[发明专利]一种用于光学投影光刻机的自动对焦装置及自动对焦方法

说明书

本发明提供的用于光学投影光刻机的自动对焦装置，包括激光器、激光能量调节器、扩束器、准直透镜、叉丝、成像透镜、分光棱镜、监视系统透镜、监视系统、二向色镜、电子变焦透镜、投影微缩镜头、感光材料及光刻平台，所述感光材料位于所述光刻平台上，本发明提供的用于光学投影光刻机的自动对焦装置及对焦方法，通过改变电子变焦透镜的焦距来对焦，调节响应速度快，与机械对焦相比可以快速地使光刻机的光刻图像重新对准焦，适用于光刻机需要快速工作的要求。另外，本发明还提供了一种用于光学投影光刻机的自动对焦方法。

技术领域

本发明涉及光刻机对焦技术领域，特别涉及一种用于光学投影光刻机的自动对焦装置及自动对焦方法。

背景技术

光刻机是全息防伪、衍射光学元件和微光学元件制造以及集成电路和微电子元件制造的关键设备，光刻技术是推动微光学和微电子技术发展的核心动力，其主要作用是进行曝光。光学投影光刻机是最常见的一类光刻机，将所需图像通过投影微缩镜头缩小，成像于感光材料，感光材料发生化学反应，将图像保留在感光材料上。在曝光的过程中，由于感光材料本身和涂敷感光材料的基底存在起伏，厚度存在差异，以及投影镜头的焦平面位置存在偏差时，会严重影响最终生成的图像质量，无法生产出高质量的光刻产品。因此，必须控制投影微缩镜头的对焦，使得整个曝光过程中，感光材料表面位于投影镜头的成像平面上，保证成像在感光材料表面的图像是最清晰的。

对于光学投影光刻系统，一般情况下光刻的图像会经过投影微缩镜头被缩小为一个非常小的图像，利用该图像来进行自动对焦对整个对焦系统的分辨率要求很高，无论是带有摄像设备的自动对焦系统，还是借助人眼观察是否对焦，都必须引入显微镜头对图像进行放大，而显微镜头本身又会引起畸变等问题，影响对对焦清晰度的判断。

发明内容

有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种能够在光路失焦的状态下快速地对焦的用于光学投影光刻机的自动对焦装置。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种用于光学投影光刻机的自动对焦装置，包括：激光器、激光能量调节器、扩束器、准直透镜、叉丝、成像透镜、分光棱镜、监视系统透镜、监视系统、二向色镜、电子变焦透镜、投影微缩镜头、感光材料及光刻平台，所述感光材料位于所述光刻平台上，其中：

所述激光器出射的激光光束依次经过所述激光能量调节器、扩束器及准直透镜后得到平行光，所述平行光照射在所述叉丝上，经所述叉丝后携带有叉丝信息的平行光束经过所述成像透镜成像，再经所述分光棱镜投射后到达所述二向色镜，并经所述二向色镜反射后进入所述电子变焦透镜，再经所述投影微缩镜头成像于所述感光材料的表面；

成像于所述感光材料表面的叉丝图像再依次经所述投影微缩镜头及所述电子变焦透镜进入所述二向色镜，再经所述二向色镜反射后进入所述分光棱镜，所述分光棱镜将部分光束反射并经所述监视系统透镜引入所述监视系统；

所述监视系统将获取的图像传输给外部计算机，所述外部计算机多接收的图像进行分析计算图像的离焦量，并根据所述离焦量改变所述电子变焦透镜的焦距，实现对焦。

在一些较佳的实施例中，所述图像监视系统为图像获取和处理装置，所述图像获取和处理装置用于获取由所述分光棱镜提取的成像图像，并将图像传输给外部计算机进行图像分析。

在一些较佳的实施例中，所述图像监视系统为图像接收显示屏，所述图像接收显示屏用可将接收的图像呈现给观察者。

另外，本发明还提供了一种用于光学投影光刻机的自动对焦装置的对焦方法，包括下述步骤：

按照所述自动对焦装置搭建光路；

将所述电子变焦透镜调节至初始焦距的数值，并在所述感光材料上将光刻图像调节为清晰可辨；

调节所述成像透镜和所述监视系统透镜的位置使所述叉丝在所述监视系统的成像清晰；