CN103472677A - 基板垂向光电检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基板垂向光电检测装置及方法，所述装置包括：用于产生入射到所述待测基板上的投影光束的激光源，在所述投影光束于待测基板上的反射光方向依次设置有检测光栅、第一透镜、楔形棱镜组、参考光栅及检测模块，所述投影光束的反射光经过检测光栅产生衍射，该各级次的衍射光由第一透镜收集进而由对应设置的楔形棱镜组分离，分离后经过对应设置的所述参考光栅再度产生衍射，再分别由对应设置的检测模块的接收以检测各级次的衍射光的光强。本发明基板垂向光电检测装置及方法提高了检测精度，且结构较简单，成本较低。

Description

基板垂向光电检测装置及方法

技术领域

本发明涉及光刻机技术领域，特别涉及一种基板垂向光电检测装置及方法。

背景技术

随着集成电路制造的发展，光刻机的集成度正逐渐增加，对光刻工艺中线宽要求逐渐减小，这也就是要求投影物镜有较高的分辨力。通过增大光刻物镜数值孔径和缩短曝光波长可实现分辨力的提高，但同时这样也是以降低了焦深DOF（Depth of Focus，焦点深度）为代价的。当实际焦深达不到微电子生产工艺所要求的焦深容差，将严重影响集成电路生产的成品率。因此，精确的调焦调平对集成电路生产中运用到的投影式光刻有着十分重要的意义。

在调焦调平测量系统的发展过程中，由于对其精度的要求，目前多采用光电测量系统进行调焦调平。例如从较早的基于偏置平板的焦平面偏差光电检测方法、基于光栅和四象限探测器的光电测量方法及基于针孔和面阵CCD的光电探测方法。

对于上述现有测量系统，在设计时多应用CCD作为光电检测装置，由于单个CCD尺寸的限制，最小分辨率约在1~2um左右，该方法只有通过附加投影及检测分支的多镜组光学模块才能到达亚微米级的测量精度。这样存在光机模块数多、光强处理算法复杂、成本高的缺点。

发明内容

本发明的目的是提出一种测量精度较高且成本较低的基板垂向光电检测装置。

为达到上述目的，本发明提出了一种基板垂向光电检测装置，包括：用于产生入射到所述待测基板上的投影光束的激光源，在所述投影光束于待测基板上的反射光方向依次设置有检测光栅、第一透镜、楔形棱镜组、参考光栅及检测模块，所述投影光束的反射光经过检测光栅产生衍射，该各级次的衍射光由第一透镜收集进而由对应设置的楔形棱镜组分离，分离后经过对应设置的所述参考光栅再度产生衍射，再分别由对应设置的检测模块的接收以检测各级次的衍射光的光强。

进一步，在上述基板垂向光电检测装置中，所述基板垂向光电检测装置还包括设于所述参考光栅及检测模块之间的调制光栅，所述调制光栅用来确定待测基板垂向运动过程中的方向。

进一步，在上述基板垂向光电检测装置中，所述调制光栅与参考光栅的结构相同，所述调制光栅相对于参考光栅有四分之一个光栅周期的偏移，所述偏移在光强变化曲线中反应为π/4的相位偏移。

进一步，在上述基板垂向光电检测装置中，所述参考光栅与检测光栅的光栅周期相同且为非刻槽部分镀铬的透射式光栅结构。

进一步，在上述基板垂向光电检测装置中，所述检测模块接收到的各级衍射光光强I与待测基板的高度Z之间的关系为：

$I=\underset{n=-m}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{I}_0{\left(\frac{\sin \mathrm{\α}}{\mathrm{\α}}\right)}^2{\left(\frac{\sin \frac{N}{2}\mathrm{\δ}}{\sin \frac{\mathrm{\δ}}{2}}\right)}^2(1-\frac{2Z\sin \mathrm{\γ}}{\mathrm{kd}}),$

其中，k为参考光栅周期的个数，k=1,2…n，m为衍射级次，m=0，1，2…n，N为所述投影光束宽度所占检测光栅周期的个数，I₀为投影光束光强，

a为检测光栅缝宽，λ为投影光束波长，

d为检测光栅的周期。

进一步，在上述基板垂向光电检测装置中，所述基板垂向光电检测装置为三组，其均匀分布于待测基板的一端。

进一步，在上述基板垂向光电检测装置中，所述楔形棱镜组包括多个用于分离各级次衍射光的楔形棱镜，所述多个楔形棱镜的楔角由各级次的衍射光在参考光栅面上的成像位置确定。

进一步，在上述基板垂向光电检测装置中，所述楔形棱镜组和参考光栅之间还包括第二透镜，用于与所述楔形棱镜组配合分离所述各级次的衍射光。

进一步，在上述基板垂向光电检测装置中，所述检测模块为采用以光电二极管为光电转换装置的光强信号采集及放大电路。

本发明还提供一种使用上述的装置进行基板垂向光电检测方法，所述方法包括以下步骤:

步骤S1：开启激光源产生投影光束入射到所述待测基板上的检测区域；

步骤S2：所述投影光束经待测基板反射后经过检测光栅产生衍射，该各级次的衍射光由第一透镜收集进而由对应设置的楔形棱镜组分离；

步骤S3：分离后所述衍射光经过参考光栅再产生衍射，且该各级次衍射光分别由对应设置的检测模块接收以检测其光强；

步骤S4：根据所述光强计算待测基板的高度和倾斜。

进一步，在上述基板垂向光电检测方法中，所述步骤S3还可包括：分离后光束依次经过参考光栅及调制光栅产生衍射，所述调制光栅用来确定待测基板垂向运动过程中的方向。

进一步，在上述基板垂向光电检测方法中，所述调制光栅与所述参考光栅的光栅结构相同，所述调制光栅相对于所述参考光栅有四分之一个光栅周期的偏移，所述偏移在光强变化曲线中反应为π/4的相位偏移。

进一步，在上述基板垂向光电检测方法中，所述参考光栅与检测光栅的光栅周期相同且为非刻槽部分镀铬的透射式光栅结构。

进一步，在上述基板垂向光电检测方法中，所述检测模块接收到的各级衍射光光强I与待测基板的高度Z之间的关系为：

$I=\underset{n=-m}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{I}_0{\left(\frac{\sin \mathrm{\α}}{\mathrm{\α}}\right)}^2{\left(\frac{\sin \frac{N}{2}\mathrm{\δ}}{\sin \frac{\mathrm{\δ}}{2}}\right)}^2(1-\frac{2Z\sin \mathrm{\γ}}{\mathrm{kd}}),$

其中，k为参考光栅周期的个数且k=1,2…n，m为衍射级次，m=0，1，2…n，N为所述投影光束宽度所占检测光栅周期的个数，I₀为投影光束光强， a为检测光栅缝宽，λ为投影光束波长，

d为检测光栅的周期。

进一步，在上述基板垂向光电检测方法中，所述基板垂向光电检测装置为三组以上，其均匀分布于待测基板的一端。

进一步，在上述基板垂向光电检测方法中，所述楔形棱镜组包括多个用于分离各级次衍射光的楔形棱镜，所述多个楔形棱镜的楔角由各级次的衍射光在参考光栅面上的成像位置确定。

进一步，在上述基板垂向光电检测方法中，所述楔形棱镜组和参考光栅之间还包括第二透镜，用于与所述楔形棱镜组配合分离所述各级次的衍射光。

进一步，在上述基板垂向光电检测方法中，所述检测模块为采用以光电二极管为光电转换装置的光强信号采集及放大电路。

进一步，在上述基板垂向光电检测方法中，所述步骤S4具体可为：获得所述检测装置对应待测基板上检测位置的水平坐标为（x1,y1）、（x2,y3）、（x3,y3），计算出所述检测位置的高度值z₁、z₂、z₃，由最小二乘法拟和：

$\left[\begin{array}{ccc}{x}_1& y_1& 1\\ x_2& y_2& 1\\ x_3& y_3& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}A\\ B\\ C\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{z}_1\\ z_2\\ z_3\end{array}\right],$

确定待测基板检测位置当前所在的高度Z及倾斜角Rx、Ry值为：Z＝C，Rx＝B，Ry＝-A。

本发明基板垂向光电检测装置及方法通过将待测基板表面的出射光通过检测光栅产生衍射光束并由参考光栅后的光电转换组件测量各级次衍射光强，以确定待测基板检测位置当前所在的高度及倾斜角，能适用于现有较复杂、工艺适应性较差的光电检测装置当中，在提升检测精度的同时，弥补了现有装置光机模块数多、光强处理算法复杂、成本高的缺点，且结构较简单，成本较低，可适应更多被测基板的工艺情况。

附图说明

图1为本发明基板垂向光电检测装置一实施例的结构示意图；

图2为图1中待测基板高度与照射到检测光栅上的光束位置的示意图；

图3为图1中光电转换组件接收到的光束在8个光栅周期长度变化时光强分布示意图；

图4为本发明基板垂向光电检测装置另一实施例中的调制光栅与参考光栅示意图；

图5a为图4中调制光栅后接收到的光束在8个光栅周期长度变化时光强分布示意图；

图5b为图4中参考光栅后接收到的光束在8个光栅周期长度变化时光强分布示意图；

图6为本发明基板垂向光电检测方法一实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

请参阅图1，本发明基板垂向光电检测装置用于检测待测基板1的表面高度及倾斜角，其包括：用于产生入射到所述待测基板1上的投影光束的激光源（图未示），在所述投影光束于待测基板1上的反射光方向依次设置有检测光栅2、第一透镜3、楔形棱镜组4、参考光栅6及检测模块7，所述投影光束的反射光经过检测光栅2产生衍射，该各级次的衍射光由第一透镜3收集进而由对应设置的楔形棱镜组4分离，为达到较好的分离效果，在楔形棱镜组4后还包括第二透镜5，用于与所述楔形棱镜组配合分离所述各级次的衍射光，分离后同一级次衍射光可以对称性地分别汇聚到对应设置的参考光栅6上再度产生衍射，之后该各级次衍射光分别由对应设置的检测模块7的接收以检测各级次衍射光的光强。

其中，所述待测基板1为硅片、基准板或其它折射率约为10%~90%变化的测量基体；所述激光源为He-Ne激光器。

所述检测光栅2为透射式光栅结构。所述第一透镜3及第二透镜5均为凸透镜。

所述楔形棱镜组4包括多个用于分离各级次衍射光的楔形棱镜，所述多个楔形棱镜的楔角由各级次的衍射光在参考光栅面上的成像位置确定。

所述参考光栅6与检测光栅2的光栅周期相同且为非刻槽部分镀铬的透射式光栅结构，参考光栅6的数量与要检测的衍射级次相对应。

所述检测模块7为采用以光电二极管为光电转换装置的光强信号采集及放大电路，用于检测由参考光栅6出射的各级次衍射光光强。

以下具体说明本发明基板垂向光电检测装置的工作原理：

请参阅图2，当所述激光源产生激光投影光束以入射角α照射待测基板1上某一位置，则该位置上待测基板1的高度Z与照射到检测光栅2上的光束位置H变化关系为：

$H=\frac{Z}{\sin (90-\mathrm{\α})}\sin (180-2\mathrm{\α})=2Z\sin \mathrm{\α}---\left(1\right)$

然后，由光栅公式d sinθ＝mλ，可知±m级光的衍射角度为：

$\mathrm{\θ}=\arcsin \frac{\mathrm{m\λ}}{d}---\left(2\right),m=\mathrm{0,1,2}...n$

其中，d为检测光栅2的光栅周期、λ为入射光所述激光源（He-Ne激光）的波长；m为衍射级次。

假设由第一透镜3收集的各级次的衍射光的光强信号没有能量损耗，由多缝夫琅和费衍射的光强度分布公式可知，通过检测光栅2衍射后光强值I₀′为：

$I_0^{\′}=\underset{n=-m}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{I}_0{\left(\frac{\sin \mathrm{\α}}{\mathrm{\α}}\right)}^2{\left(\frac{\sin \frac{N}{2}\mathrm{\δ}}{\sin \frac{\mathrm{\δ}}{2}}\right)}^2---\left(3\right)$

其中，I₀为入射光光强，N为光束宽度所占检测光栅2的光栅周期个数， $\mathrm{\α}=\frac{\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}a\sin \mathrm{\θ},$ $\mathrm{\δ}=\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}d\sin \mathrm{\θ},$ a为缝宽。

若各级次衍射光由对应设置的楔形棱镜组4及第二透镜5分离中没有能量损耗，且分离后光束完全通过所述参考光栅6，则此时光强值最大。则随着待测基板1上表面高度Z变化，所述检测模块7接收到的光强I与参考光栅6前光束在k个光栅周期长度内位置变化关系为：

$I=I_0^{\′}(1-\frac{H}{\mathrm{kd}}),k=\mathrm{1,2}...n---\left(4\right)$

其中，I为所述检测模块7接收到的光强。

请参阅图3，图3示出了光束位置H的光束在8个光栅周期长度变化时光强分布。

由上述公式（1）、（3）及（4）可知，所述检测模块7接收到的各级衍射光光强I与待测基板1的高度Z之间的关系为：

$I=\underset{n=-m}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{I}_0{\left(\frac{\sin \mathrm{\α}}{\mathrm{\α}}\right)}^2{\left(\frac{\sin \frac{N}{2}\mathrm{\δ}}{\sin \frac{\mathrm{\δ}}{2}}\right)}^2(1-\frac{2Z\sin \mathrm{\γ}}{\mathrm{kd}}),k=\mathrm{1,2}...n,m=\mathrm{0,1,2}...n---\left(5\right)$

其中，k为参考光栅周期的个数，k=1,2…n，m为衍射级次，m=0，1，2…n，N为所述投影光束宽度所占检测光栅2的光栅周期的个数，I₀为投影光束光强，

a为检测光栅缝宽，λ为投影光束波长，

d为检测光栅的周期。

由公式（5）即可精确地给出待测基板1的高度Z。

由上可知，检测模块7接收到的光强大小随着待测基板1表面高度变化会呈现出周期性的变化。

对于待测基板1的某一区域检测，可通过在待测基板1的检测端均匀分布3组以上该基板垂向光电检测装置，得到该3组检测装置的检测光栅光强的强弱变化所对应该区域待测基板的高度与倾斜角的变化。

假设该3组检测装置对应待测基板上检测位置的水平坐标为（x1,y1）、（x2,y3）、（x3,y3）为已知，如公式（5）所示，可知所述检测位置的高度值z₁、z₂、z₃，再由最小二乘法拟和，如公式（6）所示：

$\left[\begin{array}{ccc}{x}_1& y_1& 1\\ x_2& y_2& 1\\ x_3& y_3& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}A\\ B\\ C\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{z}_1\\ z_2\\ z_3\end{array}\right]---\left(6\right)$

即可以确定待测基板检测位置当前所在的高度Z及倾斜角Rx、Ry值为：Z＝C，Rx＝B，Ry＝-A。

请参阅图4，本发明基板垂向光电检测装置还可包括设于参考光栅6及检测模块7之间的调制光栅8，所述调制光栅8用于确定待测基板垂向运动过程中的方向。

其中，所述调制光栅8与参考光栅6的光栅结构相同，两者不同之处仅在安装的位置上，所述调制光栅8的位置相对于参考光栅6有d/4的位移，d为调制光栅8或参考光栅6的光栅周期；该位移在光强变化曲线中反应为π/4的相位偏移，该偏移用来确定待测基板垂向运动过程中的方向。

当参考光栅6的光强如图5a所示由峰值减小时，调制光栅8的光强如图5b所示不断增大，则对应的是待测基板1在垂向上升。待测基板垂向变化方向与光栅的光强关系具体可以通过离线标定来建立，不局限于本实施例。

请参阅图6，本发明还提供一种使用上述装置进行基板垂向光电检测方法，包括以下步骤：

步骤S1：开启激光源产生投影光束入射到所述待测基板上的检测区域；

步骤S2：所述投影光束经待测基板反射后经过检测光栅产生衍射，该各级次的衍射光由第一透镜收集进而由对应设置的楔形棱镜组分离；

步骤S3：分离后所述衍射光经过参考光栅再产生衍射，且该各级次衍射光分别由对应设置的检测模块的接收以检测其光强；

步骤S4：根据所述光强计算待测基板的高度和倾斜。

其中，所述步骤S3还可包括：分离后的光束依次经过参考光栅及调制光栅产生衍射，所述调制光栅用来确定待测基板垂向运动过程中的方向。所述调制光栅与参考光栅的光栅结构相同，所述调制光栅的位置相对于所述参考光栅有四分之一个光栅周期的位移。

所述调制光栅与所述参考光栅的光栅结构相同，所述调制光栅相对于所述参考光栅有四分之一个光栅周期的偏移，所述偏移在光强变化曲线中反应为π/4的相位偏移。

所述参考光栅与检测光栅的光栅周期相同且为非刻槽部分镀铬的透射式光栅结构。

所述检测模块接收到的各级衍射光光强I与待测基板的高度Z之间的关系为：

$I=\underset{n=-m}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{I}_0{\left(\frac{\sin \mathrm{\α}}{\mathrm{\α}}\right)}^2{\left(\frac{\sin \frac{N}{2}\mathrm{\δ}}{\sin \frac{\mathrm{\δ}}{2}}\right)}^2(1-\frac{2Z\sin \mathrm{\γ}}{\mathrm{kd}}),$

其中，k为参考光栅周期的个数且k=1,2…n，m为衍射级次，m=0，1，2…n，N为所述投影光束宽度所占检测光栅周期的个数，I₀为投影光束光强，

a为检测光栅缝宽，λ为投影光束波长，

d为检测光栅的周期。

所述基板垂向光电检测装置为三组以上，其均匀分布于待测基板的一端。

所述楔形棱镜组包括多个用于分离各级次衍射光的楔形棱镜，所述多个楔形棱镜的楔角由各级次的衍射光在参考光栅面上的成像位置确定。

所述楔形棱镜组和参考光栅之间还包括第二透镜，用于与所述楔形棱镜组配合分离所述各级次的衍射光。

所述检测模块为采用以光电二极管为光电转换装置的光强信号采集及放大电路。

所述步骤S4具体可为：获得所述检测装置对应待测基板上检测位置的水平坐标为（x1,y1）、（x2,y3）、（x3,y3），计算出所述检测位置的高度值z₁、z₂、z₃，由最小二乘法拟和：

$\left[\begin{array}{ccc}{x}_1& y_1& 1\\ x_2& y_2& 1\\ x_3& y_3& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}A\\ B\\ C\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{z}_1\\ z_2\\ z_3\end{array}\right],$

确定待测基板检测位置当前所在的高度Z及倾斜角Rx、Ry值为：Z＝C，Rx＝B，Ry＝-A。

相比于现有技术，本发明基板垂向光电检测装置及方法通过将待测基板表面的出射光通过检测光栅产生衍射光束并由参考光栅后的光电转换组件测量各级次衍射光强，以确定待测基板检测位置当前所在的高度及倾斜角，能适用于现有较复杂、工艺适应性较差的光电检测装置当中，在提升检测精度的同时，弥补了现有装置光机模块数多、光强处理算法复杂、成本高的缺点，且结构较简单，成本较低，可适应更多被测基板的工艺情况。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (19)

1.一种基板垂向光电检测装置，其特征在于，包括：用于产生入射到所述待测基板上的投影光束的激光源，在所述投影光束于待测基板上的反射光方向依次设置有检测光栅、第一透镜、楔形棱镜组、参考光栅及检测模块，所述投影光束的反射光经过检测光栅产生衍射，该各级次的衍射光由第一透镜收集进而由对应设置的楔形棱镜组分离，分离后经过对应设置的所述参考光栅再度产生衍射，再分别由对应设置的检测模块的接收以检测各级次的衍射光的光强。

2.根据权利要求1所述的基板垂向光电检测装置，其特征在于，所述基板垂向光电检测装置还包括设于所述参考光栅及检测模块之间的调制光栅，所述调制光栅用来确定待测基板垂向运动过程中的方向。

3.根据权利要求2所述的基板垂向光电检测装置，其特征在于，所述调制光栅与参考光栅的结构相同，所述调制光栅相对于参考光栅有四分之一个光栅周期的偏移，所述偏移在光强变化曲线中反应为π/4的相位偏移。

4.根据权利要求1所述的基板垂向光电检测装置，其特征在于，所述参考光栅与检测光栅的光栅周期相同且为非刻槽部分镀铬的透射式光栅结构。

5.根据权利要求4所述的基板垂向光电检测装置，其特征在于，所述检测模块接收到的各级衍射光光强I与待测基板的高度Z之间的关系为：

$I=\underset{n=-m}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{I}_0{\left(\frac{\sin \mathrm{\α}}{\mathrm{\α}}\right)}^2{\left(\frac{\sin \frac{N}{2}\mathrm{\δ}}{\sin \frac{\mathrm{\δ}}{2}}\right)}^2(1-\frac{2Z\sin \mathrm{\γ}}{\mathrm{kd}}),$

其中，k为参考光栅周期的个数，k=1,2…n，m为衍射级次，m=0，1，2…n，N为所述投影光束宽度所占检测光栅周期的个数，I₀为投影光束光强， $\mathrm{\α}=\frac{\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}a\sin \mathrm{\θ},$ $\mathrm{\δ}=\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}d\sin \mathrm{\θ},$ a为检测光栅缝宽，λ为投影光束波长， $\mathrm{\θ}=\arcsin \frac{\mathrm{m\λ}}{d},$ d为检测光栅的周期。

6.根据权利要求1所述的基板垂向光电检测装置，其特征在于，所述基板垂向光电检测装置为三组，其均匀分布于待测基板的一端。

7.根据权利要求1所述的基板垂向光电检测装置，其特征在于，所述楔形棱镜组包括多个用于分离各级次衍射光的楔形棱镜，所述多个楔形棱镜的楔角由各级次的衍射光在参考光栅面上的成像位置确定。

8.根据权利要求1所述的基板垂向光电检测装置，其特征在于，所述楔形棱镜组和参考光栅之间还包括第二透镜，用于与所述楔形棱镜组配合分离所述各级次的衍射光。

9.根据权利要求1所述的基板垂向光电检测装置，其特征在于，所述检测模块为采用以光电二极管为光电转换装置的光强信号采集及放大电路。

10.一种使用权利要求1所述的装置进行基板垂向光电检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤:

步骤S1：开启激光源产生投影光束入射到所述待测基板上的检测区域；

步骤S2：所述投影光束经待测基板反射后经过检测光栅产生衍射，该各级次的衍射光由第一透镜收集进而由对应设置的楔形棱镜组分离；

步骤S3：分离后所述衍射光经过参考光栅再产生衍射，且该各级次衍射光分别由对应设置的检测模块接收以检测其光强；

步骤S4：根据所述光强计算待测基板的高度和倾斜。

11.根据权利要求10所述的检测方法，其特征在于，所述步骤S3还可包括：分离后光束依次经过参考光栅及调制光栅产生衍射，所述调制光栅用来确定待测基板垂向运动过程中的方向。

12.根据权利要求11所述的检测方法，其特征在于，所述调制光栅与所述参考光栅的光栅结构相同，所述调制光栅相对于所述参考光栅有四分之一个光栅周期的偏移，所述偏移在光强变化曲线中反应为π/4的相位偏移。

13.根据权利要求10所述的检测方法，其特征在于，所述参考光栅与检测光栅的光栅周期相同且为非刻槽部分镀铬的透射式光栅结构。

14.根据权利要求13所述的检测方法，其特征在于，所述检测模块接收到的各级衍射光光强I与待测基板的高度Z之间的关系为：

$I=\underset{n=-m}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{I}_0{\left(\frac{\sin \mathrm{\α}}{\mathrm{\α}}\right)}^2{\left(\frac{\sin \frac{N}{2}\mathrm{\δ}}{\sin \frac{\mathrm{\δ}}{2}}\right)}^2(1-\frac{2Z\sin \mathrm{\γ}}{\mathrm{kd}}),$

其中，k为参考光栅周期的个数且k=1,2…n，m为衍射级次，m=0，1，2…n，N为所述投影光束宽度所占检测光栅周期的个数，I₀为投影光束光强， $\mathrm{\α}=\frac{\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}a\sin \mathrm{\θ},$ $\mathrm{\δ}=\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}d\sin \mathrm{\θ},$ a为检测光栅缝宽，λ为投影光束波长， $\mathrm{\θ}=\arcsin \frac{\mathrm{m\λ}}{d},$ d为检测光栅的周期。

15.根据权利要求14所述的检测方法，其特征在于，所述基板垂向光电检测装置为三组以上，其均匀分布于待测基板的一端。

16.根据权利要求10所述的检测方法，其特征在于，所述楔形棱镜组包括多个用于分离各级次衍射光的楔形棱镜，所述多个楔形棱镜的楔角由各级次的衍射光在参考光栅面上的成像位置确定。

17.根据权利要求10所述的检测方法，其特征在于，所述楔形棱镜组和参考光栅之间还包括第二透镜，用于与所述楔形棱镜组配合分离所述各级次的衍射光。

18.根据权利要求10所述的检测方法，其特征在于，所述检测模块为采用以光电二极管为光电转换装置的光强信号采集及放大电路。

19.根据权利要求15所述的检测方法，其特征在于，步骤S4具体可为：获得所述检测装置对应待测基板上检测位置的水平坐标为（x1,y1）、（x2,y3）、（x3,y3），计算出所述检测位置的高度值z₁、z₂、z₃，由最小二乘法拟和：

$\left[\begin{array}{ccc}{x}_1& y_1& 1\\ x_2& y_2& 1\\ x_3& y_3& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}A\\ B\\ C\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{z}_1\\ z_2\\ z_3\end{array}\right],$

确定待测基板检测位置当前所在的高度Z及倾斜角Rx、Ry值为：Z＝C，Rx＝B，Ry＝-A。

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