[实用新型]一种投影物镜波像差在线检测干涉仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光学系统的波像差检测装置，特别是涉及一种采用拓展光源照明的光刻机投影物镜的波像差在线检测干涉仪。

背景技术

光刻技术是极大规模集成电路制造的核心技术之一，通过曝光的方法将掩模上的图形转移到涂覆于硅片表面的光刻胶上，然后通过显影、刻蚀等工艺将图形转移到硅片上。投影物镜是光刻机成像系统的核心部件，投影物镜的波像差是导致光刻成像质量恶化的主要因素，并最终导致光刻机的成像对比度下降、工艺窗口缩小和产品良率降低。在实际曝光过程中，系统微振动和镜片持续受到准分子激光的不均匀加热等因素都会导致投影物镜波像差的剧烈变化，因此需要在光刻机中集成光刻机投影物镜波像差在线测量装置，以快速、高精度地实现对投影物镜波像差的在线检测。

光刻机投影物镜波像差检测技术按照测量对象可分为三类：基于光刻胶曝光的波像差检测技术、基于空间像测量的波像差检测技术以及基于瞳面测量的波像差检测技术(PMI)。朗奇剪切干涉是一种基于瞳面测量的波像差检测技术，照明光束通过由漫射元件制造的掩模标记形成均匀衍射光进入投影物镜光瞳，光束被投影物镜像面上的剪切光栅分裂成两个完全相同的波前，这两个波前相互错开一定距离并在远场相干得到衍射图样。通过测量干涉图样，并利用相位恢复算法可以提取出投影物镜的波像差，具有没有空间光程误差、检测精度高、灵敏度高等优点，可以很好地应用于投影物镜的波像差在线检测中。但是，朗奇剪切干涉要求光源为非相干光源，且光栅多级衍射光相互干扰会严重影响相位提取精度，同时对物面和像面上的衍射光栅的平行度、准直度要求较高。因此降低光源的空间相干性、消除光栅多级衍射误差、提高光栅的对准和平行效果，是朗奇剪切干涉应用于高精度投影物镜波像差检测的前提。

Van De Kerkhof等提出一种通过在光刻机掩模平台和硅片平台上集成基于朗奇剪切干涉原理的波像差检测装置(参考在先技术[1]，Van de Kerkhof,M.,et al.,Full optical column characterization of DUV lithographic projection tools.Optical Microlithography Xvii,Pts1-3,2004.5377:p.1960-1970)，实现光刻机投影物镜波像差在线检测。但是该装置存在的问题是：光源为部分相干光，直接影响对光场空间相干性的调制效果从而影响测量精度等问题。美国专利US7333216公开了一种采用多模光纤阵列降低光源空间相干性的波像差检测装置(参考在先技术[2]，U.Wegmann,H.Haidner,M.Schriever.Apparatus for wavefront detection,United States patent US7333216B2,2008.)，但是该装置存在的问题是：物面光栅和像面光栅之间缺乏有效的对准和平行调节功能，容易引入系统误差。Matthieu Visser等提出了扩展光源干涉仪进行EUV光刻物镜波像差检测(参考在先技术[3]，Matthieu Visser，Martign K.Dekker,Petra Hegeman,et al.,“Extended source interferometry for at-wavelength test of EUV-optics”,Emerging Lithographic Technologies Iii,Pts 1and2,1999.3676:p.253-263)，但是存在的问题是没有消除较高级次衍射项与0级的干涉。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述在先技术的不足，提供了一种基于朗奇剪切干涉原理的投影物镜的波像差在线检测装置，利用该装置测量投影物镜波像差，具有速度快、精度高的优点。

本实用新型的技术解决方案如下：

一种投影物镜波像差在线检测干涉仪，其特点在于：沿光源输出光束方向依次是旋转散射器、第一聚焦透镜、光纤阵列、第二聚焦透镜、散射光学元件、物面光栅板、像面光栅板、二维光电传感器；所述的物面光栅板置于物面光栅位移台上，所述的像面光栅板置于像面光栅位移台上，所述的像面光栅位移台与相移控制模块相连，所述的二维光电传感器与计算机相连。

所述的旋转散射器，由支架、电动机和圆形漫散射光学元件组成，用于将相干光或部分相干光转化为非相干光；所述的圆形漫散射光学元件安装在电动机上，在电动机的驱动下沿中心轴转动；

所述的散射光学元件是毛玻璃、微透镜阵列等使照明光束在被测光学系统数值孔径内均匀照明的光学元件；