[发明专利]背面对准装置及对准方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，特别涉及一种背面对准装置及对准方法。

背景技术

在半导体加工制造中，硅片双面光刻技术已应用于微电子机械系统、射频器件制造以及先进封装技术领域。微机电系统加工的典型产品包括：惯性加速度计、压力传感器、光学可变衰减片、喷墨打印头。射频器件制造过程中通过双面光刻可减小因厚金属沉积导致的信号衰减；先进封装技术借助贯穿硅片通孔工艺制造垂向高密度跨芯片的连接线，可以实现多层堆叠二维平面器件的三维集成。

双面处理技术直接决定上述产品加工质量。例如压力传感器制造过程中，器件性能及质量取决于前面与背面工艺层二者间定位精度；先进封装器件内连接管道需任意布置，也对硅片前面与背面的对准提出高精度需求。

背面对准可分为红外离轴对准和硅片底面对准两种方式。如图1a和1b所示，现有一种硅片底面背面对准的成像光学系统，与传统的中继成像镜头相比，其在光路中间加了一块带楔角的长条棱镜，从而使硅片背面对准标记与中继镜头的像在光轴方向上保持一致来减少测量误差。

然而，在光路中插入带楔角的长条棱镜会引入非对称像差，影响成像质量；另外，硅片背面的对准标记经棱镜倒像后仍与原标记为镜像关系，两者不能彻底一致，这为该系统的功能扩展带来很大的问题。再者，即使通过倒像使得标记物像位置一致，但在加工装配过程中引入的光轴误差，若不进行合理的标定，仍会对测量精度产生恶劣的影响。

发明内容

本发明提供一种背面对准装置及对准方法，以克服现有技术中硅片背面对准装置存在非对称像差，影响成像质量的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种背面对准装置，沿光传播方向依次包括：偏振照明组件，产生照明光束；中继镜头，安装于工件台内部，所述照明光束经中继镜头后照射硅片背面对准标记；和成像镜头，设置于工件台上方，配合所述中继镜头对所述对准标记进行透射式对准或反射式对准。

作为优选，所述中继镜头包括屋脊棱镜、透镜组件和反射镜。

作为优选，所述偏振照明组件与所述中继镜头中的屋脊棱镜和透镜组件组成柯勒照明系统，为硅片的对准标记提供均匀照明。

作为优选，所述反射镜采用平面反射镜或棱镜。

作为优选，所述偏振照明组件沿光传播的方向依次包括：光源、偏振分光棱镜和λ/4相位延迟片。

作为优选，所述光源采用可见光、近红外光或红外光。

作为优选，所述成像镜头采用CCD、CMOS或红外传感器。

作为优选，所述中继镜头成像光路的物像方均为远心结构。

作为优选，所述背面对准装置还包括水平向运动机构，所述水平向运动机构带动所述中继镜头进行水平向视场扫描。

作为优选，所述偏振照明组件设置于所述工件台内。

作为优选，所述偏振照明组件集成在成像镜头内部。

作为优选，所述离轴镜头为物方远心成像镜头。

本发明还提供一种对准方法，应用于上述对准装置中，该对准装置包括偏振照明组件、中继镜头及成像镜头，对硅片背面的对准标记进行反射式对准或透射式对准，该对准方法包括：当所述对准标记与所述硅片正面之间形成金属工艺层时，使用中继镜头与成像镜头配合进行透射式对准；以及当所述对准标记与所述硅片之间未形成金属工艺层时，使用成像镜头和/或中继透镜进行反射式对准或透射式对准。

作为优选，所述偏振照明组件与所述中继镜头安装于承载所述硅片的工件台内部。

作为优选，所述偏振照明组件集成在所述成像镜头内部。

作为优选，所述偏振照明组件包括红外光源，所述透射式对准包括：红外光源发出的红外光束经所述中继镜头照射所述对准标记，经所述对准标记透射的光入射至所述成像镜头。

作为优选，所述偏振照明组件包括可见光源，所述反射式对准包括：可见光源发出的可见光束经所述中继镜头照射所述对准标记，所述对准标记反射后的可见光束经所述中继镜头入射至所述成像镜头。

作为优选，还包括在执行反射式或透射式对准时，透过一水平运动机构带动所述中继镜头进行水平向视场扫描。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明在中继镜头中采用屋脊棱镜和透镜组件配合的方式进行物像关系转换，相较现有技术中的楔形棱镜，没有额外的非对称像差引入，且使物像关系保持完全的一致，减少对中继镜头水平运动机构的定位精度要求。采用偏振照明组件与中继镜头结合的方式，既提高了能量效率，又使得反射式和透射式对准相互结合，扩展了背面对准装置的功能，又使得其结构简单紧凑。