[發明專利]調焦調平檢測裝置

有效

• 申請號: 200910197101.1
• 申請日: 2009-10-13
• 公開（公告）號: CN102043352A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: 魏禮俊;張沖;陳飛彪
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: G03F7/22
• 分類號: G03F7/22
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術領域

本發明涉及光刻技術，尤其涉及一種調焦調平檢測裝置。

背景技術

投影光刻機是一種把掩模上的圖案通過投影物鏡投影到硅片表面的設備。為了使硅片表面位于指定的曝光位置，必須有自動調焦調平系統進行精確控制。在工藝過程中，需要檢測自動調焦調平系統是否正確調焦調平，即檢測硅片表面是否已位于指定的曝光位置，檢測的方法是獲得整個曝光場內硅片表面高度與傾斜信息，以此來判斷自動調焦調平系統是否正確調焦調平，而自動調焦調平系統又根據這些信息作相應調節，以精確控制硅片位置。

為了獲得整個曝光場內硅片表面高度與傾斜信息，通常在曝光場內設計多個測量標記，以所述測量標記為測量點，測量各測量點上硅片表面高度與傾斜量，以此獲得整個曝光場內硅片表面高度與傾斜信息，這種檢測方法對標記板以及光機系統的設計、加工、裝調要求很高。

公開日期為1984年4月18日、專利號為4823014的美國專利中提供了一種獨特的調焦調平檢測技術方案，該方案利用多個不同波長的半導體激光器(Laser?Diode，LD)合成寬帶波長，以減小層間干涉效應對測量精度的影響；為了利用同一光路實現對硅片表面多點位置的測量，該方案采用了布拉格BRAGG聲光衍射效應進行掃描測量以及布置不同角度的入射光點。該方案只需使用一個測量點即可達到多點探測，克服了多光斑測量的缺點，但也存在以下缺點：

1、聲光衍射器件的衍射效率與超聲波功率是非線性關系，即掃描硅片的光強不易恒定；

2、只能實現一維掃描，即只能對過曝光場中心且垂直于調焦系統光軸與投影物鏡光軸所構成的面的線上點進行測量，確定其傾斜和離焦信息，降低了對整個曝光場的測量精度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種調焦調平檢測裝置，在掃描和步進兩個方向(即X軸向和Y軸向)上對整個硅片曝光場進行全場多點掃描測量，大幅度提高測量精度。

為了達到上述的目的，本發明提供一種調焦調平檢測裝置，其包括照明單元、投影及步進掃描單元、光學成像單元和探測器；所述照明單元發射出的光束通過投影及步進掃描單元入射到硅片表面上，所述投影及步進掃描單元在一維方向上作掃描振動，在與之正交的另一維方向上作步進運動，從而實現對硅片表面整個曝光場的掃描，獲取檢測信息，攜帶檢測信息的光束經硅片表面反射后由光學成像單元成像到探測器上，所述探測器對檢測信息進行處理，以獲得硅片表面偏離曝光位置的數據信息。

上述調焦調平檢測裝置，其中，所述投影及步進掃描單元包括為投影前組鏡頭、掃描反射鏡、投影后組鏡頭、第一驅動器和第二驅動器；照明單元發射出的光束依次通過投影前組鏡頭、掃描反射鏡、投影后組鏡頭入射到硅片表面上；所述第一驅動器驅動掃描反射鏡作掃描振動；所述第二驅動器驅動掃描反射鏡、第一驅動器和投影后組鏡頭作步進運動。

上述調焦調平檢測裝置，其中，所述掃描反射鏡位于投影前組鏡頭和投影后組鏡頭的焦闌處。

上述調焦調平檢測裝置，其中，所述光學成像單元包括成像前組鏡頭、孔徑光闌和成像后組鏡頭；光束經硅片表面反射后依次通過成像前組鏡頭、孔徑光闌和成像后組鏡頭，最后垂直入射到探測器上。

上述調焦調平檢測裝置，其中，所述照明單元包括依次排列的白光點光源、小孔屏、準直透鏡、消雜光光闌和孔徑光闌。

上述調焦調平檢測裝置，其中，所述照明單元包括多個發光體、多根光纖、多個光束準直單元、一光波合束單元和一孔徑光闌；所述多個發光體發射出的光分別經一光纖傳輸至一光束準直單元，再進入光波合束單元合成為寬波帶的光束，該寬波帶的光束通過孔徑光闌形成一寬波帶的光束。

上述調焦調平檢測裝置，其中，所述發光體發射出的光波的波長選取在630nm～980nm。

上述調焦調平檢測裝置，其中，所述發光體為發光二極管或半導體激光器。

上述調焦調平檢測裝置，其中，所述探測器是面陣電荷耦合器件、面陣位置敏感器件，或者是線陣電荷耦合器件陣列、線陣位置敏感器件陣列。

本發明調焦調平檢測裝置利用投影及步進掃描單元在掃描和步進兩個方向上(即X軸和Y軸方向)，對整個硅片曝光場進行更接近真實硅片表面狀況的全場多點掃描測量，從而大大提高了測量精度，且工藝適應性強；本發明調焦調平檢測裝置的照明單元結構簡單。

附圖說明

本發明的調焦調平檢測裝置由以下的實施例及附圖給出。

圖1是本發明調焦調平檢測裝置的結構框圖；

圖2是本發明調焦調平檢測裝置一實施例的結構示意圖；

圖3是本發明中照明單元實施例一的結構示意圖；