[发明专利]基于偏轴型位相波带片干涉显微检测装置

说明书

技术领域

本发明属于光干涉检测领域，特别是一种基于偏轴型位相波带片干涉显微检测装置。

背景技术

光刻是通过曝光的方法将掩模版上的图形转移到涂覆于硅片表面的光刻胶上，然后通过显影、刻蚀等工艺将图形转移到硅片上。极紫外线光刻技术(EUVL)，是使用极紫外光（EUV，=13.5nm）作为曝光波长，面向22nm 节点，甚至22nm 节点以下的下一代光刻技术。由于任何物质对EUV(13.5nm)都具有吸收特性，因此曝光过程必须采用反射式掩模版，否则掩模版将吸收掉大部分EUV，造成光刻胶曝光量不足。典型的EUV 反射式掩模版在零热膨胀系数基底上镀制Mo/Si 多层膜，然后在Mo/Si 多层膜上再镀制一层TaN 吸收层，最后利用电子束光刻在吸收层上制作出集成电路图形。典型的EUV 反射式掩模版的制作工艺复杂，在多个环节都容易引入缺陷，掩模版上存在5-10nm 大小的缺陷就会导致集成电路图形的瑕疵，合格的掩模版整体缺陷率要求达到25nm 以上的缺陷数小于0.003 个/ cm²，但如今的EUV 掩模缺陷仍高达1 个/cm²。目前无缺陷掩模的制造是实现EUVL的一个关键挑战。

对 EUV 掩模缺陷的检测研究，发达国家起步于二十世纪八十年代末，但取得快速发展的时间还是在本世纪初。美国光学学会于 1991 年至 1994 年连续四年召开极紫外光刻学术会议，SPIE 每年也都设立相应交流专题，在 EUV 掩模缺陷的检测方面，国外也不断探索新的方法。1994 年加州大学的 K. B. Nguyen使用扫描电镜（SEM）观察 EUV掩模上程序化（programmed）的基底缺陷。1998 年美国劳伦斯国家实验室采用由椭球柱面镜和条状反射镜构成的 Kiekpatrick-Base (简称 K-B) 系统明场成像方法探测缺陷。2001-2002 年美国劳伦斯国家实验室（LBNL）提出了 EUV原位波长检测的明场与暗场检测方法，并与SEM、AFM检测结果比较，认为暗场成像能突破可见光工具的探测极限，可探测小到 60nm 宽、3nm 高的缺陷。2003 年日本MIRAI机构研究Schwarzschild 反射式光学物镜中的 EUV 照明会聚角、掩模表面入射角与表面粗糙度（光洁度）等因素对暗场探测信号收集效率的影响。2004 年日本MIRAI 建立了原位Schwarzzschild显微物镜暗场成像检测程序化缺陷的实验装置。2004-2005 年日本兵库（Hyogo）大学提出 Schwarzschild 显微物镜明场成像检测EUV缺陷 。2006 年美国 LBNL又报道了包括可见光（480nm）和紫外光（266nm）商用仪器、2005 年建立的原位波长检测装置在内的四种设备对一些 EUV 缺陷的比较测量，发现原位波长（EUV）检测装置灵敏度较高。同年德国 Bielefeld 大学提出了一种基于探测驻波场相位的光电激发电子显微镜（PEEM,photoemmision electron microscopy）检测 EUV 缺陷的新方法。2006-2008 年日本兵库大学在 2005 明场 Schwarzschild 工作基础上，提出了将Schwarzschild 显微物镜中加入EUV分光板和参考板，改造成 Mirau型干涉显微镜，其优点是不受 EUV 掩模表面面形影响，可直接探测位相型缺陷。2007-2008 年美国 LBNL 继续使用焦距为 1mm 的镂空型波带片作为显微放大镜中的 Scraper mirror 换成波带片放大镜），开展对 EUV 缺陷 的检测研究，并在同一基底上制作焦距不同的一排离轴波带片放大镜。2009 年以后，在 EUV 掩模缺陷检测方面的研究状况，表现为“巩固与发展”。日本 MAIRAI 仍以 Schwarzschild 暗场显微成像方法为基础，研究抑制 CCD 噪声算法、检 测速度1mm/s，能探测到 60nm 宽、1.5nm 高的位相缺陷。美国LBNL与SEMTECH合作，提出舍弃硬件移动调焦、采用变 EUV 波长的方式来改变一排波带片放大镜的焦距，波长由13.8nm变化到13.49nm时，波带片焦距变化量可以由0.143mm到0.086mm；研究 EUV 缺陷统计，考核检测工具效果，缺陷密度达到0.63defects/cm2。美国 Colorado 州立大学提出镂空型波带片会聚照明和镂空型离轴波带片显微成像的 EUV 缺陷成像检测方法，使检测光路进一步简单。