光刻物镜奇像差原位检测方法技术

一种光刻机投影物镜奇像差原位检测方法，本发明专利技术通过处理检测标记空间像在不同对称位置的光强差值，确定最佳测量位置，获得与其对应的最佳灵敏度矩阵。本发明专利技术利用检测标记空间像在最佳测量位置的光强差与投影物镜奇像差间的线性关系，提高像差的检测精度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种光刻机投影物镜奇像差原位检测方法，本专利技术通过处理检测标记空间像在不同对称位置的光强差值，确定最佳测量位置，获得与其对应的最佳灵敏度矩阵。本专利技术利用检测标记空间像在最佳测量位置的光强差与投影物镜奇像差间的线性关系，提高像差的检测精度。【专利说明】
本专利技术涉及光刻机，尤其涉及一种光刻机投影物镜奇像差原位检测方法。
技术介绍
光刻机投影物镜奇像差会引起成像位置的横向偏移、图形线宽不对称等问题，从而影响光刻机的套刻精度、降低光刻成像的CD均匀性。随着光刻特征尺寸的不断减小，投影物镜波像差对成像质量的影响越来越严重。研发快速、高精度的投影物镜像差检测和控制技术具有重要意义。近年，Bo Peng等人提出一种基于相邻峰值光强差的偶像差测量方法(在先技 术 I, Bo Peng, Xiangzhao Wang, ZichengQiu, Yuting Cao and LifengDuan, “Evenaberration measurement of lithographic projection optics based on intensitydifference of adjacent peaks in alternating phase-shifting mask image,，’Appl.0pt, 49，2753-2760 (2010))。该方法采用线空比为1:2、周期为750nm的180。相移掩模光栅作为检测标记，测量标记空间像的相邻峰值光强差，根据已有的计算模型计算得到投影物镜的偶像差。由于光强的测量精度比位置偏移量高很多，该技术使三阶像散的检测精度达至Ij 0.234nm。在上述技术的基础上，涂远莹等人提出了一种基于空间像峰值光强差的奇像差测量方法(在先技术2，涂远莹、王向朝、闻观勇，“基于空间像峰值光强差的奇像差测量技术”，光学学报，33 (5)，0512002-1 (2013))。该方法采用双线掩模作为检测标记，测量标记空间像的峰值光强差，三阶彗差和五阶慧差的检测精度达到0.19nm。在先技术I和在先技术2在检测投影物镜奇像差时，都是以检测标记的空间像峰值光强差为测量对象，忽略了不同测量位置的光强差值变化对测量精度的影响，其像差检测精度尚有提升的空间。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种光刻机投影物镜奇像差原位检测方法。该方法利用检测标记空间像在最佳测量位置的光强差值，提高投影物镜奇像差的检测精度。本专利技术的技术解决方案如下:一种光刻机投影物镜奇像差原位检测方法，所述方法使用的系统包括产生照明光束的光源、调整光源发出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、搭载掩模并利用定位装置实现精确定位的掩模台、包含检测标记的掩模、能将掩模图形成像且数值孔径可调的投影物镜、搭载硅片并利用定位装置实现精确定位的工件台、安装在工件台上记录掩模空间像光强分布的像传感装置、数据处理装置。所述的检测标记可以为双线掩模标记和相移掩模标记:1)双线掩模标记:双线图形为透光区域，其余为不透光区域，所述的双线图形的线宽变化范围为150-300nm，两线之间不透光区域宽度的变化范围为100-300nm。两组标记，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方向奇像差。2)相移掩模标记:只有两个透光区域且相位差为180度，其余为不透光区域。透光区域宽度的变化范围为150-300nm，两透光区域间不透光区域宽度的变化范围为100-300nm。两组标记，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方向奇像差。所述的光源和照明系统为可以实现部分相干因子可调的传统照明、环形照明、二极照明、四极照明。其中，传统照明、二极照明和四极照明的部分相干因子都在0.3到0.8之间调整；环形照明中环带的外相干因子和内相干因子的差值为0.2，环中心相干因子在0.3到0.8之间调整。所有照明方式的数目Ns≥8。所述的投影物镜的数值孔径可以在0.5到0.8之间调整。所述的像传感器是CCD、光电二极管阵列或其它能实现光电信号转换的探测器阵列。所述的光刻机投影物镜奇像差原位检测的方法包括以下步骤:I)利用光刻仿真软件标定检测标记空间像X方向最佳测量位置xB的像差灵敏度矩阵f-和Y方向最佳测量位置yB的像差灵敏度矩阵。具体过程如下:①计算掩模标记空间像在X方向不同位置Xi处的奇像差灵敏度矩阵和Y方向不同位置Ii处的奇像差灵敏度矩阵SfI,: 以X方向彗差Z7在固定位置Xtl处的像差灵敏度系数为例:在光刻仿真软件中依次设置选定的I~Ns种照明方式。每种照明条件下，设定Z7的大小为一个确定值，而其它的像差均为零。利用光刻仿真软件计算得到在上述照明条件和像差系数设置下的X方向标记的空间像，进而计算空间像±Χ(Ι处的光强差值根据公式:【权利要求】1.一种光刻机投影物镜奇像差原位检测方法，该方法使用的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装置实现精确定位的掩模台、包含检测标记的掩模、能将掩模图形成像且数值孔径可调的投影物镜、搭载硅片并利用定位装置实现精确定位的工件台、安装在工件台上的记录所述掩模成像的光强分布的像传感装置、数据处理装置；特征在于，该方法包括以下步骤: ①利用光刻仿真软件标定检测标记空间像X方向最佳测量位置Xb的像差灵敏度矩阵歹?和Y方向最佳测量位置yB的像差灵敏度矩阵I ②测量投影物镜奇像差引起的标记空间像在X方向最佳测量位置χΒ处的光强差值Δ/?和Y方向最佳测量位置yB处的光强差值Α!? ； 依次设置光刻机照明方式为选定的I 口队种照明方式，测量X方向标记空间像在的±&处的光强，将测量结果输入数据处理装置，得到不同照明条件下X方向奇像差引入的±χΒ处的光强差值:2.根据权利要求1所述的光刻机投影物镜奇像差原位检测方法，其特征在于所述的标记空间像的最佳测量位置(?和yB)和最佳灵敏度矩阵的标定过程包含如下步骤: ①计算掩模标记空间像在X方向不同位置xi处的奇像差灵敏度矩阵毛-和Y方向不同位置Ii处的奇像差灵敏度矩阵叉,；: 以X方向彗差Z7在固定位置Xtl处的像差灵敏度系数为例:在光刻仿真软件中依次设置选定的I 口 Ns种照明方式；每种照明条件下，设定Z7的大小为一个确定值，而其它的像差均为零；利用光刻仿真软件计算得到在上述照明条件和像差系数设置下的X方向标记的空间像，进而计算空间像±XQ处的光强差值ΔΙΧ-Χβ(ΝΑρσ|);根据公式: 3.根据权利要求1所述的光刻机投影物镜奇像差原位检测方法，其特征在于: 1)所述的照明方式的数目Ns≥8; 2)所述的照明方式为传统照明、环形照明、二极照明或四极照明；其中传统照明、二极照明和四极照明的部分相干因子在0.3到0.8之间调整；环形照明中环带的外相干因子和内相干因子的差值为0.2，环中心相干因子在0.3到0.8之间调整； 3)所述的投影物镜的数值孔径在0.5到0.8之间调整。4.根据权利要求1所述的光刻机投影物镜奇像差原位检测方法，其特征在于所述的检测标记为双线掩模标记或相移掩模标记: 1)双线掩模标记:双线图形为透光区域，其余为不透光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光刻机投影物镜奇像差原位检测方法，该方法使用的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装置实现精确定位的掩模台、包含检测标记的掩模、能将掩模图形成像且数值孔径可调的投影物镜、搭载硅片并利用定位装置实现精确定位的工件台、安装在工件台上的记录所述掩模成像的光强分布的像传感装置、数据处理装置；特征在于，该方法包括以下步骤： ①利用光刻仿真软件标定检测标记空间像X方向最佳测量位置xB的像差灵敏度矩阵和Y方向最佳测量位置yB的像差灵敏度矩阵②测量投影物镜奇像差引起的标记空间像在X方向最佳测量位置xB处的光强差值和Y方向最佳测量位置yB处的光强差值依次设置光刻机照明方式为选定的1□NS种照明方式，测量X方向标记空间像在的±xB处的光强，将测量结果输入数据处理装置，得到不同照明条件下X方向奇像差引入的±xB处的光强差值： 上述测量过程同样用于Y方向标记，得到不同照明条件下Y方向奇像差引入的±yB处的光强差值： ③计算光刻机投影物镜的奇像差： 根据步骤①中得到的最佳灵敏度矩阵和和步骤②中得到的光强差值和利用最小二乘法和下列公式，计算得到投影物镜X和Y方向的奇像差：...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈丽娜，王向朝，李思坤，闫观勇，
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