CN107917665A - 用于确定光斑位置的方法和设备 - Google Patents

Abstract

为了提高大规模集成电路制造中的光学测量的信噪比，本公开涉及用于确定光斑位置的方法和设备。方法包括：测量针对照射在待测区域上的第一入射光束的第一反射光谱；测量针对照射在待测区域上的第二入射光束的第二反射光谱，其中第一入射光束和第二入射光束的方位角相差180°；以及如果第一反射光谱和第二反射光谱之间的差异小于预定阈值，则确定第一入射光束和第二入射光束在待测区域上的光斑中心处于待测区域的几何中心。本公开还提供用于确定光斑位置的设备。实施例能够快速地对光斑位置进行确定及校正，从而改进测量的信噪比、准确度及适用性。

Description

用于确定光斑位置的方法和设备

技术领域

本公开涉及大规模集成电路制造中的光学测量技术，具体地涉及使用光学关键尺寸(Optical Critical Dimension(OCD))测量技术的测量系统中的用于确定光斑位置的方法和设备。

背景技术

随着大规模集成电路制造向着纳米技术节点发展，器件尺寸不断缩小，结构设计也愈加复杂，这要求尺寸测量和工艺控制要更准确、更快速。

光学关键尺寸(OCD)测量技术目前已经广泛地应用于十二寸硅片半导体集成电路的制造，它可以实现周期性结构样品的线宽、高度及角度等多个工艺特征的在线测量。与诸如扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、透射电子显微镜(TEM)之类的其他测量技术相比较，OCD是非接触的、无破坏性的测量，具有快速性和经济性的优点。随着新一代半导体器件的尺寸更小、性能更高，OCD技术的优势也将愈发明显。

OCD技术的实现分为以下三步：(1)获得测量光谱；(2)建立理论光谱库；(3)匹配光谱。具体而言，首先使用OCD测量装置在具有周期性结构的样品区域采集到包含有样品材料、结构等信息的一系列测量光谱；与此同时，根据样品结构的参考信息和测量装置的定标参数等，OCD建库装置可建立一个包含样品参数的理论光谱数据库；最后在OCD匹配装置中将测量光谱和理论光谱数据库进行匹配，寻找最佳匹配的理论光谱，即可以认为该理论光谱所对应的参数值即为该样品的形貌参数。上述步骤(2)和(3)需要反复地循环优化调试，才能达到最佳匹配，这是OCD技术的核心；而对于步骤(1)，快速、准确地找到待测量的样品区域并获得高信噪比的测量光谱，是OCD技术实现的前提和关键之一。

发明内容

本公开的目的之一即在于克服或者缓解现有技术中所存在的一个或多个技术问题。为了快速、准确地找到待测量的样品区域并获得高信噪比的测量光谱，本公开提供用于确定光斑位置的方法和设备。

根据本公开的第一方面，提供了用于确定光斑位置的方法，其包括：测量针对照射在待测区域上的第一入射光束的第一反射光谱；测量针对照射在待测区域上的第二入射光束的第二反射光谱，其中第一入射光束和第二入射光束的方位角相差180°；以及如果第一反射光谱和第二反射光谱之间的差异小于预定阈值，则确定第一入射光束和第二入射光束在待测区域上的光斑中心处于待测区域的几何中心。

如本文中所使用的，方位角指的是在待测区域所在的平面中入射光束的投影与参考轴所成的角。光斑中心可以是光斑的能量分布中心。

根据本公开的第一方面的实施例，用于确定光斑位置的方法还包括：在测量之前确定待测区域的几何中心，以辅助第一入射光束的照射。

根据本公开的第一方面的实施例，在放大的视场中选出几何中心。

根据本公开的第一方面的实施例，通过待测区域的各个顶点的坐标来计算出几何中心。

根据本公开的第一方面的实施例，第一反射光谱和第二反射光谱之间的差异包括：第一反射光谱和第二反射光谱之间的均方根差(Root Mean Square Error(RMSE))或拟合优度(Goodness of Fit(GOF))。

根据本公开的第一方面的实施例，用于确定光斑位置的方法还包括：如果差异大于预定阈值，校正第一入射光束的照射；重复执行前述测量第一反射光谱和第二反射光谱的步骤、以及确定光斑中心处于待测区域的几何中心的步骤。

根据本公开的第一方面的实施例，校正第一入射光束的照射包括：在相互垂直的两个方向上对待测区域进行扫描，测量一系列反射光谱；比较一系列反射光谱的变化趋势；基于一系列反射光谱的变化趋势，对第一入射光束的照射进行校正。

根据本公开的第一方面的实施例，第一入射光束和第二入射光束是偏振光束。

根据本公开的第一方面的实施例，待测区域包括薄膜结构或二维周期性结构或三维周期性结构。

根据本公开的第一方面的实施例，第一入射光束的方位角为0°或90°。

根据本公开的第一方面的实施例，待测区域是圆形、长方形或正方形的。

根据本公开的第一方面的实施例，待测区域是待测样品上的一个或多个待测区域之一。

根据本公开的第一方面的实施例，反射光谱表示：反射率、偏振态变化、傅立叶系数、琼斯矩阵、或穆勒矩阵。

根据本公开的第二方面，提供了用于确定光斑位置的设备，其包括：第一测量装置，用于测量针对照射在待测区域上的第一入射光束的第一反射光谱；第二测量装置，用于测量针对照射在待测区域上的第二入射光束的第二反射光谱，其中第一入射光束和第二入射光束的方位角相差180°；以及第一确定装置，用于如果第一反射光谱和第二反射光谱之间的差异小于预定阈值，则确定第一入射光束和第二入射光束在待测区域上的光斑中心处于待测区域的几何中心。

根据本公开的第二方面的实施例，用于确定光斑位置的设备还包括：第二确定装置，用于在测量之前确定待测区域的几何中心，以辅助第一入射光束的照射。

根据本公开的第二方面的实施例，第二确定装置在放大的视场中选出几何中心。

根据本公开的第二方面的实施例，第二确定装置通过待测区域的各个顶点的坐标来计算出几何中心。

根据本公开的第二方面的实施例，第一反射光谱和第二反射光谱之间的差异包括：第一反射光谱和第二反射光谱之间的均方根差或拟合优度。

根据本公开的第二方面的实施例，用于确定光斑位置的设备还包括：校正装置，用于如果差异大于预定阈值，校正第一入射光束的照射。

根据本公开的第二方面的实施例，校正装置包括：扫描单元，用于在相互垂直的两个方向上对待测区域进行扫描，测量一系列反射光谱；比较单元，用于比较一系列反射光谱的变化趋势；校正单元，用于基于一系列反射光谱的变化趋势，对第一入射光束的照射进行校正。

根据本公开的第二方面的实施例，第一入射光束和第二入射光束是偏振光束。

根据本公开的第二方面的实施例，待测区域包括薄膜结构或二维周期性结构或三维周期性结构。

根据本公开的第二方面的实施例，第一入射光束的方位角为0°或90°。

根据本公开的第二方面的实施例，待测区域是圆形、长方形或正方形的。

根据本公开的第二方面的实施例，待测区域是待测样品上的一个或多个待测区域之一。

根据本公开的第二方面的实施例，反射光谱表示：反射率、偏振态变化、傅立叶系数、琼斯矩阵、或穆勒矩阵。

根据本公开的第三方面，提供光学关键尺寸测量系统，其包括根据本公开的第二方面的实施例的用于确定光斑位置的设备。

通过根据本公开的用于确定光斑位置的方法和设备，能够快速地对光斑位置进行确定及校正，从而可以快速、准确地找到样品上的待测区域，并改进测量的信噪比、准确度及适用性。

附图说明

在附图中，相似/相同的附图标记通常贯穿不同视图而指代相似/相同的部分。附图并不必按比例绘制，而是通常强调对本公开的原理的图示。在附图中：

图1a示出光学关键尺寸测量装置的示意图；

图1b示出置于运动平台上的样品的顶视图；

图2示出根据本公开的一个实施例的用于确定光斑位置的方法的流程图；

图3示出方位角相差180°的第一入射光束和第二入射光束的相对于待测区域的光斑位置；

图4示出在光斑中心处于(上图)和不处于(下图)待测区域的几何中心两种情况下的第一反射光谱和第二反射光谱；

图5示出根据本公开的另一实施例的用于确定光斑位置的方法的流程图；

图6示出分别在X方向和Y方向上对待测区域进行扫描；

图7a示出在校正前分别在X方向(上图)和Y方向(下图)上对待测区域进行扫描而得到的一系列反射光谱的变化趋势；

图7b示出在校正后分别在X方向(上图)和Y方向(下图)上对待测区域进行扫描而得到的一系列反射光谱的变化趋势；

图8示出根据本公开的一个实施例的用于确定光斑位置的设备的结构框图。

具体实施方式

以下将参考附图对本公开的各个实施例进行详细描述。实施例的一个或多个示例由附图所示出。实施例通过本公开的阐述所提供，并且不旨在作为对本公开的限制。例如，作为一个实施例的一部分所示出或描述的特征可能在另一个实施例中被使用以生成又一进一步的实施例。本公开旨在包括在本公开的精神和范围内的这些和其他修改和变化。

光学关键尺寸(Optical Critical Dimension(OCD))测量技术目前已经广泛地应用于十二寸硅片半导体集成电路的制造，它可以实现周期性结构样品的线宽、高度及角度等多个工艺特征的在线测量。

作为OCD技术实现的前提，OCD测量装置使用椭偏/反射技术进行测量。根据入射角θ的大小可有大角度、小角度和垂直入射之分，其中入射角为入射光线与样品平面法线的夹角，介于0°到90°之间。作为其中的一种，图1a示出使用光学关键尺寸(OCD)测量技术的OCD测量装置100的示意图。OCD测量装置100通常包括光源101、起偏器102、验偏器103和检测器104。工作原理是，光源101所发射出的光经过起偏器102后极化为偏振光后，照射在置于运动平台105上的样品110的表面上，光的偏振状态被改变，经过反射后，穿过验偏器103进入检测器104，通过信号处理得到包含了关于样品110的信息的测量光谱。运动平台105除了可以沿着X轴，Y轴平动外，还可以绕着平台中心转动任意角度。

使用OCD技术测量的样品具有二维或三维周期性结构。例如，样品包括光栅结构。可测量的样品形貌包括诸如顶部线宽、底部线宽、侧壁角度、高度(或深度)、包覆厚度、甚至孔深度等的一个或者多个参数。

图1b示出置于运动平台105上的样品110的顶视图，其中附图标记120指示样品110上的待测区域之一。通过非限制性示例的方式，如图1b所示，将样品平面中的垂直于待测区域120上的光栅结构的X轴(其指示周期性结构的周期性方向)设定为参考轴。从光源101所发射出的入射光束在样品平面上的投影与X轴所成的角定义为方位角φ。

由于OCD测量技术具有高灵敏性，这使得对OCD测量装置100的系统参数(特别是光斑位置)的准确性的要求更高。目前确定OCD测量装置100中使用的光斑位置的方法通常有如下两种：第一种是在一个比光斑尺寸大的标准待测区域上布矩阵点进行扫描，并与光斑中心处于中心点时的光谱进行比较，通过比较光谱之间的差异来确定光斑位置；另外一种则是在一系列尺寸不同的标准待测区域上测量光谱，通过比较光谱之间的差异来确定光斑尺寸和位置偏移。上述两种方法的缺点十分明显：首先均需特定的标准待测区域(标准样品)，方法一对样品的待测区域上的周期性结构的均匀性要求高，而方法二对待测区域尺寸的准确性和待测区域的均匀性要求高；其次由于方法一是以假定了光斑中心在待测区域中心的光谱为基准，而实际上光斑中心不一定在待测区域的中心位置，所以这样比较的结果往往有误差，而且需要多次修正，如此数据处理量大而且耗时长。

本公开提供的用于确定光斑位置的方法和设备可以快速地对OCD测量装置的光斑位置进行确定及校正，改进测量的信噪比、准确度及适用性，以保证OCD测量的准确性。由于不需要标准样品，本公开的实施例可以实现在线、实时测量。

图2示出根据本公开的一个实施例的用于确定光斑位置的方法200的流程图。方法200可以由参考图1a所示的OCD测量装置100来执行。为讨论方便，下文将参考图1a所示的OCD测量装置100来描述方法200。

根据方法200，在步骤201中，测量针对照射在待测区域上的第一入射光束的第一反射光谱。光源所发射出的第一入射光束可以以入射角θ、第一方位角φ₁照射在置于样品台上的样品的待测区域上。经过反射后，第一入射光束的第一反射光束进入检测器而被测量为第一反射光谱。第一反射光谱可以包含关于样品的待测区域的信息。

在使用OCD测量装置100的情况下，光源101所发射出的第一光束经过起偏器102后极化为偏振光后，以入射角θ、第一方位角φ₁照射在置于运动平台105上的样品110的待测区域120上。也就是说，第一入射光束可以是偏振光束。第一入射光束的偏振状态被改变，经过反射后，穿过验偏器103进入检测器104，通过信号处理得到包含了关于样品110的待测区域120的信息的测量光谱，即第一反射光谱。

反射光谱可以表示：反射率描述Rs、Rp；偏振态变化描述TanΨ、CosΔ；傅立叶系数α、β；或直接描述散射过程的琼斯矩阵(Jones Matrix)、穆勒矩阵(Mueller Matrix)等，其中Rs和Rp分别为s波反射率和p波反射率，Ψ和Δ分别为p波与s波的振幅衰减比和相位差。

可以在测量之前确定待测区域的几何中心，以辅助第一入射光束的照射。例如，在将样品放置在样品台(例如运动平台105)上之后，找到样品上的待测区域的几何中心，并且选择该几何中心作为测量点。可以在放大的视场中选出待测区域的几何中心。还可以通过待测区域的各个顶点的坐标来计算出待测区域的几何中心。待测区域可以是圆形、长方形或正方形的。这至少便于待测区域的几何中心的确定，以辅助入射光束的照射。

待测区域可以包括薄膜结构或二维周期性结构或三维周期性结构等。

在优选实施例中，第一入射光束的第一方位角φ₁为0°或90°，即第一入射光束在样品上的投影与图1b中的X轴平行或垂直、与待测区域120上的光栅结构垂直或平行。在这种情况下，诸如线宽、侧壁角度等之类的待测区域参数对光束的反映比较灵敏。而且在OCD技术实现的第二步建立理论光谱库时，建库速度会比其他方位角快很多。

实际的样品通常包括一个或多个待测区域。因此，待测区域可以是待测样品上的一个或多个待测区域之一。本公开的实施例可以快速、准确地获得样品上的特定待测区域的高信噪比的测量光谱。

在步骤205中，测量针对照射在待测区域上的第二入射光束的第二反射光谱，其中第一入射光束和第二入射光束的方位角相差180°。光源所发射出的第二入射光束可以以与第一入射光束相同的入射角θ、以第二方位角φ₂照射在相同待测区域上。第二入射光束的第二方位角φ₂与第一入射光束的第一方位角φ₁相差180°。经过反射后，第二入射光束的第二反射光束进入检测器而被测量为第二反射光谱。第二反射光谱同样可以包含关于该待测区域的信息。

在使用OCD测量装置100的情况下，光源101所发射出的第二光束经过起偏器102后极化为偏振光后，以入射角θ、第二方位角φ₂照射在置于运动平台105上的样品110的待测区域120上。也就是说，第二入射光束可以是偏振光束。第二入射光束的入射角与第一入射光束的入射角相同，但是第二入射光束的第二方位角φ₂与第一入射光束的第一方位角φ₁不同，两者相差180°。当第一入射光束的第一方位角φ₁为0°时，第二入射光束的第二方位角φ₂为180°。当第一入射光束的第一方位角φ₁为90°时，第二入射光束的第二方位角φ₂为270°。第二入射光束的偏振状态被改变，经过反射后，穿过验偏器103进入检测器104，通过信号处理得到包含了关于样品110的待测区域120的信息的测量光谱，即第二反射光谱。

相差180°的两个方位角可以通过以下方式来实现：在固定光源不动的情况下，可以通过样品台(例如运动平台105)绕其中心的转动以及可选地沿着X轴、Y轴的平动，来实现待测区域绕其几何中心的转动，其中样品台的中心不一定与待测区域的几何中心重合；或者在固定样品台不动的情况下，在光源所在的平行于样品顶表面的平面中，将光源绕该平面中的与待测区域的几何中心对应的点转动。

图3示出方位角相差180°的第一入射光束和第二入射光束的相对于待测区域的光斑位置，其中301指示第一入射光束照射在待测区域abcd上的光斑位置(光斑用“S”表示)，302指示第二入射光束照射在待测区域abcd上的光斑位置(光斑也用“S”表示)。例如，通过将运动平台105绕其中心顺时针转动180°以及可选地沿着X轴、Y轴平动，从而实现运动平台105上的样品的待测区域abcd绕待测区域的几何中心顺时针转动180°，可以从301指示的第一入射光束的光斑位置得到302指示的第二入射光束的光斑位置。

虽然图3所示的光斑形状为椭圆形，但是本领域技术人员知道，实际的光斑形状可以是非理想的圆形或非理想的椭圆形，甚至带有拖尾，而且光斑的能量分布并不均匀。光斑中心可以是光斑的能量分布中心。此外，随着大规模集成电路制造向着纳米技术节点发展，待测区域的尺寸必然会越来越小，这就对光斑的尺寸提出了更为严苛的要求，而光斑尺寸的缩小技术难度成倍的递增。目前的情况是光斑尺寸和待测区域尺寸非常接近。本公开的实施例尤其适用于上述情况。

在步骤210中，如果第一反射光谱和第二反射光谱之间的差异小于预定阈值，则确定第一入射光束和第二入射光束在待测区域上的光斑中心处于待测区域的几何中心。在测量了方位角相差180°的第一入射光束和第二入射光束的第一反射光谱和第二反射光谱之后，由检测器或另一处理器对第一反射光谱和第二反射光谱之间的差异进行比较，如果该差异小于预定阈值，则可以确定第一入射光束和第二入射光束在待测区域上的光斑中心处于待测区域的几何中心，即光斑中心与待测区域的几何中心重合。此时，可以认为入射光束的光斑位置满足测量要求，可以进行后续对样品的参数的测量(例如使用OCD技术测量样品的诸如顶部线宽、底部线宽、侧壁角度、高度或深度、包覆厚度、甚至孔深度等的一个或者多个形貌参数)，并且可以获得高信噪比的测量光谱。

第一反射光谱和第二反射光谱之间的差异可以包括：第一反射光谱和第二反射光谱之间的均方根差(Root Mean Square Error (RMSE))或拟合优度(Goodness of Fit(GOF))。可以比较第一反射光谱和第二反射光谱之间的均方根差RMSE是否小于预定阈值M，例如M可以选择为0.01。如果RMSE＜M，则可以确定光斑中心处于待测区域的几何中心，即可以确定已经找到待测量的样品区域，光斑位置准确且满足测量要求。例如，要求每个波长处的RMSE＜M。如果RMSE≥M，则说明光斑中心不处于待测区域的几何中心，尚未准确找到待测量的样品区域，即光斑位置不能满足测量要求，需要进一步校正。

图4示出在光斑中心处于(上图)和不处于(下图)待测区域的几何中心两种情况下的第一反射光谱和第二反射光谱。图4中用傅立叶系数β表示反射光谱。如图4的上图所示，在光斑中心处于待测区域的几何中心的情况下(即光斑位置准确)，方位角相差180°的第一入射光束和第二入射光束的第一反射光谱和第二反射光谱重合的很好。如图4的下图所示，在光斑中心不处于待测区域的几何中心的情况下(即光斑位置不准确)，方位角相差180°的第一入射光束和第二入射光束的第一反射光谱和第二反射光谱不重合、会发生分离。特别是在测量波长区间的两端，第一反射光谱和第二反射光谱的分离程度较大。

图5示出根据本公开的另一实施例的用于确定光斑位置的方法500的流程图。方法500可以由参考图1a所示的OCD测量装置100来执行。为讨论方便，下文将参考图1a所示的OCD测量装置100来描述方法500。

除了包括与图2所示的方法200相同的步骤201、205和210之外，图5所示的方法500还可以包括步骤520：如果第一反射光谱和第二反射光谱之间的差异大于预定阈值，校正第一入射光束的照射。然后重复执行步骤201、205和210，直至可以确定第一入射光束和第二入射光束在待测区域上的光斑中心处于待测区域的几何中心。

校正第一入射光束的照射可以包括：在相互垂直的两个方向上对待测区域进行扫描，测量一系列反射光谱；比较该一系列反射光谱的变化趋势；基于该一系列反射光谱的变化趋势，对第一入射光束的照射进行校正。

当第一反射光谱和第二反射光谱之间的差异大于预定阈值时，分别在X方向和Y方向上按一定的步长对待测区域进行扫描，测量一系列反射光谱。图6示出分别在X方向(由601指示)和Y方向(由602指示)上对待测区域abcd进行扫描。当如601指示的在X方向上扫描时，可以将光斑S置于Y方向上的待测区域的中部；当如602指示的在Y方向扫描时，可以将光斑S置于X方向上的待测区域的中部。如601指示的，扫描可以从待测区域的边缘到相对的边缘进行。如602指示的，扫描还可以在待测区域的几何中心附近的小范围内进行，例如在几何中心附近的±5μm、±10μm等的范围内进行。优选的是，入射光束的方位角φ为0°或90°，即入射光束在样品平面上的投影与待测区域abcd上的光栅结构垂直或平行。

比较测量的一系列反射光谱的变化趋势。图7a示出在校正前分别在X方向(上图)和Y方向(下图)上对待测区域进行扫描而得到的一系列反射光谱的变化趋势。可以通过比较经由扫描测量的一系列反射光谱与参考光谱之间的差异而获得反射光谱随位置的变化趋势。参考光谱可以是中心点处的光谱。取如图7a所示的变化趋势的曲线中的其左右两点RMSE变化小的点所对应的X方向和Y方向位置作为新的测量点，从而对第一入射光束的照射进行校正。作为示例，在图7a中由箭头示出需要校正的X方向和Y方向位置，其中X方向的校正约为-2μm，Y方向的校正约为9μm，并将此修正位置更新至系统文件。

图7b示出在校正后分别在X方向(上图)和Y方向(下图)上对待测区域进行扫描而得到的一系列反射光谱的变化趋势。因为中心点处的光谱被取为参考光谱，所以中心点处的RMSE为零。可见，在进行对光斑位置的校正之后，从中心点偏移±1μm的范围内的点处的RMSE都相对一致。

再次执行图5中的步骤201、205和210，如果方位角相差180°的第一入射光束和第二入射光束的第一反射光谱和第二反射光谱之间的差异小于预定阈值，则确定第一入射光束和第二入射光束在待测区域上的光斑中心处于待测区域的几何中心。

图8示出根据本公开的一个实施例的用于确定光斑位置的设备800的结构框图。如图8所示，设备800包括：第一测量装置801，用于测量针对照射在待测区域上的第一入射光束的第一反射光谱；第二测量装置805，用于测量针对照射在待测区域上的第二入射光束的第二反射光谱，其中第一入射光束和第二入射光束的方位角相差180°；以及第一确定装置810，用于如果第一反射光谱和第二反射光谱之间的差异小于预定阈值，则确定第一入射光束和第二入射光束在待测区域上的光斑中心处于待测区域的几何中心。

根据本公开的实施例，用于确定光斑位置的设备800还包括：第二确定装置，用于在测量之前确定待测区域的几何中心，以辅助第一入射光束的照射。

根据本公开的实施例，第二确定装置在放大的视场中选出几何中心。

根据本公开的实施例，第二确定装置通过待测区域的各个顶点的坐标来计算出几何中心。

根据本公开的实施例，第一反射光谱和第二反射光谱之间的差异包括：第一反射光谱和第二反射光谱之间的均方根差或拟合优度。

根据本公开的实施例，用于确定光斑位置的设备800还包括：校正装置，用于如果差异大于预定阈值，校正第一入射光束的照射。

根据本公开的实施例，校正装置包括：扫描单元，用于在相互垂直的两个方向上对待测区域进行扫描，测量一系列反射光谱；比较单元，用于比较一系列反射光谱的变化趋势；校正单元，用于基于一系列反射光谱的变化趋势，对第一入射光束的照射进行校正。

根据本公开的实施例，第一入射光束和第二入射光束是偏振光束。

根据本公开的实施例，待测区域包括薄膜结构或二维周期性结构或三维周期性结构。

根据本公开的实施例，第一入射光束的方位角为0°或90°。

根据本公开的实施例，待测区域是圆形、长方形或正方形的。

根据本公开的实施例，待测区域是待测样品上的一个或多个待测区域之一。

根据本公开的实施例，反射光谱表示：反射率、偏振态变化、傅立叶系数、琼斯矩阵、或穆勒矩阵。

根据本公开，提供光学关键尺寸测量系统，其包括根据本公开的实施例的用于确定光斑位置的设备。

本公开测量方位角相差180°的两条入射光束的反射光谱，通过比较两条反射光谱之间的差异来确定OCD测量装置中的光斑位置的准确性，即确定光斑中心是否处于待测区域的几何中心。与现有方法相比，本公开具有以下优点：(1)不同于现有技术对特定的标准样品的需要，本公开中的待测样品可以是一般的产品样品，适用性更好，并且可以实现在线、实时测量；(2)不同于现有技术，本公开中的方法非常简单，快速方便；(3)提高了信噪比，从而保证了OCD测量结果的准确性。

虽然已经在附图和前述描述中详细说明和描述了本公开，但这些说明和描述应被认为是说明性的或示例性的而不是限制性的；本公开不限于所公开的实施例。本领域技术人员在实践所请求保护的发明中，通过研究附图、公开和所附权利要求可以理解并且实践所公开的实施例的其它变体。

在权利要求中，词语“包括”并不排除其它元件，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个元件或其它单元可以满足在权利要求中阐述的多个项目的功能。仅在互不相同的实施例或从属权利要求中记载某些特征的仅有事实，并不意味着不能有利地使用这些特征的组合。在不脱离本申请的精神和范围的情况下，本申请的保护范围涵盖在各个实施例或从属权利要求中记载的各个特征的任何可能组合。

在权利要求中的任何参考标记不应被理解为限制本公开的范围。

Claims (17)

1.一种用于确定光斑位置的方法，包括：

测量针对照射在待测区域上的第一入射光束的第一反射光谱；

测量针对照射在所述待测区域上的第二入射光束的第二反射光谱，其中所述第一入射光束和所述第二入射光束的方位角相差180^°；以及

如果所述第一反射光谱和所述第二反射光谱之间的差异小于预定阈值，则确定所述第一入射光束和所述第二入射光束在所述待测区域上的光斑中心处于所述待测区域的几何中心。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在测量之前确定所述待测区域的所述几何中心，以辅助所述第一入射光束的照射。

3.根据权利要求2所述的方法，其中在放大的视场中选出所述几何中心。

4.根据权利要求2所述的方法，其中通过所述待测区域的各个顶点的坐标来计算出所述几何中心。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一反射光谱和所述第二反射光谱之间的差异包括：

所述第一反射光谱和所述第二反射光谱之间的均方根差或拟合优度。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：

如果所述差异大于所述预定阈值，校正所述第一入射光束的照射；

重复执行根据权利要求1所述的步骤。

7.根据权利要求6所述的方法，其中校正所述第一入射光束的照射包括：

在相互垂直的两个方向上对所述待测区域进行扫描，测量一系列反射光谱；

比较所述一系列反射光谱的变化趋势；

基于所述一系列反射光谱的变化趋势，对所述第一入射光束的照射进行校正。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述反射光谱表示：反射率、偏振态变化、傅立叶系数、琼斯矩阵、或穆勒矩阵。

9.一种用于确定光斑位置的设备，包括：

第一测量装置，用于测量针对照射在待测区域上的第一入射光束的第一反射光谱；

第二测量装置，用于测量针对照射在所述待测区域上的第二入射光束的第二反射光谱，其中所述第一入射光束和所述第二入射光束的方位角相差180°；以及

第一确定装置，用于如果所述第一反射光谱和所述第二反射光谱之间的差异小于预定阈值，则确定所述第一入射光束和所述第二入射光束在所述待测区域上的光斑中心处于所述待测区域的几何中心。

10.根据权利要求9所述的设备，还包括：

第二确定装置，用于在测量之前确定所述待测区域的几何中心，以辅助所述第一入射光束的照射。

11.根据权利要求10所述的设备，其中所述第二确定装置在放大的视场中选出所述几何中心。

12.根据权利要求10所述的设备，其中所述第二确定装置通过所述待测区域的各个顶点的坐标来计算出所述几何中心。

13.根据权利要求9所述的设备，其中所述第一反射光谱和所述第二反射光谱之间的差异包括：

所述第一反射光谱和所述第二反射光谱之间的均方根差或拟合优度。

14.根据权利要求9所述的设备，还包括：

校正装置，用于如果所述差异大于所述预定阈值，校正所述第一入射光束的照射。

15.根据权利要求14所述的设备，其中所述校正装置包括：

扫描单元，用于在相互垂直的两个方向上对所述待测区域进行扫描，测量一系列反射光谱；

比较单元，用于比较所述一系列反射光谱的变化趋势；

校正单元，用于基于所述一系列反射光谱的变化趋势，对所述第一入射光束的照射进行校正。

16.根据权利要求9所述的设备，其中所述反射光谱表示：反射率、偏振态变化、傅立叶系数、琼斯矩阵、或穆勒矩阵。

17.一种光学关键尺寸测量系统，包括根据权利要求9至16中的任一项所述的用于确定光斑位置的设备。