[发明专利]一种波像差测量装置、测量方法及光刻机

说明书

本发明提供一种波像差测量装置、测量方法及光刻机，波像差测量装置包括：照明系统，产生照明光束；物面小孔板，位于照明系统的出光侧，固定在掩模台上，物面小孔板上设置有多个物面小孔，每一物面小孔包括g个不同光栅方向的物面小孔标记，g为大于或者等于2的正整数，物面小孔板上的多个物面小孔标记阵列排布；同一阵列行中的物面小孔标记具有相同的光栅方向；沿阵列行方向上，同一阵列行中相邻两个物面小孔标记之间的距离为h1；沿阵列行方向上，光栅方向相同的两阵列行中距离最近的两个物面小孔标记之间的最小距离为h2，h1＝m×h2，m为大于或者等于2的正整数；光栅方向相同的任意两行物面小孔标记阵列式排布。本发明以实现提高检测效率，以及避免信号串扰。

技术领域

本发明实施例涉及光刻技术，尤其涉及一种波像差测量装置、测量方法及光刻机。

背景技术

半导体行业的一个目标是在单个集成线路(IC)中集成更多的电子元件。要实现这个目标需不断地缩小元件尺寸，即不断地提高光刻投影系统的分辨率。物镜波像差是限制投影系统分辨率的重要因素，它是造成线宽变化的重要原因。虽然物镜在加工制造和装配过程中都经过了严格的检验和优化，使其波像差最小化，但在物镜系统集成到光刻机后进行在线的波像差测量仍然必要。这是因为镜片材料的老化或者物镜热效应会造成波像差，因此，在光刻机工作过程中需经常的测量波像差，并根据测量结果调整物镜中特定镜片的位置以减小波像差。若需在短时间范围内校正物镜热效应，则需更频繁地进行波像差测量，这时波像差测量的实时性尤为重要。

在线测量波像差的一种方法是移相剪切干涉法。该方法使用照明光束进行测量，在物面使用小孔产生探测光源，小孔经物镜成像到像面剪切光栅并在远场产生剪切干涉条纹，使用二维阵列光敏元件在物镜光瞳的共轭面记录干涉图像。测量过程中需改变光源与光栅的相对位置(移相)以获得不同移相条件下的干涉条纹，分析这些干涉图像可得到物镜波像差。为了重建完整的波前信息，需在每个视场点同时测量两个相互垂直方向上的位相信息，也可测量多个方向上的位相信息，例如测量夹角互为120度的三个方向上的位相信息。同时，为了获得整个物镜视场范围内的波像差信息，需对选定的场点进行逐个测量。这样，使用该方法对整个视场进行波像差测量的时间正比于以下几个因素：1、场点数目Nf；2、测量的方向数(至少2个)Nd；3、每个方向上的移相步数Np，则理论测量时间Ttheory与Nf×Nd×Np成正比例。为了保证一定的测量精度，上述每个项目的测量数量必须保持在一定的下限以上。以往的移相剪切法测波像差采用串行测量的方法，即依次测量每个视场点，在测量每个视场点时依次测量该视场点的两个方向，在测量每个方向时依次进行移相操作。因此，实际测量时间Tmeasure＝理论测量时间Ttheory。由于无法进一步缩短波像差测量的时间，这种串行测量方法将影响光刻机产率和波像差测量的实时性。

现有技术中用移相剪切法串行测量每个视场点的波像差，不能满足光刻装置对波像差测量的实时性要求，检测效率低。且对于大数值孔径的投影物镜进行波像差检测时，容易发生信号串扰。

发明内容

本发明实施例提供一种波像差测量装置、测量方法及光刻机，以实现提高检测效率，以及避免信号串扰。

第一方面，本发明实施例提供一种波像差测量装置，包括：

照明系统，产生照明光束；

物面小孔板，位于所述照明系统的出光侧，固定在掩模台上，所述物面小孔板上设置有多个物面小孔，每一所述物面小孔包括g个不同光栅方向的物面小孔标记，g为大于或者等于2的正整数，所述物面小孔板上的多个所述物面小孔标记阵列排布；

同一阵列行中的所述物面小孔标记具有相同的光栅方向；沿阵列行方向上，同一阵列行中相邻两个所述物面小孔标记之间的距离为h1；沿所述阵列行方向上，光栅方向相同的两阵列行中距离最近的两个所述物面小孔标记之间的最小距离为h2，h1＝m×h2，m为大于或者等于2的正整数；光栅方向相同的任意两行所述物面小孔标记阵列式排布；

投影物镜，位于所述物面小孔板远离所述照明系统一侧；