[發明專利]一種面向橢偏儀的測量一致性優化方法及裝置

在審

• 申請號: 202211735260.4
• 申請日: 2022-12-31
• 公開（公告）號: CN116223391A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 陳軍;江攀;何勇;楊成;熊偉東;李偉奇;張傳維
• 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;G01N21/01;G01N1/28
• 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: 廉海濤

本發明涉及一種面向橢偏儀的測量一致性優化方法及裝置，包括：利用待校準橢偏儀測量標準樣品，對橢偏儀進行系統校準，獲得橢偏儀的系統參數；對所述系統參數進行數學解析，得到橢偏儀測量系統中每個光學器件的參數值；根據解析得出的光學器件的參數值與標準數值的偏差，通過硬件調試，對每個光學器件的參數值進行優化，使對應的光學器件參數值與標準數值保持一致。通過對多臺橢偏儀分別進行系統校準和參數提取，優化調整每臺儀器的器件，保證每臺儀器校準出的系統參數值，從而提高多臺橢偏儀的測量結果一致性。

技術領域

本發明涉及面向集成電路制造的量測技術領域，具體涉及一種面向橢偏儀的測量一致性優化方法及裝置。

背景技術

隨著集成電路的快速發展，半導體制造的節點在不斷減小，納米結構的三維形貌參數對器件最終性能的影響也越來越顯著。因此精確的測量是集成電路制造不可或缺的環節。

橢偏儀作為一種集成電路制造中的厚度和關鍵尺寸量測設備，憑借光學測量手段的優勢，實現非接觸式測量，對樣品沒有破壞；測量環境要求低、測量速度快適用于在線測量；基于模型的測量方法，不受限于光學分辨率極限。橢偏儀的基本原理是通過起偏器將特殊的橢圓偏振光投射到待測結構(一般為周期性結構)表面，通過測量待測結構的零級衍射光(散射光)以獲得偏振光在反射前后的偏振態變化(包括振幅比和相位差)，進而通過求解逆散射問題來提取出待測結構的關鍵尺寸等信息。基于橢偏儀的光學量測儀器目前已成為IC制造工藝線上不可或缺的一種測量設備，可以實現小至22nm技術節點的關鍵尺寸和膜厚測量。

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具有極好地測量精確度和準確度。不僅能夠適應不同的應用場景，而且能夠維持較長的時間，保證不同測量手段或者相同測量手段量測設備測量結果一致性成為了量測設備的重要指標。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的技術問題，提供一種面向橢偏儀的測量一致性優化方法及裝置。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

第一方面，本發明提供一種面向橢偏儀的測量一致性優化方法，包括：

步驟1，利用待校準橢偏儀測量標準樣品，對橢偏儀進行系統校準，獲得橢偏儀的系統參數；

步驟2，對所述系統參數進行數學解析，得到橢偏儀測量系統中每個光學器件的參數值；

步驟3，根據解析得出的光學器件的參數值與標準數值的偏差，通過硬件調試，對每個光學器件的參數值進行優化，使對應的光學器件參數值與標準數值保持一致。

進一步的，所述步驟1包括：

使用待校準的橢偏儀對厚度和光學常數已知的樣品進行測量，得到光強諧波信號；

對所述光強諧波信號進行傅里葉分析，得到述光強諧波信號的傅里葉系數；

通過擬合測量光強信號和理論光強信號的傅里葉系數，得到儀器的系統參數。

進一步的，所述步驟1中，系統校準過程滿足如下公式：

[d,θ,N]＝F(ψ,Δ)＝F(Inten,para)

其中，d是樣品的厚度，θ是儀器的入射角，N是樣品的光學常數，ψ,Δ分別為待測樣品的振幅比和相位差，Inten,para分別是待測樣品的實測光強和橢偏儀的系統參數。

進一步的，所述步驟2包括：

利用考慮波片模型的具有多器件的偏振態產生單元或分析單元的橢偏儀系統模型對所述系統參數進行數學解析，得到橢偏儀測量系統中每個光學器件的參數值；