波像差测量装置及其方法转让专利
申请号 : CN201811642646.4
文献号 : CN111381449B
文献日 : 2021-08-20
发明人 : 陈艳 , 马明英 , 白玉
申请人 : 上海微电子装备(集团)股份有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种波像差测量装置,用于测量待测投影物镜模块的波像差,其特征在于,包括设置在所述待测投影物镜模块两端的物面模块和像面模块,所述物面模块包括设置于一掩膜板上的物面标记组,所述像面模块包括设置于一基板上的像面标记组,所述物面标记组与所述像面标记组均包括光栅标记及孔标记,一光束照射至所述物面标记组的光栅标记及孔标记上后,被所述待测投影物镜模块分别投影至所述像面标记组的光栅标记及孔标记上,一检测模块分别从所述像面标记组的光栅标记及孔标记透过的光束中获得波像差测试图及剂量校正光斑图,根据所述剂量校正光斑图校正所述波像差测试图以获取所述待测投影物镜模块的波像差;
所述波像差测量装置还包括对准所述基板的孔标记的聚光模块,所述聚光模块设置于所述基板与所述检测模块之间或者所述待测投影物镜模块与所述基板之间,通过调整所述聚光模块相对于所述检测模块的距离以调整所述剂量校正光斑图中光斑的尺寸。
2.如权利要求1所述的波像差测量装置,其特征在于,所述聚光模块靠近所述检测模块时,所述剂量校正光斑图中光斑的尺寸增大;所述聚光模块远离所述检测模块时,所述剂量校正光斑图中光斑的尺寸减小。
3.如权利要求1所述的波像差测量装置,其特征在于,所述光栅标记与所述孔标记的中心等高,且所述光栅标记与所述孔标记之间有间距。
4.如权利要求3所述的波像差测量装置,其特征在于,所述光栅标记包括两个对称设置的光栅,且两个所述光栅的栅格垂直。
5.如权利要求4所述的波像差测量装置,其特征在于,两个所述光栅均为一维光栅。
6.如权利要求3所述的波像差测量装置,其特征在于,所述孔标记为圆形孔或方形孔。
7.如权利要求1所述的波像差测量装置,其特征在于,所述物面标记组包括物面光栅标记及物面孔标记,所述像面标记组包括像面光栅标记及像面孔标记,所述像面光栅标记的周期T1为所述物面光栅标记的周期T2的M倍,所述像面光栅标记与所述像面孔标记之间的距离L1为所述物面光栅标记与所述物面孔标记之间的距离L2的M倍,所述像面孔标记的直径D1大于所述物面孔标记的直径D2的M倍,其中,M为所 述待测投影物镜模块的放大率。
8.一种波像差测量方法,其特征在于,包括:提供如权利要求1‑7中任一项所述的波像差测量装置;
一光束照射至物面标记组的光栅标记及孔标记上,并由待测投影物镜模块分别投影至像面标记组的光栅标记及孔标记上;
移动所述物面标记组以使检测模块获取多个波像差测试图及剂量校正光斑图;
根据多个所述剂量校正光斑图校正所述波像差测试图获取所述待测投影物镜模块的波像差。
9.如权利要求8所述的波像差测量方法,其特征在于,在移动所述物面标记组之前,调整聚光模块相对于所述检测模块的距离以调整所述剂量校正光斑图中光斑的尺寸。
10.如权利要求8所述的波像差测量方法,其特征在于,根据如下公式对所述波像差测试图中任一像素的信号强度值进行校正:其中,In为第n个波像差测试图中某一像素的信号强度值; 为第n个剂量校正光斑图中所有像素的信号强度的平均值; 为第一个剂量校正光斑图中所有像素的信号强度的平均值;In'为校正后的第n个波像差测试图中任一像素的信号强度值。
说明书 :
波像差测量装置及其方法
技术领域
背景技术
差可简单直观地评价光学系统质量,但对于高像质要求的光学系统,必须进一步研究光波
的波面经光学系统后的变形情况,波像差越小,系统的成像质量越好。
0.1%的透过率变化。有些波像差测量装置中用于校正剂量的参考光从光源后引出,只考虑
了激光脉冲光源的能量波动,未考虑照明的中继透镜组和投影物镜对剂量波动的影响。
的响应非线性的2%将会给系统带来0.01nm的误差。现有的一些波像差测量装置中用于探
测测试光和参考光的检测模块不同,导致降低了剂量校正的正确性。
发明内容
像差测量影响的问题,并解决剂量补偿过程中,测试光和参考光所使用的探测传感器不同
而降低剂量校准正确性的问题。
模块包括设置于一掩膜板上的物面标记组,所述像面模块包括设置于一基板上的像面标记
组,所述物面标记组与所述像面标记组均包括光栅标记及孔标记,一光束照射至所述物面
标记组的光栅标记及孔标记上后,被所述待测投影物镜模块分别投影至所述像面标记组的
光栅标记及孔标记上,一检测模块分别从所述像面标记组的光栅标记及孔标记透过的光束
中获得波像差测试图及剂量校正光斑图,根据所述剂量校正光斑图校正所述波像差测试图
以获取所述待测投影物镜模块的波像差。
通过调整所述聚光模块相对于所述检测模块的距离以调整所述剂量校正光斑图中光斑的
尺寸。
M倍,所述像面光栅标记与所述像面孔标记之间的距离L1为所述物面光栅标记与所述物面
孔标记之间的距离L2的M倍,所述像面孔标记的直径D1大于所述物面孔标记的直径D2的M
倍,其中,M为述待测投影物镜模块的放大率。
的平均值;In'为校正后的第n个波像差测试图中任一像素的信号强度值。
证了参考光和测试光的光路一致性,消除了照明中继透镜组和投影物镜的透过率变化引起
的波像差测量误差,并且克服了光源剂量波动对投影物镜波像差测量的影响,提高了波像
差测量的效率和精度。进一步的,可通过调整聚光模块相对于检测模块的位置以改变剂量
校正光斑图中光斑的大小,降低对波像差测试图的影响;通过使用同一检测模块的不同区
域对测试光和参考光进行探测,保证了测试光和参考光探测的一致性,提高了波像差测量
中剂量校正的正确性。
附图说明
标记;321‑像面第一光栅;322‑像面第二光栅;33‑基板;41‑检测模块;42‑聚光模块;43‑剂
量校正光斑图;44‑波像差测试图。
具体实施方式
的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
1包括设置于一掩膜板11上的物面标记组,所述像面模块3包括设置于一基板33上的像面标
记组,所述物面标记组与所述像面标记组均包括光栅标记及孔标记,一光束照射至所述物
面标记组的光栅标记及孔标记上后,被所述待测投影物镜模块2分别投影至所述像面标记
组的光栅标记及孔标记上,一检测模块41分别从所述像面标记组的光栅标记及孔标记透过
的光束中获得波像差测试图及剂量校正光斑图,根据所述剂量校正光斑图校正所述波像差
测试图以获取所述待测投影物镜模块2的波像差。
12、待测投影物镜模块2及基板33上的像面光栅标记32后成像于所述检测模块41上,以获得
波像差测试图;一参考光依次经过所述掩模板11上的物面孔标记13、待测投影物镜模块2及
基板33上的像面孔标记31后成像于所述检测模块41上,以获得剂量校正光斑图,根据所述
剂量校正光斑图对所述波像差测试图进行校正计算以获取所述待测投影物镜模块2的波像
差。
所述基板33之间,通过调整所述聚光模块42相对于所述检测模块41的距离以调整所述剂量
校正光斑图中光斑的尺寸。
大小移动位置,改变所述聚光模块42相对于所述检测模块41的距离,在本实施例中所述聚
光模块42以透镜为例,见图1,所述聚光模块42设置于所述基板33与所述检测模块41之间,
从基板33透射过来的光束经聚光模块42汇聚后成像于检测模块41上,改变所述聚光模块42
相对于所述检测模块41的距离,可改变成像于检测模块41上的剂量校正光斑图中光斑的尺
寸,从而降低对波像差测试图的干扰,提高波像差测量的效率和精度。
41的距离,从待测投影物镜模块2透射过来的光束经聚光模块42汇聚后经过所述基板33最
终成像于检测模块41上,可以改变成像于检测模块41上的剂量校正光斑图中光斑的尺寸。
要求,所述掩模板11底部涂敷有不透光材料,例如采用铬,物面光栅标记12和物面孔标记13
通过去掉不透光材料的方法制成。
的制作可采用和掩模板11类似的方法,且像面光栅标记32和像面孔标记31也通过去掉不透
光材料的方法制成。所述检测模块41为高信噪比和高动态范围的面阵图像采集元件,要求
其感光区域足够大,能同时探测到波像差测试图和剂量校正光斑图。
剪切干涉,形成剪切干涉条纹,由检测模块41的探测面记录干涉图像,即所述波像差测试
图,测量过程中需改变光源与物面光栅标记12的相对位置(移相)以获得不同的干涉条纹,
分析这些波像差测试图的图像可得到所述待测投影物镜模块2的波像差。这里所述光源可
以为激光脉冲光源。
定距离,在y方向的高度位置相同,即所述物面光栅标记12的中心与所述物面孔标记13的中
心位于同一水平面上,xy平面为水平面。参阅图3,所述像面光栅标记32与所述像面孔标记
31的中心位于同一水平面上,并且在x方向间隔一定距离。
互垂直的两个光栅,分别为物面第一光栅121和物面第二光栅122,且所述物面第一光栅121
为45°光栅,所述物面第二光栅122为135°光栅,所述光栅的占空比为1:1。所述物面第一光
栅121及所述物面第二光栅122的透光线条至少大于等于4个,本实施例中,所述物面光栅标
记12中的物面第一光栅121及物面第二光栅122各包括5个透光栅格。参阅图3,所述像面光
栅标记32同样包括两个对称设置的光栅,衍射方向相互垂直,分别为像面第一光栅321和像
面第二光栅322,所述像面第一光栅321为45°光栅,所述像面第二光栅322为135°光栅。
与所述物面光栅标记12的单个所述光栅的尺寸相近,且所述物面孔标记13的外缘尺寸与所
述物面光栅标记12的外缘尺寸相比不超过10%,以保证所述物面孔标记13能够接收到同样
的能量的光强。所述孔标记还可以是各种其他形状的小孔,例如方孔,本实施例中,优选圆
孔。
面孔标记13之间的距离L2的M倍,所述像面孔标记31的直径D1大于所述物面孔标记13的直
径D2的M倍,其中,M为述待测投影物镜模块2的放大率。
例为待测投影物镜模块2的放大率M。如图2及图3所示,所述像面孔标记31的直径D1大于所
述物面孔标记13的直径D2的M倍,即D1>M·D2,以便在波像差测量中进行移相时,所述像面
孔标记31不会遮挡物面孔标记13透过的参考光。测量时,所述检测模块41同时记录通过像
面光栅标记32与通过像面孔标记31的光强,通过像面光栅标记32的测试光可以获得波像差
测试图,通过像面孔标记31的参考光可以获得剂量校正光斑图。
投影物镜模块2的遮挡,仅有+1、0、‑1级衍射光透过待测投影物镜模块2并汇聚于所述基板
33的像面光栅标记32上。由于像面光栅标记32的周期和物面光栅标记12的周期比为待测投
影物镜模块2的放大率M,并且位置共轭,所以像面光栅标记32对物面光栅标记12的+1、0、‑1
级衍射产生了剪切干涉,使得物面光栅标记12的+1级衍射光的‑1衍射级光、‑1级衍射光的+
1衍射级光、0级衍射光的0衍射级光相互发生干涉,最终在检测模块41上获得波像差测试
图,如图4中的44。
代表着位相变化。理想情况下,信号强度差异仅与物面光栅标记12的移相步进有关。但是,
在测量过程中,照明系统中的激光脉冲能量会有起伏,照明中继透镜组和待测投影物镜模
块2的热效应会引起透过率的变化,这些变化将导致像素信号强度的变化,最终将转化为像
素位相的变化,降低波像差测试精度。
面孔标记13、待测投影物镜模块2、透过基板33上的像面孔标记31后成像于检测模块41上,
得到剂量校正光斑图,如图4中的43。也就是说,通过设置于所述掩模板11上的物面光栅标
记12和设置于所述标准板上的像面光栅标记32,可用于进行波像差检测;通过设置于所述
掩模板11上的物面孔标记13和设置于所述标准板上的像面孔标记31,可用于进行剂量检
测,以对波像差进行校正。
42远离所述检测模块41时,所述剂量校正光斑图中光斑的尺寸减小;通过此方式降低参考
光斑对波像差测试图的干扰,使其不会影响到波像差测试图,提高测量精度。移相前,调整
聚光模块42的相当于所述检测模块41的位置,一次调整后,即可进行后续的移相工作。
移动掩模台,使设置于所述掩模台上的掩模板11随之移动,以改变物面光栅标记12与像面
光栅标记32之间的相对位置,在不同移相条件下使检测模块41测量剪切干涉条纹,收集和
分析不同移相条件下的图像信息可以计算待测投影物镜模块2的波像差。对于每次测量,所
述物面光栅标记12每次移相,检测模块41将同时采集到波像差测试图和剂量校正光斑图,
通过检测模块41可以获取n幅波像差测试图与n幅剂量校正光斑图。根据获取的n幅剂量校
正光斑图计算修正值,以对所述波像差测试图进行校正,之后再进行波像差拟和以计算波
像差,即可消除剂量波动对波像差测量结果的影响,提高波像差的测量精度。
所有像素的信号强度的平均值;In'校正后的第n个波像差测试图中任一像素的信号强度
值。
波像差进行剂量校正,保证了参考光和测试光的光路一致性,消除了照明中继透镜组和投
影物镜的透过率变化引起的波像差测量误差,并且克服了光源剂量波动对待测投影物镜模
块波像差测量的影响,提高了波像差测量的效率和精度。进一步的,可通过调整聚光模块相
对于检测模块的位置以改变剂量校正光斑图中光斑的大小,降低对波像差测试图的影响;
通过使用同一检测模块的不同区域对测试光和参考光进行探测,保证了测试光和参考光探
测的一致性,提高了波像差测量中剂量校正的正确性。
技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动,均属未脱离本发明的技术方案的内容,仍
属于本发明的保护范围之内。