专利名称：光刻物镜分辨力与传函测试装置的制作方法
技术领域：
本发明是一种光刻物镜分辨力与传函测试装置，属于投影光刻机光刻物镜高分辨力成像系统的像质测试技术领域。
IC制造设备投影光刻机要求具有很高的光刻分辨力，而光刻分辨力主要由光刻物镜决定，分辨力越高要求数值孔径越大，因此物镜的光学及机械结构很复杂，外型尺寸很大，共轭距长达一米或更多，重量达50～500公斤，并且由于自身结构和光刻机整机要求，物镜只能竖放。物镜装配完成，将装上整机前，必须进行物镜像质测试。由于光刻物镜加工装配精度很高，受应力变形影响也很敏感，因此测试像质时，必须保证光刻物镜处于与工作时相同的竖直放置状态。而目前采用的像质测试仪器传函测试仪一般都要求被测物镜卧式放置。如较为著名的美国OPTIKOS公司MARKⅢ传函仪其光学系统光轴与底座平行，传函仪与被测物镜安放在光俱座或平台上，测试光线通过卧式放置的被测物镜，成像于传函仪的光电倍增管探测器上，采用扫描和自相关法，综合计算出传函曲线。而常规检测物镜成像质量常常采用传统的鉴别率板、星点、刀口阴影相结合的方法测试，综合分析判断像质。由于其结构和测试方法的限制，上述的测试装置都存在测试精度较低、被测物镜范围受限的缺点，只适合尺寸重量较小、测试时可卧倒放置、精度较低的常规小型物镜的测试，难以进行对成像分辨力非常高(＞10001p／mm)，尺寸和重量很大(直径＞300mm，重量＞50～500Kg)，共轭距很长，只能竖直放置的特殊大型投影光刻物镜的测试。
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，而提供一种允许被测物镜竖直放置，对被测物镜尺寸重量无限制，测试精度高，观测直观方便的光刻物镜分辨力与传函测试装置。
本发明的目的可以通过以下技术措施实现放置在减振大基板上的大支架的水平面上固定大垫块，以支撑照明系统，显微物镜和CCD接收器组成图像接收系统，与图象显示器以及存储示波器连接。大支架水平台面上竖直放置的被测物镜的物方端面放置标准垫块，水平支撑测试板，板上的分辨力与传函测试图形由被测物镜投影成像于像面W＇W＇平面，显微物镜通过连接架固定在三维调整架上，并调焦于被测物镜的像面W＇W＇平面。分辨力测试在显示器上观测，传函测试数据由存储示波器记录读数。
本发明的目的也可以通过以下技术措施实现分辨力与传函测试装置中的标准垫块和支撑照明系统的大垫块，以及照明系统，可根据被测物镜的共轭距、尺寸重量、以及工作波长不同而更换。
本发明的目的还可以通过以下技术措施实现测试板由多组分布在不同方向和区域位置的分辨力与传函测试图形组成，每组测试图形包含16个或多个不同宽度的线条组，线条组是两两相互垂直的等间距黑白线条，占空比为1∶1，并错开半个周期。
本发明与现有技术相比具有以下优点使用该分辨力与传函测试装置测试物镜时，光刻物镜能竖直放置，与物镜自身装配及装上光刻机整机后竖直状态相同，使物镜在测试时不会带来内部微小变形，测试结果能完全反映实际工作时的分辨力与传函曲线。该测试装置可以更换不同照明谱线的照明系统、支撑测试板的标准垫块和支撑照明系统的大垫块，因此使用该装置测试物镜时不受被测物镜的工作波长、共轭距、外形尺寸和重量的限制。
使用该装置进行物镜测试时只需移动三维调整架和显微物镜，并可从显示器直接观测测试图像或从存储示波器读数，可测得物镜分辨力与传函曲线，因此该装置使用简单方便。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为分辨力与传函测试装置实施例的结构图。
图2为测试板的分辨力与传函测试图形分布图。
图3为分辨力与传函测试图形的放大图。
如图1所示在减振大基板1上，放置大支架2，大支架水平台面固定大垫块15，以支撑照明系统14。高分辨力大倍率显微物镜7通过镜筒6的螺纹与电源8供电的CCD图象接收器4连接构成测试图形图象接收器，并连接到图象显示器9和存储示波器17。被测试的光刻物镜10竖直放置在大支架2的水平台面上，被测物镜的物方端面放置标准垫块11水平支撑测试板12，板上的分辨力与传函测试图形位于被测物镜10的标准物平面(相当于光刻机的掩模面)位置，被照明系统14均匀照明，并由被测物镜10投影成像至下方像面W＇W＇面(相当于光刻机的硅片面)。调焦于此面的显微物镜7通过连接架5固定在三维调整架3上，显微物镜7在W＇W＇面附近的三维移动由三维调整架3移动达到，物方外来杂光由防杂光板13挡去。
如图2所示相同多组分辨力与传函测试图形16分布在测试板12的不同方向和区域位置(共9处)，布满物镜的整个物方视场。
如图3所示为测试板12中的一个分辨力与传函测试图形16的放大结构图，测试图形为标有从1．5～0．15微米16个对应不同实际线宽的线条组，线条组为两两相互垂直的等间距黑白线条，黑白线条占空比1∶1，并错开半个周期。把固定在三维调整架3上的显微物镜7随调整架移至被测物镜的各个测试分辨力位置，通过精细调焦，从显示器9上观察，同时用存储示波器17存储并测试记录各组(共16组)二个方向线条正弦波图形波峰和波谷的电压幅值。把同时能清晰看清两个相互垂直的最细线宽分辨力与传函测试线条图形的线宽(或转换成频率)，称为被测物镜达到的光学分辨力。把测试记录下来的各组二个方向线条正弦波图形波峰和波谷的电压幅值(也即各频率线条光强值)IMax＇IMin＇，其中IMax＇和IMin＇差值较小的一个方向数据代入下式MTFi=(IMax＇-IMin＇)／(IMax＇+IMin＇)计算MTFi，在MTF-频率坐标上圆滑连接各点即得到被测物镜各个位置的传函曲线。
权利要求
1.一种光刻物镜分辨力与传函测试装置，由放置在减振大基板(1)的大支架(2)的水平台面固定大垫块(15)，以支撑照明系统(14)，显微物镜(7)和CCD接收器(4)组成图象接收系统，与图象显示器(9)以及存储示波器(17)连接，其特征在于大支架(2)水平台面上竖直放置的被测物镜(10)的物方端面放置标准垫块(11)，水平支撑测试板(12)，板上的分辨力与传函测试图形由被测物镜(10)投影成像于像面W＇W＇平面。连接架(5)将显微物镜(7)固定在三维调整架(3)上，显微物镜(7)调焦于被测物镜(10)像面W＇W＇平面。分辨力测试在显示器(9)上观测，传函测试数据由存储示波器(17)记录读数。
2.如权利要求1所述的光刻物镜分辨力与传函测试装置，其特征在于标准垫块(11)和支撑照明系统的大垫块(15)、以及照明系统(14)，可根据被测物镜(10)的共轭距、尺寸重量、工作波长不同而更换。
3.如权利要求1和2所述的光刻物镜分辨力与传函测试装置，其特征在于测试板(12)由多组分布在不同方向和位置的分辨力与传函测试图形(16)构成，测试图形(16)包含16个或多个不同宽度的线条组，每个线条组是两两相互垂直的等间距黑白线条，黑白占空比为1∶1，并错开半个周期。
全文摘要
本发明公开了一种光刻物镜分辨力与传函测试装置,它克服了现有物镜测试仪器只能测试尺寸重量小、测试时可卧倒放置、精度较低的常规小型物镜的缺点。它由减振基板、大支架、照明系统、测试板、显微物镜和CCD接收器连接而成的图象接收器、显示器和存储示波器组成,被测光刻物镜竖直放置在支架水平台上,通过更换装置的垫块和照明系统,方便地测试各种共轭距、尺寸重量、工作波长的需要竖直测试的高分辨力光刻物镜。
文档编号G01M11/00GK1293358SQ9911730
公开日2001年5月2日 申请日期1999年10月14日 优先权日1999年10月14日
发明者陈旭南, 何上封, 魏全忠, 李展, 陈元培 申请人:中国科学院光电技术研究所