[发明专利]一种调焦调平传感器测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种调焦调平传感器测量装置。

背景技术

随着集成电路的集成度不断提高，人们对复制集成电路图形的光刻机的性能要求越来越严格，包括光刻机内部测试硅片高度图形的调焦调平传感器的性能要求。

目前，先进光刻机内的调焦调平传感器均基于光学技术，其测量原理为光学三角法+莫尔条纹法。对于这种基于光学技术的传感器，待测硅片表面的光学性质变化不可避免地导致测量结果发生变化。例如，当硅片表面涂覆光刻胶，或者表面存在某种结构时，由于光在不同界面的反射和透射，将产生多光束干涉。多光束干涉导致硅片测量高度偏离实际的硅片高度，这通常称为调焦调平传感器的高度工艺相关性。测量高度与实际高度的差值称为视在表面凹陷，其大小与总输出光场的位相变化相对入射角θ的导数成正比，即：

当硅片曝光时，工件台根据调焦调平传感器测量数据进行调整。于是，视在表面凹陷误差将造成工件台调整误差，最终导致实际曝光平面偏离最佳成像平面。

为了减小调焦调平传感器的高度工艺相关性，现有技术中往往采用的技术方案为：

光源采用一个宽带光源，例如近红外光源卤钨灯，或者一个紫外宽光源如氘灯，减小多光束干涉造成的测量高度误差。但是发明人发现，由于光源光谱固定，因此它只对某种或某些光学性质相似的光刻胶有效。而在实际工作中，光刻胶的光学性质千差万别，这种不变的照明光谱限制了调焦调平传感器应用的灵活性和广泛性。

发明内容

本发明实施例提供一种调焦调平传感器测量装置，用于解决技术中由于光刻胶的光学性质不同导致调焦调平传感器应用不灵活的技术问题，实现了调焦调平传感器应用的便利性、灵活性和广泛性。

本发明实施例提供一种调焦调平传感器测量装置，用于对一待测硅片进行高度测量，所述其特征在于，所述待测硅片设置在一工件台上，所述待测硅片的上表面上设置有光刻胶或具有不同结构；其中，所述装置包括：可调谐光源，所述可调谐光源用于提供一定频率和带宽的光；测试光栅，用于接收来自所述可调谐光源的所述第一频率的光；第一成像系统，用于将所述测试光栅成像于所述待测硅片上；第二成像系统，用于将所述测试光栅在所述待测硅片上的像再次成像到参考光栅上；参考光栅，用于与所述测试光栅干涉形成莫尔条纹；探测器，用于记录所述莫尔条纹；计算机，所述计算机与所述探测器、所述可调谐光源连接，用于接收所述莫尔条纹，并控制所述可调谐光源和所述探测器；其中，所述计算机用于根据硅片上光刻胶或具体结构计算所述待测硅片的工艺相关性最小的光谱，并发送第一指令和第二指令，其中，所述第一指令发送给所述可调谐光源，用于调整所述可调谐光源的光谱；所述第二指令发送给所述探测器，用于调整所述探测器的响应谱段；其中，所述计算机同时用于根据所述莫尔条纹获得所述待测硅片的高度信息。

进一步的，所述可调谐光源具体为单一光源或多个光源的组合光源。

进一步的，所述多个光源的组合光源包括：第一光纤输入光源；第二光纤输入光源；光纤耦合器，所述光纤耦合器用于接收来自所述第一光纤输入光源和所述第二光纤输入光源的光；其中，所述光纤耦合器将来自所述第一光纤输入光源和所述第二光纤输入光源的光合成第一光纤输出光从所述光纤耦合器的输出端输出。

进一步的，所述多个光源的组合光源包括：第一自由光输入光源；第二自由光输入光源；第一光束合束器，所述第一光束合束器接收来自所述第一自由光输入光源和所述第二自由光输入光源的光；其中，所述第一光束合束器将来自所述第一自由光输入光源和第二自由光输入光源的光合束成第一自由输出光从所述第一光束合束器的输出端输出。

进一步的，所述装置还包括：反射镜，用于反射来自所述第一自由光输出光源的光。

进一步的，所述装置还包括：第三自由光输入光源；第二光束合束器，所述第二光束合束器接收来自所述第一光束合束器和所述第三自由光输入光源的光；其中，所述第二光束合束器将来自所述第一光束合束器和所述第三自由光输入光源的光合束成第二自由输出光从所述第二光束合束器的输出端输出。

进一步的，所述探测器包括：第一探测器，所述第一探测器可用于检测至少两个谱段。

进一步的，所述探测器包括：第二探测器，所述第二探测器用于检测第一谱段；第三探测器，所述第三探测器用于检测第二谱段；其中，所述第二探测器和所述第三探测器构成第一探测器阵列，所述第一探测器阵列用于检测所述第一谱段和所述第二谱段。