[發明專利]一種調焦調平系統、方法及光刻機

有效

• 申請號: 202010069896.4
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN113138546B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 毛靜超;徐榮偉;莊亞政;孫建超;季桂林;李淑蓉
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備（集團）股份有限公司
• 主分類號: G03F9/00
• 分類號: G03F9/00
• 代理公司: 上海思捷知識產權代理有限公司 31295
• 代理人: 王宏婧

本發明提供了一種調焦調平系統、方法及光刻機，調焦調平系統包括光源模塊、照明模塊、投影模塊、探測模塊、探測器和信息處理模塊，投影模塊包括對準狹縫和測量狹縫，探測器設有第一參考標記和第二參考標記。光源模塊提供的照射光束，經照明模塊、投影狹縫、投影組件后入射至基底，經基底反射后出射至探測模塊，最后在探測器上形成對準光斑和測量光斑，探測器根據第一參考標記接收到的對準光斑輸出第一電壓信號，根據第二參考標記接收到的測量光斑輸出第二電壓信號，信息處理模塊根據第一電壓信號判斷對準光斑與第一參考標記是否對準，若對準，根據第二電壓信號計算基底的離焦量。本發明可以提高集成效率，降低系統測量誤差，增加測量精度。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種調焦調平系統、方法及光刻機。

背景技術

投影光刻機或投影光刻設備，是將掩模上的圖案通過投影物鏡投影到工作表面的裝置。在投影光刻機或投影光刻設備的曝光過程中，如果基底相對于投影物鏡的最佳焦平面的離焦或傾斜使曝光視場內某些區域處于有效焦深之外，將嚴重影響光刻質量，因此必須采用調焦調平系統精確測量出基底的離焦量，然后控制基底位于指定位置。現有的調焦調平系統的一般工作原理是：首先獲得整個曝光場內基底的高度與傾斜信息，以此來判斷基底是否位于投影物鏡的最佳焦平面位置，并根據這些信息作出相應調節，直到基底位于投影物鏡的最佳焦平面位置。

圖1是典型的基于圖像處理技術的調焦調平系統(FLS)三角測量的原理示意圖，來自投影支路的光線入射到基底的上表面后，經基底的上表面反射后到達探測支路，最終被探測器接收。當基底的上表面位置與投影物鏡的最佳焦平面位置的高度偏差為Δz時，光斑在探測器上所成像的位置改變量Δy與Δz的關系為：

式(1-1)，β為成像放大倍率，ω為來自投影支路的光線照射在基底的上表面的入射角。

基于調焦調平系統測量出的光斑在探測器上所成像的位置改變量Δy反算出基底的上表面的離焦量。

目前，為了精確得到基底的高度和傾斜信息，會設置多個密集的測量點，即FLS中的投影狹縫面有多個密集且窄小的狹縫，狹縫的布局使得探測面的參考標記尺寸與間隔也是密集與窄小的，因此每個參考標記相對于光斑的余量也在變小。在FLS集成過程中，光斑依次通過投影狹縫和成像系統，最終成像在探測面上，集成人員依靠個人經驗通過目視將每個光斑對準到對應的參考標記上。由于高精度的FLS中狹縫與參考標記越來越小，目視對準不僅造成集成效率下降，同時也因無法保證光斑中心與參考標記中心調至重合而導致串擾增加，從而引起FLS測量誤差，導致FLS測量精度下降。

發明內容

本發明的目的在于提供一種調焦調平系統、方法及光刻機，以解決現有技術中調焦調平系統測量誤差大、測量精度低的問題。具體技術方案如下：

第一方面，本發明提供一種調焦調平系統，包括：光源模塊、照明模塊、投影模塊、探測模塊、探測器和信息處理模塊；

其中，所述投影模塊包括投影狹縫和投影組件，所述投影狹縫位于所述照明模塊和所述投影組件之間，所述投影狹縫包括對準狹縫和測量狹縫；

所述探測器的探測面上設有第一參考標記和第二參考標記，所述第一參考標記、所述第二參考標記的排列分別與所述對準狹縫、所述測量狹縫的排列一一對應；

所述光源模塊提供的照射光束，依次經所述照明模塊、所述投影狹縫、所述投影組件后入射至基底的表面，經所述基底的表面反射后出射至所述探測模塊，最后進入所述探測器成像，在所述探測器的探測面上形成對準光斑和測量光斑；

所述探測器根據所述第一參考標記處接收到的對準光斑的光強大小輸出相應的第一電壓信號，以及根據所述第二參考標記處接收到的測量光斑的光強大小輸出相應的第二電壓信號；