一種工件高度測量裝置及其校正方法
【專利摘要】一種工件高度測量裝置及其校正方法，包括光源射出光線通過狹縫分為狹縫光束，傾斜入射到工件形成入射光束，再射到測量光斑經(jīng)工件反射形成反射光束通過反射鏡組形成平行光束；分光鏡把平行光束分為第一、第二測量光束；第一、第二測量光束分別通過第一、第二探測鏡組后被第一、第二線陣電荷耦合器件接收，分別形成第一、第二圖像。工件位于零位時，將第一、第二圖像拼接，計算子光斑的零位間距；工件離焦時，將獲得的第一、第二圖像拼接，計算子光斑的離焦間距；根據(jù)子光斑的零位間距、離焦間距計算各個子光斑的位移，將其平均值作為光斑位移平均值計算工件離焦量。本發(fā)明測量精度高，工藝適應性強。
【專利說明】一種工件高度測量裝置及其校正方法
[0001]
【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及物體高度測校領域，特別涉及一種利用光線測量工件高度的裝置及其校正方法。
【背景技術】
[0003]曝光裝置是將掩膜上的圖樣通過投影物鏡投影到工件表面上的裝置。在投影曝光設備中，工件的厚度偏差、面形起伏以及投影物鏡焦平面位置的不準確性和不重復性等因素會造成工件相對于焦平面產(chǎn)生離焦或傾斜，若工件的離焦或傾斜使曝光視場內某些區(qū)域處于有效焦深之外，將嚴重影響測量精度。
[0004]美國專利US5118957提出了一種非接觸式光電測量技術，該技術利用高亮度光源發(fā)出的光束經(jīng)過聚光鏡以后照明帶有多個針孔的調焦標記，針孔調焦標記經(jīng)過成像系統(tǒng)和轉折反射鏡投影在工件上，針孔像在工件上一個測量點位于曝光視場中心，而其他測量點均布于四周。經(jīng)過工件反射以后，由成像系統(tǒng)放大成像在面陣CXD (電荷耦合器件)上。工件處于投影物鏡焦平面時，調焦標記經(jīng)過兩次成像與面陣CXD形成光學共軛關系，則工件的離焦和傾斜會引起針孔成像光束在CXD上的入射位置發(fā)生變化，通過信號處理可以得到工件的離焦量和傾斜量。但是，由于CCD受到分辨率的限制，無法精確地計算離焦量和傾斜量。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明要解決的`技術問題是電荷耦合器件分辨率對工件離焦量測量精度的約束。為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種工件高度測量裝置，包括:
光源、照明鏡組、狹縫、投影鏡組，所述光源發(fā)出的光線依次通過所述照明鏡組和所述狹縫后，被分為若干束光線，所述若干束光線通過所述投影鏡組后傾斜入射到位于工件臺的工件上，形成入射光線，所述入射光線經(jīng)過所述工件反射后，形成反射光線；
其特征在于，還包括:
反射鏡組，所述反射光線通過所述反射鏡組后形成若干束平行光束；
分光鏡，把所述平行光束分為第一測量光束和與所述第一測量光束垂直的第二測量光
束；
第一探測鏡組和第一線陣電荷耦合器件，第一線陣電荷耦合器件接收通過第一探測鏡組后的第一測量光束，取得第一圖像；
第二探測鏡組和第二線陣電荷耦合器件，第二線陣電荷耦合器件接收第二探測鏡組后第二測量光束，取得第二圖像；
所述第一探測鏡組和所述第二探測鏡組與分光鏡的距離相同，所述第一線陣電荷耦合器件與所述第一探測鏡組和所述第二線陣電荷耦合器件與所述第二探測鏡組的距離相同，所述第一探測鏡組和所述第二探測鏡組的放大倍率相同，所述第一線陣電荷耦合器件和所述第二線陣電荷耦合器件的參數(shù)相同，所述第二線陣電荷耦合器件相對于所述第一線陣電荷耦合器件反向放置。
[0006]優(yōu)選的，所述光源為LED或鹵素燈。
[0007]本發(fā)明還提供了一種高度測量裝置的高度校正方法，包括以下步驟:
步驟1，工件臺位于零位時，分別從第一線陣電荷耦合器件、第二線陣電荷耦合器件獲得第一圖像和第二圖像；
步驟2，根據(jù)所獲得的第一圖像和第二圖像，計算得到相同投影面上子光斑中心的間
距；
步驟3，獲取工件表面發(fā)生離焦情況下的第一線陣電荷耦合器件、第二線陣電荷耦合器件的圖像；
步驟4，根據(jù)所獲得的第一圖像和第二圖像，計算得到相同投影面上子光斑中心的間
距；
步驟5，根據(jù)各個子光斑中心間距變化值的一半，計算得到各個子光斑相應的位置變化，然后計算得到光斑位移的平均值；
步驟6，計算出工件表面的離焦量。
[0008]進一步，工件離焦量的計算公式為
【權利要求】
1.一種工件高度測量裝置，包括: 光源、照明鏡組、狹縫、投影鏡組，所述光源發(fā)出的光線依次通過所述照明鏡組和所述狹縫后，被分為若干束光線，所述若干束光線通過所述投影鏡組后傾斜入射到位于工件臺的工件上，形成入射光線，所述入射光線經(jīng)過所述工件反射后，形成反射光線； 其特征在于，還包括: 反射鏡組，所述反射光線通過所述反射鏡組后形成若干束平行光束； 分光鏡，把所述平行光束分為第一測量光束和與所述第一測量光束垂直的第二測量光束； 第一探測鏡組和第一線陣電荷耦合器件，第一線陣電荷耦合器件接收通過第一探測鏡組后的第一測量光束，取得第一圖像； 第二探測鏡組和第二線陣電荷耦合器件，第二線陣電荷耦合器件接收第二探測鏡組后第二測量光束，取得第二圖像； 所述第一探測鏡組和所述第二探測鏡組與分光鏡的距離相同，所述第一線陣電荷耦合器件與所述第一探測鏡組和所述第二線陣電荷耦合器件與所述第二探測鏡組的距離相同，所述第一探測鏡組和所述第二探測鏡組的放大倍率相同，所述第一線陣電荷耦合器件和所述第二線陣電荷耦合器件的參數(shù)相同，所述第二線陣電荷耦合器件相對于所述第一線陣電荷耦合器件反向放置。
2.根據(jù)權利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述光源為LED或鹵素燈。
3.一種使用權利要求1所述高度測量裝置的高度校正方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1，工件臺位于零位時，分別從第一線陣電荷耦合器件、第二線陣電荷耦合器件獲得第一圖像和第二圖像； 步驟2，根據(jù)所獲得的第一圖像和第二圖像，計算得到相同投影面上子光斑中心的間距； 步驟3，獲取工件表面發(fā)生離焦情況下的第一線陣電荷耦合器件、第二線陣電荷耦合器件的圖像； 步驟4，根據(jù)所獲得的第一圖像和第二圖像，計算得到相同投影面上子光斑中心的間距； 步驟5，根據(jù)各個子光斑中心間距變化值的一半，計算得到各個子光斑相應的位置變化，然后計算得到光斑位移的平均值； 步驟6，計算出工件表面的離焦量。
4.根據(jù)權利要求3所述的校正方法，其特征在于，工件離焦量的計算公式為
5.根據(jù)權利要求3所述的校正方法，其特征在于，所述子光斑中心間距計算包括以下步驟: 將第一圖像和第二圖像合成一個圖像；對合成后的圖像進行預處理，包括消圖像背景和消去圖像本身的噪聲； 將圖像轉化成灰度曲線，并根據(jù)該曲線獲取光斑邊緣信息； 根據(jù)光斑邊緣信息，定位得到第一線陣電荷耦合器件上的子光斑的中心位置和第二線陣電荷耦合器件上的子光斑的中心位置； 將投影面中相同位置的子光斑的中心位置相減，得到相同投影面上子光斑中心的間距；
6 .根據(jù)權利要求5所述的校正方法，所述消圖像背景是把采集的圖像與電荷耦合器件的背景圖像相減，消去電荷耦合器件的背景噪聲對圖像的影響。
【文檔編號】G01B11/02GK103676487SQ201210328886
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月7日 優(yōu)先權日:2012年9月7日
【發(fā)明者】程琦, 陳飛彪 申請人:上海微電子裝備有限公司