光学相位测量方法和系统技术方案

提出了一种用于在图案化结构上进行光学测量的方法和系统。该方法包括利用测量点在结构上进行大量的光学测量，该测量点被配置为提供从至少部分覆盖该结构的至少两个不同区域的照明点反射的光的检测。测量包括从至少两个不同区域的所述至少部分反射的光的检测，所检测的光包括从至少两个不同区域的所述至少部分反射的至少两个复合电场的干涉，并因此，表示该结构的相位响应，携带关于该结构的性质的信息。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】光学相位测量方法和系统
技术介绍
随着半导体技术的进步，缩小器件尺寸变成越来越复杂的任务。补充计量工具，允 许测量能力的类似改进，对于这种发展的连续进程至关重要。 光学计量能够获取关于对具有小尺寸的图案特征（临界尺寸）的图案化结构进行 表征的几何和材料性质的高度精准的信息。几个物理量通常由光学计量来测量并且尤其由 光学临界尺寸（OCD)技术来测量。例如，光学反射测量法在单个（或一小组）入射方向和 不同的偏振之上测量宽光谱的反射强度。此外，椭圆测量法允许访问关于在不同的偏振状 态之间的相对相位的信息。 从图案化结构中散射的光的另一个重要属性是其相位，即，在入射与反射光束之 间的相对相位。可以使用各种干涉测量技术测量这个相位。这些方法基于将光束分成两个 部分，使得仅仅一个部分与样品相互作用（从样品中反射）。然后，反射光与光束的未与样 品相互作用的第二部分（"参考光束"）重新干涉，并且精确地控制由这两个部分穿过的光 路长度的差值。然后，由这两个光分量的干涉在检测平面内形成的干涉图案用于提取光谱 相位。 用于测量相位的现有方法（包括干涉测量）非常精巧，需要具有基准的特殊测 量设备，并且对环境（例如，系统振动）非常敏感。因此，这些方法无法常规地用于在线 (in-line) OCD计量，而是习惯使用反射测量法和椭圆测量法的更稳健的方法。
技术实现思路
在本领域中需要一种用于在具有小的图案特征的图案化结构上的光学测量中的 新型方法。如上所述，从图案化结构中反射/散射的光的重要属性是其相位，即，在入射与 反射光束之间的相对相位或相移。这种相移因入射光与结构的不同区域（例如，不同地图 案化的区域、图案化以及未图案化的区域、具有不同材料层的区域等）的相互作用而不同。 进一步，相移因不同波长的入射光而不同，并因此，可以呈现光谱相移。图1示意 性示出了"光谱相位"效应的原理。如图所示，具有不同波长λ^ρ λ 2的两个光束入射在 包括图案化结构的两个不同区域（图案化结构通常可以包括不同的图案化以及未图案化 区域）的相同的照明点上，并且分别以不同的相移A φ (A1)和Δ φ (λ2)从这些不同区域 中反射。然而，应理解的是，在将单个照明波长λ用于照明两个不同的区域时，相移Acp(X1) 和Δφ(λ2)不同，这是因为不同的区域引起不同的效应。这些相移携带了关于结构的性质的 重要信息。因此，一般而言，结构的两个（或多个）不同区域的照明引起入射光与结构之间 的两个（或多个）不同的相互作用，产生表示结构的性质的不同相移。 本专利技术提供了一种新型测量方法和系统，用于在图案化结构上的光学测量。本发 明的技术提供了一种新型方法，用于测量在入射光束与其反射之间的相对相位（即，相位 响应，例如，光谱相位）以及该能力的几个具体实现方式。这种新型方法是所谓的根据由结 构的不同区域的光响应对某种照明（可以是单个或多个波长）的干涉形成的干涉图案的检 测，并且分析检测的光，以确定相移，从而能够提取关于结构的数据的"自干涉"方法。 这种技术可以实现用于各种波长，并且可以生成每个波长的全光谱相位差，在此 处称为"光谱相位"，可以用作光学表征的极为有价值的信息（且对于OCD计量重要）。具 体而言，本技术具有抵抗系统振动的固有稳健性，避免其他干涉测量系统通常具有的测量 不准确性的主要原因。 应注意的是，在本文中使用的术语"图案化结构"实际上是指分层结构，其中，结构 的表面具有不同区域。术语"不同区域"分别是指图案化和未图案化（均质）区域、和/或 具有不同图案的区域、和/或具有以及没有某个（些）层/膜的区域。 还应注意的是，在以下描述中，术语"测量点"是指从在结构上的照明点上反射的 并且携带测量数据的检测光。测量点实际上是入射光与结构在照明点内以及由所检测的在 检测器上的照明点的反射形成的点（检测或成像点）内的相互作用的结果。因此，通过测 量点进行光学测量，该测量点被配置为使得检测点由照明点的光反射形成，该照明点至少 部分覆盖结构的至少不同类型的区域。 因此，根据本专利技术的一个广义方面，提供了一种用于在图案化结构上进行光学测 量的方法。所述方法包括：通过测量点在结构上进行大量光学测量，所述测量点被配置为提 供从至少部分覆盖所述结构的至少两个不同区域的照明点反射的光的检测；所述测量包括 检测从测量点内的所述至少两个不同区域的所述至少一部分反射的光的检测，所检测的光 包括从所述至少两个不同区域的所述至少部分反射的至少两个复合电场的干涉，因此，表 示所述结构的相位响应，携带关于所述结构的性质的信息。 照明包括垂直或倾斜入射模式或者它们二者。 优选地，为了改善相位数据的提取，利用相同的测量点配置（例如，相同大小的照 明点），但是覆盖的该结构的至少两个不同类型的区域不同，来进行多于一个的测量。这能 够进行差分相位测量。 根据本专利技术的另一个方面，提供了一种用于在图案化结构上进行测量的系统，所 述系统包括光学测量装置，其包括： 照明单元，其被配置和可操作用于将光聚焦在结构上的至少部分覆盖所述结构的 至少两个不同区域的照明点上，从而使光从所述至少两个不同区域中的反射；以及 光检测单元，其收集包括所述至少两个不同区域的所述至少部分的光反射的光， 因此，所收集的光包括由从所述至少两个不同区域反射的至少两个复合电场的干涉形成的 干涉图案，因此，表示所述结构的相位响应，携带关于所述结构的性质的信息。 如上所述，优选地，利用至少部分覆盖的所述结构的所述至少两个不同区域不同 来进行至少两个光学测量。顺次或者并行（使用检测单元中的位置敏感传感器）进行至少 部分覆盖的所述结构的所述至少两个不同区域不同的所述至少两个光学测量。 在一些实施方式中，利用两个不同波长的照明来进行测量。在一些实施方式中，利 用数个波长的照明来进行测量，因此，所检测的光表示所述结构的光谱相位响应。检测的光 可以为位置和波长相关信号的形式。 在一些实施方式中，照明点的大小与由所检测的光形成的点明显不同。 光学测量装置通常被配置为与控制单元进行数据通信。控制单元被配置和可操作 用于处理表示检测的光响应的数据，并且确定从所述至少两个不同区域反射的光的相对相 位，从而能够确定所述结构的性质。 控制单元可以使用表示影响所述检测的相位响应的混合系数的数据，用于确定所 述相对相位。可以作为已知的数据提供混合系数，或者可以在测量期间计算混合系数。 例如，在利用测量点的偏移位置的同时进行至少两个光学测量，从而可控制地修 改影响所述检测光响应的混合系数的值，并且在所述检测的相位响应中提高关于结构的信 息的量。可选地或附加地，利用至少一个测量条件的不同值来进行至少两个光学测量，从而 可控制地修改所述检测的相位响应，并且在所述检测的相位响应中提高关于结构的信息的 量。 在一些实施方式中，所述光学测量装置被配置和可操作用于在所述检测的光响应 中分尚TE与TM偏振分量。 根据本专利技术的另一个广义方面，提供了一种干涉测量方法，包括：进行一个或多个 光学测量，包括：使用照明光点照明结构，所述照明光点被配置为至少部分覆盖所述结构的 至少两个不同类型的区域；并且检测从所述结构反射并且包括所述至少两个不同区域的所 述至少部分的至少两个不同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在图案化结构上进行光学测量的，所述方法包括：在结构上利用测量点进行大量的光学测量，所述测量点被配置为提供从至少部分地覆盖所述结构的至少两个不同区域的照明点反射的光的检测；所述测量包括检测从所述测量点内的所述至少两个不同区域的所述至少部分反射的光，所检测的光包括从所述至少两个不同区域的所述至少部分反射的至少两个复合电场的干涉，并因此表示所述结构的相位响应，携带关于所述结构的性质的信息。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉拉德·巴拉克，德罗尔·沙菲尔，亚尼尔·海尼克，沙哈尔·戈夫，
申请(专利权)人：诺威量测设备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL