[发明专利]基于机器视觉的光刻装置对准系统与对准方法

权利要求书

1、一种基于机器视觉的光刻装置对准系统，实现晶圆与基底台的对准，其特征在于，所述的对准系统包括：位于晶圆或基底台上的对准标记，依次设置的光源模块，照明模块，成像模块，图像采集模块，图像处理模块，和位置数据采集与运动控制模块；该位于晶圆或基底台上的对准标记设置在成像模块和位置数据采集与运动控制模块之间；

所述的对准标记由一组用于粗对准的大周期光栅分支与单个用于精对准的小周期光栅分支组成；

所述的成像模块形成对准标记的±1级衍射光相干暗场图像，其为明暗相间的周期性光斑条纹；

所述的图像采集模块包含通过电路连接的CCD摄像机与图像采集卡，采集对准标记的暗场图像；

所述的图像处理模块在上位机中运行，其对采集到的对准标记的暗场图像进行图像信号处理，得到各个光栅分支的对准信号；利用对准算法得到对准位置，实现基底台与晶圆的对准。

2、如权利要求1所述的基于机器视觉的光刻装置对准系统，其特征在于，所述的一组大周期光栅分支包括两个周期存在一微小固定差的光栅分支。

3、如权利要求2所述的基于机器视觉的光刻装置对准系统，其特征在于，所述的光栅为相位型光栅。

4、如权利要求1所述的基于机器视觉的光刻装置对准系统，其特征在于，所述的光源模块提供包含至少两个分立波长光波的照明光束。

5、如权利要求4所述的基于机器视觉的光刻装置对准系统，其特征在于，所述的光源模块提供包含四个分立波长光波的照明光束，且其中至少有两个光波的波长处于近红外或红外波段。

6、如权利要求5所述的基于机器视觉的光刻装置对准系统，其特征在于，所述的光源模块依次包含对应光源光波数设置的第一传输光纤，对应光源光波数设置的光纤耦合器，一合束器和一第二传输光纤。

7、如权利要求6所述的基于机器视觉的光刻装置对准系统，其特征在于，所述的第一传输光纤和第二传输光纤为单模保偏光纤。

8、如权利要求1所述的基于机器视觉的光刻装置对准系统，其特征在于，所述的照明模块包含传输光纤和照明光学系统。

9、如权利要求8所述的基于机器视觉的光刻装置对准系统，其特征在于，所述的照明光学系统依次由起偏器，第一透镜，照明孔径光阑，第二透镜和具有偏振分束面的偏振分束器构成。

10、如权利要求1所述的基于机器视觉的光刻装置对准系统，其特征在于，所述的成像模块包含依次设置在偏振分束器和对准标记之间的λ/4波片，物镜，以及依次设置在偏振分束器和图像采集模块之间的空间滤波器，多色光分离系统和对应光源光波数设置的第三透镜。

11、如权利要求10所述的基于机器视觉的光刻装置对准系统，其特征在于，所述的空间滤波器滤除对准标记的零级衍射光和高级次衍射光，保留其±1级的衍射光通过。

12、如权利要求11所述的基于机器视觉的光刻装置对准系统，其特征在于，所述的多色光分离系统分离各个不同波长的衍射光。

13、如权利要求1所述的基于机器视觉的光刻装置对准系统，其特征在于，在图像采集模块中，

所述的CCD摄像机的设置数目对应于光源光波数，其分别获取对准标记在不同波长照明下的高分辨率暗场图像；

所述的图像采集卡对CCD摄像机输出的视频数据实时采集，并通过高速接口，将采集的图像实时传输到图像处理模块。

14、如权利要求13所述的基于机器视觉的光刻装置对准系统，其特征在于，所述的各个CCD摄像机的光敏面放置于成像模块的像平面上。

15、如权利要求13所述的基于机器视觉的光刻装置对准系统，其特征在于，所述的图像采集模块还包含一成像光纤，通过其将对准标记在不同波长照明下的暗场图像分别引入到各个CCD摄像机的光敏面。

16、如权利要求1所述的基于机器视觉的光刻装置对准系统，其特征在于，所述的位置数据采集与运动控制模块包括运动台，位置数据采集系统和运动控制器。