CN203882092U - 一种光刻投影物镜系统波像差测量装置 - Google Patents

Abstract

一种光刻投影物镜系统波像差测量装置，该装置主要由准分子激光器、扩束棱镜、匀光聚焦物镜系统、光纤耦合物镜、多模光纤、成像物镜、照明掩模板、准直物镜及夏克-哈特曼波前传感器组成；其中，从准分子激光器输出的狭长的矩形光斑经扩束棱镜扩束后得到方形光斑，方形光斑经过匀光聚焦物镜系统和光纤耦合物镜后被耦合入多模光纤中；由多模光纤出射的发散球面波经成像物镜后成像到照明掩模板上产生多个球面波，这些球面波经过投影物镜系统后携带其波像差信息，再经过准直物镜后成为平面波，平面波被夏克-哈特曼波前传感器的微透镜阵列分成多个子光束，这些子光束聚焦到夏克-哈特曼波前传感器的探测器上，测得投影物镜系统的波像差信息。

Description

一种光刻投影物镜系统波像差测量装置

技术领域

本实用新型涉及光学测量技术领域,特别是涉及一种光刻投影物镜系统波像差测量装置。

背景技术

21世纪是信息经济时代，发达国家国民经济增长的很大部分与集成电路有关。集成电路已成为事关一个国家国民经济、国防建设、人民生活和信息安全的基础性、战略性产业。从单个晶体管到今天的芯片，集成电路的发展是一个不断微型化、集成化的过程，这要归功于光学光刻技术的不断进步。

作为光刻机核心部件的投影物镜系统，其波像差大小直接影响着光刻成像质量和光刻机的分辨率。为了提高光刻机的分辨率，光刻机中曝光波长不断减小，投影物镜数值孔径不断提高，各种分辨率增强技术使得工艺因子不断降低。与此同时，光刻物镜也更加庞大和复杂，例如，目前国际上最先进的深紫外投影光刻物镜的光学元件数量在20片以上，这给光学设计、加工、检测及装调都带来了极大的挑战。投影物镜系统的复杂性和精密性，要求投影物镜系统在加工、集成及曝光的各个环节都必须进行波像差的检测。尤其在系统集成装调阶段，波像差检测是最终物镜系统高精度集成的重要保证。

光刻机投影物镜系统波像差检测方法主要有基于光干涉原理和基于夏克-哈特曼波前传感器两种。其中，基于光干涉原理的方法有衍射型的点衍射干涉仪(PDI)和线衍射干涉仪(LDI)，剪切型的横向剪切干涉仪(LSI)、双光栅剪切干涉仪(DLSI)、交叉光栅剪切干涉仪(CGLSI)和数字泰伯干涉仪(DTI)。基于夏克-哈特曼波前传感器的方法主要有尼康公司采用的iPot。

文献《Phase-shifting point-diffraction interferometry at193nm》(Appl.Opt.,2000,29(31):5768～5772)详细描述了采用PDI进行系统波像差检测的技术。其中，PDI是采用微孔衍射产生的球面波作为参考光，通过光栅移相实现系统波像差的测量。然而对于面向100nm节点的深紫外投影物镜系统像方数值孔径(NA)达到0.75，为了产生足够高质量的衍射参考波前，要求微孔直径很小，这将使能量透过率很低，影响测量精度。同时光栅位于会聚光束中进行移相，将给测量结果带来误差。文献《A newon-machine measurement system to measure wavefront aberration ofprojection optics with hyper-NA》(Proc.SPIE,2006,6154:615424)详细描述了采用LDI进行系统波像差检测的技术。LDI采用狭缝衍射产生的柱面波作为参考光，解决了PDI采用微孔能量透过率很低的问题，使得能量大大提高。然而，LDI只能测量某个方向的波像差信息，为了实现系统波像差的完整测量，需要在两个正交方向上进行两次测量，这样在调整狭缝和光栅的过程中，将会给测量带来误差。同样，与PDI一样，LDI所采用的光栅也将给最终测量带来误差。

剪切型干涉仪如美国专利US7352475，不需要参考波前，而是将测试波前与其自身的错位(剪切)波前发生干涉，实现系统波像差的检测。由于不需要微孔或者狭缝，因此可以获得很大的能量透过率，具有较高的精度。但是在剪切干涉仪中，光栅位于会聚光束或者发散光束中，将给测量结果带来误差。

文献《High numerical aperture Hartmann wavefront sensor withpinhole array extended source》(Proc.SPIE,2012,8550:85503M)详细描述了采用孔阵列和夏克-哈特曼波前传感器的方法进行系统波像差测量的技术。其中，通过在投影物镜系统的物面上集成按正方形方式排列的孔阵列，衍射产生NA为0.1875的衍射波前，经过投影物镜系统后，用准直物镜将发散波前转换成平面波前，最终采用夏克-哈特曼波前传感器记录系统波像差信息。然而，采用该装置，需要一个NA为0.75的准直物镜，在193nm波段，NA达到0.75的准直物镜，体积庞大，价格昂贵，同时也难于精确地标定其波像差。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于，克服现有技术存在的缺陷，提供一种新的光刻投影物镜系统波像差测量装置，所要解决的技术问题是使其通过在投影物镜系统的像面上集成微孔阵列，采用夏克-哈特曼波前传感器进行投影物镜系统波像差的测量，可以在保证高的能量透过率的同时，有效地减小准直物镜的数值孔径，从而改善准直物镜体积庞大、价格昂贵及波像差难于精确地标定的问题。

本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本实用新型提出的一种光刻投影物镜系统波像差测量装置，该装置包括：准分子激光器、扩束棱镜、匀光聚焦物镜系统、光纤耦合物镜、多模光纤、成像物镜、照明掩模板、准直物镜以及夏克-哈特曼波前传感器；其中，所述准分子激光器、所述扩束棱镜、所述匀光聚焦物镜系统及所述光纤耦合物镜依次设置于所述多模光纤的一端，从所述准分子激光器输出的狭长的矩形光斑经过所述扩束棱镜扩束后得到方形光斑，所述方形光斑经过所述匀光聚焦物镜系统和所述光纤耦合物镜后被耦合入所述多模光纤中；在所述多模光纤的另一端依次设置所述成像物镜、所述照明掩模板、所述准直物镜及所述夏克-哈特曼波前传感器，由所述多模光纤出射的发散球面波经过所述成像物镜后成像到所述照明掩模板上产生多个球面波，这些球面波经过待测投影物镜系统后携带其波像差信息，再经过所述准直物镜后成为携带波像差信息的平面波，所述平面波被所述夏克-哈特曼波前传感器的微透镜阵列分成多个子光束，这些子光束聚焦到所述夏克-哈特曼波前传感器的探测器上，测得所述待测投影物镜系统的波像差信息。

本实用新型的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的光刻投影物镜系统波像差测量装置，其中所述扩束棱镜包括：第一扩束棱镜、第二扩束棱镜和第三扩束棱镜；所述第一扩束棱镜、所述第二扩束棱镜和所述第三扩束棱镜是大小不同，材料相同，且三个顶角的角度大小分别对应一致的直角棱镜；其中每个直角棱镜的放大倍率X满足以下关系：

$X=\frac{n}{n_0}$

式中n为棱镜的折射率，n₀为棱镜所处介质的折射率；从所述准分子激光器输出的狭长的矩形光斑是依次经过所述第一扩束棱镜、所述第二扩束棱镜和所述第三扩束棱镜扩束后得到所述方形光斑；其中，所述第一扩束棱镜的第一斜面朝向所述准分子激光器，所述第一扩束棱镜的第一直角面朝向所述第二扩束棱镜的第二斜面，所述第二扩束棱镜与所述第一直角面对应的第二直角面朝向所述第三扩束棱镜的第三斜面，所述第三扩束棱镜与所述第一直角面及所述第二直角面对应的第三直角面朝向所述匀光聚焦物镜系统，其中所述第一直角面与所述第二斜面之间，及所述第二直角面与所述第三斜面之间的夹角均为锐角，使从所述准分子激光器发出的狭长的矩形光束依次从所述第一斜面、所述第二斜面和所述第三斜面倾斜入射，并依次从所述第一直角面、所述第二直角面和所述第三直角面垂直出射。

前述的光刻投影物镜系统波像差测量装置，其中扩束后的所述方形光斑经过所述匀光聚焦物镜系统后能量成为平顶的均匀分布并聚焦到所述光纤耦合物镜，经过所述光纤耦合物镜后被耦合入所述多模光纤中。

前述的光刻投影物镜系统波像差测量装置，其中所述多模光纤的长度是使通过所述多模光纤后的光束所产生的模式色散的大小大于所述光束自身的相干长度。

前述的光刻投影物镜系统波像差测量装置，其中所述照明掩模板位于所述待测投影物镜系统的像面上，所述准直物镜的前焦点位于所述待测投影物镜系统的物面与光轴的交点处，使由所述待测投影物镜系统出射的光束具有小的数值孔径NA_o，其大小为NA_o＝NA_i/M，其中M和NA_i分别为所述待测投影物镜系统的放大倍率和像方数值孔径。

前述的光刻投影物镜系统波像差测量装置，其中在所述成像物镜与所述照明掩模板之间还设有漫射体，由所述成像物镜出射的光束经过所述漫射体后发散角增大，并更加均匀地照射到所述照明掩模板上。

前述的光刻投影物镜系统波像差测量装置，其中在所述照明掩模板上设有多个圆形微孔，球面波经过这些圆形微孔衍射产生多个接近于理想的非相干球面波。

前述的光刻投影物镜系统波像差测量装置，其中所述照明掩模板上的多个所述圆形微孔是按照六角方式排列于微孔阵列区域；所述照明掩模板包括：基底、金属薄膜及增透膜，所述基底的材料为熔融石英，在所述基底的两个相对的表面上分别镀有所述金属薄膜和所述增透膜，所述金属薄膜的光学密度(OD)值大于6，所述圆形微孔是通过聚焦离子束(FIB)的方式在所述金属薄膜上刻蚀形成；其中，所述圆形微孔的直径大小d满足以下式子：

$d<1.22\frac{\mathrm{\&lambda;}}{{\mathrm{NA}}_i}$

式中λ为照明光波波长，NA_i为所述待测投影物镜系统像方的数值孔径；相邻两个所述圆形微孔之间的间距S根据照明相干因子为零的条件，由以下式子确定：

$S=1.22\frac{\mathrm{\&lambda;}}{b}L$

式中λ为照明光波波长，b为照射所述照明掩模板的光源的直径，L为所述漫射体到所述照明掩模板的距离；所述微孔阵列区域的半径R由以下式子确定：

$R\&le;\frac{\mathrm{\&lambda;}}{a}f$

式中λ为照明光波波长，a为所述夏克-哈特曼波前传感器中所述微透镜阵列的周期，f为所述准直物镜的焦距。

前述的光刻投影物镜系统波像差测量装置，其中所述照明掩模板上的多个所述圆形微孔是随机排列于微孔阵列区域；所述照明掩模板包括：基底、金属薄膜及增透膜，所述基底的材料为熔融石英，在所述基底的两个相对的表面上分别镀有所述金属薄膜和所述增透膜，所述金属薄膜的光学密度(OD)值大于6，所述圆形微孔是通过聚焦离子束(FIB)的方式在所述金属薄膜上刻蚀形成；其中，所述圆形微孔的直径大小d满足以下式子：

$d<1.22\frac{\mathrm{\&lambda;}}{{\mathrm{NA}}_i}$

式中λ为照明光波波长，NA_i为所述待测投影物镜系统像方的数值孔径；所述微孔阵列区域的半径R由以下式子确定：

$R\&le;\frac{\mathrm{\&lambda;}}{a}f$

式中λ为照明光波波长，a为所述夏克-哈特曼波前传感器中所述微透镜阵列的周期，f为所述准直物镜的焦距。

本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本实用新型一种光刻投影物镜系统波像差测量装置至少具有下列优点及有益效果：本实用新型的光刻投影物镜系统波像差测量装置，可以实现光刻投影物镜曝光光学系统集成装调过程中系统波像差的快速高精度检测。通过微孔阵列获得高质量的非相干照明光波，在保证球面波质量的同时，提高了到达夏克-哈特曼波前传感器上的能量及其能量分布的均匀性，有效提高了测量速度和精度。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1是本实用新型一种光刻投影物镜系统波像差测量装置的一较佳实施例用于投影物镜系统波像差测量的示意图。

图2是本实用新型的微孔阵列规则排布的照明掩模板的侧视示意图。

图3是本实用新型的微孔阵列规则排布的照明掩模板的俯视示意图。

图4是本实用新型的微孔阵列随机排布的照明掩模板的侧视示意图。

图5是本实用新型的微孔阵列随机排布的照明掩模板的俯视示意图。

10：准分子激光器  20：扩束棱镜

21：第一扩束棱镜  22：第二扩束棱镜

23：第三扩束棱镜  30：匀光聚焦物镜系统

40：光纤耦合物镜  50：多模光纤

60：成像物镜      67：漫射体

70：照明掩模板    71：基底

72：金属薄膜      73：圆形微孔

74：增透膜        75：微孔阵列区域

80：准直物镜      90：夏克-哈特曼波前传感器

100：投影物镜系统

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的一种光刻投影物镜系统波像差测量装置其具体实施方式、结构、方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。

本实用新型是采用夏克-哈特曼波前传感器法进行光刻机投影物镜系统波像差的检测，请参阅图1所示，是本实用新型一种光刻投影物镜系统波像差测量装置的一较佳实施例用于投影物镜系统波像差测量的示意图。本实用新型的光刻投影物镜系统波像差测量装置主要由产生照明光束的准分子激光器10，用于激光光束扩束的扩束棱镜20，对非均匀照明光束起匀光和聚焦作用的匀光聚焦物镜系统30，将照明光束耦合入多模光纤中的光纤耦合物镜40，传输和降低照明光束相干性的多模光纤50，将多模光纤出射的光束成像到照明掩模板上去的成像物镜60，产生高质量非相干球面波的照明掩模板70，将发散波前转换成平面波前的准直物镜80和用于探测波前像差信息的夏克-哈特曼波前传感器90组成。

其中，准分子激光器10、扩束棱镜20、匀光聚焦物镜系统30和光纤耦合物镜40依次设置于多模光纤50的一端，从准分子激光器10输出的狭长的矩形光斑经过扩束棱镜20扩束后得到方形光斑，方形光斑经过匀光聚焦物镜系统30和光纤耦合物镜40后被耦合入多模光纤50中。在多模光纤50的另一端依次设置成像物镜60、照明掩模板70、准直物镜80和夏克-哈特曼波前传感器90，由多模光纤50出射的发散球面波经过成像物镜60后成像到照明掩模板70上产生多个球面波，这些球面波经过待测投影物镜系统100后携带其波像差信息，再经过准直物镜80后成为携带波像差信息的平面波，平面波被夏克-哈特曼波前传感器90的微透镜阵列分成多个子光束，这些子光束聚焦到夏克-哈特曼波前传感器90的探测器上，从而测得待测投影物镜系统100的波像差信息。

如图1所示，本实用新型的扩束棱镜20包括：第一扩束棱镜21、第二扩束棱镜22和第三扩束棱镜23。其中，第一扩束棱镜21、第二扩束棱镜22和第三扩束棱镜23是大小不同，材料相同，且三个顶角的角度大小分别对应一致的直角棱镜，每个直角棱镜的放大倍率X满足以下关系：

$X=\frac{n}{n_0}$

式中n为棱镜的折射率，n₀为棱镜所处介质的折射率。从准分子激光器10输出的狭长的矩形光斑依次经过第一扩束棱镜21、第二扩束棱镜22和第三扩束棱镜23扩束后得到方形光斑。

其中，第一扩束棱镜21的第一斜面朝向准分子激光器10，第一扩束棱镜21的第一直角面朝向第二扩束棱镜22的第二斜面，第二扩束棱镜22与前述第一直角面对应的第二直角面朝向第三扩束棱镜23的第三斜面，第三扩束棱镜23与前述第一直角面及第二直角面对应的第三直角面朝向匀光聚焦物镜系统30。其中第一直角面与第二斜面之间，及第二直角面与第三斜面之间的夹角均为锐角，使从准分子激光器10发出的狭长的矩形光束依次从前述第一斜面、第二斜面和第三斜面倾斜入射，并依次从前述第一直角面、第二直角面和第三直角面垂直出射。

本实用新型扩束后的方形光斑经过匀光聚焦物镜系统30后能量成为平顶的均匀分布并聚焦到光纤耦合物镜40，经过光纤耦合物镜40后被耦合入多模光纤50中。

本实用新型的多模光纤50的长度应使通过多模光纤50后的光束所产生的模式色散的大小大于光束自身的相干长度。

本实用新型的照明掩模板70位于待测投影物镜系统100的像面上，准直物镜80的前焦点位于待测投影物镜系统100的物面与光轴的交点处，这样由待测投影物镜系统100出射的光束具有小的数值孔径NA_o，其大小为NA_o＝NA_i/M，其中M和NA_i分别为待测投影物镜系统100的放大倍率和像方数值孔径。

本实用新型在成像物镜60与照明掩模板70之间还设有用于扩大照明光束发散角和增加照明光束均匀性的漫射体67，由成像物镜60出射的光束经过漫射体67后发散角增大，并更加均匀地照射到照明掩模板70上。

本实用新型在照明掩模板70上设有多个圆形微孔73，球面波经过这些圆形微孔73衍射产生多个接近于理想的非相干球面波。

请参阅图2及图3所示，图2是本实用新型的微孔阵列规则排布的照明掩模板的侧视示意图。图3是本实用新型的微孔阵列规则排布的照明掩模板的俯视示意图。在本实用新型的一实施例中，本实用新型的照明掩模板70上的多个圆形微孔73是按照六角方式排列于微孔阵列区域75，照明掩模板70包括：基底71、金属薄膜72及增透膜74。其中，基底71的材料为熔融石英，在基底71的两个相对的表面上分别镀有金属薄膜72和增透膜74，金属薄膜72的光学密度(OD)值大于6，圆形微孔73是通过聚焦离子束(FIB)的方式在金属薄膜72上刻蚀形成。各圆形微孔73的直径大小d满足以下式子：

$d<1.22\frac{\mathrm{\&lambda;}}{{\mathrm{NA}}_i}$

式中λ为照明光波波长，NA_i为待测投影物镜系统100像方的数值孔径。相邻两个圆形微孔73之间的间距S根据照明相干因子为零的条件，由以下式子确定：

$S=1.22\frac{\mathrm{\&lambda;}}{b}L$

式中λ为照明光波波长，b为照射照明掩模板70的光源的直径，L为漫射体67到照明掩模板70的距离。微孔阵列区域75的半径R由以下式子确定：

式中λ为照明光波波长，a为夏克-哈特曼波前传感器90中微透镜阵列的周期，f为准直物镜80的焦距。

请参阅图4及图5所示，图4是本实用新型的微孔阵列随机排布的照明掩模板的侧视示意图。图5是本实用新型的微孔阵列随机排布的照明掩模板的俯视示意图。在本实用新型的另一实施例中，本实用新型照明掩模板70上的多个圆形微孔73是随机排列于微孔阵列区域75，照明掩模板70包括：基底71、金属薄膜72及增透膜74。其中，基底71的材料为熔融石英，在基底71的两个相对的表面上分别镀有金属薄膜72和增透膜74，金属薄膜72的光学密度(OD)值大于6，圆形微孔73是通过聚焦离子束(FIB)的方式在金属薄膜72上刻蚀形成。各圆形微孔73的直径大小d满足以下式子：

$d<1.22\frac{\mathrm{\&lambda;}}{{\mathrm{NA}}_i}$

式中λ为照明光波波长，NA_i为待测投影物镜系统100像方的数值孔径。微孔阵列区域75的半径R由以下式子确定：

$R\&le;\frac{\mathrm{\&lambda;}}{a}f$

式中λ为照明光波波长，a为夏克-哈特曼波前传感器90中微透镜阵列的周期，f为准直物镜80的焦距。

本实用新型，一方面，通过在待测投影物镜系统100的像面上设置(按六角方式排列或随机方式排列)微孔阵列，衍射产生数值孔径NA为0.75的非相干球面波，提高了能量透过率和能量分布的均匀性。另一方面，通过将准直物镜80设置于待测投影物镜系统100的物方，使其数值孔径NA只有0.1875，从而改善了准直物镜80体积庞大、价格昂贵及波像差难于精确地标定的问题。其中，微孔阵列采用六角方式排列，可以使得圆形微孔73的排列更加紧凑，能量透过率更高。而微孔阵列采用随机方式排列，可以进一步改善微孔衍射波前的能量均匀性和进一步减小衍射波前的相干性。

本实用新型利用上述装置测量光刻机投影物镜系统波像差的方法主要包括以下步骤：

1)、调整第一扩束棱镜21、第二扩束棱镜22和第三扩束棱镜23，使从准分子激光器10发出的狭长的矩形光束依次从第一扩束棱镜21、第二扩束棱镜22和第三扩束棱镜23的斜面倾斜入射，并依次从第一扩束棱镜21、第二扩束棱镜22和第三扩束棱镜23的直角面垂直出射，通过选择各扩束棱镜的折射率，使从第三扩束棱镜23出射的光束具有方形的能量分布，得到方形光斑。

2)、通过匀光聚焦物镜系统30使扩束后的方形光斑的能量成为平顶的均匀分布并聚焦到光纤耦合物镜40，通过调节光纤耦合物镜40将其耦合入多模光纤50中。

3)、选择恰当的多模光纤50的长度，使光束经过多模光纤50后所产生的模式色散的大小大于光束自身的相干长度。

4)、通过成像物镜60将由多模光纤50出射的发散球面波成像到照明掩模板70上，在成像物镜60和照明掩模板70之间加入漫射体67，使由成像物镜60出射的光束的发散角增大，并更加均匀地照射到照明掩模板70上。

5)、调节照明掩模板70，使其位于待测投影物镜系统100的像面上，从而使球面波经过照明掩模板70后衍射产生多个接近于理想的非相干球面波，这些球面波经过待测投影物镜系统100后携带其波像差信息；调节准直物镜80，使其前焦点位于待测投影物镜系统100的物面与光轴的交点处，从而使这些携带波像差信息的球面波经过准直物镜80后成为携带波像差信息的平面波。

6)、通过夏克-哈特曼波前传感器90记录平面波携带的波前信息，积分得到测量结果W_T。

7)、将测量结果W_T减去准直物镜80和夏克-哈特曼波前传感器90所引入的系统误差W_S，得到待测投影物镜系统100的波像差信息W＝W_T-W_S。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种光刻投影物镜系统波像差测量装置，其特征在于，该装置包括：准分子激光器(10)、扩束棱镜(20)、匀光聚焦物镜系统(30)、光纤耦合物镜(40)、多模光纤(50)、成像物镜(60)、照明掩模板(70)、准直物镜(80)以及夏克-哈特曼波前传感器(90)；

其中，所述准分子激光器(10)、所述扩束棱镜(20)、所述匀光聚焦物镜系统(30)及所述光纤耦合物镜(40)依次设置于所述多模光纤(50)的一端，从所述准分子激光器(10)输出的狭长的矩形光斑经过所述扩束棱镜(20)扩束后得到方形光斑，所述方形光斑经过所述匀光聚焦物镜系统(30)和所述光纤耦合物镜(40)后被耦合入所述多模光纤(50)中；

在所述多模光纤(50)的另一端依次设置所述成像物镜(60)、所述照明掩模板(70)、所述准直物镜(80)及所述夏克-哈特曼波前传感器(90)，由所述多模光纤(50)出射的发散球面波经过所述成像物镜(60)后成像到所述照明掩模板(70)上产生多个球面波，这些球面波经过待测投影物镜系统(100)后携带其波像差信息，再经过所述准直物镜(80)后成为携带波像差信息的平面波，所述平面波被所述夏克-哈特曼波前传感器(90)的微透镜阵列分成多个子光束，这些子光束聚焦到所述夏克-哈特曼波前传感器(90)的探测器上，测得所述待测投影物镜系统(100)的波像差信息。

2.根据权利要求1所述的光刻投影物镜系统波像差测量装置，其特征在于其中所述扩束棱镜(20)包括：第一扩束棱镜(21)、第二扩束棱镜(22)和第三扩束棱镜(23)；所述第一扩束棱镜(21)、所述第二扩束棱镜(22)和所述第三扩束棱镜(23)是大小不同，材料相同，且三个顶角的角度大小分别对应一致的直角棱镜；其中每个直角棱镜的放大倍率X满足以下关系：

$X=\frac{n}{n_0}$

式中n为棱镜的折射率，n₀为棱镜所处介质的折射率；从所述准分子激光器(10)输出的狭长的矩形光斑是依次经过所述第一扩束棱镜(21)、所述第二扩束棱镜(22)和所述第三扩束棱镜(23)扩束后得到所述方形光斑；

其中，所述第一扩束棱镜(21)的第一斜面朝向所述准分子激光器(10)，所述第一扩束棱镜(21)的第一直角面朝向所述第二扩束棱镜(22)的第二斜面，所述第二扩束棱镜(22)与所述第一直角面对应的第二直角面朝向所述第三扩束棱镜(23)的第三斜面，所述第三扩束棱镜(23)与所述第一直角面及所述第二直角面对应的第三直角面朝向所述匀光聚焦物镜系统(30)，其中所述第一直角面与所述第二斜面之间，及所述第二直角面与所述第三斜面之间的夹角均为锐角，使从所述准分子激光器(10)发出的狭长的矩形光束依次从所述第一斜面、所述第二斜面和所述第三斜面倾斜入射，并依次从所述第一直角面、所述第二直角面和所述第三直角面垂直出射。

3.根据权利要求1所述的光刻投影物镜系统波像差测量装置，其特征在于其中扩束后的所述方形光斑经过所述匀光聚焦物镜系统(30)后能量成为平顶的均匀分布并聚焦到所述光纤耦合物镜(40)，经过所述光纤耦合物镜(40)后被耦合入所述多模光纤(50)中。

4.根据权利要求1所述的光刻投影物镜系统波像差测量装置，其特征在于其中所述多模光纤(50)的长度是使通过所述多模光纤(50)后的光束所产生的模式色散的大小大于所述光束自身的相干长度。

5.根据权利要求1所述的光刻投影物镜系统波像差测量装置，其特征在于其中所述照明掩模板(70)位于所述待测投影物镜系统(100)的像面上，所述准直物镜(80)的前焦点位于所述待测投影物镜系统(100)的物面与光轴的交点处，使由所述待测投影物镜系统(100)出射的光束具有小的数值孔径NA_o，其大小为NA_o＝NA_i/M，其中M和NA_i分别为所述待测投影物镜系统(100)的放大倍率和像方数值孔径。

6.根据权利要求1所述的光刻投影物镜系统波像差测量装置，其特征在于其中在所述成像物镜(60)与所述照明掩模板(70)之间还设有漫射体(67)，由所述成像物镜(60)出射的光束经过所述漫射体(67)后发散角增大，并更加均匀地照射到所述照明掩模板(7)上。

7.根据权利要求6所述的光刻投影物镜系统波像差测量装置，其特征在于其中在所述照明掩模板(70)上设有多个圆形微孔(73)，球面波经过这些圆形微孔(73)衍射产生多个接近于理想的非相干球面波。

8.根据权利要求7所述的光刻投影物镜系统波像差测量装置，其特征在于其中所述照明掩模板(70)上的多个所述圆形微孔(73)是按照六角方式排列于微孔阵列区域(75)；所述照明掩模板(70)包括：基底(71)、金属薄膜(72)及增透膜(74)，所述基底(71)的材料为熔融石英，在所述基底(71)的两个相对的表面上分别镀有所述金属薄膜(72)和所述增透膜(74)，所述金属薄膜(72)的光学密度值大于6，所述圆形微孔(73)是通过聚焦离子束的方式在所述金属薄膜(72)上刻蚀形成；

其中，所述圆形微孔(73)的直径大小d满足以下式子：

$d<1.22\frac{\mathrm{\&lambda;}}{{\mathrm{NA}}_i}$

式中λ为照明光波波长，NA_i为所述待测投影物镜系统(100)像方的数值孔径；

相邻两个所述圆形微孔(73)之间的间距S根据照明相干因子为零的条件，由以下式子确定：

$S=1.22\frac{\mathrm{\&lambda;}}{b}L$

式中λ为照明光波波长，b为照射所述照明掩模板(70)的光源的直径，L为所述漫射体(67)到所述照明掩模板(70)的距离；

所述微孔阵列区域(75)的半径R由以下式子确定：

$R\&le;\frac{\mathrm{\&lambda;}}{a}f$

式中λ为照明光波波长，a为所述夏克-哈特曼波前传感器(90)中所述微透镜阵列的周期，f为所述准直物镜(80)的焦距。

9.根据权利要求7所述的光刻投影物镜系统波像差测量装置，其特征在于其中所述照明掩模板(70)上的多个所述圆形微孔(73)是随机排列于微孔阵列区域(75)；所述照明掩模板(70)包括：基底(71)、金属薄膜(72)及增透膜(74)，所述基底(71)的材料为熔融石英，在所述基底(71)的两个相对的表面上分别镀有所述金属薄膜(72)和所述增透膜(74)，所述金属薄膜(72)的光学密度值大于6，所述圆形微孔(73)是通过聚焦离子束的方式在所述金属薄膜(72)上刻蚀形成；

其中，所述圆形微孔(73)的直径大小d满足以下式子：

$d<1.22\frac{\mathrm{\&lambda;}}{{\mathrm{NA}}_i}$

式中λ为照明光波波长，NA_i为所述待测投影物镜系统(100)像方的数值孔径；

所述微孔阵列区域(75)的半径R由以下式子确定：

$R\&le;\frac{\mathrm{\&lambda;}}{a}f$

式中λ为照明光波波长，a为所述夏克-哈特曼波前传感器(90)中所述微透镜阵列的周期，f为所述准直物镜(80)的焦距。