高深宽比微结构深度一致性的光学测量与评估方法与流程

技术特征：
1.一种高深宽比微结构深度一致性的光学测量与评估方法，包括以下步骤：1)加工标准样品，确定该标准样品的深度值和折射率，对测量仪器的暗场噪声与透光系数光谱进行修正，获得修正后的测量仪器的暗场噪声与透光系数光谱：2)针对待测样品建立多深度的高深宽比微结构的几何模型及光学模型，并获得待测样品的反射率光谱；3)根据步骤2)获得的待测样品反射率光谱，获得待测样品的待测样品的微结构深度一致性评价参数。2.根据权利要求1所述的高深宽比微结构深度一致性的光学测量与评估方法，其特征在于，步骤1)的具体内容如下：1-1)加工标准样品：加工硅基高深宽比单体微结构标准样品，对硅晶圆表面粗糙度值进行检定；1-2)确定该标准样品的深度值和折射率：将上述标准样品定义为上表面-微结构下表面结构，使用光学轮廓仪测量该标准样品单体微结构的深度值，使用标准色散模型作为硅晶圆的物理光学模型，根据椭圆偏振光谱仪测得的椭偏参数，拟合计算出该标准样品的折射率；1-3)获得修正后的测量仪器的暗场噪声与透光系数光谱：安装该标准样品至测量仪器的样品台；关闭或遮挡光源，测量该标准样品的上表面的暗场反射光谱，用于修正测量仪器的暗场噪声；打开光源并测量标准样品的上表面的亮场反射光谱，使用步骤1-2)获得的标准样品折射率计算光学反射率光谱，同时利用光源发光光谱、光谱仪光量子效率光谱对测量仪器的透光系数光谱进行修正，获得修正后的测量仪器的透光系数光谱。3.根据权利要求2所述的高深宽比微结构深度一致性的光学测量与评估方法，其特征在于，所述光学轮廓仪采用垂直干涉扫描技术；所述椭圆偏振光谱仪测量采用50
°
至60
°
变角度测量；所述拟合计算使用光学波长范围为400nm至950nm；所述标准色散模型包括但不限于lorentz模型。4.根据权利要求2所述的高深宽比微结构深度一致性的光学测量与评估方法，其特征在于，所述测量仪器包括：光源、分光器、透镜、样品台和光谱仪，光源出射光束通过所述分光器由所述透镜汇聚至标准样品，标准样品反射光束被所述分光器反射，由所述光谱仪进行反射光谱数据采集。5.根据权利要求1所述的高深宽比微结构深度一致性的光学测量与评估方法，其特征在于，步骤2)的具体内容如下：2-1)针对待测样品建立多深度的高深宽比微结构的几何模型：将待测样品定义为上表面-微结构下表面
i
的多深度几何模型，i＝1、2、
……
；2-2)针对待测样品建立多深度的高深宽比微结构的光学模型：以待测样品的上表面为0光程基准面，基于snell定律建立上表面和微结构下表面的反射光电场矢量模型，将待测样品的反射光电场矢量叠加，获得待测样品反射光电场矢量的光学模型；2-3)获得待测样品的反射率光谱：使用测量仪器获得待测样品的反射光谱，使用该待测样品的反射光谱、步骤1)获得的修正后的测量仪器透光系数光谱以及光源发光光谱、光谱仪光量子效率光谱，计算待测样品的反射率光谱。6.根据权利要求1所述的高深宽比微结构深度一致性的光学测量与评估方法，其特征
在于，步骤3)的具体内容是：根据步骤2)获得的待测样品的反射率光谱的快速傅里叶变换曲线，计算该快速傅里叶变换曲线的极大峰值的半高宽，将该极大峰值的半高宽记为待测样品的高深宽比微结构深度一致性评价参数。7.根据权利要求6所述的高深宽比微结构深度一致性的光学测量与评估方法，其特征在于，所述待测样品的高深宽比微结构深度一致性评价参数的数值越小则表明该待测样品的高深宽比微结构深度一致性越好。

技术总结
本发明公开了一种高深宽比微结构深度一致性的光学测量与评估方法：加工硅基高深宽比单体微结构标准样品，确定其形貌参数以及折射率；修正测量仪器的暗场噪声与透光系数；建立多深度的高深宽比微结构的几何模型和光学模型；获得待测样品反射率光谱以及快速傅里叶变换曲线，计算该曲线极大峰值的半高宽，该半高宽定义为微结构深度一致性评价参数，该评价参数数值越小则深度一致性越好。采用可见光波长进行测量，测量硅晶圆上表面到微结构底部的相对深度值；信噪比相对较高，提高了深度一致性的测量灵敏度；只需测量一次反射光谱数据，光信号测量流程与光学结构简单，易于集成至硅晶圆刻蚀设备实现微结构深度及其一致性的在线测量。测量。测量。


技术研发人员：胡春光 王子政 霍树春 武飞宇 沈万福 刘晶
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2021.11.09
技术公布日：2022/3/15