CN109581809A - 倍缩光罩的检测方法 - Google Patents

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Abstract

一种检测倍缩光罩的方法，包括：通过在相对于倍缩光罩表面的参考表面高度的倍缩光罩表面的第一高度以光源扫描倍缩光罩表面，获得在第一高度的倍缩光罩的表面的第一图像，且通过在相对于倍缩光罩表面的参考表面高度的倍缩光罩表面的第二高度以光源扫描倍缩光罩表面，获得在第二高度的倍缩光罩的表面的第二图像，第二高度与第一高度不同，第一高度与第二高度之间的距离小于倍缩光罩的厚度，结合第一图像以及第二图像以获得倍缩光罩的表面轮廓图像。

Description

倍缩光罩的检测方法
技术领域
本公开实施例涉及用于微影的方法以及设备，特别涉及检测用于半导体集成电路的制造的倍缩光罩(reticle)，且更特别涉及检测倍缩光罩的背面的方法。
背景技术
随着半导体产业进展至追求更高的装置密度、更高的性能、以及更低的成本的纳米科技工艺节点，用于光微影的辐射的波长已经从紫外线(ultraviolet,UV)降低至深紫外线(deep ultraviolet,DUV)，且最近更降低至极紫外线(extreme ultraviolet,EUV)。组件尺寸的进一步缩小需要光微影的分辨率的进一步进展，其可以使用极紫外光微影(extremeultraviolet lithography,EUVL)实现。因为大多数材料的透射率在极紫外光波长显著地降低，极紫外光微影使用反射倍缩光罩，而非传统遮罩，传统遮罩是用图案化透明板在光刻胶层中产生图案。
因为通过极紫外光微影产生的图案具有在数纳米的范围的特征尺寸，维持极紫外光倍缩光罩的反射表面的平坦度对于防止图案的变形是重要的。这些要求已经造成用于检测倍缩光罩以及检测极紫外光倍缩光罩的正背面上的污染物的设备以及方法的发展，且这些发展持续演进。
发明内容
在本公开的一些实施例中，提供一种检测倍缩光罩的方法，包括通过在相对于倍缩光罩表面的参考表面高度的倍缩光罩表面的第一高度以光源扫描倍缩光罩表面，获得在第一高度的倍缩光罩的表面的第一图像，且通过在相对于倍缩光罩表面的参考表面高度的倍缩光罩表面的第二高度以光源扫描倍缩光罩表面，获得在第二高度的倍缩光罩的表面的第二图像，第二高度与第一高度不同，第一高度与第二高度之间的距离小于倍缩光罩的厚度，结合第一图像以及第二图像以获得倍缩光罩的表面轮廓图像。
在本公开的一些实施例中，提供一种倍缩光罩检测系统，倍缩光罩检测系统包括倍缩光罩平台、扫描光源、光检测器、控制器、以及处理器。倍缩光罩平台在其上放置待扫描的倍缩光罩，扫描光源引导辐射至倍缩光罩，光检测器检测从倍缩光罩的表面反射及/或散射的辐射。控制器经程序化以控制倍缩光罩检测系统在多个不同高度重复倍缩光罩的表面的扫描多次，以获得多个图像。处理器经程序化以结合多个图像以获得倍缩光罩的表面轮廓图像，且分析表面轮廓图像以判定是否接受倍缩光罩、修复倍缩光罩、或拒绝倍缩光罩。
在本公开的一些实施例中，提供一种用于获得倍缩光罩表面的表面轮廓映像的设备，设备包括扫描器、成像装置、控制器、以及处理器，扫描器包括光源以及光束操纵机构，光束操纵机构配置成在倍缩光罩表面的指定高度横越倍缩光罩表面、扫描通过光源提供的光，成像装置配置成检测由倍缩光罩表面反射及/或散射的光。控制器经程序化以使得成像装置在多个高度获得倍缩光罩表面的多个图像，且处理器经程序化以结合在多个高度的倍缩光罩表面的多个图像，以获得倍缩光罩表面的表面轮廓映像。
附图说明
图1A是极紫外光微影系统的示意图。
图1B是极紫外光微影工具的细节的简化示意图。
图2是示意性地示出关于本公开的一些实施例的遮罩固持机构。
图3A是示出由于污染物以及其他因素导致倍缩光罩变形的形貌。
图3B是示出由于污染物以及其他因素导致倍缩光罩变形的形貌的影响。
图4A是示意性地示出根据本公开的一些实施例，用于检测倍缩光罩的背面的设备。
图4B是示意性地示出根据本公开的一些实施例，用于检测倍缩光罩的背面的设备的照明器。
图4C是示意性地示出根据本公开的一些实施例，用于检测倍缩光罩的背面的设备的成像装置。
图5是示出根据本公开的一些实施例，检测倍缩光罩的方法的流程图。
图6是示意性地示出获得倍缩光罩表面的表面轮廓映像的过程。
符号说明
100 极紫外光辐射源
105 腔室
110 收集器
115 目标液滴产生器
117 喷嘴
200 曝光工具
205 曝光腔室
210 遮罩平台
220 静电吸座
225 凸起
250 倍缩光罩/遮罩
250a-250d 光学器件
251 背面
252 基板
253 多层
254 覆盖层
255 吸收层/图案表面/倍缩光罩正面
256 反射层
290 污染物
300 激发激光源
310 激光产生器
320 激光引导光学器件
330 聚焦设备
410 基板/晶圆表面
505 平台
510 真空外壳
520a、520b 照明器
530 视窗
532 可操纵镜
535 激光
540 成像装置
542 棱镜
545 相机
547 聚焦控制器
550 扫描器
590 图像采集控制器
595 表面轮廓分析器
BF 基层底板
DP 目标液滴
DP1、DP2 阻尼器
EUV 极紫外光
h 凸起高度
IPD 平面变形
LR1 激光
LR2 激发激光
MF 主要底板
OPD 翘曲变形
R 光
S601-S604 操作
ZE 极紫外光辐射器
α 角度
具体实施方式
应了解的是，以下的公开内容提供许多不同的实施例或范例以实行本公开的不同特征。以下叙述各个构件以及排列方式的特定范例，以简化本公开。当然，范例仅供说明用且意欲不限于此。例如，元件的尺寸不限于所公开的范围或值，而是可取决于装置的工艺条件及/或所需特性。除此之外，若本说明书叙述了第一特征形成于第二特征之上或上方，表示可包括上述第一特征与上述第二特征是直接接触的实施例，亦可包括了有附加特征形成于上述第一特征与上述第二特征之间，而使上述第一特征与第二特征可未直接接触的实施例。为了简化以及清楚说明，可以不同比例任意地绘制各种特征。
除此之外，文中可使用空间相关用词例如：“在…下方”、“下方”、“较低的”、“上方”、“较高的”及类似的用词，为了便于描述图示中一个元件或特征与另一个(些)元件或特征之间的关系。除了在附图中示出的方位外，这些空间相关用词意欲包含使用中或操作中的装置的不同方位。装置可能被转向不同方位(旋转90度或其他方位)，则在此使用的空间相关词也可依此相同解释。另外，用语“由…制成”可意指“包括”或“由…组成”。在本公开中，除非另有说明，词组“A、B及C的其中之一”意指“A、B及/或C”(A、B、C、A及B、A及C、B及C、或者是A、B及C)，而并非意指来自A的一元件、来自B的一元件、及来自C的一元件。
本公开主要地有关于用于制造半导体装置的微影中使用的倍缩光罩(reticle)(遮罩(mask))的检测。更具体而言，本公开的实施例涉及用于检测用于极紫外光微影的倍缩光罩(遮罩)的背面的方法以及设备。倍缩光罩的背面是指与具有遮罩图案的一侧相反的一侧。因为由极紫外光微影制作的图案的特征尺寸在数纳米的范围，即使在倍缩光罩的背面上的微小粒子污染就可能使得倍缩光罩的反射面充分变形，以导致反射在光刻胶层上的极紫外光的图案的变形。因此，维持倍缩光罩的背面的清洁度以及平坦度与维持倍缩光罩的正(反射)面的清洁度一样重要。在本公开的一些实施例中，倍缩光罩背面通过倍缩光罩背面的三维(3-dimensional,3D)图像检测，不需要让倍缩光罩离线(offline)。这样的在线(in-line)检测可以避免由于让倍缩光罩离线所导致的延迟，离线通常需要关闭生产，并从真空腔室中移除倍缩光罩。除此之外，这样的在线检测亦避免了当离线检测时，潜在地将倍缩光罩曝露至其他污染物。
图1A是根据本公开的一些实施例，具备以激光生成等离子体(laser productionplasma,LPP)为基础的极紫外光辐射源的极紫外光微影系统的示意图。极紫外光微影系统包括用以产生极紫外光辐射的极紫外光辐射源100、曝光工具200(例如：扫描器)、以及激发激光源300，如图1A所示，在一些实施例中，极紫外光辐射源100以及曝光工具200安装在清洁室的主要底板MF(main floor)上，而激发激光源300安装于主要底板下方的基层底板BF(base floor)中。极紫外光辐射源100以及曝光工具200中的每一者分别地通过阻尼器DP1以及DP2放置在基座板PP1以及PP2上。极紫外光辐射源100以及曝光工具200通过耦接机构彼此耦接，耦接机构可包括聚焦单元。
微影系统是极紫外光微影系统，极紫外光微影系统设计成通过极紫外光(在本公开中亦可互换地称为极紫外光辐射)曝光光刻胶层。光刻胶层是对极紫外光敏感的材料。极紫外光微影系统采用极紫外光辐射源100以产生极紫外光，例如：波长在约1nm至约100nm范围中的极紫外光。在一个特定范例中，极紫外光辐射源100产生具有中心波长13.5nm的极紫外光。
曝光工具200包括各种反射光学组件，例如：凸面/凹面/平面镜，遮罩固持机构包括遮罩平台以及晶圆固持机构。曝光工具200还包括曝光腔室205，曝光腔室205围住曝光工具200的所有光学组件、遮罩固持机构以及晶圆固持机构。曝光腔室205为曝光工具200提供低压或真空环境以避免由于气体吸收极紫外光、而损失极紫外光辐射的强度。
微影系统可进一步包括其他模块或与其他模块整合(或耦接)。
如图1A所示，极紫外光辐射源100包括通过腔室105围住的目标液滴产生器115以及激光生成等离子体收集器110。目标液滴产生器115产生多个目标液滴(droplet)DP，目标液滴DP通过喷嘴117供应至腔室105。在一些实施例中，目标液滴DP是锡(Sn)、锂(Li)、或锡以及锂的合金。
由激发激光源300所产生的激发激光LR2是脉冲激光。激光脉冲LR2由激发激光源300产生。激发激光源300可包括激光产生器310、激光引导光学器件320、以及聚焦设备330。在一些实施例中，激光产生器310包括二氧化碳(CO2)或波长在电磁光谱的红外线区域的掺钕的钇铝石榴石(Nd：YAG)激光源。例如，在一些实施例中，激光产生器310具有9.4μm或10.6μm的波长。由激光产生器310所产生的激光LR1通过激光引导光学器件320引导，并通过聚焦设备330聚焦至激发激光LR2中，然后引入至极紫外光辐射源100中。
在一些实施例中，激发激光LR2包括预热激光以及主要激光。在这样的实施例中，预热激光脉冲(在本公开可互换地称为预脉冲)用于加热(或预热)给定的目标液滴以产生具有多个较小液滴的低密度目标烟雾，低密度目标烟雾随后通过来自主要激光的脉冲加热(或再加热)，产生增加的极紫外光的放射。
图1B是根据本公开的一些实施例，图示利用极紫外光的图案化光束曝光光刻胶涂布基板410的极紫外光微影工具的细节的简化示意图。曝光工具200是集成电路微影工具(例如：步进器(stepper)、扫描器(scanner)、步进及扫描系统(step and scan system)、直接写入系统(direct write system)、使用接触及/或接近遮罩的装置等等)，设有一个或多个光学器件250a、250b，例如，以极紫外光的光束照射图案化光学器件250(例如：倍缩光罩)，以产生图案化光束，以及一个或多个缩小投影光学器件250c、250d，用于投射图案化光束至基板410上。可提供机械总成(未图示)，机械总成用于在基板410以及图案化光学器件250之间产生可控的相对移动。如图1B进一步所示，极紫外光微影工具包括极紫外光辐射源100，极紫外光辐射源100包括在腔室105中放射极紫外光的极紫外光辐射器ZE，极紫外光通过收集器110反射，并沿着进入曝光工具200的路径以照射基板410。
如本公开所用的用语“光学器件”意在广泛地解释包括但不必限于反射及/或透射及/或操作入射光的一个或多个组件，且包括但不限于一个或多个透镜(lens)、视窗(window)、滤光片(filter)、楔形物(wedge)、棱镜(prism)、棱栅(grism)、光栅(grating)、传递光纤(transmission fiber)、标准具(etalon)、漫射器(diffuser)、均质机(homogenizer)、检测器(detector)及其他仪器组件、光圈(aperture)、旋转三棱镜(axicon)以及镜子(mirror)，镜子包括多层镜子、接近法向入射镜(near-normalincidence mirror)、切线入射镜(grazing incidence mirror)、镜面反射镜(specularreflector)、漫反射体(diffuse reflector)以及上述组件的结合。除此之外，除非另有说明，否则本公开所用的用语“光学器件”并不意欲限于仅在一个或多个特定波长范围操作的组件，例如：在极紫外光输出光波长、照射激光波长、适合于计量的波长或任何其他特定的波长。
图2是示意性地示出根据本公开的一些实施例的遮罩固持机构。以下描述参考图1B以及图2。由极紫外光辐射源100产生的极紫外光辐射由反射光学组件引导至固定在遮罩平台210的遮罩250。在一些实施例中，遮罩平台210包括静电倍缩光罩固持器220(在本公开可互换地称为静电吸座(electrostatic chuck)(e-chuck))以固定遮罩250。
在本公开中，用语遮罩(mask)、光罩(photomask)以及倍缩光罩(reticle)可互换地使用。在本实施例中，倍缩光罩250是反射性遮罩。在实施例中，倍缩光罩250包括以适合材料(例如：低热膨胀的材料或熔融石英)形成的基板252。在各种范例中，前述材料包括掺杂二氧化硅(SiO2)的二氧化钛(TiO2)或其他具有低热膨胀的合适材料。遮罩250包括多个反射多层(multiple layer,ML)253，沉积于基板252上。多层253包括多个膜对，例如钼-硅(Mo/Si)膜对(例如在每一个膜对中，钼层位于硅层的上方或下方)。或者，多层253可包括钼-铍(Mo/Be)膜对，或可配置成高度地反射极紫外光的其他合适材料。遮罩250可还包括设置在多层上、用于保护的覆盖层254，例如：钌(Ru)。遮罩250还包括沉积在多层上的吸收层255，例如：硼氮化钽(TaBN)层。吸收层255经过图案化以定义出集成电路(IC)的层。或者，可在多层上沉积另一个反射层256，且将另一个反射层图案化以定义集成电路的层，从而形成极紫外光相移(phase shift)遮罩。
图2的倍缩光罩250以及静电吸座220定位成使得由极紫外光辐射源100供应的极紫外光辐射在到达半导体工件的表面时聚焦。
在本实施例中，通过静电电位，倍缩光罩250由静电吸座220固定。倍缩光罩250邻接凸起(burl)225，凸起225位于静电吸座220的表面上，且具有约100μm至约500μm范围的宽度(w)，并以约1.0mm至约5.0mm的范围间隔开，而距离倍缩光罩220的底表面的高度约1.0μm至约100μm。一些工业标准的静电吸座利用大于两千个这样的凸起，包括静电吸座220的表面积的大约1.4％，以支撑倍缩光罩250。
静电吸座可以以与现有的真空吸座相等或更大的力量、在小于一秒的时间内、固定以及释放倍缩光罩。除了由于倍缩光罩250未对准的重叠误差(overlay error)之外，如图3A所示，倍缩光罩250以及静电吸座220之间的变形的形貌可能导致重叠误差。在静电吸座220的表面以及倍缩光罩250的背面251之间的凸起磨损或污染物290可能导致变形的形貌。例如，在其中一个凸起上观察到凸起磨损，其中角落由于重复使用而变圆，这可导致非平面的夹紧(non-planar clamping)。另外，若另一个凸起在其顶表面上具有平坦的污染物290(例如：金等等)，则倍缩光罩形貌更加变形。又，虽然停留在凸起之间的部分上的微小污染物290(例如：具有小于h的直径)可能不会影响倍缩光罩形貌，但是较大的污染物290(例如，具有大于h的直径)将影响倍缩光罩形貌。
在各种情形下，污染物290是金属粒子、光刻胶粒子、或通常用于半导体制造工艺的任何材料的粒子，例如：二氧化硅，氮化硅等等。
图3B还示出由于污染物以及其他因素导致倍缩光罩变形的形貌的影响，这使得倍缩光罩表面的翘曲变形(out of plane distortion)(OPD)，导致由倍缩光罩反射的辐射的侧向位移(lateral displacement)或平面变形(in plane distortion)(IPD)。例如，若在相邻凸起之间，具有大于凸起高度h的直径的粒子污染物290黏附至倍缩光罩250的背面251，当倍缩光罩250固定至倍缩光罩固持器220时，污染物290推压倍缩光罩250的背面251。根据倍缩光罩250的材料特性(例如：弹性、延展性等等)以及污染物290的材料特性，倍缩光罩250的背面的变形可传递至倍缩光罩250的正(反射)表面255。在图3B中，示出这样的倍缩光罩250的反射表面的局部形貌的变形，且以符号OPD表示。虽然这样的翘曲变形可能不会在晶圆表面410显著地影响极紫外光辐射的焦点，但是翘曲变形使得入射在弯曲部分上的极紫外光辐射的光学路径位移，导致平面变形。例如，对于具有与倍缩光罩250的正面255上的反射区域侧向相邻的吸收区域的图案，平面变形可能使得应被反射的极紫外光辐射被吸收，而应被吸收的极紫外光辐射被反射。换句话说，平面变形导致图案保真度(fidelity)的损失，在其他范例中，平面变形可能额外导致倍缩光罩250的重叠控制的落差以及图案均匀性的劣化，例如：临界尺寸(critical dimension)(CD)变异、形状偏差等等。
因此，在一些实施例中，希望确保倍缩光罩250的背面251是无污染的。通常对倍缩光罩250的背面251执行周期性检测以扫描背面251，并获得倍缩光罩背面251的二维映像以监测背面251上的污染物的数量以及尺寸。
图4A是示出根据本公开的一些实施例，用于检测倍缩光罩的背面的设备。在一些实施例中，上述设备包括具有透明视窗530的真空外壳510。真空外壳510包括平台505，当检测倍缩光罩250时，倍缩光罩250停留在平台上。照明器520a以及520b透过视窗530照射光罩250的背面251。换句话说，图4A示出倍缩光罩250朝下放置，使得图案表面255面向平台505。成像装置540检测从倍缩光罩250的背面251散射及/或反射的光，扫描器550在垂直于倍缩光罩250的背面251的方向移动平台505。聚焦控制器547在垂直于倍缩光罩250的背面251的方向移动成像装置540的对焦平面。图像采集控制器590控制照明器520a以及520b、成像装置540、以及扫描器550，以获得在多个不同高度的倍缩光罩250的背面251的图像。在一些实施例中，图像采集控制器590额外包括图像处理器，图像处理器经程序化以结合所采集的图像，以获得倍缩光罩250的背面251的三维表面轮廓映像。在一些实施例中，图像处理器经额外程序化以分析表面轮廓映像，以判定倍缩光罩250是否被接受用于微影工艺。
真空外壳510的尺寸设计成以固持平台505，倍缩光罩250停留在平台505上，且在一些实施例中，真空外壳510由合适的材料(例如，金属如不锈钢或铝)制成。为了便于参考，如图4A示出，由倍缩光罩250的背面251定义的平面定义了X以及Y方向。垂直于倍缩光罩250的背面251的方向是Z方向。在图4A中，正Z方向从倍缩光罩250至成像装置540向上延伸。
在一些实施例中，可以使用扫描器550在X、Y及/或Z方向移动平台505。在一些实施例中，扫描器550包括一个或多个致动器，致动器可以让平台505沿指定方向移动指定距离。在一些实施例中，致动器包括步进马达(stepper motor)、压电致动器(piezoelectricactuator)或步进马达以及压电致动器的组合。在一些实施例中，扫描器550额外包括控制器，以控制一个或多个步进马达及/或压电致动器，使得平台505可以在指定时间精确地达到期望移动，或在指定时间的期间重复平台505的移动。在各种实施例中，扫描器550在X、Y以及Z中的一个或多个方向移动平台505。例如，在一些实施例中，扫描器550仅在Z方向(亦即向上以及向下)移动平台505。
图4B是示出根据本公开的一些实施例，用于检测倍缩光罩的背面的设备的照明器。在一些实施例中，照明器520a以及520b是激光535。在一些实施例中，照明器520a以及520b具有电磁光谱的可见区域的波长。在其他实施例中，照明器520a以及520b具有红外线区域或紫外线区域的波长。
在一些实施例中，照明器520a以及520b中的每一个设有合适的机构，以移动由各别的照明器辐射的光，以扫描倍缩光罩250的背面251。例如，在一些实施例中，照明器520a以及520b耦接致动器，致动器改变由各别的照明器辐射的光束相对于倍缩光罩250的背面251的角度。其中一个这样的致动器的范例是设置于合适位置的可操纵镜532。另一个这样的致动器的范例是附接至各别照明器一端的步进马达(未图示)。在一些实施例中，来自照明器520a以及520b的光在不同方向上(例如，彼此垂直)扫描倍缩光罩250的背面251。例如，在一些实施例中，来自照明器520a的光在X方向扫描倍缩光罩250的背面251，且来自照明器520b的光在Y方向扫描倍缩光罩250的背面251。在各种实施例中，来自各别照明器的光束在各别方向光栅化(rastered)以扫描倍缩光罩250的背面251。其他扫描的路径亦在本公开的范围内。在照明器520a以及520b同时扫描倍缩光罩250的背面251的实施例中，照明器520a以及520b具有不同的光束参数，以避免来自两个光源的干扰。例如，在一些实施例中，照明器520a以及520b放射不同波长的光。
在一些实施例中，照明器520a以及520b产生在特定方向延伸的光的平面“幕”(curtain)，例如：来自照明器520a的光幕在Y方向延伸，而来自照明器520b的光幕在X方向延伸。在一些实施例中，通过使用用于照明器520a以及520b的线源(line source)达到光的“幕”。在其他实施例中，照明器520a以及520b的每一个设有狭缝，由照明器520a以及520b放射的光通过狭缝以形成光的“幕”。在这样的实施例中，移动照明器520a以及520b，使得来自照明器520a的光幕在X方向上横过，且来自照明器520b的光幕在Y方向上横过，以大致地扫描倍缩光罩250的整个背面251。
视窗530设置成允许来自照明器520a以及520b的光通过，以入射在倍缩光罩250的背面251，且亦允许成像装置540接收从倍缩光罩250的背面251散射/反射的光。视窗530由对照明器520a以及520b的波长透明的材料制成，且由足以承受真空外壳510中的真空的高机械强度材料制成。在一些实施例中，视窗530由熔融石英制成。在其他实施例中，视窗530由玻璃或蓝宝石制成。
图4C是示意性地示出根据本公开的一些实施例，用于检测倍缩光罩250的背面251的设备的成像装置。当倍缩光罩250的背面251由来自照明器520a以及520b的光照射时，成像装置540定位成检测从倍缩光罩250的背面251散射及/或反射的光。在一些实施例中，如图4A所示，成像装置540放置在真空外壳510外部，且从倍缩光罩250的背面251散射及/或反射的光通过其中一个视窗530抵达成像装置540。然而，为了本公开的目的，成像装置540的放置不限于此方式。例如，在一些实施例中，成像装置540放置在真空外壳510内部的合适位置(图中未图示)，以检测从倍缩光罩250的背面251散射及/或反射的光R。在一些实施例中，成像装置540包括相机545，例如：感光耦合装置(charge-coupled device)(CCD)。在一些实施例中，成像装置540还包括一个或多个透镜及/或棱镜542，配置成将从倍缩光罩250的背面251散射及/或反射的光R在成像装置540的成像平面聚焦。在这样的实施例中，透镜及/或棱镜542以及成像装置540安排在合适的外壳中(未图示)。
在一些实施例中，使用图像采集控制器590，当固持平台505在给定高度时，横越倍缩光罩250的背面251，扫描来自照明器520a以及520b的光。成像装置540检测从倍缩光罩250的背面251散射及/或反射的光，以呈现倍缩光罩250的背面251的二维(2-D)映像。然后，图像采集控制器590通过在Z方向移动平台505至不同高度的位置(例如：经由扫描器550)，重复此过程，产生倍缩光罩250的背面251的多个二维映像。
在另一些实施例中，当使用例如聚焦控制器547改变成像装置540的聚焦平面、且平台505固持在固定位置时，使用图像采集控制器590，横越倍缩光罩250的背面251，重复扫描来自照明器520a以及520b的光。在一些实施例中，聚焦控制器547包括步进马达，以在Z方向移动透镜总成542(或透镜总成内的单独组件)。在其他实施例中，透镜及/或棱镜是可调节的(亦即可具有可变焦点)，且聚焦控制器547调整透镜及/或棱镜的焦点(或多个焦点)。通过此过程，在包括倍缩光罩250的背面251以及倍缩光罩250的背面251的上方的各种平面产生了倍缩光罩250的背面251的多个二维映像。
然后，使用图像采集控制器590处理多个二维映像以编辑倍缩光罩250的背面251的三维(3-D)映像。这样的三维映像提供关于停留在倍缩光罩250的背面251的污染物粒子的位置、尺寸以及形状的详细信息。此信息用于判定倍缩光罩250是否可以用于下一步的微影工艺、是否需要修复、或是否需要丢弃。
在一些实施例中，图像采集控制器590提供倍缩光罩250的背面251的表面轮廓至表面轮廓分析器595，以分析倍缩光罩250的背面251的表面轮廓，并判定在进一步使用前，是否接受、拒绝、或修复倍缩光罩。是否接受、拒绝、或修复倍缩光罩的判定基于倍缩光罩250的背面251的一个或多个参数值做出。在各种实施例中，参数包括但不限于倍缩光罩250的背面251的平均粗糙度、背面251上粒子的数量、背面251上粒子的平均尺寸、背面251上最大粒子的尺寸、以及背面251上粒子的面积密度等等。
在各种实施例中，图像采集控制器590以及表面轮廓分析器595包括一个或多个处理器，处理器配置成各种地执行用于获取背面251的图像的过程，基于所获取的图像、构建背面251的三维映像，以及基于背面251的三维映像判定是否接受、拒绝、或修复倍缩光罩250。在一些实施例中，图像采集控制器590以及表面轮廓分析器595使用单个处理器实行。在其他实施例中，图像采集控制器590以及表面轮廓分析器595中的每一个使用多于一个处理器实行。其他配置亦可实行。
图5是示出根据本公开的一些实施例，检测倍缩光罩的方法的流程图。图6是示意性地示出获得倍缩光罩表面的表面轮廓映像的过程。参考图5以及图6描述检测倍缩光罩的方法。
在一些实施例中，方法包括：在操作S601中，通过在相对于倍缩光罩表面的参考表面高度的倍缩光罩表面的第一高度，例如：H1，以光源扫描倍缩光罩的表面，获得在第一高度的倍缩光罩表面的第一图像，例如：P1。在一些实施例中，参考表面高度对应于倍缩光罩的背面。
在各种实施例中，光源包括一个或多个照明器(例如：用以照亮倍缩光罩的表面的激光)。在一些实施例中，一个或多个照明器具有电磁光谱的可见区域的波长。在其他实施例中，一个或多个照明器具有红外线区域或紫外线区域的波长。
在一些实施例中，一个或多个照明器中的每一个设有合适的机构以移动由各别的照明器辐射的光，以扫描倍缩光罩的背面。例如，在一些实施例中，一个或多个照明器耦接至致动器，致动器改变由各别的照明器辐射的光束相对于倍缩光罩的背面的角度。其中一个这样的致动器的范例是设置于合适位置的镜子。另一个这样的致动器的范例是附接至各别照明器一端的步进马达。
在一些实施例中，一个或多个照明器提供产生倍缩光罩的表面上的点光斑(point-spot)的光束。在这样的实施例中，移动照明器(或引导来自照明器的光)，使得点光斑横越倍缩光罩的表面而光栅化。在其他实施例中，一个或多个照明器提供产生横越倍缩光罩的表面的线的光束。在一个这样的实施例中，两个照明器横越倍缩光罩的表面产生正交线，且移动两个照明器(或引导来自两个照明器的光)，使得线在垂直线的方向横过倍缩光罩的表面。例如，若其中一个照明器沿X方向产生线，则线沿着Y方向移动以大致地覆盖倍缩光罩的整个表面。
停留在倍缩光罩的表面的任何粒子污染物(例如：690)，会反射及/或散射来自照明器的光，且被记录在由成像装置检测的图像，例如：P1。在一些实施例中，成像装置包括相机以及透镜组及/或棱镜组。在一些实施例中，相机是感光耦合装置(CCD)相机。在一些实施例中，透镜组及/或棱镜组配置成产生对焦平面，在一些实施例中，相机聚焦在倍缩光罩的表面。在一些实施例中，可移动透镜组及/或棱镜组以在垂直于倍缩光罩的表面的方向改变成像装置的对焦平面。在一些实施例中，对焦平面是固定的，且提供倍缩光罩停留的可移动平台，以在垂直于倍缩光罩的表面的方向移动倍缩光罩。
在操作S602中，通过在相对于倍缩光罩表面的参考表面高度的倍缩光罩表面的第二高度，例如：H2，扫描倍缩光罩的表面，获得在第二高度的倍缩光罩表面的第二图像，例如：P2。第二高度H2与第一高度H1不同。在一些实施例中，通过在垂直于倍缩光罩的表面的方向(例如：在Z方向)移动倍缩光罩实现第二高度H2。在另一些实施例中，通过移动相机的对焦平面实现第二高度H2。
在操作S603中，在多个不同高度，例如：H1、H2、H3、H4等等，通过次重复地扫描倍缩光罩的表面，获得多个图像，例如：P1、P2、P3、P4等等。如本公开他处所讨论的，可通过改变相机的对焦平面或通过在垂直于倍缩光罩的表面移动倍缩光罩实现不同高度。在各种实施例中，在Z方向上的第一高度与最后高度之间的距离，亦即扫描距离，由潜在污染物判定。例如，在一些实施例中，具有平均尺寸约1nm至约100nm范围的潜在污染物出现在倍缩光罩背面。在这样的实施例中，扫描距离距倍缩光罩的背面至少约100nm。在其他实施例中，具有平均尺寸约10nm至约500nm的潜在污染物。在这样的实施例中，扫描距离距倍缩光罩的背面至少500nm。
在一些实施例中，在不同高度获得图像的过程是自动化的，通过经程序化倍缩光罩平台控制器，以移动倍缩光罩，并在倍缩光罩的背面开始预定操作，且当在相机没有检测到反射及/或散射时停止。在另一些实施例中，过程是自动化的，通过经程序化成像装置，以改变相机的对焦平面，并在倍缩光罩的背面开始预定操作，且当在相机没有检测到反射及/或散射时停止。在各种实施例中，预定操作是增量改变获得倍缩光罩表面的图像的高度。一次增量，例如，约10nm、约50nm、约100nm、或约500nm(或在这些值之间的任何其他增量)。换句话说，取决于高度改变的增量，获得倍缩光罩表面的图像的平面以10nm、50nm、100nm、500nm等等间隔。
在操作S604中，结合多个图像以获得倍缩光罩的表面轮廓映像，例如：650。这样的表面轮廓映像提供关于停留在倍缩光罩的背面的污染物粒子690的尺寸、形状以及位置(position)(亦即位置(location))的信息。
在一些实施例中，使用体积呈现技术的成像装置获得二维图像，并通过结合二维图像而得到表面轮廓映像，提供倍缩光罩表面的体积呈现。在一些实施例中，预处理每一个二维图像(在倍缩光罩表面的不同高度)以判定感兴趣的图像部分(例如：检测到污染物粒子的部分)。对于每个图像，z坐标是获得图像的高度，并将感兴趣的区域的每一个像素的x以及y坐标传送至空白空间(empty space)。内插(interpolate)切片(slice)之间的像素以获得感兴趣的区域的体积轮廓线。在一些实施例中，内插值是仅基于坐标的数值的简单线性内插值。在其他实施例中，各个像素的特性用于获得内插函数。例如，在一些实施例中，各个像素的亮度以及每一个二维图像内的相邻像素的亮度之间的差异用于获得内插函数，以连结来自在不同高度获得的不同二维图像的对应像素。
应了解的是，本公开实施例所描述的技术仅是一些可以用于使用一堆二维图像获得表面轮廓映像的技术。取决于计算资源以及时间的可用性，可以使用二维图像的堆叠来获得表面轮廓映像的其他技术。
在一些实施例中，分析关于由表面轮廓映像650提供的污染物粒子的信息，以判定是否接受倍缩光罩、修复倍缩光罩、或拒绝倍缩光罩。例如，在一些实施例中，基于表面轮廓映像650，判定倍缩光罩的背面的平均粗糙度。在一些实施例中，基于表面轮廓映像650，判定倍缩光罩的背面的一个或多个粒子的数量、尺寸以及面积密度。
依据表面轮廓映像650的分析中，例如，基于特定参数(例如：表面粗糙度、粒子尺寸、粒子密度、或粒子的数量)是否高于或低于阈值，判定倍缩光罩是否是可接受的，或是否需要修复。例如，在一些实施例中，无论粒子的数量或密度，若判定平均粒子尺寸大于例如100nm，则拒绝倍缩光罩。在另一些实施例中，例如，若表面粗糙度超过50nm/μm2，且若粒子尺寸大于例如75nm，则拒绝倍缩光罩。在另一些实施例中，若粒子的数量大于100个粒子/mm2，且平均粒子尺寸大于50nm，则拒绝倍缩光罩。在一些实施例中，在进一步使用之前，判定倍缩光罩需要修复。在这样的实施例中，在进一步使用之前，例如，采取倍缩光罩的背面的补救措施，例如：超音波清洁、气体喷射清洁、液体喷射清洁及/或任何上述补救措施的组合。在各种实施例中，用于判定倍缩光罩是否需要修复的参数的阈值，是在那些用于判定接受倍缩光罩的参数以及那些用于判定拒绝倍缩光罩的参数的范围之间。例如，在一些实施例中，接受具有10nm/μm2或更小的表面粗糙度的倍缩光罩，而拒绝具有50nm/μm2或更大的表面粗糙度的倍缩光罩。在这样的实施例中，在进一步使用之前，修复具有在10nm/μm2以及50nm/μm2之间的表面粗糙度的倍缩光罩。
在一些实施例中，通过控制器自动地做出是否接受倍缩光罩、修复倍缩光罩、或拒绝倍缩光罩的判定，控制器经程序化以做出判定。在特定实施例中，倍缩光罩用于极紫外光微影(EUVL)系统。
因此，本公开的实施例提供更加严谨以及更加精确的倍缩光罩的检测，特别是具有非常严格的公差的倍缩光罩，例如：那些在极紫外光微影系统使用的倍缩光罩。
本公开不限于极紫外光微影系统使用的倍缩光罩的检测。在一定程度上，本公开适用于检测用于各种曝光系统的倍缩光罩，曝光系统包括水银灯、氟化氪(KrF)、以及氟化氩(ArF)激光。
应了解的是，本公开并未必要地讨论所有的优点，对于所有的实施例或范例并不需要特定的优点，且其他实施例或范例可提供不同的优点。
根据本公开的一些实施例，检测倍缩光罩的方法包括通过在相对于倍缩光罩表面的参考表面高度的倍缩光罩表面的第一高度以光源扫描倍缩光罩表面，获得在第一高度的倍缩光罩的表面的第一图像，且通过在相对于倍缩光罩表面的参考表面高度的倍缩光罩表面的第二高度以光源扫描倍缩光罩表面，获得在第二高度倍缩光罩的表面的第二图像，第二高度与第一高度不同，第一高度与第二高度之间的距离小于倍缩光罩的厚度，结合第一图像以及第二图像以获得倍缩光罩的表面轮廓图像。在一些实施例中，检测倍缩光罩的方法还包括分析表面轮廓图像以判定是否接受倍缩光罩、修复倍缩光罩、或拒绝倍缩光罩。在一些实施例中，通过控制器自动地做出是否接受倍缩光罩、修复倍缩光罩、或拒绝倍缩光罩的判定，控制器经程序化以做出判定。在一些实施例中，在判定接受倍缩光罩之后，在微影工艺使用倍缩光罩用以图案化晶圆。在一些实施例中，在判定修复倍缩光罩之后，使用工艺清洁倍缩光罩的表面，工艺从包括超音波清洁、气体喷射清洁、液体喷射清洁或上述工艺的组合的群组中选择。在一些实施例中，检测倍缩光罩的方法还包括在获得倍缩罩的表面的第一图像之前，图案化倍缩光罩的正表面，正表面与获得第一图像的表面相反。在一些实施例中，倍缩光罩是反射倍缩光罩。在一些实施例中，通过由指定增量在垂直于倍缩光罩表面的方向移动倍缩光罩、且在每一个增量扫描倍缩光罩表面，重复扫描倍缩光罩表面。在一些实施例中，通过成像装置在多个不同高度检测由倍缩光罩表面反射及/或散射的光，获得多个图像，而多个不同高度包括第一高度以及第二高度，且多个图像包括第一图像以及第二图像。在一些实施例中，通过指定增量移动成像装置的对焦平面，且在每一个增量捕捉由倍缩光罩表面反射及/或散射的光，重复倍缩光罩表面的扫描，而成像装置用于检测由倍缩光罩表面反射及/或散射的光。
根据本公开的另一些实施例，提供一种倍缩罩检测系统，倍缩光罩检测系统包括倍缩光罩平台、扫描光源、光检测器、控制器、以及处理器。倍缩光罩平台在其上放置待扫描的倍缩光罩，扫描光源引导辐射至倍缩光罩，光检测器检测从倍缩光罩的表面反射及/或散射的辐射。控制器经程序化以控制倍缩光罩检测系统在多个不同高度重复倍缩光罩的表面的扫描多次，以获得多个图像。处理器包含于系统中，且经程序化以结合多个图像以获得倍缩光罩的表面轮廓图像，且分析表面轮廓图像以判定是否接受倍缩光罩、修复倍缩光罩、或拒绝倍缩光罩。在一些实施例中，光检测器包括相机以及一组透镜及/或棱镜。在一些实施例中，获得多个图像包括在多个不同高度中的每一者检测由倍缩光罩表面反射及/或散射的光。在一些实施例中，扫描光源包括激光。在一些实施例中，基于表面轮廓图像分析是否检测到污染粒子，且若检测到污染粒子，基于污染粒子的尺寸是否超过阈值，判定是否接受倍缩光罩、修复倍缩光罩、或拒绝倍缩光罩。
根据本公开的另一些实施例，提供一种用于获得倍缩光罩表面的表面轮廓映像的设备，设备包括扫描器、成像装置、控制器、以及处理器，扫描器包括光源以及光束操纵机构，光束操纵机构配置成在倍缩光罩表面的指定高度横越倍缩光罩表面、扫描通过光源提供的光，成像装置配置成检测由倍缩光罩表面反射及/或散射的光。控制器经程序化以使得成像装置在多个高度获得倍缩光罩表面的多个图像，且处理器经程序化以结合在多个高度的倍缩光罩表面的多个图像，以获得倍缩光罩表面的表面轮廓映像。在一些实施例中，光束操纵机构包括镜子。在一些实施例中，使得成像装置获得多个图像包括通过指定增量在垂直于倍缩光罩表面的方向移动倍缩光罩，且在每一个增量扫描倍缩光罩表面。在一些实施例中，使得成像装置获得多个图像包括通过指定增量移动光检测器的对焦平面，且在每一个指定增量检测由倍缩光罩表面反射及/或散射的光。在一些实施例中，处理器经程序化以分析表面轮廓映像，以判定是否接受倍缩光罩、修复倍缩光罩、或拒绝倍缩光罩。
前面概述多个实施例的特征，使得本技术领域中技术人员可更好地理解本公开的各方面。本技术领域中技术人员应了解的是，可轻易地使用本公开作为设计或修改其他工艺以及结构的基础，以实现本公开介绍的实施例的相同目的及/或实现相同优点。本技术领域中技术人员亦应了解的是，这样的等同配置并不背离本公开的精神以及范围，且在不背离本公开的精神以及范围的情况下，可对本公开进行各种改变、替换以及更改。

Claims (1)

1.一种检测倍缩光罩的方法，包括：
通过在相对于一倍缩光罩表面的一参考表面高度的该倍缩光罩表面的一第一高度以一光源扫描该倍缩光罩表面，获得在该第一高度的该倍缩光罩表面的一第一图像；
通过在相对于该倍缩光罩表面的该参考表面高度的该倍缩光罩表面的一第二高度以该光源扫描该倍缩光罩表面，获得在该第二高度的该倍缩光罩表面的一第二图像，该第二高度与该第一高度不同，该第一高度与该第二高度之间的一距离小于该倍缩光罩的一厚度；以及
结合该第一图像以及该第二图像，以获得该倍缩光罩的一表面轮廓图像。
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