一种测量位移的外差干涉测量系统和测量方法，测量系统包含工件台反射镜组和激光外差干涉仪；工件台反射镜组包含安装在工件台侧面上的与光轴平行的第一平面反射镜，与光轴成一定角度的第二平面反射镜；激光外差干涉仪包含偏振分光棱镜，角锥棱镜，与光轴成一定角度的参考平面反射镜，两个四分之一波片。测量方法是利用激光器通过偏振分光棱镜后产生的参考光束与测量光束分别经过多次反射与透射后进入到光电转换元件，处理得到光程差ＯＰＤ，再得到工件台的ｚ向位移Ｚ。本发明专利技术不必使用安装在投影物镜两侧的平面反射镜，结构简单，同时使投影物镜在ｘ方向不必增加额外的尺寸，由于减少了平面反射镜的使用数量，从而降低了测量系统的成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种测量位移的外差千涉测量系统及其测量方法。技术背景随着光刻特征尺寸的降低，焦深也变得越来越小。为使硅片能够在焦深范围内进行曝光，工件台的z向(沿光轴方向)位置测量对保证光刻机优良的光刻性能不可或缺。利用激光外差干涉测量系统可对工件台的z向位置进行精确的测量(参见 在先技术1 ， Erik R. Loopstra, "Method and apparatus for repetitively projecting a mask pattern on a substrate, using a time-saving height measurement",美国专利申 请号6208407)。图l给出了在先技术l中提出的测量系统。硅片3放置在工 件台4上，工件台4的侧面安装有与光轴10平行的反射镜6以及与光轴成45 度角的反射镜5，在投影物镜l的两侧安装有两面平面反射镜2。激光干涉仪7 发射的测量光束8与参考光束9分别入射到反射镜5以及反射镜6上，入射到 反射镜5上的测量光束8经过反射镜5与反射镜2的反射后重新回到干涉仪7 中，入射到反射镜6上的参考光束9经过反射镜6的反射后返回到干涉7中与 测量光束进行干涉。当工件台4沿z向有位移时，测量光束8与参考光束9的 光程差发生变化，该变化由工件台4在z方向上的位移决定。通过处理干涉仪7 中测量光束与参考光束的干涉信号即可获得工件台4在z方向上的位置信息。在先技术1中提出的干涉测量系统可以精确的测量工件台4在z向的位移， 但由于反射镜2需要具有与工件台4在x向行程一样大小的尺寸，从而使投影 物镜系统在x方向上的尺寸变大，不利于安装。此外，为达到更小的特征尺寸， 投影物镜的尺寸在不断变大，若其两侧再安装有尺寸较大的平面反射镜，这对 于实现更小特征尺寸的曝光增加了困难。
技术实现思路
本专利技术提供的 ，不必使用 安装在投影物镜两侧的平面反射镜，结构简单，同时使投影物镜在X方向不必 增加额外的尺寸，由于减少了平面反射镜的使用数量，从而降低了测量系统的 成本。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种测量位移的外差干涉测量系统，包含工件台反射镜组和激光外差干涉仪；所述的测量位移的外差干涉测量系统还包含激光器和光电转换元件；所述的工件台反射镜组包含安装在工件台侧面上的与光轴平行的第 一平面 反射镜，以及与光轴成一定角度的第二平面反射镜；所述的激光外差干涉仪包含偏振分光棱镜，角锥棱镜，与光轴成一定角度 的参考平面反射镜以及两个四分之一波片；所述的角锥棱镜、偏振分光棱镜、 一个四分之一波片和参考平面反射镜，在竖直方向上依次排列；所述的偏振分 光棱镜和另一个四分之一波片，在水平方向上依次排列；本专利技术提供的一种测量位移的外差干涉测量系统的测量方法，其工作步骤 如下步骤l、激光器发射出一束激光激光束包含两种频率，两种频率的激光均 为线偏4展光，偏振方向相互垂直；步骤2、激光束经过偏振分光棱镜后分为参考光束与测量光束；步骤3、参考光束依次经过四分之一波片的四次透射，角锥棱镜的一次反射， 第一平面反射镜的两次反射后返回到偏振分光棱镜；测量光束依次经过四分之 一波片的四次透射，参考平面反射镜的两次反射，第二平面反射镜的两次反射， 角锥棱镜的一次反射后返回到偏振分光棱镜；步骤4、返回到偏振分光棱镜的参考光束与测量光束分别经过反射与透射进 入到光电转换元件内进行信号处理，得到参考光束与测量光束之间的光程差 OPD。当所述的参考平面反射镜与光轴方向的夹角为e (45°<6<卯°),所述的第 二平面反射镜与光轴的夹角为20-90°;当工件台在z向(光轴方向)有位移Z时，参考光束的光程不发生改变，而测量光束的光程发生的变化为OPD: O尸D-4D-4.Z.sin(20 —90。)；即可获得工件台在z方向上的位移Z: -4.sin(20-9O。)当工件台在x方向上有位移X时，参考光束与测量光束的光程均发生改变， 测量光束与参考光束之间的光程差OPD为 <formula>formula see original document page 7</formula>;得到工件台的z向位移为<formula>formula see original document page 7</formula>.当所述的参考平面反射镜与光轴方向的夹角为0(0°<9<45°)，所述的第二 平面反射镜与光轴的夹角为90°-29;当工件台在z向(光轴方向)有位移Z时，参考光束的光程不发生改变， 而测量光束的光程发生的变化为OPD:0尸D".D-4.Z.sin(900—20);即可获得工件台在z方向上的位移Z:z= O户D —4.sin(9O。-20当工件台在x方向上有位移X时，参考光束与测量光束的光程均发生改变， 测量光束与参考光束之间的光程差OPD为 <formula>formula see original document page 7</formula>;得到工件台的z向位移为z — O尸D - 4. [X. cos(9Q0 - 20) - . 一 4.sin(90。-2e) ，本专利技术提供的 ，不必使用 安装在投影物镜两侧的平面反射镜，结构筒单，同时使投影物镜在X方向不必 增加额外的尺寸，由于减少了平面反射镜的使用数量，从而降低了测量系统的 成本。附图说明图l是
技术介绍
中的测量系统的结构示意图；图2是本专利技术提供的一种测量位移的外差干涉测量系统的实施例1的结构 示意图；图3是实施例1中，工件台在x向没有位移情况下，z向位移的测量示意图； 图4是实施例1中，工件台在x向有一定位移情况下，z向位移的测量示意图；图5是本专利技术提供的一种测量位移的外差干涉测量系统的实施例2的结构 示意图；图6是实施例2中，工件台在x向没有位移情况下，z向位移的测量示意图； 图7是实施例2中，工件台在x向有一定位移情况下，z向位移的测量示意图。具体实施方式以下根据图2~图7，具体说明本专利技术的较佳实施方式如图2所示，是本专利技术提供的一种测量位移的外差干涉测量系统的一个具 体测量实施例。干涉仪18包括偏振分光棱镜21、角锥棱镜19，四分之一波片 20与22，参考平面反射镜23，参考平面反射镜23与光轴方向的夹角为0(45°< 9 < 90° )。激光器16用于提供干涉测量的激光，光电转换元件17用于接收测量 的干涉信号。在投影物镜ll下方的工件台13承载需要曝光的硅片12，在工件 台13的侧面安装有第一平面反射镜14与第二平面反射镜15，第二平面反射镜 15与光轴的夹角为26-卯°。该测量系统的工作原理和步骤如下激光器16发射出一束激光24，激光 束24包含两种频率，两种频率的激光均为线偏振光，偏振方向相互垂直。激光束24经过偏振分光棱镜21后分为参考光束25与测量光束26。参考光束25经 过四分之一波片20的四次透射，角锥棱镜19的一次反射，第一平面反射镜14 的两次反射后返回到偏振分光棱镜21。测量光束经过四分之一波片22的四次透 射，参考平面反射镜23的两次反射，第二平面反射镜15的两次反射，角锥棱 镜19的一次反射后返回到偏本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种测量位移的外差干涉测量系统，其特征在于，包含工件台反射镜组和激光外差干涉仪（１８，３８）；所述的工件台反射镜组包含安装在工件台（１３，３３）侧面上的与光轴平行的第一平面反射镜（１４，３４），以及与光轴成一定角度的第二平面反射镜（１５，３５）；所述的激光外差干涉仪（１８，３８）包含偏振分光棱镜（２１，４１），角锥棱镜（１９，３９），与光轴成一定角度的参考平面反射镜（２３，４３）以及两个四分之一波片（２０，４０）（２２，４２）；所述的角锥棱镜（１９，３９）、偏振分光棱镜（２１，４１）、一个四分之一波片（２２，４２）和参考平面反射镜（２３，４３），在竖直方向上依次排列；所述的偏振分光棱镜（２１，４１）和另一个四分之一波片（２０，４０），在水平方向上依次排列。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：马明英，段立峰，
申请(专利权)人：上海微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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