CN112015060B - 相位调制方法、相位调制器、标记对准系统及可读存储介质 - Google Patents

相位调制方法、相位调制器、标记对准系统及可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种相位调制方法、相位调制器、标记对准系统及可读存储介质，在调制频率一定的情况下，能够通过改变最大调制幅度和/或调制幅度数量，来对用于光学对准的激光进行相位调制，以抑制寄生干涉，使得所述调制频率对应的杂散光消失的光程差范围内的杂散光条纹对比度更接近于0，进而实现杂散光影响的消除，提高光学对准信号的精度。进一步地，本发明的技术方案，还可以通过改变调制频率来有效增大杂散光消失的光程差范围，以满足不同焦距的不同光学对准系统的需求，通用性高。

Description

相位调制方法、相位调制器、标记对准系统及可读存储介质
技术领域
本发明涉及光学对准与精密测量技术领域，特别涉及一种相位调制方法、相位调制器、标记对准系统及可读存储介质。
背景技术
在精密对准与测量领域中，光学对准程度对测量的精度和准确度都有很大影响，光学对准技术是科研人员关心和研究的一个热点。例如，在精密制造工程中利用无衍射光斑进行直线度测量时，无衍射光的环栅状光斑中心的对准精度对直线度误差测量精度具有决定性的影响；又如在扫描干涉场曝光技术中，光束重合程度直接影响着干涉场中的干涉条纹对比度，从而影响光栅掩模槽形的质量；又如在光刻机技术中，硅片待加工区域与掩模版的精确对准是确保在线宽不断缩小情况下硅片被正确加工的前提。因此在光学对准技术，需要控制用于光学对准的激光的偏振态外，还需要对该激光进行相位调制，以抑制杂散光的干扰，提高对准信号的精度。
但是，目前的相位调制技术，通用性较差，只能使某个光程差范围的寄生干涉(即杂散光)影响消失，光程差范围有限，不能满足其他光程差范围的应用需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种相位调制方法、相位调制器、标记对准系统及可读存储介质，能够对用于光学对准的激光进行相位调制，抑制寄生干涉影响，减小杂散光条纹对比度，并能有效控制杂散光消失的光程差范围。
为了实现上述目的，本发明提供一种相位调制方法，用于光信号相位调制，包括：
步骤1、取相同的调制频率，进行多次测量，每次测量的调制幅度数量和/或最大调制幅度不同，且每次测量时在相应的所述调制幅度数量的调制幅度之间周期性地切换调制幅度；
步骤2、比较所述多次测量的结果，获得所述调制频率下的最优测量结果对应的调制幅度数量和最大调制幅度。
可选地，每次测量的调制幅度数量大于2。
可选地，进行所述多次测量的过程中，取相同的调制幅度数量，增大最大调制幅度；或，取相同的最大调制幅度，增加调制幅度数量；或，降低最大调制幅度的同时，增加调制幅度数量。
可选地，所述的相位调制方法还包括：步骤3、改变调制频率，并分析不同调制频率对应的测量结果，以确定所有测量结果中的最优测量结果对应的调制频率、调制幅度数量和最大调制幅度；所述步骤3先于步骤1被执行，或后于步骤2被执行，或后于步骤1且先于步骤2被执行。
可选地，每次测量的结果为每次测量后得到的实际观察到的杂散光对比度，其中，某次测量后得到的实际观察到的杂散光对比度为：
C(z)＝d1C1(z)+d2C2(z)+...+diCi(z)+...+dnCn(z)，d1+d2+...+di+...+dn＝1，
式中，n为所述某次测量的调制幅度数量，di为所述某次测量的第i个调制幅度的占空比，Ci(z)为所述某次测量的第i个调制幅度下探测信号的杂散光条纹的对比度。
可选地，所述最优测量结果为得到的所有的所述实际观察到的杂散光对比度中最接近0的所述实际观察到的杂散光对比度。
基于同一发明构思，本发明还提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明所述的相位调制方法。
基于同一发明构思，本发明还提供一种相位调制器，用于光信号相位调制，包括：
频率选择单元，用于为每次测量选取相同的调制频率；
最大调制幅度选择单元，用于为每次测量选取对应的最大调制幅度；
调制幅度数量选择单元，用于为每次测量选取对应的调制幅度数量；以及，
调制单元，用于根据每次测量所对应的所述频率选择单元、所述最大调制幅度选择单元以及调制幅度数量选择单元的选择结果，为每次测量提供调制频率以及包括最大调制幅度在内的所述调制幅度数量的调制幅度，且在每次测量时在所对应的所述调制幅度数量的调制幅度之间周期性地切换调制幅度。
可选地，所述调制幅度数量选择单元为每次测量所选取的调制幅度数量均大于2。
可选地，当有多次测量用于确定一调制频率下的最优测量结果对应的调制幅度数量和最大调制幅度时，所述调制幅度数量选择单元为所述多次测量均选取相同的调制幅度数量，同时所述最大调制幅度选择单元为所述多次测量所选取的所有的最大调制幅度是按照测量次序的增加而逐渐增大的；或，所述最大调制幅度选择单元为所述多次测量选取相同的最大调制幅度，同时所述调制幅度数量选择单元为所述多次测量所选取的所有的调制幅度数量是按照测量次序的增加而逐渐增加的；或，在所述最大调制幅度选择单元为所述多次测量中的某次测量所选取的最大调制幅度降低的同时，所述调制幅度数量选择单元为所述某次测量所选取的调制幅度数量增加。
可选地，当有多次测量用于确定最优测量结果对应的调制频率、调制幅度数量和最大调制幅度时，所述频率选择单元还用于为所述多次测量选取不同的调制频率；所述最大调制幅度选择单元还用于为所述多次测量选取相同的最大调制幅度；所述调制幅度数量选择单元还用于为所述多次测量选取相同的调制幅度数量。
可选地，每次测量的结果为每次测量后得到的实际观察到的杂散光对比度，其中，某次测量后得到的实际观察到的杂散光对比度为：
C(z)＝d1C1(z)+d2C2(z)+...+diCi(z)+...+dnCn(z)，d1+d2+...+di+...+dn＝1，
式中，n为所述某次测量的调制幅度数量，di为所述某次测量的第i个调制幅度的占空比，Ci(z)为所述某次测量的第i个调制幅度下探测信号的杂散光条纹的对比度。
可选地，当有多次测量用于确定最优测量结果对应的调制频率、调制幅度数量和最大调制幅度时，所述最优测量结果为所述多次测量后得到的所有的所述实际观察到的杂散光对比度中最接近0的所述实际观察到的杂散光对比度。
基于同一发明构思，本发明还提供一种标记对准系统，包括激光光源、光隔离器、如本发明所述的相位调制器、第一反射镜组、偏振分束器、透镜组、对准标记、第二反射镜组以及条纹对比度观测器；其中，所述激光光源出射的激光经过所述光学隔离器照射至所述相位调制器进行相位调制，经调制后的激光信号经过第一反射镜组后照射到所述偏振分束器上，再通过所述透镜组出射到所述对准标记上，所述对准标记产生的条纹光再通过所述透镜组、所述偏振分束器以及第二反射镜组，出射到所述条纹对比度观测器上。
可选地，所述标记对准系统为光刻对准系统，所述对准标记设置于硅片上，或设置于掩模版上，或设置于用于承载所述硅片的工件台上。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：
本发明的技术方案，能够提供一种多调制幅度的相位调制方案，在调制频率一定的情况下，能够通过改变最大调制幅度和/或调制幅度数量，来对用于光学对准的激光进行相位调制，以抑制寄生干涉，使得所述调制频率对应的杂散光消失的光程差范围内的杂散光条纹对比度更接近于0，进而实现杂散光影响的消除，提高光学对准信号的精度。
进一步地，本发明的技术方案，还可以通过改变调制频率来有效增大杂散光消失的光程差范围，以满足不同焦距的不同光学对准系统的需求，通用性高。
此外，本发明的技术方案，能用于对消除杂散光影响范围有要求的任意光学系统中，例如用于光刻对准系统中，以实现掩模对准或硅片对准，可以使不同时间进入掩模板上的对准标记或硅片上的对准标记或工件台上的对准标记的主光束和杂散光的频率不同，从而抑制寄生干涉，减小杂散光条纹与主光束条纹之间的对比度，控制杂散光消失的光程差范围，进而实现杂散光影响的消除，提高对准精度。
附图说明
图1是一光通过一电光晶体的示意图。
图2是采用一个调制幅度(即方式1)对光信号进行相位调制后所观察到的条纹对比度。
图3是采用两个调制幅度切换(即方式2)以对光信号进行相位调制后所观察到的条纹对比度。
图4是本发明具体实施例的相位调制方法中，当f＝1.75GHz，
Figure BDA0002079275550000041
时，采用不同调制幅度数量(即方式3和方式4)对光信号进行相位调制后观察到的条纹对比度。
图5是本发明具体实施例的相位调制方法中，当f＝1.75GHz，
Figure BDA0002079275550000042
时，采用不同调制幅度数量(即方式5和方式6)对光信号进行相位调制后观察到的条纹对比度。
图6是本发明具体实施例的相位调制方法中，当f＝1.75GHz，n＝6时，采用不同的最大调制幅度(即方式3和方式5)对光信号进行相位调制后观察到的条纹对比度。
图7是本发明具体实施例的相位调制方法中，当f＝1.75GHz，n＝8时，采用不同的最大调制幅度(即方式4和方式6)对光信号进行相位调制后观察到的条纹对比度。
图8是本发明具体实施例的相位调制方法中，当f＝1.75GHz时，采用降低最大调制幅度时增加调制幅度的数量的方式(即方式5和方式4)对光信号进行相位调制后观察到的条纹对比度。
图9是本发明具体实施例的相位调制方法中，最大调制幅度及调制幅度数量不变时，采用不同的调制频率f对光信号进行相位调制后观察到的条纹对比度。
图10是本发明具体实施例的相位调制器的功能模块示意图。
图11是本发明具体实施例的标记对准系统的光路示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
为了更好的理解本发明的技术方案，在此先将本发明的技术方案的基本原理做下简单介绍。
请参考图1，角频率为ω的光通过一电光晶体后的振幅表达式为：
Figure BDA0002079275550000051
其中
Figure BDA0002079275550000052
Figure BDA0002079275550000053
为所述光的相位，λ为光的波长，E0为光在电光晶体之前的振幅，d为光在电光晶体中的穿梭距离，υ为外加电场的角频率。
例如在硅片对准系统等光学对准系统中，理想情况下光探测器所接收的对准信号(即探测信号或探测结果)是硅片上的对准标记(即衍射光栅)的正负一级衍射光通过掩模版后的叠加光强，但在实际情况下，激光在硅片上的对准标记和透镜组间、透镜组中的镜片间会发生反射，引入杂散光，继而产生寄生干涉，由此实际的探测信号的强度为：
Figure BDA0002079275550000054
其中，E1和E2分别是对准标记(即衍射光栅)的正负一级衍射光通过掩模版后的振幅，E3是寄生干涉通过掩模版后的振幅，
Figure BDA0002079275550000065
和
Figure BDA0002079275550000066
分别为对准标记(即衍射光栅)的正负一级衍射光以及寄生干涉通过掩模版后的相位。其中寄生干涉相对于对准标记(即衍射光栅)的正负一级衍射光具有显着的路径差异，得到的探测信号中的寄生干涉信号的强度为
Figure BDA0002079275550000061
其中
Figure BDA0002079275550000062
c是光速，PD是寄生干涉与主光束(即正一级衍射光或负一级衍射光)之间光程差，
Figure BDA0002079275550000063
为寄生干涉的调制相位(即调制幅度)，R为寄生干涉对应的对准标记的衍射效率归一化的系数，x为对准标记的位置，xp为对准标记的光栅周期，J0是零阶贝塞尔函数。进而得到探测信号中的寄生干涉和主光束(即正一级衍射光或负一级衍射光)之间的条纹对比度
Figure BDA0002079275550000064
其中c是光速，PD是光程差，f为调制频率。
由上可知有调制幅度
Figure BDA00020792755500000612
和调制频率f两个自由度。如果取相同的调制频率，让调制幅度在
Figure BDA00020792755500000614
与
Figure BDA00020792755500000613
之间周期性地切换，使得对比度C也在两个对应值C1(即调制幅度
Figure BDA00020792755500000610
对应的条纹对比度)和C2(即调制幅度
Figure BDA0002079275550000069
对应的条纹对比度)之间周期性切换。如果周期性地切换调制幅度的开关频率足够高(例如≈1Mhz)，即在一个探测时间段内让调制幅度在
Figure BDA0002079275550000068
与
Figure BDA0002079275550000067
之间周期性地高频切换，则由于条纹对比度探测器的响应较慢，所以条纹对比度探测器实际观察到的对比度是两个调制幅度下的对比度值的加权平均值，即实际观察到的对比度C变为：C(z)＝d C1(z)+(1-d)C2(z)，d为调制幅度
Figure BDA00020792755500000611
的占空比。
同理可知，取相同的调制频率，让调制幅度在n个调制幅度之间周期性地高频切换，则实际观察到的对比度为：
C(z)＝d1C1(z)+d2C2(z)+...+diCi(z)+...+dnCn(z)，d1+d2+...+di+...+dn＝1，
式中，n为所述某次测量的调制幅度数量，di为所述某次测量的第i个调制幅度的占空比，Ci(z)为所述某次测量的第i个调制幅度下探测信号的杂散光条纹的对比度。
基于此，本发明提供一种相位调制方法、相位调制器、标记对准系统及可读存储介质，应用在对消除杂散光影响范围有要求的光学领域，在调制频率一定的情况下，通过改变调制幅度大小和调制幅度数量，使不同时间进入掩模版中的主光束和杂散光的频率不同，从而抑制寄生干涉，减小杂散光条纹对比度，从而满足某些特定光程差范围的应用需求；并进一步在最大调制幅度和调制幅度数量一定的情况下，根据不同光学对准系统的不同焦距改变调制频率，以有效控制杂散光消失的光程差范围，提高对准信号的精度和通用性。
下面结合具体实施例来对本发明的技术方案做详细的描述。
实施例一
本实施例提供一种相位调制方法，用于光学对准，包括：
步骤1、取相同的调制频率，进行多次测量，每次测量的调制幅度数量和/或最大调制幅度不同，且每次测量时在相应的多个调制幅度之间周期性地切换调制幅度；
步骤2、比较所述多次测量的结果，获得所述调制频率下的最优测量结果对应的调制幅度数量和最大调制幅度。
基于上述的基本原理中的介绍，在步骤1中，当调制频率一定时，某次测量中设定的调制幅度数量为n，最大调制幅度为
Figure BDA0002079275550000071
则在该次测量的时间段内，会将包括最大调制幅度
Figure BDA0002079275550000072
在内的n个调制幅度进行周期性切换，切换频率足够高(例如≈1Mhz)，则该次测量后得到的实际观察到的杂散光对比度为：
C(z)＝d1C1(z)+d2C2(z)+...+diCi(z)+...+dnCn(z)，d1+d2+...+di+...+dn＝1，
式中，di为该次测量的第i个调制幅度的占空比，Ci(z)为该次测量的第i个调制幅度下探测信号的杂散光条纹的对比度。
在步骤1中，每次测量的调制幅度数量大于2，例如为4、6、8等，且在进行所述多次测量的过程中，可以取相同的调制幅度数量，同时增大最大调制幅度；和/或，取相同的最大调制幅度，同时增加调制幅度数量；和/或，降低最大调制幅度的同时，增加调制幅度数量。下面结合附图2至8来详细说明本实施例的效果。
请参考图2，图2给出了采用一个调制幅度对光信号进行相位调制后实际观察到的条纹对比度，此时f＝4.7GHz，n＝1，
Figure BDA0002079275550000073
这种方式定义为调制方式1，简称方式1。
请参考图3，图3给出了采用两个调制幅度高频切换(即调制幅度数量n＝2，)对光信号进行相位调制后实际观察到的条纹对比度，此时f＝4.7GHz，
Figure BDA0002079275550000081
Figure BDA0002079275550000082
d＝0.48，这种方式定义为调制方式2，简称方式2。
对比图2、图3可以发现，调制幅度数量n由单个增加至多个时，可使杂散光影响消失的光程差由一点增加至一定范围(即曲线的底部有一个点变成了一条基本平行于横轴的线)。
请参考图4，图4给出f＝1.75GHz，
Figure BDA0002079275550000083
时，采用不同调制幅度数量n对光信号进行相位调制后实际观察到的条纹对比度，其中一个调制方式定义为调制方式3，简称方式3，方式3中n＝6，即在方式3下采用六个调制幅度周期性高频切换，另一个调制方式定义为调制方式4，简称方式4，方式4中n＝8，即在方式4下采用八个调制幅度周期性高频切换。从图4中，可以发现，在调制频率f和最大调制幅度
Figure BDA0002079275550000084
一定的情况下，增加调制幅度数量n，可以使一定光程差范围内的杂散光条纹对比度更接近于0，即方式4相比方式3，相同光程差范围内的杂散光条纹对比度更接近于0。
请参考图5，图5给出f＝1.75GHz，
Figure BDA0002079275550000085
时，不同调制幅度数量调制观察到的条纹对比度，其中一个调制方式定义为调制方式5，简称方式5，方式5中n＝6，即在方式5下采用六个调制幅度周期性高频切换，另一个调制方式定义为调制方式6，简称方式6，方式6中n＝8，即在方式6下采用八个调制幅度周期性高频切换。从图5中同样可以发现，在调制频率f和最大调制幅度
Figure BDA0002079275550000086
一定的情况下，增加调制幅度数量n，可以使一定光程差范围内的杂散光条纹对比度更接近于0，即方式6相比方式5，相同光程差范围内的杂散光条纹对比度更接近于0。
因此，图4和图5均说明，在本实施例的相位调制方法的步骤中，调制频率f及最大调制幅度
Figure BDA0002079275550000087
一定的情况下，增加调制幅度数量n，可以使一定光程差范围内的杂散光条纹对比度更接近于0。进一步结合图2和图3说明，本实施例的相位调制方法，能有效增大杂散光消失的光程差范围，并且可以进一步使条纹对比度更接近于0，能够满足对消除特定的光程差范围内的寄生干涉有要求的光学系统的要求。
请参考图6，图6给出了方式3和方式5下实际观察到的条纹对比度，其中，方式3中，f＝1.75GHz，n＝6(即六个调制幅度高频切换)，
Figure BDA0002079275550000088
方式5中，f＝1.75GHz，n＝6(即六个调制幅度高频切换)，
Figure BDA0002079275550000092
从图6中，可以发现，在调制频率f和调制幅度数量n一定的情况下，增加最大调制幅度
Figure BDA0002079275550000093
可以使一定光程差范围内的杂散光条纹对比度更接近于0，即方式5相比方式3，相同光程差范围内的杂散光条纹对比度更接近于0。
请参考图7，图7给出方式4和方式6下实际观察到的条纹对比度，其中，方式4中，f＝1.75GHz，n＝8(即8个调制幅度高频切换)，
Figure BDA0002079275550000094
方式6中，f＝1.75GHz，n＝8(即8个调制幅度高频切换)，
Figure BDA0002079275550000095
从图7中同样可以发现，在调制频率f和调制幅度数量n一定的情况下，增加最大调制幅度
Figure BDA0002079275550000096
可以使一定光程差范围内的杂散光条纹对比度更接近于0。
因此，图6和图7均说明，在本实施例的相位调制方法的步骤1中，在调制频率f及调制幅度数量n一定的情况下，增大最大调制幅度
Figure BDA0002079275550000097
可有效增大杂散光消失的光程差范围，并可以使一定光程差范围内的杂散光条纹对比度更接近于0；进一步结合图2和图3说明，本实施例的相位调制方法，能有效增大杂散光消失的光程差范围，并且可以进一步使条纹对比度更接近于0，能够满足对消除特定的光程差范围内的寄生干涉有要求的光学系统的要求。
此外，请参考图1，每个电光晶体都有其对应的灵敏度值(单位为rad/V)，而电光晶体的点指向性(单位为mrad/K)会因调制电压V的施加使电光晶体温度升高，经过调制后的光束将发生偏移，即光束的偏移角θ与施加的调制电压V成正比。当调制幅度
Figure BDA0002079275550000091
过大时，即调制电压V过大时，调制后的光束有可能会发生角度过大的偏移，从而影响进入对准模块的信号功率。因此，在每次测量时，也需要控制最大调制幅度(即对应的最大调制电压V)的大小。
请参考图8，图8给出了方式4和方式5下实际观察到的条纹对比度，其中，方式4中，f＝1.75GHz，n＝8(即8个调制幅度高频切换)，
Figure BDA0002079275550000098
方式5中，f＝1.75GHz，n＝6(即6个调制幅度高频切换)，
Figure BDA0002079275550000099
从图8中可以发现，方式4相当于是在方式5的基础上，将最大调制幅度
Figure BDA00020792755500000910
由7.0rad减小为5.6rad，即减小最大调制电压V，同时将调制幅度数量n由6增加至8而得到，且方式4和方式5的调制效果几乎一致。由此说明，在本实施例的相位调制方法的步骤1中，在调制频率f一定的情况下，在降低最大调制幅度
Figure BDA00020792755500000911
时增加调制幅度数量n，也能够使得一定光程差范围内的寄生干涉影响消失，并且可以减小光束的偏移，提高对准信号的精度。进一步结合图2和图3说明，本实施例的相位调制方法，能有效增大杂散光消失的光程差范围，并且可以进一步使条纹对比度更接近于0，能够满足对消除特定的光程差范围内的寄生干涉有要求的光学系统的要求。
在步骤2中，可以比较步骤1中进行的所有测量结果，并从中找出实际观察到的杂散光条纹对比度最接近于0的结果作为最优测量结果，该结果对应的调制频率、调制幅度数量和最大调制幅度为最终确定的用于实际光学对准的相位调制参数，之后可以采用确定出来的调制频率、调制幅度数量和最大调制幅度对光学对准信号进行相位调制，以得到所需的高精度光学对准信号。
综上所述，本实施例的多调制幅度的相位调制方法，在调制频率一定的情况下，能够通过改变最大调制幅度和/或调制幅度数量，来对用于光学对准的激光进行相位调制，以抑制寄生干涉，使得所述调制频率对应的杂散光消失的光程差范围内的杂散光条纹对比度更接近于0，进而实现杂散光影响的消除，提高光学对准信号的精度。本实施例的相位调制方法可以适用于一些已知其最优调制频率的光学对准系统中，进而通过步骤1和2的操作，得到该系统最优的调制幅度数量和最大调制幅度。
实施例二
不同光学对准系统中不同透镜组的焦距各不相同，由此导致杂散光产生的光程差的位置和范围也不同，而调制频率f能够决定杂散光条纹对比度的光程差范围和位置。为了能够满足不同光学对准系统的不同需求，本实施例提供一种相位调制方法，其与实施例一相比，在执行步骤1和2之后，还执行步骤3：改变调制频率，并分析最大调制幅度相同及调制幅度数量相同时，不同调制频率对应的测量结果，以确定所有测量结果中的最优测量结果对应的调制频率、调制幅度数量和最大调制幅度。
具体地，在步骤3中，可以根据不同系统的需求，计算因反射引入的寄生干涉产生的光程差，进而计算出相位调制所需要的初始调制频率和最大调制幅度，进而通过改变调制频率，来压缩或拉伸实际观察到的杂散光条纹对比度曲线，以改变杂散光条纹对比度为0的光程差范围，使此处杂散光影响消失，适应光学对准系统中透镜组焦距的变化。
其中，根据系统要求，杂散光消失的光程差最大位置为PDm(透镜组引入的杂散光影响较大，其引入光程差的位置PDm(mm)＝2F，式中F透镜组的焦距，其他部分引入的杂散光影响较小，光程差位置小于2F)，初步确定调制频率f＝4.7×64/(PDm+20)(GHz)；系统允许的最大光束偏移角为θ；相位调制器的灵敏度为S(rad/V)，点指向性为B(mrad/K)，则最大调制幅度
Figure BDA0002079275550000111
其中系数A1的单位为K/V。例如一光学对准系统中，激光在硅片标记和透镜组间、透镜组中镜片间发生反射，且主要在光程差为硅片与透镜组间两倍距离时引入杂散光，产生寄生干涉，该透镜组焦距为75mm，因此杂散光主要在光程差75mm×2＝150mm处产生寄生干涉，通过减小调制频率f，对比度曲线向右拉伸，杂散光消失的光程差范围向右扩大，使PD＝150mm处杂散光条纹对比度为0，消除此处寄生干涉的影响。
请参考图9，图9给出了最大调制幅度度
Figure BDA0002079275550000112
及调制幅度数量n不变时，改变调制频率f，实际观察到的杂散光条纹对比度。从图9中，可以发现当调制频率f变大时，杂散光条纹对比度曲线向左压缩，杂散光消失的光程差范围缩短；反之，当调制频率f变小时，杂散光条纹对比度曲线向右拉伸，杂散光消失的光程差范围增大。由此说明，本实施的相位调制方法，可以通过改变调制频率来实现杂散光消失的光程差范围的变化。此外，当调制频率f一定，最大调制幅度
Figure BDA0002079275550000113
时，调制幅度数量n＝6和n＝8的调制效果基本相同，此时优先选用调制幅度数量n＝6；当调制频率f一定，最大调制幅度
Figure BDA0002079275550000114
时，优先选用调制幅度数量n＝6进行调制，可满足系统要求。
在本实施例中，先执行步骤1和2，然后步骤3以改变调制频率，并分析最大调制幅度相同及调制幅度数量相同(其中的最大调制幅度和调制幅度数量为步骤2中确定出的最优测量结果对应的最大调制幅度和调制幅度数量)时，不同调制频率对应的测量结果，进而从步骤3中的所有测量结果中，确定出最优测量结果，该最优测量结果对应的杂散光消失的光程差范围最佳，且杂散光条纹对比度最接近于0，由此可以得到该最优测量结果对应的调制频率f、调制幅度数量n和最大调制幅度
Figure BDA0002079275550000115
进而作为最终确定的用于对应的光学对准系统的实际光学对准的相位调制参数，之后可以采用确定出来的调制频率、调制幅度数量和最大调制幅度对该光学对准系统的光学对准信号进行相位调制，以得到所需的高精度光学对准信号。
本实施例的相位调制方法，可以应用于其中一些部件(例如透镜组或者透镜片等)被更换而导致调制频率变化的光学对准系统的相位调制。步骤1中选取的调制频率为在系统的部件被更换前的调制频率，步骤3中改变的调制频率为系统的部件被更换后的调制频率。
实施例三
为了能够满足不同光学对准系统的需求，本实施例提供一种相位调制方法，与实施例二的区别在于，按照依次执行步骤3、步骤1、步骤2的顺序来实现，即本实施例的相位调制方法具体包括：
首先，执行步骤3：通过光学对准系统的需求确定初始的调制频率和最大调制幅度，进而在最大调制幅度及调制幅度数量均相同时，改变调制频率，以得到不同调制频率对应的测量结果，从这些调制频率对应的测结果中确定出最优测量结果，并得到该最优测量结果对应的调制频率作为最优调制频率；
接着，执行步骤1：取所述最优调制频率作为后续多次测量的共同调制频率，进行多次测量，每次测量的调制幅度数量和/或最大调制幅度不同，且每次测量时在相应的多个调制幅度之间周期性地切换调制幅度；
然后，执行步骤2：比较步骤1中的所有测量的结果，获得所述最优调制频率下的最优测量结果对应的调制幅度数量和最大调制幅度，继而得到用于对应的光学对准系统的实际光学对准的调制频率、调制幅度数量和最大调制幅度，之后可以采用确定出来的调制频率、调制幅度数量和最大调制幅度对该光学对准系统的光学对准信号进行相位调制，以得到所需的高精度光学对准信号。
本实施例的相位调制方法，先执行步骤3，再依次执行步骤1和2，可以避免实施例二中在步骤1中选取的调制频率本身与待响应的光学对准系统的需求相差太远，而造成步骤3中的计算量增加以及步骤3得到最优结果误差较大的问题。而且本实施例的相位调制方法，能够适用于一些不知系统的初始调制频率等的情况，可以先通过步骤3计算出初始调制频率等，并通过在初始调制频率基础上改变调制频率，进而通过步骤1和2找出最优的调制幅度数量和最大调制幅度。
实施例四
为了能够满足不同光学对准系统的需求，本实施例提供一种相位调制方法，与实施例三的区别在于，按照依次执行步骤1、3和步骤2的顺序，且在步骤3中每次改变后均按照步骤1的方式进行多次测量，即本实施例的相位调制方法具体包括：
步骤1、取相同的调制频率，进行多次测量，每次测量的调制幅度数量和/或最大调制幅度不同，且每次测量时在相应的多个调制幅度之间周期性地切换调制幅度，其中，步骤1中按照实施例二中的方式选取初始调制频率和初始的最大调制幅度，具体为：通过光学对准系统的需求确定初始的调制频率f＝4.7×64/(PDm+20)(GHz)，最大调制幅度
Figure BDA0002079275550000131
其中θ为系统允许的最大光束偏移角为；S为相位调制器的灵敏度，单位为rad/V，B为点指向性，单位为mrad/K。
步骤3、改变调制频率，并按照步骤1的方式进行多次测量，也可以说是循环执行步骤1，由此综合步骤1和步骤3可以得到不同频率下的多种测量结果。
步骤2、比较步骤3中得到的所有测量的结果(或者说比较步骤1和步骤3综合的所有测量结果)，以获得最优测量结果(即实际观察到的杂散光条纹对比度最接近0)对应的调制频率、调制幅度数量和最大调制幅度。之后可以采用确定出来的调制频率、调制幅度数量和最大调制幅度对该光学对准系统的光学对准信号进行相位调制，以得到所需的高精度光学对准信号。
本实施例的相位调制方法，先执行步骤1，再执行步骤3且在步骤3中包含循环执行步骤1的过程，再依次执行步骤2，相对实施例三，可以得到更加符合相应的光学对准系统所需的调制频率、调制幅度数量和最大调制幅度，能够更进一步的提高其对准信号的相位调制效果。
实施例五
基于同一发明构思，本实施例提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序可以包括代码/计算机可执行指令，所述计算机程序被处理器执行时能够实现上述各实施例所述的相位调制方法。
所述可读存储介质可以是能够包含、存储、传送、传播或传输指令的任意介质。例如，所述计算机存储介质可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外或半导体系统、装置、器件或传播介质。所述计算机存储介质的具体示例包括：磁存储装置，如磁带或硬盘(HDD)；光存储装置，如光盘(CD-ROM)；存储器，如随机存取存储器(RAM)或闪存；和/或有线/无线通信链路。
实施例六
基于同一发明构思，请参考图10，本实施例提供一种相位调制器3，用于实现上述各实施例中的相位调制方法，包括：频率选择单元31、最大调制幅度选择单元32、调制幅度数量选择单元33以及调制单元34。频率选择单元31用于为每次测量选取相同的调制频率；最大调制幅度选择单元32用于为每次测量选取对应的最大调制幅度；调制幅度数量选择单元33用于为每次测量选取对应的调制幅度数量；调制单元34用于根据每次测量所对应的所述频率选择单元、所述最大调制幅度选择单元以及调制幅度数量选择单元的选择结果，为每次测量提供调制频率以及包括最大调制幅度在内的所述调制幅度数量的调制幅度，且在每次测量时在所对应的所述调制幅度数量的调制幅度之间周期性地切换调制幅度。
其中，所述调制幅度数量选择单元33为每次测量所选取的调制幅度数量n均大于2，例如n为6或8。
在本实施例的相位调制器3被实际应用于光信号的相位调制的过程中，有多次测量(即对一光信号有多次相位调制)，以用于确定一调制频率f下的最优测量结果对应的调制幅度数量和最大调制幅度时，请参考图4和图5，所述调制幅度数量选择单元33为所述多次测量均选取相同的调制幅度数量n，同时所述最大调制幅度选择单元32为所述多次测量所选取的所有的最大调制幅度
Figure BDA0002079275550000141
是按照测量次序的增加而逐渐增大的；或者，请参考图6和图7，所述最大调制幅度选择单元32为所述多次测量选取相同的最大调制幅度
Figure BDA0002079275550000142
同时所述调制幅度数量选择单元33为所述多次测量所选取的所有的调制幅度数量n是按照测量次序的增加而逐渐增加的；再或者，请参考图8，在所述最大调制幅度选择单元32为所述多次测量中的某次测量所选取的最大调制幅度
Figure BDA0002079275550000143
降低的同时，所述调制幅度数量选择单元33为所述某次测量所选取的调制幅度数量n增加。
在本实施例的相位调制器3被实际应用于光信号的相位调制的过程中，当有多次测量用于确定最优测量结果对应的调制频率f、调制幅度数量n和最大调制幅度
Figure BDA0002079275550000144
时，所述频率选择单元31还用于为所述多次测量选取不同的调制频率；所述最大调制幅度选择单元32还用于为所述多次测量选取相同的最大调制幅度；所述调制幅度数量选择单元33还用于为所述多次测量选取相同的调制幅度数量。
频率选择单元31、最大调制幅度选择单元32、调制幅度数量选择单元33以及调制单元34的相互配合可以实现上述各实施例的相位调制方法中的步骤1至步骤3。且在相位调制器3每次调制后的光信号用于光学对准后会被一条纹对比度观测器探测到，条纹对比度观测器每次测量的结果为实际观察到的杂散光对比度，其中，条纹对比度观测器某次测量(即相位调制器3某次调制)后得到的实际观察到的杂散光对比度为：
C(z)＝d1C1(z)+d2C2(z)+...+diCi(z)+...+dnCn(z)，d1+d2+...+di+...+dn＝1，
式中，n为所述某次测量的调制幅度数量，di为所述某次测量的第i个调制幅度的占空比，Ci(z)为所述某次测量的第i个调制幅度下探测信号的杂散光条纹的对比度。
其中，当有多次测量用于确定最优测量结果对应的调制频率、调制幅度数量和最大调制幅度时，所述最优测量结果为所述多次测量后得到的所有的所述实际观察到的杂散光对比度中最接近0的所述实际观察到的杂散光对比度。所述最优测量结果对应的调制频率、最大调制幅度以及调制幅度数量为相位调制器3应用到光学对准系统中实际所需的相位调制参数。
可以理解的是，频率选择单元31、最大调制幅度选择单元32、调制幅度数量选择单元33以及调制单元34可以合并在一个模块中实现，或者其中的任意一个单元可以被拆分成多个模块，或者，这些单元中的一个或多个单元的至少部分功能可以与其他单元的至少部分功能相结合，并在一个模块中实现。此外，频率选择单元31、最大调制幅度选择单元32、调制幅度数量选择单元33以及调制单元34中的至少一个可以至少被部分地实现为硬件电路，例如现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、片上系统、基板上的系统、封装上的系统、专用集成电路(ASIC)，或可以以对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式等硬件或固件来实现，或以软件、硬件以及固件三种实现方式的适当组合来实现。或者，频率选择单元31、最大调制幅度选择单元32、调制幅度数量选择单元33以及调制单元34中的至少一个可以至少被部分地实现为计算机程序模块，当该程序被计算机运行时，可以执行相应模块的功能。
实施例七
基于同一发明构思，请参考图11，本实施例提供一种标记对准系统，包括激光光源1、光隔离器2(可以为法拉第隔离器)、如本发明实施例六所述的相位调制器3、主要有反射镜4和反射镜5组成的第一反射镜组、偏振分束器6、透镜组7、对准标记8、第二反射镜组9以及条纹对比度观测器10；其中，所述激光光源1出射的激光经过所述光学隔离器2照射至所述相位调制器3进行相位调制，经调制后的激光信号依次经过第一反射镜组的反射镜4和反射镜5后照射到所述偏振分束器6上，再通过所述透镜组7出射到所述对准标记8上，所述对准标记8为光栅，通过对准标记8后的衍射光再通过所述透镜组7、所述偏振分束器6以及第二反射镜组9，出射到所述条纹对比度观测器10上。
其中，所述标记对准系统为光刻对准系统，所述对准标记8可以设置于硅片(未图示)上以用于硅片对准，或设置于掩模版(未图示)上以用于掩模版对准，或设置于用于承载所述硅片的工件台上以用于掩模版或硅片的对准。
本实施例的标记对准系统，能用于对消除杂散光影响范围有要求的任意光学系统中，例如用于光刻对准系统中，以实现掩模对准或硅片对准，可以使不同时间进入掩模板上的对准标记或硅片上的对准标记或工件台上的对准标记的主光束和杂散光的频率不同，从而抑制寄生干涉，减小杂散光条纹与主光束条纹之间的对比度，控制杂散光消失的光程差范围，进而实现杂散光影响的消除，提高对准精度。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。例如将上述多个实施例中的相应技术特征进行相应的组合，以得到一种新的技术方案，该技术方案属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内。

Claims (11)

1.一种相位调制方法，用于光信号相位调制，其特征在于，包括：
步骤1、取相同的调制频率，进行多次测量，每次测量的调制幅度数量和/或最大调制幅度不同，且每次测量时在相应的所述调制幅度数量的调制幅度之间周期性地切换调制幅度，每次测量的调制幅度数量大于2，且进行所述多次测量的过程中，取相同的调制幅度数量，增大最大调制幅度；或，取相同的最大调制幅度，增加调制幅度数量；或，降低最大调制幅度的同时，增加调制幅度数量，且所述多次测量的过程中设置的所有的最大调制幅度均不超出控制范围，以使得调制后的光信号的偏移角度和信号功率满足要求；
步骤2、比较所述多次测量的结果，获得所述调制频率下的最优测量结果对应的调制幅度数量和最大调制幅度。
2.如权利要求1所述的相位调制方法，其特征在于，还包括：步骤3、改变调制频率，并分析不同调制频率对应的测量结果，以确定所有测量结果中的最优测量结果对应的调制频率、调制幅度数量和最大调制幅度；所述步骤3先于步骤1被执行，或后于步骤2被执行，或后于步骤1且先于步骤2被执行。
3.如权利要求1至2中任一项所述的相位调制方法，其特征在于，每次测量的结果为每次测量后得到的实际观察到的杂散光对比度，其中，某次测量后得到的实际观察到的杂散光对比度为：
C(z)＝d1C1(z)+d2C2(z)+...+diCi(z)+...+dnCn(z)，d1+d2+...+di+...+dn＝1，
式中，n为所述某次测量的调制幅度数量，di为所述某次测量的第i个调制幅度的占空比，Ci(z)为所述某次测量的第i个调制幅度下探测信号的杂散光条纹的对比度。
4.如权利要求3所述的相位调制方法，其特征在于，所述最优测量结果为得到的所有的所述实际观察到的杂散光对比度中最接近0的所述实际观察到的杂散光对比度。
5.一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述的相位调制方法。
6.一种相位调制器，用于光信号相位调制，其特征在于，包括：
频率选择单元，用于为每次测量选取相同的调制频率；
最大调制幅度选择单元，用于为每次测量选取对应的最大调制幅度，且为每次测量所选取的最大调制幅度均不超出控制范围，以使得调制后的光信号的偏移角度和信号功率满足要求；
调制幅度数量选择单元，用于为每次测量选取对应的调制幅度数量，且所述调制幅度数量选择单元为每次测量所选取的调制幅度数量均大于2；以及，
调制单元，用于根据每次测量所对应的所述频率选择单元、所述最大调制幅度选择单元以及调制幅度数量选择单元的选择结果，为每次测量提供调制频率以及包括最大调制幅度在内的所述调制幅度数量的调制幅度，且在每次测量时在所对应的所述调制幅度数量的调制幅度之间周期性地切换调制幅度；
其中，当有多次测量用于确定一调制频率下的最优测量结果对应的调制幅度数量和最大调制幅度时，所述调制幅度数量选择单元为所述多次测量均选取相同的调制幅度数量，同时所述最大调制幅度选择单元为所述多次测量所选取的所有的最大调制幅度是按照测量次序的增加而逐渐增大的；或，所述最大调制幅度选择单元为所述多次测量选取相同的最大调制幅度，同时所述调制幅度数量选择单元为所述多次测量所选取的所有的调制幅度数量是按照测量次序的增加而逐渐增加的；或，在所述最大调制幅度选择单元为所述多次测量中的某次测量所选取的最大调制幅度降低的同时，所述调制幅度数量选择单元为所述某次测量所选取的调制幅度数量增加。
7.如权利要求6所述的相位调制器，其特征在于，当有多次测量用于确定最优测量结果对应的调制频率、调制幅度数量和最大调制幅度时，所述频率选择单元还用于为所述多次测量选取不同的调制频率；所述最大调制幅度选择单元还用于为所述多次测量选取相同的最大调制幅度；所述调制幅度数量选择单元还用于为所述多次测量选取相同的调制幅度数量。
8.如权利要求6至7中任一项所述的相位调制器，其特征在于，每次测量的结果为每次测量后得到的实际观察到的杂散光对比度，其中，某次测量后得到的实际观察到的杂散光对比度为：
C(z)＝d1C1(z)+d2C2(z)+...+diCi(z)+...+dnCn(z)，d1+d2+...+di+...+dn＝1，
式中，n为所述某次测量的调制幅度数量，di为所述某次测量的第i个调制幅度的占空比，Ci(z)为所述某次测量的第i个调制幅度下探测信号的杂散光条纹的对比度。
9.如权利要求8所述的相位调制器，其特征在于，当有多次测量用于确定最优测量结果对应的调制频率、调制幅度数量和最大调制幅度时，所述最优测量结果为所述多次测量后得到的所有的所述实际观察到的杂散光对比度中最接近0的所述实际观察到的杂散光对比度。
10.一种标记对准系统，其特征在于，包括激光光源、光隔离器、如权利要求6至9中任一项所述的相位调制器、第一反射镜组、偏振分束器、透镜组、对准标记、第二反射镜组以及条纹对比度观测器；其中，所述激光光源出射的激光经过所述光隔离器照射至所述相位调制器进行相位调制，经调制后的激光信号经过第一反射镜组后照射到所述偏振分束器上，再通过所述透镜组出射到所述对准标记上，所述对准标记产生的条纹光再通过所述透镜组、所述偏振分束器以及第二反射镜组，出射到所述条纹对比度观测器上。
11.如权利要求10所述的标记对准系统，其特征在于，所述标记对准系统为光刻对准系统，所述对准标记设置于硅片上，或设置于掩模版上，或设置于用于承载所述硅片的工件台上。
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