本发明涉及半导体光刻，更具体地，涉及一种聚焦整形波带片、制作方法及掩模缺陷检测系统。
背景技术：
1、芯片是关键产业价值链的战略资产，euv极紫外光刻技术是前沿芯片制造中的核心技术；光刻工艺中要求掩模零缺陷，但是要制作零缺陷的掩模是难度很大的，因此掩模缺陷的检测，掩模缺陷去除和修复极其重要。针对掩模缺陷检测方便，1991年美国贝尔实验室制作了第一块反射式euv掩模，并采用史瓦西物镜打印了特征尺寸为0.1μm的光刻胶图案；此后，国外研究人员开展了多种方法来进行euv掩模缺陷的检测和定位并且取得了成功，经过近30年的发展，世界各地已研制了近二十套euv掩模检测装置，euv掩模检测方法学上主要分为暗场成像，相干散射成像和显微成像，显微成像又分为euv光显微成像，可见光显微成像和电子显微成像，光子显微放大分为反射式光学放大，波带片透射式放大及其组合。
2、现有技术的发展中，科罗拉多州立大学brizuela等人利用该校自研的等离子体euv光源搭建了一套桌面式紧凑型基于波带片的euv掩模检测装置，其光学系统如图1所示，波长为13.5nm，6°角入射，离轴波带片进行成像，放大倍率为660×，数值孔径为0.0625，空间分辨率达到55nm，该装置照明系统采用了波带片，掩模视场为20μm，照明均匀性很弱，为了保证测试结果的准确性，截取了中心视场4×4μm，照度变化优于10％。此外，美国先进光源als的光束线是一条利用euv显微成像技术专门用于掩模成像检测的线站，进行掩模缺陷和形状的检测和定位，以及缺陷修复策略研究，该显微检测装置为sharp，光学系统如图2所示，照明系统为扫描振镜构成的傅里叶合成系统，其中ma为扫描振镜，mb为平面反射镜，mc为椭球聚焦镜，通过mc姿态的调整实现掩模视场光斑均匀性的调节。
3、对于目前的euv掩模检测装置来说，上述技术的照明均匀性都存在一定缺陷，桌面式紧凑型基于波带片的euv掩模检测装置虽结构简单，但照明均匀性弱；美国的sharp装置虽照明均匀性得到改善，但sharp装置的均匀性照明是通过镜子mc的抖动来实现的，降低了装置的稳定性且需要高精度的镜子抖动设计，因此装置搭建比较复杂，综合来看，现有掩模缺陷检测装置的照明均匀性没有既简单又照明均匀的解决方案。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有掩模缺陷检测装置的照明均匀性没有既简单又照明均匀的方案的问题，提供一种聚焦整形波带片、设计方法及掩模缺陷检测系统。本发明通过设计能够实现均匀照明的聚焦整形波带片替代常规波带片，实现掩模视场的均匀性照明，将该聚焦整形波带片应用于掩模缺陷检测系统中，简化缺陷检测系统的元器件布设难度和复杂度，并极大程度改善缺陷检测装置的照明均匀性。
2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
3、一种聚焦整形波带片，聚焦整形波带片上设有若干子区域，每个子区域的尺寸相同，每个子区域由刻槽方向固定且周期恒定的线性光栅组成。
4、传统的波带片一般由透明和不透明圆环交替组成，整个波带片作为一整个区域进行衍射，本发明的聚焦整形波带片将传统波带片改成多区域设计，每个子区域尺寸都能够与ccd像元形状相匹配，每个子区域内为周期性线光栅，且光栅周期为常数，每个子区域的尺寸相同，每个子区域在焦平面(样品掩模所在平面为焦平面)上形成的照明位置相同，因此最终在焦平面上形成的照明效果是由聚焦整形波带片多个区域的多个光斑在同一照明视场处叠加形成的，焦平面的照明光斑实现了均匀化，其匀光效果与科勒照明或者微透镜阵列匀光的原理相类似。这是一种创新性的聚焦整形波带片的设计方法，采用本发明聚焦整形波带片能够极大提高目前的检测系统的照明均匀性，同时本发明聚焦整形波带片的结构简单，制作成本低，同时也降低了使用时的装配难度。
5、进一步地，每个子区域的中心与聚焦整形波带片的中心的连线与该子区域内的光栅线相垂直。这样，能够保证每个子区域在焦平面上的光斑大小相同且减少成像像差。
6、进一步地，每个子区域的线性光栅的光栅常数由光束经过该子区域的光栅线时的衍射角确定。
7、进一步地，聚焦整形波带片在焦平面上形成的照明视场的大小与其上任一子区域的尺寸大小相同。
8、本发明中焦平面上照明光斑尺寸不再由光学共轭成像公式限制，而是与本发明聚焦整形波带片的区域尺寸相同，聚焦整形波带片到上一入射光源点的距离和到样品掩模的距离影响的是聚焦整形波带片处衍射角的大小，从而进一步影响到每个区域光栅的光栅常数。因此本发明采用该聚焦整形波带片，其照明光斑形成的照明视场的大小取决于聚焦整形波带片的每个区域的尺寸，而照明光斑的均匀性得力于多个光斑在同一照明视场处的叠加，实现了匀光照明效果。
9、一种聚焦整形波带片的设计方法，用于制备如上所述的聚焦整形波带片，具体包括如下步骤：
10、获取聚焦整形波带片到光源面的距离g、聚焦整形波带片到焦平面的距离b、入射光束至聚焦整形波带片的入射角α；
11、根据采用的euv光源的光源功率大小及应用的光学系统能量传输的效率确定焦平面处照明视场的大小，根据焦平面处照明视场的大小得到该聚焦整形波带片各子区域的尺寸大小a；
12、根据应用的光学系统的照明系统的照明数值孔径确定该聚焦整形波带片的照明数值孔径na；
13、根据聚焦整形波带片的照明数值孔径na、聚焦整形波带片到焦平面的距离b和各子区域的尺寸大小a，计算得到该聚焦整形波带片最远的子区域的中心到该聚焦整形波带片中心的距离lmax及各子区域形成的方阵的行数、列数或圈数n；
14、根据最远的子区域的中心到该聚焦整形波带片中心的距离lmax，各子区域形成的方阵的行数、列数或圈数n，计算得到该聚焦整形波带片的子区域数量和任一子区域到该聚焦整形波带片中心的距离l；
15、根据任一子区域到该聚焦整形波带片中心的距离l、聚焦整形波带片到光源面的距离g、聚焦整形波带片到焦平面的距离b和入射光束至聚焦整形波带片的入射角α，计算得到光束经过每个子区域的衍射角β；
16、根据每个子区域的衍射角β、光束的入射角α和选取的入射光束的衍射波长λ，计算得到每个子区域的光栅常数d；
17、根据每个子区域的光栅常数d以及每个子区域的尺寸大小a，计算得到每个子区域的周期数；
18、根据每个子区域的光栅常数d，周期数，尺寸大小a，所有子区域数量，各子区域形成的方阵的行数、列数或圈数n，制得聚焦整形波带片。
19、需要说明的是，本发明聚焦整形波带片置于掩模缺陷检测系统中，其将来自于上一光学元件反射的光束聚焦整形至样品掩模所在的焦平面上，为焦平面处照明视场进行均匀照明，故根据其在系统中的布设位置可获得其两侧光束与相邻元件之间的距离参数：本发明中距离g指的是聚焦整形波带片与光源来源方向的上一光学元件之间的距离，光源面即为上一光学元件在折射、反射或偏转光源从而使光源射入聚焦整形波带片的平面，焦平面即为样品掩模所在平面，光束经过聚焦整形波带片的聚焦汇聚至样品掩模上，在样品掩模上形成照明光斑，照明视场的大小决定了该聚焦整形波带片每个子区域要形成的照明光斑的大小，故能进一步确定每个子区域的尺寸大小；照明视场的形状选择也影响聚焦整形波带片的子区域的形状选择，子区域的排列方式可根据照明视场的形状和大小进行矩形阵列式排布或圆形阵列式排布。
20、进一步地，聚焦整形波带片的每个子区域的光栅常数d的计算方法为：
21、
22、其中：
23、
24、其中，λ为衍射波长，由选取的入射光束的波动性质决定；l为聚焦整形波带片的任一子区域的中心到该聚焦整形波带片中心的距离；b为焦平面到聚焦整形波带片的距离；g为聚焦整形波带片到光源面的距离；α为入射角；β为衍射角；γ为光线经过聚焦整形波带片后的偏转角；d为光栅常数。
25、进一步地，聚焦整形波带片处的照明数值孔径na的计算方法为：
26、
27、其中，lmax为聚焦整形波带片最远的子区域的中心到该聚焦整形波带片中心的距离；b为聚焦整形波带片到焦平面的距离；a为该子区域的尺寸大小；n为子区域形成的方阵的行数、列数或圈数。
28、一种掩模缺陷检测系统，包括扫描振镜、掩模驱动系统、离轴波带片和euv敏感传感器，以及如上所述的聚焦整形波带片；
29、扫描振镜用于对光束进行偏转使光束入射至聚焦整形波带片；
30、掩模驱动系统用于放置样品掩模并带动样品掩模进行位移；
31、聚焦整形波带片位于扫描振镜和掩模驱动系统之间，聚焦整形波带片将扫描振镜偏转并反射的光束聚焦至样品掩模的焦平面上并形成照明光斑；聚焦整形波带片的子区域尺寸大小与形成的照明光斑的照明视场大小相同；
32、离轴波带片设于样品掩模的反射光路上并用于接收来自样品掩模的反射光并成像在像平面处；
33、euv敏感传感器设于像平面处且用于接收离轴波带片的成像光束；euv敏感传感器的视场大小与聚焦整形波带片的子区域尺寸大小相同，euv敏感传感器的照明数值孔径与聚焦整形波带片处的照明数值孔径相同。
34、进一步地，样品掩模的焦平面上的照明光斑由所述聚焦整形波带片的每个子区域聚焦的光斑叠加而成。
35、本发明中焦平面上照明光斑尺寸不再由光学共轭成像公式限制，而是与本发明聚焦整形波带片的子区域尺寸相同，聚焦整形波带片到扫描振镜光斑处的距离和到样品掩模的距离影响的是聚焦整形波带片处衍射角的大小，从而进一步影响到每个子区域光栅的光栅常数。本发明将特别设计的聚焦整形波带片应用于掩模缺陷检测系统中，每个子区域的尺寸相同，每个子区域在焦平面(样品掩模所在平面为焦平面)上形成的照明位置相同，因此最终在焦平面上形成的照明效果是由聚焦整形波带片多个区域的多个光斑在同一照明视场处叠加形成的，焦平面的照明光斑实现了均匀化，其匀光效果与科勒照明或者微透镜阵列匀光的原理相类似。这是一种创新性的聚焦整形波带片的设计方法，采用本发明聚焦整形波带片能够极大提高目前的检测系统的照明均匀性，同时本发明聚焦整形波带片结构简单，制作成本低，降低了使用时的装配难度。
36、本发明掩模缺陷检测系统中，扫描振镜用于对光束进行偏转，当聚焦整形波带片的入射照明数值孔径与euv敏感传感器的照明数值孔径不匹配时，也可以通过扫描来实现入射的照明数值孔径的合成，使掩模缺陷检测系统达到均匀照明，弥补聚焦整形波带片的制作误差。
37、本发明中掩模驱动系统完成对掩模版的搬运、取样、固定、对准和换样等，其至少具有二维运动机电系统，样品掩模通过掩模驱动系统完成姿势调整、对准等工作，实现样品掩模的全尺寸检测；本发明中euv敏感传感器为对极紫外光敏感的ccd相机或scmos相机，euv敏感传感器放置于像平面处且用于接收成像光束并成像，成像用于判断并检测掩模版缺陷。
38、进一步地，还包括真空腔体，真空腔体上开设有用于光束射入真空腔体的入射口，扫描振镜、聚焦整形波带片、掩模驱动系统和离轴波带片均位于真空腔体中。
39、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
40、(1)本发明的聚焦整形波带片将传统波带片改成多区域设计，每个区域尺寸都能够与ccd像元形状相匹配，每个区域内为周期性线光栅，且光栅周期为常数，每个子区域的尺寸相同，每个子区域在焦平面(样品掩模所在平面为焦平面)上形成的照明位置相同，多个照明光斑在同一位置相互叠加，因此最终在焦平面上形成的照明效果是由聚焦整形波带片多个区域的多个光斑在同一照明视场处叠加形成的，焦平面的照明光斑实现了均匀化。
41、(2)本发明将特别设计的聚焦整形波带片应用于掩模缺陷检测系统中，采用本发明聚焦整形波带片能够极大提高目前的检测系统的照明均匀性，同时本发明聚焦整形波带片结构简单，制作成本低，同时也降低了使用时的装配难度。
1.一种聚焦整形波带片，其特征在于，所述聚焦整形波带片(2)上设有若干子区域，每个所述子区域的尺寸相同，每个所述子区域由刻槽方向固定且周期恒定的线性光栅组成。
2.根据权利要求1所述的聚焦整形波带片，其特征在于，每个所述子区域的中心与所述聚焦整形波带片(2)的中心的连线与该子区域内的光栅线相垂直，以保证每个所述子区域在焦平面上的光斑大小相同且减少成像像差。
3.根据权利要求1所述的聚焦整形波带片，其特征在于，每个所述子区域的线性光栅的光栅常数由光束经过该子区域的光栅线时的衍射角确定。
4.根据权利要求1所述的聚焦整形波带片，其特征在于，所述聚焦整形波带片(2)在焦平面上形成的照明视场的大小与其上任一子区域的尺寸大小相同。
5.一种聚焦整形波带片的设计方法，其特征在于，用于制备如权利要求1-4任一项所述的聚焦整形波带片(2)，具体包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的聚焦整形波带片的设计方法，其特征在于，所述聚焦整形波带片(2)的每个子区域的光栅常数d的计算方法为：
7.根据权利要求6所述的聚焦整形波带片的设计方法，其特征在于，所述聚焦整形波带片(2)处的照明数值孔径na的计算方法为：
8.一种掩模缺陷检测系统，其特征在于，包括扫描振镜(1)、掩模驱动系统(3)、离轴波带片(4)和euv敏感传感器(5)，以及如权利要求1-4任一项所述的聚焦整形波带片(2)；
9.根据权利要求8所述的掩模缺陷检测系统，其特征在于，样品掩模的焦平面上的照明光斑由所述聚焦整形波带片(2)的每个子区域聚焦的光斑叠加而成。
10.根据权利要求8所述的掩模缺陷检测系统，其特征在于，还包括真空腔体，所述真空腔体上开设有用于光束射入所述真空腔体的入射口，所述扫描振镜(1)、聚焦整形波带片(2)、掩模驱动系统(3)和离轴波带片(4)均位于所述真空腔体中。
