DE4433343C2 - Method and device for aligning and connecting a plurality of disks aligned with one another and arranged one above the other - Google Patents

Method and device for aligning and connecting a plurality of disks aligned with one another and arranged one above the other

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DE4433343C2
DE4433343C2 DE19944433343 DE4433343A DE4433343C2 DE 4433343 C2 DE4433343 C2 DE 4433343C2 DE 19944433343 DE19944433343 DE 19944433343 DE 4433343 A DE4433343 A DE 4433343A DE 4433343 C2 DE4433343 C2 DE 4433343C2
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausrichten und Verbinden von mehreren übereinander ange­ ordneten, mit Bohrungen versehenen Scheiben, die insbesondere in der Mikrosystemtech­ nik zum Einsatz kommen können.The invention relates to a method and a device for aligning and connecting several on top of each other arranged, provided with bores, especially in the microsystem technology nik can be used.

In der Mikrosystemtechnik werden häufig strukturierte Schei­ ben (z. B. Silicium, Pyrex) miteinander verbunden. Dabei muß die Lage der Strukturen zueinander mit einer Genauigkeit von 10 bis 1 µm eingehalten werden. Übliche Verbindungsverfahren sind unter anderem anodisches Bonden, Silizium-Fusions-Bon­ den (silicon-fusion-bonding), glass-sealing-bonding und Kle­ ben. Das Verbinden der Scheiben erfolgt in einer Prozeß­ kammer, die Vakuum oder ein Prozeßgas enthalten kann. Übli­ cherweise werden die Scheiben zuerst außerhalb der Prozeß­ kammer zueinander justiert und dann mit einer Transportvor­ richtung in die Prozeßkammer transportiert. Bei bestimmten Verbindungsverfahren dürfen sich die Scheiben vor Beginn des Verbindungsverfahrens nicht berühren, d. h. sie müssen in einem Abstand voneinander transportiert werden. In der Pro­ zeßkammer wird zwischen den Scheiben ein Vakuum oder eine bestimmte Gasatmosphäre erzeugt, wobei vor dem Einführen eines Prozeßgases üblicherweise die Kammer auch evakuiert wird. Insbesondere für die Evakuierung der Scheibenzwischen­ räume ist ein Mindestabstand zwischen den Scheiben erforder­ lich. Danach werden die Scheiben zusammengefügt und mit Hilfe von Druck, hoher Temperatur oder Hochspannung mitein­ ander verbunden. Das in der Kammer vorhandene Prozeßgas wird dabei zwischen den Scheiben eingeschlos­ sen.Structured shit are often used in microsystem technology ben (z. B. Silicon, Pyrex) connected together. It must the position of the structures relative to one another with an accuracy of 10 to 1 µm are observed. Usual connection procedures include anodic bonding, silicon fusion coupon den (silicon-fusion-bonding), glass-sealing-bonding and Kle ben. The disks are connected in one process chamber that can contain vacuum or a process gas. Usual The slices are first outside the process chamber adjusted to each other and then with a transport direction transported into the process chamber. With certain Joining procedure, the panes may before the beginning of Do not touch connection procedure, d. H. you have to in  a distance from each other. In the pro zeßkammer is a vacuum or a between the disks certain gas atmosphere generated, being before insertion a process gas usually evacuated the chamber becomes. Especially for the evacuation of the panes a minimum distance between the panes is required Lich. Then the panes are put together and with With the help of pressure, high temperature or high voltage other connected. The one in the chamber Process gas is trapped between the disks sen.

Bekannterweise wird der Abstand zwischen den Scheiben vor der Verbindung dadurch eingehalten, daß am Scheibenumfang dünne Abstandshalter angeordnet sind. Nach der Evakuierung der Prozeßkammer werden die Scheiben durch Aufsetzen z. B. einer Bondeinrichtung in ihrer Mitte zusammengeklemmt (durch­ gebogen) und die Abstandshalter mechanisch radial herausge­ zogen. Dabei schnappen die Scheiben zusammen. Bei einem größeren Scheibenabstand, wird der Abstand durch elektrosta­ tische Halterungen gewährleistet.As is known, the distance between the disks is in front the connection adhered to that on the circumference of the pane thin spacers are arranged. After the evacuation the process chamber, the disks are by z. B. a bonding device clamped together in the middle (by bent) and the spacers mechanically radially pulled. The discs snap together. At a larger distance between the panes, the distance is determined by elektrosta table brackets guaranteed.

Probleme bei dem genannten Verbindungsverfahren ergeben sich vor allem daraus, daß die Scheiben bis zu 500°C aufgeheizt werden müssen, wobei die Scheiben unterschiedliche Ausdeh­ nungskoeffizienten aufweisen können. Die Scheiben müssen in der Prozeßkammer gehaltert werden, wobei sich die Lage der Strukturen nach der Justage nicht verschieben soll bzw. eine Verschiebung berechenbar sein muß. Bei der gleichzeitigen Verbindung von mehr als zwei Scheiben führt das Zusammen­ schnappen der Scheiben nach dem Entfernen der Abstandshalter zu Ungenauigkeiten in der Justage. Problems arise with the connection method mentioned especially from the fact that the panes are heated up to 500 ° C must be, the disks different expansion may have coefficient of performance. The panes must be in the process chamber are held, the location of the Structures should not move after the adjustment or one Shift must be predictable. At the same time Connection of more than two panes brings the together snap the washers after removing the spacers to inaccuracies in the adjustment.  

Aus der GB-A-2 274 201 ist ein Verfahren zur Ausrichtung von Halbleiterscheiben relativ zueinander bekannt. Dabei ist eine Kugel mit einem Teil ihres Durchmessers in einer Aus­ sparung einer ersten Halbleiterscheibe angeordnet und der andere Teil ihres Durchmessers ist in einer entsprechenden Aussparung einer zweiten Halbleiterscheibe angeordnet, so daß eine Ausrichtung der beiden Halbleiterscheiben zueinan­ der erreicht wird.GB-A-2 274 201 describes a method for aligning Semiconductor wafers known relative to one another. It is a ball with part of its diameter in an out saving arranged a first semiconductor wafer and the other part of their diameter is in a corresponding Recess a second semiconductor wafer arranged, so that an alignment of the two semiconductor wafers towards each other that is achieved.

Aus Productronic 5-1991, S. 106 ist ein Verfahren zum Bonden von Silizium und Glas bekannt, wobei ein Siliziumwafer und eine Glasplatte übereinander angeordnet sind und durch mag­ netisch aktivierte Klemmen arretiert werden.Productronic 5-1991, p. 106 describes a method for bonding known from silicon and glass, being a silicon wafer and a glass plate are arranged one above the other and by mag netically activated terminals can be locked.

Aus JP 1-246 815 A2 (Abstract) ist ein Verfahren zum Ausrichten von zwei übereinander angeordneten Siliziumscheiben zueinander bekannt, wobei kreuzförmige Ausrichtungsmarken in die Scheiben geätzt wer­ den.JP 1-246 815 A2 (abstract) describes an alignment method of two silicon wafers arranged one above the other are known to one another, wherein cross-shaped alignment marks etched into the disks the.

Die US 5 131 968 betrifft ein Verfahren zum Bonden von Wa­ fern, wobei ein erster Wafer auf einem flachen Halter ange­ ordnet ist und ein zweiter Wafer auf einem Halter mit kon­ kaver Oberfläche angeordnet ist. Der Wafer wird auf dem fla­ chen Halter durch Vakuum gehalten und der Wafer auf dem kon­ kaven Halter wird mittels eines konvexen Druckgradienten auf den anderen Wafer gepreßt.US 5 131 968 relates to a method for bonding Wa far, with a first wafer on a flat holder is arranged and a second wafer on a holder with con cavernous surface is arranged. The wafer is placed on the fla Chen holder held by vacuum and the wafer on the con kaven holder is opened by means of a convex pressure gradient pressed the other wafer.

Aus JP 5-82 493 A2 (Abstract) ist ein Verfahren zum Bonden eines Wafers auf eine Platte bekannt, wobei ein elastisches Glied Druck auf den Wafer überträgt, um diesen auf die Platte zu pressen. JP 5-82 493 A2 (abstract) describes a method for bonding known of a wafer on a plate, an elastic Limb pressure on the wafer transfers to the wafer Press plate.  

Aus der US 4 883 215 ist ein Verfahren zum Ausrichten und Beabstanden zweier Wafer übereinander bekannt. Die Wafer werden mittels Abstandshalter, die am Rande angeordnet sind, gehaltert. Nach Spülen des Waferzwischenraums mittels einer Reinigungslösung und Trocknen werden die Abstandshalter her­ ausgezogen und die Wafer aufeinander zubewegt.From US 4 883 215 a method for aligning and Spacing two wafers known one above the other. The wafers are arranged by means of spacers, which are arranged on the edge, supported. After rinsing the space between the wafers using a The spacers are made of cleaning solution and drying pulled out and the wafers moved towards each other.

Die US 5 314 107 offenbart ein automatisches Verfahren zum Verbinden von Wafern. Dabei werden jeweils erste und zweite Wafer in Kontakt miteinander in Schlitzen einer Halterung angeordnet.US 5 314 107 discloses an automatic method for Joining wafers. The first and second are used Wafers in contact with each other in slots in a holder arranged.

Aus der JP 63-24 617 A2 (Abstract) ist ein Verfahren zum Ausrichten eines Wafers bekannt, wobei in dem Wafer zwei durchgehende Fenster geätzt werden. Diese Fenster werden als Bezugsmarken beim Ausrichten verwendet.JP 63-24 617 A2 (abstract) describes a method for Alignment of a wafer is known, with two in the wafer continuous windows are etched. These windows are called Reference marks used for alignment.

Die JP 2-186 619 A2 (Abstract) offenbart ein Verfahren zum Kennzeichnen eines Wafers mit Bezug auf die Kristallorien­ tierung, wobei ein Loch mit einer geraden Seite, die in eine Kristallorientierung weist, in der Mitte des Wafers angeord­ net ist.JP 2-186 619 A2 (abstract) discloses a method for Label a wafer with reference to the crystallories tation, with a hole with a straight side that in a Crystal orientation points in the middle of the wafer is not.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausrichten und Verbinden von mehreren übereinander angeordneten und zueinander ausgerichteten Scheiben zur Verfügung zu stellen, wobei mehrere Scheiben sehr genau miteinander verbunden werden können und eine sehr schonende Behandlung der Scheiben erfolgt.In contrast, the invention is based on the object Method and device for aligning and connecting several superposed and aligned discs to provide, with several slices very precisely  can be connected and a very gentle Treatment of the disks is done.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche ge­ löst.The task is ge with the features of the claims solves.

Bei der Lösung geht die Erfindung von dem Grundgedanken aus, mit Bohrungen versehene Scheiben durch Zentriereinrichtungen auszurichten und mit unter Druckeinwirkung in ihrer Länge verkürzbaren Ab­ standshaltern, die die jeweils unteren Scheiben durchdrin­ gen, voneinander zu beabstanden. Durch Druck gegen die Ab­ standshalter wird der Abstand zwischen den Scheiben besei­ tigt, und die Scheiben werden sehr schonend und ohne Schnappeffekt mit hoher Genauigkeit miteinander in Kontakt gebracht.In the solution, the invention is based on the basic idea with holes Align discs by centering devices and with ab shortenable under pressure supports that penetrate the lower panes spaced apart. By pressure against the Ab the distance between the panes is specified and the panes become very gentle and without Snap effect with high accuracy in contact with each other brought.

Die Erfindung hat folgende Vorteile.The invention has the following advantages.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist unabhängig vom Scheiben­ material. Der Transport der Scheiben ist unkritisch, da sie durch Formschluß gehaltert werden. Durch Anbringen von Zen­ trierstiften und Zentrierbohrungen läßt sich die Wärmeaus­ dehnung der Scheiben berechnen. Es kann auf teure elektro­ statische Halterungen verzichtet werden, um die Scheiben in der Kammer zu separieren. Die Scheiben können empfindliche mikrosystemtechnische Elemente, z. B. feine empfindliche Mem­ branen aufweisen, da kein "Schnappeffekt" auftritt, durch den eine Beschädigung der Elemente eintreten könnte. Die Zentrierbohrungen können sowohl durch mechanische Bearbei­ tung als auch durch Ätzen nach einer Fotolithografie in die Scheiben eingebracht werden. Im Vergleich zu den bekannten Verfahren ist das erfindungsgemäße Verfahren und die erfin­ dungsgemäße Vorrichtung sehr einfach durchführbar bzw. ko­ stengünstig hergestellt.The method according to the invention is independent of the pane material. The transportation of the disks is not critical as they be held by positive locking. By attaching zen Trierstifte and center holes, the heat from calculate the elongation of the washers. It can be expensive on electro static mounts are dispensed to the washers in to separate the chamber. The panes can be delicate microsystem technology elements, e.g. B. fine sensitive mem branches because there is no "snap effect" by which could damage the elements. The Center holes can be machined both as well as by etching after a photolithography in the Slices are introduced. Compared to the known The method is the inventive method and the invented device according to the invention very easy to carry out or ko manufactured inexpensively.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: The invention will be described in more detail below with reference to the drawings explained. Show it:  

Fig. 1a einen Querschnitt längs der Linie A-A′ in Fig. 1b durch eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform, FIG. 1a is a cross-sectional line AA 'in Figure 1b along. Through a first embodiment according to the invention,

Fig. 1b eine Draufsicht auf eine Scheibe mit Bohrungen, FIG. 1b shows a top view of a disk with holes,

Fig. 1c die Ausführungsform gemäß Fig. 1a im zusammengedrückten Zustand, FIG. 1c, the embodiment of Fig. 1a in the compressed state,

Fig. 2a einen Querschnitt längs der Linie B-B′ in Fig. 2b durch eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform, Fig. 2a shows a cross-section of the line BB 'in Figure 2b along. Through a second embodiment according to the invention,

Fig. 2b eine Draufsicht auf eine Scheibe mit weiteren Bohrungen, FIG. 2b shows a plan view of a disk with further bores,

Fig. 2c einen Querschnitt durch die Ausfüh­ rungsform gemäß Fig. 2a längs der Linie C-C′ in Fig. 2b, und Fig. 2c shows a cross section through the Ausfüh approximate shape according to FIG. 2a along the line CC 'in Fig. 2b, and

Fig. 2d die Ausführungsform gemäß Fig. 2a im zusammengedrückten Zustand. FIG. 2d shows the embodiment according to FIG. 2a in the compressed state.

Fig. 1a bis 1c zeigen eine erste erfindungsgemäße Ausfüh­ rungsform einer Vorrichtung, mit der zwei übereinanderlie­ gende Scheiben 1₀, 1₁ miteinander verbunden werden können. Die Vorrichtung weist eine Trägerplatte 5 auf, in der zwei Zentrierstifte 6₁, 6₂ und ein Satz aus drei Abstandshaltern 7₁ angeordnet sind. Zwischen einer oberen, nach unten ab­ senkbaren Platte 9 mit Bohrungen 10, in die die Zentrier­ stifte 6₁, 6₂ eingeführt werden können, sind die zwei Schei­ ben 1₀, 1₁ beabstandet angeordnet. Gemäß Fig. 1b weisen die Scheiben eine Zentralbohrung 2 und ein Langloch 3 auf, die von den Zentrierstiften 6₁ bzw. 6₂ durchdrungen werden. In der unteren Scheibe (Fig. 1b) sind zusätzlich noch drei Durchgangsbohrungen 4₀ angeordnet, die von den Abstandshal­ tern 7₁ für die obere Scheibe 1₁ durchdrungen werden. Die Abstandshalter 7₁ sind in Bohrungen 11 der Trägerplatte 5 auf Druckfedern 12 angeordnet. Die Trägerplatte 5 ruht auf einer unteren Platte oder Basisplatte 8, die wahlweise ge­ heizt werden kann. FIG. 1a to 1c show a first exporting approximately invention of a device, with the two discs 1 übereinanderlie constricting ₀, ₁ 1 can be connected together. The device has a carrier plate 5 in which two centering pins 6 ₁, 6 ₂ and a set of three spacers 7 ₁ are arranged. Between an upper, downward from lowerable plate 9 with holes 10 , in which the centering pins 6 ₁, 6 ₂ can be inserted, the two discs ben 1 ₀, 1 ₁ are arranged spaced. According to Fig. 1b, the disks have a central bore 2 and a slot 3 which are penetrated by the centering pins 6 and 6 ₁ ₂. In the lower disc ( Fig. 1b) three through holes 4 ₀ are also arranged, which are penetrated by the spacers 7 ₁ for the upper disc 1 ₁. The spacers 7 ₁ are arranged in bores 11 of the support plate 5 on compression springs 12 . The carrier plate 5 rests on a lower plate or base plate 8 , which can optionally be heated.

Die Platten 8 und 9 können wahlweise Heizplatte, Elektrode, Druckplatte bzw. eine Kombination daraus sein. The plates 8 and 9 can optionally be a heating plate, electrode, pressure plate or a combination thereof.

Vor dem Verbinden der beiden Scheiben 1₀, 1₁ wird die obere Platte 9 nach unten gedrückt, wobei die obere Scheibe 1₁ auf den Zentrierstiften 6₁, 6₂ gegen die Federkraft der Ab­ standshalter 7₁ nach unten gleitet, die Abstandshalter in die Bohrungen 11 der Trägerplatte 5 eingesenkt werden, und die obere Scheibe 1₁ mit der unteren Scheibe 1₀ in Kontakt kommt. Mittels Energiezufuhr über die obere Platte 9 bzw. zusätzlich noch über die untere Platte 8 können die Scheiben 1 an vorbestimmten Stellen gebondet werden. Die obere Platte 9 kann als Heizplatte, Druckplatte oder Hochspannungselek­ trode ausgebildet sein.Before connecting the two discs 1 ₀, 1 ₁ the upper plate 9 is pressed down, the upper disc 1 ₁ on the centering pins 6 ₁, 6 ₂ against the spring force of the spacer from 7 ₁ slides down, the spacers in the Bores 11 of the support plate 5 are sunk, and the upper disc 1 ₁ comes into contact with the lower disc 1 ₀. By supplying energy via the upper plate 9 or additionally via the lower plate 8 , the panes 1 can be bonded at predetermined locations. The upper plate 9 can be designed as a heating plate, pressure plate or high-voltage electrode.

Fig. 2a zeigt einen Querschnitt längs der Linie B-B′ in Fig. 2b durch eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform, bei der drei Scheiben 1₀ bis 1₂ übereinander angeordnet sind. Dabei ist der Abstandshalter 7₂ oberhalb der Schnittebene angeordnet. Bei dieser Ausführungsform sind zwei Sätze von je drei Abstandshaltern 7₁, 7₂ vorgesehen, die die zwei obe­ ren Scheiben 1₁, 1₂ untereinander und zur unteren Scheibe 1₀ beabstanden. Die Abstandshalter 7₁ bzw. 7₂ jedes Satzes wei­ sen untereinander die gleiche Länge auf, so daß die beab­ standeten Scheiben zueinander parallel sind. Die Abstands­ halter 7₁, 7₂ unterschiedlicher Sätze haben eine unter­ schiedliche Länge, wobei die Längendifferenz der Abstands­ halter 7₁, 7₂ unterschiedlicher Sätze so bemessen ist, daß gleiche Abstände der übereinander angeordneten Scheiben 1₀ bis 1₂ erreicht werden. Fig. 2a shows a cross section along the line BB 'in Fig. 2b through a second embodiment of the invention, in which three disks 1 ₀ to 1 ₂ are arranged one above the other. The spacer 7 ₂ is arranged above the cutting plane. In this embodiment, two sets of three spacers 7 ₁, 7 ₂ are provided, which space the two upper disks 1 ₁, 1 ₂ with each other and the lower disk 1 ₀. The spacers 7 ₁ or 7 ₂ of each set wei sen with each other to the same length, so that the spaced disks are parallel to each other. The spacers 7 ₁, 7 ₂ different sets have a different length, the length difference of the spacers 7 ₁, 7 ₂ different sets is such that the same distances between the stacked discs 1 ₀ to 1 ₂ can be achieved.

Fig. 2b zeigt die Draufsicht der untersten Scheibe 1₀. Diese weist die größte Zahl von Durchbohrungen 4₀ auf, da durch die unterste Scheibe 1₀ alle Abstandshalter 7₁, 7₂ für die oberen Scheiben 1₁, 1₂ hindurchgeführt werden müssen. Wei­ terhin sind in der Scheibe 1₀ noch die Zentralbohrung 2 und das Langloch 3 angeordnet, die in allen Scheiben 1₀ bis 1₂ vorgesehen sind. Fig. 2b shows the top view of the lowest disc 1 ₀. This has the largest number of through-holes 4 ,, since all spacers 7 ₁, 7 ₂ for the upper disks 1 ₁, 1 ₂ have to be passed through the bottom disk 1 ₀. Wei terhin are arranged in the disc 1 ₀ still the central bore 2 and the slot 3 , which are provided in all discs 1 ₀ to 1 ₂.

Fig. 2c zeigt einen Querschnitt durch die Ausführungsform gemäß Fig. 2a längs der Linie C-C′ in Fig. 2b. Zwei Abstandshalter 7₁, 7₂ liegen dabei oberhalb der Schnittebene. Wie bei der ersten erfindungsgemäßen Ausfüh­ rungsform werden die Scheiben 1₀ bis 1₂ durch Druck auf die obere Platte 9 einander genähert und in Kontakt gebracht (Fig. 2d). Die Abstandshalter 7₁, 7₂ werden dabei gegen die Kraft der Federn 12 in den Bohrungen 11 nach unten gedrückt, in die Trägerplatte 5 eingesenkt, und die Zentrierstifte 6₁, 6₂ gleiten in die Bohrung 10 der oberen Platte 9. Fig. 2c shows a cross section through the embodiment of FIG. 2a along the line CC 'in Fig. 2b. Two spacers 7 ₁, 7 ₂ lie above the cutting plane. As in the first embodiment according to the invention, the disks 1 ₀ to 1 ₂ are brought closer to one another and brought into contact by pressure on the upper plate 9 ( FIG. 2d). The spacers 7 ₁, 7 ₂ are pressed against the force of the springs 12 in the holes 11 down, sunk into the support plate 5 , and the centering pins 6 ₁, 6 ₂ slide into the bore 10 of the upper plate 9th

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die zu verbin­ dende Scheiben 1₀ bis 1₂ zuerst mit je einer Zentralbohrung 2 und einem Langloch 3 versehen. Alle unter einer obersten Scheibe 1₂ anzuordnende Scheiben 1₀, 1₁ werden dann noch zu­ sätzlich entsprechend ihrer Stapelfolge mit Durchgangsboh­ rungen 4₀, 4₁ für entsprechende Sätze von Abstandshaltern 7₁, 7₂ versehen. Dann werden die Scheiben 1₀ bis 1₂ auf der Trägerplatte 5 auf den Zentrierstiften 6₁, 6₂ und entspre­ chenden Sätzen von Abstandshaltern 7₁, 7₂ die die Scheiben 1₁, 1₂ abstützen, angeordnet. Danach erfolgt der Transport in eine Prozeßkammer z. B. mittels eines Transportschiebers, und die Trägerplatte 5 wird auf der unteren Platte 8 abge­ legt. Die obere Platte 9, die wahlweise als Heizplatte, Druckplatte oder elektrische Elektrode ausgebildet sein kann, wird oberhalb der Scheiben 1₀ bis 1₂ angeordnet und mit dem Zentrierstift 6 in der Zentralbohrung 2 zentriert. Der Zwischenraum zwischen den Scheiben 1₀ bis 1₂ ist so ein­ gestellt, daß eine hinreichende Evakuierung bzw. Füllung mit einem Prozeßgas des Scheibenzwischenraumes erfolgen kann. Nach einer entsprechenden Evakuierung und/oder Gasfüllung wird die obere Platte 9 nach unten gedrückt und die Scheiben 1₀ bis 1₂ kommen miteinander in Kontakt. Durch die Zentrie­ rung über die Zentrierstifte 6₁, 6₂ wird dabei eine hohe Zentriergenauigkeit von 5 bis 10 µm eingehalten. Das Zusam­ mendrücken der Scheiben über die gleichmäßig verteilten Ab­ standshalter 7₁, 7₂ gegen entsprechend dimensionierte Feder­ kräfte gewährleistet eine schonende Behandlung der Scheiben, wobei auch dünne, empfindliche Membranen nicht beschädigt werden. Danach werden die Scheiben 1₀ bis 1₂ mittels Ener­ giezufuhr z. B., über Heizen oder eine Hochspannungselektrode miteinander verbunden. Mittels der Langlöcher 3 in den Scheiben 1₀ bis 1₂ können sich die Scheiben 1₀ bis 1₂ bei den auftretenden Temperaturen von bis zu 500°C ungehindert ausdehnen. Nach ihrer Verbindung werden die Scheiben 1₀ bis 1₂ zusammen mit der Trägerplatte 5 wieder aus der Pro­ zeßkammer ausgefahren, wobei die Abstandshalter 7₁, 7₂ das Paket der verbundenen Scheiben 1, noch geführt durch die Zentrierstifte 6₁, 6₂, selbsttätig von der Trägerplatte 5 abheben.In the method according to the invention, the disks to be connected 1 ₀ to 1 ₂ are first provided with a central bore 2 and an elongated hole 3 . All under a top disc 1 ₂ to be arranged discs 1 ₀, 1 ₁ are then additionally provided according to their stacking sequence with through holes 4 ₀, 4 ₁ for corresponding sets of spacers 7 ₁, 7 ₂. Then the disks 1 ₀ to 1 ₂ on the carrier plate 5 on the centering pins 6 ₁, 6 ₂ and corre sponding sets of spacers 7 ₁, 7 ₂ which support the disks 1 ₁, 1 ₂, are arranged. Then the transport takes place in a process chamber z. B. by means of a transport slide, and the carrier plate 5 is placed on the lower plate 8 abge. The upper plate 9 , which can optionally be designed as a heating plate, pressure plate or electrical electrode, is arranged above the disks 1 ₀ to 1 ₂ and centered with the centering pin 6 in the central bore 2 . The space between the panes 1 ₀ to 1 ₂ is such that a sufficient evacuation or filling can be carried out with a process gas of the space between the panes. After an appropriate evacuation and / or gas filling, the upper plate 9 is pressed down and the disks 1 ₀ to 1 ₂ come into contact with each other. By centering tion about the centering pins 6 ₁, 6 ₂ a high centering accuracy of 5 to 10 microns is maintained. The compression of the disks by means of the evenly spaced spacers 7 ₁, 7 ₂ against correspondingly dimensioned spring forces ensures gentle treatment of the disks, and even thin, sensitive membranes are not damaged. Then the disks 1 ₀ to 1 ₂ by energy supply z. B. connected to each other via heating or a high voltage electrode. By means of the elongated holes 3 in the disks 1 ₀ to 1 ₂, the disks 1 ₀ to 1 ₂ can expand unhindered at the temperatures occurring of up to 500 ° C. After their connection, the disks 1 ₀ to 1 ₂ together with the carrier plate 5 are again extended from the processing chamber, the spacers 7 ₁, 7 ₂ the package of the connected disks 1 , still guided by the centering pins 6 ₁, 6 ₂, automatically lift off the carrier plate 5 .

Vorzugsweise kommen das Verfahren und die Vorrichtung beim Bonden in der Mikrosystem­ technik zum Einsatz.Preferably the method and the come Device for bonding in the microsystem technology used.

Darüber hinaus läßt sich die Vorrichtung auch für andere Verbindungsverfahren, wie z. B. Kleben von übereinander angeordneten und zueinander justierten Gegen­ ständen anwenden.In addition, the device also for other connection methods, such as. B. Gluing counter-arranged and aligned to each other apply stands.

Claims (15)

1. Vorrichtung zum Ausrichten und Verbinden von mehreren zueinander ausgerichteten, übereinander angeordneten mit Bohrungen (2, 3) versehenen Scheiben (1₀ bis 1₂), mit
  • a) einer Zentriereinrichtung zum Ausrichten der Schei­ ben (10 bis 1₂) zueinander,
  • b) je einem Satz Abstandshalter (7₁, 7₂) für jede der über der unteren Scheibe (1₀) angeordneten Scheiben (1₁, 1₂), wobei
  • b₁) der jeweilige Satz Abstandshalter (7₁, 7₂) die entsprechende Bohrungen (2, 3) in den Scheiben (1₀ bzw. 1₁) unter der zugehörigen Scheibe (1₁ bzw. 1₂) durchdringt, und
  • b₂) der jeweilige Satz Abstandshalter (7₁, 7₂) unter Druckeinwirkung in seiner Länge verkürzbar ist, so daß die Scheiben (1₀ bis 1₂) miteinander in Kon­ takt kommen.
1. Device for aligning and connecting a plurality of mutually aligned, one above the other with holes ( 2, 3 ) provided washers ( 1 ₀ to 1 ₂), with
  • a) a centering device for aligning the disks ben ( 10 to 1 ₂) to one another,
  • b) one set of spacers ( 7 ₁, 7 ₂) for each of the disks ( 1 ₁, 1 ₂) arranged above the lower disk ( 1 ₀), whereby
  • b₁) the respective set of spacers ( 7 ₁, 7 ₂) penetrates the corresponding bores ( 2, 3 ) in the washers ( 1 ₀ or 1 ₁) under the associated washer ( 1 ₁ or 1 ₂), and
  • b₂) the respective set of spacers ( 7 ₁, 7 ₂) can be shortened in length under pressure, so that the disks ( 1 ₀ to 1 ₂) come into contact with each other.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentriereinrichtung zwei Zentrierstifte (6₁, 6₂) und zwei dazugehörige Bohrungen (2, 3) in den Scheiben (1₀ bis 1₂) aufweist.2. Device according to claim 1, characterized in that the centering device has two centering pins ( 6 ₁, 6 ₂) and two associated bores ( 2 , 3 ) in the disks ( 1 ₀ to 1 ₂). 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Bohrungen in den Scheiben (1₀ bis 1₂) für die Zentrierstifte ein Langloch (3) ist.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that one of the bores in the disks ( 1 ₀ to 1 ₂) for the centering pins is an elongated hole ( 3 ). 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch,gekennzeich­ net, daß eine der Bohrungen für die Zentrierstifte eine Zentralbohrung (2) ist.4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that one of the holes for the centering pins is a central bore ( 2 ). 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Satz Abstandshalter (7₁, 7₂) eine vorbestimmte Länge aufweist, wobei die Längendiffe­ renz zwischen den Abstandshaltern (7₁, 7₂) verschiedener Sätze dem Abstand der Scheiben (1₀ bis 1₂) entspricht. 5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that each set of spacers ( 7 ₁, 7 ₂) has a predetermined length, the length difference between the spacers ( 7 ₁, 7 ₂) different sets the spacing of the disks ( 1 ₀ to 1 ₂) corresponds. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (7₁, 7₂) gegen die Kraft von Druckfedern (1₂) in ihrer Länge verkürzbar sind.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the spacers ( 7 ₁, 7 ₂) can be shortened in length against the force of compression springs ( 1 ₂). 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierstifte (6₁, 6₂) auf einer Trägerplatte (5) stehen und die Abstandshalter.7. Device according to one of claims 2 to 6, characterized in that the centering pins ( 6 ₁, 6 ₂) stand on a carrier plate ( 5 ) and the spacers. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (4₀ bis 4₂) auf einem zu den Scheiben kon­ zentrischen Kreis am Rand der Scheiben (1₀ bis 1₂) lie­ gen.8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the bores ( 4 ₀ to 4 ₂) lie on a con to the discs centric circle at the edge of the discs ( 1 ₀ to 1 ₂) lie gene. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Satz von Abstandshaltern (7₁, 7₂) drei Abstandshalter aufweist.9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that each set of spacers ( 7 ₁, 7 ₂) has three spacers. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß unter der Trägerplatte (5) eine Ba­ sisplatte (8) angeordnet ist.10. Device according to one of claims 7 to 9, characterized in that a Ba sisplatte ( 8 ) is arranged under the carrier plate ( 5 ). 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisplatte (8) eine Heizplatte ist, die Wärme auf die Scheiben (1₀ bis 1₂) überträgt.11. The device according to claim 10, characterized in that the base plate ( 8 ) is a heating plate which transfers heat to the disks ( 1 ₀ to 1 ₂). 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 1, gekenn­ zeichnet durch eine obere Platte (9), die Bohrungen (10) für die Zentrierstifte (6₁, 6₂) aufweist und unter Druck auf die Scheiben (1₀ bis 1₂) absenkbar ist, und vorzugs­ weise zur Übertragung von Wärme auf die Scheiben (1₀ bis 1₂).12. Device according to one of claims 2 to 1, characterized by an upper plate ( 9 ), the holes ( 10 ) for the centering pins ( 6 ₁, 6 ₂) and under pressure on the discs ( 1 ₀ to 1 ₂) is lowerable, and preferably for the transfer of heat to the panes ( 1 ₀ to 1 ₂). 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (4₀ bis 4₂) für die Abstandshalter (7₁, 7₂) am Scheiben­ rand oder benachbart zu diesem angeordnet sind.13. Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the bores ( 4 ₀ to 4 ₂) for the spacers ( 7 ₁, 7 ₂) are arranged on the edge of the pane or adjacent to it. 14. Verfahren zum Ausrichten und Verbinden von mehreren über­ einander angeordneten mit Bohrungen (2, 3) versehenen Scheiben unter Verwendung der Vor­ richtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit den Schritten:
  • a) Montieren der Scheiben (1₀ bis 1₂) auf der Vorrich­ tung,
  • b) Transportieren der Vorrichtung in eine Prozeßkammer,
  • c) Einstellen eines Vakuums oder einer Gasatmosphäre in der Prozeßkammer,
  • d) Zusammendrücken der Scheiben (1₀ bis 1₂) und
  • e) Verbinden benachbarter Scheiben, (1₀ bis 1₂) an vor­ bestimmten Abschnitten durch Energieübertragung.
14. A method for aligning and connecting a plurality of disks with bores ( 2 , 3 ) arranged one above the other using the device according to one of claims 1 to 13, comprising the steps:
  • a) mounting the washers ( 1 ₀ to 1 ₂) on the device,
  • b) transporting the device into a process chamber,
  • c) setting a vacuum or a gas atmosphere in the process chamber,
  • d) squeezing the disks ( 1 ₀ to 1 ₂) and
  • e) connecting adjacent panes, ( 1 ₀ to 1 ₂) in front of certain sections by energy transfer.
15. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 14 beim anodi­ schen Bonden oder Silizium-Fusions-Bonden (silicon-fusion-bonding) und glass-sealing-bonding und Kleben.15. Use of the method according to claim 14 in anodi bonding or silicon fusion bonding (silicon fusion bonding) and glass sealing bonding and gluing.
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