用于测量位移的干涉仪系统以及采用该干涉仪系统的曝光系统技术方案

用于测量位移的干涉仪系统包括位移干涉仪。该干涉仪包括响应测量光束的位移变换器。配置该位移变换器，以将其在垂直于测量光束的方向上的移动变换为位移变换器的反射面与测量光束之间的光程长度的变化。位移变换器可以包括透射光栅和位移反射镜或者反射光栅。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光学设备，本专利技术特别地涉及一种用于测量位移的干涉仪系统以及采用该干涉仪系统的曝光系统。
技术介绍
从Michelson-Moley为了发现以太(ether)的存在，在1887年所作的实验中采用Michelson干涉仪开始，干涉仪广泛用于要求进行精确测量的各
在包括曝光操作工作、钻石加工、精确处理工作等的精细加工领域，广泛采用干涉仪，因为它们可以以1nm水平的精度测量目标。特别是，由于1960年开发了激光器，利用激光器作为其光源的激光干涉仪有助于提高各
的测量精度。干涉仪是利用光干涉物理现象的光学器件，在通过目标物体的测量光束的光程长度与基准光束的固定光程长度不同时，产生光干涉现象。图1上示出Michelson干涉仪的基本结构的原理图。如图1所示，光束分裂器BS将光源S发出的光束分离为基准光束RB和测量光束MB，它们分别传播到基准反射镜M1和移动反射镜M2。基准光束RB和测量光束MB分别被基准反射镜M1和移动反射镜M2反射，然后，全部返回光束分裂器BS。此后，利用光束分裂器BS，基准光束RB部分入射到检测器D，而在被光束分裂器BS反射后，测量光束MB部分入射到检测器D上。入射到检测器D上的基准光束RB和测量光束MB互相重叠，以形成干涉条纹。众所周知，可以利用下面的等式1概括这种干涉作用。在等式1中，参数I、I1和I2分别表示干涉条纹、基准光束RB以及测量光束MB的光强，而参数δ表示基准光束RB与测量光束MB之间的相差。I=I1+I2+2I1I2cosδ---(1)]]>相差δ导致干涉条纹的光强产生偏差。因此，如果确定检测器D监测的干涉条纹的迁移数，则利用下面的等式2，可以获得移动反射镜的位置。X=X0+Nλ2---(2)]]>在等式2中，参数X、X0、N和λ分别表示移动反射镜M2的位移、移动反射镜M2的初始位置、干涉条纹的数量以及所使用的光波的波长。图2是示出典型X-Y级系统和用于确定该级系统的位置的位移干涉仪的透视图。如图2所示，所构造典型的X-Y级系统10包括固定级底座12；下部级14，位于级底座12上；以及上部级16，位于下部级14上。下部级14可以沿x方向移动到级底座12，而上部级16可以沿y方向移动到级底座12。因此，上部级16可以沿x方向和y方向以二维移动到级底座12。在X-Y级系统10附近，设置光干涉仪系统以测量上部级16的x位置和y位置以及偏角(左、右摇摆)。光干涉仪系统包括光源50，用于发出预定波长的激光束；光束分裂器1-4，用于分离光源50发出的激光束；以及干涉仪20、30和36，利用光束分裂器1-4分离的激光束55，分别测量上部级16的x位置和y位置以及偏角。除了X-Y级系统10的外围设备外，还可以设置波长跟踪仪40，以测量空气的折射率，从而监测诸如温度和压力的环境变化。X干涉仪20包括x测量反射镜21、x光束分裂器22以及x检测器23，而y干涉仪30包括y测量反射镜31、y光束分裂器32以及y检测器33。偏角干涉仪36包括y测量反射镜31、偏角光束分裂器34以及偏角检测器35。x测量反射镜21和y测量反射镜31粘合到上部级16的侧壁上，以根据上部级16的位置变化产生光程差，而且其取向与x方向和y方向平行。此外，x光束分裂器22、y光束分裂器32和偏角光束分裂器34分别包括基准反射镜，以产生其自己的基准光束。除了x测量反射镜21和y测量反射镜31，光干涉系统的其他部件也固定到级底座12上。因此，上部级16可以以二维移动到光源50。同时，为了测量上部级16的相对运动，需要以法线方向反射入射到x测量反射镜21和y测量反射镜31的激光束55。为此，应该以可以保证这种法线反射的尺寸，制造测量反射镜21和31。如果x测量反射镜21太小，则因为上部级16的y方向运动，x测量光束55偏离x测量反射镜22。为了防止该光束偏离，需要设计其尺寸比沿上部级16的y方向到x光束分裂器22的最大位移大的x测量反射镜21。对测量反射镜的尺寸的要求也适用y测量反射镜31。制造级相当普通，级用于特别是诸如半导体制造处理过程的
，从而以非常高的运动精度操作它。为了实现高精度控制装置，必须非常高的均匀性设计、制造用于确定位移的测量反射镜。具体地说，要求以几纳米水平的均匀性操纵曝光系统，因为测量反射镜的表面均匀性直接影响转印到圆片上的各图形的失真和重叠。然而，如上所述，尽管需要制造其尺寸可以防止测量光束偏离的测量反射镜(x测量反射镜或者y测量反射镜)，但是以几纳米水平这样高的均匀性制造测量反射镜非常困难，而且成本非常高。此外，由于测量反射镜的表面均匀性根据万有引力、温度变化和运动的加速度降低，所以为了使测量反射镜的均匀性保持在同样水平，需要持续维护。这样高水平的维护可能产生高维护费用。
技术实现思路
本专利技术实施例包括位移变换器，用于将运动物体的x方向位移变换为沿y方向传播的测量光束的光程差。位移干涉仪包括光源，用于产生光束；光束分裂器，用于将光束分离为基准光束和测量光束；基准反射镜，用于改变基准光束的传播方向；位移变换器，用于改变测量光束的传播方向；以及检测器，用于检测被改变了方向的基准光束和测量光束。位移变换器将垂直于测量光束的传播方向上的位移(ΔD)变换为测量光束的光程差(ΔP)。位移变换器可以与透射光栅或者衍射光栅一起使用。在本专利技术的另一个实施例中，位移变换器包括透射光栅；以及位移反射镜，离开透射光栅设置其，而且以预定倾角(β)对着透射光栅。设置透射光栅和位移反射镜，以在光程差(ΔP)、倾角(β)以及位移(ΔD)之间满足关系ΔP＝2·ΔD·sinβ。优选垂直于测量光束的传播方向设置透射光栅。特别是，优选设置位移反射镜，以利用透射光栅反射测量光束的第一衍射光束。在透射光栅的光栅条纹的间距是d，测量光束的传播方向与透射光栅的法线所成的夹角是α以及光束的波长是λ时，对于透射光栅的法线，位移反射镜的倾角β优选是arcsin(λ/d-sinα)，它确定测量光束的第一衍射光束与透射光栅的法线所成的衍射角。在有一个实施例中，位移变换器包括与测量光束的传播方向成预定倾角(β)设置的反射光栅。设置反射光栅，以在光程差(ΔP)、倾角(β)以及位移(ΔD)之间满足关系ΔP＝2·ΔD·tanβ。将从反射光栅返回光束分裂器的光束称为第一衍射光束。在反射光栅的光栅条纹的间距是d，而光束的波长是λ时，对于测量光束的传播方向，反射光栅的倾角β优选是arcsin(λ/d)。其他实施例可以用于在光束分裂器、检测器、基准反射镜以及位移变换器之间设置相对固定位置。根据这些实施例，光束分裂器、检测器、基准反射镜以及位移变换器可以相对于被固定的光源一起运动。根据这些实施例，利用检测器的检测结果，可以分别确定垂直于测量光束的传播方向运动的位移变换器的位移。又一个实施例可以用于在光束分裂器、基准反射镜以及位移变换器之间设置相对固定的位置。根据这些实施例，光束分裂器、检测器、基准反射镜以及位移变换器可以相对于被固定的光源一起运动。根据这些实施例，利用检测器的检测结果，可以分别确定垂直于测量光束的传播方向运动的位移变换器的位移。在本专利技术的又一个实施例中，光束分裂器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种位移干涉仪，包括：位移变换器，响应测量光束，而且配置其，以将其在垂直于测量光束的方向上的运动变换为所述位移变换器的反射面与测量光束之间的光程长度的变化。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：朴崠云，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]