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      一種測量范圍可擴(kuò)展的調(diào)焦調(diào)平裝置及調(diào)焦調(diào)平方法

      文檔序號:2818656閱讀:310來源:國知局
      專利名稱:一種測量范圍可擴(kuò)展的調(diào)焦調(diào)平裝置及調(diào)焦調(diào)平方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及集成電路或其他微型器件制造領(lǐng)域的光刻設(shè)備,尤其涉及一種對硅片 進(jìn)行調(diào)焦調(diào)平測量的調(diào)焦調(diào)平裝置及方法。
      背景技術(shù)
      在投影光刻設(shè)備中,通常使用調(diào)焦調(diào)平測量裝置實(shí)現(xiàn)對硅片表面特定區(qū)域高度和 傾斜度的測量。目前的掃描投影光刻裝置中,多使用光學(xué)測量法實(shí)現(xiàn)硅片的調(diào)焦調(diào)平測量。
      美國專利U. S. 4,558,949 (Horizontal position detecting device,申請于 1982 年9月17日)公開了一種調(diào)焦調(diào)平測量裝置,該裝置共有兩套獨(dú)立的測量系統(tǒng),分別用于 硅片特定區(qū)域高度和傾斜度的測量。在高度測量系統(tǒng)中,使用投影狹縫和探測狹縫實(shí)現(xiàn)對 硅片高度的探測,同時(shí)使用掃描反射鏡實(shí)現(xiàn)對被測信號的調(diào)制。在傾斜測量系統(tǒng)中,投影 分支在硅片表面形成一個(gè)較大的測量光斑,經(jīng)硅片反射后,該光斑成像在一個(gè)四象限探測 器上,根據(jù)探測器上每個(gè)象限探測的光強(qiáng),實(shí)現(xiàn)對硅片表面特定區(qū)域傾斜度的測量。為了 滿足掃描投影光刻機(jī)的要求,該裝置的技術(shù)的得到進(jìn)一步的改進(jìn)(SPIE,1996,2726 :767 779)。改進(jìn)后的技術(shù)采用了多點(diǎn)測量的方式,在硅片表面形成多個(gè)測量點(diǎn),從而實(shí)現(xiàn)硅片的 調(diào)焦調(diào)平測量。
      該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)較高的測量精度,但其測量原理決定了其測量范圍受描反射鏡的振 幅和測量光斑在掃描方向的尺寸影響比較大。要獲取更大的測量范圍就需要更大振幅的掃 描反射鏡,這對掃描反射鏡的性能提出了更高的要求,而且使得測量系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)更加 龐大。隨著步進(jìn)掃描光刻機(jī)的發(fā)展,調(diào)焦調(diào)平裝置要求更高的測量精度以適應(yīng)有效焦深的 縮短,然而,投影光刻裝置往往又要求調(diào)焦調(diào)平測量裝置擁有較大的粗測捕獲范圍,一般要 求數(shù)百個(gè)微米甚至更高。發(fā)明內(nèi)容
      針對上述問題,本發(fā)明提出了一種新的調(diào)焦調(diào)平裝置及相應(yīng)的測量方法,在探測 面上按一定規(guī)律布置擴(kuò)展接收狹縫,通過多個(gè)接收狹縫對從硅片表面反射回來的同一路光 斑信號進(jìn)行檢測,根據(jù)在不同狹縫后檢測到的能量信號進(jìn)行綜合處理,可以獲得硅片表面 上對應(yīng)點(diǎn)的位置信息。
      一種測量范圍可擴(kuò)展的調(diào)焦調(diào)平裝置,該裝置具有
      光源;
      接收光源發(fā)出的光并將其照射到被測硅片表面形成測量光斑矩陣W的光學(xué)投影 單元;
      接收由被測硅片反射的光斑的光學(xué)接收單元;
      具有掃描反射鏡的光學(xué)調(diào)制單元,所述掃描反射鏡在測量調(diào)平時(shí)作正弦振動;
      接收狹縫面,該狹縫面上具有與硅片上的各個(gè)光斑一一對應(yīng)的狹縫的狹縫矩陣S, 經(jīng)由掃描反射鏡反射的光斑成像于該接收狹縫面上;
      將穿過狹縫的光能像信號轉(zhuǎn)化為電信號的光電探測器;
      對光電探測器輸出的電信號進(jìn)行分析處理的控制單元;
      其特征在于,在接收狹縫面上還具有位于狹縫矩陣邊緣的擴(kuò)展狹縫,用于擴(kuò)展調(diào) 焦調(diào)平裝置的測量范圍。
      其中,所述光斑矩陣和狹縫矩陣均為mXn矩陣。
      其中,所述擴(kuò)展狹縫是在掃描方向上分別形成于狹縫s(l,η)和狹縫s(m,1)兩側(cè) 的狹縫。
      其中,接收狹縫面上的所有狹縫的尺寸均與經(jīng)掃描反射鏡反射后的光斑的尺寸相 同。
      其中,掃描反射鏡的振動頻率為f,振幅為A = O. 5arCtan(d/2L),其中d為狹縫在 掃描方向的長度,L為掃描反射鏡中心與狹縫中心之間的距離。
      其中,當(dāng)狹縫s(l,n)和狹縫s(m,l)兩側(cè)每側(cè)的擴(kuò)展狹縫均為k個(gè)時(shí),該裝置的測 量范圍被擴(kuò)展為[_kl-3d/2,kl+3d/2],其中1為相鄰狹縫的中心距離,且1小于等于3d。
      其中,在狹縫面上的其它任一狹縫掃描方向上的兩側(cè)分別形成有擴(kuò)展狹縫,用于 與其它擴(kuò)展狹縫配合測量硅片的傾斜。
      一種使用本發(fā)明的調(diào)焦調(diào)平裝置在投影光刻設(shè)備中將硅片曝光區(qū)域EA調(diào)整到調(diào) 焦調(diào)平裝置零平面的方法,具有如下步驟
      (a)利用狹縫s(l,η)和狹縫s(m,1)兩側(cè)的擴(kuò)展狹縫獲取擴(kuò)展測量點(diǎn)的高度值 hl、h2 ;
      (b)計(jì)算EA的中心高度h,h (hl+h2)/2 ;
      (c)將高度h作為位置偏差設(shè)定值發(fā)送至支承硅片的工件臺;
      (d)使工件臺帶動硅片進(jìn)行位置粗調(diào),從而進(jìn)入單個(gè)狹縫的測量范圍;
      (e)利用EA上的多個(gè)光斑信號進(jìn)行擬合測量,即獲得EA上多個(gè)測量點(diǎn)的高度值并 利用多個(gè)高度值進(jìn)行平面擬合計(jì)算,得到EA所在平面位置和姿態(tài)的粗測結(jié)果;
      (f)根據(jù)(e)的測量結(jié)果進(jìn)行再次調(diào)整,使EA進(jìn)入精測區(qū)間;
      (g)利用EA上的多個(gè)光斑信號進(jìn)行擬合測量,方法同(e),得到EA平面位置和姿 態(tài)的精測結(jié)果;
      (h)調(diào)焦調(diào)平裝置的輸出與工件臺的伺服系統(tǒng)構(gòu)成閉環(huán),工件臺根據(jù)測量數(shù)據(jù)與 零平面的差自動調(diào)整EA的位置;
      (i)伺服系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài),調(diào)整結(jié)束,EA處于零平面。
      一種使用調(diào)焦調(diào)平裝置在投影光刻設(shè)備中將硅片曝光區(qū)域EA調(diào)整到調(diào)焦調(diào)平裝 置零平面的方法,具有如下步驟
      (a)利用狹縫s(l,n)、狹縫s(m,l)以及所述其它任一狹縫兩側(cè)的擴(kuò)展狹縫獲取擴(kuò) 展測量點(diǎn)的高度值hl、h2、h3 ;
      (b)三點(diǎn)擬合得到EA平面的位置和姿態(tài)信息Z,Rx, Ry,其中Z表示平面的高度值, Rx> Ry分別表示平面繞X軸和Y軸的旋轉(zhuǎn)角度,即平面的傾斜;
      (c)將位置和姿態(tài)作為偏差設(shè)定值發(fā)送至工件臺;
      (d)使工件臺帶動硅片進(jìn)行位置粗調(diào),從而進(jìn)入單個(gè)狹縫的測量范圍;
      (e)利用EA上的多個(gè)光斑信號進(jìn)行擬合測量,得到EA所在平面位置和姿態(tài)的粗測結(jié)果;
      (f)根據(jù)(e)的測量結(jié)果進(jìn)行第二次調(diào)整,使EA進(jìn)入精測區(qū)間;
      (g)利用EA上的多個(gè)光斑信號進(jìn)行擬合測量,得到EA平面位置和姿態(tài)的精測結(jié) 果;
      (h)調(diào)焦調(diào)平裝置的輸出與工件臺的伺服系統(tǒng)構(gòu)成閉環(huán),工件臺根據(jù)測量數(shù)據(jù)與 零平面的差自動調(diào)整EA的位置;
      (i)伺服系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài),調(diào)整結(jié)束,EA處于零平面。
      采用本發(fā)明的調(diào)焦調(diào)平裝置及測量方法可以在不增加光機(jī)復(fù)雜性和成本的條件 下,有效擴(kuò)展調(diào)焦調(diào)平裝置的可測量區(qū)間,同時(shí)不影響在精測范圍內(nèi)的測量精度。


      通過本發(fā)明實(shí)施例并結(jié)合其附圖的描述,可以進(jìn)一步理解其發(fā)明的目的、具體結(jié) 構(gòu)特征和優(yōu)點(diǎn)。其中,附圖為
      圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的用于投影光刻設(shè)備中的調(diào)焦調(diào)平測量裝置結(jié)構(gòu)圖2所示為光斑與單個(gè)接收狹縫的相對關(guān)系以及對應(yīng)的輸出信號圖形;
      圖3所示為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例調(diào)焦調(diào)平裝置在多點(diǎn)測量時(shí)硅片表面的光斑矩 陣分布圖形;
      圖4所示為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的調(diào)焦調(diào)平裝置中的接收狹縫面上的接收狹 縫矩陣分布圖形;
      圖5所示為圖4中區(qū)域A的狹縫結(jié)構(gòu)和光斑掃描關(guān)系示意圖6所示為根據(jù)本發(fā)明的增加了擴(kuò)展狹縫的區(qū)域的輸出信號圖形;
      圖7所示為利用本發(fā)明的第一實(shí)施例的調(diào)焦調(diào)平裝置將硅片曝光區(qū)域EA調(diào)整到 調(diào)焦調(diào)平裝置零平面的流程;
      圖8所示為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的調(diào)焦調(diào)平裝置中的接收狹縫面上的狹縫矩 陣分布圖9所示為利用本發(fā)明的第二實(shí)施例的調(diào)焦調(diào)平裝置將硅片曝光區(qū)域EA調(diào)整到 調(diào)焦調(diào)平裝置零平面的流程。
      具體實(shí)施方式
      下面,結(jié)合附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。為了便于描述和突出顯示本 發(fā)明,附圖中省略了現(xiàn)有技術(shù)中已有的相關(guān)部件,并將省略對這些公知部件的描述。
      第一實(shí)施例
      圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的用于投影光刻設(shè)備中的調(diào)焦調(diào)平測量裝置結(jié)構(gòu)圖。其中 被測硅片3位于投影物鏡10的正下方,由工件臺9所支承。光源1、光學(xué)投影單元2、被測硅 片3、光學(xué)接收單元4、光學(xué)調(diào)制單元5、接收狹縫面6、光電探測器7和控制單元8構(gòu)成調(diào)焦 調(diào)平裝置。該裝置用于實(shí)現(xiàn)對硅片3的表面高度和傾斜信息的測量。由光源1所發(fā)出的探 測光經(jīng)光學(xué)投影單元2照射到硅片3的表面形成測量光斑,并從硅片3的表面反射后經(jīng)過 光學(xué)接收單元4和光學(xué)調(diào)制單元5,最終成像于接收狹縫面6上。接收狹縫面6具有成mXη 矩陣分布的一定大小的透光狹縫,狹縫后方安裝有光電探測器單元7,可以將穿過狹縫的光能量信號轉(zhuǎn)化為電信號,這些電信號由控制單元8進(jìn)行分析處理,得到光斑在狹縫面上的 位置變化量,從而獲得硅片表面的高度和傾斜信息。
      下面根據(jù)單個(gè)光斑與單個(gè)狹縫的情況對本發(fā)明的原理進(jìn)行描述。圖2所示為光斑 與單個(gè)接收狹縫的相對關(guān)系以及對應(yīng)的輸出信號圖形。其中光斑的大小與狹縫的大小一 致,兩者的長度均等于d。一般情況下,當(dāng)硅片表面位置處于調(diào)焦調(diào)平測量裝置的零點(diǎn)時(shí),光 斑中心與狹縫中心位置重合,處于位置0。根據(jù)三角測量法的原理,硅片表面位置的變化會 使投影在接收狹縫面上的光斑的位置產(chǎn)生成比例的變化量,這一比例是由入射角和光學(xué)接 收單元的放大倍數(shù)所決定的常數(shù)。為了便于討論,可以直接用光斑中心在接收狹縫面6上 的位置來表示硅片的高度和調(diào)焦調(diào)平裝置的測量范圍。
      令光學(xué)調(diào)制單元5中的掃描反射鏡作正弦振動(頻率=f,振幅A = 0. 5arCtan(d/2L),其中L為掃描反射鏡中心與狹縫中心之間的距離),在掃描反射鏡的作 用下,光斑在垂直方向作掃描運(yùn)動,掃描過程中光斑中心位置X變化的最大值和最小值分 別為d/2和-d/2。當(dāng)硅片表面位置發(fā)生變化令光斑處于位置1、2時(shí),光信號無法通過掃描 穿過狹縫,光電探測器接收不到能量信號,則區(qū)間[_3d/2,3d/2]對應(yīng)的就是調(diào)焦調(diào)平裝置 的測量范圍。對光電探測器輸出信號進(jìn)行處理,可以得到圖2中的v-x曲線,其中ν是控制 模塊進(jìn)行信號處理后得到的電壓值,其中曲線Vlf由調(diào)制光電信號中頻率為f的諧波分量 的大小和相位決定,它與光斑中心位置具有一一對應(yīng)的關(guān)系,曲線V2f由調(diào)制光電信號中 頻率為2f的諧波分量的大小和相位決定,可用于判斷光斑中心位置所處的區(qū)域。Vlf-x曲 線通過離線標(biāo)定(即在調(diào)焦調(diào)平測量裝置工作前通過其他高精度的儀器如激光干涉儀等 測出V和X的對應(yīng)關(guān)系,在正常工作時(shí),根據(jù)信號處理得到的Vlf值,即可算出對應(yīng)的測量 結(jié)果χ。),這一曲線在區(qū)間[_3d/2,-d/2]中單調(diào)減小、在區(qū)間[-d/2, d/2]中單調(diào)增加,在 區(qū)間[d/2,3d/2]中單調(diào)減小,實(shí)際測量中所得到的ν值處于哪一個(gè)區(qū)間,可以根據(jù)調(diào)制信 號中2f諧波分量的大小確定,不會造成混淆。
      在X = O的鄰域中,Vlf-x曲線具有最高的靈敏度和線性,可以將[_d/2,d/2]中χ =0附近的區(qū)間作為調(diào)焦調(diào)平裝置的精測范圍,在精測范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)高精度的測量。在 保證小區(qū)間內(nèi)精確測量的同時(shí),希望有較大的可測量范圍,從而在較大的區(qū)間內(nèi)捕捉到硅 片的高度信息,根據(jù)高度信息,可以通過工件臺將硅片帶入精測區(qū)間內(nèi)。為了實(shí)現(xiàn)這一目 的,本發(fā)明通過在接收狹縫面上增加擴(kuò)展狹縫來擴(kuò)展調(diào)焦調(diào)平的測量范圍,同時(shí)不影響裝 置原有的精測范圍。圖3所示為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的調(diào)焦調(diào)平裝置中在多點(diǎn)測量時(shí)硅片 表面的光斑矩陣分布圖形,其中EA為曝光區(qū)域。圖4所示為根據(jù)第一實(shí)施例的調(diào)焦調(diào)平裝 置中的接收狹縫面上的接收狹縫矩陣分布圖形。接收狹縫矩陣與圖3所示的光斑矩陣相對 應(yīng),兩個(gè)矩陣均為mXn矩陣,其中狹縫s(m,n)與光斑w(m,n) —一對應(yīng)。區(qū)域A中,擴(kuò)展狹 縫sxl和SX2沿掃描方向分別布置于s(m,l)的兩側(cè),用于實(shí)現(xiàn)測量范圍的擴(kuò)展。同樣地,在 區(qū)域B中,擴(kuò)展狹縫sx3和sx4沿掃描方向分別布置于s(l,n)的兩側(cè)。圖5所示為圖4中 區(qū)域A的狹縫結(jié)構(gòu)和光斑掃描關(guān)系示意圖(區(qū)域B與之相同)。擴(kuò)展狹縫sx3和狹縫s(m, 1)的中心間距為1,根據(jù)圖2的測量原理,當(dāng)1 = 3d時(shí),可得到如圖6(a)所示的Vlf-x曲 線。其中曲線2對應(yīng)于光斑在單個(gè)接收狹縫s (m,l)測量范圍內(nèi)時(shí)的測量曲線,當(dāng)硅片位置 變化使得高度超出了狹縫s (m, 1)的測量范圍時(shí),sxl或sx2會檢測到光信號,此時(shí)對應(yīng)的測 量曲線為1或3部分。由此可知,硅片上光斑w (m,l)處的測量范圍擴(kuò)大為[_9d/2,+9d/2],是原來的3倍,而在精測范圍內(nèi)的特性沒有改變。在實(shí)際應(yīng)用中,為避免出現(xiàn)光斑中心正好 處于各部分曲線的切換處,可取1< 3d,此時(shí)的Vlf-x曲線如圖6(b)所示,實(shí)際的測量范圍 為[-l-3d/2, l+3d/2]。
      圖7所示為利用本發(fā)明的第一實(shí)施例的調(diào)焦調(diào)平裝置將硅片曝光區(qū)域EA調(diào)整到 調(diào)焦調(diào)平裝置零平面的流程。具有如下步驟(a)獲取范圍A和范圍B中的擴(kuò)展測量點(diǎn)的 高度值hl、h2;(b)計(jì)算EA的中心高度h,h (hl+h2)/2 ;(c)將高度h作為位置偏差設(shè)定 值發(fā)送至支承硅片的工件臺;(d)使工件臺帶動硅片進(jìn)行位置粗調(diào),從而進(jìn)入單個(gè)狹縫的 測量范圍;(e)利用EA上的多個(gè)光斑信號進(jìn)行擬合測量,即獲得EA上多個(gè)測量點(diǎn)的高度值 并利用多個(gè)高度值進(jìn)行平面擬合計(jì)算,得到EA所在平面位置和姿態(tài)的粗測結(jié)果;(f)根據(jù) (e)的測量結(jié)果進(jìn)行再次調(diào)整,使EA進(jìn)入精測區(qū)間;(g)利用EA上的多個(gè)光斑信號進(jìn)行擬 合測量,方法同(e),得到EA平面位置和姿態(tài)的精測結(jié)果;(h)調(diào)焦調(diào)平裝置的輸出與工件 臺的伺服系統(tǒng)構(gòu)成閉環(huán),工件臺根據(jù)測量數(shù)據(jù)與零平面的差自動調(diào)整EA的位置;(i)伺服 系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài),調(diào)整結(jié)束,EA處于零平面。
      第二實(shí)施例
      在第一實(shí)施例中只擴(kuò)展了兩點(diǎn)(s(m,l)和s(l,η))的測量范圍,在擴(kuò)展范圍內(nèi)只 能給出被測表面的高度值,不能對傾斜進(jìn)行調(diào)整,因此對硅片的傾斜范圍有一定的要求,如 果硅片的傾斜較大,則利用實(shí)施例1的流程難以將硅片調(diào)平,需要有前置步驟對硅片進(jìn)行 一定程度的調(diào)平。為在擴(kuò)展測量范圍內(nèi)獲得傾斜信息,可以在接收狹縫面上再增加一組擴(kuò) 展狹縫。圖8所示為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的調(diào)焦調(diào)平裝置中的接收狹縫面上的狹縫矩陣 分布圖。通過在區(qū)域C內(nèi),在狹縫s (md)的兩側(cè)分別增加狹縫sx5和狹縫sx6,從而在擴(kuò)展 范圍內(nèi)獲得三個(gè)點(diǎn)的高度值,進(jìn)而得到被測表面的傾斜信息。區(qū)域C可以選擇在矩陣內(nèi)除 了區(qū)域A和B的任意狹縫處。
      圖9所示為利用本發(fā)明的第二實(shí)施例的調(diào)焦調(diào)平裝置將硅片曝光區(qū)域EA調(diào)整到 調(diào)焦調(diào)平裝置零平面的流程。具有如下步驟(a)獲取范圍A、范圍B和范圍C中的擴(kuò)展測 量點(diǎn)的高度值hl、h2、h3 ; (b)三點(diǎn)擬合得到EA平面的位置和姿態(tài)信息Z,Rx, Ry,其中Z表 示平面的高度值,Rx> Ry分別表示平面繞X軸和Y軸的旋轉(zhuǎn)角度,即平面的傾斜,這三個(gè)參 數(shù)表征了該平面在空間中的位置和姿態(tài)(即位姿),已知平面上的多個(gè)點(diǎn)(>=3)的高度 值,即可用最小二乘法擬合出一個(gè)穿過這些點(diǎn)空間平面,Z,Rx, Ry就是該平面的空間特征; (c)將位置和姿態(tài)作為偏差設(shè)定值發(fā)送至工件臺;(d)使工件臺帶動硅片進(jìn)行位置粗調(diào),從 而進(jìn)入單個(gè)狹縫的測量范圍;(e)利用EA上的多個(gè)光斑信號進(jìn)行擬合測量,得到EA所在平 面位置和姿態(tài)的粗測結(jié)果;(f)根據(jù)(e)的測量結(jié)果進(jìn)行第二次調(diào)整,使EA進(jìn)入精測區(qū)間; (g)利用EA上的多個(gè)光斑信號進(jìn)行擬合測量,得到EA平面位置和姿態(tài)的精測結(jié)果;(h)調(diào) 焦調(diào)平裝置的輸出與工件臺的伺服系統(tǒng)構(gòu)成閉環(huán),工件臺根據(jù)測量數(shù)據(jù)與零平面的差自動 調(diào)整EA的位置;(i)伺服系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài),調(diào)整結(jié)束,EA處于零平面。
      本說明書中所述的只是本發(fā)明的幾種較佳具體實(shí)施例,以上實(shí)施例僅用以說明本 發(fā)明的技術(shù)方案而非對本發(fā)明的限制。凡本領(lǐng)域技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思通過邏輯分析、 推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案,皆應(yīng)在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。8
      權(quán)利要求
      1.一種測量范圍可擴(kuò)展的調(diào)焦調(diào)平裝置,該裝置包括光源;光學(xué)投影單元,接收光源發(fā)出的光并將其照射到被測硅片表面形成測量光斑矩陣W ;光學(xué)接收單元,接收由被測硅片反射的光斑;光學(xué)調(diào)制單元,其具有掃描反射鏡,所述掃描反射鏡在測量調(diào)平時(shí)作正弦振動;接收狹縫面,該狹縫面上具有與硅片上的各個(gè)光斑一一對應(yīng)的狹縫的狹縫矩陣S,經(jīng)由 掃描反射鏡反射的光斑成像于該接收狹縫面上;光電探測器,將穿過狹縫的光能量信號轉(zhuǎn)化為電信號;控制單元,對光電探測器輸出的電信號進(jìn)行分析處理;其特征在于,在接收狹縫面上還具有位于狹縫矩陣邊緣的擴(kuò)展狹縫,用于擴(kuò)展調(diào)焦調(diào) 平裝置的測量范圍。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)焦調(diào)平裝置,其特征在于,所述光斑矩陣和狹縫矩陣均為 mXn矩陣。
      3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的調(diào)焦調(diào)平裝置,其特征在于,所述擴(kuò)展狹縫是在掃描方向上 分別形成于狹縫s (1,η)和狹縫s(m,1)兩側(cè)的狹縫。
      4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的調(diào)焦調(diào)平裝置,其特征在于,接收狹縫面上的所有狹縫的尺 寸均與經(jīng)掃描反射鏡反射后的光斑的尺寸相同。
      5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的調(diào)焦調(diào)平裝置,其特征在于,掃描反射鏡的振動頻率為f,振 幅為A = O. 5arCtan(d/2L),其中d為狹縫在掃描方向的長度,L為掃描反射鏡中心與狹縫 中心之間的距離。
      6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的調(diào)焦調(diào)平裝置,其特征在于,當(dāng)狹縫s(l,n)和狹縫s(m,l)兩 側(cè)每側(cè)的擴(kuò)展狹縫均為k個(gè)時(shí),該裝置的高度測量范圍被擴(kuò)展為[-kl-3d/2,kl+3d/2],其 中1為相鄰狹縫的中心距離,且1小于等于3d。
      7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的調(diào)焦調(diào)平裝置,其特征在于,在狹縫面上的其它任一狹縫掃 描方向上的兩側(cè)分別形成有擴(kuò)展狹縫,用于與其它狹縫配合測量硅片的傾斜。
      8.一種使用根據(jù)權(quán)利要求3所述的調(diào)焦調(diào)平裝置在投影光刻設(shè)備中將硅片曝光區(qū)域 EA調(diào)整到調(diào)焦調(diào)平裝置零平面的方法,具有如下步驟(a)利用狹縫s(l,n)和狹縫s(m,l)兩側(cè)的擴(kuò)展狹縫獲取擴(kuò)展測量點(diǎn)的高度值hl、h2;(b)計(jì)算EA的中心高度h,h (hl+h2)/2;(c)將高度h作為位置偏差設(shè)定值發(fā)送至支承硅片的工件臺;(d)使工件臺帶動硅片進(jìn)行位置粗調(diào),從而進(jìn)入單個(gè)狹縫的測量范圍;(e)利用EA上的多個(gè)光斑信號進(jìn)行擬合測量,即獲得EA上多個(gè)測量點(diǎn)的高度值并利用 多個(gè)高度值進(jìn)行平面擬合計(jì)算,得到EA所在平面位置和姿態(tài)的粗測結(jié)果;(f)根據(jù)(e)的測量結(jié)果進(jìn)行再次調(diào)整,使EA進(jìn)入精測區(qū)間;(g)利用EA上的多個(gè)光斑信號進(jìn)行擬合測量,方法同(e),得到EA平面位置和姿態(tài)的 精測結(jié)果;(h)調(diào)焦調(diào)平裝置的輸出與工件臺的伺服系統(tǒng)構(gòu)成閉環(huán),工件臺根據(jù)測量數(shù)據(jù)與零平 面的差自動調(diào)整EA的位置;(i)伺服系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài),調(diào)整結(jié)束,EA處于零平面。
      9. 一種使用根據(jù)權(quán)利要求7所述的調(diào)焦調(diào)平裝置在投影光刻設(shè)備中將硅片曝光區(qū)域 EA調(diào)整到調(diào)焦調(diào)平裝置零平面的方法,具有如下步驟(a)利用狹縫s(l,n)、狹縫s(m,l)以及所述其它任一狹縫兩側(cè)的擴(kuò)展狹縫獲取擴(kuò)展測 量點(diǎn)的高度值hl、h2、h3 ;(b)三點(diǎn)擬合得到EA平面的位置和姿態(tài)信息Z,Rx,Ry,其中Z表示平面的高度值,Rx、 Ry分別表示平面繞X軸和Y軸的旋轉(zhuǎn)角度,即平面的傾斜;(c)將位置和姿態(tài)作為偏差設(shè)定值發(fā)送至工件臺;(d)使工件臺帶動硅片進(jìn)行位置粗調(diào),從而進(jìn)入單個(gè)狹縫的測量范圍;(e)利用EA上的多個(gè)光斑信號進(jìn)行擬合測量,得到EA所在平面位置和姿態(tài)的粗測結(jié)果;(f)根據(jù)(e)的測量結(jié)果進(jìn)行第二次調(diào)整,使EA進(jìn)入精測區(qū)間;(g)利用EA上的多個(gè)光斑信號進(jìn)行擬合測量,得到EA平面位置和姿態(tài)的精測結(jié)果;(h)調(diào)焦調(diào)平裝置的輸出與工件臺的伺服系統(tǒng)構(gòu)成閉環(huán),工件臺根據(jù)測量數(shù)據(jù)與零平 面的差自動調(diào)整EA的位置;(i)伺服系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài),調(diào)整結(jié)束,EA處于零平面。
      全文摘要
      一種測量范圍可擴(kuò)展的調(diào)焦調(diào)平裝置,該裝置包括光源;光學(xué)投影單元,接收光源發(fā)出的光并將其照射到被測硅片表面形成測量光斑矩陣W;光學(xué)接收單元,接收由被測硅片反射的光;光學(xué)調(diào)制單元,具有掃描反射鏡,所述掃描反射鏡在測量調(diào)平時(shí)作正弦振動;接收狹縫面,該狹縫面上具有與硅片上的各個(gè)光斑一一對應(yīng)的狹縫的狹縫矩陣S,經(jīng)由掃描反射鏡反射的光斑成像于該接收狹縫面上;光電探測器,將穿過狹縫的光能量信號轉(zhuǎn)化為電信號;控制單元,對光電探測器輸出的電信號進(jìn)行分析處理;其中,在接收狹縫面上還具有位于狹縫矩陣邊緣的擴(kuò)展狹縫,用于擴(kuò)展調(diào)焦調(diào)平裝置的測量范圍。本發(fā)明還公開了使用該裝置進(jìn)行調(diào)焦調(diào)平的方法。
      文檔編號G03F7/20GK102033438SQ20091005798
      公開日2011年4月27日 申請日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
      發(fā)明者張沖, 李志丹, 潘煉東, 陳飛彪 申請人:上海微電子裝備有限公司
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