椭偏测量装置和用于获取待测对象的表面信息的方法制造方法及图纸

本公开的实施例提供一种椭偏测量装置和用于获取待测对象的表面信息的方法。其中椭偏测量装置包括：偏振光束提供装置，用于提供多个平行的偏振光束；第一离轴抛物面镜，用于将多个平行的偏振光束反射以便多个被反射后的第一光束聚焦在待测对象的表面上的目标点，每一个偏振光束与对应的第一光束之间的夹角为锐角；第二离轴抛物面镜，用于将被反射后的第一光束经由待测对象的表面反射后形成的多个第二光束反射，以形成多个平行的第三光束，每一个第二光束与对应的第三光束之间的夹角为锐角；以及验偏装置，用于对多个平行的第三光束验偏。本公开的实施例能够显著减小偏振光束入射至离轴抛物面镜的入射角度，从而有效保证偏振光束的偏振态。偏振光束的偏振态。偏振光束的偏振态。

【技术实现步骤摘要】
椭偏测量装置和用于获取待测对象的表面信息的方法


[0001]本公开的实施例总体涉及光学测量领域，并且更具体地涉及一种椭偏测量装置和用于获取待测对象的表面信息的方法。

技术介绍

[0002]作为一种有效的光学测量技术，光谱椭偏测量技术在包含但不限于半导体制造等领域得到广泛应用。图1示出了一种传统的椭偏测量装置100的局部结构示意图。该椭偏测量装置100包括起偏器102、反射装置104、验偏器106。其中，反射装置104为一体成型的抛物面形的反射装置。该椭偏测量装置100虽然可以避免基于光学透镜或者透镜组的椭偏测量装置所存在的色差校正等方面的问题，但是，受限于反射装置104的结构，要求偏振光束必须沿着平行于反射装置104的抛物面的轴线A1的方向入射，这导致偏振光束入射在反射装置104的反射面上的角度偏大，从而严重改变光束的偏振态，这给光谱反演计算带来不良影响。
[0003]综上，传统的椭偏测量装置使得偏振光束的入射角度偏大，从而严重改变入射偏振光束原有的偏振态。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本公开的实施例提供了一种椭偏测量装置和用于获取待测对象的表面信息的方法。本公开的实施例能够显著减小偏振光束入射至离轴抛物面镜的入射角度，从而有效保证偏振光束的偏振态。
[0005]根据本公开的第一方面，提供一种椭偏测量装置。该椭偏测量装置包括：偏振光束提供装置，用于提供多个平行的偏振光束；第一离轴抛物面镜，用于将多个平行的偏振光束反射以便多个被反射后的第一光束聚焦在待测对象的表面上的目标点，多个平行的偏振光束中的每一个偏振光束与多个被反射后的第一光束中的对应的第一光束之间的夹角为20至40度之间的任意角度；第二离轴抛物面镜，用于将被反射后的第一光束经由待测对象的表面反射后形成的多个第二光束反射，以形成多个平行的第三光束，多个第二光束中的每一个第二光束与多个平行的第三光束中的对应的第三光束之间的夹角为20至40度之间的任意角度；以及验偏装置，用于对多个平行的第三光束验偏。
[0006]在一些实施例中，多个平行的偏振光束对应的光路与多个平行的第三光束对应的光路相交叉。
[0007]在一些实施例中，偏振光束提供装置包括：起偏器，用于使得入射光束起偏以便形成多个平行的第一偏振光束；以及第一平面反射镜，用于将多个平行的第一偏振光束反射，以形成多个平行的偏振光束，多个平行的第一偏振光束中的每一个第一偏振光束与多个平行的偏振光束中的对应的偏振光束之间的夹角为20至40度之间的任意角度；验偏装置包括：第二平面反射镜，用于将多个平行的第三光束反射，以形成多个平行的第四光束，多个平行的第四光束中的每一个第四光束与多个平行的第三光束中的对应的第三光束之间的
夹角为20至40度之间的任意角度；以及验偏器，用于对多个平行的第四光束进行验偏。
[0008]在一些实施例中，起偏器、第二平面反射镜以及第一离轴抛物面镜设置于目标法平面的一侧；验偏器、第一平面反射镜以及第二离轴抛物面镜设置于目标法平面的另一侧。
[0009]在一些实施例中，第一平面反射镜以及第二平面反射镜相对于待测对象的表面的高度大于第一离轴抛物面镜以及第二离轴抛物面镜相对于待测对象的表面的高度。
[0010]在一些实施例中，第一平面反射镜与第二平面反射镜在横向上的距离大于第一离轴抛物面镜与第二离轴抛物面镜在横向上的距离。
[0011]在一些实施例中，第一偏振光束与第三光束相平行，第四光束与偏振光束相平行。
[0012]在一些实施例中，起偏器、第一平面反射镜和第二平面反射镜中的一个，以及第一离轴抛物面镜设置于目标法平面的一侧，目标法平面为待测对象的经过目标点的法平面；第二离轴抛物面镜、第一平面反射镜和第二平面反射镜中的一个中的另一个，以及验偏器设置于目标法平面的另一侧。
[0013]在一些实施例中，偏振光束提供装置包括：起偏器，用于使得入射光束起偏以便形成多个平行的偏振光束；验偏装置包括：验偏器，用于对多个平行的第三光束验偏；起偏器以及第二离轴抛物面镜设置于目标法平面的一侧，目标法平面为待测对象的经过目标点的法平面，第一离轴抛物面镜以及验偏器设置于目标法平面的另一侧。
[0014]在一些实施例中，多个被反射后的第一光束中的每一个第一光束与待测对象的法向之间的夹角为60度至70度之间的任意角度。
[0015]在一些实施例中，第一离轴抛物面镜以及第二离轴抛物面镜包括以下至少一种：金属离轴抛物面镜，该金属离轴抛物面镜的表面面型精度小于1/10波长，该金属离轴抛物面镜的表面粗糙度小于5纳米；以及玻璃离轴抛物面镜，该玻璃离轴抛物面镜的表面面型精度小于1/20波长，该玻璃离轴抛物面镜的表面粗糙度小于1纳米。
[0016]在一些实施例中，第一离轴抛物面镜、第二离轴抛物面镜、第一平面反射镜以及第二平面反射镜中每一项的表面设置有镀膜，该镀膜包括金属反射膜和多层介质膜中的至少一种。
[0017]在一些实施例中，该金属离轴抛物面镜采用单点金刚石加工工艺制作形成。
[0018]在一些实施例中，该金属反射膜包括：铝反射层，以及氟化镁保护层，该氟化镁保护层设置于铝反射层的表面。
[0019]在一些实施例中，第一离轴抛物面镜与第二离轴抛物面镜相对设置。
[0020]根据本公开的第二方面，提供一种用于获取待测对象的表面信息的方法，该方法利用根据本公开的第一方面的椭偏测量装置实现，该方法包括：经由偏振光束提供装置提供多个平行的偏振光束；经由第一离轴抛物面镜反射多个平行的偏振光束，以便多个被反射后的第一光束聚焦在待测对象的表面上的目标点；经由第二离轴抛物面镜将被反射后的第一光束经由待测对象的表面反射后形成的多个第二光束进行反射，以形成多个平行的第三光束；以及经由验偏装置对多个平行的第三光束验偏以便得到待测对象的表面信息。
[0021]应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
[0022]结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标注表示相同或相似的元素。
[0023]图1示出了一种传统的椭偏测量装置的局部结构示意图。
[0024]图2示出了本公开的实施例的椭偏测量装置的结构示意图。
[0025]图3示出了本公开的实施例的椭偏测量装置的结构示意图。
[0026]图4示出了本公开的实施例的椭偏测量装置以及传统的椭偏测量装置的P偏振光与S偏振光相位夹角的改变量的测量值。
[0027]图5示出了传统的椭偏测量装置的光瞳偏振态分布示意图。
[0028]图6示出了本公开的实施例的椭偏测量装置的光瞳偏振态分布示意图。
[0029]图7示出了本公开的实施例的椭偏测量装置在晶圆上的成像质量达到衍射极限的示意图。
[0030]图8示出了本公开的实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种椭偏测量装置，其特征在于，包括：偏振光束提供装置，用于提供多个平行的偏振光束；第一离轴抛物面镜，用于将多个平行的偏振光束反射以便多个被反射后的第一光束聚焦在待测对象的表面上的目标点，多个平行的偏振光束中的每一个偏振光束与多个被反射后的第一光束中的对应的第一光束之间的夹角为20至40度之间的任意角度；第二离轴抛物面镜，用于将被反射后的第一光束经由待测对象的表面反射后形成的多个第二光束反射，以形成多个平行的第三光束，多个第二光束中的每一个第二光束与多个平行的第三光束中的对应的第三光束之间的夹角为20至40度之间的任意角度；以及验偏装置，用于对多个平行的第三光束验偏；其中，多个平行的偏振光束对应的光路与多个平行的第三光束对应的光路相交叉。2. 根据权利要求1所述的椭偏测量装置，其特征在于，偏振光束提供装置包括：起偏器，用于使得入射光束起偏以便形成多个平行的第一偏振光束；以及第一平面反射镜，用于将多个平行的第一偏振光束反射，以形成多个平行的偏振光束，多个平行的第一偏振光束中的每一个第一偏振光束与多个平行的偏振光束中的对应的偏振光束之间的夹角为20至40度之间的任意角度；验偏装置包括：第二平面反射镜，用于将多个平行的第三光束反射，以形成多个平行的第四光束，多个平行的第四光束中的每一个第四光束与多个平行的第三光束中的对应的第三光束之间的夹角为20至40度之间的任意角度；以及验偏器，用于对多个平行的第四光束进行验偏。3.根据权利要求2所述的椭偏测量装置，其特征在于，起偏器、第二平面反射镜以及第一离轴抛物面镜设置于目标法平面的一侧；验偏器、第一平面反射镜以及第二离轴抛物面镜设置于目标法平面的另一侧。4.根据权利要求2所述的椭偏测量装置，其特征在于，第一平面反射镜以及第二平面反射镜相对于待测对象的表面的高度大于第一离轴抛物面镜以及第二离轴抛物面镜相对于待测对象的表面的高度。5.根据权利要求2所述的椭偏测量装置，其特征在于，第一平面反射镜与第二平面反射镜在横向上的距离大于第一离轴抛物面镜与第二离轴抛物面镜在横向上的距离。6.根据权利要求2所述的椭偏测量装置，其特征在于，偏振光束与处于多个第二光...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑜，杨峰，吕彤欣，韩景珊，
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：