[發明專利]一種空間光路的光柵尺標定裝置及標定方法

有效

• 申請號: 201810940437.1
• 申請日: 2018-08-17
• 公開（公告）號: CN108731601B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 張文濤;杜浩;熊顯名;朱保華;張玉婷;徐韶華
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 11429 北京中濟緯天專利代理有限公司
• 代理人: 石燕妮

本發明提供一種空間光路的光柵尺標定裝置，包括運動臺和測量裝置，所述測量裝置設置于運動臺上；測量裝置包括一具有凹槽結構的承載臺承載臺，凹槽結構的底面上設置有4個平面光柵，在每個平面光柵的上方設置有一讀頭；承載臺的相對的兩側面的外側各設置有一個第二反射鏡，由上區域邊沿向所述第二平面延伸形成第四反射鏡，承載臺的另外兩相對的側面的其中一個側面的外側設置有第一反射鏡；測量裝置還包括第一干涉儀、第二干涉儀和第三干涉儀，第二干涉儀與第三干涉儀與第二反射鏡同側設置，第一干涉儀與第一反射鏡同側設置；測量裝置還包括兩第三反射鏡，第二干涉儀與第三干涉儀發出的光線的一部分經第四反射鏡反射進入到第三反射鏡。

技術領域

本發明屬于檢測技術領域，具體涉及一種空間光路的光柵尺標定裝置及標定方法。

背景技術

光刻技術是利用曝光的方法將掩模上的電路圖案投射到涂覆于晶圓表面的光刻膠上，對光敏感的光刻膠經曝光后發生化學性變，然后經過顯影、刻蝕、摻雜等工藝，最終在晶圓上形成硅基電路。光刻機是生產半導體芯片的核心設備，在半導體芯片制造的過程中光刻機的掩膜臺、工件臺的定位精度直接影響半導體芯片加工的線寬。光刻分辨率、套刻精度以及產率是衡量光刻機性能的三個主要指標，這三個指標中，除光刻分辨率是與物鏡系統相關外，其余兩個均與工件臺和掩模臺直接相關。工件臺是搭載晶圓的六自由度精密運動臺，在步進掃描光刻機中，工件臺要完成超精密定位以及超精密的姿態調整以滿足對準系統和調平調焦系統的要求。因此，在光刻機中需要高精度的位置測量系統以保證掩膜臺和工件臺的定位精度。

工件臺位置測量系統是光刻機工件臺的重要子系統之一，它為工件臺伺服控制系統提供工件臺位置反饋信息，由此形成閉環回路，所以測量精度也是影響套刻精度的重要因素。精確的位置信息是工件臺運動定位、調平調焦以及對準等過程的先決條件，在光刻機工件臺系統的研發中，工件臺六自由度超精密測量系統是一項關鍵技術。目前，滿足工件臺六自由度位置測量需求的測量系統有激光干涉儀測量系統和平面光柵尺測量系統。

激光干涉儀是目前應用十分廣泛的一種精密位移測量系統，可以分為單頻激光干涉儀和雙頻激光干涉儀。激光干涉儀的測量分辨力可以達到納米量級，測量范圍可以達到數十米，是一種適合測量大行程、高精度位移的精密測量儀器，并在光刻機中得到了廣泛的應用。激光干涉儀以激光波長作為位移測量基準，當激光源的波長和空氣的折射率因環境中的溫度、濕度等發生變化時，激光干涉儀的測量精度會受到嚴重的影響。因此，激光干涉儀在使用時對測量環境有著十分嚴格的要求，已經不能滿足28納米至14納米光刻機工件臺的定位需求。

平面光柵尺測量系統是除激光干涉儀外另一種精密位移測量系統。平面光柵尺測量系統以光柵的柵距作為位移量的測量基準，從原理上消除了光源波長變化對位移測量的影響。當采用零膨脹系數的材料制造光柵時，環境中的溫度變化不會引起光柵柵距的變化，因此平面光柵尺測量系統對測量環境的要求相比激光干涉儀寬松很多。平面光柵尺測量系統的分辨力可以達到納米、亞納米量級，測量范圍取決于光柵的大小，一般可以達到數十到上百毫米。相比于激光干涉儀，平面光柵尺測量系統結構簡單、系統體積小，更適合應用在本身結構就比較復雜的制造裝備或測量儀器中。而平面光柵尺在安裝過程中會存在讀頭安裝誤差、光柵安裝誤差、光柵制造誤差。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種空間光路的光柵尺標定裝置及標定方法。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種空間光路的光柵尺標定裝置，該標定裝置包括運動臺7和測量裝置，所述運動臺處于封閉的微環境區域10內，所述測量裝置設置于運動臺上，隨運動臺運動；

所述測量裝置包括具有第一平面和第二平面的承載臺913，所述第一平面與第二平面相互平行；所述第一平面向所述第二平面凹陷形成一凹槽結構，在所述凹槽結構的底面上設置有4個平面光柵，每個所述平面光柵分別處于一四邊形的頂點處；在每個所述平面光柵的上方設置有一讀頭；