用于结合两个基板的装置和方法制造方法及图纸

本提出了用于结合两个基板的装置、系统和方法。第一基板保持器具有凹部和隆起。方法。第一基板保持器具有凹部和隆起。方法。第一基板保持器具有凹部和隆起。

【技术实现步骤摘要】
用于结合两个基板的装置和方法
[0001]本申请是申请号为201680089133.8(PCT申请号PCT/EP2016/073304)、申请日为2016年9月29日、专利技术名称为“用于结合两个基板的装置和方法”的专利技术专利申请的分案申请。

技术介绍

[0002]在现有技术中，许多年来，已经通过所谓的结合过程将基板联结至彼此。特别地，半导体行业对于两个表面在室温下的直接结合有巨大的兴趣，在其中，首先形成所谓的预结合，之后是后续的热处理步骤。
[0003]该结合方法称为直接或熔融结合。借助于熔融结合，在使两个基板关于彼此对准的对准过程之后，用户能够立即使基板表面固定至彼此。在该情形中，用户以针对性的方式使用表面的粘附能力，特别是亲水性。首先使基板更靠近彼此，直到其以非常小的距离间隔开为止。然后，基板、特别是上基板弯曲，使得两个基板理想地以点状方式彼此接触。之后不久，释放基板、特别是上基板的固定。借助于重力和/或针对性控制，结合波从接触点传播，这产生了两个基板的全区域接触，且因此产生了两个基板的全区域预结合。在结合波的传播过程期间，在结合波上游的所有气体被压缩，且在结合波的前方被推动。至少对于大部分来说，结合界面保持不具有气体包含部。
[0004]在预结合的产生期间非常经常发生的现象是称为边缘缺陷(特别是边缘空隙)的现象。这些边缘空隙是气体包含部，如果气体由于改变的物理状态而液化，则其会出现。结合波然后传播超过液化气体，且局部围封液化气体。在已经产生预结合之后，物理状态重新改变，这导致先前凝结的气体的蒸发。该蒸发然后导致预结合的局部破坏，借助于超声测量或红外测量，可清楚地检测到这一点。Castex等的Mechanism of Edge Bonding Void Formation in Hydrophilie Direct，ECS Solid State Letters，2(6)P47
‑
P50(2013)非常详细地描述了气体的凝结如何在结合波的上游发生。
[0005]基板表面从来不是完全纯净的。不同的原子和分子被吸收在基板表面上，即使仅以单个单层吸收。因为所有气氛都包含并非微不足道地小比例的水蒸气，所以水是基板表面污染的主要成分中的一种。此外，有机物质，甚至微粒或诸如氧气、氮气或氦气的原子或者分子气体可能会粘附到基板表面。在该公开文献中，主要示出设备和方法，以便从基板表面移除气体、特别是水，或者以便防止其凝结。假定基板表面没有有机成分，尤其是没有微粒。
[0006]气体、然而还特别是气体混合物具有取决于压力和温度的焦耳
‑
汤普逊系数(JTK)。JTK决定气体或气体混合物在等焓膨胀的情形中是否经受冷却或加热。
[0007]等焓膨胀被理解为意味着气体或气体混合物从第一、压缩状态至第二、压缩更少的状态的过渡，其中，气体的焓保持不变。在等焓膨胀期间，具有正JTK的气体或气体混合物具有冷却的性质。具有负JTK的气体或气体混合物具有在等焓膨胀期间加热的性质。所蕴含的的物理效应是分子的吸引或排斥能力。如果在预定温度下分子彼此吸引，则必须做功、即必须使用能量来使它们彼此分离。该功从系统被移除，因此降低分子的速度，且因此降低温
度。如果在预定温度下分子排斥，则由系统执行功、即释放能量。该释放的能量因此增加了分子的速度，且因此增加温度。
[0008]公开的文献Castex等的Mechanism of Edge Bonding Void Formation in Hydrophilie Direct，ECS Solid State Letters，2(6)P47
‑
P50(2013)非常精确地描述了哪些物理过程在基板边缘附近发生。以简化的方式来说，应当提及，在基板摩擦接触空间的出口处，气体或气体混合物经历非常高的压力下降。由于该过程在不到一秒内发生的事实，能量无法足够迅速地被耗散，且该过程能够被视为是等焓的。因此，气体或气体混合物的JTK决定在等焓膨胀期间发生的是气体或气体混合物冷却还是加热。气体或气体混合物的冷却能够如此强烈，以致于下射到气体或气体混合物的露点，并且气体或气体混合物或气体混合物的单个成分凝结。基板表面用作结晶核。因此，其是非均匀成核，其比在气体相中的均匀成核具有甚至更低的成核能量。必须避免该凝结的物理过程。

技术实现思路

[0009]因此，本专利技术的目的是克服现有技术的缺点，且特别是实现改进的结合结果。
[0010]利用并列专利权利要求的主题实现该目的。在从属权利要求中指明了本专利技术的有利发展。在说明书、权利要求和/或附图中指明的至少两个特征的所有组合也落在本专利技术的范围内。在值范围的情形中，在所提及的极限内的值也应当被公开为极限值，且可以以任何期望的组合来要求保护。
[0011]本专利技术的核心想法在于，一个或者多个基板表面以如下方式被扩展，使得在结合过程期间，从中心朝外移位的气体并非已经在基板之间的边缘处膨胀，而是，气体的膨胀仅在两个基板的外侧发生。换言之，仍然利用增加的压力迫使气体离开在基板之间的中间空间，且仅当已经到达环绕的隆起或者扩展表面时、或者气体已经行进超过或者被推动超过隆起或者扩展表面时才发生压力下降或者膨胀。
[0012]基板可以具有任何期望的形状，但是优选地是圆形的。基板的直径特别地是行业标准化的。对于晶片，行业标准直径是1英寸、2英寸、3英寸、4英寸、5英寸、6英寸、8英寸、12英寸和18英寸。然而，根据本专利技术的实施例可以基本上操纵任何基板，无论其直径如何。
[0013]根据本专利技术，用于将第一基板的第一基板表面结合至第二基板的第二基板表面的装置具有：
[0014]‑
用于容纳第一基板的第一基板保持器、
[0015]‑
用于容纳第二基板的第二基板保持器、
[0016]其中，至少第一基板保持器具有第一凹部、以及至少部分地环绕凹部的隆起，该第一凹部具有用于将第一基板固定在第一凹部中的固定装置。
[0017]根据本专利技术，此外提供了系统，其由根据本专利技术的装置和第一基板组成，其中，第一基板表面合并到隆起中。
[0018]此外，根据本专利技术，提供了用于借助于根据本专利技术的装置来将第一基板的第一基板表面结合至第二基板的第二基板表面的方法，其中，在结合过程期间，布置在基板表面之间的气体从基板的中心移位至边缘，其中，第一基板表面以如下方式合并到隆起中，使得气体的膨胀仅在基板外侧发生，和/或在结合过程终止时在基板边缘处的压力p与环境压力p0的差异p
‑
p0大于零。
[0019]有利地，能够防止在基板之间被向外驱动的以及在结合波上游的气体或气体混合物的凝结，使得其不导致形成凝结相，且因此不形成边缘空隙。基板的基板表面以如下方式被扩展，使得引起边缘空隙的产生的物理效应有利地在基板表面外侧发生。
[0020]本专利技术的优点因此在于，减少、特别是完全防止在熔融结合的基板中的边缘空隙。
[0021]根据所提及的专利技术的所有实施例和过程能够根据期望彼此组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于将第一基板的第一基板表面结合至第二基板的第二基板表面的装置，所述装置包括：用于容纳所述第一基板的第一基板保持器，以及用于容纳所述第二基板的第二基板保持器，其中，所述第一基板保持器具有：第一凹部，所述第一凹部具有用于将所述第一基板固定在所述第一凹部中的固定装置；以及第一隆起，所述第一隆起至少部分地环绕所述第一凹部；其中，所述第一基板保持器包括部件，所述第一隆起被设计为第一环，所述第一环被安装在所述第一基板保持器的部件上且是能够互换的。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一基板保持器具有至少一个孔，所述至少一个孔与所述第一凹部连通以用于在将所述第一基板结合到所述第二基板之前和/或期间和/或之后抽空和/或冲洗所述装置的内部空间。3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述气体和/或气体混合物是具有负的焦耳
‑
汤普逊系数(JTC)的气体和/或气体混合物。4.根据权利要求3所述的装置，其中，具有负的JTC的气体和/或气体混合物包括氦气、氢气和氖气。5.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述至少一个孔用于抽空和/或冲洗所述第一凹部，其中，所述至少一个孔以对称分布的方式布置。6.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述第一隆起围绕所述第一凹部环状地形成。7.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述第一隆起具有第一扩展表面，所述第一扩展表面用于扩展所述第一基板表面。8.根据权利要求1或...

【专利技术属性】
技术研发人员：M温普林格，F库尔茨，V德拉戈伊，
申请(专利权)人：EV集团E，
类型：发明
国别省市：