一种光学检测装置和检测方法

技术领域

本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种光学检测装置和检测方法。

背景技术

随着半导体加工领域中光刻工艺节点由14nm、7nm进一步向5nm、3nm方向的发展，主流的深紫外线(Deep Ultraviolet Lithography，DUV)、极深紫外线(ExtremeUltraviolet Lithography，EUV)光刻机对光罩(mask)的薄膜(Pellicle)的诸如洁净度、透射性、反射性等相关性能的要求越来越高。因此，对于Pellicle透射性、反射性的来料检测及定期检测，显得尤为重要。

现有技术中常规的检测方案包括电子束检测和波长低一级别的光线检测。然而，电子束检测的方案由于效率低下，单片检测时长达数小时甚至更久，难于满足实际产线要求；而低一级别的光线检测方案，由于与Pellicle实际使用工况不一致，导致检测的偏差较大，尤其在与EUV光刻机配套Pellicle检测方面。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种光学检测装置和检测方法。

本申请实施例提供了一种光学检测装置，其特征在于，所述光学检测装置包括光学组件、真空腔组件和运动平台组件；

其中，所述光学组件包括光源装置、反射镜、反射镜调节架和传感装置；所述光源用于提供与薄膜实况使用相一致的光源，如EUV光源或DUV光源；所述反射镜用于将光线反射之后以特定角度投射至薄膜的上表面；所述传感装置用于检测光强；

其中，所述真空腔组件包括腔室、第一阀件、干泵、第二阀件、分子泵、隔离阀件、第三阀件和气源装置；所述腔室用于提供各个器件的安装接口和高洁净的密封环境；所述第一阀件用于控制干泵与真空腔组件之间气路的通断；所述干泵用于对腔室进行初步抽真空；所述分子泵、第二阀件和隔离阀件均用于对腔室进一步抽真空；第三阀件用于控制气源装置与腔室之间气路的通断；

其中，所述运动平台组件包括线性运动平台和薄膜卡盘，所述线性运动平台用于带动薄膜移动。

根据一个实施例，所述光学组件还包括半透半反镜、半透镜调节架和参考传感器中的一个或多个；所述半透半反镜用于将入射光线的部分能量进行反射，所述参考传感器用于检测经半透半反镜反射后的光线的光强。

根据一个实施例，反射镜调节架和半透镜调节架为自动型或手动型。

根据一个实施例，所述传感装置包括反射传感器和/或透射传感器。

根据一个实施例，所述真空腔组件包括一个或多个视觉对准装置，所述视觉对准装置用于识别薄膜的初始位置。

根据一个实施例，所述真空腔组件还包括过滤装置，所述过滤装置用于对进气气体进行过滤。

根据一个实施例，所述真空腔组件还包括吸附装置，所述颗粒真空吸附装置用于吸附腔室中的颗粒。

根据一个实施例，所述真空腔组件还包括气压监测装置，所述气压监测装置用于监测腔室内的气压

本申请实施例提供了一种使用本申请所述的光学检测装置进行光学检测的方法，所述方法包括：通过使用线性运动平台带动薄膜移动，完成薄膜的初始位置识别；打开第三阀件及气源、第一阀件和隔离阀件，并关闭第二阀件；启动干泵；如果腔室内气压达到第一阈值，则关闭第一阀件，令干泵停止工作，并关闭隔离阀件；打开第二阀件，令分子泵开始工作；如果腔室内气压达到第二阈值，则令光源进入真空腔，并检测入射光源质量。

与现有技术相比，本申请实施例具有以下优点：根据本申请实施例的光学检测装置，能够提供高洁净度的检测环境，保证样品的高洁净度；根据本申请实施例的光学检测装置使用与薄膜实际使用工况相同光源对其进行检测，能够提升检测的准确度。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出了根据本申请实施例的一个示例性的光学检测装置的结构示意图；

图2示出了使用本申请实施例的光学检测装置进行检测的方法流程图。

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

后面所讨论的方法(其中一些通过流程图示出)可以通过硬件、软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言或者其任意组合来实施。当用软件、固件、中间件或微代码来实施时，用以实施必要任务的程序代码或代码段可以被存储在机器或计算机可读介质(比如存储介质)中。(一个或多个)处理器可以实施必要的任务。

这里所公开的具体结构和功能细节仅仅是代表性的，并且是用于描述本发明的示例性实施例的目的。但是本发明可以通过许多替换形式来具体实现，并且不应当被解释成仅仅受限于这里所阐述的实施例。

应当理解的是，虽然在这里可能使用了术语“第一”、“第二”等等来描述各个单元，但是这些单元不应当受这些术语限制。使用这些术语仅仅是为了将一个单元与另一个单元进行区分。举例来说，在不背离示例性实施例的范围的情况下，第一单元可以被称为第二单元，并且类似地第二单元可以被称为第一单元。这里所使用的术语“和/或”包括其中一个或更多所列出的相关联项目的任意和所有组合。

应当理解的是，当一个单元被称为“连接”或“耦合”到另一单元时，其可以直接连接或耦合到所述另一单元，或者可以存在中间单元。与此相对，当一个单元被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一单元时，则不存在中间单元。应当按照类似的方式来解释被用于描述单元之间的关系的其他词语(例如“处于...之间”相比于“直接处于...之间”，“与...邻近”相比于“与...直接邻近”等等)。

这里所使用的术语仅仅是为了描述具体实施例而不意图限制示例性实施例。除非上下文明确地另有所指，否则这里所使用的单数形式“一个”、“一项”还意图包括复数。还应当理解的是，这里所使用的术语“包括”和/或“包含”规定所陈述的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在，而不排除存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。

还应当提到的是，在一些替换实现方式中，所提到的功能/动作可以按照不同于附图中标示的顺序发生。举例来说，取决于所涉及的功能/动作，相继示出的两幅图实际上可以基本上同时执行或者有时可以按照相反的顺序来执行。

除非另行定义，否则这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)都具有与示例性实施例所属领域内的技术人员通常所理解的相同的含义。还应当理解的是，除非在这里被明确定义，否则例如在通常使用的字典中定义的那些术语应当被解释成具有与其在相关领域的上下文中的含义相一致的含义，而不应按照理想化的或者过于正式的意义来解释。

根据本申请实施例的光学检测装置可作为DUV光刻机或EUV光刻机的配套检测装置，或者作为其配套检测装置的核心部分。

所述光学检测装置包括光学组件、真空腔组件和运动平台组件；

其中，所述光学组件包括光源装置、反射镜、反射镜调节架和传感装置。

其中，所述光源用于提供与薄膜相对应的EUV光源或DUV光源。具体地，对应于被检测的薄膜的实际工况，所述光源为EUV光源或DUV光源。即如果实际被检测的薄膜为EUV薄膜，则光源为EUV光源；如果为DUV薄膜，则光源为DUV光源。

其中，所述光源聚焦于薄膜的上表面。

其中，所述反射镜用于将光线反射之后以特定角度投射至薄膜的上表面。

其中，所述传感装置用于检测光强。

根据一个实施例，所述传感装置为反射传感器或透射传感器，从而检测薄膜的透射率或反射率。

根据一个实施例，所述传感装置包括反射传感器和透射传感器，从而检测薄膜的透射率和反射率。

根据一个实施例，所述光学组件还包括半透半反镜、半透镜调节架和参考传感器中的一个或多个。

其中，所述半透半反镜用于将入射光线的部分能量进行反射，所述参考传感器用于检测经半透半反镜反射后的光线的光强。

其中，所述半透半反镜、半透镜调节架、参考传感器可设置于本实施例的检测装置的前端。

其中，所述反射镜调节架和半透镜调节架为自动型或手动型。

所述真空腔组件包括腔室、第一阀件、干泵、第二阀件、分子泵、隔离阀件、第三阀件和气源装置。

所述腔室用于提供各个器件的安装接口。

所述第一阀件用于控制干泵与真空腔组件之间气路的通断。

所述干泵用于对腔室进行初步抽真空，使得腔室内气压达到预定阈值，例如气压达到10

所述分子泵、第二阀件和隔离阀件均用于对腔室进一步抽真空，使腔室内气压低于预定阈值，例如，气压在10

所述第三阀件用于控制气源装置与腔室之间气路的通断。

根据一个实施例，所述真空腔组件包括一个或多个视觉对准装置，所述视觉对准装置用于识别薄膜的初始位置。具体地，所述视觉对准装置通过识别薄膜或薄膜框架上的标记点来识别薄膜的初始位置。

根据一个实施例，所述第一阀件、第二阀件、第三阀件附带有流量或压力波动控制功能，用于控制真空腔内压力的变化速度，从而保护真空腔内光学器件及薄膜本身。

根据一个实施例，所述真空腔组件还包括过滤装置，所述过滤装置用于对进气气体进行过滤。例如，过滤进气气体中的油、水、颗粒等。

根据一个实施例，所述真空腔组件还包括吸附装置，所述颗粒真空吸附装置用于吸附气体中的颗粒，从而进一步提高腔室内的洁净度。

根据一个实施例，所述真空腔组件还包括气压监测装置，所述气压监测装置用于监测腔室内的气压。

所述平台组件包括线性运动平台和薄膜卡盘，所述线性运动平台用于带动薄膜移动，从而进行多点检测。

其中，所述线性运动平台带动薄膜移动的方式可采用单轴或多轴形式。

其中，所述薄膜卡盘用于承载薄膜，所述薄膜卡盘包括自动或手动夹持机构。

根据本申请实施例的装置，能够提供高洁净度的检测环境，保证样品的高洁净度；根据本申请实施例的光学检测装置使用与薄膜实际使用工况相同光源对其进行检测，能够提升检测的准确度。

下面结合附图对本申请实施例作进一步详细描述。

图1示出了根据本申请实施例的一个示例性的光学检测装置的结构示意图。

图1中的各个附图标记及其所对应的部件表示如下：

101：腔室；

102：视觉对准装置；

103：反射镜调节架；

104：反射镜；

105：反射传感器；

106：半透镜调节架；

107：半透半反镜；

108：第三阀件组件；

109：过滤装置；

110：气源；

111：气压监测装置；

112：参考传感器；

113：Pellicle；

114：Pellicle卡盘；

115：透射传感器；

116：线性运动平台；

117：干泵；

118：隔离阀件；

119：分子泵；

120：第二阀件；

121：第一阀件。

图1所示的光学检测装置包含于DUV光刻机的配套检测装置，其包括光学部分、真空腔和运动平台。

所述光学部分包括光源、半透半反镜107、半透镜调节架106、参考传感器112、反射镜104、反射镜调节架103、反射传感器105、透射传感器115。

所述光源为DUV光源，所述光源聚焦于薄膜(Pellicle)的上表面。

所述半透镜调节架106和反射镜调节架103可为自动型或手动型；所述半透半反镜107用于将入射光线的部分能量进行反射，经反射后的光线经过参考传感器112检测后，作为入射光线的实时参考光强。所述反射镜104用于将光线反射之后以一定角度打到Pellicle的上表面；所述反射传感器105用于检测光线经过Pellicle反射之后的光强；所述透射传感器115用于检测光线透过Pellicle之后的光强。根据参考光强、反射光强和透射光强，可得出Pellicle测点的反射率和透射率。

所述真空腔包括腔室101、抽气部分和进气部分。所述抽气部分包括第一阀件121、干泵117、第二阀件120、分子泵119、隔离阀件118。所述进气部分包括第三阀件108、过滤装置109和气源110。

其中，所述腔室101用于提供各个器件的安装接口，并且，所述腔室101设有一个或多个视觉对准装置。所述视觉对准装置通过识别Pellicle上的标记点(mark)来识别Pellicle的初始位置。

所述真空腔内还设有颗粒真空吸附装置，进一步提高腔内洁净度。

所述真空腔内还设有气压监测装置，从而随时监测真空腔内的气压。

抽气部分的第一阀件用于控制干泵117与真空腔之间气路的通断；所述干泵117用于对真空腔进行初步抽真空，使得真空腔内气压达到10

进气部分的气源110为空气；所述过滤装置109用于过滤进气气体中的油、水、颗粒等；所述第三阀件108用于控制气源110与真空腔的腔室101之间气路的通断。

所述运动平台包括线性运动平台116和Pellicle chuck114。所述线性运动平台116用于带动Pellicle 113在平面内移动，从而进行多点检测。所述Pellicle卡盘114为自动或手动夹持机构，用于承载Pellicle13。

并且，使用图1所示的光学检测装置进行检测的流程包括：

将Pellicle放入真空腔，平台带动Pellicle运动，并完成初始位置识别；

同时打开第三阀件及气源、第一阀件、隔离阀件，并关闭第二阀件；

启动干泵；

在腔内气压达到10

打开第二阀件，令分子泵开始工作；

在腔内气压达到10

光源质量满足检测条件后，读取反射传感器、透射传感器、参考传感器数值，作为第一点检测值；

平台带动Pellicle运动一定距离，检测并记录第二点检测值，以此类推，直至完成所有需要检测点检测；

关闭第二阀件，关阀光源，待真空腔气压达到腔外气压，取出Pellicle，以完成单片检测。

需要说明的是，上述举例仅为更好地说明本发明的技术方案，而非对本发明的限制，本领域技术人员应该理解，任何基于本申请实施例的光学检测装置的实现方式，均应包含在本发明的范围内。

图2示出了使用本申请实施例的光学检测装置进行检测的方法流程图。

参照图2，所述方法包括步骤S1至步骤S6。

在步骤S1中，通过使用线性运动平台带动薄膜移动，完成薄膜的初始位置识别。

在步骤S2中，打开第三阀件及气源、第一阀件和隔离阀件，并关闭第二阀件。

在步骤S3中，启动干泵。

在步骤S4中，如果腔室内气压达到第一阈值，则关闭第一阀件，令干泵停止工作，并关阀隔离阀件。

在步骤S5中，打开第二阀件，令分子泵开始工作。

在步骤S6中，如果腔室内气压达到第二阈值，则令光源进入真空腔，并检测入射光源质量。

具体地，检测入射光源质量的步骤包括：读取一个或多个传感装置的数值，作为第一点检测值；令线性运动平台带动薄膜移动一定距离，检测并记录第二点检测值，并不断重复该步骤以此类推，直至完成所有检测点检测；关闭第二阀件并关阀光源，待腔室气压达到腔外气压，则取出薄膜，以完成检测。

根据本申请实施例的方法，能够提供高洁净度的检测环境，保证样品的高洁净度；根据本申请实施例的光学检测方法使用与薄膜实际使用工况相同光源对其进行检测，能够提升检测的准确度。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。