[发明专利]一种用于测量运动台六自由度的装置及方法

说明书

本发明提供一种用于测量运动台六自由度的装置，包括第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜，第一反射镜与第二反射镜分别设置于运动台相邻的两个侧面，第三反射镜设置于第二反射镜所在侧面的下部且第三反射镜的反射面与第二反射镜的反射面呈钝角设置；还包括设置于运动台上的三个二维光栅尺测量读头；其中一个二维光栅测量读头沿第二反射镜所在侧面的边沿设置，另外两个二维光栅测量读头沿与第二反射镜面所在侧面相对的侧面的边沿设置；每个二维光栅尺测量读头对应一个平面光栅，二维光栅尺测量读头用于测量运动台与平面光栅间的相对位移。本发明满足使用激光干涉仪与平面光栅尺两套测量系统同时测量运动台六自由度的需求。

技术领域

本发明涉及一种测量装置，具体涉及一种满足激光干涉仪测量系统和平面光栅尺测量系统同时测量运动台六自由度的装置及方法。

背景技术

光刻技术是利用曝光的方法将掩模上的电路图案投射到涂覆于晶圆表面的光刻胶上，对光敏感的光刻胶经曝光后发生化学性变，然后经过显影、刻蚀、掺杂等工艺，最终在晶圆上形成硅基电路。光刻是集成电路制造的主要环节，光刻工艺的高低是决定芯片集成度和性能的关键。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膜台、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，在光刻机中需设置高精度的位置测量系统以保证掩膜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，由此形成闭环回路，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，在光刻机工件台系统的研发中，工件台六自由度超精密测量系统是一项关键技术。目前，满足工件台六自由度位置测量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，可以分为单频激光干涉仪和双频激光干涉仪。激光干涉仪的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。

平面光栅尺测量系统是除激光干涉仪外另一种应用十分广泛的精密位移测量系统。平面光栅尺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。相比于激光干涉仪，平面光栅尺测量系统结构简单、系统体积小，更适合应用在本身结构就比较复杂的制造装备或测量仪器中。

在研究更高精度的平面光栅尺测量系统过程中，需要一种能够满足激光干涉仪测量系统和平面光栅尺测量系统同时测量运动台六自由度的装置。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于测量运动台六自由度的装置，以解决现有技术中使用激光干涉仪测量系统和平面光栅尺测量系统不能同时测量运动台六自由度位置的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于测量运动台六自由度的装置，该装置包括第一反射镜5、第二反射镜6和第三反射镜7，所述第一反射镜与第二反射镜分别设置于运动台相邻的两个侧面，所述第三反射镜设置于第二反射镜所在侧面的下部且第三反射镜的反射面与第二反射镜的反射面呈钝角设置；