本發(fā)明涉及半導(dǎo)體加工，具體涉及一種液態(tài)紅外顯微物鏡及晶圓鍵合視覺系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、晶圓鍵合設(shè)備中的對(duì)準(zhǔn)精度是保證晶圓鍵合質(zhì)量最關(guān)鍵的因素，其中視覺系統(tǒng)起到了決定性作用。最新的高精度鍵合設(shè)備中已經(jīng)應(yīng)用了近紅外光學(xué)系統(tǒng)，近紅外波段可以穿透半導(dǎo)體晶圓直接觀察到標(biāo)記點(diǎn)，例如在鍵合過程中首先使用紅外系統(tǒng)觀察上晶圓下表面的標(biāo)記點(diǎn)，然后使用壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器使光學(xué)系統(tǒng)整體向下移動(dòng)，進(jìn)而觀察到下晶圓上表面的標(biāo)記點(diǎn)，記錄上晶圓和下晶圓的標(biāo)記點(diǎn)的位置，再通過高精度位移平臺(tái)調(diào)整下晶圓的位置將下晶圓標(biāo)記點(diǎn)移動(dòng)到上晶圓標(biāo)記點(diǎn)的位置，在這一過程中，由于紅外系統(tǒng)可以觀察到標(biāo)記點(diǎn)的位置，進(jìn)而大幅提高了鍵合精度。

2、但是這種方法需要移動(dòng)紅外系統(tǒng)分別對(duì)上晶圓和下晶圓標(biāo)記點(diǎn)分別成像，在鍵合過程中只能對(duì)一個(gè)標(biāo)記點(diǎn)實(shí)時(shí)觀察，由于紅外光學(xué)系統(tǒng)的光軸與晶圓水平方向的垂直度必然存在著微小的誤差，因此在移動(dòng)的過程中會(huì)導(dǎo)致紅外系統(tǒng)在觀察下表面的標(biāo)記點(diǎn)的位置與記錄的上表面標(biāo)記點(diǎn)的絕對(duì)位置會(huì)產(chǎn)生一定的誤差，這些誤差對(duì)于晶圓鍵合中只有幾十納米量級(jí)的對(duì)準(zhǔn)精度是不能忽視的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本技術(shù)實(shí)施例提供一種液態(tài)紅外顯微物鏡及晶圓鍵合視覺系統(tǒng)，用于高精度晶圓鍵合設(shè)備中，通過液態(tài)紅外顯微物鏡實(shí)現(xiàn)變焦，在鍵合過程中不需要移動(dòng)物鏡就能分別觀察到上下晶圓的標(biāo)記，以達(dá)到減小對(duì)準(zhǔn)過程中的誤差同時(shí)提升對(duì)準(zhǔn)速度的目的。

2、本技術(shù)實(shí)施例提供以下技術(shù)方案：一種液態(tài)紅外顯微物鏡，所述液態(tài)紅外顯微物鏡自出射側(cè)至物側(cè)依次包括：第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡、第七透鏡、第八透鏡；其中，所述第一透鏡為液體透鏡，且所述第二透鏡與所述第三透鏡膠合成一組雙膠合透鏡，所述第四透鏡與所述第五透鏡膠合成一組雙膠合透鏡，所述第六透鏡與所述第七透鏡膠合成一組雙膠合透鏡；

3、且滿足以下關(guān)系式：3.0≤f*na≤4.0；

4、0.25≤wd/ttl≤0.30；

5、wd≥15mm；

6、100μm≤△wdmax≤200μm；

7、h1≤4mm；

8、其中，f為所述液態(tài)紅外顯微物鏡的焦距，na為所述液態(tài)紅外顯微物鏡的數(shù)值孔徑，wd為所述液態(tài)紅外顯微物鏡的工作距離，ttl為所述液態(tài)紅外顯微物鏡從第一透鏡到聚焦位置的總長度，△wdmax為所述液態(tài)紅外顯微物鏡的工作距離變化量，h1為所述第一透鏡的有效通光口徑的半徑。

9、根據(jù)本技術(shù)一種實(shí)施例，所述液態(tài)紅外顯微物鏡的焦距f＝10mm，數(shù)值孔徑na為0.35，視場(chǎng)為0.4mm，工作波長為1150～1250nm。

10、根據(jù)本技術(shù)一種實(shí)施例，所述第一透鏡的焦距為f1，所述第二透鏡與所述第三透鏡膠合成一組雙膠合透鏡的焦距為f23，所述第四透鏡與所述第五透鏡膠合成一組雙膠合透鏡的焦距為f45，所述第六透鏡與所述第七透鏡膠合成一組雙膠合透鏡的焦距為f67，所述第八透鏡的焦距為f8，所述液態(tài)紅外顯微物鏡的焦距為f，且滿足以下關(guān)系式：

11、-4.5≤f1/f≤-3.5；

12、17.0≤f23/f≤23.0；

13、3.0≤f45/f≤4.0；

14、25.5≤f67/f≤34.5；

15、2.0≤f8/f≤3.0。

16、根據(jù)本技術(shù)一種實(shí)施例，所述第一透鏡的第一面曲率半徑為r1，所述第二透鏡的第一面曲率半徑為r3，所述第二透鏡的第二面與所述第三透鏡的第一面合成的膠合面曲率半徑為r4，所述第三透鏡的第二面曲率半徑為r5，所述第四透鏡的第一面曲率半徑為r6，所述第四透鏡的第二面與所述第五透鏡的第一面合成的膠合面曲率半徑為r7，所述第五透鏡的第二面曲率半徑為r8，所述第六透鏡的第一面曲率半徑為r9，所述第六透鏡的第二面與所述第七透鏡的第一面合成的膠合面曲率半徑為r10，所述第七透鏡的第二面曲率半徑為r11，所述第八透鏡的第一面曲率半徑為r12，所述第八透鏡的第二面曲率半徑為r13，且滿足以下關(guān)系式：

17、14.0≤r1≤18.0；

18、16.0≤(r3+r4)/(r3-r4)≤22.0；

19、-5.5≤(r4+r5)/(r4-r5)≤-4.0；

20、2.0≤(r6+r7)/(r6-r7)≤3.0；

21、-2.0≤(r7+r8)/(r7-r8)≤-1.5；

22、-3.5≤(r9+r10)/(r9-r10)≤-2.5；

23、5.5≤(r10+r11)/(r10-r11)≤7.5；

24、-4.0≤(r12+r13)/(r12-r13)≤-3.0。

25、根據(jù)本技術(shù)一種實(shí)施例，所述第一透鏡的厚度為d1，所述第二透鏡的厚度為d2，所述第三透鏡的厚度為d3，所述第四透鏡的厚度為d4，所述第五透鏡的厚度為d5，所述第六透鏡的厚度為d6，所述第七透鏡的厚度為d7，所述第八透鏡的厚度為d8，所述液態(tài)紅外顯微物鏡從第一透鏡到聚焦位置的總長度為ttl，且滿足以下關(guān)系式：

26、0.05≤d1/ttl≤0.07；

27、0.06≤d2/ttl≤0.09；

28、0.03≤d3/ttl≤0.04；

29、0.03≤d4/ttl≤0.04；

30、0.08≤d5/ttl≤0.10；

31、0.03≤d6/ttl≤0.04；

32、0.08≤d7/ttl≤0.10；

33、0.06≤d8/ttl≤0.09。

34、根據(jù)本技術(shù)一種實(shí)施例，所述第一透鏡與所述第二透鏡和所述第三透鏡膠合形成的雙膠合透鏡之間的間隔為t1，所述第二透鏡和所述第三透鏡膠合形成的雙膠合透鏡，與所述第四透鏡和所述第五透鏡膠合形成的雙膠合透鏡之間的間隔為t2，所述第四透鏡和所述第五透鏡膠合形成的雙膠合透鏡，與所述第六透鏡和所述第七透鏡膠合形成的雙膠合透鏡之間的間隔為t3，所述第六透鏡和所述第七透鏡膠合形成的雙膠合透鏡，與所述第八透鏡之間的間隔為t4，所述液態(tài)紅外顯微物鏡從第一透鏡到聚焦位置的總長度為ttl，且滿足以下關(guān)系式：

35、0.08≤t1/ttl≤0.10；

36、0.04≤t2/ttl≤0.06；

37、0.03≤t3/ttl≤0.04；

38、0.01≤t4/ttl≤0.02。

39、根據(jù)本技術(shù)一種實(shí)施例，所述第一透鏡的折射率為n1，所述第二透鏡的折射率為n2，所述第三透鏡的折射率為n3，所述第四透鏡的折射率為n4，所述第五透鏡的折射率為n5，所述第六透鏡的折射率為n6，所述第七透鏡的折射率為n7，所述第八透鏡的折射率為n8，且滿足以下關(guān)系式：

40、1.25≤n1≤1.50；

41、1.80≤n2≤2.20；

42、1.40≤n3≤1.70；

43、1.75≤n4≤2.15；

44、1.40≤n5≤1.75；

45、1.50≤n6≤1.80；

46、1.55≤n7≤1.90；

47、1.55≤n8≤1.90。

48、根據(jù)本技術(shù)一種實(shí)施例，所述第一透鏡為平凹透鏡，所述第二透鏡為彎月正透鏡，所述第三透鏡為彎月負(fù)透鏡，所述第四透鏡為彎月負(fù)透鏡，所述第五透鏡為雙凸正透鏡，所述第六透鏡為雙凹負(fù)透鏡，所述第七透鏡為雙凸正透鏡，所述第八透鏡為雙凸正透鏡。

49、根據(jù)本技術(shù)一種實(shí)施例，所述第一透鏡的材料采用ol1129液體透鏡，通過改變所述第一透鏡的凹面半徑，實(shí)現(xiàn)所述液態(tài)紅外顯微物鏡的變焦。

50、本技術(shù)還提供一種晶圓鍵合視覺系統(tǒng)，包括：

51、如上述的液態(tài)紅外顯微物鏡，用于接收近紅外光；

52、成像裝置和目標(biāo)晶圓，所述成像裝置設(shè)置在所述液態(tài)紅外顯微物鏡的出射側(cè)，所述目標(biāo)晶圓設(shè)置在所述液態(tài)紅外顯微物鏡的物側(cè)；

53、所述目標(biāo)晶圓包括上晶圓和下晶圓，所述上晶圓和所述下晶圓上下面對(duì)面放置，所述上晶圓的下表面設(shè)置上晶圓對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，所述下晶圓的上表面設(shè)置下晶圓對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記；使所述近紅外光經(jīng)所述液態(tài)紅外顯微物鏡后在所述上晶圓對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記上聚焦，聚焦點(diǎn)形成反射像后在所述成像裝置中第一次成像，通過所述成像裝置記錄所述上晶圓對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置；

54、通過改變所述液態(tài)紅外顯微物鏡的第一透鏡的半徑，使所述近紅外光經(jīng)所述液態(tài)紅外顯微物鏡后在所述下晶圓對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記上聚焦，聚焦點(diǎn)形成反射像后在所述成像裝置中第二次成像，通過所述成像裝置記錄所述下晶圓對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置；

55、根據(jù)所述上晶圓對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置和所述下晶圓對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置，對(duì)晶圓位置進(jìn)行調(diào)整，以將所述上晶圓和所述下晶圓進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)鍵合。

56、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本說明書實(shí)施例采用的上述至少一個(gè)技術(shù)方案能夠達(dá)到的有益效果至少包括：本發(fā)明實(shí)施例的液態(tài)紅外顯微物鏡及晶圓鍵合視覺系統(tǒng)，通過改變液態(tài)紅外顯微物鏡的第一透鏡的半徑，實(shí)現(xiàn)液態(tài)紅外顯微物鏡的變焦，可以在鍵合過程中不移動(dòng)物鏡就能觀察需要鍵合的兩個(gè)晶圓的標(biāo)記點(diǎn)，不但減小了鍵合過程中的移動(dòng)誤差還提高了鍵合效率，同時(shí)液態(tài)紅外顯微物鏡可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)變焦，適用不同的鍵合需求，可以廣泛應(yīng)用于高精度鍵合設(shè)備中。