[發明專利]高精度垂向位置測量裝置

無效

• 申請號: 201010130820.4
• 申請日: 2010-03-23
• 公開（公告）號: CN102200428A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發明（設計）人: 金小兵;李志丹;陳飛彪;魯武旺
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;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

技術領域

本發明涉及一種光刻裝置，尤其涉及光刻裝置中的硅片垂向位置測量裝置。

背景技術

在科技飛速發展的今天，光電測量在高科技領域所占的比重越來越高，而對光學信號進行高頻調制往往是消除外界干擾最有效的手段。專利U.S.Patent：5461237提出了一種垂向測量方法，其信號調制是利用高頻振動的掃描反射鏡來產生高頻光學探測信號，但該方法中信號調制頻率完全取決于掃面反射鏡的振動頻率，頻率調整相當困難、調整幅度也很有限，且高頻振動的掃描反射鏡必將帶來刺耳的噪音。設計一套能夠對光學信號在一定頻率范圍內進行調制，且不帶來高頻噪聲的垂向測量方法顯得越來越重要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種垂向位置測量裝置，該裝置能對測量光信號在一定頻率范圍內進行調制，且不會帶來高頻噪聲。

本發明提供了一種高精度垂向位置測量裝置，在該裝置中，光源發出的測量光束經由被測硅片反射后入射至高速旋轉的斬光器，斬光器將測量光束轉換成高頻光學信號，該高頻光學信號被二象限PD接收，二象限PD將高頻光學信號轉換成兩個象限的電信號，對兩個象限的電信號進行分析處理得出被測硅片在垂向的位置偏移信息。

其中，在入射至被測硅片表面之前，通過投影狹縫調整測量光束的尺寸。

其中，利用準直透鏡將光源發出的測量光束轉換為平行光，然后入射至投影狹縫。

其中，利用第一反射鏡將投影狹縫出射的測量光束反射至被測硅片表面上。

其中，利用第二反射鏡將被測硅片表面反射的測量光束反射至偏置平板調整機構，以改變光束的偏移方向和偏移量。

其中，通過第三反射鏡將偏置平板調整機構出射的測量光束反射至斬光器。

其中，入射至斬光器的測量光束能完全通過斬光器上的透光孔。

其中，透光孔的形狀尺寸大于入射的測量光束的光斑的形狀尺寸。

其中，當被測硅片的上表面位于最佳焦面處時，二象限PD兩個象限測得的能量總和最大，且兩個象限的能量之差為零。

其中，根據兩個象限的能量之差來判斷被測硅片上表面的垂向位置偏移量和偏移方向。

其中，通過調整透光孔沿斬光器徑向位置、增減透光孔的數量、切換斬光器的旋轉速度等手段來改變該裝置的調制頻率。

該裝置的運動部件只有一個高速旋轉的斬光器，結構簡單，易于實現，信號頻率調制范圍較大，靈活性好，適用性強，增減斬光器上方形孔的數量、調整方孔沿斬光器徑向位置、或切換斬光器的旋轉速度均可以改變該裝置的調制頻率。相對于高頻振動的信號調制裝置來說，該垂向位置測量裝置采用高速旋轉的斬光器對信號進行調制可以有效地減小噪音。

附圖說明

圖1所示為根據本發明的用于光刻機的垂向位置測量裝置結構示意圖。

圖2所示為信號調制裝置結構示意圖。

圖3所示為二象限PD接收到的測量光斑示意圖。

圖4所示為垂向位置測量裝置被測量面相對于投影物鏡最佳焦面發生偏移時二象限PD接收到的測量光斑示意圖。

圖5所示為二象限PD接收到的光強能量曲線示意圖。

圖6為測量信號的處理流程示意圖。

具體實施方式

下面，結合附圖詳細描述根據本發明的優選實施例。

本發明的高精度垂向位置測量裝置，可用于光刻機中的硅片垂向位置測量，如圖1所示。垂向位置測量裝置光源2發出的雜散光經過準直透鏡3后形成平行測量光束，平行光束透過投影狹縫4后由反射鏡5將光束引向被測硅片6上表面，硅片6固定在工作臺7上，可以隨工作臺7一起移動。測量光束經硅片6反射后，攜帶著硅片表面位置信息由反射鏡8反射后透過偏置平板調整機構9，最后射向反射鏡10，反射鏡10將光束引向高速旋轉的斬光器11，透過斬光器方孔的光束被二象限PD12接收，通過對二象限PD12接收的光強能量進行分析處理，得到被測量硅片6相對于投影物鏡1最佳焦面的垂向位置信息。

光刻機垂向位置測量裝置中的偏置平板調整機構9可用于改變測量光束的偏移方向，正常工作之前，首先調整該機構，使得被測量硅片6上表面與投影物鏡1的焦面重合時，經過反射鏡10反射之后的測量光束能夠全部透過斬光器的方孔102，如圖2所示。而此時透過方孔的光束在二象限PD12上形成一個測量光斑203，如圖3所示。調整二象限PD12的安裝位置，使得光斑203在二象限探測器上第一象限201和第二象限202上光斑大小相同，即當被測量硅片6處于投影物鏡1最佳焦面位置時，二象限PD12上第一象限201與第二象限202上接收到的光強能量相同。