[发明专利]一种直写光刻机的自动聚焦光路结构

说明书

技术领域

本发明涉及半导体光刻领域，具体为一种直写光刻机的自动聚焦光路结构。

背景技术

光刻机是用于在晶片、印刷电路板、掩膜板、平板显示器、生物晶片、微机 械电子晶片、光学玻璃平板等衬底材料上印刷构图的设备。光刻机的自动聚焦系 统是影响光刻机性能的关键技术之一，聚焦速度将会影响光刻机的产量，而聚焦 精度将会影响整个产品的质量，聚焦精度不高，将直接导导致光刻出来的产品不 合格而报废，现有的光刻机的聚焦方法主要有图像采集法、像散法、刀口原理法、 旁轴对焦法、气动对焦法，都存在这样或那样的缺点：

1、图像采集法的主要缺点是聚焦速度慢，需要不停地采集图片，每次聚焦 需要采集几十张甚至几百张图片，通过分析所有图像的对比度来获取焦面的位 置，因此速度很慢，而且随着光刻物镜倍率的增大，速度会越来越慢。

2、像散法、刀口原理法以及旁轴对焦的方法都是采用激光作为辅助光源， 依靠反射原理来实现聚焦，因此宜受到晶圆表面背景的影响，激光经过背景比较 复杂的晶圆表面反射，其光束质量和方向都会受到影响，因此探测器接收回来的 光斑会有所失真，影响最终对焦的精度。

3、气动对焦可以实现高精度的自动对焦，但是成本相对较高，且结构相对 比较复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种直写光刻机的自动聚焦光路结构，以解决现有直写 光刻机中，聚焦速度慢，聚焦精度低的问题，提高直写光刻机的整体性能。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种直写光刻机的自动聚焦光路结构，包括有精密位移平台，所述精密位移 平台上放置有晶圆，所述晶圆上方设置有光刻物镜，所述光刻物镜上方设置有图 形发生器，所述图形发生器外还设置有照明光源，其特征在于：所述图形发生器 和光刻物镜之间设置有第一分光镜，所述第一分光镜一侧的反射光路上设置有第 二分光镜，所述第二分光镜上方的反射光路上设置有反射镜，还包括有CCD相 机，所述反射镜的反射面朝向CCD相机感光面的上半表面，第二分光镜的透射 面朝向CCD相机感光面的下半表面；图形发生器生成光栅图，照明光源发出的 光入射至图形发生器后形成光栅图反射光，光栅图反射光经过第一分光镜、光刻 物镜后成像于所述晶圆表面，晶圆表面所成的像沿入射光路返回至所述第一分光 镜，并被第一分光镜的反射面反射至第二分光镜，一部分光透射过第二分光镜后 入射至所述CCD相机感光面的下半表面上，另一部分光依次被所述第二分光镜 的反射面、反射镜反射后，入射至所述CCD相机感光面的上半表面上。

所述的一种直写光刻机的自动聚焦光路结构，其特征在于：所述第一分光镜 一侧的反射光路上设置有第二分光镜，所述第二分光镜的透射光路上设置有分光 镜，所述第一分光镜的反射光入射至第二分光镜上，一部分光被第二分光镜的反 射面反射至所述CCD相机感光面的上半表面上，另一部分光透射过所述第二反 射镜后，再被所述反射镜反射至所述CCD相机感光面的下半表面上。

所述的一种直写光刻机的自动聚焦光路结构，其特征在于：所述第一分光镜 一侧的反射光路上设置有第二分光镜，所述第二分光镜的反射光路、透射光路上 分别设置有一个CCD相机，两个CCD相机与所述晶圆之间的光程不同；第一 分光镜的反射光被第二分光镜反射、透射后，分别入射至两个CCD相机。

所述的一种直写光刻机的自动聚焦光路结构，其特征在于：所述CCD相机 的感光面位于所述第二分光镜的透射光的最佳焦面与所述反射镜的反射光的最 佳焦面位置中间。

所述的一种直写光刻机的自动聚焦光路结构，其特征在于：所述图形发生器 选用微反射阵列或空间光调制器。

所述的一种直写光刻机的自动聚焦光路结构，其特征在于：所述第一、第二 分光镜均分别选用分光片，或者是分光棱镜。

所述的一种直写光刻机的自动聚焦光路结构，其特征在于：所述反射镜可以 是平面反射镜，可以是直角棱镜。

所述的一种直写光刻机的自动聚焦光路结构，其特征在于：所述CCD相机 可以是线阵CCD相机，可以是面阵CCD相机。

所述的一种直写光刻机的自动聚焦光路结构，其特征在于：所述照明光源可 以是绿色、黄色或红色的LED光源，也可以是激光光源。