量子超构元件的位移测量系统、测量方法和EUV光刻机

本发明涉及位移测量，尤其是一种量子超构元件的位移测量系统、测量方法和euv光刻机。

背景技术：

1、当前，在高精度位移台，电子束曝光、深紫外曝光等高精度半导体加工场景中，通过直接的电子传感器或者直接的机械采样方式，包括目视或者测量工具测量等方式，由于高精度半导体场景中，位移可能仅为几微米甚至几纳米，无法通过上述方式采样得到半导体的位移，因此一些光刻设备通过关联的方式，即被测物和测量元件同时位移，即可通过测量元件得到被测物的位移。

2、超构元件是一种应用于半导体位移测量技术中的测量元件，能够实现精细的位移测量。利用超构表面可以准确操控入射光相位、偏振的特性，超灵敏位移测量的量子超构元件基于圆偏振光分束原理，能够精确调控一对圆偏振光的输出。然后通过圆偏振光的相位确定超构元件的位移，以得到被测物的位移。

3、然而现有技术中基于超构元件进行位移测量的技术中，均使用经典光，此外当前的位移测量技术中，测量系统结构过于冗余。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述问题，本文的目的在于，提供一种量子超构元件的位移测量系统、测量方法和euv光刻机，以解决现有技术中均使用经典光，且当前的位移测量技术中，测量系统结构过于冗余的问题。

2、为了解决上述技术问题，本文的具体技术方案如下：

3、一方面，本文提供一种量子超构元件的位移测量系统，包括：

4、纠缠光源发生器、超构元件、准直透镜、偏振分束器和计算部；

5、所述纠缠光源发生器持续生成并发送若干线偏振光子对；

6、所述超构元件用于将所述线偏振光子对调制为圆偏振光子对，使其附带位移产生的相位；

7、所述准直透镜用于将所述圆偏振光子对准直，并将所述圆偏振光子对中的一路圆偏振光子透射至所述偏振分束器；

8、所述偏振分束器用于将附加相位的圆偏振光子，拆分为左旋光子和右旋光子，并发射至所述计算部；

9、所述计算部用于在包括若干个时间窗口的曝光时间内计算，每个时间窗口内左旋光子与右旋光子投影到偏振分束器后，对两个偏振分束器输出端口之间的关联计数读数，以测量所述超构元件的位移。

10、作为本文的一个实施例，还包括：光子汇聚部；

11、所述光子汇聚部设于所述圆偏振光子对传播路径中；

12、光子汇聚部用于将所述圆偏振光子对转换为线偏振光子对，并发射至所述偏振分束器；

13、所述偏振分束器用于将附加相位的所述线偏振光子对，拆分为左旋光子和右旋光子，并发射至所述计算部。

14、作为本文的一个实施例，还包括：分束镜和反射部；

15、所述反射部设于所述偏振分束器发射的所述线偏振光子对传播路径中；

16、所述分束镜设于所述纠缠光源发生器发射的所述线偏振光子对传播路径中；

17、所述偏振分束器和所述计算部设于所述分束镜的反射路径中；

18、所述分束镜用于将所述纠缠光源发生器生成的所述线偏振光子对，透射至所述超构元件；

19、所述超构元件用于将所述线偏振光子对调制为圆偏振光子对，使其附带位移产生的相位；

20、所述反射部接收依次经过所述超构元件、所述准直透镜和所述光子汇聚部得到的线偏振光子对，并反射至所述光子汇聚部；

21、所述光子汇聚部用于将所述线偏振光子对转换为圆偏振光子对，并通过所述准直透镜发射至所述超构元件；

22、所述超构元件用于将反射得到的所述圆偏振光子对调制为线偏振光子对，使其再次附带位移产生的相位，并发射至所述分束镜；

23、所述分束镜将附加相位的所述线偏振光子对反射至所述偏振分束器。

24、作为本文的一个实施例，所述计算部包括第一单光子探测器、第二单光子探测器和关联计数器；

25、所述关联计数器分别与所述第一单光子探测器和所述第二单光子探测器相连；

26、所述第一单光子探测器接收所述水平偏振光子，所述第二单光子探测器接收所述垂直偏振光子；

27、当所述第一单光子探测器接收到所述水平偏振光子时，生成高电平并发送至所述关联计数器；

28、当所述第二单光子探测器接收到所述竖直偏振光子时，生成高电平并发送至所述关联计数器；

29、所述关联计数器在同一时序上进行对比，若在时间窗口内接收到所述第一单光子探测器发送的高电平与所述第二单光子探测器发送的高电平，则增加一次关联计数；

30、所述关联计数器将曝光完成后增加的关联计数，作为此次位移测量的关联计数读数。

31、作为本文的一个实施例，

32、所述超构元件包括基板以及设于所述基板上的超构单元阵列，所述超构单元阵列中的各个超构单元形状相同且均匀分布；

33、所述超构单元阵列包括：

34、沿所述基板中心轴线设置的一列第一超构单元，以及若干列与所述第一超构单元对称分布的第二超构单元；

35、所述第一超构单元的延伸方向与所述中心轴线垂直，所述第一超构单元两侧的第二超构单元的延伸方向均与所述第一超构单元的延伸方向呈一定夹角；

36、相邻列的第二超构单元之间的延伸方向的夹角固定，所述基板边缘处的第二超构单元的延伸方向与所述中心轴线平行，同一列中第二超构单元之间的延伸方向相同。

37、作为本文的一个实施例，所述超构单元为椭圆形或长方形或任意c2对称基础图形。

38、作为本文的一个实施例，所述纠缠光源发生器包括纠缠光子对生成部、过滤部、偏振分束器、角度调节部和时延调节部；

39、所述纠缠光子对生成部用于生成基础线偏振光子对；

40、所述过滤部用于过滤所述基础线偏振光子对中的激发光；

41、所述偏振分束器用于将所述基础线偏振光子对中的左旋光子和右旋光子，分别反射和投射至所述角度调节部和所述时延调节部；

42、所述角度调节部用于调节左旋光的出射角度，并反射至所述偏振分束镜，以使所述右旋光和所述左旋光从所述偏振分束镜同一路射出；

43、所述时延调节部用于调节右旋光反射至所述偏振分束镜的时延，以使所述左旋光和所述右旋光同时从所述偏振分束镜射出。

44、作为本文的一个实施例，所述纠缠光子对生成部包括连续光激光器和bbo晶体；

45、所述连续光激光器用于持续发射线偏振光；

46、所述bbo晶体用于将所述线偏振光转换为线偏振光子对；

47、所述角度调节部包括四分之一波片和角度反射镜，所述四分之一波片和所述角度反射镜依次设置于所述左旋光子的传播路径上；

48、所述时延调节部包括四分之一波片、延时反射镜和位移台，所述延时反射镜设置于所述位移台上，所述四分之一波片和所述位移台依次设置于所述右旋光子的传播路径上。

49、另一方面，本文还提供一种超构元件的位移测量方法，使用任一项所述的量子超构元件的位移测量系统，应用于计算部，包括：

50、确定曝光周期内的关联计数读数；

51、将所述关联计数读数导入至位移计算公式，得到超构元件的位移。

52、另一方面，本文还提供一种euv光刻机，使用任一项所述的基于量子超构元件的位移测量系统。

53、采用上述技术方案，通过纠缠光源发生器可以持续生成并发送若干线偏振光子对，然后将线偏振光子对通过超构元件附带上位移产生的相位，生成圆偏振光子对；在通过将圆偏振光子对中的一个光子拆分为左旋光子和右旋光子，并发送至计算部，以使计算部进行关联计算，测量所述超构元件的位移，在本文中仅使用了纠缠光源发生器、超构元件、准直透镜、偏振分束器和计算部即可得到超构元件的位移，通过这种方式可以缩减位移测量系统的尺寸，降低系统的冗余性，并可以达到与现有技术相类似的分辨率。

54、为让本文的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

技术特征：

1.一种量子超构元件的位移测量系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的量子超构元件的位移测量系统，其特征在于，还包括：光子汇聚部；

3.根据权利要求2所述的量子超构元件的位移测量系统，其特征在于，还包括：分束镜和反射部；

4.根据权利要求1-3任一项所述的量子超构元件的位移测量系统，其特征在于，所述计算部包括第一单光子探测器、第二单光子探测器和关联计数器；

5.根据权利要求1-3任一项所述的量子超构元件的位移测量系统，其特征在于，所述超构元件包括基板以及设于所述基板上的超构单元阵列，所述超构单元阵列中的各个超构单元形状相同且均匀分布；

6.根据权利要求5所述的量子超构元件的位移测量系统，其特征在于，所述超构单元为椭圆形或长方形或任意c2对称基础图形。

7.根据权利要求1所述的量子超构元件的位移测量系统，其特征在于，所述纠缠光源发生器包括纠缠光子对生成部、过滤部、偏振分束器、角度调节部和时延调节部；

8.根据权利要求7所述的量子超构元件的位移测量系统，其特征在于，所述纠缠光子对生成部包括连续光激光器和bbo晶体；

9.一种超构元件的位移测量方法，其特征在于，使用上述权利要求1-8任一项所述的量子超构元件的位移测量系统，应用于计算部，包括：

10.一种euv光刻机，其特征在于，使用上述权利要求1-8任一项所述的基于量子超构元件的位移测量系统。

技术总结
本文提供了量子超构元件的位移测量系统、测量方法和EUV光刻机，包括：纠缠光源发生器持续生成并发送若干线偏振光子对；超构元件用于将线偏振光子对调制为圆偏振光子对，使其附带由超构元件位移产生的相位；准直透镜用于将圆偏振光子对准直，并将圆偏振光子对中的一路圆偏振光子透射至偏振分束器；偏振分束器用于将附加相位的一路圆偏振光子，拆分为左旋光子和右旋光子，并发射至计算部；计算部用于在曝光时间内计算。左旋光子与右旋光子投影到偏振分束器，对两个偏振分束器输出端口之间的关联计数读数以测量超构元件的位移。实现左旋光子和右旋光子间关联的方式测量所述超构元件的位移。

技术研发人员：范宇斌,陈沐谷,蔡定平
受保护的技术使用者：香港城市大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5