[發(fā)明專利]用于光刻機(jī)的調(diào)焦調(diào)平裝置及測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810037245.6
• 申請(qǐng)日: 2008-05-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101276160A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖飛紅;陳飛彪;李小平;程吉水;李志科
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海微電子裝備有限公司;華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G03F9/00
• 分類號(hào): G03F9/00;G03F7/20
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所
• 代理人: 屈蘅;李時(shí)云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種集成電路的制造設(shè)備與工藝，具體地說(shuō)，是關(guān)于一種配合光刻機(jī)進(jìn)行微電子電路制造所用的對(duì)硅片進(jìn)行調(diào)焦調(diào)平的裝置與方法。

背景技術(shù)

在投影光刻裝置中，通常使用硅片調(diào)焦調(diào)平測(cè)量裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)硅片表面的特定區(qū)域的高度和傾斜度的測(cè)量。對(duì)該測(cè)量裝置具有較高的精度要求，且不能損傷硅片。所以，硅片調(diào)焦調(diào)平測(cè)量必須是非接觸式測(cè)量，常用的非接觸式調(diào)焦調(diào)平測(cè)量方法有三種：光學(xué)測(cè)量法、電容測(cè)量法和氣壓測(cè)量法。

在現(xiàn)今的掃描投影光刻裝置中，多使用光學(xué)測(cè)量法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)硅片的調(diào)焦調(diào)平測(cè)量，然而光學(xué)調(diào)焦調(diào)平測(cè)量裝置的技術(shù)多種多樣，典型例見(jiàn)美國(guó)專利U.S.4,558,949(Horizontal?position?detecting?device，申請(qǐng)日1982年9月17日)。該專利公開(kāi)了一種調(diào)焦調(diào)平測(cè)量裝置，該裝置共有兩套獨(dú)立的測(cè)量系統(tǒng)，分別用于硅片特定區(qū)域高度和傾斜度的測(cè)量。在高度測(cè)量系統(tǒng)中，使用投影狹縫和探測(cè)狹縫實(shí)現(xiàn)對(duì)硅片高度的探測(cè)，同時(shí)使用掃描反射鏡實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)信號(hào)的調(diào)制。在傾斜測(cè)量系統(tǒng)中，投影分支在硅片表面形成一個(gè)較大的測(cè)量光斑，經(jīng)硅片反射后，該光斑成像在一個(gè)四象限探測(cè)器上，根據(jù)探測(cè)器上每個(gè)象限探測(cè)的光強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)硅片表面特定區(qū)域傾斜度的測(cè)量。該技術(shù)具有原理簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，但同時(shí)也存在以下幾點(diǎn)不足：

1.采用兩支光路分別用來(lái)測(cè)量高度和傾斜的測(cè)量，增大了測(cè)量裝置的復(fù)雜性。

2.對(duì)一個(gè)曝光視場(chǎng)內(nèi)的測(cè)量精度比較低。

3.測(cè)量范圍較小。

發(fā)明內(nèi)容

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)采用兩套獨(dú)立光路，一路用于測(cè)量硅片高度，一路用于測(cè)量硅片傾斜。由于只能測(cè)量曝光場(chǎng)一個(gè)點(diǎn)高度，因此對(duì)硅片平面的測(cè)量精度較低，另外，采用了兩套獨(dú)立光路分別用于測(cè)量高度和傾斜，增大了裝置復(fù)雜性。

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明采用多點(diǎn)測(cè)量硅片表面的高度，探測(cè)單元采用分光器將探測(cè)光斑分成兩路，一路用于粗測(cè)硅片表面的高度和傾斜，包括一個(gè)掃描反射鏡、一個(gè)狹縫陣列、光電探測(cè)器陣列；一路用于精測(cè)硅片表面的高度和傾斜，包括一個(gè)遮擋狹縫、放大透鏡組和若干探測(cè)器。通過(guò)本發(fā)明改進(jìn)，能實(shí)現(xiàn)大范圍高精度的調(diào)焦調(diào)平測(cè)量。概括起來(lái)，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種硅片調(diào)焦調(diào)平測(cè)量裝置，其測(cè)量光路分布于投影物鏡光軸的兩側(cè)，包括依次以光路連結(jié)的照明單元、投影單元、成像單元及探測(cè)單元。其中照明單元主要由光源、透鏡組及光纖組成；投影單元主要由反射鏡組、狹縫陣列及透鏡組組成；成像單元主要由反射鏡組、透鏡組及平行偏轉(zhuǎn)補(bǔ)償板組成，其中，探測(cè)單元包括分光器和與其以光路連結(jié)的精測(cè)光路和粗測(cè)光路，所述分光器將成像單元射出的光束按光強(qiáng)分成兩束，一束進(jìn)入精測(cè)單元，一束進(jìn)入粗測(cè)單元，精測(cè)光路包括以光路連結(jié)的一只掃描反射鏡、一個(gè)探測(cè)狹縫陣列、光電探測(cè)器陣列；而粗測(cè)光路則包括一只放大透鏡組和若干只探測(cè)器。

光束經(jīng)過(guò)成像單元后，在硅片表面形成等距的光斑陣列，該光斑陣列可以為4×4、5×5、6×6、7×7、8×8、9×9光斑陣列；

光束經(jīng)粗測(cè)光路后，有多列光斑成像在對(duì)應(yīng)的探測(cè)器上。

有兩列光斑成像在探測(cè)器上。

兩個(gè)探測(cè)器測(cè)量?jī)蓚€(gè)探測(cè)光斑的位置偏移量；

所述探測(cè)器為CCD探測(cè)器或PSD探測(cè)器。

一種硅片調(diào)焦調(diào)平測(cè)量方法，根據(jù)粗測(cè)結(jié)果和精測(cè)結(jié)果來(lái)判定調(diào)焦調(diào)平裝置測(cè)量結(jié)果。具體方法為，如果粗測(cè)單元測(cè)量在精測(cè)范圍內(nèi)，則精測(cè)結(jié)果有效；反之，則粗測(cè)結(jié)果有效。

若采用CCD探測(cè)器則，粗測(cè)單元的輸出信號(hào)采用的信號(hào)處理步驟依次為：CCD圖像采集，圖像預(yù)處理，圖像分割，判斷偏移方向，圖像處理，非線性補(bǔ)償，坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換。

若采用PSD探測(cè)器則粗測(cè)單元的輸出信號(hào)采用的信號(hào)處理步驟依次為：信號(hào)預(yù)處理、非線性補(bǔ)償、線性化、坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換。

通過(guò)本發(fā)明改進(jìn)，能實(shí)現(xiàn)大范圍高精度的調(diào)焦調(diào)平測(cè)量。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明中的投影曝光裝置結(jié)構(gòu)平面示意圖。

圖3為本發(fā)明中的實(shí)施例1的裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為投影在硅片的光斑陣列示意圖。

圖5為本發(fā)明中的探測(cè)狹縫陣列示意圖。

圖6為本發(fā)明中的硅片處于調(diào)焦調(diào)平精測(cè)范圍內(nèi)某位置時(shí)，光斑與探測(cè)狹縫位置關(guān)系示意圖。

圖7為本發(fā)明中的硅片處于調(diào)焦調(diào)平精測(cè)范圍之外某位置時(shí)，光斑與探測(cè)狹縫位置關(guān)系示意圖。

圖8為本發(fā)明中的兩列光斑透過(guò)遮擋狹縫投射在兩個(gè)線陣CCD上示意圖。