本发明涉及光刻技术领域，具体涉及一种投影物镜像差校正机构及方法。
背景技术：
在半导体封装技术中，用于制造集成电路芯片的光刻物镜通常具有高分辨率、大焦深以实现高集成度芯片的制备。同时，还要求投影曝光用的光学成像系统具有良好的像质补偿能力，以满足芯片制备时曝光区域的像质要求。随着光刻成像技术不断提高，芯片的特征尺寸在不断的缩小的同时，对光学系统中产生的像差要求更为苛刻。因此，提高光学成像系统像质质量，是制备综合性能良好芯片的关键因素。
目前前道光刻投影物镜的装调难度大，且曝光状态下光刻投影物镜的热变形以及热折变引起的像差大，并且很难补偿。光刻投影物镜像质补偿情况主要有以下几种：
一是采用选择补偿器，即通过选择可动镜片对热效应进行补偿，但可动镜片对于非对称性像差的补偿能力差，可补偿项较为局限，无法满足补偿所有像差的能力。
二是在镜片边缘增加热阻机构，使高热量位置具有高的导热率，低热量位置具有低的导热率，从而镜片表面具有对称的热分布，从而具有对称的热变形和热折射变，同时引起对称的像差分布，但由于控制温差较大，导致控制难度大。
三是在透镜上布置导线，通过加热电阻丝的方式改变镜片面型达到像差补偿目。为了不影响像质质量，电阻丝的直径需要小于1微米。该技术用于1.35na光学系统中，用于改善非对称的照明模式在光瞳附近镜片上的非对称的热分布。但如何将导线集成到镜片当中，同时不影响入射光通过难度较大；同时在控制器和驱动器方面也有较大难度。
四是在反射镜上安装薄膜压电单元，通过加力的方式改变镜片面型。镜面形状的控制通过机械驱动(压电驱动)和实时位置传感器进行检测，从而精确和快速反应像差控制。该技术用于1.35na光学系统中。但通过薄膜压电单元来改变面型修正像差，需增加很多冷却装置、温度控制装置及温度检测装置，导致整个装置的结构比较复杂。
五是通过旋转热补偿组和平板组合的角度产生不同的面型对热效应进行补偿，但热补偿组的特殊镜片面型加工和检测难度高。
六是通过主动变型机构(ale)产生外力驱动镜片发生形变，改变镜片面型，实现热效应补偿，但可补偿项较为局限。
技术实现要素：
本发明提供了一种投影物镜像差校正机构及方法，以解决现有技术中存在的补偿能力差，可补偿项较为局限，控制难度大以及镜片面型加工和检测难度高的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种投影物镜像差校正机构，包括投影物镜、设于所述投影物镜光路中且由若干相互独立的分立式变形镜组成的阵列式反射镜、测试机构、控制器和调整机构，所述测试机构检测特定波长下投影物镜的像质数据，所述控制器根据测量得到的像质数据获得阵列式反射镜上每个分立式变形镜的调整量，所述调整机构根据所述调整量对每个分立式变形镜进行垂向调整。
进一步的，所述投影物镜包括交叉设置的第一反射镜、第二反射镜以及设于所述第一反射镜和第二反射镜下方且由上至下依次排列的第一透镜至第六透镜。
进一步的，所述阵列式反射镜设于所述第六透镜下方的孔径光阑位置处。
进一步的，若干所述分立式变形镜呈阵列式排列，每个所述分立式变形镜为边长50um的正方形，相邻两个所述分立式变形镜的中心间距为75um。
进一步的，所述分立式变形镜为平面反射镜，所述阵列式反射镜呈圆形。
进一步的，所述控制器为单片机、plc或mcu。
进一步的，所述调整机构采用压电陶瓷驱动器。
本发明还提供一种投影物镜的像差校正方法，包括以下步骤：
s1：通过测试机构对投影物镜的像质进行检测；
s2:控制器根据检测得到的像质数据计算得到全视场下每个zernike系数随视场分布的常数项，并将其转化为阵列式反射镜上每个分立式变形镜的调整量；
s3:调整机构带动每个分立式变形镜根据对应的调整量进行调整，以产生新的面型；
s4：重复上述步骤s1-s3，直至全视场下每个zernike系数随视场分布的常数项趋于0。
进一步的，所述步骤s1中具体为测量像面多个点对应的zernike系数1到37项的数值。
进一步的，所述步骤s2包括以下步骤：
s21：根据像面多个点对应的zernike系数1到37项的数值计算出每个zernike系数随视场分布的常数项；
s22：将常数项该数据除以测试波长并取反得到孔径光阑处的zernike项需求调整量；
s23：将上述孔径光阑处zernike项需求调整量与每个分立式变形镜坐标对应的zernike系数相乘，求和后乘以测试波长得到每个分立式变形镜对应的波长调整量；
进一步的，所述步骤s23中还包括将每个分立式变形镜对应的波长调整量乘以测试波长得到对应的位移调整量作为最终的调整量。
本发明提供的投影物镜像差校正机构及方法，包括投影物镜、设于所述投影物镜光路中且由若干相互独立的分立式变形镜组成的阵列式反射镜、测试机构、控制器和调整机构，所述测试机构检测特定波长下投影物镜的像质数据，所述控制器根据测量得到的像质数据获得阵列式反射镜上每个分立式变形镜的调整量，所述调整机构根据所述调整量对每个分立式变形镜进行垂向调整。根据投影物镜的像质数据获得反射镜阵列中每个分立式变形镜的调整量，通过调整机构根据每个分立式变形镜的调整量对其进行垂向调整，以得到所需的面型，本发明能够生成任何反射面型不存在串扰，且不需要加工非常复杂的面型，降低了加工成本，可补偿zernike系数在z5和z5以上的常数项像差，补偿范围大，控制精度高。
附图说明
图1是本发明一具体实施例中投影物镜像差校正机构的结构示意图；
图2a是本发明一具体实施例中阵列式反射镜的结构示意图；
图2b是图2a中a处的放大图；
图3是本发明一具体实施例中投影物镜的光路示意图；
图4是本发明一具体实施例中调整前120个视场点对应的z5，z6的数值曲线图；
图5是本发明一具体实施例中调整前120个视场点对应的z7，z8的数值曲线图；
图6是本发明一具体实施例中调整前120个视场点对应的z9的数值曲线图；
图7是本发明一具体实施例中调整前120个视场点对应的z12的数值曲线图；
图8是本发明一具体实施例中调整前120个视场点对应的z25的数值曲线图；
图9a、9b分别是本发明一具体实施例中相对坐标和实际坐标下每个分立式变形镜的调整量；
图10a是本发明一具体实施例中调整后120个视场点对应的z5，z6的数值曲线图；
图10b是本发明一具体实施例中调整后120个视场点对应的z7，z8的数值曲线图；
图10c是本发明一具体实施例中调整后120个视场点对应的z9的数值曲线图；
图10d是本发明一具体实施例中调整后120个视场点对应的z12的数值曲线图；
图10e是本发明一具体实施例中调整后120个视场点对应的z25的数值曲线图。
图中所示：1、阵列式反射镜；11、分立式变形镜；2、测试机构；3、控制器；4、调整机构；5、第一反射镜；6、第二反射镜；71～76、第一透镜～第六透镜；8、物方位置；9、像方位置；10、投影物镜。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细描述：
如图1-3所示，本发明提供了一种投影物镜像差校正机构，包括投影物镜10、设于所述投影物镜10光路中由若干相互独立的分立式变形镜11组成的阵列式反射镜1、测试机构2、控制器3和调整机构4，所述测试机构2检测特定波长下投影物镜10的像质数据，所述控制器3根据测量得到的像质数据获得阵列式反射镜1上每个分立式变形镜11的调整量，所述调整机构4根据所述调整量对每个分立式变形镜11进行垂向调整。具体的，投影物镜10的像质数据可以用zernike(泽尔尼克)多项式来表示，因此检测的过程即测量像面多个点对应的zernike系数1到37项的数值，从而拟合得到zernike系数的常数项，最后根据zernike系数与波长的对应关系给出阵列式反射镜1中每个分立式变形镜11的调整量以生成新面型，从而校正投影物镜10的像差。
如图3所示，所述投影物镜10包括交叉设置的第一反射镜5、第二反射镜6以及设于所述第一反射镜5和第二反射镜6下方且由上至下依次排列的第一透镜至第六透镜71～76，所述阵列式反射镜1设于所述第六透镜76下方的孔径光阑位置处。照明系统的出射光照射在物方位置8上，经过物方位置8的光线依次经过第一反射镜5、第一透镜71、第二透镜72、第三透镜73、第四透镜74、第五透镜75、第六透镜76后照射在孔径光阑下方的阵列式反射镜1上，反射光依次通过第六透镜76、第五透镜75、第四透镜74、第三透镜73、第二透镜72、第一透镜71、第二反射镜6后到达像方位置9处。曝光状态下光刻投影物镜中上述镜片的热变形以及热折变引起的像差和投影物镜10的装调误差引起的像差通过改变阵列式反射镜1的面型进行补偿和校正。
如图2a-2b所示，若干所述分立式变形镜11呈阵列式排列，每个所述分立式变形镜11为边长50um的正方形，相邻两个所述分立式变形镜11的中心间距为75um；所述分立式变形镜11为平面反射镜，所述阵列式反射镜1呈圆形，即若干分立式变形镜11拼接形成一个圆形的阵列式反射镜1。
优选的，所述控制器3为单片机、plc或mcu，用于拟合zernike系数的常数项并根据zernike系数与波长的对应关系给出阵列式反射镜1中每个分立式变形镜11的调整量。
优选的，所述调整机构4采用压电陶瓷驱动器，根据计算得到的每个分立式变形镜11的调整量带动其进行垂向调整使阵列式反射镜1形成新的面型，从而对投影物镜的像差进行校正。
本发还提供了一种投影物镜的像差校正方法，包括以下步骤：
s1：通过测试机构2对投影物镜10的像质进行检测，投影物镜10的像质数据可以用zernike(泽尔尼克)多项式来表示，因此检测的过程即测量像面多个点对应的zernike系数1到37项的数值，其中zernike系数具体如下：
z1＝1；
z2＝x；
z3＝y；
z4＝-1+2*(x.^2+y.^2)；
z5＝x.^2-y.^2；
z6＝2*x.*y；
z7＝-2*x+3*x.*(x.^2+y.^2)；
z8＝-2*y+3*y.*(x.^2+y.^2)；
z9＝1-6*(x.^2+y.^2)+6*(x.^2+y.^2).^2；
z10＝x.^3-3*x.*y.^2；
z11＝3*x.^2.*y-y.^3；
z12＝-3*x.^2+3*y.^2+4*x.^2.*(x.^2+y.^2)-4*y.^2.*(x.^2+y.^2)；
z13＝-6*x.*y+8*x.*y.*(x.^2+y.^2)；
z14＝3*x-12*x.*(x.^2+y.^2)+10*x.*(x.^2+y.^2).^2；
z15＝3*y-12*y.*(x.^2+y.^2)+10*y.*(x.^2+y.^2).^2；
z16＝-1+12*(x.^2+y.^2)-30*(x.^2+y.^2).^2+20*(x.^2+y.^2).^3；
z17＝x.^4-6*x.^2.*y.^2+y.^4；
z18＝4*x.^3.*y-4*x.*y.^3；
z19＝-4*x.^3+12*x.*y.^2+5*x.^3.*(x.^2+y.^2).^2-15*x.*y.^2.*(x.^2+y.^2)；
z20＝-12*x.^2.*y+4*y.^3+15*x.^2.*y.*(x.^2+y.^2)-5*y.^3.*(x.^2+y.^2)；
z21＝6*x.^2-6*y.^2-20*x.^2.*(x.^2+y.^2)+20*y.^2.*(x.^2+y.^2)+15*x.^2.*(x.
^2+y.^2).^2-15*y.^2.*(x.^2+y.^2).^2；
z22＝12*x.*y-40*x.*y.*(x.^2+y.^2)+30*x.*y.*(x.^2+y.^2).^2；
z23＝-4*x+30*x.*(x.^2+y.^2)-60*x.*(x.^2+y.^2).^2+35*x.*(x.^2+y.^2).^3；
z24＝-4*y+30*y.*(x.^2+y.^2)-60*y.*(x.^2+y.^2).^2+35*y.*(x.^2+y.^2).^3；
z25＝1-20*(x.^2+y.^2)+90*(x.^2+y.^2).^2-140*(x.^2+y.^2).^3+70*(x.^2+y.^2)
.^4；
z26＝x.^5-10*x.^3.*y.^2+5*x.*y.^4；
z27＝5*x.^4.*y-10*x.^2.*y.^3+y.^5；
z28＝-5*x.^4+30*x.^2.*y.^2-5*y.^4+6*x.^4.*(x.^2+y.^2)-36*x.^2.*y.^2.*(x.^2
+y.^2).^2+6*y.^4.*(x.^2+y.^2)；
z29＝-20*x.^3.*y+20*x.*y.^3+24*x.^3.*y.*(x.^2+y.^2)-24*x.*y.^3.*(x.^2+y.^
2)；
z30＝10*x.^3-30*x.*y.^2-30*x.^3.*(x.^2+y.^2)+90*x.*y.^2.*(x.^2+y.^2)+21*
x.^3.*(x.^2+y.^2).^2-63*x.*y.^2.*(x.^2+y.^2).^2；
z31＝30*x.^2.*y-10*y.^3-90*x.^2.*y.*(x.^2+y.^2)+30*y.^3.*(x.^2+y.^2)+63*
x.^2.*y.*(x.^2+y.^2).^2-21*y.^3.*(x.^2+y.^2).^2；
z32＝-10*x.^2+10*y.^2+60*x.^2.*(x.^2+y.^2)-60*y.^2.*(x.^2+y.^2)-105*x.^2.
*(x.^2+y.^2).^2+105*y.^2.*(x.^2+y.^2).^2+56*x.^2.*(x.^2+y.^2).^3-56*
y.^2.*(x.^2+y.^2).^3；
z33＝-20*x.*y+120*x.*y.*(x.^2+y.^2)-210*x.*y.*(x.^2+y.^2).^2+112*x.*y.*(x
.^2+y.^2).^3；
z34＝5*x-60*x.*(x.^2+y.^2)+210*x.*(x.^2+y.^2).^2-280*x.*(x.^2+y.^2).^3+12
6*x.*(x.^2+y.^2).^4；
z35＝5*y-60*y.*(x.^2+y.^2)+210*y.*(x.^2+y.^2).^2-280*y.*(x.^2+y.^2).^3+12
6*y.*(x.^2+y.^2).^4；
z36＝-1+30*(x.^2+y.^2)-210*(x.^2+y.^2).^2+560*(x.^2+y.^2).^3-630*(x.^2+y.
^2).^4+252*(x.^2+y.^2).^5；
z37＝x.^6-15*x.^4.*y.^2+15*x.^2.*y.^4-y.^6；
其中^为乘方运算。
s2:控制器3根据检测得到的像质数据计算得到全视场下每个zernike系数随视场分布的常数项，并将其转化为阵列式反射镜1上每个分立式变形镜11的调整量；包括以下步骤：
s21：根据像面多个点对应的zernike系数1到37项的数值计算出每个zernike系数随视场分布的常数项；具体的，zernike系数中z5，z6、z12的常数项主要代表非对称像差，z7，z8，z9，z16，z25的常数项主要代表加工、装调引起的像差，本实施例中主要针对像散项z5，z6，z12；慧差项z7，z8；球差项z9，z25几项进行计算，本实施例中计算镜面上1-120个视场点对应的上述几项的数值，测试波长为405nm，如图4中所示为每个视场点对应的z5，z6的数值曲线图，如图5中所示为每个视场点对应的z7，z8的数值曲线图，如图6中所示为每个视场点对应的z9的数值曲线图，如图7中所示为每个视场点对应的z12的数值曲线图，如图8中所示为每个视场点对应的z25的数值曲线图，经过拟合之后可计算得到z5，z6，z7，z8，z9，z12，z25的常数项的值。
s22：将计算得到的zernike常数项的值除以405nm，并将得到的数值取反为孔径光阑处zernike项需求调整量，计算结果如下表所示：
表1zernike项需求调整量
s23：将上述孔径光阑处zernike项需求调整量与每个分立式变形镜11坐标对应的zernike系数相乘，求和后乘以测试波长得到每个分立式变形镜11对应的波长调整量；当然还包括将每个分立式变形镜11对应的波长调整量乘以测试波长得到对应的位移调整量作为最终的调整量。
对于上表中的zernike项系数，其调整量的计算过程为：
z5＝2*x.*y；
z6＝-2*x+3*x.*(x.^2+y.^2)；
z7＝-2*y+3*y.*(x.^2+y.^2)；
z8＝1-6*(x.^2+y.^2)+6*(x.^2+y.^2).^2；
z9＝x.^3-3*x.*y.^2；
z12＝-6*x.*y+8*x.*y.*(x.^2+y.^2)；
z25＝x.^5-10*x.^3.*y.^2+5*x.*y.^4；
aaa＝z5*(-0.31)+z6*(-0.31)+z7*(-0.31)+z8*(-0.31)+z9*(-0.33)+z12*(-0.3)+z25*(-0.32)；
bbb＝aaa*405；
其中x、y代表分立式变形镜11的坐标；z5、z6、z7、z8、z9、z12、z25代表zernike项系数；aaa代表分立式变形镜11在相对视场下的波长调整量(波长)；bbb代表分立式变形镜11中在相对视场1下的位移调整量(nm)，即最终的调整量；
其中分立式变形镜11的坐标为：如在相对坐标(归一化坐标)下分立式变形镜11的坐标为(0.2，-0.2)，(0.1，0.5)，(0.3，-0.5)，(0.7，0.7)，若阵列式反射镜1的半径为74.5mm，因此对应的实际坐标为(14.8，-14.8)，(7.4，37)，(22.2，-37)，(51.8，51.8)，因此实际的调整量分别为-83.81nm，128.71nm，19.52nm，-329.78nm。
在实际调阵列式反射镜1时需要调整每个分立式变形镜11，本实施例中，相对坐标和实际坐标下每个分立式变形镜11的调整量与实际坐标下的调整量分别如图9a、9b所示。
s3:调整机构4带动每个分立式变形镜11根据对应的调整量进行调整，以产生新的面型；本实施例中，将阵列式反射镜1按照图9a、9b中计算得到的调整量进行调整。
s4：重复上述步骤s1-s3，直至全视场下每个zernike系数随视场分布的常数项趋于0。在调整完之后继续测试像质数据，本实施例中，针对步骤s21中的1-120个视场点测量得到的z5、z6、z7、z8、z9、z12、z25的数值如图10a-10e所示。由图中可看出，通过调节光阑处的变形镜阵列可以校正z5、z6、z7、z8、z9、z12、z25中所有的zernike项，并且效果很好，可以根据实际的需求，实时调整，如需要精细调整需重复上述步骤即可。
综上所述，本发明提供的投影物镜像差校正机构及方法，包括投影物镜10、设于所述投影物镜10光路中且由若干相互独立的分立式变形镜11组成的阵列式反射镜1、测试机构2、控制器3和调整机构4，所述测试机构2检测特定波长下投影物镜10的像质数据，所述控制器3根据测量得到的像质数据获得阵列式反射镜1上每个分立式变形镜11的调整量，所述调整机构4根据所述调整量对每个分立式变形镜11进行垂向调整。根据投影物镜10的像质数据获得反射镜阵列中每个分立式变形镜11的调整量，通过调整机构根据每个分立式变形镜11的调整量对其进行垂向调整，以得到所需的面型，本发明能够生成任何反射面型不存在串扰，且不需要加工非常复杂的面型，降低了加工成本，可补偿zernike系数在z5和z5以上的常数项像差，补偿范围大，控制精度高。
虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。