[发明专利]振幅监测系统、调焦调平装置及离焦量探测方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学检测技术领域，特别涉及一种振幅监测系统、调焦调平装置及离焦量探测方法。

背景技术

投影光刻机是一种把掩模上的图案通过物镜投影到硅片上的装置，若想在硅片上得到具有较高精准度的投影图案时，必须用到自动调焦调平装置将硅片精确带入到指定的曝光位置。

美国专利US4558949中就记载了一种调焦调平检测装置，如图1所示。所述调焦调平检测装置包括：照明单元(101)、投影狭缝(102)、第一平面反射镜(103)、第二平面反射镜(105)、扫描反射镜(106)、探测狭缝(107)、及光电探测器(108)；其中，照明单元(101)出射的光，经投影狭缝(102)后由第一平面反射镜(103)反射至硅片表面(104)，形成投影光斑；硅片表面(104)将光反射至第二平面反射镜(105)；从第二平面反射镜(105)出射的光入射至扫描反射镜(106)上；扫描反射镜(106)作周期性简谐振动，对光信号进行调制，以提高测量信号的信噪比；扫描反射镜(106)的出射光经探测狭缝(107)，入射到光电探测器(108)上，光电探测器(108)再根据所接收到的光强大小输出相应的电压信号。由于扫描反射镜(106)的调制作用，光电探测器(108)最终输出的为周期性的动态电压信号。最后，通过对该动态电压信号结合扫描反射镜的反馈方波进行分析处理，实现硅片表面(104)离焦量的探测。而扫描反射镜作为调焦调平系统的调制基准，由于其长期处于工作状态，受温度，气压，湿度等因素的影响，常常出现扫描反射镜的运行稳定性差的现象，从而导致调焦调平检测装置对硅片表面离焦量的测量精度不高的问题。

图2为扫描反射镜在理想振幅和实际振幅时，解调量与离焦量之间关系曲线。如图2所示是采用了相位之差探测法，由图中可以明显看出扫描反射镜振幅的稳定性对离焦量的探测影响很大。因此，相位之差探测法存在一定的局限性。

为了提高调焦调平检测装置对硅片表面离焦量的测量精度，本领域技术人员一直在寻找满足这一需求的解决方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种振幅监测系统、调焦调平装置及离焦量探测方法，以解决使用现有技术中由于扫描反射镜长期工作，使得其运行稳定性差，致使调焦调平检测装置对硅片表面离焦量的测量精度不高的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种振幅监测系统，所述振幅监测系统包括：扫描反射镜、及驱动所述扫描反射镜做简谐运动的控制模块；其中，

所述扫描反射镜上设置有光栅尺；所述光栅尺用于测量所述扫描反射镜的实时振动角度。

可选的，在所述的振幅监测系统中，所述光栅尺包括标尺光栅及与所述标尺光栅配合使用的光栅读数头。

可选的，在所述的振幅监测系统中，所述扫描反射镜的振动轴上刻蚀有所述标尺光栅。

可选的，在所述的振幅监测系统中，所述控制模块通过驱动线驱动扫描反射镜以固定的频率振动，所述光栅读数头用于读取所述扫描反射镜的实时振动角度，然后通过反馈线反馈到控制模块。

本发明提供还提供一种调焦调平装置，用于探测工件台的离焦量，所述调焦调平装置包括：如上所述的振幅监测系统，还包括照明单元、投影狭缝、反射镜、探测狭缝、光电探测器以及信号处理器，所述扫描反射镜用于作周期性简谐振动，从而对光信号进行调制。

本发明提供还提供一种离焦量探测方法，所述离焦量探测方法采用如上所述的调焦调平装置，所述扫描反射镜对光信号进行调制后由所述光电探测器接收，然后由所述信号处理器进行信号解调以及解调量的补偿，包括如下步骤：

步骤一、调整扫描反射镜的振幅处于理论振幅，并记录此时光电探测器输出的理论电压值；

步骤二、调整所述扫描反射镜的振幅，采样扫描反射镜的实时振幅以及光电探测器输出的实时电压值，计算出补偿后的实时解调量Si，同时步进工件台，并记录工件台的实时离焦量Hi；

步骤三、工件台步进结束后，根据所述补偿后的实时解调量Si和工件台的实时离焦量Hi建立数据库；

步骤四、实际测量时，实时采样所述扫描反射镜的实际振幅以及光电探测器输出的实际电压值，计算出补偿后的实际解调量Sk，利用线性插值法查找所述数据库，求出工件台的实际离焦量Hk。

可选的，在所述的离焦量探测方法中，步骤二中所述步进工件台之前，先将工件台移动到正离焦极限位置或负离焦极限位置。

可选的，在所述的离焦量探测方法中，步骤三中所述建立数据库时，选取所述实时解调量Si与实时离焦量Hi成线性关系的数值来建立。