[发明专利]调焦调平检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及光刻技术，尤其涉及一种调焦调平检测装置。

背景技术

投影光刻机是一种把掩模上的图案通过投影物镜投影到硅片表面的设备。为了使硅片表面位于指定的曝光位置，必须有自动调焦调平系统进行精确控制。在工艺过程中，需要检测自动调焦调平系统是否正确调焦调平，即检测硅片表面是否已位于指定的曝光位置，检测的方法是获得整个曝光场内硅片表面高度与倾斜信息，以此来判断自动调焦调平系统是否正确调焦调平，而自动调焦调平系统又根据这些信息作相应调节，以精确控制硅片位置。

为了获得整个曝光场内硅片表面高度与倾斜信息，通常在曝光场内设计多个测量标记，以所述测量标记为测量点，测量各测量点上硅片表面高度与倾斜量，以此获得整个曝光场内硅片表面高度与倾斜信息，这种检测方法对标记板以及光机系统的设计、加工、装调要求很高。

公开日期为1984年4月18日、专利号为4823014的美国专利中提供了一种独特的调焦调平检测技术方案，该方案利用多个不同波长的半导体激光器(Laser Diode，LD)合成宽带波长，以减小层间干涉效应对测量精度的影响；为了利用同一光路实现对硅片表面多点位置的测量，该方案采用了布拉格BRAGG声光衍射效应进行扫描测量以及布置不同角度的入射光点。该方案只需使用一个测量点即可达到多点探测，克服了多光斑测量的缺点，但也存在以下缺点：

1、声光衍射器件的衍射效率与超声波功率是非线性关系，即扫描硅片的光强不易恒定；

2、只能实现一维扫描，即只能对过曝光场中心且垂直于调焦系统光轴与投影物镜光轴所构成的面的线上点进行测量，确定其倾斜和离焦信息，降低了对整个曝光场的测量精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种调焦调平检测装置，在扫描和步进两个方向(即X轴向和Y轴向)上对整个硅片曝光场进行全场多点扫描测量，大幅度提高测量精度。

为了达到上述的目的，本发明提供一种调焦调平检测装置，其包括照明单元、投影及步进扫描单元、光学成像单元和探测器；所述照明单元发射出的光束通过投影及步进扫描单元入射到硅片表面上，所述投影及步进扫描单元在一维方向上作扫描振动，在与之正交的另一维方向上作步进运动，从而实现对硅片表面整个曝光场的扫描，获取检测信息，携带检测信息的光束经硅片表面反射后由光学成像单元成像到探测器上，所述探测器对检测信息进行处理，以获得硅片表面偏离曝光位置的数据信息。

上述调焦调平检测装置，其中，所述投影及步进扫描单元包括为投影前组镜头、扫描反射镜、投影后组镜头、第一驱动器和第二驱动器；照明单元发射出的光束依次通过投影前组镜头、扫描反射镜、投影后组镜头入射到硅片表面上；所述第一驱动器驱动扫描反射镜作扫描振动；所述第二驱动器驱动扫描反射镜、第一驱动器和投影后组镜头作步进运动。

上述调焦调平检测装置，其中，所述扫描反射镜位于投影前组镜头和投影后组镜头的焦阑处。

上述调焦调平检测装置，其中，所述光学成像单元包括成像前组镜头、孔径光阑和成像后组镜头；光束经硅片表面反射后依次通过成像前组镜头、孔径光阑和成像后组镜头，最后垂直入射到探测器上。

上述调焦调平检测装置，其中，所述照明单元包括依次排列的白光点光源、小孔屏、准直透镜、消杂光光阑和孔径光阑。

上述调焦调平检测装置，其中，所述照明单元包括多个发光体、多根光纤、多个光束准直单元、一光波合束单元和一孔径光阑；所述多个发光体发射出的光分别经一光纤传输至一光束准直单元，再进入光波合束单元合成为宽波带的光束，该宽波带的光束通过孔径光阑形成一宽波带的光束。

上述调焦调平检测装置，其中，所述发光体发射出的光波的波长选取在630nm～980nm。

上述调焦调平检测装置，其中，所述发光体为发光二极管或半导体激光器。

上述调焦调平检测装置，其中，所述探测器是面阵电荷耦合器件、面阵位置敏感器件，或者是线阵电荷耦合器件阵列、线阵位置敏感器件阵列。

本发明调焦调平检测装置利用投影及步进扫描单元在扫描和步进两个方向上(即X轴和Y轴方向)，对整个硅片曝光场进行更接近真实硅片表面状况的全场多点扫描测量，从而大大提高了测量精度，且工艺适应性强；本发明调焦调平检测装置的照明单元结构简单。

附图说明

本发明的调焦调平检测装置由以下的实施例及附图给出。

图1是本发明调焦调平检测装置的结构框图；

图2是本发明调焦调平检测装置一实施例的结构示意图；

图3是本发明中照明单元实施例一的结构示意图；