TW201705349A - 接合前對準基板之方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種用於對準包括至少兩個第一對準標記(8)之一第一基板(7)與包括至少兩個第二對準標記(8’)之一第二基板(7’)之方法，其中，- 憑藉一第一指派，在一X方向及一Y方向上將該等第一對準標記(8)指派給該第一基板(7)之至少兩個第一特性對準特徵(9)，- 憑藉一第二指派，在一X方向及一Y方向上將該等第二對準標記(8’)指派給該第二基板(7’)之至少兩個第二特性對準特徵(9’)及- 憑藉一對準，借助於該等第一及第二特性對準特徵(9、9’)使該等第一(8)及第二對準標記(8’)在一X及Y方向上相對於彼此對準。 此外，本發明係關於一種對應裝置。

Description

接合前對準基板之方法
本發明係關於一種如技術方案1之用於對準包括至少兩個第一對準標記之一第一基板與包括至少兩個第二對準標記之一第二基板之方法以及一種如技術方案7之對應裝置。
存在用於將兩個特定言之結構化基板彼此對準並接合之若干方法。在全部方法之大多數中，對準器及接合器係各別模組/腔室。對準器在對準標記之輔助下將兩個基板彼此定向。固定(特定言之藉由夾持)在對準之後發生。為此目的，兩個基板經固定而彼此抵靠且抵靠一樣本固持器。亦可設想在不使用一樣本固持器之情況下將基板彼此固定。無一樣本固持器之此固定揭示於公開案WO2014154272A1中，其中展示兩個基板之一直接固定可如何憑藉磁體而發生。
接著憑藉一運輸系統將彼此固定之基板傳遞至一接合系統中，在該接合系統中發生兩個基板之接合。
一熔融接合器表示此一接合系統之一特殊案例。一熔融接合器被理解為意謂在一銷之輔助下藉由一特定言之同軸接觸而產生兩個基板之接合之一裝置。作為基板之極其清潔表面之一結果，自行固定歸因於基板表面之間的附著力而發生。附著力主要為凡得瓦力(van-der-Waals force)。因此產生之一接合被稱為一預接合，此係因為尚不具有理論上應獲得之全強度，在一進一步程序步驟中藉由一熱處理及伴 隨產生的共價鍵而產生該全強度。
實行一熔融接合本質上存在兩個主要問題。
第一問題在於獲得長距離內之對準準確度。現代對準器已能夠達成小於200nm之對準準確度。此意謂具有對應對準標記之兩個基板可以大於100nm至200nm之精度相對於彼此對準並固定。然而，必須在儘可能長的時間內及/或在儘可能長的距離內維持此對準準確度。此外，兩個基板彼此之固定必須牢固地發生使得所達成之對準準確度不會因特定言之在例如藉由一機械手之一處置程序期間基板相對於彼此之一位移而失去。
第二問題係運用先前已知之方法，對準及因此產生一接合之處理量通常為低。
在非常多的情況中，使用能夠實施不同對準方法(特定言之，面對面、背對面或背對背對準)之一複雜的及因此昂貴的對準器。
熱壓接合器係根據本發明較佳使用之一類型的接合器。可在一熱壓接合器之輔助下產生高壓及高溫。較佳使用金屬擴散接合及/或共晶接合。由於金屬表面較佳應完全無氧化物，故可以一針對性方式調整並監測此接合器腔室中之氣氛具基本重要性。本發明不僅包括增加接合處理量之一簡單方法，而且以一有利方式描述一實施例及一方法，運用該方法可在一接合腔室中產生並連續地維持一受控氣氛。此等氣氛對於產生純金屬對金屬接合尤為有利。
本發明之問題係提供一種方法及系統，在其等之輔助下可實行兩個基板相對於彼此之一改良的及特定言之更快的對準。
用技術方案1及7之特徵解決此問題。在子技術方案中指示本發明之有利發展。在描述、申請專利範圍及/或圖中陳述之特徵之至少兩者之全部組合亦落於本發明之範疇內。就所陳述之值範圍而言，在所陳述限制內之值亦應被視為揭示為極限值且可以任何組合主張。
構成本發明基礎之理念係提供一種用於對準包括至少兩個第一對準標記之一第一基板與包括至少兩個第二對準標記之一第二基板之方法，其中- 憑藉一第一指派，在一X方向及一Y方向上將第一對準標記指派給第一基板之至少兩個第一特性對準特徵，- 憑藉一第二指派，在一X方向及一Y方向上將第二對準標記指派給第二基板之至少兩個第二特性對準特徵，及- 憑藉一對準，借助於第一及第二對準標記使第一及第二特性對準特徵在一X方向及Y方向上相對於彼此對準。
根據裝置，本發明特定言之可藉由以下特徵實施：- 一第一指派模組，其用於在一X方向及一Y方向上將第一指派標記指派給第一基板之至少兩個第一特性指派特徵，- 一第二指派模組，其用於在一X方向及一Y方向上將第二指派標記指派給第二基板之至少兩個第二特性指派特徵，及- 一對準模組，其特定言之構造為一接合模組以借助於第一及第二特性對準特徵使第一及第二對準標記在X方向及Y方向上相對於彼此對準。
本發明之一本質特徵特定言之在於在將基板傳送至接合系統或一接合模組(特定言之一熔融接合器，更佳一熱壓接合器)中之前關於特性基板特徵(特定言之一平坦側及/或一缺口)量測/偵測該等基板之第一及第二對準標記之事實。將亦可設想關於可由光學器件識別並偵測之其它特性基板特徵之一量測/偵測。以最佳可能精度實行此量測/偵測。量測特定言之比100μm更準確、較佳比10μm更準確、更佳比1μm更準確、最佳比100nm更準確、尤其最佳比50nm更準確。亦可設想將給出關於基板相對於彼此之旋轉準確度(旋轉之角度位置)之一指示。基板經定向而關於其等旋轉定向相對於彼此特定言之比1°更準 確、更佳比0.1°更準確、更佳比0.01°更準確、最佳比0.001°更準確、尤其最佳比0.0001°更準確。
基於量測/偵測，準備好(指派)對準標記相對於特性基板特徵之一確切位置圖表。作為此初步量測之一結果，僅需在接合站中實行關於特性基板特徵且特定言之非關於第一及/或第二對準標記之一個對準。此在對準標記定位於待接合在一起之基板表面上且因此將必須由一非常精密但費力之對準程序對準時尤為有利。實行此一面對面對準之對準器揭示於例如公開案PCT/EP2013/075831、WO2014202106A1或US6214692B1中。除所述公開案之外，亦存在藉由在基板之間插入光學器件而執行一面對面對準之其它對準器。因此，根據本發明，可省去引入一光學量測裝置於基板之間或兩個基板相對於彼此之一相對位移以進行量測。
特定言之，構成本發明基礎之理念亦為特定言之在傳送至接合腔室中之前在對應於特定言之各自基板表面之一X-Y平面中執行對準標記(特定言之與側向邊界隔開)至特性基板特徵(特定言之安置於側向邊界處)之一指派。指派特定言之藉由在一定義向量空間(較佳至少與X-Y平面有關)中定義一對應因數而發生。
本發明因此係關於特定言之一種用於增加一接合系統之處理量之裝置及方法。接合系統較佳包括至少一接合腔室及至少兩個指派模組，該至少兩個指派模組特定言之構造為閘(lock)且在各情況中該等閘中發生對第一及第二基板之一量測。一傳送構件(較佳一機械手)在各情況中將第一及第二基板自閘運送至一接合系統或一接合模組之接合腔室中。兩個基板之定向基於特性特徵及/或兩個基板之接觸而在接合腔室中發生。作為根據本發明之另一尤其較佳特徵，藉此揭示執行將基板運輸出指派模組而至接合腔室中之機械手已將基板沈積於接合腔室中使得無需接合腔室中之一進一步對準。因此，在此實例中， 沈積意指對準。接著，在沈積之後，在接合系統中將兩個基板接合在一起。接合系統/接合模組特定言之係一熔融接合器、甚至更佳一熱壓接合器。
換言之，本發明特定言之係基於在第一及第二基板之一傳送之前藉由量測/偵測分別指派對應於對準標記之對應第一及第二特性基板特徵。在各情況中，指派特別地在由一X方向及一Y方向定義且平行於第一及第二基板表面之一X-Y平面中發生。
根據上述特徵之一或多者之發明實施例之一主要優點主要在於第一及第二對準標記之一相對準確量測可在接合模組外部之一位置中(特定言之在一閘中)發生。作為基板表面之量測及對準標記相對於特性基板特徵之準確製圖之一結果，特定言之可利用閘被抽空期間之時間。特定言之，基板之兩個接觸表面(特定言之與側向邊界隔開)或位於基板表面上之對準標記相對於彼此對準之問題因此得以解決，此係因為在特性基板特徵之輔助下發生對準。尤其在基板之接觸狀態中，仍可從外部接取接觸表面處之特性基板特徵，使得一對準可較佳連續地發生直至接觸。作為此量測之一結果，可省去面對面對準策略或除對準外之平行於基板表面之一基板位移。
對準標記與特性基板特徵隔開，其中特性基板特徵較佳安置於側向邊界處或由X-Y平面定義之基板之一外輪廓處，且對準標記與側向邊界相隔。
根據本發明之一實施例，作出規定使得在第一及第二指派之後及對準之前發生將基板傳送至一接合模組或一接合腔室中，其中特定言之較佳在小於1巴、更佳小於10-3毫巴、更佳小於10-5毫巴、最佳小於10-8毫巴之一氣壓下實行對準。
根據一項實施例，根據本發明之一本質態樣在於接合腔室較佳保持連續抽空且在系統之操作期間未通向氣氛同時指派發生於額外模 組中。若接合腔室在抽空之後被注滿一特定言之非氧化氣體或氣體混合物，則較佳保留此氣體氣氛。
在本發明之一發展中，作出規定使得第一指派發生於特定言之構造為一閘之一第一指派模組中，且第二指派特定言之與第一指派並行發生於特定言之構造為一閘之一第二指派模組中。因此不僅加速指派，而且可設想對準能夠發生於外側處及/或基板之現有或隨後產生之輪廓上。因此可省去在基板接觸之前之一基板旋轉以進行接合。
在對準之前，特定言之在第一及/或第二指派模組中，較佳在指派期間，有利地將氣壓降低為較佳小於1巴、更佳小於10-3毫巴、更佳小於10-5毫巴、最佳小於10-8毫巴之一氣壓。因此，(尤其當指派模組構造為閘時)接合腔室中之接合可加速，此係因為接合腔室無需再被抽空或無需長時間抽空。一指派模組之抽空持續達特定言之小於5分鐘、較佳小於4分鐘、更佳小於3分鐘、最佳小於2分鐘、尤其最佳小於1分鐘。抽空發生得愈迅速，則處理量愈高。
在根據本發明之另一實施例中，根據本發明之對基板之量測亦可發生於經構造而與接合腔室分離之一指派模組中。接著，將基板運輸一較長距離而至一接合腔室中。特定言之，在根據本發明之量測與接合腔室中之實際接合程序之間可藉由其它程序步驟進一步處理基板。因此，在指派模組中對基板之量測本身係根據本發明之一步驟。
在根據本發明之另一實施例中，當指派模組通向周圍氣氛時，量測亦可發生於指派模組中。因此，指派模組可專門用於對特性基板特徵之量測，而不必利用在抽空期間量測之效應。因此，作為根據本發明之另一態樣，揭示指派模組單獨用於特性基板特徵之量測，而與一抽空及/或至一接合器之一連接無關。
模組
因為描述為諸如特定言之指派模組、對準模組或量測模組之模 組，所以該等模組特定言之構造為較佳可經由閘彼此連接之空間上分離之腔室。因此，腔室經構造而能夠特定言之在各情況中被抽空至小於1巴、較佳小於10-3毫巴、更佳小於10-5毫巴、最佳小於10-8毫巴之一氣壓。腔室中之氣壓較佳可各自彼此單獨地或獨立地調整。模組亦用於基板或經接合基板堆疊之初步處理及/或後處理。因此，根據本發明，可設想在將基板引入至指派模組中之前檢測、量測、翻轉、清潔、蝕刻及/或塗佈該等基板。
控制系統
對裝置及所描述方法特徵之控制較佳借助於一特定言之中央控制系統而發生。該中央控制系統較佳受軟體控制或包括韌體及/或硬體及/或軟體，其特定言之包括用於儲存關於裝置及對準/指派之資料/資訊之記憶體。
基板
基板可具有任何形狀，較佳至少一主要為圓形及/或平坦之形狀。基板特定言之較佳為標準化半導體基板，特定言之晶圓。特定言之以基板之圓形剖面之直徑描述基板。對於晶圓，較佳使用工業中之直徑標準，即1英吋、2英吋、3英吋、4英吋、5英吋、6英吋、8英吋、12英吋及18英吋。然而，根據本發明之實施例原則上可處置任何基板，而不考慮基板之直徑。
較佳使用以下兩種類型的晶圓：第一類型的晶圓展現從晶圓原本圓形形狀之一明顯偏離，該明顯偏離係由一筆直周邊剖面/基板邊緣剖面(平坦)產生。特性基板特徵係特定言之延伸為筆直周邊剖面/基板邊緣剖面之一割線的一直線之兩個交點之至少一者。第二類型的晶圓係圓形的(除一缺口之外)。缺口較佳用於對準及/或粗調，即作為一特性基板特徵。
特性基板特徵
根據本發明，一特性基板特徵被理解為意謂特定言之明確可指派給基板(特定言之基板外輪廓處之一幾何位置)之一點/位置。特性基板特徵(特定言之其在X方向、Y方向及較佳亦Z方向上之位置)較佳為光學可偵測的。因特性基板特徵之大小而可以小於100μm、較佳小於10μm、更佳小於1μm、最佳小於100nm、尤其最佳小於10nm之一準確度偵測位置。
特性基板特徵特定言之可為基板之筆直周邊剖面與圓形圓周剖面之一交點。此外，特性特徵可為缺口或沿基板之邊緣的區別性、微米大小的或奈米大小的輪廓。特定言之，各個別基板之特性特徵係不同的。根據本發明，將以下各者特定言之納入考慮作為特性特徵：‧基板之外側上的對準標記及/或‧圓形基板邊緣剖面及/或‧筆直基板邊緣剖面及/或‧缺口形基板邊緣剖面及/或‧前述特徵之交點及/或‧前述特徵之切線之交點。
特性基板特徵特定言之明確可識別/可指派、穩定及/或可檢索。特性基板特徵具有可由量測裝置(特定言之顯微鏡)檢索之一明確參考點。
特性基板特徵特定言之安置於基板之外輪廓上的邊緣處或至少安置於靠近邊緣之一區域(即周邊)中，使得量測裝置可在接近並直至接觸接合系統中之基板期間偵測該等特性基板特徵。此外，特性基板特徵位於向外更遠處允許增加的對準準確度。
借助於特性基板特徵，較佳可定義(特定言之計算)相對於存在於基板表面上(特定言之基板之內側上)之對準標記的一明確固定點。稍後接合之表面(接觸表面)係內部或內側。與內側相對之表面係外部或 外側。
特性基板特徵可定位於與對準標記相同之基板表面上或(較佳地)在與對準標記相對之基板表面上或(更佳地)在側邊緣處。根據本發明，若特性基板特徵將定位於與對準標記相同之基板表面上且若對準標記將定位於內側上(因此在所接合之表面上)，則特性特徵較佳儘可能遠地安置於基板之周邊處，以使光學裝置可在接合腔室中、較佳在整個接近程序期間偵測該等特性特徵。
特性特徵較佳為基板之部分且因而在根據本發明之程序之前尚未引入至基板中。然而，將亦可設想特定言之藉由特定言之借助於一雷射、一蝕刻程序或一微影生產程序產生基板之外表面上、基板外輪廓上或側邊緣上之圖案而產生特性基板特徵。對準因此變得與特定言之由第三方指定之對準標記無關。亦可設想產生基板之外周邊處之極精細蝕孔。
系統
在根據本發明之一第一實施例中，系統包括一接合腔室及至少一個指派模組，特定言之一閘，較佳特定言之並聯連接及/或安置於彼此旁邊之兩個閘。在特殊實施例中，可存在兩個以上閘以進一步增加處理量。閘之數目特定言之大於2、較佳大於3、更佳大於5。下文將以實例方式描述精確具有兩個閘之一系統(較佳實施例)。
閘包括：第一閘門，其將閘與周圍環境分離；及第二閘門，其將閘與接合腔室分離。閘門特定言之可手動控制、半自動控制或全自動控制。第一及第二閘門特定言之可彼此獨立受控。
可個別地抽空接合腔室及/或一或多個指派模組。可將接合腔室及/或指派模組特定言之抽空至小於1巴、較佳小於10-3毫巴、更佳小於10-5毫巴、最佳小於10-8毫巴之一壓力。亦可設想特定言之藉由泵入及/或允許一惰性氣體進入而施加一超壓。接著，可以大於1巴、較 佳大於2巴、更佳大於3巴之一壓力用氣體或氣體混合物注滿、較佳沖洗接合腔室及/或指派模組。亦可設想接合腔室及/或指派模組在1巴之環境壓力下之一特定言之專門使用。
尤其在使用一熱壓接合器時，用惰性氣體或至少使氧化物形成延遲或較佳甚至重新逆轉之氣體沖洗接合腔室。亦可設想使用任何氣體混合物。較佳使用包括所陳述氣體之以下氣體或氣體混合物：‧氬氣及/或‧氦氣及/或‧氫氣及/或‧二氧化碳及/或‧成形氣體及/或‧甲酸及/或‧SF6。
指派模組之各者包括特定言之至少一個、較佳兩個、更佳三個、最佳三個以上量測裝置，在該等量測裝置之輔助下可量測對準標記及/或特性基板特徵。量測裝置較佳為光學量測裝置，更佳為顯微鏡。
在根據本發明之一特殊實施例中，涉及用於邊緣量測之量測裝置。例如在公開案WO2013185803A1中提及用於邊緣量測之此一裝置。量測裝置能夠產生一邊緣輪廓，特定言之圍繞整個周邊(與基板之側向邊界有關)之一邊緣輪廓。此邊緣輪廓特定言之具有至少在微米範圍內、較佳至少在奈米範圍內之一解析度。各基板之邊緣特定言之因較佳從一鑄錠處理基板及/或生產基板而係獨有的。作為此唯一性之一結果，獲得圍繞整個周邊之一特定言之圓形基板邊緣輪廓。此輪廓亦可由基板之直徑依據一旋轉角而不同之事實定義。
量測裝置之解析度特定言之大於1mm、較佳大於100μm、更佳 大於1μm、最佳大於100nm、尤其最佳大於10nm。
量測裝置(特定言之顯微鏡)之一放大率特定言之優於因數1、較佳優於因數10、更佳優於因數1000、最佳優於因數105、尤其最佳優於因數107。
量測裝置可依特定言之平移及/或旋轉而調整，使得量測裝置可在指派模組內部自由位移及/旋轉。因此可進行量測裝置至基板之大小之一調適及/或相對於對準標記及/或特性基板特徵之預定位。
特定言之，就一類型的基板及/或一相同程序而言，量測裝置之此一預定位僅實行一次，使得在將基板裝載至閘中之後，待量測之基板之部分已安置於視野(FOV)中。另外，將待量測之對準標記及/或特性基板特徵帶至深度範圍(焦點深度DOF)，以獲得具有最大可能解析度之一清晰影像。
較佳借助於一機械手實行將基板運輸出指派模組中而至接合腔室中且將其運輸回。機械手可定位於一閘或接合腔室中。亦可設想將一插入機械手模組定位於閘與接合腔室之間。若存在複數個閘，則可設想於各閘中定位一機械手。然而，機械手尤其較佳定位於接合腔室中，使得可發生一單一機械手對各個別閘之接取。機械手較佳亦能夠到達與接合腔室相對之指派模組之末端，使得較佳地基板不僅可從指派模組裝載至接合腔室中，而且可從定位於指派模組上游之一給定晶圓盒(特定言之一FOUP)裝載至指派模組中。
然而，在特定實施例中，機械手僅將基板從閘裝載至接合腔室中，而閘之裝載特定言之借助於另一(特定言之外部)機械手從外部發生。
一機械手被理解為意謂能夠拿起基板、運輸基板達一特定距離且再次放下基板之任何種類的機器。
一接合裝置(特定言之一熔融接合器，更佳一熱壓接合器)定位於 接合腔室中。接合裝置包括一下第一樣本固持器及一上第二樣本固持器。接合腔室亦包括複數個量測裝置，特定言之顯微鏡。接合腔室之量測裝置特定言之安裝於經裝載基板之周邊或周邊區域(側向邊界)上，使得可發生特性基板特徵之一量測。藉由限制對特性基板特徵之量測，可省去在接合裝置中量測對準標記。由此產生若干優點：a)量測亦可在基板之接近且直至接觸期間發生，b)接合裝置可設計為更小，使得較小體積必須經受針對接合定義之一氣氛或一定義氣壓，c)接合得以加速。
作為發生於(若干)指派模組中之對準標記相對於特性基板特徵之發明量測之一結果，基於特性基板特徵而實現基板之一接近(Z方向)及接合與同時量測及就地監測，其中對準標記經對準(間接量測)。因此基於特性基板特徵之X-Y位置而計算對準標記在X-Y平面中之位置。
程序
在裝載至閘中之前，全部基板可經歷一初步處理。初步處理特定言之可為‧清潔程序，特定言之氧化物之移除及/或‧表面之非晶化及/或‧蝕刻程序及/或‧微影程序，特定言之
○光微影程序
○壓印微影程序。
氧化物移除及/或非晶化較佳借助於諸如公開案PCT/EP2014/063303中提及之一單元發生。
在根據本發明之一第一步驟中，發生一第一閘(更一般而言：指 派模組)之裝載。接著閉合將閘連接至接合腔室之第二閘門。接著敞開將周圍環境連接至閘之第一閘門。隨後接著以一第一基板裝載第一閘。在將一第一基板裝載至第一閘中之後，再次閉合第一閘門。
在閘閉合之後，開始一抽空程序。抽空因此限於特定言之設計得儘可能精簡之相對較小閘中。根據本發明且因此較佳地，在抽空期間實行對經裝載基板之基板表面之一量測。
複數個量測裝置量測基板表面上之第一及第二(且若需進一步)對準標記之X位置及Y位置，以及至少一個、較佳至少兩個、最佳至少三個特性基板特徵。量測裝置彼此校準使得其等可確定對準標記相對於特性基板特徵之確切位置及/或定向。因此明確地判定(指派)對準標記相對於特性基板特徵之位置及(視情況)定向。
使用韌體及/或硬體及/或軟體儲存關於給定基板之此等資料/此資訊。
根據本發明，量測不應花費比閘之抽空長之時間，使得對於處理量可以最佳方式實行程序。特定言之，量測無需額外程序時間。
在根據本發明之第一程序步驟期間，可將另一特定言之第二基板特定言之同時裝載至另一特定言之第二閘(更一般而言：指派模組)中，且因此以與第一閘中相同之方式處理。
因為使用一單一機械手來運輸基板，所以基板之運輸無法同時發生。根據本發明，較佳始終僅一機械手能夠接取接合系統(特定言之樣本固持器)以接收基板。因此第一基板與第二基板之間出現一程序相關延遲。因此，一基板之裝載、一閘之抽空及基板至接合腔室中之卸載將以一完全同步方式進行，但較佳主要如此。因此，第二基板之卸載可被稱為一第三程序步驟。
在根據本發明之一第二程序步驟中，第一閘之第二閘門通向接合腔室。此時，接合腔室具有特定言之小於1巴、較佳小於10-3毫巴、 更佳小於10-5毫巴、最佳小於10-8毫巴之壓力。在一單一抽空之後，接合腔室較佳在大量接合程序期間不再被注滿。僅在特定言之為維護及/或修理工作而中斷接合之情況中需再次注滿。
一機械手從第一閘取出已量測並指派之第一基板並將其定位於接合系統之接合腔室中之兩個樣本固持器之一者上。機械手較佳執行一預定位(預對準)。一旦已自閘移除基板，便可再次閉合並鎖定第二閘門且可敞開第一閘門以將一新基板裝載至第一閘中。因此，在舊程序尚未完成時，一新程序可已開始。
在根據本發明之一第三程序步驟中，將第二基板裝載至一第二閘中。第二閘可設計為與第一閘相同。特定言之，可設想第二量測裝置具有與第一閘之量測裝置之一第一量測方向相反之一第二量測方向。因此，相對於第一基板，可量測第二基板之相對側、較佳底面。接著，機械手發現已處於正確定向以與第一基板接合之第二基板。一基板在裝載至閘中之前特定言之可在一所謂的翻轉模組中旋轉。此係能夠使一基板(特定言之大基板)旋轉180°之一模組。旋轉繞位於基板之平面內部的一軸發生。亦可設想繞垂直於基板表面之一軸之一額外旋轉，以便執行一預對準程序。此預對準程序發生於翻轉模組中或在一各別預對準器中實行。然而，亦可設想使用可使一固定基板旋轉180°之一機械手。第二基板之裝載、量測及卸載與第二程序步驟同時發生或具有一時滯。
根據本發明，可設想將進一步閘中之進一步基板饋送至接合腔室，以接合兩個以上基板或為下一接合程序準備好進一步基板且因此增加處理量。
在根據本發明之一第四程序步驟中，藉由量測裝置量測基板之特性基板特徵發生於接合腔室中。根據本發明之一本質優點(尤其關於諸如公開案PCT/EP2013/075831、WO201402106A1或US6214692B1 中提及之對準器)在於基板之對準現僅基於特性基板特徵發生且此需要極短的行進路徑之事實。然而，基板之對準標記藉由對準程序間接地疊合，此係因為作為指派模組(特定言之閘)中之發明量測之一結果，已知對準標記與特性基板特徵之間的關係。待接合之兩個基板較佳已由機械手預定位，以使量測裝置可更容易偵測特性基板特徵以精密對準基板。機械手以其技術指定精度力圖達成基板之特性基板特徵朝向彼此之儘可能良好的一接近。來自閘中對基板之量測之資料亦可用於此目的。
接著，特性基板特徵相對於彼此之微調(精密對準)借助於樣本固持器而發生，該樣本固持器可在X方向及Y方向上移動，特定言之位移及旋轉。在基板相對於彼此之位移期間連續地量測特性基板特徵之位置及/或定向且將其等中繼至從經傳輸資料計算樣本固持器及因此基板之新位置的韌體及/或硬體及/或軟體。
根據本發明之一態樣在於特定言之(特定言之全部)特性基板特徵定位於基板之周邊處、特定言之外邊緣(X-Y平面中之側向邊界邊緣或外輪廓)處、更佳定位於基板之外表面上且因此可容易接取之事實。雖然根據本發明，事實是特定言之偵測特性基板特徵，但可參考對準標記係藉由已發生於指派模組中之指派而相對於彼此對準。
對定位之指派及計算可特定言之藉由一中央控制系統中之向量計算而發生。
因為揭示為程序特徵，所以該等程序特徵亦應被視為根據裝置而揭示且反之亦然。
在圖中，用一致元件符號標記相同或作用相同之零件，其中尺寸比用於繪示之目的且因此未按真實比例。
圖1展示一叢集系統11，其包括以下設備：- 不同及/或相同模組12，其等用於處理基板7、7’，- 一裝置1，其在此處構造為叢集系統11之一模組，該裝置1具有第一閘門4.1、4.1’、兩個指派模組3、3’及一接合腔室2，- 一傳送腔室14，其特定言之能夠被抽空，- 一機械手10’，其用於移動(特定言之裝載)基板7、7’及- FOUP 13，其等用於將基板7、7’供應至叢集系統11之傳送腔室14中。
然而，根據本發明之裝置1亦可獨立於一叢集11操作。
模組12特定言之可為用於表面(特定言之待在接合腔室2中接觸並接合之基板7、7’之基板表面7o、7o’)之處理(層之施覆、非晶化、電漿活化、清潔(特定言之氧化物移除)等)之裝置。
構造為閘之兩個第一及第二指派模組3、3’安置於接合腔室2之上游。閘各自經由第一閘門4.1、4.1’連接至傳送腔室14(或在一獨立裝置1之情況中連接至周圍環境)且經由第二閘門4.2、4.2’連接至接合腔 室2。
複數個可位移及/或可旋轉量測裝置5、5’定位於閘中，運用該等量測裝置5、5’而量測第一及第二基板7、7’之第一及第二對準標記8、8’及第一及第二特性基板特徵9、9’。
藉由相對於彼此調整量測裝置5、5’，在各情況中可判定對準標記8、8’相對於特性基板特徵9、9’之一明確X-Y位置及定向。借助於一中央控制系統中之一向量計算而計算指派，且關於各自第一及第二基板7、7’儲存指派。
在第二閘門4.2、4.2’敞開之後，一機械手10將經量測基板7、7’運輸出各自閘而至接合腔室2中，且在各情況中以一預對準位置將基板7、7’沈積於接合裝置中之第一及第二樣本固持器(未表示)上。
借助於量測裝置5”而確定特性基板特徵9、9’之X-Y位置。憑藉先前實行之指派而執行特性基板特徵9、9’之一對準，其中對準標記8、8’係藉由樣本固持器之相應移動而以最佳方式相對於彼此對準。
圖2a展示未按比例之兩個基板7、7’之一圖解平面圖(左側：第一基板7；右側：第二基板7’)。基板7、7’在各情況中在其基板表面7o、7o’上具有兩個第一及第二對準標記8、8’，且在各情況中具有兩個第一及第二特性基板特徵9、9’。在各情況中，亦可提供兩個以上對準標記8、8’及/或兩個以上特性基板特徵9、9’。
特定言之，基板7、7’之平坦側與基板7、7’之圓形周邊的交點或轉變點係基板7、7’之明確特性基板特徵9、9’(當基板7、7’以大量晶圓呈現時)。此等特性基板特徵9、9’之優點係各基板精確具有兩個此等特性基板特徵9、9’。
已特意將第二基板7’之第二對準標記8’表示為從假定為理想之一位置明顯偏離，以便更佳表示根據本發明之效應。
圖2b展示藉由量測而確定之第一基板7之第一對準標記8相對於 第一特性基板特徵9之X及Y位置x1,y1、x2,y2以及第二基板7’之第二對準標記8’相對於第二特性基板特徵9’之X及Y位置x1’,y1’、x2’,y2’。特性基板特徵9、9’至對準標記8、8’之一指派因此可至少在由基板表面7o、7o’定義之X-Y平面中實行。
圖2c展示在藉由量測特性基板特徵9、9’之X-Y位置而進行之兩個基板7、7’之一發明對準程序之後且在將基板7、7’傳送至接合腔室2中之後基板7、7’之定向。在對準並接觸之後且在接合之後，對準標記8、8’經安置而疊合在Z方向上彼此對準。為繪示之目的，圖2c僅展示基板7、7’在X-Y平面中之定向，而未將基板7、7’配置於彼此之上。
圖3非常概略地展示基板7、7’之一者之直徑D、D’，該等直徑相交於交點S且彼此發散(以誇張形式表示)。基板之不對稱或不同旋轉角度處之直徑實際上總計僅數微米或數奈米。根據本發明之一較佳實施例，藉由量測裝置15量測特定言之以重心為中心且安裝於重心處之一旋轉基板之7之輪廓。
此等量測裝置使用特定言之一干涉儀來特定言之借助於一雷射束16來量測從源至基板7、7’之邊緣之位置。可藉由將複數個此等干涉儀15針對性地定位於特定言之等距角距離處而達成對一基板輪廓P之一連續記錄。此輪廓特定言之用作另一特性基板特徵9’，以在接合期間精密對準基板。圖4展示用於兩個基板7、7’之一者之一圖解程序流程。在第一處(步驟101)，對基板7、7’之一者之適當初步處理步驟可發生於一叢集裝置11(特定言之模組12)上，只要根據本發明之裝置1係一叢集系統11之部分即可。若根據本發明之裝置1並非一叢集11之部分，則選用初步處理步驟可發生於彼此分離之模組中。
此後(步驟102)，特定言之在一機械手10’之輔助下將基板7、7’裝載至兩個閘3、3’之一者中。
接著(步驟103)，發生抽空及(根據本發明)特定言之對特性基板特徵9、9’相對於對準標記8、8’之同時量測(指派)。
此後(步驟104)，發生特定言之借助於一機械手10至接合腔室2中之傳送。
機械手10已力圖以最高可能精度沈積基板7、7’(步驟105)，特定言之使得現僅必須發生兩個基板之一z接近，即一接合程序。
若由機械手10達成之對準準確度不足(步驟106)，則一精密對準將基於已預量測之特性基板特徵9、9’發生(步驟107)。在一最後步驟(步驟108)中，發生兩個基板7、7’之接合。
接著，可自接合模組再次移除因此產生之基板堆疊。卸載較佳經由兩個閘3、3’之一者發生，同時一新基板7、7’可已裝載於另一閘3、3’中。
1‧‧‧裝置
2‧‧‧接合腔室
3‧‧‧指派模組，特定言之閘/第一指派模組
3’‧‧‧指派模組，特定言之閘/第二指派模組
4.1‧‧‧第一閘門
4.1’‧‧‧第一閘門
4.2‧‧‧第二閘門
4.2’‧‧‧第二閘門
5‧‧‧量測裝置，特定言之顯微鏡
5’‧‧‧量測裝置，特定言之顯微鏡
5”‧‧‧量測裝置，特定言之顯微鏡
6‧‧‧接合裝置
7‧‧‧基板/第一基板
7’‧‧‧基板/第二基板
7o‧‧‧基板表面
7o’‧‧‧基板表面
8‧‧‧對準標記/第一對準標記
8’‧‧‧對準標記/第二對準標記
9‧‧‧特性基板特徵/第一特性基板特徵/第一特性對準特徵/第一特性指派特徵
9’‧‧‧特性基板特徵/第二特性基板特徵/第二特性對準特徵/第二特性指派特徵
10‧‧‧機械手
10’‧‧‧機械手
11‧‧‧叢集/叢集系統
12‧‧‧模組
13‧‧‧FOUP
14‧‧‧傳送腔室
15‧‧‧干涉儀/干涉儀/第三偵測構件
16‧‧‧雷射束
101‧‧‧步驟
102‧‧‧步驟
103‧‧‧步驟
104‧‧‧步驟
105‧‧‧步驟
106‧‧‧步驟
107‧‧‧步驟
108‧‧‧步驟
D‧‧‧直徑
D’‧‧‧直徑
S‧‧‧重心/交點
P‧‧‧基板輪廓
本發明之進一步優點、特徵及細節將自實施例之較佳實例之以下描述且在圖式之輔助下浮現。在圖中：圖1展示根據本發明之具有一裝置之一叢集之一實施例之一圖解 平面圖(未按真實比例)，圖2a展示具有對準標記及特性特徵之基板之一實施例之一圖解平面圖，圖2b展示根據本發明之一指派步驟中之根據圖2a之一圖解平面圖，圖2c展示根據本發明之一對準步驟中之根據圖2a之一圖解平面圖，圖3展示用於量測基板之一量測裝置之一圖解平面圖及圖4展示根據本發明之一程序流程。
8‧‧‧對準標記/第一對準標記
8’‧‧‧對準標記/第二對準標記
9‧‧‧特性基板特徵/第一特性基板特徵/第一特性對準特徵/第一特性指派特徵
9’‧‧‧特性基板特徵/第二特性基板特徵/第二特性對準特徵/第二特性指派特徵

Claims (9)

  1. 一種用於對準包括至少兩個第一對準標記(8)之一第一基板(7)與包括至少兩個第二對準標記(8’)之一第二基板(7’)之方法，其中憑藉一第一指派，在一X方向及一Y方向上將該等第一對準標記(8)指派給該第一基板(7)之至少兩個第一特性對準特徵(9)，憑藉一第二指派，在一X方向及一Y方向上將該等第二對準標記(8’)指派給該第二基板(7’)之至少兩個第二特性對準特徵(9’)，且憑藉一對準，借助於該等第一及第二特性對準特徵(9、9’)使該等第一(8)及第二對準標記(8’)在一X方向及Y方向上相對於彼此對準。
  2. 如請求項1之方法，其中在該等第一及第二指派之後且在該對準之前，發生該等基板(7、7’)至一接合模組中之一傳送，其中較佳在小於1巴之一氣壓下實行特定言之該對準。
  3. 如請求項1或2之方法，其中該第一指派發生於特定言之構造為一閘之一第一指派模組(3)中，且該第二指派特定言之與該第一指派並行發生於特定言之構造為一閘之一第二指派模組(3’)中。
  4. 如請求項2之方法，其中在該對準之前，特定言之在該第一及/或第二指派模組中，較佳在該指派期間，該氣壓降低為較佳小於1巴、更佳小於10-3毫巴、更佳小於10-5毫巴、最佳小於10-8毫巴之一氣壓。
  5. 如請求項1或2之方法，其中該等第一及/或第二特性對準特徵(9、9’)各自安置於該等第一及第二基板(7、7’)之側向邊緣上。
  6. 如請求項1或2之方法，其中下文列出之特徵之一或多者用作第一及/或第二特性對準特徵(9、9’)： 圓形基板邊緣剖面及/或平坦基板邊緣剖面及/或缺口形基板邊緣剖面及/或上述該等特徵之交點及/或上述該等特徵之切線之交點。
  7. 一種用於對準包括至少兩個第一對準標記(8)之一第一基板(7)與包括至少兩個第二對準標記(8’)之一第二基板(7’)之裝置，其具有一第一指派模組(3)，其用於在一X方向及一Y方向上將該等第一指派標記(8)指派給該第一基板(7)之至少兩個第一特性指派特徵(9)，一第二指派模組(3’)，其用於在一X方向及一Y方向上將該等第二指派標記(8’)指派給該第二基板(7’)之至少兩個第二特性指派特徵(9’)及一對準模組，其特定言之構造為一接合模組以借助於該等第一及第二特性對準特徵(9、9’)使該等第一(8)及第二對準標記(8’)在該X方向及Y方向上相對於彼此對準。
  8. 如請求項7之裝置，其中該等指派模組構造為至該對準模組之閘。
  9. 如請求項7或8之裝置，其具有第一偵測構件，其等特定言之各自安置於該等指派模組(3、3’)中以偵測該等第一及第二對準標記(8、8’)之X座標及Y座標，第二偵測構件，其等特定言之各自安置於該等指派模組(3、3’)中以偵測該等第一及第二特性對準特徵(9、9’)之X座標及Y座標， 第三偵測構件(15)，其等特定言之安置於該對準模組中以偵測該等第一及第二特性對準特徵(9、9’)之X’座標及Y’座標。
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