一种光刻投影物镜系统波像差测量装置制造方法及图纸

一种光刻投影物镜系统波像差测量装置，该装置主要由准分子激光器、扩束棱镜、匀光聚焦物镜系统、光纤耦合物镜、多模光纤、成像物镜、照明掩模板、准直物镜及夏克-哈特曼波前传感器组成；其中，从准分子激光器输出的狭长的矩形光斑经扩束棱镜扩束后得到方形光斑，方形光斑经过匀光聚焦物镜系统和光纤耦合物镜后被耦合入多模光纤中；由多模光纤出射的发散球面波经成像物镜后成像到照明掩模板上产生多个球面波，这些球面波经过投影物镜系统后携带其波像差信息，再经过准直物镜后成为平面波，平面波被夏克-哈特曼波前传感器的微透镜阵列分成多个子光束，这些子光束聚焦到夏克-哈特曼波前传感器的探测器上，测得投影物镜系统的波像差信息。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种光刻投影物镜系统波像差测量装置，该装置主要由准分子激光器、扩束棱镜、匀光聚焦物镜系统、光纤耦合物镜、多模光纤、成像物镜、照明掩模板、准直物镜及夏克-哈特曼波前传感器组成；其中，从准分子激光器输出的狭长的矩形光斑经扩束棱镜扩束后得到方形光斑，方形光斑经过匀光聚焦物镜系统和光纤耦合物镜后被耦合入多模光纤中；由多模光纤出射的发散球面波经成像物镜后成像到照明掩模板上产生多个球面波，这些球面波经过投影物镜系统后携带其波像差信息，再经过准直物镜后成为平面波，平面波被夏克-哈特曼波前传感器的微透镜阵列分成多个子光束，这些子光束聚焦到夏克-哈特曼波前传感器的探测器上，测得投影物镜系统的波像差信息。【专利说明】一种光刻投影物镜系统波像差测量装置
本技术涉及光学测量
，特别是涉及一种光刻投影物镜系统波像差 测量装置。
技术介绍
21世纪是信息经济时代，发达国家国民经济增长的很大部分与集成电路有关。集 成电路已成为事关一个国家国民经济、国防建设、人民生活和信息安全的基础性、战略性产 业。从单个晶体管到今天的芯片，集成电路的发展是一个不断微型化、集成化的过程，这要 归功于光学光刻技术的不断进步。 作为光刻机核心部件的投影物镜系统，其波像差大小直接影响着光刻成像质量和 光刻机的分辨率。为了提高光刻机的分辨率，光刻机中曝光波长不断减小，投影物镜数值孔 径不断提高，各种分辨率增强技术使得工艺因子不断降低。与此同时，光刻物镜也更加庞大 和复杂，例如，目前国际上最先进的深紫外投影光刻物镜的光学元件数量在20片以上，这 给光学设计、加工、检测及装调都带来了极大的挑战。投影物镜系统的复杂性和精密性，要 求投影物镜系统在加工、集成及曝光的各个环节都必须进行波像差的检测。尤其在系统集 成装调阶段，波像差检测是最终物镜系统高精度集成的重要保证。 光刻机投影物镜系统波像差检测方法主要有基于光干涉原理和基于夏克-哈特 曼波前传感器两种。其中，基于光干涉原理的方法有衍射型的点衍射干涉仪（roi)和线衍 射干涉仪（LDI)，剪切型的横向剪切干涉仪（LSI)、双光栅剪切干涉仪（DLSI)、交叉光栅剪 切干涉仪（CGLSI)和数字泰伯干涉仪（DTI)。基于夏克-哈特曼波前传感器的方法主要有 尼康公司采用的iPot。 文献〈〈Phase-shifting point-diffraction interferometry atl93nm〉〉（Appl. Opt. ,2000,29(31) :5768?5772)详细描述了采用PDI进行系统波像差检测的技术。其中， PDI是采用微孔衍射产生的球面波作为参考光，通过光栅移相实现系统波像差的测量。然而 对于面向l〇〇nm节点的深紫外投影物镜系统像方数值孔径（NA)达到0. 75,为了产生足够高 质量的衍射参考波前，要求微孔直径很小，这将使能量透过率很低，影响测量精度。同时光 栅位于会聚光束中进行移相，将给测量结果带来误差。文献《A new on-machine measurement system to measure wavefront aberration of projection optics with hyper-NA》（Proc. SPIE，2006, 6154:615424)详细描述了采用LDI进行系统波像差检测的技术。LDI采用狭缝 衍射产生的柱面波作为参考光，解决了 PDI采用微孔能量透过率很低的问题，使得能量大 大提高。然而，LDI只能测量某个方向的波像差信息，为了实现系统波像差的完整测量，需要 在两个正交方向上进行两次测量，这样在调整狭缝和光栅的过程中，将会给测量带来误差。 同样，与PDI -样，LDI所采用的光栅也将给最终测量带来误差。 剪切型干涉仪如美国专利US7352475,不需要参考波前，而是将测试波前与其自身 的错位（剪切）波前发生干涉，实现系统波像差的检测。由于不需要微孔或者狭缝，因此可 以获得很大的能量透过率，具有较高的精度。但是在剪切干涉仪中，光栅位于会聚光束或者 发散光束中，将给测量结果带来误差。 文献《High numerical aperture Hartmann wavefront sensor with pinhole array extended source》(Proc. SPIE, 2012, 8550:85503M)详细描述了采用孔阵列和夏克-哈特曼 波前传感器的方法进行系统波像差测量的技术。其中，通过在投影物镜系统的物面上集成 按正方形方式排列的孔阵列，衍射产生NA为0. 1875的衍射波前，经过投影物镜系统后，用 准直物镜将发散波前转换成平面波前，最终采用夏克-哈特曼波前传感器记录系统波像差 信息。然而，采用该装置，需要一个NA为0. 75的准直物镜，在193nm波段，NA达到0. 75的 准直物镜，体积庞大，价格昂贵，同时也难于精确地标定其波像差。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于，克服现有技术存在的缺陷，提供一种新的光刻 投影物镜系统波像差测量装置，所要解决的技术问题是使其通过在投影物镜系统的像面上 集成微孔阵列，采用夏克-哈特曼波前传感器进行投影物镜系统波像差的测量，可以在保 证高的能量透过率的同时，有效地减小准直物镜的数值孔径，从而改善准直物镜体积庞大、 价格昂贵及波像差难于精确地标定的问题。 本技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本实 用新型提出的一种光刻投影物镜系统波像差测量装置，该装置包括：准分子激光器、扩束棱 镜、匀光聚焦物镜系统、光纤耦合物镜、多模光纤、成像物镜、照明掩模板、准直物镜以及夏 克-哈特曼波前传感器；其中，所述准分子激光器、所述扩束棱镜、所述匀光聚焦物镜系统 及所述光纤耦合物镜依次设置于所述多模光纤的一端，从所述准分子激光器输出的狭长的 矩形光斑经过所述扩束棱镜扩束后得到方形光斑，所述方形光斑经过所述匀光聚焦物镜系 统和所述光纤耦合物镜后被耦合入所述多模光纤中；在所述多模光纤的另一端依次设置所 述成像物镜、所述照明掩模板、所述准直物镜及所述夏克-哈特曼波前传感器，由所述多模 光纤出射的发散球面波经过所述成像物镜后成像到所述照明掩模板上产生多个球面波，这 些球面波经过待测投影物镜系统后携带其波像差信息，再经过所述准直物镜后成为携带波 像差信息的平面波，所述平面波被所述夏克-哈特曼波前传感器的微透镜阵列分成多个子 光束，这些子光束聚焦到所述夏克-哈特曼波前传感器的探测器上，测得所述待测投影物 镜系统的波像差信息。 本技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。 前述的光刻投影物镜系统波像差测量装置，其中所述扩束棱镜包括：第一扩束棱 镜、第二扩束棱镜和第三扩束棱镜；所述第一扩束棱镜、所述第二扩束棱镜和所述第三扩束 棱镜是大小不同，材料相同，且三个顶角的角度大小分别对应一致的直角棱镜；其中每个直 角棱镜的放大倍率X满足以下关系： η Α =- "ο 式中η为棱镜的折射率，η(ι为棱镜所处介质的折射率；从所述准分子激光器输出 的狭长的矩形光斑是依次经过所述第一扩束本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光刻投影物镜系统波像差测量装置，其特征在于，该装置包括：准分子激光器(10)、扩束棱镜(20)、匀光聚焦物镜系统(30)、光纤耦合物镜(40)、多模光纤(50)、成像物镜(60)、照明掩模板(70)、准直物镜(80)以及夏克‑哈特曼波前传感器(90)；其中，所述准分子激光器(10)、所述扩束棱镜(20)、所述匀光聚焦物镜系统(30)及所述光纤耦合物镜(40)依次设置于所述多模光纤(50)的一端，从所述准分子激光器(10)输出的狭长的矩形光斑经过所述扩束棱镜(20)扩束后得到方形光斑，所述方形光斑经过所述匀光聚焦物镜系统(30)和所述光纤耦合物镜(40)后被耦合入所述多模光纤(50)中；在所述多模光纤(50)的另一端依次设置所述成像物镜(60)、所述照明掩模板(70)、所述准直物镜(80)及所述夏克‑哈特曼波前传感器(90)，由所述多模光纤(50)出射的发散球面波经过所述成像物镜(60)后成像到所述照明掩模板(70)上产生多个球面波，这些球面波经过待测投影物镜系统(100)后携带其波像差信息，再经过所述准直物镜(80)后成为携带波像差信息的平面波，所述平面波被所述夏克‑哈特曼波前传感器(90)的微透镜阵列分成多个子光束，这些子光束聚焦到所述夏克‑哈特曼波前传感器(90)的探测器上，测得所述待测投影物镜系统(100)的波像差信息。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：卢增雄，齐月静，苏佳妮，丁功明，周翊，王宇，
申请(专利权)人：中国科学院光电研究院，
类型：新型
国别省市：北京;11