光学对准系统的制作方法

1.本实用新型涉及对准设备技术领域，具体涉及光学对准系统。


背景技术：

2.光刻技术是指光刻胶在特殊波长光线或电子束下发生化学变化，通过曝光。显影、刻蚀等工艺流程，将设计好的图形转移到衬底上的图形精细加工技术。很多半导体器件及芯片都是通过光刻技术制作，如车载芯片、手机芯片等。
3.光刻机的工作过程是在硅片上曝光完所有场，然后更换硅片，直至曝光完所有的硅片，曝光完的硅片通过工艺处理，需要再次曝光第二层图形，在曝光第二层图形时，必须保证曝光的第二层图形和第一层图形严格地重叠在一起，成为套刻。如果上下两层图形之间没有对准，就无法保证上下两层的电路连接可靠性，影响对准精度的因素很多且难以逐一控制，包括环境温度变化，平台漂移，抓点误差等等。因此一个完善的光刻系统需要一个完善且可靠的对准系统。
4.2008年3月5日公开的公开号为cn101135860的中国发明专利公开了一种用于光刻装置的对准系统，该对准系统通过第三成像光路获取来自成像光束中的零级光，用于粗对准，实现手动对准与视频监测提供手动辅助矫正。可见其将对准系统作为一个整体，粗对准中测量的误差是系统相对误差，并据此做出调节，而不能获取关键组件的绝对误差信息，。


技术实现要素：

5.鉴于现有技术中的对准系统不能获取对准系统中关键组件的绝对误差的问题，本实用新型提供一种光学对准系统。
6.本实用新型的技术方案为一种光学对准系统，包括同轴光学对准系统，所述同轴光学对准系统包括光源组件、反射组件以及成像组件，所述光源组件发出的光线经反射光线和工作台反射后到达成像组件，其特征在于，还包括附加对准系统，所述附加对准系统具有相对所述同轴光学对准系统独立设置的附加光源组件、附加反射组件与固定的基准标记，用于将所述基准标记上的基准标记图案经反射组件反射至所述成像组件成像。
7.具体的，所述光学对准系统的同轴光学对准系统与附加对准系统均设置有至少一个分色分光镜，所述分色分光镜的分光比为5∶5。
8.优选的，所述光学对准系统的所述光源组件与所述附加光源组件均使用非相干光源。
9.优选的，所述光学对准系统的所述光源组件与所述附加光源组件均使用可见光源。
10.优选的，所述附加对准系统的基准标记固定在固定的大理石基座上。
11.本实用新型通过附加对准系统获取同轴光学对准系统的基准误差，基准误差可能来自于环境温度变化、平台漂移等。通过获取基础误差，实现了将关键部件的绝对误差从整体误差中分离，得到光源、工件台等关键组件的绝对误差，不仅可以对关键部件的运动进行
独立在线控制，而且可以对关键部件的工作稳定性进行监控，既有利于提升设备的对准精度，也可以实现对关键部件的运动稳定性的长期监控。
附图说明
12.图1为现有技术中的标记图案的成像示意图；
13.图2为本实用新型的实施例1的示意图；
14.图3为本实用新型的示意图的实施例2的示意图；
15.图4为本实用新型的标记图案的成像示意图。
16.图中：
17.1同轴光学对准系统；2附加对准系统；3控制系统；4工件台；
18.11光源组件；12反射组件；13成像组件；21附加光源；22附加反射组件；
19.111光源；112光调制器；121第一分色分光镜；122透镜；123测试标记；
20.131放大单元；132成像传感器；221第二分色分光镜；222附加透镜；223基准标记；224第三分色分光镜；
21.m1掩模标记图案；m2测试标记图案；m3基准标记图案；
22.λ1入射光路；λ2反射光路；λ3附加入射光路；λ4附加反射光路。
具体实施方式
23.以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明，在本说明书中，附图尺寸比例并不代表实际尺寸比例，其只用于体现各部件之间的相对位置关系与连接关系，名称相同或标号相同的部件代表相似或相同的结构，且仅限于示意的目的。
24.本实用新型的光学对准系统应用于半导体光刻设备中，用于多层光刻工艺中光刻图案的对准。本实用新型的技术方案通过在同轴光学对准系统1之外耦合一组附加对准系统2实现对系统的基础误差的探测，通过从获取的关键部件的对准偏差中消去探测的基础误差，获得关键部件的绝对位置偏移，从而得到关键部件的绝对误差。本实用新型中关键部件主要指光源组件11与测试标记123，其中测试标记123的位置偏差表征了工件台4的位置偏差。
25.本实用新型的同轴光学对准系统1包括图2所示的光源组件11、反射组件12以及成像组件13，反射组件包括设置在工件台14上的测试标记123、测试标记上方的透镜122以及第一分色分光镜121。第一分色分光镜121的特性在于能够使入射光线在入射面同时发生反射与透射，如图1，λ1为光源组件11发出的平行光线的入射光路，入射光路λ1自光源组件11发出后一部分透过第一分色分光镜121照射到透镜122上再聚焦照射到工件台14的测试标记123上。经测试标记123反射后的反射光线经反射光路λ2经过透镜122重新聚焦为平行光，反射光路λ2在第一分色分光镜121表面因为部分反射，发生偏转，到达成像组件13。该同轴光学对准系统1的光源组件11包括光源111与光调制器112，所述光调制器112将光源111发出的光线调制为平行光线，此外所述光调制器112中还设置有用于放置掩模的区域。
26.由于第一分色分光镜具有同时允许光线在其表面发生透射与反射，因此，在入射光路λ1中一部分入射光线能穿过第一分色分光镜到达测试标记；而在反射光路λ2中，一部分反射光线在分色分光镜的表面发生反射，改变方向进入成像组件13中。分色分光镜的分光
比决定了光线在表面发生透视与反射的比例，在本实用新型中，反射光与透射光的光强之比为分色分光镜的分光比为5∶5。需要说明的是本实用新型中的同轴对准系统指的是反射组件12中的各部分设置在一条直线上，但是并不排除与这样的设置实质相同的方案，比如在本实用新型的基础上通过在光路中增加分色分光片的方式改变光路的方向的方式仍然应该视做本实用新型的同轴对准系统1的具体实施方式之一。
27.当在光源组件11的光调制器112中设置掩模时，掩模上的掩模标记图案m1经入射光路λ1、反射光路λ2最终被成像组件13的成像传感器132采集到。而测试标记123上的测试标记图案m2沿反射光路λ2反射后，最终被成像组件13的成像传感器132采集到。图1示意了成像传感器采集到的标记图案的图像。可见经反射光路反射后最终在图像中显示了掩模标记图案m1以及测试标记图案m2，一般情况下可以通过记录判断成像传感器132采集到的上图信息中掩模标记图案m1与测试标记图案m2的位置确认工件台的位置偏差，进而通过控制系统控制工件台精确运动实施调整。
28.本实用新型在上述的同轴光学对准系统1的旁侧设置一附加对准系统2，该附加对准系统2与同轴光学对准系统1之间耦合，更具体的说附加对准系统2与同轴光学对准系统1之间共用一组成像组件13。该附加对准系统2包括附加光源21，附加反射组件22，其中附加反射组件包括附加透镜222、基准标记223以及第二分色分光镜221与第三分色分光镜224。为了保证基准标记223的位置稳定性，优选的将基准标记223设置在大理石平台上。经附加光源21发出的入射光沿附加入射光路λ3透过附加反射组件22的第三分色分光镜后224后经过透镜222聚焦后会聚到基准标记223，经基准标记223反射后的光线沿附加反射光路λ4经附加透镜222会聚后经第三分色分光镜224与第二分色分光镜222反射后进入同轴光学对准系统1的成像组件13中，进而在同轴光学对准系统的成像传感器132中成像。
29.图3是本发明的实施例2的示意图，与图1的区别在于，通过合理的布置附加对准系统的位置，减少了一个分色分光镜的布置，减少了附加对准系统的光路损失。具体而言通过将附加对准系统设置得与同轴对准光路平行使附加对准系统的附加反射光路在一次反射后就进入成像组件中，避免了附加反射光路的一次反射损失，也有利于控制系统精度。
30.图4所示为加入了附加对准系统2后，于成像传感器132上采集到的图像数据，画面中存在经反射光路λ2反射后最终在图像中显示的掩模标记图案m1以及测试标记图案m2，同时还存在由基准标记经附加反射光路λ4反射后进入图像传感器132成像中的基准标记图案m3。通过比较测试标记图案m2与基准标记图案m3之间的相对位置关系，可以计算出m2对应的工件台的距离偏差，另一方面，通过对比掩模标记图案m1与基准标记图案m3之间的相对位置关系，反映出对应掩模标记图案m1的光源的位置偏移。实际上，由于三个标记图像处于同一图像中给软件系统处理增加了额外的困难，因此一种简化的做法是将上述的对比过程分开进行，即通过移去或遮挡使在第一次对比时，成像中不显示测试标记m2图案的方案，在第二次对比时，成像中不显示测试标记m2图案的方案。由此，通过增加的附加对准系统2可以得到光源组件与工件台相对于基准标记的独立位置偏移，得到光源组件2与工件台4的绝对位置误差，为单独分析监控调整光源组件与工件台提供了依据。
31.一般的，为了布置方便分色分光镜通常按与光路呈45度角布置，从而使入射光路与反射光路垂直，方便系统布置，但这并非必须。实际上只要分色分光镜与光路的角度没有达到发生全反射的临界角度，分色分光镜都能正常工作，因此本领域技术人员可以根据本
方案，选取合适的分色分光镜布置方式，而并不限于上述2个实施例。
32.上述内容仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。