[发明专利]光刻投影物镜高阶波像差检测标记和检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及光刻机投影物镜，特别是一种光刻投影物镜高阶波像差检测标记和 检测方法。

背景技术

光刻机是极大规模集成电路制造的核心设备之一。投影物镜是光刻机最重要的 分系统之一。投影物镜的波像差是影响光刻机套刻精度和成像分辨率的主要因素。 随着光刻技术从干式发展至浸没式，高阶波像差(主要为Z₃₈～Z₆₄)的影响逐渐变 得不可忽略，光刻机投影物镜的像差容限变得越来越严苛，因此，对波像差检测的 精度要求也越来越高。为了满足光刻机套刻精度和成像分辨率等要求，研发一种高 精度的大数值孔径光刻投影物镜高阶波像差检测技术意义重大。

目前，大数值孔径光刻投影物镜高阶波像差的主流检测技术是基于瞳面测量的 波像差检测技术。2011年，ASML公司提出了一种基于瞳面测量的波像差检测技术 (参见在先技术1，F.Staals,A.Andryzhyieuskaya,H.Bakker,M.Beems,J.Finders,T. Hollink,J.Mulkens,A.Nachtwein,R.Willekers,P.Engblom,T.GrunerandY.Zhang, “Advancedwavefrontengineeringforimprovedimagingandoverlayapplicationsona1.35 NAimmersionscanner”,Proc.SPIE7973,79731G(2011))。该技术通过集成小型化干涉 仪实现了64阶泽尼克系数的检测，其检测精度高，但集成难度大，需要额外的硬件 成本。

基于空间像测量的光刻投影物镜波像差检测技术也是常见的一类技术，具有检 测精度高、速度快、成本低，能实时检测光刻投影物镜波像差的优点。2015年，诸 波尔等人提出了一种大数值孔径光刻机投影物镜波像差检测方法(参见在先技术2， 诸波尔，李思坤，王向朝，闫观勇，沈丽娜，王磊，“一种大数值孔径光刻机投影 物镜波像差检测方法”，专利申请号：201510166998.7，公开号：104777718A)。 该方法采用Box-BehnkenDesign统计抽样方法，使用偏振光照明和矢量成像模型， 建立了与大数值孔径光刻机相匹配的检测模型，实现了33阶泽尼克像差的测量 (Z₅～Z₃₇)，但由于检测标记的限制，检测模型对高阶波像差的灵敏度较低，不能 实现大数值孔径光刻机投影物镜高阶波像差的高精度检测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光刻投影物镜高阶波像差检测标记和检测方法，采 用该检测标记能够高精度地检测大数值孔径光刻机投影物镜的高阶波像差。

本发明的技术解决方案如下：

一种光刻投影物镜高阶波像差检测标记，由八个不同方向取向，尺寸相同的一 维图形构成，所述的方向取向不同，尺寸相同的图形具有如下特征：

1)一维图形的方向取向包含0°，30°，45°，60°，90°，120°，135°和150°八个 方向。

2)各个方向取向上的一维图形均为孤立透射空，透射空的宽度最小为光刻机曝 光波长的1/2，最大不超过光刻机曝光波长的10倍；检测标记的周期不超过光刻机 曝光波长的50倍；所述的宽度和周期都是硅面宽度。

一种利用上述检测标记的光刻投影物镜高阶波像差检测方法，该方法采用的测 量系统包括用于产生激光光束的光源、照明系统、用于承载测试掩模并拥有精确定 位能力的掩模台、用于将掩模图形上的检测标记成像到硅片上的投影物镜系统、能 承载硅片并具有三维扫描能力和精确定位能力的工件台、安装在该工件台上的空间 像传感器以及与空间像传感器相连的数据处理计算机。