技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于容納并且保持晶片的容納裝置和用于在使用該容納裝置的情況下將第一晶片與第二晶片對(duì)齊的裝置和方法。

背景技術(shù)：

這種容納裝置或者樣品保持器或夾盤(pán)以許多實(shí)施方式存在，并且對(duì)于容納裝置，平坦的容納面或者保持面是決定性的，由此在越來(lái)越大的晶片面上的變得越來(lái)越小的結(jié)構(gòu)可以在整個(gè)晶片面上被正確地對(duì)齊和接觸。如果所謂的預(yù)鍵合步驟（該預(yù)鍵合步驟將晶片借助可分離的連接相互連接）在實(shí)際的鍵合過(guò)程之前執(zhí)行的話，這是特別重要的。只要對(duì)于所有在一個(gè)或兩個(gè)晶片上設(shè)置的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)＜2μm的對(duì)準(zhǔn)精度或者尤其是變形值，晶片彼此之間的高度對(duì)齊精度就是特別重要的。在已知的容納裝置和用于對(duì)齊的裝置（即所謂的對(duì)準(zhǔn)器、尤其是鍵合對(duì)準(zhǔn)器）中，在對(duì)齊標(biāo)記附近這能非常好地達(dá)到。隨著離對(duì)齊標(biāo)記的距離的增大，具有好于2μm、優(yōu)選好于1μm并且進(jìn)一步優(yōu)選好于0.25μm的對(duì)齊精度或尤其是變形值的經(jīng)檢查并且完美的對(duì)齊是不可實(shí)現(xiàn)的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)是，這樣改善按照類(lèi)型的容納裝置，使得利用其可以實(shí)現(xiàn)更精確的對(duì)齊。

該任務(wù)利用一種用于容納并且保持晶片的容納裝置解決，該容納裝置具有下面的特征：保持面，用于將晶片保持在保持面處的保持裝置，和補(bǔ)償裝置，用于對(duì)晶片的全局變形進(jìn)行主動(dòng)的、至少部分的補(bǔ)償，其中所述補(bǔ)償能夠通過(guò)溫度加以控制。該任務(wù)還利用一種用于將第一晶片與第二晶片對(duì)齊的裝置解決，該裝置具有下面的特征：用于確定由于第一晶片相對(duì)于第二晶片的伸長(zhǎng)和/或變形而出現(xiàn)的局部對(duì)齊誤差的裝置，至少一個(gè)用于容納并且保持晶片的容納裝置，具有以下特征：a)保持面，b)用于將晶片保持在保持面處的保持裝置，和c)補(bǔ)償裝置，用于對(duì)晶片的全局變形進(jìn)行主動(dòng)的、至少部分的補(bǔ)償，其中所述補(bǔ)償能夠通過(guò)溫度加以控制，和用于通過(guò)補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償來(lái)對(duì)齊晶片的對(duì)齊裝置。該任務(wù)還通過(guò)用于將第一晶片與第二晶片對(duì)齊的方法解決，該方法具有下面的步驟，尤其是下面的順序：確定由于第一晶片相對(duì)于第二晶片的伸長(zhǎng)和/或變形而出現(xiàn)的局部對(duì)齊誤差，將至少一個(gè)晶片容納到用于容納并且保持晶片的容納裝置中，所述容納裝置具有以下特征：a)保持面，b)用于將晶片保持在保持面處的保持裝置，和 c)補(bǔ)償裝置，用于對(duì)晶片的全局變形進(jìn)行主動(dòng)的、至少部分的補(bǔ)償，其中所述補(bǔ)償能夠通過(guò)溫度加以控制，并且通過(guò)補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償來(lái)對(duì)齊晶片。

本發(fā)明的有利的改進(jìn)方案在下面說(shuō)明。落入本發(fā)明的范疇中的還有在說(shuō)明書(shū)和/或附圖中說(shuō)明的特征的至少兩個(gè)的全部組合。在所說(shuō)明的值范圍中，在所述界限內(nèi)的值也應(yīng)當(dāng)作為界限值被公開(kāi)并且可以以任意組合被請(qǐng)求保護(hù)。

本發(fā)明基于按照歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)EP 09012023和EP10 015 569的申請(qǐng)人的認(rèn)識(shí)，其中利用前面提到的認(rèn)識(shí)，整個(gè)表面的檢測(cè)、尤其是將在每個(gè)晶片表面上的結(jié)構(gòu)的位置作為晶片位置圖是可能的。后面提到的發(fā)明涉及用于求得在將第一晶片與第二晶片連接時(shí)由于第一晶片相對(duì)于第二晶片的伸長(zhǎng)和/或變形而出現(xiàn)的局部對(duì)齊誤差的裝置，具有：

-沿著第一晶片的第一接觸面的伸長(zhǎng)值的第一伸長(zhǎng)圖和/或

-沿著第二接觸面的伸長(zhǎng)值的第二伸長(zhǎng)圖和

-用于分析第一和/或第二伸長(zhǎng)圖的分析裝置，通過(guò)其可以求得局部的對(duì)齊誤差。

在此，本發(fā)明的基本思想在于，設(shè)置由多個(gè)、相互獨(dú)立的有源控制元件構(gòu)成的容納裝置，利用這些控制元件容納裝置的保持面尤其是在形狀和/或溫度方面能夠被影響。在此，這些有源控制元件通過(guò)相應(yīng)的操控被使用，使得借助位置圖和/或伸長(zhǎng)圖而已知的局部對(duì)齊誤差或者局部變形被補(bǔ)償或者最大程度地最小化或者減少。在此，不僅僅克服了局部變形，而且同時(shí)最小化或者校正了由局部變形在整體上產(chǎn)生的、晶片在其外部尺寸上的宏觀變形或伸長(zhǎng)。

因此，根據(jù)本發(fā)明，在將上面描述的涉及位置圖、伸長(zhǎng)圖和/或應(yīng)力圖的發(fā)明以及在那里公開(kāi)的對(duì)在接觸和鍵合晶片時(shí)的對(duì)齊誤差的就地校正進(jìn)行組合的情況下，尤其可能的是：通過(guò)對(duì)晶片變形的主動(dòng)的、尤其是局部的作用來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步改善的對(duì)齊結(jié)果。

按照本發(fā)明的一個(gè)有利的實(shí)施方式規(guī)定，能夠通過(guò)補(bǔ)償裝置來(lái)局部影響保持面的溫度。保持面的局部溫度升高導(dǎo)致保持在保持面上的晶片在該位置處的局部膨脹。溫度梯度越高，晶片在該位置處的膨脹越多。從而基于位置圖和/或膨脹圖的數(shù)據(jù)，尤其是對(duì)齊誤差的矢量分析，尤其是針對(duì)位置圖和/或膨脹圖的每個(gè)位置，可以有針對(duì)性地作用于晶片的局部變形或者對(duì)抗所述局部變形。

在該背景下，矢量分析被理解為帶有變形矢量的矢量場(chǎng)，該矢量場(chǎng)尤其借助兩個(gè)后面描述的本發(fā)明變型之一來(lái)求得。

第一變型涉及其中僅僅結(jié)構(gòu)化兩個(gè)晶片之一的應(yīng)用情形。在該情形中，按照本發(fā)明規(guī)定，檢測(cè)結(jié)構(gòu)的偏差、尤其是幾何形狀與所希望的幾何形狀的偏差。在該情形下，尤其感興趣的是，曝光區(qū)、尤其是多次重復(fù)曝光的曝光設(shè)備的曝光區(qū)的形狀與標(biāo)稱(chēng)的期望形狀的偏差，所述標(biāo)稱(chēng)的期望形狀通常是矩形。這些偏差、尤其是描述這些偏差的矢量場(chǎng)可以按照EP 09012023基于對(duì)各個(gè)與曝光區(qū)相對(duì)應(yīng)的對(duì)齊標(biāo)記的位置圖的檢測(cè)來(lái)完成。代替地，該矢量場(chǎng)也可以基于借助EP 10 015 569.6所檢測(cè)的應(yīng)力圖和/或伸長(zhǎng)圖來(lái)求得。但是，按照本發(fā)明該矢量場(chǎng)也可以有利地由任何其他合適的測(cè)量裝置求得并且讀入。多次重復(fù)曝光的光刻系統(tǒng)尤其是適用這種測(cè)量，這些光刻系統(tǒng)為了檢測(cè)所述數(shù)據(jù)而用特定的測(cè)試掩模和/或特定測(cè)試?yán)踢\(yùn)行。

第二變型涉及在其中兩個(gè)晶片被結(jié)構(gòu)化的應(yīng)用情形。在該情形下，根據(jù)本發(fā)明規(guī)定，尤其是針對(duì)位置圖、尤其是按照EP 09012023的第一和第二位置圖的所有位置計(jì)算對(duì)齊偏差的矢量場(chǎng)。該矢量場(chǎng)應(yīng)當(dāng)根據(jù)在EP 10 015 569.6中的實(shí)施方式尤其是針對(duì)按照技術(shù)和/或經(jīng)濟(jì)標(biāo)準(zhǔn)被看作是理想的對(duì)齊位置來(lái)求得。

在本發(fā)明的另一有利的實(shí)施方式中規(guī)定，通過(guò)補(bǔ)償裝置可以局部地影響保持面的伸長(zhǎng)，尤其是通過(guò)在保持面的背面處布置優(yōu)選單獨(dú)可操控的壓電元件。通過(guò)保持面的伸長(zhǎng)或者收縮、也即負(fù)伸長(zhǎng)，尤其是通過(guò)由保持面作用在晶片上的保持力也相應(yīng)地使得該晶片變形、尤其是伸長(zhǎng)或收縮，使得通過(guò)該方式可以基于為該晶片求得的伸長(zhǎng)圖的值通過(guò)相應(yīng)的控制裝置有針對(duì)性地影響該晶片。只要通過(guò)所述補(bǔ)償裝置、尤其是通過(guò)在Z方向上的優(yōu)選機(jī)械作用能夠局部地影響保持面的形狀，就存在另外的對(duì)抗在保持面上的晶片的變形的可能性。這里也適用的是，對(duì)補(bǔ)償裝置的控制通過(guò)控制裝置來(lái)完成，該控制裝置基于位置圖和/或伸長(zhǎng)圖的值來(lái)進(jìn)行相應(yīng)地有針對(duì)性的、對(duì)補(bǔ)償裝置的局部控制。

控制裝置尤其包括用于實(shí)施/計(jì)算相應(yīng)例程的軟件。

按照本發(fā)明的另一有利實(shí)施方式規(guī)定，從保持面的背面通過(guò)補(bǔ)償裝置局部地、尤其是液動(dòng)和/或氣動(dòng)地對(duì)保持面施加壓力。由此，同樣可以對(duì)保持面的形狀產(chǎn)生影響，從而得到上述的效應(yīng)。該控制同樣又通過(guò)上面描述的控制裝置來(lái)進(jìn)行。

有利地，將補(bǔ)償裝置設(shè)置為集成、優(yōu)選嵌入在容納裝置、尤其是保持面中的多個(gè)有源控制元件。由此，可以單片地構(gòu)造容納裝置的容納部，如其在已知的容納裝置中同樣的情況一樣。

在此特別有利的是，能夠單獨(dú)地操控每個(gè)控制元件或控制元件組。局部的操控相應(yīng)地是指，小的區(qū)段、尤其是小于晶片一半、優(yōu)選小于晶片1/4、優(yōu)選小于晶片1/8、進(jìn)一步優(yōu)選小于晶片1/16的區(qū)段，能夠通過(guò)補(bǔ)償裝置被局部地操控。特別有利的是，補(bǔ)償裝置可以利用至少一個(gè)控制元件作用于晶片的每一個(gè)被自己的結(jié)構(gòu)占據(jù)的區(qū)域。

本發(fā)明的裝置在負(fù)責(zé)所有控制過(guò)程的中央控制單元中有利地包括前面描述的控制裝置。然而按照本發(fā)明可以考慮的是，在容納裝置中設(shè)置控制裝置，尤其是作為整體裝置的模塊。

按照本發(fā)明的方法可以通過(guò)如下方式被進(jìn)一步改善，即規(guī)定在對(duì)齊之后對(duì)第一和/或第二晶片的位置圖和/或伸長(zhǎng)圖進(jìn)行尤其是再次的檢測(cè)。由此按照本發(fā)明可以規(guī)定在完成了對(duì)齊之后對(duì)對(duì)齊完成進(jìn)行檢驗(yàn)。相應(yīng)地可以考慮，進(jìn)行具有過(guò)大對(duì)齊誤差的晶片對(duì)的排除，以便例如重新對(duì)其進(jìn)行按照本發(fā)明的對(duì)齊或清潔。同時(shí)，可以將檢測(cè)的數(shù)據(jù)用于尤其是借助控制裝置對(duì)該裝置進(jìn)行自校準(zhǔn)。

在歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)EP 09012023.9和/或歐洲專(zhuān)利申請(qǐng) EP 10 015 569.6公開(kāi)的發(fā)明中，作為實(shí)施方式一同公開(kāi)的同時(shí)適于本發(fā)明。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、特征和細(xì)節(jié)從優(yōu)選實(shí)施例的以下描述中以及借助附圖得到，其中：

圖1a示出了在第一實(shí)施方式中本發(fā)明的容納裝置的俯視圖，

圖1b示出了容納裝置的按照?qǐng)D1a中剖線A-A的截面視圖，

圖2a示出了在第二實(shí)施方式中本發(fā)明的容納裝置的俯視圖，

圖2b示出了容納裝置的按照?qǐng)D2a中剖線B-B的截面視圖，

圖3a示出了在第三實(shí)施方式中本發(fā)明的容納裝置的俯視圖，

圖3b示出了容納裝置的按照?qǐng)D3a中剖線C-C的截面視圖，

圖4a示出了在第四實(shí)施方式中本發(fā)明的容納裝置的俯視圖，

圖4b示出了容納裝置的按照?qǐng)D4a中剖線D-D的截面視圖。

在附圖中，相同的和作用相同的部件/特征用相同的參考標(biāo)號(hào)表示。

具體實(shí)施方式

所有4個(gè)實(shí)施方式示出了單片的容納部1，它們被設(shè)置為平面的、優(yōu)選圓形的盤(pán)片，該盤(pán)片帶有用于容納和保持晶片的平整平坦保持面1o。在外周上，容納部具有環(huán)狀凸緣1a。

保持面1o構(gòu)成用于容納晶片的容納平面，該容納平面在X和Y方向上延伸。Z方向與其垂直地延伸，作用于晶片上的保持力定向在Z方向上。晶片的保持通過(guò)開(kāi)孔2進(jìn)行，所述開(kāi)孔大量地相同形狀地分布在保持面10上地布置，以便能夠通過(guò)對(duì)開(kāi)孔2施加欠壓將晶片保持在保持面1o上。開(kāi)孔2的數(shù)量越大并且開(kāi)孔2的直徑越小，施加在開(kāi)孔2處的用于保持晶片的欠壓越少地導(dǎo)致晶片在開(kāi)孔2處的變形。

在開(kāi)孔2處的欠壓通過(guò)未示出的真空裝置施加，該真空裝置對(duì)布置在保持面1o的背面的內(nèi)部空間1i施加欠壓。內(nèi)部空間1i此外通過(guò)容納部1的環(huán)周壁1w界定并且相對(duì)于環(huán)境被密封。開(kāi)孔2從保持面1o延伸至內(nèi)空間1i并且因此同樣可被施加以在內(nèi)部空間1i中占主導(dǎo)的欠壓。

內(nèi)部空間1i此外通過(guò)相對(duì)著保持面1o布置的背面1r以及未被示出的內(nèi)部空間1i的底部界定，其中背面1r被開(kāi)孔2穿過(guò)。

作為有源控制元件在背面1r上設(shè)置有多個(gè)加熱/冷卻元件，尤其是僅僅設(shè)置加熱元件3。加熱元件3分別被單獨(dú)地或者成組地操控，其中該控制通過(guò)未示出的控制裝置來(lái)完成。在加熱加熱元件3之一時(shí)，通過(guò)容納部的非常好地導(dǎo)熱的材料（尤其是金屬）來(lái)加熱保持面1o的局部區(qū)段。這導(dǎo)致處于保持面1o上的晶片在該區(qū)域中的局部膨脹。因此在容納裝置上容納的晶片被相應(yīng)地對(duì)齊和可能的變形/伸長(zhǎng)的位置已知的情況下有針對(duì)性地通過(guò)開(kāi)關(guān)單個(gè)或多個(gè)加熱元件3引起晶片的變形，以便補(bǔ)償局部的變形。由此，尤其是在大量局部補(bǔ)償?shù)那闆r下，也得到對(duì)全局變形的、尤其是晶片的直徑在X和/或Y方向的改變的全局補(bǔ)償。

借助加熱和/或冷卻元件對(duì)晶片處的變形進(jìn)行影響的特殊優(yōu)點(diǎn)在于如下可能性：能夠以最小變形、尤其是無(wú)保持面變形和/或尤其是無(wú)晶片在垂直方向或Z方向上的變形地實(shí)現(xiàn)該影響。在該背景下可以看作是最小形變的是，保持面和尤其是晶片在垂直方向（也即豎直方向或者Z方向）相對(duì)于安裝面的變形＜5μm，有利地＜2μm，優(yōu)選＜1μm并且進(jìn)一步優(yōu)選＜0.5μm。這尤其是對(duì)于制造預(yù)鍵合連接、例如對(duì)于基于Van-der-Waals連接的預(yù)鍵合是有利的。由于這里保持面并且尤其是晶片可以保持平坦的事實(shí)，在這樣的預(yù)鍵合步驟中常見(jiàn)的鍵合波紋不會(huì)在其擴(kuò)散中被不平坦所影響。因此，保留未鍵合部位（所謂的空隙）的風(fēng)險(xiǎn)被大大降低。為了制造這種預(yù)鍵合連接，按照本發(fā)明力求在整個(gè)晶片面上使保持面的平坦度＜5μm，有利地＜2μm，優(yōu)選＜1μm并且進(jìn)一步優(yōu)選＜0.5μm。平坦度的這些值指的是，在與晶片接觸的半面的每個(gè)部分內(nèi)部在最高和最低點(diǎn)之間的距離。

加熱元件3有利地在保持面1o下方均勻地分布。有利地，在容納裝置中設(shè)置多于10個(gè)加熱元件3，尤其是多于50個(gè)加熱元件3，優(yōu)選多于100個(gè)加熱元件3，更優(yōu)選的多于500個(gè)加熱元件3。這些加熱元件形成在保持面中可單獨(dú)操控的區(qū)域，這些區(qū)域能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)晶片的局部作用。有利地，保持面的各個(gè)區(qū)域利用合適的裝置被相互熱隔離。尤其是，這些區(qū)域被構(gòu)造為如下形狀，該形狀能夠?qū)崿F(xiàn)各個(gè)區(qū)段的均勻并且封閉的布置。有利地，將這些區(qū)段構(gòu)造為三角形、四角形或者六角形是適合于此的。

作為加熱元件3特別適合的是珀耳帖元件。

在圖2a和2b中示出的第二實(shí)施形式中沒(méi)有示出加熱元件3，代替地或者與其組合地在保持面1o處設(shè)置有壓電元件4，優(yōu)選至背面1r的距離大于至保持面1o的距離。通過(guò)這種方式實(shí)現(xiàn)對(duì)保持面1o的有針對(duì)性的作用。壓電元件4可以在激活時(shí)引起在納米至微米范圍中的伸長(zhǎng)。

壓電元件4的數(shù)量可以等于加熱元件3的上述數(shù)量，其中按照本發(fā)明可以考慮這兩個(gè)實(shí)施方式的組合。

在本發(fā)明的在圖3a和3b中示出的第三實(shí)施方式中，代替加熱元件3和/或壓電元件4或者與其組合地設(shè)置有銷(xiāo)釘5，這些銷(xiāo)釘在保持面1o處以尤其是尖的銷(xiāo)釘端部5e結(jié)束。在銷(xiāo)釘5的輸出端位置中，銷(xiāo)釘端部5e與保持面1o平齊。只要晶片在確定的銷(xiāo)釘5的區(qū)域中的局部變形作為變形圖或伸長(zhǎng)圖的信息存在，控制裝置就可以通過(guò)操控單個(gè)或多個(gè)銷(xiāo)釘5局部地作用于晶片，其方式是，銷(xiāo)釘5或者銷(xiāo)釘端部5e在Z方向上朝著晶片的方向運(yùn)動(dòng)。銷(xiāo)釘端部5e由此對(duì)晶片局部地施加壓力，該壓力使得晶片在該部位處局部凸起或者偏轉(zhuǎn)。銷(xiāo)釘5可以或者整體地在從保持面1o延伸至背面1r的導(dǎo)向開(kāi)孔7中滑動(dòng)地被引導(dǎo)。對(duì)此代替地，僅僅銷(xiāo)釘端部5e在銷(xiāo)釘5中是可運(yùn)動(dòng)的并且銷(xiāo)釘5或者銷(xiāo)釘?shù)南虏繀^(qū)段相對(duì)于導(dǎo)向開(kāi)孔7被固定。通過(guò)這種方式，可以保證該銷(xiāo)釘5或者這些銷(xiāo)釘5相對(duì)內(nèi)部空間1r的特別的密封。

銷(xiāo)釘5的數(shù)量等于壓電元件4或加熱元件3的數(shù)量，其中這里也可以組合一個(gè)或多個(gè)前述的實(shí)施方式。

在圖4中所示的實(shí)施方式中，容納部1具有多個(gè)壓力室6，這些壓力室以其在示圖4b中示出的上壁6o構(gòu)成保持面1o。壓力室6延伸穿過(guò)內(nèi)部空間1i并且相對(duì)于內(nèi)部空間li被密封。每個(gè)壓力室6或者壓力室6組可以單獨(dú)地被施加壓力，其中該控制可以通過(guò)所描述的控制裝置來(lái)進(jìn)行。在施加壓力的情況下，壓力室6至少在其上壁6o處被構(gòu)造為，使得其在施加壓力的情況下變形，也即構(gòu)造得比壓力室6的其他分界壁更薄和/或更柔軟。開(kāi)孔2與內(nèi)部空間1i連接。

按照本發(fā)明，通過(guò)前述的補(bǔ)償裝置3，4，5，6僅僅完成對(duì)保持面1o的最大3μm，尤其最大1μm，優(yōu)選最大100nm的最小局部偏轉(zhuǎn)。

為了能夠利用前述的實(shí)施方式中的一種或多種來(lái)對(duì)抗局部變形，如上面描述地需要：控制裝置知道晶片中的變形存在于何處并且以何種程度或者在什么方向上。然后才能對(duì)所述變形進(jìn)行有針對(duì)性的作用或者對(duì)抗以及補(bǔ)償。每個(gè)晶片的伸長(zhǎng)圖產(chǎn)生分布在晶片上的伸長(zhǎng)矢量形式的說(shuō)明，這些伸長(zhǎng)矢量利用根據(jù)EP 10 015 569.6的相應(yīng)測(cè)量裝置來(lái)求得。相應(yīng)的控制數(shù)據(jù)可以在控制單元中尤其是通過(guò)經(jīng)驗(yàn)求得、存儲(chǔ)，以便針對(duì)每個(gè)晶片能夠根據(jù)在通過(guò)晶片的位置圖預(yù)先給定的位置處的晶片伸長(zhǎng)圖進(jìn)行單獨(dú)控制。通過(guò)這種方式可以在對(duì)齊晶片期間自動(dòng)地進(jìn)行補(bǔ)償。

有源控制元件3，4，5，6在這些圖中不是合乎比例地被描繪，并且也能夠具有不同大小或者形狀。

附圖標(biāo)記表

1 容納部

1a 環(huán)狀凸緣

1i 內(nèi)部空間

1o保持面

1w 環(huán)周壁

2 開(kāi)孔

3 加熱/冷卻元件

4 壓電元件

5 銷(xiāo)釘

5e 銷(xiāo)釘端部

6 壓力室

6o 上壁

7 導(dǎo)向開(kāi)孔。