[发明专利]高吞吐量的光学计量

说明书

一种对样品进行光学计量的方法，该方法可包括在样品的变速移动期间，通过不同波长的多组脉冲照射样品的区域；收集作为照射的结果而从样品反射的光以提供多组帧，每组帧包括与不同波长相关联的部分重叠的多个帧；以及处理这些帧以提供光学计量结果，该光学计量结果指示样品区域的元素的一个或多个评估参数；其中，处理基于该多组帧与通过其他光学计量过程获取的参考测量值之间的映射，该其他光学计量过程展现出的光谱分辨率高于通过照射和收集所获取的光谱分辨率。

背景技术

半导体器件的光学计量是测量半导体晶圆上关键尺寸的标准方法，以促进半导体制造过程中的高产量。一些基于光学计量的技术，如光谱反射测量、散射测量、椭偏测量和光谱椭偏测量等，通常用于检测在半导体晶圆的制造过程中它的关键尺寸、膜厚度、成分和其他参数。

白光反射测量、散射测量和椭偏测量是相对耗时的技术，因为它们需要获取数百甚至数千个波长的光谱信息并且处理所述信息。因此，测量在选定的位点进行，而这些位点可能只构成晶圆的可忽略不计的部分。

用于这种技术的测量位点尺寸通常小于100um，测量是以顺序的方式逐位点进行的，并且在不对计量系统的吞吐量造成严重影响的情况下，只能执行非常有限的测量点。

高光谱成像是一种已知的光学计量方法。被测试的晶圆被宽光谱照射，并且生成的图像数据代表从被测试晶圆反射或散射的光强度。检测到的图像像素被单独分析为各种光谱范围。高光谱成像是昂贵且复杂的。它需要高速计算机、高度灵敏的探测器和大量的数据存储资源来分析高光谱数据。

散射测量工具被广泛用于半导体制造的过程控制中。散射测量工具通常在某些测试位点、和/或存储器阵列、和/或其他预定的片内位置测量反射光谱。被测量的样品上的区域(返回(反射)被检测的光的区域)的大小或光斑大小通常很小，直径在约10-50微米的范围内。

散射测量工具是快速的：对于标准采样方案，MAM时间可以远低于秒，并且通常TPT时间在100w/小时以上。增加采样方案将需要测量更多的位点，但在任何情况下，对于WID和/或WIW使用小的光斑尺寸测量大面积，和/或如果关注的是空间晶圆图或极端晶圆边缘性能，均匀性可能存在问题。

有几种已知的提供全晶圆图像/图的方法，例如通过“一次”成像整个晶圆(例如Spark Nanda技术，Lars Markwort等人的“Full wafer macro-CD imaging for excursioncontrol of fast patterning processes”,Proc.SPIE Vol.7638,2010)或使用扫描(美国专利申请US 2019/0244374 Al)。这些工具使用光谱滤波器或RGB相机，并且基于DOE晶圆(特别是提前制备以定义图像和关注的参数之间的相关性的DOE晶圆)来分析晶圆图像。建议将扫描工具作为抛光设备的一部分来使用，以允许晶圆图像接近于加工过程。

集成计量(IM)的概念在Nova的专利US6752689、US9,184,102等中有详细描述。IM的测量单元(MU)通常附接到加工工具的设备前端模块(EFEM)，并且晶圆通过EFEM的机器人转移到IM系统以进行测量。标准的测量序列可能包括利用成像系统对晶圆进行全局和精细对齐，如Nova的US专利US5682242、US6752689等所述。

非常希望对于光学计量系统能提供全晶圆计量的解决方案，而对吞吐量没有有害影响。

附图说明

被视为本发明的主题在说明书的结论部分中被特别指明并明确声明。然而，本发明的组织和操作方法方面，以及其目标、特点和优点，在结合附图阅读时通过参考以下详细描述可以被最好地理解，其中：

图1示出了帧的示例；

图2示出了照明元件的示例；

图3示出了光学计量系统及其环境的示例；

图4示出了光学计量系统及其环境的示例；