用于预固定衬底的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于预固定衬底(1、2)的方法和装置，其中在至少一个表面区域中非晶化所述衬底(1、2)的至少一个衬底表面(1o、2o)，其特征在于，所述衬底(1、2)被定向且接着在所述经非晶化的表面区域处接触并且预固定。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于预固定衬底的方法和装置
本专利技术涉及一种根据权利要求1的方法和一种根据权利要求10的装置。
技术介绍
在文献US6563133B1和US7332410B2中公开了在室温下在没有外部力应用的情况下接合无氧化物衬底对。在此，通过等离子体处理或离子注入，通过用由硼或砷离子构成的半非晶层处理表面的方式而改质衬底表面。在常压下进行全表面接触之后，衬底对保留在低度真空氛围中。在室温下，实现大约400mJ/m2的结合能。为了产生永久接合，随后还在高达400℃下进行退火步骤。衬底限于半导体，诸如Si、InGaAs、GaAs、Ge和SiC。文献EP2672509A1示出一种具有预处理单元和接合单元的集群系统。在此，应该制造在无高真空的情况下容许具有足够接合力的接合的接合表面。文献US2006/0132544A1描述对具有胶粘层的复合膜的黏附(英文为“tacking(黏合)”)或预固定。通过激光加热胶粘剂层的部分区域且由此实现黏附。文献US5686226使用局部施加的树脂胶粘剂来通过借助UV辐射硬化(聚合)胶粘剂而将(产品)衬底彼此黏附。特别是，在现有技术中，衬底或衬底堆的输送已经引起很大的问题，因为一方面衬底不应受损害且另一方面衬底的可能定向不应改变。另外，应该在尽可能小的空间上进行输送。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务是说明一种方法和装置，特别是用所述方法和装置，经定向的衬底的输送得以改进。另外，应该提高接合质量，且产生较少废料。此外，应该改进灵活性，且减小过程时间。用权利要求1和10的特征解决所述任务。在从属权利要求中说明本专利技术的有利的改进方案。在说明书、权利要求和/或附图中说明的特征的至少两个的全部组合也落入本专利技术的范围内。在所说明的值范围内，在所提及的边界之内的值也应该适用作为边界值公开并且可以以任意组合来要求保护。本专利技术的基本理念是处理衬底，其中在至少一个表面区域中预处理(特别是非晶化)衬底的至少一个衬底表面，且定向该衬底且接着使其在经预处理的表面区域上接触且预固定。优选地在同一、特别是在定向和接触期间不中断的真空加载的模块室(预固定模块)中进行定向和接触以及预固定。根据本专利技术的一种有利的实施方式，接着接合衬底，特别是不中断模块室中的真空。在优选的高真空环境(特别是<10e-7mbar、优选<10e-8mbar)中，特别是在室温下，经抛光和/或经预处理的衬底表面通过在无额外压力(或至少仅很低压力)的情况下的纯接触而自发地且共价地接合。关于预处理，参考文献PCT/EP2014/063303。根据本专利技术的方法、由此导出的装置和由此制造的对象使用预处理效应，特别是以便将衬底对预固定在调整单元(特别是在接合室外部的定向装置)中，而在此并未使用高接触力和/或高温，如其在全表面永久接合的情况下所必需的那样。优选地，衬底仅在几个少量的点或部分面(表面区域)处预固定或暂时接合。在后续接合步骤中(在接合模块的接合室中)才施加具有均匀表面负载的较高的力。此过程可通过额外温度输入支持。预处理特别是在特别是能够通过闸而与预固定模块和/或接合模块分离的预处理模块中进行。在该预处理模块中，产生衬底(半导体材料、氧化物或诸如Al、Cu的抛光金属、玻璃、陶瓷)的非晶化衬底表面。衬底被活化，并且在两个衬底接触时能够实现高比例的微接触面接触。由此，在低温下，特别是在室温下可形成自发共价接合。接触优选地在高真空下进行。预固定特别是通过特别是来自背对待接触的衬底表面的一侧的局部能量输入来实现。为了实现部分面中自发接合的等效压力且预固定(黏附或“黏合”)衬底(特别是晶圆)，优选地进行能量、特别是力和/或热的局部施加。衬底局部地、特别是利用一个或多个压力模来施加，且因此局部地预固定。特别是三轴调整单元优选地仅针对部分施加的所产生的力来设计，使得所述调整单元是较不昂贵的且因此是成本更低廉的。在所施加表面区域上产生足够强的特别是共价接合(预固定)，以便将经预固定的衬底对传送到接合室中。在那里，利用可选的加热进行整面的压力施加以便永久接合。预固定的接合强度特别是如此强使得衬底在输送期间保持其相互定向。对于操作、特别是自定向模块或预固定模块输送至接合模块或其他处理模块，特别是可以放弃衬底堆的两个固持侧(与衬底表面相背离的侧)上或两个固持侧之一上的容纳装置(衬底固持器或卡盘)。在本专利技术的改进方案中，规定衬底表面的至少一个、优选全部具有小于20nm的平均粗糙度Ra，优选地小于1nm的平均粗糙度Ra。对于具有小于20nm的平均粗糙度Ra的全部经抛光的表面(如特别是，铝、铜、氧化物、半导体材料和玻璃)，在调整单元中通过力的局部输入的预固定是可能的。根据本专利技术的方法的一种实施方式特别是具有以下步骤：1)特别是通过闸将衬底或衬底对引入到高真空环境中，且将所述衬底中的至少一个传送(特别是借助机械臂)到预处理模块的预处理室中，2)预处理所述衬底中的至少一个，以便所述衬底适合于自发的室温接合，3)传送(特别是借助机械臂)至调整装置/定向装置/预固定模块(第一模块室)，4)在定向装置中将两个衬底彼此定向，5)使两个衬底接触且局部施加能量、特别是一个或多个局部表面负载；由此，进行预固定使得衬底的定向相对于彼此固定。替代地，也可以整面地进行预固定，6)将经预固定的衬底堆传送(特别是借助机械臂)到接合模块(第二模块室)中，7)部分或(优选)整面施加接合力且可选地加热以用于连接的进一步强化，和8)从高真空环境中提取经接合的衬底。根据本专利技术的一种实施方式，在步骤5之后，必要时可以多次重复方法，以便在接合之前将另外的衬底添加至衬底堆。根据本专利技术的方法优选地在可通过闸关闭的高真空、优选超高真空环境中应用。特别是可额外加载压力的模块被布置在高真空环境内。根据本专利技术的一个方面，将(精密)定向与在接合中进行的高力输入和必要时高温分离。设计的优点由此产生，所述优点导致成本节省。若有可能，沿着Z轴的大于1kN的力已经会使用于特别是在高真空下沿着X轴和Y轴在亚μm范围内进行调整的精密机构极其昂贵。因此，例如在高真空下不容许润滑剂，且还不容许空气轴承。滚动和滑动轴承引起由于摩擦力而产生的粒子或还有高的背隙。另外，沿Z轴引入高的力导致以下高的风险，即负面影响X-Y定向和因此定向准确度。另一优点是最佳生产率。因此，例如在一个设备中，可以选择预固定装置和接合模块的数目，使得确保相应工艺的最佳生产能力。特别是，在所需温度输入和相关联的加热和冷却时间下优选的是，用一个预固定单元服务多个接合模块。本专利技术的另一优点是预固定单元的模块化和因此可改造性。利用在调整单元中用预固定装置所预固定/黏附的局部预接合的衬底，可通过添加根据本专利技术的预固定单元来改造高真空设备。平均粗糙度或算术平均粗糙度Ra描述技术表面的粗糙度。为了确定该测量值，扫描所定义的测量区段上的表面且记录粗糙表面的全部高度和深度差。在计算测量区段上的该粗糙度变化的特定积分之后，随后将该结果除以测量区段的长度。粗糙度值的范围从在具有可觉察的槽的非常粗糙表面的情况下的25μm，直至对于抛光表面的<20nm。衬底的有利材料组合是具有抛光的或可抛光的表面的全部材料的组合，所述表面优选地具有小于20nm的平均粗糙度Ra本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于预固定衬底(1、2)的方法，其中在至少一个表面区域中非晶化所述衬底(1、2)的至少一个衬底表面(1o、2o)，其特征在于，所述衬底(1、2)被定向且接着在所述非晶化的表面区域处接触并且预固定。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于预固定衬底(1、2)的方法，其中在至少一个表面区域中非晶化所述衬底(1、2)的至少一个衬底表面(1o、2o)，其特征在于，所述衬底(1、2)被定向且接着在所述非晶化的表面区域处接触并且预固定。2.根据权利要求1所述的方法，其中在第一模块室中，特别是在小于1bar、优选地小于1mbar、还更优选地小于10e-5mbar、还更优选地小于10e-6mbar、还更优选地小于10e-7mbar、还更优选地小于10e-8mbar的压力下进行所述定向和所述预固定。3.根据上述权利要求之一所述的方法，其中以小于100μm、特别是小于10μm、优选地小于1μm、还更优选地小于100nm、最优选地小于10nm的定向准确度进行所述定向。4.根据上述权利要求之一所述的方法，其中所述预固定具有介于0.01J/m2与5J/m2之间、优选地大于0.1J/m2、更优选地大于0.2J/m2、还更优选地大于0.5J/m2、最优选地大于1J/m2、极致最优选地大于1.5J/m2的结合强度。5.根据上述权利要求之一所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：FP林德纳，
申请(专利权)人：EV集团E·索尔纳有限责任公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT