CN105807570A - 自适应沟槽的调焦调平装置及其方法 - Google Patents

自适应沟槽的调焦调平装置及其方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105807570A
CN105807570A CN201410851525.6A CN201410851525A CN105807570A CN 105807570 A CN105807570 A CN 105807570A CN 201410851525 A CN201410851525 A CN 201410851525A CN 105807570 A CN105807570 A CN 105807570A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sub
hot spot
groove
measurement
testee
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410851525.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105807570B (zh
Inventor
齐景超
陈飞彪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to CN201410851525.6A priority Critical patent/CN105807570B/zh
Application filed by Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd filed Critical Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Priority to JP2017534785A priority patent/JP6457646B2/ja
Priority to SG11201705392XA priority patent/SG11201705392XA/en
Priority to PCT/CN2015/099085 priority patent/WO2016107508A1/zh
Priority to KR1020177021035A priority patent/KR101985338B1/ko
Priority to US15/541,347 priority patent/US10274840B2/en
Priority to TW104144325A priority patent/TWI567365B/zh
Publication of CN105807570A publication Critical patent/CN105807570A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105807570B publication Critical patent/CN105807570B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
    • G03F7/70641—Focus
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0608—Height gauges
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70258—Projection system adjustments, e.g. adjustments during exposure or alignment during assembly of projection system
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70275—Multiple projection paths, e.g. array of projection systems, microlens projection systems or tandem projection systems
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70716—Stages
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7003—Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
    • G03F9/7023—Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
    • G03F9/7026—Focusing
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7003—Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
    • G03F9/7023—Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
    • G03F9/7034—Leveling

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

本发明公开了一种自适应沟槽的调焦调平装置，用于测量被测物体的高度和倾斜度，该装置依次包括照明单元、投影单元、被测物体、探测单元及探测器，所述投影单元包括投影狭缝，用于在被测物体上形成若干个测量点，每个测量点包括若干个测量子光斑，若干个所述测量子光斑以不等间距排列的方式设置，使得当有测量子光斑落入沟槽时，根据探测器探测到的测量子光斑的光斑间距来识别有效的测量子光斑，从而测量被测物体的高度和倾斜度。

Description

自适应沟槽的调焦调平装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种投影光刻机，特别涉及一种用于投影光刻机的自适应沟槽的调焦调平装置及其方法。
背景技术
投影光刻机是液晶显示行业核心的加工设备之一。硅通孔技术(TSV)是通过在芯片和芯片之间、晶圆和晶圆之间制作垂直导通，实现芯片之间互连的最新技术，具有封装尺寸小、信号传输快、功耗低等优点。标准硅片在经过各道TSV工艺后，硅片边缘表现为：键合不一致，不同心，边缘有磨损，有画线槽，硅片表面有溅射金属或者绝缘胶，硅片有翘曲。针对这一复杂情况，调焦调平装置常出现无法测量的情况。
如图1所示，常用的调焦调平检测装置，包括分布于投影物镜20的光轴两侧的测量光路，测量光路包括依次以光路连接的照明单元、投影单元、探测单元及中继单元。照明单元提供的光源21出射光经光源透镜组22聚光之后，由光纤传送至投影单元，为整个测量装置提供照明光源。投影单元由投影狭缝23、投影前组透镜组24、投影反射镜组25及投影后组透镜组26等组成；通过投影狭缝的光源经过透镜24、26和反射镜25之后，在玻璃基板表面当前曝光区域内形成测量光斑。探测单元由探测前组透镜组27、探测反射镜组28、探测后组透镜组29等组成。中继单元由中继反射镜30、中继透镜组31、探测器32、运算单元33，控制器34等组成，经过中继单元的光斑被探测器接收，形成带有被测物体表面高度信息的光强信号。该测量方法要求被测物体的表面是平整的，但承载在载物运动台35的被测物体36例如硅片或玻璃基片会由于不同工艺层而存在沟槽41。
如图2A、图2B所示，针对沟槽41的问题提出一种技术方案：照明支路应大于等于投影支路与其放大倍率的乘积，大于等于探测支路与被测物体倾斜量之和，以减小被测物体表面凹凸不平导致成像阴影，从而引起测量偏差。许多情况下，硅片面的图案及布线都是纵横交错的，故反射光线也会产生各个方向的偏移量，可以将投影孔径光阑50做成十字框形状，这样探测光束与投影光束允许存在一定的距离差d，从而保证探测光束51的顺利接收，减小测量误差，该方案能在一定程度上减小被测物体凹凸不平产生的影响，但遇到较大的沟槽41时，由于投影光束落入沟槽41内，导致仍然无法测量。
实际被测物体36如硅片或玻璃基板，表面会存在周期性的沟槽，而该沟槽并不是我们要测量的位置。沟槽出现的周期一般为毫米量级，例如5mm，沟槽本身的大小为数百微米量级，例如100um。这就使得在光斑测量点可能会落在工艺沟槽内，使得测量产生误差，甚至无法测量。如图3所示，当测量光斑落入到沟槽时，光路的反射路径就会发生变化，从而导致反射光无法采集，因此影响了对被测物体测量，当全部反射光均落入到沟槽时，就会出现无法测量的情况。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种自适应沟槽的调焦调平装置，以对被测物体进行高度和倾斜度的测量。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种自适应沟槽的调焦调平装置，用于测量被测物体的高度和倾斜度，该装置依次包括照明单元、投影单元、被测物体、探测单元及探测器，所述投影单元包括投影狭缝，用于在被测物体上形成若干个测量点，每个测量点包括若干个测量子光斑，若干个所述测量子光斑以不等间距排列的方式设置，使得当有测量子光斑落入沟槽时，根据探测器探测到的测量子光斑的光斑间距来识别有效的测量子光斑，从而测量被测物体的高度和倾斜度。
进一步的，上述的自适应沟槽的调焦调平装置，所述测量子光斑的大小大于所述沟槽的宽度。
进一步的，上述的自适应沟槽的调焦调平装置，每个所述测量点包括3个或4个或5个测量子光斑。
进一步的，上述的自适应沟槽的调焦调平装置，每个所述测量点中第一个测量子光斑和最后一个测量子光斑之间的距离不等于沟槽周期的倍数。
进一步的，上述的自适应沟槽的调焦调平装置，相邻测量子光斑的间距不等于沟槽周期的倍数。
进一步的，上述的自适应沟槽的调焦调平装置，任意两个测量子光斑的间距都不等于沟槽周期的倍数。
进一步的，上述的自适应沟槽的调焦调平装置，所述沟槽的周期为2mm，每个测量点包括3个测量子光斑，相邻测量子光斑的间距分别为1.5和1mm。
进一步的，上述的自适应沟槽的调焦调平装置，所述照明单元依次包括光源和光源透镜组；所述投影单元依次包括投影狭缝、投影前组透镜组、投影反射镜组和投影后组透镜组；所述探测单元依次包括探测前组透镜组、探测反射镜组和探测后组透镜组；探测单元和探测器之间还包括中继单元，所述中继单元依次包括中继反射镜和中继透镜组。
本发明自适应沟槽的调焦调平装置，照明单元经投影单元将光源投射到被测物体的表面，由于投影单元的投影狭缝的测量点划分为若干个以不等间距排列设置的测量子光斑，则投影到被测物体表面的测量点也为不等间距排列设置的测量子光斑，经被测物体表面反射的测量子光斑经探测单元采集后送给探测器，当有测量子光斑落入沟槽时，探测器根据探测到的测量子光斑的光斑间距来识别有效的测量子光斑，从而根据有效的测量子光斑测量带有沟槽的被测物体的高度和倾斜度。其中，有效的测量子光斑，是指测量子光斑落入被测物体的沟槽之外的区域；无效的测量子光斑，是指测量子光斑落入被测物体的沟槽。
本发明还提供一种自适应沟槽的调焦调平方法，包括以下步骤：调焦调平装置在被测物体表面形成若干个测量点，每个测量点包括若干个不等间距排列的测量子光斑，将载物运动台移动到初始位置，通过调焦调平装置探测所述测量子光斑，当有测量子光斑落入沟槽时，根据调焦调平装置探测到的测量子光斑的光斑间距识别有效的测量子光斑，从而测量被测物体的高度和倾斜度。
进一步的，当有测量子光斑落入沟槽时，通过调整承载被测物体的载物运动台，改变测量子光斑投射在被测物体表面的位置以规避沟槽。
进一步的，调整承载被测物体的载物运动台的调整方法为使载物运动台在水平方向上移动，移动距离等于1/10至1/2沟槽水平方向的分布周期；使载物运动台在垂直方向上移动，移动距离等于1/10至1/2沟槽垂直方向的分布周期。
本发明提供的自适应沟槽的调焦调平方法，采用上述结构的调焦调平装置，当有测量子光斑落入沟槽时，根据调焦调平装置探测到的测量子光斑的光斑间距识别有效的测量子光斑，从而实现对带有沟槽的被测物体的高度和倾斜度的测量。
附图说明
图1是现有技术的调焦调平装置的结构示意图；
图2A是现有技术的投影光斑的结构示意图；
图2B是现有技术的投影光斑的公差测量示意图；
图3是现有的沟槽对光路的影响示意图；
图4是本发明调焦调平装置的结构示意图；
图5是本发明测量点及测量子光斑的布局示意图；
图6是图5中测量子光斑的放大图；
图7A是三个等间距子光斑的布局示意图；
图7B是图7A中三个等间距子光斑落入沟槽的像的示意图；
图7C是本发明一实施例中三个不等间距的子光斑布局示意图；
图7D是图7C中三个不等间距的子光斑部分落入沟槽的像示意图；
图7E是本发明一实施列中四个不等间距的子光斑布局示意图；
图7F是图7E中四个不等间距的子光斑部分落入沟槽的像的示意图；
图7G是本发明一实施例中五个不等间距的子光斑布局示意图；
图7H是图7G中不等间距的子光斑的部分落入沟槽的像的示意图；
图8是本发明三个子光斑在2mm沟槽周期的位置关系示意图；
图9是沟槽周期分布示意图；
图10是本发明一实施例调焦调平方法的流程图。
现有技术图示：20、投影物镜，21、光源，22、光源透镜组，23、投影狭缝，24、投影前组透镜组，25、投影反射镜组，26、投影后组透镜组，探测前组透镜组，28、探测反射镜组，29、探测后组透镜组，30、中继反射镜，31、中继透镜组，32、探测器，33、运行单元，34、控制器，35、载物运动台，36、被测物体，41、沟槽，50、投影孔径光阑，51、探测光束。
本发明图示：100、投影物镜，201、光源，202、光源透镜组，203、投影狭缝，204、投影前组透镜组，205、投影反射镜组，206、投影后组透镜组，207、探测前组透镜组，208、探测反射镜组，209、探测后组透镜组，210、中继反射镜，211、中继透镜组，212、探测器，213、运算单元，214、控制器，300、载物运动台，400、被测物体，401、沟槽，500、光束，501、测量点，502、测量子光斑、P1、第一子光斑，P2、第二子光斑，P3、第三子光斑，P4、第四子光斑，P5、第五子光斑。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细描述：
请参考图4至图6，本发明提供的自适应沟槽的调焦调平装置，包括分布于投影物镜100的光轴两侧的测量光路，所述测量光路包括依次以光路连接的照明单元、投影单元、探测单元、中继单元及探测器。
请参考图4，所述照明单元，依次包括光源201和光源透镜组202；所述光源201为本发明提供光源供给；所述光源透镜组202将光源201的光束转换为平行光光源。
请参考图4、图5和图6，所述投影单元，依次包括光路连接的投影狭缝203、投影前组透镜组204、投影反射镜组205、投影后组透镜组206；其中，通过所述投影狭缝203在被测物体400上形成若干个测量点501，每个所述测量点501包括以不等间距的排列方式排列的若干个测量子光斑502。平行光源穿过投影狭缝203、经投影前组透镜组204、投影反射镜组205、投影后组透镜组206后在被测物体400例如硅片表面的曝光区域内形成测量点501和测量子光斑502。
请参考图4，所述探测单元，依次包括光路连接的探测前组透镜组207、探测反射镜组208、探测后组透镜组209；探测前组透镜组207采集投影到被测物体400表面的测量点501和测量子光斑502，经过探测反射镜组208改变采集到的测量点501和测量子光斑502的光路方向，再经过探测后组透镜组209聚焦输出。
请参考图4，所述中继单元，依次包括光路连接的中继反射镜210、中继透镜组211。中继反射镜210改变光路方向后经中继透镜组211聚焦后传送给探测器212，探测器212通过探测到的测量子光斑502的光斑间距来识别有效的测量子光斑502，从而测量被测物体的高度和倾斜度。
请参考图4，所述调焦调平装置还包括运算单元213及控制器214，所述控制器214电路连接承载所述被测物体400的载物运动台300。运算单元213可以将探测器212探测到的有效的测量子光斑502的光信号转换为电信号，控制器214根据电信号的值判断是否调整载物运动台300的六个自由度方向，从而调整被测物体400的高度和倾斜度。其中，载物运动台300的六个自由度分别为沿X、Y、Z三个直角坐标轴方向的移动自由度和绕X、Y、Z三个坐标轴的转动自由度的方向。
当探测器212探测到的有效的测量子光斑502的个数为0个时，表示被测物体400的位置偏差过大，需通过载物运动台300调整被测物体400的位置，以改变测量子光斑502落在被测物体400的表面的位置；此时，通过设置有运算单元213及控制器214的调焦调平装置实现被测物体400的位置调整。
当探测器212探测到的有效的测量子光斑502的个数为1个时，由于无法根据光斑间距判断子光斑502的编号，从而无法判断哪个子光斑502是有效的，此时，为了获得更加准确的测量时，可通过载物运动台300调整被测物体400的位置，以改变测量子光斑502落在被测物体400的表面的位置；从而通过光斑间距得到两个以上有效的测量子光斑502。
本发明的透镜组可以是一个透镜，也可以由多个透镜组合而成。本发明的反射镜可以一个反射镜，也可以由多个反射镜组合而成。
请参考图8，作为较佳的实施方式，本发明自适应沟槽的调焦调平装置中所述测量子光斑502的大小大于所述沟槽401的宽度Lg。例如当子光斑502为圆形时，其直径大于沟槽401的宽度，当子光斑502为正方形时，其边长大于沟槽401的宽度。
在投影光刻装置中，通常使用硅片调焦调平探测装置来实现对硅片表面特定区域进行高度和倾斜度的测量。该测量装置要求的精度较高，且操作时不能损伤硅片。硅片形貌起伏(即高度和倾斜度)的测量是为了控制硅片的位姿，确保硅片表面位于投影物镜的有效焦深范围内。调焦调平装置至少具有三个测量点，本实施例中有四个测量点。多个测量点所确定的空间平面，认为是被测物体的表面，调焦调平的过程也就是将这个平面带到投影物镜的最佳焦面处。本发明要求测量子光斑至少有三个，且相邻光斑之间非等间距排列。
图3为沟槽片对光路的影响示意图。请参考图3，当被测物表面存在沟槽时，反射光可能无法通过探测单元到达探测器。图9为被测物表面的沟槽示意图。请参考图9，投影光刻机在曝光过程中，不同的工艺导致被测物体400表面周期性的出现沟槽401，沟槽401的方向与承载运动台的方向多为平行或垂直的。通常沟槽出现的周期为毫米量级，沟槽的宽深为百微米量级。调焦调平装置测量的过程中，如果测量点落在沟槽内可能导致测量失败。沟槽位置一般也不是调焦调平装置所要测量的点，因为它不能反映整个曝光区的被测物体400的面形。
本实施例分别以三个等间距、三个不等间距、四个不等间距、五个不等间距的子光斑进行说明子光斑的测量原理。
请参考图7A、图7C、图7E、图7G，测量子光斑502总间距均为6mm。为了说明子光斑502落入沟槽401的情形，假设沟槽401的周期为3mm，同时两侧的子光斑均落入沟槽401内。
请参考图7A、图7B，三个子光斑502编号分别为P1、P2、P3为等间距设置，其中，|P1-P2|＝3,|P2-P3|＝3。这时三个子光斑P1、P2、P3全部落入沟槽401内，则图7B中探测端得到的像中没有子光斑出现。
请参考图7C、图7D，将三个子光斑P1、P2、P3设置为不等间距排列方式，其中，|P1-P2|＝2,|P2-P3|＝4。这时外侧两个光斑P1、P3落入沟槽401内，则探测端得到的像如图7D所示只有一个子光斑有效，此时无法知道光斑的编号，仍无法测量。
请参考图7E、7F，设置四个不等间距的子光斑P1、P2、P3、P4，其中，|P1-P2|＝2,|P2-P3|＝3，|P3-P4|＝1。这时外侧两个子光斑P1、P4落入沟槽401内，探测端得到的像如图7F所示，此时通过子光斑间距是可以判断有效子光斑的编号为P2和P3，利用已知的有效子光斑所携带的位置信息即可做测量。
请参考图7G、图7H，设置五个不等间距的子光斑P1、P2、P3、P4、P5，其中，|P1-P2|＝1.7,|P2-P3|＝1，|P3-P4|＝1.3，|P4-P5|＝2。这时外侧两个光斑P1、P5落入沟槽401内，探测端得到的像如图7H所示，此时通过子光斑间距是可以判断有效子光斑502的编号为P2、P3和P4，利用已知的有效子光斑即可做测量。
通过上述不等间距的子光斑排列的布局和探测结果可以看出，本发明规避了沟槽对被测物体400进行高度和倾斜度测量结果的影响，特别是四个或五个不等间距的子光斑的布局中能得到较佳的测量结果，在有效子光斑变多的情况下，子光斑编号更容易判断，多个子光斑也增加了结果的可信度和精确度。
上面分析了特定沟槽周期且有多个子光斑个数落入沟槽内的情况，子光斑的分布是非等间距的，子光斑个数可以从3个到5个或者更多。当被测物的沟槽周期在5mm以上，令调焦调平装置的相邻测量子光斑的间距为3mm左右，沟槽401的宽度也小于单个子光斑的大小，这样就不会出现两个及其以上的子光斑同时无效的情况。从而通过有效的测量子光斑502的光斑间距判断有效的测量子光斑502的编号，以得到更加精确的测量结果。
为了进一步说明本发明的进步效果，假设沟槽周期为2mm，仅布置三个子光斑时，在任何位置都能保证光斑离沟槽尽可能远，同时子光斑编号也能够通过间距方便的区分。图8是沟槽周期分布示意图，其示意了三个垂直分布的沟槽周期，其中，三个测量子光斑502的编号为P1和P2的间距为1.5mm，P2和P3的间距为1mm。在子光斑P1落入沟槽401，即子光斑P1无效时，P2和P3是有效的，有效的子光斑到最近的沟槽401距离为0.5mm，如P3到自左至右第二个沟槽的距离为0.5mm。在子光斑P2无效时，即子光斑P2落入沟槽401时，P1和P3是有效的，有效的子光斑到最近的沟槽距离为0.5mm，如P1到自左至右的第一个沟槽的距离为0.5mm。在子光斑P3无效时，即子光斑P3落入沟槽401时，P1和P2是有效的，有效的光斑到最近的沟槽的距离为0.5mm，如P1到自左至右第二个沟槽的距离为0.5mm。综上，在某个子光斑无效时，总能保证有效的子光斑到最近的沟槽的距离达到0.5mm，同时子光斑的间距差也为0.5mm，可确保测量信号不受影响且容易区分出子光斑的编号。从而实现对被测物体400的高度和倾斜度的测量。
本发明自适应沟槽的调焦调平装置，将投影狭缝203的测量点501，划分为以不等间距的排列方式的若干个测量子光斑502，则投影到被测物体400的测量点也为子光斑的不等间距的方式排列，当有测量子光斑502落入沟槽401时，通过探测到的子光斑间距来判断落入沟槽以外的有效的测量子光斑502的编号，从而根据有效的测量子光斑502所携带的位置信息测得被测物体的高度和倾斜度。
由于本发明的测量子光斑是非等间距排列，可以容易地判断出探测到的测量子光斑的编号，从而获取其所表征的被测物体对应位置处的高度和倾斜度，同时由于是非等间距排列，还避免了若干个测量子光斑同时落入沟槽的可能性，以适应沟槽对被测物体的高度和倾斜度的测量。
本发明的非等间距排列的若干个测量子光斑502的个数至少为3个，从而避免了采用一个测量点或者等间距排列的子光斑全部落入沟槽401内，导致无法适应沟槽对被测物体进行高度和倾斜度的测量的影响。
作为较佳的实施方式，本发明的自适应沟槽的调焦调平装置，每个所述测量点501中第一个测量子光斑502和最后一个测量子光斑502之间的距离不等于沟槽401周期的倍数。其目的是防止第一个测量子光斑502或最后一个测量子光斑502落入到沟槽401内。
作为较佳的实施方式，本发明的自适应沟槽的调焦调平装置，相邻测量子光斑502的间距不等于沟槽401周期的倍数。其目的是防止相邻两个测量子光斑502落入到沟槽401内。
作为较佳的实施方式，本发明的自适应沟槽的调焦调平装置，任意两个测量子光斑502的间距都不等于沟槽401周期的倍数。其目的是防止任意两个测量子光斑502的间距落入沟槽401内。
从上述三种测量子光斑502与沟槽周期倍数的关系中可以看出，本发明的测量子光斑502的不等间距排列设置的目的是将测量子光斑502的分布位置与沟槽401及其沟槽401周期的倍数错开设置，以提高有效的测量子光斑502的数量，从而根据更多的有效的测量子光斑来测量被测物体的高度和倾斜度。
请参考图10，本发明还提供一种自适应沟槽的调焦调平方法，采用上述结构的自适应沟槽的调焦调平装置，其核心思想是：调焦调平装置在被测物体400表面形成若干个测量点501，每个测量点510包括若干个不等间距排列的测量子光斑502，将载物运动台300移动到初始位置，通过调焦调平装置的探测器212探测所述测量子光斑502，当有测量子光斑502落入沟槽401时，根据调焦调平装置探测到的测量子光斑502的光斑间距识别有效的测量子光斑502，从而测量被测物体的高度和倾斜度。
当出现两个以上有效的测量子光斑502落入被测物体400的沟槽401之外的区域时，即出现两个以上有效的测量子光斑时，根据有效的测量子光斑502对被测物体400的高度和倾斜度进行测量；当没有出现两个以上有效的测量子光斑502时，通过改变测量子光斑502落入被测物体400的位置，以规避沟槽401的位置。本发明根据被测物体400的高度和倾斜度的值调整载物运动台的六个自由度方向，以调整被测物体400。其中，有效的测量子光斑，是指测量子光斑落入被测物体的沟槽之外的区域；无效的测量子光斑，是指测量子光斑部分或全部落入被测物体的沟槽，导致测量子光斑变形而无法测量。
作为较佳的实施方式，本发明的自适应沟槽的调焦调平方法，当有测量子光斑502落入沟槽410时，通过调整承载被测物体400的载物运动台300，改变测量子光斑502投射在被测物体400表面的位置以规避沟槽401。其中，所述改变子光斑502落入被测物体400的位置的方法如下，通过调整承载被测物体400的载物运动台300的水平方向和垂直方向自由度方向。改变子光斑502落入被测物体400的位置，实际上为改变测量点的位置。
本实施例中，调整载物运动台300的具体方法如下：调整载物运动台300水平方向的距离使其等于1/2沟槽401水平方向的分布周期Lx；调整载物运动台300垂直方向的距离使其等于1/2沟槽401垂直方向的分布周期Ly。图9中Lg表示沟槽401的宽度，也就是说，载物运动台300水平方向和垂直方向自由度方向的调整位置与沟槽401在被测物体400的水平和垂直方向的分布周期相关联，调整时，水平方向或垂直方向的调整距离不限于1/2沟槽的距离，还可以是1/3，1/4，1/5，1/6，1/7，1/8，1/9，1/10等等。实际距离调整时可以根据沟槽的分布周期进行调整。
本发明提供的自适应沟槽的调焦调平方法，采用上述结构的调焦调平装置，当有测量子光斑落入沟槽时，根据调焦调平装置探测到的测量子光斑的光斑间距识别有效的测量子光斑，从而根据有效的测量子光斑对带有沟槽的被测物体的高度和倾斜度的测量。

Claims (11)

1.一种自适应沟槽的调焦调平装置，用于测量被测物体的高度和倾斜度，该装置依次包括照明单元、投影单元、被测物体、探测单元及探测器，所述投影单元包括投影狭缝，用于在被测物体上形成若干个测量点，每个测量点包括若干个测量子光斑，其特征在于，若干个所述测量子光斑以不等间距排列的方式设置，使得当有测量子光斑落入沟槽时，根据探测器探测到的测量子光斑的光斑间距来识别有效的测量子光斑，从而测量被测物体的高度和倾斜度。
2.如权利要求1所述的自适应沟槽的调焦调平装置，其特征在于，所述测量子光斑的大小大于所述沟槽的宽度。
3.如权利要求1所述的自适应沟槽的调焦调平装置，其特征在于，每个所述测量点包括3个或4个或5个测量子光斑。
4.如权利要求1所述的自适应沟槽的调焦调平装置，其特征在于，每个所述测量点中第一个测量子光斑和最后一个测量子光斑之间的距离不等于沟槽周期的倍数。
5.如权利要求4所述的自适应沟槽的调焦调平装置，其特征在于，相邻测量子光斑的间距不等于沟槽周期的倍数。
6.如权利要求1所述的自适应沟槽的调焦调平装置，其特征在于，任意两个测量子光斑的间距都不等于沟槽周期的倍数。
7.如权利要求1所述的自适应沟槽的调焦调平装置，其特征在于，所述沟槽的周期为2mm，每个测量点包括3个测量子光斑，相邻测量子光斑的间距分别为1.5和1mm。
8.如权利要求1所述的自适应沟槽的调焦调平装置，其特征在于，所述照明单元依次包括光源和光源透镜组；所述投影单元依次包括投影狭缝、投影前组透镜组、投影反射镜组和投影后组透镜组；所述探测单元依次包括探测前组透镜组、探测反射镜组和探测后组透镜组；探测单元和探测器之间还包括中继单元，所述中继单元依次包括中继反射镜和中继透镜组。
9.一种自适应沟槽的调焦调平方法，其特征在于，包括以下步骤：调焦调平装置在被测物体表面形成若干个测量点，每个测量点包括若干个不等间距排列的测量子光斑，将载物运动台移动到初始位置，通过调焦调平装置探测所述测量子光斑，当有测量子光斑落入沟槽时，根据调焦调平装置探测到的测量子光斑的光斑间距识别有效的测量子光斑，从而测量被测物体的高度和倾斜度。
10.如权利要求9所述的自适应沟槽的调焦调平方法，其特征在于，当有测量子光斑落入沟槽时，通过调整承载被测物体的载物运动台，改变测量子光斑投射在被测物体表面的位置以规避沟槽。
11.如权利要求10所述的自适应沟槽的调焦调平方法，其特征在于，调整承载被测物体的载物运动台的调整方法为使载物运动台在水平方向上移动，移动距离等于1/10至1/2沟槽水平方向的分布周期；使载物运动台在垂直方向上移动，移动距离等于1/10至1/2沟槽垂直方向的分布周期。
CN201410851525.6A 2014-12-31 2014-12-31 自适应沟槽的调焦调平装置及其方法 Active CN105807570B (zh)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410851525.6A CN105807570B (zh) 2014-12-31 2014-12-31 自适应沟槽的调焦调平装置及其方法
SG11201705392XA SG11201705392XA (en) 2014-12-31 2015-12-27 Adaptive groove focusing and leveling device and method
PCT/CN2015/099085 WO2016107508A1 (zh) 2014-12-31 2015-12-27 自适应沟槽的调焦调平装置及其方法
KR1020177021035A KR101985338B1 (ko) 2014-12-31 2015-12-27 적응적 홈 포커싱 및 레벨링 장치 및 방법
JP2017534785A JP6457646B2 (ja) 2014-12-31 2015-12-27 アダプティブなグルーブ焦点合わせレベリング装置及びその方法
US15/541,347 US10274840B2 (en) 2014-12-31 2015-12-27 Adaptive groove focusing and leveling device and method
TW104144325A TWI567365B (zh) 2014-12-31 2015-12-29 自我調整溝槽的調焦調平裝置及其方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410851525.6A CN105807570B (zh) 2014-12-31 2014-12-31 自适应沟槽的调焦调平装置及其方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105807570A true CN105807570A (zh) 2016-07-27
CN105807570B CN105807570B (zh) 2018-03-02

Family

ID=56284263

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410851525.6A Active CN105807570B (zh) 2014-12-31 2014-12-31 自适应沟槽的调焦调平装置及其方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10274840B2 (zh)
JP (1) JP6457646B2 (zh)
KR (1) KR101985338B1 (zh)
CN (1) CN105807570B (zh)
SG (1) SG11201705392XA (zh)
TW (1) TWI567365B (zh)
WO (1) WO2016107508A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108931188A (zh) * 2018-09-10 2018-12-04 苏州亿拓光电科技有限公司 光学位置检测装置和方法
CN109443210A (zh) * 2018-12-13 2019-03-08 苏州亿拓光电科技有限公司 光学位置检测装置和方法
CN113311665A (zh) * 2020-02-27 2021-08-27 上海微电子装备（集团）股份有限公司 定位系统、定位方法及干涉仪的验证方法
CN114509923A (zh) * 2022-01-28 2022-05-17 复旦大学 一种深紫外物镜设计中的调焦调平装置及其应用

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11104849B1 (en) * 2020-08-19 2021-08-31 Richard Fauconier Method for restricting laser beams entering an aperture to a chosen dyad and measuring the beams' separation

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050259272A1 (en) * 2004-05-19 2005-11-24 Chun-Sheng Wang Method of wafer height mapping
CN101872128A (zh) * 2009-04-22 2010-10-27 瑞鼎科技股份有限公司 纳米光刻系统以及纳米光刻方法
CN102455600A (zh) * 2010-10-18 2012-05-16 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 检测晶片表面形貌的方法
CN102566295A (zh) * 2010-12-31 2012-07-11 上海微电子装备有限公司 光刻设备及测量多光斑零位偏差的方法
US20120268725A1 (en) * 2011-04-22 2012-10-25 Guido De Boer Lithography system for processing a target, such as a wafer, and a method for operating a lithography system for processing a target, such as a wafer

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58113706A (ja) * 1981-12-26 1983-07-06 Nippon Kogaku Kk <Nikon> 水平位置検出装置
NL9100410A (nl) 1991-03-07 1992-10-01 Asm Lithography Bv Afbeeldingsapparaat voorzien van een focusfout- en/of scheefstandsdetectie-inrichting.
JP3372728B2 (ja) 1995-10-18 2003-02-04 キヤノン株式会社 面位置検出装置
JPH104055A (ja) * 1996-06-13 1998-01-06 Canon Inc 自動焦点合わせ装置及びそれを用いたデバイスの製造方法
JP4174324B2 (ja) * 2003-01-06 2008-10-29 キヤノン株式会社 露光方法及び装置
JP2006113198A (ja) * 2004-10-13 2006-04-27 Olympus Corp 焦点検出装置
JP4556954B2 (ja) * 2004-12-22 2010-10-06 株式会社ニコン マスク表面の高さ方向位置測定方法、露光装置及び露光方法
US8068211B2 (en) 2007-07-06 2011-11-29 Canon Kabushiki Kaisha Exposure apparatus and method for manufacturing device
CN101344727B (zh) * 2008-06-26 2011-09-28 上海微电子装备有限公司 一种调焦调平探测装置及方法
CN102207694A (zh) 2010-03-31 2011-10-05 上海微电子装备有限公司 成像调整单元及应用其的调焦调平控制系统
CN102087483B (zh) * 2010-12-27 2013-04-03 中国科学院光电技术研究所 一种用于投影光刻中焦面检测的光学系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050259272A1 (en) * 2004-05-19 2005-11-24 Chun-Sheng Wang Method of wafer height mapping
CN101872128A (zh) * 2009-04-22 2010-10-27 瑞鼎科技股份有限公司 纳米光刻系统以及纳米光刻方法
CN102455600A (zh) * 2010-10-18 2012-05-16 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 检测晶片表面形貌的方法
CN102566295A (zh) * 2010-12-31 2012-07-11 上海微电子装备有限公司 光刻设备及测量多光斑零位偏差的方法
US20120268725A1 (en) * 2011-04-22 2012-10-25 Guido De Boer Lithography system for processing a target, such as a wafer, and a method for operating a lithography system for processing a target, such as a wafer

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108931188A (zh) * 2018-09-10 2018-12-04 苏州亿拓光电科技有限公司 光学位置检测装置和方法
CN109443210A (zh) * 2018-12-13 2019-03-08 苏州亿拓光电科技有限公司 光学位置检测装置和方法
CN113311665A (zh) * 2020-02-27 2021-08-27 上海微电子装备（集团）股份有限公司 定位系统、定位方法及干涉仪的验证方法
CN113311665B (zh) * 2020-02-27 2023-04-07 上海微电子装备（集团）股份有限公司 定位系统、定位方法及干涉仪的验证方法
CN114509923A (zh) * 2022-01-28 2022-05-17 复旦大学 一种深紫外物镜设计中的调焦调平装置及其应用
CN114509923B (zh) * 2022-01-28 2023-11-24 复旦大学 一种深紫外物镜设计中的调焦调平装置及其应用

Also Published As

Publication number Publication date
SG11201705392XA (en) 2017-08-30
US20170351185A1 (en) 2017-12-07
KR20170105025A (ko) 2017-09-18
WO2016107508A1 (zh) 2016-07-07
CN105807570B (zh) 2018-03-02
US10274840B2 (en) 2019-04-30
TWI567365B (zh) 2017-01-21
KR101985338B1 (ko) 2019-06-03
JP2018502298A (ja) 2018-01-25
JP6457646B2 (ja) 2019-01-23
TW201623915A (zh) 2016-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100592214C (zh) 一种基于微透镜阵列调焦调平的装置与方法
US9964717B2 (en) Device and method for aligning and bonding lens array and PD array with high precision
CN105807570A (zh) 自适应沟槽的调焦调平装置及其方法
US6862097B2 (en) Three-dimensional shape measuring method, and three-dimensional shape measuring apparatus
KR100471524B1 (ko) 노광방법
US9829441B2 (en) Wafer image inspection apparatus
CN108332708A (zh) 激光水平仪自动检测系统及检测方法
CN103201617A (zh) 基板检查方法
CN104749901B (zh) 一种调焦调平装置
CN103676487A (zh) 一种工件高度测量装置及其校正方法
CN102736428B (zh) 一种调焦调平装置及方法
US20130161484A1 (en) Auto-focusing apparatus and method with timing-sequential light spots
CN103838088A (zh) 一种调焦调平装置及调焦调平方法
JP2015108582A (ja) ３次元計測方法と装置
US6444995B1 (en) Focussing method and system of exposure apparatus
JP5188844B2 (ja) 検出装置及び検出方法
CN105807571B (zh) 一种光刻机用调焦调平系统及其调焦调平方法
CN106647174B (zh) 一种调焦调平装置及调焦调平方法
CN107678105A (zh) 一种光组件耦合装置及其使用方法
JP2012026816A (ja) 寸法測定方法および装置
CN111522207B (zh) 数字曝光机的扫描Mura检测方法及装置
CN113514477B (zh) 一种光学设备及其对准方法和检测方法
CN109211117A (zh) 线宽测量系统和线宽测量装置
JP2014089257A (ja) レンズチルト検出装置およびレンズチルト検出方法、並びに、レンズチルト検出装置を用いたカメラモジュール組み立て方法
CN100474117C (zh) 光刻机离轴水平和对焦探测控制系统及其实现方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: 201203 Pudong New Area East Road, No. 1525, Shanghai

Applicant after: Shanghai microelectronics equipment (Group) Limited by Share Ltd

Address before: 201203 Pudong New Area East Road, No. 1525, Shanghai

Applicant before: Shanghai Micro Electronics Equipment Co., Ltd.

CB02 Change of applicant information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant