本發(fā)明涉及一種光機電設(shè)備，尤其涉及一種干涉儀測量裝置及其控制方法。

背景技術(shù)：

在傳統(tǒng)的光刻機臺干涉儀測量系統(tǒng)中，激光干涉儀常被用于精確測量載物臺或硅片臺(統(tǒng)稱載物臺)的位置及旋轉(zhuǎn)。請參考圖1，對于光刻機載物臺1水平方向x向或y向的測量(在此定義坐標(biāo)系垂向為z向，水平方向為x向和y向)，一般直接在載物臺1側(cè)面安裝長條形反射鏡2，使激光干涉儀3發(fā)出的光垂直入射至長條形反射鏡2，用以測量x坐標(biāo)和y坐標(biāo)。一般說來，載物臺1垂向行程不大，但水平向行程卻很大，因此需要在側(cè)面安裝和行程相當(dāng)?shù)拈L條形反射鏡2，可以在大行程內(nèi)測量載物臺1的x坐標(biāo)和y坐標(biāo)。因此，在傳統(tǒng)的光刻機臺干涉儀測量系統(tǒng)中，載物臺1的水平向行程通常會受到長條形反射鏡2的長度限制，如果要增加載物臺1的行程范圍，就需要相應(yīng)的增加長條形反射鏡2的長度，但是較長的長條形反射鏡2勢必會提高加工難度以及制造成本。

因此，如何提供一種在不增加長條形反射鏡長度的前提下提升載物臺測量行程的干涉儀測量裝置及其控制方法，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的一個技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種干涉儀測量裝置及其控制方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中，長條形反射鏡過長導(dǎo)致加工難度和制造成本提高的技術(shù)問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種干涉儀測量裝置，包括載物臺、激光干涉儀以及安裝于所述載物臺上的測量鏡，其特征在于，所述測量鏡由多個平面鏡沿水平方向拼接而成，所述激光干涉儀包括第一干涉儀和第二干涉儀，當(dāng)所述載物臺移動，使所述激光干涉儀發(fā)出的光對應(yīng)入射至過渡區(qū)域時，所述第一干涉 儀和所述第二干涉儀交替提供位置信息給所述載物臺，所述過渡區(qū)域為所述第一干涉儀和所述第二干涉儀入射至不同的所述平面鏡時經(jīng)過的區(qū)域。

較佳地，所述測量鏡由多個長方形的平面鏡沿水平方向拼接而成，所述第一干涉儀和第二干涉儀左右分布，所述過渡區(qū)域的寬度至少為兩倍所述第一干涉儀和第二干涉儀之間的距離。

較佳地，所述測量鏡由多個“凸”字型的平面鏡沿水平方向拼接而成，相鄰兩個所述“凸”字型的平面鏡的凸起方向相反，所述“凸”字型的平面鏡包括基底部和凸起部，所述第一干涉儀和第二干涉儀上下分布，所述過渡區(qū)域由相鄰兩個所述平面鏡的基底部組成。

較佳地，所述激光干涉儀采用單軸干涉儀或者雙軸干涉儀。

較佳地，所述測量鏡安裝于所述載物臺側(cè)面且垂直于水平面，所述激光干涉儀發(fā)射的光束垂直入射至所述測量鏡表面后沿原路返回，所述光束的入射方向與所述測量鏡的法向量平行。

較佳地，所述測量鏡安裝于所述載物臺側(cè)面并與所述載物臺成135°度，所述激光干涉儀還包括位于所述載物臺上方的第二平面鏡，所述第二平面鏡平行于所述載物臺的載物面，所述激光干涉儀發(fā)射的光束入射至所述測量鏡表面后被反射到所述第二平面鏡，之后所述光束沿原路返回，所述光束的方向與所述測量鏡的法向量成45°。

本發(fā)明還提供了一種采用如上所述的干涉儀測量裝置的控制方法，當(dāng)所述第一干涉儀和第二干涉儀發(fā)出的光經(jīng)過所述過渡區(qū)域時，所述第一干涉儀和第二干涉儀交替提供當(dāng)前位置的位置信息，同時交替利用自身測得的位置信息來更新對方的零位基準(zhǔn)，對相鄰兩個所述平面鏡的面型非線性差異進(jìn)行校正。

較佳地，所述交替利用自身測得的位置信息來更新對方的零位基準(zhǔn)具體包括以下步驟：

當(dāng)所述第一干涉儀和第二干涉儀發(fā)出的光經(jīng)過所述過渡區(qū)域時，所述第一干涉儀和第二干涉儀中先經(jīng)過相鄰兩個所述平面鏡拼接處的定義為無效干涉儀，另一個定義為有效干涉儀，此時所述有效干涉儀用于提供所述載物臺當(dāng)前位置信息；在所述無效干涉儀測量的平面鏡上選取若干歸零點位，根據(jù)所述有效干涉儀測得的位置信息和所述過渡區(qū)域內(nèi)相鄰兩個所述平面鏡的面型非線性差異，計算 所述無效干涉儀在所述歸零點位的歸零偏置，并將所述歸零偏置處理后作為所述無效干涉儀的零位基準(zhǔn)。

較佳地，所述交替利用自身測得的位置信息來更新對方的零位基準(zhǔn)還包括：當(dāng)所述有效干涉儀也經(jīng)過相鄰兩個所述平面鏡的拼接處時，利用零位基準(zhǔn)被更新后的所述無效干涉儀來更新所述有效干涉儀的零位基準(zhǔn)。

較佳地，所述面型非線性差異為所述第一干涉儀和所述第二干涉儀在所述過渡區(qū)域的光程數(shù)據(jù)之差。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的干涉儀測量裝置及其控制方法，該裝置包括載物臺、激光干涉儀以及安裝于所述載物臺上的測量鏡，其特征在于，所述測量鏡由多個平面鏡沿水平方向拼接而成，所述激光干涉儀包括第一干涉儀和第二干涉儀，當(dāng)所述載物臺移動，使所述激光干涉儀發(fā)出的光對應(yīng)入射至過渡區(qū)域時，所述第一干涉儀和所述第二干涉儀交替提供位置信息給所述載物臺，所述過渡區(qū)域為所述第一干涉儀和所述第二干涉儀入射至不同的所述平面鏡時經(jīng)過的區(qū)域。本發(fā)明中，利用多個平面鏡的拼接，同時配合兩個干涉儀交替更新零位基準(zhǔn)，來延展載物臺在水平面上的測量行程。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有的干涉儀測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例一的干涉儀測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例一的干涉儀測量裝置中激光干涉儀的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例一的干涉儀測量裝置過渡區(qū)域中歸零點位的排列示意圖；

圖5a至圖5d為本發(fā)明實施例一的干涉儀測量裝置的控制方法示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例二的干涉儀測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明實施例二的干涉儀測量裝置中激光干涉儀的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8a至圖8c為本發(fā)明實施例二的干涉儀測量裝置的控制方法示意圖；

圖9為本發(fā)明實施例三的干涉儀測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1中：1-載物臺、2-長條形反射鏡、3-激光干涉儀；

圖2-9中：10-載物臺、20-激光干涉儀、21-第一干涉儀、22-第二干涉儀、30- 第一長條鏡、31-平面鏡、32-過渡區(qū)域、33-歸零點位、40-45°平面鏡、50-第二平面鏡。

具體實施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式做詳細(xì)的說明。需說明的是，本發(fā)明附圖均采用簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。

實施例一

本發(fā)明提供的干涉儀測量裝置，如圖2和圖3所示，包括載物臺10、激光干涉儀20以及安裝于所述載物臺10側(cè)面的第一長條鏡30，所述第一長條鏡30由多個平面鏡31沿水平方向拼接而成，且相鄰的兩個平面鏡31在連接處形成過渡區(qū)域32；所述激光干涉儀20包括第一干涉儀21和第二干涉儀22，當(dāng)所述載物臺10移動，使激光干涉儀20發(fā)出的光對應(yīng)入射至所述過渡區(qū)域32時，所述第一干涉儀21和第二干涉儀22發(fā)出的光分別對應(yīng)入射至所述過渡區(qū)域32中的兩個平面鏡31上，所述過渡區(qū)域32為所述第一干涉儀21和所述第二干涉儀22入射至不同的所述平面鏡31時經(jīng)過的區(qū)域。本發(fā)明中，利用多個平面鏡31的拼接，同時配合兩個干涉儀交替更新零位基準(zhǔn)，來延展載物臺10在水平面上的測量行程。

請繼續(xù)參考圖2和圖3，本實施例中，所述第一長條鏡30由多個“凸”字型的平面鏡31沿水平方向拼接而成，相鄰兩個“凸”字型的平面鏡31的凸起方向相反，所述第一干涉儀21和第二干涉儀22上下分布。由于在過渡區(qū)域32中，兩個相鄰的平面鏡31之間可能存在縫隙，導(dǎo)致拼接誤差，此時激光干涉儀20的零位基準(zhǔn)會失效，進(jìn)而影響測量精度，在本實施例中，利用兩個干涉儀在過渡區(qū)域32中分別對應(yīng)兩個平面鏡31，以補償上述拼接誤差。

較佳地，請重點參考圖4，所述“凸”字型的平面鏡31包括基底部和凸起部，本實施例所述過渡區(qū)域32由相鄰兩個所述“凸”字型的平面鏡31的基底部上下拼接而成，所述基底部的邊緣處設(shè)有若干歸零點位33，用以提示激光干涉儀20進(jìn)入過渡區(qū)域32。

較佳地，所述激光干涉儀20可以采用單軸干涉儀，以測量載物臺10單個方向上的平移；也可以采用雙軸干涉儀，以測量載物臺10在單個方向上的平移和旋轉(zhuǎn)。

較佳地，所述激光干涉儀20固定于光刻機的主基板上，所述激光干涉儀20測量行程的方向與所述激光干涉儀20光束的出射方向一致，與所述第一長條鏡30的法向量方向平行，使得激光干涉儀20發(fā)出的光束垂直照射于所述第一長條鏡30上。

本發(fā)明還提供了一種如上所述的干涉儀測量裝置的控制方法，當(dāng)所述第一干涉儀21和第二干涉儀22發(fā)出的光經(jīng)過所述過渡區(qū)域32時，所述第一干涉儀21和第二干涉儀22交替提供當(dāng)前位置的位置信息，同時交替利用自身測得的位置信息來更新對方的零位基準(zhǔn)，對相鄰兩個平面鏡的面型非線性差異進(jìn)行校正。

較佳地，所述面型非線性差異為第一干涉儀21和第二干涉儀22的光程數(shù)據(jù)之差，具體地，在過渡區(qū)域32中，載物臺10沿著橫向運動，此時，記錄下不同位置下，測得第一干涉儀21的光程數(shù)據(jù)為lui，第二干涉儀22的光程數(shù)據(jù)為ldi，則兩個平面鏡31的面型非線性差異delta_l＝lui-ldi。

較佳地，當(dāng)所述第一干涉儀21和第二干涉儀22發(fā)出的光經(jīng)過所述過渡區(qū)域32時，所述第一干涉儀21和第二干涉儀22中先經(jīng)過相鄰兩個所述平面鏡31連接處的定義為無效干涉儀，另一個定義為有效干涉儀，此時所述有效干涉儀用于提供當(dāng)前位置信息給所述載物臺10，所述無效干涉儀的零位基準(zhǔn)由有效干涉儀提供的位置信息與面型非線性差異共同修正。

較佳地，所述無效干涉儀的零位基準(zhǔn)的修正方法為：在過渡區(qū)域32內(nèi)，取若干沿第一長條鏡30長度方向設(shè)置的歸零點位33，根據(jù)所述有效干涉儀測得的位置信息和所述過渡區(qū)域32內(nèi)相鄰兩個所述平面鏡31的面型非線性差異，計算所述無效干涉儀在所述歸零點位33的歸零偏置h01，h02，h03…，去除其中的粗大點(將與所有歸零偏置的平均值的偏差最大和最小的值視為粗大點)，再將剩余的值取平均后作為無效干涉儀更新后的零位基準(zhǔn)。

請重點參考圖5a至圖5d，本發(fā)明提供的干涉儀測量裝置的控制過程為：

如圖5a所示，上部的第一干涉儀21和下部的第二干涉儀22均入射至同一塊平面鏡31(圖中所示平面鏡1)，此時選取第二干涉儀22提供位置信息；

如圖5b所示，當(dāng)激光干涉儀20經(jīng)過過渡區(qū)域32時，上部的第一干涉儀21過渡至下一塊平面鏡31(圖中所示平面鏡2)，而下部的第二干涉儀22仍然與前一塊平面鏡31(圖中所示平面鏡1)對應(yīng)，由于相鄰兩個平面鏡31之間存在縫隙，此時第一干涉儀21已經(jīng)過縫隙，因此其讀數(shù)失效，繼續(xù)由第二干涉儀22提供位置信息，并用第二干涉儀22提供的位置信息更新第一干涉儀21的零位基準(zhǔn)；

如圖5c所示，當(dāng)下部的第二干涉儀22過渡至下一塊平面鏡31(圖中所示平面鏡2)時，第二干涉儀22讀數(shù)失效，此時由補正后的第一干涉儀21提供位置信息給載物臺10；

如圖5d所示，當(dāng)激光干涉儀20經(jīng)過下一個過渡區(qū)域32時，上部的第一干涉儀21仍然與第二個平面鏡31(圖中所示平面鏡2)對應(yīng)，而下部的第二干涉儀22過渡至后一塊平面鏡31(圖中所示平面鏡3)，此時由第一干涉儀21提供位置信息更新第二干涉儀22的零位基準(zhǔn)，待第一干涉儀21過渡至圖示中平面鏡3時，改為更新后的第二干涉儀22提供位置信息給載物臺10；

依照上述的方式循環(huán)，直至第一長條鏡30測量完畢。

應(yīng)用上述方法，既解決了由于長條鏡過長導(dǎo)致的加工難度和加工成本過高的問題，同時避免了平面鏡31拼接導(dǎo)致的拼接誤差對測量精度的影響。

實施例二

較佳地，請重點參考圖6和圖7，所述第一長條鏡30由多個長方形的平面鏡31沿水平方向拼接而成，所述第一干涉儀21和第二干涉儀22左右分布，過渡區(qū)域32的寬度至少為兩倍第一干涉儀21與第二干涉儀22之間的距離。在本實施例中，隨著載物臺10的移動，第二干涉儀22先過渡至下一個平面鏡31上，此時由第一干涉儀21提供位置信息，同時更新第二干涉儀22的零位基準(zhǔn)；第一干涉儀21和第二干涉儀22均移動至下一個平面鏡31后，由第二干涉儀22提供位置信息，同時更新第一干涉儀21的零位基準(zhǔn)；依次循環(huán)，完成整個第一長條鏡30的測量。

請重點參考圖8a至圖8c，本實施例提供的干涉儀測量裝置的控制過程為：

如圖8a所示，左邊的第一干涉儀21和右邊的第二干涉儀22均入射至同一塊平面鏡31(圖中所示平面鏡1)，此時選取第一干涉儀21提供位置信息；

如圖8b所示，當(dāng)?shù)谝桓缮鎯x21和第二干涉儀22均入射至過渡區(qū)域32時，第二干涉儀22過渡至下一塊平面鏡31(圖中所示平面鏡2)，而第一干涉儀21仍然與前一塊平面鏡31(圖中所示平面鏡1)對應(yīng)，此時第二干涉儀22失效，且當(dāng)?shù)诙缮鎯x22入射至平面鏡31(圖中平面鏡2)上的歸零點位33時，由第一干涉儀21提供位置信息及相鄰兩個平面鏡31(圖中平面鏡1與平面鏡2)的面型非線性差異去修正第二干涉儀22，更新第二干涉儀22的零位基準(zhǔn)；

如圖8c所示，當(dāng)?shù)谝桓缮鎯x21也過渡至下一塊平面鏡31(圖中所示平面鏡2)時，第一干涉儀21讀數(shù)失效，此時由修正后的第二干涉儀22提供位置信息給載物臺10，并由第二干涉儀22提供位置信息更新第一干涉儀21的零位基準(zhǔn)，待第二干涉儀22過渡至圖示中平面鏡3時，改為更新后的第一干涉儀21提供位置信息給載物臺10；

依照上述的方式循環(huán)，直至第一長條鏡30測量完畢。

實施例三

較佳地，請重點參考圖9，本實施例與實施例一的區(qū)別在于：本發(fā)明提供的干涉儀測量裝置還包括45°平面鏡40和第二平面鏡50，所述45°平面鏡40設(shè)置于所述第一長條鏡30的下方，且所述45°平面鏡40與第一長條鏡30的夾角為135°，與第二平面鏡50之間的夾角為45°，所述激光干涉儀20發(fā)出的一部分光入射至所述45°平面鏡40，經(jīng)所述45°平面鏡40反射后入射至所述第二平面鏡50，之后光束沿原路返回，此處，所述45°平面鏡40采用實施例一所述的拼接方式延展其測量行程，本實施例可以在測量載物臺10水平向自由度的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步測量載物臺10的垂向自由度。

實施例四

本實施例與實施例三的區(qū)別在于：本實施例所述45°平面鏡40采用實施例二所述的拼接方式延展其測量行程。

綜上所述，本發(fā)明提供的干涉儀測量裝置及其控制方法，該裝置包括載物臺10、激光干涉儀20以及安裝于所述載物臺10側(cè)面的測量鏡(為第一長條鏡30 和/或45°平面鏡40)，所述測量鏡由多個平面鏡31沿水平方向拼接而成，所述激光干涉儀20包括第一干涉儀21和第二干涉儀22，當(dāng)所述載物臺10移動，使激光干涉儀20發(fā)出的光對應(yīng)入射至所述過渡區(qū)域32時，所述第一干涉儀21和第二干涉儀22發(fā)出的光分別對應(yīng)入射至所述過渡區(qū)域32中的兩個平面鏡31上，并由所述第一干涉儀21和所述第二干涉儀22交替提供位置信息給所述載物臺10。本發(fā)明中，利用多個平面鏡31的拼接，同時配合兩個干涉儀交替更新零位基準(zhǔn)，來延展載物臺10在水平面上的測量行程。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包括這些改動和變型在內(nèi)。