一种调焦调平检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种调焦调平检测装置，包括光源模块、照明单元、投影单元和探测单元，投影单元包括投影狭缝；光源模块发出的光经照明单元调制后入射到投影单元的投影狭缝，投影单元将投影狭缝的光斑成像至基板上，经基板反射后，进入探测单元；照明单元包括微光学元件，微光学元件用于使入射到投影狭缝上的光线的入射角为恒定角度。本发明专利技术提供的种调焦调平检测装置，可以解决现有技术中对不同波长不同视场选用了相同的硅片面入射角来计算，从而影响了调焦调平检测装置的测量精度的问题。焦调平检测装置的测量精度的问题。焦调平检测装置的测量精度的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种调焦调平检测装置


[0001]本专利技术涉及半导体加工制造
，特别涉及一种调焦调平检测装置。

技术介绍

[0002]投影光刻机是一种把掩模图形通过投影物镜成像到硅片面的设备，为了掩模图形能够准确曝光，需由调焦调平系统精确控制硅片面位于指定曝光位置。通过检测曝光视场内硅片面的高度与倾斜信息来判断硅片面是否正确调焦调平，根据测量结果，调焦调平系统进一步调整工件台的位置，使工件台上的硅片面位于投影物镜的最佳焦平面处。
[0003]为了获得整个曝光场的硅片面信息，通常在硅片面上标记多个测量点，根据每个测量点的高度和倾斜信息得到整个硅片面的高度和倾斜信息。
[0004]图1为典型的基于图像处理技术的调焦调平系统(FLS)三角测量原理示意图，来自投影支路的光线入射到硅片面后，经硅片面反射到达探测支路，最终被光电探测器所接收。当硅片面的上表面位置与投影物镜最佳焦平面位置的高度偏差，即离焦量为Δz时，光斑在光电探测器上所成像的位置改变量Δy与Δz之间的关系为：
[0005]其中β为成像放大倍率。
[0006]因为从硅片面反射的光线是倾斜的，为了在探测器上接收到清晰像，探测面上的入射角与硅片面的反射角需满足Scheimpflug条件。 Scheimpflug条件如图2所示，表示与光轴成一定夹角(小于90
°
)的物面若要在像面清晰成像，则该像面也与光轴成一定夹角(小于90
°
)，物面与像面的倾斜角度、θ与光学系统放大倍率m相关，近轴条件下，满足以下公式：/>[0007][0008]目前，为了减小被测物膜层间的干涉效应，通常选用宽波段作为照明光源，光源经过透射式镜组准直后，入射到投影狭缝面。而由于光学材料的色散特性与波长相关，导致不同波长的轴外光线在投影狭缝面上的入射角度不同；另外，随着探测视场的增大，边缘视场的照明光线的准直特性也会不佳。上述两点引起投影狭缝面的不同波长不同视场光线出射角度不同，根据Scheimpflug条件，与投影狭缝面共轭的硅片面的光线入射角也会跟着变化，即不同波长不同视场下，离焦量Δz有不同的灵敏度系数。当 FLS测量离焦量Δz时，忽略了这种微小的差别，对不同波长不同视场选用了相同的硅片面入射角来计算，从而影响了FLS的测量精度。
[0009]因此需要一种新装置可以解决上述问题，让灵敏度系数与波长和视场不相关，提高FLS测量精度。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于提供一种调焦调平检测装置，可以解决现有技术中对不同波长
不同视场选用了相同的硅片面入射角来计算，从而影响了调焦调平检测装置的测量精度的问题。
[0011]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种调焦调平检测装置，包括光源模块、照明单元、投影单元和探测单元，所述投影单元包括投影狭缝；所述光源模块发出的光经所述照明单元调制后入射到所述投影单元的所述投影狭缝，所述投影单元将所述投影狭缝的光斑成像至基板上，经所述基板反射后，进入所述探测单元；所述照明单元包括微光学元件，所述微光学元件用于使入射到所述投影狭缝上的光线的入射角为恒定角度。
[0012]进一步的，所述微光学元件包括二元光学元件，所述二元光学元件用于使入射到所述投影狭缝上的光线的入射角为恒定角度。
[0013]进一步的，所述二元光学元件包括折衍混合透镜，所述折衍混合透镜包括折射透镜与二元光学透镜，所述二元光学透镜直接形成于所述折射透镜的表面。
[0014]进一步的，沿光路方向，所述照明单元依次包括第一透镜组、所述微光学元件、第一平面反射镜组以及消杂光光阑。
[0015]进一步的，沿光路方向，所述投影单元依次包括所述投影狭缝、投影及扫描镜组；所述投影及扫描镜组用于将所述投影狭缝的光斑成像至所述基板上；所述投影狭缝的狭缝面位于所述照明单元的孔径光阑位置，并同时位于所述投影单元的物面位置，所述投影狭缝的狭缝面与所述基板表面满足Scheimpflug条件。
[0016]进一步的，沿光路方向，所述投影及扫描镜组依次包含反射式投影成像镜组前组、扫描反射镜、反射式投影成像镜组后组；所述扫描反射镜位于所述投影单元的光阑位置。
[0017]进一步的，沿光路方向，所述探测单元依次包括探测组件和探测器，所述探测组件用于将所述基板反射的光斑成像至所述探测器上，所述探测器的探测面与所述基板表面满足Scheimpflug条件。
[0018]进一步的，沿光路方向，所述探测单元依次包括探测组件、探测狭缝、中继组件和探测器，所述探测狭缝的布局与所述投影狭缝的布局一一对应；所述探测狭缝位于所述探测组件的像面位置，并同时位于所述中继组件的物面位置；所述基板表面与所述探测狭缝满足Scheimpflug条件，所述探测狭缝与所述探测器的探测面满足Scheimpflug条件。
[0019]进一步的，沿光路方向，所述探测组件依次包括反射式探测镜组前组、探测镜组光阑、反射式探测镜组后组和探测反射镜。
[0020]进一步的，所述光源模块包括白光点光源、耦合光路和光纤，所述白光点光源发出的光线依次经所述耦合光路和所述光纤后到达所述光纤的出射端。
[0021]与现有技术相比，本专利技术提供的调焦调平检测装置具有以下优点：
[0022]本专利技术通过在照明单元中增加了为微光学元件，可以对所述光源模块的光进行处理，使得不同波长、不同视场的光线入射到所述投影狭缝上的入射角始终保持一致，即使是不同波长不同视场下的光线，也可以使得最终从所述投影单元投射到所述基板表面的光线的入射角也始终保持一致，这样可以保证离焦量Δz有着相同的灵敏度系数，波长的变化与视场的变化将不会对调焦调平检测装置的测量灵敏度产生影响，从而提高了调焦调平检测装置的测量精度与重复性。
附图说明
[0023]图1为一种基于图像处理技术的调焦调平系统(FLS)三角测量原理示意图；
[0024]图2为满足Scheimpflug条件的示意图；
[0025]图3为本专利技术一实施方式中的调焦调平检测装置的结构示意图；
[0026]图4为本专利技术一实施方式中的调焦调平检测装置中折衍混合透镜的结构示意图；
[0027]图5为本专利技术一实施方式中的折衍混合透镜消除色差的原理示意图。
[0028]其中，附图标记如下：
[0029]10
‑
光源模块；20
‑
照明单元；30
‑
投影单元；40
‑
探测单元；50
‑
投影物镜； 60
‑
基板；21
‑
第一透镜组；22
‑
微光学元件；221
‑
折射透镜；222
‑
二元光学透镜；23
‑
第一平面反射镜组；24
‑
消杂光光阑；31
‑
投影狭缝；32
‑
投影及扫描镜组；321
‑
反射式投影成像镜组前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种调焦调平检测装置，其特征在于，包括光源模块、照明单元、投影单元和探测单元，所述投影单元包括投影狭缝；所述光源模块发出的光经所述照明单元调制后入射到所述投影单元的所述投影狭缝，所述投影单元将所述投影狭缝的光斑成像至基板上，经所述基板反射后，进入所述探测单元；所述照明单元包括微光学元件，所述微光学元件用于使入射到所述投影狭缝上的光线的入射角为恒定角度。2.根据权利要求1所述的一种调焦调平检测装置，其特征在于，所述微光学元件包括二元光学元件，所述二元光学元件用于使入射到所述投影狭缝上的光线的入射角为恒定角度。3.根据权利要求2所述的一种调焦调平检测装置，其特征在于，所述二元光学元件包括折衍混合透镜，所述折衍混合透镜包括折射透镜与二元光学透镜，所述二元光学透镜直接形成于所述折射透镜的表面。4.根据权利要求1所述的一种调焦调平检测装置，其特征在于，沿光路方向，所述照明单元依次包括第一透镜组、所述微光学元件、第一平面反射镜组以及消杂光光阑。5.根据权利要求1所述的一种调焦调平检测装置，其特征在于，沿光路方向，所述投影单元依次包括所述投影狭缝、投影及扫描镜组；所述投影及扫描镜组用于将所述投影狭缝的光斑成像至所述基板上；所述投影狭缝的狭缝面位于所述照明单元的孔径光阑位置，并同时位于所述投影单元的物面位置，所述投影狭缝的狭缝面与所述基板表面满足Scheimp...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛静超，孙建超，徐荣伟，庄亚政，王晓庆，李淑蓉，
申请(专利权)人：上海微电子装备集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：