CN113138546B - 一种调焦调平系统、方法及光刻机 - Google Patents

一种调焦调平系统、方法及光刻机 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种调焦调平系统、方法及光刻机，调焦调平系统包括光源模块、照明模块、投影模块、探测模块、探测器和信息处理模块，投影模块包括对准狭缝和测量狭缝，探测器设有第一参考标记和第二参考标记。光源模块提供的照射光束，经照明模块、投影狭缝、投影组件后入射至基底，经基底反射后出射至探测模块，最后在探测器上形成对准光斑和测量光斑，探测器根据第一参考标记接收到的对准光斑输出第一电压信号，根据第二参考标记接收到的测量光斑输出第二电压信号，信息处理模块根据第一电压信号判断对准光斑与第一参考标记是否对准，若对准，根据第二电压信号计算基底的离焦量。本发明可以提高集成效率，降低系统测量误差，增加测量精度。

Description

一种调焦调平系统、方法及光刻机
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种调焦调平系统、方法及光刻机。
背景技术
投影光刻机或投影光刻设备，是将掩模上的图案通过投影物镜投影到工作表面的装置。在投影光刻机或投影光刻设备的曝光过程中，如果基底相对于投影物镜的最佳焦平面的离焦或倾斜使曝光视场内某些区域处于有效焦深之外，将严重影响光刻质量，因此必须采用调焦调平系统精确测量出基底的离焦量，然后控制基底位于指定位置。现有的调焦调平系统的一般工作原理是：首先获得整个曝光场内基底的高度与倾斜信息，以此来判断基底是否位于投影物镜的最佳焦平面位置，并根据这些信息作出相应调节，直到基底位于投影物镜的最佳焦平面位置。
图1是典型的基于图像处理技术的调焦调平系统(FLS)三角测量的原理示意图，来自投影支路的光线入射到基底的上表面后，经基底的上表面反射后到达探测支路，最终被探测器接收。当基底的上表面位置与投影物镜的最佳焦平面位置的高度偏差为Δz时，光斑在探测器上所成像的位置改变量Δy与Δz的关系为：
Figure GDA0003714873730000011
式(1-1)，β为成像放大倍率，ω为来自投影支路的光线照射在基底的上表面的入射角。
基于调焦调平系统测量出的光斑在探测器上所成像的位置改变量Δy反算出基底的上表面的离焦量。
目前，为了精确得到基底的高度和倾斜信息，会设置多个密集的测量点，即FLS中的投影狭缝面有多个密集且窄小的狭缝，狭缝的布局使得探测面的参考标记尺寸与间隔也是密集与窄小的，因此每个参考标记相对于光斑的余量也在变小。在FLS集成过程中，光斑依次通过投影狭缝和成像系统，最终成像在探测面上，集成人员依靠个人经验通过目视将每个光斑对准到对应的参考标记上。由于高精度的FLS中狭缝与参考标记越来越小，目视对准不仅造成集成效率下降，同时也因无法保证光斑中心与参考标记中心调至重合而导致串扰增加，从而引起FLS测量误差，导致FLS测量精度下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种调焦调平系统、方法及光刻机，以解决现有技术中调焦调平系统测量误差大、测量精度低的问题。具体技术方案如下：
第一方面，本发明提供一种调焦调平系统，包括：光源模块、照明模块、投影模块、探测模块、探测器和信息处理模块；
其中，所述投影模块包括投影狭缝和投影组件，所述投影狭缝位于所述照明模块和所述投影组件之间，所述投影狭缝包括对准狭缝和测量狭缝；
所述探测器的探测面上设有第一参考标记和第二参考标记，所述第一参考标记、所述第二参考标记的排列分别与所述对准狭缝、所述测量狭缝的排列一一对应；
所述光源模块提供的照射光束，依次经所述照明模块、所述投影狭缝、所述投影组件后入射至基底的表面，经所述基底的表面反射后出射至所述探测模块，最后进入所述探测器成像，在所述探测器的探测面上形成对准光斑和测量光斑；
所述探测器根据所述第一参考标记处接收到的对准光斑的光强大小输出相应的第一电压信号，以及根据所述第二参考标记处接收到的测量光斑的光强大小输出相应的第二电压信号；
所述信息处理模块根据所述第一电压信号判断所述对准光斑与所述第一参考标记是否对准，如果对准，再根据所述第二电压信号计算所述基底的离焦量。
可选的，所述投影狭缝、所述基底的表面以及所述投影组件的位置关系满足恰普斯基条件。
可选的，所述对准狭缝包括用于第一方向上进行对准的第一对准狭缝组，和用于第二方向上进行对准的第二对准狭缝组，所述第一对准狭缝组和所述第二对准狭缝组均包含两个形状和大小均相同的子对准狭缝，其中所述第一方向为投影方向，所述第二方向垂直于所述第一方向。
可选的，所述第一对准狭缝组中的子对准狭缝在所述第一方向上的长度为a1，在所述第二方向上的长度为b1，用于接收第一子对准光斑的所述第一参考标记在所述第一方向上的长度为L1，在所述第二方向上的长度为W1，a1、b1、L1以及W1满足：a1＜L1，b1≤W1；
所述第二对准狭缝组中的子对准狭缝在所述第一方向上的长度为a2，在所述第二方向上的长度为b2，用于接收第二子对准光斑的所述第一参考标记在所述第一方向上的长度为L2，在所述第二方向上的长度为W2，a2、b2、L2以及W2满足：a2≤L2，b2＜W2；
其中，所述第一子对准光斑为所述第一对准狭缝组中的子对准狭缝在所述探测器的探测面上形成的对准光斑，所述第二子对准光斑为所述第二对准狭缝组中的子对准狭缝在所述探测器的探测面上形成的对准光斑。
可选的，所述第一对准狭缝组中的子对准狭缝在所述第一方向上的长度为a1，在所述第二方向上的长度为b1，用于接收第一子对准光斑的所述第一参考标记在所述第一方向上的长度为L1，在所述第二方向上的长度为W1，a1、b1、L1以及W1满足：a1＜L1，b1＞W1，用于接收两个所述第一子对准光斑的两个所述第一参考标记在所述第二方向上的间距为d1，d1满足：d1＞(b1-W1)/2；
所述第二对准狭缝组中的子对准狭缝在所述第一方向上的长度为a2，在所述第二方向上的长度为b2，用于接收第二子对准光斑的所述第一参考标记在所述第一方向上的长度为L2，在所述第二方向上的长度为W2，a2、b2、L2以及W2满足：a2＞L2，b2＜W2，用于接收两个所述第二子对准光斑的两个所述第一参考标记在所述第一方向上的间距为d2，d2满足：d2＞(a2-L2)/2；
其中，所述第一子对准光斑为所述第一对准狭缝组中的子对准狭缝在所述探测器的探测面上形成的对准光斑，所述第二子对准光斑为所述第二对准狭缝组中的子对准狭缝在所述探测器的探测面上形成的对准光斑。
可选的，所述光源模块包括白光点光源、耦合光路、光纤，所述白光点光源发出的照射光束依次经过耦合光路、光纤，到达光纤出射端。
可选的，所述照明模块包括准直镜组、消杂光光阑，所述照射光束依次经过准直镜组、消杂光光阑。
可选的，所述投影组件包括调整镜组、投影成像镜组、扫描反射镜以及投影端光阑，用于将所述照射光束以一定角度入射到所述基底的表面，其中，所述扫描反射镜位于所述投影端光阑处。
可选的，所述探测模块包括探测组件，所述探测组件包括调整镜组以及探测成像镜组，用于将经基底表面反射的反射光束成像到所述探测器上；
所述基底的表面、所述探测组件以及所述探测面的位置关系满足恰普斯基条件。
可选的，所述探测模块还包括探测狭缝和中继组件；
所述探测狭缝的排列与所述投影狭缝的排列相对应；
所述基底的表面、所述探测组件以及所述探测狭缝的位置关系满足恰普斯基条件；所述探测狭缝、所述中继组件以及所述探测面的位置关系满足恰普斯基条件。
第二方面，本发明提供一种调焦调平方法，采用如第一方面所述的调焦调平系统实现，所述调焦调平方法，包括如下步骤：
步骤S1，所述光源模块提供的照射光束，依次经所述照明模块、所述投影狭缝、所述投影组件后入射至基底的表面，经所述基底的表面反射后出射至所述探测模块，最后进入所述探测器成像，在所述探测器的探测面上形成对准光斑和测量光斑；
步骤S2，所述探测器根据所述第一参考标记处接收到的对准光斑的光强大小输出相应的第一电压信号，以及根据所述第二参考标记处接收到的测量光斑的光强大小输出相应的第二电压信号；
步骤S3，所述信息处理模块根据所述第一电压信号判断所述对准光斑与所述第一参考标记是否对准，若对准则执行步骤S5，若未对准则执行步骤S4；
步骤S4，通过所述投影模块和/或所述探测模块调整所述照射光束在所述探测器上的成像位置；
步骤S5，所述信息处理模块根据所述第二电压信号计算所述基底的离焦量。
可选的，所述对准狭缝包括用于第一方向上进行对准的第一对准狭缝组，和用于第二方向上进行校准的第二对准狭缝组，所述第一对准狭缝组和所述第二对准狭缝组均包含两个形状和大小均相同的子对准狭缝，其中所述第一方向为投影方向，所述第二方向垂直于所述第一方向；
所述探测器根据所述第一参考标记接收到的两个第一子对准光斑输出的电压信号分别为A1、A2；
所述探测器根据所述第一参考标记接收到的两个第二子对准光斑输出的电压信号分别为B1、B2；
步骤S3具体为，若A1-A2＝0且B1-B2＝0时，表示所述对准光斑与所述第一参考标记对准，执行步骤S5，否则表示所述对准光斑与所述第一参考标记未对准，执行步骤S4；
其中，所述第一子对准光斑为所述第一对准狭缝组中的子对准狭缝在所述探测器的探测面上形成的对准光斑，所述第二子对准光斑为所述第二对准狭缝组中的子对准狭缝在所述探测器的探测面上形成的对准光斑。
第三方面，本发明提供一种光刻机，包括如第一方面所述的调焦调平系统及投影物镜，所述投影物镜位于基底上方。
本发明提供的一种调焦调平系统、方法及光刻机，具有以下有益效果：
其中所述调焦调平系统包括光源模块、照明模块、投影模块、探测模块、探测器和信息处理模块，所述投影模块包括投影狭缝和投影组件，所述投影狭缝位于所述照明模块和所述投影组件之间，所述投影狭缝包括对准狭缝和测量狭缝，所述探测器的探测面上设有第一参考标记和第二参考标记，所述第一参考标记、所述第二参考标记的排列分别与所述对准狭缝、所述测量狭缝的排列一一对应，实际应用中所述光源模块提供的照射光束，依次经所述照明模块、所述投影狭缝、所述投影组件后入射至基底的表面，经所述基底的表面反射后出射至所述探测模块，最后进入所述探测器成像，在所述探测器的探测面上形成对准光斑和测量光斑，然后所述探测器根据所述第一参考标记处接收到的对准光斑的光强大小输出相应的第一电压信号，以及根据所述第二参考标记处接收到的测量光斑的光强大小输出相应的第二电压信号，最后所述信息处理模块根据所述第一电压信号判断所述对准光斑与所述第一参考标记是否对准，如果对准，再根据所述第二电压信号计算所述基底的离焦量。本发明通过在所述调焦调平系统中的投影狭缝上增加对准狭缝，在探测面上增加对应的第一参考标记用于接收对准光斑，通过根据第一电压信号代替人为目视探测面来判断对准光斑与第一参考标记是否对准，从而提高集成效率，同时减小了探测面的测量光斑串扰，降低测量误差，增加测量精度。
附图说明
图1是现有的基于图像处理技术的调焦调平系统三角测量的原理示意图；
图2是本发明实施例一提供的一种调焦调平系统的结构示意图；
图3是本发明实施例一提供的一种调焦调平系统中所述探测器的探测面的平面示意图；
图4是本发明实施例一提供的一种恰普斯基条件的概念图；
图5是本发明实施例一提供的一种投影狭缝的结构示意图；
图6是本发明实施例一提供的一种对准光斑的平面示意图；
图7是本发明实施例一提供的一种调焦调平方法的流程示意图；
图8是本发明实施例一提供的一种衍射像光斑弥散图；
图9是本发明实施例一提供的一种探测器的窗口片反射示意图；
图10是本发明实施例二提供的一种对准光斑的平面示意图；
其中，附图1～10的附图标记说明如下：
1-光源模块；2-照明模块；3-投影模块；31-投影狭缝；32-投影组件；4-探测模块；5-探测器；51-窗口片；52-探测面；6-投影物镜；7-基底；01-对准狭缝；011-对准光斑；02-测量狭缝；021-测量光斑；10-第一参考标记；20-第二参考标记。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种调焦调平系统、方法及光刻机作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
<实施例一>
本实施例提供的调焦调平系统，用于在光刻机中检测被测对象即基底7的表面相对于投影物镜6焦平面的高度值和倾斜量(即离焦量)，从而实现对基底7的调焦调平，将基底调节至误差允许范围内的最佳曝光面，图2是本实施例提供的一种调焦调平系统的结构示意图，如图2所示，所述调焦调平系统包括：光源模块1、照明模块2、投影模块3、探测模块4、探测器5和信息处理模块(图中未标出)。
其中，所述投影模块3包括投影狭缝31和投影组件32，所述投影狭缝31位于所述照明模块2和所述投影组件32之间，所述投影狭缝31包括对准狭缝01和测量狭缝02，所述探测器5的探测面52上设有第一参考标记10和第二参考标记20，所述第一参考标记10、所述第二参考标记20的排列分别与所述对准狭缝01、所述测量狭缝02的排列一一对应。
需要说明的是，所述投影狭缝31的大小、外形、数量与排列等不受限制，可以有多种形式。
图3是本实施例提供的一种调焦调平系统中所述探测器的探测面的平面示意图，请参阅图3，所述光源模块1提供的照射光束，依次经所述照明模块2、所述投影狭缝31、所述投影组件32后入射至基底7的表面，经所述基底7的表面反射后出射至所述探测模块4，最后进入所述探测器5成像，在所述探测器5的探测面52上形成对准光斑011和测量光斑021，其中所述对准光斑011用于判断测量光斑021在探测器5的探测面52上的成像信息是否完整，所述测量光斑021用于得到基底7的离焦量。
优选的，所述探测器5为光电探测器，所述探测器1可根据所述第一参考标记10处接收到的对准光斑021的光强大小输出相应的第一电压信号，以及根据所述第二参考标记20处接收到的测量光斑021的光强大小输出相应的第二电压信号。
所述信息处理模块根据所述第一电压信号判断所述对准光斑011与所述第一参考标记20是否对准，如果对准，即代表测量光斑021在所述探测器5的探测面52上的成像信息完整，再根据所述第二电压信号计算所述基底7的离焦量。
具体的，所述光源模块1包括白光点光源、耦合光路、光纤，所述白光点光源发出的照射光束依次经过耦合光路、光纤，到达光纤出射端，进一步的，耦合光路中包括耦合镜组与滤波片，可以提高光耦合效率，以及选取所述调焦调平系统所需的工作波段。
具体的，所述照明模块2包括准直镜组、消杂光光阑，所述照射光束依次经过准直镜组、消杂光光阑。
具体的，所述投影组件32包括调整镜组、投影成像镜组、扫描反射镜以及投影端光阑，用于将所述照射光束以一定角度入射到所述基底7的表面，其中，所述扫描反射镜位于所述投影端光阑处。
进一步的，为了能使照射光束能够全部入射到所述基底7的表面并在其上清晰成像，然后发生反射，所述投影狭缝31、所述基底7的表面以及所述投影组件32的位置关系满足恰普斯基条件(Scheimpflug条件)。图4是本实施例提供的一种恰普斯基条件的概念图，如图4所示，与光轴成一定夹角(小于90°)的物面若要在像面清晰成像，则该像面也与光轴成一定夹角(小于90°)，物面的倾斜角
Figure GDA0003714873730000081
像面的倾斜角θ与光学系统放大倍率m相关，近轴条件下，满足公式：
Figure GDA0003714873730000082
本实施例中，设所述照射光束从所述投影狭缝31的出射角为θ1，在所述基底7的表面的入射角为ω1，所述投影组件32的成像放大率为m1，所述投影狭缝31、所述基底7的表面以及所述投影组件32的位置关系满足恰普斯基条件(Scheimpflug条件)，即θ1、ω1以及m1满足：
tanω1＝m1 tanθ1。
具体的，所述探测模块4包括探测组件，所述探测组件包括调整镜组以及探测成像镜组，用于将经基底7表面反射的反射光束成像到所述探测器5上，为了能在探测器5的探测面52上接收到测量光斑的清晰像，增加测量精度，所述基底7的表面、所述探测组件以及所述探测面52的位置关系需满足恰普斯基条件(Scheimpflug条件)。
进一步的，所述探测模块4还包括探测狭缝和中继组件，所述探测狭缝的排列与所述投影狭缝31的排列相对应，所述探测狭缝设置在所述探测组件与所述中继组件之间，同理，为了增加测量精度，所述基底7的表面、所述探测组件以及所述探测狭缝的位置关系需满足恰普斯基条件(Scheimpflug条件)；所述探测狭缝、所述中继组件以及所述探测面52的位置关系需满足恰普斯基条件(Scheimpflug条件)。
图5是本实施例提供的一种投影狭缝的结构示意图，如图5所示，本实施例中所述对准狭缝01包括用于第一方向上进行对准的第一对准狭缝组，和用于第二方向上进行对准的第二对准狭缝组，所述第一对准狭缝组和第二对准狭缝组均包含两个形状和大小均相同的子对准狭缝，其中所述第一方向为投影方向，所述第二方向垂直于所述第一方向。
图6是本实施例提供的一种对准光斑的平面示意图，如图6所示，所述第一对准狭缝组中的子对准狭缝在所述第一方向(即图示X轴方向)上的长度为a1，在所述第二方向(即图示Y轴方向)上的长度为b1，用于接收第一子对准光斑的所述第一参考标记10在所述第一方向上的长度为L1，在所述第二方向上的长度为W1，a1、b1、L1以及W1满足：a1＜L1，b1≤W1，当测量光斑021与对应的第二参考标记20的中心重合时，第一对准狭缝组中的第一个子对准狭缝在探测面52上形成的第一子对准光斑在第一方向与其对应的第一参考标记10靠一边对齐，第二个子对准狭缝在探测面上形成的第一子对准光斑在第二方向与其对应的第一参考标记10靠另一边对齐；
所述第二对准狭缝组中的子对准狭缝在所述第一方向上的长度为a2，在所述第二方向上的长度为b2，用于接收第二子对准光斑的所述第一参考标记10在所述第一方向上的长度为L2，在所述第二方向上的长度为W2，a2、b2、L2以及W2满足：a2≤L2，b2＜W2，当测量光斑021与对应的第二参考标记20的中心重合时，第二对准狭缝组中的第一个子对准狭缝在探测面上形成的第二子对准光斑在第一方向与其对应的第一参考标记10靠一边对齐，第二个子对准狭缝在探测面上形成的第二子对准光斑在第二方向与其对应的第一参考标记10靠另一边对齐。
其中，所述第一子对准光斑为所述第一对准狭缝组中的子对准狭缝在所述探测器5的探测面52上形成的对准光斑011，所述第二子对准光斑为所述第二对准狭缝组中的子对准狭缝在所述探测器5的探测面52上形成的对准光斑011。
本实施例还提供一种调焦调平方法，采用如上所述的调焦调平系统实现，图7是本实施例提供的一种调焦调平方法的流程示意图，如图7所示，所述调焦调平方法包括如下步骤：
步骤S1，所述光源模块提供的照射光束，依次经所述照明模块、所述投影狭缝、所述投影组件后入射至基底的表面，经所述基底的表面反射后出射至所述探测模块，最后进入所述探测器成像，在所述探测器的探测面上形成对准光斑和测量光斑。
步骤S2，所述探测器根据所述第一参考标记处接收到的对准光斑的光强大小输出相应的第一电压信号，以及根据所述第二参考标记处接收到的测量光斑的光强大小输出相应的第二电压信号。
步骤S3，所述信息处理模块根据所述第一电压信号判断所述对准光斑与所述第一参考标记是否对准，若对准则执行步骤S5，若未对准则执行步骤S4。
具体的，所述探测器5根据所述第一参考标记10接收到的两个第一子对准光斑的光强大小输出的电压信号分别为A1、A2，当A1-A2＝0时，表示两个第一子对准光斑中心在第一方向已和对应的第一参考标记10的中心对准，即测量光斑021的中心在第一方向已和对应的第二参考标记20的中心对准。
所述探测器5根据所述第一参考标记10接收到的两个第二子对准光斑的光强大小输出的电压信号分别为B1、B2，当B1-B2＝0时，表示两个第一子对准光斑中心在第二方向已和对应的第一参考标记10的中心对准，即测量光斑021的中心在第二方向已和对应的第二参考标记20的中心对准。
需要说明的是，电压信号A1、A2、B1、B2还与所述探测器5的探测面52的光敏感系数有关，本实施例中探测器5的探测面52上各个第一参考标记处的光敏感系数相同。
若A1-A2＝0且B1-B2＝0时，表示所述对准光斑011的中心与所述第一参考标记10的中心对准，即测量光斑021的中心已和对应的第二参考标记20的中心对准，即代表测量光斑021在所述探测器5的探测面52的成像信息完整，执行步骤S5，否则表示所述对准光斑011的中心与所述第一参考标记10的中心未对准，执行步骤S4。
步骤S4，通过所述投影模块和/或所述探测模块调整所述照射光束在所述探测器上的成像位置。
步骤S5，所述信息处理模块根据所述第二电压信号计算所述基底的离焦量。
另外，当测量光斑分别位于第二参考标记的边缘与正中心时，所述探测器的探测面的串扰量计算如下：
图8是本实施例提供的一种衍射像光斑弥散图；图9是本实施例提供的一种探测器的窗口片反射示意图，如图8和图9所示，在探测器5的探测面52上衍射引起的光斑弥散、探测器5的窗口片51二次反射等原因会让串扰光进入相邻的第二参考标记20，当测量光斑021对应的第二参考标记20的宽度为0.567mm，相邻两个第二参考标记20的间距为0.145mm，测量光斑021在探测面52上的宽度为0.107mm，窗口片51的反射率为0.5％，窗口片51与探测面52的距离为0.7mm时，用光斑几何光学理想像与成像系统的PSF作卷积运算，可以仿真得到其衍射像，通过进一步分析计算得到，测量光斑021位于第二参考标记20的边缘时，串扰为0.87％；测量光斑021位于第二参考标记20的中心时，串扰为0.36％。
串扰与测量光斑间反射率的不确定性导致的测量误差Z为：
Figure GDA0003714873730000111
Zr：当前测量光斑的实际高度值
γ：串扰量与单个光斑光功率的比值
β1：膜厚不确定导致光斑在硅片面上的最大最小反射比
β2：不同衬底导致光斑在硅片面上的最大最小反射比
根据经验以及仿真得到，β1取值1.01，β2取值1.42。
同一光刻机中的测量精度与γ、β1有关，测量误差为：
Figure GDA0003714873730000112
计算得到Z＝7*10-5Zr。
不同光刻机中的测量精度与γ、β1、β2有关，测量误差为：
Figure GDA0003714873730000113
Figure GDA0003714873730000121
计算得到Z1＝7*10-5Zr，Z2＝0.003Zr。
综上可知，所述调焦调平系统通过对准光斑011将测量光斑021与第二对准标记20中心调至重合后大大减小了探测面的测量光斑串扰，从而降低测量误差，增加测量精度，例如当FLS测量量程为10μm级别时，通过对准光斑011将测量光斑021与第二对准标记20中心调至重合后，串扰可由0.87％降至0.36％，同一光刻机中的被测面垂向测量误差由1.7nm降至0.7nm，不同光刻机中的被测面垂向测量误差可由73.0nm降至30.7nm。
本实施例还提供一种光刻机，包括如上所述的调焦调平系统及投影物镜6，所述投影物镜6位于基底7上方。
当所述调焦调平系统计算出基底7的具体离焦量后，将所述离焦量反馈给光刻机，光刻机根据所述基底7的离焦量对基底7进行校准，将基底调节至误差允许范围内的最佳曝光面，然后开始曝光。
<实施例二>
本实施例与实施例一的不同之处在于两组所述对准狭缝以及所述第一参考标记的设计不同。
图10是本实施例提供的一种对准光斑的平面示意图，如图10所示，所述第一对准狭缝组中的子对准狭缝在所述第一方向(即图示X轴方向)上的长度为a1，在所述第二方向(即图示Y轴方向)上的长度为b1，用于接收第一子对准光斑的所述第一参考标记10在所述第一方向上的长度为L1，在所述第二方向上的长度为W1，a1、b1、L1以及W1满足：a1＜L1，b1＞W1，用于接收两个所述第一子对准光斑的两个所述第一参考标记10在所述第二方向上的间距为d1，d1满足：d1＞(b1-W1)/2，当测量光斑021与对应的第二参考标记20的中心重合时，第一对准狭缝组中的第一个子对准狭缝在探测面上形成的第一子对准光斑在第一方向与其对应的第一参考标记10靠一边对齐，第二个子对准狭缝在探测面上形成的第一子对准光斑在第二方向与其对应的第一参考标记10靠另一边对齐；
所述第二对准狭缝组中的子对准狭缝在所述第一方向上的长度为a2，在所述第二方向上的长度为b2，用于接收第二子对准光斑的所述第一参考标记10在所述第一方向上的长度为L2，在所述第二方向上的长度为W2，a2、b2、L2以及W2满足：a2＞L2，b2＜W2，用于接收两个所述第二子对准光斑的两个所述第一参考标记10在所述第一方向上的间距为d2，d2满足：d2＞(a2-L2)/2，当测量光斑021与对应的第二参考标记20的中心重合时，第二对准狭缝组中的第一个子对准狭缝在探测面上形成的第二子对准光斑在第一方向与其对应的第一参考标记10靠一边对齐，第二个子对准狭缝在探测面上形成的第二子对准光斑在第二方向与其对应的第一参考标记10靠另一边对齐；
其中，所述第一子对准光斑为所述第一对准狭缝组中的子对准狭缝在所述探测器5的探测面52上形成的对准光斑011，所述第二子对准光斑为所述第二对准狭缝组中的子对准狭缝在所述探测器5的探测面52上形成的对准光斑011。
综上所述，在本发明提供的一种调焦调平系统、方法及光刻机，具有以下优点：其中所述调焦调平系统包括光源模块、照明模块、投影模块、探测模块、探测器和信息处理模块，所述投影模块包括投影狭缝和投影组件，所述投影狭缝位于所述照明模块和所述投影组件之间，所述投影狭缝包括对准狭缝和测量狭缝，所述探测器的探测面上设有第一参考标记和第二参考标记，所述第一参考标记、所述第二参考标记的排列分别与所述对准狭缝、所述测量狭缝的排列一一对应，实际应用中所述光源模块提供的照射光束，依次经所述照明模块、所述投影狭缝、所述投影组件后入射至基底的表面，经所述基底的表面反射后出射至所述探测模块，最后进入所述探测器成像，在所述探测器的探测面上形成对准光斑和测量光斑，然后所述探测器根据所述第一参考标记处接收到的对准光斑的光强大小输出相应的第一电压信号，以及根据所述第二参考标记处接收到的测量光斑的光强大小输出相应的第二电压信号，最后所述信息处理模块根据所述第一电压信号判断所述对准光斑与所述第一参考标记是否对准，如果对准，再根据所述第二电压信号计算所述基底的离焦量。本发明通过在所述调焦调平系统中的投影狭缝上增加对准狭缝，在探测面上增加对应的第一参考标记用于接收对准光斑，通过根据第一电压信号代替人为目视探测面来判断对准光斑与第一参考标记是否对准，从而提高集成效率，同时减小了探测面的测量光斑串扰，降低测量误差，增加测量精度。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种调焦调平系统，其特征在于，包括：光源模块、照明模块、投影模块、探测模块、探测器和信息处理模块；
其中，所述投影模块包括投影狭缝和投影组件，所述投影狭缝位于所述照明模块和所述投影组件之间，所述投影狭缝包括对准狭缝和测量狭缝；
所述探测器的探测面上设有第一参考标记和第二参考标记，所述第一参考标记、所述第二参考标记的排列分别与所述对准狭缝、所述测量狭缝的排列一一对应；
所述光源模块提供的照射光束，依次经所述照明模块、所述投影狭缝和所述投影组件后入射至基底的表面，经所述基底的表面反射后出射至所述探测模块，最后进入所述探测器成像，在所述探测器的探测面上形成对准光斑和测量光斑；其中，所述探测模块包括探测组件、探测狭缝和中继组件；所述探测组件包括调整镜组以及探测成像镜组，用于将经所述基底表面反射的反射光束成像到所述探测器上；所述探测狭缝的排列与所述投影狭缝的排列相对应；所述投影狭缝、所述基底的表面以及所述投影组件的位置关系满足恰普斯基条件；所述基底的表面、所述探测组件以及所述探测狭缝的位置关系满足恰普斯基条件；所述探测狭缝、所述中继组件以及所述探测面的位置关系满足恰普斯基条件；
所述探测器根据所述第一参考标记处接收到的对准光斑的光强大小输出相应的第一电压信号，以及根据所述第二参考标记处接收到的测量光斑的光强大小输出相应的第二电压信号；
所述信息处理模块根据所述第一电压信号判断所述对准光斑与所述第一参考标记是否对准；当所述对准光斑与所述第一参考标记对准时，根据所述第二电压信号计算所述基底的离焦量；当所述对准光斑与所述第一参考标记未对准时，通过所述投影模块和/或所述探测模块调整所述照射光束在所述探测器上的成像位置，直至所述对准光斑与所述第一参考标记对准。
2.如权利要求1所述的调焦调平系统，其特征在于，所述对准狭缝包括用于第一方向上进行对准的第一对准狭缝组，和用于第二方向上进行对准的第二对准狭缝组，所述第一对准狭缝组和所述第二对准狭缝组均包含两个形状和大小均相同的子对准狭缝，其中所述第一方向为投影方向，所述第二方向垂直于所述第一方向。
3.如权利要求2所述的调焦调平系统，其特征在于，所述第一对准狭缝组中的子对准狭缝在所述第一方向上的长度为a1，在所述第二方向上的长度为b1，用于接收第一子对准光斑的所述第一参考标记在所述第一方向上的长度为L1，在所述第二方向上的长度为W1，a1、b1、L1以及W1满足：a1＜L1，b1≤W1；
所述第二对准狭缝组中的子对准狭缝在所述第一方向上的长度为a2，在所述第二方向上的长度为b2，用于接收第二子对准光斑的所述第一参考标记在所述第一方向上的长度为L2，在所述第二方向上的长度为W2，a2、b2、L2以及W2满足：a2≤L2，b2＜W2；
其中，所述第一子对准光斑为所述第一对准狭缝组中的子对准狭缝在所述探测器的探测面上形成的对准光斑，所述第二子对准光斑为所述第二对准狭缝组中的子对准狭缝在所述探测器的探测面上形成的对准光斑。
4.如权利要求2所述的调焦调平系统，其特征在于，所述第一对准狭缝组中的子对准狭缝在所述第一方向上的长度为a1，在所述第二方向上的长度为b1，用于接收第一子对准光斑的所述第一参考标记在所述第一方向上的长度为L1，在所述第二方向上的长度为W1，a1、b1、L1以及W1满足：a1＜L1，b1＞W1，用于接收两个所述第一子对准光斑的两个所述第一参考标记在所述第二方向上的间距为d1，d1满足：d1＞(b1-W1)/2；
所述第二对准狭缝组中的子对准狭缝在所述第一方向上的长度为a2，在所述第二方向上的长度为b2，用于接收第二子对准光斑的所述第一参考标记在所述第一方向上的长度为L2，在所述第二方向上的长度为W2，a2、b2、L2以及W2满足：a2＞L2，b2＜W2，用于接收两个所述第二子对准光斑的两个所述第一参考标记在所述第一方向上的间距为d2，d2满足：d2＞(a2-L2)/2；
其中，所述第一子对准光斑为所述第一对准狭缝组中的子对准狭缝在所述探测器的探测面上形成的对准光斑，所述第二子对准光斑为所述第二对准狭缝组中的子对准狭缝在所述探测器的探测面上形成的对准光斑。
5.如权利要求1所述的调焦调平系统，其特征在于，所述光源模块包括白光点光源、耦合光路和光纤，所述白光点光源发出的照射光束依次经过耦合光路、光纤，到达光纤出射端。
6.如权利要求1所述的调焦调平系统，其特征在于，所述照明模块包括准直镜组和消杂光光阑，所述照射光束依次经过准直镜组、消杂光光阑。
7.如权利要求1所述的调焦调平系统，其特征在于，所述投影组件包括调整镜组、投影成像镜组、扫描反射镜以及投影端光阑，用于将所述照射光束以一定角度入射到所述基底的表面，其中，所述扫描反射镜位于所述投影端光阑处。
8.一种调焦调平方法，其特征在于，采用如权利要求1-7任意一项所述的调焦调平系统实现，所述调焦调平方法，包括如下步骤：
步骤S1，所述光源模块提供的照射光束，依次经所述照明模块、所述投影狭缝和所述投影组件后入射至基底的表面，经所述基底的表面反射后出射至所述探测模块，最后进入所述探测器成像，在所述探测器的探测面上形成对准光斑和测量光斑；
步骤S2，所述探测器根据所述第一参考标记处接收到的对准光斑的光强大小输出相应的第一电压信号，以及根据所述第二参考标记处接收到的测量光斑的光强大小输出相应的第二电压信号；
步骤S3，所述信息处理模块根据所述第一电压信号判断所述对准光斑与所述第一参考标记是否对准，若对准则执行步骤S5，若未对准则执行步骤S4；
步骤S4，通过所述投影模块和/或所述探测模块调整所述照射光束在所述探测器上的成像位置，直至所述对准光斑与所述第一参考标记对准；
步骤S5，所述信息处理模块根据所述第二电压信号计算所述基底的离焦量。
9.如权利要求8所述的调焦调平方法，其特征在于，所述对准狭缝包括用于第一方向上进行对准的第一对准狭缝组，和用于第二方向上进行校准的第二对准狭缝组，所述第一对准狭缝组和所述第二对准狭缝组均包含两个形状和大小均相同的子对准狭缝，其中所述第一方向为投影方向，所述第二方向垂直于所述第一方向；
所述探测器根据所述第一参考标记接收到的两个第一子对准光斑输出的电压信号分别为A1、A2；
所述探测器根据所述第一参考标记接收到的两个第二子对准光斑输出的电压信号分别为B1、B2；
步骤S3具体为，若A1-A2＝0且B1-B2＝0时，表示所述对准光斑与所述第一参考标记对准，执行步骤S5，否则表示所述对准光斑与所述第一参考标记未对准，执行步骤S4；
其中，所述第一子对准光斑为所述第一对准狭缝组中的子对准狭缝在所述探测器的探测面上形成的对准光斑，所述第二子对准光斑为所述第二对准狭缝组中的子对准狭缝在所述探测器的探测面上形成的对准光斑。
10.一种光刻机，其特征在于，包括如权利要求1-7任意一项所述的调焦调平系统及投影物镜，所述投影物镜位于基底上方。
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