[發(fā)明專利]用于探測物體的平移的探測系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200580039740.5
• 申請日: 2005-11-17
• 公開（公告）號: CN101061370A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷納圖斯·G.·克拉韋爾;約翰·C.·康普特;皮特·范德梅爾
• 申請（專利權(quán)）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: G01D5/38
• 分類號: G01D5/38
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 王英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于探測物體的平移的系統(tǒng)。更具體地說，本發(fā)明涉及通過向衍射圖案提供入射光來探測帶有所述衍射圖案的物體的平移的系統(tǒng)，具體而言，所述平移平行于帶有所述衍射圖案的平面的法線。本發(fā)明還涉及用于探測帶有衍射圖案的物體的平移的方法、重定向裝置和頻率復(fù)用系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在各種技術(shù)應(yīng)用中都需要對運(yùn)動物體的位置或位置變化進(jìn)行精確測量。例如，在半導(dǎo)體工業(yè)中采用的光刻投影工具和晶片檢驗(yàn)工具需要有關(guān)半導(dǎo)體晶片的位置變化的準(zhǔn)確信息。另一應(yīng)用領(lǐng)域涉及印刷電路板(PCB)工業(yè)，其中，在向PCB上安裝部件，在PCB上印刷圖案或?qū)CB進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)需要有關(guān)PCB的位置的信息。

典型地，通過向所述物體提供入射光束對所述物體的平移進(jìn)行光學(xué)測量。例如，US4710026公開了一種設(shè)備，其包括用于在兩光束之間提供預(yù)定頻率差的裝置以及相對于從形成于襯底上的衍射光柵得到的第一和第二衍射光之間的干涉生成光學(xué)拍頻的裝置。所述設(shè)備還具有用于探測所述光學(xué)拍頻與基準(zhǔn)信號之間的相位差的裝置，所述基準(zhǔn)信號的頻率對應(yīng)于兩光束之間的頻率差，所述設(shè)備將根據(jù)光學(xué)外差干涉法以所述相位差為基礎(chǔ)探測襯底的位置。

現(xiàn)有技術(shù)中的位置探測設(shè)備適于測量襯底在衍射圖案的平面內(nèi)的平移。但是所述探測設(shè)備不能測量襯底的平面外平移。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種允許在光學(xué)系統(tǒng)中探測物體的平面外平移的系統(tǒng)。

這一目的是通過提供一種用于探測物體的平移的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，所述物體具有施加于其上的衍射圖案，所述系統(tǒng)包括：

用于向所述衍射圖案提供入射光束，從而從所述衍射圖案獲得衍射光束的裝置；

用于通過所述入射光束和所述衍射光束之間的干涉測量相位差的裝置；

用于基于所述的測得的相位差探測所述平移的裝置。

不是測量衍射光束之間的相位差，而是通過衍射光束與入射光束的干涉單獨(dú)測量衍射光束的相位。現(xiàn)有技術(shù)中的構(gòu)思采用衍射圖案處存在的干涉圖案，這與對眾所周知的激光器多普勒效應(yīng)的經(jīng)典解釋一致，但是在本發(fā)明中，則在用于測量相位差的裝置處采用了干涉。因而，測得的相位差含有有關(guān)光柵，進(jìn)而有關(guān)物體的平面外平移的信息。

應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，衍射光束不一定是由入射光束得到的結(jié)果。還應(yīng)認(rèn)識到，根據(jù)本發(fā)明，可以采用每一級的具有足夠的光能的衍射光束實(shí)現(xiàn)平移探測。此外，應(yīng)當(dāng)注意，光束未必一定要入射到衍射光柵上，如權(quán)利要求20所界定的，只要光束與來自衍射光柵的衍射光束相干即可。

權(quán)利要求3中界定的本發(fā)明的實(shí)施例提供了能夠探測所有平移的優(yōu)點(diǎn)，即所述平移包括平面內(nèi)和平面外平移。在優(yōu)選實(shí)施例中，確定第一入射光束和所得的第一衍射光束之間的相位差、第二入射光束和所得的第二衍射光束之間的相位差以及第三入射光束和所得的第三衍射光束之間的相位差。

由權(quán)利要求4界定的本發(fā)明的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，除了平移外，還能夠確定物體的旋轉(zhuǎn)。如果物體旋轉(zhuǎn)，其也會影響用于測量物體的平移的衍射光束的相位。因此，對于具有顯著的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動分量的物體而言，應(yīng)當(dāng)確定所述旋轉(zhuǎn)，以計(jì)算物體的平移。因而，獲得了一種能夠確定所有自由度的運(yùn)動的系統(tǒng)。

在權(quán)利要求5中界定的本發(fā)明的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，重定向裝置在入射光束和衍射光束之間提供了小角度或者可忽略的角度，所述角度優(yōu)選為零。因此，所測得的入射光束和衍射光束之間的干涉由具有變化強(qiáng)度的單個(gè)光斑構(gòu)成。這樣能夠采用相對簡單的探測器測量干涉。此外，通過使光束在衍射圖案處幾次衍射，能夠以更高的精確度確定物體的平移。在權(quán)利要求6中界定了第一重定向裝置的尤為有利的實(shí)施例。

權(quán)利要求7中界定的本發(fā)明的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)為，對入射光束的相位測量和衍射光束的相位測量均采用了基準(zhǔn)光束，從而提高了所測的所述光束之間的相位差的精確度。

權(quán)利要求8和9中界定的本發(fā)明的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)為，來自特定入射光束的衍射光束不會對相位差的測量造成不利影響，即消除或減少了衍射光束之間的串?dāng)_。該實(shí)施例對每一入射光束采用單獨(dú)的激光器，其中，這些激光器是非相干的，或者適當(dāng)?shù)鼐哂写箢l率差。或者，可以采用單個(gè)激光器，并將其光束分割成多個(gè)部分。具體而言，可以將這些部分中的至少一個(gè)用作外差式系統(tǒng)中的基準(zhǔn)光束。