一种波带片离轴成像检测装置

技术领域

本公开涉及光刻技术领域，具体涉及一种波带片离轴成像检测装置。

背景技术

光刻是集成电路制造过程最关键的工艺。13.5nm波长的极紫外(EUV)光刻和193nm深紫外(DUV)光刻是目前的主流光刻技术。

光刻的关键是通过成像的方式将掩模上的图形转印到晶圆上，因此掩模是光刻的核心材料之一。但在掩模制作过程中会引入凹坑、凸起等缺陷，这些缺陷会影响最终的成像效果，直接导致最终刻蚀在晶圆上的图形不及预期，进而导致产出的芯片出现质量问题，造成巨大的经济损失。发现并修复掩模缺陷已成为光刻的重大技术挑战之一。

目前国际上均采用使用工作波长(EUV或DUV)的激光对掩模成像的方式来检测掩模缺陷。主要有全反射镜成像系统、全透射镜成像系统(仅限DUV)、相干衍射成像系统和波带片成像系统四种方案。其中波带片成像技术的成像光路简单，成本低廉，能够重现所有的EUV光刻机照明条件来实现高分辨率的掩模缺陷检测，可以用于研究掩模研发过程中面临的问题，诸如掩模架构及材料、光学临近校正及辅助特征图形、高NA(数值孔径)的影响、以及Source Mask协同优化等等研究。

但以往的波带片成像系统多为在轴明场成像系统，在成像面无法分离衍射一级光和零级光，使得成像对比度变差，成像分辨率降低；同时在整个成像系统中无法对光场做合适的调控，无法根据需求获得不同的空间频率成分的光线，进而无法对成像物体获得更全面的认识。

发明内容

本公开的目的是提供一种波带片离轴成像检测装置，能够提高掩模成像分辨率和检测灵敏度。

本公开实施例提供一种波带片离轴成像检测装置，包括：

依次设置的掩模检测位、波带片、调制板以及图像采集部件；

其中，所述掩模检测位是指待检测的光刻掩模放置的位置；所述掩模检测位和图像采集部件设置在所述波带片的光轴上；

入射光以偏离所述波带片的光轴预设角度的入射角穿过所述波带片照射在所述光刻掩模上形成反射光场，所述反射光场经过所述波带片后形成汇聚光场，所述汇聚光场经过所述调制板后形成调制光场传播至所述图像采集部件处被接收。

在本申请的一些实施方式中，所述波带片为中心为暗的波带片或中心为亮的波带片。

在本申请的一些实施方式中，所述波带片上制作有通光孔以保证所述入射光的通过。

在本申请的一些实施方式中，所述波带片的焦距在百微米量级。

在本申请的一些实施方式中，所述装置还包括掩模位移台、波带片位移台、调制板位移台和图像采集部件位移台；

所述掩模位移台，用于承载所述光刻掩模；

所述波带片位移台，用于承载所述波带片；

所述调制板位移台，用于承载所述调制板；

所述图像采集部件位移台，用于承载所述图像采集部件。

在本申请的一些实施方式中，所述掩模位移台、波带片位移台、调制板位移台和图像采集部件位移台均为三轴位移台。

在本申请的一些实施方式中，所述装置还包括真空腔室，所述掩模检测位、波带片、调制板以及图像采集部件均设置在所述真空腔室内。

在本申请的一些实施方式中，所述预设角度为4～10°。

本公开与现有技术相比的优点在于：

本公开提供的波带片离轴成像检测装置包括：依次设置的掩模检测位、波带片、调制板以及图像采集部件；其中，所述掩模检测位是指待检测的光刻掩模放置的位置；所述掩模检测位和图像采集部件设置在所述波带片的光轴上；入射光以偏离所述波带片的光轴预设角度的入射角穿过所述波带片照射在所述光刻掩模上形成反射光场，所述反射光场经过所述波带片后形成汇聚光场，所述汇聚光场经过所述调制板后形成调制光场传播至所述图像采集部件处被接收。相较于现有技术，本申请采用波带片离轴成像，能够在成像面分离衍射一级光和零级光，从而提高掩模成像分辨率和检测灵敏度。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其它的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本公开的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了本公开所提供的一种波带片离轴成像检测装置的结构示意图；

图2示出了本公开所提供的中心为暗的波带片的结构示意图；

图3示出了本公开所提供的中心为亮的波带片的结构示意图；

图4示出了本公开所提供的调制板的结构示意图。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。

本申请所要解决的技术问题主要有：(1)以往波带片成像系统无法调控光场进而影响成像效果；(2)以往波带片成像系统无法分离衍射一级光和零级光导致检测灵敏度低。

为了解决现有技术中存在的问题，本公开实施例提供一种波带片离轴成像检测装置，该波带片离轴成像检测装置能够提高掩模成像分辨率和检测灵敏度，提高检测效率，下面结合附图进行说明。

图1示出了本申请所提供的一种波带片离轴成像检测装置的结构示意图，如图1所示，该波带片离轴成像检测装置包括：依次设置的掩模检测位、波带片4、调制板6以及图像采集部件8。其中，所述掩模检测位是指待检测的光刻掩模2放置的位置；所述掩模检测位和图像采集部件8设置在所述波带片4的光轴上。

如图1所示，入射光1以偏离所述波带片4的光轴预设角度的入射角穿过所述波带片4照射在所述光刻掩模2上形成反射光场3，此时反射光场3包含了光刻掩模的全部信息，所述反射光场3经过所述波带片4后形成汇聚光场5，所述汇聚光场5传播至波带片4的后焦平面处时恰好为光刻掩模2的频谱，所述汇聚光场5经过所述调制板6后形成调制光场7。具体的，调制板6位于波带片4的焦平面处以对光刻掩模2的频谱进行调制，获得需要的空间频率成分。调制光场7传播至所述图像采集部件8处被接收。图像采集部件8采集的图像传送到处理设备中，处理设备对图像进行分析后确定掩模缺陷位置和缺陷类型，具体分析过程可以采用相关技术，本申请在此不再赘述。

具体的，入射光1可以是极紫外光，也可以是深紫外光，具体可以根据需要检测的光刻掩模确定。图像采集部件8可以采用与入射光波段匹配的相机。

对调制板6调制光场过程的说明：如图4所示为一个调制板的结构示意图。由于光刻掩模缺陷多为凸起或凹陷等，其在空间频率中表现为高频部分。调制板6实际上滤去了光刻掩模的低频部分，只保留了缺陷信息，从而提高了成像对比度。在实际操作中，可以根据理论和仿真的结果设计不同的调制板。

值得一提的是，调制板6的相对位置精度要求低于其他部件。这是由于在波带片焦平面附近的光场均可认为是光刻掩模的频谱，调制板6相对位置的较小变化不影响调控光场这一过程，这一特性能够降低调制板6的装调要求。

在本申请的一些实施例中，所述预设角度可以为4～10°，即入射光1以偏离所述波带片4的光轴4～10°的入射角穿过所述波带片4照射在所述光刻掩模2上形成反射光场3。如图1所示，所述波带片4上制作有通光孔以保证入射光1的通过。可见，本申请的波带片离轴成像检测装置采用波带片离轴成像，在成像面可以分离衍射一级光和零级光，提高了成像对比度、成像分辨率以及检测灵敏度，以准确检测掩模缺陷。

在本申请的一些实施例中，所述波带片为中心为暗的波带片或中心为亮的波带片。如图2所示为本申请提供的中心为暗的波带片的结构示意图，如图3所示为本申请提供的中心为亮的波带片的结构示意图。

在本申请的一些实施例中，所述波带片4的焦距在百微米量级，这是由于在限定波带片环数的情况下，波带片的焦距越短，数值孔径越大。综合考虑数值孔径和实际机械装置情况，波带片4的焦距应在百微米量级，这是因为考虑加工水平不变的情况下，波带片最外环宽度为定值，数值孔径也为定值，此时波带片的色差与焦距成正比，百微米的焦距在实际机械装置情况允许的情况下，达到了最小的色差和最佳的成像对比度。

在本申请的一些实施例中，所述波带片离轴成像检测装置还可以包括掩模位移台、波带片位移台、调制板位移台和图像采集部件位移台。

所述掩模位移台用于承载所述光刻掩模2，可以通过掩模位移台对光刻掩模2的位置进行调控。所述波带片位移台用于承载所述波带片4，可以通过波带片位移台对波带片4的位置进行调控。所述调制板位移台用于承载所述调制板6，可以通过调制板位移台对调制板6的位置进行调控。所述图像采集部件位移台用于承载所述图像采集部件8，可以通过图像采集部件位移台对图像采集部件8的位置进行调控。

具体的，所述掩模位移台、波带片位移台、调制板位移台和图像采集部件位移台均为三轴位移台。本申请提供的波带片离轴成像检测装置通过掩模位移台、波带片位移台、调制板位移台和图像采集部件位移台可以对光场进行适当调控，以根据需求获得不同的空间频率成分的光线，进而对光刻掩模2获得更全面的认识，提高成像效果。

在本申请的一些实施例中，所述波带片离轴成像检测装置还可以包括真空腔室，所述掩模检测位、波带片、调制板以及图像采集部件均设置在所述真空腔室内。入射光1由真空腔室外引入，以4～10°入射角照射在光刻掩模2形成反射光场3。尤其是对于极紫外光，这一波段的辐射会被包括空气在内的绝大多数材料吸收，因此将成像系统设置在真空环境下运行。

本公开与现有技术相比的优点在于：

本公开提供的波带片离轴成像检测装置包括：依次设置的掩模检测位、波带片、调制板以及图像采集部件；所述掩模检测位和图像采集部件设置在所述波带片的光轴上；入射光以偏离所述波带片的光轴预设角度的入射角穿过所述波带片照射在所述光刻掩模上形成反射光场，所述反射光场经过所述波带片后形成汇聚光场，所述汇聚光场经过所述调制板后形成调制光场传播至所述图像采集部件处被接收。相较于现有技术，本申请采用波带片离轴成像，能够在成像面分离衍射一级光和零级光，从而提高掩模成像分辨率和检测灵敏度。

为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。

以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。