[发明专利]确定结合波的走向的测量装置及方法

说明书

本发明涉及一种用于确定第一基板(2)与第二基板(4)之间的间隙(3)中的结合波的方向的测量装置。此外，本发明涉及一种对应方法。

技术领域

本发明涉及一种根据并列的专利权利要求的测量装置及方法。

背景技术

在半导体产业中，经常将具有不同大小、形状及材料的基板相互连接。连接过程被称为结合。将结合粗略地划分成永久结合和暂时结合。在永久结合的情况中，产生两个基板之间不再可拆卸的连接。该永久连接通过金属的相互扩散、通过阳极结合期间的阳离子-阴离子迁移或通过熔合结合期间氧化物和/或半导体材料之间的共价键的形成而发生。

在暂时结合的情况中，主要使用所谓的结合粘合剂。在此涉及胶粘剂，所述胶粘剂通过涂层方法被涂覆到一个或两个基板的表面上，以便担当基板之间的结合剂。

在熔合结合之情况中，将两个基板以最初可拆卸的连接(预结合)相互接合。该预结合主要在两个超纯平坦基板表面(所述基板表面尽可能无缺陷且无粒子，且彼此紧密接触)之间的范德华(van der Waals)桥键的基础上产生。

混合结合是熔合结合的子类型。混合结合表示分别由电基板区域及介电基板区域制成的两个基板表面的连接。相对应的相关的基板区域借助熔合结合(预结合)相互连接。当将预结合转换为永久结合时，产生基板的电基板区域之间的永久电接触。

在所有结合方法的情况中，使用结合剂，以便将要彼此结合的基板接合在一起。待接合的两个基板可经历初步处理(诸如表面活化、清洁步骤、对准步骤)，直至实际预结合步骤发生。

在预结合步骤中，使基板表面在非常小的面积上彼此接触。换言之，开始接合反应，在此之后，接合反应(即，桥键的形成)可在无外部能量供应的情况下进行。接合过程通过结合波的传播而连续发生。在US7479441B2、US8475612B2、US6881596B2及WO 2014/191033中描述理论背景。

如果在两个相同的非结构化基板的情况下已同心地开始结合波，则该结合波在理想情况中沿着基板半径作为同心生长的圆形波前（Kreisfront）运行。结构化的基板、杂质等改变结合波的进程。

在非最佳条件下，例如归因于气体夹杂(gas inclusion)、粒子夹杂(particleinclusion)等，可在两个基板之间产生未结合区域(英语：voids（空隙）)。

此外，接合误差可由于对准误差(尤其是来自有缺陷组件的缩放误差，英语：Run-out-Fehler（跳动误差）)、旋转误差、平移误差、残余误差、温度补偿误差而产生。单个基板或尤其是用薄层技术生产的功能单元的未经发现的或非关键误差可在误差传播中累积，且在预结合过程之后才可探测及可量化。

虽然基板可通过对准系统彼此非常精确地对准，但基板的扭曲可在结合过程自身期间发生。通过这样产生的扭曲，功能单元未必在所有位置处彼此正确地对准。在基板上的特定的点处的对准不准确性可以是扭曲、缩放误差、透镜误差(放大率误差或缩小率误差)等的结果。

在半导体产业中，处理这样的问题的所有主题领域被包含于术语“覆盖（Overlay）”下。例如，在Chris. Mack的“Fundamental Principles of OpticalLithography”（The Science of Microfabrication，威立出版社，2007年，重印2012年）中发现该主题的对应介绍。

在实际制造工艺之前，在计算机中设计每个功能单元。例如，用CAD (英语：computer aided design（计算机辅助设计）)程序来设计印制导线、微芯片、MEMS或可在微系统技术的辅助下生产的任何其他结构。然而，在生产功能单元期间，出现在计算机上构造的理想功能单元与在清洁室中制造的真实功能单元之间始终存在偏差。差异可主要追溯至硬件的限制(即，工程技术问题)，但非常经常追溯至物理限制。