CN105244305A - 用于对准两个衬底的设备 - Google Patents

用于对准两个衬底的设备 Download PDF

Info

Publication number
CN105244305A
CN105244305A CN201510240942.1A CN201510240942A CN105244305A CN 105244305 A CN105244305 A CN 105244305A CN 201510240942 A CN201510240942 A CN 201510240942A CN 105244305 A CN105244305 A CN 105244305A
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
contact
making surface
alignment keys
equipment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510240942.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105244305B (zh
Inventor
D.菲古拉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EV Group E Thallner GmbH
Original Assignee
EV Group E Thallner GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EV Group E Thallner GmbH filed Critical EV Group E Thallner GmbH
Publication of CN105244305A publication Critical patent/CN105244305A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105244305B publication Critical patent/CN105244305B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/68—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67092—Apparatus for mechanical treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67259—Position monitoring, e.g. misposition detection or presence detection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/68—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment
    • H01L21/681—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment using optical controlling means

Abstract

本公开的发明名称为“用于对准两个衬底的设备”。用于使可以接纳在第一平台上的第一衬底的第一接触面与可以接纳在第二平台上的第二衬底的第二接触面对准的设备和方法，具有以下特征：可以通过第一检测装置在与第一衬底的移动无关的第一X-Y坐标系中的第一平面中检测沿着第一接触面布置的第一对准键的第一X-Y位置，可以通过第二检测装置在与第二衬底的移动无关的第二X-Y坐标系中的与第一X-Y平面平行的第二X-Y平面中检测沿着第二接触面布置的与第一对准键对应的第二对准键的第二X-Y位置，可以基于第一X-Y位置在第一对准位置对准第一接触面并且可以基于第二X-Y位置在第二对准位置对准第二接触面。

Description

用于对准两个衬底的设备
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1所述的用于将第一衬底的第一接触面与第二衬底的第二接触面对准的设备和一种根据权利要求10所述的相应方法。
背景技术
对于相对地布置和对准两个衬底的接触面，已知不同的做法，其中所述衬底例如是晶片、尤其是不透明晶片。
已知的做法是使用两个显微镜对，所述显微镜对分别被校准到确定的观察点。为了对准，首先将下晶片移到上显微镜下并且使显微镜与下晶片对准，固定位置并且存储晶片的两个对准键。接着在使用下显微镜的情况下将上晶片与所存储的对准键对准。接着将下晶片移到其最初的位置并且使这些晶片接触。利用前述方法虽然可以在定位时达到高的精度。但是该系统仅基于两个晶片上的两个对准键彼此的所检测的相对位置工作，使得显微镜彼此的校准和晶片在对准时的移动可能在对准时导致误差。此外晶片上的测量点的数量是有限的。前述方法在US 6,214,692中描述。
另一方案在于，在要接触的晶片之间布置两个显微镜对，以便相对地对准两个对准键，接着移出显微镜并且接着将晶片准确地移动到彼此上。在这种情况下也可能由于晶片彼此的相对移动和对准键的相对检测而出现相应的误差。
已知对准技术的对准精度处于0.5μm的范围中，其中处于晶片上的彼此要对准的结构（例如芯片）的分布和芯片与晶片上的预先给定的或标称的位置的可能偏差迄今未被考虑。由于日益对3D集成感兴趣，钻孔的距离尺度和大小下降，使得存在对于更精确对准的大的需求。相对于对准结构的标称位置的偏差迄今被忽略，因为迄今可能的调整精度远是该偏差的10倍以上。偏差经常小于100nm。
现有解决方案的大问题是组件彼此移动的机械精度。
另一问题在于，基于光学系统与晶片的所要求工作距离的光学识别精度。在典型的对准设备（例如US 6,214,692）情况下，工作距离必须大得足以能够在光学系统之间移动衬底的支持设备。该距离的必要性限制所述显微镜的最大可使用的放大并且因此限制对准键的最大可达到的检测精度并且进一步导致限制对准精度。
在晶片之间布置光学系统时，光学系统与晶片的接触面的正交对准是导致微米或纳米范围中的误差的另一方面。
发明内容
因此本发明的任务是这样改善前序部分的设备或前序部分的方法，使得实现较高的、尤其与晶片的整个面有关的对准精度并且最小化关于对准精度的报废因素。此外，本发明所基于的任务是在对准晶片时提高生产量。
该任务利用权利要求1和10的特征来解决。本发明的有利的改进方案在从属权利要求中予以说明。至少两个在说明书、权利要求书和/或图中所说明的特征的所有组合也落在本发明的范围中。在所说明的值域情况下，处于所述极限内的值也应该作为极限值公开并且可以以任意的组合被要求。
本发明所基于的思想是，说明一种设备和一种方法，其中在至少一个与衬底的移动无关的X-Y坐标系中可以检测或测量两个要对准的衬底的对准键的X-Y位置，使得可以通过第二衬底的所属对准键的相关来将第一衬底的对准键对准到相应的对准位置。利用这样的设备或这样的方法可以实现<0.25μm、尤其是<0.15μm、优选<0.1μm的对准精度。
换句话说：该设备提供了用于检测衬底尤其是仅仅在X和Y方向上的移动的装置，这些装置涉及至少一个固定的、尤其是位置固定的参考点并且因此至少在X和Y方向上能够实现相对应的对准键的准确对准。
这尤其是能够通过以下方式来实现，即除了用于检测对准键的X-Y位置的检测装置之外，设置用于检测衬底的位置、尤其是以固定的方式接纳衬底的平台的位置的分开的位置检测装置。作为位置检测装置考虑用于在X和Y方向上移动平台的激光干涉仪和/或线性电机。
在第一衬底上的对准键的X-Y位置通过第一检测装置被传递到所分配的第一X-Y坐标系中，并且尤其是同时地，在第二衬底上的对准键的X-Y位置通过第二检测装置被传递到所分配的、尤其是与第一X-Y坐标系相同的第二X-Y坐标系中。在该检测位置中，通过用于尤其是间接地检测第一衬底的位置的位置检测装置来检测第一衬底的X-Y位置，并且尤其是同时地，通过用于尤其是间接地检测第二衬底的位置的位置检测装置来检测第二衬底的X-Y位置。
只要衬底之一的移动是需要的，例如用于对准或定位，则该移动通过本身已知的传动装置、例如通过线性电机引起，该传动装置的精度是可达的对准精度的至少5倍、尤其是10倍、优选50倍。该传动装置可以同时用作位置检测装置。因此，衬底的X-Y位置是已知的。仍更优选地，分别以固定的方式接纳衬底的接纳装置和/或平台的位置可以通过至少10倍、尤其是50倍、优选100倍精确的位置检测装置（例如激光干涉仪）来检测，以便进一步最小化在定位时的误差。
相应的检测装置相对于相应接纳装置或平台的位置或者在所述相应接纳装置或平台上的位置可以固定地或至少精确地被测量，尤其是以对准精度的至少10倍、尤其是20倍、优选50倍高的精度测量。
在此特别有利的是，在每个衬底上可以测量多于两个对准键，因为技术人员基于迄今需要的工作距离在检测调整标记时由于通过这样的措施缺乏对对准结果的改善而未曾考虑使用多于两个对准标记。测量至少三个对准键来对准晶片可以被看作是独立的发明思想，尤其是结合本发明的任意特征。
此外，通过前述扩展方案可能的是，作为对准键使用位于衬底上的结构、尤其是芯片，使得可以放弃单独施加的调整标记，所述调整标记迄今对于对准是需要的。本发明基于高检测精度和对准键的选择的灵活性也能够使用例如石版印刷术的已经存在的标记、尤其是位于曝光场的角处的步进对准标记（Stepper Alignment Marke）。
此外，根据本发明的设备和根据本发明的方法可以适应性地或自学习地被设计，其方式是，通过测量对准结果并且与所计算的或标称的结果比较可以对下一衬底组对的对准进行校准或优化。该特征也可以被看作独立的发明思想，尤其是结合本发明的任意的特征。
作为本发明意义上的坐标原点，可以选择相应的坐标系的每个定义的点。本发明意义上的衬底是非常薄的并且与之相比大面积的衬底、尤其是晶片。
要对准的和要接触的衬底的分别彼此相对应的面称为接触面，其中接触面不必构成封闭的面，而是也可以由相应的结构、尤其是芯片或表面轮廓（Topographie）构成。
在本发明的一般实施形式中，所述设备因此具有以下特征：
- 可以通过第一检测装置在与第一衬底的移动无关的第一X-Y坐标系中的第一X-Y平面中检测沿着第一接触面布置的第一对准键的第一X-Y位置，
- 可以通过第二检测装置在与第二衬底的移动无关的第二X-Y坐标系中的与第一X-Y平面平行的第二X-Y平面中检测沿着第二接触面布置的与第一对准键相对应的第二对准键的第二X-Y位置，
- 可以基于第一X-Y位置在第一对准位置中对准第一接触面并且可以基于第二X-Y位置在第二对准位置中对准第二接触面。
根据本发明的方法在一般实施形式中具有下面的步骤：
- 在第一X-Y平面中布置第一接触面并且在与第一X-Y平面平行的第二X-Y平面中布置第二接触面，
- 通过第一检测装置在与第一衬底的移动无关的第一X-Y坐标系中检测沿着第一接触面布置的第一对准键的X-Y位置，并且通过第二检测装置在与第二衬底的移动无关的第二X-Y坐标系中检测沿着第二接触面布置的与第一对准键相对应的第二对准键的X-Y位置，
- 在基于第一X-Y位置确定的第一对准位置中对准第一接触面并且在与第一接触面相对的基于第二X-Y位置确定的第二对准位置中对准第二接触面，
X、Y和Z平面或者X、Y和Z方向有利地分别彼此正交地对准，以便使X-Y坐标系中的X-Y位置的计算容易。所述X-Y坐标系有利地是优选具有相同标度的类似的、尤其是笛卡尔坐标系。
在本发明的有利扩展方案中规定，多于两个的第一对准键的第一X-Y位置可以利用相对应的第二对准键检测和对准。利用大量对准键，尤其是在每一个相应的对准键的X-Y位置单独地是已知的并且基于彼此已知的X-Y位置对准在每个对准键对的尤其是二次偏差的和的最小总偏差的情况下是可能的或者可以分别对于每个衬底计算相应的对准位置时，对准精度被进一步提高。
通过在检测第一和第二X-Y位置时第一和第二X-Y平面与在接触时第一和第二接触面的接触平面是相同的、尤其是准相同的、优选相同的，在接触时的误差易受影响性在Z方向上被最小化或者被排除。“相同的”意味着最大20μm、尤其是10μm、优选5μm的偏差，所述偏差也适用于接触面彼此间和与相应的平台或者接纳装置的平行性的可能偏差。
只要第一和/或第二X-Y坐标系分配给设备的基底，所述基底有利地位置固定地和/或刚性地和/或坚固地被构造，则这能够实现可靠的和与环境影响无关的过程。
因为每个第一对准键与相对应的第二对准键在X-Y方向上的偏移可以被确定，所以在接触时可以考虑单独的偏差。由此，生产废品被强烈最小化或者产量被强烈提高，由此减小生产成本并且提高生产速度。
在本发明的一种扩展方案中由以下得出另一优点：第一和/或第二检测装置在检测和/或对准和/或接触期间能够尤其是以机械方式固定、优选地固定到基底上。因为通过使检测装置相对于所分配的X-Y坐标系的移动不可能，所以在这方面来说排除了其他误差源。
在根据本发明的设备的情况下有利地规定，可以通过用于对所接触的衬底的对准进行检验的检验装置来校准所述设备。通过所述校验装置可以推断出对准质量和与所计算的对准的差异。所述设备因此可以适应性地被构造，并且自我校准。检验也可以在外部测量装置中进行，其中通过检验装置在所述设备之内存在以下优点，即可以提早识别可能的问题并且采取相应的措施。
为了检验，特别地考虑在衬底上设置的、尤其是IR透明的检验标记，所述检验标记能够高度精确地确定衬底的偏差。
在本发明的有利实施形式中通过唯一的第一对准键探测器构成第一检测装置和/或通过唯一的第二对准键探测器构成第二检测装置，有助于进一步最小化误差。
通过为了平行地对准第一和第二接触面而设置尤其是无接触地工作的第二和第二距离测量装置以及用于横向于X-Y平面移动衬底的执行器，能够实现接触面彼此的精确平行的对准。此外，设置距离测量装置能够实现对衬底的拱形结构的识别。
在使用对准键的准确的位置信息的情况下对准衬底允许借助于数学模型计算衬底的单独的对准，所述数学模型考虑特定于应用的准则和/或参数。对准的优化尤其是可以为了实现最大的产量而进行。
附图说明
本发明的其他优点、特征和细节从优选实施例的下面的说明中以及根据附图来得出，其中：
图1a示出在装载和粗略对准衬底之后对根据本发明的设备的俯视图的示意图，
图1b示出按照图1a的截线A-A的示意截面图，
图2a示出在楔形误差补偿（Keilfehlerausgleich）情况下对设备的示意俯视图，
图2b示出在楔形误差补偿步骤开始时按照图2a的截线A-A的侧视图的示意图，
图2c示出在楔形误差补偿步骤结束时按照图2a的截线A-A的侧视图的示意图，
图2d示出楔形误差补偿步骤的示意性细节图，
图3a示出在对准键识别步骤时对根据本发明的设备的示意俯视图，
图3b示出对准键识别的示意性细节视图，
图4a示出在对准衬底时对根据本发明的设备的示意俯视图，
图4b示出按照图4a的截线A-A的示意截面图，
图4c示出在对准衬底时对根据本发明的设备的示意俯视图，
图4d示出在对准之后对根据本发明的设备的示意俯视图，
图4e示出按照图4d的截线A-A的示意截面图，
图5a示出在用于对准检验的步骤时对根据本发明的设备的示意俯视图，
图5b示出按照图5a的截线A-A的示意截面图，
图6a示出在装载和粗略对准衬底之后对根据本发明的设备的替代实施形式的俯视图，
图6b示出按照图6a的截线A-A的示意截面图，
图7a示出在楔形误差补偿步骤时对替代实施形式的示意俯视图，
图7b示出按照图7a的截线A-A的示意截面图，
图7c示出在楔形误差补偿步骤时对根据本发明的实施形式的示意俯视图，
图7d示出按照图7c的截线A-A的示意截面图，
图7e示出楔形误差补偿的步骤的细节视图，
图8a和8b示出在对准键检测时对替代实施形式的示意俯视图，
图8c示出对准键检测的示意细节视图，
图9a示出在对准衬底时替代实施形式的示意图，
图9b示出按照图9a的截线A-A的示意截面图，
图9c示出在Z方向上接触之后替代实施形式的示意截面图，
图10a示出在对准检验步骤时对替代实施形式的示意俯视图，和
图10b示出按照图10a的截线A-A的示意截面图。
具体实施方式
在图1a和1b中示出基底9，在该基底上尤其是通过露天存放可移动地接纳第一平台10和第二平台20。基底9有利地由位置固定的和/或坚固的和/或刚性的材料、尤其是花岗岩构成。第一和第二平台10、20尤其是仅仅在X方向和Y方向上的移动可以通过传动装置、尤其是线性电机进行，所述传动装置布置在基底9的外部轮廓处。给第一和第二平台10、20中的每一个分配自己的传动单元。
传动单元以稳定的、不灵活的方式与分配给其的第一或第二平台10、20连接，以便将传动力无误差地并且高度精确地传递给第一或第二平台10、20。传动单元具有<25nm、尤其是<15nm、优选地<5nm的最大偏差。
在第一平台10上接纳第一衬底1、尤其是晶片并且平面地、尤其是通过负压（Unterdruck）来固定。第二衬底2、尤其是同样是晶片，可以被接纳和固定在第二平台20上。
两个衬底1、2在装载步骤中通过未示出的装载装置、尤其是机器人壁被装载到两个平台10、20上。第一衬底1具有背向第一平台10的第一接触面1k以用于接触第二衬底2的背向第二平台20的第二接触面2k。
在平台10、20上接纳衬底1、2分别通过适当的接纳装置12、22、例如卡盘进行。临时固定衬底1、2通过适当的固定装置、尤其是通过负压来进行。衬底1、2因此关于平台10、20是位置固定的。
为了在Z方向上移动接纳装置12、22，尤其是也为了补偿楔形误差，在接纳装置12的背向第一衬底1的侧处在接纳装置12的面上分布式地布置三个执行器11。这类似地适用于在Z方向上移动接纳装置22的执行器21，尤其是适用于下面进一步描述的楔形误差补偿步骤。
在将衬底1、2施加到接纳装置12、22上时通过第一和第二显微镜1001、2001进行粗略对准，使得在X和Y方向上或者附加地在旋转方向上以预先定位的方式在接纳装置12、22上接纳衬底1、2。
第一接触面1k构成第一X-Y平面5并且第二接触面2k构成第二X-Y平面6，这两个平面在本实施形式的情况下至少在检测对准键时几乎重合。平面的最大偏差（也鉴于其平行性）应该小于20μm、尤其是10μm、优选5μm。除此之外，第一X-Y平面5和第二X-Y平面6（尤其是以前述的最大偏差）分别平行于基底9的安装面。由此，当在Z方向上移动衬底1、2时、例如在接触衬底时最小化或避免误差。
分配给第一平台10的第一检测装置7包括显微镜1001、对准键探测器1000、距离测量装置1002和检验探测器1003。检验探测器1003用于检验和必要时在衬底1和2接触之后自校准根据本发明的设备。
将第二检测装置8分配给第二平台20，所述第二检测装置包括用于第二衬底2的对准装置探测器2000、光学检测装置2001和距离测量装置2002。
在基底9的外部轮廓的周边处或范围中，布置和固定位置检测装置30、31、32、33、34、35，尤其是激光干涉仪，这些位置检测装置被设置用于准确地确定第一平台10和/或第二平台20的位置。
位置检测装置30、31、32、33、34、35具有<25 nm、尤其是<5nm、优选<1nm的检测精度，使得位置检测的可能误差对于对准精度几乎没有作用，尤其是因为系统可以以自校准的方式构造。
在图2a至2d中示出优选地紧接在对衬底1、2进行预先定位之后的通过楔形误差补偿装置的楔形误差补偿步骤。为了检测第一衬底1的第一接触面1k的垂直位置，根据图2a将第一平台10移动到距离探测器1002之下并且在那里测量在第一衬底的面上分布的多个测量点的距离（参见图2d），以便识别和补偿可能的楔形误差。对于第二衬底2和相应的距离探测器2002同样地进行处理。
接着，根据图2b通过相应地移动用于第一衬底1的执行器11来补偿楔形误差并且根据图2c补偿执行器21以用于并行地对准第二衬底2。接触面1k和2k接着是平行的，同样X-Y平面5和6是平行的，所述X-Y平面5和6优选地构成唯一的平面（参见图2c）。平行性应该具有上述的精度。
尤其在楔形误差补偿之后，根据图3b通过分别分配给第一和第二平台10、20的对准键探测器1000、2000来探测大量第一对准键3.1至3.n，而且探测其针对第一对准键3.1至3.n在第一平台10的第一X-Y坐标系中以及针对第二对准键4.1至4.n在第二平台20的第二X-Y坐标系中的X和Y坐标。
第一X-Y坐标系分配给第一平台10并且从而分配给固定于其上的第一衬底1，并且第二X-Y坐标系分配给第二平台20并且从而分配给固定于其上的第二衬底2，使得第一和第二对准键3.1至3.n、4.1至4.n的X-Y位置可以通过在相应的X-Y坐标系中移动第一和第二衬底1、2被检测，因为X-Y坐标系与衬底1、2的移动无关。有利地，两者是具有相同标度的笛卡尔坐标系。
因此，在对准键检测步骤之后，第一和第二对准键3.1至3.n、4.1至4.n的分别关于基底9的X-Y位置作为设备内的绝对位置是已知的并且所述X-Y位置在该处理期间相对于平台10、20不再改变。
在图4a至4e中示出紧接在对对准键3.1至3.n和4.1至4.n进行检测之后的准确对准步骤并且在图4e中示出两个衬底1、2的接触。根据图4a至4d，第一和第二平台10、20分别被移到基于第一和第二对准键3.1至3.n、4.1至4.n的先前所确定的X-Y位置所计算的相应第一和第二对准位置，这由于第一和第二平台10、20的已知的X-Y位置是可能的。
在计算对准位置时，可以通过对准键3.1至3.n和4.1至4.n的数学分布计算来分别计算具有分别相应的第一对准键3.1至3n与分别相应的第二对准键4.1至4.n之间的最小可能距离的对准位置。例如，距离之和或者平方距离之和可以被减小到最小值或者应用其他已知的数学模型。尤其是可以如此进行对准，使得尽可能高的与对准精度有关的增益变得可能。
在将衬底1、2移到在图4d中所示的位置之前，两个衬底1、2中的至少一个远离另一个在Z方向上的尽可能微小的移动是需要的，优选地通过执行器21、尤其是通过均匀地移动执行器21来移动衬底2。在Z方向上移动衬底时的可能误差被补偿，因为根据图4e在相反方向上执行相同的移动用来接触。这能够得以实现，其方式是，根据图3a和3b和/或通过根据图2a至2d的楔形误差补偿步骤检测对准键3.1至3.n、4.1至4.n，使得第一和第二X-Y平面5、6和从而第一和第二接触面1k、2k被布置在同一平面中。
在根据图4e接触之后，例如通过已知的夹紧机械装置或者通过接合来固定衬底1和2。
紧接在衬底1、2的接触和固定之后，可选地通过检验探测器1003优选地以红外测量的方式来检验接触质量，也即衬底1、2彼此的对准，所述红外测量检验在第一衬底1和第二衬底2上的相应的检验键或者对准键3.1至3.n、4.1至4.n的相对位置。可以将结果与先前计算的对准比较并且基于该比较可以将衬底对必要时评定为废品和/或基于所确定的信息输送给适当的后处理装置。此外，可能的是，自学习地实施设备，其方式是，第一与第二X-Y坐标系的关系被修正或校准。
接着，尤其是通过未示出的装载装置将由第一衬底1和第二衬底2组成的接触的和固定的衬底对从对准设备卸载。
在可替代的实施形式中可以这样构造楔形误差补偿装置，使得对衬底1、2的接触面1k、2k的相同性图（Gleichförmigkeitskarte）进行计算。同时或替代于此地，可以通过大量执行器11、21影响接触面1k、2k的相同性、尤其是平坦性，其方式是在接纳装置12、22处设置挠性表面。
本发明设备的另一优点在于，在处理衬底对期间已经可以开始下一要处理的衬底对，使得能够实现并行的处理。由此明显提高生产量。
图6a至10b涉及可替代的实施形式，其中与前述实施形式不同，仅可移动地构造两个平台10’、20’之一，在具体所示的情况下为10’。该实施形式的优点在于更简单的实施、较小的支承面和较少的制造成本。因为对于移动仅仅需要三个传动电机而不是在前述实施形式情况下的5个传动电机，也即一个用于在X方向上移动的传动电机、一个用于在Y方向上移动的传动电机和一个用于旋转的传动电机。在前述实施形式情况下，附加地需要两个传动电机，也即一个用于在X方向上移动第二平台20的传动电机和一个用于在Y方向上移动第二平台20的传动电机。
相应地，仅需要三个位置检测装置31’、32’和35’，而不是在前述实施形式情况下的六个位置检测装置。
该方法的流程与在前述实施形式时类似，其中在具有刚性第二平台20’的可替代的实施形式情况下第二平台20的移动通过第二检测装置8’、也即对准键探测器2000’和光学检测装置2001’与第一平台10’的移动来补偿或代替。
只要在图6a至10b中所述的各个部件的功能没有明确被描述，所述功能对应于根据图1a至5b的前述实施形式并且反之亦然。
在图6a中第一衬底1被接纳在第一平台10’上并且第二衬底2被接纳在第二衬底20’上，也即接纳装置12、22上。第一和第二对准键3.1至3.n或4.1至4.n的位置在此已通过低分辨率的光学检测装置1001’、2001’相应地被粗略预对准。
由对准装置探测器2000’、光学检测装置2001’和距离测量装置2002’组成的第二检测装置8’在第一平台10’上以固定在所定义的位置中的方式布置，而由对准键探测器1000’、光学检测装置1001’、距离测量装置1002’和检验探测器1003’组成的第一检测装置7’位于第二平台20’上，使得检测装置7’、8’可以分别相对分别要测量的衬底1、2布置。
在图7a至7e所示的楔形误差校正时，根据图7e在不同的位置处通过将第一平台10’移动到以固定的方式布置在第二平台20’上的距离测量装置1002’来移动和测量第一接触面1k。接着通过移动在第一平台10’上布置的距离测量装置2002’来测量在第二接触面2k上的测量点的距离。
基于所测量的分布，可以通过相应地移动执行器11和21来彼此平行地对准第一接触面1k和第二接触面2k。
在此，平行的第一和第二X-Y平面5、6具有微小的距离，但是在该实施形式中不在相同的平面中。
接着，借助于安置在第二平台20’处的对准键探测器1000’来探测第一衬底1的第一对准键3.1至3.n，而且探测其在第一X-Y坐标系中的绝对位置。从所探测的坐标中计算线性或非线性数学分布模型和/或相应的模型参数，如在根据图1a至5b的实施形式中那样。
接着，借助于固定在第一平台10’上的对准键探测器2000’探测第二衬底2的第二对准键4.1至4.n并且检测其在第二X-Y坐标系中的坐标。从所检测的坐标中相应地计算或近似线性或非线性数学分布模型和/或模型参数。
从第一和第二对准键3.1至3.n和4.1至4.n的模型参数或数学分布模型和通过位置检测装置31’、33’和35’、尤其是激光干涉仪已知的位置以及第一平台10’与第二平台20’的关系以及对准键探测器1000’和2000’在相应的X-Y坐标系中的已知位置中可以计算第一平台10’的对准位置，以便相应地对准衬底1和2。
在对准之后，通过执行器11使衬底1在Z方向上与衬底2接触。
通过在第二平台20’处所安置的检验探测器1003’，根据图10a和10b来确定衬底对的对准和接触的质量。
通过前述的实施形式，尤其是在接触面1k、2k上分布地和鉴于对准键、尤其是芯片的各个位置，实现显著更大的对准精度，使得可以实现<250nm、尤其是<150nm、优选<70nm的对准精度。
附图标记列表
1 第一衬底
1k 第一接触面
2 第二衬底
2k 第二接触面
3.1至3.n 第一对准键
4.1至4.n 第二对准键
5 第一X-Y平面
6 第二X-Y平面
7，7’ 第一检测装置
8，8’ 第二检测装置
9，9’ 基底
10,10’ 第一平台
11 执行器
12 接纳装置
20，20’ 第二平台
21 执行器
22 接纳装置
30 位置检测装置
31,31’ 位置检测装置
32 位置检测装置
33，33’ 位置检测装置
34 位置检测装置
35,35’ 位置检测装置
1000，1000’ 对准键探测器
2000,2000’ 对准键探测器
1001,1001’ 光学检测装置
2001,2001’ 光学检测装置
1002,1002’ 距离测量装置
2002,2002’ 距离测量装置
1003,1003’ 检验探测器

Claims (10)

1.用于使能接纳在第一平台（10）上的第一衬底（1）的第一接触面（1k）与能接纳在第二平台（20）上的第二衬底（2）的第二接触面（2k）对准的设备，具有以下特征：
- 能通过第一检测装置（7,7’）在与第一衬底（1）的移动无关的第一X-Y坐标系中的第一X-Y平面（5）中检测沿着第一接触面（1k）布置的第一对准键（3.1至3.n）的第一X-Y位置，
- 能通过第二检测装置（8,8’）在与第二衬底（2）的移动无关的第二X-Y坐标系中的与第一X-Y平面（5）平行的第二X-Y平面（6）中检测沿着第二接触面（2k）布置的与第一对准键（3.1至3.n）对应的第二对准键（4.1至4.n）的第二X-Y位置，
- 能基于第一X-Y位置在第一对准位置对准第一接触面（1k）并且能基于第二X-Y位置在第二对准位置对准第二接触面（2k），
- 所述设备通过测量对准结果并且与所计算的或标称的结果比较来对下一衬底组对的对准进行校准或优化从而是适应性的或自学习的。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，能利用相对应的第二对准键（4.1至4.n）检测和对准多于两个第一对准键（3.1至3.n）的第一X-Y位置。
3.根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，在检测第一和第二X-Y位置时的第一和第二X-Y平面（5,6）与在接触时的第一和第二接触面（1k，2k）的接触平面是相同的，尤其是附加地至少近乎相同、优选相同的。
4.根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，第一和/或第二X-Y坐标系被分配给所述设备的基底（9）。
5.根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，第一和/或第二检测装置（7,7’,8,8’）在检测和/或对准和/或接触期间能尤其是以机械的方式固定，优选地固定在基底（9）处。
6.根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，所述设备能通过用于检验所接触衬底（1,2）的对准的检验装置来校准。
7.根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，第一和第二X-Y坐标系是笛卡尔坐标系和/或具有相同的标度和/或重合。
8.根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，第一检测装置（7,7’）具有尤其是唯一的第一对准键探测器（1000,1000’）和/或第二检测装置（8,8’）具有尤其是唯一的第二对准键探测器（2000,2000’）。
9.根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，为了平行地对准第一和第二接触面（1k，2k），设置尤其是无接触地工作的第一和第二距离测量装置（1002，2002）以及用于横向于X-Y平面（5,6）移动衬底（1,2）的执行器（11,21）。
10.用于使能接纳在第一平台上的第一衬底的第一接触面与能接纳在第二平台上的第二衬底的第二接触面对准的方法，具有以下步骤：
- 在第一X-Y平面中布置第一接触面和在与第一X-Y平面平行的第二X-Y平面中布置第二接触面，
- 通过第一检测装置在与第一衬底的移动无关的第一X-Y坐标系中检测沿着第一接触面布置的第一对准键的X-Y位置，并且通过第二检测装置在与第二衬底的移动无关的第二X-Y坐标系中检测沿着第二接触面布置的与第一对准键对应的第二对准键的X-Y位置，
- 在基于第一X-Y位置确定的第一对准位置对准第一接触面并且在与第一接触面相对的基于第二X-Y位置确定的第二对准位置对准第二接触面，
其中所述方法通过测量对准结果并且与所计算的或标称的结果比较来对下一衬底组对的对准进行校准或优化从而是适应性的或自学习的。
CN201510240942.1A 2009-09-22 2010-08-26 用于对准两个衬底的设备 Active CN105244305B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP09012023.9 2009-09-22
EP09012023.9A EP2299472B1 (de) 2009-09-22 2009-09-22 Vorrichtung zum Ausrichten zweier Substrate
CN201080042282.1A CN102598206B (zh) 2009-09-22 2010-08-26 用于对准两个衬底的设备

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201080042282.1A Division CN102598206B (zh) 2009-09-22 2010-08-26 用于对准两个衬底的设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105244305A true CN105244305A (zh) 2016-01-13
CN105244305B CN105244305B (zh) 2019-04-16

Family

ID=41328827

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510240942.1A Active CN105244305B (zh) 2009-09-22 2010-08-26 用于对准两个衬底的设备
CN201080042282.1A Active CN102598206B (zh) 2009-09-22 2010-08-26 用于对准两个衬底的设备

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201080042282.1A Active CN102598206B (zh) 2009-09-22 2010-08-26 用于对准两个衬底的设备

Country Status (7)

Country Link
US (4) US9576825B2 (zh)
EP (2) EP3731258A1 (zh)
JP (1) JP5562424B2 (zh)
KR (6) KR20120084288A (zh)
CN (2) CN105244305B (zh)
TW (3) TWI655708B (zh)
WO (1) WO2011042093A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022160564A1 (zh) * 2021-01-27 2022-08-04 长鑫存储技术有限公司 控片量测方法及量测装置

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010007970A1 (de) * 2010-02-15 2011-08-18 Suss MicroTec Lithography GmbH, 85748 Verfahren und Vorrichtung zum aktiven Keilfehlerausgleich zwischen zwei im wesentlichen zueinander parallel positionierbaren Gegenständen
JP5707950B2 (ja) * 2011-01-13 2015-04-30 株式会社ニコン 基板重ね合わせ装置および基板重ね合わせ方法
TWI421972B (zh) * 2011-12-08 2014-01-01 Metal Ind Res & Dev Ct 無標記異空間基板組裝對位方法及系統
SG2014014070A (en) 2012-06-06 2014-06-27 Ev Group E Thallner Gmbh Device and method for determination of alignment errors
US9418882B2 (en) 2013-06-17 2016-08-16 Ev Group E. Thallner Gmbh Device and method for aligning substrates
TW201520702A (zh) * 2013-11-19 2015-06-01 Huang Tian Xing 對準誤差補償方法、系統，及圖案化方法
CN105247670B (zh) * 2013-12-06 2018-06-12 Ev 集团 E·索尔纳有限责任公司 用于对齐衬底的装置和方法
CN105023869B (zh) * 2014-04-25 2018-03-02 上海微电子装备（集团）股份有限公司 半自动对准机
EP3139834B1 (en) * 2014-05-05 2022-03-16 Caliber Imaging & Diagnostics, Inc. System and method for mapping the locations of captured confocal images of a lesion in skin tissue
SG11201603148VA (en) * 2014-12-18 2016-07-28 Ev Group E Thallner Gmbh Method for bonding substrates
DE112014007212A5 (de) * 2014-12-23 2017-08-24 Ev Group E. Thallner Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Vorfixierung von Substraten
JP5971367B2 (ja) * 2015-03-04 2016-08-17 株式会社ニコン 基板重ね合わせ装置および基板重ね合わせ方法
DE102015108901A1 (de) * 2015-06-05 2016-12-08 Ev Group E. Thallner Gmbh Verfahren zum Ausrichten von Substraten vor dem Bonden
CN106933042B (zh) * 2015-12-30 2018-09-18 上海微电子装备（集团）股份有限公司 测量两激光干涉仪相交角度非正交性的方法
EP3734650B1 (de) * 2016-08-29 2023-09-27 EV Group E. Thallner GmbH Verfahren und vorrichtung zum ausrichten von substraten
DE102017105697A1 (de) 2017-03-16 2018-09-20 Ev Group E. Thallner Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Ausrichtung zweier optischer Teilsysteme
WO2018171861A1 (de) 2017-03-20 2018-09-27 Ev Group E. Thallner Gmbh Verfahren zur ausrichtung zweier substrate
TWI629475B (zh) 2017-04-18 2018-07-11 財團法人工業技術研究院 非接觸式雙平面定位方法與裝置
KR102409885B1 (ko) * 2018-10-11 2022-06-16 삼성전자주식회사 웨이퍼 정렬 방법, 이러한 정렬 방법을 이용한 웨이퍼 본딩 방법, 및 이러한 정렬 방법을 수행하기 위한 장치
US20220223483A1 (en) * 2019-05-22 2022-07-14 Vuereal Inc. An alignment process for the transfer setup
CN114144868A (zh) 2019-08-23 2022-03-04 Ev 集团 E·索尔纳有限责任公司 用于使基板对准的方法和装置
US20230018538A1 (en) * 2019-12-10 2023-01-19 Ev Group E. Thallner Gmbh Method and device for aligning substrates
US20230207513A1 (en) * 2020-06-30 2023-06-29 Ev Group E. Thallner Gmbh Device and method for the alignment of substrates
US11829077B2 (en) 2020-12-11 2023-11-28 Kla Corporation System and method for determining post bonding overlay
US11782411B2 (en) 2021-07-28 2023-10-10 Kla Corporation System and method for mitigating overlay distortion patterns caused by a wafer bonding tool

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1278245A1 (en) * 2000-04-28 2003-01-22 Mitsubishi Materials Silicon Corporation Method and apparatus for producing bonded dielectric separation wafer
US20070252994A1 (en) * 2006-04-27 2007-11-01 Asml Netherlands B.V. Alignment of substrates for bonding
CN101779270A (zh) * 2007-08-10 2010-07-14 株式会社尼康 基板贴合装置及基板贴合方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT405775B (de) 1998-01-13 1999-11-25 Thallner Erich Verfahren und vorrichtung zum ausgerichteten zusammenführen von scheibenförmigen halbleitersubstraten
KR100800323B1 (ko) * 2001-12-06 2008-02-01 엘지.필립스 엘시디 주식회사 기판 합착장치의 얼라인 검사장치
JP4681241B2 (ja) * 2004-02-16 2011-05-11 ボンドテック株式会社 アライメント方法、この方法を用いた接合方法、接合装置
KR20060027697A (ko) 2004-09-23 2006-03-28 삼성전자주식회사 복수개의 간섭계시스템을 이용한 웨이퍼 정렬 장치
US7442476B2 (en) * 2004-12-27 2008-10-28 Asml Netherlands B.V. Method and system for 3D alignment in wafer scale integration
US7371663B2 (en) * 2005-07-06 2008-05-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Three dimensional IC device and alignment methods of IC device substrates
KR101367661B1 (ko) * 2006-08-25 2014-02-27 엘아이지에이디피 주식회사 척의 평행도 및 평편도 조절유닛을 가진 기판 합착장치
JP5018004B2 (ja) * 2006-10-11 2012-09-05 株式会社ニコン 顕微鏡、マーク検出方法、ウェハ接合装置、および、積層３次元半導体装置の製造方法
JP2008192840A (ja) * 2007-02-05 2008-08-21 Tokyo Electron Ltd 真空処理装置及び真空処理方法並びに記憶媒体
CN105487351A (zh) * 2007-07-18 2016-04-13 株式会社尼康 曝光装置、曝光方法、及元件制造方法
KR100890380B1 (ko) * 2007-12-07 2009-03-25 주식회사 에이디피엔지니어링 기판합착장치
JP5200522B2 (ja) * 2007-12-18 2013-06-05 株式会社ニコン 基板張り合わせ方法
KR100915697B1 (ko) * 2007-12-21 2009-09-04 주식회사 에이디피엔지니어링 기판간 정렬오차 보정방법
US7924159B2 (en) * 2008-01-30 2011-04-12 Axcelis Technologies Inc. Remote wafer presence detection with passive RFID
US8139219B2 (en) * 2008-04-02 2012-03-20 Suss Microtec Lithography, Gmbh Apparatus and method for semiconductor wafer alignment

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1278245A1 (en) * 2000-04-28 2003-01-22 Mitsubishi Materials Silicon Corporation Method and apparatus for producing bonded dielectric separation wafer
US20070252994A1 (en) * 2006-04-27 2007-11-01 Asml Netherlands B.V. Alignment of substrates for bonding
CN101779270A (zh) * 2007-08-10 2010-07-14 株式会社尼康 基板贴合装置及基板贴合方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022160564A1 (zh) * 2021-01-27 2022-08-04 长鑫存储技术有限公司 控片量测方法及量测装置
US11862495B2 (en) 2021-01-27 2024-01-02 Changxin Memory Technologies, Inc. Monitor wafer measuring method and measuring apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160130871A (ko) 2016-11-14
US20220270896A1 (en) 2022-08-25
JP2013505592A (ja) 2013-02-14
KR101841377B1 (ko) 2018-03-22
EP2299472B1 (de) 2020-07-08
WO2011042093A1 (de) 2011-04-14
CN102598206B (zh) 2015-06-17
TW201126638A (en) 2011-08-01
EP2299472A1 (de) 2011-03-23
KR20210050598A (ko) 2021-05-07
JP5562424B2 (ja) 2014-07-30
US11361980B2 (en) 2022-06-14
TWI618182B (zh) 2018-03-11
KR101986058B1 (ko) 2019-06-04
US20120237328A1 (en) 2012-09-20
US20190326137A1 (en) 2019-10-24
KR102386007B1 (ko) 2022-04-12
KR20160092523A (ko) 2016-08-04
CN105244305B (zh) 2019-04-16
US20160322249A1 (en) 2016-11-03
EP3731258A1 (de) 2020-10-28
US10388545B2 (en) 2019-08-20
US9576825B2 (en) 2017-02-21
KR20180026573A (ko) 2018-03-12
TW201816928A (zh) 2018-05-01
TWI553770B (zh) 2016-10-11
TW201620070A (zh) 2016-06-01
CN102598206A (zh) 2012-07-18
KR20120084288A (ko) 2012-07-27
KR20190062619A (ko) 2019-06-05
TWI655708B (zh) 2019-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102598206B (zh) 用于对准两个衬底的设备
KR20100063000A (ko) 기판접합장치 및 기판접합방법
TW200743778A (en) A method for enhancing the measuring accuracy when determining the coordinates of structures on a substrate
CN103278110A (zh) 一种对导轨耦合误差的补偿方法
JP2019530206A (ja) 基板を位置合わせする方法および装置
CN103377963B (zh) 用于叠加度量的工具所致移位减少量的确定
US6949733B2 (en) Determination of a movable gantry position including a dual measurement module
CN110081823A (zh) 一种机床五自由度几何运动误差测量系统
TWI648516B (zh) 雙光學量測補償系統
KR101854177B1 (ko) 부품에 대한 가공 기구 위치 정렬 장치 및 방법
Ibaraki et al. A new formulation of laser step-diagonal measurement—two-dimensional case
US20230018538A1 (en) Method and device for aligning substrates
KR20090052329A (ko) 평면형 테이블 표면을 정렬하기 위한 방법 및 디바이스
Khan et al. Squareness perpendicularity measuring techniques in multiaxis machine tools
Woo et al. Long Range Precision Stage Using Multi Bar Mirrors
EP2593841A2 (en) Methods and systems for detecting, setting, monitoring, determining, storing and compensating the spatial situation of a mobile unit

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant