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特許5966215分子接着によって２枚のウェーハを互いにボンディングするための方法及び装置
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5966215
(24)【登録日】2016年7月15日
(45)【発行日】2016年8月10日
(54)【発明の名称】分子接着によって２枚のウェーハを互いにボンディングするための方法及び装置
(51)【国際特許分類】
H01L 25/065 20060101AFI20160728BHJP
H01L 25/07 20060101ALI20160728BHJP
H01L 25/18 20060101ALI20160728BHJP
H01L 21/02 20060101ALI20160728BHJP
H01L 27/12 20060101ALI20160728BHJP
【ＦＩ】
H01L25/08 B
H01L21/02 B
H01L27/12 B
【請求項の数】10
【全頁数】13
(21)【出願番号】特願2013-520080(P2013-520080)
(86)(22)【出願日】2011年7月15日
(65)【公表番号】特表2013-531395(P2013-531395A)
(43)【公表日】2013年8月1日
(86)【国際出願番号】EP2011062153
(87)【国際公開番号】WO2012010517
(87)【国際公開日】20120126
【審査請求日】2014年5月28日
(31)【優先権主張番号】1056010
(32)【優先日】2010年7月22日
(33)【優先権主張国】FR
(73)【特許権者】
【識別番号】598054968
【氏名又は名称】ソイテック
【氏名又は名称原語表記】Ｓｏｉｔｅｃ
(74)【代理人】
【識別番号】100107456
【弁理士】
【氏名又は名称】池田 成人
(74)【代理人】
【識別番号】100148596
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 和弘
(74)【代理人】
【識別番号】100123995
【弁理士】
【氏名又は名称】野田 雅一
(72)【発明者】
【氏名】カステクス， アーノード
(72)【発明者】
【氏名】ブローカート， マルセ
【審査官】
小山 和俊
(56)【参考文献】
【文献】
特開平０７−０９４６７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平１０−０７９４１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
欧州特許出願公開第０２０９１０７１（ＥＰ，Ａ１）
【文献】
特表２０１１−５１４６６９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０１Ｌ ２５／０６５
Ｈ０１Ｌ ２１／０２
Ｈ０１Ｌ ２５／０７
Ｈ０１Ｌ ２５／１８
Ｈ０１Ｌ ２７／１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
分子接着によって第１のウェーハ（２０２）を第２のウェーハ（２０６）上へボンディングする方法であって、前記第１及び第２のウェーハ間にボンディング波（２２２）の開始の点（２１６）を与えるステップを含む方法において、前記ボンディング波が前記ウェーハ間を伝播している間に、前記ボンディング波の伝播が減速されるように前記ボンディング波の前記開始の点に向けて前記第１のウェーハと前記第２のウェーハとの間にガス流（２２８）を送出するステップをさらに含むことを特徴とする、方法。
【請求項2】
前記送出されたガス流が、前記２枚のウェーハのボンディング表面（２０２ａ、２０６ａ）のうちの少なくとも一方の全体にわたって水分を離脱させるために１００００ｐｐｍ未満の濃度の水分を有する乾燥ガスの流れである、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記ガス流の温度が、前記第１及び第２のウェーハの周囲温度から２００℃までの範囲内である、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項4】
前記ガス流が、少なくともアルゴンの流れ、ネオンの流れ、ヘリウムの流れ、窒素の流れ、二酸化炭素の流れ、及び空気の流れから選択される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
前記ガス流の幅が、前記２枚のウェーハの直径に対応する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
第１のウェーハ（２０２）を第２のウェーハ（２０６）上へ分子接着によってボンディングするための装置（２１５）であって、前記第１及び第２のウェーハ間にボンディング波（２２２）の開始の点（２１６）を与えるための手段（２１４）を含む装置において、前記ボンディング波が前記ウェーハ間を伝播している間に、前記ボンディング波の伝播が減速されるように前記ボンディング波の前記開始の点に向けて前記第１及び第２のウェーハ間にガス流（２２８）を送出するように構成された送出手段（２２６）をさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項7】
前記送出手段が、前記２枚のウェーハのボンディング表面（２０２ａ、２０６ａ）のうちの少なくとも一方の全体にわたって水分を離脱させるために１００００ｐｐｍ未満の濃度の水分を有する乾燥ガスの流れを送出するように構成される、請求項６に記載の装置。
【請求項8】
前記送出手段が、前記第１及び第２のウェーハの周囲温度から２００℃までの範囲内の温度で前記ガス流を送出するように構成される、請求項６又は７に記載の装置。
【請求項9】
前記ガス流が、少なくともアルゴンの流れ、ネオンの流れ、ヘリウムの流れ、窒素の流れ、二酸化炭素の流れ、及び空気の流れから選択される、請求項６〜８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項10】
前記送出手段は、前記ガス流の幅が前記２枚のウェーハの直径に対応するように構成される、請求項６〜９のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野及び背景技術】
【0001】
本発明は、少なくとも１つの層を最終基板上へと転写することによって製造した多層半導体構造（また、複合構造又は多層半導体ウェーハとしても知られる）を製造する分野に関係する。前記層転写は、例えば分子接着によって第１のウェーハ（又は初期基板）を第２のウェーハ（又は最終基板）上へとボンディングすることによって得られ、第１のウェーハは、一般的に、ボンディング後に薄くされる。転写した層は、１つの構成要素又は複数のマイクロコンポーネントのすべて又は一部をやはり含むことができる。
【0002】
より正確に言えば、本発明は、分子接着によってボンディングした２枚のウェーハ間のボンディング界面のところに局所的に生じることがあるボンディング欠陥の問題に関係する。
【0003】
分子接着によるウェーハボンディングは、それ自体良く知られている技術である。分子接着によるウェーハボンディングの原理は、２つの表面を直接接触させること、すなわち特定のボンディング材料（接着剤、ワックス、はんだ、等）を使用しないことに基づくことを思い出すはずである。かかる操作は、ボンディングしようとする表面が十分に平滑であり、粒子又は汚染がない表面であることを必要とし、接触を始めることを可能にするために、典型的には数ナノメートル未満の距離で互いに十分に近づけることを必要とする。２つの表面間の引力は、そのときには、分子接着すなわち「直接ボンディング」（互いにボンディングしようとする２つの表面の原子又は分子間の様々な電気的相互作用引力（ファンデルワールス（Ｖａｎ ｄｅｒ Ｗａａｌｓ）力によって誘起されるボンディング）によってボンディングを引き起こさせるように十分に大きい。
【0005】
第１のウェーハ１０２は、ボンディング面１０２ａ上に一連のマイクロコンポーネント１０４を含む（図１Ａ）。マイクロコンポーネント１０４は、製造すべきマイクロコンポーネント１０４に対応するパターンの形成用の区域を画定するためにマスクを採用するフォトリソグラフィによって形成される。
【0006】
本文書において使用されるように「マイクロコンポーネント」という用語は、層上に又は層内に行われる技術的ステップからもたらされ、正確に位置を決定する必要があるデバイス又は任意の別のパターンを意味する。したがって、マイクロコンポーネントを、能動的な構成要素又は受動的な構成要素、単純なコンタクト点、相互配線、等とすることができる。
【0007】
さらにその上、支持ウェーハ１０６は、例えば、第１のウェーハ１０２との分子接着によるボンディングを容易にするために、支持ウェーハの酸化によって形成した熱酸化物層１０８又は堆積した酸化物層１０８によって覆われる（図１Ａ）。
【0008】
さらに、第１のウェーハ１０２のボンディング表面１０２ａ及び第２のウェーハ１０６のボンディング表面１０６ａを準備するために処理が一般に行われ、前記処理は、得ようとするボンディングエネルギー（化学機械研磨、洗浄、スクラビング、疎水性／親水性処理、等）に応じて変わる。
【0009】
一旦、ウェーハが準備されると、支持ウェーハ１０６が、ボンディング装置１１５内に設置される。より正確には、支持ウェーハ１０６は、直接ボンディングによって第１のウェーハ１０２と支持ウェーハ１０６とを組み立てる目的でボンディング装置１１５の基板キャリア１１０上に設置される。基板キャリア１１０は、例えば、静電気システムによって、又は吸着によって所定の位置に第２のウェーハ１０６を保持する。
【0010】
次に、第２のウェーハ１０６と密接に接触させるために第２のウェーハ１０６上に第１のウェーハ１０２が設置される（図１Ｂ）。第１のウェーハ１０２に接触力（機械的圧力）を加えることによって、分子接着によるボンディングが次に始まる（図１Ｃ）。この接触力の印加が、その開始点からボンディング波１２２の伝播が始まることを可能にする（図１Ｄ）。ボンディング波１２２は、ボンディング装置１１５が備えている印加ツール１１４（例えば、テフロン（Ｔｅｆｌｏｎ）（登録商標）触針）によって始められる。
【0011】
本文書では「ボンディング波」という用語を、開始点から伝播し、コンタクト点から２枚のウェーハ間の密接な接触の全領域（ボンディング界面）にわたる引力（ファンデルワールス力）の拡散に対応する接合先端又は分子接着先端について使用する。
【0012】
ウェーハ１０２及び１０６の全ボンディング表面にわたるボンディング波１２２の伝播は、次いで、多層構造１１２を得るために２枚のウェーハの分子接着によるウェーハボンディングを可能にする。
【0013】
一旦、ボンディングが行われると、熱アニールを行うことによってボンディングを強化することができる。支持ウェーハ１０６上に転写層を形成するために、第１のウェーハ１０２をその後薄くすることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
しかしながら、本出願人は、２枚のウェーハ間のボンディング界面のところに、より正確には、ボンディング開始点１１６から遠くに位置する領域１２０に、局所的なボンディング欠陥１１８の存在を観察している（図１Ｅ）。これらの欠陥は、２枚のウェーハ１０２及び１０６が非常に弱いボンディング力を有する又はボンディングが全くない区域に対応する。
【0015】
ボンディング欠陥がウェーハ間のボンディングの品質を低下させるので、製造業者は、かかるボンディング欠陥を望まない。より一般的に、これらの欠陥は、最適化されていない製造プロセスの証拠であり、製造される多層構造の魅力を低下させる。
【0016】
したがって、現在、このようなボンディング欠陥を発現しない分子接着によるウェーハボンディングによって多層構造を製造する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【0017】
この目的を達成するために、本発明は、分子接着によって第１のウェーハを第２のウェーハ上にボンディングする方法であって、前記第１及び第２のウェーハ間にボンディング波の開始の点を与えるステップを含む方法において、ボンディング波がウェーハ間を伝播している間にボンディング波の開始の点に向けて第１のウェーハと第２のウェーハとの間にガス流を送出するステップをさらに含むことを特徴とする方法を提案する。
【0018】
本発明は、２枚のウェーハ間の界面におけるボンディング波の伝播を機械的に減速するように作用する。ボンディング波を減速させることは、第１及び第２のウェーハ間のボンディング界面のところに望まれないボンディング欠陥の出現を都合よく減少させる又は防止するように働く。
【0019】
有利には、本発明は、また、ウェーハが直接ボンディングによってボンディングされる間に、ウェーハ内に発生する不均質変形を制限するように働くことができる。
【0020】
好ましい実施形態では、ガス流は、ウェーハ間のボンディング波の伝播の期間全体にわたって送出される。その場合、上記の機械的な抵抗の効果を最適化することが可能である。
【0021】
本発明のもう１つの態様によれば、送出されるガス流を、２枚のウェーハに関するボンディング表面のうちの少なくとも一方の全体にわたって水分を離脱させるために１００００ｐｐｍ未満の濃度の水分を有する乾燥ガスの流れとすることができる。
【0022】
特定の実施形態では、送出されるガス流が、１０００ｐｐｍ（百万分の１）未満の濃度の水分を有する。
【0023】
十分に乾燥している（例えば、１００００ｐｐｍ未満の濃度、さらに１０００ｐｐｍ未満の濃度の水分を有する）ガス流が、このように２枚のウェーハ間に送出され、これによって第１のウェーハ及び／又は第２のウェーハのボンディング表面上に凝集の形で結合した水分の離脱をトリガすることを可能にする。乾燥ガス流を送出することは、それが２枚のウェーハ間の周囲空気中に含まれる飽和水分の量を減少させることができ、これによって凝集の形で２枚のウェーハのボンディング表面上に水分が吸着するリスクを減少させるという点で、やはり有利である。
【0024】
さらに、ガス流の温度を、第１及び第２のウェーハの周囲温度から２００℃までの範囲とすることができる。
【0025】
より正確に言えば、ウェーハ表面環境内に含有される飽和水分が凝集することを防止し、温度の影響下でウェーハが膨張することに起因してウェーハが変形することを防止するために、２枚のウェーハ間に送出するガス流の温度を、周囲温度、すなわち作業雰囲気の温度の程度とすることができる。或いは、離脱効果を最大にするために、送出するガス流の温度を、周囲温度よりも高くすることも低くすることもでき、例えば、２００℃までとすることができる。
【0026】
２枚のウェーハ間に送出されるガス流を加熱することは、２枚のウェーハのボンディング表面から離脱させるガス流の能力を増加させることができることを意味するという点で、有利である。かかる温度のガス流は、表面に近い水分子の離脱をより容易にトリガする。
【0027】
本発明の特定の実施形態では、ガス流は、少なくともヘリウム、アルゴン、ネオン、窒素、二酸化炭素（ＣＯ２）の流れ、及び空気の流れから選択される。ガス流は、前記ガス状の元素のうちの１つ又は前記元素のうちの一部の任意の組み合わせに特に対応することがある。
【0028】
さらに、ガス流の幅は、２枚のウェーハの直径に対応することがある。
【0029】
かかる流れ幅は、ボンディング欠陥の形成を２枚のウェーハ間のボンディング界面の全体にわたって制限する又は防止することができることを意味する。
【0030】
ガス流を、また、層流とすることができる。
【0031】
本発明は、また、第１のウェーハを第２のウェーハ上へ分子接着によってボンディングするための装置であって、第１及び第２のウェーハ間にボンディング波の開始の点を与えるための手段を含む装置において、ボンディング波がウェーハ間を伝播している間に、ボンディング波の開始の点に向けて第１及び第２のウェーハ間にガス流を送出するように構成された送出手段をさらに含むことを特徴とする装置を想定する。
【0032】
本発明のボンディング方法の様々な実施形態に関して上に詳しく説明した利点及びコメントは、本発明のボンディング装置の様々な実施形態に同様に適用可能である。
【0033】
本発明の一態様によれば、ボンディング装置の送出手段を、２枚のウェーハのボンディング表面のうちの少なくとも一方の全体にわたって水分を離脱させるために、１００００ｐｐｍ未満の濃度の水分を有し、乾燥しているガス流を送出するように構成することができる。
【0034】
特定の実施形態では、前記送出手段は、ガス流が１０００ｐｐｍ未満の濃度の水分を有するように構成される。
【0035】
さらに、送出手段は、第１及び第２のウェーハの周囲温度から２００℃までの範囲内の温度でガス流を送出するために構成されることがある。
【0036】
さらにその上、２枚のウェーハ間に送出するガス流を、少なくともヘリウム、アルゴン、ネオン、窒素、二酸化炭素（ＣＯ２）の流れ、及び空気の流れから選択することができる。特に、ガス流は、前記ガス状の元素のうちの１つ又は前記元素のうちのいくつかの任意の組み合わせに対応することがある。
【0037】
さらにその上、ガス流の幅が２枚のウェーハの直径に対応するように、送出手段を構成することができる。加えて、ガス流を、層流とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0038】
【図1A】既知の先行技術の直接ウェーハボンディング法の一例を図式的に示す図である。
【図1B】既知の先行技術の直接ウェーハボンディング法の一例を図式的に示す図である。
【図1C】既知の先行技術の直接ウェーハボンディング法の一例を図式的に示す図である。
【図1D】既知の先行技術の直接ウェーハボンディング法の一例を図式的に示す図である。
【図2A】本発明の第１の実施形態による直接ウェーハボンディング法を図式的に示す図である。
【図2B】本発明の第１の実施形態による直接ウェーハボンディング法を図式的に示す図である。
【図2C】本発明の第１の実施形態による直接ウェーハボンディング法を図式的に示す図である。
【図2D】本発明の第１の実施形態による直接ウェーハボンディング法を図式的に示す図である。
【図3A】本発明の第２の実施形態による直接ウェーハボンディング法を図式的に示す図である。
【図3B】本発明の第２の実施形態による直接ウェーハボンディング法を図式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0039】
本発明の他の特徴及び利点は、実施形態の一例を図示し、決して限定しない添付した図面を参照してなされる下記の説明から明確になる。
【0040】
全体として、本発明は、分子接着によって２枚のウェーハをボンディングする方法に関係し、前記方法は、ボンディング界面のところの望まれないボンディング欠陥の出現を防止するために使用される。
【0041】
上に示したように、本出願人は、第２のウェーハへの第１のウェーハの直接ウェーハボンディングによって形成される多層構造のボンディング界面のところに局在した形態で出現するボンディング欠陥を観察している。
【0042】
多層構造を構成するウェーハは、一般に円形の外形を有し、様々な直径、特に、１００ｍｍ（ミリメートル）、２００ｍｍ又は３００ｍｍの直径を有することができ、一般にウェーハの形態である。しかしながら、ウェーハは、例えば、長方形形状などの任意の形状を有することができる。
【0043】
前記欠陥が形成される機構を解明するため及びこれらの形成を防止する方法を考案するために、図１Ｅに図示したボンディング欠陥１１８の徹底した研究が使用されてきている。
【0045】
上に説明したように、分子接着によるウェーハボンディングの開始は、第１のウェーハ１０２の側面の近くに位置する開始点１１６のところに接着力を加えることによって行われる（図１Ｃ）。開始点１１６から始まるボンディング波１２２の伝播を開始するために、この接着力を加えることができる（図１Ｄ）。
【0046】
ボンディング波１２２が伝播するにつれて、表面上に吸着した余分な水分子とともに２枚のウェーハ間に存在する周囲空気をボンディング波１２２が押し出す。
【0047】
表面異常１２４（表面トポロジ（ｔｏｐｏｌｐｇｙ）又はナノトポロジ、微粒子、マイクロスクラッチ（ｍｉｃｒｏ−ｓｃｒａｃｈｅｓ）、等）が、ボンディング波１２２によって排出される空気中に含有されている飽和水分の凝集を前記異常のところに引き起こすことがあるように見える（図１Ｆ）。
【0048】
これゆえ、ボンディング波１２２が開始点１１６から離れた点まで伝播したときには、例えば、２枚のウェーハのボンディング表面１０２ａ及び１０６ａの１２０で示された領域内などの表面異常１２４のところに凝集物の形で、余分な水分子がトラップされているように見えることがある（図１Ｆ）。
【0049】
領域１２０の表面異常１２４のところに凝集する水分が、次いで分子接着による２枚のウェーハの正常なボンディングを妨げる。次いで、ボンディング欠陥１１８がボンディング界面のところに、例えば、表面異常１２４のところに出現する。実際には、前記ボンディング欠陥は、ボンディングエネルギーを強化するために熱処理を行うときに発達する（端部空洞などの）気泡の形態を取る。
【0050】
かかる欠陥がウェーハ１０６へのウェーハ１０２のボンディングの品質を劣化させるので、かかる欠陥は望まれない。ウェーハ１０２が（例えば、研削及び／又は化学的浸食による）薄化（ｔｈｉｎｎｉｎｇ）ステップを受けるときに、これらのボンディング欠陥１１８は、欠陥の近傍でウェーハ１０２の一部の偶発的なスナップオフ（ｓｎａｐ−ｏｆｆ）を特に引き起こすことがある。
【0051】
このために、本発明は、特にウェーハの側方のところに上に説明したようなボンディング欠陥の出現を防止するために、一緒に組み立てようとする２枚のウェーハ間にガス流を送出することを含む分子接着によるウェーハボンディングの方法を実行することを提案する。ボンディング波を遅くすることは、表面に近い余分な水分の排出を促進させることができることを意味する。
【0053】
支持ウェーハを構成する第２のウェーハ２０６上への第１のウェーハ２０２の分子接着によるボンディングが実行される（図２Ａ）。これらのウェーハは、図１Ａで考えたウェーハ１０２及び１０６とそれぞれ同じである。
【0054】
より正確には、この例での第１のウェーハ２０２は、そのボンディング表面２０２ａのところにマイクロコンポーネント２０４を備える。さらに、酸化を第２のウェーハ２０６上に実行して、その全表面を覆って熱酸化物２０８の層を形成する。第２のウェーハ２０６のボンディング表面２０６ａ上にだけ酸化物の層を堆積させることが可能であることに、留意すべきである。或いは、酸化物の層を、第１のウェーハ２０２のボンディング表面２０２ａを覆って形成することができる。
【0055】
第１のウェーハ２０２及び第２のウェーハ２０６がこの事例では同じ直径を有することも、やはり指摘されるはずである。しかしながら、これらのウェーハが異なる直径を有することがある又は円形でない形状である場合がある。
【0056】
その上、ウェーハ２０２及び２０６は、ウェーハの側方のところに図１Ｆに図示した表面異常１２４に類似した表面異常を有することがある。
【0057】
本発明のこの実施形態では、まず第一に、支持ウェーハ２０６が、ボンディング装置２１５内に、より正確にはボンディング装置２１５上に設けられた基板キャリア２１０上に設置される。装置２１５は、ノズル２２６（下記に説明する）及び上に説明した印加ツール１１４と同一の印加ツール２１４をやはり備える。
【0058】
一旦、支持ウェーハ２０６が基板キャリア２１０上に設置されると、第１のウェーハ２０２が支持ウェーハと密接に接触して置かれる（図２Ｂ）。分子接着によって２枚のウェーハをボンディングするために、ボンディング波２２２がウェーハ２０２及び２０６間に次に伝えられる。
【0059】
この例では、ウェーハ２０２の側面の近くに位置する開始点２１６のところに接触力を加えるために、印加ツール２１４を使用することによって波２２２が伝えられる（図２Ｃ）。この接触力の印加は、開始点２１６からボンディング波２２２の伝播（図２Ｄ）をトリガすることができることを意味する。
【0060】
しかしながら、ボンディング波の伝播を開始するために他の動作モードを使用できることに、留意すべきである。特にある種の条件下では、上側のウェーハ２０２上に機械的圧力を加えずに前記波伝播の開始をトリガすることが可能である。
【0061】
一旦、ボンディング波が伝えられると、ボンディング装置２１５内に含まれるノズル２２６によって、ガス流２２８が２枚のウェーハ間に送出される（図２Ｄ）。ボンディング波が２枚のウェーハ２０２及び２０６間を伝播する間、ガス流２２８が送出される。
【0062】
好ましくは、ボンディング波の開始と同時に、ガス流の送入がトリガされる。必要であれば、ボンディング波の開始の少し前に、ガス流の送入をトリガすることができる。
【0063】
さらに好ましくは、ウェーハ間のボンディング波の伝播のための期間全体にわたり、ガス流の送入を維持する。このようにして、下記により詳細に説明する機械的な減速効果が最適化される。
【0064】
それは、空気の流れ又はガス（若しくはガス混合物）の流れ、例えば、希ガス（例えば、ヘリウム、アルゴン及び／又はネオン）の流れ、窒素の流れ並びに／又は二酸化炭素の流れとすることができる。
【0065】
一例として、前記ガス流は、密接に接触している２枚のウェーハ間に侵入することができる非常に狭いジェット（ガスナイフ又はエアーナイフとしても知られる）の形式である。ノズル２２６の流れ断面は、好ましくはウェーハの間隔の大きさの程度、すなわち、例えば、１０μｍ（マイクロメートル）の程度、及びいずれにしてもウェーハの厚さ未満である。ウェーハは、例えば、ほぼ５００μｍ厚である。
【0066】
さらに、ここで説明する例では、ガス流２２８は、それぞれウェーハ２０２及び２０６のボンディング表面２０２ａ及び２０６ａ全体を洗い流すことができるように十分に広い。しかしながら、下記により詳細に示すように、別のガス流形態を想定することができる。
【0067】
さらに、基板キャリア２１０に取り付けたブロック２３０Ａ、２３０Ｂ、及び２３０Ｃ（一括して２３０と記す）を、ウェーハ２０２及び２０６の周囲の側面に対して隣接して設置する。ガス流２２８の作用の下で、第１のウェーハ２０２の位置が支持ウェーハ２０６の位置からずれることを防止するために、これらのブロックが配置される。
【0068】
しかしながら、ブロック２３０の別の形状及び配置が可能であることを、理解すべきである。一例として、ブロックの数を必要であれば２個にまで減らすことができる（又は採用するブロックの形状が許容する場合にはさらに１個にまで減らすことができる）。
【0069】
さらにその上、好ましくはボンディング波に垂直に開始点２１６の方向に全体として向けられるように、ガス流２２８が送出される。
【0070】
ウェーハ２０２及び２０６の表面に加えられる力が効果的であるように、ガス流２２８は好ましくは層流である。
【0071】
図２Ｄから分かるように、ここで想定したノズル２２６は、内側に曲がったプロファイルを有し、その結果、ノズルの側面がウェーハ２０２及び２０６の周辺から一定の距離のところに留まる。ノズルにとってこの構成は、ボンディング波２２２の伝播に全体として垂直な方向にガス流２２８を送出するために使用することができるという点で有利である。
【0072】
ここで考える例では、開始点２１６は、第１のウェーハ２０２の周囲側面の近くに置かれる。上に記したように、この構成は、ボンディング波が大きな距離にわたって伝播することを意味し、開始点２１６から遠い部分では、この構成がほとんど不均質変形のないゾーンを形成できるので、この構成は好ましい。開始点２１６は、そのときには、ノズル２２６から反対側に好ましくは設置される。
【0073】
しかしながら、第１のウェーハ２０２の露出した表面上の任意の開始点のところに接触力を加えることが可能であることに、留意すべきである。
【0074】
ウェーハ２０２及び２０６間のボンディング波２２２の伝播を機械的に減速するように、ガス流２２８が向けられる。ノズル２２６を開始点２１６の方に向けることによって、ガス流２２８はボンディング波２２２の伝播に対抗する力の印加を実際に引き起こす。ここに説明する実施形態は、ウェーハ２０２及び２０６の全ボンディング表面にわたって一様な方式でボンディング波２２２の伝播を効果的に減速させることができる。ガス流２２８がウェーハ２０２及び２０６のボンディング表面２０２ａ及び２０６ａ間に機械的な圧力を加え、前記圧力がこれによってボンディング波の通過中にウェーハの接近を減速し、余分な水分を排出することを可能にするという事実によって、この減速は説明される。
【0075】
出願人は、ボンディング波の伝播を減速させることが、上に説明したボンディング欠陥の出現を著しく減少できることを意味することを示した。
【0076】
ボンディング波２２２を減速させることは、２枚のウェーハ間に位置する周囲空気をより効果的に排出できることをやはり意味する。このようにして、２枚のウェーハ間の空気中に含有される飽和水分が表面異常２２４のところに凝集しにくくなる。
【0077】
典型的な且つ本発明を適用しない場合には、前記ウェーハが３００ｍｍの直径を有し、酸化物同士のボンディングのとき又は２枚のウェーハのうちの一方がプラズマ処理によって活性化されているときには、ボンディング波２２２は、ボンディング表面２０２ａ及び２０６ａの全体にわたって伝播するために約８秒〜１０秒を要する。対照的に、本発明を採用する場合には、ボンディング波は、ここで考える実施形態では遅く、ボンディング波は、ボンディング表面の全体にわたって伝播するために１０秒以上を要する。それにもかかわらず、ボンディング波伝播時間は、組み立てようとする２枚のウェーハ上に行われる表面処理に応じて変化する。実際に、ボンディング表面が親水分性であるほど、ボンディング波２２２の伝播速度が大きくなる。
【0078】
さらにその上、ガス流２２８は、好ましくは乾燥している。一例として、ガス流２２８は、１００００ｐｐｍ未満の濃度、又はさらに１０００ｐｐｍ未満の濃度の水分を有する。
【0079】
ガス流の離脱力を高めるために、２枚のウェーハ間に送出されるガス流２２８を加熱することができる。ガス流２２８の温度が高いほど、表面異常２２４のところに凝集の形でトラップされた水分を蒸発させる可能性が高い。好ましくは、２枚のウェーハの環境の周囲温度から２００℃までの範囲内である温度に、ガス流２２８を加熱することができる。
【0080】
さらにその上、上に示したように、分子接着によって２枚のウェーハをボンディングすることは、ウェーハ内の不均質変形の原因である実質的な機械的応力を発生させる。例えば、ウェーハ２０２がボンディングの後で薄くされ、第２の系列のマイクロコンポーネントが、第１の系列のマイクロコンポーネント２０４を製造するために使用したものと類似のフォトリソグラフィマスクを使用してウェーハ２０２の露出した表面上に製造される場合には、一様でないオーバーレイ（ｏｖｅｒｌａｙ）が、分子接着によるウェーハボンディングよって引き起こされる不均質変形のために、２つの系列のマイクロコンポーネント間に出現するはずである。
【0081】
「類似のフォトリソグラフィマスク」という用語は、製造プロセス中に組み合わせて使用されるように設計されているマスクを意味する。
【0082】
前記伝播中にガス流２２８を送出することからもたらされるボンディング波の伝播を減速することは、２枚のウェーハの直接ウェーハボンディング中に発生する不均質変形を減少させるために有利に働き、これによって第１のウェーハ２０２の２つの面間のオーバーレイのリスクを減少させる。加えて、できるだけ多くの前記不均質変形を小さくするために、ガス流２２８の温度は、好ましくは、ウェーハの周囲温度に又は同じ程度の温度に設定される。
【0083】
図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃに示した本発明の第２の実施形態によれば、第１のウェーハ３０２は、分子接着によって第２のウェーハ３０６にボンディングされる。この実施形態は、ボンディング装置２１５とは実質的に異なるボンディング装置３１５を使用して行われるという点で上に説明した第１の実施形態とは異なる。より正確には、ボンディング装置３１５は、基板キャリア３１０及び第１のウェーハ３０２にボンディング開始点を与えるための印加ツール３１４を備える。しかしながら、ボンディング装置３１５が、３１６で記されたボンディング開始点の方にすべてが向けられた複数のノズル３３２をやはり設けられるという点で、ボンディング装置３１５はボンディング装置２１５とは異なる。
【0084】
ボンディング装置３１５は、また、ノズル３３２を調整し、ノズル３３２の各々によって配送されるガス流３２８の送出の方向を制御するためのサーボ制御機構を備える。一例として、ボンディング装置は、印加ツール３１４によって与えられる開始点３１６の位置を位置センサによって検出するように構成される。一旦、開始点３１６の位置が決定されると、各ガス流３２８が、その開始点の方に又は好ましいように波の伝播に垂直な方向に向けられるように、ボンディング装置３１５は、ノズル３３２を向ける。