一種基于Keyence實(shí)時(shí)聚焦方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于Keyence實(shí)時(shí)聚焦方法及裝置，掃描式光刻機(jī)按照條帶進(jìn)行曝光，所有條帶構(gòu)成整個(gè)曝光區(qū)域；曝光區(qū)域確定實(shí)時(shí)聚焦區(qū)域，將實(shí)時(shí)聚焦區(qū)域劃分成待擬合區(qū)域；曝光某一條帶前利用Keyence將與此條帶相交的所有待擬合區(qū)域的四個(gè)頂點(diǎn)位置的焦面值測(cè)算出來，通過矩陣運(yùn)算擬合得到待擬合區(qū)域的焦平面方程；曝光某一條帶時(shí)找到已擬合區(qū)域，通過焦平面方程得到焦面值，移動(dòng)曝光基底Wafer實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)聚焦。本基于Keyence實(shí)時(shí)聚焦方法及裝置成本低廉，聚焦精準(zhǔn)、快速，實(shí)現(xiàn)了超快速聚焦■’實(shí)際應(yīng)用中可以通過調(diào)整待擬合區(qū)域大小來實(shí)現(xiàn)更精細(xì)或更快速的聚焦。
【專利說明】-種基于Keyence實(shí)時(shí)聚焦方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于Keyence實(shí)時(shí)聚焦方法及裝置，主要用于高速激光直接成像 光刻機(jī)系統(tǒng)，屬于超大規(guī)模集成電路裝備行業(yè)【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 高速光刻機(jī)不僅對(duì)曝出的圖形質(zhì)量有較高要求，而且對(duì)設(shè)備的產(chǎn)能也有很高的要 求。聚焦系統(tǒng)是光刻機(jī)中的非常重要的模塊之一，它的性能不僅影響曝光的圖形質(zhì)量還直 接影響曝光產(chǎn)能。
[0003] 聚焦不準(zhǔn)就會(huì)造成曝出的圖形模糊、失真，最終導(dǎo)致芯片報(bào)廢。如果聚焦速度太慢 又會(huì)嚴(yán)重影響曝光產(chǎn)能，導(dǎo)致設(shè)備性能的下降。本行業(yè)中一直在尋找一種高效的聚焦系統(tǒng)。 傳統(tǒng)的聚焦系統(tǒng)有兩種，一種是純軟件式被動(dòng)聚焦，此種方式通過平臺(tái)Z軸運(yùn)動(dòng)過程中用 工業(yè)相機(jī)連續(xù)采集曝光基底上圖像然后利用圖像處理的方式找到最清晰圖像實(shí)現(xiàn)聚焦，特 點(diǎn)是成本低，速度慢；另一種是純硬件的式的主動(dòng)聚焦，此方式利用測(cè)距儀，通過實(shí)時(shí)測(cè)量 曝光基底高度來測(cè)算焦面值實(shí)現(xiàn)聚焦。主動(dòng)聚焦速度明顯改善，但仍無法滿足快速實(shí)時(shí)聚 焦需求，且價(jià)格偏高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種基于Keyence實(shí)時(shí)聚焦方法及裝 置，通過在純硬件主動(dòng)聚焦的系統(tǒng)中加入軟件算法來提高聚焦效率，實(shí)現(xiàn)比純硬件聚焦更 快的速度，滿足快速實(shí)時(shí)聚焦需求，成本低廉，聚焦精準(zhǔn)、快速，實(shí)現(xiàn)更精細(xì)、更快速的聚焦 效果。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，一種基于Keyence實(shí)時(shí)聚焦方法的具體步驟是：
[0006] (1)、掃描式光刻機(jī)按照條帶進(jìn)行曝光，一次掃描曝光一個(gè)條帶，一個(gè)條帶接著一 個(gè)條帶的順序曝光，所有條帶構(gòu)成整個(gè)曝光區(qū)域；
[0007] (2)、根據(jù)步驟（1)中曝光區(qū)域確定實(shí)時(shí)聚焦區(qū)域，將實(shí)時(shí)聚焦區(qū)域按照一定的寬 度和高度劃分成若干小的矩形區(qū)域作為待擬合區(qū)域；
[0008] (3)、曝光某一條帶前通過激光測(cè)距儀Keyence將與此條帶相交的所有待擬合區(qū) 域的四個(gè)頂點(diǎn)位置的焦面值測(cè)算出來，將每個(gè)待擬合區(qū)域四個(gè)頂點(diǎn)的位置及焦面值進(jìn)行矩 陣運(yùn)算，擬合得到此區(qū)域的焦平面方程；
[0009] (4)、曝光某一條帶時(shí)通過三軸定位平臺(tái)Stage當(dāng)前的位置x0, y0,找到包含此位 置的已擬合區(qū)域，并將x〇, y〇代入此區(qū)域的焦平面方程，從而得到三軸定位平臺(tái)Stage在此 位置的焦面值f〇,移動(dòng)三軸定位平臺(tái)Stage的Z軸到f0位置實(shí)現(xiàn)此位置的聚焦。
[0010] 進(jìn)一步，所述步驟（3)在曝光準(zhǔn)備階段并行執(zhí)行。
[0011] 與上述方法結(jié)合所使用的裝置由三軸定位平臺(tái)Stage,以及位于Stage上方固定 在成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的激光測(cè)距儀Keyence和光學(xué)成像鏡頭Lens組合構(gòu)成。
[0012] 進(jìn)一步，所述三軸定位平臺(tái)Stage包括X、Y、Z三個(gè)方向移動(dòng)的高精度直線電機(jī)；
[0013] 所述激光測(cè)距儀Keyence和光學(xué)成像鏡頭Lens分別安裝在上成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上。
[0014] 在所述三軸定位平臺(tái)Stage的Z軸上安裝曝光基底Wafer。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本基于Keyence實(shí)時(shí)聚焦方法及裝置利用硬件激光測(cè)距儀 Keyence在待擬合矩形區(qū)域的四個(gè)頂點(diǎn)進(jìn)行快速聚焦，然后利用矩陣運(yùn)算擬合矩形區(qū)域的 焦平面方程，曝光時(shí)通過三軸定位平臺(tái)Stage位置和焦平面方程實(shí)時(shí)計(jì)算焦面值從而實(shí)現(xiàn) 超快速聚焦；實(shí)際應(yīng)用中可以通過調(diào)整待擬合區(qū)域大小來實(shí)現(xiàn)更精細(xì)或更快速的聚焦。本 發(fā)明成本低廉，聚焦精準(zhǔn)、快速。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1為曝光區(qū)域、曝光條帶、聚焦區(qū)域、聚焦條帶、待擬合區(qū)域示意圖；
[0017] 圖2為激光測(cè)距儀Keyence、光學(xué)成像鏡頭Lens及三軸定位平臺(tái)Stage的結(jié)構(gòu)示 意圖；
[0018] 圖3為圖2中Wafer的放大示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0020] 如圖3所示，本基于Keyence實(shí)時(shí)聚焦方法的具體步驟是：
[0021] (1)、掃描式光刻機(jī)按照條帶進(jìn)行曝光，條帶是一個(gè)長(zhǎng)方形曝光區(qū)域，即圖3中粗 實(shí)線表示的長(zhǎng)條矩形，一次掃描曝光一個(gè)條帶，一個(gè)條帶接著一個(gè)條帶的順序曝光，所有條 帶構(gòu)成整個(gè)曝光區(qū)域，整個(gè)曝光區(qū)域即圖3中粗實(shí)線表示的大矩形區(qū)域；
[0022] (2)、根據(jù)步驟（1)中曝光區(qū)域確定實(shí)時(shí)聚焦區(qū)域，即圖3中細(xì)實(shí)線表示的大矩形 區(qū)域，將實(shí)時(shí)聚焦區(qū)域按照一定的寬度和高度劃分成若干小的矩形區(qū)域作為待擬合區(qū)域， 即圖3中細(xì)實(shí)線表示的小方格區(qū)域；
[0023] (3)、曝光某一條帶前通過激光測(cè)距儀Keyence將與此條帶相交的所有待擬合區(qū) 域的四個(gè)頂點(diǎn)位置的焦面值測(cè)算出來，將每個(gè)待擬合區(qū)域四個(gè)頂點(diǎn)的位置及焦面值進(jìn)行矩 陣運(yùn)算，擬合得到此區(qū)域的焦平面方程；
[0024] (4)、曝光某一條帶時(shí)通過三軸定位平臺(tái)Stage當(dāng)前的位置x0, y0,找到包含此位 置的已擬合區(qū)域，并將x〇, y〇代入此區(qū)域的焦平面方程，從而得到三軸定位平臺(tái)Stage在此 位置的焦面值f〇,移動(dòng)三軸定位平臺(tái)Stage的Z軸到f0位置實(shí)現(xiàn)此位置的聚焦。
[0025] 進(jìn)一步，所述步驟（3)在曝光準(zhǔn)備階段并行執(zhí)行，不影響曝光產(chǎn)能。
[0026] 如圖1所示，與上述方法結(jié)合所使用的裝置由三軸定位平臺(tái)Stage，以及位于 Stage上方固定在成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的激光測(cè)距儀Keyence和光學(xué)成像鏡頭Lens組合構(gòu)成。
[0027] 進(jìn)一步，所述三軸定位平臺(tái)Stage包括X、Y、Z三個(gè)方向移動(dòng)的高精度直線電機(jī)；
[0028] 所述激光測(cè)距儀Keyence和光學(xué)成像鏡頭Lens安裝在位于Stage上方的成像系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)上；
[0029] 在所述三軸定位平臺(tái)Stage的Z軸上安裝曝光基底Wafer。
[0030] 綜上所述，本基于Keyence實(shí)時(shí)聚焦方法及裝置利用硬件激光測(cè)距儀Keyence在 待擬合矩形區(qū)域的四個(gè)頂點(diǎn)進(jìn)行快速聚焦，然后利用矩陣運(yùn)算擬合矩形區(qū)域的焦平面方 程，曝光時(shí)通過三軸定位平臺(tái)Stage位置和焦平面方程實(shí)時(shí)計(jì)算焦面值從而實(shí)現(xiàn)超快速聚 焦；實(shí)際應(yīng)用中可以通過調(diào)整待擬合區(qū)域大小來實(shí)現(xiàn)更精細(xì)或更快速的聚焦。即本發(fā)明通 過在純硬件主動(dòng)聚焦的系統(tǒng)中加入軟件算法來提高聚焦效率，實(shí)現(xiàn)比純硬件聚焦更快的速 度，滿足快速實(shí)時(shí)聚焦需求，成本低廉，聚焦精準(zhǔn)、快速。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于Keyence實(shí)時(shí)聚焦方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 、掃描式光刻機(jī)按照條帶進(jìn)行曝光，一次掃描曝光一個(gè)條帶，一個(gè)條帶接著一個(gè)條 帶的順序曝光，所有條帶構(gòu)成整個(gè)曝光區(qū)域； (2) 、根據(jù)步驟（1)中曝光區(qū)域確定實(shí)時(shí)聚焦區(qū)域，將實(shí)時(shí)聚焦區(qū)域按照一定的寬度和 高度劃分成若干小的矩形區(qū)域作為待擬合區(qū)域； (3) 、曝光某一條帶前通過激光測(cè)距儀Keyence將與此條帶相交的所有待擬合區(qū)域的 四個(gè)頂點(diǎn)位置的焦面值測(cè)算出來，將每個(gè)待擬合區(qū)域四個(gè)頂點(diǎn)的位置及焦面值進(jìn)行矩陣運(yùn) 算，擬合得到此區(qū)域的焦平面方程； (4) 、曝光某一條帶時(shí)通過三軸定位平臺(tái)Stage當(dāng)前的位置xO, yO,找到包含此位置的 已擬合區(qū)域，并將x〇, y〇代入此區(qū)域的焦平面方程，從而得到三軸定位平臺(tái)Stage在此位置 的焦面值f〇,移動(dòng)三軸定位平臺(tái)Stage的Z軸到fO位置實(shí)現(xiàn)此位置的聚焦。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Keyence實(shí)時(shí)聚焦方法，其特征在于， 所述步驟（3)在曝光準(zhǔn)備階段并行執(zhí)行。
3. -種基于Keyence實(shí)時(shí)聚焦裝置，其特征在于， 所述裝置由三軸定位平臺(tái)Stage,以及位于Stage上方固定在成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的激光 測(cè)距儀Keyence和光學(xué)成像鏡頭Lens組合構(gòu)成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于Keyence實(shí)時(shí)聚焦裝置，其特征在于， 所述三軸定位平臺(tái)Stage包括X、Y、Z三個(gè)方向移動(dòng)的高精度直線電機(jī)； 所述激光測(cè)距儀Keyence和光學(xué)成像鏡頭Lens安裝在位于Stage上方的成像系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)上； 在所述三軸定位平臺(tái)Stage的Z軸上安裝曝光基底Wafer。
【文檔編號(hào)】G03F7/207GK104216241SQ201410470356
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】王宇航, 曹旸 申請(qǐng)人:江蘇影速光電技術(shù)有限公司