[发明专利]利用光学相干断层扫描的晶圆对准系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年3月8日向美国专商局提交的美国专利申请序列号13/042,494、名称“WAFER ALIGNMENT SYSTEM WITH OPTICAL COHERENCE TOMOGRAPHY”的优先权的权益，其内容通过引用全部结合于此。

技术领域

本发明涉及用于晶圆级集成中的三维对准的方法，以及用于晶圆级集成中的三维对准的系统。

背景技术

晶圆键合（wafer bonding）是用在微电子器件制造中的技术，其中，在其表面上承载第一器件的第一衬底与第二衬底的表面上的第二器件对准，以制造电子电路。典型地，以这样的方式安排触点，使得信号可以从第一衬底上的至少一个第一器件传输到第二衬底上的至少一个第二器件，并且反之亦然。该安排通常称为3D晶圆对准。

用于完成这种对准的现有技术系统已经采用光学方法，其中在每个晶圆中形成小孔，并且光源用于通过使光通过两个晶圆中的孔来对准这些孔。然而，由于光学衍射难于实现亚微米精度。也就是，试图增加精度，孔被制作得更小，但是更小的孔增加光学衍射效应，使得对准更易出错。另外，这些系统要求很多光学传感器和复杂反馈系统，以控制晶圆在X、Y和Z方向上的位置。因为半导体技术继续小型化的趋势，所以实现高精度晶圆对准变得日益重要。因此，期望具有改进精度的晶圆对准系统。

发明内容

在一个实施例中，一种用于执行两个晶圆的对准的系统包括光学相关断层扫描（optical coherence tomography）系统和晶圆对准系统。

晶圆对准系统配置并且布置为控制第一（或上）晶圆和第二（或下）晶圆的相对位置。光学相干断层扫描系统配置并且布置为计算第一和第二晶圆上的多个对准标记的坐标数据，并且发送该坐标数据到晶圆对准系统。

在另一个实施例中，提供一种用于执行两个晶圆的对准的系统。该系统包括：光源，配置为发射具有范围在1.1微米和1.6微米之间的波长的光；准直透镜，配置并且布置为准直来自所述光源的光；分束器，配置并且布置为将来自所述准直透镜的光分束成参考路径和目标路径；物镜，配置并且布置为将目标路径的光聚焦在包括第一晶圆和第二晶圆的一组晶圆上；以及检测器，配置并且布置为接收来自参考路径和目标路径的光。计算机系统配置并且布置为计算该组晶圆的三维X线断层照片（tomogram）并且计算校正数据；以及晶圆工作台控制器，配置并且布置为从计算机系统接收校正数据并且响应于所述校正数据调整第一晶圆和第二晶圆的相对位置。

在另一个实施例中，提供一种用于执行两个晶圆的对准的方法。该方法包括：获取两个晶圆的三维X线断层照片；计算对准校正数据；发送对准校正数据到晶圆工作台控制器；以及响应于接收到所述对准数据，利用晶圆工作台调整两个晶圆的相对位置。

附图说明

当结合附图（FIG）考虑以下描述时，本发明的结构、操作和优点将变得更加明显。这些图意图是图示性，而不是限制性。

为了图示清楚，一些图中的特定元素可以被忽略或者不以比例图示。为了图示清楚，截面图可以是“切片”或者“近视”截面视图的形式，以省略将另外在“真实”截面视图中可见的特定背景线。

经常地，在附图的各种图（FIG）中类似元素可以由类似编号引用，在该情形下，典型地，最后两个有效数字可以是相同的，最高有效数字是附图（FIG）的编号。

图1是本发明的实施例的框图。

图2是示出附加细节的本发明的实施例的框图。

图3示出根据本发明的实施例的对准标记的自顶向下的视图。

图3B示出根据本发明的实施例的对准标记的侧视图。

图3C示出图3B的对准标记的自顶向下的视图。

图3D是指示校正数据的两个晶圆的自顶向下的视图。

图4示出根据本发明的另一个实施例的对准标记的自顶向下的视图。

图5示出具有翘曲的晶圆上的对准标记。

图5B示出利用最佳拟合平面（best-fit plane）的附加实施例。

图6示出晶圆上的多个对准标记的自顶向下的视图。

图7是指示本发明的实施例的处理步骤的流程图。

具体实施方式