一种物镜曝光焦面的检测方法及装置与流程

1.本技术涉及半导体集成电路制造技术领域，尤其涉及一种物镜曝光焦面的检测方法及装置。


背景技术：

2.当前大部分半导体曝光工艺设备在测量物镜曝光焦面所在位置时，最通用的方法是通过设置不同高度和倾斜位置进行曝光，显影并检测曝光图形的质量来确定物镜曝光焦面相对精确的位置，但该种方式需要曝光并进行显影的过程，步骤繁琐，耗时长，仅适用于离线检测，影响生产效率。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术的目的在于至少提供一种物镜曝光焦面的检测方法及装置，本技术通过基准板标记在可移动工作台的多个垂向位置下的成像数据确定物镜对准焦面，提高对物镜对准焦面位置的检测速度。
4.本技术主要包括以下几个方面：
5.第一方面，本技术实施例提供一种物镜曝光焦面的检测方法，检测方法包括：确定基准板在可移动工作台的多个垂向位置下的成像数据，基准板布置在可移动工作台上，每个垂向位置下的成像数据通过以下方式获得：控制可移动工作台到达一垂向位置，控制对准系统开启，以使对准系统发射的对准光线经由掩模版以及物镜入射到基准板上的基准板标记，通过对准系统捕捉基准板标记经由物镜在掩模版上所形成的成像数据；针对每个垂向位置，根据该垂向位置下的成像数据，确定该垂向位置的成像评价值；根据最高成像评价值或最低成像评价值对应的目标垂向位置，确定物镜对准焦面所在位置，根据物镜对准焦面所在位置以及物镜对准焦面与物镜曝光焦面之间的固定偏置值，确定物镜曝光焦面所在位置。
6.在一种可能的实施方式中，对准系统包括第一对准系统，第一对准系统包括第一对准光源、第一分光板、第一镜头、第一感光元件以及第一反光棱角，第一对准光源垂直设置于第一分光板上方，以使第一对准光源发出的对准光线能垂直入射到第一分光板的中心位置，第一反光棱角设置在第一分光板的一侧，第一镜头和第一感光元件依次设置在第一分光板的另一侧，掩模版上设置有与第一对准系统对应的第一掩膜对准标记，成像数据包括与第一掩膜对准标记对应的第一成像数据，其中，通过以下方式确定每个垂向位置下的第一成像数据：控制第一对准光源开启，以使第一对准光源发出的对准光线经过第一分光板拆分得到对准光线反射至第一反光棱角，并通过第一反光棱角的再次反射将对准光线通过第一掩膜对准标记以及物镜入射到基准板上的基准板标记，通过第一镜头捕捉基准板标记经由物镜在掩模版上所形成的投影，通过第一感光元件获取投影对应的第一成像数据。
7.在一种可能的实施方式中，掩模版上设置有第一掩膜对准标记和第二掩膜对准标记，成像数据包括第一对准光线经由第一掩膜对准标记所形成的第一成像数据和第二对准
光线经由第二掩膜对准标记所形成的第二成像数据，目标垂向位置包括基于第一成像数据所确定的与第一掩膜对准标记对应的目标第一垂向位置和基于第二成像数据所确定的与第二掩膜对准标记对应的目标第二垂向位置，其中，根据最高成像评价值或最低成像评价值对应的目标垂向位置，确定物镜对准焦面所在位置的步骤包括：确定在获得最高成像评价值或最低成像评价值的第一成像数据时，可移动工作台的第一水平位置；确定在获得最高成像评价值或最低成像评价值的第二成像数据时，可移动工作台的第二水平位置；根据各最高成像评价值或最低成像评价值对应的目标第一垂向位置、目标第二垂向位置、第一水平位置、第二水平位置，确定物镜对准焦面的定位高度值和方向倾斜值；根据物镜对准焦面的定位高度值和方向倾斜值，确定物镜对准焦面所在位置。
8.在一种可能的实施方式中，对准系统包括两个第一对准系统，两个第一对准系统分别设置于物镜光轴的两侧，第一成像数据为一个第一对准系统所发射的第一对准光线经由第一掩膜对准标记所形成的成像数据，第二成像数据为另一个第一对准系统所发射的第二对准光线经由第二掩膜对准标记所形成的成像数据。
9.在一种可能的实施方式中，物镜对准焦面的方向倾斜值包括物镜对准焦面在第一预设方向上的第一倾斜值，第一水平位置包括可移动工作台在第二预设方向上的第一坐标值，第二水平位置包括可移动工作台在第二预设方向上的第二坐标值，其中，通过以下公式确定物镜对准焦面的定位高度值：
[0010][0011]
在该公式中，z
al
表示物镜对准焦面的定位高度值，z1表示目标第一垂向位置，z2表示目标第二垂向位置，x1表示可移动工作台在第二预设方向上的第一坐标值，x2表示可移动工作台在第二预设方向上的第二坐标值；
[0012]
其中，通过以下公式确定物镜对准焦面在第一预设方向上的第一倾斜值r
yal
：
[0013][0014]
或者，物镜对准焦面的方向倾斜值包括物镜对准焦面在第二预设方向上的第二倾斜值，第一水平位置包括可移动工作台在第一预设方向上的第三坐标值，第二水平位置包括可移动工作台在第一预设方向上的第四坐标值，
[0015]
其中，通过以下公式确定物镜对准焦面的定位高度值：
[0016][0017]
在该公式中，y1表示可移动工作台在第一预设方向上的第三坐标值，y2表示可移动工作台在第一预设方向上的第四坐标值；
[0018]
其中，通过以下公式确定物镜对准焦面在第二预设方向上的第二倾斜值r
xal
：
[0019][0020]
在一种可能的实施方式中，对准系统包括第二对准系统，第二对准系统包括第二对准光源、第一可移动挡板、第二可移动挡板、第二分光板、第三分光板、第四分光板、第二
反光棱角、第三反光棱角、第二镜头、第二感光元件，第二对准光源垂直设置于第二分光板上方，以使第二对准光源发出的对准光线能垂直入射到第二分光板的中心位置，第二反光棱角设置在第二分光板的一侧，用于接收对准光线经过第二分光板拆分得到的一路对准光线，第一可移动挡板设置在第二反光棱角和第二分光板之间，用于屏蔽或释放对准光线经过第二分光板拆分得到的一路对准光线，第三分光板与第二分光板平行设置，用于接收对准光线经过第二分光板拆分得到的另一路对准光线，对准光线经过第二分光板拆分得到的入射至第二反光棱角的一路对准光线与入射至第三分光板的另一路对准光线的振幅相同且相互垂直，第二分光板设置于第三分光板和第二对准光源之间，第三反光棱角布置于第二掩膜对准标记上方，第三反光棱角用于接收第四分光板反射的另一路对准光线，第二可移动挡板设置在第三分光板与第四分光板之间，用于屏蔽或释放第三分光板反射的另一路对准光线，第二镜头和第二感光元件依次设置在第二分光板的另一侧。
[0021]
在一种可能的实施方式中，对准系统包括第二对准系统和至少一个第一对准系统，掩模版上还设置有第三掩膜对准标记，成像数据还包括第三对准光线经由第三掩膜对准标记所形成的第三成像数据，目标垂向位置还包括基于第三成像数据所确定的与第三掩膜对准标记对应的目标第三垂向位置，其中，通过以下方式确定物镜对准焦面的定位高度值和方向倾斜值：确定在获得最高成像评价值或最低成像评价值的第三成像数据时，可移动工作台的第三水平位置；根据各最高成像评价值或最低成像评价值对应的目标第一垂向位置、目标第二垂向位置、目标第三垂向位置、第一水平位置、第二水平位置、第三水平位置，确定物镜对准焦面的定位高度值和方向倾斜值。
[0022]
在一种可能的实施方式中，物镜对准焦面的方向倾斜值包括物镜对准焦面在第一预设方向上的第一倾斜值和在第二预设方向上的第二倾斜值；
[0023]
其中，通过以下公式确定物镜对准焦面的定位高度值和方向倾斜值：
[0024][0025]
在该公式中，x
11
、y
11
表示与目标第一垂向位置对应的可移动工作台分别在第二预设方向上和第一预设方向上的坐标值，x
21
、y
21
表示与目标第二垂向位置对应的可移动工作台分别在第二预设方向上和第一预设方向上的坐标值，x
31
、y
31
表示与目标第三垂向位置对应的可移动工作台分别在第二预设方向上和第一预设方向上的坐标值，-r
yal
表示物镜对准焦面在第一预设方向上的第一倾斜值，r
xal
表示物镜对准焦面在第二预设方向上的第二倾斜值，z
al
表示物镜对准焦面的定位高度值，z
11
、z
21
、z
31
分别表示目标第一垂向位置、目标第二垂向位置、目标第三垂向位置。
[0026]
在一种可能的实施方式中，对准系统包括一个第二对准系统和两个第一对准系统或者两个第二对准系统，掩模版上还设置有第四掩膜对准标记，成像数据还包括第四对准光线经由第四掩膜对准标记所形成的第四成像数据，目标垂向位置还包括基于第四成像数据所确定的与第四掩膜对准标记对应的目标第四垂向位置，其中，通过以下方式确定物镜对准焦面的定位高度值和方向倾斜值：确定在获得最高成像评价值或最低成像评价值的第四成像数据时，可移动工作台的第四水平位置；根据各最高成像评价值或最低成像评价值对应的目标第一垂向位置、目标第二垂向位置、目标第三垂向位置、目标第四垂向位置、第
一水平位置、第二水平位置、第三水平位置、第四水平位置，确定物镜对准焦面的定位高度值和方向倾斜值。
[0027]
在一种可能的实施方式中，物镜对准焦面的方向倾斜值包括物镜对准焦面在第一预设方向上的第一倾斜值和在第二预设方向上的第二倾斜值；
[0028]
其中，通过以下公式确定物镜对准焦面的定位高度值、和方向倾斜值：
[0029][0030]
在该公式中，x
12
、y
12
表示与目标第一垂向位置对应的可移动工作台分别在第二预设方向上和第一预设方向上的坐标值，x
22
、y
22
表示与目标第二垂向位置对应的可移动工作台分别在第二预设方向上和第一预设方向上的坐标值，x
32
、y
32
表示与目标第三垂向位置对应的可移动工作台分别在第二预设方向上和第一预设方向上的坐标值，x
42
、y
42
表示与目标第四垂向位置对应的可移动工作台分别在第二预设方向上和第一预设方向上的坐标值，-r
yal
表示物镜对准焦面在第一预设方向上的第一倾斜值，r
xal
表示物镜对准焦面在第二预设方向上的第二倾斜值，z
al
表示物镜对准焦面的定位高度值，z
12
、z
22
、z
32
、z
42
分别表示目标第一垂向位置、目标第二垂向位置、目标第三垂向位置、目标第四垂向位置。
[0031]
在一种可能的实施方式中，垂向位置包括粗对准垂向位置和精对准垂向位置，其中，根据最高成像评价值或最低成像评价值对应的目标垂向位置，确定物镜对准焦面所在位置的步骤包括：按照预设大步距在第一预设范围内依次改变可移动工作台的高度值，确定多个粗对准垂向位置，根据多个粗对准垂向位置下的成像数据，确定每个粗对准垂向位置的粗对准成像评价值；根据最高粗对准成像评价值对应的目标粗对准垂向位置，控制可移动工作台移动至目标粗对准垂向位置；按照预设小步距在以目标粗对准垂向位置为中心的第二预设范围内依次改变可移动工作台的高度值，获取多个精对准垂向位置；根据多个精对准垂向位置下的成像数据，确定每个精对准垂向位置的精对准成像评价值；根据最高精对准成像评价值对应的目标精对准垂向位置，确定物镜对准焦面所在位置。
[0032]
在一种可能的实施方式中，每个垂向位置对应的基准板标记的成像数据包括灰度值，其中，通过以下方式确定每个垂向位置的成像评价值：
[0033][0034]
在该公式中，c表示每个垂向位置对应的成像评价值，gray
max
表示每个垂向位置下获得的成像数据中的最大灰度值，gray
min
表示每个垂向位置下获得的成像数据中的最小灰度值。
[0035]
在一种可能的实施方式中，通过以下方式确定每个垂向位置的成像评价值：统计每个垂向位置对应的成像数据中各像素点的灰度值分布；根据每个垂向位置对应的成像数据的灰度值分布，将分布于第一预设灰度值区间内的像素点确定为该垂向位置对应的成像数据的高灰度值区域，将分布于第二预设灰度值区间内的像素点确定为该垂向位置对应的成像数据的低灰度值区域；分别统计每个垂向位置对应的成像数据的高灰度值区域的和低灰度值区域的平均灰度值；根据每个垂向位置对应的成像数据的所述高灰度值区域对应的
平均灰度值和低灰度值区域对应的平均灰度值，确定每个垂向位置对应的成像评价值。
[0036]
在一种可能的实施方式中，通过以下公式统计每个垂向位置对应的成像数据的高灰度值区域的和低灰度值区域的平均灰度值：
[0037][0038]
在该公式中，g
mean
表示每个垂向位置对应的成像数据的平均灰度值，grayn表示每个垂向位置对应的成像数据中第n个像素点的灰度值，n为每个垂向位置对应的成像数据中的总像素数量；
[0039]
通过以下公式确定每个垂向位置对应的成像评价值：
[0040][0041]
在该公式中，c
area
表示每个垂向位置对应的成像数据的成像评价值，gray
high_mean
表示每个垂向位置对应的成像数据的高灰度值区域对应的平均灰度值，gray
low_mean
表示每个垂向位置对应的成像数据的低灰度值区域对应的平均灰度值。
[0042]
在一种可能的实施方式中，基准板标记包括粗对准特征区域和精对准特征区域，粗对准特征区域中的线条的线条宽度大于精对准特征区域中的线条的线条宽度。
[0043]
在一种可能的实施方式中，固定偏置值包括定位高度偏置值、第一预设方向倾斜偏置值和第二预设方向倾斜偏置值，可以通过以下公式确定物镜曝光焦面的定位高度值：
[0044]zbf
＝z
al
+z
afo
[0045]
在该公式中，z
bf
表示物镜曝光焦面的定位高度值，z
al
表示物镜对准焦面的定位高度值，z
afo
表示物镜对准焦面与物镜曝光焦面之间的定位高度偏置值；
[0046]
可以通过以下公式确定物镜曝光焦面的第一预设方向倾斜值：
[0047]rybf
＝r
yal
+r
yafo
[0048]
在该公式中，r
ybf
表示物镜曝光焦面的第一预设方向倾斜值，r
yal
表示物镜对准焦面的第一预设方向倾斜值，r
yafo
表示物镜曝光焦面与物镜对准焦面之间的第一预设方向倾斜偏置值；
[0049]
可以通过以下公式确定物镜曝光焦面的第二预设方向倾斜值：
[0050]rxbf
＝r
xal
+r
xafo
[0051]
在该公式中，r
xbf
表示物镜曝光焦面的第二预设方向倾斜值，r
xal
表示物镜对准焦面的第二预设方向倾斜值，r
xafo
表示物镜曝光焦面与物镜对准焦面之间的第二预设方向倾斜偏置值。
[0052]
第二方面，本技术实施例还提供一种物镜曝光焦面的检测装置，检测装置包括：成像获取模块，用于确定基准板在可移动工作台的多个垂向位置下的成像数据，基准板布置在可移动工作台上，每个垂向位置下的成像数据通过以下方式获得：控制可移动工作台到达一垂向位置，控制对准系统开启，以使对准系统发射的对准光线经由掩模版以及物镜入射到基准板上的基准板标记，通过对准系统捕捉基准板标记经由物镜在掩模版上所形成的成像数据；成像评价模块，用于根据多个垂向位置下的成像数据，确定每个垂向位置的成像评价值；第一定位模块，用于根据最高成像评价值或最低成像评价值对应的目标垂向位置，
确定物镜对准焦面所在位置；第二定位模块，用于根据物镜对准焦面所在位置以及物镜对准焦面与物镜曝光焦面之间的固定偏置值，确定物镜曝光焦面所在位置。
[0053]
本技术实施例提供的一种物镜曝光焦面的检测方法及装置，包括：确定基准板在可移动工作台的多个垂向位置下的成像数据，每个垂向位置下的成像数据通过以下方式获得：控制可移动工作台到达一垂向位置，控制对准系统开启，捕捉基准板标记经由物镜在掩模版上所形成的成像数据；根据各垂向位置下的成像数据，确定每个垂向位置的成像评价值；根据最高成像评价值或最低成像评价值对应的目标垂向位置，确定物镜对准焦面所在位置，根据物镜对准焦面所在位置以及物镜对准焦面与物镜曝光焦面之间的固定偏置值，确定物镜曝光焦面所在位置。本技术通过获取物镜对准焦面及固定偏差值确定物镜曝光焦面，提高对物镜曝光焦面位置的检测速度。
[0054]
为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0055]
为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0056]
图1示出了本技术实施例所提供的一种物镜曝光焦面的检测方法的流程图；
[0057]
图2示出了本技术实施例所提供的对准系统的结构示意图一；
[0058]
图3示出了本技术实施例所提供的对准系统的结构示意图二；
[0059]
图4示出了本技术实施例所提供的对准系统的结构示意图三；
[0060]
图5示出了本技术实施例所提供的对准系统的结构示意图四；
[0061]
图6示出了本技术实施例所提供的对准系统的结构示意图五；
[0062]
图7示出了本技术实施例提供的基准板标记的示意图；
[0063]
图8示出了本技术实施例提供的一种物镜曝光焦面的检测装置的功能模块图。
具体实施方式
[0064]
为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，本技术中的附图仅起到说明和描述的目的，并不用于限定本技术的保护范围。另外，应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。本技术中使用的流程图示出了根据本技术的一些实施例实现的操作。应当理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本技术内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其他操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。
[0065]
另外，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做
出创造性劳动的前提下所获得的全部其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0066]
半导体封装、液晶显示元件等微型器件制造工艺中的，半导体曝光设备是经常用到的，因此半导体曝光设备中镜头的自动调焦也显得尤为重要。
[0067]
当前大部分半导体曝光工艺设备检测最佳焦面，最通用的方法是通过设置不同高度和倾斜位置进行曝光，显影获取曝光图形，通过检测曝光图形的质量来获取物镜曝光焦面的位置，但是该方法需要涉及曝光显影过程，步骤繁琐，耗时长，仅适用于离线检测，而难以满足对物镜曝光焦面进行在线实时检测的需求，但再实际在线生产过程中，若产生焦面漂移，现有技术的方法就无法及时获取物镜曝光焦面位置，从而降低了后续曝光质量以及生产效率。
[0068]
基于此，本技术实施例提供了一种物镜曝光焦面的检测方法及装置，本技术通过基准板标记在可移动工作台的多个垂向位置下的成像数据确定物镜对准焦面，提高对物镜对准焦面位置的检测速度，具体如下：
[0069]
请参阅图1，图1示出了本技术实施例所提供的一种物镜曝光焦面的检测方法的流程图。如图1所示，本技术实施例提供的检测方法，包括以下步骤：
[0070]
s100、确定基准板在可移动工作台的多个垂向位置下的成像数据。
[0071]
具体的，基准板布置在可移动工作台上。
[0072]
在一优选实施例中，每个垂向位置下的成像数据通过以下方式获得：
[0073]
控制可移动工作台到达一垂向位置，控制对准系统开启，以使对准系统发射的对准光线经由掩模版以及物镜入射到基准板上的基准板标记，通过对准系统捕捉基准板标记经由物镜在掩模版上所形成的成像数据。
[0074]
s200、针对每个垂向位置，根据该垂向位置下的成像数据，确定该垂向位置的成像评价值。
[0075]
s300、根据最高成像评价值或最低成像评价值对应的目标垂向位置，确定物镜对准焦面所在位置。
[0076]
在一具体实施例中，对准系统包括第一对准系统，请参阅图2，图2示出了本技术实施例所提供的对准系统的结构示意图一。如图2所示，第一对准系统a包括第一对准光源10、第一分光板11、第一镜头12、第一感光元件13以及第一反光棱角14，具体的，如图2所示，第一对准光源10垂直设置于第一分光板11上方，以使第一对准光源10发出的对准光线能垂直入射到第一分光板11的中心位置，第一反光棱角14设置在第一分光板11的一侧，第一镜头12和第一感光元件13依次设置在第一分光板11的另一侧，掩模版15上设置有与第一对准系统对应的第一掩膜对准标记，成像数据包括与第一掩膜对准标记对应的第一成像数据。
[0077]
其中，在该实施例中，针对第一对准系统a，先控制可移动工作台16水平移动到第一对准系统的正下方，然后控制可移动工作台16在垂直方向上，以预设方式依次改变可移动工作台16的垂向位置，且每移动到一个垂向位置，需要获取基准板标记在该垂向位置下的第一成像数据，具体的，通过以下方式确定每个垂向位置下的第一成像数据：
[0078]
控制第一对准光源10开启，以使第一对准光源10发出的对准光线经过第一分光板11拆分得到的对准光线反射至第一反光棱角14，并通过第一反光棱角14的再次反射将对准光线通过第一掩膜对准标记以及物镜17入射到基准板18上的基准板标记，通过第一镜头12捕捉基准板标记经由物镜17在掩模版15上所形成的投影，通过第一感光元件13获取投影对
应的第一成像数据，其中，基准板18布置在可移动工作台16上。
[0079]
针对每个垂向位置，根据该垂向位置下的第一成像数据，确定该垂向位置的成像评价值，根据最高成像评价值或最低成像评价值对应的目标垂向位置，确定物镜对准焦面所在位置，物镜对准焦面所在位置包括物镜对准焦面的定位高度值。
[0080]
在一优选实施例中，掩模版15上还设置有第二掩膜对准标记，成像数据包括第一对准光线经由第一掩膜对准标记所形成的第一成像数据和第二对准光线经由第二掩膜对准标记所形成的第二成像数据，目标垂向位置包括基于第一成像数据所确定的与第一掩膜对准标记对应的目标第一垂向位置和基于第二成像数据所确定的与第二掩膜对准标记对应的目标第二垂向位置，其中，根据最高成像评价值或最低成像评价值对应的目标垂向位置，确定物镜对准焦面所在位置的步骤包括：
[0081]
确定在获得最高成像评价值或最低成像评价值的第一成像数据时，可移动工作台16的第一水平位置，确定在获得最高成像评价值或最低成像评价值的第二成像数据时，可移动工作台16的第二水平位置，根据各最高成像评价值或最低成像评价值对应的目标第一垂向位置、目标第二垂向位置、第一水平位置、第二水平位置，确定物镜对准焦面的定位高度值和方向倾斜值，根据物镜对准焦面的定位高度值和方向倾斜值，确定物镜对准焦面所在位置。
[0082]
具体的，物镜对准焦面的方向倾斜值包括物镜对准焦面在第一预设方向上的第一倾斜值，第一水平位置包括可移动工作台16在第二预设方向上的第一坐标值，第二水平位置包括可移动工作台16在第二预设方向上的第二坐标值，其中，通过以下公式确定物镜对准焦面的定位高度值：
[0083][0084]
在该公式中，z
al
表示物镜对准焦面的定位高度值，z1表示目标第一垂向位置，z2表示目标第二垂向位置，x1表示可移动工作台16在第二预设方向上的第一坐标值，x2表示可移动工作台16在第二预设方向上的第二坐标值。
[0085]
其中，通过以下公式确定物镜对准焦面在第一预设方向上的第一倾斜值r
yal
：
[0086][0087]
或者，物镜对准焦面的方向倾斜值包括物镜对准焦面在第二预设方向上的第二倾斜值，第一水平位置包括可移动工作台16在第一预设方向上的第三坐标值，第二水平位置包括可移动工作台16在第一预设方向上的第四坐标值，
[0088]
其中，通过以下公式确定物镜对准焦面的定位高度值：
[0089][0090]
在该公式中，y1表示可移动工作台16在第一预设方向上的第三坐标值，y2表示可移动工作台16在第一预设方向上的第四坐标值；
[0091]
其中，通过以下公式确定物镜对准焦面在第二预设方向上的第二倾斜值r
xal
：
[0092][0093]
优选的，可以根据第一对准系统预先设置好的坐标系约定，确定具体选用哪一个公式进行物镜对准焦面的定位高度值以及方向倾斜值的计算。
[0094]
在一具体实施方式中，对准系统包括两个第一对准系统，请参阅图3，图3示出了本技术实施例所提供的对准系统的结构示意图二，如图3所示，两个第一对准系统a分别设置于物镜光轴的两侧，第一成像数据为设置在物镜光轴一侧的一个第一对准系统a所发射的第一对准光线经由第一掩膜对准标记所形成的成像数据，第二成像数据为设置在物镜光轴另一测的另一个第一对准系统a所发射的第二对准光线经由第二掩膜对准标记所形成的成像数据。
[0095]
其中，在该实施方式中，针对分别位于物镜光轴两侧的两个第一对准系统a，先控制可移动工作台16水平移动到一个第一对准系统a的正下方，然后控制可移动工作台16在垂直方向上，以预设方式依次改变可移动工作台16的垂向位置，且每移动到一个垂向位置，获取基准板标记在该垂向位置下的第一成像数据，根据获取到的每个垂向位置下的第一成像数据，确定该垂向位置下的第一成像数据对应的成像评价值，对各垂向位置下的第一成像数据对应的成像评价值进行拟合，确定在获得最高成像评价值或最低成像评价值的第一成像数据时，可移动工作台16对应的目标第一垂向位置以及第一水平位置。
[0096]
接着，控制可移动工作台16水平移动到另一个第一对准系统a的正下方，以预设方式依次改变可移动工作台16的垂向位置，且每移动到一个垂向位置，获取基准板标记在该垂向位置下的第二成像数据，获取每个垂向位置下的第二成像数据，第二成像数据的获取过程以及根据第二成像数据确定目标第二垂向位置以及第二水平位置的过程与上述过程类似，在此不做赘述。
[0097]
通过各最高成像评价值或最低成像评价值对应的目标第一垂向位置、目标第二垂向位置、第一水平位置以及第二水平位置，根据实际坐标系约定选择物镜对准焦面的定位高度值的计算公式以及方向倾斜值的计算公式，确定物镜对准焦面所在位置。
[0098]
具体的，若两个第一对准系统a位于物镜光轴两侧，且关于物镜光轴水平对称时，此时，-x1＝x2，确定物镜对准焦面的定位高度值的公式可以简化为：
[0099][0100]
在另一具体实施例中，对准系统包括第二对准系统b，请参阅图4，图4示出了本技术实施例所提供的对准系统的结构示意图三，如图4所示，对准系统包括第二对准系统b，第二对准系统b包括第二对准光源20、第一可移动挡板21、第二可移动挡板22、第二分光板23、第三分光板24、第四分光板25、第二反光棱角26、第三反光棱角27、第二镜头28、第二感光元件29，
[0101]
第二对准光源20垂直设置于第二分光板23上方，以使第二对准光源20发出的对准光线能垂直入射到第二分光板23的中心位置，第二反光棱角26设置在第二分光板23的一侧，用于接收对准光线经过第二分光板23拆分得到的一路对准光线，第一可移动挡板21设置在第二反光棱角26和第二分光板23之间，用于屏蔽或释放对准光线经过第二分光板23拆分得到的一路对准光线。
[0102]
第三分光板24与第二分光板23平行设置，用于接收对准光线经过第二分光板23拆分得到的另一路对准光线，对准光线经过第二分光板23拆分得到的入射至第二反光棱角26的一路对准光线与入射至第三分光板24的另一路对准光线的振幅相同且相互垂直，第二分光板23设置于第三分光板24和第二对准光源20之间，第三反光棱角27布置于第二掩膜对准标记bj2上方，第三反光棱角27用于接收第四分光板25反射的另一路对准光线，第二可移动挡板22设置在第三分光板24与第四分光板25之间，用于屏蔽或释放第三分光板24反射的另一路对准光线，第二镜头28和第二感光元件29依次设置在第二分光板的另一侧。
[0103]
在该实施方式中，如图4所示，第二反光棱角26设置在第一掩膜对准标记bj1上方，具体的，针对第二对准系统b，先控制可移动工作台16水平移动到第一掩膜对准标记bj1下方水平位置处，然后控制可移动工作台16在垂直方向上，以预设方式依次改变可移动工作台16的垂向位置，且每移动到一个垂向位置，需要获取基准板标记在该垂向位置下的第一成像数据，具体的，通过以下方式确定每个垂向位置下的第一成像数据：
[0104]
控制第二对准光源20、第一可移动挡板21开启以及第二可移动挡板22闭合，在释放对准光线经过第二分光板23拆分得到的一路对准光线的同时，屏蔽第三分光板24反射的另一路对准光线，此时，对准光线经过第二分光板23拆分得到的一路对准光线经过第二反光棱角26再次反射，将该路对准光线通过第一掩膜对准标记bj1以及物镜入射到基准板上的基准板标记，通过第二镜头28捕捉基准板标记经由物镜在掩模版15上所形成的投影，通过第二感光元件29获取投影对应的第一成像数据。
[0105]
然后控制可移动工作台16水平移动到第二掩膜对准标记bj2下方水平位置处，重复上述过程，获取在第二掩膜对准标记bj2下方水平位置处，每个垂向位置下的第二成像数据。
[0106]
在另一优选实施例中，请参阅图5，图5示出了本技术实施例所提供的对准系统的结构示意图四，如图5所示，对准系统包括第二对准系统b和至少一个第一对准系统a，掩模版15上还设置有第三掩膜对准标记bj3，成像数据还包括第三对准光线经由第三掩膜对准标记bj3所形成的第三成像数据，目标垂向位置还包括基于第三成像数据所确定的与第三掩膜对准标记bj3对应的目标第三垂向位置，其中，在该实施方式中，通过以下方式确定物镜对准焦面的定位高度值和方向倾斜值：
[0107]
确定在获得最高成像评价值或最低成像评价值的第三成像数据时，可移动工作台16的第三水平位置；根据各最高成像评价值或最低成像评价值对应的目标第一垂向位置、目标第二垂向位置、目标第三垂向位置、第一水平位置、第二水平位置、第三水平位置，确定物镜对准焦面的定位高度值和方向倾斜值。
[0108]
在该实施方式中，如图5所示，可以将第一对准系统a设置在第三掩膜对准标记bj3的上方，将第二对准系统b设置在第一掩膜对准标记bj1和第二掩膜对准标记bj2的上方，此时，可以先控制可移动工作台16处于第二对准系统b下方水平位置处，获取第一掩膜对准标记bj1对应的目标第一垂向位置以及第一水平位置和与第二掩膜对准标记bj2对应的目标第二垂向位置以及第二水平位置。
[0109]
然后控制可移动工作台16移动到第一对准系统a对应的第一掩膜对准标记bj3下方水平位置处，通过第二对准系统a获取第三掩膜对准标记bj3对应的目标第三垂向位置以及第三水平位置。
[0110]
具体的，物镜对准焦面的方向倾斜值包括物镜对准焦面在第一预设方向上的第一倾斜值和在第二预设方向上的第二倾斜值，其中，通过以下公式确定物镜对准焦面的定位高度值和方向倾斜值：
[0111][0112]
在该公式中，x
11
、y
11
表示与目标第一垂向位置对应的可移动工作台16分别在第二预设方向上和第一预设方向上的坐标值，x
21
、y
21
表示与目标第二垂向位置对应的可移动工作台16分别在第二预设方向上和第一预设方向上的坐标值，x
31
、y
31
表示与目标第三垂向位置对应的可移动工作台16分别在第二预设方向上和第一预设方向上的坐标值，-r
yal
表示物镜对准焦面在第一预设方向上的第一倾斜值，r
xal
表示物镜对准焦面在第二预设方向上的第二倾斜值，z
al
表示物镜对准焦面的定位高度值，z
11
、z
21
、z
31
分别表示目标第一垂向位置、目标第二垂向位置、目标第三垂向位置。
[0113]
请参阅图6，图6示出了本技术实施例所提供的对准系统的结构示意图五，如图6所示，对准系统包括一个第二对准系统b和两个第一对准系统a或者两个第二对准系统b，掩模版15上还设置有第四掩膜对准标记bj4，成像数据还包括第四对准光线经由第四掩膜对准标记bj4所形成的第四成像数据，目标垂向位置还包括基于第四成像数据所确定的与第四掩膜对准标记bj4对应的目标第四垂向位置。
[0114]
其中，在该种实施方式中，通过以下方式确定物镜对准焦面的定位高度值和方向倾斜值：
[0115]
确定在获得最高成像评价值或最低成像评价值的第四成像数据时，可移动工作台的第四水平位置，根据各最高成像评价值或最低成像评价值对应的目标第一垂向位置、目标第二垂向位置、目标第三垂向位置、目标第四垂向位置、第一水平位置、第二水平位置、第三水平位置、第四水平位置，确定物镜对准焦面的定位高度值和方向倾斜值。
[0116]
物镜对准焦面的方向倾斜值包括物镜对准焦面在第一预设方向上的第一倾斜值和在第二预设方向上的第二倾斜值，
[0117]
其中，通过以下公式确定物镜对准焦面的定位高度值、和方向倾斜值：
[0118][0119]
在该公式中，x
12
、y
12
表示与目标第一垂向位置对应的可移动工作台16分别在第二预设方向上和第一预设方向上的坐标值，x
22
、y
22
表示与目标第二垂向位置对应的可移动工作台16分别在第二预设方向上和第一预设方向上的坐标值，x
32
、y
32
表示与目标第三垂向位置对应的可移动工作台16分别在第二预设方向上和第一预设方向上的坐标值，x
42
、y
42
表示与目标第四垂向位置对应的可移动工作台16分别在第二预设方向上和第一预设方向上的坐标值，-r
yal
表示物镜对准焦面在第一预设方向上的第一倾斜值，r
xal
表示物镜对准焦面在第二预设方向上的第二倾斜值，z
al
表示物镜对准焦面的定位高度值，z
12
、z
22
、z
32
、z
42
分别表示目标第一垂向位置、目标第二垂向位置、目标第三垂向位置、目标第四垂向位置。
[0120]
在一具体实施例中，针对每个掩膜对准标记下的垂向位置，垂向位置包括粗对准垂向位置和精对准垂向位置，具体的，在步骤s300中，根据最高成像评价值或最低成像评价值对应的目标垂向位置，确定物镜对准焦面所在位置的步骤包括：
[0121]
按照预设大步距在第一预设范围内依次改变可移动工作台的高度值，确定多个粗对准垂向位置，根据多个粗对准垂向位置下的成像数据，确定每个粗对准垂向位置的粗对准成像评价值，根据最高粗对准成像评价值对应的目标粗对准垂向位置，控制可移动工作台移动至目标粗对准垂向位置，按照预设小步距在以目标粗对准垂向位置为中心的第二预设范围内依次改变可移动工作台的高度值，获取多个精对准垂向位置；根据多个精对准垂向位置下的成像数据，确定每个精对准垂向位置的精对准成像评价值，根据最高精对准成像评价值对应的目标精对准垂向位置，确定物镜对准焦面所在位置。
[0122]
在一具体实施例中，预设小步距约为预设大步距的倍，本技术针对同一掩膜对准标记的垂向位置，通过划分粗对准垂向位置和精对准垂向位置，从而执行粗对准过程和精对准过程，能够提高每个掩膜对准标记下的对准焦面的定位高度值的搜索效率。
[0123]
在一具体实施例中，对准系统中的感光元件包括低倍感光元件和高倍感光元件，低倍感光元件可以用于获取粗对准垂向位置下的成像数据，高倍感光元件可以用于获取精对准垂向位置下的成像数据。
[0124]
优选地，使用预设图像评价法获取每个垂向位置的成像评价值，图像评价法包括但不限于以下项中的至少一项：对比度检测法、边缘梯度法、相位检测法以及灰度统计法。
[0125]
在一优选实施例中，每个垂向位置对应的基准板标记的成像数据包括灰度值，具体的，对比度检测法通过以下方式确定每个垂向位置的成像评价值：
[0126][0127]
在该公式中，c表示每个垂向位置对应的成像评价值，gray
max
表示每个垂向位置下获得的成像数据中的最大灰度值，gray
min
表示每个垂向位置下获得的成像数据中的最小灰度值。
[0128]
在另一优选实施例中，可以通过灰度统计法与对比度法相结合确定每个垂向位置的成像评价值，具体的，通过灰度统计法与对比度法相结合确定每个垂向位置的成像评价值的方法包括：
[0129]
统计每个垂向位置对应的成像数据中各像素点的灰度值分布；
[0130]
根据每个垂向位置对应的成像数据的灰度值分布，将分布于第一预设灰度值区间内的像素点确定为该垂向位置对应的成像数据的高灰度值区域，将分布于第二预设灰度值区间内的像素点确定为该垂向位置对应的成像数据的低灰度值区域；
[0131]
分别统计每个垂向位置对应的成像数据的高灰度值区域的和低灰度值区域的平均灰度值；
[0132]
根据每个垂向位置对应的成像数据的高灰度值区域对应的平均灰度值和低灰度值区域对应的平均灰度值，确定每个垂向位置对应的成像评价值。
[0133]
在一具体实施方式中，通过以下公式统计每个垂向位置对应的成像数据的高灰度值区域的和低灰度值区域的平均灰度值：
[0134][0135]
在该公式中，g
mean
表示每个垂向位置对应的成像数据的平均灰度值，grayn表示每个垂向位置对应的成像数据中第n个像素点的灰度值，n为每个垂向位置对应的成像数据中的总像素数量；
[0136]
通过以下公式确定每个垂向位置对应的成像评价值：
[0137][0138]
在该公式中，c
area
表示每个垂向位置对应的成像数据的成像评价值，gray
high_mean
表示每个垂向位置对应的成像数据的高灰度值区域对应的平均灰度值，gray
low_mean
表示每个垂向位置对应的成像数据的低灰度值区域对应的平均灰度值。
[0139]
在一优选实施例中，在获取到掩膜对准标记下的多个垂向位置以及与多个垂向位置对应的成像评价值后，可以使用对准焦面的垂向位置与成像评价值之间的关系拟合函数进行拟合以获取最高成像评价值或最低成像评价值对应的目标垂向位置，具体的，关系拟合函数包括但不局限于二次拟合函数。
[0140]
例如，使用二次拟合函数时，拟合计算公式为：
[0141]
c＝az2+bz+c
[0142]
其中，z为垂向位置，c为各垂向位置处的成像评价值，使用最小二乘法拟合得到其系数a、b、c，则成像评价值最大处对应的垂向位置，即对准焦面的目标垂向位置，其计算公式为：
[0143][0144]
其中，z
al
为对准焦面在成像评价值最大处的定位高度值。
[0145]
在另一具体实施例中，基准板标记包括粗对准特征区域和精对准特征区域，粗对准特征区域中的线条的线条宽度大于精对准特征区域中的线条的线条宽度，请参阅图7，图7示出了本技术实施例提供的基准板标记的示意图，如图7所示，基准板标记a、b、c、d、e中不同特征区域存在不同宽度的线条，或者存在由细线条组合构成的粗线条，如基准板标记c，基准板标记a、b、c、d、e设计上可以兼顾水平向对准和垂直方向调焦的需求，也可以只针对垂直方向调焦的需求，其中粗线条用于粗搜索对准焦面位置，细线条用于精搜索对准焦面位置。
[0146]
在一具体实施例中，在按预设大步距依次改变垂向位置时，在获取每个垂向位置对应的成像数据时，可以将成像数据按照区域切割为粗线条对应的粗线条区域以及细线条对应的细线条区域，然后，针对粗对准垂向位置，通过预设图像评价算法，计算各个粗对准垂向位置对应的所获取到的成像数据的粗线条区域的成像评价值，针对精对准垂向位置，通过预设图像评价算法，计算各个精对准垂向位置对应的所获取到的成像数据的粗线条区域的成像评价值。
[0147]
s400、根据物镜对准焦面所在位置以及物镜对准焦面与物镜曝光焦面之间的固定偏置值，确定物镜曝光焦面所在位置。
[0148]
在一优选实施例中，在确定物镜对准焦面的定位高度值后，可以根据物镜对准焦面与物镜曝光焦面之间的固定偏置值，计算得到物镜曝光焦面的定位高度值，其中，固定偏置值包括定位高度偏置值、第一预设方向倾斜偏置值和第二预设方向倾斜偏置值，可以通过以下公式确定物镜曝光焦面的定位高度值：
[0149]zbf
＝z
al
+z
afo
[0150]
在该公式中，z
bf
表示物镜曝光焦面的定位高度值，z
al
表示物镜对准焦面的定位高度值，z
afo
表示物镜对准焦面与物镜曝光焦面之间的定位高度偏置值，该定位高度偏置值是已知的。
[0151]
可以通过以下公式确定物镜曝光焦面的第一预设方向倾斜值：
[0152]rybf
＝r
yal
+r
yafo
[0153]
在该公式中，r
ybf
表示物镜曝光焦面的第一预设方向倾斜值，r
yal
表示物镜对准焦面的第一预设方向倾斜值，r
yafo
表示物镜曝光焦面与物镜对准焦面之间的第一预设方向倾斜偏置值。
[0154]
可以通过以下公式确定物镜曝光焦面的第二预设方向倾斜值：
[0155]rxbf
＝r
xal
+r
xafo
[0156]
在该公式中，r
xbf
表示物镜曝光焦面的第二预设方向倾斜值，r
xal
表示物镜对准焦面的第二预设方向倾斜值，r
xafo
表示物镜曝光焦面与物镜对准焦面之间的第二预设方向倾斜偏置值。
[0157]
使用更新物镜曝光焦面的定位高度值，其倾斜值保持不变，使用更新后的物镜曝光焦面的定位高度值进行后续生产。
[0158]
基于同一申请构思，本技术实施例中还提供了与上述实施例提供的物镜曝光焦面的检测方法对应的物镜对准焦面的检测装置，由于本技术实施例中的装置解决问题的原理与本技术上述实施例的物镜曝光焦面的检测方法相似，因此装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
[0159]
请参阅图8，图8示出了本技术实施例提供的一种物镜曝光焦面的检测装置的功能模块图，如图8所示，检测装置400包括：
[0160]
成像获取模块410，用于确定基准板在可移动工作台的多个垂向位置下的成像数据，基准板布置在可移动工作台上，每个垂向位置下的成像数据通过以下方式获得：控制可移动工作台到达一垂向位置，控制对准系统开启，以使对准系统发射的对准光线经由掩模版以及物镜入射到基准板上的基准板标记，通过对准系统捕捉基准板标记经由物镜在掩模版上所形成的成像数据；
[0161]
成像评价模块420，用于根据多个垂向位置下的成像数据，确定每个垂向位置的成像评价值；
[0162]
第一定位模块430，用于根据最高成像评价值或最低成像评价值对应的目标垂向位置，确定物镜对准焦面所在位置；
[0163]
第二定位模块440，用于根据最高成像评价值或最低成像评价值对应的目标垂向位置，确定物镜对准焦面所在位置。
[0164]
综上所述，本发明与现有技术相比存在的优点、所产生的效果如下：
[0165]
1、本发明的对准系统以及对准焦面检测方法，适用于在线实时检测，当实际在线
生产过程中产生明显焦面漂移时，能够实时检测对准焦面位置，结合对准焦面与曝光焦面之间固定偏差值，可以及时调整曝光焦面的所在位置，提高曝光图形质量与产率。
[0166]
2、相比于当前小部分先进的半导体曝光工艺设备，其焦面检测采用的是特殊专用的光学焦面检测装置，与当前大部分采用图像识别技术路线的曝光设备并不兼容而无法通用，本技术的第一对准系统即现有技术中常用的对准系统，且第二对准系统也是在第一对准系统基础上添加少许改动，在满足在线检测焦面位置的需求的同时，也兼顾了检测精度与检测速度。
[0167]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。在本技术所提供的几个实施例中，应所述理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0168]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0169]
另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
[0170]
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者所述技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，所述计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0171]
以上仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。