[发明专利]光刻物镜奇像差原位检测方法

权利要求书

1.一种光刻机投影物镜奇像差原位检测方法，该方法使用的系统包括产生照明光束的光源、调整光源发出的光束的照明方式和部分相干因子并使光束均匀照明的照明系统、搭载掩模并利用定位装置实现精确定位的掩模台、包含检测标记的掩模、能将掩模图形成像且数值孔径可调的投影物镜、搭载硅片并利用定位装置实现精确定位的工件台、安装在工件台上的记录所述掩模成像的光强分布的像传感装置、数据处理装置；特征在于，该方法包括以下步骤： 

①利用光刻仿真软件标定检测标记空间像X方向最佳测量位置x_B的像差灵敏度矩阵和Y方向最佳测量位置y_B的像差灵敏度矩阵

②测量投影物镜奇像差引起的标记空间像在X方向最佳测量位置x_B处的光强差值和Y方向最佳测量位置y_B处的光强差值

依次设置光刻机照明方式为选定的1□N_S种照明方式，测量X方向标记空间像在的±x_B处的光强，将测量结果输入数据处理装置，得到不同照明条件下X方向奇像差引入的±x_B处的光强差值： 

上述测量过程同样用于Y方向标记，得到不同照明条件下Y方向奇像差引入的±y_B处的光强差值： 

③计算光刻机投影物镜的奇像差： 

根据步骤①中得到的最佳灵敏度矩阵和和步骤②中得到的光强差值 和利用最小二乘法和下列公式，计算得到投影物镜X和Y方向的奇像差： 

2.根据权利要求1所述的光刻机投影物镜奇像差原位检测方法，其特征在于所述的标记空间像的最佳测量位置(x_B和y_B)和最佳灵敏度矩阵（和）的标定过程包含如下步骤: 

①计算掩模标记空间像在X方向不同位置xi处的奇像差灵敏度矩阵和Y方向不同位置y_i处的奇像差灵敏度矩阵

以X方向彗差Z7在固定位置x₀处的像差灵敏度系数为例：在光刻仿真软件中依次设置选定的1□N_S种照明方式；每种照明条件下，设定Z7的大小为一个确定值，而其它的像差均为零；利用光刻仿真软件计算得到在上述照明条件和像差系数设置下的X方向标记的空间像，进而计算空间像±x₀处的光强差值根据公式： 

确定不同照明条件下的Z₇像差灵敏度系数； 

通过相同方法并分别依据下列各式确定其它X方向奇像差 在x₀处的灵敏度系数和Y方向奇像差(Z₈,Z₁₁,Z₁₅,Z₂₀,Z₂₄,Z₂₇Z₃₁,Z₃₅)在y₀处的灵敏度系数： 

…… 

将以上各灵敏度系数构成X和Y方向上相对于固定位置x₀和y₀的灵敏度矩阵： 

利用上述标记空间像，计算其±x_i处的光强差值与计算灵敏度矩阵和的方法相同，得到不同位置x_i和y_i处的像差灵敏度矩阵： 

②仿真得到投影物镜奇像差引起的标记空间像在X方向不同对称位置±x_i处的光强差值和Y方向不同对称位置±y_i处的光强差值

设置投影物镜的像差系数为一组任意随机数组合

其中，分别用于X、Y方向掩模标记，各个像差项z'_i为任意像差范围内的随机数；以X方向掩模标记为例：采用①中相同的照明条件，仿真得到Ns幅像差存在时的标记空间像，进而通过数据处理获得标记空间像X方向不同对称位置±x_i处 的光强差值： 

对Y方向掩模标记进行上述相同过程，得到标记空间像Y方向不同对称位置±y_i处的光强差值： 

③利用最小二乘法和下列公式，计算得到投影物镜相对于X方向不同位置x_i和Y方向不同位置y_i处的奇像差： 

④将步骤③中得到的X方向奇像差和仿真时输入的进行比较，分别计算其中各个像差项的测量误差，得到x_i处的X方向奇像差的测量误差

同理，将和进行比较，得到yi处的Y方向奇像差的测量误差

⑤重复②～④，分别得到N组测量误差和分别计算中各个误差项E_Zi-xi的RMS作为其对应像差项Z_i的测量精度取所有像差项测量精度中的最大值作为位置xi处的X方向像差测量精度RMS_X-xi；同理，利用计算位置yi处的Y方向像差测量精度RMS_Y-yi； 

⑥比较X方向所有位置处的测量精度，精度最高处对应的位置就是最佳测量位置x_B，与该处对应的像差灵敏度矩阵即为最佳灵敏度矩阵同理得到Y方向的最佳测量位置y_B和最佳灵敏度矩阵。