光度式自动对准系统

光度平衡式光电自动对准，是根据图像的反差在光电接收元件上的位置变化，引起光电输出信号变化的原理实现的。

在制造微电子器件或集成电路的光刻设备中，掩膜与硅片的光度平衡式自动校准，有边缘透射式和对准标记反射成像式两种。

边缘透射式自动对准原理如图9 - 49所示，它直接利用硅片边缘的切边来获得光电对准信号。首先，在硅片上切出X、y的两条垂直边线A和B，利用切边A和B遮挡系统中的两对通光孔（X向和y向各一对，分别为11、12和13、4），用光电元件接收来自通光孔的信号，然后根据光电元件输出的光电信号．控制喷气和橡皮轮6的转动，从而使硅片与系统中的定位销5、7、8、10贴紧，实现硅片的精密定位，使之与掩膜（图中未画出）自动对准。

该系统中，硅片三个自由度（x、y、θ）的运动通常不用机械传动，而利用定向净化气流的推力。如图9 - 49(b)中所示，在硅片安装台上开有两排喷气孔，每排孔中心连线的方向及每个喷气孔的开口方向，都指向硅片边线A与B的交点。当从喷气孔喷射出一定压力的空气（或其他气体）时，就将硅片吹浮起来（称为气浮），而且由于定向气流的推力作用，使硅片朝着边线A与B交点的方向运动。同时，系统中设置两个橡皮轮（9和6），使硅片按箭头所指方向旋转。这时，光电接收元件不断输出信号，控制喷气和橡皮轮的转动，当硅片边缘与定位销（10、8、和7、5）接触，且所有光孔都被遮住后，就输出停止对准的信号，此时，橡皮轮停止转动，空气压力下降，并使硅片被牢牢地吸在工作台上，从而完成了x、y、θ三个自由度的自动对准。

由于该对准系统不存在使硅片做z、y、θ三自由度运动的机械结构所带来的定位误差，且硅片的两条互相垂直切边A和B同时参与对准，所以其综合对准精度较高，只要在光刻工艺中不断保持或修正硅片边线与硅片上光刻图形中心的相对位置，就可以获得稳定的对准精度。

图9 - 50所示为硅片边缘透射成像自动对准系统原理。它也是利用硅片边缘切边进行自动财准的，与上述方式的不同之处，是采用了光学放大系统，对硅片切边与光孔的像进行了放大，并对光电接收元件的输出信号进行了适当的组合与处理。所以可获得优于30一±0. 25 ym的对准精度。

由激光源1发出的光，经光导纤维2和聚光镜3，射向系统中的通光孔4(A、B、C三个通光孔)以及进行对准的硅片8的切边。硅片8的切边遮盖通光孔的相对位置，经物镜5成像于二分硅光电池6的受光面上，转变成电信号，经差分放大器7放大后输出。

图9 - 51(a)表示硅片切边遮盖通光孔(A)的位置图像，在硅光电池表面的位置与其输出放大信号之间的关系。当可调光阑或硅片切边图像的位置发生变化时，二分硅光电池两个输出端的输出信号电压也随之相应地发生变化，经差动放大器K放大后，输出电压UA，有一段如图9 - 51(b)所示的线性区。