一种晶圆面型测量设备及测量方法与流程

文档序号:44141745发布日期:2025-12-23 22:46阅读:12来源:国知局
技术简介:
本专利针对晶圆面型测量中对向干涉仪串扰导致精度下降的问题,提出同步采集空腔与样品干涉图像,通过调整样品位置使空腔环区域与空腔检测结果匹配,确定标准工位并消除串扰影响,结合移相技术和补偿算法提升测量精度。
关键词:晶圆面型测量,干涉仪串扰补偿

本技术涉及半导体检测,特别涉及一种晶圆面型测量设备及测量方法。


背景技术:

1、斐索干涉仪作为高精度晶圆面型测量设备,需要较高的系统稳定性和照明稳定性,以便满足重复性指标在纳米级别内。测量设备探测过程中,环境振动与内部驱动振动均会对测量结果产生影响,为了减少振动对晶圆两侧测量的影响,晶圆两侧的干涉测量需同步进行,其核心挑战之一是抑制对向干涉仪光路的信号串扰。

2、现有技术中主要通过设置光学隔离装置(如机械挡板、卷帘、偏振隔离器等)以阻断杂散光扰动,以期避免对本路干涉仪系统的测量信号产生串扰。但是在实际的光学元件加工制造和光机集成过程中,不可避免地会出现光学器件消光质量问题以及装调过程的不可控因素,导致对路串扰无法全部拦截的问题,从而影响测量精度。


技术实现思路

1、有鉴于此,本发明提供了一种晶圆面型测量设备及测量方法,在降低对路串扰的同时保证自身的测量精度。

2、为解决上述问题,本技术采用下述技术方案:

3、本技术目的之一,提供了一种测量设备,包括:

4、采用测量设备,包括测量腔及位于所述测量腔的两侧的第一干涉仪和第二干涉仪;

5、所述方法包括:

6、所述第一干涉仪获取所述测量腔空腔状态下的第一空腔干涉图像,根据所述第一空腔干涉图像确定第一空腔检测结果;

7、将第一样品固定于所述测量腔,所述第一干涉仪和所述第二干涉仪同时出射光,获取所述测量腔中固定有所述第一样品状态下的第一干涉图像,根据所述第一干涉图像确定第一干涉检测结果,所述第一干涉检测结果包含样品区域和空腔环区域;

8、调整所述测量腔中所述第一样品的位置,使所述第一干涉检测结果的空腔环区域与所述第一空腔检测结果的对应区域接近,此时所述第一样品在所述测量腔内的位置记为第一标准工位;

9、在所述第一标准工位执行所述第一样品的面型测量。

10、在其中一些实施例中,所述第一空腔检测结果为第一空腔面形,所述第一干涉检测结果为第一测量面形;

11、所述使所述第一干涉检测结果的空腔环区域与所述第一空腔检测结果的对应区域接近具体为:使第一测量面形的空腔环区域与第一空腔面形的对应区域接近。

12、在其中一些实施例中,将第一样品调整至所述第一标准工位,并利用移相技术依次完成所有样品的面型测量。

13、在其中一些实施例中,还包括:

14、所述第二干涉仪获取所述测量腔空腔状态下的第二空腔干涉图像。

15、在其中一些实施例中,所述测量设备还用于执行所述第一样品的厚度分布的测量,所述第一样品的厚度分布为所述第一空腔干涉图像的面形与所述第一干涉图像的面形和所述第二干涉图像的面形之和的差值。

16、在其中一些实施例中,还包括:

17、根据所述第二空腔干涉图像确定第二空腔检测结果;

18、获取所述测量腔中固定有所述第一样品状态下的第二干涉图像,根据所述第二干涉图像确定第二干涉检测结果,所述第二干涉检测结果包含样品区域和空腔环区域;

19、调整所述测量腔中所述第一样品的位置,使所述第二干涉检测结果的空腔环区域与所述第二空腔检测结果的对应区域接近,此时所述第一样品在所述测量腔内的位置记为第二标准工位;

20、根据所述第二标准工位修正所述第一标准工位。

21、在其中一些实施例中,将第二样品固定于所述测量腔并调整至所述第一标准工位处,在所述第一标准工位执行所述第二样品的面型测量。

22、在其中一些实施例中,还包括下述步骤:

23、计算第一样品固定于所述第一标准工位时形成的第一不敏感区域的形貌分布,所述第一不敏感区域为所述第一干涉检测结果的空腔环区域与所述第一空腔检测结果的对应区域接近时形成的区域;

24、计算第二样品固定于所述第一标准工位时形成的第二不敏感区域的形貌分布,当所述第二样品调整至所述第一标准工位处时,所述第一干涉仪和所述第二干涉仪同时获取所述测量腔中固定有所述第二样品状态下的第三干涉图像和第四干涉图像,分别根据所述第三干涉图像和所述第四干涉图像确定第三干涉检测结果及第四干涉检测结果,所述第三干涉检测结果及所述第四干涉检测结果均包含样品区域和空腔环区域,所述第三干涉检测结果和/或所述第四干涉检测结果的空腔环区域中与所述第一不敏感区域所在位置对应的区域即为所述第二不敏感区域;

25、将所述第二不敏感区域和所述第一不敏感区域的形貌差异中的全部区域或者部分区域补偿到所述第一空腔干涉图像中,以得到新的空腔干涉图像。

26、在其中一些实施例中,根据所述第二不敏感区域和所述第一不敏感区域的形貌差异获取变化量,并对所述变化量的分布进行最小二乘拟合以得到变化系数,并将所述变化系数补偿到所述第一空腔干涉图像中,以得到所述新的空腔干涉图像。

27、在其中一些实施例中,所述测量设备还用于执行所述第二样品的厚度分布的测量,所述第二样品的厚度分布为所述新的空腔干涉图像的面形与所述第三干涉图像的面形与所述第四干涉图像的面形之和的差值。

28、在其中一些实施例中,将该样品调整至所述第一标准工位,并利用移相技术依次完成所有样品的面型测量。

29、本技术目的之二,还提供了一种晶圆面型测量设备,包括:

30、测量腔,所述测量腔内固定有第一样品;

31、第一干涉仪及第二干涉仪,所述第一干涉仪和所述第二干涉仪位于所述测量腔两侧;其中:

32、所述第一干涉仪用于获取所述测量腔空腔状态下的第一空腔干涉图像,所述第一空腔干涉图像以确定第一空腔检测结果;

33、所述第一干涉仪和所述第二干涉仪同时出射光,获取所述测量腔中固定有所述第一样品状态下的第一干涉图像,根据所述第一干涉图像确定第一干涉检测结果,所述第一干涉检测结果包含样品区域和空腔环区域;

34、调整所述测量腔中所述第一样品的位置,使所述第一干涉检测结果的空腔环区域与所述第一空腔检测结果的对应区域接近,此时所述第一样品在所述测量腔内的位置记为第一标准工位;

35、在所述第一标准工位执行所述第一样品的面型测量。

36、在其中一些实施例中,还包括照明单元及控制单元,所述照明单元用于输出第一偏振光及第二偏振光,所述第一干涉仪包括第一干涉模块,所述第二干涉仪包括第二干涉模块,所述控制单元用于控制所述照明单元输出所述第一偏振光和/或输出所述第二偏振光及控制所述第一干涉模块和/或所述第二干涉模块工作;

37、所述照明单元输出所述第一偏振光,所述第一偏振光经所述第一干涉模块入射至空腔状态下的所述测量腔的上表面,经所述测量腔的上表面反射的光束经所述第一干涉模块成像以形成第一空腔干涉图像,所述第一空腔干涉图像确定第一空腔检测结果;或所述照明单元输出所述第二偏振光,所述第二偏振光经所述第二干涉模块入射至空腔状态下的所述测量腔的下表面,经所述测量腔的下表面反射的光束经所述第二干涉模块成像以形成第二空腔干涉图像,所述第二空腔干涉图像确定第二空腔检测结果;

38、所述照明单元同时输出所述第一偏振光及所述第二偏振光,所述第一偏振光经所述第一干涉模块入射至固定有所述第一样品状态下的所述测量腔的上表面,经所述测量腔的上表面反射的光束经所述第一干涉模块成像以形成第一干涉图像,所述第一干涉图像确定第一干涉检测结果,所述第一干涉检测结果包含样品区域和空腔环区域;或所述第二偏振光经所述第二干涉模块入射至固定有所述第一样品状态下的所述测量腔的下表面,经所述测量腔的下表面反射的光束经所述第二干涉模块成像以形成第二干涉图像,所述第二干涉图像确定第二干涉检测结果,所述第二干涉检测结果包含样品区域和空腔环区域;

39、调整所述测量腔中所述第一样品的位置,使所述第一干涉检测结果的空腔环区域与所述第一空腔检测结果的对应区域接近,此时所述第一样品在所述测量腔内的位置记为第一标准工位,并在所述第一标准工位执行所述第一样品的面型测量;或调整所述测量腔中所述第一样品的位置,使所述第二干涉检测结果的空腔环区域与所述第二空腔检测结果的对应区域接近,此时所述第一样品在所述测量腔内的位置记为第二标准工位,并在所述第二标准工位执行所述第一样品的面型测量。

40、在其中一些实施例中,所述第一干涉仪还包括第一pbs分光棱镜、第一四分之一波片、第一中继透镜及第一探测器,所述第一干涉模块包括第一准直镜及第一参考镜;所述第二斐索干涉仪还包括第二pbs分光棱镜、第二四分之一波片、第二中继透镜及第二探测器,所述第二干涉模块包括第二准直镜及第二参考镜;

41、所述第一偏振光经所述第一pbs分光棱镜反射后进入所述第一四分之一波片,再依次经所述第一准直镜及所述第一参考镜入射至空腔状态下的所述测量腔的上表面,经所述测量腔的上表面反射的光束依次经所述第一参考镜、所述第一准直镜及所述第一四分之一波片后进入所述第一pbs分光棱镜,再经所述第一pbs分光棱镜透射后由所述第一中继透镜成像到所述第一探测器上以形成所述空腔干涉图像;

42、所述第一偏振光经所述第一pbs分光棱镜反射后进入所述第一四分之一波片,再依次经所述第一准直镜及所述第一参考镜入射至固定有所述第一样品状态下的所述测量腔的上表面,经所述测量腔的上表面反射的光束依次经所述第一参考镜、所述第一准直镜及所述第一四分之一波片后进入所述第一pbs分光棱镜,再经所述第一pbs分光棱镜透射后由所述第一中继透镜成像到所述第一探测器上以形成所述第一干涉图像;

43、所述第二偏振光经所述第二pbs分光棱镜反射后进入所述第二四分之一波片,再依次经所述第二准直镜及所述第二参考镜入射至固定有所述第一样品状态下的所述测量腔的下表面,经所述测量腔的下表面反射的光束依次经所述第二参考镜、所述第二准直镜及所述第二四分之一波片后进入所述第二pbs分光棱镜,再经所述第二pbs分光棱镜透射后由所述第二中继透镜成像到所述第二探测器上,以形成所述第二干涉图像。

44、在其中一些实施例中,还包括调整单元,所述调制单元用于调整所述测量腔中所述第一样品的位置,使所述第一干涉检测结果的空腔环区域与所述第一空腔检测结果的对应区域接近或使所述第二干涉检测结果的空腔环区域与所述第二空腔检测结果的对应区域接近。

45、本技术采用上述技术方案,其有益效果如下:

46、本技术提供的晶圆面型测量设备及测量方法,所述第一干涉仪获取所述测量腔空腔状态下的空腔干涉图像,第一空腔干涉图像确定第一空腔检测结果,所述第一干涉仪和所述第二干涉仪同时出射光,第一干涉仪获取所述测量腔中固定有所述第一样品状态下的第一干涉图像,根据所述第一干涉图像确定第一干涉检测结果,调整所述测量腔中所述第一样品的位置,使所述第一干涉检测结果的空腔环区域与所述第一空腔检测结果的对应区域接近,此时所述第一样品在所述测量腔内的位置记为标准工位,并在所述标准工位执行所述第一样品的面型测量,本技术通过空腔采集时特定同步控制,以消除空腔测量时的串扰影响,并在此基础上确定晶圆测量的标准工位,使得在该标准工位进行晶圆测量时有效避免对路串扰的影响,提高了测量精度。

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