[发明专利]用于对准两个衬底的设备

说明书

本公开的发明名称为“用于对准两个衬底的设备”。用于使可以接纳在第一平台上的第一衬底的第一接触面与可以接纳在第二平台上的第二衬底的第二接触面对准的设备和方法，具有以下特征：可以通过第一检测装置在与第一衬底的移动无关的第一X‑Y坐标系中的第一平面中检测沿着第一接触面布置的第一对准键的第一X‑Y位置，可以通过第二检测装置在与第二衬底的移动无关的第二X‑Y坐标系中的与第一X‑Y平面平行的第二X‑Y平面中检测沿着第二接触面布置的与第一对准键对应的第二对准键的第二X‑Y位置，可以基于第一X‑Y位置在第一对准位置对准第一接触面并且可以基于第二X‑Y位置在第二对准位置对准第二接触面。

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1所述的用于将第一衬底的第一接触面与第二衬底的第二接触面对准的设备和一种根据权利要求10所述的相应方法。

背景技术

对于相对地布置和对准两个衬底的接触面，已知不同的做法，其中所述衬底例如是晶片、尤其是不透明晶片。

已知的做法是使用两个显微镜对，所述显微镜对分别被校准到确定的观察点。为了对准，首先将下晶片移到上显微镜下并且使显微镜与下晶片对准，固定位置并且存储晶片的两个对准键。接着在使用下显微镜的情况下将上晶片与所存储的对准键对准。接着将下晶片移到其最初的位置并且使这些晶片接触。利用前述方法虽然可以在定位时达到高的精度。但是该系统仅基于两个晶片上的两个对准键彼此的所检测的相对位置工作，使得显微镜彼此的校准和晶片在对准时的移动可能在对准时导致误差。此外晶片上的测量点的数量是有限的。前述方法在US 6,214,692中描述。

另一方案在于，在要接触的晶片之间布置两个显微镜对，以便相对地对准两个对准键，接着移出显微镜并且接着将晶片准确地移动到彼此上。在这种情况下也可能由于晶片彼此的相对移动和对准键的相对检测而出现相应的误差。

已知对准技术的对准精度处于0.5μm的范围中，其中处于晶片上的彼此要对准的结构（例如芯片）的分布和芯片与晶片上的预先给定的或标称的位置的可能偏差迄今未被考虑。由于日益对3D集成感兴趣，钻孔的距离尺度和大小下降，使得存在对于更精确对准的大的需求。相对于对准结构的标称位置的偏差迄今被忽略，因为迄今可能的调整精度远是该偏差的10倍以上。偏差经常小于100nm。

现有解决方案的大问题是组件彼此移动的机械精度。

另一问题在于，基于光学系统与晶片的所要求工作距离的光学识别精度。在典型的对准设备（例如US 6,214,692）情况下，工作距离必须大得足以能够在光学系统之间移动衬底的支持设备。该距离的必要性限制所述显微镜的最大可使用的放大并且因此限制对准键的最大可达到的检测精度并且进一步导致限制对准精度。

在晶片之间布置光学系统时，光学系统与晶片的接触面的正交对准是导致微米或纳米范围中的误差的另一方面。

发明内容

因此本发明的任务是这样改善前序部分的设备或前序部分的方法，使得实现较高的、尤其与晶片的整个面有关的对准精度并且最小化关于对准精度的报废因素。此外，本发明所基于的任务是在对准晶片时提高生产量。

该任务利用权利要求1和10的特征来解决。本发明的有利的改进方案在从属权利要求中予以说明。至少两个在说明书、权利要求书和/或图中所说明的特征的所有组合也落在本发明的范围中。在所说明的值域情况下，处于所述极限内的值也应该作为极限值公开并且可以以任意的组合被要求。

本发明所基于的思想是，说明一种设备和一种方法，其中在至少一个与衬底的移动无关的X-Y坐标系中可以检测或测量两个要对准的衬底的对准键的X-Y位置，使得可以通过第二衬底的所属对准键的相关来将第一衬底的对准键对准到相应的对准位置。利用这样的设备或这样的方法可以实现<0.25μm、尤其是<0.15μm、优选<0.1μm的对准精度。