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原文传递检查多层结构的装置和方法、制造其半导体器件的方法

专利名称：	检查多层结构的装置和方法、制造其半导体器件的方法
摘要：	提供了检查样品中的多层结构而不破坏样品的多层结构检测装置和方法，多层结构检查装置配置为测量反射率和色散两者而不破坏样品，其中，反射率和色散是对于多层结构的重复模式的改变灵敏地改变的变量，通过测量其值，以高精确度来检查处理之前与处理之后样品的结构改变。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	韩国;KR
申请人：	三星电子株式会社
发明人：	柳成润;梁裕信;全忠森;金正元;郭炫秀
专利状态：	有效
申请日期：	2018-08-27T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-17T00:00:00+0800
申请号：	CN201810982065.9
公开号：	CN109765189A
代理机构：	北京市柳沈律师事务所
代理人：	邵亚丽
分类号：	G01N21/27(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	韩国京畿道
主权项：	1.一种多层结构检查装置，包括：输入单元，被配置为产生偏振光束；分束器，被配置为将从输入单元提供的偏振光束分割为第一光束和第二光束；样品单元，包括被配置为支撑样品的台并且样品单元被配置为向分束器提供通过将第一光束反射离开样品产生的第一反射光束；参考单元，包括参考反射镜并且被配置为向分束器提供通过将第二光束反射离开参考反射镜产生的第二反射光束；以及检测单元，被配置为通过接收第一反射光束或者第一反射光束和第二反射光束的叠加光束的预定偏振分量根据波长检测光的强度，第一反射光束和叠加光束透射通过分束器，其中，多层结构检查装置被配置为根据波长基于光的强度通过测量反射率和色散来检查样品的多层结构。 2.根据权利要求1所述的多层结构检查装置，其中，参考单元还包括：阻挡器，被配置为选择性地向参考反射镜提供第二光束；以及阻挡器平移台，被配置为通过移动阻挡器来开启或关闭阻挡器。 3.根据权利要求2所述的多层结构检查装置，其中，多层结构检查装置被配置使得，当阻挡器开启时，第一反射光束被透射通过分束器而同时第二反射光束不被透射通过分束器，并且多层结构检查装置根据波长测量第一反射光束的强度，以及其中，多层结构检查装置被配置使得，当阻挡器关闭时，第一反射光束和第二反射光束的叠加光束被透射通过分束器，并且多层结构检查装置基于叠加的第一反射光束和第二反射光束之间的干涉根据波长测量色散。 4.根据权利要求1所述的多层结构检查装置，其中，样品单元的台是被配置为移动安装在其上的样品的样品平移台，以及其中，多层结构检查装置被配置使得，当叠加光束被透射通过分束器时，在样品随着样品平移台移动的同时产生第一反射光束。 5.根据权利要求4所述的多层结构检查装置，其中，多层结构检查装置被配置使得参考样品而不是样品被安装在样品平移台上，以及其中，多层结构检查装置被配置使得，使用参考样品执行下述中的至少一个：多层结构检查装置的状态的诊断、所测量的光谱的校准以及参考值的补偿。 6.根据权利要求1所述的多层结构检查装置，其中，多层结构检查装置被配置为通过改变预定偏振分量使针对反射率和色散的测量变量多样化。 7.根据权利要求1所述的多层结构检查装置，其中，多层结构检查装置被配置为通过使用所测量的反射率和色散中的一个或组合来检查样品的多层结构。 8.根据权利要求7所述的多层结构检查装置，其中，多层结构检查装置被配置使得，通过测量样品中的多层结构的每层的厚度或通过检测多层结构的至少一层的缺陷来检查样品的多层结构，以及其中，多层结构检查装置被配置为通过将所测量的反射率和色散与通过模拟计算出的反射率和色散信息进行比较来测量厚度或检测缺陷。 9.根据权利要求1所述的多层结构检查装置，其中，输入单元包括：光源，被配置为产生多波长光束；准直器，被配置为将从光源提供的光束准直为平行光束；和第一偏振器，被配置为使从准直器提供的光束偏振，以及其中，检测单元包括：第二偏振器，被配置为使第一反射光束或第一反射光束和第二反射光束的叠加光束的预定偏振分量透射；光谱仪，被配置为根据波长分割从第二偏振器提供的光束；和检测器，被配置为根据波长从光谱仪检测光的强度。 10.根据权利要求1所述的多层结构检查装置，其中，输入单元包括：光源，被配置为产生多波长光束；单色器，被配置为将多波长光束转换为单色光束；准直器，被配置为使从单色器提供的光束准直为平行光束；和第一偏振器，被配置为使从准直器提供的光束偏振，以及其中，检测单元包括：第二偏振器，被配置为使第一反射光束或第一反射光束和第二反射光束的叠加光束的预定偏振分量透射；和检测器，被配置为根据波长从第二偏振器检测光的强度。 11.根据权利要求10所述的多层结构检查装置，还包括成像光学器件，所述成像光学器件布置在以下位置中的至少一个中：样品单元的台与分束器之间、参考单元的参考反射镜与分束器之间以及第二偏振器与检测器之间。 12.一种多层结构检查装置，包括：多波长光源；准直器，被配置为将从多波长光源提供的光束准直为平行光束；第一偏振器，被配置为使从准直器提供的光束偏振；分束器，被配置为将从第一偏振器提供的光束分割为第一光束和第二光束；样品单元，包括被配置为支撑具有多层结构的样品的样品平移台，所述样品单元被配置为向分束器提供通过将第一光束反射离开样品产生的第一反射光束；参考单元，包括参考反射镜，所述参考单元被配置为向分束器提供通过将第二光束反射离开参考反射镜产生的第二反射光束；第二偏振器，被配置为使第一反射光束或者第一反射光束和第二反射光束的叠加光束的预定偏振分量透射，第一反射光束和叠加光束透射通过分束器；光谱仪，被配置为根据波长来分割从第二偏振器提供的光束；和检测器，被配置为根据波长从光谱仪检测光的强度，其中，样品平移台被配置为移动安装在其上的样品，其中，参考单元还包括：阻挡器，被配置为向参考反射镜选择性地提供第二光束；和阻挡器平移台，被配置为通过移动阻挡器来开启或关闭阻挡器，以及其中，多层结构检查装置被配置为根据波长基于光的强度通过测量反射率和色散来检查样品。 13.根据权利要求12所述的多层结构检查装置，其中，多层结构检查装置被配置使得，当阻挡器开启时，多层结构检查装置根据波长测量第一反射光束的强度，以及其中，多层结构检查装置被配置使得，当阻挡器关闭时，多层结构检查装置根据波长基于叠加的第一反射光束和第二反射光束之间的干涉来测量色散。 14.一种多层结构检查装置，包括：多波长光源；单色器，被配置为将从多波长光源提供的光束转换为单色光束；准直器，被配置为将从单色器提供的单色光束准直为平行光束；第一偏振器，被配置为使从准直器提供的平行光束偏振；分束器，被配置成将从第一偏振器提供的偏振光束分割为第一光束和第二光束；样品单元，包括被配置为支撑具有多层结构的样品的样品平移台，所述样品单元被配置为向分束器提供通过将第一光束反射离开样品产生的第一反射光束；参考单元，包括参考反射镜，所述参考单元被配置为向分束器提供通过将第二光束反射离开参考反射镜产生的第二反射光束；第二偏振器，被配置为使第一反射光束或者第一反射光束和第二反射光束的叠加光束的预定偏振分量透射，第一反射光束和叠加光束透射通过分束器；和检测器，被配置为检测从第二偏振器透射的光束的强度，其中，样品平移台被配置为移动安装在其上的样品，其中，参考单元还包括：阻挡器，被配置为选择性地向参考反射镜提供第二光束；和阻挡器平移台，被配置为通过移动阻挡器来开启或关闭阻挡器，以及其中，多层结构检查装置被配置为根据波长基于从第二偏振器透射的光束的强度通过测量反射率和色散来检查样品。 15.根据权利要求14所述的多层结构检查装置，其中，多层结构检查装置被配置使得，当阻挡器开启时，多层结构检查装置根据波长测量第一反射光束的强度，以及其中，多层结构检查装置被配置使得，当阻挡器关闭时，多层结构检查装置根据波长基于叠加的第一反射光束和第二反射光束之间的干涉来测量色散。 16.根据权利要求14所述的多层结构检查装置，还包括成像光学器件，所述成像光学器件布置在以下位置中的至少一个中：样品单元的样品平移台与分束器之间、参考单元的参考反射镜与分束器之间以及第二偏振器与检测器之间。 17.一种在制造半导体器件中检查多层结构的方法，所述方法包括：从输入单元向分束器输入光束；在分束器中，将从输入单元提供的光束分割为第一光束和第二光束；通过将第一光束反射离开样品单元的样品来产生第一反射光束，并且通过将第二光束反射离开参考单元的参考反射镜来产生第二反射光束；使第一反射光束或者第一反射光束和第二反射光束的叠加光束透射通过分束器；在检测单元中，根据从分束器提供的第一反射光束或者叠加光束的波长检测光的强度；以及根据波长基于光的强度来测量反射率和色散，其中，使用所测量的反射率和色散中的一个或组合来检查样品的多层结构。 18.根据权利要求17所述的方法，其中，参考单元包括选择性地向参考反射镜提供第二光束的阻挡器，以及其中，使光束透射通过分束器包括：当阻挡器开启时，使第一反射光束透射通过分束器；以及当阻挡器关闭时，使第一反射光束和第二反射光束的叠加光束透射通过分束器。 19.根据权利要求17所述的方法，其中，样品单元包括被配置为移动安装在其上的样品的样品平移台，以及其中，产生第一反射光束包括当叠加光束被透射通过分束器时，通过使用样品平移台移动样品产生第一反射光束。 20.根据权利要求17所述的方法，其中，样品单元包括被配置为移动安装在其上的样品的样品平移台，以及其中，所述方法还包括执行从向分束器输入光束到测量布置在样品平移台上的参考样品的反射率和色散的操作以执行下述中的至少一个：多层结构检查装置的状态的诊断、所测量的光谱的校准以及参考值的补偿。 21.根据权利要求17所述的方法，其中，向分束器输入光束包括：从光源产生多波长光束；将从光源提供的光束通过准直器准直为平行光束；和利用第一偏振器使从准直器提供的光束偏振，其中，通过第一偏振器而偏振的光束输入到分束器，以及根据波长检测光的强度包括：使从分束器提供的第一反射光束或叠加光束的预定偏振分量透射通过第二偏振器；和在检测器中，根据波长检测来自第二偏振器的光的强度。 22.根据权利要求21所述的方法，其中，通过在使光束偏振和使预定偏振分量透射中的至少一个期间，通过改变偏振分量使针对反射率和色散的测量变量多样化。 23.一种制造半导体器件的方法，所述方法包括：基于从样品晶片测量的反射率和色散来检查样品晶片中的多层结构；基于检查结果确定多层结构是否满足预定条件；以及当样品晶片的多层结构满足预定条件时，在样品晶片上执行半导体器件制造工艺，其中，使用所测量的反射率和色散中的一个或组合来执行确定多层结构是否满足预定条件。 24.根据权利要求23所述的方法，其中，检查样品晶片中的多层结构包括：从输入单元向分束器输入光束；在分束器中，将从输入单元提供的光束分割为第一光束和第二光束；通过将第一光束反射离开样品单元的样品来产生第一反射光束，并且通过将第二光束反射离开参考单元的参考反射镜来产生第二反射光束；使第一反射光束或者第一反射光束和第二反射光束的叠加光束透射通过分束器；在检测单元中，根据波长从分束器提供的第一反射光束或者叠加光束检测光的强度；以及根据波长基于光的强度测量反射率和色散。 25.根据权利要求23所述的方法，其中，在对所述样品晶片执行所述半导体器件制造工艺之后，所述方法还包括：将样品晶片分成半导体芯片；和封装半导体芯片。
所属类别：	发明专利