光电检测技术——激光扫描式光电自动对准（光刻机）.docVIP

§4-4 激光扫描式光电自动对准（光刻机） 硅片生产： 光刻工艺： 二、对准原理 P41图4-15光刻机对准系统图 （1）一次扫描完成三维对准。 当及时则对准 （2）硅片相对掩模的偏差量（）[三者为0，则对准] 虚线表示掩模与硅片完全对准位置：则 ①对于单个标记 （1） 而： (2) (3) 综合（1）、（2）、（3）式得 设激光束扫过AB，BC，CD，DE，EF之间的时间间隔分别为T1，T2，T3，T4，T5，扫描速度V=2.6m/s，则 （m） 这就是单个标记的偏移量 ②对于具有左、右标记的对准方式而言 硅片中心的偏移量及整体转角为： 硅片只需按这些误差，反向调整， 使 则硅片与掩模对准了。 三、光学系统 由激光扩束系统，恒速，（线性）扫描，转象，聚焦（扫描显微物镜），五大部分组成。 八面鼓反射镜位于扫描透镜的前焦点，在透镜组的后焦面上得到等速垂直于掩模表面的扫描光线。 当激光束扫描到掩模版和硅片上时，如果没有检测到图形，激光束产生有规则反射，以原光路返回，达到滤波器中心部分；因为滤波器中心不透明，这样有规则反射光就被挡住，光电检测器输出为零（即所谓暗视场检测法）； 如果激光束扫描在图形区域，则产生衍射，这样衍射光通过空间滤波器十字叉到达光电检测器输出信号。 §4-5 光电自动准直仪 原理：①十字分线板被照亮，十字线经物绕5以平行光照向被测物体； ②反射十字象偏移另 ③使狭缝12振动，用相位扫描方式可使被测物准直过来。 ④精度α=0.1 §4-6 光电接触定位 一、光学指零器 对于垂表面，盲孔等特殊场合，无法采用普通光学瞄准方法测量，这时采用光学指零器定位比较方便。 基本成象过程如下： 光源经聚光镜照亮十字分划板，分划板位于物镜焦面上，故物镜出射平行光，经平面镜M2，M1多次（N次）反射，当M2转动θ角，则总反射光与光轴成角，反射光重新进入物镜，经析光镜反射成象于双刻线分划板上。从目镜看到的视场如图示，小球偏移量可以从目镜分划板上读出，每小格代表2μm。 光电灵敏杠杆： 用§4-3节的扫描法，在水平、垂直两个方面瞄准。 补充题： 如图4-21的光学灵敏杠杆。已知：人眼的瞄准精度，仪器的瞄准精度仪=1μ，杠杆臂长a=50mm，物镜焦距f’=60mm。 求：目镜放大率，及光杠杆放大倍率K。 解：人眼瞄准精度（长度） ， 则：目镜放大率 光杠杆放大倍数 §4-7 光盘系统循迹伺服（放于光盘一章） 1．循迹精度 光盘轨迹的节距仅为1.67μm，光斑直径（艾里斑）2μm。 而光盘偏心（夹持偏心）与主轴跳动±70μm（±0.07mm）。对存在循迹误差时信号读取情况考察的结果表明，循迹误差最好抑制到±0.1μm左右，则伺服的增益： 分贝 2．循迹伺服方框图 3．偏迹误差的检测（三光束法）实际是横向瞄准 半导体激光器发出的光经光栅产生0级，±1级光。0级光为主光束经光盘轨道成象在四象限探测器上，±1级光为副光束经光盘轨道两旁反射在五、六两象限（A，C）上成象。 循迹误差信号 取图中（b）位置时，立光束的光点正好在轨迹上，是最期望的状态。在这种状态下，副光束A与C都只有少许入射在轨迹上，它们其余部分都入射在所谓镜面上（无信号坑处），这部分光被反射到A、C探测器，因光通量相等，则。主光点对准轨道。 如果从这种状态偏离，就会固A、C光束之一被信号坑衍射失衡： a) 光通量A大于光通量C 上偏 b) 光通量A小于光通量C 下偏 4、光盘光学系统原理 由衍射光栅出来的光，通过偏振棱镜进入准直透镜，将其具有发散性的激光变成平行光，之后进入物镜。物镜则将平行光会聚成非常细小的光点投射到碟片信号面上，而被信号面反射回来的光再通过物镜，成为入射到准直透镜的会聚光。 当经物镜聚焦又经碟片反射回来的光，若不经特殊措施处理，则按原来的光路返回激光器中，对光源的激发状态不但产生不良影响，而且还将造成激光输出的变动，这样便无法读取信号，伺服系统也不能正常工作。 为使激光输出稳定，确保伺服系统正常可靠地工作，便在光路中放置了偏振分光棱镜（PBS）及1/4波长片。 PBS具有透过平行振动光而反射垂直振动光的作用。从半导体激光器（LD）发出的平行于纸面的偏振光被光栅分成0级、±1级三束光，它们透过PBS并通过λ/4波片变成左旋元偏光（符合右手螺旋法则），到达光盘表面反射后产生π相位跃变，返回的光线变成了右旋元偏光（符合左手螺旋法则）。这返回的三束光再次通过λ/4波片时变成垂直于纸面的线偏光，它们从PBS的偏振分光面反射到达光电探测器。这样使从激光器发出的光不再原路返回激光器，