[发明专利]一种自动调焦调平装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种自动调焦调平装置，尤其涉及一种用于光刻机上的自动调焦调平装置。

背景技术

随着电子产业的蓬勃发展，集成电路的应用越发广泛，随之而来的便是其生产的高精度性。而光刻机是集成电路生产各环节中最关键的设备，光刻技术是大规模集成电路制造的基础，已经成为推动集成电路发展的核心驱动力。其主要作用是通过曝光的方式将掩模版上的图形成像在硅片上。由于在硅片表面涂有感光的光刻胶，当掩模版上的图形成像在硅片上时，相应位置的光刻胶就会产生光化学反应，从而将掩模版上图形保留在硅片表面。

在光刻机的曝光过程中，硅片的厚度偏差、面形起伏以及投影物镜(将被照明的物成一明亮清晰的实像在屏幕上)，焦平面位置的不准确性、不重复性等因素会造成硅片相对于物镜焦平面的离焦或倾斜。如果硅片的离焦或倾斜使曝光视场内某些区域处于有效焦深之外，将严重影响集成电路的质量和成品率。因此，必须采用调焦调平传感器测量出硅片表面相对于投影物镜焦平面的高度值和倾斜量，通过调焦机构实现硅片的调焦调平。从而在整个曝光的过程中，硅片处于投影物镜的最佳焦平面位置，以保证成在硅片上的像是清晰的。所以必须有一套自动调焦调平装置能够检测硅片相对于投影物镜最佳焦平面的位置，一旦硅片的位置偏离了最佳焦平面，便通过工件台调整硅片的位置，使其始终位于投影物镜的最佳焦平面上。

一种传统的自动调焦调平装置便是一种能够检测硅片相对于投影物镜最佳焦平面距离的装置，其采用气动量规的方式来实现，这种装置成本较低，但是这种调焦调平装置只能将测量点布置在曝光场的周围。由于气动量规只能测量在其正下方的物体，而且硅片的表面存在很大的起伏，故这种调焦调平装置无法正确测量曝光场的位置。

近年来，光学光刻具有生产率高、套刻精度高、掩模制作简单、工艺容易掌握等特点，成为了集成电路制造产业中的主流光刻技术。其原理是采用的是光学的方法来检测曝光场的位置，测量的光斜入射到曝光场上，通过检测经曝光场反射回来的光位置变化，来确定曝光场的位置变化。

一种传统的自动调焦调平装置，采用双光栅的方法来进行检测，但该方法对于几个关键部件的加工和装校精度要求相当严格。

另一种传统的自动调焦调平装置，采用了一种振动反射镜的调制器件对经过硅片面反射回来的光信号进行调制，然后再通过解调探测器所产生的电信号，达到准确测量硅片位置的目的。当测量点分部的区域比较小时，该方法比较合适。但是当测量点分布的区域比较大时，所要求的振动反射镜的口径也随之增大，进而反射镜的尺寸也随之增大，在这种情况下要实现其高频的振动将非常困难。

因此，如何克服上述先前技术的缺失，进而于使自动调焦调平装置的光路结构更紧凑，实现高频振动，是目前亟待解决的课题。

发明内容

鉴于上述先知技术的缺点，本发明的主要目的是提供一种自动调焦调平装置，摆脱在机械尺寸上的限制，使高频振动性能更容易实现。

本发明的上述自动调焦调平装置的另一目的是方便调节光路方向，并使光路结构更紧凑。

为达上述目的，本发明即提供一种自动调焦调平装置，应用于光刻机中以测量出待测硅片表面相对于投影物镜焦平面的高度值和倾斜量，从而实现上述硅片的调焦调平，该自动调焦调平装置具有电气相连的光学模块和控制模块，其中该光学模块包括：

照明单元，其将光源形成数个平行的子光束后再变成数个方形光斑；

投影单元，其使每个方形光斑放大并投影成像在被测硅片上；

探测单元，其探测上述光斑经待测硅片表面反射后成像的位置；及

自检单元，其使上述光斑产生不同的光能量并发出一电信号。

进一步地，该自检单元包括依次排列的平板玻璃、探测狭缝及数个光电探测器，其中，该等光电探测器均位于该探测狭缝后方，每一光电探测器均相对于该探测狭缝上的一个狭缝位置，用于检测通过狭缝的光能量。

进一步地，该平板玻璃做高频的小幅振动，使上述光斑与该探测狭缝之间产生相对位移，从而使通过该探测狭缝到达该光电探测器的能量也随之发生变化。

进一步地，该电信号进入到该控制模块，经过该控制模块的解调，以精确计算出当前硅片的位置。

进一步地，该控制模块包括微处理器(CPU)、接口集成电路、IC集成块、存储器、驱动单元和马达。

进一步地，该照明单元具有依次排列的第一透镜、滤光片、第二透镜、第三透镜、投影狭缝、第一反射镜。

进一步地，该投影狭缝与上述探测狭缝具有同样形状的通光缝隙。

进一步地，该投影单元具有依次排列的第四透镜、光阑、第五透镜和第六透镜。