一種調(diào)焦調(diào)平裝置及調(diào)焦調(diào)平方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種調(diào)焦調(diào)平裝置及調(diào)焦調(diào)平方法，該調(diào)焦調(diào)平裝置包括依光路排列的照明單元、投影單元、探測單元及中繼單元，其中照明單元和投影單元設(shè)于投影物鏡一側(cè)，探測單元和中繼單元設(shè)于投影物鏡另一側(cè)，投影單元包括投影標(biāo)記板，所述投影標(biāo)記板上還設(shè)有若干光柵，若干所述光柵的光柵格數(shù)量和寬度均不同。通過在投影標(biāo)記板上設(shè)置若干光柵參數(shù)不同的光柵，使照明單元的出射光經(jīng)過投影標(biāo)記板后可以產(chǎn)生具有不同形狀的子光斑的測量光束，通過探測單元對不同的子光斑進(jìn)行探測，最終由中繼單元對不同子光斑進(jìn)行成像，從而得到硅片表面的高度信息，避免因子光斑打在硅片溝槽內(nèi)丟失時導(dǎo)致檢測不能進(jìn)行或誤差增大，大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

Focusing and leveling device and focusing and leveling method

The invention discloses a device for focusing and leveling and focusing and leveling method, the focusing and leveling device includes a lighting unit, according to the arrangement of the optical projection unit, detection unit and the relay unit, wherein the illumination unit and projection unit is arranged on the other side of the projection lens, one side detection unit and a relay unit arranged on the projection lens, projection unit including the projection marking plates, wherein the projection marking plate is also provided with a plurality of grating, grating lattice number and width of a plurality of gratings are different. By setting some parameters in the projection grating marker board different grating, the emitted light through the measuring beam projection marking plate can be generated with different shapes of the sub spot lighting unit for different Zi Guangban detected by the detection unit, and ultimately by the relay unit of different sub spot imaging, so as to get the height information of silicon wafer the surface of the silicon wafer is lost in the play spot to avoid factor groove when not or lead to the detection of error increases, greatly improves the stability and reliability of the system.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及光刻機(jī)
，具體涉及一種調(diào)焦調(diào)平裝置及調(diào)焦調(diào)平方法。
技術(shù)介紹
投影光刻機(jī)是一種把掩模上的圖案通過投影物鏡投影到硅片表面的設(shè)備。在光刻機(jī)的曝光過程中，如果硅片相對于物鏡焦平面的離焦或傾斜使曝光視場內(nèi)某些區(qū)域處于有效焦深之外，將嚴(yán)重影響光刻質(zhì)量，因此必須采用調(diào)焦調(diào)平系統(tǒng)進(jìn)行精確控制。現(xiàn)有的調(diào)焦調(diào)平系統(tǒng)的一般工作原理是：首先獲得整個曝光場內(nèi)硅片表面高度與傾斜信息，以此來判斷自動調(diào)焦調(diào)平系統(tǒng)是否正確調(diào)焦調(diào)平，并根據(jù)這些信息作相應(yīng)調(diào)節(jié)，以精確控制硅片位置。然而光刻機(jī)中使用的硅片通常需要經(jīng)過多道硅通孔(throughsiliconvia，TSV)技術(shù)處理，TSV技術(shù)是指通過在芯片和芯片之間、晶圓和晶圓之間制作垂直導(dǎo)通，實現(xiàn)芯片之間互連的最新技術(shù)，具有封裝尺寸小、信號傳輸快、功耗低等優(yōu)點。標(biāo)準(zhǔn)硅片在經(jīng)過各道TSV工藝后，硅片邊緣會出現(xiàn)諸多問題，主要體現(xiàn)在：鍵合不一致/不同心，邊緣有磨損，有溝槽，硅片表面有濺射金屬或者絕緣膠，硅片有翹曲，特別是當(dāng)硅片表面存在溝槽時，將會對其表面高度與傾斜信息的測量帶來很大影響。目前，最常見的調(diào)焦調(diào)平檢測裝置及其調(diào)焦調(diào)平方法，如圖1所示，包括分布于投影物鏡光軸兩側(cè)的測量光路，包括依光路依次連接的照明單元1’、投影單元2’、探測單元3’及中繼單元4’。照明單元1’提供的光源出射光經(jīng)透鏡組聚光之后，由光纖傳送至投影單元2’，為整個測量裝置提供照明光源，接著通過投影單元2’之后，在硅片表面當(dāng)前曝光區(qū)域內(nèi)形成測量光斑，接著，探測單元3’探測硅片上的測量光斑，最終通過中繼單元4’中的探測器接收，形成帶有被測物表面高度信息的光強信號，以獲得硅片表面的高度信息。該三角測量方法要求被測物的表面是平整的，而針對表面存在溝槽的硅片，測量精度將會大大降低。針對以上問題，現(xiàn)有技術(shù)中又提出了一種調(diào)焦調(diào)平的方法，主要的技術(shù)方案為：控制照明支路光纖的數(shù)值孔徑(NA)應(yīng)大于等于投影支路光纖的數(shù)值孔徑(NA)與其放大倍率的乘積，大于等于探測支路光纖的數(shù)值孔徑(NA)與被測物傾斜量之和，以減小被測物表面凹凸不平導(dǎo)致成像陰影，從而引起測量偏差。通常情況下，硅片面上的圖案及布線是縱橫交錯的，因此反射光線會在各個方向上產(chǎn)生偏移量，該技術(shù)其中一實施例將投影孔徑光闌11’做成十字形狀，如圖2所示，以保證探測光束12’的順利接收，從而減小測量誤差。該方案雖然能在一定程度上減小被測物表面凹凸不平時產(chǎn)生的測量誤差，然而在遇到較大溝槽時，可能導(dǎo)致測量無法進(jìn)行，影響系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)為了克服以上不足，提供了一種有效提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性的調(diào)焦調(diào)平裝置及調(diào)焦調(diào)平方法。為了解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)的技術(shù)方案是：一種調(diào)焦調(diào)平裝置，包括依光路排列的照明單元、投影單元、探測單元及中繼單元，其中所述照明單元和所述投影單元設(shè)于投影物鏡一側(cè)，所述探測單元和所述中繼單元設(shè)于所述投影物鏡另一側(cè)，所述投影單元包括投影標(biāo)記板，其特征在于，所述投影標(biāo)記板上還設(shè)有若干光柵，若干所述光柵的光柵格數(shù)量和寬度均不同。進(jìn)一步的，所述光柵的數(shù)量至少為3個。進(jìn)一步的，每個所述光柵的光柵格寬度和間距均大于所述中繼單元中CCD的分辨率。進(jìn)一步的，所述照明單元為寬波段光源。進(jìn)一步的，所述投影單元還包括依次排列的準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡、投影前組透鏡組、第一反射鏡組及投影后組透鏡組，所述投影標(biāo)記板位于所述準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡和所述投影前組透鏡組之間。進(jìn)一步的，所述探測單元包括依次排列的探測前組透鏡組、第二反射鏡組和探測后組透鏡組。進(jìn)一步的，所述中繼單元包括依次排列的中繼反射鏡、中繼透鏡組、探測器、運算單元和調(diào)焦控制器。本專利技術(shù)還提供一種調(diào)焦調(diào)平方法，包括以下步驟：S1：設(shè)置照明單元、投影單元、探測單元及中繼單元，并依照光路進(jìn)行安裝，所述投影單元包括投影標(biāo)記板，將若干光柵置于所述投影標(biāo)記板表面，并對各個光柵進(jìn)行編號；S2：使所述照明單元提供的出射光經(jīng)過所述投影單元后形成具有不同子光斑的測量光束，投射到硅片的表面；S3：所述探測單元對具有所述不同子光斑的測量光束進(jìn)行探測形成具有不同子光斑的探測光斑束；S4：中繼單元接收所述具有不同子光斑的探測光斑束，對不同的子光斑進(jìn)行成像，形成帶有所述硅片的表面的高度信息的光強信號，并計算得到硅片表面的高度信息，最終根據(jù)所述高度信息對所述硅片進(jìn)行調(diào)焦調(diào)平。進(jìn)一步的，所述步驟S2中，所述照明單元提供的出射光經(jīng)過投影標(biāo)記板之后，形成具有不同形狀的子光斑，每個所述子光斑對應(yīng)相應(yīng)編號的光柵。進(jìn)一步的，所述步驟S4中形成的帶有硅片表面高度信息的光強信號中，每個所述子光斑的信號上升沿對應(yīng)所述硅片表面的高度不同。本專利技術(shù)提供的調(diào)焦調(diào)平裝置及調(diào)焦調(diào)平方法，通過在投影標(biāo)記板上設(shè)置若干光柵參數(shù)不同的光柵，使照明單元的出射光經(jīng)過投影標(biāo)記板后可以產(chǎn)生具有不同形狀的子光斑的測量光束，通過探測單元對不同的子光斑進(jìn)行探測，最終由中繼單元對不同子光斑進(jìn)行成像，形成帶有硅片表面高度信息的光強信號，從而得到硅片表面的高度信息，由于不同形狀子光斑的信號上升沿對應(yīng)的硅片表面高度不同，因此根據(jù)獲得的相應(yīng)編號的子光斑便可以準(zhǔn)確獲得硅片表面的高度，避免因子光斑打在硅片溝槽內(nèi)丟失時導(dǎo)致檢測不能進(jìn)行或誤差增大，大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。附圖說明圖1是現(xiàn)有技術(shù)中調(diào)焦調(diào)平裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中調(diào)焦調(diào)平方法一實施例投影孔徑光闌和探測光束的相對位置圖；圖3是本專利技術(shù)調(diào)焦調(diào)平裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本專利技術(shù)調(diào)焦調(diào)平裝置光柵的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本專利技術(shù)調(diào)焦調(diào)平裝置硅片上子光斑的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本專利技術(shù)調(diào)焦調(diào)平裝置具有溝槽的硅片中測量光束和探測光束示意圖；圖7是本專利技術(shù)調(diào)焦調(diào)平裝置不同子光斑對應(yīng)的信號圖；圖8a-8c是本專利技術(shù)調(diào)焦調(diào)平裝置只探測到一個子光斑的示意圖；圖9是本專利技術(shù)調(diào)焦調(diào)平方法流程圖。圖1-2：1’、照明單元；2’、投影單元；3’、探測單元；4’、中繼單元；11’、孔徑光闌；12’、探測光束；圖3～9中所示：1、照明單元；101、測量光束；102、探測光束；2、投影單元；21、準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡；22、投影標(biāo)記板；23、光柵；24、投影前組透鏡組；25、第一反射鏡組；26、投影后組透鏡組；3、探測單元；31、探測前組透鏡組；32、第二反射鏡組；33、探測后組透鏡組；4、中繼單元；41、中繼反射鏡；42、中繼透鏡組；43、探測器；44、運算單元；45、調(diào)焦控制器；5、投影物鏡；6、硅片；P1～P3、子光斑。具體實施方式下面結(jié)合附圖對本專利技術(shù)作詳細(xì)描述：如圖3所示，本專利技術(shù)提供了一種調(diào)焦調(diào)平裝置，包括依光路排列的照明單元1、投影單元2、探測單元3及中繼單元4，其中照明單元1和投影單元2設(shè)于投影物鏡5一側(cè)，探測單元3和中繼單元4設(shè)于投影物鏡5另一側(cè)，投影單元2包括投影標(biāo)記板22，投影標(biāo)記板22上還設(shè)有若干光柵23，若干光柵23的光柵格數(shù)量和寬度均不同。如圖4所示，光柵23的數(shù)量至少為3個，本實施例中，選擇光柵23的數(shù)量為3個，分別編號為231、232、233，每個光柵23的光柵格寬度和間距均大于所述中繼單元4中CCD的分辨率，且位于投影標(biāo)記板22的不同位置上。請繼續(xù)參照圖3，照明單元1為寬波段光源，波長范圍可覆蓋紫外、可見光和近紅外波段。優(yōu)選的寬波段光源為LE本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種調(diào)焦調(diào)平裝置，包括依光路排列的照明單元、投影單元、探測單元及中繼單元，其中所述照明單元和所述投影單元設(shè)于投影物鏡一側(cè)，所述探測單元和所述中繼單元設(shè)于所述投影物鏡另一側(cè)，所述投影單元包括投影標(biāo)記板，其特征在于，所述投影標(biāo)記板上還設(shè)有若干光柵，若干所述光柵的光柵格數(shù)量和寬度均不同。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種調(diào)焦調(diào)平裝置，包括依光路排列的照明單元、投影單元、探測單元及中繼單元，其中所述照明單元和所述投影單元設(shè)于投影物鏡一側(cè)，所述探測單元和所述中繼單元設(shè)于所述投影物鏡另一側(cè)，所述投影單元包括投影標(biāo)記板，其特征在于，所述投影標(biāo)記板上還設(shè)有若干光柵，若干所述光柵的光柵格數(shù)量和寬度均不同。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)焦調(diào)平裝置，其特征在于，所述光柵的數(shù)量至少為3個。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)焦調(diào)平裝置，其特征在于，每個所述光柵的光柵格寬度和間距均大于所述中繼單元中CCD的分辨率。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)焦調(diào)平裝置，其特征在于，所述照明單元為寬波段光源。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)焦調(diào)平裝置，其特征在于，所述投影單元還包括依次排列的準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡、投影前組透鏡組、第一反射鏡組及投影后組透鏡組，所述投影標(biāo)記板位于所述準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡和所述投影前組透鏡組之間。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)焦調(diào)平裝置，其特征在于，所述探測單元包括依次排列的探測前組透鏡組、第二反射鏡組和探測后組透鏡組。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)焦調(diào)平裝置，其特征在于，所述中繼單元包括依次排列的中繼反射鏡...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳衛(wèi)軍，陳飛彪，李欣欣，
申請(專利權(quán))人：上海微電子裝備有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：上海;31