TWI357628B - Polarization measurement apparatus and method for - Google Patents

Description

1357628 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種光偏振量測裝置及其方法，尤指 -種可ϊ測到奈米級粒彳大小之多方向散射光偏振量測裝 置及其方法。 籲 【先前技術】 隨著晶11製程的快速發展’製程已由微米級推進至奈米級， ，奈米製程巾對於無塵室⑽懸雜子以及晶圓表面缺陷及微 粒的檢測有越來越龐大的需求。 查中華民國第459128專利公告，係用以對電漿餘刻室 ^之微粒進行制。#雷射祕㈣關室内之微粒散射 、由於雷射源具有一波長，將使得微粒散射出拉曼 η)司透克（Stoke)以及反司透克（anti_St〇ke)光譜 料七射雷射光進入電漿蝕刻室的一内部的空間，假若有 粒、2現在電漿蝕刻室内’則以-組光纖去擷取可能被微 :、的光，測量其散射光的振幅和光譜。由於散射光的 非：：絕緣常數的四次方成正比，而含有金屬的微粒具有 否的介電常數，故可藉以監測含金屬微粒之存在與 判i/:用途主要詩㈣㈣室内之微粒進行監測，只能 疋否有微粒存在，且解析度均在微米等級。 1查中華民國第1235827號專利公告， 屬於將所定光束以所定人射角人射在表面檢查對 ? w查體的被檢查面’才目對地變位上述光束及上述被 5 13-57628 置，量測附著於晶圓表面上的奈米級微粒利徑大小，晶圓 表面微粒可以依下列光散射的幾何光路來判斷。雷射以角 度6入射晶圓表面，產生角偏 < 的散射光，並與圖一令Z袖 夾角為 A 。利用 bidirectional reflectional distribution functions(BRFD)來分析量測之散射光。從 光散射理論Rayleigh理論來說，當微粒直徑遠小於光波長 時，散射光源可視為點偏振。光源入射晶圓表面微粒後， 產生之反射光也會照射在微粒上，形成點偏振，產生半圓 的散射光。而不同的粒徑大小會造成不同的散射光能量與 气振:態，即可經由敗射.患皞量與偏振態來得知粒徑大小。 再請參閱圖二所示，係為可多角度旋轉之方向調整機 構設計之示意圖。其可旋轉角度分別為《、々、γ及J。角度 «為繞著主軸旋轉的角度，角度0為使得載具可繞著垂直主 車由方向旋轉’角度r今轉具可^堯著车轴自轉，角度j則是光 接X裝置可獨立繞者主轴旋轉。運用此四角度的旋轉搭配 可取得入射光與散射光的角度A、&、&及九。 再請參閱圖三所示，係為本發明之光偏振量測裝置架 構之不意圖。本發明之光偏振量測裝置由光源偏振裝置i、 挾持裝置2及光接受裝置3搭配組合而成，其流、程步驟主 要係利用雷射光源射擊欲量測之晶圓，而該待量測之晶圓 係以該挾持，裝置2夾取並做各方位及各角度之調整，當雷 射光源經過光源偏振裝置i將光源偏振化後，射擊已^ 好欲量測角度之晶圓，即可於晶圓表面產生散射光，利用 光接受裝置3擷取晶圓表面之散射光，並以此散射光來分 析判斷晶圓上是否具有缺陷或微粒，即其缺陷及微粒之大 8 1357628 列示，凊參閱圖四所示’係為光源偏振裝置之元件組合排 光圖。。σ該光源偏振元件排列依序為一雷射光源11、一 個：振=12二一準直儀13、複數個光學波板14、複數 18、— 、一光學透鏡16、一針孔17、一可調式光圈 11 射鏡19及一光束轉折器191;其中，該雷射光源 頌為可提供穩定且固芩偏振方向之光源。本發明之雷 設置為光波長532nm之綠光雷射，在雷射光源之前方 為，罢子波器12給予光波適當的戴斷頻率，以便於光接 可接收與分辨訊號。設置光學平板14與偏振片15 平制光的偏振方向’另可震設一電控的自動旋轉 度：0 板14與偏振片15的旋轉角度，其解析 鏡用：1 此可精密的控制偏振光的旋轉角度。透 射光束11聚焦於試件上，針孔17則用來過 心而要的毎射光並控制光點大小。 意圖五21及五Β所示’係為挾料置之機構示 複數個/元件有，1121、—旋轉臂22、 2= 個滾珠袖，。本發明之抉持裝置2=: 旋轉運動，、2:土馒〇動作，，、目的為使待測物可以自行 1更光接收裝置可接受到不同 光，本發明之光接收裝置設置於旋轉臂22之1端 試件作360度的旋轉（角度小而挟持 1 = 旋(角度趣1斜(角⑽光接_也可=ί: 9 13-57628 動調整’藉以接收到微粒之散射光。該挾持器21係以三點 固定方式可分別挾持4忖、6时、8吋的晶圓，量測附著在 晶圓表面上的奈米微粒。此外在機構中加入一精密的電控 旋轉平台24’該電控旋轉平台24内以複數個滾珠軸承％ 控制旋轉臂22的旋轉角度’即可精確地控制散射光的偵測 角度。

再請參閱圖六所示’係為光接受裝置之元件組合排列 示意圖。該光接收裝置3主要元件有一光圈3卜一透鏡32、 一光學波板33、一偏振片34、一積分球35、一電控旋轉 平台36及一線性移動台37，本發明之光接受裝置3主要 用來操取晶圓表面上之政射光’掏取得散射光強度與偏振 態後可用來判斷附著在晶圓表面上微粒的粗徑大小了於^ 光接受裝置3中’光圈31用於過濾散雜光，而透鏡犯用 於將光線聚焦至積分球35 ’光學平板33和偏振片34用於 控制欲量測偏振光的方向’積分球35則用於收集散射光能 量及偵咧光能量大小’而積分球35上褽設有—個光強偵測 器351和-個光電倍增管352，當光能量強度足夠的時候 直接使用光強偵測器351來量測光能量大小；當光能量強 度微弱時，切換使用光電倍增管352來量測光能量， 此外本發明«設-個電腦控制之旋轉機構來=偏振片 34的旋㈣度，可極精密的量測不同角度的偏振散射光。 本發明之光接受裝置3安裝於挾持裝置2之旋轉2上並 可於該旋轉臂22上移動，用以調整接收光的強度斑發散 角。 X’、& 惟以上所述者’僅為本發明之實施例而已，當不能以 10 =限疋本發明所實施之範圍。即大凡依本發 圍所作之均等變化與修飾，皆應 乾 範圍内’謹請責審查委員明鑑，並祈惠准，=;， 【囷式簡單說明】 圖:係為本發明之偏振光射擊晶圓產生之絲射示意圖。 圖^係為可？角度婦之方向調整機構設計之示意圖。

圖二係為本發明之光偏振量測裝置架構之示意圖。 圖四係為光源裝置之元件組合排列示意圖。 圖五A及五B係為挾持裝置之機構示意圖。 圖六係為光接受裝置之元件組合排列示意圖。 【主要元件符號說明】 1光源偏振裝置 Π雷射光源 12光學斷波器 13準直儀 14光學波板 15偏振片 16光學透鏡 17針孔 18可調式光圈 19反射鏡 191光束轉折器 1357628 • 2挾持裝置 21挾持器 22旋轉臂 23旋轉台 24電控旋轉平台 25線性移動台 26滾珠軸承 • 3光接受裝置 31光圈 32透鏡 33光學波板 34偏振片 35積分球 351光強偵測器 I 352光電倍增管 36電控旋轉平台 37線性移動台

Claims (1)

1357628 _ ' 年厂月y子日修正替換頁 十、申請專利範圍： 1. 一種光偏振量測裝置，係用於檢測晶圓表面缺陷及微 粒，其包含有： 一光源偏振裝置，該裝置係以若干光學調控元件組合將 雷射光源進行偏振化，形成一偏振光，射擊至晶圓； 一挾持裝置，該裝置係可挾持晶圓進行雙軸向移動及多 角度旋轉，使晶圓接受偏振光射擊產生表面散射光； 一光接受裝置，該裝置係以若干光學元件組合擷取晶圓 表面散射光，該光接受裝置包括有一：積分球、一偏振片、 一光學波板、一透鏡、複數個光圈、一電控旋轉平台及 一線性移動台。 2. 如申請專利範圍第1項所述之光偏振量測裝置，其中該 - 光源偏振裝置包括有一雷射光源發射器、一光學斷波 器、偏振片、複數個光學波板、複數個光學透鏡、一針 孔、一可調式光圈、一光束轉折器和一反射鏡。 3. 如申請專利範圍第1項所述之光偏振量測裝置，其中該 Φ 挾持裝置包括有一挾持器、一旋轉臂、複數個旋轉台、 一電控旋轉平台、複數個線性移動台。 4. 如申請專利範圍第1項所述之光偏振量測裝置，其中該 積分球上裝設有一光電倍增管及一光強偵測器。 5. 如申請專利範圍第2項所述之光偏振量測裝置，其中該 雷射光源波長為532nm。 6. 如申請專利範圍第3項所述之光偏振量測裝置，其中該 挾持器係以三點固定方式固定晶圓。 13 1357628 _ 年（月傣正替換頁 7. —種光偏振量測裝置，係用於檢測晶圓表面缺陷及微 粒，其包含有： 一光源偏振裝置，該裝置係以若干光學調控元件組合將 雷射光源進行偏振化，形成一偏振光，射擊至晶圓； 一挾持裝置，該裝置係可挾持晶圓進行三軸向移動及多 角度旋轉，使晶圓接受偏振光射擊產生表面散射光； 一光接受裝置，該裝置係以若干光學元件組合擷取晶圓 表面散射光，該光接受裝置包括有一積分球、一偏振片、 # : 一光學波板、一透鏡、複數個光圈、一電控旋轉平台及 一線性移動台。 8. 如申請專利範圍第7項所述之光偏振量測裝置，其中該 - 光源偏振裝置包括有一雷射光源發射器、一光學斷波 . 器、偏振片、複數個光學波板、複數個光學透鏡、一針 孔、一可調式光圈、一光束轉折器和一反射鏡。 ,9.如申請專利範圍第7項所述之光偏振量測裝置，其中該 挾持裝置包括有一挾持器、一旋轉臂、複數個旋轉台、 φ 一電控旋轉平台、複數個線性移動台。 10. 如申請專利範圍第7項所述之光偏振量測裝置，其中 該積分球上裝設有一光電倍增管及一光強偵測器。 11. 如申請專利範圍第8項所述之光偏振量測裝置，其中 該雷射光源波長為532nm。 12. 如申請專利範圍第9項所述之光偏振量測裝置，其中 該挾持器係以三點固定方式固定晶圓。 13. —種光偏振量測方法，係用於檢測晶圓表面缺陷及微 14 (0Q年fi月/日修正替換頁 粒，其包含下列步驟： a. 提供一雷射光源； b. 經若干光學調控元件組合成之光源偏振裝置將雷射 光源進行偏振化，形成偏振光； c. 將偏振光射擊至經挾持裝置定位之晶圓表面，該挾持 裝置係可挾持晶圓進行移動及多角度旋轉，使晶圓接 受偏振光射擊產生表面散射光； d. 以若干光學元件組合成之光接受裝置擷取晶圓表面 散射光，進行檢測分析，該光接受裝置包括有一積分 球、一偏振片、一光學波板、一透鏡、複數個光圈、 一電控旋轉平台及一線性移動台。 14. 如申請專利範圍第13項所述之光偏振量測方法，其 中該光源偏振裝置包括有一雷射光源發射器、一光學斷 波器、偏振片、複數個光學波板、複數個光學透鏡、一 針孔、一可調式光圈、一光束轉折器和一反射鏡。 15. 如申請專利範圍第13項所述之光偏振量測方法，其 中該挾持裝置包括有一挾持器、一旋轉臂、複數個旋轉 台、一電控旋轉平台、複數個線性移動台。 16. 如申請專利範圍第13項所述之光偏振量測方法，其 中該積分球上裝設有一光電倍增管及一光強偵測器。 17. 如申請專利範圍第14項所述之光偏振量測方法，其 中該雷射光源波長為532nm。 18. 如申請專利範圍第15項所述之光偏振量測方法，其 中該挾持器係以三點固定方式固定晶圓。