本发明专利技术提供一种基于多点检测的焦面调平方法，该方法包括：利用计算机对样品待曝光区域进行网格划分；记录每一格点的x，y轴坐标；针对每一格点，采集检测光束聚焦在该格点的聚焦图像，利用计算机控制移动台的z轴高度，将该格点的聚焦图像与标准图像数据的差值在精度控制范围内时的z轴高度记录为该格点的z轴坐标，建立格点坐标(x，y，z)数据库；根据每相邻四个格点的坐标，计算四个格点围成的区域内任一点(x，y)的z轴坐标；利用计算机控制移动台将曝光光束移动到曝光区域，对曝光区域进行焦面z轴位移补偿后曝光。本发明专利技术提供的焦面调平方法可实现在光刻曝光过程中实时补偿焦面高度的变化，实现成像或曝光焦面高度的一致性控制。实现成像或曝光焦面高度的一致性控制。实现成像或曝光焦面高度的一致性控制。
【技术实现步骤摘要】
一种基于多点检测的焦面调平方法及系统
[0001]本专利技术涉及光刻
，更具体地，涉及一种基于多点检测的焦面调平方法及系统。
技术介绍
[0002]随着智能器件研发的爆炸性增长，社会经济对功能纳米结构单元和器件的制造提出了集成化、多功能的要求，低成本、高精度、高效率、个性化加工能力的无掩模光刻技术是适应社会科技进步的具有革命性的光刻技术。
[0003]以飞秒激光双光子直写及数字微镜器件(Digital Micro
‑
mirror Device，DMD)面投影曝光技术为代表的光子束无掩模光刻技术都是低成本的复杂结构光刻技术。随着分辨力不断从微米突破至亚微米甚至十几纳米，高数值孔径的油浸物镜被使用，作为光刻投影聚焦镜头。传统离轴检焦技术适合用于干净的空气层界面的检焦，对于紧贴油浸物镜的多层介质层界面不适用。因物镜油层的引入，需要在光刻胶材料与物镜油层之间增加透明薄片(盖玻片)防止污染光刻胶材料，所以实际曝光区域是多层介质结构，从物镜表面到光刻胶衬底表面包含多种折射率突变的界面，如油层与盖玻片上表面，盖玻片下表面与光刻胶材料上表面，光刻胶材料下表面与衬底材料上表面及衬底材料自身的多层介质表面。每一界面对检焦光源的反射率不同，多层界面反射光叠加会使不同界面处的光斑图像不同、强度不同。
[0004]现有同轴检焦方式是在满足衬底表面反射光信号具有足够的强度前提下，才可根据光信号实时判断焦面位置并实时逼近焦面。而当衬底表面信号很弱时，或受到其他界面强信号干扰时，这些检焦方式可能会出现焦面判断不准，耗时长的问题。而且，目前还没有适用于油浸物镜聚焦的多层介质界面的快速检焦方法。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的之一是提供一种基于多点检测的焦面调平方法，用于光刻系统领域中对衬底表面高度一致性的控制。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术第一方面提供一种基于多点检测的焦面调平方法，包括以下步骤：
[0007]利用计算机对样品待曝光区域进行网格划分；
[0008]利用计算机控制移动台将检测光束焦点定位到每一格点，记录每一格点的x，y轴坐标；
[0009]针对每一格点，采集检测光束聚焦在该格点的聚焦图像，利用计算机控制移动台的z轴高度，将该格点的聚焦图像与标准图像数据的差值在精度控制范围内时的z轴高度记录为该格点的z轴坐标，建立格点坐标(x，y，z)数据库；
[0010]根据每相邻四个格点的坐标，计算四个格点围成的区域内任一点(x，y)的z轴坐标；
[0011]利用计算机控制移动台将曝光光束移动到曝光区域，对曝光区域进行焦面z轴位移补偿后曝光。
[0012]优选地，所述曝光区域网格相邻格点间距为100nm
‑
100μm。
[0013]优选地，所述采集检测光束聚焦在该格点的图像为检测光束聚焦的光点图像、入射光与界面反射光的光场叠加形成的干涉图像或入射光的衍射物经过物镜后的图像。。
[0014]优选地，计算四个格点围成的区域内任一点(x，y)的z轴坐标的计算方法如下：
[0015][0016]其中，所述相邻四个格点的坐标分别为(x
i
，y
j
，z
i,j
)、(x
i+1
，y
j
，z
i+1,j
)、(x
i
，y
j+1
，z
i,j+1
)和(x
i+1
，y
j+1
，z
i+1,j+1
)。
[0017]优选地，所述检测光束采用油浸物镜聚焦。
[0018]本专利技术第二方面提供一种基于多点检测的焦面调平系统，该系统包括：
[0019]光源，用于提供检测光束和曝光光束；
[0020]光束聚焦单元；
[0021]成像探测器，用于采集检测光束的聚焦图像；
[0022]三维移动台；
[0023]计算机控制单元，用于对待曝光区域进行网格划分，控制三维移动台沿三维移动，将格点的聚焦图像与标准图像数据的差值在精度控制范围内时的z轴高度记录为该格点的z轴坐标，建立格点坐标库，并对曝光区域进行焦面z轴位移补偿。
[0024]优选地，所述激光光源为连续激光光源或脉冲激光光源，波长调节范围为157nm
‑
1064nm，偏振态为线偏振、圆偏振或椭圆偏振。
[0025]优选地，所述聚焦单元包括油浸物镜。。
[0026]本专利技术第三方面提供一种光子束无掩模光刻系统，该光刻系统包括基于多点检测的焦面调平系统。
[0027]优选地，所述光刻系统中的待光刻样品具有多层介质界面。
[0028]本专利技术的有益效果如下：
[0029]1、本专利技术提供的一种基于多点检测的焦面调平方法通过对位于移动台上的样品待曝光区域的表面高度进行预先检测并在光刻系统中建立样品的高度数据库，在光刻曝光的样品台移动过程中实现快速焦面高度补偿。
[0030]2、本专利技术提供的一种基于多点检测的焦面调平方法尤其适用于光子束无掩模光刻系统中采用高数值孔径油浸物镜进行聚焦的待光刻样品的焦面调平。
[0031]3、本专利技术提供的一种基于多点检测的焦面调平方法能够应用于具有多层介质膜的不同界面的调平。
附图说明
[0032]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。
[0033]图1为本专利技术提供的一种基于多点检测的焦面调平方法的实施步骤图。
[0034]图2为本专利技术提供的5
×
5网格划分后的焦面坐标的仿真图。
[0035]图3为本专利技术提供的一种基于多点检测的焦面调平系统的示意图。
[0036]图4为本专利技术提供的DMD面投影光刻系统中利用5
×
5网格划分实现焦面调平后获得的批量化一致性曝光结构图。
[0037]图5为本专利技术提供的未利用焦面调平方法进行焦面调平的DMD面投影光刻系统曝光的批量化结构图。
[0038]图6为本专利技术提供的跨尺度光刻系统中利用100
×
100网格划分实现焦面调平后获得的大面积曝光稳定性结构图。
[0039]图7为本专利技术提供的未利用焦面调平方法进行焦面调平的跨尺度光刻系统曝光的批量结构。
具体实施方式
[0040]为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。
[0041]本专利技术的优选实施例，提供一种基于多点检测的焦面调平方法，该方法包括利用计算机对样品待曝光区域进行网格划分；利用计算机控制移动台将检测光束焦点定位到每一格点，记录每一格点的x，y轴坐标；针对每一格点，采集检测光束聚焦在该格点的聚焦图像，利用计算机控制移动台的z轴高本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于多点检测的焦面调平方法，其特征在于，包括以下步骤：利用计算机对样品待曝光区域进行网格划分；利用计算机控制移动台将检测光束焦点定位到每一格点，记录每一格点的x，y轴坐标；针对每一格点，采集检测光束聚焦在该格点的聚焦图像，利用计算机控制移动台的z轴高度，将该格点的聚焦图像与标准图像数据的差值在精度控制范围内时的z轴高度记录为该格点的z轴坐标，建立格点坐标(x，y，z)数据库；根据每相邻四个格点的坐标，计算四个格点围成的区域内任一点(x，y)的z轴坐标；利用计算机控制移动台将曝光光束移动到曝光区域，对曝光区域进行焦面z轴位移补偿后曝光。2.根据权利要求1所述的一种基于多点检测的焦面调平方法，其特征在于，所述曝光区域网格相邻格点间距为100nm
‑
100μm。3.根据权利要求1所述的一种基于多点检测的焦面调平方法，其特征在于，所述采集检测光束聚焦在该格点的图像为检测光束聚焦的光点图像、入射光与界面反射光的光场叠加形成的干涉图像或入射光的衍射物经过物镜后的图像。4.根据权利要求1所述的一种基于多点检测的焦面调平方法，其特征在于，计算四个格点围成的区域内任一点(x，y)的z轴坐标的计算方法如下：其中，所述相邻四个格点的坐标分别为(x
i
，y
j
，z
i,j
)、(x
i+1
，y
j
，z
【专利技术属性】
技术研发人员：董贤子，王天伟，郑美玲，金峰，刘洁，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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