载物台平移测量装置及测量方法
【专利摘要】这种载物台平移测量装置，用于测量所述载物台沿第一轴的位移，包括干涉仪、第一轴测量单元、第二轴测量单元以及处理单元，第一轴测量单元包括棱镜和测量镜，棱镜具有入射面和出射面，测量镜安装于载物台的侧面，测量镜具有折射面和反射面，入射面和出射面的夹角与折射面和反射面之间的夹角相等且均大于0度，棱镜与测量镜的折射率相同，第二轴测量单元包括X轴反射镜，干涉仪中发出的第一测量光束，经过棱镜后以一定角度入射到测量镜的折射面，经过折射后正入射到测量镜的反射面后能够被原路返回；干涉仪发出的第二测量光束，经X轴反射镜反射后能够原路返回，处理单元获得载物台沿第一轴的位移。本发明具有结构简单，测量精度高的优点。
【专利说明】载物台平移测量装置及测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种载物台平移测量装置及测量方法。
【背景技术】
[0002]在光刻设备中，激光干涉仪可以精确测量工件台或掩模台(统称载物台)的位置及姿态。对于光刻机工件台水平方向X向或Y向的测量(在此定义坐标系垂向为Z向，水平方向为X向和Y向)，可直接在载物台侧面安装垂直于水平方向入射光的长方形反射镜,测量X坐标和Y坐标。一般说来，载物台垂向行程不大，水平向行程却很大，而载物台侧面无需载物，所以侧面安装和行程相当的长方形反射镜，可以在大行程内测量载物台的X坐标和Y坐标。进一步的，同一个方向上用二个以上的光轴可测量载物台的旋转。比如对X向和Y向同一个反射镜上的各三个不同点进行测量，可测得载物台沿水平向X轴或水平向Y轴的平移、载物台绕水平向X轴或水平向Y轴的旋转以及绕垂向Z轴的旋转(X，Y，Rx, Ry, Rz)。
[0003]载物台沿Z轴方向(例如物镜光轴)的位移通常由图1所示方法获得，ASML公司在专利US6020964A详细描述了该类方法。镜片104被放置在载物台102 (即工件台)上，并通过曝光系统105对其曝光。这类系统的优点是干涉仪101置于载物台102的侧面，但可以精确测得Z向位移，这是通过反射镜110来实现的。反射镜110是布置在载物台102侧面并与X轴和Y轴成45度角，干涉仪101的第一测量光束射到反射镜110上，反射成与Z轴平行，平面镜108安装在用于安装曝光系统105的支撑架106上，它将光束沿原路反射回反射镜110，光束再由反射镜110反射回干涉仪101。平面镜108通常是面积较大的长条形结构，需要覆盖载物台X轴的行程。图1中，载物台沿Z轴的运动将导致干涉仪测量光束光程的改变，实际上，45度反射镜110与干涉仪101之间的光程随载物台Z轴移动而相应改变。
[0004]该专利还揭示了其他Z向位移测量方法，但其特点是都通过45度反射镜将测量光束由水平向导成与Z轴平行方向，再通过曝光系统结构上的反射镜反射回来，由其中光程随Z相位移的改变来计算Z向位移。
[0005]另一种测量载物台Z向位移的方法如图2所示，它是由Agilent公司在其
2005-11-24公开的专利US20050259268A1中提出的。干涉仪201的第一测量光束投射到反
射镜210上，反射镜210是与Z轴与Y轴所成平面成大于O度角(例如Θ )的测量反射镜，
它将第一测量光束导向一固定的平面镜208，平面镜208与入射到其表面的光束垂直，将光
束沿原路反射回去。如果载物台沿Z轴运动，测量光束光程会随之变化，可表示为:
[0006]
【权利要求】
1.一种载物台平移测量装置，用于测量所述载物台沿第一轴的位移，其特征在于，包括干涉仪、用于测量所述载物台在第一轴和第二轴所在的平面进行位移前后第一测量光束的光程的改变量的第一轴测量单元、用于测量所述载物台同时沿第二轴位移前后第二测量光束的光程的改变量的第二轴测量单元以及处理单元。
2.根据权利要求1所述的载物台平移测量装置，其特征在于，所述第一轴测量单元包括棱镜和测量镜，所述棱镜具有入射面和出射面，所述测量镜安装于所述载物台的侧面，所述测量镜具有折射面和反射面，所述入射面和出射面的夹角与所述折射面和反射面之间的夹角相等且均大于O度，所述棱镜与所述测量镜的折射率相同。
3.根据权利要求2所述的载物台平移测量装置，其特征在于，所述第二轴测量单元包括X轴反射镜，所述干涉仪中发出的第一测量光束，经过棱镜后以一定角度入射到所述测量镜的所述折射面，经过折射后正入射到所述测量镜的所述反射面后能够被原路返回；所述干涉仪发出的第二测量光束，经所述X轴反射镜反射后能够原路返回；所述处理单元根据载物台在第一轴和第二轴所在的平面进行位移前后第一测量光束的光程的改变量和载物台沿第二轴位移获得载物台沿第一轴的位移。
4.根据权利要求3所述的载物台平移测量装置，其特征在于，所述入射面与所述反射面平行，所述出射面与所述折射面平行。
5.根据权利要求3所述的载物台平移测量装置，其特征在于，所述棱镜安装于所述干涉仪的第一测量光束的出口处。
6.根据权利要求3所述的载物台平移测量装置，其特征在于，所述处理单元通过公式
7.一种载物台平移测量方法，其特征在于，采用如权利要求1-6中任意一项所述的载物台平移测量装置，包括如下步骤: 步骤1，干涉仪通过向第二轴测量单元发送第二测量光束测得载物台沿第二轴位移Dx;步骤2，干涉仪通过向第一轴测量单元发送第一测量光束测得载物台在第一轴和第二轴所在的平面进行位移前后第一测量光束的光程的改变量Dm’ ；
步骤3，通过公式
8.一种载物台平移测量装置，用于测量所述载物台沿第一轴的位移，其特征在于，包括干涉仪、用于测量所述载物台沿第一轴位移前后第一测量光束的光程的改变量的第一轴测量单元以及处理单元，所述第一轴测量单元包括棱镜和测量镜，所述棱镜具有入射面和出射面，所述测量镜安装于所述载物台的侧面，所述测量镜具有折射面和反射面，所述入射面和出射面的夹角与所述折射面和反射面之间的夹角相等且均大于O度，所述棱镜与所述测量镜的折射率相同，所述干涉仪中发出的第一测量光束，经过棱镜后以一定角度入射到所述测量镜的所述折射面，经过折射后正入射到所述测量镜的所述反射面后能够被原路返回，所述处理单元获得所述载物台沿第一轴的位移。
9.根据权利要求8所述的载物台平移测量装置，其特征在于，所述入射面与所述反射面平行，所述出射面与所述折射面平行。
10.根据权利要求8所述的载物台平移测量装置，其特征在于，所述棱镜安装于所述干涉仪的第一测量光束的出口处。
11.根据权利要求8所述的载物台平移测量装置，其特征在于，所述处理单元通过公式
12.—种载物台平移测量方法，其特征在于，采用如权利要求8~11中任意一项所述的载物台平移测量装置，包括如下步骤: 步骤1，干涉仪通过向第一轴测量单元发送第一测量光束测得载物台在第一轴和第二轴所在的平面进行位移前后第一测量光束的光程的改变量Dm ； 步骤2，通过公式
【文档编号】G03F7/20GK103868456SQ201210525294
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2012年12月7日 优先权日:2012年12月7日
【发明者】徐文, 许琦欣 申请人:上海微电子装备有限公司