[发明专利]一种光刻机投影物镜波像差在线检测装置及方法

摘要

本发明公开了一种光刻机投影物镜波像差在线检测装置及方法。漫射体集成在物方掩模板上，物方掩模板位于投影物镜的物面，并由光刻机中的物方工件台固定支撑和驱动，像方掩模板位于投影物镜的像面，并由光刻机中的像方工件台支撑和驱动。准直物镜位于投影物镜的像面之后，且准直物镜的物方焦平面与投影物镜的像面重合。剪切装置位于投影物镜与所述光电探测器之间，并由轴向调节装置固定支撑。光电传感器位于光刻投影物镜的出瞳共轭面处。本发明可实现剪切比的连续可调，提高了测量的灵敏度及测量精度；其次，利用方孔扩展光源提高了曝光光源光强的利用率，提高了测量速度和测量精度；最后，利用系统误差自校准技术，可快速、高精度的获得投影物镜的波像差。

主权项

一种光刻机投影物镜波像差在线检测装置，其特征在于包括以下组成部件：(1)漫射体集成在物方掩模板上，用于均匀照明投影物镜光瞳及扩大投影物镜光瞳照明区域；(2)物方掩模板在物方掩模板上，设有一个尺寸大于光刻机照明系统衍射极限分辨率的方孔，用于选择测量视场点及提高光强透过率；(3)像方掩模板用于所述装置系统误差的校准；像方掩模板包括一个方孔，尺寸略大于所述物方掩模板上方孔在所述光刻物镜像面上的像的尺寸；(4)准直物镜：用于将投影物镜的出瞳共轭到有限远处，即共轭到光电探测器面上；(5)剪切装置：用于实现光波的剪切；剪切装置包括一个二维位相光栅，将经过所述准直物镜的平面波剪切成(+1，+1)、(+1，-1)、(-1，-1)及(-1，+1)四束衍射光波；(6)轴向调节装置：沿光轴方向移动光栅，从而实现剪切比的改变；(7)光电探测器：用于采集所述四束衍射光波的干涉条纹；(8)存储器：用于保存光电探测器所采集的干涉条纹强度信息、投影物镜在物方掩模板上方孔规定的视场点未经标定的波像差、系统误差校准结果、各个视场点未经标定的波像差测量结果、系统误差校准后的投影物镜全视场波像差，以及投影物镜各个补偿器的调节量；(9)运算器：用于根据存储器中数据计算装置系统误差，各个视场点未经标定的波像差，系统误差校准后的投影物镜全视场波像差，以及投影物镜中各个补偿器的调整量；(10)控制器：用于控制物方工件台和像方工件台改变所测量的投影物镜的视场点，根据存储器中投影物镜各个补偿器调整量调整补偿器来校正像差；上述各组成部分的位置与连接关系如下：漫射体集成在物方掩模板上；物方掩模板位于投影物镜的物面，并由光刻机中的物方工件台固定支撑和驱动；物方掩模板的方孔始终处于光刻机投影物镜的视场范围之内，方孔所在位置即为本发明装置所测量的投影物镜的视场点；像方掩模板位于投影物镜的像面，并由光刻机中的像方工件台支撑和驱动；当在线检测投影物镜波像差时，所述像方掩模板上的方孔与所述物方掩模板上的方孔在所述光刻物镜像面上的像对准，此时获得的波像差信息包括投影物镜波像差Wpo和干涉仪的系统误差Wis；当进行系统误差校准时，纵向调节光刻机中的像方工件台的位置，使所述物方掩模板上的方孔在所述光刻物镜离焦像面上的像的尺寸远大于所述像方掩模板上的方孔的尺寸，此时获得的波像差信息只包括干涉仪系统误差Wis；准直物镜位于投影物镜的像面之后，且准直物镜的物方焦平面与投影物镜的像面重合；准直物镜为物方远心结构，将投影物镜的出瞳共轭到有限远处；剪切装置位于投影物镜与所述光电探测器之间，并由轴向调节装置固定支撑，轴向调节装置带动剪切装置沿着光轴方向进行移动，实现剪切比的连续可调；光电传感器位于光刻投影物镜的出瞳共轭面处；存储器分别同光电传感器、运算器、控制器相连接；控制器分别同轴向调节装置、掩模工件台、硅片工件台以及投影物镜补偿器及照明系统相连接。