WO2015082020A1 - Vorrichtung und verfahren zum ausrichten von substraten - Google Patents

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WO2015082020A1 PCT/EP2013/075831 EP2013075831W WO2015082020A1 WO 2015082020 A1 WO2015082020 A1 WO 2015082020A1 EP 2013075831 W EP2013075831 W EP 2013075831W WO 2015082020 A1 WO2015082020 A1 WO 2015082020A1
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substrate
calibration
optics
receptacle
substrates
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Thomas Wagenleitner
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Ev Group E. Thallner Gmbh
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    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected

Definitions

  • the present invention relates to a method for aligning and contacting a first substrate with a second substrate
  • Microfluid components has been progressing incessantly for decades. To further increase the density of these functional groups, their stacking began several years ago. For this purpose, the functional groups are produced on a substrate, for example a wafer. The wafers are then aligned with each other and bonded together, resulting in a few process steps to a large yield and above all a high density stacked functional groups.
  • the functional groups of different wafers mostly also have different functionality.
  • the functional groups of a first wafer may be microchips, while the functional groups of the second wafer may be memory chips.
  • the wafers are aligned with one another. The smaller the functional groups on the wafers are, the more accurate the alignment process of two wafers must be to each other in order to achieve the necessary accuracy and a correspondingly low rejects.
  • the accuracy with which two wafers can be aligned with each other depends crucially on the optical and the mechanical components components of the alignment system, as well as their use.
  • the motors have to accelerate, move and decelerate high loads, but must also allow the most accurate and, above all, reproducible position control. To ensure this, special types of bearings are necessary.
  • the bearings ensure the largely frictionless storage of the load to be moved. With preference air bearings have been used to date, allowing a contactless displacement of two components to each other.
  • AT405775B is not mounted in front of the substrates but laterally, so that the travel distances can be drastically reduced. Due to the radical shortening of the travel paths, the alignment system in
  • PCT / EP201 3/062473 completely different, especially for the vacuum suitable to use motors and bearings.
  • the object of the present invention is therefore to provide a device and a method for aligning and contacting substrates, with which a more accurate and efficient alignment and contacting of substrates, in particular under vacuum, is made possible.
  • the invention relates generically to a device and a method, two substrates, preferably two wafers, best possible,
  • the invention is based in particular on the idea that only one, in particular single, sample holder (first receptacle for fixing the first substrate) with at least three degrees of freedom is required for the correct alignment of two substrates, while a second sample holder (second receptacle for fixing the second substrate) with preference only a single, but it has high-precision degree of freedom.
  • high-precision degree of freedom is meant that the engine for
  • Embodiment at least two detection units, which have only a single degree of freedom, in particular in a Z-direction, have.
  • the X-direction, Y-direction and Z-direction are in each case transversely
  • a calibration substrate preferably two calibration substrates, is used to adjust the detection units to the movements of the substrates through the
  • the invention consists of an alignment device (device) with at least four detection units, in particular optics, two
  • Alignment units (first or upper and second or lower receptacle) with each one sample holder and corresponding X, Y and Z translation units with motors for moving the optics of
  • the alignment chamber may either be open to the atmosphere or preferably located in an evacuable space.
  • the alignment chamber When the detection units are outside the alignment chamber, the alignment chamber has respective windows through which detection occurs.
  • the window By positioning the optics (or, more generally, sensing units) within the alignment chamber, the window avoids optical errors that could result from the transmission of the beam through the windows. It would be conceivable, for example, a deviation of the beam path by not plan ground window sides, loss of intensity, absorption of certain
  • Wavelengths, refraction effects or a more diffuse image due to the rough surface of the windows are more accessible and do not need to be designed for vacuum environments.
  • the motors, with the help of which the optics are moved, must not be designed for vacuum operation.
  • the window is not planar on both sides, but itself designed as an optical element, which for
  • the refractive properties of the window can thus be actively used and selectively influence the beam path, instead of distorting or attenuating the beam path.
  • the window itself is designed as a biconvex, biconcave, convex-concave or concave-convex lens.
  • the largest part of the window is planar on both sides and the actual lens element is separated from the edge in the interior part of the window.
  • At least two optics preferably on the same side of the alignment chamber, preferably at the lower edge, have only a single translational degree of freedom, namely along the z direction, and are therefore restricted in particular to a purely linear movement.
  • the substrates preferably wafers are fixed on sample holders.
  • the sample holders are mounted on recordings.
  • the recordings generally have a plurality of translation and / or rotation units, which allow the translation or rotation of the sample holder and thus the substrates, in particular the wafer.
  • the upper receptacle has several degrees of freedom, preferably one for the X-, one for the Y-direction and in particular one degree of freedom of the Rotation. Two further degrees of freedom of rotation and / or a translational degree of freedom in the z-direction would be conceivable.
  • the lower receptacle preferably has exactly one
  • Translational degree of freedom always located on the underside of the device according to the invention or the alignment chamber, while the components having a maximum number of degrees of freedom,
  • receptacles located at the top of the alignment chamber (preferred embodiment). Furthermore, in the optics between the left and right optics respectively
  • the alignment process according to the invention begins with the loading of a first calibration substrate onto the sample holder of the first, in particular the upper, receptacle.
  • the first calibration substrate has at least two markings, on two opposite sides of the
  • a first calibration step the first calibration substrate is moved to the left until its left marker is in the field of view of the left upper and lower optics.
  • the lower left optic is generally still too far from the left mark to sharpen. Therefore, the lower left optic is characterized by a high-precision and above all reproducible
  • the left mark of the substrate is translated by translational movement of the calibration substrate with the X and Y translational units having the optical axis of the lower left Optics brought to cover.
  • the movements of the translation units are exactly detectable as detection data and are transmitted to a control device which serves to control the components of the device.
  • the upper left-hand optic is oriented towards the left-hand mark of the calibration substrate so that its optical axis is aligned as exactly as possible with the left-hand mark.
  • the upper left optic can be fixed in this position.
  • the Z-position of the lower left optic is saved so that you can later move it back to the same position.
  • the intersection of the two opposing optical axes is determined or the two optical axes are aligned so that they intersect in the marker.
  • depth-of-field areas have a finite extent and This leaves an intersection point area in which the point of intersection of the optical axes is located.
  • optics with correspondingly small depth of field the position of the point of intersection can be strongly limited.
  • the resolution of the optics which also has a positive effect on the determination of the mark.
  • the optics is controlled in particular so that the
  • the marking is as centric as possible and therefore as close as possible to the optical axis, or at least stays within an area located around the optical axis.
  • a perfect alignment of the optical axis to the marking could be a very time consuming and therefore a very expensive process in mass production. It is therefore preferred to obtain the marking only in the field of view of the respective optical system and then to determine and store the x and y spacing of the marking in relation to the optical axis.
  • the marking is guided in particular as fast as possible, as close as possible to the optical axis, without bringing the center of the marking and the optical axis perfectly into coincidence.
  • the area in which a marker should preferably be located is denoted by F '.
  • the marking should therefore be located at least in the field of view F of the optics, more preferably, however, in the region F 1.
  • both optical axes are centered exactly on the left marker.
  • the point of intersection of the two left optical axes then lies at least within the depth of field of the two left-hand optics and, with preference, even exactly in the center of the left-hand marking. In this ideal case, the left intersection preferably corresponds exactly to the left zero point.
  • the two opposite detection units thus work together in particular as a detection pair.
  • the lower left optic can now be moved back to a starting position in which it does not hinder the loading of the later introduced into the alignment chamber lower substrate.
  • the first calibration substrate is moved to the right until its right marker is in the field of view of the upper right optic and the lower right optic.
  • the lower right-hand optic for moving the substrate is preferably located away from the right-hand marking, so that an approximate positioning is initially carried out. Subsequently, the lower right optic is approximated by a high-precision and above all reproducible displacement as long as the right mark until it is in the Depth of field of the lower right optics is located. Since the lower right optic can not be displaced within a horizontal plane, that is in the X and Y direction, the right-hand marking is moved over the upper one by a translational movement of the calibration substrate
  • Translation unit to the optical axis of the lower right optics approximated, in the ideal case, but in turn from time and / or
  • the upper right optic is oriented to the right mark of the calibration substrate as in the calibration of the left optics, the upper left optic was oriented to the left mark.
  • the right marker is in the field of view of the right upper optic.
  • the right mark should again be as close as possible to the optical axis of the upper right optics to possible
  • the upper right optic is fixed in this position and under ideal circumstances no longer needs to be moved until it is aligned.
  • the Z position of the lower right optic is stored (acquisition data), in order to be able to move it later to the exact same position again.
  • both optical axes are centered exactly on the right mark.
  • the point of intersection of the two right optical axes then lies at least within the depth of field of the two right-hand optics and, with preference, even exactly in the center of the right-hand marking. In this ideal case, the right intersection preferably corresponds exactly to the right zero point.
  • the two opposite detection units thus work together in particular as a detection pair.
  • the lower right optics can now be driven back to a starting position in which they
  • the calibration of the optical axes of the two detection pairs is completed and the depth-of-field of the marks are known (acquisition data). These can be transferred / converted to the substrates, which are similar in particular to the dimensions of the first calibration substrate.
  • the two optical axes are aligned so that they intersect in the later bonding plane. Since, as already mentioned, the exact determination of the point of intersection is possible only with greater expenditure of time, the alignment is carried out according to the invention at least so that the subsequent bonding plane is within the depth of field of the optics, if they are in j sen positions that by the
  • the optics are preferably focused in such a way that the marking (as already described in detail in the calibration steps above) mentioned) is exactly centered to the two optics. If it is centered on both optics, both optics are exactly to the marking
  • an offset between the marking and the optical axis is stored by a software, firmware or hardware and can thus be used for later
  • Intersection of the optical axes are dispensed with in the subsequent bonding plane and the offset is used to align the two substrates yet exactly to each other.
  • the lower optics can be moved accordingly to their stored Z positions. Under ideal circumstances, this must be
  • the calibration is performed between the top optics and a second calibration substrate provided with a plurality of markers (in other words, a mark matrix), in particular the XY motion of the translation units of the first shot and / or the first To detect translation units of the first detection units and to calibrate them accordingly.
  • markers in other words, a mark matrix
  • Markings is exactly centric to the optical axis of the left upper optics.
  • the upper left optic drives the mark matrix markings on the left side of the second by means of the X and Y translation units of the detection unit
  • Kalibrianssubstrats and positioned the upper left optics above a j eden mark so that the currently driven marker is located centrally to the optical axis of the upper left optics.
  • Calibration substrates are produced in particular by a deposition process and have a highly accurate, in particular equidistant and / or precisely known, distance from one another.
  • the distances between the markers of the marking matrix are smaller than 100 ⁇ , with preference less than 1 ⁇ m, more preferably less than 1 ⁇ m, most preferably less than 100 nm.
  • the deviation or error of the distances of the marks of the marking matrix is in particular smaller than the resolution limit and / or the accuracy of the optical motors of the left upper optics.
  • the X-Y positions of the control units are stored as detection data, in particular from the central control device. This sets them in relation to the value stored for the corresponding marking. This gives you two position cards, one
  • a continuous position map can be generated to determine the real X and Y positions that the left upper optics will travel above the ideal X and Y positions.
  • Markings is exactly centric to the optical axis of the upper right optics. Thereafter, a fixation of the second calibration substrate by the upper receptacle, so that this during the next
  • a fourth upper right optics calibration step corresponds to the right hand side of the second calibration step.
  • a last calibration step according to the invention relates to the z translation unit of the lower receptacle.
  • the lower receptacle in particular with only one translational degree of freedom in z Direction provided.
  • a high-precision guidance of the lower receptacle is ensured.
  • a deviation in the x and / or y-direction is possible, in particular by tilting the direction of movement of the lower
  • the movement of one or more markers within the x-y plane of the lower receptacle is observed in accordance with a preferred embodiment of the invention.
  • a displacement of the lower receptacle in the x and / or y direction is determined on one or more markings as a function of the position along the z direction.
  • Control device or the soft-, firm- or hardware known by which path x- and / or y shifts a substrate when it is on a path z- method.
  • the observed mark remains over the entire path z always in the field of view of the optics and in their
  • the upper optic is moved along with the substrate along the z-axis. Since the upper optics according to the invention in particular also have a z-translation unit, this is advantageous. This calibration step is preferably carried out before all other calibration steps described above, so that the optics no longer have to be moved in the z-direction in the subsequent calibration steps. Furthermore, it is inventively conceivable that the upper optics and the substrate several times along the positive and negative z-direction
  • a calibration substrate having at least four, in particular exactly four, markings is used. Two markings on the top, one on the left and one on the right, as well as two
  • the calibration substrate has a precisely known or measured thickness.
  • the thickness is accurately known at least near the markings.
  • the thickness of the calibration substrate is at least in the vicinity of the
  • Mark ⁇ more preferably genauer ⁇ , more preferably genauer ⁇ , more preferably more accurately known as l OOnm, most preferably more accurately known as l Onm, most preferably more accurately known as l nm.
  • the relative distance in x and y direction of two opposite markings is measured.
  • the error is in particular less than 1 00 ⁇ , with preference smaller than 1 ⁇ ⁇ ⁇ , more preferably less than 1 ⁇ , most preferably less than l OOnm, with very great preference less than l Onm, most preferably less than 1 nm ,
  • the upper optics in particular focused on the upper marker.
  • the z-translation unit is in a
  • Depth of field is to be measured by the lower) marking. After the upper optics focus the lower marking, the optics moves until the upper marking is in focus again. Since the relative distance of the two markings in the x and / or y direction never changes, the upper optics can after the
  • Shift in z-direction can be adjusted back to the same position relative to the upper marker, in which they are facing this
  • Partial calibration step can be repeated over any distance.
  • Calibrate substrate step by step and alternately along the path to be measured, repeatedly aligning the optics with the marks of the calibration substrate prior to a new calibration step.
  • the calibration step is particularly efficient if the upper and lower marks are always placed within the depth of field of the upper optics during movement of the calibration substrate.
  • the calibration substrate is in this invention
  • the calibration substrate is also chosen as thin as possible, but as thick as necessary to prevent deflection as much as possible.
  • the calibration substrate has a thickness less than 2000 ⁇ , preferably less than ⁇ , more preferably less than 500 ⁇ , most preferably less than ⁇ ⁇ .
  • a preferred face-to-face alignment process is shown on a previously correctly calibrated embodiment of the invention.
  • the markers are located at the contact surfaces of the two substrates to be joined together.
  • the face-to-face alignment process should serve as an exemplary alignment process. It is also a good example, as it is the most complicated alignment process. The This is because in a face-to-face alignment process, the markers are not accessible to the optics during the approach of the substrates, so the substrates are approached almost blindly.
  • the back-to-face or face-to-back alignment process is one of alignment processes in which the marking of a substrate is obscured because it is in
  • Marking is continuously observable.
  • a first substrate is loaded into the alignment chamber on the first receptacle and
  • the orientation of the substrate is either before loading in an external pre-judge (prealigner) or within the chamber by an internal aligner.
  • the substrate is positioned and oriented with respect to its typical features, such as a flat side or a notch.
  • the translation unit of the first shot moves the loaded substrate to the left until the left marker is in the field of view (FOV) of the lower left optic.
  • FOV field of view
  • Depth of focus range in particular with respect to the similar, preferably identical, dimensioned calibration substrate, calibrated.
  • the stored Z position of the lower left optic can be used to move the lower left optic to the exact same Z position.
  • the approach of the lower left optic may occur concurrently with the movement of the upper charged substrate to save time and optimize the process.
  • both optical axes by a precise control of the first substrate, in particular with the upper receptacle to each other to cover brought. Thereafter, a storage of the encoder positions (detection data) of the upper
  • j ede size understood what information about the position and / or orientation of a
  • Article, in particular a substrate supplies This includes, for example, the engine positions of an engine directly from the
  • Motor electronics are read out, the position of an object which are determined by an interference method, the position of a
  • the position of an object is understood as meaning, for example, the position of the measuring device measured with high precision by means of an interferometer
  • the second process step can also be carried out before the first one.
  • the reference point can be either the left zero point, the right zero point or a zero point calculated from left and right zero points. With preference, however, one of the physical zero points defined by the intersection of the optical axes of the left and right optics is used.
  • a further, second substrate is loaded into the alignment chamber on the sample holder of the second receptacle and in particular fixed thereto,
  • one of the translation units of the upper receptacle moves the first substrate so far to the right that the upper left optic has a clear view of the left marking of the newly loaded, second (lower) substrate.
  • the upper left optic should already be positioned with preference in such a way that it has the left marking of the lower substrate in the S wicht Scheme.
  • the lower substrate is lifted by translation unit of the lower recording until the left marker is in the depth of field of the upper left optics.
  • the shift of the upper left optics in the X and / or Y direction to bring the optical axis of the upper left optics with the left mark of the lower substrate to coincide.
  • Process step carried out analogously for the right marking of the second substrate on the right, in particular exactly opposite side.
  • the fourth process step can also be done before the third process step
  • the upper and lower receptacles used as detection data to align the two substrates with respect to their left and right markings.
  • the alignment process itself takes place in particular independently of the detection units, ie without further use of the optics.
  • all translation units and / or rotational units of the lower and / or upper receptacle are used to interconnect the two substrates
  • Encoder positions are saved accordingly. Thereafter, the charge of the lower substrate and the focus of the left and right mark by means of the upper optics. Since the lower substrate can not be moved in the x and / or y direction, the markings must be located at least in the field of view of the upper left or upper right optics. Since one can determine the distance of the markings to the optical axes, the encoder positions of the upper substrate with respect to the optical axes have been determined exactly and the upper substrate is movable, the upper substrate j time can move to the necessary x and / or y position so that the Markings of the upper substrate are positioned exactly over the markings of the lower substrate. With preference, the z-distance between the two substrates is already as small as possible during this process.
  • the ontakt ist takes place, in particular exclusively, by lifting the lower substrate by the translation unit of the lower receptacle. Since the lower recording has only a single, highly accurate translation unit and therefore the lower substrate is moved only in the Z direction, in particular can be, takes place during the approach no or at least only a negligible X and / or Y deviation.
  • the deviation of the lower substrate in the x- or y-direction during the approach process to the upper substrate in the z-direction is smaller than ⁇ ⁇ ⁇ , with preference smaller than 1 ⁇ , more preferably less than 100 nm, with the greatest advantage less than 1 onm, most preferably less than 1 nm.
  • the upper substrate is fixed to the lower substrate (in particular bonding). It would be conceivable a mechanical, electrostatic, magnetic, electrical or performed by means of films or adhesives fixation of the two substrates
  • the substrates can be fixed either to each other or to the lower sample holder. With particular preference, the sample holder, however, only for
  • Substrate stacks can be used immediately.
  • Substrate loaded on a sample holder in the embodiment according to the invention so that the alignment of a second substrate is carried out to the fixed on the sample holder substrate and are particularly preferred to fix both substrates with respect to the sample holder.
  • the Z-positioning of all components of a selected side can be carried out with extremely high precision and above all repeatability.
  • Triggering of a z-position takes place with an accuracy of less than 10 ⁇ m, preferably less than 1 ⁇ , more preferably less than 100 nm, most preferably less than 10 nm. This is mainly due to the fact that further degrees of freedom, which could lead to a negative influence on the accuracy and repeatability of the Z-positioning is omitted.
  • Substrates are understood to mean product or carrier substrates used in the semiconductor industry.
  • a carrier substrate serves as a reinforcement of the functional substrate (product substrate) in the various
  • Particularly suitable substrates are wafers, either flat (flat) or notch (notch).
  • Functional components of the device according to the invention are preferably installed in a housing.
  • the housing is in particular hermetically sealed to the environment.
  • the housing preferably has a cover which allows access to the functional components.
  • a lock gate is provided on at least one side of the housing. The lock gate can be preceded and / or followed by a corresponding lock. at
  • a lock before and / or after the lock gate can be preferred to set a different atmosphere in the housing than in the environment of the housing.
  • the atmosphere is preferably one
  • the pressure inside the housing of the orientation chamber is preferably equal to l bar, with preference less than 1 0 "1 mbar, with a greater preference less than 10" mbar, with the greatest preference less than 1 0 "mbar, with allermonym preference less than 10 "8 mbar.
  • the pressure outside of the housing is equal to l bar, with preference less than 10 "1 mbar, with a greater preference less than 1 0" 3 mbar, with the greatest preference less than 1 0 "mbar, with allermonym preference less than 10 " mbar.
  • All substrates can be introduced either via a lock gate or the lid in the interior. With preference, the substrates are transported via the floodgate into the interior.
  • the transport of the substrates or of the substrates aligned with each other takes place
  • Substrate stack from the housing by means of a robot.
  • the accuracy with which the detection devices of the detection units can be individually moved is better than 1 mm, preferably better than ⁇ ⁇ , with great preference better than ⁇ ⁇ ⁇ , more preferably better than ⁇ ⁇ , with even greater preference than better l OOnm, most preferably better than l Onm.
  • a first receptacle for one of the two substrates In the alignment unit is located, in particular exclusively on the top, a first receptacle for one of the two substrates. On the first recording is in particular a sample holder as
  • the sample holder has at least three, in particular six degrees of freedom, at least three degrees of freedom of translation along the X, Y and Z directions, and optionally three degrees of freedom of rotation about the X, Y and Z axes, hereinafter with the angles Alpha, Beta and Gamma are called.
  • Translational degrees of freedom serve the displacement of the sample holder and thus of the substrate within the X-Y plane spanned by the X and Y directions and the approach of the two substrates to one another along the Z direction.
  • sample holders can be used as receptacles for the substrates, in particular with the following different fixing mechanisms:
  • vacuum sample holders and / or Venturi and / or Bernoulli sample holders are used only to a limited extent, in extreme cases not at all.
  • a calibration of the detection means is advantageous according to the invention.
  • two opposing optics are at least as such
  • Fields of view of the upper and lower optics is located, preferably within a range as close as possible to the optical axis of the upper and lower optics.
  • the aim of the calibration is in particular to place the intersection of the optical axes of two, in each case opposite, detection devices in the center of a marking of a calibration substrate. This calibration is done
  • the calibration ensures, in particular, that opposing (upper and lower) detection devices of a
  • Detection unit have a common focus area.
  • the optical axes of opposing sensing devices become collinear with each other
  • One or the intersection of the optical axes of the detection devices is arranged according to the invention in particular so that the corresponding markings of the substrates to be aligned in the detection position in the X, Y and Z direction at this point at least focusable and / or can be arranged or arranged.
  • intersections of the optical axes are preferably in the focal plane or at least in the depth of field of the optics.
  • the alignment marks of the upper and lower substrates must be within a very small amount at the same time
  • the detection devices are calibrated such that the contact surfaces and / or the markings of the substrates are arranged in the detection positions of the respective detection units within the depth of focus ranges. As a result, it is possible according to the invention to dispense with refocusing.
  • control of the movement of the substrates and / or detection means takes place by means of a, in particular software-supported,
  • Detection units drive the first substrate, in particular symmetrically, in each case in different, separate, in particular laterally
  • the invention is therefore based on the idea of forming the detection means necessary for the alignment process such that in each case two detection devices directed towards each other, in particular at each opposite side of the alignment unit, detect the XY positions of markings of the substrates, where j in each case one of
  • one of the substrates, in particular the substrate, which is spatially associated with (preferably arranged between) the immobile detection units is also in the X and Y directions
  • Reproducibility can be used. As far as a drift in an X and / or Y-direction, this is advantageously inventively measurable and compensated.
  • a distance of the substrates in the Z direction from the detection to the alignment is set constant and / or minimized, in particular less than 1 cm, preferably less than 1 mm, still
  • the advantage of the invention lies in the fact that the device can also be operated in a vacuum.
  • first (lower) and / or second (upper) substrate mechanical components can be used for carriage / bearing / stepper motors, which are vacuum suitable. This makes it possible for the first time, a bonding module and an alignment module in a vacuum cluster, with preference one
  • Another advantage is the possibility of using visible light.
  • the alignment of two substrates by, attached to the bond sides, markings could also be done in many cases with the aid of infrared light.
  • Pure silicon almost does not absorb infrared light, especially infrared light in the near infrared range.
  • the main problem is that substrates are present only in very few cases, which are surrounded at least in the region of the markers of pure silicon. In the majority of cases, the
  • Silicon substrates have been vapor-deposited with a wide variety of metal layers. However, metals absorb the infrared radiation very well and therefore act as a barrier to the infrared light. The higher the
  • Packing densities of the functional units on the substrates will be treated as more metal layers are deposited and the more complex corresponding substrates are treated, the less likely is the use of infrared optics for face-to-face alignment.
  • inventive method allows the use of light in
  • the optical elements for the infrared optics usually respond very sensitively to environmental parameters such as humidity, are very brittle and must be compactly installed accordingly.
  • Alignment process is not dependent on the transparency of wafers. On the use of transmission techniques can therefore
  • Infrared light most preferably near infrared, also discloses when its use is of secondary importance.
  • the images are always displayed within the housing. It would also be conceivable, of course, that the recordings, and thus the translational and / or rotational units, are located outside the housing and, by means of corresponding vacuum feedthroughs, control the sample holders which are located inside the housing. The same applies to the means of detection. In the most optimal, but of course technically difficult to implement embodiment, only the two substrates to be aligned would be in vacuum.
  • vacuum clusters are used in a high vacuum cluster, most preferably in an ultra-high vacuum cluster, along with other modules.
  • the other modules may be one or more of the following modules
  • the aligned substrates are mentioned in a patent PCT / EP201 3/056620
  • the clamping method uses small magnetic bodies for quick, efficient and easy fixation of the two, aligned and in
  • the two substrates can also be prefixed by molecular forces.
  • the clamping can also be done purely mechanically.
  • Figure l a is a schematic cross-sectional view of a
  • Figure 1 b is a schematic cross-sectional view of
  • Figure 1 c is a schematic cross-sectional view of
  • Figure 2a is a schematic representation of an inventive
  • FIG. 2b is a schematic representation of the invention
  • FIG. 2c is a schematic representation of the invention
  • Figure 2d is a schematic representation of the invention
  • FIG. 2e is a schematic representation of the invention
  • FIG. 2f is a schematic representation of the invention
  • FIG. 3a is a schematic representation of the invention
  • Figure 3b is a schematic representation of the invention
  • FIG. 3 c is a schematic representation of the invention
  • Figure 4a is a schematic representation of the invention
  • Figure 4b is a schematic representation of the invention
  • Figure 4c is a schematic representation of the invention
  • Figure 4d is a schematic representation of the invention
  • Figure 4e is a schematic representation of the invention
  • Figure 4f is a schematic representation of the invention
  • Figure 4g is a schematic representation of the invention
  • Figure 5a is a schematic representation of a calibration state of two
  • Figure 5b is a schematic representation of a calibration state of two
  • Figure 6a is a schematic representation of a third invention
  • Figure 6b is a schematic representation of a third invention
  • Figure 6c is a schematic representation of a third invention
  • Figure 7 is a schematic, external perspective view of a
  • Figure 8 is a schematic representation of a cluster system with the device according to the invention.
  • advantages and features of the invention with these in each case identifying reference numerals according to embodiments of the invention are characterized, wherein components or features having the same or equivalent function with identical reference numerals
  • FIGS. 1 a - c show schematic cross sections of three
  • Embodiments of inventive alignment systems 1, 1 ', 1 " consisting of:
  • a first detection unit 3 in the form of or with a left upper optic
  • a second detection unit 3 ' in the form of or with one
  • Another first detection unit 3 in the form of or with a right upper optics and
  • a first receptacle 4 in the form of or with an upper one
  • a second recording 5 in the form of or with a lower
  • the first detection units 3, 3 are capable of moving in all three spatial directions X, Y and Z by means of an X translation unit 8, a Y translation unit 9 and an X transducing unit 10, in particular embodiments it would also be conceivable that
  • Rotary units are installed, which allows a rotation of the optical axis about three mutually orthogonal axes.
  • the actual optics would then be mounted on a goniometer, for example.
  • these rotation units are not shown in the drawings.
  • the two second detection units 3 ', 3 "' arranged especially at the bottom have only one Z-translation unit so that they can be moved exclusively along the Z-direction.
  • the first receptacle 4 has at least one Y translation unit 9, a phi-rotation unit 1 1, as well as an X-translation unit 8.
  • the additional use of rotation units and / or a Z translation unit are also conceivable.
  • the X-translation unit 8 has a comparatively large size
  • the travel is in particular between -0. 1 mm and 0. 1 mm, with preference between - 1 mm and 1 mm, more preferably between -5 mm and 5 mm, most preferably between -50 mm and 50 mm, most preferably between - 150 mm and 150 mm ,
  • the Y-translation unit 9 can have a much smaller, but higher resolvable, travel for the inventive method.
  • the travel distances are less than 50 mm, preferably less than 10 mm, more preferably less than 5 mm, most preferably less than 1 mm.
  • Translation units is in particular better than ⁇ ⁇ , preferably better than ⁇ ⁇ , more preferably better than ⁇ ⁇ , most preferably better than l OOnm, most preferably better than l Onm.
  • the phi-rotation unit 1 1 allows a rotation of a charged
  • the resolution of the positioning capability of all the rotating units used is in particular better than 1 °, preferably better than 0.1 °, more preferably better than 0.01 °, most preferably better than 0.001 °, most preferably better than 0.0001 °.
  • the angle of rotation which the phi-rotation unit 11 must be able to control is comparatively small, since the phi-rotation unit 11 only serves for very small orientation corrections of a substrate which is already ideally ideally charged.
  • the angle of rotation of the phi-rotation unit 11 is therefore in particular less than 10 °, with preference smaller than 5 °, more preferably less than 1 °.
  • Translation unit 8 can, if necessary, be changed as desired. Another particularly preferred embodiment would be the fixation of the phi rotation unit 11 on the X or Y translation units 8, 9 or the fixation of the X or Y translation units 8, 9 on the phi
  • FIG. 1 a shows a first alignment device 1 according to the invention, in which all detection units 3, 3 ', 3 "and 3"' and all receptacles 4, 5 are under atmosphere 15.
  • the said components are at most one, in general open to the atmosphere, in particular closed, but not vacuum-tight, frame 2 together
  • Figure lb shows a second and preferred according to the invention
  • Vacuum chamber 6 (or housing) are located while the first
  • Detection units 3, 3 "outside the vacuum chamber 6 at a Support frame 2 are mounted.
  • the windows 7 allow detection in the interior of the vacuum chamber 6 via the optics of the first
  • FIG. 1 c shows a third alignment device 1 "according to the invention, in which all the components / components according to the invention are located within the vacuum chamber 6 '.
  • FIG. 2a shows a first calibration step according to the invention for calibrating the intersections of the optical axes of all four
  • Detecting devices or optics of the first and second detection units 3, 3 ', 3 "and 3"' which begins with the fixing of a first calibration substrate 13 to the first receptacle 4.
  • the sample holder for fixing the calibration substrate 1 3 has not been drawn for clarity.
  • the calibration substrate 13 has two markings 17, in particular on each of opposite sides of the outer edge region of the lateral peripheral contour of the calibration substrate 13.
  • the material of the calibration substrate 13 is for the electromagnetic radiation emitted by the detection devices 3, 3 ', 3 "and 3"'. is used, transparent.
  • the markings 17 are located either on one of the two surfaces 13 i, 13 a of the calibration substrate 1 3 or in its center (with respect to the axial direction of the calibration substrate 13).
  • the first receptacle 4 moves the calibration substrate 13 through its X axis Translation unit 8 as long in the negative X direction (ie, in the figure 2b to the left) until the left marker 17 is in the field of view of the lower left optics.
  • the lower optics 3 As far as the mark 1 7 is generally not in the depth of focus (DOF) of the lower left optics, the lower optics 3 'by a Z-translation unit 10 is moved accordingly.
  • the exact positioning of the left marking 17 can take place by the X-translation unit 8 and / or the Y-translation unit 9 and / or the phi-rotation unit 11 of the first receptacle 4 to the optical axis OA of the corresponding second detection unit 3 ', here the left lower optics, take place.
  • the lower left optic can not move in the X and / or Y directions, the object of the marker alignment of the marker 17 with respect to the optical axis OA of the lower left optic 3 'is from the translational units and the rotation units of the first receptacle 4 performed.
  • the movements of the translation units and rotation units can be detected and the detection data are transmitted to the central control unit for further processing and control.
  • Calibration step with the first calibration substrate 13 is detected with the left first detection unit 3, here the upper left optics, the left mark 17 of the calibration substrate 13. in the
  • the first detection unit 3 has at least three translational degrees of freedom.
  • the upper left optic 3 therefore uses its X translation unit 8, its Y translation unit 9 and its Z translation unit 10 to move the optics 3 to detect the left marker 17 within the field of view and depth of field.
  • the upper left optic 3 is at a very low level to the calibration substrate 13, no or only a small change in the Z position is required.
  • Rotation units of the first recording 4 all encoder positions of the translation units of the first detection unit 3 and the
  • Encoder positions of the Z-translation unit of the second detection unit 3 ' are stored as detection data. The saved
  • Encoder positions of the upper left optic 3, and the encoder position of the z-translation unit of the lower left optic 3 ' are preferably set as the zero point.
  • the acquisition data is from the
  • Control device processed.
  • the calibration substrate 1 7 is moved to its starting position according to FIG. 2 f and can be removed again from the alignment device 1 "according to the invention.
  • FIG. 2f shows the final state after the first calibration of the alignment unit 1 "according to the invention.
  • the calibration substrate 13 is replaced with exactly one mark 17 per side against a calibration substrate 13 ', which will be explained in more detail in the following sections.
  • This calibration substrate 1 3 ' has per page not only a mark 17, but a whole marker field 1 8 with a plurality of markings 17', that is, a marking matrix. This consists of several, in the x and y direction at predetermined and known X and Y positions
  • Calibration substrate 13 ' may be identical or in particular
  • FIGS. 3 a - 3 f show the steps of a process according to the invention for calibrating the two first detection units 3, 3 "to one another, that is to say the upper left optics and the upper right optics.
  • the calibration substrate 13 ' is charged.
  • the markings 1 7 of the marking field 1 8 were traversed by a high-resolution writing process, for example an electron e cc e, into the
  • Calibrating substrate 13 ' incorporated.
  • the markings 17 ' are in turn either on the surfaces of the calibration substrate 13' or in the middle (relative to the normal direction of the
  • the markings 17 'of the marking field 18 are preferred by photolithographic,
  • the advantage of the marking field 1 8 consists in the very precise and exact orientation or positioning of the different
  • the deviations of the markings 17 'from their ideal X and / or Y position are smaller than ⁇ ⁇ , with preference smaller than ⁇ ⁇ , with greater preference smaller than 1 ⁇ , with the largest
  • the marking field 1 8 represents an ideal position map, in relation to which one calibrates a device with a lower
  • Position resolution can perform.
  • the individual markings 17 'of the marking field 1 8 are in particular smaller than 500 x 500 ⁇ , with preference smaller than 300 x 300 ⁇ , with greater preference less than 100 x 100 ⁇ , with the greatest preference less than 50 x 50 ⁇ , with utmost preference less than 1 0 x 10 ⁇ .
  • the upper left optic 3 was calibrated in the previous calibration process with the first calibration substrate 13 with respect to the mark 17 of the first calibration substrate 13.
  • the first detection unit 3 is thus in the starting position (preferably zero point) with respect to its X and Y positions.
  • the upper left optic has the possibility of movement in the X and Y directions.
  • the first Detection unit 3 (upper left optics) successively scanned all marks 17 'of the marker field 1 8 by the center of a j eder mark 17' of the marker field 1 8 is detected with the optical axis OA of the upper left optics.
  • Each of the positional characteristics of the first detection unit 3, ie, at least the X-position of the X-translation unit 8 and the Y-position of the Y-translation unit 9, are assigned to each X-Y position achieved in this way, with preference also the Z-position of the Z - Translation unit 1 0.
  • the position of the first detection unit 3 at least the X-position of the X-translation unit 8 and the Y-position of the Y-translation unit 9 are assigned to each X-Y position achieved in this way, with preference also the Z-position of the Z - Translation unit 1 0.
  • the values of the positions thus obtained can be stored as a position map and also used for the left upper optics for interpolation.
  • Detection unit 3 "(right upper optics).
  • the calibration is not required for any alignment operation, but only at regular intervals or when detecting deviations in the alignment process.
  • the finding can be
  • a first substrate 14 with left and right alignment marks 1 7 is loaded into alignment device 1".
  • the first and second detection units 3, 3 ', 3 "and 3"' are located with preference in Z-direction as far away from the first substrate 14 in order to facilitate loading of the first substrate 14.
  • the first substrate 14 is moved so far to the left that the left marker 17 "located in the field of view of the second detection unit 3 '(lower left optics) then in the Z direction to the stored
  • Detection unit 3 'corresponding to this zero point changed until a sharp image of the mark 17 "arises. Any corrections of the Z position are to be made by a method of the lower left optics 3' along the Z direction must move along the X and / or Y direction, the left must
  • Rotation units of the first receptacle 4 in particular in the
  • an analogous step is carried out for determining the encoder positions of the translational and rotational units of the upper receptacle 4 with respect to the right marking 17 of the first substrate 14 and the further second detection unit 3 "'(lower right optic).
  • a fourth step of the alignment process according to the invention according to FIG. 4 d a second substrate 14 'is fixed on the second (lower) receptacle 5 and approximated in the Z-direction to the first substrate 14.
  • the sample holder was not drawn for clarity.
  • the second receptacle 5 has in particular only one Z translation unit 10, so that the substrate 14 'can not be moved either in the X direction or in the Y direction.
  • the first substrate 14 is located on the right side so far that the left mark 1 7 "of the lower substrate 1 4 'is detectable by the first detection unit 3 (upper left optics). or Y direction is moved to the left mark 1 7 "of the second substrate 14 'to bring to coincide with its optical axis or to detect the XY position. Since the first detection unit 3 was calibrated / calibrated to an ideal position map in the calibration step according to FIG. 3 b, the real X-Y position of the first detection unit 3 can be determined and mapped to the ideal X-Y position. The encoder positions of the X-translation unit 8 and the Y-translation unit 9 are stored and assigned to the left mark 17 "of the second substrate 14 '.
  • the displacement of the further first detection unit 3 "takes place to cover the right-hand marking 17" of the second substrate 14 'or to coincide with the optical axis of the upper right-hand optical system bring to.
  • the first substrate 14 is shifted to the left to give the upper right optics a clear view of the right-hand mark 17 '' of the second substrate 14 'and to enable the detection.
  • the detection can also take place from an oblique direction, so that no displacement of the first substrate 14 is necessary.
  • Detection units 3, 3 ', 3 ", 3'” known.
  • the XY positions of the marks 17 "of the upper substrate 14 to the connecting lines or optical axes are known by the encoder positions of the first receptacle 4. Since the second substrate 14 'is fixed in the X and Y directions, the calculation and then the calculation are performed Driving the position of the upper substrate 1 4 so that the markings 17 "of the first substrate 14 exactly over the corresponding markings 1 7" of the second
  • the two figures 5a and 5b still show a schematic representation of the two possible possible calibrations of the optics 3, 3 'on the marking 17th Figure 5 a shows the optimal, because faster and more cost-efficient
  • the two optical axes 3, 3 ' have no point of intersection, or the point of intersection lies at least not within the marking 17.
  • the optical axes intersect the later bonding plane B to the left or right of the center of the
  • the mark 1 7 appears shifted in the optics 3, 3 ', or the correspondingly digitized sensor data. According to the invention, the distance between the images of the
  • Alignment mark 1 7 determined to determine an offset of the optical axes to the mark 17.
  • the offset can be used to determine the exact positions for later calibration of the two substrates.
  • FIG. 5 b shows the optimum, but less desirable, more time-consuming and costly calibration, in which the point of intersection of the two optical axes of the optics 3, 3 'comes to lie exactly in the marking 17. Accordingly, it can be seen in the optics 3, 3 ', or the correspondingly digitized sensor data, that the markings 1 7 are located exactly in the center of the digitized image.
  • FIGS. 6a-6c show three partial calibration steps for one cycle of a third calibration method according to the invention for the deviation of the z-translation unit 10 along the x-y direction during the movement along the z-axis. The corresponding method is illustrated on the left side of a calibration substrate 1 3 ".
  • the calibration substrate 1 3 "with an upper mark 1 7" o and a lower mark 17 "u, is located under the left, upper optics 3.
  • the left, upper optics 3 is positioned so that at least the upper mark 1 7o" focused (should the depth of field of the left, upper optics 3 large enough or the calibration substrate 13 "be thin enough, the lower mark 17" u may already be focused).
  • the optic has a vertical position 5 (left scale) and a horizontal position 2.6 (lower scale).
  • the calibration substrate 1 3 is moved to the vertical position 1, 8 according to FIG. 6b and experiences a displacement of the horizontal position from 1 to 0.
  • the calibration substrate 1 3 also be moved along the y-axis.
  • the lower marking 17u comes into focus (while the upper marking 17 "o moves out of the depth of focus range and is thus no longer focused).
  • FIG. 7 shows an isometric view of an alignment device ⁇ according to the invention, in which all elements within the
  • Vacuum chamber 6 ' are located.
  • the substrates 13, 13 ', 14, 14' are loaded and unloaded via a lock gate 19.
  • Figure 8 shows a cluster 23, preferably a vacuum cluster, more preferably a high vacuum cluster 23 in that the
  • Embodiment 1 is one of several modules
  • the substrates 13, 13 ', 14, 14' and the finished substrate stack 21 of two mutually aligned substrates 14, 14 ' are transported by a robot 22 between the different modules to carry out various processing steps.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausrichten und Kontaktieren eines ersten Substrats (14) mit einem zweiten Substrat (14') sowie eine korrespondierende Vorrichtung mit mindestens vier Erfassungseinheiten (3, 3', 3", 3"'), wovon: a) mindestens zwei erste Erfassungseinheiten (3, 3") zumindest in X-Richtung und in Y-Richtung verfahrbar sind und b) mindestens zwei zweite Erfassungseinheiten (3', 3"') ausschließlich in Z-Richtung verfahrbar sind.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Ausrichten von Substraten
B e s c h r e i b u n g
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausrichten und Kontaktieren eines ersten Substrats mit einem zweiten Substrat nach
Anspruch 1 sowie eine korrespondierende Vorrichtung nach Anspruch 8.
Die Miniaturisierung von elektronischen Schaltkreisen, wie beispielsweise Mikrochips oder Speicherbausteinen sowie Mikromechanik- und
Mikrofluidbauteilen schreitet seit Jahrzehnten unaufhörlich voran. Um die Dichte dieser funktionellen Gruppen weiter zu erhöhen, wurde vor einigen Jahren mit deren Stapelung begonnen. Die funktionellen Gruppen werden dazu auf einem Substrat, beispielsweise einem Wafer, hergestellt. Die Wafer werden dann zueinander ausgerichtet und miteinander verbondet, was in einigen wenigen Prozessschritten zu einer großen Ausbeute und vor allem einer hohen Dichten übereinander gestapelten funktionellen Gruppen führt.
Die funktionellen Gruppen unterschiedlicher Wafer besitzen meistens auch unterschied liche Funktionalität. So kann es sich bei den funktionel l en Gruppen eines ersten Wafers um Mikrochips handeln, während es sich bei den funktionellen Gruppen des zweiten Wafers um Speicherchips handelt. Vor dem eigentlichen Verbindungsvorgang erfolgt eine Ausrichtung der Wafer zueinander. Je kleiner die funktionellen Gruppen auf den Wafern sind, desto genauer muss der Ausrichtungsprozess zweier Wafer zueinander sein, um die notwendige Genauigkeit und einen entsprechend geringen Ausschuss zu erzielen.
Die Genauigkeit, mit der zwei Wafer zueinander ausgerichtet werden können, hängt entscheidend von den optischen und den mechanischen Bauteilkomponenten der Ausrichtungsanlage, sowie deren Einsatz ab.
Bei den optischen Bauteilkomponenten ist vor allem darauf zu achten, dass die Vergrößerung, allen voran aber die Auflösung, hoch genug ist, um die Ausrichtungsmarken auf den Substraten so exakt wie möglich zu
detektieren. Des Weiteren ist ein möglichst großer Tiefenschärfebereich bei entsprechend hoher Vergrößerung und Auflösung wünschenswert.
Bei den mechanischen Komponenten sind vor allem die Motoren und die Lager von entscheidender Bedeutung. Die Motoren müssen hohe Lasten beschleunigen, verschieben und abbremsen, müssen dabei aber auch eine möglichst genaue und vor allem reproduzierbare Positionsansteuerung zulassen. Um dies zu gewährleisten, sind spezielle Arten von Lagern notwendig. Die Lager sorgen für die weitestgehend reibungsfreie Lagerung der zu verschiebenden Last. Mit Vorzug wurden bis heute Luftlager verwendet, die eine kontaktlose Verschiebung zweier Bauteile zueinander erlaubten.
Vor allem in einer Vakuumumgebung kann es von Vorteil sein, auf möglichst viele Motoren und damit auch auf die notwendigen Lagerungen zu verzichten, um die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der
verbleibenden Motoren zu erhöhen.
Im Stand der Technik existieren bereits Ausrichtungssysteme wie
beispielsweise die in der AT405775B offenbart. Diese zeigen allerdings einige gravierende Nachteile. So sind die Verfahrwege der unteren und oberen Probenhalter in der Patentschrift AT405775B sehr lang, was zu einer entsprechend ungenauen Positionierung der beiden Substrate zueinander führen kann, wenn der eigentliche Prozess der
Zusammenführung erfolgt.
Wünschenswert ist es außerdem, den Ausrichtungsprozess in einer
Vakuumumgebung durchzuführen. Dementsprechend schwierig und problematisch ist die Verwendung der genannten Luftlager.
Daher wurde ein weiteres Ausrichtungssystem in der Druckschrift
PCT/EP2013/062473 offenbart. In dieser Druckschrift wird das Problem der langen Verfahrwege dadurch gelöst, dass die zueinander auszurichtenden Substrate sich seitlich entlang der Verbindungsachse zweier Markierungen bewegen. Die Optiken wurden im Gegensatz zur Ausführungsform in
AT405775B nicht vor den Substraten sondern seitlich dazu angebracht, sodass sich die Verfahrwege drastisch reduzieren lassen. Durch die radikale Verkürzung der Verfahrwege kann die Ausrichtungsanlage in
PCT/EP201 3/062473 gänzlich andere, vor allem für das Vakuum geeignete, Motoren und Lager verwenden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ausrichten und Kontaktieren von Substraten anzugeben, mit dem eine genauere und effizientere Ausrichtung und Kontaktierung von Substraten, insbesondere unter Vakuum, ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 8 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen auch sämtliche
Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den
Ansprüchen und/oder den Figuren angegebenen Merkmalen. Bei angegebenen Wertebereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und in beliebiger Kombination beanspruchbar sein.
Die Erfindung handelt gattungsgemäß von einer Vorrichtung und einem Verfahren, zwei Substrate, mit Vorzug zwei Wafer, bestmöglich,
insbesondere in einer Vakuumumgebung, zueinander auszurichten und nach der erfolgten Ausrichtung zu kontaktieren.
Der Erfindung liegt dabei insbesondere der Gedanke zu Grunde, dass für die korrekte Ausrichtung zweier Substrate zueinander nur ein, insbesondere einziger, Probenhalter (erste Aufnahme zur Fixierung des ersten Substrats) mit mindestens drei Freiheitsgraden benötigt wird, während ein zweiter Probenhalter (zweite Aufnahme zur Fixierung des zweiten Substrats) mit Vorzug nur einen einzigen, dafür aber hochpräzisen Freiheitsgrad besitzt. Unter hochpräzisem Freiheitsgrad versteht man, dass der Motor zur
Steuerung des Probenhalters den Probenhalter entsprechend präzise positionieren kann. Des Weiteren sieht die erfindungsgemäße
Ausführungsform mindestens zwei Erfassungseinheiten vor, die nur über einen einzigen Freiheitsgrad, insbesondere in einer Z-Richtung, verfügen.
Die X-Richtung, Y-Richtung und Z-Richtung verlaufen j eweils quer
(insbesondere senkrecht) zueinander, so dass hierdurch insbesondere ein kartesisches Koordinatensystem gebildet wird.
Die erfindungsgemäße Ausführungsform reduziert somit die Anzahl an insgesamt benötigten Freiheitsgraden von an der Ausrichtung beteiligten Bauteilen, die zur hochpräzisen Ausrichtung zweier Substrate zueinander benötigt werden. Erfindungsgemäß wird insbesondere ein Kalibrierungssubstrat, vorzugsweise zwei Kalibrierungssubstrate, verwendet, um eine Justierung der Erfassungseinheiten zu den Bewegungen der Substrate durch die
Aufnahmen vorzunehmen.
Die erfindungsgemäßen Ausführungsformen zeigen vor allem eine neue und erfinderische Apparatur, mit der die Ausrichtung und Kontaktierung von Substraten erstmals mit hoher Präzision im Vakuum möglich ist.
Die Erfindung besteht aus einer Ausrichtungsanlage (Vorrichtung) mit mindestens vier Erfassungseinheiten, insbesondere Optiken, zwei
Ausrichtungseinheiten (erste bzw. obere und zweite bzw. untere Aufnahme) mit j eweils einem Probenhalter und entsprechenden X-, Y- und Z- Translationseinheiten mit Motoren zur Bewegung der Optiken der
Erfassungseinheiten und der Probenhalter. Die Ausrichtungskammer kann entweder zur Atmosphäre hin offen sein oder sich bevorzugt in einem evakuierbaren Raum befinden.
Befinden sich die Erfassungseinheiten außerhalb der Ausrichtungskammer, besitzt die Ausrichtungskammer entsprechende Fenster, durch welche die Erfassung hindurch erfolgt. Durch Positionierung der Optiken (oder allgemeiner: Erfassungseinheiten) innerhalb der Ausrichtungskammer werden durch die Fenster bedingte optische Fehler vermieden, die durch die Transmission des Strahls durch die Fenster entstehen könnten. Denkbar wäre beispielsweise eine Abweichung des Strahlengangs durch nicht plan geschliffene Fensterseiten, Intensitätsverlust, Absorption gewisser
Wellenlängen, Brechungseffekte oder ein diffuseres Bild auf Grund der rauen Oberfläche der Fenster. Das Montieren der Optiken außerhalb der Ausrichtungskammer bringt aber auch Vorteile. Die Optiken sind leichter zugänglich und müssen nicht für Vakuumumgebungen ausgelegt sein. Des Weiteren müssen auch die Motoren, mit deren Hilfe die Optiken bewegt werden, nicht für den Vakuumbetrieb ausgelegt sein.
In einer ganz besonderen Ausführungsform ist das Fenster nicht beidseitig planar, sondern selbst als optisches Element ausgeführt, welches zur
Verbesserung der Vergrößerung und/oder Auflösung der Strukturen innerhalb der Kammer aktiv beiträgt. Durch eine entsprechend hochpräzise Fertigung des Fensters können die Brechungseigenschaften des Fensters damit aktiv genutzt werden und den Strahlengang gezielt beeinflussen, anstatt den Strahlengang zu verfälschen bzw. abzuschwächen. Denkbar wäre beispielsweise, dass das Fenster selbst als bikonvexe, bikonkave, konvexe- konkave oder konkav-konvexe Linse ausgeführt wird. Denkbar ist auch, dass der größte Teil des Fensters beidseitig planar ausgeführt ist und sich das eigentliche Linsenelement abgetrennt vom Rand im Inneren Teil des Fensters befindet.
Insbesondere besitzen mindestens zwei, mit Vorzug auf der gleichen Seite der Ausrichtungskammer, bevorzugt am unteren Rand, liegende Optiken nur einen einzigen Translationsfreiheitsgrad, nämlich entlang der z-Richtung, und sind daher insbesondere auf eine reine Linearbewegung beschränkt.
Die Substrate, mit Vorzug Wafer werden auf Probenhaltern fixiert. Die Probenhalter werden auf Aufnahmen montiert. Die Aufnahmen besitzen im Allgemeinen mehrere Translations- und/oder Rotationseinheiten, welche die Translation bzw. Rotation der Probenhalter und damit der Substrate, insbesondere der Wafer, gestatten. Es existieren bevorzugt genau zwei Aufnahmen, insbesondere eine erste oder obere Aufnahme und eine zweite oder untere Aufnahme.
Die obere Aufnahme besitzt mehrere Freiheitsgrade, mit Vorzug einen für die X-, einen für die Y-Richtung sowie insbesondere einen Freiheitsgrad der Rotation. Denkbar wären noch zwei weitere Rotations frei hei tsgrade und/oder ein Translationsfreiheitsgrad in z-Richtung.
Die untere Aufnahme besitzt bevorzugt genau einen
Translationsfreiheitsgrad entlang der Z-Richtung. Durch den Verzicht auf andere Freiheitsgrade kann die untere Aufnahme eine hochgenaue und vor allem sehr genau reproduzierbare Positionsansteuerung eines Wafers in Z- Richtung bewirken.
Im weiteren Verlauf wird davon ausgegangen, dass sich die Komponenten, insbesondere die Aufnahmen, mit ausschließlich einem
Translationsfreiheitsgrad immer an der Unterseite der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. der Ausrichtungskammer befinden, während die über eine maximale Anzahl an Freiheitsgraden aufweisenden Komponenten,
insbesondere Aufnahmen, sich an der Oberseite der Ausrichtungskammer befinden (bevorzugte Ausführung). Des Weiteren wird bei den Optiken zwischen der linken und der rechten Optik beziehungsweise
gegenüberliegend anordenbaren Erfassungseinheiten unterschieden. Denkbar wäre allerdings auch, die Komponenten mit nur einem Freiheitsgrad an der Oberseite zu montieren, oder teilweise an Ober- und Unterseite.
Der erfindungsgemäße Ausrichtungsvorgang beginnt mit dem Laden eines ersten Kalibriersubstrats auf den Probenhalter der ersten, insbesondere der oberen Aufnahme. Das erste Kalibriersubstrat besitzt mindestens zwei Markierungen, an zwei zueinander gegenüberliegenden Seiten des
Kalibrier Substrats.
In einem ersten Kalibriersschritt wird das erste Kalibriersubstrat solange nach links verfahren, bis sich seine linke Markierung im Sichtbereich der linken oberen und unteren Optik befindet. In diesem Kalibriersschritt befindet sich die linke untere Optik im Allgemeinen noch zu weit von der linken Markierung entfernt, um sie scharf darzustellen. Daher wird die linke untere Optik durch eine hochpräzise und vor allem reproduzierbare
Verschiebung solange an die linke Markierung des Kalibriersubstrats angenähert, bis diese sich im Tiefenschärfebereich der linken unteren Optik befindet. Da die linke untere Optik auf Grund der auf die Z-Richtung beschränkten Bewegungsfreiheit nicht innerhalb einer horizontalen Ebene verschoben werden kann, wird die linke Markierung des Substrats durch eine Translationsbewegung des Kalibriersubstrats mittels der X- und Y- Translationseinheiten mit der optischen Achse der linken unteren Optik zur Deckung gebracht.
Die Bewegungen der Translationseinheiten sind als Erfassungsdaten exakt erfassbar und werden an eine Steuerungseinrichtung übertragen, die zur Steuerung der Komponenten der Vorrichtung dient.
In einem zweiten Kalibrierschritt wird die linke obere Optik so zur linken Markierung des Kalibriersubstrats orientiert, dass deren optische Achse so exakt wie möglich auf die linke Markierung ausgerichtet wird. Die linke obere Optik ist in dieser Position fixierbar. Die Z-Position der linken unteren Optik wird gespeichert, um sie später wieder an die gleiche Position bewegen zu können.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Schnittpunkt der beiden gegenüberliegenden optischen Achsen bestimmt oder die beiden optischen Achsen, werden so ausgerichtet, dass sie sich in der Markierung schneiden.
Durch die Fokussierung der linken Markierung durch die linke obere und rechte untere Optik wird bevorzugt sichergestellt, dass sich die linke
Markierung im Tiefenschärfebereich (korrekt eigentlich
Schärfentiefebereich) der beiden Optiken befindet. Die beiden
Tiefenschärfebereiche besitzen allerdings eine endliche Ausdehnung und lassen so einen Schnittpunktbereich offen, in dem sich d er S chni ttpunkt der optischen Achsen befindet. Durch Optiken mit entsprechend geringen Tiefenschärfebereichen lässt sich die Position des Schnittpunktes stark eingrenzen. Durch die Abnahme des Tiefenschärfebereichs steigt
insbesondere auch die Auflösung der Optik, was sich ebenfalls positiv auf die Bestimmung der Markierung auswirkt.
Erfindungsgemäß wird die Optik insbesondere so gesteuert, dass die
Position der Markierung in Bezug auf die optische Achse durch die Optik erkennbar, erfassbar und speicherbar ist. So ist es grundsätzlich
erstrebenswert, dafür zu sorgen, dass die Markierung möglichst zentrisch und daher möglichst nahe zur optischen Achse zu liegen kommt oder sich zumindest innerhalb eines sich um die optische Achse befindlichen Bereichs aufhält. Eine perfekte Ausrichtung der optischen Achse zur Markierung könnte ein sehr zeitintensiver und daher in der Massenproduktion auch ein sehr teurer Prozess sein. Es ist daher bevorzugt, die Markierung nur in das Sichtfeld (engl. : field of view) der j eweiligen Optik zu bekommen und danach den x- und y- Abstand der Markierung in Bezug auf die optische Achse zu ermitteln und abzuspeichern.
Des Weiteren wird erfindungsgemäß insbesondere berücksichtigt, dass die verwendeten Bildschirmsensoren, mit denen das Bild der j eweiligen Optik, sowie die Optiken selbst, eine leichte, von der optischen Achse zum Rand hin zunehmende Verzerrung aufweisen und damit die aufgenommenen Bilder eine umso schlechtere Messung der Markierungsposition erlauben, j e weiter die Markierung von der optischen Achse entfernt ist.
Daher wird die Markierung erfindungsgemäß insbesondere so schnell wie möglich, so nahe wie möglich an die optische Achse geführt, ohne das Zentrum der Markierung und die optische Achse perfekt zur Deckung zu bringen. Der Bereich, in dem sich eine Markierung bevorzugt aufhalten soll wird mit F' bezeichnet. Erfindungsgemäß sollte sich die Markierung damit zumindest im Sichtfeld F der Optik befinden, noch bevorzugter allerdings im Bereich F \
Durch diesen bevorzugten Prozess, bei dem die optischen Achsen die linke Markierung möglichst genau, aber nicht exakt fixieren, wird ein linker Nullpunkt festgelegt, auf den man sich beziehen kann, obwohl sich die optischen Achsen nicht genau in der linken Markierung schneiden.
In einer ganz besonderen, aber schwer zu erreichenden, beziehungsweise aus Zeit- und Kostengründen nicht erstrebenswerten, Ausführungsform werden beide optischen Achsen exakt auf die linke Markierung zentriert. Der Schnittpunkt der beiden linken optischen Achsen liegt dann zumindest innerhalb der Tiefenschärfebereiche der beiden linken Optiken und mit Vorzug sogar exakt im Zentrum der linken Markierung. In diesem idealen Fall entspricht der linke Schnittpunkt vorzugsweise exakt dem linken Nullpunkt.
Die beiden gegenüberliegenden Erfassungseinheiten arbeiten somit insbesondere als Erfassungspaar zusammen. Die linke untere Optik kann nun wieder in eine Ausgangsposition gefahren werden, in der sie die Beladung des später in die Ausrichtungskammer eingebrachten unteren Substrats nicht behindert.
In einem dritten Kalibrierschritt wird das erste Kalibriersubstrat solange nach rechts gefahren, bis sich seine rechte Markierung im Sichtbereich der rechten oberen Optik und der rechten unteren Optik befindet. In diesem Kalibrierschritt befindet sich die untere rechte Optik zur Bewegung des Substrats bevorzugt von der rechten Markierung entfernt, so dass zunächst eine ungefähre Positionierung erfolgt. Anschließend wird die rechte untere Optik durch eine hochpräzise und vor allem reproduzierbare Verschiebung solange an die rechte Markierung angenähert, bis diese sich im Tiefenschärfebereich der rechten unteren Optik befindet. Da die rechte untere Optik nicht innerhalb einer horizontalen Ebene, also in X- und Y- Richtung, verschoben werden kann, wird die rechte Markierung durch eine Translationsbewegung des Kalibriersubstrats über die obere
Translationseinheit an die optische Achse der rechten unteren Optik angenähert, im Idealfall, der aber wiederum aus Zeit- und/oder
Kostengründen nicht notwendigerweise wünschenswert ist, zur Deckung gebracht.
In einem vierten Kalibrierschritt wird die rechte obere Optik so zur rechten Markierung des Kalibriersubstrats orientiert wie bei der Kalibrierung der linken Optiken die obere linke Optik zur linken Markierung orientiert wurde. Primär ist es wiederum nur von Bedeutung, dass sich die rechte Markierung im Sichtfeld der rechten oberen Optik befindet. Mit Vorzug sollte sich die rechte Markierung wieder so nahe wie möglich an der optischen Achse der rechten oberen Optik befinden, um mögliche
Messungenauigkeiten der Positionsbestimmung durch mögliche
Verzerrungen des Bildsensors und/oder der Optik zu minimieren. Es ist gemäß einer Ausführungsform vorgesehen, die rechte Markierung und die optische Achse der rechten oberen Optik vollständig zur Deckung zu bringen.
Die rechte obere Optik wird in dieser Position fixiert und muss unter idealen Umständen bis zur Ausrichtung nicht mehr bewegt werden. Die Z- Position der rechten unteren Optik wird gespeichert (Erfassungsdaten), um sie später wieder an die exakt gleiche Position bewegen zu können.
Durch diesen bevorzugten Prozess, bei dem die optischen Achsen die linke Markierung möglichst genau, aber nicht exakt fixieren, wird ein linker Nullpunkt festgelegt, auf den man sich beziehen kann, obwohl sich die optischen Achsen nicht genau in der linken Markierung schneiden. In einer ganz besonderen, aber schwer zu erreichenden, beziehungsweise aus Zeit und Kostengründen nicht erstrebenswerten, Ausführungsform werden beide optischen Achsen exakt auf die rechte Markierung zentriert. Der Schnittpunkt der beiden rechten optischen Achsen liegt dann zumindest innerhalb der Tiefenschärfebereiche der beiden rechten Optiken und mit Vorzug sogar exakt im Zentrum der rechten Markierung. In diesem idealen Fall entspricht der rechte Schnittpunkt vorzugsweise exakt dem rechten Nullpunkt.
Die beiden gegenüberliegenden Erfassungseinheiten arbeiten somit insbesondere als Erfassungspaar zusammen. Die rechte untere Optik kann nun wieder in eine Ausgangsposition gefahren werden, in der sie die
Beladung des später in die Ausrichtungskammer eingebrachten unteren Substrats nicht behindert.
Mit diesen vier Kalibrierschritten ist die Kalibrierung der optischen Achsen der beiden Erfassungspaare abgeschlossen und die Tiefenschärfebereiche der Markierungen sind bekannt (Erfassungsdaten) . Diese lassen sich auf die, insbesondere in den Abmessungen mit dem ersten Kalibriersubstrat ähnlichen, Substrate übertragen/umrechnen.
Bevorzugt werden die beiden optischen Achsen so ausgerichtet, dass sie sich in der späteren Bondebene schneiden. Da, wie bereits erwähnt, die exakte Festlegung des Schnittpunktes nur mit größeren Zeitaufwand möglich ist, erfolgt die Ausrichtung erfindungsgemäß zumindest so, dass die spätere Bondebene innerhalb der Tiefenschärfebereiche der Optiken liegt, wenn sie sich in j enen Positionen befinden, die durch den
vorhergehenden Kalibriervorgang festgelegt wurden.
Bevorzugt werden die Optiken bei der Fokussierung einer Markierung eines Testsubstrats durch die obere und untere Optik so fokussiert, dass die Markierung (wie in den Kalibrierschritten weiter oben bereits ausführlich erwähnt) zu den beiden Optiken exakt zentriert ist. Erscheint sie beiden Optiken zentriert, sind beide Optiken exakt auf die Markierung
ausgerichtet, so dass sich der Schnittpunkt der Optiken in der Markierung trifft.
Soweit eine der beiden Optiken die Markierung nicht zentrisch erfasst, wird ein Offset zwischen der Markierung und der optischen Achse von einer Soft-, Firm- oder Hardware gespeichert und kann so für spätere
Umrechnungen verwendet werden. Speichert also eine entsprechende Soft- Firm- oder Hardware den Abstand zwischen den Schnittpunkten der optischen Achsen in der späteren Bondebene, kann auf einen exakten
Schnittpunkt der optischen Achsen in der späteren Bondebene verzichtet werden und der Offset wird verwendet, um die beiden Substrate dennoch exakt zueinander auszurichten zu können.
Die unteren Optiken können entsprechend auf ihre gespeicherten Z- Positionen gefahren werden. Unter idealen Umständen muss diese
Kalibrierung nur ein einziges Mal durchgeführt werden. Sollten allerdings Veränderungen am System vorgenommen werden, beispielsweise der
Austausch einer oder mehrere Optiken, der Austausch mechanischer Teile oder vielleicht sogar nur eine Reinigung der Ausrichtungskammer, kann es notwendig werden, eine erneute Kalibrierung vorzunehmen. Insbesondere ist die Kalibrierung immer dann vorzunehmen, wenn eine Verschiebung des Schnittpunkts der optischen Achsen der linken bzw. rechten Seite erfolgt ist bzw. festgestellt wird.
Als nächstes erfolgt die Kalibrierung zwischen den oberen Optiken und einem zweiten, mit mehreren Markierungen (anders ausgedrückt: eine Markierungsmatrix) versehenen, Kalibrierungssubstrat, insbesondere um die X- Y-Bewegung der Translationseinheiten der ersten Aufnahme und/oder der Translationseinheiten der ersten Erfassungseinheiten zu erfassen und diese entsprechend zu kalibrieren.
Im weiteren Verlauf wird nicht mehr zwischen der exakten Justierung einer optischen Achse auf eine Markierung einerseits und der Annäherung zwischen der optischen Achse und der Markierung andererseits
unterschieden, so wie das in den vorherigen Absätzen getan wurde. Jede der beiden Methoden zur Bestimmung der Position einer Markierung ist erfindungsgemäß möglich. Um die erfindungsgemäßen Ausführungsformen möglichst einfach zu halten, wird im weiteren Verlauf nur mehr von einer exakten Erfassung einer Markierung gesprochen werden. Die oben
offenbarten Merkmale gelten analog für die folgenden Ausführungsformen. In einem ersten Kalibrierungsschritt verfährt das zweite
Kalibrierungssubstrat unter die linke obere Optik, bis eine der
Markierungen genau zentrisch zur optischen Achse der linken oberen Optik liegt. Danach erfolgt eine Fixierung des zweiten Kalibrierungssubstrats durch die obere Aufnahme, so dass diese während der nächsten
Kalibrierungsschritte an derselben X-Y-Position verbleibt.
In einem zweiten Kalibrierungsschritt fährt die obere linke Optik mittels der X- und Y-Translationseinheiten der Erfassungseinheit die Markierungen der Markierungsmatrix an der linken Seite des zweiten
Kalibrierungssubstrats ab und positioniert die linke obere Optik oberhalb einer j eden Markierung so, dass die aktuell angesteuerte Markierung zentrisch zur optischen Achse der oberen linken Optik angeordnet ist.
Die Markierungen der Markierungsmatrix des zweiten
Kalibrierungssubstrats sind insbesondere durch einen Abscheideprozess erzeugt und besitzen einen hochgenauen, insbesondere äquidistanten und/oder genau bekannten, Abstand zueinander. Die Abstände zwischen den Markierungen der Markierungsmatrix sind kleiner als 100 μιη, mit Vorzug kleiner als 1 0 iim, mit größerem Vorzug kleiner als 1 μπι, mit größtem Vorzug kleiner als 1 00 nm. Die Abweichung bzw. ein Fehler der Abstände der Markierungen der Markierungsmatrix ist insbesondere kleiner als die Auflösungsgrenze und/oder die Genauigkeit der Optikmotoren der linken oberen Optik.
Die X-Y-Positionen der Steuereinheiten werden als Erfassungsdaten gespeichert, insbesondere von der zentralen Steuerungseinrichtung. Diese setzt sie mit dem für die entsprechende Markierung hinterlegten Wert in Relation. Dadurch erhält man zwei Positionskarten, eine
ideale/vorgegebene Positionskarte mit idealen X- und Y-Positionen und eine dazu korrelierbare, reale Positionskarte, welche die realen X- und Y- Koordinaten (bzw. -Positionen) der linken oberen Optik angibt. Beide Positionskarten sind über eine bij ektive Abbildung miteinander
verknüpft/verknüpfbar. Durch Interpolation kann eine stetige Positionskarte erzeugt werden, um die realen X- und Y-Positionen zu ermitteln, welche die linke obere Optik oberhalb der idealen X- und Y- Positionen anfährt.
In einem dritten Kalibrierungsschritt verfährt das zweite
Kalibrierungssubstrat unter die rechte obere Optik, bis eine der
Markierungen genau zentrisch zur optischen Achse der rechten oberen Optik liegt. Danach erfolgt eine Fixierung des zweiten Kalibrierungssubstrats durch die obere Aufnahme, so dass diese während der nächsten
Kalibrierungsschritte an derselben X-Y-Position bleibt.
Ein vierter Kalibrierungsschritt für die obere rechte Optik entspricht übertragen auf die rechte Seite dem zweiten Kalibrierungsschritt.
Ein letzter, erfindungsgemäßer Kalibrierungsschritt betrifft die z- Translationseinheit der unteren Aufnahme. Erfindungsgemäß ist die untere Aufnahme insbesondere mit nur einem Translationsfreiheitsgrad in z- Richtung versehen. Hierdurch wird eine hochpräzise Führung der unteren Aufnahme gewährleistet. Soweit beim Verfahren der unteren Aufnahme entlang der z-Richtung eine Abweichung in x- und/oder y-Richtung möglich ist, insbesondere durch Kippung der Bewegungsrichtung der unteren
Aufnahme zur z-Achse oder durch Fehler in den Lagern, wird die Bewegung einer oder mehrerer Markierungen innerhalb der x-y Ebene der unteren Aufnahme gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beobachtet. Insbesondere wird eine Verschiebung der unteren Aufnahme in x- und/oder y-Richtung an einer oder mehreren Markierungen als Funktion der Position entlang der z-Richtung ermittelt. Insbesondere wird die
Funktion als lineare Funktion interpoliert, uf diese Weise ist in der
Steuerungseinrichtung bzw. der Soft-, Firm- oder Hardware bekannt, um welchen Weg x- und/oder y sich ein Substrat verschiebt, wenn es über einen Weg z- Verfahren wird.
In einer ersten, Ausführungsform bleibt die beobachtete Markierung über den gesamten Weg z immer im Sichtfeld der Optik und in deren
Tiefenschärfeberich. Das ist für nennenswerte Verfahrwege in z-Richtung allerdings nur dann möglich, wenn der Tiefenschärfeberiech entsprechend groß ist. Dies wäre, wenn überhaupt, nur mit Optiken mit einer geringen Vergrößerung und Auflösungsfähig möglich.
In einer zweiten, bevorzugten Ausführungsform wird die obere Optik mit dem Substrat entlang der z-Achse mitbewegt. Da die oberen Optiken erfindungsgemäß insbesondere auch über eine z-Translationseinheit verfügen, ist das von Vorteil. Dieser Kalibrierschritt wird bevorzugt vor allen anderen, oben beschriebenen Kalibrierungsschritten durchgeführt, damit die Optiken bei den nachfolgenden Kalibrierungsschritten nicht mehr in z-Richtung bewegt werden müssen. Des Weiteren ist es erfindungsgemäß denkbar, dass die obere Optik und das Substrat mehrmals entlang der positiven und negativen z-Richtung
verschoben werden und man die optimale Funktion durch Mittelung mehrerer solcher Durchläufe bestimmt.
In einer dritten, noch effizienteren und bevorzugteren Ausführungsform wird ein Kalibriersubstrat mit mindestens vier, insbesondere genau vier, Markierungen verwendet. Zwei Markierungen auf der Oberseite, j eweils einmal auf der linken und einmal auf der rechten Seite, sowie zwei
Markierungen auf der Unterseite, ebenfalls j eweils einmal auf der linken und einmal auf der rechten Seite des Kalibriersubstrats.
Das Kalibriersubstrat besitzt eine exakt bekannte oder vermessene Dicke. Die Dicke ist zumindest in der Nähe der Markierungen genauestens bekannt. Die Dicke des Kalibriersubstrats ist dabei zumindest in der Nähe der
Markierungen genauer bekannt als Ι ΟΟμη , mit Vorzug genauer bekannt als Ι Ομη , mit größerem Vorzug genauer bekannt als Ι μηι, mit größtem Vorzug genauer bekannt als l OOnm, mit allergrößtem Vorzug genauer bekannt als l Onm, am bevorzugtesten genauer bekannt als l nm.
Soweit die sich j eweils gegenüberliegenden Markierungen zueinander in x- und/oder y- . Richtung verschoben sind, Wird der Relativabstand in x- und y- Richtung zweier sich gegenüberliegender Markierungen vermessen. Der Fehler ist dabei insbesondere geringer als 1 00 μηι, mit Vorzug kleiner als 1 Ο μ ηι, mit größerem Vorzug kleiner als 1 μιτι, mit größtem Vorzug kleiner als l OOnm, mit allergrößtem Vorzug kleiner als l Onm, am bevorzugtesten kleiner als l nm.
Um die Abweichung der z- Trans lationseinheit entlang der x- und/oder y- Richtung entlang eines vorgegebenen Weges zu bestimmen, wird im
Gegensatz zu den beiden vorher erwähnten erfindungsgemäßen Ausführungsform die obere Optik insbesondere auf die obere Markierung fokussiert. Danach wird die z-Translationseinheit in einer als
Teilkalibrierschritt bezeichneten Bewegung über eine Strecke an die obere Optik angenähert, welche der Dicke des Kalibrierungssubstrats entspricht. Während der Annäherung kann die Verschiebung der z-Translationseinheit in x- und/oder y-Richtung durch die Verschiebung der oberen (und für den Fall, dass sich während des Prozesses auch die untere Markierung im
Tiefenschärfebereich befindet, durch die untere) Markierung vermessen werden. Nachdem die obere Optik die untere Markierung fokussiert, verfährt die Optik solange, bis sich die obere Markierung wieder im Fokus befindet. Da sich der relative Abstand der beiden Markierungen in x- und/oder y-Richtung niemals ändert, kann die obere Optik nach der
Verschiebung in z-Richtung wieder auf die gleiche Position relativ zur oberen Markierung eingestellt werden, in der sie sich vor diesem
Teilkalibrierschritt befunden hat. Eine möglicherweise durch die z- Bewegung der oberen Optik entstehende x- und/oder y- Verschiebung wird irrelevant für die Bestimmung der x- und/oder y- Verschiebung der
Translationseinheit, soweit die Optik vor j edem neuen Teilkalibrierschritt erneut bezüglich der oberen Markierung positioniert wird. Dieser
Teilkalibrierschritt kann über eine beliebige Strecke wiederholt werden.
Mit anderen Worten bewegen sich die obere Optik und das
Kalibrierungssubstrat Schritt für Schritt und abwechselnd entlang des zu vermessenden Weges, wobei die Optik vor einem neuen Kalibrierungsschritt immer wieder an den Markierungen des Kalibrierungssubstrats ausgerichtet wird.
Erfindungsgemäß denkbar ist auch genau der umgekehrte Vorgang, nämlich dass die obere Optik zuerst auf die untere Markierung fokussiert wird und das Kalibrierungssubstrat danach von der oberen Optik weg bewegt wird. Die obere Optik folgt dann nach erfolgt z-Verschiebung des
Kalibrierungssubstrats dem selbigen.
Der Kalibrierungsschritt ist besonders effizient, wenn die obere und untere Markierung während der Bewegung des Kalibrierungssubstrats immer innerhalb des Tiefenschärfebereichs der oberen Optik angeordnet werden. Das Kalibrierungssubstrat ist bei dieser erfindungsgemäßen
Ausführungsform transparent. Das Kalibrierungssubstrat wird außerdem so dünn wie möglichgewählt, aber so dick wie nötig, um eine Durchbiegung möglichst zu verhindern. Das Kalibrierungssubstrat besitzt insbesondere eine Dicke kleiner als 2000 μη , mit Vorzug kleiner als Ι ΟΟΟ μηι, mit größerem Vorzug kleiner als 500μιη, mit größtem Vorzug kleiner als Ι ΟΟμηι. Die Kalibrierung der Abweichung der z-Translationseinheit in x- und y-Richtung ist besonders effizient, wenn die obere linke Optik die erwähnte Vermessung auf der linken und die obere rechte Optik,
insbesondere zur selben Zeit, die Vermessung auf der rechten Seite durchführt.
Hat man auch diesen Kalibrationsschritt abgeschlossen, ist eine exakte Vorhersage möglich, um wie viel sich ein Substrat bei einer Bewegung in positiver oder negativer z-Richtung in x- und/oder y-Richtung verschiebt.
Nachdem alle Kalibrierungsvorgänge mit den Kalibrierungssubstraten abgeschlossen worden sind, kann die Prozessierung der Substrate beginnen. Im weiteren Verlauf wird ein bevorzugter face-to-face Ausrichtungsprozess an einer vorher korrekt kalibrierten erfindungsgemäßen Ausführungsform dargestellt. Bei einem face-to-face Ausrichtungsprozess befinden sich die Markierungen an den miteinander zu verbündenden Kontaktflächen der beiden Substrate. Der face-to-face Ausrichtungsprozess soll als ein beispielhafter Ausrichtungsprozess dienen. Er ist auch ein geeignetes Beispiel, da er den kompliziertesten Ausrichtungsprozess darstellt. Das liegt daran, dass in einem face-to-face Ausrichtungsprozess die Markierungen während der Annäherung der Substrate für die Optiken nicht zugänglich sind, die Substrate also quasi blind angenähert werden.
Denkbar wäre auch die Durchführung eines back-to-back, eines face-to-back und eines back-to-face Prozesses. Beim back-to-back Prozess befinden sich die Ausrichtungsmarken immer an den Außenseiten der Substrate. Die Verwendung der erfindungsgemäßen Ausführungsform für einen derartigen Ausrichtungsprozess ist zwar grundsätzlich denkbar, stellt allerdings keine Herausforderung dar, da die Markierungen zu j edem Zeitpunkt vollständig zugänglich sind, insbesondere während der Annäherung der beiden
Substrate zueinander. Damit ist durch die entsprechend positionierten Optiken eine in-situ Vermessung der Markierungen während des
Ausrichtungsprozesses denkbar. Bei dem back-to-face bzw. face-to-back Ausrichtungsprozess handelt es sich um j ene Ausrichtungsprozesse, bei welchen die Markierung eines Substrats verdeckt wird, da sie sich in
Richtung des späteren Bondinterfaces befindet, während die zweite
Markierung kontinuierlich beobachtbar ist.
In einem ersten erfindungsgemäßen Prozessschritt wird ein erstes Substrat in die Ausrichtungskammer auf die erste Aufnahme geladen und
insbesondere an dieser fixiert. Die Orientierung des Substrats erfolgt entweder vor dem Laden in einem externen Vorausrichter (engl. : Prealigner) oder innerhalb der Kammer durch einen internen Ausrichter. Dabei wird das Substrat bezüglich seiner typischen Merkmale, wie beispielsweise einer flachen Seite (engl. : flat) oder einer Kerbe (engl. Notch), positioniert und orientiert.
Danach verfährt die Translationseinheit der ersten Aufnahme das geladene Substrat solange nach links, bis die linke Markierung sich im Sichtfeld (engl. : field of view, FOV) der linken unteren Optik befindet. Um die linke Markierung scharf abbilden zu können, muss sich diese im
Tiefenschärfebereich der linken Optik befinden. Die linke Optik wurde im vorhergehenden Kalibrierungsprozess auf den ungefähren
Tiefenschärfebereich, insbesondere bezogen auf das ähnlich, vorzugsweise identisch, dimensionierte Kalibriersubstrat, kalibriert. Die gespeicherte Z- Position der linken unteren Optik kann verwendet werden, um die linke untere Optik in die exakt gleiche Z-Position zu bewegen. Die Annäherung der linken unteren Optik kann insbesondere zeitgleich mit der Bewegung des oberen geladenen Substrats erfolgen, um Zeit zu sparen und den Prozess zu optimieren.
Soweit sich die linke Markierung des oberen Substrats nach dem Aufenthalt im Tiefenschärfebereich der linken unteren Optik nicht genau in der optischen Achse der linken unteren Optik befinden, werden beide optischen Achsen durch eine präzise Steuerung des ersten Substrats, insbesondere mit der oberen Aufnahme, miteinander zur Deckung gebracht. Danach kann eine Abspeicherung der Encoderpositionen (Erfassungsdaten) der oberen
Aufnahme für alle Freiheitsgrade erfolgen. Die aktuellen Encoderpositionen werden damit eindeutig der linken oberen Markierung zugeordnet.
Unter einer Encoderposition wird erfindungsgemäß j ede Größe verstanden, welche Auskunft über die Position und/oder Orientierung eines
Gegenstandes, insbesondere eines Substrats, liefert. Darunter fallen beispielsweise die Motorpositionen eines Motors, die direkt aus der
Motorenelektronik ausgelesen werden, die Position eines Gegenstandes die durch ein Interferenzverfahren bestimmt werden, die Position eines
Gegenstandes, die mittels optischer Messsysteme wie Interferometer oder dgl. ermittelt wurde, oder die Position die über Längenmaßstäbe ermittelt wurde. Unter Position eines Gegenstandes versteht man beispielsweise die mittels eines Interferometers hochpräzise vermessene Position der
Translationseinheiten, an denen ein Substrat statisch fixiert wurde. In einem zweiten erfindungsgemäßen Prozessschritt wird der erste
Prozessschritt analog für die rechte Markierung des ersten Substrats auf der rechten, insbesondere genau gegenüberliegenden, Seite durchgeführt. D er zweite Prozessschritt kann auch vor dem ersten ausgeführt werden.
Nach diesen Prozessschritten sind für beide Markierungen des oberen Substrats alle Encoderpositionen bekannt. Als Bezugspunkt kann entweder der linke Nullpunkt, der rechte Nullpunkt oder ein, aus linkem und rechtem Nullpunkt berechneter, Nullpunkt dienen. Mit Vorzug wird allerdings einer der physikalischen, durch den Schnittpunkt der optischen Achsen der linken bzw. rechten Optiken definierten, Nullpunkte verwendet.
In einem dritten erfindungsgemäßen Prozessschritt wird ein weiteres, zweites Substrat in die Ausrichtungskammer auf den Probenhalter der zweiten Aufnahme geladen und insbesondere an diesem fixiert,
insbesondere zentrisch. Danach verfährt eine der Translationseinheiten der oberen Aufnahme das erste Substrat so weit nach rechts, dass die linke obere Optik freie Sicht auf die linke Markierung des eben geladenen, zweiten (unteren) Substrats besitzt. Die obere linke Optik sollte dabei mit Vorzug bereits so positioniert sein, dass sie die linke Markierung des unteren Substrats im S ichtbereich hat . Das untere Substrat wird durch Translationseinheit der unteren Aufnahme solange angehoben, bis sich die linke Markierung im Tiefenschärfebereich der oberen linken Optik befindet. Danach erfolgt die Verschiebung der oberen linken Optik in X- und/oder Y- Richtung, um die optische Achse der linken oberen Optik mit der linken Markierung des unteren Substrats zur Deckung zu bringen. Die
Verschiebung der oberen linken Optik in Bezug auf den linken Nullpunkt wird gespeichert (Erfassungsdaten). In einem vierten erfindungsgemäßen Prozessschritt wird der dritte
Prozessschritt analog für die rechte Markierung des zweiten Substrats auf der rechten, insbesondere genau gegenüberliegenden, Seite durchgeführt. Der vierte Prozessschritt kann auch vor dem dritten Prozessschritt
ausgeführt werden.
In einem fünften erfindungsgemäßen Prozessschritt werden alle ermittelten Positionen aller Freiheitsgrade der ersten und zweiten Aufnahme,
insbesondere der oberen und der unteren Aufnahme, als Erfassungsdaten verwendet, um die beiden Substrate bezüglich deren linker und rechter Markierungen miteinander auszurichten. Der Ausrichtungsprozess selbst erfolgt dabei insbesondere unabhängig von den Erfassungseinheiten, also ohne weitere Verwendung der Optiken. Im Allgemeinen werden sämtliche Translationseinheiten und/oder Rotationseinheiten der unteren und/oder oberen Aufnahme verwendet, um die beiden Substrate zueinander
auszurichten.
Eine erfindungsgemäß denkbare Ausrichtungsreihenfolge wäre wie folgt. Zuerst wird das obere Substrat geladen. Das Substrat wird solange
verfahren, bis die linke und rechte Markierung von der unteren linken bzw. der unteren rechten Optik zentrisch fokussiert wurde. Die
Encoderpositionen werden entsprechend gespeichert. Danach erfolgen die Ladung des unteren Substrats und die Fokussierung der linken bzw. rechten Markierung mit Hilfe der oberen Optiken. Da das untere Substrat nicht in x- und/oder y-Richtung bewegt werden kann, müssen sich die Markierungen zumindest in den Sichtfeldern (engl. : field of view) der oberen linken bzw. oberen rechten Optik befinden. Da man den Abstand der Markierungen zu den optischen Achsen bestimmen kann, die Encoderpositionen des oberen Substrats bezüglich der optischen Achsen exakt bestimmt wurden und das obere Substrat verfahrbar ist, kann das obere Substrat j ederzeit auf die notwendige x- und/oder y-Position verfahren werden, sodass die Markierungen des oberen Substrats exakt über den Markierungen des unteren Substrats positioniert werden. Mit Vorzug ist der z-Abstand zwischen den beiden Substrate während dieses Vorganges bereits so gering wie möglich.
In einem sechsten erfindungsgemäßen Prozessschritt erfolgt die
Kontaktierung der beiden Substrate. Mit Vorzug erfolgt die ontaktierung, insbesondere ausschließlich, durch ein Anheben des unteren Substrats durch die Translationseinheit der unteren Aufnahme. Da die untere Aufnahme nur über eine einzige, hochgenaue Translationseinheit verfügt und daher das untere Substrat ausschließlich in Z-Richtung bewegt wird, insbesondere werden kann, erfolgt während der Annäherung keine oder zumindest nur eine vernachlässigbare X- und/oder Y- Abweichung. Die Abweichung des unteren Substrats in x- bzw. y-Richtung während des Annäherungsprozesses an das obere Substrat in z-Richtung ist dabei kleiner als Ι Ο μηι, mit Vorzug kleiner als 1 μηι, mit größerem Vorzug kleiner als 100 nm, mit größtem Vorzug kleiner als 1 Onm, mit allergrößtem Vorzug kleiner als 1 nm.
In einem siebten erfindungsgemäßen Prozessschritt erfolgt eine Fixierung des oberen mit dem unteren Substrat (insbesondere Bonding) . Denkbar wäre eine mechanische, elektrostatische, magnetische, elektrische oder mittels Folien oder Klebern durchgeführte Fixierung der beiden Substrate
zueinander. Besonders bevorzugt wäre auch ein Si-Si bzw. Si02-Si02 Direktbond zwischen den beiden Substraten. Die Substrate können entweder zueinander oder in Bezug auf den unteren Probenhalter fixiert werden. Mit besonderem Vorzug wird der Probenhalter allerdings nur zur
Substrataufnahme während des Ausrichtungsprozesses verwendet und es erfolgt eine Fixierung der beiden Substrate zueinander, sodass der
Probenhalter nach der Entfernung des Substratstapels in der
Ausrichtungsanlage verbleibt und damit sofort für den nächsten
Ausrichtungsprozess zur Verfügung steht. Mit besonderem Vorzug wird die in der Patentschrift PCT/EP201 3/056620 aufgezeigte Methode verwendet, um die Substrate magnetisch miteinander zu fixieren. Durch diese besondere Fixierungsmethode ist es mit
besonderem Vorzug möglich, auf einen schweren, teuren und schwer zu handhabenden Probenhalter zu verzichten bzw. einen Probenhalter in der Ausrichtungsanlage zu belassen um ihn nach der Entfernung des
Substratstapels sofort wieder verwenden zu können.
In einer weiteren besonderen Ausführungsform wird mindestens ein
Substrat auf einem Probenhalter in die erfindungsgemäße Ausführungsform geladen, sodass die Ausrichtung eines zweiten Substrats zu dem auf dem Probenhalter fixierten Substrat erfolgt und mit besonderem Vorzug beide Substrate bezüglich des Probenhalters fixiert werden. Durch diese
Vorgehensweise können zwei Substrate zueinander ausgerichtet, zum
Probenhalter fixiert und direkt (also auf dem Probenhalter fixiert) in eine weitere Prozesskammer transportiert werden. Mit besonderem Vorzug erfolgt ein Weitertransport in eine Bondkammer, in der dann ein
Bondschritt, insbesondere mit einer Druckbeaufschlagung der beiden
Substrate, durchgeführt wird.
Gemäß einem, insbesondere wesentlichen, Erfindungsaspekt ist vorgesehen, dass die Z-Positionierung aller Komponenten einer ausgewählten Seite, insbesondere der unteren oder der oberen Seite, mit extrem hoher Präzision und vor allem Wiederholbarkeit durchgeführt werden kann. Die
Ansteuerung einer z-Position erfolgt mit einer Genauigkeit kleiner als 1 0 μ m , mit Vorzug kleiner als 1 μηι, mit größerem Vorzug kleiner als 100 nm, mit größtem Vorzug kleiner als 10 nm. Das liegt vor allem daran, dass auf weitere Freiheitsgrade, welche zu einer negativen Beeinflussung der Genauigkeit und Wiederholbarkeit der Z-Positionierung führen könnten, verzichtet wird. Unter Substraten werden in der Halbleiterindustrie verwendete Produktoder Trägersubstrate verstanden. Ein Trägersubstrat dient als Verstärkung des Funktionssubstrates (Produktsubstrat) bei den verschiedenen
Bearbeitungsschritten, insbesondere beim Rückdünnen des
Funktionssubstrates. Als Substrate kommen insbesondere Wafer, entweder mit Abflachung („flat") oder Einkerbung („notch"), in Frage.
Funktionale Bauteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung wie Schlitten, Motoren, Optiken, Halterungen sind mit Vorzug in einem Gehäuse verbaut. Das Gehäuse ist insbesondere hermetisch zur Umgebung abschließbar. Das Gehäuse besitzt mit Vorzug einen Deckel, welcher den Zugang zu den funktionalen Bauteilen ermöglicht. Insbesondere ist an mindestens einer Seite des Gehäuses ein Schleusentor vorgesehen. Dem Schleusentor kann eine entsprechende Schleuse vor- und/oder nachgeschaltet sein. Bei
Verwendung einer Schleuse vor und/oder nach dem Schleusentor kann man mit Vorzug im Gehäuse eine andere Atmosphäre einstellen als in der Umgebung des Gehäuses. Die Atmosphäre ist vorzugsweise eine
Unterdruckatmosphäre.
Während eines erfindungsgemäßen Ausrichtungsvorganges beträgt der Druck im Inneren des Gehäuses der Ausrichtungskammer insbesondere gleich l bar, mit Vorzug weniger als 1 0" 1 mbar, mit größerem Vorzug weniger als 10" mbar, mit größtem Vorzug weniger als 1 0" mbar, mit allergrößtem Vorzug weniger als 10" 8 mbar.
Während eines erfindungsgemäßen Ausrichtungsvorganges beträgt der Druck außerhalb des Gehäuses gleich l bar, mit Vorzug weniger als 10" 1 mbar, mit größerem Vorzug weniger als 1 0"3 mbar, mit größtem Vorzug weniger als 1 0" mbar, mit allergrößtem Vorzug weniger als 10" mbar. Alle Substrate können entweder über ein Schleusentor oder den Deckel in den Innenraum eingebracht werden. Mit Vorzug werden die Substrate über das Schleusentor in den Innenraum transportiert.
In einer besonderen Ausführungsform erfolgt der Transport der Substrate bzw. des aus den zueinander ausgerichteten Substraten bestehenden
Substratstapels aus dem Gehäuse mittels eines Roboters.
Die Genauigkeit, mit der die Erfassungsgeräte der Erfassungseinheiten einzeln bewegt werden können, ist besser als 1 mm, mit Vorzug besser als Ι ΟΟμηι, mit großem Vorzug besser als Ι Ο μηι, mit größerem Vorzug besser als Ι μηι, mit noch größerem Vorzug besser als l OOnm, mit allergrößtem Vorzug besser als l Onm.
In der Ausrichtungseinheit befindet sich, insbesondere ausschließlich an der Oberseite, eine erste Aufnahme für eines der beiden Substrate. Auf der ersten Aufnahme befindet sich insbesondere ein Probenhalter als
Bestandteil der ersten Aufnahme. Der Probenhalter besitzt mindestens drei, insbesondere sechs Freiheitsgrade, mindestens drei Freiheitsgrade der Translation entlang der X-, Y- und Z-Richtung, sowie gegebenenfalls drei Freiheitsgrade der Rotation um die X-, Y- und Z-Achse, im Folgenden mit den Winkeln Alpha, Beta und Gamma bezeichnet. Die
Translationsfreiheitsgrade dienen der Verschiebung des Probenhalters und damit des Substrats innerhalb der durch die X- und die Y-Richtung aufgespannten X-Y Ebene sowie der Annäherung der beiden Substrate zueinander entlang der Z-Richtung. Die Rotationsmöglichkeit um die X-, Y- und Z-Achse dient erfindungsgemäß zur Durchführungen eines
Keilfehlerausgleichs und/oder der Orientierung des Substrats. Bei den Rotationen um die X-, Y- und Z-Achse handelt es sich insbesondere um Rotationen mit geringen Rotationswinkeln, sodass man auch von einer Kippung sprechen könnte. Erfindungsgemäß können Probenhalter als Aufnahmen für die Substrate insbesondere mit den folgenden unterschiedlichen Fixiermechanismen verwendet werden:
Vakuumprobenhalter
• Elektrostatischer Probenhalter
• Probenhalter mit einer adhäsiven Oberfläche
• Probenhalter, die auf Venturi und Bernoullieffekten beruhen
• Magnetische Probenhalter
• Probenhalter mit mechanischen Fixierungen und/oder
Klemmmechanismen
Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Ausführungsform in einer Vakuumumgebung werden Vakuumprobenhalter und/oder Venturi- und/oder Bernoulliprobenhalter nur eingeschränkt, im Extremfall gar nicht, verwendet.
Vor dem eigentlichen Ausrichtungsvorgang ist erfindungsgemäß eine Kalibrierung der Erfassungsmittel von Vorteil. Wie bereits erwähnt, sind zwei sich gegenüberliegende Optiken mindestens dahingehend zu
kalibrieren, dass sich eine Markierung pro Seite zumindest in den
Sichtfeldern der oberen und unteren Optik befindet, vorzugsweise innerhalb eines Bereichs der möglichst nahe an der optische Achse der oberen bzw. unteren Optik liegt.
In einer bevorzugten Ausführungsform, besteht das Ziel der Kalibrierung insbesondere darin, den Schnittpunkt der optischen Achsen zweier, j eweils gegenüberliegender Erfassungsgeräte in das Zentrum einer Markierung eines Kalibrierungssubstrats zu legen. Diese Kalibrierung erfolgt
vorzugsweise getrennt für alle Erfassungsgeräte der Erfassungseinheiten. Durch die Kalibrierung wird insbesondere sichergestellt, dass gegenüberliegende (obere und untere) Erfassungsgeräte einer
Erfassungseinheit einen gemeinsamen Fokusbereich aufweisen.
In einer noch bevorzugteren Ausführungsform werden die optischen Achsen von gegenüberliegenden Erfassungsgeräten kollinear zueinander
ausgerichtet. Hierzu weist mindestens eines der Erfassungsgeräte,
insbesondere j eweils das obere, Rotationsfreiheitsgrade auf, vorzugweise durch Anordnung auf einem Goniometer.
Ein oder der Schnittpunkt der optischen Achsen der Erfassungsgeräte wird erfindungsgemäß insbesondere so angeordnet, dass die korrespondierenden Markierungen der auszurichtenden Substrate in der Erfassungsposition in X- , Y- und Z-Richtung in diesem Punkt zumindest fokussierbar und/oder anordenbar bzw. angeordnet sind. Durch diese Maßnahme werden die
Verfahrwege erfindungsgemäß weiter minimiert.
Die Schnittpunkte der optischen Achsen befinden sich mit Vorzug in der Fokusebene bzw. zumindest im Tiefenschärfebereich der Optiken.
Auflösung und Tiefenschärfebereich sind zwei miteinander konkurrierende Parameter. Je größer die Auflösung, desto kleiner der Tiefenschärfebereich und umgekehrt. Verwendet man also Optiken mit einem hohen
Auflösungsvermögen, besitzen diese einen entsprechend geringen
Tiefenschärfebereich. Dadurch müssen die Ausrichtungsmarken des oberen und unteren Substrats sich gleichzeitig innerhalb eines sehr kleinen
Tiefenschärfebereichs aufhalten, um noch scharf abgebildet werden zu können. Erfindungsgemäß wird daher der Schnittpunkt der optischen
Achsen im Tiefenschärfebereich der korrespondierenden Erfassungsgeräte angeordnet. Erfindungsgemäß ist es von Vorteil, wenn die Erfassungsgeräte so kalibriert werden, dass die Kontaktflächen und/oder die Markierungen der Substrate in den Erfassungspositionen der j eweiligen Erfassungseinheiten innerhalb der Tiefenschärfebereiche angeordnet sind. Dadurch kann erfindungsgemäß auf eine Nachfokussierung verzichtet werden.
Die Steuerung der Bewegung der Substrate und/oder Erfassungsmittel erfolgt mittels einer, insbesondere softwaregestützten,
Steuerungseinrichtung.
Durch die Erfindung ist es, insbesondere nach einer Kalibrierung des Systems, möglich, ein erstes Substrat auf eine erste Aufnahme
(Probenhalter) und ein zweites Substrat auf eine zweite Aufnahme zu fixieren. Die erste Aufnahme und die in X- und Y-Richtung beweglichen, insbesondere der ersten Aufnahme räumlich zugeordneten,
Erfassungseinheiten, fahren das erste Substrat, insbesondere symmetrisch, j eweils in unterschiedliche, separate, insbesondere seitlich
gegenüberliegend zu der Ausrichtungseinheit angeordnete,
Erfassungspositionen.
Der Erfindung liegt also vor allem der Gedanke zu Grunde, die für den Ausrichtungsprozess nötigen Erfassungsmittel so auszubilden, dass j eweils zwei aufeinander zu gerichtete Erfassungsgeräte, insbesondere an j eweils gegenüberliegenden Seite der Ausrichtungseinheit, die X-Y-Positionen von Markierungen der Substrate erfassen, wobei j eweils eine der
Erfassungseinheiten in X- und Y-Richtung fixiert/unbeweglich ist.
Insbesondere ist eines der Substrate, insbesondere das Substrat, welches räumlich den unbeweglichen Erfassungseinheiten zugeordnet (vorzugsweise zwischen diesen angeordnete) ist, ebenfalls in X- und Y-Richtung
fixiert/unbeweglich. In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dadurch der Verfahrweg der beiden Substrate insgesamt minimiert. Soweit sich im erfindungsgemäßen Verfahren eine der beiden Aufnahmen und/oder j eweils eine Erfassungseinheit j edes Erfassungspaares,
insbesondere ausschließlich, entlang der Z-Achse bewegen, können
Translationseinheiten mit einer sehr hohen Genauigkeit und
Reproduzierbarkeit verwendet werden. Soweit ein Drift in einer X- und/der Y-Richtung erfolgt, ist dieser mit Vorteil erfindungsgemäß messbar und kompensierbar.
Erfindungsgemäß wird ein Abstand der Substrate in Z-Richtung vor der Erfassung bis zur Ausrichtung konstant eingestellt und/oder minimiert, insbesondere kleiner als 1 cm, vorzugsweise kleiner als 1 mm, noch
bevorzugter kleiner als Ι ΟΟμιτι.
Der Vorteil der Erfindung liegt vor allem darin, dass die Vorrichtung auch im Vakuum betrieben werden kann. Durch die erfindungsgemäß
verhältnismäßig kurzen Verfahrwege der oberen und/oder unteren Aufnahme und damit des ersten (unteren) und/oder zweiten (oberen) Substrats können mechanische Bauteile für Schlitten/Lager/Schrittmotoren verwendet werden, die vakuumtauglich sind. Damit ist es erstmals möglich, ein Bondmodul und ein Ausrichtungsmodul in einem Vakuumcluster, mit Vorzug einem
Hochvakuumcluster, zu installieren und den Substrattransport von dem Ausrichtungsmodul zum Bondmodul innerhalb eines evakuierbaren
Bereiches durchzuführen, ohne das Substrat einer Atmosphäre aussetzen zu müssen.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorteil liegt vor allem in der höheren Positioniergenauigkeit der beiden Substrate zueinander, die darauf
zurückzuführen ist, dass eine der beiden Aufnahmen, insbesondere die untere Aufnahme, nur eine Translationseinheit besitzt und dadurch ein Fehler in der x- und/oder y- Richtung während der Annäherung an das zweite Substrat weitgehend unterdrückt wird. Das mechanische Spiel der Translationseinheit in x- und/oder y-Richtung kann dabei schon durch die Konstruktion weitgehend vernachlässigt werden.
Ein weiterer Vorteil liegt in der Verwendungsmöglichkeit von sichtbarem Licht. Die Ausrichtung zweier Substrate durch, an deren Bondseiten angebrachten, Markierungen könnte in vielen Fällen auch mit Hilfe von Infrarotlicht erfolgen. Reines Silizium absorbiert Infrarotlicht, insbesondere Infrarotlicht im nahen Infrarotbereich, beinahe überhaupt nicht. Das
Problem besteht vor allem darin, dass nur in den wenigsten Fällen Substrate vorhanden sind, die zumindest im Bereich der Markierungen von reinem Silizium umgeben sind. In der Mehrzahl aller Fälle sind die
Siliziumsubstrate mit den unterschiedlichsten Metallschichten bedampft worden. Metalle absorbieren die Infrarotstrahlung allerdings sehr gut und wirken daher als Barriere für das Infrarotlicht. Je höher die
Packungsdichten der funktionalen Einheiten auf den Substrate wird, j e mehr Metallschichten abgeschieden werden und j e komplizierter entsprechende Substrate behandelt werden, desto unwahrscheinlicher ist die Verwendung von Infrarotoptiken für eine face-to-face Ausrichtung. Das
erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Verwendung von Licht im
sichtbaren Wellenlängenbereich. Mit besonderem Vorzug können damit auch wesentlich bessere Detektoren und optische Elemente verwendet werden. Die optischen Elemente für die Infrarotoptik reagieren meistens sehr sensitiv auf Umgebungsparameter wie Luftfeuchtigkeit, sind sehr spröde und müssen entsprechend kompakt verbaut werden.
Dementsprechend hoch sind die Preise dieser optischen Elemente. Einer der Kernaspekte der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des
erfindungsgemäßen Prozesses besteht also darin, dass eine direkte
Beobachtung der Oberfläche erfolgen kann und man beim
Ausrichtungsprozess nicht auf die Transparenz von Wafern angewiesen ist. Auf die Verwendung von Transmissionstechniken kann daher
erfindungsgemäß verzichtet werden. Des Weiteren können alle Substrate, auch für den breiten Bereich des elektromagnetischen Spektrums opake Substrate, vermessen werden, da die Markierungen auf den Oberflächen auffindbar sind, ohne das Substrat durchleuchten zu müssen. Dennoch ist es denkbar, sämtlichen bekannten und zweckdienlichen Wellenlängenbereiche des elektromagnetischen Spektrums zu verwenden um die Erkennung der Markierungen vorzunehmen. Insbesondere wird die Verwendung von
Infrarotlicht, mit besonderem Vorzug nahes Infrarotlicht, offenbart auch wenn dessen Verwendung von sekundärer Bedeutung ist.
In allen Figuren werden die Aufnahmen immer innerhalb des Gehäuses dargestellt. Denkbar wäre natürlich auch, dass die Aufnahmen, und damit die Translations- und/oder Rotationseinheiten, sich außerhalb des Gehäuses befinden und durch entsprechende Vakuumdurchführungen die Probenhalter, die sich innerhalb des Gehäuses befinden, steuern. Dasselbe gilt auch für die Erfassungsmittel. In der optimalsten, aber technisch natürlich schwer zu realisierenden, Ausführungsform würden sich nur die beiden zueinander auszurichtenden Substrate im Vakuum befinden.
Die erfindungsgemäße Ausführungsform wird mit Vorzug in einem
Vakuumcluster, mit noch größerem Vorzug in einem Hochvakuumcluster, mit größtem Vorzug in einem Ultrahochvakuumcluster, zusammen mit anderen Modulen verwendet. Bei den anderen Modulen kann es sich beispielsweise um eines oder mehrere der folgenden Module handeln
Heizmodul
• Kühlmodul
• Belackungsmodul
• Bondmodul
β Debondmodul • Inspektionsmodul
• Laminierungsmodul
Oberflächenbehandlungsmodul
Plasmamodul
In einer besonderen Ausführungsform werden die zueinander ausgerichteten Substrate mit einer in Patentschrift PCT/EP201 3/056620 erwähnten
Methode zueinander geklemmt, auf die insofern Bezug genommen wird. Die Klemmmethode verwendet kleine Magnetkörper zur schnellen, effizienten und leichten Fixierung der beiden, zueinander ausgerichteten und in
Kontakt gebrachten Substrate. Die beiden Substrate können auch über molekulare Kräfte vorfixiert werden. Die Klemmung kann aber auch rein mechanisch erfolgen.
Soweit vorliegend und/oder in der anschließenden Figurenbeschreibung Vorrichtungsmerkmale offenbart sind, sollen diese auch als
Verfahrensmerkmale offenbart gelten und umgekehrt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:
Figur l a eine schematische Querschnittsdarstellung einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten
Ausführungsform,
Figur 1 b eine schematische Querschnittsdarstellung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer zweiten
Ausführungsform, Figur 1 c eine schematische Querschnittsdarstellung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer dritten
Ausführungsform,
Figur 2a eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Verfahrens in einem ersten Kalibrierungsschritt mit einem ersten Kalibriersubstrat,
Figur 2b eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Verfahrens i n einem zweiten Kai ibri erungs chritt mit dem ersten Kalibriersubstrat,
Figur 2c eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Verfahrens in einem dritten Kalibrierungsschritt mit dem ersten Kalibriersubstrat,
Figur 2d eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Verfahrens in einem vierten Kalibrierungsschritt mit dem ersten Kalibriersubstrat,
Figur 2e eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Verfahren s in einem fünften Kal ibrierungsschritt mit dem ersten Kalibriersubstrat,
Figur 2f eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Verfahrens in einem sechsten Kalibrierungsschritt mit dem ersten Kalibriersubstrat,
Figur 3 a eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Verfahrens in einem ersten Kalibrierungsschritt mit einem zweiten Kalibriersubstrat, Figur 3b eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Verfahrens in einem zweiten Kalibrierungsschritt mit dem zweiten Kalibriersubstrat,
Figur 3 c eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Verfahrens in einem dritten Kalibrierungsschritt mit dem zweiten Kalibriersubstrat,
Figur 4a eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Verfahrens in einem ersten Verfahrensschritt zur Fixierung eines ersten Substrats an einer ersten Aufnahme,
Figur 4b eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Verfahrens in einem zweiten Verfahrensschritt zur Erfassung einer Position des ersten Substrats,
Figur 4c eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Verfahrens in einem dritten Verfahrensschritt zur Erfassung einer Position des ersten Substrats,
Figur 4d eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Verfahrens in einem vierten Verfahrensschritt zur Erfassung einer Position eines zweiten Substrats,
Figur 4e eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Verfahrens in einem fünften Verfahrensschritt zur Erfassung einer Position des zweiten Substrats, Figur 4f eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Verfahrens in einem sechsten Verfahrensschritt zum Ausrichten der Substrate,
Figur 4g eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Verfahrens in einem siebten Verfahrensschritt zum Kontaktieren der Substrate,
Figur 5a eine schematische Darstellung eines Kalibrierzustands zweier
Optiken, deren Schni ttpunkt ni cht zentrisch zu einer Markierung liegt,
Figur 5b eine schematische Darstellung eines Kalibrierzustands zweier
Optiken, deren Schnittpunkt zentrisch zu einer Markierung liegt,
Figur 6a eine schematische Darstellung eines dritten erfindungsgemäßen
Kalibrationsverfahrens in einem ersten Teilkalibrierschritt,
Figur 6b eine schematische Darstellung eines dritten erfindungsgemäßen
Kalibrationsverfahrens in einem zweiten Teilkalibrierschritt,
Figur 6c eine schematische Darstellung eines dritten erfindungsgemäßen
Kalibrationsverfahrens in einem dritten Teilkalibrierschritt,
Figur 7 eine schematische, perspektivische Außendarstellung einer
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
Figur 8 eine schematische Darstellung eines Clustersystems mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung. In den Figuren sind Vorteile und Merkmale der Erfindung mit diese j eweils identifizierenden Bezugszeichen gemäß Ausführungsformen der Erfindung gekennzeichnet, wobei Bauteile beziehungsweise Merkmale mit gleicher oder gleichwirkender Funktion mit identischen Bezugszeichen
gekennzeichnet sind.
Die Figuren l a- l c zeigen schematische Querschnitte von drei
Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer Ausrichtungsanlagen 1 , 1 ' , 1 " , bestehend aus :
- einer erste Erfassungseinheit 3 in Form einer oder mit einer linken oberen Optik,
- einer zweiten Erfassungseinheit 3 ' in Form einer oder mit einer
linken unteren Optik, sowie
- einer weiteren ersten Erfassungseinheit 3 " in Form einer oder mit einer rechten oberen Optik und
- einer weiteren zweiten Erfassungseinheit 3 " ' in Form einer oder mit einer rechten unteren Optik,
einer ersten Aufnahme 4 in Form einer oder mit einer oberen
Aufnahme, sowie
- einer zweiten Aufnahme 5 in Form einer oder mit einer unteren
Aufnahme 5.
Die ersten Erfassungseinheiten 3 , 3 " sind durch eine X- Translati onseinheit 8 , eine Y-Translationseinheit 9 und eine X-Trans lat ionsei nheit 10 in der Lage, sich in alle drei Raumrichtungen X, Y und Z zu bewegen. In besonderen Ausführungsformen wäre es auch noch denkbar, dass
Rotationseinheiten eingebaut werden, welche eine Rotation der optischen Achse um drei zueinander orthogonale Achsen erlaubt. In einer besonderen Ausführungsform würde die eigentliche Optik dann beispielsweise auf einem Goniometer montiert werden. Um die Darstellung zu erleichtern, sind diese Rotationseinheiten nicht in den Zeichnungen dargestellt. Die beiden zweiten, insbesondere unten angeordneten Erfassungseinheiten 3 ' , 3 " ' weisen ausschließlich eine Z-Translationseinheit auf, so dass diese ausschließlich entlang der Z-Richtung bewegt werden können. Die erste Aufnahme 4 besitzt mindestens eine Y Translationseinheit 9, eine phi- Rotationseinheit 1 1 , sowie eine X-Translationseinheit 8. Die zusätzliche Verwendung von Rotationseinheiten und/oder einer Z Translationseinheit sind ebenfalls denkbar.
Die X-Translationseinheit 8 besitzt einen vergleichsweise großen
maximalen Verfahrweg, der insbesondere doppelt, vorzugsweise viermal, so groß ist wie der maximale Verfahrweg in Y-Richtung. Der Verfahrweg liegt insbesondere zwischen -0. 1 mm und 0. 1 mm, mit Vorzug zwischen - 1 mm und 1 mm, mit größerem Vorzug zwischen -5 mm und 5 mm, mit größtem Vorzug zwischen -50 mm und 50 mm, mit allergrößtem Vorzug zwischen - 150 mm und 150 mm.
Die Y-Translationseinheit 9 kann für das erfindungsgemäße Verfahren einen viel kleineren, dafür aber auf höher auflösbaren, Verfahrweg besitzen. Die Verfahrwege sind kleiner als 50 mm, mit Vorzug kleiner als 1 0 mm, mit größerem Vorzug kleiner als 5 mm, mit größtem Vorzug kleiner als 1 mm.
Die Auflösung des Positioniervermögens aller verwendeten
Translationseinheiten ist insbesondere besser als Ι ΟΟμηι, mit Vorzug besser als Ι Ομηι, mit größerem Vorzug besser als Ι μηι, mit größtem Vorzug besser als l OOnm, am bevorzugtesten besser als l Onm.
Die phi-Rotationseinheit 1 1 erlaubt eine Drehung eines geladenen
Kalibrierungssubstrats 13 , 1 3 ' bzw. eines Substrats 14, 14 ' um deren
Oberflächennormale. Die Rotationsmöglichkeit dient vor allem dem
Ausgleich eines um einige Winkelgrade falsch vorjustierten Kalibrierungssubstrats 13, 13' bzw. Substrats 14, 14'. Die Auflösung des Positioniervermögens aller verwendeter Rotationseinheiten ist insbesondere besser als 1°, mit Vorzug besser als 0.1°, mit größerem Vorzug besser als 0.01°, mit größtem Vorzug besser als 0.001°, am bevorzugtesten besser als 0.0001°. Der Drehwinkel, den die phi-Rotationseinheit 11 ansteuern können muss, ist vergleichsweise gering, da die phi-Rotationseinheit 11 nur für sehr geringe Orientierungskorrekturen eines mit Vorzug bereits ideal geladenen Substrats, dient. Der Drehwinkel der phi-Rotationseinheit 11 ist daher insbesondere kleiner als 10°, mit Vorzug kleiner als 5°, mit größerem Vorzug kleiner als 1°.
Die in den Zeichnungen, als optimal angesehene, Reihenfolge der Y
Translationseinheit 9, der phi Rotationseinheiten 11, sowie der X
Translationseinheit 8 kann, falls nötig beliebig verändert werden. Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform wäre die Fixierung der phi Rotationseinheit 11 auf den X- bzw. Y-Translationseinheiten 8,9 bzw. die Fixierung der X- bzw. Y-Translationseinheiten 8,9 auf der phi
Rotationseinheit 11.
Figur la zeigt eine erfindungsgemäße erste Ausrichtungsanlage 1, bei der sich sämtliche Erfassungseinheiten 3, 3', 3" und 3"' sowie alle Aufnahmen 4, 5 unter Atmosphäre 15 befinden. Die genannten Bauteile sind höchstens über einen, im Allgemeinen zur Atmosphäre hin offenen, im Speziellen geschlossenen, aber nicht vakuumdichten, Rahmen 2 miteinander
verbunden.
Figur lb zeigt eine erfindungsgemäße zweite und bevorzugte
Ausrichtungsanlage 1 '.bei der sich die erste Aufnahme 4, die zweite
Aufnahme 5 sowie die zweiten Erfassungseinheiten 3', 3"' in einer
Vakuumkammer 6 (oder Gehäuse) befinden, während die ersten
Erfassungseinheiten 3, 3 "außerhalb der Vakuumkammer 6 an einem Stützrahmen 2 montiert sind. Die Fenster 7 erlauben die Erfassung im Inneren der Vakuumkammer 6 über die Optiken der ersten
Erfassungseinheiten 3 , 3 " .
Figur l c zeigt eine dritte erfindungsgemäße Ausrichtungsanlage 1 " , bei der sich alle erfindungsrelevanten/anspruchsgemäßen Bauteile innerhalb der Vakuumkammer 6 ' befinden.
Die Figur 2a zeigt einen ersten erfindungsgemäßen Kalibrierungsschritt für die Kalibrierung der Schnittpunkte der optischen Achsen aller vier
Erfassungsgeräte bzw. Optiken der ersten und zweiten Erfassungseinheiten 3 , 3 ' , 3 " und 3 " ' , der mit dem Fixieren eines ersten Kalibrierungssubstrats 13 an der ersten Aufnahme 4 beginnt. Der Probenhalter zur Fixierung des Kalibrierungssubstrats 1 3 wurde der Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet.
Das Kalibrierungssubstrat 13 besitzt zwei Markierungen 17, insbesondere an j eweils gegenüberliegenden Seiten des äußeren Randbereichs der seitlichen Umfangskontur des Kalibrierungssubstrats 13. Das Material des Kalibrierungssubstrats 13 ist für die elektromagnetische Strahlung, die von den Erfassungsgeräten 3 , 3 ' , 3 " und 3 " ' verwendet wird, transparent.
Denkbar sind vor allem die Verwendung von sichtbarem Licht, von
Infrarotstrahlung, von UV Strahlung oder j eder anderen denkbaren elektromagnetischen Strahlung, die zur Detektion von Ausrichtungsmarken herangezogen werden kann. Mit Vorzug handelt es sich allerdings um sichtbares Licht. Die Markierungen 17 befinden sich entweder an einer der beiden Oberflächen 13 i , 13 a des Kalibrierungssubtrats 1 3 oder in dessen Mitte (bezogen auf die Axialrichtung des Kalibrierungssubstrats 13).
In einem zweiten erfindungsgemäßen Kalibrierungsschritt gemäß Figur 2b verfährt die erste Aufnahme 4 das Kalibrierungssubstrat 13 durch ihre X- Translationseinheit 8 solange in die negative X-Richtung (also in der Figur 2b nach links), bis sich die linke Markierung 17 im Sichtbereich der unteren linken Optik befindet. Soweit sich die Markierung 1 7 im Allgemeinen nicht im Tiefenschärfebereich (engl. : depth of focus, DOF) der linken untere Optik befindet, wird die untere Optik 3 ' durch eine Z-Translationseinheit 10 entsprechend verfahren.
Ist die linke Markierung 17 im Sichtbereich und Tiefenschärfebereich der linken unteren Optik, kann durch die X- Translationseinheit 8 und/oder die Y-Translationseinheit 9 und/oder die phi-Rotationseinheit 1 1 der ersten Aufnahme 4 die exakte Positionierung der linken Markierung 1 7 zur optischen Achse OA der entsprechenden zweiten Erfassungseinheit 3 ' , hier der linken unteren Optik, erfolgen.
Da sich die linke untere Optik erfindungsgemäß nicht in X- und/oder Y- Richtung bewegen kann, wird die Aufgabe der Markierungsausrichtung der Markierung 17 in Bezug auf die optische Achse OA der linken unteren Optik 3 ' von den Translationseinheiten und den Rotationseinheiten der ersten Aufnahme 4 durchgeführt. Die Bewegungen der Translationseinheiten und Rotationseinheiten sind erfassbar und die Erfassungsdaten werden an die zentrale Steuerungseinheit zur Weiterverarbeitung und Steuerung übertragen.
In einem in Figur 2c gezeigten dritten erfindungsgemäßen
Kalibrierungsschritt mit dem ersten Kalibrierungssubstrat 13 wird mit der links angeordneten ersten Erfassungseinheit 3 , hier der oberen linken Optik die linke Markierung 17 des Kalibrierungssubstrats 13 erfasst. Im
Gegensatz zur unteren linken Optik besitzt die erste Erfassungseinheit 3 mindestens drei Translationsfreiheitsgrade. Die obere linke Optik 3 verwendet daher ihre X-Translationseinheit 8 , ihre Y-Translationseinheit 9 und ihre Z-Translationseinheit 1 0 zur Bewegung der Optik 3 , um die linke Markierung 17 innerhalb des Sichtbereichs und Tiefenschärfebereichs zu erfassen. Soweit sich die linke obere Optik 3 in sehr geringer Höhe zum Kalibrierungssubstrat 13 befindet, ist keine oder nur eine geringe Änderung der Z-Position erforderlich.
Nachdem die optischen Achsen OA der linken unteren Optik und der linken oberen Optik auf die linke Markierung 1 7 ausgerichtet worden sind, können die entsprechenden Encoderpositionen aller Translations- und
Rotationseinheiten der ersten Aufnahme 4, alle Encoderpositionen der Translationseinheiten der ersten Erfassungseinheit 3 und die
Encoderpositionen der Z-Translationseinheit der zweiten Erfassungseinheit 3 ' als Erfassungsdaten gespeichert werden. Die gespeicherten
Encoderpositionen der oberen linken Optik 3 , sowie die Encoderposition der z-Translationseinheit der unteren linken Optik 3 ' werden vorzugsweise als Nullpunkt gesetzt. Die Erfassungsdaten werden von der
Steuerungseinrichtung verarbeitet.
In den Figuren 2d bis 2e erfolgt der oben beschriebene
Kalibrierungsvorgang bezüglich der rechten Markierung 1 7 des ersten Kalibrierungssubstrats entsprechend. Nach der Kalibrierung der vier
Erfassungseinheiten 3 , 3 ' , 3 " und 3 " ' und der bzw. zu der oberen
Aufnahme 4 wird das Kalibrierungssubstrat 1 7 in seine Ausgangsposition gemäß Figur 2f gefahren und kann wieder aus der erfindungsgemäßen Ausrichtungsanlage 1 " entnommen werden.
Die Figur 2f zeigt den Endzustand nach der ersten Kalibrierung der erfindungsgemäßen Ausrichtungseinheit 1 " . In einer vorteilhaften Ausführungsform wird das Kalibrierungssubstrat 13 mit genau einer Markierung 17 pro Seite gegen ein Kalibrierungssubstrat 13 ' ersetzt, das in den folgenden Abschnitten näher erklärt wird. Dieses Kalibrierungssubstrat 1 3 ' besitzt pro Seite nicht nur eine Markierung 17, sondern ein ganzes Markierungsfeld 1 8 mit mehreren Markierungen 17 ' , also eine Markierungsmatrix. Diese besteht aus mehreren, in x- und y- Richtung an vorgegebenen und bekannten X- und Y-Positionen
angeordneten Markierungen 1 7 ' . Die Markierungen 1 7 ' des zweiten
Kalibrierungssubstrats 13 ' können insbesondere identisch oder
unterschiedlich zu den Markierungen 17 des ersten Kalibrierungssubstrats 13 sein.
Es ist wichtig zu erwähnen, dass der bereits erwähnte erste Kalibrierschritt gemäß den Figuren 2a-2c auch mit einem Kalibrierungssubstrat 1 3 ' hätte ausgeführt werden können. Dadurch erspart man sich die teure Herstellung eines Kalibriersubstrats 13.
Die Figuren 3 a-3 f zeigen die Schritte eines erfindungsgemäßen Prozesses zur Kalibrierung der beiden ersten Erfassungseinheiten 3 , 3 " zueinander, mithin der oberen linken Optik und der oberen rechten Optik.
In einem ersten erfindungsgemäßen Kalibrierungsschritt gemäß Figur 3 a wird das Kalibrierungssubstrat 13 ' geladen. Die Markierungen 1 7 des Markierungsfeldes 1 8 wurden durch einen hochauflösenden Schreibprozess, beispielsweise einem El ektronensc hr ei b verfahren, in das
Kalibrierungssubstrat 13 ' eingearbeitet. Die Markierungen 17 ' befinden sich wiederum entweder auf den Oberflächen des Kalibrierungssubstrats 13 ' oder in deren Mitte (bezogen auf die Normalenrichtung des
Kalibrierungssubstrats 1 3 ' ). Die Markierungen 17 ' des Markierungsfeldes 18 werden mit Vorzug durch photolithographische,
elektronenlithographische oder ionenlithographische Prozesse hergestellt. Der Vorzug des Markierungsfeldes 1 8 besteht in der sehr präzisen und exakten Orientierung bzw. Positionierung der unterschiedliehen
Markierungen 1 7' zueinander. Die Abweichungen der Markierungen 17 ' von ihrer idealen X- und/oder Y-Position sind kleiner als Ι ΟΟμηι, mit Vorzug kleiner als Ι Ομη , mit größerem Vorzug kleiner als 1 μηι, mit größtem
Vorzug kleiner als l OOnm, mit allergrößtem Vorzug kleiner als l Onm.
Damit stellt das Markierungsfeld 1 8 eine ideale Positionskarte dar, in Bezug auf die man eine Kalibrierung eines Gerätes mit geringerer
Positionsauflösung durchführen kann. Die einzelnen Markierungen 17 ' des Markierungsfeldes 1 8 sind insbesondere kleiner als 500 x 500 μιη, mit Vorzug kleiner als 300 x 300 μιη, mit größerem Vorzug kleiner als 100 x 100 μηι, mit größtem Vorzug kleiner als 50 x 50 μιη, mit allergrößtem Vorzug kleiner als 1 0 x 10 μηι .
In einem in Figur 3b gezeigten zweiten erfindungsgemäßen
Kalibrierungsschritt mit dem zweiten Kalibrierungssubstrat 1 3 ' wird dieses so weit in die negative X-Richtung bewegt, bis große Teile des
Markierungsfeldes 1 8, mit Vorzug der geometrische Mittelpunkt des
Markierungsfeldes 1 8, im Sichtbereich der linken oberen Optik 3
angeordnet sind.
Die linke obere Optik 3 wurde im vorhergehenden Kalibrierungsprozess mit dem ersten Kalibrierungssubstrat 1 3 bezüglich der Markierung 17 des ersten Kalibrierungssubstrats 13 geeicht. Die erste Erfassungseinheit 3 befindet sich somit in der Ausgangslage (vorzugsweise Nullpunkt) bezüglich ihrer X- und Y-Position. Die linke obere Optik besitzt im Gegensatz zur linken unteren Optik die Möglichkeit einer Bewegung in X- und Y - Richtung.
Um eine korrekte, schnelle, präzise und vor allem reproduzierbare
Ansteuerung der X-Y-Positionen zu erreichen, werden mit der ersten Erfassungseinheit 3 (linke obere Optik) nacheinander alle Markierungen 17 ' des Markierungsfeldes 1 8 abgerastert, indem das Zentrum einer j eder Markierung 17 ' des Markierungsfeldes 1 8 mit der optischen Achse OA der linken oberen Optik erfasst wird. Einer j eden so erreichten X- Y-Position werden alle Positionsmerkmale der ersten Erfassungseinheit 3 zugeordnet, also mindestens die X-Position der X-Translationseinheit 8 und die Y- Position der Y-Translationseinheit 9, mit Vorzug auch die Z-Position der Z- Translationseinheit 1 0. Damit wird die Position der ersten
Erfassungseinheit 3 auf die hochpräzisen, als ideal angenommenen Werte der Markierungen 17 ' des Markierungsfeldes 1 8 erfasst. Die so erhaltenen Werte der Positionen können als Positionskarte gespeichert und für die linke obere Optik darüber hinaus zur Interpolation verwendet werden.
In einem in Figur 3c gezeigten dritten erfindungsgemäßen
Kalibrierungsschritt mit dem zweiten Kalibrierungssubstrat 1 3 ' erfolgt der gleiche Vorgang für das Markierungsfeld 1 8 der rechten Seite des
Kalibrierungssubstrats 13 ' und damit die Kalibrierung der ersten
Erfassungseinheit 3 " (rechte obere Optik).
Damit sind alle Kalibrierungsschritte für alle vier Optiken 3 , 3 ' , 3 " und 3 " ' abgeschlossen.
Die Kalibrierung wird nicht für j eden Ausrichtungsvorgang benötigt, sondern nur in regelmäßigen Intervallen oder bei der Feststellung von Abweichungen beim Ausrichtungsvorgang. Die Feststellung kann
insbesondere durch ein Metrology-Modul erfolgen.
In einem ersten Schritt einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ausrichtungsprozesses gemäß Figur 4a wird ein erstes Substrat 14 mit linken und rechten Ausrichtungsmarken 1 7" in Ausrichtungsanlage 1 " geladen. Die ersten und zweiten Erfassungseinheiten 3 , 3 ' , 3 " und 3 " ' befinden sich dabei mit Vorzug in Z-Richtung möglichst weit von dem ersten Substrat 14 entfernt, um ein Laden des ersten Substrats 14 zu vereinfachen.
In einem zweiten Schritt eines erfindungsgemäßen Ausrichtungsprozesses gemäß Figur 4b wird das erste Substrat 14 so weit nach links bewegt, dass die linke Markierung 17 " im Sichtbereich der zweiten Erfassungseinheit 3 ' (linke untere Optik) verortet ist. Die linke untere Optik kann gleichzeitig oder unmittelbar anschließend in Z-Richtung auf die gespeicherte
Nullposition fahren und sollte damit die Markierung 17 " im
Tiefenschärfebereich haben. Für den Fall, dass sich die Markierungen 1 7 " nicht im Tiefenschärfebereich befinden, wird die z-Position der
Erfassungseinheit 3 ' entsprechend um diesen Nullpunkt verändert, bis ein scharfes Bild der Markierung 17 " entsteht. Etwaige Korrekturen der Z- Position sind durch ein Verfahren der linken unteren Optik 3 ' entlang der Z-Richtung vorzunehmen. Da die zweite Erfassungseinheit 3 ' sich nicht entlang der X- und/oder Y-Richtung bewegen kann, muss die linke
Markierung 17 " des Substrats 14 durch die X-Translationseinheit 8 und/oder die Y-Translationseinheit 9 der ersten (oberen) Aufnahme 4 mit der optischen Achse OA der linken unteren Optik 3 ' zur Deckung gebracht werden. Nach erfolgreicher Erfassung speichert das System die
korrespondierenden Encoderpositionen der Translations- und
Rotationseinheiten der ersten Aufnahme 4, insbesondere in der
Steuerungseinrichtung.
Als nächstes erfolgt gemäß Figur 4c ein analoger Schritt für die Ermittlung der Encoderpositionen der Translations- und Rotationseinheiten der oberen Aufnahme 4 bezüglich der rechten Markierung 17 des ersten Substrats 14 und der weiteren zweiten Erfassungseinheit 3 " ' (rechte untere Optik) . In einem vierten Schritt des erfindungsgemäßen Ausrichtungsprozesses gemäß Figur 4d wird ein zweites Substrat 14 ' auf der zweiten (unteren) Aufnahme 5 fixiert und in Z-Richtung an das erste Substrat 14 angenähert. Der Probenhalter wurde der Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet.
Erfindungsgemäß besitzt die zweite Aufnahme 5 insbesondere nur eine Z- Translationseinheit 1 0, so dass das S ubstrat 14' weder in X- noch in Y- Richtung bewegt werden kann.
Auf Grund des vorhergehendes Schrittes befindet sich das erste Substrat 14 soweit auf der rechten Seite, dass die linke Markierung 1 7" des unteren Substrats 1 4 ' von der ersten Erfassungseinheit 3 (obere linke Optik) erfassbar ist. Diese wird in X- und/oder Y-Richtung bewegt, um die linke Markierung 1 7 " des zweiten Substrats 14 ' mit seiner optischen Achse zur Deckung zu bringen bzw. um die X-Y-Position zu erfassen. Da die erste Erfassungseinheit 3 im Kalibrierungsschritt gemäß Figur 3 b auf eine ideale Positionskarte geeicht/kalibriert wurde, ist die reale X-Y Position der ersten Erfassungseinheit 3 ermittelbar und auf die ideale X-Y-Position abbildbar. Die Encoderpositionen der X-Translationseinheit 8 und der Y- Translationseinheit 9 werden gespeichert und der linken Markierung 17 " des zweiten Substrats 14 ' zugeordnet.
In einem in Figur 4e gezeigten vierten Schritt einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ausrichtungsprozesses erfolgt die Verschiebung der weiteren ersten Erfassungseinheit 3 " , um die rechte Markierung 17 " des zweiten Substrats 14 ' zu erfassen bzw. um diese mit der optischen Achse der rechten oberen Optik zur Deckung zu bringen. Vorher wird das erste Substrat 14 nach links verschoben, um der oberen rechten Optik freie Sicht auf die rechte Markierung 1 7 " des zweiten Substrats 14 ' zu geben und die Erfassung zu ermöglichen. Alternativ kann die Erfassung auch aus schräger Richtung erfolgen, so dass keine Verschiebung des ersten Substrats 14 nötig ist.
Nach der Ermittlung aller notwendigen Parameter erfolgt in einem
erfindungsgemäßen fünften Schritt gemäß Figur 4f eine Ausrichtung der beiden Substrate 14, 14 ' , insbesondere ohne Zuhilfenahme optischer Geräte wie der Erfassungseinheiten 3 , 3 ' , 3 " , 3 " ' . Durch die X-Y Positionen der beiden ersten Erfassungseinheiten 3 , 3 " ist ein X-Abstand der
Markierungen 1 7 " des zweiten Substrats 14 ' zu den Verbindungslinien zwischen den linken Optiken und den rechten Optiken bzw. zu den optischen Achsen der Erfassungspaare der ersten und zweiten
Erfassungseinheiten 3 , 3 ' , 3 " , 3 ' " bekannt. Durch die Encoderpositionen der ersten Aufnahme 4 sind die X-Y-Positionen der Markierungen 17 " des oberen Substrats 14 zu den Verbindungslinien oder optischen Achsen bekannt. Da das zweite Substrat 14 ' in X- und Y-Richtung fixiert ist, erfolgt die Berechnung und danach die Ansteuerung der Position des oberen Substrats 1 4 so, dass sich die Markierungen 17 " des ersten Substrats 14 exakt über den korrespondierenden Markierungen 1 7 " des zweiten
Substrats 1 4 ' befinden.
In einem siebten Schritt eines erfindungsgemäßen Ausrichtungsprozesses gemäß Figur 4g erfolgt schließlich die Kontaktierung beider Substrate 14, 14' , vorzugsweise ausschließlich durch eine Bewegung der Z- Translationseinheit 1 0 der zweiten Aufnahme 5 , um eine falsche
Kontaktierung der bereits angefahrenen optimalen X-Y Position des oberen Substrats 14 zu vermeiden.
Die beiden Figuren 5a und 5b zeigen noch eine schematische Darstellung der beiden grundsätzlich möglichen Kalibrierungen der Optiken 3 , 3 ' auf die Markierung 17. Figur 5 a zeigt den optimalen, da schnelleren und kosteneffizienteren
Vorgang der Justierung zweier optischer Achsen. Die beiden optischen Achsen 3 , 3 ' besitzen keinen Schnittpunkt, oder der Schnittpunkt liegt zumindest nicht innerhalb der Markierung 17. Die optischen Achsen schneiden die spätere Bondebene B links bzw. rechts der Mitte der
Markierung 17. Dementsprechend verschoben erscheint die Markierung 1 7 in den Optiken 3 , 3 ' , bzw. den entsprechend digitalisierten Sensordaten. Erfindungsgemäß wird die Distanz zwischen den Bildern der
Ausrichtungsmarke 1 7 bestimmt, um einen Offset der optischen Achsen zur Markierung 17 zu bestimmen. Somit ist eine absolut genaue Kalibrierung der optischen Achsen auf einen Punkt nicht notwendig. Der Offset kann verwendet werden, um die exakten Positionen für die spätere Kalibrierung der beiden Substrate zu ermitteln.
In der Fig. 5b erkennt man die optimale, aber weniger wünschenswerte, da zeitintensivere und kostspieligere Kalibrierung, bei der der Schnittpunkt beider optischer Achsen der Optiken 3 , 3 ' exakt in der Markierung 17 zu liegen kommt. Dementsprechend erkennt man in den Optiken 3 , 3 ' , bzw. den entsprechend digitalisierten Sensordaten, dass sich die Markierungen 1 7 genau im Zentrum des digitalisierten Bildes befinden.
Die Figuren 6a-6c zeigen drei Teilkalibrierschritte für einen Zyklus eines erfindungsgemäßen dritten Kalibrierverfahrens für die Abweichung der z- Translationseinheit 1 0 entlang der x-y Richtung während der Bewegung entlang der z-Achse. Das entsprechende Verfahren wird anhand der linken Seite eines Kalibriersubstrats 1 3 " veranschaulicht.
Das Kalibriersubstrat 1 3 " mit einer oberen Markierung 1 7 " o und einer unteren Markierung 17"u, befindet sich unter der linken, oberen Optik 3. Die linke, obere Optik 3 wird so positioniert, dass zumindest die obere Markierung 1 7o " fokussiert ist (sollte der Tiefenschärfebereich der linken, oberen Optik 3 groß genug bzw. das Kalibriersubstrats 13 " dünn genug sein, kann auch die untere Markierung 17"u bereits fokussiert sein). In dieser Position besitzt die Optik eine vertikale Position 5 (linke Skala) und eine horizontale Position 2,6 (untere Skala) . Das Kalibriersubstrat 1 3 " befindet sich in der vertikalen Position 1 und der horizontalen Position 1 .
Das Kalibriersubstrats 1 3 " wird gemäß Figur 6b auf die vertikale Position 1 ,8 bewegt und erfährt dabei eine Verschiebung der horizontalen Position von 1 auf 0. In der Querschnittsdarstellung ist nur eine Verschiebung entlang der x-Achse und der z-Achse erkennbar. Entsprechen kann das Kalibriersubstrat 1 3 " auch noch entlang der y-Achse verschoben werden. Durch diese Annäherung des Kalibriersubstrats 1 3 " an die obere Optik 3 kommt die untere Markierung 17u" in den Fokus (während die obere Markierung 17 " o aus dem Tiefenschärfebereich fährt und damit nicht mehr fokussiert ist) .
Die während der Annäherung des Kalibriersubstrats 1 3 " entstandene Verschiebung in x- und/oder y-Richtung wird von einer S oftware
gespeichert. Das Kalibriersubstrat 1 3 " verbleibt auf der vertikalen Position 1 , 8 und der horizontalen Position 0, während die linke, obere Optik 3 wiederum die obere Markierung 17 " o fokussiert. Dabei stellt die obere Optik 3 auch ihre horizontale Position von ursprünglich 2,6 auf 1 ,4, um die Markierung 17 " o wiederum im selben Abstand zur optischen Achse OA vorzufinden, wie im ersten Teilkalibrierschritt gemäß Figur 6a. Die eben beschriebenen Teilkalibrierschritte können nun beliebig oft wiederholt werden um eine entsprechend große Strecke entlang der z-Richtung abzufahren und die j eweilige Verschiebung der z-Translationseinheit 1 0 entlang der x- und/oder y-Richtung zu bestimmen und als funktionalen Zusammenhang abzuspeichern. Figur 7 zeigt eine isometrische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausrichtungsanlage Γ, bei der sich alle Elemente innerhalb der
Vakuumkammer 6' befinden. Die Substrate 13, 13', 14, 14' werden dabei über ein Schleusentor 19 be- und entladen.
Figur 8 zeigt einen Cluster 23, mit Vorzug einen Vakuumcluster, mit größerem Vorzug einen Hochvakuumcluster 23, indem die
erfindungsgemäße Ausführungsform 1" eines von mehreren Modulen ist. Die Substrate 13, 13', 14, 14' sowie der fertige Substratstapel 21 zweier zueinander ausgerichteter Substrate 14, 14' werden über einen Roboter 22 zwischen den unterschiedlichen Modulen transportiert, um verschiedene Bearbeitungsschritte auszuführen.
Vorrichtung und Verfahren zum Ausrichten von Substraten
B e z u g s z e i c h e n l i s t e ,1', 1" Ausrichtungsanlage
Stützrahmen
, 3" Erste Erfassungseinheiten
', 3"' Zweite Erfassungseinheiten
Erste Aufnahme
Zweite Aufnahme
, 6\ 6" Vakuumkammer
Fenster
X-Translationseinheiten
Y-Translationseinheiten
0 Z-Translationseinheiten
1 Phi-Rotationseinheiten
2 Ausrichtungskammer
3, 13% 13" Kalibrierungssubstrat
3i, 13a Kalibriersubstratoberflächen
4 Erstes Substrat
4' Zweites Substrat
5 Atmosphärenbereich
6 Vakuumbereich
7, 17 17"o, 17"u Markierungen
8 Markierungsfeld
9 Schleusentor
0 Deckel
1 Substratstapel
2 Roboter 23 Vakuumcluster
OA Optische Achse
DOF Tiefenschärfebereich, engl. : depth of focus
A Abstand
F Sichtbereich (engl. : field of view)
F' Bevorzugter Aufenthaltsbereich der Markierung

Claims

Vorrichtung und Verfahren zum Ausrichten von Substraten P at e nt an s p rü c h e
1. Verfahren zum Ausrichten und Kontaktieren eines ersten Substrats (14) mit einem zweiten Substrat (14') mit folgenden Schritten, insbesondere folgendem Ablauf:
- Fixierung des ersten Substrats (14) auf einer ersten Aufnahme (4) und des zweiten Substrats (14') auf einer zweiten Aufnahme (5), die der ersten Aufnahme (4) gegenüberliegend angeordnet ist, wobei das erste und zweite Substrat (14, 14') zwischen der ersten und zweiten Aufnahme (4, 5) mit einem Abstand A zwischen einer ersten Kontaktfläche des ersten Substrats (14) und einer zweiten Kontaktfläche des zweiten Substrats (14') angeordnet werden,
- Erfassung von ersten Markierungen (17) des ersten Substrats (14) und zweiten Markierungen (17') des zweiten Substrats (14') durch mindestens vier Erfassungseinheiten (3, 3', 3", 3"'), wovon:
a) mindestens zwei erste Erfassungseinheiten (3, 3") zumindest in X- ichtung und in Y-Richtung verfahrbar sind und b) mindestens zwei zweite Erfassungseinheiten (3 ', 3"') beim
Erfassen ausschließlich in einer quer zur X- und Y-Richtung verlaufenden Z-Richtung verfahren werden,
- Ausrichtung des ersten Substrats (14) gegenüber dem zweiten
Substrat (14') in einer X-Richtung und einer dazu quer
verlaufenden Y-Richtung mittels Bewegung der Substrate (14, 14') durch die Aufnahmen (4, 5) und
- Kontaktierung der Kontaktflächen der ausgerichteten Substrate (14, 14') in Z-Richtung.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das an der zweiten Aufnahme (5) fixierte zweite Substrat (14')ausschließlich in Z-Richtung verfahrbar ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Ausrichtung im
Vakuum bei weniger als 1 bar, mit Vorzug weniger als 10" mbar, mit größerem Vorzug weniger als 10"5 mbar, mit größtem Vorzug weniger als 10"7 mbar, am bevorzugtesten weniger als 10~9 mbar erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Erfassungsmittel vor dem Ausrichten kalibriert werden, insbesondere mit mindestens einem ersten Kalibriersubstrat (13), bevorzugt zusätzlich mit einem zweiten, unterschiedlich zum ersten
Kalibriersubstrat (13) ausgebildeten Kalibriersubstrat (13').
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das erste Kalibriersubstrat (13) zur Kalibierung von optischen Achsen jeweils gegenüberliegend anordenbarer Erfassungseinheiten und/oder zur Kalibrierung der Tiefenschärfe der Erfassungseinheiten in Bezug auf das erste
Kalibriersubstrat (13) verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem das zweite
Kalibriersubstrat (13') zur Kalibierung der ersten
Erfassungseinheiten (3, 3") gegenüber der Bewegung des ersten Substrats (14) auf der ersten Aufnahme (4) in X-Richtung und Y- Richtung verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Steuerung und Erfassung der Bewegungen der Substrate (14, 14') mittels der Aufnahmen (4, 5) und die Steuerung und Erfassung der Bewegung der Erfassungseinheiten (3, 3', 3", 3'") und zur
Steuerung und Erfassung der Bewegung der Kontaktierungsmittel durch eine Steuerungseinrichtung gesteuert werden.
8. Vorrichtung zum Ausrichten und Kontaktieren eines ersten Substrats (14) mit einem zweiten Substrat (14') mit:
- einer ersten Aufnahme (4) zur Fixierung und Bewegung des ersten Substrats (14) und einer der ersten Aufnahme (4) gegenüberliegend angeordneten zweiten Aufnahme (5) zur Fixierung und Bewegung des zweiten Substrats (14'), wobei das erste und zweite Substrat
( 14. 14') zwischen der ersten und zweiten Aufnahme (4, 5) mit einem Abstand A zwischen einer ersten Kontaktfläche des ersten Substrats (14) und einer zweiten Kontaktfläche des zweiten Substrats (14') in einer X-Richtung, einer dazu quer verlaufenden Y-Richtung und einer quer zur X- und Y-Richtung verlaufenden Z- Richtung ausrichtbar sind,
- mindestens vier Erfassungseinheiten (3, 3', 3", 3"'), wovon:
a) mindestens zwei erste Erfassungseinheiten (3, 3") zumindest in X-Richtung und in Y-Richtung verfahrbar sind und b) mindestens zwei zweite Erfassungseinheiten (3', 3"') ausschließlich in Z-Richtung verfahrbar sind,
- Kontaktierungsmitteln zur Kontaktierung des gegenüber dem zweiten Substrat (14') ausgerichteten ersten Substrats (14) mit dem zweiten Substrat (14') in Z-Richtung und
- einer Steuerungseinrichtung zur Steuerung und Erfassung der
Bewegungen der Substrate (14, 14') mittels der Aufnahmen (4, 5) und zur Steuerung und Erfassung der Bewegung der
Erfassungseinheiten (3, 3', 3", 3"') und zur Steuerung und Erfassung der Bewegung der Kontaktierungsmittel.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die erste Aufnahme (4) eine, insbesondere ausschließlich linear verfahrbare, X- Translationseinheit, eine, insbesondere ausschließlich linear verfahrbare, Y-Translationseinheit und eine, insbesondere
ausschließlich linear verfahrbare, Z-Translationseinheit aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei die zweite Aufnahme (5) eine, insbesondere ausschließlich linear verfahrbare, Z- Translationseinheit aufweist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die ersten Erfassungseinheiten (3, 3") seitlich gegenüberliegend von der ersten Aufnahme (4) und/oder die zweiten Erfassungseinheiten (3', 3"') seitlich gegenüberliegend von der zweiten Aufnahme (5) angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die ersten Erfassungseinheiten (3, 3") jeweils eine, insbesondere ausschließlich linear verfahrbare, X-Translationseinheit, eine, insbesondere ausschließlich linear verfahrbare, Y-Translationseinheit und eine, insbesondere ausschließlich linear verfahrbare, Z-Translationseinheit aufweisen.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die zweiten Erfassungseinheiten (3', 3'") jeweils eine, insbesondere
ausschließlich linear verfahrbare, Z-Translationseinheit aufweisen.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei jeweils eine erste Erfassungseinheit (3, 3") und jeweils eine zweite
Erfassungseinheit (3', 3'") gegenüberliegend zueinander anordenbar sind.
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