CN102768477A - 一种调焦调平检测装置 - Google Patents

Abstract

一种对光源进行调节的调焦调平检测装置，在所述装置中光源发出的光由分光镜分为两束，一束由光强探测器进行光强检测，另一束经投影单元入射到硅片等材料上，由硅片反射后进入信号处理单元，由其进行光电转换、信号处理，主控制器根据光强探测器检测到的光源的当前光强信号情况对光源控制器或信号处理单元进行控制。

Description

一种调焦调平检测装置

技术领域

本发明涉及光刻领域，尤其涉及应用于光刻机的调焦调平检测装置。

背景技术

投影光刻机是一种把掩模上的图案通过投影物镜投影到硅片表面的设备。为了使硅片表面位于指定的曝光位置，必须有自动调焦调平系统进行精确控制。目前，ASML、NIKON、CANON公司的自动调焦调平技术最具代表性。自动调焦调平系统一般由光源、光阑、投影分支、检测分支、信号处理单元等部分构成，以获取曝光场内硅片表面高度与倾斜信息。通常，自动调焦调平系统设计使用的光源都设定以最佳功率运行、发出近似恒定的光强，但实际上光源是在不断老化的，其光强整体呈递减趋势，使得自动调焦调平系统投影分支投射到硅片表面的入射光经反射后，其光强衰减程度变大，检测分支检测到的光强信号变弱，影响自动调焦调平系统检测精度，因而需对自动调焦调平系统的光源老化问题进行改进。

SMEE的公开日期为2009年7月24日中国专利申请200910055388.4中提供了一种利用基准板对自动调焦调平系统老化后的光源进行调整的方法，该方法流程比较简单，但也存在着需要利用基准板对光源进行定期维护、增加客户使用复杂度的缺陷。

光刻机自动调焦调平系统采用的多点探测、对探测狭缝成像图像进行调制等技术的前提条件是设计使用的光源光强恒定，但实际上光源是在不断老化的，使得自动调焦调平分系统检测分支检测到的光强信号变弱，降低了信噪比，影响到分系统的检测精度。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种对光源进行调节的调焦调平检测装置，在所述装置中光源发出的光由分光镜分为两束，一束由光强探测器进行光强检测，主控制器根据光强探测器检测到的光强信号情况，通过光源控制器对光源光强实施调控；另一束经投影单元入射到硅片等材料上，由硅片反射后进入信号处理单元，由其进行光电转换及信号处理。

利用上述装置对光源进行调节的方法，包括以下步骤：

1)在整机集成时，所述光源以最佳工作电压Uo工作，所述主控制器获取并记录所述光强探测器实时测得的、由所述分光镜从所述光源分出的光束的光强Io，其中，所述最佳工作电压Uo由整机集成前的测校流程获得；

2)在整机正常工作期间，所述主控制器周期性地实时获取所述光强探测器实时测得的、由所述分光镜分出光线的当前光强情况Ic；

3)所述主控制器判断当前光强Ic是否发生明显衰减，如果发现发生明显衰减，则所述主控制器对所述光源控制器进行控制：将光源的工作电压改变为Uc＝Uo*f(Io，Ic)，其中，f(Io，Ic)为Io与Ic之间的函数映射关系式，使所述光强探测器检测到的光强Ic恢复到整机集成时Io的水平；

4)计算光源的工作电压Uc的累积调整次数，达到预定值时进入光源维护流程进行光源报废、更换等处理。

本发明还提出了一种对信号增益进行调节的调焦调平检测装置，光源发出的光线经分光镜分为两束，一束由光强探测器进行光强检测，主控制器根据光强探测器检测到的光强信号情况，对信号处理单元的信号增益情况进行控制；另一束经投影单元入射到硅片等材料上，反射后进入检测单元，由检测单元进行光电转换，再由信号处理单元进行包括信号增益在内的信号处理。

利用上述装置对信号增益进行调节的方法，包括以下步骤：

1)在整机集成时，所述光源以最佳工作电压Uo工作，所述主控制器获取并记录所述光强探测器实时测得的、由所述分光镜从所述光源分出光线的光强情况Io，所述信号处理单元对所述检测单元输出的光电转换信号的最佳增益Go；最佳工作电压Uo、最佳增益Go由整机集成前的测校流程获得；

2)整机正常工作期间，所述主控制器周期性地实时获取所述光强探测器实时测得的、由所述分光镜分出光线的当前光强情况Ic；

3)所述主控制器判断当前光强Ic是否发生明显衰减，如果发现发生明显衰减，则所述主控制器对所述信号处理单元进行控制，将其对所述检测单元输出的光电转换信号的增益增大为Gc＝Go*f(Io，Ic)，其中，f(Io，Ic)为Io与Ic之间的函数映射关系式，使所述经过增益调节后的光电转换信号保持恒定；

4)计算所述光电转换信号增益Gc的累积调整次数，达到预定值时进入光源维护流程进行光源报废、更换等处理。

本发明旨在通过对光源光强的周期性实时采样，获取当前的光源光强信息，从而对光源的光强进行调控，实现光强的恒定输出，使得光源光强光电转换后的信号基本恒定；或者由光源的当前光强信息对信号处理单元进行调整，实现对光源光强光电转换后的信号基本恒定，提高信噪比，进而提高自动调焦调平系统的检测精度，提高光刻机产率与工作寿命。

本发明无需利用基准板对光源进行定期维护，不会增加客户使用复杂度，并且还可以对光源的使用寿命进行实时预警。

附图说明

图1所示为根据本发明的对光源进行调节的调焦调平检测装置的物理结构示意图；

图2所示为根据本发明的对信号增益进行调节的调焦调平检测装置的物理结构示意图；

图3所示为根据本发明的调焦调平检测装置对光源进行调节的流程图；

图4所示为根据本发明的调焦调平检测装置对信号增益进行调节的流程图。

具体实施方式

下面，结合附图详细描述根据本发明的优选实施例。为了便于描述和突出显示本发明，附图中省略了现有技术中已有的相关部件，并将省略对这些公知部件的描述。

图1所示为根据本发明的对光源进行调节的调焦调平检测装置的物理结构示意图。在该装置中投影物镜2将掩模1的图案投影至工件台3上的硅片4的上表面，光源5发出的光由分光镜6分为两束，一束由光强探测器9进行光强检测，另一束经投影单元7入射到硅片4上，由硅片4反射后进入信号处理单元8，由其进行光电转换、信号处理，实现对硅片4上表面垂向位置的检测。主控制器10根据光强探测器9检测到的光源5的当前光强信号情况Ic对光源控制器11进行控制。具体过程如图3的流程图所示：

1.在整机集成时，光源5以最佳工作电压Uo工作，主控制器10获取并记录光强探测器9实时测得的、由分光镜6从光源5分出光线的光强情况Io。最佳工作电压Uo由整机集成前的测校流程获得；

2.整机正常工作期间，主控制器10周期性地实时获取光强探测器9实时测得的、由分光镜6分出光线的当前光强情况Ic；

3.主控器10判断当前光强Ic是否发生明显衰减，如果发现发生明显衰减，比如，某一时刻检测到的光强信号Ic仅有整机集成时Io的96％(或其他值，根据整机工艺性能参数而定)，则主控制器10对光源控制器11进行控制：改变光源5的工作电压Uc(Uc＝Uo*f(Io，Ic)，式中的f(Io，Ic)为Io与Ic之间的函数映射关系式)，使光强探测器检测到的光强Ic恢复到整机集成时Io的水平，从而保证光源光强经检测单元9光电转换、信号处理后的信号So基本恒定，进而提高自动调焦调平系统的检测精度，以及提高光刻机产率与工作寿命；

4.计算光源5的工作电压Uc的累积调整次数，若达到N次(根据整机工艺性能参数而定)，则进入光源维护流程进行光源报废、更换等处理。

图2所示为根据本发明的调焦调平装置对信号增益进行调节的物理结构图，投影物镜2将掩模1的图案投影到工件台3上的硅片4的上表面，光源5发出的光线经分光镜6分为两束，一束由光强探测器9进行光强检测，另一束经投影单元7入射到硅片4上，反射后进入检测单元8，由8进行光电转换，再由信号处理单元11进行包括信号增益在内的信号处理，实现对硅片4上表面垂向位置的检测。

主控制器10根据光强探测器9检测到的光源5的当前光强信号情况Ic对信号处理单元11的信号增益情况Gc进行控制。具体过程如图4的流程图所示：

1.在整机集成时，光源5以最佳工作电压Uo工作，主控制器10获取并记录光强探测器9实时测得的、由分光镜6从光源5分出光线的光强情况Io，记录信号处理单元11对检测单元9输出的光电转换信号的最佳增益Go。最佳工作电压Uo、最佳增益Go由整机集成前的测校流程获得；

2.整机正常工作期间，主控制器10周期性地实时获取光强探测器9实时测得的、由分光镜6分出光线的当前光强情况Ic；

3.主控器10判断当前光强Ic是否发生明显衰减，如果发现发生明显衰减，比如，某一时刻检测到的光强信号Ic仅有整机集成时Io的96％(或其它值，根据整机工艺性能参数而定)，则主控制器10对信号处理单元11进行控制，增大其对检测单元9输出的光电转换信号的增益Gc(Gc＝Go*f(Io，Ic)，式中的f(Io，Ic)为Io与Ic之间的函数映射关系式)，从而保证光源光强经检测单元9光电转换、信号处理单元11信号处理后的信号So基本恒定，进而提高自动调焦调平系统的检测精度，以及提高光刻机产率与工作寿命；

4.计算光电转换信号增益Gc的累积调整次数，若达到N次(根据整机工艺性能参数而定)，则进入光源维护流程进行光源报废、更换等处理。

本说明书中所述的只是本发明的几种较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。

Claims (4)

1.一种对光源进行调节的调焦调平检测装置，在所述装置中光源发出的光由分光镜分为两束，一束由光强探测器进行光强检测，主控制器根据光强探测器检测到的光强信号情况，通过光源控制器对光源光强实施调控；另一束经投影单元入射到硅片等材料上，由硅片反射后进入信号处理单元，由其进行光电转换及信号处理。

2.利用权利要求1所述的装置对光源进行调节的方法，包括以下步骤：

1)在整机集成时，所述光源以最佳工作电压Uo工作，所述主控制器获取并记录所述光强探测器实时测得的、由所述分光镜从所述光源分出的光束的光强Io，其中，所述最佳工作电压Uo由整机集成前的测校流程获得；

2)在整机正常工作期间，所述主控制器周期性地实时获取所述光强探测器实时测得的、由所述分光镜分出光线的当前光强情况Ic；

3)所述主控制器判断当前光强Ic是否发生明显衰减，如果发现发生明显衰减，则所述主控制器对所述光源控制器进行控制：将光源的工作电压改变为Uc＝Uo*f(Io，Ic)，其中，f(Io，Ic)为Io与Ic之间的函数映射关系式，使所述光强探测器检测到的光强Ic恢复到整机集成时Io的水平；

4)计算光源的工作电压Uc的累积调整次数，达到预定值时进入光源维护流程进行光源报废、更换等处理。

3.一种对信号增益进行调节的调焦调平检测装置，光源发出的光线经分光镜分为两束，一束由光强探测器进行光强检测，主控制器根据光强探测器检测到的光强信号情况，对信号处理单元的信号增益情况进行控制；另一束经投影单元入射到硅片等材料上，反射后进入检测单元，由检测单元进行光电转换，再由信号处理单元进行包括信号增益在内的信号处理。

4.利用权利要求3所述的装置对信号增益进行调节的方法，包括以下步骤：

1)在整机集成时，所述光源以最佳工作电压Uo工作，所述主控制器获取并记录所述光强探测器实时测得的、由所述分光镜从所述光源分出光线的光强情况Io，所述信号处理单元对所述检测单元输出的光电转换信号的最佳增益Go；最佳工作电压Uo、最佳增益Go由整机集成前的测校流程获得；

2)整机正常工作期间，所述主控制器周期性地实时获取所述光强探测器实时测得的、由所述分光镜分出光线的当前光强情况Ic；

3)所述主控制器判断当前光强Ic是否发生明显衰减，如果发现发生明显衰减，则所述主控制器对所述信号处理单元进行控制，将其对所述检测单元输出的光电转换信号的增益增大为Gc＝Go*f(Io，Ic)，其中，f(Io，Ic)为Io与Ic之间的函数映射关系式，使所述经过增益调节后的光电转换信号保持恒定；

4)计算所述光电转换信号增益Gc的累积调整次数，达到预定值时进入光源维护流程进行光源报废、更换等处理。

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