[发明专利]光刻机原位快速高空间分辨率波像差检测装置及方法

权利要求书

1.一种光刻机原位快速高空间分辨率波像差检测装置，其特征在于，该装置包括用于产生激光光束的光源(1)、照明系统(2)、物面光栅板(3)、能承载物面光栅板(3)并拥有精确定位能力的掩模台(4)、光刻机投影物镜(5)、波像差传感器(6)、能承载波像差传感器(6)并具有XYZ三维扫描能力和精确定位能力的工件台(7)和计算机(8)；

沿光束传播方向依次是所述的照明系统(2)、物面光栅板(3)、光刻机投影物镜(5)和波像差传感器(6)；

所述的物面光栅板(3)置于掩模台(4)上，所述的波像差传感器(6)置于工件台(7)上，所述的波像差传感器(6)与计算机(8)相连；

所述的物面光栅板(3)由两个周期为P_o且占空比为50％的物面光栅组成，两个物面光栅分别是光栅线沿y方向的第一光栅(301)和光栅线沿x方向的第二光栅(302)；

所述的波像差传感器(6)包括沿光束传播方向依次放置的像面光栅(601)、小孔阵列(602)和二维光电传感器(603)；所述的小孔阵列(602)的周期等于光电二维传感器(603)的像素周期，小孔位置与光电二维传感器的像素位置一一对应，小孔直径为光电二维传感器(603)像素大小的1/N，N为采样频率；

所述的第一光栅(301)和第二光栅(302)的周期P_o与所述的像面光栅(601)的周期P_i满足如下关系；

P_o＝P_i·M

其中，M为光刻机投影物镜的成像放大倍数。

2.根据权利要求1所述的光刻机原位快速高空间分辨率波像差检测装置，其特征在于，所述的第一光栅(301)和第二光栅(302)是相位光栅、振幅光栅或振幅相位相结合的一维衍射光栅。

3.根据权利要求1所述的光刻机原位快速高空间分辨率波像差检测装置，其特征在于，所述的像面光栅(601)是占空比为50％的相位光栅、振幅光栅或振幅相位相结合的衍射光栅，或者棋盘光栅等二维透射式光栅。

4.根据权利要求1所述的光刻机原位快速高空间分辨率波像差检测装置，其特征在于，所述的掩模台(4)是将物面光栅板(3)移入光刻机投影物镜(5)的物方光路的位移台。

5.根据权利要求1所述的光刻机原位快速高空间分辨率波像差检测装置，其特征在于，所述的工件台(7)是将所述的波像差传感器(6)移入光刻机投影物镜(5)的像方光路，并带动波像差传感器(6)运动的位移台。

6.根据权利要求1所述的光刻机原位快速高空间分辨率波像差检测装置，其特征在于，所述的计算机(8)用于控制波像差检测过程、存储测量数据，并对干涉图进行处理与分析。

7.根据权利要求1所述的光刻机原位快速高空间分辨率波像差检测装置，其特征在于，所述的二维光电传感器(603)是照相机、CCD、CMOS图像传感器、PEEM，或二维光电探测器阵列，其探测面上接收像面光栅(601)生成并由小孔阵列(602)进行采样得到的剪切干涉条纹。

8.一种利用权利要求1-7任一所述的光刻机原位快速高空间分辨率波像差检测装置的进行波像差原位检测的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤，

①将物面光栅板(3)置于掩模台(4)上，调节掩模台(4)，使第一光栅(301)位于光刻机投影物镜(5)需要测量的物方视场位置；

②由光源(1)发出的激光光束经过照明系统(2)的调整后，均匀照明物面光栅板(3)的第一光栅(301)；

③将波像差传感器(6)置于工件台(7)上，调节工件台(7)，使像面光栅(601)位于光刻机投影物镜(5)的像面上；

④利用现有技术调整工件台(7)，使像面光栅(601)与第一光栅(301)经过光刻机投影物镜(5)所成的像对准；

⑤采用现有相移技术，沿x方向移动工件台(7)进行多次测量，每次移动后波像差传感器(6)采集一幅剪切干涉图，从采集得到的干涉图中计算得到相位信息；

⑥调整掩模台(4)，使物面光栅板(3)的第二光栅(302)运动至第一光栅(301)位置，第二光栅(302)经过光刻机投影物镜(5)所成的像与像面光栅(601)对准；

⑦采用现有相移技术，沿y方向移动工件台(7)进行多次测量，每次移动后波像差传感器(6)采集一幅剪切干涉图，从采集得到的干涉图中计算得到相位信息；

⑧将步骤⑤、⑦得到的相位信息分别解包裹，得到光刻机投影物镜(5)在x方向和y方向的差分波前ΔW_x和ΔW_y，利用现有波前重建算法对差分波前进行重建，即获得光刻机投影物镜(5)的波像差。