專利名稱：光刻機空間像噪聲評估及濾波方法
技術領域：
本發明涉及光刻機投影物鏡波像差，特別是一種光刻機空間像噪聲評估及濾波方法。
背景技術：
投影物鏡是光刻機系統的核心部件之一。投影物鏡波像差是影響步進掃描投影光刻機性能的重要指標，可以用澤尼克多項式及其系數來表征。波像差直接影響光刻機成像質量、光刻分辨率以及關鍵尺寸(CD)均勻性等光刻技術指標，因此投影物鏡波像差是光刻機中最關鍵的檢測指標之一。隨著光刻技術的特征尺寸不斷減小，光刻機投影物鏡的像差容限變得越來越嚴苛。光刻投影物鏡的波像差檢測需求從低階像差擴展到高階像差，從在這種前提下，研發能夠高精度檢測低階和高階澤尼克像差的原位檢測技術具有更加重要的
眉、ο由于基于空間像的投影物鏡波像差檢測技術成本低且容易操作，基于空間像的波像差檢測技術在最近幾年得到了廣泛發展。在眾多基于空間像的波像差檢測技術中，TAMIS(在先技術1)技術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 檢測技術通過檢測二元掩模標記的空間像來提取像差。近年來，武漢光電國家實驗室提出了一種在部分相干光照明條件下基于空間像可測光刻投影物鏡澤尼克系數達37階的波像差檢測技術(在先技術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量波像差的方法(在先技術3，Anatoly Y. Burov, LiangLi, Zhiyong Yang，Fan Wang, Lifeng Duan, “ Aerial image model and application to aberrationmeasurement 〃，Proc. SPIE 7640，764032 (2010))，這一方法通過設計澤尼克系數組合，生成大量的空間像，形成一個空間像集合，對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之間的線性模型，在仿真實驗中這種方法可以很好的求出澤尼克像差，但在工程應用中由于空間像在測量過程中被噪聲污染， 澤尼克像差求解的重復精度很難滿足工程要求，這就需要對空間像的噪聲源，噪聲分布及強度進行評估，并設計一種濾波方法來盡量濾除測量噪聲對澤尼克像差求解結果的影響。通過對空間像噪聲進行有效的評估和濾波，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技術澤尼克像差求解的精度和重復精度。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在于提供一種光刻機空間像噪聲評估及濾波方法用于光刻機的空間像噪聲評估及濾波方法，該方法簡單有效的對空間像進行濾波，有效的提高了澤尼克像差的求解精度與求解重復性。本發明的技術解決方案如下一種光刻機空間像噪聲評估及濾波方法，特點在于包括下列步驟(1)采集測試標記的空間像采集選定光刻機照明系統的照明方式及其的部分相干因子，投影物鏡的數值孔徑NA，在掩模臺上的安置測試掩模，該測試掩模的視場點數為P，每個視場點對應測試掩模上的一個測試標記，該測試標記由一組圖形位于0°方向和圖形位于90°方向的孤立空組成，每個視場點的空間像采樣次數為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]；空間像采樣點數X方向采樣點數為Μ, Z方向采集采樣點數為N ；啟動光源，調整照明系統，使光源發出的光經照明系統得到相應的照明方式，照射在掩模臺上的測試掩模上，所述的空間像傳感器采集測試掩模上的測試標記經投影物鏡所成的空間像并能輸入所述的計算機；利用空間像傳感器對每個測試標記孤立空圖形位于0°方向和90°方向時分別各采集T幅空間像；將采集的空間像送入所述的計算機儲存；(2)建立空間像噪聲標準差和空間像理想光強計算機對0°方向P個視場點的空間像，按常規方法求得每個視場點的空間像0° 方向噪聲標準差STDqp，P = 1,2,3,…，P，以及每個視場點的空間像0°方向光強平均值， 記為0°方向理想光強IQP，ρ = 1，2，3，…，P;對90°方向P視場點數的空間像，同樣按常規方法求得每個視場點的空間像90°方向噪聲標準差STD9QP，ρ = 1，2，3，…，P和每個視場點對應的空間像90°方向理想光強I9Qp，p= 1，2，3，…，P;(3)對所述的空間像噪聲標準差進行主成分分析對所述的空間像0°方向噪聲標準差STDci5安常規方法進行主成分分析，得到空間像0°方向噪聲標準差STD/的主成分= 1，2，3，…，P，根據空間像0°方向噪聲標準差主成分&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空間像0°方向理想光強I。p，P = 1，2，3，…，P的響應噪聲，空間像0°方向理想光強IQp，p = 1，2，3，…，
權利要求
1. 一種光刻機空間像噪聲評估及濾波方法，該方法利用的測量系統包括照明光源、照明系統、掩模臺、投影物鏡、六維掃描工件臺、安裝在六維掃描工件臺上的空間像傳感器及與該空間像傳感器相連的計算機，其特征在于該方法包括以下步驟(1)采集測試標記的空間像采集選定光刻機照明系統的照明方式及其的部分相干因子，投影物鏡的數值孔徑NA， 在掩模臺上的安置測試掩模，該測試掩模的視場點數為P，每個視場點對應測試掩模上的一個測試標記，該測試標記由一組圖形位于0°方向和圖形位于90°方向的孤立空組成，每個視場點的空間像采樣次數為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]；空間像采樣點數X方向采樣點數為Μ, Z方向采集采樣點數為N ；啟動光源，調整照明系統，使光源發出的光經照明系統得到相應的照明方式，照射在掩模臺上的測試掩模上，所述的空間像傳感器采集測試掩模上的測試標記經投影物鏡所成的空間像并能輸入所述的計算機；利用空間像傳感器對每個測試標記孤立空圖形位于0°方向和90°方向時分別各采集T幅空間像；將采集的空間像送入所述的計算機儲存；(2)建立空間像噪聲標準差和空間像理想光強計算機對0°方向P個視場點的空間像，按常規方法求得每個視場點的空間像0°方向噪聲標準差STD。P，ρ = 1，2，3，…，P，以及每個視場點的空間像0°方向光強平均值，記為 0°方向理想光強IQP，P = 1，2，3，…，P;對90°方向P視場點數的空間像，同樣按常規方法求得每個視場點的空間像90°方向噪聲標準差STD9QP，ρ= 1，2，3，…，P和每個視場點對應的空間像90°方向理想光強I9。p，ρ = 1，2，3，…，P;(3)對所述的空間像噪聲標準差進行主成分分析對所述的空間像0°方向噪聲標準差STD/安常規方法進行主成分分析，得到空間像 0°方向噪聲標準差STDtlpW主成分X,i = l，2，3，…，P，根據空間像0°方向噪聲標準差主成分&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空間像0°方向理想光強I。p，P = 1，2，3，…，P的響應噪聲，空間像0°方向理想光強IQP，P = 1，2，3，…，P沿X方向快速變化時引進的梯度噪聲3//dxP = 1,2,3,…，P，及空間像0°方向理想光強ΙΛΡ = 1，2，3，…，P沿Z方向快速變化時引進的梯度噪聲3//dz此建立空間像0°方向噪聲標準差分布模型為
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的視場點數P> 2，所述的單視場點的采樣次數T彡2。
3.根據權利要求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.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的照明方式為傳統照明，環形照明， 二極照明和四級照明，部分相干因子取值范圍為傳統照明0.31彡σ彡0.80;環形照明 外環 0. 31 彡 σ。ut 彡 0. 88，內環 0. 031 彡 σ in 彡 0. 64 且環帶寬度 σ w = σ。ut- σ in ^ 0. 1 ； 二級照明外環0. 31彡σ。ut ^ 0. 88,內環0. 031彡σ in彡0. 64，環帶寬度Ow = o。ut_oin>0. 1，開孔角度10°彡OPA彡45° ；四極照明外環0. 31彡σ。ut彡0. 88，內環 0.031彡σ in彡0.64，環帶寬度σψ= σ。ut-σ in彡0. 1，開孔角度10°彡OPA彡45°。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，對空間像噪聲的分析采用了主成分分析的方法，根據其主成分組成識別噪聲源。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述測試掩模上的標記圖形由一組孤立空圖形組成，圖形位于0°方向和90°方向，圖形線寬為250nm，周期為3000nm。
7.根據權利要求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，投影物鏡的數值孔徑值為0. 45 ^ NA ^ 0. 75。
8.根據權利要求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換器件，所述空間像傳感器能夠在水平方向和垂直方向進行掃描，水平方向和垂直方向定位精度都小于20nm。
全文摘要
一種光刻機空間像噪聲評估及濾波方法，包括下列步驟采集測試標記的空間像；建立空間像噪聲標準差和空間像理想光強；對所述的空間像噪聲標準差進行主成分分析；利用最佳平滑因子對空間像進行二維樣條平滑濾波，得到濾除噪聲的空間像。本發明簡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性。
文檔編號G03F7/20GK102221789SQ20111016499
公開日2011年10月19日 申請日期2011年6月17日 優先權日2011年6月17日
發明者彭勃, 徐東波, 段立峰, 王向朝, 閆觀勇 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所