[发明专利]光刻机匹配方法

摘要

一种光刻机匹配方法，本方法以空间像关键尺寸作为描述光刻机成像性能的参数，通过遗传算法优化像素化描述的光刻机的照明光源，实现光刻间高精度匹配。本发明充分利用了自由照明系统光源自由度高的优势，提高了现有方法的匹配精度，适用于具有自由照明系统的浸没式光刻机或干式光刻机之间的匹配。

主权项

1.一种光刻机匹配方法，其特征在于该方法包括如下步骤：1)光刻机和涂胶显影机检查：对参考光刻机和待匹配光刻机的状态进行检查：包括投影物镜冷像差、照明的椭圆度、照明的部分相干因子、激光光源稳定性、杂散光水平、照明均匀性、掩模台工件台同步误差等光刻机特征信息；检查并确认参考光刻机和待匹配光刻机的参数已正确设定，如有参数与说明书规定的参数不一致，及时对这些参数进行调整，使得参考光刻机和待匹配光刻机工作正常，并处于最佳工作状态；检查涂胶显影机的工作状态、CD检测系统的工作状态以及光刻胶批次，使涂胶显影机正常工作，并处于最佳工作状态，确认光刻胶批次相同、CD检测系统工作状态正常；2)曝光验证：采用一维through‑pitch图形掩模或部分事先筛选出的量产二维图形掩模作为测试掩模，测试掩模共计M个；将参考光刻机和待匹配光刻机可调参数调整至相同值，可调参数包括光源形状、投影物镜数值孔径和投影物镜波像差；参考光刻机和待匹配光刻机依次加载测试掩模进行曝光并显影；使用CD检测系统分别测量硅片上光刻胶图形的CD；如果两台光刻机曝光产生的光刻胶图形CD之间的差异的均方差值大于目标值CDRMS或CD之间的差异的最大值大于目标值CDMAX，则需要对光刻机进行匹配；3)光刻机匹配：读取参考光刻机的状态文件，根据参考光刻机的状态文件对光刻仿真软件进行设定，计算阈值T_r下的测试掩模空间像CD值，记为其中i＝1,2,…,M；读取待匹配光刻机状态文件文件，根据待匹配光刻机状态文件设定光刻仿真软件；设定种群规模N、变异概率V_{mutation_rate}、交叉概率V_{corss_ratio}、空间像CD阈值T_r、最大迭代次数G_max和适应度阈值F_s；初始化第一代染色体将参考光刻机测量所得光源图形J_Ref(大小为N_s×N_s)编码后的染色体作为一条初始染色体，其它染色体随机生成；编码方式为实数编码，编码后的光源染色体为X＝[g1,g2,…,gs]，                       (1)其中，gi∈[0,1]是第i个光源点的强度值，S为离散光源点像素的数量总和；迭代计算待匹配光刻机的目标光源形状，迭代具体步骤为：①对第k(k＝1,2,...,G_max)代的染色体分别解码计算对应的光源图形根据光源图形采用经过待匹配光刻机状态文件设定的光刻仿真软件计算阈值T_r下的空间像的CD值，记为并按下列公式(2)计算染色体对应的适应度函数F^j,k：②计算第k代染色体中适应度最小的个体X_best，其适应度记为若或者令K＝k+1，若k＞G_max，进入步骤⑤，否则进入步骤③；③根据交叉概率Vmutation_rate在第k代染色体中选取P个需要进行交叉操作的染色体进行交叉操作，交叉操作包括如下步骤：采用选择算子对染色体进行选择，选出的染色体记为选择算子为轮盘赌算子或锦标赛算子；采用交叉算子对每对染色体进行交叉操作，交叉算子为Xchild＝Xparent1+Vrand·VRatio·(Xparent2‑Xparent1),             (3)其中，Vrand是随机数，VRatio是交叉参数；或Xchild＝Xparent2+R·(Xparent1‑Xparent2)，                (4)其中，R是交叉参数，X_parent1为适应度函数较小的个体，交叉操作后生成的染色体记为用交叉操作生成的P个染色体替代选取的P个染色体；④根据变异率V_{mutation_rate}对第k代种群的染色体进行变异操作；对第j个染色体的变异方法为：根据变异率V_{mutation_rate}在中选取随机选取Q个变异点g_i(i＝1,2,…,Q)，用随机数替换原值；完成变异操作后的染色体记为k+1代染色体，返回步骤①；⑤终止迭代，将Xbest解码后的光源形状Jbest作为待匹配光刻机的目标光源形状输出；4)曝光验证：根据求解出的待匹配光刻机的照明系统目标光源形状Jbest生成需要调整的待匹配光刻机的参数子菜单，即待匹配光刻机光源设置的名义参数；将所述的参数子菜单输入待匹配光刻机对可调参数进行调整；待匹配光刻机加载测试掩模进行曝光并显影；使用CD检测系统测量硅片上光刻胶图形的CD；如果两台光刻机曝光产生的光刻胶图形CD之间的差异的均方差值小于目标值CDRMS或CD之间的差异的最大值小于目标值CDMAX，则光刻机匹配完成，否则匹配失败，需要重新进行光学临近效应校正(OPC)或光源掩模优化(SMO)对掩模进行重新设计。