用于测量晶片台平移的外差激光干涉仪制造技术

本发明专利技术公开了一种用于测量沿第一轴的位移的系统和方法，所述系统包括：可以至少沿垂直于所述第一轴的第二轴移动的装置；在相对于所述第一轴大于０°的角度下安装到所述装置的测量镜；和带光束分光器的干涉仪。所述光束分光器将输入束分成测量束和参考束，将所述测量束引导到所述测量镜至少两遍，并将所述参考束和所述至少两遍之后的所述测量束组合成输出束。至少在所述干涉仪之外，所述测量束在不平行于所述第一轴的路径中行进。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于测量晶片台平移的外差激光干涉仪。
技术介绍
图1图示了用于获取台子10沿Z轴20(例如曝光光轴或焦轴)的位置的系统。在Loopstra的美国专利No.6,208,407中详细描述了该方法。晶片12被支撑在台子10上以由投射光学器件或曝光工具14来曝光。该系统的一个优点是，虽然干涉仪16位于台子10的侧面上，但也可以获得精确的Z轴测量。这是通过正确地定位镜面来实现的，这些镜面建立了与曝光系统的Z轴20平行的Z测量轴18。将镜面22布置为与台子10沿着X或Y轴的运动成45度角。来自干涉仪16的测量束24射到镜面22来建立Z测量轴18。水平镜面26被安装到曝光系统的结构28上，使得束被重定向到镜面22，镜面22将返回的束24反射到干涉仪16。除了测量束24之外，干涉仪还投射参考束30以从台子10的垂直表面31反射。如图1可见，台子10沿着Z轴20的运动将导致从45度角镜面22到水平镜面26的光束路径段的长度的变化。这样，虽然干涉仪16位于台子的侧面上，测量束24的路径段的长度与台子10的Z轴移动一致地变化。实际上，从水平镜面26到45度角镜面22的反射提供了与台10的Z轴移动一致地变化的第二光路路径段。另一方面，参考束30的每个束路径段的长度是固定的，除非台子10沿X方向移动。虽然参考图1所描述的方法对于其所要解决的目的工作得不错，但是还有成本的考虑，因为水平镜面26是要求高平面度的相对较大的反射部件。而且，随着集成电路的特征线宽的降低，投射光学器件14的投射透镜的大小在增加。在图1中，这将导致投射光学器件14的直径增大。结果，要求水平镜面26容纳台子10的整个运动范围，对于实现线宽的进一步减小加上了潜在的困难。
技术实现思路
在本专利技术的一个实施例中，一种用于测量沿第一轴的位移的系统包括可以至少沿垂直于所述第一轴的第二轴移动的装置；在相对于所述第一轴大于0°的角度θ下安装到所述装置的测量镜；和带光束分光器的干涉仪。所述光束分光器将输入束分成测量束和参考束，将所述测量束引导到所述测量镜至少两遍，并将所述参考束和所述至少两遍之后的所述测量束组合成输出束。至少在所述干涉仪之外，所述测量束在不平行于所述第一轴的路径中行进。附图说明图1图示了一种用于获取晶片台沿着Z轴的位移的现有技术系统。图2、3A、3B、4A和4B图示了在本专利技术的一个实施例中用于获取晶片台沿着Z轴的位移的系统。图5、6A、6B、7A和7B图示了在本专利技术的另一个实施例中用于获取晶片台沿着Z轴的位移的系统。具体实施例方式图2图示了本专利技术的一个实施例中的干涉仪系统100，其使用干涉仪101来测量晶片台102沿着Z轴(例如光刻焦轴)的位移。激光头104生成由两个正交偏振频率分量组成的相干准直输入束。一个频率分量fA(例如具有P偏振的测量束)进入干涉仪的测量路径，而另一个频率分量fB(例如具有S偏振的参考束)进入干涉仪的参考路径。在测量路径中，偏振束分光器106将频率分量fA通过四分之一波片108传输到测量平面镜110上。测量平面镜110在与Z轴成θ角的情况下安装到晶片台102的侧面上。测量平面镜110将频率分量fA正交地反射到光束转向镜112上。在一个实施例中，角度θ小于45度，于是测量平面镜110将频率分量fA反射离开晶片台102并避免现有技术方法的不利之处。光束转向镜112的角度为2θ，以在标准的台定向(台子没有沿Z轴旋转)下将频率分量fA沿着输入路径返回到偏振束分光器106。因为频率分量fA再次穿过四分之一波片108，所以返回的偏振旋转了90度，并且该新的S偏振的频率分量fA被偏振束分光器106反射到立方隅角回射器(cube corner retroreflector)114中。回射器114使频率分量fA在平行但偏移的路径中返回到偏振束分光器106，偏振束分光器106再次将频率分量fA反射通过四分之一波片108，而射到测量平面镜110上。与上述类似地，测量平面镜110将频率分量fA正交地反射到光束转向镜112，光束转向镜112将频率分量fA沿着输入路径返回到偏振束分光器106。因为频率分量fA再次穿过四分之一波片108，所以返回的偏振旋转了90度，并且该新的P偏振的频率分量fA通过偏振束分光器106传输到接收器116上。在参考路径中，偏振束分光器106将频率分量fB反射通过四分之一波片118，并正交射到参考平面镜120上。参考平面镜120将频率分量fB沿着输入路径返回到偏振束分光器106。因为频率分量fB再次穿过四分之一波片118，所以返回的偏振旋转了90度，并且该新的P偏振的频率分量fB通过偏振束分光器106传输到回射器114中。回射器114使频率分量fB在平行但偏移的路径中返回到偏振束分光器106。偏振束分光器106再次使频率分量fB传输通过四分之一波片118，并正交传输到参考平面镜120上。参考平面镜120将频率分量fB沿着输入路径返回到偏振束分光器106。因为频率分量fB再次穿过四分之一波片118，所以返回的偏振旋转了90度，并且该新的S偏振的频率分量fB被偏振束分光器106与频率分量fA同轴地反射，作为输出束119射到接收器116上。接收器116包括混和偏振器、光电检测器(例如光电二极管)、放大器和用于随着台子102的平移检测输出束119的相移的相位检测电子器件。然后将该相移关联到台子的平移。注意到，测量束仅仅在由Z和X轴限定的平面中行进，所以任何沿Y轴的位移将不会影响Z位移的测量。测量镜110在Y方向上的不平整可能影响Z位移的测量，但是校准方案可以减少这个误差来源。图3A和3B图示了如果台子102沿着Z轴平移了DZ的距离，则测量束所行进的距离改变了距离DM。距离DM传统上是从输出束119的相移确定的。然后如下通过三角法将距离DM关联到Z位移DZD1＝DZtan(θ)；D2＝DZtan(θ)cos(2θ)；DM＝4(D1+D2)，其可以被改写为DM＝4DZtan(θ)，其可以被改写为DM＝4DZsin(2θ)，其可以被改写为DZ=DM4sin(2θ).----(1)]]>图4A和4B图示了如果台子102沿着Z和X轴两者平移，则所测量的距离DM包括来自Z位移DZ和X位移DX的分量。这样，为了确定Z位移DZ，就必须首先确定X位移DX。X位移DX在传统上可以由被布置来测量沿X轴的位移的另一个干涉仪来确定。一旦确定了X位移DX，则如下通过三角法将来确定Z位移DZD1′＝DX；D2′＝DXcos(2θ)；DM＝4，其可以被改写为DM＝4，其可以被改写为DM＝4DZtan(θ)+4DX，其可以被改写为DM＝4DZsin(2θ)+4DX，其可以被改写为DZ=DM4sin(2θ)-4DX4sin(2θ),]]>其可以被改写为DZ=DM4sin(2θ)-DXtan(θ).----(2)]]>相同的公式可以被修改，如果测量束在由Z和Y轴所限定的平面中行进，而使得任何沿着X轴的位移都将不影响Z位移的测量。DZ=DM4sin(2θ)-DYtan(θ).----(3)]]>其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量沿第一轴的位移的系统，包括：可以至少沿第二轴移动的装置；在相对于所述第一轴大于０°的角度下安装到所述装置的测量镜；和包括光束分光器的干涉仪，所述光束分光器用于将输入束分成测量束和参考束、将所述测量束引导到 所述测量镜至少两遍、并将所述参考束和所述至少两遍之后的所述测量束组合成输出束，其中，至少在所述干涉仪之外，所述测量束在不平行于所述第一轴的路径中行进。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：W克莱施卢赫特尔，
申请(专利权)人：安捷伦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]