[发明专利]用椭偏法测量临界尺寸的设备和方法

权利要求书

1.测量具有外形双折射的表面图形的设备，包括：

一个光源，提供入射光射到具有表面图形的表面上；

一个光探测器，测量入射光被表面图形反射后的特性；

一个转台，用于转动所述表面以使入射光由于转台的转动而以不同的角度入射；

一个处理器，处理测得的反射光特性，并使之与表面图形相关联。

2.权利要求1所述的设备，测得的反射光特性通过光的复折射率与图形外形尺寸间的公式关系而与表面图形相关联。

3.权利要求1所述的设备，表面图形包括沿平行于表面方向延伸的图形。

4.权利要求1所述的设备，表面图形包括沿垂直于表面的厚度方向延伸的图形。

5.权利要求1所述的设备，入射光包括线偏振光。

6.权利要求1所述的设备，反射光包括椭圆偏振光。

7.权利要求1所述的设备，光源也包括椭偏仪。

8.权利要求1所述的设备，测得的反射光特性通过反射光特性与图形外形尺寸间校准的经验关系而与表面图形相关联。

9.权利要求1所述的设备，其中长度小于250nm的表面图形是可以测量的。

10.一种测量具有外形双折射的图形尺寸的方法，包括以下步骤：

提供具有表面图形的表面；

用第一偏振光照射表面图形；

测量被表面图形反射的光的偏振；

转动样品使表面图形转动，以测量至少在一个新的转动位置上反射光的偏振；使反射偏振与表面图形尺寸相关联。

11.权利要求10所述的方法，提供表面的步骤是提供带有表面图形的半导体器件。

12.权利要求10所述的方法，用第一偏振光照射表面图形的步骤包括用线偏振光照射表面图形。

13.权利要求10所述的方法，测量表面图形反射光的偏振的步骤包括测量反射光的椭偏角。

14.权利要求10所述的方法，转动表面的步骤是以20度的步幅转动表面来使表面图形转动。

15.权利要求10所述的方法，使反射偏振与表面图形尺寸相关联的步骤是提供一个使反射光特性与表面图形尺寸相关联的公式。

16.权利要求15所述的方法，反射光特性包括偏振角。

17.权利要求10所述的方法，使反射偏振与表面图形尺寸相关联的步骤也可由以下步骤组成：

提供表面图形的校准数据；

使反射光特性与校准数据相关联以确定表面图形的特性曲线；

将反射光特性与特性曲线作比较来测定表面图形的尺寸。

18.权利要求10所述的方法，使反射偏振与表面图形尺寸相关联的步骤是建立一个介电张量，以使反射光特性与表面图形尺寸相关联。

19.权利要求10所述的方法，还包括测量水平和垂直方向图形尺寸的步骤。

20.权利要求10所述的方法，还包括测量小于250nm的图形尺寸的步骤。

21.一台在各向异性样品上以高的水平分辨率测量临界尺寸的设备，所说的各向异性样品表现出外形双折射，所说的设备包括以下部分：

一台椭偏仪，用来测量椭圆参数Δ和Ψ，所说的椭偏仪将线偏振的入射光射到样品上选定的区域以产生椭圆偏振反射光，所说的椭偏仪将所说的线偏振入射光与所说的椭圆偏振反射光作比较，以测量所说的椭圆参数Δ和Ψ；

转台，被置于所说的椭偏仪下方用以转动样品，以改变对转轴中心的转角α，所说的转轴中心是与所说的椭偏仪对准的，所说的椭偏仪使所说的椭圆参数Δ和Ψ与所说的转角α相关联，从而以高的水平分辨率测定样品选定区域的临界尺寸。