[实用新型]一种光刻机投影物镜波像差在线测量装置

说明书

技术领域

本实用新型属于光学记录技术领域，具体涉及一种光刻机投影物镜波像差的在线测量装置，特别是采用空间像传感器在线测量波像差的装置。

背景技术

随着光刻机关键尺寸不断减小，对投影物镜波像差的要求也越来越小，对于先进光刻机，一般要求投影物镜的波像差不大于几纳米。在投影物镜的实际使用中，由于激光照射所引起的投影物镜热效应以及周围环境的影响，投影物镜的波像差会逐渐变大，因此在光刻机内部需要安装一种投影物镜波像差在线测量装置，以便实时测量投影物镜波像差，必要时通过调节投影物镜可动镜片将投影物镜波像差调整到合适范围，以保证线条的曝光质量。

投影物镜的波像差会影响标记的成像质量，那么通过测量标记像的参数，也可以得到投影物镜的波像差。现有技术1(Hans van der laan，Marcel Dierichs，Henk van Greevenbroek，etc.“Aerial image measurement methods for fast aberration set-up and illumination pupil verification”，Proc.SPIE2001，4346，394-407)提出了一种基于透射像传感器(TIS)的测量方法，TIS是由测量标记和方孔以及光强探测器组成，方孔用于测量光源强度的变化，用来归一化测量信号，以消除光源强度波动对测量结果的影响。不同照明模式的光束照射测量标记，因为受到投影物镜波像差的影响，成像标记的水平位置和垂直位置会发生改变，利用光强探测器测出标记像的位置偏移量，再利用软件仿真出的位置对波像差的灵敏度矩阵，即可得到投影物镜的波像差。利用该方法测量波像差，结构简单，易于集成在光刻机内部，但是因为需要测量标记在多种照明条件下的位置偏移量，不同照明条件的变换和参数设置耗时长，测量速度慢。

现有技术2(US6646729)同样使用多种照明模式来照明测试标记，但是不同于现有技术1，其利用FOCAL(FOcus CALibration use alignment system)技术，通过用对准系统检测出最佳焦平面，进而测出标记像的垂直偏移量，利用DISTO(Distortion-measuring technique)技术，通过畸变测量技术，测出标记像的水平偏移量，利用灵敏度矩阵，求出投影物镜的波像差，该技术使用了光刻机中的成熟技术，对准和畸变测量技术，求出了标记像的垂直和水平偏移量，提高了测量精度，但和现有技术1一样，因为使用多种照明条件，测量速度慢。

现有技术3(CN101320219A)利用TIS传感器测量出标记像的空间分布，通过软件得到标记的仿真像，计算测量像和仿真像的差别，比较二者的区别，利用一定算法，去修正软件仿真时所用的波像差，直到测量像和仿真像相近或一致，此时软件中的波像差即为所测投影物镜的波像差，因为该方法对像差求解的过程进行优化，不需要那么多照明条件(相比现有技术1和现有技术2减少3-5倍)，提高了投影物镜波像差的测量速度。但该技术需要采集标记像的所有数据，计算量大，算法复杂，不易提高测量精度。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

针对现有技术测量波像差速度慢，需要的时间过长，本实用新型提出一种波像差测量装置，显著提高波像差测量速度。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本实用新型提出一种光刻机投影物镜波像差在线测量装置，包括光源、投影物镜、探测器和工件台，所述光源用于出射激光，所述装置还包括掩模板，其上具有测试标记，所述激光将该测试标记经由所述投影物镜成像；所述探测器具有一个表面和在该表面以下的光电传感器，所述表面上设置有参考标记；所述对测试标记进行成像的激光经过该参考标记后照射在所述光电传感器上；所述工作台用于承载所述探测器，该工作台可以在水平、垂直方向上移动，当其在水平或垂直方向移动时，根据所述光电传感器输出的电信号的强度能够判断测试标记像的位置，根据表示投影物镜像差和位置偏移量关系的矩阵可在线得到所述投影物镜的波像差。

(三)有益效果

本实用新型通过在掩模板上集成多种照明条件，探测器集成多元探测器，只需要经过一次照明和一次测量即可实现多照明模式下位置偏移量的测量，显著地提高了投影物镜波像差检测的速度。

附图说明

图1是本实用新型的光刻机投影物镜波像差在线测量装置的结构示意图；

图2示出了奇、偶像差对测量标记位置的影响；

图3为本实用新型的掩模板的一个具体实施例的示意图；

图4示出了本实用新型的多照明模式模板的一个实施例的图案；