[发明专利]一种提高工艺适应性的调焦调平系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成电路装备制造领域，尤其涉及一种提高工艺适应性的调焦调平系统。

背景技术

光刻技术或称光学刻蚀术，已经被广泛应用于集成电路制造工艺中。该技术通过光刻系统曝光，将设计的掩模图形转移到光刻胶上。由于最终决定集成电路的特征尺寸，光刻系统作为集成电路制造工艺中的重要设备，其精度要求对于光刻工艺的重要性不言自明。为获得最佳成像效果，在曝光时，涂有光刻胶的硅片被吸附于承片台上，且其上表面需置于最佳像面高度。

在投影曝光设备中，必须有自动调焦控制系统（或称调焦调平系统）把硅片面精确带入到指定的曝光位置。现有技术中，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。

美国专利US4558949中记载了一种调焦调平装置，其系统原理如下：该调焦调平装置采用双4F结构，投影狭缝面、硅片面及其间的光学系统构成4F系统，将狭缝成像至硅片面；硅片面、探测狭缝面、及其间的光学系统构成4F系统，将硅片面的光斑图像成像于探测狭缝面。

然而由于硅片表面经过复杂的工艺处理，变成多层介质面，各层介质面上的线条图形经过后续的探测系统成像，叠加在投影狭缝像上导致投影狭缝像模糊，从而导致调焦调平的精度下降。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供高工艺适应性的调焦调平系，使狭缝完美成像，而其他介质层的线条成像模糊，从而提高调焦调平的精度。

为了实现上述发明目的，本发明公开一种提高工艺适应性的调焦调平系统，包括：一照明单元，用于产生一照明光束，该照明单元包括若干投影狭缝阵列；一投影单元，用于将该投影狭缝阵列投影至一待测物表面，根据该待测物表面所形成的多个测量光斑；一探测单元，用于该测量光斑成像至一探测狭缝阵列面；所述投影单元由一前组透镜和一后组透镜组成，所述探测单元由一前组投影和一后组透镜组成，同时调整所述投影单元和所述探测单元使投影光路和探测光路的光程呈非对称关系，但投影光路和探测光路的光程之和不变。

更进一步地，该投影单元的后组透镜偏移该理想成像位置的距离等于该探测单元的前组透镜偏移该理想成像位置的距离。

更进一步地，该投影单元的后组透镜离该待测物表面的理想成像位置近，该探测单元的前组透镜离该待测物表面的理想成像位置远。

更进一步地，该投影单元的后组透镜离该待测物表面的理想成像位置远，该探测单元的前组透镜离该待测物表面的理想成像位置近。

更进一步地，该投影单元的后组透镜偏离该待测物表面的理想成像位置值至少大于该探测单元焦深的2倍。

更进一步地，该投影单元和该探测单元均包括一相同的楔板组，用于改变经过该投影单元和该探测单元的光束的光程。

更进一步地，所述楔板组由两块结构相同且斜边相对贴合设置的楔板组成，其中一个楔板相对于另一个楔板移动。

更进一步地，该楔板组的垂直光轴方向的相对移动量H满足以下关系： ，为工作波长、为该楔板在工作波长处的折射率、为该楔板的楔角、为4F光学系统的物方最大张角。

更进一步地，所述投影单元中的楔板组位于所述投影单元与所述待测物表面的光路之间，所述探测单元中的楔板组位于所述待测物表面与所述探测单元的光路之间。

为克服上述问题，本发明提出一种提高工艺适应性的调焦调平系统，采用投影、探测支路的非对称设计，使狭缝完美成像，而其他介质层的线条成像模糊，从而提高调焦调平的精度。具体非对称设计，包括两种方案。第一种，使投影支路中4F后组透镜与硅片面的距离缩短、探测支路中4F前组透镜与硅片面的距离变长，但总光程不变。第二种，采用在投影、探测支路中各插入一完全相同的楔板组，楔板组由完全相同的两楔板组成且斜面贴合、可相对滑动，两楔板组的滑动方向相反，以达到总光程不变但投影、探测单支光路的光程改变。

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是本发明所示的调焦调平系统的结构示意图；

图2是理想双4F系统成像示意图；

图3是理想状态下介质层内的周期性线条在探测狭缝面以及投影狭缝在探测狭缝面的成像情况图；

图4是非对称时介质层内的周期性线条在探测狭缝面以及投影狭缝在探测狭缝面的成像情况图；

图5是本发明所示的调焦调平系统的第二实施方式的结构示意图；

图6是本发明所示的调焦调平系统的楔板组结构示意图；