用于光瞳偏振滤波的波板的制作方法

本公开涉及波板，且更明确来说，本公开涉及使用波板来抑制来自检验目标(例如半导体晶片)的表面散射。

背景技术：

1、波板(其提供相位延迟来使光通过其)可使用例如晶体石英的双折射材料制成。具有90度相位延迟的波板(即，四分之一波板)或具有180度相位延迟的波板(即，半波板)通常可从光学组件供货商取得。这些类型的波板是单片的且在组件的整个通光孔径上具有均匀相位延迟。

2、然而，对于晶片检验应用，期望跨组件的通光孔径具有变化相位延迟，使得可更高效抑制晶片表面散射。已提出各种方法来通过使用分段石英或具有变化石英厚度的自由形式表面形状实现相位延迟的任意控制来制造具有在空间上变化的相位延迟的波板。

3、表面散射的强抑制(即，强雾抑制)涉及相位延迟的精确控制。较高散射角的表面散射的偏振是椭圆的。表面散射偏振应经均匀线性化以实现高度抑制。常规波板难以实现此精确相位延迟控制。例如，使用自由形式抛光的表面轮廓难以实现波前误差的高精度控制。使用常规双折射材料作为波板的另一挑战在于光轴角是固定的，使得多个段用于变换偏振椭圆率及偏振定向两者。拼接多个段提供对光轴定向的一些控制，但精细控制需要大量段，这些段难以在维持高波前质量的同时集成为单件。

4、相位延迟还可使用形式双折射实现，其中例如光栅的各向异性结构在透射零级光的两个正交电场(例如平行及垂直于光栅线的电场)之间引入相位差的现象。使用形式双折射的波板可商购，通常标记为光子晶体。此类波板的光栅通过在刻有沟槽的波纹衬底上进行保形多层薄膜沉积来制造。光轴角由凹槽(即，刻于衬底中的沟槽)的定向控制，而相位延迟由多层膜控制。接着，空间上变化波板可通过在单片衬底上图案化微型组件来制造。由于每一组件小到几微米，因此此像素化装置可模仿几乎连续的空间上变化波板。还可使光轴定向连续变化，但限于特定简单模式。然而，此类装置存在限制。首先，此装置通过薄膜涂布工艺制造。用于制造此装置的薄膜在非常短波长中一般不透明。其次，多层薄膜(例如约100层，如此类波板所常用)很难制造，因为其需要精确控制层厚度及层间形状或形式。

5、可期望使用紫外光来检验目标，因为较短波长一般提供较高检验灵敏度。非晶sio2对低到130nm的波长是透明的。已使用电子束光刻及湿式蚀刻来演示在sio2衬底上制造的形式双折射四分之一波板。

技术实现思路

1、控制光轴及相位延迟两者的空间上变化波板是光学检验系统的有价值技术。这些技术对短(例如紫外线，例如深紫外线(duv)或真空紫外线(vuv))检验波长特别有价值。根据一些实施例，此类波板可使用由单材料光栅及/或反射衬底上的光栅实现的形式双折射来实施。

2、在一些实施例中，一种光学检验系统包含用于将从目标散射的光的偏振从跨收集光瞳在空间上变化的椭圆偏振转换成跨所述收集光瞳一致定向的线性偏振的一或多个单材料光栅。所述一或多个单材料光栅具有根据所述椭圆偏振跨所述收集光瞳在空间上变化的相位延迟。所述光学检验系统还包含用于滤除所述线性偏振光的线性偏振器。

3、在一些实施例中，一种方法包含照射目标及收集从所述照射目标散射的光。从所述照射目标散射的所述收集光具有跨收集光瞳在空间上变化的椭圆偏振。所述方法还包含使用一或多个单材料光栅将所述收集光的偏振从跨所述收集光瞳在空间上变化的所述椭圆偏振转换成跨所述收集光瞳一致定向的线性偏振。所述一或多个单材料光栅具有根据所述椭圆偏振跨所述收集光瞳在空间上变化的相位延迟。所述方法进一步包含使用线性偏振器滤除具有跨所述收集光瞳一致定向的所述线性偏振的所述光。

4、在一些实施例中，一种光学检验系统包含用于将从目标散射的光的偏振从跨收集光瞳在空间上变化的椭圆偏振转换成跨所述收集光瞳一致定向的线性偏振的一或多个光栅。所述一或多个光栅具有根据所述椭圆偏振跨所述收集光瞳在空间上变化的相位延迟。所述一或多个光栅包含反射衬底上的至少一个光栅。所述光学检验系统还包含用于滤除所述线性偏振光的线性偏振器。

5、在一些实施例中，一种方法包含照射目标及收集从所述照射目标散射的光。从所述照射目标散射的所述收集光具有跨收集光瞳在空间上变化的椭圆偏振。所述方法还包含使用一或多个光栅将所述收集光的偏振从跨所述收集光瞳在空间上变化的所述椭圆偏振转换成跨所述收集光瞳一致定向的线性偏振。所述一或多个光栅具有根据所述椭圆偏振跨所述收集光瞳在空间上变化的相位延迟。所述一或多个光栅包含反射衬底上的至少一个光栅。所述方法进一步包含使用线性偏振器滤除具有跨所述收集光瞳一致定向的所述线性偏振的所述光。

技术特征：

1.一种光学检验系统，其包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述目标是半导体晶片。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述半导体晶片未经图案化。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述未图案化半导体晶片经抛光。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述光是紫外线。

6.根据权利要求1所述的系统，其中：

7.根据权利要求6所述的系统，其中：

8.根据权利要求7所述的系统，其中：

9.根据权利要求6所述的系统，其中：

10.根据权利要求6所述的系统，其中：

11.根据权利要求6所述的系统，其中：

12.根据权利要求6所述的系统，其中所述第一光栅及所述第二光栅具有相同布局。

13.根据权利要求6所述的系统，其中：

14.根据权利要求6所述的系统，其进一步包括用于为从所述目标散射的所述光提供均匀相位延迟的均匀波板。

15.根据权利要求14所述的系统，其中所述第一光栅及所述第二光栅安置于所述均匀波板与所述线性偏振器之间。

16.根据权利要求1所述的系统，其中所述一或多个单材料光栅包括选自由熔融硅石衬底、蓝宝石衬底及氟化钙(caf2)衬底组成的群组的衬底上的光栅。

17.根据权利要求1所述的系统，其中所述一或多个单材料光栅包括二维光栅。

18.一种方法，其包括：

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述目标是半导体晶片。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述半导体晶片未经图案化。

21.根据权利要求20所述的方法，其中所述未图案化半导体晶片经抛光。

22.根据权利要求18所述的方法，其中所述光是紫外线。

23.根据权利要求18所述的方法，其中：

24.根据权利要求18所述的方法，其中所述一或多个单材料光栅包括二维光栅。

25.一种光学检验系统，其包括：

26.根据权利要求25所述的系统，其中所述目标是半导体晶片。

27.根据权利要求26所述的系统，其中所述半导体晶片未经图案化。

28.根据权利要求27所述的系统，其中所述未图案化半导体晶片经抛光。

29.根据权利要求25所述的系统，其中所述光是紫外线。

30.根据权利要求25所述的系统，其中：

31.根据权利要求30所述的系统，其中：

32.根据权利要求31所述的系统，其中：

33.根据权利要求30所述的系统，其中：

34.根据权利要求30所述的系统，其中所述第一光栅及所述第二光栅具有相同布局。

35.根据权利要求30所述的系统，其中：

36.根据权利要求30所述的系统，其进一步包括用于为从所述目标散射的所述光提供均匀相位延迟的均匀波板。

37.根据权利要求36所述的系统，其中所述第一光栅及所述第二光栅安置在所述均匀波板与所述线性偏振器之间。

38.根据权利要求25所述的系统，其中所述一或多个光栅包括反射衬底上的二维光栅。

39.一种方法，其包括：

40.根据权利要求39所述的方法，其中所述目标是半导体晶片。

41.根据权利要求40所述的方法，其中所述半导体晶片未经图案化。

42.根据权利要求41所述的方法，其中所述未图案化半导体晶片经抛光。

43.根据权利要求39所述的方法，其中所述光是紫外线。

44.根据权利要求39所述的方法，其中：

45.根据权利要求39所述的方法，其中所述一或多个光栅包括反射衬底上的二维光栅。

技术总结
一种光学检验系统包含用于将从目标散射的光的偏振从跨收集光瞳在空间上变化的椭圆偏振转换成跨所述收集光瞳一致定向的线性偏振的一或多个光栅。在一些实施例中，所述一或多个光栅是单材料光栅。在一些实施例中，所述一或多个光栅包含反射衬底上的至少一个光栅。所述一或多个光栅具有根据所述椭圆偏振跨所述收集光瞳在空间上变化的相位延迟。所述光学检验系统还包含用于滤除所述线性偏振光的线性偏振器。

技术研发人员：沈憧,国衡·赵,B·怀特塞德
受保护的技术使用者：科磊股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21