[發明專利]一種兼顧調焦調平和精密對準的測量系統及其測量方法

有效

• 申請號: 202010355166.0
• 申請日: 2020-04-29
• 公開（公告）號: CN111381460B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 羅先剛;劉明剛;高平;蒲明博;馬曉亮;李雄
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G03F9/00
• 分類號: G03F9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種兼顧調焦調平和精密對準的測量系統，設置在基片和掩模之上，其特征在于：所述兼顧對準和調焦調平的測量系統包括三組或三組以上的6自由度鏡頭姿態調整機構和離軸探測成像光路，所述離軸成像光路與掩模法線方向成利特羅角入射到掩模表面，所述的兼顧對準和調焦調平的測量系統其中一組6自由度鏡頭姿態調整機構和離軸探測成像光路包括X/Y軸位移臺(100)、Tz軸旋轉臺(101)、傾斜轉接板(102)、Z軸位移臺(103)、Rx/Ry旋轉臺(104)、鏡頭夾持架(105)、遠心鏡頭(106)、CCD(107)、晶體振蕩器模塊(108)和對準激光光源(109)，其中Tz軸旋轉臺(101)安裝在X/Y軸位移臺(100)上，傾斜轉接板(102)安裝在Tz軸旋轉臺(101)上，Z軸位移臺(103)安裝在傾斜轉接板(102)上，Rx/Ry旋轉臺(104)安裝在Z軸位移臺(103)上，鏡頭安裝板(105)安裝在Rx/Ry旋轉臺(104)，遠心鏡頭(106)與CCD(107)連接夾持在鏡頭夾持架(105)上，光源準直模塊安裝在遠心鏡頭的照明光源導入口上；

所述離軸成像光路包括沿著光束傳播方向依次設置激光光源模塊、激光消相干模塊、光源準直鏡頭、帶導光裝置的遠心鏡頭和CCD相機，所述激光光源模塊發出的光束經晶體振蕩器消相干和準直鏡準直后導入到遠心鏡頭，然后以設計的間隙測量角度照射到掩模的啁啾光柵圖形區，所述的遠心鏡頭將啁啾光柵的衍射圖形成像到CCD上，通過對衍射圖像進行頻率+相位解析，實現垂向的納米量級的在線間隙測量。

2.根據權利要求1所述的一種兼顧調焦調平和精密對準的測量系統，其特征在于：所述離軸成像光路包括沿著光束傳播方向依次設置激光光源模塊、激光消相干模塊、光源準直鏡頭、帶光源導入接口的遠心鏡頭和CCD相機，所述激光光源模塊發出的光束經晶體振蕩器消相干并經準直鏡準直后倒入到遠心鏡頭，然后以設計的對準測量角照射到掩模的對準圖形區，對準測量角與間隙測量角度相等，光束經掩模上的周期光柵衍射后照射到基片的對準標記區，經過基片的與掩模光柵周期有一定差異的棋盤狀光柵衍射后按原光路返回到遠心鏡頭，遠心鏡頭將對準圖像成像到CCD相機上，通過解析對準莫爾條紋的相位信息，實現水平向的納米量級的在線對準偏差檢測。

3.根據權利要求1所述的一種兼顧調焦調平和精密對準的測量系統，其特征在于：所述掩模板上設有啁啾光柵標定標記和周期光柵對準標記。

4.根據權利要求1所述的一種兼顧調焦調平和精密對準的測量系統，其特征在于：所述基片上設有周期光柵反射對準標記。

5.一種兼顧調焦調平和精密對準的測量方法，采用權利要求1所述的兼顧對準和調焦調平的測量系統，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：通過6自由度運動臺調整遠心鏡頭成像光路，使得掩模上的啁啾光柵標記和對準標記同時正好處于成像光路中心區域；

步驟二：調整CCD鏡頭進行聚焦，采集啁啾光柵的衍射圖像，計算出待測基片與掩模下表面的垂向間隙值；同時，采集經掩模對準標記與基片對準標記衍射形成的莫爾條紋圖形，計算出掩模與待測基片的水平向對準偏差值；

步驟三：將垂向間隙值反饋至基片控制系統，驅動工件臺，完成待測基片的位置調整；

步驟四：將水平向對準偏差值反饋至基片控制系統，驅動工件臺，完成待測基片的位置調整，實現掩模與基片的對準操作。

6.一種光刻機，包括掩模和工件臺，其特征在于：所述光刻機還包括權利要求1～4任一所述的兼顧對準和調焦調平的測量系統。