[发明专利]光栅集成精度的测量装置及方法、平面光栅尺测量系统

说明书

本发明公开了光栅集成精度的测量装置及方法、平面光栅尺测量系统，测量装置包括光束发生及接收单元、光束调整单元和集成光栅；光束调整单元包括平行分光镜和反射分光棱镜；反射分光棱镜包括透反平面和反射平面；集成光栅包括参考光栅和待测光栅；光束发生及接收单元发出光束并确定参考光栅和待测光栅的俯仰角、偏转角和旋转角；平行分光镜将光束分成两束平行光束；透反平面和反射平面将两束平行光束反射至参考光栅和待测光栅并将零级反射光束和一级衍射光束反射至平行分光镜。本发明可以提供相距较远的两束平行光，实现大间距光栅集成精度测量；还可在一套测量装置中，同时检测参考光栅和待测光栅的俯仰角、偏转角和旋转角。

技术领域

本发明实施例涉及光栅集成技术领域，尤其涉及一种光栅集成精度的测量装置及方法、平面光栅尺测量系统。

背景技术

随着集成电路朝大规模、高集成度的方向飞跃发展，光刻机的套刻精度要求也越来越高，与之相应地，获取工件台、掩模台的六自由度位置信息的精度也随之提高。

干涉仪有较高的测量精度，可达纳米量级，在光刻系统中，被运用于测量工件台、掩模台的位置。然而，目前干涉仪的测量精度几乎达到极限，同时干涉仪测量精度受周围环境影响较大，测量重复精度不高(即便环境很好，也会超过1nm)，传统干涉仪测量系统很难满足进一步提高套刻精度的要求。所以高精度、高稳定性的皮米测量方案迫切需要。

相比之下，光栅尺测量系统的光程可以做到很小，通常为几毫米，其光程和测量范围无关，因此它的测量精度对环境影响不敏感，具有测量稳定性高，结构简单，易于小型化的特点，使其在纳米测量领域占据重要的一席之地。在新一代光刻系统中已开始逐渐取代干涉仪，承担高精度、高稳定性皮米精度测量任务。

由于平面光栅尺测量系统中需要多块光栅拼接集成，要求控制光栅拼接集成精度。现有技术中光栅拼接精度的测量方法仅仅可以对光栅拼缝间隙较小的情况进行准确测量，但是对光栅拼接间隙较大的情况，无法做到准确测量。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种光栅集成精度的测量装置及方法、平面光栅尺测量系统，以解决现有技术中无法对光栅拼接间隙较大的情况进行准确测量的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种光栅集成精度的测量装置，包括光束发生及接收单元、光束调整单元和集成光栅；

所述光束调整单元包括平行分光镜和反射分光棱镜，所述反射分光棱镜位于所述平行分光镜远离所述光束发生及接收单元的一侧；所述反射分光棱镜包括透反平面和反射平面；

所述集成光栅包括参考光栅和待测光栅；

所述光束发生及接收单元用于发出光束，并接收所述参考光栅的第一零级反射光束和第一一级衍射光束，所述待测光栅的第二零级反射光束和第二一级衍射光束；根据所述第一零级反射光束和所述第二零级反射光束确定所述参考光栅和所述待测光栅的俯仰角和偏转角，根据所述第一一级衍射光束和所述第二一级衍射光束确定所述参考光栅和所述待测光栅的旋转角；

所述平行分光镜将所述光束发生及接收单元发出的光束分成两束平行光束；并将所述参考光栅的第一零级反射光束和第一一级衍射光束，所述待测光栅的第二零级反射光束和第二一级衍射光束传输至所述光束发生及接收单元；

所述透反平面将两束所述平行光束反射至所述参考光栅和所述待测光栅，并将所述参考光栅产生的第一零级反射光束以及所述待测光栅产生的第二零级反射光束反射至所述平行分光镜；所述反射平面将两束所述平行光束反射至所述参考光栅和所述待测光栅，并将所述参考光栅产生的第一一级衍射光束以及所述待测光栅产生的第二一级衍射光束反射至所述平行分光镜。

可选的，在所述集成光栅的集成平面内，所述待测光栅与所述参考光栅之间的距离为L1，其中1mm≤L1≤999mm。