[发明专利]投影物镜最佳焦面检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光刻机中投影物镜调整，特别涉及光刻机中投影物镜最佳焦面检测装置及方法。

背景技术

半导体封装、液晶显示元件等微型器件制造工艺中的，光刻机是经常用到的，因此光刻机中镜头的自动调焦也显得尤为重要。

专利CN101498831A提出了一种光学成像系统的自动调焦方法，通过移动载物台到一个位置，利用图像传感器获取当前位置的清晰度值，再移动到下一个位置，寻找最大的清晰度值，直到前后两个最大清晰度的绝对差值小于预先设定的清晰度阈值，该最大清晰度值对应的载物台位置即为最佳焦面位置；而实际上，虽然总的趋势是离焦平面越近，清晰度值越大，但是由于环境(温度，湿度)，光源，图像传感器的随机噪声影响及镜头的非线性，即使同一个焦平面位置的清晰度值也会在一定范围内产生明显波动，这造成相邻焦面位置很难获得稳定的清晰度值，这样也就很难说明相邻焦面位置哪一个位置更好，所以采用该方法获得的最佳焦面位置具有随意性，是不可靠的。

发明内容

本发明提供投影物镜最佳焦面检测装置及方法，以解决现有技术中投影物镜的最佳焦面位置具有随意性、不可靠性的技术问题。

本发明的投影物镜最佳焦面检测装置，与光刻机配合使用以确定所述投影物镜的最佳焦面，所述投影物镜最佳焦面检测装置包括：

基准版，安装在所述光刻机的工件台上；光电探测装置，安装在所述工件台中，位于所述基准版正下方、且与水平面成一定夹角；光照射在所述光刻机中掩模版上的测量标记阵列上时，所述测量标记阵列通过所述投影物镜在所述基准版上成像，所述光电探测装置探测到所述基准版上的像。

进一步的，所述投影物镜最佳焦面检测装置中，所述光电探测装置包括相互连接的镜头和图像传感器。

进一步的，所述投影物镜最佳焦面检测装置中，所述图像传感器为电子耦合器件或互补氧化物半导体。

进一步的，所述投影物镜最佳焦面检测装置中，所述测量标记阵列为光栅。

进一步的，所述投影物镜最佳焦面检测装置中，所述标记阵列中子标记间的距离大于等于1um。

进一步的，所述投影物镜最佳焦面检测装置中，所述夹角的范围为小于等于arccos(a/c)且大于等于arcsin(d/c)，其中，a为标记阵列的横向宽度，d为所述投影物镜的景深，c为所述光电探测装置水平放置时的视场宽度。

进一步的，所述投影物镜最佳焦面检测装置中，所述基准版的材质为硅片、玻璃或石英。

利用上述的影物镜最佳焦面检测装置检测投影物镜最佳焦面的方法，包括以下步骤：

a：将掩模版上的测量标记阵列移入视场，使所述光电探测装置探测到所述基准版上的像；

b：计算测量标记阵列中每一个子标记的中轴位置和清晰度值；

c：根据视场中每一个子标记的中轴位置和清晰度，利用最小二乘法拟合中轴位置和清晰度的关系曲线；

d：计算所述关系曲线的拐点所对应的中轴位置与所述测量标记阵列的视场的中轴位置的差值；

e：当所述差值的绝对值小于T/tanθ时，拐点所对应的中轴位置对应的焦面为最佳焦面，其中，T为投影物镜焦深测量误差阈值，θ为所述光电探测装置与水平面的夹角。

进一步的，检测投影物镜最佳焦面的方法中，当所述差值的绝对值大于等于T/tanθ时，将所述工件台在竖直方向上移动距离l*tanθ，循环步骤a至d直至所述差值的绝对值小于T/tanθ，其中，l为所述差值的绝对值。

进一步的，检测投影物镜最佳焦面的方法中，计算测量标记阵列中每一个子标记的中轴位置和清晰度值，是利用二维梯度算子进行计算的。

进一步的，检测投影物镜最佳焦面的方法中，所述二维梯度算子是Roberts算子、Prewitt算子或Sobel算子。

所述投影物镜最佳焦面检测装置，通过移动工件台，而所述投影物镜处于静止状态，就可以完成测量所述投影物镜最佳焦面的目的。

所述投影物镜最佳焦面检测方法，采用最小二乘法的数据处理方式对环境和光电传感器的噪声、及镜头的非线性具有一定的容忍性，抑制噪声对最佳焦面搜索的影响，对最佳焦面位置的检测效率更高，得出的投影物镜最佳焦面位置更为稳定、可靠。

附图说明

图1为本实施例中投影物镜最佳焦面检测装置与光刻机配合使用的示意图；

图2所示为本实施例中检测投影物镜最佳焦面的方法的流程图；

图3为本实施例的测量标记阵列的结构示意图。

具体实施方式