[發(fā)明專利]極紫外光刻掩模缺陷檢測(cè)系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210156651.0
• 申請(qǐng)日: 2012-05-18
• 公開（公告）號(hào): CN103424985A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李海亮;謝常青;劉明;李冬梅;牛潔斌;史麗娜;朱效立;王子歐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號(hào): G03F1/84
• 分類號(hào): G03F1/84;G03F1/22
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 周國(guó)城

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體學(xué)中的集成電路光刻技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種極紫外(extreme?ultra-violet，EUV)光刻掩模缺陷檢測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

從二十世紀(jì)七十年代開始，半導(dǎo)體工業(yè)界根據(jù)摩爾定律在不斷的減小集成電路中圖形尺寸，使得計(jì)算機(jī)中中央處理器(CPU)上的晶體管數(shù)量以每?jī)赡攴槐兜乃俣仍鲩L(zhǎng)。極紫外光刻面向22nm節(jié)點(diǎn)作為下一代先進(jìn)光刻技術(shù)，為半導(dǎo)體業(yè)界開辟了一條速度更快、尺寸更小和價(jià)格更加便宜的新路。但通過(guò)EUV光刻技術(shù)的艱難前行可以體會(huì)到光刻技術(shù)的發(fā)展并非光刻機(jī)一枝獨(dú)秀即可，其它環(huán)節(jié)的互相配合與優(yōu)化，如需要合適的光刻膠和無(wú)缺陷掩模板等，才能使EUV光刻技術(shù)盡早投入量產(chǎn)。目前，極紫外光刻發(fā)展中的主要瓶頸之一就是缺少掩模板的成像和檢測(cè)技術(shù)來(lái)保證極紫外光刻掩模板無(wú)缺陷的要求。

由于任何物質(zhì)對(duì)工作波長(zhǎng)(13.5nm)都有吸收的限制，如果采用透射曝光，掩模板會(huì)吸收EUV光線，其光強(qiáng)將被大幅削弱，因此，相對(duì)于目前的投影式光學(xué)系統(tǒng)而言，EUV光刻掩模板將采用反射技術(shù)，而非透射技術(shù)。EUV光刻掩模板的制作一般是采用多層堆疊的Mo/Si薄膜，每一Mo層與Si層都必須足夠平滑，誤差容許范圍只有一個(gè)原子大小。即使是10nm大小的灰塵顆粒落在了掩模表面都有可能造成光刻出來(lái)的所有樣品上有嚴(yán)重的缺陷，在標(biāo)準(zhǔn)的六英寸(152.4mm×152.4mm)掩模板上，如此之小的缺陷就有可能破壞整個(gè)掩模和光刻結(jié)果。如何解決掩模板表面多層抗反射膜的無(wú)缺陷問(wèn)題成為關(guān)鍵。并且襯底上極小的鼓包或凹陷，在經(jīng)過(guò)多層膜的覆蓋后也可能引起反射光位相的變化，而這種位相型缺陷有可能只有1nm左右大小，除了利用實(shí)際曝光波長(zhǎng)極紫外光源檢測(cè)(at-wavelength?inspection)技術(shù)，其它檢測(cè)方法幾乎不可能探測(cè)出來(lái)。極紫外光刻掩模板缺陷在不同的檢測(cè)光源下可能看起來(lái)有非常大的差異，如果為振幅型缺陷，缺陷非常小，所以所需檢測(cè)光源的波長(zhǎng)要比缺陷小；如果為位相型缺陷，在實(shí)際應(yīng)用中，這種類型的缺陷只對(duì)極紫外波段敏感。所以需要研究人員設(shè)計(jì)出專門的檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)對(duì)不同類型的掩模缺陷進(jìn)行檢測(cè)，因此，目前在極紫外光刻商業(yè)化道路上，具備高速高分辨率的掩模板缺陷的檢測(cè)和成像系統(tǒng)來(lái)保證無(wú)缺陷的掩模板是必不可少的。

但是目前各個(gè)課題研究組所開發(fā)的極紫外光刻掩模檢測(cè)系統(tǒng)所使用的成像透鏡大部分用的都是史瓦西透鏡(Schwarzchild?objective)，該透鏡加工難度極大、成本高昂并且體積大，因此增大了極紫外光刻掩模缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)難度。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

為了解決上述技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種極紫外光刻掩模缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，特別是關(guān)于EUV掩模檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，利用光子篩的體積小、易加工、低成本和分辨率強(qiáng)的特性代替了加工難度極大、成本高昂和體積大的史瓦西透鏡，實(shí)現(xiàn)成本較低、體積較小并且分辨率強(qiáng)的極紫外光刻掩模缺陷檢測(cè)裝置。

(二)技術(shù)方案

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種極紫外光刻掩模缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括極紫外光源1、具有多層膜凹面聚光鏡2和多層膜平面反射鏡3的極紫外光傳輸系統(tǒng)、極紫外光刻掩模4、樣品掃描臺(tái)5、光子篩6、CCD相機(jī)7、PC機(jī)8、隔振臺(tái)9、真空腔10和多層膜半反半透鏡11；其中：極紫外光源1經(jīng)過(guò)激發(fā)后，發(fā)出點(diǎn)光源光束經(jīng)過(guò)多層膜凹面聚光鏡2，聚焦到多層膜平面反射鏡3上，經(jīng)過(guò)多層膜半反半透鏡11，然后照明光子篩6，光束被光子篩6聚焦到極紫外光刻掩模板4上，當(dāng)聚焦光束從極紫外光刻掩模板4反射回來(lái)后，反射光攜帶缺陷圖形信息被光子篩6聚焦至多層膜半反半透鏡11，反射光被多層膜半反半透鏡11部分反射聚焦成像在CCD相機(jī)7上，CCD相機(jī)7將光子篩所成暗場(chǎng)像轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，傳輸?shù)絇C機(jī)8中，PC機(jī)8確定缺陷類型和缺陷位置；然后樣品掃描臺(tái)5再次調(diào)整極紫外光刻掩模4位置，重新成像，直到掃面完整塊極紫外光刻掩模4。

(三)有益效果

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明提供的這種極紫外光刻掩模缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，利用光子篩的體積小、易加工、低成本和分辨率強(qiáng)的特性代替了現(xiàn)在極紫外掩模缺陷檢測(cè)系統(tǒng)中常用的加工難度極大、成本高昂和體積大的史瓦西透鏡，實(shí)現(xiàn)成本較低、體積較小并且分辨率強(qiáng)的極紫外光刻掩模缺陷檢測(cè)裝置。

2、利用本發(fā)明，由于納米尺度光子篩的制作工藝已經(jīng)非常成熟，工藝步驟簡(jiǎn)單，對(duì)傳統(tǒng)光學(xué)元件，如史瓦西透鏡所要求的平整度或曲面面型幾乎沒(méi)有要求，所以極大的降低了加工難度和加工成本。