CN104155850A - 用于光刻设备的正面与背面对准测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于光刻设备的正面与背面对准装置，其特征在于包括第一对准系统、第二对准系统以及中继单元；两套对准系统光路互为补充，一套对准系统的光源发出的光线经过工件台上硅片的对准标记及中继单元，可成像在自身的成像设备或另一套对准系统的成像设备上。本发明提出的正面与背面对准装置，包括两套照明与成像光学系统，并通过切换光源的滤波片，使用户可以在近红外照明与可见光照明两种方式之间切换。通过选择不同的照明系统及成像系统，以及照明系统选择不同的滤波片，本发明的装置可以组合成多种不同照明、成像方式，以适应各种生产工艺。

Description

用于光刻设备的正面与背面对准测量装置

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体地，涉及一种用于光刻设备的正面与背面对准测量装置。 

背景技术

光刻机是芯片制作过程中最重要、最关键、最复杂的设备。它的主要作用是将掩模上的图形曝光到硅片上。由于当今的芯片越来越复杂，在一个芯片上往往需要进行多层曝光，而每层之间的电路又必然存在一定的连接、配合关系。因此在曝光之前都要将硅片调整到合适的位置，使得当前的曝光与之前已经曝光的图形能够配合起来，这就是对准。 

在诸如MST和MEMS的制备过程中，硅片的两面都需要曝光，并且正面曝光图形与背面曝光图形之间有套刻需求。通常在这种情况下，对准标记处于被曝光面的反面，因此称为背面对准。 

常见的正面对准装置采用可见光反射照明。 

常见的背面对准装置有两种，一种通过反射镜等装置将背面标记图像成像到正面可见光对准系统中，例如ASML公司采用了如图1所示的装置。另一种采用近红外光源以反射或透射的方式穿透硅片，使得检测系统能够得到背面标记的像。 

由于生产工艺千变万化，现有的种种装置往往有很大的局限性，很难适应生产需要。比如在CCD感光元件生产过程中，标记被一层不透明的漆所覆盖，可见光无法穿透。如采用ASML的方案则无法成像。红外线具有一定的穿透能力，如使用则能解决该问题。然而红外光透过率低，并且可能受硅片内物质的均匀性影响，所以红外方式也不是万能的。并且在用红外的情况下，由于工艺的差别（如红外光不能穿透金属层）造成有些硅片适合用透射照明，而另外一些硅片适合用反射照明。总之，生产工艺十分复杂多变，现有系统很难兼容各种工艺。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的局限性，提出一种适应多种生产工艺需要的光刻设备正面与背面对准测量装置。 

本发明提出一种用于光刻的设备正面与背面对准装置，其特征在于包括第一对准系统、第二对准系统以及中继单元；两套对准系统光路互为补充，一套对准系统的光源发出的光线经过工件台上硅片的对准标记及中继单元，可成像在自身的成像设备或另一套对准系统的成像设备上。 

其中，所述对准系统光学设计波段为600-1300nm，使得既可用于近红外光照明，也可用于可见光照明。 

其中，所述对准系统均包括光源、成像设备以及光学系统。 

其中，所述中继单元由反射镜及成像镜片组成。 

其中，所述中继单元包含反射镜。 

其中，所述光源包括滤波片。 

其中，滤波片可手动或自动更换。 

其中，所述中继单元安装于工件台内部。 

本发明提出的对准装置包含两套照明与成像光学系统，两套光学设计波段为600-1300nm，通过切换光源的滤波片，使用户可以在近红外照明与可见光照明两种方式之间切换。通过选择不同的照明系统及成像系统，以及照明系统选择不同的滤波片，本发明的装置可以组合成多种不同照明、成像方式，以适应各种生产工艺。 

附图说明

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

图1为ASML公司背面对准装置结构示意图； 

图2为本发明正面和背面对准装置第一实施例结构示意图；

图3-5为本发明正面和背面对准装置第一实施例中几种正面对准模式示意图；

图6-9为本发明正面和背面对准装置第一实施例中几种背面对准模式示意图；

图10为本发明正面和背面对准装置第二实施例结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。 

本发明用于光刻设备的正面与背面对准装置包含两套照明与成像设备及光路，选择不同的照明与成像设备及不同的滤波片，可组合成多种照明成像方式，满足各种各样的工艺需求。照明与成像光学系统的光学设计波段为600-1300nm，该光路既可用于近红外光源，也可用于可见光照明。两套系统光路互为补充，一套系统的光源发出的光线经过硅片及中继单元，可成像在自身的成像设备或另一套系统的成像设备上。 

第一实施例

如图2所示，本发明正面与背面对准装置第一实施例结构由第一对准系统FS、第二对准系统BS和中继单元构成。其中，第一对准系统FS由光源1、成像设备2、光学系统3构成。第二对准系统 BS系统由对准光源1’、成像设备2’、光学系统3’构成。本实施例中，中继单元由两片反射镜6及至少一片成像镜片7构成以获得更好的光束引导和成像效果。一般来说，中继单元可以仅由一片反射镜构成即可，也不需要成像镜片。

第一对准系统FS与第二对准系统BS均安装于工件台8的上方。中继单元安装于工件台8内部。在工件台8与硅片4之间有一个台子（未标出），工件台8固定，台子可带着硅片4运动。 

如图3-5所示，为本发明正面与背面对准装置第一实施例中几种正面对准模式： 

如图3，为仅使用第一对准系统FS的照明与成像光路，反射成像。针对不同工艺，此配置又可分为近红外方式与可见光方式。

如图4，为第一对准系统FS成像，第二对准系统BS近红外透射成像。 

如图5，为第二对准系统BS近红外照明与成像。 

图6-9为本发明正面和背面对准装置第一实施例中几种背面对准模式： 

如图6，为第一对准系统FS近红外照明，第一对准系统FS成像。

如图7，为第一对准系统FS近红外透射照明，第二对准系统BS成像。 

如图8，为第二对准系统BS近红外透射照明，第一对准系统FS成像。 

如图9，为第二对准系统BS照明，第二对准系统BS成像。针对不同工艺，此配置又可分为近红外方式与可见光方式。 

第二实施例

图10为本发明正面与背面对准装置第二实施例结构示意图。该装置结构与第一实施例中相同，但是工件台 8里面只有一个反射镜6，相应的将第二对准系统BS的安装位置进行调整，使得经过反射镜6的光线与第二对准系统中光学系统3’的光轴平行。    

本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。

  

Claims (8)

1.一种用于光刻设备的正面与背面对准装置，其特征在于包括第一对准系统、第二对准系统以及中继单元；两套对准系统光路互为补充，一套对准系统的光源发出的光线经过工件台上硅片的对准标记及中继单元，可成像在自身的成像设备或另一套对准系统的成像设备上。

2.如权利要求1所述的正面与背面对准装置，其特征在于所述对准系统光学设计波段为600-1300nm，使得既可用于近红外光照明，也可用于可见光照明。

3.如权利要求2所述的正面与背面对准装置，其特征在于所述对准系统均包括光源、成像设备以及光学系统。

4.如权利要求1所述的正面与背面对准装置，其特征在于所述中继单元由反射镜及成像镜片组成。

5.如权利要求1所述的正面与背面对准装置，其特征在于所述中继单元包含反射镜。

6.如权利要求3所述的正面与背面对准装置，其特征在于所述光源包括滤波片。

7.如权利要求6所述的正面与背面对准装置，其特征在于滤波片可手动或自动更换。

8.如权利要求3所述的正面与背面对准装置，其特征在于所述中继单元安装于工件台内部。