基于脉冲激光的椭偏量测装置及相关的光操作方法制造方法及图纸

本公开提供了一种基于脉冲激光的椭偏量测装置以及相关的光操作方法。该装置被配置为能够操作选择地在椭偏量测模式下工作，所述椭偏量测装置特别地包括：锁相放大模块，其被配置成接收来自于样品的第一检测信号，并且基于所述第一调制信号作为参考信号，以通过对所述第一检测信号的锁相放大，来产生经噪声处理的第一检测信号；以及控制和处理模块，其被配置成基于所述经噪声处理的第一检测信号，获得与所述样品的特性相关的信息。所述样品的特性相关的信息。所述样品的特性相关的信息。

【技术实现步骤摘要】
基于脉冲激光的椭偏量测装置及相关的光操作方法


[0001]本公开涉及光学量测及检测领域，并且更具体地涉及一种基于脉冲激光的椭偏量测装置及其相关的光操作方法。

技术介绍

[0002]在集成电路制造过程中，为提高芯片良率，需对各工艺环节进行监测，以便在制造完成前及时发现工艺问题并纠正。目前，无接触式的光学量测与检测技术被大规模用于各工艺环节的监测。这其中，椭偏量测系统被大量应用于半导体生产过程中的镀膜工艺监测，以测量薄膜的厚度，光学常数等性质。

技术实现思路

[0003]本公开的目的在于提供一种新颖的椭偏量测装置及其相关的光操作方法，其至少可以在脉冲激光的情况下实现椭偏测量。
[0004]根据本公开的第一方面，其提供一种基于脉冲激光的椭偏量测装置。该椭偏量测装置被配置为能够操作选择地在椭偏量测模式下工作，所述椭偏量测装置包括：脉冲产生模块，其适于在所述椭偏量测模式下产生具有第一预定光强的第一激光脉冲串；调制模块，其被配置成接收所述第一激光脉冲串，并且基于第一调制信号对所述第一激光脉冲串的周期性调制，以获得经调制的第一激光脉冲串，其中所述经调制的第一激光脉冲串的每个周期内至少包含两个激光脉冲；入射模块，其至少包括起偏器，并且被配置用于将至少经过起偏处理的所述经调制的第一激光脉冲串入射至样品；反射模块，其至少包括检偏器，并且被配置用于至少对从所述样品反射或衍射的光信号进行检偏处理，以获得经处理的光信号；第一检测器，其被布置在所述反射模块的下游，以便检测所述经处理的光信号并输出相应的第一检测信号；锁相放大模块，其被配置成接收所述第一检测信号，并且基于所述第一调制信号作为参考信号，以通过对所述第一检测信号的锁相放大，来产生经噪声处理的第一检测信号；以及控制和处理模块，其被配置成基于所述经噪声处理的第一检测信号，获得与所述样品的特性相关的信息。
[0005]容易理解，利用本公开的椭偏量测装置，其可以有利地在脉冲激光的情况下实现椭偏量测。而且，由于脉冲激光还可以用于脉冲清洗，这使得本公开的椭偏量测装置兼具椭偏量测模式和脉冲清洗模式成为可能。
[0006]在一些实施例中，该椭偏量测装置还被配置为能够操作选择地在脉冲清洗模式工作；其中所述脉冲产生模块适于在所述脉冲清洗模式下产生具有第二预定光强的第二激光脉冲串，其中所述第二激光脉冲串被布置成经由所述调制模块和所述入射模块而入射至所述样品，以用于对所述样品的表面的空气分子污染层的清洗。
[0007]在一些实施例中，所述脉冲产生模块包括脉冲激光器和光强控制器，其中所述光强控制器被布置成能够操作选择地对脉冲激光器所产生的激光脉冲串的光强进行控制，以产生所述第一预定光强的第一激光脉冲串或所述第二预定光强的第二激光脉冲串。
[0008]在一些实施例中，在所述脉冲清洗模式下，所述调制模块还被配置成基于第二调制信号对所述第二激光脉冲串进行调制，以获得经调制的第二激光脉冲串，所述经调制的第二激光脉冲串经由所述入射模块而入射至所述样品，以用于对所述样品的表面的空气分子污染层进行清洗。
[0009]在一些实施例中，所述第一调制信号是周期性的方波信号，所述第二调制信号是单个方波信号。
[0010]在一些实施例中，所述光强控制器由从以下各项中选择：一组安装在可切换结构上的中性滤光片组；一组安装在可连续变换位置的连续变化中性滤光片组；起偏器与λ/2波片的组合，其中所述起偏器与λ/2波片之一是可旋转的；和电光调制器与起偏器的组合。
[0011]在一些实施例中，所述调制模块由从以下各项中选择：电光调制器以及起偏器的组合；和斩波器。
[0012]在一些实施例中，所述调制频率小于脉冲激光重频的四分之一。
[0013]在一些实施例中，所述入射模块还包括分光器，以用于从入射到样品的光束中分出参考光；所述椭偏量测装置还包括第二检测器，所述第二检测器适于检测参考光，并输出第二检测信号。
[0014]在一些实施例中，所述锁相放大模块还配置成接收所述第二检测信号，并且基于所述第一调制信号作为参考信号，以实现对所述第二检测信号的噪声处理，并输出经噪声处理的第二检测信号。
[0015]在一些实施例中，所述控制和处理模块还被配置成：基于所述经噪声处理的第二检测信号，对所述经噪声处理的第一检测信号进行校正。
[0016]在一些实施例中，所述第一调制信号的频率大于所述第一探测器和所述第二探测器的信号采集频率。
[0017]在一些实施例中，所述入射模块和所述反射模块中的至少一者还包括相位补偿器，所述相位补偿器被布置用于对相应光束的偏振分量进行相位延迟。
[0018]在一些实施例中，其中所述起偏器、所述检偏器和所述相位补偿器中的至少一者是可操作旋转地。
[0019]在一些实施例中，所述控制和处理模块还被配置为对所述起偏器、所述检偏器和所述相位补偿器中的至少一者的旋转进行控制。
[0020]根据本公开的第二方面，提供了一种基于脉冲激光的光操作方法，该光操作方法包括在椭偏量测模式下的第一操作方法，所述第一操作方法包括：产生具有第一预定光强的第一激光脉冲串；基于第一调制信号对所述第一激光脉冲串进行周期性调制，来获得经调制的第一激光脉冲串，其中所述经调制的第一激光脉冲串的每个周期内至少包含两个激光脉冲；至少使用起偏器对经调制的第一激光脉冲串进行起偏处理，并将经过起偏处理的所述经调制的第一激光脉冲串入射至样品；至少使用检偏器对从所述样品反射或衍射的光信号进行检偏处理，以获得经处理的光信号；检测所述经处理的光信号并输出相应的第一检测信号；基于所述第一调制信号作为参考信号，通过对所述第一检测信号进行锁相放大，来产生经噪声处理的第一检测信号；以及基于所述经噪声处理的第一检测信号，获得与所述样品的特性相关的信息。
[0021]在一些实施例中，所述光操作方法还包括在脉冲清洗模式下的第二操作方法，其
中所述第二操作方法包括：产生具有第二预定光强的第二激光脉冲串；使用第二调制信号对所述第二激光脉冲串进行调制，以获得经调制的第二激光脉冲串；将所述经调制的所述第二激光脉冲串入射至样品，以对所述样品的表面的空气分子污染层进行清洗。
[0022]在一些实施例中，该光操作方法还包括：操作地选择所述椭偏量测模式和所述脉冲清洗模式中的一者。
[0023]在一些实施例中，所述操作地选择椭偏量测模式和脉冲清洗模式中的一者包括：调节光强控制器，以控制从脉冲激光器产生的激光脉冲串的光强。
[0024]在一些实施例中，该光操作方法还包括：对所述经过起偏处理的所述经调制的第一激光脉冲串进行分光，以产生参考光；对所述参考光进行检测，以输出第二检测信号；以及基于所述第一调制信号作为参考信号，通过对所述第二检测信号进行锁相放大，来产生经噪声处理的第二检测信号；以及基于所述经噪声处理的第二检测信号，实现对所述经噪声处理的第一检测信号进行校正。
[0025]在一些实施例中，所述至少使用起偏器对经调制的第一激光脉冲串进行起偏处理包括：使用第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于脉冲激光的椭偏量测装置，其特征在于，所述椭偏量测装置被配置为能够操作选择地在椭偏量测模式下工作，所述椭偏量测装置包括：脉冲产生模块（10），其适于在所述椭偏量测模式下产生具有第一预定光强的第一激光脉冲串；调制模块（20），其被配置成接收所述第一激光脉冲串，并且基于第一调制信号对所述第一激光脉冲串的周期性调制，以获得经调制的第一激光脉冲串；入射模块（30），其至少包括起偏器（105），并且被配置用于将至少经过起偏处理的所述经调制的第一激光脉冲串入射至样品；反射模块（40），其至少包括检偏器（111），并且被配置用于至少对从所述样品反射或衍射的光信号进行检偏处理，以获得经处理的光信号；第一检测器（50），其被布置在所述反射模块（40）的下游，以便检测所述经处理的光信号并输出相应的第一检测信号；锁相放大模块（60），其被配置成接收所述第一检测信号，并且基于所述第一调制信号作为参考信号，以通过对所述第一检测信号的锁相放大，来产生经噪声处理的第一检测信号；以及控制和处理模块（70），其被配置成基于所述经噪声处理的第一检测信号，获得与所述样品的特性相关的信息。2.根据权利要求1所述的椭偏量测装置，其特征在于，所述椭偏量测装置还被配置为能够操作选择地在脉冲清洗模式工作；其中所述脉冲产生模块（10）适于在所述脉冲清洗模式下产生具有第二预定光强的第二激光脉冲串，其中所述第二激光脉冲串被布置成经由所述调制模块（20）、所述入射模块（30）而入射至所述样品，以便对所述样品的表面的空气分子污染层进行清洗。3.根据权利要求2所述的椭偏量测装置，其特征在于，所述脉冲产生模块（10）包括脉冲激光器（101）和光强控制器（102），其中所述光强控制器（102）被布置成能够操作选择地对脉冲激光器（101）所产生的激光脉冲串的光强进行控制，以产生具有所述第一预定光强的所述第一激光脉冲串或具有所述第二预定光强的所述第二激光脉冲串。4.根据权利要求3所述的椭偏量测装置，其特征在于，在所述脉冲清洗模式下，所述调制模块（20）还被配置成基于第二调制信号对所述第二激光脉冲串进行调制，以获得经调制的第二激光脉冲串，所述经调制的第二激光脉冲串经由所述入射模块（30）而入射至所述样品，以便对所述样品的表面的空气分子污染层进行清洗。5.根据权利要求4所述的椭偏量测装置，其特征在于，所述第一调制信号是周期性的方波信号，所述第二调制信号是单个方波信号。6.根据权利要求4所述的椭偏量测装置，其特征在于，所述光强控制器（102）由从以下各项中选择：一组安装在可切换结构上的中性滤光片组；一组安装在可连续变换位置的连续变化中性滤光片组；起偏器与λ/2波片的组合，其中所述起偏器与所述λ/2波片之一是可旋转的；和
电光调制器与起偏器的组合。7.根据权利要求6所述的椭偏量测装置，其特征在于，所述调制模块（20）由从以下各项中选择：电光调制器以及起偏器的组合；和斩波器。8.根据权利要求7所述的椭偏量测装置，其中所述调制频率小于脉冲激光重频的四分之一。9.根据权利要求6所述的椭偏量测装置，其特征在于，所述入射模块（30）还包括分光器（106），以用于从入射到样品的光束中分出参考光；所述椭偏量测装置还包括第二检测器（114），所述第二检测器适于检测参考光，并输出第二检测信号。10.根据权利要求9所述的椭偏量测装置，其特征在于，所述锁相放大模块（60）还配置成接收所述第二检测信号，并且基于所述第一调制信号作为参考信号，以实现对所述第二检测信号的噪声处理，并输...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕彤欣，韩景珊，杨峰，
申请(专利权)人：睿励科学仪器上海有限公司，
类型：发明
国别省市：