[发明专利]物体表面上的颗粒检测

说明书

技术领域

本发明通常涉及光刻术，尤其涉及用于颗粒检测的系统和方法。

背景技术

光刻术被广泛地认为是制造集成电路(IC)以及其它装置和/或结构 中的关键工艺。光刻设备是在光刻术中使用的机器，其将所需图案应用 到衬底上(例如应用到衬底的目标部分上)的机器。在用光刻设备制造 IC的过程中，图案形成装置(其可选地称为掩模或掩模版)生成待形成 在IC的单层上的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片) 上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或多个管芯)上。典型 地，经由成像将所述图案转移到在所述衬底上设置的辐射敏感材料(例 如抗蚀剂)层上。通常，单个衬底包含连续形成图案的相邻目标部分的 网络。制造IC的不同层通常需要用不同的掩模版在不同层上对不同图案 成像。因此，在光刻过程中可以更换掩模版。

现有的光刻系统投影非常小的掩模图案特征。在掩模版的表面上出 现的灰尘或外来颗粒物质能够对获得的产品产生不利影响。在光刻过程 之前或在光刻过程中沉积在掩模版上的任何颗粒物质可能扭曲投影到衬 底上的图案中的特征。因此，特征尺寸越小，从掩模版上除去的颗粒的 临界尺寸越小。

通常一起使用薄膜和掩模版。薄膜是很薄的透明层，其可在掩模版 的表面上方的框架上被拉伸。薄膜用于阻挡颗粒到达掩模版表面的形成 图案侧。薄膜表面上的任何颗粒在聚焦平面外并且应当不能在被曝光的 晶片上形成图像。然而，仍然优选地是尽可能保持薄膜表面没有颗粒。

在光刻术中，掩模版检验系统可以集成有光刻工具。这种集成不但 可以保护防止从非常小至非常大的范围内变化的颗粒引起的印制缺陷， 而且还可以检测掩模版上的结晶，允许尽可能晚地清洗掩模版，其反过 来增加机器的生产量和使用。基于这种情形的掩模版清洗还能够使得减 少清洗频率，其可延长掩模版的寿命。

目前使用的高生产量的光刻工具采用快速的原位掩模版检验装置， 用于检测颗粒污染物。速度和高信噪比的要求导致使用探针成像技术

(一种类型的散射仪)用于这种目的。这种技术是基于收集由已经被以 合理的很小的斑在掩模版表面上被照射的污染物和灰尘颗粒散射的光。 合理尺寸的斑(例如约50μm至300μm)在测试表面上被光栅化或被扫 描，一次收集来自一个斑的信息。对于150mm×120mm的表面，其对应 于约9兆像素的图像。探针束技术在图1A-1C、2和3中被示出。图1A 示出物体，例如掩模版或薄膜，的一部分102。探针束斑104被显示，箭 头106显示探针束的扫描方向。颗粒108被显示在探针束斑104中的一 个上。

在使用探针束技术时，检测小于100μm的颗粒需要用于表示颗粒尺 寸的强度准校准。颗粒尺寸通常根据使用用于强度校准的成组的5、10、 30和50μm的乳胶球(latexsphere)的乳胶球等价物(Latex-Sphere Equivalence)来确定。对于高达50μm的颗粒，可能需要内插散射光量， 对于高达100μm的颗粒，可能需要外推散射光量。如图1B显示，在存 在在照射斑(例如探针束斑104)内的小颗粒的组合时，这种组合可能被 记录为等价于特定像素110内收集的有效信号的一个颗粒尺寸。另外， 未被分辨的小颗粒的组合可报告成单个大颗粒112，如图1C所示。

图2显示在使用探针束技术时发生的物体220的表面的扫描或光栅 化的一个示例。在这个示例中，探针束斑204沿方向246被扫描，同时 物体220沿方向248移动。因为物体220一次被扫描一个探针束斑，直 到所有扫描完全时，所以物体220的表面的整个评估才是完全的。另 外，如果带有薄膜的掩模版被评估，那么为了评估掩模版表面和薄膜表 面，运行两个完全的序列扫描是必需的。

在使用探针束技术时，反射的散射光被采样并且被转换成灰度级位 图，之后其可被绘制成如图3中的分布图350所示的。分布图350显示 被报告的大于特定尺寸(例如大于10μm)的颗粒352。

探针束技术的最终的空间分辨率由束斑尺寸和像素尺寸限定，其依 次由指定的收集时间乘以光栅化速度来确定。空间分辨率大约等于斑的 自相关函数或大约等于双束斑尺寸，其可用精细的图像处理来改善，允 许获得靠近照射斑尺寸的分辨率。然而，检测光学系统只收集在所分配 的单像素曝光的时间内的散射光，而不分辨照射斑。尽管空间分辨率很 低，但是由于非常好的信噪比，可以检测次像素尺寸的明亮的颗粒，但 不能被成像。