像差补偿装置和方法、光刻投影物镜及其像差补偿方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种像差补偿装置和方法、光刻投影物镜及其像差补偿方法，该像差补偿装置用于对一光学成像系统进行像差补偿和校正，所述像差补偿装置包括磁流变液反射镜、用于调整所述磁流变液反射镜的磁场发生装置、波前探测器及与所述波前探测器连接的计算机控制器，所述波前探测器和磁流变液反射镜沿光路依次设置在所述光学成像系统中。本发明专利技术通过设置磁流变液反射镜，其通过改变磁流变液中磁体的位置改变反射镜面型，以实现对像质的补偿，并且可以在补偿所有像差的同时不引起任何像差的增加；本发明专利技术选择磁流变液反射镜，可以通过调整磁流变液中磁体的位置改变反射镜的形状，进而生成任何新的高阶Zernike补偿面型，无串扰影响。

【技术实现步骤摘要】
像差补偿装置和方法、光刻投影物镜及其像差补偿方法
本专利技术涉及像差补偿，特别涉及一种像差补偿装置和方法、光刻投影物镜及其像差补偿方法。
技术介绍
目前在半导体封装领域，半导体制作及封装集成技术飞速发展，对制造集成电路芯片的光刻物镜提出了更高的要求。只有投影曝光用的光学成像系统具有良好的像质补偿能力，才能使芯片制备时曝光区域的像质满足要求。集成电路芯片的尺寸在不断做小，要求光刻投影物镜的分辨率和成像质量不断提高，因此光刻投影物镜的像差指标需要不断收严。因此，提高光学成像系统像质质量，是制备综合性能良好芯片的关键因素。目前高精度的光刻投影物镜的装调难度大，曝光状态下，由于外界环境的干扰以及镜片材料的双折射等多种因素的影响，导致光刻投影物镜像差的像质变差，需要对像质进行补偿，满足最终芯片的制造要求。现阶段主要通过对机械和环境提出严格的装配应力指标和环境控制，但该方案很难实现。光刻投影物镜像质补偿方案主要有以下几种：一：在镜片边缘增加热阻机构，通过在高热量位置安装具有高的导热率机构，低热量位置安装具有低的导热率机构，实现镜片表面具有对称的热分布，这样使投影物镜具有对称的热变形和热折射变，这样补偿了由热引进的不对称像质，最终的像质分布中只有对称的像差，利于补偿。但由于控制温差较大，所以控制的难度很大。二：传统形式的像质补偿是通过选择补偿器，通过选择可动镜片对热效应进行补偿，但可动镜片对于非对称性像差的补偿能力差，可补偿的像质项较为局限，无法满足补偿所有像差的能力。三：在反射镜上安装薄膜压电单元，通过加力的方式改变镜片面型。镜面形状的控制通过机械驱动(压电驱动)和实时位置传感器检测，精确和快速反应像差控制，但是此装置中增加很多冷却装置、温度控制装置及温度检测装置，所以整个装置的结构比较复杂。四：通过旋转热补偿组和平板组合的角度产生不同的面型对热效应进行补偿，但热补偿组的特殊镜片面型加工和检测难度高。五：通过主动变型机构(ALE)产生外力驱动镜片发生形变，改变镜片面型，实现热效应补偿，但可补偿项较少，较为局限。
技术实现思路
本专利技术提供一种像差补偿装置和方法、光刻投影物镜及其像差补偿方法，以实现对热效应引起的非对称性像差进行实时补偿。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种像差补偿装置，用于对一光学成像系统进行像差补偿和校正，所述像差补偿装置包括磁流变液反射镜、用于调整所述磁流变液反射镜的磁场发生装置、波前探测器及与所述波前探测器连接的计算机控制器，所述波前探测器和磁流变液反射镜沿光路依次设置在所述光学成像系统中。作为优选，所述磁流变液反射镜包括：可变形反射镜和与所述可变形反射镜一体式设置的磁流变液。作为优选，所述磁流变液包括铁磁性易磁化颗粒、母液油和稳定剂。本专利技术还提供一种光刻投影物镜，包括沿光路依次设置的第一投影物镜组、所述的像差补偿装置和第二投影物镜组。作为优选，所述磁场发生装置包括电磁线圈和与所述电磁线圈连接的电流控制装置。作为优选，所述第一投影物镜组包括若干第一透镜，物方光线依次通过所述第一透镜，照射在所述磁流变液反射镜上。作为优选，所述第二投影物镜组包括若干第二透镜，经磁流变液反射镜的反射光依次通过各第二透镜，达到像方位置。作为优选，所述第一投影物镜组与所述磁流变液反射镜之间还设置有孔径光阑。本专利技术还提供一种像差补偿方法，包括：步骤1：对光学成像系统的像质进行检测，获取像质测试数据；步骤2：根据像质测试数据对光学成像系统的全视场下的zernike项的分布进行计算，得出全视场下每个Zernike系数的常数项；步骤3：将全视场下每个Zernike系数的常数项转化为光学成像系统中以磁流变液反射镜的磁流体位置的调整量；步骤4：根据所述磁流变液反射镜中磁流体位置的调整量调整所述磁流变液反射镜的面型；步骤5：重复步骤1-4，直至所述光学成像系统中的像差位于设定阈值内。作为优选，所述步骤3中：将每个zernike系数的常数项除以波长值的结果，将上述结果带入zernike系数与相对视场的关系公式，对上述计算的结果进行加和并取反号，得到相对视场下磁流变液反射镜的调整量，将数据乘以波长获得实际的调整量。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、本专利技术通过设置磁流变液反射镜，其通过改变磁流变液中磁体的位置改变反射镜面型，以实现对像质的补偿，并且可以在补偿所有像差的同时不引起任何像差的增加；2、本专利技术选择磁流变液反射镜，可以通过调整磁流变液中磁体的位置改变反射镜的形状，进而生成任何新的高阶Zernike补偿面型，无串扰影响；3、本专利技术的初始面型为平面反射镜，所以不需要加工非常复杂的面型，与现有技术中通过旋转热补偿组和平板组合的角度产生不同的面型相比，本专利技术具有更好的灵活性，可以实时补偿像像差；4、本专利技术在进行像质补偿时，不但可生成所有复杂面型，而且可以将补偿范围扩大为所有像差的常数项；5、本专利技术的调整精度高、控制容易、调整范围广，可以很精确的补偿所有大范围像差随视场分布的常数项，完全避免了在等厚变形机构中进行像质补偿时需要很大外力对厚度比较大镜片产生所需面型中调整精度不高、调整量不准确等一系列问题；6、本专利技术不需要加工非常复杂的面型，结构设计简单、成本低，而且操作方便。附图说明图1为本专利技术的光刻投影物镜的结构原理图；图2为本专利技术的像差补偿装置的光路示意图；图3为本专利技术中磁流变液反射镜的结构示意图；图4为本专利技术中磁流变液反射镜变形后的结构示意图；图5为本专利技术中波前探测器接收的Z5的面型平面图；图6为本专利技术中波前探测器接收的Z5的面型三维图；图7为本专利技术采用磁流变液反射镜改变Z5面型的平面图；图8为本专利技术采用磁流变液反射镜改变Z5面型的三维图；图9为本专利技术采用补偿Z5后的Z5的分布图；图10为本专利技术中波前探测器接收的Z20的面型平面图；图11为本专利技术中波前探测器接收的Z20的面型三维图；图12为本专利技术采用磁流变液反射镜改变Z20面型的平面图；图13为本专利技术采用磁流变液反射镜改变Z20面型的三维图；图14为本专利技术采用补偿Z20后的Z20的分布图。图中所示：10-第一投影物镜组、101-第一透镜、20-磁流变液反射镜、201-可变形反射镜、202-磁流变液、30-第二投影物镜组、301-第二透镜、40-波前探测器、50-计算机控制器、60-物方位置、70-像方位置、80-孔径光阑。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本专利技术附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。如图1所示，本专利技术光学成像系统，包括：沿着光路依次设置的第一投影物镜组10、孔径光阑80、像差补偿装置和第二投影物镜组30。其中，所述第一投影物镜组10包括若干第一透镜101，所述第二投影物镜组30包括若干第二透镜301，所述像差补偿装置包括磁流变液反射镜20、用于调整所述磁流变液反射镜20的磁场发生装置、波前探测器40及与所述波前探测器40连接的计算机控制器50，所述波前探测器40和磁流变液反射镜20沿光路依次设置在所述光学成像系统中。本实施例中的光学成像系统为光刻投影物镜。如图2所示，物方位置60处的光线(经过物的光线)经上述各第一透镜101本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种像差补偿装置，用于对一光学成像系统进行像差补偿和校正，其特征在于，所述像差补偿装置包括磁流变液反射镜、用于调整所述磁流变液反射镜的磁场发生装置、波前探测器及与所述波前探测器连接的计算机控制器，所述波前探测器和磁流变液反射镜沿光路依次设置在所述光学成像系统中。

【技术特征摘要】
1.一种像差补偿装置，用于对一光学成像系统进行像差补偿和校正，其特征在于，所述像差补偿装置包括磁流变液反射镜、用于调整所述磁流变液反射镜的磁场发生装置、波前探测器及与所述波前探测器连接的计算机控制器，所述波前探测器和磁流变液反射镜沿光路依次设置在所述光学成像系统中。2.如权利要求1所述的像差补偿装置，其特征在于，所述磁流变液反射镜包括：可变形反射镜和与所述可变形反射镜一体式设置的磁流变液。3.如权利要求2所述的像差补偿装置，其特征在于，所述磁流变液包括铁磁性易磁化颗粒、母液油和稳定剂。4.如权利要求1所述的像差补偿装置，其特征在于，所述磁场发生装置包括电磁线圈和与所述电磁线圈连接的电流控制装置。5.一种包括如权利要求1-4任一所述的像差补偿装置的光刻投影物镜，其特征在于，包括沿光路依次设置的第一投影物镜组、所述像差补偿装置和第二投影物镜组。6.如权利要求5所述的光刻投影物镜，其特征在于，所述第一投影物镜组包括若干第一透镜，物方光线依次通过所述第一透镜，照射在所述磁流变液反射镜上。7.如权利要求6所述的光刻投影物镜，其特征在于，所述第二投影物镜组包括若干第二透镜，经磁流变液反射镜的反射光依...

【专利技术属性】
技术研发人员：张羽，侯宝路，郭银章，
申请(专利权)人：上海微电子装备集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31