(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板（１）が第２の基板（２）に接合される際に、
−  前記第１の基板（１）の第１の接触面（１ｋ）に沿った歪値の第１の歪マップ及び／又は前記第１の接触面（１ｋ）に沿った応力値の第１の応力マップを初期検出手段によって検出することができ、及び／又は
−  第２の接触面（２ｋ）に沿った歪値の第２の歪マップ及び／又は前記第２の接触面（２ｋ）に沿った応力値の第２の応力マップを前記検出手段によって検出することができ、及び
−  前記第１及び／又は第２の歪マップ、及び／又は前記第１及び／又は第２の応力マップを評価するための評価手段であって、該評価手段によって局所的な位置合わせ誤差を決定することができる、
という特徴によって、前記第２の基板（２）に対する前記第１の基板（１）の歪及び／又はねじれによって生じた局所的な位置合わせ誤差を決定するための機器。
【請求項２】
前記評価手段によって、第１の位置合わせキー（３．１〜３．ｎ）の第１の位置マップ及び／又は第２の位置合わせキー（４．１〜４．ｎ）の第２の位置マップを考慮に入れるように作られている請求項１に記載の機器。
【請求項３】
第１の基板（１）が第２の基板（２）に接合される際に、
−  前記第１の基板（１）の第１の接触面（１ｋ）に沿った歪値の第１の初期歪マップ及び／又は前記第１の接触面（１ｋ）に沿った応力値の第１の初期応力マップを初期検出手段によって検出することができ、及び／又は
−  第２の接触面（２ｋ）に沿った歪値の第２の初期歪マップ及び／又は前記第２の接触面（２ｋ）に沿った応力値の第２の初期応力マップを初期検出手段によって検出することができ、及び
−  請求項１に記載された機器であって、前記第１及び／又は第２の初期歪マップ、及び／又は前記第１及び／又は第２の初期応力マップを、前記局所的な位置合わせ誤差の決定において前記評価手段によって考慮することができる、
という特徴によって、前記第２の基板（２）に対する前記第１の基板（１）の歪及び／又はねじれによって生じた局所的な位置合わせ誤差を決定するための装置。
【請求項４】
以下の特徴:
−  前記第１の接触面（１ｋ）に沿って配置された第１の位置合わせキー（３．１〜３．ｎ、５０’）の第１の位置マップを、位置検出手段（７、８）によって検出することができ、
−  前記第２の接触面（２ｋ）に沿って配置された第２の位置合わせキー（４．１〜４．ｎ、５０）の第２の位置マップを、位置検出手段（７、８）によって検出することができ、
−  請求項１又は２に記載の機器又は請求項３に記載の装置、
−  前記第１の接触面（１ｋ）の第１の位置合わせ位置と前記第２の接触面（２ｋ）の第２の位置合わせ位置とを、前記第１の位置マップの値及び前記第２の位置マップの値に基づいて決定するための計算手段、
−  前記第１の接触面（１ｋ）の前記第１の位置合わせ位置への位置合わせのため、及び前記第２の接触面（２ｋ）の前記第２の位置合わせ位置への位置合わせのための位置合わせ手段、
−  前記第１及び第２の基板（１、２）を接続するための手段、及び
−  請求項１又は２に記載の機器、又は請求項３に記載の装置、
によって、第１のプラットフォーム（１０）上に適合させることができる第１の基板（１）の第１の接触面（１ｋ）を第２のプラットフォーム（２０）上に適合させることができる第２の基板（２）の第２の接触面（２ｋ）に接合するための装置。
【請求項５】
前記基板（１、２）の接合中に、前記第１及び／又は第２の位置合わせ位置をチェックするための検出手段があることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
チェックは前記第１の基板（１）及び／又は前記第２の基板（２）の透明領域（４０）を通じて行われることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
チェックのためのときに、少なくとも２つの対応する位置合わせキー（３．１〜３．４、４．１〜４．４）があることを特徴とする請求項５又は６に記載の装置。
【請求項８】
第１の基板（１）が第２の基板（２）に接合される際に、
−  前記第１の基板（１）の第１の接触面（１ｋ）に沿った歪値の第１の歪マップ及び／又は前記第１の接触面（１ｋ）に沿った応力値の第１の応力マップを検出手段によって検出するステップ、及び／又は
−  第２の接触面（２ｋ）に沿った歪値の第２の歪マップ及び／又は前記第２の接触面（２ｋ）に沿った応力値の第２の応力マップを検出手段によって検出するステップ、及び
−  前記第１及び／又は第２の歪マップ及び／又は第１及び／又は第２の応力マップを、評価手段によって評価し、局所的な位置合わせ誤差を決定するステップ
によって、前記第１の基板（１）の前記第２の基板（２）に対する歪及び／又はねじれによって生じた局所的な位置合わせ誤差を決定するための方法。
【請求項９】
前記評価の間に第１の位置合わせキー（３．１〜３．ｎ、５０'）の第１の位置マップ及び／又は第２の位置合わせキー（４．１〜４．ｎ、５０）の第２の位置マップが考慮されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
以下の追加的なステップ、すなわち
−  第１の接触面（１ｋ）に沿った歪値の第１の初期歪マップ及び／又は前記第１の接触面（１ｋ）に沿った応力値の第１の初期応力マップを初期検出手段によって接合の前に検出するステップ、及び／又は
−  前記第２の接触面（２ｋ）に沿った歪値の第２の初期歪マップ及び／又は前記第２の接触面（２ｋ）に沿った応力値の第２の初期応力マップを、前記初期検出手段によって接合前に検出するステップ、及び
−  前記第１及び／又は第２の初期歪マップ及び／又は前記第１及び／又は第２の初期応力マップを、評価手段によって偏所的な位置合わせ誤差の決定において考慮するステップ、
があることを特徴とする請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
以下のさらなるステップ、すなわち
−  前記第１の接触面（１ｋ）に沿って配置された第１の位置合わせキー（３．１〜３．ｎ、５０'）の第１の位置マップを、位置検出手段（７、８）によって接合前に検出するステップ、
−  前記第２の接触面（２ｋ）に沿って配置された第２の位置合わせキー（４．１〜４．ｎ、５０）の第２の位置マップを、位置検出手段（７、８）によって接合前に検出するステップ、
−  前記第１の接触面（１ｋ）の第１の位置合わせ位置及び前記第２の接触面（２ｋ）の第２の位置合わせ位置を、前記第１の位置マップの値及び前記第２の位置マップの値に基づいて、計算手段によって決定するステップ、
−  前記第１の接触面（１ｋ）の前記第１の位置合わせ位置へ、及び前記第２の接触面（２ｋ）の前記第２の位置合わせ位置へ、位置合わせ手段によって位置合わせするステップ、及び
−  前記第１及び第２の基板（１、２）を接合するステップ、
がある請求項８〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
以下のさらなるステップ、すなわち
−  前記第１及び／又は第２の位置合わせ位置を前記基板（１、２）の接合中に、検出手段によって、前記第１の基板（１）及び／又は前記第２の基板（２）の透明領域（４０）を通じて、チェックするステップ
があることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記接合される基板（１、２）は作り直すことができるか、又は作り直される、請求項８〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
接合される基板（１、２）のための請求項１に記載の機器又は請求項４に記載の装置の使用方法であって、前記接合される基板（１、２）は作り直すことができるか、又は作り直される、使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１に記載されているように、局所的な位置合わせ誤差を確定するための機器に関し、この局所的な位置合わせ誤差は、第１の基板を第２の基板に接合する（ｊｏｉｎ）ときの、第２の基板に対する第１の基板の歪／ねじれによって生じる。さらに、本発明は、ねじれ、特に基板に影響を与えるねじれの位置合わせを検知する及び／又は予測する装置、及び第１の基板の第１の接触面の第２の基板の第２の接触面との位置合わせ用の、及び／又は位置合わせの検査用の請求項４に記載の装置と、請求項８に記載の方法とに関する。さらに、本発明は、請求項９又は１０に記載の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
以前の特許文献１（欧州特許出願第０９０１２０２３．９号明細書）において、位置合わせ中に存在する基本的な問題が１〜３頁に記載されている。
【０００３】
小型化の進歩との組み合わせにおいてますます重要になっている３Ｄ技術に起因して、結合（ｂｏｎｄ）プロセスにおいて正確な位置合わせプロセスを、特に、いわゆる予備結合ステップと結び付けて行うことがますます重要になってきており、この位置合わせプロセスは複数のウェハを、実際の結合プロセスの前に、分離可能な接合の手段によって互いに接続する。これは主に、ウェハ上のすべての位置に対して２μｍより高い位置合わせ精度が望まれる用途において重要である。位置合わせ技術及び予備結合プロセスの精度に対する重要性と要求とは、１μｍ未満の、特に０．５μｍ未満の、又は０．２５μｍ未満の望まれる精度に対して大幅に高まっている。
【０００４】
構造がますます小さくなるにもかかわらず、同時にウェハはますます大きくなるという事実に基づいて、位置合わせマークの近傍において互いに非常に良好に位置合わせされる構造が存在しえる一方、ウェハの他の位置においては、構造は互いに正しく又は少なくとも最適な状態には接合されていなかった。ウェハの両面上の構造を互いに対して最適な状態に接合するために、非常に良好にモニターされかつ最適化された結合技術、特に予備結合技術に連結される非常に複雑な位置合わせ技術が開発されている。
【０００５】
現在の技術は、２枚のウェハの一方の面のいくつかの位置合わせマークを一度に記憶し、その後これら位置合わせマークを使用して２枚のウェハを位置合わせし、結合することを意図している。ここでいくつかの問題が、位置合わせのために使用されているそれぞれの技術に応じて生じている。
【０００６】
特許文献１の出願人は、ウェハの全面を測定して、ウェハそれぞれの表面の構造の位置についての情報を得ることが可能な方法をすでに出願している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】欧州特許出願第０９０１２０２３．９号明細書
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｒｅｖｉｅｗ  ｏｆ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ７６，  ０４５１０８  （２００５）  “Ｉｎｆｒａｒｅｄ  ｇｒｅｙ−ｆｉｅｌｄ  ｐｏｌａｒｉｓｃｏｐｅ：  Ａ  ｔｏｏｌ  ｆｏｒ  ｒａｐｉｄ  ｓｔｒｅｓｓ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ｉｎ  ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ａｎｄ  ｄｅｖｉｃｅｓ”
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、より正確な位置合わせのために、特にウェハの全面に関する、より高い検出が達成され、位置の検出又はその後の位置合わせにおける誤差が最小化されるような、一般的な装置又は一般的な方法を開発することである。さらに、本発明の目的は、ウェハの位置の検出及び位置合わせにおける処理能力を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は、請求項１、４、及び８の特徴によって達成される。本発明の有利な発展形は従属請求項に与えられている。また、明細書、特許請求の範囲、及び／又は図面に与えられている特徴のうちの少なくとも２つのすべての組み合わせも、本発明の構成内に含まれる。また、記載されている数値範囲において、示された限界値内の数値もまた、境界値として開示されているとともにすべての組み合わせにおいて権利を要求される。
【００１１】
本発明は、基板の少なくとも１つの透明な領域を通じて基板を観察し、任意には、２つの基板の互いに対する相対的な位置を、特にその場で修正するために、基板の位置合わせの前、間、及び／又は後の、基板、特にウェハの位置マップ、歪マップ、及び／又は応力マップを記録するという発想に基づいている。
【００１２】
マップは、基板の表面に沿った所定のＸ−Ｙ位置における特性、特に数値として規定される。
【００１３】
基本となる発想は、基板の接合後のこれら基板の少なくとも１つに沿った歪値の少なくとも１つの歪マップを確定し、この確定された歪値によって局所的な位置合わせの誤差を確定することができる、ということである。局所的な位置合わせの誤差は、好ましくは基板の局所的な構造又は局所的な構造の群に関連する。
【００１４】
本発明において権利を要求されているように、１つ又は２つの基板の位置ずれマップが、基板の接合によって生じた位置ずれに対して準備される。この位置ずれは、特に基板のねじれ及び／又は歪によって生じる。
【００１５】
基本的な発想は、特にそれぞれの基板上の複数の局所的な位置において、好ましくはそれぞれの基板の位置マップによって示された位置において、予備結合ステップ又は接合ステップによって導入されるねじれがどのくらい重大であるか（→ねじれベクトル）を評価できるということである。予備結合後に実際に達成された位置合わせ精度は、透明な窓部を使用して測定することができるが、結果を悪化させる場合があるのはこれらねじれであるので、これは後述するように、ウェハ全体において実際に達成される精度についてはほとんど何も示すことはない。ウェハは赤外線に対して透過性を有していないので、位置合わせ精度は直接測定することができない。本発明によれば、位置合わせ精度は応力マップ及び／又は歪マップを検出する手段によって評価される。
【００１６】
１つの重要な特徴は、１つの好ましい実施形態における本発明において権利を要求される機器（又は測定装置）が、独立したモジュールとして、位置合わせ装置から分離して設けられていることである。
【００１７】
１つの好ましい実施形態においては、モジュール部分は、以下のようである。
１）接合（結合又は予備結合）前の応力及び／又は歪マップを検出するためのモジュール
２）特に特許文献１による位置合わせモジュール
しかし、ウェハの位置合わせもまた、２つの位置合わせマークのみを使用して行うことができる。この場合、位置マップは実際の測定によって検出することはできず、ウェハのレイアウトに基づいて既知であるとされる。
３）結合後の応力マップを検知するための少なくとも１つの測定モジュール
【００１８】
本願において権利を要求されているような、この用途とは別に、開示中に同様に後述されている他の実施形態が考えられ、この実施形態においては、２つのウェハのうちの１つがほとんど構造化されていない、すなわち最大の位置合わせマークを有している。この場合には、構造化されているウェハのねじれを評価することができる。この実施形態においては、「測定された」位置マップはなく、照射野の既存のねじれについての情報又はデータ、及びこれら照射野がウェハ上のどこに位置しているかについての情報だけしかない。これらデータは「読み取ら」れるとともに、一方でウェハのレイアウト（位置）から既知である。既に存在しているねじれは測定装置によって測定され、この測定装置はこの目的に対して好適である（通常は、リソグラフィーシステムがこの目的のために使用される）。
【００１９】
この実施形態においては、焦点は位置合わせ（正確な位置合わせ）（ウェハの一方はほとんど構造化されていない）には関連しないが、構造化されたウェハのねじれのみは関連性を有している。２つのウェハ間の位置合わせはここでは粗い（機械的‐端部対端部）か、又は光学的（ほとんど構造化されていないウェハに設けられた位置合わせマークの手段によって）である。
【００２０】
しかし、光学的位置合わせに対する要求は、通常はかなり低い。
【００２１】
位置マップは、ここで再度記載される以前の特許文献１におけるような１つの有利な変形態において、記録され／検出される。
【００２２】
この特許文献１は、位置合わせされる２つの基板の位置合わせキーのＸ−Ｙ位置が、少なくとも１つのＸ−Ｙ座標系において検出し測定することができる方法を記載しており、この少なくとも１つの座標系は、基板の動きとは独立しており、よって第１の基板の位置合わせキーを、第２の基板の適切な位置合わせキーの相関関係によって対応する位置合わせ位置に位置合わせすることができる。したがって、位置合わせされる基板それぞれの位置マップが用意される。
【００２３】
換言すると、この装置は、基板の動きを、特に専らＸ方向及びＹ方向において検知する手段を使用可能とし、これらＸ方向及びＹ方向は、少なくとも１つの固定された、特に局所的に固定された参照ポイントに対する基準であり、したがって、Ｘ方向及びＹ方向の少なくとも１つにおいて、対応する位置合わせキーの正確な位置合わせを可能にする。
【００２４】
位置マップは以下のステップによって記録することができる。
‐  第１の接触面を第１のＸ−Ｙ平面に配置し、第２の接触面を、第１のＸ−Ｙ平面に平行な第２のＸ−Ｙ平面に配置するステップ；
‐  第１の基板の動きとは独立した第１のＸ−Ｙ座標系における、第１の接触面に沿って配置された第１の位置合わせキーのＸ−Ｙ位置を第１の検出手段によって検出し、第２の接触面に沿って配置されているとともに、第２の基板の動きとは独立した第２のＸ−Ｙ座標系における第１の位置合わせキーに対応する第２の位置合わせキーのＸ−Ｙ位置を第２の検出手段によって検出するステップ；
‐  第１の接触面を、第１のＸ−Ｙ位置に基づいて確定された第１の位置合わせ位置に位置合わせし、第２の接触面を、第１の接触面に対向して位置するとともに、第１のＸ−Ｙ位置に基づいて確定された第２の位置合わせ位置に位置合わせするステップ。
【００２５】
これはまた、複数のプラットフォーム上及び複数の座標系上のウェハの記録及び移動、及びそれらの互いに対する関係にも適用され、これらもまた、ここで逆の記載がない場合には、歪マップ及び／又は応力マップを記録／検出するために使用することができる。
【００２６】
特に透明な領域に関連する位置マップ、歪マップ、及び／又は応力マップの組み合わせによって、特に予備結合のステップの後又はその間に、ウェハの接触の後又はそれによって生じる不完全な位置合わせを検出すること、及びウェハを互いから分離すること、若しくはそれらウェハを生産プロセスから分離することが可能である。
【００２７】
１つの問題は、既存の技術によっては、通常は非常に限られた数の位置合わせ用マスクしか検出されないということである。通常は、位置合わせは２つの位置合わせ用マスクしか使用しないで行われる。したがって、これは結果として上述した位置合わせが位置合わせ用マスクの位置で、かつ位置合わせ用マスクに直近の領域において良好とすることができるが、一方でウェハの残りの領域における位置合わせは不十分となる場合があるという悪影響をもたらす。
【００２８】
他の問題は、ウェハの予備結合とウェハの最終的な結合との両方における選択された結合プロセスに応じて、機械的なねじれが１つ又は２つのウェハに生じる場合があり、これらねじれは局所的に又は全体的にさえ、位置合わせの精度の悪化をもたらす場合があるということである。ウェハの上首尾な位置合わせに対するこれらねじれの重大さ／効果は、特に要求される２μｍより良好な正確性に対して要求される位置合わせの正確性とともに増加する。＞２μｍの位置合わせ精度に対しては、これらねじれは十分に小さく、位置合わせの結果に重大な影響をもたらすことはない。
【００２９】
これらねじれは、２つの構造化された基板の結合において問題を構成するだけでなく、構造化された基板の、ほとんど構造化されていない基板への結合において大きな問題を引き起こす場合がある。これは特に、結合後に、非常に正確な位置合わせが構造化された基板に必要とされる他のプロセスステップが行われる場合である。特に、構造の追加的な層が基板上に既に存在している構造に位置合わせされるリソグラフィーのステップはここで高い要求を課す。これら要求は、生産される構造の減少する構造サイズに伴って生じる。この用途は、例えばいわゆる「背面照射ＣＭＯＳイメージセンサ」の生産において生じる。ここでは、すでに構造化された表面を有する第１のウェハが、特にほとんど構造化されていないキャリアウェハ上に結合される。永久的な結合接続が形成された後、構造化されたウェハのウェハ材料のほとんどが、構造化された表面、特に光に敏感な場所が背面からアクセス可能となるように除去される。次いでこの表面は、例えばイメージセンサの操作のために必要なカラーフィルタを設けられるように、他のプロセスステップ、特にリソグラフィーで処理されなければならない。
【００３０】
これら構造のねじれは、このリソグラフィーステップにおいて達成することができる位置合わせ精度に悪影響を与える。現状世代の１．７５μｍ又は１．１μｍのピクセルサイズを有するイメージセンサのためには、ステップアンドリピート型照射システムの（２６×３２ｍｍまでの）照射野に対して許容されるねじれは、おおよそ１００ｎｍ、より良好には７０又は５０ｎｍである。
【００３１】
この明細書における予備結合は、達成された予備結合ステップの後に依然として基板、特にウェハの分離を、表面の修復不可能な損傷なしに可能にする結合接続を意味する。したがって、これら結合接続もまた可逆的結合と呼ぶことができる。この分離は通常は、表面間の結合強度／接着が依然として比較的低いという事実に基づいて可能である。この分離は、結合接続が永久的になる、すなわち、もはや分離できなくなる（非可逆的になる）まで通常は可能である。これは特に、所定の時間の経過及び／又は外部からの物理的パラメータ及び／又はエネルギーの手段によるウェハへの作用によって達成することができる。ここでは特に、圧縮力の手段によるウェハの圧縮、又は所定の温度までのウェハの加熱、又はウェハのマイクロウェーブ照射への暴露が好適である。この予備結合に対する一例は、熱的に生成された酸化物を有するウェハ表面と自然酸化物を有するウェハ表面との間の接続、ここでは室温で生じる表面間のヴァンデンワールス接続である。これら結合接続は、温度処理によって永久的な結合接続に変換することができる。有利には、これら予備結合もまた、永久的な結合接続の形成の前の結合の結果の検査を可能にする。この検査において不備が確認された場合には、基板を再び分離し、再接合することができる。
【００３２】
最も単純な実施形態において本発明は、ウェハ、又はウェハの対に予備結合ステップによって導入される応力の検出を可能にする測定装置及び測定方法である。これは、結合前後の応力マップの分析によって行われる。応力差分マップは、以下の記述に従って応力マップから作られる。
【００３３】
応力差分マップは、予備結合ステップによって導入されたねじれ／歪の特に実験的な評価を可能にする。ねじれベクトル場又はねじれマップ／歪マップは応力差マップから作られる。
【００３４】
本発明において権利を要求されているこのねじれベクトル場は、２つのウェハのうちの一方だけが構造化されているウェハの対に対して、結合前に既に存在している理想的な形状からのずれに加えて、どのねじれが所定の位置、特に照射野のコーナーにおいて、好ましくはリソグラフィー装置のための位置合わせ用マークの位置において生成されたかを確定することを可能にする。
【００３５】
ねじれベクトル場は代替的に、２つの構造化されたウェハを有するウェハの対に対して、既に理論的に（２つのウェハの位置マップに基づく選択された理想的な位置合わせ位置の結果として）期待されるずれベクトルに加えて、どの追加的な位置合わせのずれが位置マップにおいて検出された点において期待することができるかを予想することを可能にする。これは、ずれベクトル場、又は位置ずれマップを生成する。
【００３６】
１つの好ましい実施形態においては、この予想されるずれベクトル場は、透明な窓における測定に基づいて確定されたずれに重ね合わせられるか、又はそれに付け加えられる。したがってこれは、位置マップのすべての対応して設けられた位置に対して最終的に予想される位置合わせの結果を結果的にもたらす。この結果によって、接合されたウェハが再度分離されるべきかどうかの決定が下される。
【００３７】
さらに、本発明は、以下のような装置及び方法を発明する思想に基づいている。
‐  ２つのウェハの互いに対する位置合わせ位置それぞれを確定することができ、この確定された位置合わせ位置によって、ウェハの互いに対する接触表面上のすべての構造のセットは経済的に及び／又は技術的に互いに対して最適である。この相対的な位置は、必ずしも必要であるわけではないが、互いに対する位置合わせマークの完全な位置合わせと相関する。もちろん、位置合わせマークもまたほとんどいつも最適位置に、すなわち、μｍの範囲ですぐ近傍にあるが、必ずしも完全にそこにある必要はない。
‐  したがって、既に完成された「予備結合」プロセスに対して、２つのウェハを互いから分離することが依然として可能である状態において、予備結合プロセスにおいて生じた応力と、この応力からたぶん生じたねじれ、特に機械的なねじれとが、許容できる範囲の大きさにあるかどうかをチェックすることができる。これは、特に２つのウェハのうちの１つが構造化されており、第２のウェハはほとんど構造化されていない用途に使用される。
‐  したがって、既に完成された「予備結合」プロセスに対して、２つのウェハを互いから分離することが依然として可能である状態において、２つのウェハの位置づけ又は互いに対するウェハの個々の構造の正確性もまた実際に使用に対応しているかどうかをチェックすることができる。このように、ウェハが相互にｚ−軸の方向に互いに対して接近するときに生じる位置ずれ、又はさらに悪いことに接触プロセス中に生じる理想的な位置からのずれを確定することができる。特に、予備結合ステップにおいて導入される応力の検出の結果として、予想されたねじれの予測と結果的な理想の位置からのずれともまた、特に実験的に評価することができる。
【００３８】
この装置及びこの方法によれば、上述のねじれを最終的な結合接続を生成する前に任意に制御可能かつ修正可能とすることによって、＜２５μｍ、特に＜０．１５μｍ、好ましくは＜０．１μｍの位置合わせ精度を良好な信頼性と歩留りとを有して達成することができる。
【００３９】
言い換えると、その結果この装置は少なくとも、予備結合ステップの前及び／又は後にウェハの応力特性を検出する手段を入手可能にする。これら応力特性、及び特に予備結合ステップの前後の応力特性の比較の知見に基づいて、予備結合ステップ中にウェハに導入された歪／ねじれについて予想することができる。
【００４０】
他の実施形態においては、特に、２つの構造化されたウェハの検査及び／又は位置合わせのために、この装置は、特に、少なくとも１つの固定された、特に局所的に固定された参照ポイントに対して参照される１つのＸ及びＹ方向だけの基板の移動を検出する手段を入手可能とし、よって個々の構造の位置を参照するだけでなく、歪及び／又は応力特性に関しても、少なくとも１つのＸ及びＹ方向における対応する位置合わせキーの正確な位置合わせを可能にする。
【００４１】
ここに示した本発明の特徴は、一方では２つのウェハの互いにたいするすべての構造の経済的及び／又は技術的に最適な位置合わせを確定、測定、及び／又はチェックすることができる点にある。これは、２つのウェハの構造の、ウェハが一緒にされる前の位置マップを、特に以前の特許文献１に従って、及び連続的に、特にその場での２つのウェハの位置ずれの位置合わせマークを介するモニタリングプロセスにおいて、記録することを備える。品質の悪い予備位置合わせ及び予備結合に対しては、通常は非常に高価な構造化されたウェハを互いから再度分離し、再位置合わせすることができる。
【００４２】
本発明の１つの有利な実施形態においては、機器は、特に評価手段による確定において、第１の位置合わせキーの第１の位置マップ及び／又は第２の位置合わせキーの第２の位置マップを考慮するように設けられる。位置合わせキーは特に、基板又は基板のうちの１つに設けられた位置合わせマーク及び／又は構造である。
【００４３】
応力及び／又は歪マップは各検査側のいずれかから、放射線が反射される反射測定によって記録される。特に、層の厚みに亘る応力／歪の平均値は使用できないが、赤外線又は透過測定法によるそれぞれ背面からの表面近傍の領域についての情報は、本発明において権利を要求されているように可能である。赤外線又はＸ−線による測定においては、検出可能な層の厚みに亘る応力又は歪の平均値が確定される。応力‐歪マップは、透明な領域を通じて記録される必要は必ずしもない。位置マップは特に反射測定によってのみ、好ましくは可視光を使用することによって確定される。第１及び第２の位置合わせキーは前述の方法によって、同時に、特に同じ検出手段によって検出することができる。
【００４４】
本発明の他の有利な実施形態によれば、基板の接触及び／又は結合中の基板の位置合わせを、特にその場でチェックすることができる。その場でのチェックは、特に基板の接触又は結合中の移動によって生じる位置合わせの誤差を排除することができるという利点をもたらす。
【００４５】
４つの対応する位置合わせキーがチェックのために設けられる範囲であって、チェックが特に透明な領域を通じて行われる範囲に対しては、基板の互いに対する相対的な位置のその場でのモニタリングを行うことができる。
【００４６】
本発明の他の利点、特徴、及び詳細は、以下の好ましい最良の実施形態の記載及び図面の使用から明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１１ａ】本発明に従って位置合わせされたウェハの対の断面図である。
【図１１ｂ】図１１ａによるウェハの対の上側のウェハの図である。
【図１１ｃ】図１１ａによるウェハの対の下側のウェハの図である。
【図１２ａ】本発明による、第１のウェハを検出するプロセスステップの図である。
【図１２ｂ】本発明による、第２のウェハを検出するプロセスステップの図である。
【図１２ｃ】ウェハが接触したときの、本発明によるウェハの位置合わせのその場検出の図である。
【図１３】完全に位置合わせがなされ、接触したウェハの対のための１つの位置合わせマークの拡大図である。
【図１４】互いに対して位置合わせされるウェハの対の２つの構造のコーナー部を拡大した、不完全に位置合わせがなされ、接触したウェハの対のための１つの位置合わせマークの拡大図である。
【図１５ａ】ウェハの対の位置合わせを検出するための１つの代替方法を示す図である。
【図１５ｂ】ウェハの対の位置合わせを検出するための１つの代替方法を示す図である。
【図１５ｃ】ウェハの対の位置合わせを検出するための１つの代替方法を示す図である。
【図１６】本発明による位置ずれマップの確定の図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
図中において、同一の機能を有する同一の構成要素及び部品は同一の参照番号によって特定されている。
【００４９】
図１１ａは、表面１０を有する第１の基板１、特にウェハ１と、表面２０を有する第２の基板２、特にウェハ２とから成る通常のウェハシステムを示している。表面１０、２０上には、接触面１ｋ、２ｋに結合される異なる構造５０、５０’がある。構造５０、５０’は、例えば、ＭＥＭＳ装置を収容する空洞とすることができる。また、３Ｄ構造の集積されたチップスタックの場合には、これら構造は金属表面とすることができ、この金属表面は電気接続を生成するために使用される。簡単のために、構造５０、５０’は黒い長方形として示されている。図１１ｂ及び１１ｃは、２つのウェハ１、２の表面１０、２０を示している。ウェハ２は第２の位置合わせキー４．１〜４．４を有する４つの領域４０を有している。
【００５０】
領域４０は、所定の波長又は所定の波長範囲の電磁気放射に対して透明である。第１の検出手段７、特に光学的手段（ｏｐｔｉｃｓ）は、第１のウェハ１の第１の位置合わせキー３．１〜３．４を対応する第２の位置合わせキー４．１〜４．４に透明な領域４０を通じて対応させることができる。好都合なことに、これら透明な領域は、シリコンウェハに対しては、これら領域を除いてシリコンをドーピングすること、又はこの領域のドーピング度を比較的低く維持し、この領域に金属層を形成しないか、又は、特にほとんど金属構造を形成しないことによって、使用可能とすることができる。これは例えば、位置合わせマークと特に金属から成る予定された適切な構造だけを透明な領域に配置して達成することができる。これら必須要件を順守することによって、シリコンは＞１１μｍの、特に＞１０５０ｎｍの波長を有する赤外線に対して透明となる。
【００５１】
構造５０、５０’は表面１０、２０の上に突出させることができるか、又は表面１０、２０に対して後退させることができ、このため、接触表面１ｋ、２ｋはウェハ１、２の表面１０、２０と一致させる必要はない。
【００５２】
また、位置合わせキー３．１〜３．ｎ又は４．１〜４．ｎは、構造５０、５０’又は構造５０、５０’の一部とすることができる。
【００５３】
方法は位置マップの記録によって始まる。位置マップは、特に第１及び／又は第２の位置合わせキー３．１〜３．ｎ又は４．１〜４．ｎ、及び／又はウェハ１、２の表面の構造５０、５０’又は構造５０、５０’の一部の、できるだけ多くの構造要素の、空間的にできる限り完全な位置検出として規定されている。
【００５４】
図１２ａは、光学的手段７による第１のウェハ１の表面１０の位置検出を、従って第１の位置マップの記録を示している。第１の位置合わせキー３．１〜３．４の位置は、ウェハ１を光学的手段７に対して移動させるか、又は光学的手段７をウェハ１に対して移動させるかすることによって、ウェハ１の頂面１０において測定される。１つの好ましい実施形態においては、光学的手段７は、ウェハ１が光学的手段７に対して移動する間は、記録手段１２に固定されている。
【００５５】
第１のステップに続くか、又は第１のステップと同時に進行する第２のステップにおいては、図１２ｂにしたがって同じプロセスが第２のウェハ２の頂面２０に第２の検出手段、特に光学的手段８によって行われる。
【００５６】
この測定プロセスにおいて、位置マップの記録は重要なことなので、検出手段として光学的手段７のみを使用すること、したがって光学的手段８を排除すること、及び光学的手段７の方向において構造化された頂面１０、２０を有する２つのウェハ１、２を測定することもまた考えられる。したがって、その後の位置合わせ及び結合ステップに対しては、２つのウェハ１、２のうちの１つは反転され、その記録手段１２又は２２上に固定される。
【００５７】
上述のステップによれば、この装置は今や、ウェハ１、２の頂面１０、２０上のすべての記録された構造５０、５０’又は記録された第１及び第２の位置合わせキー３．１〜３．ｎ及び４．１〜４．ｎのＸ−Ｙ位置、特に第１及び第２の位置合わせキー３．１〜３．ｎ及び４．１〜４．ｎに対する構造５０、５０’の位置もまた知っている。それらは第１の基板１に対する第１の位置マップの形、及び第２の基板２に対する第２の位置マップの形で記憶されている。
【００５８】
本発明において権利を要求されているような測定ステップの間には、第１及び第２の位置マップだけではなく、特に異なるモジュール又は１つのモジュールにおいて同時に、第１及び第２の当初の歪マップ及び／又は第１及び第２の応力マップもまた記録され、基板１、２の基本的な応力又は当初の応力を表現している。ここでそれは、位置マップによるＸ−Ｙ位置の関数としての歪及び／又は応力の値の記録である。局所的に決定される応力及び／又は歪を確定することができる測定装置それぞれ、特に赤外線測定装置を使用することができる。ラマン分光光度計に基づく測定装置が特に有利に使用される。本発明において権利を要求されているように代替的に、非特許文献１の赤外線による方法「Ｇｒｅｙ−Ｆｉｅｌｄ  Ｐｏｌａｒｉｓｃｏｐｅ」を使用することができる。応力及び／又は歪マップは、光学的手段７、８のウェハ１、２に対する相対的な動きによって順に記録される。１つの有利な実施形態においては、別の光学的手段があるか、又は光学的手段７、８に追加的に一体化された光学的手段がある。
【００５９】
歪マップだけ、又は応力マップだけが検出時間の最適化のために設けられる限りにおいて、応力マップは弾性の基本方程式によって対応する歪マップに変換され、歪マップは弾性の基本方程式によって対応する応力マップに変換される。本発明において権利を要求されるように、好ましくは有限要素法に従う出発点で、数学的な変換、特に数値変換が考えられる。
【００６０】
特に位置マップ及び／又は歪マップの正確な検出のために最適化されてきた装置に対しては、２つの異なる検出手段が位置マップ及び／又は応力マップの検出に使用される。
【００６１】
本発明に従って、また他の欠陥源の除外のために、応力及び／又は歪マップが基板１、２の位置合わせに従って検出される。
【００６２】
１つの有利な構成において、位置マップを記録するための検出手段それぞれは、応力及び／又は歪マップの検出のための検出手段を同時に備え、よって同じ駆動手段による検出手段それぞれの移動が行われる。
【００６３】
代替的に、加速された、またこの観点に関して費用的に好適な実施形態に対して、特にそれぞれ別のウェハハンドリング手段、好ましくはロボットアームを有する一つ以上の別のモジュールに応力及び／又は歪マップの検出手段を設けることが考えられる。
【００６４】
図１３は、完全に位置合わせされた第１及び第２の位置合わせキー３．１、４．１、及び完全に位置合わせされた構造５０、５０’を示しており、構造５０’は、完全な重ね合わせの故に構造５０によって覆われている。このケースは現実的ではなく、位置合わせキー３．１〜３．ｎ及び４．１〜４．ｎに関連して２つのウェハ１、２上のすべての構造５０、５０’は完全に製造されて、完全な結合プロセスにおいて図３からの状態が結果的に得られている。実際には、構造５０、５０’はそれほど完全には製造することはできない。構造５０、５０’が完全に製造されたとしても、ウェハ１、２は、接近プロセス中、又は「接触状態になる」間に、互いに対して動く場合がある。また、予備結合ステップにおいては、追加の応力がウェハ中に導入される場合があり、この応力は歪／ねじれをもたらし、更なる結果として理想的な位置合わせからのずれをもたらす。本発明によれば、個々の位置における完全な位置合わせは従って必ずしも目的ではない。むしろ、本願において権利を請求するように、ウェハ１、２上のすべての対応する構造５０、５０’が、経済的及び／又は技術的な観点に関して一緒に位置合わせされて、結合されるウェハの対それぞれ及び位置合わせされた半導体チップのスクラップができるだけ少なくなることに心が配られる。
【００６５】
すべての検出された構造５０、５０’及び／又は２つのウェハ１、２の第１及び第２の位置合わせキー３．１〜３．４及び４．１〜４．４が既知であるので、ウェハ１、２又はすべての構造５０、５０’の互いに対する最適な相対的な位置は計算手段によって確定することができる。これは、第１の接触表面１ｋの第１の位置合わせ位置及び第２の接触表面２ｋの第１の位置合わせ位置を、第１の位置マップの値、及び第２の位置マップの値に基づいて確定することによって行われる。ウェハ１、２の互いに対するこの相対的な位置及び／又は第１及び第２の位置合わせ位置は、接着中及びその後、並びに結合プロセスの後に、光学的手段７によって及び透過性領域４０を通じて、正確性を連続的にその場でチェックすることができる。このように、位置合わせはその場でチェックすることができる。
【００６６】
２つのウェハ１、２又は構造５０、５０’の互いに対する最適な相対的な位置は、例えば、対応する構造５０、５０’それぞれの互いからのずれの、特に２次方程式で表される最小合計を計算することによって生じる。
【００６７】
本発明おいて請求されているように、経済的な側面を理想的な位置合わせ位置のこの計算に含めることを可能とすることが同様に考えられる。このように、半導体産業の多くの領域において、特にメモリー産業（例えば、ＲＡＭ、ＮＡＮＤフラッシュ）においては、ウェハ内の所定の領域、特にウェハの中心の領域のチップの品質関連のパラメータの変化が小さいということが認められている。したがって、この領域から由来したチップは、高い販売価格を得、よって、これらチップが意図的に異なる品質バスケット内に分別されるソートプロセスが考慮される（このプロセスはビンニングとして知られている）。したがって、本発明において権利を要求されているように有利には、ウェハの理想的な位置合わせ位置は、２つのウェハの位置マップに基づくだけでなく、経済的な計算／重みづけもまたここに含まれ、特に低価格チップの領域における低い歩留まりのコストで、高品質なチップの領域において高い歩留まりを達成することに心が配られる。
【００６８】
図１４及び１６は、上部構造５０のコーナーのＸ−Ｙ位置の、対応する下部構造５０’のコーナーのＸ−Ｙ位置からの差分を構成する差分ベクトルｕを示している。差分ベクトルｕは、例えば位置マップの最小化計算から生じる。もちろん、透明領域４０のそれぞれにおいては、それ自身の差分ベクトルｕが認識される。この点で２つのウェハが互いに接近する場合、差分ベクトルｕが連続的にチェックされる。差分ベクトルが変化する場合には、接近中、又は接触若しくは結合中に、２つのウェハ１、２の互いに対する確定された相対位置からのずれが起きる。たとえ２つのウェハ１、２が接触したとしても、光学機器７は依然として少なくとも４つの差分ベクトルｕを透明領域４０を通じてチェックすることができる。接触後にずれがあまりにも大きく影響を受けざるを得ない場合には、ウェハ１、２は位置合わせ及び予備結合プロセスを再度行うためにすぐに分離される。いくつかの透明領域４０の同時チェックを実施するために、透明領域４０それぞれに対してそれ自身の光学機器７が設けられ、よって結合中の処理能力は位置合わせのその場測定によって減少することはない。
【００６９】
また、本発明において権利を要求されているように、代替的に、予備結合の後に別のモジュールにおいてチェックステップを行うことも考えられ、よって位置合わせ手段及び予備結合モジュールの処理能力が減少することはない。チェックステップの後のウェハの起こり得る分離は、チェックのためを意図されたモジュールにおいて行うことができるが、一方で、別のモジュールにおいて同様に行うことができる。また、すべてのモジュールが単一の装置において接続されているわけではなく、とくにその時点では分離しているウェハハンドリング手段を有する、別々の装置を形成することが考えられる。
【００７０】
図１３は、位置合わせマーク３．１及び４．１の近傍領域の拡大図を示している。重ね合わせ中の構造５０及び５０’を見ることを可能とするために、端部のみが示されている。この点において構造５０及び５０’が互いに対して、かつ位置合わせマーク３．１及び４．１に対して、完全に正しい位置におかれた場合、２つの構造５０及び５０’の完全な重なり（ｃｏｖｅｒｉｎｇ）が結合プロセスにおいて達成される。
【００７１】
図１４は、位置合わせマーク３．１及び４．１が互いに完全に位置合わせされていたにもかかわらず、構造５０及び５０’の重なりがないサンプルケースを示している。構造５０と対応する構造５０’との拡大図においては、差分ベクトルｕがベクトル計算に使用することができるＸ−及びＹ−成分を有していることを理解することができる。
【００７２】
この発明の重要な要素は、上述の測定機器、又は別々のモジュールに設けられた測定機器を、予備結合又は結合の後の応力及び／又は歪測定に対して使用することができ、よって結合されたウェハスタックの応力及び／又は歪マップを確定することができる、ということである。２つのウェハ１、２のウェハスタックへの結合の前のウェハ１、２の当初の応力及び／又は当初の歪マップを測定すること、及びウェハの積み重ね体の応力及び／又は歪マップを測定することによって、接触の瞬間又はその少し後における変形についての結論を引き出すことができる。したがって、換言すると、予備結合プロセスによって導入される応力を測定することができ、結果として得られる応力／ねじれを、特に実験的に確定された関係に基づいて、確定する／評価する／予想する、又は有利に計算することができる。
【００７３】
この領域には透明領域がないので、ウェハ１、２の内部領域はもはや光学機器７、８によって見ることはできないが、結果は、この領域における歪及び／又は応力マップによって、状態、位置、又は変形について引き出すことができる。例えば１つの領域において応力が優勢であり、この応力が臨界値、例えば比較値を超えている場合、この領域はソフトウェアによって問題のある領域として自動的にマークされる。したがって、複数のダイは複数の品質クラスに分別することができる。低い固有応力を有する複数のダイは、高品質を有するとともに長寿命を有し、高い応力集中を有する複数のダイは低品質クラスにクラス分けすることができる。
【００７４】
これら応力／歪マップに基づいて、ウェハの全表面及びその上に存在するすべての構造に対して、達成された位置合わせ精度が評価され、実験的に確定される。これは、実際には以下のように行うことができる。
１）上述の第１及び第２のウェハに対応する、第１及び第２の位置マップを検出する。
２）この第１及び第２の位置マップに基づいて、技術的及び／又は経済的基準に従って理想的な位置合わせマップを計算する。この計算は、同様に理想的な位置合わせ位置と、透明領域４０における位置合わせマークのための対応するずれベクトルを生じさせる。すなわち、透明領域４０における位置合わせマークは、ウェハ全体に対して視察される最適な結果を達成するためには必ずしも完全に位置合わせされる必要はない。さらに、この計算された望ましい位置合わせ位置に基づいて、少なくとも優勢な数、好ましくは位置マップに含まれるすべての位置に対する個々の差分ベクトルを有する、この理由（図１６参照）に対して予想することができる２次元の差分ベクトル場ｖ’が計算される。ここで好ましくは、構造５０、５０’の無い場所が除外されて、品質を低下させることはない。それらは、構造５０、５０’の代わりに位置合わせキーがあるので、例えば位置合わせキー３．１〜３．４及び４．１〜４．４の位置である。
３）第１及び第２のウェハに対応する第１及び第２の当初の応力マップを、予備結合ステップの前に、特に第１及び第２の位置マップの検出と並行して検出する。
４）ウェハを好適な方法で予備結合する。これら方法は、最も変化にとんだ結合接続に対して当業者に基本的な形式において知られている。
５）実際の位置合わせ精度を透明領域４０において検出し、透明領域４０における実際のずれベクトルｕを確定する。
６）実際のずれベクトルｕ間の差分を、透明領域に対して計算されたずれベクトルから確定する。
７）確定された差分を考慮して、結果的に得られる差分ベクトルマップｖ”を計算することができ、この差分ベクトルマップｖ”においては、少なくとも優勢な数に対して、特に第１及び第２の位置マップに含まれる位置それぞれに対して、ずれベクトルがある。個々の位置に対応するこれらずれベクトルｕはここで、個々の位置のそれぞれに対して、６）のもとで確定されたずれベクトル、それぞれの位置の座標位置、及び透明場の座標位置に基づいて計算される修正ベクトルによって適応される。
８）予備結合後の第１及び第２の応力マップを検出する。
９）予備結合の前後の第１の応力マップと予備結合の前後の第２の応力マップとを比較する。
１０）個々の点に対して予備結合の前後の応力の差分に基づいて予測することができる追加的な位置合わせ誤差／ずれベクトルを予想する。
１１）予備結合において導入される応力によって生じる追加的なずれベクトルを、理論的に予想される、７）において計算されたずれベクトルに足す。
１２）ここで１１）における計算に基づいて予想されるベクトル場において、個々の点におけるずれベクトルに対して期待される位置合わせ精度が、従来通り技術的かつ経済的な成功基準に対応するかどうか、及びウェハの再処理／分離が行われるべきかどうかを決定する。
【００７５】
予備結合の前の１つの又は両方のウェハに小さい当初の応力しかない、若しくは特に当初の応力がないウェハスタック、又は例えば大量生産において非常に小さな変化しかかけられないことによって結合前の当初の応力が既知であるウェハスタックに対しては、ステップ３において、処理量及びコストの最適化のために結合前の応力マップの検出を省略することができる。本発明において権利を要求されているように、特に小さな変化しかかけられない応力の場合には、結合前に応力マップの検出をウェハの一部だけに行うことが可能である。これに関連して、小さな応力は、予備結合のステップ中に生じる応力に比べてわずかである応力値として規定される。これは特に、応力が係数３だけ、好ましくは係数５だけ、又は係数１０より大きく異なる場合である。ウェハスタックの一部分だけの測定に関しては、例えば１つのバッチの最初と最後のウェハスタックを検査に供し、残りのウェハスタックに対して、計算のために最初のウェハに対して確定された応力マップを採用することが特に実現可能である。また、時間内に計算のオフセットを行って、これによって計算の基礎を例えば最初と最後のウェハスタックに対する平均的な応力マップにおくことも考えられる。この場合には、付加的に他のウェハスタックを検査して、平均値の計算におけるより高い信頼性を達成することも有利に可能である。上述した手順によれば、ウェハスタックを形成する２つのウェハのうちの１つだけを応力マップの検出に供することも可能である。これは、２つのウェハのうちの１つだけが応力マップの検出の排除を正当化する上述の基準に合わない場合に特に有利である。
【００７６】
２つのウェハのうちの１つだけが構造化されている用途に対しては、この方法は、２つの構造化されたウェハの結合と同様に進めることができる。特に、このプロセスはこの実施形態においては以下のようである。
１）構造化されたウェハ上に配置された個々の照射野の、理想的な形状からの、既に存在しているねじれ／ずれベクトルを、好適な検出手段によって検出するステップ
特に、結合されたウェハの後の処理のためをも意図されたステップアンドリピートタイプの露光システムは、テストマスクのような好適な装置の補助を以ってこの測定を可能にする。理想的な形状からのこのずれは、ベクトル場の形状において示されるとともにさらなる計算のために記憶される。特に、このベクトル場は位置合わせマークの主な部分、特にすべての位置に対するベクトルを含み、これら位置合わせマークは通常通り照射野のコーナーに配置されている。
２）構造化されたウェハの当初の応力マップを予備結合プロセスの前に、好適な検出手段によって接触面１ｋ（ウェハ１が構造化されたウェハである場合）又は２ｋ（ウェハ１が構造化されたウェハである場合）とは反対側から検出するステップ
３）２つのウェハを、ウェハを位置決めし位置合わせする手段に対して好適な検出手段の補助を以って、互いに対して位置合わせするステップ
４）２つのウェハの予備結合を行うステップ
５）予備結合ステップ後の構造化されたウェハの応力マップを、好適な手段によって接触面１ｋ／２ｋの反対側から検出するステップ
６）予備結合前の応力マップと予備結合後の応力マップとの差分を確定するステップ
７）予想されるねじれベクトル／予想されるねじれベクトル場を、６）において確定された応力の差分に基づいて導き出すステップ
好都合なことに、このベクトル場におけるベクトルは、１）において確定されたベクトル場からのベクトルの位置と相関する、特に少なくとも大部分が一致する位置に対して確定される。好都合なことに、この一致は５００μｍより良く、理想的には２００μｍ又は７０μｍより良い。
８）このねじれベクトル場を１）において確定されたベクトル場に加算するステップ
９）８）における計算から結果的に得られたベクトル場が前述通り技術的かつ経済的な成功基準に合致するかどうか、又はウェハの分離及び再プロセスを行うかどうかをチェックするステップ
【００７７】
選択されたウェハ及び／又はウェハスタックに対する、結合前の応力マップの検出又は応力マップの部分的な検出を排除することに対する上述の記載が、ここで同様に当てはまる。
【００７８】
ねじれベクトル場を応力マップ及び、特に予備結合の前後間の応力の差分に対するマップから導き出すことは、本発明において権利を要求されているように、複数の好適な方法に基づいて行うことができる。ウェハの所定の領域において結合中に圧縮又は引っ張り応力が追加的に生じたかどうかは、事前／事後の応力マップ及び特に応力の差分の検出から明白である。この根拠によって結論は、ウェハのいずれの点における個々のベクトルの方向についても引き出すことができる。測定及び／又は計算から同様に既知である個々の領域における応力の差分のレベルは、ベクトルの総量についての結論を可能にする。しかしこれら関係は、ウェハの個々の構成要素領域が、ウェハの応力／ねじれに追加的に影響を与える他の領域によって通常は取り囲まれているので、必ずしも直線である必要はない。したがって、実際に好適である完全な計算モデルを使用してベクトルの実際の量及び方向を評価することを可能にしなければならない。また、所定の概略条件（所定の応力値等）に対する他の可能性は実験に基づく方法の使用であり、この方法においては、過去に行われた試験からの所見が利用される。
【００７９】
透明領域４０を有さない、接触及び／又は結合中の位置合わせのその場測定は、図１５ａ〜図１５ｃに示されるように、歪及び／又は応力場の測定に限定される。図１５ａ〜図１５ｃの例は、両方が完全に構造化された２つのウェハ１、２の代わりに、１つの構造化されたウェハ２’がキャリアウェハ１’に対して位置合わせする方法及び装置を示している。
【００８０】
位置合わせマーク３．１〜３．ｎは、位置合わせマーク４．１〜４．ｎと、すでに既知である光学システムを使用することによって関連付けられる。光学手段７及び／又は８は、それらが上述した対応するセンサ手段を有する場合には、歪及び／又は応力場の測定に使用することができる。ウェハ２の頂面２０上の応力及び／又は歪場は、キャリアウェハ１が可視領域から取り除かれる（図１５ｂ）間に光学手段８によって、又は使用される電磁放射が構造化されたウェハ２’を貫通できる場合には光学手段７によって測定することができる。光学機器７による透過測定においては、歪及び／又は応力の平均値は、層厚みに沿って応力が変化する場合（いわゆる層厚み中の応力勾配）に得ることができるということが、計算手段によって考慮されなければならない。キャリアウェハ１’の表面１０上の歪／応力場の測定に対しては上述が当てはまり、必要な変更が図１５ｃに従って行われた。
【００８１】
当初の歪及び／又は応力場それぞれが測定された後、２つのウェハ１’、２’は位置合わせし結合することができる。結合が完成したのち、歪及び／応力場が光学手段７及び／又は８によって確定される。結合の後には、電磁放射が２つのウェハ１’、２’を貫通しなければならないので、表面１０、２０の歪／又は応力場のもう１つの透過測定のみが可能である。したがって、透過測定と反射測定との前述の差別化が好ましい。本発明において権利が主張されているように、より良好な比較可能性のためには、透過測定が好ましい。透過測定と反射測定とが同様の歪／応力マップを生じさせる場合には、歪及び／又は応力場が表面１０、２０上にのみ存在し、厚みに亘る応力勾配はないと結論付けることができる。したがって、言い換えると、事前／事後の比較は、歪及び／又は応力場の変化についての結論と、  システムの考えられる弱点の結論とを可能にする。極端な歪及び／又は応力領域又は基準値を超える歪及び／又は応力領域が発見された場合には、ウェハシステムは、互いに永久的に結合される前に、再度個々のウェハに分解することができる。
【００８２】
応力マップを検出するために使用される電磁気波に対して透明ではない構造化されたウェハに対しては、このようにウェハの構造化された表面、特に接触面１ｋ又は２ｋの透明性が全く機能しないので、反射測定を好ましく使用することができる。また、透明性を有さないこれらウェハに対しては、応力は、表面１０又は２０とは反対側の面において有利に測定することができる。測定結果のより良好な比較可能性を達成するためには、これら表面上において、予備結合及び／又は結合プロセスの前後両方を測定することが良い考えである。また、ウェハの厚みに対して横方向に見たウェハの応力場は、大きな伸長を有しているに違いないので、この種の測定は非常に良好な結果を生じさせる。特に、所定の最小の伸長を有する横方向の応力場が大きなねじれを生じさせるに違いない周辺状況は、精度にプラスに働く。横方向（Ｘ／Ｙ）における応力場がウェハの厚みに対して少なくとも３〜５倍、多分１０倍、１５倍、又は２０倍さえの伸長を有するに違いなく、関連する歪／ねじれを生じさせることが予想できる。
【００８３】
本発明において権利を要求されているように使用することができる最も重要なウェハ材料の組み合わせは、Ｃｕ−Ｃｕ、Ａｕ−Ａｕ、ハイブリッド結合、Ｓｉ、Ｇｅ、ＩｎＰ、ＧａＡｓ、及びこれら材料の組み合わせ、及びこれを可能にする材料に対するそれぞれに特徴的な酸化物である。
【００８４】
位置、歪、及び応力のマップは、すべて同一のＸ−Ｙ座標系に有利に関係している。したがって、ベクトルの計算は、特に第１及び第２の位置合わせ位置の確定及び図１６による位置ずれマップの確定において簡略化される。
【符号の説明】
【００８５】
１  ・・・第１の基板
１ｋ・・・第１の接触面
２  ・・・第２の基板
２ｋ・・・第２の接触面
３．１〜３．ｎ・・・第１の位置合わせキー
４．１〜４．ｎ・・・第２の位置合わせキー
７・・・第１の検出手段
８・・・第２の検出手段
１ｏ・・・表面
２ｏ・・・表面
１’・・・キャリアウェハ
２’・・・構造ウェハ
４０・・・透明領域
５０、５０’・・・構造
ｕ・・・差分ベクトル
ｖ’、ｖ”・・・ずれベクトル
【図１１ａ】
0005611371.tif 000002
【図１１ｂ】
0005611371.tif 000003
【図１１ｃ】
0005611371.tif 000004
【図１２ａ】
0005611371.tif 000005
【図１２ｂ】
0005611371.tif 000006
【図１２ｃ】
0005611371.tif 000007
【図１３】
0005611371.tif 000008
【図１４】
0005611371.tif 000009
【図１５ａ】
0005611371.tif 000010
【図１５ｂ】
0005611371.tif 000011
【図１５ｃ】
0005611371.tif 000012
【図１６】
0005611371.tif 000013