光刻机匹配方法与流程

技术特征：

1.一种光刻机匹配方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

(1)光刻机和涂胶显影机检查

对参考光刻机和待匹配光刻机的状态进行检查；需要检查的部分包括投影物镜冷像差，照明的椭圆度、照明的部分相干因子，激光光源稳定性，杂散光水平，照明均匀性，掩模台工件台同步误差等；检查并确认参考光刻机和待匹配光刻机的参数已正确设定，如果发现有的参数与说明书规定的参数不一致，及时对这些参数进行调整，使得参考光刻机和待匹配光刻机工作正常，并处于最佳工作状态；检查涂胶显影机的工作流程、CD检测系统的工作状态以及光刻胶批次，使涂胶显影机正常工作，并处于最佳工作状态，光刻胶批次相同、CD检测系统工作状态正常；

采用一维through-pitch图形掩模和部分事先筛选出的量产二维图形掩模作为测试掩模；参考光刻机和待匹配光刻机依次加载测试掩模并对掩模进行曝光；使用CD检测系统测量硅片上光刻胶图形的CD，如果两台光刻机曝光产生的光刻胶图形CD之间的差异在工艺允许的范围之内，则无需对当前的待匹配光刻机进行匹配，否则进入下一步；

(2)光刻机匹配

设定三维空间像模型仿真三维空间像公式如下：

其中，和分别表示归一化的光刻机像面坐标和光刻机投影物镜光瞳面坐标，表示光瞳函数，NA表示投影物镜的数值孔径，σ表示照明系统部分相干因子，dose是曝光剂量，z表示空间像所在的离焦位置，aberration表示实测的投影物镜像差，Rx表示工件台倾斜因子，MSD表示光刻机光学系统的机械振动水平，laserb表示激光带宽；表示照明系统光瞳分布；表示掩模的频谱；

以(x,y)表示光刻机像面坐标、(f,g)表示光刻机投影物镜光瞳面坐标，和的归一化方法如下：

采用空间像阈值模型计算三维空间像CD，公式如下：

I(x1；z)＝I(x2；z)＝Tr，CD(z)＝x2-x1 ③

其中x1、x2是在离焦位置z处空间像强度为设定阈值Tr时对应的坐标；

读取参考光刻机的状态文件；状态文件中包含了光刻机的投影物镜的数值孔径、照明系统部分相干因子、实测的照明系统光瞳分布、曝光剂量、离焦量、实测的投影物镜像差、工件台倾斜因子、光刻机光学系统的机械振动水平、激光带宽信息；设定一维through-pitch掩模图形为匹配用目标图形；利用公式①仿真得到的参考光刻机的三维空间像，表示为采用公式③计算参考光刻机的三维空间像，表示为CDref；

读取待匹配光刻机的状态文件，设定与参考光刻机使用的相同的目标图形，采用公式①计算得到待匹配光刻机的三维空间像，表示为采用公式③计算待匹配光刻机三维空间像，表示为CDTBM(z)；

对一个给定的掩模图形，参考光刻机与待匹配光刻机之间的三维空间像差异表示为

ΔCD(zi)＝CDref(zi)-CDTBM(zi)， ④

其中i＝1,2,…,M，M表示三维空间像所取的离焦位置的个数；

设定待匹配光刻机的照明系统光瞳分布的调制方式，公式如下：

其中，是调制前待匹配光刻机的照明系统光瞳分布，是调制后待匹配光刻机的照明系统光瞳分布，是待匹配光刻机的照明系统光瞳分布光强的调制项，ZIMm为第m阶照明系统光瞳分布强度调制系数，Zm(f,g)为m阶泽尼克多项式，m取值为1到37的自然数；是照明系统光瞳分布在x轴方向上的几何形状调制项，是照明系统光瞳分布在y轴方向上的几何形状调制项，C是表示背景光的常数；ZDMn为第n项几何调制系数；n的取值是1到55的自然数；DXn、DYn为调制量；将带入公式①和③即可仿真得到待匹配光刻机照明系统光瞳分布调制后的三维空间像CD；

采用公式⑤所示的照明系统光瞳分布调制方式，照明系统光瞳分布的可调参数包括55个几何形状调制参数ZDM和37项强度调制泽尼克系数ZIM；投影物镜可调参数为数值孔径NA；令P表示可调参数，那么光刻机匹配问题转化为求解使得评价函数E的值最小的可调参数P，表示为

其中，N表示掩模目标图形个数；

采用Levenberg-Marquardt算法，对公式⑥描述的优化问题求解，第k个可调参数Pk对应的CD差异ΔCDj(zi,Pk)的偏导采用差商法近似计算：

其中，j＝1,2,…,N表示第j个目标图形，ΔP表示第k个可调参数Pk的微小变化量；

根据求解出的全部照明系统光瞳分布可调参数的值和NA调整量值生成待匹配光刻机的参数子菜单，将所述的参数子菜单输入待匹配光刻机对可调参数进行调整，调整后待匹配光刻机对测试掩模进行曝光，测量硅片上光刻胶图形的CD，如果实测CD和参考光刻机CD之间的差异在允许范围之内，则光刻机匹配完成，否则重新进行光学临近效应校正对掩模进行重新设计。