CN103293884A - 用于光刻设备的离轴对准系统及对准方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于光刻设备的离轴对准系统，用于测量一对准标记的对准位置信息，包括：照明模块、偏振调节器、参考标记、包括偏振分光器的成像模块、探测模块，本发明主要是透过偏振调节器及偏振分光强调整参考光及探测光的能量比，并探测参考光及探测光在参考光栅处二次衍射产生的各级次衍射光的干涉光束，之后根据探测结果确定对准标记位置。

Description

用于光刻设备的离轴对准系统及对准方法

技术领域

本发明涉及一种集成电路装备制造领域，尤其涉及一种用于光刻设备的离轴对准系统及对准方法。

背景技术

光刻装置是制造集成电路的主要设备，其作用是使不同的掩膜图案依次成像到基底（如半导体硅片或LCD板）上的精确对准的位置。然而这个对准位置却因为连续图形所经历的物理和化学变化而改变，因此需要一个对准系统，以保证硅片对应掩膜的对准位置每次都能够被精确的对准。随着基底每单位表面积上的电子元件数量的增长以及电子元件的尺寸合成越来越小，对集成电路的精度要求日益提高，因此依次掩膜成像在基底上的位置必须越来越准确的固定，对光刻时对准精度的要求也越来越高。

目前，光刻设备大多所采用是基于光栅衍射干涉的对准系统。该类对准系统基本特征为：包含单个波长或多波长的照明光束照射在光栅型对准标记上发生衍射，产生的各级衍射光携带有关于对准标记的位置信息；不同级次的光束以不同的衍射角从相位对准光栅上散开，通过对准系统收集各级次的衍射光束，使两个对称的正负衍射级次（如±1级、±2级、±级等）在对准系统的像面或瞳面重叠相干，形成各级干涉信号。当对标记光栅进行扫描时，利用光电探测器记录干涉信号的强度变化，通过信号处理，确定对准中心位置。

目前，现有技术中具有代表性的是ATHENA离轴对准系统，该对准系统在光源部分采用红光、绿光双光源照射；并采用楔块列阵或楔板组来实现对准标记多级衍射光的重叠和相干成像，并在像面上将成像空间分开；红光和绿光的对准信号通过一个偏振分束棱镜来分离；通过探测对准标记像透过参考标记的透射光强，得到正弦输出的对准信号。首先，由于该系统采用偏振分束棱镜的分光系统只能分离两个波长的色光，对两个波长以上的对准信号则无能为力；其次该对准系统的多级衍射光在像面干涉，在对准标记反射率不均匀时，标记旋转、倍率误差等因素导致的对准误差较大；最后，该对准系统使用楔块列阵时，对折射正、负相同级次的两楔块的面型和楔角一致性要求很高；而楔板组的加工制造、装配和调整的要求也很高，具体实现起来工程难度较大，代价昂贵，且对对准标记的工艺适应性较差。

另外一种现有技术是SMASH离轴对准系统。该系统通过一个旋转自参考干涉仪产生两个相对旋转180度的对准标记像，在光瞳面探测重叠衍射级的干涉信号，根据探测到的各级次干涉信号的相对相位变化得到对准位置信号。该对准系统采用了多主截面，空间复合棱镜结果的旋转自参考干涉仪，棱镜的加工和装调公差要求很高，棱镜组胶合难度较大。

现有技术亟需要一种新的离轴对准系统，能有效克服工程难度较大，加工成本昂贵的技术缺陷。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明的一目的在于提供一种离轴对准系统及方法，能够调节参考光与探测光的能量比，增加系统对对准标记的适应性。

本发明的另一目的在于提供一种用于光刻设备的离轴对准系统及对准方法，结构简洁且能有效地根据探测到的干涉信号的相对相位变化，确定对准位置信息。

本发明公开一种用于光刻设备的离轴对准系统，用于测量一对准标记的对准位置信息，包括：照明模块，提供照明光束；偏振调节器，用于调节该照明光束的偏振方向，使该照明光束的偏振方向改变预定角度θ后出射,该预定角度θ是根据该对准标记的工艺参数设定；参考标记；成像模块，包括偏振分光器，该偏振分光器将经过该偏振调节器的照明光束分成探测光束及参考光束，该成像模块收集该参考光束，使该参考光束在该参考标记处衍射产生具有多个衍射级次子光束的第一衍射光束，以及收集该探测光束，使该探测光束经由该对准标记及该参考标记二次衍射产生具有多个衍射级次子光束的第二衍射光束，该第一衍射光束与第二衍射光束中对应级次子光束在该成像模块的光瞳面重叠干涉，形成多个衍射级次干涉光束；探测模块，探测该多个衍射级次干涉光束，并将该多个衍射级次干涉光束转换成多个衍射级次干涉信号；以及信号处理模块，根据多个衍射级次干涉信号中的至少一对衍射级次干涉信号确定该对准标记的对准位置信息，其中该一对衍射级次干涉信号的衍射级次正负对称。

更进一步地，该偏振调节模块为磁致旋光器或旋转可调的偏转片。

更进一步地，该成像模块还包括：第一                                               

波片、第一透镜、

波片、第二透镜、第三透镜，该探测光束经由该第一

波片、第一透镜入射该对准标记，并在该对准标记处发生第一次衍射，第一次衍射的衍射光经由该第一透镜、第一

波片、偏振分光元件、

波片、第二透镜入射该参考标记，该第三透镜将该第一衍射光束与第二衍射光束中对应级次子光束在该第三透镜的光瞳面重叠干涉。该成像模块还包括空间光阑，该空间光阑位于该第一物镜的光瞳面处。该成像模块还包括检偏器，设置在该偏振分光元件与该第一

波片之间。该成像模块还包括第二波片、反射元件，该参考光束经由该第二波片入射至该反射元件返回后经由该第二波片、偏振分光元件、波片、第二透镜入射该参考标记。

更进一步地，该照明模块包括光源、起偏器、第三透镜、孔径光阑、第四透镜，该光源发出的光依次经过该起偏器、第四透镜、孔径光阑、第五透镜后产生该照明光束出射。该光源为多波长光源，该探测模块中包括将该不同波长光源发出的光分离的多色光分离系统。

更进一步地，该探测模块包括多个探测光路，分别探测该多色光分离系统分离出的不同波长光。该多个探测光路中的每一探测光路沿光传播方向依序包括第六透镜、空间滤光器、第七透镜、多个探测光纤及多个光电探测器，该探测光纤的入射端临近该光瞳面，该探测光纤的出射端与该光电探测器连接。

本发明同时公开一种用于光刻设备的离轴对准方法，其特征在于，包括：提供一对准标记及参考标记；提供照明光束，并使该照明光束的偏振方向改变一预定角度θ,该预定角度θ是根据该对准标记的工艺参数设定；将该照明光束分成探测光束及参考光束；该参考光入射至一参考标记，产生包括多个衍射级次子光束的第一衍射光束，该探测光束经该对准标记及该参考标记二次衍射产生包括多个衍射级次子光束的第二衍射光束，该第一衍射光束及第二衍射光束中对应衍射级次子光束在一光瞳面重叠干涉形成多个衍射级次干涉光束；探测该多个衍射级次干涉光束，并将其化为多个衍射级次干涉信号；对该多个衍射级次干涉信号中的至少一对衍射级次干涉信号进行信号处理步骤以确定该对准标记的位置信息，其中该一对衍射级次干涉信号的衍射级次正负对称。

更进一步地，该信号处理步骤是利用衍射级次正负对称的干涉信号的相位差计算该对准标记的位置信息。该信号处理步骤是利用衍射级次正负对称的干涉信号强度和的相位计算该对准标记的位置信息。该信号处理步骤是利用衍射级次正负对称的干涉信号强度差的相位计算该对准标记的位置信息。

本发明公开对准系统基于双光栅二次衍射原理。即照明光束入射到对准标记发生第一次衍射，产生的各级衍射光束以不同的衍射角从对准标记表面散射；通过成像系统后，各级衍射光汇聚到参考标记产生第二次衍射，具有相同衍射角的二次衍射光束在探测透镜瞳面重叠相干，根据探测到的干涉信号的相对相位变化，确定对准位置信息。与现有技术相比较，该对准系统具有如下优点：第一、采用偏振调节器和偏振分束器，使分离出的参考光束能量动态可调，提高探测信号的对比度，增加对准系统对标记的工艺适应性。第二、该对准系统结构简单，不需要结构复杂的楔块列阵（或楔板组）和自参考干涉仪，利用参考标记的二次衍射即可在瞳面获得各级干涉信号。参考标记加工制造、装配和调制难度较小。第三、该对准系统在瞳面探测，对准信号源于相同空间频率的光束的重叠相干。入射光倾斜、标记倾斜离焦、旋转等因素对对准精度影响较小。第四、通过在透镜瞳面使用空间光阑，只选择所需的奇级次衍射光，避免偶级次衍射光进入探测信号产生多个谐波成分；另一方面减小了杂散光的影响。

附图说明

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

图1是本发明所涉及的对准系统的第一实施方式的结构示意图；

图2是本发明所涉及的对准系统的照明模块光路结构示意图；

图3是本发明所涉及的对准系统的偏振调节模块的结构示意图；

图4是本发明所涉及的对准系统的二次衍射干涉结构示意图；

图5是本发明所涉及的对准系统的瞳面光阑结构示意图；

图6是基于闪耀光栅的多色光分离系统的分光原理图；

图7是本发明所涉及的对准系统的探测光路模块的结构示意图；

图8是本发明所涉及的对准系统的对准流程图；

图9是对准标记倾斜离焦时光束干涉示意图；

图10是本发明所涉及的对准系统的第二实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。

图1是本发明第一实施例的对准系统结构示意图。该离轴对准系统主要由照明模块200、成像模块300及探测模块400、偏振调节器205以及参考标记312等组成。该离轴对准系统的主要技术特点为：照明光束经硅片上的对准标记307衍射后成像到参考标记312所在平面发生二次衍射，所有衍射方向相同的二次衍射光束在瞳面315重叠相干，通过探测系统记录干涉信号的强度，根据信号的相位变化得到对准标记的位置信息。

所述对准系统中的照明模块200主要包括提供多波长的光源100、快门、光隔离器和相位调制器（图中没有示出）等。所述光源优先选择高亮度、相干性好的激光器，例如半导体激光器，或者光纤激光器等；相位调制器用于照明光束相位调制，可有效抑制杂散光与信号光的相干性，降低寄干涉生条纹的对比度，提高信噪比。

所述对准系统采用多波长空间相干光照明，至少有四个波长（例如

、、

、），其中有两个波长在红外波段。多波长光源经单模保偏光纤101传输，然后经光纤耦合器102耦合进入多路转换器103，再通过单模保偏光纤104将多波长照明光束输出到照明模块200。利用多波长光源照明，可以有效抑制干涉相消效应的影响，提高工艺适应性；使用近红外和远红外波长的光源照明，可以有效解决低k值的介质材料在可见光谱范围的吸收问题，并可用于多晶硅工艺层的标记探测，从而提高对准信号强度。

在第一实施例中，光源100输出的光束进入照明模块200，依次经过起偏器201、透镜202、照明孔径光阑203、透镜204和偏振调节器205。从照明孔径光阑203到物镜303构成柯勒照明系统，如图2所示。透镜202为聚光透镜，通过调节照明孔径光阑大小可以改变对准标记307处照明视场的范围。偏振调节器205用于改变光束105的偏振方向，与偏振分束器301配合使用，可以调节反射光束106和透射光束107的能量比值，提高探测信号的对比度。如图3所示。垂直偏振的光束经过偏振调节器205后，偏振方向转过角度为

，设偏振分束器光轴在垂直方向，则反射光束106和透射光束107振幅比为

，能量比为

。偏振调节器优先选择磁致旋光器，避免光能损耗。在其他实施例，也可以选择可旋转的偏振片作为偏振调节器。

照明光束105经过偏振分束器301分束面分为偏振方向相互垂直的反射光106（S偏振）和透射光107（P偏振）。透射光束107经反射镜309反射，两次通过消色差

波片308后变为S偏振光，在偏振分束器分束面被反射进入消色差

波片310，其光轴方向与S偏振方向成45度，可使S偏振的光束偏振方向旋转90度，变为P偏振光111。光束111作为参考光束经过透镜311到达参考标记312。该参考光束可取代反射光106经对准标记307衍射后产生的0级衍射光109与对准标记产生的非零级次衍射光一起在参考标记312处产生二次衍射。

反射光束106首先通过检偏器302，其偏振透过方向与S偏振方向相同。消色差

波片303将入射光转换为圆偏振光，经过物镜306后垂直入射到对准标记307发生第一次衍射，产生各级衍射和反射光束。为获得更高的对准精度，物镜306应具有足够大的数值孔径（例如NA=0.8）以收集对准标记307产生更高级的衍射光。当NA=0.8，对准标记周期为8微米时，可保证物镜306探测到所述四个照明波长的±7级衍射光。

所述对准系统中的消色差

波片302主要作用为：一是将照明光束转换为圆偏振，提高所述对准系统对小周期对准标记的适应性。当对准标记的光栅周期与照明光波长在相同量级时，光栅的衍射效率与照明光的偏振特性有关。如果采用线偏振光入射，可能面临光栅的衍射效率在该偏振方向上急剧下降的风险。利用圆偏振光照明可有效避免该风险。圆偏振包含两个方向相互垂直的线偏振光，确保总有一偏振方向可以产生高效率的衍射光。二是使对准标记307产生的各级衍射和反射光经过消色差波片303后，圆偏振光转变为P偏振光。

对准标记307产生的各级衍射和反射光束（例如光束108、109、110），由物镜306收集、并通过消色差波片303转换为线偏振光（P偏振）。反射光束109（亦称为0级衍射光）被检偏器302吸收，其他衍射级次光束（例如光束108、110）透过偏振分束器301到达透镜311，并汇聚到参考标记312。所述的参考标记并不局限于透射式光栅，可以是其他类型的衍射光栅，例如反射式光栅、闪耀光栅等。所有汇聚到参考标记312的光束（如衍射光束108、110，参考光束111）发生第二次衍射，具有相同衍射角的二次衍射光束经透镜313收集，形成-n至+n级干涉光束（如112、113、114），经反射镜314反射进入探测模块400。

空间光阑305放置于物镜306的瞳面304处，选择所需要的衍射级次的光束通过，可减少杂散光，提高探测系统的信噪比。物镜306和透镜组成4f成像系统，可将对准标记307等比例的成像到参考标记312的前表面。

图5是所述对准系统的二次衍射干涉示意图。照明光束垂直入射到对准标记307发生第一次衍射，产生各级衍射和反射光。为描述方便，图2中照明光束仅包含单个波长，且只标明0、±1、±3级光束，更高级衍射光在图中没有示出。根据光栅方程，对准标记的n级衍射光

的衍射角为

              （1）

式中

为对准标记光栅周期，

为照明波长。在本实施例中，对准标记的占空比设为1：1，理论上偶级次衍射光

衍射效率为零，即发生偶级光缺失现象。因此，图5中只标明0级反射光，±1衍射光

、

，±3衍射光

、

，偶级次和更高的奇级次衍射光没有示出。值得指出的是，在本实施例中，对准标记产生的零级反射光

被检偏器302吸收，实际入射到参考标记的光束

为光束111（即上述参考光束）。

对于具有周期性结构的对准标记，其透射函数

离散的Fourier变换为

                   （2）

其中，

为对准标记的Fourier变换系数，定义为

            （3）

根据傅立叶光学理论，平面波光照射时，光栅的远场分布正比于其透射函数的Fourier变换，即对准标记的n级衍射光

振幅正比于

，其光场可描述为

          （4）

各级衍射光经过物镜306、透镜311后，汇聚到参考标记312发生第二次衍射。这里，参考标记周期与对准标记周期相同，且占空比也为1：1。对准标记的第n级衍射光经参考标记产生的第m级衍射光束记为

，其衍射角为

              （5）

例如光束

产生的0级，±1级，±3级衍射光分别记为

，

，

。二次衍射光束

光场具有如下形式

               （6）

其中

为参考标记的Fourier变换系数，

为对准标记相对于参考标记在x方向的位移。

根据公式（2），两次衍射级次和（即

）相等的光束具有相同的衍射角，经过透镜313后在瞳面315重叠相干。如图5所示，二次衍射光束

和

在瞳面形成+3级干涉光斑；

和

在瞳面形成+1级干涉光斑；

、

、

、

和

在瞳面形成0级干涉光斑；

和

在瞳面形成-1级干涉光斑；

和

在瞳面形成-3级干涉光斑。

由于参考标记偶级次衍射光的缺失，瞳面315处奇级次n（n=2k+1）信号仅由两光束

和

相干而成，其信号强度为

                 （7）

其中，

表示两光束

和

在对准标记和参考标记常相位差。通过对准标记在x方向的运动，可获得奇级次m探测信号在x方向的扫描数据，利用计算机进行曲线拟合，可提取的相位信息

                                                    （8）

对称的奇级次-n的信号强度为

                      （9）

的相位为

                                                  （10）

根据公式（8）和（10），利用对称的正负级次信号

的相位差，可获得的对准标记的位移信息

                                                      （11）

除此之外，也可利用正负级次信号的强度差和强度和计算对准标记位移信息。

在前面的理论分析中，为简化推导，认为当光栅占空比为1：1时，偶级次衍射效率为零。而实际情况下，对准标记为多层工艺结构的相位光栅，即使占空比为1：1时，偶级次衍射效率虽然很小，但不为零。此时，瞳面315处奇级次信号将是多个（大于2）二次衍射光束干涉的结果，将导致该级次信号包含多个谐波成分，不利于相位提取。为避免实际工况条件下，偶级次衍射光对探测信号的影响，可在透镜瞳面304处放置空间光阑305，如图6所示（图中只示出两个波长的各衍射级次在瞳面304的分布）。空间光阑遮挡偶级次衍射光，允许奇级次衍射光束通过。当使用多波长照明时，可能出现某一波长的奇级次衍射光和另一波长偶级次衍射光在瞳面304位置部分重叠，如图6所示，532nm波长的6级衍射光和633nm的5级衍射光在瞳面304部分重叠。此时，可在633nm波长的5级衍射光束位置采用只允许633nm光透过的带通滤波片，从而阻止532nm波长的6级衍射光的通过。使用滤波片可以有效解决多波长照明时，不同波长的奇偶级衍射光的混叠问题。

当采用多波长光源（例如、

、

、）同时照明对准标记时，不同波长的多级衍射光相互重叠。因此，需要多色光分离系统401将不同的波长进行分离，以便后续光路探测。所述的多色光分离系统可采用闪耀光栅、阶梯光栅或其他衍射光学元件等实现多波长分离。图7是基于闪耀光栅的多色光分离系统的分光原理图，当包含4个波长的光束通过闪耀光栅403后，各个波长将以不同的衍射角出射。

所述干涉光束经反射镜314后进入多色光分离系统401，将不同波长的干涉光束分离后进入探测光路402a-402d。多色光分离系统401是基于色散元件的，其包括闪耀光栅、阶梯光栅或其他衍射光学元件等分光系统。探测光路包括透镜、光纤、光电探测器等（图中没有示出）。

所述对准系统的探测光路如图8所示。以波长

的探测光路402a为例，入射光束经过透镜404汇聚到空间滤光器405，以消除对准系统中产生的杂散光。透镜406将不同干涉级次的光束分离并投射到透镜313的出射光瞳面315。各干涉级次的光束信号通过探测光纤406收集并传输到光电探测器409。

本实施例的对准流程如图9所示，包括S801光源控制、S802获取光强信号、S803获取位置信号、S804信号计算处理和S805输出对准位置。S801光源控制包括对光源相位、振幅的调制，输出的光束垂直照射到对准标记。S802光强采集过程中，对准标记沿X（或Y）向匀速运动，光电探测器以给定的采样频率接收各波长不同级次的相干光。通过光电转换、信号解调、滤波后，可获得各波长各级次的光强值。S803对准标记的运动位置可通过测量装置直接获得，所述测量装置可以是激光干涉仪、光栅尺或两者的混合测量系统等。对准标记的运动位置

可通过测量位置

减去参考位置获得， 

 。                                                      （12）

参考位置一般定义为名义对准位置。

在现有的专利US 6876436 B2和US 2006/0007446 A1中，通过选择单个或多个级次干涉信号强度变化即可获得对准标记位移信息。而在本发明中，必须同时探测一对（或多对）对称的干涉级次（例如±1级，±3级...），利用对称的正负级次干涉信号的相对强度变化（或相对相位变化）计算对准位置。

S804信号计算处理。以单个波长为例，有三种信号计算处理方法。第一种是分别计算对称的正负级次干涉信号的相位，利用相位差获得对准位置。设该波长的n级探测信号的强度在第

个采样点的值为

，对应的相对位置为

。依据公式（7），可知探测信号为余弦函数，为此构造如下形式的三角函数

                      （13）

其中，A_n、B_n、C_n均为拟合系数，p为对准标记周期。利用最小二乘法，求取参数A_n、B_n、C_n使下式中

量最小

                                                 （14）

其中N为总采样数。当求取参数A_n、B_n、C_n后，该波长n级探测信号的相位为

                                                     （15）

采用上述相同的方法，可获得该波长的-n级探测信号的相位

                                                   （16）

根据公式（11），可求得相对对准位置为

                                  （17）

第二种信号处理方式是利用对称正负级次干涉信号的强度和计算对准位置。根据公式（7）和（9），对称正负级次信号的强度和具有如下形式

                                            (18)

同样可通过三角函数对正负级次信号的强度和进行拟合，求取其相位，从而产生相对对准位置

                                                              （19）

第一种信号处理方式是利用对称正负级次干涉信号的强度差计算对准位置。根据公式（7）和（9），对称正负级次信号的强度差具有如下形式

                                      (20)

同样可通过三角函数对正负级次信号的强度差进行拟合，求取其相位

，从而产生相对对准位置

                                                       （21）

第一种信号计算处理方法可以有效消除标记反射率不均匀等因素导致的对准标记对称的正负级次衍射效率不对称，降低系统误差；第二种信号计算处理方法可以探测器产生的随机误差，减小测量误差；第一种信号处理方式可以消除干涉信号的本底噪声，提高信号拟合计算精度。实际信号处理中，可选择一种或多种处理方法计算相对对准位置。

S805输出对准位置。结合参考位置

和计算产生的相对对准位置

，输出实际对准位置为

                                                           （22）

由于光强信号在瞳面探测，所述对准系统的测量精度受入射光倾斜、标记倾斜离焦，旋转等因素影响较小。对如图10所示，当对准标记离焦

、倾斜角为

时，其产生的±n级衍射光

的衍射角变为

 。                                       （23）

光束通过参考标记313产生的二次衍射光束

将在探测瞳面315发生近似

位置偏移。由于光束具有一定的空间尺寸，光束

、

分别与光束

、

大部分是重叠相干的。两光束在瞳面的不完全重合，引起干涉区域面积减少，导致探测信号对比度有所下降，但不影响探测信号的相位，因此对对准系统的测量精度影响较小。

本发明公开对准系统基于双光栅二次衍射原理。即照明光束入射到对准标记发生第一次衍射，产生的各级衍射光束以不同的衍射角从对准标记表面散射；通过成像系统后，各级衍射光汇聚到参考标记产生第二次衍射，具有相同衍射角的二次衍射光束在探测透镜瞳面重叠相干，根据探测到的干涉信号的相对相位变化，确定对准位置信息。与现有技术相比较，该对准系统具有如下优点：第一、采用偏振调节器和偏振分束器，使分离出的参考光束能量动态可调，提高探测信号的对比度，增加对准系统对标记的工艺适应性。第二、该对准系统结构简单，不需要结构复杂的楔块列阵（或楔板组）和自参考干涉仪，利用参考标记的二次衍射即可在瞳面获得各级干涉信号。参考标记加工制造、装配和调制难度较小。第三、该对准系统在瞳面探测，对准信号源于相同空间频率的光束的重叠相干。入射光倾斜、标记倾斜离焦、旋转等因素对对准精度影响较小。第四、通过在透镜瞳面使用空间光阑，只选择所需的奇级次衍射光，避免偶级次衍射光进入探测信号产生多个谐波成分；另一方面减小了杂散光的影响。  

本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。

Claims (14)

1. 一种用于光刻设备的离轴对准系统，用于测量一对准标记的对准位置信息，包括：

照明模块，提供照明光束；

偏振调节器，用于调节所述照明光束的偏振方向，使所述照明光束的偏振方向改变预定角度θ后出射,该预定角度θ是根据所述对准标记的工艺参数设定；

参考标记；

成像模块，包括偏振分光器，所述偏振分光器将经过所述偏振调节器的照明光束分成探测光束及参考光束，所述成像模块收集所述参考光束，使所述参考光束在所述参考标记处衍射产生具有多个衍射级次子光束的第一衍射光束，以及收集所述探测光束，使所述探测光束经由所述对准标记及所述参考标记二次衍射产生具有多个衍射级次子光束的第二衍射光束，所述第一衍射光束与第二衍射光束中对应级次子光束在所述成像模块的光瞳面重叠干涉，形成多个衍射级次干涉光束；

       探测模块，探测所述多个衍射级次干涉光束，并将所述多个衍射级次干涉光束转换成多个衍射级次干涉信号；以及

信号处理模块，根据多个衍射级次干涉信号中的至少一对衍射级次干涉信号确定所述对准标记的对准位置信息，其中所述一对衍射级次干涉信号的衍射级次正负对称。

2.如权利要求1所述的离轴对准系统，其特征在于，所述偏振调节模块为磁致旋光器或旋转可调的偏转片。

3.如权利要求1所述的离轴对准系统，其特征在于，所述成像模块还包括：第一                                                

波片、第一透镜、波片、第二透镜、第三透镜，所述探测光束经由所述第一

波片、第一透镜入射所述对准标记，并在所述对准标记处发生第一次衍射，第一次衍射的衍射光经由所述第一透镜、第一

波片、偏振分光元件、

波片、第二透镜入射所述参考标记，所述第三透镜将所述第一衍射光束与第二衍射光束中对应级次子光束在所述第三透镜的光瞳面重叠干涉。

4.如权利要求3所述的离轴对准系统，其特征在于，所述成像模块还包括空间光阑，所述空间光阑位于所述第一物镜的光瞳面处。

5.如权利要求3所述的离轴对准系统，其特征在于，所述成像模块还包括检偏器，设置在所述偏振分光元件与所述第一

波片之间。

6.如权利要求3所述的离轴对准系统，其特征在于，所述成像模块还包括第二

波片、反射元件，所述参考光束经由所述第二波片入射至所述反射元件返回后经由所述第二

波片、偏振分光元件、

波片、第二透镜入射所述参考标记。

7.如权利要求1所述的离轴对准系统，其特征在于，所述照明模块包括光源、起偏器、第三透镜、孔径光阑、第四透镜，所述光源发出的光依次经过所述起偏器、第四透镜、孔径光阑、第五透镜后产生所述照明光束出射。

8.如权利要求7所述的离轴对准系统，其特征在于，所述光源为多波长光源，所述探测模块中包括将所述不同波长光源发出的光分离的多色光分离系统。

9.如权利要求8所述的离轴对准系统，其特征在于，所述探测模块包括多个探测光路，分别探测所述多色光分离系统分离出的不同波长光。

10.如权利要求9所述的离轴对准系统，其特征在于，所述多个探测光路中的每一探测光路沿光传播方向依序包括第六透镜、空间滤光器、第七透镜、多个探测光纤及多个光电探测器，所述探测光纤的入射端临近所述光瞳面，所述探测光纤的出射端与所述光电探测器连接。

11.一种用于光刻设备的离轴对准方法，其特征在于，包括：

提供一对准标记及参考标记；

提供照明光束，并使该照明光束的偏振方向改变一预定角度θ,该预定角度θ是根据所述对准标记的工艺参数设定；

将该照明光束分成探测光束及参考光束；

所述参考光入射至一参考标记，产生包括多个衍射级次子光束的第一衍射光束，所述探测光束经所述对准标记及所述参考标记二次衍射产生包括多个衍射级次子光束的第二衍射光束，所述第一衍射光束及第二衍射光束中对应衍射级次子光束在一光瞳面重叠干涉形成多个衍射级次干涉光束；

探测所述多个衍射级次干涉光束，并将其化为多个衍射级次干涉信号；

对所述多个衍射级次干涉信号中的至少一对衍射级次干涉信号进行信号处理步骤以确定所述对准标记的位置信息，其中所述一对衍射级次干涉信号的衍射级次正负对称。

12.如权利要求11所述的离轴对准方法，其特征在于，所述信号处理步骤是利用衍射级次正负对称的干涉信号的相位差计算所述对准标记的位置信息。

13.如权利要求11所述的离轴对准方法，其特征在于，所述信号处理步骤是利用衍射级次正负对称的干涉信号强度和的相位计算所述对准标记的位置信息。

14.如权利要求11所述的离轴对准方法，其特征在于，所述信号处理步骤是利用衍射级次正负对称的干涉信号强度差的相位计算所述对准标记的位置信息。

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