[发明专利]样品中心的检测装置及检测方法

说明书

样品中心的检测装置及检测方法，包括检测光路的构建，自动检测，电机运动控制算法的实现。通过改变显微物镜、柱面镜、光电探测器之间的距离，来改变末端光强信号分布随前端物镜和样品间距变化的灵敏度。当显微物镜出射光斑脱离样品表面时，反射到探测器上的光斑形状发生显著变化，形成的离焦误差信号发生变化，确定样品的边沿位置，再通过控制电机的运动找到多个不同的样品边沿位置，最后将多个边沿位置的坐标用代数法联立方程组求解，从而得到样品几何中心的位置。在集成电路掩膜版的制造中，掩膜版本身的形状固定，通过该方法的定位功能可以在激光光刻过程中帮助系统精确锁定待刻写区域，增大刻写区域面积，提高刻写率，具有很高的应用价值。

技术领域

本发明涉及激光直写光刻，集成电路掩膜版制造领域，具体是一种样品中心的检测装置及检测方法。

背景技术

集成电路是当今信息技术产业高速发展的基础和源动力，已经高度渗透与融合到国民经济和社会发展的每个领域，其技术水平和发展规模已成为衡量一个国家产业竞争力和综合国力的重要标志之一。在集成电路制造中，掩膜版的制造是一项关键技术，它的质量优劣往往决定了所制造的集成电路的性能优劣。

目前大规模的集成电路主要应用于芯片制造行业，芯片制造使用的掩膜版基底都是由硅制成的晶圆。由于技术原因，晶圆必须是圆形的，然而设计的集成电路掩膜本身往往是方形的，为了充分利用宝贵的晶圆上的空间，需要精确定位晶圆的中心位置，从而能够利用光刻技术尽可能地刻满整个晶圆。

当前定位圆心的方法往往是通过预先制造一个精度很高的放置架，将晶圆放在放置架中去工作。这种方法成本较高，首先是放置架的制造成本，还有需要一套把晶圆放在放置架上的自动化系统。

除了在掩膜版制造领域的应用外，定位圆心技术也可以广泛应用于其他领域，比如机械制造领域。特别是轴承等旋转器件的圆心定位，目前已有的定位技术(CN206029257U，CN107462187A)都过于复杂，往往需要安装额外的检测光路和装置，且精度难以保证。

发明内容

本发明的目的在于提供一种精密检测几何中心的方法及定位装置。设计了一套检测和定位装置，再通过公式计算进行仿真，得到了检测装置的机械参数和检测光路的光学参数并构建了中心检测装置。设计了一套离焦检测及电机运动控制算法，当样品到显微物镜的距离发生变化时，检测装置检测到信号变化，通过算法对信号进行处理，精确地计算出电机当前位置，并控制电机去寻找边缘点的位置，最后计算出中心位置并控制电机移动到中心处。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

确定样品中心的检测装置，其特征在于，包括激光器、扩束准直器、1/2波片、偏振分光棱镜、1/4波片、调焦装置、显微物镜、待测样品、二维电机位移平台、柱面镜CL_x、柱面镜CL_y、四象限探测器、电机控制器、通用计算机和控制器；

所述激光器发出的光经过所述扩束准直器调整后变为近似平行光，该近似平行光再依次经过所述1/2波片和偏振分光棱镜，被该偏振分光棱镜分束的透射光接着通过1/4波片入射到显微物镜，利用调焦装置将光束聚焦到放置在二维电机位移平台上的待测样品上，被待测样品反射的反射光，沿原入射光路返回至偏振分光棱镜，经该偏振分光棱镜反射分束后，反射光依次经柱面镜CL_x和柱面镜CL_y汇聚到四象限探测器上，该四象限探测器的输出端与所述控制器的输入端相连，且该控制器与所述计算机进行通讯；

所述电机控制器的输出端与所述二维电机位移平台的输入端相连，且该电机控制器与所述计算机进行通讯。

利用所述的精密检测装置进行中心检测的方法，包括以下步骤：

步骤1)在某种已知几何外形的基底上镀上一层金属薄膜作为待测样品；

步骤2)定义聚焦误差电压信号FES(Focus Error Signal)：