TW202333284A - 用於校準晶圓對準之方法及系統 - Google Patents

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Abstract

本申請案係關於一種用於校準晶圓對準之方法。在本申請案之一實施例中，上述用於校準晶圓對準之方法包括：提供第一標識板，其具有第一表面及與上述第一表面相對之第二表面，且具有第一標識，上述第一標識位於上述第一標識板之第一表面上；提供第二標識板，其具有第一表面及與上述第一表面相對之第二表面，且具有第二標識，上述第二標識位於上述第二標識板之第一表面上；將上述第一標識板之第一表面與上述第二標識板之第一表面面對面置放；提供顯微鏡，使上述顯微鏡在上述第一標識板之第二表面上方對上述第一標識聚焦，並取得第一焦距Z1；取出上述第一標識板，使上述顯微鏡在上述第二標識板之第一表面上方對上述第二標識聚焦，並取得第二焦距Z2；及判定補償參數ΔZ，其為上述第二焦距Z2減去上述第一焦距Z1。

Description

用於校準晶圓對準之方法及系統
本申請案大體上係關於半導體加工設備領域，且更具體而言，係關於一種用於校準晶圓對準之方法及系統。
晶圓接合技術係將兩片同質或異質晶圓，在外力之作用下使它們之間產生分子力將兩片晶圓結合為一個整體。晶圓接合技術中，其對準精度係一個重要參數。
隨著晶片技術的發展，晶片之整合度愈來愈高，對於晶圓接合對準精度之要求亦逐漸提高。晶圓對準過程係由上、下兩個顯微鏡分別對兩片晶圓表面製備之對準標識進行影像採集，藉由對兩組顯微鏡採集之圖像進行分析從而將晶圓進行對準。其中上、下顯微鏡帶來的系統誤差係固有存在的，會降低晶圓對準精度。當前的方法主要採用薄膜來進行共焦校準，但該方法不對薄膜厚度進行補償，此會降低共焦校準效果。
本申請案提供了一種用於校準晶圓對準之方法及系統，其採用透明標識板來進行共焦校準，且對透明標識板之厚度進行補償，可減少上下顯微鏡帶來的系統誤差，提高上、下顯微鏡共焦校準效果。
在一態樣中，本申請案提供了一種用於校準晶圓對準之方法，其包括：提供第一標識板，其具有第一表面及與上述第一表面相對之第二表面，且具有第一標識，上述第一標識位於上述第一標識板之第一表面上；提供第二標識板，其具有第一表面及與上述第一表面相對之第二表面，且具有第二標識，上述第二標識位於上述第二標識板之第一表面上；將上述第一標識板之第一表面與上述第二標識板之第一表面面對面置放；提供顯微鏡，使上述顯微鏡在上述第一標識板之第二表面上方對上述第一標識聚焦，並取得第一焦距Z1；取出上述第一標識板，使上述顯微鏡在上述第二標識板之第一表面上方對上述第二標識聚焦，並取得第二焦距Z2；及判定補償參數ΔZ，其為上述第二焦距Z2減去上述第一焦距Z1。
根據本申請案之實施例，在上述方法中，將上述第一標識板之第一表面與上述第二標識板之第一表面面對面置放包括：提供平台；及將上述第二標識板置放於上述平台上，使上述第二標識曝露於上述顯微鏡之聚焦路徑上。
根據本申請案之實施例，上述方法進一步包括：將上述平台在上述顯微鏡之上述聚焦路徑上移動以使上述顯微鏡對上述第一標識或上述第二標識聚焦。
根據本申請案之實施例，上述第一標識板包含透明玻璃或石英。
根據本申請案之實施例，上述方法進一步包括在判定上述補償參數ΔZ後執行以下操作：提供第一顯微鏡，使上述第一顯微鏡在上述第一標識板之第二表面上方對上述第一標識聚焦，並取得焦距Z3；及對上述第一顯微鏡進行補償，使其補償後之焦距ZC為上述焦距Z3加上上述補償參數ΔZ。
根據本申請案之實施例，上述方法進一步包括：提供第二顯微鏡，使上述第二顯微鏡在上述第一標識板之第一表面下方對上述第一標識聚焦。
在另一態樣中，本申請案亦提供了一種用於校準晶圓對準之系統，其包括：處理器；及補償量測裝置，其包括：第一標識板，其具有第一標識；第二標識板，其具有第二標識，其中上述第一標識與上述第二標識面對面置放；及顯微鏡，其在上述處理器之控制下，於聚焦路徑上在上述第一標識板上方對上述第一標識聚焦以取得第一焦距Z1，之後於上述聚焦路徑上在上述第二標識板上方對上述第二標識聚焦以取得第二焦距Z2，其中，上述處理器基於上述第一焦距Z1與上述第二焦距Z2，判定補償參數ΔZ，其為上述第二焦距Z2減去上述第一焦距Z1。
根據本申請案之實施例，上述第一標識板具有第一表面及與上述第一表面相對之第二表面，其中上述第一標識位於上述第一標識板之第一表面上，且上述第二標識板具有第一表面及與上述第一表面相對之第二表面，其中上述第二標識位於上述第二標識板之第一表面上。
根據本申請案之實施例，上述系統進一步包括平台，上述平台在上述處理器之控制下於上述聚焦路徑上移動。
根據本申請案之實施例，上述系統進一步包括晶圓對準校準裝置，上述晶圓對準校準裝置包括：第一顯微鏡，其在上述處理器之控制下，於上述第一標識板之上方對上述第一標識聚焦以取得焦距Z3，其中，上述處理器基於上述焦距Z3與上述補償參數ΔZ，判定上述第一顯微鏡之補償焦距ZC，其為上述焦距Z3加上上述補償參數ΔZ。
根據本申請案之實施例，上述晶圓對準校準裝置進一步包括：第二顯微鏡，其在上述處理器之控制下，於上述第一標識板之下方對上述第一標識聚焦。
在以下附圖及描述中闡述本申請案之一或多個實例之細節。其他特徵、目標及優勢將根據上述描述及附圖以及申請專利範圍而顯而易見。
為更好地理解本發明之精神，以下結合本發明之部分實施例對其作進一步說明。
本說明書內使用之詞彙「在一實施例」或「根據一實施例」並不必要參照相同的具體實施例，且本說明書內使用之「在其他(一些/某些)實施例」或「根據其他(一些/某些)實施例」並不必要參照不同的具體實施例。其目的在於例如主張之主題包括全部或部分範例具體實施例之組合。本文所指「上」及「下」之意義並不限於圖式所直接呈現之關係，其應包含具有明確對應關係之描述，例如「左」及「右」，或者係「上」及「下」之相反。本文所稱之「連接」應理解為涵蓋「直接連接」以及「經由一或多個中間部件連接」。本說明書中所使用之各種部件之名稱僅出於說明之目的，並不具備限定作用，不同廠商可使用不同的名稱來指代具備相同功能之部件。
以下詳細地論述本發明之各種實施方案。儘管論述了具體實施方案，但應理解，此等實施方案僅用於示出之目的。熟習相關技術者將認識到，在不偏離本發明之精神及保護範疇的情況下，可使用其他部件及組態。
圖1係根據本申請案之一些實施例的用於校準晶圓對準之系統100的示意圖。
請參閱圖1，系統100包括補償量測裝置101、晶圓對準校準裝置102及處理器103。補償量測裝置101在處理器103之控制下，進行與補償相關之操作，並產生與補償相關之資料Z1及Z2。處理器103基於與補償相關之資料Z1及Z2，判定補償參數ΔZ。晶圓對準校準裝置102則在處理器103之控制下，基於補償參數ΔZ，進行與校準相關之操作，並產生校準後上、下顯微鏡在高度上之資料ZC及ZL。處理器103具有相關之硬體與電腦程式，用以支援補償量測裝置101及晶圓對準校準裝置102之操作。補償量測裝置101之組件及操作將於下文中參閱圖2A與圖2B詳細地論述，而晶圓對準校準裝置102之組件及操作則將於下文中參閱圖3A、圖3B與圖3C詳細地論述。
圖2A與圖2B係根據本申請案之一些實施例，由圖1中之補償量測裝置101所執行之操作的示意圖。
請參閱圖2A，補償量測裝置101包括顯微鏡10、第一標識板30及第二標識板50。顯微鏡10具有物鏡102。第一標識板30具有第一表面30a及與第一表面30a相對之第二表面30b，且具有位於第一表面30a上之第一標識M1。根據本申請案之實施例，第一標識板30包含透明玻璃或石英。根據本申請案之一實施例，第一標識板30呈矩形，其長、寬約為10至20毫米，厚度約為1毫米。根據本申請案之另一實施例，第一標識板30呈圓形，其直徑約為10至20毫米，厚度約為1毫米。第二標識板50具有第一表面50a及與第一表面50a相對之第二表面50b，且具有位於第一表面50a上之第二標識M2。第一標識板30與第二標識板50以第一標識M1與第二標識M2面對面之方式置放於可移動平台70上，其中，第一標識M1與第二標識M2可不必相互對齊。可移動平台70與顯微鏡10可在顯微鏡10之聚焦路徑P上相對移動使第一標識M1與第二標識M2進入顯微鏡10之視野，以利顯微鏡10聚焦。
根據本申請案之實施例，在處理器103之控制下，使可移動平台70在聚焦路徑P之方向上移動，以使顯微鏡10在第一標識板30之第二表面30b上方對第一標識板30之第一標識M1聚焦，並取得第一焦距Z1，其為顯微鏡10之物鏡102與第一標識M1的距離。之後，自可移動平台70上取出第一標識板30。
請參閱圖2B，在處理器103之控制下，使可移動平台70在聚焦路徑P之方向上移動，以使顯微鏡10在第二標識板50之第一表面50a上方對第二標識M2聚焦，並取得第二焦距Z2，其為取出第一標識板30後，顯微鏡10之物鏡102與第二標識M2的距離。
處理器103基於第一焦距Z1及第二焦距Z2，判定補償參數ΔZ，其為第二焦距Z2減去第一焦距Z1，亦即ΔZ=Z2-Z1。ΔZ為利用第一標識板30來進行共焦校準時，對第一標識板30之厚度之補償量。此補償量將用於校準晶圓對準。
圖3A、圖3B與圖3C係根據本申請案之一些實施例，由圖1中之晶圓對準校準裝置102所執行之操作的示意圖。
請參閱圖3A，晶圓對準校準裝置102包括第一顯微鏡81、第二顯微鏡82及第一標識板30。第一顯微鏡81具有第一物鏡812，第二顯微鏡82具有第二物鏡822。在處理器103之控制下，使第一顯微鏡81於第一標識板30之第二表面30b上方對第一標識M1聚焦，以取得焦距Z3，其為第一顯微鏡81之第一物鏡812與第一標識M1的距離，其中，由第一標識M1與第一顯微鏡81之第一物鏡812的中心判定第一顯微鏡81之聚焦路徑P1。之後，處理器103基於焦距Z3與補償參數ΔZ，判定第一顯微鏡81之補償焦距ZC，其為焦距Z3加上補償參數ΔZ，亦即ZC=Z3+ΔZ。
請參閱圖3B，在處理器103之控制下，使第一標識板30在聚焦路徑P1之方向上相對於第一顯微鏡81移動，以使第一標識板30之第一標識M1與第一顯微鏡81之第一物鏡812的距離為補償焦距ZC。
之後，請參閱圖3C，在處理器103之控制下，使第二顯微鏡82於第一標識板30之第一表面30a下方對第一標識M1聚焦，以取得焦距ZL，其為第二顯微鏡82之第二物鏡822與第一標識M1的距離。之後，焦距ZC與焦距ZL可用於晶圓接合時上、下兩片晶圓之對準。
根據本申請案之實施例，圖2A與圖2B之顯微鏡10及圖3A、圖3B與圖3C之第一顯微鏡81及第二顯微鏡82具有相同的放大倍率。
圖4係根據本申請案之一些實施例的用於校準晶圓對準之方法的流程圖。
請參閱圖4，在操作412中，提供第一標識板，其具有第一標識。
在操作414中，提供第二標識板，其具有第二標識。
在操作416中，將第一標識與第二標識面對面置放。
在操作418中，提供顯微鏡，使顯微鏡在聚焦路徑上對第一標識聚焦，並取得第一焦距Z1。
在操作420中，取出第一標識板。
在操作422中，使顯微鏡在聚焦路徑上對第二標識聚焦，並取得第二焦距Z2。
在操作424中，判定補償參數ΔZ，其為第二焦距Z2減去第一焦距Z1。
在操作426中，提供第一顯微鏡，使第一顯微鏡在第一標識板之上方對第一標識聚焦，並取得焦距Z3。
在操作428中，對第一顯微鏡進行補償，使其補償後之焦距ZC為焦距Z3加上補償參數ΔZ。
在操作430中，提供第二顯微鏡，使第二顯微鏡在第一標識板之下方對第一標識聚焦，以取得焦距ZL。
焦距ZC與焦距ZL可用於晶圓接合時上、下兩片晶圓之對準。
相較於當前的方法並未對進行共焦校準之薄膜厚度進行補償而導致共焦校準效果降低。本申請案之用於校準晶圓對準之方法及系統採用透明標識板來進行共焦校準，且對透明標識板之厚度進行補償，可減少上、下顯微鏡帶來的系統誤差，提高上、下顯微鏡共焦校準效果。
本文中之描述經提供以使熟習此項技術者能夠進行或使用本發明。熟習此項技術者將易於顯而易見對本發明之各種修改，且本文中所定義之一般原理可應用於其他變化形式而不會脫離本發明之精神或範疇。因此，本發明不限於本文所述之實例及設計，而是被賦予與本文所揭示之原理及新穎特徵一致的最寬範疇。
10:顯微鏡 30:第一標識板 30a:第一表面 30b:第二表面 50:第二標識板 50a:第一表面 50b:第二表面 70:可移動平台 81:第一顯微鏡 82:第二顯微鏡 100:系統 101:補償量測裝置 102:晶圓對準校準裝置 103:處理器 412:操作 414:操作 416:操作 418:操作 420:操作 422:操作 424:操作 426:操作 428:操作 430:操作 812:第一物鏡 822:第二物鏡 P:聚焦路徑 P1:聚焦路徑 M1:第一標識 M2:第二標識 Z1:第一焦距 Z2:第二焦距 Z3:焦距 ZC:補償焦距 ZL:焦距 ΔZ:補償參數
本說明書中之揭示內容提及且包含以下各圖： 圖1係根據本申請案之一些實施例的用於校準晶圓對準之系統的示意圖； 圖2A與圖2B係根據本申請案之一些實施例，由圖1中之補償量測裝置所執行之操作的示意圖； 圖3A、圖3B與圖3C係根據本申請案之一些實施例，由圖1中之晶圓對準校準裝置所執行之操作的示意圖； 圖4係根據本申請案之一些實施例的用於校準晶圓對準之方法的流程圖。
根據慣例，圖示中所說明之各種特徵可能並非按比例繪製。因此，為了清晰起見，可任意擴大或減小各種特徵之尺寸。圖示中所說明之各部件之形狀僅為例示性形狀，並非限定部件之實際形狀。另外，為了清楚起見，可簡化圖示中所說明之實施方案。因此，圖示可能並未說明給定設備或裝置之全部組件。最後，可貫穿說明書及圖示使用相同參考標號來表示相同特徵。
412:操作
414:操作
416:操作
418:操作
420:操作
422:操作
424:操作
426:操作
428:操作
430:操作

Claims (13)

  1. 一種用於校準晶圓對準之方法，其包括： 提供第一標識板，其具有第一表面及與上述第一表面相對之第二表面，且具有第一標識，上述第一標識位於上述第一標識板之第一表面上； 提供第二標識板，其具有第一表面及與上述第一表面相對之第二表面，且具有第二標識，上述第二標識位於上述第二標識板之第一表面上； 將上述第一標識板之第一表面與上述第二標識板之第一表面面對面置放； 提供顯微鏡，使上述顯微鏡在上述第一標識板之第二表面上方對上述第一標識聚焦，並取得第一焦距Z1； 取出上述第一標識板，使上述顯微鏡在上述第二標識板之第一表面上方對上述第二標識聚焦，並取得第二焦距Z2；及 判定補償參數ΔZ，其為上述第二焦距Z2減去上述第一焦距Z1。
  2. 如請求項1之方法，其中將上述第一標識板之第一表面與上述第二標識板之第一表面面對面置放包括： 提供平台；及 將上述第二標識板置放於上述平台上，使上述第二標識曝露於上述顯微鏡之聚焦路徑上。
  3. 如請求項2之方法，其進一步包括： 將上述平台在上述顯微鏡之上述聚焦路徑上移動以使上述顯微鏡對上述第一標識或上述第二標識聚焦。
  4. 如請求項1之方法，其中上述第一標識板包含透明玻璃或石英。
  5. 如請求項1之方法，其進一步包括在判定上述補償參數ΔZ後執行以下操作： 提供第一顯微鏡，使上述第一顯微鏡在上述第一標識板之第二表面上方對上述第一標識聚焦，並取得焦距Z3；及 對上述第一顯微鏡進行補償，使其補償後之焦距ZC為上述焦距Z3加上上述補償參數ΔZ。
  6. 如請求項5之方法，其進一步包括： 提供第二顯微鏡，使上述第二顯微鏡在上述第一標識板之第一表面下方對上述第一標識聚焦。
  7. 一種用於校準晶圓對準之系統，其包括： 處理器；及 補償量測裝置，其包括： 第一標識板，其具有第一標識； 第二標識板，其具有第二標識，其中上述第一標識與上述第二標識面對面置放；及 顯微鏡，其在上述處理器之控制下，於聚焦路徑上在上述第一標識板上方對上述第一標識聚焦以取得第一焦距Z1，之後於上述聚焦路徑上在上述第二標識板上方對上述第二標識聚焦以取得第二焦距Z2， 其中，上述處理器基於上述第一焦距Z1與上述第二焦距Z2，判定補償參數ΔZ，其為上述第二焦距Z2減去上述第一焦距Z1。
  8. 如請求項7之系統，其中上述第一標識板具有第一表面及與上述第一表面相對之第二表面，其中上述第一標識位於上述第一標識板之第一表面上，且上述第二標識板具有第一表面及與上述第一表面相對之第二表面，其中上述第二標識位於上述第二標識板之第一表面上。
  9. 如請求項7之系統，其中上述第一標識板包含透明玻璃或石英。
  10. 如請求項7之系統，其進一步包括平台，上述平台在上述處理器之控制下於上述聚焦路徑上移動。
  11. 如請求項7之系統，其進一步包括晶圓對準校準裝置，上述晶圓對準校準裝置包括： 第一顯微鏡，其在上述處理器之控制下，於上述第一標識板之上方對上述第一標識聚焦以取得焦距Z3， 其中，上述處理器基於上述焦距Z3與上述補償參數ΔZ，判定上述第一顯微鏡之補償焦距ZC，其為上述焦距Z3加上上述補償參數ΔZ。
  12. 如請求項11之系統，其中上述晶圓對準校準裝置進一步包括： 第二顯微鏡，其在上述處理器之控制下，於上述第一標識板之下方對上述第一標識聚焦。
  13. 如請求項12之系統，其中上述顯微鏡、上述第一顯微鏡及上述第二顯微鏡具有相同的放大倍率。
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