專(zhuān)利名稱(chēng)：一種光刻機(jī)投影物鏡波像差在線(xiàn)測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光學(xué)記錄技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光刻機(jī)投影物鏡波像差的在線(xiàn)測(cè)量裝置，特別是采用空間像傳感器在線(xiàn)測(cè)量波像差的裝置。
背景技術(shù)：
隨著光刻機(jī)關(guān)鍵尺寸不斷減小，對(duì)投影物鏡波像差的要求也越來(lái)越小，對(duì)于先進(jìn)光刻機(jī)，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(shí)際使用中，由于激光照射所引起的投影物鏡熱效應(yīng)以及周?chē)h(huán)境的影響，投影物鏡的波像差會(huì)逐漸變大，因此在光刻機(jī)內(nèi)部需要安裝一種投影物鏡波像差在線(xiàn)測(cè)量裝置，以便實(shí)時(shí)測(cè)量投影物鏡波像差，必要時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)投影物鏡可動(dòng)鏡片將投影物鏡波像差調(diào)整到合適范圍，以保證線(xiàn)條的曝光質(zhì)量。投影物鏡的波像差會(huì)影響標(biāo)記的成像質(zhì)量，那么通過(guò)測(cè)量標(biāo)記像的參數(shù)，也可以得到投影物鏡的波像差。現(xiàn)有技術(shù)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(cè)量方法，TIS是由測(cè)量標(biāo)記和方孔以及光強(qiáng)探測(cè)器組成，方孔用于測(cè)量光源強(qiáng)度的變化，用來(lái)歸一化測(cè)量信號(hào)，以消除光源強(qiáng)度波動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。不同照明模式的光束照射測(cè)量標(biāo)記，因?yàn)槭艿酵队拔镧R波像差的影響，成像標(biāo)記的水平位置和垂直位置會(huì)發(fā)生改變，利用光強(qiáng)探測(cè)器測(cè)出標(biāo)記像的位置偏移量，再利用軟件仿真出的位置對(duì)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(cè)量波像差，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于集成在光刻機(jī)內(nèi)部，但是因?yàn)樾枰獪y(cè)量標(biāo)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(shè)置耗時(shí)長(zhǎng)，測(cè)量速度慢。現(xiàn)有技術(shù)2(US6646729)同樣使用多種照明模式來(lái)照明測(cè)試標(biāo)記，但是不同于現(xiàn)有技術(shù) I，其利用 FOCAL(FOcus CALibration use alignment system)技術(shù)，通過(guò)用對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)檢測(cè)出最佳焦平面，進(jìn)而 測(cè)出標(biāo)記像的垂直偏移量，利用DISTO (Distortion-measuringtechnique)技術(shù)，通過(guò)畸變測(cè)量技術(shù)，測(cè)出標(biāo)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(shù)使用了光刻機(jī)中的成熟技術(shù)，對(duì)準(zhǔn)和畸變測(cè)量技術(shù)，求出了標(biāo)記像的垂直和水平偏移量，提高了測(cè)量精度，但和現(xiàn)有技術(shù)I 一樣，因?yàn)槭褂枚喾N照明條件，測(cè)量速度慢?，F(xiàn)有技術(shù)3(CN101320219A)利用TIS傳感器測(cè)量出標(biāo)記像的空間分布，通過(guò)軟件得到標(biāo)記的仿真像，計(jì)算測(cè)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(shí)所用的波像差，直到測(cè)量像和仿真像相近或一致，此時(shí)軟件中的波像差即為所測(cè)投影物鏡的波像差，因?yàn)樵摲椒▽?duì)像差求解的過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，不需要那么多照明條件(相比現(xiàn)有技術(shù)I和現(xiàn)有技術(shù)2減少3-5倍)，提高了投影物鏡波像差的測(cè)量速度。但該技術(shù)需要采集標(biāo)記像的所有數(shù)據(jù)，計(jì)算量大，算法復(fù)雜，不易提高測(cè)量精度。
實(shí)用新型內(nèi)容(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)測(cè)量波像差速度慢，需要的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，本實(shí)用新型提出一種波像差測(cè)量裝置，顯著提高波像差測(cè)量速度。( 二 )技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提出一種光刻機(jī)投影物鏡波像差在線(xiàn)測(cè)量裝置，包括光源、投影物鏡、探測(cè)器和工件臺(tái)，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(cè)試標(biāo)記，所述激光將該測(cè)試標(biāo)記經(jīng)由所述投影物鏡成像；所述探測(cè)器具有一個(gè)表面和在該表面以下的光電傳感器，所述表面上設(shè)置有參考標(biāo)記；所述對(duì)測(cè)試標(biāo)記進(jìn)行成像的激光經(jīng)過(guò)該參考標(biāo)記后照射在所述光電傳感器上；所述工作臺(tái)用于承載所述探測(cè)器，該工作臺(tái)可以在水平、垂直方向上移動(dòng)，當(dāng)其在水平或垂直方向移動(dòng)時(shí)，根據(jù)所述光電傳感器輸出的電信號(hào)的強(qiáng)度能夠判斷測(cè)試標(biāo)記像的位置，根據(jù)表示投影物鏡像差和位置偏移量關(guān)系的矩陣可在線(xiàn)得到所述投影物鏡的波像差。(三)有益效果本實(shí)用新型通過(guò)在掩模板上集成多種照明條件，探測(cè)器集成多元探測(cè)器，只需要經(jīng)過(guò)一次照明和一次測(cè)量即可實(shí)現(xiàn)多照明模式下位置偏移量的測(cè)量，顯著地提高了投影物鏡波像差檢測(cè)的速度。

圖1是本實(shí)用新型的光刻機(jī)投影物鏡波像差在線(xiàn)測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖2示出了奇、偶像差對(duì)測(cè)量標(biāo)記位置的影響；圖3為本實(shí)用新型的掩模板的一個(gè)具體實(shí)施例的示意圖；圖4示出了本實(shí)用新型的多照明模式模板的一個(gè)實(shí)施例的圖案；圖5示出了本實(shí)用新型的測(cè)量標(biāo)記和參考標(biāo)記的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；圖6顯示了本實(shí)用新型的多元傳感器的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7示出了本實(shí)用新型的多照明模式模板的另一個(gè)實(shí)施例的圖案；圖8示出了本實(shí)用新型的帶光源強(qiáng)度測(cè)量的測(cè)量標(biāo)記和參考標(biāo)記的另一實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。圖1是本實(shí)用新型的光刻機(jī)投影物鏡波像差在線(xiàn)測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)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(cè)器DE和工件臺(tái)ST。光源LA出射激光，其所發(fā)射的激光經(jīng)過(guò)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(jìn)行擴(kuò)束、整形、均勻化后照在掩模板MA上，掩模板MA上有測(cè)試標(biāo)記，測(cè)試標(biāo)記經(jīng)過(guò)投影物鏡PO成像后照射在探測(cè)器DE上，探測(cè)器DE具有一個(gè)表面，在表面以下具有光電傳感器，在探測(cè)器DE的表面上設(shè)置有參考標(biāo)記，由此，經(jīng)過(guò)參考標(biāo)記的激光照射在探測(cè)器DE的光電傳感器上，轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。工作臺(tái)ST用于承載探測(cè)器DE，其具有空間六個(gè)自由度，可以在水平、垂直和上下方向上移動(dòng)。當(dāng)工件臺(tái)ST在水平或垂直方向移動(dòng)時(shí)，根據(jù)電信號(hào)的強(qiáng)度，SP可判斷測(cè)試標(biāo)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(guān)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(duì)測(cè)量標(biāo)記位置的影響，如圖2所示，當(dāng)照射到測(cè)試標(biāo)記的光束經(jīng)過(guò)投影物鏡PO時(shí)，波面I為理想波面，波面2為奇像差，標(biāo)記經(jīng)過(guò)波面2后會(huì)使標(biāo)記成像發(fā)生水平偏移ΛΧ ;波面3為偶像差，標(biāo)記經(jīng)過(guò)波面3時(shí)會(huì)使標(biāo)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(shuō)明波像差的求解過(guò)程。在照明條件為NA1和σ i，對(duì)應(yīng)Inm Z9球差，引入的位置偏移量可以表示為:
權(quán)利要求1.一種光刻機(jī)投影物鏡波像差在線(xiàn)測(cè)量裝置，包括光源(LA)、投影物鏡(PO)、探測(cè)器(DE)和工件臺(tái)(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(cè)試標(biāo)記(7)，所述激光將該測(cè)試標(biāo)記(7)經(jīng)由所述投影物鏡(PO)成像； 所述探測(cè)器(DE)具有一個(gè)表面和在該表面以下的光電傳感器，所述表面上設(shè)置有參考標(biāo)記； 所述對(duì)測(cè)試標(biāo)記(7)進(jìn)行成像的激光經(jīng)過(guò)該參考標(biāo)記后照射在所述光電傳感器上； 所述工作臺(tái)(ST)用于承載所述探測(cè)器(DE)，該工作臺(tái)可以在水平、垂直方向上移動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的光刻機(jī)投影物鏡波像差在線(xiàn)測(cè)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(huì)聚透鏡￠)，入射到所掩模板(MA)的激光通過(guò)所述多照明模式模板(5)后由所述會(huì)聚透鏡(6)整形，然后照射在所述測(cè)試標(biāo)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(biāo)記和測(cè)試標(biāo)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(quán)利要求2所述的光刻機(jī)投影物鏡波像差在線(xiàn)測(cè)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(quán)利要求2所述的光刻機(jī)投影物鏡波像差在線(xiàn)測(cè)量裝置，其特征在于，所述掩模板(MA)還包括擴(kuò)散片(4)，其用于對(duì)激光光束在空間上進(jìn)行均勻化。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的光刻機(jī)投影物鏡波像差在線(xiàn)測(cè)量裝置，其特征在于，所述參考標(biāo)記和測(cè)試標(biāo)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(quán)利要求5所述的光刻機(jī)投影物鏡波像差在線(xiàn)測(cè)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(gè)傳感器元(81、82、83)，所述各傳感器元的位置分布和所述測(cè)試標(biāo)記(7)中的圖案分布一致，并且分別設(shè)置在在所述參考標(biāo)記的正下方，接收從對(duì)應(yīng)參考標(biāo)記照射下來(lái)的激光。
7.如權(quán)利要求5所述的光刻機(jī)投影物鏡波像差在線(xiàn)測(cè)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(quán)利要求5所述的光刻機(jī)投影物鏡波像差在線(xiàn)測(cè)量裝置，其特征在于，所述測(cè)試標(biāo)記或參考標(biāo)記包括用于實(shí)時(shí)測(cè)量光源的強(qiáng)度變化的圖案(101)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種光刻機(jī)投影物鏡波像差在線(xiàn)測(cè)量裝置，所述裝置包括光源、投影物鏡、探測(cè)器、工件臺(tái)和掩模板，掩模板包括多照明模式模板和測(cè)試標(biāo)記，激光將該測(cè)試標(biāo)記經(jīng)由投影物鏡成像；探測(cè)器具有參考標(biāo)記和在該參考標(biāo)記下方的光電傳感器，測(cè)試標(biāo)記進(jìn)行成像的激光經(jīng)過(guò)該參考標(biāo)記后照射在光電傳感器上；工作臺(tái)承載探測(cè)器，并在水平或垂直方向能夠移動(dòng)，根據(jù)光電傳感器輸出的電信號(hào)的強(qiáng)度能夠判斷測(cè)試標(biāo)記像的位置，根據(jù)表示投影物鏡像差和位置偏移量關(guān)系的矩陣可在線(xiàn)得到所述投影物鏡的波像差。本實(shí)用新型只需要經(jīng)過(guò)一次照明和一次測(cè)量即可實(shí)現(xiàn)多照明模式下位置偏移量的測(cè)量，顯著地提高了投影物鏡波像差檢測(cè)的速度。
文檔編號(hào)G01M11/02GK203133473SQ20132004788
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)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(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電研究院