[發明專利]應用于光刻系統工作臺的位移測量光學系統

有效

• 申請號: 201810035524.2
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN108286943B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 李文昊;劉兆武;巴音賀希格;李曉天;宋瑩;姜珊;王瑋;呂強
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

本發明公開了一種應用于光刻系統工作臺的位移測量光學系統，第一差頻干涉裝置用于產生中心波長為第一波長值的差頻相干光，分別向第一反射鏡和第二反射鏡發射兩頻率成分光，并接收兩束光返回后匯合形成的干涉光；第二差頻干涉裝置用于產生中心波長為第二波長值的差頻相干光，分別向第一反射鏡和第二反射鏡發射兩頻率成分光，并接收兩束光返回后匯合形成的干涉光；第一反射鏡位置固定，第二反射鏡可隨工作臺移動，信號處理裝置根據兩差頻干涉裝置記錄的干涉圖像計算消除環境因素擾動后的第二反射鏡的位移。本位移測量光學系統利用兩種光源波長光基于光學干涉法實現位移測量，將環境因素的影響補償在整個位移區域中，相比于現有技術可提高測量精度。

技術領域

本發明涉及光學測量技術領域，特別是涉及一種應用于光刻系統工作臺的位移測量光學系統。

背景技術

目前，在光刻系統中應用的納米級的長行程二維工作臺，對其位移測量應用較多的是光柵位移測量和差頻激光干涉位移測量，但是在長行程位移測量中，要求光柵線數高、長度大，此類光柵刻制困難，存在測量分辨率與量程不能兼顧的矛盾，而且測量精度與光柵的刻制精度有直接的關系，受光柵加工工藝的影響較大。相比而言，基于差頻激光干涉的位移測量具有高分辨率、高精度、高測速、長行程以及多通道等顯著特點，可以說是納米級的長行程二維工作臺位移測量的最佳選擇。

然而，激光干涉位移測量系統對環境條件要求高，測量過程中環境因素對測量有相當大的影響。現有技術中，使用溫度傳感器、氣壓傳感器、濕度傳感器來探測測量環境中的相應參數，結合這些環境參數計算出折射率和波長值，再與系統測得的信號并行輸入到信號處理系統中，進行空氣折射率補償，通過該補償方法可以有效提高測量精度。然而由于測量儀器和方法的限制，對于長行程并且是運動的工作臺來說，無法準確探測整個位移區域的環境參數，無法實現對環境影響的精確補償。

發明內容

鑒于此，本發明提供一種應用于光刻系統工作臺的位移測量光學系統，用于測量工作臺的位移，利用兩種光源波長光基于光學干涉法實現位移測量，將環境因素的影響補償在整個位移區域中，可提高測量精度。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種應用于光刻系統工作臺的位移測量光學系統，包括第一差頻干涉裝置、第二差頻干涉裝置、第一反射鏡、第二反射鏡和信號處理裝置；

所述第一反射鏡的位置固定，所述第二反射鏡與工作臺連接，可隨工作臺移動；

所述第一差頻干涉裝置用于產生中心波長為第一波長值的差頻相干光，分別向所述第一反射鏡和所述第二反射鏡發射兩頻率成分光，并接收兩束光返回后匯合形成的干涉光；

所述第二差頻干涉裝置用于產生中心波長為第二波長值的差頻相干光，分別向所述第一反射鏡和所述第二反射鏡發射兩頻率成分光，并接收兩束光返回后匯合形成的干涉光；

所述信號處理裝置用于根據所述第一差頻干涉裝置記錄的干涉圖像計算得到以第一波長值描述的第一光程位移量，根據所述第二差頻干涉裝置記錄的干涉圖像計算得到以第二波長值描述的第二光程位移量，并根據第一光程位移量和第二光程位移量計算消除環境因素擾動的所述第二反射鏡的位移。

可選地，還包括第三反射鏡；

所述第三反射鏡固定在曝光系統上；

所述第一差頻干涉裝置還用于分別向所述第一反射鏡和所述第三反射鏡發射中心波長為第一波長值的兩頻率成分光，其中向所述第三反射鏡發射出與向所述第二反射鏡發射的相同頻率成分光，并接收兩束光返回后匯合形成的干涉光；

所述第二差頻干涉裝置還用于分別向所述第一反射鏡和所述第三反射鏡發射中心波長為第二波長值的兩頻率成分光，其中向所述第三反射鏡發射出與發射至所述第二反射鏡的相同頻率成分光，并接收兩束光返回后匯合形成的干涉光；