一種適合于光刻機復位用的對準方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于精密儀器領域，具體為一種適合于光刻機復位用的對準方法及裝置，特別適合于需要精密復位控制的系統，如光刻機中晶圓相對于投影鏡頭之間的相對位置關系對位等。
【背景技術】
[0002]對準復位在光刻機、精密機床、全息元件制作等方面有廣泛的應用，是不可或缺的技術手段之一。例如，在半導體光刻制作過程中，必須對晶圓局部與曝光掩膜進行精密對準，以便順序光刻形成器件各個部分。由于器件尺寸小、密度高，每次對準必須十分精確、快速，同時要與已有的機構相互配合，不可過大或影響主機構運行。在已有的光刻機技術中，如ASML的專利，多采用二維光柵進行對準。
[0003]采用二維光柵對準的方法實際上早已有之，即幾何云紋法，其主要原理是探測穿透并列放置兩光柵的光強變化。但是，為了避免光柵衍射效應的影響，光柵節距一般不超過100線對/暈米，精度的進一步提尚則依賴于電子細分技術。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提出一種基于散斑玻片的對準方法及裝置。相比于二維光柵對準方法，透過光柵的光強分布(或者透過率調制度)在空間上局限于1/4周期，而本發明的散斑對準方法，散斑的光強分布在空間上是隨機的，而且不像光柵那樣只有兩個方向最敏感，再配以合理的散斑顆粒尺寸統計參數，本發明可以實現比二維光柵更高的對準精度，且制作簡單、價格低廉。
[0005]另外，本發明還提出采用等幅成像透鏡轉像的方法，解決了由于兩玻片需要面面靠近以避免衍射效應的困難，這種方案不僅適用于本發明的散斑玻片對準，用于光柵對準方案也一樣非常有益。
[0006]為實現上述目的所采用的具體技術方案為:
[0007]—種適合于光刻機復位用的對準方法，采用兩片透射散斑特征相同的兩個玻片分別固定于相對運動的兩個待配準部件，如果兩個玻片的位置完全重合，則透射光是最強的，并可以該光的最大值作為配準完成的判據;但當配準精度要求更高時，兩個玻片將需要非常接近，甚至相互接觸而擦傷玻片，為此，進一步利用菲涅爾透鏡或1:1的成像鏡頭將其中一玻片成像后與另一玻片進行對準比較，從而避免玻片過于接近造成的擦傷。
[0008]包括兩塊有相同透光率散斑分布的散斑玻片、光電探頭、準直光源;兩片散斑玻片平行放置，兩片散斑玻片位于準直光源與光電探頭之間，準直光源的光垂直照射在其中一個玻片，使得光垂直通過兩個玻片，光電探頭從另一玻片外側對透過兩玻片后的光進行探測。
[0009]所述兩片散斑玻片中間放置有菲涅爾透鏡或1:1的成像鏡頭。
[0010]所述的兩片散斑玻片中，一個玻片及準直光源通過支架一固定在一起;將另一個玻片及光電探頭通過支架二固定在一起;菲涅爾透鏡或1:1的成像鏡頭固定在支架一或者支架二上;所述支架一和支架二則根據待對準應用的需要進行設計，起到固定作用。
[0011]所述的光電探頭為光電二級管或CCD攝像頭或COMS攝像頭。
[0012]本發明與已有類似用途的發明相比較，具有以下優點:
[0013]其一，本發明采用散斑玻片進行對準，相比于光柵對準，其制作工藝簡單、成本低廉，且對準精度更高。
[0014]其二，本發明提出轉像對準的方法，即采用等幅成像透鏡將其中一玻片的像與另一玻片同位比較。這樣做避免了以往方法中(例如，光柵對準)為降低衍射效應而不得不將兩玻片靠近的方案，其不足在于，當玻片靠的過近，則其間相對運動容易擦傷玻片，尤其對光柵型玻片不利。而轉像的方法則大大地提高了兩玻片面間距的布置余量。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明裝置示意圖。其中，I是準直光源；2是散斑玻片一;3是等比幅成像透鏡;4是散斑玻片一2經過透鏡3所成的像;5是散斑玻片二; 6是光電探頭。其中，像4和玻片二5是共面重合或接近重合的關系。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明:
[0017]—種適合于光刻機復位用的對準方法，采用兩片透射散斑特征相同的兩個玻片分別固定于相對運動的兩個待配準部件，如果兩個玻片的位置完全重合，則透射光是最強的，并可以該光的最大值作為配準完成的判據;但當配準精度要求更高時，兩個玻片將需要非常接近，甚至相互接觸而擦傷玻片，為此，進一步利用菲涅爾透鏡或1:1的成像鏡頭將其中一玻片成像后與另一玻片進行對準比較，從而避免玻片過于接近造成的擦傷。
[0018]如圖1所示，本發明的裝置包括兩塊制作有相同透光率散斑分布的玻片(2，5)或其他光學透光材料(二者材料、尺寸規格、散斑分布等各種參數完全一樣)，菲涅爾透鏡3或其他可以進行1:1成像且畸變較小的鏡頭，光電探頭6(光電二級管、CCD攝像頭、COMS攝像頭等可以感光且光電轉換得到電信號即可)，準直光源1(采用激光光源則以上各透鏡設計加工，特別是鏡面鍍膜要與所用激光波長相適應)，固定支架。
[0019]所述準直光源包括光源和準直透鏡;所述光源可以是激光或是白光光源，但一定要穩定且強度可調。所述準直透鏡主要用于將光源的光轉換為準直光，垂直照射于其中一塊散斑玻片。
[0020]所述兩塊散斑玻片為同規格、同散斑規律分布。兩片散斑玻片面與面間平行放置，其間距根據散斑顆粒統計尺寸的衍射效應進行調整(避免光從其中一個玻片穿過后到達另一玻片時有過大的衍射效應，滿足阿貝距離條件)。該距離由固定支架與待對準系統的配合來實現。其制作方法可以是，將符合散斑顆粒尺寸統計規律的散斑制作于毛玻璃，再以毛玻璃作為母板進行光刻得到所述兩塊散斑玻片。由于毛玻璃上的散斑制作并無特殊要求，只是隨機尺寸的散斑點，制作工藝比較簡單。當然，也可以采用其他的方法制作。
[0021]散斑尺寸大小統計分布應該具有一定的連續性且符合近似高斯分布。平均尺寸應該根據探測精度要求和探頭的靈敏度進行設計。光柵的透過率、透過光強分布僅局限于1/4柵線周期的空間，而本發明所述散斑的透過率、透過光強分布所組成的整體信息熵遠超過二維光柵的信息熵，相應的就是，其兩玻片間相互比較的信息更多更豐富，從而實現更高精度的對準。但其加工方法則比光柵容易的多，例如對隨機打磨后的毛玻璃作為光刻的模版，復制得到兩片規格完全相同的散斑玻片。而且當散斑尺寸和透光率分布設計合理時，可以在遠超過相應光柵周期的對準差距時就已經明確該如何移動。即其透過雙玻片后的光強隨玻片間錯位量的分布更加合理且可調。
[0022]當對準精度要求較高的情況下，兩玻片面中間需要放置菲涅爾透鏡(或1:1成像鏡頭等。精度要求不高時可以不放)，其目的是為了將其中一個玻片的像與另一個玻片進行對準比較。這樣可以避免了兩玻片間距過小才能滿足阿貝距離條件，而間距過小則其在相對運動中容易擦傷玻片(的散斑分布)。另外，采用此轉像的方法也適用于光柵對準的方案，高密光柵對準一樣存在面間距過小的問題，采用該方法可進一步大幅提高對準精度。
[0023]所述探頭為光電二極管、CCD、C0MS均可，主要用于探測透光兩玻片后的光強變化信號。為了進一步提高精度，更有益的方法是將CCD或COMS配以高倍率遠心顯微鏡頭，再用以探測。
[0024]所述固定支架用于封裝集成相應的元件，以便與待對準主機構相配合。
[0025]所述光電探頭用于探測玻片及玻片像的合光強隨兩玻片相對運動時的強度變化信號。
[0026]準直光源的光垂直照射在其中一個玻片，使得光垂直通過兩個玻片，光電探頭則從另一玻片外側對透過兩玻片后的光進行探測，光強最大的位置即對準零位。實際應用中可以將一個玻片及光源通過支架組合在一起、將另一玻片及探頭通過支架組合在一起，菲涅爾透鏡可以與任何一個一起組合，支架則根據待對準應用的需要進行設計，只起到固定作用。這樣兩個支架模塊分別與待對準系統的固定部和運動部支架固接即可。
[0027]應當理解的是，本說明書未詳細闡述的部分均屬于現有技術。
【主權項】
1.一種適合于光刻機復位用的對準方法，其特征在于:采用兩片透射散斑特征相同的兩個玻片分別固定于相對運動的兩個待配準部件，如果兩個玻片的位置完全重合，則透射光是最強的，并可以該光的最大值作為配準完成的判據;但當配準精度要求更高時，兩個玻片將需要非常接近，甚至相互接觸而擦傷玻片，為此，進一步利用菲涅爾透鏡或1:1的成像鏡頭將其中一玻片成像后與另一玻片進行對準比較，從而避免玻片過于接近造成的擦傷。2.一種適合于光刻機復位用的對準裝置，其特征在于:包括兩塊有相同透光率散斑分布的散斑玻片、光電探頭、準直光源;兩片散斑玻片平行放置，兩片散斑玻片位于準直光源與光電探頭之間，準直光源的光垂直照射在其中一個玻片，使得光垂直通過兩個玻片，光電探頭從另一玻片外側對透過兩玻片后的光進行探測。3.根據權利要求2所述的一種適合于光刻機復位用的對準裝置，其特征在于:所述兩片散斑玻片中間放置有菲涅爾透鏡或1:1的成像鏡頭。4.根據權利要求3所述的一種適合于光刻機復位用的對準裝置，其特征在于:所述的兩片散斑玻片中，一個玻片及準直光源通過支架一固定在一起;將另一個玻片及光電探頭通過支架二固定在一起;菲涅爾透鏡或I: I的成像鏡頭固定在支架一或者支架二上;所述支架一和支架二根據待對準應用的需要進行設計，起到固定作用。5.根據權利要求4所述的一種適合于光刻機復位用的對準裝置，其特征在于:所述的光電探頭為光電二級管或CCD攝像頭或COMS攝像頭。
【專利摘要】本發明公開了一種適合于光刻機復位用的對準裝置及方法，可以實現快速高精度復位對準。目前荷蘭ASML最新一代光刻機其專利所采用的是兩塊同型二維光柵進行對準。本發明則提供另一種采用同型兩塊散斑玻片替代光柵的方案，一樣可以達到高精度對準，甚至超越前者的對準方案，制作簡單且價格低廉。
【IPC分類】G03F7/20, G03F9/00, G02B5/30
【公開號】CN105607433
【申請號】CN201610078902
【發明人】戴宜全, 桂成群, 劉勝, 雷金
【申請人】武漢大學
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年2月4日