[發明專利]一種測量范圍可擴展的調焦調平裝置及調焦調平方法

有效

• 申請號: 200910057985.0
• 申請日: 2009-09-29
• 公開（公告）號: CN102033438A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 潘煉東;李志丹;陳飛彪;張沖
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: G03F9/00
• 分類號: G03F9/00;G03F7/20
• 代理公司: 北京連和連知識產權代理有限公司 11278
• 代理人: 王光輝

1.一種測量范圍可擴展的調焦調平裝置，該裝置包括

光源；

光學投影單元，接收光源發出的光并將其照射到被測硅片表面形成測量光斑矩陣W；

光學接收單元，接收由被測硅片反射的光斑；

光學調制單元，其具有掃描反射鏡，所述掃描反射鏡在測量調平時作正弦振動；

接收狹縫面，該狹縫面上具有與硅片上的各個光斑一一對應的狹縫的狹縫矩陣S，經由掃描反射鏡反射的光斑成像于該接收狹縫面上；

光電探測器，將穿過狹縫的光能量信號轉化為電信號；

控制單元，對光電探測器輸出的電信號進行分析處理；

其特征在于，在接收狹縫面上還具有位于狹縫矩陣邊緣的擴展狹縫，用于擴展調焦調平裝置的測量范圍。

2.根據權利要求1所述的調焦調平裝置，其特征在于，所述光斑矩陣和狹縫矩陣均為m×n矩陣。

3.根據權利要求2所述的調焦調平裝置，其特征在于，所述擴展狹縫是在掃描方向上分別形成于狹縫s(1，n)和狹縫s(m，1)兩側的狹縫。

4.根據權利要求3所述的調焦調平裝置，其特征在于，接收狹縫面上的所有狹縫的尺寸均與經掃描反射鏡反射后的光斑的尺寸相同。

5.根據權利要求4所述的調焦調平裝置，其特征在于，掃描反射鏡的振動頻率為f，振幅為A＝0.5arctan(d/2L)，其中d為狹縫在掃描方向的長度，L為掃描反射鏡中心與狹縫中心之間的距離。

6.根據權利要求5所述的調焦調平裝置，其特征在于，當狹縫s(1，n)和狹縫s(m，1)兩側每側的擴展狹縫均為k個時，該裝置的高度測量范圍被擴展為[-kl-3d/2，kl+3d/2]，其中l為相鄰狹縫的中心距離，且l小于等于3d。

7.根據權利要求3所述的調焦調平裝置，其特征在于，在狹縫面上的其它任一狹縫掃描方向上的兩側分別形成有擴展狹縫，用于與其它狹縫配合測量硅片的傾斜。

8.一種使用根據權利要求3所述的調焦調平裝置在投影光刻設備中將硅片曝光區域EA調整到調焦調平裝置零平面的方法，具有如下步驟：

(a)利用狹縫s(1，n)和狹縫s(m，1)兩側的擴展狹縫獲取擴展測量點的高度值h1、h2；

(b)計算EA的中心高度h，h≈(h1+h2)/2；

(c)將高度h作為位置偏差設定值發送至支承硅片的工件臺；

(d)使工件臺帶動硅片進行位置粗調，從而進入單個狹縫的測量范圍；

(e)利用EA上的多個光斑信號進行擬合測量，即獲得EA上多個測量點的高度值并利用多個高度值進行平面擬合計算，得到EA所在平面位置和姿態的粗測結果；

(f)根據(e)的測量結果進行再次調整，使EA進入精測區間；

(g)利用EA上的多個光斑信號進行擬合測量，方法同(e)，得到EA平面位置和姿態的精測結果；

(h)調焦調平裝置的輸出與工件臺的伺服系統構成閉環，工件臺根據測量數據與零平面的差自動調整EA的位置；

(i)伺服系統進入穩定狀態，調整結束，EA處于零平面。

9.一種使用根據權利要求7所述的調焦調平裝置在投影光刻設備中將硅片曝光區域EA調整到調焦調平裝置零平面的方法，具有如下步驟：

(a)利用狹縫s(1，n)、狹縫s(m，1)以及所述其它任一狹縫兩側的擴展狹縫獲取擴展測量點的高度值h1、h2、h3；

(b)三點擬合得到EA平面的位置和姿態信息Z，Rx，Ry，其中Z表示平面的高度值，Rx、Ry分別表示平面繞X軸和Y軸的旋轉角度，即平面的傾斜；

(c)將位置和姿態作為偏差設定值發送至工件臺；

(d)使工件臺帶動硅片進行位置粗調，從而進入單個狹縫的測量范圍；

(e)利用EA上的多個光斑信號進行擬合測量，得到EA所在平面位置和姿態的粗測結果；

(f)根據(e)的測量結果進行第二次調整，使EA進入精測區間；

(g)利用EA上的多個光斑信號進行擬合測量，得到EA平面位置和姿態的精測結果；

(h)調焦調平裝置的輸出與工件臺的伺服系統構成閉環，工件臺根據測量數據與零平面的差自動調整EA的位置；

(i)伺服系統進入穩定狀態，調整結束，EA處于零平面。