[發明專利]高穩定偏振保持合束裝置及方法

有效

• 申請號: 201911212132.X
• 申請日: 2019-11-28
• 公開（公告）號: CN110927880B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 盧增雄;李璟;齊月靜;折昌美;楊光華;齊威;蘇佳妮;馬敬
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G02B6/26
• 分類號: G02B6/26
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳夢圓

一種偏振保持合束裝置，所述合束裝置包括若干光源、N個單模保偏光纖、N個光纖準直器、光纖耦合器和合束棱鏡；其中，若干光源分別發出不同波長的線偏振光，分別耦合入N個單模保偏光纖中傳輸，并經過N個光纖準直器后輸出不同波長的線偏振準直光束并進入合束棱鏡，經合束棱鏡合束后，通過光纖耦合器耦合入單模保偏光纖中，再經過光纖準直器后輸出包含不同波長的一束偏振準直光。本發明的高穩定偏振保持合束裝置及方法，可將多束不同波長的線偏振光合成一束含不同波長的同軸輸出光束，且多個波長光束的偏振態保持高度一致。

技術領域

本發明涉及一種集成電路裝備制造領域，尤其涉及一種高穩定偏振保持合束裝置及方法。

背景技術

信息技術的發展趨勢遵循著摩爾定律、超摩爾定律和邁特卡夫定律。集成電路集成度的不斷提高與不斷發展的光刻技術緊密相連。可以從某種意義上講，新一代集成電路的誕生代表了當時最先進的光刻技術。集成電路制造需要大量的光刻步驟，光刻通常約占生產成本的百分之三十。在光刻主要工藝過程中，對準和曝光是集成電路制造中最為重要的工藝環節，提高曝光圖案的精細度和圖案間的對準精度是極大規模集成電路制造的關鍵。對準和曝光方式和方法的發展就基本代表光刻技術的發展。

集成電路芯片在每次曝光或者說每曝一層圖形都需要用一塊掩模版，而每塊掩模版在曝光前都需要和前面已曝光的圖形進行對準后才能曝光，這樣才能保證每一層圖形有正確的相對位置，這稱為套刻曝光，簡稱套刻。套刻是通過掩模硅片對準系統測出上次已完成曝光的硅片和掩模間的相對位置，通過工件臺按一定的步進模型步進(或步進掃描)，完成對每一芯片的套刻。一般而言，套刻誤差只允許在光刻分辨力的1/3-1/5之間。影響套刻誤差的因素很多，主要來源包括掩模-硅片對準誤差，工件臺重復定位誤差以及運動模型誤差等。其中掩模-硅片對準誤差一般只允許在套刻誤差的1/3以內，可見掩模-硅片對準在光刻技術中的重要地位。

對準技術從早期的視頻對準技術發展到明暗場、激光干涉、相位光柵等對準技術，對準方式也從早期的同軸對準發展到同軸+離軸的對準方式，對準精度由原來的微米級提高到了亞納米級。為提高工藝適應性，對準系統中通常采用多個波長的照明光源，通過合束裝置將多束單波長激光合成一束多波長激光。在合束過程中，需要控制光束的偏振態、多光束之間的同軸度。另外，為減小單模保偏光纖耦合效率的波動，從而減小探測器上的強度波動，提高對準精度，需保證合束裝置的長期穩定可靠。

現有技術采用平面二向色鏡進行不同波長的合束，主要應用于醫療、投影顯示等領域，其對光束的偏振態及同軸度的要求不高，且平面二向色鏡不易穩定夾持，透過光束傳輸方向存在偏移等問題，不易于光束位置之間的調整，也不利于保證單模保偏光纖耦合效率的穩定性。在光刻機多波長對準系統中，為保證不同波長測量結果的一致性并減小測量誤差，需要嚴格控制合束前后光束的偏振態，并保證合束后多個波長激光光束的同軸度。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種高穩定偏振保持合束裝置及方法，以期至少部分地解決上述技術問題中的至少之一。

為了實現上述目的，作為本發明的一方面，提供了一種偏振保持合束裝置，包括若干光源、N個單模保偏光纖、N個光纖準直器、光纖耦合器和合束棱鏡；

其中，若干光源分別發出不同波長的線偏振光，分別耦合入N個單模保偏光纖中傳輸，并經過N個光纖準直器后輸出不同波長的線偏振準直光束并進入合束棱鏡，經合束棱鏡合束后，通過光纖耦合器耦合入單模保偏光纖中，再經過光纖準直器后輸出包含不同波長的一束偏振準直光。

所述N為大于等于2的自然數，優選為5。

所述合束棱鏡包括五個直角棱鏡，分別為第一直角棱鏡、第二直角棱鏡、第三直角棱鏡、第四直角棱鏡和第五直角棱鏡，所述直角棱鏡均為等邊直角三角形，其中位于兩側的兩個直角棱鏡的直角邊長均為L1，位于中間位置的三個直角棱鏡的直角邊長均為L2，兩者滿足如下關系：