[發明專利]VUV光學器件的非接觸式熱測量

有效

• 申請號: 201680065637.6
• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號: CN108291841B
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: A·謝梅利寧;I·貝澤爾;K·P·格羅斯
• 申請（專利權）人: 科磊股份有限公司
• 主分類號: G01J5/48
• 分類號: G01J5/48;G01J5/08;G02B27/14
• 代理公司: 11287 北京律盟知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 張世俊<國際申請>=PCT/US2016

本文中描述了用于以長波長紅外光對光學元件執行非接觸式溫度測量的方法及系統。所述受測量光學元件對長波長紅外光展現出低發射率，且通常對長波長紅外光具有高反射性或高度透射性。在一個方面中，在長波長IR波長下具有高發射率、低反射率及低透射率的材料涂層被安置在計量或檢驗系統的一或多個光學元件的選定部分上方。材料涂層的位置在由所述計量或檢驗系統用于對樣本執行測量的主要測量光的直接光學路徑外部。以單個IR相機對IR透明光學元件的前后表面執行溫度測量。通過主要測量光束的光學路徑中的多個光學元件執行溫度測量。

相關申請案的交叉參考

本專利申請案根據35U.S.C.§119要求2015年11月30日提交的標題為“用于VUV光學組件的非接觸式溫度測量(Non Contact Temperature Measurements for VUV OpticComponents)”的第62/261,292號美國臨時專利申請案，其主題通過引用并入本文中。

技術領域

所描述的實施例涉及用于顯微鏡的光學計量及檢驗系統，且更具體地涉及與在真空紫外波長下操作的照明源及光學系統有關的光學計量及檢驗系統。

背景技術

例如邏輯及存儲器裝置等半導體裝置通常通過應用于樣本的一系列處理步驟來制造。通過這些處理步驟形成半導體裝置的各種特征及多個結構層級。例如，光刻等是涉及在半導體晶片上產生圖案的一種半導體制造工藝。半導體制造工藝的額外實例包含(但不限于)化學機械拋光、蝕刻、沉積及離子植入。可在單個半導體晶片上制造多個半導體裝置且接著將所述多個半導體裝置分離成個別半導體裝置。

在半導體制造工藝期間，在多個步驟使用檢驗及計量工藝來檢測晶片上的缺陷。

光學計量技術提供了高產率的潛在性而沒有樣品損壞的風險。許多基于光學計量的技術(包含散射測量及反射計實施方案及相關聯的分析算法)通常用于將納米尺度結構的臨界尺寸、膜厚度、成分、覆蓋層及其它參數特征化。為了對現代半導體結構(包括高縱橫比結構)執行高產率測量，必須采用范圍廣泛的照明波長，所述范圍從真空紫外(VUV)波長到紅外(IR)波長。

類似地，當檢驗例如半導體晶片等鏡面或準鏡面表面時，可使用明場(BF)及暗場(DF)模態，這兩者均執行圖案化的晶片檢驗及缺陷檢查。在BF檢驗系統中，收集光學器件經定位使得收集光學器件捕獲被受檢驗表面鏡面反射的大部分光。在DF檢驗系統中，收集光學器件定位在鏡面反射光的路徑外部，使得收集光學器件捕獲被受檢驗表面上的物體(例如晶片表面上的微電路圖案或污染物)散射的光。可行的檢驗系統、特別是BF檢驗系統需要高輻射照明及高數值孔徑(NA)以最大化系統的缺陷靈敏度。

目前的晶片檢驗及計量系統通常采用包含VUV源等寬范圍照明源，例如激光維持等離子體。激光維持等離子體是在溫度低于激光等離子體的工作氣體包圍的高壓燈泡中產生的。激光維持等離子體可獲得顯著的輻射率改善。當使用連續波長或脈沖泵源時，這些等離子體中的原子及離子發射會在所有光譜區域產生波長，包含短于200nm的波長。準分子發射也可被布置在激光維持等離子體中以用于171nm的波長發射(例如，氙準分子發射)。因此，高壓燈泡中的簡單氣體混合物能夠在深紫外(DUV)波長下以足夠的輻射率及平均功率維持波長覆蓋以例如支持高產率、高分辨率BF晶片檢驗。

大功率照明源的可用性對用于將大功率輻射收集及聚焦到受測量樣本上的光學組件造成了重大負擔。污染及吸收問題可能會導致光學組件故障。監測現代計量及檢驗系統中光學組件的熱特性對于確保工具性能及可靠性至關重要。