分光组件、调焦测量系统及光刻机的制作方法

本发明涉及光刻，尤其涉及一种分光组件、调焦测量系统及光刻机。

背景技术：

1、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。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，在曝光前需要采用调焦测量系统测量硅片表面的高度形貌，在曝光过程中，依据硅片表面的高度形貌，不断调整工件台位置，使硅片表面始终位于投影物镜的最佳焦平面上，以保证在硅片表面上的像是清晰的。

2、目前调焦测量系统通常采用基于三角测量原理的光电传感器，通过光强信号的变化来表征测量高度，同时为了消除光源本身功率的变化和硅片反射率变化带来的影响，需要采用差分信号；为了产生差分信号，有不同的分光方案，有振镜调制分光、wollaston棱镜分光等方案。在振镜调制分光方案中，振镜的振动频率通常在khz以上，同时为保证测量精度，对其振幅和频率稳定性有很高要求，这种情况下长时间的工作，系统稳定性存在风险；同时为保证测量精度，需要定时对振镜做标定、维护和替换，这增加了维护时间，影响整机产率。在wollaston棱镜的分光方案中，价格昂贵，其中偏振器随着尺寸增加价格迅速提高，进一步提高了较大视场产品的成本；另外，采用的wollaston棱镜双折射晶体有较大的色散，而测量系统通常采用的是宽波段的光源，较大的色散会引起较大测量误差，为了提高工艺适应性，很多测量系统会采用紫外波段光源，色散将更为严重。

3、此外，根据光学三角测量原理，在满足沙姆成像条件(scheimpflug condition，sc条件)下，调焦测量系统的量程δz_max和灵敏度sensitivtiy由探测狭缝的宽度d和光束入射角θ决定(令振镜的振幅为d/2，系统放大倍率为1)，其中：

4、δz_max＝d/(4·tan(θ))；

5、sensitivtiy＝(4·tan(θ))/d；

6、可见，探测狭缝的宽度d越大，量程越大，灵敏度越小；而探测狭缝的宽度d越小，量程越小，灵敏度越大，因此调焦测量系统的量程和灵敏度不能同时兼顾。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种分光组件、调焦测量系统及光刻机，以解决现有的调焦测量系统的稳定性低、色散大、工艺适应性差、不能兼顾量程和灵敏度等问题。

2、基于本发明的目的，本发明提供了一种分光组件，包括若干功能面，每个所述功能面均包括至少一个透/反面组，每个所述透/反面组均包括透射面和反射面，探测光束入射至相应的所述功能面上时，所述透射面透过所述探测光束的一部分，所述反射面反射所述探测光束的剩余部分，以将所述探测光束分成两个探测子光束。

3、可选的，所述透/反面组无缝拼接。

4、可选的，所述探测光束投射在所述功能面上的光斑包括若干级次级子光斑，每个所述功能面包含的所述透/反面组的数量大于或等于次级子光斑的级数。

5、可选的，每个所述透/反面组中的所述透射面和所述反射面无缝拼接，且相邻两个所述透/反面组中的所述透射面和所述反射面间隔排列。

6、可选的，所述分光组件包括贴合在一起的第一玻璃板和第二玻璃板，所述功能面位于所述第一玻璃板和所述第二玻璃板的交界面上。

7、本发明还提供一种调焦测量系统，包括沿光路依次设置的：

8、照明组件，用于发出检测光束；

9、投影狭缝组件，用于透射所述检测光束并形成若干投影光束，所述投影光束投影成像在基底的表面并被所述基底的表面反射后形成探测光束；

10、所述分光组件，用于将所述探测光束分成两个探测子光束；以及，

11、探测器组件，用于探测每个所述探测子光束的能量。

12、可选的，所述探测器组件能够独立探测从每个所述透/反面组出射的两个光束的能量。

13、可选的，采用同一所述探测器组件探测每个所述探测子光束的能量；或者，采用不同的所述探测器组件分别独立探测每个所述探测子光束的能量。

14、可选的，还包括：

15、位相补偿组件，位于所述分光组件与所述探测器组件之间，用于补偿两个所述探测子光束之间的光程差。

16、可选的，还包括：

17、投影成像组件，位于所述投影狭缝组件与所述基底之间，用于将所述投影光束成像至所述基底上；

18、探测成像组件，位于所述基底与所述分光组件之间，用于将所述探测光束成像至所述分光组件中；以及，

19、中继成像组件，位于所述分光组件与所述探测器组件之间，用于将两个所述探测子光束成像至所述探测器组件中。

20、可选的，所述中继成像组件具有两个，两个所述中继成像组件之间还具有耦合组件。

21、本发明还提供了一种光刻机，包括所述调焦测量系统。

22、在本发明提供的分光组件、调焦测量系统及光刻机中，分光组件包括若干功能面，每个所述功能面均包括至少一个透/反面组，每个所述透/反面组均包括透射面和反射面，探测光束入射至相应的所述功能面上时，所述透射面透过探测光束的一部分，所述反射面反射所述探测光束的剩余部分，以将所述探测光束分成两个探测子光束。利用本发明中的分光组件对被基底的表面反射后形成的探测光束进行分光，形成构成差分信号的两个探测子光束，根据两个所述探测子光束的能量差即可得到所述基底的离焦量，无需驱动机构，稳定性更高，且色散低、结构简单、集成度高、可实施性强，适用于沙姆成像条件(scheimpflugcondition，sc条件)，测量灵敏高。

技术特征：

1.一种分光组件，其特征在于，包括若干功能面，每个所述功能面均包括至少一个透/反面组，每个所述透/反面组均包括透射面和反射面，探测光束入射至相应的所述功能面上时，所述透射面透过所述探测光束的一部分，所述反射面反射所述探测光束的剩余部分，以将所述探测光束分成两个探测子光束。

2.如权利要求1所述的分光组件，其特征在于，所述透/反面组无缝拼接。

3.如权利要求1或2所述的分光组件，其特征在于，所述探测光束投射在所述功能面上的光斑包括若干级次级子光斑，每个所述功能面包含的所述透/反面组的数量大于或等于次级子光斑的级数。

4.如权利要求3所述的分光组件，其特征在于，每个所述透/反面组中的所述透射面和所述反射面无缝拼接，且相邻两个所述透/反面组中的所述透射面和所述反射面间隔排列。

5.如权利要求1所述的分光组件，其特征在于，所述分光组件包括贴合在一起的第一玻璃板和第二玻璃板，所述功能面位于所述第一玻璃板和所述第二玻璃板的交界面上。

6.一种调焦测量系统，其特征在于，包括沿光路依次设置的：

7.如权利要求6所述的调焦测量系统，其特征在于，所述探测器组件能够独立探测从每个所述透/反面组出射的两个光束的能量。

8.如权利要求6或7所述的调焦测量系统，其特征在于，采用同一所述探测器组件探测每个所述探测子光束的能量；或者，采用不同的所述探测器组件分别独立探测每个所述探测子光束的能量。

9.如权利要求6所述的调焦测量系统，其特征在于，还包括：

10.如权利要求6所述的调焦测量系统，其特征在于，还包括：

11.如权利要求10所述的调焦测量系统，其特征在于，所述中继成像组件具有两个，两个所述中继成像组件之间还具有耦合组件。

12.一种光刻机，其特征在于，包括如权利要求1-11中任一项所述的调焦测量系统。

技术总结
本发明提供了一种分光组件、调焦测量系统及光刻机，分光组件包括若干功能面，每个所述功能面均包括至少一个透/反面组，每个所述透/反面组均包括透射面和反射面，探测光束入射至相应的所述功能面上时，所述透射面透过探测光束的一部分，所述反射面反射所述探测光束的剩余部分，以将所述探测光束分成两个探测子光束。利用本发明中的分光组件对被基底的表面反射后形成的探测光束进行分光，形成构成差分信号的两个探测子光束，根据两个所述探测子光束的能量差即可得到所述基底的离焦量，无需驱动机构，稳定性更高，且色散低、结构简单、集成度高、可实施性强，适用于沙姆成像条件(ScheimpflugCondition，SC条件)，测量灵敏高。

技术研发人员：张雨,彭俊,王晓庆
受保护的技术使用者：上海微电子装备（集团）股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16