[發明專利]大行程激光干涉儀垂向測量裝置和方法

有效

• 申請號: 200810202282.8
• 申請日: 2008-11-05
• 公開（公告）號: CN101393009A
• 公開（公告）日: 2009-03-25
• 發明（設計）人: 張俊;許琦欣
• 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;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

本發明涉及一種測量裝置，且特別涉及一種大行程激光干涉儀垂向測量裝置和方法。

背景技術

在光刻機系統中，激光干涉儀可以精確測量載物臺或掩模臺(統稱載物臺)的位置及旋轉。對于光刻機載物臺水平方向X向或Y向的測量(在此定義坐標系垂向為Z向，水平方向為X向和Y向)，可直接在載物臺側面安裝垂直于水平方向入射光的長方形反射鏡，測量X坐標和Y坐標。一般說來，載物臺垂向行程不大，水平向行程卻很大，而載物臺側面無需載物，所以側面安裝和行程相當的長方形反射鏡，可以在大行程內測量載物臺的X坐標和Y坐標。進一步的，同一個方向上用二個以上的光軸可測量載物臺的旋轉。比如對X向和Y向同一個反射鏡上的各三個不同點進行測量，可測得載物臺沿水平向X軸或水平向Y軸的平移、載物臺繞水平向X軸或水平向Y軸的旋轉以及繞垂向Z軸的旋轉(X，Y，Rx，Ry，Rz)。

垂向的測量與以上有所區別。載物臺中間往往需要載物，不能在載物臺垂向表面安裝一面和水平向的行程相當的大鏡子直接反射垂向測量光，因此，無法采用類似測量X和Y的方法測量Z。為此，Agilent公司美國專利US?7,355,719B2(公開日2008年4月8日)和Agilent公司美國專利US?7,158,236B2(公開日2007年1月2日)和ASML公司美國專利US?6,020,964(公開日2000年2月1日)和Nikon公司美國專利US?6,980,279B2(公開日2005年12月27日)中揭露了類似的一種技術方案，在載物臺側面安裝45度(或其它角度)反射鏡，把激光干涉儀水平向的測量光反射到主框架垂向的一面長方形平面鏡上再經反射沿著原光路返回，參考光直接水平入射到載物臺側面長方形平面鏡再經反射沿原光路返回。采用該方案，則不需要在載物臺垂向安裝大面積鏡子，就可以實現垂向測量，同時，由于測量光和參考光都是水平入射，所以水平向的可測行程范圍可滿足要求。該方法簡單易行，但是由于需要在載物臺上安裝45度鏡，增大了載物臺的厚度，而且在物鏡下方額外安裝長方形的反射鏡，安裝困難，由于不能阻擋物鏡光線的原因，不能在物鏡下方加長該長方形的反射鏡，只能增大載物臺長度來增大可測行程，給載物臺制作增加了難度，此外，多一個反射鏡，則算法復雜，多一個鏡面面形誤差使得精度降低。另外，Canon公司美國專利US?6,285,457B2(公開日2001年9月4日)揭露了另外一種技術方案，通過電機控制主框架上反射鏡的移動，反射激光干涉儀測量光，實現測量光動態跟蹤載物臺垂向長方形平面鏡XY位置，最終實現垂向測量，該方法實現復雜，而且引入了較大的機械振動，嚴重影響了光刻精度。此外，Zygo公司美國專利US4，787，747(公開日1988年11月29日)揭露了一種技術方案，提出了干涉儀測量直線度的方法，該方法可用于通過載物臺與垂向成小角度的鏡子反射測量垂向距離，水平向行程大，但精度低，光學元件復雜，裝調不便。

考慮到現有各方案的局限，需要尋求一種新測量方法，該方法能以高分辨率測量載物臺等載物臺的垂向距離，并且提供大的可測行程范圍。

發明內容

為了克服現有技術中垂向測量裝置安裝困難、行程小或精度低等問題，本發明提供一種能有效地擴大垂向測量行程且精度較高的測量裝置和方法。

為了實現上述目的，本發明提出一種大行程激光干涉儀垂向測量裝置，包括第一反射鏡，固定放置于載物臺的一側邊，所述第一反射鏡所在平面和所述載物臺水平面垂直；第二反射鏡，固定放置于載物臺，所述第二反射鏡所在平面和所述載物臺水平面平行或相交成銳角；干涉儀，出射至少三束測量光；光路切換裝置，放置于所述干涉儀和所述載物臺之間；控制器，和所述干涉儀以及所述光路切換裝置相連；所述干涉儀出射的第一、第二測量光通過所述光路切換裝置的第一、第二輸入通道進入所述光路切換裝置，其出射端設置有一排出射孔，由所述控制器控制所述第一、第二測量光中至少一束從特定的出射孔垂直入射所述第二反射鏡，并沿原路被反射回；所述干涉儀出射的第三測量光垂直入射到所述第一反射鏡上并沿原路被反射回。

可選的，所述光路切換裝置包括兩個光開關陣列。

可選的，所述光開關陣列為微光機電系統的二維光開關陣列。

可選的，所述光路切換裝置包括機械開關和多個分光器。

可選的，所述所述機械開關的背面涂有吸光材料，通過電氣控制所述分光器的出射光的出射。

可選的，所述干涉儀和所述第一反射鏡之間，放置有第三反射鏡，所述第三反射鏡放置于所述第三測量光的光路上，使得所述第三測量光垂直入射所述第一反射鏡，并沿原光路被反射回。