[發明專利]一種散射計量的裝置和測量方法

有效

• 申請號: 201210119044.7
• 申請日: 2012-06-05
• 公開（公告）號: CN103453845A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 陸海亮;王帆
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 北京連和連知識產權代理有限公司 11278
• 代理人: 王光輝

技術領域

本發明涉及一種集成電路裝備制造領域，尤其涉及一種散射計量的裝置、測量方法及對光譜線漂移測校的方法。

背景技術

散射計量提供了一種非接觸式、無損傷、快速、高精度、低成本的半導體形貌參數測量手段，并逐漸成為先進工藝控制（APC）的重要環節，有力地支撐了32nm及以下的工藝節點的發展。

散射計量的被測對象為具有一定周期性結構，如光刻膠密集線、孔陣列等。測量原理為：將一束測量光投射到被測對象上，測量其散射/反射光的特征，該特征可以是反射光強隨入射角度或波長變化的特征，以及其他可以反映被測對象結構的散射光可測量。對象結構指形貌特征，典型的可以是Height、Top-CD、Bottom-CD、Mid-CD、SWA、Corner-Roundness、Under-Cut等參數。已知形貌參數和膜系結構參數等信息，可利用算法模型計算其散射光特征，算法模型可以是嚴格耦合波理論（RCWA）、有限時域差分（FDTD）、有限元法（FEM）等。改變模型參量，可計算得到不同的散射光特征。將測得散射光特征與計算結果做匹配，找到最相近的結果，則該結果對應的形貌參量即認為是被測對象的真實值。這是一種逆向求解的過程，測得的有效散射光特征越多，精度越高，則求解精度越高。傳統的獲取散射光特征的裝置主要分兩種：光譜型散射儀和角分辨型散射儀。

光譜型散射儀一般基于反射儀、橢偏儀等光譜測量設備，測量的是散射光強、偏振參量等隨波長的變化譜線。對于不同被測對象的不同膜系結構，通常光譜特征測量的最佳入射角度是不同的。因此，光譜型散射儀一般通過機械支架和調整裝置來改變其入射角。這種散射儀體積較大，且調整速度慢，調整后角度需重新標定。此外，由于運動臺的傾斜抖動、機械振動等因素將在測量過程中改變入射角方向，將引起測量誤差。

角分辨型散射儀測量散射光強（或其他可測量）隨空間頻率的變化譜線，即可測得散射光隨入射角和方位角變化的二維譜線。這種方案每次只能測量一個窄帶波長下的角分辨譜，波長寬度的限制使其對不同半導體材料進行測量時的性能無法得到保證，尤其當某些吸收型材料對測量用的窄帶波具有較高吸收率時，使角分辨型散射儀無法進行測量或具有極低的信噪比，影響了其測量的工藝適應性。

散射測量是一種典型的逆向求解過程，待測參量間的非正交性將嚴重影響測量的精度，若待測量對測得的信號具有相似的響應特性，則不同待測量間的串擾將引起很大的測量誤差，解決該問題的唯一途徑是增加測量信號的數量。

因此，現有技術中希望可以找到一種結合上述兩種測量手段優點，增強測量的工藝適應性，減小待測量間的串擾，提高測量精度，同時縮小設備體積。

發明內容

為了實現上述發明目的，本發明提供一種散射計量的裝置、測量方法，能結合現有技術中兩種測量手段的優點，減小待測量間的串擾，提高測量精度。

為了實現上述發明目的，本發明公開一種散射計量的裝置，包括：照明模塊，用以產生照明光束；物鏡，用于將所述照明光束會聚到被測對象上，并收集被測對象的反射光；二維陣列探測器，其探測面位于所述物鏡的光瞳面，用于探測所述反射光的角分辨譜；光譜儀，其入光口位于物鏡光瞳面，用于測量所述反射光在一空間頻率下的光譜；通過改變光譜儀入光口在物鏡瞳面的位置可探測不同空間頻率的反射光；所述光譜儀包含一個光源，發出的光從光譜儀入光口出射；所述二維陣列探測器可測得所述光譜儀光源發出的光，用以確定所述光譜儀入光口在所述物鏡光瞳的位置；以及處理模塊，與所述二維陣列探測器、所述光譜儀連接，依據所述所述光譜儀測得的光譜、所述二維陣列探測器測得的光譜儀入光口在物鏡光瞳中的位置信息及/或所述二維陣列探測器測得的角分辨譜信息，計算出該被測對象的特征參數。

更進一步地，所述照明模塊包括光源，所述光源為氙氣燈、氘燈或鹵素燈。

更進一步地，散射計量裝置還包括還包括設置于所述照明光束路經上或反射光束路經上的濾光元件，用于對其接收的光進行處理，產生窄帶光輸出。該窄帶光半高全寬小于20nm，或小于10nm。該濾光元件為干涉濾光片、光柵、單色儀或聲光調制器。

更進一步地，該二維陣列探測器為CCD或CMOS二維陣列探測器，用于探測反射光的角分辨譜。

更進一步地，所述光譜儀的入光口為機械刀口或光纖頭。