TW561242B - Opto-acoustic apparatus with optical heterodyning for measuring solid surfaces and thin films - Google Patents

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561242 A7 ____B7 五、發明説明（1 ) 相關的專利申請 本專利申請範圍同2001年7月26日申請No· 60/307,905 的臨時專利申請的範圍，其内容以提示方式併入本文。 下列申請及專利也以提示方式併入本文： A·美國專利申請號碼〇9/〇87，141，日期為1998年5月28日； B· U.S.S.N.08/783，046(題目：測量不透明及透明膜厚度 的方法及裝置） C·美國專利號碼6, 393, 915同時測量多層膜的多項性質的 方法及裝置 D·美國專利號碼6, 348, 967測量不透明及透明膜的厚度的 方法及裝置 E·美國專利號碼6, 256, 100測量靠近樣品邊緣花紋型結構 薄膜的厚度的方法及裝置 F·美國專利號碼6,188,478薄膜厚度測量的方法及裝置 G·美國專利號碼6, 175, 421使用暫態光栅分光儀測量材料 性質的方法及裝置 H·美國專利號碼6, 122, 064測量膜厚度的方法植入 I·美國專利號碼6, 1 18, 533測量半導體材料中移植離子濃 度的方法及裝置 J·美國專利號碼6, 081，330測量不透明及透明膜的厚度的 方法及裝置 K·美國專利號碼6, 075, 602使用暫態光柵分光儀測量材料 性質的方法及裝置 L·美國專利號碼6, 069, 703同時測量多層結構多重薄金屬 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 561242 A7 B7 五、發明説明（2 ) 膜厚度的方法及裝置 M·美國專利號碼6, 052, 185測量半導體材料中植入離子濃 度的方法及裝置 N·美國專利號碼6, 016, 202使用暫態光柵分光儀測量材料 性質的方法及裝置 0·美國專利號碼5, 982, 482確定薄膜結構中存有瑕疵 P·美國專利號碼5, 812, 261測量不透明及透明膜的厚度的 方法及裝置 Q·美國專利號碼5, 734, 470時間分解光學測量的方法及裝 置 R·美國專利號碼5, 672, 830測量薄膜各向異性機械性質 S·美國專利號碼5, 633, 71 1使用光感應聲子測量材料性質 T·美國專利號碼5, 546, 811光測量薄膜材料中的應力 U·美國專利號碼5,394,413(題目：被動Q開關微微秒微雷 射；說明一種可用來激發脈衝的小型的微雷射） 發明背景 A. 發明領域 本發明關係薄膜及固體表面光聲測量的領域。 B. 相關技藝 薄膜的脈衝激勵熱散射（ISTS)測量係從菲利浦的脈衝/ 翡翠產品得知。ISTS是一種有利的光聲測量的型式，作為 組裝線程序的一部份能快速及無破壞測量薄膜及固體表面 性質。 發明概要 -5-. 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 561242 A7 B7 五、發明説明（3 ) 已經發現在固體表面及薄膜的ISTS測量中訊號強度通常 很小，約為入射在樣品上探測光束強度的1〇-5一 1〇-6倍。這 種事實對樣品參數如薄膜厚度，特別是具有低熱膨脹的樣 品如矽，或非常薄的金屬膜（< 300A)的ISTS測量準確度有 負面影響。另外，針對固體表面及薄膜測量，出現表面粗 糙會造成探測光散射的問題。散射光相干擾有用訊號造成 訊號強度增加且無法重覆。形成在樣品表面的較細圖案結 構也會散射探測光導致半導體工業難於使用ISTS測量晶圓 產品。 較理想須改善薄膜及固體表面光聲測量的準確度及重複 率，特別對具有表面粗糙及/或較細圖案結構的樣品。 較有利，光聲測量的重複率未經光學外差證明。較理想 ，探測光束分割成探測及參考光束部份及光學系統確保參 考光束與繞射訊號一起傳播至偵測器。較理想，探測光束 係使用分割激發光束成兩部份的同相光栅完元件割。相位 光栅的設計必須在激發及探測波長具有最佳性能。光學配 置必須容許插入視覺系統。較理想，同時在一移動台上配 置一反光鏡用來對準探測光束。 本發明的目標及優點如以下說明。 圖式簡單說明 圖1A顯示外差設定示意圖的正視圖。 圖1B顯示圖1A設定的側視圖。 圖2顯示光學鏡頭的一較詳細視圖。 圖3A顯示圖2的第一擴大詳細圖。 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

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561242 A7 B7 五、發明説明（4 圖3B顯示圖2的第二擴大詳細圖。 圖3C顯示圖2的第三擴大詳細圖。 圖3D顯示圖2的第四擴大詳細圖。 圖4A顯示激發及探測雷射光強度輸出對時間的草圖。 圖5顯示二位元（單#刻）相位遮罩的#刻輪廓。 圖6顯示樣品表面上的雷射點。 圖7A顯示一對稱構造，其中外差相位與樣品表面至影像 平面的距離z無關。 圖7B顯示一般的情況，其中外差相位與z相關。 圖8為一曲線顯示δ的零及非零值的FFT振幅的z關係。 圖9顯示光束遮蔽裝置的幾何形狀。 圖10為一曲線顯示δ兩值的FFT功率對ζ。 圖11Α-Ν顯示公式及本文中提示的表。 圖12Α顯示訊號來自矽晶圓上形成的4000Α厚50 X 1 00 μιη 銅接點。訊號係藉由較佳具體實施例的裝置於SAW波長2 μιη 獲得。 圖12Β顯示如圖12Α相同樣品無光學外差獲得的訊號（即 是遮蔽參考光束）。 圖13顯示使用先前技藝裝置及使用外差系統所達到的矽 晶圓上製成結構及薄膜厚度測量的重複率。 圖14Α及Β顯示代表兩種可能的設計型式的雙餘刻相位遮 罩的斷面圖。 圖15顯示用於一具體實施例的雙蝕刻相位遮罩的參數。 圖16顯示二位元（單蝕刻）相位遮罩及圖15所列規格製成 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 裝 訂

______ __B7 五、發明説明（S ) 雙钮刻相位的參考光束強度對相位遮罩週期。 較佳具體實施例詳細說明 1 · 0介紹 在先前技藝中（參考上述A及R-T)，薄膜厚度及/或性質的 ISTS測量係由兩雷射脈衝（激發脈衝）在樣品表面激發表面 聲波（SAW)及由偵測第三雷射光束（探測光束）測量其頻率 而完成。ISTS測量的一個問題為樣品收到特別小的訊號的 薄膜厚度測量的重複率很差（如，金屬膜厚度小於300A， 或矽上面的介電膜）及樣品表面粗糙及/或成形晶圓結構的 邊緣產生探測光散射。如以下討論，完成ISTS訊號的光學 外差偵測以加強訊號電平及增加測量的重複率。 外差偵測係使用一第四雷射光束（參考光束）相干探測光 束及與繞射訊號共線傳播而達成。偵測器的光強度Is為繞 射訊號ID及參考光束IR的相干擾結果並由圖11A的公式（1) 求得，其中Φ為繞射探測及參考光束之間的相位差。一般， 參考光束比繞射訊號強很多。在這種情況下，由偵測器測 量的暫態訊號由公式（1)的第三項決定。如此，外差容許加 強訊號的強度。雖然由聲子統計不能增加理論訊號對雜訊 限值，但有助於抑制其他雜訊源，關係訊號強度，例如偵 測電子雜訊及寄生散射光。外差對困難樣品，即獲得低訊 號或過度散射光（如成形晶圓上粗糙表面或小測試接頭尺 寸）的樣品，最為有用。光學外差的另外優點為訊號對樣品 表面位移具有直線性，因而導致訊號波型的外觀更規則及 較容易分析。 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 561242 A7 ___B7 五、發明説明（6 ) ' — 過去使用光學外差在簡單液體中作暫態光栅測量必須處 理外差相位的不穩定性，見P· Vohringer及N· Scherer在 物理化學期刊99, 2684( 1995)發表的“在簡單液體中暫態 光栅光外差導管式脈衝激發拉曼散射”。較有利，這個問 題可使用相位遮罩解決以產生激發及探測/參考光束對，見 Α·Α· Maznev等人所著，“雷射感應光栅的光學外差偵測，， ，光學期刊23, 1319(1998)。這種方法產生的外差設定非常 穩定。 不過，由Maznev等人使用的的光學設定不適合用於實際 薄膜測量裝置，及當時並不考慮這種型式的測量。Maznev 等人使用相位遮罩的第一繞射級以產生激發及探測/參考 光束對，包含相當於光學路徑差的相位遮罩蝕刻深度等於 一半的光波長。這種配置只有當探測及激發波長相近才能 有效作用。結果，Maznev等人必須使用大型實驗室氬離子 雷射（波長514 nm接近激發波長532 nm)作為探測用。這種 配置與所述實際薄膜及固體表面測量ISTS裝置不相容，如 M· Gostein等人在矽半導體計量學手冊中所著‘‘使用脈衝 激勵熱散射（ISTS)的薄膜計量學”，A.C. Diebold主編（紐 約，Marcel Dekker，2001)，167頁，其中使用一小型二極 體雷射（波長通常為830 nm)為探測源。Maznev等人的設定 也與SAW波長經變化相位遮罩圖案的自動控制不相容因而 改變激發光束之間的角度及未留有任何視覺系統的空間。 如此，完成一實用厚度測量裝置的外差需要一完全的光學 配置重設計，發展一新相位遮罩設計及使用一反光鏡配置 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) , 裝 訂

k 561242 A7 _____B7 五、發明説明（7 ) 以調整探測光束角度。 區段2· 0外差設定主要示意圖 圖1A及1B顯示根據本發明沿兩個垂直平面的光學路徑。 一繞射元件5，以下稱為“相位遮罩”，用來產生激發 及探測/參考103光束對。來自激發雷射ι〇2(λ=532 nm， r〜0.5 ns)及探測雷射1〇3(λ=830 nm，准cw)在相位遮罩5重 疊的光束’如圖1所示。相位遮罩5的設計方法（如以下第5 節討論）為大部份的激發光繞射成+/-1繞射級（即，有效分 割激發光束102成為2部份），同時發射大部份的探測光束 103成為零級。探測光束的弱第2級繞射用作參考光束。利 用一個兩消色差透鏡組合107、108的系統映像相位遮罩5 的平面至樣品表面的平面10 9使4個光束在樣品上達成一致 。在一具體實施例中，光學系統的放大率約1: 1。在另外 的具體實施例中，放大率並不相同，如1·5: 1及4: 1。在 後面具有較大的解放大比的具體實施例中，不必使用製造 較困難的較小相位遮罩週期，便可達到較小週期的樣品。 問題不只是成本而是製造方法的限制，如公差。 激發光束的干擾造成具有週期Λ樣品109的強度圖案等 於1/2的映像相位遮罩週期。圖116的公式2關係週期Λ對一 光束對之間的角度。公式（2)中，分別λβρ為激發或探測的 波長及θβ,ρ為激發或探測/參考光束之間的角度。藉由使用 多相位遮罩圖案，週期Λ便可在2-11 μιη的範圍内變化。 映像一完全透明相位遮罩5造成樣品的高對比強度圖案 的理由為遮蔽較高級的繞射光束（及弱零級）。事實上，具 •10· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 561242 A7 ___ B7 五、發明説明（8 ) 有較佳具體實施例使用的相位遮罩，只要遮蔽零級並不需 要遮蔽非常弱的第2級光束，因為會造成兩倍主圖案週期的 干擾圖案及不干擾後者。不過，需要遮蔽第3級繞射光束。 如果使用固定孔徑遮蔽第3級光束，可能波長範圍被限制低 於3: 1(可使用具有馬達控制光束遮蔽較寬的範圍）。以下 根據圖2的元件6更詳細討論較佳具體實施例中的光束遮 蔽。 樣品表面1 09吸收激發光造成脈衝空間週期性溫度上升 ' ，結果產生反傳播表面聲波（SAWs)及固定熱膨脹圖案（熱光 栅）上升，全部具有相同週期（波長）八。SAWs及熱光栅兩項 都造成空間週期性表面位移（突波）導致探測光束繞射。因 為突波振幅一般很小（約為幾個A)，只有繞射圖案的第1級 可偵測。 離開樣品109的雷射感應光栅的繞射角度匹配離開相位 遮罩的第2級繞射角度，因為兩光柵的週期相差一個2的因 數（乘映像系統的解放大比結果，反射參考光束11〇必須 與探測光束的一繞射級共線如圖1A所示。如此偵測器會監 視探測及參考光束的相干干擾的結果，即公式（1)說明的外 差訊號。疋義外差效率的參數為外差相位Θ。未參數藉由控 制經平行平面光學元件9插入參考光束路徑的角度的參考 光束的光路徑達最佳化’如圖1A。相同光學元件也具有一 、衰減濾波器，如一中性密度（ND)濾波器，塗佈衰減參考光 束至一理想級（〜1(Γ4的探測光束）。一相同光學元件8(無ND 濾波器塗佈，及沒有角度調整性）插入探測光束路徑以保留 •11 - 本紙張尺度通用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 561242 A7 ____ B7_ 五、發明説明（9 ) 兩光束之間的相干性。 較理想，外差相位與樣品表面的垂直位置無關，以減低 對焦點變化的敏感度。如第8節所示，較理想，達成由激發 及探測/參考光束對的等分線投射至同一垂直平面，如兩光 束對對稱於圖1A所視的垂直方向。達成這種要求需要調整 每個相位遮罩週期的探測光束103對相位遮罩5的入射角度 ，如以下詳細討論。作為對稱要求的結果，訊號光束（即繞 射探測+反射參考光束）準確地於探測光束入射方向傳播， 如圖1A投影所視。另外的問題可從圖1A的視圖看出，激發 光束遮蔽及在探測及參考光束路徑出現光學元件不符合光 束之間角度變化的要求以便達成最大最小SAW波長比為5。 如圖1B的右邊的側視圖所示，沿垂直圖1A視圖平面方向分 割光束而解決兩問題。必須說明，側視圖相當於實際光學 鏡頭的正視圖（見第3節）。如此，光學光束配置成為3維圖 形。圖3C提供另外說明，顯示沿兩透鏡之間映像系統孔徑 内的光學路徑的斷面中光束的位置。 3.0光學配置概說 圖2及3顯示較佳具體實施例的詳細光學配置。 本配置根據圖1草圖的圖案》最大元件為視覺系統2〇1包 括放大透鏡區塊202及CCD攝影機並直接位於樣品1 〇9上面 。視覺系統為成形晶圆測量所必需及經常用於半導體計量 。容許操作員觀看樣品表面及同時協助在光學鏡頭下定位 樣品以進行樣品上特定點的測量。除了樣品定位外，視覺 系統並不執行ISTS測量方法中的任何部份。 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 561242 A7 B7 五、發明説明（10 所有入射光束光學包括兩雷射均位於視覺系統201的左 邊。圖1所示的基本光學以外，激發102及探測光束103兩者 在到達相位遮罩之前通過一些其他光學元件，即是步進ND 濾波器1，選擇性光束移位板14，圓筒透鏡2，探測聚焦透 鏡3,及分色鏡4。這些元件衰減激發光束及聚焦激發及探 測光束至理想尺寸於樣品上103。激發的理想尺寸為300 X 50 μιη及探測的理想尺寸為50 X 25 μιη。這些元件也提供一 探測光束角度機動控制。為了重疊兩光束，使用一45°分色 鏡4,反射探測光束103及發射激發光束102。 較理想，減小入射光束102，103及視覺系統201光轴之間 的角度，因為該角度造成在樣品表面垂直位置上的攝影機 視覺範圍内雷射點位置的不當關係。另一方面，較理想保 留視覺系統的高數位孔徑以便達到約2 μιη的視覺系統解析 度。結果，較佳具體實施例的攝影機203光轴及探測/參考 光束等分線（未顯示）之間使用一折衷角度為16。。較理想， 切除與視覺系統相鄰的透鏡7(圖1Α及1Β中稱為107及108) 以達成本角度’如圖2所示。包含激發及探測/參考光束對 的平面之間的角度為約3. 5°。 訊號光束光學204位於視覺系統201的右邊且較為簡單： 訊號205聚焦在偵測器206上面，反射探測光束通過訊號收 集透鏡10，然後由偵測器孔徑遮蔽（圖2的項目11 )，及散射 激發光由濾波器13切除。一額外的可切換或可移動孔徑 (圖2項目12)用來減少寄生散射探測光量（見第1〇.〇節）。 各元件之間沿光學路徑的距離如圖11C的表中所列。 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

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561242 A7 B7 五、發明説明（11 ) 圖3A將於以下第7. 0節中討論。 圖3B關係圖2中箭頭標示的詳細2。探測及參考光束103 ，102通過光束遮板6及通過第一消色差雙重透鏡1〇7。參考 光束102通過ND濾波器9,同時探測光束1〇3通過匹配玻璃板 8。然後兩光束通過消色差雙重透鏡7。在圖2中，元件8及9 出現在相同路徑中，因為視覺角度。如果從另外一邊觀看 ，則不在同一路徑，如圖3B所示。圖3C關係圖2箭頭標示的 詳細3。為經過透鏡對107，108之間光束路徑的斷面圖，顯 示全部4光束。 圖3D關係圖2箭頭標示的詳細4。通過透鏡10,反射光束 205然後通過偵測器孔徑11及可切換孔徑12。透鏡10並非全 圓，因為被切除以容納視覺放大透鏡組合202。 光學配置的詳細在以下各節中有較完整的說明。 4.雷射 4. 1激發雷射 激發雷射207為一二極體泵，被動Q開關，雙頻率Nd: YAG 雷射具有“微晶片”設計由JDS Uniphase供應（產品名稱 NG-00320-TH1)。 本雷射具有波長532 nm，脈衝能量一般4 μ】（規格>3 μ】） ，脈衝週期約0· 5 ns (規格<〇· 7 ns)，重複率1500 Hz及ΤΕΜ〇〇 空間模式。激發光束對基準平面約25。直線極化。 輸出光束並不平行但與位於離雷射前板200 mm Gaussian 半徑45 μιη (1/e)的光束腰部會聚。這些參數係根據光束腰 部放置於樣品的要求計算’如第節所述。 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 561242 A7 B7 五、發明説明（12 雷射組合包含一内建光二極體以提供一輸出訊號用於觸 發示波器的資料收集。 4. 2探測雷射 探測雷射208為一 GaAlAs雷射二極體（SDL-5431 -G1)由 JDS Uniphase製造，產品名稱SDL-5431-G1。 本雷射具有波長830 nm，功率約200 mW，及TEM0。操作。 雷射光束為擴圓形（長短轴比〜3: 1)及沿短轴極化。注意探 測208及激發雷射207的極化一般大部份的薄膜及固體表面 的應用幾乎沒有影響，雖然對某些光學裝置如分光鏡（圖2 項目4)的性能有少許極化影響。 雖然雷射二極體能連續操作，利用具有負載循環約30% 的方形波加以調整以減少熱負載及增加壽命。只有每激發 脈衝100 ns長的探測雷射脈衝段被用來收集訊號。不過， 實際上’需要較長的探測脈衝。一項理由為訊號收集期間 探測強度必須維持平滑。同時，由於偵測器切除1 MHz低頻 率，探測脈衝的前緣產生一持久的暫態訊號。所以，激發 脈衝必須遠離探測脈衝的邊緣，特別是其前緣。圖4A顯示 激發及探測雷射光強度輸出對時間的草圖。 5. 0相位遮罩 5· 1二位元（單蝕刻）相位遮罩 5. 1. 1.二位元相位遮罩說明 二位元相位遮罩係由熔凝石英製成。圖5顯示相位遮罩蝕 刻形狀。遮罩一般含有約15個相位遮罩圖案，標準尺寸各 為2x3 mm，在同一基板上形成。相位遮罩半週期*的範圍一 •15- 本紙張尺度逋用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)

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561242 A7 B7 五、發明説明（13 ) 般為3至15 μιη。 圖5為一圖案的示意圖。不同圖案具有不同的半寬*，但 #刻深度相同。所有圖案的蝕刻深度為1833 nm +/-3%。 (見下面第5.3節說明）相位遮罩的背面塗佈一層寬頻抗反 射塗佈^ 5· 1·2二位元相位遮罩的繞射效率 假設 •相位遮罩週期大於光波長， •蚀刻深度比週期小，及 •触刻深度比光波長小， 具有一方圖形的相位遮罩的繞射效率由圖HD的公式（3)求 得，其中Ν為繞射級，d為蝕刻深度，η為折射指數，λ為光 波長，1〇為入射相位遮罩光束的光學強度及乙為^}繞射級的 光學強度。用於零級及"一"用於奇數級〇零級外所有偶 數級從缺。 使用公式（3)，蝕刻深度相當光學路徑差為ΐλ，如 d(n-l) = 0, λ, 2λ·.·，零級的強度為100%及所有其他繞射級 從缺。在具有路徑差等於λ/2的蝕刻深度，零級從缺及奇數 級的強度為最大，Ν繞射級的最大強度IQddNBax由囷he的公 式求得。第1級的最大強度為4/π2 ==40.5%，即是（±1)兩級 的最大繞射效率為81%。 實際上，偶數級不完全空缺如公式（3)使用的簡單理論所 述，因為假設證明公式不完全有效，例如，蝕刻深度比相 位遮罩週期確實很小。偶數級中出現非零強度係屬幸運， -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4规格(210 χ 297公I) 561242 A7 __ B7 五、發明説明（彳4 ) 因為探測雷射的第2級繞射係用來產生外差參考光束。偶數 級的強度隨蝕刻深度進而增加及同時也隨波向量增加（約 二次方），等於2π/Λ。不像零及奇數級，偶數級在特定蝕 刻深度不消失。 5· 1· 3相位遮罩蝕刻深度 選擇相位遮罩蝕刻深度，須考慮下列條件： 1· 激發雷射（λβ==532 uni)的（±1)繞射級必須為最大。 2·探測雷射（λΡ= 830 nm)的零級必須為最大。 3· 參考光束的第2級繞射探測（830 nm)必須為弱（但穩 定）。 較幸運，條件1及2容易同時達成因為1λΡ光學路徑差約等 於3/2 λβ_。為了決定830 nm的相位遮罩達最佳化，蚀刻深 度須剛好等於1λΡ。探測光束入射角偏移9011屬於小影響可不 理會。溶凝石英830 nm的折射指數為1·4528。所以，餘刻 深度d根據圖11F的公式（4)計算。這樣的選擇便可充分滿足 所有三個條件，如以下所示。 5· 1.4計算及測量相位遮罩效率 圖11G表列出使用公式（3)計算的蝕刻深度1833 nm的繞 射效率。該計算使用的折射指數為η = 1· 46〇7 (532 nm)及 π=1· 4528 (830 nm)。預估最壞的影響為3%蝕刻深度錯差如 圖11H表所示。 實驗測量一般符合上表的數值。不過，83〇⑽的零級強 度必須小於估計，變化的範圍為半週期9 μιη〜9〇至4 μιη〜8〇 %。理由為出現公式（3)簡單理論未考慮的偶數繞射級。如 -17- 本紙張尺度適用中國a家標準(CNS) Α4規格(21QX297公釐)----- 561242 A7 B7 五、發明説明（15 上述，隨相位遮罩週期縮小偶數級的強度增加。例如，使 用第2級繞射作為參考光束，變化的範圍為半週期9 μπι約 0· 5%至 4 μιη約 2%。 5.2雙蝕刻相位遮罩 如上述，二位元相位遮罩設計關係相位遮罩週期參考光 束強度（由2級繞射獲得）。關係接近二次方因而導致寬saw 波長範圍1-10 μιη的參考光束強度不良的大變化。為了改善 寬週期範圍第2級繞射的穩定度，可以根據圖14Α或Β使用雙 蝕刻設計修改相位遮罩。 雙蝕刻設計改善二位元相位遮罩性能係利用 (1) 重疊一額外（二次）線圖案在現有（一次）二元相位 遮罩（ΡΜ)圖案的上面，前者如後者具有相同方位 及兩倍的空間頻率。 (2) 最佳化下列完成光柵圖形的參數：el(一次光柵的 蝕刻深度），e2(二次光栅的蝕刻深度）；w(二次光 栅特徵寬度）及6 (兩光栅間的偏移）。 圖14 A顯示雙蝕刻設計具體實施例其中二次圖案為正重 昼’即黏結。圖14B顯示雙蝕刻設計具體實施例其中二次圖 案為負重疊，即陷在一次圖案内。 使用標準繞射光栅分析軟體執行參數最佳化。較理想， 所設計的相位遮罩使用最新設備利用雙步驟微影及蝕刻方 法製造並達到要求的精密度。 圖15顯示用於一相位遮罩的具體實施例的el、e2&w值。 較理想，所有圖案出現在單一基板上，及基板出現在一機 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

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線 561242 A7 發明説明（16 動台上致使系統可從一圖案移至另一圖案。 圖16顯示前述二位元相位遮罩對雙蝕刻相位遮罩的相位 遮罩週期參考光束強度關係。在這曲線中，垂直軸的單位 為第2級繞射的測量繞射效率％及水平軸單位為相位遮罩 半週期μιη。具有鑽石型點曲線顯示單蝕刻設計的結果。具 有方型點曲線顯示雙餘刻設計的理論結果。具有三角型點 曲線顯示雙蝕刻設計的實驗結果。可以看出使用雙蝕刻相 位明顯減少作為相位遮罩半週期函數的參考光束強度的變 化。 5· 3相位遮罩顫動 相位遮罩固定在一電腦控制機動台上以便從一個相位遮 罩圖案切換至另一個。相位遮罩馬達的另外功能為執行相 位遮罩顫動，即，週期性運動，一般在公稱位置的+/—〇. 5 mm範圍内，因為訊號平均。完成顫動以便根據表面粗糙形 狀隨機化樣品上的感應雷射光栅相位。結果，訊號的相關 相位及任何表面粗糙的散射光也都隨機化及因平均訊號中 的相干干擾受抑制而具有利益。有關相位遮罩顫動的其他 資料可參考美國專利No. 6, 188, 478。 6· 0激發光束光學 激發光束102首先通過一馬達控制步進nd濾波器1以衰減 光束。 然後’光束通過一圓筒透鏡（f=： 40 mm) 2及經過一最佳化 的分色鏡4以在532 nm發射及在830 nm 45°角反射。通過分 色鏡後’光束以垂直入射衝擊相位遮罩5。 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 561242 A7 B7 五、發明説明（17 相位遮罩的光點尺寸導致樣品上的標稱光點尺寸為300 χ50 μιη。相位遮罩上及樣品上的光點尺寸並不相同因為光 束的入射角係根據樣品。光點尺寸由雷射輸出光學及由圓 筒透鏡控制。透鏡的位置，見圖11C表，由已知的雷射 Gaussian光束輸出的參數計算，以便減少相位遮罩光點的 短轴。 相位遮罩之後，激發光束通過一光束遮板6以切除零，第 3及更高繞射級。光束遮板6在一具體實施例中使用，其詳 細如圖9所示及包括一金屬形片907以遮蔽必須遮蔽的光束 ，利用孔908及909讓需要的光束通過。圖顯示下列光束通 過孔908及909 : •零級9 01光束； •參考光束903，也是第2級探測光束；及 •第1級906激發光束。 圖顯示下列光束被金屬片907遮蔽： •第1級902探測光束； •零級905激發光束；及 •第3級904激發光束。 較高級光束也被光束遮板遮蔽，未顯示。圖9中的光束遮 板可用於SAW波長Λ小於1 : 3如4-10 μιη的範圍。要達到一 寬範圍，必須使用一更複雜的梳子式設計或固定在機動台 上的可調整式光束遮板。 通過光束遮蔽元件6後，剩餘光束部份通過一兩消色雙透 鏡系統7，107，108以映像相位遮罩到傾斜的樣品表面上。 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X 297公釐) # 裝 訂

線 561242 A7 B7 五、發明説明（18 ) 映像系統像差關係條件在第7· 0節討論。 較理想做成放大，以控制樣品干擾圖案的週期，對樣品 表面垂直位置的小誤差儘可能不敏感。利用Gaussian光束 分析，可以證明干擾圖案週期與樣品表面至映像平面的距 離δζ對第1級δζ無關，如果激發光束沿光點長尺寸的腰部放 在樣品上。為了達成，較理想修改在光學系統的輸入的激 發光束的輸入參數使激發光束收歛而非平行。 完成一射線支樓分析以決定Gaussian光束的輸入參數以 便放置腰部於樣品表面。這種分析完成激發雷射Gaussian 光束的規格列於第4· 1節。這種配置減少δζ測量頻率的關係 至一般 < 0·05 ΜΗζ/20 μιη。 選擇性，可以將一 3 mm厚平行平面玻璃板以16°角度插入 激發光束路徑（圖2的項目14)。此玻璃板沿雷射光點的長尺 寸偏移光點約300 μιη，致使探測光點變為位於激發區之外 。這種配置對某些需要加強頻率測量精密度的應用有利因 為訊號只由聲振盪組成及不被熱光栅影響，請參考Α.Α， Maznev等人著，“雷射感應光栅的光學外差偵測”，光學 期刊 23, 1319 (1998)。 7.0探測光束光學 探測雷射光束103首先通過一由一反光鏡301及一反射鏡 302組成的系統，如圖3A詳細1所示。本系統用於機動控制 自聚焦透鏡轴的光束位移。聚焦透鏡轴後，本位移轉換成 光束角的誤差而在相位遮罩停留的聚焦光點位置不變。第8 節較詳細考慮探測光束角控制。 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 561242 A7 B7 五、發明説明（彳9 ) 在反光鏡/反射鏡系統301/302後，光束103通過聚焦透鏡 3(f = 80 mm)及由分色鏡4反射而與激發光束102在相位遮罩 5重疊。探測光束光點尺寸為50 X 25 μιη其長轴平行激發光 束長轴，見圖6，其中顯示探測103，激發102及參考光束1〇6 在樣品表面109的光點尺寸。 左邊系統映像探測及激發光點在樣品上由兩透鏡系統組 合組成，一般為消色雙鏡107，108具有焦距80 mm。消色雙 透鏡的參數最佳化以符合下列關係像差的要求； 1· 830 nm的球型像差必須充分致使探測及參考光束之 間角度變化而在樣品表面（空間固定）能保持良好的 重疊。兩激發光束重疊較簡單因為激發光點較大同時 光束之間角度較小。 2·球型加彩色像差必須充分致使保持激發/探測光束重 叠。 兩透鏡107, 108之間的空間用來供ND濾波器9衰減參考光 束106。同樣ND濾波器9用來控制參考光束相位a較理想， 濾波器為高度平行（見下面）。探測光束1〇3通過匹配玻璃板 8以保持兩光束之間時間相干性◊相位控制板9係用於參考 光束106及匹配板8用於探測光束103。外差相位在系統設定 期間由調整ND濾波器角度以改變光路徑長度而達最佳化。 由濾波器引起的相位改變必須所有相位遮罩週期相同。因 為參考光束的位置在濾波器上變化，表示本元件必須具有 很緊密的平坦及平行規格（1弧度秒），及探測光束路徑中的 匹配板也具有同樣要求。 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 561242

ND濾波器9的光密度決定參考光束強度等於17。考慮相 位遮罩的繞射效率及由ND濾波器引起額外衰減，參考^束 強度比探測光束強度小w倍。參考光束強度也關係相位遮 罩週期，如第5. 0節討論。 所選擇參考光束強度級為一折衷結果。增加有助於抑制 寄生散射光效果及困難樣品，如很粗鍵電鍵銅（ECjj)或大量 探測光從其邊緣散射的很小的測試墊，因而獲得較佳測量 。另一方面，會增加探測雷射強度波動的影響，及造成偵 測器飽和。在較佳具體實施例中，後面的因素用來限制參 考光束的強度。 8· 0探測光束角度控制 8· 1外差相位及訊號強度的z關係 圖7A顯示一對稱構造’其中外差相位與樣品表面至影像 平面的距離z無關。圖7B顯示一般的情況，其中外差相位與 z相關。 如上述相位藉由調整ND濾波器9在參考光束路徑的角度 達最佳化。 確實在映像平面中，所有相位遮罩的相位相同。如果一 相位遮罩移開映像平面，只有激發及探測/參考光束對具有 相同的二等分線701時相位維持不變，如圖7 A所示。如第 2.0節所述，由激發及探測/參考光束對形成的平面之間有 一小角度，所以，為了準確改正，第2.0節中的“二等分 線” 一詞可更換為“二等分線在圖7的圖平面上投影”的 句子。 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X 297公釐) 561242 A7 B7 五、發明説明（21 如果光束對不具有相同二等分線線，如圖7B所示，由兩 光束對形成的干擾圖案的角度相同，並根據Z位置產生其間 的空間相位差。如此，映像平面的外差相位在樣品表面的 距離Z的關係由圖111公式（5)表示，其中q為光柵波向量及δ 為下列之間角度 •探測/參考光束對的二等分線如果投影在由激發光束 形成的平面上；及 •激發光束對的二等分線。 結果，訊號振幅對ζ的關係產生振盪週期A/tanG)，其 中A=2ii/q為光栅波長。用於特定的外差相位值，訊號振幅 為正，用於其他則為負。因為偵測訊號FFT功率光譜的峰值 的振幅為訊號的二次式，在FFT功率對z位置的自動聚焦曲 線所看到的週期為小二倍，根據圖11J公式（6)。圖8所示的 週期性顯示δ的零及非零值的FFT振幅的z關係。圖8顯示FFT 功率曲線以任何任意單位測量作為ζ函數，圖中錢石型點等 於δ= 0，而圖中方型點等於δ=1· 2°。如果δ為非零值振幅產 生振盪。 用於測量，必須維持δ=0以便減少測量訊號對樣品表面ζ 位置的關係。不過，參考光束角度關係波向量，而探測光 束角度則沒有關係。（這是由於探測光束等於由相位遮罩造 成零級繞射的結果，而參考光束係由2級繞射產生）。結果 ’如果δ = 〇用於任何已知波向量，用於相位遮罩上探測光束 的固定入射角，如果相位遮罩週期不變，由移動至不同的 相位遮罩圖案則δ變為非零。如以上討論，在單一基板上製 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐） 裝 訂

線 561242 A7 B7 五、發明説明（22 造許多具有不同週期的相位遮罩圖案。所以，需要一額外 移動元件（反光鏡，以下簡稱RR)以調整各相位遮罩週期的 探測光束角度以便維持δ = 〇。這樣造成寬FFT功率對Ζ曲線， 具有約300 μιη的半最大的全寬（FWHM)。 雖然一寬FFT功率對ζ曲線，如產生δ = 〇較適合用於測量， 不適合用於自動聚焦。為了自動聚焦，較理想具有敏銳的 FFT功率對ζ關係，致使可準確定位焦點位置。在光學系統 的早期型式中，參考上述的A，R，及Τ，藉由使用3光束相 位遮罩便可達成自動對焦。不過，這種相位遮罩不能用於 外差設定。所以，較理想使用一特別相位遮罩/反光鏡結合 具有非零δ作為自動聚焦構造，因而達成一狹窄FFT功率對ζ 曲線。以下根據圖10作進一步討論。 8. 2反光鏡 圖3Α顯示一相位遮罩之前探測光束光學的簡化示意圖。 本設計的目標為改變探測光束103在樣品的角度而不改變 探測光點在樣品的位置。當反光鏡（RR)馬達移動，探測光 束偏移兩倍RR馬達運動的距離。本RR/反射鏡結合較理想超 過一單反射鏡因為反光鏡301保留一不變的反射光束角度 (平行入射光束）既使RR角度因平台301移動而有稍微的變 化。在聚焦透鏡3之後，光束103離透鏡轴的位移轉換成光 束角度的改變同時光束103在焦點平面的位置維持不變。較 佳的聚焦透鏡3具有一焦點長度f = 80 mm。 各相位遮罩的RR馬達位置由規定δ=0決定。而探測光束的 入射角Θ/2由圖11Κ的公式（7)求得，其中；I為探測光束的波 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐)

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長（即830 nm)。結果，馬達位置由圖UL的公式（8)求得， 其中f為探測聚焦透鏡的現場距離及X。為一常數偏移。各系 統的偏移需要實驗決定。 ' 8. 3自動聚焦 自動聚焦裝置定位樣品表面於正確高度（即在光學系統 的映像平面）。用於自動聚焦（AF)，較理想使用一 PM/狀馬 達位置結合具有非零δ造成一狹窄自動聚焦峰值^如此提供 一唯一的聚焦平面定義容許在實際AF曲線中央峰值及旁邊 最大值之間作區分。見圖1〇，除了顯示δ = 1· 2。及δ = 1· 6。以 外與圖8相似。如果δ減少（變化RR位置），實際中央峰值逐 漸轉成單一寬廣最大值（如圖8中之一），同時旁邊最大值移 雖然δ的確實值對於自動聚焦並不重要，自動聚焦構造必 須與一可切換孔徑相容致使在自動聚焦中孔徑可以配合。 較理想本系統的配置利用Λ=6 μιη完成自動聚焦，但自動聚 焦訊號光束經過等於Λ=10 μπι的可切換孔徑隙發射。如此 ，δ值由圖11Μ公式（9)求得δ約1. 6°。在本構造中探測光束 角度由圖11Ν公式（10)求得及相當的RR馬達位置則使用公 式（8)決定。 9.0訊號光束光學及高速偵測器 本節詳細討論圖3D的詳細4及圖2的訊號光束光學204。訊 號205，即SAW繞射探測及反射參考光束，由訊號收集透鏡 10聚焦在偵測器上面（見圖2)。本透鏡10，具有焦距50 mm 的消色差雙透鏡，映像樣品表面109的探測光點到偵測器 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 561242 A7 B7 五、發明説明（24 ) 206上面。所以偵測器206上的訊號光點位置保持不變既使 訊號光束方向根據相位遮罩週期改變。部份的透鏡1〇切除 以釋放空間供視覺系統組合201。 透鏡之後，訊號光束通過偵測器孔徑，圖2的項目11及12 。第一孔徑11遮蔽直接反射探測光束及減少通過偵測器的 散射光量。第二孔徑12,為可切換及移動至由電腦控制的 位置，進一步減少散射光量。本可切換孔徑12含3切口，以 分別發射SAW波長4，6及10 μιη的訊號光束。需要3個分開切 口因為孔徑的訊號光束位置根據相位遮罩週期變化。圖3 的詳細4顯示一沿光束路徑配合可切換孔徑的視圖。在另外 具體實施例中，以數個切口取代可切換孔徑，使用一單切 口孔徑，安裝在機動台上，以便將孔徑放在各相位遮罩週 期的最佳位置。 最後，訊號205通過一彩色玻璃濾波器13於偵測器206的 前面以切除散射激發光。 高速偵測器（Hamamatsu C5658-SPL-LG)為 Hamamatsu標 準雪崩二極體/預放大器模組C5658的訂製型。訂製實為必 要因為預放大器的超載臨界用於外差系統太低，與非外差 系統比較外差系統具有較高訊號量。 實驗結果 圖12A及B顯示訊號波形曲線，垂直軸為微伏（mv)及水平 轴為奈秒（ns 圖12A曲線具有外差而圖12B曲線沒有外差 。兩曲線都取自同一樣品，即在矽晶圓上製成5〇 χΐ〇〇 μιη 銅測試墊。可以發現外差訊號不只振幅較高，而且較規則 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

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k 561242 A7 B7 五、發明説明（25 ) ，出現大量的聲振盪。後者的優點為一種必然結果因為外 差訊號對樣品表面位移振幅為線型。 外差裝置的其他優點適當抑制寄生外差由探測光離開粗 糙表面及較細圖案晶圓上面結構的邊緣散射造成。結果， 外差系統獲得較高聲頻測量重複率，及必然較高的膜厚度 及性質測量重複率。 圖13顯示實驗決定具有外差系統與先前技藝系統的不同 結構的厚度測量重複率（參考上述A及R-T)。資料顯示標準 誤差一般由各結構超過100獨立測量作決定。測量的樣品/ 結構為： •4000 A-厚 Cu，50xl00 μιη 測試墊； •4000 Α-厚 Cu，50x50 μιη 測試塾； •4000 Α-厚 Cu花紋陣列（〇·5 μιη，由線 〇·5 μιη Si02 隔離） ，50χ100 μιη測試塾； •12000 Α電鍍Cu膜具有粗糙表面，覆蓋晶圓，及 •225 A-厚Ta，覆蓋晶圓。 從資料看出，具有較細圖案結構的樣品出現較大改善。 最大的改善在花紋線陣列中發現。 光學外差造成3至30倍的重複率改善。 熟悉本技藝者閱讀本文後會明瞭其他的修改，在光聲測 量裝置的設計，製造及使用時己知該修改具有其他特徵， 因此這些特徵可用來取代或增加本文所說明的特徵。這些 特徵也能包括光學元件尺寸的改變，元件間角度或距離的 改變，及更換任何元件以便改善裝置的功能。雖然申請專 -28- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

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k 561242 A7 B7 五、發明説明（26 ) 利範圍係按本應用的特別特徵組合擬定，必須明白本發明 的範圍也包括任何最新特徵或本文所揭露特徵的任何最新 組合不論是明顯或隱含或任何概述，是否與本申請專利範 圍有關及是否解決任何或全部如本發明所作的相同技術問 題。在此本申請人謹聲明在本申請或衍生的任何進一步申 請的執行期間會有新擬定包括這些特徵的新申請專利範 圍0 本文使用的“包括’ 本文使用的單數冠詞 釋〇 一詞不能作為排除額外元件解釋。 一 不能作為排除複數個元件解 -29 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

Claims (1)

1. 561242 第091117264號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(92年7月） A8 B8 C8 D8

   々、申請專利範圍 1. 一種用以測量薄膜特性之測量裝θ包括一^"^ · •至少一探測光束源，用於供應一探測光束； •至少一激發光束源，用於供應一激發光束； •至少一裝置，用於分割 •探測光束成為一第一探測光束部份及一第二來考光 束部份，及 •激發光束成兩激發光束部份； •至少一裝置，用於重疊 •兩激發光束部份於樣品表面上，該樣品可以為_薄 膜結構或為一固體表面；及 •第一探測光束部份及第二參考光束部份於樣品表面 上，藉由激發光束產生材料干擾衍射繞射第_I_ 光束部份； •至少一偵測器，用於監視探測光束部份的繞射部份及參 考光束部份相干擾的結果；及 •用於分析偵測器訊號以便測量至少一樣品性質之裝置。 2·如申請專利範圍該第1項之測量裝置，其中該第一探測 光束部份造成之一繞射訊號與第二參考光束部份共線。 3·如申請專利範圍第1項之測量裝置，其中該樣品表面之 一入射外差訊號滿足公式 Is = Id+Ir+2a/v7C0^ 其中： • ID係一離開樣品表面的繞射訊號； • \係第二參考光束部份； 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格7^10X297公釐） 561242 申清專利範圍 A8 B8 C8 D8 L係偵測器的光學強度、繞射訊號及參考光束相干擾 之一結果；及 • Φ係第一探測部份的繞射型及第二參考光束之間的 相位差。 4·如申請專利範圍第1項之測量裝置，其中該分割裝置包 括一相位遮罩，經配置用於同時分割激發光束及探測光 束。 5·如申請專利範圍第4項之測量裝置，其中該配置相位遮 罩以繞射大部份激發光成為丨繞射級；及大部份探測 光成為零繞射級致使第一探測光束部份為探測光束零 級繞射，而第二參考光束部份為探測光束第二級繞射。 6·如申請專利範圍第5項之測量裝置，其中該重疊裝置將 激發光束的高斯（Gaussian)腰部放在樣品表面。 7·如申請專利範圍第1項之測量裝置，其中來自激發光束 源的激發光束為非平行，但其特徵為高斯（Gaussian)光 =參數決定的條件為通過一組已知作為重疊裝置的光 學之後，高斯（Gaussian)光束腰部位於樣品表面。 8·如申請專利範圍第i項之測量裝置，包括用於偏移激發 光束致使探測光點變為位於激發區之外之選擇性光束 9. 10. ::申請專利範圍第5項之測量裝置，其中該相位遮罩 =約專於探測光束的波長除以η]，㊣中η係相位 罩材料的折射指數。 如申請專利範圍第5項之測量裝置，其中該相位遮罩 -2- 本紙張尺度適用㈣國家標準(CNS) A4規格^χ297公爱)----------

   裝

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   、申請專利範圍 刻冰度約等於激發光束的波長除以n· J 係相位遮罩材料的折射指數 11. 如申請專利範圍第5項之測量裝置，其中該相位遮罩係 利用t疊-二次線圖案在—次二位元相位遮罩圖案的 上面製成，前者如後者具有相同方位及兩倍的空間頻率 〇 12. 如申請專利範圍第5項之測量裝置’進—步包括用於遮 蔽激發光束的零繞射級及第三及較高的繞射級之裝置 ’該用於遮蔽裝置係位於相位遮罩之後。 裝 13. 如申請專利範圍第4項之測量裝置，其中投射在由激發 光束形成的平面上的探測/參考光束對的等分線與激發 光束對的等分線成一零角度。 14. 如申請專利範圍第4項之測量裝置，其中該探測/參考光 束對包含在一不同於激發光束對的平面内。 15. 如申請專利範圍第i項之測量裝置，其中該第一探測光 束部份及第二參考光束部份的光點尺寸皆小於測試墊 尺寸。 1 6·如申請專利範圍第1項之測量裝置，包括 •一衰減濾波器，在第二參考光束部份的路徑中；及 •一匹配玻璃板，在第一探測光束部份的路徑中； 其中 •該兩個光學元件具有表面平行約1弧度秒以便分別在 第一探測光束部份及第二參考光束部份的兩位置產 生相同相位偏移；及 -3 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 冰 1242

   •至少該兩光學元件之一的角度可以調整，以便最佳化 外差相位。 η.如申睛專利冑圍第i項之測量裝置，丨中用於重叠裝置 包括至少-最佳化的透鏡組合，以減小探測及激發㈣ 波長的像差。 18.如申請專利範圍第17項之測量裝置，其中至少 合係一消色差雙透鏡。 19·如申請專利範圍第17項之測量裝置， 進一步包括用於捕獲一樣品表面的圖像之裝置，該捕 獲裝置又稱為“視覺系統，，，及 其中 •視覺系統定義一光軸幾乎垂直樣品表面； •入射激發及探測/參考光束相對視覺系統之一邊及自 樣品到偵測器的光束位於視覺系統的另一邊；及 •視覺系統及探測及參考光束之間的角度利用切除至 少一透鏡組合一不用的部份而減少。 20.如申請專利範圍第19項之測量裝置，其中 •視覺系統之一光軸及探測/參考光束等分線之間使 一 16。角； •重疊裝置包括一透鏡組合，其中位於視覺系統附近的 透鏡切除以達成16°角；及 •包含激發及探測/參考光走料亚^ . 。 食可尤果對+面之間的角度為約 進一步包括在探測 2 1 ·如申請專利範圍第1項之測量裝置 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 561242

   光束源之間及分割用裝置， •一機動台； •一反光鏡固定在機動台。 22·如申請專利範圍第21項之測量裝置，進一步包括： •一平面鏡；及 •一聚焦透鏡。 23 ·如申請專利範圍第2 1項之測量裝置，其中 •該分割裝置包括一相位遮罩；及 遠反光鏡置放在機動台於一已知相位遮罩上圖案週 期達成投射在由激發光束對形成的平面上的探測/參 考光束對的等分線與激發光束對的等分線成一零角 度。 24·如申請專利範圍第1項之測量裝置，進一步包括一可切 換孔徑，位於樣品及偵測器之間，其中該孔徑具有一或 多個切口用於發射訊號至偵測器，各相當於一特定相位 遮罩週期。 25·如申請專利範圍第1項之測量裝置，其中固定在機動台 上的孔徑係位於樣品及偵測器之間及其中該孔徑位置 為各相位遮罩週期的最佳化。 26·如申請專利範圍第1項之測量裝置，其中該樣品具表面 製造一較細的圖案結構。 27. 如申請專利範圍第1項之測量裝置，其中該樣品係一花 紋線陣列。 28. 如申請專利範圍第1項之測量裝置，其中該測量性質係 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNs) A4規格(21G X 297公i ---- 561242 A BCD 六、申請專利範圍 至少一薄膜的厚度。 29. 如申請專利範圍第1項之測量裝置，其中該測量性質係 多層薄膜的厚度。 30. 如申請專利範圍第1項之測量裝置，其中該測量性質包 括樣品表面製造的結構尺寸。 31. —種用於測量薄膜特性之方法，包含使用如申請專利範 圍第1到30項中任一項之測量裝置。 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐）