专利名称：光刻机空间像噪声评估及滤波方法
技术领域：
本发明涉及光刻机投影物镜波像差，特别是一种光刻机空间像噪声评估及滤波方法。
背景技术：
投影物镜是光刻机系统的核心部件之一。投影物镜波像差是影响步进扫描投影光刻机性能的重要指标，可以用泽尼克多项式及其系数来表征。波像差直接影响光刻机成像质量、光刻分辨率以及关键尺寸(CD)均勻性等光刻技术指标，因此投影物镜波像差是光刻机中最关键的检测指标之一。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泽尼克像差的原位检测技术具有更加重要的
眉、ο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(在先技术1)技术是具有代表性的一种(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 检测技术通过检测二元掩模标记的空间像来提取像差。近年来，武汉光电国家实验室提出了一种在部分相干光照明条件下基于空间像可测光刻投影物镜泽尼克系数达37阶的波像差检测技术(在先技术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 上海微电子装备有限公司提出了一种用空间像模型来测量波像差的方法(在先技术3，Anatoly Y. Burov, LiangLi, Zhiyong Yang，Fan Wang, Lifeng Duan, “ Aerial image model and application to aberrationmeasurement 〃，Proc. SPIE 7640，764032 (2010))，这一方法通过设计泽尼克系数组合，生成大量的空间像，形成一个空间像集合，对这一组空间像集合做主成分分析，从而建立了一种空间像和泽尼克系数之间的线性模型，在仿真实验中这种方法可以很好的求出泽尼克像差，但在工程应用中由于空间像在测量过程中被噪声污染， 泽尼克像差求解的重复精度很难满足工程要求，这就需要对空间像的噪声源，噪声分布及强度进行评估，并设计一种滤波方法来尽量滤除测量噪声对泽尼克像差求解结果的影响。通过对空间像噪声进行有效的评估和滤波，能够更为有效的提取波像差在空间像中的影响，从而可以有效的提高基于空间像模型的波像差检测技术泽尼克像差求解的精度和重复精度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种光刻机空间像噪声评估及滤波方法用于光刻机的空间像噪声评估及滤波方法，该方法简单有效的对空间像进行滤波，有效的提高了泽尼克像差的求解精度与求解重复性。本发明的技术解决方案如下一种光刻机空间像噪声评估及滤波方法，特点在于包括下列步骤(1)采集测试标记的空间像采集选定光刻机照明系统的照明方式及其的部分相干因子，投影物镜的数值孔径NA，在掩模台上的安置测试掩模，该测试掩模的视场点数为P，每个视场点对应测试掩模上的一个测试标记，该测试标记由一组图形位于0°方向和图形位于90°方向的孤立空组成，每个视场点的空间像采样次数为T ；空间像采集范围X方向采集范围为[_L，L]，Z方向采集范围为[-F，F]；空间像采样点数X方向采样点数为Μ, Z方向采集采样点数为N ；启动光源，调整照明系统，使光源发出的光经照明系统得到相应的照明方式，照射在掩模台上的测试掩模上，所述的空间像传感器采集测试掩模上的测试标记经投影物镜所成的空间像并能输入所述的计算机；利用空间像传感器对每个测试标记孤立空图形位于0°方向和90°方向时分别各采集T幅空间像；将采集的空间像送入所述的计算机储存；(2)建立空间像噪声标准差和空间像理想光强计算机对0°方向P个视场点的空间像，按常规方法求得每个视场点的空间像0° 方向噪声标准差STDqp，P = 1,2,3,…，P，以及每个视场点的空间像0°方向光强平均值， 记为0°方向理想光强IQP，ρ = 1，2，3，…，P;对90°方向P视场点数的空间像，同样按常规方法求得每个视场点的空间像90°方向噪声标准差STD9QP，ρ = 1，2，3，…，P和每个视场点对应的空间像90°方向理想光强I9Qp，p= 1，2，3，…，P;(3)对所述的空间像噪声标准差进行主成分分析对所述的空间像0°方向噪声标准差STDci5安常规方法进行主成分分析，得到空间像0°方向噪声标准差STD/的主成分= 1，2，3，…，P，根据空间像0°方向噪声标准差主成分&的组成，得出空间像0°方向噪声源，主要包括空间像传感器对空间像0°方向理想光强I。p，P = 1，2，3，…，P的响应噪声，空间像0°方向理想光强IQp，p = 1，2，3，…，
权利要求
1. 一种光刻机空间像噪声评估及滤波方法，该方法利用的测量系统包括照明光源、照明系统、掩模台、投影物镜、六维扫描工件台、安装在六维扫描工件台上的空间像传感器及与该空间像传感器相连的计算机，其特征在于该方法包括以下步骤(1)采集测试标记的空间像采集选定光刻机照明系统的照明方式及其的部分相干因子，投影物镜的数值孔径NA， 在掩模台上的安置测试掩模，该测试掩模的视场点数为P，每个视场点对应测试掩模上的一个测试标记，该测试标记由一组图形位于0°方向和图形位于90°方向的孤立空组成，每个视场点的空间像采样次数为T ；空间像采集范围X方向采集范围为[-L，L]，Z方向采集范围为[-F，F]；空间像采样点数X方向采样点数为Μ, Z方向采集采样点数为N ；启动光源，调整照明系统，使光源发出的光经照明系统得到相应的照明方式，照射在掩模台上的测试掩模上，所述的空间像传感器采集测试掩模上的测试标记经投影物镜所成的空间像并能输入所述的计算机；利用空间像传感器对每个测试标记孤立空图形位于0°方向和90°方向时分别各采集T幅空间像；将采集的空间像送入所述的计算机储存；(2)建立空间像噪声标准差和空间像理想光强计算机对0°方向P个视场点的空间像，按常规方法求得每个视场点的空间像0°方向噪声标准差STD。P，ρ = 1，2，3，…，P，以及每个视场点的空间像0°方向光强平均值，记为 0°方向理想光强IQP，P = 1，2，3，…，P;对90°方向P视场点数的空间像，同样按常规方法求得每个视场点的空间像90°方向噪声标准差STD9QP，ρ= 1，2，3，…，P和每个视场点对应的空间像90°方向理想光强I9。p，ρ = 1，2，3，…，P;(3)对所述的空间像噪声标准差进行主成分分析对所述的空间像0°方向噪声标准差STD/安常规方法进行主成分分析，得到空间像 0°方向噪声标准差STDtlpW主成分X,i = l，2，3，…，P，根据空间像0°方向噪声标准差主成分&的组成，得出空间像0°方向噪声源，主要包括空间像传感器对空间像0°方向理想光强I。p，P = 1，2，3，…，P的响应噪声，空间像0°方向理想光强IQP，P = 1，2，3，…，P沿X方向快速变化时引进的梯度噪声3//dxP = 1,2,3,…，P，及空间像0°方向理想光强ΙΛΡ = 1，2，3，…，P沿Z方向快速变化时引进的梯度噪声3//dz此建立空间像0°方向噪声标准差分布模型为
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的视场点数P> 2，所述的单视场点的采样次数T彡2。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的L的取值范围为 3000nm彡L彡450nm ；F的取值范围为5000nm彡F彡2000nm ；M的取值范围为M彡20，N的取值范围为N彡13。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的照明方式为传统照明，环形照明， 二极照明和四级照明，部分相干因子取值范围为传统照明0.31彡σ彡0.80;环形照明 外环 0. 31 彡 σ。ut 彡 0. 88，内环 0. 031 彡 σ in 彡 0. 64 且环带宽度 σ w = σ。ut- σ in ^ 0. 1 ； 二级照明外环0. 31彡σ。ut ^ 0. 88,内环0. 031彡σ in彡0. 64，环带宽度Ow = o。ut_oin>0. 1，开孔角度10°彡OPA彡45° ；四极照明外环0. 31彡σ。ut彡0. 88，内环 0.031彡σ in彡0.64，环带宽度σψ= σ。ut-σ in彡0. 1，开孔角度10°彡OPA彡45°。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对空间像噪声的分析采用了主成分分析的方法，根据其主成分组成识别噪声源。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测试掩模上的标记图形由一组孤立空图形组成，图形位于0°方向和90°方向，图形线宽为250nm，周期为3000nm。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述投影物镜为全透射式投影物镜，投影物镜的数值孔径值为0. 45 ^ NA ^ 0. 75。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空间像传感器为CCD或透射像传感器等光电转换器件，所述空间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。
全文摘要
一种光刻机空间像噪声评估及滤波方法，包括下列步骤采集测试标记的空间像；建立空间像噪声标准差和空间像理想光强；对所述的空间像噪声标准差进行主成分分析；利用最佳平滑因子对空间像进行二维样条平滑滤波，得到滤除噪声的空间像。本发明简单方便的滤除了空间像的噪声，提高了基于空间像求解波像差的求解精度及求解重复性。
文档编号G03F7/20GK102221789SQ20111016499
公开日2011年10月19日 申请日期2011年6月17日 优先权日2011年6月17日
发明者彭勃, 徐东波, 段立峰, 王向朝, 闫观勇 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所