[发明专利]投影物镜波像差检测装置及方法、光刻机

说明书

本发明提供了一种投影物镜波像差检测装置及方法、光刻机。投影物镜波像差检测装置包括：光源，用于提供检测光束；物面光栅标记单元，用于对检测光束进行分光，以得到第一方向上的第一光束和第二方向上的第二光束；分光准直单元，用于将经过投影物镜单元的光束进行分光及准直处理；衍射单元，用于将经过分光准直单元的光束进行衍射处理，以得到两个方向的干涉图像；工件台，用于带动物面光栅标记单元、分光准直单元、衍射单元和成像探测单元在第一方向和第二方向之间的预定方向上沿直线单向步进，可以同时采集第一光束和第二光束每次步进时的干涉图像的光强，以分别获得第一方向和第二方向的波像差。从而缩短检测时间，提高波像差的检测精度。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，特别涉及一种投影物镜波像差检测装置、投影物镜波像差检测方法以及包含投影物镜波像差检测装置的光刻机。

背景技术

光刻机是集成电路(IC)的生产制造过程中的关键设备之一，其将掩模板上的图案经过投影物镜单元投影在旋涂有光刻胶的衬底(如晶圆)上。成像质量是影响光刻机的光刻分辨率和套刻精度的重要因素。随着光刻特征尺寸(CD)的不断减小，光刻机的投影物镜波像差对光刻质量的影响越来越突出，其是限制投影系统分辨率的重要因素，亦是造成线宽变化的重要原因。因而，有必要在线检测光刻机投影物镜单元的波像差，以保证光刻质量。

在线测量波像差的一种方法是剪切干涉法。该方法需要在0°和90°这两个方向进行测量，在物面使用小孔产生探测光源，小孔经投影物镜成像到像面的光栅标记并在远场产生剪切干涉条纹，使用二维阵列光敏元件在投影物镜光瞳的共轭面记录干涉图像。研究发现，由于测量过程中0°方向的测量和90°方向的测量是分开进行的，这样会导致在0°方向相移过程中工件台的位置和波动与90°方向相移过程中工件台的位置和波动存在偏差，这个偏差影响了波像差检测精度；而且，上述两个方向的分开测试所需的时间较长，测试效率较低。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种投影物镜波像差检测装置，以解决0°方向和90°方向上的波像差检测精度较低的问题。

本发明的另一目的在于提供一种投影物镜波像差检测方法，以解决波像差检测时间较长的问题，以提高测试效率。

为解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种投影物镜波像差检测装置，用于检测投影物镜单元的波像差，包括：光源、物面光栅标记单元、分光准直单元、衍射单元、成像探测单元以及工件台；

所述光源用于提供检测光束，所述检测光束入射至所述物面光栅标记单元；

所述物面光栅标记单元用于对所述检测光束进行分光，以得到第一方向上的第一光束和第二方向上的第二光束，所述第一光束和第二光束入射至所述投影物镜单元后进入所述分光准直单元；

所述分光准直单元用于将经过所述投影物镜单元的所述第一光束和第二光束进行分光及准直处理后在所述衍射单元上分别成像；

所述衍射单元用于将其上的成像进行衍射处理后在所述成像探测单元上分别得到干涉图像；

所述工件台用于带动所述物面光栅标记单元、分光准直单元、衍射单元和成像探测单元在所述第一方向和第二方向之间的某一预定方向上沿直线单向步进，使所述成像探测单元同时采集所述第一光束和第二光束每次步进时的干涉图像的光强，以分别获得所述第一方向和第二方向的波像差；

其中，所述第一方向和第二方向垂直。

可选的，所述物面光栅标记单元包括第一基底和二维光栅标记，所述二维光栅标记位于所述第一基板朝向所述投影物镜单元的一面上，所述二维光栅标记用于得到第一光束和第二光束。

可选的，所述二维光栅标记包括：

沿所述第一方向排列的第一狭缝标记，用于得到第一光束；以及

沿所述第二方向排列的第二狭缝标记，用于得到第二光束。