[发明专利]基于快速建模的大数值孔径光刻投影物镜波像差检测方法

权利要求书

1.一种基于快速建模的大数值孔径光刻投影物镜波像差检测方法，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33阶泽尼克像差Z₅～Z₃₇的组合ZU,并随机设 定一组偏振像差PT，33×67的采样矩阵D公式如下：

2)选择光刻仿真参数：照明系统的照明方式，即偏振照明、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)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， 得到仿真空间像集合AIU；

6)对仿真空间像集合AIU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:

AIU＝PC·V④

其中，PC为仿真空间像集合的主成分，V为对应的主成分系数；

7)将所述的主成分系数V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线性回归矩阵RM，公式如下：

V＝ZU·RM⑤

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，参数与建模阶段相同；

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，得到实测空间像，并输入所述计算机储存；

3)利用计算机对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， 然后与所述的线性回归矩阵RM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。

2.根据权利要求1所述的基于快速建模的大数值孔径光刻投影物镜波像差检测 方法，其特征在于，所述的光源是传统照明、环形照明、二极照明、四极照明或自 由照明光源，传统照明光源的部分相干因子为σ；环形照明光源的部分相干因子为 [σ_out,σ_in]，σ_out表示外部相干因子，σ_in表示内部相干因子；二极照明的部分相干因 子为[σ_out,σ_in]，σ_out表示外部相干因子，σ_in表示内部相干因子，极张角为θ；四极 照明的部分相干因子为[σ_out,σ_in]，σ_out表示外部相干因子，σ_in表示内部相干因子， 极张角为θ；

所述的照明系统用于调整所述光源产生的照明光场的光强分布及偏振状态；

所述的检测标记由6个具有不同方向取向的孤立空组成，6个不同的方向取向 分别为0°，30°，45°，90°，120°和135°。

3.根据权利要求1所述的基于快速建模的大数值孔径光刻投影物镜波像差检测 方法，其特征在于，所述的偏振照明的偏振态是完全偏振、部分偏振或完全非偏振。

4.根据权利要求1所述的基于快速建模的大数值孔径光刻投影物镜波像差检测 方法，其特征在于，所述的X方向采集范围L的取值范围为300nm≤L≤3000nm；Z 方向采集范围F的取值范围为2000nm≤F≤6000nm；X方向采集点数M的取值范围 为M≥20，Z方向采集点数N的取值范围为N≥13。

5.根据权利要求1所述的基于快速建模的大数值孔径光刻投影物镜波像差检测 方法，其特征在于，所述的投影物镜的数值孔径NA≥0.93。