[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

说明书

技术领域

本发明涉及光刻投影物镜，特别是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。

背景技术

光刻机是极大规模集成电路制造的核心设备之一。投影物镜是光刻机最重要的 分系统之一。投影物镜的波像差是影响光刻机套刻精度和成像分辨率的主要因素。 随着光刻技术从干式发展至浸没式，光刻机投影物镜的像差容限变得越来越严苛， 对波像差检测的速度和精度要求也越来越高。为了满足光刻机套刻精度和成像分辨 率等要求，研发一种快速、高精度的大数值孔径光刻投影物镜波像差检测技术意义 重大。

基于空间像测量的光刻投影物镜波像差检测技术是常见的一类技术，具有检测 速度快、成本低，能实时检测光刻投影物镜波像差的优点。2015年，诸波尔等人提 出了一种大数值孔径光刻机投影物镜波像差检测方法(参见在先技术1，诸波尔，李 思坤，王向朝，闫观勇，沈丽娜，王磊，“一种大数值孔径光刻机投影物镜波像差 检测方法”，专利申请号：201510166998.7，公开号：104777718A)。该方法采用 Box-BehnkenDesign统计抽样方法，使用偏振光照明和矢量成像模型，建立了与大 数值孔径光刻机相匹配的检测模型，实现了33阶泽尼克像差的测量(Z₅～Z₃₇)，但 建立检测模型所需时间较长,不利于快速检测光刻投影物镜波像差。

发明内容

本发明的目的在于提供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，能够快速、高精度地检测大数值孔径光刻投影物镜的波像差。

本发明的技术解决方案如下：

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、照明系统、用于承载测试掩模并拥有精确 定位能力的掩模台、用于将掩模图形上的检测标记成像到硅片上的投影物镜系统、 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、安装在该工件台上的空 间像传感器以及与空间像传感器相连的数据处理计算机。

所述的光源可以是传统照明、环形照明、二极照明、四极照明和自由照明光源， 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°，135°。

该方法包括快速建模和像差提取两阶段。

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 定一组大数值孔径光刻机投影物镜的偏振像差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及其部分相干因子，照明方式为偏 振照明，照明光的偏振态可以是完全偏振，部分偏振和完全非偏振，光刻机曝光波 长λ，投影物镜的数值孔径NA，设定NA的取值范围为NA≥0.93；

3)在掩模台上放置测试掩模，该测试掩模上的测试标记为孤立空组合；

4)空间像采集范围：X方向采集范围为[-L,L]，设定L的取值范围为300nm≤L≤3000nm，Z方向采集范围为[-F,F]，设定F的取值范围为空间像采集点数：X方向采集点数为M，设定M的取值范围为M≥20，Z方向采集点数为N，设定N的取值范围为N≥13；将上述参数和泽尼克像差组合ZU输入计算机，使用公式②所示的矢量成像公式，采用光刻仿真软件进行仿真，得到仿真空间像集合AIU。