一种用于晶圆套刻测量的可变焦显微成像装置的制作方法

本发明涉及晶圆套刻测量，具体是一种用于晶圆套刻测量的可变焦显微成像装置。

背景技术：

1、在半导体芯片制造过程的前道工序，需要对晶圆进行数十次的光刻，光刻机的分辨率和晶圆不同光刻层的对准，是影响光刻工艺误差的决定因素。晶圆不同光刻层间允许的对准误差，即套刻精度对光刻精度的影响首当其冲。

2、因此光刻前，需要利用显微成像装置对晶圆上的套刻标记进行测量，来判断当前光刻层与上一光刻层的对准误差是否满足设计要求。

3、在测量标记图案，即套刻标记时，目前传统的方案是利用两套z方向的运动台来实现z向光学镜筒的细调焦和粗调焦，来实现标记图案的锁定，该两套z方向运动台(一个大行程的和一个小行程的)不但增加了装置的生产成本，占据较大的空间，增加了z向的负载，同时也增加了运动的复杂化，使用十分不便。

技术实现思路

1、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种用于晶圆套刻测量的可变焦显微成像装置，包括白光光源、用于控制白光光源开关的光源控制器、用于校准白光光源发射光束为平行光的光源准直组件、用于调整光束方向的反射镜、可调节的滤光片系统和半透半反镜，所述半透半反镜的反射方向上依次设有可变焦液态物镜和标记图案，所述标记图案位于晶圆上，所述半透半反镜的透射方向上依次设有可变焦液态成像透镜和相机。

2、优选的，所述可变焦液态物镜上电性连接有用于控制可变焦液态物镜焦距的物镜控制器，可变焦液态成像透镜上电性连接有用于控制可变焦液态成像透镜间距的成像透镜控制器。

3、优选的，所述可变焦液态物镜和可变焦液态成像透镜为电润湿液态透镜或者薄膜型液态透镜。

4、优选的，所述滤光片系统包括若干个滤光片组件和滤光片切换机构，所述滤光片切换机构两端设有滤光片存储区和供白光光源透过的透光区，所述透光区上的滤光片组件数量为零或一。

5、优选的，所述滤光片切换机构不限于手动、或电动、或气动平移，手动、或气动、或电动转动。

6、优选的，所述相机位于可变焦液态成像透镜的上方，所述半透半反镜位于可变焦液态成像透镜的下方。

7、优选的，所述光源准直组件位于反射镜的下方，所述白光光源位于光源准直组件的下方。

8、本发明提供了一种用于晶圆套刻测量的可变焦显微成像装置，与现有技术相比具备以下有益效果：

9、该一种用于晶圆套刻测量的可变焦显微成像装置，采用一个可变焦液态物镜和一个可变焦液态成像透镜，通过物镜控制器对可变焦液态物镜施加不同的电压或电流信号，通过成像透镜控制器对可变焦液态成像透镜施加不同的电压或电流信号，来获得不同焦距的可变焦液态物镜和可变焦液态成像透镜，精确地让测量对象即套刻标记，位于物镜焦平面上，同时精确地把套刻标记成像于像平面上，可以实现不同物方视场和像方视场的切换，相比于传统的物镜和成像透镜采用的是两套z轴向运动台一个大行程的和一个小行程的来调整焦距，本发明的可变焦液态物镜和可变焦液态成像透镜简化了装置的复杂性，大幅度降低了设备的成本，减小了设备在z轴向的负载，同时缩小了设备的尺寸，节省了测量空间，对于半导体晶圆前道测量至关重要，相比于现有技术需要利用两套运动台实现不同物镜视场切换；本发明中通过设置相应控制器调控可变焦液态物镜和可变焦液态成像透镜，可以同时实现物方像方聚焦，使得操作执行更便捷快速，使用方便。

技术特征：

1.一种用于晶圆套刻测量的可变焦显微成像装置，其特征在于，包括白光光源(2)、用于控制白光光源(2)开关的光源控制器(1)、用于校准白光光源(2)发射光束为平行光的光源准直组件(3)、用于调整光束方向的反射镜(4)、可调节的滤光片系统(5)和半透半反镜(6)，所述半透半反镜(6)的反射方向上依次设有可变焦液态物镜(7)和标记图案(8)，所述标记图案(8)位于晶圆(9)上，所述半透半反镜(6)的透射方向上依次设有可变焦液态成像透镜(10)和相机(11)。

2.根据权利要求1所述的一种用于晶圆套刻测量的可变焦显微成像装置，其特征在于，所述可变焦液态物镜(7)上电性连接有用于控制可变焦液态物镜(7)焦距的物镜控制器(12)，可变焦液态成像透镜(10)上电性连接有用于控制可变焦液态成像透镜(10)间距的成像透镜控制器(13)。

3.根据权利要求2所述的一种用于晶圆套刻测量的可变焦显微成像装置，其特征在于，所述可变焦液态物镜(7)和可变焦液态成像透镜(10)为电润湿液态透镜或者薄膜型液态透镜。

4.根据权利要求1所述的一种用于晶圆套刻测量的可变焦显微成像装置，其特征在于，所述滤光片系统(5)包括若干个滤光片组件(51)和滤光片切换机构(52)，所述滤光片切换机构(52)两端设有滤光片存储区(53)和供白光光源(2)透过的透光区(54)，所述透光区(54)上的滤光片组件(51)数量为零或一。

5.根据权利要求4所述的一种用于晶圆套刻测量的可变焦显微成像装置，其特征在于，所述滤光片切换机构(52)不限于手动、或电动、或气动平移，手动、或气动、或电动转动。

6.根据权利要求1所述的一种用于晶圆套刻测量的可变焦显微成像装置，其特征在于，所述相机(11)位于可变焦液态成像透镜(10)的上方，所述半透半反镜(6)位于可变焦液态成像透镜(10)的下方。

7.根据权利要求1所述的一种用于晶圆套刻测量的可变焦显微成像装置，其特征在于，所述光源准直组件(3)位于反射镜(4)的下方，所述白光光源(2)位于光源准直组件(3)的下方。

技术总结
本发明公开了一种用于晶圆套刻测量的可变焦显微成像装置，包括白光光源、用于控制白光光源开关的光源控制器、用于校准白光光源发射光束为平行光的光源准直组件、用于调整光束方向的反射镜、可调节的滤光片系统和半透半反镜，所述半透半反镜的反射方向上依次设有可变焦液态物镜和标记图案，所述标记图案位于晶圆上，所述半透半反镜的透射方向上依次设有可变焦液态成像透镜和相机；该可变焦显微装置，采用可变焦液态物镜和可变焦液态成像透镜简化了装置的复杂性，大幅度降低了设备的成本，减小了设备在Z轴向的负载，同时缩小了设备的尺寸，节省了测量空间，可以同时实现物方像方聚焦，使得操作执行更便捷快速，使用方便。

技术研发人员：吴坤,盖洪峰,段洪伟
受保护的技术使用者：无锡埃瑞微半导体设备有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16