[發明專利]一種橢偏儀優化校準方法

在審

• 申請號: 202011233878.1
• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112345464A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 李偉奇;陳軍;張傳維;郭春付
• 申請（專利權）人: 武漢頤光科技有限公司
• 主分類號: G01N21/21
• 分類號: G01N21/21;G01B11/06
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 高蘭

本發明實施例提供一種橢偏儀優化校準方法，方法包括：步驟1，選用任意厚度的標準樣品作為待測樣品，對每臺橢偏儀進行系統校準，得到橢偏儀的系統參數，使每臺橢偏儀可以進行正常的測量；步驟2，使用每臺橢偏儀測量特定厚度和光學常數的樣品進行角度標定和優化，保證每臺橢偏儀的實際測量角度和理論角度一致；步驟3，使用每臺橢偏儀測量已知厚度和光學常數的標準樣品進行波長校準，擬合得到每臺橢偏儀的波長修正系數；步驟4，重新對每臺儀器進行系統校準，將波長修正系數寫入系統模型，更新系統參數，完成多臺橢偏儀的優化校準。本發明實施例通過對多臺橢偏儀分別進行優化校準，提高多臺橢偏儀的測量結果一致性。

技術領域

本發明實施例涉及光學測量儀器領域，更具體地，涉及一種橢偏儀優化校準方法。

背景技術

半導體集成電路生產制造過程中，對制造工藝工序和參數精確控制是實現工藝穩定性和提升產品良率的關鍵。工藝穩定性主要通過對工藝前后的產品性能監測和參數控制來實現。為了實現有效的工藝監測和參數優化，在制造過程中對IC結構的結構尺寸進行快速的精確測量具有十分重要的意義。橢偏儀作為精密的光學測量儀器，憑借其無損傷，速度快的優勢已經廣泛應用于集成電路制造過程的工藝監測中。基于橢偏測量的光學量測設備已用于半導體納米結構的關鍵尺寸，薄膜厚度，材料成分等參數的測量。

橢偏測量并非所見即所得的測量方式，而是一種基于模型擬合的測量手段。需要提前獲取樣品的部分先驗參數，建立樣品的理論模型，然后將測量結果與理論模型進行匹配和擬合，才能提取出樣品的待測參數。所以橢偏測量結果和校準的系統參數有著極大的關系。每臺橢偏儀在制造過程中其光學元器件和光路調試都存在一定的隨機偏差，所以每臺儀器校準得到的系統參數也會存在一定的差異，無法保證每臺橢偏儀的測量結果都一致。

但是，在半導體生產制造過程中，需要運用大量的量測設備來監測工藝參數，為了保證制造的工藝穩定性，要求多臺的量測設備具有很好的測量一致性結果。基于橢偏儀的量測設備就需要橢偏儀測頭本身具有很好的測量。不僅能夠適應不同的應用場景，而且能夠維持較長的時間。

通過使用多臺橢偏儀分別測量一個或多個已知厚度和光學參數的標準樣品，來驗證多臺橢偏儀的測量一致性。標準樣品要始終放置在穩定的環境內，避免因為溫度，濕度等環境變化引起的樣品厚度和光學常數的變化，對于每臺橢偏儀測量得到的結果要和標準結果一致。

為了實現多臺橢偏儀的測量一致性，目前的做法是對不同橢偏儀測量得到的光譜進行修正，使得測量光譜接近樣品理論光譜，從而提升不同橢偏儀的測量一致性。該方法優化的參數是橢偏儀測量出來的光譜參數而不是橢偏儀自身的系統參數。因此在面對不同的待測和參數時，需要對每種樣品的測量光譜都進行建模和計算，儲存的數據庫文件較為龐大，整體的硬件成本較高，而且基于庫匹配的計算耗時較大，會影響儀器的測量速度。

發明內容

本發明實施例提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種橢偏儀優化校準方法。

本發明實施例提供了一種橢偏儀優化校準方法，包括：

步驟1，利用待校準橢偏儀測量任意厚度的標準樣品，獲取待校準橢偏儀的系統參數，對待校準橢偏儀進行系統校準，使得校準后的橢偏儀能夠正常測量；

步驟2，利用待校準橢偏儀測量厚度和光學常數已知的樣品，對待校準橢偏儀進行角度標定和調整，使得校準后的橢偏儀的實際測量角度和理論角度保持一致；

步驟3，利用待校準橢偏儀測量已知厚度和光學常數的標準樣品，得到待校準橢偏儀的波長修正系數，對待校準橢偏儀進行波長校準；

步驟4，重新對待校準橢偏儀進行系統校準，將所述波長修正系數寫入橢偏儀系統模型，更新橢偏儀系統模型參數。

在上述技術方案的基礎上，本發明實施例還可以作出如下改進。