投影物镜波像差在线检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种投影物镜波像差在线检测装置，包括光源(LA)、投影物镜(PO)、参考标记(RP)、探测器(DE)、掩模板(MA)。掩模板(MA)用于将由所述光源(LA)出射的激光转换为两束相干光，该两束相干光经所述投影物镜(PO)后在所述投影物镜(PO)的焦平面处发生干涉，产生干涉条纹；该干涉条纹经过所述参考标记(RP)后照射在所述探测器(DE)上，转化为电信号；根据该电信号的强度得到所述干涉条纹的位置偏移量，再根据偏移量的大小可得到所述投影物镜(PO)的波像差。本实用新型专利技术能够测量全部37项Zernike系数，简化了测试流程和波像差计算方法，提高了测量精度。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术光记录
，具体涉及光刻机的投影物镜的波像差在线测量装置，特别是基于双光束干涉的投影物镜波像差在线检测装置。
技术介绍
投影物镜的波像差会影响曝光线条的成像质量，如球差会影响光刻机的分辨力，彗差会影响线条的不对称性和套刻精度，像散会影响X、Y两个方向的成像线条不均匀性。随着光刻机特征尺寸越来越小，对投影物镜的波像差要求也越来越严格，不但要求低级像差(如球差、彗差和像散)很小，而且还对高级像差(高达37项Zernike系数)提出严格的要求，这就要求投影物镜波像差在线测量装置能够同时测量全部波像差，以便实时调整投影物镜的波像差，以满足光刻工艺的需求。现有技术I (Hans van der laan, Marcel Dierichs, Henk van Greevenbroek,etc.“Aerial image measurement methods for fast aberration set-up andillumination pupil verification”，Proc.SPIE2001,4346, 394-407)提出了一种基于透射像传感器(TIS)的测量方法，TIS是由测量标记和方孔以及光强探测器组成，方孔用于测量光源强度的变化，用来归一化测量信号，以消除光源强度波动对测量结果的影响。不同照明模式的光束照射测量标记，因为受到投影物镜波像差的影响，成像标记的水平位置和垂直位置会发生改变，利用光强探测器测出标记像的位置偏移量，再利用软件仿真出的位置对波像差的灵敏度矩阵，即可得到投影物镜的波像差。该方法测量波像差结构简单，易于集成在光刻机内部，但是只能测量投影物镜的低级像差(低级Zernike系数)，包括球差(Z4，Z9，Z16)、 X 方向彗差(Z2，TI, Z14)、Y 方向彗差(Ζ3，Ζ8，Ζ15)和像散(Ζ5，Ζ12，Ζ21)，不能测出全部37项Zernike系数。ASML 公司的专利 US6646729B2 利用 FOCAL(FOcus CALibration use alignmentsystem)技术和 DISTO(Distortion-measuring technique)技术，测出标记像的垂直和水平偏移量，求出投影物镜的波像差，上海微电子装备有限公司(SMEE)的专利CN100474115C、CN1312464C、CN101241312B,以及上海光学精密机械研究所的专利CN100428058C、CN100561359C、CN101551594B在掩膜设计和测试方法对现有技术I进行改进，提高了波像差的测试精度，但仍不能测出全部37项Zernike系数。为了精确检测投影物镜的低级和高级波像差，NIKON公司提出一种AIS技术(现有技术 2:Jacek.K.Tyminski, Tsuneyuki Hagiwara, Naoto Kondo, etc.Aerial ImageSensor:In-Situ Scanner Aberration Monitor.Proc.0f SPIEVol.6152),其在高相干光照明条件下，照射具有不同周期和不同方向(O。，30° ,45° ,90° ,120° ,135° )的36种光栅标记的掩模板，经过光栅的光束衍射出不同级次的光，利用+1，-1和O级光干涉得到光栅标记的像，利用探测器得到光栅像的实际位置，计算像与理想像的偏离，再利用部分相干成像理论得到投影物镜的波像差。不同周期不同方向的光栅标记完成对整个光瞳面波像差的测量，因此可以得到投影物镜全部37项Zernike系数，但是这种技术要求探测器上参考的标记方向也需要有多个方向，要求工件台沿着多个方向扫描探测，对探测器和工件台的性能要求高，另外，波像差还原算法复杂，不易提高测量精度。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题本技术所要解决的技术问题是提出一种用于光刻机的投影物镜波像差的在线测量装置，以克服现有技术只能测量投影物镜的低级像差，或者是能测量全部像差但测量流程和方法复杂的缺点。( 二 )技术方案为解决上述技术问题，本技术提出一种投影物镜波像差在线检测装置，包括光源、投影物镜、参考标记和探测器，所述光源用于出射激光，所述装置还包括掩模板，由所述光源出射的激光经由该掩模板后入射到所述投影物镜；所述掩模板包括用于形成干涉条纹的测试标记，测 试标记构成位相光栅图案；所述参考标记设置在所述投影物镜的焦平面处，构成振幅型光栅图案，该振幅型光栅的周期是所述测试标记的位相光栅的两倍，且其尺寸与位相光栅的尺寸之比为投影物镜的放大倍数；所述探测器设置在所述光路中参考标记的后方；其中，所述掩模板用于将由所述光源出射的激光转换为两束相干光，该两束相干光经所述投影物镜后在所述投影物镜的焦平面处发生干涉，产生干涉条纹；该干涉条纹经过所述参考标记后照射在所述探测器上，转化为电信号；根据该电信号的强度，可得到所述干涉条纹的位置偏移量，再根据偏移量的大小可得到所述投影物镜的波像差。(三)有益效果本技术的投影物镜波像差的测量装置通过双光束干涉法，能够测量全部37项Zernike系数，简化了测试流程和波像差计算方法，提高了测量精度。附图说明图1是光刻机投影物镜波像差检测装置示意图；图2是掩模板产生垂直和倾斜相干光的光路图；图3是相干光垂直照射在位相光栅时的波像差测量光路图；图4是因像差导致干涉像与理想像位置偏差；图5是相干光倾斜照射在位相光栅时的波像差测量光路图；图6是掩模板上位相光栅的空间分布图；图7是衍射光束经过光瞳面对波像差均匀采样时光瞳面上的所有光束投影点的示意图；图8是微棱镜阵列改变相干光入射角度的光路图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本技术作进一步的详细说明。图1是本技术的光刻机投影物镜波像差在线测量装置的结构示意图。如图1图1所示，该装置包括光源LA、照明系统IL、掩模板MA、投影物镜PO、参考标记RP、探测器DE和工件台ST。光源LA用于发射激光，其所发射的激光经过反射镜MI照射到照明系统IL上，照明系统IL将该激光进行扩束、整形、均匀化后照在掩模板MA上，掩模板MA上有一套照明光路，将部分相干的照明光束转换为两束相干光，该两束相干光经过投影物镜PO后在投影物镜PO的焦平面处发生干涉，产生干涉条纹。参考标记RP设置在投影物镜PO的焦平面处，探测器DE设置在激光光路中参考标记RP的后方，参考标记RP和探测器DE共同安装在可移动的工件台ST上。掩模板MA包括用于形成干涉条纹的测试标记，测试标记可以构成一种位相光栅图案，参考标记RP构成振幅型光栅图案，该振幅型光栅的周期是所述测试标记构成的位相光栅图案的位相光栅的周期乘以所述投影物镜PO的放大倍数的二分之一。由此，干涉条纹经过参考标记RP后照射在探测器DE上，转化为电信号。当投影物镜PO存在波像差时，两束相干光之间被引入一个位相差，导致干涉条纹位置发生移动，当工件台ST移动时，根据电信号的强度，即可判断干涉条纹的位置偏移量，再根据偏移量的大小，即可得到投影物镜的波像差。实施例1图2是掩模板MA产生垂直和倾斜相干光的光路图。如图2所示，本技术的掩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种投影物镜波像差在线检测装置，包括光源(LA)、投影物镜(PO)、参考标记(RP)和探测器(DE)，所述光源(LA)用于出射激光，其特征在于：?所述装置还包括掩模板(MA)，由所述光源(LA)出射的激光经由该掩模板(MA)后入射到所述投影物镜(PO)；?所述掩模板(MA)包括用于形成干涉条纹的测试标记，测试标记构成位相光栅图案；?所述参考标记(RP)设置在所述投影物镜(PO)的焦平面处，构成振幅型光栅图案；?所述探测器(DE)设置在所述光路中参考标记(RP)的后方；?其中，所述掩模板(MA)能够将由所述光源(LA)出射的激光转换为两束相干光，该两束相干光经所述投影物镜(PO)后在所述投影物镜(PO)的焦平面处发生干涉，产生干涉条纹；该干涉条纹经过所述参考标记(RP)后照射在所述探测器(DE)上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘广义，齐月静，苏佳妮，周翊，王宇，
申请(专利权)人：中国科学院光电研究院，
类型：实用新型
国别省市：