双面位置对准装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种双面位置对准装置及方法。双面位置对准装置包括具有掩模对准标记的掩模版、具有基准对准标记的工件台、硅片照明系统和光学投影系统，且上述掩模版为水平设置，更包括掩模位置对准装置、曝光对象、第一面位置对准装置、第二面位置对准装置、图像采集与处理系统以及控制系统。本发明专利技术的双面位置对准装置及方法可以降低曝光对象工件台结构设计和装配的复杂度，也可提高硅片背面位置对准装置对硅片背面对准标记的工艺适应性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种，且特別是有关于一种利用 紫外照明光学系统、可见光照明光学系统以及红外照明光学系统的双面位置对 准装置与方法。
技术介绍
随着人们生活水平不断提高及半导体技术的日益发展，未来半导体市场对半导体封装器件的智能化和小型化的程度要求将不断提高，如相机、手机、PDA 等数码产品不仅要求体积小便于携带，更要求其功能多样化且性价比低。为了 实现封装器件智能化和小型化的发展要求，出现了对多晶片(硅片)封装解决方案 的需要。多晶片封装是一种将两个或更多平面器件堆叠并连接起来的硅片级封 装方法，该封装方式也称为三维(3D)封装。3D封装实现方式目前主要有三种 引线键合(Wire Bonding)、倒装芯片键合(Flip Chip Bonding)和贯穿硅片通孔 (TSV: Through Silicon Via)，其中TSV工艺方式相对传统的引线键合工艺方式， 具有互联引线长度短、引线密度高、封装面积小和封装成本不会随着封装晶片 数量增加而大幅度提高等优点，因此TSV封装工艺方式^皮认为是未来最有潜力、 也是最有前途的3D封装方式之一。TSV封装工艺方法是在半导体晶片的正面到 背面形成樣史型通孔，然后以电气方式将上下晶片连4秦起来，由于采用3D垂直互 联方式，从而大大缩短了晶片之间的互联引线长度，从而使封装器件在体积、 性能及信号存取传输速度上都有了大幅度提高。TSV封装工艺方式要求对硅片进行双面曝光，因此要求半导体光刻设备具 有双面对准位置装置以满足双面曝光的工艺需求，该装置不仅能对硅片的前面 进行位置对准，而且也要求能对硅片的背面进行对准。双面位置对准装置包括 硅片前面位置对准装置和硅片背面位置对准装置，双面位置对准装置的测量精 度将直接决定了硅片前后表面光刻图形的套刻误差。目前实现硅片背面位置对准的方法主要有两种可见光测量法和红外测量法。可见光测量法主要是在硅片承片台的两侧底部安装光路转折及成像系统，利用可见光实现对硅片背面标记的照明和成像；红外测量法是利用红外光对硅 片的穿透能力来实现对背面标记的照明和成像。然而上述两种硅片背面位置对 准方法在结构实现上主要存在以下缺点对准光源为可见光，要求光学投影物 镜在可见光对准波段消色差或要求位置对准装置对光学投影物镜在对准波段产 生的色差进行补偿，这样将增加光学投影物镜或位置对准装置设计的复杂度且 增加设计成本；在硅片承片台两侧底端安装有两套光路转折系统，导致工件台 结构设计和装配比较复杂；对硅片背面对准标记在硅片上的位置有特定要求， 需要在硅片指定位置处制作相应的硅片背面对准标记，因此背面对准标记的工 艺适应性比较差；受硅片承片台两侧底端光路转折系统的位置限制，只能对整 个硅片进行全场对准，不能根据工艺对套刻精度需求进行逐场对准。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种双面位置对准装置及方法，以改善现有技术的 缺失。本专利技术提出一种双面位置对准装置，包括具有掩模对准标记的掩模版、具 有基准对准标记的工件台、硅片照明系统和光学投影系统，且掩模版为水平设 置，更包括掩模位置对准装置、曝光对象、第一面位置对准装置、第二面位置 对准装置、图像采集与处理系统以及控制系统。掩模位置对准装置设置于掩模版的上方，且掩模位置对准装置包括紫外成 像探测器件，掩模对准标记和基准对准标记分别成像于紫外成像探测器件上。 曝光对象设置于工件台，且曝光对象包括第一面和第二面，且第一面包括第一 位置对准标记，第二面包括第二位置对准标记。第一面位置对准装置设置于曝 光对象的上方和光学投影系统的一侧，且第一面位置对准装置包括可见光成像 探测器件，基准对准标记和第 一位置对准标记分别成像于可见光成像探测器件 上。第二面位置对准装置设置于曝光对象的上方，并且与第一面位置对准装置 设置于光学投影系统的同一侧，且包括红外成像探测器件，基准对准标记和第 二位置对准标记分别成像于红外成像探测器件上。图像采集与处理系统采集掩 模对准标记和基准对准标记在紫外成像探测器件上所成的像以对准掩模版和工件台，采集基准对准标记和第一位置对准标记在可见光成像探测器件上所成的 像以对准曝光对象的第一面和工件台，并采集基准对准标记和第二位置对准标 记在红外成像探测器件上所成的像以对准曝光对象的第二面和工件台。控制系 统，控制掩模版和曝光对象的第一面对准，以及控制掩模版和曝光对象的第二 面对准。本专利技术另提出一种双面位置对准方法，包括下列步骤 提供掩模版和工件台，掩模版包括掩模对准标记，工件台包括基准对准标记；提供曝光对象，设置于工件台，且曝光对象包括第一面和第二面，且第一面包括第一位置对准标记，第二面包括第二位置对准标记；提供掩模位置对准装置、第一面位置对准装置和第二面位置对准装置，且 掩模位置对准装置包括紫外成像探测器件，第一面位置对准装置包括可见光成 像探测器件，第二面位置对准装置包括红外成^象探测器件；对准掩模位置对准装置与基准对准标记，确定基准对准标记在紫外成像探 测器的成像位置；对准掩模位置对准装置与掩模对准标记，确定掩模对准标记在紫外成像探 测器上的成像位置；依据掩模对准标记在紫外成像探测器上的成像位置和基准对准标记在紫外 成像探测器的成像位置，确定掩模版相对于工件台的第 一位置；对准第一面位置对准装置和基准对准标记，确定基准对准标记在可见光成 像探测器件的成像位置；对准第一面位置对准装置和第一位置对准标记，确定第一位置对准标记在 可见光成像探测器件的成像位置；依据第一位置对准标记在可见光成像探测器件的成像位置和基准对准标记 在可见光成像探测器件的成像位置确定曝光对象的第一面相对于工件台的第二 位置；依据掩模版相对于工件台的第 一位置和曝光对象的第 一面相对于工件台的 第二位置，确定曝光对象的第一面相对于工件台的第三位置；对准第二面位置对准装置和基准对准标记，确定基准对准标记在红外成像探测器件的成像位置；对准第二面位置对准装置和第二位置对准标记，确定第二位置对准标记在 红外成像探测器件的成傳_位置；依据第二位置对准标记在红外成像探测器件的成像位置和基准对准标记在 红外成像探测器件的成像位置确定曝光对象的第二面相对于工件台的第四位 置；依据掩冲莫版相对于工件台的第一位置和曝光对象的第二面相对于工件台的 第四位置，确定曝光对象的第二面相对于工件的第五位置；以及依据第三位置曝光曝光对象的笫一面，并依据第五位置曝光曝光对象的第 二面。本专利技术的双面位置对准装置及方法，具有以下有益效杲1、 由于掩模位置对准装置采用紫外光源，其波长范围与曝光光源波长接近 或相同；因此降低了光学投影物镜膜层设计复杂度和结构设计复杂度，并最终 降低光学投影物镜加工制造成本；2、 第一面位置对准装置和第二面位置对准装置与曝光对象工件台之间无机 械接口相互耦合，从而降低了曝光对象工件台结构设计和装配的复杂度；3、 硅片背面对准标记在硅片上的位置无特殊要求，不需要增加相关工艺来 制作硅片背面对准标记，从而提高硅片背面位置对准装置对硅片背面对准标记 的工艺适应性；为让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳 实施例，并配合附图，作详细说明如下。附图说明图1所示为根据本专利技术一实施例的双面位置对准装置的示意图。图2所示为根本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双面位置对准装置，具有掩模对准标记的掩模版、具有基准对准标记的工件台、硅片照明系统和光学投影系统，且上述掩模版为水平设置，其特征在于包括：　掩模位置对准装置，设置于上述掩模版的上方，且上述掩模位置对准装置包括紫外成像探测器件，上述 掩模对准标记和上述基准对准标记分别成像于上述紫外成像探测器件上；　曝光对象，设置于上述工件台，且上述曝光对象包括第一面和第二面，且上述第一面包括第一位置对准标记，上述第二面包括第二位置对准标记；　第一面位置对准装置，设置于上述曝 光对象的上方和上述光学投影系统的一侧，且上述第一面位置对准装置包括可见光成像探测器件，上述基准对准标记和上述第一位置对准标记分别成像于上述可见光成像探测器件上；　第二面位置对准装置，设置于上述曝光对象的上方，并且与上述第一面位置对准装 置设置于上述光学投影系统的同一侧，且上述第二面位置对准装置包括红外成像探测器件，上述基准对准标记和上述第二位置对准标记分别成像于上述红外成像探测器件上；　图像采集与处理系统，采集上述掩模对准标记和上述基准对准标记在上述紫外成像探测器件 上所成的像以对准上述掩模版和上述工件台，采集上述基准对准标记和上述第一位置对准标记在上述可见光成像探测器件上所成的像以对准上述曝光对象的上述第一面和上述工件台，并采集上述基准对准标记和上述第二位置对准标记在上述红外成像探测器件上所成的像以对准上述曝光对象的上述第二面和上述工件台；以及　控制系统，控制上述掩模版和上述曝光对象的上述第一面对准，以及控制上述掩模版和上述曝光对象的上述第二面对准。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐兵，吕晓薇，周畅，李志丹，
申请(专利权)人：上海微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]