專利名稱：一種光刻機投影物鏡波像差在線測量裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于光學記錄技術領域，具體涉及一種光刻機投影物鏡波像差的在線測量裝置，特別是采用空間像傳感器在線測量波像差的裝置。
背景技術：
隨著光刻機關鍵尺寸不斷減小，對投影物鏡波像差的要求也越來越小，對于先進光刻機，一般要求投影物鏡的波像差不大于幾納米。在投影物鏡的實際使用中，由于激光照射所引起的投影物鏡熱效應以及周圍環(huán)境的影響，投影物鏡的波像差會逐漸變大，因此在光刻機內部需要安裝一種投影物鏡波像差在線測量裝置，以便實時測量投影物鏡波像差，必要時通過調節(jié)投影物鏡可動鏡片將投影物鏡波像差調整到合適范圍，以保證線條的曝光質量。投影物鏡的波像差會影響標記的成像質量，那么通過測量標記像的參數(shù)，也可以得到投影物鏡的波像差?，F(xiàn)有技術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)提出了一種基于透射像傳感器(TIS)的測量方法，TIS是由測量標記和方孔以及光強探測器組成，方孔用于測量光源強度的變化，用來歸一化測量信號，以消除光源強度波動對測量結果的影響。不同照明模式的光束照射測量標記，因為受到投影物鏡波像差的影響，成像標記的水平位置和垂直位置會發(fā)生改變，利用光強探測器測出標記像的位置偏移量，再利用軟件仿真出的位置對波像差的靈敏度矩陣，即可得到投影物鏡的波像差。利用該方法測量波像差，結構簡單，易于集成在光刻機內部，但是因為需要測量標記在多種照明條件下的位置偏移量，不同照明條件的變換和參數(shù)設置耗時長，測量速度慢?，F(xiàn)有技術2(US6646729)同樣使用多種照明模式來照明測試標記，但是不同于現(xiàn)有技術 I，其利用 FOCAL(FOcus CALibration use alignment system)技術，通過用對準系統(tǒng)檢測出最佳焦平面，進而 測出標記像的垂直偏移量，利用DISTO (Distortion-measuringtechnique)技術，通過畸變測量技術，測出標記像的水平偏移量，利用靈敏度矩陣，求出投影物鏡的波像差，該技術使用了光刻機中的成熟技術，對準和畸變測量技術，求出了標記像的垂直和水平偏移量，提高了測量精度，但和現(xiàn)有技術I 一樣，因為使用多種照明條件，測量速度慢?，F(xiàn)有技術3(CN101320219A)利用TIS傳感器測量出標記像的空間分布，通過軟件得到標記的仿真像，計算測量像和仿真像的差別，比較二者的區(qū)別，利用一定算法，去修正軟件仿真時所用的波像差，直到測量像和仿真像相近或一致，此時軟件中的波像差即為所測投影物鏡的波像差，因為該方法對像差求解的過程進行優(yōu)化，不需要那么多照明條件(相比現(xiàn)有技術I和現(xiàn)有技術2減少3-5倍)，提高了投影物鏡波像差的測量速度。但該技術需要采集標記像的所有數(shù)據(jù)，計算量大，算法復雜，不易提高測量精度。
實用新型內容(一)要解決的技術問題針對現(xiàn)有技術測量波像差速度慢，需要的時間過長，本實用新型提出一種波像差測量裝置，顯著提高波像差測量速度。( 二 )技術方案為解決上述技術問題，本實用新型提出一種光刻機投影物鏡波像差在線測量裝置，包括光源、投影物鏡、探測器和工件臺，所述光源用于出射激光，所述裝置還包括掩模板，其上具有測試標記，所述激光將該測試標記經(jīng)由所述投影物鏡成像；所述探測器具有一個表面和在該表面以下的光電傳感器，所述表面上設置有參考標記；所述對測試標記進行成像的激光經(jīng)過該參考標記后照射在所述光電傳感器上；所述工作臺用于承載所述探測器，該工作臺可以在水平、垂直方向上移動，當其在水平或垂直方向移動時，根據(jù)所述光電傳感器輸出的電信號的強度能夠判斷測試標記像的位置，根據(jù)表示投影物鏡像差和位置偏移量關系的矩陣可在線得到所述投影物鏡的波像差。(三)有益效果本實用新型通過在掩模板上集成多種照明條件，探測器集成多元探測器，只需要經(jīng)過一次照明和一次測量即可實現(xiàn)多照明模式下位置偏移量的測量，顯著地提高了投影物鏡波像差檢測的速度。

圖1是本實用新型的光刻機投影物鏡波像差在線測量裝置的結構示意圖2示出了奇、偶像差對測量標記位置的影響；圖3為本實用新型的掩模板的一個具體實施例的示意圖；圖4示出了本實用新型的多照明模式模板的一個實施例的圖案；圖5示出了本實用新型的測量標記和參考標記的一個實施例的示意圖；圖6顯示了本實用新型的多元傳感器的一個實施例的結構示意圖；圖7示出了本實用新型的多照明模式模板的另一個實施例的圖案；圖8示出了本實用新型的帶光源強度測量的測量標記和參考標記的另一實施例的示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本實用新型作進一步的詳細說明。圖1是本實用新型的光刻機投影物鏡波像差在線測量裝置的結構示意圖。如圖1所示，該裝置包括光源LA、照明系統(tǒng)IL、掩模板MA、投影物鏡PO、探測器DE和工件臺ST。光源LA出射激光，其所發(fā)射的激光經(jīng)過反射鏡M照射到照明系統(tǒng)IL上，照明系統(tǒng)IL將該激光進行擴束、整形、均勻化后照在掩模板MA上，掩模板MA上有測試標記，測試標記經(jīng)過投影物鏡PO成像后照射在探測器DE上，探測器DE具有一個表面，在表面以下具有光電傳感器，在探測器DE的表面上設置有參考標記，由此，經(jīng)過參考標記的激光照射在探測器DE的光電傳感器上，轉化為電信號。工作臺ST用于承載探測器DE，其具有空間六個自由度，可以在水平、垂直和上下方向上移動。當工件臺ST在水平或垂直方向移動時，根據(jù)電信號的強度，SP可判斷測試標記像的位置，再根據(jù)靈敏度矩陣求出投影物鏡波像差。所述靈敏度矩陣是表示投影物鏡像差和位置偏移量關系的矩陣。投影物鏡波像差可以分為奇像差和偶像差。圖2示出了奇、偶像差對測量標記位置的影響，如圖2所示，當照射到測試標記的光束經(jīng)過投影物鏡PO時，波面I為理想波面，波面2為奇像差，標記經(jīng)過波面2后會使標記成像發(fā)生水平偏移ΛΧ ;波面3為偶像差，標記經(jīng)過波面3時會使標記成像位置發(fā)生軸向偏移ΛΖ。投影物鏡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)為例，說明波像差的求解過程。在照明條件為NA1和σ i，對應Inm Z9球差，引入的位置偏移量可以表示為:
權利要求1.一種光刻機投影物鏡波像差在線測量裝置，包括光源(LA)、投影物鏡(PO)、探測器(DE)和工件臺(ST)，所述光源(LA)用于出射激光，其特征在于: 所述裝置還包括掩模板(MA)，其上具有測試標記(7)，所述激光將該測試標記(7)經(jīng)由所述投影物鏡(PO)成像； 所述探測器(DE)具有一個表面和在該表面以下的光電傳感器，所述表面上設置有參考標記； 所述對測試標記(7)進行成像的激光經(jīng)過該參考標記后照射在所述光電傳感器上； 所述工作臺(ST)用于承載所述探測器(DE)，該工作臺可以在水平、垂直方向上移動。
2.如權利要求1所述的光刻機投影物鏡波像差在線測量裝置，其特征在于，所述掩模板(MA)還包括多照明模式模板(5)和會聚透鏡￠)，入射到所掩模板(MA)的激光通過所述多照明模式模板(5)后由所述會聚透鏡(6)整形，然后照射在所述測試標記(7)上，所述多照明模式模板(5)是具有特定特征圖案的掩模板，所述特征圖案是能夠產(chǎn)生多種照明模式的特征圖案；所述參考標記和測試標記的圖案位置分布與所述多模式模板上的特征圖案的位置分布相同。
3.如權利要求2所述的光刻機投影物鏡波像差在線測量裝置，其特征在于，所述多照明模式模板的特征圖案呈三行三列分布。
4.如權利要求2所述的光刻機投影物鏡波像差在線測量裝置，其特征在于，所述掩模板(MA)還包括擴散片(4)，其用于對激光光束在空間上進行均勻化。
5.如權利要求1-4中任一項所述的光刻機投影物鏡波像差在線測量裝置，其特征在于，所述參考標記和測試標記具有相同的圖案和圖案分布，且其尺寸之比為所述投影物鏡(PO)的放大倍數(shù)。
6.如權利要求5所述的光刻機投影物鏡波像差在線測量裝置，其特征在于，所述光電傳感器是多元傳感器，其包括多個傳感器元(81、82、83)，所述各傳感器元的位置分布和所述測試標記(7)中的圖案分布一致，并且分別設置在在所述參考標記的正下方，接收從對應參考標記照射下來的激光。
7.如權利要求5所述的光刻機投影物鏡波像差在線測量裝置，其特征在于，所述多照明模式模板(5)的特征圖案包括能夠產(chǎn)生環(huán)形照明模式、二極照明模式和四極照明模式的特征圖案。
8.如權利要求5所述的光刻機投影物鏡波像差在線測量裝置，其特征在于，所述測試標記或參考標記包括用于實時測量光源的強度變化的圖案(101)。
專利摘要本實用新型公開了一種光刻機投影物鏡波像差在線測量裝置，所述裝置包括光源、投影物鏡、探測器、工件臺和掩模板，掩模板包括多照明模式模板和測試標記，激光將該測試標記經(jīng)由投影物鏡成像；探測器具有參考標記和在該參考標記下方的光電傳感器，測試標記進行成像的激光經(jīng)過該參考標記后照射在光電傳感器上；工作臺承載探測器，并在水平或垂直方向能夠移動，根據(jù)光電傳感器輸出的電信號的強度能夠判斷測試標記像的位置，根據(jù)表示投影物鏡像差和位置偏移量關系的矩陣可在線得到所述投影物鏡的波像差。本實用新型只需要經(jīng)過一次照明和一次測量即可實現(xiàn)多照明模式下位置偏移量的測量，顯著地提高了投影物鏡波像差檢測的速度。
文檔編號G01M11/02GK203133473SQ20132004788
公開日2013年8月14日 申請日期2013年1月29日 優(yōu)先權日2013年1月29日
發(fā)明者劉廣義, 齊月靜, 張清洋, 周翊, 王宇 申請人:中國科學院光電研究院