基于多偏振照明的光刻投影物镜高阶波像差检测方法技术

一种基于多偏振照明的光刻投影物镜高阶波像差检测方法，本方法分为快速建模和像差提取两部分，快速建模部分首先设定投影物镜的偏振像差以及数值孔径等参数，然后分别在不同偏振照明方式下采用一元线性采样方式仿真空间像，并对仿真空间像进行主成分分析和多元线性回归分析，得到相应偏振照明方式下的主成分和回归矩阵；像差提取部分分别采集不同偏振照明方式下的实测空间像，对实测空间像进行主成分拟合得到主成分系数，联合不同偏振照明方式下得到的主成分系数和回归矩阵进行最小二乘法拟合得到实测空间像的泽尼克像差。本发明专利技术实现了光刻投影物镜泽尼克像差Z5～Z64的快速建模和高精度检测。

High order wavefront aberration detection method for lithography projection lens based on multi polarization illumination

A high order wavefront aberration detection method for photolithography projection lens based on multi polarization lighting. This method is divided into two parts: rapid modeling and aberration extraction. The fast modeling part first sets the polarization aberration and numerical aperture of the projection lens, and then uses one element linear sampling method to simulate the different polarization illumination formula. The main component and regression matrix under the corresponding polarization illumination are obtained by the principal component analysis and multiple linear regression analysis of the simulation space image. The aberration extraction part collects the measured spatial images of different polarization lighting modes, and the principal component coefficients are obtained by the principal component fitting of the measured space images. The Zernike aberration of the measured spatial image is fitted by least squares fitting with the principal component coefficient and regression matrix obtained by polarized illumination. The invention realizes fast modeling and high precision detection of Zernike aberration Z5 to Z64 of lithography projection objective.

【技术实现步骤摘要】
基于多偏振照明的光刻投影物镜高阶波像差检测方法
本专利技术涉及光刻投影物镜，特别是一种基于多偏振照明的光刻投影物镜高阶波像差检测方法。
技术介绍
光刻机是极大规模集成电路制造的关键设备之一。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之一。随着光刻技术从干式发展至浸没式，高阶波像差(主要为Z38～Z64)的影响逐渐变得不可忽略，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高阶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。2016年，诸波尔等人提出了一种光刻投影物镜高阶波像差检测标记和检测方法(参见在先技术1，诸波尔，李思坤，王向朝，闫观勇，沈丽娜，张恒，孟泽江，“光刻投影物镜高阶波像差检测标记和检测方法”，专利申请号：201610029787.3，公开号:105629677A)。该方法采用Box-BehnkenDesi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多偏振照明的光刻投影物镜高阶波像差检测方法，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个阶段；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60阶泽尼克像差Z5～Z64的组合ZU,并随机设定一组偏振像差PT；2)选择光刻仿真参数：照明...

【技术特征摘要】
1.一种基于多偏振照明的光刻投影物镜高阶波像差检测方法，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个阶段；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60阶泽尼克像差Z5～Z64的组合ZU,并随机设定一组偏振像差PT；2)选择光刻仿真参数：照明系统的照明方式、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)采用IN种不同的偏振照明方式Pi，1≤i≤IN，IN是大于1的正整数，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，得到该偏振照明方式下的仿真空间像集合AIUi；6)依次对每一种偏振照明方式Pi下的仿真空间像集合AIUi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:AIUi＝PCi·Vi+ETi③其中，PCi为仿真空间像集合的主成分，Vi为对应的主成分系数，ETi为主成分分析残差；7)将所述的主成分系数Vi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每一种偏振照明方式Pi下的线性回归矩阵RMi，公式如下：Vi＝RMi·ZU+ERi④其中，ERi为拟合残差；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，各参数值与快速建模阶段相同，具体包括选择光刻仿真参数：照明系统的照明方式、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；在掩模台上放置测试掩模(3)，该测试掩模上的测试标记为...

【专利技术属性】
技术研发人员：诸波尔，李思坤，王向朝，张恒，孟泽江，步扬，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31