激光扫描式光电自动对准

激光束扫描光电自动对准是一种新的对准方法，其主要特点是：用独特的暗视场检测法检测对准标记，因而可以得到信噪比高的输出信号；用旋转镜扫描，因而可实现高精度及快速自动对准。对准精度在±0.3μm以内。

激光扫描自动对准系统原理如图9 - 52所示。

它的工作过程，首先扫描光束由氦氖激光器1(功率为2 mW，波长0.6328μm）发出，经聚光镜2后由八面旋转反射镜3扫描。然后，扫描光束通过f—θ镜头4，再经分光镜9分成左右两束，又经半透明半反射镜7分别进入左、右物镜8，以均匀速度垂直地来回扫描物镜下面掩膜的对准标记10和硅片表面的对准标记11。八面旋转反射镜的转速为1500r／min，扫描一次的时间为5 ms，在目标面上的扫描速度约为2.6 m/s。由于扫描激光点的直径只有10 p,m，光学系统镜头焦深较长，即使掩膜或硅片产生20～30μm的离焦，对准精度所受的影响也较小。因而，此法很适合于接近式曝光机中的自动对准。另外，用滤波器5滤去垂直反射光，仅让衍射或漫反射光到达光电探测器6。若被扫描的掩膜和硅片表面没有任何标记图形，那么激光就沿原路垂直反射到达滤波器上而被全部滤除，无光信号到达探测器而使输出电平为零。若掩膜和硅片上有标记图形（即有凹凸部分存在），扫描激光就产生衍射和漫反射，并能通过物镜、半透明半反射镜和滤波器而到达探测器，探测出衍射及漫反射光信号，这就称为暗视场检测。

图9 - 53所示为掩膜和硅片上对准标记图案，标记线宽为4～7μm。自动对准过程是，首先用激光束扫描掩膜和硅片上的标记，当激光束扫过标记时，标记图形边缘产生的衍射和漫反射光被接收，变成脉冲信号输出，脉冲信号经过微处理机的处理；然后计算出掩膜和硅片之间的坐标偏差，使之驱动步进电机，调整到掩膜与硅片完全对准。

对准过程中，掩膜与硅片上对准标记位置的判别及相对位置偏差量的计算，如图9 - 54所示。其中W是硅片上的对准标记，M是掩膜上的对准标记。