一种适合于光刻机复位用的对准方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种适合于光刻机复位用的对准装置及方法，可以实现快速高精度复位对准。目前荷兰ASML最新一代光刻机其专利所采用的是两块同型二维光栅进行对准。本发明专利技术则提供另一种采用同型两块散斑玻片替代光栅的方案，一样可以达到高精度对准，甚至超越前者的对准方案，制作简单且价格低廉。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于精密仪器领域，具体为一种适合于光刻机复位用的对准方法及装置，特别适合于需要精密复位控制的系统，如光刻机中晶圆相对于投影镜头之间的相对位置关系对位等。
技术介绍
对准复位在光刻机、精密机床、全息元件制作等方面有广泛的应用，是不可或缺的技术手段之一。例如，在半导体光刻制作过程中，必须对晶圆局部与曝光掩膜进行精密对准，以便顺序光刻形成器件各个部分。由于器件尺寸小、密度高，每次对准必须十分精确、快速，同时要与已有的机构相互配合，不可过大或影响主机构运行。在已有的光刻机技术中，如ASML的专利，多采用二维光栅进行对准。采用二维光栅对准的方法实际上早已有之，即几何云纹法，其主要原理是探测穿透并列放置两光栅的光强变化。但是，为了避免光栅衍射效应的影响，光栅节距一般不超过100线对/毫米，精度的进一步提高则依赖于电子细分技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种基于散斑玻片的对准方法及装置。相比于二维光栅对准方法，透过光栅的光强分布(或者透过率调制度)在空间上局限于1/4周期，而本专利技术的散斑对准方法，散斑的光强分布在空间上是随机的，而且不像光栅那样只有两个方向最敏感，再配以合理的散斑颗粒尺寸统计参数，本专利技术可以实现比二维光栅更高的对准精度，且制作简单、价格低廉。另外，本专利技术还提出采用等幅成像透镜转像的方法，解决了由于两玻片需要面面靠近以避免衍射效应的困难，这种方案不仅适用于本专利技术的散斑玻片对准，用于光栅对准方案也一样非常有益。为实现上述目的所采用的具体技术方案为：一种适合于光刻机复位用的对准方法，采用两片透射散斑特征相同的两个玻片分别固定于相对运动的两个待配准部件，如果两个玻片的位置完全重合，则透射光是最强的，并可以该光的最大值作为配准完成的判据；但当配准精度要求更高时，两个玻片将需要非常接近，甚至相互接触而擦伤玻片，为此，进一步利用菲涅尔透镜或1：1的成像镜头将其中一玻片成像后与另一玻片进行对准比较，从而避免玻片过于接近造成的擦伤。包括两块有相同透光率散斑分布的散斑玻片、光电探头、准直光源；两片散斑玻片平行放置，两片散斑玻片位于准直光源与光电探头之间，准直光源的光垂直照射在其中一个玻片，使得光垂直通过两个玻片，光电探头从另一玻片外侧对透过两玻片后的光进行探测。所述两片散斑玻片中间放置有菲涅尔透镜或1：1的成像镜头。所述的两片散斑玻片中，一个玻片及准直光源通过支架一固定在一起；将另一个玻片及光电探头通过支架二固定在一起；菲涅尔透镜或1：1的成像镜头固定在支架一或者支架二上；所述支架一和支架二则根据待对准应用的需要进行设计，起到固定作用。所述的光电探头为光电二级管或CCD摄像头或COMS摄像头。本专利技术与已有类似用途的专利技术相比较，具有以下优点：其一，本专利技术采用散斑玻片进行对准，相比于光栅对准，其制作工艺简单、成本低廉，且对准精度更高。其二，本专利技术提出转像对准的方法，即采用等幅成像透镜将其中一玻片的像与另一玻片同位比较。这样做避免了以往方法中(例如，光栅对准)为降低衍射效应而不得不将两玻片靠近的方案，其不足在于，当玻片靠的过近，则其间相对运动容易擦伤玻片，尤其对光栅型玻片不利。而转像的方法则大大地提高了两玻片面间距的布置余量。附图说明图1是本专利技术装置示意图。其中，1是准直光源；2是散斑玻片一；3是等比幅成像透镜；4是散斑玻片一2经过透镜3所成的像；5是散斑玻片二；6是光电探头。其中，像4和玻片二5是共面重合或接近重合的关系。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明：一种适合于光刻机复位用的对准方法，采用两片透射散斑特征相同的两个玻片分别固定于相对运动的两个待配准部件，如果两个玻片的位置完全重合，则透射光是最强的，并可以该光的最大值作为配准完成的判据；但当配准精度要求更高时，两个玻片将需要非常接近，甚至相互接触而擦伤玻片，为此，进一步利用菲涅尔透镜或1：1的成像镜头将其中一玻片成像后与另一玻片进行对准比较，从而避免玻片过于接近造成的擦伤。如图1所示，本专利技术的装置包括两块制作有相同透光率散斑分布的玻片(2，5)或其他光学透光材料(二者材料、尺寸规格、散斑分布等各种参数完全一样)，菲涅尔透镜3或其他可以进行1：1成像且畸变较小的镜头，光电探头6(光电二级管、CCD摄像头、COMS摄像头等可以感光且光电转换得到电信号即可)，准直光源1(采用激光光源则以上各透镜设计加工，特别是镜面镀膜要与所用激光波长相适应)，固定支架。所述准直光源包括光源和准直透镜；所述光源可以是激光或是白光光源，但一定要稳定且强度可调。所述准直透镜主要用于将光源的光转换为准直光，垂直照射于其中一块散斑玻片。所述两块散斑玻片为同规格、同散斑规律分布。两片散斑玻片面与面间平行放置，其间距根据散斑颗粒统计尺寸的衍射效应进行调整(避免光从其中一个玻片穿过后到达另一玻片时有过大的衍射效应，满足阿贝距离条件)。该距离由固定支架与待对准系统的配合来实现。其制作方法可以是，将符合散斑颗粒尺寸统计规律的散斑制作于毛玻璃，再以毛玻璃作为母板进行光刻得到所述两块散斑玻片。由于毛玻璃上的散斑制作并无特殊要求，只是随机尺寸的散斑点，制作工艺比较简单。当然，也可以采用其他的方法制作。散斑尺寸大小统计分布应该具有一定的连续性且符合近似高斯分布。平均尺寸应该根据探测精度要求和探头的灵敏度进行设计。光栅的透过率、透过光强分布仅局限于1/4栅线周期的空间，而本专利技术所述散斑的透过率、透过光强分布所组成的整体信息熵远超过二维光栅的信息熵，相应的就是，其两玻片间相互比较的信息更多更丰富，从而实现更高精度的对准。但其加工方法则比光栅容易的多，例如对随机打磨后的毛玻璃作为光刻的模版，复制得到两片规格完全相同的散斑玻片。而且当散斑尺寸和透光率分布设计合理时，可以在远超过相应光栅周期的对准差距时就已经明确该如何移动。即其透过双玻片后的光强随玻片间错位量的分布更加合理且可调。当对准精度要求较高的情况下，两玻片面中间需要放置菲涅尔透镜(或1：1成像镜头等。精度要求不高时可以不放)，其目的是为了将其中一个玻片的像与另一个玻片进行对准比较。这样可以避免了两玻片间距过小才能满足阿贝距离条件，而间距过小则其在相对运动中容易擦伤玻片(的散斑分布)。另外，采用此转像的方法也适用于光栅对准的方案，高密光栅对准一样存在面间距过小的问题，采用该方法可进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适合于光刻机复位用的对准方法，其特征在于：采用两片透射散斑特征相同的两个玻片分别固定于相对运动的两个待配准部件，如果两个玻片的位置完全重合，则透射光是最强的，并可以该光的最大值作为配准完成的判据；但当配准精度要求更高时，两个玻片将需要非常接近，甚至相互接触而擦伤玻片，为此，进一步利用菲涅尔透镜或1：1的成像镜头将其中一玻片成像后与另一玻片进行对准比较，从而避免玻片过于接近造成的擦伤。

【技术特征摘要】
1.一种适合于光刻机复位用的对准方法，其特征在于：采用两片透射散斑
特征相同的两个玻片分别固定于相对运动的两个待配准部件，如果两个玻片的位
置完全重合，则透射光是最强的，并可以该光的最大值作为配准完成的判据；但
当配准精度要求更高时，两个玻片将需要非常接近，甚至相互接触而擦伤玻片，
为此，进一步利用菲涅尔透镜或1：1的成像镜头将其中一玻片成像后与另一玻
片进行对准比较，从而避免玻片过于接近造成的擦伤。
2.一种适合于光刻机复位用的对准装置，其特征在于：包括两块有相同透
光率散斑分布的散斑玻片、光电探头、准直光源；两片散斑玻片平行放置，两片
散斑玻片位于准直光源与光电探头之间，准直光源的光垂直照射在其中一个玻
片，使得光垂直通过两...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴宜全，桂成群，刘胜，雷金，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42