專(zhuān)利名稱(chēng)：低走離干涉儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低走離(low walk-off)干涉儀。
背景技術(shù)：
平面反射鏡干涉儀可以測(cè)量物體(例如晶片處理系統(tǒng)中的精密工作臺(tái))的位置和/或方向。對(duì)于這些用途，通常將平面反射鏡安裝在待測(cè)工作臺(tái)上，干涉儀對(duì)一個(gè)或多個(gè)測(cè)量光束進(jìn)行導(dǎo)向以使之從平面反射鏡反射。每個(gè)測(cè)量光束通常對(duì)應(yīng)于單獨(dú)的測(cè)量通道，并與相應(yīng)的參考光束合并，用于進(jìn)行產(chǎn)生測(cè)量結(jié)果的信號(hào)處理。為了減小測(cè)量光束與相應(yīng)的參考光束之間的角度間隔，某些干涉儀(通常稱(chēng)為“二次通過(guò)型”干涉儀，doublepass interferometer)采用后向反射器將每個(gè)測(cè)量光束定向回去，用于在干涉儀將測(cè)量光束和參考光束合并之前從平面反射鏡進(jìn)行第二次反射。這些雙程干涉儀實(shí)際上將測(cè)量光束的程長(zhǎng)加倍，這樣可能具有一些缺點(diǎn)。
對(duì)工作臺(tái)或其他物體的位置和方向進(jìn)行測(cè)量的干涉儀系統(tǒng)經(jīng)常需要測(cè)量多個(gè)自由度。例如，剛性三維物體通常具有六個(gè)獨(dú)立自由度，即表示相對(duì)于X軸、Y軸和Z軸位置的X、Y和Z坐標(biāo)，以及與物體圍繞X軸、Y軸和Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的滾轉(zhuǎn)角、偏轉(zhuǎn)角和俯仰角。通常，測(cè)量軸中至少兩個(gè)(例如Y軸和Z軸)限定了下述方向，該方向至少具有與干涉儀光學(xué)器件和測(cè)量反射鏡之間的間隔相垂直的分量。因此，對(duì)物體的所有自由度進(jìn)行測(cè)量的干涉儀系統(tǒng)經(jīng)常在工作臺(tái)附近的多個(gè)位置采用多個(gè)測(cè)量反射鏡和干涉儀光學(xué)器件。
已經(jīng)開(kāi)發(fā)了對(duì)垂直于光學(xué)器件-反射鏡間隔的位移進(jìn)行測(cè)量的干涉儀系統(tǒng)，以防干涉儀光學(xué)器件與其他處理系統(tǒng)元件(例如投影鏡頭)發(fā)生干涉。例如，美國(guó)專(zhuān)利No.6,020,964和No.6,650,419描述了能夠?qū)ぷ髋_(tái)相對(duì)于投影鏡頭的高度進(jìn)行測(cè)量的干涉儀系統(tǒng)。在這樣的系統(tǒng)中，安裝在工作臺(tái)上的反射器將來(lái)自水平入射路徑(例如沿X軸)的測(cè)量光束反射到垂直路徑(例如沿Z軸)。安裝在工作臺(tái)上方的反射器將垂直方向的測(cè)量光束反射回工作臺(tái)上的反射器，測(cè)量光束在該處重新定向到返回干涉儀光學(xué)器件的水平回程。因此，測(cè)量光束總的多普勒頻移指示了沿著具有水平分量和垂直分量的路徑的運(yùn)動(dòng)。單獨(dú)的測(cè)量通道可以對(duì)運(yùn)動(dòng)的水平分量進(jìn)行測(cè)量，從而可以求出垂直分量或高度的測(cè)量結(jié)果。
每個(gè)被測(cè)自由度的動(dòng)態(tài)范圍通常會(huì)受到反射鏡轉(zhuǎn)動(dòng)(例如滾轉(zhuǎn)、偏轉(zhuǎn)和俯仰)的限制，這種轉(zhuǎn)動(dòng)可能使測(cè)量光束偏轉(zhuǎn)，造成反射的測(cè)量光束“走離”與參考光束重新合并所需的路徑?？山邮艿淖唠x量(以及相應(yīng)的測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍)通常取決于光束半徑w以及從干涉儀光學(xué)器件延伸到測(cè)量反射鏡的光程長(zhǎng)L。例如，在對(duì)沿著干涉儀光學(xué)器件與測(cè)量反射鏡間隔的平動(dòng)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，傳統(tǒng)二次通過(guò)型干涉儀的動(dòng)態(tài)范圍通常約為w/4L弧度。因?yàn)樾枰獪y(cè)量并減去水平分量，所以美國(guó)專(zhuān)利No.6,020,964和No.6,650,419中描述的高度測(cè)量普遍要至少受到類(lèi)似的動(dòng)態(tài)范圍限制。為了獲得大的動(dòng)態(tài)范圍，傳統(tǒng)干涉儀需要較寬的光束和/或光學(xué)器件與被測(cè)物體之間間距較短。大光束寬度和短間距經(jīng)常難以符合包括晶片處理設(shè)備在內(nèi)的許多系統(tǒng)的空間和功能要求。此外，容納較大光束增大了干涉儀中光學(xué)元件的尺寸和成本。
考慮到現(xiàn)有干涉儀的這些局限，希望有一種系統(tǒng)和方法能夠提高采用平面反射鏡干涉儀進(jìn)行測(cè)量的動(dòng)態(tài)范圍，而不需要大的光學(xué)元件或短的間距。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，采用第一測(cè)量通道和第二測(cè)量通道，干涉儀對(duì)于沿垂直和水平方向的測(cè)量可以獲得大的動(dòng)態(tài)范圍，其中第一測(cè)量通道對(duì)于包括分別與光學(xué)器件-物體間隔平行和垂直的分量的路徑進(jìn)行的測(cè)量具有大的動(dòng)態(tài)范圍，第二測(cè)量通道只對(duì)垂直分量的測(cè)量提供了大的動(dòng)態(tài)范圍。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，干涉儀系統(tǒng)可以對(duì)剛性物體(例如處理設(shè)備中采用的工作臺(tái))所有六個(gè)自由度的測(cè)量獲得大的動(dòng)態(tài)范圍。


圖1示出了一種包括干涉儀的系統(tǒng)，所述干涉儀可以在水平和垂直方向進(jìn)行測(cè)量，并允許物體方向有大的動(dòng)態(tài)范圍。
圖2是一種包括干涉儀的系統(tǒng)的俯視圖，所述干涉儀可以測(cè)量剛性物體的所有六個(gè)自由度。
圖3A是另一種包括干涉儀的實(shí)施例的側(cè)視圖，所述干涉儀可以在水平和垂直方向進(jìn)行測(cè)量，并允許物體方向有大的動(dòng)態(tài)范圍。
圖3B示出了用于圖3A的系統(tǒng)中所產(chǎn)生的光束的測(cè)量反射器和反射區(qū)域。
圖4A和圖4B分別是包括干涉儀的一種實(shí)施例的側(cè)視圖和俯視圖，所述干涉儀可以對(duì)滾轉(zhuǎn)角和水平運(yùn)動(dòng)進(jìn)行測(cè)量，并允許物體方向有大的動(dòng)態(tài)范圍。
圖4C示出了用于圖4A和圖4B的系統(tǒng)中所產(chǎn)生的光束的測(cè)量反射器和反射區(qū)域。
圖5A和圖5B分別是包括干涉儀的一種實(shí)施例的側(cè)視圖和俯視圖，所述干涉儀可以對(duì)繞兩個(gè)垂直軸的角度進(jìn)行測(cè)量，并允許物體方向有大的動(dòng)態(tài)范圍。
圖5C示出了用于圖5A和圖5B的系統(tǒng)中所產(chǎn)生的光束的測(cè)量反射器和反射區(qū)域。
不同的附圖中，采用相同的標(biāo)號(hào)來(lái)表示相同或相似的項(xiàng)。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，采用第一測(cè)量通道和第二測(cè)量通道，干涉儀對(duì)于沿垂直和水平方向的測(cè)量可以獲得大的動(dòng)態(tài)范圍，其中第一測(cè)量通道對(duì)于包括分別與光學(xué)器件-物體間隔平行和垂直的分量的路徑進(jìn)行的測(cè)量具有大的動(dòng)態(tài)范圍，第二測(cè)量通道只對(duì)垂直分量的測(cè)量提供了大的動(dòng)態(tài)范圍。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，干涉儀系統(tǒng)可以對(duì)剛性物體(例如處理設(shè)備中采用的工作臺(tái))所有六個(gè)自由度的測(cè)量獲得大的動(dòng)態(tài)范圍。
圖1圖示了包括干涉儀光學(xué)器件110的系統(tǒng)100，用于對(duì)物體的水平和垂直平動(dòng)進(jìn)行測(cè)量。在圖示的實(shí)施例中，系統(tǒng)100是光刻設(shè)備的一部分，被測(cè)物體是工作臺(tái)120，該工作臺(tái)用于將工件(例如半導(dǎo)體晶片125)相對(duì)于投影鏡頭130進(jìn)行定位。干涉儀光學(xué)器件110優(yōu)選地相對(duì)于投影鏡頭130具有固定位置。為了進(jìn)行光刻，工作臺(tái)120和/或用于投影鏡頭130的定位系統(tǒng)(未示出)必須能夠?qū)⒕?25相對(duì)于投影鏡頭130的光軸進(jìn)行精確定位，以使投影鏡頭130可以將期望的圖樣投影到晶片125的正確區(qū)域上。此外，工作臺(tái)120或用于投影鏡頭130的聚焦系統(tǒng)可以控制或適應(yīng)晶片125與投影鏡頭130之間的間隔，以便投影出聚焦清晰的圖樣。本領(lǐng)域技術(shù)人員明白，對(duì)晶片處理系統(tǒng)中工作臺(tái)120的測(cè)量?jī)H僅是干涉儀系統(tǒng)的一種示例性應(yīng)用，與此處所述相似的干涉儀可以更普遍地測(cè)量各種系統(tǒng)中的各種物體。
干涉儀光學(xué)器件110接收來(lái)自光源112的輸入光束IN并產(chǎn)生三個(gè)光束152、154和156，這些光束一開(kāi)始沿X方向?qū)蚬ぷ髋_(tái)120。如下面進(jìn)一步說(shuō)明的，光束152和154用于第一大動(dòng)態(tài)范圍測(cè)量通道，該測(cè)量通道對(duì)工作臺(tái)120沿Z方向的平動(dòng)進(jìn)行測(cè)量，光束156用于第二大動(dòng)態(tài)范圍測(cè)量通道，該測(cè)量通道用于進(jìn)行沿Z和X方向具有分量的測(cè)量。用來(lái)自第一測(cè)量通道的測(cè)量結(jié)果除掉用第二測(cè)量通道測(cè)得的X和Z組合運(yùn)動(dòng)中的Z分量，可以對(duì)X方向的平動(dòng)得到大的動(dòng)態(tài)范圍。
圖示的實(shí)施例中，干涉儀光學(xué)器件110包括分束光學(xué)器件113、偏振分束器(PBS)114、偏振態(tài)改變?cè)缢姆种徊ㄆ?QWP)115和116、旋轉(zhuǎn)反射鏡117以及參考反射器118。光源112將光束IN導(dǎo)向分束光學(xué)器件113中，后者產(chǎn)生兩個(gè)分離的光束IN1和IN2，對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)100的兩個(gè)測(cè)量通道。或者，可以用兩個(gè)獨(dú)立的光源直接產(chǎn)生輸入光束IN1和IN2。
在一種干涉儀110實(shí)施例中，每個(gè)輸入光束IN、IN1和IN2是外差光束，具有第一分量和第二分量，第一分量具有第一頻率F1和第一線(xiàn)偏振態(tài)，第二分量具有第二頻率F2和垂直于第一線(xiàn)偏振態(tài)的第二線(xiàn)偏振態(tài)。許多光源都能夠產(chǎn)生具有期望特性的外差光束。例如，光源112可以是激光器，它通過(guò)塞曼分裂和/或利用聲光調(diào)制器(AOM)在頻率F1和F2之間產(chǎn)生期望的差別。已知的或可以開(kāi)發(fā)出的其他外差光束源也可以適用。或者，光源112可以是長(zhǎng)相干長(zhǎng)度的單頻激光器，其中，所需的相干長(zhǎng)度取決于例如測(cè)量光束156和與之相聯(lián)系的參考光束158的光程長(zhǎng)之間的差?？梢?xún)?yōu)選采用外差光束，因?yàn)槭褂脝晤l光束的干涉儀通常需要對(duì)相位進(jìn)行多次測(cè)量以消除光束功率波動(dòng)的影響。
圖示實(shí)施例中的分束光學(xué)器件113為干涉儀系統(tǒng)100的第一和第二測(cè)量通道分別產(chǎn)生通道輸入光束IN1和IN2。對(duì)于分束光學(xué)器件113，優(yōu)選為非偏振分束，以使通道輸入光束IN1和IN2具有與來(lái)自光源112的輸入光束IN一樣的偏振和頻率特性。特別是，輸入光束IN以及通道光束IN1和IN2可以都是外差光束，并具有正交偏振的單獨(dú)的頻率分量。下面將對(duì)采用外差光束的一種示例性實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明以提供具體示例。但是，應(yīng)當(dāng)明白，這種說(shuō)明意在舉例而非限制。
PBS 114根據(jù)偏振態(tài)對(duì)輸入光束IN1的分量進(jìn)行分離以產(chǎn)生光束152和154，并類(lèi)似地根據(jù)偏振態(tài)對(duì)輸入光束IN2的分量進(jìn)行分離以產(chǎn)生光束156和158。因此，光束152和154具有正交線(xiàn)偏振態(tài)，光束156和158也如此。當(dāng)輸入光束IN1和IN2是外差光束時(shí)，輸入光束和PBS 114的偏振軸方向使得偏振分束將每個(gè)輸入光束IN1和IN2的頻率分量分開(kāi)。因此，在示例性實(shí)施例中，光束152、154、156和158是單頻光束。在圖示的實(shí)施例中，PBS 114使得測(cè)量光束156具有PBS 114透射的線(xiàn)偏振態(tài)，而參考光束158一開(kāi)始具有PBS 114反射的線(xiàn)偏振態(tài)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，干涉儀光學(xué)器件110的可替換實(shí)施例可以采用一開(kāi)始在PBS 114中被反射的光束作為測(cè)量光束，用一開(kāi)始在PBS中透射的光束作為參考光束。另外，盡管圖示的實(shí)施例示出了PBS 114具有夾在直角棱鏡之間的薄偏振膜，但是PBS 114也可以采用其他結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如可以進(jìn)行PBS 114所需的分束和合并功能的雙折射光學(xué)元件。此外，在采用單色輸入光束的實(shí)施方式中，PBS 114可以由非偏振分束器取代。
系統(tǒng)100可以對(duì)工作臺(tái)沿水平的X方向和垂直的Z方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行監(jiān)視。對(duì)于垂直測(cè)量，第一測(cè)量通道使用測(cè)量反射器140，該反射器在工作臺(tái)120上提供了反射刻面142和144，刻面142與工作臺(tái)120的側(cè)面形成的角度和刻面144與工作臺(tái)120的該側(cè)面形成的角度互補(bǔ)，工作臺(tái)120的所述側(cè)面名義上垂直于X軸。干涉儀光學(xué)器件110將光束152和154定向?yàn)榇┻^(guò)QWP 115分別由刻面142和144反射?？堂?42和144將各光束152和154定向到相應(yīng)的波羅棱鏡146和148，所述波羅棱鏡定向?yàn)槭构馐?52和154返回反射器140。當(dāng)工作臺(tái)120沒(méi)有傾斜時(shí)，光束152和154返回相應(yīng)刻面142和144的路徑與分別入射到波羅棱鏡146和148上的路徑平行，但在Y方向上有偏移。
返回光束152由刻面142再次反射，穿過(guò)QWP 115，由旋轉(zhuǎn)反射鏡117反射，并再次進(jìn)入PBS 114。返回光束154由刻面144再次反射，穿過(guò)QWP 115，并直接重新進(jìn)入PBS 114。兩次穿過(guò)QWP 115實(shí)際上將每個(gè)光束152和154的線(xiàn)偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)了90°，使得PBS透射返回光束152并反射返回光束154，以形成進(jìn)入檢測(cè)器系統(tǒng)160的第一輸出光束OUT1。
在圖示結(jié)構(gòu)中，沿X方向運(yùn)動(dòng)的工作臺(tái)造成的多普勒頻移對(duì)于兩光束152和154的路徑是一樣的，但是工作臺(tái)120在Z方向的運(yùn)動(dòng)在光束152中造成的多普勒頻移與在光束154中造成的多普勒頻移相反。因此，當(dāng)光束152和154合并到光束OUT1中時(shí)，光束152和154的頻率差造成的拍頻取決于多普勒頻移之差，從而指示了工作臺(tái)120在Z方向的運(yùn)動(dòng)。應(yīng)當(dāng)明白，包括反射器140在內(nèi)的干涉儀系統(tǒng)可以繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使用反射器140進(jìn)行的測(cè)量不再是沿垂直的Z方向，而可以沿著是垂直于干涉儀110與工作臺(tái)120之間間隔的任何方向。
檢測(cè)器系統(tǒng)160對(duì)輸出光束OUT1進(jìn)行測(cè)量或分析，以確定工作臺(tái)120在Z方向的位移。在一種示例性實(shí)施例中，檢測(cè)器系統(tǒng)160測(cè)量光束152與154的頻率之差，然后可以用這個(gè)差來(lái)確定多普勒頻移的差，并從而確定工作臺(tái)120沿Z方向的垂直速度或位移。在光束152和154一開(kāi)始就具有頻率F1和F2的外差干涉儀中，返回光束會(huì)具有取決于多普勒頻移的頻率F1’和F2’，產(chǎn)生所述多普勒頻移可能是當(dāng)工作臺(tái)120運(yùn)動(dòng)時(shí)，從各刻面142和144的反射造成的。如上所述，刻面142和144的角度是使得工作臺(tái)120的X方向或Y方向運(yùn)動(dòng)對(duì)于兩光束152和154造成相同的多普勒頻移，而Z方向運(yùn)動(dòng)在光束152和154中造成相反的多普勒頻移。因此，工作臺(tái)120的水平運(yùn)動(dòng)不改變返回光束152與154之間的頻率差F1’-F2’，而垂直運(yùn)動(dòng)改變頻率差F1’-F2’。檢測(cè)器系統(tǒng)160中的傳統(tǒng)廣檢測(cè)器和電子器件可以接收輸出光束OUT1，并產(chǎn)生具有拍頻F1’-F2’的電子信號(hào)。類(lèi)似地，通過(guò)對(duì)部分輸入光束IN或IN1的直接測(cè)量，可以產(chǎn)生具有拍頻F1-F2的參考電子信號(hào)。
檢測(cè)器系統(tǒng)160的一種示例性實(shí)施例還包括鑒相電路，鑒相電路測(cè)量具有頻率F1’-F2’的拍信號(hào)相對(duì)于具有頻率F1-F2的參考拍信號(hào)的相位。相對(duì)相位改變指示了拍頻F1’-F2’與F1-F2不同，并允許對(duì)輸出光束OUT1中指示了Z方向速度的凈多普勒頻移進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于所確定的速度分量進(jìn)行積分就表示沿Z方向的平移。
用光束152和154對(duì)Z方向平移進(jìn)行的測(cè)量可以容許工作臺(tái)120的轉(zhuǎn)動(dòng)有大的動(dòng)態(tài)范圍。特別是，波羅棱鏡146和148是用于工作臺(tái)120繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的后向反射器。工作臺(tái)120繞Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)于光束152和154有相同的影響。工作臺(tái)120繞X軸的轉(zhuǎn)動(dòng)造成的影響被波羅棱鏡146和148抵消，通過(guò)選擇反射器142與144之間的小角度也可以使之減至最小。第一測(cè)量通道還具有比傳統(tǒng)二次通過(guò)型測(cè)量通道的光程長(zhǎng)更短的光程長(zhǎng)，使得第一測(cè)量通道比二次通過(guò)型干涉儀有更好的動(dòng)態(tài)范圍。題為“System andMethod of using a Side-Mounted Interferometer to Acquire PositionInformation”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)NO.2005/0185193還說(shuō)明了類(lèi)似的和其他適合的系統(tǒng)，這些系統(tǒng)對(duì)于測(cè)量物體的垂直平動(dòng)具有大動(dòng)態(tài)范圍。
干涉儀光學(xué)器件110還為第二測(cè)量通道產(chǎn)生測(cè)量光束156。在圖示的實(shí)施例中，測(cè)量光束156是輸入光束IN2穿過(guò)PBS 114的分量。測(cè)量光束156一開(kāi)始沿X方向穿過(guò)QWP 115行進(jìn)到安裝在工作臺(tái)120上的反射器170。反射器170優(yōu)選為恒偏向棱鏡(例如五角棱鏡)，并將光束156導(dǎo)向安裝結(jié)構(gòu)134上的反射器132，該安裝結(jié)構(gòu)134可以相對(duì)于投影鏡頭130固定。在一種示例性實(shí)施例中，反射器170是五角棱鏡，它具有沿圖1中Y方向延伸的頂邊、與垂直方向標(biāo)稱(chēng)夾角22.5°的反射表面172以及與水平方向標(biāo)稱(chēng)夾角22.5°的反射表面174；反射器132是具有沿X方向延伸的頂邊的模壓波羅棱鏡?；蛘撸部梢允褂脤⒐馐?56彎折90度的任何恒偏向棱鏡或反射器。反射器132的定向和定位使得對(duì)于工作臺(tái)120的任何可能位置，都可以將測(cè)量光束156反射回反射器170。然后，反射器170使測(cè)量光束156穿過(guò)QWP 115返回PBS 114。測(cè)量光束156從工作臺(tái)120的反射造成的多普勒頻移具有工作臺(tái)120在X方向和Z方向的運(yùn)動(dòng)引起的分量，兩次穿過(guò)QWP 115改變了光束156的偏振態(tài)，使返回光束156從PBS 114反射并形成第二測(cè)量通道所用的輸出光束OUT2的一部分。
參考光束158也用于第二測(cè)量通道，它的光路一直留在干涉儀光學(xué)器件110中，直到參考光束158與測(cè)量光束156在輸出光束OUT2中合并。特別是，參考光束158一開(kāi)始在PBS 114中反射到下述路徑，即，穿過(guò)QWP 116通向參考反射器118。參考反射器118可以是波羅棱鏡或其他反射器，所述其他反射器產(chǎn)生的反射光束具有與反射器132造成的偏移相匹配的偏移，參考反射器118使參考光束158穿過(guò)QWP 116返回PBS 114，之后，參考光束158穿過(guò)PBS 114形成輸出光束OUT2的一部分。
當(dāng)測(cè)量光束156與參考光束158合并時(shí)，造成的拍頻改變指示了由測(cè)量光束156從工作臺(tái)120反射所造成的總的多普勒頻移。檢測(cè)器系統(tǒng)160可以采用與獲得對(duì)于第一測(cè)量通道的凈多普勒頻移相同的方式，確定第二測(cè)量通道的總的多普勒頻移。如上所述，總的多普勒頻移是與工作臺(tái)120在X方向的運(yùn)動(dòng)相關(guān)的多普勒頻移和與工作臺(tái)120在Z方向的運(yùn)動(dòng)相關(guān)的多普勒頻移之和。使光束156與158之間的相位差最大的工作臺(tái)120運(yùn)動(dòng)方向平行于下述矢量，該矢量在X正方向和Z負(fù)方向上的分量相等。但是，由于第一測(cè)量通道產(chǎn)生了對(duì)于Z方向運(yùn)動(dòng)的測(cè)量結(jié)果，所以可以將來(lái)自?xún)蓚€(gè)測(cè)量通道的信息合并以測(cè)量X方向的運(yùn)動(dòng)。
第二測(cè)量通道可以進(jìn)行大動(dòng)態(tài)的測(cè)量，因?yàn)閷?duì)于工作臺(tái)120繞Y軸的大范圍俯仰運(yùn)動(dòng)，反射器170(例如五角棱鏡)可以為光束158提供比較恒定的垂直路徑，類(lèi)似地，波羅棱鏡170用作后向反射器對(duì)工作臺(tái)120繞X軸的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。另外，波羅棱鏡132對(duì)于工作臺(tái)120繞X軸和Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)都進(jìn)行補(bǔ)償。此外，第二測(cè)量通道的光程長(zhǎng)通常短于傳統(tǒng)二次通過(guò)型干涉儀的光程長(zhǎng)，給系統(tǒng)100的第二測(cè)量通道帶來(lái)了更好的動(dòng)態(tài)范圍。在美國(guó)專(zhuān)利No.6,650,419中，可以找到對(duì)適用于系統(tǒng)100第二測(cè)量通道的某些干涉儀系統(tǒng)的操作以及可替換實(shí)施例的進(jìn)一步說(shuō)明。通過(guò)對(duì)來(lái)自第一和第二測(cè)量通道的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行合并所得的沿X軸的水平運(yùn)動(dòng)測(cè)量結(jié)果對(duì)于工作臺(tái)120的轉(zhuǎn)動(dòng)具有大的動(dòng)態(tài)范圍，因?yàn)閮蓚€(gè)測(cè)量通道都容許工作臺(tái)120的轉(zhuǎn)動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，干涉儀系統(tǒng)可以對(duì)物體(例如晶片工作臺(tái))的六個(gè)自由度的測(cè)量提供大動(dòng)態(tài)范圍。通常，通過(guò)從被測(cè)物體附近的不同位置進(jìn)行測(cè)量來(lái)使六自由度測(cè)量簡(jiǎn)化。例如，圖2示出的系統(tǒng)200在被測(cè)的工作臺(tái)220周?chē)膫€(gè)位置處具有干涉儀系統(tǒng)300、300’、400和500。這種實(shí)施例是一種光刻系統(tǒng)，干涉儀系統(tǒng)300、300’、400和500相對(duì)于投影鏡頭230具有固定位置。工作臺(tái)220根據(jù)需要而運(yùn)動(dòng)，以將晶片225相對(duì)于投影鏡頭230進(jìn)行定位和定向。反射器330、330’和430可以安裝在工作臺(tái)220上方或下方，并用于測(cè)量工作臺(tái)220的垂直運(yùn)動(dòng)。
處理器250可以是一般意義上執(zhí)行適當(dāng)軟件的計(jì)算機(jī)，處理器250可以綜合來(lái)自一個(gè)或多個(gè)干涉儀系統(tǒng)300、300’、400或500不同通道的測(cè)量結(jié)果來(lái)確定具體的測(cè)量結(jié)果，例如，如上所述根據(jù)與X-Z測(cè)量結(jié)果和Z測(cè)量結(jié)果分別對(duì)應(yīng)的信號(hào)來(lái)確定X測(cè)量結(jié)果。處理器250還可以對(duì)來(lái)自各個(gè)干涉儀系統(tǒng)300、300’、400和500的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行綜合，從而精確地確定轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量結(jié)果，下文中會(huì)進(jìn)一步說(shuō)明。
系統(tǒng)200的一種示例性實(shí)施例中，干涉儀系統(tǒng)300用于測(cè)量沿圖2中X方向的水平運(yùn)動(dòng)和沿Z方向的垂直運(yùn)動(dòng)。如上所述，圖1的干涉儀系統(tǒng)100可以對(duì)水平和垂直運(yùn)動(dòng)都進(jìn)行測(cè)量，并可以用于系統(tǒng)300。但是，圖3A示出了干涉儀系統(tǒng)300的一種可替換實(shí)施例，它類(lèi)似于系統(tǒng)100，但是其第一測(cè)量通道采用了不同的技術(shù)來(lái)測(cè)量Z方向的位移。
干涉儀系統(tǒng)300的第一測(cè)量通道采用光源312、PBS 340、旋轉(zhuǎn)反射鏡352、第一測(cè)量反射器322、垂直移位反射器330、偏振態(tài)改變?cè)?例如QWP)354、參考反射器324、后向反射器355和檢測(cè)器系統(tǒng)362。光源312產(chǎn)生輸入光束IN1，在一種示例性實(shí)施例中，輸入光束IN1是如上所述的外差光束。PBS 340將輸入光束IN1分為測(cè)量光束372和參考光束374。圖示實(shí)施例中的測(cè)量光束372由PBS 340反射，然后由旋轉(zhuǎn)反射器352反射并沿X方向朝測(cè)量反射器322前進(jìn)。
測(cè)量反射器322是平面反射鏡，它相對(duì)于X軸傾斜(優(yōu)選為45°)安裝在工作臺(tái)220上。測(cè)量反射器322將測(cè)量光束372從水平的X方向反射到垂直的Z方向。在垂直路徑上，測(cè)量光束372遇到反射器330，在這種示例性實(shí)施例中反射器330是波羅棱鏡，具有與鏡頭130的中心對(duì)準(zhǔn)的頂邊。反射器330使測(cè)量光束372沿著垂直并在Y方向有偏移的路徑返回測(cè)量反射器322。然后，測(cè)量光束372由測(cè)量反射器322、旋轉(zhuǎn)反射鏡352和PBS 340反射，并形成去往檢測(cè)器系統(tǒng)362的輸出光束的一部分。
來(lái)自PBS 340的參考光束374穿過(guò)QWP 354并由反射器324反射。在這種示例性實(shí)施例中，反射器324是安裝在工作臺(tái)220上的平面反射鏡，與X軸標(biāo)稱(chēng)垂直。當(dāng)工作臺(tái)220沒(méi)有傾斜時(shí)，參考光束374沿同樣路徑從參考反射鏡324返回，穿過(guò)QWP 354并進(jìn)入PBS 340。開(kāi)始的兩次經(jīng)過(guò)QWP 354改變了參考光束374的偏振態(tài)，使參考光束374此后由PBS 340朝后向反射器355反射。后向反射器355優(yōu)選為波羅棱鏡，它給反射的參考光束374帶來(lái)的偏移與波羅棱鏡330帶給測(cè)量光束372的偏移相同。來(lái)自后向反射器355的參考光束374在PBS 340中反射，穿過(guò)QWP 354，第二次由反射器324反射，穿過(guò)QWP 354返回，然后穿過(guò)PBS 340，與測(cè)量光束372在去往檢測(cè)器362的輸出光束中結(jié)合。
圖3B示出了反射器322和324的區(qū)域，光束372和374在這些區(qū)域從工作臺(tái)220反射。測(cè)量光束372由測(cè)量反射器322反射兩次，每次反射都發(fā)生多普勒頻移，多普勒頻移具有與工作臺(tái)220在X方向的運(yùn)動(dòng)和工作臺(tái)220在Z方向的運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)的分量。參考光束374類(lèi)似地由工作臺(tái)220上的反射器324反射兩次，每次反射都發(fā)生多普勒頻移，多普勒頻移取決于工作臺(tái)220在X方向的速度。如果工作臺(tái)220沿Z方向運(yùn)動(dòng)，則只有光束372會(huì)產(chǎn)生多普勒頻移。工作臺(tái)220在X方向的運(yùn)動(dòng)在光束374中產(chǎn)生的多普勒頻移是光束372的兩倍，使光束372與374之間相位差最大的工作臺(tái)220運(yùn)動(dòng)方向是與下述矢量平行的方向，該矢量在X方向和Z方向具有相等的分量。測(cè)得的頻率是光束372與374之間相位差的改變率，并指示了沿著具有相等X和Z分量的矢量的速度。因?yàn)椴_棱鏡330用作對(duì)工作臺(tái)220的偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)暮笙蚍瓷淦鳎ぷ髋_(tái)220的其他轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)測(cè)量光束372和參考光束374都有影響，所以第一測(cè)量通道可以進(jìn)行大動(dòng)態(tài)范圍的測(cè)量。通常，滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)對(duì)光束372和374的影響大小不同，但是會(huì)由反射器330和355分別補(bǔ)償。題為“Interferometer for MeasuringPerpendicular Translations”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.11/205,368還對(duì)測(cè)量垂直位移的測(cè)量通道的類(lèi)似的、可適用的可替換實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明。
圖3A中干涉儀系統(tǒng)300的第二測(cè)量通道包括產(chǎn)生輸入光束IN2的光源314，但是其他的操作是以與圖1中系統(tǒng)100的第二測(cè)量通道基本相同的方式進(jìn)行的。特別是，對(duì)于干涉儀系統(tǒng)300的第二測(cè)量通道，PBS340、QWP 354、反射器326和328、波羅棱鏡330、QWP 356、波羅棱鏡357以及檢測(cè)器系統(tǒng)364可以具有與PBS 114、QWP 115、反射器172和174、波羅棱鏡132、QWP 116、參考反射器118和檢測(cè)器系統(tǒng)160相同的結(jié)構(gòu)并執(zhí)行相同的作用。對(duì)這些元件和功能的說(shuō)明見(jiàn)上文。因?yàn)楦缮鎯x系統(tǒng)300的第一測(cè)量通道對(duì)于X+Z方向的工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生最大的相位差，干涉儀系統(tǒng)300的第二測(cè)量通道對(duì)于X-Z方向的工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生最大的相位差，所以這些通道測(cè)量了XZ平面內(nèi)的兩個(gè)正交方向。因此，可以根據(jù)系統(tǒng)300中兩個(gè)通道的測(cè)量結(jié)果，以最大分辨率來(lái)計(jì)算X和Z方向的工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)。
圖2的干涉儀系統(tǒng)300’是一種示例性實(shí)施例，它還測(cè)量工作臺(tái)220的水平和垂直運(yùn)動(dòng)。但是，干涉儀系統(tǒng)300’的定位使得系統(tǒng)300與工作臺(tái)220之間的間隔沿著Y方向。與系統(tǒng)300一樣，系統(tǒng)300’可以采用例如圖1或圖3A所示類(lèi)型的干涉儀系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
干涉儀系統(tǒng)300和300’一起對(duì)工作臺(tái)進(jìn)行X、Y和Z方向的測(cè)量。系統(tǒng)300和300’對(duì)工作臺(tái)220上的不同點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，因此提供了與工作臺(tái)220的轉(zhuǎn)動(dòng)有關(guān)的某些信息。例如，工作臺(tái)220的非零偏轉(zhuǎn)角或俯仰角會(huì)造成系統(tǒng)300的Z方向測(cè)量結(jié)果與系統(tǒng)300’的Z方向測(cè)量結(jié)果不同。還可以用附加的干涉儀系統(tǒng)來(lái)測(cè)量工作臺(tái)220的轉(zhuǎn)動(dòng)，附加的干涉儀系統(tǒng)可以在與系統(tǒng)300和/或300’相同的位置，也可以在與干涉儀系統(tǒng)400和/或500的位置處。
圖4A和圖4B分別圖示了干涉儀系統(tǒng)400的側(cè)面圖和俯視圖，干涉儀系統(tǒng)400可以如圖2所示位于干涉儀系統(tǒng)300對(duì)面。在這種實(shí)施例中，干涉儀系統(tǒng)400具有對(duì)X+Z平動(dòng)進(jìn)行測(cè)量的第一測(cè)量通道和對(duì)工作臺(tái)繞Z軸的滾轉(zhuǎn)角進(jìn)行測(cè)量的第二測(cè)量通道。干涉儀系統(tǒng)400對(duì)X+Z平動(dòng)進(jìn)行測(cè)量，由此，可以用工作臺(tái)220上與干涉儀系統(tǒng)300的測(cè)量點(diǎn)相對(duì)的點(diǎn)處的Z方向平動(dòng)、以及由系統(tǒng)300和400確定的Z測(cè)量結(jié)果來(lái)確定工作臺(tái)220的俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)。此外，對(duì)干涉儀系統(tǒng)300’的Z方向測(cè)量結(jié)果以及系統(tǒng)300和400的Z方向測(cè)量結(jié)果進(jìn)行綜合，可以確定繞X軸的偏轉(zhuǎn)角，其中干涉儀300’測(cè)量的是與系統(tǒng)300和400所測(cè)量的點(diǎn)在Y方向有偏移的點(diǎn)。因此，系統(tǒng)300、300’和400足以測(cè)量工作臺(tái)220的六個(gè)自由度(例如X、Y、Z、俯仰、滾轉(zhuǎn)和偏轉(zhuǎn))。
干涉儀系統(tǒng)400的第一測(cè)量通道使用光源412、PBS 442、旋轉(zhuǎn)反射鏡456、測(cè)量反射器422、波羅棱鏡430、偏振態(tài)改變?cè)?即QWP)452、參考反射器454和檢測(cè)器系統(tǒng)462，它們可以與圖3A的光源312、PBS340、旋轉(zhuǎn)反射鏡353、測(cè)量反射器322、波羅棱鏡330、QWP 354、參考反射器355和檢測(cè)器系統(tǒng)362分別有相同的結(jié)構(gòu)和操作?；蛘?，干涉儀系統(tǒng)400可以用圖1中系統(tǒng)100的第一測(cè)量通道所用的上述結(jié)構(gòu)和技術(shù)來(lái)測(cè)量Z方向的運(yùn)動(dòng)。兩種實(shí)施例中的任一種都給Z方向測(cè)量帶來(lái)了大動(dòng)態(tài)范圍，因?yàn)椴捎糜上到y(tǒng)300和400進(jìn)行的Z方向測(cè)量來(lái)進(jìn)行俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)的測(cè)量對(duì)于工作臺(tái)220的傾斜有高的容限。另外，系統(tǒng)300和400在工作臺(tái)220的相對(duì)端進(jìn)行Z方向測(cè)量使俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)Z方向測(cè)量結(jié)果之差影響最大，從而提高了測(cè)量的精確度。
圖4B最佳地圖示了干涉儀系統(tǒng)4B的第二測(cè)量通道。如圖所示，第二測(cè)量通道是角度干涉儀，它使用了光源414、PBS 444、偏振態(tài)改變?cè)?52、旋轉(zhuǎn)反射鏡458、平面反射器424和檢測(cè)器系統(tǒng)464。PBS 444將來(lái)自光源414的輸入光束分開(kāi)，產(chǎn)生一對(duì)光束YAWM和YAWR。在圖示的實(shí)施例中，光束YAWM一開(kāi)始由PBS 444反射并穿過(guò)QWP 452去往平面反射器424。然后，光束YAWM由反射器424反射，穿過(guò)QWP 452返回，并具有能穿過(guò)PBS 444的偏振態(tài)，從而形成去往檢測(cè)器464的輸出光束的一部分。光束YAWR一開(kāi)始穿過(guò)PBS 444，由旋轉(zhuǎn)反射鏡458反射，并穿過(guò)QWP 452去往平面反射器424。光束YAWR由反射器424反射，穿過(guò)QWP 452返回，因此具有在PBS 444中反射的偏振態(tài)，從而形成去往檢測(cè)器464的輸出光束的一部分。
在由反射器424反射時(shí)，光束YAWM和YAWR都發(fā)生多普勒頻移，這種頻移指示了工作臺(tái)220在X方向的速度。因此，在檢測(cè)器464處，光束YAWM和YAWR之間頻差的任何改變都指示了工作臺(tái)220上沿Y方向隔開(kāi)的點(diǎn)之間的X方向速度差，因此指示了工作臺(tái)220繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖4C所示，反射器上光束YAWM和YAWR的反射區(qū)域之間的間隔優(yōu)選為較大，以增大由滾轉(zhuǎn)造成的速度差。相反，反射器424上參考光束474的反射區(qū)域間隔和反射器422上測(cè)量光束472的反射區(qū)域間隔較小，以使工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的影響最小。
圖2的示例性實(shí)施例中系統(tǒng)200的干涉儀系統(tǒng)300、300’和400共同使X、Y、Z方向的運(yùn)動(dòng)和俯仰、滾轉(zhuǎn)、偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的測(cè)量獲得了大動(dòng)態(tài)范圍。但是，圖2的干涉儀系統(tǒng)200視情況還可包括干涉儀系統(tǒng)500，以提供冗余測(cè)量和/或提高測(cè)量的精確度。在一種實(shí)施例中，干涉儀系統(tǒng)500在工作臺(tái)220上與干涉儀系統(tǒng)300對(duì)Z方向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行測(cè)量時(shí)相對(duì)的點(diǎn)處，對(duì)Z方向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行大動(dòng)態(tài)范圍的測(cè)量。這種Z方向運(yùn)動(dòng)的測(cè)量可以用例如上面結(jié)合圖1或圖3A所說(shuō)明的類(lèi)型的結(jié)構(gòu)和過(guò)程來(lái)進(jìn)行。Z速度測(cè)量中沿Y方向大的間隔可以增大測(cè)量信號(hào)，以便對(duì)偏轉(zhuǎn)進(jìn)行精確測(cè)量。
或者，也可以用與圖4B中干涉儀系統(tǒng)400的第二測(cè)量通道類(lèi)似的角度干涉儀來(lái)對(duì)偏轉(zhuǎn)角進(jìn)行測(cè)量，但是所述角度干涉儀的定向使得在垂直于Y軸的平面反射器上的反射區(qū)域之間提供沿Z方向的間隔。圖5A和圖5B示出了干涉儀系統(tǒng)500的一種實(shí)施例，它對(duì)工作臺(tái)220的偏轉(zhuǎn)和滾轉(zhuǎn)都進(jìn)行測(cè)量。
圖5A最佳地圖示了干涉儀系統(tǒng)500的第一測(cè)量通道。在這種實(shí)施例中，第一測(cè)量通道是角度干涉儀，它與形成圖4B中干涉儀系統(tǒng)400的第二測(cè)量通道的角度干涉儀在幾何結(jié)構(gòu)上略有不同。干涉儀系統(tǒng)500中的偏轉(zhuǎn)角度干涉儀采用光源512、PBS 542、偏振態(tài)改變?cè)?例如QWP)552、平面反射器520、旋轉(zhuǎn)反射鏡554和檢測(cè)器系統(tǒng)562。PBS 542將來(lái)自光源512的輸入光束分開(kāi)，產(chǎn)生一對(duì)光束ROLLM和ROLLR。在圖示的實(shí)施例中，光束ROLLM一開(kāi)始穿過(guò)PBS 542和QWP 552去往平面反射器520、光束ROLLM由反射器520反射，穿過(guò)QWP 552返回，然后具有在PBS 542中反射的偏振態(tài)，從而形成去往檢測(cè)器562的輸出光束的一部分。光束ROLLR一開(kāi)始在PBS 542中反射，由旋轉(zhuǎn)反射鏡554反射，并穿過(guò)QWP 552去往平面反射器520。然后，光束ROLLR由反射器520反射，穿過(guò)QWP 552返回，因此具有能穿過(guò)PBS 542的偏振態(tài)，從而形成去往檢測(cè)器562的輸出光束的一部分。
由平面反射器520反射引起的光束ROLLM與ROLLR的多普勒頻移之差指示了在Z方向隔開(kāi)的點(diǎn)之間Y方向速度的差，因此指示了繞X軸的偏轉(zhuǎn)。因此，檢測(cè)器系統(tǒng)562可以對(duì)光束ROLLM與ROLLR之間頻率差的改變進(jìn)行測(cè)量，并確定工作臺(tái)220的偏轉(zhuǎn)。如圖5C所示，反射器520上光束ROLLM與ROLLR的反射區(qū)域之間的間隔應(yīng)當(dāng)盡可能大，以提高測(cè)量的精確度。
圖5B圖示了干涉儀系統(tǒng)500還可以包括第二測(cè)量通道來(lái)進(jìn)行可替換的或冗余的滾轉(zhuǎn)測(cè)量。在圖示的實(shí)施例中，第二測(cè)量通道是角度干涉儀，它與干涉儀系統(tǒng)400的第二測(cè)量通道具有不同的定向，但結(jié)構(gòu)相同。特別是，干涉儀系統(tǒng)500的第二測(cè)量通道使用光源514、PBS 544、QWP 552、測(cè)量反射器520、旋轉(zhuǎn)反射鏡556和檢測(cè)器電子器件564，這些可以與圖4B中的光源414、PBS 444、QWP 452、旋轉(zhuǎn)反射鏡458、反射器424和檢測(cè)器電子器件564具有基本相同的構(gòu)造和操作。
因此，通過(guò)在不同的子系統(tǒng)300、300’、400和500中進(jìn)行不同的測(cè)量，圖2的示例性實(shí)施例的干涉儀系統(tǒng)200可以對(duì)工作臺(tái)220的六個(gè)自由度進(jìn)行測(cè)量。但是，子系統(tǒng)可以以各種方式重新布置以便在不同系統(tǒng)中進(jìn)行不同測(cè)量，和/或完全取消子系統(tǒng)300、300’、400和500中的某些。
盡管這里公開(kāi)的內(nèi)容對(duì)系統(tǒng)和處理的具體實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但是說(shuō)明書(shū)只提供了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和處理的一些示例，這些不應(yīng)認(rèn)為是對(duì)權(quán)利要求的限制。例如，盡管上述公開(kāi)內(nèi)容集中在對(duì)多普勒頻移進(jìn)行測(cè)量以識(shí)別物體速度的干涉儀上，但是根據(jù)可替換的實(shí)施例，干涉儀可以測(cè)量相位差來(lái)直接測(cè)量距離。受益于本發(fā)明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以對(duì)所公開(kāi)實(shí)施例的特征進(jìn)行各種其他改變和組合，這些都在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種干涉儀系統(tǒng)，包括第一測(cè)量通道，所述第一測(cè)量通道提供第一信號(hào)，所述第一信號(hào)指示了沿一路徑的具有第一分量和第二分量的測(cè)量結(jié)果，所述第一分量沿著對(duì)于被測(cè)物體而言的第一方向，所述第二分量沿著對(duì)于所述被測(cè)物體而言的第二方向，所述第二方向與所述第一方向垂直；第二測(cè)量通道，所述第二測(cè)量通道提供第二信號(hào)，所述第二信號(hào)指示的測(cè)量結(jié)果至少具有沿所述第二方向的分量；以及處理系統(tǒng)，所述處理系統(tǒng)利用所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)來(lái)確定沿所述第一方向的測(cè)量結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第一測(cè)量通道包括安裝在所述物體上的第一反射器；與所述物體在所述第二方向上分開(kāi)的第二反射器；干涉儀光學(xué)器件，所述干涉儀光學(xué)器件將沿所述第一方向的測(cè)量光束導(dǎo)向所述第一反射器，所述測(cè)量光束由所述第一反射器反射到所述第二反射器，并從所述第二反射器返回所述第一反射器；檢測(cè)器系統(tǒng)，所述檢測(cè)器系統(tǒng)根據(jù)所述測(cè)量光束以及與所述測(cè)量光束有關(guān)的參考光束來(lái)產(chǎn)生所述第一信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述第一反射器和所述第二反射器各包括恒偏向棱鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述第一反射器包括五角棱鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述第二反射器包括波羅棱鏡，所述波羅棱鏡具有沿所述第一方向的頂邊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第二測(cè)量通道包括安裝在所述物體上的第一反射刻面和第二反射刻面，所述第一反射刻面與所述第二反射刻面成角度，所述第一反射刻面和所述第二反射刻面不平行于所述第一方向和所述第二方向中任一方向；干涉儀光學(xué)器件，所述干涉儀光學(xué)器件包括合束器，所述干涉儀光學(xué)器件定位成能夠?qū)ρ厮龅谝环较虻牡谝还馐M(jìn)行導(dǎo)向使之照射到所述第一反射刻面，以及對(duì)沿所述第一方向的第二光束進(jìn)行導(dǎo)向使之照射到所述第二反射刻面；檢測(cè)器系統(tǒng)，所述檢測(cè)器系統(tǒng)根據(jù)分別由所述第一和第二反射刻面反射后的所述第一和第二光束產(chǎn)生所述第二信號(hào)；以及光束控制元件，所述光束控制元件相對(duì)于所述第一和第二反射刻面定位，以操縱所述第一和第二光束到達(dá)所述檢測(cè)系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第二測(cè)量通道包括測(cè)量反射器，所述測(cè)量反射器安裝在所述物體上，其方向使得將沿所述第一方向行進(jìn)的測(cè)量光束重定向到沿所述第二方向行進(jìn)；參考反射器，所述參考反射器安裝在所述物體上，其方向使得將沿所述第一方向行進(jìn)的參考光束重定向到以相反方向返回；光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)對(duì)沿所述第一方向的所述測(cè)量光束定向，使之僅僅通過(guò)所述測(cè)量反射器一次，所述光學(xué)系統(tǒng)還對(duì)沿所述第一方向的所述參考光束定向，使之第一次通過(guò)所述參考反射器，然后第二次通過(guò)所述參考反射器；上方反射器，所述上方反射器與所述物體在所述第二方向上分開(kāi)，其位置能夠使所述測(cè)量光束定向回所述測(cè)量反射器，然后所述測(cè)量反射器將所述測(cè)量光束重定向回所述光學(xué)系統(tǒng)；以及檢測(cè)器系統(tǒng)，所述檢測(cè)器系統(tǒng)根據(jù)所述測(cè)量光束和所述參考光束產(chǎn)生所述第二信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，與所述物體沿所述第一方向分開(kāi)的第一光學(xué)系統(tǒng)對(duì)所述第一測(cè)量通道和所述第二測(cè)量通道采用的光束進(jìn)行操縱，以分別產(chǎn)生所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括第三測(cè)量通道，所述第三測(cè)量通道提供第三信號(hào)，所述第三信號(hào)指示了沿一路徑的具有第一分量和第二分量的測(cè)量結(jié)果，所述第一分量沿著第三方向，所述第二分量沿著所述第二方向，其中，所述第三方向與所述第一方向和所述第二方向垂直；以及第四測(cè)量通道，所述第四測(cè)量通道提供第四信號(hào)，所述第四信號(hào)指示的測(cè)量結(jié)果至少具有沿所述第二方向的分量，其中所述處理系統(tǒng)采用所述第三測(cè)量信號(hào)和所述第四測(cè)量信號(hào)來(lái)確定沿所述第三方向的測(cè)量結(jié)果；與所述物體沿所述第三方向分開(kāi)的第二光學(xué)系統(tǒng)對(duì)所述第三測(cè)量通道和所述第四測(cè)量通道采用的光束進(jìn)行操縱，以分別產(chǎn)生所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，沿所述第一、第二和第三方向的所述測(cè)量結(jié)果提供了所述物體的X、Z和Y方向測(cè)量結(jié)果。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，還包括第五測(cè)量通道，所述第五測(cè)量通道提供第五信號(hào)，所述第五信號(hào)指示的測(cè)量結(jié)果至少具有沿所述第二方向的分量，其中，所述第五測(cè)量通道和所述第一測(cè)量通道使用位于所述物體相對(duì)側(cè)的測(cè)量反射器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括第六測(cè)量通道，所述第六測(cè)量通道測(cè)量所述物體繞所述第二方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述物體包括工作臺(tái)，所述工作臺(tái)用于將工件在光刻系統(tǒng)中定位。
14.一種用于對(duì)物體進(jìn)行測(cè)量的方法，包括操作干涉儀系統(tǒng)中的第一測(cè)量通道，以確定沿一路徑的具有第一分量和第二分量的第一測(cè)量結(jié)果，所述第一路徑沿著對(duì)于被測(cè)物體而言的第一方向，所述第二路徑沿著與所述第一方向垂直的第二方向；操作所述干涉儀系統(tǒng)的第二測(cè)量通道，以確定第二測(cè)量結(jié)果，所述第二測(cè)量結(jié)果至少具有沿所述第二方向的分量；根據(jù)所述第一測(cè)量結(jié)果和所述第二測(cè)量結(jié)果確定沿所述第一方向的第三測(cè)量結(jié)果。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，操作所述第一測(cè)量通道的步驟包括在安裝在所述物體上并定向?yàn)閷?duì)沿所述第一方向的測(cè)量光束進(jìn)行反射的第一反射器處，將沿著所述第一方向的測(cè)量光束導(dǎo)向與所述物體在所述第二方向上分開(kāi)的第二反射器；用從所述第一和第二反射器反射之后的所述測(cè)量光束與參考光束形成合并光束；對(duì)所述合并光束進(jìn)行測(cè)量，用于對(duì)所述第一測(cè)量結(jié)果進(jìn)行確定的處理。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，操作所述第二測(cè)量通道的步驟包括將沿所述第一方向的第一光束導(dǎo)向?yàn)檎丈涞剿鑫矬w上的第一反射刻面；將沿所述第一方向的第二光束導(dǎo)向?yàn)檎丈涞降诙瓷淇堂妫渲?，所述第二反射刻面與所述第一反射刻面成角度，所述第一反射刻面和所述第二反射刻面不平行于所述第一方向或所述第二方向中任一方向；對(duì)分別由所述第一和第二刻面反射后的所述第一和第二光束的組合進(jìn)行測(cè)量。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，操作所述第二測(cè)量通道的步驟包括對(duì)沿所述第一方向的測(cè)量光束定向，使之僅僅通過(guò)所述測(cè)量反射器一次，其中，所述僅僅通過(guò)一次包括從所述物體上的第一反射器反射以及從與所述物體在所述第二方向上隔開(kāi)的第二反射器反射；對(duì)沿所述第一方向的參考光束定向，使之第一次來(lái)回通過(guò)所述物體上的第三反射器；對(duì)所述參考光束定向，使之第二次來(lái)回通過(guò)所述第三反射器；當(dāng)所述測(cè)量光束完成所述僅僅通過(guò)一次、且所述參考光束完成所述第一次和第二次通過(guò)時(shí)，對(duì)所述測(cè)量光束與所述參考光束的組合進(jìn)行測(cè)量。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種干涉儀，所述干涉儀采用第一測(cè)量通道和第二測(cè)量通道，對(duì)于沿垂直和水平方向的測(cè)量可以獲得大的動(dòng)態(tài)范圍，其中第一測(cè)量通道對(duì)于一路徑進(jìn)行的包括分別與光學(xué)器件－物體間隔平行和垂直的分量的測(cè)量具有大的動(dòng)態(tài)范圍，第二測(cè)量通道只對(duì)垂直分量的測(cè)量提供了大的動(dòng)態(tài)范圍。此外，在物體周?chē)亩鄠€(gè)位置處采用相同的技術(shù)可以使物體自由度的測(cè)量具有大的動(dòng)態(tài)范圍。
文檔編號(hào)G01B9/02GK1979086SQ200610112248
公開(kāi)日2007年6月13日 申請(qǐng)日期2006年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月9日
發(fā)明者威廉·克萊·施盧赫特爾 申請(qǐng)人:安捷倫科技有限公司