[發明專利]基板垂向光電檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201210189343.8
• 申請日: 2012-06-08
• 公開（公告）號: CN103472677A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 陳南曙;李術新
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G01B11/02;G01B11/26
• 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

本發明涉及光刻機技術領域，特別涉及一種基板垂向光電檢測裝置及方法。

背景技術

隨著集成電路制造的發展，光刻機的集成度正逐漸增加，對光刻工藝中線寬要求逐漸減小，這也就是要求投影物鏡有較高的分辨力。通過增大光刻物鏡數值孔徑和縮短曝光波長可實現分辨力的提高，但同時這樣也是以降低了焦深DOF（Depth?of?Focus，焦點深度）為代價的。當實際焦深達不到微電子生產工藝所要求的焦深容差，將嚴重影響集成電路生產的成品率。因此，精確的調焦調平對集成電路生產中運用到的投影式光刻有著十分重要的意義。

在調焦調平測量系統的發展過程中，由于對其精度的要求，目前多采用光電測量系統進行調焦調平。例如從較早的基于偏置平板的焦平面偏差光電檢測方法、基于光柵和四象限探測器的光電測量方法及基于針孔和面陣CCD的光電探測方法。

對于上述現有測量系統，在設計時多應用CCD作為光電檢測裝置，由于單個CCD尺寸的限制，最小分辨率約在1~2um左右，該方法只有通過附加投影及檢測分支的多鏡組光學模塊才能到達亞微米級的測量精度。這樣存在光機模塊數多、光強處理算法復雜、成本高的缺點。

發明內容

本發明的目的是提出一種測量精度較高且成本較低的基板垂向光電檢測裝置。

為達到上述目的，本發明提出了一種基板垂向光電檢測裝置，包括：用于產生入射到所述待測基板上的投影光束的激光源，在所述投影光束于待測基板上的反射光方向依次設置有檢測光柵、第一透鏡、楔形棱鏡組、參考光柵及檢測模塊，所述投影光束的反射光經過檢測光柵產生衍射，該各級次的衍射光由第一透鏡收集進而由對應設置的楔形棱鏡組分離，分離后經過對應設置的所述參考光柵再度產生衍射，再分別由對應設置的檢測模塊的接收以檢測各級次的衍射光的光強。

進一步，在上述基板垂向光電檢測裝置中，所述基板垂向光電檢測裝置還包括設于所述參考光柵及檢測模塊之間的調制光柵，所述調制光柵用來確定待測基板垂向運動過程中的方向。

進一步，在上述基板垂向光電檢測裝置中，所述調制光柵與參考光柵的結構相同，所述調制光柵相對于參考光柵有四分之一個光柵周期的偏移，所述偏移在光強變化曲線中反應為π/4的相位偏移。

進一步，在上述基板垂向光電檢測裝置中，所述參考光柵與檢測光柵的光柵周期相同且為非刻槽部分鍍鉻的透射式光柵結構。

進一步，在上述基板垂向光電檢測裝置中，所述檢測模塊接收到的各級衍射光光強I與待測基板的高度Z之間的關系為：

I=Σn=-mmI0(sinαα)2(sinN2δsinδ2)2(1-2Zsinγkd),]]>

其中，k為參考光柵周期的個數，k=1,2…n，m為衍射級次，m=0，1，2…n，N為所述投影光束寬度所占檢測光柵周期的個數，I₀為投影光束光強，a為檢測光柵縫寬，λ為投影光束波長，d為檢測光柵的周期。