橢偏儀在集成電路檢測(cè)中的應(yīng)用.pdf

1、橢圓偏振測(cè)量?jī)x是一種用于研究和測(cè)定薄膜以及材料光學(xué)性質(zhì)的重要工具。其工作原理為：以一束偏振光入射到待測(cè)樣品的表面，讓其與待測(cè)樣品之間發(fā)生相互作用(譬如反射、透射和散射等)，這些相互作用將會(huì)使其自身的偏振狀態(tài)發(fā)生變化，通過(guò)檢測(cè)該偏振光偏振狀態(tài)的變化，便可確定或者計(jì)算出待測(cè)樣品的厚度以及光學(xué)參數(shù)等信息。
　　橢偏儀測(cè)量分辨率可以達(dá)到0.1A的重復(fù)精度，而其準(zhǔn)確性主要通過(guò)系統(tǒng)中的偏振器的物理信息校準(zhǔn)保證；因此，系統(tǒng)校準(zhǔn)方法決定了橢圓偏振

2、的準(zhǔn)確性。另一方面，隨著時(shí)間和環(huán)境的變化，尤其在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中，其系統(tǒng)的物理信息和校準(zhǔn)參數(shù)會(huì)產(chǎn)生一定的變化，需要重復(fù)性的修正和校準(zhǔn)才能夠保證橢偏儀處于理想的狀態(tài)。因此，快速、簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確的系統(tǒng)校準(zhǔn)方法是維持橢圓偏振儀高效準(zhǔn)確的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文研究了一種基于標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量參考系（標(biāo)準(zhǔn)樣品）的橢圓偏振光譜儀系統(tǒng)參數(shù)校準(zhǔn)方法，該方法簡(jiǎn)單、快速。該方法的基本思路是：如果被測(cè)樣品的相關(guān)信息(折射率n,吸收系數(shù)k,厚度d)已知，則可以通過(guò)測(cè)量光強(qiáng)變化的傅里葉

3、系數(shù)，采用最小二乘法原理反演出此時(shí)橢偏儀系統(tǒng)的信息（即校準(zhǔn)參數(shù):起偏器方位角P，檢偏器方位角A，波片起始旋轉(zhuǎn)角Cs，波片位相延遲δ系統(tǒng)入射角θ0）。然后，再利用校準(zhǔn)得到的系統(tǒng)參數(shù)和測(cè)量未知樣品得到的光強(qiáng)傅里葉系數(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的擬合分析，由此求得未知樣品的參數(shù)值。
　　本文以單波長(zhǎng)橢偏儀為基礎(chǔ)，對(duì)校準(zhǔn)方法進(jìn)行了模擬分析和驗(yàn)證。進(jìn)行了2至6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品參與校準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)及該方法的可行性驗(yàn)證，解決和分析了基于該方法下多解的問(wèn)題和對(duì)于待校準(zhǔn)參數(shù)入

4、射角θ0的靈敏性分析。并且，將該方法用于實(shí)際測(cè)量，考證校準(zhǔn)后的測(cè)量效果，最大誤差為2.6A。在光譜橢偏儀方面，為了說(shuō)明該方案的優(yōu)點(diǎn)和實(shí)用性，本文對(duì)該種方案做了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，將其用于薄膜檢測(cè)；還結(jié)合RCWA算法，用于測(cè)量集成電路結(jié)構(gòu)的三維形貌特征。
　　通過(guò)本文的研究工作，發(fā)明了一種更適用于集成電路在線(xiàn)檢測(cè)設(shè)備的快速修正的方法。并且此方法的靈敏性和準(zhǔn)確性相比傳統(tǒng)方法也更加優(yōu)異。通過(guò)集成電路薄膜樣品和CD樣品的測(cè)量，驗(yàn)證了創(chuàng)新校準(zhǔn)方法在集