[發明專利]一種調焦調平傳感器測量裝置

有效

• 申請號: 201410374962.3
• 申請日: 2014-07-31
• 公開（公告）號: CN104181777A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 宗明成;李世光;王丹;魏志國;武志鵬;孫裕文
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G03F9/00;G01B11/02
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 劉杰

技術領域

本發明涉及測量技術領域，尤其涉及一種調焦調平傳感器測量裝置。

背景技術

隨著集成電路的集成度不斷提高，人們對復制集成電路圖形的光刻機的性能要求越來越嚴格，包括光刻機內部測試硅片高度圖形的調焦調平傳感器的性能要求。

目前，先進光刻機內的調焦調平傳感器均基于光學技術，其測量原理為光學三角法+莫爾條紋法。對于這種基于光學技術的傳感器，待測硅片表面的光學性質變化不可避免地導致測量結果發生變化。例如，當硅片表面涂覆光刻膠，或者表面存在某種結構時，由于光在不同界面的反射和透射，將產生多光束干涉。多光束干涉導致硅片測量高度偏離實際的硅片高度，這通常稱為調焦調平傳感器的高度工藝相關性。測量高度與實際高度的差值稱為視在表面凹陷，其大小與總輸出光場的位相變化相對入射角θ的導數成正比，即：

當硅片曝光時，工件臺根據調焦調平傳感器測量數據進行調整。于是，視在表面凹陷誤差將造成工件臺調整誤差，最終導致實際曝光平面偏離最佳成像平面。

為了減小調焦調平傳感器的高度工藝相關性，現有技術中往往采用的技術方案為：

光源采用一個寬帶光源，例如近紅外光源鹵鎢燈，或者一個紫外寬光源如氘燈，減小多光束干涉造成的測量高度誤差。但是發明人發現，由于光源光譜固定，因此它只對某種或某些光學性質相似的光刻膠有效。而在實際工作中，光刻膠的光學性質千差萬別，這種不變的照明光譜限制了調焦調平傳感器應用的靈活性和廣泛性。

發明內容

本發明實施例提供一種調焦調平傳感器測量裝置，用于解決技術中由于光刻膠的光學性質不同導致調焦調平傳感器應用不靈活的技術問題，實現了調焦調平傳感器應用的便利性、靈活性和廣泛性。

本發明實施例提供一種調焦調平傳感器測量裝置，用于對一待測硅片進行高度測量，所述其特征在于，所述待測硅片設置在一工件臺上，所述待測硅片的上表面上設置有光刻膠或具有不同結構；其中，所述裝置包括：可調諧光源，所述可調諧光源用于提供一定頻率和帶寬的光；測試光柵，用于接收來自所述可調諧光源的所述第一頻率的光；第一成像系統，用于將所述測試光柵成像于所述待測硅片上；第二成像系統，用于將所述測試光柵在所述待測硅片上的像再次成像到參考光柵上；參考光柵，用于與所述測試光柵干涉形成莫爾條紋；探測器，用于記錄所述莫爾條紋；計算機，所述計算機與所述探測器、所述可調諧光源連接，用于接收所述莫爾條紋，并控制所述可調諧光源和所述探測器；其中，所述計算機用于根據硅片上光刻膠或具體結構計算所述待測硅片的工藝相關性最小的光譜，并發送第一指令和第二指令，其中，所述第一指令發送給所述可調諧光源，用于調整所述可調諧光源的光譜；所述第二指令發送給所述探測器，用于調整所述探測器的響應譜段；其中，所述計算機同時用于根據所述莫爾條紋獲得所述待測硅片的高度信息。

進一步的，所述可調諧光源具體為單一光源或多個光源的組合光源。

進一步的，所述多個光源的組合光源包括：第一光纖輸入光源；第二光纖輸入光源；光纖耦合器，所述光纖耦合器用于接收來自所述第一光纖輸入光源和所述第二光纖輸入光源的光；其中，所述光纖耦合器將來自所述第一光纖輸入光源和所述第二光纖輸入光源的光合成第一光纖輸出光從所述光纖耦合器的輸出端輸出。

進一步的，所述多個光源的組合光源包括：第一自由光輸入光源；第二自由光輸入光源；第一光束合束器，所述第一光束合束器接收來自所述第一自由光輸入光源和所述第二自由光輸入光源的光；其中，所述第一光束合束器將來自所述第一自由光輸入光源和第二自由光輸入光源的光合束成第一自由輸出光從所述第一光束合束器的輸出端輸出。

進一步的，所述裝置還包括：反射鏡，用于反射來自所述第一自由光輸出光源的光。

進一步的，所述裝置還包括：第三自由光輸入光源；第二光束合束器，所述第二光束合束器接收來自所述第一光束合束器和所述第三自由光輸入光源的光；其中，所述第二光束合束器將來自所述第一光束合束器和所述第三自由光輸入光源的光合束成第二自由輸出光從所述第二光束合束器的輸出端輸出。

進一步的，所述探測器包括：第一探測器，所述第一探測器可用于檢測至少兩個譜段。

進一步的，所述探測器包括：第二探測器，所述第二探測器用于檢測第一譜段；第三探測器，所述第三探測器用于檢測第二譜段；其中，所述第二探測器和所述第三探測器構成第一探測器陣列，所述第一探測器陣列用于檢測所述第一譜段和所述第二譜段。