寬光譜橢偏儀在集成電路中的研究與應(yīng)用.pdf

1、目前,光譜橢偏測(cè)量?jī)x正朝著更小的探測(cè)光斑、更短更寬的波段范圍方向發(fā)展。微光斑適應(yīng)現(xiàn)代半導(dǎo)體工藝尺寸越來(lái)越小的發(fā)展要求,對(duì)微尺寸結(jié)構(gòu)的測(cè)量,可以通過(guò)掃描方式來(lái)獲取其微結(jié)構(gòu)信息,它對(duì)集成電路制造過(guò)程中的工藝及關(guān)鍵尺寸(CD)的檢測(cè)具有重要意義。深紫外波段對(duì)某些特殊的材料具有更敏感的性質(zhì)變化,利用深紫外波段的特殊性質(zhì)變化,就可以更靈敏地探測(cè)這些特殊材料并研究其性質(zhì)。更寬波段的光譜范圍可更全面地研究材料的光學(xué)性質(zhì),同時(shí)提供更多波長(zhǎng)下的光譜數(shù)據(jù),

2、提高測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
　　本論文研制了一種新型寬光譜橢偏測(cè)量?jī)x,采用全反射式聚焦光路設(shè)計(jì),有效消除色差的影響,實(shí)現(xiàn)微光斑(約36′49mm)、深紫外以及寬波段的測(cè)量能力。特別地,為消除全反射式聚焦系統(tǒng)對(duì)光偏振態(tài)的影響,光路設(shè)計(jì)中出包含離軸拋物面鏡用于聚焦外,還增加了與其配對(duì)的平面反射鏡來(lái)保持偏振。
　　與常用光譜橢圓偏振測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)方法不同,本論文采用一種利用多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品校準(zhǔn)光譜橢偏測(cè)量?jī)x的方法。具體來(lái)說(shuō),該方法通過(guò)對(duì)多個(gè)已

3、知厚度和已知材料特性的薄膜樣品進(jìn)行測(cè)量,利用測(cè)量得到的多個(gè)樣品的傅立葉系數(shù)光譜與包含未知校準(zhǔn)參數(shù)的理論光譜之間的比對(duì),通過(guò)最小二乘法擬合,回歸求解出整個(gè)系統(tǒng)的未知校準(zhǔn)參數(shù),包括:偏振器方位角,波片延遲,波片方位角和系統(tǒng)入射角等。通過(guò)該方法得到的各校準(zhǔn)參數(shù)的角度標(biāo)準(zhǔn)偏差均在0.01度左右,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.05％左右。相對(duì)于傳統(tǒng)校準(zhǔn)方法,該方法具有操作簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確和速度快等優(yōu)點(diǎn)。
　　在系統(tǒng)校準(zhǔn)之后,本論文測(cè)量了厚度范圍為30~130

4、的較薄薄膜樣品。結(jié)果表明,系統(tǒng)測(cè)量厚度為1.94,樣品的全光譜擬合優(yōu)度幾乎均在99.6％以上。另外,還對(duì)一維線性光柵的CD和形貌進(jìn)行了測(cè)量,樣品的擬合優(yōu)度在97.3％以上,成功地實(shí)現(xiàn)了用橢偏測(cè)量法對(duì)集成電路中的CD和形貌的表征。
　　此外,為了改善因電機(jī)不穩(wěn)定而導(dǎo)致個(gè)別數(shù)據(jù)丟失的問(wèn)題,本文采用FPGA設(shè)計(jì)了一脈沖觸發(fā)電路,采用電機(jī)的下一個(gè)hall信號(hào)同時(shí)控制上一個(gè)脈沖信號(hào)的停止和下一個(gè)脈沖信號(hào)的產(chǎn)生,使得上下兩個(gè)hall信號(hào)存在一