用于波像差检测的二元光栅掩模标记优化方法研究

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1、华中科技大学硕士学位论文正和反馈控制提供大量的测量结果，但是该技术只能测出少量阶次Zernike系数的几何像差，检测精度不够高。同时，国内一些高校研究所也在积极开展相关的研究工作，对一些现有的技术进行改进。上海光机所通过优化一些特殊的掩模来精确测量光刻机投影物镜中的偶[25-27]像差，并得到一些较好的结果。掩模标记的优化是一种简单高效的提高光刻机投影物镜波像差在线检测技术精度的方法。1.4本文的主要研究内容本课题的重点是针对不同的波像差在线检测方法，选用合适的优化问题解法来实现相应二元光栅掩模标记优化过程，从而使空间像对该光瞳面离散采样方案更灵敏，使投影物镜的像差

2、很好地反映在传感器测出的光强信息中。具体内容安排如下：第一章介绍了课题来源、课题意义和背景，并描述国内外基于二元光栅掩模标记的波像差在线检测技术及对应的掩模标记分布。第二章分析波像差及部分相干成像的基本原理，总结出完全相干照明及部分相干照明情况下基于二元光栅掩模的波像差在线检测技术一般原理及流程，并发展了其中关键模型的算法。第三章解决了光瞳面离散采样与掩模标记对应关系的问题，对空间像进行了灵敏度分析，设计了二元光栅掩模标记优化问题目标函数，通过比较约束优化问题的直接解法和间接解法，选出了合适的优化方法。第四章实现了二元光栅掩模标记的优化方法，分别在完全相干照明及部分

3、相干照明情况下实现掩模的优化过程，对优化结果进行仿真分析，与未优化掩模的仿真结果进行比较。第五章对全文进行总结，对用于波像差检测的二元光栅掩模标记的优化方法提出展望。5华中科技大学硕士学位论文2基于二元光栅掩模标记的波像差检测方法投影物镜波像差在线检测技术之所以可以实现在线检测，其根本在于在工件台上集成有可以进行实时光电转换的传感器，并且可以实时处理检测数据，快速、精确的重构得到投影物镜的波像差。基于空间像传感器的投影物镜波像差在线检测技术是目前国际研究的热点，其对应掩模标记的形状也各不相同。光刻机中不同的系统传递函数，会导致空间像灵敏度分析结果的不同，从而影响波像

4、差逆求算法的误差传递。因此，波像差在线检测的精度取决于系统的传递函数。本章介绍了波像差在线检测一般方法，为后续优化提供了正向模型；详细分析了基于完全相干成像和部分相干成像的波像差在线检测技术，为后文掩模的优化垫定了理论基础。2.1光刻机波像差基本概念波像差(WavefrontAberation)是指光线经过投影物镜后实际波面与理想波面之间光程差，如图2.1所示。波像差可以由泽尼克(Zernike)系数及多项式的和来表征，其与投影物镜的几何像差之间紧密相连、不可分割，常用来衡量投影物镜成像质量，计算时它们之间可以相互转换。出瞳波像差W(x,y)像面畸变后的波前参考球面

5、波前图2.1波像差示意图波像差常用W(,)来表示，将W(,)用Zernike多项式表达：W(,)nZfnn(,)(2.1)其中，fn为第n项Zernike多项式函数，Zn为待求解的第n项Zernike多项式对应的6华中科技大学硕士学位论文系数。表2.1给出了波像差的37级Zernike多项式表示。本文如果不做特殊说明，第37级Zernike多项式实际上是指第49级Zernike多项式。表2.137级Zernike多项式的具体表达式级次n多项式函数Fn(ρ,θ)112cos3sin4(221)52cos262sin27(33

6、2)cos8(332)sin964621103cos3113sin312(423)2cos213(423)2sin214(1041223)cos15(1041223)sin162063041221174cos4184sin419(524)3cos320(524)3sin321(1542026)2cos222(1542026)2sin223(3566043024)cos24(3566043024)sin2570

7、814069042021265cos5275sin57华中科技大学硕士学位论文28(625)4cos429(625)4sin430(21430210)3cos331(21430210)3sin332(566105460210)2cos233(566105460210)2sin234(1268280621046025)cos35(1268280621046025)sin3625210630856062104302