[发明专利]一种计算光栅干涉仪位移补偿参数的装置和方法

说明书

本发明提供一种计算光栅干涉仪位移补偿参数的装置和方法，包括运动台119、外差式光栅干涉仪和外差式激光干涉仪。所述外差式光栅干涉仪包括读数头(115‑118)、二维光栅(111‑114)，4块二维光栅放置在运动台(119)上，每块二维光栅对应一个读数头，读数头出射激光束至二维光栅，并收集二维光栅的衍射光束。所述外差式激光干涉仪包括干涉仪镜组(101‑103)、干涉仪反射镜(104‑110)，水平向反射镜(116‑110)分别放置于运动台的3个侧面，垂向反射镜(104、105)放置在运动台上方。外差式光栅干涉仪和外差式激光干涉仪能够同时测量运动台的位移，根据上述布局建立外差式光栅干涉仪和外差式激光干涉仪的测量模型；设定运动台的轨迹，在不同轨迹下获取外差式光栅干涉仪和外差式激光干涉仪分别测量的运动台位移，以外差式激光干涉仪的测量数据为参考，计算外差式光栅干涉仪测量模型中的位移补偿参数。本发明可用于超精密光栅干涉仪的校准。

(一)技术领域

本发明涉及的是一种计算光栅干涉仪位移补偿参数的装置及方法，属于精密位移测量领域。

(二)背景技术

光刻机是生产半导体芯片的核心设备，在半导体芯片制造的过程中光刻机的掩模台、工件台的定位精度直接影响半导体芯片加工的线宽。光刻分辨率、套刻精度以及产率是衡量光刻机性能的三个主要指标，这三个指标中，除光刻分辨率是与物镜系统相关外，其余两个均与工件台和掩模台直接相关。工件台是搭载晶圆的六自由度精密运动台，在步进扫描光刻机中，工件台要完成超精密定位以及超精密的姿态调整以满足对准系统和调平调焦系统的要求。因此，在光刻机中需要高精度的位置测量系统以保证掩模台和工件台的定位精度。

工件台位置测量系统是光刻机工件台的重要子系统之一，它为工件台伺服控制系统提供工件台位置反馈信息，所以测量精度也是影响套刻精度的重要因素。精确的位置信息是工件台运动定位、调平调焦以及对准等过程的先决条件。目前，满足工件台六自由度位置测量需求的测量系统有激光干涉仪测量系统和平面光栅尺测量系统。

激光干涉仪是目前应用十分广泛的一种精密位移测量系统，其测量分辨力可以达到纳米量级，测量范围可以达到数十米，是一种适合测量大行程、高精度位移的精密测量仪器，并在光刻机中得到了广泛的应用。激光干涉仪以激光波长作为位移测量基准，当激光源的波长和空气的折射率因环境中的温度、湿度等发生变化时，激光干涉仪的测量精度会受到严重的影响。因此，激光干涉仪在使用时对测量环境有着十分严格的要求，已经不能满足28纳米至14纳米光刻机工件台的定位需求。

光栅干涉仪测量系统是除激光干涉仪外另一种精密位移测量系统。光栅干涉仪测量系统以光栅的栅距作为位移量的测量基准，从原理上消除了光源波长变化对位移测量的影响。当采用零膨胀系数的材料制造光栅时，环境中的温度变化不会引起光栅栅距的变化，因此平面光栅尺测量系统对测量环境的要求相比激光干涉仪宽松很多。平面光栅尺测量系统的分辨力可以达到纳米、亚纳米量级，测量范围取决于光栅的大小，一般可以达到数十到上百毫米。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种计算光栅干涉仪位移补偿参数的装置和方法，能够有效的计算光栅干涉仪补偿参数，降低测量误差。

本发明的目的是这样实现的：

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种计算光栅干涉仪的位移补偿参数的装置，该装置包括运动台119、外差式光栅干涉仪和外差式激光干涉仪。所述外差式光栅干涉仪包括读数头(115-118)、二维光栅(111-114)，4块二维光栅放置在运动台(119)上，每块二维光栅对应一个读数头，读数头出射激光束至二维光栅，并收集二维光栅的衍射光束。所述外差式激光干涉仪包括干涉仪镜组(101-103)、干涉仪反射镜(104-110)，水平向反射镜(116-110)分别放置于运动台的3个侧面，垂向反射镜(104、105)放置在运动台上方，干涉仪(101)与反射镜(108)同侧，干涉仪(102)与反射镜(109,110)同侧，干涉仪(103)与反射镜(106,107)同侧。