CN107923739A - 用于无接触地评价晶圆的表面特性的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

用于采用角度解析的散射光测量技术无接触地评价工件(W)的表面特性的方法和装置，包括照明测量点(14)的光学的传感器(10)。借助行扫描传感器(16)探测光线的反射光强，并由此求取光强特征值(Ig)。求取水平的初始转角(θ)，光强特征值(Ig)在该初始转角时最大。采用测量模式，在考虑到所述初始转角(θ)的情况下，计算表面特征值。该测量方法的特点是直至亚纳米范围内的极高的横向的和竖向的位置精度以及高的测量速度。

Description

用于无接触地评价晶圆的表面特性的方法和装置
本发明涉及一种用于采用角度解析的散射光测量技术无接触地评价盘状的、精细加工的工件特别是晶圆的表面特性的方法，其中，光学传感器把具有规定的光强分布的光线束发出到工件的要予以评价的表面上，并照明测量点，其中，借助具有多个分立的光探测器的行扫描传感器，在规定的角度范围内探测光线的反射光强，并由探测到的光强计算表面特性的至少一个特征值。本发明还涉及一种用于实施该方法的装置。
角度解析的采用相关传感器的散射光测量技术在2010年7月份的VDA推荐物VDA2009中有详细介绍(VDA：汽车工业联合会)。这种散射光测量技术由于所述方法的稳健性和高的测量速度而既适用于100％地在线监视过程，又特别地适用于无接触地测量横向于加工方向的粗糙度(横向粗糙度)和纵向于加工方向的粗糙度(纵向粗糙度)，以及适用于形状和波纹度测量。在此通过反向散射的光来测量精加工表面的表面角度分布。由此既可以算得表面结构的特征值，又可以算得形状特征比如平整度、圆整度、波纹度、振纹等。作为用来评价表面特性的特征参数，例如可以采用散射角分布的方差Aq作为表面微观结构的量度。
此外，在EP 2 657 686 A1和“确定微观结构特征参数”(Rainer Brodmann等人，QZ年度53(2008)，7，第46-49页)中记载了散射光测量技术。散射光传感器根据方位，横向于或纵向于工件的加工方向检测光强分布。然后可以由分布曲线计算出静态的特征值，这些特征值含有关于横向或纵向粗糙度的信息。在此，最重要的特征值是Aq和M，其中，M是分布曲线的平均值，进而是分布曲线的重心。
一种重要的应用情况是，检查盘状的工件特别是晶圆的表面。在制造IC(Integrated Circuit；集成电路)时，日益要求制造尽可能薄的各个IC。IC制造的原材料大多是硅片(晶圆)，其直径为200～300mm，厚度为500～725μm。实际上的电子硬件元件在制造后只有数μm的深度，这意味着，99％的材料或多或少地是没用的。在IC制造中有利的这种相对大的厚度，另一方面不利于从背面对IC进行必要的冷却，如果要把具有明显的总厚度的IC应用在电子设备中。出于这个原因，晶圆在IC分离及其分选之前，从未加工的背面起通过磨削工艺而变薄(英文thinning)。被处理的晶圆的这种所谓的背面磨削(英文backgrinding)如今是一种标准方法，其中，达到了200μm以下的最终厚度。研发方向是，通过背面磨削把厚度缩小到50μm的范围内。晶圆被磨削得越薄，就越必须小心地进行加工，以便特别是在到达目标厚度之前不久的加工最后阶段，使得所出现的磨削力和表面去蚀对位于其下面的IC电子电路元件没有太大的影响。在此，磨削力要尽可能均匀地分布，并且由于工艺参数(尤其砂轮粒子大小、砂轮的旋转速度和压力)要保持在狭窄的界限内，整个晶圆面上的表面粗糙度和表面变形(弯拱、波纹等)要尽可能小且均匀。如果情况并非如此，应力和微裂纹就会有损于或者损毁IC的功能。对于具有约50μm的厚度范围的晶圆，例如粗糙度不得大于1～3nm Ra(平均粗糙度值)。在很多情况下，在超精细的磨削之后，还进行附加的CMP工艺步骤(CMP：Chemical Mechanical Polishing或者化学机械抛光)，用于进一步减小粗糙度和细小波纹。
图2a示出了背面磨削的基本原理。被构造成碗形砂轮的略微倾斜的砂轮S，从晶圆W的表面在其背面上去蚀掉材料，其中，无论砂轮S还是晶圆W都旋转。视磨削等级(粗略、中等、精细和超精细)而定，该磨削工艺在晶圆W上留下S形的磨削划痕或磨削沟槽。它们直至表面的最细微的区域中仍可看到，而对于超精细的磨削工艺(超精整)，它们很难用裸眼看出。如果还要进一步减小这些加工痕迹，就采用CMP方法。在图2b所示的该方法中，把晶圆W固定在旋转单元RE的底面上，并相对于旋转的安置在转台DT上的抛光轮PS转动。作为抛光剂，敷设了化学的乳浊液E，这种乳浊液很小心地使得晶圆表面进一步平滑。粗糙度值Ra在这种情况下减小至明显低于1nm。这也对形状偏差和波纹度的纳米级拓扑有积极影响。
为了保证这种晶圆工件的质量，这涉及到厚度和弯拱，在现有技术中介绍了以下测量方法：利用光学扫描仪，也能全平面地沿着晶圆表面测量亚微米范围内的差异。为了测量粗糙度，现有技术中有一些方法逐点地，例如在晶圆表面的五个选定的位置，在表面上测量粗糙度。作为测量方法，这里采用尤其干涉仪式地工作的测量显微镜或原子力显微镜(AFM)。在300mm直径的即70650mm2的晶圆总面积中，针对每个测量点为1mm2的五点式测量，只评价加工面的无穷小的部分。但希望精确地检查晶圆的整个表面的粗糙度、形状和纳米级拓扑特别是波纹度。
由DE 44 08 226 A1已知一种测量装置，用于通过分析色斑样式来确定技术表面的粗糙度，其基于粗糙表面上的光散射。借助一个或多个射线束，双色地或多色地照明一个表面部段，由粗糙表面发出的散射光借助于探测器阵列予以探测，并作为灰级图像存储在数据储存器中。存储的该图像按照一定的标准予以分析，并由此求出粗糙度特征值。
由DE 10 2012 005 417 B4已知用于角度解析地测量散射光的机构和方法，其中，探测器装置检测反射回来的光的在表面上散射的至少两个部分。由散射的光部分确定出光谱功率密度，并据此推断出粗糙度参数。
本发明的目的是，提出用于无接触地评价盘状的工件的表面特性的方法和装置，其中，能够以高的精度和高的扫描速度大面积地进行表面评价。
该目的对于方法而言，按照权利要求1的特征予以实现。有利的改进在从属权利要求中给出。
对于盘状的、精细加工的工件，表面的粗糙度结构通常具有优先取向。例如对于晶圆而言，由于砂轮旋转，结合以晶圆的旋转，产生S形的磨削沟槽(为此参见图2)。在这种各向异性的表面上，沿着磨削沟槽的方向确定纵向粗糙度，而与其横向地确定横向粗糙度。为了形成表面特性的特征值，现在重要的是，在测量位置确定光学传感器的方向，从而能够在引入方向关系的情况下求出明确的且有说服力的特征值。对于磨削沟槽的S形的图案(其粗糙度的优选方向依据半径而变化)，必需的是，根据测量位置的半径来精确地确定光学传感器的围绕其测量轴线的转角。因此，对于本发明，在设置模式下，光学传感器在预定的测量位置围绕其测量轴线转动，并求出初始转动位置，连同相关的初始转角，在该初始转动位置，光强特征值最大。该光强特征值由行扫描传感器的光探测器的信号求得。
通常，当行扫描传感器的纵轴线与横向粗糙度的方向一致时，该光强特征值最大。也就是说，如果行扫描传感器的纵轴线与横向粗糙度的方向一致，则散射地反射的光强的大部分投射到行扫描传感器上，并且光强特征值最大。如果例如磨削条纹的方向相对于该纵轴线转动45°，则反射地散射的光线的散射指示线相对于行扫描传感器的该纵轴线转动45°，并且，反射的光线光强的一部分并不投射到行扫描传感器的光探测器上，这体现在减小的光强特征值上。
在按照设置模式求得初始转角之后，采用测量模式，基于该初始转角，由光探测器的探测光强，求得表面结构的特征值，以及求得形状特征比如弯拱、波纹、振纹等。作为用于评价表面特性的特征参数，例如可以采用散射角分布的方差Aq作为表面微观结构的量度。为了求得工件表面的波纹度，计算上述特征值M，并根据转角计算其波动情况，工件在转动机构中以所述转角转动。其它特征参数在所述VDA 2009中有所记载。
初始转角的求取可以例如在工件边缘上的测量位置进行，其中，光学传感器围绕其测量轴线转动一定程度，直至光强特征值最大。然后，转动工件例如晶圆，并且，光学传感器持续地在环绕的圆形轨道上扫描其表面，并求取表面特性的特征值及其走势。在工件的不同的半径上，可以采用设置模式根据半径分别求得初始转角，从而求出初始转角与不同半径值的函数对应关系。然后在采用测量模式扫描工件表面时，根据径向的测量位置调节相关的初始转角。
本发明可以应用于不同地加工的工件。优选地，本发明应用于借助磨削或抛光被精细加工的晶圆。
在所述方法的一种改进中，针对传感器调节转角，该转角是由初始转角加上矫正角度得到的。矫正角度优选为±90°或±45°。由于横向粗糙度和纵向粗糙度具有90°的方向差，所以可以在转动一次±90°时求得横向粗糙度或纵向粗糙度和相关的特征值比如波纹度或形状偏差。在±45°的矫正角度情况下，求出纵向粗糙度与横向粗糙度之间的中间值。
在所述方法的一种改进中，采用设置模式，求取行扫描传感器的全部光探测器的光强的总和Ig作为光强特征值。这个值Ig在按照VDA 2009计算表面特性的特征值时也是需要求出来的，从而该光强特征值已经存在了，并以简单的方式得以继续使用。也可以采用少量光探测器的光强总和作为光强特征值，由此加快了总和计算。
根据本发明的另一方面，提出一种用于无接触地评价盘状的、精细加工的工件的表面特性的装置，利用该装置可以实施所述方法。可由该装置实现的优点与前述方法的优点一致。
下面借助附图来介绍本发明的实施例。其中：
图1示意性地示出了用于测量横向粗糙度的散射光测量原理；
图2a和图2b示出了对晶圆背面磨削和背面抛光的原理；
图3示出了晶圆表面的磨削沟槽；
图4示出了在磨削沟槽方向改变时散射光分布的变化；
图5示出了初始转角的示意性的确定情况；
图6示出了晶圆表面的扫描原理；
图7示出了不同的扫描策略；
图8示出了晶圆测量结果的平面视图；
图9示出了在CMP处理的晶圆表面上的波纹度测量结果；
图10示出了测量结果Aq作为半径r的函数；和
图11以方框图示出了一种装置。
图1示意性地示出了测量原理，这种测量原理比如也在上面提到的守则VDA 2009中介绍过。用于角度解析的散射光测量的光学传感器10包括作为光源12的LED或半导体激光器，该半导体激光器利用具有规定几何形状和光强分布的光线束来照明试样的表面O1。光线束在表面上产生大致圆形的具有直径d的测量点14。由表面O1的微观结构散射回来的光在最大可测得的散射角度α范围内被测量物镜O检测到。包括多个分立的光探测器18(只示出了两个光探测器)的行扫描传感器16经过布置，从而各个光探测器18在分立的各散射角度值把相应的光强值转变为电信号，这些电信号作为数字值在计算机支持的控制机构(未示出)中被进一步处理。
测量物镜O被构造成傅里叶透镜或f-θ透镜，并把散射角度转变成路程该路程相应于沿着行扫描传感器16的各个光探测器18的位置i。由此沿着各个光探测器18的布局利用光强得到分布由该光强分布可以通过标定化来算得测量点14中的微观结构的散射角分布
具有其测量轴线20的传感器10的方向大致垂直于待测表面O1。在这种情况下，表面O1的面法线F1和测量轴线20重叠。该测量轴线20又与传感器10的中轴线或纵轴线重叠。如果面法线F1相对于测量轴线20在行扫描传感器16的纵轴线22的方向上倾斜角度Δ1，则光强分布就相对于光强分布的中间位置偏移一个值M1。该偏移M1可以用来确定例如表面O1的形状偏差、波纹度或非圆整度。值M1相应于散射角分布曲线的第一统计分量，进而相应于该分布曲线的重心。
作为分布曲线的第一统计分量，M通常如下计算：
针对于分立的各光探测器i，M计算如下：其中，
i是从1到n的控制变量；
n是光探测器的最大数量；
Ii是光探测器i的测得的光强；和
是指配给光探测器i的散射角度。
表达式表示落到行扫描探测器的各个光探测器18上的总光强Ig。该总光强Ig作为在计算M时的“副产品”而出现，其在设置模式中用作光强特征值，如下面详述。
在计算M时进行标定，这意味着，特征值M无关于工件表面的反射能力。借助于特征值M也可以参照待测表面的面法线对传感器进行精细调节。
在图1的左部分中，表面O1具有随机的磨削花纹。在图的右部分中，另一表面O2具有非对称的粗糙花纹。相应地，产生了光强分布的曲线，且由于表面O2的面法线F1相对于测量轴线20在行扫描传感器16的纵轴线22的方向上的倾斜角度Δ2，散射光分布偏移了M2。
对于测量点14的直径d来说，传感器10的典型值约为0.03～0.9mm。物镜O的张角α例如为32°。光探测器18的相应数量经过选定，从而得到的分辨率为1°。特征值的测量和计算的次数大于1000/秒。
角度解析的散射光方法的优点就是对于距离变化不敏感，这种距离变化在平整的面上会高达2mm。
传感器10的光学中点OM在物镜O的中间区域内位于测量轴线20上。为了使得传感器10朝向平面O1、O2的法线方向，令该传感器围绕中点OM摆动，直至特征值M接近于0或者最小。由光强分布可以求得多个特征参数(为此参见VDA 2009)，因而例如散射角分布的方差Aq作为表面的微观结构的量度，特征值Aq*作为例如微裂纹的探测识别信号，散射角分布的斜度Ask作为微观结构的花纹斜度和众多其它的单一特征参数和多重特征参数的量度。
图2a示出了一种重要的应用情况，在这种情况下，工件是晶圆W，该晶圆的背面通过磨削而变薄。晶圆W在一种数字化的加工机(未示出)中在转台DT上相对于中轴线m1居中地布置，且在其加工时沿箭头方向P1旋转。被施加压力D的砂轮S沿箭头方向P2旋转，并在晶圆W的背面切削地去蚀材料，该砂轮以其中轴线m2围绕转台DT的中轴线m1倾斜。由于晶圆W和砂轮S的相向旋转，在晶圆W的表面上形成S形的磨削沟槽，这些磨削沟槽部分地还能用裸眼看出。材料去蚀要如下进行：磨削力尽可能均匀地在晶圆W的表面上分布，并且，通过磨削过程产生的表面粗糙度和表面形变要尽可能小，以便不会有损于位于晶圆W内的IC的功能。
图2b示出了已提到的CMP制造工艺，其实现了磨削结构的进一步平整。由于晶圆W和抛光轮PS的相对运动，抛光图案与磨削图案相叠加，这使得表面的纳米级拓扑进一步复杂化。
图3以另一原理图示出了晶圆W的带有S形磨削沟槽SR的表面。在精确地保持沿着方向P1和P2旋转的情况下，磨削沟槽的走势被明确地规定为分析函数，并由数字化加工机的调节特征参数已知。
图4示意性地示出了在表面O3的一个表面部段上进行的测量原理，该表面带有沿纵向L笔直地伸展的磨削沟槽。与此垂直地沿横向Q规定了横向粗糙度。光线的反射光强来自于被照明的测量点14，并在平面E1中(或者在测量物镜O的傅里叶平面中)投射到行扫描传感器16上，为明了起见，该行扫描传感器被省掉了。在该散射光分布中含有分布度H1，在该平面E1内，所述散射光分布具有椭圆形结构，其中，大的半轴沿横向Q延伸，小的半轴沿纵向L延伸。如果行扫描传感器16的纵轴线22与散射光分布的大的半轴重叠，则基本上检测到源自于横向粗糙度的散射光。在该图右侧部分，表面部段O3逆时针地转动一个水平的角度θ，这导致在光学传感器10的测量轴线20大致竖直的情况下，在平面E1中，散射光分布也转动该角度θ。沿着行扫描传感器16的纵轴线22，现在不再检测属于横向粗糙度的全部的散射光分布，而是仅仅检测其一部分。这也意味着，由各个光探测器18的测得的光强计算的特征值与表面结构没有明确的关系，而是有测量误差。在角度解析的散射光测量技术的实际应用中，粗糙度、形状偏差、波纹度等特征值通常涉及到横向粗糙度或纵向粗糙度。
图5以一种原理图示出了在设置模式下采用的方法，其用来确定光学传感器10的初始转角。该图的左上部所示为晶圆W的表面的俯视图，其带有S形的磨削结构SR。在晶圆W的预定的测量位置，光学传感器10的测量轴线20垂直于晶圆W的表面。来自测量点14的散射光分布H1相对于磨削沟槽SR以放大的视图示出。如可见，散射光椭圆的大的半轴横向于磨削划痕的方向。
在该图的下面的部段A和B中示出了两种状态。在状态A下，光学传感器10以其行扫描传感器16经过转动，使得行扫描传感器16的纵轴线22不与椭圆形散射光分布H1的大的半轴重叠。为了产生重叠，使得行扫描传感器16以其纵轴线22围绕测量轴线20转动一个水平角度θ。在状态B下就是这种情况，并且光强分布H1完全被行扫描传感器16的光探测器检测。
该图右侧部分所示为一种曲线图30，在该曲线图中沿着转角θ绘出了光强特征值Ig作为全部光学探测器18的光强总和。在状态B下，椭圆形光强分布H1的大的半轴与行扫描探测器16的纵轴线22重叠，该状态下的光强特征值Ig最大。相关的初始转角θ规定了在预定的测量位置光学传感器10的初始转动位置。在晶圆W的表面的径向方向上，初始转角θ由于磨削沟槽的S形状而改变。
图6所示为晶圆W的表面的扫描视图。传感器10以其测量轴线20在晶圆W的测量位置垂直于表面朝向，并照明测量点14。被反向散射的光线在平面E1中导致光强分布H1。由于利用测量物镜O进行傅里叶光学成像，光强分布H1被转换到行扫描传感器16的平面中。通过传感器10的围绕其测量轴线20的转动，求得初始转角θ，其中光强特征值Ig最大。按照随后的测量模式，然后对晶圆W的表面进行扫描，其中晶圆W围绕其轴线m1转动了转角β。在晶圆W每次完整地转动时，传感器10都相对于轴线m1沿着径向r移动一小步。通常，磨削沟槽的S形状由背面磨削的参数已知，为此有分析函数F(r,θ)。由于S形的磨削沟槽SR的沟槽方向的已知变化，传感器10随着每一步都发生转动，从而光强分布H1的大的半轴始终都完全投射到行扫描传感器16上。通过这种方式可以扫描晶圆W的整个表面。在图6的右侧部分，针对不同的半径值r，借助双箭头可看出行扫描传感器16的纵轴线22是如何定向的，以便检测光强分布H1。
如果不知道磨削方向或抛光方向的变化，也就是说，磨削沟槽SR的确切的S形状是未知的，则可以在晶圆W的表面上的任一测量位置，针对相关的半径值r，求出相关的初始转角θ。该初始转角θ于是适用于一定的圆形轨道。针对其它的半径值r，可以重复该过程，或者可以对正确的初始转角θ进行检查。这些过程通常自动地进行。也可以在前期阶段，在表面的不同位置，求出与半径值相应的初始转角，并通过插值求得函数F(r,θ)。于是可以在测量模式中采用该函数F(r,θ)，以便扫描一个部段或者整个表面。
图7示出了在扫描晶圆W的表面时的各种不同的策略。根据图a，扫描可以圆形地从一定的测量位置进行。在图b中，扫描星状地按照所示的方向箭头进行。在图c中，扫描可以采用弓形形式进行。如果希望的话，也可以扫描具有笛卡尔坐标x,y的部段。
图8中所示为直径各为300mm的两个晶圆W的测量结果图。图a-c中的晶圆被磨削，而图d-f中的晶圆此外还被抛光。扫描分别圆形地进行。在图a和d中示出了沿着整个表面测得的Aq值。明亮的面表示高的Aq值，这与增大的粗糙度同等含义。灰暗的面表示低的Aq值。可见，在图a中，Aq值在晶圆的边缘区域中比在中间的中央区域大。在图a中，平均粗糙度值Ra在10-6nm之间波动。在图d中(抛光的晶圆)，平均粗糙度值在0.6-1.2nm之间波动。在图b和e中，沿着晶圆W的整个表面示出了宏观范围内的形状偏差(弯拱)。在这里，明亮的面同样表示高的弯拱值，或者，灰暗的面表示低的弯拱值。在图b中，沿着整个面观察，平整度或弯拱度处于-60至+60μm(波峰到波谷)的范围内，在图e中处于-10至+10μm的范围内。在图c和f中，沿着整个表面测得的表面波纹度被示为灰度级。该波纹度在图c中处于-50至+50nm的范围内，在图f中处于-5至+5nm的范围内。采用CMP方法对表面的改善是可明显看到的(灰度值标度已调整)。粗糙度值Ra基于利用共焦测量显微镜的对比测量，该共焦测量显微镜在1nm时就已经在其容差下限工作了。采用CMP工艺还进一步改善了形状和波纹度。在CMP工艺情况下，测得的波纹度幅度低于10nm。
图9示出了CMP加工的晶圆表面的波纹度测量结果，这些结果是在用x/y扫描台扫描时在30μm的小直径测量点情况下获得的。能看到的射线形的结构是先前的磨削加工的残余，圆形结构是CMP加工的纹理。幅度小于10nm。
图10以曲线图32示出了被磨削的晶圆的粗糙度Aq的从晶圆边缘(r＝0)到晶圆中心(r＝140mm)的走势。在特征曲线34上示范性地指出了用共焦显微镜测得的粗糙度算术平均值Ra；该值在边缘为16nm，而在中心附近为9nm。
图11以方框图示出了用于实施所述方法的装置的各功能单元。晶圆W在转台40上居中地布置，且被转台控制机构42转动了转角β，其中，该转角β被转角传感器44检测到。定位机构46优选在x、y、z方向上将光学传感器10定位，从而其测量轴线20在预定的测量位置垂直于晶圆W的表面，该测量轴线与传感器10的中轴线或纵轴线重叠。通常，x轴朝向转台40的径向伸展，从而x值相当于晶圆的半径值r。定位机构46使得传感器10围绕其测量轴线20可转动地得到安置，由此可调节水平的转角θ。转台40优选包括真空紧固机构(未示出)，该真空紧固机构与真空泵连接，并保持着晶圆W。通过这种方式可以实现快速地紧固和更换晶圆W。
计算机辅助的控制机构50控制定位机构46以及转台40，其不同的调节轴β、x、y、z、θ机动地移调。控制机构50也与传感器10连接，并分析其信号。控制机构50由这些信号按照VDA 2009计算出不同的特征值，并计算出它们的关于转角β和半径r的走势。所述装置适合于在实验室中和在晶圆生产中自动地检查表面。采用当前现有的技术，借助行扫描传感器，每秒钟可以检测多达10000个散射光分布，并且计算粗糙度、平整度和波纹度的相关的特征值Ig、Aq和M。期待将来有更高的扫描率。因此，为了在一个晶圆上扫描100000个测量位置，只需10s，由此可以实现在正面和/或背面上全面地平面式地检测晶圆。这是这里所述方法的主要优点。此外，还有直至亚纳米范围内的极高的侧向的和竖直的位置精度。
附图标记清单
10 传感器
12 光源
14 测量点
D 测量点的直径
O1 表面
Α 最大可测量的散射角度范围
O 测量物镜
16 行扫描传感器
18 光探测器
散射角度值
光强值
光强分布
散射角分布
Fl 面法线
20 测量轴线
Δ1 角度
22 行扫描传感器的纵轴线
Ml 相对于光强分布的中间位置的偏移
O2 表面
光强分布
Δ2 倾斜角度
M2 偏移
Aq 散射角分布的方差；粗糙度值
Ask 微观结构的花纹斜度
Aq* 缺陷识别信号
i 控制变量
Ii 光探测器i的测得的光强
Ig 总光强、光强特征值
OM 传感器的光学中点
W 晶圆
DT 转台
m1 晶圆的中轴线
P1、P2 箭头方向
D 压力
S 砂轮
m2 砂轮的中轴线
RE 旋转单元
PS 抛光轮
E 乳浊液
Ra 平均粗糙度值
SR 磨削沟槽
L 纵向
Q 横向
E1 平面
θ 水平转角
r 半径
30 曲线图
32 Aq值的曲线图
40 转台
42 转台控制机构
β 转角
44 转角传感器
46 定位机构
50 控制机构。

Claims (15)

1.一种用于采用角度解析的散射光测量技术无接触地评价盘状的、精细加工的工件(W)特别是晶圆(W)的表面特性的方法，
其中，光学的传感器(10)把具有规定的光强分布的光线束(24)发出到所述工件(W)的要予以评价的表面上，并照明测量点(14)，
借助具有多个(i)分立的光探测器(18)的行扫描传感器(16)，在规定的角度范围(α)内探测光线的反射光强(Ii)，并由此求取至少一个光强特征值(Ig)，
把所述工件(W)可转动地安置在转动机构(40)中，并检测转角(β)，
使得所述传感器(10)在定位机构中相对于所述工件(W)的表面定向，从而所述传感器的测量轴线(20)垂直于所述表面，其中，所述定位机构(46)使得所述传感器(10)得到安置，从而所述传感器沿径向(r)相对于所述工件(W)的表面可移动且围绕其测量轴线(20)可转动角度(θ)，
采用设置模式，使得所述传感器(10)在预定的测量位置围绕其测量轴线(20)转动，并求取初始转动位置，连同相关的初始转角(θ)，所述光强特征值(Ig)在所述初始转动位置时最大，
其中，采用测量模式，使得控制机构(50)在考虑到所述初始转角(θ)的情况下，由所述光探测器(18)的探测到的光强(Ii)计算表面特性的至少一个特征值(Aq；Aq*；M)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用所述测量模式，使得所述控制机构(50)求得表面特性的其它特征值(Aq；Aq*；M)，其中，调节转角(θ)，所述转角是由所述初始转角加上矫正角度得到的。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述矫正角度为±45°或±90°。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，采用所述设置模式，求取所述行扫描传感器(16)的多个或全部的光探测器(18)的光强总和，作为光强特征值(Ig)。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，采用测量模式，所述转动机构(40)使得所述工件(W)转动预定的角度(β)，所述传感器(10)在这种情况下持续地扫描所述工件(W)的表面，并且求取沿着相关的圆形轨道的所述特征值或所述各个特征值的走势。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，采用测量模式，平面式地扫描所述工件的表面的至少一个部段，其中，根据在所述工件上的测量位置的半径(r)来改变围绕所述传感器(10)的测量轴线(20)的转角(θ)。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述转角(θ)的变化按照预定的函数F(r,θ)进行。
8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述平面式的扫描圆形地、部分圆形地、螺旋形地或星形地进行。
9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，被照明的所述测量点(14)具有20～300μm的直径。
10.一种用于采用角度解析的散射光测量技术无接触地评价盘状的、精细加工的工件(W)特别是晶圆(W)的表面特性的装置，包括：
光学的传感器(10)，它把具有规定的光强分布的光线束(24)发出到所述工件(W)的要予以评价的表面上，并照明测量点(14)，
其中，借助具有多个(i)分立的光探测器(18)的行扫描传感器(16)，在规定的角度范围(α)内探测光线的反射光强(Ii)，并由此求取至少一个光强特征值(Ig)；
转动机构(40)，它可转动地安置着所述工件(W)，其中，转角传感器(44)检测转角(β)；
定位机构，其使得所述传感器(10)相对于所述工件(W)的表面定向，从而所述传感器的测量轴线(20)垂直于所述表面，其中，所述定位机构(46)使得所述传感器(10)得到安置，从而所述传感器沿径向(r)相对于所述工件(W)的表面可移动且围绕其测量轴线(20)可转动角度(θ)，
其中，在设置模式中，所述传感器(10)在预定的测量位置围绕其测量轴线(20)转动，并求取初始转动位置，连同相关的初始转角(θ)，所述光强特征值(Ig)在所述初始转动位置时最大，
其中，在测量模式中，控制机构(50)在考虑到所述初始转角(θ)的情况下，由所述光探测器(18)的探测到的光强(Ii)计算表面特性的至少一个特征值(Aq；Aq*；M)。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，在所述测量模式中，所述控制机构(50)求得表面特性的其它特征值(Aq；Aq*；M)，其中，调节转角(θ)，所述转角是由所述初始转角加上矫正角度得到的。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述矫正角度为±45°或±90°。
13.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中，在所述测量模式中，所述转动机构(40)使得所述工件(W)转动预定的角度(β)，所述传感器(10)在这种情况下持续地扫描所述工件(W)的表面，并且求取沿着相关的圆形轨道的所述特征值或所述各个特征值的走势。
14.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在所述测量模式中，平面式地扫描所述工件的表面的至少一个部段，其中，围绕所述传感器(10)的测量轴线(20)的转角(θ)根据在所述工件上的测量位置的半径(r)而改变。
15.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，被照明的所述测量点(14)具有20～300μm的直径。
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