B e s c h r e i b u n g

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bonden einer Bondseite eines ersten Substrats mit einer Bondseite eines zweiten

Substrats gemäß Anspruch 1 sowie ein korrespondierendes Verfahren gemäß Patentanspruch 7.

Insbesondere beim Bonden von metallischen oder metallisierten Substraten oder Substraten mit metallischen Oberflächen spielt die Oxidation der Bondseiten der zu bondenden Substrate eine wesentliche Rolle, indem diese den Bondprozess erschwert. Das Oxid verhindert bzw. reduziert die

Ausbildung eines mechanisch und/oder eines elektrisch hochwertigen Kontakts. Damit verbunden ist insbesondere auf Grund langer Hochheiz- und Abkühlzeiten eine Durchsatzverschlechterung und je höher die

Temperatur beim Bonden ist oder sein muss, desto größer sind die Einflüsse der Ausdehnung durch Temperaturunterschiede auf die Ausrichtung beziehungsweise Justiergenauigkeit der Substrate zueinander. Weiters erlauben beispielsweise gewisse MEMS- und/oder HL Devices keine hohen Prozesstemperaturen. Aufgabe der vorl iegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bonden anzugeben, mit dem der Bondvorgang effizienter und mit weni ger Einfluss auf di e Ausrichtungsgenauigkeit durchgeführt werden kann .

Di ese Aufgabe wird mit den M erkmalen der Ansprüche 1 und 7 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen auch sämtliche

Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den

Ansprüchen und/oder den Figuren angegebenen Merkmalen. Bei

angegebenen Wertebereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und in beliebiger Kombination beanspruchbar sein.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, an den Bondseiten des ersten Substrats und zwe iten Substrats entstehende Oxidschichten durch möglichst durchgängige und vollständige Reduktion der Ox idschi cht bis zum

Kontaktieren und Bonden der Substrate einen wirkungsvo l len und/oder beschl euni gten Bond zu gewährlei sten. Dies wird gelöst indem eine

Modulgruppe mit einem erfindungs gemäß gemeinsamen, gegenüber der Atmosphäre abschließbaren Arbeits räum vorgesehen i st, i n welchem sowohl eine Reduktion der Bondseiten als auch das Bonden der Substrate erfolgt. Durch di e Trennung gegenüber der Atmosphäre kann abhängig von den chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften des auf den Bondseiten entstehenden oder vorhandenen Ox i ds eine entsprechende

Medienzusammensetzung im Arbei tsraum eingestellt werden.

Erfindungs gemäße Substrate sind insbesondere S i-Substrate, bei wel chen Cu-Cu Bonds an den Bondseiten vorhanden sind, welche im weiteren Verlauf ein es Prozesses gebondet werden . Alternativ können

erfindungsgemäß Substrate mit anderen Metallschichten wie beispielswei se aus Au, W, Ni, Pd, Pt, Sn etc. oder einer Kombination von Metallen verwendet werden. Beispiele hierfür wären Si-Wafer, welche mit AI beschichtet sind, Si-Wafer, welche mit Cu und Sn beschichtet sind,

Si-Wafer, welche mit Ti beschichtet sind oder Si Substrate welche mit Cu und einer industrieüblichen, unter dem Cu liegenden und dem Fachmann bekannten Sperrschicht, beispielsweise aus Ti, Ta, W, TiN, TaN, TiW etc., welche das Eindiffundieren von Cu in das Si verhindern soll, beschichtet sind. Derartige Diffusionsbarrieren sind dem Fachmann auf dem Gebiet bekannt.

Erfindungsgemäß ist es demnach entscheidend, einen von der Umgebung, also einer oxidierenden Atmosphäre, insbesondere dichtend, vorzugsweise hermetisch, abschließbaren Arbeitsraum vorzusehen, in welchem sowohl eine Reduktion etwaiger Oxidschichten auf den Bondseiten, vorzugsweise dem gesamten Substrat, als auch das Bonden durchführbar ist. Somit kann erfindungsgemäß verhindert werden, dass zwischen einer Reduktion und dem Bondprozess eine erneute Oxidation der Bondseiten stattfindet. Je nach Beschaffenheit der Substrate, insbesondere der auf den Substraten

vorhandenen Metallbeschichtung können verschiedene Bestandteile einer Atmosphäre oxidierend wirken. Zumeist haben jedoch Sauerstoff und chemische Verbindungen, die Sauerstoff enthalten, eine oxidierende

Wirkung. Insbesondere soll daher im Arbeitsraum neben der Verwendung einer reduzierenden edienzusammensetzung die Konzentration von

Sauerstoff und Wasser/Wasserdampf stark reduziert oder bevorzugt annähernd Null sein.

Erfindungsgemäß ist es insbesondere denkbar, zur weiteren

Prozessoptimierung zusätzliche Module an den Arbeitsraum anzuschließen, insbesondere zur Vor- und/oder Nachbehandlung und/oder der Messung der physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften der zu bondenden Substrate im Arbeitsraum. Wesentliche Verfahrensschritte können dabei Heizen, Reduzieren, Ausrichten (Alignment) , Kühlen,

Schichtdickenmessung etc. sein.

Besonders vortei lhaft lässt sich dies vorrichtungsgemäß umsetzen, wenn um ein Zentralmodul, insbesondere die Bewegungseinri chtung umfassend, weitere erfindungsgemäße M odule wie insbesondere das Reduktionsmodul und das Bondmodul angeordnet sind, wobei diese insbesondere an dem Zentralmodul andockbar sind. Bei der Bewegungseinrichtung handelt es sich mit Vorzug um einen handelsüblichen Industrieroboter mit

entsprechendem End-Effektor. Dabei können die Module insbesondere sternförmig oder clusterförmig um das Zentralmodul angeordnet oder anordenbar sein.

Das Reduktionsmodul ist vorzugsweise so aufgebaut, dass mehrere

Bondchucks gleichzeitig aufgenommen werden können. Im idealsten Fal l sind Reduktionsmodul und Bondmodul so aufgebaut, dass der Durchsatz der gesamten Anlage bezügl i ch di eser Prozessschritte maximiert wird.

In einer besonders vortei lhaften Aus führung wären dem Bondmodul mindestens zwei Modul e vorgel agert, wovon eines mindestens ein

Reduktionsmodul ist und das zweite eine Art Speichermodul . Di e

Bondchucks werden mit den geladenen W afern in das Reduktionsmodul geladen und behandel t. Danach können di e Bondchucks im Speichermodu l zwischengel agert werden und stehen j ederzeit für den sofortigen

Bondeinsatz zu r Verfügung. In einer speziellen Ausführungs form kann auch das S peichermodul als R eduktionsmodul au fgebaut sein.

Gem äß ein er vorteilhaften Aus führungsform der Erfindung ist vorgesehen , dass ein Reduktionsraum im Reduktionsmodul und/oder ein Bondraum im Bondmodul von dem Arbeitsraum, insbesondere dichtend, abtrennbar i st/sind, vorzugswei se durch Untertei l ung des Arbeitsraums. Somit kann die Reduktion und/oder das Bonden auf den entsprechenden Teil des Arbeitsraums beschränkt werden, wodurch eine weitere Effizienzsteigerung und Beschleunigung ermöglicht wird. Die Abtrennung kann insbesondere durch Schleusen zwischen dem Zentralmodul und dem Arbeitsraum und/oder Bondraum erfolgen. Zusätzlich ist es denkbar, den Reduktionsraum

und/oder Bondraum thermisch zu isolieren und/oder elektromagnetisch abzuschirmen .

Hierbei ist es gemäß einer Ausführungsform von Vorteil, wenn der

Reduktionsraum, insbesondere getrennt vom Arbeitsraum, mit einer reduzierenden Atmosphäre, insbesondere durch Plasmareduzierung und/oder Gasreduktion, beaufschlagbar, insbesondere spülbar, ist. Insbesondere durch mehrfaches Wiederholen eines Spülvorganges, vorzugsweise im

Wechsel mit Evakui erung, wird die Reduzierung/Reduktion der Oxidschicht optimiert. Idealerweise wi rd die Oxidschi cht vol lständig entfernt.

Bevorzugt findet die Reduktion im Reduktionsraum zumindest überwiegend i sotherm , i n sbesondere bei ein er Temperatur zwischen

Reduktionstemperatur (RT) und 400 °C, vorzugsweise zwischen RT und 300 °C, noch bevorzugter zwischen RT und 200°C, am bevorzugtesten twi sehen RT und 1 00°C, am al lerbevorzugtesten bei RT. statt.

Die Reduktionstemperatur wird durch eine Heizrampe angefahren, die abhängig vom j eweiligen zu reduzierenden Oxid gewählt werden kann, um optimale Ergebnisse zu erhalten . Im Reduktionsraum kann somit

erfindungsgemäß ein Temperatur- und/oder Druckprofil ablau fen ,

vorzugsweise gesteuert durch die (zentrale) Steuerungseinrichtung.

Soweit dabei der Reduktionsraum und/oder der Bondraum, insbesondere getrennt vom Arbeitsraum durch, insbesondere separate H eizmittel auf eine Reduk tionstemperatur (Reduktionsraum) oder Bondtemperatur (Bondraum) heizbar sind, lässt sich di e Temperatursteuerun g au f dem jewei l i gen Prozess einzeln steuern . Dies ist mit dem Vortei l verbunden, dass ein kleineres Volumen aufgeheizt werden muss, wodurch der Prozess beschleunigt wird. M it Vorteil wird der Bondchuck und/oder der Wafer in einem der M odule auf Temperatur gebracht und verl iert seine Wärme während des kurzen Transports zwischen den Modulen n icht. Mit Vorzug hat der Bondchuck daher eine hohe W ärmekapazität.

Dabei ist es erfin dungsgemäß von Vorteil , wenn der Redukti onsraum, insbesondere separat, mit einem Temperatur- und/oder Druckprofil

beaufschlagbar ist, insbesondere gekoppelt mit, vorzugsweise mehrfachem, Spülen des Reduktionsraums ( 1 2) mit einem Reduktionsmedium.

In Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen , dass der Arbeitsraum, insbesondere bei abgetrenntem Redukti onsraum und/oder abgetrenntem Bondraum, mit einer reduzi eren den Atmosphäre beaufschlagbar ist. Somit kann auch der Arbeitsraum bei abgetrennten und insbeson dere separat gesteuertem Reduktionsraum oder Bondraum separat beeinflusst werden .

D ie Handhabung der Wafer zwischen dem Reduktionsmodul und dem

Bondmodul durch den Arbeitsraum kann mit geringerem Druck als in der Umgebung/Atmosphäre durchgeführt werden. Durch den geringen Druck des Mediums, insbesondere Gases oder Gasgemisches, im Arbeitsraum zu diesem Zeitpunkt wird der Temperaturverlust des Wafers während diesem Transfer stark reduzi ert, da kaum noch Konvektions Verl uste statt finden . Somit kann gewährleistet werden, dass die Substrate auf ei ner Temperatur größer 1 00 °C gehalten werden, was verhi ndert, dass etwaige, im

Arbeitsraum befindli che Rest feuchte zu einer erneuten Oxi dation der Wafer führt. Mit Vorzug ist der Arbeitsraum auch bei diesem niedrigen Druck mit einem in erten und/oder reduzierenden Gas, insbesondere Formiergas gefül lt. Soweit vorliegend und/oder in der anschließenden Figurenbeschreibung Vorrichtungsmerkmale offenbart sind, sollen diese auch als

Verfahrensmerkmale offenbart gelten und umgekehrt.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:

Fig. 1 eine schematische Aufsicht auf eine erfindungsgemäße

Vorrichtung in einer ersten Ausführungsform,

Fig.2 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrensschritts zur Reduktion in einem erfindungsgemäßen Reduktionsraum und

Fig.3 eine schematische Aufsicht auf eine erfindungsgemäße

Vorrichtung einer zweiten Aus führungs form.

In den Figuren sind Vorteile und Merkmale der Erfindung mit diese jeweils identifizierenden Bezugszeichen gemäß Ausführungs formen der Erfindung gekennzeichnet, wobei Bauteile beziehungsweise Merkmale mit gleicher oder gleichwirkender Funktion mit identischen Bezugszeichen

gekennzeichnet sind.

Erfindungs gemäß wird die (grobe) Oxidentfernung gemäß der ersten

Aus führungs form (Fig. 1 ) so bewerkstelligt, dass ein erstes Substrat und ein zweites Substrat, insbesondere sequentiell, zuerst in einem externen

Reinigungsmodul 1 gereinigt werden. In diesem externen Reinigungsmodul 1 kann bereits eine Grobreduktion oder eine Grobentfernung insbesondere mittels Ätzen eines all fälligen Oxids vorgenommen werden. Substrate können insbesondere Wafer sein. Die Substrate werden danach in einem Ausrichtungsmodul 2, zueinander ausgerichtet. Die Ausrichtung erfolgt erfindungsgemäß auf einem nicht dargestellten Bondchuck, welcher die zueinander ausgerichteten Substrate aufnimmt und fixiert. Nach der Fixierung können Bondchuck und Substrate in die Modulgruppe 9 geladen werden und, insbesondere durch eine

Bewegungseinrichtung 1 0, zwischen den nachfolgend beschriebenen

Modulen bewegt werden.

Vorzugsweise in unmittelbarer Nähe befindet sich eine clusterförmig oder sternförmig angeordnete Modulgruppe 9. Die Hauptaufgabe der Vorrichtung besteht im Bonden der Substrate. Ein Arbeitsraum 1 1 der Modulgruppe 9 ist hermetisch von der Umgebung außerhalb der Modulgruppe 9 isoliert, damit insbesondere keine oxidierenden Gase von außerhalb der Modulgruppe 9 in den Arbeitsraum 1 1 eintreten können. Das bedeutet, dass die Atmosphäre der Modulgruppe 9 gezielt eingestellt werden kann.

Rei n i gungsmodu l 1 und/oder Ausrichtungsmodul 2 si nd gemäß der ersten Ausführungsform von der Modulgruppe 9 getrennt, welche zumindest ein Bondingmodul 5 beinhaltet. Der Bondchuck mit dem darauf fixierten und ausgerichteten Stapel (engl. : Stack) aus beiden Substraten wi rd über eine Sch l euse 3 in die Modul gruppe 9 gebracht. Soweit di e zu bondenden

Oberflächen (B ondseiten) während des Transports zur Modulgruppe 9 der Atmosphäre ausgesetzt sind, erfolgt eine erneute Oxidation der

Metal loberflächen (Bondseiten) . Die Dicke des Oxides i st bei

Raumtemperatur vor allem abhängig von der A tmosph äre ( Luftfeuchti gkeit, Temperatur etc . ) und der Verweilzeit der Substrate in der oxidierenden Atmosphäre. Es ist daher erfindungsgemäß von Vorteil , den Transfer der Wafer auf dem Bondchuck zwischen dem Ausrichtungsmodul 2 und der Modulgruppe 9 mögl ichst schnell durchzuführen . In einer weiteren Ausführungsform wäre es möglich, neben dem Reinigungsmodul 1 und/oder dem Ausrichtungsmodul 2 noch ein

Passivierungsmodul (nicht eingezeichnet) zu verwenden, welches di e

Oberfläche der später zu bondenden Wafer mit einer sehr dünnen

Schutzschicht überzi eht, welche eine wei tere Oxidation der Oberfl ächen verlangsamt, vorzugsweise verhindert. Damit ist eine Übergabe der Wafer in die Modulgruppe 9 mit einer geringen, vorzugsweise mit gar keiner Oxidation der Oberflächen, möglich.

Nach dem Einbringen des Bondchucks mit den ausgerichteten Wafern in die Modulgruppe 9 erfolgt im Falle einer vorher aufgebrachten

Passivierungsschicht, die Entfernung der Passivierungsschicht in einem Modul mit H i 1 f e von thermischer Energie und/oder Plasma und/oder Gas und/oder Flüssigkeit . In einer besonderen Ausführungsform kann das Passi vi erungs schichtentfernungsmodul auch mit dem Reduktionsmodul 4 identi sch sein .

Im Fall , dass die ausgerichteten Wafer nicht mit einer Passivsch icht beschichtet wurden, erfolgt in der Modu lgruppe 9 zuerst eine thermische Behandlung in ei nem Redukti onsraum 1 2 eines Reduktionsmoduls 4. Ein erfindungsgemäßer Gedanke besteht darin, das zwischenzeitlich gebildete Oxi d durch einen Pump-Purge Prozess , in Verbindung mit j eglicher

Methode, welche in der Lage ist das Oxid aufzubrechen, zu reduzi eren, zu entfernen oder zu vermindern , in reduzierender Atmosphäre und bei erhöhter Temperatur im Redukti onsmodul 4 zu entfernen. Bei einem solchen Prozess wird der Reduktionsraum 1 2 , in welchem sich die Substrate au f dem Bondchuck befinden, in programm ierbaren Abständen, insbesondere programmierbaren , zeitli ch konstanten Abständen evakui ert und mit reduzi erendem Gas gespült. M it Vorzug kann daher die Atmosphäre des Reduktionsmodul s 4 innerhalb der M odulgruppe 9 bezügl ich der

Atmosphäre der Modulgruppe 9 isoliert werden . Jeder Spülvorgang führt zu einer Reduktion des Oxids an der Oberfläche, j eder Evakuierungsvorgang zu einer Entfernung des Reduktionsproduktes . Durch mehrmalige

Anwendung dieses Evakuierungs- und Spülvorganges wird es

erfindungsgemäß mögl ich, den größten Antei l des Oxi ds, mit Vorzug das gesamte Oxid von den M etalloberfl ächen zu entfern en . Da di eser

erfin dungsgemäße Prozess innerhalb des Reduktionsmoduls 4 im

Reduktionsraum 1 2 stattfindet, welcher ein Tei l der zur Atmosphäre hin hermetisch abgeriegelten Modulgruppe 9 ist, und welcher des Weiteren selbst eine reduzierende Atmosphäre besitzt, mit Vorzug ein Vakuum, kann nach dem Entladen der Substrate in ein anderes Modul (5 ,6,7 ,8) derselben Modulgruppe 9 keine erneute Oxidation mehr stattfinden.

Fig. 2 stellt symbolisch einen Temperaturverlauf und mehrere Pump-Purge Zyklen dar. Von einer Anfangstemperatur Ti, welche so gewählt wird, dass die Substrate beim Laden in den Reduktionsraum 12 des Reduk tionsmoduls 4 nicht durch ein zu rasches Erwärmen zerstört werden, steigt di e

Temperatur nach der Bel adung der S ubstrate auf den Wert Tf

(Reduzi ertemperatur. Für Cu-Oberflächen beträgt der Wert für T

idealerweise etwa 195 °C. Die genauen Temperaturen müssen entweder empirisch ermittelt oder errechnet werden . Sie können für unterschiedl iche Oxide stark variieren . Der Prozess wird zumindest überwiegend,

insbesondere nach einer Aufheizzeit vollständig, isotherm durchgeführt. Di e Temperaturskala ist in Fig. 2 die linke Abszisse . Die Druckskal a für den Partialdruck des Reduktionsgases, dargestel lt im zweiten Graphen, ist die rechte Abszisse. Es ist zu erkennen, dass zuerst eine Abnahme des Drucks, im Ideal fall gegen 0 Pa erfolgt. Das bedeutet, dass der Reduktionsraum 1 2 evakuiert wird. Danach wird der Redukti onsraum 12 mit Reduktionsgas gespült und erneut evakui ert. Dieser Pump Purge Zyklus ist

erfin dungsgemäß bestens dafür geeignet, das restl iche Oxid der

Met all ober flächen zu reduzieren und die Reduktionsprodukte aus dem Reduktionsraum 1 2 abzuführen. Da der gesamte Arbeitsraum 1 1 der Modulgruppe 9 zumindest mit einem Inertgas geflutet wird, oder im

Idealfall sogar zykl isch evakuiert wurde, findet auch beim Bewegen der Substrate innerhalb des Arbeitsraums, insbesondere von einem Modul zum nächsten, keine oder nur eine vernachlässigbare Oxidation statt.

Nach den Pump- Purge Zyklen kann noch ein i sothermer

Wärmebehandlungsschritt durchgeführt werden . Der Sinn dieser isothermen Wärmebehandlung besteht darin, die Wafer bereits auf die Bondtemperatur zu bringen, bevor sie in einen Bondraum 1 3 des Bondmoduls 5 geladen werden. Dadurch wird der Bondraum 1 3 nicht mit unnötigen Aufheiz- und Abkühlzyklen belastet, was auf Kosten des Durchsatzes gehen würde. Bei Cu-Oberflächen liegt die Isotherme erfindungsgemäß bei weniger als 200 °C, mit Vorzug bei weniger als 1 50 °C, mit größerem Vorzug bei weniger als 100 °C, mit größtem Vorzug bei weniger als 50 °C, mit allergrößtem Vorzug bei Raumtemperatur.

Die zu bondenden W afer werden innerhalb der M odul gruppe 9 zum

Bondmodul 5 geführt und dort mitein ander verbondet. Erfindungsgemäß findet der Bondvorgang bei möglichst ni edrigen Temperaturen, am besten unter 200 °C, mit Vorzug unterhalb von 1 50°C, mit größerem Vorzug unterhalb von 100°C, mit größtem Vorzug unterhalb von 50°C, mit allergrößtem Vorzug bei Raumtemperatur statt. Beim Bondvorgang werden im optimal sten Fal l zwei vol lkommen vom Oxid befreite Metal loberflächen miteinander verbunden . Bei den Metall flächen handelt es sich mi t Vorzug um Cu Oberflächen . Der Diffusions Vorgang während des Bondens wird mit Vorzug unter isothermen Bedingungen durchgeführt. Durch die Wahl eines genügend langen Zei tinterval l s, wird der entsprechende M etal lbond hergestellt. Da di e vorheri gen Oxide vol lständi g entfernt wurden , und die Temperatur während des Bondens konstant geh alten wird, ist der

Bondprozess vorwiegend abhängi g von dem gewählten Zeitintervall . Für Cu-Cu Bonds beträgt die Bondzeit weniger als 60 M inuten, m it Vorzug weniger als 30 Minuten, mit größerem Vorzug weniger als 10 Minuten, mit größtem Vorzug weniger als 5 Minuten, mit allergrößtem Vorzug weniger als 1 Minute.

Der Beitrag der Diffusion während des Aufheiz- und/oder Abkühlvorganges zum Bondergebnis ist dabei vernachlässigbar im Vergleich zur Diffusion, die beim isothermen Bondprozess stattfindet.

Danach können beliebige andere Prozessschritte stattfinden wie

beispielsweise eine Abkühlung in einem Abkühlmodul 6, mit

anschließenden, unterschiedlichen Untersuchungen des Bonds in einem Prüfmodul 7 (metrology-tool) und gegebenenfalls einem weiteren

Prüfmodul 8 (metrology-tool). Nach dem erfolgreichen Bondvorgang wird der Bondchuck mit den gebondeten Substraten aus der Modulgruppe 9 entfernt.

Eine weitere denkbare und nutzbringende Nachbehandlung wären Module, die Ausheil- und Diffusionsprozesse, Spann ungsrelaxation oder

Rekristallisationsprozesse in den verbondeten Strukturen erlauben, beispielsweise ein Ofen.

Die Atmosphäre innerhalb der Modulgruppe 9 ist mit Vorzug eine

Formiergasatmosphäre, noch bevorzugter eine Inertgas atmosphäre am bevorzugtesten ein Vakuum, am all erbe vorzugtesten ein Ultrahochvakuum (UHV), oder eine Kombination der vorgenannten Atmosphären. Eine Formiergasatmosphäre würde beispielsweise aus folgenden Gasmischungen bestehen...

• N2+H2

• Ar+H ₂

• He+H ₂ Ne + H ₂

Kr + H ₂

Für Inertgas- oder Formiergasatmosphären (Medienzusammensetzung) wird der Arbeitsraum 11 durch vorherige Pump-Purge Reinigungen größtenteils von Sauerstoff und insbesondere Wasser beziehungsweise Wasserdampf welches / welcher insbesondere an Oberflächen der Einhausung des

Arbeitsraumes 9 anhaften können, gereinigt werden. Der Druck im

Arbeitsraum 11 ist vorzugsweise kleiner als 10 ⁵ Pa, mit Vorzug kleiner 10 ³ Pa, mit größerem Vorzug kleiner 10 ¹ Pa, mit größtem Vorzug ca. 1 Pa.

Die Atmosphäre im Reduktionsraum 12 wird entsprechend den chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften des zu entfernenden Oxids gewählt. Mit Vorzug existiert eine reduzierende Atmosphäre, mit größerem Vorzug erfolgt eine Plasmareduzierung, mit allergrößtem Vorzug werden Plasma und Gasreduktion kombiniert. Eine weitere Möglichkeit der Oxidentfernung ist das Sputtern. Unter dem Sputterprozess versteht man hierbei einen abtragenden, physikalischen Sputterprozess. Als reduzierende Atmosphären können folgende Gase oder Gasgemische verwendet werden...

• H ₂

• Ameisensäuredampf

• N2+H2

• Ar+H ₂

• He+H ₂

• Ne + H ₂

• Kr + H ₂

• N ₂ + Ameisensäuredampf

• Ar + Ameisensäuredampf

• He + Ameisensäuredampf

• Beliebige andere reduzierende Gase/Gasgemische... Die Pump-Purge Zyklen im Reduktionsraum 12 werden so oft wiederholt wie möglich, aber nur solange wie nötig, um die Prozesszeit minimal zu halten. Erfindungsgemäß sind insbesondere mindestens 3 Wiederholungen, vorzugsweise mindestens 6 Wiederholungen, noch bevorzugter mindestens 9 Wiederholungen, am idealsten so viele Wiederholungen wie in jenem

Zeitraum möglich sind, der durch die Prozesszeiten der anderen Module, insbesondere dem Bondmodul 5, vorgegeben ist, vorgesehen.

Das Reduziergas, welches im Reduktionsmodul Einsatz findet, wird mit Vorzug so gewählt, dass bei der Reaktion mit dem Oxid auf der

Waferoberfläche keine Erhöhung der Oberflächenrauhigkeit stattfindet.

Im zweiten Aus ührungsbei spiel der Erfindung sind das Reinigungsmodul 1 ' und das Ausrichtungsmodul 2' Bestandteil der Modulgruppe 9', also an den Arbeitsraum 11 angeschlossen. Im Reinigungsmodul 1 ' werden

Vorreinigungen bzw. Grobreinigungen der Oberfläche, oder im Idealfall sogar eine vollständige oder beinahe vollständige Reduktion des Oxids, durchgeführt. Im Idealfall der vollständigen oder beinahe vollständigen Oxidreduktion wird eine anschließende Feinreduktion im Modul 4

erleichtert. Da in dieser Variante die Ausrichtung im Ausrichtungsmodul 2' erfolgt und dieses bereits Teil des Arbeitsraums 11 ist, ist es möglich, Waferboxen über einen Substratmodulanschluss 3' (Ports) durch sogenannte SMIFs (Standard Mechanical InterFace) oder FOUPs (Front Opening

Unified Pod bzw. Front Opening Universal Pod) zu laden. Dabei handelt es sich um standardisierte Waferboxen, mit denen Wafer transportiert werden. Der Vorteil dieser Variante liegt auf der Hand. Es können vollautomatisicrt ganze Waferchargen geladen und dem Arbeitsraum 11 zugeführt werden. Die Ausrichtung erfolgt vollautomatisiert im an den Arbeitsraum 11 angeschlossenen Ausrichtungsmodul 2'. gemeine Merkmale der Erfindung

Die Vorbeh andl ung, di e Reini gung kann entweder nasschemi sch, durch Plasma durch Sputtern oder durch mechanische Kräfte oder durch Reduktionsgase erfo lgen.

Nach dem Bondmodul wird das S ubstrat vorzugsweise in einen

Wärmebehandlungsofen und anschließend optional in ein Kühlmodul 6 bewegt.

Die Reihenfo lge und Art der Module vor und/oder nach dem

Bondmodul sind beliebig, allerdings wird vorzugsweise zuerst grob gereinigt (Reinigungsmodul 1 , 1 '), dann ausgerichtet

(Ausrichtungsmodul 2, 2 ' ), dann gebonded (Bondmodul 4), dann wärmebehandelt und gekühlt (Küh lmodul 6).

In besonderen Fällen kann das Reinigungsmodul 1 auch ein Ofen sein . Die Vorbehandl ung des Reini gens wird dann mit Hilfe von

Formiergas und/oder reduzierenden Gasen durchgeführt.

Vorrichtung und Verfahren zum Bonden von Substraten

B e z u g s z e i c h e n l i s t e

Reinigungsmodul

2, 2' Ausrichtungsmodul

3 Schleuse

3' Substratmodul anschluss

Reduktionsmodul

5 Bondmodul

6 Kühlmodul

7 Prüfmodul

8 Prüfmodul

9 Modulgruppe

10 Bewegungseinrichtung

11 Arbeitsraum

12 Reduktionsraum

13 Bondraum

Ti Anfangstemperatur

Tf Reduktionstemperatur