投影物镜的数值孔径的在线检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及光刻机性能参数的检测技术领域，具体涉及一种投影物镜的数值孔径的在线检测装置及方法。本发明专利技术旨在解决投影物镜在安装前后检测到的数值孔径存在差异的技术问题。为此目的，本发明专利技术提供了一种投影物镜的数值孔径的在线检测装置，该在线检测装置包括能够设置于掩模台上的散射元件、能够设置于工件台上的数值孔径测量装置，光源经过散射元件的散射光束覆盖投影物镜并通过投影物镜投影在数值孔径测量装置上，数值孔径测量装置能够根据散射光束投影在数值孔径测量装置上的投影光束检测投影物镜的数值孔径。本发明专利技术的在线检测装置能够对安装完成后的投影物镜的数值孔径进行原位在线、快速测量，从而提高投影物镜的数值孔径检测准确性。

【技术实现步骤摘要】
投影物镜的数值孔径的在线检测装置及方法
本专利技术涉及光刻机性能参数的检测
，具体涉及一种投影物镜的数值孔径的在线检测装置及方法。
技术介绍
本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。投影物镜与光源、照明系统并列为光刻机的三大核心部件，投影物镜的数值孔径是衡量投影物镜性能的一项关键参数，也是影响光刻分辨率的关键参数之一，随着光刻分辨率的提升，投影物镜的数值孔径持续增大，其中，浸没式光刻机数值孔径已达到1.35，因此，精准的投影物镜的数值孔径成为影响光刻分辨率的关键因素。其中，数值孔径(NA)是投影物镜与被投影物件(如芯片)之间介质的折射率(n)和像方照明圆锥半角θ的正弦之乘积。用公式表示如下:NA＝n*sinθ。目前，在投影物镜集成到光刻机之前，采用离线方式测量投影物镜的数值孔径的方法比较多，也较容易实现，但是，由于投影物镜对于温度、振动等因素较为敏感，在投影物镜集成到光刻机后，投影物镜的性能相对于集成到光刻机之前会发生一定的变化，因此，对投影物镜集成到光刻机之后数值孔径的原位在线测量变得非常有意义。专利CN1021116706A中提出了一种投影物镜的数值孔径原位在线测量的装置及方法，其采用经过特殊设计的物面基底，基底一侧具有散射元件，通过散射元件使光束充满投影物镜，基底的另一侧具有针孔标记，散射元件发出的入射光经投影物镜后成像在像面，针孔标记通过对成像测量达到测量数值孔径的目的，该方法虽然能够达到对数值孔径测量的目的，但是特殊设计的物面基底需要高精度专业加工，另外，该方法需要位于像面的移动台进行X/Y向高精度步进以及Z方向高精度定位，此过程对于移动台的要求较高。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有技术的不足提出的一种投影物镜的数值孔径的在线检测装置，该在线检测装置能够对安装完成后的投影物镜的数值孔径进行原位在线、快速测量，从而提高投影物镜的数值孔径检测准确性。该目的是通过以下技术方案实现的。本专利技术的第一方面提供了一种一种投影物镜的数值孔径的在线检测装置，投影物镜用于光刻机，光刻机包括光源、设置于投影物镜的物面处的掩模台、设置于投影物镜的像面处的工件台，其中，在线检测装置包括能够设置于掩模台上的散射元件、能够设置于工件台上的数值孔径测量装置，光源经过散射元件的散射光束覆盖投影物镜并通过投影物镜投影在数值孔径测量装置上，数值孔径测量装置能够根据散射光束投影在数值孔径测量装置上的投影光束检测投影物镜的数值孔径。优选地，光源为准分子激光器，当散射元件设置于掩模台上，且散射元件的出口面向投影物镜设置时，散射元件能够将准分子激光器发射的激光束均匀散射于投影物镜上。优选地，数值孔径测量装置包括投影探测器和设置于投影探测器面向投影物镜一侧的小孔板，投影光束通过小孔板以小孔成像的方式投影于投影探测器上。优选地，小孔板包括石英基底以及部分覆盖于石英基底面向投影物镜一侧的金属膜层，金属膜层中间设置有通孔，投影光束穿过通孔后经石英基底折射在投影探测器上形成投影光斑。优选地，投影探测器为CCD探测器，投影探测器用于采集投影光斑的半径尺寸。优选地，数值孔径测量装置还包括与投影探测器连接的控制器，控制器根据石英基底的厚度、石英基底的折射率、石英基底与投影探测器之间的距离以及投影光斑的半径确定数值孔径。本专利技术的第二方面还提供了一种一种投影物镜的数值孔径的在线检测方法，其中，在线检测方法是根据本专利技术第一方面的投影物镜的数值孔径的在线检测装置来实施的，在线检测方法包括步骤：S10:准分子激光器发射准分子激光束；S12:准分子激光束经过散射元件后形成的散射光束均匀散射于投影物镜；S14:投影物镜将散射光束投影于数值孔径测量装置上；S16:数值孔径测量装置根据散射光束投影于数值孔径测量装置上的投影光束确定投影物镜的数值孔径。优选地，步骤S14包括：S142:投影物镜将散射光束投影于数值孔径测量装置上的小孔板上形成投影光束；S144:投影光束经小孔板以小孔成像的方式在投影探测器上形成投影光斑。优选地，步骤S16包括：控制器根据投影光斑的半径结合石英基底的厚度、石英基底的折射率、石英基底与投影探测器之间的距离确定数值孔径，其中，投影物镜的数值孔径的测量原理为：控制器根据投影光斑圆周上三个点A(x1,y1)、B(x2,y2)和C(x3,y3)，求A、B和C三点所在圆周的半径，设A、B和C三点所在圆的圆心坐标为(a,b)，半径为R，则有：将上式(1)中第一式分别减去第二式和第三式，并整理后得：通过式(2)计算得出半径R的表达式为：设入射到通孔上的散射光束入射角为θ，散射光束第一次经过石英基底折射后，折射角为θ′，根据折射定律及几何理论有：其中，t为石英基底的厚度，n′为石英基底的折射率，h为石英基底与投影探测器之间的距离，通过式(4)计算得出入射角θ的大小，该角即为像方照明圆锥半角，根据投影物镜的数值孔径的定义为折射率n与像方照明圆锥半角θ的正弦值之积，公式表示为：NA＝n×sinθ式(5)根据公式(5)即求出投影物镜的数值孔径NA。优选地，步骤S12和步骤S14之间还包括：S13:通过移动工件台调整数值孔径测量装置的位置，使数值孔径测量装置上的小孔板位于投影物镜的像面处。本领域技术人员能够理解的是，本专利技术的投影物镜的数值孔径的在线检测装置能够对安装完成后的投影物镜的数值孔径进行原位在线、快速测量，从而提高投影物镜的数值孔径检测准确性。具体地，当投影物镜安装至光刻机系统后，在线检测装置的散射元件安装至位于投影物镜物面处的掩模台上，在线检测装置的数值孔径测量装置安装至位于投影物镜像面处的工件台上，利用光刻机系统自身的光源以及散射元件通过投影物镜投影到数值孔径测量装置，数值孔径测量装置根据投影光束测量投影物镜的数值孔径，从而实现对投影物镜的数值孔径原位在线测量的目的，提高投影物镜的数值孔径检测准确性。进一步地，本专利技术的数值孔径测量装置包括投影探测器和设置于投影探测器面向投影物镜一侧的小孔板，投影光束通过小孔板以小孔成像的方式投影于投影探测器上，投影探测器根据投影其上的投影光斑确定投影物镜的数值孔径，从而实现对投影物镜的数值孔径精确、快速测量的效果。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本专利技术一个实施例的投影物镜的数值孔径的在线检测装置的结构示意图；图2为本专利技术一个实施例的投影光束通过图1所示在线检测装置的示意图；图3为本专利技术一个实施例的用于检测投影物镜的数值孔径的在线检测方法的流程示意图；其中，12、掩模台；14、工件台；16、投影物镜；22、散射元件；24、数值孔径测量装置；242、金属膜层；243、石英基底；244、投影探测器。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种投影物镜的数值孔径的在线检测装置，所述投影物镜用于光刻机系统，所述光刻机系统包括光源、设置于所述投影物镜的物面处的掩模台、设置于所述投影物镜的像面处的工件台，其特征在于，所述在线检测装置包括能够设置于所述掩模台上的散射元件、能够设置于所述工件台上的数值孔径测量装置，所述光源经过所述散射元件的散射光束覆盖所述投影物镜并通过所述投影物镜投影在所述数值孔径测量装置上，所述数值孔径测量装置能够根据所述散射光束投影在所述数值孔径测量装置上的投影光束检测所述投影物镜的所述数值孔径。

【技术特征摘要】
1.一种投影物镜的数值孔径的在线检测装置，所述投影物镜用于光刻机系统，所述光刻机系统包括光源、设置于所述投影物镜的物面处的掩模台、设置于所述投影物镜的像面处的工件台，其特征在于，所述在线检测装置包括能够设置于所述掩模台上的散射元件、能够设置于所述工件台上的数值孔径测量装置，所述光源经过所述散射元件的散射光束覆盖所述投影物镜并通过所述投影物镜投影在所述数值孔径测量装置上，所述数值孔径测量装置能够根据所述散射光束投影在所述数值孔径测量装置上的投影光束检测所述投影物镜的所述数值孔径。2.根据权利要求1所述的投影物镜的数值孔径的在线检测装置，其特征在于，所述光源为准分子激光器，当所述散射元件设置于所述掩模台上，且所述散射元件的出口面向所述投影物镜设置时，所述散射元件能够将所述准分子激光器发射的激光束均匀散射于所述投影物镜上。3.根据权利要求1所述的投影物镜的数值孔径的在线检测装置，其特征在于，所述数值孔径测量装置包括投影探测器和设置于所述投影探测器面向所述投影物镜一侧的小孔板，所述投影光束通过所述小孔板以小孔成像的方式投影于所述投影探测器上。4.根据权利要求3所述的投影物镜的数值孔径的在线检测装置，其特征在于，所述小孔板包括石英基底以及部分覆盖于所述石英基底面向所述投影物镜一侧的金属膜层，所述金属膜层中间设置有通孔，所述投影光束穿过所述通孔后经所述石英基底折射在所述投影探测器上形成投影光斑。5.根据权利要求4所述的投影物镜的数值孔径的在线检测装置，其特征在于，所述投影探测器为CCD探测器，所述投影探测器用于采集所述投影光斑的半径尺寸。6.根据权利要求5所述的投影物镜的数值孔径的在线检测装置，其特征在于，所述数值孔径测量装置还包括与所述投影探测器连接的控制器，所述控制器根据所述投影光斑的半径结合所述石英基底的厚度、所述石英基底的折射率、所述石英基底与所述投影探测器之间的距离确定所述数值孔径。7.一种投影物镜的数值孔径的在线检测方法，其特征在于，所述在线检测方法是根据权利要求1至6中任一项所述的投影物镜的数值孔径的在线检...

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