專利名稱::用擴(kuò)展光源的光刻機(jī)投影物鏡波像差現(xiàn)場測量裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域:
:本發(fā)明涉及一種對投影光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)性能進(jìn)行現(xiàn)場測量的裝置,特別涉及一種采用擴(kuò)展光源照明的光刻機(jī)投影物鏡波像差現(xiàn)場測量裝置,屬于光學(xué)測量
技術(shù)領(lǐng)域:
。
背景技術(shù):
:在大規(guī)模集成電路的制備過程中,通常使用光刻機(jī)將掩模上的圖案經(jīng)過投影物鏡縮小投影在涂有光刻膠的硅片上。如圖1所示,現(xiàn)有光刻機(jī)通常包括用于產(chǎn)生投影光束的光源101;用于調(diào)整光源發(fā)出的光束部分相干因子和偏振態(tài)的照明系統(tǒng)102;能將掩模圖案成像在硅片106上的投影物鏡105;能承載所述掩模103并精確定位的掩模臺104;能承載所述硅片106并精確定位的硅片臺107。目前,光刻機(jī)的主流技術(shù)——ArF光刻技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到65nm以下技術(shù)節(jié)點(diǎn),為了滿足低工藝因子ArF光刻技術(shù)特征尺寸控制的要求,高數(shù)值孔徑投影物鏡波像差通常要控制在IOmXrms(λ=193nm)以內(nèi),因此需要在光刻機(jī)中集成光刻機(jī)投影物鏡波像差現(xiàn)場測量裝置,以快速、高精度地實(shí)現(xiàn)對投影物鏡的全視場波像差現(xiàn)場測量。美國專利US6914665和US6975387公開了一種通過在光刻機(jī)硅片臺上集成基于Shack-Hartmann波前傳感器原理的波像差測量裝置,實(shí)現(xiàn)光刻機(jī)投影物鏡的波像差現(xiàn)場測量。文獻(xiàn)《PortablephasemeasuringinterferometerusingShack-Hartmannmethod》(Proc.SPIE,2003,503872673對該裝置的波像差測量和系統(tǒng)誤差標(biāo)定方法進(jìn)行了詳細(xì)論述。但是該裝置存在體積大造價高以及測量精度低等問題。針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明人于2009年7月20日申請的專利號為ZL200910089426.8的《一種光刻機(jī)投影物鏡波像差的現(xiàn)場測量裝置》專利,其包括一個位于掩模臺上的針孔掩模板。該現(xiàn)場測量裝置集成于光刻機(jī)上,通過調(diào)節(jié)光刻機(jī)照明系統(tǒng)的部分相干因子和偏振態(tài),使得照明光束均勻照射在掩模上。利用光束的反射原理,完成對該現(xiàn)場測量裝置系統(tǒng)誤差的標(biāo)定;之后通過移動針孔掩模板和硅片臺的測量位置,完成光刻機(jī)上投影物鏡多個視場點(diǎn)波像差的現(xiàn)場測量。但是,上述現(xiàn)場測量裝置存在以下問題第一,其采用包含單個針孔的針孔掩模板對光束進(jìn)行空間濾波,由于針孔透光面積的限制導(dǎo)致光透過率差,光源的利用率低,影響了測量精度。第二,其采用分束鏡以及反射鏡來改變光束的光路,光束在傳播的過程中損耗較大。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了實(shí)現(xiàn)光刻機(jī)投影物鏡波像差的現(xiàn)場測量,提出一種采用擴(kuò)展光源照明的光刻機(jī)投影物鏡波像差現(xiàn)場測量裝置,利用該裝置測量投影物鏡波像差的測量精度尚。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種用擴(kuò)展光源的光刻機(jī)投影物鏡波像差現(xiàn)場測量裝置,包括第一擴(kuò)展光源板、第二擴(kuò)展光源板、準(zhǔn)直物鏡、衍射光學(xué)元件以及光電傳感器;其中,第一擴(kuò)展光源板位于光刻機(jī)掩模臺上且與投影物鏡的物面重合,第二擴(kuò)展光源板位于光刻機(jī)硅片臺上且與投影物鏡的像面重合,準(zhǔn)直物鏡位于第二擴(kuò)展光源板沿光刻機(jī)投影物鏡光軸方向的下游,且準(zhǔn)直物鏡的物方焦面與投影物鏡像面重合,衍射光學(xué)元件位于準(zhǔn)直物鏡的像方位置,光電傳感器位于衍射光學(xué)元件光束出射方向的焦平面上;第一擴(kuò)展光源板上設(shè)有圓形針孔陣列A和圓形窗口A;所述圓形窗口A的尺寸應(yīng)小于或者等于投影物鏡物方視場的等暈區(qū)的尺寸,即圓形窗口A的直徑D1^pz/2fm,ρ為衍射光學(xué)元件的周期常數(shù),ζ為衍射光學(xué)元件與光電傳感器沿投影物鏡光軸方向的間距,f為準(zhǔn)直物鏡的焦距,m為投影物鏡的縮小倍率;圓形針孔陣列A中的每一個針孔大小相等,各針孔直徑Cl1小于所述投影物鏡物方衍射極限分辨率,即Cl1<λ/2ΝΑ。,λ為光刻機(jī)上光源發(fā)出光波的波長,NA0為投影物鏡的物方數(shù)值孔徑;第二擴(kuò)展光源板上設(shè)有圓形針孔陣列B和圓形窗口B;所述圓形窗口B的尺寸應(yīng)小于或者等于投影物鏡像方視場的等暈區(qū)的尺寸,即圓形窗口B的直徑D2<pz/2f;圓形針孔陣列B中的每一個針孔的大小相等,各針孔直徑d2小于所述投影物鏡像方衍射極限分辨率,即d2<λ/2NAi;NAi為投影物鏡的像方數(shù)值孔徑,且NAi=NA0/m;當(dāng)檢測光刻機(jī)中投影物鏡視場點(diǎn)K的波像差時,使第一擴(kuò)展光源板上的圓形針孔陣列A的圓心與視場點(diǎn)K重合,使第二擴(kuò)展光源板上的圓形窗口B的圓心與圓形針孔陣列A在投影物鏡像面上所成像的中心重合;當(dāng)校準(zhǔn)在線檢測裝置的系統(tǒng)誤差時,使第一擴(kuò)展光源板的圓形窗口A的圓心與投影物鏡的視場點(diǎn)0重合,使第二擴(kuò)展光源板上圓形針孔陣列B的圓心與圓形窗口A在投影物鏡像面上所成像的中心重合。本發(fā)明所述衍射光學(xué)元件由周期常數(shù)為ρ的微鏡陣列或微孔陣列組成。本發(fā)明所述圓形針孔陣列A的直徑小于或者等于圓形窗口A的直徑;圓形針孔陣列B的直徑小于或等于圓形窗口B的直徑。本發(fā)明所述圓形針孔陣列A中每相鄰兩針孔的圓心距相等為L1>λ/NA0;圓形針孔陣列B中每相鄰兩針孔的圓心距相等為L2>λ/NAi0一種利用上述現(xiàn)場測量裝置的測量方法,具體步驟為步驟一、調(diào)節(jié)光刻機(jī)照明系統(tǒng),使光束均勻照射于投影物鏡的物面上;步驟二、移動掩模臺使得位于掩模臺上的第一擴(kuò)展光源板上的圓形窗口A的圓心與投影物鏡的視場點(diǎn)0重合,移動第二擴(kuò)展光源板使得圓形針孔陣列B的圓心與圓形窗口A在投影物鏡像面所成的像的中心重合,并且調(diào)節(jié)準(zhǔn)直物鏡使其中心視場點(diǎn)與圓形針孔陣列B的圓心重合;對此時光電傳感器上形成多個像點(diǎn)位置的偏移進(jìn)行波面重建,得到包括現(xiàn)場測量裝置系統(tǒng)誤差的波像差Wsys;步驟三、移動掩模臺使得位于掩模臺上的第一擴(kuò)展光源板的圓形針孔陣列A的圓心與投影物鏡視場點(diǎn)K重合,移動第二擴(kuò)展光源板使得圓形窗口B的圓心與圓形針孔陣列A在投影物鏡像面所成像的中心重合,并且調(diào)節(jié)準(zhǔn)直物鏡使其中心視場點(diǎn)與圓形窗口B的圓心重合;對此時光電傳感器上形成多個像點(diǎn)位置的偏移進(jìn)行波面重建,得到包括投影物鏡在視場點(diǎn)K的波像差以及現(xiàn)場測量裝置系統(tǒng)誤差的波像差Wk';步驟四、通過調(diào)節(jié)光刻機(jī)掩模臺和硅片臺來切換所需測量的視場點(diǎn),重復(fù)步驟三直至完成投影物鏡全視場波像差的測量,最終得到所有視場點(diǎn)的波像差Wi'(i=l,LL,η),i為所測量的視場點(diǎn)的序號,η為所需測量的視場點(diǎn)的個數(shù);步驟五、投影物鏡上各視場點(diǎn)經(jīng)過校正之后的波像差Wi=Wi'-Wsys0有益效果本發(fā)明在投影物鏡波像差檢測時,利用位于投影物鏡上方的第一擴(kuò)展光源板上的圓形針孔陣列產(chǎn)生理想的球面波,消除了照明系統(tǒng)對光刻機(jī)投影物鏡波像差檢測的影響,且圓形針孔陣列上包括多個針孔,使得光源的利用率高,同時光束在傳播的過程中損耗小,從而提高了測量精度。其次,在進(jìn)行系統(tǒng)誤差標(biāo)定時,利用位于投影物鏡下方的第二擴(kuò)展光源板上的圓形針孔陣列產(chǎn)生理想的球面波,實(shí)現(xiàn)了對待測照明系統(tǒng)殘留像差和投影物鏡波像差的空間濾波,且圓形針孔陣列上包括多個針孔,使得光源的利用率高,同時光束在傳播的過程中損耗小,從而提高了測量的精度。圖1為現(xiàn)有光刻機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本具體實(shí)施方式中波像差現(xiàn)場測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本具體實(shí)施方式中第一擴(kuò)展光源板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本具體實(shí)施方式中第二擴(kuò)展光源板的結(jié)構(gòu)示意圖。其中,101-光源、102-照明系統(tǒng)、103-掩模、104-掩模臺、105-投影物鏡、106-硅片,107-硅片臺。201-第一擴(kuò)展光源板、202-第二擴(kuò)展光源板、203-準(zhǔn)直物鏡、204-衍射光學(xué)元件、205-光電傳感器。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。首先介紹光刻機(jī)系統(tǒng),其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示,包括光源101、照明系統(tǒng)102、掩模103、掩模臺104、投影物鏡105、硅片106以及硅片臺107。光刻機(jī)的工作原理如下光源101發(fā)出的光經(jīng)過照明系統(tǒng)102后,照射在掩模103上,將掩模103上的圖案通過投影物鏡105,以“步進(jìn)-掃描”方式,縮小投影在涂有光刻膠的硅片106上,從而實(shí)現(xiàn)圖案的轉(zhuǎn)移。其中,光源101為準(zhǔn)分子激光光源,如波長約為193nm的ArF準(zhǔn)分子激光器或波長約為248nm的KrF準(zhǔn)分子激光器。照明系統(tǒng)102為具有調(diào)節(jié)照明光束部分相干因子以及光束偏振態(tài)的光學(xué)元器件??逃写D(zhuǎn)移的電路圖案的掩模103,它由掩模臺104支撐和驅(qū)動。涂有光刻膠的硅片106由硅片臺107支撐和驅(qū)動。掩模103和硅片106位于投影物鏡105的光學(xué)共軛面上。掩模臺104和硅片臺107以不同的速率同步掃描運(yùn)動,通過“步進(jìn)-掃描”方式將掩模103的圖案,通過投影物鏡105精確地投影轉(zhuǎn)移到涂有光刻膠的硅片107上。投影物鏡105的波像差,特別是其中的高級像差,會嚴(yán)重影響轉(zhuǎn)移的圖案特征尺寸的控制精度。本發(fā)明裝置的設(shè)計(jì)原理是在光刻機(jī)系統(tǒng)中集成基于shack-hartmarm像傳感器原理的投影物鏡波像差測量裝置,用于投影物鏡波像差的現(xiàn)場測量。本發(fā)明測量裝置采用擴(kuò)展光源照明,在現(xiàn)場測量投影物鏡的波像差時,利用置于投影物鏡下方的第二擴(kuò)展光源板上的圓形針孔陣列,使其產(chǎn)生理想球面波以消除照明系統(tǒng)殘留像差和投影物鏡波像差,在進(jìn)行系統(tǒng)標(biāo)定時,利用置于投影物鏡上方的第一擴(kuò)展光源板上的圓形針孔陣列,使其產(chǎn)生理想球面波以消除照明系統(tǒng)的殘留像差,進(jìn)而使測量的投影物鏡波像差具有較高的精度。如圖2所示,本具體實(shí)施方式中的波像差現(xiàn)場測量裝置200包括(1)位于掩模臺103上的第一擴(kuò)展光源板201,通過調(diào)節(jié)掩模臺103使其與投影物鏡的物面重合,其中,可通過微納加工技術(shù)在鉻掩模板上制備第一擴(kuò)展光源板201的微結(jié)構(gòu)。(2)位于硅片臺107—側(cè)的第二擴(kuò)展光源板202,其與投影物鏡的像面重合,其中,可通過微納加工技術(shù)在鉻掩模板上制備第二擴(kuò)展光源板的微結(jié)構(gòu)。(位于第二擴(kuò)展光源板202沿投影物鏡105光軸方向的下游的準(zhǔn)直物鏡203,且準(zhǔn)直物鏡203的物方焦面與投影物鏡105像面重合,物方數(shù)值孔徑不小于投影物鏡105的像方數(shù)值孔徑,入瞳尺寸不小于投影物鏡105出瞳尺寸,優(yōu)選為兩者尺寸相等,入瞳位置與投影物鏡105的出瞳瞳位置越接近越好,優(yōu)選為兩者位置重合。其中,上述準(zhǔn)直物鏡203可采用全折射或折返式系統(tǒng)。(4)位于準(zhǔn)直物鏡203像方位置的衍射光學(xué)元件204,衍射光學(xué)元件204可由周期常數(shù)為ρ的微鏡陣列或微孔陣列組成,其有效通光區(qū)域不小于準(zhǔn)直物鏡105的出瞳尺寸,優(yōu)選為兩者尺寸相等;衍射光學(xué)元件204的位置與準(zhǔn)直物鏡203的出瞳位置越接近越好,優(yōu)選為兩者位置重合。(位于衍射光學(xué)元件204光束出射方向的焦平面上的光電傳感器205,光電傳感器205的有效像元區(qū)域不小于衍射光學(xué)元件的有效通光區(qū)域;其中,上述光電傳感器205可采用如CCD。如圖3所示,第一擴(kuò)展光源板201上設(shè)有一個圓形針孔陣列A和一個圓形窗口A。圓形窗口A的所定義的圓形區(qū)域必須包含在投影物鏡105物方視場的等暈區(qū)之內(nèi),圓形窗口A的直徑D1^pz/2fm,p為衍射光學(xué)元件204的周期常數(shù),ζ為衍射光學(xué)元件204與光電傳感器205沿投影物鏡105光軸方向的間距,f為準(zhǔn)直物鏡203的焦距,m為投影物鏡105的縮小倍率。圓形針孔陣列A中的每一個針孔大小相等,各針孔直徑Cl1小于所述投影物鏡物方衍射極限分辨率,即Cl1<λ/2ΝΑ0,λ為光刻機(jī)100上光源發(fā)出光波的波長,NA0為投影物鏡105的物方數(shù)值孔徑。圓形針孔陣列A的直徑小于或等于圓形窗口A的直徑。圓形針孔陣列A中每相鄰兩針孔的圓心距相等為L1,L1大于照明系統(tǒng)102投射到投影物鏡105物面光束的空間相干長度,即L1彡λ/ΝΑ。。如圖4所示,第二擴(kuò)展光源板202上設(shè)有一個圓形針孔陣列B和一個圓形窗口B;圓形窗口B的所定義的圓形區(qū)域必須包含在投影物鏡105像方視場的等暈區(qū)之內(nèi),圓形窗口B的直徑&^pz/2f。圓形針孔陣列B中每一個針孔的大小相等,各針孔直徑λ/2NAi,NAi為所述投影物鏡105的像方數(shù)值孔徑,滿足關(guān)系式NAi=NA。/m;圓形針孔陣列B的直徑小于或等于圓形窗口B的直徑;圓形針孔陣列B中每相鄰兩針孔的圓心距相等為L2,L2大于投射到投影物鏡105像面光束的空間相干長度,一般應(yīng)滿足L2彡λ/NAi0當(dāng)使用所述裝置200檢測投影物鏡105視場點(diǎn)K的波像差時,通過移動掩模臺104使第一擴(kuò)展光源板201上的圓形針孔陣列A的圓心與視場點(diǎn)K重合,移動第二擴(kuò)展光源板202使得圓形窗口B的圓心與圓形針孔陣列A在投影物鏡105像面上所成像的中心重合,通過移動準(zhǔn)直物鏡203使其中心視場點(diǎn)與圓形窗口B的圓心重合。光刻機(jī)100的照明系統(tǒng)102出射光束經(jīng)過圓形針孔陣列A濾波后消除了照明系統(tǒng)102的殘留像差,形成多個理想球面波,圓形針孔陣列A中針孔所排布的圓形區(qū)域的圓心即為所測量的視場點(diǎn)K。經(jīng)過投影物鏡105后的光束攜帶了投影物鏡105處于視場點(diǎn)K的波像差以及現(xiàn)場測量裝置系統(tǒng)誤差,在投影物鏡105的像面上形成了圓形針孔陣列A的像。圓形窗口B的圓心與圓形針孔陣列A的像的中心重合,對光束不產(chǎn)生影響;光束經(jīng)圓形窗口B后由準(zhǔn)直物鏡203整形為平行光束;平行光束經(jīng)過衍射光學(xué)元件204后,在光電傳感器205上形成多個像點(diǎn),每一個像點(diǎn)對應(yīng)衍射光學(xué)元件204上的一個子孔徑;利用各個子孔徑內(nèi)像點(diǎn)位置的偏移,經(jīng)過波面重建,得到37項(xiàng)krnike多項(xiàng)式表示的包含投影物鏡視場點(diǎn)K的波像差和現(xiàn)場測量裝置系統(tǒng)誤差的波像差Wk'。當(dāng)標(biāo)定所述裝置200的系統(tǒng)誤差時,通過移動掩模臺104使第一擴(kuò)展光源板201的圓形窗口A的圓心與投影物鏡105的視場點(diǎn)0重合,移動第二擴(kuò)展光源板202使得圓形針孔陣列B的圓心與圓形窗口A在投影物鏡105像面上所成像的中心重合,通過移動準(zhǔn)直物鏡203使其中心視場點(diǎn)與圓形針孔陣列B的圓心重合。光刻機(jī)100的照明系統(tǒng)102出射光束經(jīng)過圓形窗口A,再經(jīng)過投影物鏡105,在投影物鏡105的像面形成了圓形窗口A的像。圓形針孔陣列B對入射光束進(jìn)行空間濾波,消除了照明系統(tǒng)殘留像差和投影物鏡波像差,產(chǎn)生攜帶現(xiàn)場測量裝置系統(tǒng)誤差的理想球面波。理想球面波經(jīng)過準(zhǔn)直物鏡203后整形為平行光束;平行光束經(jīng)過衍射光學(xué)元件204后,在光電傳感器205上形成多個像點(diǎn),每一個像點(diǎn)對應(yīng)衍射光學(xué)元件204的一個子孔徑;利用各個子孔徑內(nèi)像點(diǎn)位置的偏移,經(jīng)過波面重建,得到37項(xiàng)krnike多項(xiàng)式表示的包括裝置200的系統(tǒng)誤差的波像差Wsys。采用本裝置200進(jìn)行投影物鏡100全視場波像差測量的過程如下步驟一、照明系統(tǒng)102具有調(diào)節(jié)照明光束部分相干因子和偏振態(tài)的功能,光源101發(fā)出的光束首先經(jīng)過照明系統(tǒng)102整形,使光束均勻照射于掩模103所在的平面上。步驟二、進(jìn)行裝置200的系統(tǒng)誤差標(biāo)定移動掩模臺104使得位于掩模臺104上的第一擴(kuò)展光源板201上的圓形窗口A的圓心與投影物鏡105的視場點(diǎn)0重合,移動第二擴(kuò)展光源板202使得圓形針孔陣列B的圓心與圓形窗口A在投影物鏡105像面所成的像的中心重合,并且調(diào)節(jié)準(zhǔn)直物鏡203使其中心視場點(diǎn)與圓形針孔陣列B的圓心重合。光刻機(jī)100上的照明系統(tǒng)102出射光束經(jīng)過圓形窗口A,再經(jīng)過投影物鏡105,在投影物鏡105的像面上形成了圓形窗口A的像。圓形針孔陣列B上的針孔對入射光束進(jìn)行空間濾波,產(chǎn)生理想球面波,消除了照明系統(tǒng)殘留像差和投影物鏡波像差;理想球面波經(jīng)過準(zhǔn)直物鏡203后整形為平行光束;平行光經(jīng)過衍射光學(xué)元件204之后,在光電傳感器205上形成多個像點(diǎn),每一個像點(diǎn)對應(yīng)衍射光學(xué)元件204的一個子孔徑;利用各個子孔徑內(nèi)像點(diǎn)位置的偏移,經(jīng)過波面重建,得到37項(xiàng)Zernike多項(xiàng)式表示的包括裝置200的系統(tǒng)誤差的波像差Wsys。系統(tǒng)誤差標(biāo)定只需要在安裝時標(biāo)定一次,標(biāo)定時視場點(diǎn)0可以進(jìn)行任意選取。步驟三、測量投影物鏡105視場點(diǎn)K的波像差移動掩模臺104使得位于掩模臺104上的第一擴(kuò)展光源板201的圓形針孔陣列A的圓心與投影物鏡105視場點(diǎn)K重合,移動第二擴(kuò)展光源板202使得圓形窗口B的圓心與圓形針孔陣列A在投影物鏡105像面所成像的中心重合,并且調(diào)節(jié)準(zhǔn)直物鏡203使其中心視場點(diǎn)與圓形窗口B的圓心重合。光刻機(jī)100的照明系統(tǒng)102出射光束經(jīng)過圓形針孔陣列A上的針孔濾波后消除了照明系統(tǒng)102的殘留像差,形成多個理想球面波,圓形針孔陣列A中針孔所排布的圓形區(qū)域的圓心即為所測量的視場點(diǎn)K;經(jīng)過投影物鏡105后攜帶了投影物鏡105在視場點(diǎn)K的波像差信息,在投影物鏡105的像面形成了圓形針孔陣列A的像;圓形窗口B的圓心與圓形針孔陣列A的像的中心重合,對入射的光束不產(chǎn)生影響。光束經(jīng)圓形窗口B后由準(zhǔn)直物鏡203整形為平行光;平行光經(jīng)過衍射光學(xué)元件204后,在光電傳感器205上形成多個像點(diǎn),每一個像點(diǎn)對應(yīng)衍射光學(xué)元件204的一個子孔徑;利用各個子孔徑內(nèi)像點(diǎn)位置的偏移,經(jīng)過波面重建,得到37項(xiàng)krnike多項(xiàng)式表示的包括投影物鏡105在視場點(diǎn)K的波像差以及裝置200的系統(tǒng)誤差的波像差Wk'。步驟四、進(jìn)行投影物鏡105全視場的波像差現(xiàn)場測量根據(jù)預(yù)先設(shè)定的投影物鏡105的波像差測量位置,通過調(diào)節(jié)掩模臺104和硅片臺107來切換所需測量的視場點(diǎn),每個視場點(diǎn)的測量均按照步驟三所述過程,直至完成投影物鏡105全視場波像差的測量,最終得到37項(xiàng)krnike多項(xiàng)式表示的所有視場點(diǎn)的波像差Wi'(i=1,LL,η),i為所測量的視場點(diǎn)的序號,η為所需測量的視場點(diǎn)的個數(shù)。步驟五、投影物鏡105上各視場點(diǎn)經(jīng)過校正之后的波像差Wi(i=1,LL,η)可計(jì)算為Wi=Wi'-Wsys,即通過Wi'和Wsys中對應(yīng)項(xiàng)的krnike系數(shù)相減計(jì)算Wi。自此完成了光刻機(jī)投影物鏡全視場波像差的現(xiàn)場測量。然后,根據(jù)投影物鏡105全視場波像差Wi(i=1,LL,η),利用預(yù)先設(shè)定的投影物鏡105的敏感度矩陣,計(jì)算投影物鏡105中預(yù)先設(shè)定的各補(bǔ)償器的調(diào)節(jié)量。根據(jù)各補(bǔ)償器的調(diào)節(jié)量的計(jì)算結(jié)果,調(diào)整投影物鏡105中的各補(bǔ)償器,就可以完成投影物鏡105的波像差校正。雖然結(jié)合了附圖描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式,但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明原理的前提下,還可以做出若干變形和改進(jìn),這些也應(yīng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。權(quán)利要求1.一種用擴(kuò)展光源的光刻機(jī)投影物鏡波像差現(xiàn)場測量裝置,其特征在于,包括第一擴(kuò)展光源板、第二擴(kuò)展光源板、準(zhǔn)直物鏡、衍射光學(xué)元件以及光電傳感器;其中,第一擴(kuò)展光源板位于光刻機(jī)掩模臺上且與投影物鏡的物面重合,第二擴(kuò)展光源板位于光刻機(jī)硅片臺上且與投影物鏡的像面重合,準(zhǔn)直物鏡位于第二擴(kuò)展光源板沿光刻機(jī)投影物鏡光軸方向的下游,且準(zhǔn)直物鏡的物方焦面與投影物鏡像面重合,衍射光學(xué)元件位于準(zhǔn)直物鏡的像方位置,光電傳感器位于衍射光學(xué)元件光束出射方向的焦平面上;第一擴(kuò)展光源板上設(shè)有圓形針孔陣列A和圓形窗口A;所述圓形窗口A的尺寸應(yīng)小于或者等于投影物鏡物方視場的等暈區(qū)的尺寸,即圓形窗口A的直徑D1^pz/2fm,ρ為衍射光學(xué)元件的周期常數(shù),ζ為衍射光學(xué)元件與光電傳感器沿投影物鏡光軸方向的間距,f為準(zhǔn)直物鏡的焦距,m為投影物鏡的縮小倍率;圓形針孔陣列A中的每一個針孔大小相等,各針孔直徑Cl1小于所述投影物鏡物方衍射極限分辨率,即Cl1<λ/2ΝΑ。,λ為光刻機(jī)上光源發(fā)出光波的波長,NA0為投影物鏡的物方數(shù)值孔徑;第二擴(kuò)展光源板上設(shè)有圓形針孔陣列B和圓形窗口B;所述圓形窗口B的尺寸應(yīng)小于或者等于投影物鏡像方視場的等暈區(qū)的尺寸,即圓形窗口B的直徑D2<pz/2f;圓形針孔陣列B中的每一個針孔的大小相等,各針孔直徑d2小于所述投影物鏡像方衍射極限分辨率,即d2<λ/2NAi;NAi為投影物鏡的像方數(shù)值孔徑,且NAi=NA0/m;當(dāng)檢測光刻機(jī)中投影物鏡視場點(diǎn)K的波像差時,使第一擴(kuò)展光源板上的圓形針孔陣列A的圓心與視場點(diǎn)K重合,使第二擴(kuò)展光源板上的圓形窗口B的圓心與圓形針孔陣列A在投影物鏡像面上所成像的中心重合;當(dāng)校準(zhǔn)在線檢測裝置的系統(tǒng)誤差時,使第一擴(kuò)展光源板的圓形窗口A的圓心與投影物鏡的視場點(diǎn)0重合,使第二擴(kuò)展光源板上圓形針孔陣列B的圓心與圓形窗口A在投影物鏡像面上所成像的中心重合。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用擴(kuò)展光源的光刻機(jī)投影物鏡波像差現(xiàn)場測量裝置,其特征在于,所述衍射光學(xué)元件由周期常數(shù)為P的微鏡陣列或微孔陣列組成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用擴(kuò)展光源的光刻機(jī)投影物鏡波像差現(xiàn)場測量裝置,其特征在于,所述圓形針孔陣列A的直徑小于或者等于圓形窗口A的直徑;圓形針孔陣列B的直徑小于或等于圓形窗口B的直徑。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用擴(kuò)展光源的光刻機(jī)投影物鏡波像差現(xiàn)場測量裝置,其特征在于,所述圓形針孔陣列A中每相鄰兩針孔的圓心距相等為L1彡λ/NA0;圓形針孔陣列B中每相鄰兩針孔的圓心距相等為L2>λ/NAi05.一種如權(quán)利要求1所述現(xiàn)場測量裝置的測量方法,其特征在于,具體步驟為步驟一、調(diào)節(jié)光刻機(jī)照明系統(tǒng),使光束均勻照射于投影物鏡的物面上;步驟二、移動掩模臺使得位于掩模臺上的第一擴(kuò)展光源板上的圓形窗口A的圓心與投影物鏡的視場點(diǎn)0重合,移動第二擴(kuò)展光源板使得圓形針孔陣列B的圓心與圓形窗口A在投影物鏡像面所成的像的中心重合,并且調(diào)節(jié)準(zhǔn)直物鏡使其中心視場點(diǎn)與圓形針孔陣列B的圓心重合;對此時光電傳感器上形成多個像點(diǎn)位置的偏移進(jìn)行波面重建,得到包括現(xiàn)場測量裝置系統(tǒng)誤差的波像差Wsys;步驟三、移動掩模臺使得位于掩模臺上的第一擴(kuò)展光源板的圓形針孔陣列A的圓心與投影物鏡視場點(diǎn)K重合,移動第二擴(kuò)展光源板使得圓形窗口B的圓心與圓形針孔陣列A在投影物鏡像面所成像的中心重合,并且調(diào)節(jié)準(zhǔn)直物鏡使其中心視場點(diǎn)與圓形窗口B的圓心重合;對此時光電傳感器上形成多個像點(diǎn)位置的偏移進(jìn)行波面重建,得到包括投影物鏡在視場點(diǎn)K的波像差以及現(xiàn)場測量裝置系統(tǒng)誤差的波像差Wk';步驟四、通過調(diào)節(jié)光刻機(jī)掩模臺和硅片臺來切換所需測量的視場點(diǎn),重復(fù)步驟三直至完成投影物鏡全視場波像差的測量,最終得到所有視場點(diǎn)的波像差Wi'(i=1,LL,n),i為所測量的視場點(diǎn)的序號,η為所需測量的視場點(diǎn)的個數(shù);步驟五、投影物鏡上各視場點(diǎn)經(jīng)過校正之后的波像差Wi=Wi,-Wsys0全文摘要本發(fā)明提供一種用擴(kuò)展光源的光刻機(jī)投影物鏡波像差現(xiàn)場測量裝置及方法,能夠?qū)崿F(xiàn)對投影物鏡波像差高精度的檢測。具體過程為在投影物鏡波像差檢測時,利用位于投影物鏡上方的第一擴(kuò)展光源板上的圓形針孔陣列產(chǎn)生理想的球面波,消除了照明系統(tǒng)對光刻機(jī)投影物鏡波像差檢測的影響;在進(jìn)行系統(tǒng)誤差標(biāo)定時,利用位于投影物鏡下方的第二擴(kuò)展光源板上的圓形針孔陣列產(chǎn)生理想的球面波,實(shí)現(xiàn)了對待測照明系統(tǒng)殘留像差和投影物鏡波像差的空間濾波。本發(fā)明圓形針孔陣列上包括多個針孔,使得光源的利用率高,同時光束在傳播的過程中損耗小,從而提高了測量的精度。文檔編號G03F7/20GK102193338SQ201110128088公開日2011年9月21日申請日期2011年5月17日優(yōu)先權(quán)日2011年5月17日發(fā)明者劉克,李艷秋,汪海,王建峰申請人:北京理工大學(xué)