CN108681212B - 光刻光源传输光路系统的辅助调整装置及调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光刻光源传输光路系统的辅助调整装置及调整方法，该辅助调整装置包括能够分别安装在不同的所述反射镜装置上的第一辅助架和第二辅助架，第一辅助架的前端表面设有透光的标记部，标记部位于第一辅助架的中心，第一辅助架的后端设有能够与反射镜装置或激光光源相配合连接的第一接口，第二辅助架的前端设有反射元件，第二辅助架的后端设有能够与反射镜装置相配合连接的第二接口，激光光源发出的光线能够穿过所述标记部在反射镜装置的表面成像形成第一光斑，并且该第一光斑能够经第二辅助架的反射元件反射后返回至第一辅助架。本发明利用标记辅助架和反射辅助架配合调整，能实现长距离传输光路中光斑位置及形状的快速、准确调整。

Description

光刻光源传输光路系统的辅助调整装置及调整方法

技术领域

本发明涉及投影光刻、光源性能参数检测技术领域，特别是涉及一种光刻光源传输光路系统的辅助调整装置及调整方法。

背景技术

得益于集成电路的迅速发展,信息化已经广泛渗透到现代社会的各个领域，与国家经济、国防建设、人民生活息息相关。从最初的单个晶体管到今天的高集成度芯片，集成电路的不断微型化、集成化主要归功于光刻技术的不断发展与进步。

光源与投影物镜、照明系统并列为光刻机的三大核心部件。光源波长的缩短是提升光刻分辨率的关键参数之一，因此光刻光源的发展是逐渐向短波长发展，g线(365nm)、i线(248nm)、193nm、13.5nm…。目前，业界内应用最广泛的光刻设备是光学投影光刻机，其主流光源是ArF准分子激光器(193nm)。

由于光源体积较大，独自成系统，通常是与光刻机主机独立开的，经由一定路径的传输光路系统，将光源出射的激光导入到光刻机主机。传输光路系统基于反射镜的反射原理，将光束进行传播方向的改变，实现光束传输。传输光路系统一般由反射镜和管道组成，反射镜以及其与管道连接处均为加密封元件的封闭装置，避免在激光传输过程中与空气发生反应产生废气，同时，通入氮气，在封闭装置内保持微正压，迫使空气无法进入装置，减少空气进入。

由于传输光路的距离较远，通常为5～20米，针对不同的传输距离，会设计不同个数的反射镜，工程师通常依靠经验进行光路调整，调整时间较长；并且随着传输距离的增加，反射镜的增多，容易出现调整到靠近光刻主机的位置，光斑形状变差、光斑位置偏离光轴，无法调整进主机的情况，导致前功尽弃，需要重新调整的情况。

发明内容

本发明的目的是至少解决上述缺陷与不足之一，该目的是通过以下技术方案实现的。

本发明提供了一种光刻光源传输光路系统的辅助调整装置，用于调整传输光路系统中的光斑，所述传输光路系统包括多个反射镜装置，所述辅助调整装置包括第一辅助架和第二辅助架，所述第一辅助架和所述第二辅助架能够分别安装在不同的所述反射镜装置上，所述第一辅助架的前端表面设有透光的标记部，所述标记部位于所述第一辅助架的中心，所述第一辅助架的后端设有能够与所述反射镜装置或激光光源相配合连接的第一接口，所述第二辅助架的前端设有反射元件，所述第二辅助架的后端设有能够与所述反射镜装置相配合连接的第二接口，所述激光光源发出的光线能够穿过所述第一辅助架的所述标记部在所述反射镜装置的表面成像形成第一光斑，并且所述第一光斑能够经所述第二辅助架的所述反射元件反射后返回至所述第一辅助架。

进一步地，所述第一辅助架和所述第二辅助架的中心连线竖直或水平。

进一步地，所述标记部的形状为狭长的十字型或米字型。

进一步地，所述反射元件为平面镜或曲面镜。

进一步地，所述反射元件的表面镀有金属反射膜。

进一步地，所述反射元件可拆卸地安装在所述第二辅助架的边框内，所述边框不透光。

进一步地，所述第一辅助架和所述第二辅助架的形状相同。

进一步地，所述第一辅助架和第二辅助架为铝辅助架、不锈钢辅助架或陶瓷辅助架。

本发明还提供了一种光刻光源传输光路系统的调整方法，所述光刻光源传输光路系统的调整方法是根据上述光刻光源传输光路系统的辅助调整装置来实施的,包括如下步骤：

S1、利用水平仪调整传输光路系统中的每个反射镜装置到水平位置；

S2、将第一辅助架放置在光源的出口处，调整第一反射镜装置的调整按钮对第一反射镜进行粗调；

S3、所述第一反射镜粗调完成后，将第二辅助架安装在所述第一反射镜装置的光线入口处，调整所述第一反射镜装置的调整按钮对所述第一反射镜进行精调；

S4、所述第一反射镜调整完成后，将所述第一辅助架从光源的出口移除，将所述第二辅助架从所述第一反射镜装置移除，并将所述第一辅助架安装在所述第一反射镜装置的光线出口处，调整第二反射镜装置的调整按钮对第二反射镜进行粗调；

S5、所述第二反射镜粗调完成后，将所述第二辅助架安装在所述第二反射镜装置的光线入口处，调整所述第二反射镜装置的调整按钮对所述第二反射镜进行精调；

重复步骤S4和S5,依次对传输光路系统中的后续反射镜装置的反射镜进行调整，直至传输光路系统中的反射镜装置全部调整完毕。

进一步地，所述步骤S2包括：

将所述第一辅助架放置在光源的出口处，调整所述第一反射镜装置的调整按钮，使光线在第一反射镜上形成的第一光斑位于第一反射镜的中心位置；

所述步骤S3包括：

将所述第二辅助架放置在所述第一反射镜装置的光线入口处，调整所述第一反射镜装置的调整按钮，使经所述第二辅助架的反射元件反射后投射在所述第一辅助架的不透光部上的第二光斑消失。

本发明的优点如下：

(1)本发明采用具有标记功能的第一辅助架和具有反射功能的第二辅助架配合，对光路传输系统中的反射镜装置进行调整，能够实现光刻光源长距离传输光路系统中光斑位置及形状的快速、准确调整，解决现有传输光路系统随着传输距离增长、反射镜增多，出现的传输光斑形状变差、光斑位置偏离光轴、调整过程中光斑位置及形状反复等问题。

(2)本发明能够大大缩短调整时间，并且无需反复调整。

(3)本发明无需更换或拆卸零件，无需光路重组，且成本低廉，易于行业应用。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明实施例提供的光刻光源传输光路系统的辅助调整装置的第一辅助架的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的光刻光源传输光路系统的辅助调整装置的第一辅助架的另一结构示意图；

图3为本发明实施例提供的光刻光源传输光路系统的辅助调整装置的第二辅助架的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的光刻光源传输光路系统的辅助调整装置的工作示意图；

图5为本发明实施例提供的光刻光源传输光路系统的辅助调整装置的另一工作示意图；

图6为本发明实施例提供的光刻光源传输光路系统的辅助调整方法的流程图；

图中附图标记如下：

1-第一辅助架 2-第二辅助架

11-标记部 11’-标记部

12-第一接口 21-反射镜

22-边框 23-第二接口

100-第一反射镜装置 101-第一反射镜

200-第二反射镜装置 201-第二反射镜

300-第三反射镜装置 301-第三反射镜

10-光源的出光口 20-照明系统底部模块的进光口

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

光刻光源的传输光路系统由多个反射镜装置组成，多个反射镜装置的结构可以相同或不同，用于将光源出射的激光导入到光刻机主机。由于随着传输光路距离的增加、反射镜装置的增多，容易出现调整到靠近光刻主机的位置，光斑形状变差、光斑位置偏离光轴，无法调整进主机的情况，采用本发明提供的光刻光源传输光路系统的辅助调整装置能够对每一反射镜装置的反射镜进行调整，将激光导入光刻机主机。

图1至图3示出了根据本发明的实施方式提供的光刻光源传输光路系统的辅助调整装置的示意图。如图1至图3所示,该光刻光源传输光路系统的辅助调整装置用于调整传输光路系统中的不同反射镜装置上的光斑，该光刻光源传输光路系统的辅助调整装置包括第一辅助架1和第二辅助架2，调整时第一辅助架1和第二辅助架2分别装配在相邻的不同的反射镜装置上，第一辅助架1和第二辅助架2相配合能够依次调整传输光路系统中不同反射镜装置上的光斑。

如图1和图2所示，第一辅助架1的前端表面设有透光的标记部11，标记部11位于第一辅助架1的中心，标记部11设置为狭长的十字型标记(如图1所示)或米字型标记(如图2中11’所示)，并且除标记部11外，第一辅助架1的前端表面其他部位均不透光，使得光线穿过标记部11后能够形成形状规则的光斑。

第一辅助架1的后端设有与反射镜装置或激光光源相配合连接的第一接口12，第一接口12的形状、尺寸大小与传输光路系统中的反射镜装置中相应的接口相匹配，使得第一辅助架1能够快速安装在不同的反射镜装置上，实现辅助调整装置在不同反射镜装置上的快速更换，节约调整时间。将第一辅助架1通过第一接口12安装在反射镜装置上后，根据光的传输原理，光线能够穿过标记部11在反射镜装置的反射镜上成像。

第一接口12的形状、尺寸大小也与激光光源上相应的接口相匹配，使得对第一反射镜装置100进行调整时，第一辅助架1能够快速安装在激光光源的出光口10处。

如图3所示，第二辅助架2的前端设有反射镜21，反射镜21装夹在第二辅助架2的边框22内，反射镜21的表面镀有金属反射膜，光线照射到反射镜上会形成反射；边框22不透光，使得光线在第二辅助架2上仅能发生反射。具体实施中，反射镜21为平面镜或曲面镜，本发明不具体限定。

第二辅助架2的后端设有与反射镜装置相配合连接的第二接口23，同样地，第二接口23的形状、尺寸大小与传输光路系统中的反射镜装置中相应的接口相匹配，使得第二辅助架2能够快速安装在不同的反射镜装置上。

图4和图5示出了根据本发明的实施方式提供的光刻光源传输光路系统的辅助调整装置的工作示意图。如图4和图5所示，传输光路系统中设有3个反射镜装置100、200以及300(本发明不局限于3个，可以为4个、5个或更多个)，激光从光源的出光口10处射出，经3次反射后，传输到光刻机照明系统底部模块的进光口20处，将光源出射的激光导入到光刻机主机。根据光的传输和反射原理，反射镜装置上的反射镜与反射镜装置的夹角为45°时，能够将激光全部导入到光刻机主机。

对光刻光源的传输光路系统中的反射镜装置进行调整时，先利用水平仪对每个反射镜装置进行调平再依次对每个反射镜装置利用本辅助调整装置进行调整。调平时，水平仪能够测量各装置放置的是否水平，并将其调整至水平。

对第一反射镜装置100的第一反射镜101进行调整时，将第一辅助架1通过第一接口12安装在光源的出光口10处，激光光源上设有与第一接口12相匹配的接口，使得第一辅助架1能够快速装配在激光光源上。激光光源发出的光线能够穿过第一辅助架1的标记部11投影在第一反射镜装置100的第一反射镜101上，成像形成第一光斑。若第一光斑位于第一反射镜101的中心位置并且第一光斑的形状与标记部11的形状相同，表明光斑的位置并未偏离光轴且光斑的形状正常，无需进行调整；若第一光斑不在第一反射镜101的中心位置，则光斑偏离光轴，需要对第一反射镜装置100进行调整，调整第一反射镜装置100的调整按钮，使第一光斑处于第一反射镜101的中心位置，即完成第一反射镜101的粗调。

具体实施中，调整按钮包括偏摆和俯仰按钮，调整按钮可设置为一体结构，同时调整反射镜的偏摆和俯仰；也可设置为两个不同的按钮，分别对第一反射镜101的偏摆和俯仰进行调整。

进一步地，对第一反射镜101进行精调，将光线导入光刻机照明系统底部模块的进光口20处。精调时，将第二辅助架2通过第二接口23安装在第一反射镜装置100的光线入口处，激光光源发出的光线穿过第一辅助架1的标记部11后能够照射在第二辅助架2的反射镜21上。

若第一反射镜101的偏摆角度和俯仰角度相对于第一反射镜装置100位置正确，由于第一辅助架1和第二辅助架2正向相对(第一辅助架1和第二辅助架2的中心连线竖直或水平)，照射到反射镜21上的光线将沿原光路返回再次穿过标记部11返回至光源的出光口10处，第一辅助架1的不透光部不会出现任何光斑。

若第一反射镜101的偏摆角度和俯仰角度相对于第一反射镜装置100存在一定偏差，即光斑偏离光轴，则经过反射镜21反射后的光线会部分投射在第一辅助架1的不透光部形成第二光斑，此时，调整第一反射镜装置100的调整按钮直至第二光斑消失，即可使经过反射镜21反射后的光线能够穿过标记部11的中心位置返回至光源的出光口10处，完成第一反射镜101的精调。

由于第二辅助架2和第一反射镜装置100的安装位置固定，那么通过观察经第二辅助架2的反射镜21反射回的光线位置来调整第一反射镜101，即可实现第一反射镜101的精调，结构简单，调整方便。

为了保证光斑调整的速度和准确性，第一辅助架1和第二辅助架2的大小和形状均相同，如图1至图3所示，第一辅助架1和第二辅助架2均为圆柱形，能够确保第一辅助架1和第二辅助架2位于反射镜的中轴线上，即第一辅助架1和第二辅助架2的中心连线水平。其他实施方式中，第一辅助架1和第二辅助架2的前端也可设为方形、矩形等其他形状。

优选实施中，第一辅助架1和第二辅助架2均为一体式结构，第一辅助架1和第二辅助架2的材质可以采用铝材，也可以使用不锈钢、陶瓷等不透明的材料，本发明不具体限定。

对第二反射镜装置200进行调整时，如图5所示，先将第一辅助架1从光源的出光口10处移除并将第二辅助架2从第一反射镜装置100移除；再将第一辅助架1安装在第一反射镜装置100的光线出口处，调整第二反射镜装置200的调整按钮对第二反射镜201进行粗调；第二反射镜201粗调完成后，将第二辅助架2安装在第二反射镜装置200的光线入口处，调整第二反射镜装置200的调整按钮对第二反射镜201进行精调。

具体地，将第一辅助架1放置在第一反射镜101的光线出口处，激光光源经过第一反射镜101反射后的反射光线穿过第一辅助架1的标记部11后在第二反射镜201上成像形成光斑，此时调整第二反射装置200的调整按钮，使第二反射镜201上的光斑位于第二反射镜201的中心处即可完成第二反射镜201的粗调。

将第二辅助架2放置在第二反射镜201的光线出口处，激光光源经过第一反射镜101反射后的反射光线穿过第一辅助架1的标记部11后经第二辅助架2的反射镜21反射后返回至第一反射镜101，若第二反射镜201的位置正确，反射光线经第二辅助架2的反射镜21反射后能够穿过第一辅助架1的标记部11的中心位置返回至第一反射镜101的中心处；若第二反射镜201的位置出现偏差，则经过反射镜21反射的光线不能够完全穿过第一辅助架1的标记部11的中心位置，光线会射偏，在第一辅助架1的不透光部产生光斑，此时，调整第二反射装置200的调整按钮直至第一辅助架1的不透光部的光斑消失，即可确定第二反射镜201的位置调整至中心位置，精调完成。

同样地，对第三反射镜装置300进行调整时，先将第一辅助架1和第二辅助架2分别从第一反射镜装置100和第二反射镜装置200移除，再将第一辅助架1放置在第二反射镜201的光线出口处，调整第三反射镜装置300的调整按钮对第三反射镜301进行粗调；第三反射镜301粗调完成后，将第二辅助架2安装在第三反射镜装置300的光线入口处，调整第三反射镜装置300的调整按对第三反射镜301进行精调。

本发明还提供了一种利用上述光刻光源传输光路系统的辅助调整装置进行调整的方法，如图6所示，包括如下步骤：

S1、利用水平仪调整传输光路系统中的每个反射镜装置到水平位置；

具体地，将每个反射镜装置调整到水平位置(即，反射镜装置水平放置)并保持后续装调过程中该位置不动。

本发明还可利用处水平仪之外的其他调平装置进行调平，利用水平仪调整简单方便，误差精度准确。

S2、将第一辅助架1放置在光源的出口处，调整第一反射镜装置100的调整按钮对第一反射镜101进行粗调；

将第一辅助架1放置在光源的出光口10处，激光光线透过第一辅助架1的标记部11产生的标记光斑在第一反射镜101处成像，调整第一反射镜装置100的调整按钮，能够调整光斑的位置及形状，当光线在第一反射镜101上形成的第一光斑位于第一反射镜101的中心位置时，第一反射镜101的粗调完成。

S3、所述第一反射镜粗调完成后，将第二辅助架2安装在第一反射镜装置100的光线入口处，调整第一反射镜装置100的调整按钮对第一反射镜101进行精调；

具体实施中，将第二辅助架2放置在第一反射镜101处，穿过第一辅助架1的标记部11的光线经由第二辅助架2的反射镜21反射后返回至光源的出光口10处，调整第一反射镜装置100的调整按钮直至第一辅助架1的不透光部产生的第二光斑消失，第一反射镜101的精调完成。

S4、第一反射镜101调整完成后，将第一辅助架1从光源的出光口10处移除，将第二辅助架2从第一反射镜装置100移除，并将第一辅助架1安装在第一反射镜装置100的光线出口处，调整第二反射镜装置200的调整按钮对第二反射镜201进行粗调；

S5、第二反射镜201粗调完成后，将第二辅助架2安装在第二反射镜装置200的光线入口处，调整第二反射镜装置200的调整按钮对第二反射镜201进行精调；

如图5所示，对第二反射镜201进行调整时，先将第一辅助架1安装在第一反射镜装置100的光线出口处进行粗调，粗调完成后，再将第二辅助架2安装在第二反射镜装置200的光线入口处进行精调。

具体实施中，将第一辅助架1放置在第一反射镜101处，激光光源经过第一反射镜101反射后的反射光线穿过第一辅助架1的标记部11后在第二反射镜201上成像形成光斑，调整第二反射装置200的调整按钮，使第二反射镜201上的光斑位于第二反射镜201的中心处，完成粗调。

将第二辅助架2放置在第二反射镜201处，激光光源经过第一反射镜101反射后的反射光线穿过第一辅助架1的标记部11后经第二辅助架2的反射镜21反射后返回至第一反射镜101，调整第二反射装置200的调整按钮，使出现在第一辅助架1的不透光部的光斑消失，即反射光线经第二辅助架2的反射镜21反射后返回至第一反射镜101的中心处，完成精调；至此第二反射镜201的调整完成。

重复步骤S4和S5,依次对传输光路系统中的后续反射镜装置的反射镜进行调整，直至传输光路系统中的反射镜装置全部调整完毕。

调整时，先将第一辅助架1和第二辅助架2从上一次调整好的反射镜装置上移除，再将其安装在需要调整的反射镜装置的相应位置进行调整。

本发明采用具有标记功能的第一辅助架和具有反射功能的第二辅助架配合，对光路传输系统中的反射镜装置上的反射镜进行调整，能够实现光刻光源长距离传输光路系统中光斑位置及形状的快速、准确调整，解决现有传输光路系统随着传输距离增长、反射镜增多，出现的传输光斑形状变差、光斑位置偏离光轴、调整过程中光斑位置及形状反复等问题；另外，本发明能够大大缩短调整时间，并且无需反复调整；此外，本发明无需更换或拆卸零件，无需光路重组，且成本低廉，易于行业应用。

需要指出的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种光刻光源传输光路系统的辅助调整装置，用于调整传输光路系统中的光斑，所述传输光路系统包括多个反射镜装置，其特征在于，所述辅助调整装置包括第一辅助架和第二辅助架，所述第一辅助架和所述第二辅助架能够分别安装在不同的所述反射镜装置上，所述第一辅助架的前端表面设有透光的标记部，所述标记部位于所述第一辅助架的中心，所述第一辅助架的后端设有能够与所述反射镜装置或激光光源相配合连接的第一接口，所述第二辅助架的前端设有反射元件，所述第二辅助架的后端设有能够与所述反射镜装置相配合连接的第二接口，所述激光光源发出的光线能够穿过所述第一辅助架的所述标记部在所述反射镜装置的表面成像形成第一光斑，并且所述第一光斑能够经所述第二辅助架的所述反射元件反射后返回至所述第一辅助架；

所述第一辅助架和第二辅助架为铝辅助架、不锈钢辅助架或陶瓷辅助架。

2.根据权利要求1所述的光刻光源传输光路系统的辅助调整装置，其特征在于，所述第一辅助架和所述第二辅助架的中心连线竖直或水平。

3.根据权利要求1所述的光刻光源传输光路系统的辅助调整装置，其特征在于，所述标记部的形状为狭长的十字型或米字型。

4.根据权利要求1所述的光刻光源传输光路系统的辅助调整装置，其特征在于，所述反射元件为平面镜或曲面镜。

5.根据权利要求4所述的光刻光源传输光路系统的辅助调整装置，其特征在于，所述反射元件的表面镀有金属反射膜。

6.根据权利要求4所述的光刻光源传输光路系统的辅助调整装置，其特征在于，所述反射元件可拆卸地安装在所述第二辅助架的边框内，所述边框不透光。

7.根据权利要求1中所述的光刻光源传输光路系统的辅助调整装置，其特征在于，所述第一辅助架和所述第二辅助架的形状相同。

8.一种光刻光源传输光路系统的调整方法，所述光刻光源传输光路系统的调整方法是根据权利要求1至7中任一项所述的光刻光源传输光路系统的辅助调整装置来实施的,其特征在于，包括如下步骤：

S1、利用水平仪调整传输光路系统中的每个反射镜装置到水平位置；

S2、将第一辅助架放置在光源的出口处，调整第一反射镜装置的调整按钮对第一反射镜进行粗调；

S3、所述第一反射镜粗调完成后，将第二辅助架安装在所述第一反射镜装置的光线入口处，调整所述第一反射镜装置的调整按钮对所述第一反射镜进行精调；

S4、所述第一反射镜调整完成后，将所述第一辅助架从光源的出口移除，将所述第二辅助架从所述第一反射镜装置移除，并将所述第一辅助架安装在所述第一反射镜装置的光线出口处，调整第二反射镜装置的调整按钮对第二反射镜进行粗调；

S5、所述第二反射镜粗调完成后，将所述第二辅助架安装在所述第二反射镜装置的光线入口处，调整所述第二反射镜装置的调整按钮对所述第二反射镜进行精调；

重复步骤S4和S5,依次对传输光路系统中的后续反射镜装置的反射镜进行调整，直至传输光路系统中的反射镜装置全部调整完毕。

9.根据权利要求8所述的光刻光源传输光路系统的调整方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

将所述第一辅助架放置在光源的出口处，调整所述第一反射镜装置的调整按钮，使光线在第一反射镜上形成的第一光斑位于第一反射镜的中心位置；

所述步骤S3包括：

将所述第二辅助架放置在所述第一反射镜装置的光线入口处，调整所述第一反射镜装置的调整按钮，使经所述第二辅助架的反射元件反射后投射在所述第一辅助架的不透光部上的第二光斑消失。