CN113448189A - 一种对准系统及光刻机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种对准系统及光刻机，对准系统包括：对准光束产生单元；物镜；第一偏振分光棱镜，位于物镜远离对准标记一侧，且位于第一路一次衍射光的出射光路上；第一偏振分光棱镜包括入光面和多个出光面；衍射光回射单元，包括第一衍射光回射单元，第一衍射光回射单元位于第一偏振分光棱镜的一个出光面；分光元件，与第一偏振分光棱镜沿垂直于物镜光轴的方向排列，且与第一偏振分光棱镜位于物镜的光轴的相对两侧；干涉信息探测单元，位于第一偏振分光棱镜以及分光元件的出射光路上，用于获取正级一次衍射光和负级一次衍射光的干涉光强。本发明提供一种对准系统及光刻机，以实现降低了对准系统中光学器件的制造和集成难度，降低了成本。

Description

一种对准系统及光刻机
技术领域
本发明涉及光刻技术，尤其涉及一种对准系统及光刻机。
背景技术
光刻投影装置可以用于例如集成电路(IC)的制造。光刻过程中一关键步骤是将基底与光刻的装置对准，以便掩膜图案的投射图像在基底的正确位置上。由于光刻技术的半导体和其它器件需要多次曝光，以在器件中形成多层，并且这些层正确地排列非常重要。当成像更小特征时，对重叠的要求以及因此导致的对于对准操作的准确度的要求变得更严格。
现有的对准系统中，通常利用自参考棱镜产生衍射光栅两个相对旋转180°的图像，并使之相干叠加，对准位置由叠加之后的信号获得。但是自参考棱镜的加工制造难度大，且自参考棱镜对集成度的要求高，增加了对准系统的成本。
发明内容
本发明实施例提供一种对准系统及光刻机，以实现降低了对准系统中光学器件的制造和集成难度，降低了成本。
第一方面，本发明实施例提供一种对准系统，包括：
对准光束产生单元，用于产生对准光束；
物镜；所述对准光束经过所述物镜后照射到对准标记上并产生一次衍射光；所述一次衍射光包括正级一次衍射光和负级一次衍射光；
第一偏振分光棱镜，位于物镜远离所述对准标记一侧，且位于第一路一次衍射光的出射光路上；所述第一偏振分光棱镜包括入光面和多个出光面；
衍射光回射单元，包括第一衍射光回射单元，所述第一衍射光回射单元位于所述第一偏振分光棱镜的一个出光面，用于将入射到所述第一衍射光回射单元的所述第一路一次衍射光反射至所述第一偏振分光棱镜；
分光元件，与所述第一偏振分光棱镜沿垂直于所述物镜光轴的方向排列，且与所述第一偏振分光棱镜位于所述物镜的光轴的相对两侧，用于将所述第一偏振分光棱镜出射的第一路一次衍射光与第二路一次衍射光合束；其中，所述第一路一次衍射光为所述正级一次衍射光，所述第二路一次衍射光为所述负级一次衍射光；或者，所述第一路一次衍射光为所述负级一次衍射光，所述第二路一次衍射光为所述正级一次衍射光；
干涉信息探测单元，位于所述第一偏振分光棱镜以及所述分光元件的出射光路上，用于获取所述正级一次衍射光和所述负级一次衍射光的干涉光强。
可选地，所述多个出光面包括第一出光面、第二出光面和第三出光面；所述入光面与所述第一出光面相对，所述第二出光面和所述第三出光面相对；
所述第一衍射光回射单元位于所述第一出光面。
可选地，所述对准光束产生单元产生的对准光束为P偏振的线偏振光。
可选地，所述干涉信息探测单元位于所述分光元件远离所述物镜一侧。
可选地，所述干涉信息探测单元包括第一二分之一波片、第二偏振分光棱镜、第一探测器和第二探测器，所述第一二分之一波片位于所述分光元件与所述第二偏振分光棱镜之间；所述第一探测器和所述第二探测器位于所述第二偏振分光棱镜的出光面。
可选地，所述多个出光面包括第一出光面、第二出光面和第三出光面；所述入光面与所述第一出光面相对，所述第二出光面和所述第三出光面相对；
所述第一衍射光回射单元位于所述第一偏振分光棱镜的所述第一出光面；
所述衍射光回射单元还包括第二衍射光回射单元，所述第二衍射光回射单元位于所述分光元件远离所述第一偏振分光棱镜一侧，用于将入射到所述第二衍射光回射单元的所述第二路一次衍射光反射至所述分光元件。
可选地，所述干涉信息探测单元包括第一干涉信息探测单元和第二干涉信息探测单元，所述第一干涉信息探测单元位于所述分光元件远离所述物镜一侧，所述第二干涉信息探测单元位于所述第一偏振分光棱镜远离所述分光元件一侧。
可选地，所述第一干涉信息探测单元包括第一二分之一波片、第二偏振分光棱镜、第一探测器和第二探测器，所述第一二分之一波片位于所述分光元件与所述第二偏振分光棱镜之间；所述第一探测器和所述第二探测器位于所述第二偏振分光棱镜的出光面；
所述第二干涉信息探测单元包括第二二分之一波片、第三偏振分光棱镜、第三探测器和第四探测器，所述第二二分之一波片位于所述第一偏振分光棱镜与所述第三偏振分光棱镜之间；所述第三探测器和所述第四探测器位于所述第三偏振分光棱镜的出光面。
可选地，所述对准光束产生单元包括多个激光器和光合成器，任意两个所述激光器发射的激光光束的波长不同，所述光合成器位于所述多个激光器的出射光路上，用于将所述多个激光器出射的激光光束合并为一束；
所述第一干涉信息探测单元还包括第一光分路器和第二光分路器，所述第一光分路器位于所述第一探测器与所述第二偏振分光棱镜之间，用于将一束入射光按照波长分为多路光并出射至所述第一探测器；所述第二光分路器位于所述第二探测器与所述第二偏振分光棱镜之间，用于将一束入射光按照波长分为多路光并出射至所述第二探测器；
所述第二干涉信息探测单元还包括第三光分路器和第四光分路器，所述第三光分路器位于所述第三探测器与所述第三偏振分光棱镜之间，用于将一束入射光按照波长分为多路光并出射至所述第三探测器；所述第四光分路器位于所述第四探测器与所述第三偏振分光棱镜之间，用于将一束入射光按照波长分为多路光并出射至所述第四探测器。
可选地，还包括第三二分之一波片，位于所述第一偏振分光棱镜以及所述分光元件与所述物镜之间；
所述多个激光器发射的激光光束包括S偏振的线偏振光和P偏振的线偏振光。
可选地，所述多个激光器发射的激光光束包括45°线偏振光，或者圆偏振光。
可选地，所述多个出光面包括第一出光面、第二出光面和第三出光面；所述入光面与所述第一出光面相对，所述第二出光面和所述第三出光面相对；
所述第一衍射光回射单元位于所述第二出光面。
可选地，所述对准光束产生单元产生的对准光束为S偏振的线偏振光。
可选地，所述干涉信息探测单元位于所述分光元件远离所述第一偏振分光棱镜一侧。
可选地，所述干涉信息探测单元包括第一二分之一波片、第二偏振分光棱镜、第一探测器和第二探测器，所述第一二分之一波片位于所述分光元件与所述第二偏振分光棱镜之间；所述第一探测器和所述第二探测器位于所述第二偏振分光棱镜的出光面。
可选地，所述分光元件包括第四偏振分光棱镜。
可选地，所述分光元件包括分光棱镜。
可选地，所述第一衍射光回射单元包括第一四分之一波片和第一反射镜，所述第一四分之一波片位于所述第一反射镜与所述第一偏振分光棱镜之间。
可选地，所述第二衍射光回射单元包括第二四分之一波片和第二反射镜，所述第二四分之一波片位于所述第二反射镜与所述分光单元之间。
第二方面，本发明实施例提供一种光刻机，包括第一方面所述的对准系统。
本发明实施例提供的对准系统中，照射至对准标记的一次衍射光包括第一路一次衍射光和第二路一次衍射光，第一路一次衍射光由第一偏振分光棱镜的入光面入射至第一偏振分光棱镜，并被第一偏振分光棱镜反射后再次穿过第一偏振分光棱镜，且第一路一次衍射光与第二路一次衍射光在分光元件中合束，并被干涉信息探测单元接收，以实现对准位置探测。由于本发明实施例通过对对准标记产生的正级次衍射光或者负级次衍射光分别进行操作，而非现有技术中通过自参考棱镜对衍射图像进行整体180°的相对偏转，从而可以无需设置自参考棱镜，以实现降低了对准系统中光学器件的制造和集成难度，降低了成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种对准系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种对准系统的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种对准系统的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种对准系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1为本发明实施例提供的一种对准系统的结构示意图，参考图1，对准系统包括对准光束产生单元1、物镜2、第一偏振分光棱镜4、衍射光回射单元5、分光元件6和干涉信息探测单元7。对准光束产生单元1用于产生对准光束。对准光束经过物镜2后照射到对准标记3上并产生一次衍射光，一次衍射光包括正级一次衍射光和负级一次衍射光。示例性地，对准标记3包括衍射光栅，衍射光栅具有周期性结构。入射至对准标记上的对准光束发生第一次衍射，并产生一次衍射光。第一偏振分光棱镜4位于物镜2远离对准标记3一侧，且位于第一路一次衍射光的出射光路上，第一偏振分光棱镜4包括入光面40和多个出光面。衍射光回射单元5包括第一衍射光回射单元501，第一衍射光回射单元501位于第一偏振分光棱镜4的一个出光面，用于将入射到第一衍射光回射单元501的第一路一次衍射光反射至第一偏振分光棱镜4。分光元件6与第一偏振分光棱镜4沿垂直于物镜2光轴的方向排列，且与第一偏振分光棱镜4位于物镜2的光轴的相对两侧，用于将第一偏振分光棱镜4出射的第一路一次衍射光与第二路一次衍射光合束。其中，第一路一次衍射光为正级一次衍射光，第二路一次衍射光为负级一次衍射光；或者，第一路一次衍射光为负级一次衍射光，第二路一次衍射光为正级一次衍射光。干涉信息探测单元7位于第一偏振分光棱镜4以及分光元件6的出射光路上，用于获取正级一次衍射光和负级一次衍射光的干涉光强。
示例性地，参考图1，“+n”表示+n级一次衍射光，例如+1级一次衍射光。“-n”表示-n级一次衍射光，例如-1级一次衍射光。其中，n为正整数。
本发明实施例提供的对准系统中，照射至对准标记的一次衍射光包括第一路一次衍射光和第二路一次衍射光，第一路一次衍射光由第一偏振分光棱镜的入光面入射至第一偏振分光棱镜，并被第一偏振分光棱镜反射后再次穿过第一偏振分光棱镜，且第一路一次衍射光与第二路一次衍射光在分光元件中合束，并被干涉信息探测单元接收，以实现对准位置探测。由于本发明实施例通过对对准标记产生的正级次衍射光或者负级次衍射光分别进行操作，而非现有技术中通过自参考棱镜对衍射图像进行整体180°的相对偏转，从而可以无需设置自参考棱镜，以实现降低了对准系统中光学器件的制造和集成难度，降低了成本。
可选地，参考图1，对准系统还可以包括对准光束偏转单元8，对准光束偏转单元8位于对准光束产生单元1的出射光路上，用于对对准光束产生单元1产生的对准光束进行偏转，以使对准光束经过物镜2入射至对准标记3上。示例性地，对准光束偏转单元8可以包括分光棱镜。
可选地，参考图1，多个出光面包括第一出光面41、第二出光面42和第三出光面43。入光面40与第一出光面41相对，第二出光面42和第三出光面43相对。第一衍射光回射单元501位于第一出光面41。第一衍射光回射单元501位于第一偏振分光棱镜4远离物镜2的一侧。
可选地，参考图1，对准光束产生单元1产生的对准光束为P偏振的线偏振光。其中，P偏振的线偏振光指的是偏振方向在入射面内且偏振方向与光线的传播方向垂直的线偏振光。
可选地，参考图1，第一衍射光回射单元501包括第一四分之一波片51和第一反射镜52，第一四分之一波片51位于第一反射镜52与第一偏振分光棱镜4之间。
示例性地，第一四分之一波片51的快轴与P偏振的线偏振光的夹角为45°。
可选地，参考图1，分光元件6包括第三偏振分光棱镜或者分光棱镜。
可选地，参考图1，干涉信息探测单元7位于分光元件6远离物镜2一侧。示例性地，对准光束产生单元1产生的对准光束为P偏振的线偏振光，分光元件6包括第三偏振分光棱镜时，干涉信息探测单元7位于分光元件6远离物镜2一侧。对准光束产生单元1产生的对准光束为P偏振的线偏振光或者S偏振的线偏振光，分光元件6包括分光棱镜时，干涉信息探测单元7位于分光元件6远离物镜2一侧。对准光束产生单元1产生的对准光束为P偏振的线偏振光或者S偏振的线偏振光，分光元件6包括分光棱镜时，干涉信息探测单元7也可以位于分光元件6远离第一偏振分光棱镜4一侧。其中，S偏振的线偏振光指的是偏振方向垂直于入射面的线偏振光。
可选地，参考图1，干涉信息探测单元7包括第一二分之一波片711、第二偏振分光棱镜712、第一探测器713和第二探测器714，第一二分之一波片711位于分光元件6与第二偏振分光棱镜712之间。第一探测器713和第二探测器714位于第二偏振分光棱镜712的出光面。第一二分之一波片711用于将S偏振的线偏振光或者P偏振的线偏振光的偏振方向旋转45°。
示例性地，第一二分之一波片711的快轴与P偏振的线偏振光的夹角为22.5°，第一二分之一波片711的快轴与S偏振的线偏振光的夹角为22.5°。
为了便于理解，本发明实施例以±1级衍射光为例对图1所示的对准系统的工作原理做简要的介绍(即以n＝1为例进行解释说明)，但并不以此为限，根据物镜数值孔径的大小，高级次衍射也有可能被捕获。
对准光束产生单元1产生的对准光束为P偏振的线偏振光。P偏振的线偏振光经过物镜2后入射至对准标记3上并产生一次衍射光。一次衍射光中的-1级一次衍射光(第一路一次衍射光)经过物镜2后由第一偏振分光棱镜4的入光面40入射至第一偏振分光棱镜4中，并由第一出光面41出射后照射到第一衍射光回射单元501，被第一衍射光回射单元501反射至第一偏振分光棱镜4后，P偏振的线偏振光变为S偏振的线偏振光。S偏振的线偏振光由第三出光面43出射至分光元件6。第一偏振分光棱镜4的分光层与分光元件6的分光层相互垂直。由第三出光面43出射的S偏振的线偏振光被分光元件6的分光层反射至干涉信息探测单元7。一次衍射光中的+1级一次衍射光(第二路一次衍射光)经过物镜2后穿过分光元件6，并与-1级一次衍射光合束。经过此过程后，正负级衍射级次将沿相同光路传播，最终相同偏振的正负衍射级次发生干涉。
可选地，衍射光栅包括多个平行排列的狭缝，狭缝的排列方向为光栅方向。与入光面40、第一出光面41、第二出光面42以及第三出光面43均垂直的平面为第一偏振分光棱镜的非工作面(图1中未示出)，光栅方向与第一偏振分光棱镜的非工作面相互平行，且光栅方向与第二出光面42以及第三出光面43相互垂直。
对准标记3的衍射级次光场可以表示为：
Figure BDA0002427117320000101
其中，n为衍射级次，p为衍射光栅的周期，x为工件台扫描位置，在此我们先假设振幅为1。以下计算我们以+/-1衍射级次的相干为例。
-1级一次衍射经过物镜2、第一偏振分光棱镜4、第一四分之一波片51、第一反射镜52、第一四分之一波片51、分光元件6、第一二分之一波片711和第二偏振分光棱镜712之后的光场为：
Figure BDA0002427117320000102
Figure BDA0002427117320000103
+1级一次衍射经过物镜2、分光元件6、第一二分之一波片711和第二偏振分光棱镜712之后的光场为：
Figure BDA0002427117320000104
Figure BDA0002427117320000105
其中，J为各光学器件的琼斯矩阵，Ein为入射光场，为了简化，这里将入射光场定义为(0；1)。上式中并没有把+1级一次衍射光与-1级一次衍射光之间的光程考虑进去，在下面的公式中，我们添加一个Φ相位。
相同偏振的光将发生干涉，最终第一探测器713接收到的光强为：
Figure BDA0002427117320000111
第二探测器714接收到的光强为：
Figure BDA0002427117320000112
综上可以看出光强度随着工件台的扫描位置而改变，并且信号为一余弦波，但是上述公式中的Φ是一个随着入射波长、对准标记3的光栅周期和衍射级次变化的值，这就要求我们在探测器初始设置中通过测量来确定各入射波长、对准标记3的光栅周期和衍射级次之间的差值，并作为写入机器常数作为一个矫正值。
图2为本发明实施例提供的另一种对准系统的结构示意图，参考图2，多个出光面包括第一出光面41、第二出光面42和第三出光面43。入光面40与第一出光面41相对，第二出光面42和第三出光面43相对。第一衍射光回射单元501位于第一偏振分光棱镜4的第一出光面41。第一衍射光回射单元501位于第一偏振分光棱镜4远离物镜2的一侧。衍射光回射单元5还包括第二衍射光回射单元502，第二衍射光回射单元502位于分光元件6远离第一偏振分光棱镜4一侧，用于将入射到第二衍射光回射单元502的第二路一次衍射光反射至分光元件6。
可选地，参考图2，第一衍射光回射单元501包括第一四分之一波片51和第一反射镜52，第一四分之一波片51位于第一反射镜52与第一偏振分光棱镜4之间。
示例性地，第一四分之一波片51的快轴与P偏振的线偏振光的夹角为45°。第一四分之一波片51的快轴与S偏振的线偏振光的夹角为45°。
可选地，参考图2，第二衍射光回射单元502包括第二四分之一波片53和第二反射镜54，第二四分之一波片53位于第二反射镜54与分光单元6之间。
示例性地，第二四分之一波片53的快轴与P偏振的线偏振光的夹角为45°。第二四分之一波片53的快轴与S偏振的线偏振光的夹角为45°。
可选地，参考图2，干涉信息探测单元7包括第一干涉信息探测单元71和第二干涉信息探测单元72，第一干涉信息探测单元71位于分光元件6远离物镜2一侧，第二干涉信息探测单元72位于第一偏振分光棱镜4远离分光元件6一侧。
可选地，参考图2，第一干涉信息探测单元71包括第一二分之一波片711、第二偏振分光棱镜712、第一探测器713和第二探测器714，第一二分之一波片711位于分光元件6与第二偏振分光棱镜712之间。第一探测器713和第二探测器723位于第二偏振分光棱镜712的出光面。第二干涉信息探测单元72包括第二二分之一波片721、第三偏振分光棱镜722、第三探测器723和第四探测器724，第二二分之一波片721位于第一偏振分光棱镜4与第三偏振分光棱镜722之间。第三探测器723和第四探测器724位于第三偏振分光棱镜722的出光面。
可选地，参考图2，对准光束产生单元1包括多个激光器101和光合成器15，任意两个激光器101发射激光光束的波长不同，光合成器15位于多个激光器101的出射光路上，用于将多个激光器101出射的激光光束合并为一束。第一干涉信息探测单元71还包括第一光分路器715和第二光分路器716，第一光分路器715位于第一探测器713与第二偏振分光棱镜712之间，用于将一束入射光按照波长分为多路光并出射至第一探测器713。第二光分路器716位于第二探测器714与第二偏振分光棱镜712之间，用于将一束入射光按照波长分为多路光并出射至第二探测器712。第二干涉信息探测单元72还包括第三光分路器725和第四光分路器726，第三光分路器725位于第三探测器723与第三偏振分光棱镜722之间，用于将一束入射光按照波长分为多路光并出射至第三探测器723。第四光分路器726位于第四探测器724与第三偏振分光棱镜722之间，用于将一束入射光按照波长分为多路光并出射至第四探测器724。
示例性地，对准光束产生单元1包括第一激光器11、第二激光器12、第三激光器13和第四激光器14。第一激光器11出射的激光光束为第一波长的P偏振的线偏振光，第二激光器12出射的激光光束为第二波长的S偏振的线偏振光，第三激光器13出射的激光光束为第三波长的P偏振的线偏振光，第四激光器14出射的激光光束为第四波长的S偏振的线偏振光。第一探测器713、第二探测器714、第三探测器723和第四探测器724可以为四通道探测器，分别探测四个波长的光信号。在其他实施方式中，对准光束产生单元1还可以包括两个、三个或者大于四个的激光器101，第一探测器713、第二探测器714、第三探测器723和第四探测器724对应地可以设置为与激光器101数量对应的多通道探测器，本发明实施例对于激光器101的数量不作限定。
可选地，参考图2，对准系统还包括第三二分之一波片9，第三二分之一波片9位于第一偏振分光棱镜4以及分光元件6与物镜2之间。多个激光器101发射的激光光束包括S偏振的线偏振光和P偏振的线偏振光。第三二分之一波片9用于将S偏振的线偏振光和P偏振的线偏振光的偏振方向旋转45°。
示例性地，参考图2，第三二分之一波片9的快轴与P偏振的线偏振光的夹角为22.5°，第三二分之一波片9的快轴与S偏振的线偏振光的夹角为22.5°。
为了便于理解，本发明实施例以±1级衍射光为例对图2所示的对准系统的工作原理做简要的介绍(即以n＝1为例进行解释说明)，但并不以此为限，根据物镜数值孔径的大小，高级次衍射也有可能被捕获。
对准光束产生单元1产生的对准光束包括P偏振的线偏振光和S偏振的线偏振光。以P偏振的线偏振光为例进行解释说明，S偏振的线偏振光与之类似，不再赘述。P偏振的线偏振光经过物镜2后入射至对准标记3上并产生一次衍射光。一次衍射光中的-1级一次衍射光经过物镜2后入射至第三二分之一波片9，P偏振的线偏振光经过第三二分之一波片9变为45°线偏振光(45°线偏振光相当于S偏振的线偏振光与P偏振的线偏振光合成的光)，45°线偏振光中S偏振的线偏振光成分被第一偏振分光棱镜4反射至第二干涉信息探测单元72。-1级一次衍射光经过第三二分之一波片9后的P偏振的线偏振光成分照射至第一衍射光回射单元501，P偏振的线偏振光被第一衍射光回射单元501反射至第一偏振分光棱镜4时变为S偏振的线偏振光，S偏振的线偏振光被第一偏振分光棱镜4以及分光元件6反射至第一干涉信息探测单元71。一次衍射光中的+1级一次衍射光经过物镜2后入射至第三二分之一波片9，P偏振的线偏振光经过第三二分之一波片9变为45°线偏振光，45°线偏振光中S偏振的线偏振光成分被分光元件6反射至第二衍射光回射单元502。S偏振的线偏振光被第二衍射光回射单元502反射至分光元件6后变为P偏振的线偏振光。P偏振的线偏振光穿过分光元件6以及第一偏振分光棱镜4至第二干涉信息探测单元72。+1级一次衍射光经过第三二分之一波片9后的P偏振的线偏振光成分穿过分光元件6至第一干涉信息探测单元71。经过此过程后，正负级衍射级次将沿相同光路传播，最终相同偏振的正负衍射级次发生干涉。
可选地，可以根据第一探测器713或者第二探测器714获取第一对准位置，根据第三探测器723或者第四探测器724获取第二对准位置，然后根据第一对准位置和第二对准位置的平均值获取对准系统的真实的对准位置，从而提高了对准精度。
图3为本发明实施例提供的另一种对准系统的结构示意图，参考图3，多个激光器101发射的激光光束包括圆偏振光。圆偏振光也可以看做是由S偏振的线偏振光和P偏振的线偏振光合成的光，且S偏振的线偏振光和P偏振的线偏振光存在一定的相位差。由此，本发明实施例可以省略掉第三二分之一波片9。在其他实施方式中，多个激光器101发射的激光光束也可以包括45°线偏振光。45°线偏振光可以看做是由S偏振的线偏振光和P偏振的线偏振光合成的光。
示例性地，参考图4，对准光束产生单元1包括第一激光器11、第二激光器12、第三激光器13和第四激光器14。第一激光器11出射的激光光束为第一波长的圆偏振光，第二激光器12出射的激光光束为第二波长的圆偏振光，第三激光器13出射的激光光束为第三波长圆偏振光，第四激光器14出射的激光光束为第四波长的圆偏振光。第一探测器713、第二探测器714、第三探测器723和第四探测器724可以为四通道探测器，分别探测四个波长的光信号。在其他实施方式中，对准光束产生单元1还可以包括两个、三个或者大于四个的激光器101，第一探测器713、第二探测器714、第三探测器723和第四探测器724对应地可以设置为与激光器101数量对应的多通道探测器，本发明实施例对于激光器101的数量不作限定。
图4为本发明实施例提供的另一种对准系统的结构示意图，参考图4，多个出光面包括第一出光面41、第二出光面42和第三出光面43，入光面40与第一出光面41相对，第二出光面42和第三出光面43相对。第一衍射光回射单元501位于第二出光面42。第一衍射光回射单元501位于第一偏振分光棱镜4远离分光元件6的一侧。
可选地，参考图4，对准光束产生单元1产生的对准光束为S偏振的线偏振光。
可选地，参考图4，干涉信息探测单元7位于分光元件6远离第一偏振分光棱镜4一侧。
示例性地，对准光束产生单元1产生的对准光束为S偏振的线偏振光，分光元件6包括第三偏振分光棱镜时，干涉信息探测单元7位于分光元件6远离第一偏振分光棱镜4一侧。对准光束产生单元1产生的对准光束为P偏振的线偏振光或者S偏振的线偏振光，分光元件6包括分光棱镜时，干涉信息探测单元7位于分光元件6远离第一偏振分光棱镜4一侧。对准光束产生单元1产生的对准光束为P偏振的线偏振光或者S偏振的线偏振光，分光元件6包括分光棱镜时，干涉信息探测单元7也可以位于分光元件6远离物镜2一侧。
可选地，参考图4，干涉信息探测单元7包括第一二分之一波片711、第二偏振分光棱镜712、第一探测器713和第二探测器714，第一二分之一波片711位于分光元件6与第二偏振分光棱镜714之间，第一探测器713和第二探测器714位于第二偏振分光棱镜712的出光面。
为了便于理解，本发明实施例以±1级衍射光为例对图4所示的对准系统的工作原理做简要的介绍(即以n＝1为例进行解释说明)，但并不以此为限，根据物镜数值孔径的大小，高级次衍射也有可能被捕获。
对准光束产生单元1产生的对准光束为S偏振的线偏振光。S偏振的线偏振光经过物镜2后入射至对准标记3上并产生一次衍射光。一次衍射光中的-1级一次衍射光(第一路一次衍射光)经过物镜2后由第一偏振分光棱镜4的入光面40入射至第一偏振分光棱镜4中，并由第二出光面42出射至第一衍射光回射单元501，S偏振的线偏振光被第一衍射光回射单元501反射至第一偏振分光棱镜4后变为P偏振的线偏振光。P偏振的线偏振光穿过第一偏振分光棱镜4以及分光元件6至干涉信息探测单元7。一次衍射光中的+1级一次衍射光(第二路一次衍射光)经过物镜2后被分光元件6反射，并与-1级一次衍射光合束。经过此过程后，正负级衍射级次将沿相同光路传播，最终相同偏振的正负衍射级次发生干涉。
本发明实施例还提供一种光刻机，包括上述实施例中的对准系统。光刻机还可以包括曝光系统、掩膜台系统、照明系统等，在此不再一一赘述。由于本发明实施例提供的光刻机包括上述实施例中的对准系统，因此降低了光刻机的制作成本。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (20)

1.一种对准系统，其特征在于，包括：
对准光束产生单元，用于产生对准光束；
物镜；所述对准光束经过所述物镜后照射到对准标记上并产生一次衍射光；所述一次衍射光包括正级一次衍射光和负级一次衍射光；
第一偏振分光棱镜，位于物镜远离所述对准标记一侧，且位于第一路一次衍射光的出射光路上；所述第一偏振分光棱镜包括入光面和多个出光面；
衍射光回射单元，包括第一衍射光回射单元，所述第一衍射光回射单元位于所述第一偏振分光棱镜的一个出光面，用于将入射到所述第一衍射光回射单元的所述第一路一次衍射光反射至所述第一偏振分光棱镜；
分光元件，与所述第一偏振分光棱镜沿垂直于所述物镜光轴的方向排列，且与所述第一偏振分光棱镜位于所述物镜的光轴的相对两侧，用于将所述第一偏振分光棱镜出射的第一路一次衍射光与第二路一次衍射光合束；其中，所述第一路一次衍射光为所述正级一次衍射光，所述第二路一次衍射光为所述负级一次衍射光；或者，所述第一路一次衍射光为所述负级一次衍射光，所述第二路一次衍射光为所述正级一次衍射光；
干涉信息探测单元，位于所述第一偏振分光棱镜以及所述分光元件的出射光路上，用于获取所述正级一次衍射光和所述负级一次衍射光的干涉光强。
2.根据权利要求1所述的对准系统，其特征在于，所述多个出光面包括第一出光面、第二出光面和第三出光面；所述入光面与所述第一出光面相对，所述第二出光面和所述第三出光面相对；
所述第一衍射光回射单元位于所述第一出光面。
3.根据权利要求2所述的对准系统，其特征在于，所述对准光束产生单元产生的对准光束为P偏振的线偏振光。
4.根据权利要求2所述的对准系统，其特征在于，所述干涉信息探测单元位于所述分光元件远离所述物镜一侧。
5.根据权利要求4所述的对准系统，其特征在于，所述干涉信息探测单元包括第一二分之一波片、第二偏振分光棱镜、第一探测器和第二探测器，所述第一二分之一波片位于所述分光元件与所述第二偏振分光棱镜之间；所述第一探测器和所述第二探测器位于所述第二偏振分光棱镜的出光面。
6.根据权利要求1所述的对准系统，其特征在于，所述多个出光面包括第一出光面、第二出光面和第三出光面；所述入光面与所述第一出光面相对，所述第二出光面和所述第三出光面相对；
所述第一衍射光回射单元位于所述第一偏振分光棱镜的所述第一出光面；
所述衍射光回射单元还包括第二衍射光回射单元，所述第二衍射光回射单元位于所述分光元件远离所述第一偏振分光棱镜一侧，用于将入射到所述第二衍射光回射单元的所述第二路一次衍射光反射至所述分光元件。
7.根据权利要求6所述的对准系统，其特征在于，所述干涉信息探测单元包括第一干涉信息探测单元和第二干涉信息探测单元，所述第一干涉信息探测单元位于所述分光元件远离所述物镜一侧，所述第二干涉信息探测单元位于所述第一偏振分光棱镜远离所述分光元件一侧。
8.根据权利要求7所述的对准系统，其特征在于，所述第一干涉信息探测单元包括第一二分之一波片、第二偏振分光棱镜、第一探测器和第二探测器，所述第一二分之一波片位于所述分光元件与所述第二偏振分光棱镜之间；所述第一探测器和所述第二探测器位于所述第二偏振分光棱镜的出光面；
所述第二干涉信息探测单元包括第二二分之一波片、第三偏振分光棱镜、第三探测器和第四探测器，所述第二二分之一波片位于所述第一偏振分光棱镜与所述第三偏振分光棱镜之间；所述第三探测器和所述第四探测器位于所述第三偏振分光棱镜的出光面。
9.根据权利要求8所述的对准系统，其特征在于，所述对准光束产生单元包括多个激光器和光合成器，任意两个所述激光器发射的激光光束的波长不同，所述光合成器位于所述多个激光器的出射光路上，用于将所述多个激光器出射的激光光束合并为一束；
所述第一干涉信息探测单元还包括第一光分路器和第二光分路器，所述第一光分路器位于所述第一探测器与所述第二偏振分光棱镜之间，用于将一束入射光按照波长分为多路光并出射至所述第一探测器；所述第二光分路器位于所述第二探测器与所述第二偏振分光棱镜之间，用于将一束入射光按照波长分为多路光并出射至所述第二探测器；
所述第二干涉信息探测单元还包括第三光分路器和第四光分路器，所述第三光分路器位于所述第三探测器与所述第三偏振分光棱镜之间，用于将一束入射光按照波长分为多路光并出射至所述第三探测器；所述第四光分路器位于所述第四探测器与所述第三偏振分光棱镜之间，用于将一束入射光按照波长分为多路光并出射至所述第四探测器。
10.根据权利要求9所述的对准系统，其特征在于，还包括第三二分之一波片，位于所述第一偏振分光棱镜以及所述分光元件与所述物镜之间；
所述多个激光器发射的激光光束包括S偏振的线偏振光和P偏振的线偏振光。
11.根据权利要求9所述的对准系统，其特征在于，所述多个激光器发射的激光光束包括45°线偏振光，或者圆偏振光。
12.根据权利要求1所述的对准系统，其特征在于，所述多个出光面包括第一出光面、第二出光面和第三出光面；所述入光面与所述第一出光面相对，所述第二出光面和所述第三出光面相对；
所述第一衍射光回射单元位于所述第二出光面。
13.根据权利要求12所述的对准系统，其特征在于，所述对准光束产生单元产生的对准光束为S偏振的线偏振光。
14.根据权利要求5所述的对准系统，其特征在于，所述干涉信息探测单元位于所述分光元件远离所述第一偏振分光棱镜一侧。
15.根据权利要求14所述的对准系统，其特征在于，所述干涉信息探测单元包括第一二分之一波片、第二偏振分光棱镜、第一探测器和第二探测器，所述第一二分之一波片位于所述分光元件与所述第二偏振分光棱镜之间；所述第一探测器和所述第二探测器位于所述第二偏振分光棱镜的出光面。
16.根据权利要求1所述的对准系统，其特征在于，所述分光元件包括第四偏振分光棱镜。
17.根据权利要求1所述的对准系统，其特征在于，所述分光元件包括分光棱镜。
18.根据权利要求1所述的对准系统，其特征在于，所述第一衍射光回射单元包括第一四分之一波片和第一反射镜，所述第一四分之一波片位于所述第一反射镜与所述第一偏振分光棱镜之间。
19.根据权利要求6所述的对准系统，其特征在于，所述第二衍射光回射单元包括第二四分之一波片和第二反射镜，所述第二四分之一波片位于所述第二反射镜与所述分光单元之间。
20.一种光刻机，其特征在于，包括权利要求1-19任一项所述的对准系统。
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