[发明专利]一种散射测量装置及方法

说明书

本发明提供一种散射测量装置及方法，包括：光源，用于产生照明光束；分束镜，用于将照明光束分为第一照明光束和第二照明光束；物镜，将第一照明光束汇聚到基底表面，并收集基底表面散射的光；成像单元和探测单元，成像单元将物镜的光瞳成像到探测单元；反射单元，用于使第二照明光束的光轴发生偏转，并将第二照明光束反射后经成像单元成像到探测单元上；其中，反射单元包括至少一个光学元件，反射单元中存在至少一个光学元件包括中性吸收材料；中性吸收材料指的是在预设波段内吸收率的波动率小于预设值的材料。本发明实施例，以减小S偏振光和P偏振光光强差异，解决了由于偏振光强差异导致的测量误差，降低了技术难度和成本。

技术领域

本发明涉及散射测量技术，尤其涉及一种散射测量装置及方法。

背景技术

散射测量技术提供了一种非接触式、无损伤、快速、高精度、低成本的半导体形貌参数测量手段，并逐渐成为先进工艺控制(APC)的重要环节，有力地支撑了32nm及以下的技术节点的进一步发展。散射测量技术的测量对象为具有一定周期性的半导体图形结构，主要为光刻胶密集线或孔阵列等。散射测量技术获取的形貌结构参量主要包括Height(高度)、CD(Critical Dimension形貌结构)、SWA(Side-Wall Angle侧壁角)、OV(套刻)等。

现有技术中，提出了一种装置结构，通过在装置结构中设置反射单元，以将监测光路引入到成像光路中，这样，可以使用这束监测光的光强对照明光源整体的光源波动进行归一化，以减小测量参考光与样品面反射光期间，由于照明光波动引起的测量误差。然而，反射单元会引入不同偏振光下的反射率误差，从而利用监测光对信号光光强进行归一化的过程存在误差。

发明内容

本发明实施例提供一种散射测量装置及方法，以减小S偏振光和P偏振光光强差异，解决了由于偏振光强差异导致的测量误差，降低了技术难度和成本。

第一方面，本发明实施例提供一种散射测量装置，包括：

光源，用于产生照明光束；

分束镜，用于将所述照明光束分为第一照明光束和第二照明光束；

物镜，将所述第一照明光束汇聚到基底表面，并收集基底表面散射的光；

成像单元和探测单元，所述成像单元将所述物镜的光瞳成像到所述探测单元；

反射单元，用于使所述第二照明光束的光轴发生偏转，并将所述第二照明光束反射后经所述成像单元成像到所述探测单元上；

其中，所述反射单元包括至少一个光学元件，所述反射单元中存在至少一个光学元件包括中性吸收材料；所述中性吸收材料指的是在预设波段内吸收率的波动率小于预设值的材料。

可选地，所述反射单元中的光学元件包括棱镜，所述棱镜包括至少两个倾斜反射面，所述至少两个倾斜反射面用于使所述第二照明光束的光轴发生偏转，并将所述第二照明光束反射后经所述成像单元成像到所述探测单元上；

所述棱镜包括所述中性吸收材料。

可选地，所述反射单元中的光学元件包括棱镜和至少一个光强调控元件；

所述棱镜包括至少两个倾斜反射面，所述至少两个倾斜反射面用于使所述第二照明光束的光轴发生偏转，并将所述第二照明光束反射后经所述成像单元成像到所述探测单元上；

所述至少一个光强调控元件，包括所述中性吸收材料，位于所述第二照明光束的传播路径上。

可选地，所述至少一个光强调控元件包括第一光强调控元件，所述第一光强调控元件位于所述分束镜与所述棱镜之间的光学路径上。