(57)【要約】      （修正有）【課題】  ウェハーを結合する他の装置及び他の方法を提供する。【解決手段】  本発明は、チャンバ１０内で２つのウェハを結合する方法であり、ウェハー２２，２６を平行にかつ離隔して並べ、排気したチャンバ１０内を一定の圧力に維持してウェハ結合面２２ｏ、２６ｏをプラズマ活性化し、チャンバ１０の圧力を増大して不活性ガスでパージを行った後に、ウェハ結合面２２ｏ、２６ｏをその面に沿って結合する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ（１０）内でウェハー（２２，２６）をその面（２２ｏ，２６ｏ）に沿って結合する装置であって以下の特徴を有する装置：
ａ．チャンバ（１０）はガスパージ装置（１５）の流れに接続されており、
ｂ．第１のウェハー（２２）を受容し、並べる第１の装置と、
ｃ．第１のウェハー（２２）に平行に、第２のウェハー（２６）を受容し、並べる第２の装置と、
ｄ．プラズマバーナー（３３）と、
ｅ．真空ポンプ（１７）と、を備え、さらに、
ｆ．順に以下の仕事段階をトリガーする制御ユニット（４０）を備える：
ｉ．前記装置（２０，２４）を用いてウェハー（２２，２６）を並べ、真空ポンプ（１７）を用いてチャンバ（１０）内を真空にする段階と、
ｉｉ．プラズマバーナー（３３）を稼働してチャンバ（１０）内にプラズマを形成し、ウェハー面（２２ｏ，２６ｏ）をプラズマ活性化する段階と、
ｉｉｉ．真空ポンプ（１７）を開放して真空を破り、ガスパージ装置（１５）をはめ込む段階と、
ｉｖ．当該ウェハー面（２２ｏ，２６ｏ）を近づけて、装置のうちの少なくとも一方（２４）を移動することによってそれらを結合する段階。
【請求項２】
第１の装置（２０）はテーブル状レストを備えた請求項１に記載の装置。
【請求項３】
第２の装置（２４）は、互いに離隔して配置し、ウェハー（２２，２６）の周縁でかつ該ウェハー（２２，２６）の間において径方向に移動可能な少なくとも３個のコーン状ピン（３０）を含む請求項１に記載の装置。
【請求項４】
プラズマバーナー（３３）は、結合されるウェハー（２２，２６）の材料と同じ材料の他のウェハーによって成る電極（３２）を含む請求項１に記載の装置。
【請求項５】
電極（３２）は、結合されるウェハー（２２，２６）に平行でかつそれらの上方に配置された請求項４に記載の装置。
【請求項６】
装置（２０，２４）が、ウェハー（２２，２６）と接触することになる少なくとも部分が、ウェハー（２２，２６）に対して不活性な材料から成る請求項１に記載の装置。
【請求項７】
チャンバ内で２つのウェハーを結合する方法であって、以下の段階を有する方法：
ａ．ウェハー（２２，２６）をチャンバ（１０）内に導入し、当該ウェハー（２２，２６）を互いに平行でかつ互いに離隔して並べる段階と、
ｂ．チャンバ（１０）内を排気する段階と、
ｃ．チャンバ（１０）内にプラズマを形成し、結合されるウェハー面（２２ｏ，２６ｏ）をプラズマ活性化する段階と、
ｄ．チャンバ（１０）内の圧力を増大し、パージガスを用いて結合されるウェハー面（２２ｏ，２６ｏ）をパージする段階と、
ｅ．結合されるウェハー面（２２ｏ，２６ｏ）を接触させ、結合する段階と、
ｆ．他の処理段階を実施し、チャンバ（１０）から結合されたウェハー（２２，２６）を取り除く段階。
【請求項８】
ウェハー面（２２ｏ，２６ｏ）は不活性ガスを用いてパージする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
ウェハー面（２２ｏ，２６ｏ）のプラズマ活性化中はチャンバ（１０）内を一定の圧力に維持する請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
ウェハー面（２２ｏ，２６ｏ）のパージを大気圧又はそれをわずかに越えた圧力で実施する請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェハーを結合する装置及びその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ウェハー（ウェハー表面）を結合する種々の方法が公知である。ウェハーは無機もしくは有機接着剤によって結合される。関連技術（米国特許第６，１８０，４９６号明細書）にはウェハー表面にプラズマ活性化（アクティべーション）を施すことが含まれている。このプラズマ活性化によって表面は親水性になる。プラズマ活性化によって、“ファンデルワールス力”の利用によってウェハー面の結合が可能になる。
【０００３】
引用された米国特許第６，１８０，４９６号明細書は以下の具体的な方法の段階を示唆している：ウェハーを清浄にする段階と、清浄にされたウェハーをパージし乾燥する段階と、ウェハーをプラズマチャンバに配置する段階と、ウェハー表面をプラズマ活性化する段階と、真空を壊さないでウェハーを結合する段階と、である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明では、ウェハーを結合する他の装置及び他の方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
プラズマ活性化及びその後の結合を、真空を破ることなく実施することが関連従来技術では必須である。これは“乾燥結合”と称する。しかしながら、真空を破らない処理は不利な点があることが示された。例えば、プラズマ処理、酸化の間に、ウェハー面の少なくとも部分的変化が生ずるのである。
【０００６】
精力的な調査によって、ウェハー面を互いに接触させる前に、ウェハーのプラズマ処理の後に、（例えば、不活性ガスを用いて）パージ処理を行うことが有利であることが示された。
【０００７】
ウェハー面はプラズマ処理によって活性化される、すなわち、表面は親水性であり、ウェハー面のエネルギー状態は大きい。
【０００８】
しかしながら、プラズマによる表面の加熱によって、特にそれがシリコン母材のウェハーならば、酸化される傾向が大きくなる。
【０００９】
本願のプラズマ活性化によるアルゴン、窒素等のパージガスを用いたパージを通して、金属ウェハーが酸化される傾向は、表面電荷を損なうことなく、低減し、又は、防止される場合もある。
【００１０】
従って、これに続くウェハー面の機械的接触によって、ウェハーの最適結合に導かれる。
【００１１】
最も一般的な実施形態においては、本発明は、以下の特徴を有する、チャンバにおいて対応する表面に沿ってウェハーを結合する装置に関するものである：
−チャンバはガスパージ装置の流れ（フロー）に結合されている、
−第１のウェハーを受容し、並べる（整列される）のに第１の装置を用い、
−第２のウェハーを受容し、第１のウェハーに平行に並べるのに第２の装置を用い、
−当該装置は、（以下においてプラズマバーナーの名で記載される）プラズマ点火コンポーネントと真空ポンプを含み、
−さらに、以下の仕事ステップをトリガーする制御ユニットを備え、
−まず、ウェハーが当該装置を用いて並べられ、チャンバにおいて真空を形成するために真空ポンプを用い、
−次いで、電極及び高周波数を介してチャンバにプラズマを発生し、ウェハー面のプラズマ活性化を生じさせるために、プラズマバーナーにスイッチを入れ、
−次の段階において、真空ポンプの出力を低減することによって、真空を少なくとも部分的に再度破り、ガスパージ装置を用いてウェハー（ウェハー面）全体にガスをパージし、
−最後に、プラズマ活性されパージされたウェハー表面を、当該装置の少なくとも一つを離すことによって、又は、それを他の装置に向かう方向に動かすことによって、互いに近づけ結合する。
【００１２】
第１の装置は例えば、“チャック”のようなテーブル状レストを備える。テーブルは、チャンバにおいて静止して又は回転可能に位置決めされてもよい。第１のウェハーはレスト上に直接又は間接的におかれる。
【００１３】
第２のウェハーは、第１のウェハーからわずかな距離を置いて、これに平行に準備する。このため、対応する保持装置はチャンバに備えてもよい。この最も簡単な場合に、これは一種のリング（この径はウェハーの径より大きい）を含む。このリングはウェハーに同心円状に配置され、例えば、周縁面の周りに時間厳守で（パンクチャルに）第２のウェハーをはめ込んで保持するために径方向に変位可能であるピンを内側に有する。対応する装置は、第１のウェハーまでの距離を設定することができるように調整された高さを有してもよい。ピンを取り外すことによって、第２のウェハーを、互いを結合するために第１のウェハー上に直接降りることが可能であってもよい。プラズマ処理中のウェハーの距離は通常は10mmより小さく、1mmより小さく、さらに、500μmより小さく低減されてもよい。
【００１４】
ピンの代替として、当該装置は、互いに距離を置いて、かつ、ウェハーの周縁の周りにかつそれらの間に径方向に変位可能に配置された少なくとも３個のコーン状ピンを有するように実現されてもよい。このようなコーンを用いて、ウェハーの距離は同時に規定されたように調整されてもよい。
【００１５】
“プラズマバーナー”の語は、プラズマを発生する全装置を含んでいる。詳細は米国特許第６，１８０，４９６号明細書を参照されたい。一の実施形態によれば、プラズマバーナーは、他のウェハーによって形成された電極であってその材料が結合されるウェハーの材料と一致するものを含んでいる。材料の同一性は、結合されるウェハーのコンタネーションを防止できるという利点を有する。電極の平坦な設計（ウェハー形状）は、非常に均一なプラズマ雲（クラウド）をチャンバ内に形成されるという利点を有する。従って、ウェハー面は均一に活性化されてもよい。従って、後に続く結合がより容易に行われる。
【００１６】
一の実施形態では、特に、“ウェハー電極”であって、これに印加される高周波電界を有するものは、結合されるウェハーに平行でかつそれらの上に配置される。これも以下の図の説明において示される。
【００１７】
また、全ての装置は、少なくともウェハーに接触することになるセクションにおいては、ウェハーに対して不活性な材料から成る。
【００１８】
チャンバ内で２つのウェハーを結合する方法を以下の段階を有する：
−ウェハーをチャンバに導入し、互いに平行にかつ互いに一定の距離離隔してウェハーを並べる段階と、
−チャンバを排気する段階と、
−チャンバにプラズマを発生し、結合されるウェハー面をプラズマ活性する段階と、
−チャンバ内の圧力を増大し、パージガスを用いて結合されるウェハー面をパージする段階と、
−結合されるウェハー面を接触させて、結合する段階と、
−場合によってはさらなる処理段階を実施した後に、チャンバーから結合されるウェハーを除去する段階。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
個々の方法段階の他の実施形態に関しては、装置についての説明と図面についての以下の記載とを参照されたい。
【００２０】
一の実施形態では、ウェハー面のプラズマ活性化を定圧で実施する。言い換えると、真空をできるだけ一定にする。
【００２１】
その後、圧力は上昇する、すなわち、真空がまた少なくとも部分的に破られる。この場合、その後の処理段階特に、ウェハー面のパージとウェハーの結合を、大気圧で又はそれを少し越えた圧力で実施してもよい。
【００２２】
本発明の他の特徴は、従属項の特徴と本願の他の書類から導かれる。
【００２３】
本発明を、実施例に基づいて以下に詳細に説明する。ここに記載した特徴は、個別にかついかなる組み合わせで本発明を実施する場合にも重要であってもよい。これは、装置及び方法の記載において上述した特徴についても当てはまる。図面は本発明による装置の断面図である。
【００２４】
装置は、取り外し可能カバー１２と、ガス供給開口１４とガス吐き出し開口１６とを有するポット状チャンバ１０を含む。
【００２５】
第１のウェハー２２を載置するレシーバ２０は、チャンバ１０のフロアー１８上に立っている。第２のウェハー２６を受容する装置２４はウェハー２２上に備えれている。装置２４は、処理されるウェハー２２，２６の外径より大きな内径を有する垂直方向可動フレーム２８を含む。
【００２６】
（リング２８に対して）径方向に可動であり、ここに非常に概略化した３個の円錐状ピン３０が、内部において、フレーム２８からウェハー２２，２６の周縁領域まで延びており、これらは、ウェハー２２，２６の間のスペーサとして機能し、かつ、ウェハー２２，２６に正確（パンクチャル）に接触する。互いに１２０°の角度で配置されたピン３０は、規定された距離（ここでは、2mm）でウェハー２２に平行にウェハー２６を位置決めするのに同時に用いられる。
【００２７】
電極として機能し、かつ、“〜”の符号で示された高周波場に接続された第３のウェハー３２は、第２のウェハー２６の上方に配置されている。このウェハー３２は、コーンもしくはウェッジを介してエッジに正確に配置され、又は、サポート（図面において、“４０”で示した）上につるされる。
【００２８】
コーン３０は最初にその外径位置に配置され、これによってウェハー２２をオープンチャンバ１０を介して装置２０上に載置される。次に、ピン３０は径方向に移動され、第２のウェハー２６がロードされる。最後に、電極３２が配置される。そして、カバー１２が閉じられる。
【００２９】
ポンプ１７の助けによって、開口１６を介してチャンバ内に真空が形成される。平行して又はその後、電極３２を含むプラズマバーナー３３が点火され、プラズマがチャンバ内に形成され、結合されるウェハー面２６ｏ、２２ｏの活性化が導かれ、形成されたプラズマ雲をドットによって図的に描いている。
【００３０】
次の段階では、真空を破り、パージガス（窒素）を開口１４を介してガスパージ装置１５によってチャンバ１０内に導入する。次いで、パージ処理をプラズマ処理より高圧の下で実施する。
【００３１】
パージの実施後（パージガスは開口１６を介して外へ出ることができる）、ピン３０は再度径方向外側に動かし、これによって、ウェハーのプラズマ活性化表面２６ｏはウェハー２２のプラズマ活性化表面２２ｏに達し、２つの面は互いに結合する。
【００３２】
必要ならば、その後に他の処理段階を行ってもよい。そうでない場合は、チャンバ１０を開け、結合されたウェハー２２，２６を取り出す。
【００３３】
記載された方法段階は制御ユニット４０によって開始されモニターされる。制御ユニット４０は個々の装置に接続され、それらの装置を制御する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  チャンバ
１２  カバー
１４  ガス供給開口
１６  ガス吐き出し開口
１８  フロアー  
２０  レシーバ
２２  第１のウェハー
２４  第２のウェハーを受容する装置
２６  第２のウェハー
２８  フレーム
【図１】
2005101617.tif 000003