基于双相锁相放大原理的检焦装置的检焦方法制造方法及图纸

本发明专利技术是基于双相锁相放大原理的检焦装置的检焦方法，是利用光弹调制装置、光强调制器、光电探测器、四个放大电路、带通滤波电路、四个乘法电路、两个低通滤波电路、两个加法电路和开方电路；光电探测器输出的电信号为背景噪声下经高频载波调制含有硅片离焦量信息的低频微弱信号，光电探测器的输出信号经过放大电路、带通滤波电路和二次放大电路分别送至两路乘法电路，分别与50KHz的正余弦信号做乘法运算，再经过低通滤波电路和放大电路，然后自己分两路再次送至乘法电路做平方运算，再将两路信号送至加法电路求和，再送至开方电路做开方运算，将开方运算的结果分两路送至加法电路求和，输出低频包络信号，从而提取出硅片离焦量信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微弱信号检测领域，本专利技术涉及一种，主要用于光刻设备调平调焦系统中的检焦电路模块以及其他带载波信号的解调。
技术介绍
在过去的三十多年里，以集成电路为核心的微电子技术迅速发展，高密度、高速度和超高频器件不断出现，促进了以计算机、网络技术、移动通信技术、多媒体传播等为代表的信息技术的发展。尤其是近十年，按照摩尔规律，单位面积硅片上的晶体管集成度以每三年增长两倍的速度增长。能够把集成电路的集成度越做越高，完全得益于微细加工技术的不断进步，特别是光刻技术的不断进步。随着特征线宽不断减小，需要光刻技术不断提高光刻设备的调平调焦精度，从而曝光出理想的线条尺寸。纳米投影光刻对于调焦精度有着极为苛刻的要求，而调焦精度直接依赖于检焦精度，只有检焦精度大幅度提升，才能促使调焦精度进一步提高。光学投影光刻中两个最重要的参数是分辨力R和焦深D0F。瑞利公式如下所示J R = /NA^dqf = ^aina2 (1)公式⑴中，分辨力R表示能分辨的最小线宽，能分辨的线宽越小，分辨力越高；焦深DOF表示一定工艺条件下，能刻出最小线宽时像面偏离理想焦面的范围，焦深越大，对图形制作越有利，工艺宽容度越大。NA为数值孔径，λ为成像波长，Iqj2为工艺系数因子。由(1)可知，分辨力R和焦深DOF都与其数值孔径ΝΑ、成像波长λ有关。由上式可知，增大数值孔径、减小波长和工艺因子是提高分辨力的有效手段，但同时带来了焦深的急剧缩小。分辨力的提高直接导致焦深的急剧下降；硅片尺寸的增大又带来了曝光面积的大幅增加；但检焦误差源(真空吸附导致的翘曲，衬底的平整度，抗蚀剂的厚度等)并未减小， 从而必须进一步提高检焦精度。
技术实现思路
为了解决分辨力提高带来的焦深急剧减小的问题，本专利技术旨在努力寻求一种新的实时检焦技术，能够大幅度提高纳米投影光刻中的检焦精度，以使得光学投影光刻能够在更小的焦深范围内得以应用，为此本专利技术的目的是提出一种。为了实现上述目的，本专利技术提供的技术方案如下所述检焦的步骤如下步骤Sl 光强调制器产生一个频率为50kHz的正弦信号；步骤S2 将50kHz的正弦信号直接送至光弹调制装置，光弹调制装置对入射的线偏振光进行光学调制；步骤S3 与此同时，将50kHz的正弦信号分别产生两路频率均为50kHz的余弦参考信号和50kHz的正弦参考信号；步骤S4 光电探测器的输出为包含有硅片离焦量信息的待检测电压信号ul，该待检测电压信号Ua为噪声背景下经高频载波调制的低频信号，该低频信号中即包含有硅片离焦量信息，需要我们提取出来；步骤S5 第一放大电路对待检测电压信号Ua进行放大，得到经过一次放大后的电压信号Ub ；步骤S6 带通滤波电路对一次放大后的电压信号Ub进行带通滤波，得到去除背景噪声的电压信号11。；步骤S7:第二放大电路对去除背景噪声的电压信号U。进行二次放大并输出经过二次放大及带通滤波后的电压信号Ud ；步骤S8 经过二次放大及带通滤波后的电压信号Ud和余弦参考信号分别送至第一乘法电路做乘法运算，得到第一乘积信号U6 ；与此同时，二次放大及带通滤波后的电压信号Ud和正弦参考信号分别送至第二乘法电路做乘法运算，得到第二乘积信号Uf ；步骤S9 第一乘积信号经由第一低通滤波电路滤除高频分量，得到第一低频分fiug ；第二乘积信号 经由第二低通滤波电路滤除高频分量，得到第二低频分量Uh ；步骤S10:第一低频分量Ug经过第三放大电路的第三级放大后，输出第一低频分量放大信号Ui ；第二低频分量Uh经过第四放大电路经过第三级放大后，输出第二低频分量放大信号uJ ；步骤Sll 第三乘法电路的两输入端接受来自第三放大电路的第一低频分量放大信号Ui,第一低频分量放大信号Ui与自身做乘法运算，或称为第一低频分量放大信号Ui自身做平方运算，得到第一低频分量放大信号Ui的第一平方信号Uk ；第四乘法电路的两输入端接受来自第四放大电路的第二低频分量放大信号Up第二低频分量放大信号与自身做乘法运算，或称为第二低频分量放大信号自身做平方运算，得到第二低频分量放大信号的第二平方信号U1 ；步骤S12 第一平方信号Uk和第二平方信号U1分别送至第一加法电路做加法运算，得到和信号um;步骤S13 将和信号…送至开方电路做开方运算，得到开方信号un;步骤S14:将第二加法电路的两输入端连接至开方电路的输出端，接受开方信号 Un，对开方信号Un与自身做加法运算，或称为将开方信号Un加倍，得到并输出含有硅片离焦量信息的低频包络信号U。本专利技术的有益效果在纳米量级的实时检焦技术中，本专利技术针对的只是低频的包络信号，而不需要关心相位信息，从而引入本专利技术基于双相锁相放大原理的检焦方法，对光5电探测器输出的含有硅片离焦量信息的微弱量级的待检测信号，用两路参考信号分别于待测信号做乘法运算，然后经过滤波、放大及解调，最终得到包含有硅片离焦量信息的低频包络信号，以便确定硅片位置是否在有效焦深范围内，很好地避免了参考信号与待检测信号之间的相位差带来的困扰，大大提高了检焦精度，能更好地满足纳米检焦的高精度要求。本专利技术主要用于光刻设备调平调焦系统中的检焦电路以及其他带载波信号的解调。附图说明图1为一种原理框图；图2为放大电路原理图；图3为加法电路原理图；图4为带通电路原理图；图5为乘法电路原理图；图6为低通电路原理图；图7为开方电路原理图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。参看图1，一种基于双相锁相放大原理检焦装置的检焦方法，图1双相锁相放大原理检焦装置包括光弹调制装置1、光强调制器2、光电探测器3、50kHz正弦信号、移相 90°、第一放大电路4、带通滤波电路5、第二放大电路6、第一乘法电路7、第二乘法电路8、 第一低通滤波电路9、第二低通滤波电路10、第三放大电路11、第四放大电路12、第三乘法电路13、第四乘法电路14、第一加法电路15、开方电路16以及第二加法电路17a ；本专利技术的检焦步骤具体为步骤Sl 光强调制器2产生一个频率为50kHz的正弦信号；步骤S2 将50kHz的正弦信号直接送至光弹调制装置1，光弹调制装置对入射的线偏振光进行光学调制；步骤S3 与此同时，将50kHz的正弦信号分别产生两路频率均为50kHz的余弦参考信号和50kHz的正弦参考信号；所述余弦参考信号是通过在光强调制器2内部对50kHz 正弦信号移相90°得到的。步骤S4 光电探测器3的输出为包含有硅片离焦量信息的待检测电压信号ul，该待检测电压信号Ua为噪声背景下经高频载波调制的低频信号，该低频信号中即包含有硅片离焦量信息，需要我们提取出来；步骤S5 第一放大电路4对待检测电压信号Ua进行放大，得到经过一次放大后的电压信号Ub ；步骤S6 带通滤波电路5对一次放大后的电压信号Ub进行带通滤波，得到去除背景噪声的电压信号11。；步骤S7 第二放大电路6对去除背景噪声的电压信号U。进行二次放大并输出经过二次放大及带通滤波后的电压信号Ud ；步骤S8 经过二次放大及带通滤波后的电压信号Ud和余弦参考信号分别送至第一乘法电路7做乘法运算，得到第一乘积信号U6 ；与此同时，二次放大及带通滤波后的电压信号Ud和正弦参考信号分别送本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于双相锁相放大原理的检焦装置的检焦方法，其特征在于：所述检焦的步骤如下：步骤Ｓ１：光强调制器产生一个频率为５０ｋＨｚ的正弦信号；步骤Ｓ２：将５０ｋＨｚ的正弦信号直接送至光弹调制装置，光弹调制装置对入射的线偏振光进行光学调制；步骤Ｓ３：与此同时，将５０ｋＨｚ的正弦信号分别产生两路频率均为５０ｋＨｚ的余弦参考信号和５０ｋＨｚ的正弦参考信号；步骤Ｓ４：光电探测器的输出为包含有硅片离焦量信息的待检测电压信号ｕ１，该待检测电压信号ｕａ为噪声背景下经高频载波调制的低频信号，该低频信号中即包含有硅片离焦量信息，需要我们提取出来；步骤Ｓ５：第一放大电路对待检测电压信号ｕａ进行放大，得到经过一次放大后的电压信号ｕｂ；步骤Ｓ６：带通滤波电路对一次放大后的电压信号ｕｂ进行带通滤波，得到去除背景噪声的电压信号ｕｃ；步骤Ｓ７：第二放大电路对去除背景噪声的电压信号ｕｃ进行二次放大并输出经过二次放大及带通滤波后的电压信号ｕｄ；步骤Ｓ８：经过二次放大及带通滤波后的电压信号ｕｄ和余弦参考信号分别送至第一乘法电路做乘法运算，得到第一乘积信号ｕｅ；与此同时，二次放大及带通滤波后的电压信号ｕｄ和正弦参考信号分别送至第二乘法电路做乘法运算，得到第二乘积信号ｕｆ；步骤Ｓ９：第一乘积信号ｕｅ经由第一低通滤波电路滤除高频分量，得到第一低频分量ｕｇ；第二乘积信号ｕｆ经由第二低通滤波电路滤除高频分量，得到第二低频分量ｕｈ；步骤Ｓ１０：第一低频分量ｕｇ经过第三放大电路的第三级放大后，输出第一低频分量放大信号ｕｉ；第二低频分量ｕｈ经过第四放大电路经过第三级放大后，输出第二低频分量放大信号ｕｊ；步骤Ｓ１１：第三乘法电路的两输入端接受来自第三放大电路的第一低频分量放大信号ｕｉ，第一低频分量放大信号ｕｉ与自身做乘法运算，或称为第一低频分量放大信号ｕｉ自身做平方运算，得到第一低频分量放大信号ｕｉ的第一平方信号ｕｋ；第四乘法电路的两输入端接受来自第四放大电路的第二低频分量放大信号ｕｊ，第二低频分量放大信号ｕｊ与自身做乘法运算，或称为第二低频分量放大信号ｕｊ自身做平方运算，得到第二低频分量放大信号ｕｊ的第二平方信号ｕｌ；步骤Ｓ１２：第一平方信号ｕｋ和第二平方信号ｕｌ分别送至第一加法电路做加法运算，得到和信号ｕｍ；步骤Ｓ１３：将和信号ｕｍ送至开方电路做开方运算，得到开方信号ｕｎ；步骤Ｓ１４：将第二加法电路的两输入端连接至开方电路的输出端，接受开方信号ｕｎ，对开方信号ｕｎ与自身做加法运算，或称为将开方信号ｕｎ加倍，得到并输出含有硅片离焦量信息的低频包络信号ｕ。...

【技术特征摘要】
1.一种基于双相锁相放大原理的检焦装置的检焦方法，其特征在于所述检焦的步骤如下步骤Sl 光强调制器产生一个频率为50kHz的正弦信号；步骤S2 将50kHz的正弦信号直接送至光弹调制装置，光弹调制装置对入射的线偏振光进行光学调制；步骤S3 与此同时，将50kHz的正弦信号分别产生两路频率均为50kHz的余弦参考信号和50kHz的正弦参考信号；步骤S4 光电探测器的输出为包含有硅片离焦量信息的待检测电压信号ul，该待检测电压信号Ua为噪声背景下经高频载波调制的低频信号，该低频信号中即包含有硅片离焦量信息，需要我们提取出来；步骤S5 第一放大电路对待检测电压信号Ua进行放大，得到经过一次放大后的电压信号Ub ；步骤S6 带通滤波电路对一次放大后的电压信号Ub进行带通滤波，得到去除背景噪声的电压信号u。；步骤S7:第二放大电路对去除背景噪声的电压信号U。进行二次放大并输出经过二次放大及带通滤波后的电压信号Ud ；步骤S8:经过二次放大及带通滤波后的电压信号Ud和余弦参考信号分别送至第一乘法电路做乘法运算，得到第一乘积信号Ue ；与此同时，二次放大及带通滤波后的电压信号Ud 和正弦参考信号分别送至第二乘法电路做乘法运算，得到第二乘积信号Uf ；步骤S9 第一乘积信号Ue经由第一低通滤波电路滤除高频分量，得到第一低频分量 ； 第二乘积信号Uf经由第二低通滤波电路滤除高频分量，得到第二低频分量Uh ；步骤S10:第一低频分量Ug经过第三放大电路的第三级放大后，输出第一低频分量放大信号Ui ；第二低频分量Uh经过第四放大电路经过第三级放大后，输出第二低频分量放大信号u1 ；步骤Sll 第三乘法电路的两输入端接受来自第三放大电路的第一低频分量放大信号 Ui，第一低频分量放大信号Ui与自身做乘法运算，或称为第一低频分量放大信号Ui自身做平方运算，得到第一低频分量放大信...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢飞，唐小萍，胡松，严伟，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：90