一种偏振分光棱镜组及光刻机制造技术

本发明专利技术实施例公开了一种偏振分光棱镜组及光刻机。该偏振分光棱镜组包括第一双折射棱镜；第二双折射棱镜，第二双折射棱镜的入射面与第一双折射棱镜的出射面直接接触，形成交界面；一束光线以预设角度从第一双折射棱镜的入射面入射，经过交界面进入第二双折射棱镜，并分成偏振态相互垂直的两束偏振光，两束偏振光中的一束经过第二双折射棱镜的第一出射面出射，另一束在第二双折射棱镜的第一出射面全反射后经过第二双折射棱镜的第二出射面出射；其中，光线的入射方向与第一双折射棱镜的光轴方向垂直。本发明专利技术实施例的技术方案，解决现有沃拉斯顿棱镜出射的两束线偏振光的分离角较小的问题，实现高纯度线偏振光输出，利于光刻机的光路设计及集成。

A polarizing beam splitting prism group and photolithography machine

【技术实现步骤摘要】
一种偏振分光棱镜组及光刻机
本专利技术实施例涉及光刻技术，尤其涉及一种偏振分光棱镜组及光刻机。
技术介绍
随着光刻设备投影物镜的数值孔径(NA)的不断增大，照明偏振态对曝光性能的影响也越加显著。氟化氩(ArF)浸没光刻机采用偏振照明模式可以有效提高曝光图像的分辨率，因此适用于193nm波长的偏振器在光刻机照明模块、以及光的偏振性能检测中有重要的应用价值。沃拉斯顿棱镜是一种重要的双折射型偏振器，它是利用晶体的双折射特性将一束入射光分开成两束振动方向相互垂直的线偏振光，它是由同一材料但光轴方向相互垂直的两块三棱镜制作而成。由于在193nm波长，可选材料较少，使用约束也非常严格，沃拉斯顿棱镜出射的两束线偏振光的分离角较小，造成光路设计及集成的困难，带来使用上的不便。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种偏振分光棱镜组及光刻机，以输出高纯度线偏振光，且实现棱镜组输出的两束线偏振光大角度分离，利于光刻机的光路设计及集成。第一方面，本专利技术实施例提供一种偏振分光棱镜组，包括：第一双折射棱镜；第二双折射棱镜，所述第二双折射棱镜的入射面与所述第一双折射棱镜的出射面直接接触，形成交界面；一束光线以预设角度从所述第一双折射棱镜的入射面入射，经过所述交界面进入所述第二双折射棱镜，并分成偏振态相互垂直的两束偏振光，所述两束偏振光中的一束经过所述第二双折射棱镜的第一出射面出射，另一束在所述第二双折射棱镜的第一出射面发生全反射后经过所述第二双折射棱镜的第二出射面出射；其中，所述光线的入射方向与所述第一双折射棱镜的光轴方向垂直。第二方面，本专利技术实施例还提供一种光刻机，包括上述的偏振分光棱镜组。本专利技术实施例提供的偏振分光棱镜组，包括第一双折射棱镜和第二双折射棱镜，第二双折射棱镜的入射面与第一双折射棱镜的出射面直接接触，形成交界面；一束光线以预设角度从第一双折射棱镜的入射面入射，经过交界面进入第二双折射棱镜，并分成偏振态相互垂直的两束偏振光，两束偏振光中的一束经过第二双折射棱镜的第一出射面出射，另一束在第二双折射棱镜的第一出射面发生全反射后经过第二双折射棱镜的第二出射面出射；其中，光线的入射方向与第一双折射棱镜的光轴方向垂直。通过光线以与第一双折射棱镜的光轴垂直的方向入射到第一双折射棱镜的入射面，第一双折射棱镜内的寻常光和非常光以相同速度传播到交界面，然后寻常光和非常光在第二双折射棱镜中分离，通过设计第一双折射棱镜和第二双折射棱镜的切割角，使其中一束从第二双折射棱镜的第一出射面出射，另一束在第二双折射棱镜的第一出射面发生全反射后经过第二双折射棱镜的第二出射面出射，解决现有沃拉斯顿棱镜出射的两束线偏振光的分离角较小的问题，实现高纯度线偏振光输出，利于光刻机的光路设计及集成。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种偏振分光棱镜组的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的另一种偏振分光棱镜组的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的又一种偏振分光棱镜组的结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的又一种偏振分光棱镜组的结构示意图；图5是本专利技术实施例提供的又一种偏振分光棱镜组的结构示意图；图6是本专利技术实施例提供的又一种偏振分光棱镜组的结构示意图；图7是本专利技术实施例提供的又一种偏振分光棱镜组的结构示意图；图8是本专利技术实施例提供的又一种偏振分光棱镜组的结构示意图；图9是本专利技术实施例提供的又一种偏振分光棱镜组的结构示意图；图10是本专利技术实施例提供的又一种偏振分光棱镜组的结构示意图；图11是本专利技术实施例提供的又一种偏振分光棱镜组的结构示意图；图12是本专利技术实施例提供的又一种偏振分光棱镜组的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术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专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。在本专利技术实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本专利技术。需要注意的是，本专利技术实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”、“竖直”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本专利技术实施例的限定。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述述语在本专利技术的中的具体含义。本专利技术实施例提供一种偏振分光棱镜组，包括：第一双折射棱镜；第二双折射棱镜，第二双折射棱镜的入射面与第一双折射棱镜的出射面直接接触，形成交界面；一束光线以预设角度从第一双折射棱镜的入射面入射，经过交界面进入第二双折射棱镜，并分成偏振态相互垂直的两束偏振光，两束偏振光中的一束经过第二双折射棱镜的第一出射面出射，另一束在第二双折射棱镜的第一出射面发生全反射后经过第二双折射棱镜的第二出射面出射；其中，光线的入射方向与第一双折射棱镜的光轴方向垂直。可以理解的是，双折射是指一条入射光线产生两条折射光线的现象。光线入射到各向异性的晶体(例如石英、方解石等)，分解为振动方向互相垂直、传播速度不同的两种偏振光，其中，满足折射定律的光束称为寻常光，不满足折射定律的光束称为非常光。双折射晶体中存在一些特定方向，沿此方向入射的自然光不发生双折射现象，此方向为双折射晶体的光轴，当一束光线以垂直于光轴的方向入射时，寻常光和非常光以相同速度在晶体中传播。通过设计第一双折射棱镜和第二双折射棱镜的交界面与第一双折射棱镜的入射面的夹角，可以使第二双折射棱镜中的寻常光和非常光分离；通过设计第二双折射棱镜的第一出射面与第一双折射棱镜的入射面的夹角，可以使寻常光和非常光中的其中一束在第一出射面出射，另一束在第一出射面全反射，实现寻常光和非常光传播方向大角度分离，便于线偏振光利用。本专利技术实施例提供的偏振分光棱镜组，通过光线以与第一双折射棱镜的光轴垂直的方向入射到第一双折射棱镜的入射面，第一双折射棱镜内的寻常光和非常光以相同速度传播到交界面，然后寻常光和非常光在第二双折射棱镜中分离，通过设计第一双折射棱镜和第二双折射棱镜的切割角，使其中一束从第二双折射棱镜的第一出射面出射，另一束在第二双折射棱镜的第一出射面发生全反射后经过第二双折射棱镜的第二出射面出射，解决现有沃拉斯顿棱镜出射的两束线偏振光的分离角较小的问题，实现高纯度线偏振光输出，利于光刻机的光路设计及集成。图1所示为本专利技术实施例提供的一种偏振分光棱镜组的结构示意图。参考图1，该偏振分光棱镜组包括第一双折射棱镜10和第二双折射棱镜20，第一双折射棱镜10包括入射面101和出射面102，第二双折射棱镜20包括入射面201、第一出射面202和第二出射面203，第二双折射棱镜20的入射面201与第一双折射棱镜10的出射面102通过深度光胶直接接触，形成交界面。可选的，第一双折射棱镜10和第二双折射棱镜20均为正单轴晶体或均为负单轴晶体；第一双折射棱镜1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种偏振分光棱镜组，其特征在于，包括：/n第一双折射棱镜；/n第二双折射棱镜，所述第二双折射棱镜的入射面与所述第一双折射棱镜的出射面直接接触，形成交界面；/n一束光线以预设角度从所述第一双折射棱镜的入射面入射，经过所述交界面进入所述第二双折射棱镜，并分成偏振态相互垂直的两束偏振光，所述两束偏振光中的一束经过所述第二双折射棱镜的第一出射面出射，另一束在所述第二双折射棱镜的第一出射面发生全反射后经过所述第二双折射棱镜的第二出射面出射；其中，所述光线的入射方向与所述第一双折射棱镜的光轴方向垂直。/n

【技术特征摘要】
1.一种偏振分光棱镜组，其特征在于，包括：
第一双折射棱镜；
第二双折射棱镜，所述第二双折射棱镜的入射面与所述第一双折射棱镜的出射面直接接触，形成交界面；
一束光线以预设角度从所述第一双折射棱镜的入射面入射，经过所述交界面进入所述第二双折射棱镜，并分成偏振态相互垂直的两束偏振光，所述两束偏振光中的一束经过所述第二双折射棱镜的第一出射面出射，另一束在所述第二双折射棱镜的第一出射面发生全反射后经过所述第二双折射棱镜的第二出射面出射；其中，所述光线的入射方向与所述第一双折射棱镜的光轴方向垂直。


2.根据权利要求1所述的偏振分光棱镜组，其特征在于，所述第一双折射棱镜和所述第二双折射棱镜均为正单轴晶体或均为负单轴晶体；
所述第一双折射棱镜的光轴方向与所述第二双折射棱镜的光轴方向垂直。


3.根据权利要求2所述的偏振分光棱镜组，其特征在于，所述光线经过所述交界面进入所述第二双折射棱镜，并分成第一偏振方向的寻常光和第二偏振方向的非常光，所述非常光经过所述第二双折射棱镜的第一出射面出射，所述寻常光在所述第二双折射棱镜的第一出射面发生全反射后经过所述第二双折射棱镜的第二出射面出射；
所述交界面与所述第一双折射棱镜的入射面的夹角θ1满足：
所述第二双折射棱镜的第一出射面与所述第一双折射棱镜的入射面的夹角θ2满足：
所述第二双折射棱镜的第二出射面与所述第一双折射棱镜的入射面垂直；
其中，n1o表示寻常光在所述第一双折射棱镜中的折射率，n1e表示非常光在所述第一双折射棱镜中的折射率，n2o表示寻常光在所述第二双折射棱镜中的折射率，n2e表示非常光在所述第二双折射棱镜中的折射率。


4.根据权利要求3所述的偏振分光棱镜组，其特征在于，还包括第三棱镜；
所述第三棱镜的入射面与所述第二双折射棱镜的第一出射面平行，且位于所述第二双折射棱镜的第一出射面的出射光的光路上；
所述第三棱镜的出射面的出射光的传播方向与所述光线的入射方向平行；
所述第三棱镜的出射面与所述第一双折射棱镜的入射面的夹角θ3满足：



其中，n3表示所述第三棱镜的折射率。


5.根据权利要求2所述的偏振分光棱镜组，其特征在于，所述光线经过所述交界面进入所述第二双折射棱镜，并分成第一偏振方向的寻常光和第二偏振方向的非常光，所述寻常光经过所述第二双折射棱镜的第一出射面出射，所述非常光在所述第二双折射棱镜的第一出射面发生全反射后经过所述第二双折射棱镜的第二出射面出射；
所述交界面与所述第一双折射棱镜的入射面的夹角θ1满足：
所述第二双折射棱镜的第一出射面与所述交界面的夹角β1满足：



其中，n1o表示寻常光在所述第一双折射棱镜中的折射率，n1e表示非常光在所述第一双折射棱镜中的折射率，n2o表示寻常光在所述第二双折射棱镜中的折射率，n2e表示非常光在所述第二双折射棱镜中的折射率。

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【专利技术属性】
技术研发人员：翟思洪，
申请(专利权)人：上海微电子装备集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31