150进行对准。因此，本实施例的背面对准装置可采用的对准方法有反射式对准和透射式对准两种，其各自适用的情况如下:
[0047]1、当硅片130背面的对准标记150与上表面之间仅为硅材料时，可用红外的离轴镜头140从上方穿透硅片130后进行反射式对准，也可用中继镜头110与离轴镜头140配合，从硅片130下方进行反射式对准；
[0048]2、当硅片130上表面与对准标记150之间具有金属工艺层时，离轴镜头140无法从硅片130上方直接穿透硅片130，仅能够使用中继镜头110与离轴镜头140配合进行反射式对准；
[0049]3、在硅片130上表面与对准标记150之间无金属层的情况下，还可以通过中继镜头110对对准标记150进行照明，同时与离轴镜头140配合，进行透射式对准。
[0050]较佳的，所述反射式对准的过程为:光源171发出的光经偏振分光棱镜172、λ /4相位延迟片173、透镜组件112、屋脊棱镜111照亮对准标记150，反射光由原路返回到偏振照明组件170后，因偏振态的改变被反射，形成像150’。工件台120带动硅片130水平运动，此时离轴镜头140对中继镜头110的像面160进行扫描，直到搜寻到对准标记150的像150’为止，对准完成。
[0051]透射式对准的过程为:光源171发出的红外光经偏振分光棱镜172、λ/4相位延迟片173、透镜组件112、屋脊棱镜111照亮对准标记150，工件台120带动硅片130的对准标记150水平运动到离轴镜头140的视场中，红外光穿透硅片130后进入离轴镜头140，对准标记150成像在离轴镜头140的像面上，对准完成。透射式对准的优点为所需能量较小，对准标记150所成图像对比度高。
[0052]作为优选，所述离轴镜头140采用(XD、CMOS或红外传感器。
[0053]实施例2
[0054]如图6所示，由于中继镜头210的视场不能无限做大，一方面会增加中继镜头210的体积及复杂性，另一方面工件台220内部空间有限，实施困难。本实施例采用中继镜头水平向运动机构270，可带动中继镜头210进行水平向视场扫描，以扩大中继镜头210的对准范围。然而，当对准标记250的物像成镜像关系时，少许的定位精度误差将会导致对准标记250成像往相反方向的2倍位移，这对中继镜头水平向运动机构270的定位精度提出了更高的要求，同时也增加了其复杂程度。本实施例则通过采用如图6?8所示的物像关系一致的中继镜头210来解决上述问题。
[0055]如图6所示，本实施例的扫描式背面对准装置，包括中继镜头210、中继镜头水平向运动机构270和离轴镜头240，其中，中继镜头210由屋脊棱镜211、透镜组件212和反射镜213组成。同样地，中继镜头210安装在工件台220内部，工件台220上吸附有硅片230，硅片230底部设置有对准标记250，所述中继镜头水平向运动机构270带动中继镜头210进行水平向视场扫描的作用。
[0056]所述中继镜头210的成像光路物像方均为远心结构，可采用平面反射镜，也可以采用棱镜作为反射镜213。
[0057]所述离轴镜头240本身带有同轴柯勒照明光路，其工作同样在可见光、近红外或红外波段。进一步的，所述离轴镜头240为物方远心成像镜头，具有一定的放大倍率，其可采用(XD、CMOS或红外传感器作为探测器。
[0058]如图6?8所示，背面对准装置的工作流程为:
[0059]离轴镜头240带有的同轴柯勒照明光经反射镜213、透镜组件212和屋脊棱镜211，均匀照亮对准标记250。对准标记250的反射光原路返回成像在工件台220上表面上，像250’被离轴镜头240成像在其像面。若离轴镜头240遍历整个中继镜头240的像面260而没有发现对准标记250时，中继镜头水平向运动机构270带动中继镜头210按一定路线移动一个位置，直到离轴镜头240找到对准标记250为止。采用本实施例的背面对准装置在背面对准时，中继镜头210的定位精度不佳并不会影响硅片230对准的精度。
[0060]综上所述，本发明的背面对准装置及对准方法，该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。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。
[0061]显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种背面对准装置，其特征在于，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。2.如权利要求1所述的背面对准装置，其特征在于，所述中继镜头包括屋脊棱镜、透镜组件和反射镜。3.如权利要求2所述的背面对准装置，其特征在于，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。4.如权利要求2所述的背面对准装置，其特征在于，所述反射镜采用平面反射镜或棱镜。5.如权利要求1所述的背面对准装置，其特征在于，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。6.如权利要求5所述的背面对准装置，其特征在于，所述光源采用可见光、近红外光或红外光。7.如权利要求1所述的背面对准装置，其特征在于，所述成像镜头采用CCD、CMOS或红外传感器。8.如权利要求1所述的背面对准装置，其特征在于，所述中继镜头成像光路的物像方均为远心结构。9.如权利要求1所述的背面对准装置，其特征在于，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。10.如权利要求1所述的背面对准装置，其特征在于，所述偏振照明组件设置于所述工件台内。11.如权利要求1所述的背面对准装置，其特征在于，所述偏振照明组件集成在成像镜头内部。12.如权利要求1所述的背面对准装置，其特征在于，所述离轴镜头为物方远心成像镜头。13.—种对准方法，应用于一对准装置，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。14.如权利要求13所述的对准方法，其特征在于，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。15.如权利要求13所述的对准方法，其特征在于，所述偏振照明组件集成在所述成像镜头内部。16.如权利要求13所述的对准方法，其特征在于，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。17.如权利要求13所述的对准方法，其特征在于，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。18.如权利要求13-17中任一权利要求所述的对准方法，其特征在于，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。
【专利摘要】本发明公开了一种背面对准装置及对准方法，该装置包括：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；和离轴镜头，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。本发明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。
【IPC分类】G03F9/00
【公开号】CN105022239
【申请号】CN201410171065
【发明人】于大维, 潘炼东
【申请人】上海微电子装备有限公司
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2014年4月25日