利用侧面安装的干涉仪获取位置信息的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了用于获取可移动装置相对于特定轴的位置信息的系统和方法。在一个实施例中，干涉仪产生第一光束和第二光束，并且放置各种光束指引部件以定义这两条光束的光束路径片断，但是光束路径片断的长度并没有随可移动装置沿特定轴的位移而一致性地变化。在另一实施例或同一实施例中，第一光束的或射到可移动装置或已从可移动装置反射回的每个光束路径片断对称于第二光束的相应光束路径片断。可移动装置可以是晶片台，其中“特定轴”是投影透镜的曝光轴，但是所有与台协同工作的光学部件都位于晶片台在垂直于光刻曝光轴的方向上的范围之外。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及获取位置信息的系统和方法，更具体地说，涉及利用干涉仪获取位置信息的系统和方法。
技术介绍
在各种应用中，获取有关物体位置的精确信息是有必要的。所关注的物体可能被固定在某处，或者可能是可移动的。作为实例，用在集成电路制备产业中的定位系统和测量系统必须具有高水平的精确度。在晶片切割之前，通过相对于例如含图像标线(image-bearing reticle)的系统或系统元件步进晶片，在半导体晶片上形成相同集成电路的阵列。经常，标线(reticle)和晶片都被连接到可移动台。如这里所用的，“晶片台”包括用于支持晶片的装置和/或用于支持标线的装置。典型的晶片台在正交的X和Y方向上都是可移动的。因此可以在每次晶片曝光之后，逐步移动晶片台。例如，在标线的使用中，通过利用投影透镜将标线的图像投影到晶片上的一个区域、逐步移动晶片台、并反复曝光，可以反复曝光晶片上的光刻胶层。利用晶片台在X和Y方向上的移动来扫描晶片，直至每个集成电路区域都被适当地曝光。除了X和Y方向上的移动之外，沿Z轴的移动也是可以的。在晶片光刻中，Z轴也可以被认为是曝光光轴或“聚焦”轴。Z方向上所需要的移动范围远远小于X和Y方向上的必需范围。获取有关晶片台在Z方向上移动的位置信息比获取在X和Y方向上移动的这种信息相对而言更存在问题。提供Z轴测量的一种方法是使用应用干涉测量技术的编码器。该方法的一个问题是为了当晶片台在其整个范围内平移时捕获所衍射的级次，干涉仪元件必须比较大，这是因为为了达到目标精确度，所需衍射角必须比较大。作为替代方法，标准Michelson干涉仪可用来监测Z轴上的移动。但是，如果这种测量是从晶片台的投影透镜侧进行的，则对晶片或标线而言，台的实际可用区域所占的百分比必须更小(对于给定大小的台)，这是因为来自干涉仪的激光不应该射到晶片或标线。另一方面，如果这种测量从所述台与投影透镜相对的一侧进行的，则测量系统必须使用中间基准，例如台下面的石块(stone)。除其他潜在缺点外，这还要求相对于投影透镜来单独测量石块。图1示出了获取晶片台10沿Z轴的位置信息的另一种方法。这种方法在授予Loopstra的美国专利No.6,208,407中有详细描述。晶片12被示为由台支持，以由投影光学系统或曝光工具14来曝光。这种方法的优点在于虽然干涉仪16位于台10的一侧，但可以获得精确的Z轴测量。这是通过适当地定位反射镜而得以实现的，这些反射镜建立起平行于曝光系统Z轴20的Z测量轴18。第一反射镜22布置在与台10沿X或Y方向的移动成45度角处。来自干涉仪的测量光束24射到该45度角的反射镜而建立起Z测量轴18。水平反射镜26被固定到曝光系统的结构28，以重新引导光束到第一反射镜22，而第一反射镜22又将该返回光束反射到干涉仪16。除了测量光束24外，干涉仪还发射由台10的垂直表面31反射的测试光束30。如图1中可见的，晶片台10沿Z轴20的移动将导致从45度反射镜22到水平反射镜26的光束路径片断的长度改变。这样，虽然干涉仪16位于台的一侧，但测量光束24却具有其长度改变与台的Z轴位移一致的路径片断。实际上，从水平反射镜26到45度反射镜的反射提供了其变化与台的Z轴移动一致的第二光束路径片断。另一方面，测试光束30的每个光束路径片断的长度是固定的，除非台10在X方向上移动。虽然参照图1所描述的方法能够按预期目的较好地运行，但由于水平反射镜26是要求高度平面性的较大的反射元件，所以存在成本问题。而且，随着集成电路特征的线宽减小，投影光学系统14的投影透镜的大小会增加。在图1中，这导致投影光学系统的直径增加。结果，在实现线宽的进一步减小方面，对水平反射镜26容纳台的整个移动范围的要求就会存在潜在困难。对于其中投影透镜的大小增加不会是问题的系统，可能存在其他避免使用图1的相似类型和定向的水平反射镜的原因。
技术实现思路
本专利技术获得了一种用于获取可移动装置相对于特定轴的位置信息的系统，而不要求干涉仪或其光束指引部件位于会影响整个系统的性能或设计灵活性的位置，可移动装置是该系统中的元件。例如，在可移动装置是晶片台，特定轴是垂直Z轴时，用于获取位置信息的系统的光束指引部件既不正好在晶片台以上，也不正好在晶片台以下。根据本专利技术的一个实施例，系统包括具有第一反射面和第二反射面的可移动装置，被定位用于引导光束射到反射面的干涉仪，以及光束指引部件，该光束指引部件相对于干涉仪和反射面放置，用于控制被反射的光束到达光束组合器，而不要求光束路径片断的长度变化与可移动装置沿所述轴的位移相一致。可移动装置可以是“晶片台”，其上安装有用于在集成电路制备步骤之间移动的晶片或标线。在这种应用中，“特定轴”是Z轴(即，光刻光轴)，反射面位于晶片台与Z轴平行线相关的一侧。但是，第一反射面和第二反射面都不平行于Z轴本身。为了在到达光束组合器后即控制第一光束相对于第二光束的“走离”(walk-off)，第一反射面和第二反射面的角度以及光束指引部件的位置和角度都优选选择为使得当可移动装置沿轴移动并要获取其位置信息时，这两条光束路径反向变化。干涉仪可以配置为用于使得以一般垂直于可移动部件沿特定轴的位移的角度来引导第一光束和第二光束，当相对于该直角进行测量时，第一反射面和第二反射面反向倾斜。光束指引部件可以包括被放置为分别与第一反射面和第二反射面对准的第一光束返回反射镜和第二光束返回反射镜，从而使得光束在返回到干涉仪时折回(例如，平面反射镜)或平行于(例如，屋顶形反射镜)它们原来的光束路径片断。根据利用干涉测量系统获取位置信息的方法，第一光束和第二光束生成并被引向可移动装置。如前面所提及的，光束可以都与特定轴成90度。这两条光束通过反射被控制，以使如果可移动部件处在其沿特定轴的光束对称位置，则光束的或射到可移动装置或被可移动装置反射回的每个光束路径片断对称于另一光束的相应光束路径片断。但是，当可移动装置从其光束对称位置处移开时，所述光束路径片断的至少其中某些片断的长度将改变，从而提供了用于干涉测量确定位置信息的基础。这两条光束具有不同的光学特性(例如，频率和/或偏振)，从而允许应用标准干涉测量技术。本系统和方法使得即使晶片台被认为移到了其在Z方向上的可能移动范围之外，所有安装到晶片台的光学部件保持在晶片台在X和Y方向上的移动范围之外。结果，光学部件的位置不可能影响其中应用本专利技术的整个系统的其他方面的设计考虑因素。附图说明图1是现有技术中用于获取相对于特定轴的位置信息的系统的侧视图。图2是根据本专利技术的一个实施例的用于获取位置信息的系统的侧视图。图3是用于分解并组合图2系统的光束的光学元件的一种可能组合的侧视图。图4是本专利技术另一实施例的侧视图，利用了屋顶形反射镜和分割棱镜。图5是本专利技术的第三可能实施例。图6是利用图2至图5系统的步骤的流程图。具体实施例方式下面将描述用在光刻环境内的用于获取相对于特定轴的位置信息的系统。但是，本专利技术可以用在其他应用中。该系统最好适用于这样的应用，其中与沿两个正交轴或其中一个正交轴的移动范围相比，移动范围相对较小。在图2中，该系统可用来监测沿竖直的Z方向的移动，Z向平行于光刻系统34的曝光光轴32(或“聚焦”轴)。在这种具体的应用中，可移动装置包括晶片台3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于获取相对于特定轴的位置信息的系统，包括：可移动装置，其在与所述特定轴平行线相关的一侧面具有第一反射面和第二反射面，所述第一反射面与所述第二反射面成某一角度，并且所述第一反射面和第二反射面都不平行于所述特定轴；干涉仪， 其被定位以引导第一光束射到所述第一反射面以及引导第二光束射到所述第二反射面，所述干涉仪包括与检测器对准的光束组合器；和光束指引部件，其相对于所述干涉仪以及所述第一反射面和第二反射面被定位，以控制所述第一光束和第二光束到达所述光束组合 器，而没有其长度变化与所述可移动装置沿所述特定轴的位移相一致的光束路径片断。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：威廉克莱施卢赫特尔，路易斯F米勒，道格拉斯P伍尔韦尔托，杰弗里A扬，艾伦B雷，戴维C楚，
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]