(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210600857.1 (22)申请日 2022.05.30 (71)申请人 机械科学研究院浙江分院有限公司 地址 310000 浙江省杭州市上城区中河中 路175号 (72)发明人 陈星　许岚　计亚平　冯泽舟　 (74)专利代理 机构 杭州杭诚专利事务所有限公 司 33109 专利代理师 王鑫康 (51)Int.Cl. G01B 11/06(2006.01) G01N 21/01(2006.01) G01N 21/21(2006.01) (54)发明名称 一种用于集成电路制造中的集成式膜厚测 量系统和方法 (57)摘要 本发明公开了一种用于集成电路制造中的 集成式膜厚测量系统和方法， 包括用于将线偏振 光聚焦在晶圆表面的待测点的入射光路和用于 获取光谱以计算被测样品表面的椭偏参数的透 射光路， 还包括在透射光路分支出的两条用于通 过折射获取额外光谱以计算被测样品表面的椭 偏参数的折射光路。 上述技术方案采用非常规光 学系统， 在线性偏振光经过晶圆反射后， 反射光 束被后续的准直系统准直， 通过分光镜的反射和 透射， 分别进入不同的验偏器， 然后被相应光路 的聚焦系统聚焦相应的光谱仪的入射狭缝上， 从 而同时得到三个光谱， 通过适当选择这三个验偏 器的角度， 可 以解出被测样品表面的椭偏参数， 降低了空间要求， 大 大提高计算效率。 权利要求书2页 说明书4页 附图1页 CN 114910007 A 2022.08.16 CN 114910007 A 1.一种用于集成电路制造中的集成式膜厚测量系统， 其特 征在于， 包括： 入射光路， 用于将线偏振光聚焦 在晶圆表面的待测点； 透射光路， 用于获取光谱以计算被测样品表面的椭偏参数； 折射光路， 用于通过折 射获取额外光谱以计算被测样品表面的椭偏参数。 2.根据权利要求1所述的一种用于集成电路制造中的集成式膜厚测量系统和方法， 其 特征在于， 所述入射 光路包括： 光源(1)， 用于提供自然光； 光源小孔(12)， 用于控制晶圆上测量 光斑的形状和尺寸； 准直系统和聚焦系统， 用于根据光谱范围的需求选择透射式或反射式； 起偏器(2)， 用于从自然光中获得偏振光； 光源(1)、 光源小孔(12)、 起偏器(2)、 准直系统和第一聚焦系统(13)、 待测样品(11)沿 光路依次设置 。 3.根据权利要求1所述的一种用于集成电路制造中的集成式膜厚测量系统和方法， 其 特征在于， 所述透射光路包括 沿光路依次设置的第二聚焦系统(14)、 入射角选择孔径(15)、 第三验偏器(8)和第三 光谱仪(5)。 4.根据权利要求3所述的一种用于集成电路制造中的集成式膜厚测量系统和方法， 其 特征在于， 所述折射光路包括第一折射光路和第二折射光路， 所述第一折射光路包括沿光 路依次设置的第一分光镜(9)、 第一验偏器(6)和第一光谱仪(3)， 所述第二折射光路沿光路 依次设置的第二分光镜(10)、 第二验偏器(7)和第二 光谱仪(4)。 5.根据权利要求4所述的一种用于集成电路制造中的集成式膜厚测量系统和方法， 其 特征在于， 所述第一分光镜(9)、 第二分光镜(10)设置在射角选择孔径(15)与第三验偏器 (8)之间。 6.根据权利要求1所述的一种用于集成 电路制造中的集成式膜厚测量系统的测量方 法， 其特征在于， 包括以下步骤： S1进行入射 光路和透射 光路设置； S2进行折 射光路设置； S3计算待测样品表面的椭偏参数。 7.根据权利要求6所述的一种用于集成电路制造中的集成式膜厚测量系统和方法， 其 特征在于， 所述步骤S1设置入射光路使线偏振光被聚焦光学系统聚焦在晶圆表面的待测 点， 设置起偏器(2)的角度 并且设置入射角选择孔径(15)， 设置第三验偏器(8)的角 度 8.根据权利要求7所述的一种用于集成电路制造中的集成式膜厚测量系统和方法， 其 特征在于， 所述步骤S2设置第一分光镜(9)和第二分光镜(10)在透射光路中的位置， 并设置 折射光路中第一验偏器(6)的角度A1＝0， 设置第二验偏器(7)的角度 9.根据权利要求8所述的一种用于集成电路制造中的集成式膜厚测量系统和方法， 其 特征在于， 所述 步骤S3具体包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114910007 A 2其中， 为第一分光镜(9)透射系数的s分量； 为第一分光镜(9)反射系数的s分 量； 为第一分光镜(9)表面透射系数的p分量和s分量的相位差； χBS1为第一分光镜(9)p 分量的的透射系数和s分量的透射系数的模之比； 是第二个分光镜透射系数的s分量； ΔBS2为第二分光镜(10)表面反射系数的p分量和s 分量的相位差； P为 起偏器(2)的角度； I1(A1＝0)： 当第一验偏器(6)A1角度为0度时， 第一 光谱仪(3)上的光强； 当第二验偏器(7)A 2角度为45度时， 第二 光谱仪(4)上的光强； 当第三验偏器(8)A3角度为90度时， 第三 光谱仪(5)上的光强。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114910007 A 3