一種微觀成像系統的標定方法技術方案

本發明專利技術涉及微觀領域光學系統畸變矯正技術，具體做法是通過對ＣＣＤ相機成像系統進行微觀視場（亞微米量級）的標定來實現的。現有的各種相機標定方法需要制備高精度的標準系統定標模版，但是一般情況下這種模版成本高，對材料本身的特性要求也高，且用于小視場的標定模版的制作精度要求更高，成本則更高。本發明專利技術采用了一種靈活的“制版”技術，在晶圓上制作一個定位標記，將晶圓置于高精準的平臺上，并對平臺的移動進行精確控制，形成一個亞微米級的活動標定模版。通過對ＣＣＤ視場進行圖像采集，配合適當的標定算法，實現成像系統的標定。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及光刻
，具體涉及一種利用精密移動平臺的移動實現的一 種微觀成像系統的標定方法。
技術介紹
光刻技術是用于在襯底表面上印刷具有特征的構圖。這樣的襯底可包括用于 制造半導體器件、多種集成電路、平面顯示器(例如液晶顯示器)、電路板、生 物芯片、微機械電子芯片、光電子線路芯片等的基片。經常使用的基片為半導體 晶圓或玻璃基片。在光刻過程中，晶圓放置在晶圓臺上，通過處在光刻設備內的曝光裝置，將特征構圖投射到晶圓表面。為在晶圓上制造器件，需要多個分劃板。由于特征尺寸的減少以及對于較小特征尺寸的精確公差的原因，這些分劃板對于生產而言成本很高，耗時很長，從而使利用分劃板的傳統晶圓光刻制造成本越來越高，非常 曰蟲卬貝O無掩膜(如直接寫或數字式等)光刻系統相對于使用査分劃板的方法，在光刻方面提供了許多益處。無掩膜系統使用空間圖形發生器(SLM)來代替分劃板。 無掩膜光刻系統主要采用的是以下兩種方法 一、激光來直寫法；二、空間 圖形發生器精縮排版曝光。其中，激光來直寫法是逐點曝光，采用高能激光在光 敏感襯底上直接產生圖形，缺點是加工速度慢，單個晶圓曝光時間長；第二種方 法采用計算機控制圖形發生器(SLM)，主要問題是分辨率較低，并且受到單位象 素的形狀和有效通光孔徑(fill-infactor)的限制，難以制作連續光滑的圖形輪廓。 為了解決現有的分步直寫光刻技術效率低，單象素的連續性掃描光刻操作難 度大的問題，中國專利申請200720037805.9公開了一種綜合式直寫光刻裝置。 結構特點是在透鏡和投影鏡頭之間設有反射鏡；兩個以上不同倍率的投影鏡頭 設于盤狀轉換器上，光學定位檢測系統包括與轉換器上的投影鏡頭共軸的光學波 長分束器，光學波長分束器一側同軸設有包括檢測成像透鏡、CCD相機的成像系 統。該裝置中使用投影光學系統和光學定位檢測系統，因不同鏡頭存在位移誤差，產生不同程度的圖像畸變。前后兩層光刻之前需要先進行對準，每一次對準都是 通過尋找特定定位標記，通過CCD相機采集圖片并處理來實現。由于光學系統的 畸變，每次對焦和對準都需要找到對準標記的中心，通過走晶圓下面的平臺來實 現，而平臺的移動是需要耗時的。將CCD相機視場內所釆集的圖像進行成像系統 內外方位參數的標定，然后再通過相關算法還原對應的真實的物理圖形。完成這 種光學成像系統的畸變矯正后，只需要在CCD相機視場內找到對準標記就可以完 成對焦和對準，因而可以縮短光刻系統這兩個過程的時間。
技術實現思路
本專利技術的目的是，以解決光刻裝置中微觀成像 系統的畸變問題，為用于對焦和對準的成像系統的標定提供一種簡潔、靈活的標 定方法。為了達到上述目的，本專利技術所采用的技術方案為-，其特征在于包含以下步驟(1) 準備二維的精密移動平臺，精密移動平臺上設有可調整高度的墊片， 在精密移動平臺外設有CCD相機；(2) 在晶圓上制作特定的定位標記，所述定位標記即為圖像中進行信息提 取的參考點，再將晶圓置于二維精密移動平臺的墊片上；(3) 調節精密移動平臺，將定位標記調到CCD相機視場內的一個特定位置， 同時測量定位標記所對應的空間物理坐標；(4) 使用CCD相機對視場內的定位標記進行圖像采集，得到對應此時位置 坐標的定位標記圖像；(5) 保持CCD相機固定不動，控制精密移動平臺作二維移動，使得定位標 記移動到CCD相機視場內下一個特定的位置，然后重復歩驟(3)和(4) n次；(6) 利用第(5)步采集的n幅定位標記圖像，得到對應CCD相機視場內 n個定位標記位置的空間物理坐標和相應的定位標記圖像坐標，相當于得到一幅 完整的包含n個定位標記的圖像；(7) 調節品圓下面的墊片高度，改變晶圓面和CCD相機之間的角度，重復 步驟(3)、 (4)、 (5)和(6) m次，得到m幅不同角度的圖像；(8) 利用歩驟(7)所得到的m幅不同角度的含有n個定位標記的圖像信息，采用相機標定的方法，利用定位標記的空間物理坐標和其對應的定位標記圖 像坐標，求解得到成像系統的內外方位元素，進而得到定位標記在CCD相機采 集的圖像中位置和其對應的真實的物理位置，完成光學系統內外方位參數的確定 和系統畸變的矯正。所述的，其特征在于所述標定模版的制作利 用精密移動平臺的移動來實現，移動的次數取決于CCD相機視場的大小以及平 臺每次移動的步進間隔。所述的，其特征是所述晶圓上制作的定位標記為中國專利申請200720044397X公開的一種對準標記結構，采用光刻技術在 晶圓上制作而成。所述的，其特征在于所述的CCD相機的入 光口處設有成像系統，所述的成像系統包括光源，所述光源發出的光經過光學集 光系統后入射至反射鏡，并被反射鏡反射至光學波長分束器，所述光學波長分束 器的反射光經過透鏡或透鏡組后投射至晶圓上。晶圓的反射光再經過光學波長分 束器透射后被分束器分成兩路。所述的分束器將入射來的光反射和透射，反射的 光被反射至對位對焦系統，并由對位對焦系統將信號傳輸至計算機系統，透射 的光經過透鏡或透鏡組后入射至CCD相機，并由CCD相機將信號傳輸至計算 機。本專利技術的主要意義在于，直接利用可控的精密移動平臺移動實現標定模版的 制作，每一次精密移動平臺移動的位移與目標物的設計形式和大小有關。而目標 物上的標記是通過光刻技術制作在晶圓表面上的，方便靈活，避免了使用高成本 的標準模版。采用這種方法可為光刻裝置的CCD相機進行簡單方便的平面標定， 從而可以對光學定位檢測系統中投影鏡頭產生的畸變進行實時矯正，實現對晶圓 上已有圖形的實時對位檢測。 附圖說明圖la為晶圓上制作的定位標記示意圖，圖lb為平臺移動和CCD視場內標 記位置對應的示意圖。圖2為CCD相機視場內精密移動平臺的示意圖。圖3為精密移動平臺移動定位標記對應的真實位置和CCD相機采集的圖像，其中圖3a為精密移動平臺移動定位標記對應的真實位置，圖3b為CCD相機采 集的精密移動平臺移動定位標記的圖像。圖4為整體裝置示意圖。圖5為改變晶圓平面俯仰的局部示意圖。 具體實施例方式，其步驟為(1) 準備二維的精密移動平臺10，精密移動平臺IO上設有可調整高度的 墊片，晶圓ll放置在墊片上，在精密移動平臺IO外設有成像系統。所述成像系統包括光源1，所述光源1發出的光經過光學集光系統2后入射至反射鏡3，并 被反射鏡3反射至光學波長分束器6，所述光學波長分束器6反射光經過安裝在 轉盤9上的透鏡或透鏡組5后，投射至精密移動平臺上的晶圓11，晶圓ll上的 反射光經過光學波長分束器6透射后被分束器12分成兩路。分束器12的一路反 射光投射至對位對焦系統7，并由對位對焦系統7將信號傳輸至計算機系統； 分束器12的另一路透射光經透鏡或透鏡組4透射至CCD相機8中，并由CCD 相機8將信號傳輸至計算機；(2) 在晶圓上制作特定的定位標記，所述定位標記即為圖像中進行信息提 取的參考點，再將晶圓置于二維精密移動平臺的墊片上；(3) 調節精密移動平臺，將定位標記調到CCD相機視場內的一個特定位置， 同時測量定位標記所對應的空間物理坐標；(4) 使用CCD相機對視場內的定位標記進行圖像采集，得到對應此時位置 坐標的定位標記圖像；(5) 保持CCD相機固定不動，控制精密移動平臺使其移動，定位標本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種微觀成像系統的標定方法，其特征在于包括以下步驟：　（１）準備二維的精密移動平臺，精密移動平臺上設有可調整高度的墊片，在精密移動平臺外設有ＣＣＤ相機；　（２）在晶圓上制作特定的定位標記，所述定位標記即為圖像中進行信息提取的參考 點，再將晶圓置于二維精密移動平臺的墊片上；　（３）調節精密移動平臺，將定位標記調到ＣＣＤ相機視場內的一個特定位置，同時測量定位標記所對應的空間物理坐標；　（４）使用ＣＣＤ相機對視場內的定位標記進行圖像采集，得到對應此時位置坐標的 定位標記圖像；　（５）保持ＣＣＤ相機固定不動，控制精密移動平臺做二維移動，使得定位標記移動到ＣＣＤ相機視場內下一個特定的位置，然后重復步驟（３）和（４）ｎ次；　（６）利用第（５）步采集的ｎ幅定位標記圖像，得到對應ＣＣＤ相機視場內 ｎ個定位標記位置的空間物理坐標和相應的定位標記圖像坐標，相當于得到一幅完整的包含ｎ個定位標記的圖像；　（７）調節晶圓下面的墊片高度，改變晶圓面和ＣＣＤ相機之間的角度，重復步驟（３）、（４）、（５）和（６）ｍ次，得到ｍ幅不同角度的圖像； 　（８）利用步驟（７）所得到的ｍ幅不同角度的含有ｎ個定位標記的圖像信息，采用相機標定的方法，利用定位標記的空間物理坐標和其對應的定位標記圖像坐標，求解得到成像系統的內外方位元素，進而得到定位標記在ＣＣＤ相機采集的圖像中位置和其對應的真 實的物理位置，完成光學系統內外方位參數的確定和系統畸變的矯正。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李顯杰，盧云君，李輝，
申請(專利權)人：芯碩半導體中國有限公司，
類型：發明
國別省市：34[中國|安徽]