[發(fā)明專利]樣品表面位置在線定位測量裝置及其漂移監(jiān)測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110605782.1
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113358569A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王丹;李璟;陳進新;武志鵬;齊威;高斌;折昌美
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/84;G01N21/95
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 孫蕾

本公開提供一種樣品表面位置在線定位測量裝置，包括：定位系統(tǒng)，用于對待測的樣品表面進行在線定位，將所述樣品表面保持在參考面位置；測量系統(tǒng)，用于對在參考面位置的所述樣品進行測量，完成所述樣品表面位置在線定位測量。能夠在線完成樣品表面定位至系統(tǒng)參考面位置；能夠在系統(tǒng)發(fā)生漂移后，通過在線快速調(diào)節(jié)樣品表面位置的方式輔助檢測系統(tǒng)漂移的問題，能夠判斷是否需要對測量系統(tǒng)自身進行重新校準(zhǔn)和標(biāo)定。本公開還提供了一種樣品表面位置在線定位測量裝置的漂移監(jiān)測方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種樣品表面位置在線定位測量裝置及其漂移檢測方法。

背景技術(shù)

用光學(xué)原理進行高精度位置測量或缺陷檢測等是一種常用的檢測方法，精度等級可以達納米量級，如高度測量系統(tǒng)、半導(dǎo)體曝光光學(xué)系統(tǒng)、顯微成像光學(xué)系統(tǒng)等。。而高精度測量/成像光學(xué)系統(tǒng)中，光學(xué)系統(tǒng)的測量范圍或焦深(以下統(tǒng)一記為d)一般較小，很難直接將樣品表面放置于光學(xué)系統(tǒng)的測量范圍或焦深內(nèi)。同時受環(huán)境溫度、振動、噪聲等影響，精密光學(xué)系統(tǒng)漂移亦可能發(fā)生，如果漂移超出了一定量級，系統(tǒng)性能就會明顯下降。系統(tǒng)漂移可能是光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生了漂移，也可能是樣品表面位置發(fā)生了漂移，系統(tǒng)內(nèi)部的漂移通常需要對系統(tǒng)進行重新校準(zhǔn)和標(biāo)定，該過程一般比較復(fù)雜。但在實際操作過程中很難直接判斷漂移主要發(fā)生在光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)部還是樣品位置，漂移的方向和量級也不容易確定。

對于高精度的測量/成像光學(xué)系統(tǒng)，一般首先需要利用工具提供一標(biāo)準(zhǔn)參考面完成光學(xué)系統(tǒng)的校準(zhǔn)和標(biāo)定。現(xiàn)有技術(shù)一般離線用高精度的測試設(shè)備完成該工具的高精度裝調(diào)。光學(xué)系統(tǒng)校準(zhǔn)和標(biāo)定完成后對其他樣品測試時，同樣面臨樣品表面難以直接放置于最佳測量/成像面(即標(biāo)準(zhǔn)參考面)的問題，通常會采用離線調(diào)節(jié)的方式，完成測試樣品表面的高精度調(diào)節(jié)后，再安裝至光學(xué)系統(tǒng)中，該方法對離線調(diào)節(jié)工具的要求高，操作復(fù)雜，時間成本高。實驗過程中亦很難分析判斷系統(tǒng)漂移的問題。現(xiàn)有技術(shù)還可采用高精度的位移臺及干涉儀閉環(huán)控制實現(xiàn)對測試樣品表面的精確定位。但是高精度的位移臺及干涉儀結(jié)構(gòu)復(fù)雜且造價昂貴，使用條件苛刻，不適合在實驗與調(diào)試過程中使用。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

基于上述問題，本公開提供了一種樣品表面位置在線定位測量裝置及其漂移檢測方法，以緩解現(xiàn)有技術(shù)中離線調(diào)節(jié)等技術(shù)問題。

(二)技術(shù)方案

本公開提供了一種樣品表面位置在線定位測量裝置，包括：

定位系統(tǒng)，用于對待測的樣品的樣品表面進行在線定位，將所述樣品表面保持在參考面位置；以及

測量系統(tǒng)，用于對在參考面位置的所述樣品表面進行測量，完成所述樣品表面的樣品表面位置的在線定位測量。

在本公開實施例中，所述定位系統(tǒng)包括：

三維調(diào)節(jié)機構(gòu)，用于調(diào)節(jié)所述樣品表面的位置，包括用于承載所述樣品的樣品臺；

計量機構(gòu)，用于對所述樣品表面的定位測量，所述計量機構(gòu)包括：

支撐框架；以及

位移傳感器組，通過位移傳感器固定結(jié)構(gòu)固定于所述支撐框架，能夠?qū)μ幱谠O(shè)定的參考面位置的所述樣品表面進行檢測，得到標(biāo)準(zhǔn)位置數(shù)據(jù)，所述位移傳感器組還能夠?qū)λ鰳悠繁砻娴奈恢眠M行監(jiān)測，得到監(jiān)測位置數(shù)據(jù)；

所述三維調(diào)節(jié)機構(gòu)根據(jù)監(jiān)測位置數(shù)據(jù)，將所述樣品表面的位置調(diào)節(jié)至所述參考面位置，完成所述樣品的在線定位。

在本公開實施例中，所述三維調(diào)節(jié)機構(gòu)還包括：

基板；以及

調(diào)節(jié)板，通過精密調(diào)節(jié)螺釘連接于所述基板；所述精密調(diào)節(jié)螺釘，用于將所述樣品表面調(diào)節(jié)至參考面位置。

在本公開實施例中，所述精密調(diào)節(jié)螺釘具有鎖緊結(jié)構(gòu)。