校準(zhǔn)dmd光刻系統(tǒng)中投影鏡頭焦面和相機(jī)焦面位置的新方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于確定DMD光刻系統(tǒng)中投影鏡頭焦平面和相機(jī)的焦平面位置的校準(zhǔn)方法領(lǐng)域，具體涉及一種校準(zhǔn)DMD光刻系統(tǒng)中投影鏡頭焦面和相機(jī)焦面位置的新方法。
【背景技術(shù)】
[0002]新一代基于數(shù)字微鏡陣列(Digital Micro-mirror Device,DMD)空間光調(diào)制器的數(shù)字無掩模光刻技術(shù)大幅簡化了傳統(tǒng)光刻掩膜制作工藝的繁瑣流程，使得新型數(shù)字光刻掩膜的制作變得簡單易控，顯著提升了光刻圖形的復(fù)雜度，并進(jìn)一步改善了光刻的精度和效率。
[0003]DMD數(shù)字無掩模光刻系統(tǒng)是成熟的現(xiàn)有技術(shù)，如圖1所示，其基本結(jié)構(gòu)包括光源1、DMD空間光調(diào)制器2、半反半透棱鏡3、投影鏡頭4和CXD調(diào)焦相機(jī)6。DMD數(shù)字無掩模光刻系統(tǒng)用計(jì)算機(jī)優(yōu)化DMD空間光調(diào)制器產(chǎn)生一系列虛擬的數(shù)字圖形作為虛擬掩膜，并控制投影鏡頭把圖形一幅幅地投影到與投影鏡頭焦平面重合的光刻基片上，對基片進(jìn)行光刻蝕?；砻娴姆瓷涔庋赝队扮R頭4返回，并經(jīng)半反半透棱鏡3的反射進(jìn)入CCD調(diào)焦相機(jī)6。由CCD調(diào)焦相機(jī)或顯微鏡等觀測設(shè)備對光刻基片上的光場分布圖案進(jìn)行數(shù)字化信息采集。通過分析光刻基片上的圖案信息是否符合預(yù)期要求，可以對下一幅即將被投影的數(shù)字圖形的結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步的預(yù)調(diào)控和優(yōu)化，通過該反饋和優(yōu)化過程最終可以獲得最佳的光刻圖形質(zhì)量。
[0004]上述過程中，首先要求光刻基片位于投影鏡頭4的焦平面上，同時(shí)，還要確保CXD調(diào)焦相機(jī)的焦平面與DMD空間光調(diào)制器2共軛，只有這樣，才能在保障光刻精度的同時(shí)，也使CCD調(diào)焦相機(jī)能夠清晰的成像拍照。因此，DMD數(shù)字無掩模光刻系統(tǒng)在正式開始光刻作業(yè)前，首先要對CCD調(diào)焦相機(jī)的焦平面位置進(jìn)行校準(zhǔn)。通常，用如圖2所示的玻璃平板5作為投影物面，該玻璃平板5的一側(cè)是反射鏡5-1，其另一側(cè)是透明玻璃5-2。光源I的出射光經(jīng)DMD空間光調(diào)制器反射后會投射出如圖3所示的、明暗相間的DMD條紋圖案，投影鏡頭4將DMD條紋圖案投射到玻璃平板5的上端面，該DMD條紋圖案的一半被玻璃平板5 —側(cè)的反射鏡5-1反射后沿投影鏡頭4返回，并經(jīng)半反半透棱鏡3的反射進(jìn)入CCD調(diào)焦相機(jī)6。DMD條紋圖案的一半直接透過對焦玻璃平板5另一側(cè)的透明玻璃5-2，并入射到用于輔助對焦的顯微鏡7中。
[0005]對焦時(shí)，首先用顯微鏡7觀察玻璃平板5的外輪廓邊緣及其下端面，并反復(fù)調(diào)校對焦玻璃平板5在投影鏡頭4光軸上的姿態(tài)和位置，直至如圖4所示的玻璃平板5的圓形外輪廓邊緣、玻璃平板5的下端面以及視野中由透明玻璃5-2所透過的的DMD條紋圖案整體均清晰時(shí)，則可確定，此時(shí)的玻璃平板5已經(jīng)與投影鏡頭4的焦平面9重合。
[0006]然后，在保持玻璃平板5位置不變的前提下，改用DMD調(diào)焦相機(jī)對此時(shí)的玻璃平板5的上端面進(jìn)行觀察和對焦，CCD調(diào)焦相機(jī)6的成像如圖5所示，其包括玻璃平板5的圓形外輪廓邊緣、玻璃平板5的上端面的反射鏡5-1以及由反射鏡5-1所反射的一半DMD條紋圖案。最終，當(dāng)CCD調(diào)焦相機(jī)6能夠清晰成像時(shí)，則可確定，此時(shí)的投影鏡頭4的焦平面已經(jīng)與由玻璃平板5所確定的CCD調(diào)焦相機(jī)6的焦平面重合，對焦校準(zhǔn)工作結(jié)束。
[0007]但是，由于玻璃平板5中的反射鏡5-1和透明玻璃5-2均是半圓，因此，在利用玻璃平板5確定投影鏡頭4焦平面位置的過程中，僅在透明玻璃5-2所在一側(cè)的半圓部分能夠同時(shí)看到一半的DMD條紋圖案，這不利于此時(shí)另一側(cè)反射鏡5-1外輪廓邊緣的傾角校準(zhǔn)和沿光軸的位置校準(zhǔn)，可能導(dǎo)致玻璃平板5與光軸不垂直或者沿光軸的軸向位置有定位偏差。另一方面，在利用玻璃平板5確定CCD調(diào)焦相機(jī)6的焦平面的過程中，僅在反射鏡5-1所在一側(cè)的半圓部分才能同時(shí)看到一半的DMD條紋圖案，這可能導(dǎo)致CCD調(diào)焦相機(jī)6對焦不夠精確，并且無法據(jù)此校準(zhǔn)CCD相機(jī)的傾角姿態(tài)，影響焦平面校準(zhǔn)的精度和效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決現(xiàn)有用于定位DMD光刻系統(tǒng)中相機(jī)焦平面位置的玻璃平板，其在用于確定投影鏡頭焦平面位置的過程以及用于確定CCD調(diào)焦相機(jī)焦平面位置的過程中，均分別僅利用了一半的DMD條紋圖案，這導(dǎo)致基于玻璃平板的整個(gè)圓形外輪廓邊緣的傾角校準(zhǔn)過程可能發(fā)生無法與光路垂直的離軸偏差或發(fā)生沿光軸的軸向位置定位偏差，并且無法校準(zhǔn)投影鏡頭傾角姿態(tài)或CCD相機(jī)的傾角姿態(tài)的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種校準(zhǔn)DMD光刻系統(tǒng)中投影鏡頭焦面和相機(jī)焦面位置的新方法。
[0009]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案如下:
[0010]校準(zhǔn)DMD光刻系統(tǒng)中投影鏡頭焦面和相機(jī)焦面位置的新方法，其包括如下步驟:
[0011]步驟一:制作一種新型的分劃板作為對焦輔助裝置，該分劃板直接采用玻璃或有機(jī)玻璃薄板，將其上端面沿直徑對稱分為區(qū)域A和區(qū)域B兩半，并分別在區(qū)域A和區(qū)域B上鍍上反光鍍膜間隔條紋，所述反光鍍膜間隔條紋彼此平行且寬度均相同，它們的條紋間距也均相等；反光鍍膜間隔條紋的間隙部分形成透光條紋；反光鍍膜間隔條紋和透光條紋均與分劃板上端面的外輪廓線相交并形成界限清晰且規(guī)律斷續(xù)的外輪廓線邊緣；所述反光鍍膜間隔條紋是上端面呈鏡面的反光金屬鍍膜，其反光表面向上；而反光鍍膜間隔條紋的下表面并不反光；
[0012]步驟二:微調(diào)顯微鏡的焦距，并使視野中的DMD光條圖案整體清晰可見，固定顯微鏡的位置并保持其焦距不變；
[0013]步驟三:將分劃板置于投影鏡頭與顯微鏡之間，并將反光鍍膜間隔條紋的上端面朝向投影鏡頭所在的方向，然后用顯微鏡從分劃板的下端面同時(shí)觀察分劃板的下端面以及DMD光條圖案，并調(diào)節(jié)分劃板在光軸上的位置及其端面的方位傾角；
[0014]反光鍍膜間隔條紋會直接對DMD光條圖案形成部分遮擋，并在DMD光條圖案中原本白色的明亮光帶上形成間隔的黑色線段陰影陣列，但另一部分DMD光條光線則直接穿過透光條紋入射到顯微鏡中，并形成間隔的明亮線段的陣列；
[0015]用顯微鏡觀察前述線段陰影陣列，并沿投影鏡頭的光軸方向調(diào)整分劃板的位置，當(dāng)所述線段陰影陣列均清晰可辨時(shí)，固定分劃板在投影鏡頭的光軸方向上的相對位置；
[0016]步驟四:繼續(xù)用顯微鏡觀察規(guī)律斷續(xù)的外輪廓線邊緣，并調(diào)整分劃板的傾角姿態(tài)，當(dāng)所述外輪廓線邊緣整體清晰時(shí)，停止調(diào)整分劃板的傾角姿態(tài)；至此，已完成了用步驟一所述的新型分劃板確定投影鏡頭焦平面位置的調(diào)焦過程；
[0017]步驟五:保持分劃板的位置不變，并以分劃板為拍攝對象，使CCD調(diào)焦相機(jī)對焦并觀察其成像影像，當(dāng)DMD光條圖案以及分劃板外輪廓線邊緣均整體清晰時(shí)，保持CCD傾角姿態(tài)不變，即完成了 CCD調(diào)焦相機(jī)的傾角姿態(tài)調(diào)整過程；
[0018]步驟六:進(jìn)一步對步驟五所述CCD調(diào)焦相機(jī)進(jìn)行對焦，當(dāng)CCD調(diào)焦相機(jī)所成像的反光鍍膜間隔條紋和透光條紋均清晰時(shí)，即完成了用步驟一所述的新型分劃板確定CCD調(diào)焦相機(jī)傾角和焦平面位置的調(diào)焦過程。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明校準(zhǔn)投影鏡頭焦面和相機(jī)焦面位置的新方法設(shè)計(jì)了一種新型的輔助對焦分劃板，借助該新型分劃板規(guī)律斷續(xù)的外輪廓線邊緣，可以在校準(zhǔn)過程中快速判斷分劃板的端面傾角姿態(tài)是否與光軸垂直；利用反光鍍膜間隔條紋可以判斷分劃板沿光軸方向的距離位置是否適中。分劃板上其余未被反光鍍膜間隔條紋覆蓋的透光條紋區(qū)域用于透過DMD的光條圖案，可以方便相機(jī)或顯微鏡對焦；反光鍍膜間隔條紋和規(guī)律斷續(xù)的外輪廓線邊緣相結(jié)合，還兼具向CCD調(diào)焦相機(jī)反射DMD的光條圖案和輔助CCD調(diào)焦相機(jī)傾角姿態(tài)校準(zhǔn)的作用。該方法在校準(zhǔn)投影鏡頭焦面和相機(jī)焦面的同時(shí)還分別校準(zhǔn)了其二者的傾角姿態(tài)，并且其同時(shí)觀察整個(gè)DMD光條圖案的方式也比舊有僅觀察一半DMD光條圖案的方式更為科學(xué)和精確。
[0020]此外本方法還能有效克服舊有校準(zhǔn)DMD光刻系統(tǒng)中焦平面輔助投影物面容易存在與光路不垂直的離軸偏差或發(fā)生沿光軸的軸向位置定位偏差，并且無法校準(zhǔn)CCD相機(jī)傾角姿態(tài)的固有問題。
【附圖說明】
[0021]圖1是現(xiàn)有DMD數(shù)字無掩模光刻系統(tǒng)中投影鏡頭的焦面與CCD相機(jī)焦面的重合校準(zhǔn)方法示意圖；
[0022]圖2是現(xiàn)有玻璃平板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3是由DMD空間光調(diào)制器所產(chǎn)生明暗相間的DMD光條圖案示意圖；
[0024]圖4是現(xiàn)有利用顯微鏡和玻璃平板的下端面共同確定投影鏡頭焦