[发明专利]对光强波动不敏感的投影物镜波像差检测装置与检测方法

说明书

一种对光强波动不敏感的投影物镜波像差检测装置及检测方法，该装置包括光源及照明系统、物面标记板、物面位移台、被测投影物镜、像面标记板、二维光电传感器、像面位移台和控制处理单元；本发明的物面标记板及像面标记板具有用于剪切干涉测试的光栅标记和用于光强测试的标记，通过二维光电传感器同时接收剪切干涉图和光强信息，利用光强信息修正每一幅相移干涉图对应的光强波动误差，提高了检测精度，降低了系统的复杂性和成本，提高了检测速度。

技术领域

本发明涉及光刻机，具体为一种对光强波动不敏感的投影物镜波像差检测装置及其检测方法。

背景技术

Ronchi光栅剪切干涉仪具有共光路、没有空间光程差、不需要单独的理想参考波面、精度高、灵敏度高、结构简单等优点；是测量光学系统波像差的一种有效手段。特别是对于高端投影光刻机，剪切干涉仪是投影物镜波像差原位及离线检测的主要技术方案之一。

在先技术1(Joseph Braat,Augustus J.E.Janssen.Improved Ronchi test withextended source,Journal of the Optical Society of America A VoI.16.No.1.1999，pp:131-140。)提出用扩展光源改进的光栅剪切干涉仪。在被测光学系统的物面采用占空比为1:1的一维光栅，像面采用一维准余弦光栅抑制高阶衍射，从而只采用±1级衍射光与0级光干涉进行相位提取。由于剪切干涉至少需要获得两个正交剪切方向的剪切波前才能重建原始波前，因此，采用该方案时物像面光栅均需要切换。

在先技术2(Ulrich Wegmann,Helmut Haidner,Martin Schriever,APPARATUSFOR WAVEFRONT DETECTION,US 7333216,2001)将类似于在先技术1的剪切干涉用于光刻机投影物镜波像差检测。提出物面采用二维光栅，并提出了多通道波像差检测方案；即在物像面多个共轭视场点位置放置检测标记，探测器同时接收多个视场点的干涉图，同时得到多个视场点位置的波像差。

在先技术3(Helmut Haidner,Wolfgang Emer,Rainer Hoch,et al.,Device andmethod for wavefront measurement of an optical imaging system by means ofphase-shifting interferometry,US 7417745,2004)对上述在先技术的相移算法进行了叙述，针对物面采用一维光栅，像面采用二维光栅，且物面光栅周期基于被测投影物镜倍率与像面光栅周期匹配；其像面采用了二维光栅，从而在测量过程中，可以不进行像面光栅的切换。在先技术4(卢云君，唐锋，王向朝，光栅剪切干涉光学成像系统波像差检测方法，中国发明专利申请201910183242.1)和在先技术5(唐锋，彭常哲，王向朝，卢云君，李鹏，投影物镜投影物镜波像差检测装置及检测方法，中国发明专利申请201910664574.1)对该技术的相移检测方法，光栅结构等进行了改进。

上述技术主要应用于投影光刻机原位检测及其投影物镜的离线检测。投影光刻机光源的波长有365nm、248nm、193nm，及13.5nm，其中248nm、193nm，及13.5nm波长均采用脉冲式光源，每个光脉冲间的能量会存在一定的波动。在光刻机中，为了实现曝光过程中每次曝光的剂量一致，需要复杂的剂量控制系统；同样在波像差检测过程中，也需要每一帧相移干涉图光积分过程中光源的输出能量相等，即剂量控制，增加了系统的复杂性；并且，剂量控制误差会影响每一副相移干涉图的强度，造成相位提取误差，影响波像差检测精度。此外，为了实现较好的剂量控制，需要光积分过程有足够多的光脉冲，也使得测量时间变长，影响测量速度。也就是波像差检测系统的复杂程度、检测精度、速度仍有改善的空间。