一种用于量测或检测设备的对焦方法及量测或检测方法与流程

本发明涉及半导体量测领域，尤其涉及一种用于量测或检测设备的对焦方法及量测或检测方法。

背景技术：

1、在半导体芯片制造过程中，良率是各个工艺环节都重点关照的指标。光学检测是晶圆表面检测常用技术手段，通过光学相机记录、算法处理等方式，整理缺陷的大小以及类型，用来分析改进后续工艺。

2、现在半导体制造的工艺节点已经达到几十纳米甚至几纳米级别，因而需要高分辨率(数值孔径(na)高达0.9)的物镜。此种物镜焦深约为250nm左右，考虑到晶圆表面高度差别可能有数微米甚至十几微米的高度差，同时检测载台真空吸附也会带来晶圆表面约数微米形变，这对检测设备获取最佳焦面带来了挑战；高产率还要求检测系统尽可能快速得到检测结果，这就要求对焦过程时间尽可能短；而不同晶圆因其材料、工艺、膜层等不同，其表面反射率具有较大差异，因此在对焦过程中使用固定光强的探测光容易超过探测器最佳探测范围，从而影响探测精度。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种用于量测或检测设备的对焦方法及量测或检测方法，解决不同待测样品表面的反射率及系统杂散光噪声影响探测精度的问题。

2、根据本发明的第一方面，提供了一种用于量测或检测设备的对焦方法，包括：

3、s10、采用光源系统提供入射光，所述入射光经第一掩模版后生成带有图案信息的入射光，对带有图案信息的所述入射光分束以形成第一子光束和第二子光束，所述第一子光束入射至第一探测器被采集，所述第二子光束经物镜系统入射至可调接收面；

4、s20、在所述接收面放置目标对象，所述第二子光束经所述目标对象反射生成反射信号光，所述反射信号光经所述物镜系统后被分束以形成第一信号光束和第二信号光束，所述第一信号光束通过第二探测器采集，所述第二信号光束经第二掩模版后通过第三探测器采集；

5、s30、将所述待测样品作为所述目标对象放置于所述接收面，获取待测样品的反射率，基于所述反射率计算目标光强，调整所述光源系统以出射具有所述目标光强的入射光辐照所述待测样品；

6、s40、通过运动载台承载并带动位于所述接收面的所述待测样品至预设的高度位置，获取所述第二探测器采集到的总信号和所述第三探测器采集到的总信号；

7、s50、根据所述第二探测器采集到的总信号，提取所述第一信号光束的信号值，以及根据所述第三探测器采集到的总信号，提取所述第二信号光束的信号值；

8、s60、基于所述第一信号光束的信号值和所述第二信号光束的信号值，计算所述待测样品位于所述预设的高度位置条件下的离焦信号；

9、s70、获取所述待测样品位于不同高度位置条件下的相应离焦信号，并通过数学拟合获取离焦信号与所述待测样品的高度位置的关系函数；

10、s80、根据所述关系函数获取所述离焦信号为零时所述待测样品的目标高度位置，移动所述运动载台使得所述待测样品位于所述目标高度位置以完成对焦。

11、在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下改进。

12、可选的，所述光源系统包括第一光源和第二光源，所述第一光源和第二光源交替工作以提供所述入射光。

13、可选的，在所述步骤s50之前，还包括：

14、获取所述入射光以所述目标光强入射所述待测样品条件下，所述第二探测器采集到的杂散光信号以及所述第三探测器采集到的杂散光信号。

15、可选的，所述获取所述入射光以所述目标光强入射所述待测样品条件下，所述第二探测器采集到的杂散光信号以及所述第三探测器采集到的杂散光信号，包括：

16、在所述接收面对所述第二子光束进行消光处理，所述第一探测器采集的信号值为所述入射光的检测信号，所述第二探测器采集到的信号值为第一杂散光子信号，所述第三探测器采集到的信号值为所述第二杂散光子信号；

17、采集不同入射光光强下所对应的所述入射光的检测信号、所述第一杂散光子信号以及所述第二杂散光子信号并进行拟合，以获取所述第一杂散光子信号与所述入射光的有效光强信号之间的第一线性关系，以及所述第二杂散光子信与所述入射光的有效光强信号之间的第二线性关系，所述入射光的有效光强信号为所述入射光的检测信号与所述第一探测器的本底值的差值；

18、基于所述第一线性关系，获取所述入射光以所述目标光强入射所述待测样品条件下所述第二探测器采集到的杂散光信号；

19、基于所述第二线性关系，获取所述入射光以所述目标光强入射所述待测样品条件下所述第三探测器采集到的杂散光信号。

20、可选的，所述步骤s50中，所述根据所述第二探测器采集到的总信号，提取所述第一信号光束的信号值，以及根据所述第三探测器采集到的总信号，提取所述第二信号光束的信号值，包括：

21、获取所述第一探测器的本底值vs-dark、所述第二探测器的本底值vn-dark以及所述第三探测器的本底值vd-dark；

22、获取所述第一光源相应的所述第一线性关系、所述第一光源相应的所述第二线性关系、所述第二光源相应的所述第一线性关系以及所述第二光源相应的所述第二线性关系；

23、通过所述第一光源提供所述具有所述目标光强的入射光，接收所述第二探测器采集到的第一总信号v′nb、所述第三探测器采集到的第二总信号v′db，并基于所述第一光源相应的所述第一线性关系计算所述第二探测器采集到的第一杂散光信号v″nb，以及基于所述第一光源相应的所述第二线性关系计算所述第三探测器采集到的第二杂散光信号v″db；

24、通过所述第二光源供所述具有所述目标光强的入射光，接收所述第二探测器采集到的第三总信号v′na、所述第三探测器采集到的第四总信号v′da，并基于所述第二光源相应的所述第一线性关系并计算所述第二探测器采集到的第三杂散光子信号v″na，以及基于所述第二光源相应的所述第二线性关系计算所述第三探测器采集到的第四杂散光子信号v″da；

25、通过以下公式计算所述第一光源提供所述具有所述目标光强的入射光条件下，所述第一信号光束的第一信号值vnb及所述第二信号光束的第一信号值vdb：

26、vnb＝v′nb-v″nb-vn-dark，vdb＝v′db-v″db-vd-dark；

27、通过以下公式计算所述第二光源提供所述具有所述目标光强的入射光条件下，所述第一信号光束的第二信号值vna及所述第二信号光束的第二信号值vda：

28、vna＝v′na-v″na-vn-dark，vda＝v′da-v″da-vd-dark。

29、可选的，所述步骤s60中，所述基于所述第一信号光束的信号值和所述第二信号光束的信号值，计算所述待测样品位于所述高度位置条件下的离焦信号，包括：

30、基于所述第一信号光束的第一信号值vnb、所述第二信号光束的第一信号值vdb、所述第一信号光束的第二信号值vna和所述第二信号光束的第二信号值vda，通过以下公式计算所述待测样品位于所述预设的高度位置条件下的离焦信号：

31、dvh＝vdb/vnb-vda/vna，

32、其中，dvh表示所述待测样品位于的所述预设的高度位置为h时所对应的离焦信号。

33、可选的，所述获取所述第一探测器的本底值vs-dark、所述第二探测器的本底值vn-dark以及所述第三探测器的本底值vd-dark，包括：

34、关闭所述光源系统，开启所述第一探测器、所述第二探测器以及所述第三探测器，所述第一探测器得到的检测值为第一探测器的本底值vs-dark，所述第二探测器得到的检测值为第二探测器的本底值vn-dark，所述第三探测器得到的检测值为第三探测器的本底值vd-dark。

35、可选的，在所述步骤s20之前，还包括：

36、获取标准基片的反射率r0并基于所述标准基片预设所述入射光的光强初值i0。

37、可选的，所述获取标准基片的反射率r0并基于所述标准基片预设所述入射光的光强初值i0，包括：制备所述标准基片，并将所述标准基片作为所述目标对象放置于所述接收面；

38、设定所述第一探测器采集到的信号值的第一有效范围[1/6va，5/6va]，va为所述第一探测器的量程值；

39、设定所述第二探测器集到的信号值的第二有效范围[1/6vb，5/6vb]，vb为所述第二探测器的量程值；

40、调整所述入射光的光强，以获取所述第一探测器采集到的信号值处于所述第一有效范围[1/6va，5/6va]时对应的第一光强参考范围，以及获取所述第二探测器采集到的信号值处于所述第二有效范围[1/6vb，5/6vb]时对应的第二光强参考范围；

41、获取所述第一光强参考范围和所述第二光强参考范围交集，并将所述交集作为所述入射光的光强阈值范围；

42、在所述光强阈值范围内任选一光强值作为所述入射光的预设初值i0；

43、计算所述第二探测器采集到的信号值与所述第一探测器采集到的信号值的比值，以得到所述标准基片的反射率r0。

44、可选的，所述步骤s30中，所述获取待测样品的反射率，基于所述反射率计算目标光强，包括：

45、将所述待测样品作为所述目标对象放置于所述接收面，计算所述第二探测器采集到的总信号与所述第一探测器采集到的信号的比值，以得到所述待测样品的反射率r1；

46、通过以下公式计算所述目标光强：

47、i＝i0·r1/r0，

48、其中，i表示所述目标光强。

49、根据本发明的第二方面，提供一种量测或检测方法，包括：采用本发明提供的对焦方法对待测样品进行对焦；

50、搜集相应量测信号或检测信号，以完成所述量测或所述检测。

51、本发明提供的一种用于量测或检测设备的对焦方法，根据不同待测样品表面的反射率设置入射光的光强，以使探测器所采集到的光束的光强始终处于探测器的最佳探测范围，此时测得的光强信号值准确度最高；设置每种待测样品对应的标准基片，在每种待测样品进行初次对焦之前，计算标准基片的反射率，并基于标准基片的反射率进行光强范围计算后，将该光强范围作为同种待测样品的检测参数并储存在该类型待测样品的检测菜单中，可以大大减少初始化流程并保证后续测量控制过程的精度；设置交替工作的两个光源，基于两个光源对应的探测信号的归一化差值作为待测样品位于相应高度位置的离焦信号值，而该差值的“零值点”精确对应于物镜焦面，从而保证光源系统提供的入射光存在小幅波动时也不会影响离焦信号的测量精度；同时基于探测器采集到的光强信号计算待测样品的离焦信号时，滤除了光强信号中因入射光的光强变化带来的杂散光波动的噪声值，因而使得离焦信号的计算值更为精确，可以实现高精度对焦。基于本发明提供的对焦方法对待测样品执行高精度对焦后，再执行相应的量测或检测步骤，有助于探测到精确的量测或检测信号，从而实现精测量测或检测。