專利名稱：一種調(diào)焦調(diào)平測量方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于投影光刻系統(tǒng)中的調(diào)焦調(diào)平檢測方法與裝置，用于 對曝光硅片的表面相對于投影物鏡的距離以及硅片二維傾斜角度進行高精度 檢測，屬于光學(xué)測量領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在投影光刻系統(tǒng)中，硅片調(diào)焦調(diào)平測量系統(tǒng)在光刻機中用來測量硅片表面
相對于投影物鏡的高度和轉(zhuǎn)角(Z、 ^和^)，與工件臺垂向3個執(zhí)行器構(gòu)成反 饋系統(tǒng)，實時控制硅片的垂向位置，保證硅片當(dāng)前場在曝光過程中始終處于投 影物鏡的焦深范圍內(nèi)。在初期的步進重復(fù)投影光刻機中，硅片的調(diào)平只需要 整場調(diào)焦調(diào)平，即在硅片傳輸?shù)匠衅_之后使整個硅片表面位于焦深范圍以 內(nèi)。隨著步進重復(fù)投影光刻機分辨率和生產(chǎn)率的提高，需要采用逐場調(diào)焦調(diào) 平以適應(yīng)有效焦深的快速縮短和硅片尺寸增大引起的面形偏差變大，即在曝光 之前使曝光視場內(nèi)的硅片區(qū)域位于有效焦深范圍以內(nèi)。逐場調(diào)焦調(diào)平開始應(yīng)用 于亞半微米分辨率的步進重復(fù)投影光刻機中，現(xiàn)已成為步進掃描投影光刻機 的一項關(guān)鍵技術(shù)。專利技術(shù)lJan E. Van der Werf. Optical imaging arrangement comprising an opto-electronic focusing-error detection system.美國專利號4866262利用準直激光提出了一種調(diào)焦的測量方法， 具體裝置請參閱圖l，激光11經(jīng)過反射棱鏡12，再經(jīng)過透鏡13準直后，入射到 反射棱鏡14，再入射到硅片15表面。從硅片15表面反射到反射棱鏡16，再透過 透鏡17、反射棱鏡18入射到探測器19上。當(dāng)硅片表面有上下移動時，探測器19 能得到硅片移動的信息。為了提高測量精度，專利技術(shù)l中還提到利用平面反 射鏡使光線兩次入射硅片表面。專利Makoto U. Horizontal position detecting device.美國專利號4558949利用準直激光提出了一種調(diào)平的測 量方法。具體裝置可以參見圖2。光源21經(jīng)過透鏡22聚焦，再經(jīng)過小孔23濾波
后，經(jīng)過透鏡24準直，入射到被測硅片25表面。經(jīng)過硅片表面25反射，透過透 鏡26，入射到探測器27。當(dāng)硅片表面有二維轉(zhuǎn)動時，探測器27能得到二維轉(zhuǎn)動 信息。以上兩種技術(shù)分別可以用作光刻機調(diào)焦和調(diào)平，但由于測量精度難以滿 足目前投影光刻機的調(diào)焦調(diào)平精度，特別是不能滿足目前100nm以下分辨率光 刻機調(diào)焦的要求。其主要的技術(shù)障礙有兩個方面(1)測量光線本身基準精 度不高，使系統(tǒng)測量帶來比較大的誤差；(2)探測器分辨率限制系統(tǒng)測量分 辨率的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提高系統(tǒng)測量分辨率和測量精度，本發(fā)明已有技術(shù)1、 2基礎(chǔ)上提出了一種新的基于準直激光調(diào)焦調(diào)平系統(tǒng)。(1)利用單摸光 纖準直和漂移自動補償裝置提高了激光測量基準的精度；(2)在現(xiàn)有探測器測 量分辨率條件下，通過多次反射方式和透鏡放大的原理，突破了探測器本身分 辨率的限制，提高調(diào)焦和調(diào)平測量的分辨率和測量精度。使整個系統(tǒng)能滿足目 前100nm以下分辨率投影光刻機調(diào)焦調(diào)平要求。 本發(fā)明的技術(shù)方案如下
本發(fā)明用于投影光刻機調(diào)焦調(diào)平傳感系統(tǒng)包括三大部分光源準直模塊、 調(diào)焦子系統(tǒng)和調(diào)平子系統(tǒng)，其特征在于光源準直模塊包括單摸光纖準直模塊 和漂移補償模塊；調(diào)焦子系統(tǒng)包括平面反射鏡、直角反射棱鏡、透鏡組、四象 限探測器；調(diào)平子系統(tǒng)包括偏振分光器、義/4波片、平面反射鏡、分光鏡、 凸透鏡和位置敏感探測器。它們之間的連接關(guān)系見圖3;首先，調(diào)焦子系統(tǒng)連 接關(guān)系是光源發(fā)出激光透過偏振分光器和義/4波片，經(jīng)過反射鏡，入射到硅 片表面，再經(jīng)過反射鏡，透過分光器入射到直角棱鏡，經(jīng)過直角棱鏡反射，再 次入射到反射鏡和硅片上，再經(jīng)過反射鏡反射到直角棱鏡。經(jīng)過直角棱鏡，如 圖3虛線部分，又再次反射到反射鏡和硅片上，經(jīng)過反射鏡入射到直接棱鏡， 再從直角棱鏡反射到反射鏡和硅片,再經(jīng)過反射鏡入射直角棱鏡，再透過透鏡 組，入射到探測器上，此子系統(tǒng)反射光兩次以上次經(jīng)過硅片表面；其次，調(diào)平 子系統(tǒng)連接關(guān)系是光源發(fā)出激光透過偏振分光器和義/4波片，經(jīng)過反射鏡，
入射到硅片表面，再經(jīng)過反射鏡，經(jīng)過分光器反射，再逆向反射到反射鏡和硅
片，經(jīng)過反射鏡反射，透過A/4波片，經(jīng)過偏振分光器反射，透過透鏡，入射 到探測器上。采用單摸光纖準直裝置和漂移補償裝置，得到高精度測量要求的
測量基準；滿足100nm分辨率以下光刻機調(diào)焦調(diào)平的要求，采用多次反射原理 和透鏡組放大原理，減小光線基準漂移給測量帶來的誤差，使測量系統(tǒng)更加穩(wěn) 定，提高調(diào)焦和調(diào)平子系統(tǒng)測量分辨率和測量精度。
所述的準直模塊采用單模光纖準直模塊和漂移補償模塊。
調(diào)焦子系統(tǒng)采用四次反射原理和透鏡放大原理提高測量調(diào)焦分辨率。
調(diào)平子系統(tǒng)采用兩次反射原理提高調(diào)平測量分辨率。
直角反射棱鏡可以是角錐棱鏡。
平面反射鏡可以是反射棱鏡。
分光鏡可以是半透半反分光器，也可以是其它分光比例的分光器。 四象限探測器可以是二象限探測器、位置敏感探測器和CCD探測器。 位置敏感探測器可以是四象限探測器和CCD探測器。
本發(fā)明的一種調(diào)焦調(diào)平測量方法的步驟為
(1) 從光源發(fā)出的激光經(jīng)過單摸光纖準直裝置，再經(jīng)過漂移補償裝置，組成 一個光源準直模塊；
(2) 從光源準直模塊出來的高穩(wěn)定激光透過偏振分光器，偏振分光器使光線 變成線偏振光，再透過義/4波片，經(jīng)過轉(zhuǎn)向反射鏡入射到被測硅面上；
(3) 從被測對象表面反射，再經(jīng)過另外一個轉(zhuǎn)向反射鏡后的光線，入射到一 個分光器；
(4) 從分光器反射回來的光再次沿原來的光路返回，第二次經(jīng)過;i/4波片， 光線兩次經(jīng)過A/4波片使光線的偏振方向旋轉(zhuǎn)了90。，光線被偏振分光器反射到 一個位置敏感探測器上，得到二維角度信息，用于調(diào)平信號；
(5) 從分光器透射的光經(jīng)過直角棱鏡反射，使光線平移一定位置，再次反射 到被測硅片表面；
(6) 經(jīng)過硅片表面和平面反射鏡第二次反射，利用反射棱鏡使光線重復(fù)前兩 次反射的光路；測量光四次經(jīng)過被測硅片表面；
(7) 最后，測量光經(jīng)過直角反射棱鏡反射，透過一個擴束透鏡組，使光線攜 帶的平移信號再次放大，入射到一個四象限探測器上，得到硅片的離焦信息， 用于調(diào)焦信號。(8)光電探測器輸出的信號經(jīng)過信號處理后，即得，」被測對象的位置和角度 信息，通過運動控制板驅(qū)動三個驅(qū)動調(diào)節(jié)基板表面的高度和傾斜，使測量基板 表面位于投影物鏡的可用焦深范圍內(nèi)。
其工作過程為從光源發(fā)出的激光經(jīng)過單摸光纖準直裝置，再經(jīng)過漂移補 償裝置，組成一個光源準直模塊。從光源準直模塊出來的高穩(wěn)定激光透過偏振 分光器，偏振分光器使光線變成線偏振光，再透過義/4波片，經(jīng)過轉(zhuǎn)向反射鏡 入射到被測硅面上。從被測對象表面反射，再經(jīng)過另外一個轉(zhuǎn)向反射鏡后的光 線，入射到一個分光器。從分光器反射回來的光再次沿原來的光路返回，第二
次經(jīng)過義/4波片，光線兩次經(jīng)過;L/4波片使光線的偏振方向旋轉(zhuǎn)了9(T，光線被
偏振分光器反射到一個位置敏感探測器上，得到二維角度信息，用于調(diào)平信號。 調(diào)平子系統(tǒng)的測量分辨率和測量精度得到提高。另外，從分光器透射的光經(jīng)過 直角棱鏡反射，使光線平移一定位置，再次反射到被測硅片表面。經(jīng)過硅片表 面和平面反射鏡第二次反射，利用反射棱鏡使光線重復(fù)前兩次反射的光路。測 量光四次經(jīng)過被測硅片表面。最后，測量光透過一個擴束透鏡組，使光線攜帶 的平移信號再次放大，入射到一個四象限探測器上，得到硅片的離焦信息，用 于調(diào)焦信號。調(diào)焦子系統(tǒng)測量分辨率和測量精度得到提高。光電探測器輸出的 信號經(jīng)過信號處理后，即得到被測對象的位置和角度信息，通過運動控制板驅(qū) 動三個驅(qū)動調(diào)節(jié)基板表面的高度和傾斜，使測量基板表面位于投影物鏡的可用 焦深范圍內(nèi)。
調(diào)焦子系統(tǒng)和調(diào)平子系統(tǒng)都采用了準直激光的方法，且集成在一起。調(diào)焦 子系統(tǒng)可以采用多次反射和透鏡組放大原理來提高測量分辨率；調(diào)平子系統(tǒng)采
用多次反射原理提高測量分辨率；直角棱鏡可以用角錐棱鏡替代；平面反射鏡 可以是反射棱鏡；分光器可以是半透半反或者其它分光比例的分光器；多次反 射原理可以是2次或者2次以上；所述的探測器可以是四象限探測器或者位置敏 感探測器或者CCD探測器；準直光源模塊包括單摸光線準直裝置和漂移補償控 制裝置。
本發(fā)明與背景技術(shù)相比所具有的特點 其一、提供高穩(wěn)定性的測量基準。采用了單摸光纖準直裝置和漂^補償裝 置得到高精度測量要求的測量基準。
其二、通過多次反射原理和透鏡組放大原理，提高了調(diào)焦和調(diào)平子系統(tǒng)測
量分辨率和測量精度，以滿足100nm分辨率以下光刻機調(diào)焦調(diào)平的要求。
其三、由于多次反射到被測量硅片表面，光斑與硅片表面的接觸面積較大，
更能平均硅片表面起伏對測量帶來的影響。
其四、多次反射還能減小光線基準漂移給測量帶來的誤差，使測量系統(tǒng)更
加穩(wěn)定。


圖l是已有技術(shù)1調(diào)焦測量原理，其中IO—光刻機投影物鏡，ll一
光源，12、 14、 16、 18—反射棱鏡，13、 17_透鏡，15—被測硅片，19一探測 器；
圖2是已有技術(shù)2調(diào)平測量原理，其中20—光刻機投影物鏡，21— 光源，22、 24、 26—透鏡，23—針孔濾波器，25—被測硅片，27—探測器；
圖3是本發(fā)明的調(diào)焦調(diào)平測量系統(tǒng)原理，其中300—光刻機投影物鏡， 301—光源準直模塊，302—偏振分光器，303—透鏡，304—置敏感探測器，305 一A/4波片，306、 307、 314—直角反射棱鏡，308—透鏡組，309—四象限探 測器，310、 312—平面反射鏡，311—被測硅片，313—半透半反分光器；
圖4是本發(fā)明光源準直模塊中的單摸光纖準直模塊原理；其中40—單模 光纖準直模塊，41—為光源，42—為聚焦透鏡，43—為單模光纖，44一準直透 鏡；
圖5是本發(fā)明光源準直模塊中的漂移補償模塊原理，其中50—漂移補償 模塊，51—為斜方棱鏡，52—為平面反射鏡，53、 55—為分光器件，54、 57 一為探測器，56—為透鏡，58—為出射光線，59—入射光線；
圖6是一次反射調(diào)焦子系統(tǒng)原理；其中60—為光刻機投影物鏡，61—為 光源準直模塊，62、 64—為透鏡，63—為被測硅片，65—為位置敏感探測器；
圖7是硅片離焦對反射光線平移原理，其中70—為硅片處子"最佳焦平'面， 71—為硅片離焦后位置；
圖8是調(diào)焦子系統(tǒng)兩次反射原理；其中80—為光刻機投影物鏡，81—為
光源準直模塊，83、 85—為平面反射鏡，82—為四象限探測器，84—為被測硅 片，86為直角反射棱鏡；
圖9是調(diào)焦子系統(tǒng)兩次反射的硅片離焦對光線平移原理，其中90—為光 刻機投影物鏡，91—為光源準直模塊，93、 95—為平面反射鏡，92—為四象限 探測器，94一為被測硅片處于最佳焦平面，96—為直角反射棱鏡，97—為硅片 離焦后；
圖10是調(diào)焦子系統(tǒng)四次反射原理，其中100—為光刻機投影物鏡，101 一為光源準直模塊，102、 103、 109—為直角反射棱鏡，104—為四象限探測器， 105、 107—為平面反射鏡，106—為被測硅片，108—半透半反分光器；
圖ll是透鏡組對光線平移放大原理，其中110—為入射光線，111、 112 一為透鏡，113—為出射光線；
圖12是調(diào)平子系統(tǒng)兩次反射測量原理，圖12中120—為光刻機投影物鏡， 121—為光源準直模塊，122—為偏振分光器，123—為透鏡，124—為位置敏感 探測器，125—為義/4波片，126、 128、 129—為平面反射鏡，127—為被測硅 片；
圖13是調(diào)平子系統(tǒng)兩次反射對光線的反射示意圖，其中130—為被測硅 片處于最佳焦平面，131—為硅片表面傾斜后位置，132—平面反射鏡。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明。
如圖3所示，為本發(fā)明光刻機調(diào)焦調(diào)平系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。以下依次結(jié)合 附圖3逐一說明本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)的各個組成模塊。光源準直模塊301發(fā)出高穩(wěn)定 的準直激光，經(jīng)過偏振分光器302變成線偏振光，透過^/4波片305，經(jīng)過平面 反射鏡310，入射到被測量硅片表面311。光線從硅片表面311和平面反射鏡312 反射到半透半反器313上。半透半反器313把光線分成兩部分(反射光和透射
光)。其中反射光沿著原來的光路逆向返回，即經(jīng)過平面反射鏡312、被測硅片
311、平面反射鏡310，再次透過A/4波片305，光線偏振方向旋轉(zhuǎn)了9(T，入射 到偏振分光器302上。通過302反射，透過透鏡303，入射到位置敏感探測器3(M 上，得到被測硅片311的二維傾斜信息用于調(diào)平信息。另外，從半透半反器313 的透射光，經(jīng)過直角棱鏡314的反射，使光線對稱出射，再次入射到平面反射 鏡312、被測硅片311，再經(jīng)過平面反射鏡310反射，入射到直角反射棱鏡306， 使光線對稱出射，再次經(jīng)過平面反射鏡310入射到被測量硅片311，經(jīng)過平面反 射鏡312,使光線再次入射到直角反射棱鏡314上。直角反射棱鏡314再次平移 光線反射到平面反射鏡312上，入射到被測量硅片表面311，再經(jīng)過平面反射鏡 310和直角反射鏡棱鏡307反射，透過透鏡組308，入射到四象限探測309上得到 硅片表面311的離焦信息。對于測量硅片表面311的二維傾斜信息，測量光兩次 經(jīng)過了被測量面，而對于測量硅片表面311離焦信息，測量光4次經(jīng)過了被測量 面。光電探測器309和304輸出的信號經(jīng)過信號處理后，即得到被測對象的位置 和角度信息，通過運動控制板驅(qū)動三個驅(qū)動調(diào)節(jié)基板表面的高度和傾斜，使測 量基板表面位于投影物鏡的可用焦深范圍內(nèi)。
為了得到高精度的測量基準，對于光源準直模塊采用了提高準直精度的單 模光纖準直模塊和漂移補償模塊。其中，單摸光纖準直模塊40原理如圖4所示， 光源41發(fā)出激光經(jīng)過聚焦透鏡42聚焦到單摸光纖43中，單摸光纖43的出射端固 定在準直透鏡44的焦平面上。光源41的漂移得到了很好的抑制。為了再次提高 單摸光纖準直后光線的穩(wěn)定性，采用了如圖5所示的漂移補償模塊50。單摸光 線準直后的激光59入射到斜方棱鏡51，經(jīng)過斜方棱鏡兩個平行平面反射，入射 到平面反射鏡52上，再經(jīng)過分光器53入射到探測器54上。分光器53的透射光再 經(jīng)過分光器55，分光器55的反射光透過透鏡56入射到探測器57上。其中探測器 54上得到的是光線平行漂移信息，將此信息反饋到控制斜方棱鏡51的壓電陶瓷 上，驅(qū)動壓電陶瓷補償光線二維平行漂移；探測器57得到光線的二維角度漂移 信息，將此信息反饋到固定平面反射鏡52的壓電陶瓷上，驅(qū)動壓電陶瓷補償光 線二維角度漂移。光線通過單摸光纖準直模塊40和漂移補償模塊50后，為測量 提供了高穩(wěn)定性的測量基準。
對于調(diào)焦子系統(tǒng)下面分別介紹其多次反射和透鏡放大原理。i貫焦子系統(tǒng)'的 一次反射如圖6所示，60為投影物鏡，光源準直模塊61發(fā)射激光，經(jīng)過平面反
射鏡62，入射到硅片表面63，經(jīng)過平面反射鏡64入射到四象限探測器65上。由 于硅片表面64鍍了多層膜，因此，轉(zhuǎn)向反射鏡62應(yīng)使入射光盡量大的角度入射 (一般取大于75")，避免反射面的干涉效應(yīng)，且增大反射率。從硅片表面63反 射光經(jīng)過平面反射鏡64入射到四象限探測器65上。當(dāng)硅片表面離焦為d時，如 圖7所示，反射光線將有D的平移，其中Z)z2dcos"。如果在圖6中，利用直角 反射棱鏡替代其探測器位置，得到如圖8所示的結(jié)構(gòu)，測量光線兩次經(jīng)過被測 量硅片。其硅片離焦時如圖9所示，通過幾何光學(xué)分析可以得到，四象限探測
器92上的離焦信息D'有D、2D:4c/c。sa。為了進一步得到更高的分辨率， 采用了四次經(jīng)過硅片表面，如圖10所示，在圖8的基礎(chǔ)上增加了兩個直角反射 棱鏡102和103。則四象限探測器104上得到信息有iT = MC0s 。為了再次提 高測量分辨率，采用了透鏡組放大原理，如圖11所示。當(dāng)入射光線110有平移h 時，經(jīng)過透鏡111和112組成的透鏡組，出射光線113的平移H有= 其中f2和f,分別為透鏡112和lll的焦距。將圖ll透鏡組，放置在圖10調(diào)焦子系 統(tǒng)探測器的前端，可以提高調(diào)焦子系統(tǒng)測量分辨率。如果硅片有離焦信號d， 則在四象限探測器上將有D":(8《cosc0//,。將從四象限探測器104上得到的 離焦量信號送入光刻機控制反饋系統(tǒng)，使其調(diào)焦到最佳焦平面。
在調(diào)焦子系統(tǒng)中，所述光源其光波波長要遠離光刻機的曝光波長。所述的 平面反射鏡可以為反射棱鏡。所述的直角反射棱鏡可以為角錐棱鏡或者貓眼。 所述的四象限探測器可以為二象限探測器，還可以為位置敏感探測器。
對于調(diào)平子系統(tǒng)原理如圖12所示，光源準直模塊121發(fā)出高穩(wěn)定的準直激 光，透過一個偏振分光器122和A/4波片125，透射光經(jīng)過平面反射鏡126入射 到被測硅片表面127，經(jīng)過硅片表面127、平面反射鏡128和129的反射，使光線 逆向反射，再次入射到被測表面127。再經(jīng)過反射鏡126和義/4波片125,入射 到偏振分光器122，由于線偏振激光兩次經(jīng)過義/4波片125，偏振方向旋轉(zhuǎn)了90"。 因此，光線通過偏振分光器122反射，透過透鏡123，入射到位置敏感探測器124 上。具體光路放大原理如圖13所示，當(dāng)硅片表面130有e偏轉(zhuǎn)時，通過平面反
射鏡132的逆向反射，測量光兩次經(jīng)過被測硅片表面131，使其及射光有M角 度偏轉(zhuǎn)，起到一個靈敏度倍增的效果。因此，調(diào)平子系統(tǒng)測量角度精度得到提
高。設(shè)透鏡123的焦距為/，光點在探測器124上移動為A，則測量的傾斜角度
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權(quán)利要求
1.一種調(diào)焦調(diào)平測量系統(tǒng)，包括三大部分光源準直模塊(301)、調(diào)焦子系統(tǒng)和調(diào)平子系統(tǒng)，其特征在于光源準直模塊包括單摸光纖準直模塊(40)和漂移補償模塊(50)；調(diào)焦子系統(tǒng)包括平面反射鏡(310、312)、直角反射棱鏡(306、307和314)、透鏡組(308)、四象限探測器(309)；調(diào)平子系統(tǒng)包括偏振分光器(302)、λ/4波片(305)、平面反射鏡(310、312)、分光鏡(313)、凸透鏡(303)和位置敏感探測器(304)，它們之間的連接關(guān)系見圖3；首先，調(diào)焦子系統(tǒng)連接關(guān)系是光源(310)發(fā)出激光透過偏振分光器(302)和λ/4波片(305)，經(jīng)過反射鏡(310)，入射到硅片表面(311)，再經(jīng)過反射鏡(312)，透過分光器(313)入射到直角棱鏡(314)，經(jīng)過直角棱鏡反射(314)反射，再次入射到反射鏡(312)和硅片(311)上，再經(jīng)過反射鏡(310)反射到直角棱鏡(306)，經(jīng)過直角棱鏡(306)，如圖3虛線部分，又再次反射到反射鏡(310)和硅片(311)上，經(jīng)過反射鏡(312)入射到直接棱鏡(314)，再從直角棱鏡(314)反射到反射鏡(312)和硅片(311)，再經(jīng)過反射鏡(310)入射直角棱鏡(307)，再透過透鏡組(308)，入射到探測器(309)上，此子系統(tǒng)反射光兩次以上次經(jīng)過硅片(311)表面；其次，調(diào)平子系統(tǒng)連接關(guān)系是光源(310)發(fā)出激光透過偏振分光器(302)和λ/4波片(305)，經(jīng)過反射鏡(310)，入射到硅片表面(311)，再經(jīng)過反射鏡(312)，經(jīng)過分光器(313)反射，再逆向反射到反射鏡(312)和硅片(311)，經(jīng)過反射鏡(310)反射，透過λ/4波片(305)，經(jīng)過偏振分光器(302)反射，透過透鏡(303)，入射到探測器(304)上；采用單摸光纖準直裝置和漂移補償裝置，得到高精度測量要求的測量基準；滿足100nm分辨率以下光刻機調(diào)焦調(diào)平的要求，采用多次反射原理和透鏡組放大原理，減小光線基準漂移給測量帶來的誤差，使測量系統(tǒng)更加穩(wěn)定，提高調(diào)焦和調(diào)平子系統(tǒng)測量分辨率和測量精度。
2. 如權(quán)利要求1所述的測量系統(tǒng)，其特征在于所述的調(diào)焦子系統(tǒng)和調(diào) 平子系統(tǒng)，可以是集成在一起共享同一光源，也可以是分別使用不同的光源。
3. 如權(quán)利要求l所述的測量系統(tǒng)，其特征在于所述的準直模塊(301) 采用單模光纖準直模塊(40)和漂移補償模塊(50)。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種調(diào)焦調(diào)平測量系統(tǒng)，其特征在于調(diào)焦子系 統(tǒng)采用四次反射原理和透鏡放大原理提高測量調(diào)焦分辨率。 200710178469.4權(quán)利要求書第2/2頁
5. 如權(quán)利要求1所述的一種調(diào)焦調(diào)平測量系統(tǒng)，其特征在于直角反射棱鏡(306、 307和314)可以是角錐棱鏡。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種調(diào)焦調(diào)平測量系統(tǒng)，其特征在于平面反射 鏡(310、 312)可以是反射棱鏡。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種調(diào)焦調(diào)平測量系統(tǒng)，其特征在于:分光鏡可以是半透半反分光器，也可以是其它分光比例的分光器。
8. 如權(quán)利要求1所述的的一種調(diào)焦調(diào)平測量系統(tǒng)，其特征在于四象限 探測器(309)可以是二象限探測器、位置敏感探測器和CCD探測器。
9. 一種調(diào)焦調(diào)平測量方法，其特征在于實現(xiàn)方法的步驟為(1) 從光源發(fā)出的激光經(jīng)過單摸光纖準直裝置(40)，再經(jīng)過漂移補償裝置 (50)，組成一個光源準直模塊(301);(2) 從光源準直模塊(301)出來的高穩(wěn)定激光透過偏振分光器(302)，偏 振分光器(302)使光線變成線偏振光，再透過義/4波片(305)，經(jīng)過轉(zhuǎn)向反 射(310)鏡入射到被測硅面上；(3) 從被測對象表面(311)反射，再經(jīng)過另外一個轉(zhuǎn)向反射鏡(312)后的 光線，入射到一個分光器(313);(4) 從分光器(313)反射回來的光再次沿原來的光路返回，第二次經(jīng)過義/4 波片(305)，光線兩次經(jīng)過義/4波片使光線的偏振方向旋轉(zhuǎn)了 90。，光線被偏 振分光器(302)反射到一個位置敏感探測器(304)上，得到二維角度信息， 用于調(diào)平信號；(5) 從分光器(313)透射的光經(jīng)過直角棱鏡反射(314)，使光線平移一定 位置，再次反射到被測硅片表面(311);(6) 經(jīng)過硅片表面(311)和平面反射鏡(310)第二次反射，利用反射棱鏡 (306)使光線重復(fù)前兩次反射的光路；測量光四次經(jīng)過被測硅片表面(311);(7) 最后，測量光經(jīng)過直角反射棱鏡(307 )反射，透過一個擴束透鏡組(308)， 使光線攜帶的平移信號再次放大，入射到一個四象限探測器(309)上，得到 硅片的離焦信息，用于調(diào)焦信號；(8) 光電探測器(309和304)輸出的信號經(jīng)過信號處理后，即得到被測對 象(311)的位置和角度信息，通過運動控制板驅(qū)動三個驅(qū)動調(diào)節(jié)基板表面的 高度和傾斜，使測量基板表面位于投影物鏡的可用焦深范圍內(nèi)。全文摘要
本發(fā)明公開了一種調(diào)焦調(diào)平測量方法與裝置，涉及應(yīng)用于投影光刻系統(tǒng)中晶片的調(diào)焦調(diào)平傳感系統(tǒng)的新方法，屬于光學(xué)測量領(lǐng)域。本發(fā)明包括三大部分光源準直模塊、調(diào)焦子系統(tǒng)和調(diào)平子系統(tǒng)。本發(fā)明的激光器發(fā)出激光經(jīng)過單模光纖準直，再經(jīng)過漂移補償裝置后，透過偏振分光器和λ/4波片入射到被測硅片上，經(jīng)過平面反射鏡和直角反射棱鏡使光線多次經(jīng)過被測硅片，再利用透鏡組在位置探測器前進行放大，得到硅片表面離焦信息。利用平面分光器將光線沿路返回，透過透鏡入射到位置敏感探測器上，從而得到硅片表面的二維傾斜信息。本系統(tǒng)具有高分辨率、光路結(jié)構(gòu)簡單，不需要復(fù)雜的光學(xué)設(shè)計。
文檔編號G03F9/00GK101169602SQ200710178469
公開日2008年4月30日 申請日期2007年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者劉麗輝, 匡翠方, 李艷秋 申請人:北京理工大學(xué)