CN117690823A - 用于接合衬底的方法与设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在微电子和微***技术领域中用于接合两个衬底的方法与设备。为了使所述衬底的边缘处的接合质量、尤其是接合准确度得以提高，本发明建议：在接合期间使所述接合波受影响。所述方法包括：a)将所述第一衬底和第二衬底固定到相应的第一和第二容纳装置，其中所述第一衬底被固定到所述第一容纳装置的第一容纳面，并且所述第二衬底被固定到所述第二容纳装置的第二容纳面；b)相对于彼此来布置所述第一衬底与第二衬底；c)使所述第一衬底与第二衬底朝彼此接近；d)使所述第一衬底与第二衬底在接合起始点处接触；e)产生从所述接合起始点延伸至所述第一和第二衬底的侧边缘的接合波；f)在所述接合波的走向过程中影响所述接合波，其方式为，通过使用机械致动装置使得第一容纳装置的第一容纳面变形并且因此使得固定在所述第一容纳面上的第一衬底变形。

Description

用于接合衬底的方法与设备
技术领域
本发明涉及一种用于将第一衬底与第二衬底接合的方法与设备。
背景技术
在几乎所有微电子和微***技术领域中的进步的微型化促使所有技术的持续进一步发展，借助于此，衬底上的所有类型的功能单元的密度能够增加。所述功能单元包含例如微控制器、存储组件、MEMS、所有类型的传感器或微流体构件。
近年来，用于增大这种功能单元的横向密度的技术已大大被改良。在微电子或微***技术的部分领域中，甚至如此程度地使得功能单元的横向密度进一步增大不再可能。在微芯片生产中，针对以平版方式待生产的结构的最大可实现的分辨率极限几乎已被达到。因此，在数年内，物理或技术限制将不再允许功能单元的横向密度的任何增加。自几年以来，该行业已通过2.5D和3D技术的开发来应付所述问题。借助于在这种技术可能的是，将相同的或甚至不同类型的功能单元彼此对准，上下堆叠、并通过相应的导体线路将其彼此交联。
用于实现这种结构的关键技术之一是永久接合。永久接合被理解为所有的如下方法，借助于所述方法能够将衬底如此彼此连接，使得其分离仅通过高能量耗费和因此带来的衬底毁坏才是可能的。如专业人员对其已知的，存在不同类型的永久接合。
最重要的永久接合方法之一是熔合接合(Fusionsbonden)，也称为直接接合或分子接合。熔合接合被理解为永久连接两个衬底的两阶段过程。在第一阶段中，衬底通过相对弱的原子力、例如范德华(van der Waals)力来彼此固定，并且在第二阶段中通过形成共价键而以分子和/或原子方式连接在一起，其中第一阶段也称为预接合。熔合接合主要出现在非金属非有机材料的表面处。
然而，通过预接合所引起的接合强度足以在不引起衬底相对于彼此位移的情况下运送两个衬底。因此，尽管确定两个衬底之间的接合强度足以无问题地运送衬底堆叠，然而接合强度如此小使得利用特殊设备能够进行对所述两个衬底的重新的、无毁坏的分离。这具有以下决定性优点：在预接合之后，能够测量这两个结构的结构并且能够确定其相对位置、扭曲(Verzerrung)和定向。如果在测量过程期间确定出存在结构的误定向和/或局部和/或全局的扭曲或接口中存在粒子，则可再次相应分离并重新处理衬底堆叠。在成功和尤其经验证的预接合之后，通过热处理过程来产生真正的永久接合。在热处理过程期间，由于热能量的供应而发生对两个衬底的表面的连接的化学和/或物理强化。这种永久接合是在如下意义上不可逆的：在两个衬底的无毁坏的分离不再是可能的。在下文中将仅仅更概括地述及接合，而不再在预接合与永久接合之间明确区分。
最常见的熔合接合在硅和氧化硅衬底上执行。硅由于其半导体特性而常常作为基础材料被用于生产微电子构件，例如微芯片和存储器。所谓的直接接合也可以在经高度抛光或磨光的金属表面之间或在平坦玻璃面情况下形成。所基于的接合特性虽然与熔合接合的接合特性有区别，利用其来通过渐进式接合波而使两个表面相互接触的机制却可以通过相同的物理学来被描述。能够设想的也可以是，通过所谓的混合接合来连接两个混合面。混合面被理解为，由至少两种不同材料组成的表面。所述两种材料之一在此大多被限于小空间，而第二材料包围第一材料。例如，金属接触件由介电质包围。在通过接合两个混合面而产生混合接合时，接合波主要由介电质之间的熔合接合来驱动，而金属接触件由于接合波而自动聚集在一起。介电质和低k材料的示例是
●非硅基的○聚合物
■聚酰亚胺
■芳香族聚合物
■聚对二甲苯
■PTFE
○非晶碳
●硅基的○硅酸盐基的
■TEOS(原硅酸四乙酯)
■SiOF
■SiOCH
■玻璃(硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、硅酸铅玻璃、碱硅酸盐玻璃等)
○一般的■Si3N4
■SiC
■SiO2
■SiCN
○倍半硅氧烷
■HSSQ
■MSSQ
在永久连接两个衬底的情况下最大的技术问题之一是：各个衬底之间功能单元的对准准确度。尽管衬底可通过对准设施而相对于彼此精确对准，然而在接合过程本身期间可能发生衬底的扭曲。由于因此出现的扭曲，功能单元将会不一定在所有位置处都彼此正确对准。衬底上的特定点处的对准不准确性可以是变形、定标误差(Skalierungsfehler)、透镜误差(放大或缩小误差)等的结果。在半导体行业中，处置这种问题的所有主题领域都在被归入术语“叠加(Overlay)”下。对此主题的相应介绍可见于例如：Mack、Chris.的Fundamental Principles of Optical Lithography-The Science ofMicrofabrication，WILEY，2007年，2012年再版。
通常在真正的生产过程之前在计算机中设计每个功能单元。例如导体线路、微芯片、MEMS或每种能够借助于微***技术来生产的其他结构以CAD(计算机辅助设计)程序来设计。然而，在生产功能单元期间显示出：总是存在理想的在计算机上构建的功能单元与实际的在无尘室中所生产的功能单元之间的偏差。差异主要归因于所使用的材料的自然波动，诸如衬底材料中的不同数目的不同同位素、硬件的限制，即工程技术问题，但最常为物理限制。因此，通过光刻过程所生产的结构的分辨率准确度受限于光掩膜的孔径大小和所使用的光的波长。掩膜扭曲被直接传递至光阻剂。机器的驱动器、(线性)电机以及利用所述组件生产的定位设备仅可以到达在预给定的容差之内可再现的位置等等。因此并不令人惊奇的是，衬底的功能单元无法与在计算机上所构建的结构相同。在接合过程之前，全部衬底就已经因此具有与理想状态的不可忽视的差异。
现在如果在假定两个衬底均未通过连接过程而扭曲的情况下比较两个衬底的两个对置的功能单元的位置和/或形状，则确定出：通常已存在功能单元的不完全一致，这是因为功能单元由于上文描述的误差而与理想计算机模型有偏差。最常见的误差被绘图(复制自：http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Overlay_typical_model_terms_DE.svg，2013年5月24日和Mack、Chris.的Fundamental Principles of OpticalLithography-The Science of Microfabrication，Chichester：WILEY，第312页，2007年，2012年再版)示出。根据绘图，可在全局与局部或者在对称与非对称的叠加误差之间进行大致区分。全局叠加误差是均匀的，因此与位置无关。其在两个对置的功能单元之间产生相同偏差而与位置无关。经典的全局叠加误差是误差I.和II.，所述误差由于两个衬底相对于彼此的平移或旋转而出现。两个衬底的平移或旋转产生在衬底上分别彼此对置的全部功能单元的对应平移或旋转误差。局部叠加误差根据位置的方式、主要由于弹性和/或塑性问题而产生，在当前情况中主要由连续传播的接合波引起地产生。在所示的叠加误差中，误差III.和IV.尤其是称为“跳动(run-out)”误差。此误差主要由于至少一个衬底在接合过程期间的扭曲而出现。由于至少一个衬底的扭曲，第一衬底的功能单元也关于第二衬底的功能单元扭曲。然而，误差I.和II.同样地可通过接合过程而出现，但大多如此强烈地与误差III.和IV.叠加，以使得很难能被识别或测量。
现有技术中已存在如下设施，借助于所述设施能够至少部分减少局部扭曲。在此涉及由于使用主动控制元件的局部变形(WO2012/083978A1)。
现有技术中存在用于校正“跳动”误差的第一解决方案。US20120077329A1描述一种方法，以便在接合期间和之后获得两个衬底的功能单元之间的所期望的对准准确度，其方式为，使下衬底不被固定。因此，下衬底可以不经受任何边界条件并且在接合过程期间可自由地接合到上衬底处。现有技术中的重要特征尤其是大多借助真空设备进行的衬底的平面固定。
在大多数情况中，出现的“跳动”误差变得更强烈地围绕接触点径向对称，因此使“跳动”误差从接触点到周围增大。在大多数情况中，涉及“跳动”误差的线性增加的强化。在特殊条件下，“跳动”误差也可非线性地增大。
在特别理想的条件下，“跳动”误差不仅可通过相应的测量设备来确定(EP2463892)，而是也可通过数学函数描述。因为“跳动”误差表示明确定义的点之间的平移和/或旋转和/或定标(Skalierung)，其优选通过向量函数描述。一般而言，所述向量函数是函数f:R2→R2，即映射规则，其将位置坐标的二维定义范围映射至“跳动”向量的二维值范围上。尽管还无法进行对应向量场的精确数学分析，然而进行关于函数特性的假设。向量函数以大概率至少是Cnn>＝1函数，因此至少一次性地持续可微分。由于“跳动”误差从接触点到边缘增大，向量函数的发散度将可能不同于零。因此，向量场以大概率是源场(Quellenfeld)。
发明内容
本发明的任务在于，设置一种用于接合两个衬底的设备与方法，利用该设备与方法，尤其所述衬底的边缘处的接合质量、尤其是接合准确度得以提高。
利用并列权利要求的特征来解决本任务。在从属权利要求中说明本发明的有利扩展方案。由说明书、权利要求和/或附图中所说明的至少两个特征组成的全部组合也落于本发明的范畴内。在所说明的值范围内，处于所提到的极限之内的值也以作为极限值公开的方式适用并且能够以任意组合来要求保护。
本发明所基于的思想是：在接合期间，尤其是在接合波的进程期间，优选在熔合接合的情况下，所述接合波受影响。
影响意味着：尤其是相对于至少一个参数的初始状态的有针对性的、主动的改变和/或调节。这种参数尤其可以是有接合波在其中通过的介质和/或周围环境的气体组成、含水量、压力、温度，尤其是接合腔室真空或气氛，衬底的形状的调整/改变，和/或其固定关系和/或其间距。
根据本发明，设置一种用于在封闭的接合腔室内接合、优选永久接合、尤其是熔合接合第一衬底与第二衬底的方法，该方法具有以下步骤：
a)固定所述衬底，
b)布置所述衬底，
c)使所述衬底接近，
d)使所述衬底在接合起始点处接触，
e)产生沿着从该接合起始点延伸至所述衬底的侧边缘的接合波，
f)影响该接合波。
在优选实施方式中规定，在步骤f)中，通过对该接合腔室内的压力的经调节和/或经控制的改变而进行该接合波的针对性影响。因此有利地实现接合波的特别有效的影响。
根据本发明，尤其是作为本发明的独立主题而设置，尤其是一种用于在密封的接合腔室内接合、优选永久接合、尤其是熔合接合第一衬底与第二衬底的方法，该方法具有以下步骤：
a)固定所述衬底，
b)布置所述衬底，
c)使所述衬底接近，
d)使所述衬底在接合起始点处接触，
e)尤其是通过释放对所述衬底其中至少之一的固定来产生从该接合起始点延伸至所述衬底的侧边缘的接合波，
f)该接合腔室内的压力的改变，尤其是该压力的提高，用于影响该接合波，尤其是压力的经调节和/或经控制的改变。
根据本发明，尤其是作为本发明的独立主题，尤其是提供一种用于在接合腔室内接合、优选永久接合、尤其是熔合接合第一衬底与第二衬底的方法，该方法具有以下步骤：
a)固定所述衬底，
b)布置所述衬底，
c)使所述衬底接近，
d)使所述衬底在接合起始点处接触，
e)维持所述衬底其中至少之一的固定并且使所述衬底经调节地向彼此接近，因此产生从该接合起始点延伸至所述衬底的侧边缘的接合波，
f)经调节地和/或经控制地改变所述衬底的间距以影响该接合波。
在优选实施方式中规定，在步骤e)中，维持所述衬底其中至少之一的固定并引起所述衬底以经调节方式彼此接近，并且因此产生该接合波，并且在步骤f)中，通过所述衬底的该间距的经调节和/或经控制的改变来进行对该接合波的影响。因此，有利地实现接合波的特别有效的影响。
根据优选实施方式规定，使得该压力改变大于1mbar/s、优选大于10mbar/s、更优选大于100mbar/s、又更优选大于500mbar/s、又更优选大于1000mbar/s、最优选大于2000mbar/s。因此，有利地实现接合波的特别有效的影响。
根据另一优选实施方式规定，该接合波受影响，使得该接合波的速度尤其是以多于0.1cm/s、优选以多于1cm/s、更优选以多于10cm/s、尤其优选以多于100cm/s、在又更优选情况中以多于200cm/s、在最优选情况中以多于1000cm/s的程度被改变，尤其是减慢。因此，有利地实现接合波的特别有效的影响。
根据另一优选实施方式规定，用该接合腔室内的传感器测量该压力，并且依据经测量值而控制该压力改变。因此，有利地实现该压力改变的尤其精确的控制。
在优选实施方式中，该压力改变通过可移动活塞来进行，其中该活塞减小该接合腔室的体积。可替代地和/或附加地，该压力改变通过加热和/或冷却装置来进行，其中该加热和/或冷却装置改变、尤其是增加该接合腔室内的温度。可替代地或附加地，该压力改变通过泵来进行，其中该泵将气体和/或气体混合物泵送至该接合腔室中和/或将该气体和/或该气体混合物从该接合腔室抽吸出。可替代地和/或附加地，为了改变压力，经由阀将气体和/或气体混合物从压力容器引导到该接合腔室中和/或在真空容器中均衡压力。
根据优选实施方式规定，为了压力改变，气体和/或气体混合物经由至少一个、优选至少两个、尤其优选至少三个、极其优选至少五个、又更优选至少七个、最优选至少十个喷嘴、尤其是缝隙喷嘴来进行。因此，有利地实现接合波的特别有效的影响。
本发明的另一主题涉及一种物体(Artikel)，其包括两个衬底，其中所述衬底已利用根据前述实施方式之一所述的方法接合。
本发明的另一主题涉及一种尤其是利用根据前述实施方式之一所述的方法来接合、优选永久接合、尤其是熔合接合第一衬底与第二衬底的设施，其具有：
a)接合腔室，
b)容纳装置，其用于容纳并且固定所述衬底，其中所述容纳装置被构造用于，使得所述衬底接近、使所述衬底接触和使接合波产生，
c)影响装置，其用于影响该接合波。
在优选实施方式中规定，所述影响装置包括压力改变装置，所述压力改变装置用于改变该接合腔室内的压力以影响该接合波。因此，有利地实现接合波的特别有效的影响。
在优选实施方式中规定，所述影响装置包括间距改变装置，所述间距改变装置用于改变所述衬底的间距以影响该接合波。因此，有利地实现接合波的特别有效的影响。
本发明的另一个尤其是独立的主题涉及一种尤其是利用根据前述实施方式之一所述的方法来接合、优选永久接合、尤其是熔合接合第一衬底与第二衬底的设施，其具有：
a)接合腔室，
b)容纳装置，其用于容纳并且固定所述衬底，其中所述容纳装置被构造用于，使得所述衬底接近、使所述衬底接触和使接合波产生，尤其是通过释放所述衬底其中至少之一的固定，
c)压力改变装置，尤其是压力提高装置，其用于改变该接合腔室内的压力以影响该接合波。
本发明的另一个尤其是独立的主题涉及一种尤其是利用根据前述实施方式之一所述的方法来接合、优选永久接合、尤其是熔合接合第一衬底与第二衬底的设施，其具有：
a)接合腔室，
b)容纳装置，其用于容纳并且固定所述衬底，其中所述容纳装置被构造用于，使得所述衬底接近、使所述衬底接触和使接合波产生，
c)间距改变装置，其用于改变所述衬底的间距以影响该接合波。
通过以专业人员已知的方式借助接触面的接触来起始接合。尤其是根据所述设备来设置相应的接合装置。
在初始状态中，除了突出于该接触面的可能结构(微芯片、功能构件)和衬底容限(诸如曲线和/或厚度波动)之外，衬底通常尤其是在接触面上或多或少是平坦的。然而，在初始状态中，在大多数情况中，衬底具有不同于零的曲率。针对于300mm晶圆，小于50μm的曲率是常见的。在数学上来看，曲率可被视为曲线与其平面状态的局部偏差的量度。在具体情况中，考虑如下衬底，其厚度与直径相比较小。因此，以良好的近似方式，可以述及平面的曲率。在平面的情况下，开头提及的平坦状态是如下点中的曲线的切平面，在该点处观察所述曲率。一般而言，主体(在特殊情况中为衬底)并不具有均匀曲率，使得曲率是所述位置的显函数。因此，例如可能的是，非平坦衬底在中心具有凹曲率，但在其他点处具有凸曲率。在最简单情况中，曲率在下文将始终仅以凹的或凸的方式来被描述，而不讨论数学家、物理学家和工程师已知的进一步的数学细节。
根据本发明的大多实施方式的尤其是独立的核心思想主要在于：待彼此接合的两个衬底的曲率半径至少在衬底的接触区域，也即在接合波的接合前端处或在接合线处是相同的，或至少仅边缘地(marginal)彼此偏差。衬底的接合前端/接合线处的两个曲率半径的差在此小于10m、优选小于1m、更优选小于1cm、最优选小于1mm、尤其最优选小于0.01mm、又最优选小于1μm。一般而言，对曲率半径进行最小化的所有根据本发明的实施方式是有利的。换言之：本发明涉及一种方法和设施，借助于所述方法和设施，可将两个衬底彼此接合，使得其局部对准误差最小化，其中所述局部对准误差被称为“跳动”误差。
此外，本发明在此基于以下思想：尤其是通过几何、热动力、流体动力和/或机械补偿机制来如此控制待彼此接合的两个衬底，使得鉴于形成的接合波来如此选择影响因子，使得两个衬底在接合期间不相对于彼此局部位移，也即是正确对准的。此外，本发明描述一种如下物体，其由具有根据本发明的减小的“跳动”误差的两个彼此接合的衬底组成。
在接合、尤其是永久接合、优选熔合接合期间，根据本发明的特征性过程是两个衬底的尽可能中心的、点状的接触。一般而言，两个衬底的接触也可以非中心方式进行。由非中心的接触点传播的接合波可能在不同时间到达衬底边缘的不同处。对接合波行为和所得出的“跳动”误差补偿的完整数学物理描述可以是相应地复杂的。然而，般而言，接触点将不远离衬底的中心，使得可能由此得出的效应至少在边缘处是可忽略的。在此，可能的非中心的接触点与衬底的中心之间的距离小于150mm、优选小于10mm、更优选小于1mm、最优选小于0.1mm、尤其最优选小于0.01mm。在下文描述中，接触通常应理解为中心接触。在更广泛意义上，中心理解为：当需要对不对称进行补偿时，优选基本的理想的主体的几何中心点。在具有缺口(Notch)(用于晶体平面的信号化的凹痕(Einkerbung))的行业通用的晶圆情况下，所述中心也即是圆的圆心点，其包围没有缺口的理想晶圆。在具有平面部(Flat)(平坦化侧)的行业通用的晶圆情况下，所述中心是包围没有平面部的理想晶圆的圆的圆心点。类似考虑适用于任意形状的衬底。
为了接合波的开始，应借助平移接近、尤其是以中心、点状方式使衬底接触。然而，每种任意接触点在理论上是可能的。
然而，在特殊实施方式中，可以有用的是，将中心理解为衬底的重心。
两个衬底其中至少之一的上衬底优选地由于重力而优选具有在另一衬底的方向上的明显曲率，并且因此在所提及的平移接近期间将在与相应的第二衬底的足够小的间距情况下自动接触。
在两个衬底的中心已进行接触之后，可释放上衬底架的固定。上衬底一方面由于重力而另一方面由于沿接合波并且在衬底之间作用的接合力引起地向下下落。上衬底从中心至侧边缘径向地与下衬底接合。因此发生径向对称的接合波根据本发明的形成，其尤其是从中心延伸至侧边缘。在接合过程期间，两个衬底压缩存在于衬底之间的在接合波前的气体，尤其是空气，并且因此造成无气体夹杂的接合界面。在下落期间，上衬底实际上位于一种气垫上。
本发明是基于以下思想：接合的影响、尤其是熔合接合的影响利用气垫的影响、尤其是借助反压原理来被实现。根据本发明，主动地并且动态地影响引起预接合的弱吸引力与反作用力之间的力比例，其中该反作用力是借助温度、压力、流动条件或机械力作用而产生的。
在接合起始点处的接合起始之后，第一/上衬底不经受任何附加固定，也即，除了在接合起始点处的固定之外可自由移动并且也能够扭曲。由于前进的(voranschreitend)接合波、出现在接合波前处的应力状态和当前的几何边界条件，每个尤其关于其径向厚度方面无穷小的各圆弧段而经受扭曲。无穷小的圆弧段被理解为可被采用用于数学计算的圆弧段。圆弧段的径向厚度可小于1mm、优选小于100μm、又更优选小于10μm、最优选小于1μm、尤其最优选小于0.1μm。然而，因为衬底表示刚性体，扭曲作为与中心的间距的函数而累加。这导致应通过根据本发明的方法和根据本发明的设备消除的“跳动”误差。
本发明也涉及一种在接合时尤其是通过热动力和/或机械和/或流体动力补偿机制而减小或甚至完全避免两个所接合的衬底之间的“跳动”误差的方法与设备。此外，本发明涉及一种对应的物体，该物体是用根据本发明的设备和根据本发明的方法生产的。
第一和/或第二衬底优选为径向对称的。尽管衬底可具有每个任意直径，然而晶圆直径尤其是为1寸、2寸、3寸、4寸、5寸、6寸、8寸、12寸、18寸，或大于18寸。第一和/或第二衬底的厚度位于1μm与10000μm之间、优选10μm与1500μm之间、更优选100μm与1000μm之间。
衬底堆叠的厚度位于1μm与10000μm之间，优选介于10μm与20mm之间。
在一种特殊实施方式中，衬底也可具有矩形形状或至少不同于圆形型式的形状。在下文中，衬底尤其被理解为晶圆。
在根据本发明的实施方式中，下/第一容纳装置被构造为，下/第一衬底还在接触之前就通过加热和/或冷却装置被有针对性地变形，尤其是以横向收缩或拉伸的方式，并且更确切地说以在稍后接触时所需的数值的程度来变形，以便以尽可能好地、在理想情况中完全地补偿出现的“跳动”误差。
因为在此实施方式中，下/第一衬底的固定在相应变形之后才进行，不需要将特殊地重视下/第一衬底或下/第一容纳装置的热膨胀系数。
在另一特殊的根据本发明的行为方式中，下/第一衬底的接触在加热和/或冷却过程之前进行。由于在加热和/或冷却过程之前的固定，下/第一衬底跟随(folgen)下/第一容纳装置的热膨胀，使得其热膨胀系数可用来预给定衬底的(热)膨胀。尤其优选地，下/第一衬底和下/第一容纳装置的热膨胀系数相同，使得在加热和/或冷却过程期间无热应力或至少较小热应力出现在下/第一衬底中。根据本发明，也可设想热膨胀系数不同。在不同热膨胀系数的情况中，下/第一衬底平均来说跟随下/第一容纳装置的热膨胀。
在第一容纳装置与第二容纳装置之间的待调整的温度差为小于20℃、优选小于10℃、更优选小于5℃、最优选小于2℃、尤其最优选小于1℃。根据本发明，各容纳装置尽可能均匀地热透。尤其是，提供温度场，其在两个任意点处的温度差小于5℃、优选小于3℃、更优选小于1℃、最优选小于0.1℃、尤其最优选小于0.05℃。
在另一实施方式中，第一容纳装置被如此构建，使得容纳装置能够在容纳面处有针对性地通过机械致动装置而有针对性地被变形，尤其是收缩和/或拉伸。固定在第一容纳装置的表面上的第一衬底由于其相对于容纳装置的小厚度而通过容纳装置的变形一起变形。容纳装置的变形在此利用气动的和/或液压的和/或压电的致动器来进行，其中所述致动器已经优选以径向对称地分布在衬底容纳装置周围的方式布置。为了完全对称、纯径向扭曲，需要至少三个致动器，其中所述致动器相对彼此以120°的角间距来布置。优选使用多于5个致动器，更优选多于10个致动器、更优选多于20个致动器、最优选多于30个致动器、尤其最优选多于50个致动器。
在根据本发明的另一实施方式中，两个衬底的接触面在垂直位置中彼此接合。所述特殊实施方式的任务主要在于，优选以至少对称地布置的方式，减少晶圆由于重力的变形，尤其优选在于完全防止和/或补偿由于重力的变形。在垂直位置中，两个衬底通过各一个致动装置、尤其是各一个销来尤其是同时地关于接合起始点对称地朝向接合起始点弯曲，使得凸表面可在接合起始点中被接触。使用接合波的尤其是自动的接合过程通过释放并且随后使衬底其中至少之一接触而由容纳表面开始。
在根据本发明的另一实施方式中，控制对于传播、尤其是接合波的传播速度的至少一个影响因子和/或对于接触面的对准的至少一个影响因子。接合波尤其是关于其速度方面受控制。速度的控制动态地、尤其是直接地经由在其中进行接合的气氛中的气体的组成和/或密度和/或温度和/或压力而间接地进行。
在根据本发明的另一实施方式中，可在两个衬底的中心接触之后保持维持尤其是上衬底架的固定。因此，可通过影响衬底距彼此之间的间距而使接合波或其传播改变和/或停止。因此，通过间距调节而实现可再现地影响接合波。
根据本发明的实施方式优选在经定义、尤其是可控制和/或可调节气氛中进行。所述气氛优选在接合腔室中的经限定的、密封的空间区段中产生。
尽管根据本发明的方法优选应在低压气氛中、优选在真空中执行，然而有利的可以是，在另一气氛中、尤其是在常压或在超压范围中的气氛中执行接合过程。
由于点状接触，根据本发明的接合中的接合波始终从中心径向对称地延伸至侧边缘，并且在此过程中推进其前方的环状气垫。接合力沿接合波的尤其是近似圆环状接合线(接合前端)占主导，该接合力如此大使得甚至几乎不能形成气泡夹杂。因此，在接合过程期间，上/第二衬底因此位于一种气垫上。气垫的表现形式和阻力受实施方式影响。
根据本发明的所有提到的实施方式可以在一种特殊的实施变型方案中在低真空中、优选在高真空中、又更优选在超高真空中执行，尤其在小于100mbar、优选小于10-1mbar、更优选小于10-3mbar、又更优选小于10-5mbar、尤其最优选小于10-8mbar的压力下执行。其他实施方式可在常压(大气压力)下或在超压下进行。
在根据本发明的另一实施方式中，气垫可通过压力提高而被局部地并且动态地抵抗，使得接合波的前进和传播尤其是在不断增加的反压力下而减缓或受阻。
可替代地，在根据本发明的另一实施方式中，用于加速接合波的压力减小是可能的。
接合波的走向的时间序列尤其是受压力改变的影响，因此接合波的走向与压力改变之间存在相关性。
因此，应建立增加的(反)压力与时间的关系，其可以数学方式描述为函数。为了根据本发明的接合波阻碍，接合腔室中、尤其是衬底之间的压力的函数(也称为压力梯度)应能够通过严格单调增加的函数描述，其可用于减慢接合波。对于加速相应地适用的是，压力梯度应能够通过严格单调下降函数或常数函数描述。
以时间单位的压力改变为大于1mbar/s、优选大于10mbar/s、更优选大于100mbar/s、又更优选大于500mbar/s、又更优选大于1000mbar/s、在理想情况中大于2000mbar/s。根据本发明的尤其重要的思想在于：超高真空与超压之间的快速的和以可再现的方式待改变的接合腔室压力或气体组成。
通过根据本发明地选择气体/气体混合物并且限定气垫的特性来规定，第二衬底能够如何快速并且如何强烈地降低和/或拉伸。此外，也可经由气体的特性来控制接合波的速度。
根据本发明的另一尤其是独立方面，选择气体混合物的组成。优选使用具有尽可能轻的原子和/或分子种类的气体，其在给定的温度下具有相应小惯性。尤其是，优选使用惰性气体和/或弱反应性气体。尤其优选使用以下气体或气体混合物之一：
●惰性气体以及弱反应性气体，尤其是
○氮气、氩气、氦气、二氧化碳
●反应性气体，尤其是
○氢气、一氧化碳、氨气、水蒸气、氧气
因此，气体组分的至少之一的摩尔质量小于1000g/mol、优选小于100g/mol、更优选小于10g/mol、尤其最优选小于1g/mol。更优选地，所使用的气体混合物的密度尤其是以尽可能低的方式来被调整，和/或温度尤其是以所需的那么高的方式来被调整。根据本发明，气体密度被调整为小于10kg/m3、优选小于1kg/m3、更优选小于0.1kg/m3、尤其最优选大于0.01kg/m3。根据本发明，气体的温度被调整为大于-100℃、优选大于-50℃、又更优选大于0℃、又更优选大于100℃、又更优选大于200℃、最优选大于300℃、尤其最优选大于400℃。
根据本发明，如此选择前述参数使得选定的气体混合物或气体混合物的各个组分不冷凝。因此，在接合过程期间，避免衬底的表面处的液体夹杂。
类似考虑适用于如下气体混合物，其热动力特性以多组分相图来表示。第一和/或第二衬底的运动学受气体混合物的组成和/或压力和/或温度的改变的影响，并且因此也减小“跳动”误差。
另一个尤其是独立的发明方面在于，根据对于接合波的走向的预给定的影响因子来控制第一衬底和/或第二衬底的变形。影响因子尤其包含衬底周围的气氛的环境压力、气氛中存在的气体/气体混合物的类型、温度、接合起始点外的衬底之间的间距、衬底的接合强度、可能的预先处理步骤、表面的性质、表面粗糙度、表面处的材料，以及晶圆厚度/抗弯刚度。
只要是接合起始点被布置在衬底的接触面的中心，就能实现接合波的均匀的、尤其是同心的走向(Verlauf)。
特别有利的是，第一衬底和/或第二衬底的变形在横向方向上和/或以凸和/或凹方式、又更优选镜像对称地进行。换言之，根据本发明，变形尤其是通过第一衬底和/或第二衬底的拉伸或压缩或弯曲进行。
衬底优选具有近似相同的直径，所述直径尤其是以小于5mm、优选小于3mm、又更优选小于1mm的程度彼此偏差。
衬底在容纳装置上的容纳和固定可每种任何已知技术以每种可设想方式进行。根据本发明，尤其是可设想真空样本架、静电样本架、具有机械夹具的样本架。衬底优选仅仅在侧边缘区域中尽可能远地位于外部的圆弧段处固定，以便对衬底提供在所述固定之内的尽可能的灵活性和延伸自由度。
衬底(晶圆)在接合过程之前彼此对准以便保证对应结构在其表面上的全等性(精确对准，尤其是以小于2μm、优选小于250nm、又更优选小于150nm、最优选小于100nm、在最理想情况中小于50nm的准确度)。在根据本发明的接合过程中，晶圆并未以平面方式放置于彼此的上，而是首先在中心彼此接触，其中两个晶圆其中之一轻微地相对第二晶圆被挤压，或相应地朝对置的晶圆的方向上变形。在释放(朝对置的晶圆的方向上)变形的弯曲晶圆之后，由于接合波的前进而沿接合前端进行尤其是至少主要自动的连续的并且更均匀的焊接，其中所述焊接与最小力并因此与最小的、主要水平扭曲相关联。。
所有可变参数尤其优选被如此选择，使得接合波以关于存在的初始条件和边界条件的尽可能理想的速度传播。尤其在现存气氛中、尤其在常压下，接合波的尽可能缓慢的速度是有利的。接合波的速度在此小于50cm/s、更优选小于10cm/s、更优选小于1cm/s、最优选小于0.1cm/s、尤其最优选小于0.01cm/s。尤其是，接合波的速度小于0.001cm/s。尤其是，接合波的速度沿接合前端恒定。接合波的速度在真空环境中自动变得更快，因为沿接合线连接的衬底不需要克服由于气体引起的阻力。特别优选的实施方式通过针对性地使用超压来抵抗接合波的加速，并且使接合波的速度以多于0.1cm/s、优选多于1cm/s、更优选多于10cm/s、尤其更优选多于100cm/s、在最理想情况中多于200cm/s的程度来减慢，在理想情况中以1000cm/s的程度来减慢，在理论情况下，接合波的传播能够通过超压(直至达到技术上/材料上引起的极限压力)而停止。
根据另一尤其是独立的本发明方面，在接触之前和/或接合起始点之外，“跳动”误差由两个衬底之间的极小间距而被调整。间距尤其是小于100μm、优选小于50μm、更优选小于20μm、最优选小于10μm。
可通过调整间距来估计待排挤的气体体积。为此，可将衬底理解为无限坚硬的板。这种特征性体积由待接合的第一衬底或第二衬底(A1或A2)的面积乘以衬底相对彼此的间距(h)组成。排挤体积实际上由衬底堆叠的外周来虚拟地界定。这种近似圆柱形虚拟区域表示气体流的限值(M、M’、M”)，其中气垫由接合波推动到接合腔室中，和/或气体流出和/或被抽吸出。
在起始预接合之前的最大间距在此可小于1000μm、优选小于500μm、尤其优选小于200μm、又更优选小于100μm、在特别优选的情况中小于50μm。对应于这种间距，在200mm的衬底直径的情况下出现小于31ml、优选小于16ml、更优选小于6ml、特别优选小于3ml、尤其最优选小于2ml的排挤体积。
以300mm的衬底直径的情况下出现小于71ml、优选小于35ml、又更优选小于14ml、特别优选小于7ml、尤其最优选小于4ml的排挤体积。
上文描述的步骤和/或移动和/或流程的控制和/或调节、尤其是衬底相对彼此的接近、温度控制、压力控制和气体组成控制优选通过中央控制单元，尤其是具有控制软件的计算机来进行。
为了调节而需要使用相应传感器来应用于电气运行和/或电子运行的、尤其是闭合调节电路或多个调节电路中。使用这种传感器以便能够记录和/或处理和/或转发待测量的相应影响因子或其组合。传感器能够在接合腔室中尤其是检测温度、压力、气体组成、变形、粒子数目、衬底的对准状态、位置、速度和接合波的走向。
与之相应地，可应用温度计、压力传感器、气相色谱仪、延伸和变形测量设备、粒子计数器、具有图像记录功能性的光学和放大光学仪器(测量显微镜)、位置检测***(触觉式和/或电容式和/或电感式或光学增量式和完全光学无触碰式，诸如摄像机***、激光三角测量或激光干涉仪***)。
在检测之后，可使用相应装备有测量检测、分析和显示可能性的计算机，用于由个别值来提供统计、评估以及预测。
根据本发明，使用统计或分析来用于调整和再调整接合参数，尤其是用于准备在生产上的设施使用，其可称为HVM(high volume manufacturing(大量制造))。
根据本发明的步骤的可能序列可由以下步骤组成：
在根据本发明的第一(迭代)方法步骤中，将确定数目n个的衬底接合成n/2个测试衬底对。
在根据本发明的第二(迭代)方法步骤中，鉴于跳动来在相应的测量设施中测量和分析测试衬底对。
在根据本发明的第三(迭代)方法步骤中，用接合参数的统计来校正对所述跳动的统计。
在根据本发明的第四(迭代)方法步骤中，目标引导的参数以对专业人员已知的方式不仅被调整用于对准而且也被调整用于影响接合波。
重复所述迭代直至低于所限定的误差或中止准则。
在根据本发明的第五方法步骤中，所述设施可以被交付使用用于生产。
根据设备所公开的特征也应作为根据方法公开而适用，并且反之亦然。
附图说明
本发明的其他优点、特征和细节从优选的实施例的接下来的描述以及根据附图来得出。其中：
图1示出在根据本发明的方法的第一步骤期间的根据本发明的接合腔室的示意性横截面视图，
图2a示出第二步骤期间的接合过程的示意性横截面视图，
图2b示出第三步骤期间的接合过程的示意性横截面视图，
图3示出根据本发明的接合腔室的另一实施方式的示意性横截面视图，
图4示出根据本发明的接合腔室的另一实施方式的示意性横截面视图，
图5示出根据本发明的接合腔室的另一实施方式的示意性横截面视图，
图6示出根据本发明的接合腔室的另一实施方式的示意性横截面视图，
图7示出根据本发明的另一接合腔室的示意性框图，
图8示出表示压力改变过程的时间上的流程的图表。
在图中，通过相同附图标记来标示相同构件和具有相同功能的构件。
具体实施方式
图1示意性地示出在根据本发明的示例性方法的第一步骤期间的根据示例性实施方式的根据本发明的接合腔室6。重力方向g被示出。在接合腔室6中现有下衬底架，也称作卡盘(Chuck)1，其具有功能界面1o，该功能界面1o可具有曲率半径R1。此外，固定装置5’被设置在功能界面之上/之处，尤其是真空轨，用于固定下衬底2。下衬底以外表面2a而处于下衬底架1的功能界面1o上。待接合的内衬底表面2i被实施为，具有作为第一接触点K1的未来接合起始点的优选点。上衬底3位于距下衬底2的间距h处。待接合的上衬底3的内表面3i与下衬底2的待接合的内表面2i对置。将上衬底3的接合起始点的接触点表示为第二接触点K2。上衬底3在外表面3a处通过固定装置5来保持在上衬底架4的功能界面4o处。由于重力作用，上衬底3以专业人员已知的方式下垂，这可以以近似的方式用半径R2、R3来描述。下衬底2与上衬底3之间构造空间区段M。压力p1在空间区段M内存在，在接合腔室中在空间区段M外能够观察到压力p2。空间区段M的空间区段界面Mg定义为观察面。销7导入接合波。
图2a表示在接合过程期间的接合腔室的示意性绘图。两个衬底架1和4已通过未示出的定位装置来以如此程度相对彼此接近，使得接触点K1和K2彼此交会。接合波能够在衬底2和3的待接合的内表面2i以及3i之间传播。在空间区段M’内观察到压力p4。在空间区段M’外，压力p3利用未示出的装置来被影响，其中这在局部地、尤其是以环状方式在空间区段M’的空间区段界面Mg’处利用作用和改变到p4来进行。由于使用影响装置(尤其是喷嘴)，整个空间区段M’中的压力无法跳跃式改变，而是必须经空间区段M’在时间上和地点上改变。因此，至少在开始时不存在均匀压力分布。压力分布通常尤其是在过程开始时是位置和时间的函数。如果影响装置是位于空间区段M’外并且作用于空间区段面Mg’上的喷嘴，则可产生以环状形式构成的等压区，其以小的时间单位，尤其是无限小的时间单位而存在。该时间单位尤其是小于1s、优选小于0.1s、又更优选小于0.01s、最优选小于0.0001s、尤其最优选小于0.00001s。因此，压力分布可尤其是通过在既定的时间点时的等压线图以图形方式被表示/模拟/计算。
图2b示出在接合过程的另一步骤期间的接合腔室6的另一示意图。在此，通过松开固定装置5而使上衬底3从上衬底架4落下。可选地，也可通过松开固定装置5’而使下衬底2自由变形并且因此使扭曲最小化。在空间区段M”内观察到压力p6。在空间区段M”外，压力p5利用未示出的装置被影响，其中这局部地、尤其是以环状方式在空间区段M”的空间区段界面Mg”处通过作用和改变到p6来进行。
可通过对压力p5的根据本发明的、局部和动态提高而使接合波的前进尤其减慢。具有均匀压力的静止状态可能加速接合波，因为由于已彼此接合的堆叠的衬底区段而增加使得更好紧贴的努力。使衬底彼此接合的努力越大，则将其再次彼此分离的力也可能越大。如果p6小于p5，则接合波可能加速。如果空间区段界面Mg”处的p5的压力提高动态地进行，以使得p6透过p5与p6之间的压力差而高于p5，则接合波被减慢。换言之是这样的：当p6大于p5，接合波被减慢。
图3示出接合腔室6的第一实施方式的示意性框图，其中借助改变接合腔室体积、尤其是借助活塞14改变接合腔室体积而进行腔室压力的尤其是动态并恒定的增加，使得在接合过程期间，接合腔室6中的粒子的数目在观察时间段内尤其是在活塞的未示出的末端位置之间在改变的压力情况下保持恒定。当密封的接合腔室的体积改变时，与之相应地没有气体粒子进入到接合腔室体积的密封***中；也没有粒子被移除。因此，粒子数目保持恒定并且因此针对理想气体的气体定律可被应用。在该实施方式情况下，在压缩的情况下，所产生超压的有针对性的供应经由例如喷嘴***来引导，例如图2中描述的，运送至适合的位置。
图4是接合腔室6的第二实施方式的示意性框图。在此，压力的根据本发明的提高经由通过适合的加热装置8来改变、尤其是提高温度而进行。在接合过程期间，接合腔室6中的粒子的数目可在密封***情况下保持恒定。在密封接合腔室的温度改变的情况下，与之相应地，没有气体粒子进入到接合腔室体积的密封***中；也没有粒子被移除。因此，粒子数目保持恒定并且因此针对理想气体的气体定律可被应用。在该实施方式情况下，所产生的超压(通过热能量供应而产生)的针对性的供应经由例如喷嘴***如图2中所描述的那样被运送至适合的位置。
图5是接合腔室6的根据本发明的第三实施方式的示意性框图，其中尤其是腔室压力的动态和恒定提高可通过适合的压缩器机组9、泵而进行。可利用高压来将无粒子的空气、氮气、氩气、氦气、二氧化碳或其他惰性气体泵送到接合腔室中。如图2中讨论的并且此处未示出的，根据本发明，经由适合的喷嘴***来对所产生的超压的有针对性的供应能够影响接合波。
图6表示图5中所示的接合腔室6的第三实施方式的扩展。此处，超压借助压缩器机组9而产生，其填充存储器10，尤其是压力容器。通过适合的阀11，超压也可如图2a、图2b中公开的那样被引导至空间区段界面Mg’或Mg”的适合的位置，并且可借助喷嘴***局部地影响接合波。根据本发明，气体的引入优选在接合界面附近进行，使得突然流入的气体产生对应于图2a的超压p4。超压p4在此至少对于短的时间间隔不同于压力p3，并且因此影响接合波速度。
喷嘴***通常由至少两个喷嘴、优选多于3个喷嘴、更优选多于5个喷嘴、多于7个喷嘴、多于10个喷嘴组成。喷嘴优选对称地全圆周地布置。
在根据本发明的另一实施方式中，使用具有在圆周处延伸的缝隙的喷嘴，该缝隙尤其是可以闭合环绕地被构造，即全圆周地被构造。因此，可在相应空间区段M、M’、M”处产生有利流动条件。
如果在根据本发明的另一有利实施方式中，使用多于一个缝隙喷嘴，则可通过不同气体供应线和不同过程气体来调整腔室中的相应输送的气体的分压。所有分压的总和得出接合腔室压力。也许可设想，并不仅仅将惰性气体而是将反应性气体，诸如水蒸气、烃、氟化烃、硅烷、氟化硅烷运送到接合腔室中。因此，例如，防止来自水的单层的冷凝是可能的，或在特殊情况中，可实现以所输送的气体来使气氛饱和。其他目的可以是：实现接合的通过气体而提高的附着特性。
在第一实施方式中，缝隙喷嘴的数目是恰好一个，在另一实施方式中，存在多于一个的缝隙喷嘴，例如恰好两个缝隙喷嘴。然而，缝隙喷嘴的数目可以为多于两个，在另一实施方式中为多于三个，在特别优选的实施方式中为多于五个缝隙喷嘴。
图7是包括至少一个接合腔室6的接合设施13的示意性框图。接合腔室6可拥有数个传感器12、12’、12”、12n，其中n描述所使用的传感器的数目。多于2个的、优选多于5个、又更优选多于10个、最优选多于20个的传感器能够被布置于接合腔室中。传感器可以被组合成群集。传感器12和/或12’和/或12”可表示任意n个不同的传感器的数目的集合。可允许所有传感器12在设施13中和接合腔室6中的目标引导的定位，使得在表示为12n的传感器中同样地可以位于接合腔室6中。传感器能够检测接合腔室和接合设施13中的值和过程，并且将值和过程转发至未示出的计算单元、其他设施，尤其是计算机，以用于分析、数据评估、误差分析和预测。也可设想的是，以专业人员已知的方式所实施的、由测量设施和接合设施组成的调节回路，用于大量制造。
图8示例性地示出在接合过程、尤其是熔合接合期间的压力的时间上的流程图表。优选地对于根据本发明的函数适用的是：其(在观察时期内)严格连续单调增长。针对压力改变过程绘出两个示例性曲线，连续曲线表示线性函数，以虚线表示的第二曲线表示指数函数。换言之，在观察间隔内，函数的导数dp/dt在每个任意时间点t应为正。
tn0表示观察的任意开始时间点，tn1表示技术相关的较晚时间点。
在观察开始时，可尤其是在观察体积M、M’、M”中记录压力pn0。在根据本发明进行的接合情况下，在接合腔室6中、尤其是虚拟观察体积M、M’、M”中观察到在时间点tn1的较高压pn1，其借助任意严格连续单调增加的函数来描述。
在根据本发明的特殊实施方式中，可能需要使压力并不严格单调地增加而是保持恒定。尤其也可能的是，使压力从既定时间点起保持恒定，也即不再使其单调地增加。
附图标记列表
1 第一、尤其是下容纳装置、衬底架
1o 第一容纳装置的功能界面
2 第一、尤其是下衬底
2a 第一衬底的外表面
2i 第一衬底的待接合的内表面
K1，K2 接触点
3 第二、尤其是上衬底
3i 第二衬底的待接合的内表面
3a 第二衬底的外表面
4 第二、尤其是上容纳装置、衬底架
4o 第二容纳装置的功能界面
5，5’ 固定装置
6 接合腔室
7 用于起始接合的销
D1，D2 衬底的直径
g 重力作用方向
R1 第一衬底架的半径
R2，R3 下垂的半径
h 衬底彼此的间距
M，M’，M” 空间区段
Mg，Mg’，Mg” 空间区段界面
p1，p2，p3，p4，p5，p6 压力
8 加热设备
9 压缩器
10 压力容器
11 阀
12，12’，12”，12n 传感器和/或测量仪器。
13 用于接合的设施
14 活塞
p 压力
dp 压力差
dt 时间差
t 时间
pn0，pn1 在不同观察时间点的压力
tn0，tn1 观察时间点

Claims (23)

1.一种用于接合第一衬底与第二衬底的方法，所述方法包括：
a)将所述第一衬底和第二衬底固定到相应的第一和第二容纳装置，其中所述第一衬底被固定到所述第一容纳装置的第一容纳面，并且所述第二衬底被固定到所述第二容纳装置的第二容纳面；
b)相对于彼此来布置所述第一衬底与第二衬底；
c)使所述第一衬底与第二衬底朝彼此接近；
d)使所述第一衬底与第二衬底在接合起始点处接触；
e)产生从所述接合起始点延伸至所述第一和第二衬底的侧边缘的接合波；
f)在所述接合波的走向过程中影响所述接合波，其方式为，通过使用机械致动装置使得第一容纳装置的第一容纳面变形并且因此使得固定在所述第一容纳面上的第一衬底变形。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一容纳面的变形包括所述第一容纳面的收缩和/或拉伸。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述接合是熔合接合。
4.一种用于接合第一衬底与第二衬底的装置，所述装置具有：
第一容纳装置，其具有用于容纳和固定所述第一衬底的第一容纳面；
第二容纳装置，其具有用于容纳和固定所述第二衬底的第二容纳面；
其中所述第一和第二容纳装置被构造用于，使得所述第一衬底与第二衬底朝彼此接近，用于使所述第一衬底与第二衬底在接合起始点处接触和使接合波产生，其中所述接合波从所述接合起始点延伸至所述第一和第二衬底的侧边缘；以及
影响装置，用于在所述接合波的走向过程中影响所述接合波，其中所述影响装置包括机械致动装置，所述机械致动装置用于使第一容纳装置的第一容纳面变形并且因此使得固定在所述第一容纳面上的第一衬底变形。
5.如权利要求4所述的装置，其中所述机械致动装置收缩和/或拉伸所述第一容纳面。
6.如权利要求4所述的装置，其中所述机械致动装置包括气动的致动装置和/或液压的致动装置和/或压电的致动装置。
7.如权利要求4所述的装置，其中所述机械致动装置径向且对称地分布在所述第一容纳装置周围。
8.如权利要求7所述的装置，其中有至少三个机械致动装置相对彼此以120°的角间距来布置。
9.如权利要求4所述的装置，其中所述接合是熔合接合。
10.一种用于接合第一衬底与第二衬底的方法，所述方法包括：
a)将所述第一衬底和第二衬底固定到相应的第一和第二容纳装置，其中所述第一衬底被固定到所述第一容纳装置的第一容纳面，并且所述第二衬底被固定到所述第二容纳装置的第二容纳面；
b)相对于彼此来布置所述第一衬底与第二衬底；
c)使所述第一衬底与第二衬底朝彼此接近；
d)使所述第一衬底与第二衬底在接合起始点处接触；
e)产生从所述接合起始点延伸至所述第一和第二衬底的侧边缘的接合波；
f)在所述接合波的走向过程中影响所述接合波，其方式为，控制所述第一和第二衬底之间的间距。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述接合是熔合接合。
12.一种用于接合第一衬底与第二衬底的装置，所述装置具有：
第一容纳装置，其具有用于容纳和固定所述第一衬底的第一容纳面；
第二容纳装置，其具有用于容纳和固定所述第二衬底的第二容纳面；
其中所述第一和第二容纳装置被构造用于，使得所述第一衬底与第二衬底朝彼此接近，用于使所述第一衬底与第二衬底在接合起始点处接触和使接合波产生，其中所述接合波从所述接合起始点延伸至所述第一和第二衬底的侧边缘；以及
影响装置，用于在所述接合波的走向过程中影响所述接合波，其中所述影响装置包括间距改变装置，所述间距改变装置用于改变所述第一和第二衬底之间的间距。
13.如权利要求12所述的装置，其中所述接合是熔合接合。
14.一种用于接合第一衬底与第二衬底的方法，所述方法包括：
a)将所述第一衬底和第二衬底固定到相应的第一和第二容纳装置，其中所述第一衬底被固定到所述第一容纳装置的第一容纳面，并且所述第二衬底被固定到所述第二容纳装置的第二容纳面；
b)相对于彼此来布置所述第一衬底与第二衬底；
c)使所述第一衬底与第二衬底朝彼此接近；
d)使所述第一衬底与第二衬底在接合起始点处接触；
e)产生从所述接合起始点延伸至所述第一和第二衬底的侧边缘的接合波；
f)在所述接合波的走向过程中影响所述接合波，其方式为，控制所述第一和第二衬底的气氛周围环境的环境压力，其中所述环境压力的增大会减慢所述接合波的行进，而所述环境压力的减小则会加速所述接合波的行进。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述环境压力改变的速率为大于1mbar/s。
16.如权利要求14所述的方法，其中这样控制所述环境压力，使得所述接合波的速度小于50cm/s。
17.如权利要求14所述的方法，其中这样控制所述环境压力，使得所述接合波的速度以多于0.1cm/s的程度被减小。
18.如权利要求14所述的方法，其中所述接合是熔合接合。
19.一种用于接合第一衬底与第二衬底的装置，所述装置具有：
第一容纳装置，其具有用于容纳和固定所述第一衬底的第一容纳面；
第二容纳装置，其具有用于容纳和固定所述第二衬底的第二容纳面；
其中所述第一和第二容纳装置被构造用于，使得所述第一衬底与第二衬底朝彼此接近，用于使所述第一衬底与第二衬底在接合起始点处接触和使接合波产生，其中所述接合波从所述接合起始点延伸至所述第一和第二衬底的侧边缘；以及
影响装置，用于在所述接合波的走向过程中影响所述接合波，其中所述影响装置包括压力改变装置，用于控制所述第一和第二衬底的气氛周围环境的环境压力，其中所述环境压力的增大会减慢所述接合波的行进，而所述环境压力的减小则会加速所述接合波的行进。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述压力改变装置，其中所述压力改变装置以大于1mbar/s的速率使所述环境压力改变。
21.如权利要求19所述的装置，其中所述压力改变装置这样控制所述环境压力，使得所述接合波的速度小于50cm/s。
22.如权利要求19所述的装置，其中所述压力改变装置这样控制所述环境压力，使得所述接合波的速度以多于0.1cm/s的程度被减小。
23.如权利要求19所述的装置，其中所述接合是熔合接合。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8735219B2 (en) 2012-08-30 2014-05-27 Ziptronix, Inc. Heterogeneous annealing method and device
CN109791898B (zh) 2016-09-29 2023-02-03 Ev 集团 E·索尔纳有限责任公司 用于结合两个基板的装置和方法
EP3590130A1 (de) 2017-03-02 2020-01-08 EV Group E. Thallner GmbH Verfahren und vorrichtung zum bonden von chips
US10497667B2 (en) * 2017-09-26 2019-12-03 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Apparatus for bond wave propagation control
US11664357B2 (en) 2018-07-03 2023-05-30 Adeia Semiconductor Bonding Technologies Inc. Techniques for joining dissimilar materials in microelectronics
KR102483443B1 (ko) * 2018-08-14 2023-01-04 삼성전자주식회사 기판 접합 장치 및 이를 구비하는 기판 접합 설비와 이를 이용한 기판의 접합방법
KR20230003471A (ko) 2020-03-19 2023-01-06 아데이아 세미컨덕터 본딩 테크놀로지스 인코포레이티드 직접 결합된 구조체들을 위한 치수 보상 제어
JP2021180298A (ja) * 2020-05-15 2021-11-18 東京エレクトロン株式会社 接合装置および接合方法
CN112038220B (zh) * 2020-08-31 2023-02-03 上海华力集成电路制造有限公司 晶圆键合工艺中改善晶圆边缘形变的方法
KR20220077601A (ko) * 2020-12-02 2022-06-09 엘지디스플레이 주식회사 발광 소자의 전사 방법 및 이를 이용한 표시 장치의 제조 방법
US11834332B2 (en) * 2021-08-06 2023-12-05 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Bond wave optimization method and device

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57169244A (en) 1981-04-13 1982-10-18 Canon Inc Temperature controller for mask and wafer
US5273553A (en) 1989-08-28 1993-12-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Apparatus for bonding semiconductor substrates
JPH05217973A (ja) 1992-02-06 1993-08-27 Nippon Steel Corp 半導体基板貼付装置
JP3321882B2 (ja) 1993-02-28 2002-09-09 ソニー株式会社 基板はり合わせ方法
JPH07226350A (ja) * 1994-02-10 1995-08-22 Sony Corp ウエハ貼り合わせ装置及びその方法
JPH07266350A (ja) 1994-03-31 1995-10-17 Kyushu Henatsuki Kk 磁性体のインサート成形方法及び装置
JPH1174164A (ja) 1997-08-27 1999-03-16 Canon Inc 基板処理装置、基板支持装置及び基板処理方法並びに基板の製造方法
US7161121B1 (en) 2001-04-30 2007-01-09 Lam Research Corporation Electrostatic chuck having radial temperature control capability
US6666928B2 (en) 2001-09-13 2003-12-23 Micell Technologies, Inc. Methods and apparatus for holding a substrate in a pressure chamber
JP3921234B2 (ja) 2002-02-28 2007-05-30 キヤノンアネルバ株式会社 表面処理装置及びその製造方法
KR100904361B1 (ko) 2003-03-28 2009-06-23 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 기판의 온도제어방법 및 시스템
US20060105106A1 (en) 2004-11-16 2006-05-18 Applied Materials, Inc. Tensile and compressive stressed materials for semiconductors
DE102004058456A1 (de) 2004-12-03 2006-06-08 Disco Hi-Tec Europe Gmbh Verfahren zur Formkorrektur eines mit einer Schicht und/oder einer Klebefolie versehenen, dünngeschliffenen Wafers
US7479441B2 (en) * 2005-10-14 2009-01-20 Silicon Genesis Corporation Method and apparatus for flag-less water bonding tool
DE102006018514A1 (de) 2006-04-21 2007-10-25 Aixtron Ag Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung der Oberflächentemperatur eines Substrates in einer Prozesskammer
JP5080090B2 (ja) 2007-01-15 2012-11-21 リンテック株式会社 保持装置及び保持方法
FR2912839B1 (fr) 2007-02-16 2009-05-15 Soitec Silicon On Insulator Amelioration de la qualite de l'interface de collage par nettoyage froid et collage a chaud
US7682933B1 (en) * 2007-09-26 2010-03-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Wafer alignment and bonding
WO2010018621A1 (ja) 2008-08-12 2010-02-18 三菱重工業株式会社 接合装置および接合装置メンテナンス方法
JP5355043B2 (ja) 2008-11-10 2013-11-27 キヤノン株式会社 露光装置およびデバイス製造方法
FR2938702B1 (fr) * 2008-11-19 2011-03-04 Soitec Silicon On Insulator Preparation de surface d'un substrat saphir pour la realisation d'heterostructures
US8357974B2 (en) * 2010-06-30 2013-01-22 Corning Incorporated Semiconductor on glass substrate with stiffening layer and process of making the same
FR2962594B1 (fr) 2010-07-07 2012-08-31 Soitec Silicon On Insulator Procede de collage par adhesion moleculaire avec compensation de desalignement radial
FR2963848B1 (fr) * 2010-08-11 2012-08-31 Soitec Silicon On Insulator Procede de collage par adhesion moleculaire a basse pression
FR2965398B1 (fr) 2010-09-23 2012-10-12 Soitec Silicon On Insulator Procédé de collage par adhésion moléculaire avec réduction de desalignement de type overlay
EP2463892B1 (de) 2010-12-13 2013-04-03 EV Group E. Thallner GmbH Einrichtung, Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlung von Ausrichtungsfehlern
EP2863421B1 (de) 2010-12-20 2021-04-14 EV Group E. Thallner GmbH Aufnahmeeinrichtung zur Halterung von Wafern
US20120196242A1 (en) 2011-01-27 2012-08-02 Applied Materials, Inc. Substrate support with heater and rapid temperature change
JP5626736B2 (ja) 2012-03-15 2014-11-19 東京エレクトロン株式会社 接合装置、接合システム、接合方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体
JP2014103291A (ja) 2012-11-21 2014-06-05 Renesas Electronics Corp 半導体装置の製造方法
TWI582070B (zh) 2012-12-27 2017-05-11 Toagosei Co Production method of polyfunctional (meth) acrylate
KR102258288B1 (ko) * 2013-05-29 2021-05-31 에베 그룹 에. 탈너 게엠베하 기판을 결합하기 위한 방법 및 장치
US9646860B2 (en) 2013-08-09 2017-05-09 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Alignment systems and wafer bonding systems and methods
JP2015119088A (ja) * 2013-12-19 2015-06-25 東京エレクトロン株式会社 接合方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体、接合装置及び接合システム
JP6317933B2 (ja) 2014-01-30 2018-04-25 芝浦メカトロニクス株式会社 貼合基板製造装置及び貼合基板製造方法
US20150332942A1 (en) 2014-05-16 2015-11-19 Eng Sheng Peh Pedestal fluid-based thermal control
WO2016104710A1 (ja) 2014-12-26 2016-06-30 富士電機株式会社 加熱冷却機器

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