一种光刻机投影物镜偏振像差原位检测方法，所述检测方法使用的检测系统包括光源、照明系统、掩模台、包含检测标记的掩模、投影物镜、工件台、像传感器、用于掩模台与工件台的定位系统、数据处理系统及反馈控制系统。所述的检测方法采用偏振照明方式并选取大的投影物镜数值孔径进行检测，然后利用像传感器测量所述检测标记的成像位置偏移量与最佳焦面偏移量，再根据标定的偏振像差灵敏度系数计算所述投影物镜的偏振像差。本发明专利技术具有检测系统结构简单，偏振像差测量时间短，测量范围大的特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光刻机，尤其涉及一种。
技术介绍
光刻技术是促进半导体集成电路微细化和高集成度化的核心技术，它影响着极大规模集成电路制造工艺所能实现的技术节点。步进扫描投影光刻机是用于光刻工艺的重要设备，其中投影物镜光学系统是光刻机的重要分系统之一。在大数值孔径投影物镜与偏振光照明条件下，投影物镜偏振像差对光刻成像质量的影响不可忽略。光刻机投影物镜偏振像差对交替型相移掩模光栅图形成像质量的典型影响有图形特征尺寸误差、成像位置偏移与最佳焦面偏移等，严重影响光刻分辨率与套刻精度。快速、有效的偏振像差检测方法是减小和控制偏振像差不利影响的前提条件，对提高光刻成像质量具有重要意义。SPIN-BLP技术是Canon公司开发的一种光刻机投影物镜偏振像差检测方法。参见在先技术 l，Yoshihiro Shiode,Takeaki Ebiahara,“Study of polarization aberrationmeasurement using SPIN method，，，Proc.SPIE，6154，615431，(2006)。SPIN-BLP 技术结合了用于光刻机投影物镜标量像差检测的SPIN技术与BLP (Birefringence measurementby Linear Polarization of light)测量原理。其中SPIN技术参见在先技术2, TsuneoKanda, Yoshihiro Shiode, Ken-1chiro Shinoda, “0.85NAArF exposure system andperformance, proc.SPIE, 5040，789-800 (2003)。SPIN技术的像差检测原理是光学系统的像差使得光束聚焦位置偏离理想位置，通过测量位置偏移量可以检测投影物镜像差。利用SPIN技术测量时需要在照明光源和掩模之间插入一块扩散板以获得部分相干因子为I的均匀照明。此外还需要特殊的SPIN检测掩模，掩模上层为对应视场的小孔，下层为抑制高频衍射的Yamato光栅标记。通过检测Yamato光栅标记的成像位置偏移量，确定通过光瞳上每一点的主光线的斜率从而计算出波像差的分布。BLP原理是指调整线偏振照明光偏振角度并利用SPIN技术测量相应的相位误差，根据偏振角度与相位误差的关系计算得到每个光瞳坐标处的相位延迟与快轴方向。利用在先技术1、2检测投影物镜偏振像差时，需要增加检测用的扩散板，并且使用特殊的光栅检测标记，检测系统结构相对复杂。为了得到整个光瞳上的相位误差，除了改变偏振角度外还需要移动检测掩模重复测量，测量时间较长。此外测量误差随着偏振像差中相位延迟的增大而增大，因此在先技术I的偏振像差测量范围受到一定限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，本专利技术以交替型相移掩模光栅图形为检测标记，通过测量大数值孔径投影物镜与偏振光照明条件下该检测标记空间像的成像位置偏移量与最佳焦面偏移量，可实现快速、有效的投影物镜偏振像差原位检测。本专利技术的技术解决方案如下:—种，所述的检测方法使用的检测系统包括产生照明光束的光源、调整光源发出的光束的照明方式(包括偏振照明方式)和部分相干因子并使光束均匀照明的照明系统、搭载掩模并利用定位系统实现精确定位的掩模台、包含偏振像差检测标记的掩模、能将掩模图形成像且数值孔径可调的大数值孔径投影物镜、能搭载硅片并利用定位系统实现精确定位的工件台、安装在工件台上的记录所述掩模空间像光强分布的像传感器、数据处理系统以及反馈控制系统。所述的光源和照明系统用于实现部分相干因子可调的常规圆形照明方式，部分相干因子的取值范围为0.3 0.8。针对检测标记的图形方向实现X或Y方向偏振照明。所述的投影物镜的数值孔径的取值范围为0.85 1.15。所述的检测标记为两组交替型相移掩模光栅图形，即X方向检测标记和Y方向检测标记，用于分别检测X方向和Y方向偏振像差，且光栅图形相邻透光区域相位差为180度，光栅的线空比为1: 1，针对所述照明方式和投影物镜数值孔径，最优的交替型相移掩模光栅图形检测标记是线宽w为45nm，光栅周期p为90nm的光栅。所述的像传感器为CXD或光电二极管阵列。上述包括以下检测步骤:①确定偏振像差的灵敏度系数:所述的偏振像差采用泡利-泽尼克系数表示，将泡利矩阵复数系数％的相位光瞳分布利用泽尼克多项式进行分解，得到％相位项的泡利-泽尼克系数，其中彗差项和球差项分别记为偏振像差的Z7 a(l与Z9 a(l项，用泽尼克多项式分解泡利矩阵复数系数的光瞳分布获得偏振像差的其它泡利_泽尼克系数；采用常规圆形照明方式下的Y方向偏振照明，部分相干因子的变化范围为0.3 0.8，步长为0.05，投影物镜的数值孔径选为0.85 1.15，步长为0.05，总共为77组照明条件，每种照明条件下，设定Z7 atl的大小为0.02 λ，λ为照明光源的波长，并且设定其它的偏振像差均为零，利用光刻仿真软件计算得到相应照明条件和像差系数下交替型相移掩模光栅图形检测标记在X方向上的成像位置偏移量(ΛΧ)，根据下列公式:权利要求1.一种，该方法使用的检测系统包括产生照明光束的光源(I)、调整光源(I)发出的光束的照明方式和部分相干因子并使光束均匀照明的照明系统(2)、搭载掩模并利用定位系统(6)实现精确定位的掩模台(3)、包含偏振像差检测标记(5)的掩模(4)、能将掩模图形成像且数值孔径可调的大数值孔径投影物镜(7)、能搭载硅片并利用定位系统(10)实现精确定位的工件台(8)、安装在工件台(8)上的记录所述掩模空间像光强分布的像传感器(9)、数据处理系统(11)和反馈控制系统(12)，其特征在于所述的检测标记(5)为两组交替型相移掩模光栅图形，即X方向检测标记(51)和Y方向检测标记(52)，用于分别检测X方向和Y方向偏振像差，且光栅图形相邻透光区域相位差为180度，光栅的线空比为1: 1，采用该检测标记的偏振像差原位检测方法包括以下步骤: ①确定偏振像差的灵敏度系数: 所述的偏振像差采用泡利-泽尼克系数表示，将泡利矩阵复数系数％的相位光瞳分布利用泽尼克多项式进行分解，得到％相位项的泡利-泽尼克系数，其中彗差项和球差项分别记为偏振像差的Z7 a(l与Z9 a(l项，用泽尼克多项式分解泡利矩阵复数系数的光瞳分布获得偏振像差的其它泡利-泽尼克系数； 采用常规圆形照明方式下的Y方向偏振照明，部分相干因子的变化范围为0.3 0.8，步长为0.05，投影物镜的数值孔径选为0.85 1.15，步长为0.05，总共为77组照明条件，每种照明条件下，设定Z7 ac^A大小为0.02 λ，λ为照明光源的波长，并且设定其它的偏振像差均为零，利用光刻仿真软件计算得到相应照明条件和像差系数下交替型相移掩模光栅图形检测标记(51)在X方向上的成像位置偏移量(ΛΧ)，根据下列公式:2.根据权利要求1所述的，其特征在于所述的交替型相移掩模光栅图形检测标记是线宽w为45nm，光栅周期p为90nm的光栅。3.根据权利要求1所述的，其特征在于所述的像传感器(9)为CCD探测器或光电二极管阵列。全文摘要一种，所述检测方法使用的检测系统包括光源、照明系统、掩模台、包含检测标记的掩模、投影物镜、工件台、像传感器、用本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光刻机投影物镜偏振像差原位检测方法，该方法使用的检测系统包括产生照明光束的光源(1)、调整光源(1)发出的光束的照明方式和部分相干因子并使光束均匀照明的照明系统(2)、搭载掩模并利用定位系统(6)实现精确定位的掩模台(3)、包含偏振像差检测标记(5)的掩模(4)、能将掩模图形成像且数值孔径可调的大数值孔径投影物镜(7)、能搭载硅片并利用定位系统(10)实现精确定位的工件台(8)、安装在工件台(8)上的记录所述掩模空间像光强分布的像传感器(9)、数据处理系统(11)和反馈控制系统(12)，其特征在于所述的检测标记(5)为两组交替型相移掩模光栅图形，即X方向检测标记(51)和Y方向检测标记(52)，用于分别检测X方向和Y方向偏振像差，且光栅图形相邻透光区域相位差为180度，光栅的线空比为1∶1，采用该检测标记的偏振像差原位检测方法包括以下步骤：①确定偏振像差的灵敏度系数：所述的偏振像差采用泡利?泽尼克系数表示，将泡利矩阵复数系数a0的相位光瞳分布利用泽尼克多项式进行分解，得到a0相位项的泡利?泽尼克系数，其中彗差项和球差项分别记为偏振像差的Z7_a0与Z9_a0项，用泽尼克多项式分解泡利矩阵复数系数的光瞳分布获得偏振像差的其它泡利?泽尼克系数；采用常规圆形照明方式下的Y方向偏振照明，部分相干因子的变化范围为0.3～0.8，步长为0.05，投影物镜的数值孔径选为0.85～1.15，步长为0.05，总共为77组照明条件，每种照明条件下，设定Z7_a0的大小为0.02λ，λ为照明光源的波长，并且设定其它的偏振像差均为零，利用光刻仿真软件计算得到相应照明条件和像差系数下交替型相移掩模光栅图形检测标记(51)在X方向上的成像位置偏移量(ΔX)，根据下列公式：S7_a0(NAi,σi)=∂ΔX(NAi,σi)∂Z7_a0,(i=1,2,3···77),确定77组照明条件下偏振像差Z7_a0的灵敏度系数；设定Z9_a0的大小为0.02λ，其它条件相同，根据光刻仿真软件得到Z方向上最佳焦面偏移量ΔZ，按下列公式计算相应的灵敏度系数：S9_a0(NAi,σi)=∂ΔZ(NAi,σi)∂Z9_a0,(i=1,2,3···77).利用光刻仿真软件得到的ΔX与ΔZ标定偏振像差a0相位项的其它奇像差项和偶像差项，计算得到相应的偏振像差灵敏度系数：S5_a0、S34_a0和S37_a0等；偏振像差的泡利矩阵复数系数a1的虚部项同样能引起交替型相移掩模光栅图形成像位置偏移与最佳焦面偏移，因此需要计算它的灵敏度系数：S5_a1、S7_a1、S34_a1和S37_a1；当投影物镜存在多种偏振像差时，与77组照明条件对应，由以上各灵敏度系数构成X和Z方向上的灵敏度矩阵SX和SZ：SX=S7_a0(NA1,σ1)...S34_a0(NA1,σ1)S7_a1(NA1,σ1)...S34_a1(NA1,σ1)S7_a0(NA2,σ2)S34_a0(NA2,σ2)S7_a1(NA2,σ2)S34_a1(NA2,σ2)...S7_a0(NA77,σ77)....S34_a0(NA77,σ77)S7_a1(NA77,σ77)...S34_a1(NA77,σ77)SZ=S5_a0(NA1,σ1)...S37_a0(NA1,σ1)S5_a1(NA1,σ1)...S37_a1(NA1,σ1)S5_a0(NA2,σ2)S37_a0(NA2,σ2)S5_a1(NA2,σ2)S37_a1(NA2,σ2)...S5_a0(NA77,σ77)....S37_a0(NA77,σ77)S5_a1(NA77,σ77)...S37_a1(NA77,σ77).②测量投影物镜偏振像差引起的ΔX与ΔZ：所述的测量过程分为两个步骤：(a)测量X方向上偏振像差奇像差项引起的ΔX：设定照明系统(2)为常规圆形照明方式并采用Y方向偏振照明，部分相干因子为0.3，投影物镜(7...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：涂远莹，王向朝，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：
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