[发明专利]一种兼顾调焦调平和精密对准的测量系统及其测量方法

权利要求书

1.一种兼顾调焦调平和精密对准的测量系统，设置在基片和掩模之上，其特征在于：所述兼顾对准和调焦调平的测量系统包括三组或三组以上的6自由度镜头姿态调整机构和离轴探测成像光路，所述离轴成像光路与掩模法线方向成利特罗角入射到掩模表面，所述的兼顾对准和调焦调平的测量系统其中一组6自由度镜头姿态调整机构和离轴探测成像光路包括X/Y轴位移台(100)、Tz轴旋转台(101)、倾斜转接板(102)、Z轴位移台(103)、Rx/Ry旋转台(104)、镜头夹持架(105)、远心镜头(106)、CCD(107)、晶体振荡器模块(108)和对准激光光源(109)，其中Tz轴旋转台(101)安装在X/Y轴位移台(100)上，倾斜转接板(102)安装在Tz轴旋转台(101)上，Z轴位移台(103)安装在倾斜转接板(102)上，Rx/Ry旋转台(104)安装在Z轴位移台(103)上，镜头安装板(105)安装在Rx/Ry旋转台(104)，远心镜头(106)与CCD(107)连接夹持在镜头夹持架(105)上，光源准直模块安装在远心镜头的照明光源导入口上；

所述离轴成像光路包括沿着光束传播方向依次设置激光光源模块、激光消相干模块、光源准直镜头、带导光装置的远心镜头和CCD相机，所述激光光源模块发出的光束经晶体振荡器消相干和准直镜准直后导入到远心镜头，然后以设计的间隙测量角度照射到掩模的啁啾光栅图形区，所述的远心镜头将啁啾光栅的衍射图形成像到CCD上，通过对衍射图像进行频率+相位解析，实现垂向的纳米量级的在线间隙测量。

2.根据权利要求1所述的一种兼顾调焦调平和精密对准的测量系统，其特征在于：所述离轴成像光路包括沿着光束传播方向依次设置激光光源模块、激光消相干模块、光源准直镜头、带光源导入接口的远心镜头和CCD相机，所述激光光源模块发出的光束经晶体振荡器消相干并经准直镜准直后倒入到远心镜头，然后以设计的对准测量角照射到掩模的对准图形区，对准测量角与间隙测量角度相等，光束经掩模上的周期光栅衍射后照射到基片的对准标记区，经过基片的与掩模光栅周期有一定差异的棋盘状光栅衍射后按原光路返回到远心镜头，远心镜头将对准图像成像到CCD相机上，通过解析对准莫尔条纹的相位信息，实现水平向的纳米量级的在线对准偏差检测。

3.根据权利要求1所述的一种兼顾调焦调平和精密对准的测量系统，其特征在于：所述掩模板上设有啁啾光栅标定标记和周期光栅对准标记。

4.根据权利要求1所述的一种兼顾调焦调平和精密对准的测量系统，其特征在于：所述基片上设有周期光栅反射对准标记。

5.一种兼顾调焦调平和精密对准的测量方法，采用权利要求1所述的兼顾对准和调焦调平的测量系统，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：通过6自由度运动台调整远心镜头成像光路，使得掩模上的啁啾光栅标记和对准标记同时正好处于成像光路中心区域；

步骤二：调整CCD镜头进行聚焦，采集啁啾光栅的衍射图像，计算出待测基片与掩模下表面的垂向间隙值；同时，采集经掩模对准标记与基片对准标记衍射形成的莫尔条纹图形，计算出掩模与待测基片的水平向对准偏差值；

步骤三：将垂向间隙值反馈至基片控制系统，驱动工件台，完成待测基片的位置调整；

步骤四：将水平向对准偏差值反馈至基片控制系统，驱动工件台，完成待测基片的位置调整，实现掩模与基片的对准操作。

6.一种光刻机，包括掩模和工件台，其特征在于：所述光刻机还包括权利要求1～4任一所述的兼顾对准和调焦调平的测量系统。