[发明专利]自适应沟槽的调焦调平装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种投影光刻机，特别涉及一种用于投影光刻机的自适应沟槽的调焦调平装置及其方法。

背景技术

投影光刻机是液晶显示行业核心的加工设备之一。硅通孔技术(TSV)是通过在芯片和芯片之间、晶圆和晶圆之间制作垂直导通，实现芯片之间互连的最新技术，具有封装尺寸小、信号传输快、功耗低等优点。标准硅片在经过各道TSV工艺后，硅片边缘表现为：键合不一致，不同心，边缘有磨损，有画线槽，硅片表面有溅射金属或者绝缘胶，硅片有翘曲。针对这一复杂情况，调焦调平装置常出现无法测量的情况。

如图1所示，常用的调焦调平检测装置，包括分布于投影物镜20的光轴两侧的测量光路，测量光路包括依次以光路连接的照明单元、投影单元、探测单元及中继单元。照明单元提供的光源21出射光经光源透镜组22聚光之后，由光纤传送至投影单元，为整个测量装置提供照明光源。投影单元由投影狭缝23、投影前组透镜组24、投影反射镜组25及投影后组透镜组26等组成；通过投影狭缝的光源经过透镜24、26和反射镜25之后，在玻璃基板表面当前曝光区域内形成测量光斑。探测单元由探测前组透镜组27、探测反射镜组28、探测后组透镜组29等组成。中继单元由中继反射镜30、中继透镜组31、探测器32、运算单元33，控制器34等组成，经过中继单元的光斑被探测器接收，形成带有被测物体表面高度信息的光强信号。该测量方法要求被测物体的表面是平整的，但承载在载物运动台35的被测物体36例如硅片或玻璃基片会由于不同工艺层而存在沟槽41。

如图2A、图2B所示，针对沟槽41的问题提出一种技术方案：照明支路应大于等于投影支路与其放大倍率的乘积，大于等于探测支路与被测物体倾斜量之和，以减小被测物体表面凹凸不平导致成像阴影，从而引起测量偏差。许多情况下，硅片面的图案及布线都是纵横交错的，故反射光线也会产生各个方向的偏移量，可以将投影孔径光阑50做成十字框形状，这样探测光束与投影光束允许存在一定的距离差d，从而保证探测光束51的顺利接收，减小测量误差，该方案能在一定程度上减小被测物体凹凸不平产生的影响，但遇到较大的沟槽41时，由于投影光束落入沟槽41内，导致仍然无法测量。

实际被测物体36如硅片或玻璃基板，表面会存在周期性的沟槽，而该沟槽并不是我们要测量的位置。沟槽出现的周期一般为毫米量级，例如5mm，沟槽本身的大小为数百微米量级，例如100um。这就使得在光斑测量点可能会落在工艺沟槽内，使得测量产生误差，甚至无法测量。如图3所示，当测量光斑落入到沟槽时，光路的反射路径就会发生变化，从而导致反射光无法采集，因此影响了对被测物体测量，当全部反射光均落入到沟槽时，就会出现无法测量的情况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种自适应沟槽的调焦调平装置，以对被测物体进行高度和倾斜度的测量。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种自适应沟槽的调焦调平装置，用于测量被测物体的高度和倾斜度，该装置依次包括照明单元、投影单元、被测物体、探测单元及探测器，所述投影单元包括投影狭缝，用于在被测物体上形成若干个测量点，每个测量点包括若干个测量子光斑，若干个所述测量子光斑以不等间距排列的方式设置，使得当有测量子光斑落入沟槽时，根据探测器探测到的测量子光斑的光斑间距来识别有效的测量子光斑，从而测量被测物体的高度和倾斜度。

进一步的，上述的自适应沟槽的调焦调平装置，所述测量子光斑的大小大于所述沟槽的宽度。

进一步的，上述的自适应沟槽的调焦调平装置，每个所述测量点包括3个或4个或5个测量子光斑。

进一步的，上述的自适应沟槽的调焦调平装置，每个所述测量点中第一个测量子光斑和最后一个测量子光斑之间的距离不等于沟槽周期的倍数。

进一步的，上述的自适应沟槽的调焦调平装置，相邻测量子光斑的间距不等于沟槽周期的倍数。

进一步的，上述的自适应沟槽的调焦调平装置，任意两个测量子光斑的间距都不等于沟槽周期的倍数。

进一步的，上述的自适应沟槽的调焦调平装置，所述沟槽的周期为2mm，每个测量点包括3个测量子光斑，相邻测量子光斑的间距分别为1.5和1mm。

进一步的，上述的自适应沟槽的调焦调平装置，所述照明单元依次包括光源和光源透镜组；所述投影单元依次包括投影狭缝、投影前组透镜组、投影反射镜组和投影后组透镜组；所述探测单元依次包括探测前组透镜组、探测反射镜组和探测后组透镜组；探测单元和探测器之间还包括中继单元，所述中继单元依次包括中继反射镜和中继透镜组。