CN117367285A - 位移测量装置和光刻设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供的位移测量装置中，读头模块接收和引导入射光束传播，第一入射光束在读头模块的引导下回射至衍射元件并沿Y方向衍射产生至少两路第一二次衍射光束，第二入射光束在读头模块的引导和分光作用下回射至衍射元件并沿X方向衍射产生两路第二二次衍射光束；两路第二二次衍射光束分别与至少一路第一二次衍射光束至少部分重叠的射出，以形成第一干涉光束和第二干涉光束。光信号处理模块基于第一干涉光束和第二干涉光束的相位变化量确定衍射元件的二维位移量。其中，第一和第二入射光束的一次衍射光束回射至衍射元件的位置至少部分重叠，如此有利于减少二维位移测量的光斑布局。本发明还提供一种包括上述位移测量装置的光刻设备。

Description

位移测量装置和光刻设备

技术领域

本发明涉及位移测量装置，特别涉及一种位移测量装置和一种光刻设备。

背景技术

纳米测量技术是纳米加工、纳米操控和纳米材料等领域的基础。IC产业、精密机械和微机电系统等都需要高分辨率、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，获取工件台和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和掩模台的位置。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。所以高精度和高稳定性的皮米测量方案迫切需要。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。

专利申请文件CN106931887A公开了一种双频光栅测量装置，该双频光栅测量装置可以直接合束光栅正、负级衍射光，实现光栅尺水平向位移测量。但是该申请所采用的二维测量方案为四光斑布局，在光栅上占据空间大，测量光束间存在相互串扰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种位移测量装置，可以减少二维位移测量的光斑布局，有利于减小衍射元件的尺寸。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种位移测量装置。所述位移测量装置包括：

衍射元件，包括在光接触面内沿X方向和Y方向二维周期性排布的多个重复衍射结构；

读头模块，用于接收和引导入射光束传播；第一入射光束在所述读头模块的引导下投射至所述衍射元件并沿所述Y方向衍射产生两路第一一次衍射光束，所述两路第一一次衍射光束在所述读头模块的引导下回射至所述衍射元件并沿所述Y方向衍射产生至少两路第一二次衍射光束；第二入射光束在所述读头模块的引导下投射至所述衍射元件并沿所述X方向衍射产生第二一次衍射光束，所述读头模块将所述第二一次衍射光束分光形成两路第二一次子衍射光束，所述两路第二一次子衍射光束回射至所述衍射元件并沿所述X方向衍射产生两路第二二次衍射光束；其中，每路所述第一一次衍射光束和每路所述第二一次子衍射光束回射至所述衍射元件的位置至少部分重叠；至少一路所述第一二次衍射光束和一路所述第二二次衍射光束至少部分重叠的射出形成第一干涉光束，至少一路所述第一二次衍射光束和另一路所述第二二次衍射光束至少部分重叠的射出形成第二干涉光束；以及

光信号处理模块，基于所述第一干涉光束的相位变化量和所述第二干涉光束的相位变化量确定所述衍射元件在所述X方向和所述Y方向的位移量。

可选的，所述读头模块包括第一偏振元件和第一角度控制元件；所述第二一次衍射光束经所述第一角度控制元件和所述第一偏振元件后分光形成所述两路第二一次子衍射光束。

可选的，所述至少两路第一二次衍射光束包括-m级第一二次衍射光束和+m级第一二次衍射光束；所述第二二次衍射光束包括+n级第二二次衍射光束；m和n均为衍射级次；所述-m级第一二次衍射光束和一路所述+n级第二二次衍射光束至少部分重叠的射出以产生所述第一干涉光束；所述+m级第一二次衍射光束和另一路所述+n级第二二次衍射光束至少部分重叠的射出以产生所述第二干涉光束。

可选的，所述读头模块包括多个反向回射元件；所述第一入射光束投射到所述衍射元件后沿所述Y方向衍射产生-m级第一一次衍射光束和+m级第一一次衍射光束；所述-m级第一一次衍射光束经第一反向回射元件引导回射至所述衍射元件，并沿所述Y方向衍射产生所述-m级第一二次衍射光束；所述+m级第一一次衍射光束经第二反向回射元件引导回射至所述衍射元件，并沿所述Y方向衍射产生所述+m级第一二次衍射光束；所述第二入射光束投射到所述衍射元件后沿所述X方向衍射产生+n级第二一次衍射光束，所述+n级第二一次衍射光束经第三反向回射元件引导朝向所述衍射元件回射且在回射过程中分光形成两路+n级第二一次子衍射光束，所述两路+n级第二一次子衍射光束回射至所述衍射元件并沿所述X方向衍射产生两路所述+n级第二二次衍射光束。

可选的，所述读头模块包括第二角度控制元件和第三角度控制元件；所述-m级第一一次衍射光束经所述第二角度控制元件后回射到所述衍射元件上；所述+m级第一一次衍射光束经所述第三角度控制元件后回射到所述衍射元件上。

可选的，所述读头模块包括第二偏振元件和第三偏振元件；所述-m级第一一次衍射光束经所述第二角度控制元件和所述第二偏振元件后分光形成两路-m级第一一次子衍射光束；所述+m级第一一次衍射光束经所述第三角度控制元件和所述第三偏振元件后分光形成两路+m级第一一次子衍射光束。

可选的，所述第二偏振元件和所述第三偏振元件均包括波片、渥拉斯顿棱镜、偏振片、偏振分光棱镜、分光片和透射光栅中的至少一种。

可选的，所述衍射元件在所述X方向上的位移量为ΔX，所述衍射元件在所述Y方向上的位移量为ΔY，

其中，P为相邻两个所述重复衍射结构之间的间距，m为所述第一入射光束沿Y方向的衍射级次，n为所述第二入射光束沿X方向的衍射级次，为所述第一干涉光束的相位变化量，/>为所述第二干涉光束的相位变化量。

可选的，所述读头模块包括第四角度控制元件和第五角度控制元件；所述第一入射光束和所述第二入射光束分别经过所述第四角度控制元件和所述第五角度控制元件后投射到所述衍射元件上。

可选的，所述位置测量装置包括光探测模块，所述光探测模块用于接收所述第一干涉光束和所述第二干涉光束，并输出第一干涉信号和第二干涉信号至所述光信号处理模块。

可选的，所述第一干涉光束和所述第二干涉光束的出射方向不同；所述光探测模块包括第一探测器和第二探测器；所述第一探测器接收所述第一干涉光束，所述第二探测器接收所述第二干涉光束。

本发明另一方面提供一种光刻设备。所述光刻设备包括可相对移动的基片平台和掩模版平台，还包括上述的位移测量装置，其中，所述衍射元件贴附于所述基片平台或所述掩模版平台中的一个。

本发明的位移测量装置和光刻设备中，第一入射光束在读头模块的引导下投射至衍射元件并沿Y方向衍射产生两路第一一次衍射光束，两路第一一次衍射光束在读头模块的引导下回射至衍射元件并沿Y方向衍射产生至少两路第一二次衍射光束；第二入射光束在读头模块的引导下投射至衍射元件并沿X方向衍射产生第二一次衍射光束，读头模块将第二一次衍射光束分光形成两路第二一次子衍射光束，两路第二一次子衍射光束回射至衍射元件并沿X方向衍射产生两路第二二次衍射光束；其中，每路第一一次衍射光束和每路第二一次子衍射光束回射至衍射元件的位置至少部分重叠，即所有的一次衍射光束回射至衍射元件时形成一个光斑；至少一路第一二次衍射光束和一路第二二次衍射光束至少部分重叠的射出形成第一干涉光束，至少一路第一二次衍射光束和另一路第二二次衍射光束至少部分重叠的射出形成第二干涉光束，光信号处理模块基于第一干涉光束和第二干涉光束的相位变化量确定衍射元件在X方向和Y方向的位移量，如此能够在实现二维位移测量的同时，减少二维位移测量的光斑布局，有利于减小衍射元件的尺寸。

附图说明

图1为本发明一实施例的位移测量装置的结构示意图。

图2a至图2f为本发明一实施例中反向回射元件的不同结构示意图。

图3为本发明另一实施例的位移测量装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的位移测量装置和光刻设备作进一步详细说明。根据下面的说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

为了减少二维位移测量的光斑布局，减小衍射元件的尺寸，本申请提供一种位移测量装置。图1为本发明一实施例的位移测量装置的结构示意图。如图1所示，所述位移测量装置包括衍射元件200、读头模块100和光信号处理模块500。

衍射元件200包括在光接触面内沿X方向和Y方向二维周期性排布的多个重复衍射结构。所述衍射元件200包括但不限于二维光栅。

读头模块100用于接收和引导入射光束传播。读头模块100接收第一入射光束610和第二入射光束611。第一入射光束610在读头模块100的引导下投射至衍射元件200的光接触面上并沿Y方向衍射产生两路第一一次衍射光束，所述两路第一一次衍射光束在读头模块100的引导下回射至衍射元件200并沿Y方向衍射产生至少两路第一二次衍射光束。第二入射光束611在读头模块100的引导下投射至衍射元件200并沿X方向衍射产生第二一次衍射光束，读头模块100将第二一次衍射光束分光形成两路第二一次子衍射光束，两路第二一次子衍射光束回射至衍射元件200并产生两路第二二次衍射光束。

其中，每路第一一次衍射光束和每路第二一次子衍射光束回射至衍射元件200的位置至少部分重叠。也就是说，所有的第一一次衍射光束和所有的第二一次子衍射光束回射至衍射元件200上时仅形成一个光斑。至少一路第一二次衍射光束和一路第二二次衍射光束至少部分重叠的射出形成第一干涉光束612，至少一路第一二次衍射光束和另一路第二二次衍射光束至少部分重叠的射出形成第二干涉光束613。

光信号处理模块500基于第一干涉光束612的相位变化量和第二干涉光束613的相位变化量确定衍射元件200在X方向和Y方向的位移量。

位移测量装置可以包括光源，光源提供第一入射光束610和第二入射光束611。第一入射光束610和第二入射光束611可以均为偏振光，例如两者是同偏振态的偏振光，也可以是不同偏振态的偏振光，还可以是偏振动态可调光束。

第一入射光束610和第二入射光束611可以均为稳频光束。第一入射光束610和第二入射光束611的频率可以相同。第一入射光束610和第二入射光束611可以均为单频光束，也可以均为双频光束。第一入射光束610和第二入射光束611可以为激光光束。

参考图1，第一入射光束610和第二入射光束611可以以任意非利特罗角度入射衍射元件200。第一入射光束610和第二入射光束611入射到衍射元件200上的不同位置，也就是说，第一入射光束610和第二入射光束611入射至衍射元件200上时形成两个光斑，且该两个光斑间隔一定距离。

读头模块100可以包括第四角度控制元件700和第五角度控制元件702。第一入射光束610和第二入射光束611分别经过第四角度控制元件700和第五角度控制元件702后以任意非利特罗角度投射到衍射元件200上，通过第四角度控制元件700和第五角度控制元件702可以调整第一入射光束610和第二入射光束611的入射角，以调整它们的衍射光束的夹角，使得第一入射光束610和第二入射光束611的二次衍射光束可以实现最佳干涉，进而形成干涉效果较佳的第一干涉光束612和第二干涉光束613，有利于提高位移测量装置测量位移的准确度。

第一入射光束610经衍射元件200二次衍射产生的至少两路第一二次衍射光束可以包括-m级第一二次衍射光束和+m级第一二次衍射光束；第二入射光束611经衍射元件200二次衍射产生的第二二次衍射光束可以包括两路+n级第二二次衍射光束；m和n均为衍射级次，例如，m和n均为1，但不限于此，m和n还可以是其它的自然数。-m级第一二次衍射光束和一路所述+n级第二二次衍射光束至少部分重叠的射出以产生第一干涉光束612；+m级第一二次衍射光束和另一路所述+n级第二二次衍射光束至少部分重叠的射出以产生所述第二干涉光束613。

具体的，读头模块100可以包括多个反向回射元件，即包括第一反向回射元件、第二反向回射元件和第三反向回射元件。

一实施例中，如图1所示，第一入射光束610投射到衍射元件200后沿Y方向衍射产生-m级第一一次衍射光束和+m级第一一次衍射光束。-m级第一一次衍射光束经第一反向回射元件110引导回射至衍射元件200，并沿Y方向衍射产生-m级第一二次衍射光束，-m级第一二次衍射光束作为第一干涉光束612的一部分。+m级第一一次衍射光束经第二反向回射元件111引导回射至衍射元件200，并沿Y方向衍射产生+m级第一二次衍射光束，+m级第一二次衍射光束作为第二干涉光束613的一部分。

第二入射光束611投射到衍射元件200后沿X方向衍射产生+n级第二一次衍射光束，+n级第二一次衍射光束经第三反向回射元件112引导朝向衍射元件200回射且在回射过程中分光形成两路+n级第二一次子衍射光束，两路+n级第二一次子衍射光束回射至衍射元件200并沿X方向衍射产生两路+n级第二二次衍射光束，两路+n级第二二次衍射光束分别作为第一干涉光束612和第二干涉光束613的另一部分。

如图1所示，读头模块100可以包括第一偏振元件760和第一角度控制元件761；第二一次衍射光束经第一角度控制元件761和第一偏振元件760后分光形成两路第二一次子衍射光束。更详细的，+n级第二一次衍射光束可以经第三反向回射元件112引导、且经第一角度控制元件761和第一偏振元件760分光控制后回射至衍射元件200。但不限于此，第二一次衍射光束还可以通过本领域公知的其它分光结构进行分光。

需要说明的是，-m级第一一次衍射光束、+m级第一一次衍射光束和两路+n级第二一次子衍射光束回射至衍射元件的位置至少部分重叠。

本实施例中，反向回射元件可以改变入射光束的方向，并输出方向与入射光束的方向相反的出射光束，且出射光束相对于入射光束偏移一定距离。图2a至图2f为本发明一实施例中反向回射元件的不同结构示意图。反向回射元件可以为角锥棱镜(如图2a所示)、直角棱镜(如图2b所示)、猫眼反射器(如图2c所示)、道威棱镜(如图2d所示)、中空回射器(如图2e所示)或光栅反射器(如图2f所示)。

如图1所示，读头模块100可以包括第二角度控制元件701和第三角度控制元件703。-m级第一一次衍射光束可以经第二角度控制元件701后回射到衍射元件200上。+m级第一一次衍射光束可以经第三角度控制元件703后回射到衍射元件200上。通过第二角度控制元件701和第三角度控制元件703调整-m级和+m级的第一一次衍射光束投射到衍射元件200的入光角度，使得-m级第一一次衍射光束对应的衍射角θ与-m级第一二次衍射光束对应的衍射角β1不相等，且+m级第一一次衍射光束对应的衍射角(例如为也为θ)与+m级第一二次衍射光束对应的衍射角β2不相等，如此，可以消除杂散光及回波反射光干扰，有利于提高位移测量的准确度。

图3为本发明另一实施例的位移测量装置的结构示意图。如图3所示，一实施例中，读头模块200可以包括第二偏振元件762和第三偏振元件764。-m级第一一次衍射光束经第二角度控制元件701和第二偏振元件762后分光形成两路-m级第一一次子衍射光束。+m级第一一次衍射光束经第三角度控制元件703和第三偏振元件764后分光形成两路+m级第一一次子衍射光束。由于第一反向回射元件110和第二反向回射元件111的引导，使得两路-m级第一一次子衍射光束和两路+m级第一一次子衍射光束均回射到衍射元件200上，且所有的第一一次子衍射光束(包括-m级的和+m级的)和两路+n级第二一次子衍射光束回射至衍射元件200的位置至少部分重叠，即所有的第一一次子衍射光束和两路+n级第二一次子衍射光束回射至衍射元件200上时形成一个光斑。

经衍射元件200的衍射，两路-m级第一一次子衍射光束沿Y方向衍射产生两路-m级第一二次衍射光束，例如两路-m级第一二次衍射光束可以分别沿第一干涉光束612和第二干涉光束613的出射方向射出；两路+m级第一一次子衍射光束沿Y方向衍射产生两路+m级第一二次衍射光束，例如两路+m级第一二次衍射光束可以分别沿第一干涉光束612和第二干涉光束613的出射方向射出。

根据应用需要，可以选择一路-m级第一二次衍射光束和一路+n级第二二次衍射光束干涉形成第一干涉光束612，选择一路+m级第一二次衍射光束和一路+n级第二二次衍射光束干涉形成第二干涉光束613；或者，可以使得两路-m级第一二次衍射光束和两个+m级第一二次衍射光束均参与最终干涉，形成冗余测量轴，用于环境补偿或者用于测量校准。

本申请中，角度控制元件(第一、第二、第三、第四和第五角度控制元件)包括但不限于楔形棱镜对、楔形棱镜、或者偏振角度控制元件。偏振元件(即第一偏振元件760、第二偏振元件762和第三偏振元件764)包括但不限于波片、渥拉斯顿棱镜、偏振片、偏振分光棱镜、分光片和透射光栅中的至少一种。

继续参考图1和图3，位置测量装置包括光探测模块，光探测模块用于接收第一干涉光束612和第二干涉光束613，并输出第一干涉信号和第二干涉信号至光信号处理模块500，第一干涉信号包含第一干涉光束612的相位变化量信息，第二干涉信号包含第二干涉光束613的相位变化量信息。

更详细的，第一干涉光束612和第二干涉光束613的出射方向不同；光探测模块包括第一探测器410和第二探测器411。所述第一探测器410接收第一干涉光束612，并将第一干涉光束612转换为第一干涉信号，且通过第一传输光纤430将第一干涉信号传输至光信号处理模块500。第二探测器411接收第二干涉光束613，并将第二干涉光束613转换为第二干涉信号，且通过第二传输光纤431将第二干涉信号传输至光信号处理模块500。

光信号处理模块500基于第一干涉光束612的相位变化量和第二干涉光束613的相位变化量确定衍射元件200在X方向和Y方向的位移量。

具体的，衍射元件200的多个重复衍射结构在X方向和在Y方向上排列间距可以相等，例如均为P。衍射元件200在X方向上的位移量为ΔX，衍射元件200在Y方向上的位移量为ΔY，ΔX和ΔY满足以下公式(1)和公式(2)。

其中，P为相邻两个所述重复衍射结构之间的间距，m为第一入射光束610沿Y方向的衍射级次，n为第二入射光束611沿X方向的衍射级次，为第一干涉光束612的相位变化量，/>为第二干涉光束613的相位变化量。

本申请的位移测量装置中，第一入射光束610在读头模块100的引导下投射至衍射元件200并沿Y方向衍射产生两路第一一次衍射光束，两路第一一次衍射光束在读头模块100的引导下回射至衍射元件200并沿Y方向衍射产生至少两路第一二次衍射光束；第二入射光束611在读头模块100的引导下投射至衍射元件200并沿X方向衍射产生第二一次衍射光束，读头模块100将第二一次衍射光束分光形成两路第二一次子衍射光束，两路第二一次子衍射光束回射至衍射元件200并沿X方向衍射产生两路第二二次衍射光束；其中，每路第一一次衍射光束和每路第二一次子衍射光束回射至衍射元件200的位置至少部分重叠，即所有的一次衍射光束回射至衍射元件200时形成一个光斑；至少一路第一二次衍射光束和一路第二二次衍射光束至少部分重叠的射出形成第一干涉光束612，至少一路第一二次衍射光束和另一路第二二次衍射光束至少部分重叠的射出形成第二干涉光束613，光信号处理模块500基于第一干涉光束612的相位变化量和第二干涉光束613的相位变化量确定衍射元件在X方向和Y方向的位移量，如此能够在实现二维位移测量的同时，减少二维位移测量的光斑布局(现有技术中为四光斑布局，本申请为三光斑布局)，有利于减小衍射元件200的尺寸。

本申请还提供一种光刻设备，所述光刻设备包括相对移动的基片平台和掩模版平台，所述光刻设备还包括上述的位移测量装置，其中，所述衍射元件200贴附于所述基片平台或所述掩模版平台中的一个。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明权利范围的任何限定，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (12)

1.一种位移测量装置，其特征在于，包括：

衍射元件，包括在光接触面内沿X方向和Y方向二维周期性排布的多个重复衍射结构；

读头模块，用于接收和引导入射光束传播；第一入射光束在所述读头模块的引导下投射至所述衍射元件并沿所述Y方向衍射产生两路第一一次衍射光束，所述两路第一一次衍射光束在所述读头模块的引导下回射至所述衍射元件并沿所述Y方向衍射产生至少两路第一二次衍射光束；第二入射光束在所述读头模块的引导下投射至所述衍射元件并沿所述X方向衍射产生第二一次衍射光束，所述读头模块将所述第二一次衍射光束分光形成两路第二一次子衍射光束，所述两路第二一次子衍射光束回射至所述衍射元件并沿所述X方向衍射产生两路第二二次衍射光束；其中，每路所述第一一次衍射光束和每路所述第二一次子衍射光束回射至所述衍射元件的位置至少部分重叠；至少一路所述第一二次衍射光束和一路所述第二二次衍射光束至少部分重叠的射出形成第一干涉光束，至少一路所述第一二次衍射光束和另一路所述第二二次衍射光束至少部分重叠的射出形成第二干涉光束；以及

光信号处理模块，基于所述第一干涉光束的相位变化量和所述第二干涉光束的相位变化量确定所述衍射元件在所述X方向和所述Y方向的位移量。

2.如权利要求1所述的位置测量装置，其特征在于，所述读头模块包括第一偏振元件和第一角度控制元件；所述第二一次衍射光束经所述第一角度控制元件和所述第一偏振元件后分光形成所述两路第二一次子衍射光束。

3.如权利要求1所述的位置测量装置，其特征在于，所述至少两路第一二次衍射光束包括-m级第一二次衍射光束和+m级第一二次衍射光束；所述第二二次衍射光束包括+n级第二二次衍射光束；m和n均为衍射级次；

所述-m级第一二次衍射光束和一路所述+n级第二二次衍射光束至少部分重叠的射出以产生所述第一干涉光束；所述+m级第一二次衍射光束和另一路所述+n级第二二次衍射光束至少部分重叠的射出以产生所述第二干涉光束。

4.如权利要求3所述的位置测量装置，其特征在于，所述读头模块包括多个反向回射元件；

所述第一入射光束投射到所述衍射元件后沿所述Y方向衍射产生-m级第一一次衍射光束和+m级第一一次衍射光束；所述-m级第一一次衍射光束经第一反向回射元件引导回射至所述衍射元件，并沿所述Y方向衍射产生所述-m级第一二次衍射光束；所述+m级第一一次衍射光束经第二反向回射元件引导回射至所述衍射元件，并沿所述Y方向衍射产生所述+m级第一二次衍射光束；

所述第二入射光束投射到所述衍射元件后沿所述X方向衍射产生+n级第二一次衍射光束，所述+n级第二一次衍射光束经第三反向回射元件引导朝向所述衍射元件回射且在回射过程中分光形成两路+n级第二一次子衍射光束，所述两路+n级第二一次子衍射光束回射至所述衍射元件并沿所述X方向衍射产生两路所述+n级第二二次衍射光束。

5.如权利要求4所述的位置测量装置，其特征在于，所述读头模块包括第二角度控制元件和第三角度控制元件；所述-m级第一一次衍射光束经所述第二角度控制元件后回射到所述衍射元件上；所述+m级第一一次衍射光束经所述第三角度控制元件后回射到所述衍射元件上。

6.如权利要求5所述的位置测量装置，其特征在于，所述读头模块包括第二偏振元件和第三偏振元件；所述-m级第一一次衍射光束经所述第二角度控制元件和所述第二偏振元件后分光形成两路-m级第一一次子衍射光束；所述+m级第一一次衍射光束经所述第三角度控制元件和所述第三偏振元件后分光形成两路+m级第一一次子衍射光束。

7.如权利要求6所述的位置测量装置，其特征在于，所述第二偏振元件和所述第三偏振元件均包括波片、渥拉斯顿棱镜、偏振片、偏振分光棱镜、分光片和透射光栅中的至少一种。

8.如权利要求3所述的位置测量装置，其特征在于，所述衍射元件在所述X方向上的位移量为ΔX，所述衍射元件在所述Y方向上的位移量为ΔY，

其中，P为相邻两个所述重复衍射结构之间的间距，m为所述第一入射光束沿Y方向的衍射级次，n为所述第二入射光束沿X方向的衍射级次，为所述第一干涉光束的相位变化量，/>为所述第二干涉光束的相位变化量。

9.如权利要求1至8任一项所述的位置测量装置，其特征在于，所述读头模块包括第四角度控制元件和第五角度控制元件；所述第一入射光束和所述第二入射光束分别经过所述第四角度控制元件和所述第五角度控制元件后投射到所述衍射元件上。

10.如权利要求1至8任一项所述的位置测量装置，其特征在于，所述位置测量装置包括光探测模块，所述光探测模块用于接收所述第一干涉光束和所述第二干涉光束，并输出第一干涉信号和第二干涉信号至所述光信号处理模块。

11.如权利要求10所述的位置测量装置，其特征在于，所述第一干涉光束和所述第二干涉光束的出射方向不同；所述光探测模块包括第一探测器和第二探测器；所述第一探测器接收所述第一干涉光束，所述第二探测器接收所述第二干涉光束。

12.一种光刻设备，所述光刻设备包括可相对移动的基片平台和掩模版平台，其特征在于，所述光刻设备还包括如权利要求1-11任一项所述的位移测量装置，其中，所述衍射元件贴附于所述基片平台或所述掩模版平台中的一个。