KR102176254B1 - 본딩 정렬을 위한 디바이스 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본딩 정렬을 위한 장치 및 방법이 제공된다. 본딩 정렬을 위한 장치는 프레스 어셈블리 및 프레스 어셈블리의 일 측에 배치된 대물 렌즈 그룹(105) 포함한다. 프레스 어셈블리는 제1 척(103) 및 회전가능한 제2 척(104)을 포함한다. 제1 및 제2 척들의 지지 표면들은 서로에 평행하지 않고, 제2 척은 두 개의 지지 표면들을 평행하게 만들도록 회전된다. 제1 기판(301)은 제1 척 상에 적재되고, 제1 기판 상의 정렬 마크들(302)은 프레스 어셈블리의 일 측에 배치된 대물 렌즈 그룹을 사용하여 관찰된다. 제2 기판(501)은 제2 척 상에 적재되고, 제2 기판 상의 정렬 마크들(502)은 또한 대물 렌즈로 관찰된다. 대물 렌즈 그룹에 의한 관찰 결과에 기반하여, 두 개의 기판들은 정렬 마크들이 그곳에 정렬되고 따라서 두 개의 기판들 그들 자체가 정렬되도록 움직인다. 이러한 방법에서, 척들은 기판들의 정렬 전에, 조정된다. 이는 고-정밀 구성요소들의 사용에 대한 필요성을 없애고 장치의 복잡성을 감소시킨다. 게다가, 척들을 먼저 조정하는 단계는 기판들 사이의 전역 정렬 정확성의 제어를 보장할 수 있고, 특히, 본딩 동안 기판들의 변형들로부터 초래할 수 있는 쐐기-형상(wedge-shaped) 오차들을 감소시킬 수 있다.

Description

본딩 정렬을 위한 디바이스 및 방법
본 발명은 반도체 기술의 분야에 관한 것이고, 특히, 본딩 정렬을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 프로세스들에서, 두 개의 반도체 디바이스들은 일반적으로 함께 본딩되도록 요구된다. 전형적으로, 두 개의 웨이퍼들, 하나의 웨이퍼 및 하나의 유리판 또는 두 개의 유리판들은 함께 본딩된다. 서술의 편의를 위해, 웨이퍼 및 유리판들은 이후에 기판들인 것 같이 집합적으로 지칭한다. 최근의 반도체 프로세스에서, 두 개의 기판들이 함께 본딩되기 전에, 두 개의 기판들은 본딩 장치에 의해 서로 정렬되도록 요구된다.
최근 몇 년간, 기판 정렬에 대한 필요성들이 점점 더 요구됨에 따라, 더 큰 직경을 갖춘 기판들이 점점 더 사용되기 때문에, 기계적인 움직임 및 기판 변형으로부터 발생하는 오차들과 같은, 전통적으로 무시할 수 있는 오차들이 현재 마이크론 또는 최종 정렬 정확도에 영향을 줄 수 있는 정도로 그 이 이하의 단위 상의 정렬 정확도에 대한 그들의 영향을 증가시키고 있다.
이 문제를 해결하기 위해, 알려져 있다: 두 개의 대물 렌즈 쌍들(즉, 총 네 개의 대물 렌즈들)은 기준 위치로 움직인 후에, 대물 쌍들은 먼저 보정되고, 상기 두 개의 렌즈 쌍들 각각은 상부 대물 렌즈 쌍 및 하부 대물 렌즈 쌍을 포함한다. 그런 다음 상부 및 하부 기판들은 일시적으로 상부 및 하부 척들 상에 각각 유지하고 더 수평화된다. 상부 기판은 그런 다음 하부 대물 렌즈 쌍 아래로 움직이고, 상부 기판들 상의 상기 두 개의 정렬 마크들의 위치들은 측정되고 기록된다. 상부 기판이 움직인 후에, 하부 기판은 두 개의 정렬 마크들의 위치들이 그 곳에 측정되고 기록되는 것을 허용하도록 상부 대물 렌즈 쌍 아래로 유사하게 움직인다. 마지막으로, 상부 기판은 원래 위치로 복귀되고, 상부 기판의 정렬 마크와 하부 기판의 정렬 마크 사이의 상대 위치 편차는 계산되고, 두 개의 기판들이 엑추에이터에 의해 서로에 대해 움직이는 것에 기반하여, 정렬 마크들의 두 개의 쌍들 사이에 정확한 정렬을 초래한다. 이 접근의 정렬 정확도는 두 개의 대물 렌즈들 쌍들이 두 개의 기판들 상의 정렬 마크들의 상대 위치들을 얼마나 정확하게 측정할 수 있는지에 따라 달려 있다. 이는 대물 렌즈 쌍들의 보정에 대해 엄격한 필요성들을 부과하고 정렬 프로세스 동안 기판들의 움직임으로부터 발생할 수 있는 오차들을 제어하는 것을 불가능하게 한다.
정렬 동안 기판들의 움직임으로부터 발생하는 오차들에 영향을 받지 않는 다른 전통적인 방법에서, 상부 및 하부 기판들은 일시적으로 상부 및 하부 척들에 각각 고정되고, 더 수평화된다. 이 기판들의 정렬 마크들의 X-Y 위치들은 감지 디바이스들에 의해 각각 측정되고 전체 시스템의 좌표계 시스템으로 변환된다. 위의 접근과는 다르게, 전체 시스템의 좌표 시스템 내 상부 및 하부 기판들의 위치를 측정하기 위한 이러한 방법에서 사용되는 감지 디바이스들은 적어도 10배 높은(바람직하게, 10배인) 정확도를 가지며 이는 1/10(바람직하게 1/100)로 오차를 줄임으로써 상부 및 하부 기판의 측정으로부터의 오차를 감소시킬 뿐만 아니라 대물렌즈 쌍들의 보정의 필요성을 감소시킨다. 매우 높은 정확도를 갖춘 정렬 마크들을 정렬하는 이의 능력에도 불구하고, 이 방법은, 관련된 장치의 높은 복잡성을 초래하는, 고-정밀 센서들의 많은 수의 추가적인 사용을 요구한다. 더욱이, 이는 기판 변형 또는 다른 이유들, 특히 정렬 마크들 보다 기판 부분들에 의해 기인한 전역 오차들을 아직 감지할 수 없다.
위의 관점에서, 위의 문제를 극복하도록 본딩 정렬을 위한 종래 장치들에서 추가 개선들을 위한 필요성이 있다.
본문 내에 포함되어 있음.
위의 문제들을 해결하기 위해, 본 발명은 본딩 정렬을 위한 장치 및 방법을 제안한다.
이를 위해, 본 발명은, 프레스 어셈블리의 일 측 상에 배치된 프레스 어셈블리 및 대물 렌즈 그룹을 포함하는 두 개의 기판들을 본딩하도록 사용된 본딩 정렬을 위한 장치를 제안한다. 프레스 어셈블리는 제1 척 및 제2 척을 포함한다. 제1 척은 제2 척의 지지 표면을 향해 마주하는 지지 표면 가지고, 제1 척은 제2 척에 대해 움직일 수 있다. 제1 척은 제1 기판을 지지하도록 구성되고, 제2 척은 제2 기판을 지지하도록 구성된다. 제1 척 또는 제2 척은 회전가능한 구조를 가지고, 제1 및 제2 척들 중 대물 렌즈 그룹에 근접한 하나는 투광성 재료로 만들어 진다. 대물 렌즈 그룹은 프레스 어셈블리 내의 제1 및 제2 기판들 사이의 정렬 상황을 관찰하도록 구성되고, 제1 및 제2 척들은 대물 렌즈 그룹에 의해 관찰된 정렬 상황에 기반하여 서로에 대해 움직이도록 구성된다.
바람직하게는, 제1 척은 상부 척이고 제2 척은 하부 척이다.
바람직하게는, 프레스 어셈블리는 상부 척 결합된 상부 엑추에이터 및/또는 하부 척에 결합된 하부 엑추에이터를 더 포함하고, 상부 엑추에이터는 상부 척을 움직이게 구동되도록 구성되고, 하부 엑추에이터는 하부 척을 움직이게 구동되도록 구성된다.
바람직하게는, 회전가능한 구조를 가지는 척에는 회전가능한 구조를 가지는 척이 회전하도록 구동하기 위한 수평화 디바이스가 함께 제공된다.
바람직하게는, 수평화 디바이스는 회전가능한 구조를 가지는 척 아래에 균등하게 분배된 세 개의 수평화 메커니즘들을 포함하고, 세 개의 수평화 메커니즘들 각각은 회전가능한 구조를 가지는 척이 수평 평면에 대해 회전하도록 구동하기 위해 높이에서 자기-조정가능하다.
바람직하게는, 대물 렌즈 그룹은 하부 척 아래에 배치되고, 상기 하부 척은 투광성 재료로 만들어진다.
대안적으로, 대물 렌즈 그룹은 상부 척 위에 배치될 수 있고, 상기 상부 척은 투광성 재료로 만들어 진다.
바람직하게는, 대물 렌즈 그룹은 이미지 센서에 전기적으로 연결된다. 이미지 센서는 대물 렌즈 그룹을 통해 관찰된 정렬 상황을 이미지화하도록 구성된다.
바람직하게는, 제1 척은 제1 척에 의해 가해진 압력을 감지하도록 구성된 압력 센서에 더 연결된다.
선택적으로, 장치는 상부 엑추에이터, 하부 엑추에이터, 수평화 디바이스, 이미지 센서, 대물 렌즈 그룹 및 압력 센서의 각각에 연결된 제어 시스템 더 포함할 수 있고 상부 엑추에이터, 하부 엑추에이터, 수평화 디바이스 및 대물 렌즈 그룹의 움직임을 제어하도록 구성될 수 있다.
본 발명은 또한 본딩 정렬을 위한 방법을 제공한다:
제1 기판을 지지하기 위한 제1 척의 지지 표면을 제2 척의 지지 표면에 평행하도록 제2 척을 회전하는 단계;
제1 척 상의 제1 기판에 적재하는 단계 및 대물 렌즈 그룹으로부터 내뿜어지고 투광성 재료로 만들어진 제2 척을 통해 통과하는 광에 의해 제1 기판 상의 제1 정렬 마크들을 식별하는 단계;
제2 척 상의 제2 기판에 적재하는 단계 및 대물 렌즈 그룹으로부터 내뿜어지고 투광성 재료로 만들어진 제2 척을 통해 통과하는 광에 의해 제2 기판 상의 제2 정렬 마크들을 식별하는 단계; 및
상기 제1 정렬 마크들이 상기 제2 정렬 마크들과 함께 정렬되도록 서로에 대해 상기 제1 및 제2 척들이 움직이는 단계; 를 포함한다.
바람직하게, 방법은 제1 정렬 마크들이 제2 정렬 마크들과 함께 정렬된 후에, 대물 렌즈 그룹을 사용함으로써 정렬 상황을 감지하는 단계, 및 만약 정렬 상황이 수용되지 않는 다면, 제1 정렬 마크들이 상기 제2 정렬 마크들과 함께 정렬될 때까지 감지된 편차에 기반하여 제1 및 제2 척들이 서로에 대해 더 움직이는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 제2 척의 지지 표면에 평행하도록 제1 척의 지지 표면을 만드는 단계는:
제1 척이 제2 척과 접촉할 때까지 제2 척에 대해 제1 척을 아래로 움직이는 단계. 제2 척은 제1 척의 작동 하에 회전함;
압력 센서를 사용함으로써 실시간으로 제2 척 상에 제1 척에 의해 가해진 압력을 감지하는 단계; 및
압력이 미리결정된 값에 도달하면, 수평화 디바이스를 사용 및 제1 척을 원래의 위치로 복귀함으로써 제2 척의 현재의 자세를 유지하는 단계; 를 포함한다.
선행 기술과 비교하여, 본 발명은 다음의 이익들을 내놓는다: 발명의 장치 및 방법에서, 프레스 어셈블리는 제1 척 및 회전가능한 제2 척을 포함하고; 제1 척의 지지 표면 및 회전가능한 제2 척이 서로에 평행하지 않을 때, 제2 척은 그들을 평행하게 만들도록 회전된다. 제1 기판은 그런 다음 제1 척 상에 적재되고, 제1 기판 상의 정렬 마크들은 프레스 어셈블리의 일 측 상에 배치된 대물 렌즈 그룹을 사용하여 관찰된다. 제2 기판은 그런 다음 제2 척 상에 적재되고, 제2 척 상의 정렬 마크들은 또한 대물 렌즈 그룹과 함께 관찰된다. 대물 렌즈 그룹에 의해 수행된 관찰들에 기반하여, 두 개의 기판들은 정렬 마크들이 그곳 상에 정렬되고 따라서 두 개의 기판들 그 자체가 정렬되도록 움직인다. 본 발명에 따라, 척들은 기판들의 정렬 전에, 조정된다. 이는 고-정밀 구성요소들의 사용에 대한 필요성을 없애고 장치의 복잡성을 감소시킨다. 게다가, 척들을 먼저 조정하는 단계는 기판들 사이의 전역 정렬 정확성의 제어를 보장할 수 있고, 특히, 본딩 동안 기판들의 변형들로부터 초래할 수 있는 쐐기-형상(wedge-shaped) 오차들을 감소시킬 수 있다.
본문 내에 포함되어 있음.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 본딩 정렬을 위한 장치의 단면도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 상부 및 하부 척들 사이의 정렬을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 상부 기판의 적재하는 단계를 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 상부 기판 상의 정렬 마크들의 관찰을 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 본딩 정렬을 위한 장치의 단면도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 하부 기판 상의 정렬 마크들의 관찰을 개략적으로 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시예 1에 따른 상부 및 하부 기판들 상의 정렬 마크들의 위치들의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 1에 따른 정렬된 상부 및 하부 기판들 상의 정렬 마크들을 개략적으로 도시한다.
도 9는 본 발명의 실시예 1에 따른 본딩 정렬을 위한 방법의 순서도이다.
도 10은 본 발명의 실시예 2에 따른 본딩 정렬을 위한 장치의 단면도를 도시한다.
도 11은 본 발명의 실시예 2에 따른 정렬된 상부 및 하부 척들 사이의 정렬을 도시한다.
도 12는 본 발명의 실시예 2에 따른 정렬된 상부 기판의 적재하는 단계를 도시한다.
도 13은 본 발명의 실시예 2에 따른 정렬된 상부 기판 상의 정렬 마크들의 관찰을 개략적으로 도시한다.
도 14는 본 발명의 실시예 2에 따른 정렬된 기판의 적재하는 단계를 도시한다.
도 15는 본 발명의 실시예 2에 따른 정렬된 하부 기판 상의 정렬 마크들의 관찰을 개략적으로 도시한다.
본 발명의 특정 실시예는 위의 그것의 목적들, 특징, 및 이점들이 더 명백해지고 충분히 이해되도록 위의 첨부된 도면들에 참조하여 아래에서 상세히 서술될 것이다.
실시예 1.
도 1을 참조하여, 본 발명은 두 개의 기판들의 본딩 정렬을 위한 장치를 제공한다. 본딩 정렬을 위한 장치는, 위에서 아래로, 상부 엑추에이터(102), 상부 엑추에이터에 고정 연결되는 상부 척(103), 상부 척(103)의 지지 표면을 향해 마주하는 지지 표면을 가지는 하부 척(104), 하부 척(104)에 고정 연결되는 수평화 디바이스(107) 및 수평화 디바이스(107)에 고정 연결되는 하부 엑추에이터(106)를 포함하는 프레스 어셈블리를 포함한다. 상부 척(103)은 하부 척(104)에 상부 척(103)에 의해 적용된 압력 감지를 위해 압력 센서(101)에 전기적으로 연결된다. 상부 엑추에이터(102)는 상부 척을 수직으로 움직이도록 구동할 수 있다.
여기서, X-Y-Z 세 개의-차원 좌표 시스템은 수평으로 연장하는 X-축, 수직으로 연장하는 Z-축, X 및 Z 축들에 의해 정의된 X-Z평면에 직각으로(perpendicular) 연장하는 Y-축에 의해 정의된다.
도 2를 참조하여, 하부 척에 고정 연결되는 수평화 디바이스(107)는 하부 척(104)이 X- 또는 Y-축에 대해 회전하는 것을 가능하게 한다. 특히, 수평화 디바이스(107)는 하부 척(104)에 대해 균등하게 분배되는 세 개의(바람직하게는) 수평화 메커니즘들을 포함할 수 있다. 세 개의 메커니즘들은 세 개의 메커니즘들이 다른 높이들을 나타낼 수 있도록 높이를 자기-조정가능하고, 따라서 수평화 디바이스(107)에 고정된 하부 척(104)은 수평 평면(즉, X-Y 평면)을 교차할 수 있다. 다시 말하면, 하부 척(104)은 수평화 디바이스(107)에서 메커니즘들의 높이를 조정함으로써 Rx 및 Ry 방향들로 다양한 각도에서 배향될 수 있다.
대물 렌즈 그룹(105)은, 대물 렌즈 그룹(105)을 통한 관찰을 허용하기 위해, 하부 척(104) 아래에 배치되고, 하부 척(104)은 투명한 재료와 같은 투광성 재료로 만들어진다. 이러한 것 같이, 상부 척(103) 및 하부 척(104) 사이의 공간적 관계는 그 사이에 배치된 하부 척(104)을 통해 대물 렌즈 그룹(105)에 의해 관찰가능하다.
일반적으로, 대물 렌즈 그룹(105)은 대물 렌즈 그룹(105)을 통해 볼 수 있는 것을 시각화할 수 있는 이미지 센서(도시되지 않음)에 결합되고 따라서 오퍼레이터(operator) 또는 컴퓨터 시스템이 프레스 어셈블리 내의 두 개의 기판들 사이의 정렬 상황을 관찰하는 것을 돕는다.
대물 렌즈 그룹(105)은 상부 척(103) 및/또는 하부 척(104)을 조명하기 위한 광원들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
본딩 정렬을 위한 장치는 상부 엑추에이터(102), 하부 엑추에이터(106), 수평화 디바이스(107), 압력 센서(101) 및 대물 렌즈 그룹(105)의 각각에 결합된 제어 시스템(도시되지 않음)을 더 포함할 수 있다. 제어 시스템은 이미지 센서 및 압력 센서(101)의 압력 판독값에 의해 이미지화된 것 같이 프레스 어셈블리 내의 두 개의 기판들 사이의 정렬 상황에 기반한 상부 엑추에이터(102), 하부 엑추에이터(106) 및 대물 렌즈 그룹(105)의 움직임을 제어하도록 구성된다.
도 9를 참조하여, 본 발명은 또한 위에서 정의된 것 같이 본딩 정렬을 위한 장치를 사용하는 정렬을 위한 방법을 제공한다.
도 1을 참조하여, 상부 및 하부 척(103, 104)이 기판들과 함께 적재되지 않을 때, 상부 척(103)은 초기의 위치에 있는다. 그런 다음 상부 척(103)은 상부 엑추에이터(102)에 의해 아래쪽으로 움직이고 일정한 배향을 유지한다. 만약 상부 및 하부 척들(103, 104) 사이의 틈이 원하지 않게 쐐기-형상이면, 상부 척(103)의 일부는 상부 척의 나머지 보다 먼저 하부 척(104)과 접촉하게 될 것이며,
하부 척(104) 상에 아래방향 압력을 가한다. 쐐기-형상의 오차 때문에, 아래방향 압력은 하부 척(104) 상의 및 그에 따른 수평화 디바이스(107) 상의 회전 모멘트(Mx, My)를 생성할 것다. 결과적으로, 하부 척(104)의 배향은 수동적으로 조정된다. 즉, 하부 척(104)은 상부 척(103)과 같은 동일한 방식으로 배향될 때까지 X- 또는 Y-축에 대해 회전하도록 기인된다. 이러한 점에서, 쐐기-형상 오차는 제거되고, 아래로 향하는 압력으로부터 초래되는 회전 모멘트(Mx, My)는 이의 축에 대해 중화된다. 압력 센서(101)는 하부 척(104) 상에 상부 척(103)에 의해 가해진 압력이 하부 척(104)의 배향이 변하지 않게 유지하도록 미리결정된 값에 도달할 때까지 하부 척(103)을 감지하는 것을 시작한다.
도 2는 하부 척(104)이 수평화 디바이스(107)의 도움으로 조정된 후의 장치의 개략적인 단면도이다. 이 점에서, 하부 척(104)의 배향은 상부 척(103)의 배향과 동일하고 수평화 디바이스(107)에 의해 유지된다. 상부 엑추에이터(102)는 그런 다음 이의 원래 위치로 복귀하도록 상부 척(103)을 구동시킨다.
도 3에서 도시된 것 같이, 상부 기판(301)은 기계적인 암과 같은 전송 디바이스(도시되지 않음)에 의해 전달되고 진공에 의해 일시적으로 상부 척(103) 상에 보유된다. 상부 기판(301) 상의 제1 정렬 마크들(302)은 상부 척(103)으로부터 멀어진다, 즉, 하부 척(104)을 향한다.
도 4에 도시된 것 같이, 상부 엑추에이터(102)의 작동 하에서, 상부 척(103) 및 따라서 그곳 상에 보유된 상부 기판(301)은 제1 정렬 마크들(302)이 대물 렌즈 그룹(105)의 시야의 지역으로 진입하도록 일시적으로 아래로 움직인다. 하부 척(104)은 대물 렌즈들의 광원들로부터 광의 통로를 허용하는 투명한 재료로 형성된다. 대물 렌즈 그룹(105)의 광원들로부터 내뿜어진 광선들은 상부 척(103)에 의해 유지된 상부 기판(301) 상의 제1 정렬 마크들(302) 감지하도록 하부 척(104)을 통해 전송할 수 있다. 대물 렌즈 그룹(105)은 그런 다음 X- 및 Y-방향에서 조사를 수행하고, 제1 정렬 마크들(302)을 식별할 때, 그들의 위치들을 기록한다. 상부 엑추에이터(102)는 상부 척(103)을 이의 원래 위치로 되돌리기 위해 위로 움직인다.
도 5에 도시된 것 같이, 하부 기판(501)은 기계적인 암과 같은 전송 디바이스에 의해 하부 척(104)에 전달되고 진공에 의해 일시적으로 그곳 상에 보유된다. 하부 기판(501) 상의 제2 정렬 마크들(502)은 하부 척(104)으로부터 멀어진다, 즉, 하부 기판(301)을 향한다. 하부 기판(501)이 투명할 때, 대물 렌즈 그룹(105)에서 광원들로부터의 광은 제2 정렬 마크들(502)을 감지하도록 하부 척(104) 및 하부 기판(501)을 통해 연속적으로 지나갈 수 있다. 하부 기판(501)이 불투명할 때, 대물 렌즈 그룹(105)은 하부 기판(501)을 통해 적외선(infrared radiation)을 전송하도록 방출한다. 다른 말로, 대물 렌즈 그룹(105)은 하부 기판(501)의 재료에 따라 다른 광원들을 구비할 수 있다.
도 6에 도시된 것 같이, 대물 렌드 그룹(105)은 X- 및 Y-방향들을 따라 탐색을 수행하고, 제2 정렬 마크들(502)을 발견하면, 그들의 위치들을 기록한다. 하부 엑추에이터(106)는 그런 다음 각각의 제1 정렬 마크들(302)과 일치되도록 제2 정렬 마크들(502)을 구동한다. 그런 다음 상부 엑추에이터(102)는 아래로 움직이고 따라서 상부 척(103) 상의 상부 기판(301)은 아래로 움직이도록 구동되어서 제1 및 제2 정렬 마크들(302, 502)은 모두 대물 렌즈 그룹(105)의 시야의 지역 내에 놓인다. 대물 렌즈 그룹(105)은 실시간으로 제1 및 제2 정렬 마크들(302, 502)의 상대 위치들을 측정한다. 만약 움직임 동안 상대 위치들에서 임의의 편차가 발견된다면, 이는 하부 엑추에이터(106)에 의해 보상될 수 있고, 따라서 궁극적으로 두 개의 기판들 사이의 정렬을 달성한다. 대물 렌즈 그룹(105)은 정렬 마크들의 두 개의 쌍들의 정렬 결과를 확인할 수 있다. 광원들이 대물 렌즈 그룹을 통과하는 것을 허용하는 하부 척(104)의 재료는 투명하기 때문에, 대물 렌즈 그룹(105)은 상부 및 하부 기판들(301, 501)을 포함하는 전체 영역을 확인할 수 있어 두 개의 기판들은 정확하게 정렬될 수 있다. 이에 기반하여, 두 개의 기판들 사이의 임의의 편차 가능성은, 예를 들어, 하부 엑추에이터(106) 또는 상부 엑추에이터(102)를 움직임으로써 제거될 수 있다.
이 실시예에서, 정렬 프로세스 내내, 대물 렌즈 그룹(105)은 항상 제1 및 제2 정렬 마크들(302, 502)의 상대 위치들을 추적하고 제1 및 제2 정렬 마크들(302, 502) 사이의 상대 위치들에서 편차가 있는지 없는지 제어 시스템이 확인하는 것을 허용하도록 이미지 센서 상의 제1 및 제2 정렬 마크들(302, 502) 이미지화한다. 도 7은 제1 및 제2 정렬 마크(302, 502) 사이의 상대적인 위치 편차가 있을 수 있는 가능한 시나리오를 도시한다. 이 편차에 기반하여, 하부 엑추에이터(106)는 하부 척(104) 상에 보유된 하부 기판(501) 조정하도록 제어될 수 있고 따라서 제1 및 제2 정렬 마크들(302, 502)의 상대 위치들은 도 8에 도시된 것 같이, 정확한 정렬이 얻어질 때까지 조정될 수 있다. 정렬 프로세스 동안, 하부 엑추에이터(106)는 대물 렌즈 그룹(105)의 감지 결과에 기반하여 움직이도록 제어될 수 있고, 그렇게 함으로써 이 정렬 프로세스 동안 기판들의 움직임으로부터 발생하는 임의의 가능한 오차를 보상한다.
한편, 하부 기판(501)의 전체 영역 내 하부 척9104)이 채택된 광원에 의해 침투될 수 있는 투명 재료로 만들어지기 때문에, 대물 렌즈 그룹은 정렬 프로세스의 끝(end)에서 임의의 상대 위치 편차가 있는지 없는지를 확인할 수 있다. 더욱이, 제1 및 제2 정렬 마크들(302, 502)에 추가하여, 대물 렌즈 그룹(105)은 다른 마크들 또는 특수 패턴들의 상대 위치 편차의 관찰을 더 허용한다. 이러한 것 같이, 이는 제1 및 제2 정렬 마크들(302)의 영역이 서로 정확히 정렬되었는지 아닌지를 검증 가능할 뿐만 아니라, 상부 및 하부 기판들(301, 501) 사이의 전역 정렬 정확도의 감지를 달성하기 위해 더 많은 정렬 마크들이 감지될 수 있다.
실시예 2.
이 실시예는 하부 척(103)의 일측 상에 대물 렌즈 그룹(105)이 배치되는 점에서 실시예 1과 다르다. 도 10을 참조하여, 상부 척(103)은 상부 엑추에이터(102)에 고정되고 광원들의 통로를 허용하는 투명한 재료로 만들어진다. 유사하게, 수평화 디바이스(107)는 하부 엑추에이터(106)에 고정되게 연결되고, 하부 척(104)은 수평화 디바이스(107)에 고정된다. 하부 척(104)은 두 개의 자유도(즉, Rx 및 Ry)에서 편위(yaw)할 수 있다.
도 11을 참조하여, 상부 척(103)은 상부 엑추에이터(102)의 작동 하에 일정한 배향과 함께 아래로 움직인다. 압력 센서가 하부 척(104)에 상부 척(103)에 의해 가해진 압력이 미리결정된 값에 도달하는 것을 감지하면, 상부 엑추에이터(102)는 그런 다음 비활성화된다. 하부 척(104)은 수평화 디바이스(107)의 도움으로 이 배향을 유지한다.
도 12 내지 15을 참조하여, 하부 기판(501)은 하부 척(104)에 상에 적재되고, 하부 기판 상의 제2 정렬 마크들(502)은 대물 렌즈 그룹(105)에 의해 상부 척(103)을 통해 관찰가능하다. 상부 기판(301)은 그런 다음 상부 척(103)에 적재되고, 대물 렌즈 그룹(105)은 상부 기판 상의 제1 정렬 마크들(302)을 관찰한다. 제1 및 제2 정렬 마크들의 상대 위치들은 감지된다.
이 실시예에서, 수평화 디바이스(107)가 위치된 좁은 공간 위치를 피하도록 상부 척(103)의 부근에 대물 렌즈 그룹(105)을 배치하여, 수평화 디바이스(107)는 하부 척(104)을 더 잘 조절하고 제어할 수 있다.
본 발명에 따라, 척들은, 기판들의 정렬, 전에 조정된다. 이는 고-정밀 구성요소들의 사용에 대한 필요성을 없애고 장치의 복잡함을 감소시킨다. 특히, 기판들 사이의 전역 정렬 오차들은 본 발명에 따라 감지가능하다.
본 발명은 앞선 실시예를 참조하여 위에서 서술되었지만, 이 개시된 실시예에 제한되지 않는다. 이는 당업자가 그것의 범위 및 사상으로부터의 벗어남 없이 본 발명에 다양한 변경 및 변화를 만들 수 있음이 명백하다. 그런 이유로, 본 발명은 첨부된 청구항들 및 그것의 등가물의 범위 내에 속하는 변경들 및 변화들과 같은 모든 것들을 포함하도록 의도한다.
101 : 압력 센서
102 : 상부 엑추에이터
104 : 하부 척
105 : 대물 렌즈 그룹
106 : 하부 엑추에이터
107 : 수평화 디바이스
301 : 상부 기판
302 : 제1 정렬 마크
501 : 하부 기판
502 : 제2 정렬 마크

Claims (12)

  1. 프레스 어셈블리 및 상기 프레스 어셈블리의 일 측 상에 배치된 대물 렌즈 그룹을 포함하고,
    상기 프레스 어셈블리는 제1 척 및 제2 척을 포함하고, 상기 제1 척은 상기 제2 척의 지지 표면을 향해 마주하는 지지 표면을 가지고, 상기 제1 척은 상기 제2 척에 대해 움직일 수 있고,
    상기 제1 척은 제1 기판을 지지하도록 구성되고, 상기 제2 척은 제2 기판을 지지하도록 구성되고,
    상기 제1 척 또는 상기 제2 척은 회전가능한 구조를 가지고, 상기 제1 및 제2 척들 중 하나는 투광성 재료로 만들어져 상기 대물 렌즈 그룹에 근접하고,
    상기 대물 렌즈 그룹은 상기 프레스 어셈블리 내의 상기 제1 및 제2 기판들 사이의 정렬 상황을 관찰하도록 구성되고,
    상기 제1 및 제2 척들은 상기 대물 렌즈 그룹에 의해 관찰된 상기 정렬 상황에 기반하여 서로에 대해 움직이도록 구성되고,
    상기 제1 척은 상부 척이고 상기 제2 척은 하부 척이며, 상부 및 하부 척들 사이에서 쐐기-형상 오차들이 존재할 때, 상부 척의 일부는 하부 척과 함께 접촉하게 되고, 하부 척 상에 회전 모멘트를 생성하여 하부 척이 상기 회전 모멘트 하에서 회전하는,
    두 개의 기판을 본딩하도록 사용된 본딩 정렬을 위한 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 프레스 어셈블리는 상기 상부 척에 결합된 상부 엑추에이터 및/또는 상기 하부 척에 결합된 하부 엑추에이터를 더 포함하고, 상기 상부 엑추에이터는 상기 상부 척을 움직이게 구동하도록 구성되고, 상기 하부 엑추에이터는 상기 하부 척을 움직이게 구동하도록 구성되는,
    본딩 정렬을 위한 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 회전가능한 구조를 가지는 상기 척에는 상기 회전가능한 구조를 가지는 상기 척이 회전하도록 구동하기 위한 수평화 디바이스가 제공되는,
    본딩 정렬을 위한 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 수평화 디바이스는 상기 회전가능한 구조를 가지는 상기 척 아래에 균등하게 분배된 세 개의 수평화 메커니즘들을 포함하고, 세 개의 메커니즘들 각각은 높이에서 자기-조정가능하여 상기 회전가능한 구조를 가지는 상기 척이 수평 평면에 대해 회전하도록 구동할 수 있는,
    본딩 정렬을 위한 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 대물 렌즈 그룹은 상기 하부 척 아래에 배치되고, 상기 하부 척은 투광성 재료로 만들어지는,
    본딩 정렬을 위한 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 대물 렌즈 그룹은 상기 상부 척 위에 배치되고, 상기 상부 척은 투광성 재료로 만들어지는,
    본딩 정렬을 위한 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 대물 렌즈 그룹은 이미지 센서에 전기적으로 연결되고, 상기 이미지 센서는 상기 대물 렌즈 그룹을 통해 관찰된 상기 정렬 상황을 이미지화하도록 구성되는,
    본딩 정렬을 위한 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 척은 상기 제1 척에 의해 가해진 압력을 감지하도록 구성된 압력 센서에 더 연결되는,
    본딩 정렬을 위한 장치.
  9. 제1 기판을 지지하기 위한 제1 척의 지지 표면이 제2 척의 지지 표면에 평행이 되도록 상기 제2 척을 회전하는 단계;
    상기 제1 척 상에 상기 제1 기판을 적재하는 단계 및 대물 렌즈 그룹으로부터 내뿜어지고 투광성 재료로 만들어진 상기 제2 척을 통과하는 광에 의해 상기 제1 기판 상의 제1 정렬 마크를 식별하는 단계;
    상기 제2 척 상에 제2 기판을 적재하는 단계 및 대물 렌즈 그룹으로부터 내뿜어지고 투광성 재료로 만들어진 상기 제2 척을 통과하는 광에 의해 상기 제2 기판 상의 제2 정렬 마크를 식별하는 단계; 및
    상기 제1 정렬 마크들이 상기 제2 정렬 마크들과 함께 정렬되도록 서로에 대해 상기 제1 및 제2 척들이 움직이는 단계;
    를 포함하고,
    제2 척의 상기 지지 표면에 평행하게 상기 제1 척의 상기 지지 표면을 조정하는 단계는,
    상기 제2 척에 대해 상기 제1 척을 상기 제1 척이 상기 제2 척과 접촉할 때까지 아래로 움직이는 단계; -제1 및 제2 척들 사이에서 쐐기-형상 오차들이 존재할 때, 제1 척의 일부는 제2 척과 함께 접촉하게 되고, 제2 척 상에 회전 모멘트를 생성하여 제2 척이 상기 회전 모멘트 하에서 회전됨-
    를 포함하는,
    본딩 정렬을 위한 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 정렬 마크들이 상기 제2 정렬 마크들과 함께 정렬된 후에, 상기 대물 렌즈 그룹을 사용함으로써 정렬 상황을 감지하는 단계, 및 만약 정렬 상황이 수용되지 않는 다면, 상기 제1 정렬 마크들이 상기 제2 정렬 마크들과 함께 정렬될 때까지 감지된 편차에 기반하여 상기 제1 및 제2 척들이 서로에 대해 더 움직이는 단계를 더 포함하는,
    본딩 정렬을 위한 방법.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 척의 상기 지지 표면에 평행하게 상기 제1 척의 상기 지지 표면을 조정하는 단계는:
    압력 센서를 사용함으로써 상기 제2 척 상의 상기 제1 척에 의해 가해진 압력을 실시간으로 감지하는 단계; 및
    미리결정된 값 위로 상기 압력이 도달하는 단계, 수평화 디바이스를 사용하고 상기 제1 척을 원래 위치에 복귀시킴으로써 상기 제2 척의 현재 자세를 유지하는 단계; 를 더 포함하는,
    본딩 정렬을 위한 방법.

  12. 삭제
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