检测系统和方法

专利名称：检测系统和方法
技术领域：
本发明总体涉及半导体器件的制造，更具体地涉及用于图案化
半导体器件的材料层的用于光罩的检测(inspection)系统和方法。
背景技术：
一般地，半导体器件用于诸如计算机、移动电话、个人计算装 置、及许多其它应用的多种电子应用中。例如，在过去仅包括机械 组件的家用的、工业的、及自动的装置现在具有需要半导体器件的 电子部件。
通过在半导体工件、晶片、或衬底上沉积许多不同类型的材料 层并利用光刻图案化多种材料层来制造半导体器件。材料层通常包 括被图案化及蚀刻以形成集成电路(ICs)的导体、半导体、及绝缘 材料的薄膜。例如，有多种形成在单才莫(single die)或芯片(chip) 上的晶体管、存储器件、开关、导线、二极管、电容器、逻辑电路、 及其它电子组件。
光学光刻涉及使光投射或传送经过掩模或光罩上的由不透光或 半透明的区域和透光的或透明的区域组成的图案。许多年来，在半 导体工业方面，诸如接触式印刷、接近式印刷、及投影印刷的光学 光刻技术被用于图案化集成电路的材料层。透镜投影系统和传输光 刻掩模被用于图案化，其中，光经过光刻掩模以侵入(impinge upon ) 沉积在半导体晶片或工件上的感光材料层。发展之后，感光材料层
被用作图案化下层材料层的掩模。例如，在诸如超紫外线(EUV)
光刻系统的一些光刻系统中，反射透4竟和掩才莫净皮用于图案4匕沉积在 衬底上的感光材料层。
在EUV光刻中，需要不时地检测被用于图案化半导体器件的材 料层的EUV光刻掩模或光罩。
在该技术领域中需要一种用于光刻光罩的改进的检测系统和方法。

发明内容
通过提供了用于光刻光罩的检测系统和方法的本发明的优选实 施例总体解决或围绕这些和其它问题，并总体上实现了才支术优势。
根据本发明的优选实施例，才企测系统包括用于光罩的支撑件 (support)和包括透镜系统的显微镜。该透镜系统包括至少一个透 镜，透镜包括至少一个菲涅耳(Fresnel)元件，其中，至少一个菲 涅耳元件是非圓形的。
为了可以更好的理解以下本发明的详细描述，上述已经相当宽 地概括论述了本发明的实施例的特征和纟支术优点。以下将描述本发 明的实施例的其它特征和优点，它们形成了本发明的权利要求的主 题。本领域技术人员应该理解，被公开的内容和特定实施例可以很
和处理的基础。本领域技术人员还应该认识到，等价的结构并不背 离所附权利要求中提出的本发明的精神和范围。


为了更彻底地理解本发明及其优点，现在将参考结合附图的以
下描述，在附图中
图1示出了4艮据本发明实施例的包4舌透4竟(透4竟包括多个菲涅 耳元件)的光学系统，其中，菲涅耳元件是非圓形的；
图2示出了根据本发明实施例的包括多个菲涅耳元件(菲涅耳 元件包括关于两个轴不对称的卵形(oval))的透镜的正视图3示出了图2所示的透4竟的透—见图4示出了冲艮据本发明另一个实施例的包括关于两个轴不对称 的菲涅耳元件的多个透镜的正视图，其中，菲涅耳元件包括矩形形
状；
图5示出了根据本发明的优选实施例的用于包括物镜(物镜包 括多个关于两个轴不对称的菲涅耳元件)的光刻光罩的4企测系统；
图6示出了图5所示的接近光罩的上表面和检测系统的透镜系 统的物4竟的区i或的更详细—见图7示出了根据本发明的另一个优选实施例的用于包括聚光透 镜(聚光透镜包括多个关于两个轴不对称的菲涅耳元件)的光刻光 罩的冲企测系统；以及
图8示出了根据本发明的实施例的检测系统的透镜的透视图， 其中，菲涅耳元件包括多个线性栅格。
不同附图中的相应的数字和符号除非另外指明，通常指代相应 的部件。绘制附图以清楚地示出优选实施例的相关方面，并且不必 按比例纟会制。
具体实施例方式
以下详细描述所提出的优选实施例的制造和使用。但是，应该 理解，本发明的实施例提供了能够在较宽种类的特定背景下实施的 许多可应用的发明思想。所描述的特定实施例仅是制造和使用本发 明的特定方式的示例，并不限制本发明的范围。
EUV光刻光罩显微镜通常用于检测EUV光刻光罩。当检测光 刻掩模或光罩时，EUV光刻光罩显微镜利用透镜系统投射EUV光 刻光罩显孩t镜的照明源的图像。传统EUV光刻光罩显微镜的光学路 径中所用的透镜具有圓形形状。需要较大的透镜来投射源的图像到 被检测的EUV光刻光罩上。但是，例如，由于制造较大透镜的成本 较大，限制了透镜的大小，尤其是透镜系统的物镜的大小。
因此，例如，EUV光刻光罩显樣"竟的透4竟系统中的透镜可能在 检测过程中不足以全部将照明源投射或分解(resolve )到EUV光刻 光罩上。图像焦点可能离物镜太远，支撑被检测的EUV光刻光罩的 台的移动可能不足以在单次通过或扫描中捕获源的整个图像和;险测 全部EUV光刻光罩。因此，可能需要利用传统的EUV光刻光罩显 微镜分别检测EUV光刻光罩的区域，这增加了冲全测EUV光刻光罩 所需的时间量并降〗氐了吞吐量。
因此，在本领域需要用于检测EUV光刻光罩的改进的EUV光 刻光罩显孩K竟及改进的^r测方法。
过去，以其发明者Augustin-Jean Fresnel命名的菲涅耳透4竟经 常被用作灯塔(lighthouse)中的透镜。菲涅耳透镜朝着光路的中心
聚焦光，使得从光源发射的光在更远的距离也可见。例如，菲涅耳 透镜也被用在诸如用于剧院及电影的照明仪器和大型汽车或旅游汽
车(RVs)的窗子上的》文大4竟的其它应用中。
本发明的实施例通过利用EUV光刻光罩显孩M竟的光学3各径中 的包括多个非圓形(non-circular)的菲涅耳元件或区域的菲涅耳透 镜实现技术优势。例如，菲涅耳透镜用于在被检测的EUV光刻光罩 上使EUV光刻光罩显孩M竟的源成^^。在EUV光刻光罩显樣K竟中应 用具有非圓形菲涅耳元件的菲涅耳透镜有利地增大了 EUV光刻光 罩显微镜的检测区域。
将参考特定上下文中(即，；故应用在用于EUV光刻系统中的 EUV光刻光罩的^f企测系统中)的优选实施例描述本发明。例如，本 发明的实施例具有用于EUV光刻光罩的片企测系统中的和其它类型 的产品或测试光刻光罩中的有用应用。例如，本发明的实施例还可 以用在诸如显微镜、照相机、望远镜、或双目镜的其它光学系统中， 将在下文中进一步描述。
首先参考图1,光学系统100包4舌透4免系统102,透4竟系统包 括一个或多个透4竟。例如，在一些实施例中，光学系统100优选地 包括EUV光刻光罩显微镜，并且可选地可以包括诸如其它类型的显 微镜或望远镜的其它光学系统。
光学系统100的透镜系统102优选地包括用在用于放大图像 (例如，物体或特征)的光学仪器中的透镜系统。例如，透镜系统 102可以包括用在光学显微镜、望远镜、或其它类型的图像放大装 置中的透镜系统。透镜系统102可以包括用在用于多种应用(诸如 半导体光刻试验科学、生物学、以及医学和生物医学科学或研究中) 的显微4免中的透镜系统，但透镜系统102还可以包括用在用于其他 应用的显獨U竟中的透镜系统。例如，透镜系统102可以包括用于利用了明场、暗场、或莱因伯格照明(Rheinberg illumination )的显微
4竟的透4竟系统。
透镜系统102还可以包括用在诸如空间应用、天文观测、用于 个人使用的改进距离观看、或其它应用的多种应用中的望远镜的部 分。例如，透镜系统102可以包括望远镜的折射透镜或反射透镜。 例如，透镜系统102还可以包括用于诸如便携式望远镜、或双目镜、 或安装在步4仓或其它武器上的瞄准4竟(scope)的多种用途的方文大:f又 景器(viewer)中使用的透镜系统。
光学系统100包括设置在透镜系统102的一侧的取景器110和 透镜系统102的另一侧待观察的目标114。例如，取景器110可以 包括光学系统100中的照相机、数字照相机、电荷耦合器件(CCD)、 计算机、处理器、或定位器(location),其中，操作者(例如，人) 可以通过透镜系统100观看目标114，但是取景器110也可以包括 其它器件。
待观看的目标114可以包括诸如光或EUV光照明源的照明源 (未示出)，^f旦也可以-使用其它源。例如，目标114可以包4舌天空中 的星体或目标，其中，透镜系统102例如包括望远镜的反射镜。目 标114可以包括待观看的目标，例如，离透镜系统102距离很远的 目标，例如，当光学系统100包括望远镜、双目镜、或瞄准镜时， 目标114可以不包括照明源。
优选地，根据本发明的实施例，光学系统100包括设置在光学 路径116中的透镜160，该透镜包括至少一个非圓形的菲涅耳元件。 透4竟160的至少一个菲涅耳元件相对于第二轴可以关于第一轴非对 称，或者可以包4舌多个线性或^从向延展(lengthwise-extending)的 栅格，在下文中将进一步描述。优选地，在本发明的一些实施例中， 如图1所示，将透镜160沿着光学路径116设置在透镜系统102中。 例如，透4竟系统102可以包4舌透4竟160,该透4竟包括至少一个非圓 形的菲涅耳it/f牛。在其它实施例中，如图1中的图(phantom),包 括至少一个非圆形的菲涅耳元件的透镜160可以从透镜系统102分离。
本发明的实施例包括显微镜、望远镜、双目镜、照相机、及其 它光学系统100，该光学系统包4舌至少一个非圆形的菲涅耳元件 160。例如，在一些实施例中，光学系统100可以包4舌如图2所示的 卵形或椭圓形的透4竟160。在其它的实施例中，光学系统100可以 包^^如图4所示的矩形透4竟260。例如，光学系统100可以可选:t也 包括如图8所示的透镜560，该透镜包括多个设置一个轴上并在该 轴上纵向延伸的线性栅格。
在优选实施例中，例如，光学系统100包4舌透4竟260,诸如如 图4所示的设置在光学系统100的光学路径116中的透4竟260。透 镜260包括至少一个菲涅耳元件262a、 262b、 262c、及262d，透 镜260的至少一个菲涅耳元件262a、 262b、 262c、及262d为矩形 形状。例如，光学系统100可以包括显微镜、望远镜、照相机、或 双目镜、或其它光学系统或装置。透镜260包括多个同心的矩形菲 涅耳it/f牛262a、 262b、 262c、及262d,每个逐)新变大的菲涅耳元 件262a、 262b、 262c、及262d均包括第二宽度，例如，菲涅耳元 件262b的宽度d2小于较小的相邻菲涅耳元件的第一宽度，例如， 菲涅耳元件262a的宽度d！小于菲涅耳元件262b。
图2示出了根据本发明的优选实施例的包括多个菲涅耳元件 162a、 162b、 162c、及162d (多个菲涅耳元件包括关于透镜160的 两个轴x和y不对称的卵形或椭圆形形状)的透4竟160的正一见图。 图3示出了如图2所示的透镜160的透视图。5个菲涅耳元件162a、 162b、 162c、 162d、及162e在图3中示出，4个菲涅耳元件162a、 162b、 162c、及162d在图2中示出；可选地，才艮据本发明的实施
例，根据透镜160所应用的光学系统，透镜160可以包括更小或更
大^t目的菲涅耳元件。
根据本发明的优选实施例的菲涅耳元件162a、 162b、 162c、 162d、及162e包括多个由不透明或光学光吸收材料166形成的同心 椭圓或环形孔。菲涅耳元件162a、 162b、 162c、 162d、及162e包
4舌用于产生相长的(constructive)禾口才目消的(destructive)的光千涉 的菲涅耳区i或。如所示出的，^皮图案^f匕为卵形环的不透明或光p及收 材4+166可以粘合或结合到透明或光反光材4牛168上。例如，菲涅 耳元件162a、 162b、 162c、 162d、及162e优选地包括菲涅耳透4免， 菲涅耳透4竟包^"形成在其它基本上不透明或光吸收光罩160上的透 明或光反射卵形或椭圆形环。例如，作为实例，不透明或光吸收光 罩166优选地包括铬(Cr ),并且透明或反光材料168优选地包括石 英或玻璃，但是其它材料也可以用于透4竟160。
透镜160包括至少一个具有第一轴x和第二轴y的菲涅耳透镜。 例如，第二轴y优选地基本上垂直于第一轴x。如所示出的，菲涅 耳透镜160包括至少一个在附近设置的菲涅耳元件162a、 l62b、 162c、 162d、及162e，例如，菲涅耳元件162a、 162b、 162c、 162d、 及162e包括第一轴x和第二轴y。如所示出的，至少一个菲涅耳元 4牛162a、 162b、 162c、 162d、及162e 4尤选》也才目只于于第一寿由x在第 二寿由y上净皮4立4申。
例如，参考图2，至少一个菲涅耳元件162a、 162b、 162c、及
162d中的每一个优选地包括第一轴x上的第一半径x。和第二轴y 上的第二半径y。，其中，n=l、 2、 3、等...，并且其中，第二半径 yn小于4氐于半径xn。例如，菲涅耳元件162a包括第一轴x上的第 一半径x,和第二轴y上的第二半径y,，其中，第一半径x,大于第二 半径y^同样，如所示出的，菲涅耳元件162b、 162c、及162d包 括分别在第一轴X上的第一半径X2、 x3、及X4和分别在第二轴y上
的第二半径y2、 y3、及乂4，其中，各个菲涅耳元件162b、 162c、及
162d的第一半径X2、 x3、及X4大于各个菲涅耳元件162b、 162c、 及162d的第二半径y2、 y3、及乂4。
如图2所示，各个菲涅耳元件162a、 162b、 162c、及162d优 选地包括分别用于各个菲涅耳元件162a、 162b、 162c、及162d的 恒定宽度或厚度山、d2、 d3、及山，其中，对于每个菲涅耳元件162a、 162b、 162c、及162d,菲5圼耳元4牛162a、 162b、 162c、及162d的 宽度d、、 d2、 d3、山/人第一轴x和第二轴y的原点164向四周逐沐斤 变小。例如，对于每个菲浬耳元件162a、 162b、 162c、及162d, 半径不是恒定的，但是每个菲涅耳元件162a、 162b、 162c、及162d 的宽度d,、 d2、 d3、及cU分别优选为恒定的。
例如，在一些实施例中，透镜160优选地包括第一菲涅耳元件 162a,第一菲涅耳元件具有第一最小半径yp第一最大半径x,、及 第一厚度山。透镜160优选地包括第二菲浬耳元件162b，第二菲涅 耳元件具有第二最小半径y2、第二最大半径X2、及第二厚度d2。第 二菲涅耳元件的162b的第二厚度(12优选地小于第一菲涅耳元件的 162a的第一厚度山。优选地，例如菲涅耳元件1623、 1Wb、 lWc、 及162d离原点164越远，菲涅耳元件162a、 162b、 162c、及162d 的厚度d,、 d2、 d3、及cU越小。
进一步地，第二菲涅耳元件162b的第二最小半径y2优选地大 于第一菲涅耳元件162a的第一最小半径yi,第二菲涅耳元件162b 的第二最大半径X2优选地大于第一菲浬耳元件162a的第一最大半 径x,。因此，第二菲涅耳元件162b和第一菲涅耳元件W2a关于轴
x和y的原点同心。
同样的，其它的菲涅耳元件162c和162d优选地还关于轴x和 y的原点164与第一菲涅耳元件162a和第二菲涅耳元件162b同心。
例如，透镜160可以包4舌至少一个第三菲涅耳元件162c和162d或 多个第三菲涅耳元件。每个第三菲涅耳元件162c和162d优选地具
有第三最小半径y3或y4、第三最大半径X3或X4、及第三厚度d3或
d4。第三菲涅耳元件162c或162d的第三厚度4或cU优选地小于第 二菲涅耳元件162b的第二厚度d2。第三菲涅耳元件162c或162d 的第三最小半径y3或y4优选地大于第二菲涅耳元件162b的第二最 小半径y2。例如，第三菲涅耳元4牛162c或162d的第三最大半径x3 或X4优选地大于第二菲涅耳元件162b的第二最大半径x2。
在将菲涅耳透镜160应用在光学系统100的过程中，例如，由 菲涅耳透镜160来挡住(block)光的偶数或奇数衍射级别。例如， 系统中的光的衍射级别可以包括零级(0 )和一级(-1和+ 1 )。通 过阻挡光的偶数或奇数衍射级别，仅得到剩余级别的相长干涉，这 导致了焦距中的离散梯级(step)。可以利用菲涅耳透镜160的同心 菲涅耳元件162a、 162b、 162c、及162d的i殳计的最小和最大半径 来对这些离散长度进行调整(tailor )。因此，如图5所示，例如， 菲涅耳透镜160可以被设计为用作EUV光刻光罩显樣i镜380的透 镜系统382中的透镜360。
菲涅耳透镜360 (以及图2所示的透镜160、图4所示的透镜 260、图7所示的透镜460、及图8所示的透镜560 )能够在光罩314 和用于在测试的情况下支撑光罩314的台或支撑件312的运动限制 范围内，使EUV光刻光罩显微镜380的照明器308的源成像到EUV 光罩314上。例如，在显微镜380被用于在方向384上检测光罩3" 时，移动用于光罩314的支撑件312,同时透4竟系统382保持静止。
再次参考图3， 一个实施例中的菲涅耳透镜160包括不对称卵 形衍射栅格，该栅格由可变的不透明或光吸收以及透明或光反射菲 涅耳区域或元件162a、 162b、 162c、 162d、及162e组成。例如， 菲涅耳透镜160的每个透明或反射环具有与相邻的透明或反射环不
同的宽度(见图2的宽度山、d2、 d3、及山)。以波长X对菲涅耳透
镜160进行光侵入(impinge ),衍射波-陂聚焦到多个聚焦点。在平 面波照射下，菲浬耳透镜160衍射入射波并将这些波聚焦到不同的 4立置或不同的焦点。
在图3中，例如，光的一级冬'f射波^皮聚焦到初级或一级焦点P，。 有利地，由于菲涅耳透4竟160的影响，焦点P，可以包括比焦距P短 的焦距。如图5所示，菲涅耳透4竟160可以;改置在光学系统的光学 ^各径中，并且可以用于缩短焦平面P, Y吏源的图i象的焦平面P到达 位于焦点P，的祠4企测的光罩314的水平。
图3还示出了如在焦点P，的图像平面中所示的检测区域170可 以沿着轴(例如，轴x，)增大。因为透镜160是非对称的，与y，轴 相比，检测区域170沿着x，轴增大。因为可以检测光罩的更大区域 并且可以更快地检测光罩，所以这是有利的。因此，根据本发明的 实施例可以提高诸如图5所示的EUV光刻显微镜380的检测工具 或系统的吞吐量。
图4示出了透4竟260的正—见图，该透4竟包4舌多个关于轴x和y 非对称的菲涅耳元件262a、 262b、 262c、及262d,其中，菲涅耳 元4牛262a、 262b、 262c、及262d包4舌矩形形S犬。注意图4中4吏用 了与之前图中^f吏用相同的标号，并且为了避免重复，以下不详细描 述所有的元件。另外，类似的材料和器件x62、 x64、 x66、 x68、等… 优选地#1用于如之前图所示出的多个元件，其中，图1到图3中， x=l，图4中，x = 2。
该实施例中的透镜260包括多个同心的矩形菲涅耳元件262a 、 262b、 262c、及262d,每个逐渐变大的菲涅耳元件262b、 262c、 262d均包括小于较小的相邻菲涅耳元件的第一宽度(例如，元件 262a的d!)的第二宽度(例如，元件262b的d2 )。卵形透4竟260包括矩形菲涅耳元件262a、 262b、 262c、及262d，该矩形菲涅耳 元件可以应用在"^者如图5和图7所示的显樣M竟的EUV光刻光罩显 微镜中。卵形透镜260还可以应用在诸如图I所示的光学系统IOO 的其它类型光学系统中。例如，本发明的实施例还包4舌卯形光学系 统100 ，该光学系统包4舌卵形透4竟260 。
测系统380,包括物镜360,该物镜包括多个非圓形的菲涅耳元件。 冲全测系统380 <尤选;也包4舌用于才企测EUV光刻光罩314的EUV光罩 显微镜。为了检测光罩，待检测的光罩314被放置在用于光罩314 的支撑件312上。用于光罩314的支撑件312可以包括用于例如利 用一个或多个电才几(未示出)在x、 y、及z方向上移动的台或其它 支撑结构。EUV光罩显微镜的透镜系统382通常是静止的，支撑件 312相对于透4竟系统382移动，同时例如在方向384上才企测光罩314 。
透镜系统382包括接近用于光罩314的支撑件312的物镜360 和在透镜系统382的相对端的物镜360对面的聚光透镜304。透镜 系统382还可以包括透镜支撑板(未示出)，物镜360和聚光透镜 304安装在支撑件板上。在图5所示的实施例中，物4免360优选地 包括菲涅耳透镜，菲涅耳透镜具有至少一个非圓形菲涅耳元件(未 示出；见图2、图3、图4、及图8所示的透镜160、 260、及560 )。
如图6中更详细的一见图所示，优选地，以比物4免360到光罩314 之间的间隔更远的距离d5定位聚光透镜304使其远离光罩314。例 如，聚光透4免304与光罩314之间的间隔为大约1英尺(foot)或 更大的距离d5,并且物镜360与光罩314之间的间隔为大约10mm 或更小的距离d6，但是距离ds和距离d6可选地可以包括其它尺寸。 例如，在一些实施例中，距离d6可以包括几厘米。在透镜系统382 中，物镜360和聚光透镜304优选地间隔例如大约1英尺或更大的 距离。
再次参考图5, EUV光罩显微镜380包括接近透镜系统382的 EUV光源308。例如，EUV光源308在此还被称为能量源。能量源 308优选地用于产生具有大约13.5 nm的波长的光子，^旦是在一些实 施例中，例如，还可以〗吏用其它能量的波长。
由聚光透《免304和物4免360组成的透4竟系统382 #皮_没置在EUV 光源308和用于EUV光刻光罩314的支撑件312之间。EUV光罩 显微镜380还包括接近透镜系统382的能量收集器(collector ) 310, 例如，该收集器可以4妄近EUV光源308。 EUV光源308用于利用 EUV光来照射设置在支撑件312上的光罩314，能量收集器310可 以包括照相机、电荷耦合器件(CCD)、或用于捕捉来自EUV光源 308的、被EUV光刻光罩314反射的EUV光或能量的其它装置。
根据本发明的实施例，为了4企测光罩314,可以例如由操作者 (未示出)通过空腔(chamber )的负荷闭锁(load lock )来将EUV 光刻光罩314加载到用于光罩314的支撑件上。EUV光刻光罩显樣丈 镜380的透镜系统382和台312可以包括在例如空腔(未示出)中， 例如，^j"月空增压和/或包4舌真空。4乘作者拿起光罩314并通过负荷闭 锁将光罩314放置在支撑件312上。
例如，在一些实施例中，光罩314优选地包括EUV光刻光罩， 并且优选地包4舌一个或多个诸如布^立才各(Bragg )反射镜的反光材泮+。 侈iH口，可选i也，光罩314可以包才舌透射才才泮牛(tmnsmissive material )、 交替式才目移才才冲牛(alternating phase shifting material )、 衰;咸才才泮牛 (attenuating material )、或其一种或多种反光才才泮十的结合。例唢口，光 罩314可以包括光刻掩模，光刻掩沖莫包括不透明或光吸收区域和透 明或光反射区域。例如，本发明的实施例还可以应用在用于交替式 相移纟奄才莫的4企测方法和系统中，应用在与包括不透明或光吸收区域 和透明或光反射区域的结合中，以及应用在其它类型的光刻掩模中。
光罩314可以包括基本上透明的材料，该透明材料包括具有厚 度为约1/4〃的石英玻璃，带有粘合到石英玻璃上的具有约30 nm的 厚度的诸如^^的不透明材料。可选地，光罩314可以包括约70 nm 的诸如硅化钼(MoSi)、或双层的钽和硅氧化物(Ta/Si02)的半透 明材料。例如，该光罩314还可以由形成反射表面的硅和钼的多层 组成，并可以包括氮化4旦(TaN)的吸收材料。例如，可选地，光 罩314可以包括其它透明或光反光材料和不透明或光吸收材料。光 罩314可以包括基本为正方形的衬底，并且可以包括具有约6英寸 边长的正方形，可选地，光罩314可以包括其他形状和尺寸。
EUV光刻光罩显微镜380利用例如环形照明(但还可以利用其 它类型的照明)通过包括聚光透镜306和卵形物镜360的透镜系统 382投射来自EUV光源308的EUV光或其它能量，以使EUV光聚 焦到光罩314上。在冲企测处理过禾呈中，EUV光乂人光罩314经过透4竟 系统382朝向吸收EUV光的能量收集器310或照相机被反射。照 相机310收集EUV光并存储检测过程中获取的信息。
如所示出的，在冲企测处理过牙呈中，可以通过台312在方向384 上移动光罩314。优选地，将光罩314设置于台312上，使得具有 4i长的半径的轴x或菲涅耳透4竟360的菲涅耳元件的部分平行于移 动方向384。例如，在图2和图3中，图5所示的光罩314优选地 在方向384上移动，使得在与相对于图2和图3所示的菲涅耳透镜 160净皮4立长的轴x平4亍的扫4苗方向194上扫描^皮测-试的光罩314。同 样地，优选地在方向384上移动图5所示的光罩314,使得在与相 对于图4所示的菲涅耳透镜260被拉长的轴x平行的扫描方向294 上扫描^皮测试的光罩314。
例如，照相机310捕捉从光罩314反射的光源308的源的图像。 例如，；f企测系统380可以包括用于处理和存储(未示出)由能量收
集器或照相机310收集的信息的计算机、软件、操作界面、及其它 石更《牛和系统(未示出)。
图7示出了根据本发明的另一个优选实施例的用于光刻光罩 414的检测系统480，检测系统包括聚光透镜460,该聚光透镜包括 多个非圆形的菲涅耳元件。再次，使用与之前的图中描述的多个元 件相同的标号，并且为了避免重复，在此不再详细描述图7所示的 各个参考标号。在该实施例中，例如，透镜系统482的聚光透镜460 优选地包括具有至少 一个非圓形的菲浬耳元件的菲涅耳透镜，并且 物镜406不包括菲涅耳透镜。
可选地，根据本发明的又一个实施例，聚光透4竟460和物镜406 均可以优选地包括非对称或非圓形的菲涅耳透镜，该菲涅耳透镜具 有多个对称和/或非圆形的菲涅耳元件(未示出)。
图8示出了根据本发明的实施例的诸如图5和图7分别示出的 检测系统380或480的4企测系统的透4免560的透一见图，其中，菲涅 耳元件596a、 596b、 596c、及596d包括多个线性栅-才各。线性一册才各 沿着一个轴(例如，y轴)纵向延伸，并关于透镜560的中心轴(y, 图8中未示出)的一侧逐渐变小；例如，菲涅耳元件596a具有大于 菲涅耳元件596b的宽度d2的宽度山。菲涅耳元件596c具有小于菲 涅耳元件596b的宽度d2的宽度d3,菲涅耳元件596d具有小于菲涅 耳元件596c的宽度d3的宽度d4。
在该实施例中，再次参考图5,优选地，将光罩314"i殳置在台 312上，使得垂直于光罩314的移动方向384设置包括菲涅耳透镜 360的菲涅耳元件的冲册^^各。例如，在图8中，优选地，在方向384 上移动图5所示的光罩314，佳J寻在扫描方向594上扫描纟皮测:武的 光罩314，该扫描方向垂直于图8所示的菲涅耳透4竟560的纵向线 寸生才册才各596a、 596b、 596c、及596d。有矛J;也，侈'B口， ^夸i亥实施侈'J
中的透镜560被限制为仅沿着一个轴，并可以使该透镜大到足以覆 盖光罩314的全部宽度。
注意在图8中示出了经过透镜560的光的衍射级别。在590示 出了0级，在592是出了+/-一级(+1禾口—1)。
本发明的实施例还包括制造半导体器件(未示出)的方法。例 如，根据本发明的优选实施例，制造半导体器件的方法包括提供 用于光刻光罩314或414的4企测系统380或480 (见图5和图7 ), 该检测系统380或480包括用于光刻光罩314或414的支撑件312 或412。检测系统380或480包括显微镜，该显微镜包括能量源 308或408;透4竟系统382或482，没置在用于光刻光罩314或414 和能量源308或408的支撑件312或412之间；以及能量收集器310 或410，接近透镜系统382或482。透镜系统382或482包括至少包 括一个菲涅耳元件的透4免160、 260、 360、 460、或560 (见图l至 图8)，其中，至少一个菲涅耳元件是非圓形的。
制造半导体器件的方法包括在用于检测系统的光刻光罩的支 撑件312或412上设置光刻光罩314或414;利用冲企测系统380或 480 4全测光刻光罩314或414;以及利用光刻光罩314或414 4吏半导 体器件感光(affecting )。在利用此描述的新的检测系统380或480 来才企测光刻光罩314或414之后，该方法可以进一步包4舌例如清 洁光刻光罩314或414;重新;汶置光刻光罩314或414;改变光刻光 罩314或414;或改变用于利用光刻光罩314或414使半导体器件 感光的光刻系统(未示出)的参数。
利用由在此描述的新的4企测系统380或480和4企测方法4全测的 光刻光罩314或414 ^f吏半导体器件感光可以包4舌例如^是供工件， 该工件包括设置于其上的材料层和设置于材料层之上的感光材泮牛 层；以及利用光刻光罩314或414制造感光材料层的图案。利用光刻光罩314或414使半导体器件感光可以包括将感光材料层用作 掩模以改变工件的材料层，并移除感光材料层。
改变工件的材冲牛层可以包^r例如移除至少一部分材冲+层，在 该材料层之上沉积第二材并+层，或向材冲+层中注入物质，^f旦是可选 地，可以以其它方式改变工件的材并+层。半导体器件的材冲十层可以 包括例如导电材料、绝缘材料、半导电材料、或者多层或其结合。
本发明的实施例还包括利用在此描述的^r测系统100、 240、或 360的新的才全测方法。例如，4艮据一个实施例，才企测方法优选地包 括才是供用于光刻光罩314或414的才全测系统380或480，该;险测 系统380或480包括先前描述的图5、图6、及图7所示的用于光刻 光罩314或414的支撑4牛312或412和其它元4牛。该冲全测系统380 或480优选地包括透镜系统382或482 ，透4竟系统包括透4竟160 、 260 、 360、 460、及560,透镜包括至少一个菲涅耳元件，至少一个菲涅 耳元件为非圆形的。
该检测方法包括将光刻光罩314或414设置在用于检测系统 380或480的光刻光罩的支撑件312上，并4全测光刻光罩314或414。 透镜160或260可以包括第一轴(在该实施例中，为y轴)和第二 轴(x)，其中，至少一个菲涅耳元件相只于于透4免160或260的第一 轴(y)在第二轴(x)上被拉长。冲企测光刻光罩314或414可以包 4舌例如在4企测光刻光罩314和414时，在平4亍于第二轴(x )的方 向194或294上移动透镜160或260。
在另一个实施例中，透4竟560 (见图8)包4舌第一轴(垂直的) 和垂直于第一轴的第二轴，其中，至少一个菲涅耳元件596a、 596b、 596c、及596d包括多个线性栅才各，该线性栅格在平行于透镜560 的第一轴(在该实施例中为y轴)的方向上、在与透4竟560交叉的 纵向上延伸。在该实施例中，检测光刻光罩314或414优选地包括
例如在^r测光刻光罩314或414时，在平4亍于第二轴(x )的方向 上移动透4竟560。
本发明的实施例还包括例如利用在此描述的新的一企测系统380 及480和方法4企测的光刻光罩314或414图案化的半导体器件。利 用在此描述的检测系统380及480和方法检测的光刻光罩314或414 图案化的半导体器件的特征可以包括例如晶体管栅极、导线 (conductive line )、通孑L ( via )、电容4反、及其它净争4正。本发明的实 施例可以用于例如图案化存储器件、逻辑电路、和/或电源电路的特 征，^f旦还可以利用在此描述的新的4全测系统380及480和方法4全测 的新的光刻光罩314或414制造其它类型的IC。
如，在约13.5 nm的波长)的光刻系统中所使用的光罩314和414 进行一全测时，本发明的实施例是尤其有利的。例如，当本发明的实 施例^皮用于对深紫外线(DUV)光刻系统、浸入式光刻系统
(immersion lithography )、或其它4吏用用于照明的可见光的光刻系 统中所使用的光罩314和414进行检测时，本发明的实施例也是有 利的。例如，本发明的实施例可以用于对光刻系统、步进式电动机
(stepper )、扫描器、步进和扫描(step-and-scan )曝光工具、或其 它曝光工具中所使用的光罩314和414进行检测。例如，在此描述
(NA )的光刻系统中所4吏用的光罩314和414进4亍^r测。
本发明的实施例的优点包括4是供用于对光刻光罩314和414 进4亍测试和才全测的#t的4全测系统380和480和方法。例如，新的#r 测系统380和480可以用于确定是否需要清洁或替换光刻光罩314 或414,或确定用于清洁光刻光罩314和414的清洁处理的有效性。
本发明的其它实施例的优点包括例如^是供包括形状为矩形的 菲5圼耳it/f牛262a、 262b、 262c、及262d的#斤的透4竟260 (见图4 ), 并4是供包括新的矩形菲涅耳元件的光学系统100 (见图1),其中， 新的矩形菲涅耳元件包括透镜260。
在图2、图3、及图4所示的实施例中，透镜160和260包括 与另一个轴(y轴)相比沿着一个轴(x轴)延伸或拉长的非圆形的 菲涅耳元件。例如，可以在冲全测系统380或480中沿着多个轴中的 一个轴实现并安装菲涅耳元件的延长，使得透镜160和260有利地 不阻5|^皮;险测的光罩314或414的照明的光学鴻4圣。
具有非圓形菲涅耳元件的新的非对称透镜160、 260、 360、 460、 及560提供了更快速地对EUV光刻光罩314和414进行4企测而不 损失分辨率的能力。通过本发明的新的实施例实现了用于光刻光罩 314禾口 414的才企测系纟克380详口 480的i曾大的吞口土量。
尽管已经详细描述了本发明的实施例和它们的优点，1"旦是应该 理解，在不背离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况 下，在此可以进行各种变化、替换、及改变。例如，本领域技术人 员容易想到，可以改变在此描述的许多特征、功能、处理、及材料， 同时又处于本发明的范围之内。而且，本申请的范围不局限于说明 书中描述的物质、手段、方法、及步骤的处理、设备、制造、布局
易理解，根据本发明可以使用与在此描述的相应实施例实现基本上 相同的功能或达到基本上相同的结果的现有或以后将^皮开发的物 质、手段、方法、或步骤的处理、设备、制造、布局。因此，所附 权利要求用于将这种处理、设备、制造、布局涵盖在其范围内。
权利要求
1.一种检测系统，包括用于光罩的支撑件；以及显微镜，包括透镜系统，所述透镜系统包括包含至少一个菲涅耳元件的至少一个透镜，其中，所述透镜系统的所述至少一个透镜的所述至少一个菲涅耳元件是非圆形的。
2. 根据权利要求1所述的检测系统，其中，所述至少一个菲涅耳 元件包括第一轴和第二轴，其中，所述至少一个菲涅耳元件在 所述第二轴上被拉长。
3. 根据权利要求2所述的检测系统，其中，所述至少一个菲涅耳 元件包括所述第一轴上的第一半径和所述第二轴上的第二半 径，其中，所述第二半径大于所述第一半径。
4. 根据权利要求2所述的检测系统，进一步包括在所述检测系 统被用于检测设置在用于所述光罩的所述支撑件上的所述光 罩时，用于在平行于所述第二轴的方向上相对于所述至少一个 透镜移动用于所述光罩的所述支撑件的装置。
5. 根据权利要求1所述的检测系统，其中，所述透镜系统包括菲 涅耳透镜，所述菲涅耳透镜包括所述至少一个菲涅耳元件，其 中，所述菲涅耳透4竟包;^舌所述显孩i4竟的所述透4竟系统的物镜或聚光透镜。
6. 根据权利要求1所述的检测系统，其中，所述至少一个菲涅耳 元件包括卵形形状或矩形形状，或者其中，所述至少一个菲浬 耳元件包括多个线性栅格。
7. —种4企测系统，包括用于超紫外线(EUV)光刻光罩的支撑件；以及EUV光罩显纟效镜，所述EUV光罩显孩i4竟包括EUV光源、 :没置在所述EUV光源和用于所述EUV光刻光罩的所述支撑件 之间的透镜系统、以及接近所述透镜系统的能量收集器，所述 EUV光罩显微镜的所述透镜系统包括透镜，所述透镜包括至 少一个菲涅耳元件，其中，所述透镜的所述至少一个菲涅耳元件是非圆形的。
8. 根据权利要求7所述的检测系统，其中，所述透镜包括具有第 一轴和第二轴的至少一个菲涅耳透4竟，所述至少一个菲涅耳元件沣皮设置在所述第一轴和所述第二轴上，并且其中，相对于所 述第 一轴，所述至少 一个菲涅耳元件沿着所述第二轴^皮4立长。
9. 根据权利要求7所述的检测系统，其中，所述透镜包括具有第 一最小半径、第一最大半径、以及第一厚度的第一菲涅耳元件； 其中，所述透镜包括具有第二最小半径、第二最大半径、以及 第二厚度的第二菲涅耳元件；其中，所述第二厚度小于所述第 一厚度；其中，所述第二最小半径大于所述第一最小半径；并且其中，所述第二最大半径大于所述第一最大半径。
10. 根据权利要求9所述的检测系统，其中，所述透镜包括具有第 三最小半径、第三最大半径、以及第三厚度的至少一个第三菲 涅耳元件；其中，所述第三厚度小于所述第二厚度；其中，所 述第三最小半径大于所述第二最小半径；并且其中，所述第三 最大半径大于所述第二最大半径。
11. 根据权利要求7所迷的检测系统，其中，所述透镜包括透明或 反光材料以及设置在所述透明或反光材料之上的不透明或吸收材料，其中，所述至少一个菲涅耳元件包括所述透4竟的所述 不透明或吸收材料中的图案。
12. —种透4竟，包4舌至少一个菲涅耳元件，所述透4竟的所述至少一个菲涅耳元 件具有矩形形状。
13. 根据权利要求12所述的透镜，其中，所述透镜包括不透明或 光吸收材#牛以及i殳置在所述不透明或光卩及收材并+之上的透明 或反光材料，并且其中，所述至少一个菲涅耳元件包括所述不 透明或光吸收材料中的图案。
14. 一种包括根据权利要求12所述的透镜的光学系统，所述透镜 i殳置在所述光学系统的光学^各径中。
15. 根据权利要求14所述的光学系统，其中，所述光学系统包括 显微镜、望远镜、照相机、或双目镜。
16. 根据权利要求14所述的光学系统，其中，所述透镜包括多个 同心的矩形菲涅耳元件，每个连续变大的菲涅耳元件均包括小 于较小的相邻菲涅耳元件的第一宽度的第二宽度。
17. —种制造半导体器件的方法，该方法包括提供用于光刻光罩的检测系统，所述检测系统包括用于所 述光刻光罩的支撑件，所述检测系统包括包括能量源的显微 镜、设置在用于所述光刻光罩的所述支撑件和所述能量源之间 的所述透镜系统、以及接近所述透镜系统的所述能量收集器， 所述透镜系统包括包含至少一个菲涅耳元件的透4竟，所述至少一个菲涅耳元件是非圆形的；将光刻光罩i殳置在用于所述#:测系统的所述光刻光罩的 所述支撑件上；利用所述检测系统检测所述光刻光罩；以及利用所述光刻光罩使所述半导体器件感光。
18. 根据权利要求17所述的方法，利用所述检测系统检测所述光 刻光罩之后，进一步包括清洁所述光刻光罩；替换所述光刻 光罩；改变所述光刻光罩；或改变用于利用所述光刻光罩使所 述半导体器件感光的光刻系统的参数。
19. 4艮据冲又利要求17所述的方法，其中，利用所述光刻光罩使所述半导体器件感光包括提供工 件，所述工件包括-没置于其上的材料层和设置于所述材料层之 上的感光材料层；以及利用所述光刻光罩图案化所述感光材冲午层。
20. 根据权利要求17所述的方法，其中，利用所述光刻光罩使所 述半导体器件感光包括将所述感光材料层用作掩模以改变所 述工件的所述材料层，并移除所述感光材料层。
21. 根据权利要求20所述的方法，其中，改变所述工件的所述材 料层包括移除所述材料层的至少一部分，在所述材料层之上 沉积第二材料层，或向所述材料层注入物质。
22. 根据权利要求20所述的方法，其中，提供所述工件包括提 供包括材料层的工件，所述材料层包括导电材料、绝缘材料、 半导体材料、或其多层或结合。
23. —种根据权利要求20所述的方法制造的半导体器件。
24. —种一全测方法，包括提供用于光刻光罩的检测系统，所述检测系统包括用于所 述光刻光罩的支撑件，所述检测系统包括包括能量源的显微 镜、设置在用于所述光刻光罩的所述支撑件和所述能量源之间 的所述透镜系统、以及接近所述透镜系统的所述能量收集器， 所述透镜系统包括包含至少一个菲涅耳元件的透镜，所述至少 一个菲涅耳元件是非圆形的；将光刻光罩设置在用于所述检测系统的所述光刻光罩的 所述支撑件上；以及利用所述显樣i镜;险测所述光刻光罩。
25. 根据权利要求24所述的方法，其中，利用所述显微镜检测所 述光刻光罩包括利用所述能量源照射所述光刻光罩，并对由 所述能量收集器收集的能量进行分析。
26. 根据权利要求24所述的方法，其中，所述透镜包括第一轴和 第二轴，其中，所述至少一个菲涅耳元件相对于所述透4竟的所 述第一轴在所述第二轴上一皮拉长，并且其中，利用所述显微镜 检测所述光刻光罩包括在检测所述光刻光罩时，在平行于所 述第二轴的方向上移动所述透4竟。
27. 根据权利要求24所述的方法，其中，所述透镜包括第一轴和 第二轴，其中，所述至少一个菲涅耳元件包4舌多个线性才册才各， 所述多个线性4册才各在平行于所述透4竟的所述第一轴的方向上 延伸，并且其中，利用所述显微镜检测所述光刻光罩包括在 氺企测所述光刻光罩时，在平行于所述第二轴的方向上移动所述 透镜。
全文摘要
本申请公开了检测系统和方法。优选的实施例包括检测系统，检测系统包括用于光罩的支撑件和包括透镜系统的显微镜。透镜系统包括至少一个透镜，至少一个透镜包括至少一个菲涅耳元件，其中，至少一个菲涅耳元件是非圆形的。
文档编号G03F1/00GK101183210SQ200710165588
公开日2008年5月21日 申请日期2007年11月19日 优先权日2006年11月17日
发明者弗朗西斯·古德温 申请人:奇梦达北美公司