本公開大體上涉及計量，且更特定來說，本公開涉及耦合樣本的計量。

背景技術(shù)：

1、對半導(dǎo)體裝置的物理密度的不斷增長的需求已導(dǎo)致越來越復(fù)雜的三維集成電路(3dic)設(shè)計的趨勢。趨勢包含針對專用功能來優(yōu)化工藝(例如，根據(jù)特定裝置類型(例如3dnand及dram存儲器裝置、邏輯cpu及gpu裝置、i/o裝置等)來定制)、在不同樣本上制造若干類型的裝置且接著組合樣本以提供單個(3d接合)結(jié)構(gòu)(例如經(jīng)由晶片間(w2w)接合、裸片間(d2d)接合、裸片晶片間(d2w)接合等)。

2、用于實現(xiàn)3d?ic設(shè)計的一種方法是在兩個分離樣本上制造結(jié)構(gòu)且接著用界面附近的互連件將其接合在一起。此技術(shù)可促進復(fù)雜結(jié)構(gòu)的集成，因為兩個樣本可單獨制造且在后續(xù)工藝中接合。例如，此組合可為暫時或永久的。此外，此組合可為集中或直接的。例如，集中d2w(co-d2w)組合可涉及在單個放置操作中接合多個裸片。直接組合可涉及個別裸片的循序拾取及放置。將越來越多不同功能的裸片(例如5個、10個、100個)組合于單個接合樣本上是產(chǎn)業(yè)的增長趨勢。

3、此趨勢也由期望通過在接合樣本之間產(chǎn)生密集互連件來克服樣本的不同區(qū)域之間及不同功能之間的通信瓶頸而驅(qū)動。這些密集互連件可能需要嚴格疊加對準公差。

4、兩個樣本之間的疊加計量(例如可為了對準而執(zhí)行)面臨若干挑戰(zhàn)。一般來說，將要接合到另一樣本的樣本是從晶片切割或者經(jīng)個別接合的。例如，樣本可從晶片切割(例如在d2w接合工藝中)及經(jīng)個別拾取及放置或集中耦合(例如在玻璃或硅(si)襯底上預(yù)對準且同時放置)或經(jīng)預(yù)切割接合(例如在w2w接合工藝中)。存在用于每一類型的工藝的權(quán)衡及各種技術(shù)。

5、一般來說，w2w接合受限于結(jié)構(gòu)對準的準確度，因為結(jié)構(gòu)比更小樣本(例如裸片)從晶片的一端到另一端變動更多。然而，w2w允許出于對準目的而使用非功能空間(例如切割道區(qū)域)。例如，用于w2w接合的技術(shù)可使用晶片的切割道區(qū)域中的專用“穿透”孔以有助于對準。用于w2w接合的另一技術(shù)使用蝕刻工藝來在晶片中小心地蝕刻出深凹槽，使得產(chǎn)生薄、更半透明點用于對準目的。然而，此技術(shù)是破壞性的、耗時且占用空間。w2w接合還可歸因于在接合晶片中的任一者中使用有缺陷或非功能裸片而限制最終產(chǎn)品良率。

6、另一方面，d2w接合可歸因于跨裸片的更小變動而允許更嚴格的互連件對準但在過去使用有源區(qū)域(例如電功能區(qū)域，例如由邏輯門及晶體管使用的區(qū)域)中的專用非功能疊加目標。通常需要將有源區(qū)域用于對準，因為裸片已從晶片切割且因此一般不具有用于對準目的的切割道區(qū)域。然而，從外部直接測量接合樣本之間的界面處的有源區(qū)域中的結(jié)構(gòu)對準是不實際的，因為樣本未必足夠透明以用于光學(xué)顯微術(shù)或散射測量疊加技術(shù)。

7、應(yīng)注意，許多因素可降低深埋于兩個配合樣本之間所形成的界面處的結(jié)構(gòu)將變得可測量以用于疊加目的的可能性。例如，減小可測量性的因素可包含但不限于樣本的厚度增大、樣本材料的摻雜增加、不透明金屬層、結(jié)構(gòu)的密度等。一般來說，這些因素中的一或多者將限制可測量性的可能性隨著設(shè)計變得越來越復(fù)雜及使用更多層而增大。

8、用于在d2w接合工藝中對準裸片的一些技術(shù)使用樣本的有源區(qū)域中的相對較大(例如30微米(um)寬度)專用(例如非電功能)疊加目標。測量這些疊加目標可需要在疊加目標上方及/或下方不存在阻礙特征，以沿樣本的深度方向產(chǎn)生非功能柱形容積且占用寶貴的有源區(qū)域。此外，隨著樣本的厚度由于更多層而增大，額外層也必須預(yù)留空間用于測量專用疊加目標堆疊。

9、測量(例如成像)接合界面處的結(jié)構(gòu)的其它障礙可包含用于晶片載體接合中的粘合劑材料層的較差光學(xué)性質(zhì)(例如低透明度)。接合對準的額外障礙一般可包含嚴格疊加規(guī)格公差及隨著互連件的大小縮小，互連件的密度越來越大。

10、因此，期望準確確定用于耦合(例如接合)的樣本(例如裸片)的對準以克服上述缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、公開根據(jù)本公開的一或多個實施例的一種計量系統(tǒng)。在一個說明性實施例中，所述計量系統(tǒng)包含經(jīng)配置以獲取耦合樣本上的界面目標的疊加測量的計量子系統(tǒng)。在一個說明性實施例中，所述計量子系統(tǒng)包含經(jīng)通信耦合到所述計量子系統(tǒng)的控制器。在另一說明性實施例中，所述控制器包含一或多個處理器且可包含存儲器。在另一說明性實施例中，所述一或多個處理器經(jīng)配置以執(zhí)行存儲于所述存儲器上的一組程序指令。在另一說明性實施例中，所述一或多個處理器經(jīng)配置以執(zhí)行程序指令以使所述一或多個處理器在與第二樣本耦合以形成耦合樣本之前，在第一樣本上確定第一界面目標結(jié)構(gòu)與經(jīng)定位在與所述第一界面目標結(jié)構(gòu)不同的層上的第一配準結(jié)構(gòu)之間的第一配準測量，其中所述第一配準結(jié)構(gòu)經(jīng)配置以由所述計量子系統(tǒng)穿過與所述第一樣本的可耦合面相對的所述第一樣本的頂面來測量。在另一說明性實施例中，所述一或多個處理器經(jīng)配置以執(zhí)行程序指令以使所述一或多個處理器在與所述第一樣本耦合以形成所述耦合樣本之前，在所述第二樣本上確定第二界面目標結(jié)構(gòu)與第二配準結(jié)構(gòu)之間的第二配準測量，其中所述第二配準結(jié)構(gòu)經(jīng)配置以在所述第一樣本經(jīng)耦合到所述第二樣本以形成所述耦合樣本時不被所述第一樣本阻礙。在另一說明性實施例中，所述一或多個處理器經(jīng)配置以執(zhí)行程序指令以使所述一或多個處理器在所述第一樣本經(jīng)耦合到所述第二樣本之后，在所述耦合樣本上，至少部分通過穿過所述第一樣本的頂面測量所述第一配準結(jié)構(gòu)來確定所述第二樣本上的所述第二配準結(jié)構(gòu)與所述第一樣本上的所述第一配準結(jié)構(gòu)之間的第三配準測量。在另一說明性實施例中，所述一或多個處理器經(jīng)配置以執(zhí)行程序指令以使所述一或多個處理器基于所述第一配準測量、所述第二配準測量及所述第三配準測量來獲取所述界面目標的所述疊加測量。

2、公開根據(jù)本公開的一或多個實施例的一種方法。在一個說明性實施例中，所述方法可包含但不限于在將第一樣本耦合到第二樣本以形成耦合樣本之前，經(jīng)由計量子系統(tǒng)確定所述第一樣本的第一界面目標結(jié)構(gòu)與第一配準結(jié)構(gòu)之間的第一配準測量。在一個說明性實施例中，所述方法可包含在將所述第一樣本耦合到所述第二樣本以形成所述耦合樣本之前，經(jīng)由所述計量子系統(tǒng)確定所述第二樣本的所述第二界面目標結(jié)構(gòu)與第二配準結(jié)構(gòu)之間的第二配準測量。

3、在一個說明性實施例中，所述方法可包含將所述第一樣本耦合到所述第二樣本以形成所述耦合樣本。在一個說明性實施例中，所述方法可包含在所述第一樣本經(jīng)耦合到所述第二樣本之后，在所述耦合樣本上，經(jīng)由所述計量子系統(tǒng)至少部分通過穿過所述第一樣本的所述頂面測量所述第一配準結(jié)構(gòu)來確定所述第二樣本上的所述第二配準結(jié)構(gòu)與所述第一樣本上的所述第一配準結(jié)構(gòu)之間的第三配準測量。在一個說明性實施例中，所述方法可包含基于所述第一配準測量、所述第二配準測量及所述第三配準測量來獲取所述界面目標的所述疊加測量。

4、應(yīng)理解，以上一般描述及以下詳細描述兩者僅供例示及說明且未必限制所要求的本發(fā)明。并入本說明書中且構(gòu)成本說明書的部分的附圖說明本發(fā)明的實施例且與一般描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。

技術(shù)特征：

1.一種計量系統(tǒng)，其包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計量系統(tǒng)，其中根據(jù)所述計量配方，所述第一配準結(jié)構(gòu)經(jīng)定位成比所述第一界面目標結(jié)構(gòu)更靠近所述第一樣本的所述頂面。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計量系統(tǒng)，其中所述第二配準結(jié)構(gòu)包括所述第二樣本的切割道區(qū)域中的疊加目標。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計量系統(tǒng)，其中所述程序指令進一步經(jīng)配置以：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的計量系統(tǒng)，其中所述樣本間耦合配方包含最終接合配方。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計量系統(tǒng)，其中所述程序指令進一步經(jīng)配置以：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計量系統(tǒng)，其中所述計量子系統(tǒng)經(jīng)配置以在光的可見光譜范圍及光的紅外線光譜范圍內(nèi)操作。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計量系統(tǒng)，其中所述確定所述第二配準測量包括經(jīng)由所述計量子系統(tǒng)的光學(xué)計量子系統(tǒng)在光的可見光譜范圍內(nèi)測量所述第二界面目標結(jié)構(gòu)及所述第二配準結(jié)構(gòu)兩者。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計量系統(tǒng)，其中所述計量子系統(tǒng)經(jīng)配置以在光的紅外線光譜范圍內(nèi)操作。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計量系統(tǒng)，其中所述穿過所述第一樣本的所述頂面測量所述第一配準結(jié)構(gòu)是經(jīng)由所述計量子系統(tǒng)的具紅外線能力計量子系統(tǒng)在光的紅外線光譜范圍內(nèi)執(zhí)行。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計量系統(tǒng)，其中所述計量子系統(tǒng)的視域大到足以同時測量所述第二配準結(jié)構(gòu)及所述第一配準結(jié)構(gòu)。

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計量系統(tǒng)，其中所述確定所述第二配準測量包括使所述計量子系統(tǒng)的一或多個光學(xué)元件移動以使照明從第一視域(fov)偏轉(zhuǎn)到第二fov，其中所述第二配準測量是基于所述移動，其中所述第二界面目標結(jié)構(gòu)是在所述第一fov中且所述第二配準結(jié)構(gòu)是在所述第二fov中。

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計量系統(tǒng)，其中所述確定所述第二配準測量包括：測量第一結(jié)構(gòu)的位置；使用樣本平移載物臺來使所述第二樣本相對于所述計量子系統(tǒng)移動已知距離；及對第二結(jié)構(gòu)成像，其中所述第一結(jié)構(gòu)及所述第二結(jié)構(gòu)是所述第二界面目標結(jié)構(gòu)或所述第二配準結(jié)構(gòu)中的一者。

14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計量系統(tǒng)，其中所述確定所述第一配準測量包括在所述第一樣本的一或多個層的一或多個顯影后檢驗(adi)步驟中經(jīng)由所述計量子系統(tǒng)的掃描電子束(sem)計量子系統(tǒng)來執(zhí)行測量。

15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計量系統(tǒng)，其中所述第一配準測量是基于以下中的至少一者：

16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的計量系統(tǒng)，其中所述一或多個中間疊加配準測量是基于第一切割道結(jié)構(gòu)。

17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的計量系統(tǒng)，其中所述一或多個中間疊加配準測量是基于所述第一樣本的第一樣本邊緣。

18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計量系統(tǒng)，其中所述第一樣本包括被埋藏于所述第一樣本內(nèi)一或多個中間層處的一或多個中間結(jié)構(gòu)。

19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的計量系統(tǒng)，其中所述一或多個中間結(jié)構(gòu)是疊加目標或功能裝置特征中的至少一者。

20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計量系統(tǒng)，其中所述第一配準結(jié)構(gòu)在法向于所述第一樣本的深度方向的平面內(nèi)測量的寬度及長度小于3微米。

21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計量系統(tǒng)，其中所述耦合樣本包含接合樣本，使得所述第一樣本融合到所述第二樣本。

22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計量系統(tǒng)，其中所述第一配準測量、所述第二配準測量或所述第三配準測量中的至少一者是基于裸片數(shù)據(jù)庫間測量。

23.一種用于獲取耦合樣本的疊加測量的計量方法，其包括：

24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計量方法，其進一步包括在所述耦合之前翻轉(zhuǎn)所述第一樣本。

25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計量方法，其中所述第一配準結(jié)構(gòu)經(jīng)定位成比所述第一界面目標結(jié)構(gòu)更靠近所述第一樣本的所述頂面。

26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計量方法，其中所述第二配準結(jié)構(gòu)包括所述第二樣本的切割道區(qū)域中的疊加目標。

27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計量方法，其進一步包括基于所述疊加測量來調(diào)整樣本間耦合配方。

28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的計量方法，其中所述樣本間耦合配方包含最終接合配方。

29.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計量方法，其進一步包括基于所述疊加測量來調(diào)整樣本制造配方。

30.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計量方法，其中所述計量子系統(tǒng)經(jīng)配置以在光的可見光譜范圍及光的紅外線光譜范圍內(nèi)操作。

31.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計量方法，其中所述確定所述第二配準測量包括經(jīng)由所述計量子系統(tǒng)的光學(xué)計量子系統(tǒng)在光的可見光譜范圍內(nèi)測量所述第二界面目標結(jié)構(gòu)及所述第二配準結(jié)構(gòu)兩者。

32.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計量方法，其中所述計量子系統(tǒng)經(jīng)配置以在光的紅外線光譜范圍內(nèi)操作。

33.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計量方法，其中所述穿過所述第一樣本的所述頂面測量所述第一配準結(jié)構(gòu)是經(jīng)由所述計量子系統(tǒng)的具紅外線能力計量子系統(tǒng)在光的紅外線光譜范圍內(nèi)執(zhí)行。

34.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計量方法，其中所述計量子系統(tǒng)的視域大到足以同時測量所述第二配準結(jié)構(gòu)及所述第一配準結(jié)構(gòu)。

35.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計量方法，其中所述確定所述第二配準測量包括使所述計量子系統(tǒng)的一或多個光學(xué)元件移動以使照明從第一視域(fov)偏轉(zhuǎn)到第二fov，其中所述第二配準測量是基于所述移動，其中所述第二界面目標結(jié)構(gòu)是在所述第一fov中且所述第二配準結(jié)構(gòu)是在所述第二fov中。

36.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計量方法，其中所述確定所述第二配準測量包括：測量第一結(jié)構(gòu)的位置；使用樣本平移載物臺來使所述第二樣本相對于所述計量子系統(tǒng)移動已知距離；及對第二結(jié)構(gòu)成像，其中所述第一結(jié)構(gòu)及所述第二結(jié)構(gòu)是所述第二界面目標結(jié)構(gòu)或所述第二配準結(jié)構(gòu)中的一者。

37.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計量方法，其中所述確定所述第一配準測量包括在所述第一樣本的一或多個層的一或多個顯影后檢驗(adi)步驟中經(jīng)由所述計量子系統(tǒng)的掃描電子束(sem)計量子系統(tǒng)來執(zhí)行測量。

38.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計量方法，其中所述第一配準測量是基于以下：

39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的計量方法，其中所述一或多個中間疊加配準測量是基于第一切割道結(jié)構(gòu)。

40.根據(jù)權(quán)利要求38所述的計量方法，其中所述一或多個中間疊加配準測量是基于所述第一樣本的第一樣本邊緣。

41.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計量方法，其中所述第一樣本包括被埋藏于所述第一樣本內(nèi)一或多個中間層處的一或多個中間結(jié)構(gòu)。

42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的計量方法，其中所述一或多個中間結(jié)構(gòu)是疊加目標或功能裝置特征中的至少一者。

43.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計量方法，其中所述第一配準結(jié)構(gòu)在法向于所述第一樣本的深度方向的平面內(nèi)測量的寬度及長度小于3微米。

44.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計量方法，其中所述耦合包含所述第一樣本融合到所述第二樣本。

45.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計量方法，其進一步包括在所述耦合及所述獲取所述疊加測量之后，基于所述疊加測量來將所述第一樣本融合到所述第二樣本。

46.根據(jù)權(quán)利要求23所述的計量方法，其中所述第一配準測量、所述第二配準測量或所述第三配準測量中的至少一者是基于裸片數(shù)據(jù)庫間測量。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開用于獲取接合樣本的結(jié)構(gòu)的測量的系統(tǒng)及方法。此類系統(tǒng)及方法可包含在將第一樣本及第二樣本耦合在一起之前確定所述第一樣本的第一配準結(jié)構(gòu)與第一界面目標結(jié)構(gòu)的第一配準測量及所述第二樣本的第二配準測量。此類系統(tǒng)及方法可包含在所述樣本的此耦合之后，至少部分通過穿過所述第一樣本的頂面測量所述第一配準結(jié)構(gòu)來確定所述耦合樣本的第三配準測量。此類系統(tǒng)及方法可包含基于所述第一配準測量、所述第二配準測量及所述第三配準測量來獲取疊加測量。此類系統(tǒng)及方法可包含基于所述疊加測量來調(diào)整樣本間耦合配方，其中所述樣本間耦合配方可包含最終接合配方。

技術(shù)研發(fā)人員：N·雪渥爾,J·皮奧,F·拉斯克,S·艾林,O·巴沙爾
受保護的技術(shù)使用者：科磊股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9