东莞市蓝海精密检测设备科技有限公司
光谱共焦传感器在光刻机中的应用
目前光刻机经历了六代改进：
代是接触式光刻机。光刻机是掩模直接贴在硅片上曝光的，类似与投影，会造成较大的污染。
第二代是接近式光刻机。对接触式光刻机进行了改良，掩模和硅片之间留了点空隙，但成像不好。
第三代是全硅片扫描投影式光刻机。光刻机改良了扫描投影模式，并加入了物镜，进行光学矫正。
第四代是反射扫描摄影式光刻机。
第五代是步进式扫描投影式光刻机。顾名思义，就是采用了步进式扫描投影。 第六代就是euv。euv还使用反射镜取代了投射镜，还使用了极紫外光源，eu这俩字母就是极紫外的缩写，波长是13.5nm。因为用波长极短，很容易被任何东西吸收，包括空气，所以腔体内是真空系统。asml研发euv花了十来年时间，数百亿美元，可知其技术难度。euv光刻机的售价曾为1亿美元一台。 光源、物镜目前还无法完全摆脱进口依赖 光源是光刻机的核心部件之一。在光刻机改进中，所使用的光源也不断改进发展： 代是436nm g-line。
第二代是365nm i-line。
第三代是248nm krf。
第四代是193nm arf。
新的是13.5nm euv。
目前，在集成电路产业使用的中高端光刻机采用的是193nmarf光源和13.5nmeuv光源。 193nmarf也被称为申紫外光源。使用193nmarf光源的干法光刻机，其光刻工艺节点可达45nm，采用浸没式光刻、光学邻近效应矫正等技术后，其极限光刻工艺节点可达28nm。 浸没式光刻是指在物镜和硅片之间增加一层特殊的液体，由于液体的折射率比空气的折射率高，因此成像精度更高。因此，也就有了浸没式光刻的叫法。 而当工艺尺寸缩小到22nm时，则必须采用辅助的两次图形曝光技术。然而使用两次图形曝光，会带来两大问题:一个是光刻加掩模的成本迅速上升，另一个是工艺的循环周期延长。因而，在22nm的工艺节点，光刻机处于euv与arf两种光源共存的状态。 对于使用液浸式光刻+两次图形曝光的arf光刻机，工艺节点的极限是10nm，之后将很难持续。euv光刻机，则有可能使工艺制程继续延伸到5nm。 中国在激光技术上颇有成就，国内有的单位用汞灯做光源，还由单位研发出了少有的固态深紫外光源，但目前，固态深紫外光源还并未用于光刻机制造，在光源上还无法摆脱进口。在物镜方面，虽然国防科大精密工程创新团队自主研制的磁流变和离子束两种超精抛光装备，实现了光学零件加工的纳米精度。但浸没式光刻物镜异常复杂，涵盖了光学、机械、计算机、电子学等多个学科领域前沿，二十余枚镜片的初始结构设计难度极大——不仅要控制物镜波像差，更要全面控制物镜系统的偏振像差。因此，在现阶段国内物镜也无法完全替代进口产品。 据了解，光源和物镜同属核高基02专项重点公关项目之一，相信不久以后会有好消息。 本次“光刻机双工件台系统样机研发”项目仅仅是核高基02专项的一部分，而且很有可能是个通过核高基02专项验收的项目。相对于中科院光电技术研究所研制的紫外纳米压印光刻机，本次的技术突破——“光刻机双工件台系统”则是用于65nm前道光刻机的一项关键技术。虽然在技术上而言，65nm光刻机与asml的差距依然巨大，但却是中国光刻机实现国产化替代万里长征的步。 作为光刻机巨头asml长期战略合作伙伴的德国米铱公司，以其超高精度和稳定性的位移传感器，为光刻机内部诸多定位需求提供量身定制的解决方案。在过去的半个世纪里，东莞蓝海ert公司的光谱共焦测量技术一直秉承高工艺水平和业界标准，不断追求自我挑战，将非接触精密测量领域的技术不断向前推进。
光谱共焦传感器具有超强的测量能力，可以稳定的测量任何材质（如，镜面、玻璃、不锈钢、白色陶瓷、高光金属、基板等）无论什么表面均可在1μm内稳定测量。即使多种材质存在，用同一安装方式也可以稳定测量。
光谱共焦传感器具有超强的角度特性，可测倾角87°，由于其同轴共焦原理，所以无像差干扰问题，即使被测物有过大倾角也不会影响测量精度。
镜面、透明、半透明体表面也可以有超强的角度特性，使用光谱共焦传感器，无需严格的角度调整就可以进行高精度测量。即使被测物在运动过程中的跳动也不会对测量造成过大的影响。
对于透明体内测激光切割的定位，光谱共焦位移传感起可一通过单点定位到对应的位置。
光谱共焦传感器与激光位移传感器的对比：
激光三角反射法位移传感器光谱共焦位移传感器（光谱共焦传感器）遮挡阴影的影响
高度变化映射到传感器像位移，根据三角函数计算出高度距离。图中阴影部分是测量盲区。
光线是从四面八方照射过来的，即使大部分的光线被阻挡，只要有一小部分返回，照样可以测量，甚至能测量其它方法无法测量的小孔和槽底部。一个光谱共焦传感器可以起4个从不同方向照射的激光位移传感器的作用。透明体和镜面被测物的影响几乎没有。这就是光谱共焦传感器的特点。
光谱共焦传感器 ccs广泛应用于物体位移、振动、形变、透明体厚度等各种高精度非接触式测量。
光谱共焦传感器 ccs系列原理
光谱共焦法是利用波长信息测量距离的。由光源射出一束宽光谱（led)的复色光（呈白色），通过色散镜头发生光谱色散，形成不同波长的单色光。每一个波长的焦点都对应一个距离值。测量光射到物体表面被反射回来，只有满足共焦条件的单色光，可以通过小孔被光谱仪感测到。
通过计算被感测到的焦点的波长，换算获得距离值。光谱共焦法的色散共焦原理可以保证即使被测物存在倾斜或者翘曲，也可以进行高精度的测量，测量点不会改变。
光谱共焦大角度传感器的优势
当镜面被测物边沿有很大倾斜角度时（如手机3d玻璃边沿），激光三角反射法位移传感器的回光可能发生很大角度的反射，导致侧向收光器回光很少，无法测量。
在比较大的弯曲或倾斜角度内，只要有一小部分光返回，就可以完成测量任务。不需要倾斜安装或使用镜面反射特殊型号位移传感器，光谱共焦传感器减少了传感器品种数和安装难度，大大提高使用效率。光斑大小等等的影响。光谱共焦传感器大角度可以解决工业测量过程中的大多数问题。
光谱共焦传感器的选择方法参考一
光谱共焦传感器的参数选择，很多厂家都提供多个级别的光谱共焦传感器供客户选择。常用于选择光谱共焦传感器的指标包括传感器的精度，该参数也有其他称呼，如线性度、横向精度误差等。指的是光谱共焦传感器的测量值偏离理论真实值的偏差程度。这个参数直接反应测得准不准。第二个就是分辨率，这个参数指传感器做出示数变化所需要的小位移变化量，通常分辨率参数值要小于精度。第三个是测量速度，以ert/ccs系列光谱共焦传感器为例，其测量速度可以达到10khz, 测量速度直接决定测量是否可以跟得上被测物的变化速度，能否完整反应位移变化的全过程。扫描频率对要求快速扫描的应用领域，如手机部件检测至关重要，直接决定测量cycle time. 这里特别要注意的，不要单纯比较说明书中的测量频率，某些品牌的标出的测量频率值惊人的高，其实不能长时间使用，因此不具备实际意义，另外某些品牌的误差和分辨率参数都是在多次平均后得到的，切勿在不同的基准上进行比较。
当然除此以外，还有很多参数可以决定传感器的性能，包括能够承受环境温度指标，能够承受的振动和冲击指标等等。为什么要选择合适的指标呢？因为越高的技术参数一定意味着制造工艺的复杂和难度提升，也必然价格昂贵。所以各位制定测量要求时，一定不要凭空想象，提一个超高的测量要求。我见过有的传感器使用单位，动辄要几个微米，甚至纳米级别的测量精度，测量速度还超高，问其真的有必要提这么高的要求吗？回答却往往是不必要，或者要求高余量大。但是大家要记住，没有无代价的指标提升，每一个高指标背后都是真金白银的付出。另外选择光谱共焦位移传感器时，要特别注意一点，各家厂商对参数的标注标准是不一样的。如法国品牌的光谱共焦传感器，通常标注的是真实参数，甚至是保守参数。而日系品牌，在标注时，会以平均后的结果为准。看参数表时，要仔细看看下面的小字，日系品牌超高的参数往往源自多次平均后的结果。光学测量会产生一些毛刺，通过平均的方法可以大大平滑测量结果。
光谱共焦传感器原理
光谱共焦法是利用波长信息测量距离的。由光源射出一束宽光谱的复色光（呈白色），通过色散镜头发生光谱色散，形成不同波长的单色光。每一个波长的焦点都对应一个距离值。测量光射到物体表面被反射回来，只有满足共焦条件的单色光，可以通过小孔被光谱仪感测到。
通过计算被感测到的焦点的波长，换算获得距离值。光谱共焦法的同轴共焦原理可以保证即使被测物存在倾斜或者翘曲，也可以进行高精度的测量，测量点不会改变。
光谱共焦传感器ccs具有超强测量能力，可稳定测量任何材质。
传统三角测距法对于反光较强的表面测量精度较差，光谱共焦传感器无论什么表面都可以在1μm精度内稳定测量。即使同时存在多种材质，使用同一安装方式也可以稳定测量。不用针对每一种材质进行重新安装或者调节，对于多种材质存在的被测物，也可用一个传感器，一种安装方式测量。
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