专利名称：对准照明系统的光波分复用装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光波复用技术领域，特别涉及一种对准照明系统的光波分复用装置。
技术背景 在半导体IC集成电路制造过程中，一个完整的芯片通常需要经过多次光刻曝光才能制作完成。除了第一次光刻外，其余层次的光刻在曝光前都要将该层次的图形与以前层次曝光留下的图形进行精确定位，这样才能保证每一层图形之间有正确的相对位置，即套刻精度。通常情况下，套刻精度为光刻机分辨率指标的1/3 1/5，对于IOOnm的光刻机而言，套刻精度指标要求小于35nm。套刻精度是投影光刻机的主要技术指标之一，而掩模与硅片之间的对准精度是影响套刻精度的关键因素。当特征尺寸CD要求更小时，对套刻精度的要求以及由此产生的对准精度的要求变得更加严格，如90nm的CD尺寸要求IOnm或更小的对准精度。掩模与硅片之间的对准可采用掩模对准+硅片对准的方式，即以工件台基准板标记为桥梁，建立掩模标记和硅片标记之间的位置关系，其对准的基本过程为首先通过掩模对准系统，实现掩模标记与工件台基准板标记之间的对准，然后利用硅片对准系统，完成硅片标记与工件台基准板标记之间的对准，进而间接实现硅片标记与掩模标记之间对准。CN03133004. 5给出了一种自参考干涉对准系统，如图I所示，硅片对准系统同时采用四个激光器 1、2、3、4 (其波长分别为 λ 1=532nm, λ 2=633nm、λ 3=780m、λ 4=850nm)作为对准照明光源，该四个激光器1、2、3、4出射偏振态相同的线偏振光进入四根单模保偏光纤，连接FCP板后再经四根单模保偏光纤进入波分复用单元5进行合束，而后再进入光学成像单元6进行对准标记探测。该对准系统通过像旋转装置，实现对准标记衍射波面的分裂，以及分裂后两波面相对180°的旋转重叠干涉，然后利用光强信号探测器，在光瞳面处探测干涉后的对准信号，通过信号分析器确定标记的对准位置，从而使得针对不同加工工艺下的任何标记深度都能得到一个对比度较高的对准信号。然而，上述方法中在四个波长的激光光束由波分复用单元进行合束过程中，由于该波分复用单元中各光束存在色差，其合束时各光束的光轴位置无法精确重合，从而影响到对准照明系统的对准精度。
实用新型内容本实用新型的目的是提出一种共轴度精度高的对准照明系统的光波分复用装置。为达到上述目的，本实用新型提出了一种对准照明系统的光波分复用装置，包括光波分复用器及光纤准直器，所述光波分复用器的接入端设有多个微分调节头，所述多个微分调节头分别对应连接有输入有波长不同且偏振态相同的偏振光束的单模保偏光纤，所述多个微分调节头调节所述多个偏振光束的光轴位置重合，实现经所述光波分复用器合束后的输出偏振光束共轴，且所述输出偏振光束由光纤准直器进行消色差准直。[0008]进一步，所述微分调节头包括用于调节光纤竖直方向的倾斜度的竖直调节组件及用于调节光纤在水平面的位置的水平调节组件。进一步，所述水平调节组件包括二维调节座、两调节杆及固定于所述光波分复用器的接入端的底座，所述二维调节座容置于底座中，所述两调节杆从相互垂直的方向分别穿设底座且抵持于所述二维调节座，用于对二维调节座在水平面的位置进行微分调节。进一步，所述竖直调节组件包括一可插入单模保偏光纤的调杆套，所述调杆套垂直设于二维调节座之上，且所述调杆套上依次套设有第一固定座、第二固定座及竖直调节座，所述竖直调节座侧面对称穿设有三个顶丝调节杆，且所述三个顶丝调节杆抵持于所述调杆套，用于调节调杆套中光纤的竖直方向的倾斜度。进一步，所述微分调节头为四个，所述光纤准直器为双交合透镜。进一步，所述光波分复用器为两个且并列设置，所述光纤准直器为两个且并列设·置，所述光纤准直器下方设有横向偏移分光镜，所述单模保偏光纤通过微分调节头输入四个波长偏振光，其中，两个线偏光在其一的所述光波分复用器中合束成一路出射光束，另两个线偏光在另一的所述光波分复用器中合束成另一路出射光束，该两路出射光束分别对应通过所述两光纤准直器进行消色差准直，准直后的两路光束再通过所述横向偏移分光镜进行合束进入照明光路。进一步，所述光纤准直器均为双交合透镜，所述横向偏移分光镜的胶合处米用二向色性镀膜。本实用新型还提供一种对准照明系统的光波分复用装置，包括光纤准直器及并列设置的多个微分调节头、分别与该多个微分调节头连接的光纤准直器及横向偏移分光镜，所述多个微分调节头分别对应连接有输入有波长不同且偏振态相同的偏振光束的单模保偏光纤，所述多个微分调节头调节所述多个偏振光束的光轴位置重合，且所述输出偏振光束由光纤准直器进行消色差准直，准直后的光束再通过所述横向偏移分光镜进行合束进入照明光路。进一步，所述微分调节头包括用于调节光纤竖直方向的倾斜度的竖直调节组件及用于调节光纤在水平面的位置的水平调节组件，所述水平调节组件包括二维调节座、两调节杆及固定于所述光纤准直器的底座，所述二维调节座容置于底座中，所述两调节杆从相互垂直的方向分别穿设底座且抵持于所述二维调节座，用于对二维调节座在水平面的位置进行微分调节。本实用新型还提供一种对准照明系统，包括上述对准照明系统的光波分复用装置。本实用新型对准照明系统的光波分复用装置通过设置微分调节头调节所述多个偏振光束的光轴位置重合，且所述输出偏振光束由光纤准直器进行消色差准直，保证了输出偏振光束的共轴度精度及提高了对准照明系统的对准精度。
图I为现有技术的自参考干涉对准系统一实施例的结构示意图；图2为本实用新型对准照明系统的光波分复用装置第一实施例的结构示意图；图3为图2中微分调节头的结构示意图；[0021]图4为图3中微分调节头沿A-A’线的剖面示意图；图5为本实用新型对准照明系统的光波分复用装置第二实施例的结构示意图；图6为本实用新型对准照明系统的光波分复用装置第三实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。本实用新型针对波分复用单元给出了三种光路设计方案，其中包括自行设计的细微分机械调节装置，能对532nm、633nm、780m、850nm四个波长的激光光束进 行合束并保证其共轴度精度。请参阅图2，图2为本实用新型对准照明系统的光波分复用装置第一实施例的结构示意图。本实用新型对准照明系统的光波分复用装置包括光波分复用器10及光纤准直器20，所述光波分复用器10的接入端设有多个微分调节头30，所述多个微分调节头30输入有波长不同且偏振态相同的偏振光束的单模保偏光纤40，所述多个微分调节头30调节所述多个偏振光束的光轴位置重合，实现所述光波分复用器10合束后的输出偏振光束I共轴，且所述输出偏振光束由光纤准直器20进行消色差准直。请参阅图3及图4，其中，所述微分调节头30包括用于调节光纤竖直方向的倾斜度的竖直调节组件32及用于调节光纤在水平面的位置的水平调节组件34，所述竖直调节组件32包括一可插入单模保偏光纤40的调杆套324，所述水平调节组件34包括二维调节座342、两调节杆344及固定于所述光波分复用器10的接入端的底座346，所述二维调节座342容置于底座346中，所述两调节杆344从相互垂直的方向分别穿设底座346且抵持于所述二维调节座342，用于对二维调节座342在水平面的位置进行微分调节；所述调杆套324垂直设于二维调节座342之上，且所述调杆套324上依次套设有第一固定座326、第二固定座327及竖直调节座328，所述竖直调节座328侧面对称穿设有三个顶丝调节杆329，且所述三个顶丝调节杆329抵持于调杆套324，用于调节调杆套324中光纤的竖直方向的倾斜度。这样，通过所述三个顶丝调节杆329抵持于调杆套324及所述两调节杆344抵持于所述二维调节座342，精调整定位所述单模保偏光纤40中的各波长的线偏振光相对光束分析仪基准轴的夹角，调节所述多个偏振光束的光轴位置重合实现多束光共轴。本实施例中，所述单模保偏光纤40分别输入有波长为λΑ=532ηπκ λ B=633nm、λ c=780nm、λ D=850nm的线偏振光，所述微分调节头30为四个，所述光纤准直器20为双交合透镜。请参阅图2至图4，本实用新型对准照明系统的光波分复用装置的工作过程如下所述单模保偏光纤40分别输入有波长为四个波长的第一波长λ a (532nm)、第二波长λΒ (633nm)、第三波长λ。(780nm)及第四波长λΒ (850nm)的激光器，首先打开第一波长λ a (532nm)的激光器,产生第一波长\ k (532nm)的线偏光,该线偏光通过微分调节头30合束及光纤准直器20后射出，出射光通过光束分析仪(图未示)进行接收，调节该光束分析仪的导轨运行选项卡，记录该出射光的光斑中心所在位置以及该出射光的实际光轴与光束分析仪基准轴的夹角；接着，关闭第一波长λΑ (532nm)的激光器,依次开启第二波长λΒ (633nm)、第三波长λ。(780nm)及第四波长λΒ (850nm)的激光器,保持所述光束分析仪接收板的位置不变，分别通过所述三个顶丝调节杆329抵持于调杆套324及所述两调节杆344抵持于所述二维调节座342，将所述单模保偏光纤40中的第二波长λ B (633nm)、第三波长λε (780nm)及第四波长λΒ (850nm)的线偏光调整定位与之前记录的第一波长λ A (532nm)的线偏光相同的光斑中心位置以及出射光的实际光轴与光束分析仪基准轴的夹角，从而实现出射光中多色光共轴，并将各光束波前倾斜误差控制在4. 25mrad范围内、各光束光轴距离误差控制在O. 42 μ m范围内。请参阅图5，图5为本实用新型对准照明系统的光波分复用装置第二实施例的结构示意图。与第一实施例不同在于，本实施例中光波分复用装置包括并列设置的两光波分复用器10’、两光纤准直器20’及设于该两光纤准直器20’下方的横向偏移分光镜50，所述四个波长的线偏光经过两光波分复用器10’合束后输出两路出射光束，该两路出射光束的波长分别为该四个波长的两两组合，即所述四个波长中两个线偏光在其一的所述光波分复用器中合束成一路出射光束，另两个线偏光在另一的所述光波分复用器中合束成另一路出射光束，该两路出射光束分别对应通过所述两光纤准直器20’进行消色差准直，准直后的两
路光束再通过横向偏移分光镜50进行合束进入照明光路。本实施例中，所述两光纤准直器20’均为双交合透镜,所述横向偏移分光镜50的胶合处采用二向色性镀膜。本实施例的光波分复用装置工作过程与第一实施例中类似，故不再赘述。需要说明的是，该两路出射光束的波长分别为该四个波长的任意两两组合，但考虑到消色差准直的需要，该两路出射光束的选择波长差异较小的两组波长进行组合，即采用532nm+633nm、780nm+850nm分别经由所述两光纤准直器20’进行消色差准直。请参阅图6，图6为本实用新型对准照明系统的光波分复用装置第三实施例的结构示意图。与第一实施例不同在于，本实施例中光波分复用装置包括并列设置的多个微分调节头30’、分别与该多个微分调节头30’连接的光纤准直器20’ ’及横向偏移分光镜50’，所述多个微分调节头30’分别对应连接有输入有波长不同且偏振态相同的偏振光束的单模保偏光纤，所述多个微分调节头30’调节所述多个偏振光束的光轴位置重合，且所述输出偏振光束由光纤准直器20”进行消色差准直，准直后的光束再通过所述横向偏移分光镜50’进行合束进入照明光路。本实施例中，所述光纤准直器20”均为双交合透镜,所述横向偏移分光镜50为四胶合横向偏移分光镜，其胶合处采用二向色性镀膜，所述微分调节头30’及光纤准直器20”为四个。本实施例的光波分复用装置工作过程与第一实施例中类似，故不再赘述。另外，本实用新型还提供一种包括上述光波分复用装置的对准照明系统。相比于现有技术，本实用新型对准照明系统的光波分复用装置通过设置微分调节头调节所述多个偏振光束的光轴位置重合，实现合束后的输出偏振光束共轴，输出光束的各光束的偏振特性保持不变且各光束的光轴位置精确重合(各光束波前倾斜误差控制在
4.25mrad范围内，各光束光轴距离误差控制在O. 42 μ m范围内)，且所述输出偏振光束由光纤准直器进行消色差准直，保证了输出偏振光束的共轴度精度及提高了对准照明系统的对准精度。这里本实用新型的描述和应用是说明性的，并非想将本实用新型的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本实用新型的精神或本质特征的情况下，本实用新型可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实 现。在不脱离本实用新型范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。
权利要求1.一种对准照明系统的光波分复用装置，包括光波分复用器及光纤准直器，其特征在于，所述光波分复用器的接入端设有多个微分调节头，所述多个微分调节头分别对应连接有输入有波长不同且偏振态相同的偏振光束的单模保偏光纤，所述多个微分调节头调节所述多个偏振光束的光轴位置重合，实现经所述光波分复用器合束后的输出偏振光束共轴，且所述输出偏振光束由光纤准直器进行消色差准直。
2.根据权利要求I所述的对准照明系统的光波分复用装置，其特征在于，所述微分调节头包括用于调节光纤竖直方向的倾斜度的竖直调节组件及用于调节光纤在水平面的位置的水平调节组件。
3.根据权利要求2所述的对准照明系统的光波分复用装置，其特征在于，所述水平调节组件包括二维调节座、两调节杆及固定于所述光波分复用器的接入端的底座，所述二维调节座容置于底座中，所述两调节杆从相互垂直的方向分别穿设底座且抵持于所述二维调节座，用于对二维调节座在水平面的位置进行微分调节。
4.根据权利要求3所述的对准照明系统的光波分复用装置，其特征在于，所述竖直调 节组件包括一可插入单模保偏光纤的调杆套，所述调杆套垂直设于二维调节座之上，且所述调杆套上依次套设有第一固定座、第二固定座及竖直调节座，所述竖直调节座侧面对称穿设有三个顶丝调节杆，且所述三个顶丝调节杆抵持于所述调杆套，用于调节调杆套中光纤的竖直方向的倾斜度。
5.根据权利要求4所述的对准照明系统的光波分复用装置，其特征在于，所述微分调节头为四个，所述光纤准直器为双交合透镜。
6.根据权利要求4所述的对准照明系统的光波分复用装置，其特征在于，所述光波分复用器为两个且并列设置，所述光纤准直器为两个且并列设置，所述光纤准直器下方设有横向偏移分光镜，所述单模保偏光纤通过微分调节头输入四个波长偏振光，其中，两个线偏光在其一的所述光波分复用器中合束成一路出射光束，另两个线偏光在另一的所述光波分复用器中合束成另一路出射光束，该两路出射光束分别对应通过所述两光纤准直器进行消色差准直，准直后的两路光束再通过所述横向偏移分光镜进行合束进入照明光路。
7.根据权利要求6所述的对准照明系统的光波分复用装置，其特征在于，所述光纤准直器均为双交合透镜，所述横向偏移分光镜的胶合处采用二向色性镀膜。
8.—种对准照明系统的光波分复用装置，其特征在于，还包括并列设置的多个微分调节头、分别与该多个微分调节头连接的光纤准直器及横向偏移分光镜，所述多个微分调节头分别对应连接有输入有波长不同且偏振态相同的偏振光束的单模保偏光纤，所述多个微分调节头调节所述多个偏振光束的光轴位置重合，且所述输出偏振光束由光纤准直器进行消色差准直，准直后的光束再通过所述横向偏移分光镜进行合束进入照明光路。
9.根据权利要求8所述的对准照明系统的光波分复用装置，其特征在于，所述微分调节头包括用于调节光纤竖直方向的倾斜度的竖直调节组件及用于调节光纤在水平面的位置的水平调节组件，所述水平调节组件包括二维调节座、两调节杆及固定于所述光纤准直器的底座，所述二维调节座容置于底座中，所述两调节杆从相互垂直的方向分别穿设底座且抵持于所述二维调节座，用于对二维调节座在水平面的位置进行微分调节。
专利摘要本实用新型提出了一种对准照明系统的光波分复用装置，所述对准照明系统的光波分复用装置包括光波分复用器及光纤准直器，所述光波分复用器的接入端设有多个微分调节头，所述多个微分调节头分别对应连接有输入有波长不同且偏振态相同的偏振光束的单模保偏光纤，所述多个微分调节头调节所述多个偏振光束的光轴位置重合，实现经所述光波分复用器合束后的输出偏振光束共轴，且所述输出偏振光束由光纤准直器进行消色差准直。本实用新型对准照明系统的光波分复用装置通过设置微分调节头调节所述多个偏振光束的光轴位置重合，且所述输出偏振光束由光纤准直器进行消色差准直，保证了输出偏振光束的共轴度精度及提高了对准照明系统的对准精度。
文档编号G02B6/27GK202771033SQ20122027144
公开日2013年3月6日 申请日期2012年6月8日 优先权日2012年6月8日
发明者钟芳, 程海林, 李运锋, 王诗华 申请人:上海微电子装备有限公司