JP6495947B2 - 基板の近接により接合材料を分配することで基板を貼り合わせる方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１に記載の、第１の基板を第２の基板と貼り合わせる方法に関する。

先行技術は、多様な表面を、特に接合面を、液体、特に溶剤を含む粘性ポリマーの混合物で被覆することができる多様なプロセス、技術及び装置を示す。

液体の重要な群は接着剤である。基板を互いに接合するために、半導体工業においても接着剤を適用することが次第に多くなっている。この場合、一時的接着剤と永久接着剤とに区別される。

一時的接着剤は、大抵は、特徴的な温度、いわゆるガラス転移温度を越えて軟化する熱可塑性プラスチックである。熱可塑性プラスチックを用いて接着した基板は、この熱可塑性プラスチックを、ガラス転移温度を超えて加熱することにより再び引き離すことができる。熱可塑性プラスチックは熱的に循環させることができ、従って、この熱可塑性プラスチックは理論的には、その物理特性及び／又は化学特性を失うことなく複数回加熱しかつ再び冷却することができる。この理由は、熱可塑性プラスチックが、熱硬化性プラスチックとは反対に架橋しない点にある。それにより、このポリマー鎖は相応して比較的高い温度で互いにずれることができ、一時的接着剤は可塑性のままとなる。

永久接着剤は、ポリマー鎖が、化学作用、熱による作用又は電磁的作用のもとで互いに永久的に架橋するポリマーである。この架橋現象は不可逆的である。この種のポリマーは、基板、特に異なる材料からなる基板を相互に接合するためによく使用される。

２つの基板の接合は多様な方法により実施することができる。このように、例えば、金属表面を備えた基板は、金属拡散接合によって互いに接合される。シリコン表面及び／又は酸化ケイ素表面との間の接合は、いわゆる直接接合又は溶融接合によって行われる。ガラス基板は、特に、このために必要なイオン移動が可能である限り、陽極接合によっても互いに接合することができる。

上述の接合方法は、基板の特別な表面特性に限定されるという重大な欠点を示す。よって、少なくとも金属表面は、金属拡散接合によって金属表面と接合できるにすぎない。更に、直接接合技術又は溶融接合技術は、シリコン表面及び／又は酸化ケイ素表面、又は少なくとも類似の特性を示す表面との間で適用できるにすぎない。例えば、金属表面とシリコン表面との接合は、拡散接合によっても又は直接接合によっても一般的には不可能である。従って、このような接合は、大抵は永久接着剤を用いて行われる。

原則として、永久接着剤層の厚みｔは最小化されることが望ましい。一方で、厚みｔは、両方の基板を相互に確実かつ永久的に接合しかつ好ましくは表面の起伏を補償するために十分な大きさであるべきである。この厚みｔは、他方では、作製された製品の特性（例えば、透明度、硬度、強度、剛性、熱伝導率）に悪い影響を及ぼさない程度にできるだけわずかであるのが好ましい。

接着剤を施すための最も重要な技術は、スピンコーティング又はスピン塗布である。スピン塗布の場合に永久接着剤の量が基板の中心に施される（英語：dispensed）。この場合、基板はサンプルホルダに固定される。永久接着剤を施した後に、サンプルホルダを高速回転する。遠心力により、永久接着剤は、比較的均一に基板上に分配される。永久接着剤の厚みｔは、堆積量、回転速度及び回転加速度によって調節することができる。

別の被覆技術は、スプレーコーティング又はスプレー塗布である。これは、ノズルが施されるべき液体を霧化し、ノズルは基板に対して相対運動を行う技術である。ノズルと基板との間の相対運動は、単純な回転、並進、又は複雑な運動であってよい。

大抵の場合に異なる材料からなる２つの基板を接合する際の最大の挑戦は、無欠陥の界面層の作製である。特に、シリコン−シリコン又は酸化ケイ素−酸化ケイ素の２つの基板の直接接合の場合に、封入物及びキャビティの回避が何よりも重要である。直接接合の場合に、両方の基板の接合面は、好ましくは互いに中心で接触される。この場合に、中心から進む接合波は半径方向に向かって外側に拡がる。マイクロ平面及び／又はナノ平面で、両方の接合面の一方のゆがみが生じることがある。このゆがみは、両方の接合面の少なくとも一方の反りを引き起こし、この反りは永久的に界面内に維持される。

直接接合法とは反対に、永久接着剤接合法の場合に、ガスの封入、特に気泡形成が最大の問題である。液体の粘度が高くなればそれだけ、液体からガス封入物をなくすことがより困難となる。一度封入されたガス量は、実際にはもはやなくすことはできず、界面内に残ったままとなる。

先行技術で適用された被覆方法によって、次の問題が生じる。

スピン塗布は、比較的均一でかつ気泡を含まない層を基板上に形成する。ただし、２つの基板は既に存在する永久接着剤層と一緒に接触させなければならない。永久接着材層が大きな不均一性（粗さ）を示す場合、気泡の封入が頻繁に起こる。更に、スピンコーティングによって施される全ての種類の液体は、基板の縁部でエッジビード（英語：edge bead）を形成する。従って、永久接着剤は、エッジビードの領域内では、中心部よりも大きな厚みを示す。それによりガス封入がしばしば起こる。スピン塗布によって施された大抵の液体は、溶媒で希釈しなければならない程度に高い粘度を示す。溶媒はスピン塗布の後に熱処理プロセスによって除去しなければならない。溶媒の蒸発により表面粗さが高まり、これがまた悪い接合結果を引き起こしかねない。

スプレーコーティングの場合でも、例えば表面の粗さに基づき、繰り返しガス封入が起こる。この粗さは、基板の表面上で個々の凝集する液滴の直接的な結果である。

従って、本発明の課題は、貼り合わせ結果を改善しかつ全般的に使用できる方法を提供することである。

この課題は、請求項１の特徴によって解決される。本発明の好ましい実施態様は、従属請求項に記載されている。明細書、特許請求の範囲及び／又は図面に記載された特徴の少なくとも２つからなる全ての組み合わせも、本発明の範囲に含まれる。記載された値の範囲は、限界値としての記載された限界にある値内にも該当し、かつ任意の組み合わせも利用することができる。

本発明の基本思想は、液体としての接合材料、特にポリマー、更に好ましくは永久接着剤を２つの基板の間に、この液体が少なくとも部分的に、好ましくは大部分、自動的に、特に一方又は両方の基板の相互の線形運動によるだけで、基板間に、特に同心状の又は放射対称状の広がりにより分配されるように施すことである。本発明の中心的な態様は、特に、接合材料を余剰にならない量で施すことにある。開示された本発明による実施形態は、特に
・ 層厚の調節及び／又は
・ ウェッジエラー補償及び／又は
・ 液体分配
に関して自動調節する。

自動調節するとは、挙げられたパラメータの最適化のために、特に外部から、調節が必要ないことを意味する。本発明の場合のひとたび委ねられた系は、特に上側の基板の重力の作用により及び／又は両方の基板間の毛管作用により、最も均一な層厚、最小のウェッジエラー及び／又は最適な液体分布を示す状態に達するように努める。

余剰にならないとは、施された接合材料の量は、特に接合材料が基板の少なくとも一方の周囲の縁部を越えて出てくることなく、所与の厚みｔを示す完全な接合層を形成するために十分であることを意味する。

好ましくは、この施される量は、基板の接合面Ａと比べて小さな面Ｂに施される。好ましくは、面ＢのＡに対する比率は、１／２未満、更に好ましくは１／３未満、更に好ましくは１／４未満、更に好ましくは１／５未満である。

この液体は、特に両方の基板の一方（特に上側の基板）の重力によって及び／又は両方の基板の間の液体の毛管作用によって自動的に分配される。両方の基板の一方は、特に液体同士の接触後に（両方の基板に施す場合）又は液体と基板との接触後に解放される。

このことから、最小の力の導入又はエネルギーの導入で、接合材料の無欠陥で、有効でかつ材料を節約する分配及び２つの基板間の接合材料からの接合層の形成が生じる。液体は、硬化される接合層の平均厚みｔが定義されていてかつ均一で気泡を含まない分配により第１の基板、第２の基板及び接合層からなる積層体の全体の厚みが平面上で一定であるように分配される。特に、エッジビードの形成も抑制される。透明な基板及び電磁線により硬化可能な液体、特に永久接着剤を使用する場合に、この液体を、透過放射線、特にＵＶ線によって直接硬化させることができる。

接合材料の分配のため、少なくとも２つの基板を使用し、ここで接合材料は所定の時間両方の基板の間に留まるべきである。本発明の場合に、一時的貼り合わせ法及び恒久的貼り合わせ法が好ましい。

接合材料とは、特に永久接合接着剤である。しかしながら、本発明の場合に、一時的接着剤、フォトレジスト、後のプロセスで絶縁層に変換される液体又は洗浄液の使用も考えられる。接合材料として、特に全ての種類の混合物、好ましくは溶媒中に溶解している接着剤が予定される。

本発明の場合に、欠陥形成、特に気泡形成が、比較的高い粘度〜極めて高い粘度を示す接合材料の場合でも抑制される。更に、本発明による実施形態により、極めて均一な層厚ｔを示す液体分配が達成される。

この基板は、全ての任意の形状を有することができるが、好ましくは円形である。特に、基板は、本発明の場合に、接触面が突き出た突出部又は縁部を有しない。接触面は特に完全に平坦に形成される。基板の直径は、特に工業的に規格化されている。ウェハ（好ましくは基板として）について、特に１インチ、２インチ、３インチ、４インチ、５インチ、６インチ、８インチ、１２インチ及び１８インチの直径が好ましい。しかしながら、本発明による実施形態は、これらの直径とは無関係に基本的に全ての基板を取り扱うことができる。本発明による実施形態は、特に、長方形の基板、好ましくはガラス基板の被覆及び貼り合わせのために適している。第１の本発明によるプロセス段階では、定義された量の接合材料の液体を、第１の基板及び／又は第２の基板に堆積させるか又は施す。液体は、好ましくは中心に堆積させるか／施し、かつ液溜（英語：puddle）又は液滴を形成する。この施しは、特に平坦でかつ清浄な液体表面が生じるように行われ、この場合に、特に材料選択及び／又は他のプロセス条件、例えば温度及び圧力が本発明の場合に考慮される。液体表面内での不規則性は、望ましくない封入を引き起こしかねない。

特別な本発明による態様の場合に、液体は、液滴としてではなく、幾何学模様として基板表面に施される。液体模様の適切な堆積によって、本発明による分配経過の間に液体の分配に影響を及ぼすことができる。この特別な本発明による態様は、円形でない、特に長方形の、例えば正方形の基板に液体を均一に分配するために特別な利点を示す。長方形の基板は放射対称を示さない。従って、このような長方形の基板の角までの経路は、基板の幾何学中心点から見て、いくつかの辺までの経路と比べて長い。従って、一般にこれらの経路は液体が分配される方向に依存する。従って、液体を均一に、特にまた同時に、基板表面にわたり分配するために、本発明の場合に、より長い経路の方向に特に多くの液体を堆積させる。

本発明の実施形態の場合に、特に、十字形に液体を堆積させ、この場合、十字の角部を長方形の基板の角部に向けることにより、本発明による液体の分配の際に、液体が長方形基板のあらゆる点にほぼ同時に、好ましくは正確に同時に到達するような開始状態を作製することができる。同様の考察は、任意の形状の基板についても当てはまり、この場合、液体の模様は各基板形状に対して個別に計算するか又は実験的に突き止められる。大抵の特別な本発明の態様の場合に、この模様は、線及び／又は点の組み合わせから構成される。特に特別な本発明による態様の場合に、模様の線の太さは堆積の間に変化される。この種の模様を作製することにより、本発明によるプロセスの接触波は正確な接触点から進行し始めることを保証することもできる。この種の模様を作製することにより、本発明によるプロセスによる迅速でかつ特に均一な被覆が可能となる。第２の基板の基板表面に、また、堆積された液体を存在させることができ、この液滴が第１の基板の基板表面上の模様と接触する。

特に、堆積された／施された液滴の量は、方法の完了時の、つまり特に液体の硬化後の所望の厚みｔに関して決定、特に計算される。基板間の液体の均一な分配、一定密度の１００％圧縮不能な液体及び相応して予め設定された基板表面の仮定の下で、堆積されるべき液体量は、特に次のように算出される。本発明による経過の完了後の、底面積Ａ（第１の基板及び／又は第２の基板との接合面）にわたる厚みｔを示す接合層の体積Ｖを次に示す：
Ｖ＝ｔ×Ａ

円形の基板の場合、面積Ａは、円の半径（又は半分の直径）の二乗に数πを掛けたものに等しく、つまり
Ｖ＝ｔ×ｒ^２×π＝ｔ×（ｄ／２）^２×π
である。

圧縮不能な液体の場合に体積は圧力とは無関係である。特に、接合材料の液体量は、体積調節によって堆積され／施され、この場合に、予め設定された基板表面積Ａで及び所望の又は調節された層厚ｔで、特に硬化により生じる収縮分を考慮して、堆積されるべき体積量が得られる。この収縮（これは特に重合収縮である）は、収縮パラメータｓによって示される。重合収縮とは、ポリマー鎖の相互の架橋の進行によりポリマーの体積の減少又は緻密化であると解釈される。この不可逆的な経過は、特に永久接合接着剤中で起こる。体積の減少についての他の理由は、液体成分の気化であると考えられる。本発明による実施形態の場合に、液体の気化は困難であるか又はほとんど不可能である、というのも分配された液体は、２つの、一般に気密な基板の間に存在しているためである。この気化は、もっぱら両方の基板の周囲輪郭の間の相対的に狭い範囲を介して可能なだけである。従って、更なる経過で、この種類の収縮に関して詳細には取り上げない。収縮パラメータｓは、１と、収縮後の体積Ｖの収縮前の体積Ｖ₀に対する比率との差として定義され、従って：
ｓ＝１−Ｖ／Ｖ_０
である。

収縮は、０．２未満、好ましくは０．１未満、更に好ましくは０．０１未満、特に好ましくは０．００１未満、最も好ましくは０である。

これとは別に、液体量は、特に質量調節によって堆積され／施され、この場合、計算された体積に、接合材料の（特に一定の）密度を掛ける。
ｍ＝ρ×Ｖ＝ρ×ｔ×ｒ^２×π＝ρ×ｔ×（ｄ／２）^２×π

この場合、本発明により、特に、液体の密度が温度の関数であることに留意しなければならない。好ましくは、接合層を通した電磁線の透過を最適化するために、つまり吸収を低減するために、接合層の厚みｔができる限り低くなるように努める。

例えば、限定するものではないが、基板の規定された直径に対して多様な層厚についての堆積されるべき液体量を一覧表に示す。密度は、この場合１ｇ／ｃｍ³として選択され、この場合、これは本発明によるポリマーの密度にとって現実的な値である。熱可塑性プラスチック、特に溶媒中に溶解した熱可塑性プラスチックの現実の密度は、この値から相違してもよい。

２００ｍｍ基板及び多様な厚みｔについて、体積Ｖ（又は相応して換算された質量ｍ）の堆積されるべき液体量の一覧表

接合層の本発明による厚みｔは、特に１００μｍ〜０．００１μｍ、好ましくは７５μｍ〜０．０１μｍ、更に好ましくは５０μｍ〜０．１μｍ、特に好ましくは２５μｍ〜１μｍ、最も好ましくは１０μｍ〜１μｍである。

更なる、特に第２のプロセス段階では、両方の基板同士の近接が行われる。近接の前及び／又は近接の間に、特に、基板の間のウェッジエラー補償を実施することができる。好ましくは、両方の基板は、プロセス進行を促進するために、第１の位置までは迅速に近接される。第１の位置までの近接プロセスにおいて、両方の基板同士の相対的な近接速度は特に０．０１ｍｍ／ｓより大きく、好ましくは０．１ｍｍ／ｓより大きく、更に好ましくは１ｍｍ／ｓより大きく、最も好ましくは１０ｍｍ／ｓよりも大きい。しかしながら、本発明による実施形態は、ウェッジエラーの補償について大抵は全く省くことができるという利点を示す。ウェッジエラーは、両方の基板間で自動的に分配される液体により、完全に又は少なくとも十分に、自動的に補償されるためである。

第１の位置は、好ましくは液体同士（両方の基板に施した場合）の接触によって又は液体と両方の基板の一方との接触によって終える。

相対的近接速度は、第１の位置に達する際に特に減速され、かつ特に１ｍｍ／ｓ未満、好ましくは０．１ｍｍ／ｓ未満、更に特に好ましくは０．０１ｍｍ／ｓ未満、最も好ましくは０．００１ｍｍ／ｓ未満となる。特に好ましい実施形態の場合に、本発明によるプロセスは、従って上述の２段階プロセスで実施される。

本発明による更なる、特に第３のプロセス段階において、基板の一方、特に第２の基板は、その固定（収容装置）を解除される。両方の基板の水平な載置の場合、重力及び、両方の基板の間の液体により作用する毛管力が、上側の基板を下側の基板の方向に引き付ける。それにより生じる、液体内での圧力分配によって、液体は自動的に界面に沿って分配される。拡がる液体波は、この場合、空気を押し出し、かつ全ての種類の気体は基板界面から除去される。液体の分配は、特に均一に、更に好ましくは放射対称で、好ましくは同心状に行われる。相応する載置によって、及び、基板の斜め置き又は縦置きの際に液体が基板から流れ落ちることを回避するために十分に高い液体の粘度の選択の場合には、基板の斜め置き又は縦置きも考えられる。本発明によるこのように特別な実施形態の場合に、基板同士の自動的な近接並びに基板間の液体の分配について、専ら毛管作用だけが配慮される。

本発明による更なる、特に第４の段階において、液体は両方の基板の縁部に到達し、かつ予め設定された量及び不足する毛管作用に基づいて、この分配は自動的に停止する。液体（接合材料）は、特に、両方の基板の間に分配できる程度に十分に低いが、縁部に存在する表面張力によりまとめられた基板が離れない程度に十分に大きい粘度を示す。この粘度は物理特性であり、この粘度は著しく温度に依存する。液体、特にポリマーの粘度は、一般に、温度が上昇するにつれて低下する。本発明による接合材料の粘度は、室温で、特に１０⁶Ｐａ・ｓ〜１Ｐａ・ｓ、好ましくは１０⁵Ｐａ・ｓ〜１Ｐａ・ｓ、更に好ましくは１０⁴Ｐａ・ｓから１Ｐａ・ｓ、最も好ましくは１０³Ｐａ・ｓ〜１Ｐａ・ｓである。

本発明によるプロセスは、基本的に基板表面の任意の親水性値で機能する。基板表面の親水性値は、特に、多様な基板材料の使用及び／又は多様な表面処理プロセスの使用によっても異なることができる。つまり大まかに疎水性と親水性とに区別する場合、基本的には第１の基板と第２の基板とについて次の組み合わせが可能である。

・ 疎水性−疎水性
・ 親水性−親水性
・ 疎水性−親水性
・ 親水性−疎水性

親水性の基板表面は、本発明の場合に、特に、液体と基板表面との間に相応する濡れ及びそれによるより高い接触面積及び相応してより高い付着を作製するべき場合に使用される。特に、基板の下面側に液滴の形で液体を堆積すべき基板は、相応して高い親水性を示す。

それに対して疎水性の表面は、本発明の場合に、特に、堆積する液体と基板表面との間に点接触を作製するために使用される。この種の点接触は、特に、本発明による全ての実施形態の場合に利用することができ、この場合、液体は上側の基板の親水性の下面にだけ堆積され、疎水性の下側の基板の上面は、凸型の液滴と点接触の際に接触するだけである。上側の基板の重力は、次いで、この液滴を、この点状の接触から出発して両方の基板表面の間に広げる。

親水性は、接触角法を用いて決定される。この場合、光学系を用いて、液滴の接線と濡らされた表面との間の角度を測定する。この方法は当業者に公知である。測定された角度は、親水性が高い場合に鋭角であり、疎水性が高い場合には鈍角である。液体接合材料と接合面（接触面）との間の好ましい接触角は、本発明による親水性の基板表面について、特に９０°未満、好ましくは７０°未満、更に好ましくは５０°未満、最も好ましくは３０°未満である。液体接合材料と接合面（接触面）との間の好ましい接触角は、本発明による疎水性の基板表面について、特に９０°を越え、好ましくは１２５°を越え、更に好ましくは１５０°を越え、最も好ましくは１７５°を越える。

疎水性基板表面を親水性基板表面に（又は親水性基板表面を疎水性基板表面に）変換する必要がある場合には、本発明によるプロセスを実施する前にそれぞれ公知の技術を用いてこの変換を実施することができる。プラズマ処理、表面エッチング、化学処理、被覆、スパッタリング、表面粗さの向上などが考えられる。

更なる経過において、両方の基板表面は親水性であると仮定する（好ましい実施態様）。

液体の分配及び特に接合面の最適な濡れを保証するために、基板の表面は好ましくは親水性である。液滴の堆積／施しを特に上側の／第２の基板に行う限り、大きすぎる疎水性（つまり低すぎる親水性）は、液体と基板表面との間の接着挙動に関して不利に作用することがある。液体と基板表面との間の親水性（つまり接着力）は、好ましくは少なくとも、液体が重力によって基板表面から引き離されない程度に大きい。従って、この場合に親水性は、接触角が少なくとも０より大きく、特に１０°よりも大きく、好ましくは２０°よりも大きくなるように選択される。

本発明による別の重要な物理パラメータは、接合層と基板との間の接着性である。この接着性は、好ましくは、相互に接合された表面を相互に引き離すために必要な、単位面積当たりのエネルギーによって定義される。このエネルギーは、この場合、Ｊ／ｍ²で表される。接合層と基板とは、特に、単位面積当たりのエネルギーが、２．５Ｊ／ｍ²未満、好ましくは０．１Ｊ／ｍ²未満、更に好ましくは０．０１Ｊ／ｍ²未満、特に好ましくは０．００１Ｊ／ｍ²未満、更に特に好ましくは０．０００１Ｊ／ｍ²、最も好ましくは０．００００１Ｊ／ｍ²未満となるように選択される。特に基板の少なくとも一方に施された被覆材料と接合材料としてのポリマーとの間の単位面積当たりのエネルギーの好ましい平均値、特に経験的に突き止められた平均値は、約０．１Ｊ／ｍ²である。純粋シリコンと同じポリマーとの間の単位面積当たりのエネルギーの典型的な経験的に突き止められた平均値は、約１．２Ｊ／ｍ²である。相応する値は、被覆材料、基板材料及び不純物、この場合ポリマーに応じて変動してよい。今後、広く有効な被覆材料を考慮に入れることもできる。

本発明による好ましい実施形態の場合に、接合面は、表面特性、特に親水性及び疎水性を変更するため又は適切に調節するために、特に、表面の本発明による被覆の前に、プラズマで処理する及び／又は被覆することができる。

使用可能なプラズマ様式は、好ましくは
・ 誘導結合型プラズマ
・ 容量結合型プラズマ
・ リモートプラズマ
である。

プラズマのパラメータの選択により、接触角及び望ましい接着性が調節される。

本発明の好ましい実施形態の場合に、接合材料の正確な液体量の堆積により及び／又は接合材料の密度、粘度及び／又は表面特性の知識により、この方法を、液体が両方の基板の周囲輪郭から出てこないように実施する。それにより、本発明によるプロセスを実施する装置が液体で汚れることは避けられる。

本発明による好ましい実施形態の場合に、両方の基板の接合は、下側の／第１の基板に施された接合材料を、特に液滴（英語：droplet）の形で上側の／第２の基板に施された接合材料と合一することにより行われる。この場合、液滴は、例えば、文献の独国特許出願番号のDE 102013113241.3に記載されたような重力方向に対して液体を堆積する装置を用いて堆積させることができる。液滴を、特に手動で施すこともできる。この本発明による実施形態は特に好ましい、というのも第２の上側の基板の接合面（接触面）の液滴は、液滴に作用する重力によって、完璧な凸型の形状を示すためである。それに対して、第１の下側の基板の接合面の液体は、特に、この液体が不適切に堆積された場合には、凹型の領域を有することがある。この凹型の領域は、特に、専らではないが、第１の下側の基板の多様な、特に中心でない位置への液体の「複数回の堆積」によって生じる。相応して正確に調整された堆積装置による「複数回の堆積」は最も広範囲に及んで最小化できるという事実に基づいて、特にサブミリメートル範囲又はサブマイクロメートル範囲で生じる凹型の領域の形成が重要である。液体表面は、局所的な表面張力の変化により（例えば脂肪パーティクル、粉末粒子、イオン、有機分子などにより）局所的に、極めて小さな（肉眼ではほとんど感知できない）凹型の領域を形成することがあり、これは欠陥形成又は気泡形成にための出発点として作用することがある。完璧でない凸型の液体表面の形成についての原因とは無関係に、このプロセスのこの実施形態によって、欠陥箇所の形成を抑制することができる。この実施形態により、つまり、第２の上側の基板の接合面の液滴と、第１の下側の基板の接合面の、特に凹型の領域を有する液体との合一が生じる。連続的な、特にゆっくりとした近接によって、欠陥、特にガス封入体を外側に押し出すために十分な時間が残る。

本発明による別の実施形態の場合に、特に下側の／第１の基板の基板表面に液体を被覆技術によって、特にスピン塗布又はスプレー塗布によって堆積させる。上側の／第２の基板の基板表面には、接合材料は、また液滴の形で施される。

本発明の別の実施形態の場合に、接合材料は、下側の／第１の基板に模様の形で施される。この場合に、この模様は、接合材料の本発明による分配の際に、基板表面の最適な、迅速なかつ特に同時の濡れが行われるように選択される。この種の分配は、特に、円形ではない基板、特に長方形の基板にとって好ましい、というのも接合材料が中心から縁部に至るまでの経路の長さは方向に依存するためである。従って、接合材料を、特に下側の／第１の基板に、基板の形状に適合して堆積させることが好ましい。本発明の接触を支援するために、上側の／第２の基板には、この場合、特に接合材料の液滴を堆積させる。

本発明により、特別な実施態様の場合に、液滴及び／又は液溜の他に、幾何学図形、特に１つの（又は複数の、好ましくは十字形の）長方形を堆積する／設けることが考えられる。これにより、両方の基板間での液体の本発明による分配経過は、改善された予備分配及びそれにより高められた毛管作用に基づいて促進される。

特別に堆積された幾何学図形により、液体は既に１つの長い道程（例えば線形）又は複数の長い道程（例えば十字形）によって予備分配されている。堆積された幾何学図形は、好ましくは、毛管力によって引き起こされた及び促進された液体波を支援するので、液体の本発明による分配経過はより早く終わる。

別の、特に好ましい本発明による実施形態の場合に、下側の／第１の基板へ液体を施すことは省かれる。専ら、第２の／上側の基板の接合面／接触面への１つの液滴、特に単独の液滴を施すことだけが行われる。特に極端に薄い液体層を作製するために、第２の上側の基板の接合面に１滴の液滴の液体量が本発明の場合に好ましい。第２の上側の基板の接合面に液滴を施すことにより、液滴に重力が作用し、この液滴は完璧に凸型の形状を示しかつ凹型の領域は生じない。液滴と、第１の下側の基板の接合面との点状の接触は相応して正確である。この実施形態の場合に、１回施さなければならないだけであり、それにより時間及びコストが節約される。

液体接合材料（液体）を室温で本発明により分配することは、本発明の好ましい実施形態である。これとは別に、第１の基板及び／又は第２の基板を本発明の場合に温度調節することも考えられる。この第１の基板及び／又は第２の基板の温度調節により、液体の粘度を適切に調節できかつそれにより流動挙動を調整することができる。この場合、第１の／上側の基板及び／又は第２の／下側の基板は、液体の所望の粘度に依存して温度調節される。この場合、本発明による温度範囲は、特に−１００℃〜３００℃、好ましくは−５０℃〜３００℃、更に好ましくは０℃〜３００℃、更に好ましくは５０℃〜３００℃、最も好ましくは１００℃〜３００℃である。特に、第１の基板及び／又は第２の基板の温度調節の温度範囲内で、液体の恒久的な架橋はまだ起こらない。

本発明によるプロセスによって両方の基板間に分配されるべき接合材料は、好ましくは硬化（英語：cured）され、特に基板間に接合材料を分配する間及び／又は分配した後に硬化される。この硬化は、電磁線及び／又は熱を用いて行われる。電磁線は、この場合、特に１０ｎｍ〜２０００ｎｍ、好ましくは１０ｎｍ〜１５００ｎｍ、更に好ましくは１０ｎｍ〜１０００ｎｍ、特に好ましくは１０ｎｍ〜７５０ｎｍ、最も好ましくは１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内の波長を示す。

熱による硬化の場合には、液体を、１００℃より高い、好ましくは２００℃より高い、更に好ましくは３００℃より高い、特に好ましくは４００℃より高い、最も好ましくは５００℃より高い温度に加熱する。この実施形態の場合に、熱を迅速かつ効果的に接合材料に供給するために、基板の熱伝導率は好ましくはできる限り高い。両方の基板の少なくとも一方の熱伝導率は、好ましくは０．１Ｗ／（ｍＫ）〜５０００Ｗ／（ｍＫ）、特に１Ｗ／（ｍＫ）〜２５００Ｗ／（ｍＫ）、更に好ましくは１０Ｗ／（ｍＫ）〜１０００Ｗ／（ｍＫ）、最も好ましくは１００Ｗ／（ｍＫ）〜４５０Ｗ／（ｍＫ）である。

特に好ましい実施形態の場合に、重力に対する液体の堆積は、特に表面張力によってまとまる液滴を、堆積管、特に針の端部に形成し、かつこの液滴を、基板表面と接触させることにより取り外し／移すことにより行われる。出口開口部の直径の正確な選択により、液滴サイズを規定することができる。

本発明の他の利点、特徴及び細部は、好ましい実施例の次の記載から並びに図面により明らかにされる。

第１の本発明による実施形態の第１のプロセス段階の寸法通りでない略示断面図を示す。 第１の実施形態の第２のプロセス段階の寸法通りでない略示断面図を示す。 第１の実施形態の第３のプロセス段階の寸法通りでない略示断面図を示す。 第１の実施形態の第４のプロセス段階の寸法通りでない略示断面図を示す。 最適には堆積されていない液体量を備えた第２の本発明による実施形態の第１のプロセス段階の寸法通りでない略示断面図を示す。 最適に堆積された液体量を備えた第２の本発明による実施形態の第１のプロセス段階の寸法通りでない略示断面図を示す。 最適に分配された液体量を備えた第２の本発明による実施形態の第１のプロセス段階の寸法通りでない略示断面図を示す。 作製された模様を備えた第２の本発明による実施形態の第１のプロセス段階の寸法通りでない略示断面図、並びに対応する上から見た図を示す。 第３の本発明による実施形態の第１のプロセス段階の寸法通りでない略示断面図を示す。 液滴堆積のための本発明による実施形態の寸法通りでない略示断面図を示す。

これらの図中で、同様の特徴又は同様に作用する特徴は、同じ符号で表されている。

図１ａは、理想的な条件下で、第１の本発明によるプロセス段階の開始状態を示す。理想的な凸型の液体表面３ｏを示す接合材料３の中央に堆積された液体量を、第１の下側の基板１の接合面１ｏに堆積させる。第２の上側の基板２の接合面２ｏを、接合材料３の方向と向かい合うように向ける。アライメントとは、特にウェッジエラー補償及び／又は基板１，２の周囲輪郭１ｕ／２ｕ及び／又は基板１，２の図示されていないアライメントマークに基づくアライメントであると解釈される。基板１，２のアライメントは、特に相応するアライメント装置により行われる。ただしウェッジエラー補償は好ましくは省くことができる、というのも本発明によるプロセスの後のプロセス段階で自動ウェッジエラー補償を行うことができるためである。

図１ｂによる第２の本発明によるプロセス段階では、両方の基板１及び２の相互の相対的近接が行われる。第２の上側の基板２を、機械装置（記入されていない）によって相応する第２の収容装置に接するように保持する第１の本発明による実施形態では、下側のサンプルホルダ（第１の収容装置）の運動による第１の下側の基板１の近接が好ましい。もちろん、第１の下側の基板１を下側のサンプルホルダに固定したままにし、上側の第２の基板２を近接することも考えられる。

上側の基板２の接合面２ｏを液体表面３ｏの接触点４と接触させる際に、上側の基板２の固定を解除し、上側の基板２に作用する重力Ｇ並びに毛管力Ｋ、特にわずかな毛管力Ｋが、図１ｃによる両方の基板１及び２を引き合わせる。両方の基板１及び２の傾いた取り付け又はそれどころか垂直の取り付けはあまり好ましくない、というのもそれにより液体はひずみかねないためである。両方の基板１及び２の連続的な近接により、液体も基板１，２の間に均一に分配され、特にこの分配は、毛管作用によって支援されるか又は改善される。この本発明によるプロセス段階では、重力及び毛管力の相互作用によって、接合材料３の均一化及びそれによる自動的なウェッジエラー補正も行われる。相応して精密に仕上げられ、形状寸法が同じ基板の場合には、それどころか、両方の基板の相互の自動アライメントが起こることがある。

特に接合材料３として硬化可能な液体が使用されている場合に行われる、図１ｄによる本発明による最後の段階で、第１の基板１及び／又は第２の基板２、及びそれによる特に接合材料３に電磁線及び／又は熱を供給する。この第１の基板１及び第２の基板２の供給は、図１ｄでは、両方の基板１及び２に作用する矢印によって印されている。

図２ａは、好ましい本発明による実施形態を示し、この場合、接合材料５として液滴が、第２の基板２の接合面２ｏに施される。この液滴５はこの液滴５に作用する重力に基づいて完璧な凸型の液滴表面５ｏを示す。更に下側の接合面１ｏに堆積した液体３′は、欠陥のある又は調整が悪い堆積システムによって堆積された。この液体表面３ｏ′は、従って完璧でなくきれいでない凸型の液体表面３ｏ′を示す。この種の欠陥のある堆積は、特に、図示されていない堆積システムの調整が悪い、劣化した又は汚れたノズルによって生じる。

本発明の場合に、基板表面１ｏ，２ｏ上に分配された複数の液だまり／液滴の堆積も考えられ、これらは次いで図２ａに示した液体３′に合一される。

図２ａの場合の下側の基板１の接合面１ｏに好ましくなく堆積した液体３′の極端な状況は、正確に調整されかつ清潔に作業された堆積システムの場合には実際に起こらない。だが、複数の局在する凸型の領域４，４′の形成は十分に考えられ、これらの領域の間に相応する凹型の領域６が存在する（図２ｂ）。これらの領域４，４′，６は、特に、表面張力を変化させることがあるミリメートル範囲、マイクロメートル範囲、及びナノメートル範囲のパーティクルによって生じる。この種の液体表面を、極端に平坦な基板表面２ｏと直接接触させる場合には、ミリメートル範囲、マイクロメートル範囲及びナノメートル範囲の小さな気泡の形成を引き起こすことがある。

本発明による第２の実施形態は、上側の基板２の接合面２ｏに液滴５を堆積させることより、両方の問題を解消することができる。本発明による、基板２の基板表面２ｏに液滴を堆積させることは、接合材料３′′の第２の液体と液滴状の接合材料５との接触、特に直接接触を可能にする。それにより、場合によりこの接触の間に生じる気泡を、流体力学的緩和プロセスによって更に両方の接合材料３′′と５との界面から追い出すことができ、合一されて生じる接合材料は気泡を含まないままとなる。

図２ｃによる別の本発明による実施形態の場合には、液体３′′′を、被覆方法により、特にスピン塗布又はスプレー塗布により、基板１の基板表面１ｏ上に均一に堆積させることができる。

図２ｄは、接合材料３^IVが模様の形で施された２つの長方形の基板１′，２′の別の本発明による寸法通りではない断面図又は上から見た図を示す。この模様は、接合材料３^IVと５との接触後に、両方の長方形の基板１′と２′との間で、合一された接合材料の迅速で、効果的で、均一でかつ特に同時の分配を可能にする。

その後は図１ｃ〜１ｄと同様の手順が行われる。

更に特に好ましい本発明による実施形態の場合に、唯一の液滴５が、上側の基板２の接合面２ｏに堆積される。液滴５は、ここでも重力に基づいてきれいな凸型の形を示している。この液滴５の液体量は、両方の基板１及び２の間で本発明による接合層７が形成されるために十分であるように計算される。

液滴５の堆積後に、ここでも図１ｃ〜１ｄと同様の、近接、接触、分配及び硬化の手順が行われる。

図４は、基板表面２ｏに液滴の形で接合材料５を堆積させるための特に好ましい実施形態を示す。液滴は、この場合、堆積管８を通して堆積管開口部８ｏに形成される。接合材料の表面張力は、液滴を１つにまとめる。このような堆積管８、特に針又は注入器開口部の端部に液滴を形成した後に、液滴５又は堆積管開口部８ｏと基板２との間の相対的近接が行われる。最終的に液滴は基板２と接触し、堆積管開口部８ｏから基板表面２ｏに移される。堆積管直径Ｄは、本発明の場合に、特に５ｍｍ未満、好ましくは２ｍｍ未満、更に好ましくは１ｍｍ未満、特に好ましくは０．１ｍｍ未満、最も好ましくは０．０１ｍｍ未満である。

１，１′ 第１の基板
１ｏ，１ｏ′ 第１の接合面
１ｕ 周囲輪郭
２，２′ 第２の基板
２ｏ，２ｏ′ 第２の接合面
２ｕ 周囲輪郭
３，３′，３′′，３′′′，３^IV 接合材料
３ｏ，３ｏ′，３ｏ′′，３ｏ′′′，３ｏ^IV 液体表面
４，４′ 凸部領域
５ （液滴状の）接合材料
５ｏ 液滴表面
６ 凹部領域
７ 接合層
８ 堆積管
８ｏ 堆積管開口部
ｔ 厚み
Ｇ 重力
Ｋ 毛管力
Ｄ 堆積管直径

Claims (6)

1. 第１の下側の基板（１）と第２の上側の基板（２）とを、前記基板（１，２）の間に配置された接合材料（３，５）からなる接合層（７）によって貼り合わせる方法において、
   特に次の順序で、次の段階、
   − 前記第１の下側の基板（１）に前記接合材料（３，５）をスピン塗布又はスプレー塗布により被覆する段階と、
   − 前記第２の上側の基板（２）に前記接合材料（３，５）の１つの液滴を液体の形で施す段階と、
   − 前記基板（１，２）を近接することにより前記接合材料（３，５）を前記基板（１，２）の間に分配し、前記分配は、前記液体接合材料（３，５）の毛管力によって自動的に行われ、前記両方の基板（１，２）の一方を、前記液滴と前記第１の下側の基板（１）上の前記接合材料（３，５）との接触後に解放し、それにより厚みｔの前記接合層（７）の形を形成し、前記接合材料（３，５）は、余剰にならない量で施される段階と、
   を含む方法。
2. 前記接合材料（３，５）を、前記接合層（７）の厚みｔ及び前記基板（１，２）の少なくとも一方の直径により予め設定されている量、特に余剰にならない量で施す、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記接合材料（３，５）を、両方の基板、特に互いに対応する領域に施す、
   請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記分配及び／又は近接を、少なくとも部分的に、前記液体接合材料（３，５）の毛管力により及び／又は前記基板（１，２）の一方の重力Ｇによるだけで行う、
   請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
5. 前記基板（１，２）の接合面（１ｏ，２ｏ）を、前記接合材料（３，５）を施す前に、被覆する及び／又はプラズマで処理する、
   請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
6. 前記接合材料（３，５）を、前記分配及び前記基板（１，２）の近接の間及び／又はその後に硬化させる、
   請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。

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