橢偏儀在集成電路檢測中的應(yīng)用.pdf

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

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

3、系數(shù)，采用最小二乘法原理反演出此時橢偏儀系統(tǒng)的信息（即校準參數(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，再利用校準得到的系統(tǒng)參數(shù)和測量未知樣品得到的光強傅里葉系數(shù)，進行數(shù)據(jù)的擬合分析，由此求得未知樣品的參數(shù)值。
　　本文以單波長橢偏儀為基礎(chǔ)，對校準方法進行了模擬分析和驗證。進行了2至6個標準樣品參與校準的實驗及該方法的可行性驗證，解決和分析了基于該方法下多解的問題和對于待校準參數(shù)入

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