[发明专利]高稳定偏振保持合束装置及方法

说明书

一种偏振保持合束装置，所述合束装置包括若干光源、N个单模保偏光纤、N个光纤准直器、光纤耦合器和合束棱镜；其中，若干光源分别发出不同波长的线偏振光，分别耦合入N个单模保偏光纤中传输，并经过N个光纤准直器后输出不同波长的线偏振准直光束并进入合束棱镜，经合束棱镜合束后，通过光纤耦合器耦合入单模保偏光纤中，再经过光纤准直器后输出包含不同波长的一束偏振准直光。本发明的高稳定偏振保持合束装置及方法，可将多束不同波长的线偏振光合成一束含不同波长的同轴输出光束，且多个波长光束的偏振态保持高度一致。

技术领域

本发明涉及一种集成电路装备制造领域，尤其涉及一种高稳定偏振保持合束装置及方法。

背景技术

信息技术的发展趋势遵循着摩尔定律、超摩尔定律和迈特卡夫定律。集成电路集成度的不断提高与不断发展的光刻技术紧密相连。可以从某种意义上讲，新一代集成电路的诞生代表了当时最先进的光刻技术。集成电路制造需要大量的光刻步骤，光刻通常约占生产成本的百分之三十。在光刻主要工艺过程中，对准和曝光是集成电路制造中最为重要的工艺环节，提高曝光图案的精细度和图案间的对准精度是极大规模集成电路制造的关键。对准和曝光方式和方法的发展就基本代表光刻技术的发展。

集成电路芯片在每次曝光或者说每曝一层图形都需要用一块掩模版，而每块掩模版在曝光前都需要和前面已曝光的图形进行对准后才能曝光，这样才能保证每一层图形有正确的相对位置，这称为套刻曝光，简称套刻。套刻是通过掩模硅片对准系统测出上次已完成曝光的硅片和掩模间的相对位置，通过工件台按一定的步进模型步进(或步进扫描)，完成对每一芯片的套刻。一般而言，套刻误差只允许在光刻分辨力的1/3-1/5之间。影响套刻误差的因素很多，主要来源包括掩模-硅片对准误差，工件台重复定位误差以及运动模型误差等。其中掩模-硅片对准误差一般只允许在套刻误差的1/3以内，可见掩模-硅片对准在光刻技术中的重要地位。

对准技术从早期的视频对准技术发展到明暗场、激光干涉、相位光栅等对准技术，对准方式也从早期的同轴对准发展到同轴+离轴的对准方式，对准精度由原来的微米级提高到了亚纳米级。为提高工艺适应性，对准系统中通常采用多个波长的照明光源，通过合束装置将多束单波长激光合成一束多波长激光。在合束过程中，需要控制光束的偏振态、多光束之间的同轴度。另外，为减小单模保偏光纤耦合效率的波动，从而减小探测器上的强度波动，提高对准精度，需保证合束装置的长期稳定可靠。

现有技术采用平面二向色镜进行不同波长的合束，主要应用于医疗、投影显示等领域，其对光束的偏振态及同轴度的要求不高，且平面二向色镜不易稳定夹持，透过光束传输方向存在偏移等问题，不易于光束位置之间的调整，也不利于保证单模保偏光纤耦合效率的稳定性。在光刻机多波长对准系统中，为保证不同波长测量结果的一致性并减小测量误差，需要严格控制合束前后光束的偏振态，并保证合束后多个波长激光光束的同轴度。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种高稳定偏振保持合束装置及方法，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一方面，提供了一种偏振保持合束装置，包括若干光源、N个单模保偏光纤、N个光纤准直器、光纤耦合器和合束棱镜；

其中，若干光源分别发出不同波长的线偏振光，分别耦合入N个单模保偏光纤中传输，并经过N个光纤准直器后输出不同波长的线偏振准直光束并进入合束棱镜，经合束棱镜合束后，通过光纤耦合器耦合入单模保偏光纤中，再经过光纤准直器后输出包含不同波长的一束偏振准直光。

所述N为大于等于2的自然数，优选为5。

所述合束棱镜包括五个直角棱镜，分别为第一直角棱镜、第二直角棱镜、第三直角棱镜、第四直角棱镜和第五直角棱镜，所述直角棱镜均为等边直角三角形，其中位于两侧的两个直角棱镜的直角边长均为L1，位于中间位置的三个直角棱镜的直角边长均为L2，两者满足如下关系：