專利名稱：光刻機(jī)空間像噪聲評(píng)估及濾波方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光刻機(jī)投影物鏡波像差，特別是一種光刻機(jī)空間像噪聲評(píng)估及濾波方法。
背景技術(shù)：
投影物鏡是光刻機(jī)系統(tǒng)的核心部件之一。投影物鏡波像差是影響步進(jìn)掃描投影光刻機(jī)性能的重要指標(biāo)，可以用澤尼克多項(xiàng)式及其系數(shù)來表征。波像差直接影響光刻機(jī)成像質(zhì)量、光刻分辨率以及關(guān)鍵尺寸(CD)均勻性等光刻技術(shù)指標(biāo)，因此投影物鏡波像差是光刻機(jī)中最關(guān)鍵的檢測(cè)指標(biāo)之一。隨著光刻技術(shù)的特征尺寸不斷減小，光刻機(jī)投影物鏡的像差容限變得越來越嚴(yán)苛。光刻投影物鏡的波像差檢測(cè)需求從低階像差擴(kuò)展到高階像差，從在這種前提下，研發(fā)能夠高精度檢測(cè)低階和高階澤尼克像差的原位檢測(cè)技術(shù)具有更加重要的
眉、ο由于基于空間像的投影物鏡波像差檢測(cè)技術(shù)成本低且容易操作，基于空間像的波像差檢測(cè)技術(shù)在最近幾年得到了廣泛發(fā)展。在眾多基于空間像的波像差檢測(cè)技術(shù)中，TAMIS(在先技術(shù)1)技術(shù)是具有代表性的一種(H. van der Laan，Μ. Dierichs， H. van Greevenbroek, E.McCoo, F. Stoffels, R. Pongers and R. ffillekers, "Aerial image measurement methods for fast aberration set-upand illumination pupil verification, "Proc. SPIE 4346，394-407 (2001) ·)。TAMIS 檢測(cè)技術(shù)通過檢測(cè)二元掩模標(biāo)記的空間像來提取像差。近年來，武漢光電國家實(shí)驗(yàn)室提出了一種在部分相干光照明條件下基于空間像可測(cè)光刻投影物鏡澤尼克系數(shù)達(dá)37階的波像差檢測(cè)技術(shù)(在先技術(shù)2，Wei Liu, Shiyuan Liu, Tingting Zhou， Lijuan Wang, “ Aerial image based techniquefor measurement of lens aberrations up to 37th Zernike coefficient inlithographic tools under partial coherent illumination" , Opt. Expressl7 (21), 19278-19291 (2009).) 0 上海微電子裝備有限公司提出了一種用空間像模型來測(cè)量波像差的方法(在先技術(shù)3，Anatoly Y. Burov, LiangLi, Zhiyong Yang，F(xiàn)an Wang, Lifeng Duan, “ Aerial image model and application to aberrationmeasurement 〃，Proc. SPIE 7640，764032 (2010))，這一方法通過設(shè)計(jì)澤尼克系數(shù)組合，生成大量的空間像，形成一個(gè)空間像集合，對(duì)這一組空間像集合做主成分分析，從而建立了一種空間像和澤尼克系數(shù)之間的線性模型，在仿真實(shí)驗(yàn)中這種方法可以很好的求出澤尼克像差，但在工程應(yīng)用中由于空間像在測(cè)量過程中被噪聲污染， 澤尼克像差求解的重復(fù)精度很難滿足工程要求，這就需要對(duì)空間像的噪聲源，噪聲分布及強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)估，并設(shè)計(jì)一種濾波方法來盡量濾除測(cè)量噪聲對(duì)澤尼克像差求解結(jié)果的影響。通過對(duì)空間像噪聲進(jìn)行有效的評(píng)估和濾波，能夠更為有效的提取波像差在空間像中的影響，從而可以有效的提高基于空間像模型的波像差檢測(cè)技術(shù)澤尼克像差求解的精度和重復(fù)精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種光刻機(jī)空間像噪聲評(píng)估及濾波方法用于光刻機(jī)的空間像噪聲評(píng)估及濾波方法，該方法簡(jiǎn)單有效的對(duì)空間像進(jìn)行濾波，有效的提高了澤尼克像差的求解精度與求解重復(fù)性。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種光刻機(jī)空間像噪聲評(píng)估及濾波方法，特點(diǎn)在于包括下列步驟(1)采集測(cè)試標(biāo)記的空間像采集選定光刻機(jī)照明系統(tǒng)的照明方式及其的部分相干因子，投影物鏡的數(shù)值孔徑NA，在掩模臺(tái)上的安置測(cè)試掩模，該測(cè)試掩模的視場(chǎng)點(diǎn)數(shù)為P，每個(gè)視場(chǎng)點(diǎn)對(duì)應(yīng)測(cè)試掩模上的一個(gè)測(cè)試標(biāo)記，該測(cè)試標(biāo)記由一組圖形位于0°方向和圖形位于90°方向的孤立空組成，每個(gè)視場(chǎng)點(diǎn)的空間像采樣次數(shù)為T ；空間像采集范圍X方向采集范圍為[_L，L]，Z方向采集范圍為[-F，F(xiàn)]；空間像采樣點(diǎn)數(shù)X方向采樣點(diǎn)數(shù)為Μ, Z方向采集采樣點(diǎn)數(shù)為N ；啟動(dòng)光源，調(diào)整照明系統(tǒng)，使光源發(fā)出的光經(jīng)照明系統(tǒng)得到相應(yīng)的照明方式，照射在掩模臺(tái)上的測(cè)試掩模上，所述的空間像傳感器采集測(cè)試掩模上的測(cè)試標(biāo)記經(jīng)投影物鏡所成的空間像并能輸入所述的計(jì)算機(jī)；利用空間像傳感器對(duì)每個(gè)測(cè)試標(biāo)記孤立空?qǐng)D形位于0°方向和90°方向時(shí)分別各采集T幅空間像；將采集的空間像送入所述的計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存；(2)建立空間像噪聲標(biāo)準(zhǔn)差和空間像理想光強(qiáng)計(jì)算機(jī)對(duì)0°方向P個(gè)視場(chǎng)點(diǎn)的空間像，按常規(guī)方法求得每個(gè)視場(chǎng)點(diǎn)的空間像0° 方向噪聲標(biāo)準(zhǔn)差STDqp，P = 1,2,3,…，P，以及每個(gè)視場(chǎng)點(diǎn)的空間像0°方向光強(qiáng)平均值， 記為0°方向理想光強(qiáng)IQP，ρ = 1，2，3，…，P;對(duì)90°方向P視場(chǎng)點(diǎn)數(shù)的空間像，同樣按常規(guī)方法求得每個(gè)視場(chǎng)點(diǎn)的空間像90°方向噪聲標(biāo)準(zhǔn)差STD9QP，ρ = 1，2，3，…，P和每個(gè)視場(chǎng)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的空間像90°方向理想光強(qiáng)I9Qp，p= 1，2，3，…，P;(3)對(duì)所述的空間像噪聲標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行主成分分析對(duì)所述的空間像0°方向噪聲標(biāo)準(zhǔn)差STDci5安常規(guī)方法進(jìn)行主成分分析，得到空間像0°方向噪聲標(biāo)準(zhǔn)差STD/的主成分= 1，2，3，…，P，根據(jù)空間像0°方向噪聲標(biāo)準(zhǔn)差主成分&的組成，得出空間像0°方向噪聲源，主要包括空間像傳感器對(duì)空間像0°方向理想光強(qiáng)I。p，P = 1，2，3，…，P的響應(yīng)噪聲，空間像0°方向理想光強(qiáng)IQp，p = 1，2，3，…，
權(quán)利要求
1. 一種光刻機(jī)空間像噪聲評(píng)估及濾波方法，該方法利用的測(cè)量系統(tǒng)包括照明光源、照明系統(tǒng)、掩模臺(tái)、投影物鏡、六維掃描工件臺(tái)、安裝在六維掃描工件臺(tái)上的空間像傳感器及與該空間像傳感器相連的計(jì)算機(jī)，其特征在于該方法包括以下步驟(1)采集測(cè)試標(biāo)記的空間像采集選定光刻機(jī)照明系統(tǒng)的照明方式及其的部分相干因子，投影物鏡的數(shù)值孔徑NA， 在掩模臺(tái)上的安置測(cè)試掩模，該測(cè)試掩模的視場(chǎng)點(diǎn)數(shù)為P，每個(gè)視場(chǎng)點(diǎn)對(duì)應(yīng)測(cè)試掩模上的一個(gè)測(cè)試標(biāo)記，該測(cè)試標(biāo)記由一組圖形位于0°方向和圖形位于90°方向的孤立空組成，每個(gè)視場(chǎng)點(diǎn)的空間像采樣次數(shù)為T ；空間像采集范圍X方向采集范圍為[-L，L]，Z方向采集范圍為[-F，F(xiàn)]；空間像采樣點(diǎn)數(shù)X方向采樣點(diǎn)數(shù)為Μ, Z方向采集采樣點(diǎn)數(shù)為N ；啟動(dòng)光源，調(diào)整照明系統(tǒng)，使光源發(fā)出的光經(jīng)照明系統(tǒng)得到相應(yīng)的照明方式，照射在掩模臺(tái)上的測(cè)試掩模上，所述的空間像傳感器采集測(cè)試掩模上的測(cè)試標(biāo)記經(jīng)投影物鏡所成的空間像并能輸入所述的計(jì)算機(jī)；利用空間像傳感器對(duì)每個(gè)測(cè)試標(biāo)記孤立空?qǐng)D形位于0°方向和90°方向時(shí)分別各采集T幅空間像；將采集的空間像送入所述的計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存；(2)建立空間像噪聲標(biāo)準(zhǔn)差和空間像理想光強(qiáng)計(jì)算機(jī)對(duì)0°方向P個(gè)視場(chǎng)點(diǎn)的空間像，按常規(guī)方法求得每個(gè)視場(chǎng)點(diǎn)的空間像0°方向噪聲標(biāo)準(zhǔn)差STD。P，ρ = 1，2，3，…，P，以及每個(gè)視場(chǎng)點(diǎn)的空間像0°方向光強(qiáng)平均值，記為 0°方向理想光強(qiáng)IQP，P = 1，2，3，…，P;對(duì)90°方向P視場(chǎng)點(diǎn)數(shù)的空間像，同樣按常規(guī)方法求得每個(gè)視場(chǎng)點(diǎn)的空間像90°方向噪聲標(biāo)準(zhǔn)差STD9QP，ρ= 1，2，3，…，P和每個(gè)視場(chǎng)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的空間像90°方向理想光強(qiáng)I9。p，ρ = 1，2，3，…，P;(3)對(duì)所述的空間像噪聲標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行主成分分析對(duì)所述的空間像0°方向噪聲標(biāo)準(zhǔn)差STD/安常規(guī)方法進(jìn)行主成分分析，得到空間像 0°方向噪聲標(biāo)準(zhǔn)差STDtlpW主成分X,i = l，2，3，…，P，根據(jù)空間像0°方向噪聲標(biāo)準(zhǔn)差主成分&的組成，得出空間像0°方向噪聲源，主要包括空間像傳感器對(duì)空間像0°方向理想光強(qiáng)I。p，P = 1，2，3，…，P的響應(yīng)噪聲，空間像0°方向理想光強(qiáng)IQP，P = 1，2，3，…，P沿X方向快速變化時(shí)引進(jìn)的梯度噪聲3//dxP = 1,2,3,…，P，及空間像0°方向理想光強(qiáng)ΙΛΡ = 1，2，3，…，P沿Z方向快速變化時(shí)引進(jìn)的梯度噪聲3//dz此建立空間像0°方向噪聲標(biāo)準(zhǔn)差分布模型為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的視場(chǎng)點(diǎn)數(shù)P> 2，所述的單視場(chǎng)點(diǎn)的采樣次數(shù)T彡2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的L的取值范圍為 3000nm彡L彡450nm ；F的取值范圍為5000nm彡F彡2000nm ；M的取值范圍為M彡20，N的取值范圍為N彡13。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的照明方式為傳統(tǒng)照明，環(huán)形照明， 二極照明和四級(jí)照明，部分相干因子取值范圍為傳統(tǒng)照明0.31彡σ彡0.80;環(huán)形照明 外環(huán) 0. 31 彡 σ。ut 彡 0. 88，內(nèi)環(huán) 0. 031 彡 σ in 彡 0. 64 且環(huán)帶寬度 σ w = σ。ut- σ in ^ 0. 1 ； 二級(jí)照明外環(huán)0. 31彡σ。ut ^ 0. 88,內(nèi)環(huán)0. 031彡σ in彡0. 64，環(huán)帶寬度Ow = o。ut_oin>0. 1，開孔角度10°彡OPA彡45° ；四極照明外環(huán)0. 31彡σ。ut彡0. 88，內(nèi)環(huán) 0.031彡σ in彡0.64，環(huán)帶寬度σψ= σ。ut-σ in彡0. 1，開孔角度10°彡OPA彡45°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)空間像噪聲的分析采用了主成分分析的方法，根據(jù)其主成分組成識(shí)別噪聲源。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述測(cè)試掩模上的標(biāo)記圖形由一組孤立空?qǐng)D形組成，圖形位于0°方向和90°方向，圖形線寬為250nm，周期為3000nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述投影物鏡為全透射式投影物鏡，投影物鏡的數(shù)值孔徑值為0. 45 ^ NA ^ 0. 75。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述空間像傳感器為CCD或透射像傳感器等光電轉(zhuǎn)換器件，所述空間像傳感器能夠在水平方向和垂直方向進(jìn)行掃描，水平方向和垂直方向定位精度都小于20nm。
全文摘要
一種光刻機(jī)空間像噪聲評(píng)估及濾波方法，包括下列步驟采集測(cè)試標(biāo)記的空間像；建立空間像噪聲標(biāo)準(zhǔn)差和空間像理想光強(qiáng)；對(duì)所述的空間像噪聲標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行主成分分析；利用最佳平滑因子對(duì)空間像進(jìn)行二維樣條平滑濾波，得到濾除噪聲的空間像。本發(fā)明簡(jiǎn)單方便的濾除了空間像的噪聲，提高了基于空間像求解波像差的求解精度及求解重復(fù)性。
文檔編號(hào)G03F7/20GK102221789SQ20111016499
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月17日
發(fā)明者彭勃, 徐東波, 段立峰, 王向朝, 閆觀勇 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所