專利名稱：硅片對準(zhǔn)光源幅度調(diào)制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光刻領(lǐng)域，尤其涉及用于光刻機中的硅片對準(zhǔn)光源幅度調(diào)制裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的光刻設(shè)備的硅片對準(zhǔn)中，采用了光源幅度調(diào)制技術(shù)，其直接使用比較獨立的單元，即包括光彈晶體、壓電晶體、功率驅(qū)動單元、調(diào)制控制器，如圖1所示。現(xiàn)有方案在實際的應(yīng)用中存在以下缺點首先，通過手動調(diào)整調(diào)制控制器的操作面板上的按鈕，調(diào)整調(diào)制器的調(diào)制頻率和調(diào)制強度。但是由于儀器加工制造過程中存在的誤差，使得面板上的調(diào)整讀數(shù)與實際設(shè)置下去的調(diào)制參數(shù)也可能存在一定的誤差。影響了調(diào)制的準(zhǔn)確性。尤其是在硅片對準(zhǔn)中，對準(zhǔn)探測精度要求在幾個nm量級，這種調(diào)制準(zhǔn)確性的問題，會直接影響到硅片對準(zhǔn)的整體精度。即時調(diào)制參數(shù)已準(zhǔn)確設(shè)置，但是在與硅片對準(zhǔn)的光路進行配合使用時，由于光路中的其它光學(xué)組件制造參數(shù)上偏差，使得實際整體調(diào)制情況偏離理想設(shè)計。另外，由于調(diào)制器工作外界環(huán)境條件存在長期穩(wěn)定性的問題，也直接影響到調(diào)制器的穩(wěn)定性。也影響到硅片對準(zhǔn)的整體性能。需要一種新的光源幅度調(diào)制裝置解決原有裝置的不足。針對上述問題，本發(fā)明提出了一種硅片對準(zhǔn)光源幅度調(diào)制裝置，通過探測調(diào)制后的光信號，根據(jù)信號的規(guī)律，判斷并調(diào)整調(diào)制參數(shù)，使得調(diào)制效果最優(yōu)，并將設(shè)置參數(shù)鎖定。 實現(xiàn)精確調(diào)制的目的。通過定期的重新對調(diào)制參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)置，保證硅片對準(zhǔn)不會因為調(diào)制環(huán)節(jié)而降低對準(zhǔn)精度。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中通過手動調(diào)節(jié)參數(shù)不準(zhǔn)確、不方便的不足，保證調(diào)制器與光源照明光路整體優(yōu)化配合，同時也能根據(jù)實際外界環(huán)境的變化，重新對調(diào)制參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)置，提高該裝置抗外界干擾性，提高和保證硅片對準(zhǔn)精度，本發(fā)明提供了一種硅片對準(zhǔn)光源幅度調(diào)制裝置。該裝置通過采集調(diào)制后的光電信號，根據(jù)采集信號的規(guī)律來對調(diào)制參數(shù)進行設(shè)置，直至找到最優(yōu)參數(shù)設(shè)置值。本發(fā)明提出一種用于硅片對準(zhǔn)系統(tǒng)的光源幅度調(diào)制裝置，光源模塊提供的入射光束依次經(jīng)過光幅調(diào)制模塊、光學(xué)組件、偏振分束器后形成第一調(diào)制光束與第二調(diào)制光束，光電探測模塊探測所述第二調(diào)制光束的光信號，根據(jù)所述光信號的規(guī)律，判斷及輸出一調(diào)制參數(shù)，所述光幅調(diào)制模塊根據(jù)所述調(diào)制參數(shù)調(diào)制所述入射光束。其中，所述光幅調(diào)制模塊包括光彈晶體、壓電晶體、功率驅(qū)動器及調(diào)制控制器，所述調(diào)制控制器接收所述調(diào)制參數(shù)后控制功率驅(qū)動器產(chǎn)生驅(qū)動信號，所述驅(qū)動信號通過驅(qū)動壓電晶體發(fā)生形變使光彈晶體在周期性外力的作用下，對入射光進行調(diào)制。其中，所述光學(xué)組件包括四分之一濾波片、旋光片。其中，所述光電探測模塊包括光電探測器、信號調(diào)理單元、信號采集單元及控制單兀。其中，所述光源模塊包括激光器及激光控制器。其中，所述第一調(diào)制光束是硅片對準(zhǔn)系統(tǒng)的入射光。一種用于硅片對準(zhǔn)系統(tǒng)的光源幅度調(diào)制方法，根據(jù)晶體的諧振頻率設(shè)置調(diào)制控制器的調(diào)制頻率參數(shù)，調(diào)整相位參數(shù)δ ^的步驟如下(4)設(shè)置δ ^為π /2_k*d，其中d為步長，k取正整數(shù)，大于10倍調(diào)制頻率的采樣頻率對兩個周期的信號進行采集，計算出一個調(diào)制周期內(nèi)信號的極大值，并記錄極大值對應(yīng)的時間；(5)在[Ji/2_k*d，Ji/2+k*d]區(qū)間，按照步長d調(diào)整δ。，對于每一個δ。，以大于 10倍調(diào)制頻率的采樣頻率對兩個周期信號進行采集，計算出一個調(diào)制周期內(nèi)信號的極大值，并記錄極大值對應(yīng)的時間；(6)對極大值進行比較，對極大值對應(yīng)的時間進行比較，找出在一個調(diào)制周期內(nèi)， 有一個極大值的一組S ^，在這組極大值中再進行一次篩選找出最大的極大值對應(yīng)δ ^，即為調(diào)制參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的硅片對準(zhǔn)光源幅度調(diào)制裝置，其功率參數(shù)可以自動尋優(yōu)設(shè)置，其自動尋優(yōu)設(shè)置則是根據(jù)調(diào)制后的光信號規(guī)律，判斷并調(diào)整調(diào)制參數(shù)，最終達到參數(shù)的優(yōu)化設(shè)置，并將設(shè)置參數(shù)鎖定，實現(xiàn)了精確調(diào)制的目的，進一步提高了硅片對準(zhǔn)探測的精度，解決了原有裝置通過手動調(diào)節(jié)參數(shù)不準(zhǔn)確、不方便的不足，保證了調(diào)制器與光源照明光路整體優(yōu)化配合，同時也能根據(jù)實際外界環(huán)境的變化，重新對調(diào)制參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)置，提高了該裝置抗外界干擾性，提高和保證了硅片對準(zhǔn)精度。


圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中采用的幅度調(diào)制裝置的結(jié)構(gòu)；圖2所示為根據(jù)本發(fā)明的硅片對準(zhǔn)光源幅度調(diào)制裝置的第一實施方式；圖3所示為根據(jù)本發(fā)明的硅片對準(zhǔn)光源幅度調(diào)制裝置的第二實施方式；圖4所示為光彈晶體在壓電晶體作用下的拉伸和壓縮；圖5所示為光彈調(diào)制原理；圖6所示為不同調(diào)制強度下，幅度調(diào)制輸出信號時域波形；圖7所示為不同調(diào)制強度下，調(diào)制解調(diào)后的信號時域波形。
具體實施例方式下面，結(jié)合附圖詳細描述根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例。為了便于描述和突出顯示本發(fā)明，附圖中省略了現(xiàn)有技術(shù)中已有的相關(guān)部件，并將省略對這些公知部件的描述。光電幅度調(diào)制原理為當(dāng)對壓電晶體施加周期性的電壓信號時，壓電傳感器對與它連在一起的光彈晶體施加周期性的機械力，此時光學(xué)晶體中產(chǎn)生周期性的光彈性效應(yīng)。所謂光彈性效應(yīng)，即通常晶體在自然狀態(tài)下表現(xiàn)為各向同性，但當(dāng)施加機械外力時變?yōu)楦飨虍愋?，光通過時產(chǎn)生雙折射效應(yīng)。此時，如果一束偏振光入射到光彈晶體，則出射光仍然為同方向的偏振光。通過光路后面的旋光片和偏振分束器處理后，透射的光強的能量規(guī)律與施加到壓電晶體上的電壓信號的規(guī)律相對應(yīng)。
本發(fā)明給出了一種硅片對準(zhǔn)光源幅度調(diào)制裝置，該裝置的結(jié)構(gòu)的第一實施方式如圖2所示，該裝置包括為硅片對準(zhǔn)提供對準(zhǔn)光源的激光器1 ；在周期性外力的作用下，對入射光進行調(diào)制的光彈晶體3 ；在一定規(guī)律的輸入電壓作用下，可以產(chǎn)生拉伸與壓縮，并帶動光彈晶體按一定的規(guī)律拉伸和壓縮，使得光彈晶體內(nèi)部物理特性按一定的規(guī)律變化的壓電晶體4;在調(diào)制控制器的控制下產(chǎn)生一定功率的驅(qū)動信號，驅(qū)動壓電晶體的功率驅(qū)動器 5 ；接收數(shù)據(jù)處理單元的調(diào)制參數(shù)，并按調(diào)制參數(shù)產(chǎn)生一定頻率的信號，同時根據(jù)調(diào)制參數(shù)控制功率驅(qū)動器產(chǎn)生一定頻率、一定功率的驅(qū)動信號的調(diào)制控制器6 ；包括1/4波長的濾波片、旋光片的光學(xué)組件7，其中，濾波片使得入射偏振光各向量之間的產(chǎn)生固定相位差(光程差)，旋光片改變偏振光各向量的方向(在與光傳播方向垂直的平面上，改變向量的方向為45度)；偏振分束器8對偏振光進行分束，使得偏振分束器8出射光能量與調(diào)制規(guī)律上保持一致，分束器8優(yōu)選為偏振分光鏡，用于保證入射光一部分輸出用于對準(zhǔn)探測，一部分耦合輸出用來對調(diào)制光信號進行采集分析和處理；對光信號進行光電轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的電信號引入信號調(diào)理單元的光電探測器9 ；對光電探測器輸出的電信號進行調(diào)理的信號調(diào)理單元
10；接收數(shù)據(jù)處理單元12的命令對信號調(diào)理單元輸出的電信號進行采集的信號采集單元
11；控制單元15具有能根據(jù)接收11信號采集單元采集數(shù)據(jù)，自動對調(diào)制控制器進行控制， 自動完成調(diào)整控制器參數(shù)的優(yōu)化設(shè)置，一旦找到最優(yōu)參數(shù)后，將最優(yōu)參數(shù)鎖定，光源幅度調(diào)制裝置按著最優(yōu)參數(shù)進行工作。當(dāng)外界環(huán)境參數(shù)變化時，需要光源幅度調(diào)制裝置重新對調(diào)制參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)置，只要使控制單元啟動自動調(diào)制參數(shù)調(diào)整功能，就可以按著相應(yīng)的步驟在進行調(diào)制參數(shù)的尋優(yōu)，找到最優(yōu)參數(shù)后，將最優(yōu)參數(shù)鎖定，光源幅度調(diào)制裝置按著最優(yōu)參數(shù)進行工作。光彈調(diào)制的原理為調(diào)制控制器產(chǎn)生一定頻率和一定功率的電信號給壓電晶體，信號描述為V = Vm*sin (2* π *f*t)其中f為電信號頻率，與壓電晶體的諧振頻率相對應(yīng)，Vm*電信號的幅值，與壓電晶體變形的強度相對應(yīng)，t為時間變量。壓電晶體在驅(qū)動信號的作用下，按一定規(guī)律產(chǎn)生變形，如拉伸和壓縮，相應(yīng)的帶動光彈晶體產(chǎn)生拉伸和壓縮，如圖4所示，光彈晶體的物理特性也隨著拉伸和壓縮發(fā)生變化。此時如果偏振光入射到光彈晶體上，偏振光表示為兩個互相垂直的向量0光和E 光，并與光的傳播方向ζ軸垂直，在未進入光彈晶體前，0光和E光相位差為0度，由于光彈晶體的物理特性發(fā)生變化，引起0光和E光在各自的傳輸方向上特性不同，表現(xiàn)為調(diào)制后的偏振光的0光和E光相互之間有相位差，如果施加到壓電晶體的驅(qū)動信號為一定頻率的信號，則0光和E光的相位差按著一定的規(guī)律發(fā)生變化，驅(qū)動信號的強度決定了 0光和E光產(chǎn)生的最大的相位差的大小。如圖5所示，R為某一時刻調(diào)制后0光和E光的相位差。偏振光經(jīng)過調(diào)制器、1/4濾波片、旋光片幾個環(huán)節(jié)后，光強能量的數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)描述如下入射偏振光數(shù)學(xué)模型為
1「廠E, =下
V2 1
即包含X向和Y向矢量，幅度調(diào)制器矩陣模型表示為
權(quán)利要求
1.一種用于硅片對準(zhǔn)系統(tǒng)的光源幅度調(diào)制裝置，其特征在于光源模塊提供的入射光束依次經(jīng)過光幅調(diào)制模塊、光學(xué)組件、偏振分束器后形成第一調(diào)制光束與第二調(diào)制光束，光電探測模塊探測所述第二調(diào)制光束的光信號，根據(jù)所述光信號的規(guī)律，判斷及輸出一調(diào)制參數(shù)，所述光幅調(diào)制模塊根據(jù)所述調(diào)制參數(shù)調(diào)制所述入射光束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述光幅調(diào)制模塊包括光彈晶體、壓電晶體、功率驅(qū)動器及調(diào)制控制器，所述調(diào)制控制器接收所述調(diào)制參數(shù)后控制功率驅(qū)動器產(chǎn)生驅(qū)動信號，所述驅(qū)動信號通過驅(qū)動壓電晶體發(fā)生形變使光彈晶體在周期性外力的作用下， 對入射光進行調(diào)制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述光學(xué)組件包括四分之一濾波片、旋光片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述光電探測模塊包括光電探測器、信號調(diào)理單元、信號采集單元及控制單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述光源模塊包括激光器及激光控制器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一調(diào)制光束是硅片對準(zhǔn)系統(tǒng)的入射光。
7.一種用于硅片對準(zhǔn)系統(tǒng)的光源幅度調(diào)制方法，其特征在于根據(jù)晶體的諧振頻率設(shè)置調(diào)制控制器的調(diào)制頻率參數(shù)，調(diào)整相位參數(shù)\的步驟如下(1)設(shè)置\為n/2_k*d，其中d為步長，k取正整數(shù)，大于10倍調(diào)制頻率的采樣頻率對兩個周期的信號進行采集，計算出一個調(diào)制周期內(nèi)信號的極大值，并記錄極大值對應(yīng)的時間；(2)在[Ji/2-k*d，Ji/2+k*d]區(qū)間，按照步長d調(diào)整δ。，對于每一個δ。，以大于10倍調(diào)制頻率的采樣頻率對兩個周期信號進行采集，計算出一個調(diào)制周期內(nèi)信號的極大值，并記錄極大值對應(yīng)的時間；(3)對極大值進行比較，對極大值對應(yīng)的時間進行比較，找出在一個調(diào)制周期內(nèi)，有一個極大值的一組S ^，在這組極大值中再進行一次篩選找出最大的極大值對應(yīng)δ ^，即為調(diào)制參數(shù)。
全文摘要
一種硅片對準(zhǔn)光源幅度調(diào)制裝置，包括激光器、光彈晶體、壓電晶體、功率驅(qū)動器、調(diào)制控制器、光學(xué)組件、偏振分光鏡、光電探測器、信號調(diào)理單元、信號采集單元及控制單元。光源模塊提供的入射光束依次經(jīng)過光幅調(diào)制模塊、光學(xué)組件、分束器后形成第一調(diào)制光束與第二調(diào)制光束，光電探測模塊探測所述第二調(diào)制光束的光信號，根據(jù)所述光信號的規(guī)律，判斷及輸出一調(diào)制參數(shù)，所述光幅調(diào)制模塊根據(jù)所述調(diào)制參數(shù)調(diào)制所述入射光束。
文檔編號G03F7/20GK102243442SQ201010173160
公開日2011年11月16日 申請日期2010年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月12日
發(fā)明者唐文力, 宋海軍, 戈亞萍, 李運鋒, 王海江, 王詩華, 程鵬, 胡明輝, 陳振飛, 韋學(xué)志 申請人:上海微電子裝備有限公司, 上海微高精密機械工程有限公司