一种非理想椭偏系统的校准方法技术方案

本发明专利技术提供一种非理想椭偏系统的校准方法，包括：获取标准样件在测量系统的实测光强信息并进行归一化，得到标准样件的实测归一化光强信息；根据标准样件的实测归一化光强信息和理论归一化光强信息，拟合迭代出测量系统的系统参数；获取待测样件的实测光强信息并进行归一化，得到待测样件的实测归一化光强信息；根据拟合迭代出的所述测量系统的系统参数，基于待测样件的实测归一化光强信息和理论归一化光强信息，拟合迭代出待测样件参数。本发明专利技术在求解系统参数时，在系统参数中新增三角函数的拟合参数，当波片存在倾斜时，依旧可以进行高精度逐波长校准。高精度逐波长校准。高精度逐波长校准。

【技术实现步骤摘要】
一种非理想椭偏系统的校准方法


[0001]本专利技术涉及光谱测量领域，更具体地，涉及一种非理想椭偏系统的校准方法。

技术介绍

[0002]在半导体行业中，对光学关键尺度(OCD)的测量以及精细结构膜厚的测量，直接关系到生产样品的精度以及良率。椭偏仪因其非接触、无破坏、快速、高精度等优点，被广泛应用于半导体工艺监测。
[0003]椭偏仪的基本配置可参见图1，主要包括光源1，起偏片2，第一旋转电机3，起偏复合波片4，待测样品5，检偏复合波片6，第二旋转电机7，检偏复合波片8以及光谱仪9。
[0004]椭偏仪的系统校准与测量的基本原理过程为：
[0005]1、自然光通过偏振片以及(旋转)波片后得到偏振光；
[0006]2、偏振光经过标准样品材料的反射或者透射得到的新的偏振光；
[0007]3、新的偏振光经过检偏臂的(旋转)波片、检偏片后得到变化的光强信息；
[0008]4、对测量光强变化信息进行处理，得到系统参数；
[0009]5、测量待测样件的光强信息；
[0010]6、利用系统参数与待测样件的光强信息拟合迭代得到样件的穆勒矩阵。
[0011]其中，4中得到的系统参数包括检偏复合波片的相位延迟量、检偏复合波片的方位角、起偏复合波片的相位延迟量、起偏复合波片的方位角、检偏片的方位角以及起偏片的方位角等，整个光学系统校准通过逐波长校准的方式，但实际工艺安装过程或者生产过程中存在波片倾斜问题，导致校准精确降低。

技术实现思路

[0012]本专利技术针对现有技术中存在的技术问题，提供一种非理想椭偏系统的校准方法，包括：
[0013]获取标准样件在测量系统的实测光强信息并进行归一化，得到标准样件的实测归一化光强信息；
[0014]根据标准样件的实测归一化光强信息和理论归一化光强信息，拟合迭代出测量系统的系统参数，所述系统参数包括检偏复合波片的相位延迟量、检偏复合波片的方位角、起偏复合波片的相位延迟量、起偏复合波片的方位角、检偏片的方位角以及起偏片的方位角，和新增的检偏复合波片的相位延迟量的三角函数相位以及振幅、检偏复合波片的方位角的三角函数相位以及振幅、起偏复合波片的相位延迟量的三角函数相位以及振幅、起偏复合波片的方位角的三角函数相位以及振幅、检偏片的方位角的三角函数相位以及振幅以及起偏片的方位角的三角函数相位以及振幅；
[0015]获取待测样件的实测光强信息并进行归一化，得到待测样件的实测归一化光强信息；
[0016]根据拟合迭代出的所述测量系统的系统参数，基于待测样件的实测归一化光强信
息和理论归一化光强信息，拟合迭代出待测样件参数。
[0017]本专利技术提供的一种非理想椭偏系统的校准方法，在求解系统参数时，在系统参数中新增三角函数的拟合参数，当波片存在倾斜时，依旧可以进行高精度逐波长校准。
附图说明
[0018]图1为光学测量系统的结构示意图；
[0019]图2为等效旋光角的波动趋势示意图；
[0020]图3为等效相位延迟量的波动趋势示意图；
[0021]图4为等效快轴方位角的波动趋势示意图；
[0022]图5为本专利技术提供的一种非理想椭偏系统的校准方法流程图。
[0023]附图中，各标号所代表的部件名称如下：
[0024]1、光源，2、起偏片，3、第一旋转电机，4、起偏复合波片，5待测样品，6、检偏复合波片，7、第二旋转电机，8、检偏片，9、光谱仪。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。另外，本专利技术提供的各个实施例或单个实施例中的技术特征可以相互任意结合，以形成可行的技术方案，这种结合不受步骤先后次序和/或结构组成模式的约束，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。
[0026]基于图1中的光学测量系统，其具体原理为：
[0027]当任意入射角和方位角下的单波片相位延迟量可以由以下式子计算得到：
[0028][0029]其中，θ
tile
是入射角，β是快轴方位角，d为单波片厚度，n
e
和n
o
是材料的e光折射率和o光折射率，λ是波长。
[0030]复合波片模型有以下式子：
[0031][0032]其中，λ
i
为复合波片模型的第i个波片的中心波长，为复合波片模型中的第i+1个波片与第一个波片的光轴夹角，M
wp
为复合波片的等效穆勒矩阵，δ1为等效相位延迟量，ρ1为等效旋光角，θ1为等效快轴方位角。
[0033]通过式子(2)选定中心波长、光轴夹角、入射角以及波长，改变快轴方位角，得到等效相位延迟量、等效旋光角以及等效快轴方位角的波动趋势，分别参见图2、图3和图4，变化趋势近似为三角函数，因此本专利技术可以通过添加三角函数的方式进行倾斜测量系统的校
准。
[0034]图5为本专利技术提供的一种非理想椭偏系统的校准方法流程图，如图5所示，该方法包括：
[0035]S1，获取标准样件在测量系统的实测光强信息并进行归一化，得到标准样件的实测归一化光强信息。
[0036]作为实施例，所述获取标准样件在测量系统的实测光强信息并进行归一化，得到标准样件的实测归一化光强信息，包括：获取标准样件设定时间段内多个不同时刻t1、t2、t3、...、t
n
在测量系统中的实测光强信息，得到标准样件在设定时间段内的实测光强信息序列；对标准样件在设定时间段内的实测光强信息序列进行归一化，得到标准样件的实测归一化光强信息。
[0037]可理解的是，利用光谱仪等测量系统，获得标准样品的光强变化信息。具体的，基于光谱仪等测量系统，测量一段时间内多个不同时刻的标准样件的实测光强信息，形成标准样件的实测光强信息序列，然后对标准样件的实测光强信息序列进行归一化，得到标准样件的实测归一化光强信息。
[0038]S2，根据标准样件的实测归一化光强信息和理论归一化光强信息，拟合迭代出测量系统的系统参数。
[0039]可理解的是，本步骤利用S1中获取的标准样件的实测归一化光强信息和理论归一化光强信息，拟合迭代出测量系统的系统参数，其中，此处的系统参数不仅包括检偏复合波片的相位延迟量、检偏复合波片的方位角、起偏复合波片的相位延迟量、起偏复合波片的方位角、检偏片的方位角、起偏片的方位角，还增加了三角函数形式的检偏复合波片的相位延迟量的三角函数相位以及振幅、检偏复合波片的方位角的三角函数相位以及振幅、起偏复合波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非理想椭偏系统的校准方法，其特征在于，包括：获取标准样件在测量系统的实测光强信息并进行归一化，得到标准样件的实测归一化光强信息；根据标准样件的实测归一化光强信息和理论归一化光强信息，拟合迭代出测量系统的系统参数，所述系统参数包括检偏复合波片的相位延迟量、检偏复合波片的方位角、起偏复合波片的相位延迟量、起偏复合波片的方位角、检偏片的方位角以及起偏片的方位角，和新增的检偏复合波片的相位延迟量的三角函数相位以及振幅、检偏复合波片的方位角的三角函数相位以及振幅、起偏复合波片的相位延迟量的三角函数相位以及振幅、起偏复合波片的方位角的三角函数相位以及振幅、检偏片的方位角的三角函数相位以及振幅以及起偏片的方位角的三角函数相位以及振幅；获取待测样件的实测光强信息并进行归一化，得到待测样件的实测归一化光强信息；根据拟合迭代出的所述测量系统的系统参数，基于待测样件的实测归一化光强信息和理论归一化光强信息，拟合迭代出待测样件参数。2.根据权利要求1所述的非理想椭偏系统的校准方法，其特征在于，所述获取标准样件在测量系统的实测光强信息并进行归一化，得到标准样件的实测归一化光强信息，包括：获取标准样件设定时间段内多个不同时刻t1、t2、t3、...、t
n
在测量系统中的实测光强信息，得到标准样件在设定时间段内的实测光强信息序列；对标准样件在设定时间段内的实测光强信息序列进行归一化，得到标准样件的实测归一化光强信息。3.根据权利要求2所述的非理想椭偏系统的校准方法，其特征在于，所述根据标准样件的实测归一化光强信息和理论归一化光强信息，拟合迭代出测量系统的系统参数，包括：构建测量系统的系统模型：S
out
＝[M
A
R(A+ρ2+A
A0
sin(2ω2+φ
A0
))]
×
[R(
‑
ω2t
‑
C2‑
θ2‑
A
C20
sin(2ω+φ
C20
))M(δ2+A
δ20
sin(2ω2+φ
δ20
))R(ω2t+C2+θ2+A
C20
sin(2ω2+φ
C20
)]
×
Ms
×
[R(
‑
ω1t
‑
C1‑
θ1+ρ1‑
A
C10
sin(2ω1+φ
C10
))M(δ1+A
δ10
sin(2ω1+φ
δ10
))R(ω1t+C1+θ1‑
ρ1+A
C10
sin(2ω1+φ
C10
))]
×
[R(
‑
P+ρ1‑
A
P0
sin(2ω1+φ
P0
))M
P
]
×
S
in
ꢀꢀꢀꢀ
(4)；其中，M
s
为样品穆勒矩阵,M
P
、...

【专利技术属性】
技术研发人员：石雅婷，刘亚鼎，郭春付，李伟奇，张传维，何勇，薛小汝，
申请(专利权)人：武汉颐光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：