一种光刻机投影物镜波像差的现场测量装置

摘要

本发明涉及一种光刻机投影物镜波像差的现场测量装置。该装置基于Shack-Hartmann测量原理，包括主机和标准镜两大组成部分。主机部分包括光电传感器、衍射光学元件、准直物镜、带有圆孔的针孔掩模板，以及用于控制光路传输的分束器。标准镜部分包括当标定主机的系统误差时用于折返光路的第一标准镜和当主机测量投影物镜波像差时用于折返光路的第二标准镜。主机和第一标准镜集成在光刻机掩模台上，第二标准镜集成在硅片台上，测量时将掩模台和硅片台移动到测量位置，进行光刻机投影物镜全视场波像差的测量和校正。本发明具有较高的绝对测量精度，适合光刻机投影物镜波像差的现场测量，降低了装置的成本、体积和重量，便于集成。

主权项

一种光刻机投影物镜波像差的现场测量装置，包括主机(201)和标准镜两大组成部分；所述主机(201)包括用于探测波面变形的光电传感器(201a)，用于分波面的衍射光学元件(201b)，用于光束整形的准直物镜(201c)，用于选择测量视场点以及滤除照明系统像差的针孔掩模板(201d)，针孔掩模板(201d)上有一圆孔；其特征在于：主机(201)还包括用于控制光路传输的分束器(201e)；标准镜(202)包括：当标定主机(201)的系统误差时用于折返光路的第一标准镜(202a)；当主机(201)测量投影物镜(105)波像差时用于折返光路的第二标准镜(202b)；上述组成部件间的位置及连接关系如下：在主机(201)内部，针孔掩模板(201d)位于照明系统(102)的后方，即光刻机曝光时掩模(103)所在的位置，且照明系统(102)的出射光束能够经过针孔掩模板(201d)上的圆孔，针孔掩模板(201d)的圆孔所在位置即为所选择的测量视场点；分束器(201e)位于针孔掩模板(201d)的后方，分束器(201e)中有一反射面，反射面与投影物镜(105)的主光轴成45°角；当标定主机(201)的系统误差时，反射面的朝向要使得经第一标准镜(202a)折返回的光束能够反射至准直物镜(201c)上；当主机(201)测量投影物镜(105)波像差时，反射面的朝向要使得经第二标准镜(202b)折返回的光束能够反射至准直物镜(201c)上；准直物镜(201c)位于分束器(201e)的侧面，准直物镜(201c)的物方焦点位置与针孔掩模板(201d)的圆孔圆心关于分束器(201e)反射面共轭，同时，准直物镜(201c)的物方数值孔径与投影物镜(105)的物方数值孔径相等，同时，准直物镜(201c)的入瞳尺寸等于投影物镜(105)入瞳尺寸，且准直物镜(201c)的入瞳位置与投影物镜的入瞳(105)位置重合；衍射光学元件(201b)位于准直物镜(201c)的像方；衍射光学元件(201b)的有效通光区域等于准直物镜(201c)的出瞳尺寸，且衍射光学元件(201b)的位置与准直物镜(201c)的出瞳位置重合；光电传感(201a)位于衍射光学元件(201b)光束出射方向的焦平面上， 光电传感器(201a)的有效像元区域不小于衍射光学元件(201b)的有效通光区域；主机(201)作为一个整体固定于光刻机系统中掩模台(104)的任意一侧，使得掩模台(104)能够带动主机(201)，保证主机(201)中针孔掩模板(201d)的圆孔能够在投影物镜(105)的整个物方视场范围内移动；当标定主机(201)的系统误差时，第一标准镜(202a)位于分束器(201e)的后方，第一标准镜(202a)的反射面曲率中心要与针孔掩模板(201d)上圆孔的圆心重合，且经第一标准镜(202a)折返回的光线经过分束器(201e)反射面所形成的焦点与准直物镜(201c)的物方焦点重合；当主机(201)测量投影物镜(105)波像差时，第二标准镜(202b)固定在硅片台(105)的任意一侧，此时，第二标准镜和分束器之间放置投影物镜，第二标准镜的反射面曲率中心与针孔掩模板上圆孔的圆心经由投影物镜所形成的像点重合。