使用相干衍射成像方法以及使用微型小孔和孔系統(tǒng)的反射模式的成像系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】對(duì)反射樣品特別是針對(duì)圖案化和空白的DUV、EUV掩膜進(jìn)行成像的設(shè)備及方法包括布置光學(xué)系統(tǒng)；曝光掩膜以獲得包括斷層圖像的空間像以及使用掃描相干衍射方法根據(jù)微型小孔系統(tǒng)來顯影光學(xué)系統(tǒng)的與空間像相關(guān)聯(lián)的光學(xué)參數(shù)。所述設(shè)備包括：a)諸如EUV源、DUV源、BEUV或X射線源的輻射源(10)，輻射源能夠具有相關(guān)的低時(shí)間或空間相干性以發(fā)射光束(22)；b)諸如菲涅耳板或環(huán)面鏡的第一聚焦元件(12)，第一聚焦元件用于將所發(fā)射的光束聚焦到所需延伸；c)鏡子(16)，鏡子朝向要被分析的樣品(6)反射經(jīng)聚焦的光束；光束以相對(duì)于樣品(6)的表面的法線向量成2°至25°優(yōu)選地約6°的角度被引向樣品(6)；d)小孔孔板(18)，小孔孔板通過其第一孔(a1)允許將光束直徑聚焦和截取到期望程度，從而相對(duì)于從光源(10)初始發(fā)射的光束(22)，也將光束形成為更單色；e)機(jī)械裝置(17)，機(jī)械裝置沿垂直于樣品表面的法線向量的方向連續(xù)地或逐步地移動(dòng)樣品(6)以允許分析樣品(6)，樣品以入射光的相同角度反射穿過被設(shè)置在樣品(6)的上游的小孔孔板(18)的第一孔(a1)的光束，入射光的角度例如參照上述的優(yōu)選示例如6°；f)具有作為透明窗的第二孔(a2)的所述小孔孔板(18)，小孔孔板通過其被設(shè)置成與第一孔(a1)相鄰的第二孔允許限制由樣品(6)反射的光束的直徑從而調(diào)整光束的直徑；以及g)像素檢測(cè)器(20)，像素檢測(cè)器分析通過第二孔(a2)的反射光束。
【專利說明】使用相干衍射成像方法以及使用微型小孔和孔系統(tǒng)的反射模式的成像系統(tǒng)
[0001]本發(fā)明涉及使用掃描相干衍射成像方法以及使用微型小孔和孔系統(tǒng)的反射模式的方法和設(shè)備。
[0002]本發(fā)明有能力輔助半導(dǎo)體制造商在EUV范圍內(nèi)檢測(cè)用于在半導(dǎo)體業(yè)務(wù)中印刷EUV范圍結(jié)構(gòu)的掩模的掩模圖案中的缺陷。
[0003]在這些掩模用于半導(dǎo)體芯片的制造之前對(duì)半導(dǎo)體掩模上的缺陷進(jìn)行檢測(cè)的已知當(dāng)前方法仍是非常昂貴的并且具有相當(dāng)?shù)偷漠a(chǎn)率。
[0004]因此，本發(fā)明的目的是提供用于檢測(cè)在EUV范圍的半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)中所使用的掩模的缺陷的系統(tǒng)(設(shè)備)和方法，該系統(tǒng)(設(shè)備)和方法非常簡(jiǎn)單并且具有良好的掩模檢查的產(chǎn)率。
[0005]根據(jù)本發(fā)明通過反射模式的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)該目的，該設(shè)備使用掃描相干衍射成像系統(tǒng)以測(cè)量樣品空間像(aerial image)，樣品是對(duì)光進(jìn)行反射或具有布拉格衍射的平坦物體，樣品包括用于以DUV、EUV、BEUV和X射線進(jìn)行光刻的光掩膜，所述設(shè)備包括:
[0006]a)諸如EUV源、DUV源、BEUV或X射線源的輻射源，輻射源能夠具有相關(guān)的低時(shí)間或空間相干性以發(fā)射光束；
[0007]b)諸如菲涅耳板或環(huán)面鏡的第一聚焦元件，第一聚焦元件用于將所發(fā)射的光束聚焦到所需延伸；
[0008]c)鏡子，鏡子朝向要被分析的樣品反射經(jīng)聚焦的光束;光束以相比對(duì)樣品的表面的法線向量成2°至25°的角度被引向樣品，優(yōu)選地光束以相對(duì)于樣品的表面的法線向量成約6°的角度被引向樣品；
[0009]d)小孔孔板，小孔孔板通過小孔孔板的第一孔允許將光束直徑聚焦和截取到期望程度，從而相對(duì)于從光源初始發(fā)射的光束，也將光束形成為更單色；
[0010]e)機(jī)械裝置，機(jī)械裝置沿垂直于樣品表面的法線向量的方向連續(xù)地或逐步地移動(dòng)樣品以允許分析樣品，樣品以入射光的相同角度反射穿過被設(shè)置在樣品的上游的小孔孔板的第一孔的光束，入射光的角度諸如為例如參照上述的優(yōu)選示例的6° ;
[0011]f)具有第二孔的所述小孔孔板，小孔孔板通過小孔孔板的被設(shè)置成與第一孔相鄰的第二孔允許限制由樣品反射的光束的直徑，從而調(diào)整光束的直徑；以及
[0012]g)像素檢測(cè)器，像素檢測(cè)器分析通過第二孔的反射光束。
[0013]這種設(shè)置使得能夠通過使用掃描相干衍射法來分析樣品(掩模)上的圖案的正確性。換言之，通過沿垂直于樣品的表面的法線向量的方向連續(xù)地或逐步地移動(dòng)樣品(掩模)，可以對(duì)所檢測(cè)圖像的差分線路(course)進(jìn)行分析以檢測(cè)期望圖案相對(duì)于實(shí)際圖案的圖案的偏差。每當(dāng)實(shí)際圖案包括在其圖案中的缺陷時(shí)，反射光束的差分圖像將偏離預(yù)期行為。因此，這些偏差反映由樣品(掩模)的圖案中的缺陷所導(dǎo)致的“圖像誤差”。
[0014]在本發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施方式中，設(shè)備還包括計(jì)算單元，計(jì)算單元適于重構(gòu)樣品的空間像，空間像優(yōu)選地包括反射模式下的光束的與三維斷層圖像有關(guān)的穿透效果。
[0015]為了改進(jìn)光束的相干性，設(shè)備還可以包括使用薄膜光刻技術(shù)提供相干光的復(fù)合透明波帶板、反射多層鏡、小孔孔板以及小孔孔板的孔。
[0016]此外，當(dāng)設(shè)備可以通過光學(xué)系統(tǒng)、順序排序的孔和小孔孔板的組合來調(diào)節(jié)單色相干波束時(shí)可以改進(jìn)相干性，其中第一孔和作為透明窗的第二孔是由納米厚的膜制成的。
[0017]優(yōu)選地，第二孔(透明窗)適于透過I階衍射光束到達(dá)像素檢測(cè)器。
[0018]當(dāng)反射多層鏡包括平面鏡或曲面鏡時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)另一優(yōu)選的實(shí)施方式，反射多層鏡設(shè)置在小孔孔板的上游或下游。
[0019]針對(duì)設(shè)備提供的改進(jìn)光束的相干性的另一種選擇通過聚焦元件、透明窗和小孔孔板的組合對(duì)相干元件和光束的放大率兩者進(jìn)行控制。
[0020]第零階光束可以對(duì)由樣品反射的光束的評(píng)價(jià)質(zhì)量有干擾作用，其中微型小孔板的第二孔包括衰減元件，以將反射光束的第零階衰減到預(yù)定程度。
[0021]下文將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選示例，在附圖中:
[0022]圖1示意性地示出了用于對(duì)由樣品反射的光束進(jìn)行分析以對(duì)樣品的圖案中的缺陷進(jìn)行檢測(cè)的設(shè)備的光學(xué)設(shè)置。
[0023]圖2示意性且更詳細(xì)地示出了在圖1的設(shè)備的光學(xué)設(shè)置中使用的小孔孔板；
[0024]圖3示意性且更詳細(xì)地示出了光學(xué)設(shè)置的入射光束和反射光束的路線;和
[0025]圖4示意性且更詳細(xì)地示出了入射光束和反射光束的路線，其中小孔孔板中的針對(duì)反射光束的孔包括用于衰減反射光束的第零階的衰減元件。
[0026]圖1示意性地示出了用于對(duì)由樣品6反射的光束4進(jìn)行分析以對(duì)樣品6的圖案8中的缺陷進(jìn)行檢測(cè)的設(shè)備2的光學(xué)設(shè)置。所述設(shè)備2包括:
[0027]a)光源1如EUV源、BUV源、BEUV源或X射線源；
[0028]b)衍射聚焦元件12如在其上具有或不具有光柵的環(huán)面鏡或者菲涅耳波帶板；
[0029]c)順序排序的孔14(可選元件)；
[0030]d)反射鏡16(平面或曲面)；
[0031]e)樣品6，樣品6可以是例如具有要被分析的圖案的掩模，其中樣品6由機(jī)械裝置17支承，機(jī)械裝置17可以沿垂直于樣品6的表面的法線向量的方向逐步地或連續(xù)地移動(dòng)樣品；
[0032]f)小孔光圈單元(pinhole-aperture unit) 18;以及
[0033]g)像素檢測(cè)器20。
[0034]圖2更詳細(xì)地示出了在透明基板或薄膜上的包括具有直徑dl的第一孔al和具有直徑d2的第二孔a2的小孔光圈單元18。
[0035]本發(fā)明包括如圖1所示的用于測(cè)量要被分析的樣品6的空間像的設(shè)備2，其中樣品是例如包括用于對(duì)光進(jìn)行反射或具有布拉格衍射的表層圖案8的平坦物體如掩模。這種設(shè)置中的常用樣品是用于以DUV、EUV、BEUV和X射線進(jìn)行光刻的光掩模。設(shè)備2使用如圖2中詳細(xì)示出的小孔孔板18。
[0036]設(shè)備2和對(duì)掩模圖案進(jìn)行成像并且針對(duì)缺陷分析掩模圖案的方法包括:通過使用機(jī)械裝置17沿如箭頭所示的方向移動(dòng)樣品6來掃描樣品6，并且對(duì)由樣品6的圖案8反射的圖像進(jìn)行分析。光源10例如EUV源生成光束22，光束22是在樣品6上的掃描位置上的不同角度處至少部分相干的聚焦光束。在本具體不例中，入射光束以相對(duì)于樣品6的表面的法線向量約6°的角度入射，因此反射光束也以約6°的角度離開樣品6。因此，入射光束與反射光束之間的角度為約12°。一般地，入射光束的角度不限于6°。角度而是取決于所選的波長(zhǎng)和/或設(shè)置。在其他實(shí)施方式中，因此角度還可以是5°或8°或15°。一般地，根據(jù)情況在從2°至35°的范圍內(nèi)的角度看來是合理的。
[0037]如圖1所示的設(shè)備還包括計(jì)算單元24，計(jì)算單元24與像素檢測(cè)器20相關(guān)聯(lián)并且適于重構(gòu)樣品的空間像，樣品的空間像包括反射模式下的光束的與三維斷層圖像有關(guān)的穿透效果。
[0038]設(shè)備2包括光源10以曝光光束22。使用光進(jìn)行樣品(掩模)的曝光以獲得樣品的空間像，其中，光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)南喔尚?時(shí)間和空間)以掃描具有可調(diào)諧入射光束性能的反射樣品。這個(gè)適當(dāng)?shù)南喔尚跃褪遣捎眯】卓装?8形成的實(shí)質(zhì)性程度，相對(duì)于由光源10生成的初始光束22，采用小孔孔板18的第一孔al特別地形成更單色的光束。因此，具有直徑dl的第一孔al和具有直徑d2的第二孔a2保證了在光化條件下進(jìn)行樣品6(掩模)的圖案8的掃描。
[0039]優(yōu)選地，如圖1所示，設(shè)備2包括聚焦透明波帶板12如菲涅耳波帶板或環(huán)面鏡、反射多層鏡16、微型小孔孔板18;所有組件使用薄膜光刻技術(shù)以向樣品6的表面提供相干光束
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[0040]優(yōu)選地，設(shè)備2可以被調(diào)整以通過光學(xué)系統(tǒng)、從而根據(jù)所需情況選擇順序排序的孔和微型小孔板18的適當(dāng)組合來提供單色相干光束26，微型小孔板18包括小孔(第一孔al)和透明窗(第二孔a2) O例如，在具有約Ιμπι至IΟμπι的直徑的掩模上照亮一個(gè)點(diǎn)的入射光束26的直徑以及掩模與小孔板之間的距離可以是在0.1mm至1mm范圍內(nèi)?？梢酝ㄟ^納米厚的膜制成順序排序的孔和微型小孔板兩者。
[0041]此外，透明窗(第二孔a2)可以適于透過一階衍射光束到達(dá)像素檢測(cè)器20，其中微型小孔板18保證入射光束和反射光束的相干性和透射率兩者。
[0042]可選地，反射多層鏡16包括平面鏡或曲面鏡。鏡本身可以被設(shè)置在小孔孔板18的上游(如圖1中所示)或下游。
[0043]此外，微型小孔板18可以根據(jù)設(shè)備的光學(xué)部件連同聚焦組件、順序排序的孔和小孔的組合對(duì)放大率和光束26的相干性兩者進(jìn)行控制，文中小孔為第一孔al。
[0044]圖3和圖4更詳細(xì)地示出了入射光束和反射光束相對(duì)于小孔孔板18的路線。從圖3可以看出，第一孔al限制由樣品6的表層結(jié)構(gòu)(圖案8)反射的、小孔板18下的光束的直徑。通過該空間限制，因?yàn)榈谝豢譨l截取由于由光源10發(fā)射的初始光束22的可比較地大(comparably large)的波長(zhǎng)分布所引起的其各自的衍射(其因此可以是在一定程度上的寬帶光源)而具有不同取向的光束的分量，所以要由樣品6反射的入射光束26的時(shí)間相干性明顯增加。然后，可以選擇第二孔的寬度以截取與像素檢測(cè)器20的敏感區(qū)域的尺寸不匹配的部分反射光束。
[0045]圖4示意性且更詳細(xì)地示出了入射光束和反射光束的路線，其中小孔孔板(e)中的針對(duì)反射光束設(shè)置的第二孔a2包括衰減元件28，衰減元件28用于衰減反射光束的第零階。這種衰減有助于使像素檢測(cè)器20針對(duì)一階反射光束和其他階反射光束的檢測(cè)更敏感。這通過檢測(cè)器20的表面上的相對(duì)于未衰減波前的較小波前30示出。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種反射模式的設(shè)備(2)，所述設(shè)備使用掃描相干衍射成像系統(tǒng)以測(cè)量樣品(6)的空間像，所述樣品是對(duì)光進(jìn)行反射或具有布拉格衍射的平坦物體，所述樣品包括用于以DUV、EUV、BEUV和X射線進(jìn)行光刻的光掩膜，所述設(shè)備(2)包括: a)諸如EUV源、DUV源、BEUV或X射線源的輻射源(10)，所述輻射源能夠具有相關(guān)的低時(shí)間或空間相干性以發(fā)射光束(22)； b)諸如菲涅耳板或環(huán)面鏡的第一聚焦元件(12)，所述第一聚焦元件用于將所發(fā)射的光束聚焦到所需延伸； c)鏡子(16)，所述鏡子朝向要被分析的所述樣品(6)反射經(jīng)聚焦的光束;所述光束以相對(duì)于所述樣品(6)的表面的法線向量成2°至25°的角度被引向所述樣品(6)，優(yōu)選地所述光束以相對(duì)于所述樣品(6)的表面的法線向量成約6°的角度被引向所述樣品(6); d)小孔孔板(18)，所述小孔孔板通過所述小孔孔板的第一孔(al)允許將光束直徑聚焦和截取到期望程度，從而相對(duì)于從所述光源(10)初始發(fā)射的光束(22)，也將所述光束形成為更單色； e)機(jī)械裝置(17)，所述機(jī)械裝置沿垂直于樣品表面的法線向量的方向連續(xù)地或逐步地移動(dòng)所述樣品(6)以允許分析所述樣品(6)，所述樣品以入射光的相同角度反射穿過被設(shè)置在所述樣品(6)的上游的所述小孔孔板(18)的所述第一孔(al)的光束，入射光的角度諸如為例如參照上述的優(yōu)選示例的6° ; f)具有作為透明窗的第二孔(a2)的所述小孔孔板(18)，所述小孔孔板通過所述小孔孔板的被設(shè)置成與所述第一孔(al)相鄰的第二孔允許限制由所述樣品(6)反射的光束的直徑，從而調(diào)整所述光束的直徑；以及 g)像素檢測(cè)器(20)，所述像素檢測(cè)器分析通過所述第二孔(a2)的反射光束。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備(2)，還包括計(jì)算單元(24)，所述計(jì)算單元適于重構(gòu)所述樣品(6)的空間像，所述空間像優(yōu)選地包括所述反射模式下的光束的與三維斷層圖像有關(guān)的穿透效果。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備(2)，還包括:使用薄膜光刻技術(shù)提供相干光的復(fù)合透明波帶板、反射多層鏡、小孔孔板以及小孔孔板的孔。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，還通過光學(xué)系統(tǒng)、順序排序的孔和小孔孔板的組合來調(diào)節(jié)單色相干光束，其中，所述第一孔(al)和作為所述透明窗的所述第二孔(a2)是由納米厚的膜制成的。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備(2)，其中，所述透明窗(a2)適于透過I階衍射光束到達(dá)像素檢測(cè)器(20)。6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(2)，其中，所述反射多層鏡(16)是被組成的平面鏡或曲面鏡，所述反射多層鏡設(shè)置在所述小孔孔板(18)的上游或下游。7.根據(jù)權(quán)利要求1至7所述的設(shè)備(2)，還包括:通過所述聚焦元件(12)、所述透明窗(a2)和所述小孔孔板(18)的組合控制相干元件和所述光束的放大率兩者。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(2)，其中，微型小孔孔板(18)的所述第二孔(a2)包括衰減元件(28)，以將反射光束的第零階衰減到預(yù)先確定的程度。
【文檔編號(hào)】G03F7/20GK106030405SQ201580009671
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2015年1月27日
【發(fā)明人】亞辛·埃金吉, 李相說
【申請(qǐng)人】保羅·謝勒學(xué)院