[發明專利]雙面位置對準裝置與方法

有效

• 申請號: 200810204774.0
• 申請日: 2008-12-17
• 公開（公告）號: CN101436006A
• 公開（公告）日: 2009-05-20
• 發明（設計）人: 徐兵;呂曉薇;周暢;李志丹
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: G03F9/00
• 分類號: G03F9/00;G03F7/20
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所
• 代理人: 屈 蘅;李時云

技術領域

本發明是有關于一種雙面位置對準裝置與方法，且特別是有關于一種利用紫外照明光學系統、可見光照明光學系統以及紅外照明光學系統的雙面位置對準裝置與方法。

背景技術

隨著人們生活水平不斷提高及半導體技術的日益發展，未來半導體市場對半導體封裝器件的智能化和小型化的程度要求將不斷提高，如相機、手機、PDA等數碼產品不僅要求體積小便于攜帶，更要求其功能多樣化且性價比低。為了實現封裝器件智能化和小型化的發展要求，出現了對多晶片(硅片)封裝解決方案的需要。多晶片封裝是一種將兩個或更多平面器件堆疊并連接起來的硅片級封裝方法，該封裝方式也稱為三維(3D)封裝。3D封裝實現方式目前主要有三種：引線鍵合(Wire?Bonding)、倒裝芯片鍵合(Flip?Chip?Bonding)和貫穿硅片通孔(TSV：Through?Silicon?Via)，其中TSV工藝方式相對傳統的引線鍵合工藝方式，具有互聯引線長度短、引線密度高、封裝面積小和封裝成本不會隨著封裝晶片數量增加而大幅度提高等優點，因此TSV封裝工藝方式被認為是未來最有潛力、也是最有前途的3D封裝方式之一。TSV封裝工藝方法是在半導體晶片的正面到背面形成微型通孔，然后以電氣方式將上下晶片連接起來，由于采用3D垂直互聯方式，從而大大縮短了晶片之間的互聯引線長度，從而使封裝器件在體積、性能及信號存取傳輸速度上都有了大幅度提高。

TSV封裝工藝方式要求對硅片進行雙面曝光，因此要求半導體光刻設備具有雙面對準位置裝置以滿足雙面曝光的工藝需求，該裝置不僅能對硅片的前面進行位置對準，而且也要求能對硅片的背面進行對準。雙面位置對準裝置包括硅片前面位置對準裝置和硅片背面位置對準裝置，雙面位置對準裝置的測量精度將直接決定了硅片前后表面光刻圖形的套刻誤差。

目前實現硅片背面位置對準的方法主要有兩種：可見光測量法和紅外測量?法。可見光測量法主要是在硅片承片臺的兩側底部安裝光路轉折及成像系統，利用可見光實現對硅片背面標記的照明和成像；紅外測量法是利用紅外光對硅片的穿透能力來實現對背面標記的照明和成像。然而上述兩種硅片背面位置對準方法在結構實現上主要存在以下缺點：對準光源為可見光，要求光學投影物鏡在可見光對準波段消色差或要求位置對準裝置對光學投影物鏡在對準波段產生的色差進行補償，這樣將增加光學投影物鏡或位置對準裝置設計的復雜度且增加設計成本；在硅片承片臺兩側底端安裝有兩套光路轉折系統，導致工件臺結構設計和裝配比較復雜；對硅片背面對準標記在硅片上的位置有特定要求，需要在硅片指定位置處制作相應的硅片背面對準標記，因此背面對準標記的工藝適應性比較差；受硅片承片臺兩側底端光路轉折系統的位置限制，只能對整個硅片進行全場對準，不能根據工藝對套刻精度需求進行逐場對準。

發明內容

本發明的目的在于提供一種雙面位置對準裝置及方法，以改善現有技術的缺失。

本發明提出一種雙面位置對準裝置，包括具有掩模對準標記的掩模版、具有基準對準標記的工件臺、硅片照明系統和光學投影系統，且掩模版為水平設置，更包括掩模位置對準裝置、曝光對象、第一面位置對準裝置、第二面位置對準裝置、圖像采集與處理系統以及控制系統。

掩模位置對準裝置設置于掩模版的上方，且掩模位置對準裝置包括紫外成像探測器件，掩模對準標記和基準對準標記分別成像于紫外成像探測器件上。曝光對象設置于工件臺，且曝光對象包括第一面和第二面，且第一面包括第一位置對準標記，第二面包括第二位置對準標記。第一面位置對準裝置設置于曝光對象的上方和光學投影系統的一側，且第一面位置對準裝置包括可見光成像探測器件，基準對準標記和第一位置對準標記分別成像于可見光成像探測器件上。第二面位置對準裝置設置于曝光對象的上方，并且與第一面位置對準裝置設置于光學投影系統的同一側，且包括紅外成像探測器件，基準對準標記和第二位置對準標記分別成像于紅外成像探測器件上。圖像采集與處理系統采集掩模對準標記和基準對準標記在紫外成像探測器件上所成的像以對準掩模版和工?件臺，采集基準對準標記和第一位置對準標記在可見光成像探測器件上所成的像以對準曝光對象的第一面和工件臺，采集基準對準標記和第一位置對準標記在可見光成像探測器件上所成的像以對準曝光對象的第一面和工件臺，并采集基準對準標記和第二位置對準標記在紅外成像探測器件上所成的像以對準曝光對象的第二面和工件臺。控制系統，控制掩模版和曝光對象的第一面對準，以及控制掩模版和曝光對象的第二面對準。

本發明另提出一種雙面位置對準方法，包括下列步驟：

提供掩模版和工件臺，掩模版包括掩模對準標記，工件臺包括基準對準標記；