[发明专利]一种分时对准装置和对准方法

说明书

技术领域

本发明与集成电路或其它微型器件制造领域的光刻装置有关，特别涉及一种对准技术和光刻装置。

背景技术

在光刻封装设备中，要将描绘在掩模版上的管脚或电路图案通过投影曝光装置成像在涂有光刻胶等感光材料的曝光对象表面上，曝光对象通常就是前道工艺加工后的带有电路图案的将要进行封装的硅片。通过曝光成像后的硅片经过显影、后烘、电镀、回球等工艺后将产生用于后道封装的芯片凸点，芯片凸点与金属引线框结合后经过严格的封装、测试将产生满足用户需求的合格产品。

用投影曝光装置做曝光前，掩模与曝光对象的位置必须对准。通常的对准方法是利用掩模与曝光对象上配置的位置对准标记，通过设备中特定的位置对准装置和位置对准方法，建立起掩模与曝光对象之间相对的位置关系。掩模和曝光对象的对准需要建立相应的对准算法模型。

在专利CN1794095A中，设备中的曝光装置是针对宽波段进行设计，即光学投影系统的设计波长不仅要考虑曝光光源波长，而且也要考虑对准光源波长，这样设计主要是为了消除曝光对象标记经过光学投影系统成像时在对准波段的色差，但这种设计思想导致曝光装置光学投影系统设计难度大、制造成本高和装配复杂。同时在专利CN1794095A中，由于曝光对象对准标记和掩模对准标记同时成像到光电探测器靶面上，这样为了减小对准标记搜索时间以提高产率，对曝光对象传输系统的上片精度提出了较高要求，最终导致增加设备成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于投影曝光装置中的位置对准装置以及使用该位置对准装置的对准方法，以实现投影曝光装置中掩模版和曝光对象之间精确的位置对准。

为了达到上述目的，本发明提供一种用于投影曝光装置中的位置对准装置，该投影曝光装置包括光学投影系统、掩模版、承版台、承版台运动控制单元、曝光对象、承片台、承片台运动控制单元和总控制装置。该位置对准装置包括分时对准装置、掩模标记、曝光对象和曝光对象标记，该分时对准装置设置于掩模版上方，该掩模标记设置于该掩模版上，该曝光对象设置于承片台上，该曝光对象标记设置于该曝光对象上。

该光学投影系统的设计波段为350纳米至450纳米，不考虑光学投影系统在对准波段的色差。

该分时对准装置包括聚光镜单元、反射镜单元、掩模标记成像单元、曝光对象标记成像单元、光电探测器和光电探测处理单元，该聚光镜单元会聚照明光纤出射光；该反射镜单元偏折光路；该掩模标记成像单元将该掩模标记成像到该光电探测器靶面上；该曝光对象标记成像单元将该曝光对象标记成像到该光电探测器靶面上；该光电探测处理单元对标记在光电探测器靶面上的位置进行检测。

该聚光镜单元包括照明光纤、聚光镜组、滤波片及两个直角分束棱镜。该聚光镜单元可以加入滤波片，该滤波片过滤对准光源中射向该曝光对象的紫外光。

该反射镜单元包括平面反射镜、两个直角棱镜和前组成像物镜组。该2个直角棱镜可以分别由两个平面反射镜组成。

该聚光镜单元和该反射镜单元组成掩模标记照明系统，该掩模标记照明系统均匀照明该掩模标记。该掩模标记照明系统，可以为临界照明系统，也可以为柯勒照明系统。

该聚光镜单元、该反射镜单元、该掩模版和该光学投影系统组成曝光对象标记照明系统，该曝光对象标记照明系统均匀照明该曝光对象标记。该曝光对象标记照明系统的光源波长为520纳米到650纳米。该曝光对象标记照明系统，可以为临界照明系统，也可以为柯勒照明系统。

该掩模标记成像单元包括机械快门、成像物镜组、衰减片和分束器件。该分束器件可以是直角分束棱镜，也可以是平面分束片。

该反射镜单元和该掩模标记成像单元组成掩模标记成像系统，该掩模标记成像系统将掩模标记成像在该光电探测器靶面上。

该曝光对象标记成像单元包括机械快门、成像物镜组和反射装置。该反射装置可以是外反射直角棱镜，也可以是平面反射镜。

该光学投影系统、该掩模版、该反射镜单元和该曝光对象标记成像单元组成曝光对象标记成像系统，该曝光对象标记成像系统将曝光对象标记成像在光电探测器靶面上；同时该曝光对象标记成像系统可对光学投影系统在对准波段的色差进行校正和补偿。

该光电探测器的传感器可以为CCD(电荷耦合器件)，也可以为CMOS(互补型金属氧化物半导体)。

该光电探测处理单元采集并处理该光电探测器靶面上的标记图像。

该掩模标记照明系统、该曝光对象标记照明系统、该掩模标记成像系统和该曝光对象标记成像系统使用同一该反射镜单元。