[發(fā)明專利]三掃描式硅片調(diào)焦調(diào)平測量裝置、系統(tǒng)以及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810040348.8
• 申請日: 2008-07-08
• 公開（公告）號: CN101320218A
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發(fā)明（設計）人: 陳飛彪;徐兵;金小兵;張沖
• 申請（專利權(quán)）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務所
• 代理人: 屈蘅;李時云

1.一種三掃描式硅片調(diào)焦調(diào)平測量裝置，應用于投影光刻機的調(diào)焦調(diào)平系統(tǒng)中，所述三掃描式硅片調(diào)焦調(diào)平測量裝置由照明單元、投影單元、成像單元及探測單元組成，所述投影單元將狹縫或者狹縫陣列投影在硅片表面，形成測量光斑或者光斑陣列，其特征在于：所述探測單元包括第一、第二和第三子探測單元；所述成像單元出射的光束分別由第一、第二和第三子探測單元進行光信號調(diào)制和相敏解調(diào)后進入一數(shù)字控制器，所述數(shù)字控制器對上述相敏解調(diào)的結(jié)果進行處理并產(chǎn)生調(diào)焦調(diào)平測量結(jié)果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三掃描式硅片調(diào)焦調(diào)平測量裝置，其特征在于：對應于所述狹縫或者狹縫陣列按光路傳播的順序，所述第一子探測單元依次設有第一掃描反射鏡或者反射鏡陣列、第一探測狹縫或者探測狹縫陣列、第一能量探測器或者能量探測器陣列以及第一電信號處理環(huán)節(jié)；所述第二子探測單元依次設有第二掃描反射鏡或者反射鏡陣列、第二探測狹縫或者探測狹縫陣列、第二能量探測器或者能量探測器陣列以及第二電信號處理環(huán)節(jié)；所述第三子探測單元依次設有第三掃描反射鏡或者反射鏡陣列、第三探測狹縫或者探測狹縫陣列、第三能量探測器或者能量探測器陣列以及第三電信號處理環(huán)節(jié)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三掃描式硅片調(diào)焦調(diào)平測量裝置，其特征在于：

所述成像單元出射的光束經(jīng)過一第一分光鏡反射后入射到所述第一掃描反射鏡或者反射鏡陣列上，經(jīng)過所述第一分光鏡折射后則入射到一第二分光鏡上，經(jīng)所述第二分光鏡反射的光入射到所述第二掃描反射鏡或者反射鏡陣列上，經(jīng)所述第二分光鏡折射后的光入射到所述第三掃描反射鏡或者反射鏡陣列上；

經(jīng)所述第一掃描反射鏡或者反射鏡陣列掃描后的光透過所述第一探測狹縫或者探測狹縫陣列入射到所述第一能量探測器或者能量探測器陣列上，經(jīng)所述第二掃描反射鏡或者反射鏡陣列掃描后的光透過所述第二探測狹縫或者探測狹縫陣列入射到所述第二能量探測器或者能量探測器陣列上，經(jīng)所述第三掃描反射鏡或者反射鏡陣列掃描后的光透過所述第三探測狹縫或者探測狹縫陣列入射到所述第三能量探測器或者能量探測器陣列上；

所述第一能量探測器或者能量探測器陣列輸出的電信號進入所述第一電信號處理環(huán)節(jié)進行電信號處理，所述第二能量探測器或者能量探測器陣列輸出的電信號進入所述第二電信號處理環(huán)節(jié)進行電信號處理，所述第三能量探測器或者能量探測器陣列輸出的電信號進入所述第三電信號處理環(huán)節(jié)進行電信號處理。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三掃描式硅片調(diào)焦調(diào)平測量裝置，其特征在于：當所述硅片在測量光斑區(qū)域內(nèi)的高度位于所述第一子探測單元有效測量范圍正向的臨界位時，正好處于所述第二子探測單元的有效測量范圍的中心區(qū)域附近；當所述硅片在測量光斑區(qū)域內(nèi)的高度位于所述第一子探測單元有效測量范圍負向的臨界位時，正好處于所述第三子探測單元的有效測量范圍的中心區(qū)域附近。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三掃描式硅片調(diào)焦調(diào)平測量裝置，其特征在于：所述第一、第二、第三電信號處理環(huán)節(jié)通過產(chǎn)生一方波信號分別對所述第一、第二、第三能量探測器或者能量探測器陣列輸出的電信號進行相敏解調(diào)；其中，所述第一電信號處理環(huán)節(jié)中進行相敏解調(diào)所使用的方波信號為第一掃描反射鏡或者反射鏡陣列的掃描同步信號，所述第二電信號處理環(huán)節(jié)中進行相敏解調(diào)所使用的方波信號為第二掃描反射鏡或者反射鏡陣列的掃描同步信號，所述第三電信號處理環(huán)節(jié)中進行相敏解調(diào)所使用的方波信號為第三掃描反射鏡或者反射鏡陣列的掃描同步信號。

6.一種三掃描式硅片調(diào)焦調(diào)平測量系統(tǒng)，其特征在于：包括至少兩個如權(quán)利要求1所述的三掃描式硅片調(diào)焦調(diào)平測量裝置，所述裝置與裝置之間采用并聯(lián)或者串聯(lián)的方式相互連接。

7.一種三掃描式硅片調(diào)焦調(diào)平測量方法，通過一投影單元將至少一個狹縫投影在硅片表面，形成至少一測量光斑，其特征在于，所述方法包括下列步驟：

(1)分別采用第一、第二和第三子探測單元對所述至少一測量光斑經(jīng)由一成像單元后出射的光束進行相敏解調(diào)，并輸出相應的電壓值；

(2)判斷所述第一子探測單元輸出的電壓值是否在第一子探測單元有效測量范圍的正向和負向臨界值之間，如果是則直接使用所述第一子探測單元輸出的電壓值進行插值/擬合數(shù)值計算得出調(diào)焦調(diào)平測量結(jié)果，否則進入步驟(3)；

(3)判斷是否同時滿足：所述第一子探測單元輸出的電壓值大于所述第一子探測單元有效測量范圍的正向臨界值，且所述第二子探測單元輸出的電壓值在所述第二子探測單元有效測量范圍的正向和負向臨界值之間，如果是則使用所述第二子探測單元輸出的電壓值進行插值/擬合數(shù)值計算得出一個中間結(jié)果，否則進入步驟(5)；

(4)在步驟(3)得到的中間結(jié)果的基礎上，疊加一第一常量得到最終的調(diào)焦調(diào)平測量結(jié)果，所述第一常量為當硅片在測量光斑區(qū)域內(nèi)的高度位于所述第一子探測單元有效測量范圍正向的臨界位時，所述第一子探測單元輸出經(jīng)插值/擬合數(shù)值計算得到的高度值與所述第二子探測單元輸出經(jīng)插值/擬合數(shù)值計算得到的高度值之差；

(5)判斷是否同時滿足：所述第一子探測單元輸出的電壓值小于所述第一子探測單元有效測量范圍的負向臨界值，所述第三子探測單元輸出的電壓值在所述第三子探測單元有效測量范圍的正向和負向臨界值之間，如果是則使用所述第三子探測單元輸出的電壓值進行插值/擬合數(shù)值計算得出一個中間結(jié)果，否則報超量程信息；

(6)在步驟(5)得到的中間結(jié)果的基礎上，疊加一第二常量得到最終的調(diào)焦調(diào)平測量結(jié)果，所述第二常量為當硅片在測量光斑區(qū)域內(nèi)的高度位于所述第一子探測單元有效測量范圍負向的臨界位時，所述第一子探測單元輸出經(jīng)插值/擬合數(shù)值計算得到的高度值與所述第三子探測單元輸出經(jīng)插值/擬合數(shù)值計算得到的高度值之差。