干涉测量编码器系统技术方案

一种用于确定关于沿着编码器尺度的自由度的改变的信息的方法，包括：沿着不同的路径引导第一光束和第二光束并组合第一和第二光束以形成输出光束，其中该第一和第二光束从共同源得到，该第一和第二光束具有不同的频率，其中第一光束以非利特罗角度与编码器尺度接触且第一光束从编码器尺度衍射至少一次；基于输出光束检测干涉信号，该干涉信号包括有关第一光束和第二光束之间光学路径差的外差相位；以及基于该外差相位确定关于编码器尺度的自由度的信息。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及干涉测量编码器系统和方法，以及用于该编码器系统和方法的应用。
技术介绍
在一些情况下，干涉测量系统基于光干涉信号来监控测量对象的相对位置的改变。例如，干涉仪通过将从测量对象反射的测量光束与第二光束叠加和干涉来生成光干涉 信号，该第二光束有时称为“参考光束”，其中，测量光束和参考光束从共同源得到。测量对象的相对位置的改变对应于测量的光干涉信号的相位的改变。这样的干涉测量系统的示例是干涉测量编码器系统，其通过追踪称为编码器尺度的测量刻度来评估对象的移动。通常，干涉测量编码器系统包括编码器尺度和编码器头(encoder head)。该编码器头是包括干涉仪的组件。干涉仪引导测量光束到测量光束在那里衍射的编码器尺度。干涉仪组合衍射的测量光束和参考光束以形成包括与对象的位置相关的相位的输出光束。编码器系统在光刻应用(lithographic application)中广泛地用于监控光刻工具中的可移动平台的移动。由于它们对大气湍流的相对不敏感性，编码器系统在这样的应用中可以是有利的。
技术实现思路
本公开涉及编码器系统和方法，以实现在由于编码器尺度在具体测量方向上的移动而从编码器尺度衍射的反射或透射光束中发生的相位改变的外差测量。可以以非利特罗(non-Littrow)配置布置编码器系统以基于衍射的测量光束生成干涉信号。编码器系统可以包括致密编码器头并提供多个测量通道。在特定方面，本公开的特征在于能够精确测量编码器尺度的一个或多个位移方向上的改变的编码器系统，包括(I)源光束，具有不同频率的两个线性垂直极化分量的频率稳定照射；(2)装置(例如，光学组件)，用于引导一个或全部两个分量到附着在待监控的主体上的编码器尺度上；(3)装置(例如，光学组件)，用于接收衍射光束的一个或全部两个分量；(4)装置(例如，光学组件)，用于组并入混合全部两个频率分量以产生外差信号；(5)装置(例如，包括光电检测器的检测器模块)，用于产生电测量信号；和(6)装置(例如，相位计/累加计)，用于指示测量的相位，该测量的相位关于编码器尺度的衍射结构以及编码器尺度沿着敏感方向的位移。实施例可以包括一个或多个以下特征。例如，可以设计实施例从而它们不以利特罗方式操作，而是以外差激光源和检测装置操作，实施例可以针对编码器尺度的末梢(tip)和倾斜(tilt)第一阶非敏感，可以提供度量衡的最小两个轴(例如，X和Z，Y和Z)，和/或必要时可以与2D编码器尺度一起工作以提供全3D移动检测。编码器系统可以用在光刻工具中，但是也可以用于其他应用。总结本专利技术的各种方面如下。总的来说，在第一方面，本专利技术的特征在于用于确定关于沿着编码器尺度的自由度的改变的信息的方法，该方法包括沿着不同路径引导第一光束和第二光束并组合第一和第二光束以形成输出光束,其中,第一和第二光束从共同源得到,第一和第二光束具有不同频率，其中，第一光束以非利特罗角度接触编码器尺度并且该第一光束从编码器尺度衍射至少一次；基于输出光束检测干涉信号，该干涉信号包括关于第一光束和第二光束之间的光学路径差的外差相位；并且基于外差相位确定关于编码器尺度的自由度的信息。方法的实现可以包括一个或多个下列特征。例如，第一光束可以正交(normal)地入射在编码器尺度上。第一光束可以非正交地入射在编码器尺度上。第一光束可以以一角度入射在编码器尺度上从而衍射的测量光束正交于编码器尺度。 自由度可以是沿着位于编码器尺度的平面的轴的编码器的位置。第一和第二光束可以是线性极化的光束。在从编码器尺度衍射之前或之后的第一光束的路径可以定义一平面，并且第一光束可以垂直于该平面地极化。在一些实施例中，编码器尺度可以包括沿着第一方向延伸的光栅线并且在平行于光栅线的方向上线性地极化测量光束。引导第一和第二光束可以包括在从编码器尺度的衍射之前以90°旋转第一光束的极化状态。在特定实施例中，第一和第二光束是垂直极化的光束。检测干涉信号可以包括引导输出光束通过极化元件，该极化元件透射每个垂直极化的第一和第二光束的分量。沿着不同路径引导第一和第二光束可以包括使用光束分光器从输入光束得到第一和第二光束。使用该光束分光器可以组合第一和第二光束。在一些实施例中，使用第二光束分光器组合第一和第二光束。该光束分光器可以是极化光束分光器。在一些实施例中，第二光束不接触编码器尺度。替代地，第二光束可以从编码器衍射至少一次。衍射的第二光束可以是零阶衍射光束。衍射的第二光束可以是在编码器尺度与第一光束共线的。第一光束仅可以从解码器尺度衍射一次。替代地，在一些实施例中，第一光束从编码器尺度多于一次地衍射(例如，两次)。在从编码器尺度衍射之前的第一光束的路径可以平行于第二次从编码器尺度衍射之后的第一光束的路径，可以由后向反射器引导第一光束以在与第二光束组合之前第二次从编码器尺度衍射。可以基于多于一个外差相位测量值得到信息。该方法可以进一步包括组合第三光束和第四光束以形成第二输出光束，该第三和第四光束从共同源得到并且该第三光束从编码器尺度衍射至少一次；并且基于第二输出光束检测第二干涉信号，该第二干涉信号包括关于第三光束和第四光束之间的光学路径差的外差相位。第一和第三光束可以在相同位置接触编码器尺度。替代地或额外地，第一和第二光束可以在不同的位置接触编码器尺度。可以基于第一和第二输出光束的外差相位确定该信息。一次衍射的测量光束和第三光束可以分别是测量光束的+1和-I衍射阶。自由度可以对应于沿着编码器尺度的平面中的第一轴的编码器尺度的位移。该方法可以包括确定关于编码器尺度的第二自由度的信息。第二自由度可以是沿着垂直于第一轴的第二轴的编码器尺度的位移。第二轴可以在编码器尺度的平面中。第二轴可以垂直于编码器尺度的平面。自由度可以是关于轴的编码器尺度的倾斜。该方法可以包括监控由共同源产生的输入光束的参考相位,第一光束从该共同源产生。确定信息可以包括比较外差相位与参考相位。第一光束可以具有从400nm到1500nm范围内的波长。在一些实施例中，第一光束具有大约633nm或大约980nm的波长。编码器尺度可以包括光栅。该光栅可以具有从大约1λ到大约20λ的范围内的间距，其中，λ是第一光束的波长。在一些实施例中，该光栅可以具有从大约Iym到大约10 μ m的范围内的间距。 使用光学组件可以沿着它们各自的路径引导第一和第二光束并且该方法进一步包括在确定信息时相对于该光学组件转化编码器尺度。该光学组件或编码器尺度可以附于晶片平台并且该方法进一步包括基于信息来监控晶片相对于来自光刻系统的辐射的位置。该光学组件或编码器可以附于标线平台并且该方法进一步包括基于信息监控标线相对于来自光刻系统的辐射的位置。总的来说，在另一方面，本专利技术的特征在于编码器系统，其包括光学组件，配置为从输入光束得到第一光束和第二光束，沿着不同路径引导该第一和第二光束并组合该第一和第二光束以形成输出光束，其中该第一和第二光束具有不同频率；衍射编码器尺度，位于第一光束的路径中从而第一光束以非利特罗角度接触衍射编码器尺度并且第一光束从衍射编码器尺度衍射至少一次；检测器，设置为检测输出光束；和电子处理器，配置为从该检测器接收干涉信号，该干涉信号包括关于第一和第二光束之间的光学路径差的外差相位，并且基于外差相位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.30 US 61/319,252;2010.04.26 US 61/327,983;1.一种用于确定关于沿着编码器尺度的自由度的改变的信息的方法，所述方法包括 沿着不同的路径引导第一光束和第二光束并组合所述第一和第二光束以形成输出光束，其中所述第一和第二光束从共同源得到，所述第一和第二光束具有不同的频率，其中所述第一光束以非利特罗角度与所述编码器尺度接触且所述第一光束从所述编码器尺度衍射至少一次； 基于所述输出光束检测干涉信号，所述干涉信号包括有关所述第一光束和第二光束之间光学路径差的外差相位；以及 基于所述外差相位确定关于所述编码器尺度的自由度的信息。2.如权利要求I所述的方法，其中，所述第一光束正交地入射在所述编码器尺度上。3.如权利要求I所述的方法，其中，所述第一光束非正交地入射在所述编码器尺度上。4.如权利要求I所述的方法，其中，所述第一光束以使得衍射测量光束与所述编码器尺度正交的角度入射在所述编码器尺度上。5.如权利要求I所述的方法，其中，所述自由度是沿着位于所述编码器尺度的平面中的轴的所述编码器尺度的位置。6.如权利要求I所述的方法，其中，所述第一和第二光束是线性极化光束。7.如权利要求6所述的方法，其中，在从所述编码器尺度衍射之前或之后的所述第一光束的路径定义平面并且所述第一光束垂直于所述平面地极化。8.如权利要求6所述的方法，其中，所述编码器尺度包括沿着第一方向延伸的光栅线并且所述测量光束在平行于所述光栅线的方向上线性极化。9.如权利要求6所述的方法，其中，引导所述第一和第二光束的步骤包括在从所述编码器尺度衍射之前以90°旋转所述第一光束的极化状态。10.如权利要求I所述的方法，其中，所述第一和第二光束是垂直极化光束。11.如权利要求10所述的方法，其中，检测所述干涉信号的步骤包括通过极化元件检测所述输出光束，所述极化元件透射垂直极化的第一和第二光束中的每一个的分量。12.如权利要求I所述的方法，其中，沿着不同路径检测所述第一和第二光束的步骤包括使用光束分光器从输入光束得到所述第一和第二光束。13.如权利要求12所述的方法，其中，使用所述光束分光器组合所述第一和第二光束。14.如权利要求12所述的方法，其中，使用第二光束分光器组合所述第一和第二光束。15.如权利要求12所述的方法,其中,所述光束分光器是极化光束分光器。16.如权利要求I所述的方法，其中，所述第二光束不接触所述编码器尺度。17.如权利要求I所述的方法，其中，所述第二光束从所述编码器尺度衍射至少一次。18.如权利要求17所述的方法，其中，衍射的第二光束是零阶衍射光束。19.如权利要求17所述的方法，其中，所述衍射的第二光束在所述编码器尺度与所述第一光束共线。20.如权利要求I所述的方法，其中，所述第一光束仅从所述编码器尺度衍射一次。21.如权利要求I所述的方法，其中，所述第一光束从所述编码器尺度衍射多于一次。22.如权利要求21所述的方法，其中，在从所述编码器尺度衍射之前的所述第一光束的路径平行于从所述编码器尺度第二次衍射之后的所述第一光束的路径。23.如权利要求21所述的方法，其中，从所述编码器尺度第一次衍射之后，由后向反射器弓I导所述第一光束以在与所述第二光束组合之前从所述编码器第二次衍射。24.如权利要求I所述的方法，其中，所述信息基于多于一次外差相位测量得到。25.如权利要求I所述的方法，进一步包括 组合第三光束和第四光束以形成第二输出光束，所述第三和第四光束从共同源得到并且所述第三光束从所述编码器尺度衍射至少一次；并且 基于所述第二输出光束检测第二干涉信号，所述第二干涉信号包括有关所述第三光束和所述第四光束之间的光学路径差的外差相位。26.如权利要求25所述的方法，其中，所述第一和第三光束在相同位置接触所述编码器尺度。27.如权利要求25所述的方法，其中，所述第一和第二光束在不同位置接触所述编码器尺度。28.如权利要求25所述的方法,其中，基于所述第一和第二输出光束的外差相位确定所述信息。29.30.如权利要求25所述的方法，其中，一次衍射测量光束和所述第三光束分别是所述测量光束的+1和-I衍射阶。31.如权利要求I所述的方法，其中，所述自由度对应于沿着所述编码器尺度的平面中的第一轴的所述编码器尺度的位移。32.如权利要求31所述的方法，进一步包括确定关于所述编码器尺度的第二自由度的信息。33.如权利要求32所述的方法，其中，所述第二自由度是沿着垂直于所述第一轴的第二轴的所述编码器尺度的位移。34.如权利要求33所述的方法，其中，所述第二轴在所述编码器尺度的平面中。35.如权利要求33所述的方法，其中，所述第二轴垂直于所述编码器尺度的平面。36.如权利要求I所述的方法，其中，所述自由度是关于轴的所述编码器尺度的倾斜。37.如权利要求I所述的方法，进一步包括监控由所述共同源产生的输入光束的参考相位，并且所述第一光束从所述输入光束得到。38.如权利要求37所述的方法，其中，确定所述信息的步骤包括比较所述外差相位与所述参考相位。39.如权利要求I所述的方法，其中，所述第一光束具有在400nm到1，500nm范围内的波长。40.如权利要求39所述的方法，其中，所述第一光束具有大约633nm或大约980nm的波长。41.如权利要求I所述的方法，其中，所述编码器尺度包括光栅。42.如权利要求41所述的方法，其中，所述光栅具有在从大约Iλ到大约20 λ范围内的间距，其中，λ是所述第一光束的波长。43.如权利要求41所述的方法，其中，所述光栅具有在从大约Ιμπι到大约10μ m范围内的间距。44.如权利要求I所述的方法，其中，使用光学组件沿着它们各自的路径引导所述第一和第二光束，并且所述方法进一步包括在确定所述信息时，相对于所述光学组件转换所述编码器尺度。45.如权利要求44所述的方法，其中，所述光学组件或所述编码器尺度附于晶片平台，并且所述方法进一步包括基于所述信息监控晶片相对来自光刻系统的辐射的位置。46.如权利要求44所述的方法，其中，所述光学组件或所述编码器尺度附于标线平台，并且所述方法进一步包括基于所述信息监控标线相对来自光刻系统的辐射的位置。47.一种编码器系统,包括 光学组件，配置以从输入光束得到第一光束和第二光束，沿着不同路径引导所述第一和第二光束并组合所述第一和第二光束以形成输出光束,其中所述第一和第二光束具有不同频率； 衍射编码器尺度，设置在所述第一光束的路径中以使得所述第一光束以非利特罗角度接触所述衍射编码...

【专利技术属性】
技术研发人员：LL德克，PJ德格鲁特，M施罗德，
申请(专利权)人：齐戈股份有限公司，
类型：
国别省市：