[发明专利]一种零位自动可调的调焦调平测量装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及光刻设备的调焦方法，特别涉及光刻设备的调焦调平测量方法。

背景技术

在投影光刻装置中，为了对硅片表面的位置进行高精度的测量，同时为了避免测量装置损伤硅片，调焦调平测量必须是非接触式测量，即装置本身不直接接触被测物体。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(典型例见专利CN2006101119021.0，公开于2007年05月30日)，但也普遍存在以下几点不足：

(1)光机结构过于庞大，控制结构过于复杂。通常而言，投影光刻装置要求调焦调平测量装置的精确测量范围比较小，一般在正负数十个微米左右。然而，投影光刻装置往往又要求调焦调平测量装置拥有较大的粗测捕获范围，一般要求数百个微米的捕获范围甚至更高。ASML公司扫描光刻机使用独立的两套测量系统分别实现调焦调平的精测及粗测，其中红光子系统用于调焦调平的粗测，白光子系统用于调焦调平的精测。而专利CN200610119021.0的探测分支则由两套独立的子模块组成，一个子模块用于调焦调平的精测，另一个子模块用于调焦调平的粗测。两套测量系统使得整个调焦调平测量装置的光机结构过于庞大，控制结构也过于复杂。

(2)粗测范围比较有限。调焦调平测量装置粗测的精度至少要求达微米甚至亚微米级，使用独立的光学测量技术实现调焦调平的粗测受其测量原理的限制，实现更大的测量范围比较困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种零位自动可调的调焦调平测量装置及其使用方法，以使系统结构简单紧凑，并且实现毫米级甚至更高的粗测范围。

为了达到上述的目的，本发明提供一种调焦调平测量装置，包括：第一反射镜组、投影目标、第二反射镜组、第三反射镜组、第四反射镜组、光电转换传感器、信号处理控制器，其中，该调焦调平测量装置还包括自动可调机构。测量光经过该第一反射镜、该投影目标、该第二反射镜经硅片表面反射后；经由该第三反射镜、该第四反射镜后入射到该光电转换传感器上；该光电转换传感器输出的电信号进入该信号处理控制；该自动可调机构位于测量光路上。该自动可调机构可以位于该第一反射镜组之前，可以位于该第一反射镜组与该第二反射镜组之间，可以位于该第三反射镜组之前，可以位于该第三反射镜组与该第四反射镜组之间，还可以位于该第四反射镜组之后。

该自动可调机构包括一个平行偏转平板及其驱动机构。

该自动可调机构内部存在伺服反馈的测量系统，同时该自动可调机构可接受调焦调平测量装置电信号处理得到的与硅片表面位置线形对应的电压值作为其伺服控制的反馈。

本发明还提供一种使用该调焦调平测量装置的方法，包括如下步骤：

(1)调焦调平初始化时，该自动可调机构回其初始位置；

(2)将该自动可调机构锁死，进入默认的精测模式；

(3)获取该光电转换传感器输出的电信号；

(4)进行电信号处理；

(5)得到与硅片表面位置线形对应的电压值；

(6)比较该与硅片表面位置线形对应的电压值与精粗测临界域值电压，如果当前与硅片表面位置线形对应的电压值小于或等于精粗测临界域值电压，则经过插值/标定/拟合等环节产生精测测量结果；如果当前与硅片表面位置线形对应的电压值大于精粗测临界域值电压，该自动可调机构进入伺服控制状态；

(7)产生粗测测量结果。

初始化时，该自动可调机构回到的初始位置可为该自动可调机构自身的物理零位，也可是某个特定的位置。

该自动可调机构进入该伺服控制状态后，根据该自动可调机构的自身测量系统的当前读数，及调焦调平测量装置电信号处理得到的与硅片表面位置线形对应的电压值共同产生调焦调平的粗测测量结果。

和传统调焦调平测量装置相比，该测量装置具有如下优点和技术效果：

1)结构简单紧凑。本发明所涉及的调焦调平测量装置只拥有一套测量系统，结构简单紧凑。

2)粗测范围较大。使用现有成熟的高端产品作为调焦调平测量系统的零位调整的自动运动平台可实现毫米级甚至更高的粗测捕获范围。

附图说明

图1为光学曝光系统平面原理示意图；

图2为本发明所涉及的装置的总体结构示意图；

图3为传统调焦调平测量装置的信号处理的总体流程；

图4为本发明涉及的测量装置的工作流程；

图5为自动可调机构的控制结构示意图。