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，在光源上还无法彻底摆脱进口。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。
光谱焦传感器测量技术发展历史 随着精密制造业的发展，对精密测量技术的要求越来越高。位移测量技术作为几何量精密测量的基础，不仅需要超高测量精度，而且需要对环境和材料的广泛适应性，并且逐步趋于实时、无损检测。与传统接触式测量方法相比，光谱共焦传感器传感器具有高速度，高精度，高适应性等明显优势。 1940年，Hans Goldmann在瑞士伯尔尼发明了裂隙灯系统，用于检查。这个检测系统被认为是光谱共焦传感器测量系统的雏形。 1943年，Zyun Koana 发表了共聚焦传感器测量系统设计图，图中明确展示了共聚焦测量系统的传输光路。 1951年，Hiroto Naora, Koana的同事, 在科学杂志撰文描述了共聚焦分光光度法。 1955年，Marvin Minsky制造出了首台共聚焦显微镜，并于1957年申请了专利 1960年，捷克斯洛伐克查尔斯大学的Mojmír Petráň开发出了串联扫描光谱共焦传感器的测量系统，被认为是商业化的同类系统。
光谱共焦传感器信号数据处理
光谱共焦传感器的光谱信息处理的终目的是为了得到峰值波长，但是光纤耦合器的内部回光、光源光强分布的不均匀、CCD 对不同波长光响应程度的不同、光谱共焦传感器系统的噪声等因素都会对谱峰定位造成影响，需要进行预处理后再用适当的算法提取峰值波长。 在光谱仪中得到的光谱信息包括光纤内部返回的背景光和从被测物表面返回的信号光。为了得到有用的信号光，首先需要对背景光进行采集，然后从光谱仪得到的数据中减去背景光。此外还要考虑光源光谱光强分布不均匀的影响。光源光谱特性后的光谱光强分布图，从图中可以看出峰值波长发生了偏移，所以需要对光源光强进行归一化处理。另外由于传感器在各个环节都会产生随机噪声，所以需要进行光谱共焦传感器的光谱去噪，常用的光谱去噪方法有中值滤波、小波函数滤波等，比较了不同的滤波方法后，终选择了用 db6 小波进行 6 次分解强制消噪，因为光谱共焦传感器经过其滤波处理后谱峰定位的重复性较好.
