CN116466551A - 背面对准装置及其方法和曝光设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种背面对准装置及其方法和曝光设备，其中，背面对准装置包括：工作台、参考靶点、背面对准模块、图像采集系统和控制模块。工作台用于承载带有对准靶点的掩膜板，并且具有对准靶点孔和成像孔，掩膜板的对准靶点与对准靶点孔对准；参考靶点设置于工作台内；背面对准模块安装在工作台内，用于将对准靶点和参考靶点同焦面地成像至成像孔处；图像采集系统设置于成像孔上方，用于采集对准靶点和参考靶点的图像；控制模块与图像采集系统连接，用于根据对准靶点和参考靶点的图像确定对准靶点和参考靶点的相对位置，以根据该位置进行曝光控制。本发明解决了CCD相机受温度影响造成像素漂移而导致靶点对准发生误差的问题，提高了对准精度。

Description

背面对准装置及其方法和曝光设备

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其是涉及一种背面对准装置及其方法和曝光设备。

背景技术

光刻技术可以在衬底表面印刷具有特征的构图，以制造半导体器件、多种集成电路、平面显示器、电路板、生物芯片、微机械电子芯片、光电子线路芯片等的芯片。由于当今的芯片越来越复杂，在一个芯片上往往需要进行多层曝光，而每层之间的电路又必然存在一定的连接、配合关系。因此，在曝光之前都要将硅片调整到合适的位置，使得当前的曝光与之前已经曝光的图形能够配合起来，这就是对准。在诸如MST(Microsystem Technology，微系统技术)和MEMS(Microelectromechanical Systems，微电子机械系统)的制备过程中，硅片的两面都需要曝光，并且正面曝光图形与背面曝光图形之间有套刻需求。通常在这种情况下，对准标记处于被曝光面的反面，因此称为背面对准。

相关技术中，实现硅片背面对准的方法主要有可见光测量法。可见光测量法主要是在硅片承片台的两侧底部安装光路转折及成像系统，利用可见光实现对硅片背面标记的照明和成像。其中，硅片对准标记位置坐标的标定是通过CCD(Charge-Coupled DeviceCamera，电荷耦合器件相机)相机采集图片和图像处理技术来实现，但是，由于CCD相机受到环境温度以及长时间使用导致温度升高等因素，容易造成图像像素发生漂移(简称温漂现象)，从而导致对准误差，不能满足以上应用芯片对于精度的要求。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种背面对准装置。该背面对准装置解决了由于温漂而导致靶点对准发生误差的问题，提高了曝光对准精度。

本发明的第二个目的在于提出一种曝光设备。

本发明的第三个目的在于提出一种背面对准方法。

本发明的第四个目的在于提出一种曝光设备。

为了达到上述目的，本发明第一方面实施例的背面对准装置，包括：工作台，所述工作台用于承载带有对准靶点的掩膜板，所述工作台具有对准靶点孔和成像孔，所述掩膜板的对准靶点与所述对准靶点孔对准；参考靶点，所述参考靶点设置于所述工作台内；背面对准模块，所述背面对准模块安装在所述工作台内，用于将所述对准靶点和所述参考靶点同焦面地成像至所述成像孔处；图像采集系统，所述图像采集系统设置于所述成像孔上方，用于采集所述对准靶点和所述参考靶点的图像；控制模块，所述控制模块与所述图像采集系统连接，用于根据所述对准靶点和所述参考靶点的图像确定所述对准靶点和所述参考靶点的相对位置，以根据所述相对位置进行曝光控制。

根据本发明实施例的背面对准装置，采用参考靶点与掩膜板的对准靶点形成套组图形，经过背面对准模块将对准靶点和参考靶点同焦面地成像至成像孔处，控制模块通过控制图像采集系统同时采集成像孔处的对准靶点和参考靶点的图像，并且根据对准靶点和参考靶点的相对位置以进行曝光控制，解决了图像采集系统由于受到温漂而导致靶点对准发生误差的问题，提高了曝光对准精度。

在一些实施例中，所述背面对准模块包括：沿光线传播方向依次设置第一光线偏折模块、中继镜头组和第二光线偏折模块；所述参考靶点设置在所述第一光线偏折模块远离所述中继镜头组的一侧；所述第一光线偏折模块，设置于所述对准靶点孔的下方并与所述对准靶点孔的孔面呈第一角度，用于将携带所述对准靶点和所述参考靶点的图像的反射光线传输至所述中继镜头组；所述中继镜头组，用于将所述携带所述对准靶点和所述参考靶点的图像的反射光线成像在同一焦面并投射至所述第二光线偏折模块；所述第二光线偏折模块，用于将成像光线投射至所述成像孔，避免了需要经过两次中继镜头组进行成像，提高了反射式背面对准的能量利用率，提升了靶点的成像质量。

在一些实施例中，所述第一光线偏折模块包括半透半反镜片，所述第二光线偏折模块包括反射镜片。第一光线偏折模块起到反射和投射的作用，第二光线偏折模块起到反射的作用。

在一些实施例中，所述背面对准模块还包括：照明系统，所述照明系统设置在所述第一光线偏折模块的下方，用于产生照明光，并且所述照明光通过所述第一光线偏折模块分别投射至所述对准靶点和所述参考靶点。

在一些实施例中，所述照明系统包括：光源，所述光源用于产生所述照明光；准直透镜，所述准直透镜用于将所述照明光进行准直处理以形成平行照明光并投射到所述第一光线偏折模块。

在一些实施例中，所述工作台形成有容纳腔；所述背面对准模块还包括底板，所述底板沿所述容纳腔底部可取放设置；所述第一光线偏折模块、所述中继镜头组、所述第二光线偏折模块和所述照明系统均设置在所述底板上。通过可独立取出背面对准的成像模块，进而方便其离线安装调试工作，减少整个系统的安装调试工作量，同时方便后续对整个系统的维护工作。

通过对底板的推拉移动，可以方便进行光线调试，从而，减少调试过程中的工作量。

在一些实施例中，所述图像采集系统包括CCD相机和曝光系统的物镜，用于成像和抓取中继镜头组所转移靶点的中心坐标。

在一些实施例中，所述控制模块还用于获取所述工作台未装载所述掩膜板时所述参考靶点的初始图像，根据所述初始图像获得所述参考靶点的第一参考中心坐标，以及根据所述对准靶点和所述参考靶点的图像获得所述对准靶点的对准中心坐标和所述参考靶点的第二参考中心坐标，根据所述第一参考中心坐标、所述第二参考中心坐标和所述对准中心坐标获得曝光起始点坐标和图形涨缩量。

在一些实施例中，所述控制模块在根据所述第一参考中心坐标、所述第二参考中心坐标和所述对准中心坐标获得曝光起始点坐标和图形涨缩量时，用于根据所述第二参考中心坐标和所述对准中心坐标获得中心坐标差值，将所述第一参考中心坐标和所述中心坐标差值的和值作为消除误差对准靶点的成像中心坐标，并根据所述成像中心坐标和实际靶点坐标的映射关系计算出所述曝光起始点坐标和图形涨缩量。

在一些实施例中，所述参考靶点、所述背面对准模块和所述图像采集系统均为两组。

为了达到上述目的，本发明第二方面实施例的曝光设备，包括曝光系统和上面实施例所述的背面对准装置。

根据本发明实施例的曝光设备，通过使用上面实施例所述的背面对准装置，实现了将对准靶点和参考靶点同焦面地成像至成像孔处，图像采集系统通过抓取靶点图像，并对靶点图像进行处理和分析，以获得曝光起始点坐标和图形涨缩量，曝光系统可以根据这些数据信息进行曝光作业，解决了CCD相机由于受到温漂而导致靶点对准坐标的标定发生对准误差的问题，提高了靶点的对准精度，进而提升了曝光设备的曝光精度，从而，有效保障产品的生产质量。

为了达到上述目的，本发明第三方面实施例的背面对准方法，用于上面实施例所述的背面对准装置，所述背面对准方法包括：获取所述背面对准装置中的对准靶点和参考靶点的图像；根据所述对准靶点和所述参考靶点的图像确定所述对准靶点和所述参考靶点的相对位置，以根据所述相对位置进行曝光控制。

根据本发明实施例的背面对准方法，通过获取背面对准装置中的对准靶点和参考靶点的图像，并且根据图像确定对准靶点和参考靶点的相对位置以进行曝光，解决了图像采集系统中的CCD相机由于受到温漂而导致靶点对准发生误差的问题，提高了CCD相机识别靶点对准的精度，从而，保证了图像的曝光质量。

在一些实施例中，根据所述对准靶点和所述参考靶点的图像确定所述对准靶点和所述参考靶点的相对位置，以根据所述相对位置进行曝光控制，包括：获取所述背面对准装置的工作台未装载掩膜板时所述参考靶点的初始图像；根据所述初始图像获得所述参考靶点的第一参考中心坐标；根据所述对准靶点和所述参考靶点的图像获得所述对准靶点的对准中心坐标和所述参考靶点的第二参考中心坐标；根据所述第一参考中心坐标、所述第二参考中心坐标和所述对准中心坐标获得曝光起始点坐标和图形涨缩量。

在一些实施例中，根据所述第一参考中心坐标、所述第二参考中心坐标和所述对准中心坐标获得曝光起始点坐标和图形涨缩量，包括：根据所述第二参考中心坐标和所述对准中心坐标获得中心坐标差值；将所述第一参考中心坐标和所述中心坐标差值的和值作为消除误差对准靶点的成像中心坐标；根据所述成像中心坐标和实际靶点坐标的映射关系计算出所述曝光起始点坐标和图形涨缩量。

为了达到上述目的，本发明第四方面实施例的曝光设备，包括：处理器；与所述处理器通信连接的存储器；所述存储器中存储有可被所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上面实施例所述的背面对准方法。

根据本发明实施例的曝光设备，处理器通过执行计算机程序时实现上面实施例所述的背面对准方法，解决了CCD相机由于受到温漂而导致靶点对准坐标的标定发生对准误差的问题，提高了靶点的对准精度，保证了图像的曝光质量，从而，提升了曝光设备的生产质量和生产效率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的背面对准装置的示意图；

图2是根据本发明一个实施例的参考靶点的示意图；

图3是根据本发明一个实施例的工作台的承载面的示意图；

图4是根据本发明一个实施例的背面对准模块的示意图；

图5是根据本发明一个实施例的背面对准模块的结构图；

图6是根据本发明一个实施例的靶点的位置关系图；

图7是根据本发明一个实施例的曝光设备的框图；

图8是根据本发明一个实施例的曝光设备的工作流程图；

图9是根据本发明一个实施例的背面对准方法的流程图；

图10是根据本发明一个实施例的确定靶点的相对位置的流程图；

图11是根据本发明一个实施例的获得曝光起始点坐标和图形涨缩量的流程图；

图12是根据本发明一个实施例的曝光设备的示意图。

附图标记：

曝光设备1；

背面对准装置100；曝光系统200；存储器300；处理器400；

工作台10；参考靶点20；背面对准模块30；图像采集系统40；控制模块50；对准靶点60；成像靶点70；

掩膜板11；对准靶点孔12；成像孔13；安装孔14；第一光线偏折模块31；中继镜头组32；第二光线偏折模块33；照明系统34；底板35；

光源341；准直透镜342。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。

下面参考图1-图6描述根据本发明实施例的背面对准装置。

图1是根据本发明一个实施例的背面对准装置的示意图，如图1所示，背面对准装置100包括：工作台10、参考靶点20、图像采集系统40和控制模块50。

其中，工作台10用于承载带有对准靶点60的掩膜板11，掩膜板11为客户生产的带有对准靶点60的样品或产品，掩膜板11材质可以为石英玻璃、苏打玻璃、菲林等，在此不做具体限制。工作台10具有对准靶点孔12和成像孔13，掩膜板11的对准靶点60与对准靶点孔12对准。

掩膜板11主要作为图形信息的载体，通过曝光过程，将图形转移到被曝光产品(例如：硅片，导电玻璃，铜箔等)上，从而实现图形的转移，主要是应用于IC(IntegratedCircuit，集成电路)、IC封装、MEMS、功率器件与分立器件、FPD(Flat Panel Di splay，平板显示行业)、线路板行业以及LED(Light Emitting Diode，发光二极管)和精细光学元器件等行业。

参考靶点20为采图视场中的固定靶点，设置于工作台10内，其作用为与掩膜板11中的对准靶点60形成线组或套组图形，在图像采集系统40采集图像时，与掩膜板11上的对准靶点60做参照，消除由于CCD相机温漂所带来的靶点对准误差。如图2所示，参考靶点20的形状可以为十字靶点，除此以外，参考靶点20还可以是圆形靶点或者其他形状的靶点，在此不做具体限制。

背面对准模块30安装在工作台10内，如图3所示，工作台10的承载面设有背面对准模块30的安装孔14，可通过上孔安装固定，方便装调和拆卸，从而，解决背面对准维护困难的问题。背面对准模块30可以用于将对准靶点60和参考靶点20同焦面地成像至成像孔13处，以获得高质量的靶点图像。

图像采集系统40设置于成像孔13上方，用于采集对准靶点60和参考靶点20的图像，控制模块50与图像采集系统40连接，用于根据对准靶点60和参考靶点20的图像确定对准靶点60和参考靶点20的相对位置，以根据相对位置进行曝光控制。

具体地，在进行背面对准时，照明光线经过背面对准模块30后，分别照射到掩膜板11的对准靶点60区域和工作台10内的参考靶点20区域，掩膜板11的对准靶点60和工作台10内的参考靶点20的反射光线会再次经过背面对准模块30，使得对准靶点60和参考靶点20同焦面地成像至成像孔13处，利用图像采集系统40采集对准靶点60和参考靶点20的图像，并将图像输送至控制模块50，控制模块50根据图像进行数据分析，确定对准靶点60和参考靶点20的相对位置，控制模块50根据该相对位置调整曝光图形，使得图形光束精确的投射到产品的待加工面。

根据本发明实施例的背面对准装置100，采用参考靶点20与掩膜板11的对准靶点60形成套组图形，经过背面对准模块30将对准靶点60和参考靶点20同焦面地成像至成像孔13处，通过控制模块50控制图像采集系统40同时采集成像孔13处的对准靶点60和参考靶点20的图像，并且根据图像确定对准靶点60和参考靶点20的相对位置以进行曝光控制，解决了图像采集系统40中的CCD相机由于受到温漂而导致靶点对准发生误差的问题，提高了CCD相机识别靶点对准的精度，从而，保证了图像的曝光质量。

图4是根据本发明一个实施例的背面对准模块的示意图。如图4所示，背面对准模块30包括：第一光线偏折模块31、中继镜头组32、第二光线偏折模块33和照明系统34。

其中，第一光线偏折模块31、中继镜头组32和第二光线偏折模块33沿光线传播方向依次设置，参考靶点20设置在第一光线偏折模块31远离中继镜头组32的一侧，第一光线偏折模块31设置于对准靶点孔12的下方并与对准靶点孔12的孔面呈第一角度，用于将携带对准靶点60和参考靶点20的图像的反射光线传输至中继镜头组32。

在一些实施例中，中继镜头组32具有高分辨率、双远心、对称结构的特点，对称结构可有效降低中继镜头组32的成像像差，提高系统的成像质量，中继镜头组32最小分辨率为2um，物像远心度在0.1％以下，畸变接近于0。中继镜头组32的作用是将掩膜板11中的对准靶点60成像到掩膜板11板之外的区域，能够将携带对准靶点60和参考靶点20的图像的反射光线成像在同一焦面并投射至第二光线偏折模块33，通过第二光线偏折模块33将成像光线投射至成像孔13中，并与工作台10面在同一水平面上。

在一些实施例中，第一光线偏折模块31包括半透半反镜片，第二光线偏折模块33包括反射镜片。其中，半透半反镜片的一面为镜面，可将光线进行反射，半透半反镜片的另一面为増透面，可允许光线穿过镜片。因此，第一光线偏折模块31起到反射和透射光线的作用，第二光线偏折模块33起到反射光线的作用。

照明系统34设置在第一光线偏折模块31的下方，并且与掩膜板11的对准靶点60以及对准靶点孔12对准，照明系统34用于产生照明光，并且照明光通过第一光线偏折模块31分别投射至对准靶点60和参考靶点20。

其中，照明系统34包括：光源341和准直透镜342。在本发明的一些实施例中，光源341可以为发散角较小的LED或激光器，用于产生照明光。准直透镜342用于将照明光进行准直处理以形成平行照明光并投射到所述第一光线偏折模块31，这里的准直处理是指将光源341的发散光线通过傅里叶变换成平行光线，最后形成均匀度较好的柯勒照明系统34。

下面参考图4具体描述背面对准装置100中的光线传输路径。

在进行背面对准时，照明系统34中的光源341发出照明光，照明光经过准直透镜342形成平行照明光并投射到第一光线偏折模块31，其中，一部分光线直接入射到掩膜板11上的对准靶点60区域，给掩膜板11上的对准靶点60提供照明，另一部分光线反射到参考靶点20处，给参考靶点20提供照明，根据物体的反射原理，掩膜板11的对准靶点60的反射光线经第一光线偏折模块31反射进入中继镜头组32，参考靶点20的反射光线经第一光线偏折模块31投射进入中继镜头组32，中继镜头组32将携带对准靶点60和参考靶点20的图像的反射光线成像在同一焦面并投射至第二光线偏折模块33，通过第二光线偏折模块33，将对准靶点60和参考靶点20同焦面的成像光线反射至成像孔13中，由图像采集系统40采集和抓取成像孔13中的成像靶点70。

因此，将照明系统34设置于第一光线偏折模块31的下方，以及将参考靶点20设置于照明系统34和第一光线偏折模块31的侧方，按照上面所述的光线传输路径，即经过准直镜片、半透半反镜片、中继镜头组32和反射镜片，就可以实现将对准靶点60和参考靶点20同焦面的成像光线投射至成像孔13，有效减少了光线传播的路径，降低了光线在传输过程中的损耗，提高光能的利用率。

图5是根据本发明一个实施例的背面对准装置的结构图。如图5所示，背面对准装置100中的工作台10形成有容纳腔。背面对准模块30还包括底板35，底板35沿容纳腔的底部可取放设置，即沿容纳腔底部可以取出也可以放入容纳腔内，其中，可以完全取出而脱离底板，或者，可以设置为推拉式，通过推拉来取放，或者采用其它可适用的取放方式均可，在此不作具体限制。第一光线偏折模块31、中继镜头组32、第二光线偏折模块33和照明系统34均设置在底板35上，构成成像模块。通过底板35可以方便取放成像模块，即通过底板35可独立取出背面对准的成像模块，进而方便其离线安装调试工作，减少整个系统的安装调试工作量，同时方便后续对整个系统的维护工作。

在一些实施例中，图像采集系统40包括CCD相机和曝光系统200的物镜，CCD相机的作用是成像和抓取中继镜头组32所转移靶点的中心坐标。该中心坐标为第一参考中心坐标、第二参考中心坐标和对准中心坐标。曝光系统200的物镜作为曝光系统200的重要组成部分，主要作用是调节焦距和横向放大倍数，以保证曝光的准确性和精度。

其中，第一参考中心坐标为控制模块50控制图像采集系统40获取工作台10未装载掩膜板11时参考靶点20的初始图像，并根据初始图像获得参考靶点20的中心坐标。第二参考中心坐标为控制模块50控制图像采集系统40获取工作台10装载掩膜板11后的参考靶点20的图像，并根据图像获得参考靶点20的中心坐标。对准中心坐标为控制模块50控制图像采集系统40获取工作台10装载掩膜板11后的对准靶标的图像，并根据图像获得对准靶点60的中心坐标。根据第一参考中心坐标、第二参考中心坐标和对准中心坐标获得曝光起始点坐标和图形涨缩量。

控制模块50在根据第一参考中心坐标、第二参考中心坐标和对准中心坐标获得曝光起始点坐标和图形涨缩量时，用于根据第二参考中心坐标和对准中心坐标获得中心坐标差值，将第一参考中心坐标和中心坐标差值的和值作为消除误差对准靶点60的成像中心坐标，并根据成像中心坐标和实际靶点坐标的映射关系计算出曝光起始点坐标和图形涨缩量。

在本发明的一些实施例中，背面对准装置100的参考靶点20、背面对准模块30和图像采集系统40均为两组。因此，如图6所示，图6显示了两组参考靶点20的参考中心坐标、两组对准靶点60的对准中心坐标以及两组成像中心坐标的位置关系，根据这些坐标的位置关系，获得曝光起始点坐标和图形涨缩量，以消除CCD温漂带来的对准误差，从而提高对准精度。

具体地，将背面对准模块30集成至工作台10内进行固定并连接电控系统，首先在工作台10中不放置掩膜板，利用图像采集系统40采集成像孔13中的成像参考靶点20(Ref-mark)的第一参考中心坐标,记为(XRef-mark1,YRef-mark1),利用图像采集系统40采集成像孔12中的成像参考靶点20(Ref-mark)的第二参考中心坐标,记为(XRef-mark2,YRef-mark2)，并利用图像采集系统40测量出参考靶点Ref-mark1的尺寸大小，记为l',通过βL＝l'/l(其中l为参考靶点的实际尺寸大小,βL为左侧成像模块的倍率)，来计算成像模块的倍率；同样的处理方式，计算出右侧成像模块的倍率βR。

然后将带有对准靶点60(real mark)的掩膜板11放到工作台10上，并使掩膜板11上的对准靶点在工作台上的对准靶点孔12内，利用图像采集系统40同时采集成像孔13中的参考靶点20的第一参考中心坐标(XRef-mark1,YRef-mark1)和对准靶点60经背面对准模块30成像后的成像靶点70坐标(XIm-mark1,YIm-mark1)，并计算出中心坐标差值(ΔX,ΔY)，根据成像的原理的物像关系可知，在对称成像系统中，物像成中心旋转对称，根据位置变换处理技术公式：

从而可以推算出：

同样的方式，可以计算出掩膜板11右侧对位靶点，通过左右两个靶点中心坐标进而可以进行对位曝光。

下面描述根据本发明第二方面实施例的曝光设备。

图7是根据本发明一个实施例的曝光设备的框图。如图7所示，曝光设备1包括曝光系统200和背面对准装置100。其中，背面对准装置100用于进行对准作业，曝光系统200用于进行曝光作业。

图8是根据本发明一个实施例的曝光设备的工作流程图，如图8所示，本发明实施例的曝光设备11的工作流程至少包括以下步骤S1-S4。

S1，在掩膜板背面附加靶点。

掩膜板11是用于制造半导体器件、集成电路和微电子元件的重要材料。在掩膜板11制作过程中，需要在背面附加靶点，用于对准和定位。这些靶点可以是金属或半透明材料制成的微小点状结构，直径一般为几十微米。在掩膜板11制作过程中，这些靶点需要被精确地定位在掩膜板11背面的特定位置，并固定在掩膜板11表面上。

S2，根据背面对准装置将掩膜板的对准靶点进行转移。

在掩膜板11背面附加了靶点之后，需要通过背面对准装置100将掩膜板11的对准靶点60和参考靶点20转移到曝光系统200中，以进行后续的曝光操作。在本发明实施例中，背面对准装置100由一系列光学元件组成，例如：准直镜片、半透半反镜片、中继镜头组32和反射镜片等，可以将靶点的图像转移到图像采集系统40中。

S3，根据图像采集系统抓取靶点的图像，获得曝光起始点坐标和图形涨缩量。

图像采集系统40抓取靶点图像，并对靶点图像进行处理和分析，计算出靶点的中心坐标、形状、旋转角度等信息，从而，获得曝光起始点坐标和图形涨缩量，并将该信息通过控制模块50传输到曝光系统200中。

S4，曝光系统进行曝光操作。

在确定了靶点的准确位置信息之后，曝光系统200可以开始进行曝光操作。曝光系统200通常由一系列光学元件和光源341组成，可以产生高能量的光线，对掩膜板11进行曝光。曝光过程通常需要控制曝光时间、能量和波长等参数，以确保掩膜板11的曝光质量和稳定性。在曝光完成后，掩膜板11可以被取出，进行后续的处理和制造。

根据本发明实施例的曝光设备1，通过使用上面实施例所述的背面对准装置100，实现了将对准靶点60和参考靶点20同焦面地成像至成像孔13处，图像采集系统40通过抓取靶点图像，并对靶点图像进行处理和分析，以获得曝光起始点坐标和图形涨缩量，曝光系统200可以根据这些数据信息进行曝光作业，解决了CCD相机由于受到温漂而导致靶点对准坐标的标定发生对准误差的问题，提高了靶点的对准精度，进而提升了曝光设备1的曝光精度，从而，有效保障产品的生产质量。

下面描述根据本发明第三方面实施例的背面对准方法。

背面对准方法用于上面实施例所述的背面对准装置，图9是根据本发明一个实施例的背面对准方法的流程图，如图9所示，背面对准方法至少包括以下步骤S10-S20。

S10，获取背面对准装置中的对准靶点和参考靶点的图像。

通过采用上面实施例所述的背面对准模块，将对准靶点和参考靶点同焦面地成像至成像孔处，图像采集系统可以对成像孔处的靶点图像进行采集。

S20，根据对准靶点和参考靶点的图像确定对准靶点和参考靶点的相对位置，以根据相对位置进行曝光控制。

具体地，图10是根据本发明一个实施例的确定靶点的相对位置的流程图。如图10所示，确定靶点的相对位置至少包括以下步骤S100-S103。

S100，获取背面对准装置的工作台未装载掩膜板时参考靶点的初始图像。

S101，根据初始图像获得参考靶点的第一参考中心坐标。

S102，根据对准靶点和参考靶点的图像获得对准靶点的对准中心坐标和参考靶点的第二参考中心坐标。

其中，根据图像获取靶点的中心坐标，可以使用计算机视觉技术进行图像处理和分析，包括以下几个步骤。

第一，对采集到的图像进行预处理，例如：灰度化、平滑滤波、去噪、二值化等操作，以增强靶点的对比度和边缘信息，便于后续的处理和分析。

第二，使用边缘检测算法，例如Canny算法或Sobel算法等，提取靶点的边缘信息。这一步可以得到靶点的大致位置和形状。

第三，根据边缘信息，使用轮廓检测算法，例如OpenCV库中的findContours函数，检测靶点的轮廓。这一步可以得到靶点的精确位置和形状。

第四，根据靶点的轮廓，使用轮廓矩的方法计算靶点的中心坐标。在OpenCV库中，可以使用moments函数计算靶点轮廓的几何矩和中心矩，从而得到靶点的中心坐标。

S103，根据第一参考中心坐标、第二参考中心坐标和对准中心坐标获得曝光起始点坐标和图形涨缩量。

具体地，图11是根据本发明一个实施例的获得曝光起始点坐标和图形涨缩量的流程图。如图11所示，获得曝光起始点坐标和图形涨缩量至少包括以下步骤S200-S202。

S200，根据第二参考中心坐标和对准中心坐标获得中心坐标差值。

S201，将第一参考中心坐标和中心坐标差值的和值作为消除误差对准靶点的成像中心坐标。

S202，根据成像中心坐标和对准中心坐标的映射关系计算出曝光起始点坐标和图形涨缩量。

图形涨缩量是指实际物理尺寸下的图形大小和预期图形尺寸之间的差异，通常用比例因子表示。图形涨缩量主要由材料特性、加工工艺、设备精度等因素影响。例如，光刻加工过程中，紫外光的折射率和衍射等因素会对图形涨缩量产生影响。在微纳加工、半导体工艺等领域，图形涨缩量的大小对产品的质量和性能有着很大的影响，因此需要对其进行精确的测量和控制。

根据本发明实施例的背面对准方法，通过采用上面实施例所述的背面对准装置，可以获得工作台未装载掩膜板时参考靶点的第一参考中心坐标，以及装载掩膜板后参考靶点的第二参考中心坐标和对准靶点的对准中心坐标，通过坐标计算进而获得曝光起始点坐标和图形涨缩量，曝光系统可以根据该数据进行曝光作业，解决了图像采集系统中的CCD相机由于受到温漂而导致靶点对准发生误差的问题，提高了CCD相机识别靶点对准的精度，从而，保证了图像的曝光质量。

图12是是根据本发明一个实施例的曝光设备的示意图。如图12所示，曝光设备1包括：处理器400和与处理器400通信连接的存储器300。

其中，存储器300中存储有可被处理器400执行的计算机程序，处理器400执行计算机程序时实现上面实施例所述的背面对准方法。

根据本发明实施例的曝光设备1，处理器400通过执行计算机程序时实现上面实施例所述的背面对准方法，解决了CCD相机由于受到温漂而导致靶点对准坐标的标定发生对准误差的问题，提高了靶点的对准精度，保证了图像的曝光质量，从而，提升了曝光设备1的生产质量和生产效率。

本发明实施例的存储器300可以包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他光学、磁性存储介质，在此不再一一赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (15)

1.一种背面对准装置，其特征在于，包括：

工作台，所述工作台用于承载带有对准靶点的掩膜板，所述工作台具有对准靶点孔和成像孔，所述掩膜板的对准靶点与所述对准靶点孔对准；

参考靶点，所述参考靶点设置于所述工作台内；

背面对准模块，所述背面对准模块安装在所述工作台内，用于将所述对准靶点和所述参考靶点同焦面地成像至所述成像孔处；

图像采集系统，所述图像采集系统设置于所述成像孔上方，用于采集所述对准靶点和所述参考靶点的图像；

控制模块，所述控制模块与所述图像采集系统连接，用于根据所述对准靶点和所述参考靶点的图像确定所述对准靶点和所述参考靶点的相对位置，以根据所述相对位置进行曝光控制。

2.根据权利要求1所述的背面对准装置，其特征在于，所述背面对准模块包括：

沿光线传播方向依次设置第一光线偏折模块、中继镜头组和第二光线偏折模块；

所述参考靶点设置在所述第一光线偏折模块远离所述中继镜头组的一侧；

所述第一光线偏折模块，设置于所述对准靶点孔的下方并与所述对准靶点孔的孔面呈第一角度，用于将携带所述对准靶点和所述参考靶点的图像的反射光线传输至所述中继镜头组；

所述中继镜头组，用于将所述携带所述对准靶点和所述参考靶点的图像的反射光线成像在同一焦面并投射至所述第二光线偏折模块；

所述第二光线偏折模块，用于将成像光线投射至所述成像孔。

3.根据权利要求2所述的背面对准装置，其特征在于，所述第一光线偏折模块包括半透半反镜片，所述第二光线偏折模块包括反射镜片。

4.根据权利要求2所述的背面对准装置，其特征在于，所述背面对准模块还包括：

照明系统，所述照明系统设置在所述第一光线偏折模块的下方，用于产生照明光，并且所述照明光通过所述第一光线偏折模块分别投射至所述对准靶点和所述参考靶点。

5.根据权利要求4所述的背面对准装置，其特征在于，所述照明系统包括：

光源，所述光源用于产生所述照明光；

准直透镜，所述准直透镜用于将所述照明光进行准直处理以形成平行照明光并投射到所述第一光线偏折模块。

6.根据权利要求4所述的背面对准装置，其特征在于，

所述工作台形成有容纳腔；

所述背面对准模块还包括底板，所述底板沿所述容纳腔底部可取放设置；

所述第一光线偏折模块、所述中继镜头组、所述第二光线偏折模块和所述照明系统均设置在所述底板上。

7.根据权利要求1所述的背面对准装置，其特征在于，所述图像采集系统包括CCD相机和曝光系统的物镜。

8.根据权利要求1所述的背面对准装置，其特征在于，所述控制模块还用于获取所述工作台未装载所述掩膜板时所述参考靶点的初始图像，根据所述初始图像获得所述参考靶点的第一参考中心坐标，以及根据所述对准靶点和所述参考靶点的图像获得所述对准靶点的对准中心坐标和所述参考靶点的第二参考中心坐标，根据所述第一参考中心坐标、所述第二参考中心坐标和所述对准中心坐标获得曝光起始点坐标和图形涨缩量。

9.根据权利要求8所述的背面对准装置，其特征在于，所述控制模块在根据所述第一参考中心坐标、所述第二参考中心坐标和所述对准中心坐标获得曝光起始点坐标和图形涨缩量时，用于根据所述第二参考中心坐标和所述对准中心坐标获得中心坐标差值，将所述第一参考中心坐标和所述中心坐标差值的和值作为消除误差对准靶点的成像中心坐标，并根据所述成像中心坐标和实际靶点坐标的映射关系计算出所述曝光起始点坐标和图形涨缩量。

10.根据权利要求1-9任一项所述的背面对准装置，其特征在于，所述参考靶点、所述背面对准模块和所述图像采集系统均为两组。

11.一种曝光设备，其特征在于，包括曝光系统和权利要求1-10任一项所述的背面对准装置。

12.一种背面对准方法，其特征在于，用于权利要求1-10任一项所述的背面对准装置，所述背面对准方法包括：

获取所述背面对准装置中的对准靶点和参考靶点的图像；

根据所述对准靶点和所述参考靶点的图像确定所述对准靶点和所述参考靶点的相对位置，以根据所述相对位置进行曝光控制。

13.根据权利要求12所述的背面对准方法，其特征在于，根据所述对准靶点和所述参考靶点的图像确定所述对准靶点和所述参考靶点的相对位置，以根据所述相对位置进行曝光控制，包括：

获取所述背面对准装置的工作台未装载掩膜板时所述参考靶点的初始图像；

根据所述初始图像获得所述参考靶点的第一参考中心坐标；

根据所述对准靶点和所述参考靶点的图像获得所述对准靶点的对准中心坐标和所述参考靶点的第二参考中心坐标；

根据所述第一参考中心坐标、所述第二参考中心坐标和所述对准中心坐标获得曝光起始点坐标和图形涨缩量。

14.根据权利要求13所述的背面对准方法，其特征在于，根据所述第一参考中心坐标、所述第二参考中心坐标和所述对准中心坐标获得曝光起始点坐标和图形涨缩量，包括：

根据所述第二参考中心坐标和所述对准中心坐标获得中心坐标差值；

将所述第一参考中心坐标和所述中心坐标差值的和值作为消除误差对准靶点的成像中心坐标；

根据所述成像中心坐标和实际靶点坐标的映射关系计算出所述曝光起始点坐标和图形涨缩量。

15.一种曝光设备，其特征在于，包括：

处理器；

与所述处理器通信连接的存储器；

所述存储器中存储有可被所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求12-14任一项所述的背面对准方法。