[发明专利]一种全视场高数值孔径成像系统偏振像差在线检测方法

说明书

本发明提供一种全视场高数值孔径成像系统偏振像差在线检测技术，通过设计一系列具有傅里叶远场频谱结构简单的标记掩模；用琼斯光瞳的pesudo－zernike展开法表征成像模型中投影物镜的PA，并由标记掩模衍射远场特性简化成像模型；根据离散化的成像模型，推导出成像光强与PA展开系数的二阶灵敏的矩阵，得到以下关系；对上式两边进行傅里叶变换，并同时提取其+1阶频谱信息，得到成像结果傅里叶变换+1阶谱与PA展开系数的二次解析关系；合理改变光源偏振照明方式、调整集成掩模版的位置、曝光区域及成像离焦量等参数，根据上述所得关系，建立二阶超定方程组，最终可通过成像的+1阶谱逆向求解出全视场每一个视场点的PA展开系数，实现光刻投影物镜全视场PA的在线检测。

技术领域

本发明属于高分辨率成像系统像差检测技术领域，尤其涉及一种全视场高数值孔径成像系统偏振像差在线检测方法。

背景技术

目前超大数值孔径成像技术广泛应用于显微镜、望远镜及制备超大规模集成电路的浸没式光刻机中。随着制备工艺已走向22nm及以下节点，光刻机的数值孔径值大多都在1.35及以上，照明光源也为离轴偏振照明，并且在光刻仿真领域也已出现SMPO等对光源偏振态优化的算法。可见目前的工艺、技术及优化算法对偏振像差的测量精度和速度有了更高的要求，光刻机等大型超高数值孔径成像系统在装配及使用等过程产生的线上偏振像差不能由传统的线下测量检测到，所以需要开发一种快速、准确的在线检测成像系统投影物镜的偏振像差的方法，是对其进行实时控制或补偿的前提，对提高成像质量有着重要的意义。

公开号为CN104281011A的中国专利申请，公开了一种获得高数值孔径成像系统偏振像差的方法。该方法采用偏振像差的物理光瞳表征方式对各种像差成分进行分解，通过测试不同测试掩模的图形偏移、焦面平移和特征尺寸误差等信息，建立其与偏振像差的一阶近似关系，最终获取成像系统的偏振信息。但该方法是建立了偏振像差与测量值的一阶近似关系，偏振像差的高阶项和耦合项对成像结果的影响都被忽略，使最终的测量精度不是很好。

发明内容

本发明提供一种高数值孔径成像系统偏振像差的在线检测方法，通过建立偏振像差与成像信息的二阶耦合关系，可以高精度的测量出成像系统的偏振像差的全部信息。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种全视场高数值孔径成像系统偏振像差在线检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、设计成像系统的标记掩模，所述标记掩膜为满足傅里叶远场频谱结构是离散化的标记掩模；

步骤二、针对成像系统的成像模型的投影物镜部分，采用琼斯光瞳的pesudo-zernike展开法表征投影物镜部分的偏振像差；然后将步骤一设计的标记掩模衍射远场再代入到成像模型中，得到离散化的成像模型；

步骤三、根据步骤二得到的成像模型，获得成像光强与偏振像差展开系数的二阶灵敏矩阵s_ij，由此将成像模型化简为关于偏振像差的二次型方程：

其中k_i和k_j为偏振像差展开系数；jmax表示展开阶数；上角标*表示复共轭转置；

对所述二次型方程等式两边做傅里叶变换，并同时提取其+1阶频谱信息，得到空间像+1阶谱与偏振像差展开系数的二次解析关系方程：

其中，表示光强；上角标H表示转置复共轭；a、b、a'和b'表示偏振像差展开系数；当为X偏振照明时，k_i和k_j分别对应a和b；当为Y偏振照明时，k_i和k_j分别对应a'和b'；和分别表示X偏振照明时和Y偏振照明下从傅里叶变换后的二阶灵敏矩阵s_ij中提取出的+1阶谱灵敏度矩阵；