[發(fā)明專利]一種計(jì)算光柵干涉儀安裝誤差的裝置和方法

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• 申請日: 2020-08-11
• 公開（公告）號: CN111964573A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張文濤;杜浩;熊顯名;曾啟林;徐紹華;張玉婷;李洪陽
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01B9/02
• 分類號: G01B9/02;G01B11/02
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本發(fā)明提供一種計(jì)算光柵干涉儀安裝誤差的裝置和方法，包括承載臺9、框架10和測量裝置，所述測量裝置設(shè)置于承載臺與框架之間；測量裝置包括4組光柵干涉儀，承載臺底面上設(shè)置有4個一維光柵(5?8)，4個光柵的矢量方向沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)，在每個一維光柵的上方設(shè)置有一個二維讀頭(1?4)。根據(jù)光柵干涉儀的安裝布局，建立光柵干涉儀解算模型，光柵干涉儀解算模型中的自由度系數(shù)是由讀頭、光柵的定義位置和定義的安裝誤差計(jì)算得到，通過設(shè)置各個讀頭、光柵的安裝誤差表，計(jì)算誤差表中滿足光柵干涉儀測量精度的安裝誤差項(xiàng)，即可得到各個讀頭和光柵的安裝誤差范圍。本發(fā)明可用于超精密光柵干涉儀的校準(zhǔn)。

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種計(jì)算光柵干涉儀安裝誤差的裝置及方法，可用于提供光柵干涉儀在應(yīng)用過程中對安裝誤差的約束范圍。屬于精密位移測量領(lǐng)域。

(二)背景技術(shù)

光刻機(jī)是生產(chǎn)半導(dǎo)體芯片的核心設(shè)備，在半導(dǎo)體芯片制造的過程中光刻機(jī)的掩模臺、工件臺的定位精度直接影響半導(dǎo)體芯片加工的線寬。光刻分辨率、套刻精度以及產(chǎn)率是衡量光刻機(jī)性能的三個主要指標(biāo)，這三個指標(biāo)中，除光刻分辨率是與物鏡系統(tǒng)相關(guān)外，其余兩個均與工件臺和掩模臺直接相關(guān)。工件臺是搭載晶圓的六自由度精密運(yùn)動臺，在步進(jìn)掃描光刻機(jī)中，工件臺要完成超精密定位以及超精密的姿態(tài)調(diào)整以滿足對準(zhǔn)系統(tǒng)和調(diào)平調(diào)焦系統(tǒng)的要求。因此，在光刻機(jī)中需要高精度的位置測量系統(tǒng)以保證掩模臺和工件臺的定位精度。

工件臺位置測量系統(tǒng)是光刻機(jī)工件臺的重要子系統(tǒng)之一，它為工件臺伺服控制系統(tǒng)提供工件臺位置反饋信息，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(yùn)動定位、調(diào)平調(diào)焦以及對準(zhǔn)等過程的先決條件。目前，滿足工件臺六自由度位置測量需求的測量系統(tǒng)有激光干涉儀測量系統(tǒng)和平面光柵尺測量系統(tǒng)。

激光干涉儀是目前應(yīng)用十分廣泛的一種精密位移測量系統(tǒng)，其測量分辨力可以達(dá)到納米量級，測量范圍可以達(dá)到數(shù)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(jī)中得到了廣泛的應(yīng)用。激光干涉儀以激光波長作為位移測量基準(zhǔn)，當(dāng)激光源的波長和空氣的折射率因環(huán)境中的溫度、濕度等發(fā)生變化時，激光干涉儀的測量精度會受到嚴(yán)重的影響。因此，激光干涉儀在使用時對測量環(huán)境有著十分嚴(yán)格的要求，已經(jīng)不能滿足28納米至14納米光刻機(jī)工件臺的定位需求。

光柵干涉儀測量系統(tǒng)是除激光干涉儀外另一種精密位移測量系統(tǒng)。光柵干涉儀測量系統(tǒng)以光柵的柵距作為位移量的測量基準(zhǔn)，從原理上消除了光源波長變化對位移測量的影響。當(dāng)采用零膨脹系數(shù)的材料制造光柵時，環(huán)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(tǒng)對測量環(huán)境的要求相比激光干涉儀寬松很多。平面光柵尺測量系統(tǒng)的分辨力可以達(dá)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(dá)到數(shù)十到上百毫米。

在光柵干涉儀裝配的過程中，光柵以及讀數(shù)頭的安裝誤差是不可控因素，對光柵干涉儀的測量精度和行程范圍有較大影響，因此提出了一種基于光柵干涉儀解算模型的光柵干涉儀安裝誤差范圍的計(jì)算方式以及對應(yīng)的測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局。現(xiàn)有技術(shù)通過仿真的方式給出了光柵干涉儀幾類安裝誤差的參考范圍，沒有具體考慮每個讀頭和光柵的安裝誤差允許范圍。即現(xiàn)有的技術(shù)方式不能明確的給出光柵干涉儀中每個讀數(shù)頭或者每塊光柵安裝誤差的閾值，因此提出一種方法用于計(jì)算光柵干涉儀每個讀數(shù)頭或者每塊光柵安裝誤差的限定值。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種計(jì)算光柵干涉儀安裝誤差的裝置和方法，能夠有效的計(jì)算光柵干涉儀的讀頭和光柵的安裝誤差范圍。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種計(jì)算光柵干涉儀的安裝誤差的裝置，該裝置包括承載臺9和4組光柵干涉儀，所述承載臺可提供六自由度移動，所述測量裝置設(shè)置于承載臺與框架10之間，一維光柵5-8隨承載臺運(yùn)動,二維讀數(shù)頭1-4固定在框架上。

所述光柵干涉儀中，兩塊對角放置的一維光柵的柵線方向相同且兩個對角放置的二維讀頭的測量軸向相同。