随着光学投影光刻分辨力的不断提高,投影物镜的焦深在逐渐缩短,通常在百纳米级。为充分利用物镜有限的焦深,高精度的检焦调焦技术成为研究热门。而投影光刻机进入到步进扫描时代以及硅片尺寸的不断增大,使得检焦调焦系统在保证精度要求的情况下,需要同时兼顾检焦调焦的实时性和频率。现有的粗检焦技术多为光度检焦技术,采用四象限探测器或者面阵CCD采集携带有硅片离焦量信息的光强信号。中科院光电所的TYG2000/T型步进投影光刻机采用光度检焦技术,在计算机上进行图像处理完成检焦,最后通过串口控制工件台对离焦量进行补偿。此方法在上位机完成闭环,传输环节冗余,检焦频率低,在工件台步进的过程中不能进行实时的检焦调焦,产率不高。鉴于此,本文提出了一种用线阵CCD采集图像,以FPGA为处理器在下位机完成闭环的检焦方案。此方案利用线阵CCD的高速性和FPGA的并行性,结合亚像素像点定位算法,在保证检焦精度优于1μm、量程大于200μm的条件下,较大幅度提高了检焦频率,在工件台步进的过程中实现了实时检焦,降低了成本,减小了功耗。本文详细介绍线阵CCD下位机闭环高速检焦系统的设计、实验过程。在第一章介绍了光刻技术及检焦技术的研究现状与发展方向;第二章详细介绍了CCD和Camera Link协议的相关知识,在此基础上,展开了系统整体方案的设计和优化;第三章分享了电路板的硬件设计过程及经验教训;第四章分析了图像处理算法的基本理论知识,使用Verilog HDL实现了多种算法,并完成了功能仿真;第五章完成了线阵CCD下位机闭环检焦系统的实验验证工作,实验结果表明,该系统检焦精度优于1μm,行程约为400μm,检焦频率达到1.3KHz,速度有大幅提升,满足设计指标;最后总结与展望部分对本论文所完成的工作做了总结,对下一步研究工作提出了自己的意见。