一种光学量测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种光学量测装置及方法，该光学量测装置包括用于承载待测对象的载物台，和用于发射检测光束的照明系统，照明系统包括成像光源和成像光路，其中成像光源为脉冲光源。以及该装置包括对焦系统，用于记录通过光学组件将检测光束经分光分别射入待测对象和参考焦面，并通过光学组件汇聚至入光谱探测器，该装置还包括成像系统，用于采集检测光束经待测对象反射后的成像光束。该装置还包括数据处理系统，用于从光谱探测器获取干涉光束的信息，并根据干涉光束的信息对待测对象进行焦面测量，以及从成像系统获取成像光束所形成的图像信息，根据图像信息对待测对象进行套刻测量。该装置用以提高检测准确度且提高检测效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种光学量测装置及方法


[0001]本专利技术涉及光学检测
，尤其涉及一种光学量测装置及方法。

技术介绍

[0002]随着近几年半导体行业的飞速发展，对整个生产良率要求也越来越高，这样就需要更加精准的和检测和量测设备运用到半导体的制造工艺中，而不是仅仅局限于最终的产品检测。套刻精度作为光刻工艺过程中的核心指标之一，其直接影响最终的产品良率。目前已经大量使用套刻量测设备对其套刻精度进行量测，并将量测结果作为补偿值对套刻工艺进行补偿，从而可以大大提高产品良率。
[0003]但随着光刻工艺节点不断向前发展，光刻工艺层数也在不断增加，故需要量测的层数也要增加，且工艺会更加复杂。故对量测设备的产率和工艺适应性提出了更高的要求。
[0004]现有设备上，目前限制整体量测效率最关键的因素包括相机积分时间及系统振动要求。由于目前采用的连续光装置，且由于一些机械快门的运动，故采样时间长，结构稳定慢。且由于采用连续光源，对结构的的稳定性要求会更高，故严重制约了产率的提高。
[0005]基于上述背景，如何在不断提高检测准确度的基础上，对检测效率进行提升和优化，成为当前面临的一个技术难题。

技术实现思路

[0006]本专利技术实施例提供一种光学量测装置及方法，用以提高检测准确度和检测效率。
[0007]第一方面，本专利技术提供一种光学量测装置，包括用于承载待测对象的载物台，和用于发射检测光束的照明系统，以及对焦系统，用于记录通过光学组件将检测光束经分光分别射入待测对象和参考焦面，并通过光学组件汇聚至光谱探测器，光谱探测器用于记录检测光束经待测对象和参考焦面反射后形成的干涉光束的信息，该装置还包括成像系统，用于采集检测光束经待测对象反射后形成的成像光束，成像系统包括显微物镜光路和相机光路；对焦系统和成像系统共用显微物镜光路。该装置还包括数据处理系统，用于从光谱探测器获取干涉光束的信息，并根据干涉光束的信息对待测对象进行焦面测量，以及从成像系统获取成像光束所形成的图像信息，根据图像信息对待测对象进行套刻测量。
[0008]本专利技术提供的光学量测装置的有益效果在于：本实施例采样脉冲光源替代传统的连续光源，可以大大降低采样时间，降低平台振动影响，提高测量精度和产率。
[0009]可选地，所述照明系统还包括红外光源和红外照明光路。该实施方案中通过增加红外光源和红外照明光路，从而实现红外光的测量，从而适用于部分膜层对可见光透过率比较差的硅片的测量，从而提高工艺适应性。
[0010]可选地，所述脉冲光源为闪烁氙灯或者脉冲激光光源，所述脉冲光源的光源脉宽取值范围为1us～30us。
[0011]可选地，所述参考面光路包括光电式快门装置、成像物镜和参考面，所述参考面为已知物镜的最佳焦面；所述焦面测量光路包括检偏器和成像管镜；所述光学量测装置还包
括控制器，所述控制器与所述对焦系统连接，所述控制器，用于当进行焦面测量时，控制光电式快门装置处于开启状态；当进行套刻测量时，控制光电式快门装置处于关闭状态。因传统的机械快门开关闭时间长，并且容易产生振动，该实施方案利用光电式快门装置替代传统的机械快门开关，可以将快门开关闭时间从毫秒级提升到微秒级。
[0012]可选地，所述控制器，还用于根据待测对象的反射率调整光电式快门装置的开关电压。这样可以实现参考光路的透光比，从而保证测量对象反射率发生变化后，测量光强保证不变。
[0013]可选地，所述照明系统包括第一分光棱镜；所述第一分光棱镜位于检测光束的发射路径上。
[0014]可选地，所述对焦系统包括第二分光棱镜和第三分光棱镜，所述第二分光棱镜与所述第三分光棱镜的直角面均与所述成像系统的接收面呈45
°
角。
[0015]可选地，所述对焦光源为连续稳定光源。
[0016]可选地，所述连续稳定光源为白光光源。
[0017]第二方面，本专利技术还提供一种光学量测方法，该方法可以应用如第一方面任一实施方式所述的光学量测装置，该方法包括：
[0018]控制照明系统发射检测光束；
[0019]控制对焦系统的光谱探测器记录所述检测光束均经所述待测对象和参考焦面反射后形成的干涉光束的信息；
[0020]控制成像系统采集所述检测光束经所述待测对象反射后形成的成像光束；
[0021]控制数据处理系统从所述光谱探测器获取所述干涉光束的信息，并根据所述干涉光束的信息对所述待测对象进行焦面测量，以及从成像系统获取成像光束所形成的图像信息，根据图像信息对所述待测对象进行套刻测量。
[0022]与现有技术相比，本专利技术实施例提出的光学量测装置和方法，通过将传统的连续光源调整为脉冲光源，可以大大降低采样时间，降低平台振动影响，提高测量精度和产率，另外利用光电式快门装置替代传统的机械快门开关，可以将快门开关闭时间从毫秒级提升到微秒级，从而提高检测精度和检测效率。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术实施例提供的一种光学量测装置结构示意图；
[0025]图2为本专利技术实施例提供的另一种光学量测装置结构示意图；
[0026]图3A为本专利技术实施例提供的一种光电式快门装置处于开启状态的光传输路径示意图；
[0027]图3B为本专利技术实施例提供的一种光电式快门装置处于关闭状态的光传输路径示意图；
[0028]图4为本专利技术实施例提供的另一种光学量测装置结构结构示意图；
[0029]图5为本专利技术实施例提供的一种光学量测方法流程示意图。
[0030]图标说明：
[0031]照明系统01、对焦系统02、成像系统03、数据处理系统04和载物台05
[0032]对焦光源101、成像光源103、第一透明镜组102、第二透明镜组104
[0033]第一分光棱镜201、第二分光棱镜202
[0034]光电式快门装置5、参考物镜6、参考面7、第三分光棱镜8、成像管镜9和光谱探测器10、成像管镜11、相机12、检偏器13
[0035]起偏器501、电光开关502
具体实施方式
[0036]为使本专利技术的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本专利技术的内容作进一步说明。当然本专利技术并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本专利技术的保护范围内。
[0037]需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本专利技术的实施方式时，为了清楚地表示本专利技术的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本专利技术的限定来加以理解。
[0038]图1是本专利技术实施例提出的光学量测装置的结构示意图。该光学量测装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学量测装置，其特征在于，包括：载物台，用于承载待测对象；照明系统，用于发射检测光束，所述照明系统包括照明光源和照明光路，其中，所述成像光源为脉冲光源；对焦系统，用于通过光学组件将检测光束经分光分别射入待测对象和参考焦面，并通过光学组件汇聚至光谱探测器，所述光谱探测器用于记录所述检测光束经所述待测对象和所述参考焦面反射后形成的干涉光束的信息；所述对焦系统包括显微物镜光路、参考面光路和焦面测量光路，所述焦面测量光路包括所述所述光谱探测器；成像系统，用于采集所述检测光束经所述待测对象反射后形成的成像光束，所述成像系统包括显微物镜光路和相机光路，所述显微物镜光路包括显微物镜和成像管镜；对焦系统和成像系统共用显微物镜光路；数据处理系统，用于从所述光谱探测器获取所述干涉光束的信息，并根据所述干涉光束的信息对所述待测对象进行焦面测量，以及从成像系统获取成像光束所形成的图像信息，根据图像信息对所述待测对象进行套刻测量。2.根据权利要求1所述的光学量测装置，其特征在于，所述照明系统还包括红外光源和红外照明光路。3.根据权利要求1或2所述的光学量测装置，其特征在于，所述脉冲光源为闪烁氙灯或者脉冲激光光源，所述脉冲光源的光源脉宽取值范围为1us～30us。4.根据权利要求1所述的光学量测装置，其特征在于，所述参考面光路包括光电式快门装置、成像物镜和参考面，所述参考面为已知物镜的最佳焦面；所述焦面测量光路包括对焦光源、检偏器和成像管镜；所述光学量测...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰艳平，孙刚，
申请(专利权)人：上海御微半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：