本申请属于光刻检测技术领域,具体公开一种基于轨道角动量的光刻缺陷检测方法和系统。通过本申请,使用OAM光束替代高斯光束照明,通过分析沿扫描路径产生的远场不对称信号来确定缺陷位置,由于在OAM光束照射下由缺陷引起的远场不对称信号更明显,最高可将信噪比提升5.57倍,显著提高缺陷检测的灵敏度;本申请使用OAM光束照明,扫描步长为样品图案在扫描方向上的最小周期的整数倍,综合这些特定扫描点的左右和上下两种不对称信息,确定缺陷的坐标位置,具有更多的可用信息,降低误检率。通过对含缺陷样品相邻扫描点对应的衍射图像之间进行差分处理,不需要与无缺陷样品做衍射图像差分,实际实施时位置误差较小,且对样品图案不需对称性,适用性更强。
背景技术
在纳米结构的缺陷检测领域,尤其是光刻衬底、掩模和晶圆的缺陷检测,通常使用可见光或深紫外光进行缺陷检查,对于10nm以下技术节点,已经使用极紫外光(EUV)或电子束照明。目前集成电路(IC)器件及相关设备的产量已成逐年上升的趋势,人们更希望检测设备能够对掩模、晶圆等具有较高精度要求的中间产品进行无损、高速地检测,同时对缺陷的定位和分类和准确性也提出了越来越高的要求。光学远场检测技术具有系统简单可靠、能够突破成像元件限制和高通量的优点。其中,相干傅里叶散射法(CFS)通常使用平面振幅为高斯分布的相干激光照射待测样品,使用COMS、QD等探测器获取倒易空间的衍射场强度信息。但随着IC结构关键尺寸不断减小,所需检测的缺陷大小已经推进到了亚深波长尺度。受制于瑞利散射,由缺陷引起的散射信息逐渐被噪声淹没,导致信噪比显著降低、缺陷检测灵敏度下降,传统的相干散射测量法逐渐遇到技术瓶颈。
近几年传统的光学检测与多种新型技术结合,为缺陷检测领域提供了更多的可能性。其中,基于轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)检测方法逐渐引起了人们的注意。OAM光束是一种具有特殊相位分布的新型结构光束,不同于偏振光束与高斯光束,OAM光束具有特殊的螺旋波前,正是该螺旋相位波前携带了特定的轨道角动量,其已在光学传感增强、高带宽通信方面具有部分应用。使用OAM光束进行光学检测类似于应用于明场缺陷检测的一种特殊照明配置,尽管仍受到瑞利散射的限制,但由于其特殊的螺旋相位,在倒易空间能够使缺陷散射场发生更大的频移,差分处理后的光强分布能够产生更大的不对称性,进而提升检测的信噪比。总体来说,基于OAM光束照明的缺陷检测是一种十分具有前途的技术。
BIN WANG等人于2021年提出了一种缺陷检测策略,在相干傅里叶散射测量法中使用OAM光束作为探头。只要图案结构具有反射对称性,那么基于OAM的CFS将是独一无二的,因为其不依赖于对预先构建的数据库的参考。然而,该方法是基于与无缺陷样品进行差分处理,在实际检测过程中有较多扫描点的情况下,较大的累积误差容易导致探针内的图案难以对准,需要位移台有较高的位置精度,而在基于无模型的方法需要样品图案具有一定的对称性,普适度不高。
实现思路