CN102200697B - 光刻投影物镜波像差检测***及检测方法 - Google Patents
光刻投影物镜波像差检测***及检测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102200697B CN102200697B CN 201110148554 CN201110148554A CN102200697B CN 102200697 B CN102200697 B CN 102200697B CN 201110148554 CN201110148554 CN 201110148554 CN 201110148554 A CN201110148554 A CN 201110148554A CN 102200697 B CN102200697 B CN 102200697B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- principal component
- wave aberration
- centering
- fitting
- matrix
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000004075 alteration Effects 0.000 title claims abstract description 124
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 53
- 238000000513 principal component analysis Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000012417 linear regression Methods 0.000 claims abstract description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 50
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 49
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims description 33
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 26
- 238000001459 lithography Methods 0.000 claims description 18
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 10
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 7
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims 1
- 239000000306 component Substances 0.000 description 59
- 206010010071 Coma Diseases 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 10
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 6
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 4
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 4
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 240000005561 Musa balbisiana Species 0.000 description 1
- 235000018290 Musa x paradisiaca Nutrition 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 201000009310 astigmatism Diseases 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000008358 core component Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
一种用于光刻机的基于空间像主成分拟合定心的光刻投影物镜波像差检测***及检测方法,本发明通过主成分拟合找到空间像实测位置与名义位置的偏移量,从而得到空间像的主成分系数和波像差。所述方法首先是仿真一组空间像,对空间像进行主成分分析和线性回归得到主成分和回归矩阵,并得到主成分与仿真空间像坐标的样条插值函数。对X-Z面用像传感器扫描获得光刻机硅片面的空间像分布,首先通过定心流程得到该空间像实测位置与名义位置的偏移量,然后计算其对应的主成分系数。根据回归矩阵和主成分系数,采用最小二乘法拟合求解波像差。本发明补偿了空间像的定心误差,提高了求解的重复精度。
Description
技术领域
本发明涉及光刻机,特别是一种用于光刻机的基于空间像主成分拟合定心的光刻投影物镜波像差检测***及检测方法。
背景技术
投影物镜是光刻机***的核心部件之一。投影物镜中的波像差会造成成像质量的恶化和工艺窗口的减小,从而降低产率。随着光刻技术的特征尺寸不断减小,光刻机投影物镜的像差容限变得越来越严苛。光刻投影物镜的波像差检测需求从低阶像差扩展到高阶像差,从在这种前提下,研发能够高精度检测低阶和高阶波像差的原位检测技术具有更加重要的意义。
由于基于空间像的投影物镜波像差检测技术成本低且容易操作,基于空间像的波像差检测技术在最近几年得到了广泛发展。在众多基于空间像的波像差检测技术中,TAMIS技术是具有代表性的一种(参见在先技术1,H.van der Laan,M.Dierichs,H.van Greevenbroek,E.McCoo,F.Stoffels,R.Pongers and R.Willekers,“Aerial image measurement methods for fast aberration set-upand illumination pupil verification,”Proc.SPIE 4346,394-407(2001))。TAMIS检测技术通过检测二元掩模标记的空间像来提取像差。具体方式是,在一系列照明设置下检测标记的最佳焦面偏移量和成像位置偏移量,用检测数据获得的偏移量向量和事先计算好的灵敏度矩阵来计算空间像。TAMIS技术采用二元掩模标记作为检测标记,在多种照明方式下进行检测。为了提升TAMIS技术的检测精度,Fan Wang等和Zicheng Qiu等先后提出了基于相移光栅标记的光刻机投影物镜波像差原位检测技术(参见在先技术2,Fan Wang,Xiangzhao Wang,Mingying Ma,Dongqing Zhang,Weijie Shi and Jianming Hu,“Aberrationmeasurement of projection optics in lithographic tools by use of analternating phase-shifting mask,”Appl.Opt.45,281-287(2006).)和基于平移对称交替相移光栅标记的光刻机投影物镜彗差检测技术(参见在先技术3,Zicheng Qiu,Xiangzhao Wang,Qiongyan Yuan,Fan Wang,“Coma measurementby use of an alternating phase-shifting mask mark with a specific phasewidth,”Appl.Opt.48(2),261-269(2009).)。以上两种技术分别提出了使用相移掩模光栅标记和使用更为复杂的平移对称交替相移光栅标记来提升检测精度。相比在先技术1,在先技术2的检测精度提升了20%以上。相对在先技术2,在先技术3的检测精度又提高了15%以上。这两种技术虽然都提升了检测精度,但只是在检测标记上进行了改进,检测原理仍然是基于TAMIS技术。因此其检测的像差种类仍然较少,检测的流程也无法简化。
近年来,Nikon公司提出了一种基于多方向标记和空间像傅里叶分析的投影物镜波像差检测技术(参见在先技术4,Suneyuki Hagiwara,Naoto Kondo,Irihama Hiroshi,Kosuke Suzuki and Nobutaka Magome,″Development ofaerial image based aberration measurement technique″,Proc.SPIE 5754,1659(2005))。该技术的检测标记为36个不同方向不同周期的光栅标记,测得的空间像通过傅里叶分析处理,在波像差和不同级次频谱的相位和幅度之间建立线性关系。这种技术由于专门设计了36个方向周期各不相同的标记,检测像差的种类得以扩展,检测精度也获得很大提升。然而该技术的检测标记需要专门设计,提高了成本,通用性也下降。
上海微电子装备有限公司(SMEE)的Anatoly Y.Burov等人提出了一种空间像的模型和其在波像差检测中的应用(参见在先技术5,Anatoly Y.Burov,LiangLi,Zhiyong Yang,Fan Wang,Lifeng Duan,‘Aerial image model andapplication to aberration measurement’,Proc.SPIE 7640,(2009))。采用20个主成分表示空间像,并根据各个主成分的系数得到33阶像差的20个组合作为表示像差的一种方法。这种方法不需要专门设计掩模标记,测量速度快,可以用来检测高阶像差。但是这种方法要求严格知道测量空间像的坐标,这就给对准提出了很高的要求,限制了这种方法的应用。
发明内容
本发明提供一种用于光刻机的基于空间像主成分拟合定心的光刻投影物镜波像差检测***及检测方法,该方法通过定心流程,补偿了光刻机空间像位置测量误差,提高了测试的重复精度。
本发明的技术解决方案如下:
一种用于光刻机的基于主成分拟合定心的光刻投影物镜波像差检测***,包括产生照明光束的照明光源;可以调整照明光强分布和部分相干因子大小的照明***;用于承载掩模,并具有精确定位能力的掩模台;能将通过测试掩模上的检测标记的光束汇聚到硅片面且数值孔径可调的投影物镜;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;安装在工件台上的像传感器,与所述像传感器相连并进行数据处理的计算机,其特点在于:
所述检测标记由一组分别位于0度和90度方向孤立空图形组成,图形的线宽为250nm,周期为3000nm;
所述的像传感器为CCD或透射像传感器,所述像传感器能够在水平方向和垂直方向进行扫描,水平方向和垂直方向定位精度都小于20nm。
利用上述基于主成分拟合定心的光刻投影物镜波像差检测***检测波像差的方法,包括以下步骤:
(1)仿真空间像集合:
确定需要求解的波像差种类为Z7~Z9,或者Z7~Z9和Z14~Z16,或者Z7~Z9和其它像差共NZ种波像差;设置需要求解的波像差的幅值为a;对于需要求解的波像差,通过统计方法Box_Behnken设计像差组合得到一个矩阵B,B的每一行代表一种组合,B的每一列与一种需要求解的波像差对应,B的总行数就是设计的像差组合的总个数,每一组像差组合中需要求解的波像差的值即像差组合矩阵A=a·B中每行的值;投影物镜数值孔径为NA;设置照明方式为传统照明或环形照明,传统照明条件下部分相干因子为σ,环形照明条件下,部分相干因子为[σout,σin],其中,σout表示外部相干因子,σin表示为内部相干因子;设置掩模标记为0度方向和90度方向的宽为250nm的孤立空;设置空间像垂轴方向采集长度为w,采集步长为dw,采集范围与工件台中心对称,垂轴方向的采集位置构成了向量X,向量X的长度为Nx;设置空间像沿轴向采集长度为h,采集步长为dh,采集范围与轴向中心对称,轴向采集位置构成了向量F,向量F的长度为Nf;根据上述条件,采用Prolith等光刻仿真软件进行仿真,得到在0度和90度条件下每组波像差对应的空间像,0度方向的所有空间像构成了0度方向的空间像集合IM0,90度方向的所有空间像构成了90度方向的空间像集合IM1;
(2)主成分分析和线性回归分析:
对仿真的空间像集合IM0进行主成分分析,得到0度方向的主成分矩阵S0,0度方向的主成分系数矩阵C0;对仿真的空间像集合IM1进行主成分分析,得到90度方向的主成分矩阵S1,90度方向的主成分系数矩阵C1;
对主成分系数矩阵C0与Box_Behnken得到的像差组合A进行线性回归,得到0度方向的回归矩阵RM0;对主成分系数矩阵C1与Box_Behnken得到的像差组合A进行线性回归,得到90度方向的回归矩阵RM1;
对主成分矩阵S0与向量X和F进行拟合,得到拟合的样条插值函数f0;对主成分矩阵S1与向量X和F进行拟合,得到拟合的样条插值函数f1;
(3)启动光刻机采集空间像:
按照仿真空间像时光刻机投影物镜NA、照明方式、部分相干因子、工件台和轴向的测量范围、工件台和轴向的测量点数设置光刻机的工作条件;
加载带有上面所述检测标记的掩模板,启动光刻机,传感器采集该掩模上0度方向掩模标记和90度方向掩模标记所对应的空间像和以及实际测量位置,并输入计算机进行处理。其中,和都是大小为Nx×Nf的矩阵,和的名义位置就是向量X和F对应的位置,名义位置与实测位置的偏移量就是定心误差,垂轴方向定心误差范围为[-XSmax,XSmax],轴向定心误差范围为[-FSmax,FSmax];
(4)基于主成分拟合进行定心和求解波像差:
其中,NA范围为0.45~0.75。
其中,幅值a范围为0.1λ~0.2λ。
其中,照明方式为传统照明或者环形照明。
其中,照明方式为传统照明时,部分相干因子σ范围为0.1~0.9。
其中,照明方式为环形照明时,外部相干因子σout范围为0.2~0.9,内部相干因子σin范围为0.1~0.8,其中,σout-σin不小于0.1。
其中,垂轴方向采集长度w为400nm~3000nm之间的任意值;垂轴方向采集步长dw为1nm~200nm之间的任意值。
其中,轴向方向采集长度h为2000nm~10000nm之间的任意值,轴向步长dh为1nm~250nm之间的任意值。
其中,垂轴方向定心误差范围[-XSmax,XSmax]为[-400,400]nm。
其中,轴向方向定心误差范围[-FSmax,FSmax]为[-2000,2000]nm。
(1)根据XSmax,得到裁剪列数mreal和裁剪行数nreal分别为
(2)用空间像的nreal到Nf-nreal行和mreal到Nx-mreal列数据作为用来定心的空间像数据向量X的mreal到Nx-mreal列即用来定心的测试范围Xtest,向量F的nreal到Nf-nreal即用来定心的测试范围Ftest;
(3)令X′=Xtest-XSmax和F′=Ftest-FSmax
(6)X′保持不变,按照F′=F′+dF′改变坐标,重复步骤(4)和步骤(5),直到F′=Ftest+FSmax,其中,dF′是F′的增加量,要求dF′在10nm~20nm之间;
(7)按照X′=X′+dX′改变向量X′的值,重复步骤(4)~(6),直到X′=Xtest+XSmax,其中,dX′是X′的增加量,要求dX′在1nm~4nm之间;
其中,定心流程步骤中提到的计算拟合残差的方法如下所述:
(4)90度方向的空间像的拟合残差的计算方法与上述方法类似。
其中,上述步骤中提到的计算建模的波像差的方法如下所述:
(1)根据回归矩阵RM0和RM1,得到总的回归矩阵RM:
(3)根据回归矩阵RM,对主成分系数Vfit进行最小二乘拟合得到建模的波像差
与在先技术相比,本发明具有以下优点:
1、只需要一种照明设置,减少了测量空间像占用的光刻机机时,提高了检测的速度。
2、提出基于主成分拟合定心的方法,补偿了光刻机投影物镜实测空间像的定心误差,提高了实测空间像波像差求解的重复精度和精度性能。
附图说明
图1:本发明所采用的基于空间像主成分拟合的光刻投影物镜波像差检测***结构示意图
图2:本发明所采用的照明方式示意图
图3:本发明所采用的掩模标记示意图
图4:本发明所采用的定心流程图
图5:采用本发明的技术方案时,水平方向的定心结果
图6:采用本发明的技术方案时,轴向方向的定心结果
图7:采用本发明的技术方案时,Z7的求解结果
图8:采用本发明的技术方案时,Z8的求解结果
图9:采用本发明的技术方案时,Z9的求解结果
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明,但不应以此实施例限制本发明的保护范围。
先请参阅图1,图1是本发明采用的基于主成分拟合定心的光刻机投影物镜波像差检测***及方法的结构示意图。由图可见,本发明采用的基于主成分拟合定心的投影物镜波像差检测***,包括照明光源1,照明***2、测试掩模3、承载测试掩模3的掩模台4、测试掩模上的测试标记5、投影物镜6、工件台7及安装在工件台上的空间像传感器8、与工件台相连的数据处理计算机9。空间像传感器在图中虚线框表示的范围内可以对空间像进行扫描,采集空间像数据。本发明采用的空间像传感器上自带通用数据接口,可直接与计算机相连采集和记录数据,然后将测得的数据代入模型求解。
所述照明方式如图2所示,包括左图11的传统照明和右图12的环形照明。
所述检测标记如图3所示,包括0度方向检测标记51,用于检测0度方向彗差和球差,90度方向检测标记52,用于检测90度方向彗差和球差。配合两者使用可以检测像散。标记的线宽为250nm,周期3000nm。
具体测量包含以下四个步骤:
1)依据实验条件建立空间像集合。
首先介绍空间像的成像公式。
光刻机投影物镜的空间像可以由如下Hopkins成像公式给出:
依照此式(1)可以计算某种照明模式和掩模结构条件下的空间像分布,其中对于常规照明而言
其中,σ为部分相干因子。
H(f,g)是光瞳函数,O(f,g)是掩模频谱。光瞳函数可以表示成以下形式:
其中,,为物镜出瞳面的归一化极坐标θ=arctan(f/g),Z7和Z14分别表示0度方向的三阶和五阶彗差,它的作用使度掩模标记的XZ平面空间像分布呈香蕉形。Z8和Z15分别表示90度方向三阶和五阶彗差,它的作用使度掩模标记的XZ平面空间像分布呈香蕉型。Z9和Z16分别表示三阶球差和五阶球差,它们会引起XZ平面空间像关于水平轴的不对称分布。
由于通常只关心低阶像差Z7~Z9的值,因而这里以Z7~Z9为需要求解的波像差。
在一定的像差范围内,空间像与像差系数成线性关系。根据仿真,生成空间像的泽尼克系数在-0.2λ~0.2λ以内时,空间像与泽尼克像差系数保持了较好的线性关系,这里将需要求解的波像差幅值设定为a=0.1λ。
为了能使生成的空间像集合代表所有的空间像,需要生成足够多的空间像;但是空间像个数太多,不仅会造成大量冗余,还会给分析带来很大的困难。因而需要设计一种方法,得到恰当的空间像集合。采用了Box_Behnken这种统计方法设计生成波像差组合。由于在波像差变化范围较小的条件下,空间像与波像差系数之间存在线性关系,因此Box_Behnken设计的空间像集合可以用来描述整个空间像空间的变化情况。采用MATLAB中的函数bbdesign可以生成符合Box_Behnken设计方法的组合,然后再乘上需要求解的波像差的幅值得到一组波像差组合。
MATLAB中的函数bbdesign的输入是要进行Box_Behnken设计的元素个数,输出就是所要设计的组合。
当需要求解的波像差为Z7~Z9时,共有3种像差,因而输入MATLAB中的函数bbdesign的参数是3,得到的输出矩阵如下所示:
该矩阵共有3列,分别对应波像差Z7~Z9;共有15行,代表15种组合,每一个组合乘上需要求解的波像差的幅值a,得到像差组合中需要求解的波像差的值
A=a·B (6)
设置投影物镜数值孔径NA为0.75。
设置照明方式为传统照明,传统照明条件下部分相干因子设置为0.65。
设置掩模标记为0度方向和90度方向,图形宽度为250nm的孤立空。
设置空间像沿垂轴方向采集长度为1800nm,采集的步进长度为30nm,采集范围与工件台中心对称,因而垂轴方向采集的总点数为61个。垂轴方向采集的点的位置就是向量X中的点的值,即X=[-900,-870,…,900]。
设置空间像沿轴向方向采集长度为7000nm,采集的步进长度为125nm,采集范围与轴向中心对称,因而轴向方向采集的总点数为57个。轴向采集的点的位置就是向量F中的值,因而F=[-3500,-3375,…,3375,3500]。
依据上述条件,设置Prolith的各项参数仿真空间像。首先将掩模方向设置为0度,依次设置波像差为采用Box_Behnken方法设计出来的每一组波像差,运行Prolith,得到每一组波像差对应的空间像,空间像总个数为N=15。每个空间像都是一个57行,61列的矩阵,含有的像素点总点数为M=61×57。将这些空间像分别记为
将空间像中的各个像素点,依次取第1列到第61列,并且各列首尾相连构成一个新的向量Ii,即有:
Ii=[a1,1a2,1…a57,1a1,2a2,2…a57,2…a61,1a61,2…a61,57]T (8)
在MATLAB软件中,从式(7)到式(8)的操作,可以通过运算’:’来完成。
0度方向所有的空间像经过上述变换得到的向量I1,I2,…,I15组合成0度方向的空间像集合:
IM0=[I1 I2…Ii…IN]M×N (9)
然后将掩模标记方向设置为90度,按照相同的步骤得到90度方向的空间像集合:
IM1=[I1′I2′…Ii′…IN′]M×N (10)
2)对空间像进行主成分分析,得到样条插值函数,建立回归矩阵。
以对0度方向空间像的处理为例,说明具体实施过程。对0度方向空间像集合进行主成分分解,得到0度方向空间像对应的主成分与主成分系数。在MATLAB中,主成分分析可以采用函数prmcomp完成,调用格式如下所述:
[C0,S0,L0]=prmcomp(IM0) (11)
函数的输出中,C0为0度方向的主成分系数矩阵,S0为0度方向的主成分,L0为0度方向的本征值。
主成分系数矩阵C0是一个N×N的矩阵,将其写成如下的形式:
对主成分系数和建模的波像差组合进行线性回归分析,可以采用MATLAB中的函数regress进行:
RM0=[b1b2...bi...bN]T (14)
对主成分S0和向量X,F进行拟合可以得到0度方向的样条插值函数f0。通过MATLAB中的函数fit完成上述操作。
按照与上述步骤完全相同方式处理90度方向的空间像集合可以得到90度方向对应的主成分S1,样条插值函数f1和回归矩阵RM1。
完成以上步骤后将两个方向的主成分、样条插值函数和回归矩阵分别保存以便后续求解。
3)按照实验条件设置光刻机,完成空间像采集。
运行光刻机配套的伺服软件,按照仿真中的照明方式,照明参数,投影物镜NA,以及空间像采集范围,空间像采样点数,以及每个视场点的空间像采样次数等设置光刻机的参数。运行采集程序,完成硅片面上测试点上两个方向标记的空间像采集。得到0度标记和90度标记所对应的空间像分别为和其中,和都是大小为Nx×Nf的矩阵。这里,Nx=57,Nf=61。和的名义位置就是向量X和F对应的位置。名义位置与实际测量位置的偏移量就是定心误差。
其中,垂轴方向定心误差范围[-XSmax,XSmax]为[-400,400]nm。
其中,轴向方向定心误差范围[-FSmax,FSmax]为[-2000,2000]nm。
采集完成以后检查数据文件是否正常生成,然后将所有数据文件上传至服务器,以便后续处理。
4)处理采集空间像数据,进行定心和求解像差
使用工程模型接口从数据文件中读取测试空间像的光强分布,采样范围,采样点数,照明设置,投影物镜数值孔径NA等测试参数。设置已经生成的主成分和回归矩阵的装载位置,载入以上数据。
(1)根据XSmax,得到裁剪列数mreal和裁剪行数nreal分别为
(2)用空间像的nreal到Nf-nreal行和mreal到Nx-mreal列数据作为用来定心的空间像数据向量X的mreal到Nx-mreal列即用来定心的测试范围Xtest,向量F的nreal到Nf-nreal即用来定心的测试范围Ftest;
(3)令X′=Xtest-XSmax和F′=Ftest-FSmax
(6)X′保持不变,按照F′=F′+dF′改变坐标,重复步骤(4)和步骤(5),直到F′=Ftest+FSmax,其中,dF′是F′的增加量,这里将dF′设置为10nm。
(7)按照X′=X′+dX′改变向量X′的值,重复步骤(4)~(6),直到X′=Xtest+XSmax,其中,dX′是X′的增加量,这里将设dX′设置为2nm;
根据回归矩阵RM,对主成分系数Vfit进行最小二乘法拟合得到建模的波像差。
采用这种基于主成分拟合定心检测波像差的方法,与在先技术1相比,只需要一种照明设置就可以求解出需要求解的波像差,大大提高了检测的速度。与在先技术5相比,采用拟合定心的方法,补偿了空间像定心误差对求解结果的影响,使求解的重复精度可以达到2nm以下,求解性能获得了很大的提高。
Claims (7)
1.一种用于光刻机的基于主成分拟合定心的光刻投影物镜波像差检测***,该***包括产生照明光束的照明光源;照明***;用于承载掩模,并具有精确定位能力的掩模台;能将通过测试掩模上的检测标记的光束汇聚到硅片面且数值孔径可调的投影物镜;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;安装在工件台上的像传感器,与所述像传感器相连并进行数据处理的计算机;其特征在于:
所述检测标记由一组分别位于0度和90度方向孤立空图形组成,图形的线宽为250nm,周期为3000nm;
所述的像传感器为CCD光电转换器件,所述像传感器能够在水平方向和垂直方向进行扫描,水平方向和垂直方向定位精度都小于20nm。
2.利用权利要求1所述的基于主成分拟合定心的光刻投影物镜波像差检测***检测波像差的方法,包括以下步骤:
(1)仿***成分拟合定心所需要的空间像:
确定需要求解的波像差种类为Z7~Z9,或者Z7~Z9和Z14~Z16,或者Z7~Z9和其它像差共NZ种波像差;设置需要求解的波像差的幅值为a;对于需要求解的波像差,通过统计方法Box_Behnken设计像差组合得到一个矩阵B,B的每一行代表一种组合,B的每一列与一种需要求解的波像差对应,B的总行数就是设计的像差组合的总个数,每一组像差组合中需要求解的波像差的值即像差组合矩阵A=a·B中每行的值;投影物镜数值孔径为NA;设置照明方式为传统照明或环形照明,传统照明条件下部分相干因子为σ,环形照明条件下,部分相干因子为[σout,σin],其中,σout表示外部相干因子,σin表示为内部相干因子;设置掩模标记为0度方向和90度方向的宽为250nm的孤立空;设置空间像垂轴方向采集长度为w,采集步长为dw,采集范围与工件台中心对称,垂轴方向的采集位置构成了向量X,向量X的长度为Nx;设置空间像沿轴向采集长度为h,采集步长为dh,采集范围与轴向中心对称,轴向采集位置构成了向量F,向量F的长度为Nf;根据上述条件,采用Prolith光刻仿真软件进行仿真,得到在0度和90度条件下每组波像差对应的空间像,0度方向的所有空间像构成了0度方向的空间像集合IM0,90度方向的所有空间像构成了90度方向的空间像集合IM1;
(2)主成分分析和线性回归分析:
对仿真的空间像集合IM0进行主成分分析,得到0度方向的主成分矩阵S0,0度方向的主成分系数矩阵C0;对仿真的空间像集合IM1进行主成分分析,得到90度方向的主成分矩阵S1,90度方向的主成分系数矩阵C1;
对主成分系数矩阵C0与Box_Behnken得到的像差组合A进行线性回归,得到0度方向的回归矩阵RM0;对主成分系数矩阵C1与Box_Behnken得到的像差组合A进行线性回归,得到90度方向的回归矩阵RM1;
对主成分矩阵S0与向量X和F进行拟合,得到拟合的样条插值函数f0;对主成分矩阵S1与向量X和F进行拟合,得到拟合的样条插值函数f1;
(3)启动光刻机采集空间像:
按照仿真空间像时光刻机投影物镜NA、照明方式、部分相干因子、工件台和轴向的测量范围、工件台和轴向的测量点数设置光刻机的工作条件;
加载带有上面所述检测标记的掩模板,启动光刻机,传感器采集该掩模上0度方向掩模标记和90度方向掩模标记所对应的空间像 和 以及实际测量位置,并输入计算机进行处理,其中, 和 都是大小为Nx×Nf的矩阵, 和 的名义位置就是向量X和F对应的位置,名义位置与实测位置的偏移量就是定心误差,垂轴方向定心误差范围[-XSmax,XSmax]为[-400,400]nm,轴向定心误差范围[-FSmax,FSmax]为[-2000,2000]nm;
(4)基于主成分拟合进行定心和求解波像差:
①根据XSmax,得到裁剪列数mreal和裁剪行数nreal分别为
②用空间像 的nreal到Nf-nreal行和mreal到Nx-mreal列数据作为用来定心的空间像数据 向量X的mreal到Nx-mreal列即用来定心的测试范围Xtest,向量F的nreal到Nf-nreal列即用来定心的测试范围Ftest;
③令X′=Xtest-XSmax和F′=Ftest-FSmax
④将X′和F′代入样条插值函数f0,计算向量X′和F′对应的主成分
⑦按照X′=X′+dX′改变向量X′的值,重复步骤④~⑥,直到X′=Xtest+XSmax,其中,dX′是X′的增加量,要求dX′在1nm~4nm之间;
3.根据权利要求2所述的基于主成分拟合定心的光刻投影物镜波像差检测***检测波像差的方法,特征在于所述的NA范围为0.1~0.9;所述的幅值a范围为0.1λ~0.2λ;所述的照明方式为传统照明或者环形照明:所述的照明方式为传统照明时,部分相干因子σ范围为0.1~0.9;所述的照明方式为环形照明时,外部相干因子σout范围为0.2~0.9,内部相干因子σin范围为0.1~0.8,其中,σout-σin不小于0.1。
4.根据权利要求2所述的基于主成分拟合定心的光刻投影物镜波像差检测***检测波像差的方法,特征在于所述的垂轴方向采集长度w为400nm~3000nm之间的任意值;垂轴方向采集步长dw为1nm~200nm之间的任意值。
5.根据权利要求2所述的基于主成分拟合定心的光刻投影物镜波像差检测*** 检测波像差的方法,特征在于所述的轴向方向采集长度h为2000nm~10000nm之间的任意值,轴向步长dh为1nm~125nm之间的任意值。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 201110148554 CN102200697B (zh) | 2011-06-03 | 2011-06-03 | 光刻投影物镜波像差检测***及检测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 201110148554 CN102200697B (zh) | 2011-06-03 | 2011-06-03 | 光刻投影物镜波像差检测***及检测方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102200697A CN102200697A (zh) | 2011-09-28 |
CN102200697B true CN102200697B (zh) | 2012-12-26 |
Family
ID=44661496
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN 201110148554 Active CN102200697B (zh) | 2011-06-03 | 2011-06-03 | 光刻投影物镜波像差检测***及检测方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102200697B (zh) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103207528B (zh) * | 2012-01-17 | 2015-08-26 | 上海微电子装备有限公司 | 用于补偿光刻成像质量的光瞳修正方法及光刻曝光*** |
CN102621819B (zh) * | 2012-04-11 | 2013-11-20 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 光刻机投影物镜大像差检测方法 |
CN102768474B (zh) * | 2012-07-20 | 2014-04-09 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 基于二阶像差模型的投影物镜波像差检测方法 |
CN102854757B (zh) * | 2012-08-23 | 2015-08-12 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 基于空间像线性拟合的投影物镜波像差检测***和方法 |
CN105629677A (zh) * | 2016-01-18 | 2016-06-01 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 光刻投影物镜高阶波像差检测标记和检测方法 |
EP3364247A1 (en) * | 2017-02-17 | 2018-08-22 | ASML Netherlands B.V. | Methods & apparatus for monitoring a lithographic manufacturing process |
CN108581869B (zh) * | 2018-03-16 | 2020-05-15 | 深圳市策维软件技术有限公司 | 一种摄像头模组对准方法 |
CN110850812B (zh) * | 2019-11-18 | 2020-07-31 | 北京邮电大学 | 基于模型的离子束刻蚀速率控制方法及装置 |
CN114492082B (zh) * | 2021-12-20 | 2022-10-04 | 哈尔滨师范大学 | 光栅投影成像***的光栅相位提取方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1710491A (zh) * | 2005-06-03 | 2005-12-21 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 光刻机投影物镜奇像差原位检测方法 |
CN1862383A (zh) * | 2006-04-04 | 2006-11-15 | 上海微电子装备有限公司 | 光刻机成像光学***像差现场测量方法 |
CN101551594A (zh) * | 2009-04-30 | 2009-10-07 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 基于二极照明的光刻机投影物镜奇像差的检测***和方法 |
-
2011
- 2011-06-03 CN CN 201110148554 patent/CN102200697B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1710491A (zh) * | 2005-06-03 | 2005-12-21 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 光刻机投影物镜奇像差原位检测方法 |
CN1862383A (zh) * | 2006-04-04 | 2006-11-15 | 上海微电子装备有限公司 | 光刻机成像光学***像差现场测量方法 |
CN101551594A (zh) * | 2009-04-30 | 2009-10-07 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 基于二极照明的光刻机投影物镜奇像差的检测***和方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102200697A (zh) | 2011-09-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102200697B (zh) | 光刻投影物镜波像差检测***及检测方法 | |
TWI706485B (zh) | 光學晶粒對資料庫檢查 | |
KR102182415B1 (ko) | 패터닝 프로세스 파라미터를 결정하는 방법 및 장치 | |
US10012599B2 (en) | Optical die to database inspection | |
US8705838B2 (en) | Method for mask inspection for mask design and mask production | |
CN100468204C (zh) | 用于模拟光刻过程的方法和装置 | |
US20060048089A1 (en) | System and method for simulating an aerial image | |
KR20200077590A (ko) | 패터닝 프로세스에 관한 정보를 결정하는 방법, 측정 데이터의 오차를 감소시키는 방법, 계측 프로세스를 교정하는 방법, 및 계측 타겟을 선택하는 방법 | |
KR20170005054A (ko) | 근접장 복원을 이용한 레티클 검사 | |
TWI735226B (zh) | 用於以三維方式確定微影光罩的空照影像之方法 | |
CN111801623B (zh) | 受引导的图案化装置的检查 | |
WO2015017453A1 (en) | Monitoring changes in photomask defectivity | |
CN102236268B (zh) | 基于空间像频谱的光刻投影物镜波像差检测方法 | |
CN102129173A (zh) | 一种光刻机投影物镜波像差现场测量方法 | |
CN104281011B (zh) | 一种高数值孔径成像***偏振像差的检测方法 | |
TW202040288A (zh) | 用於判定性能參數之指紋的方法及設備 | |
CN102854757B (zh) | 基于空间像线性拟合的投影物镜波像差检测***和方法 | |
CN117311101A (zh) | 基于空间像深度学习的深紫外光刻投影物镜波像差检测方法 | |
CN102768474B (zh) | 基于二阶像差模型的投影物镜波像差检测方法 | |
Bourov et al. | Aerial image model and application to aberration measurement | |
CN111897188B (zh) | 超大数值孔径严格矢量成像***偏振像差的检测方法 | |
TWI719583B (zh) | 用於判定估計散射輻射強度之方法及度量衡設備 | |
EP4184426A1 (en) | Metrology method and device | |
EP4296780A1 (en) | Imaging method and metrology device | |
CN115219155A (zh) | 基于空间像主成分分析的极紫外光刻投影物镜波像差检测方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |