多分析器角度的光谱椭圆偏光仪的制作方法

多分析器角度的光谱椭圆偏光仪的制作方法
【专利摘要】本发明揭示具有改善稳定性的椭圆偏光仪系统及椭圆偏光仪数据收集方法。根据本发明，利用多个预定、离散分析器角度来收集用于单一测量的椭圆偏光仪数据，且基于在这些预定、离散分析器角度处收集到的所述椭圆偏光仪数据执行数据回归。针对单一测量利用多个离散分析器角度改善了椭圆偏光仪系统的稳定性。
【专利说明】多分析器角度的光谱椭圆偏光仪

【技术领域】
[0001]本发明大体上涉及表面检查的领域，且特定来说，涉及椭圆偏光仪工具。

【背景技术】
[0002]例如硅晶片及类似物的薄抛光板是现代技术的极其重要的部分。例如，晶片可指代用于制作集成电路及其它装置的半导体材料的薄切片。薄抛光板/膜的其它实例可包含磁盘衬底、规块及类似物。虽然此处描述的技术主要指代晶片，但应了解所述技术同样也可适用于其它类型的抛光板及膜。在本发明中可交替使用术语晶片及术语薄抛光板及/或膜。
[0003]大体上，可针对晶片的介电性质制定某些要求。椭圆偏光仪为用于研究晶片的介电性质的光学技术。在分析反射离开样本(例如，晶片表面)的光的偏光的改变之后，椭圆偏光仪可产生关于所述样本的信息。椭圆偏光仪可探测复合折射率或介电函数张量，这准许获取基本物理参数且与包含形态、晶体质量、化学组成或导电性的各种样本性质相关。椭圆偏光仪通常用以特征化从几埃或几十纳米到若干微米的单层或复合多层堆叠的膜厚度。
[0004]光谱的椭圆偏光仪为运用涵盖某一光谱范围(例如，在红外线、可见光或紫外线光谱区域中)的宽带光源的椭圆偏光仪的一种类型。通过涵盖光谱范围，可获得在对应光谱区域中的复合折射率或介电函数张量，这准许获取大量基本物理性质。
[0005]然而，测试结果指示在某些情况下现存椭圆偏光仪工具获得的测量并不稳定。此处存在对具有改善测量稳定性的椭圆偏光仪工具的需要。


【发明内容】

[0006]本发明涉及一种椭圆偏光仪系统。所述椭圆偏光仪系统可包含经配置用以支撑晶片的支撑机构及经配置用以朝向所述晶片传递入射光束的照明源。入射光束可反射离开晶片，借此形成反射光束。所述椭圆偏光仪系统还可包含经配置用以使反射光束偏光的分析器。所述分析器的偏光方向可旋转到多个预定、离散角位置。可利用检测器来基于行进穿过分析器的反射光束来收集一组光谱数据。所收集到的所述组光谱数据的每一光谱数据可对应于所述组预定、离散角位置中的一者。一旦收集到所述组光谱数据，便可利用处理器模块对所述组光谱数据执行同时回归。
[0007]本发明的进一步实施例涉及用于检查晶片的椭圆偏光仪方法。所述方法可包含:朝向晶片传递入射光束，其中所述入射光束反射离开晶片，借此形成反射光束；利用分析器使反射光束偏光，所述分析器具有可旋转到一组预定、离散角位置的偏光方向；基于行进通过所述分析器的反射光束收集一组光谱数据，当所述分析器的偏光方向指向所述组预定、离散角位置中的一者时，收集所述组光谱数据的每一光谱数据；及对收集到的所述组光谱数据执行同时回归。
[0008]本发明的额外实施例还涉及用于检查晶片的椭圆偏光仪方法。所述方法可包含:朝向晶片传递入射光束，其中所述入射光束反射离开晶片，借此形成反射光束；利用分析器使反射光束偏光，所述分析器具有指向第一预定、离散角位置的偏光方向；当分析器的偏光方向指向第一预定、离散角位置时收集行进穿过分析器的反射光束；旋转分析器，其中分析器的偏光方向经旋转以指向第二预定、离散角位置；当分析器的偏光方向指向第二预定、离散角位置时收集行进穿过分析器的反射光束；及对在分析器的偏光方向指向第一预定、离散角位置时及在分析器的偏光方向指向第二预定、离散角位置时收集到的光谱数据执行同时回归。
[0009]应了解，先前的大体描述及以下的详细描述两者均仅为示范性及阐释性的且并不一定对本发明具有限制性。并入本说明书中且构成本说明书的一部分的【专利附图】

【附图说明】本发明的标的物。描述及图式一起用以阐释本发明的原理。

【专利附图】

【附图说明】
[0010]参考附图，所属领域的技术人员可更好地了解本发明的众多优点，其中:
[0011]图1为描述根据本发明的椭圆偏光仪系统的说明的等角视图；
[0012]图2为描绘相对于反射光束的横截面视图的多个预定、离散角位置的说明；
[0013]图3为说明根据本发明的用于检查晶片的椭圆偏光仪方法的流程图；以及
[0014]图4为说明用于根据多个预定、离散角位置收集光谱数据的方法的流程图。

【具体实施方式】
[0015]现将详细参考在附图中说明的所揭示的标的物。
[0016]本发明涉及具有改善稳定性的椭圆偏光仪系统及椭圆偏光仪数据收集方法。根据本发明，利用多个预定、离散分析器角度收集用于单一测量的椭圆偏光仪数据，且基于在这些预定、离散分析器角度处收集的椭圆偏光仪数据执行数据回归。针对单一测量利用多个离散分析器角度改善椭圆偏光仪系统的稳定性。
[0017]参考图1及2，展示描绘根据本发明的一个实施例的椭圆偏光仪系统100的说明。椭圆偏光仪系统100可包含经配置用以支撑晶片104的支撑机构102。椭圆偏光仪系统100还可包含照明源106，其经配置用以通过偏光器110传递入射光束108朝向晶片104，从而照明晶片104的至少一部分。入射光束108可反射离开晶片104，从而形成如图1中所展示的反射光束112。入射光束108及反射光束112横跨通常称为入射平面的平面。
[0018]接着反射光束112行进到称为分析器114的第二偏光器，且落入到检测器116中。分析器114及检测器116可共同称为分析器模块，所述分析器模块沿入射平面中的反射光束112的光学路径而定位。根据本发明，利用多个分析器角度来收集用于单一测量的椭圆偏光仪数据，从而改善椭圆偏光仪系统的稳定性。
[0019]更具体来说，当分析器114的偏光方向(图1中的向量A)指向各种预定、离散角位置时，可收集椭圆偏光仪数据。在一个示范性实施方案中，可针对固定角位置中的每一者使分析器114的方向从一个离散位置步进/旋转到下一个离散位置，从而允许检测器116在每一固定角位置处收集椭圆偏光仪数据。
[0020]举例来说，可将在入射平面的每一侧上对称偏移的一对分析器角度α及-α界定为预定、离散角位置。可首先旋转分析器114使得分析器114的方向(向量Α)指向分析器角度α。当向量A指向分析器角度α时，检测器116可收集反射离开晶片104而行进穿过分析器114的光谱。当检测器116收集光谱时，分析器114的方向(向量A)可保持不变(即，指向分析器角度α)达预定持续时间。随后，可相对于反射光束112旋转分析器114，使得分析器114的方向(向量Α)指向分析器角度-α。接着，当向量A指向分析器角度-α时，检测器116可收集反射离开晶片104而行进穿过分析器114的光谱。当检测器116收集光谱时，分析器114的方向(向量Α)可保持不变(即，指向分析器角度-α)达预定持续时间。
[0021]预期在不脱离本发明的精神及范围的情况下，α的值可变化且可针对每一特定应用而决定。此外，分析器角度(即，角位置)不限于以上实例中描绘的两个。可在不脱离本发明的精神及范围的情况下界定两个以上离散角位置。
[0022]还预期，不要求分析器114从一个离散点步进到下一个离散点。在替代实施方案中，分析器114可连续旋转通过一系列角度，且检测器116可在分析器114的方向(向量Α)指向预定分析器角度的中一者时收集反射离开晶片104的光谱。在又另一实施方案中，分析器114可连续旋转通过一系列角度且检测器116可收集反射离开晶片104的光谱数据，但仅在分析器114的方向(向量Α)指向预定分析器角度中的一者时收集到的数据可用于/馈送到随后的处理步骤(即，不使用从其它角度收集的数据)。
[0023]可利用与检测器116通信地耦合的处理器模块处理根据本发明收集的椭圆偏光仪数据。所述处理器模块可经实施为处理单元、计算装置、集成电路或任何与检测器116通信的控制逻辑(单独式或嵌入式)。所述处理器模块可定位成接近于检测器116或经定位在别处，且经由有线或无线通信手段与检测器116通信。
[0024]所述处理器模块可经配置以用于对如上文描述利用多个分析器角度收集的椭圆偏光仪数据执行同时回归。对椭圆偏光仪来说，基于模型的测量为典型的方式。为了更好的精确度，可代替平均化使用单个分析器角度光谱的测量结果而同时处理具有不同分析器角位置的多个光谱。根据本发明的双/多分析器角度测量的优点中的一者为最小化系统的光学设计及数学模型中存在的系统性误差，使得模型拟合(model fit)后的所得误差围绕零误差的理想状态对称分布，从而改善椭圆偏光仪系统100的稳定性。
[0025]另外，处理器模块还可经配置以有助于用以选择针对分析器114的最佳角度的校准过程。例如，可通过可移动/可旋转机构支撑分析器114。首先，可建立分析器114的方向(向量A)使其指向角度α，接着从-α的起始位置谨慎地调谐第二角度，以此方式最大化测量模型拟合后的残余误差的对称。即，两个分析器角度无需相对于入射平面完全对称。
[0026]进一步预期，椭圆偏光仪系统可包含一个以上的如上文描述的照明源用以朝向晶片传递(若干)额外入射光束。每一照明源可具有根据本发明而布置的对应分析器模块。应了解，可针对每一照明源独立配置具有如上文描述的分析器角度的测量的布置。即，如果椭圆偏光仪系统包含各自具有独特光学设计的多个椭圆偏光计，那么使每一子系统来决定最佳测量分析器角度以便最大化其自身灵敏度是适当的。
[0027]此外，应了解，可将偏光器110配置为持续旋转的偏光器。持续旋转的偏光器可使传递到晶片的入射光束偏光，从而有效地提供光谱的椭圆偏光仪系统。所述光谱的椭圆偏光仪系统还可利用根据本发明的多角度分析器模块以便改善其稳定性及灵敏度。
[0028]预期根据本发明的椭圆偏光仪及光谱的椭圆偏光仪系统可提供检查包含具有高介电常数的材料(也称为高k应用)的多种类型的晶片的改善稳定性、精度及灵敏度。针对此类高k应用，α的值可在范围25°与37°之间变化。然而，应了解，在不脱离本发明的精神及范围的情况下，此范围可变化且可针对每一特定应用而决定。
[0029]进一步预期，可结合第5，608，526号美国专利及/或第6，813，026号美国专利(其如本文中充分阐述股以引用的方式并入本文中)中描述的类型的设备实施根据本发明的椭圆偏光仪及光谱的椭圆偏光仪系统。
[0030]现参考图3，展示用以检查晶片的椭圆偏光仪方法300。步骤302可朝向晶片传递入射光束。所述入射光束可反射离开晶片，借此形成如上文描述的反射光束。可在步骤304中使用分析器使反射光束偏光。分析器的偏光方向可旋转到一组预定、离散角位置。步骤306可基于行进穿过分析器的反射光束收集一组光谱数据。所收集到的所述组光谱数据中的每一光谱数据可对应于所述组预定、离散角位置中的一者。一旦收集到所述组光谱数据，步骤308便可对在这些预定、离散角位置处收集到的所述组光谱数据执行同时回归。
[0031]预期可利用各种方式收集所述组光谱数据。在一种示范性方式中，如图4中说明，步骤402可使分析器旋转使得其偏光方向指向第一预定、离散角位置。接着，步骤404可在分析器的偏光方向指向第一预定、离散角位置时收集行进穿过分析器的反射光束。随后，步骤406可旋转分析器使得其偏光方向指向第二预定、离散角位置。步骤408可在分析器的偏光方向指向第二预定、离散角位置时收集行进穿过分析器的反射光束。步骤410可对在分析器的偏光方向指向第一预定、离散角位置及在分析器的偏光方向指向第二预定、离散角位置时所收集到的光谱数据执行同时回归。
[0032]然而，预期不要求分析器从一个离散点步进到下一个离散点。在替代实施方案中，分析器可连续旋转通过一系列角度且检测器可在分析器的方向指向预定分析器角度中的一者时收集光谱数据。在又另一实施方案中，分析器可连续旋转通过一系列角度范围且检测器可收集反射离开晶片的光谱数据，但仅在分析器的方向指向预定分析器角度中的一者时收集到的数据可用于同时回归。
[0033]虽然上文的实例涉及晶片检查，但预期根据本发明的系统及方法在不脱离本发明的精神及范围的情况下同样适用于其它类型的抛光板。本发明中使用的术语晶片可包含用于制作集成电路及其它装置的半导体材料的薄切片以及其它薄抛光板(例如磁盘衬底、规块及类似物)。
[0034]可通过单个制造装置及/或通过多个制造装置将揭示的方法实施为指令集。此夕卜，应了解，揭示的方法中的步骤的特定顺序或阶层为示范性方式的实例。应了解，基于设计偏好可重新布置方法中的步骤的特定顺序或阶层，同时保持在本发明的范围及精神中。所附方法权利要求以样本顺序呈现多种步骤的要素，且并不一定希望限制于所呈现的特定顺序或阶层。
[0035]据信，通过先前的描述将了解本发明的系统及方法及其许多附带优点，且将明白在不脱离揭示的标的物的情况下或在不牺牲所有其材料优点的情况下，可在组件的形式、构造及布置中做出各种改变。描述的形式仅为阐释性的。
【权利要求】
1.一种椭圆偏光仪系统，其包括: 支撑机构，其经配置用以支撑晶片； 照明源，其经配置以用于朝向所述晶片传递入射光束，其中所述入射光束反射离开所述晶片，借此形成反射光束； 分析器，其经配置以用于使所述反射光束偏光，所述分析器具有可旋转到多个预定、离散角位置的偏光方向； 检测器，其经配置以用于基于行进穿过所述分析器的所述反射光束收集一组光谱数据，当所述分析器的所述偏光方向指向所述组预定、离散角位置中的一者时收集所述组光谱数据中的每一光谱数据；及 处理器模块，其经配置以用于对所收集到的所述组光谱数据执行同时回归。
2.根据权利要求1所述的椭圆偏光仪系统，其中所述分析器经配置以从所述多个预定、离散角位置中的一者步进到所述多个预定、离散角位置中的下一个预定、离散角位置。
3.根据权利要求1所述的椭圆偏光仪系统，其中所述分析器经配置以连续旋转，且所述检测器经配置以在所述分析器的所述偏光方向处在所述多个预定、离散角位置中的一者时收集光谱数据。
4.根据权利要求1所述的椭圆偏光仪系统，其中所述多个预定、离散角位置相对于由所述入射光束及所述反射光束界定的入射平面成对对称。
5.根据权利要求4所述的椭圆偏光仪系统，其中所述多个预定、离散角位置包含第一角位置及第二角位置，所述第一角位置及所述第二角位置相对于所述入射平面实质上对称。
6.根据权利要求1所述的椭圆偏光仪系统，其中所述离散角位置可调整以最大化测量灵敏度。
7.根据权利要求1所述的椭圆偏光仪系统，其中所述照明源进一步包含可旋转偏光器，所述可旋转偏光器经配置以用于使朝向所述晶片传递的所述入射光束偏光。
8.一种用于检查晶片的椭圆偏光仪方法，所述方法包括: 朝向所述晶片传递入射光束，其中所述入射光束反射离开所述晶片，借此形成反射光束； 利用分析器使所述反射光束偏光，所述分析器具有可旋转到一组预定、离散角位置的偏光方向； 基于行进穿过所述分析器的所述反射光束收集一组光谱数据，当所述分析器的所述偏光方向指向所述组预定、离散角位置中的一者时收集所述组光谱数据中的每一光谱数据；及 对所收集到的所述组光谱数据执行同时回归。
9.根据权利要求8所述的椭圆偏光仪方法，其中所述分析器经配置以从所述多个预定、离散角位置中的一者步进到所述多个预定、离散角位置中的下一个预定、离散角位置。
10.根据权利要求8所述的椭圆偏光仪方法，其中所述分析器经配置以连续旋转，且所述检测器经配置以在所述分析器的所述偏光方向处在所述多个预定、离散角位置中的一者时收集光谱数据。
11.根据权利要求8所述的椭圆偏光仪方法，其中所述多个预定、离散角位置相对于由所述入射光束及所述反射光束界定的入射平面成对对称。
12.根据权利要求11所述的椭圆偏光仪方法，其中所述多个预定、离散角位置包含第一角位置及第二角位置，所述第一角位置及所述第二角位置相对于所述入射平面实质上对称。
13.根据权利要求8所述的椭圆偏光仪方法，其中所述离散角位置可调整以最大化测量灵敏度。
14.根据权利要求8所述的椭圆偏光仪方法，其中连续地使朝向所述晶片传递的所述入射光束偏光。
15.一种用于检查晶片的椭圆偏光仪方法，所述方法包括: 朝向所述晶片传递入射光束，其中所述入射光束反射离开所述晶片，借此形成反射光束； 利用分析器使所述反射光束偏光，所述分析器具有指向第一预定、离散角位置的偏光方向； 当所述分析器的所述偏光方向指向所述第一预定、离散角位置时收集行进穿过所述分析器的所述反射光束； 旋转所述分析器，其中所述分析器的所述偏光方向经旋转以指向第二预定、离散角位置； 当所述分析器的所述偏光方向指向所述第二预定、离散角位置时收集行进穿过所述分析器的所述反射光束；及 对在所述分析器的所述偏光方向指向所述第一预定、离散角位置时及在所述分析器的所述偏光方向指向所述第二预定、离散角位置时收集到的光谱数据执行同时回归。
16.根据权利要求15所述的椭圆偏光仪方法，其中所述第一预定、离散角位置及所述第二预定、离散角位置相对于由所述入射光束及所述反射光束界定的入射平面实质上对称。
17.根据权利要求15所述的椭圆偏光仪方法，其进一步包括: 调整以下至少一者:所述第一预定、离散角位置及所述第二预定、离散角位置 '及 确定测量灵敏度是否已得到改善。
18.根据权利要求17所述的椭圆偏光仪方法，其进一步包括: 连续调整以下至少一者:所述第一预定、离散角位置及所述第二预定、离散角位置，直到所述测量灵敏度得到最大化为止。
19.根据权利要求15所述的椭圆偏光仪方法，其中连续地使朝向所述晶片传递的所述入射光束偏光。
20.根据权利要求15所述的椭圆偏光仪方法，其进一步包括: 旋转所述分析器，其中所述分析器的所述偏光方向经旋转以指向第三预定、离散角位置； 在所述分析器的所述偏光方向指向所述第三预定、离散角位置时收集行进穿过所述分析器的所述反射光束；及 对在所述分析器的所述偏光方向指向所述第一预定、离散角位置时、在所述分析器的所述偏光方向指向所述第二预定、离散角位置时及在所述分析器的所述偏光方向指向所述第三预定、离散角位置时收集到的光谱数据执行同时回归。
【文档编号】G01J4/00GK104169709SQ201280042918
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2012年7月3日 优先权日:2011年7月7日
【发明者】欣东·郭, 沃德·狄克逊, 利奥尼德·波斯拉夫斯基, 托斯顿·卡克 申请人:科磊股份有限公司