本發(fā)明涉及半導(dǎo)體工藝的，具體涉及了一種晶圓對(duì)準(zhǔn)裝置、一種晶圓鍵合方法，以及一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、晶圓鍵合技術(shù)是指一種將兩片表面清潔的晶圓通過(guò)外力結(jié)合成一個(gè)整體的技術(shù)，其中，晶圓的對(duì)準(zhǔn)精度是晶圓鍵合技術(shù)中的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。通常，在晶圓鍵合的過(guò)程中，可以利用上下兩組可見(jiàn)光光學(xué)系統(tǒng)分別對(duì)兩片晶圓上的標(biāo)識(shí)進(jìn)行識(shí)別和定位，然后實(shí)現(xiàn)兩片晶圓對(duì)位。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，如圖1所示，用于鍵合的兩片晶圓分別對(duì)應(yīng)一組光學(xué)系統(tǒng)，即下晶圓101的一側(cè)設(shè)有光學(xué)系統(tǒng)103，上晶圓102的一側(cè)的光學(xué)系統(tǒng)104。在步驟s110中，通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)103對(duì)下晶圓101定位。之后執(zhí)行步驟s120，通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)104對(duì)上晶圓102定位。然后執(zhí)行步驟s130，通過(guò)兩組光學(xué)系統(tǒng)103、104各自所獲得的下晶圓101和上晶圓102的定位數(shù)據(jù)，進(jìn)行對(duì)位校準(zhǔn)。最后，執(zhí)行步驟s140，進(jìn)行下晶圓101和上晶圓102的鍵合。

3、但是，由于目前上下兩片晶圓需要兩組光學(xué)系統(tǒng)來(lái)完成晶圓的對(duì)準(zhǔn)和鍵合，上下兩組光學(xué)系統(tǒng)的光軸之間存在偏差，并且這種偏差會(huì)隨著各自光學(xué)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)而發(fā)生變化，因此無(wú)法完全補(bǔ)償。此外，在圖1中，傳統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)光束的可見(jiàn)光無(wú)法穿透上晶圓102，對(duì)下晶圓101的標(biāo)識(shí)進(jìn)行成像，因此，如果僅使用一組光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行上下兩片晶圓的標(biāo)識(shí)圖像采集時(shí)，需要來(lái)回移動(dòng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)來(lái)避讓，以使可見(jiàn)光能夠照射到另一片晶圓，對(duì)其標(biāo)識(shí)成像。而運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的來(lái)回避讓動(dòng)作，會(huì)引起移動(dòng)誤差。這些偏差會(huì)最終影響晶圓的對(duì)準(zhǔn)精度。無(wú)論上述因?yàn)閮山M光學(xué)系統(tǒng)的光軸偏差而產(chǎn)生的對(duì)準(zhǔn)誤差，還是運(yùn)動(dòng)平臺(tái)避讓所導(dǎo)致的移動(dòng)誤差，都會(huì)導(dǎo)致晶圓的對(duì)準(zhǔn)精度下降，從而影響晶圓的鍵合精度。

4、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本領(lǐng)域亟需一種晶圓對(duì)準(zhǔn)技術(shù)，能夠避免兩片晶圓所對(duì)應(yīng)的兩套光學(xué)系統(tǒng)光軸偏差所導(dǎo)致的對(duì)準(zhǔn)誤差，以及為獲取另一側(cè)的晶圓標(biāo)識(shí)而使運(yùn)動(dòng)平臺(tái)避讓所導(dǎo)致的移動(dòng)誤差，從而提高對(duì)位精度，進(jìn)而提升晶圓鍵合的精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、以下給出一個(gè)或多個(gè)方面的簡(jiǎn)要概述以提供對(duì)這些方面的基本理解。此概述不是所有構(gòu)想到的方面的詳盡綜覽，并且既非旨在指認(rèn)出所有方面的關(guān)鍵性或決定性要素亦非試圖界定任何或所有方面的范圍。其唯一的目的是要以簡(jiǎn)化形式給出一個(gè)或多個(gè)方面的一些概念以為稍后給出的更加詳細(xì)的描述之前序。

2、為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種晶圓對(duì)準(zhǔn)裝置，一種晶圓鍵合方法，以及一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，能夠避免兩片晶圓所對(duì)應(yīng)的兩套光學(xué)系統(tǒng)光軸偏差所導(dǎo)致的對(duì)準(zhǔn)誤差，以及為獲取另一側(cè)的晶圓標(biāo)識(shí)而使運(yùn)動(dòng)平臺(tái)避讓所導(dǎo)致的移動(dòng)誤差，從而提高對(duì)位精度，進(jìn)而提升晶圓鍵合的精度。

3、具體來(lái)說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的第一方面提供的晶圓對(duì)準(zhǔn)裝置，包括：紅外光源，提供用于對(duì)準(zhǔn)第一晶圓和第二晶圓的紅外光束；共聚焦光學(xué)系統(tǒng)，位于所述第一晶圓的一側(cè)，用于將所述紅外光束透過(guò)所述第一晶圓傳輸?shù)剿龅谝痪A的第二表面，和與之相對(duì)的所述第二晶圓的第一表面，以分別獲取所述第二表面上的第一標(biāo)識(shí)和所述第一表面上的第二標(biāo)識(shí)的定位；以及運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，分別連接所述第一晶圓和所述第二晶圓，基于所述第一標(biāo)識(shí)和所述第二標(biāo)識(shí)的定位，移動(dòng)所述第一晶圓和/或所述第二晶圓的位置，以借助所述紅外光束使所述第一標(biāo)識(shí)和所述第二標(biāo)識(shí)垂直對(duì)準(zhǔn)。

4、進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述紅外光源為可調(diào)光源，用于根據(jù)晶圓表面制備的薄膜種類，切換不同波段的紅外光束。

5、進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述第一晶圓的第二表面包括至少兩個(gè)所述第一標(biāo)識(shí)，以及所述第二晶圓的第一表面包括至少兩個(gè)所述第二標(biāo)識(shí)，經(jīng)由所述至少兩個(gè)所述第一標(biāo)識(shí)和所述至少兩個(gè)所述第二標(biāo)識(shí)，用于確定所述第一晶圓和/或所述第二晶圓的移動(dòng)偏轉(zhuǎn)角。

6、進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，晶圓對(duì)準(zhǔn)裝置包括：至少兩組所述共聚焦光學(xué)系統(tǒng)及其對(duì)應(yīng)的所述紅外光源，所述至少兩組所述共聚焦光學(xué)系統(tǒng)及其對(duì)應(yīng)的所述紅外光源分布于所述第一晶圓的同一側(cè)，用于對(duì)所述第一晶圓的第二表面上的所述第一標(biāo)識(shí)，以及所述第二晶圓的第一表面上的所述第二標(biāo)識(shí)進(jìn)行成像。

7、進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，至少兩組所述共聚焦光學(xué)系統(tǒng)及其對(duì)應(yīng)的所述紅外光源關(guān)于所述第一晶圓的圓心對(duì)稱，以所述第一晶圓上的所述至少兩個(gè)所述第一標(biāo)識(shí)作為對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)。

8、進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述共聚焦光學(xué)系統(tǒng)包括第一光闌，第二光闌，以及圖像采集器，所述第一光闌和所述第二光闌位于所述第一晶圓和所述第二晶圓的焦平面的共軛面，其中，所述第一光闌位于所述圖像采集器的前面，所述第二光闌位于所述紅外光源的前面，所述紅外光源發(fā)出的紅外光線束經(jīng)過(guò)所述第二光闌成為點(diǎn)光源，并分別聚焦于所述第一晶圓的焦平面上的第一標(biāo)識(shí)和所述第二晶圓的焦平面上的第二標(biāo)識(shí)，而所述圖像采集器僅接收通過(guò)所述第一光闌而聚焦的光線所形成的所述第一標(biāo)識(shí)和所述第二標(biāo)識(shí)的圖像。

9、進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述共聚焦光學(xué)系統(tǒng)包括分光鏡，位于所述紅外光源的光軸和所述圖像顯示器的光軸的交叉處，以將所述紅外光源發(fā)出的所述紅外光束分別反射到所述第一晶圓和所述第二晶圓的焦平面，并且所述第一晶圓和所述第二晶圓的焦平面的反射光再穿經(jīng)所述分光鏡，到達(dá)所述圖像顯示器進(jìn)行所述第一標(biāo)識(shí)和所述第二標(biāo)識(shí)的標(biāo)識(shí)成像。

10、進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述共聚焦光學(xué)系統(tǒng)包括第二光闌和準(zhǔn)直透鏡，其中，所述第二光闌位于所述紅外光源和所述分光鏡之間，所述第一透鏡位于所述第二光闌和所述分光鏡之間，用于將非聚焦面的光源過(guò)濾。

11、進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括橫向移動(dòng)部和縱向移動(dòng)部，通過(guò)所述橫向移動(dòng)部，以使所述第一晶圓和/或所述第二晶圓橫向位移進(jìn)行標(biāo)識(shí)找尋，以及通過(guò)所述縱向移動(dòng)部，以使所述第一晶圓和/或所述第二晶圓縱向位移進(jìn)行標(biāo)識(shí)聚焦。

12、進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述縱向移動(dòng)部還包括旋轉(zhuǎn)軸，用于使所述第一晶圓和/或所述第二晶圓角度旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行標(biāo)識(shí)聚焦。

13、此外，根據(jù)本發(fā)明的第二方面提供的上述晶圓鍵合方法，包括以下步驟：獲取第一晶圓；通過(guò)本發(fā)明的第一方面提供的上述晶圓對(duì)準(zhǔn)裝置，對(duì)所述第一晶圓的第二表面上的第一標(biāo)識(shí)進(jìn)行定位；獲取第二晶圓；通過(guò)所述晶圓對(duì)準(zhǔn)裝置，獲取所述第二晶圓的第一表面上的第二標(biāo)識(shí)進(jìn)行定位；基于所述第一標(biāo)識(shí)和所述第二標(biāo)識(shí)的位置差，調(diào)整所述第一晶圓和所述第二晶圓的相對(duì)位置；以及響應(yīng)于所述第一標(biāo)識(shí)和所述第二標(biāo)識(shí)垂直對(duì)準(zhǔn)，壓合所述第一晶圓和所述第二晶圓，完成晶圓鍵合。

14、此外，根據(jù)本發(fā)明的第三方面還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)指令。所述計(jì)算機(jī)指令被處理器執(zhí)行時(shí)，實(shí)施本發(fā)明的第二方面提供的上述晶圓鍵合方法。

技術(shù)特征：

1.一種晶圓對(duì)準(zhǔn)裝置，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的晶圓對(duì)準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述紅外光源為可調(diào)光源，用于根據(jù)晶圓表面制備的薄膜種類，切換不同波段的紅外光束。

3.如權(quán)利要求1所述的晶圓對(duì)準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述第一晶圓的第二表面包括至少兩個(gè)所述第一標(biāo)識(shí)，以及所述第二晶圓的第一表面包括至少兩個(gè)所述第二標(biāo)識(shí)，經(jīng)由所述至少兩個(gè)所述第一標(biāo)識(shí)和所述至少兩個(gè)所述第二標(biāo)識(shí)，用于確定所述第一晶圓和/或所述第二晶圓的移動(dòng)偏轉(zhuǎn)角。

4.如權(quán)利要求3所述的晶圓對(duì)準(zhǔn)裝置，其特征在于，包括：至少兩組所述共聚焦光學(xué)系統(tǒng)及其對(duì)應(yīng)的所述紅外光源，所述至少兩組所述共聚焦光學(xué)系統(tǒng)及其對(duì)應(yīng)的所述紅外光源分布于所述第一晶圓的同一側(cè)，用于對(duì)所述第一晶圓的第二表面上的所述第一標(biāo)識(shí)，以及所述第二晶圓的第一表面上的所述第二標(biāo)識(shí)進(jìn)行成像。

5.如權(quán)利要求4所述的晶圓對(duì)準(zhǔn)裝置，其特征在于，至少兩組所述共聚焦光學(xué)系統(tǒng)及其對(duì)應(yīng)的所述紅外光源關(guān)于所述第一晶圓的圓心對(duì)稱，以所述第一晶圓上的所述至少兩個(gè)所述第一標(biāo)識(shí)作為對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)。

6.如權(quán)利要求1所述的晶圓對(duì)準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述共聚焦光學(xué)系統(tǒng)包括第一光闌，第二光闌，以及圖像采集器，所述第一光闌和所述第二光闌位于所述第一晶圓和所述第二晶圓的焦平面的共軛面，其中，所述第一光闌位于所述圖像采集器的前面，所述第二光闌位于所述紅外光源的前面，

7.如權(quán)利要求6所述的晶圓對(duì)準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述共聚焦光學(xué)系統(tǒng)包括分光鏡，位于所述紅外光源的光軸和所述圖像顯示器的光軸的交叉處，以將所述紅外光源發(fā)出的所述紅外光束分別反射到所述第一晶圓和所述第二晶圓的焦平面，所述第一晶圓和所述第二晶圓的焦平面的反射光再穿經(jīng)所述分光鏡，到達(dá)所述圖像顯示器進(jìn)行所述第一標(biāo)識(shí)和所述第二標(biāo)識(shí)的標(biāo)識(shí)成像。

8.如權(quán)利要求7所述的晶圓對(duì)準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述共聚焦光學(xué)系統(tǒng)包括第二光闌和準(zhǔn)直透鏡，其中，所述第二光闌位于所述紅外光源和所述分光鏡之間，所述準(zhǔn)直透鏡位于所述第二光闌和所述分光鏡之間，用于將非聚焦面的光源過(guò)濾。

9.如權(quán)利要求1所述的晶圓對(duì)準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括橫向移動(dòng)部和縱向移動(dòng)部，通過(guò)所述橫向移動(dòng)部，以使所述第一晶圓和/或所述第二晶圓橫向位移進(jìn)行標(biāo)識(shí)找尋，以及通過(guò)所述縱向移動(dòng)部，以使所述第一晶圓和/或所述第二晶圓縱向位移進(jìn)行標(biāo)識(shí)聚焦。

10.如權(quán)利要求9所述的晶圓對(duì)準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述縱向移動(dòng)部還包括旋轉(zhuǎn)軸，用于使所述第一晶圓和/或所述第二晶圓角度旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行標(biāo)識(shí)聚焦。

11.一種晶圓鍵合方法，其特征在于，包括以下步驟：

12.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)指令，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)指令被處理器執(zhí)行時(shí)，實(shí)施如權(quán)利要求11所述的晶圓鍵合方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種晶圓對(duì)準(zhǔn)裝置和鍵合方法。該晶圓對(duì)準(zhǔn)裝置包括：紅外光源，提供用于對(duì)準(zhǔn)第一晶圓和第二晶圓的紅外光束；共聚焦光學(xué)系統(tǒng)，位于第一晶圓的一側(cè)，用于將紅外光束透過(guò)第一晶圓傳輸?shù)降谝痪A的第二表面和與之相對(duì)的第二晶圓的第一表面，以分別獲取第二表面上的第一標(biāo)識(shí)和第一表面上的第二標(biāo)識(shí)的定位；以及運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，分別連接第一晶圓和第二晶圓，基于第一標(biāo)識(shí)和第二標(biāo)識(shí)的定位，移動(dòng)第一晶圓和/或第二晶圓的位置，以借助紅外光束使第一標(biāo)識(shí)和第二標(biāo)識(shí)垂直對(duì)準(zhǔn)。本發(fā)明能夠避免兩套光學(xué)系統(tǒng)光軸偏差所導(dǎo)致的對(duì)準(zhǔn)誤差，以及為獲取另一側(cè)的晶圓標(biāo)識(shí)而使運(yùn)動(dòng)平臺(tái)避讓所導(dǎo)致的移動(dòng)誤差，從而提高對(duì)位精度，進(jìn)而提升晶圓鍵合的精度。

技術(shù)研發(fā)人員：王晨,李璇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：拓荊鍵科（海寧）半導(dǎo)體設(shè)備有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9