[发明专利]超大数值孔径严格矢量成像系统偏振像差的检测方法

说明书

本发明提供超大数值孔径严格矢量成像系统偏振像差的检测方法，过程为：建立严格厚掩模矢量成像新的表征理论及模型，厚掩模效应的偏振像差J_M与传统的薄掩模矢量成像模型乘积的理论形式，设计一组特定周期范围的测试掩模，在特定旋转对称(具有旋转不变性)光源照明下，利用厚掩模严格电磁场理论计算该组掩模的J_M并对其建库，根据严格厚掩模矢量成像新的表征理论建立投影物镜偏振像差严格矢量测量模型，得到偏振像差J的展开系数与空间像频谱严格解析的非线性关系，通过分析厚掩模效应的性质建立同步测量法提高J_M库的利用率和检测速度；最终得到超定测量方程组，并针采用神经网络算法对其逆向求解，实现高数值孔径成像系统偏振像差的高精度检测。

技术领域

本发明涉及超大数值孔径成像系统像差检测技术领域，尤其涉及超大数值孔径光刻成像系统偏振像差在线检测方法。

背景技术

目前超大数值孔径(NA)成像技术广泛应用于显微镜、望远镜及制备超大规模集成电路的浸没式光刻机中。随着制备工艺已走向22nm及以下节点，光刻机的NA值大多都在1.35及以上，矢量成像模型，偏振照明，光源掩模优化等分辨力增强技术被发展以提高成像质量。此时偏振像差(NA)对成像的退化作用已不可忽视，这些技术都需要引入成像系统的PA参数以优化出实际可用的结果。所以需要开发一种快速、高精度的在线检测成像系统投影物镜PA的方法，是对其进行实时控制或补偿的前提，对提高成像质量有着重要的意义。

相关专利(中国专利CN104281011A，中国专利CN108828901A)都公开过高数值孔径成像系统偏振像差(PA)的方法。这类方法都基于掩模成像法，建立PA展开系数与空间像一些测量值的线性或非线性关系，再逆推得到成像系统的PA。但该类方法目前都采用薄掩模成像模型，忽略了掩模的厚掩模效应。而目前的理论发现测试掩模的厚掩模效应会存在可观的偏振效应，导致一个额外的PA，如果不考虑，其会与成像系统的PA一同掺杂在测量结果中，降低对成像系统PA的测量精度。

发明内容

本发明提供的超大数值孔径严格矢量成像系统偏振像差的检测方法，建立严格厚掩模成像模型下的PA测量方法，剔除测量结果中掺杂的厚掩模效应导致的PA，高精度的测量出成像系统的PA的全部信息。

超大数值孔径严格矢量成像系统偏振像差的检测方法，包括如下步骤：

步骤一、在传统的薄掩模矢量成像模型中引入厚掩模效应的偏振像差J_M以表征严格厚掩模矢量成像模型；

步骤二、设计一组测试掩模，利用厚掩模严格电磁场理论计算该组掩模的偏振像差J_M并对其建库；

步骤三、根据步骤一的严格厚掩模矢量成像模型建立与其对应的成像系统偏振像差测量模型，得到成像系统的偏振像差J的展开系数与空间像频谱的严格非线性解析关系：

F{I(x，y，z))＝∫∫S(f_s，g_s)P·Sm·P^Hdf_sdg_s，其中Sm为包含了J_M信息的偏振像差灵敏度矩阵，P为偏振像差展开系数构成的矢量；I(x,y,z)为空间像，(f_s,g_s)表示有效光源面的坐标，S(f_s,g_s)为有效光源的强度分布；

步骤四、将步骤二库中各掩模的偏振像差J_M导入到步骤三的成像系统偏振像差测量模型中，建立超定测量方程组并求解，得到展开系数构成的矢量P，实现偏振像差的检测。

进一步的，所述步骤二中，建库的方法为：