[发明专利]一种双侧斐索干涉仪检测装置

说明书

一种双侧斐索干涉仪检测装置，包括光源模块，第一干涉仪主机，第二干涉仪主机，第一标准镜，第二标准镜，被测非透明平面；所述的第一干涉仪主机、第二干涉仪主机均为斐索干涉仪。本发明将点光源位于准直镜的焦面但不在焦点上，从而使经准直镜透射的出射光与干涉仪光轴具有夹角，通过与光阑配合，使对侧干涉仪的出射光进入到本侧干涉仪后，汇聚在光阑的遮光区，不影响本侧干涉仪干涉图的接收；或者使用光开关，使第一干涉仪主机、第二干涉仪主机单独工作。本发明有效的提高了干涉图的质量，具有装置结构简单，操作方便，测量精度高的优点。

技术领域

本发明涉及干涉测量领域，具体为一种用于测量非透明平面表面形貌的双侧斐索干涉仪检测装置。

背景技术

集成电路是促进产业不断改革的关键技术，随着光刻特征尺寸的不断减小，硅片表面形貌对光刻性能的影响越来越显著。作为一种特殊的非透明平面光学元件，通过对硅片表面平整度，形状等参数的检测，能够计算出硅片形貌对光刻聚焦深度的影响，同时能够计算硅片表面应力，实现对光刻图形面内畸变的检测，减小从光刻之外其他工艺导致的套刻误差。

因此，为了不断减小硅片表面形貌的测量精度，未来的技术节点需要更好平整度的硅片及更高检测精度的计量工具。基于电容传感器等的点扫描测量设备是测量硅片形貌和平整度的主流方法之一，通过单点扫描的方式实现对硅片表面形貌的测量，美国KLA公司,日本kobelcokaken公司等均曾采用该方法。但该方法检测精度及检测效率均受限，不适用现代工艺技术的发展需求。目前，用于硅片表面形貌测量的普通电容测量工具已被具有更高灵敏度和分辨率的干涉测量工具取代。

Corning Tropel公司采用斜入射干涉仪测量硅片表面形貌，通过掠入射方式增大等效波长，提高了干涉仪测量动态范围，但随着等效波长的增加，测量分辨率和检测精度也受到影响，且斜入射干涉仪体积过大，不易操作。为了追求更高精度，美国KLA公司采用双侧干涉测量装置对硅片表面进行检测，在上述基础上，先技术1(United States PatentUS6847458B2,Method and apparatus for measuring the shape and thicknessvariation of polished opaque plates，2003)采用的实验检测装置利用两侧干涉仪的出射光束具有相反旋向性来实现有效的光束隔离，光源输出光经过分束器和各干涉仪内部后，入射至被测面表面。此时返回至各干涉仪内部的有被测面表面反射的测量光束，参考面反射的参考光束和对侧干涉仪的出射光，且测量光束、参考光束与对侧干涉仪出射光偏振态正交。三束光进入到干涉仪系统，经过内部的四分之一波片和偏振分束器后，来自对侧干涉仪的出射光被反射至光源方向，与其偏振态正交的测量光束，参考光束透射到探测器表面，以此方法将两干涉仪内部测量光束彼此隔离，实现分光。在上述基础上，先技术2(KlausFreischlad,Shouhong Tang,and Jim GrenfellInterferometry for waferdimensional metrology,Proc.SPIE 6672,667202，2007)采用双侧干涉测量装置，可同时对硅片前后表面检测，也可以仅测量单侧形貌，并提出了对硅片表面形貌的评价参数，大幅提高了硅片Warp、Flatness等参数的检测精度。

在先技术3(United States Patent US8068234B2 Method and apparatus formeasuring shape or thickness information of a substrate，2009)中，设计了相应的被测平面夹持工具，放置在第一干涉仪、第二干涉仪内部的中心空腔内，便于调整被测面前后表面与参考面之间的倾角，对映射被测面与参考面的间距变化更为精准，并通过子孔径拼接测量的方法，进行数据拼接扩大动态范围。与前技术相比，该方法和系统更为灵活，且扩大了被测面的尺寸测量极限，具有更高的空间分辨率。