一种基于掩模板的投影物镜性能测试装置以及方法
【专利摘要】本发明公开一种基于掩模板的投影物镜性能测试装置，包括：一掩模台组件，用于将该掩模板的标记阵列经该投影物镜成像形成以标记像点；一掩模台对准组件，用以实现该掩模台组件的对准安装；一标记探测组件，该标记探测组件用于测量该掩模板的标记阵列及该标记像点以获得该投影物镜的波前信息。
【专利说明】
一种基于掩模板的投影物镜性能测试装置以及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种集成电路装备制造领域，尤其涉及应用于投影物镜的测试与校 准平台。
【背景技术】
[0002] 随着半导体产业的飞速发展，市场对于更精细、大产能的光刻机产品的需求也越 来越迫切。提高光刻机产能的其中一个有效途径就是扩大曝光视场。但是受高均匀性玻璃 材料尺寸限制，单个物镜无法在高精度成像的前提下无限扩大曝光视场。而拼接式物镜可 以很好的解决这个问题。其中，有一种拼接式物镜是由多个+IX的子物镜(组)拼接而成，理 论上可以实现视场的无限扩大。但在拼接之前，每个子物镜(组）需要事先进行离线性能调 试。区别于单个投影物镜，最终每个子物镜(组）要以下像质要求：波像差、畸变、场曲、放大 倍率、数值孔径、远心性、最佳物像面空间共轭关系。
[0003] 目前光刻领域对投影物镜检测方法有很多种，一般采用Hartmann波前传感器结 合PMI干涉仪进行的离线或者在线检测，检测性能主要包括：波像差、畸变、放大倍率、场 曲、数值孔径、远心等。
[0004] 美国专利US6975387描述的在线检测方法采用外界倍频的激光器，产生连续光 源，经过照明系统照到掩模台的掩模版上，测量投影物镜的成像质量时，掩模版上有一个用 于产生标准球面波的标记，这个标准球面波经过被测投影物镜后聚焦在工件台上，工件台 旁边有一个Hartmann探测器，该探测器能将标准球面波转换为平行波前，并经过透镜阵列 会聚到电荷耦合器件图像传感器（CCD)上。在测量投影物镜的成像质量的时候，如果投影 物镜存在像差时，这个像差就会反映到经过Hartmann传感器后面的平面波前上，通过比较 理想平面波和非理想平面波在经过透镜阵列后的会聚点的位置，就可以得到个非标准平面 波的波前斜率变化，通过测量平面波的波前斜率，推导出平面波的波前误差。
[0005] 例如中国专利CN102540751A，描述了一种检测方法，该发明利用一块标记掩模、一 个波前传感器以及一个干涉仪测量组件，实现对物镜畸变、放大倍率和场曲的测量。具体实 现方式如下：照明镜头依次照亮掩模板上的标记，物镜对标记成像，移动台带动波前传感器 依次与标记像点对准，波前传感器测量该像点相对于传感器参考点的位置，同时干涉仪测 量组件检测波前传感器的位移，综合可得标记像点的位置，通过拟合分析即可获得畸变、场 曲、放大倍率。但是该发明无法对物镜的物像面之间的相对位置关系进行测量。
[0006] 另外，专利CN101520322提供了一种远心测量装置以及方法，其利用进光孔、全息 光学元件、光电传感器，是物镜绝对远心的测量。测试方法如下：将进光孔置于物镜的像面， 测试光束从物经物方入射，经过物镜折射照亮像方的进光孔，测试光束依次经过进光孔、全 息光学元件，最终投影在光电传感器上，光点传感器通过检测投影光斑的位置即可获得进 光孔所处位置物镜的对应的远心。但是该方法需要事先将该测量装置与物镜的光轴调整至 平行。但是对于像面位置可调的物镜来说，物镜的实际光轴并不确定，所以无法使用该方 法。
【发明内容】
[0007] 为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明公开一种高精度的投影物镜性能测试装 置以及方法。
[0008] 为了实现上述发明目的，一种基于掩模板的投影物镜性能测试装置，包括：一掩模 台组件，包括掩模台和掩模板，用于发出照明光束并依次照亮掩模板的标记阵列中的各个 标记；一掩模台对准组件，用于发出对准光束从而实现该掩模台组件和掩模台对准组件之 间的对准安装；一标记探测组件，用于探测被照亮的该标记阵列的成像信息，以获得该投影 物镜的性能。
[0009] 更进一步地，该投影物镜的性能包括投影物镜的像面共轭偏差量、畸变、放大倍 率、场曲、波像差以及绝对远心。
[0010] 更进一步地，该掩模台组件包括：通光孔，该对准光束照亮该通光孔，该通光孔的 直径大于该对准光束的束宽；探测器，设置于该通光孔的上方，用于探测该通光孔被照亮后 所成的像；一照明光源组件，用于发出该照明光束；一照明移动台组件，用于带动该照明光 源组件移动从而依次照亮该标记阵列的各个标记。
[0011] 更进一步地，该掩模台对准组件包括：一平行光管，用于提供该对准光束；一分光 组件，用于调整该对准光束的束宽；一非接触间隔测量仪，用于测量该掩模板下表面与一基 准平板的间隔。
[0012] 更进一步地，该标记探测组件包括：一波前传感器，用于探测该成像信息；一移动 台，用于调整该波前传感器的位置；一干涉仪测量组件，用于测量该波前传感器的位置信 肩、。
[0013] 更进一步地，该波前传感器的顶部装有一准直镜头，用于准直该标记衍射后的衍 射光。
[0014] 更进一步地，该通光孔为两个并对称设置于该掩模板的两端。
[0015] 更进一步地，该分光组件包括一束宽调整组件、分光镜和反射镜。
[0016] 更进一步地，该基准平板为平板型玻璃。
[0017] 更进一步地，该掩模台组件包括：平板玻璃，该平板玻璃为两块并对称设置于该掩 模板两侧，该对准光束照亮该平板玻璃；探测器，设置于该平板玻璃的上方，用于探测经过 该平板玻璃的对准光束；一照明光源组件，用于发出该照明光束；一照明移动台组件，用于 带动该照明光源组件移动从而依次照亮该标记阵列的各个标记。
[0018] 更进一步地，该第一成像信息和第二成像信息包括：标记成像的空间位置；经该 标记衍射后所附带的波像差；照明光束经过该标记后相对于该标记探测组件的光轴的入射 角；经过针孔阵列后产生的发散角。
[0019] 本发明同时公开一种投影物镜性能测试装置进行的投影物镜性能测试方法，包 括：步骤一、使该掩模台组件处于第一位置，该掩模台组件的照明光束依次照亮掩模板的标 记阵列中的各个标记，标记探测组件在该掩模台组件下方依次探测各个标记的第一成像信 息；步骤二、安装该掩模台对准组件，使该掩模台组件处于第二位置并调整其与该掩模台对 准组件的相对位置关系，其中该第一位置和第二位置满足该投影物镜的物像共轭关系；步 骤三、安装投影物镜，使掩模板的标记阵列处于投影物镜的物方视场内，依据之前标定的第 一成像信息确定该标记探测组件的参考波前；步骤四、照明光束再度依次照亮掩模板的标 记阵列中的各个标记，标记探测组件依次探测各个标记经过投影物镜后的第二成像信息； 步骤五、根据该第一成像信息和第二成像信息，获得该投影物镜性能。
[0020] 更进一步地，该第一成像信息和第二成像信息均包括：标记成像的空间位置；经 该标记衍射后所附带的投影物镜波像差；照明光束经过该标记后相对于该标记探测组件的 光轴的入射角和发散角。
[0021] 更进一步地，该步骤二具体包括：2. 1将该掩模台对准组件安装至该掩模台组件 的下方，该掩模台对准组件发出对准光束，该对准光束透过该掩模板两侧的通光孔，进而在 该掩模台组件的探测器上投影成像；2. 2记录该投影成像的位置，测量该掩模板下表面与 一基准平板下表面之间的间距Hl ;2. 3使该掩模台组件处于第二位置并调整其与该掩模台 对准组件的相对位置关系，使其满足以下条件：该掩模板垂直于该对准光束；探测器上该 投影成像位置保持不变；该掩模板下表面与该基准平板下表面之间的间距为H1+H0,其中 HO为投影物镜的理想共轭距。
[0022] 更进一步地，该步骤五中比较步骤一和步骤四中的该标记成像的空间位置，获得 投影物镜物的像面共轭偏差量、畸变、放大倍率和场曲。
[0023] 更进一步地，该步骤五中比较步骤一和步骤四中的该波像差，获得投影物镜的测 量视场内的波像差。
[0024] 更进一步地，该步骤五中比较步骤一和步骤四中的该入射角，获得投影物镜的绝 对远心。
[0025] 更进一步地，根据该发散角获得投影物镜的数值孔径。
[0026] 掩模台组件掩模台组件掩模台组件掩模台组件与现有技术相比较，本发明解决了 物镜物像面空间相对位置测量的问题，为物镜的物像面在空间位置上的理想共轭对准提供 了调整依据，进而降低了物镜拼接难度，进一步增加拼接式物镜的可行性，也为大视场曝光 光刻机的开发提供了保障。
[0027] 与现有技术相比较，本发明对投影物镜的基本性能的测量精度较目前的技术有所 提1?。
[0028] 与现有技术相比较，本发明能够对投影物镜的绝对远心进行测试，操作简单且精 度较高。
[0029] 与现有技术相比较，本发明是基于掩模板的物镜性能测量方法，由于采用的是参 考测量，因此对与掩模板上标记之间的相对位置精度要求不高。这样很大程度上降低了对 掩模板加工制造的要求，进而掩模的选择余地更大，尤其是尺寸方面，从另一方面也有助于 大视场物镜的测量精度的提高。
【附图说明】
[0030] 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。
[0031] 图1是本发明所涉及的基于掩模板的投影物镜性能测试装置的结构示意图； 图2是光刻设备的掩模台组件的结构示意图； 图3是光刻设备的掩模板的标记示意图； 图4是光刻设备的掩模台对准组件的结构示意图； 图5是分光组件的结构示意图； 图6是标记探测组件的结构示意图； 图7是Hartmann测量波像差的测量原理示意图； 图8是Hartmann传感器测量数值孔径的测量原理示意图； 图9是Hartmann传感器测量测量光束相对与Hartmann光轴的入射角的测量原理示意 图； 图10是Hartmann传感器测量标记点或者像点位置的测量原理示意图； 图11是本发明所涉及的基于掩模板的投影物镜性能测试方法的流程图； 图12是掩模标记标定结构； 图13是另一种实施方式中掩模台组件的结构示意图。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。
[0033] 本发明提供了一种基于掩模板的投影物镜性能测试装置以及一种测试方法，相对 于目前的测试测试技术可以实现以下三点改进：1)可以判断物镜的物像面是否在空间位置 上理想共轭，并能测试获得偏离量；2)由于采用的是参考测量，可以排除掩模板面型、标记 加工制造误差、标准波前误差以及测量组件中的固有的系统误差等对测量精度的影响，因 此对物镜基本性能的测量精度有所提高；3)测量物镜的绝对远心，测量方法简单且精度较 商。
[0034] 图1是本发明所涉及的基于掩模板的投影物镜性能测试装置的结构示意图。如图 1所示，一种基于掩模板的投影物镜性能测试装置主要包括掩模台组件1、掩模台对准组件 2,标记探测组件3。掩模台组件1包括掩模板4和照明光源组件6,掩模板上有标记阵列4a， 标记阵列用作投影物镜的测试载体，照明光源组件用于发出照明光束并依次照亮标记阵列 中的各个标记；掩模台对准组件2用于安装所述掩模台组件，以使得在所述投影物镜安装 前后所述掩模台组件的位置满足所述投影物镜的物像共轭关系；标记探测组件3用于在投 影物镜安装前探测所述照明光束依次照亮所述标记阵列的标记后的标记信息，以及在所述 投影物镜安装后所述照明光束依次照亮所述标记阵列的标记并经过投影物镜后的标记像 点信息，根据所述标记信息和标记像点信息获得所述投影物镜的性能。
[0035] 述作所述准直后波前所附带的波像差，其中，该投影物镜的性能包括投影物镜的 像面共轭偏差量、畸变、放大倍率、场曲、波像差以及绝对远心。
[0036] 其中，标记信息和标记像点信息包括：投影物镜安装前的标记的空间位置；投影 物镜安装后的标记像点的空间位置；照明光束照亮所述标记后所附带的波像差；照明光束 照亮所述标记后相对于所述标记探测组件的光轴的入射角；照明光束照亮所述标记后的衍 射光波的发散角。
[0037] 如图2所示，掩模台组件1主要包括掩模板4、C⑶组件5、照明光源组件6、照明移 动台组件7以及基板8。
[0038] 图3是光刻设备的掩模板的标记示意图。如图3中所示，掩模板4上加工标记阵 列4a，以及透光区域，该透光区域可以是通光孔4b，其中所述标记为针孔形式。标记阵列4a 中每个标记均为方形，且尺寸大于物镜的成像极限，但是能够在测试波长下发生明显衍射； 标记阵列4a的整体分布不超过物镜的视场范围。通光孔4b为圆形通光孔，其直径大于掩 模台对准组件2发出的测量光束的束宽。CCD组件5安装在掩模板通光孔4b的正上方，用 于测量掩模台对准光束13经过掩模板通光孔4b进而在CCD上的投影光斑的位置，以此实 现掩模台对准安装。
[0039] 该掩模台组件1中的照明光源组件6用以产生一个会聚光斑，聚焦于掩模板4上 并与标记对准，会聚光透过标记产生一个标准波前，且发散角大于被测物镜的物方数值孔 径的需求。该波前经过物镜后会聚成像，该成像会附带物镜的波像差以及数值孔径等信息。 照明移动台组件7用以带动照明光源组件6进行三维移动，用以实现照明光斑与掩模板1 上的标记阵列4a的对准。掩模板4、C⑶组件5以及照明移动台组件7均固定在在基板8 上，而照明光源组件6固定在照明移动台组件7上；掩模板4与CCD组件5之间的相对位置 始终不变。此外，照明镜头具有较高的定位重复性，包括倾角。
[0040] 图4是光刻设备的掩模台对准组件的结构示意图。如图4所示，掩模台对准组件 2主要包括：平行光管9、分光组件10、非接触间隔测量仪11以及基准平板12,配合CCD组 件5,用以实现掩模台的对准安装。平行光管9提供平行光束，且测量掩模板下表面与平行 光束之间的不垂直度。分光组件10用以将平行光管9提供的平行光束进行束宽调整，并1 : 1分成两束相互平行的对准光束13。分光组件10的结构如图5中所示。该分光组件10包 括束宽调整组件14 (例如小孔光阑)，分光镜15 (1:1)、反射镜16 (>95%)。
[0041] 掩模台对准组件2的非接触式间隔测量仪11用于测量掩模板下表面与基准平板 的之间的间隔。基准平板12为平板玻璃。标记探测组件3主要包括：传感器、三维移动台 组件18以及干涉仪测量组件19,如图6所示，其中传感器优选波前传感器，波前传感器17 优选Hartmann传感器。该组件用于对掩模板的标记阵列以及物镜对标记阵列所成像的位 置和波像差、数值孔径以及远心性测量。
[0042] Hartmann传感器17顶部装有一个准直镜头，固定在三维移动台组件 上18上。照明光斑透过掩模板标记衍射波前或者该波前经过物镜折射后在像 方会聚形成的标记成像后发散成的波前，在经过准直镜头后变成近似平面波 前，而Hartmann可以实现以下测量：波前面型、波前曲率半径R和波前倾斜角 波前在C⑶上投影光斑的半径Γι]以及中心位置[Xl]，yi]]。据此可获得物镜的以 下性能：（1)附带的波像差(测量原理如图7所示）；（2)数值孔径(发散角）（测量原理如图 8所示）；（3)相对于Hartmann光轴的入射角#(测量原理如图9所示）；（4)相对于其参考点 的相对位置偏差[Ax Ay (测量原理如图10所示)。具体计算公式如下：（f为Hartmann 准直镜头的焦距；η为空气折射率）
三维移动台组件18用于带动Hartmann三维移动，使其与标记或标记像点对准，且与照 明光源组件6同步移动，同时保证Harmtann不发生倾角变化以及旋转。
[0043] 干涉仪测量组件19用于测量Hartmann的空间位置[IFX, IFy, IFz](严格来说是 Hartman的参考点的空间位置)，且要求干涉仪测量组件所用坐标系始终保持不变。结合 Hartmann传感器17对像点位置的测量即可获得掩模标记或者其对应像点的空间位置如 下：
本装置利用加工有标记阵列的掩模板进行物镜性能测量。简单来说就是利用物镜成 +IX的特性，即物镜在像方对掩模板进行成像，而该成像可认为是一个虚拟掩模。该虚拟掩 模与物方的掩模之间的差别即为物镜的性能信息。利用此特性事先将掩模板置于物镜的 像方，然后对掩模板直接进行以下测量：掩模板标记阵列所处空间位置及照明光斑经过掩 模标记后的产生的近似球面波的发散角、相对于Hartmann传感器光轴的入射角(物方远心） 以及被Hartmann准直镜头准直之后所附带的波像差。此时过成亦可称之为装置系统误差 标定。此时掩模板所述位置暂且称之为位置一。然后利用掩模板对准组件将掩模板安装 至位置二，位置二与位置一满足物镜物像面之间空间的理想共轭。至此可将物镜安装该测 试装置上对物镜的性能进行测试。物镜对掩模板上的标记阵列进行成像，恰好成像于位置 一附近。此时利用标记探测组件即可测量获得这些标记像点的空间位置、标记像点发散后 近似球面波的发散角（即物镜的数值孔径)、相对于Hartmann传感器光轴的入射角以及被 Hartmann准直镜头准之后所附带的波像差。将标记像点位置与掩模板处于位置一时标定的 标记位置比较，即可获得所有一系列的差异量，拟合即可获得物镜的畸变、放大倍率、场曲 以及物像面之间的空间位置的共轭偏离量。同时比较掩模衍射波前的入射角以及像点发散 波前的入射角，即可获得物镜测试视场范围内的远心分布。另外二者的波像差差异即为物 镜的波像差。
[0044] 根据此装置以及测量原理，该发明还提供了一种投影物镜性能测试方法，大致的 测试流程如图10所示，包括系统误差标定101 ;对准组件安装102 ;掩模台安装103和物镜 性能测量104。具体包括：步骤一、使所述掩模台组件处于第一位置，所述照明光束依次照 亮掩模板的标记阵列中的各个标记，标记探测组件在所述掩模台组件下方依次探测各个标 记的标记信息；步骤二、依据处于第一位置的掩模台组件安装所述掩模台对准组件，再依据 所述掩模台对准组件将掩模台组件安装并至第二位置，其中所述第一位置和第二位置满足 所述投影物镜的物像共轭关系；步骤三、安装投影物镜，使掩模板的标记阵列处于投影物镜 的物方视场内，依据之前探测的标记信息确定所述标记探测组件的参考波前；步骤四、照明 光束再度依次照亮掩模板的标记阵列中的各个标记，标记探测组件依次探测各个标记经过 投影物镜后所成的标记像点的标记像点信息；步骤五、根据所述标记信息和标记像点信息， 获得所述投影物镜性能。
[0045] 详细的测试步骤如下： 第一、将掩模台组件1安装在标记探测组件3的正上方(第一位置)，且掩模板4的标记 4a处于标记探测组件3的测量范围内，如图12所示； 第二、移动照明移动台组件7,使照明光源组件6的会聚光斑与掩模板4的标记阵列4a 中的某一个标记对准，照亮该标记。
[0046] 第三、移动三维移动台18,使Hartmann传感器17与被照明光源组件6照亮的 标记对准，测量以下标记信息：该标记的空间位置[ Xci，zj，同时经过掩模板标记衍射 以及Hartman准直镜头准直后所附带的波像差W以及照明光斑经过掩模标记后的相对于 Hartman传感器17光轴的入射角捧。
[0047] 第四、重复步骤二、三，按照一定轨迹，依次照亮掩模板4上的标记阵列4a，并通 过标记探测组件测量所述标记信息：该标记的空间位置[X。，y。，Zj ip Hartman准直镜头准 直后所附带的波像差W以及照明光斑照亮各个标记后经过衍射入射到Hartmann时相对于 Hartmann光轴的入射角各、照明光束照亮所述标记后的衍射光波的发散角。
[0048] 第五、安装并调整掩模台对准组件2,使对准光束13透过掩模板4的通光孔4a，进 而在(XD组件5上投影成像(光斑)，同时对准光束13还与掩模板4的下表面垂直。
[0049] 第六、记录对准光束13透过掩模板在C⑶组件2上的投影光斑的位置（Xi、Yi); 同时利用非接触式间隔测量仪11测量掩模板4下表面与基准平板12下表面的之间的间距 Hl0
[0050] 第七、将掩模台组件1安装至物镜物方(此时物镜还未安装)，并调整其位置（第二 位置)，直至满足以下三个条件(如图1所示);掩模板4垂直于对准光束13 ;C⑶组件5上的 光斑位置与之前的投影位置一致；掩模板下表面与基准平板下表面之间的间距为H1+H0， 其中HO为待测投影物镜的理想共轭距，即第一位置和第二位置满足投影物镜的物像共轭 关系。
[0051] 第八、安装投影物镜，使掩模板4上之前经过位置标定的标记阵列4a处于物镜物 方视场内。
[0052] 第九、选择之前标记信息中标定的波像差W作为Hartman的参考波前； 第十、移动照明移动台组件7,使照明光源组件6的会聚光斑与掩模板4的标记阵列4a 中的某一个标记对准，照亮该标记，使该标记经过物镜成像至物镜像方，即标记成像。
[0053] 第^ 、移动三维移动台18,使Hartmann传感器17与被照亮标记所成的标记像对 准，并测量以下标记像点信息：该标记像点的空间位置[Xl，yi，Z1]以及发散后经过准直后 波前所附带的波像差，同时亦可获得像点的发散光束相对于Hartmann光轴的入射角參、照 明光束照亮所述标记后的衍射光波的发散角； 第十二、重复步骤九、十，按照一定轨迹，依次照亮掩模板4上的标记阵列4a，并通过标 记探测组件3测量上述标记像点信息：标记像点的空间位置[Xl，yi，Z1]^、发散后经过准直 后波前所附带的波像差、像点发散后入射到Hartmann时相对于Hartmann光轴的入射角％ 以及照明光束照亮所述标记后的衍射光波的发散角。
[0054] 第十三、对比标记阵列4a的标定位置[Xyyc^zJu以及对应标记成像位置[Xpy 1, Z1Lj，即可获得物镜物像面共轭偏差量[Λ? ~Δ与以及畸变、放大倍率和场曲； 第十四、投影物镜安装后Hartmann传感器测得标记成像的波像差，与投影物镜安装之 前标定的标记信息中的波像差的像质信息进行比较，即可获得物镜的测量视场内波像差以 及具体分布等。
[0055] 第十五、另外Hartman可以获得标记成像相对于Hartman传感器17光轴的入射 角，与投影物镜安装之前对照明入射角的标定角度进行比较，即可获得物镜的绝对远心。
[0056] 根据上述方法对物镜性能进行测量，然后以及测量结果对物镜性能进行优化调 试，再次测量，循环多次即可完成物镜的性能调试。对与不同共轭距的的物镜只需重复步骤 七至十三即可。
[0057] 在另一种较佳实施方式中，该投影物镜性能测试装置包括掩模台组件1、掩模台对 准组件2以及标记探测组件3。掩模台组件是由掩模板4、CCD组件5、照明光源组件6、照 明移动台组件7、基板8以及平板玻璃20组成，如图13所示。掩模板4上只加工标记阵列 4a。平板玻璃20下表面与掩模板下表面调平，且位于C⑶组件的正下方。此外，沿对准光 束13的投射方向，平板玻璃20的第一个反射面的反射率为15%，第二个反射面的反射率接 近于〇.。掩模台对准组件2与第一实施方式相同，但是二者在视场中位线上且关于视场中 心对称；标记探测组件3与第一实施方式相同。平板玻璃20的尺寸大于对准光束13的束 宽，采用平板玻璃20可以避免大尺寸掩模板翘曲产生的不良影响。
[0058] 本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明 的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理 或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。
【主权项】
1. 一种基于掩模板的投影物镜性能测试装置，其特征在于，包括： 一掩模台组件，包括掩模板和照明光源组件，所述掩模板上有标记阵列，所述标记阵列 用作所述投影物镜的测试载体，所述照明光源组件用于发出照明光束并依次照亮所述标记 阵列中的各个标记； 一掩模台对准组件，用于安装所述掩模台组件，以使得在所述投影物镜安装前后所述 掩模台组件的位置满足所述投影物镜的物像共轭关系； 一标记探测组件，用于在投影物镜安装前探测所述照明光束依次照亮所述标记阵列的 标记后的标记信息，以及在所述投影物镜安装后所述照明光束依次照亮所述标记阵列的标 记并经过投影物镜后的标记像点信息，根据所述标记信息和标记像点信息获得所述投影物 镜的性能。2. 如权利要求1所述投影物镜性能测试装置，其特征在于，所述投影物镜性能包括投 影物镜的像面共轭偏差量、畸变、放大倍率、场曲、波像差以及绝对远心。3. 如权利要求1所述投影物镜性能测试装置，其特征在于，所述掩模台组件包括： 透光区域，位于掩模板的两端，所述掩模台对准组件发出对准光束，所述对准光束穿过 所述透光区域，所述透光区域的直径大于所述对准光束的束宽； 探测器，设置于所述透光区域的上方，用于探测所述对准光束投影在探测器上的光斑 的位置，所述探测器与掩模板的相对位置保持不变； 一照明移动台组件，用于带动所述照明光源组件移动从而依次照亮所述标记阵列的各 个标记。4. 如权利要求1所述投影物镜性能测试装置，其特征在于，所述掩模台对准组件包括： 一平行光管，用于提供所述对准光束并测量对准光束与掩模板下表面的垂直度； 一分光组件，用于所述对准光束分束以及束宽调整； 一非接触间隔测量仪，用于测量所述掩模板下表面与一基准平板的间隔。5. 如权利要求1所述投影物镜性能测试装置，其特征在于，所述标记探测组件包括： 一传感器，用于探测所述标记信息和标记像点信息； 一移动台，用于调整所述传感器的位置，移动传感器的过程中所述传感器的倾角以及 旋转保持不变； 一干涉仪测量组件，用于测量所述传感器的位置信息。6. 如权利要求1所述的投影物镜性能测试装置，其特征在于，所述标记的尺寸大于所 述投影物镜的成像极限，所述照明光束照亮所述标记后的衍射光波的发散角大于所述投影 物镜的物方孔径角。7. 如权利要求3所述投影物镜性能测试装置，其特征在于，所述透光区域为两个通光 孔。8. 如权利要求4所述投影物镜性能测试装置，其特征在于，所述分光组件包括一束宽 调整组件、分光镜和反射镜。9. 如权利要求5所述投影物镜性能测试装置，其特征在于，所述传感器为波前传感器。10. 如权利要求1所述投影物镜性能测试装置，其特征在于，所述掩模台组件包括： 平板玻璃，所述平板玻璃对称设置于所述掩模板两侧，其下表面与所述掩模板下表面 平行，所述对准光束穿过所述平板玻璃，所述平板玻璃的尺寸大于所述对准光束的束宽； 探测器，设置于所述平板玻璃的上方，用于探测所述对准光束投影在探测器上的光斑 的位置，所述探测器与掩模板的相对位置保持不变； 一照明移动台组件，用于带动所述照明光源组件移动从而依次照亮所述标记阵列的各 个标记。11. 如权利要求1所述的投影物镜性能测试装置，其特征在于，所述标记信息和标记像 点信息包括： 投影物镜安装前的标记的空间位置； 投影物镜安装后的标记像点的空间位置； 照明光束照亮所述标记后所附带的波像差； 照明光束照亮所述标记后相对于所述标记探测组件的光轴的入射角； 照明光束照亮所述标记后的衍射光波的发散角。12. -种采用权利要求1所述的投影物镜性能测试装置进行的投影物镜性能测试方 法，其特征在于，包括 ： 步骤一、使所述掩模台组件处于第一位置，所述照明光束依次照亮掩模板的标记阵列 中的各个标记，标记探测组件在所述掩模台组件下方依次探测各个标记的标记信息； 步骤二、依据处于第一位置的掩模台组件安装所述掩模台对准组件，再依据所述掩模 台对准组件将掩模台组件安装并至第二位置，其中所述第一位置和第二位置满足所述投影 物镜的物像共轭关系； 步骤三、安装投影物镜，使掩模板的标记阵列处于投影物镜的物方视场内，依据之前探 测的标记信息确定所述标记探测组件的参考波前； 步骤四、照明光束再度依次照亮掩模板的标记阵列中的各个标记，标记探测组件依次 探测各个标记经过投影物镜后所成的标记像点的标记像点信息； 步骤五、根据所述标记信息和标记像点信息，获得所述投影物镜性能。13. 如权利要求12所述的投影物镜性能测试方法，其特征在于，所述标记信息和标记 像点信息包括： 投影物镜安装前的标记的空间位置； 投影物镜安装后的标记像点的空间位置； 照明光束照亮所述标记后所附带的波像差； 照明光束照亮所述标记后相对于所述标记探测组件的光轴的入射角； 照明光束照亮所述标记后的衍射光波的发散角。14. 如权利要求12所述的投影物镜性能测试方法，其特征在于，所述步骤二具体包括： 2. 1将所述掩模台对准组件安装至所述掩模台组件的下方，所述掩模台对准组件发出 对准光束，所述对准光束透过所述掩模板两侧，进而在所述掩模台组件的探测器上投影形 成光斑，所述对准光束垂直于掩模板的下表面； 2. 2记录所述光斑的位置，测量所述掩模板下表面与一基准平板下表面之间的间距 Hl ； 2. 3使所述掩模台组件处于第二位置并调整其与所述掩模台对准组件的相对位置关 系，使所述第二位置满足以下条件： 所述掩模板下表面垂直于所述对准光束； 探测器上所述光斑位置保持不变； 所述掩模板下表面与所述基准平板下表面之间的间距为H1+H0,其中HO为投影物镜的 理想共轭距。15. 如权利要求13所述的投影物镜性能测试方法，其特征在于，所述步骤五中比较步 骤一的标记的空间位置和步骤四中的所述标记像点的空间位置，获得投影物镜物的像面共 轭偏差量、畸变、放大倍率和场曲。16. 如权利要求13所述的投影物镜性能测试方法，其特征在于，所述步骤五中比较步 骤一和步骤四中的所述波像差，获得投影物镜的测量视场内的波像差。17. 如权利要求13所述的投影物镜性能测试方法，其特征在于，所述步骤五中比较步 骤一和步骤四中的所述入射角，获得投影物镜的绝对远心。18. 如权利要求13所述的投影物镜性能测试方法，其特征在于，根据所述发散角获得 投影物镜的数值孔径。
【文档编号】G03F9/00GK105890875SQ201410199385
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年5月12日
【发明人】李天鹏, 何经雷
【申请人】上海微电子装备有限公司