[发明专利]一种投影物镜数值孔径测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于投影光学系统性能检测领域，特别涉及一种投影物镜数值孔径的检测方法。

背景技术

投影物镜的数值孔径是衡量投影物镜性能的一项关键指标。目前，投影物镜数值孔径离线测量方法比较多，但是投影物镜安装到光刻机后，其性能相对于未安装之前会有一定的变化，因此投影物镜数值孔径的原位测量对于保证数值孔径的设置精度具有重要的意义。

另外，简单、快捷的测量数值孔径也是十分必要的，因为高精度光刻系统必须尽量排除环境变化的影响。

发明内容

本发明的目的在于提出一种投影物镜数值孔径测量装置及方法，该方法可以在投影物镜集成到光刻机之后实现投影物镜数值孔径的原位与在线测量，实现了简单、快捷的对数值孔径进行在线与原位测量。

本发明采用的技术方案为：一种投影物镜数值孔径测量装置，包括：小孔阵列，安装在物面支撑单元104；投影物镜，照明系统出射的光经过小孔阵列投射到投影物镜；工件台，位于物镜的像面，沿xyz向高精度步进；波像差测量装置，安装在工件台上，记录波像差最小的位置106处的波像差和偏移波像差最小的位置106处的波像差。

其中，所述的波像差测量装置为哈特曼波前传感器或干涉仪。

本发明另外提供一种投影物镜数值孔径测量方法，其步骤：

S1:将小孔阵列放置在物面上；

S2:将波前探测器放置在物镜像面位置；

S3:设置物镜NA,使用照明光束照明掩模；

S4:使测试台在Z方向运动，使用波前探测器找到波像差最小的位置，记录此时的波像差值及Z向坐标位置；

S5:使波前探测器处于一定的离焦位置，记录此时的波像差和Z向坐标位置；

S6:计算投影物镜的数值孔径。

本发明与现有技术相比的优点在于：

1、使用本发明的一种原位测量投影物镜数值孔径的方法，实现了物镜数值孔径的原位与在线测量，同时测量方法简单、方便。

2、使用本发明的一种原位测量投影物镜数值孔径的方法，测量过程简便，计算简单，有效避免引入额外的误差。

附图说明

图1为实现本发明提供检测方法的一个系统平台的示意图；

图2为波面分解示意图；

图3为针孔的示意图；

图4为针孔阵列的示意图；

图5为波像差最小位置处的波面；

图6为离焦为100纳米时的波面；

图7为离焦为200纳米时的波面。

图8为本发明提供检测方法的流程图示意图。

具体实施方式

以下将结合一个较佳的实施例对本发明的投影物镜数值孔径的测量方法作进一步的详细描述。

图1所示为本发明投影物镜数值孔径的测量结构原理图。投影物镜101的物面上小孔阵列105安装在物面支撑单元104上。从照明系统出来的光线经过小孔阵列105后投射在投影物镜101，光线从投影物镜101出射后进入安装在工件台102上的波前测量装置103。移动工件台102，记录下波像差最小的位置106的Z向坐标位置，以及此处的波像差，移动工件台102使得波像差检测装置偏移、波像差最小的位置106处一个距离，测量该处的波像差及Z向坐标位置。

本发明的测量原理如下：每个波面都可以分解为最佳焦面位置处的波面和一个离焦项的组合，如图2所示。像面上一定量的离焦Δz（单位为nm）和其引入的相位误差w_d（以λ为单位）之间的关系可以用下式表示：

wd=Δzλ(1-r2-1)---(1)]]>

其中，r是出瞳面内的半径，且和归一化半径有以下的关系：

r＝NA·ρ        （2）

则对（1）式进行劳林级数展开，可以表示为：