[发明专利]一种确定光刻机最佳焦面位置的装置及方法

摘要

本发明提供一种确定光刻机最佳焦面位置的测量装置以及方法，所述装置包括照明光源系统、投影物镜成像系统、用于支撑并固定掩模板的掩模台、用于支撑并固定晶片的工作台、波像差传感器以及用于精确定位的干涉仪。所述方法推导了离焦和其他偶像差的转换关系，并用波像差传感器检测不同离焦位置时光学成像系统的波像差，根据测量结果计算可得光刻机光学系统最佳焦面位置。通过本发明的测量装置和方法，可以测量光刻机最佳焦面。

主权项

1.一种光刻机光学系统最佳焦面位置检测装置，其特征在于：包括光源(101)、照明系统(102)、放置掩膜(104)的掩模台(103)、掩模(104)、固定在工件台(107)上的硅片(106)、用于支撑并固定硅片(106)的工件台(107)、光学成像系统(108)、位于工件台(107)上的用于测量系统波像差的波像差传感器(109)以及用于精确定位工件台位置的干涉仪(110)；光源(101)产生光束的经过照明系统(102)整形后照射到放置在掩膜台(103)上的掩膜(104)上，掩膜(104)选择性的透过一部分光线，这部分光线经成像光学系统(108)把掩膜(104)上的图形成像在工件台(107)上的波像差传感器(109)上，沿光轴方向移动工件台(107)，通过干涉仪(110)对工件台精确定位，并用波像差传感(109)分别测量工件台(107)处于不同位置如Z1，Z2，Z3时的波像差，然后根据干涉仪(110)对工件台(107)处于这些位置时的定位数据以及波像差传感器(109)在这些位置时测量到的波像差结果通过数学计算过程得到系统某个视场的最佳焦面位置；利用干涉仪对波像差传感器进行精确定位，并记录下位置三个位置Z1，Z2，Z3，对这些位置的系统波像差进测量，测量结果记为w_d1，w_d2，w_d3；并计算两两位置之间的距离ΔZ21＝Z2-Z1，ΔZ32＝Z3-Z2，ΔZ31＝Z3-Z1；以及不同位置的波像差之差：w_d21＝w_d2-w_d1，w_d32＝w_d3-w_d2，w_d31＝w_d1-w_d1；根据下式计算在位置为Z1，Z2，Z3时由于离焦引入的像差的泽尼克多项式系数C1′，C2′，C3′：wd21=-ΔZ21λNS-1Z=(C2′-C1′)Z]]>wd32=-ΔZ32λNS-1Z=(C3′-C2′)Z]]>wd31=-ΔZ31λNS-1Z=(C3′-C1′)Z]]>其中λ为入射波的波长，N为矩阵NA为投影物镜的数值孔径，S为矩阵θ为待测点的方位角，S^-1为矩阵S的逆；把计算结果带入下式，即可得其中任一位置Z1或Z2或Z3和最佳焦面Z0之间的距离为ΔZ10＝Z1-Z0，或ΔZ20＝Z2-Z0，或ΔZ30＝Z3-Z0-ΔZi0λNS-1Z=C1′Z,i=1,2,3]]>其中Z为泽尼克多项式表达式，则视场点的最佳焦面位置Z0为：Z0＝Z1-ΔZ10，或Z0＝Z2-ΔZ20，或Z0＝Z3-ΔZ30。