[發明專利]一種用于投影物鏡波像差絕對檢測的測量裝置和測量方法

在審

• 申請號: 202210538787.1
• 申請日: 2022-05-18
• 公開（公告）號: CN114967365A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 王青藍;全海洋;胡松;劉俊伯;朱咸昌;王建
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 鄧治平

本發明公開了一種用于投影物鏡波像差絕對檢測的測量裝置和測量方法，檢測裝置包括光源及照明系統、濾波系統、被測投影物鏡、球透鏡、準直系統和波前傳感器，沿所述的光源及照明系統輸出空間非相干光方向依次是濾波系統、被測投影物鏡、球透鏡、準直系統、波前傳感器，沿所述的濾波系統位于被測投影物鏡的物方視場，濾波系統放置在光源及照明系統的衍射極限處，形成理想球面波，被測投影物鏡與光源及照明系統的衍射極限處于共焦的位置，球透鏡放在與被測投影物鏡共焦的位置，準直系統與球透鏡也處于共焦的狀態；結合隨機平均法標定出投影物鏡波像差檢測裝置的系統誤差，將系統誤差從相對測量結果中剔除，從而提高波前測量精度。

技術領域

本發明屬于光學測量、光刻機技術領域，特別是一種用于投影物鏡波像差絕對檢測的測量裝置和測量方法。

背景技術

集成電路將電阻、電容、電感等電子元件集成在微型結構中，使其具備各種電路功能。集成電路能在幾十年時間內從小規模發展到特大規模，其技術支撐是光刻技術的持續發展。光刻的原理是通過光學曝光投影的方法將掩膜版的電路信息刻蝕到晶圓上，在這個過程中，光刻投影成像系統起到關鍵性的作用。投影成像系統的精度決定了關鍵特征線寬，因此提高光刻物鏡系統的精度對于實現關鍵特征線寬的縮小有著至關重要的作用。

當前對投影物鏡波像差檢測的測量方法主要有傳統干涉檢測法、夏克-哈特曼檢測法、點衍射檢測法和剪切干涉檢測法。傳統干涉儀主要為泰曼-格林型干涉儀和斐索型干涉儀兩大類，準單色光源通過準直透鏡后形成一個平面波，經分束器分為參考光和測量光，兩束光分別攜帶參考面和測試面的信息在觀察平面上形成最終的干涉圖，經過數據分析得到待測的波前信息或者待測面形信息。這兩種干涉儀都要求有一個由高精度標準光學面產生的參考波前與待測波前干涉，因此檢測精度直接受到參考表面精度的直接影響。

夏克-哈特曼檢測法是1971年在哈特曼檢測法上做出的改進，用透鏡陣列代替小孔陣列光柵(Hartman光柵)放置在被測系統的出瞳位置，待測波前被透鏡陣列分割后到達探測器平面。用探測器采集被分割的光束陣列，從水平和垂直兩個方向測量這些子光束陣列的位置相對參考位置的偏離量Δx和Δy，從而計算得到待測波前相對于水平和垂直方向的斜率，利用斜率信息重構待測波前。

1996年，Medecki等提出相移點衍射干涉儀(PS/PDI)，可以通過相移顯著提高其測量精度。光束入射后被針孔濾波并產生無像差的球面波，再經過二元光柵后被分成0級和1級衍射光，這些光波通過待測物鏡后攜帶光刻物鏡的像差，到達第二個掩膜。第二個掩膜由一個針孔和一個窗口組成，0級光通過衍射板上面的針孔后衍射成為球面參考波，作為測試波的1級光通過衍射板上的窗口后仍攜帶物鏡波像差信息，兩者在探測器平面上形成干涉條紋，由CCD相機探測。沿垂直光柵柵線方向移動光柵，可以使1級光產生周期性相移，利用兩個正交方向上相移后的干涉圖即可計算出待測物鏡的波像差。點衍射法的局限在于，隨著工作波長的縮小，檢測用的針孔尺寸需要隨之變小，透過針孔光通量變少導致條紋對比度降低，會影響最終的檢測精度。

相對于傳統的干涉儀，剪切干涉儀不需要參考表面，而是通過光學元件元件將一個波前分成兩個有微小偏移相同的波前實現干涉。剪切干涉法根據工作原理可以分為徑向剪切干涉法、旋轉剪切干涉法、反轉剪切干涉法和橫向剪切干涉法四種，在波像差檢測中最常使用的方法是橫向剪切干涉法。橫向剪切干涉法通過掩膜和光柵等光學元件，使被測波前相對于原始波前產生了一個橫向的位移，在兩個波前重疊的部分產生干涉，使用CCD探測這兩個波前的干涉圖，通過算法實現原始波前重建。然而，現有的投影物鏡檢測方法已經達到了實踐上的精度檢測極限，且得到的是包含系統誤差的相對測量結果，無法得到投影物鏡波像差絕對檢測精度。

發明內容

為了克服上述當前技術的不足，本發明提出了一種用于投影物鏡波像差絕對檢測的測量裝置和測量方法，該方法利用隨機平均法標定出系統誤差，從相對測量結果中剔除系統誤差，得到投影物鏡波像差的絕對檢測精度。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：