CN212806922U - 位移测量装置、掩模台测量***和光刻机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种位移测量装置、掩模台测量***和光刻机，位移测量装置包括光源、第一方向位移测量组件、第二方向位移测量组件、光探测模块和光信号处理模块，第一方向与第二方向相互垂直；光源用于发出第一测量光束和第二测量光束；第一方向位移测量组件包括相对设置的光栅和读头；读头包括两个对称设置的回射器；第二方向位移测量组件包括相对设置的干涉仪和反射元件；光探测模块用于探测第一方向位移干涉信号和第二方向位移干涉信号；光信号处理模块用于计算第一方向位移以及第二方向位移。本实用新型通过采用一维光栅与反射元件的组合，可以实现二维位移量的测量，不仅成本低、性能高，而且具有宽角度适应性，使用更加便捷。

Description

位移测量装置、掩模台测量***和光刻机

技术领域

本实用新型涉及光刻机设备技术领域，特别涉及一种位移测量装置、掩模台测量***和光刻机。

背景技术

纳米测量技术是纳米加工、纳米操控、纳米材料等领域的基础。IC产业、精密机械、微机电***等都需要高分辨率、高精度的位移传感器，以达到纳米精度定位。

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***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***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***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***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。

专利US7289212B2公开了一种运动台平面光栅测量***，该运动台平面光栅测量***包括至少一个栅格光栅，以及与其相对放置的二维测量读头。该运动台平面光栅测量***采用至少一个栅格光栅，且所述栅格光栅为二维光栅，不仅成本高，加工难度大；而且***的光功率利用率低，杂散光多。

专利CN101479832B公开了一种利用移动栅格所产生的衍射光进行干涉测量的装置，该专利公开的干涉测量装置采用移动栅格和固定栅格共同实现干涉测量，其优点是：可以减小运动台尺寸，提高运动台定位测量精度；其缺点是：运动台相对于光学***有旋转时，干涉信号质量下降，测量方案不具有宽角度适应性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种位移测量装置、掩模台测量***和光刻机，可以解决现有的位移测量装置成本高、加工难度大、光利用率低以及不具有宽角度适应性等问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种位移测量装置，包括光源、第一方向位移测量组件、第二方向位移测量组件、光探测模块和光信号处理模块，所述第一方向与所述第二方向相互垂直：

所述光源用于发出第一测量光束和第二测量光束，所述第一测量光束为两束；

所述第一方向位移测量组件包括相对设置的光栅和读头；所述读头包括两个对称设置的回射器；

所述第二方向位移测量组件包括相对设置的干涉仪和反射元件；

两束所述第一测量光束经所述读头分别入射至所述光栅并在所述光栅表面发生衍射，两束一次衍射光分别投射至对应的回射器，经所述回射器回射至所述光栅表面发生二次衍射，两束二次衍射光汇聚形成第一方向位移干涉信号；

所述第二测量光束经所述干涉仪入射至所述反射元件，经所述反射元件反射至所述干涉仪并形成第二方向位移干涉信号；

所述光探测模块用于探测所述第一方向位移干涉信号和所述第二方向位移干涉信号；

所述光信号处理模块用于根据所述第一方向位移干涉信号计算第一方向位移以及根据所述第二方向位移干涉信号计算第二方向位移。

可选的，所述反射元件为长条反射镜。

可选的，所述光栅的工作面与所述反射元件的工作面位于同一平面上。

可选的，所述回射器为角锥棱镜、直角棱镜、猫眼反射器、道威棱镜、中空回射器或光栅反射器。

可选的，所述猫眼反射器包括一透镜和一凹面反射镜，所述凹面反射镜的球心与所述透镜的中心相重合，所述透镜的焦点位于所述凹面反射镜的反射面上。

可选的，所述中空回射器包括三个相互垂直的反射面。

可选的，所述光栅反射器包括一透射式光栅和一反射棱镜。

为解决上述技术问题，本实用新型还提供一种掩模台测量***，所述掩模台测量***包括至少一组上文所述的位移测量装置，所述第一方向位移测量组件用于测量所述掩模台沿Y向的位移，所述第二方向位移测量组件用于测量所述掩模台沿X向的位移。

可选的，所述光栅的背面和所述反射元件的背面均安装在所述掩模台的承版台的沿Y向设置的侧面上。

可选的，所述掩模台测量***包括两组如上文所述的位移测量装置，两组所述位移测量装置分别安装于所述掩模台的承版台的两侧。

为解决上述技术问题，本实用新型还提供一种光刻机，所述光刻机包括上文所述的位移测量装置。

与现有技术相比，本实用新型提供的位移测量装置、掩模台测量***和光刻机具有以下优点：

(1)由于本实用新型提供的位移测量装置包括第一方向位移测量组件和第二方向位移测量组件，第一方向与第二方向相互垂直，且所述第一方向位移测量组件包括相对设置的光栅和读头，所述第二方向位移测量组件包括相对设置的干涉仪和反射元件，由此，通过所述第一方向位移测量组件可以返回第一方向位移干涉信号，通过所述第二方向位移测量组件可以返回第二方向位移干涉信号，所述光探测模块用于探测所述第一方向位移干涉信号和所述第二方向位移干涉信号并传输给光信号处理模块，通过所述光信号处理模块进行处理计算后可得到第一方向位移和第二方向位移。由此，可见本实用新型通过采用一维光栅与反射元件的组合，可以实现工件台、运动台、掩模台等被测目标的二维位移量的测量，不仅成本低、性能高，而且具有宽角度适应性，使用更加便捷，其中所述第一方向位移测量组件可用于被测目标长行程方向的位移测量，所述第二方向位移测量组件可用于垂直于长行程方向的位移测量，从而增加了垂直光栅面方向的测量感知能力，该垂直光栅面方向的测量数据可以用于高精度的补偿控制。

(2)由于本实用新型提供的掩模台测量***包括至少一组上文所述的位移测量装置，且所述第一方向位移测量组件用于测量所述掩模台沿Y向的位移，所述第二方向位移测量组件用于测量所述掩模台沿X向的位移，由此，相对于原有的掩模台光栅测量***，光栅由二维变成一维，由此可以有效降低成本；相对原有的掩模台干涉仪测量***，去除了光程特别长的Y向干涉仪，采用受温度、压力、湿度环境等影响较小的光栅进行替代，可以有效提高测量***的测量再现性指标，进而提升测量***的整体性能。

(3)由于所述光栅的背面安装在所述掩模台的承版台的沿Y向设置的侧面上，由此相对于原有的掩模台光栅测量***，可以减少光栅体积和质量的增加，提高了掩模台的机械性能稳定性。

(4)由于本实用新型提供的掩模台测量***中，读头是安装于所述掩模台的承版台的***的，由此相对于原有的掩模台光栅测量***，可以去除承版台侧面下方所需的读头空间，有效避免承版台与读头发生碰撞。

(5)相对于原有的掩模台光栅测量***，本实用新型提供的掩模台测量***中光路所需的气浴吹扫空间不会被光栅遮挡，由此更加便于气浴环境的控制。此外，本实用新型提供的掩模台测量***中光路直接处于掩模面，没有阿贝臂。

(6)由于本实用新型提供的光刻机，包括如上文所述的位移测量装置，由此，通过一维光栅即可实现运动台、掩模台、工件台等的二维或三维方向的位移测量。

附图说明

图1为本实用新型一实施方式中的位移测量装置的结构示意图；

图2为本实用新型一实施方式中的第一方向位移测量组件的结构示意图；

图3a为本实用新型第一种实施方式中的回射器的结构示意图；

图3b为本实用新型第二种实施方式中的回射器的结构示意图；

图3c为本实用新型第三种实施方式中的回射器的结构示意图；

图3d为本实用新型第四种实施方式中的回射器的结构示意图；

图3e为本实用新型第五种实施方式中的回射器的结构示意图；

图3f为本实用新型第六种实施方式中的回射器的结构示意图；

图4为现有的掩模台光栅测量***的结构示意图；

图5为现有的掩模台干涉仪测量***的结构示意图；

图6为本实用新型一实施方式提供的掩模台测量***的结构示意图。

其中，附图标记如下：

第一方向位移测量组件-100；第二方向位移测量组件-200；第一测量光束-310，320；第二测量光束-400；光栅-110，101，102；读头-120，1201，1202；回射器-121，122；干涉仪-210，211，212，213；反射元件-220；一次衍射光-311，321；二次衍射光-312，322；透镜-130；凹面反射镜-140；入射光-510；出射光-520；透射式光栅-150；反射棱镜-160；承版台-600；掩模面-610；长条反射镜-700；角锥棱镜-810，820。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型提出的位移测量装置、掩模台测量***和光刻机作进一步详细说明。根据下面说明，本实用新型的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施方式的目的。为了使本实用新型的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本实用新型的核心思想在于提供一种位移测量装置、掩模台测量***和光刻机，以解决现有的位移测量装置成本高、加工难度大、光利用率低以及不具有宽角度适应性等问题。

为实现上述思想，本实用新型提供一种位移测量装置，请参考图1和图2，其中图1示意性地给出了本实用新型一实施方式提供的位移测量装置的结构示意图；图2示意性地给出了本实用新型一实施方式提供的第一方向位移测量组件100的结构示意图。如图1和图2所示，所述位移测量装置包括光源(图中未示出)、第一方向位移测量组件100、第二方向位移测量组件200、光探测模块(图中未示出)和光信号处理模块(图中未示出)，所述第一方向与所述第二方向相互垂直，所述光探测模块与所述光信号处理模块相连，具体地，所述光探测模块与所述光信号处理模块之间通过光纤相连，所述光探测模块用于探测第一方向位移干涉信号和第二方向位移干涉信号，所述光信号处理模块用于根据所述第一方向位移干涉信号计算第一方向位移以及根据所述第二方向位移干涉信号计算第二方向位移。

所述光源用于发出第一测量光束和第二测量光束，所述第一测量光束为两束。

优选的，所述光源包括至少一激光器，所述激光器采用320～1500nm之间的任意波长，例如633nm、780nm、980nm。所述激光器上还设置有波长监控***，用于监控激光器波长的变化情况，并对波长进行补偿。所述激光器可以直接采用气体激光器，如氦氖激光器，具有线宽极窄、频率稳定性能好的特点。所述第一测量光束和所述第二测量光束可由同一个激光器发出，也可以由不同的激光器发出。

如图1和图2所示，所述第一方向位移测量组件100包括相对设置的光栅110和读头120；所述读头120包括对称设置的回射器121和回射器122。所述回射器121和回射器122的摆放位置需要配合光束的衍射情况，以使得所述第一测量光束310的衍射光束与所述第一测量光束320的衍射光束回射到光栅110时至少有部分光束重叠，以形成有效的衍射干涉位移信号。

如图2所示，所述第一测量光束310经所述读头120入射至所述光栅110，并在所述光栅110表面发生衍射，产生一次衍射光束311，所述一次衍射光束311投射至回射器121，经所述回射器121回射至所述光栅110，并在所述光栅110表面发生二次衍射，产生二次衍射光312。同理，所述第一测量光束320经所述读头120入射至所述光栅110，并在所述光栅110表面发生衍射，产生一次衍射光束321，所述一次衍射光束321投射至回射器122，经所述回射器122回射至所述光栅110，并在所述光栅110表面发生二次衍射，产生二次衍射光322，所述二次衍射光312和322汇聚形成第一方向位移干涉信号；所述第一方向位移干涉信号被所述光探测模块探测到后传输给所述光信号处理模块，所述光信号处理模块对所述第一方向位移干涉信号进行处理计算后可得到第一方向位移。

如图2所示，所述第一测量光束310在所述光栅110表面衍射产生的一次衍射光311投射至回射器121，经所述回射器121回射至所述光栅110表面发生二次衍射，产生二次衍射光312，所述第一测量光束320在所述光栅110表面衍射产生的一次衍射光321投射至回射器122，经所述回射器122回射至所述光栅110表面发生二次衍射，产生二次衍射光322，二次衍射光321和二次衍射光322汇聚形成第一方向位移干涉信号。

优选的，如图3a所示，在第一种实施方式中，所述回射器121、122为角锥棱镜。通过使用角锥棱镜作为回射器121、122，可以实现入射光510束与出射光520束相互平行，方向相反，且二者偏移一定距离。

优选的，如图3b所示，在第二种实施方式中，所述回射器121，122为直角棱镜。通过使用直角棱镜作为回射器121，122，也可以实现入射光510束与出射光520束相互平行，方向相反，且二者偏移一定距离。

优选的，如图3c所示，在第三种实施方式中，所述回射器121，122为猫眼反射器。通过使用猫眼反射器作为回射器，同样也可以实现入射光510与出射光520相互平行，方向相反，且二者偏移一定距离。如图3c所示，所述猫眼反射器包括一透镜130和一凹面反射镜140，所述凹面反射镜140的球心与所述透镜130的中心相重合，所述透镜130的焦点位于所述凹面反射镜140的反射面上。由此，入射光510由透镜130汇聚到凹面反射镜140上，被凹面反射镜140反射，再经过透镜130射出与入射光510平行但方向相反的出射光520。

优选的，如图3d所示，在第四种实施方式中，所述回射器121，122为道威棱镜。通过采用道威棱镜作为回射器121，122，同样也可以实现入射光510与出射光520相互平行，方向相反，且二者偏移一定距离。

优选的，如图3e所示，在第五种实施方式中，所述回射器121，122为中空回射器，所述中空回射器包括三个相互垂直的反射面，通过所述三个相互垂直的反射面，同样也可以实现入射光510与出射光520相互平行，方向相反，且二者偏移一定距离。

优选的，如图3f所示，在第六种实施方式中，所述回射器121，122为光栅反射器，所述光栅反射器包括一透射式光栅和一反射棱镜。入射光510由所述透射式光栅透射至所述反射棱镜上，经所述反射棱镜回射至所述透射式光栅，再经所述透射式光栅透射出与所述入射光510平行但方向相反的出射光520。

如图1所示，所述第二方向位移测量组件200包括相对设置的干涉仪210和反射元件220；所述第二测量光束400经所述干涉仪210入射至所述反射元件220，经所述反射元件220反射至所述干涉仪210并形成第二方向位移干涉信号；所述第二方向位移干涉信号被所述光探测模块探测到后传输给所述光信号处理模块，所述光信号处理模块对所述第二方向位移干涉信号进行处理计算后可得到第二方向位移。

优选的，如图1所示，所述反射元件220为长条反射镜，由此，通过采用长条反射镜作为本实用新型的反射元件220，可以进一步简化本实用新型提供的位移测量装置的整体结构，进一步降低成本。

优选的，如图1所示，所述光栅110的工作面与所述反射元件220的工作面位于同一平面上。由此，此种设置，可以使得本实用新型提供的位移测量装置结构更加紧凑。需要说的是，如本领域技术人员所能理解的，在其他一些实施方式中，所述光栅110的工作面与所述反射元件220的工作面也可以不位于同一平面上，所述光栅110与所述反射元件220的摆放位置，可以根据所述第一方向和所述第二方向的位置进行设定，只需要满足通过所述光栅110可以测得第一方向的位移，通过所述反射元件220可以测得第二方向的位移即可。

优选的，如图1所示，所述光栅110的长度与所述长条反射镜的长度相等，所述光栅110的宽度与所述长条反射镜的宽度相等。由此，此种设置可以进一步提高本实用新型提供的位移测量装置的宽角度适应性。

由此可见，本实用新型通过采用一维光栅110与反射元件220的组合，可以实现工件台、运动台、掩模台等被测目标的二维位移量的测量，不仅成本低、性能高，而且具有宽角度适应性，使用更加便捷。其中所述第一方向位移测量组件100可用于被测目标长行程方向的位移测量，所述第二方向位移测量组件200可用于垂直于长行程方向的位移测量，从而增加了垂直光栅面方向的测量感知能力，该垂直光栅面方向的测量数据可以用于高精度的补偿控制。

请参考图4，其示意性地给出了现有的掩模台光栅测量***的结构示意图，如图4所示，光栅101，102的侧面粘接在掩模台的承版台600的侧面，光栅101，102的工作面与掩模面610同高，且工作面朝下，读头1201，1202分别位于光栅101，102的工作面下方。由于现有技术中，光栅的工作面(衍射面)与掩模面610同高，也就是说光栅衍射面高于掩模台的下底面(即面对工件台的一面)。而用于光栅测量的+/-1级衍射光会以一定角度衍射，当光栅衍射面高于掩模台下底面时，部分朝向掩模台方向的衍射光会被掩模台遮挡而不能返回光栅读头，导致信号丢失。为了解决衍射光束被掩模台遮挡的问题，可以采用增大光栅的光栅面尺寸，将光栅面上工作光斑外移的方法。而增大光栅的光栅面尺寸势必要导致光栅的整体面积增大，这必然会带来光栅体积和质量的增加，由于光栅101，102是粘结在掩模台的承版台600的侧面，光栅体积和质量的增加势必会降低掩模台的机械稳定性能。

请参考图5，其示意性地给出了现有的掩模台干涉仪测量***的结构示意图，如图5所示，长条反射镜700的背面粘接在掩模台的承版台600的侧面，长条反射镜700的工作面朝向承版台600的侧面外侧，与干涉仪211相对，用于测量掩模台沿X方向的位移。角锥棱镜810，820粘接在掩模台的承版台600的沿Y方向的侧面，分别与干涉仪212，213相对，用于测量掩模台沿Y方向的位移。由于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***很难满足进一步提高套刻精度的要求。

为了解决现有技术中掩模台光栅测量***和掩模台干涉仪测量***所存在的问题，本实用新型还提供一种掩模台测量***，请参考图6，其示意性地给出了本实用新型一实施方式提供的掩模台测量***的结构示意图，如图6所示，所述掩模台测量***包括至少一组上文所述的位移测量装置，所述第一方向位移测量组件100用于测量所述掩模台沿Y向的位移，所述第二方向位移测量组件200用于测量所述掩模台沿X向的位移。由于掩模台的运动特点为Y向运动行程长，X向运动行程短，由此，通过在掩模台运动行程较长的Y方向上，采用光栅测量***可以明显降低环境影响，避免由于干涉仪再现性能受环境影响而难以提高的问题。相对于原有的掩模台光栅测量***，本实用新型提供的掩模台测量***中，光栅由二维变成一维，由此可以有效降低成本；相对原有的掩模台干涉仪测量***，去除了光程特别长的Y向干涉仪，采用受温度、压力、湿度环境等影响较小的光栅进行替代，可以有效提高测量***的测量再现性指标，进而提升测量***的整体性能。

优选的，所述光栅110的背面和所述反射元件220的背面均安装在所述掩模台的承版台600的沿Y向设置的侧面上，即所述光栅110的工作面与所述反射元件220的工作面均朝向X向设置。由此相对于原有的掩模台光栅测量***，可以减少光栅110体积和质量的增加，提高了掩模台的机械性能稳定性。由于所述读头与所述光栅110的工作面相对设置，即所述读头是安装于所述掩模台的承版台600的***的，由此相对于原有的掩模台光栅测量***，可以去除承版台600侧面下方所需的读头空间，有效避免承版台600与读头发生碰撞。此外，本实用新型提供的掩模台测量***中光路直接处于掩模面610，没有阿贝臂，光路所需的气浴吹扫空间不会被光栅110遮挡，由此更加便于气浴环境的控制。

优选地，可以通过粘结的方式将所述光栅110和所述反射元件220固定在所述掩模台的承版台600的侧面。在其他一些实施方式中，也可以直接将所述光栅110刻蚀在所述承版台600的侧面上。

优选的，所述掩模台测量***包括两组如上文所述的位移测量装置，两组所述位移测量装置分别安装于所述掩模台的承版台600的两侧。由此，通过在所述掩模台的两侧均安装有所述位移测量装置，可以同时采集到两组X向和Y向的位移信息，从而不仅可以获得掩模台沿X向和Y向的位移信息，同时也可以获得掩模台的R_Z的位移信息。此外，通过设置两组位移测量装置，还可以有效提高位移测量的精度，有效减少误差。

为实现上述思想，本实用新型还提供一种光刻机，所述光刻机包括上文所述的位移测量装置。由于本实用新型提供的光刻机，包括如上文所述的位移测量装置，由此，通过一维光栅即可实现运动台、掩模台、工件台等的二维或三维方向的位移测量。

综上所述，与现有技术相比，本实用新型提供的位移测量装置、掩模台测量***和光刻机具有以下优点：

(1)由于本实用新型提供的位移测量装置包括第一方向位移测量组件和第二方向位移测量组件，第一方向与第二方向相互垂直，且所述第一方向位移测量组件包括相对设置的光栅和读头，所述第二方向位移测量组件包括相对设置的干涉仪和反射元件，由此，通过所述第一方向位移测量组件可以返回第一方向位移干涉信号，通过所述第二方向位移测量组件可以返回第二方向位移干涉信号，所述光探测模块用于探测所述第一方向位移干涉信号和所述第二方向位移干涉信号并传输给光信号处理模块，通过所述光信号处理模块进行处理计算后可得到第一方向位移和第二方向位移。由此，可见本实用新型通过采用一维光栅与反射元件的组合，可以实现工件台、掩模台等被测目标的二维位移量的测量，不仅成本低、性能高，而且具有宽角度适应性，使用更加便捷，其中所述第一方向位移测量组件可用于被测目标长行程方向的位移测量，所述第二方向位移测量组件可用于垂直于长行程方向的位移测量，从而增加了垂直光栅面方向的测量感知能力，该垂直光栅面方向的测量数据可以用于高精度的补偿控制。

(2)由于本实用新型提供的掩模台测量***包括至少一组上文所述的位移测量装置，且所述第一方向位移测量组件用于测量所述掩模台沿Y向的位移，所述第二方向位移测量组件用于测量所述掩模台沿X向的位移，由此，相对于原有的掩模台光栅测量***，光栅由二维变成一维，由此可以有效降低成本；相对原有的掩模台干涉仪测量***，去除了光程特别长的Y向干涉仪，采用受温度、压力、湿度环境等影响较小的光栅进行替代，可以有效提高测量***的测量再现性指标，进而提升测量***的整体性能。

(3)由于所述光栅的背面安装在所述掩模台的承版台的沿Y向设置的侧面上，由此相对于原有的掩模台光栅测量***，可以减少光栅体积和质量的增加，提高了掩模台的机械性能稳定性。

(4)由于本实用新型提供的掩模台测量***中，读头是安装于所述掩模台的承版台的***的，由此相对于原有的掩模台光栅测量***，可以去除承版台侧面下方所需的读头空间，有效避免承版台与读头发生碰撞。

(5)相对于原有的掩模台光栅测量***，本实用新型提供的掩模台测量***中光路所需的气浴吹扫空间不会被光栅遮挡，由此更加便于气浴环境的控制。此外，本实用新型提供的掩模台测量***中光路直接处于掩模面，没有阿贝臂。

(6)由于本实用新型提供的光刻机，包括如上文所述的位移测量装置，由此，通过一维光栅即可实现运动台、掩模台、工件台的二维或三维方向的位移测量。

上述描述仅是对本实用新型较佳实施方式的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种位移测量装置，其特征在于，包括光源、第一方向位移测量组件、第二方向位移测量组件、光探测模块和光信号处理模块，所述第一方向与所述第二方向相互垂直；

所述光源用于发出第一测量光束和第二测量光束，所述第一测量光束为两束；

所述第一方向位移测量组件包括相对设置的光栅和读头；所述读头包括两个对称设置的回射器；

所述第二方向位移测量组件包括相对设置的干涉仪和反射元件；

两束所述第一测量光束经所述读头分别入射至所述光栅并在所述光栅表面发生衍射，两束一次衍射光分别投射至对应的回射器，经所述回射器回射至所述光栅表面发生二次衍射，两束二次衍射光汇聚形成第一方向位移干涉信号；

所述第二测量光束经所述干涉仪入射至所述反射元件，经所述反射元件反射至所述干涉仪，形成第二方向位移干涉信号；

所述光探测模块用于探测所述第一方向位移干涉信号和所述第二方向位移干涉信号；

所述光信号处理模块用于根据所述第一方向位移干涉信号计算第一方向位移以及根据所述第二方向位移干涉信号计算第二方向位移。

2.根据权利要求1所述的位移测量装置，其特征在于，所述反射元件为长条反射镜。

3.根据权利要求2所述的位移测量装置，其特征在于，所述光栅的工作面与所述反射元件的工作面位于同一平面上。

4.根据权利要求1所述的位移测量装置，其特征在于，所述回射器为角锥棱镜、直角棱镜、猫眼反射器、道威棱镜、中空回射器或光栅反射器。

5.根据权利要求4所述的位移测量装置，其特征在于，所述猫眼反射器包括一透镜和一凹面反射镜，所述凹面反射镜的球心与所述透镜的中心相重合，所述透镜的焦点位于所述凹面反射镜的反射面上。

6.根据权利要求4所述的位移测量装置，其特征在于，所述中空回射器包括三个相互垂直的反射面。

7.根据权利要求4所述的位移测量装置，其特征在于，所述光栅反射器包括一透射式光栅和一反射棱镜。

8.一种掩模台测量***，其特征在于，包括至少一组如权利要求1至7中任一项所述的位移测量装置，所述第一方向位移测量组件用于测量所述掩模台沿Y向的位移，所述第二方向位移测量组件用于测量所述掩模台沿X向的位移。

9.根据权利要求8所述的掩模台测量***，其特征在于，所述光栅的背面和所述反射元件的背面均安装在所述掩模台的承版台的沿Y向设置的侧面上。

10.根据权利要求8所述的掩模台测量***，其特征在于，所述掩模台测量***包括两组如权利要求1至7中任一项所述的位移测量装置，两组所述位移测量装置分别安装于所述掩模台的承版台的两侧。

11.一种光刻机，其特征在于，包括如权利要求1至7中任一项所述的位移测量装置。

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