[發明專利]用于測量晶片堆疊的層厚度和晶格缺陷的測量裝置和方法

有效

• 申請號: 201610090364.2
• 申請日: 2010-11-12
• 公開（公告）號: CN105737773B
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: M.溫普林格
• 申請（專利權）人: EV集團E·索爾納有限責任公司
• 主分類號: G01B17/02
• 分類號: G01B17/02;G01N29/04;G01N29/265;G01N29/27;G01N29/275;H01L21/66;H01L21/67;G01B11/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 吳晟;劉春元

本發明題為“用于測量晶片堆疊的層厚度和晶格缺陷的測量裝置和方法”。本發明涉及用于在分布于晶片堆疊上的多個測量位置處測量和/或檢測晶片堆疊的一個或多個層的層厚度和/或晶格缺陷的測量裝置以及方法，以及相對應的晶片處理設備。

技術領域

本分案申請的母案申請日為2010年11月12日、申請號為201080070098.8、發明名稱為“用于測量晶片堆疊的層厚度和晶格缺陷的測量裝置和方法”。本發明涉及用于在分布于晶片堆疊上的多個測量位置處測量和/或檢測晶片堆疊的一個或多個層的層厚度和/或晶格缺陷（Fehlstellen）的測量裝置。另外本發明還涉及用于處理晶片堆疊的晶片處理設備以及用于在分布于晶片堆疊上的多個測量位置處測量和/或檢測晶片堆疊的一個或多個層的層厚度和/或晶格缺陷的方法。

背景技術

當前半導體工業中的發展進入以下程度：晶片鍵合（Wafer Bonding）工藝越來越變得有意義。因此比如在移動電話和諸如游戲機的其他便攜式設備中諸如運動傳感器和/或定向傳感器的新型功能導致對能夠探測加速度和旋轉速率的微機電（MEMS）部件的需求迅速增長。

迅速生長的另一領域是作為所謂3D IC制造的構件。將其理解為由具有晶體管的多個覆層（Lage）（“有源覆層”）組成的芯片系統，其中所述覆層相互之間借助穿過硅的接觸部來連接。這些貫通接觸部在工業中稱為“硅通孔（Through Silicon Vias）”或簡稱為“TSV”。

為了能夠盡可能成本低地制造這些TSV，以及為了能夠實現其他所期望的優點，諸如小的總封裝尺寸，需要在TSV制造之前或之后或者在TSV制造過程中使晶片變薄到合適的尺度。目前與此相應地在所謂的通孔最初工藝、通孔中間工藝和通孔最后工藝之間進行區分。鑒于晶片的變薄表明，所致力的目標厚度不再足以能夠把該晶片仍可靠地從一個工藝步驟移動到下一工藝步驟，因為不再給出晶片的機械穩定性、尤其在當前常見的300mm晶片情況下。

因此晶片被有利地臨時安裝在載體上，以便保證對薄晶片的可靠操縱，其中該薄晶片通常具有<150μm、但大多<100μm、并且經常<80或甚至<50μm的厚度。在必要的工藝步驟完成之后，該晶片再次從該載體脫離。這兩種方法稱為臨時鍵合和分離（剝離（debonding））。

在第一工藝步驟中，在此向該載體，該產品晶片借助專業人員所已知的合適的鍵合技術被鍵合到該載體上。該鍵合步驟通常如此來進行，使得該產品晶片的、其上構建芯片結構的第一主面被如此來定向，使得該面與臨時粘合劑相接觸，并隨后該粘合劑層建立與該載體晶片的接觸。

但在幾乎所有情況下都在該背側處理的范疇內來進行該產品晶片的機械變薄。這尤其包含研磨步驟，在該研磨步驟中該產品晶片的所定義的厚度通過研磨而被移除。就此而論，通常使用具有不同研磨速率和/或磨盤或砂輪的粒度的各個研磨步驟。大多存在具有較高材料磨削速率的第一研磨步驟（粗研磨）和具有較低材料磨削速率的第二研磨步驟（精研磨）。

為了與背側工藝步驟相關聯地確保最終芯片的質量以及臨時鍵合晶片的完整性，需要該臨時粘合連接滿足特定的質量標準。就此而論，存在對該粘合劑材料的很多要求，其對于專業人員是已知的。這尤其涉及該粘合劑能夠容忍在背側處理期間可能出現的特定工藝條件的能力。屬于此的尤其是有溫度穩定性、與真空環境的兼容性（無氣體析出）、粘合劑相對于諸如溶劑、酸和堿的化學物質的穩定性、與各種機械載荷或電磁波（比如具有特定波長的光的輻射）的兼容性以及這些參數的不同組合。除了對粘合劑材料的要求之外，還存在與該粘合劑層的幾何和機械完整性有關的很多參數。對于進行背側處理尤其有極大意義的是，該粘合劑層具有精確定義的和可重復的厚度，以及不具有晶格缺陷（英語“Voids（空隙）”）。

但是，與單個晶片的變薄相反，在臨時鍵合晶片的情況下，載體晶片和粘合劑層位于晶片覆蓋層與研磨裝置（砂輪、磨盤等）之間。從而現在該載體晶片和該粘合劑層的厚度一同影響最終的變薄的產品晶片的均勻性。