專利名稱：：用擴(kuò)展光源的光刻機(jī)投影物鏡波像差現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種對(duì)投影光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)性能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的裝置，特別涉及一種采用擴(kuò)展光源照明的光刻機(jī)投影物鏡波像差現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置，屬于光學(xué)測(cè)量
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：在大規(guī)模集成電路的制備過(guò)程中，通常使用光刻機(jī)將掩模上的圖案經(jīng)過(guò)投影物鏡縮小投影在涂有光刻膠的硅片上。如圖1所示，現(xiàn)有光刻機(jī)通常包括用于產(chǎn)生投影光束的光源101；用于調(diào)整光源發(fā)出的光束部分相干因子和偏振態(tài)的照明系統(tǒng)102；能將掩模圖案成像在硅片106上的投影物鏡105；能承載所述掩模103并精確定位的掩模臺(tái)104；能承載所述硅片106并精確定位的硅片臺(tái)107。目前，光刻機(jī)的主流技術(shù)——ArF光刻技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到65nm以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)，為了滿足低工藝因子ArF光刻技術(shù)特征尺寸控制的要求，高數(shù)值孔徑投影物鏡波像差通常要控制在IOmXrms(λ=193nm)以內(nèi)，因此需要在光刻機(jī)中集成光刻機(jī)投影物鏡波像差現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置，以快速、高精度地實(shí)現(xiàn)對(duì)投影物鏡的全視場(chǎng)波像差現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。美國(guó)專利US6914665和US6975387公開了一種通過(guò)在光刻機(jī)硅片臺(tái)上集成基于Shack-Hartmann波前傳感器原理的波像差測(cè)量裝置，實(shí)現(xiàn)光刻機(jī)投影物鏡的波像差現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。文獻(xiàn)《PortablephasemeasuringinterferometerusingShack-Hartmannmethod》(Proc.SPIE，2003，503872673對(duì)該裝置的波像差測(cè)量和系統(tǒng)誤差標(biāo)定方法進(jìn)行了詳細(xì)論述。但是該裝置存在體積大造價(jià)高以及測(cè)量精度低等問(wèn)題。針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明人于2009年7月20日申請(qǐng)的專利號(hào)為ZL200910089426.8的《一種光刻機(jī)投影物鏡波像差的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置》專利，其包括一個(gè)位于掩模臺(tái)上的針孔掩模板。該現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置集成于光刻機(jī)上，通過(guò)調(diào)節(jié)光刻機(jī)照明系統(tǒng)的部分相干因子和偏振態(tài)，使得照明光束均勻照射在掩模上。利用光束的反射原理，完成對(duì)該現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置系統(tǒng)誤差的標(biāo)定；之后通過(guò)移動(dòng)針孔掩模板和硅片臺(tái)的測(cè)量位置，完成光刻機(jī)上投影物鏡多個(gè)視場(chǎng)點(diǎn)波像差的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。但是，上述現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置存在以下問(wèn)題第一，其采用包含單個(gè)針孔的針孔掩模板對(duì)光束進(jìn)行空間濾波，由于針孔透光面積的限制導(dǎo)致光透過(guò)率差，光源的利用率低，影響了測(cè)量精度。第二，其采用分束鏡以及反射鏡來(lái)改變光束的光路，光束在傳播的過(guò)程中損耗較大。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了實(shí)現(xiàn)光刻機(jī)投影物鏡波像差的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，提出一種采用擴(kuò)展光源照明的光刻機(jī)投影物鏡波像差現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置，利用該裝置測(cè)量投影物鏡波像差的測(cè)量精度尚。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種用擴(kuò)展光源的光刻機(jī)投影物鏡波像差現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置，包括第一擴(kuò)展光源板、第二擴(kuò)展光源板、準(zhǔn)直物鏡、衍射光學(xué)元件以及光電傳感器；其中，第一擴(kuò)展光源板位于光刻機(jī)掩模臺(tái)上且與投影物鏡的物面重合，第二擴(kuò)展光源板位于光刻機(jī)硅片臺(tái)上且與投影物鏡的像面重合，準(zhǔn)直物鏡位于第二擴(kuò)展光源板沿光刻機(jī)投影物鏡光軸方向的下游，且準(zhǔn)直物鏡的物方焦面與投影物鏡像面重合，衍射光學(xué)元件位于準(zhǔn)直物鏡的像方位置，光電傳感器位于衍射光學(xué)元件光束出射方向的焦平面上；第一擴(kuò)展光源板上設(shè)有圓形針孔陣列A和圓形窗口A；所述圓形窗口A的尺寸應(yīng)小于或者等于投影物鏡物方視場(chǎng)的等暈區(qū)的尺寸，即圓形窗口A的直徑D1^pz/2fm,ρ為衍射光學(xué)元件的周期常數(shù)，ζ為衍射光學(xué)元件與光電傳感器沿投影物鏡光軸方向的間距，f為準(zhǔn)直物鏡的焦距，m為投影物鏡的縮小倍率；圓形針孔陣列A中的每一個(gè)針孔大小相等，各針孔直徑Cl1小于所述投影物鏡物方衍射極限分辨率，即Cl1<λ/2ΝΑ。，λ為光刻機(jī)上光源發(fā)出光波的波長(zhǎng)，NA0為投影物鏡的物方數(shù)值孔徑；第二擴(kuò)展光源板上設(shè)有圓形針孔陣列B和圓形窗口B；所述圓形窗口B的尺寸應(yīng)小于或者等于投影物鏡像方視場(chǎng)的等暈區(qū)的尺寸，即圓形窗口B的直徑D2<pz/2f；圓形針孔陣列B中的每一個(gè)針孔的大小相等，各針孔直徑d2小于所述投影物鏡像方衍射極限分辨率，即d2<λ/2NAi;NAi為投影物鏡的像方數(shù)值孔徑，且NAi=NA0/m；當(dāng)檢測(cè)光刻機(jī)中投影物鏡視場(chǎng)點(diǎn)K的波像差時(shí)，使第一擴(kuò)展光源板上的圓形針孔陣列A的圓心與視場(chǎng)點(diǎn)K重合，使第二擴(kuò)展光源板上的圓形窗口B的圓心與圓形針孔陣列A在投影物鏡像面上所成像的中心重合；當(dāng)校準(zhǔn)在線檢測(cè)裝置的系統(tǒng)誤差時(shí)，使第一擴(kuò)展光源板的圓形窗口A的圓心與投影物鏡的視場(chǎng)點(diǎn)0重合，使第二擴(kuò)展光源板上圓形針孔陣列B的圓心與圓形窗口A在投影物鏡像面上所成像的中心重合。本發(fā)明所述衍射光學(xué)元件由周期常數(shù)為ρ的微鏡陣列或微孔陣列組成。本發(fā)明所述圓形針孔陣列A的直徑小于或者等于圓形窗口A的直徑；圓形針孔陣列B的直徑小于或等于圓形窗口B的直徑。本發(fā)明所述圓形針孔陣列A中每相鄰兩針孔的圓心距相等為L(zhǎng)1>λ/NA0；圓形針孔陣列B中每相鄰兩針孔的圓心距相等為L(zhǎng)2>λ/NAi0一種利用上述現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置的測(cè)量方法，具體步驟為步驟一、調(diào)節(jié)光刻機(jī)照明系統(tǒng)，使光束均勻照射于投影物鏡的物面上；步驟二、移動(dòng)掩模臺(tái)使得位于掩模臺(tái)上的第一擴(kuò)展光源板上的圓形窗口A的圓心與投影物鏡的視場(chǎng)點(diǎn)0重合，移動(dòng)第二擴(kuò)展光源板使得圓形針孔陣列B的圓心與圓形窗口A在投影物鏡像面所成的像的中心重合，并且調(diào)節(jié)準(zhǔn)直物鏡使其中心視場(chǎng)點(diǎn)與圓形針孔陣列B的圓心重合；對(duì)此時(shí)光電傳感器上形成多個(gè)像點(diǎn)位置的偏移進(jìn)行波面重建，得到包括現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置系統(tǒng)誤差的波像差Wsys；步驟三、移動(dòng)掩模臺(tái)使得位于掩模臺(tái)上的第一擴(kuò)展光源板的圓形針孔陣列A的圓心與投影物鏡視場(chǎng)點(diǎn)K重合，移動(dòng)第二擴(kuò)展光源板使得圓形窗口B的圓心與圓形針孔陣列A在投影物鏡像面所成像的中心重合，并且調(diào)節(jié)準(zhǔn)直物鏡使其中心視場(chǎng)點(diǎn)與圓形窗口B的圓心重合；對(duì)此時(shí)光電傳感器上形成多個(gè)像點(diǎn)位置的偏移進(jìn)行波面重建，得到包括投影物鏡在視場(chǎng)點(diǎn)K的波像差以及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置系統(tǒng)誤差的波像差Wk'；步驟四、通過(guò)調(diào)節(jié)光刻機(jī)掩模臺(tái)和硅片臺(tái)來(lái)切換所需測(cè)量的視場(chǎng)點(diǎn)，重復(fù)步驟三直至完成投影物鏡全視場(chǎng)波像差的測(cè)量，最終得到所有視場(chǎng)點(diǎn)的波像差Wi'(i=l，LL，η)，i為所測(cè)量的視場(chǎng)點(diǎn)的序號(hào)，η為所需測(cè)量的視場(chǎng)點(diǎn)的個(gè)數(shù)；步驟五、投影物鏡上各視場(chǎng)點(diǎn)經(jīng)過(guò)校正之后的波像差Wi=Wi'-Wsys0有益效果本發(fā)明在投影物鏡波像差檢測(cè)時(shí)，利用位于投影物鏡上方的第一擴(kuò)展光源板上的圓形針孔陣列產(chǎn)生理想的球面波，消除了照明系統(tǒng)對(duì)光刻機(jī)投影物鏡波像差檢測(cè)的影響，且圓形針孔陣列上包括多個(gè)針孔，使得光源的利用率高，同時(shí)光束在傳播的過(guò)程中損耗小，從而提高了測(cè)量精度。其次，在進(jìn)行系統(tǒng)誤差標(biāo)定時(shí)，利用位于投影物鏡下方的第二擴(kuò)展光源板上的圓形針孔陣列產(chǎn)生理想的球面波，實(shí)現(xiàn)了對(duì)待測(cè)照明系統(tǒng)殘留像差和投影物鏡波像差的空間濾波，且圓形針孔陣列上包括多個(gè)針孔，使得光源的利用率高，同時(shí)光束在傳播的過(guò)程中損耗小，從而提高了測(cè)量的精度。圖1為現(xiàn)有光刻機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本具體實(shí)施方式中波像差現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本具體實(shí)施方式中第一擴(kuò)展光源板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本具體實(shí)施方式中第二擴(kuò)展光源板的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，101-光源、102-照明系統(tǒng)、103-掩模、104-掩模臺(tái)、105-投影物鏡、106-硅片，107-硅片臺(tái)。201-第一擴(kuò)展光源板、202-第二擴(kuò)展光源板、203-準(zhǔn)直物鏡、204-衍射光學(xué)元件、205-光電傳感器。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。首先介紹光刻機(jī)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，包括光源101、照明系統(tǒng)102、掩模103、掩模臺(tái)104、投影物鏡105、硅片106以及硅片臺(tái)107。光刻機(jī)的工作原理如下光源101發(fā)出的光經(jīng)過(guò)照明系統(tǒng)102后，照射在掩模103上，將掩模103上的圖案通過(guò)投影物鏡105，以“步進(jìn)-掃描”方式，縮小投影在涂有光刻膠的硅片106上，從而實(shí)現(xiàn)圖案的轉(zhuǎn)移。其中，光源101為準(zhǔn)分子激光光源，如波長(zhǎng)約為193nm的ArF準(zhǔn)分子激光器或波長(zhǎng)約為248nm的KrF準(zhǔn)分子激光器。照明系統(tǒng)102為具有調(diào)節(jié)照明光束部分相干因子以及光束偏振態(tài)的光學(xué)元器件?？逃写D(zhuǎn)移的電路圖案的掩模103，它由掩模臺(tái)104支撐和驅(qū)動(dòng)。涂有光刻膠的硅片106由硅片臺(tái)107支撐和驅(qū)動(dòng)。掩模103和硅片106位于投影物鏡105的光學(xué)共軛面上。掩模臺(tái)104和硅片臺(tái)107以不同的速率同步掃描運(yùn)動(dòng)，通過(guò)“步進(jìn)-掃描”方式將掩模103的圖案，通過(guò)投影物鏡105精確地投影轉(zhuǎn)移到涂有光刻膠的硅片107上。投影物鏡105的波像差，特別是其中的高級(jí)像差，會(huì)嚴(yán)重影響轉(zhuǎn)移的圖案特征尺寸的控制精度。本發(fā)明裝置的設(shè)計(jì)原理是在光刻機(jī)系統(tǒng)中集成基于shack-hartmarm像傳感器原理的投影物鏡波像差測(cè)量裝置，用于投影物鏡波像差的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。本發(fā)明測(cè)量裝置采用擴(kuò)展光源照明，在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量投影物鏡的波像差時(shí)，利用置于投影物鏡下方的第二擴(kuò)展光源板上的圓形針孔陣列，使其產(chǎn)生理想球面波以消除照明系統(tǒng)殘留像差和投影物鏡波像差，在進(jìn)行系統(tǒng)標(biāo)定時(shí)，利用置于投影物鏡上方的第一擴(kuò)展光源板上的圓形針孔陣列，使其產(chǎn)生理想球面波以消除照明系統(tǒng)的殘留像差，進(jìn)而使測(cè)量的投影物鏡波像差具有較高的精度。如圖2所示，本具體實(shí)施方式中的波像差現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置200包括(1)位于掩模臺(tái)103上的第一擴(kuò)展光源板201，通過(guò)調(diào)節(jié)掩模臺(tái)103使其與投影物鏡的物面重合，其中，可通過(guò)微納加工技術(shù)在鉻掩模板上制備第一擴(kuò)展光源板201的微結(jié)構(gòu)。(2)位于硅片臺(tái)107—側(cè)的第二擴(kuò)展光源板202，其與投影物鏡的像面重合，其中，可通過(guò)微納加工技術(shù)在鉻掩模板上制備第二擴(kuò)展光源板的微結(jié)構(gòu)。(位于第二擴(kuò)展光源板202沿投影物鏡105光軸方向的下游的準(zhǔn)直物鏡203，且準(zhǔn)直物鏡203的物方焦面與投影物鏡105像面重合，物方數(shù)值孔徑不小于投影物鏡105的像方數(shù)值孔徑，入瞳尺寸不小于投影物鏡105出瞳尺寸，優(yōu)選為兩者尺寸相等，入瞳位置與投影物鏡105的出瞳瞳位置越接近越好，優(yōu)選為兩者位置重合。其中，上述準(zhǔn)直物鏡203可采用全折射或折返式系統(tǒng)。(4)位于準(zhǔn)直物鏡203像方位置的衍射光學(xué)元件204，衍射光學(xué)元件204可由周期常數(shù)為ρ的微鏡陣列或微孔陣列組成，其有效通光區(qū)域不小于準(zhǔn)直物鏡105的出瞳尺寸，優(yōu)選為兩者尺寸相等；衍射光學(xué)元件204的位置與準(zhǔn)直物鏡203的出瞳位置越接近越好，優(yōu)選為兩者位置重合。(位于衍射光學(xué)元件204光束出射方向的焦平面上的光電傳感器205，光電傳感器205的有效像元區(qū)域不小于衍射光學(xué)元件的有效通光區(qū)域；其中，上述光電傳感器205可采用如CCD。如圖3所示，第一擴(kuò)展光源板201上設(shè)有一個(gè)圓形針孔陣列A和一個(gè)圓形窗口A。圓形窗口A的所定義的圓形區(qū)域必須包含在投影物鏡105物方視場(chǎng)的等暈區(qū)之內(nèi)，圓形窗口A的直徑D1^pz/2fm，p為衍射光學(xué)元件204的周期常數(shù)，ζ為衍射光學(xué)元件204與光電傳感器205沿投影物鏡105光軸方向的間距，f為準(zhǔn)直物鏡203的焦距，m為投影物鏡105的縮小倍率。圓形針孔陣列A中的每一個(gè)針孔大小相等，各針孔直徑Cl1小于所述投影物鏡物方衍射極限分辨率，即Cl1<λ/2ΝΑ0,λ為光刻機(jī)100上光源發(fā)出光波的波長(zhǎng)，NA0為投影物鏡105的物方數(shù)值孔徑。圓形針孔陣列A的直徑小于或等于圓形窗口A的直徑。圓形針孔陣列A中每相鄰兩針孔的圓心距相等為L(zhǎng)1,L1大于照明系統(tǒng)102投射到投影物鏡105物面光束的空間相干長(zhǎng)度，即L1彡λ/ΝΑ。。如圖4所示，第二擴(kuò)展光源板202上設(shè)有一個(gè)圓形針孔陣列B和一個(gè)圓形窗口B；圓形窗口B的所定義的圓形區(qū)域必須包含在投影物鏡105像方視場(chǎng)的等暈區(qū)之內(nèi)，圓形窗口B的直徑&^pz/2f。圓形針孔陣列B中每一個(gè)針孔的大小相等，各針孔直徑λ/2NAi,NAi為所述投影物鏡105的像方數(shù)值孔徑，滿足關(guān)系式NAi=NA。/m；圓形針孔陣列B的直徑小于或等于圓形窗口B的直徑；圓形針孔陣列B中每相鄰兩針孔的圓心距相等為L(zhǎng)2,L2大于投射到投影物鏡105像面光束的空間相干長(zhǎng)度，一般應(yīng)滿足L2彡λ/NAi0當(dāng)使用所述裝置200檢測(cè)投影物鏡105視場(chǎng)點(diǎn)K的波像差時(shí)，通過(guò)移動(dòng)掩模臺(tái)104使第一擴(kuò)展光源板201上的圓形針孔陣列A的圓心與視場(chǎng)點(diǎn)K重合，移動(dòng)第二擴(kuò)展光源板202使得圓形窗口B的圓心與圓形針孔陣列A在投影物鏡105像面上所成像的中心重合，通過(guò)移動(dòng)準(zhǔn)直物鏡203使其中心視場(chǎng)點(diǎn)與圓形窗口B的圓心重合。光刻機(jī)100的照明系統(tǒng)102出射光束經(jīng)過(guò)圓形針孔陣列A濾波后消除了照明系統(tǒng)102的殘留像差，形成多個(gè)理想球面波，圓形針孔陣列A中針孔所排布的圓形區(qū)域的圓心即為所測(cè)量的視場(chǎng)點(diǎn)K。經(jīng)過(guò)投影物鏡105后的光束攜帶了投影物鏡105處于視場(chǎng)點(diǎn)K的波像差以及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置系統(tǒng)誤差，在投影物鏡105的像面上形成了圓形針孔陣列A的像。圓形窗口B的圓心與圓形針孔陣列A的像的中心重合，對(duì)光束不產(chǎn)生影響；光束經(jīng)圓形窗口B后由準(zhǔn)直物鏡203整形為平行光束；平行光束經(jīng)過(guò)衍射光學(xué)元件204后，在光電傳感器205上形成多個(gè)像點(diǎn)，每一個(gè)像點(diǎn)對(duì)應(yīng)衍射光學(xué)元件204上的一個(gè)子孔徑；利用各個(gè)子孔徑內(nèi)像點(diǎn)位置的偏移，經(jīng)過(guò)波面重建，得到37項(xiàng)krnike多項(xiàng)式表示的包含投影物鏡視場(chǎng)點(diǎn)K的波像差和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置系統(tǒng)誤差的波像差Wk'。當(dāng)標(biāo)定所述裝置200的系統(tǒng)誤差時(shí)，通過(guò)移動(dòng)掩模臺(tái)104使第一擴(kuò)展光源板201的圓形窗口A的圓心與投影物鏡105的視場(chǎng)點(diǎn)0重合，移動(dòng)第二擴(kuò)展光源板202使得圓形針孔陣列B的圓心與圓形窗口A在投影物鏡105像面上所成像的中心重合，通過(guò)移動(dòng)準(zhǔn)直物鏡203使其中心視場(chǎng)點(diǎn)與圓形針孔陣列B的圓心重合。光刻機(jī)100的照明系統(tǒng)102出射光束經(jīng)過(guò)圓形窗口A，再經(jīng)過(guò)投影物鏡105，在投影物鏡105的像面形成了圓形窗口A的像。圓形針孔陣列B對(duì)入射光束進(jìn)行空間濾波，消除了照明系統(tǒng)殘留像差和投影物鏡波像差，產(chǎn)生攜帶現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置系統(tǒng)誤差的理想球面波。理想球面波經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直物鏡203后整形為平行光束；平行光束經(jīng)過(guò)衍射光學(xué)元件204后，在光電傳感器205上形成多個(gè)像點(diǎn)，每一個(gè)像點(diǎn)對(duì)應(yīng)衍射光學(xué)元件204的一個(gè)子孔徑；利用各個(gè)子孔徑內(nèi)像點(diǎn)位置的偏移，經(jīng)過(guò)波面重建，得到37項(xiàng)krnike多項(xiàng)式表示的包括裝置200的系統(tǒng)誤差的波像差Wsys。采用本裝置200進(jìn)行投影物鏡100全視場(chǎng)波像差測(cè)量的過(guò)程如下步驟一、照明系統(tǒng)102具有調(diào)節(jié)照明光束部分相干因子和偏振態(tài)的功能，光源101發(fā)出的光束首先經(jīng)過(guò)照明系統(tǒng)102整形，使光束均勻照射于掩模103所在的平面上。步驟二、進(jìn)行裝置200的系統(tǒng)誤差標(biāo)定移動(dòng)掩模臺(tái)104使得位于掩模臺(tái)104上的第一擴(kuò)展光源板201上的圓形窗口A的圓心與投影物鏡105的視場(chǎng)點(diǎn)0重合，移動(dòng)第二擴(kuò)展光源板202使得圓形針孔陣列B的圓心與圓形窗口A在投影物鏡105像面所成的像的中心重合，并且調(diào)節(jié)準(zhǔn)直物鏡203使其中心視場(chǎng)點(diǎn)與圓形針孔陣列B的圓心重合。光刻機(jī)100上的照明系統(tǒng)102出射光束經(jīng)過(guò)圓形窗口A，再經(jīng)過(guò)投影物鏡105，在投影物鏡105的像面上形成了圓形窗口A的像。圓形針孔陣列B上的針孔對(duì)入射光束進(jìn)行空間濾波，產(chǎn)生理想球面波，消除了照明系統(tǒng)殘留像差和投影物鏡波像差；理想球面波經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直物鏡203后整形為平行光束；平行光經(jīng)過(guò)衍射光學(xué)元件204之后，在光電傳感器205上形成多個(gè)像點(diǎn)，每一個(gè)像點(diǎn)對(duì)應(yīng)衍射光學(xué)元件204的一個(gè)子孔徑；利用各個(gè)子孔徑內(nèi)像點(diǎn)位置的偏移，經(jīng)過(guò)波面重建，得到37項(xiàng)Zernike多項(xiàng)式表示的包括裝置200的系統(tǒng)誤差的波像差Wsys。系統(tǒng)誤差標(biāo)定只需要在安裝時(shí)標(biāo)定一次，標(biāo)定時(shí)視場(chǎng)點(diǎn)0可以進(jìn)行任意選取。步驟三、測(cè)量投影物鏡105視場(chǎng)點(diǎn)K的波像差移動(dòng)掩模臺(tái)104使得位于掩模臺(tái)104上的第一擴(kuò)展光源板201的圓形針孔陣列A的圓心與投影物鏡105視場(chǎng)點(diǎn)K重合，移動(dòng)第二擴(kuò)展光源板202使得圓形窗口B的圓心與圓形針孔陣列A在投影物鏡105像面所成像的中心重合，并且調(diào)節(jié)準(zhǔn)直物鏡203使其中心視場(chǎng)點(diǎn)與圓形窗口B的圓心重合。光刻機(jī)100的照明系統(tǒng)102出射光束經(jīng)過(guò)圓形針孔陣列A上的針孔濾波后消除了照明系統(tǒng)102的殘留像差，形成多個(gè)理想球面波，圓形針孔陣列A中針孔所排布的圓形區(qū)域的圓心即為所測(cè)量的視場(chǎng)點(diǎn)K；經(jīng)過(guò)投影物鏡105后攜帶了投影物鏡105在視場(chǎng)點(diǎn)K的波像差信息，在投影物鏡105的像面形成了圓形針孔陣列A的像；圓形窗口B的圓心與圓形針孔陣列A的像的中心重合，對(duì)入射的光束不產(chǎn)生影響。光束經(jīng)圓形窗口B后由準(zhǔn)直物鏡203整形為平行光；平行光經(jīng)過(guò)衍射光學(xué)元件204后，在光電傳感器205上形成多個(gè)像點(diǎn)，每一個(gè)像點(diǎn)對(duì)應(yīng)衍射光學(xué)元件204的一個(gè)子孔徑；利用各個(gè)子孔徑內(nèi)像點(diǎn)位置的偏移，經(jīng)過(guò)波面重建，得到37項(xiàng)krnike多項(xiàng)式表示的包括投影物鏡105在視場(chǎng)點(diǎn)K的波像差以及裝置200的系統(tǒng)誤差的波像差Wk'。步驟四、進(jìn)行投影物鏡105全視場(chǎng)的波像差現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量根據(jù)預(yù)先設(shè)定的投影物鏡105的波像差測(cè)量位置，通過(guò)調(diào)節(jié)掩模臺(tái)104和硅片臺(tái)107來(lái)切換所需測(cè)量的視場(chǎng)點(diǎn)，每個(gè)視場(chǎng)點(diǎn)的測(cè)量均按照步驟三所述過(guò)程，直至完成投影物鏡105全視場(chǎng)波像差的測(cè)量，最終得到37項(xiàng)krnike多項(xiàng)式表示的所有視場(chǎng)點(diǎn)的波像差Wi'(i=1，LL，η)，i為所測(cè)量的視場(chǎng)點(diǎn)的序號(hào)，η為所需測(cè)量的視場(chǎng)點(diǎn)的個(gè)數(shù)。步驟五、投影物鏡105上各視場(chǎng)點(diǎn)經(jīng)過(guò)校正之后的波像差Wi(i=1，LL，η)可計(jì)算為Wi=Wi'-Wsys，即通過(guò)Wi'和Wsys中對(duì)應(yīng)項(xiàng)的krnike系數(shù)相減計(jì)算Wi。自此完成了光刻機(jī)投影物鏡全視場(chǎng)波像差的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。然后，根據(jù)投影物鏡105全視場(chǎng)波像差Wi(i=1,LL，η)，利用預(yù)先設(shè)定的投影物鏡105的敏感度矩陣，計(jì)算投影物鏡105中預(yù)先設(shè)定的各補(bǔ)償器的調(diào)節(jié)量。根據(jù)各補(bǔ)償器的調(diào)節(jié)量的計(jì)算結(jié)果，調(diào)整投影物鏡105中的各補(bǔ)償器，就可以完成投影物鏡105的波像差校正。雖然結(jié)合了附圖描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。權(quán)利要求1.一種用擴(kuò)展光源的光刻機(jī)投影物鏡波像差現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置，其特征在于，包括第一擴(kuò)展光源板、第二擴(kuò)展光源板、準(zhǔn)直物鏡、衍射光學(xué)元件以及光電傳感器；其中，第一擴(kuò)展光源板位于光刻機(jī)掩模臺(tái)上且與投影物鏡的物面重合，第二擴(kuò)展光源板位于光刻機(jī)硅片臺(tái)上且與投影物鏡的像面重合，準(zhǔn)直物鏡位于第二擴(kuò)展光源板沿光刻機(jī)投影物鏡光軸方向的下游，且準(zhǔn)直物鏡的物方焦面與投影物鏡像面重合，衍射光學(xué)元件位于準(zhǔn)直物鏡的像方位置，光電傳感器位于衍射光學(xué)元件光束出射方向的焦平面上；第一擴(kuò)展光源板上設(shè)有圓形針孔陣列A和圓形窗口A；所述圓形窗口A的尺寸應(yīng)小于或者等于投影物鏡物方視場(chǎng)的等暈區(qū)的尺寸，即圓形窗口A的直徑D1^pz/2fm,ρ為衍射光學(xué)元件的周期常數(shù)，ζ為衍射光學(xué)元件與光電傳感器沿投影物鏡光軸方向的間距，f為準(zhǔn)直物鏡的焦距，m為投影物鏡的縮小倍率；圓形針孔陣列A中的每一個(gè)針孔大小相等，各針孔直徑Cl1小于所述投影物鏡物方衍射極限分辨率，即Cl1<λ/2ΝΑ。，λ為光刻機(jī)上光源發(fā)出光波的波長(zhǎng)，NA0為投影物鏡的物方數(shù)值孔徑；第二擴(kuò)展光源板上設(shè)有圓形針孔陣列B和圓形窗口B；所述圓形窗口B的尺寸應(yīng)小于或者等于投影物鏡像方視場(chǎng)的等暈區(qū)的尺寸，即圓形窗口B的直徑D2<pz/2f；圓形針孔陣列B中的每一個(gè)針孔的大小相等，各針孔直徑d2小于所述投影物鏡像方衍射極限分辨率，即d2<λ/2NAi;NAi為投影物鏡的像方數(shù)值孔徑，且NAi=NA0/m；當(dāng)檢測(cè)光刻機(jī)中投影物鏡視場(chǎng)點(diǎn)K的波像差時(shí)，使第一擴(kuò)展光源板上的圓形針孔陣列A的圓心與視場(chǎng)點(diǎn)K重合，使第二擴(kuò)展光源板上的圓形窗口B的圓心與圓形針孔陣列A在投影物鏡像面上所成像的中心重合；當(dāng)校準(zhǔn)在線檢測(cè)裝置的系統(tǒng)誤差時(shí)，使第一擴(kuò)展光源板的圓形窗口A的圓心與投影物鏡的視場(chǎng)點(diǎn)0重合，使第二擴(kuò)展光源板上圓形針孔陣列B的圓心與圓形窗口A在投影物鏡像面上所成像的中心重合。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用擴(kuò)展光源的光刻機(jī)投影物鏡波像差現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置，其特征在于，所述衍射光學(xué)元件由周期常數(shù)為P的微鏡陣列或微孔陣列組成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用擴(kuò)展光源的光刻機(jī)投影物鏡波像差現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置，其特征在于，所述圓形針孔陣列A的直徑小于或者等于圓形窗口A的直徑；圓形針孔陣列B的直徑小于或等于圓形窗口B的直徑。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用擴(kuò)展光源的光刻機(jī)投影物鏡波像差現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置，其特征在于，所述圓形針孔陣列A中每相鄰兩針孔的圓心距相等為L(zhǎng)1彡λ/NA0；圓形針孔陣列B中每相鄰兩針孔的圓心距相等為L(zhǎng)2>λ/NAi05.一種如權(quán)利要求1所述現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置的測(cè)量方法，其特征在于，具體步驟為步驟一、調(diào)節(jié)光刻機(jī)照明系統(tǒng)，使光束均勻照射于投影物鏡的物面上；步驟二、移動(dòng)掩模臺(tái)使得位于掩模臺(tái)上的第一擴(kuò)展光源板上的圓形窗口A的圓心與投影物鏡的視場(chǎng)點(diǎn)0重合，移動(dòng)第二擴(kuò)展光源板使得圓形針孔陣列B的圓心與圓形窗口A在投影物鏡像面所成的像的中心重合，并且調(diào)節(jié)準(zhǔn)直物鏡使其中心視場(chǎng)點(diǎn)與圓形針孔陣列B的圓心重合；對(duì)此時(shí)光電傳感器上形成多個(gè)像點(diǎn)位置的偏移進(jìn)行波面重建，得到包括現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置系統(tǒng)誤差的波像差Wsys；步驟三、移動(dòng)掩模臺(tái)使得位于掩模臺(tái)上的第一擴(kuò)展光源板的圓形針孔陣列A的圓心與投影物鏡視場(chǎng)點(diǎn)K重合，移動(dòng)第二擴(kuò)展光源板使得圓形窗口B的圓心與圓形針孔陣列A在投影物鏡像面所成像的中心重合，并且調(diào)節(jié)準(zhǔn)直物鏡使其中心視場(chǎng)點(diǎn)與圓形窗口B的圓心重合；對(duì)此時(shí)光電傳感器上形成多個(gè)像點(diǎn)位置的偏移進(jìn)行波面重建，得到包括投影物鏡在視場(chǎng)點(diǎn)K的波像差以及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置系統(tǒng)誤差的波像差Wk'；步驟四、通過(guò)調(diào)節(jié)光刻機(jī)掩模臺(tái)和硅片臺(tái)來(lái)切換所需測(cè)量的視場(chǎng)點(diǎn)，重復(fù)步驟三直至完成投影物鏡全視場(chǎng)波像差的測(cè)量，最終得到所有視場(chǎng)點(diǎn)的波像差Wi'(i=1，LL，n)，i為所測(cè)量的視場(chǎng)點(diǎn)的序號(hào)，η為所需測(cè)量的視場(chǎng)點(diǎn)的個(gè)數(shù)；步驟五、投影物鏡上各視場(chǎng)點(diǎn)經(jīng)過(guò)校正之后的波像差Wi=Wi,-Wsys0全文摘要本發(fā)明提供一種用擴(kuò)展光源的光刻機(jī)投影物鏡波像差現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置及方法，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)投影物鏡波像差高精度的檢測(cè)。具體過(guò)程為在投影物鏡波像差檢測(cè)時(shí)，利用位于投影物鏡上方的第一擴(kuò)展光源板上的圓形針孔陣列產(chǎn)生理想的球面波，消除了照明系統(tǒng)對(duì)光刻機(jī)投影物鏡波像差檢測(cè)的影響；在進(jìn)行系統(tǒng)誤差標(biāo)定時(shí)，利用位于投影物鏡下方的第二擴(kuò)展光源板上的圓形針孔陣列產(chǎn)生理想的球面波，實(shí)現(xiàn)了對(duì)待測(cè)照明系統(tǒng)殘留像差和投影物鏡波像差的空間濾波。本發(fā)明圓形針孔陣列上包括多個(gè)針孔，使得光源的利用率高，同時(shí)光束在傳播的過(guò)程中損耗小，從而提高了測(cè)量的精度。文檔編號(hào)G03F7/20GK102193338SQ201110128088公開日2011年9月21日申請(qǐng)日期2011年5月17日優(yōu)先權(quán)日2011年5月17日發(fā)明者劉克,李艷秋,汪海,王建峰申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)