[发明专利]用于椭偏量测系统的自动聚焦装置

说明书

本公开涉及一种用于椭偏量测系统的自动聚焦装置(100)。该自动聚焦装置(100)适于被布置在所述椭偏量测系统的从样品(204)反射的光束的光路上，并且包括：反射型聚焦镜，被构造成具有反射表面和通光孔(111)，所述反射表面适于反射所述光束的第一部分至所述椭偏量测系统中的光谱仪，所述通光孔(111)适于透过所述光束的第二部分，其中所述第一部分所占光束的能量的比例大于所述第二部分所占光束的能量的比例；多象限探测器(103)，被布置成用于接收从所述通光孔(111)所透过的所述光束的所述第二部分，并且产生与所述样品(204)偏离所述椭偏量测系统的入射光束的焦面的距离有关的探测信号；以及处理器，被配置成基于所述探测信号，产生用于使所述样品(204)移动至所述焦面的控制信号。

技术领域

本公开涉及椭偏量测系统，并且更具体地涉及用于椭偏量测系统的自动聚焦装置。

背景技术

在集成电路制造过程中，椭偏量测系统被大量用于各类半导体薄膜的厚度、光学常数、关键尺寸等性质的无损量测。在椭偏量测系统中，准确、精确、快速的自动聚焦及光强监测系统是必须的。

通常，常规的聚焦光路系统和椭偏量测系统是各自独立的，需要预先将两路光学系统的焦点之间的偏移量(即Focus Offset)标定出来，然后在实时测量时，使用自动聚焦光路进行聚焦，然后再加上偏移量后移至椭偏量测系统。

发明内容

本公开的目的之一在于提供一种改进的用于椭偏量测系统的自动聚焦装置，其至少可以不进行常规的偏移量标定，而实现对焦的准确性和稳定性的提高。

根据本公开的第一方面，提供了一种用于椭偏量测系统的自动聚焦装置。该自动聚焦装置适于被布置在所述椭偏量测系统的从样品反射的光束的光路上，所述自动聚焦装置包括：反射型聚焦镜，被构造成具有反射表面和通光孔，所述反射表面适于反射所述光束的第一部分至所述椭偏量测系统中的光谱仪，所述通光孔适于透过所述光束的第二部分，其中所述第一部分所占光束的能量的比例大于所述第二部分所占光束的能量的比例；多象限探测器，被布置成用于接收从所述通光孔所透过的所述光束的所述第二部分，并且产生与所述样品偏离所述椭偏量测系统的入射光束的焦面的距离有关的探测信号；以及处理器，被配置成基于所述探测信号，产生用于使所述样品移动至所述焦面的控制信号。

在一些实施例中，该自动聚焦装置还包括：聚焦透镜，被布置成用于将从所述通光孔透过的所述光束的所述第二部分聚焦至所述多象限探测器。

在一些实施例中，所述通光孔为狭缝，所述狭缝的长向方向被定位在所述椭偏量测系统的所述入射光束和反射光束所限定的平面内。

在一些实施例中，所述通光孔为狭缝，所述狭缝的长度和宽度方向的尺寸均小于入射在反射表面上的光束的束直径。

在一些实施例中，所述多象限探测器位于所述椭偏量测系统的从样品反射的光束的光路的直线延伸线上。

在一些实施例中，所述多象限探测器是二象限探测器，其被配置成产生差分信号作为所述探测信号。

在一些实施例中，当所述通光孔为狭缝时，所述二象限探测器被布置成使得其纵向方向与所述狭缝的纵向方向平行。

在一些实施例中，当所述样品位于所述椭偏量测系统的入射光束的焦面上时，所述探测信号为零。

在一些实施例中，所述探测信号是所述距离的单调函数。

在一些实施例中，所述多象限探测器还被配置成监测从样品反射的所述光束的光强。

根据本公开的第二方面，提供了一种椭偏量测装置。该椭偏量测装置包括：椭偏量测系统；以及根据第一方面所述的自动聚焦装置。

还应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开实施例的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。