[发明专利]极紫外光刻掩模多层膜相位型缺陷检测方法

摘要

一种极紫外光刻掩模多层膜相位型缺陷检测方法，包括建模和缺陷检测两阶段，在建模阶段，首先具有相同缺陷顶部形貌不同缺陷底部形貌的含多层膜相位型缺陷空白掩模的空间像。然后采用傅里叶叠层成像技术重建空间像的复振幅。最后采用卷积神经网络与多层感知器建立以空间像信息为输入，缺陷底部形貌参数为输出的缺陷检测模型。在缺陷检测阶段，首先采用原子力显微镜测量多层膜相位型缺陷表面形貌，空间像测量设备获取含缺陷空白掩模空间像，然后对含缺陷空白掩模空间像进行复振幅重建。最后采用卷积神经网络模型完成缺陷底部半高全宽检测，采用多层感知器模型完成缺陷底部高度检测。本发明可准确检测极紫外光刻掩模多层膜相位型缺陷形貌。

主权项

1.一种极紫外光刻掩模多层膜相位型缺陷检测方法，特征在于包括建模和缺陷检测两阶段，第一阶段：建模阶段，具体步骤如下：步骤1.设定训练集中含多层膜相位型缺陷空白掩模的缺陷底部形貌参数：以高斯型缺陷参数表征掩模多层膜相位型缺陷的形貌，缺陷表面半高全宽为ω_top，高度为h_top，缺陷底部半高全宽为ω_bot，高度为h_bot，选取m个缺陷底部高度h_bot在0‑50nm范围内，缺陷底部半高全宽ω_bot在0‑50nm范围内的，缺陷表面形貌参数相同，且满足‑10nm≤h_top≤10nm，0nm≤ω_top≤100nm的含多层膜相位型缺陷空白掩模；步骤2.仿真获取不同照明方向下含多层膜相位型缺陷空白掩模空间像的强度：选取n个满足相邻两点光源照明下所成空间像频谱范围之间的重叠率大于60％的点光源，利用光刻仿真软件对含多层膜相位型缺陷空白掩模进行成像仿真，分别得到照明角度为l₁，l₂...l_n时含多层膜相位型缺陷空白掩模空间像的强度I_lr1，I_lr2...I_lrn；步骤3.重建含多层膜相位型缺陷空白掩模空间像的复振幅：①设含多层膜相位型缺陷空白掩模空间像的复振幅为其中，I_h为空间像的强度，为空间像的振幅，为空间像的相位，设定I_h的初始值为1，的初始值为0，对含多层膜相位型缺陷空白掩模空间像复振幅的初始值作傅里叶变换，转化为重建空间像傅里叶谱的估计值G(f_x，f_y)；②将重建空间像傅里叶谱的估计值G(f_x，f_y)平移得到照明角度为l₁时对应的傅里叶谱的估计值用光瞳函数对进行低通滤波，然后对低通滤波后的傅里叶谱进行傅里叶逆变换产生照明角度为l₁时空间像复振幅的估计值③用照明角度为l₁时仿真得到的含缺陷空白掩模空间像的强度替代照明角度为l₁时空间像复振幅的估计值中的得到对作傅里叶变换更新并用更新后替代傅里叶谱G(f_x，f_y)中对应位置的频谱，更新G(f_x，f_y)；④对于照明角度l₂，l₃...l_n重复步骤②，③；⑤设定当两次更新之间含多层膜相位型缺陷空白掩模空间像相位的差异的最大值小于C(0.00001≤C≤0.001)时，判定迭代收敛，重复步骤②‑④直到两次更新之间的含多层膜相位型缺陷空白掩模空间像相位的差异的最大值小于C，停止迭代；⑥重复步骤①‑⑤直到得到m个具有不同缺陷底部形貌参数的含多层膜相位型缺陷空白掩模的空间像的复振幅即m个空间像的振幅和m个空间像的相位步骤4.训练以缺陷底部半高全宽ω_bot为输出的卷积神经网络：以含多层膜相位型缺陷空白掩模空间像的振幅图像与相位图像作为卷积神经网络的输入，对应的掩模多层膜相位型缺陷底部半高全宽ω_bot作为卷积神经网络的输出，采用MSE作为损失函数，使用Adam优化算法对损失函数进行优化，以步骤3中获取的m个空间像的振幅和m个空间像的相位以及对应的m个缺陷底部半高全宽ω_bot作为训练集，对训练集输入去均值，采用处理后训练集对卷积神经网络进行训练，得到训练后卷积神经网络；步骤5.训练以缺陷底部高度h_bot为输出的多层感知器：以含多层膜相位型缺陷空白掩模空间像的振幅图像中心值A_m，相位图像中心值P_m与对应的掩模多层膜相位型缺陷底部半高全宽ω_bot作为多层感知器的输入，以对应的掩模多层膜相位型缺陷底部高度h_bot作为多层感知器的输出，采用MSE作为损失函数，使用Adam优化算法对损失函数进行优化，以步骤3中获取的m个具有不同缺陷底部形貌参数的含多层膜相位型缺陷空白掩模的空间像的振幅图像的中心值A_m与相位图像的中心值P_m以及对应的m个缺陷底部半高全宽ω_bot与缺陷底部高度h_bot作为训练集，将训练集的输入归一化，采用处理后训练集对多层感知器进行训练，得到训练后多层感知器；第二阶段：缺陷检测阶段，具体步骤如下：步骤6.极紫外光刻掩模多层膜相位型缺陷检测：将待测含多层膜相位型缺陷空白掩模置于原子力显微镜式样台上作为待测样品，对样品进行扫描，通过光电二极管检测表面形貌导致的光斑位置的变化，获取待测含多层膜相位型缺陷空白掩模表面形貌，根据表面形貌选定对应的训练后卷积神经网络和训练后多层感知器，然后将待测含多层膜相位型缺陷空白掩模置于空间像测量装置掩模台上，像面的CCD图像传感器接收空间像，采用点光源照明，调整点光源的位置，使得照明方向与仿真时采用的照明方向相同，获取步骤1中所述照明角度为l₁，l₂...l_n时待测含缺陷空白掩模空间像的强度I_lr1，I_lr2...I_lrn，采用步骤2所述方式重建待测含缺陷空白掩模空间像复振幅获取空间像振幅与相位将空间像振幅图像与相位图像去均值后输入训练后卷积神经网络，输出检测的多层膜相位型缺陷底部半高全宽ω_bot，将输出的缺陷底部半高全宽ω_bot与前述振幅图像的中心值A_m，相位图像的中心值P_m归一化，然后输入训练后多层感知器，输出检测的多层膜相位型缺陷底部高度h_bot，完成极紫外光刻掩模多层膜相位型缺陷检测。