一种椭偏测量校正方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种椭偏测量校正方法，在椭偏测量中，当光学元件的出射光具有部分偏振和/或窄椭偏特征时，对拟合得到的傅里叶系数α

【技术实现步骤摘要】
一种椭偏测量校正方法及装置


[0001]本专利技术属于光学测量
，特别涉及一种椭偏测量校正方法及装置。

技术介绍

[0002]随着芯片制造业的发展，芯片制造越来越精密，制造芯片所用光刻机的波长也越来越短。目前中高端的光刻机使用的是DUV(deep ultraviolet)波段的光源(例如193nm的ArF激光器)或者EUV(extreme ultraviolet)波段的光源。
[0003]光谱型椭偏仪是检测半导体晶圆膜厚的关键设备，影响椭偏仪测量准确性有很多因素。椭偏仪中需要用到偏振器件，例如起偏器和检偏器。自然光经过理想的起偏器和检偏器，出射光是纯的线偏光。然而实际上起偏器和检偏器都不是完美的，自然光经过起偏器和检偏器后，出射光并不是纯的线偏光，而是具有部分偏振和或窄椭偏的特征，尤其是在紫外波段尤为明显(例如190nm左右)。在紫外波段，起偏器/检偏器的消光比由可见波段的几万比一降低为100:1左右，甚至更低。因此，椭偏仪测量的α和β曲线(与样品参数Ψ和Δ有关)在紫外波段可能会与α和β拟合曲线有比较明显的差别。为了提高椭偏仪在紫外波段的准确性，需要对起偏器和/或检偏器的部分偏振和/或窄椭偏进行校正。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例之一，一种椭偏测量校正方法，在光谱型椭偏仪测量中，当起偏器或检偏器的出射光具有部分偏振和/或窄椭偏特征时，对根据理想起偏器或检偏器拟合得到的傅里叶系数α
f
和β
f
进行校正，获得校正后的α
m
和β
m
。
[0005]本专利技术的另一个实施例，一种光谱型椭偏仪，当起偏器或检偏器的出射光具有部分偏振和/或窄椭偏特征时，椭偏仪的计算处理器对根据理想起偏器或检偏器拟合得到的傅里叶系数α
f
和β
f
进行校正，获得校正后的α
m
和β
m
。
[0006]本专利技术实施例的有益效果在于，当该椭偏测量校正或者装置用于半导体晶圆膜厚检测时，可以将光谱型椭偏仪拟合计算的傅里叶系数α和β曲线更准确，尤其是在紫外波段。
附图说明
[0007]通过参考附图阅读下文的详细描述，本专利技术示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本专利技术的若干实施方式，其中：
[0008]图1根据本专利技术实施例之一的椭偏仪测量的某厚度SiO2薄膜α和β曲线(实线)及拟合曲线(虚线)(190
‑
900nm)示例图。
[0009]图2根据本专利技术实施例之一的椭偏仪测量的某厚度SiO2薄膜α和β曲线(实线)及拟合曲线(虚线)(190
‑
250nm)示例图。
[0010]图3根据本专利技术实施例之一的对起偏器和检偏器部分偏振和窄椭偏进行校正后的α和β曲线(实线)及测量的α和β曲线(虚线)(190
‑
900nm)示例图。
[0011]图4根据本专利技术实施例之一的对起偏器和检偏器部分偏振和窄椭偏进行校正后的α和β曲线(实线)及测量的α和β曲线(虚线)(190
‑
250nm)示例图。
[0012]其中，横轴为波长，wavlength，单位nm，
[0013]纵轴为光谱，即alpha、beta(α和β)，
[0014]实线alpha_m和beta_m为量测光谱，
[0015]虚线alpha_correct和beta_correct为校正后拟合光谱
[0016]gof(Goodness of Fit)为光谱拟合度，在图中分别表示alpha和beta的拟合度。
具体实施方式
[0017]椭偏仪通过将一束线偏振光入射到待测样品，例如待测样品是半导体晶圆，通常为Si衬底上生长不同厚度的SiO2薄膜，线偏振光方向与入射面夹角为P
’
，即起偏器在测量时所处的角度。由于待测样品对p光和s光反射率不相同，从待测样品上反射的光一般为椭偏光，通过测量出不同波长椭偏光的椭偏角Ψ和相位延迟Δ，即可拟合出样品的厚度和折射率参数n、k。对RAE(rotate analyzer ellipsometry,旋转检偏器椭偏仪)，也可以拟合傅里叶系数α和β。对于理想的起偏器和检偏器，傅里叶系数α和β可以由下式表示：
[0018][0019][0020]其中，椭偏角Ψ和相位延迟Δ为待测样品的参数，P
’
为起偏器与入射面夹角，为起偏器在测量时所处的角度。
[0021]对于理想起偏器，其Mueller矩阵为，
[0022][0023]当起偏器具有部分偏振效应，其Mueller矩阵可以表示为：
[0024][0025]其中，
[0026]ε
P
≡T
Pe
/T
Pt
，
[0027]T
Pe
：起偏器消光方向透过率，
[0028]T
Pt
：起偏器透光方向透过率，
[0029]degree of polarization偏振度，
[0030]当ε
P
＝0时，p＝1，公式(36)式退化为公式(35)式。
[0031]可以求得起偏器具有部分偏振效应的α和β表达式为：
[0032][0033][0034]由此可见，对比理想起偏器，部分偏振起偏器对α相当于对tan2P'有个修正：
[0035]当p＝1时(也就是理想起偏器)，
[0036][0037]同样，对β相当于增加了修正项：
[0038]当p＝1时(也就是理想起偏器)，
[0039][0040]第一实施例
[0041]一种椭偏仪校正方法，以RAE(rotate analyzer ellipsometry,旋转检偏器椭偏仪)结构的椭偏仪为例。如果起偏器的不完美是因为，或者主要是因为出射光为部分偏振光而不是纯线偏光，如果已知未考虑起偏器部分偏振的拟合结果α
f
和β
f
，则校正后的测量α
m
和β
m
可以表示为：
[0042][0043][0044]其中，
[0045][0046][0047]p：起偏器Mueller矩阵中偏振度参数。
[0048]P
’
:起偏器测量角度。
[0049]如果已知测量的α
m
和β
m
，则拟合的α
f
和β
f
可由下式计算：
[0050][0051][0052]其中，
[0053]a＝4cos(P')4p
‑
4cos(P')2p+p
‑1[0054]b＝2(p
‑
1)cos(P')2‑
p+1
[0055]c＝b
[0056]d＝4p本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种椭偏测量校正方法，其特征在于，在椭偏测量中，当光学元件的出射光具有部分偏振和/或窄椭偏特征时，对拟合得到的傅里叶系数α
f
和β
f
进行校正，获得校正后的α
m
和β
m
。2.根据权利要求1所述的椭偏测量校正方法，其特征在于，所述光学元件包括起偏器或检偏器。3.根据权利要求2所述的椭偏测量校正方法，其特征在于，当起偏器的出射光为部分偏振光，校正后的α
m
和β
m
为，为，其中，其中，p为起偏器Mueller矩阵中偏振度参数，P
’
为起偏器测量角度，或者，如果已知测量的α
m
和β
m
，则拟合的α
f
和β
f
可由下式计算：可由下式计算：其中，a＝4cos(P')4p
‑
4cos(P')2p+p
‑
1b＝2(p
‑
1)cos(P')2‑
p+1c＝bd＝4p
·
cos(P')4+4p
·
cos(P')2+p
‑1ꢀꢀꢀꢀ
(7)。4.根据权利要求2所述的椭偏测量校正方法，其特征在于，当起偏器的出射光具有窄椭偏特征，校正后的α
m
和β
m
为，
其中，其中，其中，其中，c＝cosΔ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(14)d＝
‑
a2b2α2‑
α2b4+a2b2+b4‑
b2c2ꢀꢀꢀꢀ
(15)γ
P
为椭偏参数，p为起偏器Mueller矩阵中偏振度参数，P
’
为起偏器测量角度，或者，如果已知测量的α
m
和β
m
...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄源，杨翼，
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：