[发明专利]一种检测投影物镜畸变和场曲的方法

说明书

技术领域

本发明涉及光刻技术领域，特别是一种检测光刻机投影物镜畸变和场曲的方法。

背景技术

光刻投影物镜的畸变是影响套刻精度的重要指标，在物镜的装调和使用过程中都需要对其进行检测和优化调整。现通常使用具有套刻图形的掩模对覆盖有光刻胶的晶圆进行多次曝光，然后依据曝光后的图形来得到投影物镜的畸变。在美国文献Analysis of image fieldplacement deviations of a 5×microlithographic reduction lens，D.MacMillen，et.Al.，SPIE Vol.334，78：89，1982中介绍了一种通过曝光来检测投影物镜畸变的方法。如图1所示，首先制作一块图形标记掩模，其中大图形标记(BIG BOX B)等间距地布满整个视场并形成一个阵列(比如9×9的阵列)，且标记的间距事先通过高精度检测仪器标定出来；在掩模的中心制作一个小图形标记(SMALL BOX A)用于套刻。曝光时先通过一次整场曝光将所有9×9个大图形标记曝到光刻胶上，显然光刻胶上这些图形的间距受到物镜畸变的影响。接着，通过调整照明狭缝使得只有掩模中心的小图形标记接受光照。然后在高精度干涉仪的监测下等间距地移动硅片台，通过9×9次曝光将小图形标记依次曝光到前面曝好的9×9个大图形中，如图2所示，这样最终在光刻胶上形成9×9小图形阵列套刻在9×9大图形阵列中的分布。由于9×9个小图形是等间隔排列，而大图形标记阵列的排列位置受物镜畸变的影响，所以每个套刻图形处大标记和小标记的套刻偏移量就直接反映了此处的畸变大小，套刻偏移量可以通过电子扫描显微镜测量出来。

与上述文献中所述方法类似，美国专利US6573986也公开了一种用曝光和套刻标记来检测畸变的方法，区别在于该方法只需进行3次曝光就实现了X和Y方向的两种套刻，然后通过检测套刻偏移量来获得畸变随视场的变化趋势而不是直接获得畸变值。假定物镜的畸变主要由三阶和五阶畸变组成(一般情况下是这样)，如果获得了畸变随视场位置的变化趋势，我们就可以拟合出三阶和五阶畸变的系数，于是最终获得畸变大小。

以上的两种畸变检测方法都采用曝光方式形成标记的套刻，然后对套刻标记之间的位置偏差进行检测，所需设备复杂而昂贵，而且这些方法不能同时对物镜的场曲进行测量。

发明内容

本发明的目的在于提出一种降低畸变检测的成本，简化畸变检测的过程，不需要进行曝光和标记图形的检测，并且可以同时对场曲进行测量的检测方法。

本发明的目的是这样实现的。一种检测装置，用于检测光刻机投影物镜的畸变和场曲，包括：

一针孔掩模，设置有一针孔阵列，用于将透过所述每一个针孔的光波，在物镜折射后，形成对应的像点；

一波前传感器，设置在工件台上，通过测定所述像点的波前倾斜和波前曲率，及工件台的移动，来得到所述像点的位置移动工件台将自身的参考点与像点对准；以及

一干涉仪测量组件，用于测量工件台在检测过程中在X、Y、Z方向的位移。

其中，所述针孔掩模的针孔形状为方形，尺寸大于物镜的成像极限。

其中，所述针孔透射的光波为球面波，所述针孔处于所述球面波的球心位置。

其中，所述波前传感器设置有参考点，利用所述参考点，移动工件台将自身的参考点与像点对准，确定所述像点的波前倾斜和波前曲率。

一种检测光刻机投影物镜的畸变和场曲的方法，包括如下步骤：

Step1：移动照明镜头依次点亮各针孔，然后移动波前传感器依次对准掩模针孔的每个像点；

Step2：当波前传感器对准一个像点后，记录其测得的波前倾斜量Δθ_x和Δθ_y以及波前曲率半径R，同时记录三个方向的干涉仪数据IF_x、IF_y、IF_z；

Step3：根据Step2中记录的波前传感器和干涉仪数据，计算出每个像点的精确位置，然后拟合出畸变并计算物镜的像面场曲。

其中，在Step1中，在点亮所述各个针孔之前，通过依次照亮视场角点上的针孔掩模的四个针孔，移动工件台使波前传感器的参考点与四个角点针孔的像点依次对准，记录照明移动台和工件台的位置并据此推算出所有针孔和像点的对应位置，根据所述对应位置，依次点亮各针孔。

其中，在Step2中，包括

Step2.1：所述波前传感器设置在工件台上，通过驱动工件台使所述波前传感器与所述针孔的像点进行对准；