[发明专利]用来判断在样本堆叠中的层厚度的方法及组件

说明书

一种用来判断样本堆叠层的一层或多层的厚度、或判断其他影响光的强度的性质的方法，所述光被包含组件的样本堆叠反射，所述组件包含有用来照射样本堆叠层的光源、及具有检测器的相机，该检测器用以检测在限定的波长范围内，由样本堆叠层所反射的光的强度，所述方法包含以下步骤，以来自光源的光照射样本堆叠层；在不同的波长范围内，以检测器来检测反射自样本堆叠层的光的强度；由检测器所检测到的强度来判断厚度或其他性质；其特征在于，检测器为阵列检测器，其具有呈行列排列的数个检测元件；样本堆叠层的图像被产生在检测器上；检测器包含有呈平行条纹形式的数个区域，所述条纹同时检测由样本堆叠层所反射的光的强度；检测器的每一区域仅检测选定的波长范围中的光；在垂直于平行条纹的纵向的方向上，产生在检测器或平行条纹上的样本堆叠层的图像的运动，使得被检查的样本堆叠层的每个点在每个不同的波长范围内被检测到至少一次。

技术领域

本发明关于一种用来判断样本堆叠中的一层或多层的厚度、或判断其他可影响样本堆叠所反射的反射光的强度的性质的方法，其组件包含用来照射所述样本堆叠层的光源，及具有检测器的相机，该检测器用以检测在限定的波长范围内，样本堆叠层所反射的反射光的强度，该方法包含以下步骤：

(a)利用来自光源的光，照射所述样本堆叠层；

(b)利用检测器来检测在不同波长范围中，所述样本堆叠层所反射的反射光的强度；以及

(c)利用检测器所检测到的强度来判断厚度或其他性质。

进一步而言，本发明关于一种检测组件，其被用来判断样本堆叠层的一层或多层的厚度、或判断其他影响样本堆叠所反射的反射光的强度的性质，该检测组件包含：

(a)光源，其用以照射样本堆叠层；以及

(b)具有检测器的相机，用以检测在不同波长范围中，所述样本堆叠层所反射的反射光的强度；以及

(c)运算部件，其用以利用检测器所检测到的强度来判断厚度或其他性质。

在该产业的不同分支产业中，用光学方法检查平面产品的性质，在半导体和太阳能电池产业中，包括晶圆及太阳能电池，晶圆为半导体、玻璃、片材或陶瓷材料的圆盘，所述被检查的性质可为组成特定层的材料混合物的材料成份。例如该混合物为Si1-xGex，其用来在半导体电晶体中产生应变，使用不同材料的层，例如用来制造电子半导体装置(“芯片”)，根据所使用的具体技术，该堆叠最多可包含至10层。

特别相关的领域为用于现代半导体装置的特殊晶圆(所谓的SOI晶圆)的制造，现代科技的晶圆在顶面具有双层结构，所述晶圆的顶面由氧化硅(silicon oxide)层与硅(silicon)层所构成。在关于(尤其是具有低功率和/或高性能的)新装置的现代方法中，所述两层的厚度在数纳米(nanometer)范围内，极小的层厚度对在晶圆上所生产的芯片的功能影响很大，因此，其准确度及横向均质性对芯片制造过程及后续的装置性能而言相当重要，故对于在制造过程中，特别注重在短时间内对每个晶圆以高横向解析度及高精度来测量其层厚度及其均质性。

类似的要求必须在其他领域加以满足，层堆叠的厚度及横向均质性对于最终产品参数而言可能为至关重要。

背景技术

用于非破坏性层的椭圆偏振测量是本领域已知的技术，以偏振光照射样品，最终检测到层之间界面的反射光或透射在层之间的光，层的性质则利用所检测到的光的偏振状态的变化加以判断，该测量值绝大多数取决于样品表面的焦点位置和倾斜度，该方法具有高度的精确性，且如果使用合适的层模型，该方法可适用于涉及多层的非常复杂的层堆叠。然而，这种方法耗时，每点需要数秒的时间，其空间解析度被限制在几十微米(μm)，因此，椭圆偏振测量在生产控制领域是受限的。