用于保持晶片的容纳装置及用于将晶片对齐的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于容纳并且保持晶片的容纳装置和用于在使用所述容纳装置的情况下将第一晶片与第二晶片对齐的装置和方法。
【背景技术】
[0002]这种容纳装置或者样品保持器或夹盘以许多实施方式存在，并且对于容纳装置，平坦的容纳面或者保持面是决定性的，由此在越来越大的晶片面上的变得越来越小的结构可以在整个晶片面上被正确地对齐和接触。如果所谓的预键合步骤(该预键合步骤将晶片借助可分离的连接相互连接)在实际的键合过程之前执行的话，这是特别重要的。只要对于所有在一个或两个晶片上设置的结构应当实现< 2 μ m的对准精度或者尤其是变形值，晶片彼此之间的高度对齐精度就是特别重要的。在已知的容纳装置和用于对齐的装置(即所谓的对准器、尤其是键合对准器)中，在对齐标记附近这能非常好地达到。随着离对齐标记的距离的增大，具有好于2 μ m、优选好于I μ m并且进一步优选好于0.25 μ m的对齐精度或尤其是变形值的经检查并且完美的对齐是不可实现的。
【发明内容】
[0003]本发明的任务是，这样改善按照类型的容纳装置，使得利用其可以实现更精确的对齐。
[0004]该任务利用一种用于容纳并且保持晶片的容纳装置解决，该容纳装置具有下面的特征:
-保持面，
-用于将晶片保持在保持面处的保持装置，和
-补偿装置，用于对晶片的全局变形进行主动的、局部可控制的、至少部分的补偿。
[0005]该任务还利用一种用于将第一晶片与第二晶片对齐的装置解决，该装置具有下面的特征:
-用于以具有变形矢量的矢量场的形式确定局部对齐误差的装置，所述局部对齐误差是由于第一晶片相对于第二晶片的伸长和/或变形而出现的，
一至少一个根据上述权利要求之一所述的用于容纳至少一个晶片的容纳装置，和一用于在考虑矢量场以及同时通过补偿装置的补偿的情况下对齐晶片的对齐装置。
[0006]该任务也利用一种用于将第一晶片与第二晶片对齐的方法解决，该方法具有下面的步骤，尤其是按照下面的顺序:
一检测第一晶片的具有变形矢量的矢量场和/或第二晶片的具有变形矢量的矢量场并且通过分析装置分析矢量场并且求得局部对齐误差，
一将至少一个晶片容纳到前面所述的容纳装置中，并且一在考虑矢量场以及同时通过补偿装置的补偿的情况下对齐晶片。
[0007]在所说明的值范围中，在所述界限内的值也应当作为界限值被公开并且可以以任意组合被请求保护。
[0008]本发明基于按照欧洲专利申请EP 09012023和EPlO 015 569的申请人的认识，其中利用前面提到的认识，整个表面的检测、尤其是将在每个晶片表面上的结构的位置作为晶片位置图是可能的。后面提到的发明涉及用于求得在将第一晶片与第二晶片连接时由于第一晶片相对于第二晶片的伸长和/或变形而出现的局部对齐误差的装置，具有:
-沿着第一晶片的第一接触面的伸长值的第一伸长图和/或 -沿着第二接触面的伸长值的第二伸长图和
-用于分析第一和/或第二伸长图的分析装置，通过其可以求得局部的对齐误差。
[0009]在此，本发明的基本思想在于，设置由多个、相互独立的有源控制元件构成的容纳装置，利用这些控制元件容纳装置的保持面尤其是在形状和/或温度方面能够被影响。在此，这些有源控制元件通过相应的操控被使用，使得借助位置图和/或伸长图而已知的局部对齐误差或者局部变形被补偿或者最大程度地最小化或者减少。在此，不仅仅克服了局部变形，而且同时最小化或者校正了由局部变形在整体上产生的、晶片在其外部尺寸上的宏观变形或伸长。
[0010]因此，根据本发明，在将上面描述的涉及位置图、伸长图和/或应力图的发明以及在那里公开的对在接触和键合晶片时的对齐误差的就地校正进行组合的情况下，尤其可能的是:通过对晶片变形的主动的、尤其是局部的作用来实现进一步改善的对齐结果。
[0011]按照本发明的一个有利的实施方式规定，能够通过补偿装置来局部影响保持面的温度。保持面的局部温度升高导致保持在保持面上的晶片在该位置处的局部膨胀。温度梯度越高，晶片在该位置处的膨胀越多。从而基于位置图和/或膨胀图的数据，尤其是对齐误差的矢量分析，尤其是针对位置图和/或膨胀图的每个位置，可以有针对性地作用于晶片的局部变形或者对抗所述局部变形。
[0012]在该背景下，矢量分析被理解为带有变形矢量的矢量场，该矢量场尤其借助两个后面描述的本发明变型之一来求得。
[0013]第一变型涉及其中仅仅结构化两个晶片之一的应用情形。在该情形中，按照本发明规定，检测结构的偏差、尤其是几何形状与所希望的几何形状的偏差。在该情形下，尤其感兴趣的是，曝光区、尤其是多次重复曝光的曝光设备的曝光区的形状与标称的期望形状的偏差，所述标称的期望形状通常是矩形。这些偏差、尤其是描述这些偏差的矢量场可以按照EP 09012023基于对各个与曝光区相对应的对齐标记的位置图的检测来完成。代替地，该矢量场也可以基于借助EP 10 015 569.6所检测的应力图和/或伸长图来求得。但是，按照本发明该矢量场也可以有利地由任何其他合适的测量装置求得并且读入。多次重复曝光的光刻系统尤其是适用这种测量，这些光刻系统为了检测所述数据而用特定的测试掩模和/或特定测试例程运行。
[0014]第二变型涉及在其中两个晶片被结构化的应用情形。在该情形下，根据本发明规定，尤其是针对位置图、尤其是按照EP 09012023的第一和第二位置图的所有位置计算对齐偏差的矢量场。该矢量场应当根据在EP 10 015 569.6中的实施方式尤其是针对按照技术和/或经济标准被看作是理想的对齐位置来求得。
[0015]在本发明的另一有利的实施方式中规定，通过补偿装置可以局部地影响保持面的伸长，尤其是通过在保持面的背面处布置优选单独可操控的压电元件。通过保持面的伸长或者收缩、也即负伸长，尤其是通过由保持面作用在晶片上的保持力也相应地使得该晶片变形、尤其是伸长或收缩，使得通过该方式可以基于为该晶片求得的伸长图的值通过相应的控制装置有针对性地影响该晶片。只要通过所述补偿装置、尤其是通过在Z方向上的优选机械作用能够局部地影响保持面的形状，就存在另外的对抗在保持面上的晶片的变形的可能性。这里也适用的是，对补偿装置的控制通过控制装置来完成，该控制装置基于位置图和/或伸长图的值来进行相应地有针对性的、对补偿装置的局部控制。
[0016]控制装置尤其包括用于实施/计算相应例程的软件。
[0017]按照本发明的另一有利实施方式规定，从保持面的背面通过补偿装置局部地、尤其是液动和/或气动地对保持面施加压力。由此，同样可以对保持面的形状产生影响，从而得到上述的效应。该控制同样又通过上面描述的控制装置来进行。
[0018]有利地，将补偿装置设置为集成、优选嵌入在容纳装置、尤其是保持面中的多个有源控制元件。由此，可以单片地构造容纳装置的容纳部，如其在已知的容纳装置中同样的情况一样。
[0019]在此特别有利的是，能够单独地操控每个控制元件或控制元件组。局部的操控相应地是指，小的区段、尤其是小于晶片一半、优选小于晶片1/4、优选小于晶片1/8、进一步优选小于晶片1/16的区段，能够通过补偿装置被局部地操控。特别有利的是，补偿装置可以利用至少一个控制元件作用于晶片的每一个被自己的结构占据的区域。
[0020]本发明的装置在负责所有控制过程的中央控制单元中有利地包括前面描述的控制装置。然而按照本发明可以考虑的是，在容纳装置中设置控制装置，尤其是作为整体装置的模块。
[0021]按照本发明的方法可以通过如下方式被进一步改善，即规定在对齐之后对第一和/或第二晶片的位置图和/或伸长图进行尤其是再次的检测。由此按照本发明可以规定在完成了对齐之后对对齐完成进行检验。相应地可以考虑，进行具有过大对齐误差的晶片对的排除，以便例如重新对其进行按照本发明的对齐或清洁。同时，可以将检测的数据用于尤其是借助控制装置对该装置进行自校准。
[0022]在欧洲专利申请EP 09012023.9和/或欧洲专利申请EP 10 015 569.6公开的发明中，作为实施方式一同公开的同时适于本发明。
【附图说明】
[0023]本发明的其它优点、特征和细节从优选实施例的以下描述中以及借助附图得到，其中:
图1a示出了在第一实施方式中本发明的容纳装置的俯视图，
图1b示出了容纳装置的按照图1a中剖线A-A的截面视图，
图2a示出了在第二实施方式中本发明的容纳装置的俯视图，
图2b示出了容纳装置的按照图2a中剖线B-B的截面视图，
图3a示出了在第三实施方式中本发明的容纳装置的俯视图，
图3b示出了容纳装置的按照图3a中剖线C-C的截面视图，
图4a示出了在第四实施方式中本发明的容纳装置的俯视图，
图4b示出了容纳装置的按照图4a中剖线D-D的截面视图。
[0024]在附图中，相同的和作用相同的部件/特征用相同的参考标号表示。
【具体实施方式】
[0025]所有4个实施方式示出了单片的容纳部1，它们被设置为平面的、优选圆形的盘片，该盘片带有用于容纳和保持晶片的平整平坦保持面Ιο。在外周上，容纳部具有环状凸缘
Ia0
[0026]保持面1构成用于容纳