一種垂向位置測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種光刻系統(tǒng)中測量曝光位置的 垂向位置測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 投影光刻機(jī)是一種把掩模上的圖案通過物鏡投影到硅片面上的裝置。在投影曝光 設(shè)備中，必須有自動(dòng)調(diào)焦控制系統(tǒng)把硅片面精確帶入到指定的曝光位置，實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)有多 種不同的技術(shù)方案。在探測光路中，放置有一個(gè)掃描反射鏡和一個(gè)探測狹縫；掃描反射鏡以 某個(gè)頻率作高速簡諧振動(dòng)，導(dǎo)致投影光斑在探測狹縫處也產(chǎn)生高速往復(fù)掃描運(yùn)動(dòng)。由于狹 縫的遮光作用，光電探測器最終探測的信號(hào)將成為某種動(dòng)態(tài)測量信號(hào)，通過對該動(dòng)態(tài)測量 信號(hào)進(jìn)行分析處理，可以獲取高信噪比的光斑位置，進(jìn)而獲取硅片的高度值，并根據(jù)該高度 值對硅片的支撐機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，直到硅片位于最佳焦面。調(diào)焦調(diào)平技術(shù)作為公知原理這里 不做贅述。
[0003] 一般情況下，硅片的曝光位置在硅片介質(zhì)的上表面，但是在某些工藝?yán)?，要求曝?位置在硅片介質(zhì)上表面與硅片上表面之間的某個(gè)位置。由于原方案垂向精測范圍有限，硅 片介質(zhì)厚度達(dá)幾十或上百微米，因此原方案在這種工藝?yán)餆o法實(shí)現(xiàn)，不能實(shí)現(xiàn)大測量范圍 內(nèi)高精度測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提出一種高精度、測量范圍更大的垂向位置測量裝置。
[0005] 本發(fā)明提出一種垂向位置測量裝置，其特征在于，沿光路方向依次包括：照明光 源，用于發(fā)射照明光束；第一光學(xué)組件，用于產(chǎn)生平行光照射到投影狹縫；投影狹縫；第二 光學(xué)組件，用于將投影狹縫成像到被測對象表面；第三光學(xué)組件，用于接收被測對象表面反 射的投影狹縫成像，并對成像進(jìn)行光學(xué)調(diào)制；第四光學(xué)組件，用于將投影狹縫成像在探測狹 縫位置；探測狹縫；光電傳感器，用于接收探測狹縫所成的像；以及信號(hào)處理單元，用于接 收光電傳感器信號(hào)并計(jì)算垂向位置；其中，所述投影狹縫、探測狹縫與光電傳感器的數(shù)量相 等并且位置對應(yīng)，每個(gè)光電傳感器由N個(gè)單元組成，每個(gè)單元具有獨(dú)立的光電信號(hào)接收和 輸出功能，每個(gè)單元在測量方向上的尺寸與每個(gè)投影狹縫的尺寸相等，每個(gè)光電傳感器在 測量方向上的尺寸與每個(gè)探測狹縫的尺寸相等。
[0006] 較優(yōu)地，所述N大于等于3。
[0007] 較優(yōu)地，所述投影狹縫數(shù)量為1或5。
[0008] 較優(yōu)地，所述投影狹縫為菱形。
[0009] 較優(yōu)地，當(dāng)N為奇數(shù)時(shí)，所述垂向位置Z : M-X-I
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種垂向位置測量裝置，其特征在于，沿光路方向依次包括： 照明光源，用于發(fā)射照明光束； 第一光學(xué)組件，用于產(chǎn)生平行光照射到投影狹縫； 投影狹縫； 第二光學(xué)組件，用于將投影狹縫成像到被測對象表面； 第三光學(xué)組件，用于接收被測對象表面反射的投影狹縫成像，并對成像進(jìn)行光學(xué)調(diào) 制； 第四光學(xué)組件，用于將投影狹縫成像在探測狹縫位置； 探測狹縫； 光電傳感器，用于接收探測狹縫所成的像；以及 信號(hào)處理單元，用于接收光電傳感器信號(hào)并計(jì)算垂向位置； 其中，所述投影狹縫、探測狹縫與光電傳感器的數(shù)量相等并且位置對應(yīng)，每個(gè)光電傳感 器由N個(gè)單元組成，每個(gè)單元具有獨(dú)立的光電信號(hào)接收和輸出功能，每個(gè)單元在測量方向 上的尺寸與每個(gè)投影狹縫的尺寸相等，每個(gè)光電傳感器在測量方向上的尺寸與每個(gè)探測狹 縫的尺寸相等。
2. 如權(quán)利要求1所述的垂向位置測量裝置，其特征在于，所述N大于等于3。
3. 如權(quán)利要求2所述的垂向位置測量裝置，其特征在于，所述投影狹縫數(shù)量為1或5。
4. 如權(quán)利要求1所述的垂向位置測量裝置，其特征在于，所述投影狹縫為菱形。
5. 如權(quán)利要求1所述的垂向位置測量裝置，其特征在于，當(dāng)N為奇數(shù)時(shí)，所述垂向位置 Z：
當(dāng)N為偶數(shù)時(shí)，所述垂向位置Z:
量信息其中，&為光電傳感器第n個(gè)單元的光強(qiáng)相關(guān)量，￡,為光電傳感器第n個(gè)單元 的光強(qiáng)相關(guān)量與垂向位置轉(zhuǎn)換系數(shù)，R為每個(gè)單元的量程為開關(guān)量，當(dāng)單元探測有效 時(shí)，為1，當(dāng)單元無效時(shí)，511；為〇,每次只有1個(gè)單元有效，其它單元無效。
【專利摘要】本發(fā)明提出一種垂向位置測量裝置，其特征在于，沿光路方向依次包括：照明光源，用于發(fā)射照明光束；第一光學(xué)組件，用于產(chǎn)生平行光照射到投影狹縫；投影狹縫；第二光學(xué)組件，用于將投影狹縫成像到被測對象表面；第三光學(xué)組件，用于接收被測對象表面反射的投影狹縫成像，并對成像進(jìn)行光學(xué)調(diào)制；第四光學(xué)組件，用于將投影狹縫成像在探測狹縫位置；探測狹縫；光電傳感器，用于接收探測狹縫所成的像；以及信號(hào)處理單元，用于接收光電傳感器信號(hào)并計(jì)算垂向位置；其中，所述投影狹縫、探測狹縫與光電傳感器的數(shù)量相等并且位置對應(yīng)，每個(gè)光電傳感器由N個(gè)單元組成，每個(gè)單元具有獨(dú)立的光電信號(hào)接收和輸出功能，每個(gè)單元在測量方向上的尺寸與每個(gè)投影狹縫的尺寸相等，每個(gè)光電傳感器在測量方向上的尺寸與每個(gè)探測狹縫的尺寸相等。
【IPC分類】G01B11-00, G03F7-20
【公開號(hào)】CN104808447
【申請?zhí)枴緾N201410035494
【發(fā)明人】王興海, 王海江
【申請人】上海微電子裝備有限公司
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2014年1月26日