[发明专利]一种调焦调平测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及光刻领域，尤其涉及应用于光刻机的调焦调平测量装置。

背景技术

投影光刻机是一种把掩模上的图案通过物镜投影到硅片面上的装置。在投影曝光设备中，必须有自动调焦控制系统把硅片面精确带入到指定的曝光位置，实现该系统有多种不同的技术方案。目前比较常用是非接触式光电测量技术，为了增加测量区域和实时性，在NIKON的专利US6034780中采用了一个标记在被测量表面上来回反射的多分路测量机构，这样一个标记在被测面上的不同区域投影，测量受工艺影响比较大，而且更多的测量分支使结构复杂，占用较大的空间，设计困难。

发明内容

本发明提出了一种调焦调平测量装置，包括：照明单元，具有宽带光源和照明镜组；投影单元，具有标记板、投影前透镜组、投影后透镜组和分束机构；接受成像单元，具有耦合机构、接受前透镜组和接受后透镜组；以及位置探测器单元，从所述照明单元发出的光均匀照明至所述标记板上，所述标记板上的标记经所述投影单元后，在被测目标的被测表面上形成多个标记，这些标记由被测表面反射后经所述接受成像单元成像于所述位置探测器单元上。

更近一步地，还包括反射镜组，用于对投影光束和成像光束的反射。

其中，所述标记板与照明光轴垂直。

其中，所述投影前透镜组和所述投影后透镜组构成双远心光学系统。

其中，所述接受前透镜组和所述接受后透镜组构成双远心放大光学系统。

其中，所述分束机构由n分束棱镜和n-1个全反射棱镜构成，n分束棱镜的作用是把由所述投影前透镜组和所述投影后透镜组构成的投影光学系统所成的标记的像分成n束，每一束在被测表面上相应形成一个测量区域，每个测量区域内都各有多个测量点，其中，n＞1。

其中，在所述n分束棱镜后设有补偿透镜。

其中，在部分全反射棱镜上设置平板，使到达被测表面的光的光程相等。

其中，所述耦合机构的结构与所述分束机构的结构相对应，具有耦合棱镜和n-1个全反射棱镜，但各元件之间的位置存在一定的偏移。

其中，在接收从所述n分束棱镜不经全反射棱镜入射至被测表面的标记所经过的合束面上镀覆增透膜，在其他标记经过的合束面上镀覆全反膜。

本发明提出了基于一套测量系统的大曝光场测量的解决方案，降低了大曝光场测量时多测量支路的对空间的要求，降低了测量系统的复杂性，同时由于各测量点独立测量且同用一套主体结构，提高了测量的稳定性，提高了工艺适应性。

附图说明

图1所示为根据本发明的调焦调平测量装置的结构示意图；

图2所示为根据本发明的调焦调平测量装置的结构展开示意图；

图3所示为根据本发明的调焦调平测量装置中的耦合机构的耦合原理示意图。

具体实施方式

下面，结合附图详细描述根据本发明的优选实施例。为了便于描述和突出显示本发明，附图中省略了现有技术中已有的相关部件，并将省略对这些公知部件的描述。

下面结合附图和具体实施方法，对本发明作进一步的描述：

图1所示为根据本发明的调焦调平测量装置的结构示意图。该测量装置包括：由宽带光源3和照明镜组4组成的照明单元，由标记板5和投影前透镜组6、投影后透镜组8和分束机构9构成的投影单元，由耦合机构10、接受前透镜组11和接受后透镜组构成的接受成像单元，以及位置探测器15。接受后透镜组包括接受后透镜组第一构件13和接受后透镜组第二构件14。图中，附图标记2为光刻机的曝光物镜，7和12为反射镜，1为待测目标。

光源3发出的光经过照明镜组4均匀照明到标记板5上，标记板与照明光轴垂直，标记板上的标记经过投影前透镜组6、投影后透镜组8和分束机构9后，在被测目标1的表面上形成多个标记，图示a1、a2、a3只是其中一个支路形成的三个标记，该支路只是分束机构9分出的三个支路中的一个(图中所示为a路)，详细描述参见图2的说明。标记经被测表面反射后经过耦合机构10、进入接受前透镜组11和接受后透镜组13、14构成的接受成像单元，成像到位置探测器15上，当被测面的位置发生变化时，位置探测器15上探测到的标记的位置也会发生相应的变化，从而达到探测的目的。

其中，投影前透镜组6和投影后透镜组8构成了双远心光学系统，接受前透镜组11和接受后透镜组13、14构成双远心放大光学系统，以提高测量精度。其中前透镜组11具有正的焦距，接受后透镜组13和14分别由具有负的和正的焦距的透镜组构成。