CN105629668A - 测试装置、测试系统以及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种测试装置、测试系统以及测试方法，本发明测试装置包括：掩模板，设置有第一测试图形，用于使照明单元发出的光发生衍射形成第一衍射光，所述掩模板还设置有被第一测试图形包围的第二测试图形，用于使照明单元发出的光发生衍射形成第二衍射光；第一透镜组，用于使所述第一衍射光转换为第一平行光，还用于使所述第二衍射光转换为第二平行光。采用本发明测试装置，能够通过一次曝光形成第一套准标记和第二套准标记，使得在形成第一套准标记和第二套准标记的过程中无需移动掩膜版，减小了曝光设备中的机械运动对第一套准标记和第二套准标记形成位置造成的误差，提高了获得散焦量的精度，并且有效提高了生产效率。

Description

测试装置、测试系统以及测试方法

技术领域

本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种测试装置、测试系统以及测试方法。

背景技术

在半导体工艺中，曝光是重要的一环，曝光机主要包括照明单元、承掩膜版台、承片台、对准系统、透镜系统等多个单元组成。在采用曝光机对晶圆进行曝光工艺时，将晶圆放置于承片台上，将掩膜版放置于承掩膜版台上，照明单元发出光，透明掩膜版上的图形后，进入透镜系统，照射到晶圆上，使晶圆上的光阻材料发生反应。

在晶圆的光刻工程中，晶圆需处于曝光机透镜系统的景深(Depthoffield,DOF)之内，才能确保掩模板上的图形完好的转移到晶圆上。其中，当晶圆在曝光机透镜系统的景深之内的某一位置时，转移到晶圆上的图形最精确，这个位置距离曝光机透镜系统的距离一般称为最佳焦深(bestfocus)。

一般在进行光刻时，会将晶圆(即承片台)置于最佳焦深的位置上。但是由于晶圆在曝光机中不一定能保持水平状态，当晶圆以一定角度倾斜时，晶圆上各个位置与曝光机透镜系统的距离不同，晶圆上的某些位置也就可能不在最佳焦深的位置上，这时，就需要对晶圆的不同位置与最佳焦深的距离，即散焦量(defcous)进行检测，当散焦量较大时，根据散焦量对晶圆的水平状态进行调整，以确保晶圆各个位置都能落在最佳焦深附近。

现有技术一般采用在晶圆上形成套准标记(overlaymark)的方法对晶圆的散焦量进行检测。具体地，在晶圆的各个位置分别形成多个套准标记，以各个套准标记的偏离量反应晶圆的各个位置的散焦量。

套准标记一般采用专用的掩模板上的套准图形形成。参考图1，示出了现有技术一种套准图形。所述套准图形包括第一矩形框01和第二矩形框02，第一矩形框01和第二矩形框02相邻排布在专用的掩模板上。

参考图2，示出了利用图1示出的套准图形形成的套准标记。在晶圆上预先涂布光阻，具体地，首先进行第一次曝光，将第一矩形框01转移到晶圆上，然后移动掩模板，进行第二次曝光，将第二矩形框02转移到晶圆上，对晶圆进行显影，去除部分光阻，形成对应第一矩形框01的第一矩形标记01`，以及对应第二矩形框02的第二矩形标记02`，并使第二矩形标记02`的中心和第一矩形标记01`的中心重合。所述第一矩形标记01`和第二矩形标记02`组成套准标记，测量第二矩形标记02`和的中心和第一矩形标记01`的中心的偏离量，即可得到在晶圆的形成套准标记位置处的散焦量。

然而，采用现有技术形成套准标记，需要两次曝光，速度较慢，成本较高，且需要移动掩模板，移动掩模板可能造成掩模板与晶圆的距离发生变化，使得形成的套准标记无法反映晶圆实际的水平状态，从而使晶圆调平之后，晶圆各个位置难以精确地落在最佳焦平面附近。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种测试装置、测试系统以及测试方法，提高晶圆调平测试的速度，以及晶圆调平测试中，测试得到散焦量的精度。

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种测试装置，用于获得曝光系统中的晶圆的散焦量，所述曝光系统包括照明单元，所述测试装置包括：

掩模板，设置有第一测试图形，用于使照明单元发出的光发生衍射形成第一衍射光，所述掩模板还设置有被第一测试图形包围的第二测试图形，用于使照明单元发出的光发生衍射形成第二衍射光；

第一透镜组，用于使所述第一衍射光转换为第一平行光，还用于使所述第二衍射光转换为第二平行光；

光路偏转单元，设置于所述第二平行光的光路上，用于使所述第二平行光发生偏转形成第二偏转平行光；

第二透镜组，用于使第一平行光聚焦，形成第一测试图形图像，还用于聚焦第二偏转平行光形成第二测试图形图像，所述第一测试图形图像和所述第二测试图形图像所在平面为最佳焦平面。

可选的，所述第二测试图形图像的中心与所述第一测试图形图像的中心相重合。

可选的，所述光路偏转单元，用于使0级和1级第二衍射光所形成的第二平行光发生偏转。

可选的，所述第一测试图形和第二测试图形均呈矩形，且矩形的每条边均为一沿所述边延伸的光栅。

可选的，所述光路偏转单元包括：四个楔形棱镜，分别用于偏转与第二测试图形四个光栅相对应的第二平行光。

可选的，用于偏转第二测试图形一组相对边对应的第二平行光的楔形棱镜为第一楔形棱镜组，能使第二平行光沿第一方向偏转；用于偏转第二测试图形另一组相对边对应的第二平行光的楔形棱镜为第二楔形棱镜组，能使第二平行光沿第二方向偏转；

所述第一方向和第二方向在最佳焦平面上的投影相互垂直。

可选的，所述第一测试图形包括两个平行排布的光栅，第二测试图形包括两个平行排布的光栅，所述第一测试图形平行于第二测试图形；

所述光路偏转单元包括：两个楔形棱镜，分别用于偏转与第二测试图形两个光栅相对应的第二平行光。

可选的，所述光路偏转单元还包括：平板；所述楔形棱镜位于所述平板上；

所述第一平行光垂直于所述平板入射。

可选的，所述楔形棱镜包括五面体，由坡面、底面和三个侧面，其中三个侧面包括两个相对的三角形面和位于所述两个相对的三角形面之间且与三角形面垂直相接的矩形面；坡面与底面之间形成坡角；

所述第二平行光从所述坡面入射，所述第二偏转平行光从所述底面出射。

可选的，所述测试装置位于所述曝光系统中，所述曝光系统具有用于在曝光过程中进行成像的透镜组件，所述第一透镜组、第二透镜组以及光路偏转单元设置于所述透镜组件中。

本发明还提供一种测试系统，包括：

提供本发明提供的测试装置；

存储单元，用于存储最佳焦平面上第一测试图形图像中心和第二测试图形图像中心的第一偏移量；

获取单元，用于在晶圆放置于曝光系统中并在所述晶圆上形成分别与第一测试图形和第二测试图形对应的第一套准标记和第二套准标记后，获得第一套准标记的中心与第二套准标记的中心之间的第二偏移量；

计算单元，基于所述第一偏移量和第二偏移量的不同，计算晶圆所在位置处的散焦量。

可选的，所述第一偏移量为0，所述计算单元，基于所述第二偏移量计算晶圆所在位置处的散焦量。

可选的，所述存储单元、获取单元和所述计算单元集成于一计算机。

一种测试方法，包括：

提供本发明提供的测试装置；

存储最佳焦平面上第一测试图形图像中心和第二测试图形图像中心的第一偏移量；

将覆盖有光阻的晶圆放置于曝光系统中，对所述晶圆进行曝光，并对曝光后的晶圆显影，在所述晶圆上形成分别与第一测试图形和第二测试图形对应的第一套准标记和第二套准标记；

获得第一套准标记的中心与第二套准标记的中心之间的第二偏移量；

基于所述第一偏移量和第二偏移量的不同，计算晶圆所在位置处的散焦量。

可选的，所述第一偏移量为0，计算晶圆所在位置处的散焦量的步骤包括：基于所述第二偏移量计算晶圆所在位置处的散焦量。

与现有技术相比，本发明技术方案具有以下优点：

本发明测试装置用于获得曝光系统中的晶圆的散焦量，所述曝光系统包括照明单元，所述测试装置包括：掩模板，设置有第一测试图形，用于使照明单元发出的光发生衍射形成第一衍射光，所述掩模板还设置有被第一测试图形包围的第二测试图形，用于使照明单元发出的光发生衍射形成第二衍射光；第一透镜组，用于使所述第一衍射光转换为第一平行光，还用于使所述第二衍射光转换为第二平行光；光路偏转单元，设置于所述第二平行光的光路上，用于使所述第二平行光发生偏转形成第二偏转平行光；第二透镜组，用于使第一、第二平行光聚焦，形成第一测试图形图像，还用于聚焦第二偏转平行光形成第二测试图形图像，所述第一测试图形图像和所述第二测试图形图像所在平面为最佳焦平面。将表面涂布有光阻材料的晶圆放入所述曝光系统中，利用所述测试装置在晶圆上能够形成分别与第一测试图形和第二测试图形对应的光阻图形，经过对晶圆的显影后，在晶圆上形成分别与第一测试图形和第二测试图形对应第一套准标记和第二套准标记。

通过测量第一套准标记和第二套准标记中心的偏移量，能够得到晶圆在第二套准标记处的散焦量。采用本发明测试装置，能够通过一次曝光形成第一套准标记和第二套准标记，使得在形成第一套准标记和第二套准标记的过程中无需移动掩膜版，减小了现有技术在曝光过程中，由于两次曝光中需要移动晶圆，曝光设备中的机械运动对第一套准标记和第二套准标记形成位置造成的误差，提高了获得散焦量的精度，并且有效提高了生产效率。

附图说明

图1为现有技术一种套准图形的示意图；

图2为利用图1示出的套准图形形成的套准标记示意图；

图3为本发明测试标记的形成方法一实施例的示意图；

图4为图3所示的本发明测试装置一实施例中掩模板上第一、第二测试图形的俯视图；

图5为本发明测试装置一实施例中光路偏转单元的立体示意图；

图6为本发明测试装置一实施例中光路偏转单元的俯视示意图；

图7为本发明测试装置一实施例形成的第一套准标记和第二套准标记示意图；

图8为本发明测试系统一实施例的示意图。

具体实施方式

采用现有技术形成晶圆调平用的套准标记，需要两次曝光，速度较慢，成本较高，且需要移动掩模板，移动掩模板可能造成掩模板与晶圆的距离发生变化，使得套准标记无法反映晶圆实际的水平状态，从而使晶圆调平之后，晶圆各个位置难以精确地落在最佳焦深附近。

为解决上述问题，本发明提出一种测试装置、测试系统以及测试方法，本发明测试装置于获得曝光系统中的晶圆的散焦量，所述曝光系统包括照明单元，利用本发明提供的测试装置，能够通过一次曝光在晶圆上形成第一套准标记和第二套准标记，并且通过测试第一套准标记、第二套准标记中心之间的第二偏移量能够得到晶圆在测试标记处的散焦量，从而为晶圆调平提供参数。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图3示出了本发明测试装置一实施例的示意图，图4示出了图3所示的本发明测试装置实施例中，掩模板上第一测试图形和第二测试图形的俯视图。结合参考图3，图4，本发明测试装置包括：

掩模板22，设置有第一测试图形，用于使照明单元发出的光发生衍射形成第一衍射光，所述掩模板22还设置有被第一测试图形包围的第二测试图形，用于使照明单元发出的光发生衍射形成第二衍射光。

参考图4，在本实施例中，所述第一测试图形和第二测试图形均呈矩形，且矩形的每条边均为一沿所述边延伸的光栅。

具体地，所述第一测试图形包括第一光栅11、第二光栅12、第三光栅15、第四光栅16。所述第三光栅15、第四光栅16沿第一方向(图4中CC`线)延伸，所述第三光栅15、第四光栅16相平行。所述第一光栅11、第二光栅12沿第二方向延伸，所述第一光栅11、第二光栅12相平行。

所述第二测试图形包括第五光栅13、第六光栅14、第七光栅17、第八光栅18，所述第五光栅13、第六光栅14沿第二方向延伸，所述第七光栅17、第八光栅18沿第一方向延伸。需要说明的是，所述第二方向垂直于第一方向，图3中CC`线沿第一方向，也就是说，图3为本实施例测试装置在第一方向上的剖视示意图。

也就是说，所述第一光栅11、第二光栅12、第五光栅13、第六光栅14互相平行排列，第三光栅15、第四光栅16、第七光栅17、第八光栅18互相平行排列。

继续参考图3，照明单元发出的光通过第一测试图形和第二测试图形后，由于光栅的衍射作用，使照明单元发出的光通过第一测试图形形成第一衍射光500，通过第二测试图形形成第二衍射光600。

具体地，图3示出了第一测试图形中的第一光栅11、第二光栅12，以及第二测试图形中的第五光栅13、第六光栅14。所述第一测试图形和第二测试图形均为多个条状图形组成的光栅状图形，光通过光栅状图形光会形成多个分立的衍射级，如0级衍射光、1级衍射光、2级衍射光等。

图3为例，照明单元发出的光通过第一测试图形后，形成的第一衍射光500包括：通过第一光栅11所形成的0级第一衍射光101、1级第一衍射光102以及2级第一衍射光103等；通过第二光栅12所形成的0级第一衍射光201、1级第一衍射光202以及2级第一衍射光203等。照明单元发出的光通过第二测试图形后，形成的第二衍射光600包括：通过第五光栅13所形成的0级第二衍射光301、1级第二衍射光302以及2级第二衍射光303等；通过第六光栅14所形成的0级第二衍射光401、1级第二衍射光402以及2级第二衍射光403等。

需要说明的是，第一衍射光500和第二衍射光600还各包括3级以及以上的衍射级，图3为了简洁仅以0、1、2级衍射光作为示例，不应以此限制本发明。

本实施例中，所述测试装置还包括：第一透镜组31，用于使所述第一衍射光500转换为第一平行光700，还用于使所述第二衍射光600转换为第二平行光800。

光路偏转单元305(306)，设置于所述第二平行光800的光路上，用于使所述第二平行光800发生偏转形成第二偏转平行光900。

第二透镜组32，用于使第一平行光700聚焦，形成第一测试图形图像，还用于聚焦第二偏转平行光900形成第二测试图形图像，所述第一测试图形图像和所述第二测试图形图像所在平面为最佳焦平面10。

在曝光时最佳焦平面10上的成像最清晰并且准确，在最佳焦平面10附近一段距离内的景深D1内，第一平行光700和第二偏转平行光900也能够成像，只是较在最佳焦平面10所成的像清晰度较差。透镜组件的最佳焦平面和景深均为本领域惯用技术名词，本发明在此不再赘述。

需要说明的是，在本实施例中，所述测试装置位于用于半导体制作的曝光系统中，具体地，第一透镜组31和第二透镜组32位于曝光系统的透镜组件中。

也就是说，透镜系统的所有透镜分为两组：第一透镜组31和第二透镜组32。位于第一透镜组31和第二透镜组32之间的空间为通过平行光的光阑空间，在所述光阑空间中设置有一垂直于平行光的平板20，所述光路偏转单元305(306)位于所述平板20上。所述第一平行光700无需进行偏转，因此本实施例中所述第一平行光700垂直于所述平板20入射，而第二平行光800则通过所述光路偏转单元305(306)之后，再进入所述平板20。

需要说明的是，多个分立的衍射级透过透镜组件时，入射角度较大的衍射级无法通过透镜组件。通常级数越高的衍射级入射角度越大，透镜组件允许透过的衍射级数可以由光栅的间距以及透镜组件的数值孔径等参数调节。在本实施例中，通过调节光栅的间距以及透镜组件的数值孔径，使0级第一衍射光、1级第一衍射光、0级第二衍射光、1级第二衍射光能够通过第一透镜组31和第二透镜组32，使2级第一衍射光、2级第二衍射光以及更高级数的第一衍射光和第二衍射光不能进入透镜组件。这样能够使得第一平行光700聚焦形成的第一测试图形图像和第二偏转平行光800聚焦形成的第二测试图形图像更加清晰。但是本发明对透镜组件允许通过的衍射光的级数不做限制。

请参考图5，示出了本实施例中光路偏转单元的俯视示意图，所述光路偏转单元包括四个楔形棱镜：第一楔形棱镜305、第二楔形棱镜306、第三楔形棱镜307、第四楔形棱镜308，结合参考图3，四个楔形棱镜分别用于偏转第二测试图形四个光栅对应的第二平行光800。

其中，用于偏转第二测试图形一组相对边对应的第二平行光800的两个楔形棱镜为第一楔形棱镜组，用于使第二平行光800沿第一方向偏转；用于偏转第二测试图形另一组相对边对应的第二平行光800的两个楔形棱镜为第二楔形棱镜组，用于使第二平行光800沿第二方向偏转；所述第一方向和第二方向在最佳焦平面上的投影相互垂直。

在本实施例中，所述第一楔形棱镜组包括第一楔形棱镜305和第二楔形棱镜306，第一楔形棱镜305和第二楔形棱镜306沿第一方向排列，所述第二楔形棱镜组包括第三楔形棱镜307和第四楔形棱镜308，第三楔形棱镜307和第四楔形棱镜308沿第二方向排列。

由于图3为本实施例测试装置在第一方向上的剖视示意图，图3中仅示出第一楔形棱镜组，其中第一楔形棱镜305将通过第五光栅13所形成的第二平行光800(由0级第二衍射光301、1级第二衍射光302形成)沿第二方向偏转，第二楔形棱镜306将通过第六光栅14所形成的第二平行光800(由0级第二衍射光401、1级第二衍射光402形成)沿第二方向偏转。

相应地，第三楔形棱镜307可以使通过第七光栅17所形成的第二平行光800沿第二方向偏转，第四楔形棱镜308可以使通过第八光栅18所形成的第二平行光800沿第二方向偏转。

参考图6，示出了示出了本实施例中第一楔形棱镜305的立体示意图，所述第一楔形棱镜305为五面体，包括坡面21、底面25和三个侧面，其中三个侧面包括两个相对的第一三角形面22、第二三角形面23和一个与两个三角形面分别交接的矩形面24，坡面21与底面25之间形成坡角a1。当光从坡面21沿垂直于底面25的方向入射时，在坡面21和底面25发生折射，从底面25射出的出射光向坡角a1方向弯折一定角度。

在本实施例中，所述第二平行光800从所述坡面21入射，所述第二偏转平行光900从所述底面25出射。

第二楔形棱镜306、第三楔形棱镜307和第四楔形棱镜308与第一楔形棱镜305的形状相同，结合图3至图5所示，其中第二楔形棱镜306与第一楔形棱镜305的坡角a1的朝向相同，第三楔形棱镜307和第四楔形棱镜308的坡角a1的朝向相同。所述第一楔形棱镜305、第二楔形棱镜306的坡角朝向第一方向上的同一方向(例如朝向C向)，所述第三楔形棱镜307和第四楔形棱镜308所朝向第二方向上的同一方向。

本实施例测试装置能够测试晶圆在曝光过程中是否位于曝光系统的最佳焦平面上。通过测试装置所形成的测试图形图像的位置还可以获得晶圆在曝光过程中所在平面与最佳焦平面的距离(即散焦量)。下面结合测试装置的测试过程进行说明。

参考图3，提供晶圆100，所述晶圆100可以为任意尺寸。在晶圆表面设有光阻层。将晶圆100放入曝光系统中。具体地，所述曝光系统可以设置有承片台，将所述晶圆100放置于承片台上。需要说明的是，在图3中，仅以虚线示意出了晶圆100上光阻层所在位置。

开启所述曝光系统的照明单元，利用所述掩膜版22对晶圆100进行曝光。如图3所示，照明单元发出的光通过掩膜版22上的第一测试图形和第二测试图形后，由于光栅的衍射作用，使照明单元发出的光通过第一测试图形形成第一衍射光500，通过第二测试图形形成第二衍射光600。

其中，通过第一光栅11所形成的0级第一衍射光101、1级第一衍射光102，以及通过第二光栅12所形成的0级第一衍射光201、1级第一衍射光202通过第一透镜组31后，转换为第一平行光700。

通过第五光栅13所形成的0级第二衍射光301、1级第二衍射光302，以及通过第六光栅14所形成的0级第二衍射光401、1级第二衍射光402通过第一透镜组31后，转换为第二平行光800。

由于光路偏转单元305(306)设置于所述第二平行光800的光路上，所述第二平行光800发生偏转形成第二偏转平行光900。所述第一平行光700垂直平板20入射没有发生偏转。

具体地，如图3所示，在第一方向上，由于第二楔形棱镜306与第一楔形棱镜305的坡角a1的朝向相同(例如朝向C向)。因此，所述第二平行光800经第二楔形棱镜306与第一楔形棱镜305后，形成第二偏转平行光900，所述第二偏转平行光900向坡角a1朝向方向偏转。

所述第一平行光700和第二偏转平行光900透过第二透镜组32后，第一平行光700和第二偏转平行光900在最佳焦平面10上分别形成第一测试图形图像和第二测试图形图像，所述第一测试图形图像和第二测试图形图像的形状分别于第一测试图形和第二测试图形相同，均为矩形。

由0级第一衍射光101、1级第一衍射光102转换成的第一平行光700在最佳焦平面上的A1点聚焦，由0级第一衍射光201、1级第一衍射光202转换成的第一平行光700在最佳焦平面上的A2点聚焦。也就是说，矩形的第一测试图形图像的两边在第一方向上位于在A1点和A2点位置处。

由0级第二衍射光301、1级第二衍射光302转换成的第二偏转平行光900在最佳焦平面上的B1点聚焦，由0级第二衍射光401、1级第二衍射光402转换成的第二偏转平行光900在最佳焦平面上的B2点聚焦。也就是说，矩形的第二测试图形图像的在第一方向上位于在B1点和B2点位置处。

第一测试图形图像在第一方向上的中点在A3点位置处，第二测试图形图像在第一方向上的中点在B3点位置处。在本实施例中，通过光路的可逆性，预先设定第一测试图形中心和第二测试图形中心之间的位置关系和第一距离，所述第二测试图形图像的中心与所述第一测试图形图像的中心相重合，在第一方向上，A3点与B3点重合。这样使第二测试图形图像的中心与所述第一测试图形图像的中心相重合的好处在于，在后续对形成的第二套准标记和第一套准标记进行测试时，便于通过第二套准标记和第一套准标记的中心的偏移量，得到晶圆100所在位置的散焦量。但是本发明对此不作限制，在其他实施例中，也可以使第一测试图形图像中心和第二测试图形图像中心重合，使第一测试图形中心和第二测试图形中心之间具有第一偏移量，而对第二测试图形图像的中心与所述第一测试图形图像的中心不重合，只要能获知二测试图形图像的中心与所述第一测试图形图像的中心的相对位置关系作为测试参考标准即可。

本实施例中，晶圆100的光阻层处于图3中虚线位置处。从图3中可以看出，由于套准标记在晶圆100上所占面积很小，图3中示出的部分晶圆100可以看作平行于最佳焦平面10。晶圆100在与最佳焦平面10垂直方向上，与最佳焦平面10具有距离D2。由0级第二衍射光301、1级第二衍射光302转换成的第二偏转平行光900，以及由0级第二衍射光401、1级第二衍射光402转换成的第二偏转平行光900与晶圆100表面在第一方向上呈角度a2，所述角度a2与第二楔形棱镜306与第一楔形棱镜305的坡角a1，以及第二透镜组件32的光学性质有关。在晶圆100的光阻层上成像时，由于晶圆100与最佳焦平面10垂直方向上与最佳平面10具有距离D2，第二偏转平行光900在晶圆100上的成像位置与在最佳焦平面10上的第二测试图形图像相比，在第一方向上具有偏移量D3。

而第一平行光700与晶圆100的角度a3为直角，因此第一平行光700在在晶圆100上的成像位置与在最佳焦平面10上的第一测试图形图像相比没有偏移。

对曝光后的晶圆100上的光阻层进行显影，在晶圆100上形成第一套准标记和第二套准标记，第一套准标记对应第一测试图形，由第一平行光700成像而形成，第二套准标记由第二测试图形，由第二偏转平行光900形成。

所述第一套准标记和第二套准标记的形状分别与第一测试图形和第二测试图形形状相同。

图7为本发明测试装置一实施例形成的第一套准标记和第二套准标记示意图。在本实施例中，如图7所示，第一套准标记包括：与第一光栅11对应的第一标记51，与第二光栅12对应的第二标记52，与第三光栅15对应的第三标记55，与第四光栅16对应的第四标记56。第二套准标记包括：与第五光栅13对应的第五标记53，与第六光栅12对应的第六标记54，与第七光栅17对应的第七标记57，与第八光栅18对应的第八标记58。

需要说明的是，本实施例中，第二套准标记的中心分为在第一方向的第一中心和第二方向的第二中心，所述在第一方向的第一中心由第五标记53和第六标记54的位置决定，所述第二方向的第二中心由第七标记57和第八标记58决定。在最佳焦平面10处，第一中心和第二中心重合，当晶圆100与最佳焦平面10具有一定距离时，第一中心和第二中心分开。

在第一方向上，由于第一平行光700在晶圆100上的成像位置与在最佳焦平面10上的第一测试图形图像相比没有偏移，第一套准标记的中心与最佳焦平面10上的第一测试图形图像的中心相比没有偏移。

在第一方向上，第二偏转平行光900在晶圆100上的成像位置与在最佳焦平面10上的第二测试图形图像相比具有偏移量，因此第二套准标记与最佳焦平面10上的第二测试图形图像相比，具有偏移量。由于在本实施例中，第一测试图形中心和第二测试图形中心重合(第一测试图形图像中心和第二测试图形图像中心之间的第一偏移量为0)。因此，第二套准标记在第一方向的第一中心与第一套准标记中心在第一方向上具有第二偏移量，且所述第二偏移量为D3。

具体地，结合参考图3、图7，在第一方向(图7中CC`方向)上，第一标记51和第二标记52与最佳焦平面10上的第一测试图形图像相比没有偏移，因此第一标记51和第二标记52在第一方向上中心没有偏移。第五标记53和第六标记54与最佳焦平面10上的第二测试图形图像具有偏移量，因此第五标记53和第六标记54的第一中心与第二测试图形图像的中心在第一方向上具有偏移量，且所述偏移量为第二偏移量D3。

以第二套准标记与第一套准标记中心在第一方向上的第二偏移量D3(第一中心与第一套准标记中心的偏移量)，以及第二偏转平行光900与晶圆100表面的在第一方向的角度a2为参数，根据几何计算，能够得到晶圆100的光阻层与最佳焦平面10之间的距离D2，所述距离D2即第二套准标记和第一套准标记所在位置的第一散焦量。

同样的，由于在第二方向上设置有第三楔形棱镜307和第四楔形棱镜308，在第二方向上，第三标记55和第四标记56与最佳焦平面10上的第一测试图形图像相比没有偏移，因此第三标记55和第四标记56在第二方向上的中心没有偏移。第七标记57和第八标记58与最佳焦平面10上的第二测试图形图像具有偏移量，因此第七标记57和第八标记58在第二方向上的第二中心与最佳焦平面10上的第二测试图形图像的中心具有偏移量，所述偏移量为第二套准标记的第二中心与第一套准标记中心在第二方向上的第二偏移量。通过第二套准标记与第一套准标记中心在第二方向的第二偏移量(第二中心与第一套准标记中心在第二方向的第二偏移量)，以及第二偏转平行光900与晶圆100表面在第二方向的角度，能够得到第二散焦量。

第一散焦量和第二散焦量分别是通过第二套准标记在第一方向上的偏移量和第二方向上的偏移量所得到，所述第一散焦量和第二散焦量可能不同，因此，对第一散焦量和第二散焦量进行处理，能够得到晶圆100在第二套准标记位置处，较为准确的散焦量。

需要说明的是，本发明对是否形成能够测试在第一方向、第二方向两个方向上偏移量的第一、第二套准标记不做限制。在其他实施例中，所述第一测试图形可以只包括两个平行排布的光栅：在第一方向上排布的第一光栅11、第二光栅12，第二测试图形可以只包括两个平行排布的光栅：在第一方向上排布的第五光栅13、第六光栅14，需要说明的是，所述在第一方向上排布的第一光栅11、第二光栅12沿第二方向延伸，所述在第一方向上排布的第五光栅13、第六光栅14沿第二方向延伸。

相应地，所述光路偏转单元可以只包括两个楔形棱镜:在第一方向上排布的第一楔形棱镜305和第二楔形棱镜306，分别用于偏转第二测试图形两个光栅对应的第二平行光。这样形成的第一套准标记仅包括在第一方向上排布的第一标记51和第二标记52，第二套准标记仅包括在第一方向上排布的第五标记53和第六标记54，所述第一、第二套准标记的中心均为在第一方向的中心。第一、第二套准标记的中心之间的偏移量，以及第二偏转平行光900与晶圆100表面在第一方向的角度，能够得到散焦量。

进一步地，可以在晶圆100的不同位置形成多个第一套准标记和第二套准标记，即能够得到晶圆100的不同位置的散焦量，进而得到晶圆100表面与最佳焦平面10之间的夹角，从而得到晶圆调平的参数，在晶圆调平之后，晶圆各个位置更加精确地落在最佳焦平面10附近。

采用本发明测试装置，能够通过一次曝光形成第一套准标记和第二套准标记，根据所述第一套准标记和第二套准标记中心之间的第二偏移量，能够得到晶圆100在第二套准标记所在位置的散焦量，使得在形成第一套准标记和第二套准标记的过程中无需移动掩膜版，减小了现有技术在曝光过程中，由于两次曝光中需要移动晶圆，曝光设备中的机械运动对第一套准标记和第二套准标记形成位置造成的误差，提高了获得的散焦量的精度，并且有效提高了生产效率。

需要说明的是，在能够得到晶圆100的不同位置的散焦量，得到晶圆100表面与最佳焦平面10之间的夹角，进而得到晶圆调平的参数，可以根据获得的晶圆调平的参数，对曝光系统进行调节。利用本发明测试装置，形成第一套准标记和第二套准标记仅需要一次曝光，能够使得晶圆调平的速度更快可选的，可以调节所述承片台的水平状态，使得后续的晶圆在曝光系统中与最佳焦平面10保持水平状态，并且使散焦量更小。

本发明还提供一种测试系统，参考图8，图8为本发明测试系统一实施例的示意图包括：

上述实施例所述的测试装置611；

存储单元612，用于存储最佳焦平面上第一测试图形图像中心和第二测试图形图像中心的第一偏移量。

获取单元613，用于在晶圆放置于曝光系统中并在所述晶圆上形成分别与第一测试图形和第二测试图形对应的第一套准标记和第二套准标记后，获得第一套准标记的中心与第二套准标记的中心之间的第二偏移量。具体地，在本实施例中，

计算单元614，基于所述第一偏移量和第二偏移量的不同，计算晶圆所在位置处的散焦量。

本实施例中测试装置测试晶圆散焦量的方法可以参考上述实施例。

本实施例中，所述第一偏移量为0，所述计算单元基于所述第二偏移量计算晶圆所在位置处的散焦量的具体方法为：

以第二套准标记与第一套准标记中心在第一方向上的第二偏移量(第一中心与第一套准标记中心的偏移量)，以及第二偏转平行光与晶圆表面的在第一方向的角度为参数，根据几何计算，能够得到晶圆的光阻层与最佳焦平面之间的距离，所述距离即第二套准标记和第一套准标记所在位置的第一散焦量。

以第二套准标记与第一套准标记中心在第二方向的第二偏移量(第二中心与第一套准标记中心在第二方向的第二偏移量)，以及第二偏转平行光与晶圆表面在第二方向的角度为参数，根据几何计算，能得到第二散焦量。

对第一散焦量和第二散焦量进行处理，能够得到晶圆在第二套准标记位置处，较为准确的散焦量。

需要说明的是，本实施例中，所述存储单元612、获取单元613和所述计算单元614集成于一计算机。但是本发明对此不做限制，在其他实施例中，所述存储单元612、获取单元613和所述计算单元614还可以分别位于不同设备中。

通过发明测试系统，能够通过一次曝光形成第一套准标记和第二套准标记，根据所述第一套准标记和第二套准标记中心之间的第二偏移量，能够得到晶圆的散焦量，使得在形成第一套准标记和第二套准标记的过程中无需移动掩膜版，减小了现有技术在曝光过程中，由于两次曝光中需要移动晶圆，曝光设备中的机械运动对第一套准标记和第二套准标记形成位置造成的误差，提高了获得的散焦量的精度，并且有效提高了生产效率。

需要说明的是，在能够得到晶圆的不同位置的散焦量，得到晶圆表面与最佳焦平面之间的夹角，进而得到晶圆调平的参数，可以根据获得的晶圆调平的参数，对曝光系统进行调节。利用本发明测试系统，形成第一套准标记和第二套准标记仅需要一次曝光，能够使得晶圆调平的速度更快。可选的，可以调节所述承片台的水平状态，使得后续的晶圆在曝光系统中与最佳焦平面保持水平状态，并且使散焦量更小。

需要说明的是，本发明提供的测试系统可以但不限于应用于上述实施例提供的测试方法。

本发明还提供一种测试方法。继续参考图3至图8，本发明测试方法包括：

提供上述实施例所述的测试装置。

存储最佳焦平面10上第一测试图形图像中心和第二测试图形图像中心的第一偏移量。具体地点，本实施例中，可以设置所述第一偏移量为0。

将覆盖有光阻的晶圆放置于曝光系统中，对所述晶圆进行曝光，并对曝光后的晶圆显影，在所述晶圆上形成分别与第一测试图形和第二测试图形对应的第一套准标记和第二套准标记。

获得第一套准标记的中心与第二套准标记的中心之间的第二偏移量。本实施例中，可以采用光学探测设备，探测第一套准标记的中心与第二套准标记的中心的位置，得到第一套准标记的中心与第二套准标记的中心之间的第二偏移量。

基于所述第一偏移量和第二偏移量的不同，计算晶圆所在位置处的散焦量。具体地，由于本实施例中设置所述第一偏移量为0，可以根据第二偏移量，以及测试装置中光路偏转单元和第二透镜组的光学性质，计算出第二套准标记所在位置处的散焦量。

根据本发明测试方法，能够通过一次曝光形成第一套准标记和第二套准标记，根据所述第一套准标记和第二套准标记中心之间的第二偏移量，能够得到晶圆的散焦量，使得在形成第一套准标记和第二套准标记的过程中无需移动掩膜版，减小了现有技术在曝光过程中，由于两次曝光中需要移动晶圆，曝光设备中的机械运动对第一套准标记和第二套准标记形成位置造成的误差，提高了获得的散焦量的精度，并且有效提高了生产效率。

需要说明的是，在能够得到晶圆的不同位置的散焦量，得到晶圆表面与最佳焦平面之间的夹角，进而得到晶圆调平的参数，可以根据获得的晶圆调平的参数，对曝光系统进行调节。利用本发明测试方法，形成第一套准标记和第二套准标记仅需要一次曝光，能够使得晶圆调平的速度更快。可选的，可以调节所述承片台的水平状态，使得后续的晶圆在曝光系统中与最佳焦平面保持水平状态，并且使散焦量更小。

需要说明的是，本发明提供的测试装置可以但不限于应用于上述实施例提供的测试方法。本发明提供的测试系统也可以但不限于应用于上述实施例提供的测试方法。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (15)

1.一种测试装置，用于获得曝光系统中的晶圆的散焦量，所述曝光系统包括照明单元，其特征在于，所述测试装置包括：

掩模板，设置有第一测试图形，用于使照明单元发出的光发生衍射形成第一衍射光，所述掩模板还设置有被第一测试图形包围的第二测试图形，用于使照明单元发出的光发生衍射形成第二衍射光；

第一透镜组，用于使所述第一衍射光转换为第一平行光，还用于使所述第二衍射光转换为第二平行光；

光路偏转单元，设置于所述第二平行光的光路上，用于使所述第二平行光发生偏转形成第二偏转平行光；

第二透镜组，用于使第一平行光聚焦，形成第一测试图形图像，还用于聚焦第二偏转平行光形成第二测试图形图像，所述第一测试图形图像和所述第二测试图形图像所在平面为最佳焦平面。

2.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述第二测试图形图像的中心与所述第一测试图形图像的中心相重合。

3.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述光路偏转单元，用于使0级和1级第二衍射光所形成的第二平行光发生偏转。

4.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述第一测试图形和第二测试图形均呈矩形，且矩形的每条边均为一沿所述边延伸的光栅。

5.如权利要求4所述的测试装置，其特征在于，所述光路偏转单元包括：四个楔形棱镜，分别用于偏转与第二测试图形四个光栅相对应的第二平行光。

6.如权利要求5所述的测试装置，其特征在于，用于偏转第二测试图形一组相对边对应的第二平行光的楔形棱镜为第一楔形棱镜组，能使第二平行光沿第一方向偏转；

用于偏转第二测试图形另一组相对边对应的第二平行光的楔形棱镜为第二楔形棱镜组，能使第二平行光沿第二方向偏转；

所述第一方向和第二方向在最佳焦平面上的投影相互垂直。

7.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述第一测试图形包括两个平行排布的光栅，第二测试图形包括两个平行排布的光栅，所述第一测试图形平行于第二测试图形；

所述光路偏转单元包括：两个楔形棱镜，分别用于偏转与第二测试图形两个光栅相对应的第二平行光。

8.如权利要求5或7所述的测试装置，其特征在于，所述光路偏转单元还包括：平板；所述楔形棱镜位于所述平板上；

所述第一平行光垂直于所述平板入射。

9.如权利要求5或7所述的测试装置，其特征在于，所述楔形棱镜为五面体，包括坡面、底面和三个侧面；

其中三个侧面包括两个相对的三角形面和位于所述两个相对的三角形面之间且与三角形面垂直相接的矩形面；

坡面与底面之间形成坡角；

所述第二平行光从所述坡面入射，所述第二偏转平行光从所述底面出射。

10.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置位于所述曝光系统中，所述曝光系统具有用于在曝光过程中进行成像的透镜组件，所述第一透镜组、第二透镜组以及光路偏转单元设置于所述透镜组件中。

11.一种测试系统，其特征在于，包括：

如权利要求1～10所述的测试装置；

存储单元，用于存储最佳焦平面上第一测试图形图像中心和第二测试图形图像中心的第一偏移量；

获取单元，用于在晶圆放置于曝光系统中并在所述晶圆上形成分别与第一测试图形和第二测试图形对应的第一套准标记和第二套准标记后，获得第一套准标记的中心与第二套准标记的中心之间的第二偏移量；

计算单元，基于所述第一偏移量和第二偏移量的不同，计算晶圆所在位置处的散焦量。

12.如权利要求11所述的测试系统，其特征在于，所述第一偏移量为0，所述计算单元，基于所述第二偏移量计算晶圆所在位置处的散焦量。

13.如权利要求11所述的测试系统，其特征在于，所述存储单元、获取单元和所述计算单元集成于一计算机。

14.一种测试方法，其特征在于，包括：

提供权利要求1～10所述的测试装置；

存储最佳焦平面上第一测试图形图像中心和第二测试图形图像中心的第一偏移量；

将覆盖有光阻的晶圆放置于曝光系统中，对所述晶圆进行曝光，并对曝光后的晶圆显影，在所述晶圆上形成分别与第一测试图形和第二测试图形对应的第一套准标记和第二套准标记；

获得第一套准标记的中心与第二套准标记的中心之间的第二偏移量；

基于所述第一偏移量和第二偏移量的不同，计算晶圆所在位置处的散焦量。

15.如权利要求去14所述的测试方法，其特征在于，所述第一偏移量为0，计算晶圆所在位置处的散焦量的步骤包括：基于所述第二偏移量计算晶圆所在位置处的散焦量。