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スキャン光学エンコーダの安定性に関する一研究:位相同期検波と補償格子構成による高安定位置センサの実現

机译：扫描光学编码器稳定性研究：通过锁相检测和补偿光栅配置实现高度稳定的位置传感器

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摘要

The double-patterning lithography technology for next generation semiconductor manufacturing requires ultra high positioning stability such as under 0.5nm position drift between wafers. Conventional laser interferometers or optical grating encoders will not be adequate for that system. In the beginning of this study we quantify the requirements of the double-patterning lithography with Allan variance. This variance was developed for frequency oscillator stability tests. It can show the performance of stabilities related with operation time ranges in a quite understandable form. We evaluated the stability of our new concept scanning optical encoder using this variance. This new sensor is quite robust against electric and optical drift because of phase synchronous detection technology in a FPGA chip and a compensation grating in the optics. The compensation grating cancels most of outer disturbances such as laser wavelength changes or incident angle fluctuations of laser beams. Finally we conclude this new method improves low frequency drift performance of optical grating encoders. It will be adequate for next generation semiconductor manufacturing.%1．緒言次世代の半導体プロセスとして実用化検討が始まっているダブルパターニングリソグラフイにおいては，第1と第2露光間の位置変動を0．5nm以下に抑える必要があり，露光装置の長時間の位置安定性が問題になる1）．従来の露光装置は位置センサとしてレーザ干渉計を用いるが，光路の気圧・温度を完全に均一にすることが困難であるために，低周波の揺らぎが生じる．位置センサの不安定さを極力除去するために，次世代露光装置では光学式エンコーダをステージセンサに採用する動きがある2)-5）.エンコーダのスケールとして用いられる石英ガラス製回折格子は非常に安定であり，干渉計に比べて繰り返し精度が高い．しかし，格子ピッチを必要な分解能までに内挿する際に，電気回路のドリフトなどによって精度と安定性を損なう可能性がある．
机译：用于下一代半导体制造的双图案光刻技术需要超高的定位稳定性，例如晶片之间的位置漂移小于0.5nm。传统的激光干涉仪或光栅编码器不适用于该系统。在本研究的开始，我们用Allan方差来量化双图案光刻的要求。这种差异是为频率振荡器稳定性测试而开发的。它可以以相当容易理解的形式显示与操作时间范围相关的稳定性表现。我们使用此差异评估了新概念扫描光学编码器的稳定性。由于FPGA芯片中的相位同步检测技术和光学器件中的补偿光栅，这种新型传感器对电子和光学漂移具有非常强的抵抗力。补偿光栅消除了大多数外部干扰，例如激光波长变化或激光束的入射角波动。最后，我们得出结论，这种新方法改善了光栅编码器的低频漂移性能。 ％1。绪言次世代の半导体プロセスとして実用化検讨が始まっているダブルパターニングリソグラフイにおいては，第1と第2露光间の位置変动を0．5nm以下に抑える必要があり，露光装置の串联の位置安定性が问题になる1）。従来の露光装置は位置センサとしてレーザ干渉计を用いるが，光路の気圧・温度を完全に均一にすることが困难セ，低周波の揺らぎが生じる。位置センサの不安定さを极力除去するために，次世代露光装置では光学式エンコーダをステージセンサに采用する动きがある2）-5）。エンコーダのスケールとして用いられる石英ガラス制回折格子は非常に安定であり，干渉计に比べて缲り返し精度し高い。しかし，格子ピッチを必要な分解能までに内插する际に，电気回路のドリフトなどによって精度と安定性を损なう可能がある。

著录项

  • 来源
    《精密工学会誌》 |2010年第9期|p.1049-1053|共5页
  • 作者

    牧野内　進; 今井　亨; 渡邁昭宏; 大原徹雄; 涌井伸二;

  • 作者单位

    株式会社ニコン（東京都千代田区丸の内3－2－3）;

    株式会社仙台ニコン（宮城県名取市田高字原277）;

    株式会社仙台ニコン（宮城県名取市田高字原277）;

    Nano Wave Inc・;

    PO Box 490;

    Sutton;

    MA 01590;

    USA;

    正会員東京農工大学大学院（東京都小金井市中町2-24-16）;

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