[發明專利]一種適用于投影光刻系統的檢焦系統及檢焦方法

無效

• 申請號: 201010231322.9
• 申請日: 2010-07-14
• 公開（公告）號: CN101916040A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發明（設計）人: 陳旺富;胡松;嚴偉;陳銘勇;周紹林;徐鋒;李金龍;謝飛
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G03F9/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 盧紀

1.一種適用于投影光刻系統的檢焦系統，其特征在于：包括照明系統、對稱成像系統，光柵調制系統，偏振調制系統，光彈調制系統(103)及光電探測器(119)；其中照明系統由照明小孔光源(101)、準直鏡(102)、光彈調制器(103)和兩個楔形鏡(104、104’)組成，照明小孔光源(101)經過準直鏡(102)準直后進入光彈調制器(103)，光彈調制器(103)位于準直鏡(102)后的照明光路中，照明光經過光彈調制器(103)后被調制成高頻50kHz的正弦信號；楔形鏡(104)位于光彈調制器(103)后，使得物光柵標記(105)的主光線發生偏折，而在對稱成像系統的像方有相同的另一個楔形鏡(104’)，將前一個楔形鏡(104)偏折后的主光線再次折射，使偏折的光線方向與光軸平行并垂直于探測器(119)；楔形鏡(104)產生兩個方向的照明光，分別為測量光路(106)和參考光路(107)，這兩路光分別照明物光柵面上的測量光柵(401)和參考光柵(402)并被第一鏡組(108)分別成像于被測面(113)和參考面(112)上，經過反射后進入第二鏡組(114)再次成像，參考面(112)為投影物鏡末端平面，被測面為投影光刻的光刻對象；第一鏡組(108)和第二鏡組(114)組成對稱成像系統，兩個成像透鏡組對稱于投影光刻物鏡(111)光軸且均為雙遠心結構，對稱成像系統傾斜或水平放置，同時放置兩組兩片反射鏡(109、110、109’、110’)將成像光束反射到測量空間內，對稱成像系統的光軸在測量空間是水平的，兩組兩片反射鏡(109、110、109’、110’)的夾角正好為對稱成像系統的傾斜角的二分之一；偏振調制系統由偏振片(115)、第一平行分束剪切片(116)和第二平行分束剪切片(118)組成，偏振片(110)透光軸與第一平行分束剪切片(116)的光軸成45°角，使得透過第一平行分束剪切片(116)的尋常光分量和非尋常光分量正好相等，并且所述45°角正好位于線性區；光柵調制系統由物光柵(105)和調制光柵(117)組成，物光柵(105)位于第一個楔形鏡(104)后，調制光柵(117)放置于偏振調制系統中的第一個平行分束剪切片(106)之后并正好位于物光柵(105)經第二鏡組成像后的像面上；第二平行分束剪切片將成像光束分成兩束偏振方向相互垂直的光并在空間上完全分開，最后垂直入射到探測器(119)上。

2.根據權利要求1所述的適用于投影光刻系統的檢焦系統，其特征在于：所述光彈調制系統(103)包括信號發生器，兩片透光軸相互垂直的檢偏器以及位于檢偏器之間的光學晶體，位于光學晶體前的檢偏器透光軸方向與光學晶體的光軸夾角為45°，信號發生器204將調制信號加于光學晶體上，使得光學晶體光產生的相位差從-π到π之間變化。

3.根據權利要求1所述的適用于投影光刻系統的檢焦系統，其特征在于：所述兩個楔形鏡(104、104’)分別由兩塊棱鏡膠合而成，使入射平行光向兩側折射，兩塊棱鏡傾斜角根據成像系統主光線在被測面(112)和參考面(113)上的掠入射角計算。

4.根據權利要求1所述的適用于投影光刻系統的檢焦系統，其特征在于：所述第一個平行分束剪切片(116)為雙折射材料，是根據光柵標記的周期設計的，將入射光束的尋常光和非尋常光在垂直于光束傳播方向上發生剪切，第一平行分束剪切片(116)的最大剪切量等于光柵周期的一半。

5.根據權利要求1所述的適用于投影光刻系統的檢焦系統，其特征在于：所述第二個平行分束剪切片(118)由方解石晶體組成，這是因為方解石晶體尋常光和非尋常光具有很大的折射率差，便于獲得較大的光束剪切量，其作用是將偏振方向相互正交的光柵像在空間上完全分離。

6.根據權利要求1所述的適用于投影光刻系統的檢焦系統，其特征在于：所述參考面(112)和被測面(113)的位置正比于尋常光和非尋常光的光強差與光強和的比值。

7.根據權利要求1所述的適用于投影光刻系統的檢焦系統，其特征在于：所述對稱成像系統內包含兩束成像光束，分別將物光柵標記成像到被測區域，并以掠入射照射在參考面和被測面上，從參考面反射后出射的光信號稱為參考信號，從被測面反射后出射的信號稱為被測信號，信號相互獨立，參考面為標準平晶面，被測信號以參考信號作為參考可以消除參考面和被測面之間的任何擾動。