專利名稱：用于估算多層晶片的非均勻變形的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)將由初始襯底形成的至少一層轉(zhuǎn)移到最終襯底上來(lái)制造多層半導(dǎo)體晶片或襯底的制造領(lǐng)域，所述被轉(zhuǎn)移層與初始襯底的一部分對(duì)應(yīng)。被轉(zhuǎn)移層還可以包括元件或多個(gè)微元件的全部或部分。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及在通過(guò)分子附著力將層鍵合至襯底時(shí)所出現(xiàn)的非均勻變形問(wèn)題，更確切地講，涉及將該層從被稱為“施主襯底”的初始襯底上轉(zhuǎn)移至被稱為“接收襯底”的最終襯底。該變形已經(jīng)在必須將微元件的一個(gè)或多個(gè)層轉(zhuǎn)移到最終支承襯底上的元件三維集成(3D集成)技術(shù)的情形中明顯地觀察到，但在電路的轉(zhuǎn)移或背光成像器件的制造情形中也觀察到該變形。尤其，由于被轉(zhuǎn)移層中一般具有尺寸非常小且數(shù)量很大的微元件，因此每一個(gè)被轉(zhuǎn)移層必須以很好的精確度布置在最終襯底上，以滿足與下面的層的非常嚴(yán)格的對(duì)準(zhǔn)。此外，有必要對(duì)轉(zhuǎn)移之后的層執(zhí)行處理，以便例如形成其它微元件、揭開表面上的微元件、形成互連件，等等。然而，申請(qǐng)人注意到，在該轉(zhuǎn)移之后出現(xiàn)以下情形，即很難或甚至不可能形成與轉(zhuǎn)移前所形成的微元件對(duì)準(zhǔn)的另外微元件。該未對(duì)準(zhǔn)現(xiàn)象參考圖IA至圖IE進(jìn)行描述，圖中示出了三維結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例，其包括將形成在初始襯底上的一層微元件轉(zhuǎn)移到最終襯底上和在鍵合之后的初始襯底的暴露面上形成另外的微元件層。 圖IA和圖IB不出了形成有第一系列微兀件11的初始襯底10。微兀件11依靠掩模通過(guò)光刻法來(lái)形成，所述掩模能夠?qū)εc待制造的微元件11對(duì)應(yīng)的圖案的形成區(qū)域進(jìn)行限定。如圖IC所示，然后使初始襯底10中包含微元件11的面與最終襯底20的面緊密接觸，從而形成復(fù)合結(jié)構(gòu)25。初始襯底10與最終襯底20之間的鍵合通過(guò)分子附著力來(lái)實(shí)現(xiàn)。從而，在襯底10和20之間的鍵合界面上得到微元件11的掩埋層。在鍵合之后，如圖ID所示，使初始襯底10被薄化，以便移除微元件11層上的一部分材料。然后，得到由最終襯底20和與初始襯底10的其余部分對(duì)應(yīng)的層IOa形成的薄化復(fù)合結(jié)構(gòu)30。如圖IE所示，三維結(jié)構(gòu)制作過(guò)程中的下一步在于，在薄化初始襯底10的暴露表面的水平處形成第二層微元件12，或者在暴露表面上以與包含在層IOa中的元件對(duì)齊的方式執(zhí)行補(bǔ)償工藝步驟(接觸、互連，等等)。為簡(jiǎn)便起見，在本文的其余部分中，術(shù)語(yǔ)“微元件”涉及由在層中或?qū)由蠈?shí)現(xiàn)的工藝步驟所產(chǎn)生的器件或任何其它圖案，并且所述器件或任何其它圖案的定位必須精確控制。從而，可能出現(xiàn)有源或無(wú)源元件、接觸或互連的問(wèn)題。從而，為了形成與掩埋微元件11對(duì)準(zhǔn)的微元件12，使用與用于形成微元件11時(shí)類似的光刻掩模。文中，類似掩模意指設(shè)計(jì)成在加工處理期間聯(lián)合使用的掩模。諸如層IOa的被轉(zhuǎn)移層一般包括在微元件的水平上和在形成在工藝處理步驟(諸如為了光刻所執(zhí)行的那些步驟)期間，專門由定位和對(duì)準(zhǔn)工具使用的層的薄片的水平上的標(biāo)記(或標(biāo)識(shí))。然而，即使使用定位工具，在一些微元件11和12之間仍出現(xiàn)偏移，諸如圖IE中所示的偏移 All、A 22, A 33, A 44 (分別與微元件對(duì) 111/121、112/122、113/123 和 114/124之間觀察到的偏移對(duì)應(yīng))。這些偏移不是可能起源于襯底的錯(cuò)誤裝配的基本變形(平移、旋轉(zhuǎn)或平移和旋轉(zhuǎn)的組合)的結(jié)果。這些偏移在將初始襯底與最終襯底裝配時(shí)由來(lái)自初始襯底的層中所出現(xiàn)的非均勻變形而產(chǎn)生。這些變形在一些微元件11的水平 上引起局部的非均勻移動(dòng)。此外，形成在轉(zhuǎn)移后襯底的暴露表面14b上的一些微元件12與這些微元件11之間具有可以為幾百納米或甚至一微米的量級(jí)的位置變化的特征。兩層微元件11和12之間的所謂“重疊”或未對(duì)準(zhǔn)現(xiàn)象可能是短路、堆中畸變或兩層微元件之間的連接錯(cuò)誤的起因。因此，如果被轉(zhuǎn)移微元件是由像素形成的成像器并且后轉(zhuǎn)移處理步驟旨在在這些像素的每一個(gè)上形成濾色器，則在這些像素中的某些像素上觀察到著色功能丟失。從而，該未對(duì)準(zhǔn)現(xiàn)象導(dǎo)致所生產(chǎn)的多層半導(dǎo)體晶片的質(zhì)量和價(jià)值下降。因微元件小型化需求的不斷增加和每個(gè)層中微元件集成密度的不斷增加，該現(xiàn)象的影響變得越來(lái)越嚴(yán)重。目前通常用來(lái)確定多層晶片中是否存在明顯非均勻變形的方法在于，通過(guò)在那些微元件上或附近形成的標(biāo)識(shí)(游標(biāo)等)的水平上執(zhí)行位置的光學(xué)測(cè)量來(lái)確定多個(gè)微元件的定位。然而，只可以在薄化初始襯底之后并且在初始襯底10的暴露表面14b上執(zhí)行補(bǔ)償工藝步驟之后進(jìn)行這些定位測(cè)試。此外，如果在初始襯底被薄化之后在其中檢測(cè)到對(duì)準(zhǔn)缺陷，則不可能校正這些缺陷。在該情形下，薄化初始襯底不可能被重復(fù)利用。在最終襯底中，如果定位測(cè)試在薄化復(fù)合結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)在可靠度和/或性能方面不可接受的未對(duì)準(zhǔn)，則將丟棄最終襯底，這明顯增加了多層晶片的制造成本。此外，在專利文獻(xiàn)WO 2007/103566A2中描述了用于確定半導(dǎo)體晶片中未對(duì)準(zhǔn)的技術(shù)。更確切地說(shuō)，該技術(shù)旨在估算在光刻步驟期間易于出現(xiàn)在晶片中的未對(duì)準(zhǔn)，這些未對(duì)準(zhǔn)由晶片中產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力引起。實(shí)際上，該技術(shù)在于，在通過(guò)在襯底上的沉積而產(chǎn)生的層的一面上執(zhí)行曲率測(cè)量。根據(jù)在層的不同點(diǎn)處所獲得的曲率數(shù)據(jù)，來(lái)相對(duì)于襯底確定該層的內(nèi)部機(jī)械應(yīng)力。當(dāng)知道這些應(yīng)力時(shí)，可以相對(duì)于襯底估算該層的“移動(dòng)”。在光刻步驟之前或期間估算這些移動(dòng)，尤其能夠確定如何補(bǔ)償或校正光刻參數(shù)以使未對(duì)準(zhǔn)最小化。然而，該技術(shù)僅僅涉及在通過(guò)在襯底上沉積(或者可以通過(guò)離子注入、退火或腐蝕)來(lái)生成的整個(gè)層上產(chǎn)生的變形的估算。這些所謂的非均勻變形實(shí)際上是在沉積于襯底的整個(gè)層上所達(dá)到的機(jī)械平衡的結(jié)果。這類變形因使用尤其考慮到機(jī)械定律和有效厚度的模型而具有目前相對(duì)可預(yù)見性的特性(參見文獻(xiàn)WO 2007/103566A2中第5頁(yè)等式5)。文獻(xiàn)WO 2007/103566A2中描述的技術(shù)沒有設(shè)計(jì)成對(duì)由兩個(gè)晶片的鍵合所產(chǎn)生的非均勻變形進(jìn)行估算，然而，特別是對(duì)于分子附著力式的鍵合，其機(jī)理目前仍不是很了解。申請(qǐng)人:注意到，由分子附著力產(chǎn)生的非均勻變形的特性是隨機(jī)的，在任何情形下與經(jīng)典非均勻變形都很不相同。現(xiàn)時(shí)，還沒有模型能夠可靠地估算在通過(guò)分子附著力鍵合至襯底的層中所產(chǎn)生的非均勻變形的水平。因此，存在以下需求，即在加工多層結(jié)構(gòu)的早期階段，以簡(jiǎn)單且有效的方式估算在依靠分子附著力鍵合而產(chǎn)生的多層結(jié)構(gòu)中的非均勻變形的水平。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提出能夠滿足上文所述的需求的方案。為此，本發(fā)明提出一種估算第一晶片中的非均勻變形的方法，所述第一晶片通過(guò)分子附著力鍵合至第二晶片，所述估算方法包括測(cè)定多個(gè)測(cè)量點(diǎn)的步驟，每一個(gè)所述測(cè)量點(diǎn)在局部上表示所述第一晶片的暴露表面的水平；對(duì)所述第一晶片中經(jīng)過(guò)多個(gè)測(cè)量點(diǎn)的至少一個(gè)表面輪廓進(jìn)行確定的步驟；
對(duì)所述第一晶片的表面輪廓進(jìn)行處理以便由此確定被處理表面輪廓的特征值的步驟；以及根據(jù)所述特征值對(duì)所述第一晶片中的非均勻變形的水平進(jìn)行估算的步驟。由于本發(fā)明的估算方法，可以估算緊隨在初始襯底在與最終襯底鍵合之后初始襯底中的非均勻變形水平?；诜蔷鶆蜃冃嗡降墓浪?，可以估計(jì)出現(xiàn)在初始襯底的隱埋表面與暴露表面之間的偏移。更具體而言，本發(fā)明的方法能夠估計(jì)在初始襯底的暴露表面上加工微元件時(shí)易于發(fā)生的未對(duì)準(zhǔn)的水平。從而，可以在使初始襯底被薄化之前，簡(jiǎn)單且有效地估算非均勻變形。本發(fā)明的估算方法沒必要以能夠通過(guò)厚度相對(duì)較小的剩余初始襯底進(jìn)行肉眼觀察的方式使微元件出現(xiàn)在初始襯底的暴露表面上，甚至掩埋在初始襯底中。從而，可以在三維結(jié)構(gòu)的加工處理中的較遠(yuǎn)上游端執(zhí)行非均勻變形水平的估算。本發(fā)明的估算方法優(yōu)選在將初始襯底通過(guò)分子附著力鍵合至最終襯底之后立即執(zhí)行。這避免，之后在初始襯底中檢測(cè)到額外的未對(duì)準(zhǔn)時(shí)執(zhí)行被證明是無(wú)用的且昂貴的額外技術(shù)步驟(薄化、生成微元件，等)。當(dāng)在鍵合之后在初始襯底中檢測(cè)到額外的非均勻變形時(shí)，則可以將初始襯底與最終襯底分離并且嘗試通過(guò)分子附著力再次鍵合。從而，本發(fā)明的估算方法能夠在鍵合引起非均勻變形的情形下再次使用(重復(fù)利用)初始襯底。在第一特定實(shí)施例中，通過(guò)沿第一晶片的直徑布置的測(cè)量點(diǎn)來(lái)確定表面輪廓。該情形當(dāng)然適用于第一晶片具有大致圓柱形形狀的情形。從而，可以記錄第一晶片的不同直徑上的測(cè)量點(diǎn)，以便獲取表示整個(gè)第一晶片的非均勻變形的數(shù)據(jù)。在該第一實(shí)施例中，特征值優(yōu)選為表面輪廓的二階導(dǎo)數(shù)。此外，估算方法的估算步驟可以包括以下測(cè)試中的至少一個(gè)第一測(cè)試，其確定所述二階導(dǎo)數(shù)是否具有至少一個(gè)符號(hào)變化；以及第二測(cè)試，其確定所述二階導(dǎo)數(shù)是否具有大于預(yù)定值的至少一個(gè)絕對(duì)值。這兩個(gè)測(cè)試中的每一個(gè)能夠在初始襯底通過(guò)分子附著力鍵合至最終襯底之后簡(jiǎn)單且有效地估算初始襯底中的非均勻變形水平。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例中，執(zhí)行上述兩個(gè)測(cè)試中的僅僅一個(gè)?？蛇x地，執(zhí)行兩個(gè)測(cè)試以便估算第一晶片中的非均勻變形水平。在第二實(shí)施例中，通過(guò)沿中心與所述第一晶片的中心重合的圓周所布置的測(cè)量點(diǎn)來(lái)確定表面輪廓。在一個(gè)特定實(shí)施例中，估算方法包括執(zhí)行以下步驟-對(duì)所述第一晶片的多個(gè)表面輪廓進(jìn)行確定，-對(duì)所述多個(gè)表面輪廓中的每一個(gè)輪廓執(zhí)行處理步驟，以由此確定被處理輪廓的特征值，其中在所述估算步驟期間，根據(jù)所確定的所述特征值的函數(shù)來(lái)確定所述非均勻變 形的水平?？蛇x地，可以生成多個(gè)測(cè)量點(diǎn)記錄，該記錄彼此隔開并且沿相同的方向生成。通過(guò)這種方式，所有的測(cè)量點(diǎn)記錄沿第一方向彼此平行地生成。尤其可以設(shè)想以下情形，其中記錄彼此均勻地隔開并且按照相同的第一方向來(lái)定向。此外，仍然在本可選方案的背景下，可以生成多個(gè)額外記錄，其中每一個(gè)記錄的測(cè)量點(diǎn)沿相同的第二方向，該第二方向與上述第一方向不同。例如，測(cè)量點(diǎn)的記錄可以根據(jù)由平行于第一和第二方向的線所形成的網(wǎng)格來(lái)執(zhí)行。該網(wǎng)格可以均勻，并且第一和第二方向可以選擇為垂直。此外，每一個(gè)記錄的測(cè)量點(diǎn)可以采用以下測(cè)量步驟來(lái)測(cè)量，該測(cè)量步驟根據(jù)第一晶片的至少一個(gè)圖案的尺寸來(lái)確定。在一個(gè)特定實(shí)施例中，測(cè)量步驟可以與所述第一晶片的圖案的尺寸的一半基本對(duì)應(yīng)。在一種特定情形下，在初始襯底的暴露表面上的圖案為矩形形狀，測(cè)量步驟與該圖案的一側(cè)的一半基本對(duì)應(yīng)。選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)量步驟，并且該步驟根據(jù)第一晶片的圖案的尺寸，其優(yōu)點(diǎn)在于，其能夠不考慮第一晶片的暴露表面的水平中的任何無(wú)限小變量，這些小變量使相應(yīng)表面輪廓的二階導(dǎo)數(shù)在非常小的范圍內(nèi)發(fā)生符號(hào)變化。此外，可以通過(guò)聲學(xué)顯微術(shù)來(lái)執(zhí)行多個(gè)測(cè)量點(diǎn)的記錄。本發(fā)明還涉及對(duì)包括通過(guò)分子附著力鍵合至第二晶片的第一晶片的至少一個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇的方法，該選擇方法包括通過(guò)上述估算方法，對(duì)每一個(gè)結(jié)構(gòu)的第一晶片中的非均勻變形進(jìn)行估算的步驟；以及基于為每一個(gè)被估算結(jié)構(gòu)所確定的特征值來(lái)選擇一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)的步驟。由此，如果在估算步驟期間執(zhí)行第一測(cè)試和第二測(cè)試，例如則在兩個(gè)測(cè)試都為否定的情形下才選擇該結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的選擇方法能夠保留包括多個(gè)多層結(jié)構(gòu)的批次中的滿意結(jié)構(gòu)，即非均勻變形水平可接受的結(jié)構(gòu)，并且排除非均勻變形不可接受的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還涉及用于估算第一晶片中的非均勻變形的裝置，第一晶片通過(guò)分子附著力鍵合至第二晶片，該估算裝置包括測(cè)量裝置，其用于測(cè)定多個(gè)測(cè)量點(diǎn)，每一個(gè)所述測(cè)量點(diǎn)在局部上表示所述第一晶片的暴露表面的水平；
計(jì)算裝置，其對(duì)第一晶片中經(jīng)過(guò)多個(gè)測(cè)量點(diǎn)的至少一個(gè)表面輪廓進(jìn)行確定，并且確定所述表面輪廓的特征值；以及估算裝置，其根據(jù)所述特征值對(duì)所述第一晶片中的非均勻變形水平進(jìn)行估算。應(yīng)該注意，參考本發(fā)明的估算方法和選擇方法的各個(gè)實(shí)施例所述的優(yōu)點(diǎn)和所作的評(píng)述以類似的方式適用于本發(fā)明的估算裝置和選擇裝置的各個(gè)實(shí)施例。在一個(gè)特定實(shí)施例中，特征值為表面輪廓的二階導(dǎo)數(shù)。在該實(shí)施例中，估算裝置可以構(gòu)造成執(zhí)行以下測(cè)試中的至少一個(gè)測(cè)試第一測(cè)試，其確定二階導(dǎo)數(shù)是否具有至少一個(gè)符號(hào)變化；以及第二測(cè)試，其確定二階導(dǎo)數(shù)是否具有大于預(yù)定值的至少一個(gè)絕對(duì)值。測(cè)量裝置可以構(gòu)造成，使每一個(gè)記錄的測(cè)量點(diǎn)沿第一晶片的直徑進(jìn)行測(cè)量?？蛇x地，測(cè)量裝置構(gòu)造成，生成多個(gè)測(cè)量點(diǎn)記錄，該記錄彼此隔開并且沿相同的方向生成。測(cè)量裝置還可以構(gòu)造成，每一個(gè)記錄的測(cè)量點(diǎn)采用以下測(cè)量步驟來(lái)測(cè)量，該測(cè)量步驟根據(jù)第一晶片的至少一個(gè)圖案的尺寸來(lái)確定。在一個(gè)特定實(shí)施例中，測(cè)量步驟與第一晶片的圖案的尺寸的一半基本對(duì)應(yīng)。此外，本發(fā)明的測(cè)量裝置可以包括聲學(xué)顯微鏡。


本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在通過(guò)舉例所提供的且參考附圖所給出的本發(fā)明的特定實(shí)施例的以下描述中顯現(xiàn)，其中-圖IA至圖IE是示出現(xiàn)有技術(shù)中的三維結(jié)構(gòu)的制作的簡(jiǎn)圖；-圖2是包括鍵合至第二晶片的第一晶片的復(fù)合結(jié)構(gòu)的半剖面的透視圖；-圖3以流程圖的方式示出了與本發(fā)明的一個(gè)特定實(shí)施例對(duì)應(yīng)的估算方法和選擇方法的主要步驟；-圖4A、圖4B、圖4C和圖4D分別示出了將第一晶片鍵合至第二晶片的第一實(shí)例、與該第一實(shí)例對(duì)應(yīng)的表面輪廓的曲線、與沿特定直徑的二階導(dǎo)數(shù)對(duì)應(yīng)的曲線、以及表示沿特定半徑出現(xiàn)在第一晶片中的未對(duì)準(zhǔn)的曲線的簡(jiǎn)圖；-圖5A、圖5B、圖5C和圖分別示出了將第一晶片鍵合至第二晶片的第二實(shí)例、與該第二實(shí)例對(duì)應(yīng)的表面輪廓的曲線、與沿特定直徑的二階導(dǎo)數(shù)對(duì)應(yīng)的曲線、以及表示沿特定半徑出現(xiàn)在第一晶片中的未對(duì)準(zhǔn)的曲線的簡(jiǎn)圖；-圖6A、圖6B、圖6C和圖6D分別示出了將第一晶片鍵合至第二晶片的第三實(shí)例、與該第三實(shí)例對(duì)應(yīng)的表面輪廓的曲線、與沿特定直徑的二階導(dǎo)數(shù)對(duì)應(yīng)的曲線、以及表示沿特定半徑出現(xiàn)在第一晶片中的未對(duì)準(zhǔn)的曲線的簡(jiǎn)圖；-圖7以圖解的形式示出了用于測(cè)量表面輪廓的聲學(xué)顯微技術(shù)的實(shí)例；-圖8A示出了包括鍵合至第二晶片的第一晶片的復(fù)合結(jié)構(gòu)的半剖面的透視圖；-圖8B示出了從上方觀察時(shí)圖8A中的結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出了能夠估算第一晶片中的非均勻變形的水平的方案，其中對(duì)應(yīng)于初始襯底的第一晶片通過(guò)分子附著力鍵合至對(duì)應(yīng)于最終襯底的第二晶片。文中考慮如圖2所示的復(fù)合結(jié)構(gòu)125的情形。在該實(shí)例中，復(fù)合結(jié)構(gòu)125通過(guò)利用分子附著力將具有微元件111的第一晶片110于其鍵合表面114a處鍵合至第二晶片120以便將微元件111掩埋在鍵合界面的水平上來(lái)形成。在文中所述的實(shí)例中，用于形成復(fù)合結(jié)構(gòu)125的晶片具有300_的直徑。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明適用于其它晶片尺寸和/或形狀。下面參考圖3描述本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的估算方法的主要步驟(步驟EI至E3 )，該方法能夠估算圖2所示的復(fù)合結(jié)構(gòu)125中的非均勻變形的水平。申請(qǐng)人:驚奇地發(fā)現(xiàn)，可以通過(guò)對(duì)第一晶片110的暴露表面114b上的起伏進(jìn)行研究來(lái)獲取與第一晶片110中的非均勻變形有關(guān)的信息。
如此，首先執(zhí)行步驟E1，即記錄多個(gè)測(cè)量點(diǎn)，每一個(gè)測(cè)量點(diǎn)局部地表示晶片110的暴露表面的水平。從而，所執(zhí)行的每一個(gè)記錄與第一晶片110在特定方向上或沿特定曲線于特定長(zhǎng)度內(nèi)的表面輪廓。從而，文中表面輪廓意指，表示表面在特定方向上或特定曲線上于特定長(zhǎng)度內(nèi)的起伏(或水平)的輪廓。在該情形下，每一個(gè)測(cè)量點(diǎn)記錄局部地表不，第一晶片110的暴露表面114b關(guān)于與所述暴露表面114b垂直的軸Z的水平或起伏。該或每一個(gè)測(cè)量點(diǎn)記錄一般依靠機(jī)械或光學(xué)輪廓測(cè)定設(shè)備(例如，通過(guò)干涉測(cè)量法)來(lái)執(zhí)行。優(yōu)選利用聲學(xué)顯微技術(shù)來(lái)產(chǎn)生記錄，該技術(shù)能夠有利地減小每一個(gè)記錄的測(cè)量時(shí)間。圖7以圖解的方式示出了能夠測(cè)量第一晶片110的暴露表面114b的輪廓的聲學(xué)顯微技術(shù)的實(shí)例。探測(cè)器147包括源148，該源148構(gòu)造成按照復(fù)合結(jié)構(gòu)125的方向發(fā)射入射聲波140。該聲波在第一晶片110中傳播，然后在第二晶片120中傳播，從而遇到三個(gè)連續(xù)的界面，即第一晶片110的暴露表面114b,然后第一晶片110的隱埋表面114a,最后第二晶片120的后面。聲波140在每一個(gè)界面處局部反射，每一次產(chǎn)生送回至探測(cè)器147的聲學(xué)傳感器150的回波。從而，依靠傳感器150來(lái)檢測(cè)由聲波142在第二晶片120的后面、隱埋表面114a和暴露表面114b處反射而分別產(chǎn)生的回波142、144和146的接收。然后，根據(jù)回波146到達(dá)探測(cè)器147所需的時(shí)間，可以確定晶片147與第一晶片110的暴露表面114b之間的距離?？蛇x地，根據(jù)回波146與接收回波144之間的時(shí)間變化，可以在給定位置處測(cè)量第一晶片的厚度。從而，通過(guò)在復(fù)合結(jié)構(gòu)125的前方移動(dòng)探測(cè)器，可以生成與第一晶片110的暴露表面114b的輪廓對(duì)應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)記錄。在文中所述實(shí)例中，沿第一晶片110的直徑D記錄測(cè)量點(diǎn)。在第二實(shí)例中，沿中心與晶片110的中心重合且半徑小于晶片半徑的圓周(或圓弧)記錄測(cè)量點(diǎn)。然而，可以在任何方向上和/或任何距離上，執(zhí)行一次以上的測(cè)量點(diǎn)記錄。此外，每一個(gè)記錄的方向和長(zhǎng)度尤其可以根據(jù)預(yù)定情形(關(guān)注的工藝、所要求的可靠度水平、所使用的設(shè)備，等等)的約束和要求來(lái)進(jìn)行選擇。接續(xù)上述第二實(shí)例，記錄由中心與晶片110的中心重合且半徑選為在晶片的表面上分布測(cè)量點(diǎn)的一系列同心圓組成。
然后，執(zhí)行步驟E2，即確定晶片110的至少一個(gè)表面輪廓，每一個(gè)輪廓從步驟El中所產(chǎn)生的記錄的多個(gè)測(cè)量點(diǎn)經(jīng)過(guò)。從而，表面輪廓可與步驟El中所產(chǎn)生的測(cè)量點(diǎn)記錄的部分或全部對(duì)應(yīng)。如果在步驟El中產(chǎn)生了多個(gè)測(cè)量記錄，則在步驟E2中為每一個(gè)測(cè)量記錄確定測(cè)量輪廓。當(dāng)步驟E2已經(jīng)執(zhí)行時(shí)，對(duì)步驟E2中所獲取的每一個(gè)表面輪廓執(zhí)行處理(步驟E3)，以便推導(dǎo)出相應(yīng)的特征值。如下文詳述，該特征值可以為不同類型。更確切地講，申請(qǐng)人已經(jīng)確定，基于步驟E2中確定的表面輪廓的不同處理使表示晶片110中所出現(xiàn)的非均勻變形的水平的信息能夠被獲取。在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，在步驟E3期間，根據(jù)沿晶片110的直徑D所獲取測(cè)量 點(diǎn)來(lái)計(jì)算二階導(dǎo)數(shù)。如此計(jì)算出的二階導(dǎo)數(shù)提供與表面輪廓沿該直徑的斜度變化有關(guān)的信肩、O申請(qǐng)人:驚奇地注意到，表面輪廓的二階導(dǎo)數(shù)提供以下信息，即表示在通過(guò)分子附著力鍵合至第二晶片120的第一晶片110中出現(xiàn)的非均勻變形的水平的信息。在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，在處理步驟E3期間，對(duì)在步驟E2中確定的表面輪廓的展形進(jìn)行確定，表面輪廓對(duì)應(yīng)于圓周記錄。申請(qǐng)人驚奇地發(fā)現(xiàn)，與圓周記錄對(duì)應(yīng)的表面輪廓的展形(通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)偏差或者最大值與最小值之差來(lái)測(cè)量)還提供以下信息，即表示在通過(guò)分子附著力鍵合至第二晶片120的第一晶片110中出現(xiàn)的非均勻變形的水平的信息。然后，根據(jù)步驟E3中獲取的特征值來(lái)執(zhí)行第一晶片110的非均勻變形的水平的估算(步驟E4)。該估算能夠?qū)υ诋愘|(zhì)結(jié)構(gòu)的加工后期易于出現(xiàn)的未對(duì)準(zhǔn)進(jìn)行估計(jì)，諸如參考圖IE所述。參考圖I的情形，例如，本發(fā)明能夠?qū)门c加工微元件11所用的類似的光刻掩模加工微元件12而得到的對(duì)準(zhǔn)錯(cuò)誤A 11、A 22、A 33和A 44的水平進(jìn)行估計(jì)。為此，申請(qǐng)人已經(jīng)找到了利用表面輪廓的特征值(S卩，二階導(dǎo)數(shù)或展形)來(lái)估算晶片中的非均勻變形的幾種方法。首先，參考圖4A、圖5A和圖6A的實(shí)例，對(duì)能夠估算非均勻變形水平的表面輪廓的二階導(dǎo)數(shù)的使用實(shí)例(第一實(shí)施例)進(jìn)行描述。在文中所考慮的所有實(shí)例中，第一晶片210、310和410在分別鍵合至第二晶片220,320和420之前具有輕微的凹形。為了清晰，圖4A、圖5A和圖6A中均故意放大了第一晶片210、310和410的彎曲。此外，在這些實(shí)例的每一個(gè)中，微元件(211、311和411)存在于第一晶片(210、310和410)的表面(214a、314a和414a)上。在圖4A和圖5A分別所示的第一和第二情形中，第一晶片210和310均放置在支承件S (俗稱卡盤)上并且在該支承件上為凹形。第一晶片210和310的彎曲朝遠(yuǎn)離支承件S的方向，以使包含微元件211和311的表面214a和314a暴露。然后，將第二晶片220和320分別放置在第一晶片210和310的表面214a和314a上，以便進(jìn)行鍵合。依靠施加工具(分別用231和331標(biāo)識(shí))在第二晶片220和320上的區(qū)域中(或點(diǎn)上)施加接觸力。在每一種情形中，由施加工具231和331產(chǎn)生的接觸力能夠在第一和第二晶片之間引起鍵合波。從而，第一晶片210和310通過(guò)分子附著力分別鍵合至第二晶片220和320。接著，在每一種情形中將微元件隱埋在第一和第二晶片之間的鍵合界面處。
在第一種情形中(圖4A)，將接觸力施加在第二晶片220的外圍邊緣。另一方面，在第二種情形中(圖5A)將接觸力施加在第二晶片320的中心。圖6A中的第三種情形與第一和第二種情形的不同在于，第二晶片420直接布置在支承件S上。然后，將第一晶片410放置在第二晶片420上，第一晶片410中包含微元件411的面414a朝向第二晶片420。然后，依靠施加工具431在第一晶片410的中心施加接觸力，以使鍵合波開始在第一晶片410和第二晶片420之間傳播。由此，在文中所考慮的三種情形中獲得包含通過(guò)分子附著力鍵合至第二晶片的第一晶片的復(fù)合結(jié)構(gòu)(如圖2所述)。注意，在文中所述實(shí)例中，施加持續(xù)6秒的3. 7N接觸力，以啟動(dòng)鍵合波。第一晶片210、310和410在分別與第二晶片220、320和420裝配之后，易于出現(xiàn) 非均勻變形。還應(yīng)該注意，在圖4A、圖5A和圖6A所示的三種情形中，第二晶片220、320和420為平面形狀。然而，在每一種情形中第二晶片可以為非平面形狀，例如類似于或不同于與之裝配的第一晶片的凹形。當(dāng)在以上所考慮的三種情形的每一種情形中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)通過(guò)分子附著力的鍵合時(shí)，接著對(duì)所獲得的每一個(gè)復(fù)合結(jié)構(gòu)的第一晶片中的非均勻變形的水平進(jìn)行估算。最初，生成在每一個(gè)復(fù)合結(jié)構(gòu)的第一晶片的暴露表面上的多個(gè)測(cè)量點(diǎn)記錄(步驟E1)。在文中所述情形中，通過(guò)聲學(xué)顯微術(shù)記錄沿第一晶片210、310和410的特定直徑D的測(cè)量點(diǎn)。每一個(gè)測(cè)量點(diǎn)與相對(duì)于預(yù)定參考高度的第一晶片的暴露表面的高度Z對(duì)應(yīng)，每一個(gè)高度與第一晶片表面上的給定位置有關(guān)。在文中所述實(shí)例中，每一個(gè)測(cè)量點(diǎn)的位置由沿關(guān)注的直徑D的位置X限定?？蛇x地，每一個(gè)測(cè)量點(diǎn)同樣可以與一對(duì)坐標(biāo)(X，Y)相關(guān)，所述一對(duì)坐標(biāo)(X，Y)與第一晶片的暴露表面上的二維位置對(duì)應(yīng)。此外，在文中所述的每一個(gè)實(shí)例中，生成測(cè)量點(diǎn)記錄的步驟El還包括生成表示通過(guò)這種方法所獲得的表面輪廓的曲線。另一方面，本發(fā)明方法的后續(xù)步驟可以在不必須生成該曲線的情形下進(jìn)行。圖4B、圖5B和圖6B分別示出了在所考慮的三種情形下觀察到的表面輪廓232、332 和 432。研究表面輪廓232、332和432，發(fā)現(xiàn)在圖4A實(shí)例中高度變化達(dá)到約25 y m，在圖4B實(shí)例中達(dá)12iim，并且在圖4C實(shí)例中達(dá)30 ym。接著，執(zhí)行步驟E2，即根據(jù)步驟El中獲得的表面輪廓來(lái)計(jì)算二階導(dǎo)數(shù)。如上所述，沒必要生成曲線232、332和432，因?yàn)槊恳粋€(gè)二階導(dǎo)數(shù)可以根據(jù)相應(yīng)記錄的測(cè)量點(diǎn)來(lái)直接計(jì)算。在文中所考慮的每一個(gè)實(shí)例中，計(jì)算步驟E2還包括，生成表示通過(guò)這種方式所獲得的二階導(dǎo)數(shù)的曲線。曲線234、334和434分別與三個(gè)曲面輪廓232、332、和432的二階導(dǎo)數(shù)對(duì)應(yīng)。
然而，可以在未生成二階導(dǎo)數(shù)的任何圖示的情形下估算非均勻變形的水平?？梢韵拗漆槍?duì)每一個(gè)二階導(dǎo)數(shù)的值的計(jì)算和利用的過(guò)程。步驟E2中計(jì)算的二階導(dǎo)數(shù)能夠?qū)λ紤]的三種情形下第一晶片中的非均勻變形的水平進(jìn)行估算(估算步驟E3)。申請(qǐng)人:注意到，表面輪廓的二階導(dǎo)數(shù)表示第一晶片的表面上的變形，并且通過(guò)觀察這些表面變形可以估算第一晶片中的非均勻變形的水平。例如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在相同的表面輪廓中出現(xiàn)至少一個(gè)彎曲方向變化時(shí)，表明第一晶片中存在大的非均勻變形。
因此，在本發(fā)明的一個(gè)特定實(shí)施例中，執(zhí)行第一檢測(cè)，該第一檢測(cè)包括確定表面輪廓的二階導(dǎo)數(shù)是否包括至少一個(gè)符號(hào)變化。如果該第一檢測(cè)是肯定的，則由此可推斷，所考慮的第一晶片中存在大的非均勻變形。利用以上參考圖7所述的聲學(xué)顯微技術(shù)，通過(guò)估算被測(cè)試的三個(gè)復(fù)合結(jié)構(gòu)中的非均勻變形水平來(lái)在實(shí)驗(yàn)上檢驗(yàn)第一測(cè)試的效果。更確切地說(shuō)，在第一種情形(圖4A)中，在第一晶片210的表面214b上觀察到未對(duì)準(zhǔn)，其中大部分小于lOOnm，在晶片的中心甚至小于50nm。僅僅約15%的表面214b具有大于150nm的未對(duì)準(zhǔn)。這些大未對(duì)準(zhǔn)分布在晶片的外圍邊緣，尤其在靠近施加工具231的接觸點(diǎn)的區(qū)域中。在第二種情形(圖5A)中，在第一晶片310的約50%的暴露表面314b上觀察到大于150nm的未對(duì)準(zhǔn)。對(duì)于這些大未對(duì)準(zhǔn),大部分分布在表面314b的中心和外圍邊緣。其余的50%的表面314b具有從50nm至150nm的大部分未對(duì)準(zhǔn)。在第三中情形(圖6A)中，觀察到，第一晶片10的約75%的表面14b具有小于IOOnm的未對(duì)準(zhǔn)。更大的未對(duì)準(zhǔn)，一般從IOOnm至150nm，出現(xiàn)在第一晶片410的中心。圖4D、圖和圖6D分別以曲線的形式示出了沿每一個(gè)第一晶片210、310和410的特定半徑測(cè)得的未對(duì)準(zhǔn)。在這三種情形中，利用如參考圖IA至圖IE所述的以下標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量處理來(lái)測(cè)量出現(xiàn)在第一晶片上的未對(duì)準(zhǔn)使第一晶片在鍵合之后被薄化，其后對(duì)出現(xiàn)在隱埋于兩個(gè)晶片之間的鍵合界面處的微元件與加工在薄化第一晶片的暴露表面上的微元件之間的未對(duì)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量。圖4D、圖和圖6D中的橫坐標(biāo)軸表不相對(duì)于第一晶片的中心的距離(用mm表示)。在最后的分析中，第二種情形(圖5A)中的被測(cè)試的樣品為非均勻變形水平最高的樣品。這由以下事實(shí)來(lái)證明僅僅表面輪廓332的二階導(dǎo)數(shù)334至少包含一個(gè)符號(hào)變化。更確切地說(shuō)，發(fā)現(xiàn)，二階導(dǎo)數(shù)334包括兩個(gè)符號(hào)變化，這表示第一晶片310的表面上具有大的斜度變化。相反，對(duì)于第一和第三種情形中的被測(cè)試樣品，二階導(dǎo)數(shù)不包含符號(hào)變化，這表示，這些情形引起比第二種情形更低水平的非均勻變形。應(yīng)該注意，相同表面記錄的二階導(dǎo)數(shù)中檢測(cè)到的符號(hào)變化數(shù)量同樣可以提供與存在于第一晶片中的非均勻變形水平有關(guān)的信息。此外，申請(qǐng)人觀察到，表面輪廓具有劇烈的斜度變化，因此較大的二階導(dǎo)數(shù)值同樣與第一晶片內(nèi)的較大非均勻變形對(duì)應(yīng)。因此，在本發(fā)明的該第一實(shí)施例的變型中，根據(jù)步驟E2中所獲得的二階導(dǎo)數(shù)值的函數(shù)來(lái)估算第一晶片中的非均勻變形水平。例如，在估算步驟E3期間，執(zhí)行第二測(cè)試，即確定表面輪廓的二階導(dǎo)數(shù)是否包含至少一個(gè)大于預(yù)定閾值的值。如果該第二測(cè)試為肯定的，則表示第一晶片中存在大的非均勻變形。注意，該預(yù)定值尤其可以根據(jù)關(guān)注的狀況(關(guān)注的工藝、所需的可靠度水平、所使用的設(shè)備，等等)的約束和要求來(lái)選擇。然而，上文所述的測(cè)試以實(shí)例的方式給出，從而可以根據(jù)情形來(lái)使用利用了表面輪廓的二階導(dǎo)數(shù)的其它方法。例如，可以將例如表面輪廓的二階導(dǎo)數(shù)超過(guò)預(yù)定值的次數(shù)等納入考慮范圍，等等。 可以設(shè)想以下非均勻變形水平的估算，即通過(guò)例如累積上述第一和第二測(cè)試來(lái)將與表面輪廓的二階導(dǎo)數(shù)有關(guān)的不同測(cè)試組合在一起。下面，描述以下實(shí)施例其中處理步驟E3中所獲得的特征值與表面輪廓的展形對(duì)應(yīng)(第二實(shí)施例)，步驟E2中所確定的該輪廓與圓周形狀的測(cè)量點(diǎn)記錄對(duì)應(yīng)。更確切地說(shuō)，此處考慮具有與上文所述結(jié)構(gòu)125類似的結(jié)構(gòu)的復(fù)合結(jié)構(gòu)525 (圖8A)。從而，結(jié)構(gòu)525包括通過(guò)分子附著力鍵合至第二晶片520的第一晶片510。在本實(shí)例中，第一晶片510還包括位于其鍵合表面514a上的微元件511，從而這些微元件隱埋在鍵合界面的水平上。在記錄步驟El中，測(cè)量點(diǎn)沿至少一個(gè)圓周布置，所述圓周的中心與第一晶片510的中心CT重合(圖8B)。在此處所述的實(shí)例中，沿C1、C2和C3所標(biāo)識(shí)的三個(gè)同心圓執(zhí)行記錄，這些圓周分別具有半徑Rl、R2和R3 (這些半徑小于晶片510的半徑)。然而，應(yīng)該理解，可以具有任意數(shù)量的圓周，其中測(cè)量點(diǎn)沿所述圓周記錄。該數(shù)量尤其可以根據(jù)要在步驟E4中進(jìn)行估算的準(zhǔn)確度和/或可靠度來(lái)選擇。優(yōu)選地，圓周數(shù)量和圓周的各個(gè)半徑選擇成在晶片的表面上均勻地分布測(cè)量點(diǎn)，以便獲得表示整個(gè)晶片510上的非均勻變形的數(shù)據(jù)。可選地，可以沿曲率中心與中心CT重合的至少一個(gè)圓弧記錄測(cè)量點(diǎn)。同樣可以沿以CT為中心的至少一個(gè)螺旋線來(lái)記錄測(cè)量點(diǎn)。然后，在步驟E2中確定第一晶片510的至少一個(gè)表面輪廓，這些表面輪廓中的每一個(gè)經(jīng)過(guò)前述步驟El中生成的相應(yīng)記錄的多個(gè)測(cè)量點(diǎn)。從而，在該實(shí)例中，在步驟E2中確定三個(gè)表面輪廓P1、P2和P3，它們分別與沿圓周C1、C2和C3所記錄的所有測(cè)量點(diǎn)對(duì)應(yīng)。然后，確定步驟E3中所獲得的每一個(gè)表面輪廓的展形(步驟E4)。該展形計(jì)算可以用不同的方法實(shí)現(xiàn)。在第一變型中，確定每一個(gè)表面輪廓Pi (i=l、2、3)的最小值Vmin(i)和最大值Vmax (i)。這些值Vmin (i)和Vmax (i)分別與輪廓Pi中局部地表示晶片510的暴露表面在位置上的最低和最高水平的測(cè)量點(diǎn)對(duì)應(yīng)。然后，確定每一個(gè)輪廓Pi的差A(yù) i，以使A i=Vmax (i) - Vmin(i)?；谥礎(chǔ) i來(lái)執(zhí)行第三次測(cè)試，以估算出現(xiàn)在第一晶片510中的非均勻變形的水平。例如，預(yù)定極限值A(chǔ) max為固定值。則第三測(cè)試包括確定A i彡A max(其中i=l、2或3)是否成立。如果成立，則判定晶片510中出現(xiàn)的非均勻變形的水平較高。如果不成立，則認(rèn)為變形水平較低。與每一個(gè)下標(biāo)值i相關(guān)的允許標(biāo)準(zhǔn)A max可以是變量，尤其根據(jù)圓周Cl至C3的直徑增加程度而增加。例如，對(duì)于直徑為65mm和145mm的圓周，A max的值可以分別等于約5微米和15微米。第三測(cè)試的變型在于，首先求差A(yù) i的和，然后用俗稱的結(jié)構(gòu)翹曲除該結(jié)果，所述結(jié)構(gòu)翹曲由執(zhí)行記錄的表面的最大整體高度與其最小整體高度之差來(lái)限定。例如，對(duì)于與回轉(zhuǎn)拋物面一樣均勻彎曲的結(jié)構(gòu)，翹曲等于結(jié)構(gòu)的弓度。該第三測(cè)試變型的第二階段在于，確定A i的和與翹曲之間的系數(shù)是否小于預(yù)定值，例如預(yù)定值為約0. 7。如果小于預(yù)定值，則認(rèn)為非均勻變形的水平較低。如果不小于預(yù)定值，則認(rèn)為變形水平較高。在第二變型中，確定每一個(gè)表面輪廓Pi的標(biāo)準(zhǔn)偏差O i。然后執(zhí)行第四測(cè)試，即確定oi是否大于或等于預(yù)定最大標(biāo)準(zhǔn)偏差(其中i=l、2或3)。如果大于或等于預(yù)定最大標(biāo)準(zhǔn)偏差，則認(rèn)為晶片510具有較高水平的非均勻變形。如果小于預(yù)定最大標(biāo)準(zhǔn)偏差，則認(rèn)為變形水平較低。
上述變型僅僅是本發(fā)明的非限制性實(shí)施例，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，可以設(shè)想用于確定表面輪廓展形且不脫離本發(fā)明范圍的其它替代。本發(fā)明方法的處理步驟E3和估算步驟E4可以通過(guò)例如計(jì)算機(jī)、計(jì)算器或者能夠根據(jù)表面輪廓的測(cè)量點(diǎn)計(jì)算二階導(dǎo)數(shù)或展形并且能夠執(zhí)行分別與二階導(dǎo)數(shù)或展形有關(guān)的測(cè)試(諸如,上述測(cè)試中的一個(gè)測(cè)試)的任何其它設(shè)備來(lái)執(zhí)行。本發(fā)明還涉及包括通過(guò)分子附著力鍵合至第二晶片的第一晶片的復(fù)合結(jié)構(gòu)的方 法(步驟El至E5)。圖3中示出了一個(gè)特定實(shí)施例的選擇方法的主要步驟。首先，通過(guò)在復(fù)合結(jié)構(gòu)上連續(xù)執(zhí)行本發(fā)明估算方法的步驟E1、E2、E3和E4來(lái)估算第一晶片的非均勻變形水平。在選擇步驟E5期間，則選擇出在步驟E4中被識(shí)別為具有較低水平的非均勻變形的一個(gè)或多個(gè)復(fù)合結(jié)構(gòu)。例如，可以執(zhí)行如上述的第一和第二測(cè)試或者第三和第四測(cè)試。如果所執(zhí)行的測(cè)試的結(jié)果為否定，則選擇一個(gè)或多個(gè)復(fù)合結(jié)構(gòu)。也可以執(zhí)行這些測(cè)試中的一個(gè)測(cè)試。在該特殊情形中，被執(zhí)行測(cè)試為否定，則選擇一個(gè)或多個(gè)復(fù)合結(jié)構(gòu)。然而，本發(fā)明的選擇方法不限于以上所述的兩個(gè)測(cè)試實(shí)例?？梢詥为?dú)或組合使用與表面輪廓的二階導(dǎo)數(shù)有關(guān)的其它選擇標(biāo)準(zhǔn)。估算方法的步驟El中的測(cè)量點(diǎn)記錄還可以根據(jù)第一晶片的暴露表面上的不同線來(lái)執(zhí)行。尤其可以設(shè)想“星形(star)”記錄，即在第一晶片的多個(gè)直徑上記錄。該技術(shù)能夠利用所生成的有限數(shù)量的記錄很好地表示第一晶片中的非均勻變形水平。在一個(gè)特定實(shí)施例中，在步驟El中生成多個(gè)測(cè)量點(diǎn)記錄，記錄沿彼此隔開的第一平行線來(lái)執(zhí)行。例如，還可以沿彼此隔開的且可與第一線垂直的第二平行線來(lái)生成額外的記錄。從而，根據(jù)網(wǎng)格來(lái)執(zhí)行記錄，其中網(wǎng)格可以在所考慮的第一晶片的暴露表面的全部或部分上。此外，例如，如果執(zhí)行上述第一測(cè)試，則所關(guān)心的僅僅是在宏觀范圍上的二階導(dǎo)數(shù)的符號(hào)變化。實(shí)際上，第一晶片的暴露表面的水平可以具有無(wú)限小變量，其反映在相應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)表面輪廓的二階導(dǎo)數(shù)的很小范圍內(nèi)的符號(hào)變化。這些無(wú)限小變量可能起源于，例如第一晶片厚度的異常輕微的變化。該類變化沒有給出與復(fù)合結(jié)構(gòu)的第一晶片中的非均勻變形水平一樣的有用信息。為了避免涉及微小的表面缺陷，可以在步驟El中執(zhí)行記錄，以便根據(jù)測(cè)量步驟對(duì)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。該測(cè)量步驟可以根據(jù)關(guān)注的情形來(lái)選擇。優(yōu)選地，選擇根據(jù)第一晶片的圖案尺寸來(lái)選擇。文中“圖案”表示設(shè)置或?qū)⒁O(shè)置在第一晶片的暴露表面上的幾何布置，該幾何布置在晶片的表面上重復(fù)若干次。例如，圖案可以與設(shè)置在所關(guān)注的第一晶片的暴露表面上 的若干位置處的一個(gè)或多個(gè)微元件的單元格(cell)對(duì)應(yīng)。例如，測(cè)量步驟可以與第一晶片的一個(gè)圖案尺寸的一半基本對(duì)應(yīng)。還應(yīng)該注意，估算方法的步驟El期間所生成的記錄數(shù)量可能取決于各種參數(shù)，諸如加工處理在成本方面的約束、為每一批晶片的測(cè)試所分配的時(shí)間、所需的可靠性水平，等
坐寸o此外，給定的非均勻變形水平對(duì)給定的微元件工藝(因其表示在定位光刻掩模方面約束相對(duì)較小)可能是允許的，而對(duì)于另外的工藝是不允許的。從而，可以根據(jù)所關(guān)注的情形選擇以下參數(shù)-待生成的記錄的數(shù)量選擇，-每一個(gè)記錄的線(長(zhǎng)度、方向)，-每個(gè)記錄的測(cè)量點(diǎn)數(shù)量，-所使用的測(cè)量步驟，-一種或多種步驟E2中所獲得的二階導(dǎo)數(shù)的利用方法，以及-選擇復(fù)合結(jié)構(gòu)的一種或多種標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)該注意，在通過(guò)分子附著力鍵合至第二晶片的第一晶片中的未對(duì)準(zhǔn)(或重疊)的來(lái)源可以是很多機(jī)理。當(dāng)?shù)谝痪ㄟ^(guò)分子附著力鍵合至第二晶片時(shí)，第一晶片中產(chǎn)生的非均勻變形尤其可能由鍵合之前最初出現(xiàn)在第一和第二晶片中的變形的組合而引起。因此本發(fā)明的方法可以使與兩個(gè)晶片在通過(guò)分子附著力裝配之前的變形有關(guān)的信息(凹度、平面度缺陷，等等)能夠被獲取。本發(fā)明還可以揭示，例如在支承件S和與支承件S直接接觸的晶片之間存在外來(lái)物，諸如微粒。這些因素可能是第一晶片中的非均勻變形的來(lái)源，進(jìn)而是未對(duì)準(zhǔn)的來(lái)源。本發(fā)明同樣可以突顯鍵合機(jī)的校準(zhǔn)問(wèn)題(尤其在通過(guò)施加工具施加接觸力的水平上)。此外，如上所述，當(dāng)通過(guò)分子附著力形成復(fù)合結(jié)構(gòu)時(shí)，第一晶片通常被薄化。此處，薄化之后通過(guò)本發(fā)明方法所執(zhí)行的非均勻變形的估算不再具有代表性。因此，優(yōu)選在將第一晶片薄化之前執(zhí)行本發(fā)明方法的步驟E1。
權(quán)利要求
1.一種估算第一晶片(110)中的非均勻變形的方法，所述第一晶片通過(guò)分子附著力鍵合至第二晶片(120)，所述估算方法包括 測(cè)定多個(gè)測(cè)量點(diǎn)的步驟(E1)，每一個(gè)所述測(cè)量點(diǎn)在局部上表示所述第一晶片的暴露表面的水平； 對(duì)所述第一晶片中經(jīng)過(guò)多個(gè)測(cè)量點(diǎn)的至少一個(gè)表面輪廓進(jìn)行確定的步驟(E2); 對(duì)所述第一晶片的表面輪廓進(jìn)行處理以便由此確定被處理表面輪廓的特征值的步驟(E3);以及 根據(jù)所述特征值對(duì)所述第一晶片中的非均勻變形的水平進(jìn)行估算的步驟(E4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的估算方法，其中所述表面輪廓通過(guò)沿所述第一晶片的直徑布置的測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行確定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)量方法，其中所述特征值為表面輪廓的二階導(dǎo)數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測(cè)量方法，其中所述估算步驟包括以下測(cè)試中的至少一個(gè) -第一測(cè)試，其確定所述二階導(dǎo)數(shù)是否具有至少一個(gè)符號(hào)變化；以及 -第二測(cè)試，其確定所述二階導(dǎo)數(shù)是否具有大于預(yù)定值的至少一個(gè)絕對(duì)值。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的估算方法，其中所述表面輪廓通過(guò)沿中心與所述第一晶片的中心重合的圓周(R1-R3)所布置的測(cè)量點(diǎn)來(lái)確定。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的估算方法，其中所述特征值為表面輪廓的展形。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的估算方法，其中執(zhí)行以下步驟 -對(duì)所述第一晶片的多個(gè)表面輪廓(C1-C3)進(jìn)行確定， -對(duì)所述多個(gè)表面輪廓中的每一個(gè)輪廓執(zhí)行處理步驟，以由此確定被處理輪廓的特征值，其中在所述估算步驟期間，根據(jù)所確定的所述特征值的函數(shù)來(lái)確定所述非均勻變形的水平。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一項(xiàng)所述的估算方法，其中根據(jù)測(cè)量步驟來(lái)測(cè)量每個(gè)記錄的測(cè)量點(diǎn)，所述測(cè)量步驟根據(jù)所述第一晶片的至少一個(gè)圖案的尺寸來(lái)確定。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的估算方法，其中所述測(cè)量步驟與所述第一晶片的圖案的一半尺寸大致對(duì)應(yīng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的估算方法，其中所述多個(gè)測(cè)量點(diǎn)記錄通過(guò)聲學(xué)顯微術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
11.一種對(duì)包括通過(guò)分子附著力鍵合至第二晶片(120)的第一晶片(110)的至少一個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇的方法，所述選擇方法包括 -通過(guò)如權(quán)利要求I至10中任一項(xiàng)所限定的估算方法，對(duì)每一個(gè)結(jié)構(gòu)的第一晶片中的非均勻變形進(jìn)行估算的步驟；以及 -基于為每一個(gè)被估算結(jié)構(gòu)所確定的特征值來(lái)選擇一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)的步驟(E5)。
12.一種用于估算第一晶片中的非均勻變形的裝置，所述第一晶片通過(guò)分子附著力鍵合至第二晶片，所述估算裝置包括 測(cè)量裝置，其用于測(cè)定多個(gè)測(cè)量點(diǎn)，每一個(gè)所述測(cè)量點(diǎn)在局部上表示所述第一晶片的暴露表面的水平； 計(jì)算裝置，其對(duì)第一晶片中經(jīng)過(guò)多個(gè)測(cè)量點(diǎn)的至少一個(gè)表面輪廓進(jìn)行確定，并且確定所述表面輪廓的特征值；以及估算裝置，其根據(jù)所述特征值對(duì)所述第一晶片中的非均勻變形水平進(jìn)行估算。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的估算裝置，其中所述特征值為所述表面輪廓的二階導(dǎo)數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的估算裝置，其中所述估算裝置構(gòu)造成執(zhí)行以下測(cè)試中的至少一個(gè) -第一測(cè)試，其確定所述二階導(dǎo)數(shù)是否具有至少一個(gè)符號(hào)變化；以及 -第二測(cè)試，其確定所述二階導(dǎo)數(shù)是否具有大于預(yù)定值的至少一個(gè)絕對(duì)值。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的估算裝置，其中每一個(gè)記錄的測(cè)量點(diǎn)沿所述第一晶片的直徑進(jìn)行測(cè)量。
16.根據(jù)權(quán)利要求12至15中任一項(xiàng)所述的估算裝置，其中所述測(cè)量裝置構(gòu)造成生成多個(gè)測(cè)量點(diǎn)記錄，所述記錄彼此隔開并且沿相同的方向生成。
17.根據(jù)權(quán)利要求12至16中任一項(xiàng)所述的估算裝置，其中所述測(cè)量裝置構(gòu)造成根據(jù)測(cè)量步驟來(lái)測(cè)量每一個(gè)記錄的測(cè)量點(diǎn)，所述測(cè)量步驟根據(jù)所述第一晶片的至少一個(gè)圖案的尺寸來(lái)確定。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的估算裝置，其中所述測(cè)量步驟與所述第一晶片的圖案的一半尺寸基本對(duì)應(yīng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求12至18中任一項(xiàng)所述的估算裝置，其中所述測(cè)量裝置包括聲學(xué)顯微鏡。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于估算第一晶片(110)中的非均勻變形的方法，第一晶片通過(guò)分子附著力鍵合至第二晶片(120)。本發(fā)明方法包括對(duì)多個(gè)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行記錄的步驟，每一個(gè)測(cè)量點(diǎn)在局部上表示第一晶片的表面的水平；對(duì)第一晶片中經(jīng)過(guò)多個(gè)測(cè)量點(diǎn)的表面輪廓進(jìn)行限定的步驟；對(duì)第一晶片的表面輪廓進(jìn)行處理以由此確定特征值的步驟；以及根據(jù)特征值對(duì)第一晶片中非均勻變形水平進(jìn)行估算的步驟。本發(fā)明還包括能夠估算該非均勻變形的裝置(147)。
文檔編號(hào)G01B17/06GK102741650SQ201180007676
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2011年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月25日
發(fā)明者A·卡斯特克斯, L·馬里尼耶, M·布羅卡特 申請(qǐng)人:Soitec公司