[发明专利]晶圆对准检测装置、光刻机、键合机及压印机

说明书

本发明公开了一种晶圆对准检测装置，包括晶圆和显微镜模组，晶圆表面设有对准标记，显微镜模组包括光学成像系统和图像传感器，通过光学成像系统把对准标记成像到图像传感器，光学成像系统的主光轴垂直于晶圆表面，还包括光轴偏移单元，用于将光学成像系统的成像主光轴在垂直于成像主光轴的平面内朝不同方向横向偏移。当显微镜模组聚焦于不同平面时，通过光轴偏移单元，可以达到与传统晶圆对准检测设备旋转晶圆相同的效果，可以高精度实现晶圆标记对准检测。

技术领域

本发明涉及半导体制造设备及工艺，尤其是一种用于接近接触式光刻机、晶圆键合机和晶圆级压印机的晶圆对准检测装置。

背景技术

光学对准系统是半导体制程中，特别是接近接触式曝光、晶圆键合、晶圆级压印中的关键技术之一。

传统光学对准系统，只有当光罩和晶圆上的标记点或被键合的两张待键合晶圆上的标记点，被配置在同一平面的时候，才能实现高精度的检测。如果光罩和晶圆之间或两张待键合晶圆之间被配置一定间距时，对准精度会大幅度降低。其主要原因是，光学对准系统不能同时清楚成像位于不同面的标记点，只能分别聚焦不同的标记点，这个聚焦过程，不可避免的会造成光学对准系统光轴的偏移，从而造成对准检测精度降低。

传统的晶圆对准检测设备，为了解决光学对准系统在聚焦于不同面标记点的过程中光轴偏移的问题，在测量过程中将旋转待测晶圆180°，分别记录旋转前后的标记点位置，并通过计算可以消除对准系统光轴偏移的问题。这种方法存在的问题是：需要较大的晶圆旋转空间；以及不能实时用于光刻机、键合机等生产设备。

发明内容

发明目的：为解决上述技术问题，本发明提出一种晶圆对准检测装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种晶圆对准检测装置，包括晶圆和显微镜模组，所述晶圆表面设有对准标记，所述显微镜模组包括光学成像系统和图像传感器，通过光学成像系统把对准标记成像到图像传感器，光学成像系统的成像主光轴垂直于晶圆表面，其特征在于：还包括光轴偏移单元，用于将光学成像系统的成像主光轴在垂直于成像主光轴的平面内朝不同方向横向偏移。

进一步的，所述光轴偏移单元包括一棱镜组合和光轴旋转单元，通过该棱镜组合使光学成像系统的成像主光轴传输方向发生N次偏转，从而达到成像主光轴横向偏移的效果，N为大于等于2的整数；

所述棱镜组合安装于光轴旋转单元上，棱镜组合可围绕光轴旋转单元回转轴转动，光轴旋转单元回转轴垂直于晶圆表面。

进一步的，所述光轴偏移单元包括一液晶相位延迟片组合或可控光栅组合，通过液晶相位延迟片组合或可控光栅组合使光学成像系统的成像主光轴传输方向发生N次偏转，从而达到成像主光轴横向偏移的效果，N为大于等于2的整数。

进一步的，所述液晶相位延迟片或可控光栅的相位延迟量沿某一方向线性分布，且该线性分布方向可以通过加载在该液晶相位延迟片或可控光栅上的电压调制。

进一步的，所述光轴偏移单元位于光学成像系统与晶圆之间、光学成像系统内部或者光学成像系统与图像传感器之间。

进一步的，所述显微镜模组连接平移单元一，通过平移单元一调节显微镜模组与晶圆之间的间距，所述平移单元一和光轴偏移单元连接平移单元二，通过平移单元二同步调整显微镜模和光轴偏移单元的位置，并且光轴偏移单元不随平移单元一移动。

一种接近接触式光刻机，该光刻机配置有上述的晶圆对准检测装置。

一种晶圆键合机，该键合机配置有上述的晶圆对准检测装置。

一种晶圆级压印机，该压印机配置有上述的晶圆对准检测装置。