半导体测量设备制造技术

一种半导体测量设备包括：照明单元，其包括光源和至少一个照明偏振元件；光接收单元，其包括至少一个光接收偏振元件和图像传感器，至少一个光接收偏振元件设置在被样品反射的光的路径上，图像传感器被定位为接收穿过至少一个光接收偏振元件的光并被配置为输出原始图像；以及控制单元，其被配置为通过处理原始图像来确定样品的区域中包括的结构的临界尺寸中的所选择的临界尺寸。控制单元被配置为通过选择原始图像的出现由于干涉而导致的峰的区域来获得多个样品图像，使用多个样品图像来确定米勒矩阵中包括的多个元素，并且基于多个元素来确定所选择的临界尺寸。元素来确定所选择的临界尺寸。元素来确定所选择的临界尺寸。

【技术实现步骤摘要】
半导体测量设备
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2022年6月10日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10
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2022
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0070451的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。


[0003]本公开的示例实施例涉及一种半导体测量设备。

技术介绍

[0004]半导体测量设备可以是用于测量包括通过半导体工艺形成的结构的样品中的结构的临界尺寸的设备，并且通常，半导体测量设备可以使用椭圆偏振法测量临界尺寸。通常，椭圆偏振方法可以是以固定的方位角和入射角将光照射到样品，并且使用从样品反射的光的光谱分布来确定在样品的光照射区域中包括的结构的临界尺寸。随着通过半导体工艺形成的结构的临界尺寸逐渐减小，除了待测量的临界尺寸之外的临界尺寸的变化对光谱分布的影响可能增大，因此，利用从椭圆偏振法获得的光谱分布可能无法精确地确定待测量的临界尺寸。

技术实现思路

[0005]本公开的示例实施例提供一种半导体测量设备，该半导体测量设备可通过以下操作来无论不同临界尺寸之间的相互作用如何都精确地确定所选择的临界尺寸：通过一次成像获得用于确定全部方位角和宽范围的入射角上的临界尺寸所必需的数据，以及使用除了光的偏振分量的强度差和相位差之外的参数来确定临界尺寸。
[0006]根据本公开的示例实施例，一种半导体测量设备包括：照明单元，其包括光源和设置在由光源发射的光的路径上的至少一个照明偏振元件；光接收单元，其包括至少一个光接收偏振元件和图像传感器，至少一个光接收偏振元件设置在穿过至少一个照明偏振元件并被样品反射的光的路径上，图像传感器被定位为接收穿过至少一个光接收偏振元件的光并被配置为输出原始图像；以及控制单元，其被配置为通过处理原始图像来确定样品的光入射到的区域中包括的结构的临界尺寸中的所选择的临界尺寸，其中，控制单元被配置为通过选择原始图像的出现由于干涉而导致的峰的区域来获得多个样品图像，使用多个样品图像来确定米勒矩阵中包括的多个元素，并且基于多个元素来确定所选择的临界尺寸。
[0007]根据本公开的示例实施例，一种半导体测量设备包括：图像传感器，其被配置为接收穿过多个偏振元件并被样品反射的光，并且输出表示光的偏振分量的干涉图案的多干涉图像；光学单元，其设置在图像传感器接收光所通过的路径上，并且包括设置在样品上方的物镜；以及控制单元，其被配置为通过处理多干涉图像来获得从在与入射到图像传感器的光的路径垂直的平面上限定的多个方位角中的每个方位角处的偏振分量确定的偏振度，其中，控制单元被配置为基于偏振度从样品中包括的结构确定所选择的待测量的临界尺寸。
[0008]根据本公开的示例实施例，一种半导体测量设备包括：照明系统，其被配置为在改
变波段的同时将光照射到样品；光学系统，其设置在光被样品反射并入射到图像传感器所经过的路径上，并且包括多个光束位移器，多个光束位移器被配置为将光分解为多个偏振分量；以及控制器，其被配置为基于由接收多个偏振分量的图像传感器生成的多干涉图像来确定表示多个偏振分量的米勒矩阵的元素，其中，控制器被配置为从元素中选择至少一个元素，并且使用与至少一个元素的根据波段的分布相对应的光谱数据来确定样品的光照射到的区域中包括的结构的临界尺寸。
附图说明
[0009]从以下结合附图的详细描述中，将更清楚地理解本公开的上述和其他方面、特征和优点，在附图中：
[0010]图1是示出根据本公开的示例实施例的半导体测量设备的示图；
[0011]图2至图5是示出根据本公开的示例实施例的操作半导体测量设备的方法的示图；
[0012]图6和图7是示出根据本公开的示例实施例的使用半导体测量设备的测量方法的示图；
[0013]图8是示出根据本公开的示例实施例的操作半导体测量设备的方法的示图；
[0014]图9至图14是示出根据本公开的示例实施例的半导体测量设备中包括的偏振元件的示图；
[0015]图15是示出根据本公开的示例实施例的由半导体测量设备获得的原始图像的示图；
[0016]图16是示出根据本公开的示例实施例的由半导体测量设备从原始图像获得的频率变换图像的示图；
[0017]图17是示出根据本公开的示例实施例的由半导体测量设备从频率变换图像选择的区域的示图；
[0018]图18是示出根据本公开的示例实施例的由半导体测量设备从频率变换图像获得的多个样品图像的示图；
[0019]图19和图20是示出根据本公开的示例实施例的由半导体测量设备获得的米勒矩阵的元素的示图；
[0020]图21A至图21D是示出根据本公开的示例实施例的操作半导体测量设备的方法的示图；
[0021]图22A至图22C是示出根据本公开的示例实施例的操作半导体测量设备的方法的示图；以及
[0022]图23是示出根据本公开的示例实施例的操作半导体测量设备的方法的示图。
具体实施方式
[0023]在下文中，将参考附图描述本公开的实施例。
[0024]图1是示出根据示例实施例的半导体测量设备的示图。
[0025]参照图1，根据示例实施例的半导体测量设备10可以是使用椭圆测量方法的设备。如图1所示，半导体测量设备10可以包括照明单元或照明系统100、光学单元或光学系统200、图像传感器300、以及控制单元或控制系统或控制器350。半导体测量设备10可通过接
收由照明单元100照射到样品20的反射光来生成图像，并且可通过分析图像来测量样品20中包括的结构的临界尺寸。
[0026]照明单元100可包括光源110、单色仪120、光纤130、照明透镜140和160、以及照明偏振元件、单元或系统150。光源110可输出入射到样品20的光，并且该光可包括紫外波段至红外波段，或者在示例实施例中可以是具有特定波长的单色光。单色仪120可以从光源110发射的光中选择并发射预定的波段(wavelength band)。在示例实施例中，单色仪120可以在改变由光源110发射的光的波段的同时将光照射到样品20，使得可以将宽波段的光照射到样品20。
[0027]光纤130可以是具有缆线形状的光导构件，并且入射到光纤130的光可以被照射到第一照明透镜140。第一照明透镜140可以是凸透镜，并且可以调节由光纤130照射的光的角度的分布，并且可以允许光入射到照明偏振单元150。例如，第一照明透镜140可以将由光纤130发射的光转换成平行光。
[0028]照明偏振单元150可以使穿过第一照明透镜140的光在预定偏振方向上偏振，以入射到样品20。在示例实施例中，照明偏振元件150可以包括至少一个照明偏振元件151至153以及波片154和155。例如，照明偏振元件150可以包括第一照明偏振元件或偏振器151、第二照明偏振元件或偏振器152和第三照明偏振元件或偏振器153。第一照明偏振元件151和第二照明偏振元件152中的每一个可以包括一对光束位移器(beam di本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体测量设备，包括：照明单元，其包括光源和设置在由所述光源发射的光的路径上的至少一个照明偏振元件；光接收单元，其包括至少一个光接收偏振元件和图像传感器，所述至少一个光接收偏振元件设置在穿过所述至少一个照明偏振元件并被样品反射的光的路径上，所述图像传感器被定位为接收穿过所述至少一个光接收偏振元件的光并被配置为输出原始图像；以及控制单元，其被配置为通过处理所述原始图像来确定所述样品的光入射到的区域中包括的结构的临界尺寸中的所选择的临界尺寸，其中，所述控制单元被配置为通过选择所述原始图像的出现由于干涉而导致的峰的区域来获得多个样品图像，使用所述多个样品图像来确定米勒矩阵中包括的多个元素，并且基于所述多个元素来确定所述所选择的临界尺寸。2.根据权利要求1所述的半导体测量设备，其中，所述照明单元包括第一照明偏振元件和第二照明偏振元件，以及其中，所述光接收单元包括第一光接收偏振元件和第二光接收偏振元件。3.根据权利要求1所述的半导体测量设备，其中，所述控制单元被配置为将所述原始图像变换到频域，并且提取多个峰图像，所述多个峰图像与其中由于穿过所述至少一个照明偏振元件和所述至少一个光接收偏振元件的偏振分量之间的干涉而出现峰的区域相对应，以及其中，通过对所述多个峰图像中的每一个进行频率逆变换来获得所述多个样品图像。4.根据权利要求3所述的半导体测量设备，其中，所述多个样品图像中的每一个对应于出现所述峰的所述区域中的每一个，并且在中心显示在所述区域中的每一个中出现的峰。5.根据权利要求1所述的半导体测量设备，其中，所述控制单元被配置为基于所述多个元素来计算用于确定所述所选择的临界尺寸的测量参数，以及其中，通过将所述测量参数与库数据中包括的参考参数进行比较来确定所述所选择的临界尺寸。6.根据权利要求5所述的半导体测量设备，其中，所述测量参数包括入射到所述图像传感器的光的偏振分量之间的强度差、所述偏振分量之间的相位差、以及偏振度。7.根据权利要求1所述的半导体测量设备，其中，所述多个元素中的每一个包括图像格式的数据，以及其中，所述控制单元被配置为通过将所述多个元素与存储在库数据中的参考图像数据进行比较来确定所述所选择的临界尺寸。8.根据权利要求1所述的半导体测量设备，还包括：物镜，其设置在入射到所述样品的光的路径以及从所述样品反射的光的路径中，其中，所述物镜的数值孔径为0.95或更大且小于1.0。9.根据权利要求8所述的半导体测量设备，其中，被所述样品反射并入射到所述物镜的光的入射角大于等于0度且小于等于85度。10.根据权利要求8所述的半导体测量设备，其中，所述图像传感器的表面设置在相对于所述物镜的后焦平面的位置的共轭位置中。
11.根据权利要求1所述的半导体测量设备，其中，所述控制单元被配置为通过指定被所述样品反射并入射到所述图像传感器的光的方位角、入射角和波段并且从所述多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔佳滥，金郁来，金镇夑，金真用，张城豪，韩大勋，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：