[发明专利]光刻机原位多通道成像质量检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光刻机，特别是一种光刻机原位多通道成像质量检测装置及方法。

背景技术

光刻机是极大规模集成电路制造的核心设备之一。投影物镜是光刻机最重要的分系统之一。投影物镜的成像质量是决定光刻线条质量的关键因素之一。随着光刻节点向1x nm分辨率以下发展，要求产率达到250wph。产率的提高造成光刻机掩模热效应和投影物镜热像差，影响光刻机套刻精度和投影物镜成像质量。要求能够实时测量光刻系统的畸变、场曲及波像差。

一般光刻机采用不同的传感器检测畸变、场曲及波像差参数。畸变和场曲参数通过光刻机对准系统的扫描实现；波像差采用原位波像差传感器实现，通过扫描实现全视场波像差检测。荷兰ASML公司报道了一种多通道像质传感器(参考在先技术[1]，Wim de Boeij,Remi Pieternella,et al.,Extending immersion lithography down to 1x nm production nodes.Proc.of SPIE Vol.8683,86831L(2013))，替代了原有的TIS同轴对准及畸变、场曲等初级像差检测功能，同时能够实现光刻投影物镜7个视场点波像差的并行检测，波前检测结果从Z5～Z37Zernike系数扩展至Z2～Z64Zernike系数。

但是，由于探测器像素有限，同时探测7个视场点的波像差必然导致每个视场点有效探测像素数的降低，在保证波像差检测空间分辨率的前提下(检测至Z64Zernike系数)，很难提高检测并行通道数。而提高检测并行通道数能够提高畸变、场曲检测精度，提高热效应预测的准确性。

另一方面，原位成像质量检测速度是影响光刻机产率的重要因素，提高原位成像质量检测速度也是原位成像质量检测传感器改进的重要方面。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光刻机原位多通道成像质量检测装置及方法，以快速地原位检测光刻机投影物镜的波像差及畸变、场曲。

本发明的技术解决方案如下：

一种光刻机原位多通道成像质量检测装置，该装置包括光刻机的光源、照明系统、掩模台、投影物镜、工件台和计算机，其特点在于，还包括物面光栅板和波像差传感器；所述的物面光栅板置于掩模台上，所述的波像差传感器置于工件台上，所述的波像差传感器与计算机相连；

所述的物面光栅板由n组占空比为50％的物面光栅组成；每组物面光栅包括光栅线沿y方向的第一光栅和光栅线沿x方向的第二光栅，周期为P_oX；

所述的波像差传感器包括沿光束传播方向依次放置的像面光栅板、小孔阵列和二维光电传感器；

所述的像面光栅板包括n组占空比50％的像面光栅，周期为P_iX；

所述的第一光栅和第二光栅的周期P_oX与所述的像面光栅的周期P_iX满足如下关系；

P_oX＝P_iX·M

其中，M为光刻机投影物镜(5)的成像放大倍数，P_iX由剪切率s_X、光源波长λ和光刻机投影物镜的数值孔径NA决定：

所述的物面光栅板上每组物面光栅之间的间距d_o与像面光栅板上每个像面光栅之间的间距d_i满足如下关系：

物面光栅板上每组物面光栅的第一光栅和第二光栅之间的间距相等，物面光栅的组数与像面光栅的数目相等，皆为n，所述的n为大于1的自然数。

所述的第一光栅和第二光栅是相位光栅或振幅光栅型的一维反射式光栅或者一维透射式光栅。

所述的小孔阵列的周期等于所述的光电二维传感器的像素周期，小孔阵列的小孔位置与所述的光电二维传感器的像素位置一一对应，所述的光电二维传感器像素大小与所述的小孔阵列的小孔的直径的比值为S。

所述的二维光电传感器是照相机、CCD、CMOS图像传感器、PEEM，或二维光电探测器阵列。

所述的像面光栅为相位光栅或振幅光栅型的二维透射式光栅。

利用上述光刻机原位多通道成像质量检测装置的检测方法，包括下列步骤：

①将所述的物面光栅板置于掩模台上，调节掩模台，使所述的物面光栅板的n组第一光栅位于光刻机投影物镜的物方视场位置；

②由光源发出的光经过照明系统的调整后，均匀照明所述的物面光栅板的n组第一光栅；