CN102236260B - 一种波像差校正系统与方法 - Google Patents
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Abstract
一种波像差校正系统和利用该系统进行波像差校正的方法。所述系统包括投影物镜和与投影物镜相结合的波像差校正装置，其中，投影物镜具有多个折射镜和多个反射镜，该多个反射镜中具有一个或多个变形反射镜，波像差校正装置具有波像差测量系统、信号处理系统和一个或多个驱动单元，投影物镜对位于物面处的波像差测量图形进行成像，波像差测量系统在像面处测量投影物镜的波像差，信号处理系统对波像差测量系统测得的波像差进行处理且能产生控制信号，所述一个或多个驱动单元与投影物镜中的一个或多个变形反射镜相结合并根据控制信号驱动变形反射镜的不同点产生不同的位移，所述波像差测量系统、信号处理系统、驱动单元和投影物镜形成闭环回路，实现对投影物镜波像差的实时校正。
Description
技术领域
本发明涉及用于光刻的投影物镜波像差的校正系统及方法。
背景技术
投影物镜波像差是影响光刻机套刻精度与光刻分辨率的重要因素。随着光刻特征尺寸的不断降低，波像差对光刻成像质量的影响越来越突出。因此，光刻机投影物镜波像差的检测与校正已成为保证光刻成像质量的重要手段。
投影物镜波像差校正通常采用如下方法：首先利用曝光方法检测得到投影物镜波像差，之后根据测得的波像差计算投影物镜可动镜片的校正量进行校正，然后再次进行曝光验证投影物镜波像差的校正结果。该校正方法由于无法实时检测投影物镜波像差校正结果，因而使得校正周期过长，校正精度不高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种投影物镜波像差校正系统及方法，对投影物镜波像差进行实时校正。
本发明的波像差校正系统包括投影物镜和与投影物镜相结合的波像差校正装置，其中，投影物镜具有多个折射镜和多个反射镜，该多个反射镜中具有一个或多个变形反射镜，波像差校正装置具有波像差测量系统、信号处理系统和一个或多个驱动单元，投影物镜对位于物面处的波像差测量图形进行成像，波像差测量系统在像面处测量投影物镜的波像差，信号处理系统对波像差测量系统测得的波像差进行处理且能产生控制信号，所述一个或多个驱动单元与投影物镜中的一个或多个变形反射镜相结合并根据控制信号驱动变形反射镜的不同点产生不同的位移，所述波像差测量系统、信号处理系统、驱动单元和投影物镜形成闭环回路，实现对投影物镜波像差的实时校正。
其中，驱动单元是压电陶瓷。
其中，波像差测量系统是剪切干涉仪。
其中，位于物面的波像差测量图形是光栅。
其中，波像差测量系统是哈德曼传感器。
其中，位于物面的波像差测量图形是小孔，其大小约为物镜分辨率的8倍。
本发明的校正波像差的方法利用了前述波像差校正系统，具有如下步骤：
(a)投影物镜对位于物面处的波像差测量图形进行成像；
(b)波像差测量系统在像面处测量投影物镜的波像差，将其与所要求的波像差大小进行比较，如果满足要求则结束校正，否则对波像差进行拟合得到波前误差并发送至信号处理系统；
(c)信号处理系统对接收到的波前误差信号进行处理，将其转换为变形反射镜各点的变形误差，并根据变形误差的大小产生驱动控制信号；
(d)驱动单元根据信号处理系统发出的控制信号驱动与其结合的反射镜的不同点产生位移，使反射镜的表面形状发生改变；
(e)重复步骤(a)～(d)直至波像差大小满足要求。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、通过反射镜面形补偿物镜波前形变，使成像波前趋于理想，从而提高投影物镜的成像质量；
2、利用闭环控制回路，实时进行物镜波像差校正与验证，提高物镜波像差校正效率并缩短波像差校正周期。
3、采用高精度波像差传感器以及反射镜面形实时补偿投影物镜波前像差，提高波像差校正精度。
附图说明
通过本发明实施例并结合其附图的描述，可以进一步理解其发明的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为：
图1所示为本发明所采用的投影物镜的结构；
图2所示为根据本发明的实施例的波像差校正系统的结构；
图3所示为根据本发明的波像差校正流程；
图4所示为波像差测量系统测得的投影物镜波像差的示例；
图5所示为测得的波像差拟合得到的波前误差；
图6所示为变形反射镜的形变误差；
图7所示为根据本发明的另一个实施例的波像差校正系统的结构。
具体实施方式
下面，结合附图详细描述根据本发明的优选实施例。为了便于描述和突出显示本发明，附图中省略了现有技术中已有的相关部件，并将省略对这些公知部件的描述。
第一实施例
本发明采用的投影物镜结构如图1所示，投影物镜100由折射镜102，108与105，和反射镜103，109，107与104构成，从物面101入射的光经由折射镜102折射后由反射镜103反射至反射镜109，然后通过折射镜108到达反射镜107，再被反射镜107反射至反射镜104，然后通过折射镜105出射至像面106，其中反射镜103为变形反射镜。
本发明的投影物镜波像差校正系统的结构如图2所示，其中，除投影物镜100以外，还包括与投影物镜100相结合的波像差测量系统201、信号处理系统202和驱动单元203。其中，波像差测量系统201即波前传感器201可采用剪切干涉仪，驱动单元203可采用压电陶瓷。通过剪切干涉仪201测量得到的波前信号，经信号处理单元的处理转换为可驱动压电陶瓷的控制信号，压电陶瓷203根据控制信号驱动反射镜103的不同点产生不同的位移，从而校正投影物镜波像差，使投影物镜的成像波前趋于理想，提高投影物镜成像质量。在本实施例中，采用剪切干涉仪时，与之匹配的测量图形为光栅。
根据本发明的进行波像差校正的流程如图3所示。在物面101处放置光栅图形，光栅图形经投影物镜100成像在像面106上。剪切干涉仪201测量投影物镜波像差，并将测得的波像差与所要求的波像差进行对比，若波像差满足要求，则不必进行校正。若波像差不满足要求，则开始进行波像差校正。
采用剪切干涉仪201测量得到的一种投影物镜波像差如图4所示。
根据投影物镜波像差拟合得到投影物镜波前误差，如图5所示。将投影物镜波前误差发送给信号处理系统202，信号处理系统202将波前误差转换变形为反射镜各点的变形误差，即以投影物镜波前入射到变形反射镜的光斑中心为中心，将投影物镜波前与入射到反射镜上的波前各点对应，则变形反射镜某点的形变大小即该点对应波前误差大小(以光程表示的波前误差)，形变方向为该点对应波前误差的反方向。
图5所示的投影物镜波前误差对应的变形反射镜形变误差如图6所示。最后根据变形误差大小产生驱动控制信号。信号处理系统202发出的控制信号控制驱动单元203，驱动反射镜103的不同点产生如图6所示的位移，使反射镜103的表面形状发生改变，即，使反射镜103变形形成与图6所示的形状互补的形状，从而补充投影物镜的波前误差。
投影物镜波前像差补偿完毕后，使用波像差测量系统201再次检测投影物镜的波像差，并将测量结果与要求波像差大小进行比较，直至投影物镜的波像差满足要求后结束校正。
第二实施例
本实施例中所采用的投影物镜和波像差校正系统与第一实施例基本相同，其中的波像差测量系统201可采用哈德曼波前传感器。在本实施例中，由于采用的是哈德曼传感器，与之匹配的测量图形被选择为小孔，其大小是物镜分辨率的8倍左右。
根据本实施例的波像差校正流程如下：
在物面101处放置小孔图形，小孔经投影物镜100成像在像面106上。
哈德曼传感器201测量投影物镜波像差，并将测得的波像差与要求波像差进行对比，若波像差满足要求，则不必进行校正；若波像差不满足要求，则开始进行波像差校正。
根据投影物镜波像差拟合得到投影物镜波前误差。
将投影物镜波前误差发送给信号处理系统202，信号处理系统202将波前误差转换变形反射镜各点的变形误差，并根据变形误差大小产生驱动控制信号。
信号处理系统202发出的控制信号控制驱动单元203，驱动反射镜103不同点产生位移，使反射镜103的表面形状发生改变，从而补偿投影物镜的波前误差。
投影物镜波前像差补偿完毕后，使用波像差测量系统201再次检测投影物镜的波像差，并将测量结果与所要求的波像差大小进行比较，直至投影物镜的波像差满足要求后结束校正。
如图7所示，本发明中既可采用物镜中某一个特定的反射镜如103来作为波像差校正系统中的变形反射镜，也可以全部使用或仅使用其中几个作为波像差校正系统中的变形反射镜。
本说明书中所述的只是本发明的几种较佳具体实施例，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。
Claims (7)
1.一种波像差校正系统，该系统包括投影物镜和与投影物镜相结合的波像差校正装置，其特征在于，投影物镜具有多个折射镜和多个反射镜，该多个反射镜中具有一个或多个变形反射镜，波像差校正装置具有波像差测量系统、信号处理系统和一个或多个驱动单元，投影物镜对位于物面处的波像差测量图形进行成像，波像差测量系统在像面处测量投影物镜的波像差，信号处理系统对波像差测量系统测得的波像差进行处理且能产生控制信号，即信号处理系统将波像差转换为所述一个或多个变形反射镜上各点的形变误差，也即以投影物镜波前入射到所述一个或多个变形反射镜的光斑中心为中心，将投影物镜波前与入射到变形反射镜上的波前各点对应，所述一个或多个驱动单元与投影物镜中的一个或多个变形反射镜相结合并根据控制信号驱动变形反射镜的不同点产生不同的位移，使变形反射镜的表面形状发生改变，且位移大小为变形反射镜上的波前各点对应的以光程表示的波前误差的大小，位移方向为变形反射镜上的波前各点对应的波前误差的反方向，所述波像差测量系统、信号处理系统、驱动单元和投影物镜形成闭环回路，实现对投影物镜波像差的实时校正。
2.根据权利要求1所述的波像差校正系统，其特征在于，驱动单元是压电陶瓷。
3.根据权利要求1或2所述的波像差校正系统，其特征在于，波像差测量系统是剪切干涉仪。
4.根据权利要求3所述的波像差校正系统，其特征在于，位于物面的波像差测量图形是光栅。
5.根据权利要求1或2所述的波像差校正系统，其特征在于，波像差测量系统是哈德曼传感器。
6.根据权利要求5所述的波像差校正系统，其特征在于，位于物面的波像差测量图形是小孔，其大小约为物镜分辨率的8倍。
7.一种利用前述权利要求1-6之一的波像差校正系统校正波像差的方法，包括如下步骤：
(a)投影物镜对位于物面处的波像差测量图形进行成像；
(b)波像差测量系统在像面处测量投影物镜的波像差，将其与所要求的波像差大小进行比较，如果满足要求则结束校正，否则对波像差进行拟合得到波前误差并发送至信号处理系统；
(c)信号处理系统对接收到的波前误差信号进行处理，将其转换为变形反射镜各点的变形误差，也即以投影物镜波前入射到变形反射镜的光斑中心为中心，将投影物镜波前与入射到变形反射镜上的波前各点对应，并根据变形误差的大小产生驱动控制信号；
(d)驱动单元根据信号处理系统发出的控制信号驱动与其结合的反射镜的不同点产生位移，使反射镜的表面形状发生改变，且位移大小为变形反射镜上的波前各点对应的以光程表示的波前误差的大小，位移方向为变形反射镜上的波前各点对应的波前误差的反方向；
(e)重复步骤(a)～(d)直至波像差大小满足要求。
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