[发明专利]一种激光干涉仪测量系统及其测量方法

说明书

技术领域

本发明属于激光干涉仪测量领域，特别涉及测量载物台垂向位移的激光干涉仪测量系统。

背景技术

在光刻机系统中，激光干涉仪可以精确测量工件台和掩模台(统称载物台)的位置及旋转。对于光刻机载物台水平方向X向或Y向的测量(在此定义坐标系垂向为Z向，水平方向为X向和Y向)，可直接在载物台侧面安装垂直于水平方向入射光的长方形反射镜，测量X坐标和Y坐标。而载物台侧面无需载物，所以侧面安装和行程相当的长方形反射镜，可以在大行程内测量载物台的X坐标或Y坐标。

垂向的测量与以上有所区别。一般说来，载物台垂向行程不大，水平向行程却很大。载物台中间往往需要载物，不能在载物台垂向表面安装一面和水平向的行程相当的大镜子直接反射垂向测量光，因此，无法采用类似测量X坐标和Y坐标的方法测量Z。

专利US7333174B2和专利US7355719提出的垂向测量方案都是在载物台一侧安装一45度反射镜，将光线反射至镜头下部，同时镜头底部安装一平行反射镜将光线原路返回，带回垂向位置信息。由于载物台水平向具有很大的行程，该方法要求镜头下部的反射镜足够长以覆盖载物台的全行程范围，反射镜还不能挡住镜头的成像光线，这给设计带来了很大的困难。

专利CN200910050529提出了一种折射方案，在载物台上面安装一折射镜，将测量光折射至镜头另一侧的反射镜，再沿原路返回，形成测量光，但载物台上方的空间有限，所装折射镜的大小又至少要覆盖垂向行程，该方法必然会拉大载物台和镜头之间的距离，影响曝光性能，同时该方法也未能完全避免镜头上的反射镜。

发明内容

本发明要解决的技术问题是载物台垂向位移测量中反射镜的布局难以覆盖载物台的全行程范围以及挡住镜头的成像光线。

本发明提供了一种激光干涉仪测量系统，包括：

激光器，发出激光；

由两个相互垂直的长条平面镜组成的直角长条反射镜，安装在载物台侧面，所述直角长条反射镜的两个反射面与载物台水平面成45°，所述激光沿水平方向入射到所述直角长条反射镜，经过所述两个反射面的反射后出射形成测量光；

接收器模块，包括探测器和折射薄膜，所述折射薄膜覆盖所述探测器，所述测量光的第一部分入射到所述折射薄膜的上表面，形成第一相干光；

镜组模块，包括至少一个平面反射镜，为第一平面反射镜，所述测量光的第二部分通过所述镜组模块的至少一次反射后，入射到所述折射薄膜的上表面，形成第二相干光，所述第一相干光与所述第二相干光在所述折射薄膜上的位置相同；

所述第一相干光和所述第二相干光经过所述折射薄膜折射后在所述折射薄膜底面发生干涉，形成干涉条纹，所述干涉条纹被所述探测器探测。

进一步，所述测量光被所述折射薄膜分为两部分，所述测量光的第二部分经过所述折射薄膜反射后再入射到所述镜组模块。

优选的，所述接收器模块还包括一个第二平面反射镜，所述测量光经过所述第二平面反射镜反射后，再入射到所述折射薄膜的上表面。

优选的，所述折射薄膜的上表面与所述水平面成45°，所述测量光的第一部分以45°入射角入射到所述折射薄膜的上表面，所述测量光的第二部分通过所述镜组模块的至少一次反射后沿原路返回后，以45°入射角入射到所述折射薄膜的上表面。

进一步，所述镜组模块还包括分光镜、偏振分光镜和四分之一波片，所述接收器模块还包括第二平面反射镜，所述测量光通过所述分光镜分为两部分，所述测量光的第二部分经过所述偏振分光镜反射后通过所述四分之一波片入射到所述第一反射镜形成反射光，所述反射光经所述第一反射镜反射后沿原路返回，通过所述四分之一波片后入射到所述偏振分光镜，经所述偏振分光镜透射后入射到所述折射薄膜，形成所述第二相干光。

进一步，所述激光是双频激光。

进一步，所述镜组模块还包括第一偏振分光镜、第二偏振分光镜、第一四分之一波片、第二四分之一波片和第二平面反射镜，所述测量光经所述第一偏振分光镜分为两部分，所述测量光的第一部分为第二偏振光，所述测量光的第二部分为第一偏振光。

进一步，所述第一偏振光经所述第一平面反射镜反射后入射到所述折射薄膜，形成所述第二相干光。

进一步，所述第二偏振光依次经过所述第二偏振分光镜、第一四分之一波片、第二平面反射镜后沿原路返回，再依次经过所述第二偏振分光镜和所述第二四分之一波片后入射到所述折射薄膜，形成所述第一相干光。

优选的，所述折射薄膜上表面涂有透射膜。