[發明專利]背面對準裝置及對準方法

有效

• 申請號: 201410171065.2
• 申請日: 2014-04-25
• 公開（公告）號: CN105022239B
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發明（設計）人: 于大維;潘煉東
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備（集團）股份有限公司
• 主分類號: G03F9/00
• 分類號: G03F9/00
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙)31237
• 代理人: 屈蘅,李時云

技術領域

本發明涉及集成電路制造領域，特別涉及一種背面對準裝置及對準方法。

背景技術

在半導體加工制造中，硅片雙面光刻技術已應用于微電子機械系統、射頻器件制造以及先進封裝技術領域。微機電系統加工的典型產品包括：慣性加速度計、壓力傳感器、光學可變衰減片、噴墨打印頭。射頻器件制造過程中通過雙面光刻可減小因厚金屬沉積導致的信號衰減；先進封裝技術借助貫穿硅片通孔工藝制造垂向高密度跨芯片的連接線，可以實現多層堆疊二維平面器件的三維集成。

雙面處理技術直接決定上述產品加工質量。例如壓力傳感器制造過程中，器件性能及質量取決于前面與背面工藝層二者間定位精度；先進封裝器件內連接管道需任意布置，也對硅片前面與背面的對準提出高精度需求。

背面對準可分為紅外離軸對準和硅片底面對準兩種方式。如圖1a和1b所示，現有一種硅片底面背面對準的成像光學系統，與傳統的中繼成像鏡頭相比，其在光路中間加了一塊帶楔角的長條棱鏡，從而使硅片背面對準標記與中繼鏡頭的像在光軸方向上保持一致來減少測量誤差。

然而，在光路中插入帶楔角的長條棱鏡會引入非對稱像差，影響成像質量；另外，硅片背面的對準標記經棱鏡倒像后仍與原標記為鏡像關系，兩者不能徹底一致，這為該系統的功能擴展帶來很大的問題。再者，即使通過倒像使得標記物像位置一致，但在加工裝配過程中引入的光軸誤差，若不進行合理的標定，仍會對測量精度產生惡劣的影響。

發明內容

本發明提供一種背面對準裝置及對準方法，以克服現有技術中硅片背面對準裝置存在非對稱像差，影響成像質量的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種背面對準裝置，沿光傳播方向依次包括：偏振照明組件，產生照明光束；中繼鏡頭，安裝于工件臺內部，所述照明光束經中繼鏡頭后照射硅片背面對準標記；和成像鏡頭，設置于工件臺上方，配合所述中繼鏡頭對所述對準標記進行透射式對準或反射式對準。

作為優選，所述中繼鏡頭包括屋脊棱鏡、透鏡組件和反射鏡。

作為優選，所述偏振照明組件與所述中繼鏡頭中的屋脊棱鏡和透鏡組件組成柯勒照明系統，為硅片的對準標記提供均勻照明。

作為優選，所述反射鏡采用平面反射鏡或棱鏡。

作為優選，所述偏振照明組件沿光傳播的方向依次包括：光源、偏振分光棱鏡和λ/4相位延遲片。

作為優選，所述光源采用可見光、近紅外光或紅外光。

作為優選，所述成像鏡頭采用CCD、CMOS或紅外傳感器。

作為優選，所述中繼鏡頭成像光路的物像方均為遠心結構。

作為優選，所述背面對準裝置還包括水平向運動機構，所述水平向運動機構帶動所述中繼鏡頭進行水平向視場掃描。

作為優選，所述偏振照明組件設置于所述工件臺內。

作為優選，所述偏振照明組件集成在成像鏡頭內部。

作為優選，所述離軸鏡頭為物方遠心成像鏡頭。

本發明還提供一種對準方法，應用于上述對準裝置中，該對準裝置包括偏振照明組件、中繼鏡頭及成像鏡頭，對硅片背面的對準標記進行反射式對準或透射式對準，該對準方法包括：當所述對準標記與所述硅片正面之間形成金屬工藝層時，使用中繼鏡頭與成像鏡頭配合進行透射式對準；以及當所述對準標記與所述硅片之間未形成金屬工藝層時，使用成像鏡頭和/或中繼透鏡進行反射式對準或透射式對準。

作為優選，所述偏振照明組件與所述中繼鏡頭安裝于承載所述硅片的工件臺內部。

作為優選，所述偏振照明組件集成在所述成像鏡頭內部。

作為優選，所述偏振照明組件包括紅外光源，所述透射式對準包括：紅外光源發出的紅外光束經所述中繼鏡頭照射所述對準標記，經所述對準標記透射的光入射至所述成像鏡頭。

作為優選，所述偏振照明組件包括可見光源，所述反射式對準包括：可見光源發出的可見光束經所述中繼鏡頭照射所述對準標記，所述對準標記反射后的可見光束經所述中繼鏡頭入射至所述成像鏡頭。

作為優選，還包括在執行反射式或透射式對準時，透過一水平運動機構帶動所述中繼鏡頭進行水平向視場掃描。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：本發明在中繼鏡頭中采用屋脊棱鏡和透鏡組件配合的方式進行物像關系轉換，相較現有技術中的楔形棱鏡，沒有額外的非對稱像差引入，且使物像關系保持完全的一致，減少對中繼鏡頭水平運動機構的定位精度要求。采用偏振照明組件與中繼鏡頭結合的方式，既提高了能量效率，又使得反射式和透射式對準相互結合，擴展了背面對準裝置的功能，又使得其結構簡單緊湊。