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专利名称：用于调焦调平测量系统的零位调整装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及调焦调平测量系统，且特别涉及一种用于调焦调平测量系统的零位调整装置。
背景技术：
调焦调平传感器系统是光刻机子系统之一，目的是利用调焦调平传感器测量出硅片的单点或多点高度，从而获得硅片相对于投影物镜最佳焦平面的离焦量、倾斜量，并作为工件台垂向控制系统的输入反馈信号。当投影物镜焦面发生漂移后，若不对其焦面位置进行校正补偿，会使调焦调平的测量点的中心与投影物镜曝光视场不重合，引起测量误差。这种情况下为了校正补偿，现在一般的做法是，采用在光路中加一个偏置平板，并通过对偏置平板旋转角度的调整来实现对焦面位置漂移的校正和补偿。美国发明US5633721采用一个偏置平板的旋转来补偿投影物镜焦面发生漂移。然而，当偏置平板放在会聚光路中，就会引起像差。如果垂直光轴放置，主要引起球差和色差 (轴上点像差)；如果倾斜光轴放置，还会引起难以校正的中心像散。调焦调平传感器偏置平板通常有两种结构1.旋转电机直接带动平板旋转(见图1)2.直线电机驱动杠杆，带动平板旋转(见图2)以上两种结构各有其缺点第一种结构中，电机无法满足日益提高的旋转精度的要求，导致调整精度有限；第二种结构中，为了保持旋转精度，同时降低对步进电机的精度要求，采用了凸轮结构；这样的缺点就是加工复杂，制造成本高。

发明内容
本发明提出一种用于调焦调平测量系统的零位调整装置，结构简单，操作方便并且成本较低。为了达到上述目的，本发明提出一种用于调焦调平测量系统的零位调整装置，包括光源、投影狭缝、反射镜组、探测狭缝和光电探测器，所述反射镜组包括入射端的第一反射镜，以及出射端的第二反射镜；由所述光源发出的光束，垂直入射所述投影狭缝，接着光束经由第一反射镜反射到测量硅片上；所述测量硅片将光束反射到第二反射镜上，经第二反射镜反射后的光束垂直入射到所述探测狭缝，接着出射光束进入所述光电探测器进行测量，其中，所述第二反射镜具有马达驱动器控制所述第二反射镜沿其法线方向运动。进一步的，所述反射镜组还包括入射端的第三反射镜，用于引导光源发出的光束垂直入射所述投影狭缝。
进一步的，所述反射镜组还包括出射端的第四反射镜，用于引导经第二反射镜反射后的光束垂直入射到所述探测狭缝。进一步的，所述第二反射镜的补偿位移量Ae由以下公式得到Ae = ΔΖ · sine/sina，其中Δ ζ为所述测量硅片的漂移量，θ为光束在所述测量硅片上的入射角，α为光束在所述第二反射镜上的入射角。进一步的，所述光束的偏移量AL由以下公式得到AL =Δζ，其中 Δζ为所述测量硅片的漂移量，θ为光束在所述测量硅片上的入射角。本发明采用一个可被马达控制驱动的反射镜，取代原有的固定反射镜，且不使用光路中的偏置平板装置，简化了调焦调平传感器装置的机械结构，同时也简化了光机装调步骤，并且减去了原有光路中的透镜，不会带入其它的像差。


图1所示为现有技术中旋转电机直接带动平板旋转的示意图；图2所示为现有技术中直线电机驱动杠杆带动平板旋转的示意图；图3所示为本发明较佳实施例的零位调整装置结构示意图；图4所示为本发明的光程差相等原理示意图；图5所示为本发明的反射镜补偿位移示意图；图6所示为本发明的反射镜补偿位移公式推导示意图。
具体实施例方式为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。本发明提出一种用于调焦调平测量系统的零位调整装置，结构简单，操作方便并且成本较低。请参考图3，图3所示为本发明较佳实施例的零位调整装置结构示意图。本发明提出一种用于调焦调平测量系统的零位调整装置，包括光源10、投影狭缝30、反射镜组20、 探测狭缝50和光电探测器60，所述反射镜组20包括入射端的第三反射镜21和第一反射镜 22，以及出射端的第二反射镜23和第四反射镜M ；由所述光源10发出的光束100，经由所述第三反射镜21反射之后垂直入射所述投影狭缝30，接着光束100经由第一反射镜22反射到测量硅片40上；所述测量硅片40将光束100反射到第二反射镜23上，并经由第四反射镜M反射后垂直入射到所述探测狭缝50，接着出射光束100进入所述光电探测器60进行测量，其中，所述第二反射镜23具有马达驱动器70控制所述第二反射镜23沿其法线方向运动。如图3，测量硅片40的漂移Δ ζ造成了光束偏移Δ L，用马达驱动器70驱动第二反射镜23移动进行调整。用三次多项式拟合出电机行程和脉冲数之间的对应关系，由驱动软件控制从而达到调整目的。再请参考图4，图4所示为本发明的光程差相等原理示意图。入射光束1经反射镜 2反射后，入射到光电探测器上。第二反射镜在设备装调期间，入射角α确定之后，可由马达驱动器3驱动第二反射镜沿光路法线方向往返运动。假设第二反射镜平面从位置4，运动到位置5时，光程6+光程7 =光程8+光程9。利用光程差相等原理，达到硅平面调整的效果。再请参考图5，图5所示为本发明的反射镜补偿位移示意图。所述第二反射镜的补偿位移量Ae由以下公式得到Ae= Δ z ^in θ/sin α，其中Δζ为所述测量硅片的漂移量，θ为光束在所述测量硅片上的入射角，α为光束在所述第二反射镜上的入射角。在光机装备期间，各个反射镜的倾斜角度必须确定，即入射角θ和入射角α都为预先设定的固定值。请参考图6，图6所示为本发明的反射镜补偿位移公式推导示意图。首先由ΔΖ求出AL，AL为由于测量硅片的漂移量Δζ引起的光束偏移量，cos θ = Δ ζ/χ(1)sin ( π -2 θ ) = Δ L/xsin2 θ = Δ L/x(2)由公式(1)和公式(2)可以得到AL = 2sin θ . Δζ(3)然后再由AL，求出Δθ，cos α = Δ e/y(4)sin ( π -2 α ) = Δ L/ysin2 α = Δ L/y(5)由公式(4)和公式(5)可以得到Ae/AL = cos α /sin2 αAe = (l/2sina ) · AL = AL/2sina(6)将公式(3)中的Δ L代入公式(6)中可以得到Ae= Δ ζ · sin θ /sin a同时，所述光束的偏移量AL由上述公式(3)AL = 2sine · Δ z得到，其中Δζ 为所述测量硅片的漂移量，θ为光束在所述测量硅片上的入射角。因此，当测量硅片产生漂移后，通过控制马达驱动器驱动第二反射镜进行位移补偿，从而实现光束偏移量的补偿，最终利用光程差相等原理，达到硅平面调整的效果。从附图和以上阐述可以看出，第三反射镜、第四反射镜的作用在于分别引导光源发出的光束垂直入射到所述投影狭缝、引导经第二反射镜反射后的光束垂直入射到所述探测狭缝，所以第三反射镜、第四反射镜只是一种优选实施例，不是必须的。该技术方案在删除第三反射镜、第四反射镜的情况下也可以通过设置光源发出光束的方向和探测狭缝的位置来实现。综上所述，本发明采用一个可被马达控制驱动的反射镜，取代原有的固定反射镜， 且不使用光路中的偏置平板装置，本发明简化了调焦调平传感器装置的机械结构，同时也简化了光机装调步骤，并且减去了原有光路中的透镜，不会带入其它的像差。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
权利要求
1.一种用于调焦调平测量系统的零位调整装置，其特征在于，包括光源、投影狭缝、反射镜组、探测狭缝和光电探测器，所述反射镜组包括入射端的第一反射镜，以及出射端的第二反射镜；由所述光源发出的光束，垂直入射所述投影狭缝，接着光束经由第一反射镜反射到测量硅片上；所述测量硅片将光束反射到第二反射镜上，经第二反射镜反射后的光束垂直入射到所述探测狭缝，接着出射光束进入所述光电探测器进行测量，其中，所述第二反射镜具有马达驱动器控制所述第二反射镜沿其法线方向运动。
2.根据权利要求1所述的用于调焦调平测量系统的零位调整装置，其特征在于所述反射镜组还包括入射端的第三反射镜，用于引导光源发出的光束垂直入射所述投影狭缝。
3.根据权利要求1或2所述的用于调焦调平测量系统的零位调整装置，其特征在于所述反射镜组还包括出射端的第四反射镜，用于引导经第二反射镜反射后的光束垂直入射到所述探测狭缝。
4.根据权利要求1、2、3其中之一所述的用于调焦调平测量系统的零位调整装置，其特征在于，所述第二反射镜的补偿位移量Δ e由以下公式得到Δ e = Δ ζ · sin θ /sin α，其中Δζ为所述测量硅片的漂移量，θ为光束在所述测量硅片上的入射角，α为光束在所述第二反射镜上的入射角。
5.根据权利要求1、2、3其中之一所述的用于调焦调平测量系统的零位调整装置，其特征在于，所述光束的偏移量Δ L由以下公式得到Δ L = 2sin (π-θ)Δζ，其中Δζ为所述测量硅片的漂移量，θ为光束在所述测量硅片上的入射角。
全文摘要
本发明提出一种用于调焦调平测量系统的零位调整装置，包括光源、投影狭缝、反射镜组、探测狭缝和光电探测器，所述反射镜组包括入射端的第一反射镜，以及出射端的第二反射镜；由所述光源发出的光束，垂直入射所述投影狭缝，接着光束经由第一反射镜反射到测量硅片上；所述测量硅片将光束反射到第二反射镜上，经第二反射镜反射后的光束垂直入射到所述探测狭缝，接着出射光束进入所述光电探测器进行测量，其中，所述第二反射镜具有马达驱动器控制所述第二反射镜沿其法线方向运动。本发明提出一种用于调焦调平测量系统的零位调整装置，结构简单，操作方便并且成本较低。
文档编号G01B11/00GK102252606SQ201010181419
公开日2011年11月23日 申请日期2010年5月21日 优先权日2010年5月21日
发明者严兵, 张冲, 贾翔, 陈飞彪 申请人:上海微电子装备有限公司