一種用于調(diào)焦測量的光譜重構(gòu)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光刻領(lǐng)域，尤其涉及光刻機(jī)中用于調(diào)焦測量的光譜重構(gòu)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]由于目前尖端投影光刻機(jī)對調(diào)焦調(diào)平傳感器的需求日益嚴(yán)苛，且其需求主要分為三大類:①測量過程中對光刻膠無損害②高產(chǎn)量即高測量速度③高測量精度。
目前只有“測量光線以掠射角入射的光學(xué)類傳感器”，才能滿足苛刻的性能需求。而在光學(xué)類傳感器中，對其測量誤差來源的分析以及對測量誤差的校正和補(bǔ)償技術(shù)的研究顯得尤為關(guān)鍵?，F(xiàn)有集成電路光刻設(shè)備的調(diào)焦調(diào)平系統(tǒng)都會遇到下列情況:在對不同工藝條件下的娃片高度進(jìn)行測量時，由于娃片表面存在薄膜效應(yīng)，會導(dǎo)致反射光束相對于入射光束的相位發(fā)生變化，產(chǎn)生古斯-漢森光束位移，且該位移量級與硅片高度變化的量級一致，同時，不同入射角的反射光束的反射率不同，都會造成調(diào)焦調(diào)平系統(tǒng)存在一定測量誤差，降低了調(diào)焦調(diào)平系統(tǒng)的工藝適應(yīng)性，降低了調(diào)焦調(diào)平系統(tǒng)的測量精度。為了減小調(diào)焦調(diào)平系統(tǒng)的測量誤差，增強(qiáng)調(diào)焦調(diào)平系統(tǒng)的工藝適應(yīng)性，提高調(diào)焦調(diào)平系統(tǒng)的測量精度，研究和開發(fā)多波段偏振可調(diào)光源技術(shù)。現(xiàn)有技術(shù)方案是使用多個不同波段光源，產(chǎn)生寬光譜作為調(diào)焦調(diào)平系統(tǒng)的光源，例如美國專利US5162642的實施例1，這種方案在一定程度上可以適當(dāng)減小因硅片表面不同工藝條件及薄膜結(jié)構(gòu)引起的測量誤差，但減小的程度有限，對于當(dāng)今高端投影光刻機(jī)苛刻的測量精度的需求來說，仍然是不可接受的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了減小調(diào)焦調(diào)平系統(tǒng)的測量誤差，增強(qiáng)調(diào)焦調(diào)平系統(tǒng)的工藝適應(yīng)性，提高調(diào)焦調(diào)平系統(tǒng)的測量精度，本發(fā)明提出了一種調(diào)焦調(diào)平系統(tǒng)光源光譜重構(gòu)系統(tǒng)，包括:多種波段的光源系統(tǒng)，提供多個不同波段的光束；偏振分束系統(tǒng)，對不同波段的光束進(jìn)行處理，以產(chǎn)生不同波段不同偏振態(tài)光束輸出；偏振光強(qiáng)可調(diào)系統(tǒng)，根據(jù)不同工藝條件對不同波段不同偏振態(tài)光束的光強(qiáng)進(jìn)行調(diào)整；合束系統(tǒng)，對經(jīng)光強(qiáng)調(diào)整后的不同波段不同偏振態(tài)光束進(jìn)行
A擊口 O
[0004]其中，該多波段光源系統(tǒng)包括多個光源。
[0005]其中，該多波段光源系統(tǒng)還包括與多個光源分別對應(yīng)的準(zhǔn)直透鏡。
[0006]其中，該光源可以是LED、光子晶體LED、鹵素?zé)簟⒐療?、鈉燈、氙燈、激光或等離子驅(qū)動激光燈。
[0007]其中，該偏振分束系統(tǒng)包括多個第一偏振分光棱鏡，用于分別將多個不同波段光束進(jìn)行處理，使每一波段光束被分成偏振態(tài)不同的兩束光。
[0008]其中，該偏振光強(qiáng)可調(diào)系統(tǒng)包括多個可變偏振分光鏡組，用于對不同波段不同偏振態(tài)光束的光強(qiáng)進(jìn)行調(diào)整。
[0009]其中，該合束系統(tǒng)包括多個耦合鏡組、多個保偏光纖、一個光纖合束器以及合束光纖。
[0010]其中，該合束系統(tǒng)包括多個第二偏振分光棱鏡、多個第一二向色鏡、多個第二二向色鏡、一個I禹合鏡組以及合束光纖。
[0011]其中，該光譜重構(gòu)系統(tǒng)還包括驅(qū)動系統(tǒng)，對光源進(jìn)行開關(guān)及光強(qiáng)輸出控制。
[0012]其中，該光譜重構(gòu)系統(tǒng)還包括散熱系統(tǒng)，對光源進(jìn)行散熱。
[0013]本發(fā)明還提出一種調(diào)焦調(diào)平系統(tǒng)，包括上述的光譜重構(gòu)系統(tǒng)。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的光譜重構(gòu)系統(tǒng)采用多路復(fù)用的寬光譜或窄光譜疊加光源，且將各波段測量光束分為不同的偏振態(tài)，并進(jìn)行各波段及偏振態(tài)的光強(qiáng)配比，光源波長及偏振態(tài)的配比方法是基于大量的不同工藝條件下的實驗，針對每一類工藝條件下得出測量誤差最小時的最佳配比值，各獨(dú)立波段及偏振態(tài)的光束經(jīng)合束后同時對各工藝條件下硅片高度進(jìn)行測量，并通過軟硬件進(jìn)行實時控制，合束光束的測量值即是硅片高度的實際測量值，從而起到大幅度減小調(diào)焦調(diào)平系統(tǒng)的測量誤差，大幅度增強(qiáng)調(diào)焦調(diào)平系統(tǒng)的工藝適應(yīng)性，大幅度提高調(diào)焦調(diào)平系統(tǒng)的測量精度的作用。
【附圖說明】
[0015]關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神可以通過以下的發(fā)明詳述及所附圖得到進(jìn)一步的了解。
[0016]圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的投影光刻機(jī)調(diào)焦調(diào)平系統(tǒng)原理圖；
圖2所示為一種用于調(diào)焦測量的光譜重構(gòu)系統(tǒng)原理圖；
圖3所示為一種帶有光譜重構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)焦測量的光電系統(tǒng)原理圖；
圖4所示為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的一種用于調(diào)焦測量的光纖合束光譜重構(gòu)系統(tǒng)原理圖；
圖5所示為根據(jù)本發(fā)明第二實施例的一種用于調(diào)焦測量的棱鏡合束光譜重構(gòu)系統(tǒng)原理圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實施例。
[0018]圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的投影光刻機(jī)調(diào)焦調(diào)平系統(tǒng)原理圖，如圖所示，測量光路分布于投影物鏡20’光軸的兩側(cè)，包括依次以光路連接的照明單元、投影單元、探測單元及中繼單元。
[0019]照明單元由照明光源I’、光纖2’及照明鏡組3’等組成；光源的出射光經(jīng)光纖傳送之后，由照明鏡組3’聚光至投影單元，為整個測量裝置提供照明光源。
[0020]投影單元由投影狹縫4’、投影前組透鏡組5’、反射鏡組6’及投影后組透鏡組V等組成；通過投影狹縫的光源經(jīng)過透鏡和反射鏡之后，在玻璃基板8’表面當(dāng)前曝光區(qū)域內(nèi)形成測量光斑。
[0021]探測單元由探測前組透鏡組9’、反射鏡組10’、探測后組透鏡組11’等組成；經(jīng)過探測單元之后，測量光斑被探測狹縫所接收。
[0022]中繼單元:由中繼反射鏡12’、中繼透鏡組13’、探測器14’、運(yùn)算單元15’，調(diào)焦控制器16’等組成，經(jīng)過中繼單元的光斑被探測器接收，形成帶有被測物表面位置和傾斜信息的光強(qiáng)信號。
[0023]第一實施例: 圖2所示為一種用于調(diào)焦測量的光譜重構(gòu)系統(tǒng)原理圖。如圖所示，所述系統(tǒng)包括:多種波段的光源系統(tǒng)I，偏振分束系統(tǒng)2、偏振光強(qiáng)可調(diào)系統(tǒng)3、合束系統(tǒng)4、光纖5,多種波段的光源系統(tǒng)I出射的光束經(jīng)過偏振分束系統(tǒng)2后分成不同波段不同偏振態(tài)的光束，經(jīng)過偏振光強(qiáng)可調(diào)系統(tǒng)3使得不同波段不同偏振態(tài)光束的光強(qiáng)各自大小可調(diào)，經(jīng)過合束系統(tǒng)4將不同波段不同偏振態(tài)光束進(jìn)行合束后，進(jìn)入光纖5并出射，偏振光強(qiáng)可調(diào)系統(tǒng)3可以通過手動方式調(diào)整光強(qiáng)也可以電動方式調(diào)整光強(qiáng)，更詳而言之，是通過手動調(diào)節(jié)偏振光強(qiáng)可調(diào)系統(tǒng)3的可變偏振分光鏡組(關(guān)于可變偏振分光鏡組的詳細(xì)說明參見下述實施例)的旋鈕來實現(xiàn)(即手動方式);或通過控制電機(jī)帶動可變偏振分光鏡組的旋鈕來實現(xiàn)(即電動方式);合束系統(tǒng)4能夠?qū)⒉煌ǘ尾煌駪B(tài)的光束的偏振信息保留。
[0024]圖3所示為一種帶有光譜重構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)焦測量的光電系統(tǒng)原理圖。如圖所示，所述系統(tǒng)包括:多種波段的光源系統(tǒng)1，例如光源可以是鹵素?zé)?，也可以是LED等、偏振分束系統(tǒng)2、偏振光強(qiáng)可調(diào)系統(tǒng)3、合束系統(tǒng)4、光纖5、照明系統(tǒng)6、狹縫7、第一成像系統(tǒng)(第一成像系統(tǒng)可以包括投影前組鏡組8、投影反射鏡9、投影后組鏡組10等)、被測物體11、第二成像系統(tǒng)(第二成像系統(tǒng)可以包括探測前組鏡組12、探測反射鏡13、探測后組鏡組14、中繼反射鏡15、中繼鏡組16等)、探測器17、運(yùn)算單元18、調(diào)焦控制器19以及承載臺20，多種波段的光源系統(tǒng)I出射的光束經(jīng)過偏振分束系統(tǒng)2后分成不同波段不同偏振態(tài)的光束，經(jīng)過偏振光強(qiáng)可調(diào)系統(tǒng)3使得不同波段不同偏振態(tài)光束的光強(qiáng)各自大小可調(diào)，經(jīng)過合束系統(tǒng)4將不同波段不同偏振態(tài)光束進(jìn)行合束后，耦合進(jìn)入光纖5并出射，作為調(diào)焦測量光電系統(tǒng)的光源，經(jīng)過照明系統(tǒng)6均勻照明狹縫7，再經(jīng)過第一成像系統(tǒng)后將測量光斑投射在