专利名称：一种光刻机共轴对焦装置及对焦方法
技术领域：
本发明属于光刻技术领域，具体为一种光刻机共轴对焦装置。
背景技术：
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。对焦技术作为光刻机系统中必不可少的一项关键技术，对焦的时间和精度对光刻机系统的性能和曝光图形的质量起到了至关重要的作用。在光刻系统中，图像处理被动对焦和旁轴测量仪对焦以及启动对焦是现有的最常用的对焦方式，它们存在对焦速度慢，不够准确，对环境的要求高等缺点，都不能很好的适用于高端光刻机产品。
发明内容
本发明的目的是提供一种光刻机共轴对焦装置，在不影响光刻机曝光质量的前提下，解决现有技术对焦不够准确，速度慢的问题。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是
光刻机共轴对焦方法，包括有激光位移传感器、CCD相机、曝光基底，其特征在于所述激光位移传感器的激光出射口外设有一个分光棱镜，所述分光棱镜的反射光路上设有位于精密移动平台上的曝光基底，所述分光棱镜与曝光基底之间设有物镜，所述分光棱镜的折射光路上设有CCD相机，所述分光棱镜与CCD相机之间设有聚焦透镜；所述激光位移传感器发出的激光经过分光棱镜、物镜照射到精密移动平台上的曝光基底后反射，再经过物镜、分光棱镜以及聚焦透镜，聚焦在CXD相机上； 对焦方法包括以下步骤
1)移动精密移动平台Z轴，通过CCD相机观测到光斑的形状，光斑最锐利时对应的精密移动平台Z轴坐标ZO记为物镜的初焦面；
2)在精密移动平台Z轴坐标为ZO时，把激光位移传感器的读数归零，然后向上移动精密移动平台，使激光位移传感器的读数达到线性区间的最大值(512)，此时精密移动平台 Z轴坐标为Zl ；向下移动精密移动平台，使激光位移传感器的读数达到线性区间的最大值 (-512)，此时精密移动平台Z轴坐标为Z2 ；
3)计算激光位移传感器sensor读数每变化一个单位，精密移动平台移动的距离d，公式为d= (Zl-Z2)/1024 ；
4)在光刻机曝光时，需要水平和竖直移动精密移动平台，在此过程中，把激光位移传感器的实时读数记为a，则精密移动平台Z轴的实时坐标f的计算公式为f=ad+Z0，f即为光刻机在曝光过程中物镜的实时焦面。所述的一种光刻机共轴对焦方法，其特征在于所述物镜为20X物镜。
所述的一种光刻机共轴对焦方法，其特征在于激光位移传感器发出的激光为红色激光。本发明的优点是本发明通过激光位移传感器实时监测曝光基底的不平整性，从而控制精密移动平台竖直方向的运动，确保曝光基底处于物镜的焦面位置，从而实现对焦功能。本发明的共轴对焦方法能够保证对焦的准确性，而且对焦速度快。
图1为本发明的结构示意图。图2为本发明的激光位移传感器的读数和平台Z轴坐标的线性图。
具体实施例方式以下将结合一个实施例对本发明的一种光刻机共轴对焦装置及对焦方法作进一步的详细描述。如图1所示，一种光刻机共轴对焦装置包括激光位移传感器1，CXD相机2，聚焦透镜3，分光棱镜4，20X物镜5，精密移动平台6以及曝光基底7。其工作过程为激光位移传感器1发出的红色激光经过分光棱镜4以及20X物镜5照射到精密移动平台6上的曝光基底7后反射，再经过20X物镜5，分光棱镜4以及聚焦透镜3，聚焦在CXD相机上2。光刻机共轴对焦的具体步骤为
1.在精密移动平台上放置曝光基底，并且将曝光基底移动到曝光区域，打开激光位移传感器的，通过CCD相机观测到光斑的形状，光斑最锐利时对应的精密移动平台Z轴坐标ZO (1. 532365mm)。2.在Z=ZO时，把激光位移传感器的读数归零，然后向上移动精密移动平台，使激光位移传感器的读数达到线性区间的最大值(512)，此时精密移动平台Z轴坐标为Zl (1. 562493mm)；向下移动精密移动平台，使激光位移传感器的读数达到线性区间的最大值 (-512)，此时精密移动平台Z轴坐标为Zl (1. 501027mm)；
3.计算激光位移传感器的读数每变化一个单位，精密移动平台移动的距离d，公式为 d= ( Z1-Z2) /1024,把Zl和Z2的值代入此公式计算，得d=0. 00006mm。4.在光刻机曝光时，需要水平和竖直移动精密移动平台，在此过程中，把激光位移传感器的实时读数记为e，则精密移动平台Z轴的实时坐标f的计算公式为f=ed+Z0，把ZO 和d的值代入此公式计算，得f=0. 00006e+l. 532365，其线性图如图2所示。f即为光刻机在曝光过程中20X物镜的实时焦面。
权利要求
1.一种光刻机共轴对焦方法，包括有激光位移传感器、CCD相机、曝光基底，其特征在于所述激光位移传感器的激光出射口外设有一个分光棱镜，所述分光棱镜的反射光路上设有位于精密移动平台上的曝光基底，所述分光棱镜与曝光基底之间设有物镜，所述分光棱镜的折射光路上设有CCD相机，所述分光棱镜与CCD相机之间设有聚焦透镜；所述激光位移传感器发出的激光经过分光棱镜、物镜照射到精密移动平台上的曝光基底后反射，再经过物镜、分光棱镜以及聚焦透镜，聚焦在CXD相机上；对焦方法包括以下步骤1)移动精密移动平台Z轴，通过CCD相机观测到光斑的形状，光斑最锐利时对应的精密移动平台Z轴坐标ZO记为物镜的初焦面；2)在精密移动平台Z轴坐标为ZO时，把激光位移传感器的读数归零，然后向上移动精密移动平台，使激光位移传感器的读数达到线性区间的最大值(512)，此时精密移动平台 Z轴坐标为Zl ；向下移动精密移动平台，使激光位移传感器的读数达到线性区间的最大值 (-512)，此时精密移动平台Z轴坐标为Z2 ；3)计算激光位移传感器sensor读数每变化一个单位，精密移动平台移动的距离d，公式为d= (Zl-Z2)/1024 ；4)在光刻机曝光时，需要水平和竖直移动精密移动平台，在此过程中，把激光位移传感器的实时读数记为a，则精密移动平台Z轴的实时坐标f的计算公式为f=ad+Z0，f即为光刻机在曝光过程中物镜的实时焦面。
2.根据权利要求1所述的一种光刻机共轴对焦方法，其特征在于所述物镜为20X物^Ml O
3.根据权利要求1所述的一种光刻机共轴对焦方法，其特征在于激光位移传感器发出的激光为红色激光。
全文摘要
本发明公开了一种光刻机共轴对焦装置，包括有激光位移传感器、CCD相机、曝光基底，激光位移传感器的激光出射口外设有一个分光棱镜，分光棱镜的反射光路上设有位于精密移动平台上的曝光基底，分光棱镜与曝光基底之间设有物镜，分光棱镜的折射光路上设有CCD相机，分光棱镜与CCD相机之间设有聚焦透镜；激光位移传感器发出的激光经过分光棱镜、物镜照射到精密移动平台上的曝光基底后反射，再经过物镜、分光棱镜以及聚焦透镜，聚焦在CCD相机上。本发明通过激光位移传感器实时监测曝光基底的不平整性，从而控制精密移动平台竖直方向的运动，确保曝光基底处于物镜的焦面位置，从而实现对焦功能。本发明的对焦方法能够保证对焦的准确性，而且对焦速度快。
文档编号G03F7/20GK102385261SQ20111037336
公开日2012年3月21日 申请日期2011年11月22日 优先权日2011年11月22日
发明者刘文海, 吴俊 , 方兴, 李文静, 李显杰, 焦朋 申请人:合肥芯硕半导体有限公司