本發(fā)明涉及半導(dǎo)體工藝的，具體涉及了一種晶圓對準(zhǔn)裝置、一種晶圓鍵合方法，以及一種計算機可讀存儲介質(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外力結(jié)合成一個整體的技術(shù)，其中，晶圓的對準(zhǔn)精度是晶圓鍵合技術(shù)中的一個關(guān)鍵參數(shù)。通常，在晶圓鍵合的過程中，可以利用上下兩組可見光光學(xué)系統(tǒng)分別對兩片晶圓上的標(biāo)識進行識別和定位，然后實現(xiàn)兩片晶圓對位。

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，通過光學(xué)系統(tǒng)103對下晶圓101定位。之后執(zhí)行步驟s120，通過光學(xué)系統(tǒng)104對上晶圓102定位。然后執(zhí)行步驟s130，通過兩組光學(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)，進行對位校準(zhǔn)。最后，執(zhí)行步驟s140，進行下晶圓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)來完成晶圓的對準(zhǔn)和鍵合，上下兩組光學(xué)系統(tǒng)的光軸之間存在偏差，并且這種偏差會隨著各自光學(xué)系統(tǒng)的運動而發(fā)生變化，因此無法完全補償。此外，在圖1中，傳統(tǒng)的對準(zhǔn)光束的可見光無法穿透上晶圓102，對下晶圓101的標(biāo)識進行成像，因此，如果僅使用一組光學(xué)系統(tǒng)進行上下兩片晶圓的標(biāo)識圖像采集時，需要來回移動運動平臺來避讓，以使可見光能夠照射到另一片晶圓，對其標(biāo)識成像。而運動平臺的來回避讓動作，會引起移動誤差。這些偏差會最終影響晶圓的對準(zhǔn)精度。無論上述因為兩組光學(xué)系統(tǒng)的光軸偏差而產(chǎn)生的對準(zhǔn)誤差，還是運動平臺避讓所導(dǎo)致的移動誤差，都會導(dǎo)致晶圓的對準(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)中存在的上述問題，本領(lǐng)域亟需一種晶圓對準(zhǔn)技術(shù)，能夠避免兩片晶圓所對應(yīng)的兩套光學(xué)系統(tǒng)光軸偏差所導(dǎo)致的對準(zhǔn)誤差，以及為獲取另一側(cè)的晶圓標(biāo)識而使運動平臺避讓所導(dǎo)致的移動誤差，從而提高對位精度，進而提升晶圓鍵合的精度。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、以下給出一個或多個方面的簡要概述以提供對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化形式給出一個或多個方面的一些概念以為稍后給出的更加詳細的描述之前序。

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準(zhǔn)裝置，一種晶圓鍵合方法，以及一種計算機可讀存儲介質(zhì)，能夠避免兩片晶圓所對應(yīng)的兩套光學(xué)系統(tǒng)光軸偏差所導(dǎo)致的對準(zhǔn)誤差，以及為獲取另一側(cè)的晶圓標(biāo)識而使運動平臺避讓所導(dǎo)致的移動誤差，從而提高對位精度，進而提升晶圓鍵合的精度。

3、具體來說，根據(jù)本發(fā)明的第一方面提供的晶圓對準(zhǔn)裝置，包括：紅外光源，提供用于對準(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所述第一晶圓傳輸?shù)剿龅谝痪A的第二表面，和與之相對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)識和所述第一表面上的第二標(biāo)識的定位；以及運動機構(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)識和所述第二標(biāo)識的定位，移動所述第一晶圓和/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)識和所述第二標(biāo)識垂直對準(zhǔn)。

4、進一步地，在本發(fā)明的一些實施例中，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、進一步地，在本發(fā)明的一些實施例中，所述第一晶圓的第二表面包括至少兩個所述第一標(biāo)識，以及所述第二晶圓的第一表面包括至少兩個所述第二標(biāo)識，經(jīng)由所述至少兩個所述第一標(biāo)識和所述至少兩個所述第二標(biāo)識，用于確定所述第一晶圓和/或所述第二晶圓的移動偏轉(zhuǎn)角。

6、進一步地，在本發(fā)明的一些實施例中，晶圓對準(zhǔn)裝置包括：至少兩組所述共聚焦光學(xué)系統(tǒng)及其對應(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)，用于對所述第一晶圓的第二表面上的所述第一標(biāo)識，以及所述第二晶圓的第一表面上的所述第二標(biāo)識進行成像。

7、進一步地，在本發(fā)明的一些實施例中，至少兩組所述共聚焦光學(xué)系統(tǒng)及其對應(yīng)的所述紅外光源關(guān)于所述第一晶圓的圓心對稱，以所述第一晶圓上的所述至少兩個所述第一標(biāo)識作為對準(zhǔn)基準(zhǔn)。

8、進一步地，在本發(fā)明的一些實施例中，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)過所述第二光闌成為點光源，并分別聚焦于所述第一晶圓的焦平面上的第一標(biāo)識和所述第二晶圓的焦平面上的第二標(biāo)識，而所述圖像采集器僅接收通過所述第一光闌而聚焦的光線所形成的所述第一標(biāo)識和所述第二標(biāo)識的圖像。

9、進一步地，在本發(fā)明的一些實施例中，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，到達所述圖像顯示器進行所述第一標(biāo)識和所述第二標(biāo)識的標(biāo)識成像。

10、進一步地，在本發(fā)明的一些實施例中，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濾。

11、進一步地，在本發(fā)明的一些實施例中，所述運動機構(gòu)包括橫向移動部和縱向移動部，通過所述橫向移動部，以使所述第一晶圓和/或所述第二晶圓橫向位移進行標(biāo)識找尋，以及通過所述縱向移動部，以使所述第一晶圓和/或所述第二晶圓縱向位移進行標(biāo)識聚焦。

12、進一步地，在本發(fā)明的一些實施例中，所述縱向移動部還包括旋轉(zhuǎn)軸，用于使所述第一晶圓和/或所述第二晶圓角度旋轉(zhuǎn)，進行標(biāo)識聚焦。

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；通過本發(fā)明的第一方面提供的上述晶圓對準(zhǔn)裝置，對所述第一晶圓的第二表面上的第一標(biāo)識進行定位；獲取第二晶圓；通過所述晶圓對準(zhǔn)裝置，獲取所述第二晶圓的第一表面上的第二標(biāo)識進行定位；基于所述第一標(biāo)識和所述第二標(biāo)識的位置差，調(diào)整所述第一晶圓和所述第二晶圓的相對位置；以及響應(yīng)于所述第一標(biāo)識和所述第二標(biāo)識垂直對準(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算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機指令。所述計算機指令被處理器執(zhí)行時，實施本發(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所述第一標(biāo)識，以及所述第二晶圓的第一表面包括至少兩個所述第二標(biāo)識，經(jīng)由所述至少兩個所述第一標(biāo)識和所述至少兩個所述第二標(biāo)識，用于確定所述第一晶圓和/或所述第二晶圓的移動偏轉(zhuǎn)角。

4.如權(quán)利要求3所述的晶圓對準(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)，用于對所述第一晶圓的第二表面上的所述第一標(biāo)識，以及所述第二晶圓的第一表面上的所述第二標(biāo)識進行成像。

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

6.如權(quán)利要求1所述的晶圓對準(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，到達所述圖像顯示器進行所述第一標(biāo)識和所述第二標(biāo)識的標(biāo)識成像。

8.如權(quán)利要求7所述的晶圓對準(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濾。

9.如權(quán)利要求1所述的晶圓對準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述運動機構(gòu)包括橫向移動部和縱向移動部，通過所述橫向移動部，以使所述第一晶圓和/或所述第二晶圓橫向位移進行標(biāo)識找尋，以及通過所述縱向移動部，以使所述第一晶圓和/或所述第二晶圓縱向位移進行標(biāo)識聚焦。

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

11.一種晶圓鍵合方法，其特征在于，包括以下步驟：

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

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種晶圓對準(zhǔn)裝置和鍵合方法。該晶圓對準(zhǔn)裝置包括：紅外光源，提供用于對準(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第一晶圓傳輸?shù)降谝痪A的第二表面和與之相對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)識和第一表面上的第二標(biāo)識的定位；以及運動機構(gòu)，分別連接第一晶圓和第二晶圓，基于第一標(biāo)識和第二標(biāo)識的定位，移動第一晶圓和/或第二晶圓的位置，以借助紅外光束使第一標(biāo)識和第二標(biāo)識垂直對準(zhǔn)。本發(fā)明能夠避免兩套光學(xué)系統(tǒng)光軸偏差所導(dǎo)致的對準(zhǔn)誤差，以及為獲取另一側(cè)的晶圓標(biāo)識而使運動平臺避讓所導(dǎo)致的移動誤差，從而提高對位精度，進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