椭偏仪制造技术

本发明专利技术适用于测量设备技术领域，提供了一种椭偏仪。椭偏仪包括发射模组和接收模组，发射模组用于提供照射至样品上的偏振光，接收模组用于接收并分析经样品反射形成的反射偏振光；发射模组包括沿发射光路依次设置的光源、偏振模块、第一反射元件、第二反射元件和第三反射元件；光源用于提供光线；偏振模块用于使光线偏振形成偏振光；偏振光依次经第一反射元件、第二反射元件和第三反射元件反射后能够聚焦于样品的表面，且第二反射元件能够沿发射光路在预设范围内往复移动，以与第三反射元件相互配合改变入射至样品表面上的偏振光的入射角度。本发明专利技术提供的椭偏仪，可以改变偏振光的入射角度。入射角度。入射角度。

【技术实现步骤摘要】
椭偏仪


[0001]本专利技术属于测量设备
，尤其涉及一种椭偏仪。

技术介绍

[0002]随着半导体制造技术的进步，相关产业对半导体设备的技术要求也在不断 提高。一片半导体晶圆的制造需要经过庞大数量的工艺流程来形成多层薄膜和 形貌。而许多薄膜的厚度和关键尺寸是通过椭偏仪进行量测的。现有的椭偏仪 是通过测量照射在样品上光的偏振变化来获取样品参数信息的，即通过测量s 光和p光的反射率ψ和相位变化Δ来获取样品参数信息。在光谱椭偏测量学中， (ψ，Δ)的谱分布是通过改变入射光的波长测量得到的，多角度和宽波长测量 可以提升测量精度。但常见的椭偏仪一般工作在固定的光入射角度，或者使用 角度仪来调整发射臂和接收臂的角度。如果要改变入射光的角度就需要拆开设 备的核心系统，所以没有办法做到实时改变角度。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种椭偏仪，旨在解决现有技术中通过椭偏仪进行 样品检测时，照射至样品上的入射光的入射角不易改变的技术问题。
[0004]本专利技术是这样实现的，一种椭偏仪，包括发射模组和接收模组，所述发射 模组用于提供照射至样品上的偏振光，所述接收模组用于接收并分析经所述样 品反射形成的反射偏振光；
[0005]所述发射模组包括沿发射光路依次设置的光源、偏振模块、第一反射元件、 第二反射元件和第三反射元件；所述光源用于提供光线；所述偏振模块用于使 所述光线偏振形成偏振光；
[0006]所述偏振光依次经所述第一反射元件、所述第二反射元件和所述第三反射 元件反射后能够聚焦于所述样品的表面，且所述第二反射元件能够沿所述发射 光路在预设范围内往复移动，以与所述第三反射元件相互配合改变入射至所述 样品表面上的所述偏振光的入射角度。
[0007]在一个可选的实施例中，所述接收模组包括沿接收光路依次设置的第四反 射元件、所述第二反射元件、第五反射元件、偏振分析模块和光谱测量模块；
[0008]经所述样品反射形成的反射偏振光能够依次经所述第四反射元件、所述所 述第二反射元件、所述第五反射元件、所述偏振分析模块进入所述光谱测量模 块内，再经所述光谱测量模块分析得出相应检测数据。
[0009]在一个可选的实施例中，所述第二反射元件为负曲率反射镜，所述第三反 射元件和所述第四反射元件分别为正曲率反射镜。
[0010]在一个可选的实施例中，所述第二反射元件是椭圆曲线加偶次非球面修正；
[0011]和/或，所述第三反射元件是椭圆曲线加偶次非球面修正；
[0012]和/或，所述第四反射元件是椭圆曲线加偶次非球面修正。
[0013]在一个可选的实施例中，所述第三反射元件和所述第四反射元件的结构相 同且对称设置，所述第二反射元件为轴对称结构，且所述第二反射元件的对称 轴位于所述第三反射元件和所述第四反射元件的对称轴上。
[0014]在一个可选的实施例中，所述偏振模块包括第一起偏器和第一相位延迟器， 所述第一起偏器由至少一个双折射晶体或者至少一个声光/电光调制系统组成， 所述第一相位延迟器由至少一个双折射晶体或者至少一个声光/电光调制系统 组成；
[0015]和/或，所述偏振分析模块包括第二起偏器和第二相位延迟器，所述第二起 偏器由至少一个双折射晶体或者至少一个声光/电光调制系统组成，所述第二相 位延迟器由至少一个双折射晶体或者至少一个声光/电光调制系统组成。
[0016]在一个可选的实施例中，所述光谱测量模块包括沿接收光路依次设置的入 射狭缝、准直反射镜、闪耀光栅、会聚反射镜和探测器；所述入射狭缝用于导 入经所述偏振分析模块处理后的所述反射偏振光；所述准直反射镜用于接收经 所述入射狭缝导入的所述反射偏振光，并将其准直输出至所述闪耀光栅；所述 闪耀光栅用于对准直后的所述反射偏振光进行衍射；所述会聚反射镜用于将所 述闪耀光栅输出的衍射光会聚至所述探测器；所述探测器用于接收并处理经所 述会聚反射镜会聚的衍射光，并将结果传输至外接信息处理装置。
[0017]在一个可选的实施例中，所述入射狭缝的宽度满足以下条件：
[0018][0019]其中，w
s
是入射狭缝的宽度，w
i
是狭缝的像，w
o
是像展宽，f
mirror1
是准直 反射镜的焦距，f
mirror2
是会聚反射镜的焦距；
[0020]所述闪耀光栅的有效波长满足以下条件：
[0021][0022]其中，l是探测器的长度，d是闪耀光栅的光栅常数，β是闪耀光栅的衍射 角，m是衍射级次。
[0023]在一个可选的实施例中，所述入射狭缝的宽度为35μm，所述闪耀光栅的有 效波长为250nm，所述光线的波长为170nm～1100nm。
[0024]在一个可选的实施例中，所述光源为宽谱光源，用于发出由深紫外到近红 外波段的光线。
[0025]本专利技术相对于现有技术的技术效果是：本专利技术实施例提供的椭偏仪中，发 射模组采用反射光学元件来聚焦入射光，并将第二反射元件设置为能够沿发射 光路在预设范围内往复移动的活动元件，如此测量样品时可以通过移动第二反 射元件的位置，实现偏振光入射角度以及反射偏振光反射角度的改变，且本实 施例中的第二反射元件仅沿发射光路做直线运动便实现上述功能，通过现有的 机械手段很容易实现，且可以实时调节。如此在对样品进行测量时，借助本实 施例提供的椭偏仪可以对样品进行多角度测量，进而可以有效提高检测精度和 灵敏度。综上所述，本专利技术实施例提供的椭偏仪是一个非接触、非侵入、高灵 敏度、高精度的薄膜测量装置。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附 图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造 性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1是本专利技术一实施例提供的椭偏仪的结构示意图；
[0028]图2是本专利技术实施例所采用的光谱测量模块的结构示意图。
[0029]附图标记说明：
[0030]100、发射模组；110、光源；120、偏振模块；130、第一反射元件；140、 第二反射元件；150、第三反射元件；200、接收模组；210、第四反射元件；220、 第五反射元件；230、偏振分析模块；240、光谱测量模块；241、入射狭缝；242、 准直反射镜；243、闪耀光栅；244、会聚反射镜；245、探测器；300、控制单 元；400、信号处理装置；500、样品。
具体实施方式
[0031]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自 始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。 下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理 解为对本专利技术的限制。
[0032]在本专利技术的描述中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种椭偏仪，其特征在于，包括发射模组和接收模组，所述发射模组用于提供照射至样品上的偏振光，所述接收模组用于接收并分析经所述样品反射形成的反射偏振光；所述发射模组包括沿发射光路依次设置的光源、偏振模块、第一反射元件、第二反射元件和第三反射元件；所述光源用于提供光线；所述偏振模块用于使所述光线偏振形成偏振光；所述偏振光依次经所述第一反射元件、所述第二反射元件和所述第三反射元件反射后能够聚焦于所述样品的表面，且所述第二反射元件能够沿所述发射光路在预设范围内往复移动，以与所述第三反射元件相互配合改变入射至所述样品表面上的所述偏振光的入射角度。2.如权利要求1所述的椭偏仪，其特征在于，所述接收模组包括沿接收光路依次设置的第四反射元件、所述第二反射元件、第五反射元件、偏振分析模块和光谱测量模块；经所述样品反射形成的反射偏振光能够依次经所述第四反射元件、所述所述第二反射元件、所述第五反射元件、所述偏振分析模块进入所述光谱测量模块内，再经所述光谱测量模块分析得出相应检测数据。3.如权利要求2所述的椭偏仪，其特征在于，所述第二反射元件为负曲率反射镜，所述第三反射元件和所述第四反射元件分别为正曲率反射镜。4.如权利要求3所述的椭偏仪，其特征在于，所述第二反射元件是椭圆曲线加偶次非球面修正；和/或，所述第三反射元件是椭圆曲线加偶次非球面修正；和/或，所述第四反射元件是椭圆曲线加偶次非球面修正。5.如权利要求4所述的椭偏仪，其特征在于，所述第三反射元件和所述第四反射元件的结构相同且对称设置，所述第二反射元件为轴对称结构，且所述第二反射元件的对称轴位于所述第三反射元件和所述第四反射元件的对称轴上。6.如权利要求2
‑
5任一项所述的椭偏仪，其特征在于，所述偏振模块包括第一起偏器和第一相位延迟器，所述第一起偏器由至少一个双折射晶体或者至少一个声光/电光调制...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宸睿，张丽娟，袁方琼，张宇帆，洪峰，张雪娜，金灿强，曾鸿，
申请(专利权)人：深圳市埃芯半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：