DE9109767U1

DE9109767U1 - Device for producing a double-sided structure on flat objects

Info

Publication number: DE9109767U1
Application number: DE9109767U
Authority: DE
Original assignee: Technische Universitaet Chemnitz
Current assignee: Technische Universitaet Chemnitz
Priority date: 1991-08-07
Filing date: 1991-08-07
Publication date: 1991-10-31
Anticipated expiration: 2001-08-08

Description

BeschreibungDescription

Vorrichtung zur doppelseitigen Strukturerzeugung auf flächenförmigen ObjektenDevice for double-sided structure creation on flat objects

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur doppelseitigen Strukturerzeugung auf flächenförmigen Objekten. Ihr Hauptanwendungsgebiet liegt in der Mikroelektronik und Mikromechanik, wo auf Siliciumplatten beidseitig bestimmte Stukturen für eine fortführende Bearbeitung aufgebracht werden müssen.The invention relates to a device for double-sided structure creation on flat objects. Its main area of application is in microelectronics and micromechanics, where certain structures must be applied to both sides of silicon plates for further processing.

Stand der TechnikState of the art

Die Mikroelektronik, als Grundlage der gegenwärtig sehr schnell verlaufenden technischen Entwicklung, wird fast ausschließlich von der Siliciumtechnologie getragen. Der hohe Entwicklungsstand und die gewonnenen Erkenntnisse erschließen in immer stärkeren Maße auch andere Anwendungsgebiete. Speziell in der Mikromechanik findet das Silicium als Werkstoff breite Anwendung.
Eine wesentliche Abweichung von der bisherigen Technologie stellt dabei die Erweiterung auf die dreidimensionale Nutzung des gesamten Siliciumvolumens dar. Damit verbunden ist häufig eine Bearbeitung des Wafers von Vorder- und Rückseite einschließlich einer notwendigen Lagezuordnung der beidseitig entstehenden Strukturen. Mit herkömmlichen Justier- und Belichtungseinrichtungen ist eine Erzeugung von Strukturen auf beiden Seiten des Wafers und deren Justierung gegeneinander nicht möglich, (siehe P. Heinz, Economic Analysis for a Double Side Aligner at two Sensor Companies; Karl Suss America, Inc., Publication No. 116, P.O. Box 157, Suss Drive, Waterburg Center, VT 05677, USA)Microelectronics, the basis of the currently very rapid technological development, is almost exclusively based on silicon technology. The high level of development and the knowledge gained are opening up other areas of application to an ever greater extent. Silicon is widely used as a material, especially in micromechanics.
A significant deviation from previous technology is the expansion to the three-dimensional use of the entire silicon volume. This often involves processing the wafer from the front and back, including the necessary position assignment of the structures created on both sides. With conventional alignment and exposure devices, it is not possible to create structures on both sides of the wafer and align them against each other (see P. Heinz, Economic Analysis for a Double Side Aligner at two Sensor Companies; Karl Suss America, Inc., Publication No. 116, PO Box 157, Suss Drive, Waterburg Center, VT 05677, USA).

Eine Lösung diese Problems besteht zum Beispiel darin, daß nach der Erzeugung von Justiermarken auf einer Seite der Wafer umgedreht wird, diese Marken mit Hilfe von infrarotem Licht durch die Scheibe hindurch erfaßt werden und die Justierung der Maske für die zweite Seite (Rückseite) ermöglichen.One solution to this problem is, for example, that after the alignment marks have been created on one side, the wafer is turned over, these marks are detected through the wafer using infrared light and enable the alignment of the mask for the second side (back side).

Nachteilig ist dabei, daß aufgrund der Verwendung von infrarotem Licht eine entsprechende Materialwahl für die JustiermarkenThe disadvantage is that due to the use of infrared light, a corresponding choice of material for the alignment marks

erforderlich ist, um den notwendigen Kontrast für die nachfolgende Justierung zu erreichen. Eine weitere Einschränkung ergibt sich daraus, da/3 die notwendige Schärfentiefe im Bereich der Waferdicke liegen mu/3. Das ist nur mit entsprechend geringer Vergrößerung zu erreichen, was sich sehr nachteilig auf die erzielbare Justiergenauigkeit auswirkt.is required to achieve the necessary contrast for the subsequent adjustment. A further limitation arises from the fact that the necessary depth of field must be in the range of the wafer thickness. This can only be achieved with a correspondingly low magnification, which has a very detrimental effect on the achievable adjustment accuracy.

Problemproblem

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine einfache und kostengünstige Vorrichtung zu schaffen, die in einem Arbeitsgang auf beiden Seiten des Wafers Marken für eine eindeutige, schnelle und genaue Justierung realisiert, wobei diese Masken eine exakte Lagezuordnung zueinander besitzen müssen.The invention specified in claim 1 is based on the problem of creating a simple and cost-effective device that creates marks on both sides of the wafer in one operation for a clear, fast and precise adjustment, whereby these masks must have an exact positional relationship to one another.

Erfindunginvention

Das Problem wird mit Maßnahmen nach Anspruch 1 dadurch gelöst, daß bei der Erstbelichtung des Wafers simultan zur Belichtung der Oberseite auf der Unterseite Justiermarken erzeugt werden, die in einem Nachfolgeschritt die Justierung der Rückseitenschablone ermöglichen.The problem is solved with measures according to claim 1 in that during the initial exposure of the wafer, alignment marks are generated on the underside simultaneously with the exposure of the top side, which enable the alignment of the backside template in a subsequent step.

Dabei wird ausgenutzt, da/3 in herkömmlichen Justier- und Belichtungseinrichtungen, in denen die Strukturen ganzflächig von einer scheibenförmigen Maske auf den Wafer übertragen werden, die ausgeleuchtete Fläche normalerweise größer ist als die Waferflache und damit auch über deren Rand hinaus Licht zur Verfügung steht. Ein Teil dieses Lichtes wird erfindungsgemäß mit Hilfe spiegelnder Flächen auf die Waferrückseite gelenkt und dort zur Übertragung der Justiermarkenstruktur von der Rückseitenschablone in den Fotolack verwendet.This takes advantage of the fact that in conventional alignment and exposure devices, in which the structures are transferred over the entire surface of the wafer from a disk-shaped mask, the illuminated area is normally larger than the wafer surface and thus light is also available beyond its edge. According to the invention, part of this light is directed to the back of the wafer using reflective surfaces and used there to transfer the alignment mark structure from the back template into the photoresist.

Die Genauigkeit der Positionierung der Masken für die Justiermarken der Ober- bzw. Unterseite wird dabei entscheidend dadurch verbessert, daß die Bildebenen dieser Masken einander durch die Verwendung von auf die Maske für die Justiermarken der Unterseite oben aufgebrachten Hilfschips mit einer der Waferdicke entspre-The accuracy of the positioning of the masks for the alignment marks on the top and bottom is significantly improved by the fact that the image planes of these masks are aligned with each other by the use of auxiliary chips applied to the mask for the alignment marks on the bottom with a thickness corresponding to the wafer.

chenden Höhe angenähert werden. :appropriate height. :

Die Fixierung des Wafers auf der Rückseitenschablone kann durch Löcher in derselben begünstigt werden, die eine Vakuumspannung in bekannter Weise erlauben.The fixation of the wafer on the backside template can be facilitated by holes in the same, which allow vacuum tension in a known manner.

Die Unteransprüche 2 und 3 zeigen vorteilhafte Ausführungsformen der Umlenkeinrichtung zur Erzeugung der Masken auf der Waferrückseite. Subclaims 2 and 3 show advantageous embodiments of the deflection device for producing the masks on the back of the wafer.

Darstellung der ErfindungDescription of the invention

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention is explained in more detail using an embodiment. The accompanying drawings show:

Fig. 1 Schnitt der erfindungsgemä/Jen VorrichtungFig. 1 Section of the device according to the invention

mit Umlenkspiegel
Fig. 2 Schnitt der erfindungsgemä/?en Vorrichtungwith deflection mirror
Fig. 2 Section of the device according to the invention

mit in die Rückseitenmaske eingebrachtenwith in the back mask introduced

SpiegelflächenMirror surfaces

Die Erfindung soll nachstehend am Beispiel einer Kontakt-Justier- und Belichtungsanlage näher beschrieben werden.The invention will be described in more detail below using the example of a contact adjustment and exposure system.

Die Vorderseitenmaske 1 wird in üblicher Weise in die Justier- und Belichtungsanlage eingebracht.The front mask 1 is introduced into the alignment and exposure system in the usual way.

Erfindungsgemä/3 wird die Maske für die Rückseitenjustiermarken mit den darauf unlösbar aufgebrachten Hilfschips 4 auf dem Chuck 8 fixiert. Danach wird der zu strukturierende Wafer 2 auf die Rückseitenmaske 5 aufgelegt. Darin eingebrachte Löcher gewährleisten die für die Fixierung des Wafers 2 besonders günstige Vakuumspannung .According to the invention/3, the mask for the rear alignment marks with the auxiliary chips 4 permanently attached to it is fixed on the chuck 8. The wafer 2 to be structured is then placed on the rear mask 5. Holes made in it ensure the vacuum tension that is particularly favorable for fixing the wafer 2.

Nach erfolgter Positionierung des Wafers 2 in Justierabstand zur Vorderseitenmaske 1 wird die genaue Justierung von Vorder- und Rückseitenmaske 1, 5 mittels der Justiermarken auf den Hilfschips 4 und der zugehörigen Justiermarken der Vorderseitenmaske 1 vorgenommen.After the wafer 2 has been positioned at the adjustment distance to the front mask 1, the precise adjustment of the front and back masks 1, 5 is carried out using the adjustment marks on the auxiliary chips 4 and the associated adjustment marks of the front mask 1.

Anschließend wird der Wafer 2 in Kontakt mit der Vorderseitenmaske 1 gebracht und kann nach erfolgter Kontrolle der Justierung belichtet werden. Um den notwendigen guten Kontakt zwischen Wafer 2 und Vorderseitenmaske 1 zu gewährleisten, sind die Hilfschips 4 in ihrer Dicke geringfügig kleiner zu halten als die Waferdicke.The wafer 2 is then brought into contact with the front mask 1 and can be exposed after the alignment has been checked. In order to ensure the necessary good contact between the wafer 2 and the front mask 1, the auxiliary chips 4 must be kept slightly smaller in thickness than the wafer thickness.

Das über den Rand des Wafers 2 hinaus verfügbare Licht wird gleichzeitig genutzt, um die Justiermarkenstrukturen der Rückseitenmaske 5 in den Fotolack auf der Waferrückseite zu übertragen. Die Umlenkung des Lichtes kann dabei mit Hilfe gesonderter Umlenkspiegelsysteme 7 erfolgen (Fig. 1) oder durch in die Rückseitenmaske selbst eingebrachte Spiegelflächen (Fig. 2). Die zweite Variante ist dabei bezüglich der Kompaktheit der Vorrichtung und der nicht so umfangreichen Änderungen am Chuck vorteilhafter.The light available beyond the edge of the wafer 2 is simultaneously used to transfer the alignment mark structures of the back mask 5 into the photoresist on the back of the wafer. The light can be deflected using separate deflection mirror systems 7 (Fig. 1) or by mirror surfaces incorporated into the back mask itself (Fig. 2). The second variant is more advantageous in terms of the compactness of the device and the less extensive changes to the chuck.

Aufstellung der verwendeten BezugszeichenList of reference symbols used

1 Vorderseitenmaske1 front mask

2 Wafer2 wafers

3 Justiermarke der Vorderseitenmaske3 Front mask alignment mark

4 Hilfschip mit Justiermarke4 Auxiliary chip with alignment mark

5 Rückseitenmaske5 Back mask

6 Justiermarke für Rückseitenmaske6 Alignment mark for back mask

7 Lichtumlenkeinrichtung7 Light deflection device

8 Chuck8 Chuck

Claims

Protection claims

1. Device for producing a double-sided structure on flat objects using a conventional adjustment and exposure system
characterized by/3

at least 2 auxiliary chips (4) are permanently fixed to the top of the back mask (5), wherein at least one alignment mark is present on each of these auxiliary chips (4) and the image plane of the alignment mark is approximately identical to that of the wafer surface and that

at least two light deflection devices (7) are arranged parallel in a plane below the back mask (5), which protrude beyond the edge of the wafer surface and deflect the light available beyond the edge of the wafer surface to the back of the wafer.

2. Device for producing a double-sided structure on flat objects according to claim 1,
characterized by/3

Mirror systems are preferably used as light deflection devices (7).

3. Device for producing a double-sided structure on flat objects according to claim 1,
characterized in that

that the light deflection devices (7) are introduced in the form of a mirror surface into the underside of the rear mask (5).

2 sheets of drawings