[发明专利]光刻投影物镜波像差与最佳焦面的检测方法

说明书

本发明提供一种光刻投影物镜波像差与最佳焦面的检测方法，所述方法首先测量光刻投影物镜若干视场点两个不同焦面位置的波像差，再将各视场点波像差拟合为多项式组合。通过分析拟合多项式各项系数随焦面位置变化的特性，计算出各视场点的最佳焦点位置。最后，将各个视场点最佳焦点位置平均得到光刻投影物镜最佳焦面位置，然后由最佳焦面与实测焦面位置之间的偏移量计算得到最佳焦面处各视场点的波像差。本发明能够通过测量各视场点两个不同焦面位置的波像差实现光刻投影物镜最佳焦面的检测，并得到最佳焦面处各视场点的波像差，具有容易实现、高效率和高精度的特点。

技术领域

本发明属于光刻的技术领域，具体涉及光刻投影物镜波像差与最佳焦面的检测方法。

背景技术

集成电路产业的繁荣与光刻技术的飞速发展密切相关，越来越高的集成度要求制造加工水平的不断提升。光刻机作为集成电路生产过程中的关键设备，将掩膜板上的电路结构缩印到硅片面上，其成像质量直接决定了单个器件的物理尺寸。因此，在光刻投影镜头系统集成后，需要在最佳成像焦面上对其波像差进行检测，以评价该镜头的成像水平。

光刻投影物镜最佳成像焦面的检测，一类方法通过对特殊掩膜图像在不同成像位置曝光，根据曝光线条清晰度进行判断，该方法比较复杂，耗时比较长，实时性较差。专利CN102455247A中所述方法，使用成像器件替代曝光，通过图像处理，找到成像最清晰的平面，作为最佳焦面，但是不能对波像差进行检测。专利CN103744269A中所述方法，能够同时检测最佳焦面与波像差，但是仍然需要在多个焦面位置迭代。专利CN101799640A提出了一种方法，只需要在各视场点三个不同焦面上测量波像差，就能够计算出最佳焦面，并在最佳焦面上对波像差进行检测，两者不能同时进行。

发明内容

本发明的目的是提供一种光刻投影物镜波像差与最佳焦面的检测方法，通过测量光刻投影物镜若干视场点两个不同焦面位置的波像差，计算出最佳焦面位置及最佳焦面处的波像差。

本发明的技术解决方案如下：

一种光刻投影物镜波像差与最佳焦面的检测方法，该方法测量若干视场点两个不同焦面位置的波像差，利用多项式组合拟合波像差，计算各视场点最佳焦点，从而得到光刻投影物镜最佳焦面及最佳焦面处的波像差，具体检测步骤如下：

步骤S1：在光刻投影物镜的物方视场选取N个视场点；

步骤S2：移动波像差检测仪，找到视场i的像点；

步骤S3：在焦面F_i位置测量像点波像差W_i，拟合为M项多项式(Z₁,Z₂,…,Z_M)组合，其多项式系数为(C_1i,C_2i,…,C_Mi)；在焦面F_i′位置测量像点波像差W_i′，拟合为M项多项式(Z₁,Z₂,…,Z_M)组合，其多项式系数为(C′_1i,C′_2i,…,C′_Mi)。

步骤S4：像方空间引入一定量的焦面变化△F，带来的出瞳面上的波像差W_defocus可以表示为：

其中，NA和ρ分别为光刻投影物镜的数值孔径与出瞳上的归一化半径。

当△F＝1时，波像差用M项多项式Z_n表达，有：

则焦面变化引入波像差W_defocus可以表示为：