[发明专利]一种确定光刻机最佳焦面位置的装置及方法

权利要求书

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)、放置掩模(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)、成像光学系统(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)产生的光束经过照明系统(102)整形后照射 到放置在掩模台(103)上的掩模(104)上，掩模(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)把掩模(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，并用波像差传感器(109)分别测量工件台(107)处于Z1，Z2，Z3不同位置时的波 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；

所述最佳焦面位置确定过程如下：并记录下三个位置Z1，Z2，Z3，对这些位置的系 统波像差进行测量，测量结果记为w_d1，w_d2，w_d3；并计算两两位置之间的距离Δ Z21＝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_d3-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 CI′，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为成像光学系的数值孔径，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Δ Z30＝Z3-Z0

-ΔZi0λ=NS-1Z=Ci′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。