一种测量工件台垂向位置的装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102374844A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102374844A(43)申请公布日2012.03.14(21)申请号201010259190.0(22)申请日2010.08.20(71)申请人上海微电子装备有限公司地址201203上海市浦东区张江高科技园区张东路1525号(72)发明人林彬张俊(74)专利代理机构北京连和连知识产权代理有限公司11278代理人王光辉(51)Int.Cl.G01B9/02(2006.01)G03F7/20(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种测量工件台垂向位置的装置(57)摘要一种测量工件台垂向位置的装置，该装置包括：光源，发射出平行光束；调制光栅，对来自光源的光束进行调制；第一显微物镜，对来自调制光栅的光束进行缩束；工件台；第二显微物镜，对从工件台反射回来的测量光束进行扩束；测量光栅，接收来自第二显微物镜的测量光束；探测器，接收从测量光栅出射的光束，并对其进行测量，得到角反射镜的高度。其中，工件台的侧面安装有一个角反射镜，该角反射镜能将入射光束平行反射回去，测量光栅上的光栅条纹与入射到测量光栅上的光束条纹成一夹角，两个光栅的周期为光源发出的光束的波长的100倍以上，光束穿过测量光栅后形成莫尔条纹。CN1023748ACCNN110237484402374850A权利要求书1/1页1.一种测量工件台垂向位置的装置，该装置包括：光源，发射出平行光束；调制光栅，对来自光源的光束进行调制；第一显微物镜，对来自调制光栅的光束进行缩束；第二显微物镜，对从工件台反射回来的测量光束进行扩束；测量光栅，接收来自第二显微物镜的测量光束；探测器，接收从测量光栅出射的光束，并对其进行测量，得到角反射镜的高度，其特征在于，工件台的侧面安装有一个角反射镜，该角反射镜能将入射光束平行反射回去，测量光栅上的光栅条纹与入射到测量光栅上的光束条纹成一夹角，两个光栅的周期为光源发出的光束的波长的100倍以上，光束穿过测量光栅后形成莫尔条纹。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，光源是激光器。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，第一显微物镜对光束的直径进行缩小，第二显微物镜对光束进行扩束。4.根据权利要求1至3其中之一所述的装置，其特征在于，光源和探测器均被安装于基准架上。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，装置对工件台位置的测量精度满足：D＝(A×sinθ)/2F其中D为装置对工件台位置的测量精度，A为探测器的探测精度，θ为测量光栅上的光栅条纹与入射到测量光栅上的光束条纹之间的夹角，F为第二显微物镜的放大倍率。6.根据权利要求1至5其中之一所述的装置，其特征在于所述夹角小于5度。2CCNN110237484402374850A说明书1/4页一种测量工件台垂向位置的装置技术领域[0001]本发明涉及一种测量运动台的位置的测量装置，尤其涉及用于测量光刻机中的工件台的垂向位置的测量装置。背景技术[0002]光学位置测量的技术被越来越广泛应用于各种精加工设备中。相对于其它测量方法，光学测量有着非接触、高精度等诸多优点。作为精加工设备中的明珠的光刻机，更是把光学测量作为其所有位置测量的核心工具。[0003]用于承放硅片和掩模的工件台，其水平向精度的要求要高于垂向精度的要求。随着工艺要求的日益提升，近年来也逐步要求工件台的垂向位置能够快速而精确地得到测量。[0004]为此，美国专利US7,355,719B2、US7,158,236B2、US6,980,279B2中提出了几套采用激光干涉仪进行位置测量的技术方案。他们大致是以不同方式在工件台上安装反射镜，将水平入射的测量光束反射为竖直向上(如图5、图6所示)。安装在工件台上方的另一个反射镜将该竖直向上的光束反射回工件台上的反射镜，经过工件台上的反射镜后，光束再次由竖直光束变成水平出射光束，最后返回干涉仪。这种系统的测量光束其相位变化包含了工件台的水平位置变化和垂向位置变化两个信息。利用另一路单独的水平位置洲量信息，可以从中提取出工件台的垂向位置变化。[0005]这类方法可以利用激光干涉仪的高分辨率测量工件台的垂向位置，然而它把水平向的光束变换成垂向光束的过程中需要经过多个镜面的反射。光束经过的镜面越多，镜面不平整度、镜子安装不到理想位置等因素会大大降低测量的精度。另外，当工件台存在倾斜时，安装在工件台上的平面反射镜也会跟着倾斜，从而使光束长度产生余弦误差。[0006]这类方法的测量光线普遍都经过较长距离的传播，但是测量的目标长度只是这些长度的一小部分。这样势必会大幅降低测量信息的信噪比。经过如此长距离的传播，借助光波波长进行距离测量的干涉仪信号很容易受环境因素的影响。而且，这类方法由于基于