[发明专利]具有对准标记体系的机器视觉对准系统及其对准方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于光刻设备的机器视觉对准系统及其对准方法。

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模型算法。

对准装置中对准标记体系的设计将直接决定了对准装置的结构设计、信号接收与处理方式、掩模与曝光对象的位置对准精度以及对准工艺流程，因此在对准装置中对准标记体系的设计及正确使用显的尤为重要。

在先技术CN 1450412A所述的对准标记适用于层间厚度比较大的工艺，如MEMS(微机电系统)和MOEMS(微光机电系统)，其对准标记采用光栅对准标记，优点是能够在层间间距比较大的标记之间进行对准，且对准精度比较高；缺点是一方面当层间对准时要在不同层制作光栅对准标记，不仅增加工艺复杂度，而且也增加了最终产品生产制造成本；另一方面当层间厚度比较大时，对入射角度偏差要求比较高，这样需在对准光路中加入平板和楔角；另外利用能量探测器对对准光强信号进行探测，使信号接受和处理都比较复杂。

发明内容

本发明提供的一种具有对准标记体系的机器视觉对准系统及其对准方法，不仅解决了在先技术所述的光栅对准标记用于层间厚度比较大的工艺对准时，信号接收与处理方式复杂且对准系统结构设计难度大和加工制造成本高等问题，而且也解决了在不同层间对准时需在不同层间制作光栅对准标记，所带来的工艺流程复杂且同时增加了最终产品制造成本等缺陷。

为了达到上述目的，本发明提供一种具有对准标记体系的机器视觉对准系统，包含：

掩模对准系统，硅片对准系统和对准标记系统；

所述的掩模对准系统包含：

掩模版；

所述的掩模版包含测试掩模版和工艺掩模版；

掩模台，设置在掩模版下方，可在水平面内运动；

若干机器视觉对准传感器，设置在掩模版上方，用于对准标记的照明、成像、接收以及对准标记在探测器靶面上的位置处理；

所述的掩模对准系统通过对掩模版上的掩模标记成像及处理掩模标记在接收器靶面上的位置，从而确定掩模版上的电路图案在工件台坐标系中位置；

所述的硅片对准系统包含：

硅片，上面设置有硅片对准标记，用于硅片对准以确定硅片坐标系在工件台坐标系中的平移量、旋转量和缩放量；

工件台，设置在硅片下方，可在水平面内运动；

光学投影物镜，位于硅片和掩模版之间，用于将掩模版上的电路图案投影成像到硅片上；

掩模版；

若干机器视觉对准传感器；

所述的硅片对准系统通过对硅片上的硅片标记成像及处理硅片标记在接收器靶面上的位置，从而确定硅片上的各个曝光场在工件台坐标系中的位置，以致最终实现掩模版上的电路图案能通过光学投影物镜，正确转移到硅片上的各个曝光场；

所述的对准标记系统包含：

机器视觉工装版，固定于光学投影物镜顶端的机械法阑，上面设置有工装掩模标记，该标记用于机器视觉传感器初次安装以建立机器对准传感器与光学投影物镜在垂向以及水平向的物理位置关系；

测试掩模版，上面描绘有测试掩模标记和掩模对准系统标定点阵列，以及掩模对准系统精度测量标记，所述的测试掩模标记和掩模对准系统标定点阵列用于机器视觉传感器初次安装或周期性维护时，对机器视觉传感器进行标定和建立掩模台坐标系与机器视觉对准传感器坐标系之间的转换关系，所述的掩模对准系统精度测量标记用于测量机器视觉对准传感器进行掩模对准时所能达到的对准标记位置测量精度；

工艺掩模版，上面描绘有工艺掩模标记，该标记用于设备进行正常工艺生产时的掩模对准，以确立掩模版在工件台坐标系中的位置关系；