(57)【要約】  特定の態様は、ウェーハ光学系におけるサブミクロン位置合わせのためのシステム及び技法に関する。一体化されたレンズスタックを製造するためのウェーハ間の位置合わせの１つの開示される方法は、顕微鏡の対物レンズが下部ウェーハの位置合わせマークに焦点を合わせられたとき、上部ウェーハの位置合わせマークを反射するビームスプリッタ（即ち、５０％透過ミラー）を用いる。一体化されたレンズスタックを製造するためのウェーハ間の位置合わせの別の開示される方法は、ウェーハ間の適切な位置合わせを視覚的に決定するのを助けるために、位置ずれされたときにモアレ効果を生成することができる相補的パターンを実装する。幾つかの実施形態では、方法は、精度を高めるために組み合わされ得る。
2018523850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１のレンズを含む第１の透明ウェーハと、
少なくとも第２のレンズを含む第２の透明ウェーハと、
前記第１の透明ウェーハと前記第２の透明ウェーハとの間に配置され、第１の開口部の周囲に第１の周辺部を備える少なくとも第１のセルを含み、前記第１のレンズ及び前記第２のレンズが前記第１の開口部内に少なくとも部分的に突出する、第１のスペーサウェーハと、
前記第１の透明ウェーハ上に設けられた第１の位置合わせマークと、
前記第２の透明ウェーハ上に設けられた第２の位置合わせマークと、
前記第１の位置合わせマークと前記第２の位置合わせマークとの間の光路の中点において前記第１のスペーサ層の表面上に配置された第１のビームスプリッタ層と
を備える光学ウェーハスタック。
【請求項２】
前記ビームスプリッタ層が、前記第１の位置合わせマークと前記第２の位置合わせマークとの間の前記光路に直交して配置された、請求項１に記載の光学ウェーハスタック。
【請求項３】
前記第１のレンズ、前記第２のレンズ、及び前記第１の周辺部が、光軸を有するレンズスタックを形成する、請求項１に記載の光学ウェーハスタック。
【請求項４】
前記第１の位置合わせマークがトップダウンの観点から前記第２の位置合わせマークと位置合わせされているとき、前記第１のレンズの中心及び前記第２のレンズの中心が、２ミクロンの公差内で前記レンズスタックの前記光軸と位置合わせする、請求項３に記載の光学ウェーハスタック。
【請求項５】
前記第１の位置合わせマークがトップダウンの観点から前記第２の位置合わせマークと位置合わせされているとき、前記第１のレンズの中心及び前記第２のレンズの中心が、１ミクロンの公差内で前記レンズスタックの前記光軸と位置合わせする、請求項３に記載の光学ウェーハスタック。
【請求項６】
前記第１の位置合わせマークが、反復マークの第１のセットを備え、前記第２の位置合わせマークが、前記反復マークの第１のセットに相補的な反復マークの第２のセットを備える、請求項３に記載の光学ウェーハスタック。
【請求項７】
前記第１の位置合わせマークがトップダウンの観点から前記第２の位置合わせマークと位置合わせされているとき、前記第１のレンズの中心及び前記第２のレンズの中心が、２５０ｎｍの公差内で前記レンズスタックの前記光軸と位置合わせする、請求項６に記載の光学ウェーハスタック。
【請求項８】
前記反復マークの第１のセット及び前記反復マークの第２のセットが、５μｍの線幅を有する同心円状の環を備える、請求項６に記載の光学ウェーハスタック。
【請求項９】
少なくとも第３のレンズを含む第３の透明ウェーハと、
前記第２の透明ウェーハと前記第３の透明ウェーハとの間に配置され、少なくとも第２の開口部を含み、前記第２のレンズ及び前記第３のレンズが前記第２の開口部内に少なくとも部分的に突出する、第２のスペーサウェーハと、
前記第３の透明ウェーハ上に設けられた第３の位置合わせマークと、
前記第２の位置合わせマークと前記第３の位置合わせマークとの間の光路の中点において前記第２のスペーサ層の表面上に配置された第２のビームスプリッタと
を更に備える、請求項１に記載の光学ウェーハスタック。
【請求項１０】
少なくとも第３のレンズを含む第３の透明ウェーハと、
前記第２の透明ウェーハと前記第３の透明ウェーハとの間に配置され、少なくとも第２の開口部を含み、前記第２のレンズ及び前記第３のレンズが前記第２の開口部内に少なくとも部分的に突出する、第２のスペーサウェーハと、
前記第３の透明ウェーハ上に設けられた第３の位置合わせマークと、
前記第２の透明ウェーハ上に設けられた第４の位置合わせマークと、
前記第３の位置合わせマークと前記第４の位置合わせマークとの間の光路の中点において前記第２のスペーサ層の表面上に配置された第２のビームスプリッタと
を更に備える、請求項１に記載の光学ウェーハスタック。
【請求項１１】
透明ウェーハを位置合わせする方法であって、
第１の透明ウェーハ上に第１の位置合わせマークを配置することと、
第２の透明ウェーハ上に第２の位置合わせマークを配置することと、
前記第１の位置合わせマークと前記第２のマークとの間の光学的中点においてビームスプリッタ層を配置することと、
前記第２の位置合わせマークに顕微鏡の対物レンズを焦点合わせすることと、
前記ビームスプリッタ層を介した前記第１の位置合わせマークの反射だけでなく前記第２の位置合わせマークも見ることと、
前記顕微鏡の対物レンズを介して見られた前記第１の位置合わせマークと前記第２の位置合わせマークとの重なりを使用して前記第１の透明ウェーハを前記第２の透明ウェーハに位置合わせすることと
を備える方法。
【請求項１２】
前記第１の位置合わせマークを含む前記第１の透明ウェーハの部分と前記第２の位置合わせマークを含む前記第２の透明ウェーハの第２の部分の両方を緑色光、青色光又は赤外光に露光することと、
前記顕微鏡の対物レンズを介して前記第１の位置合わせマーク及び前記第２の位置合わせマークから反射された前記緑色光、青色光又は赤外光を見ることと
を更に備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記焦点合わせすること、見ること、及び位置合わせすることは、１つ又は複数の物理的コンピュータデバイスによってプログラム的に実行される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の位置合わせマークが、反復マークの第１のセットを備え、前記第２の位置合わせマークが、前記反復マークの第１のセットに相補的な反復マークの第２のセットを備え、
前記第１の透明ウェーハを第２の透明ウェーハに位置合わせすることが、前記反復マークの第１のセットと前記反復マークの第２のセットとの位置ずれによって生じるモアレ効果を排除することを備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
コンピュータ実行可能命令を用いて構成された非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記コンピュータ実行可能命令が、実行されると、
第２の透明ウェーハ上に配置された第２の位置合わせマークに焦点合わせするように、第１の透明ウェーハ上に配置された第１の位置合わせマークを超え、ビームスプリッタ層を超えて顕微鏡の対物レンズを焦点合わせさせることと、前記第１の透明ウェーハが、前記顕微鏡の対物レンズと、前記第１の位置合わせマークと前記第２の位置合わせマークとの間の光学的中点において配置された前記ビームスプリッタ層との間に配置される、
前記顕微鏡の対物レンズを介して取り込まれた画像データを受信することと、前記画像データが、前記ビームスプリッタ層を介した前記第１の位置合わせマークの反射だけでなく前記第２の位置合わせマークも表す、
前記画像データにおいて、前記第１の位置合わせマークと前記第２の位置合わせマークとの重なりによって形成されたパターンを識別することと、
前記重なりによって形成された前記パターンに少なくとも部分的に基づいて、位置合わせ命令又は適切な位置合わせの決定のうちの１つを出力することと
をハードウェアプロセッサに行わせる非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１６】
実行されると、前記ハードウェアプロセッサに、前記重なりによって形成された前記パターンをデータレポジトリ内に記憶された複数のパターンと比較させる命令を更に記憶された、請求項１５に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１７】
実行されると、前記ハードウェアプロセッサに、前記重なりによって形成された前記パターンと前記複数のパターンのうちの適切な位置合わせパターンとの間の一致を識別させ、それに応じて、前記適切な位置合わせの決定を出力させる命令を更に記憶された、請求項１６に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１８】
実行されると、前記ハードウェアプロセッサに、前記重なりによって形成された前記パターンと前記複数のパターンのうちの位置ずれパターンとの間の一致を識別させる命令を更に記憶された、請求項１６に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１９】
実行されると、前記ハードウェアプロセッサに、前記重なりによって形成された前記パターンと前記位置ずれパターンとの間の一致を識別することに応答して、前記位置合わせ命令を出力させる命令を更に記憶された、請求項１８に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項２０】
実行されると、前記ハードウェアプロセッサに、前記位置ずれパターンに関連付けられた再位置合わせベクトルを検索することによって前記位置合わせ命令を生成させる命令を更に記憶された、請求項１９に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本明細書で開示されるシステム及び方法は、ウェーハレベルの光学系を対象としており、より具体的には、光学ウェーハスタックのサブミクロン位置合わせを補助するためにモアレ効果を生成することができるビームスプリッタ及び／又はパターンの使用を対象としている。
【背景技術】
【０００２】
[0002]ウェーハレベルカメラは、薄いフォームファクタを有する電子デバイス、例えば、モバイルフォン、ノートブックコンピュータ、タブレットコンピュータなどにおいて利用され得る小さいフットプリントを有するカメラである。そのようなウェーハレベルカメラは、画像を形成するための光学系と、画像を感知するための画像センサとを含む。高品質の画像を形成するために、カメラモジュールの光学系は、精密な位置合わせを必要とする、場合によってはスペーサによって分離された幾つかのレンズを含み得る。
【０００３】
[0003]しかしながら、ウェーハレベルカメラは、製造の方法によって定義され、用途によっては定義されない。ウェーハレベルカメラは、典型的には、半導体製造と同様の位置合わせ技法及び接合技法を使用して、光学構成要素を有するウェーハを積み重ねて接合することによって製造される。例えば、場合によってはセンサ基板の保護のためのカバーガラス層を有して、アレイ又はグリッドパターンにおいて配置された幾つかの画像センサを有するセンサウェーハが最初に設けられ得る。各々が画像センサのうちの１つと位置合わせされた幾つかの開口部を有する画像センサウェーハ上に、スペーサウェーハが配置され得る。次いで、各レンズが画像センサのうちの１つと位置合わせされるように、レンズプレートとして知られる幾つかのレンズを有するウェーハがスペーサウェーハ上に配置される。幾つかのレンズを有する第２のレンズプレートがウェーハスタック上に配置される前に、第２のスペーサウェーハが設けられ得る。このようにして、複数のスペーサウェーハ及び複数のレンズプレートが、ウェーハレベルカメラの製造に含められ得る。最後に、積み重ねられたウェーハは、接合され、各々が画像センサとスペーサ及びレンズのスタックとを有する個々のウェーハレベルカメラにダイシングされる。
【０００４】
[0004]そのような製造技法はまた、統合されたレンズスタックを製造するために、必ずしもセンサウェーハを含まずに、レンズプレートとスペーサウェーハとを使用して実施され得る。
【発明の概要】
【０００５】
[0005]例えば、ＭＡ８  ＳＵＳＳマスクアライナを使用する、コンタクトフォトリソグラフィから借用した標準的な位置合わせ技法を使用する光学ウェーハのスタックの位置合わせは、以下の問題につながる場合があり、即ち、ウェーハは、ウェーハの各々の上に存在するマークに基づいて光学的に位置合わせされる必要があり、そのようなマークは、顕微鏡観察に基づいて互いに位置合わせされる必要がある。しかしながら、顕微鏡は、典型的には、小さい被写界深度を有し、従って、位置合わせマーカを有する上部及び下部ウェーハの上面間の垂直変位のために、上部及び下部ウェーハの上面が数ミクロン以上離れている場合、顕微鏡は、両方のマークに同時に焦点を合わせることができない。
【０００６】
[0006]上記の問題を克服しようとする１つの解決策は、（１）上部ウェーハ上のマークに焦点を合わせて写真を撮り、（２）顕微鏡を下方に移動させて、上部ウェーハの下に位置する下部ウェーハ上のマークに焦点を合わせ（ここで、上部及び下部は、顕微鏡に対する位置決めを指す）、（３）ウェーハ間の変位を推定するために２つの写真を比較することである。変位は、ウェーハとマスクとの間の位置ずれを補償するために使用され得る。しかしながら、この方法に関する１つの問題は、両方のマークが同時に見られないことであり、そのことは、プロセスを遅く不便にする。この方法に関する別のより深刻な問題は、顕微鏡がウェーハに対して正確に垂直な方向に移動していない可能性があることであり、そのことは、全ての測定において系統誤差をもたらし、不正確な変位推定を生じる。従って、補償の後、実際にはウェーハが位置合わせされていない場合、ウェーハは、位置合わせされているように信じられる可能性がある。被写界深度が大きい顕微鏡の対物レンズを使用することは、この問題を解決することができるが、そのような対物レンズの倍率は、低く、このとき、小さいマークが見えないので、視野は、正確な位置合わせを犠牲にして得られる。
【０００７】
[0007]上述の問題は、とりわけ、幾つかの実施形態では、サブミクロンウェーハ位置合わせのための開示されるシステム及び方法によって対処される。本明細書で使用する場合、「サブミクロンウェーハ位置合わせ」は、１ミクロン未満の公差内でのウェーハの位置合わせを指す。ウェーハ間の位置合わせの１つの開示される方法は、上部ウェーハマークを反射し、それが実際にあるよりも大きい距離に現れるようにするビームスプリッタ（即ち、５０％透過ミラー）を用いる。ウェーハ間の位置合わせの別の開示される方法は、ウェーハとマスクとの間の適切な位置合わせを視覚的に決定するのを助ける相補的パターンを実装する。幾つかの実装形態では、ビームスプリッタ及び相補的パターンは、一緒に使用され得る。
【０００８】
[0008]従って、１つの態様は、少なくとも第１のレンズを含む第１の透明ウェーハと、少なくとも第２のレンズを含む第２の透明ウェーハと、第１の透明ウェーハと第２の透明ウェーハとの間に配置され、第１の開口部の周囲に第１の周辺部を備える少なくとも第１のセルを含み、第１のレンズ及び第２のレンズが第１の開口部内に少なくとも部分的に突出する、第１のスペーサウェーハと、第１の透明ウェーハ上に設けられた第１の位置合わせマークと、第２の透明ウェーハ上に設けられた第２の位置合わせマークと、第１の位置合わせマークと第２の位置合わせマークとの間の光路の中点において第１のスペーサ層の表面上に配置された第１のビームスプリッタ層とを備える光学ウェーハスタックに関する。
【０００９】
[0009]幾つかの実装形態では、ビームスプリッタ層は、第１の位置合わせマークと第２の位置合わせマークとの間の光路に直交して配置され得る。第１のレンズ、第２のレンズ及び第１の周辺部は、光軸を有するレンズスタックを形成することができる。第１の位置合わせがトップダウンの観点から第２の位置合わせマークと位置合わせされているとき、第１のレンズの中心及び第２のレンズの中心は、２ミクロンの公差内、又は１ミクロンの公差内でレンズスタックの光軸と位置合わせすることができる。
【００１０】
[0010]第１の位置合わせマークは、反復マークの第１のセットを備えることができ、第２の位置合わせマークは、反復マークの第１のセットに相補的な反復マークの第２のセットを備えることができる。第１の位置合わせマークがトップダウンの観点から第２の位置合わせマークと位置合わせされているとき、第１のレンズの中心及び第２のレンズの中心は、２５０ｎｍの公差内でレンズスタックの光軸と位置合わせすることができる。反復マークの第１のセット及び反復マークの第２のセットは、５μｍの線幅を有する同心円状の環（annuli）を備えることができる。
【００１１】
[0011]光学ウェーハスタックは、幾つかの実装形態では、少なくとも第３のレンズを含む第３の透明ウェーハと、第２の透明ウェーハと第３の透明ウェーハとの間に配置され、少なくとも第２の開口部を含み、第２のレンズ及び第３のレンズが第２の開口部内に少なくとも部分的に突出する、第２のスペーサウェーハと、第３の透明ウェーハ上に設けられた第３の位置合わせマークと、第２の位置合わせマークと第３の位置合わせマークとの間の光路の中点において第２のスペーサ層の表面上に配置された第２のビームスプリッタとを更に備えることができる。
【００１２】
[0012]光学ウェーハスタックは、幾つかの実装形態では、少なくとも第３のレンズを含む第３の透明ウェーハと、第２の透明ウェーハと第３の透明ウェーハとの間に配置され、少なくとも第２の開口部を含み、第２のレンズ及び第３のレンズが第２の開口部内に少なくとも部分的に突出する、第２のスペーサウェーハと、第３の透明ウェーハ上に設けられた第３の位置合わせマークと、第２の透明ウェーハ上に設けられた第４の位置合わせマークと、第３の位置合わせマークと第４の位置合わせマークとの間の光路の中点において第２のスペーサ層の表面上に配置された第２のビームスプリッタ層とを更に備えることができる。
【００１３】
[0013]別の態様は、透明ウェーハを位置合わせする方法に関し、方法は、第１の透明ウェーハ上に第１の位置合わせマークを配置することと、第２の透明ウェーハ上に第２の位置合わせマークを配置することと、第１の位置合わせマークと第２のマークとの間の光学的中点においてビームスプリッタ層を配置することと、第２の位置合わせマークに顕微鏡の対物レンズを焦点合わせすることと、第２の位置合わせマーク及びビームスプリッタ層を介した第１の位置合わせマークの反射を見ることと、顕微鏡の対物レンズを介して見られた第１の位置合わせマークと第２の位置合わせマークとの重なりを使用して第１の透明ウェーハを第２の透明ウェーハに位置合わせすることとを備える。
【００１４】
[0014]方法は、第１の位置合わせマークを含む第１の透明ウェーハの部分と第２の位置合わせマークを含む第２の透明ウェーハの第２の部分の両方を緑色光、青色光又は赤外光に露光することと、顕微鏡の対物レンズを介して第１の位置合わせマーク及び第２の位置合わせマークから反射された緑色光、青色光又は赤外光を見ることとを更に含むことができる。焦点合わせすること、見ること、及び位置合わせすることは、１つ又は複数の物理的コンピュータデバイスによってプログラム的に実行され得る。第１の位置合わせマークは、反復マークの第１のセットを備えることができ、第２の位置合わせマークは、反復マークの第１のセットに相補的な反復マークの第２のセットを備えることができ、第１の透明ウェーハを第２の透明ウェーハに位置合わせすることは、反復マークの第１のセットと反復マークの第２のセットとの位置ずれによって生じるモアレ効果を排除することを備えることができる。
【００１５】
[0015]別の態様は、コンピュータ実行可能命令を用いて構成された非一時的コンピュータ可読媒体に関し、コンピュータ実行可能命令は、実行されると、第２の透明ウェーハ上に配置された第２の位置合わせマークに焦点合わせするように、第１の透明ウェーハ上に配置された第１の位置合わせマークを超え、かつビームスプリッタ層を超えて顕微鏡の対物レンズを焦点合わせさせることと、第１の透明ウェーハは、顕微鏡の対物レンズと第２の透明ウェーハとの間に配置され、ビームスプリッタ層は第１の位置合わせマークと第２の位置合わせマークとの間の光学的中点に配置される、顕微鏡の対物レンズを介して取り込まれた画像データを受信することと、画像データは、第２の位置合わせマーク及びビームスプリッタ層を介した第１の位置合わせマークの反射を表す；画像データにおいて、第１の位置合わせマークと第２の位置合わせマークとの重なりによって形成されたパターンを識別することと；重なりによって形成されたパターンに少なくとも部分的に基づいて、位置合わせ命令又は適切な位置合わせの決定のうちの１つを出力することと；をハードウェアプロセッサに行わせる。
【００１６】
[0016]非一時的コンピュータ可読媒体は、実行されると、ハードウェアプロセッサに、重なりによって形成されたパターンをデータレポジトリ内に記憶された複数のパターンと比較させる命令を更に記憶され得る。非一時的コンピュータ可読媒体は、実行されると、ハードウェアプロセッサに、重なりによって形成されたパターンと複数のパターンのうちの適切な位置合わせパターンとの間の一致を識別させ、それに応じて、適切な位置合わせの決定を出力させる命令を更に記憶され得る。
【００１７】
[0017]非一時的コンピュータ可読媒体は、実行されると、ハードウェアプロセッサに、重なりによって形成されたパターンと複数のパターンのうちの位置ずれパターンとの間の一致を識別させる命令を更に記憶され得る。非一時的コンピュータ可読媒体は、実行されると、ハードウェアプロセッサに、重なりによって形成されたパターンと位置ずれパターンとの間の一致を識別することに応答して、位置合わせ命令を出力させる命令を更に記憶され得る。非一時的コンピュータ可読媒体は、実行されると、ハードウェアプロセッサに、位置ずれパターンに関連付けられた再位置合わせベクトルを検索することによって位置合わせ命令を生成させる命令を更に記憶され得る。
【００１８】
[0018]別の態様は、レンズの第１のアレイを備える第１の透明ウェーハと、レンズの第２のアレイを備える第２の透明ウェーハと、レンズの第２のアレイの各レンズがレンズの第１のアレイの対応するレンズとレンズ対を形成する、第１の透明ウェーハと第２の透明ウェーハとの間に配置され、開口部のアレイを含むスペーサ材料を備える第１のスペーサウェーハと、各レンズ対の少なくとも１つのレンズが開口部のアレイの開口部内に延在する、第１の透明ウェーハ上に設けられた第１の位置合わせマークと、第１の位置合わせマークがレンズの第１のアレイの第１のレンズの周囲に配置された反復マークの第１のセットを備える、第２の透明ウェーハ上に設けられた第２の位置合わせマークと、第２の位置合わせマークが反復マークの第１のセットに相補的でレンズの第２のアレイの第２のレンズの周囲に配置された反復マークの第２のセットを備え、第１のレンズ及び第２のレンズが１つのレンズ対を形成する、を備える光学ウェーハスタックに関する。
【００１９】
[0019]幾つかの実装形態では、反復マークの第１のセットは、同心円状の環の第１のセットを備え、反復マークの第２のセットは、同心円状の環の第２のセットを備える。第１の位置合わせマークが第２の位置合わせマークと位置合わせされたとき、同心円状の環の第１及び第２のセットは、第１の透明ウェーハの表面に直交するトップダウンの観点から見られたとき、連続する円形状を形成することができる。
【００２０】
[0020]第１のレンズ、第２のレンズ及び開口部のアレイの開口部の周囲のスペーサ材料の一部は、光軸を有するレンズスタックを形成することができる。第１の位置合わせマークがトップダウンの観点から第２の位置合わせマークと位置合わせされたとき、第１のレンズの中心及び第２のレンズの中心は、２ミクロンの公差内でレンズスタックの光軸と位置合わせすることができる。光学ウェーハスタックは、第１の位置合わせマークの第１の平面と第２の位置合わせマークの第２の平面との間の光学的中点において設けられたビームスプリッタ層を更に備えることができる。第１の位置合わせマークがトップダウンの観点から第２の位置合わせマークと位置合わせされたとき、第１のレンズの中心及び第２のレンズの中心は、２５０ｎｍの公差内でレンズスタックの光軸と位置合わせすることができる。反復マークの第１のセット及び反復マークの第２のセットは、５μｍの線幅を有する同心円状の環を備えることができる。
【００２１】
[0021]光学ウェーハスタックは、幾つかの実装形態では、レンズの第３のアレイを含む第３の透明ウェーハと、第２の透明ウェーハと第３の透明ウェーハとの間に配置され、開口部のアレイを含むスペーサ材料を備える第２のスペーサウェーハと、第３の透明ウェーハ上に設けられた第３の位置合わせマークと、第３の位置合わせマークが、反復マークの第１及び第２のセットと相補的でレンズの第３のアレイの第３のレンズの周囲に配置された反復マークの第３のセットを備え、第３のレンズが、第１のレンズ及び第２のレンズと光学スタックを形成する、を更に備えることがきる。
【００２２】
[0022]光学ウェーハスタックは、幾つかの実装形態では、レンズの第３のアレイを含む第３の透明ウェーハと、第２の透明ウェーハと第３の透明ウェーハとの間に配置され、開口部のアレイを含むスペーサ材料を備える第２のスペーサウェーハと、第３の透明ウェーハ上に設けられた第３の位置合わせマークと、第３の位置合わせマークがレンズの第３のアレイの第３のレンズの周囲に配置された反復マークの第３のセットを備え、第３のレンズがレンズの第２のアレイの第４のレンズと対を形成する、第２の透明ウェーハ上に設けられた第４の位置合わせマークと、第４の位置合わせマークが、反復マークの第３のセットに相補的で第４のレンズの周囲に配置された反復マークの第４のセットを備える、を更に備えることができる。
【００２３】
[0023]別の態様は、透明ウェーハを位置合わせする方法に関し、方法は、第１の透明ウェーハのレンズの第１のアレイの第１のレンズの周囲に反復マークの第１のセットを配置することと；第２の透明ウェーハのレンズの第２のアレイの第２のレンズの周囲に反復マークの第２のセットを配置することと、反復マークの第２のセットが反復マークの第１のセットに相補的である；反復マークの第１のセットだけでなく第１の透明ウェーハを介して反復マークの第２のセットも見ることと、反復マークの第１及び第２のセットの重なりを使用して第１の透明ウェーハを第２の透明ウェーハに位置合わせすることとを備える。
【００２４】
[0024]幾つかの実装形態では、見ることは、反復マークの第１及び第２のセットの画像データを取り込むことを備えることができ、位置合わせすることは、ハードウェアプロセッサを介して、反復マークの第１及び第２のセットが位置合わせされているかどうかを決定するために、画像データを少なくとも１つのテンプレート画像と比較することを備えることができる。
【００２５】
[0025]方法の幾つかの実装形態は、反復マークの第１のセットと反復マークの第２のセットとの間の光学的中点においてビームスプリッタ層を配置することと、反復マークの第２のセットに顕微鏡の対物レンズを焦点合わせすることと、ビームスプリッタ層を介した反復マークの第１のセットの反射だけでなく反復マークの第２のセットも見ることと、顕微鏡の対物レンズを介して見られた反復マークの第１及び第２のセットの重なりを使用して第１の透明ウェーハを第２の透明ウェーハに位置合わせすることとを更に備えることができる。焦点合わせすること、見ること、及び位置合わせすることは、１つ又は複数の物理的コンピュータデバイス及び／又はハードウェアプロセッサによってプログラム的に実行され得る。
【００２６】
[0026]方法の幾つかの実装形態は、第１の位置合わせマークを含む第１の透明ウェーハの部分と第２の位置合わせマークを含む第２の透明ウェーハの第２の部分の両方を緑色光、青色光又は赤外光に露光することと、顕微鏡の対物レンズを介して第１の位置合わせマーク及び第２の位置合わせマークから反射された緑色光、青色光又は赤外光の画像を取り込むこととを更に備えることができる。第１の透明ウェーハを第２の透明ウェーハに位置合わせすることは、反復マークの第１のセットと反復マークの第２のセットとの位置ずれによって生成されたモアレ効果を排除することを備えることができる。
【００２７】
[0027]別の態様は、コンピュータ実行可能命令を用いて構成された非一時的コンピュータ可読媒体に関し、コンピュータ実行可能命令は、実行されると、第１の透明ウェーハのレンズの第１のアレイの第１のレンズの周囲の反復マークの第１のセットと第２の透明ウェーハのレンズの第２のアレイの第２のレンズの周囲の反復マークの第２のセットとを見るために画像取り込みシステムを焦点合わせすることと、反復マークの第２のセットが反復マークの第１のセットに相補的である；画像取り込みシステムから画像データを受信することと、画像データが反復マークの第１及び第２のセットを表す；画像データ内で反復マークの第１及び第２のセットの重なりによって形成されたパターンを識別することと；重なりによって形成されたパターンをデータレポジトリ内に記憶された複数のパターンテンプレートと比較することと；重なりによって形成されたパターンが複数のパターンテンプレートのうちの位置合わせされたパターンテンプレートと一致することを決定することに応答して、適切な位置合わせ決定を出力することと；重なりによって形成されたパターンが複数のパターンテンプレートのうちのモアレ効果パターンと一致することを決定することに応答して、位置合わせ命令を出力することと；をハードウェアプロセッサに行わせる。
【００２８】
[0028]非一時的コンピュータ可読媒体は、実行されると、ハードウェアプロセッサに、位置ずれパターンに関連付けられた再位置合わせベクトルを検索することによって位置合わせ命令を生成させる命令を更に記憶され得る。非一時的コンピュータ可読媒体は、実行されると、ハードウェアプロセッサに、反復マークの第２のセットに顕微鏡の対物レンズを焦点合わせさせる命令を更に記憶され得る。画像データは、第１の反復マークと第２の反復マークとの間の光学的中点において配置されたビームスプリッタ層を介した反復マークの第１のセットの表現を含むことができる。
【００２９】
[0029]開示される態様は、開示される態様を説明するために提供され、開示される態様を限定するためには提供されない添付図面及び付属書類に関連して説明され、同様の名称は、同様の要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１Ａ】[0030]位置合わせのための上部ウェーハ、スペーサウェーハ、及び下部ウェーハの例を示す図。
【図１Ｂ】[0031]互いとの並びに追加のスペーサウェーハ及び追加の下部ウェーハとの位置合わせ及び接合の後の、図１Ａの上部ウェーハ、スペーサウェーハ、及び下部ウェーハの一例を示す図。
【図１Ｃ】[0032]図１Ｂの接合されたスタックからダイシングされ得る例示的なレンズスタックの断面図。
【図２Ａ】[0033]ビームスプリッタ層を実装するウェーハ位置合わせ特徴部の例を示す図。
【図２Ｂ】[0034]相補的な環を実装するウェーハ位置合わせ特徴部の例を示す図。
【図２Ｃ】[0035]ビームスプリッタ層と相補的な環の両方を実装するウェーハ位置合わせ特徴部の例を示す図。
【図３Ａ】[0036]スタック内に複数のビームスプリッタ層を実装するウェーハ位置合わせ特徴部の例を示す図。
【図３Ｂ】スタック内に複数のビームスプリッタ層を実装するウェーハ位置合わせ特徴部の例を示す図。
【図４Ａ】[0037]ウェーハ位置合わせ特徴部として使用するための環の単一のセットの例を示す図。
【図４Ｂ】[0038]図４Ａの環を含む位置合わせ特徴部の対の一部の間の重なりの様々な例を示す図。
【図５】[0039]２つの透明ウェーハの位置合わせのためのビームスプリッタ層を使用する実施形態を示す図。
【図６】[0040]開示される技法を使用して自動位置合わせを実行することができる位置合わせシステムの概略ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
導入
[0041]本開示の実施形態は、ウェーハ光学系におけるサブミクロン位置合わせのためのシステム及び技法に関する。一体化されたレンズスタックを製造するためのウェーハ間の位置合わせの１つの開示される方法は、顕微鏡の対物レンズが下部ウェーハの位置合わせマークに焦点合わせされたときに、上部ウェーハの位置合わせマークを反射するビームスプリッタ（即ち、５０％透過ミラー）を用いる。一体化されたレンズスタックを製造するためのウェーハ間の位置合わせの別の開示される方法は、ウェーハ間の適切な位置合わせを視覚的に決定するのを補助するために、位置ずれしたときにモアレ効果を生成することができる相補的パターンを実装する。幾つかの実施形態では、方法は、精度を高めるために組み合わされ得る。
【００３２】
[0042]幾つかの例では、本明細書で説明される位置合わせ特徴部は、ユーザによって視覚的に検査され得、ウェーハは、ユーザによって、例えば、ユーザが機械的な位置合わせ特徴部を手動で制御することによって、手動で位置合わせされ得る。他の例では、位置合わせ特徴部は、静止画像とビデオのうちの一方又は両方を含む取り込まれた画像データを介して自動的に観察され得、ウェーハは、画像データを分析し、ウェーハの変位を識別し、機械的位置合わせ特徴部を制御することができるコンピュータシステムによって自動的に位置合わせされ得る。
【００３３】
[0043]本明細書で使用される場合、「ウェーハ」という用語は、光学ウェーハ、例えば、ガラス又は他の光学材料を指す。そのような光学ウェーハは、幾つかの実施形態では、約８インチの直径と、約５００ミクロンの厚さであり得る。しかしながら、開示されるサブミクロンウェーハ位置合わせ技法は、ウェーハレベルの光学系に加えて、他の分野、例えば、フォトリソグラフィ及び半導体製造においても有用であり得ることが諒解されよう。そのような場合、位置合わせされるウェーハは、マスク又はフォトマスク及びフォトリソグラフィ技法に適した任意の半導体材料又は基板、例えば、バルクシリコンウェーハ、エピタキシャルウェーハ又はＳＯＩ（シリオンオンインシュレータ）ウェーハであり得る。
【００３４】
[0044]様々な実施形態について、説明のために図面とともに以下に記載する。開示する概念の多くの他の実装形態が可能であり、開示する実装形態を用いて様々な利点が達成され得ることを諒解されたい。
例示的なウェーハスタックの概要
[0045]図１Ａは、位置合わせのための上部ウェーハ１０１、スペーサウェーハ１０２及び下部ウェーハ１０３の例示的なスタック１００Ａを示す。
【００３５】
[0046]図示されているように、上部ウェーハ１０１、スペーサウェーハ１０２及び下部ウェーハ１０３の各々は、透明ウェーハの周辺部によって取り囲まれた光学構成要素のグリッドを含む。図示されたもの以外の他の実施形態は、周囲の周辺部を有する、又は有しない光学構成要素の異なる形状及びサイズのグリッドを有することができる。例えば、上部ウェーハ１０１及び下部ウェーハ１０３の各々は、光学構成要素のグリッドの各セルについて、ウェーハの上面及びウェーハの下面の一方又は両方の上にレンズを含むことができる。スペーサウェーハ１０２は、光学構成要素のグリッドの各セルについて、例えば、スペーサウェーハ１０２を貫通して穿孔された、上部ウェーハ１０１及び下部ウェーハ１０３の対応するセルのレンズ特徴部よりもわずかに大きく、それと位置合わせされた開口部又は穴を含むことができる。位置合わせ、接合及びダイシングの後、積層されたウェーハの対応するセルは、一体化されたレンズスタック１１０を生成し、その一例が図１Ｃに示される。
【００３６】
[0047]上部ウェーハ１０１、スペーサウェーハ１０２及び下部ウェーハ１０３は、接合の前に図示されており、その時点で、ウェーハ間の位置合わせが行われる。例えば、８メガ画素以上を有するカメラを含む民生用撮像デバイスのための高解像度画像を生成するために、そのようなウェーハの位置合わせは、約２ミクロン以上の精度を必要とし、最適には、幾つかの実施形態では、約１ミクロンの精度を必要とする。位置合わせは、スタックを通過する光軸に沿って配置された、又はスタックを通過する光軸の所定の公差内に配置された各レンズの中心の位置決めを指す。
【００３７】
[0048]図１Ｂは、互いとの、並びに追加のスペーサウェーハ１０４及び追加の下部ウェーハ１０５との位置合わせ及び接合の後の、図１Ａの上部ウェーハ１０１、スペーサウェーハ１０２及び下部ウェーハ１０３の一例を示す。対応するセルのスタックによって形成された１つの一体化されたレンズスタック１１０は、図１Ｃにおいてより詳細に示される。５つのウェーハ−３つのレンズプレート及び２つのスペーサウェーハ−が図１Ｂの接合されたスタックにおいて示されているが、他の実施形態は、より多い、又はより少ない数のウェーハを実装してもよく、異なる構成においてスペーサウェーハ及びレンズウェーハを実装してもよい。
【００３８】
[0049]図１Ｃは、図１Ｂの接合されたスタックをダイシングした後の例示的な一体化されたレンズスタック１１０の断面図を示す。幾つかの実施形態では、レンズスタック内のレンズの直径は、約２ｍｍである。図示されているように、一体化されたレンズスタック１１０は、上部ウェーハ１０１、下部ウェーハ１０３、追加の下部ウェーハ１０５の様々な上面及び下面上に形成されたレンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４及びＬ５を有する、上部ウェーハ１０１、スペーサウェーハ１０２、下部ウェーハ１０３、追加のスペーサウェーハ１０４、及び追加の下部ウェーハ１０５の各々からの１つのセルを含む。レンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４及びＬ５の中心は、例えば、本明細書で説明されるビームスプリッタ層又は相補的な高周波マークを使用して、約２ミクロン又はそれよりもよい公差内で、幾つかの実施形態では、約１ミクロンの公差内で、一体化されたレンズスタック１１０の光軸１２０と位置合わせされ得る。レンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４及びＬ５の中心は、例えば、本明細書で説明されるビームスプリッタ層と、１ミクロン以下の線幅を有する位置合わせマークを使用して、又は、本明細書で説明されるようにビームスプリッタ層と相補的な高周波マークを組み合わせて使用することによって、幾つかの実施形態では、約２５０ｎｍ又は２００ｎｍの公差内で、一体化されたレンズスタック１１０の光軸１２０と位置合わせされ得る。本明細書で使用される場合、「高周波」は、マークの反復パターンを指す場合があり、反復パターン内のマークは、別のマークの高周波セットと位置ずれして見られたとき、モアレ効果を生成するように近接して離間される。
【００３９】
[0050]図示されているように、上部ウェーハ１０１、下部ウェーハ１０３及び追加の下部ウェーハ１０５の各々は、光学材料の複数の層から形成され得る。例えば、上部ウェーハ１０１は、実質的に平坦な中央層１０１Ｂと、実質的に平坦な中央層１０１Ｂの一方の表面上に設けられた正レンズを有する第１のレンズ層１０１Ａと、実質的に平坦な中央層１０１Ｂの反対側の表面上に設けられた負レンズを有する第２のレンズ層１０１Ｃとを有するものとして示されている。これらの光学層は、上部ウェーハ１０１のスペーサ層１０２下部ウェーハ１０３との位置合わせ及び接合の前に上部ウェーハ１０１を形成するために、開示されるビームスプリッタ層及び／又は相補的マーク技法を使用して位置合わせされ得る。下部ウェーハ１０３は、上部ウェーハ１０１と同様の構造を有するように示されているが、追加の下部ウェーハ１０５が２つの実質的に平坦な層と１つの負レンズ層とともに描かれており、同様に、下部ウェーハ１０３及び追加の下部ウェーハ１０５の層は、一体化されたレンズスタック１１０の位置合わせ及び接合の前に、開示されるビームスプリッタ層及び／又は相補的マーク技法を使用して位置合わせされ得る。
ビームスプリッタを使用する位置合わせの概要
[0051]図２Ａに示されているように、スタック２００Ａのためのウェーハを位置合わせする１つの方法は、上部ウェーハ２１０上に設けられた上部ウェーハマーク２０５を反射し、それが実際にあるよりも大きい距離に現れるようにするビームスプリッタ層２１５（例えば、５０％透過ミラー）を使用して実施され得る。少なくとも上部ウェーハ２１０及びスペーサウェーハ２２０は、透明材料で構成され得る。顕微鏡の対物レンズを下部位置合わせマークに焦点合わせし、従って、下部位置合わせマーク２５０及びビームスプリッタを介した下部ウェーハ２２５上に設けられた上部位置合わせマーク２０５の反射を見ることによって上部マーク及び下部マークは、同じ平面内に現れ、従って、ウェーハ間の正確な位置合わせのために同時に見られ得る。例えば、正確な位置合わせは、約２ミクロン又はそれよりもよい公差内の、最適には、幾つかの実施形態では、約１ミクロンの公差内の、レンズ２３０、２４０の中心２３５、２４５と一体化されたレンズスタック２００Ａの光軸２５５との位置合わせを指す場合がある。使用される顕微鏡の対物レンズに応じて、提案される方法を用いて１ミクロンよりもはるかに優れた精度が達成され得る。正確な位置合わせは、加えて、又は代替的に、一体化されたレンズスタック２００Ａの意図された目的、例えば、民生用撮像デバイス又は専用撮像デバイスのための十分な光学解像度を生成する、レンズ２３０、２４０の中心２３５、２４５と一体化されたレンズスタック２００Ａの光軸２５５との位置合わせを指す場合がある。レンズ２３０、２４０の中心２３５、２４５と同様に、レンズ中心（レンズの回転対称軸に沿った点を指す）が図中に星印で示されているが、これは、レンズ内に物理的に含まれる構造ではないことが理解されよう。上部ウェーハマーク２０５と下部ウェーハマーク２５０との位置合わせは、説明した正確な位置合わせを生成することができ、ここで、位置合わせは、トップダウンの観点からの（上部ウェーハ２１０の上面を介して一緒に見られたときの）上部ウェーハマーク２０５と対応する下部ウェーハマーク２５０との実質的な重なりを指す。
【００４０】
[0052]図示された例では、ビームスプリッタ層２１５は、上部ウェーハ２１０、スペーサウェーハ２２０及び下部ウェーハ２２５を位置合わせする際に使用するために設けられる。上部ウェーハ２１０及び下部ウェーハ２２５は、幾つかの実施形態では、厚さが２００ミクロンから５００ミクロンの範囲であり得、スペーサウェーハ２２０は、幾つかの実施形態では、厚さが２００ミクロンから５００ミクロンの範囲であり得る。一例として、スペーサ層２２０内の間隙又は穴は、約３ｍｍ幅であり得、上部ウェーハ２１０を下部ウェーハ２２５から離間させるために使用される周辺部によって取り囲まれ得、上部及び下部ウェーハ２０５、２２５によって形成されるレンズ２３０、２４０の直径は、約２ｍｍであり得る。
【００４１】
[0053]図示されているように、上部ウェーハ２１０及び下部ウェーハ２２５の各々は、その上面上に２つの位置合わせマーク２０５、２５０を有する。以下でより詳細に説明されるように、位置合わせマーク２０５、２５０の位置決めは、ウェーハ２０５、２２５の特定の表面に限定されない。上部ウェーハ２１０及び下部ウェーハ２２５の材料の透明性により、下部位置合わせマーク２５０は、上部ウェーハ２１０及びスペーサウェーハ２２０を通して見られ得る。上部ウェーハ２１０上の上部位置合わせマーク２０５の各々は、下部ウェーハ２２５上の対応する下部位置合わせマーク２５０と対を形成する。上部ウェーハ２１０及び下部ウェーハ２２５の位置合わせ中に並進及び回転を制御するために２対の位置合わせマークが必要とされるが、必要に応じて、よりよい精度のためにより多くの対が設けられてもよい。ウェーハを位置合わせするために使用される機械は、２つの顕微鏡の対物レンズを有することができ、１つは、位置合わせマーカの対の各々の観察のためのものである。
【００４２】
[0054]位置合わせマーク２０５、２５０は、上部ウェーハ２１０及び下部ウェーハ２２５上に任意の適切な手段によって設けられ得る。適切なプロセスは、例えば、ウェーハ上に位置合わせマークを形成する、又は位置合わせマークを形成するために更に処理され得るウェーハ上のシードライン若しくは特徴部を形成する、印刷プロセス、真空ベースの堆積プロセス、溶液コーティングプロセス又は硬化／エッチングプロセスを含むことができる。印刷プロセスは、フレキソ印刷、グラビア印刷、インクジェット印刷、ロータリー印刷又はスタンプ印刷を含むことができる。堆積プロセスは、パターンベースの堆積、化学気相堆積、電気堆積、エピタキシ、物理気相堆積又は鋳造を含むことができる。硬化／エッチングプロセスは、光若しくはＵＶベースのフォトリソグラフィ、電子ビーム／イオンビームリソグラフィ、Ｘ線リソグラフィ、干渉リソグラフィ、走査プローブリソグラフィ、インプリントリソグラフィ又はマグネトリソグラフィを含むことができる。当業者は、例えば、クロムをスパッタリングし、標準的なフォトレジストリソグラフィプロセスを介してそれをエッチングする、ウェーハ上に位置合わせマークを配置するのに適した任意のプロセス又はプロセスの組合せが使用され得ることを認識するであろう。
【００４３】
[0055]幾つかの例では、ビームスプリッタ層２１５を形成するために、スペーサ層２２０の上面上にクロム、アルミニウム又は別の材料の薄い層が堆積され得る。例えば、ビームスプリッタ層２１５は、フォトリソグラフィを介して、又は、上記で説明した印刷プロセス、真空ベースの堆積プロセス、溶液コーティングプロセス、若しくは硬化／エッチングプロセスのいずれかによって堆積され得る。図示されていないが、エポキシ又は他の接合材料の薄い層が、ビームスプリッタと上部層の下面との間、及び下部層の上面とスペーサ層の下面との間にも存在し得る。様々な実施形態では、ビームスプリッタ層２１５は、ウェーハの上面若しくは下面上に、又は位置合わせマーキング間の光学的中点（材料の屈折率を考慮する光路に沿った中点）における正確な位置決めを達成するために、層の溝、エッチング又は凹部内に設けられ得る。ビームスプリッタは、約５０％透過ミラーである。例えば、クロムの薄い層をスパッタリングすることによる、ビームスプリッタを提供する多くの方法が存在する。
【００４４】
[0056]上部位置合わせマーク２０５と下部位置合わせマーク２５０との間のビームスプリッタ層２１５の位置決めは、光路に関して上部位置合わせマーク２０５及び下部位置合わせマーク２５０に対して等距離になるように注意深く選択される。光路は、経路が通過する材料の屈折率に経路の幾何学的長さを掛けることによって計算される。従って、上部ウェーハ及びスペーサウェーハの材料及び厚さは、光路並びにウェーハを接合するために使用されるエポキシの材料、厚さ及び透明度に影響を及ぼす。材料は、光路を増加させる場合があり、そのことは、レンズ、例えば、顕微鏡の対物レンズの焦点のシフトをもたらす場合があることに留意されたい。焦点は、焦点が真空内でどこにあるかに関連して変化し得る。焦点の位置は、光が進む材料の屈折率に比例してレンズから更に遠くに移動される。従って、例えば、屈折率ｎ＝１．５又は同様の値を有することができる材料内部で、レンズは、（この例では、ｎ＝１．５の倍率で）真空中よりも遠くに焦点を合わせる。従って、焦点がどこにあるかを計算し、次いで、焦点が実際にどこに位置しているかを決定するために、この計算にｎを掛けることができる。レンズとその関連する焦点との間の距離は、２つの経路で一致すべきである。例えば、第１のレンズと（第１の経路における第１のレンズに関連する）第１の焦点との間の第１の距離は、第２のレンズと（第２の経路における第２のレンズに関連する）第２の焦点との間の第２の距離と一致するか、又は実質的に等しくなるべきである。実質的に等しいとは、例えば、約２ミクロン又はそれよりもよい公差内、幾つかの実施形態では、約１ミクロンの公差内にあることを指す場合がある。
【００４５】
[0057]位置合わせマークは、上部位置合わせマークと下部位置合わせマークとの間の経路の光学的中点にビームスプリッタ層を位置決めするのを助けるために、ウェーハの上面又は下面のいずれかに設けられ得る。更に、幾つかの実施形態では、上部位置合わせマークと下部位置合わせマークの一方又は両方は、上部位置合わせマークと下部位置合わせマークとの間の経路の光学的中点にあるビームスプリッタ層を提供するために、そのそれぞれのウェーハの溝、凹部又はエッチング内に設けられ得る。そのように、位置合わせマークの位置は、ウェーハの上面及び下面に限定されず、特定のウェーハスタック設計のために必要とされる場合、上面と下面との間の位置にも設けられ得る。同様に、ビームスプリッタ層は、上部位置合わせマークと下部位置合わせマークとの間の経路の光学的中点にあるために必要とされる場合、溝、凹部又はエッチング内に設けられ得る。
【００４６】
[0058]ビームスプリッタ構成のために、カメラ又はユーザが顕微鏡を介して下部位置合わせマークを観察すると同時に、カメラ又はユーザは、ビームスプリッタの存在により上部位置合わせマークも観察する。２つのマークは、対物レンズからほぼ等しい光路にあり、同時に焦点を合わせて見られ得る。これは、顕微鏡が対の上部位置合わせマークと下部位置合わせマークの両方を見るためにｘ方向、ｙ方向又はｚ方向のいずれにおいても移動する必要がないので、従来の位置合わせ技法の直交性の問題を解決する。ミラーは、ウェーハの精度で完全に平坦であり、従って、それは直角に反射する。理解されるように、「完全に平坦」は、ミラーの表面にわたる点において直角の（又はほぼ直角の）光反射を可能にするための実質的な平坦性を意味し、実際には、ミラーは、それが設けられるウェーハの平坦性の精度に部分的に基づき、ミラーを作成するために使用される特定のプロセスの製造能力に部分的に基づいて、実質的には不完全に平坦であり得る。
【００４７】
[0059]焦点合わせは、もはや問題ではないので、顕微鏡の対物レンズの被写界深度は、より小さくなり得、従って、倍率は、より強くなり得る。これは、位置合わせのために非常に小さいマーク（例えば、従来使用されている１００ミクロン厚のマークと比較して、１ミクロン以下の線幅を有するマーク）を使用することを可能にし、最高の顕微鏡の対物レンズの光学解像度によってのみ制限される、例えば、２５０ｎｍまで、又は更には２００ｎｍまでの前例のない精度を達成することを可能にする。
【００４８】
[0060]図２Ａは、位置合わせ中の１つのスタックのみを示すが、図１Ａ及び図１Ｂに示されているように、各ウェーハは、幾つかのセルを含むことができ、ウェーハスタック全体は、幾つかの一体化されたレンズスタックを形成することができる。位置合わせマークの対は、ウェーハの各レンズスタック上、又は１つ又は複数のレンズスタック上のみに設けられ得る。更に、幾つかの実施形態では、位置合わせ特徴部は、上部ウェーハ材料のみが上部位置合わせマークと下部位置合わせマークとの間に存在するように、レンズ特徴部を含まず、上部ウェーハと下部ウェーハとの間のスペーサウェーハ内に大きい間隙を含み得るウェーハスタック内の専用位置合わせセル上に設けられ得る。そのような実施形態では、ビームスプリッタは、上部ウェーハの下面上に形成され得る。
相補的パターンを使用する位置合わせの概要
[0061]図２Ｂは、上部ウェーハと下部ウェーハの両方におけるある種類の高解像度マークを利用して透明ウェーハのサブミクロン位置合わせを可能にすることができる位置合わせ特徴部を示す。上部ウェーハ及び下部ウェーハの各々は、上部ウェーハと下部ウェーハとの間の最適な位置合わせにおいて、上部ウェーハのマーク間の間隙が下部ウェーハのマークによって埋められるように、高解像度マークを設けられ得る。例えば、第１の数の同心円状の環が上部ウェーハの上面上に設けられ得、第２の数の同心円状の環が下部ウェーハの上面上に設けられ得る。第１の数の同心円状の環及び第２の数の同心円状の環は、最適な位置合わせにおいて、上から見られたとき、輪が全ての環におよぶ厚さを有する１つの固体の環を作成するように現れるように寸法が決められ、位置決めされ得る。上部ウェーハ及び下部ウェーハが位置ずれされているとき、相補的パターンは、上から見られたとき、モアレパターンを生成するように互いに重なり、従って、ウェーハ間の位置ずれの視覚的指標を提供する。
【００４９】
[0062]本明細書で提供される高周波マークの例は、同心円状の環の例によって例示されるが、モアレ効果を生成することができる他の高周波パターン、例えば、ドットの相補的な矩形アレイ、相補的な垂直ライン、相補的な水平ラインなどが、ウェーハ位置合わせに適している。サブミクロン精度を達成するために、干渉パターンを生成する他の高密度高周波特徴部が使用され得る。
【００５０】
[0063]そのような高周波マークの重なりからもたらされる視覚効果は、高解像度顕微鏡なしでも位置合わせに使用され得、例えば、上部ウェーハ及び下部ウェーハの高解像度マークが位置ずれして重ねられたとき、モアレ効果の生成により、５ミクロン特徴部の裸眼観察を可能にする。モアレ効果は、ライン又はドットの別のセットの上に重ねられたライン又はドットのセットを見るときに生じる視覚的効果であり、セットは、相対的なサイズ、角度又は間隔が異なり、従って、追加のライン又はアーティファクトの干渉パターンを作成する。モアレパターンは、ライン又はドットの別のセット上に重ねられたライン又はドットのセットを見るときに生じる二次的で視覚的に明らかな重なり合うパターンであり、セットは、相対的なサイズ、角度又は間隔において異なる。
【００５１】
[0064]マークは、例えば、０．２５ミクロンの厚さを有するサブ波長サイズであり得る。モアレ効果は、低周波の縞を容易に目に見えるようにする。マーク及び位置合わせの間に生じる視覚的効果は、以下に図３及び図４に関してより詳細に説明される。
ビームスプリッタ及び相補的パターンを使用する位置合わせの概要
[0065]図２Ｃは、上部ウェーハと下部ウェーハの両方におけるある種類の高解像度マークを利用する透明ウェーハのサブミクロン位置合わせのための別の方法を示す。図２Ｂに関して説明したように、上部ウェーハ及び下部ウェーハの各々は、上部ウェーハと下部ウェーハとの間の最適な位置合わせにおいて、上部ウェーハのマーク間の間隙が下部ウェーハのマークによって埋められるように、高解像度マークを設けられ得る。更に、図２Ａに関して上記で説明したようなビームスプリッタ層が、環と相補的な環との間の光路の中心に設けられる。従って、環及び相補的な環は、同じ平面上にあるかのように、高倍率顕微鏡の対物レンズを介して同時に見られ得る。
【００５２】
[0066]そのような構成は、幾つかの実施形態では、ウェーハ位置合わせのための０．２５ミクロンの精度を達成することができる。幾つかの例では、顕微鏡を介して見られたときに環及び相補的な環を照明するためにより短い波長の光（青色又は緑色）を使用することは、光の回折及び位置合わせ機械の能力のみによって制限される精度を提供することができ、おそらくは、２００ｎｍの位置合わせ精度を提供する。
複数の位置合わせの概要
[0067]図３Ａ及び図３Ｂは、３つのレンズプレート（上部ウェーハ３０５、中間ウェーハ３２０及び下部ウェーハ３３５）と２つのスペーサ層３１５、３３０とを有するウェーハスタックの一実施形態の一部を示す。幾つかの実施形態では、図２Ａ〜図２Ｃに関して上記で説明した位置合わせ技法は、各レンズプレート上の位置合わせマーカ３４０、３４５、３５０と、複数のビームスプリッタ層３１０、３２５の一方又は両方を設けることによって、図３Ａ及び図３Ｂに示すスタック３００Ａ、３００Ｂなどのスタックに適用され得る。位置合わせマーカ３４０、３４５、３５０と、複数のビームスプリッタ層３１０、３２５のいずれか、又は両方は、本明細書で説明するように、レンズ中心（＊）とスタック３００Ａ、３００Ｂの光軸３５５とを位置合わせするために使用され得る。図示されているように、位置合わせマーカ３４０、３４５、３５０は、相補的な環のセットであり得る。他の実施形態では、他の位置合わせマーカが使用され得る。上記で説明したように、ビームスプリッタ層３１０、３２５は、対が顕微鏡の対物レンズを介して単一の焦点深度において一緒に見られ得るように、位置合わせマーカ３４０、３４５、３５０の対間の光路の中点に配置され得る。
【００５３】
[0068]図３Ａのスタック３００Ａの幾つかの実施形態は、上部ウェーハ３０５、中間ウェーハ３２０及び下部ウェーハ３３５が単一の位置合わせにおいて互いに位置合わせされ得るように設計され得る。例えば、スタック内の各ウェーハのための位置合わせマーカ３４０、３４５、３５０は、上部ウェーハ３０５、中間ウェーハ３２０及び下部ウェーハ３３５が同時に位置合わせされ得るように、互いに相補的になるように設計され得る。別の例として、ウェーハ３０５、３１５、３２０、３３０、３３５、位置合わせマーカ３４０、３４５、３５０及びビームスプリッタ層３１０、３２５の構成は、位置合わせマーカ３４０、３４５、３５０が顕微鏡の対物レンズを介して単一の焦点深度において一緒に見られ得るように設計され得る。
【００５４】
[0069]他の実施形態では、上部ウェーハ３０５、中間ウェーハ３２０及び下部ウェーハ３３５の隣接する対は、別々に位置合わせされ得る。幾つかの実施形態では、上部ウェーハ３０５と中間ウェーハ３２０との間の位置合わせが最初に実行され得、中間ウェーハ３２０と下部ウェーハ３３５との間の追加の位置合わせが続けられ得る。他の実施形態では、中間ウェーハ３２０と下部ウェーハ３３５との間の位置合わせが最初に実行され得、上部ウェーハ３０５と中間ウェーハ３２０との間の追加の位置合わせが続けられ得る。そのような追加の位置合わせは、図３Ａのスタック３００Ａによって示されているように、ウェーハスタックの同じセルを使用して、又は、図３Ｂのスタック３００Ｂによって示されているように、ウェーハスタックの異なるセルを使用して実行され得る。
【００５５】
[0070]図３Ｂは、位置合わせのためのマーカ及びビームスプリッタ層の異なる構成を有するウェーハスタック３００Ｂの２つのセル３６０、３６５を示す。第１のセル３６０は、それぞれ、中間ウェーハ３２０及び下部ウェーハ３５５上の位置合わせマーカ３４５、３５０と、位置合わせマーカ３４５、３５０間の光路の中点におけるスペーサ層３３０上のビームスプリッタ層３２５とを含む。そのように、第１のセル３６０の位置合わせ構成は、中間ウェーハ３２０と下部ウェーハ３５５とを位置合わせするために使用され得る。図示されている実施形態では、スペーサ層３１５上のビームスプリッタ層３１０は、第１のセル３６０内に延在しない。第２のセル３６５は、それぞれ、上部ウェーハ３０５及び中間ウェーハ３２０上の位置合わせマーカ３４０、３４５と、位置合わせマーカ３４０、３４５間の光路の中点におけるスペーサ層３１５上のビームスプリッタ層３２５とを含む。そのように、第２のセル３６５の位置合わせ構成は、上部ウェーハ３０５と中間ウェーハ３２０とを位置合わせするために使用され得る。図示されている実施形態では、スペーサ層３３０上のビームスプリッタ層３２５は、第２のセル３６５内に延在しない。セル３６０、３６５は、ビームスプリッタ層と同心円状の環の両方を有して描かれているが、上記で説明したように、同心円状の環と（任意の位置合わせマーカを有する）ビームスプリッタ層の一方又は両方が、スタック３００Ｂの層の位置合わせのために使用され得ることが諒解されよう。
相補的パターンを使用する位置合わせの追加の説明
[0071]図４Ａは、位置合わせのために第１のウェーハ上、又は内部に配置され得る同心円状の環４００の１つのセットの例を示す。例として、第１の環は、３ｍｍの内径と５μｍの厚さとを有する。第１の環と同心円状の第２の環（図示せず）は、３．０１ｍｍの内径と５μｍの厚さとを有することができ、そのような間隔は、セット内の全ての環に対して継続し得る。環のセットの一実施形態は、１０の環を含む。
【００５６】
[0072]幾つかの実装形態では、同心円状の環は、回折格子であり得る。他の実装形態では、同心円状の環は、第１のウェーハ上に堆積されたクロムを使用して形成され得る。更に他の実装形態では、同心円状の環は、ウェーハの対向する表面間の位置に配置されるように、第１のウェーハ上のエッチング内に、例えば、フォトリソグラフィを使用して堆積され得る。図示されていないが、相補的なセットが、第１のウェーハとの位置合わせのために、第２のウェーハ上に形成される。更に、上記で説明したように、パターンは、必ずしも環である必要はなく、互いとの干渉によりモアレ効果を生成することができる広範囲の形状及びサイズの周期的な高周波パターンであり得る。
【００５７】
[0073]図４Ｂは、図４Ａに関して説明した環４００のような１対の位置合わせ特徴部４０５、４１０の部分間の重なりの様々な例を示す。第１の行に示されているように、最適な位置合わせにおいて、環４０５の第１のセットの一部及び環４１０の第２の相補的なセットの一部は、環４０５の第１のセット及び環４１０の第２のセットの組合せの厚さを有する単一の環４１５の印象を生成するように視覚的に結合する。
【００５８】
[0074]第２の行に示されているように、環４０５の第１のセットの一部と環４１０の第２の相補的なセットの一部との間の様々な位置ずれ４１０、４２５、４３０は、モアレ効果を含む位置ずれの指標を生成するように視覚的に結合する。モアレ効果は、位置ずれ４１２における位置ずれにおいて最も顕著であるが、位置ずれ４３０及び４２０において、より低い程度であるが依然として存在する。環４０５の第１のセット及び環４１０の第２の相補的なセットがモアレ効果を生成するように位置ずれされていなくても、位置ずれ４２０におけるような別個の環の可視性は、それぞれのウェーハが適切な位置合わせのための再位置決めを必要とすることを視覚的に示すことができる。
追加の実施形態の概要
[0075]図５は、スタック５００内の上部透明ウェーハ５１０と下部透明ウェーハ５２０とを位置合わせするために、ビームスプリッタ層５１５と位置合わせマーキング５０５、５２５とを使用する例を示す。ビームスプリッタ層５１５は、上部位置合わせマーキング５０５と下部位置合わせマーキング５２５との間の光路の中点に配置される。スペーサ層が示されていないが、他の実施形態は、上部透明ウェーハ５１０と下部透明ウェーハ５２０との間にスペーサ層を含んでもよく、ビームスプリッタ層５１５、上部位置合わせマーキング５０５、及び下部位置合わせマーキング５２５の位置決めは、様々な透明ウェーハ及びスペーサウェーハの寸法及び光学特性に従って適合され得る。
【００５９】
[0076]一実施形態では、上部透明ウェーハ５１０及び下部透明ウェーハ５２０は、図１Ａ及び図１Ｂに示し、上記で説明したように、レンズプレートであり得る。しかしながら、本明細書で説明される位置合わせ技法は、光学ウェーハに限定されず、他の実施形態では、上部透明ウェーハ５１０及び下部透明ウェーハ５２０は、正確な位置合わせを受ける任意の他のタイプの透明ウェーハであり得る。例えば、上部透明ウェーハ５１０及び下部透明ウェーハ５２０は、各々が所定の位置合わせにおいて重なることを必要とする導電性パターンを有する、タッチ感応パネル又はディスプレイのための基板であり得る。
【００６０】
[0077]上部透明ウェーハ５１０及び下部透明ウェーハ５２０の幾つかの実施形態では、透明は、８５％以上の透過率を有する可視光の透過を意味する。特定の実施形態では、透明ウェーハは、ポリエチレンテレフタレート（「ＰＥＴ」）、ポリエチレンナフタレート（「ＰＥＮ」）、セルロースアセテート（「ＴＡＣ」）、脂環式炭化水素（「ＣＯＰ」）、二軸延伸ポリプロピレン（「ＢＯＰＰ」）、ポリエステル、ポリカーボネート、ガラス又はそれらの組合せであり得る。他の実施形態では。透明ウェーハは、基板又は光学材料としての使用に適した任意の他の透明材料であり得る。当業者は、透明ウェーハの組成が用途又は設計に基づいて変化し得ることを認識するであろう。
【００６１】
[0078]他の実施形態では、上部透明ウェーハ５１０及び下部透明ウェーハ５２０は、可視スペクトル外の照明下で位置合わせされ得る。例えば、シリコンなどの特定の材料は、赤外光に対して透明である。そのようなシリコンウェーハは、赤外線照明に曝され、赤外光の取り込みのために設計された画像センサを使用して撮像され、得られる赤外線画像は、ウェーハ５１０、５２０の位置合わせを決定するために使用され得る。シリコンウェーハの赤外線位置合わせは、幾つかの非限定的な例を挙げると、フォトリソグラフィ、３Ｄ集積回路及びマイクロ流体工学における使用に適している可能性がある。従って、幾つかの実施形態では、透明は、８５％以上の特定の波長又は波長の範囲における光の透過を意味する。
【００６２】
[0079]ビームスプリッタ層５１５は、上部透明ウェーハ５１０及び下部透明ウェーハ５２０のうちの一方の表面の全ての一部にわたって設けられ得る。図示されているように、ビームスプリッタ層５１５は、幾つかの例では、上部位置合わせマーキング５０５と下部位置合わせマーキング５２５との間の領域にわたって設けられ得るが、上部透明ウェーハ５１０及び下部透明ウェーハ５２０の全表面領域にわたって延在しなくてもよい。
【００６３】
[0080]図６は、開示されたビームスプリッタ及び／又は高周波パターン位置合わせ特徴部を使用して上記で説明したウェーハスタックのいずれかの自動化された位置合わせを実行することができる位置合わせシステム６００の概略ブロック図を示す。システム６００は、ウェーハ位置合わせ機構６０５と、光学位置合わせアナライザ６１０と、ウェーハ位置合わせ機構６０５上のウェーハスタック６２０を見るように配置された１つ又は複数の顕微鏡の対物レンズ６２５とを含む。
【００６４】
[0081]光学位置合わせアナライザ６１０は、画像センサ６１２と、パターンデータレポジトリ６１４と、位置合わせ命令発生器６１６とを含むことができる。画像センサ６１２は、顕微鏡の対物レンズ６２５を介してウェーハスタック６２０を表す光を受け取るように配置され得る。複数の位置合わせマーカセットを同時に見るために複数の対物レンズが使用される場合、対応する数の画像センサが使用され得る。
【００６５】
[0082]パターンデータレポジトリ６１４は、ウェーハスタック６２０内のウェーハ上の位置合わせマーカの最適な位置合わせと様々な位置ずれとによって生成された幾つかのパターンを記憶することができる。
【００６６】
[0083]位置合わせ命令発生器は、ウェーハスタック６２０内のウェーハが適切に位置合わせされているかどうかを決定するために、画像センサ６１２によって取り込まれた画像を表すデータを、パターンデータレポジトリ６１４内に記憶されたデータと比較することができる。例えば、ウェーハスタック６２０上の位置合わせマーカの１つ又は複数のセットの画像が、適切に位置合わせされたマーカの記憶された画像と一致しない場合、位置合わせ命令発生器は、ウェーハスタック６２０内のウェーハが再位置合わせを必要とすることを決定することができる。位置ずれされたマーカによって形成された特定のパターンは、位置合わせ命令として使用され得る再位置合わせのためのベクトルを示すことができる。位置合わせ命令発生器６１６は、ウェーハ位置合わせ機構６０５に位置合わせ命令を出力することができ、ウェーハ位置合わせ機構６０５は、適切な位置合わせが達成されるまで、ウェーハスタック６２０内のウェーハのうちの幾つか又は全てを個別に機械的に再位置決めすることができる。
【００６７】
[0084]適切な位置合わせの決定を行った後、光学位置合わせアナライザは、ウェーハが、例えば、積層プロセス又は光学的に透明な接着剤若しくは樹脂によって接合されるべき信号を出力することができる。
実装システム及び用語
[0085]本明細書で開示される実装形態は、サブミクロンウェーハ位置合わせのためのシステム、方法及び装置を提供する。当業者は、これらの実施形態が、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はそれらの任意の組合せにおいて実装され得ることを認識するであろう。
【００６８】
[0086]本明細書で開示される情報及び信号は、様々な異なる技術及び技法のいずれかを使用して表され得る。例えば、上記の説明全体にわたって言及され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル及びチップは、電圧、電流、電磁波、磁界若しくは磁性粒子、光場若しくは光学粒子又はそれらの任意の組合せによって表され得る。
【００６９】
[0087]本明細書で開示される実施形態に関連して説明した様々な例示的な論理ブロック及びアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア又は両方の組合せとして実装され得る。ハードウェアとソフトウェアのこの互換性を明確に示すために、様々な例示的な構成要素、ブロック及びステップについて、概してそれらの機能に関して上記で説明した。そのような機能がハードウェア又はソフトウェアのどちらとして実装されるのかは、特定の用途とシステム全体に課される設計制約とに依存する。当業者は、説明した機能を特定の用途ごとに様々な方法で実装することができるが、そのような実装の決定は、本開示の範囲からの逸脱を引き起こすものとして解釈されるべきではない。
【００７０】
[0088]本明細書で説明する技法は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はそれらの任意の組合せで実装され得る。そのような技法は、汎用コンピュータ、ワイヤレス通信デバイスハンドセット又はワイヤレス通信デバイスハンドセット及び他のデバイスにおける用途を含む複数の用途を有する集積回路デバイスなどの、様々なデバイスのいずれかにおいて実装され得る。デバイス又は構成要素として説明した特徴は、集積論理デバイスに一緒に、又はディスクリートであるが相互運用可能な論理デバイスとして別々に実装され得る。ソフトウェアで実装された場合、本技法は、実行されたとき、上記で説明した方法のうちの１つ又は複数を実行する命令を含むプログラムコードを備えるコンピュータ可読データ記憶媒体によって、少なくとも部分的に実現され得る。コンピュータ可読データ記憶媒体は、パッケージング材料を含み得るコンピュータプログラム製品の一部を形成することができる。コンピュータ可読媒体は、同期ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＳＤＲＡＭ）などのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、電気的消去可能プログラム可能読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ（登録商標））、フラッシュメモリ、磁気データ記憶媒体又は光データ記憶媒体などを備えることができる。技法は、追加又は代替として、伝搬信号又は電波など、命令又はデータ構造の形態でプログラムコードを搬送又は伝達し、コンピュータによってアクセスされ、読み取られ、及び／又は実行され得るコンピュータ可読通信媒体によって、少なくとも部分的に実現され得る。
【００７１】
[0089]コンピュータ可読媒体（例えば、メモリ又は他のデバイス記憶デバイス）と通信する（例えば、協働して動作する）プロセッサは、プログラムコードの命令を実行することができ、１つ又は複数のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、汎用マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブル論理アレイ（ＦＰＧＡ）又は他の同等の集積又は離散的論理回路を含むことができる。そのようなプロセッサは、本開示において説明した技法のいずれかを実行するように構成され得る。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであり得るが、代替として、プロセッサは任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ又は状態機械であり得る。プロセッサはまた、コンピュータデバイスの組合せ、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと組み合わせた１つ以上のマイクロプロセッサ又は任意の他のそのような構成として実装され得る。従って、「プロセッサ」という用語は、本明細書で使用される場合、前述の構造のいずれか、前述の構造の任意の組合せ、又は、本明細書で説明される技法の実装に適した任意の他の構造若しくは装置を指すことができる。加えて、幾つかの態様では、本明細書で説明される機能は、撮像、符号化及び／又は復号化のために構成された専用ソフトウェア又はハードウェア内で提供され得る。また、技法は、１つ又は複数の回路又は論理要素内に完全に実装され得る。
【００７２】
[0090]本開示の技法は、ワイヤレスハンドセット、集積回路（ＩＣ）又はＩＣのセット（例えば、チップセット）を含む、多種多様なデバイス又は装置内に実装され得る。様々な構成要素又はユニットは、開示される技法を実行するように構成されたデバイスの機能的態様を強調するために本開示で説明されているが、異なるハードウェアユニットによる実現を必ずしも必要としない。むしろ、上記で説明したように、様々なユニットが、コーデックハードウェア内で組み合わされ得、又は、適切なソフトウェア及び／又はファームウェアと共に、上記で説明したように１つ又は複数のプロセッサを含む一連の相互運用ハードウェアユニットによって提供され得る。
【００７３】
[0091]本明細書で使用される場合、「複数」という用語は、２つ以上を示す。例えば、複数の構成要素は、２つ以上の構成要素を示す。とりわけ、「することができる」、「してもよい」、「してもよい」、「例えば」などの、本明細書で使用される条件付き言語は、特に言及されない限り、又は使用されている文脈の中で他の意味で理解されない限り、一般に、特定の実施形態が特定の特徴、要素及び／又は状態を含み、他の実施形態がそれらを含まないことを伝えることが意図される。従って、そのような条件付き言語は、一般的に、その特徴、要素及び／又は状態が、何らかの方法で１つ又は複数の実施形態にとって必要であるか、若しくはその１つ又は複数の実施形態は、必ず、又は作者の入力又はプロンプティングの有無にかかわらず、これらの特徴、要素及び／又は状態が含まれているか、又は任意の特定の実施形態で実行されるかどうかを決定するためのロジックを含むことを含意することが意図される。「備える」、「含む」、「有する」などの用語は、同義語であり、制限のない様式で、包括的に使用され、追加の要素、特徴、作用、動作などを排除しない。また、「又は」という用語は、例えば、要素のリストを接続するために使用されるとき、「又は」という用語が、リスト内の要素のうちの１つ、幾つか、又は全てを意味するように、その包括的な意味で（その排他的な意味ではなく）使用される。
【００７４】
[0092]「決定する」という用語は、多種多様な動作を包括し、従って、「決定する」は、計算する、演算する、処理する、導出する、調査する、検索する（例えば、テーブル、データベース又は他のデータ構造を検索する）、確認するなどを含むことができる。また、「決定する」は、受信する（例えば、情報を受信する）、アクセスする（例えば、メモリ内のデータにアクセスする）などを含むことができる。また、「決定する」は、解決する、選定する、選択する、確立するなどを含むことができる。
【００７５】
[0093]「基づいて」という句は、明示的に指定されない限り、「のみに基づいて」を意味しない。言い換えれば、「基づいて」という句は、「のみに基づいて」と「少なくとも基づいて」の両方を記述する。
【００７６】
[0094]参照のため、様々なセクションを見つけるのを助けるために、見出しが含まれる。これらの見出しは、それに関して説明される概念の範囲を限定することを意図されたものではない。そのような概念は、本明細書全体を通じた適用可能性を有する可能性がある。
【００７７】
[0095]上記は、様々な異なる実施形態に関連して説明されているが、１つの実施形態からの特徴又は要素は、本開示の教示から逸脱することなく、他の実施形態と組み合わせられ得る。ただし、それぞれの実施形態の間での特徴の組合せは、必ずしもそれに限定されるとは限らない。本開示の様々な実施形態について説明した。これら及び他の実施形態は、以下の特許請求の範囲内にある。
【図１Ａ】
2018523850.tif 000003
【図１Ｂ】
2018523850.tif 000004
【図１Ｃ】
2018523850.tif 000005
【図２Ａ】
2018523850.tif 000006
【図２Ｂ】
2018523850.tif 000007
【図２Ｃ】
2018523850.tif 000008
【図３Ａ】
2018523850.tif 000009
【図３Ｂ】
2018523850.tif 000010
【図４Ａ】
2018523850.tif 000011
【図４Ｂ】
2018523850.tif 000012
【図５】
2018523850.tif 000013
【図６】
2018523850.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成30年5月23日(2018.5.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１のレンズを含む第１の透明ウェーハと、
少なくとも第２のレンズを含む第２の透明ウェーハと、
前記第１の透明ウェーハと前記第２の透明ウェーハとの間に配置され、第１の開口部の周囲に第１の周辺部を備える少なくとも第１のセルを含み、前記第１のレンズ及び前記第２のレンズが前記第１の開口部内に少なくとも部分的に突出する、第１のスペーサウェーハと、
前記第１の透明ウェーハ上に設けられた第１の位置合わせマークと、
前記第２の透明ウェーハ上に設けられた第２の位置合わせマークと、
前記第１の位置合わせマークと前記第２の位置合わせマークとの間の光路の中点において前記第１のスペーサ層の表面上に配置された第１のビームスプリッタ層とを備える光学ウェーハスタック。
【請求項２】
前記ビームスプリッタ層が、前記第１の位置合わせマークと前記第２の位置合わせマークとの間の前記光路に直交して配置された、請求項１に記載の光学ウェーハスタック。
【請求項３】
前記第１のレンズ、前記第２のレンズ、及び前記第１の周辺部が、光軸を有するレンズスタックを形成する、請求項１に記載の光学ウェーハスタック。
【請求項４】
前記第１の位置合わせマークがトップダウンの観点から前記第２の位置合わせマークと位置合わせされているとき、前記第１のレンズの中心及び前記第２のレンズの中心が、２ミクロンの公差内で前記レンズスタックの前記光軸と位置合わせする、請求項３に記載の光学ウェーハスタック。
【請求項５】
前記第１の位置合わせマークがトップダウンの観点から前記第２の位置合わせマークと位置合わせされているとき、前記第１のレンズの中心及び前記第２のレンズの中心が、１ミクロンの公差内で前記レンズスタックの前記光軸と位置合わせする、請求項３に記載の光学ウェーハスタック。
【請求項６】
前記第１の位置合わせマークが、反復マークの第１のセットを備え、前記第２の位置合わせマークが、前記反復マークの第１のセットに相補的な反復マークの第２のセットを備える、請求項３に記載の光学ウェーハスタック。
【請求項７】
前記第１の位置合わせマークがトップダウンの観点から前記第２の位置合わせマークと位置合わせされているとき、前記第１のレンズの中心及び前記第２のレンズの中心が、２５０ｎｍの公差内で前記レンズスタックの前記光軸と位置合わせする、請求項６に記載の光学ウェーハスタック。
【請求項８】
前記反復マークの第１のセット及び前記反復マークの第２のセットが、５μｍの線幅を有する同心円状の環を備える、請求項６に記載の光学ウェーハスタック。
【請求項９】
少なくとも第３のレンズを含む第３の透明ウェーハと、
前記第２の透明ウェーハと前記第３の透明ウェーハとの間に配置され、少なくとも第２の開口部を含み、前記第２のレンズ及び前記第３のレンズが前記第２の開口部内に少なくとも部分的に突出する、第２のスペーサウェーハと、
前記第３の透明ウェーハ上に設けられた第３の位置合わせマークと、
前記第２の位置合わせマークと前記第３の位置合わせマークとの間の光路の中点において前記第２のスペーサ層の表面上に配置された第２のビームスプリッタ層とを更に備える、請求項１に記載の光学ウェーハスタック。
【請求項１０】
少なくとも第３のレンズを含む第３の透明ウェーハと、
前記第２の透明ウェーハと前記第３の透明ウェーハとの間に配置され、少なくとも第２の開口部を含み、前記第２のレンズ及び前記第３のレンズが前記第２の開口部内に少なくとも部分的に突出する、第２のスペーサウェーハと、
前記第３の透明ウェーハ上に設けられた第３の位置合わせマークと、
前記第２の透明ウェーハ上に設けられた第４の位置合わせマークと、
前記第３の位置合わせマークと前記第４の位置合わせマークとの間の光路の中点において前記第２のスペーサ層の表面上に配置された第２のビームスプリッタ層とを更に備える、請求項１に記載の光学ウェーハスタック。
【請求項１１】
透明ウェーハを位置合わせする方法であって、
第１の透明ウェーハ上に第１の位置合わせマークを配置することと、
第２の透明ウェーハ上に第２の位置合わせマークを配置することと、
前記第１の位置合わせマークと前記第２のマークとの間の光学的中点においてビームスプリッタ層を配置することと、
前記第２の位置合わせマークに顕微鏡の対物レンズを焦点合わせすることと、
前記ビームスプリッタ層を介した前記第１の位置合わせマークの反射だけでなく前記第２の位置合わせマークも見ることと、
前記顕微鏡の対物レンズを介して見られた前記第１の位置合わせマークと前記第２の位置合わせマークとの重なりを使用して前記第１の透明ウェーハを前記第２の透明ウェーハに位置合わせすることと
を備える方法。
【請求項１２】
前記第１の位置合わせマークを含む前記第１の透明ウェーハの部分と前記第２の位置合わせマークを含む前記第２の透明ウェーハの第２の部分の両方を緑色光、青色光又は赤外光に露光することと、
前記顕微鏡の対物レンズを介して前記第１の位置合わせマーク及び前記第２の位置合わせマークから反射された前記緑色光、青色光又は赤外光を見ることとを更に備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記焦点合わせすること、見ること、及び位置合わせすることは、１つ又は複数の物理的コンピュータデバイスによってプログラム的に実行される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の位置合わせマークが、反復マークの第１のセットを備え、前記第２の位置合わせマークが、前記反復マークの第１のセットに相補的な反復マークの第２のセットを備え、
前記第１の透明ウェーハを前記第２の透明ウェーハに位置合わせすることが、前記反復マークの第１のセットと前記反復マークの第２のセットとの位置ずれによって生じるモアレ効果を排除することを備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
コンピュータ実行可能命令を用いて構成されたコンピュータ可読媒体であって、前記コンピュータ実行可能命令が、実行されると、
第２の透明ウェーハ上に配置された第２の位置合わせマークに焦点合わせするように、第１の透明ウェーハ上に配置された第１の位置合わせマークを超え、ビームスプリッタ層を超えて顕微鏡の対物レンズを焦点合わせさせることと、前記第１の透明ウェーハが、前記顕微鏡の対物レンズと前記第２の透明ウェーハとの間に配置され、前記ビームスプリッタ層が、前記第１の位置合わせマークと前記第２の位置合わせマークとの間の光学的中点に配置される、
前記顕微鏡の対物レンズを介して取り込まれた画像データを受信することと、前記画像データが、前記ビームスプリッタ層を介した前記第１の位置合わせマークの反射だけでなく前記第２の位置合わせマークも表す、
前記画像データにおいて、前記第１の位置合わせマークと前記第２の位置合わせマークとの重なりによって形成されたパターンを識別することと、
前記重なりによって形成された前記パターンに少なくとも部分的に基づいて、位置合わせ命令又は適切な位置合わせの決定のうちの１つを出力することと
をハードウェアプロセッサに行わせるコンピュータ可読媒体。
【請求項１６】
実行されると、前記ハードウェアプロセッサに、前記重なりによって形成された前記パターンをデータレポジトリ内に記憶された複数のパターンと比較させる命令を更に記憶された、請求項１５に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１７】
実行されると、前記ハードウェアプロセッサに、前記重なりによって形成された前記パターンと前記複数のパターンのうちの適切な位置合わせパターンとの間の一致を識別させ、それに応じて、前記適切な位置合わせの決定を出力させる命令を更に記憶された、請求項１６に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１８】
実行されると、前記ハードウェアプロセッサに、前記重なりによって形成された前記パターンと前記複数のパターンのうちの位置ずれパターンとの間の一致を識別させる命令を更に記憶された、請求項１６に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１９】
実行されると、前記ハードウェアプロセッサに、前記重なりによって形成された前記パターンと前記位置ずれパターンとの間の前記一致を識別することに応答して、前記位置合わせ命令を生成および出力させる命令を更に記憶された、請求項１８に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２０】
実行されると、前記ハードウェアプロセッサに、前記位置ずれパターンに関連付けられた再位置合わせベクトルを検索することによって前記位置合わせ命令を生成させる命令を更に記憶された、請求項１９に記載のコンピュータ可読媒体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
[0095]上記は、様々な異なる実施形態に関連して説明されているが、１つの実施形態からの特徴又は要素は、本開示の教示から逸脱することなく、他の実施形態と組み合わせられ得る。ただし、それぞれの実施形態の間での特徴の組合せは、必ずしもそれに限定されるとは限らない。本開示の様々な実施形態について説明した。これら及び他の実施形態は、以下の特許請求の範囲内にある。
以下に本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[Ｃ１]  少なくとも第１のレンズを含む第１の透明ウェーハと、
少なくとも第２のレンズを含む第２の透明ウェーハと、
前記第１の透明ウェーハと前記第２の透明ウェーハとの間に配置され、第１の開口部の周囲に第１の周辺部を備える少なくとも第１のセルを含み、前記第１のレンズ及び前記第２のレンズが前記第１の開口部内に少なくとも部分的に突出する、第１のスペーサウェーハと、
前記第１の透明ウェーハ上に設けられた第１の位置合わせマークと、
前記第２の透明ウェーハ上に設けられた第２の位置合わせマークと、
前記第１の位置合わせマークと前記第２の位置合わせマークとの間の光路の中点において前記第１のスペーサ層の表面上に配置された第１のビームスプリッタ層とを備える光学ウェーハスタック。
[Ｃ２]  前記ビームスプリッタ層が、前記第１の位置合わせマークと前記第２の位置合わせマークとの間の前記光路に直交して配置された、Ｃ１に記載の光学ウェーハスタック。
[Ｃ３]  前記第１のレンズ、前記第２のレンズ、及び前記第１の周辺部が、光軸を有するレンズスタックを形成する、Ｃ１に記載の光学ウェーハスタック。
[Ｃ４]  前記第１の位置合わせマークがトップダウンの観点から前記第２の位置合わせマークと位置合わせされているとき、前記第１のレンズの中心及び前記第２のレンズの中心が、２ミクロンの公差内で前記レンズスタックの前記光軸と位置合わせする、Ｃ３に記載の光学ウェーハスタック。
[Ｃ５]  前記第１の位置合わせマークがトップダウンの観点から前記第２の位置合わせマークと位置合わせされているとき、前記第１のレンズの中心及び前記第２のレンズの中心が、１ミクロンの公差内で前記レンズスタックの前記光軸と位置合わせする、Ｃ３に記載の光学ウェーハスタック。
[Ｃ６]  前記第１の位置合わせマークが、反復マークの第１のセットを備え、前記第２の位置合わせマークが、前記反復マークの第１のセットに相補的な反復マークの第２のセットを備える、Ｃ３に記載の光学ウェーハスタック。
[Ｃ７]  前記第１の位置合わせマークがトップダウンの観点から前記第２の位置合わせマークと位置合わせされているとき、前記第１のレンズの中心及び前記第２のレンズの中心が、２５０ｎｍの公差内で前記レンズスタックの前記光軸と位置合わせする、Ｃ６に記載の光学ウェーハスタック。
[Ｃ８]  前記反復マークの第１のセット及び前記反復マークの第２のセットが、５μｍの線幅を有する同心円状の環を備える、Ｃ６に記載の光学ウェーハスタック。
[Ｃ９]  少なくとも第３のレンズを含む第３の透明ウェーハと、
前記第２の透明ウェーハと前記第３の透明ウェーハとの間に配置され、少なくとも第２の開口部を含み、前記第２のレンズ及び前記第３のレンズが前記第２の開口部内に少なくとも部分的に突出する、第２のスペーサウェーハと、
前記第３の透明ウェーハ上に設けられた第３の位置合わせマークと、
前記第２の位置合わせマークと前記第３の位置合わせマークとの間の光路の中点において前記第２のスペーサ層の表面上に配置された第２のビームスプリッタとを更に備える、Ｃ１に記載の光学ウェーハスタック。
[Ｃ１０]  少なくとも第３のレンズを含む第３の透明ウェーハと、
前記第２の透明ウェーハと前記第３の透明ウェーハとの間に配置され、少なくとも第２の開口部を含み、前記第２のレンズ及び前記第３のレンズが前記第２の開口部内に少なくとも部分的に突出する、第２のスペーサウェーハと、
前記第３の透明ウェーハ上に設けられた第３の位置合わせマークと、
前記第２の透明ウェーハ上に設けられた第４の位置合わせマークと、
前記第３の位置合わせマークと前記第４の位置合わせマークとの間の光路の中点において前記第２のスペーサ層の表面上に配置された第２のビームスプリッタとを更に備える、Ｃ１に記載の光学ウェーハスタック。
[Ｃ１１]  透明ウェーハを位置合わせする方法であって、
第１の透明ウェーハ上に第１の位置合わせマークを配置することと、
第２の透明ウェーハ上に第２の位置合わせマークを配置することと、
前記第１の位置合わせマークと前記第２のマークとの間の光学的中点においてビームスプリッタ層を配置することと、
前記第２の位置合わせマークに顕微鏡の対物レンズを焦点合わせすることと、
前記ビームスプリッタ層を介した前記第１の位置合わせマークの反射だけでなく前記第２の位置合わせマークも見ることと、
前記顕微鏡の対物レンズを介して見られた前記第１の位置合わせマークと前記第２の位置合わせマークとの重なりを使用して前記第１の透明ウェーハを前記第２の透明ウェーハに位置合わせすることとを備える方法。
[Ｃ１２]  前記第１の位置合わせマークを含む前記第１の透明ウェーハの部分と前記第２の位置合わせマークを含む前記第２の透明ウェーハの第２の部分の両方を緑色光、青色光又は赤外光に露光することと、
前記顕微鏡の対物レンズを介して前記第１の位置合わせマーク及び前記第２の位置合わせマークから反射された前記緑色光、青色光又は赤外光を見ることとを更に備える、Ｃ１１に記載の方法。
[Ｃ１３]  前記焦点合わせすること、見ること、及び位置合わせすることは、１つ又は複数の物理的コンピュータデバイスによってプログラム的に実行される、Ｃ１１に記載の方法。
[Ｃ１４]  前記第１の位置合わせマークが、反復マークの第１のセットを備え、前記第２の位置合わせマークが、前記反復マークの第１のセットに相補的な反復マークの第２のセットを備え、
前記第１の透明ウェーハを第２の透明ウェーハに位置合わせすることが、前記反復マークの第１のセットと前記反復マークの第２のセットとの位置ずれによって生じるモアレ効果を排除することを備える、Ｃ１１に記載の方法。
[Ｃ１５]  コンピュータ実行可能命令を用いて構成された非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記コンピュータ実行可能命令が、実行されると、
第２の透明ウェーハ上に配置された第２の位置合わせマークに焦点合わせするように、第１の透明ウェーハ上に配置された第１の位置合わせマークを超え、ビームスプリッタ層を超えて顕微鏡の対物レンズを焦点合わせさせることと、前記第１の透明ウェーハが、前記顕微鏡の対物レンズと、前記第１の位置合わせマークと前記第２の位置合わせマークとの間の光学的中点において配置された前記ビームスプリッタ層との間に配置される、
前記顕微鏡の対物レンズを介して取り込まれた画像データを受信することと、前記画像データが、前記ビームスプリッタ層を介した前記第１の位置合わせマークの反射だけでなく前記第２の位置合わせマークも表す、
前記画像データにおいて、前記第１の位置合わせマークと前記第２の位置合わせマークとの重なりによって形成されたパターンを識別することと、
前記重なりによって形成された前記パターンに少なくとも部分的に基づいて、位置合わせ命令又は適切な位置合わせの決定のうちの１つを出力することとをハードウェアプロセッサに行わせる非一時的コンピュータ可読媒体。
[Ｃ１６]  実行されると、前記ハードウェアプロセッサに、前記重なりによって形成された前記パターンをデータレポジトリ内に記憶された複数のパターンと比較させる命令を更に記憶された、Ｃ１５に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
[Ｃ１７]  実行されると、前記ハードウェアプロセッサに、前記重なりによって形成された前記パターンと前記複数のパターンのうちの適切な位置合わせパターンとの間の一致を識別させ、それに応じて、前記適切な位置合わせの決定を出力させる命令を更に記憶された、Ｃ１６に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
[Ｃ１８]  実行されると、前記ハードウェアプロセッサに、前記重なりによって形成された前記パターンと前記複数のパターンのうちの位置ずれパターンとの間の一致を識別させる命令を更に記憶された、Ｃ１６に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
[Ｃ１９]  実行されると、前記ハードウェアプロセッサに、前記重なりによって形成された前記パターンと前記位置ずれパターンとの間の一致を識別することに応答して、前記位置合わせ命令を出力させる命令を更に記憶された、Ｃ１８に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
[Ｃ２０]  実行されると、前記ハードウェアプロセッサに、前記位置ずれパターンに関連付けられた再位置合わせベクトルを検索することによって前記位置合わせ命令を生成させる命令を更に記憶された、Ｃ１９に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【国際調査報告】
2018523850.tif 000015
2018523850.tif 000016
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