本发明专利技术公开了一种基于偏轴型位相波带片干涉显微检测装置，包括13.5nm极紫外光源、聚焦波带片、五维精密微调整台、偏轴型波带片、光纤点衍射装置和极紫外亮暗场CCD。偏轴型波带片采用镂空位相型结构，对+1级衍射光实现调制，当光入射到样品表面，散射与反射同时发生，偏轴型波带片对反射光和散射光作用，反射光调制成轴向聚焦，散射光由偏轴型波带片反射到暗场CCD；光纤点衍射装置是为测试光提供参考光，并且参考光与测试光实现干涉，干涉图进入亮场CCD，通过计算机解读干涉图还原被测样品轮廓信息。本发明专利技术结构简单，抗振性好，精度高，系统成本低，并能同时对亮暗场分析，对位相缺陷及时定位和分析，并获取缺陷轮廓信息。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术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。
技术介绍
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,photoemmisionelectronmicroscopy）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Scrapermirror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。中国专利号为CN103176372A，公开了一种基于位相光栅分光的双焦波带片干涉显微检测装置，包括13.5nm极紫外光源、真空室、真空抽气泵、气浮光学隔振平台、极紫外CCD、五维精密微调整台、五维精密微调整台控制器、基于位相光栅分光的双焦波带片干涉显微光学组件；其中双焦波带片是针对0级与+1级衍射光，对0级实现近似垂直入射，对+1级实现离轴聚焦。由于双焦波带片是水平放置且入射到波带片上的光是倾斜的，0级主要是反射光，如果近似垂直入射到待测样品，在如今的加工技术上很难实现。而且0级与+1级衍射光的衍射效率不同，会导致这两种光的光强不一样，进而影响干涉条纹的对比度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于偏轴型位相波带片干涉显微检测装置，能够检测极紫外掩模位相缺陷，其精度高、系统结构简单、成本低、检测速度快。解决了参考光引入的问题，并且偏轴型波带片的加工比双焦波带片易于实现；偏轴型位相波带片干涉显微检测装置能同时对亮暗场分析，提高了检测位相缺陷的精度。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于偏轴型位相波带片干涉显微检测装置，包括13.5nm极紫外光源、聚焦波带片、五维精密微调整台、基于偏轴型位相波带片干涉显微检测装置组件、亮场极紫外CCD和暗场极紫外CCD；待测样品放置在五维精密微调整台上；整个装置放置在处于真空室中的气浮光学隔震平台上；所述基于偏轴型位相波带片干涉显微检测装置组件包括偏轴型波带片、光纤点衍射装置和双孔光阑；13.5nm极紫外光源出射光轴与聚焦波带片光轴重合；亮场极紫外CCD入射光轴与偏轴型波带片光轴重合；暗场极紫外CCD入射光轴与偏轴型波带片光轴存在夹角；聚焦波带片和偏轴型波带片分别通过夹持器固定在气浮光学隔震平台上；光纤点衍射装置和双孔光阑均设置在偏轴型波带片和亮场极紫外CCD之间；光纤点衍射装置固定在双孔光阑的一个孔光阑上，另一个孔光阑进行滤波，只通过+1级衍射光；13.5nm极紫外光，由聚焦波带片聚焦到待测样品表面，聚焦波带片采用加倾斜方法，只有+1级衍射光会聚到待测样品表面，其他级次均偏出；光束入射到待测样品中如有缺陷会同时发生散射和反射，散射光光强要弱于反射光光强；散射光和反射光入射到偏轴型波带片，偏轴型波带片对散射光实现偏轴反射，并将其反射到暗场极紫外CCD，偏轴型波带片对反射光实现轴向聚焦；偏轴型波带片取+1级衍射为测试光，其他级次衍射均偏出，光纤点衍射装置发出的理想球面波作为参考光，所述测试光与参考光发生干涉，干涉光入射到亮场极紫外CCD，通过相位恢复算法处理干涉图，并获得缺陷的轮廓信息。所述聚焦波带片为镂空型波带片。所述偏轴型波带片为镂空型波带片，融和两种频率成分；该波带片分为中心区域和边缘区域，中心区域实现轴向会聚和边缘区域实现偏轴反射。所述偏轴型波带片倾斜放置，其法线与五维精密微调整台的法线夹角为45°±1°。所述暗场极紫外CCD入射光轴与偏轴型波带片光轴存在夹角，夹角为30°~55°。本专利技术与现有技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于偏轴型位相波带片干涉显微检测装置，其特征在于：包括13.5nm 极紫外光源（1）、聚焦波带片（2）、五维精密微调整台（3）、基于偏轴型位相波带片干涉显微检测装置组件、亮场极紫外CCD（7）和暗场极紫外CCD（8）；待测样品放置在五维精密微调整台（3）上；整个装置放置在处于真空室中的气浮光学隔震平台上；所述基于偏轴型位相波带片干涉显微检测装置组件包括偏轴型波带片（4）、光纤点衍射装置（5）和双孔光阑（6）；13.5nm极紫外光源（1）出射光轴与聚焦波带片（2）光轴重合；亮场极紫外CCD（7）入射光轴与偏轴型波带片（4）光轴重合；暗场极紫外CCD（8）入射光轴与偏轴型波带片（4）光轴存在夹角；聚焦波带片（2）和偏轴型波带片（4）分别通过夹持器固定在气浮光学隔震平台上；光纤点衍射装置（5）和双孔光阑（6）均设置在偏轴型波带片（4）和亮场极紫外CCD（7）之间；光纤点衍射装置（5）固定在双孔光阑（6）的一个孔光阑上，另一个孔光阑进行滤波，只通过+1级衍射光； 13.5nm极紫外光，由聚焦波带片（2）聚焦到待测样品表面，聚焦波带片（2）采用加倾斜方法，只有+1级衍射光会聚到待测样品表面，其他级次均偏出；光束入射到待测样品中如有缺陷会同时发生散射和反射，散射光光强要弱于反射光光强；散射光和反射光入射到偏轴型波带片（4），偏轴型波带片（4）对散射光实现偏轴反射，并将其反射到暗场极紫外CCD（8），偏轴型波带片（4）对反射光实现轴向聚焦；偏轴型波带片（4）取+1级衍射为测试光，其他级次衍射均偏出，光纤点衍射装置（5）发出的理想球面波作为参考光，所述测试光与参考光发生干涉，干涉光入射到亮场极紫外CCD（7），通过相位恢复算法处理干涉图，并获得缺陷的轮廓信息。...
【技术特征摘要】
1.一种基于偏轴型位相波带片干涉显微检测装置，其特征在于：包括13.5nm极紫外光源（1）、聚焦波带片（2）、五维精密微调整台（3）、基于偏轴型位相波带片干涉显微检测装置组件、亮场极紫外CCD（7）和暗场极紫外CCD（8）；待测样品放置在五维精密微调整台（3）上；整个装置放置在处于真空室中的气浮光学隔震平台上；所述基于偏轴型位相波带片干涉显微检测装置组件包括偏轴型波带片（4）、光纤点衍射装置（5）和双孔光阑（6）；13.5nm极紫外光源（1）出射光轴与聚焦波带片（2）光轴重合；亮场极紫外CCD（7）入射光轴与偏轴型波带片（4）光轴重合；暗场极紫外CCD（8）入射光轴与偏轴型波带片（4）光轴存在夹角；聚焦波带片（2）和偏轴型波带片（4）分别通过夹持器固定在气浮光学隔震平台上；光纤点衍射装置（5）和双孔光阑（6）均设置在偏轴型波带片（4）和亮场极紫外CCD（7）之间；光纤点衍射装置（5）固定在双孔光阑（6）的一个孔光阑上，另一个孔光阑进行滤波，只通过+1级衍射光；13.5nm极紫外光，由聚焦波带片（2）聚焦到待测样品表面，聚焦波带片（2）采用加倾斜方法，只有+1级衍射光会聚到待测样品表面，其他级次均偏出...
【专利技术属性】
技术研发人员：高志山，窦健泰，赵彦，刘志颖，杨忠明，袁群，王帅，成金龙，朱丹，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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