一种波像差测量装置制造方法
【专利摘要】本发明提出一种波像差测量装置，用于光刻装置投影物镜波像差的测量，包括：光源；照明系统，所述光源发出的光经所述照明系统后形成照明光束入射到所述投影物镜物面的物面掩模；物面掩模，包括小孔标记，所述照明光束经所述小孔衍射形成理想球面波；投影物镜，所述理想球面铂金所属物镜后形成携带有所述投影物镜波像差的球面波投射到像面探测单元；像面探测单元对所述携带有投影物镜波像差的球面波进行探测以获取所述投影物镜波像差信息，其特征在于：所述像面探测单元包括基底及探测器，所述基底上表面包含光栅标记，下表面包含窗口标记，所述携带有投影物镜波像差的球面波进所述光栅标记衍射产生+1级光与-1级光会聚于基底下表面上的窗口标记，经所述窗口标记后所述+1级光与-1级光重叠干涉形成干涉图像，所述干涉图像被所述探测器记录。
【专利说明】一种波像差测量装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体制造【技术领域】，特别地涉及一种用于光刻设备投影物镜的波像 差测量装置。
【背景技术】
[0002] 半导体行业的一个目标是在单个集成线路（1C)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。物镜波像差是限 制投影系统分辨率的重要因素，它是造成线宽变化的重要原因。
[0003] 虽然物镜在加工制造和装配过程中都经过了严格的检验和优化，使其波像差最小 化，在物镜系统集成到光刻机后进行在线的波像差测量仍然必要。这是因为镜片材料的老 化或是物镜热效应会造成波像差，因此，在光刻机工作过程中需经常的测量波像差，并根据 测量结果调整物镜中特定镜片的位置以减小波像差。若需在短时间范围内校正物镜热效 应，则需更频繁地进行波像差测量。
[0004] 横向剪切干涉仪是一种常用的检测投影物镜波像差的方法，其原理如图1所示， 光线通过初始针孔，产生衍射形成一个无像差的球面波。该球面波通过待测镜片后，经二元 光栅衍射分为0级和+/-1级光线。之后通过级次选择掩模，有两个较大的窗口，其作用类 似于空间滤波器。只有+/-1级光线可以通过窗口，0级及高级次的衍射光则被其滤掉。级 次选择掩模降低了噪声因而提高其测量精度。载有待测物镜波像差信息的+/-1级衍射光 线相互干涉，其干涉条纹通过CCD进行观察。
[0005] 该方案的缺点在于：1、光栅衍射的0级衍射光将具有较强的光强，从而使用于测 量的正负1级衍射光光强较弱；2、因为测量时不使用0级光，因此需要将0级光滤除，滤除 〇级衍射光时容易产生杂散光；3、光栅与级次掩模分离设计造成结构的复杂。
【发明内容】
[0006] 为了克服现有技术中存在的不足，本发明提出一种波像差测量装置，用于光刻装 置投影物镜波像差的测量，其特征在于：包括物面掩模和像面探测单元两部分；所述物面 掩模包含有小孔标记，形成理想球面波；所述像面探测单元通过光栅标记形成携带有投影 物镜波像差的球面波，通过对探测数据进行计算求出投影物镜的波像差。
[0007] 其中，所述基底的下表面与所述投影物镜的最佳焦面重合。
[0008] 其中，所述光栅标记包括第一子光栅标记及第二子光栅标记，所述第一子光栅标 记沿第一方向分布，所述第二子光栅标记沿第二方向分布，所述第一方向与第二方向垂直。
[0009] 其中，所述第一、第二子光栅周期相同，均包括两个透光区与两个不透光区，所述 透光区与不透光区间隔设置，所述透光区与不透光区的标记线宽相等。
[0010] 其中，经过所述两个透光区的光束的光程相差180度。
[0011] 其中，所述光栅标记为二维光栅，包括若干第一透光区及若干第二透光区，所述若 干第一透光区与第二透光区间隔设置。
[0012] 其中，经过所述第一透光区与第二透光区的光束的光程相差180度。
[0013] 其中，所述基底采用熔融石英玻璃。
[0014] 其中，所述小孔标记形状为圆形或方形。
[0015] 本发明提出的一种投影物镜波像差测量装置采用一种特定测试掩模，使掩模衍射 光中不再包含0级衍射光，增加了+/-1级衍射光的光强，降低了对探测器的要求，增强干涉 仪条纹的信号强度，从而提高测量精度。因衍射光中不再包含0级衍射光，因此无需考虑0 级光的滤除同时降低了 〇级光带来的杂光影响。此外，测试掩模与级次选择以及探测单元 合并，形成整体的测量结构，增强了测量系统的紧凑性。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了 解。
[0017] 图1为现有技术中波像差测量装置； 图2为本发明波像差测量装置结构示意图； 图3为本发明物面掩模上的小孔标记结构示意图； 图4为本发明像面光栅标记结构示意图； 图5为本发明像面光栅标记放大图； 图6为本发明另一实施例中像面光栅标记结构示意图； 图7为现有技术中光线经过光栅后的衍射级次； 图8为本发明结构中光线经过光栅后的衍射级次。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。
[0019] 实施例1 如图2所示，本发明波像差测量装置包括物面掩模13与像面探测单元19两部分。物 面掩模13上包含有小孔标记，小孔标记可以为圆形或方形，如图3所示，小孔标记的尺寸可 取为700nm。像面探测单元19包含基底15和探测器18。基底15上表面包含光栅标记16， 光栅标记的线宽取为600nm，周期可取为1200nm。基底可采用熔融石英玻璃，基底厚度可取 为6. 35mm。基底15下表面包含窗口标记为1. 5mm。基底15的下表面与投影物镜的最佳焦 面重合。光栅标记16的结构如图4所示，包含两个方向的标记，两个标记相互垂直，其中一 个标记与X轴成角度Φ度，另一个标记与X轴成角度90+Φ度，本实施例中，Φ取90度。 标记的详细结构如图5所示。每个标记周期包括两个透光区与不透光区，其中透光区与不 透光区的标记线宽相等。标记周期内，经过透光区1与经过透光区2的光束的光程差相差 为180度。
[0020] 测量时，光源11发出的光经过照明系统12后入射到掩模台14上的物面掩模13， 物面掩模13的小孔将光束进行衍射，形成理想的球面波。之后经过投影物镜，形成携带有 投影物镜波像差的球面波。该球面波经过基底上表面的光栅16后，进行衍射，衍射出的+1 级光与-1级光会聚于基底下表面上的窗口 17。经过窗口 17后的+1级光与-1级光发生重 叠，并发生干涉，干涉图像被探测器18记录，根据记录得到的干涉图像可反算得到投影物 镜的波像差。干涉条纹图像可表示为：
【权利要求】
1. 一种波像差测量装置，用于光刻装置投影物镜波像差的测量，包括： 光源； 照明系统，所述光源发出的光经所述照明系统后形成照明光束入射到所述投影物镜物 面的物面掩模； 物面掩模，包括小孔标记，所述照明光束经所述小孔衍射形成理想球面波； 投影物镜，所述理想球面钼金所属物镜后形成携带有所述投影物镜波像差的球面波投 射到像面探测单元； 像面探测单元对所述携带有投影物镜波像差的球面波进行探测以获取所述投影物镜 波像差信息，其特征在于： 所述像面探测单元包括基底及探测器，所述基底上表面包含光栅标记，下表面包含窗 口标记，所述携带有投影物镜波像差的球面波进所述光栅标记衍射产生+1级光与-1级光 会聚于基底下表面上的窗口标记，经所述窗口标记后所述+1级光与-1级光重叠干涉形成 干涉图像，所述干涉图像被所述探测器记录。
2. 如权利要求1所述的波像差测量装置，其特征在于，所述基底的下表面与所述投影 物镜的最佳焦面重合。
3. 如权利要求2所述的波像差测量装置，其特征在于所述光栅标记包括第一子光栅标 记及第二子光栅标记，所述第一子光栅标记沿第一方向分布，所述第二子光栅标记沿第二 方向分布，所述第一方向与第二方向垂直。
4. 如权利要求3所述的波像差测量装置，其特征在于，所述第一、第二子光栅周期相 同，均包括两个透光区与两个不透光区，所述透光区与不透光区间隔设置，所述透光区与不 透光区的标记线宽相等。
5. 如权利要求4所述的波像差测量装置，其特征在于，经过所述两个透光区的光束的 光程相差180度。
6. 如权利要求1所述的波像差测量装置，其特征在于，所述光栅标记为二维光栅，包括 若干第一透光区及若干第二透光区，所述若干第一透光区与第二透光区间隔设置。
7. 如权利要求6所述的波像差测量装置，其特征在于，经过所述第一透光区与第二透 光区的光束的光程相差180度。
8. 如权利要求1所述的波像差测量装置，其特征在于，所述基底采用熔融石英玻璃。
9. 如权利要求1所述的波像差测量装置，其特征在于，所述小孔标记形状为圆形或方 形。
【文档编号】G01M11/02GK104111161SQ201310140324
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年4月22日 优先权日:2013年4月22日
【发明者】马明英 申请人:上海微电子装备有限公司