一种用于接近式纳米光刻二维光栅自动对准系统

摘要

本发明公开了一种用于接近式纳米光刻二维光栅自动对准系统，包括光路部分、图像处理部分和电路控制部分；光路部分包括激光光源、照明系统、掩模板、硅片、掩模二维光栅、硅片二维光栅、分光镜、透镜和CCD图像探测器；激光通过准直成像透镜系统形成平行光，透过两个周期类似、以一定间隙重叠且平行的硅片与掩模上的光栅并发生多次衍射，来自两个光栅的同级衍射光发生干涉叠加，形成周期被放大的莫尔条纹，最后成像于CCD图像传感器上。对图像处理后可以同时提取横纵两轴的两组莫尔干涉条纹的相位差，进而计算出掩模和硅片之间的相对位移，再通过电路控制硅片移动，使硅片与掩模完全对准。本发明可同时进行两个方向的精度对准，易装调，精度高。

主权项

一种用于接近式纳米光刻二维光栅自动对准系统，包括：光路部分、信号采集部分、图像处理部分和电路控制部分，其特征在于：光路部分包括激光光源(①)、照明系统(②)、硅片(③)、掩模板(④)、硅片二维光栅(⑤)、掩模二维光栅(⑥)、偏振分光棱镜(⑦)、放大物镜(⑧)和CCD图像探测器(⑨)；信号采集部分和图像处理部分是通过对准信号的采集得到对准标记的位置信息；电路控制部分是根据采集到的位置信息进行电机驱动从而准确对准；其中：激光光源(①)通过半波片形成偏振光经过照明系统(②)之后形成均匀准直的平行光，平行光经过偏振分光棱镜(⑦)之后透过硅片(③)上的硅片二维光栅(⑤)和掩模板(④)上的掩模二维光栅(⑥)，从而发生多次衍射；两束来自两个光栅的同级衍射光发生干涉叠加就会产生放大的莫尔条纹，再透过偏振分光棱镜，经过放大物镜成像于CCD图像探测器上，采集到的图像通过图像处理部分进行处理提取两组莫尔干涉条纹的相位差，计算出掩模板和硅片之间的相对位移，通过电路控制部分控制电机转动，使得硅片和掩模板完全对准；图像处理部分包括图像采集、图像预处理、图像滤波、相位提取、相位差与偏移量的计算五个部分，其中图像采集使用CCD图像探测器采集到图像的数字信号；图像预处理是处理噪声的过程；图像滤波是在得到的图像信息的基础上进行二维傅里叶变换之后进行汉宁窗滤波操作；相位提取是在滤波的前提下进行傅里叶逆变换得到相位信息后相位解缠绕后得到；相位差与偏移量是在得到相位信息的前提下通过相位差与偏移量的数学关系计算后得出；所述的相位差与偏移量是在得到相位信息的前提下通过数学关系计算得到，这个关系用公式表示为：其中，P₁是硅片二维光栅的周期，两个正交方向的周期相同，是图像处理中获得的相位差，△k是x或y方向的偏移量，x或y方向这两个方向也就是硅片二维光栅横纵两个方向。