[发明专利]极紫外光刻掩模缺陷检测系统

说明书

技术领域

本申请涉及半导体学中的集成电路光刻领域，特别涉及一种极紫外光刻掩模缺陷检测系统。

背景技术

从二十世纪七十年代开始，半导体工业界根据摩尔定律在不断的减小集成电路中图形尺寸，使得计算机中中央处理器(CPU)上的晶体管数量以每两年翻一倍的速度增长。极紫外光刻面向22nm节点作为下一代先进光刻技术，为半导体业界开辟了一条速度更快、尺寸更小和价格更加便宜的新路。但通过EUV光刻技术的艰难前行我们可以体会到光刻技术的发展并非光刻机一枝独秀即可，其它环节的互相配合与优化，如需要合适的光刻胶和无缺陷掩模版等，才能使EUV尽早投入量产。目前，极紫外光刻发展中的主要瓶颈之一就是缺少掩模版的成像和检测技术来保证极紫外光刻掩模版无缺陷的要求。

由于任何物质对工作波长(13.5nm)都有吸收的限制，如果采用透射曝光，掩模版会吸收EUV光线，其光强将被大幅削弱，因此，相对于目前的投影式光学系统而言，EUV掩模版将采用反射技术，而非透射技术。EUV掩模版的制作一般是采用多层堆叠的Mo/Si薄膜，每一Mo层与Si层都必须足够平滑，误差容许范围只有一个原子大小。即使是10nm大小的灰尘颗粒落在了掩模表面都有可能造成光刻出来的所有样品上有严重的缺陷，在标准的六英寸(152.4mm×152.4mm)掩模版上，如此之小的缺陷就有可能破坏整个掩模和光刻结果。如何解决掩模版表面多层抗反射膜的无缺陷问题成为关键。并且衬底上极小的鼓包或凹陷，在经过多层膜的覆盖后也可能引起反射光位相的变化，而这种位相型缺陷有可能只有1nm左右大小，除了利用实际曝光波长极紫外光源检测(at-wavelength inspection)技术，其它检测方法几乎不可能探测出来。极紫外光刻掩模板缺陷在不同的检测光源下可能看起来有非常大的差异，如果为振幅型缺陷，缺陷非常小，所以所需检测光源的波长要比缺陷小；如果为位相型缺陷，在实际应用中，这种类型的缺陷只对极紫外波段敏感。所以需要研究人员设计出专门的检测系统来对不同类型的掩模缺陷进行检测，因此，目前在极紫外光刻商业化道路上，具备高速高分辨率的掩模版缺陷的检测和成像系统来保证无缺陷的掩模版是必不可少的。

但是目前所开发的极紫外光刻掩模检测系统所使用的成像透镜大部分用的都是史瓦西透镜(Schwarzchild objective)，该透镜加工难度极大、成本高昂并且体积大，因此增大了极紫外光刻掩模缺陷检测系统的实现难度。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种成本较低、体积较小并且分辨率强的极紫外光刻掩模缺陷检测装置。

为解决上述技术问题，本申请提供了极紫外光刻掩模缺陷检测系统包括：极紫外光源、用于传输光信号的极紫外光传输部分、极紫外光刻掩模、光子筛、用于采集暗场像并确定缺陷类型和缺陷位置的采集及分析部分；所述极紫外光源发出的点光源光束经过所述极紫外光传输部分聚焦到所述极紫外光刻掩模上；所述极紫外光刻掩模发出散射光并照明所述光子筛；所述光子筛形成暗场像并传送到所述采集及分析部分。

进一步地，所述极紫外光传输部分包括多层膜凹平面聚光镜、多层膜平面反射镜；所述极紫外光源发出的点光源光束依次经过所述多层膜凹平面聚光镜、所述多层膜平面反射镜聚焦到所述极紫外光刻掩模上。

进一步地，所述多层膜凹面聚光镜、多层膜平面反射镜的多层膜结构为钼/硅多层膜，周期P为6.938nm，每层钼的厚度为周期P的0.4倍，每层硅的厚度为周期P的0.6倍，共40个周期；所述极紫外光源为点光源，波长λ为13.5nm，平均功率为10μw；所述光子筛分布在氮化硅薄膜窗口上，氮化硅薄膜厚度为100nm，光子筛最外环孔直径为40nm，焦长为1mm。

进一步地，所述极紫外光刻掩模包括低热膨胀衬底、多层膜反射层和吸收层图形；所述低热膨胀衬底的材料为微晶玻璃，尺寸为152.4mm×152.4mm×6.35mm；所述多层膜反射层为钼/硅多层膜，周期P为6.938nm，每层钼的厚度为周期P的0.4倍，每层硅的厚度为周期P的0.6倍，共40个周期；所述吸收层图形材料为铬，厚度为70nm；吸收层图形分为三个区，外环为操作区，中间环为标记区，内环为图形区。

进一步地，极紫外光刻掩模缺陷检测系统还包括真空腔、承载部分；所述极紫外光刻掩模设置在所述承载部分上；

所述多层膜凹面聚光镜、多层膜平面反射镜、光子筛及极紫外光刻掩膜分别设置在所述真空腔内。

进一步地，所述承载部分包括样品扫描台、隔振台；所述样品扫描台设置在所述承载台上；所述样品扫描台设置在所述真空腔中。