本发明专利技术公开了一种光学测量组件、半导体光学膜厚和线宽测量装置与方法，所述光学测量组件，包括：光阑底板，所述光阑底板上设置多个通孔，适于根据光学测量的需要选择透光的通孔，其它通孔进行遮蔽。本发明专利技术所提供的光学测量组件，能够根据测试需求快速的变换进入测量光路的孔径光阑的通孔，而改变进入测试接收端的光路，从而能够在一次样品测量操作中，快速的对测试样品进行不同入射角，不同方位角的分析。不同方位角的分析。不同方位角的分析。
【技术实现步骤摘要】
光学测量组件、半导体光学膜厚和线宽测量装置与方法
[0001]本专利技术涉及半导体设备
，特别涉及一种光学测量组件、半导体光学膜厚和线宽测量装置与方法。
技术介绍
[0002]在半导体集成电路的制造中，从开始的晶圆生长，到后期的芯片封装，常用的薄膜有Poly
‑
Si、SiN2、SiO2等和包括AI、Cu等在内多种金属膜。利用椭圆偏振法的椭偏量测系统被大量用于各类半导体薄膜的厚度、光学常数、关键尺寸等性质的无损量测。
[0003]当光线穿过多层薄膜时,被反射光线的波长会发生变化,而这种变化是由薄膜的厚度所决定的，这称之为椭偏效应。椭圆偏振法就是利用椭圆偏振光入射到样品表面，观察反射光的偏振状态(振幅和位相)的变化，进而得出样品表面膜的厚度及折射率。
[0004]而采用椭圆偏振法无法直接得到上述参数，需要在多个测试角度下获取多个测量值，通过数据拟合才能得到这些参数。这是因为椭圆偏振为间接量测的技术，也就是说，一般测得的数据并不能直接转换为样品的光学常数，通常需要建构模型来进行分析，并考虑所有各层之各别的光学常数如(折射率或介电常数)及厚度，且依正确的层次顺序建立。再借由多次最小方差法最适化，变动未知的光学常数及(或)厚度参数，以之代入菲涅耳方程计算求得其对应偏椭参数的数值。最后，所得最接近实验数据之偏椭参数数值，其参数来源的光学常数及(或)厚度可视为此量测之最适化结果。
[0005]而不同样品对于不同测试角也有不同的敏感度。在传统方式中，如果更换测试样品，意味着需要对椭圆偏振仪进行相应的调节，再针对性的做测试，得到某一种样品的测试结果，再对椭圆偏振仪进行调节。这样的测试操作非常不灵活，并且效率非常低。
技术实现思路
[0006]本专利技术要解决的技术问题是提供可实时调节光学参数、灵活应对多种测试样品需求的光学检测装置。
[0007]为了解决这个技术问题，本专利技术提供一种光学测量组件，包括：
[0008]光阑底板，所述光阑底板上设置多个通孔，适于根据光学测量的需要选择透光的通孔，其它通孔进行遮蔽。
[0009]优选地，还包括：
[0010]通孔选择单元和驱动单元；
[0011]所述通孔选择单元适于根据测试需求提供通孔选择信号或者光阑移出信号；
[0012]所述驱动单元适于根据所述通孔选择信号驱动所述光阑底板，以将需要透光的通孔移动进入光学测量系统的光路，或者，根据所述光阑移出信号将所述光阑底板移出光路，以减少对光学测量系统的干扰。
[0013]优选地，所述多个通孔在所述光阑底板为圆周排布。
[0014]优选地，所述驱动单元包括旋转电机，适于驱动所述光阑底板绕着所圆周排布的
圆心转动，以将需要透光的通孔转入所述光学测量系统的光路。
[0015]优选地，所述驱动单元包括直线电机，适于驱动所述光阑底板进行水平或者垂直方向的移动，以将需要透光的通孔移入所述光学测量系统的光路或者将所述光阑底板移出所述光学测量系统的光路。
[0016]优选地，所述多个通孔为不同孔径或/不同形状的通孔。
[0017]本专利技术还提供了一种半导体光学膜厚和线宽测量装置，包括：光源、物镜单元和出射光接收端；所述光源和所述出射光接收端之间包括如上所述的薄膜光学测量组件。
[0018]优选地，
[0019]所述光源和所述物镜单元之间包括如上所述的薄膜光学测量组件，或，
[0020]所述物镜单元和出射光接收端之间包括如上所述的薄膜光学测量组件。
[0021]优选地，所述物镜单元为反射式镜头，包括入射镜头和接收镜头，位于光学测量的测量平面上方；
[0022]所述入射镜头接受光源发射的光，并将其传播至测量平面；
[0023]所述接收镜头接受测量平面反射出的光；
[0024]所述入射镜头和所述接收镜头在光学测量的光路中调试对准后固定设置，且所述入射镜头和所述接收镜头对称设置。
[0025]优选地，所述物镜单元的数值孔径范围(NA)为0
‑
0.23。
[0026]优选地，所述光源的波段为190nm
‑
2000nm。
[0027]优选地，还包括入射端单元，以将所述光源的光传输至物镜单元，所述入射端单元为反射式结构，包括2～4片反射镜。
[0028]优选地，所述光源和所述入射端单元之间通过光纤耦合或空间耦合。
[0029]优选地，所述光源和所述薄膜光学测量组件之间还包括起偏单元，所述起偏单元包括起偏调节驱动单元和起偏器，所述起偏调节驱动单元适于带动所述起偏器以调节所述起偏器的角度。
[0030]优选地，所述出射光接收端为一个或者多个。
[0031]优选地，所述出射光接收端包括抛物镜和光谱仪，所述抛物镜收集从测量平面反射出的光，并将其反射至对应的光谱仪中，以进行光谱波动的分析，从而得到测试样品信息。
[0032]优选地，所述出射光接收端还包括分光棱镜，所述分光棱镜将从测量平面反射出的光分为紫外可见波段和红外波段，紫外可见波段的光进入紫外光路的抛物镜和对应的紫外光谱仪，所述红外波段的光进入红外光路的抛物镜和对应的红外光谱仪。
[0033]优选地，所述出射光接收端还包括反射镜，所述反射镜将从测量平面反射出的光反射入对应测试光路上的抛物镜和光谱仪。
[0034]本专利技术还提供了一种半导体光学膜厚和线宽测量方法，包括：
[0035]提供如上所述的半导体光学膜厚和线宽测量装置；
[0036]提供测试材料至测试台；
[0037]根据测试需求选择测试角，从而选择所述光学测量组件中需要透光的第一通孔进入入射光路；测试角包括入射角和/或方位角。
[0038]优选地，还包括：根据测试需求选择另一测试角，从而选择所述光学测量组件中需
要透光的第二通孔进入入射光路。
[0039]优选地，所述测试角的角度范围的上限为所述物镜单元的上方入射角度与被测物平面的夹角，所述测试角度范围的下限为所述物镜单元的下方入射角度与被测物平面的夹角之间。
[0040]优选地，还包括：
[0041]根据测试需求选择对应的出射光接收端。
[0042]优选地，所述出射光接收端为一个或者并行的多个。
[0043]相对于现有技术，本专利技术中所提供的技术方案具有以下有益效果：
[0044]本专利技术所提供的光学测量组件能够根据需求实时调节所述光阑底板，从而选择进入测试光路的通孔，孔径的大小可以切换，实现不同孔径角度下的不同入射NA值。从而实现对光路孔径和入射角度精确控制。
[0045]本专利技术所提供的半导体光学膜厚和线宽测量装置，在系统中加入了光学测量组件，能够实现孔径光阑的灵活选择。通过切换选择使用不同大小、方位或/和形状的孔径光阑加入在测量系统的光路中，实现了对光路NA和入射角的选择，可以在不改变原光路角度的情况下，通过切换孔径光阑实现多入射角度切换和样品信息采集本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光学测量组件，其特征在于，包括：光阑底板，所述光阑底板上设置多个通孔，适于根据光学测量的需要选择透光的通孔，其它通孔进行遮蔽。2.根据权利要求1所述的光学测量组件，其特征在于，还包括：通孔选择单元和驱动单元；所述通孔选择单元适于根据测试需求提供通孔选择信号或者光阑移出信号；所述驱动单元适于根据所述通孔选择信号驱动所述光阑底板，以将需要透光的通孔移动进入光学测量系统的光路，或者，根据所述光阑移出信号将所述光阑底板移出光路，以减少对光学测量系统的干扰。3.根据权利要求1所述的光学测量组件，其特征在于：所述多个通孔在所述光阑底板为圆周排布。4.根据权利要求3所述的光学测量组件，其特征在于：所述驱动单元包括旋转电机，适于驱动所述光阑底板绕着所圆周排布的圆心转动，以将需要透光的通孔转入所述光学测量系统的光路。5.根据权利要求2所述的光学测量组件，其特征在于：所述驱动单元包括直线电机，适于驱动所述光阑底板进行水平或者垂直方向的移动，以将需要透光的通孔移入所述光学测量系统的光路或者将所述光阑底板移出所述光学测量系统的光路。6.根据权利要求1所述的光学测量组件，其特征在于：所述多个通孔为不同孔径或/不同形状的通孔。7.一种半导体光学膜厚和线宽测量装置，其特征在于，包括：光源、物镜单元和出射光接收端；所述光源和所述出射光接收端之间包括如权利要求1所述的薄膜光学测量组件。8.如权利要求7所述的半导体光学膜厚和线宽测量装置，其特征在于，所述光源和所述物镜单元之间包括如权利要求1所述的薄膜光学测量组件，或，所述物镜单元和出射光接收端之间包括如权利要求1所述的薄膜光学测量组件。9.如权利要求7所述的半导体光学膜厚和线宽测量装置，其特征在于，所述物镜单元为反射式镜头，包括入射镜头和接收镜头，位于光学测量的测量平面上方；所述入射镜头接受光源发射的光，并将其传播至测量平面；所述接收镜头接受测量平面反射出的光；所述入射镜头和所述接收镜头在光学测量的光路中调试对准后固定设置，且所述入射镜头和所述接收镜头对称设置。10.如权利要求7所述的半导体光学膜厚和线宽测量装置，其特征在于，所述物镜单元的数值孔径范围为0
‑
0.23。11.如权利要求7所述的半导体光学膜厚和线宽测量装置，其特征在于，所述光源的波段为190nm
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2000nm。12.如权利要求7所述的半导体光学膜厚和线宽测量装置，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶薇薇，胡晔琳，
申请(专利权)人：江苏匠岭半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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