专利名称：一种光刻机投影物镜波像差在线测量装置的制作方法
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�。酝队拔锞挡ㄏ癫畹囊笠苍嚼丛叫。杂谙冉饪袒话阋笸队拔锞档牟ㄏ癫畈淮笥诩改擅�。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I (Hans van der laan, Marcel Dierichs, Henk vanGreevenbroek,etc.“Aerial image measurement methods for fast aberration set-upand 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 I，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-measuringtechnique)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I 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I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。
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；图5示出了本实用新型的测量标记和参考标记的一个实施例的示意图；图6显示了本实用新型的多元传感器的一个实施例的结构示意图；图7示出了本实用新型的多照明模式模板的另一个实施例的图案；图8示出了本实用新型的带光源强度测量的测量标记和参考标记的另一实施例的示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型作进一步的详细说明。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。如图1所示，该装置包括光源LA、照明系统IL、掩模板MA、投影物镜PO、探测器DE和工件台ST。光源LA出射激光，其所发射的激光经过反射镜M照射到照明系统IL上，照明系统IL将该激光进行扩束、整形、均匀化后照在掩模板MA上，掩模板MA上有测试标记，测试标记经过投影物镜PO成像后照射在探测器DE上，探测器DE具有一个表面，在表面以下具有光电传感器，在探测器DE的表面上设置有参考标记，由此，经过参考标记的激光照射在探测器DE的光电传感器上，转化为电信号。工作台ST用于承载探测器DE，其具有空间六个自由度，可以在水平、垂直和上下方向上移动。当工件台ST在水平或垂直方向移动时，根据电信号的强度，SP可判断测试标记像的位置，再根据灵敏度矩阵求出投影物镜波像差。所述灵敏度矩阵是表示投影物镜像差和位置偏移量关系的矩阵。投影物镜波像差可以分为奇像差和偶像差。图2示出了奇、偶像差对测量标记位置的影响，如图2所示，当照射到测试标记的光束经过投影物镜PO时，波面I为理想波面，波面2为奇像差，标记经过波面2后会使标记成像发生水平偏移ΛΧ ;波面3为偶像差，标记经过波面3时会使标记成像位置发生轴向偏移ΛΖ。投影物镜的波像差主要有球差(Z4，Z9，Z16等)，Y方向彗差(Z3，Z8，Z15等)，X方向彗差(Z2，Z7，Z14等)以及像散(Z6，Z13，Z22等)等。下面以典型的偶像差球差(Z4，Z9，Z16等)为例，说明波像差的求解过程。在照明条件为NA1和σ i，对应Inm Z9球差，引入的位置偏移量可以表示为:
权利要求1.一种光刻机投影物镜波像差在线测量装置，包括光源(LA)、投影物镜(PO)、探测器(DE)和工件台(ST)，所述光源(LA)用于出射激光，其特征在于: 所述装置还包括掩模板(MA)，其上具有测试标记(7)，所述激光将该测试标记(7)经由所述投影物镜(PO)成像； 所述探测器(DE)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(7)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(ST)用于承载所述探测器(DE)，该工作台可以在水平、垂直方向上移动。
2.如权利要求1所述的光刻机投影物镜波像差在线测量装置，其特征在于，所述掩模板(MA)还包括多照明模式模板(5)和会聚透镜￠)，入射到所掩模板(MA)的激光通过所述多照明模式模板(5)后由所述会聚透镜(6)整形，然后照射在所述测试标记(7)上，所述多照明模式模板(5)是具有特定特征图案的掩模板，所述特征图案是能够产生多种照明模式的特征图案；所述参考标记和测试标记的图案位置分布与所述多模式模板上的特征图案的位置分布相同。
3.如权利要求2所述的光刻机投影物镜波像差在线测量装置，其特征在于，所述多照明模式模板的特征图案呈三行三列分布。
4.如权利要求2所述的光刻机投影物镜波像差在线测量装置，其特征在于，所述掩模板(MA)还包括扩散片(4)，其用于对激光光束在空间上进行均匀化。
5.如权利要求1-4中任一项所述的光刻机投影物镜波像差在线测量装置，其特征在于，所述参考标记和测试标记具有相同的图案和图案分布，且其尺寸之比为所述投影物镜(PO)的放大倍数。
6.如权利要求5所述的光刻机投影物镜波像差在线测量装置，其特征在于，所述光电传感器是多元传感器，其包括多个传感器元(81、82、83)，所述各传感器元的位置分布和所述测试标记(7)中的图案分布一致，并且分别设置在在所述参考标记的正下方，接收从对应参考标记照射下来的激光。
7.如权利要求5所述的光刻机投影物镜波像差在线测量装置，其特征在于，所述多照明模式模板(5)的特征图案包括能够产生环形照明模式、二极照明模式和四极照明模式的特征图案。
8.如权利要求5所述的光刻机投影物镜波像差在线测量装置，其特征在于，所述测试标记或参考标记包括用于实时测量光源的强度变化的图案(101)。
专利摘要本实用新型公开了一种光刻机投影物镜波像差在线测量装置，所述装置包括光源、投影物镜、探测器、工件台和掩模板，掩模板包括多照明模式模板和测试标记，激光将该测试标记经由投影物镜成像；探测器具有参考标记和在该参考标记下方的光电传感器，测试标记进行成像的激光经过该参考标记后照射在光电传感器上；工作台承载探测器，并在水平或垂直方向能够移动，根据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。本实用新型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。
文档编号G01M11/02GK203133473SQ20132004788
公开日2013年8月14日 申请日期2013年1月29日 优先权日2013年1月29日
发明者刘广义, 齐月静, 张清洋, 周翊, 王宇 申请人:中国科学院光电研究院
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