[發明專利]光刻投影物鏡波像差和成像最佳焦面的檢測方法

有效

• 申請號: 201410002627.0
• 申請日: 2014-01-03
• 公開（公告）號: CN103744269A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 李思坤;王向朝;楊濟碩;閆冠勇;李兆澤
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G01M11/02
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及光刻機，尤其是一種光刻投影物鏡波像差和成像最佳焦面的檢測方法。

背景技術

光刻機推動著芯片按照摩爾定律不斷向著更高集成度發展。隨著光刻分辨率越來越接近衍射極限，投影物鏡波像差對成像的影響也越來越顯著，造成光刻成像質量劣化、工藝窗口減小等問題。光刻機環境中的溫度、濕度、振動、應力等因素均能夠造成波像差的改變。隨著投影物鏡數值孔徑的不斷增大，光刻成像的焦深也越來越小。焦深很小的情況下硅片形貌對光刻圖形質量的影響越來越明顯。通過精確地檢測光刻成像最佳焦面并調整硅片的位置，能有效利用焦深，增大工藝窗口、提高光刻圖形質量。因此必須研發快速、高精度的投影物鏡波像差及最佳焦面原位檢測技術。

基于空間像主成分分析的波像差檢測技術(在先技術1，Lifeng?Duan,Xiangzhao?Wang,Anatoly?Bourov,Bo?Peng?and?Peng?Bu,In?situ?aberration?measurement?technique?based?on?principal?component?analysis?of?aerial?image,Optics?Express.19(19),18080-18090(2011))是一種新近提出的投影物鏡波像差原位檢測技術。該技術通過主成分分析和線性回歸方法建立了主成分系數與Zernike像差之間的線性關系，根據線性關系從空間像中提取出投影物鏡波像差信息，具有檢測速度快、求解精度高的特點。為進一步提高該技術的檢測速度、精度及測量范圍，后續又對該方法的空間像降噪方法（在先技術2，Jishuo?Yang,Xiangzhao?Wang,Sikun?Li,Lifeng?Duan,Anatoly?Y.Bourov,Andreas?Erdmann,Adaptive?denoising?method?to?improve?aberration?measurement?performance,Optics?Communications,2013,308(1),228-236），照明模式（在先技術3，Guanyong?Yan,Xiangzhao?Wang,Sikun?Li,Jishuo?Yang,Dongbo?Xu,Lifeng?Duan,Anatoly?Y.Bourov,Andreas?Erdmann,In?situ?aberration?measurement?technique?based?on?an?aerial?image?with?an?optimized?source,Optical?Engineering.2013,52(6),063602)以及主成分系數與Zernike像差之間的關系模型(在先技術4，Jishuo?Yang,Xiangzhao?Wang,Sikun?Li,Lifeng?Duan,Guanyong?Yan,Dongbo?Xu,Anatoly?Y.Bourov,Andreas?Erdmann,High-order?aberration?measurement?technique?based?on?a?quadratic?Zernike?model?with?optimized?source,Optical?Engineering.2013,52(5),053603)等關鍵技術環節進行了改進。但在先技術均只能檢測投影物鏡的波像差，無法同時實現對最佳焦面的檢測。利用最佳焦面位置的空間像進行波像差檢測，可有效提高基于空間像主成分分析的投影物鏡波像差檢測方法的精度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種光刻投影物鏡波像差和成像最佳焦面的檢測方法，通過對檢測標記在最佳焦面位置的仿真空間像進行主成分分析和多元線性回歸，提取出包含像差影響的空間像的主成分和線性回歸矩陣，利用主成分擬合實測空間像，以擬合殘差的均方根最小為判斷依據實現對光刻成像最佳焦面的快速、低成本檢測，以回歸矩陣擬合主成分系數，實現波像差原位檢測，通過利用最佳焦面位置的空間像，提高波像差檢測精度。

本發明的技術解決方案如下：

一種光刻投影物鏡波像差和成像最佳焦面的檢測方法，該方法利用的檢測系統包括：照明光源、照明系統、承載測試掩模的掩模臺、位于測試掩模上的檢測標記，能夠將檢測標記縮小成像的投影物鏡、工件臺、安裝在工件臺上的空間像傳感器和與所述空間像傳感器相連的計算機，其特點在于該方法包括如下步驟：

（1）建立仿真訓練用空間像集合IM：