[发明专利]一种硅片调焦调平测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于投影光刻的装置，尤其涉及一种硅片调焦调平测量装置。

背景技术

在投影光刻装置中，通常使用硅片调焦调平测量装置实现对硅片表面特定区域高度和倾斜度的测量。该测量装置要求的精度较高，且不能损伤硅片。所以，硅片调焦调平测量必须是非接触式测量，常用的非接触式调焦调平测量方法有三种：光学测量法、电容测量法、气压测量法。

在现今的扫描投影光刻装置中，多使用光学测量法实现硅片调焦调平测量。光学调焦调平测量装置的技术多种多样，典型例见美国专利U.S.4,558,949(Horizontal position detecting device，申请于1982年9月17日)。该专利公开了一种调焦调平测量装置，该装置共有两套独立的测量系统，分别用于硅片特定区域高度和倾斜度的测量。在高度测量系统中，使用投影狭缝和探测狭缝实现对硅片高度的探测，同时使用扫描反射镜实现对被测信号的调制。在倾斜测量系统中，投影分支在硅片表面形成一个较大的测量光斑，经硅片反射后，该光斑成像在一个四象限探测器上，根据探测器上每个象限探测的光强，实现对硅片表面特定区域倾斜度的测量。为了满足扫描投影光刻机的要求，该装置的技术的得到进一步的发展(SPIE，1996，2726：767-779)。改进后的技术在之前的高度测量系统中使用狭缝阵列，在硅片表面形成多个测量点，从而实现硅片的调焦调平测量。该技术实现的精度较高，但同时也存在以下几点不足：

(1)单点无法同时进行高度和倾斜度的测量。专利US4,558,949中使用独立的两套测量系统分别实现硅片表面的高度和倾斜测量。而在其后续的方案中(SPIE，1996，2726：767-779)，使用多点测量同时实现高度和倾斜度的测量，但这种方式对单点的有效性比较依赖，当当前曝光视场为硅片表面的边缘场时，往往只能实现硅片表面的高度测量，而不能实现对硅片表面倾斜的测量。

(2)单个测量光斑内硅片表面形貌及反射率的局部均匀性区分度不高，硅片调焦调平测量装置的单点测量的工艺适应性较差，使得整个装置的测量误差受到一定程度影响。

(3)测量范围受扫描反射镜的振幅影响比较大。实现更大的测量范围需要更大振幅的扫描反射镜，从而使得测量系统的机械结构更大庞大。

该装置用于测量硅片表面特定区域相对于投影物镜最佳焦平面的高度和倾斜度

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的批量硅片曝光的方法，其可以有效提高光刻机产率。

为了达到上述的目的，本发明提供一种硅片调焦调平测量装置，其测量光路分布于投影物镜光轴的两侧，其包括照明单元、投影单元、成像单元及探测单元；照明单元包括光源、透镜组及光纤组成；投影单元包括反射镜组、狭缝及透镜组；成像单元包括反射镜组、透镜组及平行偏转补偿板；其中，探测单元由探测栅盘、扫描栅盘及象限探测器组成；所述照明单元的光源通过投影单元在硅片表面形成一个测量光斑，该测量光斑通过成像单元成像；探测栅盘将测量光斑进一步细分成若干个独立的小测量光斑；探测栅盘和扫描栅盘之间相互运动，对细分后的小测量光斑入射到象限探测器的光强进行调制。

所述的测量光斑为椭圆形。

探测栅盘至少包括有一个透光区与至少一个不透光区。

所述象限探测器的象限数与探测栅盘上的透光区的数目相等。

探测栅盘还包括一个圆形不透光区，其为探测栅盘圆心一定直径的同心圆区域。

探测栅盘还包括均匀分布的扇形透光区和扇形不透光区，且扇形透光区和扇形不透光区的圆心与探测栅盘的圆心重合。

扫描栅盘至少包括有一个透光区与至少一个不透光区。

扫描栅盘还包括一个圆形不透光区，其为扫描栅盘圆心一定直径的同心圆区域。

扫描栅盘还包括均匀分布的扇形透光区和扇形不透光区，且扇形透光区和扇形不透光区的圆心与扫描栅盘的圆心重合。

所述装置还设置一个电机，该电机驱动扫描栅盘绕其圆心来回旋转。

扫描栅盘来回旋转的幅度为其扇形透光区弧度的一半。

当扫描栅盘停止旋转，回到其零位时，扫描栅盘上每个扇形透光区与探测栅盘上的对应的扇形透光区重合。

扫描栅盘高速地来回旋转，对透过探测栅盘的测量光斑进行调制，测量光斑透过扫描栅盘之后，入射到象限探测器上对应的象限内。