一种用于先进封装的微米级光刻机及应用制造技术

本发明专利技术涉及一种用于先进封装的微米级光刻机及应用，属于曝光技术领域。本发明专利技术提供一种用于先进封装的微米级光刻机，包括安装在大理石底座上的运动控制平台和龙门、安装在所述运动控制平台上的吸附装置、安装在所述龙门的精对准系统和粗对准系统以及光路系统。本发明专利技术设置有粗对准系统和精对准系统组合，虽然对准时间变长，但是能够达到较高的微米级对准精度；利用位移传感器进行实时聚焦对准，能够确保得到准确的焦面，为后续曝光提供良好的效果；能够同时对两个工位的晶圆进行曝光，有效提高了产能效率；利用压电螺钉调节DMD的平面度和倾斜度，进一步减小了手动调节的误差。进一步减小了手动调节的误差。进一步减小了手动调节的误差。

【技术实现步骤摘要】
一种用于先进封装的微米级光刻机及应用


[0001]本专利技术涉及一种用于先进封装的微米级光刻机及应用，属于曝光


技术介绍

[0002]LDI是激光直接成像设备，是用激光扫描的方法直接将图像在衬底上成像的设备，随着LDI技术的发展，在先进封装领域逐渐得到了应用，如倒装封装、重布线层、晶圆级封装、2.5D与3D封装等，先进封装技术有着高对位精准度、解析精度和高产能的要求。另外，曝光过程中存在着已知所要曝光的图形，但对图形的对位信息及布局都是不确认的情况。
[0003]对于上述要求，当前的LDI设备还存在以下问题还难以满足上述要求：
[0004]在对准精度方面，现有的LDI对准在线路领域的对准精度基本都在
±
10μm左右，由于PCB线路的mark点较大(2mm左右)，通常选择的对位结构为机械对准轴与低倍率镜头组合，这种组合对微米级的mark点识别困难，且对准精度达不到先进封装领域要求；
[0005]在聚焦方面，曝光细小线宽线距和高精度对位时通常选择高倍率的对准远心镜头以及低倍率的曝光镜头，此两类镜头的焦深较小(只有几微米的焦深)，当吸附平台的平面度超过焦深时可能会在对位和曝光过程中导致对位和曝光失焦的情况；
[0006]在产能方面，当前的LDI设备都只能单片曝光晶圆光刻，在曝光较小线宽时效率很低。
[0007]当前还未出现能够统一解决上述问题的LDI设备。

技术实现思路

[0008]为了解决上述问题，本专利技术提供一种用于先进封装的微米级光刻机，包括安装在大理石底座上的运动控制平台和龙门、安装在所述运动控制平台上的吸附装置、安装在所述龙门上的精对准系统、粗对准系统以及光路系统；
[0009]所述运动控制平台包括X轴、Y轴和Z轴运动组件，能够使得所述吸附装置在X轴、Y轴和Z轴方向进行移动；
[0010]所述精对准系统包括对准相机、高倍远心镜头和点光源；
[0011]照明系统是激光直接成像设备中曝光引擎的重要组成部分，用于实现图形转移；在照明系统中，波长、能量、均匀性、发散角等多个曝光引擎关键指标，会直接影响曝光效果和光刻生产效率；
[0012]所述粗对准系统包括对准相机，远心镜头和点光源，所述对准相机为大面阵相机。
[0013]在本专利技术的一种实施方式中，所述精对准系统和/或光路系统还包括位移传感器，用于实时检测焦深。
[0014]在本专利技术的一种实施方式中，所述吸附装置上包括吸盘主体、吸盘垫、标定尺组件和吸盘相机，所述吸盘相机和所述标定尺组件设置在所述吸盘垫边缘，分别用于标定所述精对准系统和粗对准系统的对准相机的位置和用于调试与标定曝光镜头倍率夹角。
[0015]在本专利技术的一种实施方式中，所述吸盘主体为大理石材质，所述吸盘垫上设有两
个工位能够实现同时吸附两片晶圆，也能够实现对掩膜板的吸附，所述吸盘垫采用多孔陶瓷，可保证晶圆或者掩模板在吸盘上任何区域吸附。所述吸附主体上有晶圆以及掩膜板的定位销钉，可使晶圆以及掩膜板正确放置在吸盘垫上，且吸盘垫上留有机械手取放晶圆凹槽，这样既可实现自动放板也可支持手动放板。
[0016]在本专利技术的一种实施方式中，所述龙门上安装多组光路系统和精对准系统，以实现对两个工位同时进行曝光，且每组精对准系统均与一组光路系统同轴。
[0017]在本专利技术的一种实施方式中，所述光路系统包括照明系统、物镜、DMD和DMD调节装置，所述DMD调节装置在承载DMD的同时，能够实现DMD平面度与倾斜度的调节，所述DMD调节装置的结构与CN215729279U大致相同，区别在于本专利技术采用能够实现自动调节压电螺钉取代了CN215729279U的只能手动调节的差分调节螺钉，减小了手动调节带来的误差。
[0018]本专利技术还提供一种应用所述微米级光刻机对已知曝光图形、对位信息及布局的晶圆或掩膜板曝光的方法，所述方法包括：
[0019]步骤一：将晶圆或掩膜板准确放置在吸附装置的工位上，随后打开吸真空，将晶圆或者掩膜板完全吸附住；
[0020]步骤二：通过运动控制平台吸附装置承载晶圆或掩膜板移动至精对准系统下方，选择晶圆或掩膜板的多个mark点进行标记，利用精对准系统的位移传感器实时反馈检测晶圆或掩膜板的位置反馈信号给平台控制系统，通过运动控制平台的Z轴运动组件的运动，来保持焦面位置不变，从而实现实时聚焦对准；
[0021]步骤三：对晶圆或掩膜板进行曝光，曝光完成后运动控制平台退出，取下晶圆或掩膜板。
[0022]本专利技术还提供一种应用所述微米级光刻机对已知曝光图形，但未知对位信息及布局的晶圆曝光的方法，所述方法包括：
[0023]步骤一：将晶圆准确放置在吸附装置的工位上，随后打开吸真空，将晶圆完全吸附住；
[0024]步骤二：通过运动控制平台吸附装置承载晶圆移动至粗对准系统下方，粗对准系统绕着晶圆中心用面阵相机采集数张照片，经过软件算法识别寻找mark点并识别晶圆的布局，根据需要选择多个mark点进行对准，并基于mark点建立料号系统；
[0025]步骤三：通过运动控制平台吸附装置承载晶圆或掩膜板移动至精对准系统下方，选择晶圆的多个mark点进行标记，利用精对准系统的位移传感器检测晶圆的位置反馈信号给平台控制系统，通过运动控制平台的Z轴运动组件的运动，来保持焦面位置不变，从而实现实时聚焦对准；
[0026]步骤四：对晶圆进行曝光，曝光完成后运动控制平台退出，取下晶圆。
[0027]在本专利技术的一种实施方式中，对晶圆或掩膜板进行曝光时，利用光路系统的位移传感器检测晶圆或掩膜板的位置反馈信号给平台控制系统，通过运动控制平台的Z轴运动组件的运动，来保持焦面位置不变，从而实现实时聚焦对准。在本专利技术的一种实施方式中，选择的mark点的数量为四个，位于晶圆或掩膜板的四个不同方位，且尽可能的分布在晶圆或者掩模板的角落位置。
[0028]需说明的是，本专利技术定义运动控制平台的平面空间内垂直于所述龙门横梁的为Y轴，平行于所述龙门横梁的为X轴，铅锤方向为Z轴。
[0029]术语解释：
[0030]DMD：数字微镜器件，是光开关的一种，利用旋转反射镜实现光开关的开合，开闭时间稍长，为微秒量级。作用过程十分简单，光从光纤中出来，射向DMD的反射镜片，DMD打开的时候，光可经过对称光路进入到另一端光纤；当DMD关闭的时候，即DMD的反射镜产生一个小的旋转，光经过反射后，无法进入对称的另一端，也就达到了光开关关闭的效果。
[0031]mark点：对准标记，用于晶圆曝光时定位晶圆准确位置的一种标记，一片晶圆可有多个mark以及多种mark。
[0032]晶圆：是指制作硅半导体电路所用的硅晶片。
[0033]EFEM：是设备前端模块，能够对晶圆进行预对位后自动准确地放置在吸盘上。
[0034]压电螺钉：是手动粗调与压电精调相结合的直线压电促动器，手调行程可达9.53mm，精调行程16μm。使用过程中可以通过手动粗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于先进封装的微米级光刻机，其特征在于，包括安装在大理石底座上的运动控制平台和龙门、安装在所述运动控制平台上的吸附装置、安装在所述龙门上的精对准系统、粗对准系统以及光路系统；所述运动控制平台包括X轴、Y轴和Z轴运动组件，能够使得所述吸附装置在X轴、Y轴和Z轴方向进行移动；所述精对准系统包括对准相机、高倍远心镜头和点光源；所述粗对准系统包括对准相机、远心镜头和点光源，所述对准相机为大面阵相机。2.根据权利要求1所述的一种用于先进封装的微米级光刻机，其特征在于，所述精对准系统和/或光路系统还包括位移传感器，用于实时检测焦深。3.根据权利要求1所述的一种用于先进封装的微米级光刻机，其特征在于，所述吸附装置上包括吸盘主体、吸盘垫、标定尺组件和吸盘相机，所述吸盘相机和所述标定尺组件设置在所述吸盘垫边缘，分别用于标定所述精对准系统和粗对准系统的对准相机的位置和用于调试与标定曝光镜头倍率夹角。4.根据权利要求3所述的一种用于先进封装的微米级光刻机，其特征在于，所述吸盘主体为大理石材质，所述吸盘垫上设有两个工位能够实现同时吸附两片晶圆，也能够实现对掩膜板的吸附，所述吸盘垫采用多孔陶瓷，可保证晶圆或者掩模板在吸盘上任何区域吸附。5.根据权利要求4所述的一种用于先进封装的微米级光刻机，其特征在于，所述龙门能够安装多组光路系统和精对准系统，以实现对两个工位同时进行曝光，且每组精对准系统均与一组光路系统同轴。6.根据权利要求1所述的一种用于先进封装的微米级光刻机，其特征在于，所述光路系统包括照明系统、物镜、DMD和DMD调节装置，所述DMD调节装置在承载DMD的同时，能够实现DMD平面度与倾斜度的调节，所述DMD调节装置采用能够实现自动调节的压电螺钉取代手动调节，减小了手动调节带来的误差。7.一种应用权利要求2所述的微米级光刻机对已知对位信息及布局的晶圆或掩膜板曝光的方法，其特征在于，所述方法包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：李显杰，徐彦文，徐广峰，陈海巍，王方江，
申请(专利权)人：江苏影速集成电路装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：