CN116759360A - 一种晶圆对准装置及镜头误差校准方法 - Google Patents
一种晶圆对准装置及镜头误差校准方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116759360A CN116759360A CN202311041048.2A CN202311041048A CN116759360A CN 116759360 A CN116759360 A CN 116759360A CN 202311041048 A CN202311041048 A CN 202311041048A CN 116759360 A CN116759360 A CN 116759360A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wafer
- lens
- assembly
- alignment
- motion assembly
- 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
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 118
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 70
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims abstract description 19
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 claims description 249
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 15
- 230000009012 visual motion Effects 0.000 claims description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 16
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 abstract 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 101150095130 URAD gene Proteins 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 238000012536 packaging technology Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
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
- 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
-
- 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
- H01L21/67265—Position monitoring, e.g. misposition detection or presence detection of substrates stored in a container, a magazine, a carrier, a boat or the like
-
- 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
- H01L21/67282—Marking devices
-
- 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
- H01L21/67294—Apparatus for monitoring, sorting or marking using identification means, e.g. labels on substrates or labels on containers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
Abstract
本发明提供一种晶圆对准装置及镜头误差校准方法,涉及半导体加工技术领域。装置包括:晶圆运动组件,包括上晶圆运动组件和下晶圆运动组件,其上分别开设用于承载第一晶圆的上晶圆载台和承载第二晶圆的下晶圆载台;视觉运动组件,包括左侧镜头组件和右侧镜头组件,两侧的镜头组件围绕形成对准区域;且开口侧的上下两个端部分别设置光学镜头,用于拍摄测量第一晶圆和第二晶圆上的标记位置;标记板,固定在下晶圆运动组件上,用于通过光学镜头拍摄测量标记板上的校准标记,以对光学镜头拍摄测量时产生的误差进行校准,实现第一晶圆和第二晶圆的精确对准。本发明采用标记板和对应的误差校准方法,极大降低晶圆对准系统的在线实时测量误差。
Description
技术领域
本发明涉及半导体加工技术领域,具体涉及一种晶圆对准装置及镜头误差校准方法。
背景技术
随着超越摩尔概念的进一步被广泛认同,基于异质整合,垂直互联应用的先进封装技术正在飞速的发展。随着bumping(凸点工艺),TSV(硅通孔),RDL(重布层)技术的不断成熟和完善,对晶圆键合技术的要求也在不断的提高。晶圆键合的主要功能是将两片晶圆在垂直方向上进行结合,实现晶圆与晶圆之间的信号互联。而实现信号良好互联的首要条件是完成两片晶圆间的精确对准。
在晶圆对准作业过程中,视觉系统中的两个镜头上下面对面安装,各自配有一个相机,用于测量晶圆上标记所在位置;由于不同晶圆的标记位置不同,且上下料过程中存在一定的误差,因此视觉系统需要进行X、Y、Z三个自由度的运动来寻找标记。在常规作业流程中,视觉系统先找到第一张晶圆的标记,随后锁定视觉系统;第二张晶圆通过运动组件运动,将标记移动到视野范围内进行标记位置测量;测量完成后,运动组件以视觉系统测量值作为输入,通过运动完成两张晶圆在空间上的对准。
常规晶圆对准作业流程中,视觉系统在测量标记位置时存在以下误差:1.两个镜头的光轴存在一定的同轴度误差;2.光轴与被测晶圆所在的平面存在垂直度误差;3.虽然视觉系统在完成第一张晶圆标记搜索后将被锁定,但同一产品晶圆上的标记位置受上片精度影响会有不同,此外不同产品晶圆其上的标记位置也存在不同,因此视觉系统的每次锁定位置也会不同。由于视觉系统的运动误差,视觉系统在不同位置锁定时,与被测晶圆在空间六自由度上的位置关系也不同,且该误差是一个随机变量。由此作为整个对准系统的基准时将会直接影响标记位置测量的准确性。
针对以上问题,现有的处理方法是通过一个透明的、两面都能观测到特殊标记的标记板,对视觉系统进行测校,方法如下:
1.离线测校:离线标记出两个镜头安装的同轴度误差,并作为常数输入对准测量系统软件。但此种方法只能够标定出镜头光轴的同轴度误差,并不能解决上述2、3两项问题;
2.在固定位置在线测校:将标记板安装在固定测校工位,视觉系统X、Y方向运动至测校工位进行测校,而后再进行X、Y方向运动寻找标记;但由于视觉系统的测校工位与实际对准时的标记位置不同,因此视觉系统在空间六自由度上的误差是不同的,因此并不能解决上述问题3。
因此,目前的处理方法不能够真实地呈现作业流程中镜头测量时的误差,以及消除误差。
发明内容
针对现有晶圆对准作业流程中,视觉系统在测量标记位置时存在误差,影响整个对准系统基准的问题,本发明实施例提供一种晶圆对准装置及镜头误差校准方法,通过采用透明标记板和对应的视觉系统误差计算方法,极大降低现有晶圆对准系统的在线实时测量误差。
本申请实施例提供以下技术方案:一种晶圆对准装置,包括:
晶圆运动组件,所述晶圆运动组件包括板状的上晶圆运动组件和下晶圆运动组件,所述上晶圆运动组件上开设用于承载第一晶圆的上晶圆载台,所述下晶圆运动组件上开设用于承载第二晶圆的下晶圆载台;
视觉运动组件,所述视觉运动组件包括左侧镜头组件和右侧镜头组件,所述左侧镜头组件和所述右侧镜头组件的外型均呈一侧开口的C型,所述左侧镜头组件的C型开口侧与所述右侧镜头组件的C型开口侧相对设置,以围绕形成用于所述晶圆运动组件做直线运动的对准区域;且C型开口侧的上下两个端部分别对称设置光学镜头,用于通过所述光学镜头分别拍摄测量所述第一晶圆和所述第二晶圆上的标记位置;
透明标记板,所述透明标记板固定设置在所述上晶圆运动组件或所述下晶圆运动组件上,所述透明标记板在X轴方向上排列多个校准标记,且所述透明标记板的尺寸覆盖所述光学镜头在X轴方向上的运动范围,用于通过所述光学镜头拍摄测量所述透明标记板上的校准标记,以对所述光学镜头拍摄测量时产生的误差进行校准,实现所述第一晶圆和所述第二晶圆的精确对准。
根据本申请一种实施例,所述透明标记板上相邻两个所述校准标记之间的距离小于所述光学镜头的视场,且相邻两个所述校准标记的形状互不相同,使所述光学镜头可拍摄到至少两个所述校准标记。
根据本申请一种实施例,所述透明标记板上单个校准标记的宽度不大于所述光学镜头的视场宽度的三分之一,单个校准标记的长度不大于所述光学镜头的视场长度的三分之一。
根据本申请一种实施例,还包括第一驱动装置,所述第一驱动装置的驱动输出端连接所述晶圆运动组件,用于驱动所述晶圆运动组件在所述对准区域做直线运动。
根据本申请一种实施例,还包括第二驱动装置,所述第二驱动装置的驱动输出端连接所述视觉运动组件,用于驱动所述视觉运动组件在X轴、Y轴、Z轴三个方向上做直线运动。
根据本申请一种实施例,所述视觉运动组件的重复定位精度小于所述光学镜头的视场长度和宽度的三分之一。
根据本申请一种实施例,所述上晶圆载台和所述下晶圆载台上均设置通过吸附方式固定晶圆的吸附环槽;其中,所述吸附方式为包括真空吸附方式、静电吸附方式中的任一种。
本发明另一方面提供一种镜头误差校准方法,应用于上述的晶圆对准装置,所述方法包括如下步骤:
步骤1.将第一晶圆放入上晶圆载台,将第二晶圆放入下晶圆载台;
步骤2.将上晶圆运动组件移动至对准工位,将下晶圆运动组件移动至上片工位,通过移动视觉运动组件,使下方的光学镜头捕捉到所述第一晶圆的标记位置,并记录该标记位置,锁定所述视觉运动组件,使所述光学镜头保持不动;
步骤3.将下晶圆运动组件移动至校准工位,将上晶圆运动组件移动至上片工位,通过移动所述下晶圆运动组件,使上方和下方的光学镜头同时捕捉到透明标记板上的校准标记,计算视觉系统误差,完成上方和下方的光学镜头的校准;通过所述第一晶圆的标记位置,确定所述第二晶圆的目标标记位置;其中,所述透明标记板设置在所述下晶圆运动组件上;
步骤4.将下晶圆运动组件移动至对准工位;根据所述视觉系统误差和所述第二晶圆的目标标记位置,计算所述第一晶圆和第二晶圆之间的实际位置偏差,通过移动所述下晶圆运动组件,将所述第二晶圆的标记位置根据所述实际位置偏差移动至所述目标标记位置;
步骤5.将上晶圆运动组件移动至对准工位,将下晶圆运动组件在Z轴方向上向上提升,完成所述第一晶圆和所述第二晶圆的精确对准。
根据本申请一种实施例,计算视觉系统误差的方法包括:
在步骤3中,通过移动所述下晶圆运动组件,使上方和下方的光学镜头同时捕捉到透明标记板上的校准标记,分别记录左、右标记在上方、下方的光学镜头中的位置坐标,分别记为:左上镜头坐标(x13,y13)、左下镜头坐标(x14,y14)、右上镜头坐标(x23,y23)、右下镜头坐标(x24,y24);
按如下公式计算所述视觉系统误差:
(Δx11,Δy11)=(x14,y14)-(x13,y13)
(Δx21,Δy21)=(x24,y24)-(x23,y23);
式中,(Δx11,Δy11)为左标记在上方和下方的光学镜头中的误差;(Δx21,Δy21)为右标记在上方和下方的光学镜头中的误差。
根据本申请一种实施例,计算所述第一晶圆和第二晶圆之间的实际位置偏差的方法包括:
在步骤2中,将上晶圆运动组件移动至对准工位,将下晶圆运动组件移动至上片工位,通过移动视觉运动组件,使下方的光学镜头捕捉到所述第一晶圆的左、右两个标记位置,分别记录两个标记位置坐标,记为:左下镜头坐标(x11,y11),右下镜头坐标(x21,y21);
在步骤4中,将下晶圆运动组件移动至对准工位,使上方的光学镜头捕捉到所述第二晶圆的左右两个标记位置,分别记录两个标记位置坐标,记为:左上镜头坐标(x12,y12),右上镜头坐标(x22,y22);
按如下公式计算所述第一晶圆和第二晶圆之间的实际位置偏差:
(Δx1,Δy1)=(x12,y12)-(x11,y11)-(Δx11,Δy11)
(Δx2,Δy2)=(x22,y22)-(x21,y21)-(Δx21,Δy21);
式中,(Δx1,Δy1)为所述第一晶圆和第二晶圆的左标记的实际位置偏差,(Δx2,Δy2)为所述第一晶圆和第二晶圆的右标记的实际位置偏差。
与现有技术相比,本发明实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括:
1.本发明采用透明标记板,视觉系统测校位置即为标记所在位置,测校与标记测量过程中不发生运动,从而一定程度上减小了视觉系统的测校误差,提高了整个系统的测量精度。
2.本发明提供的镜头误差校准方法是在晶圆对准作业流程中,通过特定的工艺流程,并配合特殊设计的透明标记板,大幅降低上下镜头校准过程中产生的误差。该校准方法简单、可操作性强,在特定的对准工艺流程中,视觉系统在测校与测量标记位置过程中不发生运动,可显著减少视觉系统的测校误差,提高整个系统的测量精度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例中的晶圆对准机结构示意图;
图1-1为本发明实施例中的晶圆对准机另一结构示意图;
图2为本发明实施例中的透明标记板示意图;
图3为本发明实施例中视场大小和标记大小对比示意图;
图4为本发明实施例中的晶圆对准流程图;
图5为传统的晶圆对准流程图;
图6为本发明实施例中视觉系统运动的俯仰重复性误差a示意图;
图7为本发明实施例中晶圆运动组件在Y方向运动示意图;
图8为本发明实施例中标记在上下镜头视场中的位置示意图
图9为本发明实施例中第二晶圆左右标记的位置坐标示意图;
其中,1-上晶圆载台;2-透明标记板;2-1-左侧镜头组件在X方向的运动范围;2-2-右侧镜头组件在X方向的运动范围;2-3-镜头视场;3-光学镜头;4-视觉运动组件; 5-上晶圆运动组件; 6-下晶圆运动组件;7-下晶圆载台。
具体实施方式
下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
如图1所示,本发明实施例提供了一种晶圆对准装置,包括:晶圆运动组件,所述晶圆运动组件包括板状的上晶圆运动组件和下晶圆运动组件,所述上晶圆运动组件上开设用于承载第一晶圆的上晶圆载台,所述下晶圆运动组件上开设用于承载第二晶圆的下晶圆载台;视觉运动组件,所述视觉运动组件包括左侧镜头组件和右侧镜头组件,所述左侧镜头组件和所述右侧镜头组件的外型均呈一侧开口的C型,所述左侧镜头组件的C型开口侧与所述右侧镜头组件的C型开口侧相对设置,以围绕形成用于所述晶圆运动组件做直线运动的对准区域;且C型开口侧的上下两个端部分别对称设置光学镜头,用于通过所述光学镜头分别拍摄测量所述第一晶圆和所述第二晶圆上的标记位置;透明标记板,所述透明标记板固定设置在所述上晶圆运动组件或所述下晶圆运动组件上,所述透明标记板在X轴方向上排列多个校准标记,且所述透明标记板的尺寸覆盖所述光学镜头在X轴方向上的运动范围,用于通过所述光学镜头拍摄测量所述透明标记板上的校准标记,以对所述光学镜头拍摄测量时产生的误差进行校准,实现所述第一晶圆和所述第二晶圆的精确对准。
如附图2和图3所示,本实施例的透明标记板在X方向排列多个标记,标记板尺寸可以覆盖机器视觉系统在X方向的运动范围,确保机器视觉系统在X向运动中的任意位置,都能观测到标记;标记板上相邻两个所述校准标记之间的距离小于所述光学镜头的视场,且相邻两个所述校准标记的形状互不相同,确保镜头必然能观测到一个以上的标记特征,且图像唯一;标记板上,单个校准标记的宽度不大于机器视觉系统(即上述光学镜头)的视场宽度的三分之一,单个校准标记的长度不大于机器视觉系统(即上述光学镜头)的视场长度的三分之一。
本实施例中,上述晶圆运动组件、上述视觉运动组件均可以在X轴、Y轴、Z轴三个方向上做直线运动;其中,晶圆运动组件通过第一驱动装置驱动,视觉运动组件通过第二驱动装置驱动。驱动装置为非常成熟的现有设备,因此本实施例中对上述的第一驱动装置和第二驱动装置不做具体限定,采用常规的驱动装置即可,例如伺服电机、气缸机构、液压缸等均可实现。
本实施例中,为保证运动系统能使标记进入到视场范围,机器视觉系统(即上述光学镜头)安装在视觉运动组件上,视觉运动组件的重复定位精度的能力需要小于机器视觉系统视场min(最小长度、最小宽度)的三分之一。
本实施例中,所述上晶圆载台和所述下晶圆载台上均设置通过吸附方式固定晶圆的吸附环槽;其中,所述吸附方式为包括真空吸附方式、静电吸附方式中的任一种。
本发明另一方面提供一种镜头误差校准方法,应用于上述的晶圆对准装置,所述方法包括如下步骤:
步骤1.将第一晶圆放入上晶圆载台,将第二晶圆放入下晶圆载台;
步骤2.将上晶圆运动组件移动至对准工位,将下晶圆运动组件移动至上片工位,通过移动视觉运动组件,使下方的光学镜头捕捉到所述第一晶圆的标记位置,并记录该标记位置,锁定所述视觉运动组件,使所述光学镜头保持不动;
步骤3.将下晶圆运动组件移动至校准工位,将上晶圆运动组件移动至上片工位,通过移动所述下晶圆运动组件,使上方和下方的光学镜头同时捕捉到透明标记板上的校准标记,计算视觉系统误差,完成上方和下方的光学镜头的校准;通过所述第一晶圆的标记位置,确定所述第二晶圆的目标标记位置;本实施例中,所述透明标记板设置在所述下晶圆运动组件上;
步骤4.将下晶圆运动组件移动至对准工位;根据所述视觉系统误差和所述第二晶圆的目标标记位置,计算所述第一晶圆和第二晶圆之间的实际位置偏差,通过移动所述下晶圆运动组件,将所述第二晶圆的标记位置根据所述实际位置偏差移动至所述目标标记位置;
步骤5.将上晶圆运动组件移动至对准工位,将下晶圆运动组件在Z轴方向上向上提升,完成所述第一晶圆和所述第二晶圆的精确对准。
按照如附图4所示本发明实施例所示流程图开展镜头误差校正对准,具体如下:第一步,将两张晶圆放入设备中,其中第一晶圆吸附在上晶圆载台,第二晶圆吸附在下晶圆载台;第二步,将上晶圆载台移动至对准工位,将下晶圆载台移动至上片工位,移动光路镜头,找到第一晶圆的标记位置,并记录该位置,锁定镜头位置,保持不动;第三步,将下晶圆载台移动至校准工位,将上晶圆载台移动至上片工位,镜头保持不动,通过校准标记完成上下镜头校准,形成第二晶圆标记的目标标记位置;第四步,将下晶圆载台移动至对准工位,移动下晶圆载台,将第二晶圆的标记移至目标标记位置;第五步,将上晶圆载台移动至对准工位,将下晶圆载台Z向提升,完成对准。
为更好说明本发明实施例相对于现有技术的优势,结合附图5对传统的对准流程进行介绍,具体如下:第一步,将两张晶圆放入设备中,其中第一晶圆吸附在上晶圆载台,第二晶圆吸附在下晶圆载台,将镜头移动至校准工位,完成镜头校准;第二步,将上晶圆载台移动至对准工位,将下晶圆载台移动至上片工位,移动光路镜头,找到第一晶圆的标记位置,并记录该位置,锁定镜头位置,保持不动;第三步,将下晶圆载台移动至对准工位,将上晶圆载台移动至上片工位,移动下晶圆载台,将第二晶圆的标记移至目标位置;第四步,将上晶圆载台移动至对准工位,将下晶圆载台Z向提升,完成对准。
在传统的对准工艺流程中,视觉系统在运动过程中,从测校位置运动至标记所在位置,对测量精度影响最大的因素为视觉系统运动的俯仰重复性误差,此误差随机性较大且无法通过标定消除,假设俯仰重复性误差为a urad(如附图6所示),上下镜头的工作距离为f um,则理论上由此带来的测量误差为E=2×a×f×10-6um,即2×a×f×10-3nm;如附图2所示,假设上下镜头工作距离f均为30 mm,运动组件的俯仰误差重复值a按照经验取5urad,则传统的工艺流程中测校误差为2×5×30×103×10-3=300 nm。本发明实施例的工艺流程由于测校与测量过程中视觉系统不发生运动,故不存在此项误差,提高了视觉系统的测量精度。
下面是本发明实施例的视觉系统误差计算的流程图解:
步骤1:视觉系统找到第一晶圆的左右两个标记,分别记录位置坐标:左下镜头坐标(x11,y11),右下镜头坐标(x21,y21),而后视觉系统固定。
步骤2:晶圆运动组件在Y向运动,如图7所示。
步骤3:透明标记板进入镜头范围内,晶圆运动组件停止运动,标记板进入镜头范围内,晶圆运动组件停止运动,上下镜头同时测标记板上标记位置,分别记录左右标记在上下镜头视野中的位置,分别记为:左上镜头坐标(x13,y13)、左下镜头坐标(x14,y14)、右上镜头坐标(x23,y23)、右下镜头坐标(x24,y24);
如图8所示,按如下公式计算视觉系统误差:
(Δx11,Δy11)=(x14,y14)-(x13,y13)
(Δx21,Δy21)=(x24,y24)-(x23,y23)
式中,(Δx11,Δy11)为左标记在上方和下方的光学镜头中的误差;(Δx21,Δy21)为右标记在上方和下方的光学镜头中的误差。
步骤4:晶圆运动组件继续Y向运动,第二晶圆上左右标记进入镜头视野进行位置测量,记为:左上镜头坐标(x12,y12),右上镜头坐标(x22,y22);如图9所示;
步骤5:按如下公式计算两张晶圆的实际位置偏差。
(Δx1,Δy1)=(x12,y12)-(x11,y11)-(Δx11,Δy11)
(Δx2,Δy2)=(x22,y22)-(x21,y21)-(Δx21,Δy21);
式中,(Δx1,Δy1)为所述第一晶圆和第二晶圆的左标记的实际位置偏差,(Δx2,Δy2)为所述第一晶圆和第二晶圆的右标记的实际位置偏差。
本发明实施例提供的校准方法是在晶圆对准作业流程中,通过特定的工艺流程,并配合特殊设计的标记板,大幅降低上下镜头校准过程中产生的误差。该校准方法简单、可操作性强,在特定的对准工艺流程中,视觉系统在测校与测量标记位置过程中不发生运动,可显著减少视觉系统的测校误差,提高整个系统的测量精度。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种晶圆对准装置,其特征在于,包括:
晶圆运动组件,所述晶圆运动组件包括板状的上晶圆运动组件和下晶圆运动组件,所述上晶圆运动组件上开设用于承载第一晶圆的上晶圆载台,所述下晶圆运动组件上开设用于承载第二晶圆的下晶圆载台;
视觉运动组件,所述视觉运动组件包括左侧镜头组件和右侧镜头组件,所述左侧镜头组件和所述右侧镜头组件的外型均呈一侧开口的C型,所述左侧镜头组件的C型开口侧与所述右侧镜头组件的C型开口侧相对设置,以围绕形成用于所述晶圆运动组件做直线运动的对准区域;且C型开口侧的上下两个端部分别对称设置光学镜头,用于通过所述光学镜头分别拍摄测量所述第一晶圆和所述第二晶圆上的标记位置;
透明标记板,所述透明标记板固定设置在所述上晶圆运动组件或所述下晶圆运动组件上,所述透明标记板在X轴方向上排列多个校准标记,且所述透明标记板的尺寸覆盖所述光学镜头在X轴方向上的运动范围,用于通过所述光学镜头拍摄测量所述透明标记板上的校准标记,以对所述光学镜头拍摄测量时产生的误差进行校准,实现所述第一晶圆和所述第二晶圆的精确对准。
2.根据权利要求1所述的晶圆对准装置,其特征在于,所述透明标记板上相邻两个所述校准标记之间的距离小于所述光学镜头的视场,且相邻两个所述校准标记的形状互不相同,使所述光学镜头可拍摄到至少两个所述校准标记。
3.根据权利要求1所述的晶圆对准装置,其特征在于,所述透明标记板上单个校准标记的宽度不大于所述光学镜头的视场宽度的三分之一,单个校准标记的长度不大于所述光学镜头的视场长度的三分之一。
4.根据权利要求1所述的晶圆对准装置,其特征在于,还包括第一驱动装置,所述第一驱动装置的驱动输出端连接所述晶圆运动组件,用于驱动所述晶圆运动组件在所述对准区域做直线运动。
5.根据权利要求1所述的晶圆对准装置,其特征在于,还包括第二驱动装置,所述第二驱动装置的驱动输出端连接所述视觉运动组件,用于驱动所述视觉运动组件在X轴、Y轴、Z轴三个方向上做直线运动。
6.根据权利要求1所述的晶圆对准装置,其特征在于,所述视觉运动组件的重复定位精度小于所述光学镜头的视场长度和宽度的三分之一。
7.根据权利要求1所述的晶圆对准装置,其特征在于,所述上晶圆载台和所述下晶圆载台上均设置通过吸附方式固定晶圆的吸附环槽;其中,所述吸附方式为包括真空吸附方式、静电吸附方式中的任一种。
8.一种镜头误差校准方法,应用于权利要求1至7任一项所述的晶圆对准装置,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
步骤1.将第一晶圆放入上晶圆载台,将第二晶圆放入下晶圆载台;
步骤2.将上晶圆运动组件移动至对准工位,将下晶圆运动组件移动至上片工位,通过移动视觉运动组件,使下方的光学镜头捕捉到所述第一晶圆的标记位置,并记录该标记位置,锁定所述视觉运动组件,使所述光学镜头保持不动;
步骤3.将下晶圆运动组件移动至校准工位,将上晶圆运动组件移动至上片工位,通过移动所述下晶圆运动组件,使上方和下方的光学镜头同时捕捉到透明标记板上的校准标记,计算视觉系统误差,完成上方和下方的光学镜头的校准;通过所述第一晶圆的标记位置,确定所述第二晶圆的目标标记位置;其中,所述透明标记板设置在所述下晶圆运动组件上;
步骤4.将下晶圆运动组件移动至对准工位;根据所述视觉系统误差和所述第二晶圆的目标标记位置,计算所述第一晶圆和第二晶圆之间的实际位置偏差,通过移动所述下晶圆运动组件,将所述第二晶圆的标记位置根据所述实际位置偏差移动至所述目标标记位置;
步骤5.将上晶圆运动组件移动至对准工位,将下晶圆运动组件在Z轴方向上向上提升,完成所述第一晶圆和所述第二晶圆的精确对准。
9.根据权利要求8所述的镜头误差校准方法,其特征在于,计算视觉系统误差的方法包括:
在步骤3中,通过移动所述下晶圆运动组件,使上方和下方的光学镜头同时捕捉到透明标记板上的校准标记,分别记录左、右标记在上方、下方的光学镜头中的位置坐标,分别记为:左上镜头坐标(x13,y13)、左下镜头坐标(x14,y14)、右上镜头坐标(x23,y23)、右下镜头坐标(x24,y24);
按如下公式计算所述视觉系统误差:
(Δx11,Δy11)=(x14,y14)-(x13,y13)
(Δx21,Δy21)=(x24,y24)-(x23,y23);
式中,(Δx11,Δy11)为左标记在上方和下方的光学镜头中的误差;(Δx21,Δy21)为右标记在上方和下方的光学镜头中的误差。
10.根据权利要求9所述的镜头误差校准方法,其特征在于,计算所述第一晶圆和第二晶圆之间的实际位置偏差的方法包括:
在步骤2中,将上晶圆运动组件移动至对准工位,将下晶圆运动组件移动至上片工位,通过移动视觉运动组件,使下方的光学镜头捕捉到所述第一晶圆的左、右两个标记位置,分别记录两个标记位置坐标,记为:左下镜头坐标(x11,y11),右下镜头坐标(x21,y21);
在步骤4中,将下晶圆运动组件移动至对准工位,使上方的光学镜头捕捉到所述第二晶圆的左右两个标记位置,分别记录两个标记位置坐标,记为:左上镜头坐标(x12,y12),右上镜头坐标(x22,y22);
按如下公式计算所述第一晶圆和第二晶圆之间的实际位置偏差:
(Δx1,Δy1)=(x12,y12)-(x11,y11)-(Δx11,Δy11)
(Δx2,Δy2)=(x22,y22)-(x21,y21)-(Δx21,Δy21);
式中,(Δx1,Δy1)为所述第一晶圆和第二晶圆的左标记的实际位置偏差,(Δx2,Δy2)为所述第一晶圆和第二晶圆的右标记的实际位置偏差。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311041048.2A CN116759360B (zh) | 2023-08-18 | 2023-08-18 | 一种晶圆对准装置及镜头误差校准方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311041048.2A CN116759360B (zh) | 2023-08-18 | 2023-08-18 | 一种晶圆对准装置及镜头误差校准方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116759360A true CN116759360A (zh) | 2023-09-15 |
CN116759360B CN116759360B (zh) | 2023-10-20 |
Family
ID=87961296
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202311041048.2A Active CN116759360B (zh) | 2023-08-18 | 2023-08-18 | 一种晶圆对准装置及镜头误差校准方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116759360B (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117080144A (zh) * | 2023-10-16 | 2023-11-17 | 苏州芯慧联半导体科技有限公司 | 一种高精度晶圆对准装置及方法 |
CN117497475A (zh) * | 2023-12-29 | 2024-02-02 | 迈为技术(珠海)有限公司 | 晶圆对位装置及其对位方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000156336A (ja) * | 1998-11-20 | 2000-06-06 | Nikon Corp | アライメント方法及び露光装置 |
TW201016443A (en) * | 2008-09-25 | 2010-05-01 | Canon Kk | Imprint apparatus and method of manufacturing article |
CN110718495A (zh) * | 2018-07-13 | 2020-01-21 | 东京毅力科创株式会社 | 接合装置和接合方法 |
KR20200008872A (ko) * | 2018-07-17 | 2020-01-29 | 주식회사 에프에스티 | 웨이퍼 정렬 장치, 웨이퍼 정렬 방법 및 웨이퍼 정렬 장치의 보정 방법 |
CN114038774A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-02-11 | 苏州隐冠半导体技术有限公司 | 一种晶圆对准装置及其对准方法 |
CN114823454A (zh) * | 2022-05-16 | 2022-07-29 | 北京华卓精科科技股份有限公司 | 一种晶圆对准装置及对准方法 |
CN115799140A (zh) * | 2022-07-20 | 2023-03-14 | 拓荆键科(海宁)半导体设备有限公司 | 校准方法及装置、组合显微镜、晶圆键合方法 |
-
2023
- 2023-08-18 CN CN202311041048.2A patent/CN116759360B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000156336A (ja) * | 1998-11-20 | 2000-06-06 | Nikon Corp | アライメント方法及び露光装置 |
TW201016443A (en) * | 2008-09-25 | 2010-05-01 | Canon Kk | Imprint apparatus and method of manufacturing article |
CN110718495A (zh) * | 2018-07-13 | 2020-01-21 | 东京毅力科创株式会社 | 接合装置和接合方法 |
KR20200008872A (ko) * | 2018-07-17 | 2020-01-29 | 주식회사 에프에스티 | 웨이퍼 정렬 장치, 웨이퍼 정렬 방법 및 웨이퍼 정렬 장치의 보정 방법 |
CN114038774A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-02-11 | 苏州隐冠半导体技术有限公司 | 一种晶圆对准装置及其对准方法 |
CN114823454A (zh) * | 2022-05-16 | 2022-07-29 | 北京华卓精科科技股份有限公司 | 一种晶圆对准装置及对准方法 |
CN115799140A (zh) * | 2022-07-20 | 2023-03-14 | 拓荆键科(海宁)半导体设备有限公司 | 校准方法及装置、组合显微镜、晶圆键合方法 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117080144A (zh) * | 2023-10-16 | 2023-11-17 | 苏州芯慧联半导体科技有限公司 | 一种高精度晶圆对准装置及方法 |
CN117080144B (zh) * | 2023-10-16 | 2024-01-23 | 苏州芯慧联半导体科技有限公司 | 一种高精度晶圆对准装置及方法 |
CN117497475A (zh) * | 2023-12-29 | 2024-02-02 | 迈为技术(珠海)有限公司 | 晶圆对位装置及其对位方法 |
CN117497475B (zh) * | 2023-12-29 | 2024-04-19 | 迈为技术(珠海)有限公司 | 晶圆对位装置及其对位方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN116759360B (zh) | 2023-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN116759360B (zh) | 一种晶圆对准装置及镜头误差校准方法 | |
KR100857257B1 (ko) | 스크린 인쇄장치 및 화상 인식 위치 맞춤방법 | |
US7298482B2 (en) | Exposure apparatus and aligning method | |
US5825913A (en) | System for finding the orientation of a wafer | |
KR101318613B1 (ko) | 3차원 측정 방법 | |
US20110013015A1 (en) | Vision inspection system and inspection method using the same | |
CN114695225A (zh) | 一种晶圆预对准装置和晶圆预对准方法 | |
CN107976875A (zh) | 一种基片对准装置及对准方法 | |
JP2019527482A (ja) | ボンディング位置合わせのためのデバイスおよび方法 | |
KR20090033036A (ko) | 프로브 장치 및 프로빙 방법 | |
CN212255574U (zh) | 晶圆测试设备 | |
CN115684019A (zh) | 一种显示面板检测设备的对位装置、标定及对位方法 | |
KR101183101B1 (ko) | 플립칩용 다이 본딩 방법 | |
JP7018111B2 (ja) | アライメント装置、アライメント方法、成膜装置、成膜方法および電子デバイスの製造方法 | |
CN115031626B (zh) | 一种基片坐标测量方法 | |
JP6976205B2 (ja) | チップ位置測定装置 | |
JP2986141B2 (ja) | プローブ装置 | |
CN114107933B (zh) | 标记检测装置、对准装置、成膜装置、标记检测方法以及成膜方法 | |
JP2009184069A (ja) | ウエハ搬送装置及びその調整方法 | |
CN112557769A (zh) | 片上天线测试系统及测试方法 | |
CN113851407A (zh) | 对准装置、成膜装置、对准方法、电子器件的制造方法及存储介质 | |
CN113846305A (zh) | 对准装置、成膜装置、对准方法、电子器件的制造方法及存储介质 | |
KR102590191B1 (ko) | 실장 장치 및 실장 방법 | |
JP7337108B2 (ja) | アライメント装置、成膜装置および調整方法 | |
US20220157633A1 (en) | Wafer bonding apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |