[发明专利]一种用于测量样品的衍射结构的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学测量领域，特别涉及一种用于测量样品的衍射结构的装置及方法。

背景技术

期望在集成电路的生产期间测量电路结构和其他类型的结构，例如阻光剂结构。光学测量工具特别适用于测量微电子结构，因为它们是非破坏性的，准确的，可重复的，快速的和廉价的。通常需要不同的计量工具来测量晶片上的不同结构或参数。例如，晶片上的某些结构作为衍射光栅，其通常需要不同的计量工具，例如，临界尺寸扫描电子显微镜(CD-SEM)，用于测量平面薄膜。有时用于测量衍射结构的一种工具是散射仪。散射法是从结构散射的光的角度分辨测量和表征。

但是，现有技术中，即使通过测量底层薄膜的薄膜厚度和光学指数来减小数据库的尺寸，该方法仍然需要生成相对较大的数据库。此外，样品或计量装置必须被移动并重新聚焦以测量基底膜，即没有衍射结构和衍射结构本身，这也是耗时的。因此，现有技术的光学测量工具不能够快速准确地测量衍射光栅以及其他非衍射结构。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于测量样品的衍射结构的装置及方法，以提供一种用于快速，准确地测量衍射光栅以及其他非衍射结构的装置和方法，提高了系统的准确性和高效性。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种用于测量样品的衍射结构的装置，所述装置包括：

测量装置，其在光线大致垂直入射时测量所述衍射结构的反射率和所述样品上的至少一个底层；所述测量装置包括：

产生具有多个波长的辐射的宽带辐射源；

偏振元件，所述辐射通过所述偏振元件朝向所述样品，所述辐射大致垂直入射到所述衍射结构和所述样品上的所述至少一个底层，并衍射穿过所述偏振元件的零级衍射辐射；

测量所述零级衍射辐射的反射率的检测器；

以及用于分析衍射的计算机系统，以确定所述样品上的所述衍射结构的结构信息；所述计算机系统包括：

耦合到所述测量装置的计算机；以及

由所述计算机执行的计算机程序，其中所述计算机程序包括以下指令：

提取步骤：从所测量的所述零级衍射辐射的反射率中提取第一光谱信息；

构造步骤：使用所述结构信息和来自所述样品的所述至少一个底层的可变参数来构建用于模拟所述衍射结构的光学模型；以及

计算步骤：计算所述光学模型的第二光谱信息；以及

曲线拟合步骤：将计算的所述第二光谱信息拟合到提取的所述第一光谱信息，以确定所述衍射结构的结构信息以及来自所述样品的所述至少一个底层的可变参数；

其中，所述构造步骤、所述计算步骤和所述曲线拟合步骤是实时执行的。

优选的，所述结构信息包括：所述衍射结构的高度、间距、侧壁角度和线宽，其中，所述衍射结构的高度、间距、侧壁角度和线宽均是可变参数。

优选的，所述用于曲线拟合步骤的计算机指令包括：

比较步骤：比较所述第一光谱信息和所述第二光谱信息；

判断步骤：判断所述第一光谱信息的曲线和所述第二光谱信息的曲线是否拟合；如果拟合，则退出所述曲线拟合步骤；如果不拟合，则进行调整步骤；

调整步骤：调整所述光学模型的至少一个可变参数；

重新计算步骤：根据调整后的所述光学模型，重新计算所述光学模型的第二光谱信息；

重新比较步骤：重新比较所述第一光谱信息和重新计算后的所述第二光谱信息。

优选的，其中用于构建所述光学模型和计算所述光学模型的第二光谱信息的所述计算机指令包括使用严格耦合波分析的计算机指令。

根据本发明的第二个方面，还提供了一种用于测量样品的衍射结构的方法，所述方法包括：

产生辐射；

将所述辐射通过偏振元件朝向所述衍射结构，所述辐射大致垂直入射到所述衍射结构和所述样品上的至少一个底层，并衍射穿过所述偏振元件的零级衍射辐射；

通过所述偏振元件分析所述零级衍射辐射以产生衍射信号；

从所述衍射信号中提取第一光谱信息；

使用所述衍射结构的所述结构信息和来自所述样品的所述至少一个底层的可变参数来构建模拟所述衍射结构的光学模型；

从所述光学模型计算第二光谱信息；

曲线拟合计算的所述第二光谱信息到提取的所述第一光谱信息，以确定所述衍射结构的结构信息以及来自所述样品的所述至少一个底层的可变参数；

其中构建所述光学模型，计算所述第二光谱信息、曲线拟合所述第二光谱信息和所述第一光谱信息均是实时执行的；