(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 202210604119.4 (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 邱顺富 (51)Int.Cl. G01N 21/21(2006.01) G01N 21/01(2006.01) G01B 11/06(2006.01) (54)发明名称 一种测量系统用的光谱仪 (57)摘要 本发明公开了一种测量系统用的光谱仪， 包 括入射孔， 用于透过入射光； 第一反射镜， 用于将 入射光反射到光栅上； 光栅， 用于对入射光进行 衍射， 将入射光衍射为第一衍射光信号、 第二衍 射光信号和高级次衍射光信号； 第一出射孔， 用 于输出第一衍射光信号； 第一探测器， 用于将第 一衍射光信号转换为第一电信号； 第二出射孔， 用于输出第二衍射光信号； 第二探测器， 用于将 第二衍射光信号转换为第二电信号； 本发明增加 了第二衍射孔以及第二探测器， 用于产生零级衍 射光信号， 并通过第二探测器进行监测， 在测量 系统进行样品厚度检测时， 样品z位置的变化会 造成光点在光谱仪入射狭缝上位置的变化， 达到 减少样品薄膜厚度的测量误差， 提高测量的准确 度的效果。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 114910421 A 2022.08.16 CN 114910421 A 1.一种测量系统用的光谱仪， 其特 征在于， 包括： 入射孔， 用于透过入射 光； 第一反射镜， 用于将入射 光反射到光 栅上； 光栅， 用于对入射光进行衍射， 将入射光衍射为第 一衍射光信号、 第 二衍射光信号和高 级次衍射光信号； 第一出射 孔， 用于输出第一 衍射光信号； 第一探测器， 用于将第一 衍射光信号转换为第一电信号； 第二出射 孔， 用于输出第二 衍射光信号； 第二探测器， 用于将第二 衍射光信号转换为第二电信号。 2.根据权利要求1所述的一种测量系统用的光谱仪， 其特 征在于， 还包括第二反射镜， 所述第二反射镜用于反射第一衍射光信号， 将第一衍射光信号反 射到第一出射 孔。 3.根据权利要求1所述的一种测量系统用的光谱仪， 其特 征在于， 所述第二出射 孔基于光 栅衍射时第二 衍射光信号的衍 射方向进行设置 。 4.根据权利要求1或2或3所述的一种测量系统用的光谱仪， 其特 征在于， 所述第一 衍射光信号为一级衍射光信号。 5.根据权利要求1或2或3所述的一种测量系统用的光谱仪， 其特 征在于， 所述第二 衍射光信号为零级衍射光信号。 6.根据权利要求1所述的一种测量系统用的光谱仪， 其特 征在于， 所述第一探测器为C CD阵列传感器。 7.根据权利要求1所述的一种测量系统用的光谱仪， 其特 征在于， 所述第二探测器为 光电二极管或四象限光电二极管。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114910421 A 2一种测量系统用的光谱 仪 技术领域 [0001]本发明涉及光谱仪技 术领域， 尤其涉及一种测量系统用的光谱仪 。 背景技术 [0002]光谱椭偏仪是一种用途很广的科学仪器。 它通过测量偏振光通过表面和表面的薄 膜反射后， 偏振态的变化来推算出薄膜的厚度、 薄膜的光学折射率以及薄膜的其他性能， 灵 敏度极高， 可以测 到1/10 原子大小的膜厚的变化。 20多年前， 光谱椭偏仪被集成电路制造 行业采用， 开始用来检测薄膜制造工艺中薄膜的厚度和折射率。 几乎在同时， 它又被用来测 量集成电路光刻和刻蚀工艺中的线宽 （又称关键尺寸） 。 经过20多年的发展， 它已成为集成 电路制造工艺中不可缺少的的检测设备。 光谱椭偏仪在集成电路工艺发展的道路上也面临 许多挑战。 [0003]而在集成电路膜厚系统测量中， 除了测量子系统外， 还有几个辅助测量系统正常 运行的系统， 它 们是： 1.确定晶圆z ‑方向位置的聚焦系统； 2.确定在晶圆上测量 点， X‑Y坐标的机器视 觉系统； 3.为了保持测量系统的长期稳定性， 防止测量系统偏离系统定标的参数， 还需要 一些辅助的子系统或传感器对一些系统的定标参数继续 实时监控并进 行实时矫正。 对光谱 椭偏仪或光谱反射仪来说， 需要监控如下参数： a.系统中光谱仪的波长定标； b.光谱仪CCD 列阵的零 点； 4.光源的稳定性。 [0004]传统的做 法是对每一个需要检测的参数有一个独立的测量子系统或传感器， 但是 这样安排有一个缺点。 如果聚焦系统和 光谱椭偏仪的相对位置发生偏差， 最佳聚焦信号对 应的样品的z  的位置， 并非是光谱仪定标时样品的z的位置。 如果这种情况发生的话， 定标 的波长和实际的波长也会不一致， 从而产生测量的误差， 因此， 需要设计一种新的光谱仪， 对样品的z的位置的变化进行同步 监测。 发明内容 [0005]本发明主要解决现有的技术中光谱椭偏测量系统中无法对样本的z的位置的变化 进行监测的问题； 提供一种测量系统用的光谱仪， 保留光谱仪的零级衍射信号， 通过监测光 谱仪的零级衍射信号进而实现样本的z的位置的变化， 减少样品薄膜厚度的测量误差， 提高 测量的准确度。 [0006]本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的： 一种测量系统用的 光谱仪， 包括入射孔， 用于透过入射光； 第一反射镜， 用于将入射光反射到光栅上； 光栅， 用 于对入射光进行衍射， 将入射光衍射为第一衍射光信号、 第二衍射光信号和高级次衍射光 信号； 第一出射孔， 用于输出第一衍射光信号； 第一探测 器， 用于将第一衍射光信号转换为 第一电信号； 第二出射孔， 用于输出第二衍射光信号； 第二探测器， 用于将第二衍射光信号说　明　书 1/3 页 3 CN 114910421 A 3