一种基于二阶像差模型的投影物镜波像差检测方法，该方法利用主成分分析和多元线性回归分析的方法，建立了空间像光强分布与泽尼克系数之间的二阶关系模型，并利用非线性最小二乘法，优化算得表征投影物镜成像质量的波像差值。与基于空间像主成分分析的线性关系模型（AMAI-PCA）相比，本发明专利技术拓展了测量像差的幅值范围，当波像差幅值相等时，本发明专利技术拥有更高的测量精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光刻机，尤其是一种基于ニ阶像差模型的光刻机投影物镜波像差检测方法。
技术介绍
光刻机是制造极大規模集成电路最重要的设备。光刻机的投影物镜是光刻机最重要的系统之一，它的性能直接决定光刻机的成像 质量。当投影物镜有波像差存在吋，将造成光刻成像质量的恶化和エ艺窗ロ的减小，特别是随着光刻的特征尺寸不断减小，投影物镜波像差对光刻成像质量的影响越来越突出。国际上，通常使用一组正交的37阶泽尼克多项式表征波像差，这37阶泽尼克多项式可以按奇偶分为两类。其中，以Z7、Z14为代表的奇像差会引起空间像的成像位置偏移，并导致空间像对称位置的特征尺寸⑶(CriticalDimensions)不对称等形状改变；以Z5、Z9为代表的偶像差则会引起空间像的焦面偏移，并导致空间像离轴位置的CD不均衡等形状改变。所以，研发快速，高精度的投影物镜波像差检测技术具有重要的意义。基于空间像主成分分析的波像差检测技术是ー种新近提出的投影物镜波像差现场检测技木。该技术具有检测速度快，求解精度高的特点(參见在先技木，LifengDuan, Xiangzhao Wang, Anatoly Bourov, Bo Peng and Peng Bu, “In situ aberrationmeasurement technique based on principal component analysis oi aerialimage,，，Optics Express. Vol. 19, No. 19，18080-18090(2011))。在先技术是ー种基于物理仿真和统计分析的波像差检测技木。它利用物理仿真产生大量训练用空间像，然后对训练空间像进行主成分分析，并建立主成分系数与泽尼克系数之间的回归分析矩阵，从而实现空间像与泽尼克系数之间的线性关系模型，测量时，使用建立好的模型对实测空间像进行拟合即可提取出投影物镜的波像差。理论上，在先技术可以建立空间像与Z5 Z37共33阶泽尼克系数之间的线性关系。但在实际中，由于像差之间的相关性，建立33阶模型会将线性模型的线性工作区间压缩得非常小。使用线性模型对大范围的波像差进行测量时，測量精度很低。所以，建立空间像与泽尼克系数之间的ニ阶关系模型对于提高測量精度和拓展测量像差的幅值范围都具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于ニ阶像差模型的光刻机投影物镜波像差检测方法，具体地说就是通过建立空间像光强分布与泽尼克系数之间的ニ阶关系測量波像差，并拓展泽尼克系数的測量范围，提高泽尼克系数的測量精度。本专利技术的技术解决方案如下—种基于ニ阶像差模型的光刻机投影物镜波像差检测方法，该方法利用的系统包括产生照明光束的照明光源；能调整照明光源发出光束的束腰尺寸，光强分布，部分相干因子和照明方式的照明系统；能承载测试掩模并拥有精确步进和定位能力的掩模台；能将测试掩模上的检测标记按照一定比例缩放成像的投影物镜；能精确步进和定位的エ件台；安装在エ件台上的用于采集检测标记所成空间像的图像传感装置；与所述图像传感装置相连的用于光刻机控制，数据采集和处理的计算机；其特征在于该方法所述的检测标记是孤立线、孤立空、或中线宽于边线的3线或5线，并包含0° ,90°两个方向；该方法包括如下步骤①建立仿真空间像训练库SAIB 首先，按照Box_Behnken design的采样方式，以下简称BBdesign,要求姆个设计变量只有0，± I三种可能取值，每个采样组 合，只有两个设计变量不为0，设计泽尼克系数训练库ZB =ZB=A BBdesign(ZN)，ZN=3, 4，…，33，其中，A是泽尼克系数的变化范围，在0至0. 2范围内取值，単位是\，A表示照明光源的波长；ZN表示泽尼克系数训练库模型选用的泽尼克系数的个数，因为BBdesign理论上可以设计变量个数要求大于等于3，而本方法可以求解Z5至Z37共33项泽尼克系数，所以ZN的取值是3到33的整数；所述的ZB是ー个N行ZN列的矩阵，N是ー个与ZN相关的量，ZB的每一行表示一组训练用的泽尼克系数；然后，将ZB逐行输入光刻仿真软件PR0LITH的光瞳函数中，再设定PR0LITH的各项參数，包括照明光源的波长、照明方式及部分相干因子、投影物镜的数值孔径、空间像的米样范围、米样点数；将0°检测标记仿真成像在F-X平面,得到空间像<37〗，其中，上标0表示0°方向检测标记，下标j表示ZB的第j行，也即第j幅空间像，同法，将90°方向检测标记仿真成像在F-Y平面，得到空间像;最后，将所有空间像按照下式排列组和成仿真空间像训练库SAIB ~ OOOO ~_ 篇ニ^::: 5②建立仿真空间像训练库SAIB与ニ阶泽尼克系数训练库QZB之间的线性关系模型，也就是仿真空间像训练库SAIB与泽尼克系数训练库ZB之间的ニ阶关系模型该模型包含主成分矩阵PCM和ニ阶泽尼克回归矩阵QZRM ；首先，根据主成分分析方法的原理，，将空间像这种多像素点的变量集合转化为一组正交矢量来表示，以下简称princomp,对仿真空间像训练库SAIB进行主成分分析 =prinCOmp (SAIB)，得到SAIB的主成分系数PCC和主成分矩阵PCM，它们之间的关系是SAIB=PCM PCC ；其中，PCCM是由N个主成分P。按照下式组成的矩阵，PCj是列向量PCM= Lpc1 pc2…pc;... pcN],然后，根据ZB构造ニ阶泽尼克系数训练库QZB，QZB的结构包括常数项，泽尼克系数的线性项，泽尼克系数的ニ阶项，其中二阶项包括交叉项和平方项QZB = ,其中，One是N维列向量，元素均为1，ZB2表示ZB的ニ阶项，其具体构造算法是ZB2= ，其中，ZB1表示ZB的第一列，ZB2表示ZB的第二列，以此类推；再按照下列各式，对PCC进行多元线性回归分析运算，以下简称regress，建立从主成分系数PCC到ニ阶泽尼克系数训练库QZB的ニ阶泽尼克回归矩阵QZRM:权利要求1. 一种基于二阶像差模型的光刻机投影物镜波像差检测方法，该方法利用的系统包括产生照明光束的照明光源(I);能调整照明光源(I)发出光束的束腰尺寸，光强分布，部分相干因子和照明方式的照明系统(2);能承载测试掩模(3)并拥有精确步进和定位能力的掩模台(4);能将测试掩模(3)上的检测标记(5)按照一定比例缩放成像的投影物镜(6);能精确步进和定位的工件台(7);安装在工件台(7)上的用于采集检测标记(5)所成空间像的图像传感装置(8);与所述图像传感装置相连的用于光刻机控制，数据采集和处理的计算机(9);其特征在于 所述的检测标记(5)是孤立线、孤立空、或中线宽于边线的3线或5线检测标记，包含0°和90°两个方向的检测标记；该方法包括如下步骤 ①建立仿真空间像训练库SAIB 首先，按照Box_Behnken design的采样方式，以下简称BBdesign,要求每个设计变量只有0，± I三种可能取值，每个采样组合，只有两个设计变量不为0，设计泽尼克系数训练库ZB =ZB=A · BBdesign (ZN)，ZN=3, 4，…，33，其中，A是泽尼克系数的变化范围，在O至O. 2范围内取值，单位是λ，λ表示照明光源的波长；ZN本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于二阶像差模型的光刻机投影物镜波像差检测方法，该方法利用的系统包括：产生照明光束的照明光源（1）；能调整照明光源（1）发出光束的束腰尺寸，光强分布，部分相干因子和照明方式的照明系统（2）；能承载测试掩模（3）并拥有精确步进和定位能力的掩模台（4）；能将测试掩模（3）上的检测标记（5）按照一定比例缩放成像的投影物镜（6）；能精确步进和定位的工件台（7）；安装在工件台（7）上的用于采集检测标记（5）所成空间像的图像传感装置（8）；与所述图像传感装置相连的用于光刻机控制，数据采集和处理的计算机（9）；其特征在于：所述的检测标记（5）是孤立线、孤立空、或中线宽于边线的3线或5线检测标记，包含0°和90°两个方向的检测标记；该方法包括如下步骤：①建立仿真空间像训练库SAIB：首先，按照Box_Behnken？design的采样方式，以下简称BBdesign，要求每个设计变量只有0，±1三种可能取值，每个采样组合，只有两个设计变量不为0，设计泽尼克系数训练库ZB：ZB=A·BBdesign(ZN),ZN=3,4,…,33，其中，A是泽尼克系数的变化范围，在0至0.2范围内取值，单位是λ，λ表示照明光源的波长；ZN表示泽尼克系数训练库模型选用的泽尼克系数的个数，因为BBdesign理论上可以设计变量个数要求大于等于3，而本方法可以求解Z5至Z37共33项泽尼克系数，所以ZN的取值是3到33的整数；所述的ZB是一个N行ZN列的矩阵，N是一个与ZN相关的量，ZB的每一行表示一组训练用的泽尼克系数；然后，将ZB逐行输入光刻仿真软件PROLITH的光瞳函数中，再设定PROLITH的各项参数，包括照明光源的波长、照明方式及部分相干因子、投影物镜的数值孔径、空间像的采样范围、采样点数；将0°检测标记仿真成像在F？X平面，得到空间像其中，上标0表示0°方向检测标记，下标j表示ZB的第j行，也即第j幅空间像，同法，将90°方向检测标记仿真成像在F？Y平面，得到空间像最后，将所有空间像按照下式排列组和成仿真空间像训练库SAIB：SAIB=ai10ai20···aij0···aiN0ai190ai290···aij90···aiN90;②建立仿真空间像训练库SAIB与二阶泽尼克系数训练库QZB之间的线性关系模型，也就是仿真空间像训练库SAIB与泽尼克系数训练库ZB之间的二阶关系模型：该模型包含主成分矩阵PCM和二阶泽尼克回归矩阵QZRM；首先，根据主成分分析方法的原理，将空间像这种多像素点的变量集合转化为一组正交矢量来表示，以下简称princomp，对仿真空间像训练库SAIB进行主成分分析：[PCC，PCCM]=princomp(SAIB)，得到SAIB的主成分系数PCC和主成分矩阵PCM，它们之间的关系是：SAIB=PCM·PCC；其中，PCM是由N个主成分pcj按照下式组成的矩阵，pcj是列向量：PCM=[pc1？pc2…pcj…pcN]，然后，根据ZB构造二阶泽尼克系数训练库QZB，QZB的结构包括常数项，泽尼克系数的线性项，泽尼克系数的二阶项，其中二阶项包括交叉项和平方项：QZB＝[One，ZB，ZB2]，其中，One是N维列向量，元素均为1，ZB2表示ZB的二阶项，其具体构造算法是：ZB2=[ZB1×ZB2？ZB1×ZB3…ZB2×ZB3…ZBZN？1×ZBZN？ZB1×ZB1？ZB2×ZB2…ZBZN×ZBZN]，其中，ZB1表示ZB的第一列，ZB2表示ZB的第二列，以此类推；再按照下列各式，对PCC进行多元线性回归分析运算，以下简称regress，建立从主成分系数PCC到二阶泽尼克系数训练库QZB的二阶泽尼克回归矩阵QZRM:[rmj,Rj2]=regress(PCCj,QZBj),j=1,2,…,N，QZRM=rm1rm2···rmj···rmN,其中，N是仿真空间像训练库SAIB中空间像的个数，PCCj表示第j幅空间像的主成分系数，QZBj表示第j幅空间像的二阶泽尼克系数组合，是QZB的第j行，rmj是行向量，表示从PCCj到QZBj的回归系数向量，所有N个回归系数向量就组成二阶泽尼克回...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨济硕，王向朝，闫观勇，徐东波，
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：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。