一种测量系统技术方案

本发明专利技术涉及一种测量系统，其具有第一测量模式和第二测量模式，其中第一切换点和第二切换点之间的入射光路和收集光路为两种测量模式通用的共用光路，实现了采用一个偏振系统实现两种模式的光学测量，且两种模式测量过程中，样品都是放置在同一样品台上，即实现了共点测量，大大简化了测量的流程，节省了测量时间，解决了现有技术中，高精度兼需要高准度椭圆偏振测量时，需要两套测量装置且需要在在不同工位上完成测量，成本高昂，费时费力的技术问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种测量系统


[0001]本专利技术涉及光学测量
，具体涉及一种测量系统。

技术介绍

[0002]半导体集成电路生产过程中，测量手段有常规扫描电子显微镜(SEM)、扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM)和透射电子显微镜(TEM)等，均满足亚纳米级厚度尺寸的测量要求。可是其测量速度慢、维护成本高、环境要求高、难以实现在线测量，对待测样品具有一定的破坏性和选择性，更无法用于表征材料的光学特性。与之相比，光谱椭偏仪使用偏振光束作为探头，测量被测样品对反射光束偏振状态的影响，从而获得样品的一些光学特性和表面结构性质的信息。可以实现亚纳米量级的膜厚测量，还具有测量速度快、无损伤、低成本和易于集成等优点。
[0003]目前椭圆偏振测量中两种技术：
[0004](1)单波长椭偏测量：采用激光作为光源，激光拥有准确的波长，可以实现简单薄膜堆叠结构的量测参数的高准度的测量；
[0005](1)光谱椭偏测量：采用连续光谱光源，可以实现复杂微纳结构的高精度的测量；
[0006]现有技术中，当半导体量测设备中需要高准度和高精度测量时，需要配备单波长椭偏和光谱椭圆偏振两套测头，成本昂贵，且占据测量空间；另外现有技术中两套测头同时测量时需要在不同工位完成，测量耗时。

技术实现思路

[0007]基于上述表述，本专利技术提供了一种测量系统，以解决现有技术中，高精度兼需要高准度椭圆偏振测量时，需要两套测量装置且需要在在不同工位上完成测量的技术问题。
[0008]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0009]一种测量系统，其特征在于，所述测量系统具有第一测量模式和第二测量模式，具体包括样品台、第一测量组件、第二测量组件和切换组件；
[0010]所述样品台用于放置待测量的样品，所述样品台法线两侧分别设置第一切换点和第二切换点，所述第一切换点和所述样品台之间形成入射光路，所述样品台和所述第二切换点之间形成收集光路；
[0011]所述第一测量组件包括分别设置于样品台法线两侧的第一光源和第一探测器，所述第一光源用于发射第一光束，所述第一探测器获取所述第一光束经所述样品后产生的信号光，所述第一光源和第一切换点之间形成第一发射光路，所述第二切换点和所述第一探测器之间形成第一接收光路；
[0012]所述第二测量组件包括分别设置于样品台法线两侧的第二光源和第二探测器，所述第二光源用于发射第二光束，所述第二探测器获取所述第二光束经所述样品后产生的信号光，所述第二光源与所述第一切换点之间形成第二发射光路，所述第二切换点和所述第二探测器之间形成第二接收光路；
[0013]所述切换组件包括分别设置于样品台法线两侧的入射光切换元件和信号光切换元件，用于选择所述第一测量组件或所述第二测量组件工作，以分别实现所述第一测量模式、所述第二测量模式，所述入射光切换元件和所述信号光切换元件分别与所述第一切换点和所述第二切换点对应设置。
[0014]与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下有益技术效果：
[0015]本申请提供的测量系统，具有第一测量模式和第二测量模式，其中第一切换点和第二切换点之间的入射光路和收集光路为两种测量模式通用，实现了采用同一套测量系统实现两种模式的光学测量，且两种模式测量过程中，样品都是放置在同一样品台上，实现了共点测量，大大简化了测量的流程，节省了测量时间。
[0016]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0017]进一步的，所述第一发射光路与所述入射光路共线，所述第二发射光路和所述第一发射光路形成一定夹角；所述第一接收光路和所述收集光路共线，所述第二接收光路与所述第一接收光路形成同一夹角。
[0018]进一步的，所述第一光束与所述第二光束具有不同的光学性质，所述光学性质包括光强、波段、偏振方向、功率等其中至少一种。
[0019]在一些技术方案中，所述切换组件还包括运动机构；
[0020]所述入射光切换元件包括第一反射镜，所述信号光切换元件包括第二反射镜，所述第二发射光路与所述入射光路相对所述第一反射镜的法线对称，所述收集光路与所述第二接收光路相对所述第二反射镜的法线对称；
[0021]所述运动机构用于带动并控制所述第一反射镜和第二反射镜的位置。
[0022]进一步的，当所述运动机构带动所述第一反射镜偏离所述第一切换点、带动所述第二反射镜偏离所述第二切换点时，所述第一光束经所述第一发射光路和所述入射光路至所述样品产生第一信号光，所述第一信号光通过所述收集光路和所述第一接收光路至所述第一探测器，实现所述第一测量模式；
[0023]当所述运动机构带动所述入射光切换元件位于所述第一切换点、带动所述第二反射镜位于所述第二切换点时，所述第二光束经所述第二发射光路至所述第一反射镜反射后，经所述入射光路至所述样品产生第二信号光，所述第二信号光通过所述收集光路至所述第二反射镜反射后，经所述第二接收光路至所述第二探测器，实现所述第二测量模式。
[0024]在另一些技术方案中，所述切换组件还包括四个快门；
[0025]所述入射光切换元件为第一分光镜，所述信号光切换元件为第二分光镜，所述第二发射光路与所述入射光路相对所述第一分光镜的法线对称，所述收集光路与所述第二接收光路相对所述第二分光镜的法线对称；
[0026]所述四个快门包括位于第一发射光路的第一发射快门、位于第二发射光路的第二发射快门、位于第一接收光路的第一接收快门和位于第二接收光路的第二接收快门，所述第一发射快门用于控制开关所述第一发射光路，所述第二发射快门用于控制开关所述第二发射光路，所述第一接收快门用于控制开关所述第一接收光路，所述第二接收快门用于控制开关所述第二接收光路。
[0027]进一步的，当所述第一发射快门和所述第一接收快门打开，所述第二发射快门和所述第二接收快门关闭时，所述第一光束经所述第一发射光路并穿透所述第一分光镜，再
经所述入射光路至所述样品产生第一信号光，所述第一信号光经过所述样品后通过所述收集光路并穿透所述第二分光镜，再经所述第一接收光路至所述第一探测器，实现所述第一测量模式。
[0028]当所述第二发射快门和所述第二接收快门打开，所述第一发射快门和所述第一接收快门关闭时，所述第二光束通过所述第二发射光路并经所述第一分光镜反射后，再经所述入射光路至所述样品产生第二信号光，所述第二信号光通过所述收集光路并经所述第二分光镜反射后，再经所述第二接收光路至所述第二探测器，实现所述第二测量模式。
[0029]进一步的，所述第一光源为连续谱光源，所述第一探测器为光谱仪；所述第二光源为激光光源，所述第二探测器为光探测器。
[0030]进一步的，所述入射光路和所述收集光路中均设置偏振器件。
[0031]进一步的，所述第二切换点和所述光探测器之间设置有窄带滤波片。
附图说明
[0032]图1为本专利技术实施例一提供的一种测量系统的测量光路示意图；
[0033本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测量系统，其特征在于，所述测量系统具有第一测量模式和第二测量模式，具体包括样品台、第一测量组件、第二测量组件和切换组件；所述样品台用于放置待测量的样品，所述样品台法线两侧分别设置第一切换点和第二切换点，所述第一切换点和所述样品台之间形成入射光路，所述样品台和所述第二切换点之间形成收集光路；所述第一测量组件包括分别设置于样品台法线两侧的第一光源和第一探测器，所述第一光源用于发射第一光束，所述第一探测器获取所述第一光束经所述样品后产生的信号光，所述第一光源和第一切换点之间形成第一发射光路，所述第二切换点和所述第一探测器之间形成第一接收光路；所述第二测量组件包括分别设置于样品台法线两侧的第二光源和第二探测器，所述第二光源用于发射第二光束，所述第二探测器获取所述第二光束经所述样品后产生的信号光，所述第二光源与所述第一切换点之间形成第二发射光路，所述第二切换点和所述第二探测器之间形成第二接收光路；所述切换组件包括分别设置于样品台法线两侧的入射光切换元件和信号光切换元件，用于选择所述第一测量组件或所述第二测量组件工作，以分别实现所述第一测量模式、所述第二测量模式，所述入射光切换元件和所述信号光切换元件分别与所述第一切换点和所述第二切换点对应设置。2.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述第一发射光路与所述入射光路共线，所述第二发射光路和所述第一发射光路形成一定夹角；所述第一接收光路和所述收集光路共线，所述第二接收光路与所述第一接收光路形成同一夹角。3.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述第一光束与所述第二光束具有不同的光学性质，所述光学性质包括光强、波段、偏振方向、功率等其中至少一种。4.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述切换组件还包括运动机构；所述入射光切换元件包括第一反射镜，所述信号光切换元件包括第二反射镜，所述第二发射光路与所述入射光路相对所述第一反射镜的法线对称，所述收集光路与所述第二接收光路相对所述第二反射镜的法线对称；所述运动机构用于带动并控制所述第一反射镜和所述第二反射镜的位置。5.根据权利要求4所述的测量系统，其特征在于，当所述运动机构带动所述第一反射镜偏离所述第一切换点、带动所述第二反射镜偏离所述第二切换点时，所述第一光束经所述第一发射光路和所述入射光路至所述样品产生第一信号光，所述第一信号光通过所述收集光路...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘亮，
申请(专利权)人：上海精测半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：