用于使襯底對準的裝置和方法
【專利說明】用于使襯底對準的裝置和方法
[0001]本發明涉及按照權利要求1所述的為了繼續處理使平襯底與承載襯底對準并且進行接觸的裝置以及按照權利要求7所述的相應的方法和按照權利要求14所述的使用。
[0002]在半導體工業領域經常要求減薄晶片的背面側并且這可以通過機械式和/或化學方法進行。為了減薄背面側通常將晶片暫時固定在承載系統上面，其中在固定方面具有不同的方法。例如使用薄膜或由硅，硅合金(像SiC，SiN等)，陶瓷，(玻璃纖維強化)塑料，石墨，藍寶石，金屬，玻璃或復合材料制成的晶片作為承載系統。當減薄過程結束或繼續處理時將背面側已經減薄的晶片安裝在薄膜框架上面并隨后去除承載。
[0003]一旦還要求除了背面減薄之外的襯底的處理，則再次使用剛性承載系統，即承載襯底。所述在背面減薄之后在相應的工業設備上執行的處理步驟的示例為:金屬化，干式蝕亥Ij，濕式蝕刻，激光處理，光刻，烘爐處理，摻加等。
[0004]在剛性承載襯底的情況下待處理的產品襯底通常通過粘接層與承載襯底相連接。
[0005]承載襯底應賦予將被任意減薄處理的襯底足夠的機械穩定性，使得其在繼續執行的處理步驟中或處理設備中能夠被處理。目前在臨時連接的情況下目標厚度為:30μπι-100μπι之間，未來將致力于生產更薄的I μ m-50 μ m之間的產品襯底，在永久連接的情況下還可以得到更薄的產品襯底，這種產品襯底在物理上僅通過對晶體管與連接層的結構高度的要求受到限制。產品襯底的最小厚度介于0.001 μπι-5 μ??之間。
[0006]上述處理步驟要求中的幾個在相應的設備中對襯底或承載襯底精確地進行定位。
[0007]其中例如將名義上300mm+/-200 μ m的產品襯底鍵合至301mm+/-200 μ m的承載襯底上。這是在采取謹慎的防護措施的情況下進行，以便在邊緣區域足夠地保護并尤其支撐將被背面減薄的或已經背面減薄的晶片。但是由于這些措施承載襯底的邊緣區域在不同的處理步驟中，尤其在濺鍍過程中，電沉積過程中和蝕刻過程中暴露在外面。
[0008]通過這些在【背景技術】中所述的承載襯底會導致產生幾個問題。沉積過程，在承載襯底的邊緣上的蝕刻等導致承載襯底邊緣受到強污染。
[0009]在分離產品襯底之后必須特別繁瑣地和高費用地清潔這些被污染的邊緣區域。破損的承載襯底邊緣經常是唯一的限制承載襯底的使用壽命的原因。此外終端產品的附加成本還源自承載襯底的費用成本，承載襯底的回收成本和再利用循環的次數。通過這種沿用至今的方法承載襯底的清潔步驟變得特別昂貴，因此在許多情況下不會再使用所述承載襯底。
[0010]承載襯底越便宜對再利用循環的次數的要求也就越不重要，例如對于生產成本大約20歐元的承載襯底期望至少再利用10次。
[0011]承載襯底越昂貴其高的使用壽命也就越重要(=再利用循環的次數多)。例如對于生產成本大約2000歐元的承載襯底期望能夠再利用1000次。
[0012]例如，在首次制造時可能使承載襯底變得昂貴的特性為:
[0013]-原材料，
[0014]-精確的幾何形狀:微小的總厚度變化(TTV)，例如要求<I μπι，以便能夠盡可能精確地將產品磨削或研磨到期望的厚度，
[0015]-預處理，使得能夠在以后分離臨時的鍵合。
[0016]由于這些問題特別昂貴的承載襯底常常不被采用，盡管它們擁有對于其它處理步驟有利的特性。
[0017]在下面列出的處理步驟中對兩個晶片的分類精確度提出特別高的要求:
[0018]-在承載襯底上面對背面減薄的晶片進行等離子體處理的過程中偏心率導致等離子體不均勻地放電。產生的放電(基于高的電場密度-電弧放電的擊穿)可能導致損壞產品和等離子體處理室。通過能夠使用等于/小于產品襯底的承載襯底，在等離子處理過程中或濺鍍過程中能夠實現特殊的優勢。
[0019]-在所謂的掃描儀或步進式曝光機上進行光刻曝光過程中未能足夠調節的鍵合對不會被足夠準確地充電。鍵合對的參照(預對準)是基于外部輪廓進行。但是在兩個外部輪廓的調節不夠精準或不能使用產品襯底的外部輪廓的情況下，較大(許多)的承載襯底的外部輪廓不能與產品襯底上的配準標記相對應。由此配準標記不會處于顯微鏡的“捕捉區域”并且必須繁瑣地進行搜尋。對于這些系統這導致時間損失，產能損失和生產率損失。
[0020]因此本發明的任務在于，對用于使襯底對準并進行接觸的裝置和方法進行說明，通過所述方法能夠更加精確和高效地使平襯底與承載襯底對準并且進行接觸。
[0021]該任務將通過權利要求1，7和14的特征實現。在從屬權利要求中對本發明的優選的改進方式進行說明。全部的由至少兩個在說明，權利要求和/或附圖中所說明的特征形成的組合也屬于在本發明范圍。至于所給出的值域處于所述極限內的值也被公示為極限值并且可任意組合使用。
[0022]本發明是基于這樣的思想，通過尤其是電子探測(探測裝置)將被對準的和接觸的襯底的外部輪廓以及以控制信號的形式處理(控制裝置)被探測的外部輪廓來對準(對準裝置)襯底實現更精確的對準。其中按照本發明尤其可以在襯底相接觸之前的相向運過程中優選連續地進行對準。除此之外按照本發明尤其可以考慮，通過相同的探測裝置檢查對準的精確度并且如有必要執行重新對準。
[0023]襯底可以理解為在半導體工業領域中所使用的產品襯底或承載襯底。承載襯底在不同的處理步驟中，尤其在功能襯底的背面減薄過程中用于加固功能襯底(產品襯底)。尤其可以考慮使用具有平面(“平面”)或凹痕(“槽口”)的晶片作為襯底。
[0024]將一種由承載襯底和襯底組成的產品(或襯底-承載襯底-組合)設定為獨立的發明，其中承載襯底和襯底通過按照本發明的裝置和/或按照本發明的方法被對準，接觸和彼此預固定和/或鍵合在一起并且特別的優點在于，承載襯底的直徑d2比產品襯底的直徑dl略小。按照本發明由此保證在處理產品襯底過程中承載襯底不會受到任何污染，被弄臟或受到不想要的處理等并且因此能夠頻繁地再利用。
[0025]盡管按照本發明的實施方式優選適合于將尤其從直徑d2上看較小的承載襯底關于尤其從直徑dl上看較大的襯底對準，按照本發明的裝置也可以被用于將比待鍵合的襯底大的或一樣大的承載襯底相互對準。
[0026]通過探測裝置是可以通過轉動裝置相對襯底和/或相對承載襯底轉動的和/或可以通過調節裝置相對襯底和/或相對承載襯底在X-方向和/或Y-方向平行于接觸面進行調節的方式，因此可以高效地和精確地執行對準。
[0027]按照本發明的一個優選的實施方式規定，探測裝置被安裝在至少分段地在圓周側可對著襯底和/或承載襯底布設的，尤其是分段地形成為環形的承載單元上面。
[0028]由此按照本發明能夠以高效的方式集成探測裝置。
[0029]有利地承載單元是布設在承載襯底支座或襯底支座之間，尤其通過安裝在其間的優選Z-調節裝置形式的接觸裝置，和/或通過安裝在其間的底板。通過這種方式提出本發明的一個特別高效的結構形式。
[0030]此外有利的是，在本發明的改進方式中調節裝置是直接地被安裝在底板與承載單元之間。由此可以考慮尤其與安裝在其上的襯底支座直接影響承載單元。
[0031]按照本發明的另一個優選的實施方式規定，尤其可以同時通過相同的，尤其是一個或多個探測裝置，優選顯微鏡探測圓周輪廓或圓周輪廓。通過這種方式可以在沒有速度損失的情況下減少昂貴的探測裝置的數量。
[0032]按照本發明也可以朝著作為承載襯底的襯底堆疊執行對準襯底。其中襯底堆疊可以理解為一定數量的已經處理的，例如背面減薄的襯底，所述襯底尤其被永久性地鍵合在一起。如果這種襯底堆疊足夠厚，按照本發明其可以作為承載襯底。
[0033]尤其優選無論是對于襯底還是對于承載襯底都結合光學距離測量儀使用一種機械對準裝置(調節裝置和旋轉裝置)。其中特別優選所述對準裝置被集成地布設在用于鍵合或預固定襯底的設備中。
[0034]本發明由此允許精確地，快速地和低成本地使兩個襯底(襯底和承載襯底)彼此對準，在其中不必參照配準標記。按照本發明的承載襯底因此可以放棄配準標記，這使得能夠更容易地制備所述承載襯底。
[0035]此外通過本發明還能夠多次使用承載襯底，其中不必通過繁瑣而昂貴的過程對所述承載襯底進行清潔。
[0036]除此之外還導致可以將按照本發明的裝置安裝/集成在鍵合機中的可能性。
[0037]通過本發明將對在圓周(圓周輪廓)的多個點上襯底的不同的直徑給予考慮并使得在其它機械和/或光學定位中不