本发明涉及光学测量领域,特别是涉及一种光学测量装置、光学测量系统及光学测量方法。
背景技术:
1、随着半导体集成电路的发展,亟需光学测量装置来保证制造工艺的稳定性,确保产品质量。现有的半导体光学量测设备存在波段较窄、测量过程中光学器件切换频繁等缺陷,对于集成度较高的半导体光学测量设备,存在能量较低、紫外能量随时间持续衰减等问题。这些问题不仅降低了测量效率,同时对测量精度造成很大的影响,且部分设备无法对测量过程进行实时监控。
2、对于半导体量检测领域,尤其是半导体膜厚量测,系统的波段范围与能量大小尤为重要。波段的宽度会限制设备所能精准量测半导体膜层厚度的范围,量测亚纳米级至微米级的膜厚需要使用到紫外至近红外波段的光,且量测时,对所需波段的能量大小有一定的要求。因此,保证能量整体较高,且不会较快衰减成为重中之重。
3、当前亟需一款能够同时进行实时监控与光学测量的系统,来完成对晶圆薄膜厚度的测量以及其它光学参数的测量。目前这方面技术多处于国外极少数设备商手中,对此半导体量测系统的研究有助于打破国外垄断,对我国半导体产业发展具备重要意义。
4、因此,如何设计一款测量精度高、效率高且稳定性强的光学测量装置、光学测量系统及光学测量方法,已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。
5、应该注意,上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明,并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种光学测量装置、光学测量系统及光学测量方法,用于解决现有技术中的膜厚测量系统存在测量精度不高且稳定性差的问题。
2、为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种光学测量装置,所述光学测量装置至少包括:第一光路调控模块、第二光路调控模块、光路传输模块、光学测量模块及光学成像模块;所述光学测量模块包括第一光源及测量单元;所述第一光源发出的第一光信号经所述第一光路调控模块传输后垂直入射至待测物表面待测区域内的量测点产生待测光信号;所述待测光信号经所述第一光路调控模块传输后进入所述光路传输模块分光得到第一分光束,所述第一分光束进入所述测量单元;所述光学成像模块包括第二光源、准直镜及成像单元;所述第二光源发出的第二光信号经所述准直镜准直并经所述第二光路调控模块传输后垂直入射至所述量测点产生成像光信号;所述成像光信号经所述第二光路调控模块传输后再依次传输至所述第一光路调控模块和所述光路传输模块得到第二分光束,所述第二分光束进入所述成像单元。
3、可选地,所述第一光路调控模块包括第一分光镜和第一物镜;所述第一光信号经所述第一分光镜反射并经所述第一物镜聚焦至所述量测点;所述待测光信号经所述第一物镜传输后经所述第一分光镜透射进入所述光路传输模块;所述成像光信号经所述第二光路调控模块传输后,经所述第一分光镜反射进入所述光路传输模块。
4、可选地,所述第二光路调控模块包括第二分光镜和第二物镜;所述第二光信号经所述第二分光镜透射并经所述第二物镜聚焦至所述量测点;所述成像光信号经所述第二物镜传输后经第二分光镜反射,再经所述第一光路调控模块传输至所述光路传输模块和所述成像单元。
5、可选地,所述光路传输模块包括第三分光镜和第一筒镜;所述待测光信号经所述第一筒镜传输并经所述第三分光镜透射得到所述第一分光束,所述成像光信号经所述第一筒镜传输并经所述第三分光镜反射得到所述第二分光束;或者,所述待测光信号经所述第一筒镜传输并经所述第三分光镜反射得到所述第一分光束,所述成像光信号经所述第一筒镜传输并经所述第三分光镜透射得到所述第二分光束。
6、更可选地,当所述第一分光束是经过所述第三分光镜透射得到的,所述第三分光镜的透射率为60%-80%;当所述第一分光束是经过所述第三分光镜反射得到的,所述第三分光镜的反射率为60%-80%。
7、可选地,所述光学测量模块还包括第一抛物镜、第二抛物镜和第三抛物镜;所述第一光信号依次经所述第一抛物镜、所述第二抛物镜和所述第三抛物镜反射进入所述第一光路调控模块。
8、可选地,所述光学测量装置还包括自动对焦模块和第二分光模块;所述自动对焦模块包括第一反射镜、第二反射镜及对焦单元,所述第二分光模块包括第四分光镜;所述第一光信号经所述第一光路调控模块传输至第二光路调控模块,再经所述第二光路调控模块传输后垂直入射至所述量测点产生对焦光信号;所述对焦光信号经所述第二光路调控模块传输,并经过所述第四分光镜后,再经所述第一反射镜和所述第二反射镜反射后进入所述对焦单元。
9、可选地,所述第一光信号经所述第一光路调控模块传输至所述量测点,所述第二光信号经所述第二光路调控模块传输至所述量测点,所述第一光信号的光路和所述第二光信号的光路相互独立。
10、为实现上述目的及其他相关目的,本发明还提供一种光学测量系统,所述光学测量系统至少包括:待测物承载装置及所述的光学测量装置;所述待测物承载装置用于移动待测物,使得所述光学测量装置对待测物进行测量。
11、为实现上述目的及其他相关目的,本发明还提供一种光学测量方法,所述光学测量方法基于所述的光学测量装置实现,所述光学测量方法的步骤至少包括:s1:打开第二光源,第二光信号经第二光路调控模块传输后垂直入射至待测物表面待测区域内的量测点得到成像光信号;所述成像光信号依次经所述第二光路调控模块和第一光路调控模块传输后,再经过光路传输模块到达成像单元,所述成像单元用于显示所述量测点的图像数据;s2:打开第一光源,移动所述待测物,第一光信号经所述第一光路调控模块传输后垂直入射至所述量测点得到待测光信号;所述待测光信号经所述第一光路调控模块传输后,再经过所述光路传输模块到达测量单元,所述测量单元用于测量和分析所述量测点的物理特性。
12、可选地,在步骤s2之前还包括步骤s2’:所述第一光信号依次经所述第一光路调控模块和所述第二光路调控模块传输后垂直入射至所述量测点得到对焦光信号,收集并分析所述对焦光信号使得所述第一光信号和所述第二光信号分别对所述量测点聚焦。
13、如上所述,本发明的光学测量装置、光学测量系统及光学测量方法,具有以下有益效果:
14、1、本发明通过将光学测量模块的第一光信号使用第一光路调控模块到达量测点,并将光学成像模块的第二光信号使用第二光路调控模块到达量测点,第一光信号的光路和第二光信号的光路完全不重合;通过将待测光信号使用第一光路调控模块和光路传输模块到达测量单元,将成像光信号使用第一光路调控模块的第一分光镜和光路传输模块到达成像单元,使得待测光信号和成像光信号仅在第一光路调控模块光路传输模块之间重合;因此,本发明的光学测量模块中未增加多余的分光器件,提高了光学测量模块中的光路能量,并且本发明提高了光学测量装置的系统集成度,同时,实现了光学测量装置的测量功能和成像功能。
15、3、本发明的自动对焦模块通过借助第一光源、第一光路调控模块的第一分光镜以及第二光路调控模块产生对焦光信号,对焦光信号借助第二光路调控模块和第二分光模块进入对焦单元,因此自动对焦模块的加入并没有增加光学测量模块中的分光器件,而是通过对光能量并不敏感的光学成像模块分光实现了自动对焦功能,同时,光学测量装置的系统集成度得到进一步地提高。