[发明专利]一种波像差测量方法、波像差测量装置及光刻机

说明书

本发明涉及一种波像差测量方法、波像差测量装置及光刻机，所述波像差测量方法包括：步骤(1)设置测量标记，所述测量标记包括位于投影物镜两端的物面光栅和像面光栅；步骤(2)提供一检测光束，使所述检测光束经所述物面光栅后被投影至所述像面光栅处，得到波像差测试图；步骤(3)改变所述物面光栅与所述像面光栅的相对位置，得到不同相移条件下的多个波像差测试图及测量标记的多个位置坐标；步骤(4)根据所述测量标记的多个位置坐标，计算所述测量标记的多个实际相移量；步骤(5)求解投影物镜的波前相位；步骤(6)计算得到投影物镜的波像差。本发明在测量波像差时，通过测量标记的实际位置求解波像差，提高了波像差的测量精度。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体涉及一种波像差测量方法、波像差测量装置及光刻机。

背景技术

半导体行业的一个目标是在单个集成线路(IC)中集成更多的电子元件。要实现这个目标需不断地缩小元件尺寸，即不断地提高光刻投影系统的分辨率。而物镜波像差是影响光学投影系统分辨率的重要因素，其是造成线宽变化的重要原因。

目前在线测量波像差的常用方法是剪切干涉法，该方法使用曝光光束进行测量，在物面使用小孔产生探测光源，小孔经物镜成像到像面光栅并在远场产生剪切干涉条纹，使用二维阵列光敏元件在物镜光瞳的共轭面记录干涉图像。测量过程中需要改变光源与光栅的相对位置(即移相)以获得不同的干涉图像，分析这些图像可得到波像差。但该方法未考虑光源与光栅的相对移动过程中移相偏差对波像差的影响，导致波像差检测精度低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种波像差的测量方法、波像差测量装置及光刻机，旨在利用测量标记在移相时的实际相移量计算波像差，从而提高波像差的测量精度。

为实现上述目的，本发明提供的一种波像差测量方法，包括：

步骤(1)设置测量标记，所述测量标记包括位于投影物镜两端的物面光栅和像面光栅；

步骤(2)提供一检测光束，使所述检测光束经所述物面光栅后被投影至所述像面光栅处，从而得到波像差测试图；

步骤(3)改变所述物面光栅与所述像面光栅的相对位置，得到不同相移条件下的多个波像差测试图及测量标记的多个位置坐标；

步骤(4)根据所述测量标记的多个位置坐标，计算所述测量标记的多个实际相移量；

步骤(5)根据测量标记的多个实际相移量，并结合所述波像差测试图求解投影物镜的波前相位；

步骤(6)根据投影物镜的波前相位，计算得到投影物镜的波像差。

可选地，所述物面光栅与所述像面光栅的周期相等。

可选地，在步骤(3)中，以预定的时间间隔来获取所述测量标记的多个位置坐标，且位置坐标包括x方向上的坐标和y方向上的坐标，x方向和y方向均垂直于投影物镜的轴线，且x方向垂直于y方向；其中：

测量标记在x方向上的实际相移量的计算公式为：

测量标记在y方向上的实际相移量的计算公式为：

式中：

为第i步相移时所述测量标记在x方向上的实际相移量；

为第i步相移时所述测量标记在x方向上的坐标平均值；

p为所述物面光栅和所述像面光栅的周期；

n为测量过程中光栅相移的总步数；

j为自然数，且j＝1,2，……，m；