[发明专利]一种曝光镜头的位置标定装置及其标定方法

说明书

一种曝光镜头的位置标定装置，用于确定直写式光刻设备的曝光镜头的位置坐标，包括安装于光刻设备的运动平台上的四象限光电探测器和位于四象限光电探测器上方的光罩，光罩至少对应于四象限光电探测器的一个象限设置有周期性分布的透光部与不透光部。通过曝光镜头产生相应的光斑并移动四象限光电探测器来确定曝光镜头的位置。通过设置周期性分布的透光部和不透光部能够使得四象限光电探测器在光斑下移动相同的距离，透射到探测器的光能则成比例的增加，提高了检测灵敏度。

技术领域

本发明涉及光刻技术领域，具体是一种曝光镜头的位置标定装置及其标定方法。

背景技术

光刻技术是用于在基底表面上印刷具有特征的构图，基底可用于制造半导体器件、集成芯片、显示器、电路板等。通常光刻技术分为掩模式光刻和直写式光刻，掩模式光刻由于需要根据不同的曝光图形制作不同的掩模板，并且掩模板制作精度要求高、周期长，难以满足日益增长的应用需求量的提升。而基于数字微镜器件的直写式光刻能够灵活的实现不同图形的转印，工艺相对简单且成本较低，正广泛应用于PCB板、半导体器件的电路制作。直写式光刻通过数字微镜器件对光束调制，然后经曝光镜头投射至随运动平台行进的基底上形成图形条带，多组镜头在基底上形成的不同图形条带拼接形成完整的图形。其中，曝光镜头的位置标定精度直接影响到直写光刻时图形条带拼接的精确程度，因此曝光镜头的位置标定是直写光刻设备曝光时不可或缺的一步。现有的直写式光刻设备在进行曝光镜头位置标定时主要有以下两种方式：

其一，如CN111221224A中所公开的，通过曝光镜头在感光标尺上曝光一系列标记点，然后通过相机获取所曝光的各点的坐标从而得到对应镜头的位置坐标，此种方式由于在感光标尺上所曝光的标记点的边缘会随时间变的模糊，相机抓取时容易产生较大误差，无法满足超高精度的光刻要求。

其二，通过将能量探测器置于曝光镜头下，曝光镜头产生光斑，通过移动能量探测器使得其检测值达到平衡。在位置精度要求不高时，常规的能量探测器的灵敏度基本能够满足要求，但对于高精度的光刻场景，对能量探测器的灵敏度要求很高。如对于整体有效感光尺寸为300um的能量探测器，探测的能量峰值为10mW,若要达到0.3um的检测精度，能量探测器需要极高的灵敏度，要能够检测出约0.01mW的光能变化，这对能量探测器的设计与制作要求十分严苛，导致成本极高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种曝光镜头的位置标定装置及其标定方法以渐弱或克服上述现有技术中的问题与缺陷。

为实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种曝光镜头的位置标定装置，用于确定直写式光刻设备的曝光镜头的位置坐标，包括安装于所述光刻设备的运动平台上的四象限光电探测器和位于所述四象限光电探测器上方的光罩，所述光罩至少对应于所述四象限光电探测器的一个象限设置有周期性分布的透光部与不透光部。

优选地，所述光罩划分为均等的四个象限，四个象限通过分界线隔开，分界线的交点为光罩中心，每个象限内均包括周期性分布的透光部和不透光部。

优选地，所述光罩安装在所述四象限光电探测器上方，使得在垂直光罩面的方向上，所述分界线与所述四象限光电探测器的盲区重合。

优选地，所述透光部和不透光部呈条纹状或者方格状。

优选地，所述光罩上每个象限内的透光部和不透光部呈N*N的方格形式相间分布，N为大于1的整数。

优选地，光罩上每个象限内的透光部和不透光部呈平行的条纹形式相间分布，并且至少有一个条纹平行于X方向分布的象限和一个条纹平行于Y方向分布的象限。

优选地，所述透光部与不透光部的尺寸根据四象限光电探测器的感光尺寸与所需的灵敏度确定。

根据本发明的另一方面，还提供了确定曝光镜头中心位置的方法，曝光镜头对应所述光罩投射明暗相间的图形光斑；通过检测一个象限的读数确定曝光镜头中心位置，该象限为重合象限，根据该象限内读数最大时的位置获得曝光镜头中心位置；