[发明专利]波像差测量装置与方法

说明书

本发明公开了一种波像差测量装置与方法，包括：光源、照明系统、物面模块和像面探测单元，其中，所述物面模块包括物面光栅和物面级次选择板，所述像面探测单元包括像面光栅、像面级次选择板和探测器，所述物面光栅和像面光栅均采用二元相移光栅。本发明的物面光栅和像面光栅采用二元相移光栅，其衍射光中没有零级光，仅有正负1级光，提高了用于测量的光强，物面级次选择板不再考虑0级衍射光滤除作用，降低了工艺难度；物面模块采用物面光栅与物面级次选择板，物面光栅的透过率远大于初始针孔，可降低像面采集时间，提高信号强度，提高测量速度与精度。

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，特别涉及一种波像差测量装置与方法。

背景技术

投影物镜波像差是影响光刻机成像质量的关键因素。对于高分辨率的光刻机投影物镜波像差，可采用干涉的方法进行测量。十字光栅横向剪切干涉仪是一种常用的利用干涉原理来进行投影物镜波像差检测的方法，其原理如图1所示，光线通过初始针孔1，产生衍射形成一个无像差的球面波。该球面波通过待测物镜2后，其波前将携带待测物镜2的波像差。在物镜像面空间的离焦面上，放置有二元光栅3。带有波像差的球面波经过二元光栅3后，在物镜像面衍射为0级和+/-1级光线。物镜像面放置有级次选择掩模4，该级次选择掩模4包含4个较大的窗口，其作用类似于空间滤波器。只有X轴与Y轴上衍射的+/-1级光线可以通过窗口，0级及其它级次的衍射光则被其滤掉。载有待测物镜2的波像差信息的+/-1级衍射光线相互干涉，其干涉条纹通过CCD 5进行记录，经过数据处理，即可还原待测物镜2波前，求解出物镜波像差。该方法的好处是直接于物镜瞳面进行波像差检测，检测精度高。采用级次选择掩模4，可通过一副干涉图像即可进行检测，检测时间短。

该方案的缺点在于：

1、物面采用初始针孔1进行测量，其上的小孔尺寸较小，制作满足要求的小孔难度高；

2、为产生理想球面波，小孔尺寸不能太大，因而使光强透过率低，降低了像面的测量的对比度；

3、参加干涉的光束汇聚于像面不同点，使得干涉区域较小，使测量噪声增大，精度降低。

发明内容

本发明提供一种波像差测量装置与方法，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种波像差测量装置，包括：光源、照明系统、物面模块和像面探测单元，其中，所述物面模块包括物面光栅和物面级次选择板，所述像面探测单元包括像面光栅、像面级次选择板和探测器，所述物面光栅和像面光栅均采用二元相移光栅。

作为优选，所述物面光栅在第一方向和第二方向的周期均为P，且第二方向与第一方向垂直，所述物面光栅的每个周期包括两个透光区域和两个不透光区域，光束透过所述透光区域后附加1/2光波长的光程差。

作为优选，所述物面光栅位于所述物面的离焦处，且所述物面光栅的第一方向与X轴的成角度其中，大于等于0度小于等于180度。

作为优选，所述物面光栅为矩形、圆形或三角形。

作为优选，所述像面光栅在第一方向和第二方向的周期均为P×M，其中，M为物镜倍率，所述像面光栅的第一方向与X轴的夹角为

作为优选，所述物面级次选择板上设置有多个透光孔，所述透光孔为方形、圆形或三角形。

作为优选，所述透光孔的孔径大于1.22λ/NA_o，其中λ为入射光波长，NA_o为物方数值孔径。