JP3577547B2 - Anodic bonding equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
この発明はシリコンウエハとガラスウエハとを重ね、高温(300〜400℃)雰囲気中において両ウエハ間に高電圧(0.5〜1.5KV)を印加することにより、両ウエハを接合するアノーディックボンディングに使用するボンディング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、シリコンウエハを使用して小型高性能化を図った圧力センサや加速度センサなどが製造されており、これらセンサにおいては一般にシリコンウエハをエッチング加工して形成したセンサ可動部などの要部を保護したり、あるいは可動部と協働する構造を構成すべく、所要の形状を有するガラスウエハをシリコンウエハに接合して用いている。
【0003】
シリコンウエハとガラスウエハとの接合は、一般にアノーディックボンディング(陽極接合)によって行われており、従来使用されているアノーディックボンディング装置は図2に示すような構成を有するものであった。即ち、重ねられたシリコンウエハ11とガラスウエハ12との互いの外側面のほぼ中央部にそれぞれ電極13,14を対接させ、これら一対の電極13,14間に電圧を印加して両ウエハをアノーディックボンディングするものであった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
図2に示したアノーディックボンディング装置によって、シリコンウエハ11とガラスウエハ12とを接合する場合、両ウエハを重ねた時点で接合部に干渉縞が観察されることがある。これは接合面が完全に平らではなく、例えば接合面にうねり等があって接合部各部の接触間隔(接合部の対向間隔のこと、基本的には接触するためこう言う。)が均一でないためであり、このような状態でアノーディックボンディングを開始すると、その接触間隔の狭い部分より接合が進行する。
【0005】
接触間隔がある一定値より広い部分では静電気力の減少によって接合が進行しにくく、例えば接触間隔の狭い部分に囲まれた接触間隔の広い部分では空気層が残り、その部分が静電気力によりそれ以上引きつけられなくなり、その結果その部分は接合されないという状況も発生していた。図3はこの様子の一例を何も加工していないシリコンウエハ11とガラスウエハ12との接合の場合で示したものであり、図中15(ハッチングを付した部分)は接合が完了した箇所、16は島状に残った接合不良箇所を示す。なお、このような空気層残りによる接合不良に対して、従来は接合を真空中で行うことによって対処していた。
【0006】
一方、ウエハ自体に図4Aに示すようなそりが存在する場合、例えばシリコンウエハ11とガラスウエハ12とが良好な平面度を有し、何も加工されていないものとすれば、静電気力が接触間隔の狭い部分に、より強く作用してその部分が先に引きつけられ、それによってその周囲の間隔も狭くなるので徐々に接合が周囲に進行していくという現象が確認されているが、図4Bに示すようにエッチング加工等で接合面に段差や穴が形成されている場合には、静電気力による接合の進行がその段差部や穴部で終了してしまい、それ以上接合できないという問題があった。
【0007】
この発明の目的は従来の欠点を除去し、接合雰囲気を真空にすることなく、接合面に段差や穴が形成されているウエハにおいても良好に接合することができるアノーディックボンディング装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明は2枚のウエハ状のシリコンとガラスとを接合するアノーディックボンディング装置に、接合部の各部を均一に加圧する加圧手段を設けるものであり、その加圧手段を2枚の重ねられたウエハ状シリコン及びガラスが配される共通の電極と、重ねられたウエハ状シリコン及びガラス上に均一に分布して対接される複数の加圧子と、これら各加圧子と固定部との間に介在され、加圧子を電極側に偏倚する複数のコイルばねとにより構成したものである。
【0009】
【作用】
上記のように構成されたこの発明では、加圧手段による加圧によって、接合面のうねりやそりを矯正することができ、接合部各部の接触間隔を均一にすることができる。
【0010】
【実施例】
この発明の一実施例を図面を参照して説明する。図1はこの発明によるアノーディックボンディング装置に、接合すべきシリコンウエハ11とガラスウエハ12とが取付けられた状態を示したものである。この例ではシリコンウエハ11及びガラスウエハ12の各接合面にはそれぞれ凹部21,22が互いに対向して複数形成されており、これら凹部21,22を除く部分が接合される。
【0011】
シリコンウエハ11とガラスウエハ12とは対応する接合部23,24が位置決めされて重ねられ、共通電極25上に、シリコンウエハ11の外側面が共通電極25と接して配置される。共通電極25は(+)電極とされ、配線26により電源(図示せず)の(+)端子と接続されている。共通電極25は両ウエハの大きさより大きな板状体とされる。
【0012】
ガラスウエハ12の外側面に、その外側面に均一に分布されて複数の加圧子27が対接される。この例では各加圧子27は両ウエハの各接合部23,24に対応する位置にそれぞれ位置決めされて均一に分布されている。各加圧子27のガラスウエハ12との対接面と反対側の面には支持軸28がそれぞれ一体に突設されており、これら支持軸28の遊端側は固定部29に貫通形成されているガイド穴31にそれぞれ挿通されている。
【0013】
固定部29は共通電極25とほぼ平行に対向する板状体とされ、この固定部29と各加圧子27との間にコイルばね32がそれぞれその軸心が支持軸28に挿通されて介在される。各コイルばね32は加圧子27をそれぞれ共通電極25側に偏倚するように作用する。なお、この例は各加圧子27が(−)電極を兼ねる構成としたものであり、即ち複数の(−)電極がガラスウエハ12の外側面に均一に分布した構造となっている。各加圧子27の支持軸28は配線33を介して電源の(−)端子に接続されている。
【0014】
共通電極25と固定部29とはその対向間隔が調節可能とされて周縁部が互いに結合される。即ち、図1に示すように、固定部29及び共通電極25には互いに対向する取付穴34,35がそれぞれ貫通形成されており、ボルト36を取付穴34に絶縁スペーサ37を介して挿通し、さらにその先端を取付穴35に挿通させて、ナット38を螺合させることにより、ボルト36を介して共通電極25と固定部29とが連結される。ボルト36による連結は、共通電極25、固定部29が例えば円板状の場合にはその円周上90°間隔の4点、矩形状の場合にはその4隅とすればよい。
【0015】
接合すべきシリコンウエハ11及びガラスウエハ12の共通電極25上への設置は、ナット38の螺合をゆるめて共通電極25と固定部29との間隔を広げることによって行うことができる。両ウエハを設置した後、ナット38の螺合を進めれば、共通電極25と固定部29との間隔が狭くなり、コイルばね32の弾性力によって各加圧子27に荷重が与えられて両ウエハが密接され、よって接合部23,24各部を加圧することができる。
【0016】
接合部23,24各部に干渉縞が観察されなくなるまで加圧を進めることにより、接合部23,24各部の接触間隔を狭く、かつ均一にすることができ、この状態でアノーディックボンディングを行えば全ての接合部23,24が良好に接合される。なお、加圧子27に与える荷重は例えば2〜3Nとされる。
【0017】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によればアノーディックボンディング装置に接合部の各部を均一に加圧する加圧手段を設けたことにより、接合部各部のうねりやそりを矯正して接合部各部の接触間隔を狭く、かつ均一にすることができるため、接合雰囲気を真空にすることなく、接合面に段差や穴が形成されているウエハにおいても各接合部を良好に接合することができる。
【0018】
なお、図2に示した従来のアノーディックボンディング装置においては、一対の電極をウエハ中央部に対接させるものであったため、電圧降下によってウエハ外周部における電界が減少するという問題があったが、図1に示したこの発明による一実施例のように、各加圧子が電極を兼ねるものとして、接合すべき両ウエハの互いの外側面の一方に複数の電極を均一に分布させ、他方の外側面には他方の電極を全面対接させるようにすれば、各接合部におけるウエハ間の電界を均一にすることができ、即ちウエハ外周部の電界不足を解消することができるため、それによる接合不良を大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明によるアノーディックボンディング装置の一実施例を示す断面図。
【図2】従来のアノーディックボンディング装置の構成を説明するための図。
【図3】従来のアノーディックボンディング装置による接合不良を示す平面図。
【図4】Aは接合の進行を説明するための図、Bは接合の進行が停止することを説明するための図。
【符号の説明】
11 シリコンウエハ
12 ガラスウエハ
23,24 接合部
25 共通電極
27 加圧子
29 固定部
32 コイルばね[0001]
[Industrial applications]
According to the present invention, an anodic for bonding both wafers by stacking a silicon wafer and a glass wafer and applying a high voltage (0.5 to 1.5 KV) between the two wafers in a high temperature (300 to 400 ° C.) atmosphere. The present invention relates to a bonding device used for bonding.
[0002]
[Prior art]
In recent years, pressure sensors and acceleration sensors that use silicon wafers for miniaturization and high performance have been manufactured, and these sensors generally protect key parts such as sensor movable parts formed by etching silicon wafers. In order to form a structure cooperating with the movable part, a glass wafer having a required shape is bonded to a silicon wafer.
[0003]
The bonding between a silicon wafer and a glass wafer is generally performed by anodic bonding (anodic bonding), and a conventionally used anodic bonding apparatus has a configuration as shown in FIG. That is, the electrodes 13 and 14 are brought into contact with the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
When the silicon wafer 11 and the
[0005]
At a part where the contact interval is wider than a certain value, bonding is difficult to proceed due to a decrease in electrostatic force.For example, an air layer remains at a part where the contact interval is wide surrounded by a part where the contact distance is narrow, and that part is further increased by the electrostatic force. In some cases, the parts were not attracted and the parts were not joined. FIG. 3 shows an example of this state in the case of bonding between a
[0006]
On the other hand, when the wafer itself has a warp as shown in FIG. 4A, for example, if the silicon wafer 11 and the
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an anodic bonding apparatus which eliminates the conventional drawbacks and can perform good bonding even on a wafer having steps or holes formed on the bonding surface without making the bonding atmosphere vacuum. It is in.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
This invention anodic bonding apparatus for bonding the two wafers like silicon and glass, Ri Monodea that each part of the joint Ru provided pressurizing means for pressurizing the equalizing of all, the pressurizing means of their 2 a common electrode sheets of wafer-shaped silicon and glass superimposed are arranged, and a plurality of pressurizer being Taise' distributed evenly foremost superposed wafer-shaped silicon and the glass, and each of these pressurizer The pressurizing element is constituted by a plurality of coil springs which are interposed between the fixing portion and the biasing element and bias the pressing element toward the electrode.
[0009]
[Action]
The configured the invention as described above, the pressurization by the pressurizing means, the undulation or warping of the bonding surfaces can be corrected, the contact spacing of the joint each part can be evenly scratch.
[0010]
【Example】
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a state in which a silicon wafer 11 and a
[0011]
The bonding
[0012]
The outer surface of the
[0013]
The
[0014]
The facing distance between the
[0015]
The installation of the
[0016]
By increasing the pressure until the interference fringes are no longer observed at the
[0017]
【The invention's effect】
As described above, by each unit of the joint anodic bonding apparatus according to the present invention provided with a pressurizing means for pressurizing the equalizing one, junction each section to correct the waviness or warping of the joint each section narrowing the contact gap, it is possible to do one uniform one without a vacuum bonding atmosphere, can also be well bonded to the bonding portion in the wafer is stepped or holes are formed on the bonding surface .
[0018]
In the conventional anodic bonding apparatus shown in FIG. 2, since a pair of electrodes are brought into contact with the central portion of the wafer, there is a problem that the electric field at the outer peripheral portion of the wafer decreases due to a voltage drop. as in the embodiment according to the present invention shown in FIG. 1, assuming that the pressurizer also serves as an electrode, are distributed a plurality of electrodes evenly one on one of the outer side surface of another of the two wafers to be joined, the other if the other electrode on the outer surface so as to entirely Taise', since the electric field between the wafer at each joint can be evenly one, i.e. it is possible to eliminate the electric field shortage of the wafer outer peripheral portion, it Bonding failure due to the above can be significantly reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of an anodic bonding apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining a configuration of a conventional anodic bonding apparatus.
FIG. 3 is a plan view showing a bonding failure by a conventional anodic bonding apparatus.
FIG. 4A is a diagram for explaining the progress of joining, and FIG. 4B is a diagram for explaining that the progress of joining is stopped.
[Explanation of symbols]
Claims (1)
接合部の各部を均一に加圧する加圧手段が設けられ、
上記加圧手段は上記2枚の重ねられたウエハ状シリコン及びガラスが配される共通の電極と、上記重ねられたウエハ状シリコン及びガラス上に均一に分布して対接される複数の加圧子と、これら各加圧子と固定部との間に介在され、加圧子を上記電極側に偏倚する複数のコイルばねとからなることを特徴とするアノーディックボンディング装置。In an anodic bonding apparatus for bonding two wafers of silicon and glass,
Pressurizing means for pressurizing the respective parts of the joint evenly one is provided,
The pressurizing means includes a common electrode on which the two superposed wafer-shaped silicon and glass are arranged, and a plurality of pressurizers uniformly distributed and contacted on the superposed wafer-shaped silicon and glass. And a plurality of coil springs interposed between each of the pressurizing elements and the fixed part, and biasing the pressing element toward the electrode .
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- 1993-11-16 JP JP28669993A patent/JP3577547B2/en not_active Expired - Fee Related
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