專利名稱：一種對準光源裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及集成電路制造裝置領域，且特別涉及一種用于光刻設備中的對 準光源裝置和對準系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光刻裝置，主要用于集成電路ic或其它微型器件的制造。通過光刻裝置，
具有不同掩模圖案的多層掩模在精確對準下依次成像在涂覆有光刻膠的晶片
上，例如半導體晶片或LCD板。光刻裝置大體上分為兩類， 一類是步進光刻裝 置，掩模圖案一次曝光成像在晶片的一個曝光區(qū)域，隨后晶片相對于掩模移動， 將下一個曝光區(qū)域移動到掩模圖案和投影物鏡下方，再一次將掩模圖案曝光在 晶片的另 一曝光區(qū)域，重復這一過程直到晶片上所有曝光區(qū)域都擁有掩模圖案 的像。另一類是步進掃描光刻裝置，在上述過程中，掩模圖案不是一次曝光成 像，而是通過投影光場的掃描移動成像。在掩模圖案成像過程中，掩模與晶片 同時相對于投影系統(tǒng)和投影光束移動。
光刻裝置中關鍵的步驟是將掩模與晶片對準。第 一層掩模圖案在晶片上曝 光后從裝置中移開，在晶片進行相關的工藝處理后，進行第二層掩模圖案的曝 光，但為確保第二層掩模圖案和隨后掩模圖案的像相對于晶片上已曝光掩模圖 案像的精確定位，需要將掩模和晶片進行精確對準。由光刻技術(shù)制造的IC器件 需要多次曝光在晶片中形成多層電路，為此，光刻裝置中要求配置對準系統(tǒng)， 實現(xiàn)掩模和晶片的精確對準。當特征尺寸要求更小時，對套刻精度的要求以及 由此產(chǎn)生的對對準精度的要求變得更加嚴格。
'光刻裝置的對準系統(tǒng)，其主要功能是在套刻曝光前實現(xiàn)掩模-晶片對準， 即測出晶片在機器坐標系中的坐標(XW, YW， OWZ),及掩模在機器坐標系中的 坐標(XR， YR，①RZ),并計算得到掩模相對于晶片的位置，以滿足套刻精度的 要求?，F(xiàn)有技術(shù)有兩種對準方案。 一種是透過鏡頭的TTL對準技術(shù)，激光照明 在晶片上設置的周期性相位光柵結(jié)構(gòu)的對準標記，由光刻裝置的投影物鏡所收集的晶片對準標記的衍射光或散射光照射在掩模對準標記上，該對準標記可以 為振幅或相位光柵。在掩模標記后設置探測器，當在投影物鏡下掃描晶片時， 探測透過掩模標記的光強，探測器輸出的最大值表示正確的對準位置。該對準 位置為用于監(jiān)測晶片臺位置移動的激光干涉儀的位置測量提供了零基準。另一
種是0A離軸對準技術(shù)，通過離軸對準系統(tǒng)測量位于晶片上的多個對準標記以及 晶片臺上基準板的基準標記，實現(xiàn)晶片對準和晶片臺對準；晶片臺上基準板的 基準標記與掩模對準標記對準，實現(xiàn)掩模對準；由此可以得到掩模和晶片的位 置關系，實現(xiàn)掩模和晶片對準。
目前，光刻設備大多所采用的對準方式為光柵對準。光柵對準是指均勻照 明光束照射在光柵對準標記上發(fā)生衍射，衍射后的出射光攜帶有關于對準標記 結(jié)構(gòu)的全部信息。高級衍射光以大角度從相位對準光柵上散開，通過空間濾波 器濾掉零級光后，采集衍射光土l級衍射光，或者隨著CD要求的提高，同時釆 集多級衍射光(包括高級)在像平面干涉成像，經(jīng)光電探測器和信號處理，確 定對準中心位置。
一種現(xiàn)有的技術(shù)情況(參見中國發(fā)明專利，公開號CN101114135,發(fā)明名 稱 一種用于光刻設備的對準系統(tǒng))，釆用一定間隔的三個特定周期組合的相位 光柵作為對準標記，如圖2(a)、 (b)所示。此標記位于4f系統(tǒng)的前焦面上，使 激光束垂直照射標記，特制的光闌只讓衍射± 1級光通過，± 1級光經(jīng)光學才莫塊 中的4f系統(tǒng)后在其后焦面上形成光強正弦分布的千涉條紋；而參考光捬位于4f 系統(tǒng)后焦面上，參考光柵為三周期的振幅光柵，其周期為相應標記光^f冊周期的 一半，通過探測參考光柵后的光強并進行處理可得到對準位置信息。如圖2(a)、 (b)所示，三周期相位光柵的兩邊是周期分別為pl、 p2的大周期的光柵，兩光 柵的周期差別很小，主要用于擴大捕獲范圍及粗對準。由于單獨周期為pl光柵
其捕獲范圍為pl/2 ，故同時使用兩個周期的光柵其捕獲范圍可擴大到~2 。
2(; 2-pl)
中間是周期為p0的小周期光柵，主要用于精對準。由于pl與pO的中心間距為 pl/2的整凄t倍、p2與p0的中心間距為p2/2的整數(shù)倍，故在捕獲范圍內(nèi)對相位 光柵標記進行掃描時，當與小周期光柵對應的振幅光柵后的光強為最大值時，與大周期光柵對應的振幅光柵后的光強也為最大值，此時即為對準位置。
在該技術(shù)中，由于標記為長條形，而激光光斑為圓形，故當光照射在準標
記上時大部分能量都浪費了，如圖3(a)、 (b)所示。由于后續(xù)的對準信號處理都 是針對光強信號進行的，因此如果標記上反射的能量過低，則對后續(xù)的信號放 大系統(tǒng)要求更高；同時光斑過大時，容易照射在標記旁邊的集成電路圖形上產(chǎn) 生雜散光，導致信號的信噪比下降。本發(fā)明主要針對上述情況，提出一種包含 光束整形裝置的對準光源裝置，將圓形光束整形為長條形光斑，提高激光能量 利用率，同時提高光強信號的信噪比。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有技術(shù)中存在的缺點，本發(fā)明提供一種能提高照射在對準標記 上的激光光能利用率且有利于提高對準精度的對準光源裝置。
18.為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種對準光源裝置，包括至少兩套波長 不同的激光單元，所述激光單元包括激光器、相位調(diào)制器、光強調(diào)制器以及傳 輸光纖。所述激光器發(fā)出光束，所述相位調(diào)制器和所述光強調(diào)制器依次位于所 述光束的光路上，所述光束通過所述傳輸光纖射出，其特征在于在所述激光器 發(fā)出的光束的光路上力欠置一光束整形裝置，所述光束整形裝置包括
第一旋光片和第二旋光片，分別位于所述光束整形裝置的兩端，光束經(jīng)所 述第一旋光片進入所述光束整形裝置，經(jīng)所述第二旋光片射出；
第一偏振分束器和第二偏振分束器，沿光路方向設置于所述第一旋光片和 所述第二旋光片之間；
第一整形器件和第二整形器件，位于所述第 一偏振分束器和所述第二偏振 分束器之間。
所述光束整形裝置還包括第一反射鏡和第二反射鏡，所述第一反射鏡將所 述第 一偏振分束器的反射出射光反射進入所述第二整形器件，所述第二反射鏡 將所述第二整形器件的出射光反射進入所述第二偏振分束器或者將所述第一整 形器的出射光反射進入所述第二偏振分束器。
所述第 一反射鏡和所述第二反射鏡上都鍍有增反膜。 所述增反膜為用于增強該波長的光的反射能力的增^J莫。 所述激光器為氣體激光器、或者是固體激光器、或者是半導體激光器、或者是光纖激光器。
所述第一旋光片和第二旋光片都包括兩個區(qū)域第一透光區(qū)域和第二透光 區(qū)域，每個透光區(qū)域皆為半圓環(huán)狀。第一透光區(qū)域旋光角度為90度，將入射激 光束的偏振方向旋轉(zhuǎn)90度；第二透光區(qū)域旋光角度為0度> 將入射激光束的偏 振方向旋轉(zhuǎn)O度。
所述光束整形裝置還包括電機，通過電機帶動第一旋光片和第二旋光片旋 轉(zhuǎn)實現(xiàn)各旋光片第一透光區(qū)域和第二透光區(qū)域之間的切換。
所述第一偏振分束器和所述第二偏振分束器的分束面互相垂直或平行。
所述第一整形器件和第二整形器件為柱面透鏡組，或者是液晶光閥調(diào)制器， 或者是微光學元件。
所述柱面透鏡組由兩個焦距不同的柱面透鏡組成，兩焦距的比例由所需的 長條形光斑的寬度決定。
所述第一整形器件的柱面透鏡組和所述第二整形器件的柱面透鏡組相互垂 直放置。
所迷第 一整形器件柱面透鏡組的柱面鏡平面沿水平方向，所述第二整形器 件柱面透鏡組的柱面鏡平面沿垂直方向；或者所述第一整形器件柱面透鏡組的 柱面鏡平面沿垂直方向，所述第二整形器件柱面透鏡組的柱面鏡平面沿水平方 向。
所述光束整形裝置入射光斑為圓形，光斑經(jīng)過整形后，出射長條形光斑。 為了實現(xiàn)上迷目的，本發(fā)明還提出一種用于光刻設備的對準系統(tǒng)，由所述 的對準光源裝置、光學模塊、信號處理模塊和對準標記構(gòu)成，其中對準光源裝 置發(fā)出對準照日月光束，照射對準標記；光學模塊采集對準標記的± 1級衍射光， 對士l級衍射光相干成像，并探測對準光信號；信號處理模塊處理對準光信號得 到對準標記的位置信息。對準光源裝置中包括所述光束整形裝置，用于將對準 照明光束的圓形光斑整形成長條形光斑；所述對準標記為長條形結(jié)構(gòu)，包括三 組不同周期的相位光^L組成對準標記的三組相位光柵沿對準方向排列，形成 長條形結(jié)構(gòu)，排列在中間的一組相位光柵的周期小于排列在其兩側(cè)的相位光柵 的周期。
本發(fā)明所述的一種對準光源裝置的有益效果主要表現(xiàn)在本發(fā)明縮小了激激光光能利用率，提高對準信號強度，有利
于提高對準精度；將圓形光斑變?yōu)殚L條形后，不容易照射在對準標記旁邊的集 成電路圖形上，減小雜散光，提高了對準光信號的信噪比。同時由于整形裝置 中采用的是能量透過率在98%以上的旋光片，且光在偏振分束器處是全透或者 全反，故基本上沒有損失能量，提高了對準信號強度。


圖1為光刻設備對準系統(tǒng)示意圖2(a)、 (b)分別為現(xiàn)有技術(shù)中的X、 Y方向三周期標記示意圖； 圖3 (a) 、 (b)為現(xiàn)有4支術(shù)的激光光斑X、 Y向的三周期標記掃描示意圖； 圖4是本發(fā)明實施方案第一實施例整形裝置示意圖； 圖5為圖4中的旋光片的示意圖6(a)、 (b)為本發(fā)明激光光斑整形后X、 Y向的三周期標記掃描示意圖； 圖7是柱面透鏡組整形器壓縮光斑的原理圖； 圖8是柱面透鏡的原理圖9(a)、 (b)分別為液晶光閥調(diào)制器整形裝置將入射光束整形成水平、垂直 方向長條形光斑的示意圖10(a)、 (b)分別為微光學元件整形裝置將入射光束整形成水平、垂直方 向長條形光斑的示意圖ll是本發(fā)明實施方案第二實施例整形裝置示意圖。
附圖中1、基底臺標記；2、掩膜版標記；3、基底臺標記；4、掩膜版； 5、基底標記；6、掩膜臺；7、基底；9、基底臺；10、未整形時的激光光 斑；11、整形后的激光光斑；12、第一柱面透鏡；13、第二柱面透鏡；14、 柱面透鏡；20、第一液晶光閥調(diào)制器；21、第二液晶光閥調(diào)制器；22、第一 微光學元件；23、第二微光學元件；100、對準裝置；101、對準標記信號； 102、傳輸光纖；103、傳輸光纖；111、第一旋光片；112、第一偏振分束器； 113、第一反射鏡；114、第一整形器； 121、第二旋光片；122、第二偏振 分束器；123、第二反射鏡；124、第二整形器；200、信號處理器;211、 第一透光區(qū)域；212、第二透光區(qū)域；213、旋光片；300、對準光源；p0x、 x向三周期標記的小周期光柵；plx、 x向三周期標記的大周期光柵；p2x、 x向三周期標記的另一種大周期光4冊；pOy、 y向三周期標記的小周期光^f; ply、 y向三周期標記的大周期光4冊；p2y、y向三周期標記的另一種大周期光4冊；IFx、 x向基底臺位移測量裝置激光千涉儀；IFy、 y向基底臺位移測量裝置激光干涉 儀；PL、投影物鏡；
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步的說明。 本發(fā)明一種對準光源裝置是用于光刻對準系統(tǒng)的，請參考圖1,圖l為光刻 設備對準系統(tǒng)示意圖。主要結(jié)構(gòu)包括對準光源裝置300，光學模塊IOO,對準 標記l、 2、 3、 5，信號處理模塊200。周邊元件包括掩膜版4、掩膜臺6、投 影物鏡PL、基底7、基底臺9、傳輸光纖102與103。各結(jié)構(gòu)模塊的組成及作用 在下面進行i兌明。
光學模塊100主要包括4f系統(tǒng)、光闌、參考光柵、光路轉(zhuǎn)折棱鏡、探測光 纖。其中4f系統(tǒng)主要用于將標記的衍射光相干成像；光闌主要用于濾掉標記的 除±1級以外的其他級次的衍射光，且位于4f系統(tǒng)的頻譜面上；參考光柵用于 與標記像掃描;.探測光纖用于探測參考光柵后的光強信號，位于參考光柵之后。
對準標記為長條形，由一定間隔的三個不同周期的光柵構(gòu)成，三組光柵沿 對準方向排列，且排列在中間的一組相位光^t的周期小于排列在其兩側(cè)的相位 光對冊的周期，如圖2所示。圖2 (a)示出了用于x向?qū)实娜芷跇擞浗Y(jié)構(gòu)。 包括pOx、 plx、 p2x三個的光柵分支，其周期分別是pO、 pl、 p2。其中p2x分 支、plx分支標記中點相對于pOx分支中點成中心對稱分布，即整個標記的形心 與pOx分支形心重合。圖2 (b)示出了用于y向?qū)实娜芷跇擞浗Y(jié)構(gòu)。圖3 包括pOy、 ply、 p2y三個的光4冊分支，其周期分別是pO、 pl、 p2。其中p2y分 支、ply分支標記中點相對于pOy分支中點成中心對稱分布，即整個標記的形心 與pOy分支形'^重合。
信號處理模塊200主要包括光電轉(zhuǎn)換和放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、擬合信號處 理器、位置數(shù)據(jù)處理器、位置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與采樣器、基底臺運動控制器。參考光 柵后的光強信號由傳輸光纖102傳送到信號處理才莫塊200,經(jīng)光電轉(zhuǎn)換和放大器 后變?yōu)殡娦盘?，再?jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后送至擬合信號處理器進 行擬合。位置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與采樣器用于采集標記位置信息，位置數(shù)據(jù)處理器用于
9處理標記位置信息?；着_運動控制器根據(jù)擬合信號處理器、位置數(shù)據(jù)處理器 提供的信息控制基底臺按照所要求的速度和方向進行標記掃描。根據(jù)擬合信號 處理器提供的數(shù)據(jù)，確定對準位置。
三周期光柵標記的對準方案原理如下此標記位于4f系統(tǒng)的前焦面上，使 對準光源裝置發(fā)出的激光束垂直照射標記發(fā)生衍射，經(jīng)過光闌后只有各自的衍 射±1級光通過，±1級光經(jīng)4f系統(tǒng)后在其后焦面上相干涉，形成光強正弦分 布的干涉條紋。而參考光柵位于4f系統(tǒng)后焦面上，參考光柵為三周期的振幅光 柵，其周期為相應標記光柵周期的一半。當將標記相對于參考光柵進行掃描時， 三個振幅光柵后的光強，均為隨標記與相應參考光柵的相對位置變化的正弦信 號，由信號處理才莫塊對此信號進行處理得出對準位置信息。如圖2(a)、 (b)所示， 三周期相位光柵的兩邊是周期分別為pl、 p2的大周期的光4冊，主要用于擴大捕 獲范圍及粗對準。由于單獨周期為pl光柵其捕獲范圍為p1/2,故同時使用兩個
周期的光柵其捕獲范圍為plx/ 2 ，由于兩光柵的周期差別很小，故捕獲范圍
大大增加。中間是周期為p0的小周期光柵，主要用于精對準。由于pl與p0的 中心間距為p1/2的整數(shù)倍、p2與p0的中心間距為p2/2的整數(shù)倍，故在捕獲范 圍內(nèi)對相位光柵標記進行掃描時，當與小周期光柵對應的振幅光柵后的光強為 最大值時，與大周期光柵對應的振幅光柵后的光強也為最大值，此時即為對準位置。
整個對準過程分兩步進行，第一步如下利用較低能量的膝光光源或其它 非曝光波長光源照射掩膜臺6承載的掩膜版4上的掩膜版標記2，通過投影物鏡 PL將掩膜版標記2的縮小像投射到基底臺9上的作為基準標記集合的基底臺標 記3上，利用基底臺標記3透射到其下的傳感器進行光電信號轉(zhuǎn)換，通過一系 列的掃描采集信號，結(jié)合由x向基底臺位移測量裝置激光干涉儀IFx和y向基 底臺位移測量裝置激光干涉儀IFy測得的空間位置信號進行擬合處理，建立掩 膜版與基底臺的坐標轉(zhuǎn)換關系。
第二步如下對準光源裝置300出射的長條形光斑照射在基底臺標記1上， 由光學模塊100收集標記上反射的對準標記信號101。當基底臺標記1的排列為圖2 (a)、 (b)的形式時，進4于x向測量的具有三個周期x向的一級^"射光信號 共有三路，進行y向測量的具有y向的一級衍射光信號共有三路， 一共六路信 號經(jīng)過對準光學模塊100收集，通過傳輸光纖102引到較遠處的對準信號處理 模塊200內(nèi)完成光電轉(zhuǎn)換和信號放大調(diào)理和才莫數(shù)轉(zhuǎn)換后存放在指定的存儲器地 址內(nèi)。同時，可以由x向基底臺位移測量裝置激光干涉儀IFx和y向基底臺位 移測量裝置激光干涉儀IFy同時獲取相應的運動位置信息。將測得數(shù)值進行擬 合處理，可以找到基底臺標記1在基底臺坐標系下相應的對準點坐標值(、，力)。 同理，對準光學模塊100可以對基底標記5進行測量，得到基底標記5在基底 臺坐標系下相應的坐標值(x5, a)。
由U,， 乂)和"5， h)可以得知基底相對于基底臺的位置，結(jié)合前面基底臺相 對于掩膜版的位置，即可知道基底相對于掩膜版的坐標。當掃描過程中，基底 相對于掩膜版的坐標為0時，即實現(xiàn)了基底與掩膜版的對準。
對準光源裝置300,包括至少兩套波長不同的激光單元，所述激光單元包括 激光器、相位調(diào)制器、光強調(diào)制器以及傳輸光纖。所述激光器發(fā)出光束，所述 相位調(diào)制器和所述光強調(diào)制器依次位于所述光束的光路上，所述光束通過所述 傳輸光纖射出，在所述光束的光路上放置一光束整形裝置，請參考圖4。圖4是 本發(fā)明實施方案第一實施例整形裝置示意圖，從圖上可以看到，所述光束整形 裝置包括第一旋光片lll和第二旋光片121,位于所述光束整形裝置的兩端， 光束經(jīng)所述第一旋光片111進入所述光束整形裝置，經(jīng)所述第二旋光片121射 出；第一偏振分束器112和第二偏振分束器122，位于所述第一旋光片111和所 述第二旋光片121之間；第一整形器件114和第二整形器件124,位于所述第一 偏振分束器112和所述第二偏振分束器122之間，所述第一整形器件114和所 述第二整形器件124為柱面透鏡組、或者液晶光閥調(diào)制器、或者微光學元件。 所述光束整形裝置還包括第一反射鏡113和第二反射鏡123，所述第一反射鏡 113將所述第一偏振分束器112的反射出射光反射進入所述第二整形器件124, 所述第二反射鏡123將所述第二整形器件124的出射光反射進入所述第二偏振 分束器122。所述第一反射鏡113和所述第二反射鏡123上都鍍有增M。所述 增反膜為所述激光單元所使用波長處的增反膜。所述光束整形裝置入射光斑為 圓形，光斑經(jīng)過整形后，出射長條形光斑。所述激光器為氣體激光器、或者固
ii體激光器、或者半導體激光器、或者光纖激光器。
當掃描垂直方向的長標記時，通過上位機下達命令，使電機帶動第一旋光
片lll和第二旋光片121旋轉(zhuǎn)，使其對入射激光的旋光角度為0。此時入射的S 偏振光光路如下透射通過第一旋光片111、在第一偏振分束器112處反射、在 第一反射鏡113處反射、透射通過能將入射圓形光斑整形成垂直方向的長條形 光斑的第二整形器件124、在第二反射4免123處反射、在第二偏振分束器122上 反射、透射通過第二旋光片121，最后出射光為S偏振的垂直方向的長條形光斑。
當掃描水平方向的長標記時，通過上位機下達命令，使電機帶動第一旋光 片lll和第二旋光片121旋轉(zhuǎn)，使其對入射激光的旋光角度為90度。此時入射 的S偏振光光路如下透射通過第一旋光片111后變?yōu)镻偏振光、在第一偏振 分束器112上透射、透射通過能將入射圓形光斑整形成水平方向的長條形光斑 的第一整形器件ll4、在第二偏振分束器122上透射、經(jīng)第二旋光片121將P偏 振光變回S偏振光，最后出射光為S偏振的水平方向的長條形光斑。
請參考圖5，圖5為圖4中的旋光片的示意圖。從圖中可以看出，旋光片 213呈圓盤狀，中間有孔。第一旋光區(qū)域211的旋光角度為0,第二旋光區(qū)域212 的旋光角度為90度。旋光片在中間孔處與電機固定，通過電機帶動旋光片旋轉(zhuǎn) 使激光入射在旋光片上的不同區(qū)域，從而實現(xiàn)旋光角度間的切換。將所述光束 整形裝置放在所述激光器與所述相位調(diào)制器之間，即可實現(xiàn)將圓形光斑整形為 水平(或垂直)方向的長條形光斑，大大提高了能量利用率。
下面，請參考圖6,圖6(a)、 (b)為本發(fā)明激光光斑整形后X、 Y向的三周
期標記掃描示意圖，從圖6與圖3的對比可以看出，本發(fā)明將圓形光束整形成
水平(垂直)方向長條形光斑后，大部分能量都照射在標記上，大大提高了能
量利用率。而圖3的中的圓的對準照明圓形高斯光束，4艮大一部分能量照射在
標記以外沒有纟皮利用。
圖4中涉及的第一整形器件11.4、第二整形器件124可以是由兩個焦距不同
的柱面透鏡組成的透鏡組，根據(jù)所需要的長條形光斑的寬度來確定兩塊柱面透
鏡焦距的比例，如附圖7所示，圖7是柱面透鏡組整形器壓縮光斑的原理圖，
由圖可知_^ = /1。由于激光為小視場的單色光，故兩片柱面透鏡即可實現(xiàn)很好 /2
12的整形效果，因此整個整形系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常簡單。圖8是柱面透鏡的原理圖，因 為入射光近似為平行光，通過柱面透鏡后聚焦為一條線，即圖中的線段AB。
第一整形器件114和第二整形器件124完全相同，只是放置時使第一整形器 件114和第二整形器件124垂直放置。
圖4中涉及的第 一整形器件114和第二整形器件12 4也可以用液晶光閥調(diào)制 器代替，如附圖9(a)、 (b)所示。現(xiàn)在最通行的電尋址液晶光閥調(diào)制器是薄膜晶 體管透射陣列式液晶電視，這種電尋址液晶空間光調(diào)制器能方便地與計算機接 口，在設定的光學調(diào)制模式下，實現(xiàn)相應的單元像素的振幅或相位的調(diào)制。通 過選擇適當?shù)碾妷杭釉诟饕壕袼厣?，可將入射的圓形高斯光束整形成水平(或 垂直)方向的長條形光斑。先通過計算，得出加在各液晶像素上的電壓為多大 時，可實現(xiàn)將入射的圓形高斯光束整形成水平(或垂直)方向的長條形光斑。 然后將此電壓數(shù)組經(jīng)過相關計算，轉(zhuǎn)換成液晶光閥調(diào)制器的控制電腦的控制信 號數(shù)組。當圓形高斯光束垂直照射在液晶光閥調(diào)制器上，其透射光就變?yōu)樗?(或垂直)方向的長條形光斑。
圖4中涉及的第一整形器件114和第二整形器件124還可以用微光學元件 代替，如附圖10(a)、 (b)所示。微光學元件是在片基上制作多個尺寸為微米、 納米量級的光學元器件，當光通過時可對其相位進行調(diào)制。當入射的圓形高斯 光束透過具有適當相位調(diào)制功能的微光學元件時，透射光波的相位實現(xiàn)了適當 的變化，導致出射光為水平(或垂直)方向的長條形光斑。先計算出微光學元 件的相位分布函數(shù)，然后沖艮據(jù)此相位分布函數(shù)制作微光學元件。當圓形高斯光 束垂直照射在^l光學元件上時，其透射光就變?yōu)樗?或垂直)方向的長條形 光斑。
最后，請參考圖ll,圖ll是本發(fā)明實施方案第二實施例整形裝置示意圖。 將附圖4中的第二反射鏡123與第二偏振分束器122交換位置，且第二偏振分 束器122的分束面與第一偏振分束器112的分束面平行，同時第二旋光片121 的位置也相應變化，讓光從上面出射。
即當掃描垂直方向的長標記時，通過上位機下達命令，使電機帶動第一旋 光片lll和第二旋光片121旋轉(zhuǎn)，使其對入射激光的旋光角度為0。此時入射的 S偏振光光路如下透射通過第一旋光片111、在第一偏振分束器112處反射、在第一反射鏡113處反射、透射通過能將入射圓形光斑整形成垂直方向的長條 形光斑的第二整形器件124、在第二偏振分束器122上反射、透射通過第二旋光 片121，最后出射光為S偏振的垂直方向的長條形光斑。
當掃描水平方向的長標記時，通過上位機下達命令，使電機帶動第一旋光 片lll和第二旋光片121旋轉(zhuǎn)，使其對入射激光的旋光角度為90度。此時入射 的S偏振光光路如下透射通過第一旋光片111后變?yōu)镻偏振光、在第一偏振 分束器112上透射、透射通過能將入射圓形光斑整形成水平方向的長條形光斑 的第一整形器件114、在第一反射鏡123處反射、在第二偏振分束器122上透射、 經(jīng)第二旋光片121將P偏振光變回S偏振光，最后出射光為S偏振的水平方向 的長條形光斑。
上面兩個實施例中的第 一整形器將入射圓形光斑整形成水平方向的長條形 光斑、第二整形器將入射圓形光斑整形成垂直方向的長條形光斑，也可以第一 整形器將入射圓形光斑整形成垂直方向的長條形光斑、第二整形器將入射圓形 光斑整形成水平方向的長條形光斑。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明 所屬技術(shù)領域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作各 種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護范圍當視權(quán)利要求書所界定者為準。
權(quán)利要求
1. 一種對準光源裝置，包括至少兩套波長不同的激光單元，所述激光單元至少包括一激光器，其特征在于在所述激光器發(fā)出的光束的光路上放置一光束整形裝置，所述光束整形裝置包括第一旋光片和第二旋光片，分別位于所述光束整形裝置的兩端，光束經(jīng)所述第一旋光片進入所述光束整形裝置，經(jīng)所述第二旋光片射出；第一偏振分束器和第二偏振分束器，沿光路方向設置于所述第一旋光片和所述第二旋光片之間；第一整形器件和第二整形器件，位于所述第一偏振分束器和所述第二偏振分束器之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對準光源裝置，其特征在于所述光束整形 裝置還包括第一反射鏡和第二反射鏡，所述第一反射鏡將所述第一偏振分束器 的反射出射光反射進入所述第二整形器件，所述第二反射鏡將所述第二整形器 件的出射光反射進入所述第二偏振分束器或者將所述第一整形器的出射光反射 進入所述第二偏振分束器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種對準光源裝置，其特征在于所述第一反射 鏡和所述第二反射鏡上都鍍有增反膜。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種對準光源裝置，其特征在于所述增反膜為 用于增強該波長的光的反射能力的增反膜。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種對準光源裝置，其特征在于所述激光器為 氣體激光器、或者是固體激光器、或者是半導體激光器、或者是光纖激光器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對準光源裝置，其特征在于所述第一旋光 片和第二旋光片都包括兩個區(qū)域第一透光區(qū)域和第二透光區(qū)域，每個透光區(qū)域皆為半圓環(huán)狀。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種對準光源裝置，其特征在于所述第一透光 區(qū)域旋光角度為90度，將入射激光束的偏振方向旋轉(zhuǎn)90度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種對準光源裝置，其特征在于所述第二透光 區(qū)域旋光角度為O度，將入射激光束的偏振方向旋轉(zhuǎn)O度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種對準光源裝置，其特征在于所述光束整形裝置還包括電機，通過電機帶動第一旋光片和第二旋光片旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)各旋光片第 一透光區(qū)域和第二透光區(qū)域之間的切換。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對準光源裝置，其特征在于所述第一偏振 分束器和所述第二偏振分束器的分束面互相垂直或平行。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種對準光源裝置，其特征在于所述光束整形 裝置入射光斑為圓形，光斑經(jīng)過整形后，出射長條形光斑。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對準光源裝置，其特征在于所述第一整形 器件和第二整形器件為柱面透鏡組，或者是液晶光閥調(diào)制器，或者是纟敖光學元件。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的一種對準光源裝置，其特征在于所述柱面透 鏡組由兩個焦距不同的柱面透鏡組成，兩焦距的比例由所需的長條形光斑的寬 度決定。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的一種對準光源裝置，其特征在于所述第一整 形器件的柱面透鏡組和所述第二整形器件的柱面透鏡組相互垂直放置。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的一種對準光源裝置，其特征在于所述第一整 形器件柱面透鏡組的柱面鏡平面沿水平方向，所述第二整形器件柱面透鏡組的 柱面鏡平面沿垂直方向；或者所述第一整形器件柱面透鏡組的柱面鏡平面沿垂 直方向，所述第二整形器件柱面透鏡組的柱面鏡平面沿水平方向。
16. —種用于光刻設備的對準系統(tǒng)，其特征在于所述對準系統(tǒng)由如權(quán)利要 求1所述的對準光源裝置，以及光學模塊、信號處理模塊和對準標記構(gòu)成，其 中對準光源裝置發(fā)出對準照明光束，照射對準標記；光學模塊采集對準標記的 ± 1級衍射光，對± 1級衍射光相干成像,并探測對準光信號；信號處理模塊處 理對準光信號得到對準標記的位置信息，所述對準光源裝置中包括光束整形裝 置，用于將對準照明光束的圓形光斑整形成長條形光斑；所述對準標記為長條 形結(jié)構(gòu)，包括三組不同周期的相位光柵。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的一種用于光刻設備的對準系統(tǒng)，其特征在于 組成對準標記的三組相位光柵沿對準方向排列，形成長條形結(jié)構(gòu)，排列在中間 的 一組相位光柵的周期小于排列在其兩側(cè)的相位光柵的周期。
全文摘要
本發(fā)明提出一種對準光源裝置，包括至少兩套波長不同的激光單元，所述激光單元包括激光器、光強調(diào)制器、相位調(diào)制器以及傳輸光纖，在光束的光路上放置一光束整形裝置，所述光束整形裝置包括第一、第二旋光片，第一、第二偏振分束器，第一、第二整形器件以及第一、第二反射鏡。本發(fā)明縮小了激光光斑，提高了照射在對準標記上的激光光能利用率及對準信號強度，提高了對準信號信噪比，有利于提高對準精度。
文檔編號G03F7/20GK101446775SQ20081020495
公開日2009年6月3日 申請日期2008年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者徐榮偉, 王詩華 申請人:上海微電子裝備有限公司