一种用于投影光刻纳米量级自动调焦系统

摘要

本发明是一种用于投影光刻纳米量级自动调焦系统，由光路、图像处理模块、电路控制模块组成。光路包括准直激光束、两个光栅标记、四个透镜、硅片台、CCD图像探测器；准直激光束垂直照明一光栅标记，并沿着一、二透镜的光轴对硅片台表面构成掠入射成像，投影在硅片台被测表面上并发生镜面反射，光栅像通过三、四透镜再次成像在四透镜的焦面上，一光栅标记的像与二光栅标记以一定间隙重叠，发生多次衍射，并在光栅的表面形成放大的莫尔干涉条纹，然后成像于CCD图像探测器上。通过图像处理模块对图像进行处理提取出相位差，进而计算出离焦量；再通过电路控制模块判断硅片台表面的离焦情况，进而控制硅片台移动，使硅片台表面达到最佳焦面位置。

主权项

一种用于投影光刻纳米量级自动调焦系统，其特征在于由光路(A)、图像处理模块(10)和电路控制模块(11)组成，其中：光路(A)包括准直激光束(1)、第一光栅标记(2)、第一透镜(3)、第二透镜(4)、第三透镜(5)、第四透镜(6)、第二光栅标记(7)、硅片台(8)和CCD图像探测器(9)；准直激光束(1)垂直照明位于第一透镜(3)前焦面的第一光栅标记(2)，并沿着第一透镜(3)与第二透镜(4)组成的第一4f系统的光轴对硅片台(8)表面构成掠入射成像，成像投影在位于第二透镜(4)焦点附近的被测表面上生成光栅像，由硅片台(8)的被测表面的镜面反射，光栅像通过由第三透镜(5)与第四透镜(6)组成的第二4f系统再次成像在第四透镜(6)的焦面上，当第一光栅标记(2)与第二光栅标记(7)的两个光栅标记周期接近时，第一光栅标记(2)的像与第二光栅标记(7)以一定间隙重叠，则发生多次衍射，某两束同级衍射光发生干涉叠加，在第二光栅标记(7)的表面形成周期相对于第一光栅标记(2)或第二光栅标记(7)被放大的莫尔干涉条纹，然后成像于CCD图像探测器(9)上；通过图像处理模块(10)对图像进行处理提取两组莫尔干涉条纹的相位差，进而计算出硅片台(8)的被测表面偏离最佳焦面的相对位移，再通过电路控制模块(11)判断控制硅片台(8)移动，使硅片台(8)表面达到最佳焦面位置，反馈过程是通过光路(A)成像，通过CCD图像探测器(9)视频成像，经图像处理模块(10)得出离焦量，电路控制模块(11)进行判断，之后驱动电机(11b)移动硅片台(8)，再经过光学成像，采集图像如此循环，直到离焦量小于设定的阈值退出，实现了投影光刻纳米量级自动调焦完全自动化；所述第一光栅标记(2)和第二光栅标记(7)的周期是第一周期P1、第二周期P2，第一光栅标记(2)和第二光栅标记(7)都包括第一周期P1光栅和第二周期P2光栅，第一光栅标记(2)的第一周期P1 光栅位于第二周期P2光栅上方；第二光栅标记(7)第二周期P2光栅位于第一周期P1光栅上方。