基于共焦测量技术的调焦调平装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种基于共焦测量技术的调焦调平装置，包括照明光源、共焦测量传感器、投影物镜、硅片以及控制单元。照明光源发出光线；共焦测量传感器接收光线，形成影像；投影物镜连接共焦测量传感器；硅片接收影像；以及控制单元电性连接共焦测量传感器，并依据影像控制共焦测量传感器的运动。本发明专利技术基于共焦测量技术的调焦调平装置实现了并行共焦测量，提高了测量效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种调焦调平装置，且特别是有关于一种基于共焦测量技 术的调焦调平装置。
技术介绍
当前，在半导体制造的光刻设备中，为了达到理想的曝光成像效果，都需 要调焦调平装置测量硅片上表面到投影物镜镜头的距离，从而保证在曝光过程 中，硅片上的各曝光场都能处于投影物镜的最佳焦平面附近。当前，主要的调焦调平技术有两类。 一种技术是通过直接在镜头上安装若干传感器，直接检测硅片表面的高度信息；另一种方法基于结构光学投影测量 技术，如将一组光栅图形斜侧投影到硅片表面，通过监测其反射像的位置变化 来获得硅片表面的高度信息。这两种方法分别存在着一定缺陷，第一种方法可能会受到硅片表面工艺特 性的影响，从而影响测量精度。第二种方法虽属于非接触测量，但要求投影物 镜具有较大的工作距，这就给投影物镜设计带来了难度，且测量传感器的布局 会占用像方比较大的空间。调焦调平的实质是测量硅片表面相对物镜的高度，对于步进光刻机，其测 量分辨率通常在亚微米级，共焦测量方法能够提供这样的分辨率，且具有非接 触测量的优点，同时，共焦显微镜的工作距很小，这就减少了对于物镜工作距 离的要求，减少物镇3殳计的压力，因此可以用来作为调焦调平的传感器。然而，传统的扫描共焦测量技术需要通过照明针孔-接收针孔-样品三者之间 互为物像共轭，以牺牲视场的方法在亚微米级的精度内获得样品的高度信息， 该方法需要在样品表面逐点扫描以获得完整的三维形貌信息，因此测量效率较 低，无法适应半导体制造的产率需要。近年来，随着空间光调制技术的发展，并行共焦测量已经成为可能，已经出现了利用针孔阵列、；微透镜阵列等器件替代单个照明点的技术方案，实现了 并行测量，改进了测量效率，但由于制造工艺限制，针孔或微透镜阵列之间的 间隔是客观存在且无法避免的，因此所谓的并行测量实际牺牲了 X-Y方向的采 样点数，从而使测得的三维轮廓与其实际情况存在偏差。而且，无论是针孔阵 列还是微透镜阵列，都是"刚性"元件， 一旦制造成型，其特性，如大小、周 期等都不可能改变，因此这两种方法测量的轴向分辨率都只能达到微米级。
技术实现思路
本专利技术提出一种基于共焦测量技术的调焦调平装置，以改善现有技术的缺失。本专利技术提出一种基于共焦测量技术的调焦调平装置包括照明光源、共焦测 量传感器、投影物镜、硅片以及控制单元。照明光源发出光线；共焦测量传感 器接收光线，形成影像；投影物镜连接共焦测量传感器；硅片接收影像；以及 控制单元电性连接共焦测量传感器，并依据影像控制共焦测量传感器的运动。本专利技术基于共焦测量技术的调焦调平装置具有以下有益效果1. 将共焦测量方法应用到光刻机的调焦调平技术中，可使投影物镜设计时， 降低对于工作距的要求，且占用像方空间较少；2. 利用柔性二维空间光调制器生成点光源阵列作为共焦测量传感器的照明 光源，配以接收区域(Area of Interest, AIO)可变的接收阵列，实现并行共焦 测量，提高了测量效率；3. 点光源阵列同时可以实现X-Y向精扫描功能，从而在不损失测量精度的 前提下提高测量效率。为让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳 实施例，并配合附图，作详细说明如下。附图说明图1所示为根据本专利技术一实施例的基于共焦测量技术的调焦调平装置的示 意图。图2所示为根据本专利技术一实施例的基于共焦测量技术的调焦调平装置的点光源阵列形成及扫描的示意图。 具体实施例方式图1所示为根据本专利技术一实施例的基于共焦测量技术的调焦调平装置的示 意图。请参考图1,本实施例的基于共焦测量技术的调焦调平装置10包括照明光 源107、共焦测量传感器101、投影物镜102、硅片Si以及控制单元114。照明 光源107发出光线；光线进入共焦测量传感器101并作为其测量用的光源；招: 影物镜102连接共焦测量传感器101，投影物镜102具有第一焦平面106;硅片 Si接收影像；控制单元114电性连接共焦测量传感器101，并依据影像的位置控 制共焦测量传感器的运动。在本实施例中，基于共焦测量技术的调焦调平装置10更包括传输通道115、 一测量基板103和工件台104。传输通道115连接共焦测量传感器101;投影物 镜102通过测量基板103与共焦测量传感器101刚性连接；工件台104电性连 接控制单元114,且工件台104承载硅片Si。照明光源107发出光线。本实施例中，照明光源107应为光i普宽度较窄的 非相干光源，可以A^光二极管(Light Emitting Diode, LED),而传输通道115 可以是光纤。照明光源107发出的光线通过传输通道115传送至共焦测量传感器101。 共焦测量传感器101接收光线，且光线作为共焦测量传感器101测量用的 光源。在本实施例中，共焦测量传感器IOI包含第一反射镜117、空间光调制器 108、第一透镜109、分光棱镜IIO、显微物镜lll、第二透镜112、接收器113 以及吸收板118。第一反射镜117将照明光源107发出的光线发射至空间光调制 器108表面，光线经空间光调制器108后， 一部分形成点光源阵列，另一部分 被吸收板118吸收。点光源阵列经第一透镜109、分光棱镜110、第二反射镜119 及显微物镜lll后，形成一影像。更进一步，在本实施例中，空间光调制器108 为一微反射镜阵列，如数字微镜器件，它是一种MEMS器件，在0.7英寸XGA 格式的数字微镜器件上，可集成1024x768片微反射铝镜，单个微反射镜大小约 为16|imxl6|om,微反射镜在电极的静电吸引力作用下可翻转±12.5°,从而实现对照明光源107发出光线的调制。硅片Si接收影像。理想情况下，硅片表面105上的影像应该位于显微物镜 lll的焦平面上，该焦平面应与投影物镜102的最佳焦平面106重合。然而实际 情况并非如此。因此需要通过调整工件台104Z向位置或移动显微物镜111以使 硅片接收到的影像位于投影物镜102的最佳焦平面106上。进一步，在本实施例中，点光源阵列到达硅片表面105后，被沿原光路反 射，经第二反射镜119、分光棱镜110与第二透镜112后到达接收器113，接收 器113将接收到的影像转化为一数字信号。接收器113为面阵型接收器，其接 收区域(Area of Interest, AOI)可以根据需要加以改变，以形成与空间光调制器 108所生成的点光源阵列对应的"接收阵列"。控制单元114电性连接共焦测量传感器101，并依据影像控制共焦测量传感 器的扫描。在本实施例中，控制单元114与空间光调制器108以及接收器113 电性连接，以控制空间光调制器108的输出并读取接收器113的数字信号加以 处理。进一步，本实施例中的接收器113为二维面阵型探测器，例如一电荷耦 合器件(Charge Coupled Device, CCD)。图2所示为根据本专利技术一实施例的基于共焦测量技术的调焦调平装置的点 光源阵列形成及扫描的示意图。如图2所示，控制单元114与空间光调制器108通过接口 205连接，该接 口可以是VGA，也可以是DVI或USB接口。根据接口的数据，空间光调制器 108 (微反射镜阵列)的相邻若干个微反射镜201通过翻转(+12.5°或-12.5。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于共焦测量技术的调焦调平装置，其特征在于，包括：　照明光源，发出光线；　共焦测量传感器，上述光线进入上述共焦测量传感器，形成一影像；　投影物镜，连接上述共焦测量传感器，上述投影物镜具有第一焦平面；　硅片，接收上 述影像；　控制单元，电性连接上述共焦测量传感器，并依据上述影像的位置控制上述共焦测量传感器的运动。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许琦欣，
申请(专利权)人：上海微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]