寬光譜橢偏儀在集成電路中的研究與應用.pdf

1、目前,光譜橢偏測量儀正朝著更小的探測光斑、更短更寬的波段范圍方向發(fā)展。微光斑適應現(xiàn)代半導體工藝尺寸越來越小的發(fā)展要求,對微尺寸結(jié)構(gòu)的測量,可以通過掃描方式來獲取其微結(jié)構(gòu)信息,它對集成電路制造過程中的工藝及關鍵尺寸(CD)的檢測具有重要意義。深紫外波段對某些特殊的材料具有更敏感的性質(zhì)變化,利用深紫外波段的特殊性質(zhì)變化,就可以更靈敏地探測這些特殊材料并研究其性質(zhì)。更寬波段的光譜范圍可更全面地研究材料的光學性質(zhì),同時提供更多波長下的光譜數(shù)據(jù),

2、提高測量結(jié)果的準確性。
　　本論文研制了一種新型寬光譜橢偏測量儀,采用全反射式聚焦光路設計,有效消除色差的影響,實現(xiàn)微光斑(約36′49mm)、深紫外以及寬波段的測量能力。特別地,為消除全反射式聚焦系統(tǒng)對光偏振態(tài)的影響,光路設計中出包含離軸拋物面鏡用于聚焦外,還增加了與其配對的平面反射鏡來保持偏振。
　　與常用光譜橢圓偏振測量儀校準方法不同,本論文采用一種利用多個標準樣品校準光譜橢偏測量儀的方法。具體來說,該方法通過對多個已

3、知厚度和已知材料特性的薄膜樣品進行測量,利用測量得到的多個樣品的傅立葉系數(shù)光譜與包含未知校準參數(shù)的理論光譜之間的比對,通過最小二乘法擬合,回歸求解出整個系統(tǒng)的未知校準參數(shù),包括:偏振器方位角,波片延遲,波片方位角和系統(tǒng)入射角等。通過該方法得到的各校準參數(shù)的角度標準偏差均在0.01度左右,相對標準偏差在0.05％左右。相對于傳統(tǒng)校準方法,該方法具有操作簡單、準確和速度快等優(yōu)點。
　　在系統(tǒng)校準之后,本論文測量了厚度范圍為30~130

4、的較薄薄膜樣品。結(jié)果表明,系統(tǒng)測量厚度為1.94,樣品的全光譜擬合優(yōu)度幾乎均在99.6％以上。另外,還對一維線性光柵的CD和形貌進行了測量,樣品的擬合優(yōu)度在97.3％以上,成功地實現(xiàn)了用橢偏測量法對集成電路中的CD和形貌的表征。
　　此外,為了改善因電機不穩(wěn)定而導致個別數(shù)據(jù)丟失的問題,本文采用FPGA設計了一脈沖觸發(fā)電路,采用電機的下一個hall信號同時控制上一個脈沖信號的停止和下一個脈沖信號的產(chǎn)生,使得上下兩個hall信號存在一