(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚のウエハ状のシリコンとガラスとを接合するアノーディックボンディング装置において、
接合部の各部を均一に加圧する加圧手段が設けられ、
上記加圧手段は上記２枚の重ねられたウエハ状シリコン及びガラスが配される共通の電極と、上記重ねられたウエハ状シリコン及びガラス上に均一に分布して対接される複数の加圧子と、これら各加圧子と固定部との間に介在され、加圧子を上記電極側に偏倚する複数のコイルばねとからなることを特徴とするアノーディックボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明はシリコンウエハとガラスウエハとを重ね、高温（３００〜４００℃）雰囲気中において両ウエハ間に高電圧（０．５〜１．５ＫＶ）を印加することにより、両ウエハを接合するアノーディックボンディングに使用するボンディング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、シリコンウエハを使用して小型高性能化を図った圧力センサや加速度センサなどが製造されており、これらセンサにおいては一般にシリコンウエハをエッチング加工して形成したセンサ可動部などの要部を保護したり、あるいは可動部と協働する構造を構成すべく、所要の形状を有するガラスウエハをシリコンウエハに接合して用いている。
【０００３】
シリコンウエハとガラスウエハとの接合は、一般にアノーディックボンディング（陽極接合）によって行われており、従来使用されているアノーディックボンディング装置は図２に示すような構成を有するものであった。即ち、重ねられたシリコンウエハ１１とガラスウエハ１２との互いの外側面のほぼ中央部にそれぞれ電極１３，１４を対接させ、これら一対の電極１３，１４間に電圧を印加して両ウエハをアノーディックボンディングするものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図２に示したアノーディックボンディング装置によって、シリコンウエハ１１とガラスウエハ１２とを接合する場合、両ウエハを重ねた時点で接合部に干渉縞が観察されることがある。これは接合面が完全に平らではなく、例えば接合面にうねり等があって接合部各部の接触間隔（接合部の対向間隔のこと、基本的には接触するためこう言う。）が均一でないためであり、このような状態でアノーディックボンディングを開始すると、その接触間隔の狭い部分より接合が進行する。
【０００５】
接触間隔がある一定値より広い部分では静電気力の減少によって接合が進行しにくく、例えば接触間隔の狭い部分に囲まれた接触間隔の広い部分では空気層が残り、その部分が静電気力によりそれ以上引きつけられなくなり、その結果その部分は接合されないという状況も発生していた。図３はこの様子の一例を何も加工していないシリコンウエハ１１とガラスウエハ１２との接合の場合で示したものであり、図中１５（ハッチングを付した部分）は接合が完了した箇所、１６は島状に残った接合不良箇所を示す。なお、このような空気層残りによる接合不良に対して、従来は接合を真空中で行うことによって対処していた。
【０００６】
一方、ウエハ自体に図４Ａに示すようなそりが存在する場合、例えばシリコンウエハ１１とガラスウエハ１２とが良好な平面度を有し、何も加工されていないものとすれば、静電気力が接触間隔の狭い部分に、より強く作用してその部分が先に引きつけられ、それによってその周囲の間隔も狭くなるので徐々に接合が周囲に進行していくという現象が確認されているが、図４Ｂに示すようにエッチング加工等で接合面に段差や穴が形成されている場合には、静電気力による接合の進行がその段差部や穴部で終了してしまい、それ以上接合できないという問題があった。
【０００７】
この発明の目的は従来の欠点を除去し、接合雰囲気を真空にすることなく、接合面に段差や穴が形成されているウエハにおいても良好に接合することができるアノーディックボンディング装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は２枚のウエハ状のシリコンとガラスとを接合するアノーディックボンディング装置に、接合部の各部を均一に加圧する加圧手段を設けるものであり、その加圧手段を２枚の重ねられたウエハ状シリコン及びガラスが配される共通の電極と、重ねられたウエハ状シリコン及びガラス上に均一に分布して対接される複数の加圧子と、これら各加圧子と固定部との間に介在され、加圧子を電極側に偏倚する複数のコイルばねとにより構成したものである。
【０００９】
【作用】
上記のように構成されたこの発明では、加圧手段による加圧によって、接合面のうねりやそりを矯正することができ、接合部各部の接触間隔を均一にすることができる。
【００１０】
【実施例】
この発明の一実施例を図面を参照して説明する。図１はこの発明によるアノーディックボンディング装置に、接合すべきシリコンウエハ１１とガラスウエハ１２とが取付けられた状態を示したものである。この例ではシリコンウエハ１１及びガラスウエハ１２の各接合面にはそれぞれ凹部２１，２２が互いに対向して複数形成されており、これら凹部２１，２２を除く部分が接合される。
【００１１】
シリコンウエハ１１とガラスウエハ１２とは対応する接合部２３，２４が位置決めされて重ねられ、共通電極２５上に、シリコンウエハ１１の外側面が共通電極２５と接して配置される。共通電極２５は（＋）電極とされ、配線２６により電源（図示せず）の（＋）端子と接続されている。共通電極２５は両ウエハの大きさより大きな板状体とされる。
【００１２】
ガラスウエハ１２の外側面に、その外側面に均一に分布されて複数の加圧子２７が対接される。この例では各加圧子２７は両ウエハの各接合部２３，２４に対応する位置にそれぞれ位置決めされて均一に分布されている。各加圧子２７のガラスウエハ１２との対接面と反対側の面には支持軸２８がそれぞれ一体に突設されており、これら支持軸２８の遊端側は固定部２９に貫通形成されているガイド穴３１にそれぞれ挿通されている。
【００１３】
固定部２９は共通電極２５とほぼ平行に対向する板状体とされ、この固定部２９と各加圧子２７との間にコイルばね３２がそれぞれその軸心が支持軸２８に挿通されて介在される。各コイルばね３２は加圧子２７をそれぞれ共通電極２５側に偏倚するように作用する。なお、この例は各加圧子２７が（−）電極を兼ねる構成としたものであり、即ち複数の（−）電極がガラスウエハ１２の外側面に均一に分布した構造となっている。各加圧子２７の支持軸２８は配線３３を介して電源の（−）端子に接続されている。
【００１４】
共通電極２５と固定部２９とはその対向間隔が調節可能とされて周縁部が互いに結合される。即ち、図１に示すように、固定部２９及び共通電極２５には互いに対向する取付穴３４，３５がそれぞれ貫通形成されており、ボルト３６を取付穴３４に絶縁スペーサ３７を介して挿通し、さらにその先端を取付穴３５に挿通させて、ナット３８を螺合させることにより、ボルト３６を介して共通電極２５と固定部２９とが連結される。ボルト３６による連結は、共通電極２５、固定部２９が例えば円板状の場合にはその円周上９０°間隔の４点、矩形状の場合にはその４隅とすればよい。
【００１５】
接合すべきシリコンウエハ１１及びガラスウエハ１２の共通電極２５上への設置は、ナット３８の螺合をゆるめて共通電極２５と固定部２９との間隔を広げることによって行うことができる。両ウエハを設置した後、ナット３８の螺合を進めれば、共通電極２５と固定部２９との間隔が狭くなり、コイルばね３２の弾性力によって各加圧子２７に荷重が与えられて両ウエハが密接され、よって接合部２３，２４各部を加圧することができる。
【００１６】
接合部２３，２４各部に干渉縞が観察されなくなるまで加圧を進めることにより、接合部２３，２４各部の接触間隔を狭く、かつ均一にすることができ、この状態でアノーディックボンディングを行えば全ての接合部２３，２４が良好に接合される。なお、加圧子２７に与える荷重は例えば２〜３Ｎとされる。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によればアノーディックボンディング装置に接合部の各部を均一に加圧する加圧手段を設けたことにより、接合部各部のうねりやそりを矯正して接合部各部の接触間隔を狭く、かつ均一にすることができるため、接合雰囲気を真空にすることなく、接合面に段差や穴が形成されているウエハにおいても各接合部を良好に接合することができる。
【００１８】
なお、図２に示した従来のアノーディックボンディング装置においては、一対の電極をウエハ中央部に対接させるものであったため、電圧降下によってウエハ外周部における電界が減少するという問題があったが、図１に示したこの発明による一実施例のように、各加圧子が電極を兼ねるものとして、接合すべき両ウエハの互いの外側面の一方に複数の電極を均一に分布させ、他方の外側面には他方の電極を全面対接させるようにすれば、各接合部におけるウエハ間の電界を均一にすることができ、即ちウエハ外周部の電界不足を解消することができるため、それによる接合不良を大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるアノーディックボンディング装置の一実施例を示す断面図。
【図２】従来のアノーディックボンディング装置の構成を説明するための図。
【図３】従来のアノーディックボンディング装置による接合不良を示す平面図。
【図４】Ａは接合の進行を説明するための図、Ｂは接合の進行が停止することを説明するための図。
【符号の説明】
１１    シリコンウエハ
１２    ガラスウエハ
２３，２４    接合部
２５    共通電極
２７    加圧子
２９    固定部
３２    コイルばね
【図１】
0003577547.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003577547.tif 000004
【図４】
0003577547.tif 000005