[發(fā)明專利]一種基于頻譜面探測的多波段多角度微納米測量裝置

在審

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• 申請日: 2022-03-11
• 公開（公告）號: CN114777666A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭博方;盧紅亮;張衛(wèi);李曉茜;李煜純
• 申請（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

本發(fā)明屬于微納制造技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于頻譜面探測的多波段多角度微納米測量裝置。本發(fā)明裝置包括光源、線性漸變?yōu)V波片、偏振片、中繼鏡組、分光鏡、顯微物鏡、后端鏡組、頻譜面光路連接組成；通過將連續(xù)漸變的多個波段的光，各自以不同的角度入射至待測樣品上，并通過顯微物鏡采集，直至在頻譜面使用光電探測器同時采集獲得包含待測物形貌信息的光信號，并分析處理該光信號，進而獲得待測物體的形貌參數(shù)信息。相對于傳統(tǒng)單角度光譜型、單色光角譜型測量方案而言，能夠獲得更為廣泛的信息，更好的用于微納米結(jié)構(gòu)的測量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微納制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微納米測量裝置。

背景技術(shù)

在以集成電路、微光學為代表的微納領(lǐng)域，對微納結(jié)構(gòu)三維形貌參數(shù)或特定形貌參數(shù)的精確測量與控制存在著廣泛的需求，在制造過程中對關(guān)鍵工藝結(jié)構(gòu)的幾何特征參數(shù)進行快速、低成本、非破壞性的精確測量至關(guān)重要。目前，以美國公司KLA-Tencor為代表的基于單一角度多波段的光譜散射測量方案在業(yè)內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，能夠廣泛的實現(xiàn)納米級精度的三維形貌測量。以歐洲荷蘭公司ASML為代表的基于單一波段、多角度角譜散射測量方案，一樣能夠應(yīng)用于納米級精度的三維形貌測量。

然而，無論是單色角譜型抑或是單角度光譜型，都面臨著所采集信息量不足，而不能進行精確的、高工藝適應(yīng)性測量的問題；盡管近年來業(yè)界在算法上進行彌補，但是依然無法滿足各個復(fù)雜工藝條件下的需求；尤其是對于類似于玻璃、化合物半導(dǎo)體等透明基底，傳統(tǒng)光譜和角譜方案都無法進行有效的測量。

因此，開發(fā)一種能夠同時采集光譜、角譜信息的測量系統(tǒng)，將會具有更為廣泛的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠同時采集光譜、角譜信息的多波段多角度微納米測量裝置，用于基于玻璃等透明晶圓上微納米結(jié)構(gòu)的測量。

本發(fā)明的提供的多波段多角度微納米測量裝置，是基于頻譜面探測技術(shù)的，即通過將連續(xù)漸變的多個波段的光，各自以不同的角度入射至待測樣品上，并通過顯微物鏡采集，直至在頻譜面使用光電探測器同時采集獲得包含待測物形貌信息的光信號，并分析處理該光信號，進而獲得待測物體的形貌參數(shù)信息。該微納米測量裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括：光源，濾波片，偏振片，中繼鏡組，分光鏡，顯微物鏡，后端鏡組，頻譜面，相機；其中，連續(xù)濾波片、偏振片、中繼鏡組依次按水平光路同軸布設(shè)，平面分光鏡設(shè)置于中繼鏡組后，分光鏡鏡面與水平方向成45度角；顯微物鏡設(shè)置于平面分光鏡下方，用于設(shè)置待測樣品；后端鏡組和頻譜面依次設(shè)置于平面分光鏡上方；相機安裝在頻譜面上，用于探測待測物體的頻譜面光信息。

當濾波片為單一波段時，測量裝置為傳統(tǒng)的單色角譜測量裝置;當濾波片采用連續(xù)濾波片時，能夠產(chǎn)生連續(xù)漸變的光波段。

光源經(jīng)過光束整形后，入射光經(jīng)過連續(xù)濾波片進行連續(xù)濾波，然后經(jīng)過偏振片，選取得到最佳的偏振態(tài)；經(jīng)過中繼鏡組，進行再次整形；然后通過分光鏡，將光束入射至顯微物鏡，顯微物鏡將入射光束會聚之后，入射至待測樣品；入射至待測樣品上的光束，將發(fā)生散射與反射，這些反射與散射光，都通過顯微物鏡收集，再次經(jīng)過分光鏡，進入后端鏡組；最終在頻譜面采集光信號。

本發(fā)明中，所述的頻譜面是指Pupil Plane即傅里葉面。光學頻譜面與光學成像的像面不同，像面每個點均與物體進入成像系統(tǒng)前的物面一一對應(yīng)；頻譜面上的每個點均代表某一特定頻率。相機安裝在頻譜面上，用于探測待測物體的頻譜面光信息。

本發(fā)明中，所述光源一般為普通白光光源。

本發(fā)明中，所述連續(xù)濾波片為線性漸變?yōu)V波片，可獲得多波段入射光。

本發(fā)明中，通過調(diào)整線性漸變?yōu)V波片的通光位置，調(diào)整入射光的波段范圍。

本發(fā)明中，所述頻譜面，可同時探測采集包含多個波段、多個角度信息的光信號。

本發(fā)明中，對光學部件、光路設(shè)計，無具體和特殊要求，可參照專利CN105527794A。