基于DSP 增益可控的光刻机测高电路的设计研究*

赵英伟，郝晓亮，张文雅，马培圣，文黎波

（中国电子科技集团公司第十三研究所，河北 石家庄 050051）

0 引言

光刻工艺是大规模集成电路生产中的关键工艺。为了在晶圆上获得高分辨率的光刻图形，光刻设备必须尽可能精确地将晶圆平行放置到镜头的焦平面上。

如果晶圆在工件台上的高度出现变化，会导致聚焦偏差，引起束斑或光斑增大、加工的线条模糊，曝光图形出现拼接缺陷等问题[1]。

所以高度测量系统要能够精确测量，能够对不同的晶圆厚度、胶层厚度或者温度和气压所引起的聚焦位置变化等因素的影响进行补偿[2]。

1 激光三角法高度测量

晶圆高度变化值范围通常在几微米以内，投影光刻机镜头的可用焦深范围一般为几微米。由于精度高，普遍采用激光三角法进行高度测量校准[3]。

激光三角法测量按入射光线与被测工件表面法线的关系可分为直射式和斜射式。考虑到中心位置安装有光刻镜头，光刻机高度测量系统一般采用斜射式测量方法，位于光刻机的末级透镜和基片之间，如图1所示。

图1 高度测量系统结构示意图

激光二极管发出的激光经过光学组件后，以一定入射角度照射在被测物体表面上，发生漫反射、镜面反射，甚至是折射。线阵CCD（Linear Array Charge Coupled Device）以同样的角度，最大程度接受被测表面的反射光照，降低空气折射率变化的影响。反射光经过聚焦，入射到CCD。CCD 输出反映物体位移信息的信号，输入到数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）的模数转换（ADC）进行采集。……