高精度红外光电调焦

　　本文论述了作为直接分步曝光机关健技术之一的自动调焦技术过程控制中，如何解决各种因素造成的调焦附加误差，获得了土400um动态调焦范围、士0.13um(3G)的自动调焦精度。

　　近几年来，光学微细加工技术有了突飞猛进的发展，新技术、新产品的应用使之盟发出勃勃生机，呈现出一派春意昂然景象，不仅打破了一些专家关于光学微细加工技术即将退出历史舞台的论断，而且其发展速度也为同行所始料不及，作为光学微细加工重要设备直接分步曝光机(DSW)的关键技术自动调焦更是有了长足的发展。

　　集成电路的超大规模化、图形尺寸的微细化，对光学系统要求要有更高的分辨率。投影精缩镜头的极限分辨率e由下式给定:

　　考虑到大尺寸硅片制造工艺的实际情况和光刻工艺中由于多次高温扩散工艺造成硅片挠曲变形，工作台平移过程所带来的垂直位值误差，并且从第二次光刻起，便是对已经光刻过的凹凸不平的硅片表面涂敷的光致抗蚀剂进行曝光，硅片表面的宏观不平度将大大超过物镜的焦深范围，诸多因素必然造成对调焦误差的限制非常苛刻，高精度逐场调焦以及调平系统，对超大规模集成电路的制造，显得更为关键，其发展也到了登峰造极的地步。如GCA的ALSLaserstepzoo型准分子激光步进机可使象面调焦精度达到0.07um。国内各主要研制单位相继推出样机，其调焦精度也令人刮目。

　　本文所介绍高精度红外自动调焦技术是为我所承担国家八·五”科技攻关项目lum~0.8um直接分步曝光机而研制的调焦控制技术，实测调焦范围土400um，重复精度达到士0.13um(3a)。

　　基本原理

　　红外自动调焦系统，采用间接调焦方式，即把投影物镜的理想成象位置作为参考面，光电传感器检测曝光芯片表面相对于参考面的偏离信息，使两者重合。如图l所示，调焦光线以a角入射到硅片表面，当硅片离焦△Z时，光线通过光路在水平方向产生一个侧移△/:

　　光电探测器获得离焦信息，进行自动调焦，图2为光学系统原理图。发光管发出红外光线经聚光镜组，会聚于光栏小孔处，经透镜组I、反射镜I对称透镜组I投射到硅片表面，经硅片反射，带着离焦信息经过对称透镜组l、反射镜I、透镜组I，成像于光电探测器像面上，光电探测器将接收到的信息经放大处理，输入计算机，计算机根据输入的值分析判断指示驱动器按一定方式驱动投影物镜(安装有调焦光学系统)上下‘运动，以使硅片曝光表面处于投影物镜的焦深范围内，从而达到调焦的目的。