[发明专利]基于多偏振照明的光刻投影物镜高阶波像差检测方法

摘要

一种基于多偏振照明的光刻投影物镜高阶波像差检测方法，本方法分为快速建模和像差提取两部分，快速建模部分首先设定投影物镜的偏振像差以及数值孔径等参数，然后分别在不同偏振照明方式下采用一元线性采样方式仿真空间像，并对仿真空间像进行主成分分析和多元线性回归分析，得到相应偏振照明方式下的主成分和回归矩阵；像差提取部分分别采集不同偏振照明方式下的实测空间像，对实测空间像进行主成分拟合得到主成分系数，联合不同偏振照明方式下得到的主成分系数和回归矩阵进行最小二乘法拟合得到实测空间像的泽尼克像差。本发明实现了光刻投影物镜泽尼克像差Z5～Z64的快速建模和高精度检测。

主权项

1.一种基于多偏振照明的光刻投影物镜高阶波像差检测方法，该方法采用的测量系统包括用于产生激光光束的光源(1)、照明系统(2)、用于承载测试掩模(3)并拥有精确定位能力的掩模台(4)、用于将掩模图形上的检测标记(5)成像到硅片上的投影物镜系统(6)、能承载硅片并具有三维扫描能力和精确定位能力的工件台(7)、安装在该工件台(7)上的空间像传感器(8)以及与空间像传感器(8)相连的数据处理计算机(9)；其特征在于，该方法包括快速建模和像差提取两个阶段；所述的快速建模阶段包括以下步骤：1)采用一元线性采样方法设定60阶泽尼克像差Z5～Z64的组合ZU,并随机设定一组偏振像差PT；2)选择光刻仿真参数：照明系统的照明方式、光源的部分相干因子、光刻机曝光波长λ和投影物镜的数值孔径NA；3)在掩模台上放置测试掩模(3)，该测试掩模上的测试标记为孤立空组合；4)设置空间像采集范围和采集点数：X方向采集范围为[-L,L]和采集点数为M，Z方向采集范围为[-F,F]和采集点数为N；5)采用IN种不同的偏振照明方式Pi，1≤i≤IN，IN是大于1的正整数，将上述步骤1)-步骤4)的参数输入计算机，采用光刻仿真软件进行仿真，得到该偏振照明方式下的仿真空间像集合AIUi；6)依次对每一种偏振照明方式Pi下的仿真空间像集合AIUi进行主成分分析，获取仿真空间像的主成分以及相应的主成分系数，公式如下:AIUi＝PCi·Vi+ETi ③其中，PCi为仿真空间像集合的主成分，Vi为对应的主成分系数，ETi为主成分分析残差；7)将所述的主成分系数Vi和所述的泽尼克像差组合ZU作为已知数据，采用最小二乘法拟合方法计算每一种偏振照明方式Pi下的线性回归矩阵RMi，公式如下：Vi＝RMi·ZU+ERi ④其中，ERi为拟合残差；所述的像差提取阶段包括以下步骤：1)对待检测的光刻机进行参数设置，各参数值与快速建模阶段相同，具体包括选择光刻仿真参数：照明系统的照明方式、光源的部分相干因子、光刻机曝光波长λ和投影物镜的数值孔径NA；在掩模台上放置测试掩模(3)，该测试掩模上的测试标记为孤立空组合；2)启动光刻机，光源发出的照明光经过照明系统调整后得到与快速建模阶段相应的照明方式，照射到掩模台上的测试掩模，利用空间像传感器测量经投影物镜汇聚的多方向测试标记对应的空间像，依次得到每一种偏振照明方式下的实测空间像，并输入所述计算机储存；3)利用计算机对每一种偏振照明方式下的实测空间像进行主成分拟合，得到实测空间像的主成分系数Vi'，联合不同偏振照明方式下得到的主成分系数Vi'和线性回归矩阵RMi，按照最小二乘法进行拟合，得到所测光刻投影物镜的泽尼克像差，公式如下：其中，E'R为反向拟合残差。