基板垂向光電檢測裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種基板垂向光電檢測裝置及方法，所述裝置包括：用于產(chǎn)生入射到所述待測基板上的投影光束的激光源，在所述投影光束于待測基板上的反射光方向依次設置有檢測光柵、第一透鏡、楔形棱鏡組、參考光柵及檢測模塊，所述投影光束的反射光經(jīng)過檢測光柵產(chǎn)生衍射，該各級次的衍射光由第一透鏡收集進而由對應設置的楔形棱鏡組分離，分離后經(jīng)過對應設置的所述參考光柵再度產(chǎn)生衍射，再分別由對應設置的檢測模塊的接收以檢測各級次的衍射光的光強。本發(fā)明基板垂向光電檢測裝置及方法提高了檢測精度，且結(jié)構(gòu)較簡單，成本較低。
【專利說明】基板垂向光電檢測裝置及方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光刻機【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基板垂向光電檢測裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著集成電路制造的發(fā)展，光刻機的集成度正逐漸增加，對光刻工藝中線寬要求逐漸減小，這也就是要求投影物鏡有較高的分辨力。通過增大光刻物鏡數(shù)值孔徑和縮短曝光波長可實現(xiàn)分辨力的提高，但同時這樣也是以降低了焦深DOF (Depth of Focus，焦點深度)為代價的。當實際焦深達不到微電子生產(chǎn)工藝所要求的焦深容差，將嚴重影響集成電路生產(chǎn)的成品率。因此，精確的調(diào)焦調(diào)平對集成電路生產(chǎn)中運用到的投影式光刻有著十分重要的意義。
[0003]在調(diào)焦調(diào)平測量系統(tǒng)的發(fā)展過程中，由于對其精度的要求，目前多采用光電測量系統(tǒng)進行調(diào)焦調(diào)平。例如從較早的基于偏置平板的焦平面偏差光電檢測方法、基于光柵和四象限探測器的光電測量方法及基于針孔和面陣CCD的光電探測方法。
[0004]對于上述現(xiàn)有測量系統(tǒng)，在設計時多應用CCD作為光電檢測裝置，由于單個CCD尺寸的限制，最小分辨率約在f2um左右，該方法只有通過附加投影及檢測分支的多鏡組光學模塊才能到達亞微米級的測量精度。這樣存在光機模塊數(shù)多、光強處理算法復雜、成本高的缺點。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的是提出一種測量精度較高且成本較低的基板垂向光電檢測裝置。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明提出了一種基板垂向光電檢測裝置，包括:用于產(chǎn)生入射到所述待測基板上的投影光束的激光源，在所述投影光束于待測基板上的反射光方向依次設置有檢測光柵、第一透鏡、楔形棱鏡組、參考光柵及檢測模塊，所述投影光束的反射光經(jīng)過檢測光柵產(chǎn)生衍射，該各級次的衍射光由第一透鏡收集進而由對應設置的楔形棱鏡組分離，分離后經(jīng)過對應設置的所述參考光柵再度產(chǎn)生衍射，再分別由對應設置的檢測模塊的接收以檢測各級次的衍射光的光強。
[0007]進一步，在上述基板垂向光電檢測裝置中，所述基板垂向光電檢測裝置還包括設于所述參考光柵及檢測模塊之間的調(diào)制光柵，所述調(diào)制光柵用來確定待測基板垂向運動過程中的方向。
[0008]進一步，在上述基板垂向光電檢測裝置中，所述調(diào)制光柵與參考光柵的結(jié)構(gòu)相同，所述調(diào)制光柵相對于參考光柵有四分之一個光柵周期的偏移，所述偏移在光強變化曲線中反應為π /4的相位偏移。
[0009]進一步，在上述基板垂向光電檢測裝置中，所述參考光柵與檢測光柵的光柵周期相同且為非刻槽部分鍍鉻的透射式光柵結(jié)構(gòu)。
[0010]進一步，在上述基板垂向光電檢測裝置中，所述檢測模塊接收到的各級衍射光光強I與待測基板的聞度Z之間的關(guān)系為:
【權(quán)利要求】
1.一種基板垂向光電檢測裝置，其特征在于，包括:用于產(chǎn)生入射到所述待測基板上的投影光束的激光源，在所述投影光束于待測基板上的反射光方向依次設置有檢測光柵、第一透鏡、楔形棱鏡組、參考光柵及檢測模塊，所述投影光束的反射光經(jīng)過檢測光柵產(chǎn)生衍射，該各級次的衍射光由第一透鏡收集進而由對應設置的楔形棱鏡組分離，分離后經(jīng)過對應設置的所述參考光柵再度產(chǎn)生衍射，再分別由對應設置的檢測模塊的接收以檢測各級次的衍射光的光強。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板垂向光電檢測裝置，其特征在于，所述基板垂向光電檢測裝置還包括設于所述參考光柵及檢測模塊之間的調(diào)制光柵，所述調(diào)制光柵用來確定待測基板垂向運動過程中的方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基板垂向光電檢測裝置，其特征在于，所述調(diào)制光柵與參考光柵的結(jié)構(gòu)相同，所述調(diào)制光柵相對于參考光柵有四分之一個光柵周期的偏移，所述偏移在光強變化曲線中反應為η/4的相位偏移。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板垂向光電檢測裝置，其特征在于，所述參考光柵與檢測光柵的光柵周期相同且為非刻槽部分鍍鉻的透射式光柵結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基板垂向光電檢測裝置，其特征在于，所述檢測模塊接收到的各級衍射光光強I與待測基板的聞度Z之間的關(guān)系為:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板垂向光電檢測裝置，其特征在于，所述基板垂向光電檢測裝置為三組，其均勻分布于待測基板的一端。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板垂向光電檢測裝置，其特征在于，所述楔形棱鏡組包括多個用于分離各級次衍射光的楔形棱鏡，所述多個楔形棱鏡的楔角由各級次的衍射光在參考光柵面上的成像位置確定。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板垂向光電檢測裝置，其特征在于，所述楔形棱鏡組和參考光柵之間還包括第二透鏡，用于與所述楔形棱鏡組配合分離所述各級次的衍射光。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板垂向光電檢測裝置，其特征在于，所述檢測模塊為采用以光電二極管為光電轉(zhuǎn)換裝置的光強信號采集及放大電路。
10.一種使用權(quán)利要求1所述的裝置進行基板垂向光電檢測方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 步驟S1:開啟激光源產(chǎn)生投影光束入射到所述待測基板上的檢測區(qū)域； 步驟S2:所述投影光束經(jīng)待測基板反射后經(jīng)過檢測光柵產(chǎn)生衍射，該各級次的衍射光由第一透鏡收集進而由對應設置的楔形棱鏡組分離； 步驟S3:分離后所述衍射光經(jīng)過參考光柵再產(chǎn)生衍射，且該各級次衍射光分別由對應設置的檢測模塊接收以檢測其光強； 步驟S4:根據(jù)所述光強計算待測基板的高度和傾斜。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的檢測方法，其特征在于，所述步驟S3還可包括:分離后光束依次經(jīng)過參考光柵及調(diào)制光柵產(chǎn)生衍射，所述調(diào)制光柵用來確定待測基板垂向運動過程中的方向。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的檢測方法，其特征在于，所述調(diào)制光柵與所述參考光柵的光柵結(jié)構(gòu)相同，所述調(diào)制光柵相對于所述參考光柵有四分之一個光柵周期的偏移，所述偏移在光強變化曲線中反應為η/4的相位偏移。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的檢測方法，其特征在于，所述參考光柵與檢測光柵的光柵周期相同且為非刻槽部分鍍鉻的透射式光柵結(jié)構(gòu)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的檢測方法，其特征在于，所述檢測模塊接收到的各級衍射光光強I與待測基板的高度Z之間的關(guān)系為:
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的檢測方法，其特征在于，所述基板垂向光電檢測裝置為三組以上，其均勻分布于待測基板的一端。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的檢測方法，其特征在于，所述楔形棱鏡組包括多個用于分離各級次衍射光的楔形棱鏡，所述多個楔形棱鏡的楔角由各級次的衍射光在參考光柵面上的成像位置確定。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的檢測方法，其特征在于，所述楔形棱鏡組和參考光柵之間還包括第二透鏡，用于與所述楔形棱鏡組配合分離所述各級次的衍射光。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的檢測方法，其特征在于，所述檢測模塊為采用以光電二極管為光電轉(zhuǎn)換裝置的光強信號采集及放大電路。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的檢測方法，其特征在于，步驟S4具體可為:獲得所述檢測裝置對應待測基板上檢測位置的水平坐標為(xl，yl)、(x2, y3)、(x3, y3)，計算出所述檢測位置的高度值Zp Z2、Z3,由最小二乘法擬和:
【文檔編號】G01B11/26GK103472677SQ201210189343
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年6月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月8日
【發(fā)明者】陳南曙, 李術(shù)新 申請人:上海微電子裝備有限公司
山東科威數(shù)控機床有限公司銑床官方網(wǎng)站今天是：2024-10-23切換城市[全國]-網(wǎng)站地圖
專業(yè)數(shù)控銑床產(chǎn)品供應商
20年生產(chǎn)經(jīng)驗，實力工廠，精工品質(zhì)，質(zhì)量有保障
