载物台平移测量装置及测量方法制造方法及图纸

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。本发明专利技术具有结构简单，测量精度高的优点。

Translational measuring device and measuring method for object stage

This stage shift measuring device used for measuring the carrier displacement along the first axis, including the interferometer, the first axis measuring unit, second axis measuring unit and a processing unit, a first shaft measuring unit comprises a measuring prism and a mirror, prism having an incident surface and the exit surface, the side mirror mounted on load measurement Taiwan, the measurement mirror has a refractive surface and reflection surface, the incident surface and an angle equal to the angle between the exit surface and refraction surface and reflection surface and are greater than 0 degrees, and the measurement of refractive prism mirror was the same, the second axis measuring unit comprises a X axis mirror interference measuring beam from the first instrument, after in a certain angle refraction prism incident to the measuring mirror surface through refraction are incident to the reflection mirror surface can be measured after the return to the original road; second beam interference instrument issued by the X, the shaft of the mirror back After the ejection, the original path can be returned, and the processing unit obtains the displacement of the object table along the first axis. The invention has the advantages of simple structure and high measuring accuracy.

【技术实现步骤摘要】
载物台平移测量装置及测量方法
本专利技术涉及一种载物台平移测量装置及测量方法。
技术介绍
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)。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。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。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0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：其中，Dz是Z向位移，Dm是光程改变距离；因此可通过光程改变来测得载物台Z向位移。上述方案都可以通过激光干涉仪来测得载物台Z向位移，并获得较高精度，但是方案都还存在一定弊端。专利US6020964A中的方案要求曝光系统结构上的反射镜108面积较大，因此成本较高。另外随着半导体工艺节点的缩小，曝光系统的投影物镜会越来越大，图1中，投影物镜105的直径将增大，而载物台的运动范围将制约反射镜108的缩小，进而制约投影物镜的增大，这将对系统设计带来潜在影响因素。另一方面，所述反射镜108由于要覆盖载物台X方向行程，因此其X方向尺寸较长，并且其安装在曝光系统结构底面，由于自重，其反射面容易变形，进而对载物台Z向测量的准确性造成影响。专利US20050259268A1的方案将测量光束导向其他反射面，不会对投影物镜的增大造成制约。从专利图看，反射镜处于载物台侧下方，其安装空间将受到制约，装调方法也较难设计，因此在专利中也没有明确指出。而且其测量光路也经过两个反射镜的反射，由于激光干涉仪对反射镜面型精度要求较高，光束经过的反射面越多，越容易引入测量误差。因此，如何提供一种结构简单、测量精度更高的载物台平移测量装置及测量方法是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种载物台平移测量装置及测量方法，具有结构简单，测量精度高的优点。为了达到上述的目的，本专利技术采用如下技术方案：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，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。优选的，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0度，所述棱镜与所述测量镜的折射率相同。优选的，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。优选的，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。优选的，所述棱镜安装于所述干涉仪的第一测量光束的出口处。优选的，所述处理单元通过公式获得载物台沿第一轴的位移，其中，Dz是载物台沿第一轴的位移，Dx是载物台沿第二轴的位移，β是所述第一测量光束经棱镜折射后与原方向形成的夹角，Dm’是当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。本专利技术还公开了一种载物台平移测量方法，采用如上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，通过公式得出载物台沿第一轴的位移Dz，其中，Dz是载物台沿第一轴的位移，Dx是载物台沿第二轴的位移，β是所述第一测量光束经所述棱镜折射后与原方向形成的夹角，Dm’是载物台在第一轴和第二轴所在的平面位移前、后第一测量光束的光程的改变量。本专利技术还公开了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，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0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。优选的，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。优选的，所述棱镜安装于所述干涉仪的第一测量光束的出口处。优选的，所述处理单元通过公式得出载物台沿第一轴的位移，其中，Dz是载物台沿第一轴的位移，β是所述第一测量光束经棱镜折射后与原方向形成的夹角，Dm是当载物台沿第一轴进行位移前后第一测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，其中，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0度，所述棱镜与所述测量镜的折射率相同；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；所述处理单元通过公式

【技术特征摘要】
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，其中，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0度，所述棱镜与所述测量镜的折射率相同；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；所述处理单元通过公式获得载物台沿第一轴的位移，其中，Dz是载物台沿第一轴的位移，Dx是载物台沿第二轴的位移，β是所述第一测量光束经棱镜折射后与原方向形成的夹角，Dm’是当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。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，所述入射面与所述反射面平行，所述出射面与所述折射面平行。3.根据权利要求1所述的载物台平移测量装置，其特征在于，所述棱镜安装于所述干涉仪的第一测量光束的出口处。4.一种载物台平移测量方法，其特征在于，采用如权利要求1～3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...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐文，许琦欣，
申请(专利权)人：上海微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31