一种调焦调平测量系统及其校准方法技术方案

本发明专利技术涉及一种调焦调平测量系统及其校准方法，该系统包括测量分系统和校准分系统，测量分系统包括第一照明单元、第一投影单元、第一探测透镜组及第一调焦探测器，校准分系统包括第二照明单元、第二投影单元、第二探测透镜组及第二调焦探测器，测量分系统与校准分系统关于硅平面的上表面呈轴对称分布，第一照明单元发出的光源经所述第一投影单元入射至硅平面的上表面，经反射后入射至第一探测透镜组并被第一调焦探测器接收；第二照明单元发出的光源经第二投影单元入射至硅平面的下表面，经反射后入射至第二探测透镜组并被第二调焦探测器接收。本发明专利技术在同一个系统中设置两套三角测量装置，能够进行交叉测量，从而快速识别漂移部位并进行有效补偿。

【技术实现步骤摘要】
一种调焦调平测量系统及其校准方法
本专利技术涉及投影光刻设备领域，尤其涉及一种调焦调平测量系统及其校准方法。
技术介绍
投影光刻设备是将掩模上的图案通过投影物镜投影到工件表面的装置。在投影光刻设备中，调焦调平传感器用于对被测工件的垂向位置进行测量，垂向测量结果用于工件台伺服控制，将工件表面精确地移动到指定的曝光位置。目前实现调焦调平测量多采用光学测量法，如三角测量方案，三角测量是光刻机中一种常用的调焦测量方案，在三角测量的测量体系中，各器件受温压影响，测量系统会产生焦面漂移，同时在光刻设备中，物镜和被测物也可能存在漂移。为了检测这种漂移由哪一部分产生，及解决如何补偿这种漂移的问题，本专利技术提出了一种具备自动校准功能的调焦调平测量系统及其校准方法。
技术实现思路
本专利技术提供一种调焦调平测量系统及其校准方法，以解决现有测量系统产生焦面漂移的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种调焦调平测量系统，包括测量分系统和校准分系统，所述测量分系统沿光路传播方向依次包括第一照明单元、第一投影单元、第一探测透镜组以及第一调焦探测器，所述校准分系统沿光路传播方向依次包括第二照明单元、第二投影单元、第二探测透镜组以及第二调焦探测器，所述测量分系统与所述校准分系统关于硅平面的上表面呈轴对称分布，所述第一照明单元发出的光源经所述第一投影单元入射至硅平面的上表面，经所述硅平面的上表面反射后入射至所述第一探测透镜组并被所述第一调焦探测器接收；所述第二照明单元发出的光源经所述第二投影单元入射至硅平面的下表面，经所述硅平面的下表面反射后入射至所述第二探测透镜组并被所述第二调焦探测器接收。较佳地，所述第一投影单元包括第一投影狭缝和第一投影透镜组；所述第二投影单元包括第二投影狭缝和第二投影透镜组。较佳地，所述第一投影狭缝与第二投影狭缝采用同一种狭缝。较佳地，所述第一调焦探测器和第二调焦探测器采用CCD相机、扫描反射镜或PSD位置传感器。本专利技术还提供了一种利用调焦调平测量系统进行校准的校准方法，所述调焦调平测量系统包括测量分系统和校准分系统，所述测量分系统沿光路传播方向依次包括第一照明单元、第一投影单元、第一探测透镜组以及第一调焦探测器，所述校准分系统沿光路传播方向依次包括第二照明单元、第二投影单元、第二探测透镜组以及第二调焦探测器，所述测量分系统与所述校准分系统关于硅平面的上表面呈轴对称分布，所述校准方法包括如下步骤：S1：当所述硅平面存在，第一调焦探测器探测第一投影单元的位置信息，第二调焦探测器探测第二投影单元的位置信息，记为第一工况，记录此时第一投影单元与第一调焦探测器，以及第二投影单元与第二调焦探测器的相对初始位置信息；S2：将所述硅平面移除，所述第二调焦探测器接收第一投影单元的位置信息，第一调焦探测接收器接收第二投影单元的位置信息，记为第二工况，并记录此时第一投影单元与第二调焦探测器，以及第二投影单元与第一调焦探测器的相对初始位置信息；S3：根据步骤S1和S2中的相对初始位置信息计算得到测量分系统中，第一投影单元与第一调焦探测器的相对初始位置；S4：当系统发生偏移，在第一工况下，记录第一投影单元与第一调焦探测器，以及第二投影单元与第二调焦探测器的实际相对位置信息；S5：在第二工况下，记录第一投影单元与第二调焦探测器，以及第二投影单元与第一调焦探测器的实际相对位置信息；S6：根据步骤S4和S5中的实际相对位置信息计算得到测量分系统中，第一投影单元与第一调焦探测器的实际相对位置，并与步骤S3中得到的相对初始位置进行对比和校准。较佳地，在所述第一工况下，根据硅平面的高度Z1得到探测到的关于第一投影单元和第一调焦探测器位置值的表达式，该位置值VD1-1通过测量为确定量：f1[P1，D1，W1(Z1)]＝VD1-1式1其中，P1为第一投影单元的位置值，D1为第一调焦探测器的位置值，W1为硅平面的位置值，同理，得到位置值VD2-1关于第二投影单元和第二调焦探测器位置值的表达式：f2[P2，D2，W1(Z1)]＝VD2-1式2其中，P2为第二投影单元的位置值，D2为第二调焦探测器的位置值，根据式1、式2，计算得到如下公式：f3(P1，D1，P2，D2，)＝V(VD1-1,VD2-1)式3。较佳地，在所述第二工况下，得到位置值VD1-2关于第一投影单元和第二调焦探测器位置值的表达式：f4(P1，D2)＝VD2-2式4以及VD2-2关于第二投影单元和第一调焦探测器位置值的表达式：f5(P2，D1)＝VD1-2式5根据式3、式4、式5，计算得到如下公式：f6(P1，D1)＝V(VD1-1,VD2-1,VD2-2,VD1-2)式6。较佳地，根据式1和式6得到硅平面位置值W1的表达式：W1(Z1)＝V(VD1-1)-V(VD1-1,VD2-1,VD2-2,VD1-2)式7。与现有技术相比，本专利技术提供的调焦调平测量系统及其校准方法，该系统包括测量分系统和校准分系统，所述测量分系统沿光路传播方向依次包括第一照明单元、第一投影单元、第一探测透镜组以及第一调焦探测器，所述校准分系统沿光路传播方向依次包括第二照明单元、第二投影单元、第二探测透镜组以及第二调焦探测器，所述测量分系统与所述校准分系统关于硅平面的上表面呈轴对称分布，所述第一照明单元发出的光源经所述第一投影单元入射至硅平面的上表面，经所述硅平面的上表面反射后入射至所述第一探测透镜组并被所述第一调焦探测器接收；所述第二照明单元发出的光源经所述第二投影单元入射至硅平面的下表面，经所述硅平面的下表面反射后入射至所述第二探测透镜组并被所述第二调焦探测器接收。本专利技术中，在同一个系统中设置两套三角测量装置，能够进行交叉测量，从而快速识别漂移部位并进行有效补偿，进而提高系统可靠性。附图说明图1为本专利技术一具体实施方式的调焦调平测量系统的示意图(第一工况下)；图2为本专利技术一具体实施方式的调焦调平测量系统的示意图(第二工况下)；图3为本专利技术一具体实施方式中的调焦调平测量系统中投影狭缝的示意图；图4为本专利技术一具体实施方式中校准方法的流程图。图中：11-第一照明单元、12-第一投影狭缝、13-第一投影透镜组、14-第一探测透镜组、15-第一调焦探测器；21-第二照明单元、22-第二投影狭缝、23-第二投影透镜组、24-第二探测透镜组、25-第二调焦探测器；31-硅平面。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本专利技术附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。本专利技术提供的调焦调平测量系统，如图1至图3所示，包括测量分系统和校准分系统，请重点参考图1和图2，虚线以上的部分为测量分系统，虚线以下的部分为校准分系统，具体地，所述测量分系统沿光路传播方向依次包括第一照明单元11、第一投影单元、第一探测透镜组14以及第一调焦探测器15，所述校准分系统沿光路传播方向依次包括第二照明单元21、第二投影单元、第二探测透镜组24以及第二调焦探测器25，所述测量分系统与所述校准分系统关于硅平面31的上表面呈轴对称分布，所述第一照明单元11发出的光源经所述第一投影单元入射至硅平面31的上表面，在所述硅平面3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种调焦调平测量系统，其特征在于，包括测量分系统和校准分系统，所述测量分系统沿光路传播方向依次包括第一照明单元、第一投影单元、第一探测透镜组以及第一调焦探测器，所述校准分系统沿光路传播方向依次包括第二照明单元、第二投影单元、第二探测透镜组以及第二调焦探测器，所述测量分系统与所述校准分系统关于硅平面的上表面呈轴对称分布，所述第一照明单元发出的光源经所述第一投影单元入射至硅平面的上表面，经所述硅平面的上表面反射后入射至所述第一探测透镜组并被所述第一调焦探测器接收；所述第二照明单元发出的光源经所述第二投影单元入射至硅平面的下表面，经所述硅平面的下表面反射后入射至所述第二探测透镜组并被所述第二调焦探测器接收。

【技术特征摘要】
1.一种调焦调平测量系统，其特征在于，包括测量分系统和校准分系统，所述测量分系统沿光路传播方向依次包括第一照明单元、第一投影单元、第一探测透镜组以及第一调焦探测器，所述校准分系统沿光路传播方向依次包括第二照明单元、第二投影单元、第二探测透镜组以及第二调焦探测器，所述测量分系统与所述校准分系统关于硅平面的上表面呈轴对称分布，所述第一照明单元发出的光源经所述第一投影单元入射至硅平面的上表面，经所述硅平面的上表面反射后入射至所述第一探测透镜组并被所述第一调焦探测器接收；所述第二照明单元发出的光源经所述第二投影单元入射至硅平面的下表面，经所述硅平面的下表面反射后入射至所述第二探测透镜组并被所述第二调焦探测器接收。2.如权利要求1所述的调焦调平测量系统，其特征在于，所述第一投影单元包括第一投影狭缝和第一投影透镜组；所述第二投影单元包括第二投影狭缝和第二投影透镜组。3.如权利要求2所述的调焦调平测量系统，其特征在于，所述第一投影狭缝与第二投影狭缝采用同一种狭缝。4.如权利要求1所述的调焦调平测量系统，其特征在于，所述第一调焦探测器和第二调焦探测器采用CCD相机、扫描反射镜或PSD位置传感器。5.一种利用调焦调平测量系统进行校准的校准方法，其特征在于，所述调焦调平测量系统包括测量分系统和校准分系统，所述测量分系统沿光路传播方向依次包括第一照明单元、第一投影单元、第一探测透镜组以及第一调焦探测器，所述校准分系统沿光路传播方向依次包括第二照明单元、第二投影单元、第二探测透镜组以及第二调焦探测器，所述测量分系统与所述校准分系统关于硅平面的上表面呈轴对称分布，所述校准方法包括如下步骤：S1：当所述硅平面存在，第一调焦探测器探测第一投影单元的位置信息，第二调焦探测器探测第二投影单元的位置信息，记为第一工况，记录此时第一投影单元与第一调焦探测器，以及第二投影单元与第二调焦探测器的相对初始位置信息；S2：将所述硅平面移除，所述第二调焦探测器接收第一投影单元的位置信息，第一调焦探测接收器接收第二投影单元的位置信息，记为第二工况，并记...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宣华，陈楠鹏，王海江，
申请(专利权)人：上海微电子装备有限公司，上海微高精密机械工程有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31