FR2978297A1

FR2978297A1 - REDUCTION OF MECHANICAL INTERFERENCE IN A LOW PRESSURE SUBSTRATES BONDING SYSTEM

Info

Publication number: FR2978297A1
Application number: FR1156725A
Authority: FR
Inventors: Arnaud Castex
Original assignee: Soitec SA
Current assignee: Soitec SA
Priority date: 2011-07-23
Filing date: 2011-07-23
Publication date: 2013-01-25
Also published as: WO2013014503A1; TW201305042A

Abstract

Un système de collage de substrats (200) est fourni, dans lequel un système de réduction d'interférences mécaniques (260) réduit l'influence de forces mécaniques agissant sur des substrats devant être collés dans une chambre de procédé (250) du système de collage (200). De cette façon, la fiabilité et la robustesse d'un procédé de collage à basse pression peuvent être accrues.A substrate bonding system (200) is provided in which a mechanical interference reduction system (260) reduces the influence of mechanical forces acting on substrates to be bonded in a process chamber (250) of the control system. collage (200). In this way, the reliability and robustness of a low-pressure bonding process can be increased.

Description

Réduction d'interférences mécaniques dans un système de collage de substrats à basse pression La présente invention se rapporte de manière générale à des techniques et des systèmes pour lier mécaniquement des substrats utilisables pour la fabrication d'éléments microstructuraux, tels que des composants micromécaniques, des dispositifs microélectroniques et autres dispositifs similaires, dans lesquels le procédé consistant à lier mécaniquement des substrats, également qualifié de collage de substrats, résulte en une liaison solide de façon à former un substrat composite pouvant comprendre une pluralité de dispositifs individuels. Le couplage mécanique de substrats, tels que des plaques comme celles qui sont utilisées pour la fabrication de dispositifs microélectroniques, de dispositifs micromécaniques, de dispositifs optoélectroniques et autres dispositifs similaires, s'est développé en une technique de procédé largement utilisée dans le but de fournir des matériaux porteurs composites appropriés, tels que les substrats SOI (Silicium sur Isolant) et/ou permettre la fabrication de dispositifs complexes à base de semiconducteurs sur deux substrats individuels, pouvant ensuite être liés de façon à obtenir un dispositif micromécanique ou microélectronique complet. Lors de la liaison de substrats par contact mécanique direct sans fournir aucun système de matériaux intermédiaires, typiquement des portions de surfaces substantiellement planes des substrats se faisant face sont couplées mécaniquement dans le but d'établir finalement une connexion chimique robuste souhaitée entre les régions de surfaces planes des substrats. Normalement, les régions de surfaces planes devant être liées sont conditionnées de façon adéquate, par exemple elles sont sujettes à des procédés de nettoyage à base de procédures de gravure chimique humide, de procédés assistés par plasma et autres procédés similaires, dans le but de préparer les régions des surfaces exposées au contact direct ultérieur avec une région de surface correspondante du substrat complémentaire. De plus, fréquemment lors de la liaison mécanique des régions de surface positionnées de manière opposée, une pression mécanique et des températures élevées sont appliquées dans le but d'initier la formation de liens chimiques entre les régions de surface en contact. Par exemple, fréquemment des valeurs de pression mécanique modérément élevées et des températures élevées allant jusqu'à 1000 °C sont appliquées dans le but d'obtenir une connexion robuste et fiable entre les surfaces individuelles des substrats. Bien que de telles techniques de collage puissent être bien applicables a des substrat avant de traiter l'un ou les deux de ces substrats conformément aux techniques de procédés qui peuvent résulter dans la fabrication de dispositifs sensibles a la température, dans d'autres cas, les températures modérément élevées pendant le procédé de collage ne sont pas compatibles avec une quelconque caractéristique microstructurale qui aurait pu être formée dans l'un ou les deux substrats avant le de collage. Pour ces raisons, des techniques efficaces de collage à basse température ont été développés, dans lesquelles les substrats sont typiquement traités dans une chambre de procédé dans laquelle une pression de procédé modérément basse est établie. Après la mise en contact mécanique préalable des substrats, la pression dans la chambre de procédé peut être réduite davantage jusqu'à ce qu'un collage spontané soit initié, c'est-à-dire qu'une onde dite de liaison est générée, formant ainsi une connexion chimique entre les régions de surface en contact. Ce procédé de collage spontané peut avoir lieu à des températures relativement basses, comme à température ambiante, permettant ainsi le traitement de substrats sur lesquels des caractéristiques microstructurales hautement sensibles à la température ont été formées, telles que des dispositifs semiconducteurs sous la forme de capteurs, de dispositifs micromécaniques et autres dispositifs similaires. De plus, ce type de procédé de collage est aussi compatible avec les exigences de systèmes de métallisation complexes, qui peuvent typiquement comprendre des métaux sophistiqués et un matériau diélectrique qui pourraient ne pas permettre des températures, par exemple, au- dessus de 400 °C. En outre, un régime de procédé de collage à basse pression tel que décrit plus haut est aussi hautement avantageux afin de réduire les erreurs de recouvrement d'ensemble lors de la connexion mutuelle des deux substrats, étant donne qu'après avoir aligné précisément les substrats l'un par rapport a l'autre, toute force mécanique prononcée ainsi que tout courant de gaz prononcé dans la chambre de procédé ne sont pas requis, car en général le procédé de collage peut avoir lieu à des pressions modérément basses d'environ 100 mbar et significativement moins, pendant que l'initiation de l'onde de liaison spontanée peut être introduite sans aucune force mécanique extérieure, par exemple simplement par la gravitation forcée par le poids du substrat sus-jacent. BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates generally to techniques and systems for mechanically bonding substrates useful for the fabrication of microstructural elements, such as micromechanical components, microelectronic devices and the like, wherein the method of mechanically bonding substrates, also referred to as bonding substrates, results in a solid bond to form a composite substrate which may comprise a plurality of individual devices. The mechanical coupling of substrates, such as plates used in the fabrication of microelectronic devices, micromechanical devices, optoelectronic devices and the like, has developed into a widely used process technique for the purpose of providing suitable composite carrier materials, such as SOI (Silicon-on-Insulator) substrates, and / or allow the fabrication of complex semiconductor-based devices on two individual substrates, which can then be bonded to provide a complete micromechanical or microelectronic device. When bonding substrates by direct mechanical contact without providing any intermediate material system, typically portions of substantially planar surfaces of the facing substrates are mechanically coupled for the purpose of ultimately establishing a desired robust chemical connection between the surface regions. planes substrates. Normally, regions of flat surfaces to be bonded are suitably conditioned, for example, they are subject to cleaning processes based on wet chemical etching procedures, plasma assisted processes and the like, with the aim of preparing regions of surfaces exposed to subsequent direct contact with a corresponding surface region of the complementary substrate. In addition, frequently during the mechanical bonding of the oppositely positioned surface regions, mechanical pressure and high temperatures are applied for the purpose of initiating the formation of chemical bonds between the surface regions in contact. For example, frequently moderately high mechanical pressure values and high temperatures up to 1000 ° C are applied in order to obtain a robust and reliable connection between the individual surfaces of the substrates. Although such bonding techniques may be well applicable to substrates before treating one or both of these substrates in accordance with process techniques that may result in the manufacture of temperature sensitive devices, in other cases, moderately high temperatures during the bonding process are not compatible with any microstructural characteristic that could have been formed in one or both substrates prior to bonding. For these reasons, effective low temperature bonding techniques have been developed in which the substrates are typically processed in a process chamber in which a moderately low process pressure is established. After the prior mechanical contact of the substrates, the pressure in the process chamber can be further reduced until spontaneous bonding is initiated, i.e. a so-called binding wave is generated, thus forming a chemical connection between the surface regions in contact. This spontaneous bonding process can take place at relatively low temperatures, such as at room temperature, thus allowing the treatment of substrates on which microstructural characteristics highly sensitive to temperature have been formed, such as semiconductor devices in the form of sensors, micromechanical devices and other similar devices. In addition, this type of bonding process is also compatible with the requirements of complex metallization systems, which can typically include sophisticated metals and dielectric material that may not allow temperatures, for example, above 400 ° C. . In addition, a low pressure method of bonding regime as described above is also highly advantageous in order to reduce the overall overlap errors during the mutual connection of the two substrates, given that after precisely aligning the substrates relative to each other, any pronounced mechanical force as well as any pronounced gas flow in the process chamber are not required, since in general the bonding process can take place at moderately low pressures of about 100 mbar and significantly less, while initiation of the spontaneous binding wave can be introduced without any external mechanical force, for example simply by gravitation forced by the weight of the overlying substrate.

En référence aux figures 1 a et 1 b, un système de collage de substrats a base pression et son exploitation vont être décrits maintenant en plus de détails. Referring to Figures 1a and 1b, a pressure-based bonding system of substrates and its operation will now be described in more detail.

La figure la illustre schématiquement une vue du dessus d'un système de collage de substrats 100, dans lequel des substrats ou des plaques peuvent être reçus sur la base de stations de manutention de conteneurs de plaques correspondantes 110g, 110f, qui peuvent par exemple recevoir des boîtes de substrats incluant le « substrat inférieur » et le « substrat supérieur » dans le but de former un substrat composite. Le système 100 peut typiquement comprendre en outre des éléments 110a, 110b qui représentent des stations de nettoyage adéquates pour la préparation des zones de surface devant être collées au sein d'une chambre de procédé 150. En outre, si requis, une station d'inspection 110d, telle qu'une station d'inspection infrarouge, peut être fournie afin d'inspecter l'un ou plus des substrats à traiter dans le système 100 avant ou après la réalisation du procédé de collage. En outre, le system 100 comprend une pluralité de composants 110e, 110c qui sont configurés de façon appropriée pour fournir et retirer les substrats dans les nombreuses stations au sein du système 100. Par exemple, une station de pré-alignement 110c peut être fournie, et qui est configurée pour aligner grossièrement des substrats devant être positionnés ultérieurement au sein de la chambre de procédé 150 de façon à y réaliser le procédé de collage à proprement parler. Dans ce but, un système automatisé adéquat 110e est typiquement fourni et a toute configuration appropriée, tel qu'il est bien connu de l'art antérieur. La figure lb illustre schématiquement une vue en coupe du système 100 d'une manière hautement simplifiée. Comme il est montré, la chambre de procédé 150 comprend un support de substrat adéquat 151 configuré pour recevoir et maintenir en place un substrat, sur lequel un autre substrat est positionné ultérieurement dans un état aligné avec précision avant d'effectivement joindre mécaniquement les substrats au sein de la chambre de procédé 150. La chambre de procédé 150 incluant le support de substrat 151 est reliée à une armature 101 du système 100 sur la base de tout système mécanique approprié 152, qui peut aussi inclure des unités d'entrainement ou similaires, tel que requis par exemple pour charger et retirer des substrats de la chambre 150 et autres actions similaires. II doit en outre être considéré que tout autre composant, par exemple tel que requis pour établir une température appropriée pour les substrats, et en particulier pour établir une pression de procédé désirée au sein de la chambre 150, n'est pas montré sur la figure lb. En outre, les nombreux composants du système 100 sont représentés par les éléments 110c, 110e, qui sont des composants comprenant des parties mobiles tels que des bras automatisés, des supports de substrats rotatifs, et autres composants similaires. FIG. 1a schematically illustrates a view from above of a substrate bonding system 100, in which substrates or plates can be received on the basis of corresponding plate handling stations 110g, 110f, which can for example receive substrate boxes including the "lower substrate" and the "upper substrate" for the purpose of forming a composite substrate. The system 100 may typically further include elements 110a, 110b which represent suitable cleaning stations for the preparation of surface areas to be adhered within a process chamber 150. In addition, if required, a station of inspection 110d, such as an infrared inspection station, may be provided to inspect one or more of the substrates to be treated in the system 100 before or after performing the bonding process. In addition, the system 100 includes a plurality of components 110e, 110c that are appropriately configured to provide and remove the substrates at the many stations within the system 100. For example, a pre-alignment station 110c may be provided, and which is configured to roughly align substrates to be positioned later within the process chamber 150 so as to perform the actual bonding process therein. For this purpose, a suitable automated system 110e is typically provided and has any suitable configuration as is well known in the art. Figure 1b schematically illustrates a sectional view of the system 100 in a highly simplified manner. As shown, the process chamber 150 includes a suitable substrate support 151 configured to receive and hold in place a substrate, on which another substrate is subsequently positioned in a precisely aligned state before actually mechanically attaching the substrates to the substrate. within the process chamber 150. The process chamber 150 including the substrate support 151 is connected to a frame 101 of the system 100 based on any suitable mechanical system 152, which may also include drive units or the like, as required for example for loading and removing substrates from chamber 150 and the like. It must further be considered that any other component, for example as required to establish a suitable temperature for the substrates, and in particular to establish a desired process pressure within the chamber 150, is not shown in FIG. lb. In addition, the many components of the system 100 are represented by the elements 110c, 110e, which are components including moving parts such as automated arms, rotating substrate supports, and the like.

Après avoir chargé les substrats dans le système 100 et après la réalisation de tout prétraitement tel que des procédés de nettoyage, des procédés d'inspections, si requis, et autres procédés similaires aux stations 110a, 110b, 110d, le pré-alignement et le transport dans la chambre de procédé 150 sont accomplis sur la base de stratégies de procédés biens connus. Dans la chambre de procédé 150, le procédé de collage à basse pression est réalisé, par exemple, en appliquant une première phase dans laquelle les deux substrats se font face et sont alignés avec précision, par exemple relativement à la périphérie ou au centre des substrats correspondants. Dans cette phase, les substrats sont encore séparés d'une courte distance dans l'intervalle de 10 - 1 000 pm. De plus, dans cette phase du procédé de collage, la pression dans la chambre de procédé est ajustée à environ 100 mbar et significativement moins, tel que 20 - 40 mbar. Dans une deuxième phase du procédé, les deux substrats sont mis en contact mécaniquement de façon préliminaire, ce qui est réalisé dans certains cas simplement en relâchant le substrat supérieur de tout système de transport approprié et en laissant tomber ce substrat sous l'action de la force gravitationnelle, pendant que la pression du milieu environnant au sein de la chambre 150 est toujours comprise dans l'intervalle identifié ci-dessus. Après que les deux substrats ont été mis en contact, ce qui peut donc être accompli sans erreurs d' alignement significatives dues à l'absence de fores mécaniques additionnelles en dehors de la gravitation, la pression du procédé dans la chambre 150 est réduite régulièrement de l'intervalle précisé ci-dessus à approximativement 1 mbar - 0.1 mbar, et à une pression de déclenchement spécifique une onde de liaison se forme de façon spontanée et se propage à travers toute la surface du substrat, formant ainsi une connexion robuste entre les deux substrats. En fait, la phase de collage à proprement parler, c'est-à-dire la génération et la propagation de l'onde de liaison, est essentiellement initiée sans application d'aucune force extérieure et est donc déclenchée par la gravitation, c'est-à-dire par le poids du substrat supérieur. La pression spécifique à laquelle un procédé de collage spontané est initié dépend des caractéristiques du substrat, c'est-à-dire la forme, l'inclinaison et le poids de celui-ci, et typiquement la pression de déclenchement correspondante est dans l'intervalle de 5 mbar - 0.1 mbar. After loading the substrates into the system 100 and after carrying out any pretreatment such as cleaning processes, inspection methods, if required, and other methods similar to the stations 110a, 110b, 110d, the pre-alignment and the Transport into the process chamber 150 is accomplished based on well known process strategies. In the process chamber 150, the low-pressure bonding method is carried out, for example, by applying a first phase in which the two substrates face each other and are aligned precisely, for example relatively to the periphery or the center of the substrates. correspondents. In this phase, the substrates are further separated by a short distance in the range of 10 - 1000 μm. In addition, in this phase of the bonding process, the pressure in the process chamber is adjusted to about 100 mbar and significantly less, such as 20-40 mbar. In a second phase of the process, the two substrates are mechanically contacted in a preliminary manner, which is achieved in certain cases simply by releasing the upper substrate of any suitable transport system and by dropping this substrate under the action of the gravitational force, while the pressure of the surrounding medium within the chamber 150 is still in the range identified above. After the two substrates have been brought into contact, which can therefore be accomplished without significant misalignment due to the absence of additional mechanical frogs outside the gravitation, the process pressure in the chamber 150 is regularly reduced by the interval specified above at approximately 1 mbar - 0.1 mbar, and at a specific triggering pressure a bonding wave is formed spontaneously and propagates through the entire surface of the substrate, thus forming a robust connection between the two substrates. In fact, the actual bonding phase, that is the generation and propagation of the bonding wave, is essentially initiated without the application of any external force and is therefore triggered by gravitation, which that is, the weight of the upper substrate. The specific pressure at which a spontaneous bonding process is initiated depends on the characteristics of the substrate, i.e. the shape, inclination and weight thereof, and typically the corresponding triggering pressure is in the interval of 5 mbar - 0.1 mbar.

Bien que le système de collage à basse pression décrit ci-dessus permette la formation de substrats composites avec des erreurs d'alignement réduites de manière significative, il apparaît néanmoins que l'uniformité et la précision d'ensemble sont encore détériorées lorsque le système 100 est exploité dans un environnement à débit continuellement élevé, étant donné que, par exemple, toute force mécanique extérieure supplémentaire peut résulter en une interaction avec les substrats devant être collés. Il résulte de toute telle interaction mécanique contrôlée que la génération de l'onde de liaison peut être initiée de manière arbitraire, affectant ainsi négativement la fiabilité et l'uniformité d'ensemble du procédé de collage. Au regard de la situation décrite ci-dessus, un objectif de la présente invention est de fournir des techniques et des systèmes pour réaliser un procédé de collage tout en évitant ou tout au moins en réduisant les effets de l'un ou plus parmi les problèmes identifiés plus haut. Conformément à un aspect de la présente invention, l'objectif est réalisé par un système de collage de substrats qui comprend une chambre de procédé qui est configurée pour établir un environnement de procédé de collage pour coller un premier substrat à un second substrat. Le premier substrat et/ou le second substrat sont utilisables pour former des éléments microstructuraux sur ceux-ci, et la chambre de procédé est configurée pour maintenir en place les premier et second substrats, au moins pendant une phase de collage. Although the low-pressure bonding system described above allows for the formation of composite substrates with significantly reduced alignment errors, it nevertheless appears that overall uniformity and accuracy are further deteriorated when the system 100 is operated in a continuously high flow rate environment, since, for example, any additional external mechanical force may result in interaction with the substrates to be bonded. It results from any such controlled mechanical interaction that the generation of the bonding wave can be arbitrarily initiated, thus negatively affecting the overall reliability and uniformity of the bonding process. In view of the situation described above, an object of the present invention is to provide techniques and systems for performing a bonding process while avoiding or at least reducing the effects of one or more of the problems. identified above. In accordance with one aspect of the present invention, the objective is achieved by a substrate bonding system that includes a process chamber that is configured to establish a bonding process environment for bonding a first substrate to a second substrate. The first substrate and / or the second substrate are usable to form microstructural elements thereon, and the process chamber is configured to hold the first and second substrates in place, at least during a bonding phase.

Le système de collage de substrats comprend en outre un système de réduction d'interférences mécaniques configuré pour réduire des forces mécaniques agissant sur les premier et second substrats pendant la phase de collage. Le système inventif de collage de substrats est donc configuré de façon adéquate pour tenir compte de l'occurrence de toute force mécanique extérieure, qui pourrait autrement interagir de façon non-contrôlable avec les substrats et donc perturber la phase de collage à proprement parler, c'est-à-dire une phase dans laquelle le collage à proprement parler peut être initié dès qu'un seuil de pression de déclenchement est atteint. Par exemple, il a été reconnu que même de minuscules déplacements de l'empilement composite de substrats, avant d'appliquer de façon intentionnelle le seuil de pression de déclenchement, peuvent résulter en une initiation non-contrôlable d'une onde de liaison, ce qui peut donc résulter en un niveau élevée de non-uniformité du résultat du procédé. En réduisant les forces mécaniques agissant sur les premier et second substrats pendant la phase de collage à proprement parler, le système inventif est donc adéquatement configuré de façon à maintenir les forces mécaniques extérieures en-dessous d'un seuil correspondant de déclenchement de manière à éviter toute liaison mécanique incontrôlée des premier et second substrats. The substrate bonding system further includes a mechanical interference reduction system configured to reduce mechanical forces acting on the first and second substrates during the bonding phase. The inventive system for bonding substrates is therefore suitably configured to take into account the occurrence of any external mechanical force, which could otherwise interact in a non-controllable way with the substrates and thus disrupt the bonding phase itself, c that is to say a phase in which the bonding itself can be initiated as soon as a triggering pressure threshold is reached. For example, it has been recognized that even tiny displacements of the composite stack of substrates, before intentionally applying the trigger pressure threshold, can result in uncontrollable initiation of a binding wave, which which can therefore result in a high level of non-uniformity of the result of the process. By reducing the mechanical forces acting on the first and second substrates during the actual bonding phase, the inventive system is thus adequately configured to maintain external mechanical forces below a corresponding trigger threshold so as to avoid any uncontrolled mechanical connection of the first and second substrates.

Dans un mode de réalisation illustratif, le système de réduction d'interférences mécaniques comprend au moins un mécanisme d'amortissement mécanique qui est directement relié à un support de substrat positionné dans la chambre de procédé et/ou à au moins un autre composant du système de collage de substrats. In one illustrative embodiment, the mechanical interference reduction system comprises at least one mechanical damping mechanism that is directly connected to a substrate support positioned in the process chamber and / or at least one other component of the system. bonding substrates.

De cette façon, toutes les forces mécaniques qui peuvent finalement agir sur les premier et second substrats peuvent être réduites de manière significative en plaçant de manière appropriée l'au moins un mécanisme d'amortissement. C'est-à-dire, dans certaines alternatives, que l'au moins un mécanisme d'amortissement est relié mécaniquement directement au support de substrat, formant ainsi une interface mécanique entre le support de substrat et toute armature rigide du système de collage de substrats. De cette manière, même toutes les forces mécaniques originaires de l'extérieur du système de collage de substrats peuvent être réduites de manière efficace. Dans d'autres cas, en outre ou alternativement à la fourniture d'un mécanisme d'amortissement directement lié au support de substrat, un ou plusieurs composants du système de collage de substrats sont pourvus d'un mécanisme d'amortissement, de préférence des composants incluant des parties mobiles, amortissant ainsi tout « bruit » mécanique de manière appropriée au point de génération des forces mécaniques. Dans un mode de réalisation illustratif, l'au moins un mécanisme d'amortissement comprend un élément amortisseur passif. In this way, any mechanical forces that can ultimately act on the first and second substrates can be significantly reduced by appropriately placing the at least one damping mechanism. That is, in some alternatives, the at least one damping mechanism is mechanically connected directly to the substrate holder, thus forming a mechanical interface between the substrate holder and any rigid frame of the bonding system of the substrates. In this way, even all mechanical forces originating from outside the substrate bonding system can be reduced effectively. In other cases, in addition or alternatively to the provision of a damping mechanism directly connected to the substrate support, one or more components of the substrate bonding system are provided with a damping mechanism, preferably components including moving parts, thereby damping any mechanical "noise" appropriately at the point of generation of mechanical forces. In an illustrative embodiment, the at least one damping mechanism comprises a passive damping element.

En utilisant tout mécanisme d'amortissement passif dans le but d'amortir au moins une partie des forces mécaniques résultantes, une pluralité de mécanismes d'amortissement sont disponibles sans requérir d'électronique sophistiquée et/ou des systèmes mécaniques, les caractéristiques des amortisseurs mécaniques passifs peuvent être adaptées de manière efficace au type spécifique d'interférences mécaniques auxquelles on peut s'attendre pendant le procédé de collage, comme tout type de vibrations qui peuvent, dans une manière non-amortie, résulter en une perturbation significative de la phase de collage à proprement parler. Par exemple, des constantes de temps et une intensité appropriées par rapport à l'effet d'amortissement peuvent être choisies de manière adéquate pour des forces mécaniques ayant une caractéristique temporelle et d'intensité spécifiée. Using any passive damping mechanism for the purpose of damping at least a portion of the resulting mechanical forces, a plurality of damping mechanisms are available without requiring sophisticated electronics and / or mechanical systems, the characteristics of the mechanical dampers Passives can be effectively adapted to the specific type of mechanical interference that can be expected during the bonding process, such as any type of vibration that can, in an undamped manner, result in a significant disturbance of the collage itself. For example, appropriate time constants and intensity with respect to the damping effect may be adequately selected for mechanical forces having a specified time and intensity characteristic.

Dans un autre mode de réalisation illustratif, l'élément d'amortissement passif comprend un matériau résiliant pourvu en tant qu'interface entre le support de substrat et/ou l'au moins un autre composant et une partie rigide du système de collage de substrats. In another illustrative embodiment, the passive damping element comprises a resilient material provided as an interface between the substrate support and / or the at least one other component and a rigid portion of the substrate bonding system. .

Dans ce cas, tout matériau résiliant approprié peut être fourni au sein du système de collage, permettant ainsi une réduction efficace de l'interférence mécanique d'ensemble sans requérir de mécanismes d'amortissement sophistiqués. De cette façon, même des systèmes de collage de substrats existants peuvent facilement être reconfigurés dans le but de permettre des résultats supérieurs dans un procédé de collage à basse pression. De préférence, l'élément amortisseur passif comprend un élément viscoélastique de couche contrainte et/ou un dispositif à fluide visqueux et/ou un dispositif à fluide magnétorhéologique et/ou une unité d'amortisseur piézoélectrique passif et/ou une unité d'amortisseur de masse accordé, agissant en tant qu'amortisseur de vibrations. In this case, any suitable resilient material can be provided within the bonding system, thereby allowing effective reduction of overall mechanical interference without requiring sophisticated damping mechanisms. In this way, even existing substrate bonding systems can easily be reconfigured to allow superior results in a low pressure bonding process. Preferably, the passive damping element comprises a stress layer viscoelastic member and / or a viscous fluid device and / or a magnetorheological fluid device and / or a passive piezoelectric damper unit and / or a damper unit of tuned mass, acting as a vibration damper.

Par conséquent, une pluralité de mécanismes d'amortissement bien établis sont disponibles, comme par exemple ceux qui sont utilisés dans des télescopes sensibles pour le control du mouvement des miroirs, ou de manière générale dans d'autres systèmes sophistiqués dans lesquels un contrôle mécanique précis du mouvement est requis. Dans un autre mode de réalisation illustratif, l'au moins un mécanisme 15 d'amortissement comprend un mécanisme de compensation active du mouvement. Ce mode de réalisation garanti une flexibilité supérieure dans la réponse à une pluralité d'interférences mécaniques différentes, étant donné que le mécanisme d'amortissement peut être lui-même adapté de façon adéquate à une large variété de forces mécaniques. Dans certains cas, un algorithme auto-adaptant peut même être implémenté, 20 dans lequel le mécanisme d'amortissement augmente automatiquement son efficacité en réponse à des occurrences répétées d'interférences mécaniques. Dans un mode de réalisation, le mécanisme de compensation active du mouvement est configuré pour réduire un déplacement induit d'origine extérieure de 10 pm ou moins d'au moins 50 pourcent. 25 De cette façon, l'efficacité de la compensation est choisie de sorte que des déplacements mécaniques typiques, comme ceux pouvant avoir lieu pendant la phase de collage des premier et second substrats à proprement parler, peuvent être suffisamment réduits dans le but d'éviter un procédé de collage non-contrôlé. Dans d'autres variantes, l'efficacité du mécanisme de compensation active du mouvement peut être encore accrue 30 davantage, par exemple en restreignant l'intervalle de déplacements mécaniques auxquels il faut répondre à approximativement 5 pm ou même moins, dans lequel le niveau de réduction peut être significativement plus élevé que 50 pourcent de la magnitude non-perturbée du déplacement. Dans un mode de réalisation illustratif, le mécanisme de compensation active du mouvement comprend une unité d'amortisseur piézoélectrique actif et/ou une unité d'amortisseur résonant actif. Par conséquent, des mécanismes d'amortissement actifs bien établis et hautement efficaces sont utilisés dans ce mode de réalisation, sans requérir une modification significative de la configuration d'ensemble du système de collage. Dans un autre mode de réalisation illustratif, le système de réduction d'interférences mécaniques comprend une unité de contrôle reliée de manière opérationnelle à au moins certains composants de système du système de collage de substrats, lesquels composants incluent des parties mobiles, dans lequel l'unité de contrôle est configurée pour contrôler les au moins certains composants de système de façon à interrompre le mouvement des parties mobiles, au moins pendant la phase de collage. Therefore, a plurality of well established damping mechanisms are available, such as those used in sensitive telescopes for controlling the movement of mirrors, or generally in other sophisticated systems in which precise mechanical control movement is required. In another illustrative embodiment, the at least one damping mechanism comprises an active motion compensation mechanism. This embodiment provides greater flexibility in responding to a plurality of different mechanical interferences, since the damping mechanism itself may be suitably adapted to a wide variety of mechanical forces. In some cases, a self-adapting algorithm may even be implemented, in which the damping mechanism automatically increases its efficiency in response to repeated occurrences of mechanical interference. In one embodiment, the active motion compensation mechanism is configured to reduce an externally induced displacement of 10 pm or less by at least 50 percent. In this way, the efficiency of the compensation is chosen so that typical mechanical displacements, such as those that may occur during the bonding phase of the first and second substrates per se, may be sufficiently reduced in order to avoid an uncontrolled bonding process. In other embodiments, the effectiveness of the active motion compensation mechanism can be further increased, for example by restricting the range of mechanical displacements to be met at approximately 5 μm or even less, wherein the reduction can be significantly higher than 50 percent of the undisturbed magnitude of displacement. In an exemplary embodiment, the active motion compensation mechanism comprises an active piezoelectric damper unit and / or an active resonant damper unit. Therefore, well established and highly efficient active damping mechanisms are used in this embodiment, without requiring a significant change in the overall configuration of the bonding system. In another illustrative embodiment, the mechanical interference reduction system comprises a control unit operatively connected to at least some system components of the substrate bonding system, which components include moving parts, wherein control unit is configured to control the at least some system components so as to interrupt the movement of the moving parts, at least during the gluing phase.

Conformément à cette configuration du système de collage, en outre ou alternativement à d'autres modes de réalisation tels que décrits ci-dessus, l'origine de beaucoup d'interférences mécaniques peut être « neutralisée » pendant la phase de collage en coordonnant de façon appropriée le fonctionnement de composants dans le système de collage qui ont des parties mobiles et qui peuvent donc contribuer de manière significative au « bruit » mécanique d'ensemble au sein du système de collage. De préférence, en combinaison avec d'autres mécanismes d'amortissement du système de réduction d'interférences mécaniques, une réduction supérieure du bruit mécanique peut donc être réalisée, étant donne que le nombre de toutes les sources internes de bruit mécanique du système est diminué, alors que les mécanismes d'amortissement supplémentaires peuvent diminuer efficacement les interférences mécaniques qui sont originaires de l'extérieur du système de collage. Conformément à un autre aspect de la présente invention, l'objectif décrit plus haut est réalisé par un procédé de collage d'un premier substrat à un second substrat. Le procédé comprend l'étape consistant à mettre en contact mécaniquement une première surface du premier substrat avec une seconde surface du second substrat dans un système de collage de substrats à une pression de procédé qui est au-dessus d'une pression de déclenchement. According to this configuration of the bonding system, in addition or alternatively to other embodiments as described above, the origin of many mechanical interference can be "neutralized" during the bonding phase by coordinating so the operation of components in the gluing system which have moving parts and which can therefore contribute significantly to the overall mechanical "noise" within the gluing system. Preferably, in combination with other damping mechanisms of the mechanical interference reduction system, a higher reduction of the mechanical noise can therefore be achieved, since the number of all internal sources of mechanical noise of the system is decreased. , while additional damping mechanisms can effectively reduce mechanical interference that originates from outside the bonding system. According to another aspect of the present invention, the objective described above is achieved by a method of bonding a first substrate to a second substrate. The method includes the step of mechanically contacting a first surface of the first substrate with a second surface of the second substrate in a substrate bonding system at a process pressure that is above a triggering pressure.

Le procédé comprend en outre l'étape consistant à diminuer la pression de procédé à ou en-dessous de la pression de déclenchement de façon à initier une phase de collage pour coller mécaniquement la première surface à la seconde surface. De plus, le procédé comprend l'étape consistant à contrôler un état mécanique des premier et second substrats pendant la phase de collage, de façon à maintenir le déplacement des premier et second substrats en-dessous d'un seuil de déclenchement du déplacement initiant une onde de liaison non-induite par la pression. Le procédé inventif est aussi fondé sur le concept que, pendant la phase de collage sensible, les premier et second substrats doivent être mécaniquement isolés de l'environnement dans le but de maintenir tout déplacement induit par l'extérieur en-dessous d'un seuil de déclenchement du déplacement spécifié, supprimant ainsi efficacement l'occurrence d'une initiation non-contrôlée d'une onde de liaison. De préférence, la pression de déclenchement est choisi à 5 mbar ou moins, et le seuil de déclenchement du déplacement est de 5 µm ou plus. The method further comprises the step of decreasing the process pressure to or below the triggering pressure so as to initiate a bonding step to mechanically bond the first surface to the second surface. In addition, the method comprises the step of controlling a mechanical state of the first and second substrates during the bonding phase, so as to maintain the displacement of the first and second substrates below a trigger threshold of the initiating movement. non-pressure induced binding wave. The inventive method is also based on the concept that, during the sensitive sticking phase, the first and second substrates must be mechanically isolated from the environment in order to maintain any externally induced displacement below a threshold triggering the specified displacement, effectively removing the occurrence of an uncontrolled initiation of a link wave. Preferably, the triggering pressure is chosen at 5 mbar or less, and the displacement triggering threshold is 5 μm or more.

Dans ce cas, les conditions du procédé et la situation du bruit mécanique d'une large variété de régimes de collage à basse pression sont couvertes, permettant ainsi une uniformité et une fiabilité supérieures du procédé de collage dans son ensemble. Dans un mode de réalisation illustratif, l'étape consistant à contrôler un état mécanique des premier et second substrats comprend l'étape consistant à : interrompre le mouvement d'au moins certaines parties mobiles du système de collage de substrats au moins pendant la phase de collage. Donc, comme déjà discuté plus haut, l'interruption du mouvement d'au moins certaines parties mobiles du système de collage élimine la génération de bruit mécanique pendant la phase critique du procédé de collage. À cet effet, les composants correspondants du système sont contrôlés de manière adéquate, par exemple un composant de pression pour établir une pression de procédé désirée et les composants du système incluant les parties mobiles sont alimentés avec des signaux de commande appropriés dans le but de coordonner les opérations de ces composants de façon à établir la pression de procédé requise et à éviter la génération d'interférences mécaniques. Par exemple, dans cette stratégie, un algorithme prédictif peut être implémenté dans le but de coordonner les procédés de manipulation des substrats et de toute autre activité au sein du système dans le but de permettre une interruption des activités des parties mobiles sans interférer outre mesure avec le fonctionnement d'ensemble du système de collage. Dans un autre mode de réalisation illustratif, l'étape consistant à contrôler un état mécanique des premier et second substrats comprend l'étape consistant à : amortir des vibrations mécaniques agissant sur les premier et second substrats pendant la phase de collage. L'effet avantageux consistant à introduire un mécanisme d'amortissement est déjà décrit plus haut et garanti des résultats supérieurs du procédé sans requérir de modifications excessives du système de collage. In this case, the process conditions and the mechanical noise situation of a wide variety of low pressure bonding regimes are covered, thus allowing for greater uniformity and reliability of the bonding process as a whole. In an illustrative embodiment, the step of controlling a mechanical state of the first and second substrates comprises the step of: interrupting the movement of at least some moving parts of the substrate bonding system at least during the step of bonding. Thus, as already discussed above, the interruption of the movement of at least some moving parts of the bonding system eliminates the generation of mechanical noise during the critical phase of the bonding process. For this purpose, the corresponding components of the system are suitably controlled, for example a pressure component for establishing a desired process pressure and the system components including moving parts are supplied with appropriate control signals for the purpose of coordinating the operations of these components so as to establish the required process pressure and to avoid the generation of mechanical interference. For example, in this strategy, a predictive algorithm may be implemented for the purpose of coordinating substrate handling methods and any other activity within the system for the purpose of allowing the activities of the moving parts to be interrupted without unduly interfering with the overall operation of the gluing system. In another illustrative embodiment, the step of controlling a mechanical state of the first and second substrates comprises the step of: damping mechanical vibrations acting on the first and second substrates during the bonding phase. The advantageous effect of introducing a damping mechanism is already described above and guarantees superior results of the process without requiring excessive modifications of the bonding system.

Dans un autre mode de réalisation, l'étape consistant à amortir des vibrations mécaniques agissant sur les premier et second substrats comprend retape consistant à : amortir les premier et second substrats et/ou des composants du système de collage de substrats comprenant des parties mobiles. À nouveau, comme il a déjà été discuté plus haut, le mécanisme d'amortissement peut être implémenté de façon à agir directement sur un support de substrat en présence des premier et second substrats, alors que dans d'autres cas, en outre ou alternativement, l'amortissement de parties mobiles peut être implémenté, réduisant ainsi aussi le bruit au point de génération du bruit au sein du système de collage. Dans un autre mode de réalisation illustratif, l'étape consistant à contrôler un état mécanique des premier et second substrats comprend l'étape consistant à : augmenter un poids d'au moins l'un parmi les premier et second substrats avant l'étape consistant à réduire la pression du procédé. De cette façon, les caractéristiques mécaniques de l'empilement composite de substrats sont influencées de manière significative de sorte à répondre à toute force mécanique avec des déplacements réduits, fournissant ainsi un procédé de collage plus robuste et fiable. Les modes de réalisation décrits ci-dessus et d'autres modes de réalisation plus spécifiques de la présente invention deviendront plus évidents à partir de la description ci-dessous et en se référant aux dessins qui les accompagnent, dans lesquels : les figures 1 a et 1 b illustrent schématiquement une vue de dessus et une vue en coupe transversale, respectivement, d'un système conventionnel de collage de substrats, les figures 2a - 2c illustrent schématiquement des vues en coupes transversales d'un système de collage incluant un système de réduction d'interférences mécaniques conformément à des modes de réalisation, les figures 2d et 2e illustrent schématiquement le système de collage conformément à des modes de réalisation illustratifs, dans lesquels des mécanismes d'amortissement actifs et/ou passifs sont implémentés dans au moins un composant du système de collage, la figure 2f illustre schématiquement une vue en coupe transversale du système de collage conformément à des modes de réalisation illustratifs, dans lesquels une unité de contrôle adéquate est implémentée dans le but d'interrompre le fonctionnement d'au moins certaines parties mobiles dans le système, si possible en combinaison avec la fourniture de mécanismes d'amortissement actifs et/ou passifs, et la figure 2g illustre schématiquement une partie du système de collage, dans lequel la réponse mécanique du substrat composite est modifiée en augmentant un poids conformément à encore d'autres modes de réalisation illustratifs. In another embodiment, the step of damping mechanical vibrations acting on the first and second substrates comprises a step of: damping the first and second substrates and / or components of the substrate bonding system comprising moving parts. Again, as already discussed above, the damping mechanism may be implemented to act directly on a substrate support in the presence of the first and second substrates, while in other cases, additionally or alternatively damping of moving parts can be implemented, thus also reducing the noise at the point of noise generation within the gluing system. In another illustrative embodiment, the step of controlling a mechanical state of the first and second substrates comprises the step of: increasing a weight of at least one of the first and second substrates prior to the step of to reduce the pressure of the process. In this way, the mechanical characteristics of the composite substrate stack are significantly influenced so as to respond to any mechanical force with reduced displacements, thus providing a more robust and reliable bonding method. The embodiments described above and other more specific embodiments of the present invention will become more apparent from the description below and with reference to the accompanying drawings, in which: FIGS. 1b schematically illustrate a top view and a cross-sectional view, respectively, of a conventional substrate bonding system, Figures 2a-2c schematically illustrate cross-sectional views of a bonding system including a reduction system. 2d and 2e schematically illustrate the bonding system according to illustrative embodiments, in which active and / or passive damping mechanisms are implemented in at least one component of the mechanical bonding system according to embodiments. gluing system, FIG. 2f schematically illustrates a cross-sectional view of the glue system. in accordance with illustrative embodiments, in which a suitable control unit is implemented for the purpose of interrupting the operation of at least some moving parts in the system, if possible in combination with the provision of active damping mechanisms and / or passive, and Figure 2g schematically illustrates a portion of the bonding system, wherein the mechanical response of the composite substrate is varied by increasing a weight in accordance with still further illustrative embodiments.

En référence aux figures 2a - 2g, des modes de réalisation illustratifs de la présente invention vont maintenant être décrits plus en détails, dans lesquels il sera aussi fait référence aux figures la et lb si nécessaire. La figure 2a illustre schématiquement une vue en coupe transversale d'un système de collage de substrats 200 qui peut comprendre toute armature ou boitier approprié 201, qui à son tour abrite les nombreux composants du système 200. Par exemple, une pluralité de stations de procédés est typiquement implémentée dans le système 200, par exemple sous la forme de stations de procédés comme celles décrites plus haut en référence au système 100. Par commodité, dans le mode de réalisation montré à la figure 2a, un nombre réduit de composants de système est illustré, dans lequel il doit être compris que tout nombre de composants peut être implémenté tant que nécessaire pour exploiter le système 200 de façon adéquate. Comme cela est montré, le système 200 comprend une chambre de procédé 250, qui est équipée de façon appropriée dans le but de permettre l'établissement d'un environnement de procédé adéquat par rapport à une atmosphère gazeuse, la pression de celle-ci, la température des substrats et de l'atmosphère gazeuse et autres. Par commodité, tous les composants de ce genre ne sont pas illustrés à la figure 2a, ces composants sont néanmoins bien connus dans l'état de l'art. La chambre de procédé 250 comprend en outre un support de substrat 251, tel qu'un mandrin à plaque et autres supports similaires, qui est configuré de manière adéquate pour recevoir et maintenir en place un substrat, tel qu'une plaque. De plus, la chambre de procédé 250 comprend tout système d'attachement mécanique 252 approprié dans le but de relier mécaniquement la chambre 250 à l'armature 201. Comme il sera décrit plus loin de façon plus détaillée, le système d'attachement mécanique 252 peut comprendre, dans certains modes de réalisation illustratifs, un système d'amortissement mécanique. De plus, des composants 210c, 210e sont aussi pourvus dans le système 200 et peuvent représenter des composants dont au moins l'un inclus une partie mobile 210m, c'est-à-dire une partie qui est déplacée par rapport à l'armature 201. II doit être considéré que toute unité d'entrainement pour entrainer la partie mobile 210m n'est pas montrée à la figure 2a. De plus, le système 200 comprend un système de réduction d'interférences mécaniques 260 qui doit être compris comme tout système mécanique et/ou électronique adéquat pour réduire des forces mécaniques qui peuvent résulter en un déplacement excessif des substrats placés sur le support de substrat 251, au moins pendant une certaine phase du procédé de collage dans son ensemble, aussi indiqué comme phase de collage. Donc, le système 260 est configuré sur la base du concept qu'un déplacement mécanique pendant une phase sensible du procédé de collage doit être maintenu à ou en-dessous d'un niveau seuil de déclenchement spécifique dans le but d'éviter ou au moins de réduire de manière significative l'occurrence d'ondes de liaison qui peuvent être initiées d'une façon non-contrôlée. La figure 2b illustre schématiquement le système 200 dans une représentation plus détaillée. Comme il est illustré, un premier substrat 211 ayant une première surface 211s devant être collée à une seconde surface 212s d'un second substrat 212 est placé et maintenu sur le support de substrat 251. D'autre part, le second substrat 212 est placé au- dessus du substrat 211 à une distance adéquate au moyen de tout composant du système approprié, par exemple par un bras automatisé, comme illustré par le composant 210c. Dans cette phase du procédé, un environnement de procédé approprié est établie au sein de la chambre de procédé 250, par exemple en introduisant un composant gazeux adéquat et en établissant une basse pression désirée, par exemple autour de 100 mbar et considérablement moins, comme 20 - 40 mbar, comme il est aussi expliqué plus haut. L'environnement de procédé résultant est indiqué comme 213a et doit être compris comme représentant l'intégralité des paramètres du procédé et des matériaux requis pour établir des conditions de procédé adéquates dans le but d'aligner de manière appropriée le second substrat 212 par rapport au premier substrat 211 et pour empêcher une interaction excessive avec l'environnement du procédé 213a. Dans cette situation, le système de réduction d'interférences mécaniques 260 peut déjà être opérationnel dans certains modes de réalisation illustratifs, lorsque des mécanismes d'amortissement correspondants et autres mécanismes similaires sont implémentés (non représenté), alors que dans d'autres cas le système 260 peut être substantiellement inactif dans cette phase. La figure 2c illustre schématiquement la chambre de procédé 250 dans une situation dans laquelle le second substrat 212 est en contact mécanique avec le premier substrat 211, ce qui peut être accompli en lâchant le substrat 212 ou en amenant le substrat 212 en contact avec le substrat 211 par tout autre moyen adéquat, dans lequel toutefois, comme discuté plus haut, une précision d'alignement supérieure peut être accomplie en réalisant l'étape de mise en contact sans composants mécaniques supplémentaires. Donc, les surfaces 211s, 212s (voir figure 2b) ou au moins des parties significatives de celles-ci, sont amenées en contact mécanique direct, ce qui peut être encore accompli sur la base de l'environnement du procédé 213a. With reference to Figs. 2a-2g, illustrative embodiments of the present invention will now be described in more detail, in which reference will also be made to Figs. 1a and 1b if necessary. Figure 2a schematically illustrates a cross-sectional view of a substrate bonding system 200 which may include any suitable frame or housing 201, which in turn houses the many components of the system 200. For example, a plurality of process stations is typically implemented in system 200, for example in the form of process stations such as those described above with reference to system 100. For convenience, in the embodiment shown in FIG. 2a, a reduced number of system components is illustrated, in which it should be understood that any number of components can be implemented as necessary to operate the system 200 adequately. As shown, the system 200 includes a process chamber 250, which is suitably equipped for the purpose of enabling the establishment of a suitable process environment with respect to a gaseous atmosphere, the pressure thereof, the temperature of the substrates and the gaseous atmosphere and others. For convenience, not all such components are illustrated in Figure 2a, these components are nevertheless well known in the state of the art. The process chamber 250 further includes a substrate holder 251, such as a plate mandrel and the like, which is suitably configured to receive and hold a substrate, such as a plate, in place. In addition, the process chamber 250 includes any suitable mechanical attachment system 252 for the purpose of mechanically connecting the chamber 250 to the armature 201. As will be described later in more detail, the mechanical attachment system 252 may include, in some illustrative embodiments, a mechanical damping system. In addition, components 210c, 210e are also provided in the system 200 and may be components of which at least one includes a movable portion 210m, i.e., a portion that is displaced relative to the frame 201. It must be considered that any drive unit for driving the moving part 210m is not shown in FIG. 2a. In addition, the system 200 includes a mechanical interference reduction system 260 which is to be understood as any mechanical and / or electronic system suitable for reducing mechanical forces which may result in excessive displacement of the substrates placed on the substrate carrier 251. at least during a certain phase of the gluing process as a whole, also indicated as gluing phase. Therefore, the system 260 is configured on the basis of the concept that a mechanical displacement during a sensitive phase of the bonding process must be maintained at or below a specific trigger threshold level in order to avoid or at least to significantly reduce the occurrence of binding waves that can be initiated in a non-controlled manner. Figure 2b schematically illustrates the system 200 in a more detailed representation. As illustrated, a first substrate 211 having a first surface 211s to be bonded to a second surface 212s of a second substrate 212 is placed and held on the substrate support 251. On the other hand, the second substrate 212 is placed above the substrate 211 at a suitable distance by means of any component of the appropriate system, for example by an automated arm, as illustrated by the component 210c. In this phase of the process, a suitable process environment is established within the process chamber 250, for example by introducing a suitable gaseous component and establishing a desired low pressure, for example around 100 mbar and considerably less, such as - 40 mbar, as it is also explained above. The resulting process environment is indicated as 213a and should be understood as representing all of the process parameters and materials required to establish appropriate process conditions in order to appropriately align the second substrate 212 with respect to the first substrate 211 and to prevent excessive interaction with the process environment 213a. In this situation, the mechanical interference reduction system 260 may already be operational in some illustrative embodiments, when corresponding damping mechanisms and other similar mechanisms are implemented (not shown), while in other cases the system 260 may be substantially inactive in this phase. Figure 2c schematically illustrates the process chamber 250 in a situation in which the second substrate 212 is in mechanical contact with the first substrate 211, which can be accomplished by dropping the substrate 212 or bringing the substrate 212 into contact with the substrate 211 by any other suitable means, in which however, as discussed above, superior alignment accuracy can be accomplished by performing the contacting step without additional mechanical components. Thus, the surfaces 211s, 212s (see Fig. 2b) or at least significant portions thereof are brought into direct mechanical contact, which can be further accomplished based on the process environment 213a.

Il doit être considéré que, comme discuté plus haut en référence au système de collage 100, avant de traiter les premier et second substrats 211, 212 au sein de la chambre de procédé 250, tout procédé de conditionnement, procédé d'inspection et autres procédés similaires, peut avoir été réalisé comme requis conformément aux régime de procédé devant être appliqué dans son ensemble. It should be considered that, as discussed above with reference to the sizing system 100, before treating the first and second substrates 211, 212 within the process chamber 250, any packaging method, inspection method and other methods similar, may have been achieved as required in accordance with the process regime to be applied as a whole.

Ensuite, un second environnement de procédé 213b peut être établi en réduisant régulièrement la pression au sein de la chambre de procédé 250 alors que, pendant cette phase, qui est aussi indiquée comme une phase de collage, le system 260 est actif dans le but de réduire l'influence de forces mécaniques 202 agissant depuis l'extérieur de la structure composite formée par les substrats couples de façon préliminaire 211, 212. Then, a second process environment 213b can be established by regularly reducing the pressure within the process chamber 250 while, during this phase, which is also indicated as a sticking phase, the system 260 is active for the purpose of reduce the influence of mechanical forces 202 acting from outside the composite structure formed by the preliminarily coupled substrates 211, 212.

Comme discuté plus haut, dans des systèmes conventionnels, les forces extérieures 202 peuvent résulter en un certain déplacement 203 de l'un ou des deux substrats 212, 211, ce qui peut résulter en une initiation non-contrôlée d'une onde de liaison, détériorant ainsi la fiabilité et l'uniformité du substrat composite résultant. Donc, en raison de l'approvisionnement du système 260, au moins dans l'environnement du procédé 213b, c'est-à-dire pendant la phase de collage à proprement parler, le système 260 peut éliminer ou au moins réduire les forces externes 202 de sorte à assurer que tout déplacement mécanique 203 soit à ou en-dessous d'un seul de déclenchement choisi à l'avance, qui peut être par exemple choisi à environ 5 lm ou plus. C'est-à-dire, le système 260 contrebalance les forces mécaniques externes 202 de manière à éviter un déplacement de l'un ou des deux substrats 211, 212 qui serait plus grand que 5 gm et dans certains modes de réalisation illustratifs, qui serait plus grand qu'environ 2 µm. De cette manière, l'influence des forces externes 202 est réduite de façon efficace. Dans ce but, le système 260 est configuré pour éviter ou au moins réduire la génération des forces mécaniques 202 et/ou réduire l'effet des forces externes sur les substrats 211, 212 ou sur le support de substrat 251 en amortissant de façon adéquate les forces mécaniques 202, comme il sera décrit plus en détail dans la suite. As discussed above, in conventional systems, external forces 202 may result in some displacement 203 of one or both of the substrates 212, 211, which may result in uncontrolled initiation of a bonding wave, thereby deteriorating the reliability and uniformity of the resulting composite substrate. Therefore, because of the supply of the system 260, at least in the environment of the method 213b, i.e., during the bonding phase itself, the system 260 can eliminate or at least reduce the external forces 202 so as to ensure that any mechanical displacement 203 is at or below a single trigger selected in advance, which may be for example chosen to be about 5 μm or more. That is, the system 260 counterbalances the external mechanical forces 202 so as to avoid displacement of one or both of the substrates 211, 212 which would be larger than 5 gm and in some illustrative embodiments, which would be larger than about 2 μm. In this way, the influence of external forces 202 is effectively reduced. For this purpose, the system 260 is configured to avoid or at least reduce the generation of mechanical forces 202 and / or reduce the effect of external forces on the substrates 211, 212 or the substrate support 251 by adequately damping the mechanical forces 202, as will be described in more detail below.

La figure 2d illustre schématiquement le système 200 conformément à des modes de réalisation illustratifs dans lesquels le système 260 comprend un mécanisme d'amortissement 262 qui, dans le mode de réalisation illustré, est fourni de façon à agir en tant qu'une interface mécanique entre la chambre de procédé 250, ou au moins entre la station du substrat 251, et l'armature rigide 201 du système 200. Le mécanisme d'amortissement 262 comprend un ou plusieurs éléments d'amortissement, indiqués en tant que 262a, 26213, qui, dans certains modes de réalisation illustratifs représentent des éléments d'amortissement passifs, par exemple fournis sous la forme d'un matériau résiliant et autres. Dans d'autres cas, l'élément d'amortissement passif, par exemple fourni sous la forme du composant 262a et/ou 262b est fourni comme un élément viscoélastique de couche contrainte, un dispositif à fluide visqueux, un dispositif à fluide magnétorhéologique, une unité d'amortisseur piézoélectrique passif, une unité d'amortisseur de masse accordé, agissant en tant qu'amortisseur de vibrations, et autres dispositifs similaires. Comme déjà expliqué plus haut, tous ces genres de tels mécanismes d'amortissement sont facilement disponibles et sont fréquemment utilisés dans des systèmes mécaniques sensibles. Par conséquent, tous ces genres de composants d'amortissement passif connus peuvent être implémentés facilement dans le système de collage 200, sans requérir de nouvelle conception et modification excessives en comparaison avec les systèmes de collage conventionnels. Dans d'autres modes de réalisation illustratifs, un ou plusieurs éléments d'amortissement 262a, 26213 sont fournis sous la forme d'un mécanisme de compensation active du mouvement, par exemple sous la forme d'une unité d'amortisseur piézoélectrique actif ou une unité d'amortisseur résonant actif. Par conséquent, sur la base du mécanisme d'amortissement 262, la chambre de procédé 250 ou au moins le support de substrat 251 et donc la position du substrat sur celui-ci, sont découplés mécaniquement de la monture rigide 201 de façon efficace, garantissant ainsi une immunité supérieure au bruit mécanique par rapport à un déplacement excessif des substrats placés dans la chambre 250 pendant la phase de collage sensible. Figure 2d schematically illustrates the system 200 according to illustrative embodiments in which the system 260 includes a damping mechanism 262 which, in the illustrated embodiment, is provided to act as a mechanical interface between the process chamber 250, or at least between the station of the substrate 251, and the rigid armature 201 of the system 200. The damping mechanism 262 comprises one or more damping elements, indicated as 262a, 26213, which in some illustrative embodiments are passive damping elements, for example provided in the form of a resilient material and the like. In other cases, the passive damping element, for example provided in the form of component 262a and / or 262b, is provided as a stress layer viscoelastic member, a viscous fluid device, a magnetorheological fluid device, a passive piezoelectric damper unit, a tuned mass damper unit, acting as a vibration damper, and other similar devices. As already explained above, all these kinds of such damping mechanisms are readily available and are frequently used in sensitive mechanical systems. Therefore, all these kinds of known passive damping components can be easily implemented in the bonding system 200, without requiring excessive new design and modification in comparison with conventional bonding systems. In other illustrative embodiments, one or more damping members 262a, 26213 are provided in the form of an active motion compensation mechanism, for example in the form of an active piezoelectric damper unit or a active resonant damper unit. Therefore, on the basis of the damping mechanism 262, the process chamber 250 or at least the substrate support 251 and thus the position of the substrate thereon, are mechanically decoupled from the rigid mount 201 in an efficient manner, ensuring thus an immunity superior to the mechanical noise with respect to an excessive displacement of the substrates placed in the chamber 250 during the sensitive bonding phase.

La figure 2e illustre schématiquement le système 200 conformément à d'autres modes de réalisation illustratifs, dans lesquels en outre ou alternativement au mécanisme d'amortissement 262 qui est directement relié à la chambre de procédé 250 et/ou au support de substrat 251, au moins un mécanisme d'amortissement supplémentaire 263 est fourni de sorte à découpler efficacement un ou plusieurs composants du système 200 par rapport à la monture rigide 201. Par exemple, le composant 210e représentant un composant ayant une partie mobile, qui peut donc générer un bruit mécanique significatif pendant son fonctionnement, peut être amorti efficacement en fournissant le mécanisme 263 agissant en tant qu'interface entre toute partie mobile du composant 210e et l'armature rigide 201. Le mécanisme d'amortissement 263 peut comprendre des amortisseurs actifs ou passifs, ou être simplement implémenté sous la forme de tout matériau résiliant approprié, dans lequel en général un matériau résiliant doit être compris comme un matériau qui répond à une pression mécanique appliquée de l'extérieur avec un niveau prononcé de déformation, une partie significative de laquelle est réversible, convertissant cependant ainsi une quantité significative d'énergie en énergie de chauffage de sorte qu'au moins 50 pourcent de l'amplitude des forces mécaniques entrantes est « enlevée » et donc une force mécanique dont la force est réduite d'au moins 50 pourcent est tout au plus une « sortie » du cote opposé du matériau résiliant. La figure 2f illustre schématiquement le système 200 conformément à d'autres modes de réalisation, dans lesquels en outre ou alternativement à fournir l'un ou plus de mécanismes d'amortissement 262, 263, une unité de contrôle 265 est implémentée dans le système 260, qui est relié de façon opérationnelle à au moins certains composants du système 200. Dans le mode de réalisation illustré, l'unité de contrôle 265 est reliée opérationnellement au composant 210e incluant une partie mobile, et qui doit donc être considérée comme une source de création de bruit mécanique pendant son fonctionnement. Fig. 2e schematically illustrates the system 200 in accordance with other illustrative embodiments, wherein in addition or alternatively to the damping mechanism 262 which is directly connected to the process chamber 250 and / or the substrate support 251, to the minus an additional damping mechanism 263 is provided so as to effectively decouple one or more components of the system 200 from the rigid mount 201. For example, the component 210e represents a component having a moving part, which can therefore generate a noise significant mechanical during its operation, can be effectively damped by providing the mechanism 263 acting as an interface between any movable portion of the 210e component and the rigid frame 201. The damping mechanism 263 may comprise active or passive dampers, or simply be implemented in the form of any suitable resilient material, in which in general a resilient material should be understood as a material that responds to a mechanical pressure applied from the outside with a pronounced level of deformation, a significant part of which is reversible, however converting a significant amount of energy into heating energy of so that at least 50 percent of the magnitude of the incoming mechanical forces is "removed" and thus a mechanical force whose force is reduced by at least 50 percent is at most an "output" of the opposite side of the resilient material. Figure 2f schematically illustrates the system 200 in accordance with other embodiments, in which in addition or alternatively to provide one or more damping mechanisms 262, 263, a control unit 265 is implemented in the system 260 , which is operatively connected to at least some of the components of the system 200. In the illustrated embodiment, the control unit 265 is operatively connected to the 210e component including a moving part, and therefore must be considered as a source of creating mechanical noise during its operation.

Par conséquence, l'unité de contrôle 265 peut fournir des signaux de contrôle appropriés 266 dans le but d'activer et désactiver le composant 210e, ou au moins la partie mobile de celui-ci. De plus, l'unité de contrôle 265 est reliée de manière opérationnelle à la chambre de procédé 250, par exemple à des soupapes de pression, des pompes à vide et autres dispositifs similaires, comme indiqué par 254, dans le but d'établir une pression de procédé désirée au sein de la chambre de procédé 250, comme il est aussi décrit plus haut. Pendant l'exploitation du système 260, l'unité de contrôle 265 fourni donc des signaux de contrôle 267 appropriés au composant 254 dans le but d'établir une pression de procédé désirée, pendant qu'en même temps l'exploitation d'au moins la partie mobile du composant 210e est contrôlée. Donc, au moins pendant la phase de collage critique, le mouvement de la partie mobile du composant 210e est interrompu dès lors que des signaux de contrôle 266 appropriés sont fournis, réduisant ainsi de manière significative la génération de tout bruit au sein du système 200. Il doit être considéré que l'unité de contrôle 265 peut être reliée à une pluralité de composants de système incluant des parties mobiles dans le but d'interrompre aussi l'exploitation de ceux-ci pendant une phase de collage sensible. Dans d'autres cas, des composants correspondants du système peuvent être identifiés à l'avance, qui contribuent au bruit mécanique d'ensemble dans le système 200 d'une façon fondamentale, et l'exploitation de ces composants peut être contrôlée par l'unité 265. Dans ce but, l'unité de contrôle 265 a implémenté dans celle-ci tout algorithme de contrôle adéquat qui est configuré pour ne pas interférer excessivement avec le fonctionnement d'ensemble du système 200, par exemple par rapport à la capacité de traitement et autres, tout en évitant néanmoins ou en réduisant la génération de bruit mécanique, comme des vibrations et autres, pendant une phase critique du procédé de collage. Par exemple, un algorithme prédictif peut être implémenté dans l'unité 265 de façon à estimer à l'avance les besoins de tout mouvement dans le composant 210e en relation à l'établissement de la pression de procédé requise dans la chambre 250. Par exemple, il peut être évalué si le composant 210e peut avoir à réaliser une activité inévitable et dans ce cas, le minutage du composant 254 peut être prévu lors de l'établissement de la procédure requise de façon à ne pas interférer avec le mouvement inévitable du composant 210e. À cette fin, tout algorithme approprié peut être implémenté, ou par exemple optimisé, pour réduire le bruit mécanique provoqué par le composant 210e, tout en n'affectant pas la capacité de traitement d'ensemble du système 200 de manière excessive. La figure 2g illustre schématiquement le système de réduction d'interférences mécaniques 260 conformément à d'autres modes de réalisation illustratifs, dans lesquels en outre ou alternativement à tout mode de réalisation décrit plus haut, le poids du premier substrat 211 et/ou du second substrat 212 peut être augmenté de façon temporaire, par exemple en y attachant un matériaux supplémentaire appropriée 264, par exemple sous la forme d'un matériau de couche jetable et autre, affectant par là généralement les caractéristiques mécaniques d'ensemble du système composite 211, 212. Par exemple, dans toute station de procédé au sein du système de collage ou en dehors du système de collage, le système 260 peut initier l'application du matériau supplémentaire 264, dans lequel une augmentation adéquate du poids peut être déterminée à l'avance dans le cas de conditions de procédé autrement données pendant la phase de collage. C'est-à-dire, un poids total adéquat peut être déterminé qui peut permettre l'application d'une pression de procédé adéquate de sorte à réaliser l'initiation d'une onde de liaison induite par la pression, comme expliqué plus haut, alors que d'autre part, le poids supplémentaire peut résulter en une réponse réduite des substrats 211, 212 à des forces mécaniques externes, par exemple en maintenant le déplacement mécanique résultant, comme expliqué plus haut par exemple en référence au déplacement 203 dans la figure 2c, en dessous d'un niveau de déclenchement déterminé au préalable. Donc, les substrats 211, 212 peuvent agir en tant qu'un mécanisme d'amortissement efficace par rapport à une pluralité d'influences mécaniques, qui peuvent être déterminées en avance et au vue de conditions de procédé appropriées. Ensuite, le poids supplémentaire 264 peut être retiré, par exemple sur la base de toute technique de procédé appropriée, comme des procédés de nettoyage et autres procédés similaires, alors que dans d'autres cas, tout poids supplémentaire peut adhérer aux substrats 211, 212 seulement de sorte qu'un enlèvement efficace soit initié par l'application d'un certain montant de forces mécaniques et autres actions similaires.20 Accordingly, the control unit 265 can provide appropriate control signals 266 for the purpose of activating and deactivating the component 210e, or at least the moving part thereof. In addition, the control unit 265 is operatively connected to the process chamber 250, for example to pressure valves, vacuum pumps and the like, as indicated by 254, for the purpose of establishing a the desired process pressure within the process chamber 250, as also described above. During operation of the system 260, the control unit 265 therefore provides control signals 267 appropriate to the component 254 for the purpose of establishing a desired process pressure, while at the same time the operation of at least the moving part of the component 210e is controlled. Thus, at least during the critical bonding phase, the movement of the moving part of the component 210e is interrupted as soon as appropriate control signals 266 are provided, thus significantly reducing the generation of any noise within the system 200. It must be considered that the control unit 265 can be connected to a plurality of system components including moving parts in order to also interrupt the operation thereof during a sensitive bonding phase. In other cases, corresponding components of the system can be identified in advance, which contribute to the overall mechanical noise in the system 200 in a fundamental way, and the exploitation of these components can be controlled by the system. 265. For this purpose, the control unit 265 has implemented therein any suitable control algorithm which is configured not to interfere excessively with the overall operation of the system 200, for example with respect to the capacity of the control system. processing and the like, while nevertheless avoiding or reducing the generation of mechanical noise, such as vibration and the like, during a critical phase of the bonding process. For example, a predictive algorithm may be implemented in the unit 265 so as to estimate in advance the need for any movement in the component 210e in relation to the establishment of the required process pressure in the chamber 250. For example it can be evaluated if the component 210e may have to perform an unavoidable activity and in this case, the timing of the component 254 can be provided when establishing the required procedure so as not to interfere with the inevitable movement of the component 210th. For this purpose, any suitable algorithm may be implemented, or for example optimized, to reduce the mechanical noise caused by the component 210e, while not affecting the overall processing capability of the system 200 excessively. FIG. 2g schematically illustrates the mechanical interference reduction system 260 according to other illustrative embodiments, in which in addition or alternatively to any embodiment described above, the weight of the first substrate 211 and / or the second substrate 212 may be temporarily increased, for example by attaching an appropriate additional material 264, for example in the form of a disposable diaper material and the like, thereby generally affecting the overall mechanical characteristics of the composite system 211, 212. For example, in any process station within the sizing system or outside the sizing system, the system 260 may initiate the application of the additional material 264, in which an adequate increase in weight can be determined at the same time. advance in the case of otherwise provided process conditions during the gluing phase. That is, an adequate total weight can be determined which can allow the application of a suitable process pressure so as to effect the initiation of a pressure-induced binding wave, as explained above. , while on the other hand, the additional weight can result in a reduced response of the substrates 211, 212 to external mechanical forces, for example by maintaining the resulting mechanical displacement, as explained above for example with reference to the displacement 203 in the Figure 2c, below a trigger level determined beforehand. Thus, the substrates 211, 212 can act as an effective damping mechanism with respect to a plurality of mechanical influences, which can be determined in advance and in view of appropriate process conditions. Then, the additional weight 264 can be removed, for example on the basis of any suitable process technique, such as cleaning processes and the like, while in other cases any additional weight can adhere to the substrates 211, 212 only so that effective removal is initiated by the application of a certain amount of mechanical forces and other similar actions.

Claims

REVENDICATIONS1. A substrate bonding system (200) comprising: a process chamber (250) configured to establish a bonding process environment (213a, 213b) for bonding a first substrate (211) to a second substrate (212), at least one one of said first and second substrates (211, 212) being operable to form microstructural elements thereon, said process chamber (250) being configured to receive and hold in place said first and second substrates (211, 212) at less during a bonding phase, and a mechanical interference reduction system (260) configured to reduce mechanical forces acting on said first and second substrates (211, 212) during said bonding phase.

The substrate bonding system of claim 1, wherein said mechanical interference reduction system (260) comprises at least one mechanical damping mechanism (262, 263) which is directly connected to a substrate carrier (251). ) positioned in said process chamber (250) and / or at least one other component (210c, 210e) of said substrate bonding system (260).

The substrate bonding system according to claims 1 or 2, wherein said at least one mechanical damping mechanism (262, 263) comprises a passive damping element.

The substrate bonding system of claim 3, wherein said passive damper element comprises a resilient material provided as an interface between said substrate support (251) and / or said at least one other component (210e, 210c). and a rigid portion (201) of said substrate bonding system (200).

A substrate bonding system according to any one of claims 3 or 4, wherein said passive damper element comprises at least one of a stress layer viscoelastic member, a viscous fluid device, a magnetorheological fluid device, a passive piezoelectric damper unit; and a tuned mass damper unit acting as a vibration damper.

The substrate bonding system according to any one of claims 2 to 5, wherein said at least one damping mechanism (262, 263) comprises an active motion compensation mechanism.

The substrate bonding system of claim 6, wherein said motion-active compensation mechanism is configured to reduce an externally induced displacement of 10 μm or less by at least 50%.

The substrate bonding system of claims 6 or 7, wherein said active motion compensation mechanism comprises at least one of an active piezoelectric damper unit and an active resonant damper unit.

A substrate bonding system according to any one of claims 1 to 8, wherein said mechanical interference reduction system (260) comprises a control unit (265) operatively connected to at least some system components (210e) of said substrate bonding system (200), which includes moving parts, wherein said control unit (265) is configured to control said at least some components of the system (210e) so as to interrupt the movement of said portions at least during said bonding phase.

A method of bonding a first substrate (211) to a second substrate (212), the method comprising the steps of: mechanically contacting a first surface (211s) of said first substrate (211) with a second surface ( 212s) of said second substrate (212) in a substrate bonding system (200) at a process pressure that is above a triggering pressure, decreasing said process pressure to or below said triggering pressure to initiate a bonding step to mechanically bond said first surface (211s) to said second surface (212s), and to control a mechanical state of said first and second substrates (211, 212) during said bonding phase so as to maintain the displacing (203) said first and second substrates (211, 212) below a trip trigger threshold initiating a non-pressure induced binding wave.

The method of claim 10, wherein said triggering pressure is selected at 5 mbar or less, and said displacement triggering threshold is 5 μm or more.

The method of claims 10 or 11, wherein the step of controlling a mechanical state of said first and second substrates (211, 212) comprises the step of interrupting the movement of at least some moving parts (210e) said substrate bonding system (200) at least during the bonding phase.

The method of any one of claims 10 to 12, wherein the step of controlling a mechanical state of said first and second substrates (211, 212) comprises the step of damping mechanical vibrations acting on said first and second substrates (211, 212). second substrates (211, 212) during the gluing phase.

The method of any one of claims 10 to 13, wherein the step of damping mechanical vibrations acting on said first and second substrates (211, 212) comprises retape of damping said first and second substrates (211, 212). 212) and / or components (210e, 210c) of said substrate bonding system (200) comprising moving portions (210m).

The method of any one of claims 10 to 14, wherein the step of controlling a mechanical state of said first and second substrates (211, 212) comprises the step of increasing a weight (264) from at least one of said first and second substrates (211, 212) before the step of reducing said process pressure.