投影透鏡

圖1是主流光刻機（ASML）中對準系統的示意圖。對準系統使用He-Ne雷射（633nm），雷射束經鏡子反射後，照射在晶圓表面。雷射的束斑很大，照射在對準標識上。對準標識是刻蝕在晶圓上的一組平行線條，其周期是16微米左右。633nm波長的雷射照射在這些平行線條上形成反射式的衍射，衍射級通過投影透鏡在掩模表面成像。這正好和曝光過程相反：曝光時，掩模圖形產生的衍射光束，透過投影透鏡在晶圓表面成像；對準操作時，晶圓表面對標識產生的衍射光束，透過投影透鏡在掩模表面成像。晶圓對準標識在掩模上所形成的像的位置和掩模上對準標識的位置之間的偏差，就是對準偏差。

較大的雷射功率有利於較高的產能，然而，其帶來的問題是在透鏡中產生的熱效應。特別是在20nm技術節點以下，負顯影技術被廣泛採用。透鏡熱效應導致附加的像差，使得曝光時的成像對比度和對準精度進一步下降，損失光刻工藝視窗。而且，透鏡的熱效應還會逐步積累，使得工藝參數隨時間變化，導致第一片晶圓與第n片晶圓之間線寬的差別。在32nm技術節點之前，透鏡的熱效應並不明顯，因為那時掩模的透射率還不夠大、尚不需要使用負顯影工藝、光刻機的產能還不夠大。