本申请实施例公开了一种基底三维位移测量装置、方法和系统，所述装置包括：固定在工件台的基底XY方向位移测量装置和基底Z方向位移测量装置，所述工件台还安装有基底和光学光栅；基底Z方向位移测量装置信号发射端将光栅像投影在基底上，基底Z方向位移测量装置信号探测端将基底上的光栅像再次成像在数字相机上，所述数字相机将携带有基底Z方向高度信息的信号传输至计算机进行处理，以得到基底Z方向位移；所述基底XY方向位移测量装置对所述光学光栅进行照明，并采集光学光栅图像传输至所述计算机进行处理，以得到基底XY方向位移。装置结构简洁，信号处理快速高效，可针对不同应用场景和测量精度灵活调整应用。用场景和测量精度灵活调整应用。用场景和测量精度灵活调整应用。
【技术实现步骤摘要】
一种基底三维位移测量装置、方法和系统
[0001]本申请实施例涉及测量
，具体涉及一种基底三维位移测量装置、方法和系统。
技术介绍
[0002]随着超大规模集成电路芯片制造的技术节点不断缩小，给集成电路芯片制造带来的挑战越发严峻。而芯片制造最核心的技术就是光刻技术，随着光刻的工艺节点数值不断减小，对需曝光硅片的测量要求不断提高，光刻机工件台上硅片可能存在X、Y、Z三个方向偏移，即使再微小的偏差经过复杂的工艺步骤后也会被累加放大造成重大的误差，尤其在光刻机中位移测量技术将直接影响关键尺寸、套刻精度及良率等相关指标。
[0003]在光刻机中，硅片的三维位移测量通常由两个传感器实现——调焦调平传感器和对准传感器。前者用于测量硅片的Z向位移，后者测量硅片的X、Y向位移。两种传感器测量机理和结构通常不同，信号处理和应用也有很大区别，这造成光刻机里的硅片三维测量系统比较复杂。另外，光刻机形式多样，针对不同的工艺节点，三维位移测量精度从纳米量级到亚微米量级，目前市场上也很少有可以兼容如此大范围测量精度的装置。
技术实现思路
[0004]为此，本申请实施例提供一种基底三维位移测量装置、方法和系统，装置结构简洁，信号处理快速高效，可针对不同应用场景和测量精度灵活调整应用。
[0005]为了实现上述目的，本申请实施例提供如下技术方案：
[0006]根据本申请实施例的第一方面，提供了一种基底三维位移测量装置，所述装置包括：固定在工件台的基底XY方向位移测量装置和基底Z方向位移测量装置，所述工件台还安装有基底和光学光栅；所述基底Z方向位移测量装置包括基底Z方向位移测量装置信号发射端和基底Z方向位移测量装置信号探测端；
[0007]所述基底Z方向位移测量装置信号发射端将光栅像投影在基底上，所述基底Z方向位移测量装置信号探测端将基底上的光栅像再次成像在数字相机上，所述数字相机将携带有基底Z方向高度信息的信号传输至计算机进行处理，以得到基底Z方向位移；
[0008]所述基底XY方向位移测量装置对所述光学光栅进行照明，并采集光学光栅图像传输至所述计算机进行处理，以得到基底XY方向位移。
[0009]可选地，所述基底Z方向位移测量装置信号发射端包括光源、照明光学系统、光栅、光阑、投影光学系统和反射镜；
[0010]所述基底Z方向位移测量装置信号探测端包括数字相机、光瞳、探测光学系统和反射镜；
[0011]所述光源发出的光束经过所述照明光学系统、所述光栅、所述光阑、所述投影光学系统和所述反射镜聚焦到所述基底上，经所述基底表面反射后光束经过所述反射镜、所述探测光学系统和所述光瞳，投射到所述数字相机上；
[0012]所述基底XY方向位移测量装置包括光学传感器、光学镜头和光源照明装置；
[0013]所述光源照明装置对所述光栅进行照明，以使得光栅的图像由所述光学镜头投射到所述光学传感器上，所述光学传感器采集光学光栅图像传输至所述计算机。
[0014]根据本申请实施例的第二方面，提供了一种应用第一方面所述基底三维位移测量装置的基底三维位移测量方法，所述方法包括：
[0015]接收光学光栅图像；所述光学光栅图像为振幅光栅图像；
[0016]对光学传感器上的像素值编码生成数字光栅图像；
[0017]将所述光学光栅图像分别与所述数字光栅图像和编码取反后的数字光栅图像重叠生成第一合成条纹图案和第二合成条纹图案；
[0018]分别测量所述第一合成条纹图案和所述第二合成条纹图案的积分光强分布，得到第一光强位置曲线和第二光强位置曲线；
[0019]对所述第一光强位置曲线和所述第二光强位置曲线进行归一化处理得到光强曲线；
[0020]对所述光强曲线进行相位提取处理，得到光学光栅图像在光学传感器上的位移；
[0021]分别根据基底XY方向的位移和基底Z方向的位移与所述光学光栅图像在光学传感器上的位移的映射关系，得到基底XY方向的位移和基底Z方向的位移
[0022]根据本申请实施例的第三方面，提供了一种应用第一方面所述基底三维位移测量装置的基底三维位移测量方法，所述方法包括：
[0023]接收光学光栅图像；所述光学光栅图像为振幅光栅图像或圆形图案图像；
[0024]根据数字相机上光学光栅图像的第一根光栅线的位移计算得到基底位移前后光学光栅图像在数字相机上的位移；
[0025]根据基底位移和所述光学光栅图像在数字相机上的位移的比例关系计算出基底位移。
[0026]根据本申请实施例的第四方面，提供了一种应用第一方面所述基底三维位移测量装置的基底三维位移测量方法，所述方法包括：
[0027]接收光学光栅图像；所述光学光栅图像为振幅光栅图像；
[0028]对所述光学光栅图像利用正弦函数拟合并计算出拟合后的所有极值点；
[0029]计算基底位移前后光学光栅图像的所有对应极值点的位移，以得到光学光栅图像在数字相机上的位移；
[0030]根据基底位移和所述光学光栅图像在数字相机上的位移的比例关系计算出基底位移。
[0031]根据本申请实施例的第五方面，提供了一种应用第一方面所述基底三维位移测量装置的基底三维位移测量系统，所述系统包括：
[0032]光学光栅模块，用于接收光学光栅图像；所述光学光栅图像为振幅光栅图像；
[0033]数字光栅模块，用于对光学传感器上的像素值编码生成数字光栅图像；
[0034]合成模块，用于将所述光学光栅图像分别与所述数字光栅图像和编码取反后的数字光栅图像重叠生成第一合成条纹图案和第二合成条纹图案；
[0035]光强积分模块，用于分别测量所述第一合成条纹图案和所述第二合成条纹图案的积分光强分布，得到第一光强位置曲线和第二光强位置曲线；
[0036]归一化模块，用于对所述第一光强位置曲线和所述第二光强位置曲线进行归一化处理得到光强曲线；
[0037]相位提取模块，用于对所述光强曲线进行相位提取处理，得到光学光栅图像在光学传感器上的位移；
[0038]基底位移计算模块，用于分别根据基底XY方向的位移和基底Z方向的位移与所述光学光栅图像在光学传感器上的位移的映射关系，得到基底XY方向的位移和基底Z方向的位移。
[0039]根据本申请实施例的第六方面，提供了一种应用第一方面所述基底三维位移测量装置的基底三维位移测量系统，所述系统包括：
[0040]光学光栅模块，用于接收光学光栅图像；所述光学光栅图像为振幅光栅图像或圆形图案图像；
[0041]数字相机位移计算模块，用于根据数字相机上光学光栅图像的第一根光栅线的位移计算得到基底位移前后光学光栅图像在数字相机上的位移；
[0042]基底位移计算模块，用于根据基底位移和所述光学光栅图像在数字相机上的位移的比例关系计算出基底位移。
[0043]根据本申请实施例的第七方面，提供了一种应用第一方面所述基底三维位移测量装置的基底三维位移测本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基底三维位移测量装置，其特征在于，所述装置包括：固定在工件台的基底XY方向位移测量装置和基底Z方向位移测量装置，所述工件台还安装有基底和光学光栅；所述基底Z方向位移测量装置包括基底Z方向位移测量装置信号发射端和基底Z方向位移测量装置信号探测端；所述基底Z方向位移测量装置信号发射端将光栅像投影在基底上，所述基底Z方向位移测量装置信号探测端将基底上的光栅像再次成像在数字相机上，所述数字相机将携带有基底Z方向高度信息的信号传输至计算机进行处理，以得到基底Z方向位移；所述基底XY方向位移测量装置对所述光学光栅进行照明，并采集光学光栅图像传输至所述计算机进行处理，以得到基底XY方向位移。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述基底Z方向位移测量装置信号发射端包括光源、照明光学系统、光栅、光阑、投影光学系统和反射镜；所述基底Z方向位移测量装置信号探测端包括数字相机、光瞳、探测光学系统和反射镜；所述光源发出的光束经过所述照明光学系统、所述光栅、所述光阑、所述投影光学系统和所述反射镜聚焦到所述基底上，经所述基底表面反射后光束经过所述反射镜、所述探测光学系统和所述光瞳，投射到所述数字相机上；所述基底XY方向位移测量装置包括光学传感器、光学镜头和光源照明装置；所述光源照明装置对所述光栅进行照明，以使得光栅的图像由所述光学镜头投射到所述光学传感器上，所述光学传感器采集光学光栅图像传输至所述计算机。3.一种应用权利要求1
‑
2所述基底三维位移测量装置的基底三维位移测量方法，其特征在于，所述方法包括：接收光学光栅图像；所述光学光栅图像为振幅光栅图像；对光学传感器上的像素值编码生成数字光栅图像；将所述光学光栅图像分别与所述数字光栅图像和编码取反后的数字光栅图像重叠生成第一合成条纹图案和第二合成条纹图案；分别测量所述第一合成条纹图案和所述第二合成条纹图案的积分光强分布，得到第一光强位置曲线和第二光强位置曲线；对所述第一光强位置曲线和所述第二光强位置曲线进行归一化处理得到光强曲线；对所述光强曲线进行相位提取处理，得到光学光栅图像在光学传感器上的位移；分别根据基底XY方向的位移和基底Z方向的位移与所述光学光栅图像在光学传感器上的位移的映射关系，得到基底XY方向的位移和基底Z方向的位移。4.一种应用权利要求1
‑
2所述基底三维位移测量装置的基底三维位移测量方法，其特征在于，所述方法包括：接收光学光栅图像；所述光学光栅图像为振幅光栅图像或圆形图案图像；根据数字相机上光学光栅图像的第一根光栅线的位移计算得到基底位移前后光学光栅图像在数字相机上的位移；根据基底位移和所述光学光栅图像在数字相机上的位移的比例关系计算出基底位移。5.一种应用权利要求1
‑
2所述基底三维位移测量装置的基底三维位移测量方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭磊，李世光，王寅，戢逸云，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。