 and 2, reference numeral 1 denotes a bonding Si substrate, reference numeral 4 denotes a Si substrate having a thermal oxide film formed on the other bonding surface, and reference numeral 7 denotes an Si substrate 1 pressed against the Si substrate 4 during bonding. A membrane (pressing film) made of a Teflon film, 14 is a lower pedestal on which the Si substrate 1 is mounted and receives an adhesive pressure at the time of bonding, and 15 is a lower pedestal which mounts the Si substrate 4 and receives the bonding pressure at the time of bonding. Upper pedestal, 1
Reference numeral 6 denotes a pressurizing film fixing flange for attaching the pressurizing film 7 to the lower pedestal 14 and enabling airtightness, 21 denotes a lower Si substrate holder for mounting the Si substrate 1, and 22 denotes a lower Si substrate holder 21 to the lower pedestal. A substrate holder mounting screw for mounting on the substrate 14; a fluid introduction hole 23 for introducing a fluid pressure for applying pressure to the pressurizing film 7 during bonding;
30 is a fluid introduction port connected to the fluid introduction hole 23,
37 is a fluid introduction pipe connected to the fluid introduction port 30;
Reference numeral 44 denotes a fluid introduction valve for applying or stopping pressure to the membrane 7 (the tip of the fluid introduction valve is not shown, but is passed through a pressure regulating valve to a nitrogen storage pressure cylinder). ), 51 is a vacuum exhaust port for attaching the Si substrate 4 to the upper pedestal 15 by vacuum suction, 52 is a vacuum exhaust port connected to the vacuum exhaust hole 51, and 53 is connected to a vacuum exhaust port 52. A vacuum exhaust pipe 54 is a vacuum exhaust valve for attaching and detaching the Si substrate 4 to and from the upper pedestal 15 (the tip of the vacuum exhaust valve is not shown, but is connected to a vacuum pump), and 55 is a Si substrate. 4 is attached to the upper pedestal 15, the upper pedestal 1
An upper pedestal rotating shaft 56 for rotating and opening the upper pedestal 5 is an upper pedestal fixing screw for connecting the upper pedestal 15 to the lower pedestal 14 after attaching the Si substrate 4 to the upper pedestal 15.

【0014】つぎに上記構成の接着装置の動作について
説明する。まずSi基板1及び4を希フッ酸および塩
酸、過酸化水素水溶液で洗浄し、さらに純水でリンスし
た後、接着面に塵が付着していないことを確認してか
ら、上部台座固定ネジ56を外し、上部台座15を上部
台座回転軸55の回りに回転させながら開く。そして、
基板ホルダ取付ネジ22を外し、さらに下部Si基板ホ
ルダ21を取り外し、この下部Si基板ホルダ21に接
着用Si基板1を取り付け(図1に見る様に、下部Si
基板ホルダ21の溝に接着用Si基板1をセットし、そ
の後、該接着用Si基板1の非接着面を利用して粘着テ
ープで該接着用Si基板1を下部Si基板ホルダ21に
固定する。図示なし。)、その後基板ホルダ取付ネジ2
2で下部Si基板ホルダ21を下部台座14に固定す
る。さらに、前記開放中の上部台座15に接着用Si基
板4をセットし、その後真空排気バルブ54を開にして
Si基板4を上部台座15に固定する。そして上部台座
15を閉じ、図1に見る様に上部台座15を下部台座1
4に上部台座固定ネジ56で固定する。この時、Si基
板1とSi基板4との間は約50μmになる様に保たれ
ている。次に、流体導入バルブ44を開にして流体導入
孔23を通して窒素ガスを導入し、メンブレン7を脹ま
せる。メンブレン7の脹みによって、Si基板1とSi
基板4とが互いに接近し、接触し始める。そして、さら
に圧力調整弁(図示なし)を用いて窒素ガスの圧力を高
めて行き、5kg/cm2 に設定した時、Si基板1と
Si基板4は全面に渡って互いに一様な押圧力を受け、
接着し始める。この方法によって、Si基板1,4は互
いに中心部から半径方向の外周部に沿って接着し、結果
として、気泡の発生のない全面に渡っての接着が可能と
なった。さらに、上記接着したSi基板を取り外し、該
接着したSi基板を300℃〜850℃(2hr.大気
中)の温度範囲で加熱したところ加熱温度750℃で界
面破壊剪断応力50kg/cm2 以上を得た(図2
5)。
Next, the operation of the above-structured bonding apparatus will be described. First, the Si substrates 1 and 4 are washed with dilute hydrofluoric acid, hydrochloric acid and an aqueous solution of hydrogen peroxide, rinsed with pure water, and after confirming that dust is not adhered to the bonding surface, the upper pedestal fixing screw 56 is removed. And open the upper pedestal 15 while rotating it about the upper pedestal rotation axis 55. And
The substrate holder mounting screw 22 is removed, the lower Si substrate holder 21 is further removed, and the bonding Si substrate 1 is attached to the lower Si substrate holder 21 (as shown in FIG.
The bonding Si substrate 1 is set in the groove of the substrate holder 21, and then the bonding Si substrate 1 is fixed to the lower Si substrate holder 21 with an adhesive tape using the non-bonding surface of the bonding Si substrate 1. Not shown. ), Then the board holder mounting screw 2
In 2, the lower Si substrate holder 21 is fixed to the lower pedestal 14. Further, the bonding Si substrate 4 is set on the open upper pedestal 15, and then the evacuation valve 54 is opened to fix the Si substrate 4 to the upper pedestal 15. Then, the upper pedestal 15 is closed, and as shown in FIG.
4 is fixed with the upper pedestal fixing screw 56. At this time, the distance between the Si substrate 1 and the Si substrate 4 is maintained at about 50 μm. Next, the fluid introduction valve 44 is opened, nitrogen gas is introduced through the fluid introduction hole 23, and the membrane 7 is expanded. The expansion of the membrane 7 causes the Si substrate 1 and Si
The substrate 4 approaches each other and starts to contact. When the pressure of the nitrogen gas is further increased by using a pressure regulating valve (not shown) and the pressure is set to 5 kg / cm 2 , the Si substrate 1 and the Si substrate 4 exert a uniform pressing force over the entire surface. received,
Start gluing. According to this method, the Si substrates 1 and 4 adhere to each other along the outer peripheral portion in the radial direction from the center portion, and as a result, it is possible to adhere over the entire surface without generating bubbles. Further, the bonded Si substrate was removed, and the bonded Si substrate was heated in a temperature range of 300 ° C. to 850 ° C. (2 hr. In the atmosphere). At a heating temperature of 750 ° C., an interface breaking shear stress of 50 kg / cm 2 or more was obtained. (Figure 2
5).

【0015】この実験において、接着界面でのすべりに
よるズレは観測されなかった。すなわち、Si基板1,
4は、あたかも一体のバルク材の様に強固に接着してい
た。
In this experiment, no displacement due to slip at the bonding interface was observed. That is, the Si substrate 1
No. 4 was firmly adhered as if it were an integral bulk material.

【0016】本発明において、被接着材料間に作用させ
る接着圧力が接着面全面に渡って一様で、かつできるだ
け大きな値であることが望ましい。従ってメンブレン7
はできるだけ可撓性に富み、できるだけ薄い膜が望まし
く、かつ流体導入によって加圧して行った時、メンブレ
ンの破裂を防止するために、下部台座と上部台座の外周
部で生ずる隙間をできるだけ小さくすることが望まし
い。
In the present invention, it is desirable that the bonding pressure applied between the materials to be bonded is uniform over the entire bonding surface and is as large as possible. Therefore membrane 7
It is desirable that the membrane is as flexible as possible and as thin as possible. Is desirable.

【0017】該隙間を次第に小さくして行くに従って、
メンブレン7に作用させる流体の圧力をできるだけ大き
くすることが可能となり、このことは被接着間の距離を
原子間引力の作用する距離にまで到達させる上で望まし
い。
As the gap is gradually reduced,
It is possible to increase the pressure of the fluid acting on the membrane 7 as much as possible, which is desirable in that the distance between the adherends reaches the distance at which the atomic attractive force acts.

【0018】尚、本実験においては、メンブレンにテフ
ロン膜を用いたが、テフロン膜の代りにポリイミド、あ
るいはポリエチレン膜であっても可能であり、本発明の
意図することは何ら変わるものではない。 〔実施例2〕図3、図4、図5、図6、図7、図8、図
9は本発明の第2の実施例を示し、図3は本発明の接着
装置の断面図及び基板観測部の概略図、図4は図3のB
−Bの矢印方向から見た平面図、図5は図3のC−Cの
矢印方向から見た平面図、図6〜図9は接着の順序にお
ける装置の形態を示す断面図である。
In this experiment, a Teflon film was used for the membrane, but a polyimide or polyethylene film may be used instead of the Teflon film, and the intention of the present invention is not changed at all. [Embodiment 2] FIGS. 3, 4, 5, 6, 7, 8, and 9 show a second embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a sectional view of a bonding apparatus and a substrate of the present invention. FIG. 4 is a schematic diagram of the observation unit, and FIG.
FIG. 5 is a plan view as seen from the direction of arrows CC in FIG. 3, and FIGS. 6 to 9 are cross-sectional views showing the configuration of the device in the order of bonding.

【0019】図1〜図9において、1は接着用のSi基
板、4はもう一方の接着用のSi基板、7,8,9,1
0はそれぞれ接着時にSi基板1をSi基板4に押し付
けるためのテフロン膜から成るメンブレン、14はSi
基板1を搭載し、かつ接着時に接着圧力を受けるための
下部台座、15はSi基板4を搭載し、かつ接着時に接
着圧力を受けるための上部台座、16,17,18,1
9はそれぞれメンブレン7,8,9,10を下部台座1
4に取り付け、かつ気密を可能にするためのメンブレン
固定フランジ、20はメンブレン固定フランジ16,1
7,18,19を下部台座14に固定するためのメンブ
レン固定フランジ止めネジ、23,24,25,26は
接着時に、それぞれメンブレン7,8,9,10に圧力
を印加するために流体圧力を導入するための流体導入
孔、30,31,32,33はそれぞれ流体導入孔2
3,24,25,26に連結している流体導入ポート、
37,38,39,40はそれぞれ流体導入ポート3
0,31,32,33に連結している流体導入管、4
4,45,46,47はそれぞれメンブレン7,8,
9,10に圧力を印加したり、あるいは停止したりする
ための流体導入バルブ(尚、これらの流体導入バルブの
先は図示していないが、圧力調整弁を通って窒素貯蔵圧
力ボンベに通じている。)、51はSi基板4を上部台
座15に真空吸着によって取り付けるための真空排気
孔、52は真空排気孔51に連結している真空排気ポー
ト、53は真空排気ポート52に連結している真空排気
管、54はSi基板4を上部台座15に脱着するための
真空排気バルブ(尚、この真空排気バルブの先は図示し
ていないが、真空ポンプに通じている。)、55はSi
基板4を上部台座15に取り付ける時、上部台座15を
回転開閉する時の上部台座回転軸、56はSi基板4を
上部台座15に取り付け後、下部台座14に上部台座1
5を連結するための上部台座固定ネジ、57は常温圧接
時Si基板1及びSi基板4が互いに接着しているかど
うかを調べるための赤外光、58は下部台座14及びメ
ンブレン7,8,9,10及びSi基板1,4及び上部
台座15を透過して来た赤外光57を受像するIRカメ
ラ、59はIRカメラ58で得た像をモニタするテレ
ビ、60はIRカメラ58とテレビ59との間を電気的
に連結するケーブルである。
1 to 9, reference numeral 1 denotes a bonding Si substrate, 4 denotes another bonding Si substrate, and 7, 8, 9, 1
Reference numeral 0 denotes a membrane made of a Teflon film for pressing the Si substrate 1 against the Si substrate 4 during bonding, and 14 denotes a Si membrane.
A lower pedestal 15 for mounting the substrate 1 and receiving an adhesive pressure at the time of bonding, and an upper pedestal 15 for mounting the Si substrate 4 and receiving an adhesive pressure at the time of bonding.
9 is the lower pedestal 1 with membranes 7, 8, 9 and 10, respectively.
4 and a membrane fixing flange for allowing airtightness, 20 is a membrane fixing flange 16, 1
Membrane fixing flange set screws for fixing 7, 18, 19 to the lower pedestal 14, and 23, 24, 25, 26 apply fluid pressure to apply pressure to the membranes 7, 8, 9, 10 respectively at the time of bonding. Fluid introduction holes for introduction, 30, 31, 32, and 33 are fluid introduction holes 2 respectively.
A fluid introduction port connected to 3, 24, 25, 26;
37, 38, 39, and 40 are fluid inlet ports 3 respectively.
Fluid inlet pipes connected to 0, 31, 32, 33;
4, 45, 46, 47 are membranes 7, 8,
Fluid introduction valves for applying or stopping pressure to 9, 10 (note that the ends of these fluid introduction valves are not shown, but through a pressure regulating valve to a nitrogen storage pressure cylinder). ), 51 is a vacuum exhaust port for attaching the Si substrate 4 to the upper pedestal 15 by vacuum suction, 52 is a vacuum exhaust port connected to the vacuum exhaust hole 51, and 53 is connected to a vacuum exhaust port 52. A vacuum exhaust pipe 54 is a vacuum exhaust valve for attaching and detaching the Si substrate 4 to and from the upper pedestal 15 (the tip of the vacuum exhaust valve is not shown, but is connected to a vacuum pump), and 55 is Si.
When the substrate 4 is mounted on the upper pedestal 15, the upper pedestal rotating shaft for rotating and opening and closing the upper pedestal 15 is mounted on the lower pedestal 14 after the Si substrate 4 is mounted on the upper pedestal 15.
The upper pedestal fixing screw 57 for connecting 5, infrared light 57 for checking whether or not the Si substrate 1 and the Si substrate 4 are bonded to each other at the time of normal temperature pressure welding, 58 is the lower pedestal 14 and the membranes 7, 8, 9. , 10 and an IR camera for receiving the infrared light 57 transmitted through the Si substrates 1, 4 and the upper pedestal 15, a television 59 for monitoring the image obtained by the IR camera 58, and a television 60 for the IR camera 58 and the television 59. And a cable for electrically connecting the

【0020】つぎに上記構成の接着装置の動作について
説明する。まずSi基板1及びSi基板4を実施例1と
同様に洗浄し、さらに純水でリンスした後、接着面に塵
が付着していないことを確認してから、上部台座固定ネ
ジ56を外し、上部台座15を上部台座回転軸55の回
りに回転させながら開く。そして、接着用Si基板1を
図3に見る様に下部台座14の上方にセットし、一方の
接着用Si基板4を上部台座15にセットした後真空排
気バルブ54を開にして真空吸着によってSi基板4を
上部台座15に固定する。そして上部台座15を閉じ、
図3に見る様に上部台座15を下部台座14に上部台座
固定ネジ56で固定する。この時点でSi基板1とSi
基板4との間の隙間は約50μmになる様に保たれてい
る。次に流体導入バルブ44を開にして流体導入孔23
を通して窒素ガスを導入し、メンブレン7を脹ませる。
このメンブレン7は図5に見る様に接着用Si基板1の
中心部に位置しているため、該メンブレン7の脹みによ
って図6に見る様に接着用Si基板1及びSi基板4は
互いに接近し中心でまず接触し始める。そして、さらに
圧力調整弁(図示なし)を用いて窒素ガスの圧力を高め
て行き、5kg/cm2 に設定した時、Si基板1とS
i基板4は互いに中心部で押圧力を受け、接着し始め
る。次に流体導入バルブ45を開にして流体導入孔24
を通して窒素ガスを導入し、メンブレン8を脹ませる。
このメンブレン8は図5に見る様に接着用Si基板1の
中心部に対して同心円のドーナツ状であるため、該メン
ブレン8の脹みによって図7に見る様に接着用Si基板
1及びSi基板4は、該メンブレン8の脹み部で押圧力
を受け、そして上記と同様に、窒素ガス圧力5kg/c
2 で接着し始めた。しかし、まだ窒素ガス導入をして
いないメンブレン9,10に位置しているSi基板1及
び4の界面では接着は十分に生じていない。さらに次に
流体導入バルブ46を開にして流体導入孔25を通して
窒素ガスを導入し、メンブレン9を脹ませる。このメン
ブレン9は図5に見る様に接着用Si基板1の中心部に
対して同心円のドーナツ状であるため、該メンブレン9
の脹みによって図8に見る様に接着用Si基板1及びS
i基板4は、該メンブレン9の脹み部で押圧力を受け、
そして上記と同様に、窒素ガス圧力5kg/cm2 で接
着し始めた。
Next, the operation of the bonding apparatus having the above configuration will be described.
explain. First, the Si substrate 1 and the Si substrate 4 were compared with the first embodiment.
After washing in the same manner and rinsing with pure water, dust
Make sure that there is no
The upper pedestal 15 is removed by turning the upper pedestal rotating shaft 55.
Open while rotating. Then, the bonding Si substrate 1 is
As shown in FIG. 3, it is set above the lower pedestal 14 and
After setting the bonding Si substrate 4 on the upper pedestal 15,
Open the gas valve 54 and remove the Si substrate 4 by vacuum suction.
It is fixed to the upper pedestal 15. And close the upper pedestal 15,
As shown in FIG. 3, the upper pedestal 15 is replaced with the lower pedestal 14 by the upper pedestal.
It is fixed with fixing screws 56. At this point, the Si substrate 1 and Si
The gap between the substrate 4 and the substrate 4 is maintained to be about 50 μm.
You. Next, the fluid introduction valve 44 is opened and the fluid introduction hole 23 is opened.
Through which nitrogen gas is introduced to inflate the membrane 7.
As shown in FIG. 5, this membrane 7 is
Because it is located in the center, the expansion of the membrane 7
As shown in FIG. 6, the bonding Si substrate 1 and the Si substrate 4
They approach each other and begin to make contact at the center. And further
Increase the pressure of nitrogen gas using a pressure regulating valve (not shown)
Go 5kg / cmTwoWhen set to, Si substrate 1 and S
The i-substrates 4 receive a pressing force at the center of each other and start bonding.
You. Next, the fluid introduction valve 45 is opened to open the fluid introduction hole 24.
Through which nitrogen gas is introduced to inflate the membrane 8.
As shown in FIG. 5, the membrane 8 is formed on the bonding Si substrate 1.
Since the donut shape is concentric with the center,
As shown in FIG. 7, the Si substrate for bonding is inflated by the inflation of the brane 8.
1 and the Si substrate 4 are pressed at the bulging portion of the membrane 8.
And a nitrogen gas pressure of 5 kg / c as described above.
m TwoBegan to adhere. However, still introducing nitrogen gas
Si substrate 1 and membranes 9 and 10
At the interface of Nos. 4 and 4, sufficient adhesion has not occurred. And then
Open the fluid introduction valve 46 and pass through the fluid introduction hole 25
Nitrogen gas is introduced to expand the membrane 9. This men
The bran 9 is located at the center of the bonding Si substrate 1 as shown in FIG.
On the other hand, because of the concentric donut shape, the membrane 9
As shown in FIG. 8, the bonding Si substrates 1 and S
The i-substrate 4 receives a pressing force at the inflated portion of the membrane 9,
Then, similarly to the above, the nitrogen gas pressure is 5 kg / cm.TwoContact with
I started wearing it.

【0021】しかし、まだ窒素ガス導入をしていないメ
ンブレン10に位置しているSi基板1及び4の界面で
は接着は十分に生じていない。そして次に流体導入バル
ブ47を開にして流体導入孔26を通して窒素ガスを導
入し、メンブレン10を脹ませる。このメンブレン10
は図5に見る様に接着用Si基板1の中心部に対して同
心円のドーナツ状であるため、該メンブレン10の脹み
によって図9に見る様に接着用Si基板1及びSi基板
4は、該メンブレン10の脹み部で押圧力を受け、上記
と同様に窒素ガス圧力5kg/cm2 で接着し始めた。
However, adhesion has not sufficiently occurred at the interface between the Si substrates 1 and 4 located on the membrane 10 to which nitrogen gas has not yet been introduced. Then, the fluid introduction valve 47 is opened, and nitrogen gas is introduced through the fluid introduction hole 26 to expand the membrane 10. This membrane 10
As shown in FIG. 5, the bonding Si substrate 1 and the Si substrate 4 are concentric to the center of the bonding Si substrate 1 as shown in FIG. A pressing force was applied to the inflated portion of the membrane 10, and bonding was started at a nitrogen gas pressure of 5 kg / cm 2 as described above.

【0022】尚、この接着過程において、Si基板1及
び4の接着が中心部から生じて、次第に半径方向、すな
わち円周方向に生じて行く様に、モニタテレビ59を見
ながらそれぞれ流体導入バルブ44,45,46,47
を順次開いて行った。しかし、もし、圧力導入バルブを
開いた時、メンブレンの脹みが生じた場合においても該
メンブレンの部分でSi基板1及び4が互いに接着して
いないことが、モニタテレビ59で示した場合、さらに
大きな圧力になる様に該メンブレンに通じている圧力調
整弁(図示なし)を調整する。この様な手法で、全面に
渡って接着していることを確認した後、温度300℃〜
850℃(2hr.、大気中)で熱処理したところ、S
iバルク材と同様な破断強度を得た。 (実施例3〕図10、図11、図12、図13、図1
4、図15、図16、図17、図18、図19は本発明
の第3の実施例を示し、図10は本発明の接着装置の断
面図及び基板観測部の概略図、図11は図10のD−D
の矢印方向から見た平面図、図12は図10のE−Eの
矢印方向から見た平面図である。図13〜図19は接着
の順序における装置の形態を示す断面図である。
In this bonding process, the fluid introduction valves 44 are respectively observed while watching the monitor television 59 so that the bonding of the Si substrates 1 and 4 occurs from the center and gradually occurs in the radial direction, that is, the circumferential direction. , 45,46,47
Were sequentially opened. However, if the monitor television 59 shows that the Si substrates 1 and 4 are not adhered to each other at the portion of the membrane even when the membrane expands when the pressure introduction valve is opened, A pressure regulating valve (not shown) communicating with the membrane is adjusted so as to increase the pressure. After confirming that the entire surface is adhered by such a method, a temperature of 300 ° C.
After heat treatment at 850 ° C. (2 hr. In the air), S
The same breaking strength as the i bulk material was obtained. (Embodiment 3) FIG. 10, FIG. 11, FIG. 12, FIG.
4, 15, 16, 17, 18, and 19 show a third embodiment of the present invention. FIG. 10 is a cross-sectional view of a bonding apparatus of the present invention and a schematic view of a substrate observing section. DD of FIG.
12 is a plan view seen from the direction of the arrow EE in FIG. 10. 13 to 19 are sectional views showing the configuration of the device in the order of bonding.

【0023】図10〜図19において、1は接着用Si
基板、4はもう一方の接着用のSi基板、7,8,9,
10,11,12,13はそれぞれ接着時にSi基板1
をSi基板4に押し付けるためのテフロン膜から成るメ
ンブレン、14はSi基板1を搭載し、かつ接着時に接
着圧力を受けるための下部台座、15はSi基板4を搭
載し、かつ接着時に接着圧力を受けるための上部台座、
16は加圧用膜7,8,9,10,11,12,13を
下部台座14に取り付け、かつ気密を可能にするための
メンブレン固定フランジ、20はメンブレン固定フラン
ジ16を下部台座14に固定するためのメンブレン固定
フランジ止めネジ、23,24,25,26,27,2
8,29は接着時に、それぞれメンブレン7,8,9,
10,11,12,13に圧力を印加するために流体圧
力を導入するための流体導入孔、30,31,32,3
3,34,35,36はそれぞれ流体導入孔23,2
4,25,26,27,28,29に連結している流体
導入ポート、37,38,39,40,41,42,4
3はそれぞれ流体導入ポート30,31,32,33,
34,35,36に連結している流体導入管、44,4
5,46,47,48,49,50はそれぞれメンブレ
ン7,8,9,10,11,12,13に圧力を印加し
たり、あるいは停止したりするための流体導入バルブ
(尚、これらの流体導入バルブの先は図示していない
が、圧力調整弁を通って窒素貯蔵圧力ボンベに通じてい
る。)、51はSi基板4を上部台座15に真空吸着に
よって取り付けるための真空排気孔、52は真空排気孔
51に連結している真空排気ポート、53は真空排気ポ
ート52に連結している真空排気管、54はSi基板4
を上部台座15に脱着するための真空排気バルブ(尚、
この真空排気バルブの先は図示していないが、真空ポン
プに通じている。)、55はSi基板4を上部台座15
に取り付ける時、上部台座15を回転開閉する時の上部
台座回転軸、56はSi基板4を上部台座15に取り付
け後、下部台座14に上部台座15を連結するための上
部台座固定ネジ、57は常温圧接時、Si基板1及びS
i基板4が互いに接着しているかどうかを調べるための
赤外光、58は下部台座14及び加圧膜7,8,9,1
0,11,12,13及びSi基板1,4及び上部台座
15を透過して来た赤外光57を受像するIRカメラ、
59はIRカメラ58で得た像をモニタするテレビ、6
0はIRカメラ58とテレビ59との間を電気的に連結
するケーブルである。
10 to 19, reference numeral 1 denotes a bonding Si.
Substrate 4, 4 is another Si substrate for bonding, 7, 8, 9,
10, 11, 12 and 13 are Si substrates 1 at the time of bonding.
Made of a Teflon film for pressing the Si substrate 4 against the Si substrate 4, a lower pedestal 14 for mounting the Si substrate 1 and receiving an adhesive pressure at the time of bonding, and 15 mounting the Si substrate 4 and reducing the bonding pressure at the time of bonding. Upper pedestal to receive,
Reference numeral 16 denotes a membrane fixing flange for attaching the pressurizing membranes 7, 8, 9, 10, 11, 12, and 13 to the lower pedestal 14 and enables airtightness, and 20 fixes the membrane fixing flange 16 to the lower pedestal 14. Fixing screws for fixing the membrane, 23, 24, 25, 26, 27, 2
At the time of bonding, 8, 29 are membranes 7, 8, 9,
Fluid introduction holes for introducing fluid pressure to apply pressure to 10, 11, 12, and 13, 30, 31, 32, 3
3, 34, 35 and 36 are fluid introduction holes 23 and 2 respectively.
Fluid inlet ports 37, 38, 39, 40, 41, 42, 4 connected to 4, 25, 26, 27, 28, 29;
3 are fluid introduction ports 30, 31, 32, 33,
Fluid introduction pipes connected to 34, 35, 36;
Reference numerals 5, 46, 47, 48, 49, and 50 denote fluid introduction valves for applying or stopping pressure to the membranes 7, 8, 9, 10, 11, 12, and 13, respectively. Although the tip of the introduction valve is not shown, it is connected to a nitrogen storage pressure cylinder through a pressure regulating valve.) 51 is a vacuum exhaust hole for attaching the Si substrate 4 to the upper base 15 by vacuum suction, and 52 is a vacuum exhaust hole. A vacuum exhaust port connected to a vacuum exhaust hole 51, 53 is a vacuum exhaust pipe connected to a vacuum exhaust port 52, 54 is a Si substrate 4
To the upper pedestal 15 (evacuation valve)
Although not shown, the end of the vacuum exhaust valve is connected to a vacuum pump. ), 55 designate the Si substrate 4 as the upper pedestal 15
An upper pedestal rotating shaft for rotating and opening and closing the upper pedestal 15 when mounting the upper pedestal 15, and an upper pedestal fixing screw 56 for connecting the upper pedestal 15 to the lower pedestal 14 after attaching the Si substrate 4 to the upper pedestal 15 At normal temperature pressure welding, Si substrate 1 and S
An infrared light 58 for checking whether or not the i-substrates 4 are bonded to each other. Reference numeral 58 denotes the lower pedestal 14 and the pressure films 7, 8, 9, 1
An IR camera which receives infrared light 57 transmitted through 0, 11, 12, 13 and the Si substrates 1, 4 and the upper pedestal 15;
Reference numeral 59 denotes a television for monitoring an image obtained by the IR camera 58;
A cable 0 electrically connects the IR camera 58 and the television 59.

【0024】つぎに上記構成の接着装置の動作について
説明する。まずSi基板1(長方形の形状のSi基板)
及びSi基板4(長方形の形状のSi基板)を洗浄し、
さらに純水でリンスした後、接着面に塵が付着していな
いことを確認してから、上部台座固定ネジ56を外し、
上部台座15を上部台座回転軸55の回りに回転させな
がら開く。そして、接着用Si基板1を図10に見る様
に下部台座14の上方にセットし、一方の接着用Si基
板4を上部台座15にセットした後、真空排気バルブ5
4を開にして真空吸着によってSi基板4を上部台座1
5に固定する。そして上部台座15を閉じ、図10に見
る様に上部台座15を下部台座14に上部台座固定ネジ
56で固定する。この時点でSi基板1とSi基板4と
の間の隙間は約50μmになる様に保たれている。
Next, the operation of the above-structured bonding apparatus will be described. First, Si substrate 1 (rectangular Si substrate)
And the Si substrate 4 (rectangular Si substrate),
Further, after rinsing with pure water, after confirming that dust has not adhered to the bonding surface, remove the upper pedestal fixing screw 56,
The upper pedestal 15 is opened while rotating about the upper pedestal rotation shaft 55. Then, the bonding Si substrate 1 is set above the lower pedestal 14 as shown in FIG. 10, and one bonding Si substrate 4 is set on the upper pedestal 15.
4 is opened and the Si substrate 4 is attached to the upper pedestal 1 by vacuum suction.
Fix to 5. Then, the upper pedestal 15 is closed, and the upper pedestal 15 is fixed to the lower pedestal 14 with the upper pedestal fixing screw 56 as shown in FIG. At this time, the gap between the Si substrate 1 and the Si substrate 4 is maintained to be about 50 μm.

【0025】次に流体導入バルブ44を開にして流体導
入孔23を通して窒素ガスを導入し、メンブレン7を脹
ませる。このメンブレン7は図13に見る様に接着用S
i基板1の端部に位置しているため、該メンブレン7の
脹みによって図13に見る様に接着用Si基板1及びS
i基板4は互いに接近し、端部でまず接触し始める。そ
して、さらに圧力調整弁(図示なし)を用いて窒素ガス
の圧力を高めて行き、5kg/cm2 に設定した時、S
i基板1とSi基板4は互いに端部で押圧力を受け、接
着し始める。次に流体導入バルブ45を開にして流体導
入孔24を通して窒素ガスを導入し、メンブレン8を脹
ませる。このメンブレン8は図12に見る様に接着用S
i基板1の端部から2番目のところに位置しているた
め、該メンブレン8の脹みによって図14に見る様に接
着用Si基板1及びSi基板4は、該メンブレン8の脹
み部で押圧力を受け、上記と同様に、窒素ガス圧力5k
g/cm2 で接着し始めた。しかし、まだ窒素ガス導入
をしていないメンブレン9,10,11,12,13に
位置しているSi基板1及び4の界面では接着が生じて
いない。さらに上記と同様にして流体導入バルブ46,
47,48,49,50を順次開にして行った場合、S
i基板1とSi基板4は順次に加圧用膜9,10,1
1,12,13の脹みによって押圧力を受け、そして順
次に図15、図16、図17、図18、図19に見る様
に、一方の端部から他方の端部へと接着が進行し、そし
て全面で接着していることをモニタテレビ59で確認し
た。この常温圧接後、温度300℃〜850℃の範囲に
渡って加熱(2hr.、大気中)したサンプルの破断強
度試験をしたところ、バルクのSiウェーハと同等の強
度を得ることができた。尚、本実験に用いたSi基板は
予め表面を清浄化されたものである。 〔実施例4〕図20、図21、図22は本発明の第4の
実施例を示し、図20は本発明の接着装置を示す部分断
面図であり、図21は図20のF−Fの矢印方向から見
た平面図であり、図22は図20のG−Gの矢印方向か
ら見た平面図である。
Next, the fluid introduction valve 44 is opened and nitrogen gas is introduced through the fluid introduction hole 23 to expand the membrane 7. As shown in FIG.
Since it is located at the end of the i-substrate 1, the expansion of the membrane 7 causes the bonding Si substrate 1 and S
The i-substrates 4 approach each other and start contacting first at the ends. Then, the pressure of the nitrogen gas was further increased using a pressure regulating valve (not shown), and when the pressure was set to 5 kg / cm 2 , S
The i-substrate 1 and the Si substrate 4 receive a pressing force at their ends and start bonding. Next, the fluid introduction valve 45 is opened and nitrogen gas is introduced through the fluid introduction hole 24 to expand the membrane 8. As shown in FIG.
Since it is located at the second position from the end of the i-substrate 1, the expansion of the membrane 8 causes the bonding Si substrate 1 and the Si substrate 4 to be separated by the expansion of the membrane 8 as shown in FIG. Under the pressing force, nitrogen gas pressure 5k
g / cm 2 began to adhere. However, no adhesion occurs at the interface between the Si substrates 1 and 4 located on the membranes 9, 10, 11, 12, and 13 into which nitrogen gas has not yet been introduced. Further, the fluid introduction valve 46,
When 47, 48, 49, and 50 are sequentially opened, S
The i-substrate 1 and the Si substrate 4 are sequentially formed with pressure films 9, 10, 1
The pressing force is exerted by the inflation of 1, 12, and 13, and the adhesion progresses from one end to the other as shown in FIG. 15, FIG. 16, FIG. 17, FIG. Then, it was confirmed on the monitor television 59 that the entire surface was adhered. After this normal temperature pressure welding, a sample subjected to a breaking strength test of heating (2 hr. In the air) over a temperature range of 300 ° C. to 850 ° C. was able to obtain a strength equivalent to that of a bulk Si wafer. The surface of the Si substrate used in this experiment was cleaned in advance. [Embodiment 4] FIGS. 20, 21, and 22 show a fourth embodiment of the present invention. FIG. 20 is a partial cross-sectional view showing the bonding apparatus of the present invention. 22 is a plan view as seen from the direction of arrows GG in FIG. 20. FIG.

【0026】図20〜図22において、1は接着用Si
基板、2及び3はSi基板1に異方性エッチィングによ
って作製した薄膜から成る溝、4はもう一方の接着用S
i基板、5及び6はSi基板4に異方性エッチィングに
よって作製した薄膜から成る溝、7,8,9,10,1
1はそれぞれ接着時にSi基板1をSi基板4に押し付
けるためのテフロン膜から成るメンブレン、14はSi
基板1を搭載し、かつ接着時に接着圧力を受けるための
上部台座、15はSi基板4を搭載し、かつ接着時に接
着圧力を受けるための上部台座、16はメンブレン7,
8,9,10,11を下部台座14に取り付け、かつ気
密を可能にするためのメンブレン固定フランジ、20は
加圧用固定フランジ16を下部台座14に固定するため
のメンブレン固定フランジ止めネジ、23,24,2
5,26は実施例2,3と同様な流体導入孔であり、こ
れらの流体導入孔の通じている先はそれぞれ流体導入バ
ルブ及び圧力調整弁を通って窒素貯蔵圧力ボンベ(いず
れも図示なし)に通じている。
20 to 22, reference numeral 1 denotes a bonding Si.
Substrates 2, 3 are grooves made of a thin film formed on the Si substrate 1 by anisotropic etching, and 4 is the other bonding S
i-substrates 5, 5 and 6 are grooves made of a thin film formed on the Si substrate 4 by anisotropic etching, 7, 8, 9, 10, 1
Reference numeral 1 denotes a membrane made of a Teflon film for pressing the Si substrate 1 against the Si substrate 4 at the time of bonding, and 14 denotes a Si membrane.
An upper pedestal for mounting the substrate 1 and receiving bonding pressure during bonding, 15 is an upper pedestal for mounting the Si substrate 4 and receiving bonding pressure during bonding, and 16 is a membrane 7,
A membrane fixing flange for attaching 8, 9, 10, 11 to the lower pedestal 14 and enabling airtightness, 20 is a membrane fixing flange set screw for fixing the pressurizing fixing flange 16 to the lower pedestal 14, 23, 24,2
Numerals 5 and 26 denote fluid introduction holes similar to those in Examples 2 and 3, and these fluid introduction holes pass through a fluid introduction valve and a pressure regulating valve, respectively, and a nitrogen storage pressure cylinder (both not shown). Leads to.

【0027】つぎに上記構成の接着装置の動作について
説明する。まずSi基板1及びSi基板4を実施例1と
同様に洗浄し、さらに純水でリンスした後、接着面に塵
が付着していないことを確認してからそれぞれ下部台座
14及び上部台座15に取り付ける(実施例2,3と同
様)。次に押圧段階においては、溝2,3を構成してい
る薄膜を破壊しない様にメンブレン8及び10を脹ませ
ず、図20に見る様に順次、加圧膜7,9,11を脹ら
ませる(実施例2,3と同様な手法を用いる。)。尚、
図示していないが、実施例2,3と同様に赤外光の透過
光をIRカメラで撮像したものをモニタテレビで観察し
ながらメンブレン7,9,11に圧力を印加したもので
ある。上記接着後、接着したサンプルを温度300℃〜
850℃の範囲で加熱(2hr.)したところ、Siウ
ェーハと同等の破断強度を得ることができた。尚、本実
施例の場合、Si基板1,4を装置にセットした後、装
置全体を10-1Torr.に減圧して行ったものであ
る。
Next, the operation of the bonding apparatus having the above configuration will be described. First, the Si substrate 1 and the Si substrate 4 are washed in the same manner as in the first embodiment, and further rinsed with pure water. After that, it is confirmed that dust is not adhered to the bonding surface. Attach (similar to Examples 2 and 3). Next, in the pressing step, the membranes 8 and 10 are not expanded so as not to break the thin films constituting the grooves 2 and 3, and the pressure films 7, 9 and 11 are sequentially expanded as shown in FIG. (The same method as in Examples 2 and 3 is used.) still,
Although not shown, pressure was applied to the membranes 7, 9 and 11 while observing the infrared transmitted light captured by an IR camera on a monitor television, as in Examples 2 and 3. After the above bonding, the bonded sample is heated to a temperature of 300 ° C.
When heating (2 hr.) In the range of 850 ° C., a breaking strength equivalent to that of the Si wafer could be obtained. In the case of the present embodiment, after setting the Si substrates 1 and 4 in the apparatus, the entire apparatus is set to 10 −1 Torr. This was performed under reduced pressure.

【0028】上記実施例において、気密状のカプセルを
容易に作製することが可能になった。
In the above embodiment, an airtight capsule can be easily manufactured.

【0029】尚、図23に見る様にメンブレン7,8,
9の材料をガラスにし、かつ下部台座14をSi基板に
した場合にも、上記と同様な接着が可能であった。この
場合、Si基板から成る下部台座14はエッチィングに
よって図23に見る断面を形成し、そしてその後、該下
部台座14とガラスから成るメンブレン7,8,9を陽
極接合によって互いに接合したものである。
As shown in FIG. 23, the membranes 7, 8,
When the material of No. 9 was made of glass and the lower pedestal 14 was made of a Si substrate, the same bonding as described above was possible. In this case, the lower pedestal 14 made of the Si substrate forms a cross section shown in FIG. 23 by etching, and then the lower pedestal 14 and the membranes 7, 8, and 9 made of glass are joined to each other by anodic bonding. .

【0030】又、さらに、一方、図24の断面図に見る
様に、エッチィングによってメンブレン7,8,9を形
成したSi基板を、ガラス材料から成る下部台座14に
陽極接合で互いに接合した接着装置の場合においても、
上記と同様な接着が可能であった。
On the other hand, as shown in the cross-sectional view of FIG. 24, the Si substrates having the membranes 7, 8, 9 formed by etching are bonded to the lower pedestal 14 made of a glass material by anodic bonding. Even in the case of equipment,
Adhesion similar to the above was possible.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の接着装置
は従来に比べ、応力集中を生ずることなく、接着面の全
面に渡って一様な応力で接着することを可能とし、平板
同士のSi基板の接着を可能とした。本装置を使用する
ことにより接着する際のアライメントを容易にし、かつ
素子形成後のSi基板同士も接合することができ、かつ
選択接着を可能にすることから、マイクロマシン等の立
体構造の形成に有効な手段を提供するものである。
As described above, the bonding apparatus according to the present invention enables bonding with uniform stress over the entire surface of the bonding surface without causing stress concentration, as compared with the conventional one. Adhesion of Si substrate was enabled. By using this device, alignment at the time of bonding is easy, Si substrates after element formation can be joined together, and selective bonding is possible, so it is effective for forming three-dimensional structures such as micromachines. It provides a simple means.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例の接着装置の断面図であ
る。
FIG. 1 is a sectional view of a bonding apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のA−Aの矢印方向から見た平面図であ
る。
FIG. 2 is a plan view as seen from the direction of arrows AA in FIG. 1;

【図3】本発明の第2の実施例の接着装置の断面図及び
基板観測部の概略図である。
FIG. 3 is a sectional view of a bonding apparatus according to a second embodiment of the present invention and a schematic view of a substrate observation unit.

【図4】図3のB−Bの矢印方向から見た平面図であ
る。
FIG. 4 is a plan view as seen from the direction of arrows BB in FIG. 3;

【図5】図3のC−Cの矢印方向から見た平面図であ
る。
FIG. 5 is a plan view as seen from the direction of arrows CC in FIG. 3;

【図6】本発明の第2の実施例の接着の順序における形
態を示す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a form in the order of bonding according to the second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2の実施例の接着の順序における形
態を示す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing a form in the order of bonding according to the second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第2の実施例の接着の順序における形
態を示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a form in a bonding order according to the second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第2の実施例の接着の順序における形
態を示す断面図である。
FIG. 9 is a sectional view showing a form in the order of bonding according to the second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第3の実施例の接着装置の断面図及
び基板観測部の概略図である。
FIG. 10 is a sectional view of a bonding apparatus according to a third embodiment of the present invention and a schematic view of a substrate observation unit.

【図11】図10のD−Dの矢印方向から見た平面図で
ある。
FIG. 11 is a plan view as seen from the direction of arrows DD in FIG. 10;

【図12】図10のE−Eの矢印方向から見た平面図で
ある。
FIG. 12 is a plan view seen from the direction of arrows EE in FIG. 10;

【図13】本発明の第3の実施例の接着の順序における
形態を示す断面図である。
FIG. 13 is a sectional view showing a form in the order of bonding according to the third embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第3の実施例の接着の順序における
形態を示す断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a form in the order of bonding according to the third embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第3の実施例の接着の順序における
形態を示す断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a form in the order of bonding according to the third embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第3の実施例の接着の順序における
形態を示す断面図である。
FIG. 16 is a sectional view showing a form in the order of bonding in the third embodiment of the present invention.

【図17】本発明の第3の実施例の接着の順序における
形態を示す断面図である。
FIG. 17 is a sectional view showing a form in a bonding order according to the third embodiment of the present invention.

【図18】本発明の第3の実施例の接着の順序における
形態を示す断面図である。
FIG. 18 is a sectional view showing a form in the order of bonding in the third embodiment of the present invention.

【図19】本発明の第3の実施例の接着の順序における
形態を示す断面図である。
FIG. 19 is a sectional view showing a form in the order of bonding according to the third embodiment of the present invention.

【図20】本発明の第4の実施例の接着装置を示す部分
断面図である。
FIG. 20 is a partial sectional view showing a bonding apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

【図21】図20のF−Fの矢印方向から見た平面図で
ある。
FIG. 21 is a plan view as seen from the direction of arrows FF in FIG. 20;

【図22】図20のG−Gの矢印方向から見た平面図で
ある。
FIG. 22 is a plan view seen from the direction of arrows GG in FIG. 20;

【図23】メンブレンの形態を示す断面図である。FIG. 23 is a cross-sectional view showing a form of the membrane.

【図24】メンブレンの形態を示す断面図である。FIG. 24 is a cross-sectional view showing the form of the membrane.

【図25】曲げ強度より算出した破壊時の界面剪断応力
図である。
FIG. 25 is an interface shear stress diagram at the time of fracture calculated from bending strength.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 Si基板 2 溝 3 溝 4 Si基板 5 溝 6 溝 7〜13 メンブレン(加圧用膜) 14 下部台座 15 上部台座 16〜19 メンブレン固定フランジ 20 メンブレン固定フランジ止めネジ 21 下部Si基板ホルダ 22 基板ホルダ取付ネジ 23〜29 流体導入孔 30〜36 流体導入ポート 37〜43 流体導入管 44〜50 流体導入バルブ 51 真空排気孔 52 真空排気ポート 53 真空排気管 54 真空排気バルブ 55 上部台座回転軸 56 上部台座固定ネジ 57 赤外光 58 IRカメラ 59 テレビ 60 ケーブル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Si substrate 2 groove 3 groove 4 Si substrate 5 groove 6 groove 7-13 Membrane (pressure membrane) 14 Lower pedestal 15 Upper pedestal 16-19 Membrane fixing flange 20 Membrane fixing flange set screw 21 Lower Si substrate holder 22 Substrate holder mounting Screw 23-29 Fluid introduction hole 30-36 Fluid introduction port 37-43 Fluid introduction tube 44-50 Fluid introduction valve 51 Vacuum exhaust hole 52 Vacuum exhaust port 53 Vacuum exhaust tube 54 Vacuum exhaust valve 55 Upper pedestal rotation shaft 56 Upper pedestal fixed Screw 57 Infrared light 58 IR camera 59 TV 60 Cable

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板が載置される可撓性膜と、該可撓性
膜に流体圧力を作用させる手段とを備え、該可撓性膜に
生じた圧力で該基板と接着すべき他の基板とを加圧する
ことによって、基板同士を接着させてなる接着装置。
A flexible film on which a substrate is mounted, and means for applying a fluid pressure to the flexible film, wherein the flexible film is to be adhered to the substrate by a pressure generated on the flexible film. A bonding apparatus that bonds substrates to each other by pressing the substrates.
【請求項2】 請求項1に記載の接着装置において、一
つの基板に対して複数の可撓性膜を設けたことを特徴と
する接着装置。
2. The bonding apparatus according to claim 1, wherein a plurality of flexible films are provided on one substrate.
【請求項3】 請求項2に記載の接着装置において、前
記可撓性膜は並列あるいはマトリックス状に配列されて
いることを特徴とする接着装置。
3. The bonding apparatus according to claim 2, wherein the flexible films are arranged in parallel or in a matrix.
【請求項4】 請求項2に記載の接着装置において、前
記複数の可撓性膜のそれぞれに対して、前記可撓性膜に
流体圧力を作用させる手段を設けたことを特徴とする接
着装置。
4. The bonding apparatus according to claim 2, wherein a means for applying a fluid pressure to the flexible film is provided for each of the plurality of flexible films. .
【請求項5】 請求項4に記載の接着装置において、前
記可撓性膜に流体圧力を作用させる手段は、前記可撓性
膜に接着圧力を生じさせるために作用する流体の流路
と、各流路をそれぞれ個別に開閉する手段とを備え、該
開閉手段によって各可撓性膜に加わる圧力を制御するこ
とを特徴とする接着装置。
5. The bonding apparatus according to claim 4, wherein the means for applying a fluid pressure to the flexible film includes: a fluid flow path acting to generate an adhesive pressure on the flexible film; Means for individually opening and closing each flow path, wherein the pressure applied to each flexible film is controlled by the opening and closing means.
【請求項6】 請求項1〜請求項のいずれかの請求項
に記載の接着装置において、前記可撓性膜は赤外光に対
して透過性のある材料から成ることを特徴とする接着装
置。
In bonding apparatus according to any one of claims wherein claims 1 to 5, wherein the flexible membrane is characterized by a transmissive resistant material to infrared light adhesive apparatus.
【請求項7】 請求項に記載の接着装置において、前
記可撓性膜に流体圧力を作用させる手段による接着圧力
を反力として受ける支持体は赤外光に対して透過性のあ
る材料から成ることを特徴とする接着装置。
7. The bonding apparatus according to claim 6, the adhesive pressure by means for applying a fluid pressure to the flexible membrane from the permeate resistant material relative to the support is infrared light receiving as a reaction force A bonding device, comprising:
【請求項8】 請求項又は請求項に記載の接着装置
において、接着を行う基板に赤外光を照射する照射手段
と、該基板を透過して来た赤外光に基づいて接着状態を
検知し、この接着状態により流体圧力を制御する手段
と、を備えた接着装置。
8. The bonding apparatus according to claim 6 or claim 7, irradiating means for irradiating a infrared light on the substrate for performing an adhesive, bonding state based on infrared light coming through the substrate And a means for controlling the fluid pressure based on the bonding state.
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