專利名稱：物體檢查系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例大體涉及物體檢查系統(tǒng)和方法，并且具體地涉及光刻技術(shù)領(lǐng)域中的物體檢查系統(tǒng)和方法，其中將要被檢查的物體可以例如是掩模版或其他圖案形成裝置。
背景技術(shù)：
光刻技術(shù)被廣泛認(rèn)為是制造集成電路(ICs)和其他器件和/或結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵步驟之一。然而，隨著使用光刻技術(shù)形成的特征的尺寸變得越來越小，對于實(shí)現(xiàn)微型的將要制造的 IC或其他器件和/或結(jié)構(gòu)來說，光刻技術(shù)正變成更加關(guān)鍵的因素。光刻設(shè)備是一種將所需圖案應(yīng)用到襯底上，通常是襯底的目標(biāo)部分上的機(jī)器。光刻設(shè)備可用于例如IC制造過程中。在這種情況下，可以將可選地稱為掩?；蜓谀０娴膱D案形成裝置用于生成待形成在所述IC的單層上的電路圖案?？梢詫⒃搱D案轉(zhuǎn)移到襯底(例如，硅晶片)上的目標(biāo)部分(例如，包括一部分管芯、一個或多個管芯)上。通常，通過將圖案成像到設(shè)置在襯底上的輻射敏感材料(抗蝕劑)層上而而實(shí)現(xiàn)圖案的轉(zhuǎn)移。通常，單一襯底將包括相鄰目標(biāo)部分的網(wǎng)絡(luò)，所述相鄰目標(biāo)部分被連續(xù)地圖案化。目前的光刻系統(tǒng)投影極為細(xì)小的掩模圖案特征。在掩模版的表面上出現(xiàn)的灰塵或外來微粒會負(fù)面地影響最終的產(chǎn)品。在光刻過程之前或期間沉積在掩模版上的任何微粒物質(zhì)容易使正投影到襯底上的圖案中的特征扭曲。因此，特征尺寸越小，從掩模版消除的臨界微粒尺寸越小。掩模版通常應(yīng)用表膜。表膜是薄的透明層，其可以在掩模版的表面之上的框架上伸展開。表膜或表面薄膜用于攔截顆粒到達(dá)掩模版表面的圖案化一側(cè)。雖然表膜表面上的顆粒離開焦平面并且不應(yīng)該在被曝光的晶片上形成圖像，但是仍然優(yōu)選將表膜表面盡可能地保持為無顆粒。然而，對于特定類型的光刻技術(shù)(例如，大多數(shù)的極紫外(EUV)光刻工藝)，不使用表膜。當(dāng)掩模版沒有被覆蓋的時候，它們?nèi)菀自馐茴w粒污染，這在光刻過程中引起缺陷。EUV掩模版上的顆粒是成像缺陷的主要源頭之一。除了顆粒，掩模圖案中的其他異常部分(例如不對準(zhǔn)、缺少部分或變形部分)正變得越來越小，因而隨著特征尺寸減小更難以精確地檢測。在本公開中(對于所有實(shí)施例和變體)，物體的檢查被理解為是評價物體是否沒有缺陷的物體檢查?！叭毕荨崩斫鉃榕c所需特性不同的任何異常，尤其與物體需要具有的所需形狀、圖案、表面輪廓或者不受污染的自由度不同的異常。缺陷可以例如是顆粒(停留在物體上或者形成在物體上)，或者變形(例如物體表面內(nèi)的不想要的坑)，或物體的不對準(zhǔn)、 缺少或變形部分。在將掩模版移至曝光位置之前檢查和清潔EUV掩模版是掩模版處理過程的重要環(huán)節(jié)。通常在懷疑有污染的時候，作為檢查的結(jié)果或基于歷史的統(tǒng)計(jì)而清潔掩模版。通常使用散射光技術(shù)或掃描成像系統(tǒng)檢查掩模版的缺陷。掃描成像系統(tǒng)包括例如共焦、EUV或電子束顯微鏡系統(tǒng)。共焦顯微鏡系統(tǒng)的一個示例在 2006 年 5 月 4 日出版的 Urbach 等人的名為“Con-focal Imaging System and Method Using Destructive Interference to Enhance Image Contrast of Light Scattering Objects on a Sample Surface(使用相消干涉以提高樣品表面上光散射物體的圖像對比度的共焦成像系統(tǒng)和方法)”的美國專利申請出版物第2006/0091334號中公開。在該文獻(xiàn)中公開的系統(tǒng)采用參照光束和探測光束之間的相消干涉加強(qiáng)在另一平的表面上檢測缺陷的敏感性。通過調(diào)整一系列反射鏡的位置來改變參照光束的光路長度以調(diào)節(jié)其相位，并且通過轉(zhuǎn)動一系列偏振器來調(diào)節(jié)參照光束的振幅，由此微調(diào)該系統(tǒng)以最大化相消干涉。對于每一個將要檢查的物體執(zhí)行微調(diào)，作為掃描和檢測缺陷之前的準(zhǔn)備步驟。此外，因?yàn)槭褂霉鈱W(xué)相減技術(shù)(optical subtraction technique)，所述束需要被正確地對準(zhǔn)以便實(shí)現(xiàn)正確的相減。使用散射光技術(shù)，激光束被聚焦在掩模版上并且檢測散射離開鏡面反射方向的輻射束。物體表面上的缺陷將任意地散射光。通過使用顯微鏡觀察被照射的表面，缺陷將被照亮成亮斑。斑點(diǎn)的強(qiáng)度是缺陷尺寸的量度。用可見光或紫外(UV)光操作的散射儀實(shí)現(xiàn)比掃描成像系統(tǒng)(例如共焦、EUV或電子束顯微鏡系統(tǒng))快得多的掩模版檢查。已知的散射儀使用激光輻射束并且相干光學(xué)系統(tǒng)具有在光瞳平面內(nèi)攔截從掩模版的圖案衍射的光的傅里葉濾光片。這種類型的散射儀檢測被缺陷散射的在來自掩模版上周期圖案的背景水平以上的光。在Bleeker等人2007年11 月 8 日出版的名為‘Inspection Method and Apparatus Using Same (檢查方法和使用該方法的設(shè)備)，，的美國專利申請出版物第2007/0258086A1 號中描述了這種系統(tǒng)的一個示例。如圖1所示，示例性的檢查系統(tǒng)100包括通道102，所述通道102包括顯微鏡物鏡104、光瞳濾光片106、投影光學(xué)系統(tǒng)108以及檢測器110。輻射 (例如激光)束112照射物體(例如掩模版)114。光瞳濾光片106用于攔截由于物體114 的圖案帶來的光學(xué)散射。計(jì)算機(jī)116能夠被用于基于物體114的圖案控制光瞳濾光片106 的濾光。因此，相對于物體114在光瞳平面內(nèi)設(shè)置濾光片106作為空間濾光片并與物體114 的圖案化結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)以便從散射輻射中濾除輻射。檢測器110檢測被濾光片106透射的輻射部分，用于檢測污染缺陷。然而，在具有任意(S卩，非周期)圖案的掩模版上使用諸如檢查系統(tǒng)100等檢查系統(tǒng)是不可行的。這種限制是因?yàn)闄z測器對圖案衍射的光是色飽和的。檢測器具有有限的動態(tài)范圍并且在存在從圖案散射的光的情況下不能檢測來自缺陷的光。換句話說，相應(yīng)的光可以通過位于僅用于周期圖案的相干光學(xué)系統(tǒng)的傅里葉平面內(nèi)的空間濾光片有效地過濾掉。即使在周期圖案的情況下(例如，DRAM)，當(dāng)在掩模版掃描過程中修改傅里葉濾光片時也存在嚴(yán)重的問題。使用例如檢測系統(tǒng)100等檢測系統(tǒng)，對于僅使用準(zhǔn)直的輻射束以進(jìn)行其傅里葉過濾來說也有限制。因此，不允許對于抑制來自掩模版表面粗糙度的散射所必須的照射優(yōu)化。當(dāng)使用已知的檢查系統(tǒng)時，通常會大大降低缺陷檢測的精確性、品質(zhì)以及確定性。 掃描成像系統(tǒng)，例如臨界尺寸掃描電子顯微鏡(CDSEM)，可以對(例如具有IOOnm或更小，或優(yōu)選20nm或更小的特性尺寸的缺陷)小的缺陷敏感，但是它是慢的工藝。然而，較快的光學(xué)技術(shù)不能提供非常高水平的檢測敏感性。隨著對于較高產(chǎn)出以及縮小光刻特征尺寸的不斷增長的需求，提高檢查系統(tǒng)的有關(guān)速度、較小的缺陷尺寸檢查以及對不想要的缺陷的免疫性的性能正變得越來越重要。

發(fā)明內(nèi)容
提供一種改進(jìn)的物體檢查系統(tǒng)，與上面示例性給出的已有的技術(shù)相比，其可以以相對高的速度操作并且能夠檢查小的缺陷。尤其地，在極紫外(EUV)光刻技術(shù)中強(qiáng)烈感覺到需要檢查IOOnm或更小，或優(yōu)選20nm或更小的缺陷。根據(jù)一個實(shí)施例，提供一種物體檢查系統(tǒng)，包括輻射源，布置用于發(fā)射參照輻射束；輻射源，布置用以發(fā)射入射至將要被檢查的物體上的探測輻射束；一個或多個光學(xué)元件，布置成用干涉測量法結(jié)合所述參照輻射束和所述探測輻射束；存儲介質(zhì)，布置用以存儲參照物的復(fù)場圖像；和比較器，布置用于對比將要被檢查的物體的復(fù)場圖像和存儲的參照物的復(fù)場圖像。根據(jù)另一實(shí)施例，提供一種檢查物體的方法，包括用干涉測量法結(jié)合參照輻射束與探測輻射束以獲得物體的復(fù)場圖像；存儲物體的復(fù)場圖像；和將物體的復(fù)場圖像與參照復(fù)場圖像對比。根據(jù)另一實(shí)施例，提供一種具有物體檢查系統(tǒng)的光刻系統(tǒng)，所述物體檢查系統(tǒng)包括輻射源，布置用于發(fā)射參照輻射束；輻射源，布置用以發(fā)射入射至將要被檢查的物體上的探測輻射束；一個或多個光學(xué)元件，布置成用干涉測量法結(jié)合所述參照輻射束和所述探測輻射束；存儲介質(zhì)，布置用以存儲參照物的復(fù)場圖像；和比較器，布置用于對比將要被檢查的物體的復(fù)場圖像和存儲的參照物的復(fù)場圖像。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)以及本發(fā)明不同實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和操作將在下文中參照附圖進(jìn)行描述。本發(fā)明不限于這里所描述的具體實(shí)施例。在這里給出的這些實(shí)施例僅是示例性用途?；谶@里包含的教導(dǎo)，其他的實(shí)施例對本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的。


下面將僅以示例的方式、參考所附示意圖描述本發(fā)明的不同方面的實(shí)施例，其中相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相應(yīng)的部件，其中圖1示出已知的使用散射測量法的物體檢查系統(tǒng)的一個示例；圖2示出物體檢查系統(tǒng)的一個實(shí)施例，其采用與探測束相互作用的傾斜的參照束；圖3示出處于記錄模式的物體檢查系統(tǒng)的一個實(shí)施例，其中參照圖像被記錄在光學(xué)存儲裝置上；圖4示出物體檢查系統(tǒng)的一個示例，其中參照圖像被記錄在光學(xué)存儲裝置上，這次是檢查模式，其中將物體圖像與記錄在光學(xué)存儲裝置上的參照圖像進(jìn)行對比；圖5示出物體檢查系統(tǒng)的一個實(shí)施例，其中相位階躍參照束與探測束干涉；圖6示出物體檢查系統(tǒng)的一個實(shí)施例，其包括振動補(bǔ)償裝置；圖7示出物體檢查系統(tǒng)的一個實(shí)施例，其中鏡面反射被用作相位階躍參照束；
圖8示出反射光刻設(shè)備；圖9示出透射光刻設(shè)備；和圖10示出示例的EUV光刻設(shè)備。結(jié)合附圖通過下面詳細(xì)的說明，本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚，在附圖中相同的附圖標(biāo)記在全文中表示對應(yīng)元件。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記通常表示相同的、功能類似的和/或結(jié)構(gòu)類似的元件。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例涉及物體檢查系統(tǒng)和方法。本說明書公開了一個或多個實(shí)施例， 其中并入了本發(fā)明的特征。所公開的實(shí)施例僅給出本發(fā)明的示例。本發(fā)明的范圍不限于這些公開的實(shí)施例。本發(fā)明由未決的權(quán)利要求來限定。所述的實(shí)施例和在說明書中提到的“ 一個實(shí)施例”、“實(shí)施例”、“示例性實(shí)施例，，等表示所述的實(shí)施例可以包括特定特征、結(jié)構(gòu)或特性，但是每個實(shí)施例可以不必包括特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性。而且，這些段落不必指的是同一個實(shí)施例。此外，當(dāng)特定特征、結(jié)構(gòu)或特性與實(shí)施例結(jié)合進(jìn)行描述時，應(yīng)該理解，無論是否明確描述，實(shí)現(xiàn)將這些特征、結(jié)構(gòu)或特性與其他實(shí)施例相結(jié)合是在本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的知識范圍內(nèi)。本發(fā)明的實(shí)施例或本發(fā)明的各種構(gòu)成部件的實(shí)施例可以應(yīng)用到硬件、固件、軟件或其任何組合中。本發(fā)明的各種構(gòu)成部件的實(shí)施例還可以應(yīng)用為存儲在機(jī)器可讀介質(zhì)上的指令，其可以通過一個或更多個處理器讀取和執(zhí)行。機(jī)器可讀介質(zhì)可以包括任何用于以機(jī)器(例如計(jì)算裝置)可讀形式存儲或傳送信息的機(jī)構(gòu)。例如，機(jī)器可讀介質(zhì)可以包括只讀存儲器(ROM)；隨機(jī)存取存儲器(RAM)；磁盤存儲介質(zhì)；光學(xué)存儲介質(zhì)；閃存裝置；傳播信號的電、光、聲或其他形式(例如，載波、紅外信號、數(shù)字信號等)，以及其他。此外，這里可以將固件、軟件、程序或指令描述成執(zhí)行特定動作。然而，應(yīng)該認(rèn)識到，這些描述僅為了方便并且這些動作實(shí)際上由計(jì)算裝置、處理器、控制器或其他執(zhí)行所述固件、軟件、程序、指令等的裝置來完成的。下面的說明描述了物體檢查的系統(tǒng)和方法，其允許檢測物體的顆粒和缺陷。圖2示意地示出根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的物體檢查系統(tǒng)200。物體檢查系統(tǒng)200 布置成檢查物體202，物體202可以例如是掩模版。掩模版還可以可選地包括表膜或表面薄膜204 (或例如玻璃窗)，如部分剖視圖所示，其用于防止污染物。是否包括表膜的選擇依賴于具體光刻工藝和將要使用的掩模版202對應(yīng)的光刻設(shè)備配置。物體檢查系統(tǒng)200包括輻射源206。來自輻射源206的輻射束208被分束器210 分成參照束212和探測束214。參照束212被例如可以是反射鏡或棱鏡的反射元件216反射。從分束器210發(fā)射的探測束214通過第二分束器2 反射通過物鏡228，物鏡將探測束214聚焦到物體202上。當(dāng)包括表膜204時，表膜204離開物鏡228的焦平面。然后探測束214被物體202反射。鏡面反射用零級反射光230表示。物體表面的圖案還產(chǎn)生較高級反射光。為了容易圖示，僅示出正的第一級232和負(fù)的第一級234，但是應(yīng)該認(rèn)識到，還可以存在其他級。被系統(tǒng)收集到的其他級的數(shù)量依賴于系統(tǒng)的參數(shù)，包括物鏡228的光學(xué)性質(zhì)。
反射光返回通過分束器226。透鏡236收集反射光并將其聚焦通過視場光闌238、 透鏡240和反射元件M2?？梢栽O(shè)置空間濾光片M4，其阻擋探測束214的零級反射光(圖 2還示出被空間濾光片M4的邊緣衍射的邊緣光線)。剩余的級通過透鏡248聚焦。傾斜的參照束212隨后與透射的探測束214干涉，從而入射到檢測器250上的光包括與傾斜的參照束212干涉的探測束214的剩余的級，從而形成干涉條紋圖案。干涉條紋圖案允許重構(gòu)物體的復(fù)波前，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的那樣。因?yàn)槭褂脙A斜的參照束，所以在整個圖像平面上不會發(fā)生相消干涉。相反，獲得相位調(diào)節(jié)干涉條紋。 這一般稱為空間外差法。通過密集的條紋圖案的位置變化重新獲得物體圖像的相位分布。 設(shè)置計(jì)算機(jī)2M用以接收檢測器250的輸出并執(zhí)行必要的計(jì)算。在該實(shí)施例中，檢測器可以例如是固態(tài)圖像傳感器，例如CCD或CMOS圖像傳感器。從輻射源206延伸至反射元件216、至檢測器250的光路表示參照路徑或支路，并且從輻射源206至物體202、至檢測器250的光路表示探測路徑或支路。應(yīng)該認(rèn)識到，參照支路和探測支路之間的光程差(或光路長度差)應(yīng)該小于照射源206的相干長度(coherence length)。在實(shí)現(xiàn)光學(xué)功能的每個支路中設(shè)置的不同的部件(在圖2和其他實(shí)施例中)被稱為“光學(xué)部件”。光學(xué)部件可以例如包括反射元件、干涉儀元件、分束器、透鏡、視場光闌以及執(zhí)行光學(xué)功能的任何其他部件。一旦已經(jīng)使用系統(tǒng)200以上述方式對物體202成像，則可以以相同的方式對第二物體202’成像。這可以通過移動系統(tǒng)(至少部分)或通過移除物體202’并用新的物體 202’替換來實(shí)現(xiàn)。然后計(jì)算機(jī)2M例如通過從一個中減去另一個來對比第一物體202和新的物體 202’的復(fù)物場。以此方式，可以容易地看到兩個物體之間的差異。這意味著，當(dāng)物體202是參照掩模版并且新的物體202’是測試掩模版(其意味著具有與參照掩模版202具有的圖案相同的圖案)，可以驗(yàn)證相似性并且可以測試新的物體202’存在的缺陷。在一些實(shí)施例中輻射源206可以是單色激光器。如圖2所示使用傾斜的參照波需要檢測器具有相對高的分辨率，以便分辨由傾斜的參照束212和探測束214之間的干涉結(jié)果所獲得的條紋圖案。圖3和4示意地示出根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的物體檢查系統(tǒng)300，其中復(fù)場圖像(或“相位圖像”)以光學(xué)形式而不是數(shù)字形式存儲。首先，圖3中示出記錄模式。物體檢查系統(tǒng)300的若干個部件與圖2中示出的那些相同，并且用與圖2中使用的相同的附圖標(biāo)記表示。可以包括空間濾光片M4，但是為了容易顯示已經(jīng)從圖中省略了。在檢測器250的前面可以設(shè)置光學(xué)存儲裝置302。光學(xué)存儲裝置302可以是三維的光學(xué)存儲裝置，例如全息板或者晶體。透鏡305操作為放大系統(tǒng)。如上面圖2所示，傾斜的參照束212與透射的探測束214干涉，因而入射在光學(xué)存儲裝置302上的光包括與傾斜的參照束212干涉的探測束214 (優(yōu)選不要零級，其可以通過空間濾光片攔截)，由此形成干涉條紋圖案。干涉條紋圖案存儲在光學(xué)存儲裝置302上。可以設(shè)置計(jì)算機(jī)304用以控制光學(xué)存儲裝置302上的記錄位置。以此方式，物體202的復(fù)場圖像存儲在光學(xué)存儲裝置302上。在一個實(shí)施例中，在物體202制作之后僅立即執(zhí)行一次光學(xué)存儲裝置302上的記錄。隨后光學(xué)存儲裝置302總是與物體202 —起。以此方式，存儲裝置302可以用作在不同系統(tǒng)300中的參照，使得可以例如在不同系統(tǒng)內(nèi)的不同位置處檢查物體202。在記錄期間，檢測器250通常是不活動的，然而，在替換的實(shí)施例中其可以用于監(jiān)測用途，例如用于監(jiān)測光強(qiáng)度噪聲數(shù)據(jù)。在圖4中示出相同系統(tǒng)300的檢查模式，其中測試測試物體202’與存儲的物體 202的相似性。已經(jīng)記錄物體202的圖像的光學(xué)存儲裝置302被放置在參照支路中并且重構(gòu)的參照圖像以反相與測試物體202’的圖像結(jié)合。如果測試物體202’的圖像與參照物202的圖像相同，則沒有信號入射到檢測器 250上。如果存在缺陷，則在檢測器250上出現(xiàn)亮斑。因?yàn)閳D像以光學(xué)方式存儲(在全息板或晶體中)，所以不需要快速電子裝置或綜合的、大的固態(tài)圖像傳感器。全息光學(xué)存儲的記錄速度、高的分辨率以及數(shù)據(jù)存儲容量也是有利的。因?yàn)閿?shù)據(jù)處理在光學(xué)域中完成，所以可以極快地執(zhí)行(實(shí)時)。此外，檢查時間非常短。理想地，(假設(shè)具有同質(zhì)的且大的照射和檢測系統(tǒng))可以立即檢查整個物體(或掩模版)。全息板不需要具有與掩模相同的分辨率?？梢圆捎镁哂泻线m放大率的光學(xué)元件， 使得板上的特征可以(遠(yuǎn))多于掩模上的特征，其通過可使用的板的最大尺寸限制。因此， 掩模信號與板信號的對準(zhǔn)也較容易。提高放大率還減輕全息板或晶體的任何變形。圖5示意地示出根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的物體檢查系統(tǒng)500，并且如果需要，其可以與其分辨率比圖2中示出的實(shí)施例低的檢測器一起工作。物體檢查系統(tǒng)500布置用以檢查物體502，其可以例如是掩模版。掩模版還可以可選地包括表膜504 (或例如玻璃窗)，如部分剖視圖所示，其用于防止污染物。是否包括表膜的選擇依賴于具體光刻工藝和將要使用的掩模版502所對應(yīng)的光刻設(shè)備配置。物體檢查系統(tǒng)500包括輻射源506。來自輻射源506的輻射束508被分束器510 分成參照束512和探測束514。參照束512通過引入相移至參照束512的干涉儀元件516。 干涉儀元件516可調(diào)節(jié)以引入可選擇的相移。在圖5示出的實(shí)施例中，干涉儀元件包括兩個反射元件518、520以及相位控制器522。反射元件518、520可以是例如反射鏡或棱鏡。相位控制器522包括用于調(diào)節(jié)反射元件518、520的相對位置的致動器。在圖5的具體示例中，反射元件518是可移動的，如反射元件518下面的箭頭所示。應(yīng)該認(rèn)識到，反射元件518、520的相對位置可以通過移動反射元件518、520中的一個或兩者進(jìn)行調(diào)節(jié)。相位控制器522可以根據(jù)從計(jì)算機(jī)5M接收的指令進(jìn)行操作。反射元件之間的被調(diào)節(jié)的相對位置改變參照束512的光路長度，并因此改變應(yīng)用至參照束512的相位差。干涉儀元件516因此可以操作以將選定的相移應(yīng)用至參照束512。在替換的實(shí)施例中，干涉儀元件516可以包括電光調(diào)節(jié)器，例如采用晶體的類型， 通過應(yīng)用或改變跨經(jīng)晶體的電場可以改變晶體的折射率。被分束器510透射的探測束514被第二分束器5 反射通過物鏡528，物鏡5 將探測束514聚焦到物體502上。當(dāng)包括表膜504時，表膜504離開物鏡528的焦平面。然后探測束514被物體502反射。鏡面反射用零級反射光530表示。物體表面的圖案還產(chǎn)生較高級反射光。為了容易圖示，僅示出正的第一級532和負(fù)的第一級534，但是應(yīng)該認(rèn)識到，還可以存在其他級。被系統(tǒng)收集到的其他級的數(shù)量依賴于系統(tǒng)的參數(shù)，包括物鏡528的光學(xué)性質(zhì)。反射光返回通過分束器526。透鏡536收集反射光并在視場光闌538、透鏡540和反射元件542上形成物體502的放大的圖像?？梢栽O(shè)置空間濾光片M4，其阻擋來自分束器 546的零級反射光(圖5還示出被空間濾光片544的邊緣衍射的邊緣光線)。反射光的較高級通過分束器M6。參照束512也入射在分束器546上，使得由分束器546朝向成像透鏡 548透射的光包括反射光的非零級，加上相移的參照束512。相移的參照束512與離開分束器M6的探測束514中的反射光干涉，由此在檢測器550上形成干涉圖案。在該實(shí)施例中，檢測器可以例如是固態(tài)圖像傳感器，例如CCD或 CMOS圖像傳感器。檢測器550檢測的圖像存儲在存儲介質(zhì)5M中，其在該示例中是計(jì)算機(jī)。隨后可以操作干涉儀元件516以應(yīng)用連續(xù)的不同相移，并且可以記錄對應(yīng)每個相
移的干涉圖案。在一系列干涉圖案中每次干涉用下面的關(guān)系式表示
2 2 / \ In = RreJ + R0Iyj + 2 RreJ' R0Ijj cos.l^/+ ηΔ^φJ(rèn)在該關(guān)系式中，In是所述系列中的第η級干涉圖案的強(qiáng)度；RMf是參照束512的復(fù)散射場，R。w是探測束514的復(fù)散射場，ΨοΜ是散射探測束514的相位，以及φ表示應(yīng)用至參照束512的相移，其乘以表示應(yīng)用于第η級干涉圖案的相位階躍的因數(shù)η。在實(shí)際應(yīng)用中，需要至少三個相位階躍來重構(gòu)復(fù)物體波前。然而，如果執(zhí)行較大數(shù)量的相位階躍，則信噪比可以改善，并且相位階躍誤差可以減小。通常，可以應(yīng)用幾十或成百的相位階躍。此外，應(yīng)該注意，相位階躍不必是相等的。然后，來自不同的相位階躍的干涉圖案被用以重構(gòu)物體502的復(fù)場圖像。復(fù)場圖像還可以稱為相位圖像，也就是，包括相位信息的圖像數(shù)據(jù)。一旦已經(jīng)使用系統(tǒng)500以上述方式對物體502成像，則其可以用以以相同的方式對第二物體成像。這可以通過移動系統(tǒng)(至少部分地)或通過移除物體502并用新的物體 502’替換來實(shí)現(xiàn)。然后計(jì)算機(jī)5Μ例如通過從一個中減去另一個來對比第一物體502和新的物體 502’的復(fù)物場。以此方式，可以容易地看到兩個物體之間的差異。這意味著，當(dāng)物體502是參照掩模版并且新的物體502’是測試掩模版(這意味著具有與參照掩模版具有的圖案相同的圖案)，可以驗(yàn)證相似性并且可以測試新的物體502’存在的缺陷。在一些實(shí)施例中輻射源506可以是單色激光器。然而，在替換的實(shí)施例中，輻射源 506可以是發(fā)射在多個不同波長處的輻射的源，并且作為具體示例可以是白光源。使用在多個不同波長處發(fā)射輻射的輻射源506還允許收集散射場的光譜信息。對于每個相位階躍，可以同時測量和存儲多個不同波長的復(fù)場。這允許采用依賴于波長的散射性質(zhì)作為額外的判別因素，其有助于改善缺陷的可探測性，因?yàn)槿毕萃ǔ？梢燥@示與正被成像的物體表面的光譜響應(yīng)不同的光譜響應(yīng)。為了在與對應(yīng)單色光源的圖像分辨率相同的圖像分辨率的情況下實(shí)現(xiàn)該光譜可區(qū)別性，與單色源的情況需要的數(shù)量相比，通常需要較大數(shù)量的相位階躍。需要至少λ2/Δ λ的總的移動范圍，其中λ是中心波長，Δ λ是所需光譜分辨率。作為示例，對于IOnm分辨率和400nm的平均波長，將需要16 μ m或更大的范圍，并且相位階躍的總的數(shù)量在某些情況下將在100-1000范圍內(nèi)。從輻射源506延伸至干涉儀元件516、至檢測器550的光路表示參照路徑或支路， 并且從輻射源506延伸至物體502、至檢測器550的光路表示探測路徑或支路。應(yīng)該認(rèn)識至IJ，參照支路和探測支路之間的光程差應(yīng)該小于照射源506的相干長度。圖6示意地示出根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的物體檢查系統(tǒng)600，其中包括可以補(bǔ)償被檢查的物體的振動的裝置。該振動補(bǔ)償裝置可以用在圖2至5中示出的物體檢查系統(tǒng)中的任一個中，但是為了容易參考、圖6示出振動補(bǔ)償裝置并入圖5中的物體檢查系統(tǒng)的示例。圖像處理和物體檢查的基本原理與上文中參照圖5介紹的相類似，并且在適當(dāng)?shù)那闆r下物體檢查系統(tǒng)600的元件用與圖5中使用的相同附圖標(biāo)記表示。物體檢查系統(tǒng)600包括監(jiān)測光源602，其用以測量測量支路和參照支路之間的光路差值的變化。從監(jiān)測光源602發(fā)射的輻射束604可選地經(jīng)由反射元件606通過分束器 510。分束器510將監(jiān)測輻射束604分成監(jiān)測參照束608和監(jiān)測探測束610。以與處理來自主光源506的參照束512相同的方式處理監(jiān)測參照束608，通過相同的支路。類似地，以與處理來自主光源506的探測束514相同的方式處理監(jiān)測探測束610，通過相同的支路。在圖6的示例中，監(jiān)測參照束608具有通過干涉儀元件516引入的相改變。監(jiān)測參照束和探測束608、610在通過分束器546被反射/透射之后都被監(jiān)測檢測器612接收。監(jiān)測檢測器 612將其接收的信息提供至計(jì)算機(jī)524，用于并入計(jì)算機(jī)執(zhí)行的計(jì)算中。在參照束608和探測束610結(jié)合以獲得其被檢測器550檢測的干涉組合之前，監(jiān)測檢測器612接收參照束608和探測束610。因而，這用以測量兩個支路的光路長度或光程之間的變化。由于物體的移動、系統(tǒng)的移動或系統(tǒng)內(nèi)部件的移動而在物體和系統(tǒng)之間發(fā)生的任何振動將導(dǎo)致兩個支路之間光程差的改變。這些差值可以通過監(jiān)測檢測器拾取并提供至計(jì)算機(jī)524，其中它們可以在圖像分析中被考慮。被檢測的光程的差值可以轉(zhuǎn)換為將應(yīng)用至計(jì)算機(jī)處理過程中偏移圖像的對準(zhǔn)誤差，以改善缺陷檢測的精確度。監(jiān)測光源可以例如是近紅外激光二極管，但是可以使用任何其他合適的光源。在檢查時監(jiān)測光源602可以照射物體502、502’上方的延伸區(qū)域。從輻射源506延伸至干涉儀元件516、至檢測器550的光路表示參照光路或支路。 從輻射源506延伸至物體502、至檢測器550的光路表示探測光路或支路。從監(jiān)測輻射源 602延伸至干涉儀元件516、至檢測器550的光路表示監(jiān)測光路或支路。應(yīng)該認(rèn)識到，參照支路和探測支路之間的光程差應(yīng)該小于照射源602的相干長度。圖7示出物體檢查系統(tǒng)700的替換的實(shí)施例，其中物體702被垂直地照射，并且零級反射光(即，鏡面反射)被用作參照支路，以用干涉測量法測量投影到檢測器752上的暗場圖像的復(fù)振幅。用于暗場成像的這種布置也可以與對應(yīng)圖3至圖6的多個設(shè)備的方法中的任一種一起使用。物體檢查系統(tǒng)700布置成檢查物體702，物體可以是例如掩模版。掩模版還可以可選地包括表膜704 (或例如玻璃窗)，如部分剖視圖所示，其用于防止污染物。是否包括表膜的選擇依賴于具體光刻工藝和將要使用的掩模版702所對應(yīng)的光刻設(shè)備配置。從輻射源706延伸至物體702并且隨后延伸至干涉儀元件7 和檢測器752的光路表示參照光路或支路。從輻射源706延伸至物體702、至檢測器752、而不通過干涉儀元件726的光路表示探測光路或支路。應(yīng)該認(rèn)識到，參照支路和探測支路之間的光程差應(yīng)該小于照射源706的相干長度。物體檢查系統(tǒng)700包括輻射源706。來自輻射源706的輻射束708通過分束器710 和透鏡712，并且隨后被反射元件714反射朝向物鏡716，物鏡將輻射聚焦到物體702上。 然后入射的輻射被物體702反射。當(dāng)包括表膜704時，表膜704離開物鏡716的焦平面。 718、720表示鏡面反射(零級反射光)。物體表面的圖案還產(chǎn)生較高級反射光。為了容易圖示，僅示出正和負(fù)的第一級722以及正和負(fù)的第二級724，但是應(yīng)該認(rèn)識到，還可以存在其他級。被系統(tǒng)收集到的其他級的數(shù)量依賴于系統(tǒng)的參數(shù)，包括物鏡716的光學(xué)性質(zhì)。鏡面反射718、720被反射元件714截取并返回通過透鏡712和分束器710。反射元件714的尺寸形成為使得零級反射光被截取，而其他級光被允許通過。反射元件714的選定的尺寸依賴于系統(tǒng)700中的其他構(gòu)成部件的特性，包括諸如所用的透鏡的尺寸和光學(xué)性質(zhì)。在被分束器710反射之后，鏡面反射束通過弓I入相移的干涉儀元件7 。干涉儀元件7 可調(diào)節(jié)以便引入可選擇的相移。在圖7中示出的實(shí)施例中，干涉儀元件7 包括兩個反向傳播的光楔728、730?？梢赃x擇這種布置，因?yàn)榕c其他可應(yīng)用的相位階躍裝置的性能相比，其允許應(yīng)用相對大的光路差值或差異。然而，應(yīng)該認(rèn)識到，可以存在多種其他引入相位階躍的方法，其可以根據(jù)需要替換圖7中的光楔728、730，例如鮑克耳斯單元(Pockel' s cell)、克爾單元(Kerr cell)、IXD (液晶)相移裝置、壓電驅(qū)動反射鏡/角隅棱鏡、索利爾-巴賓補(bǔ)償器(Soleil Babine compensator)等。干涉儀元件7 可以通過相位控制器控制，控制器在圖7中表示為計(jì)算機(jī)/控制器模塊732的一部分。作為替換的實(shí)施例，相位控制器和計(jì)算機(jī)可以作為分立的裝置并入， 在這種情況下相位控制器可以通過計(jì)算機(jī)操作(該示例應(yīng)用可以從圖5和6中的相應(yīng)的計(jì)算機(jī)中看到)。當(dāng)如圖7那樣實(shí)施時，計(jì)算機(jī)/控制器模塊732可以采取包括具有一個或多個用戶界面的硬件和軟件部件的混合物的專用機(jī)器形式。在圖7的具體示例中，光楔728、730可以沿由每個光楔處的箭頭表示的相反的方向移動。光楔728、730改變?nèi)肷涫墓饴烽L度或光程，并因此引入相差。被應(yīng)用的相差的量可以通過改變光楔728、730移動的量而改變。因而可以操作干涉儀元件726以將選擇的相移應(yīng)用至入射束。隨后相移的鏡面反射束在入射到用以引導(dǎo)鏡面反射束并入探測支路的光路的反射元件740上之前，通過透鏡734、視場光闌736以及透鏡738聚焦和濾光(在下文中介紹)。物體702反射的非零級輻射沒有被反射元件714截取，并形成探測支路。非零級反射輻射在被反射元件746反射之前通過透鏡716和742以及視場光闌744，并通過透鏡 748。探測支路中的輻射沒有被反射元件740截取。探測支路和參照支路隨后都入射到透鏡750上。隨后探測束和參照束之間的干涉在檢測器752上形成干涉圖案。在一個實(shí)施例中，檢測器是固態(tài)圖像傳感器，例如CCD或CMOS圖像傳感器。檢測器752檢測的圖像存儲在計(jì)算機(jī)/控制器模塊732處。隨后可以操作干涉儀元件726以應(yīng)用連續(xù)的不同相移，并且可以記錄對應(yīng)每個相移的干涉圖案。在一系列的干涉圖案中每次干涉用下面的關(guān)系式表示
權(quán)利要求
1.一種物體檢查系統(tǒng)，包括布置用于發(fā)射參照輻射束的輻射源；布置用以發(fā)射入射至將要被檢查的物體上的探測輻射束的輻射源；一個或多個光學(xué)元件，布置成用干涉測量法結(jié)合所述參照輻射束和所述探測輻射束；存儲介質(zhì)，布置用以存儲參照物的復(fù)場圖像；和比較器，布置用于對比將要被檢查的物體的復(fù)場圖像和存儲的參照物的復(fù)場圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的物體檢查系統(tǒng)，還包括分束器，并且其中單一輻射源發(fā)射輻射束，其與分束器相互作用以形成參照輻射束和探測輻射束。
3.如權(quán)利要求1或2所述的物體檢查系統(tǒng)，其中所述一個或多個光學(xué)元件包括反射元件，所述反射元件布置用于使參照輻射束偏轉(zhuǎn)、以便提供所述參照輻射束作為傾斜的參照輻射束用于與探測輻射束干涉。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的物體檢查系統(tǒng)，其中所述存儲介質(zhì)包括光學(xué)存儲裝置。
5.如權(quán)利要求4所述的物體檢查系統(tǒng)，其中所述光學(xué)存儲裝置包括全息板或晶體。
6.如權(quán)利要求4或5所述的物體檢查系統(tǒng)，其中具有所存儲的參照物的復(fù)場圖像的存儲介質(zhì)以與從將被檢查的物體反射的探測輻射束相反的相位被放置，使得僅傳送被檢查的物體的復(fù)場圖像與存儲的參照物的復(fù)場圖像之間的差異。
7.如權(quán)利要求1或2所述的物體檢查系統(tǒng)，其中所述一個或多個光學(xué)元件包括相移裝置，所述相移裝置在參照輻射束與探測輻射束結(jié)合之前將相移引入至參照輻射束。
8.如權(quán)利要求7所述的物體檢查系統(tǒng)，其中所述相移裝置能夠應(yīng)用可選擇的相移。
9.如權(quán)利要求7或8所述的物體檢查系統(tǒng)，還包括圖像傳感器，其檢測從用干涉測量法結(jié)合的參照輻射束和探測輻射束獲得的干涉圖案；和計(jì)算機(jī)，用于將多個檢測的干涉圖案結(jié)合以獲得檢查時物體的復(fù)場圖像，和包括所述存儲介質(zhì)。
10.如權(quán)利要求7-9中任一項(xiàng)所述的物體檢查系統(tǒng)，其中所述相移裝置包括電光調(diào)節(jié)ο
11.如權(quán)利要求7-9中任一項(xiàng)所述的物體檢查系統(tǒng)，其中所述相移裝置包括相位階躍裝置，其包括一對傳播方向相反的光楔。
12.如權(quán)利要求7-11中任一項(xiàng)所述的物體檢查系統(tǒng)，其中所述輻射源或每個輻射源包括白光輻射源。
13.如權(quán)利要求12所述的物體檢查系統(tǒng)，其中所述比較器布置用以解譯光譜信息。
14.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的物體檢查系統(tǒng)，其中獲得暗場圖像。
15.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的物體檢查系統(tǒng)，包括反射元件，所述反射元件使鏡面反射束偏轉(zhuǎn)朝向參照輻射路徑并允許包括非零級的反射束沿探測輻射路徑傳播。
16.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的物體檢查系統(tǒng)，包括監(jiān)測光源，所述監(jiān)測光源布置成監(jiān)測參照輻射束和探測輻射束之間的光程差，并將所述光程差傳送至比較器、使得存儲的干涉圖案與參照復(fù)場圖像的對比考慮到被檢查物體的振動。
17.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的物體檢查系統(tǒng)，包括輻射傳感器，所述輻射傳感器布置成從參照輻射束和探測輻射束中的一個或兩者收集強(qiáng)度噪聲數(shù)據(jù)。
18.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的物體檢查系統(tǒng)，其中將要被檢查的物體包括由下列項(xiàng)構(gòu)成的組中的至少一個掩模版、EUV掩模版以及具有非周期性圖案的掩模版。
19.一種檢查物體的方法，包括用干涉測量法結(jié)合參照輻射束與探測輻射束、以獲得物體的復(fù)場圖像； 存儲物體的復(fù)場圖像；和將物體的復(fù)場圖像與參照復(fù)場圖像對比。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述參照輻射束與探測輻射束由單一輻射源得出，所述單一輻射源的輸出束被分成所述參照輻射束和探測輻射束。
21.如權(quán)利要求19或20所述的方法，其中從前面檢查的物體獲得參照復(fù)場圖像。
22.如權(quán)利要求19-21中任一項(xiàng)所述的方法，其中用干涉測量法結(jié)合參照輻射束和探測輻射束的步驟包括提供參照輻射束，所述參考輻射束相對于探測輻射束被傾斜以產(chǎn)生干涉圖案。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中存儲物體的復(fù)場圖像的步驟包括將干涉的參照和探測輻射束寫入光學(xué)存儲裝置。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中所述光學(xué)存儲裝置包括全息板或晶體。
25.如權(quán)利要求23或M所述的方法，其中對比物體的復(fù)場圖像與參照復(fù)場圖像的步驟包括以與從將被檢查的物體反射的探測輻射束相反的相位放置包括參照復(fù)場圖像的光學(xué)存儲裝置，使得僅傳送將被檢查的物體的復(fù)場圖像與存儲的參照物的復(fù)場圖像之間的差已
26.如權(quán)利要求19-21中任一項(xiàng)所述的方法，其中用干涉測量法結(jié)合參照輻射束與探測輻射束的步驟包括在參照輻射束與探測輻射束結(jié)合之前將相移引入至參照輻射束。
27.如權(quán)利要求沈所述的方法，其中應(yīng)用一系列選擇的相移并且對應(yīng)每個相移存儲干涉圖案。
28.如權(quán)利要求沈或27所述的方法，其中引入相移的步驟采用包括電光調(diào)節(jié)器的相位階躍裝置。
29.如權(quán)利要求沈或27所述的方法，其中引入相移的步驟采用包括一對傳播方向相反的光楔的相位階躍裝置。
30.如權(quán)利要求沈-29中任一項(xiàng)所述的方法，其中存儲物體的復(fù)場圖像的步驟包括用固態(tài)圖像傳感器檢測相干涉的參照輻射束和探測輻射束，并且在計(jì)算機(jī)中存儲圖像數(shù)據(jù)。
31.如權(quán)利要求19-30中任一項(xiàng)所述的方法，其中獲得暗場圖像。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中鏡面反射束被偏轉(zhuǎn)朝向參照輻射路徑并且允許非零級沿探測輻射路徑傳播。
33.如權(quán)利要求19-32中任一項(xiàng)所述的方法，包括監(jiān)測參照輻射束和探測輻射束之間的光程差，并且在存儲的復(fù)場圖像與參照復(fù)場圖像的所述對比中使用所述光程差以考慮將被檢查的物體的振動。
34.如權(quán)利要求沈-33中任一項(xiàng)所述的方法，其中具有探測輻射束的參照輻射束包括白光輻射。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其中白光輻射被用于光譜信息的確定。
36.如權(quán)利要求19-35中任一項(xiàng)所述的方法，還包括從參照輻射束和探測輻射束中的一個或兩者收集強(qiáng)度噪聲數(shù)據(jù)。
37.如權(quán)利要求19-36中任一項(xiàng)所述的方法，其中將要被檢查的物體包括由下列項(xiàng)構(gòu)成的組中的至少一個掩模版、EUV掩模版以及具有非周期性圖案的掩模版。
38.一種具有物體檢查系統(tǒng)的光刻系統(tǒng)，所述物體檢查系統(tǒng)包括 布置用于發(fā)射參照輻射束的輻射源；布置用以發(fā)射入射至將要被檢查的物體上的探測輻射束的輻射源； 一個或多個光學(xué)元件，布置成用干涉測量法結(jié)合所述參照輻射束和所述探測輻射束； 存儲介質(zhì)，布置用以存儲參照物的復(fù)場圖像；和比較器，布置用于對比將要被檢查的物體的復(fù)場圖像和存儲的參照物的復(fù)場圖像。
全文摘要
本發(fā)明公開用于物體檢查的系統(tǒng)和方法，尤其是用在光刻過程中的掩模版檢查。所述方法包括用干涉測量法結(jié)合參照輻射束與探測輻射束；和存儲它們的復(fù)場圖像。然后將一個物體的復(fù)場圖像與參照物體的復(fù)場圖像對比，以確定差值或差異。所述系統(tǒng)和方法在掩模版的缺陷檢查中尤其有用。
文檔編號G01N21/94GK102460129SQ201080027901
公開日2012年5月16日 申請日期2010年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月22日
發(fā)明者A·鄧鮑夫, L·斯卡克卡巴拉茲, R·薩拉爾德森, R·雅各布斯, Y·烏拉迪米爾斯基, Y·沙瑪萊 申請人:Asml控股股份有限公司, Asml荷蘭有限公司