WO2011089368A1 - Systeme et procede d'evaluation de deformations inhomogenes dans des plaques multicouches - Google Patents

Systeme et procede d'evaluation de deformations inhomogenes dans des plaques multicouches Download PDF

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WO2011089368A1
WO2011089368A1 PCT/FR2011/050127 FR2011050127W WO2011089368A1 WO 2011089368 A1 WO2011089368 A1 WO 2011089368A1 FR 2011050127 W FR2011050127 W FR 2011050127W WO 2011089368 A1 WO2011089368 A1 WO 2011089368A1
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Marcel Broekaart
Arnaud Castex
Laurent Marinier
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S.O.I. Tec Silicon On Insulator Technologies
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Definitions

  • the present invention relates to the field of producing multilayer semiconductor plates or substrates (also called “multilayer semiconductor wafers") made by transferring at least one layer formed from an initial substrate onto a final substrate, the transferred layer corresponding to a portion of the initial substrate, the transferred layer may further comprise all or part of a component or a plurality of microcomponents.
  • the present invention relates to the problem of inhomogeneous deformations that appear in a bonded layer by molecular adhesion on a substrate, and more specifically, during the transfer of such a layer from an initial substrate called “donor substrate” on a final substrate called “substrate recipient".
  • deformations have notably been observed in the case of 3D component integration technology which requires the transfer of one or more layers of microcomponents onto a final support substrate but also in the case of circuit transfer. or in the manufacture of illuminated imagers on the back. Due in particular to the very small size and the large number of microcomponents generally present on the transferred layers, each of them must be positioned on the final substrate with great precision in order to respect a very strict alignment with the underlying layer.
  • it may be necessary to carry out treatments on the layer after its transfer for example to form other microcomponents, to discover microcomponents on the surface, to make interconnections, etc.
  • FIGS. 1A to 1E illustrate an exemplary embodiment of a structure three-dimensional method comprising the transfer, on a final substrate, of a layer of microcomponents formed on an initial substrate, and the formation of an additional layer of microcomponents on the exposed face of the initial substrate after bonding.
  • FIGS. 1A and 1B illustrate an initial substrate 10 on which is formed a first series of microcomponents 11.
  • the microcomponents 11 are formed by photolithography by means of a mask making it possible to define the pattern formation zones corresponding to the microcomponents 11 to be produced.
  • the face of the initial substrate 10 comprising the microcomponents 11 is then placed in intimate contact with a face of a final substrate 20, thus forming the composite structure 25.
  • the bonding between the initial substrate 10 and the substrate final 20 is made by molecular adhesion.
  • a buried layer of microcomponents 11 is obtained at the bonding interface between the substrates 10 and 20.
  • the initial substrate 10 is thinned in order to remove a portion of material present in the substrate. above the microcomponent layer 11.
  • a thinned composite structure 30 formed of the final substrate 20 and a layer 10a corresponding to the remaining portion of the initial substrate 10 is then obtained.
  • the following step in producing the three-dimensional structure consists in forming a second layer of microcomponents 12 at the exposed surface of the initial thinned substrate, or in carrying out complementary technological steps on this exposed surface. in alignment with the components included in the layer 10a (contacting, interconnections, etc.).
  • the term "microcomponents" will be used later in this text, the devices or any other reasons resulting from the technological steps performed on or in the layers and whose positioning must be precisely controlled. It can therefore be active or passive components, simple contacts or interconnections.
  • a photolithography mask similar to that used to form the microcomponents 11 is used.
  • similar masks are understood to mean masks. which have been designed for use in combination in a manufacturing process.
  • the transferred layers typically comprise marks (or markers) both at the level of the microcomponents and at the level of the slice forming the layer which are used in particular by positioning and alignment tools during the steps of technological treatments such as those implemented during a photolithography.
  • offsets occur between some of the microcomponents 11 and 12, such as the offsets ⁇ 11, ⁇ 22, ⁇ 33, ⁇ 44, shown in FIG. 1E (respectively corresponding to the offsets observed between the pairs of microcomponents 111/121, 112/122, 113/123 and 114/124).
  • This phenomenon of misalignment (also called “overlay") between the two layers of microcomponents 11 and 12 can be the source of short circuits, distortions in the stack or connection faults between the microcomponents of the two layers.
  • overlay also called “overlay”
  • the transferred microcomponents are imagers formed of pixels and the post-transfer processing steps aim at forming on each of these pixels color filters, a loss of the colorization function has been observed for some of these pixels. pixels.
  • This phenomenon of misalignment thus leads to a reduction in the quality and value of the multilayer semiconductor plates manufactured.
  • the impact of this phenomenon is becoming more and more critical because of the ever increasing demands on miniaturization of microcomponents and their integration density per layer.
  • the method currently used today to determine whether significant inhomogeneous deformations are present in a multilayer plate consists in determining the positioning of a certain number of microcomponents by optically performing positioning measurements at marks formed on or near these microcomponents (verniers,.,.).
  • a technique for determining misalignments in a semiconductor wafer has also been described in WO 2007/103566 A2. More specifically, this technique aims to evaluate misalignments that may occur in a plate during a photolithography step, these misalignments resulting from mechanical stresses generated in the plate.
  • this technique consists in making curvature measurements on one side of a layer produced by deposition on a substrate. From the curvature data obtained at different points of the layer, the internal mechanical stresses of this layer with respect to the substrate are determined. From the knowledge of these constraints, it is possible to evaluate the "displacements" of this layer with respect to the substrate. The evaluation of these displacements before or during a photolithography step notably makes it possible to determine how to compensate or correct the parameters of the photolithography so as to minimize the misalignments.
  • this technique only concerns the evaluation of the deformations generated on the whole of a layer produced by deposition on a substrate (or possibly by ion implantation, annealing or etching).
  • the present invention provides a method of evaluating inhomogeneous deformations in a first plate, the first plate being adhesively bonded to a second plate by molecular adhesion, the evaluation method comprising;
  • the evaluation method of the invention it is possible to evaluate the level of inhomogeneous deformations in an initial substrate and immediately after its bonding on a final substrate.
  • the method of the invention makes it possible to estimate the level of misalignments that would be likely to occur if microcomponents were manufactured on the exposed surface of the initial substrate.
  • the evaluation method according to the invention does not require the presence of microcomponents on the exposed surface of the initial substrate or even the presence of microcomponents buried in the initial substrate so as to be optically observable through a relatively small thickness of the initial substrate remaining.
  • the evaluation of a level of inhomogeneous deformations can therefore be performed very far upstream in the method of manufacturing a three-dimensional structure.
  • the evaluation method according to the invention is preferably carried out just after bonding by molecular adhesion of the initial substrate to the final substrate. In this way, it is avoided to carry out additional technological steps (thinning, making micro-components, etc.) which could be unnecessary and expensive in the case where excessive misalignments would subsequently be detected in the initial substrate.
  • the evaluation method according to the invention therefore allows the reuse (that is to say the recycling) of an initial substrate, when the bonding has led to inhomogeneous deformations.
  • the surface profile is determined by measurement points arranged along a diameter of the first plate. This case applies of course when the first plate has a substantially cylindrical shape.
  • the characteristic quantity is preferably the second derivative of the surface profile.
  • evaluation step of the evaluation method may comprise at least one of the following tests;
  • a second test to determine if the second derivative has at least one absolute value greater than a predetermined value.
  • both tests are performed to evaluate a level of inhomogeneous deformations in the first plate.
  • the surface profile is determined by measuring points arranged along a circle whose center coincides with the center of said first plate.
  • the evaluation method comprises carrying out the following steps:
  • a plurality of measurement point readings can be made, the readings being spaced from each other and made in the same direction. In this way, all measured measurement point readings are parallel to each other in a first direction. In particular, it is possible to envisage the case where the readings are uniformly spaced from each other and oriented in the same first direction.
  • measurements of measurement points can be made according to a grid formed by lines parallel to the first and second directions. This grid may be uniform and the first and second directions may be chosen so as to be perpendicular.
  • the measurement points of each reading can be measured in a measurement step, the measurement step being determined according to a dimension of at least one pattern of the first plate.
  • the measurement step may correspond substantially to half a dimension of a pattern of said first plate.
  • a pattern has a rectangular shape on the exposed surface of the initial substrate, the measurement step substantially corresponding to half of one side of this pattern.
  • the choice of a suitable measurement step, and this according to a size of a pattern of the first plate, is advantageous in that it makes it possible to not take into account any minute variations in the level of the exposed surface of the first plate, these variations causing very localized sign changes of the second derivative of the corresponding surface profile.
  • the reading of a plurality of measurement points can be performed by acoustic microscopy.
  • the present invention also relates to a method for selecting at least one structure comprising a first glued plate by molecular adhesion to a second plate, the selection process comprising:
  • the selection method according to the invention makes it possible to retain, among a batch of a plurality of multilayer structures, satisfactory structures, that is to say those which have an acceptable level of inhomogeneous deformations and to eliminate structures having a level inhomogeneous deformations unacceptable.
  • the present invention also relates to a device for evaluating inhomogeneous deformations in a first plate, the first plate being adhesively bonded to a second plate by molecular adhesion, the evaluation device comprising:
  • measuring means for raising a plurality of measurement points, each of the measuring points being locally representative of the level of the exposed surface of the first plate;
  • computing means for determining at least one surface profile of the first plate passing through a plurality of measurement points and for determining a characteristic magnitude thereof
  • evaluation means for evaluating a level of inhomogeneous deformations in the first plate as a function of the characteristic quantity.
  • the characteristic quantity is the second derivative of the surface profile.
  • the evaluation means may be configured to perform at least one of the following tests:
  • a second test to determine if the second derivative has at least one absolute value greater than a predetermined value.
  • the measuring means can be configured so that the measuring points of each reading are measured along a diameter of the first plate,
  • the measuring means are configured to perform a plurality of measurement point readings, the readings being spaced from each other and made in the same direction.
  • the measuring means can also be configured so that the measuring points of each reading are measured in a measurement step, the measurement step being determined according to a dimension of at least one pattern of the first plate.
  • the measurement step corresponds substantially to half a dimension of a pattern of the first plate.
  • the measuring means of the invention may comprise an acoustic microscope.
  • FIGS. 1A to 1E are schematic views showing the realization of a three-dimensional structure according to the prior art
  • - Figure 2 is a half-sectional perspective of a composite structure comprising a first plate bonded to a second plate;
  • FIG. 3 represents, in the form of a flowchart, the main steps of an evaluation method and a selection method according to a particular embodiment of the invention
  • FIGS. 4A, 4B, 4C and 4D respectively represent a schematic view of a first example of bonding a first plate to a second plate, the curve of a surface profile corresponding to this first example, the curve of the corresponding second derivative according to a determined diameter and a curve representative of the misalignments present in the first plate according to a determined radius;
  • FIGS. 5A, 5B, 5C and 5D respectively represent a schematic view of a second example of bonding a first plate to a second plate, the curve of a surface profile corresponding to this second example, the curve of the corresponding second derivative according to a determined diameter and a curve representative of the misalignments present in the first plate according to a determined radius;
  • FIGS. 6A, 6B, 6C and 6D respectively represent a schematic view of a third example of bonding a first plate to a second plate, the curve of a surface profile corresponding to this third example, the curve of the corresponding second derivative according to a determined diameter and a curve representative of the misalignments present in the first plate according to a determined radius;
  • FIG. 7 schematically represents an example of acoustic microscopy technique for measuring a surface profile
  • FIG. 8A represents a half-section perspective of a composite structure comprising a first plate glued to a second plate;
  • FIG. 8B represents a view from above of the structure of FIG. 8A
  • the present invention provides a solution for evaluating a level of inhomogeneous deformations in a first plate corresponding to an initial substrate bonded by molecular adhesion to a second plate corresponding to a final substrate.
  • the case of the composite structure 125 as described in FIG. 2 is considered here.
  • the composite structure 125 is formed by adhesively bonding a first plate 110, comprising microcomponents 111 on its bonding surface 114a, on a surface. second plate 120, so as to bury the microcomponents 111 at the bonding interface.
  • the plates used to form the composite structure 125 have a diameter of 300 mm. It will be understood, however, that the invention applies to other dimensions and / or shapes of the plates.
  • step E3 the main steps of the evaluation method (steps E1 to E3) are described according to one embodiment of the invention, this method making it possible to evaluate a level of inhomogeneous deformations in the composite structure. illustrated in Figure 2.
  • the Applicant has found, surprisingly, that it is possible to obtain information on the inhomogeneous deformations in the first plate 110 by studying the reliefs of the exposed surface 114b of the first plate 110.
  • a step E1 of reading a plurality of measurement points is carried out, each measurement point being locally representative of the level of the exposed surface of the plate 110.
  • Each survey carried out thus corresponds to a surface profile. of the first plate 110 in a given direction or curve and over a predetermined length.
  • surface profile is here understood to mean a profile representative of the relief (or level) of a surface along a determined direction or curve and over a determined length.
  • each measurement point survey is locally representative of the level or relief of the exposed surface 114b of the first plate 110 with respect to a Z axis perpendicular to said exposed surface 114b.
  • the measurement point (s) is (are) typically made using mechanical or optical profilometry equipment (for example, interferometry).
  • the readings will preferably be made using an acoustic microscopy technique. technique to advantageously reduce the measurement time of each record.
  • FIG. 7 schematically represents an example of an acoustic microscopy technique for measuring a profile of the exposed surface 114b of the first plate 110.
  • a probe 147 comprises a source 148 configured to emit an incident acoustic wave 140 in the direction of the composite structure 125.
  • This acoustic wave propagates in the first plate 110 and then in the second plate 120, thus meeting three successive interfaces, namely the surface exposed 114b of the first plate 110 and the buried surface 114a of the first plate 110 and finally the rear face of the second plate 120.
  • the acoustic wave 140 is reflected partially at each interface, giving rise each time to an echo which is sent back to the acoustic sensor 150 of the probe 147.
  • the acoustic sensor 150 detects the reception of the echoes 142, 144 and 146 coming respectively from the reflection of the acoustic wave 142 on the rear face of the second plate 120, on the buried surface 114a and on the exposed surface 114b.
  • the distance between the probe 147 and the exposed surface 114b of the first plate 110 can then be determined from the time required for the echo 146 to reach the probe 147.
  • the thickness of the first plate can be measured. a given position from the time offset between the reception of the echo 146 and the reception of the echo 144.
  • the measuring points are measured along a diameter D of the first plate 110.
  • the measurement points are measured along a circle (or an arc of circle) whose center coincides with the center of the plate 110 and whose radius is smaller than the radius of the plate.
  • the readings can consist of a series of concentric circles whose centers coincide with the center of the plate 110 and whose radii are chosen so as to distribute the measurement points on the surface of the plate.
  • a step E2 of determining at least one surface profile of the plate 110 is then carried out, each profile passing through a plurality of measurement points of a reading made in step E1.
  • a surface profile can thus correspond to all or part of the measuring points of a reading made in step E1.
  • a measurement profile is determined for each of them in step E2.
  • step E3 a treatment is carried out (step E3) for each surface profile obtained in step E2 in order to deduce therefrom a corresponding characteristic quantity.
  • this characteristic magnitude may be of different nature.
  • the Applicant has determined that different treatments make it possible, from the surface profile determined in step E2, to obtain information representative of the level of inhomogeneous deformations present in the plate 110.
  • a second derivative is calculated from the measuring points obtained along the diameter D of the plate 110.
  • the second derivative thus calculated provides information on the variations the slope of the surface profile along this diameter.
  • the second derivative of a surface profile provides information representative of the level of inhomogeneous deformations existing in the first plate 110 bonded by molecular adhesion to the second plate 120.
  • the dispersion of a surface profile determined in step E2 is determined, this surface profile corresponding to a circle-shaped survey.
  • the dispersion (as measured by a standard deviation or the difference between the maximum and minimum value) of a surface profile corresponding to a survey in circle shape also provides information representative of the level of inhomogeneous deformations existing in the first plate adhered by molecular adhesion to the second plate 120.
  • step E4 of the inhomogeneous deformation levels of the first plate 110 is then carried out as a function of the characteristic quantity obtained in step E3.
  • This evaluation makes it possible to estimate the misalignments which are likely to occur in the continuation of the manufacture of a heterostructure such as that described with reference to FIG. 1E.
  • the invention makes it possible to estimate the level of the misalignments ⁇ 11, ⁇ 22, ⁇ 33 and ⁇ 44 that would be obtained by manufacturing the microcomponents 12 with a photolithography mask similar to that used for the manufacture of microcomponents 11.
  • the Applicant has found that there are different ways of exploiting the characteristic magnitude (i.e. the second derivative or the dispersion) of a surface profile to evaluate a level of inhomogeneous deformations in a plate.
  • the first plates 210, 310 and 410 have a slightly concave shape before their respective bonding on the second plates 220, 320 and 420.
  • the curvature of the first plates 210, 310 and 410 has was intentionally exaggerated in Figures 4A, 5A and 6A, respectively.
  • microcomponents 211, 311 and 411 are present on the surface (214a, 314a and 414a) of the first plate (210, 310 and 410).
  • the first plates 210 and 310 are placed on a support S (commonly called "chuck") and have a concave shape on this support.
  • the curvature of the first plates 210 and 310 is directed opposite the support S so that the surfaces 214a and 314a including the microcomponents 211 and 311 are exposed.
  • the second plates 220 and 320 are then placed on the surfaces 214a and 314a of the first plates 210 and 310 respectively, in order to proceed to bonding.
  • a contact force is applied to a region (or point) of the second plates 220 and 320 with the aid of an application tool (denoted 231 and 331, respectively).
  • the contact force generated by the application tools 231 and 331 makes it possible in each case to initiate a bonding wave between the first and second plates.
  • the first plates 210 and 310 are thus bonded by molecular adhesion to the second plates 220 and 320, respectively.
  • the microcomponents are then buried at the bonding interface between the first and second plates.
  • the contact force is applied at the peripheral edge of the second plate 220.
  • the contact force is applied to the center of the second plate 320.
  • the third case illustrated in FIG. 6A differs from the first and second cases in that the second plate 420 is positioned directly on the support S.
  • the first plate 410 is then placed on the second plate 420, the face 414a of the first plate 410 comprising the microcomponents 411 being directed towards the second plate 420.
  • a contact force is then applied to the center of the first plate 410 by means of an application tool 431 to initiate the propagation of a bonding wave between the first plate 410 and the second plate 420.
  • a composite structure is thus obtained comprising a first plate bonded by molecular adhesion to a second plate (as illustrated in FIG. 2). Note that in the examples described here, a contact force of 3.7N is applied for 6 seconds to initiate the bonding wave.
  • the second plates 220, 320 and 420 are planar.
  • the second plate may have in each case a non-planar shape, such as, for example, a similar concave shape or different from the first plate with which it is assembled.
  • the inhomogeneous deformation levels are evaluated in the first plate of each of the composite structures obtained.
  • a measurement of a plurality of measuring points is made on the exposed surface of the first plate of each of the composite structures (step E1).
  • the measuring points are measured along a determined diameter D of the first plates 210, 310 and 410 by acoustic microscopy.
  • Each measurement point corresponds to a height Z of the exposed surface of the first plate relative to a predetermined reference height, each height being associated with a given position on the surface of the first plate.
  • the position of each measuring point is defined by a position X along the diameter D considered.
  • each measurement point may also be associated with a pair of coordinates (X, Y) corresponding to a two-dimensional position on the exposed surface of the first plate.
  • the step E1 of carrying out the measurement point readings further comprises the preparation of a curve representative of the surface profile thus obtained.
  • Figures 4B, 5B and 6B show the surface profiles 232, 332 and 432 that have been observed respectively for the three cases considered.
  • step E2 is used to calculate the second derivatives from the surface profiles obtained in step E1.
  • each second derivative can be calculated directly from the measurement points of the corresponding reading.
  • the calculation step E2 further comprises the development of a curve representative of the second derivative thus obtained.
  • the curves 234, 334 and 434 respectively correspond to the second derivatives of the three surface profiles 232, 332 and 432.
  • step E2 makes it possible to evaluate a level of inhomogeneous deformations in the first plate for the three cases considered (evaluation step E3).
  • the Applicant has indeed found that the second derivative of a surface profile is representative of the surface deformations of the first plate and that by studying these deformations on the surface, it was possible to evaluate a level of inhomogeneous deformations in the first one. plate.
  • a first test is thus performed consisting of determining whether a second derivative of a surface profile has at least one sign change. If this first test is positive, it is deduced that significant inhomogeneous deformations exist in the first plate considered.
  • misalignments greater than 150 nm have been observed over approximately 50% of the exposed surface 314b of the first plate 310. These major misalignments are distributed for the most part in the center and at the peripheral edges of the surface. 314b. The remaining 50% of the surface 314b mainly have misalignments of between 50 and 150 nm.
  • FIGS. 4D, 5D and 6D represent, in the form of curves, the respective misalignments measured according to a determined radius of each of the first plates 210, 310 and 410.
  • the misalignments present on the first plate were measured from a conventional measurement method, as described in relation with FIGS. 1A to 1E: the first plate is thinned after gluing, then the misalignments present are measured. between microcomponents buried at the bonding interface between the two plates and microcomponents manufactured on the exposed surface of the first thinned plate.
  • the abscissa axis in FIGS. 4D, 5D and 6D represents the distance (in mm) from the center of the first plate.
  • the samples tested according to the second case are those with the largest inhomogeneous deformation levels. This is confirmed by the fact that only the second derivative 334 of the surface profile 332 has at least one sign change. More specifically, it has been found that the derivative second 334 has two sign changes, which reveals large surface slope variations of the first plate 310.
  • the second derivatives do not show a sign change, which indicates that these cases lead to lower levels of inhomogeneous deformations than the second case.
  • the number of sign changes detected in the second derivative of the same surface survey can also provide information on the level of inhomogeneous deformations existing within the first plate.
  • the evaluation of a level of inhomogeneous deformations in the first plate is performed as a function of the values of the second derivative obtained in step E2.
  • a second test is performed consisting of determining whether a second derivative of a surface profile has at least one value greater than a predetermined threshold value.
  • this second test is positive, it means that significant inhomogeneous deformations are present in the first plate.
  • this predetermined value can be chosen in particular according to the constraints and needs of the situation considered (technology considered, level of reliability required, equipment used, etc.).
  • test described above are however provided by way of example so that other methods of using the second derivative of a surface profile can be used depending on the situation. For example, it is possible to take into account the number of times a second derivative of a surface profile is exceeded with respect to a predetermined value, etc.
  • the characteristic quantity obtained in the processing step E3 corresponds to a dispersion of a surface profile (second embodiment), this profile determined in the step E2 corresponding to a measurement of measuring points in the form of a circle.
  • a composite structure 525 having a structure similar to the structure 125 described above (FIG. 8A) is considered here.
  • the structure 525 thus comprises a first plate 510 adhered by molecular adhesion to a second plate 520.
  • the first plate 510 also comprises in this example microcomponents 511 on its bonding surface 514a, these microcomponents being thus buried at the interface of bonding.
  • the measurement points are arranged along at least one circle whose center coincides with the center CT of the first plate 510 (FIGS. 8B).
  • a survey is carried out along three concentric circles denoted C1, C2 and C3, these circles respectively having a radius R1, R2 and R3 (these radii being less than that of the plate 510).
  • the number of circles along which the measurement points are measured can be arbitrary. This number can be chosen in particular according to the accuracy and / or reliability of the evaluation that is then desired in step E4.
  • the number of circles and their respective radius are preferably chosen so as to distribute the measurement points uniformly over the surface of the plate, so as to obtain data representative of the inhomogeneous deformations on the whole of the plate 510.
  • At least one surface profile of the first plate 510 is then determined in step E2, each of these profiles passing through a plurality of measurement points of a corresponding reading made in the previous step El.
  • three surface profiles PI, P2 and P3 are thus determined in step E2, these corresponding to all the measuring points respectively taken along the circles C1, C2 and C3.
  • step E4 The dispersion of each surface profile obtained in step E3 (step E4) is then determined. This dispersion calculation can be implemented in different ways.
  • a third test is carried out to evaluate the level of the inhomogeneous deformations present in the first plate 510.
  • a predetermined limit value Amax is for example fixed.
  • the acceptability criterion Amax associated with each value of the index i may be variable, in particular increasing as the diameter of the circles C1 to C3 increases. For example for circles of diameter 65 and 145 mm, the values of Amax may be equal to approximately 5 and 15 microns respectively.
  • a variant of the third test consists first of all in making the sum of the differences Ai, then in dividing this result by what is commonly called the "warp" of the structure, defined by the difference between the overall maximum height of the surface where the surveys are operated and its overall minimum height. For example, for a uniformly curved structure in a paraboloid of revolution, the "warp" is equal to the "bovv” of the structure.
  • the second step of this variant of the third test consists in determining whether the coefficient between the sum of the Ai and the "warp" is less than a predetermined value, for example of the order of 0.7. If yes, the level of inhomogeneous deformations is considered low. In the opposite case, the level of deformations is considered important.
  • the standard deviation ai is determined for each surface profile Pi.
  • the processing step E3 and the evaluation step E4 of the method of the invention may be implemented, for example, by a computer, a computer or any other equipment capable of calculating a second derivative or a dispersion from measuring points of a surface profile and performing a test relating to a second derivative or a dispersion, for example, one of the tests described above.
  • the present invention further relates to a method of selecting (steps E1 to E5) composite structures comprising a first plate adhered by molecular adhesion to a second plate.
  • a level of inhomogeneous deformations is first evaluated in a first plate by successively performing steps E1, E2, E3 and E4 of the evaluation method of the invention on the composite structure.
  • step E5 one or more composite structures identified in step E4 are selected as having a low level of inhomogeneous deformations.
  • the composite structure or structures are selected when the test performed is negative.
  • the selection method according to the invention is however not limited to the two test examples described above. Indeed, other selection criteria relating to the second derivative of a surface profile may be used, individually or in combination,
  • the measurement point readings in step E1 of the evaluation method may further be made according to different plots on the exposed surface of the first plate.
  • a plurality of measurement point readings is carried out in step E1, the readings being made along first parallel lines spaced apart from one another. It is also possible to perform additional surveys along second parallel lines spaced apart and which may be, for example, perpendicular to the first lines. Surveys are thus made according to a grid, this grid being able to be on all or part of the exposed surface of the first plate considered.
  • the exposed surface of the first plate has minute level variations which result in very localized sign changes of the second derivative of the corresponding surface profile (s). s). These minute variations may have for origin, for example, very slight variations in thickness of the first plate. This type of variation does not give usable information on the level of inhomogeneous deformations in the first plate of a composite structure.
  • step E1 it is possible to take readings in step E1 so that the measurement points are measured according to a measurement step.
  • This measurement step can be chosen according to the situation considered. It will preferably be chosen according to a dimension of a pattern of the first plate.
  • Pattern here means a geometric arrangement arranged, or intended to be arranged, on the exposed surface of a first plate, this geometric arrangement being repeated several times on the surface of this plate.
  • a pattern may for example correspond to a cell of one or more microcomponents arranged at several locations on the exposed surface of the first plate considered.
  • the measurement step may correspond substantially to half a dimension of a pattern of the first plate.
  • step E1 of the evaluation method may depend on various parameters, such as, for example, the constraints of the manufacturing process in terms of cost, of the time allocated to the tests for each lot of plates, level of reliability required, etc.
  • the inhomogeneous deformations generated in the first plate can result in particular from the combination of the deformations originally present in the first and second plates. before gluing.
  • the method according to the invention can thus make it possible to obtain relevant information on the deformations of the two plates before their assembly by molecular adhesion (degree of concavity, flatness defects, etc.).
  • the present invention can also reveal, for example, the presence of foreign bodies as a particle between the support S and the plate directly in contact therewith. These elements can indeed be at the origin of inhomogeneous deformations in the first plate and thus of misalignments.
  • the invention can also highlight problems of calibration of the gluing machine (especially at the application of the contact force by the application tool).
  • the first plate generally undergoes thinning.
  • the evaluation of inhomogeneous deformations using the process of the invention is no longer representative. It is therefore preferable to carry out step E1 of the process of the invention before thinning of the first plate.

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Abstract

L'invention concerne un procédé d'évaluation de déformations inhomogènes dans une première plaque (110), la première plaque étant collée par adhésion moléculaire sur une deuxième plaque (120). Ce procédé comprend une étape de relevé d'une pluralité de points de mesure, chacun des points de mesure étant représentatif localement du niveau de la surface de la première plaque; une étape de détermination d'un profil de surface de la première plaque passant par une pluralité des points de mesures; une étape de traitement du profil de surface de la première plaque pour en déterminer une grandeur caractéristique; et une étape d'évaluation d'un niveau de déformations inhomogènes dans la première plaque en fonction de la grandeur caractéristique. L'invention concerne en outre un dispositif (147) permettant d'évaluer de telles déformations inhomogènes.

Description

Système et procédé d'évaluation de déformations inhomogènes dans des plaques multicouches
Arrière-pian de [invention
La présente invention se rapporte au domaine de la réalisation des plaques ou substrats semi-conducteurs multicouches (également dénommées "multilayer semiconductor wafers") réalisés par transfert d'au moins une couche formée à partir d'un substrat initial sur un substrat final, la couche transférée correspondant à une portion du substrat initial, La couche transférée peut comprendre en outre tout ou partie d'un composant ou d'une pluralité de microcomposants.
La présente invention concerne le problème des déformations inhomogènes qui apparaissent dans une couche collée par adhésion moléculaire sur un substrat, et plus précisément, lors du transfert d'une telle couche depuis un substrat initial dit "substrat donneur" sur un substrat final dit "substrat receveur". De telles déformations ont notamment été observées dans le cas de la technologie d'intégration tridimensionnelle de composants (3D-integration) qui nécessite le transfert d'une ou plusieurs couches de microcomposants sur un substrat support final mais aussi dans le cas de transfert de circuits ou encore dans la fabrication d'imageurs éclairés en face arrière. En raison notamment de la taille très réduite et du nombre important de microcomposants généralement présents sur les couches transférées, chacune d'elles doit être positionnée sur le substrat final avec une grande précision afin de respecter un alignement très strict avec la couche sous-jacente. En outre, il peut être nécessaire de réaliser des traitements sur la couche après son transfert, par exemple pour former d'autres microcomposants, pour découvrir en surface des microcomposants, pour réaliser des interconnections, etc.
Cependant, la Déposante a constaté, qu'après un tel transfert, il existe des cas où il est très difficile, voire impossible, de former des microcomposants supplémentaires en alignement avec les microcomposants formés avant le transfert.
Ce phénomène de désalignement est décrit en relation avec les figures 1A à 1E qui illustrent un exemple de réalisation d'une structure tridimensionnelle comprenant le transfert, sur un substrat final, d'une couche de microcomposants formée sur un substrat initial, et la formation d'une couche additionnelle de microcomposants sur la face exposée du substrat initial après collage.
Les figures 1A et 1B illustrent un substrat initial 10 sur lequel est formée une première série de microcomposants 11. Les microcomposants 11 sont formés par photolithographie au moyen d'un masque permettant de définir les zones de formation de motifs correspondant aux microcomposants 11 à réaliser.
Comme illustrée sur la figure 1C, la face du substrat initial 10 comprenant les microcomposants 11 est ensuite mise en contact intime avec une face d'un substrat final 20, formant ainsi la structure composite 25. Le collage entre le substrat initial 10 et le substrat final 20 est réalisé par adhésion moléculaire. On obtient ainsi une couche enterrée de microcomposants 11 à l'interface de collage entre les substrats 10 et 20. Après le collage et tel que représenté sur la figure 1D, le substrat initial 10 est aminci afin de retirer une portion de matière présente au-dessus de la couche de microcomposants 11. On obtient alors une structure composite amincie 30 formée du substrat final 20 et d'une couche 10a correspondant à la portion restante du substrat initial 10.
Comme représentée sur la figure 1E, l'étape suivante dans la réalisation de la structure tridimensionnelle consiste à former une deuxième couche de microcomposants 12 au niveau de la surface exposée du substrat initial 10 aminci, ou à réaliser des étapes technologiques complémentaires sur cette surface exposée, en alignement avec les composants compris dans la couche 10a (prise de contact, interconnexions, etc.). Par souci de simplification, on appellera "microcomposants" dans la suite de ce texte, les dispositifs ou tout autres motifs résultant des étapes technologiques réalisées sur ou dans les couches et dont le positionnement doit être contrôlé avec précision. Il peut donc s'agir de composants actifs ou passifs, de simples prises de contact ou d'interconnexions.
Ainsi, afin de former les microcomposants 12 en alignement avec les microcomposants 11 enterrés, on utilise un masque de photolithographie similaire avec celui utilisé pour former les microcomposants 11. On entend ici par masques similaires, des masques qui ont été conçus pour être utilisés en association lors d'un procédé de fabrication.
Les couches transférées, comme la couche 10a, comprennent typiquement des marques (ou repères) à la fois au niveau des microcomposants et au niveau de la tranche formant la couche qui sont notamment utilisées par des outils de positionnement et d'alignement pendant les étapes de traitement technologiques telles que celles mises en œuvre lors d'une photolithographie.
Cependant, même en utilisant des outils de positionnement, des décalages se produisent entre certains des microcomposants 11 et 12, tels que les décalages Δ11, Δ22, Δ33, Δ44, indiqués sur la figure 1E (correspondant respectivement aux décalages observés entre les couples de microcomposants 111/121, 112/122, 113/123 et 114/124).
Ces décalages ne résultent pas de transformations élémentaires (translation, rotation ou leurs combinaisons) qui pourraient avoir pour origine un assemblage imprécis des substrats. Ces décalages résultent de déformations inhomogènes qui apparaissent dans la couche provenant du substrat initial lors de son assemblage avec le substrat final. En fait, ces déformations entraînent des déplacements locaux et non uniformes au niveau de certains microcomposants 11. Aussi, certains des microcomposants 12 formés sur la surface exposée 14b du substrat après transfert présentent des variations de position avec ces microcomposants 11 qui peuvent être de l'ordre de plusieurs centaines de nanomètres, voire du micron.
Ce phénomène de désalignement (encore appelé "overlay") entre les deux couches de microcomposants 11 et 12 peut être source de courts-circuits, de distorsions dans l'empilement ou de défauts de connexion entre les microcomposants des deux couches. Ainsi, dans le cas où les microcomposants transférés sont des imageurs formés de pixels et que les étapes de traitement post transfert visent à former sur chacun de ces pixels des filtres de couleur, on a observé une perte de la fonction de colorisation pour certains de ces pixels.
Ce phénomène de désalignement conduit ainsi à une réduction de la qualité et de la valeur des plaques de semi-conducteurs multicouches fabriquées. L'impact de ce phénomène devient de plus en plus critique en raison des exigences sans cesse croissantes vis-à-vis de la miniaturisation des microcomposants et de leur densité d'intégration par couche.
La méthode couramment utilisée aujourd'hui pour déterminer si des déformations inhomogènes significatives sont présentes dans une plaque multicouche consiste à déterminer le positionnement d'un certain nombre de microcomposants en réalisant optiquement des mesures de positionnement au niveau de repères formés sur ou à proximité de ces microcomposants (verniers,.,.).
Cependant, il n'est possible de procéder à ces tests de positionnement qu'après l'amincissement du substrat initial et la réalisation d'étapes technologiques complémentaires sur la surface exposée 14b du substrat initial 10.
En outre, si des défauts d'alignement sont détectés dans le substrat initial après son amincissement, ceux-ci ne peuvent être corrigés. Dans ce cas, le substrat initial aminci n'est pas recyclable. En définitive, lorsque des tests de positionnement révèlent des désalignements inacceptables en termes de fiabilité et/ou de performance dans une structure composite amincie, le substrat final est perdu ce qui augmente de façon significative le coût de production des plaques multicouches.
Une technique de détermination de désalignements dans une plaque (wafer) à semi-conducteur a par ailleurs été décrite dans le document de brevet WO 2007/103566 A2. Plus précisément, Cette technique vise à évaluer des désalignements susceptibles de survenir dans une plaque lors d'une étape de photolithographie, ces désalignements résultant des contraintes mécaniques générées dans la plaque.
En pratique, cette technique consiste à réaliser des mesures de courbure sur une face d'une couche réalisée par dépôt sur un substrat. A partir des données de courbure obtenues en différents points de la couche, on détermine les contraintes mécaniques internes de cette couche par rapport au substrat. De la connaissance de ces contraintes, il est possible d'évaluer les « déplacements » de cette couche par rapport au substrat. L'évaluation de ces déplacements avant ou pendant une étape de photolithographie permet notamment de déterminer comment compenser ou corriger les paramètres de la photolithographie de façon à minimiser les désalignements. Cependant, cette technique concerne uniquement l'évaluation des déformations générées sur l'ensemble d'une couche réalisée par dépôt sur un substrat (ou éventuellement par implantation ionique, recuit ou gravure). Ces déformations, dîtes homogènes, sont en fait le résultat d'un équilibre mécanique obtenu sur l'ensemble de la couche déposée sur le substrat. Ce type de déformation a un comportement qui est aujourd'hui relativement prévisible grâce à l'utilisation de modèles prenant en compte notamment les lois de la mécanique et les épaisseurs mises en jeu (cf. l'équation 5 présentée en page 5 du document WO 2007/103566 A2).
La technique décrite dans le document WO 2007/103566 A2 n'est cependant pas conçue pour évaluer des déformations inhomogènes résultant d'un collage de deux plaques, et en particulier d'un collage de type adhésion moléculaire dont les mécanismes sont encore très mal connus aujourd'hui.
La Déposante a en effet constaté que le comportement des déformations inhomogènes résultant d'un collage par adhésion moléculaire est aléatoire, et en tout état de cause très différent de celui des déformations homogènes classiques. A ce jour, aucun modèle ne permet d'évaluer de manière fiable le niveau des déformations inhomogènes générées dans une couche collée par adhésion moléculaire sur un substrat. Il existe donc un besoin pour évaluer de manière simple et efficace le niveau de déformations inhomogènes dans des structures multicouches fabriquées par collage par adhésion moléculaire, et ce à un stade plus précoce de leur fabrication, c'est-à-dire après collage.
Objet et résumé de l'invention
Un des buts de l'invention est de proposer une solution qui permet de répondre au besoin formulé ci-dessus. A cet effet, la présente invention propose un procédé d'évaluation de déformations inhomogènes dans une première plaque, la première plaque étant collée par adhésion moléculaire sur une deuxième plaque, le procédé d'évaluation comprenant ;
une étape de relevé d'une pluralité de points de mesure, chacun des points de mesure étant représentatif localement du niveau de la surface exposée de la première plaque ; une étape de détermination d'au moins un profil de surface de la première plaque passant par une pluralité des points de mesures;
une étape de traitement du profil de surface de la première plaque pour en déterminer une grandeur caractéristique du profil de surface traité; et
une étape d'évaluation d'un niveau de déformations inhomogènes dans la première plaque en fonction de la grandeur caractéristique.
Grâce au procédé d'évaluation de l'invention, il est possible d'évaluer le niveau de déformations inhomogènes dans un substrat initial et ce immédiatement après son collage sur un substrat final.
A partir de l'évaluation d'un niveau de déformations inhomogènes, on peut estimer les décalages qui se sont produits entre la surface enterrée et la surface exposée du substrat initial. Plus particulièrement, le procédé de l'invention permet d'estimer le niveau des désalignements qui seraient susceptibles de survenir si l'on fabriquait des microcomposants sur la surface exposée du substrat initial.
Une évaluation simple et efficace des déformations inhomogènes est ainsi possible avant de procéder à l'amincissement du substrat initial. En effet, le procédé d'évaluation selon l'invention ne nécessite pas la présence de microcomposants sur la surface exposée du substrat initial ni même la présence de microcomposants enterrés dans le substrat initial de manière à être observables optiquement à travers une épaisseur relativement faible du substrat initial restant. L'évaluation d'un niveau de déformations inhomogènes peut donc être réalisée très en amont dans le procédé de fabrication d'une structure tridimensionnelle.
Le procédé d'évaluation selon l'invention est réalisé de préférence juste après collage par adhésion moléculaire du substrat initial sur le substrat final. De cette manière, on évite de réaliser des étapes technologiques supplémentaires (amincissement, réalisation de microcomposants, etc.) qui pourraient s'avérer inutiles et coûteuses dans le cas où des désalignements trop importants seraient détectés par la suite dans le substrat initial.
Lorsque l'on détecte des déformations inhomogènes trop Importantes dans un substrat initial après collage, il est alors possible de désolidariser le substrat initial du substrat final et de tenter un nouveau collage par adhésion moléculaire. Le procédé d'évaluation selon l'invention permet donc la réutilisation (c'est-à-dire le recyclage) d'un substrat initial, lorsque le collage a conduit à des déformations inhomogènes.
Selon un premier mode de réalisation particulier, le profil de surface est déterminé par des points de mesure disposés le long d'un diamètre de la première plaque. Ce cas s'applique bien entendu lorsque la première plaque présente une forme sensiblement cylindrique.
Il est ainsi possible de réaliser des relevés de points de mesure selon différents diamètres de la première plaque afin d'obtenir des données représentatives des déformations inhomogènes sur l'ensemble de la première plaque.
Dans ce premier mode, la grandeur caractéristique est de préférence la dérivée seconde du profil de surface.
De plus, l'étape d'évaluation du procédé d'évaluation peut comprendre au moins un test parmi les tests suivants ;
un premier test pour déterminer si la dérivée seconde présente au moins un changement de signe ; et
un deuxième test pour déterminer si la dérivée seconde présente au moins une valeur absolue supérieure à une valeur prédéterminée.
Chacun de ces deux tests permet d'évaluer de manière simple et efficace un niveau de déformations inhomogènes dans un substrat initial après collage par adhésion moléculaire sur un substrat final.
Dans un mode de réalisation de l'invention, seul un des deux tests décrits ci-dessus est réalisé.
Dans une alternative, les deux tests sont réalisés pour évaluer un niveau de déformations inhomogènes dans la première plaque.
Selon un deuxième mode de réalisation, le profil de surface est déterminé par des points de mesure disposés le long d'un cercle dont le centre coïncide avec le centre de ladite première plaque.
Dans une mise en œuvre particulière, le procédé d'évaluation comprend la réalisation des étapes suivantes :
- détermination d'une pluralité de profils de surface de la première plaque,
- pour chaque profil de surface de la pluralité de profils de surface, réalisation d'une étape de traitement pour en déterminer une grandeur caractéristique du profil traité, dans lequel, lors de l'étape d'évaluation, le niveau de déformations inhomogènes est déterminé en fonction des grandeurs caractéristiques déterminées.
Dans une alternative, on peut réaliser une pluralité de relevés de points de mesure, les relevés étant espacés les uns des autres et réalisés suivant une même direction. De cette manière, tous les relevés de points de mesure réalisés sont parallèles les uns aux autres suivant une première direction. On peut en particulier envisager le cas où les relevés sont uniformément espacés les uns des autres et orientés suivant une même première direction.
Par ailleurs, toujours dans le cadre de cette alternative, il est possible de réaliser une pluralité de relevés supplémentaires, dans lequel les points de mesure de chacun de ces relevés suivent une même deuxième direction, cette deuxième direction étant différente de la première direction mentionnée ci-dessus. On peut par exemple réaliser des relevés de points de mesure suivant un quadrillage formé par des lignes parallèles aux première et deuxième directions. Ce quadrillage pourra être uniforme et les première et deuxième directions pourront être choisies de manière à être perpendiculaires.
D'autre part, les points de mesure de chaque relevé peuvent être mesurés suivant un pas de mesure, le pas de mesure étant déterminé en fonction d'une dimension d'au moins un motif de la première plaque.
Dans un mode de réalisation particulier, le pas de mesure peut correspondre sensiblement à la moitié d'une dimension d'un motif de ladite première plaque. Dans un cas particulier, un motif présente une forme rectangulaire sur la surface exposée du substrat initial, le pas de mesure correspondant sensiblement à la moitié d'un côté de ce motif.
Le choix d'un pas de mesure approprié, et ce en fonction d'une dimension d'un motif de la première plaque, est avantageux en ce qu'il permet de ne pas prendre en compte d'éventuelles variations infimes de niveau de la surface exposée de la première plaque, ces variations causant des changements de signe très localisés de la dérivée seconde du profil de surface correspondant.
De plus, le relevé d'une pluralité de points de mesure peut être réalisé par microscopie acoustique.
La présente invention concerne également un procédé de sélection d'au moins une structure comprenant une première plaque collée par adhésion moléculaire sur une deuxième plaque, le procédé de sélection comprenant :
une étape d'évaluation des déformations inhomogènes dans la première plaque de chaque structure conformément à un procédé d'évaluation tel que décrit précédemment ;
une étape de sélection d'une ou plusieurs structures à partir des grandeurs caractéristiques déterminées pour chaque structure évaluée.
Ainsi, lorsque par exemple le premier test et le deuxième test sont réalisés lors de l'étape d'évaluation, une structure n'est sélectionnée que lorsque ces deux tests sont négatifs,
Le procédé de sélection selon invention permet de retenir, parmi un lot d'une pluralité de structures multicouches, les structures satisfaisantes, c'est-à-dire celles qui présentent un niveau de déformations inhomogènes acceptable et d'éliminer les structures présentant un niveau de déformations inhomogènes inacceptable.
La présente invention concerne également un dispositif d'évaluation de déformations inhomogènes dans une première plaque, la première plaque étant collée par adhésion moléculaire sur une deuxième plaque, le dispositif d'évaluation comprenant :
des moyens de mesure pour relever une pluralité de points de mesure, chacun des points de mesure étant représentatifs localement du niveau de la surface exposée de la première plaque ;
des moyens de calcul pour déterminer au moins un profil de surface de la première plaque passant par une pluralité des points de mesures et pour en déterminer une grandeur caractéristique; et
des moyens d'évaluation pour évaluer un niveau de déformations inhomogènes dans la première plaque en fonction de la grandeur caractéristique.
On notera que les avantages et commentaires énoncés en référence aux différents modes de réalisation du procédé d'évaluation et au procédé de sélection selon l'invention s'appliquent de manière analogue aux différents modes de réalisation du dispositif d'évaluation et au dispositif de sélection de l'invention.
Dans un mode de réalisation particulier, la grandeur caractéristique est la dérivée seconde du profil de surface. Dans ce mode de réalisation, les moyens d'évaluation peuvent être configurés pour exécuter au moins un test parmi les tests suivants :
un premier test pour déterminer si la dérivée seconde présente au moins un changement de signe ; et
un deuxième test pour déterminer si la dérivée seconde présente au moins une valeur absolue supérieure à une valeur prédéterminée.
Les moyens de mesure peuvent être configurés pour que les points de mesure de chaque relevé soient mesurés le long d'un diamètre de la première plaque,
Dans une alternative, les moyens de mesure sont configurés pour réaliser une pluralité de relevés de points de mesure, les relevés étant espacés les uns des autres et réalisés suivant une même direction.
Les moyens de mesure peuvent en outre être configurés pour que les points de mesure de chaque relevé soient mesurés suivant un pas de mesure, le pas de mesure étant déterminé en fonction d'une dimension d'au moins un motif de la première plaque.
Dans un mode de réalisation particulier, le pas de mesure correspond sensiblement à la moitié d'une dimension d'un motif de la première plaque.
Par ailleurs, les moyens de mesure de l'invention peuvent comprendre un microscope acoustique.
Brève description des dessins
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples, en référence aux dessins annexés, sur lesquels ;
- les figures 1A à 1E, sont des vues schématiques montrant la réalisation d'une structure tridimensionnelle selon l'art antérieur ; - la figure 2 est une perspective en demi-coupe d'une structure composite comprenant une première plaque collée sur une deuxième plaque ;
- la figure 3 représente, sous forme d'un organigramme, les principales étapes d'un procédé d'évaluation et d'un procédé de sélection conformes à un mode particulier de réalisation de l'invention ; - les figures 4Â, 4B, 4C et 4D représentent respectivement une vue schématique d'un premier exemple de collage d'une première plaque sur une deuxième plaque, la courbe d'un profil de surface correspondant à ce premier exemple, la courbe de la dérivée seconde correspondante suivant un diamètre déterminé et une courbe représentative des désalignements présents dans la première plaque suivant un rayon déterminé ;
- les figures 5A, 5B, 5C et 5D représentent respectivement une vue schématique d'un deuxième exemple de collage d'une première plaque sur une deuxième plaque, la courbe d'un profil de surface correspondant à ce deuxième exemple, la courbe de la dérivée seconde correspondante suivant un diamètre déterminé et une courbe représentative des désalignements présents dans la première plaque suivant un rayon déterminé;
- les figures 6A, 6B, 6C et 6D représentent respectivement une vue schématique d'un troisième exemple de collage d'une première plaque sur une deuxième plaque, la courbe d'un profil de surface correspondant à ce troisième exemple, la courbe de la dérivée seconde correspondante suivant un diamètre déterminé et une courbe représentative des désalignements présents dans la première plaque suivant un rayon déterminé ;
- la figure 7 représente de manière schématique un exemple de technique de microscopie acoustique permettant la mesure d'un profil de surface ;
- la figure 8A représente une perspective en demi-coupe d'une structure composite comprenant une première plaque collée sur une deuxième plaque ; et
- la figure 8B représente en vue de haut la structure de la figure 8A
Description détaillée d'un mode de réalisation
La présente invention propose une solution permettant d'évaluer un niveau de déformations inhomogènes dans une première plaque correspondant à un substrat initial collée par adhésion moléculaire sur une deuxième plaque correspondant à un substrat final. On considère ici le cas de la structure composite 125 telle que décrite en figure 2, Dans cet exemple, la structure composite 125 est formée en collant par adhésion moléculaire une première plaque 110, comportant des microcomposants 111 sur sa surface de collage 114a, sur une deuxième plaque 120, de manière à enterrer les microcomposants 111 au niveau de l'interface de collage.
Dans les exemples décrits ici, les plaques utilisées pour former la structure composite 125 présentent un diamètre de 300 mm. On comprendra cependant que l'invention s'applique à d'autres dimensions et/ou formes des plaques.
On décrit, en référence à la figure 3, les principales étapes du procédé d'évaluation (étapes El à E3) selon un mode de réalisation de l'invention, ce procédé permettant d'évaluer un niveau de déformations inhomogènes dans la structure composite 125 illustrée en figure 2.
La Déposante a constaté, de manière surprenante, qu'il est possible d'obtenir des informations sur les déformations inhomogènes dans la première plaque 110 en étudiant les reliefs de la surface exposée 114b de la première plaque 110.
On procède donc tout d'abord à une étape El de relevé d'une pluralité de points de mesure, chaque point de mesure étant représentatif localement du niveau de la surface exposée de la plaque 110. Chaque relevé effectué correspond ainsi à un profil de surface de la première plaque 110 suivant une direction ou une courbe déterminée et sur une longueur déterminée.
On entend donc ici par profil de surface un profil représentatif du relief (ou niveau) d'une surface suivant une direction ou une courbe déterminée et sur une longueur déterminée.
Dans le cas présent, chaque relevé de point de mesure est représentatif localement du niveau ou relief de la surface exposée 114b de la première plaque 110 vis-à-vis d'un axe Z perpendiculaire à ladite surface exposée 114b.
La réalisation du ou des relevés de points de mesure se fait typiquement au moyen d'un équipement de profilométrie mécanique ou optique (par interférométrie, par exemple). On réalisera de préférence les relevés à l'aide d'une technique de microscopie acoustique, cette technique permettant de réduire de manière avantageuse le temps de mesure de chaque relevé.
La figure 7 représente de manière schématique un exemple de technique de microscopie acoustique permettant de mesurer un profil de la surface exposée 114b de la première plaque 110.
Une sonde 147 comprend une source 148 configurée pour émettre une onde acoustique incidente 140 en direction de la structure composite 125. Cette onde acoustique se propage dans la première plaque 110 puis dans la deuxième plaque 120, rencontrant ainsi trois interfaces successives, à savoir la surface exposée 114b de la première plaque 110 puis la surface enterrée 114a de la première plaque 110 et enfin la face arrière de la deuxième plaque 120. L'onde acoustique 140 est réfléchie partiellement au niveau de chaque interface, donnant à chaque fois naissance à un écho qui est renvoyé vers le capteur acoustique 150 de la sonde 147. On détecte ainsi au moyen du capteur acoustique 150 la réception des échos 142, 144 et 146 provenant respectivement de la réflexion de l'onde acoustique 142 sur la face arrière de la deuxième plaque 120, sur la surface enterrée 114a et sur la surface exposée 114b.
On peut alors déterminer la distance entre la sonde 147 et la surface exposée 114b de la première plaque 110 à partir de la durée nécessaire à l'écho 146 pour atteindre la sonde 147. Alternativement, on peut mesurer l'épaisseur de la première plaque à une position donnée à partir du décalage temporel entre la réception de l'écho 146 et la réception de l'écho 144.
En déplaçant la sonde vis-à-vis de la structure composite 125, on peut ainsi réaliser un relevé de points de mesure correspondant à un profil de la surface exposée 114b de la première plaque 110.
Dans l'exemple décrit ici, les points de mesure sont relevés le long d'un diamètre D de la première plaque 110. Dans un second exemple, les points de mesures sont relevés le long d'un cercle (ou d'un arc de cercle) dont le centre coïncide avec le centre de la plaque 110 et dont le rayon est inférieur au rayon de la plaque.
Cependant, il est possible de réaliser plus d'un relevé de points de mesure, suivant des directions et/ou des distances quelconques. En outre, la direction et la longueur de chaque relevé peuvent être choisies en fonction notamment des contraintes et besoins d'une situation donnée (de la technologie considérée, du niveau de fiabilité requis, des équipements utilisés, etc.). Pour poursuivre le second exemple précédent, les relevés peuvent consister en une série de cercles concentriques dont les centres coïncident avec le centre de la plaque 110 et dont les rayons sont choisis de manière à répartir les points de mesures à la surface de la plaque.
On effectue ensuite une étape E2 de détermination d'au moins un profil de surface de la plaque 110, chaque profil passant par une pluralité des points de mesures d'un relevé réalisé à l'étape El. Un profil de surface peut ainsi correspondre à tous ou partie des points de mesure d'un relevé réalisé à l'étape El. Lorsque plusieurs relevés de mesure ont été effectués à l'étape El, un profil de mesure est déterminé pour chacun d'eux à l'étape E2.
Une fois l'étape E2 effectuée, on réalise un traitement (étape E3) pour chaque profil de surface obtenu à l'étape E2 afin d'en déduire une grandeur caractéristique correspondante. Comme expliqué plus en détail ci-dessous, cette grandeur caractéristique peut être de différente nature.
Plus précisément, la Déposante a déterminé que différents traitements permettent, à partir du profil de surface déterminé à l'étape E2, d'obtenir des informations représentatives du niveau de déformations inhomogènes présentes dans la plaque 110.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, au cours de l'étape E3, une dérivée seconde est calculée à partir des points de mesure obtenus le long du diamètre D de la plaque 110. La dérivée seconde ainsi calculée renseigne sur les variations de la pente du profil de surface le long de ce diamètre.
La Déposante a observé que, de manière surprenante, la dérivée seconde d'un profil de surface fournit des informations représentatives du niveau de déformations inhomogènes existant dans la première plaque 110 collée par adhésion moléculaire sur la deuxième plaque 120. Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, on détermine lors de l'étape de traitement E3 la dispersion d'un profil de surface déterminé à l'étape E2, ce profil de surface correspondant à un relevé en forme de cercle. La Déposante a en effet observé que, de manière surprenante, la dispersion (telle que mesurée par un écart type ou la différence entre la valeur maximale et minimale) d'un profil de surface correspondant à un relevé en forme de cercle fournit également des informations représentatives du niveau de déformations inhomogènes existant dans la première plaque 110 collée par adhésion moléculaire sur la deuxième plaque 120.
On réalise ensuite une évaluation (étape E4) des niveaux de déformations inhomogènes de la première plaque 110 en fonction de la grandeur caractéristique obtenue à l'étape E3. Cette évaluation permet d'estimer les désalignements qui sont susceptibles de se produire dans la suite de la fabrication d'une hétérostructure telle que celle décrite en référence à la figure 1E.
En référence au cas de la figure 1, par exemple, l'invention permet d'estimer le niveau des défauts d'alignement Δ11, Δ22, Δ33 et Δ44 que l'on obtiendrait en fabriquant les microcomposants 12 avec un masque de photolithographie similaire à celui utilisé pour la fabrication des microcomposants 11.
A cet effet, la Déposante a constaté qu'il existe différentes manières d'exploiter la grandeur caractéristique (i.e. la dérivée seconde ou la dispersion) d'un profil de surface pour évaluer un niveau de déformations inhomogènes dans une plaque.
Des exemples d'exploitation d'une dérivée seconde d'un profil de surface permettant l'évaluation d'un niveau de déformations inhomogènes (premier mode de réalisation) sont tout d'abord décrits en relation avec les exemples des figures 4A, 5A et 6A.
Dans tous les exemples considérés ici, les premières plaques 210, 310 et 410 présentent une forme légèrement concave avant leur collage respectif sur les deuxièmes plaques 220, 320 et 420. Par soucis de clarté, la courbure des premières plaques 210, 310 et 410 a été volontairement exagérée dans les figures 4A, 5A et 6A, respectivement. En outre, dans chacun de ces exemples, des microcomposants (211, 311 et 411 ) sont présents sur la surface (214a, 314a et 414a) de la première plaque (210, 310 et 410).
Dans les premier et deuxième cas illustrés respectivement en figures 4A et 5A, les premières plaques 210 et 310 sont placées sur un support S (appelé couramment « chuck ») et présentent sur ce support une forme concave. La courbure des premières plaques 210 et 310 est dirigée à l'opposé du support S de manière à ce que les surfaces 214a et 314a comprenant les microcomposants 211 et 311 soient exposées. Les deuxièmes plaques 220 et 320 sont ensuite placées sur les surfaces 214a et 314a des premières plaques 210 et 310 respectivement, ce afin de procéder au collage.
Une force de contact est appliquée sur une région (ou un point) des deuxièmes plaques 220 et 320 à l'aide d'un outil d'application (noté 231 et 331, respectivement). La force de contact générée par les outils d'application 231 et 331 permet dans chaque cas d'initier une onde de collage entre les première et deuxième plaques. Les premières plaques 210 et 310 sont ainsi collées par adhésion moléculaire sur les deuxièmes plaques 220 et 320, respectivement. Dans chaque cas, les microcomposants sont alors enterrés à l'interface de collage entre la première et la deuxième plaque.
Dans le premier cas (figure 4A), la force de contact est appliquée en bord périphérique de la deuxième plaque 220. En revanche, dans le deuxième cas (figure 5Â), la force de contact est appliquée au centre de la deuxième plaque 320.
Le troisième cas illustré en figure 6A diffère du premier et du deuxième cas en ce que la deuxième plaque 420 est positionnée directement sur le support S. La première plaque 410 est ensuite placée sur la deuxième plaque 420, la face 414a de la première plaque 410 comprenant les microcomposants 411 étant dirigée vers la deuxième plaque 420.
Une force de contact est ensuite appliquée au centre de la première plaque 410 à l'aide d'un outil d'application 431 afin d'initier la propagation d'une onde de collage entre la première plaque 410 et la deuxième plaque 420.
Dans les trois cas considérés ici, on obtient donc une structure composite comprenant une première plaque collée par adhésion moléculaire sur une deuxième plaque (comme illustré en figure 2). A noter que, dans les exemples décrits ici, on applique une force de contact de 3,7N pendant 6 secondes pour initier l'onde de collage.
Des déformations inhomogènes sont alors susceptibles d'apparaître dans les premières plaques 210, 310 et 410 à la suite de leur assemblage respectif avec les deuxièmes plaques 220, 320 et 420.
On notera en outre que, dans les trois cas représentés en figures
4A, 5 A et 6A, les deuxièmes plaques 220, 320 et 420 sont de forme plane. Cependant, la deuxième plaque peut présenter dans chaque cas une forme non plane, comme par exemple, une forme concave similaire ou différente de la première plaque avec laquelle elle est assemblée.
Une fois le collage par adhésion moléculaire effectué dans chacun des trois cas considérés ci-dessus, on procède à l'évaluation des niveaux de déformations inhomogènes dans la première plaque de chacune des structures composites obtenues.
Dans un premier temps, on réalise un relevé d'une pluralité de points de mesure sur la surface exposée de la première plaque de chacune des structures composites (étape El).
Dans les cas décrits ici, les points de mesure sont relevés le long d'un diamètre D déterminé des premières plaques 210, 310 et 410 par microscopie acoustique.
Chaque point de mesure correspond à une hauteur Z de la surface exposée de la première plaque par rapport à une hauteur de référence prédéterminée, chaque hauteur étant associée à une position donnée sur la surface de la première plaque. Dans les exemples décrits ici, la position de chaque point de mesure est définie par une position X le long du diamètre D considéré.
De manière alternative, chaque point de mesure peut également être associé à un couple de coordonnées (X,Y) correspondant à une position en deux dimensions sur la surface exposée de la première plaque.
Par ailleurs, dans chacun des exemples décrits ici, l'étape El de réalisation des relevés de points de mesure comprend en outre l'élaboration d'une courbe représentative du profil de surface ainsi obtenu.
En revanche, les étapes suivantes du procédé de l'invention peuvent être réalisées sans que l'élaboration de telles courbes soit nécessaire.
Les figures 4B, 5B et 6B représentent les profils de surface 232, 332 et 432 que l'on a observés respectivement pour les trois cas considérés.
L'étude des profils de surface 232, 332 et 432 a montré des variations de hauteur de l'ordre de 25 μπη dans l'exemple de la figure 4A, de 12 μηη dans l'exemple de la figure 4B et de 30 μηι dans l'exemple de la figure 4C. On procède ensuite à l'étape E2 de calcul des dérivées secondes à partir des profils de surface obtenus à l'étape El.
Comme indiqué ci-dessus, l'élaboration des courbes 232, 332 et 432 n'est pas nécessaire, chaque dérivée seconde pouvant être calculée directement à partir des points de mesure du relevé correspondant.
Dans chacun des exemples considérés ici, l'étape de calcul E2 comprend en outre l'élaboration d'une courbe représentative de la dérivée seconde ainsi obtenue. Les courbes 234, 334 et 434 correspondent respectivement aux dérivées secondes des trois profils de surface 232, 332 et 432.
Il est cependant possible d'évaluer un niveau de déformations inhomogènes sans réaliser de représentation graphique des dérivées secondes. Il est possible de se limiter au calcul et à l'exploitation des valeurs de chaque dérivée seconde.
Les dérivées secondes calculées à l'étape E2 permettent d'évaluer un niveau de déformations inhomogènes dans la première plaque pour les trois cas considérés (étape d'évaluation E3).
La Déposante a en effet constaté que la dérivée seconde d'un profil de surface est représentative des déformations en surface de la première plaque et qu'en étudiant ces déformations en surface, il était possible d'évaluer un niveau de déformations inhomogènes dans la première plaque.
Il a par exemple été constaté que la présence d'au moins un changement de sens de courbure dans un même profil de surface démontre l'existence de déformations inhomogènes importantes dans la première plaque.
Dans une mise en œuvre particulière de l'invention, on effectue donc un premier test consistant à déterminer si une dérivée seconde d'un profil de surface présente au moins un changement de signe. Si ce premier test est positif, on en déduit que de déformations inhomogènes importantes existent dans la première plaque considérée.
L'efficacité de ce premier test a été vérifiée expérimentalement en évaluant le niveau de déformations inhomogènes dans les trois structures composites testées, et ce conformément à la technique de microscopie acoustique décrite précédemment en relation avec la figure 7, Plus précisément, dans le premier cas (figure 4A), on a observé sur la surface 214b de la première plaque 210 des désalignements en majorité inférieurs à 100 nm, voire inférieurs à 50 nm au centre de plaque. Seuls 15% environ de la surface 214b présentent des désalignements supérieurs à 150 nm. Ces désalignements importants sont répartis en bord périphérique de plaque, en particulier dans la région proche du point de contact de l'outil d'application 231.
Dans le deuxième cas (figure 5A), on a observé des désalignements supérieurs à 150 nm sur environ 50% de la surface exposée 314b de la première plaque 310. Ces désalignements importants sont répartis en grande majorité au centre et aux bords périphériques de la surface 314b. Les 50% restants de la surface 314b présentent majoritairement des désalignements compris entre 50 et 150 nm.
Dans le troisième cas (figure 6A), on a observé que 75% environ de la surface 14b de la première plaque 10 présentent des désalignements inférieurs à 100 nm. Des désalignements plus importants, compris généralement entre 100 et 150 nm, sont présents au centre de la première plaque 410.
Les figures 4D, 5D et 6D représentent, sous forme de courbes, les désalignements respectifs mesurés suivant un rayon déterminé de chacune des premières plaques 210, 310 et 410.
Dans ces trois cas, les désalignements présents sur la première plaque ont été mesurés à partir d'un procédé de mesure classique, comme décrit en relation avec les figures 1A à 1E : la première plaque est amincie après collage, puis on mesure les désalignements présents entre des microcomposants enterrés à l'interface de collage entre les deux plaques et des microcomposants fabriqués sur la surface exposée de la première plaque amincie.
L'axe des abscisses en figures 4D, 5D et 6D représente la distance (en mm) vis-à-vis du centre de la première plaque.
En définitive, les échantillons testés conformément au deuxième cas (figure 5A) sont ceux qui présentent les niveaux de déformations inhomogènes les plus importants. Ceci est confirmé par le fait que seule la dérivée seconde 334 du profil de surface 332 présente au moins un changement de signe. Plus spécifiquement, on a constaté que la dérivée seconde 334 présente deux changements de signe, ce qui révèle de fortes variations de pente en surface de la première plaque 310.
A l'inverse, pour les échantillons testés conformément au premier et au troisième cas, les dérivées secondes ne présentent pas de changement de signe, ce qui indique que ces cas conduisent à des niveaux de déformations inhomogènes plus faibles que le deuxième cas.
On notera que le nombre de changements de signe détectés dans la dérivée seconde d'un même relevé de surface peut également renseigner sur le niveau des déformations inhomogènes existant au sein de la première plaque.
Par ailleurs, la Déposante a observé qu'un profil de surface présentant de fortes variations de pente, et donc des valeurs de dérivée seconde élevées, pouvait également correspondre à des déformations inhomogènes importantes au sein de la première plaque.
Ainsi, dans une variante de ce premier mode de réalisation de l'invention, l'évaluation d'un niveau de déformations inhomogènes dans la première plaque est réalisée en fonction des valeurs de la dérivée seconde obtenue à l'étape E2.
Par exemple, on effectue lors de l'étape d'évaluation E3 un deuxième test consistant à déterminer si une dérivée seconde d'un profil de surface présente au moins une valeur supérieure à une valeur seuil prédéterminée. Lorsque ce deuxième test est positif, cela signifie que des déformations inhomogènes importantes sont présentes dans la première plaque.
A noter que cette valeur prédéterminée peut être choisie notamment en fonction des contraintes et besoins de la situation considérée (technologie considérée, niveau de fiabilité requis, équipements utilisés, etc.).
Les tests décrits ci-dessus sont cependant fournis à titre d'exemple de sorte que d'autres méthodes d'exploitation de la dérivée seconde d'un profil de surface pourront être utilisées selon la situation. On peut, par exemple, prendre en compte le nombre de dépassements d'une dérivée seconde d'un profil de surface vis-à-vis d'une valeur prédéterminée etc.
On peut également envisager d'évaluer un niveau de déformations inhomogènes en combinant différents tests relatifs à la dérivée seconde de profils de surface, comme par exemple, en cumulant les premier et deuxième tests décrits ci-dessus.
On décrit à présent un exemple de mise en œuvre dans lequel la grandeur caractéristique obtenue à l'étape de traitement E3 correspond à une dispersion d'un profil de surface (deuxième mode de réalisation), ce profil déterminé à l'étape E2 correspondant à un relevé de points de mesure en forme de cercle.
Plus précisément, on considère ici une structure composite 525 présentant une structure analogue à la structure 125 décrit ci-avant (figure 8A). La structure 525 comprend ainsi une première plaque 510 collée par adhésion moléculaire sur une deuxième plaque 520. La première plaque 510 comprend également dans cet exemple des microcomposants 511 sur sa surface de collage 514a, ces microcomposants étant ainsi enterrés au niveau de l'interface de collage.
A l'étape de relevé El, les points de mesure sont disposés le long d'au moins un cercle dont le centre coïncide avec le centre CT de la première plaque 510 (figures 8B). Dans l'exemple décrit ici, un relevé est réalisé le long de trois cercles concentriques notés Cl, C2 et C3, ces cercles présentant respectivement un rayon RI, R2 et R3 (ces rayons étant inférieurs à celui de la plaque 510).
On comprendra toutefois que le nombre de cercles le long desquels sont relevés les points de mesure peut être quelconque. Ce nombre peut être choisi notamment en fonction de la précision et/ou de la fiabilité de l'évaluation que l'on souhaite ensuite réalisée à l'étape E4. Le nombre de cercles et leur rayon respectif sont de préférence choisis de manière à répartir les points de mesures uniformément sur la surface de la plaque, de façon à obtenir des données représentatives des déformations inhomogènes sur l'ensemble de la plaque 510. En variante, il est possible de relever des points de mesure le long d'au moins un arc de cercle dont le centre de courbure coïncide avec le centre CT. Il est également possible de relever des points de mesure le long d'au moins une spirale centrée sur CT.
Au moins un profil de surface de la première plaque 510 est ensuite déterminé à l'étape E2, chacun de ces profils passant par une pluralité des points de mesure d'un relevé correspondant réalisé à l'étape précédente El . Dans cet exemple, trois profils de surface PI, P2 et P3 sont ainsi déterminés à l'étape E2, ceux-ci correspondant à la totalité des points de mesure relevés respectivement le long des cercles Cl, C2 et C3.
On détermine ensuite la dispersion de chaque profil de surface obtenu à l'étape E3 (étape E4). Ce calcul de dispersion peut être mise en œuvre de différentes manières.
Selon une première variante, on détermine la valeur minimale Vmin(i) et la valeur maximale Vmax(i) de chacun des profils de surface Pi (i= l, 2, 3). Ces valeurs Vmin(i) et Vmax(i) correspondent respectivement aux points de mesure du profil Pi représentatives localement du plus bas et du plus haut niveau de la surface exposée de la plaque 510. On détermine ensuite, pour chaque profil Pi, la différence Ai telle que Ai = Vmax(i) - Vmin(i).
A partir des valeurs Ai, on effectue un troisième test pour évaluer le niveau des déformations inhomogènes présentes dans la première plaque 510. Une valeur limite prédéterminée Amax est par exemple fixée. Le troisième test consiste alors à déterminer si Ai > Amax (pour i= l, 2 ou 3). Dans l'affirmative, le niveau des déformations inhomogènes présentent dans la plaque 510 est jugé important. Dans le cas contraire, le niveau de déformation est considéré comme faible. Le critère d'acceptabilité Amax associé à chaque valeur de l'indice i peut être variable, notamment de manière croissante à mesure que le diamètre des cercles Cl à C3 croissent. Par exemple pour des cercles de diamètre 65 et 145mm, les valeurs de Amax pourront être égales respectivement à environ 5 et 15 microns.
Une variante du troisième test consiste dans un premier temps à réaliser la somme des différences Ai, puis à diviser ce résultat par ce qui est communément appelé le « warp » de la structure, défini par la différence entre la hauteur maximale globale de la surface où l'on opère les relevés et sa hauteur minimale globale. Par exemple pour une structure uniformément incurvée en paraboloïde de révolution, le « warp » est égal au « bovv » de la structure. Le deuxième temps de cette variante de troisième test consiste à déterminer si le coefficient entre la somme des Ai et le « warp » est inférieur à valeur prédéterminée, par exemple de l'ordre de 0,7. Dans l'affirmative, le niveau de déformations inhomogènes est considéré comme faible. Dans le cas contraire, le niveau de déformations est considéré comme important. Selon une deuxième variante, on détermine l'écart type ai pour chaque profil de surface Pi. On réalise ensuite un quatrième test qui consiste à déterminer si ai est supérieur ou égal à un écart type maximum prédéterminé (pour i= l, 2 ou 3). Dans l'affirmative, la plaque 510 est considérée comme présentant un niveau de déformations inhomogènes important. Dans le cas contraire, le niveau de déformation est considéré comme faible.
Les variantes décrites ci-dessus ne sont que des exemples non limitatifs de mise en œuvre de l'invention et l'homme de l'art comprendra que d'autres alternatives sont envisageables pour déterminer la dispersion d'un profil de surface sans départir du cadre de l'invention.
L'étape de traitement E3 et l'étape d'évaluation E4 du procédé de l'invention peuvent être mises en œuvre, par exemple, par un ordinateur, un calculateur ou tout autre équipement capable de calculer une dérivée seconde ou une dispersion à partir des points de mesure d'un profil de surface et d'effectuer un test relatif à une dérivée seconde ou respectivement à une dispersion, comme par exemple, l'un des tests décrits ci-dessus.
La présente invention concerne en outre un procédé de sélection (étapes El à E5) de structures composites comprenant une première plaque collée par adhésion moléculaire sur une deuxième plaque.
Les principales étapes du procédé de sélection selon un mode de réalisation particulier sont illustrées en figure 3.
Un niveau de déformations inhomogènes est tout d'abord évalué dans une première plaque en effectuant successivement les étapes El, E2, E3 et E4 du procédé d'évaluation de l'invention sur la structure composite.
On sélectionne ensuite, lors d'une étape de sélection E5, une ou plusieurs structures composites identifiées à l'étape E4 comme présentant un niveau de déformations inhomogènes faible.
Par exemple, il est possible de réaliser les premier et deuxième tests ou les troisième et quatrième tests tels que décrits ci-avant. On sélectionne alors la ou les structures composites lorsque te résultat des tests effectués est négatif.
Il est également possible de ne réaliser qu'un seul de ces tests. Dans ce cas particulier, on sélectionne la ou les structures composites lorsque le test réalisé est négatif. Le procédé de sélection selon l'invention ne se limite cependant pas aux deux exemples de test décrits précédemment. En effet, d'autres critères de sélection portant sur la dérivée seconde d'un profil de surface pourront être utilisés, individuellement ou en combinaison,
Les relevés de points de mesure à l'étape El du procédé d'évaluation peuvent en outre être réalisés suivant différents tracés sur la surface exposée de la première plaque.
Il est en particulier envisageable de réaliser des relevés en « étoile », c'est-à-dire suivant plusieurs diamètres de la première plaque. Cette technique permet d'obtenir une bonne représentation des niveaux de déformations inhomogènes dans une première plaque avec un nombre limité de relevés réalisés.
Dans un exemple particulier, on effectue à l'étape El une pluralité de relevés de points de mesure, les relevés étant réalisés suivant des premières lignes parallèles espacées les unes des autres. Il est en outre possible de réaliser des relevés supplémentaires suivant des deuxièmes lignes parallèles espacées les unes et qui peuvent être, par exemple, perpendiculaires aux premières lignes. On réalise ainsi des relevés suivant un quadrillage, ce quadrillage pouvant être sur toute ou partie de la surface exposée de la première plaque considérée.
En outre, lorsque l'on réalise par exemple le premier test décrit précédemment, on ne s'intéresse qu'aux changements de signe de la dérivée seconde à l'échelle macroscopique. En effet, il est possible qu'en pratique la surface exposée de la première plaque présente des variations infimes de niveau qui se traduisent par des changements de signe très localisés de la dérivée seconde du (ou des) profil(s) de surface correspondant(s). Ces variations infimes peuvent avoir pour origine, par exemple, des variations très légères d'épaisseur de la première plaque. Ce type de variations ne donne pas d'informations exploitables sur le niveau de déformations inhomogènes dans la première plaque d'une structure composite.
Afin d'éviter de prendre en compte des défauts de surface négligeables, il est possible de réaliser des relevés à l'étape El de manière à ce que les points de mesure soient mesurés suivant un pas de mesure. Ce pas de mesure pourra être choisi en fonction de la situation considérée. Il sera choisi de préférence en fonction d'une dimension d'un motif de la première plaque.
On entend ici par « motif », un arrangement géométrique disposé, ou destiné à être disposé, sur la surface exposée d'une première plaque, cet arrangement géométrique se répétant à plusieurs reprises sur la surface de cette plaque. Un motif peut par exemple correspondre à une cellule d'un ou de plusieurs microcomposants disposée à plusieurs endroits sur la surface exposée de la première plaque considérée.
Par exemple, le pas de mesure peut correspondre sensiblement à la moitié d'une dimension d'un motif de la première plaque.
On notera également que le nombre de relevés réalisés lors de l'étape El du procédé d'évaluation pourra dépendre de divers paramètres, tels que, par exemple, les contraintes du procédé de fabrication en termes de coût, de temps alloué aux tests pour chaque lot de plaques, de niveau de fiabilité requis, etc.
Par ailleurs, un niveau donné de déformations inhomogènes peut être acceptable pour une technologie de microcomposants donnée (car peu contraignante en termes de positionnement des masques de photolithographie), et inacceptable pour une autre technologie. Par conséquent, les paramètres suivants pourront être choisis selon la situation considérée :
- le choix du nombre de relevés à effectuer,
- le tracé de chaque relevé (longueur, direction),
- le nombre de points de mesure par relevé,
- le pas de mesure utilisé,
- la (ou les) méthode(s) d'exploitation des dérivées secondes obtenues à l'étape E2, et
- le (ou les) critère(s) de sélection des structures composites. On notera ici que de nombreux mécanismes peuvent être à l'origine de désalignements (ou d'« overlay ») dans un première plaque collée par adhésion moléculaire sur une deuxième plaque.
Lorsque l'on colle par adhésion moléculaire une première plaque sur une deuxième plaque, les déformations inhomogènes générées dans la première plaque peuvent résulter notamment de la combinaison des déformations présentes à l'origine dans les première et deuxième plaques avant collage. Le procédé selon l'invention peut donc permettre d'obtenir des informations pertinentes sur les déformations des deux plaques avant leur assemblage par adhésion moléculaire (degré de concavité, défauts de planéité,..).
La présente invention peut également révéler, par exemple, la présence de corps étrangers comme une particule entre le support S et la plaque directement en contact avec celui-ci. Ces éléments peuvent en effet être à l'origine de déformations inhomogènes dans la première plaque et donc, de désalignements.
L'invention peut également mettre en évidence des problèmes de calibration de la machine de collage (au niveau notamment de l'application de la force de contact par l'outil d'application).
Par ailleurs, comme indiqué précédemment, une fois la structure composite formée par adhésion moléculaire, la première plaque subit généralement un amincissement. Or, après amincissement, l'évaluation des déformations inhomogènes à l'aide du procédé de l'invention n'est plus représentative. Il est donc préférable de réaliser l'étape El du procédé de l'invention avant amincissement de la première plaque.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'évaluation de déformations inhomogènes dans une première plaque (110), ladite première plaque étant collée par adhésion moléculaire sur une deuxième plaque (120), ledit procédé d'évaluation comprenant :
une étape (El) de relevé d'une pluralité de points de mesure, chacun des points de mesure étant représentatif localement du niveau de la surface exposée de la première plaque ;
une étape (E2) de détermination d'au moins un profil de surface de la première plaque passant par une pluralité des points de mesures;
une étape (E3) de traitement du profil de surface de la première plaque pour en déterminer une grandeur caractéristique du profil de surface traité; et
une étape (E4) d'évaluation d'un niveau de déformations inhomogènes dans ladite première plaque en fonction de ladite grandeur caractéristique.
2. Procédé d'évaluation selon la revendication 1, dans lequel le profil de surface est déterminé par des points de mesure disposés le long d'un diamètre de ladite première plaque.
3. Procédé de mesure selon la revendication 2 dans lequel la grandeur caractéristique est la dérivée seconde du profil de surface.
4. Procédé de mesure selon la revendication 3, dans lequel l'étape d'évaluation comprend au moins un test parmi les tests suivants :
- un premier test pour déterminer si ladite dérivée seconde présente au moins un changement de signe ; et
- un deuxième test pour déterminer si ladite dérivée seconde présente au moins une valeur absolue supérieure à une valeur prédéterminée.
5. Procédé d'évaluation selon la revendication 1, dans lequel le profil de surface est déterminé par des points de mesure disposés le long d'un cercle (R1-R3) dont le centre coïncide avec le centre de ladite première plaque.
6. Procédé d'évaluation selon la revendication 5 dans lequel la grandeur caractéristique est la dispersion du profil de surface,
7. Procédé d'évaluation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel on réalise les étapes suivantes :
- détermination d'une pluralité de profils de surface (C1-C3) de la première plaque,
- pour chaque profil de surface de la pluralité de profils de surface, réalisation d'une étape de traitement pour en déterminer une grandeur caractéristique du profil traité, dans lequel, lors de l'étape d'évaluation, le niveau de déformations inhomogènes est déterminé en fonction desdites grandeurs caractéristiques déterminées.
8. Procédé d'évaluation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel les points de mesure de chaque relevé sont mesurés suivant un pas de mesure, ledit pas de mesure étant déterminé en fonction d'une dimension d'au moins un motif de ladite première plaque.
9. Procédé d'évaluation selon la revendication 8, dans lequel ledit pas de mesure correspond sensiblement à la moitié d'une dimension d'un motif de ladite première plaque.
10. Procédé d'évaluation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le relevé d'une pluralité de points de mesure est réalisé par microscopie acoustique.
11. Procédé de sélection d'au moins une structure comprenant une première plaque (110) collée par adhésion moléculaire sur une deuxième plaque (120), ledit procédé de sélection comprenant :
- une étape d'évaluation des déformations inhomogènes dans la première plaque de chaque structure conformément au procédé d'évaluation tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 10 ; et
- une étape (E5) de sélection d'une ou plusieurs structures à partir des grandeurs caractéristiques déterminées pour chaque structure évaluée,
12. Dispositif d'évaluation de déformations inhomogènes dans une première plaque; ladite première plaque étant collée par adhésion moléculaire sur une deuxième plaque, ledit dispositif d'évaluation comprenant :
des moyens de mesure pour relever une pluralité de points de mesure, chacun desdits points de mesure étant représentatifs localement du niveau de la surface exposée de la première plaque ;
des moyens de calcul pour déterminer au moins un profil de surface de la première plaque passant par une pluralité des points de mesures et pour en déterminer une grandeur caractéristique; et
des moyens d'évaluation pour évaluer un niveau de déformations inhomogènes dans ladite première plaque en fonction de ladite grandeur caractéristique.
13. Dispositif d'évaluation selon la revendication 12, dans lequel la grandeur caractéristique est la dérivée seconde du profil de surface.
14. Dispositif d'évaluation selon la revendication 13, dans lequel lesdits moyens d'évaluation sont configurés pour exécuter au moins un test parmi les tests suivants :
- un premier test pour déterminer si ladite dérivée seconde présente au moins un changement de signe ; et
- un deuxième test pour déterminer si ladite dérivée seconde présente au moins une valeur absolue supérieure à une valeur prédéterminée.
15. Dispositif d'évaluation selon l'une des revendications 12 à 14, dans lequel les points de mesure de chaque relevé sont mesurés le long d'un diamètre de ladite première plaque.
16. Dispositif d'évaluation selon l'une quelconque des revendications 12 à 15, dans lequel lesdits moyens de mesure sont configurés pour réaliser une pluralité de relevés de points de mesure, lesdits relevés étant espacés les uns des autres et réalisés suivant une même direction.
17. Dispositif d'évaluation selon l'une quelconque des revendications 12 à 16, dans lequel lesdits moyens de mesure sont configurés pour que les points de mesure de chaque relevé soient mesurés suivant un pas de mesure, ledit pas de mesure étant déterminé en fonction d'une dimension d'au moins un motif de ladite première plaque.
18. Dispositif d'évaluation selon la revendication 17, dans lequel ledit pas de mesure correspond sensiblement à la moitié d'une dimension d'un motif de ladite première plaque.
19. Dispositif d'évaluation selon l'une quelconque des revendications 12 à 18, dans lequel lesdits moyens de mesure comprennent un microscope acoustique.
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