一种微观成像系统的标定方法技术方案

本发明专利技术涉及微观领域光学系统畸变矫正技术，具体做法是通过对ＣＣＤ相机成像系统进行微观视场（亚微米量级）的标定来实现的。现有的各种相机标定方法需要制备高精度的标准系统定标模版，但是一般情况下这种模版成本高，对材料本身的特性要求也高，且用于小视场的标定模版的制作精度要求更高，成本则更高。本发明专利技术采用了一种灵活的“制版”技术，在晶圆上制作一个定位标记，将晶圆置于高精准的平台上，并对平台的移动进行精确控制，形成一个亚微米级的活动标定模版。通过对ＣＣＤ视场进行图像采集，配合适当的标定算法，实现成像系统的标定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光刻
，具体涉及一种利用精密移动平台的移动实现的一 种微观成像系统的标定方法。
技术介绍
光刻技术是用于在衬底表面上印刷具有特征的构图。这样的衬底可包括用于 制造半导体器件、多种集成电路、平面显示器(例如液晶显示器)、电路板、生 物芯片、微机械电子芯片、光电子线路芯片等的基片。经常使用的基片为半导体 晶圆或玻璃基片。在光刻过程中，晶圆放置在晶圆台上，通过处在光刻设备内的曝光装置，将特征构图投射到晶圆表面。为在晶圆上制造器件，需要多个分划板。由于特征尺寸的减少以及对于较小特征尺寸的精确公差的原因，这些分划板对于生产而言成本很高，耗时很长，从而使利用分划板的传统晶圆光刻制造成本越来越高，非常 曰虫卬贝O无掩膜(如直接写或数字式等)光刻系统相对于使用査分划板的方法，在光刻方面提供了许多益处。无掩膜系统使用空间图形发生器(SLM)来代替分划板。 无掩膜光刻系统主要采用的是以下两种方法 一、激光来直写法；二、空间 图形发生器精縮排版曝光。其中，激光来直写法是逐点曝光，采用高能激光在光 敏感衬底上直接产生图形，缺点是加工速度慢，单个晶圆曝光时间长；第二种方 法采用计算机控制图形发生器(SLM)，主要问题是分辨率较低，并且受到单位象 素的形状和有效通光孔径(fill-infactor)的限制，难以制作连续光滑的图形轮廓。 为了解决现有的分步直写光刻技术效率低，单象素的连续性扫描光刻操作难 度大的问题，中国专利申请200720037805.9公开了一种综合式直写光刻装置。 结构特点是在透镜和投影镜头之间设有反射镜；两个以上不同倍率的投影镜头 设于盘状转换器上，光学定位检测系统包括与转换器上的投影镜头共轴的光学波 长分束器，光学波长分束器一侧同轴设有包括检测成像透镜、CCD相机的成像系 统。该装置中使用投影光学系统和光学定位检测系统，因不同镜头存在位移误差，产生不同程度的图像畸变。前后两层光刻之前需要先进行对准，每一次对准都是 通过寻找特定定位标记，通过CCD相机采集图片并处理来实现。由于光学系统的 畸变，每次对焦和对准都需要找到对准标记的中心，通过走晶圆下面的平台来实 现，而平台的移动是需要耗时的。将CCD相机视场内所釆集的图像进行成像系统 内外方位参数的标定，然后再通过相关算法还原对应的真实的物理图形。完成这 种光学成像系统的畸变矫正后，只需要在CCD相机视场内找到对准标记就可以完 成对焦和对准，因而可以縮短光刻系统这两个过程的时间。
技术实现思路
本专利技术的目的是，以解决光刻装置中微观成像 系统的畸变问题，为用于对焦和对准的成像系统的标定提供一种简洁、灵活的标 定方法。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为-，其特征在于包含以下步骤(1) 准备二维的精密移动平台，精密移动平台上设有可调整高度的垫片， 在精密移动平台外设有CCD相机；(2) 在晶圆上制作特定的定位标记，所述定位标记即为图像中进行信息提 取的参考点，再将晶圆置于二维精密移动平台的垫片上；(3) 调节精密移动平台，将定位标记调到CCD相机视场内的一个特定位置， 同时测量定位标记所对应的空间物理坐标；(4) 使用CCD相机对视场内的定位标记进行图像采集，得到对应此时位置 坐标的定位标记图像；(5) 保持CCD相机固定不动，控制精密移动平台作二维移动，使得定位标 记移动到CCD相机视场内下一个特定的位置，然后重复歩骤(3)和(4) n次；(6) 利用第(5)步采集的n幅定位标记图像，得到对应CCD相机视场内 n个定位标记位置的空间物理坐标和相应的定位标记图像坐标，相当于得到一幅 完整的包含n个定位标记的图像；(7) 调节品圆下面的垫片高度，改变晶圆面和CCD相机之间的角度，重复 步骤(3)、 (4)、 (5)和(6) m次，得到m幅不同角度的图像；(8) 利用歩骤(7)所得到的m幅不同角度的含有n个定位标记的图像信息，采用相机标定的方法，利用定位标记的空间物理坐标和其对应的定位标记图 像坐标，求解得到成像系统的内外方位元素，进而得到定位标记在CCD相机采 集的图像中位置和其对应的真实的物理位置，完成光学系统内外方位参数的确定 和系统畸变的矫正。所述的，其特征在于所述标定模版的制作利 用精密移动平台的移动来实现，移动的次数取决于CCD相机视场的大小以及平 台每次移动的步进间隔。所述的，其特征是所述晶圆上制作的定位标记为中国专利申请200720044397X公开的一种对准标记结构，采用光刻技术在 晶圆上制作而成。所述的，其特征在于所述的CCD相机的入 光口处设有成像系统，所述的成像系统包括光源，所述光源发出的光经过光学集 光系统后入射至反射镜，并被反射镜反射至光学波长分束器，所述光学波长分束 器的反射光经过透镜或透镜组后投射至晶圆上。晶圆的反射光再经过光学波长分 束器透射后被分束器分成两路。所述的分束器将入射来的光反射和透射，反射的 光被反射至对位对焦系统，并由对位对焦系统将信号传输至计算机系统，透射 的光经过透镜或透镜组后入射至CCD相机，并由CCD相机将信号传输至计算 机。本专利技术的主要意义在于，直接利用可控的精密移动平台移动实现标定模版的 制作，每一次精密移动平台移动的位移与目标物的设计形式和大小有关。而目标 物上的标记是通过光刻技术制作在晶圆表面上的，方便灵活，避免了使用高成本 的标准模版。采用这种方法可为光刻装置的CCD相机进行简单方便的平面标定， 从而可以对光学定位检测系统中投影镜头产生的畸变进行实时矫正，实现对晶圆 上已有图形的实时对位检测。 附图说明图la为晶圆上制作的定位标记示意图，图lb为平台移动和CCD视场内标 记位置对应的示意图。图2为CCD相机视场内精密移动平台的示意图。图3为精密移动平台移动定位标记对应的真实位置和CCD相机采集的图像，其中图3a为精密移动平台移动定位标记对应的真实位置，图3b为CCD相机采 集的精密移动平台移动定位标记的图像。图4为整体装置示意图。图5为改变晶圆平面俯仰的局部示意图。 具体实施例方式，其步骤为(1) 准备二维的精密移动平台10，精密移动平台IO上设有可调整高度的 垫片，晶圆ll放置在垫片上，在精密移动平台IO外设有成像系统。所述成像系统包括光源1，所述光源1发出的光经过光学集光系统2后入射至反射镜3，并 被反射镜3反射至光学波长分束器6，所述光学波长分束器6反射光经过安装在 转盘9上的透镜或透镜组5后，投射至精密移动平台上的晶圆11，晶圆ll上的 反射光经过光学波长分束器6透射后被分束器12分成两路。分束器12的一路反 射光投射至对位对焦系统7，并由对位对焦系统7将信号传输至计算机系统； 分束器12的另一路透射光经透镜或透镜组4透射至CCD相机8中，并由CCD 相机8将信号传输至计算机；(2) 在晶圆上制作特定的定位标记，所述定位标记即为图像中进行信息提 取的参考点，再将晶圆置于二维精密移动平台的垫片上；(3) 调节精密移动平台，将定位标记调到CCD相机视场内的一个特定位置， 同时测量定位标记所对应的空间物理坐标；(4) 使用CCD相机对视场内的定位标记进行图像采集，得到对应此时位置 坐标的定位标记图像；(5) 保持CCD相机固定不动，控制精密移动平台使其移动，定位标本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微观成像系统的标定方法，其特征在于包括以下步骤：　（１）准备二维的精密移动平台，精密移动平台上设有可调整高度的垫片，在精密移动平台外设有ＣＣＤ相机；　（２）在晶圆上制作特定的定位标记，所述定位标记即为图像中进行信息提取的参考 点，再将晶圆置于二维精密移动平台的垫片上；　（３）调节精密移动平台，将定位标记调到ＣＣＤ相机视场内的一个特定位置，同时测量定位标记所对应的空间物理坐标；　（４）使用ＣＣＤ相机对视场内的定位标记进行图像采集，得到对应此时位置坐标的 定位标记图像；　（５）保持ＣＣＤ相机固定不动，控制精密移动平台做二维移动，使得定位标记移动到ＣＣＤ相机视场内下一个特定的位置，然后重复步骤（３）和（４）ｎ次；　（６）利用第（５）步采集的ｎ幅定位标记图像，得到对应ＣＣＤ相机视场内 ｎ个定位标记位置的空间物理坐标和相应的定位标记图像坐标，相当于得到一幅完整的包含ｎ个定位标记的图像；　（７）调节晶圆下面的垫片高度，改变晶圆面和ＣＣＤ相机之间的角度，重复步骤（３）、（４）、（５）和（６）ｍ次，得到ｍ幅不同角度的图像； 　（８）利用步骤（７）所得到的ｍ幅不同角度的含有ｎ个定位标记的图像信息，采用相机标定的方法，利用定位标记的空间物理坐标和其对应的定位标记图像坐标，求解得到成像系统的内外方位元素，进而得到定位标记在ＣＣＤ相机采集的图像中位置和其对应的真 实的物理位置，完成光学系统内外方位参数的确定和系统畸变的矫正。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李显杰，卢云君，李辉，
申请(专利权)人：芯硕半导体中国有限公司，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]