[发明专利]一种调焦调平系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成电路装备制造领域，尤其涉及一种用于光刻设备的调焦调平系统。

背景技术

在投影光刻装置中，通常使用硅片调焦调平探测装置来实现对硅片表面特定区域进行高度和倾斜度的测量。该测量装置要求的精度较高，且操作时不能损伤硅片。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，多使用光学测量法来实现对硅片的调焦调平测量。光学调焦调平探测装置的技术多种多样。在高度测量系统中，使用投影狭缝和探测狭缝来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。

美国专利US4650983中记载了一种调焦调平检测装置和方法，其中采用扫描反射镜来调制包含被测物体（比如：半导体衬底或硅片）表面相对光刻机投影光学系统焦平面的离焦高度信息的光信号，并使经过扫描反射镜调制的光信号通过光敏探测器转变成包含离焦高度信息的模拟电信号，最后再通过相敏解调（PSD）电路从模拟电信号中解调出实际的离焦高度数据。

美国专利US20110176139(A1)中，通过分束器解决精确测量硅片前表面位置及倾斜的问题。主光束进入一调整机构，并反射后与参考光束合并，然后到达探测器。探测器用以探测主光束与参考光束合并后光束的相干性及它们的相对位置。调整机构用以使得元部件的相对位置可变，使主光束和参考光束之间的光程差及相对位置变得独立可调，从而起到精确探测硅片前表面位置及倾斜的作用。

扫描反射镜光学系统，具有扫描反射镜和扫描反射镜驱动器，扫描反射驱动器驱动扫描反射镜的反射表面绕其旋转轴作周期性简谐振动。数字光电探测装置，接收反射镜处的光强信号，并将其转变为数字信号输出调焦调平测量装置控制器，接收数字光电探测装置的输出信号，计算并输出离焦高度。

双工件台浸液式光刻机中有两个工件台，一个位于投影物镜下的曝光位置，另一个位于投影物镜旁边的测量位置。调焦调平传感器位于测量位置。随着调焦调平传感器测量精度的提高，其量程越来越小，这就要求光路在调制过程中的扫描反射镜必须以一个更小的摆角稳定运行，通常振幅为100μrad。而这样小振幅的扫描反射镜在工程上较难实现。

发明内容

本发明的目的在于提出一种分立式单方向光斑放大装置，将探测单元接收到的光斑在扫描方向进行单独放大，应用于调焦调平分系统的探测单元。这样，扫描反射镜的振幅也会相应的变大，降低了对扫描反射镜的要求。此外，对光斑的放大，降低了对系统装机精度的要求。

为了实现上述发明目的，本发明提出一种调焦调平系统，包括光源、投影狭缝、投影单元、成像单元、扫描反射镜、探测狭缝和探测单元，所述光源发出的光经过所述投影狭缝后形成投影光斑，所述投影光斑经过所述投影单元并经硅片面反射后形成测量光斑，所述测量光斑经过所述成像单元并投影在所述扫描反射镜上，再经过所述扫描反射镜反射进入所述探测单元，从而得到所述硅片的高度信息，其特征在于，还包括一用于在扫描方向上放大所述测量光斑的微透镜阵列，所述微透镜阵列位于光路中所述成像单元之后、所述扫描反射镜之前，所述微透镜的数量与所述投影光斑的数量相同，所述微透镜的排列与所述投影光斑的位置相互对应。

较优地，所述单方向放大装置为一维微透镜阵列。

较优地，所述单方向放大装置为二维微透镜阵列。

本发明通过对调焦调平分系统的探测单元接收到的光斑在扫描方向的独立放大，扫描反射镜的振幅也相应的变大，能降低系统对扫描反射镜振幅的要求 ，同时能减低系统对投影狭缝与探测狭缝安装一致性的要求。

附图说明

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

图1是光刻装置调焦调平系统原理图；

图2是一维测量光斑布局示意图；

图3是本发明放大装置一维微透镜阵列示意图；

图4是光路经过微透镜阵列放大示意图；

图5是本发明一维光斑经过微透镜阵列放大示意图；

图6是二维测量光斑布局示意图；

图7是二维微透镜阵列示意图；

图8是本发明二维光斑经过微透镜阵列放大示意图；

图9是狭缝示意图；

图10是经过微透镜阵列放大后狭缝示意图；

图11是扫描反射镜振幅与扫描角示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。