[发明专利]投影物镜波像差检测装置及检测方法

说明书

一种投影物镜波像差检测装置及检测方法，该投影物镜波像差检测装置包括光源及照明系统、物面光栅、物面位移台、被测投影物镜、像面光栅、二维光电传感器、像面位移台和控制处理单元。本发明通过控制物面光栅线条的长度，或物面光栅垂直于剪切衍射方向的周期结构，或物面光栅采用正弦光栅，或像面光栅采用振幅相位混合光栅，降低了干涉场的复杂性，提高了波像差检测速度和精度，能提高原位波像差检测的精度和速度。

技术领域

本发明涉及光学测量、光刻机技术领域，特别是一种投影物镜波像差检测装置及检测方法。

背景技术

Ronchi光栅剪切干涉仪具有共光路、没有空间光程差、不需要单独的理想参考波面、精度高、灵敏度高、结构简单等优点；是测量光学系统波像差的一种有效手段。特别是对于高端投影光刻机，该剪切干涉仪是高端投影光刻机的投影物镜波像差原位及离线检测的主要技术方案之一。

与普通的两束光之间的干涉不同，在Ronchi剪切干涉仪的干涉场中，由于像面光栅的衍射，存在多级高阶衍射光，多级衍射光之间可以发生干涉。通过采用空间非相干照明，并采用物面光栅对光源相干性进行调制，可以抑制高阶衍射光之间的干涉，简化干涉场，使波像差检测成为可能。

在先技术1(参见Joseph Braat,Augustus J.E.Janssen.Improved Ronchi testwith extended source,Journal of the Optical Society of America AVoI.16.No.1.1999，pp:131-140.)提出用扩展光源改进的光栅剪切干涉仪。在被测光学系统的物面采用占空比为1:1的一维光栅，像面采用一维准余弦光栅抑制高阶衍射，从而只采用±1级衍射光与0级光大干涉进行相位提取。由于剪切干涉至少需要获得两个正交剪切方向的剪切波前才能重建原始波前，因此，采用该方案时物像面光栅均需要切换。

在先技术2(参见Ulrich Wegmann,Helmut Haidner,Martin Schriever,APPARATUS FOR WAVEFRONT DETECTION,US 7333216,2001)将类似于在先技术1的剪切干涉用于光刻机投影物镜波像差检测。提出物面采用二维光栅，并提出了多通道波像差检测方案。

在先技术3(参见Johannes Jacobus Matheus Baselmans,Marco Hugo PetrusMoers,Hans Van Der Laan,et al.,Lithographic projection apparatus,a gratingmodule,a sensor module,a method of measuring wave front aberrations,UnitedStates Patent,6650399,2002)提出物面可以采用二维光栅，但会使得在一个剪切方向的相移过程中，必须增加另一个方向的扫描过程，使得测量过程复杂，并且对脉冲光源的能量稳定性敏感。因此物面采用两个方向的一维光栅，像面采用了两个方向的狭缝。

在先技术4(参见Helmut Haidner,Wolfgang Emer,Rainer Hoch,et al.,Deviceand method for wavefront measurement of an optical imaging system by means ofphase-shifting interferometry,US 7417745,2004)对上述技术的相移算法进行了叙述，针对物面采用一维光栅，像面采用二维光栅，且物面光栅周期基于被测投影物镜倍率与像面光栅周期匹配；其像面采用了二维光栅，从而在测量过程中，可以不进行像面光栅的切换。