CN116387221A - 用于晶圆键合对准的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于晶圆键合对准的装置及方法。在本申请的一实施例中，所述用于晶圆键合对准的装置包括：显微镜，其用以对晶圆的标识进行聚焦；多色光源，其用以发出波长可变的光对所述晶圆的所述标识进行照明，其中所述波长可变的光包括第一波长的光与第二波长的光，其中所述第一波长的光的波长与所述第二波长的光的波长不同；及相机，其用以在所述多色光源以所述第一波长的光进行照明时，对所述晶圆的所述标识进行拍摄以得到第一图片，以及在所述多色光源以所述第二波长的光进行照明时，对所述晶圆的所述标识进行拍摄以得到第二图片。

Description

用于晶圆键合对准的装置及方法

技术领域

本申请大体上涉及半导体加工设备领域，且更具体来说，涉及一种用于晶圆键合对准的装置及方法。

背景技术

晶圆键合需要通过对上、下两片晶圆表面制备的标识进行拍照并分析标识相对位置来实现对准。不同批次的晶圆上的薄膜会有不同，导致所制备的标识颜色会有差异。传统的晶圆键合对准设备所采用的光源都是单一色光且不可切换的光源。在此光源下对标识进行成像，所得到的图片的对比度并无明显区别，无法据以提升晶圆键合的对准精度。

发明内容

本申请发现使用不同颜色光源对晶圆的标识进行成像，所得到的图片对比度会有区别。本申请提供了一种用于晶圆键合对准的装置及方法，其使用不同颜色的光源对标识进行成像，提高拍摄得到的图片对比度，从而提升键合对准的精度。

在一方面，本申请提供了一种用于晶圆键合对准的装置，其包括：显微镜，其用以对晶圆的标识进行聚焦；多色光源，其用以发出波长可变的光对所述晶圆的所述标识进行照明，其中所述波长可变的光包括第一波长的光与第二波长的光，其中所述第一波长的光的波长与所述第二波长的光的波长不同；及相机，其用以在所述多色光源以所述第一波长的光进行照明时，对所述晶圆的所述标识进行拍摄以得到第一图片，以及在所述多色光源以所述第二波长的光进行照明时，对所述晶圆的所述标识进行拍摄以得到第二图片。

根据本申请的实施例，所述第一波长的光与所述第二波长的光中的至少一者是单色光。

根据本申请的实施例，所述第一波长的光与所述第二波长的光中的至少一者是混合光。

根据本申请的实施例，所述多色光源包括发光二极管光源。

根据本申请的实施例，所述多色光源包括白光源与滤光片。

根据本申请的实施例，所述滤光片包括选自红色、橙色、黄色、绿色、蓝色及紫色滤光片中的至少二者。

在另一方面，本申请还提供了一种用于晶圆键合对准的方法，其包括：提供显微镜，其对第一晶圆的标识进行聚焦；提供相机；提供多色光源，其发出第一波长的光对所述第一晶圆的所述标识进行照明；使所述相机在所述多色光源以所述第一波长的光进行照明时，对所述第一晶圆的所述标识进行拍摄以得到第一图片；将所述多色光源由所述第一波长的光切换为第二波长的光，并对所述第一晶圆的所述标识进行照明，其中所述第一波长的光的波长与所述第二波长的光的波长不同；及使所述相机在所述多色光源以所述第二波长的光进行照明时，对所述第一晶圆的所述标识进行拍摄以得到第二图片。

根据本申请的实施例，所述方法进一步包括：比较所述第一图片的对比度与所述第二图片的对比度；及确定所述第一图片与所述第二图片中对比度较高者。

根据本申请的实施例，所述方法进一步包括：确定所述对比度较高者在以所述多色光源进行照明时所使用的光；及使所述多色光源发出所述所使用的光对第二晶圆的标识进行照明。

根据本申请的实施例，在所述方法中，所述第一波长的光与所述第二波长的光中的至少一者是单色光。

根据本申请的实施例，在所述方法中，所述第一波长的光与所述第二波长的光中的至少一者是混合光。

根据本申请的实施例，在所述方法中，所述多色光源包括发光二极管光源。

根据本申请的实施例，在所述方法中，所述多色光源包括白光源与滤光片。

根据本申请的实施例，在所述方法中，所述滤光片包括选自红色、橙色、黄色、绿色、蓝色及紫色滤光片中的至少二者。

根据本申请的实施例，所述方法进一步包括：将所述多色光源由所述第二波长的光切换为第三波长的光，并对所述第一晶圆的所述标识进行照明，其中所述第三波长的光的波长与所述第一波长的光的波长及所述第二波长的光的波长不同；及使所述相机在所述多色光源以所述第三波长的光进行照明时，对所述第一晶圆的所述标识进行拍摄以得到第三图片。

根据本申请的实施例，所述方法进一步包括：比较所述第一图片的对比度、所述第二图片的对比度与所述第三图片的对比度；及确定所述第一图片、所述第二图片与所述第三图片中对比度最高者。

根据本申请的实施例，所述方法进一步包括：确定所述对比度最高者在以所述多色光源进行照明时所使用的光；及使所述多色光源发出所述所使用的光对第二晶圆的标识进行照明。

根据本申请的实施例，在所述方法中，所述第三波长的光是单色光。

根据本申请的实施例，在所述方法中，所述第三波长的光是混合光。

在以下附图及描述中阐述本申请的一或多个实例的细节。其他特征、目标及优势将根据所述描述及附图以及权利要求书而显而易见。

附图说明

本说明书中的公开内容提及且包含以下各图：

图1是根据本申请的一些实施例的用于晶圆键合对准的系统的示意图；

图2是根据本申请的一些实施例的用于晶圆键合对准的方法的流程图；及

图3是根据本申请的另一些实施例的用于晶圆键合对准的方法的流程图。

根据惯例，图示中所说明的各种特征可能并非按比例绘制。因此，为了清晰起见，可任意扩大或减小各种特征的尺寸。图示中所说明的各部件的形状仅为示例性形状，并非限定部件的实际形状。另外，为了清楚起见，可简化图示中所说明的实施方案。因此，图示可能并未说明给定设备或装置的全部组件。最后，可贯穿说明书和图示使用相同参考标号来表示相同特征。

具体实施方式

为更好地理解本发明的精神，以下结合本发明的部分实施例对其作进一步说明。

本说明书内使用的词汇“在一实施例”或“根据一实施例”并不必要参照相同具体实施例，且本说明书内使用的“在其他(一些/某些)实施例”或“根据其他(一些/某些)实施例”并不必要参照不同的具体实施例。其目的在于例如主张的主题包括全部或部分范例具体实施例的组合。本文所指“上”和“下”的意义并不限于图式所直接呈现的关系，其应包含具有明确对应关系的描述，例如“左”和“右”，或者是“上”和“下”的相反。本文所称的“连接”应理解为涵盖“直接连接”以及“经由一或多个中间部件连接”。本说明书中所使用的各种部件的名称仅出于说明的目的，并不具备限定作用，不同厂商可使用不同的名称来指代具备相同功能的部件。

以下详细地讨论本发明的各种实施方式。尽管讨论了具体的实施，但是应当理解，这些实施方式仅用于示出的目的。相关领域中的技术人员将认识到，在不偏离本发明的精神和保护范围的情况下，可以使用其他部件和配置。

图1是根据本申请的一些实施例的用于晶圆键合对准的系统100的示意图。

请参阅图1，系统100包括用于晶圆键合对准的多色光源装置10、光源控制器17及处理器18。多色光源装置10包括多色光源11、显微镜12及相机14。多色光源11在光源控制器17的控制下，发出波长可变的光对晶圆15的标识15M进行照明。晶圆15放置于卡盘16上，且晶圆15的标识15M朝向多色光源装置10。多色光源11所发出的波长可变的光包括第一波长的光与第二波长的光，其中第一波长的光的波长与第二波长的光的波长不同。根据本申请的实施例，多色光源11包括发光二极管光源。在本申请的一实施例中，第一波长的光是单色光，该单色光可为选自红光、橙光、黄光、绿光、蓝光及紫光中的一者。其中，在真空中，红光波长为622至780纳米(nm)，橙光波长为597–622纳米，黄光波长为577–597纳米，绿光波长为492–577纳米，蓝光波长为455–492纳米，紫光波长为390–455纳米。在本申请的另一实施例中，第一波长的光是混合光，该混合光可包括选自红光、橙光、黄光、绿光、蓝光及紫光中的至少二者。又，在本申请的一实施例中，第二波长的光是单色光，该单色光可为选自红光、橙光、黄光、绿光、蓝光及紫光中的一者。在本申请的另一实施例中，第二波长的光是混合光，该混合光可包括选自红光、橙光、黄光、绿光、蓝光及紫光中的至少二者。在第一波长的光与第二波长的光皆为单色光的实施例中，多色光源11包括白光源与滤光片。特定颜色的滤光片只允许特定波长的光通过，例如红色滤光片只能让红光通过。在本申请的实施例中，多色光源11的滤光片包括选自红色、橙色、黄色、绿色、蓝色及紫色滤光片中的至少二者。

显微镜12在处理器18的控制下，对晶圆15的标识15M进行聚焦。

相机14在多色光源11以第一波长的光进行照明时，当显微镜12达成聚焦后，对晶圆15的标识15M进行拍摄，以得到第一图片。处理器18对第一图片的图像质量，例如对比度，进行分析。此外，在得到第一图片后，处理器18发出信号通知光源控制器17，使光源控制器17将多色光源11的发光由第一波长的光切换为第二波长的光，并对晶圆15的标识15M进行照明。

在本申请中，对比度指的是一幅图像中明、暗区域最亮的白和最暗的黑之间不同亮度层级的差异。差异范围越大，代表对比度越高，图像中的细节表现等级就越高，亦即图像质量越佳。反之，差异范围越小，代表对比度越低，图像中的细节表现等级就越低，亦即图像质量不佳。

相机14在多色光源11以第二波长的光进行照明时，当显微镜12达成聚焦后，对晶圆15的标识15M进行拍摄，以得到第二图片。处理器18对第二图片的图像质量，例如对比度，进行分析。

在本申请的一实施例中，在得到第二图片后，处理器18比较第一图片的对比度与第二图片的对比度，以及确定第一图片与第二图片中对比度较高者。处理器18确定该对比度较高者在以多色光源进行照明时所使用的光，并通过光源控制器17使多色光源11发出所述所使用的光，以用于对与该晶圆15同批次的晶圆的标识进行照明。

在本申请的另一实施例中，在得到第二图片后，处理器18发出信号通知光源控制器17，使光源控制器17将多色光源11的发光由第二波长的光切换为第三波长的光，并对晶圆15的标识15M进行照明。

相机14在多色光源11以第三波长的光进行照明时，当显微镜12达成聚焦后，对晶圆15的标识15M进行拍摄，以得到第三图片。处理器18对第三图片的图像质量，例如对比度，进行分析。

处理器18比较第一图片的对比度、第二图片的对比度与第三图片的对比度，以及确定第一图片、第二图片与第三图片中对比度最高者。处理器18确定该对比度最高者在以多色光源进行照明时所使用的光，并通过光源控制器17使多色光源11发出所述所使用的光，以用于对与该晶圆15同批次的晶圆的标识进行照明。

处理器18具有相关的硬件与电脑程序，用以支持上述图片的对比度的分析与比较。

图2是根据本申请的一些实施例的用于晶圆键合对准的方法的流程图。

请参阅图2，在操作210中，提供显微镜，其对第一晶圆的标识进行聚焦。

在操作212中，提供相机。

在操作214中，提供多色光源，其发出第一波长的光对第一晶圆的标识进行照明。

在操作216中，使相机在多色光源以第一波长的光进行照明时，对第一晶圆的标识进行拍摄以得到第一图片。

在操作218中，将多色光源由第一波长的光切换为第二波长的光，并对第一晶圆的标识进行照明。

在操作220中，使相机在多色光源以第二波长的光进行照明时，对第一晶圆的标识进行拍摄以得到第二图片。

在操作222中，比较第一图片的对比度与第二图片的对比度。

在操作224中，确定第一图片与第二图片中对比度较高者。

在操作226中，确定对比度较高者在以多色光源进行照明时所使用的光。

在操作228中，使多色光源发出所述所使用的光对第二晶圆的标识进行照明。第二晶圆与该第一晶圆为同批次的晶圆。

图3是根据本申请的另一些实施例的用于晶圆键合对准的方法的流程图。

请参阅图3，在操作310中，提供显微镜，其对第一晶圆的标识进行聚焦。

在操作312中，提供相机。

在操作314中，提供多色光源，其发出第N波长的光对第一晶圆的标识进行照明，其中N为自然数，N＝1,2,3…。

在操作316中，使相机在多色光源以第N波长的光进行照明时，对第一晶圆的标识进行拍摄以得到第N图片。

在操作318中，判断N是否已达预定值Nt，其中Nt为预定拍摄图片的张数，用以确定在不同波长的光进行照明下，哪张图片的图像质量最佳，而可据以采用该图像质量最佳者所相对应的光，以用于对同批次的晶圆进行照明。

若N值未达预定值Nt，则在操作320中，将多色光源的发光切换为第(N+1)波长的光，并对第一晶圆的标识进行照明。其后回到操作316，使相机在多色光源以第(N+1)波长的光进行照明时，对第一晶圆的标识进行拍摄，以得到第(N+1)图片。操作316、操作318与操作320重复进行，直到在操作318中判断N已达预定值Nt。

若在操作318中判断N值已达预定值Nt，则在操作322中，比较Nt张图片的对比度。

接着在操作324中，确定对比度最高者在以多色光源进行照明时所使用的光。

然后在操作326中，使多色光源发出所述所使用的光对第二晶圆的标识进行照明。在本申请的实施例中，第二晶圆与第一晶圆为相同批次的晶圆。

以Nt＝3为例，图3所展现的方法包括如下操作：

在操作310中，提供显微镜，其对第一晶圆的标识进行聚焦。

在操作312中，提供相机。

在操作314中，提供多色光源，其发出第一波长的光对第一晶圆的所述标识进行照明。

在操作316中，使相机在多色光源以第一波长的光进行照明时，对第一晶圆的标识进行拍摄，以得到第一图片。

此时，在操作318中，判断尚未得到三张图片可供比较。于是在操作320中，将多色光源由第一波长的光切换为第二波长的光，并对第一晶圆的标识进行照明，其中第二波长的光的波长与第一波长的光的波长不同。然后回到操作316，使相机在多色光源以第二波长的光进行照明时，对第一晶圆的标识进行拍摄以得到第二图片。

此时，在操作318中，判断仍未得到三张图片可供比较。于是在操作320中，将多色光源由第二波长的光切换为第三波长的光，并对第一晶圆的标识进行照明，其中第三波长的光的波长与第一波长的光的波长及第二波长的光的波长不同。接着又回到操作316，使相机在多色光源以第三波长的光进行照明时，对第一晶圆的标识进行拍摄，以得到第三图片。

此时在操作318判断已得到三张图片可做比较。

于是在操作322中比较第一图片的对比度、第二图片的对比度与第三图片的对比度，并确定第一图片、第二图片与第三图片中对比度最高者。

接着在操作324中，确定对比度最高者在以多色光源进行照明时所使用的光。

然后在操作326中，使多色光源发出所述所使用的光对第二晶圆的标识进行照明。第二晶圆与第一晶圆为相同批次的晶圆。

在本申请的一实施例中，第三波长的光是单色光，该单色光可为选自红光、橙光、黄光、绿光、蓝光及紫光中的一者。在本申请的另一实施例中，第三波长的光是混合光，该混合光可包括选自红光、橙光、黄光、绿光、蓝光及紫光中的至少二者。

基于使用不同颜色光源对晶圆的标识进行成像时所得到的图片对比度会有区别，本申请的用于晶圆键合对准的装置及方法采用多色光源对标识进行成像，可以切换不同颜色的光源，为不同批次晶圆选择较佳甚至最佳的照明条件，提高拍摄得到的图片的对比度，从而提升对准精度。

本文中的描述经提供以使所述领域的技术人员能够进行或使用本发明。所属领域的技术人员将易于显而易见对本发明的各种修改，且本文中所定义的一般原理可应用于其它变化形式而不会脱离本发明的精神或范围。因此，本发明不限于本文所述的实例和设计，而是被赋予与本文所揭示的原理和新颖特征一致的最宽范围。

Claims (19)

1.一种用于晶圆键合对准的装置，其包括：

显微镜，其用以对晶圆的标识进行聚焦；

多色光源，其用以发出波长可变的光对所述晶圆的所述标识进行照明，其中所述波长可变的光包括第一波长的光与第二波长的光，其中所述第一波长的光的波长与所述第二波长的光的波长不同；及

相机，其用以在所述多色光源以所述第一波长的光进行照明时，对所述晶圆的所述标识进行拍摄以得到第一图片，以及在所述多色光源以所述第二波长的光进行照明时，对所述晶圆的所述标识进行拍摄以得到第二图片。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一波长的光与所述第二波长的光中的至少一者是单色光。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一波长的光与所述第二波长的光中的至少一者是混合光。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述多色光源包括发光二极管光源。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述多色光源包括白光源与滤光片。

6.根据权利要求5所述的装置，其中所述滤光片包括选自红色、橙色、黄色、绿色、蓝色及紫色滤光片中的至少二者。

7.一种用于晶圆键合对准的方法，其包括：

提供显微镜，其对第一晶圆的标识进行聚焦；

提供相机；

提供多色光源，其发出第一波长的光对所述第一晶圆的所述标识进行照明；

使所述相机在所述多色光源以所述第一波长的光进行照明时，对所述第一晶圆的所述标识进行拍摄以得到第一图片；

将所述多色光源由所述第一波长的光切换为第二波长的光，并对所述第一晶圆的所述标识进行照明，其中所述第一波长的光的波长与所述第二波长的光的波长不同；及

使所述相机在所述多色光源以所述第二波长的光进行照明时，对所述第一晶圆的所述标识进行拍摄以得到第二图片。

8.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括：

比较所述第一图片的对比度与所述第二图片的对比度；及

确定所述第一图片与所述第二图片中对比度较高者。

9.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括：

确定所述对比度较高者在以所述多色光源进行照明时所使用的光；及

使所述多色光源发出所述所使用的光对第二晶圆的标识进行照明。

10.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一波长的光与所述第二波长的光中的至少一者是单色光。

11.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一波长的光与所述第二波长的光中的至少一者是混合光。

12.根据权利要求7所述的方法，其中所述多色光源包括发光二极管光源。

13.根据权利要求7所述的方法，其中所述多色光源包括白光源与滤光片。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述滤光片包括选自红色、橙色、黄色、绿色、蓝色及紫色滤光片中的至少二者。

15.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括：

将所述多色光源由所述第二波长的光切换为第三波长的光，并对所述第一晶圆的所述标识进行照明，其中所述第三波长的光的波长与所述第一波长的光的波长及所述第二波长的光的波长不同；及

使所述相机在所述多色光源以所述第三波长的光进行照明时，对所述第一晶圆的所述标识进行拍摄以得到第三图片。

16.根据权利要求15所述的方法，其进一步包括：

比较所述第一图片的对比度、所述第二图片的对比度与所述第三图片的对比度；及

确定所述第一图片、所述第二图片与所述第三图片中对比度最高者。

17.根据权利要求16所述的方法，其进一步包括：

确定所述对比度最高者在以所述多色光源进行照明时所使用的光；及

使所述多色光源发出所述所使用的光对第二晶圆的标识进行照明。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述第三波长的光是单色光。

19.根据权利要求17所述的方法，其中所述第三波长的光是混合光。

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