[發明專利]高分辨率外差激光干涉系統及提高分辨率的方法

有效

• 申請號: 200810041261.2
• 申請日: 2008-07-31
• 公開（公告）號: CN101344375A
• 公開（公告）日: 2009-01-14
• 發明（設計）人: 馬明英
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: G01B9/02
• 分類號: G01B9/02;G01D5/26;G03F7/20
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術領域

本發明涉及雙頻激光干涉系統和提高分辨率的方法，且特別涉及高分辨率外差激光干涉系統及提高分辨率的方法。

背景技術

外差激光干涉儀因其高分辨率，高精度等優點而被廣泛用于光刻機工件臺與掩模臺的精密定位。隨著工件臺與掩模臺定位精度的提高，對外差激光干涉儀的精度提出了更高的要求。外差激光干涉儀的分辨率是影響其測量精度的關鍵因素。因此，提高外差激光干涉儀的分辨率是提高其測量精度的重要保障。

專利200410053441.4給出了一種光學八細分雙頻激光干涉儀，圖1給出了在光學八細分雙頻激光干涉儀示意圖。圖1中，包括一雙頻激光器4和一探測器3，測量光束在可動角錐棱鏡1，偏振分光棱鏡2，固定角錐棱鏡7，8與反射鏡6之間進行反射與透射，參考光束在偏振分光棱鏡2，固定角錐棱鏡5，7，8與反射鏡6之間進行反射與透射。測量光束與參考光束在光束轉換器9處被反射，之后由反射鏡10將測量光束與參考光束導入到探測器3中進行信號處理。由于在先技術1中的雙頻激光干涉系統的可動部件為一角錐棱鏡，使用該干涉儀進行測量時，限制了可動部件的可動方向。即只有當可動部件沿一個方向運動時，才能使用該干涉儀進行測量。當可動部件同時具有x，y，z三個方向的自由度時，則無法使用該干涉儀進行測量。此外，由于光路中入射光束與出射光束都需要經過光束轉換器9，使光束能量受到兩次衰減，大大影響了干涉儀的測量精度。

發明內容

為了克服已有技術中可動方向的限制和光束能量易衰減等問題，本發明提供一種具有可空間三維移動的、結構簡單、易于實現的提高分辨率的裝置和方法。

為了實現上述目的，本發明提出一種高分辨率外差激光干涉系統，其包括：激光器，產生測量時使用的激光束，第一偏振分光片和第二偏振分光片，設置于所述激光器的輸出光路上，所述第一偏振分光片和所述第二偏振分光片緊挨在一起，第一四分之一波片和第一參考平面反射鏡，依次放置于所述第一偏振分光片的反射光光路上，第二四分之一波片和第二參考平面反射鏡，依次放置于所述第二偏振分光片的反射光路上，第三四分之一波片和可動平面反射鏡，依次放置于所述第一偏振分光片和所述第二偏振分光片的出射光路上，至少一個角錐棱鏡，放置于所述第一偏振分光片和所述第二偏振分光片和所述激光器之間，接收器，放置于所述激光器的一側，在所述可動平面反射鏡的反射光線經所述第一偏振分光片透射的光路上，用于接受來自干涉儀的信號。

進一步的，經所述第一參考平面反射鏡和所述第二參考平面反射鏡反射的光束作為參考光束使用。

進一步的，所述可移動反射鏡放置于待測裝置上，所述可移動反射鏡移動的距離和待測裝置所移動的距離相等。

進一步的，經所述可動平面反射鏡反射的光束作為測量光束使用。

進一步的，所述第一偏振分光片和所述第二偏振分光片的分光面相互垂直。

進一步的，所述第一偏振分光片和所述第二偏振分光片的分光面與所述激光器的輸出光路皆成45°角。

進一步的，通過改變角錐棱鏡的數量，控制測量光束在干涉儀與可動平面反射鏡之間的往返次數，從而實現不同的分辨率。

進一步的，角錐棱鏡數量為2時，光束經過所述第一參考平面反射鏡和所述第二參考平面反射鏡反射的次數皆為3次，經過所述可動平面反射鏡反射的次數為6次。

為了實現上述目的，本發明提出一種提高外差激光干涉系統分辨率的方法，其包括：產生測量時使用的激光束，經過第二分光片，分成透射光和反射光，透射光經第三四分之一波片后射到可動平面反射鏡上反射回第一測量光，反射光經第二四分之一波片后射到第二參考平面反射鏡上反射回第一參考光，所述第一測量光和第一參考光經干涉儀中的第一分光片、第二分光片、第一四分之一波片、第二四分之一波片、第三四分之一波片、第一參考平面反射鏡、第二參考平面反射鏡、可動平面反射鏡和至少一個角錐棱鏡的多次透射和反射，最終形成所述第一測量光的出射光和第一參考光的出射光，接受來自干涉儀的出射光。

進一步的，經所述第一參考平面反射鏡和所述第二參考平面反射鏡反射的光束作為參考光束使用。

進一步的，所述可移動反射鏡放置于待測裝置上，所述可移動反射鏡移動的距離和待測裝置所移動的距離相等。

進一步的，經所述可動平面反射鏡反射的光束作為測量光束使用。

進一步的，所述第一偏振分光片和所述第二偏振分光片的分光面相互垂直。

進一步的，所述第一偏振分光片和所述第二偏振分光片的分光面與所述激光器的輸出光路皆成45°角。

進一步的，通過改變角錐棱鏡的數量，控制測量光束在干涉儀與可動平面反射鏡之間的往返次數，從而實現不同的分辨率。