CN100592214C - 一种基于微透镜阵列调焦调平的装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于微透镜阵列调焦调平的方法与装置,属于光电检测技术领域。本发明包括发射部分和接收部分。其中发射部分包括光源、聚焦透镜、针孔滤波器、扩束透镜、优化入瞳器件、微透镜阵列,转向反射镜;接收部分包括转向反射镜、微透镜阵列、聚焦透镜、微光机电系统(OMEMS)扫描反射镜、针孔滤波器和探测器。本发明采用优化入瞳器件控制通光量来改善测量光斑,或者通过开关状态控制成像点的数量来适应不同曝光视场;采用微透镜阵列替代狭缝阵列;采用微光机电系统(OMEMS)扫描反射镜替代单镜扫描;采用差分接收方法,降低对光源稳定性的要求,获得更高的测量精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于投影光刻系统中的调焦调平检测方法与装置,它的主要功能是对曝光硅片的表面相对于投影物镜的距离以及硅片二维倾斜角度进行高精度检测,特别是一种具有多点同时测量的调焦调平传感器,属于光学测量领域。
背景技术
在投影光刻系统中,硅片调焦调平测量系统在光刻机中用来测量硅片表面相对于投影物镜的高度和转角(Z、θX和θY),与工件台垂向3个执行器构成反馈系统,实时控制硅片的垂向位置,保证硅片当前场在曝光过程中始终处于投影物镜的焦深范围内。在初期的步进重复投影光刻机中,硅片的调平只需要整场调焦调平,即在硅片传输到承片台之后使整个硅片表面位于焦深范围以内。随着步进重复投影光刻机分辨率和生产率的提高,需要采用逐场调焦调平以适应有效焦深的快速缩短和硅片尺寸增大引起的面形偏差变大,即在曝光之前使曝光视场内的硅片区域位于有效焦深范围以内。逐场调焦调平开始应用于亚半微米分辨率的步进重复投影光刻机中,现已成为步进扫描投影光刻机的一项关键技术。随着集成电路的集成度的急剧增加,要曝光的线条也越来越细越来越密,投影物镜的分辨率不断提高,焦深也在不断减小,要想使要曝光的硅片相应的表面保持在焦深内,对调焦调平传感系统的测量精度和稳定性也提出了越来越高的要求。目前常用的光学非接触式多点测量调焦调平方法主要有三大类:1)基于狭缝阵列的多点测量法【日本Nikon公司采用的方法,SusumuMori.Higher NA ArF Scanning Exposure Tool on New Platform for further 100nmTechnology Node,2001,SPIE,4346,651】;2)基于针孔阵列的多点成像法【日本Canon公司采用的方法,美国专利号:6081614】;3)基于多光栅的莫尔条纹法【荷兰ASML公司采用的方法,美国专利号:5191200】。这三大光刻机厂商采用的调焦调平系统都是基于光电测量传感系统。这些系统采用完全相同、均匀分布的测量光斑,各有其测量特点。其中第一种方法是将狭缝阵列通过同一个光学成像系统成像在被测量物体表面上,再由另外一个光学成像系统成像,透过一个接收狭缝阵列入射到探测器上,通过离焦对光斑影响,来探测每一点接收到的光强。具体请参阅图1,入射光1透过狭缝阵列2,经过光学成像系统3、反射镜4、光学成像系统5和反射镜6,将狭缝阵列成像在被测量硅片表面7,在硅片上狭缝的像七行七列,覆盖整个曝光视场20,如图2所示。将硅片上狭缝像再次通过反射镜8、光学成像系统9、光学成像系统10,再经过扫描反射镜11反射,透过平行板12和狭缝阵列13入射到探测器14上。通过扫描反射镜11扫描调制,在探测器14上得到各个像透过狭缝阵列12能量的变化,从而得到硅片表面的信息。此技术存在以下几个方面的不足:首先,多狭缝阵列通过同一个成像系统,成像到同一个面上,光学设计时需要考虑大视场成像问题,增加了光学设计难度;其次,单一的扫描反射镜对所有光点透过接收狭缝阵列进行统一扫描,很难提高单点测量精度,从而降低了系统测量精度;第三,采用扫描接收各点光强方法,对光源本身稳定性要求也比较高。
发明内容
本发明在已有技术【1】的基础上,提出了一种基于微透镜阵列成像系统,降低系统光学设计的难度。并利用微光机电系统(OMEMS)扫描反射镜替代技术【1】中单一扫描反射镜方式,提高单点测量精度;利用差分接收方法替代单一的接收,降低了对光源稳定性的要求,且提高了测量分辨率。这些新技术的使用,提高整个系统的测量精度和系统整体适应性。
本发明的技术方案如下:
本发明用于投影光刻机调焦调平测量系统,包括两大部分:发射部分、接收部分。发射部分、接收部分其中发射部分包括光源、聚焦透镜、针孔滤波器、扩束透镜、优化入瞳器件、微透镜阵列,转向反射镜;接收部分包括转向反射镜、微透镜阵列、聚焦透镜、微光机电系统(OMEMS)扫描反射镜、针孔滤波器和探测器;各部件之间的连接关系见图3,光源经过聚焦透镜聚焦到针孔滤波器;光线透过针孔滤波器,通过扩束透镜,变成平行光,透过优化入瞳器件;在优化入瞳器件后面放置微透镜阵列,使各个微透镜分别对准从优化入瞳器件透过的光线;透过微透镜阵列的光线经过转向反射镜反射到硅片表面;经过硅片和转向反射镜反射,透过另外一个微透镜阵列,再经过聚焦透镜聚焦和微光机电系统(OMEMS)扫描反射镜反射,透过针孔滤波器,入射到探测器上。采用优化入瞳器件控制通光量来改善测量光斑,或者通过开关状态控制成像点的数量来适应不同曝光视场;采用微透镜阵列替代狭缝阵列;采用微光机电系统(OMEMS)扫描反射镜替代单镜扫描;采用差分接收方法,降低对光源稳定性的要求,获得更高的测量精度。
可以用液晶光阀替代优化入瞳器件。
微透镜阵列为处在同一个平面内的不同焦距的微透镜阵列或者处在不同平面内相同聚焦的微透镜阵列。
光源为微白光光源或者红外宽带激光器光源或者不同波长的激光器阵列的混合光源。
转向反射镜为平面反射镜或者反射棱镜。
探测器为单个CCD或者多窗口CCD阵列或者多窗口的硅光探测器阵列。
微光机电系统(OMEMS)扫描反射镜为一维扫描或者二维扫描。
本发明的一种基于微透镜阵列调焦调平的调焦调平测量方法,步骤为:
(1)光源经过整形,通过聚焦透镜聚焦入射到针孔滤波器,再经过扩束透镜扩束;
(2)扩束后的平行光通过优化入瞳器件控制通光量;
(3)在后面利用微透镜阵列对准相应的平行光束,光线透过微透镜阵列;
(4)再经过平面反射镜聚焦到被测硅片表面上;
(5)硅片表面将光线反射,再经过平面反射镜,透过另外一个微透镜阵列;
(6)透过微透镜阵列的光,再经过一个聚焦透镜和平面反射镜反射,透过针孔滤波器,入射探测器上;
(7)光电探测器输出的信号,经过信号处理后即得到被测硅片表面的位置形貌信息,通过运动控制板驱动三个驱动调节基板表面的高度和倾斜,使测量基板表面位于投影物镜的可用焦深范围内。
接收部分探测原理可以为差分探测原理。
从光源发出的光经过光束整形、空间滤波扩束,再经过优化入瞳器件控制每个微透镜的通光量,透过微透镜阵列,再经过转向反射镜成像在被测硅片面上。从被测硅片表面反射后的光线经过另外一个转向反射镜、接收微透镜阵列、聚焦透镜、微光机电系统(OMEMS)扫描反射镜、针孔滤波器,入射到探测器上。光电探测器输出的信号,经过信号处理后即得到被测硅片表面的位置形貌信息,通过运动控制板驱动三个驱动调节基板表面的高度和倾斜,使测量基板表面位于投影物镜的可用焦深范围内。
所述的优化入瞳器件可以优化每个微透镜的通光量,优化在硅片上光斑质量,还可以利用其对单点关闭或开通来改变入射光斑数量,从而可以适应不同的曝光视场。
本发明与背景技术相比所具有的特点:
其一、本发明采用优化入瞳器件控制通光量来改善测量光斑,提高测量精度;或者通过开关状态控制成像点的数量来适应不同曝光视场,提高了芯片设计和生产的灵活性。
其二、本发明采用微透镜阵列替代了先技术【1】中的狭缝阵列,能够优化各测量点的成像质量,降低光学设计难度。
其三、本发明采用微光机电系统(OMEMS)扫描反射镜替代了先技术【1】中单镜扫描,能优化各测量点的测量精度。
其四、本发明采用差分方法替代先技术【1】中的方法,降低了对光源稳定性的要求,从而可获得更高的测量精度。
附图说明
图1是已有技术【1】的调焦调平系统示意图,其中:1-为入射光,2-为狭缝阵列,3、5、9、10-为光学成像系统,4、6、8-平面反射镜,11-为扫描反射镜,12-为平行玻璃板,13-接收狭缝阵列,14-探测器;
图2是已有技术【1】在硅片上成像的狭缝阵列,其中:20-曝光视场,21-狭缝像点;
图3是本发明具体实施例,其中:300-为光源,301-为聚焦透镜,302、312-为针孔滤波器,303-为扩束透镜,304-为优化入瞳器件,305、309-为微透镜阵列,306、308-为平面反射镜,307-为被测硅片,310-为聚焦透镜,311-为OMEMS扫描反射镜,313-为探测器;
图4是本发明中不同焦距的微透镜阵列结构示意图,其中:40-为不同焦距微透镜阵列,41-为单个微透镜;
图5是接收部分扫描反射结构,其中:50-为聚焦透镜,51-为OMEMS扫描反射镜,52-为针孔滤波器,53-为探测器;
图6是微光机电系统(OMEMS)扫描反射镜结构示意图,其中:60-为OMEMS扫描反射镜,61-为单个微反射镜;
图7是差分扫描原理示意图,其中:70-为分光器;71、76-为聚焦透镜,72、77-为OMEMS扫描反射镜,73、79-为焦平面,74、78-为针孔滤波器,75、80-探测器;
图8-是相同焦距微透镜阵列安装结构侧面示意图,其中:81-为相同焦距微透镜阵列,82-为微透镜。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明。
如图3所示,为本发明光刻机调焦调平系统的结构示意图。本发明调焦调平装置的光学系统包括两大模块,即发射模块和接收模块。
以下依次结合附图3逐一说明本发明光学系统的各个组成模块。
光源300经过整形,通过聚焦透镜301聚焦入射到针孔滤波器302,再经过扩束透镜303扩束。扩束后的平行光通过优化入瞳器件304控制通光量。在304后面利用微透镜阵列305对准相应的平行光束,光线透过微透镜阵列305,再经过平面反射镜306聚焦到被测硅片表面307上。硅片表面307将光线反射,再经过平面反射镜308,透过另外一个微透镜阵列309。透过微透镜阵列309的光,再经过一个聚焦透镜310和平面反射镜311反射,透过针孔滤波器312,入射探测器313上。其中微透镜阵列305、309为49个微透镜组成,有七种不同的焦距,其具体结构示意图如图4所示,透镜阵列为七行七列,其中每一列为相同焦距的透镜,每一行为不同焦距,焦距大小正好形成阶梯状,使通过优化入瞳器件304的每一路光经过焦距不等透镜阵列,在被测硅片表面307上得到相同大小光斑,即微透镜阵列305、309的所有焦点为位于被测量硅片表面307。对于光斑质量还可以通过优化入瞳器件304来优化。转向反射镜305、308使透过微透镜阵列的光,以大角度入射到被测硅片表面307上,由于被测硅片307的表面镀了多层膜,因此,转向反射镜306、308应使入射光尽量大的角度入射,避免反射面的干涉效应,且增大反射率。
系统的接收模块如图5所示,光线通过聚焦透镜50和OMEMS扫描反射镜51反射,其中OMEMS扫描反射镜51具体结构如图6所示,由微小平面镜61阵列组成,每块微小平面反射镜可以独立二维扫描。OMEMS扫描反射镜51对每束光进行单独扫描,使其透过针孔滤波器52,入射到探测器53上,得到硅片307的离焦信息和硅片307的二维倾斜信息。为了降低系统对光源稳定性的要求,可以采用差分的接收方式,其具体示意图如图7所示。用分光器71把经过微透镜阵列309的光分成两部分,即反射光和透射光。其中透射光通过聚焦透镜71、OMEMS扫描反射镜72、针孔74入射到探测器75上。其中针孔滤波器74放置在聚焦透镜71焦平面73的后面,使其处于离焦状态。同理,分光器71的反射光也透过一个聚焦透镜76、OMEMS扫描反射镜77和针孔滤波器78,入射到探测器80上。其中针孔滤波器78位于聚焦透镜76的焦平面79的前面,使其处于离焦状态。分光器71的透射光和反射光,分别通过相同的光学系统,所不同的是针孔滤波器78和74分别处于焦平面对称离焦位置。利用探测器75和探测器80得到的信息,对应点进行相减,即作差,得到硅片307的离焦信息和硅片307的二维倾斜信息。系统的差分接收还可以采用如图7所示相类似差分结构,即在分光器71前加上一个聚焦透镜,同时撤销聚焦透镜72和76。
测量系统中的微透镜阵列305和309还可以采用相同焦距透镜阵列,但七列相同焦距的微透镜,安装结构要如图9所示,成为阶梯状,使七列微透镜阵列的聚焦刚好落在被测硅片表面307上。
Claims (8)
1.一种基于微透镜阵列调焦调平的装置,该装置包括两大部分:发射部分、接收部分,其中发射部分包括光源(300)、第一聚焦透镜(301)、第一针孔滤波器(302)、扩束透镜(303)、优化入瞳器件(304)、第一微透镜阵列(305),第一转向反射镜(306);接收部分包括第二转向反射镜(308)、第二微透镜阵列(309)、第二聚焦透镜(310)、微光机电系统扫描反射镜(311)、第二针孔滤波器(312)和探测器(313);其特征在于:各部件之间的连接关系为光源(300)经过第一聚焦透镜(301)聚焦到第一针孔滤波器(302),光线透过第一针孔滤波器(302),通过扩束透镜(303)变成平行光,透过优化入瞳器件(304);在优化入瞳器件(304)后面放置第一微透镜阵列(305),使各个微透镜分别对准从优化入瞳器件(304)透过的光线;透过第一微透镜阵列的光线经过第一转向反射镜(306)反射到硅片(307)表面;经过硅片(307)和第二转向反射镜(308)反射,透过第二微透镜阵列(309),再经过第二聚焦透镜(310)聚焦和微光机电系统扫描反射镜(311)反射,透过第二针孔滤波器(312),入射到探测器(313)上。
2.根据权利要求1所述的一种基于微透镜阵列调焦调平的装置,其特征在于:用液晶光阀替代优化入瞳器件(304)。
3.根据权利要求1所述的一种基于微透镜阵列调焦调平的装置,其特征在于:第一微透镜阵列(305)和第二微透镜阵列(309)为处在同一个平面内的不同焦距的微透镜阵列。
4.根据权利要求1所述的一种基于微透镜阵列调焦调平的装置,其特征在于:光源(300)为红外宽带激光器光源。
5.根据权利要求1所述的一种基于微透镜阵列调焦调平的装置,其特征在于:第一转向反射镜(306)和第二转向反射镜(308)为平面反射镜或者反射棱镜。
6.根据权利要求1所述的一种基于微透镜阵列调焦调平的装置,其特征在于:探测器(313)为单个CCD或者多窗口CCD阵列或者多窗口的硅光探测器阵列。
7.根据权利要求1所述的一种基于微透镜阵列调焦调平的装置,其特征在于:微光机电系统扫描反射镜(311)为一维扫描或者二维扫描。
8.根据权利要求1所述的一种基于微透镜阵列调焦调平的装置,其特征在于:接收部分探测原理为差分探测原理。
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CN103091992B (zh) * | 2011-11-02 | 2015-02-11 | 上海微电子装备有限公司 | 一种工件位置校正装置及其校正方法 |
CN103838088B (zh) * | 2012-11-23 | 2016-12-07 | 上海微电子装备有限公司 | 一种调焦调平装置及调焦调平方法 |
CN103115583B (zh) * | 2013-01-29 | 2015-07-29 | 哈尔滨工业大学 | 基于受激辐射的Mirau荧光干涉显微测量装置 |
CN103105142B (zh) * | 2013-01-29 | 2015-09-02 | 哈尔滨工业大学 | 基于被测表面荧光激发的长工作距轮廓测量装置 |
CN103090787B (zh) * | 2013-01-29 | 2016-01-20 | 哈尔滨工业大学 | 基于被测表面荧光激发的共焦显微测量装置 |
CN103115582B (zh) * | 2013-01-29 | 2015-07-29 | 哈尔滨工业大学 | 基于受激辐射的迈克尔逊荧光干涉显微测量装置 |
CN103969961B (zh) * | 2013-02-04 | 2016-04-20 | 上海微电子装备有限公司 | 一种调焦调平系统 |
KR102082702B1 (ko) | 2013-03-28 | 2020-02-28 | 엘지전자 주식회사 | 레이저 영상표시장치 |
CN104749901B (zh) * | 2013-12-31 | 2017-08-29 | 上海微电子装备有限公司 | 一种调焦调平装置 |
CN104268621B (zh) * | 2014-09-22 | 2017-10-03 | 无锡名谷科技有限公司 | 一种硅片数片装置及数片方法 |
CN105700296B (zh) * | 2014-11-26 | 2019-04-30 | 上海微电子装备(集团)股份有限公司 | 硅片表面高度和倾斜度检测装置及方法 |
CN107450287B (zh) | 2016-05-31 | 2019-10-25 | 上海微电子装备(集团)股份有限公司 | 调焦调平测量装置及方法 |
CN107907965B (zh) * | 2017-11-27 | 2020-08-28 | 成都信息工程大学 | 一种调节微透镜阵列焦距的方法及装置 |
CN108398449B (zh) * | 2018-04-23 | 2020-06-30 | 浙江工业大学 | 用于微型化x射线阵列组合折射透镜集成组件的x射线折光器 |
CN112304904B (zh) * | 2019-07-15 | 2023-11-03 | 松山湖材料实验室 | 基于滤波阵列的硅片反射率检测方法 |
CN110441754B (zh) * | 2019-07-22 | 2022-08-30 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 细分视场光学效率可控制的光学接收装置 |
CN113030912B (zh) * | 2019-12-09 | 2024-05-28 | 觉芯电子(无锡)有限公司 | 一种基于扫描振镜的激光雷达系统 |
CN113059807B (zh) * | 2021-03-18 | 2022-05-06 | 之江实验室 | 基于均匀活性光片的高轴向分辨率三维打印方法和装置 |
CN113625533B (zh) * | 2021-07-27 | 2022-04-19 | 电子科技大学 | 考虑系统耦合特性的光刻机工件台调平调焦方法 |
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一种步进扫描投影光刻机承片台不平度检测新技术. 何乐等.光学学报,第27卷第7期. 2007 |
一种步进扫描投影光刻机承片台不平度检测新技术. 何乐等.光学学报,第27卷第7期. 2007 * |
光刻机硅片表面不平度原位检测技术. 张冬青等.光子学报,第35卷第12期. 2006 |
光刻机硅片表面不平度原位检测技术. 张冬青等.光子学报,第35卷第12期. 2006 * |
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