CN1700101B - 用于投影光刻机的调焦调平传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及投影光刻机的调焦调平传感器与调焦调平技术，特别是一种具有投影光栅和探测光栅的调焦调平传感器。它包括相互垂直的两个分支，每分支包括两路测量光路和两路参考光路，测量光路测量基板表面相对投影物镜最佳焦面的高度，参考光路测量投影物镜下表面的高度，并且每一个分支的四路光路共用成像系统，该测量光路中具有改变测量光斑的大小的可变光阑。本发明可以灵活地测量不同大小的曝光视场，增大了调焦调平传感器的测量范围，提高了芯片设计和生产的灵活性。

Description

用于投影光刻机的调焦调平传感器 

技术领域：

本发明涉及投影光刻机的调焦调平传感器与调焦调平技术，特别是一种具有投影光栅和探测光栅的调焦调平传感器。 

背景技术：

在集成电路制造设备中，用于光学光刻的投影光刻机是公知的。在投影光刻机中，曝光光束照明刻有集成电路图形的掩模，掩模经过投影物镜成像在基板上，使涂覆在基板上的光刻胶被曝光，从而将掩膜图样复制到基板表面。 

集成电路集成度的提高要求不断缩小光刻特征尺寸，光刻特征尺寸的缩小依赖于投影光刻机光刻分辨率的提高。缩短曝光波长和增大投影物镜的数值孔径是提高光刻分辨率最有效的手段，但导致了投影物镜的焦深急剧减小。投影物镜焦深的减小使涂有光刻胶的基板表面处在有效焦深范围之内变得越来越困难。因此，必须利用调焦调平传感器准确测量基板表面相对于投影物镜最佳焦面的高度和倾斜度的偏离量，并通过调焦调平执行器对该偏离量进行校正。 

上世纪九十年代初，菲利浦公司的Van der werf等人发明了基于光栅计量技术的调焦调平传感器(参见在先技术[1]van derwerfet al，“imaging apparatus havinga focus-error and/or tilt detection device”US PATANT：5191200)。所述调焦调平传感器包括相互垂直的两个分支，每个分支包括两路测量光路和两路参考光路。测量光路测量基板表面相对于投影物镜最佳焦面的高度，参考光路测量投影物镜下表面相对其最佳焦面的高度。引入参考光路是为了减小投影物镜的机械漂移对测量精度的影响。因此，所述调焦调平传感器共有四路测量光路和四路参考光路。所述传感器的一路测量光路如图1所示。光源33发出的白光经过镜组34后照明投影光栅35。投影光栅35经成像镜组36投影在基板37上。投影光栅像经过基板37上表面的反射后通过成像镜组38、起偏器39、剪切板40后在探测光栅41上再次成像并与探测光栅41形成光闸莫尔条纹。莫尔信号经偏振调制器42调制后被光电探测器 44接收。为了提高传感器的稳定性并使结构更加紧凑，所述调焦调平传感器每一个分支的四路光路共用成像镜组36、38、43和偏振调制器42。每一分支的四个投影光栅35和四个探测光栅41分别制作在同一基板上，如图2所示。ASML公司投影光刻机PAS5500系列的大部分机型采用该调焦调平传感技术。 

为了减小基板表面局域形貌对调焦调平的影响，M.A.van等人引入了逐场调焦调平技术。该技术利用在先技术[1]所述的传感器对每一曝光视场进行测量，提高了调焦调平的精度(参考在先技术[2]M.A.van den Brink，B.A.Katz and S.Wittekoek，“new 0.54 aperture i-line wafer stepper with field by field leveling combined withglobal alignment”，SPIE Proceedings，Vol.1463)。光刻机发展到步进扫描阶段，在先技术[1]和在先技术[2]所述的调焦调平传感器和调焦调平技术仍然适用，只需要调整测量光斑以适应曝光视场的形状变化，提高采样频率以确保实时测量与校正。图3是ASML公司PAS5500/500型步进扫描投影光刻机调焦调平传感器投影在基板表面的测量光斑分布图，图中的实线框代表最大曝光视场，虚线框代表调焦调平传感器一个分支的两个测量光斑，点画线框代表另一分支的两个测量光斑。 

基板边缘一定区域内没有光刻胶，有光刻胶区域的边缘因匀胶工艺以及其它工艺的影响，其表面局域形貌起伏较大。调焦调平传感器的测量光斑即使是一部分位于这些区域，其对应的测量值也不能真实地反映基板表面的高度，这部分区域为不可测量区域45，如图4所示。不可测量区域45的形状为一个环带，不可测量区域45所包围的区域为可测量区域46。在可测量区域46内，调焦调平传感器能准确地测量基板表面相对投影物镜最佳焦面的高度偏离量。可测量区域46和不可测量区域45可以用一个与基板同心的圆47来划分，圆47称为调焦调平测量圆47。同时，以最大曝光视场内调焦调平传感器测量光斑位于可测量区域46的个数作为判定标准，基板表面可分为内场区域、交接场区域和外场区域。内场区域为调焦调平传感器四个测量光斑对应的测量值都有效的区域。在该区域内，基板表面相对于投影物镜最佳焦面的高度和倾斜度都能由调焦调平传感器测量，该区域的调焦调平模式为内场模式。交接场区域为在最大曝光视场内有一到三个测量光斑对应的测量值有效的区域。在该区域内，仅有基板表面相对于投影物镜最佳焦面的高度能被调焦调平传感器测量，该区域的调焦调平模式为交接场模式。外场区域为在最大曝光视场内没有一个测量光斑对应的测量值有效的区域。在该区域内，基板表面相对于投影物 镜最佳焦面的高度和倾斜度都不能被测量，该区域的调焦调平模式为外场模式。对于步进投影光刻机，曝光场和曝光视场大小相等。因此，内场位于内场区域，交接场位于交接场区域，外场位于外场区域。对于步进扫描投影光刻机，扫描曝光的最大曝光视场小于曝光场，其内场仍然位于内场区域，外场位于外场区域，但交接场可能既有一部分位于交接场区域，同时还有另一部分位于内场区域和/或外场区域。在交接场区域和外场区域，需要利用LVDT(Linear Variable DifferentialTransformer)位置传感器测量基板背面的倾斜度和/或高度，并参考邻近内场区域的倾斜度和/或高度得到该被测区域的倾斜度和/或高度。因此，基板表面形貌、承片台表面形貌、大理石表面形貌与大理石相对投影物镜最佳焦面的倾斜等因素都会影响这些区域的调焦调平精度。 

在先技术[1]和在先技术[2]所述的调焦调平传感器投影在基板表面的测量光斑的大小固定，且测量光斑有一部分位于最大曝光视场以外，导致整个基板表面有较大的交接场区域和外场区域。图5为ASML PAS5500/500型步进扫描投影光刻机的调焦调平传感器在φ200mm基板上的不同调焦调平模式所在区域分布图，其中标有1的区域为内场区域，标有2的区域为交接场区域，标有3的区域为外场区域，各区域内的每一个小矩形代表一个曝光场。在先技术[1]和在先技术[2]所述的调焦调平传感器投影在基板表面的测量光斑大小固定，限制了可直接测量的曝光视场的大小，降低了芯片设计和生产的灵活性。例如图6所示的曝光场，图中的f曝光场为通用的曝光场，d曝光场为生产特殊芯片的曝光场，该曝光场比通用的曝光场窄。图中的a、b、c三曝光场的灰色区域为分布有对准标记、测试图形等的区域，在这些区域调焦调平传感器不能准确测量。a、b、c三曝光场的白色区域为可以曝光的区域。由于在先技术[1]和在先技术[2]所述的调焦调平传感器投影在基板表面的测量光斑大小固定，不能直接测量出图6中的a、b、c、d曝光场中需要曝光区域的倾斜度和/或高度。在步进扫描投影光刻机中，在先技术[1]和在先技术[2]所述的调焦调平传感器的测量光斑有较大的重叠区域，导致图3中所示y方向(扫描方向)的两个测量光斑的间距小，影响测量精度。 

发明内容：

为克服在先技术[1]与在先技术[2]所述调焦调平传感器所存在的缺点，本发明提 出了一种用于投影光刻机的调焦调平传感器，它可以灵活地测量不同大小的曝光视场，提高了芯片设计和生产的灵活性。 

本发明的技术方案如下： 

一种用于投影光刻机的调焦调平传感器，包括相互垂直的两个分支，每分支包括两路测量光路和两路参考光路，测量光路测量基板表面相对投影物镜最佳焦面的高度，参考光路测量投影物镜下表面的高度，并且每一个分支的四路光路共用成像系统，其特征在于：该测量光路中具有改变测量光斑的大小的可变光阑。 

该调焦调平传感器的一路测量光路包括入射单元和探测单元两部分；入射单元包括白光光源，将白光光源发射的光束耦合准直的照明系统在经照明系统准直的光束的前进方向上依次置有投影光栅、可变光阑、成像系统、反射棱镜，光束经反射棱镜反射后再经被测基板表面反射，入射到探测单元的分光棱镜的分光面，该分光面反射的光束的前进方向上，依次置有成像系统、起偏器、剪切板、探测光栅、调制器、检偏器和光电探测器，经分光棱镜的分光面透射的光束被CCD图像传感器接收；起偏器和剪切板将光栅的成像光束分为寻常光和非常光，寻常光和非常光形成的光栅像分别和探测光栅产生光闸莫尔条纹，莫尔信号经调制器调制后被光电探测器接收，光电探测器接收的信号经过解调后得到相应测量点相对投影物镜最佳焦面的高度值，调焦调平传感器利用四个测量光路得到被测区域相对于投影物镜最佳焦面的高度和倾斜度，该高度和倾斜度信息被输入运动控制器；同时，利用激光干涉仪测量曝光视场中心点的水平位置，该位置信息也被输入运动控制器，该运动控制器计算出工件台下三个驱动器各自的驱动量并将其发送到工件台运动控制板，运动控制板驱动三个驱动器调节基板表面的高度和倾斜，使基板表面位于投影物镜的可用焦深范围内。 

该白光光源为汞灯光源或多个激光器组成的混合光源，其波长远离光刻机的曝光波长。 

该照明系统包括将光源发出的光耦合进光纤的耦合镜组、传输照明光束的光纤以及利用光纤出射光束均匀照明投影光栅的柯拉照明系统。 

该投影光栅和探测光栅均为复合光栅，光栅的线空比为1∶1，可根据需要在60μm～150μm之间选择光栅周期。 

该可变光阑包括固定光阑和可移动遮光板。 

该可变光阑的可移动遮光板与电机相连，在电机的驱动下平行于光栅刻线移动。 

该遮光板与工件台的同步运动关系在以基板中心为坐标原点，基板的刻槽与基板中心的连线为Y轴，该连线的垂线为X轴的坐标系下可以表示为， 

$v_2=\left(\frac{\sqrt{R^2-{(y_{\mathrm{ij}}+y_0+\frac{b}{2}+\mathrm{vt})}^2}-x_{\mathrm{ij}}+\frac{a}{2}}{t}\right)\sin \mathrm{\θ}$ x_ij＜0，y_ij＞0 

$v_2=\left(\frac{\sqrt{R^2-{(y_{\mathrm{ij}}+y_0+\frac{b}{2}+\mathrm{vt})}^2}-x_{\mathrm{ij}}+\frac{a}{2}}{t}\right)\sin \mathrm{\θ}$ x_ij＜0，y_ij＜0 

$v_2=\left(\frac{\sqrt{R^2-{(y_{\mathrm{ij}}+y_0+\frac{b}{2}+\mathrm{vt})}^2}-x_{\mathrm{ij}}+\frac{a}{2}}{t}\right)\sin \mathrm{\θ}$ x_ij＞0，y_ij＞0 

$v_2=\left(\frac{\sqrt{R^2-{(y_{\mathrm{ij}}+y_0+\frac{b}{2}+\mathrm{vt})}^2}-x_{\mathrm{ij}}+\frac{a}{2}}{t}\right)\sin \mathrm{\θ}$ x_ij＞0，y_ij＜0 

其中，R为调焦调平测量圆的半径，x_ij，y_ij为曝光场中心点坐标，y₀为在某一时刻t曝光视场中心点与曝光场中心点的Y向距离；a为曝光视场的X向长度，b为曝光视场的Y向宽度；θ为测量光路的光轴与基板表面的夹角；v为工件台的扫描速度，v₂为遮光板与工件台同步运动的速度。 

与在先技术相比，本发明具有如下有点： 

1、本发明与在先技术相比，采用可变光阑改变所述调焦调平传感器测量光斑的大小，增大了调焦调平传感器在基板边缘的测量区域，提高了这些区域的调焦调平精度。 

2、本发明与在先技术相比，采用可变光阑改变所述调焦调平传感器测量光斑大小，可以灵活地测量不同大小的曝光视场，提高了芯片设计和生产的灵活性。 

3、本发明与在先技术相比，采用新型的投影光栅和探测光栅，减小了测量光斑 相互交叠的区域，增大了测量光斑间Y向(扫描方向)的距离。 

附图说明：

图1是在先技术[1]所述调焦调平传感器的一路测量光路示意图。 

图2是在先技术[1]与在先技术[2]所述调焦调平传感器的复合光栅结构图。 

图3是ASML公司PAS5500/500型步进扫描投影光刻机调焦调平传感器投影在基板表面的测量光斑分布图。 

图4是基板表面可测量区域与不可测量区域的划分示意图。 

图5是ASML PAS5500/500型步进扫描投影光刻机的调焦调平传感器在φ200mm基板上的调焦调平模式所在区域分布图。 

图6是几种特殊曝光场示意图。 

图7是步进扫描投影光刻机结构示意图。 

图8是本发明调焦调平传感器一路测量光路图。 

图9是本发明所述调焦调平传感器所采用的复合光栅结构示意图。 

图10是本发明所述调焦调平传感器投影在基板表面的测量光斑分布图。 

图11是可变光阑结构示意图。 

图12是可变光阑遮光板的运动控制框图。 

图13本发明所述调焦调平传感器在φ200mm基板上的调焦调平模式所在区域分布图。 

图14是基板坐标系，坐标原点在基板中心，基板的刻槽与基板中心的连线为Y轴，该连线的垂线为X轴。 

具体实施方式：

本发明应用在如图7所示的投影光刻机中。该光刻机主要包括产生曝光光束的激光器1，含有控制曝光视场大小的可变窄缝3的照明系统2，将掩模图形4成像在基板7上的投影物镜6，承载掩模4并能精确定位的掩模台5，承载基板7并能精确定位的工件台8，测量基板表面相对投影物镜最佳焦面的高度和倾斜度的调焦调平传感器9。 

图7中的调焦调平传感器9为本发明所述的调焦调平传感器。所述调焦调平传感器包括相互垂直的两个分支，每分支包括两路测量光路和两路参考光路，测量光路测量基板表面相对投影物镜最佳焦面的高度，参考光路测量投影物镜下表面的高度，并且每一个分支的四路光路共用成像系统。因此，所述调焦调平传感器共有四路测量光路和四路参考光路。该调焦调平传感器的一路测量光路如图8所示。它包括入射单元901和探测单元902两部分。入射单元901包括白光光源10，将白光光源10发射的光束耦合准直的照明系统11。在经照明系统11准直的光束的前进方向上依次置有投影光栅12、可变光阑13、成像系统14、反射棱镜15。其中，可变光阑13紧靠投影光栅12。经照明系统11准直的光束经反射棱镜15反射后再经被测基板7表面反射，入射到探测单元902的分光棱镜17的分光面。在经分光棱镜17的分光面反射的光束的前进方向上，依次置有成像系统18、起偏器19、剪切板20、探测光栅21、调制器28、检偏器29和光电探测器30。经分光棱镜17的分光面透射的光束被CCD图像传感器26接收。 

上述白光光源10发出的白光经过照明系统11均匀照明投影光栅12。投影光栅12经成像系统14投影在基板7上，反射棱镜15被用来改变成像光束的方向。可变光阑13用来限制投影光栅12的成像区域，即控制基板7上的投影光斑大小。经过基板7和分光棱镜17的反射，投影光栅像由成像系统18成像到探测光栅21上。探测光栅21之前的起偏器19和剪切板20将光栅的成像光束分为寻常光(o光)和非常光(e光)，o光和e光形成的光栅像分别和探测光栅21产生光闸莫尔条纹，莫尔信号经调制器28调制后被光电探测器30接收，光电探测器30接收的信号经过解调后得到相应测量点相对投影物镜最佳焦面的高度值。调焦调平传感器利用四个测量光路得到被测区域相对于投影物镜最佳焦面的高度和倾斜度。该高度和倾斜度信息被输入运动控制器27。同时，利用激光干涉仪25测量曝光视场中心点的水平位置，该位置信息也被输入运动控制器27。运动控制器27计算得出工件台下三个驱动器23各自的驱动量并将其发送到工件台运动控制板24。运动控制板24驱动三个驱动器23调节基板表面相对于投影物镜最佳焦面的高度和倾斜，使基板表面位于投影物镜的可用焦深内。 

所述的白光光源10为汞灯光源或多个激光器组成的混合光源，其波长远离光刻机的曝光波长。所述的照明系统11包括将光源发出的光耦合进光纤的耦合镜组、传输照明光束的光纤以及利用光纤出射光束均匀照明投影光栅12的柯拉照明系统。所述的投影光栅12和探测光栅21均为复合光栅，其结构如图9所示。复合投影光栅包括两个测量投影光栅和两个参考投影光栅。光栅的线空比为1∶1，光栅周期，可根据需要在60μm～150μm之间选择。图10为投影光栅12投影在基板表面的测量光斑分布图，图中的实线框代表最大曝光视场区域，虚线框代表调焦调平一个测量分支的两个测量光斑，点画线代表另一个测量分支的两个测量光斑。由于新型投影光栅的采用，增大了测量光斑间的y向距离。图8中的成像光学系统14、18为4f系统。所述的剪切板20的剪切量为光栅周期的一半。所述的调制器28具有比测量光束光谱范围更宽的光谱响应范围。

所述调焦调平传感器的每一个分支有两个可变光阑13，每一个可变光阑对应于一个测量投影光栅12，并且两个可变光阑构成一个复合光阑，如图11所示。可变光阑13包括固定光阑48和可移动遮光板49。可变光阑的可移动遮光板49与电机相连，在电机的驱动下平行于光栅刻线移动。遮光板的移动改变了光阑的大小，从而改变了测量光斑的大小。为了保证测量精度，测量光斑不能太小，最小测量光斑不能小于没有可移动遮光板49时的测量光斑的一半。所述的驱动电机为步进电机，要求它能高精度地驱动遮光板移动。 

在步进(扫描)投影光刻机进行步进(扫描)曝光以前，需要对基板表面的图形分布进行合理的规划，规划完成后不同区域的调焦调平模式就被确定。相应地，基板表面需要利用可变光阑改变测量光斑大小的区域，以及可变光阑运动的起点、终点(在基板坐标系中的坐标)等都被确定。 

对步进投影光刻机，控制可变光阑改变测量光斑的大小，使测量光斑位于调焦调平测量圆内比较容易。只需在工件台步进过程中，控制可移动遮光板49运动到相应位置，确保下一曝光场内的测量光斑位于调焦调平测量圆内即可。对步进扫描投影光刻机，控制可变光阑改变测量光斑的大小，使测量光斑位于调焦调平测量圆内则较困难。当一个曝光场一部分位于内场区域而另一部分位于交接场区域时，在内场区域向交接场区域扫描曝光过程中，调焦调平传感器投影在曝光视场内的一个测量光斑位于调焦调平测量圆以外的部分会逐渐变大。因此，可变光阑的遮光板需要与工件台同步运动以控制测量光斑位于调焦调平测量圆以内。图12为遮光板与工件台同步运动的控制框图。在上述的交接场扫描曝光过程中，激光干涉仪25测 量曝光视场的位置，运动控制器27根据该位置信息发出相应的指令给可变光阑运动控制板31，可变光阑运动控制板31通过控制驱动电机使遮光板与工件台同步运动。遮光板遮挡掉投影光栅12投影到基板表面的部分投影光束，确保测量光斑位于调焦调平测量圆内，从而消除了调焦调平传感器从这些区域引入的测量误差，保证了调焦调平传感器的测量精度。在可变光阑与工件台同步运动的同时，CCD图像传感器26监测基板表面上的测量光斑，并将监测结果反馈到运动控制器27，实现可变光阑移动的闭环控制，以保证可变光阑能准确控制测量光斑，使调焦调平传感器投影到基板表面的测量光斑位于调焦调平测量圆内。 

遮光板与工件台的同步运动关系在图14所示，以基板中心为坐标原点，基板的刻槽与基板中心的连线为Y轴，该连线的垂线为X轴的坐标系下可以表示为， 

$v_2=\left(\frac{\sqrt{R^2-{(y_{\mathrm{ij}}+y_0+\frac{b}{2}+\mathrm{vt})}^2}-x_{\mathrm{ij}}+\frac{a}{2}}{t}\right)\sin \mathrm{\θ}$ x_ij＜0，y_ij＞0 

$v_2=\left(\frac{\sqrt{R^2-{(y_{\mathrm{ij}}+y_0+\frac{b}{2}+\mathrm{vt})}^2}-x_{\mathrm{ij}}+\frac{a}{2}}{t}\right)\sin \mathrm{\θ}$ x_ij＜0，y_ij＜0 

$v_2=\left(\frac{\sqrt{R^2-{(y_{\mathrm{ij}}+y_0+\frac{b}{2}+\mathrm{vt})}^2}-x_{\mathrm{ij}}+\frac{a}{2}}{t}\right)\sin \mathrm{\θ}$ x_ij＞0，y_ij＞0 

$v_2=\left(\frac{\sqrt{R^2-{(y_{\mathrm{ij}}+y_0+\frac{b}{2}+\mathrm{vt})}^2}-x_{\mathrm{ij}}+\frac{a}{2}}{t}\right)\sin \mathrm{\θ}$ x_ij＞0，y_ij＜0 

其中，R为调焦调平测量圆的半径，x_ij，y_ij为曝光场中心点坐标，y₀为在某一时刻t曝光视场中心点与曝光场中心点的Y向距离。a为曝光视场的X向长度，b为曝光视场的Y向宽度。θ为测量光路的光轴与基板表面的夹角。v为工件台的扫描速度，v₂为遮光板与工件台同步运动的速度。 

使用时，如图8所示，白光光源10发出的白光经过照明系统11均匀照明投影光栅12。投影光栅12经成像系统14投影在基板7上，反射棱镜15被用来改变成像光束的方向。可变光阑13用来限制投影光栅12的成像区域，即控制基板7上的投影光斑大小。经过基板7和分光棱镜17的反射，投影光栅12像由成像系统18成像到探测光栅21上。探测光栅21之前的起偏器19和剪切板20将光栅的成像光束分为寻常光(o光)和非常光(e光)，o光和e光形成的光栅像分别和探测光栅21产生光闸莫尔条纹，莫尔信号经调制器28调制后被光电探测器30接收，光电探测器30接收的信号经过解调后得到相应测量点相对投影物镜最佳焦面的高度值。调焦调平传感器利用四个测量光路得到被测区域相对于投影物镜最佳焦面的高度和倾斜度。该高度和倾斜度信息被输入运动控制器27。同时，利用激光干涉仪25测量曝光视场中心点的水平位置，该位置信息也被输入运动控制器27。运动控制器27计算出工件台下三个驱动器23各自的驱动量并将其发送到工件台运动控制板24。运动控制板24驱动三个驱动器23调节基板表面的高度和倾斜，使基板表面位  于投影物镜的可用焦深范围内。 

图13为本发明所述调焦调平传感器在φ200mm基板上的调焦调平模式所在区域分布图。为了便于比较，图5和图13中的曝光场大小相等，都等于最大曝光视场。图中标1的区域为内场区域，标2的区域为交接场区域，标3的区域为外场区域，各区域内的每一个小矩形代表一个曝光场。在图5中，内场区域的曝光场有91个，交接场区域的曝光场有36个，外场区域的曝光场有20个。在图13中，内场区域的曝光场有125个，交接场区域的曝光场有14个，外场区域的曝光场有8个。可见，本发明所述调焦调平传感器在φ200mm基板上的内场区域比ASMLPAS5500/500型步进扫描投影光刻机所用的调焦调平传感器在φ200mm基板上的内场区域多34个曝光场，增加量大于30％。因此，采用本发明所述的调焦调平传感器能较大的增加基板表面的直接测量区域，消除了间接测量所引入的误差，从而提高了调焦调平传感器在这些区域的测量精度。 

Claims (7)

1.一种用于投影光刻机的调焦调平传感器，包括相互垂直的两个分支，每分支包括两路测量光路和两路参考光路，测量光路测量基板表面相对投影物镜最佳焦面的高度，参考光路测量投影物镜下表面的高度，并且每一个分支的四路光路共用成像系统，其特征在于：该测量光路中具有改变测量光斑的大小的可变光阑(13)；

所述的可变光阑(13)包括固定光阑(48)和可移动遮光板(49)，所述的可移动遮光板(49)平行于光栅刻线移动，所述的测量光斑的大小不能小于没有可移动遮光板(49)时的测量光斑的一半。

2.根据权利要求1所述的用于投影光刻机的调焦调平传感器，其特征在于：该调焦调平传感器的一路测量光路包括入射单元(901)和探测单元(902)两部分；入射单元(901)包括白光光源(10)，将白光光源(10)发射的光束耦合准直的照明系统(11)，在经照明系统(11)准直的光束的前进方向上依次置有投影光栅(12)、可变光阑(13)、成像系统(14)、反射棱镜(15)，光束经反射棱镜(15)反射后再经被测基板(7)表面反射，入射到探测单元(902)的分光棱镜(17)的分光面，该分光面反射的光束的前进方向上，依次置有成像系统(18)、起偏器(19)、剪切板(20)、探测光栅(21)、调制器(28)、检偏器(29)和光电探测器(30)，经分光棱镜(17)的分光面透射的光束被CCD图像传感器(26)接收；起偏器(19)和剪切板(20)将光栅的成像光束分为寻常光和非常光，寻常光和非常光形成的光栅像分别和探测光栅(21)产生光闸莫尔条纹，莫尔信号经调制器(28)调制后被光电探测器(30)接收，光电探测器(30)接收的信号经过解调后得到相应测量点相对投影物镜最佳焦面的高度值，调焦调平传感器利用四个测量光路得到被测区域相对于投影物镜最佳焦面的高度和倾斜度，该高度和倾斜度信息被输入运动控制器(27)；同时，利用激光干涉仪(25)测量曝光视场中心点的水平位置，该位置信息也被输入运动控制器(27)，该运动控制器(27)计算出工件台下三个驱动器(23)各自的驱动量并将其发送到工件台运动控制板(24)，运动控制板(24)驱动三个驱动器(23)调节基板表面的高度和 倾斜，使基板表面位于投影物镜的可用焦深范围内。

3.根据权利要求2所述的用于投影光刻机的调焦调平传感器，其特征在于：该白光光源(10)为汞灯光源或多个激光器组成的混合光源，其波长远离光刻机的曝光波长。

4.根据权利要求2所述的用于投影光刻机的调焦调平传感器，其特征在于：该照明系统(11)包括将光源发出的光耦合进光纤的耦合镜组、传输照明光束的光纤以及利用光纤出射光束均匀照明投影光栅(12)的柯拉照明系统。

5.根据权利要求2所述的的用于投影光刻机的调焦调平传感器，其特征在于：该投影光栅(12)和探测光栅(21)均为复合光栅，光栅的线空比为1∶1，光栅周期在60μm～150μm之间选择。

6.根据权利要求1所述的用于投影光刻机的调焦调平传感器，其特征在于：该可变光阑(13)的可移动遮光板(49)与电机相连，在电机的驱动下平行于光栅刻线移动。

7.根据权利要求1所述的用于投影光刻机的调焦调平传感器，其特征在于：该遮光板(49)与工件台的同步运动关系在以基板中心为坐标原点，基板的刻槽与基板中心的连线为Y轴，该连线的垂线为X轴的坐标系下可以表示为，

x_ij＞0，y_ij＞0 

x_ij＞0，y_ij＜0 

其中，R为调焦调平测量圆的半径，x_ij，y_ij为曝光场中心点坐标，y₀为在某一时刻t曝光视场中心点与曝光场中心点的Y向距离；a为曝光视场的X向长度，b为曝光视场的Y向宽度；θ为测量光路的光轴与基板表面的夹角；v为工件台的扫描速度，v₂为遮光板与工件台同步运动的速度。

Images