特表 2024-539826 基板同士を接合する装置および方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-10-31

(54)【発明の名称】基板同士を接合する装置および方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/02 20060101AFI20241024BHJP

【ＦＩ】

H01L21/02 B

【審査請求】未請求

【予備審査請求】有

(21)【出願番号】P 2024516945

(86)(22)【出願日】2021-11-08

(85)【翻訳文提出日】2024-03-15

(86)【国際出願番号】 EP2021080886

(87)【国際公開番号】W WO2023078567

(87)【国際公開日】2023-05-11

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】508333169

【氏名又は名称】エーファウ・グループ・エー・タルナー・ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】アンドレアス フェーキューラー

(57)【要約】

本発明は、第１の基板を第２の基板に接合する装置であって、両方の基板のうちの少なくとも一方の基板を流体によって変形させるための少なくとも１つの変形装置を有し、この少なくとも１つの変形装置は可動である、装置に関する。本発明は、さらに、対応する方法に関する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の基板（１０）を第２の基板（１１）に接合する装置であって、両方の前記基板（１０，１１）のうちの少なくとも一方の基板を流体によって変形させる少なくとも１つの変形装置（３）を有する、装置において、
前記少なくとも１つの変形装置（３）は可動であることを特徴とする、装置。

【請求項2】

前記少なくとも１つの変形装置（３）は可動の中空のピンを有し、該ピンは、好適には中心の軸孔を有する、請求項１記載の装置。

【請求項3】

前記少なくとも１つの変形装置（３）は可動のノズル（５）を有する、請求項１記載の装置。

【請求項4】

前記少なくとも１つの変形装置（３）は可動のホースを有する、請求項１記載の装置。

【請求項5】

前記少なくとも１つの変形装置（３）を運動させるための少なくとも１つの運動装置（７）を有する、請求項１から４までの少なくとも１項記載の装置。

【請求項6】

前記少なくとも１つの変形装置（３）は、基板保持装置（１，２）の開口（６）内に配置されている、請求項１から５までの少なくとも１項記載の装置。

【請求項7】

前記少なくとも１つの変形装置（３）は、基板保持装置（１，２）の保持平面（Ｅ）に対して垂直に可動である、請求項１から６までの少なくとも１項記載の装置。

【請求項8】

前記少なくとも１つの変形装置（３）は、少なくとも１つの引込み位置（Ｐ０）と作業位置（ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３）とをとるように構成されている、請求項１から７までの少なくとも１項記載の装置。

【請求項9】

前記少なくとも１つの変形装置（３）は、引込み位置（Ｐ０）において基板保持装置（１，２）の開口（６）内に完全にまたは少なくともほぼ完全に配置されている、請求項１から８までの少なくとも１項記載の装置。

【請求項10】

前記少なくとも１つの変形装置（３）は、最大の位置（Ｐ１）において基板保持装置（１，２）の保持平面（Ｅ）を越えて突出している、請求項１から９までの少なくとも１項記載の装置。

【請求項11】

特に請求項１から１０までの少なくとも１項記載の装置によって第１の基板（１０）を第２の基板（１１）に接合する方法であって、少なくとも１つの変形装置（３）が、両方の前記基板（１０，１１）のうちの少なくとも１つの基板を流体によって変形させる、方法において、
前記少なくとも１つの変形装置（３）を運動させることを特徴とする、方法。

【請求項12】

前記少なくとも１つの変形装置（３）は、基板保持装置（１，２）の保持平面（Ｅ）に対して垂直に可動である、請求項１１記載の方法。

【請求項13】

前記少なくとも１つの変形装置（３）は、少なくとも１つの引込み位置（Ｐ０）と作業位置（ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３）とをとる、請求項１１または１２の少なくとも１項記載の方法。

【請求項14】

前記少なくとも１つの変形装置（３）は、引込み位置（Ｐ０）で基板保持装置（１，２）の開口（６）内に完全にまたは少なくともほぼ完全に配置されている、請求項１１から１３までの少なくとも１項記載の方法。

【請求項15】

前記少なくとも１つの変形装置（３）は、最大の位置（Ｐ１）で基板保持装置（１，２）の保持平面（Ｅ）を越えて突出している、請求項１１から１４までの少なくとも１項記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、独立請求項に記載の、基板同士を接合する装置および方法に関する。

【0002】

半導体産業には、２つの、特に構造化された基板を互いにアライメントして結合（接合）するための複数の方法が存在している。フュージョン接合もしくはフュージョンボンダとは、２つの基板同士の接合をアクチュエータ、特にピンを用いて、特に中心で接触させることによって発生させる装置を意味している。この場合には、基板表面同士の間の付着力による自己固定が生じる。

【0003】

固定が時間的に制限されているかもしくはフュージョン接合がまだ熱処理に供されなかった場合には、予接合が語られる。予接合は、広義には仮接合とも解釈することができる。なぜならば、予接合は可逆的であり、つまり、基板を損傷なしに再び互いに分離することができるからである。以下では、接合、仮接合ならびに予接合という単語を同義的に使用する。

【0004】

先行技術において、以下の方法もしくは装置が公知である。

【0005】

欧州特許第３００５４０７号明細書には、並進運動可能な機械的なピンが開示されている。しかしながら、このピンが力を基板表面に対して垂直だけでなく、基板表面に対して平行にも基板に加えることが不利である。

【0006】

国際公開第２０１３／０２３７０８号では、主要な制御手段を許容しない不動のノズルが使用される。欧州特許第２３５１０７６号明細書には、通路を通る加圧されたガス流が開示されている。しかしながら、同明細書でも、制御の主要な手段は設けられておらず、これによって、接合精度における著しい欠点が生じてしまう。

【0007】

２つの基板同士を結合する際の最大の技術的な問題のうちの１つは、基板同士の間の機能的なユニットのアライメント精度である。基板はアライメント設備によって極めて正確に互いにアライメントされるにもかかわらず、接合過程中に基板の歪みが生じてしまう。こうして生じた歪みによって、不都合にも、機能的なユニットが全ての位置において互いに適正にアライメントされていないことになってしまう。歪み、スケーリング誤差または例えば構造形成のために使用されたリソグラフィ装置におけるレンズ欠陥の結果、基板における規定の点でアライメントが不正確になってしまう。このような問題もしくは誤差に関連する全てのテーマ分野は、「重ね合わせ」誤差という概念に包括される。

【0008】

したがって、本発明の課題は、上述した欠点を排除するかもしくは少なくとも大幅に減じることである。この課題は本発明の対象によって解決される。本発明の有利な改良形態は従属請求項に記載してある。本発明の範囲内には、明細書、特許請求の範囲および／または図面に記載した複数の特徴のうちの少なくとも２つの特徴から成る全ての組合せも含まれる。記載した数値範囲では、記載した限界の範囲内にある数値も限界値として開示したものとし、任意に組み合わせて請求可能であるものとする。

【0009】

本発明は、第１の基板を第２の基板に接合する装置であって、両方の基板のうちの少なくとも一方の基板を流体によって変形させるための少なくとも１つの変形装置を有し、この少なくとも１つの変形装置は可動である、装置に関する。

【0010】

本発明は、さらに、第１の基板を第２の基板に接合する方法であって、少なくとも１つの変形装置が、両方の基板のうちの少なくとも１つの基板を流体によって変形させ、少なくとも１つの変形装置は運動させられる、方法に関する。

【0011】

１つの好適な実施形態では、少なくとも１つの変形装置は可動の中空のピンを有し、このピンは、好適には中心の軸孔を有することが特定されている。

【0012】

別の好適な実施形態では、少なくとも１つの変形装置は可動のノズルを有することが特定されている。

【0013】

別の好適な実施形態では、少なくとも１つの変形装置は可動のホースを有することが特定されている。

【0014】

別の好適な実施形態では、少なくとも１つの変形装置を運動させるための少なくとも１つの運動装置が設けられているかもしくは設けられることが特定されている。

【0015】

別の好適な実施形態では、少なくとも１つの変形装置は、基板保持装置の開口内に配置されていることが特定されている。

【0016】

別の好適な実施形態では、少なくとも１つの変形装置は、基板保持装置の保持平面に対して垂直に可動であるかもしくは運動させられることが特定されている。

【0017】

別の好適な実施形態では、少なくとも１つの変形装置は、少なくとも１つの引込み位置と作業位置とをとるように構成されているかもしくは少なくとも１つの変形装置は、少なくとも１つの引込み位置と作業位置とをとることが特定されている。

【0018】

別の好適な実施形態では、少なくとも１つの変形装置は、引込み位置において基板保持装置の開口内に完全にまたは少なくともほぼ完全に配置されていることが特定されている。

【0019】

別の好適な実施形態では、少なくとも１つの変形装置は、最大の位置において基板保持装置の保持平面を越えて突出していることが特定されている。

【0020】

両方の基板は、接合、特にフュージョン接合によって、有利には可能な限り全面にわたって歪みおよび伸びなしに互いに結合される。

【0021】

本発明の根底には、特に、接触に先だって、両方の基板のうちの少なくとも一方の基板に、特に基板の接触面の中心Ｍに対して同心で半径方向外向きに推移する予荷重を加え、この場合、接触の開始にだけ影響を与える一方、一区分、特に基板の中心Ｍの接触後に基板を解放し、その予荷重に基づき自動的にコントロールして、向かい合って位置する基板に接合することによって、両方の基板を互いに可能な限り調和させて同時に接触させるという思想がある。

【0022】

以下では、各々の基板が、互いに接合される接合面を有していることを規定する。

【0023】

予荷重は、特に変形によって得られる。この場合には、変形装置が、接合面と反対側の面に作用し、変形は変形装置によって制御可能である。

【0024】

変形とは、特に、基板の出発状態と異なる状態を意味している。出発状態は、例えば、基板の接触前に調整された湾曲である。好適には、接合は、接触面の接触後、特に基板の固定部のコントロールされた制御によって制御される。特に、相応の固定部もしくは固定手段が設けられている。

【0025】

流体は、ガス、例えばＮ_２および／またはガス混合物であってもよい。好適とまではいえない実施形態では、液体であってもよい。

【0026】

好適には、少なくとも１つの変形装置が可動の中空のピンを有している。この事例では、流体は中空管路に吹き通されてもよい。中空に形成されたピンは、例えば、流体を流体ポートから供給するための中心の軸孔を有している。流体供給は外部から行われてもよい。

【0027】

代替的な実施形態では、少なくとも１つの変形装置が可動のノズルを有している。このノズルはその全長にわたって同一の横断面を有していてもよいし、拡張されていてもよいし、先細りにされていてもよいし、別の複雑な形状を有していてもよい。

【0028】

別の代替的な実施形態では、少なくとも１つの変形装置が可動のホースを有していることが特定されている。

【0029】

特に、装置は、少なくとも１つの変形装置を運動させるための少なくとも１つの運動装置（アクチュエータ）を有している。

【0030】

少なくとも１つの変形装置と基板との間の制御可能なエアクッションによって、特に点での変形が減じられ、力が基板表面に対して平行に基板に伝達されなくなる。これによって、基板の特に穏やかな変形が達成される。基板の特に穏やかな変形によって、特に、接合過程時の重ね合わせ誤差が減じられる。なぜならば、基板への均一な力分配が局所的な変形を減じるからである。

【0031】

制御は、特に、少なくとも１つの変形装置から変形中の基板までの間隔の、特に連続的に調整可能な調整によって、かつ／または基板に作用する流体の圧力によって行われる。

【0032】

さらに、特にノズルの形態もしくは少なくとも１つの変形装置の構成によって、流出パターンが変更される。

【0033】

別の好適な実施形態では、流体は、少なくとも１つの変形装置から流出する前および／または流出している最中に加熱されているかもしくは加熱可能である。

【0034】

別の好適な実施形態では、流体は、複数の管路を通して供給され、少なくとも１つの変形装置内で混合され、かつ／または少なくとも１つの変形装置内への流入前にすでに混合されるガス混合物から成っている。

【0035】

少なくとも１つの変形装置の出口開口において与えられた状態（例えば圧力、温度、マッハ数）では、流体の速度が、基板表面に対する距離の増加につれて低下する。これによって、達成可能な変形の強さを制御することができる。

【0036】

少なくとも１つの変形装置と基板との間の制御可能なエアクッションによって、特に点での変形が減じられ、力が基板表面に対して平行に基板に伝達されなくなる。

【0037】

パラメータ、例えば圧力、温度、力および流速は、特に必要に際して適切な測定法および／またはセンサによって測定され、別個に調整されてもよい。

【0038】

特に、基板との保持装置の、いわゆる有効保持面を減じることが有利であり、これによって、基板は保持装置により部分的にしか支持されなくなる。こうして、より小さな接触面によって、基板と保持装置との間により少ない付着が生じる。

【0039】

固定は、特に、基板（特に上側の基板）の外周の領域で、特に専ら行われ、これによって、保持装置の保持輪郭と基板との間に効果的な固定と同時に可能な限り少ない有効保持面が与えられている。したがって、同時に、基板の穏やかで確実な剥離が可能となる。なぜならば、基板の剥離のために必要な剥離力が可能な限り少なく保たれるからである。

【0040】

好適には、少なくとも１つの変形装置は、圧力を均一に、特に中心から加えることができるようにするために、保持装置の保持輪郭を貫通する少なくとも１つの圧力要素を有している。

【0041】

好適には、少なくとも１つの変形装置は、変形が基板に対して同心に行われるように構成されている。

【0042】

好適とまではいえない実施形態では、両方の基板の接触が中心で行われなくてもよい。以降の記載では、接触とは、通常、中心での接触を意味するものとする。

【0043】

中心とは、特に、必要な場合に非対称の分だけ補償された基本となる理想的な物体の幾何学的な中心点を意味している。ノッチ（英語：ｎｏｔｃｈ）を有する産業慣用の基板では、中心は、ノッチを有しない理想的な基板を取り囲む円の円中心点である。フラット側（英語：ｆｌａｔ）を有する産業慣用の基板では、中心は、フラット側を有しない理想的な基板を取り囲む円の円中心点である。類似の考えが、任意に成形された基板にも当てはまる。しかしながら、別の実施形態では、中心が基板の重心を意味することが有利となることがある。

【0044】

中心での正確な点接触を保証するために、好適には、中心の孔と、この孔内で並進運動可能な変形装置、特にノズルと、流体管路とを備えた、特に上側の保持装置に、半径方向対称の固定部が設けられる。

【0045】

流体および／または少なくとも１つの変形装置の温度は、好適には調整されてもよい。温度を調整することによって、局所的な伸びもしくは歪みを減じることができるかもしくは最小限に抑えることができる。局所的な熱影響によって、接合時の重ね合わせ誤差の減少を達成することができる。

【0046】

好適には、上側の保持装置および／または下側の保持装置は加熱かつ／または冷却されてもよい。温度センサによって、温度の測定および制御が可能となる。温度センサの信号は温度コントローラに供給され、これによって、温度を必要に応じて調整することができる。

【0047】

本発明に係る方法は、好適には、
－ 第１の上側の基板を第１の保持装置の第１の保持面に保持し、
－ 第２の下側の基板を第２の保持装置の第２の保持面に保持し、
－ 基板を保持面に固定要素によって取り付け、
－ 基板の接触面を互いに接触させる前に少なくとも一方の接触面を少なくとも１つの変形装置によって湾曲させ、好適には固定された上側の接触面を湾曲させ、
－ 特に上側の固定要素を、特にコントロールしてオフに切り換え、これによって、基板を互いに全面にわたって結合する
ステップ、特にシーケンスを含んでいる。

【0048】

固定部／固定要素
重ね合わせ誤差は、特に、基板保持装置の種類および形態ならびに各々の基板の固定部に左右される。国際公開第２０１４／１９１０３３号には、参照される好適な基板保持装置の複数の実施形態が開示されている。開示されているプロセスでは、固定部、特に真空固定部の解消後の基板保持装置からの基板の解放が極めて重要である。

【0049】

固定部は、特に、
－ 機械的な固定部、特に緊締部、
－ 特に個々に制御可能な真空路または互いに接続された真空路を有する真空固定部、
－ 電気的な固定部、特に静電的な固定部、
－ 磁気的な固定部、
－ 付着性の固定部
であってもよい。

【0050】

固定部は、特には電子的に制御可能である。

【0051】

真空固定部は最も好適な固定部形態である。真空固定部は、好ましくは、基板保持装置の表面に開口した複数の真空路から成っている。これらの真空路は、好ましくは個々に制御可能である。

【0052】

半径方向対称の固定部／保持部は、基板を固定することができる設けられた真空穴、円形の真空リップまたは同等の真空要素である。

【0053】

別の好適な実施形態では、固定要素は複数のゾーンにまとめられており、これらのゾーンは別個にオンおよびオフに切換可能であり、かつ／または基板の外縁部に配置されており、ゾーンは、好適には互いに均等な間隔を置いて分配されて、基板の外縁部に配置されていることが特定されている。有利には、ゾーンによって、より大きな領域をオンおよびオフに切り換えることができる。これによって、剥離もしくは固定要素の制御を簡単にすることが可能となる。基板の剥離は、好ましくは、個々の固定要素を内側から外側に向かってオフに切り換えることによって、内側から外側に向かって制御されるように行われる。

【0054】

別の好適な実施形態では、基板の固定は専らその外縁部で行われることが特定されている。

【0055】

接触
有利には、凸状の湾曲によって、好適には上側の基板を、向かい合って位置する下側の基板の方向に湾曲させることが可能となる。

【0056】

好適な実施形態では、接触軸線が、一方の基板の中心、好適には両方の基板の中心を通って延在している。したがって、好適な実施形態では、基板同士の接触は基板の中心で開始され、好適には、基板の接触は接触軸線に沿って完全に基板の外縁部にまで行われる。接触が接触軸線に沿って完全に基板の外縁部にまで行われることによって、有利には、基板の全幅に沿って一軸での接触を行うことができる。

【0057】

別の好適な実施形態では、両方の基板の湾曲は互いに鏡像対称に行われることが特定されている。鏡像対称とは、基板同士の間に位置する平面を基準とした鏡像を意味している。平面は、特に、接合後に生じる接合平面に対して平行である。有利には、両方の基板が互いに鏡像対称に湾曲させられると、特に正確な接触が可能となる。なぜならば、この場合、基板同士が、それぞれ隆起した箇所で正確に接触することができるからである。

【0058】

基板
基板は、好ましくは半径方向対称である。基板は任意のあらゆる直径を有していてもよく、特に、基板直径は、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、１８インチであるかまたは１８インチ超である。

【0059】

基板の厚さは、１μｍ～２０００μｍ、好ましくは１０μｍ～１５００μｍ、より好ましくは１００μｍ～１０００μｍである。特別な実施形態では、基板は、方形の形状または少なくとも円形の形状と異なる形状を有していてもよい。基板とは、特に半導体ウェーハを意味している。

【0060】

運動装置（アクチュエータ）
好適には、少なくとも１つの変形装置は、特に基板保持装置に設けられた、特に中心の孔を通して上昇および／または下降させられてもよい。

【0061】

好適には、上側の基板が変形させられる。

【0062】

第１の好適な実施形態では、少なくとも１つの変形装置は、鉛直駆動装置によって基板保持装置に対して鉛直方向の相対運動で運動させられる。少なくとも１つの変形装置は、この変形装置が、特に開口もしくは孔内に格納されている基板遠位の第１の引込み位置（Ｐ０）と、変形装置が保持面に対して垂直に最大限に進出していてもよい第２の位置（Ｐ１）との間で運動させられる。

【0063】

流体を基板の裏面に供給するためのその都度瞬時の作業位置ＰＡは、Ｐ０とＰ１との間にある。少なくとも１つの変形装置の位置と、流出した流体による流体の位置および基板の変形とは、好適には、センサによって測定され、調整ループもしくは調整手段によって制御される。

【0064】

まず、少なくとも１つの変形装置が基板の方向に進出させられる。少なくとも１つの変形装置から流体が流出する。少なくとも１つの変形装置は、接合プロセス時に基板の裏面に直接接触するのではなく、流体により形成される流体クッションを介して基板を変形させる。少なくとも１つの変形装置と基板との間のクッションによって、点での変形が減じられ、力が基板表面に対して平行に基板に伝達されなくなる。流体流速度、圧力および少なくとも１つの変形装置の位置が測定され、基板をコントロールして変形させるために調整される。

【0065】

少なくとも１つの変形装置は、例えば変形の強さが後調整されなければならない場合、好適には、任意の作業位置ＰＡに戻されてもよく、もしくは調整されてもよい。これに並行して、流出する流体の圧力も後調整されてもよい。したがって、基板裏面に作用する力を接合過程前、接合過程中および接合過程後に極めて正確に制御することができる。

【0066】

接合過程が終了したかもしくは湾曲または増圧がもはや必要なくなると、流体供給が終了し、少なくとも１つの変形装置が基板保持装置の開口内に引き戻される（位置Ｐ０）。

【0067】

特に、変形が必要に際して中断されなければならないかまたは少なくとも１つの変形装置が保持装置内で妨害された場合、可動の変形手段は、基板保持装置に設けられた孔内で引込み位置Ｐ０にまで引き戻される。代替的には、少なくとも１つの変形装置は、例えば変形の強さが後調整されなければならない場合、任意の作業位置ＰＡに戻されてよく、もしくは調整されてもよい。

【0068】

別の実施形態では、下側の基板保持装置および／または上側の基板保持装置、好適には下側の基板保持装置は、下側の基板および上側の基板の基板表面同士を鉛直方向で制御して接近させるために、鉛直方向に運動させられてもよい。

【0069】

少なくとも１つの変形装置は、少なくとも１つの運動装置、例えば昇降装置によって、基板保持装置に設けられた開口、特に孔を通して基板表面の方向に案内されてもよい。必要に際して、閉鎖要素、特にシールによって、少なくとも１つの変形装置に対する基板保持装置の開口の密封が可能となる。

【0070】

作業位置ＰＡと引込み位置Ｐ０との間での少なくとも１つの変形装置の運動は、種々異なる形態で行われてもよい。

【0071】

特に、少なくとも１つの変形装置はレバーアームに取り付けられてもよい。このレバーアームは、別の実施形態では、少なくとも１つの変形装置を運動させるために、回動運動もしくは傾倒運動を実施してもよい。

【0072】

少なくとも１つの変形装置の運動は、好適には極めて正確に制御され、それぞれ異なる速度で実施される。運動は、好ましくは０．１μｍ／ｓ～０．５μｍ／ｓの範囲内の速度で行われる。

【0073】

少なくとも１つの変形装置は、種々異なる形態で、例えば機械式、電動式、液圧式かつ／または空気圧式の駆動装置によって駆動されてもよい。

【0074】

少なくとも１つの変形装置の制御（ｘ，ｙ，ｚ，θ）は、好適には流体流に同期させられてもよい。

【0075】

本発明の更なる利点、特徴および詳細は、以下の好適な実施例の説明ならびに図面に基づき明らかである。

【図面の簡単な説明】

【0076】

【図1a】引込み位置Ｐ０にある変形装置を備えた本発明に係る装置の好適な実施形態の上側の基板保持装置の概略的な横断面図である。

【図1b】最大限に進出可能な位置Ｐ１にある変形装置を備えた図１ａの概略的な横断面図である。

【図1c】切断線Ａ－Ａを含む本発明に係る装置の好適な実施形態の基板保持装置の概略的な平面図である。

【図2a】例示的な本発明に係る方法による第１の方法ステップにおける好適な本発明に係る装置の概略的な横断面図である。

【図2b】上側の基板保持装置と下側の基板保持装置とを互いに接近させた後の第２の方法ステップにおける図２ａの装置の概略図である。

【図2c】上側の基板の変形中の第３の方法ステップにおける上側の基板保持装置の概略的な横断面図であり、少なくとも１つの変形装置は、接合プロセス時に基板の裏面に直接接触するのではなく、流体クッションを介して基板を変形させる（詳細図）。

【図3a】上側の基板を流体クッションを介して変形させ、上側の基板を下側の基板に中心で接触させる最中の第３の方法ステップにおける本発明に係る装置の概略的な横断面図である。

【図3b】接合ウェーブの進行中の第４の方法ステップにおける本発明に係る装置の概略的な横断面図であり、上側の基板は、真空固定部の遮断によって基板保持装置から剥離され、少なくとも１つの変形装置は作業位置に留まるかまたは後調整される。

【図3c】接合ウェーブの進行中の第５の方法ステップにおける本発明に係る装置の概略的な横断面図であり、上側の基板は、真空固定部の遮断によって基板保持装置から剥離されており、少なくとも１つの変形装置は引込み位置に戻される。

【図3d】接合プロセスが終了した第６の方法ステップにおける本発明に係る装置の概略的な横断面図である。

【0077】

図中、同一の構成部材または同一の機能を有する構成部材には、同一の符号が付してある。

【0078】

図１ａには、引込み位置Ｐ０にある可動の変形装置３を備えた上側の第１の基板保持装置１が示してある。保持体１ｋは、保持平面Ｅ内に保持面１ｕを有する構造を有している。好適には、真空路８として図示した固定要素によって基板を固定するための保持面１ｕの外側の環状区分９しか設けられていない。

【0079】

保持体１ｋの半径は、図１ａによる実施形態に示したように、特に保持面１ｕに対して引っ込められた環状の肩区分によって保持面１ｕの半径Ｒｕよりも大きくてもよい。この保持面１ｕの半径Ｒｕは、互いに接合すべき基板の半径にほぼ相当している。

【0080】

基板保持装置１は、流体管路４と流体流出開口５とを備えた変形装置３を導き通すための中心の開口６を有している。変形装置３は運動装置７によって制御される。

【0081】

接合プロセスを実施する装置は、好ましくは、基板の湾曲および接合過程を監視しかつコントロールするためのセンサを有している（図示せず）。流体流の温度および／または変形装置３の温度は調整されてもよい。

【0082】

温度を調整することによって、局所的な伸びもしくは歪みを減じることができるかもしくは最小限に抑えることができる。好適には、基板保持装置１，２は加熱かつ／または冷却されてもよい。温度センサによって、温度の測定および制御が可能となる。温度センサの信号は温度コントローラに供給され（図示せず）、これによって、温度を必要に応じて調整することができる。基板をコントロールして変形させるために、別のセンサによって、流速、圧力および変形装置３の位置の測定および調整が可能となる。

【0083】

図１ｂには、最大限に進出可能な位置Ｐ１にある変形装置３を備えた本発明に係る装置の好適な実施形態の上側の基板保持装置１の横断面図が示してある。

【0084】

好適な実施形態では、変形装置３は、保持装置１に対して鉛直方向に相対運動させるための固有の運動装置７、特に固有の鉛直駆動装置を有している。変形装置３は、この変形装置３が開口内に格納されている図１ａに示した基板遠位の第１の引込み位置（Ｐ０）と、変形装置３が保持面に対して垂直に最大限に進出していてもよい図１ｂに示した第２の位置（Ｐ１）との間で運動させられる。変形装置３の作業位置ＰＡはＰ０とＰ１との間にある。

【0085】

基板１０の変形の制御は、好ましくは、変形中の基板１０に対する変形装置３の間隔の連続的に調整可能な調整によって、かつ／または基板１０に作用する流体の圧力によって、かつ／または別のパラメータ変更によって行われる。

【0086】

独立した実施形態では、変形装置３が、基板保持装置１に対して鉛直方向の相対運動（Ｚ方向）を実施することができるだけでなく、所定の角度Θでの傾倒運動も実施することができる。ＸＹ平面は、特に、図１ａおよび図１ｂに示した保持平面Ｅによって規定される。

【0087】

Ｚ方向はＸＹ平面に対して垂直にある。本発明に係る装置は、この特別な実施形態では、並進運動と、特に付加的に回転運動とを実施するように構成された変形装置３を有している（図示せず）。

【0088】

別の実施形態では、付加的に、変形装置３のＸＹアライメントが可能となる。これによって、変形装置３の運動（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Θ）が、基板１０に対する変形装置３の位置の正確な検出に結び付けられ、変形の極めて正確な制御ひいては基板１０，１１同士を接触させるための少なくとも一方の基板の可能な限り正確かつ穏やかな変形が達成される。

【0089】

図１ｃには、変形装置３を導き通すための中心の開口６を基板保持装置１の平面図で認めることができる。この実施形態では、真空路８によって基板を固定するための保持面１ｕの外側の環状区分９しか設けられていない。

【0090】

図２ａに示した本発明に係る方法の第１の実施形態の第１のプロセスステップでは、２つの基板１０，１１がアライメントされ、つまり、第１の基板１０が第１／上側の基板保持装置１に位置決めされ、第２の基板１１が第２／下側の基板保持装置２に位置決めされ、真空固定部によって固定される。この場合、基板１０，１１の供給は手動で行われてもよいものの、好ましくはロボットによって自動的に行うことができる。

【0091】

上側の基板保持装置１は、調整可能な力によって上側の基板１０を的確に、特に制御可能に変形させるための可動の変形装置３を有している。上側の基板保持装置１は、特に少なくとも１つの開口６を有している。この開口６を通じて、変形装置３、特に流体管路４と流体流出開口および／またはノズル５とを備えた接合ピン３が、上側の基板１０を変形させることができる。変形装置３は運動装置７によって制御される。

【0092】

図２ａに示した実施形態では、上側の基板保持装置１には、真空路８によって上側の基板１０を固定するための保持面１ｕの外側の環状区分９しか設けられていないのに対して、下側の基板１１は、下側の基板保持装置２に真空路８’によって全面にわたって固定される。

【0093】

基板１０，１１は、まず、正確なアライメントのために高精度に位置調整され、例えば排気および／または不活性ガスパージ過程中、間隔ｈを置いて分離保持される。

【0094】

図２ｂに示した第２のプロセスステップでは、特に基板保持装置同士の相対接近によって、特に両方の基板１０，１１の相対接近が行われる。好ましくは、下側の基板保持装置２が持ち上げられ、これによって、下側の基板１１が上側の基板１０に能動的に接近する。しかしながら、下側の基板保持装置２への上側の基板保持装置１の能動的な接近または両方の基板保持装置１，２相互の同時の接近も可能である。

【0095】

この場合、上側の基板１０と下側の基板１１との間の間隔ｈが、正確に規定された間隔ｈ’に減じられる。両方の基板１０，１１同士の接近は、特に１μｍ～２０００μｍ、好ましくは１μｍ～１０００μｍ、さらに好適には５μｍ～２００μｍ、最も好適には１０μｍ～１００μｍの間隔ｈ’にまで行われる。間隔ｈ，ｈ’は、基板１０，１１の２つの表面点の間の鉛直方向の最小の距離として規定されている。

【0096】

重ね合わせ誤差は、特に、接合プロセスの開始直前の両方の基板１０，１１の間の間隔（英語：ｇａｐ）に左右される。上側の基板１０が変形装置３によって第１の制御可能な力で変形させられる限り、基板同士の間の間隔は位置の関数である。

【0097】

特に、基板同士の間の間隔は縁部において最大である。最小の間隔は、変形させられた基板１０の最大の凸の領域にある。これによって、変形させられた基板の形状も重ね合わせ誤差に影響を与える。

【0098】

縁部における基板同士の間の間隔は、接合直前に、特に５ｍｍ未満、好ましくは２ｍｍ未満、さらに好適には１ｍｍ未満、最も好適には０．５ｍｍ未満、極めて最も好適には０．１ｍｍ未満に調整される。最大の凸の下側の基板同士の間の間隔は、接合直前に、特に１ｍｍ未満、好ましくは１００μｍ未満、さらに好適には３０μｍ未満に調整される。好適には、この間隔は１０～２０μｍに調整される。

【0099】

図２ｃに示した第３のプロセスステップでは、流体管路４を備えた変形装置３が、流体クッションを介して上側の基板１０の裏面に影響を与え、変形、特に変形装置３の側から（つまり上方から）凹と呼ばれる撓みを発生させる。変形装置３は、上側の基板１０に、特に１ｍＮ超、好ましくは１０ｍＮ超、さらに好適には５０ｍＮ超、最も好適には１００ｍＮ超ではあるものの、特に５０００ｍＮ未満の第１の調整可能な力を加える。

【0100】

この力は、基板１０を基板保持装置１から解離するには弱すぎるが、しかしながら、所望の撓みを発生させるには十分な強さである。変形装置３と基板との間の制御可能な流体クッションによって、点での変形が減じられ、力は基板表面に対して平行に基板に伝達されなくなる。

【0101】

変形装置３と基板１０との間の流体クッション、特にＮ２ガスクッションによって、力は基板表面に対して平行に基板に伝達されず、接触面はより大きくなる。これによって、局所的な基板変形が減じられる。パラメータ、例えば圧力、温度、力および速度は、必要に際して適切な測定法および／またはセンサによって測定され、別個に閉ループ制御かつ開ループ制御されてもよい。センサには、例えば流速センサが含まれており、変形装置３用には、位置センサが含まれている（図示せず）。

【0102】

接合または予接合もしくは接触に先だって、基板１０，１１は、必要に際して加熱手段によって加熱されてもよく、かつ／または冷却手段によって冷却されてもよく、つまり、温度調整されてもよい（図示せず）。

【0103】

第２および第３のプロセスステップの順序は強制的なものではなく、これらは逆の順序で実施されてもよい。

【0104】

図３ａによれば、第４のプロセスステップでは、基板１０への更なる加力が行われる。第１の本発明による手順では、流体圧を増加させることによって、基板１０に第２の調整可能な力が加えられる。これによって、下側の基板１１への上側の基板１０の中心での点接触が生じる。

【0105】

ガス圧は０．０１ｂａｒ～８ｂａｒにある。

【0106】

代替的には、変形装置３の更なる接近および／または流体圧の制御された増加の代わりにまたはこれに対して付加的に、下側の基板保持装置２がＺ方向で上向きに運動させられてもよく、これによって、更なる増圧もしくは基板表面同士の更なる接近が生じる。

【0107】

この場合、変形装置３は、この変形装置３が開口６内に格納されている基板遠位の第１の引込み位置（Ｐ０）と、変形装置が支持面に対して垂直に最大限に走出していてもよい第２の位置（Ｐ１）との間で運動させられる。基板１０の裏面に流体流を供給するためのその都度瞬時の作業位置ＰＡは、Ｐ０とＰ１との間にある。変形装置３の位置および／または流体流の位置および／または基板１０の変形は、好ましくはセンサによって測定され、調整ループと調整手段とによって制御される。

【0108】

この場合、特に、進行する接合ウェーブの伝播の監視が行われる。

【0109】

図３ｂおよび図３ｃには、図３ｂに示した作業位置ＰＡ２から図３ｃに示した作業位置ＰＡ３への変形装置３の位置の変化が示してある。

【0110】

変形装置３の位置および／または流体圧の制御および変更によって、上側の基板１０の可能な限り穏やかな変形を行うことができ、制御された接触と、接合ウェーブの伝播の制御とを行うことができる。変形装置の位置および／または流体圧のコントロールされた変更は、接触後であって、接合ウェーブの伝播中もしくは基板１０の固定部８の的確な解消中に調整されてもよい。

【0111】

図３ｂに示した第５のプロセスステップでは、特に、上側の基板保持装置１の固定部８のオフへの切換が行われる。上側の基板１０を固定部８の的確な解消によって解離することも可能である。特に、個々に制御可能な複数の真空路から成る真空固定部では、固定部の的確な解消が、特に中心から縁部への真空の連続的な解消によって行われる。プロセスステップは、特に、測定手段の複数のパラメータのうちの１つが、予め設定された値／調整されたかまたは調整可能な値に達した時点で開始される。

【0112】

図３ｂおよび図３ｃに示した、変形させられて（向かい合って位置する基板１１の方向に）撓められた基板１０を解放した後、接合ウェーブの前進によって、最小の力ひいては最小の歪みで結合される連続的かつ均一な、特に少なくとも主に自動的な結合が、接合フロントに沿って行われる。つまり、接合開始箇所における固定は別として、上側の基板１０は、接合開始箇所での接合の開始後および解放後に付加的な固定の影響を受けておらず、自由に運動することができる。

【0113】

変形させられて（向かい合って位置する基板１１の方向に）撓められた基板１０を解放した後、接合ウェーブは、好適には特にその速度に関してコントロールされてもよい。速度の制御は、特に、接合が行われる雰囲気内のガスの組成および／または密度および／または温度を介して間接的に行われる。

【0114】

本発明に係る方法は、好適には低圧雰囲気内、好ましくは真空内で実施されることが求められているにもかかわらず、接合プロセスを別の雰囲気内で実施することが有利であることがある。図３ｂもしくは図３ｃに示した実施形態による点接触によって、接合ウェーブは、接合時に中心から側縁部に半径方向対称に進行し、この過程に際して環状のガスクッションを前方に押し進める。

【0115】

大きな接合力によって、気泡の封入が阻止される。したがって、上側の基板１０は、好適な実施形態では、接合過程中に一種のガスクッションに載置される。ガスまたはガス混合物を選択することによって、上側の基板１０をどのくらい迅速にかつ強く下降かつ／または伸長させることができるのかが確定される。付加的には、ガスまたはガス混合物の特性を介して、接合ウェーブの速度を制御することもできる。この場合、本発明によれば、ガスもしくはガス混合物ならびに圧力および／または温度を選択することによって、雰囲気を接合速度を制御することが可能となる。

【0116】

図３ｄに示した第６のプロセスステップでは、変形装置３の使用が停止させられる。この場合には、流体流が遮断され、変形装置３が引き戻される。この変形装置３は、基板保持装置１に設けられた開口内に、例えば引込み位置Ｐ０にまで引き戻される。プロセスステップは、特に、測定手段の複数のパラメータのうちの１つが、予め設定された値／調整されたかまたは調整可能な値に達した時点で開始される。

【0117】

最後に、基板スタックが、下側の固定手段８’のオフへの切換後にロボットアーム（図示せず）による把持によって下側の基板保持装置２もしくは接合装置から取り外されてもよい。

【符号の説明】

【0118】

１，２ 基板保持装置
１ｋ 保持体
１ｕ 保持面
３ 変形装置
４ 流体管路
５ ノズル
６ 開口
７ 運動装置
８，８’ 固定手段
９ 環状区分
１０，１１ 基板
１２ 基板スタック
Ｐ０ 引込み位置
Ｐ１ 最大限に進出可能な位置
ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３ 作業位置
Ｅ 保持平面
ｈ，ｈ’ 間隔
Ｒｕ 環状半径
Ａ－Ａ 切断線

【図1a】

【図1b】

【図1c】

【図2a】

【図2b】

【図2c】

【図3a】

【図3b】

【図3c】

【図3d】

【国際調査報告】