微分数值孔径方法及装置制造方法及图纸

一种利用由可变照射（３０）或观测数值孔径（４０）或二者产生的入射角的测量结果，用于样品微分数值孔径分析的方法和装置。本发明专利技术提供了一种计量学的应用，特别是包括散射仪、椭圆仪及类似的分析方法，包括双向反射或透射分布函数的测量。本发明专利技术提供的装置和方法能利用最少的活动件，通过可变数值孔径或者孔径（３０、４０）在变化的投射或散射角度范围对样品的临界尺寸进行分析。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计量学，具体地说涉及一种散射仪、椭圆仪以及利用入射角测量的相似分析方法，更具体地说，涉及一种利用微分改变照射和观测数值孔径并在此基础上实现测定的装置和方法。各种散射仪和相关的装置和测量方法已经用于表征微电子和光电半导体材料、计算机硬盘、光盘、精细研磨的光学部件以及其它具有横向尺寸在几十微米到十分之一微米范围内的其它材料的微观结构。例如，由阿森特光学技术公司(ACCENT OPTICAL TECHNOLOGIES INC)制造和销售、部分已经在美国专利No.5,703,692公开的CDS200散射仪是一个完全自动无损临界尺寸(critical dimension CD)测量和截面形状分析系统。此装置通过扫描横向穿过高数值孔径透镜系统的进入瞳孔的激光束，测量作为样品入射角和偏振的函数的样品的镜面反射。此装置也能在重复解析小于1nm的临界尺寸的同时确定截面形状并进行层厚度的估算。此装置也能监测作为照射光束的入射角函数的单衍射级序的强度。0th或镜面级序以及样品的更高衍射级序的强度变化都可以按这种方式监测，这也提供了用于确定照射的样品目标性质的信息。因为用于制造样品目标的过程确定了样品目标的性质，所以作为过程的间接监测的信息也是有用的。这种方法在半导体加工的文献中已经进行了说明。同时，这些文献中也讲述了包括那些在美国专利NO.4,710,642、5,164,790、5,241,369、5,703,692、5,867,276、5,889,593、5,912,741和6,100,985中说明的用于散射仪分析的许多方法和装置。散射仪及相关的装置也可以使用许多不同的操作方法。在一种方法中，使用已知的单波长光源，而且入射角θ在整个确定的连续范围内变化。在另外一种方法中，使用多个激光束光源，每一个都任选不同的入射角θ。在还一种方法中，使用具有从任选保持恒定的一定范围的光波和入射角θ的照射的入射光作为入射广谱光线源。已知可变相位的光线分量，利用用于检测最终衍射相位的检测器等光学设备和过滤器产生一系列的入射相位。也可能使用可变偏振状态的光线分量，利用光学设备和过滤器改变光线偏振从S分量到P分量。也可以在范围φ内调节入射角，以便光线或其它发射源绕目标区域旋转，或另外的目标相对于光线或其它发射源旋转。利用这些不同装置中的任何装置及其组合或交换，都可能并且公知可以获得样品目标的衍射特征信号。除了散射仪装置外，还有其它的装置和方法能利用反射掉或透射过目标样品的光源在0th级序或更高衍射级序时确定衍射特征信号，如通过检测仪捕捉光线的衍射光栅。这些其它的装置和方法除了散射仪外，还包括椭圆仪和反射仪。在现有技术中利用不同的技术和装置确定CD的许多方法已经公开。如Piwonka-Corle等的美国专利NO.5,910,842公开了在入射角范围内使用反射光学设备用于分光镜椭圆对称的方法和系统。其公开了其中具有孔径的调节器位置板，以便在选择的窄范围内观测入射角。然而，此专利没有公开微分开口孔径以结合成更宽范围的入射角。美国专利Aspnes和Opsal的NO.5,877,859及相关的美国专利Fanton和Opsal的NO.5,596,411专利公开了椭圆仪和椭圆对称的方法。在相应的实施方式中公开了孔径的使用，但只是控制最后成像在检测器组上样品区域的尺寸。在相关的方法中，也采用角积分椭圆仪，但只是在波长的较大范围内角度的固定范围。美国专利Spanler等的NO.5,166,752专利公开了一种椭圆仪和椭圆对称的方法。其提供了可变的小孔，但没有公开在测量周期中改变孔径，其还涉及了独立地同时检测多个不同光线入射角的方法。用于CD测量使用的一种方法是通过所谓的BRDF(双向反射系数能分布函数(Bi-direction Reflectance Distribution Function)来测量。在这种方法中，BRDF是少量波长λ的光束以及由Stokes向量S0表示的以方位角Φ0和天顶角θ0入射在散射面上的偏振状态散射进入由Stokes向量S表示的中心在方位角Φ和天顶角θ的偏振状态的微分立体角δΩ。对大多数表面的BRDF是入射角和入射光子的Stokes向量、散射方向及表面性质的复杂函数。与之相比，理想的镜面具有最简单的BRDF当散射的方位角等于入射方位角而且散射的方位角与入射的方位角相对时，所有其它的散射角都为零，而散射的偏振状态等于入射的偏振状态。许多表面都具有描述为BRDF的减少独立测量需求数量的对称性质。例如，由绝缘材料构成的无限横向尺寸的微分光栅不与光栅槽正交的入射光的偏振状态旋转或混合。在此正交方位入射偏振状态上BRDF的独立性可以简单地由表示S和P入射偏振状态的两个独立的BRDF进行说明。在这些条件下，BRDF在180度的光栅方位旋转下对称。工业上的散射仪通常采用这些对称的优点以便简化BRDF模式和测量装置。BRDF广泛应用于对表面散射的条件的定义，而且经常地应用到散射光线更广地进入许多方向的光学粗糙表面。与之相对，大多数普通的光学粗糙表面并不在很宽范围散射；它们具有光学平滑性并具有简单如镜子一般的BRDF。这样的表面通常由反射系数、衍射效率或偏振旋转来描述，而不是通过表述它们完整的BRDF。当然，这些表面性质是大多数普通BRDF的特例。不透明的光学表面可以由其BRDF很好地表述。然而，半透明光学表面的描述就需要另外的双向透射分布函数(Bi-DirectionalTransmission Distribution Function-BTDF)来表述，其限定为与BRDF类似的透射测量。在大多数一般条件下，BRDF和BTDF为表述表面散射的双向散射分布函数(Bi-Directional Scattering DistributionFunction-BSDF)的子集。在半导体工业中，构成的集成处理和制造装置合并了各种分文件器或曝光部件、显影部件、烘干部件、计量部件及其类似的部件。因此，任何通常尺寸的标准硅晶片都可以引入到集成处理和制造装置中，而所有的装配和计量步骤都在装置内进行，通常是在计算机控制下，采用精加工晶片并在其上刻蚀需要的结构，然后退出装置。这种方法优选需要集成测量，例如CD的测量。因此，理想的是这些部件微型化到可能的程度并占用最小可能的轨迹，并具有最少的移动零件。在相关的实施方式中，该装置包括产生光束的光源；用于在数值孔径范围内改变数值孔径的同时获得用于确定参数的数据，从而改变投射到样品上照射线的角度范围的可变照射数值孔径部件；在固定的角度范围内接收样品散射线的观测孔径部件；以及第一检测系统，其定位成接收和表征通过观测孔径部件接收的光线。在另一相关的实施方式中，该装置包括产生光束的光源；确定照射线投射到样品上时的角度范围的照射孔径部件；用于在增量的数值孔径范围内改变数值孔径的同时获得用于确定参数的数据，从而改变接收的来自样品散射线的角度范围的可变观测数值孔径部件；以及第一检测系统，其定位成接收和表征通过可变观测数值孔径部件接收的光线。本专利技术还提供了一种用于测定样品参数的方法，方法包括步骤产生光束；在样品上聚焦光束；至少改变光线入射到到样品的入射角范围和通过至少一个可变量值孔径检测到的样品散射角的范围组成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定样品参数的装置，包括： 产生光束的光源； 可变照射数值孔径部件，其在数值孔径范围内变化的同时获得用于确定参数的数据，改变数值孔径从而改变投射到样品上照射线的角度范围； 可变观测数值孔径部件，其在数值孔径范围内变化的同时获得用于确定参数的数据，改变数值孔径从而改变接收来自样品的散射线的角度范围；以及 第一检测系统，其定位成接收和表征通过可变观测数值孔径部件接收的光线。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：约翰V桑杜斯基，
申请(专利权)人：安格盛光电科技公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]