专利名称：一种能实时补偿波前畸变的调焦调平系统及补偿方法
技术领域：
本发明涉及光刻领域，尤其涉及应用于光刻系统中的能实时补偿波前畸变的调焦调平系统。
背景技术：
目前，在光刻领域中主要通过调焦调平光学系统测量硅片位置信息，然后把位置信息反馈给工件台，从而根据信息控制硅片的位置，使硅片与投影物镜的焦面重合。例如， 日本nikon公司的专利5633721提供了一种用于测量光斑位置的调焦调平光学系统。但是在实际运用中，通过光学模拟，由于调焦调平系统周围或者调焦调平光学系统各模块所处的温度、气压不同时会引起入射光波前有畸变而导致的光斑位置偏移，如
图1所示。同时， 由于加工等问题使光学系统本身也存在自身的畸变。而该专利并不能解决这种环境随机变化、光学系统自身的畸变导致光斑位置偏移的问题。随着光刻设备的精度越来越高，要求调焦调平光学系统的测量光斑越来越小，测量光斑比较多的情况下，由于温度、气压等变化导致空气以及玻璃折射率、隔圈等材料的热膨胀系数发生了变化，空气折射率发生变化后会引起气流或者大气扰动，从而导致光波波前有畸变，降低了像质，光斑位置发生变化，玻璃、隔圈等材料的折射率发生变化后导致曲率半径、玻璃厚度发生变化，同样导致光波波前有畸变，降低了像质，光斑位置发生变化，使得很难实现精确的使光斑和狭缝匹配。影响了测量精度。因此，有必要提出一种能实时补偿环境变化引起波前畸变以及光学自身畸变的一种装置和方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种调焦调平系统，该系统能实时补偿由于环境随机变化引起波前畸变以及光学系统自身的畸变而导致的光斑位置偏移。本发明的调焦调平系统包括投影方和探测方，从投影方出射的光束经硅片面反射后由探测方的探测狭缝面成像，其中，在探测狭缝面前方设置闭环波前补偿系统，该闭环系统包括波前传感器用于实时探测光束波前误差；波前控制器用于对波前传感器提供的探测信号进行波前复原和产生控制信号；波前校正器用于将波前控制器提供的控制信号转变为波前相位变化，以校正光波波前畸变；其中，光束到达波前传感器的光程与到达探测狭缝面的光程相同。其中，波前传感器为哈特曼_夏克波传感器，包括微透镜阵列和阵列探测器；其中微透镜阵列对波前进行分割采集，每个子透镜作为一个子孔径，光束经过微透镜阵列后形成光斑阵列，阵列探测器分别探测各光斑的中心坐标。其中，波前校正器采用可连续镜面变形镜，在可连续镜面变形镜下面连接驱动器， 驱动器在外加电压作用下产生轴向伸缩从而推动反射镜面发生局部变形。
其中，波前校正器采用多个可独立平移或者平移加倾斜的小块镜排列而成，在外加控制下，能实现整个镜面面形变化、平移或者转角。利用前述调焦调平系统实时补偿波前畸变的方法，具有如下步骤
步骤一，图像采集，波前控制器实时采集波前传感器中CCD相机输出的数据，完成 A/D转换，并将有效子孔径的数据分配到波前控制器中对应的波前斜率计算单元；步骤二，斜率计算，实时计算所有子孔径的波前斜率，得到对应的斜率向量；步骤三，波前复原，实时完成波前复原运算，得到波前误差向量；步骤四，控制运算，实时完成控制算法，得到应用于波前校正器的多路控制电压向量的数字信号；步骤五，D/A转换，将控制运算得到的多路数字信号并行转换为模拟信号，并将其输出到高压放大器，并保持到下一帧数据输入前不变。其中，在利用微透镜阵列进行分割采集时，每个子孔径范围内的波前在两个方向上的平均斜率为
权利要求
1.一种调焦调平系统，该系统包括投影方和探测方，从投影方出射的光束经硅片面反射后由探测方的探测狭缝面成像，其特征在于，在探测狭缝面前方设置闭环波前补偿系统， 该闭环系统包括波前传感器用于实时探测光束波前误差；波前控制器用于对波前传感器提供的探测信号进行波前复原和产生控制信号；波前校正器用于将波前控制器提供的控制信号转变为波前相位变化，以校正光波波前畸变；其中，光束到达波前传感器的光程与到达探测狭缝面的光程相同。
2.根据权利要求1所述的调焦调平系统，其特征在于，所述波前传感器为哈特曼-夏克波传感器，包括微透镜阵列和阵列探测器；其中微透镜阵列对波前进行分割采集，每个子透镜作为一个子孔径，光束经过微透镜阵列后形成光斑阵列，阵列探测器分别探测各光斑的中心坐标。
3.根据权利要求1或2所述的调焦调平系统，其特征在于，所述波前校正器采用可连续镜面变形镜，在可连续镜面变形镜下面连接驱动器，驱动器在外加电压作用下产生轴向伸缩从而推动反射镜面发生局部变形。
4.根据权利要求1或2所述的调焦调平系统，其特征在于，所述波前校正器采用多个可独立平移或者平移加倾斜的小块镜排列而成，在外加控制下，能实现整个镜面面形变化、平移或者转角。
5.利用权利要求1-4中任意一个所述的调焦调平系统的实时补偿波前畸变的方法，包括如下步骤步骤一，图像采集，波前控制器实时采集波前传感器中CCD相机输出的数据，完成A/D 转换，并将有效子孔径的数据分配到波前控制器中对应的波前斜率计算单元；步骤二，斜率计算，实时计算所有子孔径的波前斜率，得到对应的斜率向量；步骤三，波前复原，实时完成波前复原运算，得到波前误差向量；步骤四，控制运算，实时完成控制算法，得到应用于波前校正器的多路控制电压向量的数字信号；步骤五，D/A转换，将控制运算得到的多路数字信号并行转换为模拟信号，并将其输出到高压放大器，并保持到下一帧数据输入前不变。
6.根据权利要求5所述的实时补偿波前畸变的方法，其特征在于，在利用微透镜阵列进行分割采集时，每个子孔径范围内的波前在两个方向上的平均斜率为
7.根据权利要求6所述的实时补偿波前畸变的方法，其特征在于，
8.根据权利要求7所述的实时补偿波前畸变的方法，其特征在于，子孔径内的斜率数据与泽尼克多项式系数的关系为
全文摘要
一种能实时补偿波前畸变的调焦调平系统及补偿方法，该系统包括投影方和探测方，从投影方出射的光束经硅片面反射后由探测方的探测狭缝面成像，其特征在于，在探测狭缝面前方设置闭环波前补偿系统，该闭环系统包括波前传感器、波前控制器和波前校正器，光束到达波前传感器的光程与到达探测狭缝面的光程相同，光束进入波前校正器后，矫正后的光束分成两部分，其中的较大部分的光束成像在探测狭缝面上，较小部分的光束进入波前传感器，由波前传感器实时探测出波前误差，波前控制器根据波前传感器测得的误差信号，驱动波前校正器进行波前校正。
文档编号G03F9/00GK102445863SQ20101050477
公开日2012年5月9日 申请日期2010年10月12日 优先权日2010年10月12日
发明者卢丽荣, 徐兵, 李志丹, 陈飞彪 申请人:上海微电子装备有限公司