JP7130720B2 - Method and apparatus for aligning substrates - Google Patents

Method and apparatus for aligning substrates Download PDF

Info

Publication number
JP7130720B2
JP7130720B2 JP2020195315A JP2020195315A JP7130720B2 JP 7130720 B2 JP7130720 B2 JP 7130720B2 JP 2020195315 A JP2020195315 A JP 2020195315A JP 2020195315 A JP2020195315 A JP 2020195315A JP 7130720 B2 JP7130720 B2 JP 7130720B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
alignment
detection unit
substrate holder
detection
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.)
Active
Application number
JP2020195315A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021044573A (en
Inventor
ヴァーゲンライトナー トーマス
ツィナー ドミニク
マークス ズュース ユアゲン
ズィン クリスティアン
マリンガー ユアゲン
Original Assignee
エーファウ・グループ・エー・タルナー・ゲーエムベーハー
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 エーファウ・グループ・エー・タルナー・ゲーエムベーハー filed Critical エーファウ・グループ・エー・タルナー・ゲーエムベーハー
Priority to JP2020195315A priority Critical patent/JP7130720B2/en
Publication of JP2021044573A publication Critical patent/JP2021044573A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7130720B2 publication Critical patent/JP7130720B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、請求項1に記載された第1の基板と第2の基板とを位置合わせして接触させる方法および請求項10に記載された対応する装置に関する。 The present invention relates to a method for aligning and contacting a first substrate and a second substrate, as claimed in claim 1, and a corresponding device, as claimed in claim 10.

半導体産業では、複数の基板、特にウェハを互いに位置合わせし、これにより、これらの基板が後続のプロセスステップにおいて互いに接合されるようにするため、位置合わせ装置(英語:aligner)が使用される。この接合過程は、ボンディングと称される。 Aligners are used in the semiconductor industry to align substrates, in particular wafers, to each other so that they can be bonded together in subsequent process steps. This joining process is called bonding.

ボンディングすべき基板表面に位置合わせマークを設ける位置合わせ過程は、フェース・ツー・フェース位置合わせと称される。 The alignment process of providing alignment marks on the substrate surfaces to be bonded is referred to as face-to-face alignment.

ボンディングすべき基板表面とは反対側の、外側の基板表面から位置合わせマークの位置および方向を検出および/または特定できるようにするため、測定に使用される電磁ビームに対し、基板が非透過である場合、基板を互いに接近させる前に、基板の間で画像検出手段を用いて位置合わせマークが検出される。 In order to be able to detect and/or determine the position and orientation of the alignment marks from the outer substrate surface, opposite the substrate surface to be bonded, the substrate is opaque to the electromagnetic beam used for measurement. In some cases, alignment marks are detected between the substrates using an image detection means before the substrates are brought together.

このことは、特にカメラによる粒子汚染や、検出のために2つの基板間にカメラを配置するため、基板間の間隔が大きくなるというようなさまざまな欠点を有していた。このことから、互いに接近させる際に位置合わせ誤りが発生する。 This had various drawbacks, notably particle contamination from the camera and the large spacing between the substrates due to the placement of the camera between the two substrates for detection. This results in misalignment when brought closer together.

フェース・ツー・フェース位置合わせの改善は、最も近い従来技術と見なすことができる刊行物米国特許第6214692号明細書(US6214692B1)の位置合わせ装置に示されている。この位置合わせ装置では、2つの基準点を備えたシステムを形成するため、互いに対向するそれぞれ2つの光学素子を備えた2つの光学素子群が使用されており、このシステムを基準にして基板が交互に位置決めされる。これらの基準点は、互いに対向する2つの光学素子の光軸の交点である。 An improvement in face-to-face registration is shown in the registration apparatus of publication US Pat. No. 6,214,692 (US6214692B1), which can be considered the closest prior art. In this alignment device, two optical element groups with two optical elements each facing each other are used to form a system with two reference points, with respect to which the substrates alternate. is positioned at These reference points are the intersections of the optical axes of the two optical elements facing each other.

この従来技術に伴う問題は、開示された開ループ制御方式によっては、ますます高まる位置合わせ精度要求にもはや到達できないことである。 The problem with this prior art is that the disclosed open-loop control scheme can no longer meet the ever-increasing alignment accuracy requirements.

刊行物米国特許第6214692号明細書(US6214692B1)は、位置合わせマークの2つの画像の比較および位置決め補正に基づいている。フェース・ツー・フェースに配置された2つの基板上の位置合わせマークの方向は、カメラシステムを用いて個別に検出される。位置合わせマークの計算した相対的な方向および相対的な位置から、位置決め台(基板ホルダおよびステージ)が駆動制御され、これにより、誤った位置が補正される。この位置決め台は、ガイドセンサおよび駆動部近くに配置されたインクリメント方式の変位センサを有する。 The publication US Pat. No. 6,214,692 (US6214692B1) is based on the comparison and registration correction of two images of alignment marks. The orientations of the alignment marks on the two substrates arranged face-to-face are individually detected using a camera system. From the calculated relative orientations and relative positions of the alignment marks, the positioning table (substrate holder and stage) is driven and controlled, thereby correcting the erroneous positions. The positioning table has a guide sensor and an incremental displacement sensor located near the drive.

したがって本発明の課題は、より正確かつより効率的に基板を位置合わせして接触させることが可能な、基板を位置合わせして接触させる装置および方法を示すことである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an apparatus and method for aligning and contacting substrates that can align and contact the substrates more accurately and more efficiently.

この課題は、請求項1および請求項10の特徴的構成によって解決される。本発明の有利な発展形態は、従属請求項に示されている。本発明の枠内には、明細書、特許請求の範囲および/または図面に示した複数の特徴的構成のうちの少なくとも2つからなるすべての組み合わせも含まれる。値の範囲が指定される場合、言及した境界内にある値も、境界値として開示されており、任意の組み合わせで請求できるものとする。 This task is solved by the characterizing features of claims 1 and 10 . Advantageous developments of the invention are indicated in the dependent claims. Also included within the scope of the invention are all combinations of at least two of the features mentioned in the description, claims and/or drawings. When ranges of values are specified, values within the stated boundaries are also disclosed as boundary values and may be claimed in any combination.

本発明の根底にある着想は、位置合わせの前に、位置合わせ対象の複数の基板のうちの1つかまたは基板ホルダかのいずれかに被着される付加的な(特に第3の)位置合わせマークを付加的に検出することである。特に、この付加的な位置合わせマークは、基板のコンタクト面に配置されない。好適には、この付加的な位置合わせマークは、コンタクト面とは反対側の、またはコンタクト面に対して平行に配置された、基板の面または基板ホルダの面に配置される。 The idea underlying the present invention is that prior to alignment, an additional (particularly a third) alignment layer is deposited either on one of the substrates to be aligned or on the substrate holder. Additional detection of marks. In particular, this additional alignment mark is not located on the contact surface of the substrate. Preferably, this additional alignment mark is arranged on the side of the substrate or substrate holder opposite to or arranged parallel to the contact surface.

基板の相互の位置合わせは、特に、基板のコンタクト面に設けられている複数の位置合わせマークを用いて間接的に行われる。対向する基板の対向する面の位置合わせマークは、特に、互いに相補的である。位置合わせマークは、十字、円または正方形またはプロペラ状の形成物または格子構造、特に空間周波数領域に対する位相格子のような、任意の互いに位置合わせ可能な対象体であってよい。 Alignment of the substrates to each other takes place indirectly, in particular by means of a plurality of alignment marks provided on the contact surfaces of the substrates. The alignment marks on the facing surfaces of the facing substrates are in particular complementary to each other. The alignment marks may be any mutually alignable objects such as crosses, circles or squares or propeller-like formations or grating structures, in particular phase gratings for the spatial frequency domain.

位置合わせマークは、好適には、所定の波長および/または波長範囲の電磁ビームを用いて検出される。これらに含まれるのは、現在の所、赤外線ビーム、可視光または紫外線ビームである。しかしながらEUVまたはX線ビームのような、より短い波長のビームを使用することも同様に可能である。 The alignment marks are preferably detected using an electromagnetic beam of a predetermined wavelength and/or wavelength range. These currently include infrared beams, visible light or ultraviolet beams. However, it is equally possible to use shorter wavelength beams, such as EUV or X-ray beams.

本発明の(特に独自の)1つの様相は、位置合わせが、特に、付加的な位置合わせマークの検出だけを用いて行われることである。「検出だけ」とは、別の(特に第1および第2の)位置合わせマークが、位置合わせ中に検出されないかまたは検出できないことを意味する。 One (particularly unique) aspect of the present invention is that alignment is performed using, among other things, the detection of additional alignment marks only. "Detection only" means that the other (particularly the first and second) alignment marks are not or cannot be detected during alignment.

本発明の有利な1つの実施形態によれば、第1の基板および第2の基板は、Z方向において第1のコンタクト面と第2のコンタクト面との間に間隔Aを設けて、第1の基板ホルダと第2の基板ホルダとの間に配置される。間隔Aは、特に、500マイクロメートル以下、特に好ましくは100マイクロメートル以下、最適なケースでは50マイクロメートル以下、理想的なケースでは10マイクロメートル以下である。 According to an advantageous embodiment of the invention, the first substrate and the second substrate are arranged with a spacing A between the first contact surface and the second contact surface in the Z-direction such that the first and the second substrate holder. The distance A is in particular 500 micrometers or less, particularly preferably 100 micrometers or less, in the optimal case 50 micrometers or less, in the ideal case 10 micrometers or less.

本発明による方法は、特に、任意の電磁ビームによる、特にUV光による、さらに好ましくは赤外光による、最も好ましくは可視光による、かつ/または第1の位置合わせマークおよび第2の位置合わせマークを観察するために光路を順次に開放することによる、少なくとも2つの基板をフェース・ツー・フェースで位置合わせする方法であり、ここでは、基板位置および基板ホルダ位置を正確に再現するために少なくとも1つの付加的な光路を補足することが規定されており、この光路は、基板を位置合わせする際に、基板の間には配置されていないかまたは延在しておらず、検出は外部から可能になる。 The method according to the invention is particularly suitable for any electromagnetic beam, in particular UV light, more preferably infrared light, most preferably visible light and/or the first and second alignment marks. 1. A method of face-to-face alignment of at least two substrates by sequentially opening the optical path to observe the substrate, wherein at least one substrate is positioned to accurately reproduce the substrate position and the substrate holder position. It is specified to supplement one additional optical path, which is not located or extends between the substrates when the substrates are aligned, and which can be detected externally. become.

本発明による方法は、特に、付加的に取り付けられた検出ユニットおよび/または測定システムおよび閉ループ制御システムによって検出されかつ位置合わせの開ループ制御に使用される付加的なX-Y位置情報および/または方向情報を用いることにより、位置決め精度を向上させる。 The method according to the invention notably provides additional XY position information and/or additional XY position information detected by additionally mounted detection units and/or measurement systems and closed-loop control systems and used for open-loop control of the alignment. Positioning accuracy is improved by using directional information.

このために本発明による装置は、特にソフトウェアサポートされた制御ユニットを有しており、この制御ユニットを用いて、ここで説明しているステップおよび構成部分が制御される。本発明では、閉じた制御ループおよび閉ループ制御が、この制御ユニットに含まれると理解するものとする。 For this purpose, the device according to the invention has in particular a software-supported control unit with which the steps and components described here are controlled. In the present invention closed control loop and closed loop control shall be understood to be included in this control unit.

X方向およびY方向およびX位置およびY位置とは、X-Y座標系、もしくはX-Y座標系の任意のZ平面に延在する方向または配置された位置と理解される。Z方向は、X-Y方向に対して直交して配置されている。 X-direction and Y-direction and X-position and Y-position are understood as directions extending or located in the XY coordinate system or in any Z plane of the XY coordinate system. The Z direction is arranged orthogonally to the XY directions.

X方向およびY方向は、特に横方向に対応する。 The X and Y directions particularly correspond to the lateral direction.

位置特徴は、基板の位置合わせマークの位置値および/または方向値から、かつ基板ホルダ上の位置合わせマークから導出/計算される。 The position features are derived/calculated from the position and/or orientation values of the alignment marks on the substrate and from the alignment marks on the substrate holder.

本発明では、特に、新しい付加的な光路を有する少なくとも1つの付加的な測定システムにより、少なくとも1つの付加的な位置特徴を検出する。少なくとも1つの付加的な位置合わせマークは、好適には、基板の位置合わせマークの近傍に設けられる。 According to the invention, in particular, at least one additional position feature is detected by at least one additional measurement system with a new additional optical path. At least one additional alignment mark is preferably provided in the vicinity of the alignment mark on the substrate.

したがって本発明による方法および本発明による装置は、特に、少なくとも1つの付加的な測定システムおよび/または閉ループ制御システムを有しており、ここでは付加的な測定値により、また別の複数の検出ユニットの複数の測定値のうちの1つとの相関により、位置合わせ精度が向上する。コンタクト面間のボンディングインタフェースにおいて測定された複数の位置合わせマークのうちの少なくとも1つと、基板を位置合わせする際にも可視である位置合わせマークとを相関させることにより、位置合わせマークを直接、観察することができ、ひいては位置合わせ中のリアルタイムな測定と閉ループ制御が可能になる。これにより、基板の位置合わせ精度が向上する。 The method according to the invention and the device according to the invention thus have, in particular, at least one additional measuring system and/or a closed-loop control system, in which the additional measured values also determine the number of further detection units. Alignment accuracy is improved by correlation with one of a plurality of measurements of . Observing the alignment mark directly by correlating at least one of the plurality of alignment marks measured at the bonding interface between the contact surfaces with the alignment mark that is also visible when aligning the substrate. , thus allowing real-time measurement and closed-loop control during alignment. This improves the alignment accuracy of the substrate.

付加的な位置合わせマークは、特に、基板ホルダの背面に配置される。 Additional alignment marks are arranged in particular on the back side of the substrate holder.

付加的に付け加えられる、基板ホルダ上の位置特徴と、基板上の位置特徴と、の間には、特に、好適には位置合わせされるまでかつ位置合わせ中に変更されない一意の相関が形成される。 Between the additionally added positional features on the substrate holder and the positional features on the substrate, in particular a unique correlation is formed which preferably does not change until and during the alignment. .

基板上の位置特徴と一意に相関される、基板ホルダに付加的に付け加えられる位置特徴により、基板上の位置特徴の直接の観察を、基板ホルダの位置特徴の直接の観察によって置き換えることができる。このことの利点は、実質的につねに、付加的な測定システムの視野もしくは測定領域内に、基板ホルダの観察可能な部分を配置できることである。 The positional features additionally attached to the substrate holder that are uniquely correlated with the positional features on the substrate allow direct observation of the positional features on the substrate to be replaced by direct observation of the positional features of the substrate holder. The advantage of this is that the observable portion of the substrate holder can be placed substantially always within the field of view or measurement area of the additional measurement system.

位置決めおよび位置補正のためにデータを能動的にフィードバックすることにより、従来技術における開ループ制御された位置決めに比べて精度が向上する。というのは閉じた制御ループでは、位置の実際状態が制御できるからである。これにより、特に、所定数のインクリメントを有するあらかじめ設定した区間を走行するのではなく、すでに走行した区間が測定され、これにより、特に速度および/または加速度について、目標値と実際値との間の比較を行うことができる。本発明の目標は、特にボンディングインタフェースの外からリアルタイムに位置合わせを観察することができる方法を用いて2つの基板の位置合わせの精度を向上させることである。ここでは、基板は、特に互いに最小の間隔で配置されており、基板間には好適には装置対象物が存在しない。 Active feedback of data for positioning and position correction improves accuracy over open-loop controlled positioning in the prior art. This is because in a closed control loop the actual state of the position can be controlled. In this way, in particular, instead of traveling a pre-determined segment with a certain number of increments, the segment already traveled is measured, whereby the distance between setpoint and actual values, in particular for speed and/or acceleration, is measured. A comparison can be made. A goal of the present invention is to improve the accuracy of the alignment of two substrates, especially using a method that allows the alignment to be observed in real time from outside the bonding interface. Here, the substrates are arranged in particular at a minimum distance from each other, and there are preferably no device objects between the substrates.

本発明の核心となる着想は、特に、少なくとも1つの付加的な測定システムおよび閉ループ制御システムを導入すること、および既存の測定値と、新たに検出した付加的な位置値および/または方向値とを結び付けることである。ボンディングインタフェースにおいて測定される位置合わせマークと、位置合わせ中に、特に直接検出可能であり、基板ホルダ上の、特にその背面の位置合わせマークおよび/または基板上の、特にその背面の位置合わせマークとを相関させることにより、付加的な位置合わせマークを直接観察でき、リアルタイムの測定およびリアルタイムの閉ループ制御が可能になる。このような手段により、位置合わせ精度が改善される。 The core idea of the invention is, inter alia, to introduce at least one additional measurement system and a closed-loop control system and to combine existing measured values with newly detected additional position and/or orientation values. is to connect An alignment mark measured at the bonding interface and an alignment mark, in particular directly detectable during alignment, on the substrate holder, in particular on its back surface and/or on the substrate, in particular on its back surface. By correlating , additional alignment marks can be directly observed, allowing real-time measurement and real-time closed-loop control. By such means the alignment accuracy is improved.

第1の位置合わせマークを検出中、第2の基板および第2の基板ホルダは、X-Y方向に第1の検出ユニットの光軸から移動されて出され、これにより、検出が可能になる。 During detection of the first alignment mark, the second substrate and the second substrate holder are moved out of the optical axis of the first detection unit in the XY directions, thereby allowing detection. .

第2の位置合わせマークの検出中、第1の基板および第1の基板ホルダは、X-Y方向に第2の検出ユニットの光軸から移動されて出され、これにより、検出が可能になる。 During detection of the second alignment mark, the first substrate and the first substrate holder are moved out of the optical axis of the second detection unit in the XY directions, thereby allowing detection. .

装置
少なくとも2つの基板を位置合わせする本発明の装置は、特に互いに位置合わせされた2つの光学素子または検出ユニットから成り、その光路が好適には共通の焦点において交わる少なくとも1つの光学系を有する。
Apparatus The inventive apparatus for aligning at least two substrates has at least one optical system, in particular consisting of two mutually aligned optical elements or detection units, the optical paths of which preferably meet at a common focal point.

この光学系には、有利な実施形態によれば、ミラー、レンズ、プリズム、特にケーラー照明である光源のようなビーム形成素子および/または偏向素子と、カメラ(CMOSセンサまたはCCD、またはフォトトランジスタのような面または行または点検出手段)のような画像検出手段と、集束のための移動手段と、光学系を閉ループ制御するための評価手段とが含まれる。 This optical system comprises, according to an advantageous embodiment, beam shaping and/or deflecting elements such as mirrors, lenses, prisms, a light source, in particular Koehler illumination, and a camera (CMOS sensor or CCD or phototransistor). image detection means such as plane or line or point detection means), movement means for focusing and evaluation means for closed-loop control of the optical system.

この装置の本発明による1つの実施形態では、ターンオーバ位置調整の原理による、基板位置決めのための光学系および回転システムが使用される。これについては、Friedrich HansenのJustierung、VEB Verlag Technik、1964、第6.2.4節、Umschlagmethodeを参照されたい。ここでは、所定の位置における少なくとも1回の測定と、180°回転させ、逆向きに方向付けられた、ターンオーバされた位置における少なくとも1回の測定とが行われる。このようにした得られる測定結果には、特に偏心誤差がない。 In one embodiment according to the invention of this apparatus, an optical and rotation system for substrate positioning is used according to the principle of turnover alignment. See Friedrich Hansen, Justierung, VEB Verlag Technik, 1964, section 6.2.4, Umschlag method. Here, at least one measurement in a given position and at least one measurement in a turned-over position rotated 180° and oriented in the opposite direction are performed. The measurement results obtained in this way are particularly free of eccentricity errors.

本発明による装置の1つの発展形態には、互いに位置合わせされかつ互いに相対的に固定可能な光学素子を備えた、特に同一の、同じ構造の2つの光学系が含まれている。 One development of the device according to the invention comprises two optical systems, in particular identical, of identical construction, with optical elements that are aligned with each other and can be fixed relative to each other.

この装置の本発明による1つの発展形態には、位置合わせされた光学素子を備えた、2つよりも多くの同じ光学系が含まれている。 One development according to the invention of this device includes more than two identical optical systems with aligned optical elements.

さらに本発明による装置には、位置合わせ対象の基板を収容するための基板ホルダが含まれている。 Further, the apparatus according to the invention includes a substrate holder for receiving the substrate to be aligned.

本発明による装置の別の1つの実施形態では、所定の個所において、2つの基板面を特に同時に観察するため、少なくとも部分的に透過であり、好ましくは95%以上透過である少なくとも1つの基板ホルダを使用する。 In another embodiment of the device according to the invention, at least one substrate holder that is at least partially transmissive, preferably more than 95% transmissive, in particular for simultaneous observation of two substrate surfaces at a given point. to use.

本発明による装置の別の1つの実施形態では、所定の個所において、2つの基板面を特に同時に観察するため、複数の開口部および/または貫通孔および/または点検窓を有する少なくとも1つの基板ホルダを使用する。 In a further embodiment of the device according to the invention, at least one substrate holder with a plurality of openings and/or through-holes and/or inspection windows at predetermined points, in particular for simultaneous observation of two substrate surfaces. to use.

さらに、本発明による装置は、プレボンディングを形成するためのシステムを含んでいてよい。 Furthermore, the apparatus according to the invention may include a system for forming prebonds.

さらに本発明による装置には、好適には、光学系ならびに基板ホルダおよび/または基板を移動し、位置決めし、かつ互いに位置合わせするため、駆動システム、ガイドシステム、固定システムおよび測定システムを備えた複数の移動装置が含まれている。 Furthermore, the device according to the invention preferably comprises a plurality of actuators with drive, guide, clamping and measuring systems for moving, positioning and aligning the optics and substrate holders and/or substrates with each other. mobile devices are included.

これらの移動装置は、個別移動の結果として任意の移動を形成することができ、これにより、これらの移動装置は、好ましくは、精度要求には対応しない高速の粗な位置決め装置と、精確に動作する精密な位置決め装置とを含むことができる。 These movers can form arbitrary moves as a result of individual moves, whereby these movers preferably operate precisely with fast coarse positioning devices that do not meet accuracy requirements. and a precision positioning device for

到達すべき位置の目標値は、理想値である。移動装置は、この理想値に接近する。理想値の周りの所定の範囲に到達することは、目標値に到達したことと理解することができる。 The target value of the position to be reached is the ideal value. Mobile devices approach this ideal value. Reaching a predetermined range around the ideal value can be understood as reaching the target value.

粗な位置決め装置とは、全体的な走行路または回転可能な回転駆動部では360°が1回転である回転範囲を基準にして、到達精度および/または繰り返し精度が、目標値から0.1%以上、好ましくは0.05%以上、特に好ましくは0.01%以上偏差している場合の位置決め装置と理解される。 A coarse positioning device is one in which the reachability and/or repeatability is 0.1% from the target value, based on the entire travel path or a rotation range in which 360° is one rotation for a rotatable rotary drive. Above, it is understood that the positioning device deviates preferably by 0.05% or more, particularly preferably by 0.01% or more.

したがって、例えば、600mm以上の走行路を有する粗な位置決め装置では、600mm×0.01%の到達精度が、すなわち60マイクロメートル以上が、結果的に、残余の不確かさ(Restunsicherheit)になる。 Thus, for example, in a coarse positioning device with a travel path of 600 mm or more, a reaching accuracy of 600 mm×0.01%, ie 60 micrometers or more, results in a residual uncertainty.

粗な位置決めの別の実施形態では、到達精度または繰り返し精度の残余の不確定さは、100マイクロメートル以下、好ましくは50マイクロメートル以下、特に好ましくは10マイクロメートル以下である。この際には、熱的な外乱量を、好適には一緒に考慮すべきである。 In another embodiment of coarse positioning, the residual uncertainty in the reaching accuracy or repeatability is 100 micrometers or less, preferably 50 micrometers or less, particularly preferably 10 micrometers or less. Thermal disturbance variables should preferably also be taken into account here.

粗な位置決め装置は、実際に到達する実際位置と、この位置の目標値と、の間で、対応する精密な位置決め装置の処理範囲のずれがある場合にのみ、十分な精度で位置決めの役割を果たす。 A coarse positioner performs positioning with sufficient accuracy only if there is a deviation in the processing range of the corresponding fine positioner between the actual position actually reached and the desired value for this position. Fulfill.

択一的な粗な位置決め装置は、実際に到達する実際位置と、この位置の目標値と、の間で、対応する精密な位置決め装置の処理範囲の半分のずれがある場合にのみ、十分な精度で位置決めの役割を果たす。 An alternative coarse positioning device is sufficient only if there is a deviation of half the processing range of the corresponding fine positioning device between the actual position actually reached and the target value for this position. Plays the role of positioning with precision.

精密な位置決め装置とは、到達精度および/または繰り返し精度の残余の不確定さが、目標値から、全体的な走行路または回転範囲を基準にして、500ppb以下、好適には100ppb以下、理想的なケースでは1ppbを上回らない場合の位置決め装置と理解される。 A precision positioning device is one in which the residual uncertainty in reaching accuracy and/or repeatability is less than 500 ppb, preferably less than 100 ppb, ideally less than 100 ppb from the target value, based on the overall travel path or turning range. is understood to be a positioning device in which case it does not exceed 1 ppb.

好適には、本発明による精密な位置決め装置は、5マイクロメートル以下の、好ましく1マイクロメートル以下の、特に好ましくは100nm以下の、特に極めて好ましくは10nm以下の、最適なケースでは5nm以下の、理想的なケースでは1nm以下の絶対的な位置決め誤差を有する。 Advantageously, the precise positioning device according to the invention has an ideal In typical cases, it has an absolute positioning error of less than 1 nm.

本発明の装置およびこれに対応する方法は、最大限の精度および再現性を備えた少なくとも2つの位置決め装置を有する。基板の位置合わせの品質に対し、相互の誤差補正のコンセプトを使用することが可能である。したがって基板およびこれに対応する位置決め装置の位置合わせ不良(ねじれおよび/またはずれ)が既知のとき、補正値もしくは補正ベクトルを用いて、別の位置決め装置および別の基板の位置を位置調整および補正することにより、位置決め精度を上げることができる。この際に開ループ制御もしくは閉ループ制御により、誤り補正のために、どのように粗な位置決めおよび精密な位置決めが使用され、または粗な位置決めだけもしくは精密な位置決めだけが使用されるかは、ねじれおよび/またはずれの大きさおよび種類の問題である。 The device and corresponding method of the invention have at least two positioning devices with maximum accuracy and reproducibility. It is possible to use the concept of mutual error correction for the quality of substrate alignment. Thus, when the misalignment (twist and/or misalignment) of a substrate and its corresponding positioner is known, the correction values or vectors are used to align and correct the position of another positioner and another substrate. Thereby, positioning accuracy can be improved. How coarse and fine positioning or only coarse or only fine positioning is used for error correction by open-loop or closed-loop control in this case depends on torsion and /or a matter of magnitude and type of deviation.

以降のテキストでは、位置決め装置(粗な位置決め装置または精密な位置決め装置または組み合わされた位置決め装置)と、位置合わせ手段とを同義と見なして使用する。 In the following text, positioning devices (coarse positioning devices or fine positioning devices or combined positioning devices) and registration means are used synonymously.

複数の基板の相互の位置合わせは、本発明により、6つのすべての運動の自由度において行うことができる。すなわち、座標方向x、yおよびzにしたがった3つの並進運動と、座標軸方向の周りの3つの回転運動において行うことができる。本発明では、移動をどの方向および方角にも行うこともできる。基板の位置合わせには、好適には刊行物欧州特許第2612109号明細書(EP2612109B1)の開示内容による、特に受動的または能動的なウェッジエラー補償が含まれる。 Mutual alignment of multiple substrates can be performed in all six degrees of freedom of movement according to the present invention. That is, it can be performed in three translational movements according to the coordinate directions x, y and z and in three rotational movements about the coordinate axis directions. The present invention allows movement in any direction and orientation. Substrate alignment preferably includes wedge error compensation, particularly passive or active, according to the disclosure of publication EP2612109B1.

基板運搬のためのロボットは、移動装置に含まれる。固定部は、移動装置に構成部材として組み込まれるかまたは機能的に組み込まれていてよい。 A robot for substrate transport is included in the moving device. The fixed part may be integrally or functionally integrated with the movement device.

さらに、本発明による装置は、説明したステップ、特に移動のフローを実行するため、補正を行うため、本発明による装置の動作状態を分析して記憶するため、好適には、閉ループ制御システムおよび/または評価システムを、特に計算機を含んでいる。 Furthermore, the device according to the invention is preferably a closed-loop control system and/or for carrying out the described steps, in particular the movement flow, for making corrections, for analyzing and storing the operating state of the device according to the invention. Or includes a rating system, especially a calculator.

プロセスは、好適には手順書として作成され、機械読み取り可能な形態で実行される。手順書は、機能的またはプロセス技術的に関連するパラメータの最適な値の集合体である。手順書を利用することにより、製造フローの再現性を保証することができる。 The process is preferably written as a protocol and executed in a machine-readable form. A protocol is a set of optimal values for functionally or process-technically relevant parameters. Reproducibility of the manufacturing flow can be guaranteed by using the procedure manual.

さらに、本発明による装置は、有利な1つの実施形態によれば、給電システムおよび補助システムおよび/または補足システム(圧縮空気、真空、電気エネルギ、液圧、冷媒、熱媒体のような液体、温度安定化のための手段および/または装置、電磁シールド)を含んでいる。 Furthermore, the device according to the invention, according to an advantageous embodiment, comprises a power supply system and an auxiliary and/or auxiliary system (compressed air, vacuum, electrical energy, liquids such as hydraulic pressure, refrigerants, heat transfer medium, temperature means and/or devices for stabilization, electromagnetic shielding).

さらに、本発明による装置は、フレーム、外装、振動を抑止するかまたは減衰または消滅させる能動的または受動的なサブシステムを含んでいる。 In addition, the device according to the invention includes a frame, a sheath, active or passive subsystems that dampen or dampen or extinguish vibrations.

測定
さらに、本発明による装置には、特に変位測定システムおよび/または角度測定システムとして実施することが可能な、それぞれの運動軸に対する測定ユニットを好ましくは備えた少なくとも1つの測定システムを含んでいる。
Measuring Furthermore, the device according to the invention comprises at least one measuring system, which preferably comprises a measuring unit for each axis of motion, which can be implemented in particular as a displacement measuring system and/or an angle measuring system.

触覚式すなわち探触方式の測定方法または非触覚式の測定方法を使用することも可能である。測定標準スケール、測定のユニットは、物理的・物質的な対象体、特に基準器であってよく、または使用されるビームの波長のように測定方法に暗黙的に備わっていてよい。 It is also possible to use tactile or non-tactile measurement methods. A measurement standard scale, a unit of measurement, may be a physical object, in particular a reference, or implicit in the measurement method, such as the wavelength of the beam used.

位置合わせ精度に到達するため、少なくとも1つの測定システムを選択して使用することができる。測定システムにより、測定方法が実行される。ここでは、特に、
・誘導方式、および/または
・容量方式、および/または
・抵抗方式、および/または
・比較方式、特に光学式画像認識方式、および/または
・(特に基準器としてのガラス基準スケールまたは干渉計、特にレーザ干渉計または電磁式基準スケールを用いた)インクリメントまたは絶対値方式、および/または
・伝搬時間測定(ドップラー法、タイム・オブ・フライト方式)または別の時間検出方式、および/または
・三角法、特にレーザ三角法、
・自動焦点方式、および/または
・光ファイバ方式距離測定器のような強度測定方式を使用することができる。
At least one measurement system can be selected and used to reach the alignment accuracy. A measuring system implements a measuring method. Here, in particular
inductive method, and/or capacitive method, and/or resistive method, and/or comparison method, in particular optical image recognition method, and/or (especially glass reference scale or interferometer as reference device, in particular Incremental or absolute value methods (using laser interferometers or electromagnetic reference scales), and/or transit time measurements (Doppler method, time-of-flight method) or other time detection methods, and/or trigonometry, especially laser triangulation,
• Autofocus methods, and/or • Intensity measurement methods, such as fiber optic rangefinders, can be used.

変化形態を有する付加的な測定システム、基板ホルダ
さらに、本発明による装置の特に好ましい1つの実施形態は、複数の基板のうちの1つおよび/または複数の基板ホルダのうちの1つのX-Y位置および/または位置合わせ方向および/または角度位置を、所定の基準に対し、特にフレームに対して検出する、少なくとも1つの付加的な測定システムを含んでいる。フレームとして、特に、硬い天然鉱石またはミネラルキャストまたは球状黒鉛キャストまたは水硬性コンクリートから成る部分を設けることができ、このフレームは、特に、振動を減衰するようにおよび/または振動を絶縁するように、かつ/または振動を消滅するように構成される。
Additional Measurement System with Modifications, Substrate Holder Furthermore, one particularly preferred embodiment of the device according to the invention provides an XY measurement of one of the substrates and/or one of the substrate holders. It comprises at least one additional measuring system for detecting the position and/or alignment direction and/or angular position with respect to a predetermined reference, in particular with respect to the frame. As a frame, in particular a part made of hard natural ore or mineral cast or nodular graphite cast or hydraulic concrete can be provided, which frame in particular is vibration-damping and/or vibration-insulating. and/or configured to dampen vibrations.

本発明では、測定値を、特に互いに組み合わせ、かつ/または相互に参照し、かつ/または相関させることができ、これにより、1つの位置合わせマークを測定することにより、これに関連する別の位置合わせマークの位置を推定することができる。 In the present invention, the measurements can be combined and/or cross-referenced and/or correlated with one another, whereby measuring one alignment mark results in another position in relation to it. The position of the alignment marks can be estimated.

本発明による1つの実施形態では、基準に対し、特に第1の基板の第1の位置合わせマークおよび/または第2の基板の第2の位置合わせマークに対し、基板ホルダの位置が、1つの点(または個所または測定スポットまたは視野)において検出される。 In one embodiment according to the invention, the position of the substrate holder with respect to the fiducial, in particular with respect to the first alignment mark of the first substrate and/or the second alignment mark of the second substrate, is one Detected at points (or locations or measurement spots or fields of view).

本発明による別の1つの実施形態では、基板ホルダの位置が、基準に対して丁度2つの点において検出される。 In another embodiment according to the invention the position of the substrate holder is detected at exactly two points relative to the reference.

本発明による別の1つの実施形態では、基板ホルダの位置が、基準に対して丁度3つの点において検出され、これにより基板ホルダの位置および方向が特定される。 In another embodiment according to the invention, the position of the substrate holder is detected at exactly three points relative to the reference, thereby identifying the position and orientation of the substrate holder.

1つの点または2つの点または3つの点または任意個数の点における位置特定のため、本発明の第1の実施形態では、カメラシステムを用いた光学式のパターン認識および基板ホルダに被着されたパターンを使用することができる。パターンは、特に、位置合わせ中に連続して、リアルタイムシステムにおいて検出される。 For localization at one point or two points or three points or any number of points, a first embodiment of the invention provides optical pattern recognition using a camera system and Patterns can be used. The pattern is detected in a real-time system, especially continuously during registration.

位置特定に対しては、引用した測定方法も同様に使用することができる。 For localization, the cited measurement methods can likewise be used.

本発明では、特に、検出ユニットを基板ホルダに取り付け、位置合わせマークをフレームに取り付けることにより、逆も考えられる。 The invention contemplates the reverse, in particular by attaching the detection unit to the substrate holder and the alignment mark to the frame.

任意の時点に、特に持続的に検出、評価および開ループ制御を行うことができるようにするため、有利な実施形態では、閉ループ制御ユニット(および/または開ループ制御ユニット)に、特に連続して測定値を供給することを目的として、検出ユニットの画像検出ユニットの視野よりも広い面積にパターンを分配する。 In order to be able to perform detection, evaluation and open-loop control at any point in time, in particular permanently, in an advantageous embodiment the closed-loop control unit (and/or the open-loop control unit) has, in particular continuously For the purpose of providing measurements, the pattern is distributed over an area larger than the field of view of the image detection unit of the detection unit.

装置の本発明による別の1つの実施形態では、複数の基板ホルダのうちの少なくとも1つは、基板の載置面から、位置合わせマークを検出するための貫通開口部を有する。 In another embodiment according to the invention of the apparatus, at least one of the substrate holders has a through opening for detecting the alignment mark from the mounting surface of the substrate.

本発明において有利であるのは、複数の基板のうちの少なくとも1つが、ボンディングすべき表面(コンタクト面)に少なくとも1つの位置合わせマークを有し、かつ反対側の表面(載置面)に少なくとも1つの位置合わせマークを有する場合である。 Advantageously according to the invention, at least one of the substrates has at least one alignment mark on the surface to be bonded (contact surface) and at least one alignment mark on the opposite surface (mounting surface). This is the case with one alignment mark.

これらの位置合わせマークは、好適には、複数の基板のうちの少なくとも1つの載置面において、特に一意に対応付けることが可能な、好適には均等に分配された複数の位置合わせマークである。載置面における位置合わせマークは、少なくともそのX-Y位置および/または位置合わせ方向について、同じ基板の位置合わせマークのX-Y位置および/または位置合わせ方向に相関させることが可能である。これにより、基板をロードして位置合わせする間、基板が接触するまで、連続して位置を特定することができる。 These alignment marks are preferably a plurality of preferably evenly distributed alignment marks that can be associated particularly uniquely on the mounting surface of at least one of the substrates. An alignment mark on the mounting surface can be correlated, at least in its XY position and/or alignment direction, to the XY position and/or alignment direction of an alignment mark on the same substrate. This allows for continuous positioning during substrate loading and alignment until the substrates are in contact.

本発明の1つの発展形態では、載置面の位置合わせマークは、基板の縁部ゾーン(エッジ除外ゾーン)を除いて、特に均等に分配される。 In one development of the invention, the alignment marks on the bearing surface are distributed particularly evenly, except for the edge zone (edge exclusion zone) of the substrate.

複数の基板のうちの少なくとも1つの別の1つの実施形態では、載置面の複数の位置合わせマークは、同じ基板のコンタクト面およびこのコンタクト面に配置された位置合わせマークに対して一意に分配される。 In another embodiment of at least one of the plurality of substrates, the plurality of alignment marks of the mounting surface are uniquely distributed with respect to the contact surface and alignment marks arranged on this contact surface of the same substrate. be done.

少なくとも1つの点におけるX-Y位置の特定に対し、本発明による別の1つの実施形態では、基板ホルダのX-Y位置を特定するため、かつ/または方向を特定するため、対応して、特にモノリシックに構成された反射器を備えた少なくとも1つの干渉計を使用することができる。干渉計の個数は、特に反射器の反射面の個数と同じである。 For determining the XY position in at least one point, in another embodiment according to the invention, to determine the XY position and/or to determine the orientation of the substrate holder, correspondingly: In particular, at least one interferometer with a monolithically constructed reflector can be used. The number of interferometers is in particular the same as the number of reflecting surfaces of the reflector.

特にモノリシックブロックから形成される基板ホルダは、好適には以下の複数の機能のうちの少なくとも2つを有する。すなわち、
・真空を用いた基板の固定(真空トラック、接合部)
・好ましくは特に欧州特許第2656378号明細書(EP2656378B1)、国際公開第2014/191033号(WO2014191033A1)に開示されている、機械式および/または液圧式および/または圧電式および/または焦電式および/または電熱式の操作素子を用いた基板を変形させるための形状補償
・(測定基準器、反射面および/またはプリズム、特に干渉計用の反射器、トンボおよび/またはトンボフィールド、2次元に形成された測定基準器、3次元基準器、特に段)位置の特定および/または方向の特定
・移動(ガイドトラック)
を有する。
A substrate holder, especially formed from a monolithic block, preferably has at least two of the following functions. i.e.
・Fixation of substrates using vacuum (vacuum tracks, joints)
- preferably mechanical and/or hydraulic and/or piezoelectric and/or pyroelectric and as disclosed in particular in EP2656378B1, WO2014191033A1 / or shape compensation for deforming the substrate using electrothermal control elements (measuring standards, reflecting surfaces and/or prisms, in particular reflectors for interferometers, dragonfly and/or dragonfly fields, two-dimensionally formed datums, three-dimensional datums, in particular stages) for position determination and/or orientation determination and movement (guide tracks)
have

微調整には使用されない、本発明による移動装置は、好適にはインクリメント式の変位センサを有する、特にロボットシステムとして構成される。補助的な移動に対するこの移動装置の精度は、基板積層体の位置合わせの精度とは切り離されており、これにより、この補助的な移動は、1mm以下の、好ましくは500マイクロメートル以下の、特に好ましくは150マイクロメートル以下の低い繰り返し精度で行われる。 The displacement device according to the invention, which is not used for fine adjustment, is configured in particular as a robot system, preferably with incremental displacement sensors. The accuracy of this movement device for the auxiliary movement is decoupled from the accuracy of alignment of the substrate stack, whereby this auxiliary movement is less than 1 mm, preferably less than 500 micrometers, in particular It is preferably performed with a low repeatability of 150 micrometers or less.

(横方向の)位置合わせ(微調整)のための本発明による移動装置の開ループ制御および/または閉ループ制御は、特に、別の測定手段によって検出したX-Y位置および/または位置合わせ方向に基づいて行われる。この移動装置の精度は、好適には200nm以下、好ましくは100nm以下、特に好ましくは50nm以下、特に極めて好ましくは20nm以下、最適なケースでは10nm以下、理想的なケースでは1nm以下である。 The open-loop control and/or closed-loop control of the displacement device according to the invention for (lateral) alignment (fine adjustment) is particularly useful in the XY position and/or alignment direction detected by further measuring means. done based on The accuracy of this displacement device is preferably ≤200 nm, preferably ≤100 nm, particularly preferably ≤50 nm, very particularly preferably ≤20 nm, optimal case ≤10 nm, ideal case ≤1 nm.

方法
本発明による位置合わせ方法の第1の実施形態には、以下の、特に少なくとも一部分が順次になっているステップおよび/または同時のステップが、特に以下の順序で含まれている。
Method A first embodiment of the alignment method according to the invention comprises the following, in particular at least partially sequential and/or simultaneous steps, in particular in the following order.

第1の処理ステップ:第1の/下側の基板を、載置面を下にして第1の/下側の基板ホルダにロードする。対向する面(コンタクト面)に、第1の位置合わせマークが設けられる(存在している)。 First processing step: loading the first/lower substrate face down into the first/lower substrate holder. A first alignment mark is provided (exists) on the facing surface (contact surface).

第2の処理ステップ:特に粗な調整のための移動装置を使用して、光学系の第1の/上側の検出ユニットの検出位置の視野に、第1の/下側の基板を、基板ホルダと共に移動する。 2nd process step: using a movement device for a particularly coarse adjustment, the first/lower substrate is brought into the field of view of the detection position of the first/upper detection unit of the optical system by the substrate holder. move with.

第3の処理ステップ:光学系が第2の処理ステップによってすでに処理されていない場合、この光学系を検出位置に移動する。オプションではすでに現段階で、または検出位置への移動を開始する前に、光学系の自己較正を行うことができる。 Third processing step: If the optics have not already been processed by the second processing step, move them to the detection position. Optionally self-calibration of the optical system can be done already at this stage or before starting the movement to the detection position.

第4の処理ステップ:基板のボンディングすべきコンタクト面に配置されている、第1の位置合わせマークの識別すべきパターンに第1の/上側の検出ユニットを集束する。 Fourth processing step: Focusing the first/upper detection unit on the discriminative pattern of first alignment marks located on the contact surface to be bonded of the substrate.

オプションでは、光学系により、第2の/下側の検出ユニットを、第1の/上側の検出ユニットの焦平面に位置調整することができる。 Optionally, the optics may align the second/lower detection unit to the focal plane of the first/upper detection unit.

第5の処理ステップ:特にパターン認識を用いて、第1の位置合わせマークを検出する。同時に、特に第1の検出ユニットと同期させることにより、本発明による(第3の検出ユニットを備えた)付加的な測定システムにより、好適にはコンタクト面とは別の面において、第1の基板ホルダおよび/または第1の基板のX-Y位置および/または位置合わせ方向を検出する。 Fifth processing step: Detecting the first alignment mark, especially using pattern recognition. At the same time, in particular by synchronizing with the first detection unit, the additional measuring system according to the invention (with a third detection unit) allows the detection of the first substrate, preferably in a plane other than the contact plane. Detecting the XY position and/or alignment orientation of the holder and/or the first substrate.

第6の処理ステップ:特に機械式および/または電子式および/または磁気的に、特にすべての自由度をゼロにすることにより、光学系の位置をクランプする。 Sixth processing step: Clamping the position of the optical system, especially mechanically and/or electronically and/or magnetically, especially by zeroing out all degrees of freedom.

第7の処理ステップ:光学系により、第1の/上側の検出ユニットの焦平面に第2の/下側の検出ユニットを位置調整する。 Seventh processing step: alignment of the second/lower detection unit to the focal plane of the first/upper detection unit by means of the optical system.

オプションではこの位置調整は、第4の処理ステップに続いて実行されて省略される。 Optionally, this alignment is omitted, performed subsequent to the fourth processing step.

第8の処理ステップ:位置合わせを開ループ制御するための測定結果を得るため、(特に開ループ制御ユニット内の)閉ループ制御計算機および評価計算機により、抽象化および/または計算を行う。すなわち、閉ループ制御計算機および評価計算機は、特に、光学系および(第3の)付加的な測定システムの測定結果の相関を形成し、特に、第1の/下側の基板ホルダおよび第1の/下側の基板のX-Y位置および/または位置合わせ方向の目標値として、この結果を記憶する。 Eighth processing step: Abstraction and/or calculation by a closed-loop control calculator (especially in the open-loop control unit) and an evaluation calculator to obtain measurement results for open-loop control of the alignment. That is, the closed-loop control calculator and the evaluation calculator inter alia form a correlation of the measurement results of the optical system and the (third) additional measurement system, in particular the first/lower substrate holder and the first/ Store this result as a target value for the XY position and/or alignment direction of the underlying substrate.

第9の処理ステップ:第1の/下側の基板ホルダを光学系の視野(検出のためのビーム路)から移動する。これにより、第1の検出ユニットに対する光路が遮断されなくなる。光学系は、好適には引き続いて固定されたままである。 Ninth process step: moving the first/lower substrate holder out of the field of view of the optics (beam path for detection). This prevents the light path to the first detection unit from being blocked. The optics preferably subsequently remain stationary.

第10処理ステップ:第2の/上側の基板は、第2の/上側の基板ホルダにロードされる。この処理ステップは、先行する複数の処理ステップのうちの1つの前に前もって行うことが可能である。 Tenth processing step: The second/upper substrate is loaded into the second/upper substrate holder. This processing step can precede one of the preceding processing steps.

第11処理ステップ:第2の/上側の基板と共に第2の/上側の基板ホルダを光学系の視野に移動する。 Eleventh process step: moving the second/upper substrate holder together with the second/upper substrate into the field of view of the optical system.

第12処理ステップ:光学系の第2の/下側の検出ユニットにより、第1の/下側の検出ユニットと同様に、第2の/上側の基板における位置合わせマークを探して検出する。この際に光学系は、機械的に移動しないが、集束の補正は考えられる。しかしながら好ましくは、集束運動も実行しない。 Twelfth processing step: seek and detect the alignment marks on the second/upper substrate by the second/lower detection unit of the optical system, similar to the first/lower detection unit. The optical system does not move mechanically in this case, but a focus correction is conceivable. Preferably, however, no focusing movement is performed either.

第13処理ステップ:第2の/上側の基板および第2の/上側の基板ホルダにより、第1の/上側の検出ユニットの光路を遮り、これにより、位置合わせされた位置において、第1の/下側の基板のボンディングすべきコンタクト面は、直接、観察/検出できないようになる。 13th processing step: blocking the optical path of the first/upper detection unit by the second/upper substrate and the second/upper substrate holder, so that in the aligned position, the first/upper The contact surfaces to be bonded of the underlying substrate are no longer directly observable/detectable.

第14処理ステップ:閉ループ制御計算機および評価計算機により、位置合わせ誤りを求める。刊行物米国特許第6214692号明細書(US6214692B1)、国際公開第2014/202106号(WO2014202106A1)の開示内容を参照されたい。位置合わせ誤りから、特に位置合わせ誤りベクトルを作成する。これに続いて、特に少なくとも1つの補正ベクトルを計算する。補正ベクトルは、位置合わせ誤りベクトルに平行でありかつこれとは逆向きのベクトルであってよく、これにより、位置合わせ誤りベクトルと補正ベクトルとの和はゼロになる。特別なケースでは、補正ベクトルの計算に別のパラメータを考慮することができ、これにより、結果はゼロとは異なるようになる。 Fourteenth processing step: Determining the misregistration by means of the closed-loop control calculator and the evaluation calculator. See the disclosure of publication US Pat. Specifically, a registration error vector is created from the registration errors. Following this, in particular at least one correction vector is calculated. The correction vector may be a vector parallel and opposite to the misregistration vector, such that the sum of the misregistration vector and the correction vector is zero. In special cases, another parameter can be considered in the calculation of the correction vector, which makes the result different from zero.

第15処理ステップ:第2の/上側の基板(基板ホルダを含めた)のX-Y位置および/または位置合わせ方向は、補正ベクトルにしたがって設定され、引き続いてクランプされ、これにより、計算した位置合わせ誤りは、少なくとも最小化され、好ましくは取り除かれる。 Fifteenth processing step: The XY position and/or alignment direction of the second/upper substrate (including the substrate holder) is set according to the correction vector and subsequently clamped, whereby the calculated position Misregistration is at least minimized and preferably eliminated.

第16処理ステップ:第2の/上側の基板のクランプ/固定を行った後、第2の/下側の検出ユニットにより、上側の第2の基板のX-Y位置を再度、検出/チェックする。これにより、クランプによって生じたずれおよび/またはねじれを識別し、第12~15処理ステップを繰り返すことによって最小化し、特に取り除くことができる。 16th processing step: After clamping/fixing the second/upper substrate, detect/check the XY position of the upper second substrate again by the second/lower detection unit . This allows any shear and/or twist caused by the clamping to be identified and minimized, especially eliminated, by repeating the 12th to 15th processing steps.

択一的には、検出したずれおよび/またはねじれを補正値および/または補正ベクトルを作成するために考慮することができ、これにより、後続の処理ステップにおいてこれらを取り除くことを考慮することができる。ずれに対する補正値は、好適には5マイクロメートル以下、好ましくは1マイクロメートル以下、特に好ましくは100ナノメートル以下、特に極めて好ましくは10ナノメートル以下、最適なケースでは5ナノメートル以下、理想的なケースでは1ナノメートル以下である。ねじれに対する補正値は、特に50マイクロラジアン以下、好ましくは10マイクロラジアン以下、特に好ましくは5マイクロラジアン以下、特に極めて好ましくは1マイクロラジアン以下、最適なケースでは0.1マイクロラジアン以下、理想的なケースでは0.05マイクロラジアン以下である。 Alternatively, detected deviations and/or torsions can be taken into account to create correction values and/or correction vectors, which can be taken into account in subsequent processing steps to remove them. . The correction value for deviations is preferably 5 μm or less, preferably 1 μm or less, particularly preferably 100 nm or less, very particularly preferably 10 nm or less, in the optimum case 5 nm or less, ideally In the case it is less than 1 nanometer. The correction value for torsion is in particular less than or equal to 50 microradians, preferably less than or equal to 10 microradians, particularly preferably less than or equal to 5 microradians, very particularly preferably less than or equal to 1 microradians, in the optimum case less than or equal to 0.1 microradians, ideal less than 0.05 microradians in the case.

第1の5処理ステップでは、第1の2処理ステップと同様に、上側の基板の固定の前に位置の少なくとも1つの測定と、上側の基板の固定の後の位置の少なくとも1つの測定とを行うことできる。本発明にしたがい、誤りの繰り返しの補正を考えることができ、これにより、所定の精度要求(閾値)に達してはじめて、つぎの処理ステップを実行する。 In the first five processing steps, as in the first two processing steps, at least one measurement of the position before fixing of the upper substrate and at least one measurement of the position after fixing of the upper substrate. can be done. According to the invention, it is possible to consider the correction of repeated errors, whereby the next processing step is executed only when a given accuracy requirement (threshold) is reached.

第1の6処理ステップ:目標値のすでに検出した位置および方向に第1の/下側の基板ホルダを、戻す(第8の処理ステップを参照されたい)。この際には、(基板と共に)下側の基板ホルダのX-Y位置および位置合わせ方向が、付加的な測定システムにより、特にリアルタイムに制御される。クランプされた上側の基板ホルダによって光路が遮断されるため、第1の基板の第1の位置合わせマークは、観察できない。 First 6 process steps: return the first/lower substrate holder to the already detected position and orientation of the target value (see eighth process step). In this case, the XY position and alignment direction of the lower substrate holder (together with the substrate) are controlled, especially in real time, by an additional measurement system. The first alignment mark of the first substrate is not visible because the optical path is blocked by the clamped upper substrate holder.

第1の7処理ステップ:第1の/下側の基板ホルダの実際のX-Y位置および位置合わせ方向は、目標値との差分がゼロになるまで修正されるが、少なくとも所定の閾値を上回らないようになるまで修正される。 First 7 processing steps: The actual XY position and alignment direction of the first/lower substrate holder is modified until the difference with the target value is zero, but at least above a predetermined threshold. It will be fixed until it no longer exists.

オプションの第1の8処理ステップ:基板を接合する。刊行物国際公開第2014/191033号(WO2014191033A1)の開示内容を参照されたい。 Optional first eight processing steps: bonding the substrates. See the disclosure of publication WO 2014/191033 (WO2014191033A1).

第1の9処理ステップ:基板積層体を装置からアンロードする。 First 9 processing steps: Unloading the substrate stack from the apparatus.

本発明による位置合わせ方法の択一的な第2の実施形態に含まれるのは、上側および下側の基板についてのロードの順序の、第1の実施形態に対する以下の変更である。 Included in an alternative second embodiment of the alignment method according to the invention are the following changes to the first embodiment of the loading order for the upper and lower substrates.

本発明による第1の処理ステップとして、第1の/下側の基板を第1の/下側の基板ホルダにロードする。 As a first processing step according to the invention, a first/lower substrate is loaded into the first/lower substrate holder.

本発明による第2の処理ステップとして、第2の/上側の基板を第2の/上側の基板ホルダにロードする。 As a second processing step according to the invention, the second/upper substrate is loaded into the second/upper substrate holder.

引き続いて、第1の実施形態の処理ステップを同様に適用する。 Subsequently, the processing steps of the first embodiment are similarly applied.

本発明による方法の第3の実施形態において、第1の方法および/または第2の方法を変更し、これにより、本発明による装置においても方法においても共に上下の方向が交換されるようにする。したがって、特に上側の基板ホルダを、少なくとも1つの付加的な測定システムによって観察する。 In a third embodiment of the method according to the invention, the first method and/or the second method are modified so that both in the device and in the method according to the invention the up and down directions are interchanged. . Therefore, the upper substrate holder in particular is observed by at least one additional measuring system.

本発明による方法の第4の実施形態では、説明した処理を変更し、これにより、処理結果が同じままで、基板のロードの順序を変更する。 A fourth embodiment of the method according to the invention modifies the described process, thereby changing the order of substrate loading while the process result remains the same.

本発明による方法の第5の実施形態では、処理ステップを並列化することにより、高速化し、特に第1の基板におけるパターン認識ステップ中、すでに第2の基板のロードを実行する。 In a fifth embodiment of the method according to the invention, the speed is increased by parallelizing the processing steps, in particular the loading of the second substrate is already performed during the pattern recognition step on the first substrate.

本発明による方法の第6の実施形態およびこれに対応する装置では、付加的な測定システムにより、上側の基板ホルダおよび下側の基板ホルダの両方の位置および/または方向、および/または上側の基板および下側の基板の両方の位置および/または方向を検出することができる。 In a sixth embodiment of the method according to the invention and a corresponding apparatus, the position and/or orientation of both the upper substrate holder and the lower substrate holder and/or the upper substrate are determined by an additional measuring system. and/or the underlying substrate can be detected.

本発明による方法の第7の実施形態およびこれに対応する装置では、付加的な測定システムにより、上側の基板ホルダおよび/または上側の基板の位置および/または方向を検出することができる。 In a seventh embodiment of the method according to the invention and a corresponding device, an additional measuring system makes it possible to detect the position and/or orientation of the upper substrate holder and/or the upper substrate.

技術的に考えられ得るすべての組み合わせおよび/または順列、および装置の機能的および/または材料的な部分の多重化ならびにこれに必然的に伴う変更は、複数の処理ステップまたは方法の少なくとも1つに開示されていると見なされる。 All technically conceivable combinations and/or permutations and multiplexing of functional and/or material parts of the apparatus and consequent modifications may be incorporated into at least one of the multiple processing steps or methods. deemed to be disclosed.

ここにおいてかつ/またはこれに続く図の説明において、装置の特徴が開示される場合、この特徴は、方法の特徴としても開示されかつ有効であるものとし、またその逆も成り立つものとする。 Where an apparatus feature is disclosed herein and/or in the description of the figures that follow, this feature is also disclosed and valid as a method feature, and vice versa.

本発明の別の利点、特徴および詳細は、好ましい実施例の以下の説明から得られ、また図面によって得られる。 Further advantages, features and details of the invention result from the following description of preferred embodiments and can be obtained from the drawing.

本発明による装置の1つの実施形態の概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of one embodiment of a device according to the invention; FIG. 図1に示した実施形態の、第1の処理ステップにおける概略拡大断面図である。2 is a schematic enlarged cross-sectional view of the embodiment shown in FIG. 1 at a first processing step; FIG. 図1に示した実施形態の、第2の処理ステップにおける概略拡大断面図である。2 is a schematic enlarged cross-sectional view of the embodiment shown in FIG. 1 in a second processing step; FIG. 図1に示した実施形態の、第3の処理ステップにおける概略拡大断面図である。2 is a schematic enlarged cross-sectional view of the embodiment shown in FIG. 1 in a third processing step; FIG.

図面では、本発明の実施形態にしたがい、本発明の利点および特徴が、これらをそれぞれ識別する参照符号で示されており、同じ機能もしくは同じ作用を有する機能の構成部材もしくは特徴は、同じ参照符号で示されている。 In the drawings, according to embodiments of the invention, advantages and features of the invention are indicated by reference numerals that respectively identify them, and components or features of the same function or function having the same action are indicated by the same reference numerals. is indicated.

図1には、位置合わせ装置1の第1の実施形態の主構成部材の概略的かつ縮尺通りでない機能図が描画されている。位置合わせ装置1は、図1に書き入れられていない基板16(第1の基板および/または下側の基板と称される)、基板17(第2の基板および/または上側の基板と称される)および/または基板積層体を互いに位置合わせし、互いに少なくとも部分的に接合することができる、かつ/または一時的に接合(いわゆるプレボンディング)することができる。以下で説明する機能的な構成部材の考えられ得る移動/自由度は、矢印でシンボリックに描画されている。 FIG. 1 depicts a schematic and not-to-scale functional view of the main components of a first embodiment of an alignment device 1 . Alignment device 1 includes substrates 16 (referred to as first substrate and/or lower substrate), substrates 17 (referred to as second substrate and/or upper substrate) which are not inscribed in FIG. ) and/or the substrate stacks can be aligned with each other and at least partially bonded to each other and/or temporarily bonded (so-called pre-bonding). The possible movements/degrees of freedom of the functional components described below are symbolically depicted with arrows.

第1の基板16は、第1の基板ホルダ10にロードされ、また第1の基板ホルダ10に対する基板16の自由度を残すことなく、第1の基板ホルダ10に固定可能である。第2の基板17は、第2の基板ホルダ13にロードされ、第2の基板ホルダ13に対する基板16の自由度を残すことなく、第2の基板ホルダ13に固定可能である。 A first substrate 16 can be loaded onto the first substrate holder 10 and secured to the first substrate holder 10 without leaving any degrees of freedom of the substrate 16 relative to the first substrate holder 10 . A second substrate 17 can be loaded onto the second substrate holder 13 and secured to the second substrate holder 13 without leaving any degrees of freedom of the substrate 16 relative to the second substrate holder 13 .

特に下側の第1の基板ホルダ10は、第1の基板ホルダ10を保持し、かつ供給運動および位置調整運動(位置合わせ)を実行するための第1の移動装置11に配置されている。 In particular, the lower first substrate holder 10 is arranged on a first displacement device 11 for holding the first substrate holder 10 and for performing feeding and alignment movements (alignment).

特に上側の第2の基板ホルダ13は、第2の基板ホルダ13を保持し、かつ供給運動および位置調整運動(位置合わせ)を実行するための第2の移動装置14に配置されている。移動装置11、14は、すべての機能部材の振動を低減/最小化するため、特に共通の頑丈な台またはフレーム9に固定されている。 In particular, the upper second substrate holder 13 is arranged on a second displacement device 14 for holding the second substrate holder 13 and for performing feed and alignment movements (alignment). The displacement devices 11, 14 are fixed to a particularly common rigid base or frame 9 in order to reduce/minimize vibrations of all functional members.

第1の位置合わせマーク20および第2の位置合わせマーク21を観察する(検出する)ため、光学系2は、以下から構成される。すなわち、
-第1の基板16の第1の位置合わせマーク20を検出する、特に画像検出手段である第1の検出ユニット3と、
-第2の基板17の第2の位置合わせマークを検出する、特に画像検出手段である第2の検出ユニット4と、から構成される。
In order to observe (detect) the first alignment mark 20 and the second alignment mark 21, the optical system 2 consists of the following. i.e.
- a first detection unit 3, in particular an image detection means, for detecting the first alignment marks 20 of the first substrate 16;
a second detection unit 4, in particular an image detection means, for detecting the second alignment marks of the second substrate 17;

第1の基板16および第2の基板17が位置合わせのために配置されている場合、光学系2は、第1の基板16と第2の基板17との間に配置される、好適には共通な焦平面12に集束可能である。光学系2の、特にX、YおよびZ方向の移動は、光学系2を位置決めする位置決め装置5を用いて行われる。位置決め装置5は、特に頑丈な台またはフレームに固定されている。 When the first substrate 16 and the second substrate 17 are arranged for alignment, the optical system 2 is arranged between the first substrate 16 and the second substrate 17, preferably Focusable to a common focal plane 12 . Movement of the optical system 2, in particular in the X, Y and Z directions, takes place using a positioning device 5 which positions the optical system 2. FIG. The positioning device 5 is fixed to a particularly sturdy base or frame.

特に好ましい、図示しない1つの実施形態において、(位置決め手段5、検出ユニット3および4などを備えた)全体的な光学系2は、二重の鏡映対称の実施形態において使用される。 In one particularly preferred embodiment, not shown, the overall optical system 2 (comprising positioning means 5, detection units 3 and 4, etc.) is used in a double mirror symmetrical embodiment.

少なくとも1つの第3の検出ユニット7を備えた、特に光学式の付加的な少なくとも1つの測定システム6は、第3の位置合わせマーク22を検出することによって、本発明にしたがって位置合わせ精度を向上させるために使用される。付加的な測定システムの移動は、位置決め装置8によって実行される。 The at least one additional, in particular optical, measuring system 6 with at least one third detection unit 7 detects the third alignment marks 22 to improve the alignment accuracy according to the invention. used to let Additional measuring system movements are performed by the positioning device 8 .

測定装置が、光学式の測定システム6である場合、位置決め装置8は、第3の検出ユニット7をZ方向に移動させることにより、第3の位置合わせマーク22に対して集束を行うことできる。X-Y方向における位置決めも同様に考えることができ、この際には位置決め中、特に、好適には台/フレームに測定システム6が固定される。択一的には、測定システム6の正確なX-Y位置が既知でなければならない。 If the measuring device is an optical measuring system 6, the positioning device 8 can focus on the third alignment mark 22 by moving the third detection unit 7 in the Z direction. Positioning in the XY direction is also conceivable, wherein the measuring system 6 is preferably fixed to a table/frame during positioning. Alternatively, the exact XY position of measurement system 6 must be known.

位置合わせ装置1の図示した本発明による実施形態では、付加的な測定システム6により、下側の基板ホルダ10の、特にX-Y位置および/または方向が(特に回転方向も)、特に高い精度で検出される。 In the illustrated embodiment according to the invention of the alignment device 1, the additional measuring system 6 allows the XY position and/or orientation (especially also the rotational orientation) of the lower substrate holder 10 to be determined with particularly high accuracy. detected by

位置合わせ装置1の図示しない本発明による別の実施形態では、付加的な測定システムにより、上側の基板ホルダの、特に位置および/または方向が、特に高い精度で検出される。 In a further embodiment according to the invention, not shown, of the alignment device 1, the position and/or orientation of the upper substrate holder, in particular the position and/or the orientation, of the upper substrate holder is detected with particularly high accuracy by means of an additional measuring system.

位置合わせ装置1の図示しない本発明による別の実施形態では、付加的な測定システムにより、上側の基板ホルダおよび下側の基板ホルダの、特に位置および/または方向が、特に高い精度で検出される。 In a further embodiment according to the invention, not shown, of the alignment device 1, an additional measuring system detects particularly the position and/or orientation of the upper and lower substrate holders with particularly high accuracy. .

位置合わせ装置の図示しない本発明による別の実施形態では、少なくとも1つの測定システムにより、特に、2つの基板のうちの少なくとも1つの基板の位置および/または方向が、特に高い精度で検出される。このために、コンタクト面の位置合わせマークと、コンタクト面とは反対側の面のマークとを検出する。 In a further embodiment according to the invention, not shown, of the alignment device, the at least one measuring system detects in particular the position and/or orientation of at least one of the two substrates with particularly high accuracy. For this purpose, the alignment marks on the contact surface and the marks on the surface facing away from the contact surface are detected.

図2aには、少なくとも2つの検出ユニットの測定値を対応付ける本発明による処理ステップの概略図が示されており、特に、第1の基板16および/または第1の基板ホルダ10の異なる側の面に配置された位置合わせマーク20、22の少なくとも2つのX-Y位置をそれぞれ検出する2つの検出ユニットの測定値を対応付ける本発明による処理ステップの概略図が示されている。 FIG. 2a shows a schematic representation of the processing steps according to the invention for correlating the measurements of at least two detection units, in particular the different side surfaces of the first substrate 16 and/or the first substrate holder 10. There is shown a schematic diagram of the processing steps according to the invention for correlating the measurements of two detection units respectively detecting at least two XY positions of alignment marks 20, 22 arranged in .

第1の基板ホルダ10の第1の固定面10aには、第1の/下側の基板16が固定されている。固定の仕方としては、特に、メカクランプおよび/または静電クランプや、真空固定とも称される、標準大気の周囲環境と、第1の基板ホルダ10における負圧と、の間の圧力差に起因して形成される押圧力が使用される。この固定は、特に、本発明による全体的な方法の間に第1の基板16が、第1の基板ホルダ10に対して相対的に寄生的な移動または不所望の移動をしないように行われ、ここでは、第1の基板ホルダ10および第1の基板16がそれぞれ、対応する熱膨張係数、好適には線形に対応して経過する熱膨張係数を有し、熱膨張係数の違いおよび/または熱膨張係数の線形の経過の違いが、好適には5%以下、好ましくは3%以下、特に好ましくは1%以下である場合に、特に熱膨張を阻止または低減させることができる。 A first/lower substrate 16 is fixed to the first fixing surface 10 a of the first substrate holder 10 . The fixation may be due in particular to mechanical and/or electrostatic clamping or to pressure differences between the normal atmospheric ambient environment and the negative pressure on the first substrate holder 10, also referred to as vacuum clamping. is used. This fixation is made in particular such that the first substrate 16 does not undergo parasitic or undesired movement relative to the first substrate holder 10 during the overall method according to the invention. , where the first substrate holder 10 and the first substrate 16 each have corresponding coefficients of thermal expansion, preferably linearly corresponding progressions, the difference in coefficients of thermal expansion and/or The thermal expansion can be prevented or reduced in particular if the linear progression of the coefficients of thermal expansion preferably differs by 5% or less, preferably 3% or less, particularly preferably 1% or less.

上記の装置は、好ましくは、位置合わせサイクル中の温度変動が、0.5ケルビン以下、好ましくは0.1ケルビン以下、特に好ましくは0.05ケルビン以下、最適なケースでは0.01ケルビン以下に維持可能な温度安定化された周囲環境において、特にクリーンルームで動作される。 The apparatus described above preferably has a temperature variation during the alignment cycle of 0.5 Kelvin or less, preferably 0.1 Kelvin or less, particularly preferably 0.05 Kelvin or less, in the optimal case 0.01 Kelvin or less. It is operated in a sustainable temperature-stabilized ambient environment, especially in clean rooms.

互いに相対的に移動できないように固定された第1の基板16および第1の基板ホルダ10は、第1の基板16の移動を行うための擬似的なモノリシックボディと理解することができる。 The first substrate 16 and the first substrate holder 10 , which are immovably fixed relative to each other, can be understood as a quasi-monolithic body for carrying out the movement of the first substrate 16 .

この基板の固定は、形状結合によって、かつ/または好ましくは力結合によって行うことが可能である。擬似的なモノリシックな接合により、基板ホルダと基板との間にずれおよび/またはねじれおよび/または変形を生じさせ得る複数の影響が、少なくとも低減され、好ましくは少なくとも1桁は低減され、特に好ましくは取り除かれる。 This fixing of the substrate can be effected by form-fitting and/or preferably by force-fitting. Due to the quasi-monolithic bonding, a plurality of influences that can lead to misalignment and/or torsion and/or deformation between the substrate holder and the substrate are at least reduced, preferably by at least an order of magnitude, particularly preferably removed.

上記の複数の影響は、熱的なもの、および/または機械的なもの、および/または流れに起因するもの、および/または材料的なもの(粒子)が考えられる。 The above multiple effects can be thermal and/or mechanical and/or flow induced and/or material (particles).

形状結合または力結合により、基板は基板ホルダに固定され、これにより、特に熱膨張の差分を抑圧することができる。さらに基板ホルダにより、基板のそれ自体の変形を低減し、取り除き、かつ/または補正することができる。これについては欧州特許第2656378号明細書(EP2656378B1)を参照されたい。 The substrate is fixed to the substrate holder by means of form-fitting or force-fitting, which makes it possible in particular to suppress differential thermal expansion. Further, the substrate holder can reduce, eliminate and/or compensate for deformation of the substrate itself. See EP 2656378 B1 for this.

第1の位置合わせマーク20の検出中、第1の基板ホルダ10は、(上側の)第1の検出ユニット3の光路内にある。第1の位置合わせマーク20は、第1の基板16のボンディングすべきコンタクト面16iにおいて、(上側の)第1の検出ユニット3の視野に、特に光路に配置されている。第1の検出ユニット3は、ここでは十字の形の位置合わせマークとして略示されている、特にデジタルの画像を形成する。第1の位置合わせマーク20は、複数の位置合わせマークから構成することも可能である。位置合わせマークの画像からは、特に、第1の基板16のX-Y位置および/または(特にZ方向周りの回転方向における)位置合わせ方向、すなわち位置合わせ状態を特徴付ける測定値が形成/計算される。 During detection of the first alignment mark 20 the first substrate holder 10 is in the optical path of the (upper) first detection unit 3 . A first alignment mark 20 is arranged on the contact surface 16i of the first substrate 16 to be bonded, in the field of view of the (upper) first detection unit 3, in particular in the optical path. The first detection unit 3 forms an image, in particular a digital image, which is schematically shown here as an alignment mark in the form of a cross. The first alignment mark 20 can also consist of a plurality of alignment marks. From the images of the alignment marks, measurements are formed/calculated that characterize, inter alia, the XY position and/or the alignment direction (especially in the direction of rotation about the Z direction) of the first substrate 16, ie the alignment state. be.

第1の位置合わせマーク20の検出中、第2の/下側の検出ユニット4は、好適には測定値を供給しない。というのは、特に第2の基板17は、第1の検出ユニット3の光路外に配置されている/配置されていたからである。 During detection of the first alignment mark 20 the second/lower detection unit 4 preferably supplies no measurements. This is because in particular the second substrate 17 is/was arranged outside the optical path of the first detection unit 3 .

第1の/下側の基板ホルダ10および/または第1の/下側の基板16は、第3の位置合わせマーク22を有しており、第3の位置合わせマーク22に基づいて、基板ホルダ10および/または第1の基板(16)のX-Y位置および/または(特にZ方向周りの回転方向における)位置合わせ方向、すなわち位置合わせ状態が、特に別の方向から検出され、好適には第1の検出とはZ方向に反対方向から直径方向に検出される。 The first/lower substrate holder 10 and/or the first/lower substrate 16 have a third alignment mark 22 and based on the third alignment mark 22 the substrate holder 10 and/or the XY position and/or the alignment direction (especially in the direction of rotation about the Z direction), ie the alignment state, of the first substrate (16) is detected, in particular from another direction, preferably The first detection is detected diametrically from the opposite direction in the Z direction.

好適には、第3の検出ユニット7に対する第1の検出ユニット3の相対的な移動は測定可能であるか、さらに好ましくは、第1の位置決めマーク20および第3の位置決めマーク22の検出から、第1の基板16と第2の基板17との接触まで、第1の検出ユニット3と第3の検出ユニット7との間には相対的な移動は行われない。 Preferably the relative movement of the first detection unit 3 with respect to the third detection unit 7 is measurable, more preferably from the detection of the first and third positioning marks 20 and 22: No relative movement takes place between the first detection unit 3 and the third detection unit 7 until the first substrate 16 and the second substrate 17 come into contact.

付加的な測定システム6の(付加的な)第3の検出ユニット7は、第1の/下側の基板ホルダ10の第3の位置合わせマーク22の測定から、第1の/下側の基板ホルダ10のX-Y位置および/または方向の測定値を供給する。この測定値は、特に、十字としてシンボリックに描画した、好適にはデジタルの画像から形成される。第3の位置合わせマーク22は、複数の位置合わせマークから構成することも可能である。 An (additional) third detection unit 7 of the additional measurement system 6 determines from the measurement of the third alignment marks 22 of the first/lower substrate holder 10 the first/lower substrate XY position and/or orientation measurements of the holder 10 are provided. This measured value is formed in particular from a preferably digital image which is symbolically drawn as a cross. The third alignment mark 22 can also consist of multiple alignment marks.

2つの測定値(第1の基板16のX-Y位置および/または位置合わせ方向、ならびに第1の基板ホルダ10または第1の基板16の第3の位置合わせマーク22のX-Y位置および/または位置合わせ方向)は、互いに対応付けられ、かつ/または互いに相関され、これにより、第1の位置合わせマーク20のX-Y位置および/または位置合わせ方向は、つねに、このX-Y位置および/または位置合わせ方向に基づいて、特にX-Y位置および/または位置合わせ方向を検出することにより、第3の位置合わせマークに一意に対応付けることができる。 Two measurements (the XY position and/or alignment direction of the first substrate 16 and the XY position and/or alignment mark 22 of the first substrate holder 10 or the first substrate 16) or alignment direction) are associated and/or correlated with each other such that the XY position and/or alignment direction of the first alignment mark 20 is always this XY position and/or alignment direction. The third alignment mark can be uniquely associated with/or based on the alignment direction, in particular by detecting the XY position and/or the alignment direction.

この処理ステップにより、第1の基板16と第2の基板17とを位置合わせしかつ/または接触させる間に、第1の位置合わせマーク20および/または第2の位置合わせマーク21のX-Y位置および/または位置合わせ方向を直接に検出することなく、位置合わせが実現される。さらに、位置合わせ中に基板間の間隔を最小化することができる。この間隔は、好適には、第1の位置合わせマークおよび第2の位置合わせマークの検出中にすでに基板の間隔に対応させることが可能である。 This processing step provides XY alignment of first alignment mark 20 and/or second alignment mark 21 while aligning and/or contacting first substrate 16 and second substrate 17 . Alignment is achieved without direct detection of position and/or alignment direction. Additionally, the spacing between substrates can be minimized during alignment. This spacing can preferably correspond to the spacing of the substrates already during detection of the first and second alignment marks.

言い換えると、特に、基板ホルダ10と付加的な測定システム6との間に、妨げるもののない光路が得られ、この光路により、開制御ループにおいて、基板の位置合わせを実行することができるか、または基板の位置合わせが実行される。この処理ステップにより、第1の基板ホルダ10のX-Y位置および/または位置合わせ方向を、ひいては第1の基板ホルダ10に固定された第1の基板のX-Y位置および/または位置合わせ方向を正確に特定し、再現可能に復元することできる。 In other words, in particular between the substrate holder 10 and the additional measurement system 6, an unobstructed optical path is obtained, with which alignment of the substrate can be performed in an open control loop, or Substrate alignment is performed. This processing step adjusts the XY position and/or alignment direction of the first substrate holder 10 and, in turn, the XY position and/or alignment direction of the first substrate secured to the first substrate holder 10. can be accurately identified and reproducibly reconstructed.

特に基板ホルダ10のX-Y位置および/または位置合わせ方向の復元、および特にこれにモノリシックに接合される基板のX-Y位置および/または位置合わせ方向の復元は、特に独自の核心的な1つの態様である。これについての処理ステップは、すでに別の個所で論じた。 In particular, restoration of the XY position and/or alignment direction of the substrate holder 10, and in particular restoration of the XY position and/or alignment direction of the substrate monolithically bonded thereto, is a particularly unique core one. It is one aspect. The processing steps for this have already been discussed elsewhere.

特に、反転時の遊びとしても知られている(2つの基板間の相対的な位置合わせ誤りとして測定される)位置決めの繰り返し精度は、1マイクロメートル以下、好ましくは100nm以下、特に好ましくは30nm以下、特に極めて好ましくは10nm以下、最適なケースでは5nm以下、理想的なケースでは1nm以下に達する。この反転時の遊びは、移動装置11、14および/または5、8を用いた、所定の位置への繰り返しの到達であってもよい。この反転時の遊びは、検出位置だけを変化させた、移動装置の移動の結果生じ、これにより、測定量が、相対的な位置合わせ誤りになる。基板に影響を及ぼさない移動装置の位置決め精度は、関連しない反転時の遊びとみなすことができる。 In particular, the positioning repeatability (measured as the relative misalignment between the two substrates), also known as flip play, is less than or equal to 1 micrometer, preferably less than or equal to 100 nm, particularly preferably less than or equal to 30 nm. , very particularly preferably amounts to 10 nm or less, in the optimum case to 5 nm or less and in the ideal case to 1 nm or less. This inversion play may be repeated reaching of a predetermined position with the movement devices 11,14 and/or 5,8. This reversal play results from movement of the moving device that has changed only the sensed position, thereby causing the measured quantity to be in relative misalignment. Positioning accuracy of the mover that does not affect the substrate can be considered as irrelevant flip play.

本発明にしたがい、位置決め精度をさらに向上させるために好ましいのは、第1の検出ユニット3と、第3の検出ユニット7とを時間的に同期させて動作させることであり、特に、10分の1秒以下、好ましくは1ミリ秒以下、特に好ましくは10マイクロ秒以下、特に極めて好ましくは1マイクロ秒以下、最適なケースでは1ns以下、理想的なケースでは0.0nsの、測定値の検出の時間差で動作させることである。これは特に有利である。なぜならば、機械的な振動のような障害的な影響を取り除くことができるからである。機械的な振動は、特に数千m/sの固体伝送音で材料内を伝搬する。閉ループ制御および検出手段が、固体伝送音の伝搬速度よりも高速に動作する場合、障害は低減されるかまたは取り除かれる。 In order to further improve the positioning accuracy according to the invention, it is preferred to operate the first detection unit 3 and the third detection unit 7 synchronously in time, in particular 10 min. 1 second or less, preferably 1 millisecond or less, particularly preferably 10 microseconds or less, very particularly preferably 1 microsecond or less, optimal case 1 ns or less, ideal case 0.0 ns or less. It is to operate with a time difference. This is particularly advantageous. This is because disturbing influences such as mechanical vibrations can be eliminated. Mechanical vibrations propagate in materials, especially solid-borne sound at thousands of m/s. If the closed-loop control and detection means operate faster than the propagation velocity of solid-borne sound, the disturbance is reduced or eliminated.

障害により、第1の基板ホルダ10における第1の基板16の方向が変化し、これにより、第1の検出ユニット3は、すでに測定値を記録しているが、検出ユニット7を備えた付加的な測定システム6が、まだ測定値を記録していない場合、この障害は、位置合わせの精度の低下の一部になり得る。というのは、検出手段3および7の測定値の記録の間の時間において、特に、振動に起因する、高速の位置変化がナノメートルまたはマイクロメートルのオーダで生じ得るからである。測定値の記録が、(秒または分のオーダで)時間的に遅延して行われる場合、温度に起因する形状変化または長さ変化のような別の障害的な影響も同様に位置合わせ精度を低下させ得る。 A disturbance causes the orientation of the first substrate 16 on the first substrate holder 10 to change, which causes the first detection unit 3, which has already recorded the measured values, to be additionally provided with the detection unit 7. If the correct measurement system 6 has not yet recorded measurements, this disturbance can be part of the reduced alignment accuracy. This is because, in the time between the recording of the measurements of the detection means 3 and 7, fast position changes, especially due to vibrations, can occur on the order of nanometers or micrometers. If the recording of the measurements is delayed in time (on the order of seconds or minutes), other interfering influences such as temperature-induced shape or length changes can likewise affect the alignment accuracy. can be lowered.

(特に検出の同時のトリガ、および検出時間の調整、および/またはカメラシステムに対する同じ積分時間により)第1の検出ユニット3と、第3の検出ユニット7とが互いに同期される場合、いくつかの障害的な影響を低減することができ、最適なケースでは取り除くことができる。というのは、障害的な影響が、可能な限りに最小の影響を検出精度に及ぼす時点に検出を行うからである。 If the first detection unit 3 and the third detection unit 7 are synchronized with each other (especially by simultaneous triggering of detection and adjustment of the detection time and/or the same integration time for the camera system), some Disturbing effects can be reduced and, in optimal cases, eliminated. This is because the detection is performed at a time when the disturbing influence has the least possible impact on the detection accuracy.

装置の考えられ得る1つの実施形態において、特に周期的な障害的な影響が既知であるとき、特に振動の極点に同期して検出を行うことが可能である。このために好適には、精度に関わる装置の個所の振動センサ(加速度センサ、干渉計、バイブロメータ)により、あらかじめ障害的な影響を記録し、これを取り除くため、特に計算ユニット、コンピュータにおいて処理することができる。別の実施形態では、装置の特徴的な個所に複数の振動センサを固定して組み込むことができる。 In one possible embodiment of the device, it is possible to perform the detection especially synchronously to the extremes of the vibration, especially when the periodic disturbing influences are known. For this purpose, the interfering influences are preferably recorded in advance by means of vibration sensors (accelerometers, interferometers, vibrometers) at locations of the device that are relevant to the accuracy and are processed in order to eliminate them, in particular in a computing unit, a computer. be able to. In another embodiment, multiple vibration sensors can be fixedly incorporated into the device at distinctive locations.

考えられ得る別の実施形態において、装置は、特に、能動的かつ/または受動的な振動減衰器、能動的かつ/または受動的な振動消滅器、および/または能動的かつ/または受動的な振動絶縁器からなる組み合わせで実施して使用することができ、またこれらをカスケード接合して実施して使用することもできる。付加的には振動を障害的な影響として、強制振動と重ね合わせ、これにより、位置合わせマークの検出をいわゆるロックイン方式を行うことが可能である。装置を特徴付けるため、また振動状態をチェックするため、モード解析および/またはFEMを使用することができる。このことならびにこのような装置の設計は、当業者には公知である。 In another possible embodiment, the device is in particular an active and/or passive vibration damper, an active and/or passive vibration quencher and/or an active and/or passive vibration Combinations of insulators can be implemented and used, and these can also be implemented and used in cascade. Additionally, it is possible to superimpose the vibration as a disturbing effect with the forced vibration, so that the detection of the alignment mark can be performed in a so-called lock-in manner. Modal analysis and/or FEM can be used to characterize the device and to check the vibration conditions. This as well as the design of such devices are known to those skilled in the art.

第1の位置合わせマーク20および第3の位置合わせマーク22の検出する前または検出する際または検出した後、第1の検出ユニット3および第3の検出ユニット7をクランプし、少なくとも、絶対的かつ/または相対的な、X方向およびY方向における自由度をゼロに低減する。相対的とは、第3の検出ユニット7に対する第1の検出ユニット3の移動のことである。 Clamping the first detection unit 3 and the third detection unit 7 before, during or after detecting the first alignment mark 20 and the third alignment mark 22, at least absolutely and /or reduce the degrees of freedom in the relative X and Y directions to zero. Relative refers to the movement of the first detection unit 3 with respect to the third detection unit 7 .

図2bは、第2の/上側の基板17を測定値を検出するための本発明による処理ステップの概略図である。光学系2は、特に、すでにクランプされた状態にあり、第1の/下側の基板16の少なくとも1つの位置合わせマークの画像および/またはX-Y位置が、記憶されている(図示せず)。クランプされた状態において、少なくとも、第1の検出ユニットに対する、第2の検出ユニットの少なくとも絶対的かつ/または相対的な、X方向およびY方向における自由度は、ゼロに低減されている。 FIG. 2b is a schematic representation of the processing steps according to the invention for measuring the second/upper substrate 17. FIG. The optical system 2 is in particular already in the clamped state and the image and/or the XY position of at least one alignment mark of the first/lower substrate 16 is stored (not shown). ). In the clamped state, at least the degrees of freedom in the X and Y directions, at least absolute and/or relative to the first detection unit, of the second detection unit are reduced to zero.

クランプされた状態において、第1、第2および第3の位置合わせマークのX-Y位置および/または位置合わせ方向は、同じX-Y座標系に関連付けることができる。択一的または付加的には、第1、第2および第3の検出ユニットは、同じX-Y座標系において較正される。 In the clamped state, the XY positions and/or alignment directions of the first, second and third alignment marks can be related to the same XY coordinate system. Alternatively or additionally, the first, second and third detection units are calibrated in the same XY coordinate system.

第2の/上側の基板ホルダ13に固定された第2の/上側の基板17は、第2の基板ホルダ13を移動させる第2の移動装置14によって検出位置に移動され、第2の/下側の検出ユニット4により、第2の基板17の第2の位置合わせマーク21のX-Y位置および/または位置合わせ方向が、検出/捕捉される。 The second/upper substrate 17 fixed to the second/upper substrate holder 13 is moved to the detection position by the second moving device 14 that moves the second substrate holder 13, and the second/lower substrate holder 13 is moved to the detection position. By the side detection unit 4 the XY position and/or the alignment direction of the second alignment mark 21 of the second substrate 17 is detected/captured.

目標は、第1の/下側の基板16のX-Y位置および/または方向に対する、第2の基板17の可能な限りに完全な位置合わせである。下側の基板16は、第2の検出ユニット4によって第2の/上側の基板17の第2の位置合わせマーク21を観察するための光路における妨害になり得るため、特にX方向および/またはY方向に移動させることにより、好適にはZ方向に移動させることなく、この光路から第1の/下側の基板16を外に移動させる。 The goal is as perfect as possible alignment of the second substrate 17 with respect to the XY position and/or orientation of the first/lower substrate 16 . The lower substrate 16 can be an obstruction in the optical path for observing the second alignment marks 21 of the second/upper substrate 17 by the second detection unit 4 and thus particularly in the X and/or Y direction. Moving in the direction moves the first/lower substrate 16 out of this optical path, preferably without moving in the Z direction.

2つの基板のX-Y位置および相対的な方向の補正は、第1の位置合わせマークおよび第2の位置合わせマークのX-Y位置および/または位置合わせ方向の比較により、第3の位置合わせマークに対して相関させて行われる。 Correction of the XY positions and relative orientations of the two substrates is performed by comparing the XY positions and/or alignment directions of the first and second alignment marks in a third alignment. It is done correlated to the mark.

第2の/上側の基板の位置合わせ状態が、特に最小の位置合わせ誤りで、好ましくは位置合わせ誤りが取り除かれて達成された後、この処理ステップにおいて上側の基板ホルダをクランプし、すなわち、少なくともX方向およびY方向にその自由度を奪う。 After the second/upper substrate alignment state has been achieved, in particular with minimal misalignment, preferably with misalignment eliminated, the upper substrate holder is clamped in this processing step, i.e. at least It takes away the degrees of freedom in the X and Y directions.

図2cには、特にクランプされた第2の基板17に対して第1の基板16を位置合わせするための本発明による処理ステップが略示されている。 FIG. 2c schematically illustrates the processing steps according to the invention, in particular for aligning the first substrate 16 with respect to the clamped second substrate 17. FIG.

光学系2の光路は、第1の検出ユニット3と第2の検出ユニット4との間で、第1の基板ホルダ10および第2の基板ホルダ13により、位置合わせ中に遮られており、これにより、検出ユニット3、4は、位置合わせ中、使用することができない。 The optical path of the optical system 2 is interrupted during alignment by the first substrate holder 10 and the second substrate holder 13 between the first detection unit 3 and the second detection unit 4, which Therefore, the detection units 3, 4 cannot be used during alignment.

特に好ましい実施形態において、顕微鏡を備えたカメラシステムである、第3の検出ユニット7を備えた付加的な測定システム6は、好ましくはリアルタイムに、特に連続して、X-Y位置閉ループ制御および/または方向閉ループ制御に対して生データとして使用可能な画像データを形成する。 An additional measuring system 6 with a third detection unit 7, which in a particularly preferred embodiment is a camera system with a microscope, preferably in real time, in particular continuously, provides XY position closed-loop control and/or or form image data that can be used as raw data for directional closed-loop control.

ボンディングすべきコンタクト面16i、17iの(理論的または平均的な)間隔(特に場合によって生じ得るプレロードまたは撓みを考慮しない)は、特に1mm以下、好ましくは500マイクロメートル以下、特に好ましくは100マイクロメートル以下、最適なケースでは50マイクロメートル以下、理想的なケースでは10マイクロメートル以下である。特にこの間隔は、移動装置11および/または移動装置14によって設定可能である。 The (theoretical or average) spacing of the contact surfaces 16i, 17i to be bonded (especially without taking into account possible preloads or deflections) is in particular below 1 mm, preferably below 500 micrometers, particularly preferably below 100 micrometers. Hereafter, it is 50 micrometers or less in the optimal case, and 10 micrometers or less in the ideal case. In particular, this interval can be set by mobile device 11 and/or mobile device 14 .

基板16および基板17を位置合わせするため、特に、図2aにしたがって求めた/確定した目標値を使用する。この目標値には、特に、第1の基板ホルダ10の第3の位置合わせマーク22の画像データ、および/または第1の基板ホルダ10の移動装置11に対する、求めたX-Y位置データおよび/または位置合わせ方向データ、および/またはX-Y位置に最適に到達するための軌跡のような閉ループ制御パラメータ、および/または特に駆動部に対する機械読み取り可能な値が含まれている。 For the alignment of substrate 16 and substrate 17, in particular the target values determined/established according to FIG. 2a are used. This target value includes inter alia image data of the third alignment mark 22 of the first substrate holder 10 and/or determined XY position data and/or of the first substrate holder 10 relative to the movement device 11 or alignment direction data, and/or closed-loop control parameters such as trajectory for optimally reaching the XY position, and/or machine-readable values for the drive, among others.

別の実施形態では、上側および/または下側の基板の位置決めの際に取り除かれなかった残りの誤差は、別の(下側もしくは上側の)基板の位置決めに対する補正値として考慮することが可能である。 In another embodiment, residual errors not removed in positioning the upper and/or lower substrates can be considered as corrections to the positioning of another (lower or upper) substrate. be.

第1の基板ホルダ10は、付加的な測定システムの目標値と、基板ホルダの実際位置および/または方向とから計算される位置合わせ誤差が最小化され、理想的なケースでは取り除かれるまで、もしくは中断の判定に到達するまで、第1の移動装置11により、位置決めが閉ループ制御されかつ特に方向が閉ループ制御された形態で移動される。言い換えると、下側の基板ホルダ10は、コントロールされ、閉ループ制御された仕方で、すでに既知である、測定したX-Y位置合わせ位置に戻されるのである。 The first substrate holder 10 is moved until the alignment error calculated from the additional measurement system target and the actual position and/or orientation of the substrate holder is minimized and in the ideal case eliminated, or Until the decision to interrupt is reached, the first movement device 11 moves in closed-loop controlled positioning and in particular in closed-loop controlled direction. In other words, the lower substrate holder 10 is returned to the already known measured XY alignment position in a controlled, closed-loop controlled manner.

別の実施形態では、上側の基板および/または下側の基板の位置決めの際に取り除かれなかった残りの誤差は、別の(下側もしくは上側の)基板の位置決めに対する補正値として同様に考慮することが可能である。 In another embodiment, residual errors not removed in positioning the upper substrate and/or the lower substrate are similarly considered as correction values for the positioning of another (lower or upper) substrate. It is possible.

別の補正ファクタは、特に、前に説明したように装置または装置部分の振動状態から得ることができ、ここでこれらの補正ファクタは、基板の位置決めに使用されて、位置決めの残余の不確定さを低減し、位置合わせ精度を向上させる。最終的な位置を検証するため、再度、既知になったすべての障害要因および影響を考慮して、対応して補正することができる。 Further correction factors can be obtained from the vibrating conditions of the apparatus or parts of the apparatus, among others, as previously explained, where these correction factors are used in positioning the substrate to account for residual positioning uncertainties. and improve alignment accuracy. To verify the final position, again all known disturbing factors and influences can be taken into account and corrected accordingly.

最後に、本発明によるこの処理ステップにおいて、すべての駆動部をクランプすることにより、基板ホルダ10、13のX-Y方向における移動が阻止される。 Finally, in this process step according to the invention, the clamping of all drives prevents movement of the substrate holders 10, 13 in the XY direction.

本発明による複数の方法のうちの1つにしたがって基板16、17を位置合わせした後、これらの基板をプレボンディングによって互いに接合するため、複数の基板のうちの少なくとも1つを、基板変形装置15によって、別の基板の方向に変形させることができる。 After aligning the substrates 16, 17 according to one of the methods according to the invention, at least one of the substrates is subjected to a substrate deformation device 15 in order to join the substrates together by pre-bonding. can be deformed in the direction of another substrate.

1 位置合わせ装置
2 光学系
3 第1の/上側の検出ユニット
4 第2の/下側の検出ユニット
5 位置決め装置
6 付加的な測定システム
7 第3の/付加的な検出ユニット
8 付加的な測定システムの位置決め装置
9 フレーム
10 第1の基板ホルダ
10a 第1の固定面
11 第1の移動装置
12 光学系の共通の理論的な焦平面
13 第2の/上側の基板ホルダ
13a 第2の固定面
14 第2の移動装置
15 基板変形装置
16 下側の基板
16i 第1のコンタクト面
16o 第1の載置面
17 上側の基板
17i 第2のコンタクト面
17o 第2の載置面
20 第1の位置合わせマーク
21 第2の位置合わせマーク
22 第3の位置合わせマーク
1 alignment device 2 optical system 3 first/upper detection unit 4 second/lower detection unit 5 positioning device 6 additional measurement system 7 third/additional detection unit 8 additional measurement Positioning Device of the System 9 Frame 10 First Substrate Holder 10a First Fixed Surface 11 First Moving Device 12 Common Theoretical Focal Plane of the Optical System 13 Second/Upper Substrate Holder 13a Second Fixed Surface 14 second moving device 15 substrate deformation device 16 lower substrate 16i first contact surface 16o first mounting surface 17 upper substrate 17i second contact surface 17o second mounting surface 20 first position alignment mark 21 second alignment mark 22 third alignment mark

Claims (18)

第1の基板(16)の第1のコンタクト面(16i)と、第2の基板(17)の第2のコンタクト面(17i)と、を位置合わせして接触させる方法であって、前記方法は、
-前記第1の基板(16)の第1の載置面(16o)を第1の基板ホルダ(10)に固定し、前記第2の基板(17)の第2の載置面(17o)を、前記第1の基板ホルダ(10)に対向して配置可能な第2の基板ホルダ(13)に固定するステップと、
-第1の位置合わせマーク(20)の第1のX-Y位置および/または第1の位置合わせ方向を検出するステップと、
-第2の位置合わせマーク(21)の第2のX-Y位置および/または第2の位置合わせ方向を検出するステップと、
-前記第2の基板(17)に対して前記第1の基板(16)を位置合わせするステップと、
-前記第2の基板(17)に対して位置合わせされた前記第1の基板(16)と前記第2の基板(17)とを接触させるステップと、
を有する方法において、
前記位置合わせの前に、前記第1の基板ホルダ(10)および/または前記第1の基板(16)の、第3の位置合わせマーク(22)の第3のX-Y位置および/または第3の位置合わせ方向を第3の検出ユニット(7)によって付加的に検出し、前記第3の検出ユニット(7)を用いて、前記位置合わせを開ループ制御し、
前記第1の基板(16)および前記第2の基板(17)の位置合わせのために、前記第3のX-Y位置および/または前記第3の位置合わせ方向と、a)前記第1のX-Y位置および/または前記第1の位置合わせ方向およびb)前記第2のX-Y位置および/または前記第2の位置合わせ方向の少なくとも1つと、の相関が行われ、リアルタイムの測定および閉ループ制御が前記位置合わせ中に行われる、
ことを特徴とする方法。
A method for aligning and contacting a first contact surface (16i) of a first substrate (16) and a second contact surface (17i) of a second substrate (17), said method teeth,
- fixing a first mounting surface (16o) of said first substrate (16) to a first substrate holder (10) and a second mounting surface (17o) of said second substrate (17); to a second substrate holder (13) positionable opposite said first substrate holder (10);
- detecting the first XY position and/or the first alignment direction of the first alignment mark (20);
- detecting a second XY position and/or a second alignment direction of the second alignment mark (21);
- aligning said first substrate (16) with respect to said second substrate (17);
- bringing into contact said first substrate (16) and said second substrate (17) aligned with respect to said second substrate (17);
in a method comprising
Prior to said alignment, a third XY position of a third alignment mark (22) and/or a third alignment mark (22) of said first substrate holder (10) and/or said first substrate (16) additionally detecting three alignment directions by a third detection unit (7) and using said third detection unit (7) to open-loop control said alignment;
for alignment of said first substrate (16) and said second substrate (17), said third XY position and/or said third alignment direction; XY position and/or with at least one of said first alignment direction and b) said second XY position and/or said second alignment direction are correlated to provide real-time measurements and closed-loop control is performed during said alignment;
A method characterized by:
前記第1の位置合わせマーク(20)と、前記第3の位置合わせマーク(22)と、が前記第1の基板(16)または前記第1の基板ホルダ(10)の、Z方向にみて互いに反対側に位置する面に配置されている、
請求項1記載の方法。
Said first alignment mark (20) and said third alignment mark (22) are positioned such that said first substrate (16) or said first substrate holder (10), viewed in the Z direction located on opposite sides of each other,
The method of claim 1.
前記第1の位置合わせマーク(20)および前記第3の位置合わせマーク(22)の前記検出を、関連する処理ステップにおいて、第1の検出ユニット(3)と前記第3の検出ユニット(7)とを同期させることによって行う、
請求項1または2記載の方法。
said detection of said first alignment mark (20) and said third alignment mark (22) in associated processing steps by a first detection unit (3) and said third detection unit (7); by synchronizing with the
3. A method according to claim 1 or 2.
前記第1の位置合わせマーク(20)および前記第3の位置合わせマーク(22)の前記検出を、関連する処理ステップにおいて、同時に行う、said detection of said first alignment mark (20) and said third alignment mark (22) being performed simultaneously in associated processing steps;
請求項3記載の方法。4. The method of claim 3.
前記位置合わせ中、前記第2の基板ホルダ(13)を、少なくともX-Y方向に固定する、
請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
fixing the second substrate holder (13) in at least the XY directions during the alignment;
A method according to any one of claims 1 to 4 .
1の検出ユニット(3)および第2の検出ユニット(4)は、共通のX-Y位置決め装置に取り付けられており、かつ/または前記第1の検出ユニット(3)の光軸および前記第2の検出ユニット(4)の光軸は、互いに位置合わせされているかまたは対応付けられている、
請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。
The first detection unit (3) and the second detection unit (4) are mounted on a common XY positioning device and/or the optical axis of said first detection unit (3) and the optical axes of said second detection unit (4) are aligned or associated with each other,
A method according to any one of claims 1 to 5 .
前記第3の検出ユニット(7)を、第1の検出ユニット(3)および第2の検出ユニット(4)から成る光学系(2)に対し、前記検出中、少なくとも位置合わせされるまで、X方向およびY方向に位置固定に配置し、自由度を有しないようにする、
請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。
said third detection unit (7) with respect to an optical system (2) consisting of a first detection unit (3) and a second detection unit (4) during said detection at least until aligned; , arranged in a fixed position in the X and Y directions and having no degrees of freedom ,
A method according to any one of claims 1 to 6 .
前記位置合わせの前記開ループ制御を、前記第3のX-Y位置および/または前記第3の位置合わせ方向の前記検出だけで行う、
請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。
performing said open-loop control of said alignment only on said detection of said third XY position and/or said third alignment direction;
A method according to any one of claims 1 to 7 .
前記第1の基板および前記第2の基板を、前記検出中および前記位置合わせされるまで、Z方向において前記第1のコンタクト面と前記第2のコンタクト面との間間隔Aを設けて、前記第1の基板ホルダと前記第2の基板ホルダとの間に配置する、
請求項1から8までのいずれか1項記載の方法。
providing the first substrate and the second substrate with a spacing A between the first contact surface and the second contact surface in the Z-direction during the detection and until the alignment; positioned between the first substrate holder and the second substrate holder;
A method according to any one of claims 1 to 8 .
前記間隔Aは、500マイクロメートル以下である、
請求項9記載の方法。
The spacing A is 500 micrometers or less ,
10. The method of claim 9 .
前記間隔Aは、100マイクロメートル以下である、The spacing A is 100 micrometers or less,
請求項9記載の方法。10. The method of claim 9.
前記間隔Aは、50マイクロメートル以下である、The spacing A is 50 micrometers or less,
請求項9記載の方法。10. The method of claim 9.
前記間隔Aは、10マイクロメートル以下である、The spacing A is 10 micrometers or less,
請求項9記載の方法。10. The method of claim 9.
第1の基板(16)の第1のコンタクト面(16i)と、第2の基板(17)の第2のコンタクト面(17i)と、を位置合わせして接触させる装置であって、
-前記第1の基板(16)の第1の載置面(16o)を固定する第1の基板ホルダ(10)と、
-前記第2の基板(17)の第2の載置面(17o)を固定する、前記第1の基板ホルダ(10)に対向して配置可能な第2の基板ホルダ(13)と、
-第1の位置合わせマーク(20)の第1のX-Y位置および/または第1の位置合わせ方向を検出する第1の検出ユニット(3)と、
-第2の位置合わせマーク(21)の第2のX-Y位置および/または第2の位置合わせ方向を検出する第2の検出ユニット(4)と、
-前記第2の基板(17)に対して前記第1の基板(16)を位置合わせする位置合わせ手段と、
-前記第2の基板(17)に対して位置合わせされた前記第1の基板(16)と前記第2の基板(17)とを接触させる接触手段(15)と、
を有する装置において、
前記装置は、前記第1の基板ホルダ(10)および/または前記第1の基板(16)の第3のX-Y位置および/また第3の位置合わせ方向を検出する第3の検出ユニット(7)を有しており、前記第3の検出ユニット(7)を用いて、前記位置合わせを開ループ制御可能であり、
前記第1の基板(16)および前記第2の基板(17)の位置合わせのために、前記第3のX-Y位置および/または前記第3の位置合わせ方向と、a)前記第1のX-Y位置および/または前記第1の位置合わせ方向およびb)前記第2のX-Y位置および/または前記第2の位置合わせ方向の少なくとも1つと、の相関が行われ、リアルタイムの測定および閉ループ制御が前記位置合わせ中に可能である、
ことを特徴とする装置。
A device for aligning and contacting a first contact surface (16i) of a first substrate (16) and a second contact surface (17i) of a second substrate (17), comprising:
- a first substrate holder (10) for fixing a first mounting surface (16o) of said first substrate (16);
- a second substrate holder (13) positionable opposite said first substrate holder (10), fixing a second bearing surface (17o) of said second substrate (17);
- a first detection unit (3) for detecting a first XY position and/or a first alignment direction of the first alignment mark (20);
- a second detection unit (4) for detecting a second XY position and/or a second alignment direction of the second alignment mark (21);
- alignment means for aligning said first substrate (16) with respect to said second substrate (17);
- contacting means (15) for contacting said first substrate (16) and said second substrate (17) aligned with respect to said second substrate (17);
in a device having
The apparatus comprises a third detection unit ( 7), wherein the alignment is open-loop controllable using the third detection unit (7);
for alignment of said first substrate (16) and said second substrate (17), said third XY position and/or said third alignment direction; XY position and/or with at least one of said first alignment direction and b) said second XY position and/or said second alignment direction are correlated to provide real-time measurements and closed-loop control is possible during said alignment;
A device characterized by:
前記第1の検出ユニット(3)および前記第3の検出ユニット(7)は、同期可能であるかまたは同期されている、
請求項14記載の装置。
said first detection unit (3) and said third detection unit (7) are synchronizable or synchronized;
15. Apparatus according to claim 14 .
前記位置合わせ中、前記第2の基板ホルダ(13)が、少なくともX-Y方向に固定可能に構成されている、
請求項14記載の装置。
during said alignment said second substrate holder (13) is configured to be fixable in at least the XY direction;
15. Apparatus according to claim 14 .
前記第1の検出ユニット(3)および前記第2の検出ユニット(4)は、共通のX-Y位置決め装置に取り付けられており、かつ/または前記第1の検出ユニット(3)の光軸および前記第2の検出ユニット(4)の光軸は、互いに位置合わせされているか対応付けられている、
請求項14記載の装置。
Said first detection unit (3) and said second detection unit (4) are mounted on a common XY positioning device and/or the optical axis of said first detection unit (3) and the optical axes of said second detection unit (4) are aligned or associated with each other,
15. Apparatus according to claim 14 .
前記第3の検出ユニット(7)は、前記第1の検出ユニット(3)および前記第2の検出ユニット(4)から成る光学系(2)に対し、前記検出中、少なくとも位置合わせされるまで、X方向およびY方向に位置固定に配置され、自由度を有しない、
請求項14記載の装置。
Said third detection unit (7) is aligned at least during said detection with respect to an optical system (2) consisting of said first detection unit (3) and said second detection unit (4) are fixedly positioned in the X and Y directions and have no degrees of freedom ,
15. Apparatus according to claim 14 .
JP2020195315A 2020-11-25 2020-11-25 Method and apparatus for aligning substrates Active JP7130720B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020195315A JP7130720B2 (en) 2020-11-25 2020-11-25 Method and apparatus for aligning substrates

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020195315A JP7130720B2 (en) 2020-11-25 2020-11-25 Method and apparatus for aligning substrates

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019506179A Division JP6801085B2 (en) 2016-08-29 2016-08-29 Methods and equipment for aligning boards

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021044573A JP2021044573A (en) 2021-03-18
JP7130720B2 true JP7130720B2 (en) 2022-09-05

Family

ID=74864299

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020195315A Active JP7130720B2 (en) 2020-11-25 2020-11-25 Method and apparatus for aligning substrates

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7130720B2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009022457A1 (en) 2007-08-10 2009-02-19 Nikon Corporation Substrate bonding apparatus and substrate bonding method
JP2010135836A (en) 2010-02-19 2010-06-17 Nikon Corp Method and apparatus of overlaying wafer
JP2014013916A (en) 2008-10-01 2014-01-23 Nikon Corp Alignment device and alignment method
JP2016503589A (en) 2013-12-06 2016-02-04 エーファウ・グループ・エー・タルナー・ゲーエムベーハー Apparatus and method for aligning substrates

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009022457A1 (en) 2007-08-10 2009-02-19 Nikon Corporation Substrate bonding apparatus and substrate bonding method
JP2014013916A (en) 2008-10-01 2014-01-23 Nikon Corp Alignment device and alignment method
JP2010135836A (en) 2010-02-19 2010-06-17 Nikon Corp Method and apparatus of overlaying wafer
JP2016503589A (en) 2013-12-06 2016-02-04 エーファウ・グループ・エー・タルナー・ゲーエムベーハー Apparatus and method for aligning substrates

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021044573A (en) 2021-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6801085B2 (en) Methods and equipment for aligning boards
US5801832A (en) Method of and device for repetitively imaging a mask pattern on a substrate using five measuring axes
KR20170120141A (en) Measurement device, lithography system and exposure device, and management method, superposition measurement method and device manufacturing method
KR20170118209A (en) Measurement device, lithography system and exposure device, and device manufacturing method
KR19980019031A (en) A stage device (A STAGE APPARATUS)
JP6740370B2 (en) Lithographic apparatus
US7929149B2 (en) Coordinate measuring machine and a method for correcting non-linearities of the interferometers of a coordinate measuring machine
KR20010014187A (en) Two piece mirror arrangement for interferometrically controlled stage
JP5893154B2 (en) Measurement of substrate shape change
JP7130720B2 (en) Method and apparatus for aligning substrates
TW202326921A (en) Method and device for the alignment of a substrate
JP7143314B2 (en) Method and apparatus for aligning two optical subsystems
JP2023517415A (en) Method and apparatus for aligning multiple substrates
TW202326920A (en) Device and method for adjusting a detection means
Meli et al. Calibration of a 2D reference mirror system of a photomask measuring instrument
JPH11241909A (en) Alignment method and apparatus for exposure
JP2001143997A (en) Positioning apparatus, aligner, and device manufacturing method
JP2003051436A (en) Method and device for alignment
JP2005322843A (en) Alignment equipment and alignment method
WO2004051184A1 (en) Shape measurement method, shape measurement device, tilt measurement method, stage device, exposure device, exposure method, and device manufacturing method
Jäger et al. Long-range nanopositioning and nanomeasuring machine for application to micro-and nanotechnology
JPH01286420A (en) Stage position controlling equipment
JPH03151625A (en) Alignment equipment
JPH1097974A (en) Method and device for exposing semiconductor
JPH04127641U (en) exposure equipment

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201125

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201125

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20211008

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20211018

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211208

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220509

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220719

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220803

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220824

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7130720

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150