[發明專利]晶圓對準檢測裝置、光刻機、鍵合機及壓印機

在審

• 申請號: 202110300533.1
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113066748A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 李凡月;沈寶良;黃偉
• 申請（專利權）人: 拾斛科技（南京）有限公司
• 主分類號: H01L21/68
• 分類號: H01L21/68;H01L21/67;G03F9/00
• 代理公司: 南京睿之博知識產權代理有限公司 32296
• 代理人: 周中民

本發明公開了一種晶圓對準檢測裝置，包括晶圓和顯微鏡模組，晶圓表面設有對準標記，顯微鏡模組包括光學成像系統和圖像傳感器，通過光學成像系統把對準標記成像到圖像傳感器，光學成像系統的主光軸垂直于晶圓表面，還包括光軸偏移單元，用于將光學成像系統的成像主光軸在垂直于成像主光軸的平面內朝不同方向橫向偏移。當顯微鏡模組聚焦于不同平面時，通過光軸偏移單元，可以達到與傳統晶圓對準檢測設備旋轉晶圓相同的效果，可以高精度實現晶圓標記對準檢測。

技術領域

本發明涉及半導體制造設備及工藝，尤其是一種用于接近接觸式光刻機、晶圓鍵合機和晶圓級壓印機的晶圓對準檢測裝置。

背景技術

光學對準系統是半導體制程中，特別是接近接觸式曝光、晶圓鍵合、晶圓級壓印中的關鍵技術之一。

傳統光學對準系統，只有當光罩和晶圓上的標記點或被鍵合的兩張待鍵合晶圓上的標記點，被配置在同一平面的時候，才能實現高精度的檢測。如果光罩和晶圓之間或兩張待鍵合晶圓之間被配置一定間距時，對準精度會大幅度降低。其主要原因是，光學對準系統不能同時清楚成像位于不同面的標記點，只能分別聚焦不同的標記點，這個聚焦過程，不可避免的會造成光學對準系統光軸的偏移，從而造成對準檢測精度降低。

傳統的晶圓對準檢測設備，為了解決光學對準系統在聚焦于不同面標記點的過程中光軸偏移的問題，在測量過程中將旋轉待測晶圓180°，分別記錄旋轉前后的標記點位置，并通過計算可以消除對準系統光軸偏移的問題。這種方法存在的問題是：需要較大的晶圓旋轉空間；以及不能實時用于光刻機、鍵合機等生產設備。

發明內容

發明目的：為解決上述技術問題，本發明提出一種晶圓對準檢測裝置。

為了實現上述目的，本發明采用了如下的技術方案：

一種晶圓對準檢測裝置，包括晶圓和顯微鏡模組，所述晶圓表面設有對準標記，所述顯微鏡模組包括光學成像系統和圖像傳感器，通過光學成像系統把對準標記成像到圖像傳感器，光學成像系統的成像主光軸垂直于晶圓表面，其特征在于：還包括光軸偏移單元，用于將光學成像系統的成像主光軸在垂直于成像主光軸的平面內朝不同方向橫向偏移。

進一步的，所述光軸偏移單元包括一棱鏡組合和光軸旋轉單元，通過該棱鏡組合使光學成像系統的成像主光軸傳輸方向發生N次偏轉，從而達到成像主光軸橫向偏移的效果，N為大于等于2的整數；

所述棱鏡組合安裝于光軸旋轉單元上，棱鏡組合可圍繞光軸旋轉單元回轉軸轉動，光軸旋轉單元回轉軸垂直于晶圓表面。

進一步的，所述光軸偏移單元包括一液晶相位延遲片組合或可控光柵組合，通過液晶相位延遲片組合或可控光柵組合使光學成像系統的成像主光軸傳輸方向發生N次偏轉，從而達到成像主光軸橫向偏移的效果，N為大于等于2的整數。

進一步的，所述液晶相位延遲片或可控光柵的相位延遲量沿某一方向線性分布，且該線性分布方向可以通過加載在該液晶相位延遲片或可控光柵上的電壓調制。

進一步的，所述光軸偏移單元位于光學成像系統與晶圓之間、光學成像系統內部或者光學成像系統與圖像傳感器之間。

進一步的，所述顯微鏡模組連接平移單元一，通過平移單元一調節顯微鏡模組與晶圓之間的間距，所述平移單元一和光軸偏移單元連接平移單元二，通過平移單元二同步調整顯微鏡模和光軸偏移單元的位置，并且光軸偏移單元不隨平移單元一移動。

一種接近接觸式光刻機，該光刻機配置有上述的晶圓對準檢測裝置。

一種晶圓鍵合機，該鍵合機配置有上述的晶圓對準檢測裝置。

一種晶圓級壓印機，該壓印機配置有上述的晶圓對準檢測裝置。