CN108027568B - 光谱光束轮廓叠对度量 - Google Patents

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Abstract

一种光谱光束轮廓度量系统同时在大波长范围及大入射角AOI范围内检测测量信号。在一个方面中，将多波长照明光束重新整形成窄线形光束，所述窄线形光束被投射到叠对度量目标上，使得所述线形光束的方向与所述叠对度量目标的光栅结构的延展方向对准。所收集光沿一个方向根据AOI且沿另一方向根据波长而跨越检测器分散。每一检测器像素处的所测量信号与特定AOI及波长相关联。所述所收集光包含一级衍射光、零级衍射光或其组合。在一些实施例中，在所述检测器的单独区上检测一级衍射光及零级衍射光。

Description

光谱光束轮廓叠对度量
相关申请案交叉参考
本专利申请案依据35U.S.C.§119主张2015年9月23日提出申请的标题为“用于叠对测量的光谱BRP方法及设备(Spectroscopic BPR Method and Apparatus for OverlayMeasurement)”的序列号为62/222,314的美国临时专利申请案的优先权，所述美国临时专利申请案的标的物以其全文引用的方式并入本文中。
技术领域
所描述实施例涉及度量系统及方法，且更特定来说涉及用于对表征半导体制造过程及由半导体制造过程产生的结构的参数的经改善测量的方法及系统。
背景技术
通常通过应用于样品的一系列处理步骤来制作例如逻辑装置及存储器装置等半导体装置。通过这些处理步骤形成半导体装置的各种特征及多个结构层级。举例来说，除其它之外，光刻也是涉及在半导体晶片上产生图案的一种半导体制作过程。半导体制作过程的额外实例包含但不限于化学机械抛光、蚀刻、沉积及离子植入。可在单个半导体晶片上制作多个半导体装置，且接着将所述多个半导体装置分离成若干个别半导体装置。
在半导体制造过程期间在各个步骤处使用度量过程来检测晶片上的缺陷以促成较高合格率。光学度量技术提供在不具有样本损毁的危险的情况下实现高吞吐量测量的可能性。通常使用若干种基于光学度量的技术(包含散射测量及反射测量实施方案)及相关联分析算法来表征临界尺寸、膜厚度、组成及纳米尺度结构的其它参数。
在一个实例中，采用二维光束轮廓反射计(2D-BPR)系统来执行半导体样本的测量。然而，现有2D-BPR系统一次一个波长地获取测量信号。这在需要多个照明波长来准确地表征样本时限制此类系统的吞吐量。
在另一实例中，光谱椭圆偏光测量(SE)系统跨越照明波长的宽光谱而执行同步测量。然而，现有SE系统一次获取一个入射角(AOI)处的测量信号。这在需要多个AOI来准确地表征样本时限制此系统的吞吐量。
在另一实例中，通过由KLA-科磊公司(KLA-Tencor Inc.)制造的叠对度量工具使用散射测量叠对(SCOL)技术来执行对叠对目标的基于光学的测量。现有工具每获取一个波长地获取SCOL信号。采用控制系统来改变每一不同获取处的照明波长。示范性工具采用多个二极管激光光源或可调谐激光光源来在不同的可选择波长处提供照明光。
在又另一实例中，通过由阿斯麦控股公司(ASML Holding NV)制造的叠对度量工具来执行对叠对目标的基于光学的测量。在这些工具中的一些工具中，通过在每一获取处选择光束路径中的光学滤波器而采用控制系统来改变每一不同获取处的照明波长。
在这些实例中，在每一波长处单独获取对叠对目标的反射比测量。数据获取的此循序方法增加用以获取多个波长处的数据且产生测量处方所需的时间。此外，照明系统必须经配置以提供不同的可选择波长处的照明光，这会增加系统复杂性。
涉及对叠对目标的测量的度量应用由于增加的小分辨率要求及吞吐量要求而呈现挑战。因此，用于经改善叠对测量的方法及系统是合意的。
发明内容
本文中呈现用于在宽广入射角范围及宽广波长范围内同步检测所收集光的方法及系统。
在一个方面中，光谱光束轮廓度量系统包含光源，所述光源发射具有多个波长的经准直光束。光束整形光学器件将经准直光束重新整形成窄线光束(例如，薄片状横截面)。窄线形照明光束通过高数值孔径(NA)物镜，所述高数值孔径物镜在宽广入射角范围内将所述窄线光束投射到叠对度量目标上。窄线形光束被投射到叠对度量目标上，使得所述线形光束的方向与所述叠对度量目标的光栅结构的延展方向对准。在与叠对度量目标相互作用之后，所收集光沿一个方向根据AOI且沿另一方向根据波长而跨越检测器分散。以此方式，二维检测器同时检测角信号信息(例如，入射角)及光谱信息两者。因此，在每一检测器像素处的所测量信号与特定AOI及波长相关联。
在一些实例中，收集以第一衍射级(例如，+1及-1)从经照明测量位点衍射的光。在一些实例中，收集以零衍射级从经照明测量位点衍射的光。在又一些实例中，收集零级衍射光及一级衍射光两者。在这些实例中，在检测器的单独区上检测一级衍射光及零级衍射光。
在又一方面中，波长(即，能量)分散元件位于光束路径中在检测器之前。波长分散元件根据波长使所收集测量光束分散到二维检测器上。在一些实例中，波长分散元件仅对零级衍射光起作用。然而，在又一些实例中，波长分散元件对一级衍射光起作用且增强来源于光与叠对度量目标本身的相互作用的任何波长分散效应。
在再一方面中，在收集路径中采用两个或多于两个检测器以同时或依序检测信号。每一检测器对经配置以检测不同波长范围。这针对宽波长范围内的测量可为有利的，在宽波长范围中，单个检测器及波长分散元件不能以充分准确性跨越整个波长范围进行测量。
在再一方面中，通过使窄线形照明光束相对于叠对目标旋转90度而沿两个正交方向测量叠对目标。如果利用波长分散元件，那么所述波长分散元件也经旋转或以其它方式移动九十度或者替代地使波长分散方向在投射到检测器上时旋转九十度。
在再一方面中，可选择照明孔径及可选择收集孔径经配置以实现对不同目标的测量。
在又一方面中，光谱光束轮廓度量系统经配置以选择所获取波长及入射角的子集以改善叠对测量的准确性及精确性。恰当波长及AOI范围可由于过程变化而逐位点地改变。
在再一方面中，光谱光束轮廓度量系统经配置以将所获取波长及入射角加权以改善叠对测量的准确性及精确性。传统上，信号选择及加权仅基于AOI，然而，如本文中所描述，信号选择及加权基于同时收集的AOI及波长数据两者。
在再一方面中，将经训练SRM(信号响应度量)模型或SPI(单参数隔离)模型应用于所获取测量信号以确定叠对值。SRM及SPI模型是基于叠对参考数据而训练。
在再一方面中，空间光调制器(SLM)位于照明路径、收集路径或此两者中。SLM经配置以跨越照明光、所收集光或此两者的路径而调制振幅、相位分布或此两者以减小波前误差且使光束的振幅及相位分布整形。在又一方面中，空间光调制器实现跨越照明光束的相位分布的可编程配置。这可用于校正像差或消除污染信号。在一些实施例中，SLM是可变形镜阵列。
在再一方面中，偏光元件位于照明路径中在物镜之前。在一些实施例中，采用固定偏光器。在这些实施例中，可通过单独检测器而检测两个不同偏光分量。在又一些实施例中，实施连续旋转的偏光器。在这些实施例中，分析器元件位于收集路径中在物镜之后。
在再一方面中，补偿器经添加于照明路径中在所述偏光器之后且另一补偿器经添加于收集路径中在分析器之前。
在再一方面中，光束整形光学器件位于照明路径中。光束整形光学器件经配置以将窄线光束照明旋转到所要方位角。通过使窄线光束照明围绕光束轴旋转，有效方位角得以改变。
在再一方面中，光谱BPR系统经配置以使照明光束沿着AOI方向扫描以实现对光瞳平面的映射。在又一方面中，此光瞳扫描机构还可与扫描视场平面的第二扫描机构互补以实现对目标噪声的平均化、相干效应的减少及经改善准确性。
在再一方面中，光谱BPR系统包含处于共同路径及收集路径中的光束整形光学器件。以此方式，光束形状仅在进入物镜及任何波长分散元件之前是窄线形状。
在再一方面中，光谱BPR系统包含两个波长分散元件及两个对应检测器。一个检测器经配置以执行对正进行测量的样品的光瞳测量。另一检测器经配置以执行对同一样品的视场测量。
在一些实施例中，同时检测视场测量信号及光瞳测量信号两者。经检测信号经迭代处理以估计一或多个结构或过程参数值。更具体来说，基于利用光瞳测量模型对光瞳测量信号的迭代回归及利用视场测量模型对视场测量信号的回归而确定与至少一个测量目标相关联的至少一个结构或过程参数的值。
在一些实施例中，视场测量信号及光瞳测量信号在经组合分析中处理以估计一或多个结构或过程参数值。在这些实例中，测量模型是经组合测量模型，其结合针对光瞳测量及视场测量两者的度量目标的结构参数、材料参数或结构参数与材料参数的组合。
在再一方面中，光谱BPR系统包含处于测量路径中在物镜之前的光束组合元件。自动聚焦探测光束、图案辨识探测光束或此两者的组合在进入物镜之前与照明光束组合，且自动聚焦信号光束、图案辨识信号光束或此两者的组合在离开物镜之后从收集光束提取。
在另一方面中，采用高光谱检测器来检测光谱光束轮廓度量系统的光谱分量。
前述内容是发明内容且因此必须含有细节的简化、概述及省略；因此，所属领域的技术人员将了解，发明内容仅是说明性的且不以任何方式为限制性的。在本文中所陈述的非限制性实施方式中，本文中所描述的装置及/或过程的其它方面、发明性特征及优点将变得显而易见。
附图说明
图1图解说明用于根据本文中所呈现的示范性方法来测量样品的特性的光谱光束轮廓度量系统100的实施例。
图2图解说明用于根据本文中所呈现的示范性方法来测量样品的特性的光谱光束轮廓度量系统200的另一实施例。
图3图解说明用于根据本文中所呈现的示范性方法来测量样品的特性的光谱光束轮廓度量系统300的另一实施例。
图4图解说明用于根据本文中所呈现的示范性方法来测量样品的特性的光谱光束轮廓度量系统400的另一实施例。
图5图解说明用于根据本文中所呈现的示范性方法来测量样品的特性的光谱光束轮廓度量系统500的另一实施例。
图6图解说明用于根据本文中所呈现的示范性方法来测量样品的特性的光谱光束轮廓度量系统600的另一实施例。
图7A到7C描绘用作本文中所描述的光谱光束轮廓度量系统中的光束组合元件的半折叠镜150。
图7D到7F描绘用作本文中所描述的光谱光束轮廓度量系统中的光束组合元件的四单元折叠镜155。
图8A到8C描绘用作本文中所描述的光谱光束轮廓度量系统中的光束组合元件的窄线形镜160。
图8D到8F描绘作为本文中所描述的光谱光束轮廓度量系统中的光束组合元件的窄十字形镜165。
图9A到9C描绘分别针对三个示范性测量应用的照明孔径及收集孔径选择。
图10A到C描绘分别与三个不同方位角选择相关联的光束强度轮廓。
图11A到B描绘与两个不同方位角选择及AOI选择相关联的光束强度轮廓。
图12A到12B图解说明与两个不同照明切趾器及收集孔径选择相关联的光束强度轮廓，所述选择限制AOI范围以从样本收集零级衍射光。
图13图解说明由于位于照明路径中的扫描镜143的定向的改变所致的光谱BPR系统中的光束强度轮廓的移位。
图14图解说明安置于样品上的示范性四单元叠对目标210。
图15描绘由窄线形照明光束沿x方向照明的叠对度量目标的单元。
图16描绘沿一个方向根据入射角及沿另一方向根据波长分散的入射一级衍射光。
图17描绘沿一个方向根据入射角及沿另一方向根据波长分散的零级衍射光。
图18描绘沿一个方向根据入射角及沿另一方向根据波长分散的入射零级及一级衍射光。
图19描绘由窄线形照明光束沿y方向照明的叠对度量目标的单元。
图20描绘沿一个方向根据入射角及沿另一方向根据波长分散的入射一级衍射光。
图21描绘沿一个方向根据入射角及沿另一方向根据波长分散的零级衍射光。
图22是图解说明适合于由光谱光束轮廓度量系统(例如分别在图1到5中所图解说明的度量系统100、200、300、400及500)实施的方法700的流程图。
具体实施方式
现在将详细参考背景技术实例及本发明的一些实施例，本发明的实例在附图中图解说明。
本文中呈现用于用光谱光束轮廓度量进行叠对测量的方法及系统。本文中出于说明目的呈现光谱光束轮廓度量系统的数个实施例。在这些实施例中，同时在大波长范围及大入射角范围内检测叠对测量信号。通过同时在大波长及入射角范围的情况下获取叠对信号，可针对每一特定测量应用迅速地识别最优波长及AOI范围。另外，可同时采用一或多个宽带照明源来提供一波长范围内的照明。
光栅测量尤其与叠对的测量相关。叠对度量的目标是确定不同光刻曝光步骤之间的移位。执行装置上叠对度量由于装置上结构的小大小及通常小叠对值而是困难的。
举例来说，典型刻划线叠对度量目标的间距从200纳米变化到2,000纳米。但装置上叠对度量结构的间距通常是100纳米或更小。另外，在正常生产环境中，装置叠对仅是装置结构的周期性的小部分。相比来说，在散射测量叠对中使用的代理度量结构通常以较大值(例如，间距的四分之一)偏移以增强信号对叠对的敏感度。本文中所描述的方法及系统可用于基于装置上结构、代理结构或此两者获得对叠对敏感的测量信号。
在一个方面中，光谱光束轮廓度量系统包含光源，所述光源发射具有多个波长的经准直光束。光束整形光学器件将经准直光束重新整形成窄线光束(例如，薄片状横截面)，所述窄线光束通过高数值孔径(NA)物镜，所述高数值孔径物镜将所述窄线光束投射到叠对度量目标的表面上。窄光束在宽广入射角范围内与正进行测量的叠对度量目标的光栅方向对准。
在一些实例中，光谱光束轮廓度量系统是光谱光束轮廓反射计(BPR)系统。在这些实例中，每一像素处的经检测测量信号表示针对特定AOI及特定波长的反射率信号。
图1图解说明用于根据本文中所呈现的示范性方法测量叠对的系统100。如在图1中所展示，系统100可用于执行对安置于样品112上的叠对目标的光瞳测量。光瞳测量包含跨越二维检测器分散的波长及AOI信息两者。在此方面中，系统100可经配置为光谱光束轮廓反射计(BPR)。系统100包含多波长照明源101、光束整形光学器件107、高数值孔径(NA)物镜透镜111(例如，NA>0.7)、波长分散元件117(任选)及二维检测器118。检测器118同时在AOI范围及波长范围内从样品112获取反射率信号。反射率信号135由计算系统130处理以估计叠对值。
如在图1中所描绘，系统100包含照明源101，所述照明源产生具有多个波长的一定量的照明光119。在一些实施例中，照明源101是宽带照明源，例如弧光灯(例如，氙灯)、激光驱动光源、多波长激光器、超连续光谱激光器等。在又一些实施例中，照明源101组合多个窄带光源，例如多个单波长激光器、可调谐窄带激光器等。在一些实施例中，照明源101包含宽带照明源与窄带照明源的组合。在一些实施例中，照明源101包含多个光源，所述光源发射跨越深紫外光谱、紫外光谱、可见光谱、近红外光谱及红外光谱的光。可通过一或多个滑动镜、分束器或任何其它适合配置而组合多个光源。一般来说，照明源101可包含光源的任何组合。在一个实例中，照明源101包含横跨100纳米与2,500纳米之间的波长的范围的一或多个光源。
如在图1中所描绘，多波长照明光119通过准直光学器件102。准直光学器件102将多波长照明光119准直。准直光学器件102包含透镜组件、镜组件或此两者的组合。在一个实施例中，多波长照明光119由离轴抛物面镜(OAP)准直且变成经准直圆形光束。在一些实例中，准直光学器件102经配置以调整照明NA。
如在图1中所描绘，由准直光学器件102准直的多波长照明光通过一或多个彩色滤波器103。彩色滤波器103出于测量目的选择一或多个照明波长及对应波长范围，且吸收或以其它方式耗散非所要波长。一或多个彩色滤波器103可包含一或多个光学滤波器、一或多个彩色滤波器轮、一或多个线性变化边缘滤波器等。一或多个彩色滤波器103可包含一或多个长通滤波器、低通滤波器、带通滤波器等。一般来说，选择适合于给定测量应用的一或多个波长范围是有利的。
尽管如在图1中所描绘，系统100包含一或多个彩色滤波器103，但在又一些实施例中，可不采用彩色滤波器。因此，一般来说，彩色滤波器的使用是任选的。
如在图1中所描绘，多波长照明光119通过位于照明路径中在物镜111之前的光束整形光学器件107。光束整形光学器件107经配置以将传入光束重新整形成窄线形状。一般来说，多波长照明光119具有二维强度横截面。如在图1中所描绘，多波长照明光束具有圆形强度横截面107A。在与光束整形光学器件107相互作用之后，多波长照明光束具有大致是一维的窄线强度横截面107B(即，强度横截面基本上沿一个维度延伸，而不基本上沿正交维度延伸)。在不具有光束整形光学器件107的情况下，照明光束119将以空间分离的方位分量及AOI分量投射到样品112上。然而，在通过光束整形光学器件107进行重新整形之后，方位分量在跨越线107B的方向上有效地塌缩成单个方位值，而AOI分量在沿着线107B的方向上得以保留。尽管方位信息丢失，但这使得能够检测波长信息，如下文进一步详细地描述。
光束整形光学器件107将多波长照明光束从圆形形状重新整形成具有可忽略光损耗的线形状。因此，光谱BPR系统具有极高光效率。这使得能够以极短获取时间测量叠对。
在一个实施例中，采用一对柱面镜来将传入光束整形成窄线形状。在其它实施例中，采用柱面透镜、空间光调制器(SLM)、衍射光学元件、狭缝或狭缝群组、两个或多于两个可变形镜或其它适合元件来将光束整形成窄线形状。在一些实施例中，压电驱动镜位于照明路径中以使窄线形光束沿着样本表面移动。
一般来说，传入光束可经整形成任何大致一维形状。取决于特定测量应用因素，例如目标特征、系统像差(标准或视场相依型)、晶片形状等，可预期其它形状，例如点、弧、曲线或根据本文中所描述的方法及系统的使得能够收集同步角信息及光谱信息的任何其它适合形状。
在通过光束整形光学器件107重新整形之后，窄线照明光束经引导到照明分束器109。照明分束器109可包含任何适合分束元件，包含但不限于立方分束器、金属涂层板、二向色光学涂层板或其它分束机构。照明分束器109将经准直窄线照明的一部分引导到物镜111且将另一部分引导到强度监测器110。在一些实施例中，强度监测器110以通信方式耦合到计算系统130且将对总体照明强度、照明强度轮廓或此两者的指示提供到计算系统130。物镜111在宽广入射角范围内将经准直窄线照明引导到样品112的表面。通过物镜111收集从样品112的表面反射、衍射及散射的光。
在优选实施例中，物镜111仅包含反射性光学表面以适应可能由本文中所描述的光谱BPR系统采用的波长范围。在一些实例中，采用反射锥面(reflaxicon)物镜。此物镜能够具有高NA(例如，NA>0.9)。
在一些实施例中，物镜111的设计可针对基本上一维光束优化，这是因为如在图1中所描述，进入物镜111的照明光束的强度横截面是基本上一维的(例如，窄线形状)。
在一些实施例中，多个物镜位于可移动载台(例如，电动物镜转轮或电动线性物镜转换器)上。以此方式，可例如通过计算系统130而可编程地控制对特定物镜的选择。以此方式，不同物镜可用于针对不同测量应用提供最佳波长范围及NA范围。
一般来说，高NA物镜111可为反射的(即，全部反射性表面)、反射折射的(即，反射性表面与折射性表面两者的组合)或折射的(即，全部折射性表面)。
图14图解说明安置于样品112上的示范性四单元叠对目标210。叠对目标210包含四个单元211A到D。每一单元包含光栅结构，所述光栅结构沿一个维度从另一光栅结构偏移。两个光栅结构是在一个方向上彼此偏移达已知经编程偏移及未知叠对偏移的标称的相同结构。举例来说，单元211A包含在x方向上彼此偏移达经编程偏移fx及未知叠对偏移OVLx的两个光栅结构。类似地，单元211D包含在x方向上彼此偏移达相反经编程偏移-fx且在同一方向上偏移达未知叠对偏移OVLx的两个光栅结构。通过将从单元211A及211D收集的测量数据进行比较，经编程偏移的效应消除，从而暴露在x方向上的未知叠对值。
类似地，单元211B包含在y方向上彼此偏移达经编程偏移fy及未知叠对偏移OVLy的两个光栅结构。类似地，单元211C包含在y方向上彼此偏移达相反经编程偏移-fy且在同一方向上偏移达未知叠对偏移OVLy的两个光栅结构。通过将从单元211B及211C收集的测量数据进行比较，经编程偏移的效应消除，从而暴露在y方向上的未知叠对值。
在一个方面中，将窄线形照明光束投射到度量目标上，使得窄线形光束的方向与正进行测量的特定度量目标的光栅方向对准。
图15描绘由窄线形光束215照明的单元211C，所述窄线形光束由光束整形光学器件107产生且通过物镜111投射到单元211C上。如在图15中所描绘，窄线形光束215位于样品112的表面处的物镜光瞳216内且沿平行于单元211C的光栅结构的延展方向(即，x方向)的方向延伸。举例来说，光栅结构可包含沿x方向延伸的周期线及空间。
如在图1中所描绘，由物镜111收集的光穿过光瞳检测路径而引导到二维检测器118。在一些实施例中，检测器118是二维电荷耦合装置(2D-CCD)。在又一些实施例中，检测器118是二维或三维互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器。一般来说，检测器118可为具有单独可寻址像素的任何检测器或沿两个维度排列的其它光学敏感元件。以此方式，通过系统100单独地分辨AOI信息及波长信息两者。
在图1中所描绘的实施例中，光瞳检测路径包含将所收集光引导到波长分散元件117的光瞳中继光学器件116。波长分散元件117根据波长使所收集光跨越二维检测器118的一个维度分散。波长分散元件117经定向，使得二维检测器118的表面上的波长分散方向垂直于根据AOI的所收集光的分散方向。以此方式，二维检测器同时检测角信号信息(例如，入射角)及光谱信息两者。
在一个实施例中，检测器118的一个维度与窄线光束的投射的方向对准。在此维度(即，平行于线光束方向的方向)上，窄线光束依据入射角(AOI)分散到检测器118上。波长分散元件117经定向，使得波长分散方向垂直于窄线光束。因此，窄线光束沿二维检测器的第二正交维度依据波长分散于检测器上。因此，检测器118的每一像素处的经检测测量信号表示针对特定AOI及特定波长的散射测量信号。
反射性光栅针对宽波长范围是优选的。光栅密度经选择以实现针对测量应用的波长分辨率。举例来说，如果需要紫外光谱中的高波长分辨率，那么高密度反射性光栅或棱镜是优选的。一般来说，波长分散元件117可包含至少一个弯曲衍射光栅、平面衍射光栅、全像板、棱镜或适合于根据波长使所收集光在空间上分散的任何其它元件。
在一些实施例中，在不采用波长分散元件117的情况下，叠对目标本身根据波长(即，能量)使入射光分散，且由光谱光束轮廓度量系统100的二维检测器118收集并检测经分散光。在一个实施例中，检测器的一个维度沿着线光束方向对准。在此维度(即，平行于线光束方向的方向)上，窄线光束依据入射角(AOI)分散于检测器上。在二维检测器的第二正交维度上，窄线光束依据波长分散于检测器上。因此，每一像素处的经检测测量信号表示针对特定AOI及特定波长的散射测量信号。
在另一方面中，基于从叠对目标以0衍射级、+1及-1衍射级或其组合衍射的经检测光而执行对叠对目标的光谱光束轮廓测量。
由于大多数叠对测量目标(例如，SCOL目标)经设计为二维光栅结构，因此叠对目标本身充当光谱BPR系统100中的波长分散元件。入射到度量目标的窄线形光束(例如在图15中所描绘)产生0级及更高级衍射光。如果满足方程序(1)，那么由高NA物镜111收集更高级光束。关于方程序(1)，NA是物镜的数值孔径，m是衍射级数，λ是照明波长，且d是叠对目标间距值。
Figure GDA0001591736580000111
在一个实例中，物镜111的数值孔径是0.93且最小照明波长经选择为400纳米。在此实例中，叠对目标间距必须是至少431纳米以确保物镜111收集以+1及-1衍射级衍射的光。
在一些实施例中，对SCOL目标的光谱光束轮廓测量基于一级衍射光(例如，+1及-1衍射级)。在这些实施例中的一些实施例中，SCOL目标充当分散元件且通过二维检测器而获取+1及-1衍射级信号，所述二维检测器同时记录入射角(AOI)及波长域两者中的叠对信息。一般来说，基于+1/-1衍射级光的叠对测量适合于具有相对大间距值(例如，大于400纳米)的SCOL目标，所述相对大间距值并不遵守针对20纳米半导体制作节点的间距设计规则。
如参考图15所描述，叠对目标210的单元211C的光栅线平行于投射到晶片表面上的照明线。图16描绘检测器118的光检测表面220。图16中还图解说明检测器处的物镜光瞳区221的投射。如在图16中所描绘，从叠对目标反射的+/-1衍射级信号沿垂直于光栅线的方向经波长分散且沿平行于光栅线的方向根据AOI分散。物镜透镜不收集从物镜光瞳区221外部的光栅目标211C衍射的光(即，较大AOI及波长值)。
如在图16中所描绘，在一个实例中，如本文中所描述而测量大间距光栅(例如，大于450纳米的间距)。在检测器处获取的信号含有在介于0度与65度之间的AOI范围及介于360纳米与720纳米之间的波长范围内的+1级及-1级SCOL单元反射比两者。此外，零级信号并不通过额外波长分散元件分散。因此，0级信号作为经反射光的窄线形光束而投射到检测器118的表面220上。
在图16中所描绘的实施例中，0级光及+1/-1级光两者经检测且可用于分析以估计叠对值。然而，在一些实施例中，0级光由孔径阻挡以防止检测器118的饱和。在这些实施例中，仅+1/-1级光可用于分析以估计叠对值。
在一些实施例中，对叠对目标的光谱光束轮廓测量基于由位于收集路径中的分散元件而波长(即，能量)分散的零级衍射光。通过二维检测器而获取经分散零级信号，所述二维检测器同时记录入射角(AOI)及波长域两者中的叠对信息。
当使用可见波长光源(例如，400纳米到800纳米)时，针对具有小光栅间距(例如，小于200纳米)的叠对目标，以+1/-1衍射级衍射的光无法由实际物镜捕获。因此，针对这些小间距光栅结构，仅0级光被收集。
一般来说，仅基于0级光的叠对测量适合于具有小间距值(例如，小于200纳米)的SCOL目标，所述小间距值遵守针对20纳米半导体制作节点的间距设计规则。
在这些实例中，在收集路径中采用例如波长分散元件117的波长分散元件来使线形光束沿垂直于线形状的方向分散。由二维检测器118收集所述经分散光。每一像素处的经检测信号指示每一特定波长及AOI处的0级光的反射比。如在图17中所描绘，收集到在介于0度与65度之间的入射角范围内及在介于360纳米与900纳米之间的波长范围内的0级光。
在一些实施例中，对叠对目标的光谱光束轮廓测量基于由位于收集路径中的分散元件而波长(即，能量)分散的零级衍射光及一级衍射光(例如，+1及-1衍射级)。如在图18中所描绘，从叠对目标210的单元211C反射的+/-1衍射级信号是沿平行于光栅线向检测器118的表面220上的投射方向的方向根据AOI而分散。从叠对目标210的单元211C反射的+/-1衍射级信号还沿垂直于AOI的分散方向的方向根据波长分散。另外，与+1/-1衍射级信号相比，来自叠对目标210的单元211C的0级信号投射到检测器118的表面220的不同区上。如在图19中所描绘，从叠对目标210的单元211C反射的0衍射级信号是沿平行于光栅线向检测器118的表面220上的投射方向的方向根据AOI而分散。从叠对目标210的单元211C反射的0衍射级信号还沿垂直于AOI的分散方向的方向根据波长分散。以此方式，通过二维检测器而获取0级衍射光及+1/-1衍射级光两者，所述二维检测器同时记录入射角(AOI)及波长域两者中的叠对信息。
在一些实施例中，经分散0级光束填充检测器的中间且用于使+/-1级信号正规化。在一些实施例中，经分散0级光束填充检测器的中间且用于评估SCOL目标的单元的结构质量。
如上文所描述，光谱光束轮廓度量系统可包含处于收集路径中在检测器之前的波长(即，能量)分散元件以使从正进行测量的叠对目标衍射的光分散。一般来说，波长分散元件可由光谱光束轮廓度量系统采用以使从叠对目标反射的0级光束、+1/-1衍射级光束或其组合分散。波长分散元件用于增加经检测波长的分辨率。在一些实例中，叠对目标本身以+1/-1衍射级提供某种波长分散。然而，在这些实例中，在收集路径中采用波长分散元件来在光束到达检测器之前根据波长使信号进一步分散可为有利的。
在又一方面中，低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器或光学滤波器的任何适合组合可选择地位于光谱光束轮廓度量系统的照明光束路径中以基于SCOL单元间距值选择所要照明波长范围。一般来说，照明波长范围经选择以确保经衍射+1/-1衍射级信号的充足波长范围且避免检测器上不同衍射级的重叠。
在再一方面中，分选滤波器、热镜、冷镜或光学滤波器的任何适合组合可选择地位于光谱光束轮廓度量系统的收集光束路径中以避免检测器上不同衍射级的重叠。
在一些实例中，SCOL目标的光栅间距是900纳米且可用宽带照明包含处于240纳米到1000纳米的范围内的波长。基于SCOL叠对敏感度分析，收集介于350纳米与820纳米之间的波长范围内的光谱BPR测量数据是合意的。
在一个实例中，照明滤波器用于避免350纳米处的2衍射级光束与701纳米处的1衍射级光束重叠。在此实例中，带通滤波器位于照明路径中以选择具有介于350纳米与700纳米之间的波长的照明光。当用此光照明叠对目标时，检测器收集经衍射信号的第一图像。在收集第一图像之后，照明带通滤波器经重新配置以选择具有介于410纳米与820纳米之间的波长的照明光。当用此光照明叠对目标时，检测器收集经衍射信号的第二图像。采用叠对计算算法来基于所测量信号从两个图像确定叠对值的估计。
在另一实例中，照明滤波器及收集滤波器两者用于避免350纳米处的2衍射级光束与701纳米处的1衍射级光束重叠。在此实例中，带通滤波器位于照明路径中以选择具有介于350纳米与820纳米之间的波长的照明光。另外，分选滤波器位于收集路径中。在此实例中，所收集图像数据将具有介于350纳米与820纳米之间的连续波长范围而不存在检测器上2级衍射光与1级衍射光重叠的情况。
如在图14中所图解说明，叠对目标210包含具有沿x方向延伸的光栅结构(例如，沿x方向延伸的周期线及空间)的两个单元(211B及211C)及具有沿y方向延伸的光栅间距(例如，沿y方向延伸的线及空间)的两个单元(211A及211D)。在再一方面中，通过将窄线形照明光束旋转90度而沿两个正交方向测量叠对目标(例如叠对目标210)。如果利用波长分散元件，那么所述波长分散元件也经旋转或以其它方式移动九十度或者替代地使波长分散方向在投射到检测器上时旋转九十度。
图19描绘由窄线形光束215照明的单元211A，所述窄线形光束由光束整形光学器件107产生且通过物镜111投射到单元211A上。如在图19中所描绘，窄线形光束215位于样品112的表面处的物镜光瞳216内且窄线形光束215的方向与单元211A的光栅结构的延展方向(即，y方向)对准。
在一些实施例中，光束整形光学器件107包含柱面透镜或镜群组，且所述柱面透镜或镜群组经旋转90度以使窄线形光束215向样品112上的投射有效地旋转90度。以此方式，可在不必旋转样品112的情况下测量x SCOL目标及y SCOL目标两者。
在一些实施例中，柱面透镜或镜群组及分散元件安装于可旋转电动机或滑件或载台上以使窄线形光束旋转90度。
图20描绘检测器118的光检测表面220。图20中还图解说明检测器处的物镜光瞳区221的投射。如在图20中所描绘，从单元211A反射的+/-1衍射级信号是沿垂直于光栅线向检测器118上的投射的方向而经波长分散且沿平行于光栅线的方向而根据AOI分散。物镜透镜不收集从物镜光瞳区221外部的光栅目标211A衍射的光(即，较大AOI及波长值)。
类似地，如在图21中所描绘，从单元211A反射的0级衍射信号沿垂直于光栅线向检测器118上的投射的方向而经波长分散且沿平行于光栅线的方向根据AOI分散。如在图21中所描绘，收集在介于0度与65度之间的入射角范围内及在介于360纳米与900纳米之间的波长范围内的0级衍射光。
在一个实施例中，计算系统130在回归分析中基于光谱BPR信号135而确定对叠对参数的估计。
在此实例中，叠对测量模型包含就叠对偏移来说叠对度量目标的参数化。另外，叠对测量模型包含测量工具本身的参数化(例如，波长、入射角、偏光角等)。另外，模拟近似(例如，切片、严格耦合波分析(RCWA)等)经仔细地执行以避免引入过多大误差。定义离散化及RCWA参数。
机器参数(Pmachine)是用于表征度量工具本身的参数。示范性机器参数包含入射角(AOI)、分析器角(A0)、偏光器角(P0)、照明波长、数值孔径(NA)等。样品参数(Pspecimen)是用于表征样品的几何性质及材料性质的参数。
出于测量目的，将叠对测量模型的机器参数视为已知固定参数，且将叠对测量模型的样品参数或样品参数的子集视为未知浮动参数。通过拟合过程(例如，回归、库匹配等)来分辨浮动参数，所述拟合过程产生理论预测与所测量数据之间的最佳拟合。使未知样品参数Pspecimen变化且计算模型输出值直到确定产生模型输出值与所测量值之间的接近匹配的样品参数值集合为止。
在又一方面中，光谱光束轮廓度量系统经配置以选择所获取波长及入射角的子集以改善叠对测量的准确性及精确性。恰当波长及AOI范围可由于过程变化而逐位点地改变。
在再一方面中，光谱光束轮廓度量系统经配置以将所获取波长及入射角加权以改善叠对测量的准确性及精确性。
传统上，信号选择及加权仅基于AOI，然而，如本文中所描述，信号选择及加权基于同时收集的AOI及波长数据两者。
在再一方面中，将经训练SRM(信号响应度量)模型或SPI(单参数隔离)模型应用于所获取测量信号以确定叠对值。SRM及SPI模型是基于叠对参考数据而训练。
在又一些实施例中，可采用固体浸没技术以在系统的光瞳内包含以较高级(即，不同于零的任何级)衍射的光。以此方式，可采用相同检测器来检测零级衍射光及较高级衍射光两者，甚到针对不具有大收集NA的系统也如此。
在又一方面中，在收集路径中采用两个或多于两个检测器以同时或依序检测信号。在一些实施例中，每一检测器经配置以同时检测不同波长范围。此针对宽波长范围内的测量可为有利的，其中单个检测器不能以充分准确性跨越整个波长范围进行测量。举例来说，一个检测器是针对紫外线到可见光范围而优化，而另一检测器是针对红外线范围而优化。这些检测器能够共同地产生宽光谱范围内的测量信号。在一个实例中，跨越介于190纳米与2,300纳米之间的波长范围的测量是合意的。在此实例中，采用背部薄化CCD图像传感器(例如，由滨松(Hamamatsu)公司(日本)制造的背部薄化CCD图像传感器型号S10420)来执行在介于190纳米与1,000纳米之间的波长范围内的测量。另外，采用光电二极管阵列(例如，由滨松公司(日本)制造的InGaAs线性图像传感器型号G9207-256W)来执行在介于950纳米与2,300纳米之间的波长范围内的测量。
在一些实施例中，采用经级联光谱仪设计来同时检测在不同波长范围内的测量信号。分选滤波器可经添加以提供较高级信号与较低级信号之间的光谱分离。在一个实施例中，通过热镜或冷镜而实现波长范围分离。在另一实施例中，针对波长分离及信号检测而使用经级联紫外+红外光谱仪设计来实现波长范围分离，如在让与KLA-科磊公司的第8,873,050号美国专利中所描述(所述美国专利的标的物以其全文引用方式并入本文中)。
在再一方面中，一或多个照明孔径位于光谱光束轮廓度量系统的照明路径中以使窄线形照明光束的强度轮廓衰减。这实现较小测量箱大小，使得可测量较小特征。在一些实施例中，一或多个切趾器或狭缝位于照明路径中以减小测量光点大小。在一些实施例中，切趾器或狭缝位于照明路径中以限制测量AOI的范围。
如在图1中所描绘，多波长照明光119通过位于照明路径中在光束整形光学器件107之前的一或多个照明孔径104。可通过任何适合装置(包含但不限于机械针孔、空间光调制器(SLM)、切趾器及任何其它光束成形及控制组件或子系统)而形成可选择照明孔径104的孔径。
在一些实施例中，位于照明路径中的切趾器用于在照明光束由光束整形光学器件107基本上重新整形之前通过使光束衰减而减小测量光点大小。在这些实施例中的一些实施例中，切趾器104经选择以使光强度轮廓衰减来减小边缘衍射效应。
在一些实施例中，切趾器104经选择以控制照明NA范围，且因此控制可用AOI的范围。在图12A中所描绘的一个实例中，正进行测量的样品112包含具有500奈米的间距的光栅结构。照明光119包含处于190纳米到2,500纳米的范围内的波长分量。在此实例中，切趾器104经选择以将照明AOI的范围限制于32度到65度内。这实现此实例中的零级衍射信号收集。图12A描绘在与切趾器104相互作用之前经准直照明光束119的强度横截面188A。图12A还描绘在与切趾器104相互作用之后经准直照明光束119的强度横截面188B。如在图12A中所描绘，切趾器104通过使光束的中心中(小AOI)的照明强度显著地衰减而限制照明AOI的范围。图12A描绘当照明光束进入物镜111时照明光束的强度横截面188C。如在图12A中所图解说明，强度横截面受切趾器104与由光束整形光学器件107对强度横截面的“整平”的组合影响。图12A描绘所收集光向检测器118上的投射188D。在此实例中，采用收集孔径115来阻挡与小于32度的AOI相关联的所收集光束。这有效地阻挡具有非零衍射级的所收集光。因此，检测器118感测在32度到65度的范围内的AOI(即，在图12A中所图解说明的AOI区域B及B’)的光且不感测介于0度与32度之间的AOI的范围内(即，在图12A中所图解说明的AOI区域A)的大量光。
在图12B中所描绘的另一实例中，切趾器104经选择以将照明AOI的范围限制于15度到65度内。这还实现此实例中的零级衍射信号收集。图12B描绘在与切趾器104相互作用之前经准直照明光束119的强度横截面189A。图12B还描绘在与切趾器104相互作用之后经准直照明光束119的强度横截面189B。如在图12B中所描绘，切趾器104通过使光束的中心中(小AOI)的照明强度显著地衰减而限制照明AOI的范围。图12B描绘当照明光束进入物镜111时照明光束的强度横截面189C。图12B描绘所收集光向检测器118上的投射189D。在此实例中，采用收集孔径115来阻挡与小于15度的AOI相关联的所收集光束。这有效地阻挡具有非零衍射级的所收集光。因此，检测器118感测在15度到65度的范围内的AOI(即，在图12B中所图解说明的AOI区域D及D’)的光且不感测介于0度与15度之间的AOI的范围内(即，在图12B中所图解说明的AOI区域C)的大量光。
在一些实施例中，照明孔径104是单个孔径元件。在又一些实施例中，照明孔径104是孔径元件的阵列。在一些实例中，一或多个孔径元件位于单自由度运动载台或多自由度运动载台上。以此方式，可例如通过计算系统130而可编程地控制照明路径中的一或多个孔径元件的存在或位置。
尽管如在图1中所描绘，系统100包含一或多个照明孔径104，但在又一些实施例中，在照明路径中于光束整形光学器件107之前可以不采用照明孔径。因此一般来说，照明孔径的使用是任选的。
在又一方面中，一或多个照明孔径位于照明路径中在光束整形光学器件之后。在一些实施例中，照明孔径位于照明路径中以减小测量光点大小。在一些实施例中，照明孔径位于照明路径中以限制测量AOI的范围。
如在图1中所描绘，多波长照明光119通过位于照明路径中在光束整形光学器件107之后的一或多个照明孔径108。照明光在到达照明分束器109之前通过一或多个可选择照明孔径108。在一些实施例中，可选择照明孔径108包含一组照明视场光阑及一组照明光瞳光阑。照明视场光阑经配置以选择投射到样品112上的照明光点大小。照明光瞳光阑经配置以选择投射到样品112上的照明光瞳。照明视场光阑及光瞳光阑联合其它照明光学器件组件(例如，物镜111)一起操作以实现为了最优光吞吐量、照明视场及样品112的表面上的光瞳而调谐的照明NA。可通过任何适合装置(包含但不限于机械针孔、空间光调制器(SLM)、切趾器及任何其它光束成形及控制组件或子系统)而形成可选择照明孔径108的孔径。
在一些实施例中，照明孔径108包含窄狭缝或切趾器以控制窄线形光束的大小及强度轮廓。在一个实施例中，照明孔径108包含切趾器以限制AOI的范围，如参考图12A到12B所描述。以此方式，照明孔径108可联合切趾器104一起使用或作为切趾器104的替代方案而使用。
尽管如在图1中所描绘，系统100包含一或多个照明孔径108，但在又一些实施例中，在照明路径中于光束整形光学器件107之后可不采用照明孔径。因此一般来说，照明孔径的使用是任选的。
在又一方面中，一或多个收集孔径位于收集路径中在物镜111之后。在一些实施例中，收集孔径位于收集路径中以选择所收集光束的一部分以供由检测器118检测。
如在图1中所描绘，所收集光通过位于收集路径中在物镜111之后的一或多个收集孔径115。所收集光在到达波长分散元件117及检测器118之前通过一或多个可选择收集孔径115。
在参考图12A到12B所描述的实例中，照明切趾器及收集孔径经选择以通过限制AOI范围而从样本收集0级衍射光。举例来说，为从500纳米间距光栅目标获取零级信号，照明切趾器及收集孔径两者均包含中心阻挡件以限制经受检测的AOI的范围。更具体来说，收集孔径的中心阻挡件有效地阻挡负1级衍射光到达检测器118。
在另一实施例中，收集孔径115包含窄狭缝以在所收集光通过波长分散元件117进行分散之前进一步减小所收集光的光束线宽度。
在又一些实例中，一或多个照明孔径及一或多个收集孔径经选择而以有限AOI范围从样本收集较高级衍射光。
可通过任何适合装置(包含但不限于机械针孔、空间光调制器(SLM)、切趾器及任何其它光束成形及控制组件或子系统)而形成可选择收集孔径115的孔径。
在一些实施例中，收集孔径115是单个孔径元件。在又一些实施例中，收集孔径115是孔径元件的阵列。在一些实例中，一或多个孔径元件位于单自由度运动载台或多自由度运动载台上。以此方式，可例如通过计算系统130而可编程地控制收集路径中的一或多个孔径元件的存在或位置。
尽管如在图1中所描绘，系统100包含一或多个收集孔径115，但在又一些实施例中，可不采用收集孔径。因此一般来说，收集孔径的使用是任选的。
在再一方面中，空间光调制器(SLM)位于照明路径、收集路径或此两者中。在一些实施例中，SLM位于测量系统的光学光瞳平面中。SLM经配置以跨越照明光、所收集光或此两者的路径而调制振幅、相位分布或此两者以减小波前误差且使光束的振幅及相位分布整形。在又一方面中，空间光调制器实现跨越照明光束的相位分布的可编程配置。这可用于校正像差或消除污染信号。以非限制性实例方式，透射性液晶显示器(LCD)装置、反射性硅上液晶(LCOS)装置、像素化镜装置及具有连续表面的可变形镜装置中的任一者均可用作度量系统的照明路径中的SLM。可变形镜元件包含可编程表面形状。特定来说，可通过一或多个SLM(例如可变形镜阵列)而补偿由物镜111、切趾器104、光束整形元件107的柱面镜及其它光学组件产生的光学像差。
在再一方面中，偏光元件位于照明路径中在物镜之前。在一些实施例中，所述偏光元件位于光束整形光学器件之前。在又一些实施例中，偏光元件位于光束整形光学器件与物镜之间。
在又再一方面中，分析器元件位于收集路径中在物镜之后。
如在图1中所描绘，多波长照明光119通过偏光器105，且所收集光通过分析器114。在一些实施例中，偏光器105是静态或可选择偏光元件。在一些实施例中，偏光器105及分析器114安装于旋转载台上。旋转载台例如通过计算系统130控制以移动到所要偏光角或偏光角的序列，且在每一偏光角下收集测量信号。替代地，可采用其它偏光控制机构。举例来说，可实施通过通道分离或偏光控制机构(例如，索雷依·巴比内(soleil babinet)补偿器、波板、液晶偏光控制器或其它电光偏光控制器)对偏光组件的同步测量。
在又一些实施例中，偏光器105是旋转偏光元件。在这些实施例中，使偏光器105以恒定速度旋转，且以预定义帧速率获取检测器信号。在这些实施例中，系统100操作为多AOI光谱椭圆偏光计(SE)。
在再一方面中，补偿器(例如，补偿器106)经添加于照明路径中在偏光器之后且另一补偿器(例如，补偿器113)经添加于收集路径中在分析器之前。如果偏光器及收集侧补偿器在数据获取期间持续旋转，那么度量系统操作为多AOI旋转偏光器、旋转补偿器(RPRC)系统。如果偏光器停留在固定位置处且收集侧补偿器及照明侧补偿器两者在数据获取期间均旋转，那么系统操作为多AOI旋转补偿器、旋转补偿器(RCRC)系统。
尽管如在图1中所描绘，系统100包含偏光器105、分析器114、补偿器106及补偿器113，但在又一些实施例中，可不采用这些元件中的任何或所有元件。因此一般来说，这些元件的使用是任选的。
如上文所描述，一组照明孔径(处于光束整形光学器件之前、光束整形光学器件之后或此两者)经选择以界定样品上的照明光点大小。另外，在一些实施例中，所述组照明孔径与一组收集孔径配对以界定由光瞳检测器检测的AOI的范围。所述组照明孔径及所述组收集孔径可为固定或可编程的，且可基于物理孔径、SLM或任何其它适合选择性机构。
图9A到9C描绘针对三个示范性测量应用的照明孔径及收集孔径选择。
图9A描绘针对具有小间距(即，间距<136纳米)的光栅目标的CD信号的零级测量或针对薄膜的零级测量的光谱BPR系统中的光束强度轮廓的数个视图。在此实例中，波长介于从大约260纳米到大约800纳米的范围内。
图9A描绘在与光束整形光学器件107相互作用之前的经准直照明光束119的强度横截面180A。图9A还描绘在与光束整形光学器件107相互作用之后的经准直照明光束119的强度横截面180B。在此实例中，不存在通过照明孔径108或收集孔径115的阻挡。因此，进入物镜111的强度横截面180C及进入波长分散元件117的强度横截面180D反映由光束整形光学器件107施加的窄线光束形状。
图9B描绘针对具有相对大间距(即，介于136纳米与500纳米之间的间距)的光栅目标的CD信号的零级测量的光谱BPR系统中的光束强度轮廓的数个视图。在此实例中，波长介于从大约190纳米到大约800纳米的范围内。
图9B描绘在与光束整形光学器件107相互作用之前的经准直照明光束119的强度横截面181A。图9B还描绘在与光束整形光学器件107相互作用之后的经准直照明光束119的强度横截面181B。在此实例中，照明孔径108经配置以阻挡小于32度的AOI。在与照明孔径108相互作用之后，进入物镜111的强度横截面181C反映此阻挡。类似地，收集孔径115经配置以阻挡小于32度的AOI。在与收集孔径115相互作用之后，进入波长分散元件117的强度横截面181D反映此阻挡。这有效地阻挡具有非零衍射级的所收集光。因此，检测器118在大于32度的AOI内感测光。
图9C描绘针对具有相对大间距的叠对结构的一级测量(也称为，散射测量叠对测量)的光谱BPR系统中的光束强度轮廓的数个视图。
图9C描绘在与光束整形光学器件107相互作用之前的经准直照明光束119的强度横截面182A。图9C还描绘在与光束整形光学器件107相互作用之后的经准直照明光束119的强度横截面182B。在此实例中，照明孔径108经配置以阻挡大于12度的AOI。在与照明孔径108相互作用之后，进入物镜111的强度横截面182C反映此阻挡。相反地，收集孔径115经配置以阻挡小于12度的AOI。在与收集孔径115相互作用之后，进入波长分散元件117的强度横截面182D反映此阻挡。收集孔径有效地阻挡具有零衍射级的所收集光。因此，检测器118感测具有大于12度的AOI的光，在此实例中，所述光包含-1级及+1级衍射光。
在再一方面中，位于照明路径中的光束整形光学器件经配置以将窄线光束照明旋转到所要方位角。如上文所描述，光束整形光学器件(例如，光束整形光学器件107)将方位照明分量有效地塌缩成单个方位值。然而，通过使窄线光束照明围绕光束轴有效地旋转，有效方位角得以改变。针对一些二维测量目标(例如CD线空间光栅)及一些三维测量目标(例如复杂鳍型结构)，当以一或多个特定方位角向目标提供照明时，测量敏感度得以改善。
在一个实施例中，光束整形光学器件107包含SLM，所述SLM经配置以接收经准直照明光119且产生相对于正进行测量的样本以可编程照明方位角定向的窄线光束。
在一些实施例中，另一SLM位于收集路径中以针对光束方位角的任何改变而维持收集光束相对于波长分散元件117及检测器118的定向。计算系统130经配置以针对光束方位角的任何改变而协调照明SLM及收集SLM的状态的改变来维持角对准。在又一些实施例中，以软件使投射到检测器上的图像旋转以考虑到由方位角的改变诱发的旋转。
在另一实施例中，在图1中所描绘的光束整形光学器件107包含各自安装到旋转运动载台的一对柱面镜。例如通过计算系统130而控制每一旋转运动载台以改变柱面镜的定向以实现与窄线光束相关联的所要方位角。以此方式，系统100经配置以改变相对于样本的照明光束方位角。
在一些实施例中，波长分散元件117及检测器118也安装到旋转运动载台以维持波长分散及检测器相对于收集光束的定向。计算系统130经配置以协调柱面镜、波长分散元件117及检测器118的运动以针对光束方位角的任何改变而维持角对准。旋转运动载台可通过压电电动机、伺服电动机或任何其它适合旋转致动系统而驱动。在又一些实施例中，以软件使投射到检测器上的图像旋转以考虑到由方位角的改变诱发的旋转。
在另一实施例中，在图3中所描绘的光束整形光学器件121位于光谱BPR系统的共同路径中。光束整形光学器件121包含各自安装到旋转运动载台的一对柱面镜。例如通过计算系统130而控制每一旋转运动载台以改变柱面镜的定向以实现与窄线光束相关联的所要方位角。以此方式，系统300经配置以改变相对于样本的照明光束方位角。
在此实施例中，光束形状在向后通过光束整形光学器件121之后恢复为圆形光束。位于收集路径中的额外光束整形光学器件120将圆形光束在分散到检测器118上之前重新整形成窄线形状光束。
图10A到C描绘与三个不同方位角选择相关联的光束强度轮廓。
图10A描绘针对零方位角的光谱BPR系统中的光束强度轮廓的数个视图。经准直照明光束119的强度横截面183A描绘在与光束整形光学器件107相互作用之前的照明光束的光束轮廓强度。强度横截面183B描绘在与光束整形光学器件107相互作用之后的照明光束的光束轮廓强度。出于解释性目的，在图10A中所描绘的照明光束方位角可定义为零方位角。在物镜111的入口处的强度横截面183C及在到波长分散元件117的入口处的强度横截面183D反映零方位角。
图10B描绘针对九十度方位角的光谱BPR系统中的光束强度轮廓的数个视图。经准直照明光束119的强度横截面184A描绘在与光束整形光学器件107相互作用之前的照明光束的光束轮廓强度。强度横截面184B描绘在与光束整形光学器件107相互作用之后的照明光束的光束轮廓强度。在此实例中，光束整形光学器件107的配置经改变，使得照明光束方位角相对于参考图10A所描述的零方位角是九十度。在物镜111的入口处的强度横截面184C及在到波长分散元件117的入口处的强度横截面184D反映九十度方位角。
图10C描绘针对四十五度方位角的光谱BPR系统中的光束强度轮廓的数个视图。经准直照明光束119的强度横截面185A描绘在与光束整形光学器件107相互作用之前的照明光束的光束轮廓强度。强度横截面185B描绘在与光束整形光学器件107相互作用之后的照明光束的光束轮廓强度。在此实例中，光束整形光学器件107的配置经改变，使得照明光束方位角相对于参考图10A所描述的零方位角是四十五度。在物镜111的入口处的强度横截面185C及在到波长分散元件117的入口处的强度横截面185D反映四十五度方位角。
如上文所描述，在一些实施例中，光束整形光学器件位于照明路径中以将窄线光束照明旋转到所要方位角。此外，在一些实施例中，如上文所描述，一组照明孔径与一组收集孔径配对以界定由光瞳检测器检测的AOI的范围。一般来说，光谱BPR系统(例如系统100)可针对方位选择及AOI选择两者而配置。
图11A到B描绘与两个不同方位角选择及AOI选择相关联的光束强度轮廓。
图11A描绘针对零方位角的光谱BPR系统中的光束强度轮廓的数个视图。经准直照明光束119的强度横截面186A描绘在与光束整形光学器件107相互作用之前的照明光束的光束轮廓强度。强度横截面186B描绘在与光束整形光学器件107相互作用之后的照明光束的光束轮廓强度。出于解释性目的，在图11A中所描绘的照明光束方位角经定义为零方位角。在此实例中，照明孔径108经配置以阻挡小于32度的AOI。在与照明孔径108相互作用之后，进入物镜111的强度横截面186C反映此阻挡。类似地，收集孔径115经配置以阻挡小于32度的AOI。在与收集孔径115相互作用之后，进入波长分散元件117的强度横截面186D反映此阻挡。这有效地阻挡具有非零衍射级的所收集光。因此，检测器118是在大于32度的AOI内在零方位角下感测光。
图11B描绘针对九十度方位角的光谱BPR系统中的光束强度轮廓的数个视图。经准直照明光束119的强度横截面187A描绘在与光束整形光学器件107相互作用之前的照明光束的光束轮廓强度。强度横截面187B描绘在与光束整形光学器件107相互作用之后的照明光束的光束轮廓强度。在此实例中，光束整形光学器件107的配置经改变，使得照明光束方位角相对于参考图11A所描述的零方位角是九十度。如参考图11A所描述，照明孔径108经配置以阻挡小于32度的AOI。在与照明孔径108相互作用之后，进入物镜111的强度横截面187C反映此阻挡。类似地，收集孔径115经配置以阻挡小于32度的AOI。在与收集孔径115相互作用之后，进入波长分散元件117的强度横截面187D反映此阻挡。这有效地阻挡具有非零衍射级的所收集光。因此，检测器118是在大于32度的AOI内在九十度方位角下感测光。
在再一方面中，光谱BPR系统经配置以使照明光束沿着AOI方向扫描以实现对光瞳平面的映射。在又一方面中，此光瞳扫描机构还可与扫描视场平面的第二扫描机构互补以实现对目标噪声的平均化、相干效应的减少及经改善准确性。
如在图1中所描绘，扫描镜143位于照明路径中在光束整形光学器件之前。所述扫描镜安装于偏斜(tip)/倾斜运动载台(例如，压电驱动载台)上。偏斜/倾斜运动载台经配置以通过改变AOI的范围而使跨越样品的平面中的照明偏转。当测量通过相对大间距特征表征的周期结构(例如CD光栅或SCOL光栅)时，用扫描镜来偏转照明光束用于选择最优AOI范围。
图13描绘由于扫描镜143的定向的改变所致的光谱BPR系统中的光束强度轮廓的移位的数个视图。强度横截面190A描绘针对扫描镜的给定定向在进入到物镜111之前的照明光束的光束轮廓强度。强度横截面190B描绘进入波长分散元件117的收集光束的光束轮廓强度。强度横截面190C描绘针对扫描镜的不同定向在进入到物镜111之前的照明光束的光束轮廓强度。如在图13中所图解说明，这导致窄线光束沿AOI方向跨越物镜111的移位。强度横截面190D描绘进入波长分散元件117的收集光束的光束轮廓强度。如所图解说明，窄线光束的移位还导致所收集光束沿AOI方向跨越波长分散元件117且最终跨越检测器118的移位。这导致在物镜照明光瞳中可见的AOI的范围的改变。
尽管如在图1中所描绘系统100包含扫描镜143，但在又一些实施例中，在照明路径中于光束整形光学器件107之前可不采用扫描镜。因此一般来说，扫描镜的使用是任选的。
测量信号(例如，在图1中所描绘的测量信号135)可用于临界尺寸(CD)的测量、薄膜表征、叠对测量、焦点调整、光学系统校准及诊断或任何其它适合度量。光谱BPR光瞳信号135含有处于大波长及AOI范围内的样本信息。每一像素处的检测器信号表示针对特定AOI及波长的散射测量信号。因此，在一些实施例中，与像素子集相关联的信号经选择用于测量分析。可取决于测量应用(例如，CD、TF、叠对、焦点/剂量等)而选择不同子集。另外，不同权重可经指派给不同像素数据(即，特定波长及AOI)。信号响应度量(SRM)方法或单参数隔离(SPI)方法可用于选择最适合于特定测量应用的像素信号子集。在其它实施例中，所有信号均用于测量分析。
在再一方面中，可在组合式测量分析中包含来自其它测量模块(例如旋转偏光器光谱椭圆偏光计(RPSE)、旋转分析器光谱椭圆偏光计(RASE)、旋转补偿器光谱椭圆偏光计(RCSE)、旋转偏光器、旋转补偿器光谱椭圆偏光计(RPRC SE)、旋转补偿器、旋转补偿器光谱椭圆偏光计(RCRC SE)、激光驱动光谱反射计(LDSR)、一维光束轮廓反射计(1D-BPR)、二维光束轮廓反射计(2D-BPR)等)的测量信号以估计所关注参数的值。
在再一方面中，光谱BPR系统包含两个波长分散元件及两个对应检测器，每一对应检测器经配置以检测所收集光束的不同偏光分量。
图2图解说明用于根据本文中所呈现的示范性方法来测量样品的特性的系统200。相似编号的元件类似于参考图1中所描绘的系统100而描述的那些元件。
如在图2中所描绘，系统200在收集路径中包含偏光分束器122而非分析器。偏光分束器122将所收集光分离成其p及s偏光分量。每一偏光分量均经引导到单独波长分散元件及检测器(即，波长分散元件117及检测器118以及波长分散元件123及检测器124)。以此方式，系统200经配置以同时检测两个不同偏光且产生分别与每一偏光分量相关联的光谱BPR信号135及136。
在再一方面中，光谱BPR系统包含处于共同路径及收集路径中的光束整形光学器件。以此方式，光束形状仅在进入物镜及任何波长分散元件之前是窄线形状。
图3图解说明用于根据本文中所呈现的示范性方法来测量样品的特性的系统300。相似编号的元件类似于参考图1中所描绘的系统100而描述的那些元件。
如在图3中所描绘，光束整形光学器件121位于由照明路径及收集路径两者共享的共同路径中。如在图3中所描绘，光束整形光学器件121经配置以将传入照明光束重新整形成窄线形状。在与样品112相互作用之后，所收集光束通过光束整形光学器件121且光束整形光学器件将所收集光束从窄线形状重新整形成圆形形状。
另外，光束整形光学器件120位于收集路径中在波长分散元件117之前。光束整形光学器件120将所收集光束从圆形形状再次重新整形成适合于通过波长分散元件117而分散到检测器118上(如上文所描述)的窄线形状。
在此实施例中，光束形状仅在进入物镜111及波长分散元件117之前是窄线形状。另外，当通过其它光学组件(例如偏光器、分析器、补偿器、照明孔径、收集孔径等)时，光束形状是圆形。
在再一方面中，光谱BPR系统包含两个波长分散元件及两个对应检测器。一个检测器经配置以执行对正进行测量的样品的光瞳测量。另一检测器经配置以执行对同一样品的视场测量。
图4图解说明用于根据本文中所呈现的示范性方法来测量样品的特性的系统400。相似编号的元件类似于参考图1中所描绘的系统100而描述的那些元件。
如在图4中所描绘，除光瞳检测器118之外，系统400还包含视场检测器127。视场检测器127获取在多个样本或样本位置处在宽波长范围内的反射比信号。在收集路径中，分束器125将测量光束分割。分束器125可包含任何适合分束元件，包含但不限于立方分束器、金属涂层板、二向色光学涂层板或其它分束机构。测量光束的一部分朝向波长分散元件117及光瞳检测器118而引导。测量光束的另一部分朝向波长分散元件126及视场检测器127而引导。光束通过聚焦光学器件145聚焦。在光束焦点位置处，波长分散元件126根据波长使光束沿着二维检测器127的一个维度分散。样本位置沿着二维检测器127的另一维度分散。每一像素处的信号表示特定样本位置及波长处的反射比。这些信号137经传递到计算系统130以供测量分析。以非限制性实例方式，经检测光谱可用于临界尺寸(CD)的测量、薄膜表征、叠对测量、基于零级信号的焦点调整、光学系统校准及诊断或任何其它适合度量。在一些实例中，基于视场测量信号137而同时测量多个目标。
在一些实施例中，视场收集路径包含一组收集孔径以选择用于投射到视场信号检测器127上的信号。在一些实例中，选择较高级视场信号以用于投射到视场信号检测器127上。可通过任何适合装置(包含但不限于机械针孔、空间光调制器(SLM)、切趾器及任何其它光束成形及控制组件或子系统)而形成可选择视场收集孔径的孔径。
在一些实施例中，替代分束器125而采用滑动镜或内翻式(flip-in)镜。在此实施例中，通过例如在计算系统130的控制下选择性地将滑动镜移进及移出收集光束路径而依序执行视场及光瞳测量。
在一些实施例中，分束器125将所收集光束的一部分转向到聚焦光学器件145以用于直接成像到二维成像检测器上。在这些实施例中，所得晶片视场图像可用于测量目的、图案辨识、基于图像的聚焦或其任何组合。
在又一方面中，采用来自光瞳检测器118及视场检测器127的经组合数据来估计所关注的参数的值或执行诊断测试。在一些实施例中，同时检测并处理视场测量信号及光瞳测量信号两者以估计一或多个结构或过程参数值且表征测量的质量。在一些实施例中，视场测量信号经处理以估计一或多个结构或过程参数值，且光瞳测量信号经处理以表征视场测量条件。在又一些实施例中，光瞳测量信号经处理以估计一或多个结构或过程参数值，且视场测量信号经处理以表征光瞳测量条件。
视场测量信号在测量系统的视场平面处或近视场平面而检测。测量系统的视场平面与正进行测量的样品的表面共轭。光瞳平面测量信号在测量系统的光瞳平面处或近光瞳平面而检测。光瞳平面是视场平面的傅里叶(Fourier)变换且与物镜的限制孔径共轭。一般来说，从正进行测量的样品的表面上的不同位置反射、衍射或散射的光在测量系统的视场平面中的不同位置中检测，不管收集角度为何。相比来说，从正进行测量的样品的表面以不同角度反射、衍射或散射的光在测量系统的光瞳平面中的不同位置中检测，不管样品的表面上的光相互作用的位置为何。
在一些实施例中，同时检测视场测量信号及光瞳测量信号两者。经检测信号经迭代处理以估计一或多个结构或过程参数值。更具体来说，基于利用光瞳测量模型对光瞳测量信号的迭代回归及利用视场测量模型对视场测量信号的回归而确定与至少一个测量目标相关联的至少一个结构或过程参数的值。
在一个实施例中，计算系统130在迭代回归分析中基于光谱BPR信号135而确定对CD参数的估计且基于视场信号137而确定对膜堆叠参数(例如，膜厚度)的估计。
在此实例中，CD测量模型包含就所关注CD参数来说度量目标的参数化。另外，CD测量模型包含测量工具本身的参数化(例如，波长、入射角、偏光角等)。类似地，膜堆叠测量模型包含就所关注膜堆叠参数(例如，膜厚度)来说度量目标的参数化。另外，膜堆叠测量模型包含测量工具本身的参数化。另外，模拟近似(例如，切片、严格耦合波分析(RCWA)等)经仔细地执行以避免引入过多大误差。定义离散化及RCWA参数。
机器参数(Pmachine)是用于表征度量工具本身的参数。示范性机器参数包含入射角(AOI)、分析器角(A0)、偏光器角(P0)、照明波长、数值孔径(NA)等。样品参数(Pspecimen)是用于表征样品的几何性质及材料性质的参数。针对薄膜样品，示范性样品参数包含折射率、介电函数张量、所有层的标称层厚度、层顺序等。
出于测量目的，将多目标模型的机器参数视为已知固定参数，且将测量模型的样品参数或样品参数的子集视为未知浮动参数。通过拟合过程(例如，回归、库匹配等)来分辨浮动参数，所述拟合过程产生理论预测与所测量数据之间的最佳拟合。使未知样品参数Pspecimen变化且计算模型输出值直到确定产生模型输出值与所测量值之间的接近匹配的样品参数值集合为止。
在迭代回归分析中，计算系统130将所测量光瞳信号拟合到CD测量模型以得出经估计CD参数值。存在于CD测量模型中的膜堆叠参数在此回归期间是浮动的。接着，计算系统130将所测量视场信号拟合到膜堆叠模型以得出经估计膜堆叠参数值(例如，膜厚度)。存在于膜堆叠模型中的CD参数值固定到通过光瞳信号到CD测量模型的先前回归而确定的值。随后，计算系统130再次将所测量光瞳信号拟合到CD测量模型以得出对CD参数值的经更新估计。在此迭代处，存在于CD测量模型中的膜堆叠参数固定到通过视场信号到膜堆叠模型的先前回归而确定的值。此迭代继续直到参数估计达到充分准确性为止。
在再一方面中，同时检测视场测量信号及光瞳测量信号两者。经检测信号在经组合分析中处理以估计一或多个结构或过程参数值。在这些实例中，测量模型是经组合测量模型，其结合针对光瞳测量及视场测量两者的度量目标的结构参数、材料参数或结构参数与材料参数的组合。
在再一方面中，光谱BPR系统包含处于测量路径中在物镜之前的光束组合元件128。自动聚焦探测光束、图案辨识探测光束或此两者的组合在进入物镜之前与照明光束组合。类似地，自动聚焦信号光束、图案辨识信号光束或此两者的组合在离开物镜之后从收集光束提取。光束组合元件128相对于测量路径固定于适当位置，因此增加可靠性及准确性。由于测量光束及自动聚焦光束两者同时探测样本，因此系统500能够在自动聚焦系统连续参与焦点测量的同时获取测量数据。这改善信号质量且减小聚焦时间。
图5图解说明用于根据本文中所呈现的示范性方法来测量样品的特性的系统500。相似编号的元件类似于参考图1中所描绘的系统100而描述的那些元件。
如本文中所描述，在物镜前部的照明光束及收集光束是窄线形光束。这允许自动聚焦探测光束146、图案辨识探测光束147或此两者在进入高NA物镜之前与测量光束组合。
自动聚焦子系统141产生自动聚焦探测光束146，所述自动聚焦探测光束穿过分束器129及光学组合元件128而经引导到物镜111。响应于自动聚焦探测光束146而由物镜111收集的光穿过相同路径返回到自动聚焦子系统141。基于所接收信号，自动聚焦子系统141产生自动聚焦信号138，所述自动聚焦信号经传递到计算系统130。在一个实例中，计算系统130基于自动聚焦信号138而致使样品112的焦点位置改变。
类似地，图案辨识子系统142产生图案辨识探测光束147，所述图案辨识探测光束穿过分束器129及光学组合元件128而经引导到物镜111。响应于图案辨识探测光束147而由物镜111收集的光穿过相同路径返回到图案辨识子系统142。基于所接收信号，图案辨识子系统142产生图案辨识信号139(例如，图像)，所述图案辨识信号经传递到计算系统130。在一个实例中，计算系统130基于图案辨识信号139而致使样品112的位置改变。以此方式，图案辨识信号139用于跨样品112的表面进行导航。
如在图5中所描绘，系统500包含处于共同路径中在物镜111前部的光学组合元件128。
在一些实施例中，光学组合元件128是具有窄线形气隙的窄折叠镜。所述窄折叠镜可通过两个或四个个别镜单元的共面对准而形成。替代地，在涂布有反射性层之前在单个玻璃衬底上切割一个或两个狭槽。图7A到7C描绘作为光学组合元件128的半折叠镜150。图7A描绘具有圆形轮廓的光束轮廓151。此轮廓表示自动聚焦光束、图案辨识光束或此两者。如在图7A中所描绘，光束轮廓151的显著部分通过半折叠镜150反射。图7B描绘窄线光束轮廓152，所述窄线光束轮廓表示照明光束轮廓、收集光束轮廓或此两者。如在图7B中所描绘，窄光束轮廓152的全部通过半折叠镜150中的气隙。图7C描绘与半折叠镜150相互作用的窄线光束轮廓152与圆形光束轮廓151的组合。
图7D到7F描绘作为光学组合元件128的四单元折叠镜155。图7D描绘具有圆形轮廓的光束轮廓156。如在图7D中所描绘，光束轮廓156的显著部分通过四单元镜155反射。图7E描绘窄线光束轮廓157，所述窄线光束轮廓表示照明光束轮廓、收集光束轮廓或此两者。如在图7E中所描绘，窄光束轮廓157的全部通过四单元折叠镜155中的气隙。图7F描绘与四单元折叠镜155相互作用的窄线光束轮廓157与圆形光束轮廓156的组合。
在又一些实施例中，光学元件128是扁平窄镜。图8A到8C描绘作为光学组合元件128的窄线形镜160。图8A描绘具有圆形轮廓的光束轮廓161。此轮廓表示自动聚焦光束、图案辨识光束或此两者。如在图8A中所描绘，光束轮廓161的显著部分通过窄线形镜160。图8B描绘窄线光束轮廓162，所述窄线光束轮廓表示照明光束轮廓、收集光束轮廓或此两者。如在图8B中所描绘，窄光束轮廓162的全部通过窄线形镜160反射。图8C描绘与窄线形镜160相互作用的窄线光束轮廓162与圆形光束轮廓161的组合。
图8D到8F描绘作为光学组合元件128的窄十字形镜165。图8D描绘具有圆形轮廓的光束轮廓166。此轮廓表示自动聚焦光束、图案辨识光束或此两者。如在图8D中所描绘，光束轮廓166的显著部分通过窄十字形镜165。图8E描绘窄线光束轮廓167，所述窄线光束轮廓表示照明光束轮廓、收集光束轮廓或此两者。如在图8E中所描绘，窄光束轮廓167的全部通过窄十字形镜165反射。图8F描绘与窄十字形镜165相互作用的窄线光束轮廓167与圆形光束轮廓166的组合。
如在图5中所描绘，系统500包含处于共同路径中在物镜111前部的光学组合元件128，使得测量光束通过光学组合元件128。此配置适合于参考图7A到7F所描述的窄折叠镜设计。如果物镜111经重新定向，那么参考图8A到8F所描述的窄镜设计还可实施为系统500的部分，使得自动聚焦及图案辨识光束直接通过光束组合元件128且测量光束通过光束组合元件128转向。
在另一方面中，采用高光谱检测器来检测光谱光束轮廓度量系统的光谱分量。
图6图解说明用于根据本文中所呈现的示范性方法来测量样品的特性的系统600。相似编号的元件类似于参考图1中所描绘的系统100而描述的那些元件。
系统600包含作为光瞳检测器的高光谱检测器144。检测器144经配置以通过穿透深度(垂直检测器)、折射率或检测器的另一波长相依性质而测量波长分量。在一些实施例中，CMOS高光谱检测器144沿两个维度(例如，跨越检测器的面)测量方位及AOI且沿正交于两个平面维度的第三维度(例如，到检测器中的深度)分辨波长信息。在又一些实施例中，高光谱检测器的面上的每一“像素”是包含小光栅结构的光谱仪，所述小光栅结构将传入光散布到若干个不同光敏元件上。一般来说，高光谱检测器可用作对如关于图1到5所描述的波长分散元件及检测器的使用的替代方案，或高光谱检测器可用于与这些系统互补。
图22图解说明适合于由度量系统(例如分别在图1到5中所图解说明的度量系统100、200、300、400及500)实施的方法700。在一个方面中，认识到，方法700的数据处理框可经由预编程算法执行，所述预编程算法由计算系统130的一或多个处理器或任何其它通用计算系统执行。本文中认识到，前述度量系统中的任一者的特定结构方面不表示限制且仅应解释为说明性的。
在框701中，例如由照明源101提供具有多个波长的照明光束。光束强度横截面是二维的。
在框702中，例如由光束整形元件107将照明光束重新整形，使得经重新整形照明光束具有大致是一维且由长度维度表征的光束强度横截面。
在框703中，用经重新整形照明光束在入射角范围内照明样品的表面上的叠对度量目标。将经重新整形照明光束的长度维度沿第一方向投射到叠对度量目标上，所述第一方向与叠对度量目标的光栅结构的延展方向平行。
在框704中，响应于在入射角范围内对叠对度量目标的照明而例如由物镜111从叠对度量目标收集光。
在框705中，沿着二维检测器的第一维度根据入射角检测所收集光且沿着所述二维检测器的第二维度根据波长检测所述所收集光。
应认识到，可由单计算机系统130或(替代地)多计算机系统130执行本发明通篇所描述的各种步骤。此外，本文中所描述的光谱光束轮廓度量系统的不同子系统可包含适合于执行本文中所描述的步骤的至少一部分的计算机系统。因此，前述描述不应解释为对本发明的限制而仅是说明。此外，一或多个计算系统130可经配置以执行本文中所描述的方法实施例中的任一者的任一(任何)其它步骤。
另外，计算机系统130可以此项技术中已知的任何方式通信地耦合到本文中所描述的光谱光束轮廓度量系统的检测器。举例来说，一或多个计算系统130可耦合到与系统100的检测器相关联的计算系统。在另一实例中，检测器可直接由耦合到计算机系统130的单计算机系统控制。
度量系统100的计算机系统130可经配置以通过可包含有线及/或无线部分的传输媒体而从系统的子系统(例如，检测器118等等)接收及/或获取数据或信息。以此方式，传输媒体可用作计算机系统130与系统100的其它子系统之间的数据链路。
系统100的计算机系统130可经配置以通过可包含有线及/或无线部分的传输媒体而从其它系统接收及/或获取数据或信息(例如，测量结果、建模输入、建模结果等)。以此方式，传输媒体可用作计算机系统130与其它系统(例如，存储器板上度量系统100、外部存储器或其它外部系统)之间的数据链路。举例来说，计算系统130可经配置以经由数据链路而从存储媒体(即，存储器132或外部存储器)接收测量数据。举例来说，使用检测器118获得的光谱测量结果可存储于永久性或半永久性存储器装置(例如，存储器132或外部存储器)中。就此来说，光谱结果可从板上存储器或从外部存储器系统导入。此外，计算机系统130可经由传输媒体而将数据发送到其它系统。举例来说，可传递通过计算机系统130确定的参数值140且将其存储于外部存储器中。就此来说，测量结果可导出到另一系统。
计算系统130可包含(但不限于)个人计算机系统、主机计算机系统、工作站、图像计算机、并行处理器或此项技术中已知的任何其它装置。一般来说，术语“计算系统”可经广泛定义为囊括具有执行来自存储器媒体的指令的一或多个处理器的任何装置。
实施例如本文中所描述的那些方法等方法的程序指令134可经由传输媒体(例如导线、缆线或无线传输链路)传输。举例来说，如在图1中所图解说明，存储于存储器132中的程序指令134经由总线133传输到处理器131。程序指令134存储于计算机可读媒体(例如，存储器132)中。示范性计算机可读媒体包含只读存储器、随机存取存储器、磁盘或光盘或者磁带。
一般来说，对较高级衍射光的检测不必在光瞳平面中；还可实施晶片平面测量。
在又一方面中，从多个目标收集测量数据以用于测量。在一些实例中，与多个目标相关联的测量数据的使用消除或显著地减少底层在测量结果中的影响。在一个实例中，将来自两个目标的测量信号相减以消除或显著减少底层在每一测量结果中的影响。与多个目标相关联的测量数据的使用增加嵌入于模型中的样本及过程信息。
在再一方面中，从可存在于装置上或存在于刻划线内的测量目标及辅助目标两者收集测量数据以用于测量。
在一些实例中，本文中所描述的测量方法实施为可从美国加利福尼亚州苗必达市(Milpitas)KLA-科磊公司购得的
Figure GDA0001591736580000321
光学临界尺寸度量系统的元件。
在又一些实例中，本文中所描述的测量方法例如由实施可从美国加利福尼亚州苗必达市KLA-科磊公司购得的
Figure GDA0001591736580000322
软件的计算系统离线实施。
一般来说，用于执行本文中所呈现的半导体度量的方法及系统可直接应用于实际装置结构或应用于位于裸片中或刻划线内的专用度量目标(例如，代理结构)。
在又另一方面中，本文中所描述的测量结果可用于将主动回馈提供到过程工具(例如，光刻工具、蚀刻工具、沉积工具等)。举例来说，可将使用本文中所描述的方法确定的结构或过程参数的值传递到光刻工具以调整光刻系统来实现所要输出(例如，焦点及剂量)。以类似方式，蚀刻参数(例如，蚀刻时间、扩散率等)或沉积参数(例如，时间、浓度等)可包含于测量模型中以将主动回馈分别提供到蚀刻工具或沉积工具。
如本文中所描述，术语“波长分散元件”包含以任何方式(无论是线性还是非线性)将传入光根据波长分离的任何分散元件。依据此定义，通常命名的“能量分散”元件出于本专利文件的目的而包含为波长分散元件。
如本文中所描述，术语“临界尺寸”包含结构的任何临界尺寸(例如，底部临界尺寸、中间临界尺寸、顶部临界尺寸、侧壁角、光栅高度等)，任何两个或多于两个结构之间的临界尺寸(例如，两个结构之间的距离)及两个或多于两个结构之间的位移(例如，叠对光栅结构之间的叠对位移)。结构可包含三维结构、经图案化结构、叠对结构等。
如本文中所描述，术语“临界尺寸应用”或“临界尺寸测量应用”包含任何临界尺寸测量。
如本文中所描述，术语“度量系统”包含至少部分地用于在任何方面中表征样品的任何系统，包含测量应用，例如临界尺寸度量、叠对度量、焦点/剂量度量及组成度量。然而，此些技术术语并不限制如本文中所描述的术语“度量系统”的范围。另外，度量系统100可经配置用于经图案化晶片及/或未经图案化晶片的测量。度量系统可经配置为LED检验工具、边缘检验工具、背侧检验工具、宏观检验工具或多模式检验工具(涉及同时来自一或多个平台的数据)以及从基于临界尺寸数据而校准系统参数获益的任何其它度量或检验工具。
本文中描述可用于处理样品的半导体处理系统(例如，检验系统或光刻系统)的各种实施例。术语“样品”在本文中用于指晶片、光罩或可通过此项技术中已知的手段处理(例如，印刷或检验缺陷)的任何其它样本。
如本文中所使用，术语“晶片”通常是指由半导体或非半导体材料形成的衬底。实例包含但不限于单晶硅、砷化镓及磷化铟。此类衬底通常可存在于半导体制作设施中及/或在半导体制作设施中处理。在一些情形中，晶片可仅包含衬底(即，裸晶片)。替代地，晶片可包含形成于衬底上的一或多个不同材料层。形成于晶片上的一或多个层可为“经图案化”或“未经图案化”的。举例来说，晶片可包含具有可重复图案特征的多个裸片。
“光罩”可为在光罩制作过程的任何阶段处的光罩或者可或可不释放以供在半导体制作设施中使用的完成光罩。光罩或“掩模”通常定义为具有在其上形成且经配置成图案的基本上不透明区域的基本上透明衬底。举例来说，衬底可包含例如非晶SiO2等玻璃材料。光罩可在光刻过程的曝光步骤期间安置于抗蚀剂覆盖的晶片上面，使得可将所述光罩上的图案转印到所述抗蚀剂。
形成于晶片上的一或多个层可为经图案化或未经图案化的。举例来说，晶片可包含各自具有可重复图案特征的多个裸片。此类材料层的形成及处理可最终产生完成装置。可在晶片上形成许多不同类型的装置，且如本文中所使用的术语晶片打算囊括其上制作此项技术中已知的任何类型的装置的晶片。
在一或多个示范性实施例中，所描述的功能可以硬件、软件、固件或其任何组合实施。如果以软件实施，那么所述功能可作为一或多个指令或代码而存储于计算机可读媒体上或者经由计算机可读媒体传输。计算机可读媒体包含计算机存储媒体及通信媒体两者，其包含促进将计算机程序从一个地方传送到另一地方的任何媒体。存储媒体可为可由通用或专用计算机存取的任何可用媒体。以实例而非限制方式，此计算机可读媒体可包括：RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置或者可用于以指令或数据结构的形式载运或存储所要程序代码构件且可由通用或专用计算机或者通用或专用处理器存取的任何其它媒体。此外，可将任何连接恰当地称为计算机可读媒体。举例来说，如果使用同轴缆线、光纤缆线、双绞线、数字订户线(DSL)或无线技术(例如红外线、无线电及微波)从网站、服务器或其它远程源传输软件，那么所述同轴缆线、光纤缆线、双绞线、DSL或无线技术(例如红外线、无线电及微波)均包含于媒体的定义内。如本文中所使用，磁盘及光盘包含：压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘及蓝光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘利用激光以光学方式再现数据。上文的组合也应包含于计算机可读媒体的范围内。
尽管在上文中出于指导性目的而描述了某些特定实施例，但本专利文件的教示具有一般适用性且不限于上文所描述的特定实施例。因此，可在不背离如权利要求书中所陈述的本发明的范围的情况下实践对所描述实施例的各种特征的各种修改、更改及组合。

Claims (22)

1.一种度量系统，其包括：
多波长照明源，其经配置以提供具有多个波长及二维光束强度横截面的照明光束；
光束整形元件，其经配置以将所述照明光束重新整形，使得所述经重新整形照明光束具有大致是一维且由长度维度表征的光束强度横截面；
高数值孔径物镜，其经配置以接收所述经重新整形照明光束且用所述经重新整形照明光束在入射角范围内照明叠对度量目标，使得所述经重新整形照明光束的所述长度维度沿第一方向投射到所述叠对度量目标上，所述第一方向与所述叠对度量目标的光栅结构的延展方向平行，所述高数值孔径物镜进一步经配置以响应于所述照明而从所述叠对度量目标收集光；及
第一二维检测器，其经配置以沿着所述第一二维检测器的第一维度根据入射角且沿着所述第一二维检测器的第二维度根据波长检测所述所收集光。
2.根据权利要求1所述的度量系统，其中所述第一二维检测器进一步经配置以产生指示在所述第一二维检测器的每一像素处检测的所述光的测量信号，其中所述测量信号与在唯一波长及入射角下对所述叠对度量目标的测量相关联。
3.根据权利要求2所述的度量系统，其进一步包括：
计算系统，其经配置以：
接收指示在每一像素处检测的所述光的所述测量信号；
基于所述测量信号而确定与所述叠对度量目标相关联的至少一个叠对参数的值；及
将所述至少一个叠对参数的所述值存储于存储器中。
4.根据权利要求3所述的度量系统，其中与所述叠对度量目标相关联的所述至少一个叠对参数的所述值的所述确定是基于利用叠对测量模型对所述测量信号的迭代回归。
5.根据权利要求3所述的度量系统，其中与所述叠对度量目标相关联的所述至少一个叠对参数的所述值的所述确定是基于所述测量信号及经训练的信号响应度量模型。
6.根据权利要求1所述的度量系统，其进一步包括：
第一波长分散元件，其经配置以接收所述所收集光、根据入射角使所述所收集光透射且根据波长使所述所接收的所收集光跨越所述第一二维检测器分散。
7.根据权利要求1所述的度量系统，其中所述所收集光包含一级衍射光、零级衍射光或其组合。
8.根据权利要求1所述的度量系统，其中所述所收集光包含投射到所述第一二维检测器的第一区上的一级衍射光及投射到所述第一二维检测器的第二区上的零级衍射光，所述第二区与所述第一区分离。
9.根据权利要求1所述的度量系统，其进一步包括：
第二二维检测器，其经配置以沿着所述第二二维检测器的第一维度根据入射角检测所收集光的一部分且沿着所述第二二维检测器的第二维度根据波长检测所收集光的所述一部分，其中所述第一二维检测器的波长敏感度不同于所述第二二维检测器的波长敏感度。
10.根据权利要求1所述的度量系统，其进一步包括：
偏光器元件，其位于所述照明光束的路径中。
11.根据权利要求10所述的度量系统，其进一步包括：
分析器元件，其位于所述所收集光的路径中；及
至少一个补偿器元件，其位于所述照明光束的所述路径、所述所收集光的所述路径或此两者中。
12.根据权利要求1所述的度量系统，其中所述光束整形元件是可旋转的，使得所述经重新整形照明光束沿垂直于所述第一方向的第二方向投射到第二叠对度量目标上，且其中所述第二方向与所述第二叠对度量目标的光栅结构的延展方向平行。
13.根据权利要求1所述的度量系统，其进一步包括：
切趾器元件，其位于照明路径中介于所述多波长照明源与所述叠对度量目标之间以减小测量光点大小。
14.根据权利要求1所述的度量系统，其进一步包括：
位于所述照明路径中介于所述多波长照明源与所述叠对度量目标之间的一或多个波长滤波元件。
15.根据权利要求1所述的度量系统，其进一步包括：
位于收集路径中介于所述叠对度量目标与所述第一二维检测器之间的一或多个波长滤波元件。
16.根据权利要求1所述的度量系统，其进一步包括：
位于所述照明路径中介于所述多波长照明源与所述叠对度量目标之间且位于收集路径中介于所述叠对度量目标与所述第一二维检测器之间的一或多个波长滤波元件。
17.一种光谱光束轮廓度量系统，其包括：
宽带照明源，其经配置以提供具有多个波长的照明光束；
光束整形元件，其经配置以将所述照明光束重新整形，使得所述经重新整形照明光束具有大致是一维且由长度维度表征的光束强度横截面；
高数值孔径物镜，其经配置以接收所述经重新整形照明光束且用所述经重新整形照明光束在入射角范围内照明叠对度量目标，使得所述经重新整形照明光束的所述长度维度沿第一方向投射到所述叠对度量目标上，所述第一方向与所述叠对度量目标的光栅结构的延展方向平行，所述高数值孔径物镜进一步经配置以响应于所述照明而从所述叠对度量目标收集光；及
二维检测器，其经配置以沿着所述二维检测器的第一维度根据入射角且沿着所述二维检测器的第二维度根据波长检测所述所收集光，其中所述所收集光包含在所述二维检测器的第一区上检测的一级衍射光及在所述二维检测器的第二区上检测的零级衍射光，所述第二区与所述第一区分离。
18.根据权利要求17所述的光谱光束轮廓度量系统，其进一步包括：
波长分散元件，其经配置以接收所述零级衍射光、根据入射角使所述零级衍射光透射且根据波长使所述所接收零级衍射光沿着所述二维检测器的所述第二维度分散。
19.一种度量方法，其包括：
提供具有多个波长及光束强度横截面的照明光束，所述光束强度横截面是二维的；
将所述照明光束重新整形，使得经重新整形的照明光束具有大致是一维且由长度维度表征的光束强度横截面；
用所述经重新整形的照明光束在入射角范围内照明样品的表面上的叠对度量目标，使得所述经重新整形的照明光束的所述长度维度沿第一方向投射到所述叠对度量目标上，所述第一方向与所述叠对度量目标的光栅结构的延展方向平行；
响应于对所述叠对度量目标的所述照明而从所述叠对度量目标收集光；且
沿着二维检测器的第一维度根据入射角检测所收集的光且沿着所述二维检测器的第二维度根据波长检测所述所收集的光。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述所收集的光包含投射到所述二维检测器的第一区上的一级衍射光及投射到所述二维检测器的第二区上的零级衍射光，所述第二区与所述第一区分离。
21.根据权利要求19所述的方法，其进一步包括：
产生指示在所述二维检测器的每一像素处检测的所述光的测量信号，其中所述测量信号与在唯一波长及入射角下对所述叠对度量目标的测量相关联。
22.根据权利要求21所述的方法，其进一步包括：
接收指示在每一像素处检测的所述光的所述测量信号；
基于所述测量信号而确定与所述叠对度量目标相关联的至少一个叠对参数的值；及
将所述至少一个叠对参数的所述值存储于存储器中。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI810997B (zh) * 2021-07-01 2023-08-01 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司 監測量測配方之方法及其相關度量衡方法、電腦程式及設備

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10072921B2 (en) * 2014-12-05 2018-09-11 Kla-Tencor Corporation Methods and systems for spectroscopic beam profile metrology having a first two dimensional detector to detect collected light transmitted by a first wavelength dispersive element
KR20160110594A (ko) 2015-03-09 2016-09-22 제주대학교 산학협력단 붉바리 종 판별용 ｐｃｒ 프라이머 세트 및 이를 이용한 붉바리 종 판별 방법
US10101676B2 (en) 2015-09-23 2018-10-16 KLA—Tencor Corporation Spectroscopic beam profile overlay metrology
US11313809B1 (en) * 2016-05-04 2022-04-26 Kla-Tencor Corporation Process control metrology
US10690602B2 (en) * 2017-02-17 2020-06-23 Kla-Tencor Corporation Methods and systems for measurement of thick films and high aspect ratio structures
US10598617B2 (en) * 2017-05-05 2020-03-24 Kla-Tencor Corporation Metrology guided inspection sample shaping of optical inspection results
US11378451B2 (en) 2017-08-07 2022-07-05 Kla Corporation Bandgap measurements of patterned film stacks using spectroscopic metrology
KR102388682B1 (ko) * 2017-09-28 2022-04-19 에이에스엠엘 홀딩 엔.브이. 계측 방법 및 디바이스
EP3528048A1 (en) * 2018-02-15 2019-08-21 ASML Netherlands B.V. A metrology apparatus for and a method of determining a characteristic of interest of a structure on a substrate
WO2019129465A1 (en) * 2017-12-28 2019-07-04 Asml Netherlands B.V. A metrology apparatus for and a method of determining a characteristic of interest of a structure on a substrate
EP3528049A1 (en) * 2018-02-20 2019-08-21 ASML Netherlands B.V. Metrology method and apparatus with increased bandwidth
US11054250B2 (en) * 2018-04-11 2021-07-06 International Business Machines Corporation Multi-channel overlay metrology
CN108897196A (zh) * 2018-07-11 2018-11-27 中国科学院微电子研究所 基于衍射的套刻误差测量中测量波长的选择方法
US11281111B2 (en) * 2018-08-28 2022-03-22 Kla-Tencor Corporation Off-axis illumination overlay measurement using two-diffracted orders imaging
KR102120551B1 (ko) * 2018-09-14 2020-06-09 (주)오로스 테크놀로지 오버레이 측정장치
WO2020074238A1 (en) * 2018-10-11 2020-04-16 Asml Netherlands B.V. Multi-source illumination unit and method of operating the same
US11118903B2 (en) * 2018-10-17 2021-09-14 Kla Corporation Efficient illumination shaping for scatterometry overlay
KR20200072311A (ko) 2018-12-12 2020-06-22 삼성전자주식회사 반도체 소자 제조 방법
DE102019201468A1 (de) * 2019-02-05 2020-08-06 Carl Zeiss Smt Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Reparieren einer fotolithographischen Maske
CN113646700A (zh) * 2019-04-08 2021-11-12 Asml控股股份有限公司 用于光刻测量的传感器装置和方法
CN113795792A (zh) * 2019-05-06 2021-12-14 Asml荷兰有限公司 暗场显微镜
KR20210011278A (ko) 2019-07-22 2021-02-01 삼성전자주식회사 Ie 기반 검사 방법, 및 그 검사 방법을 이용한 반도체 소자 제조방법
EP3783439A1 (en) * 2019-08-22 2021-02-24 ASML Netherlands B.V. Metrology device and detection apparatus therefor
CN114585972A (zh) * 2019-10-21 2022-06-03 Asml控股股份有限公司 感测对准标记的设备和方法
US20230059471A1 (en) * 2020-01-29 2023-02-23 Asml Holding N.V. Optical designs of miniaturized overlay measurement system
US11346657B2 (en) * 2020-05-22 2022-05-31 Kla Corporation Measurement modes for overlay
KR102461662B1 (ko) * 2020-07-02 2022-11-02 (주)오로스 테크놀로지 오버레이 측정장치
US11300405B2 (en) * 2020-08-03 2022-04-12 Kla Corporation Grey-mode scanning scatterometry overlay metrology
US11300524B1 (en) * 2021-01-06 2022-04-12 Kla Corporation Pupil-plane beam scanning for metrology
US20230016619A1 (en) * 2021-07-15 2023-01-19 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method for ion implantation uniformity control
US20230236113A1 (en) * 2022-01-25 2023-07-27 Kla Corporation Annular apodizer for small target overlay measurement
JP2023116048A (ja) * 2022-02-09 2023-08-22 キオクシア株式会社 計測装置および計測方法
WO2023222328A1 (en) * 2022-05-20 2023-11-23 Asml Netherlands B.V. Illumination module and associated methods and metrology apparatus
EP4279994A1 (en) * 2022-05-20 2023-11-22 ASML Netherlands B.V. Illumination module and associated methods and metrology apparatus
EP4354224A1 (en) * 2022-10-11 2024-04-17 ASML Netherlands B.V. Method for operating a detection system of a metrology device and associated metrology device
KR102550408B1 (ko) 2023-02-14 2023-07-03 (주)오로스 테크놀로지 오버레이 측정장치 및 방법
US11971248B1 (en) 2023-03-29 2024-04-30 Auros Technology, Inc. Wavelength-tunable fiber optic light source and overlay measurement device with same

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1916603A (zh) * 2004-08-16 2007-02-21 Asml荷兰有限公司 用于角分解光谱光刻表征的方法与设备

Family Cites Families (64)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5412473A (en) * 1993-07-16 1995-05-02 Therma-Wave, Inc. Multiple angle spectroscopic analyzer utilizing interferometric and ellipsometric devices
US6734967B1 (en) 1995-01-19 2004-05-11 Kla-Tencor Technologies Corporation Focused beam spectroscopic ellipsometry method and system
US5608526A (en) 1995-01-19 1997-03-04 Tencor Instruments Focused beam spectroscopic ellipsometry method and system
US5877859A (en) 1996-07-24 1999-03-02 Therma-Wave, Inc. Broadband spectroscopic rotating compensator ellipsometer
US5859424A (en) 1997-04-08 1999-01-12 Kla-Tencor Corporation Apodizing filter system useful for reducing spot size in optical measurements and other applications
US6429943B1 (en) 2000-03-29 2002-08-06 Therma-Wave, Inc. Critical dimension analysis with simultaneous multiple angle of incidence measurements
WO2002015238A2 (en) 2000-08-11 2002-02-21 Sensys Instruments Corporation Device and method for optical inspection of semiconductor wafer
US7068833B1 (en) 2000-08-30 2006-06-27 Kla-Tencor Corporation Overlay marks, methods of overlay mark design and methods of overlay measurements
US20020190207A1 (en) 2000-09-20 2002-12-19 Ady Levy Methods and systems for determining a characteristic of micro defects on a specimen
US7515279B2 (en) * 2001-03-02 2009-04-07 Nanometrics Incorporated Line profile asymmetry measurement
US6895075B2 (en) 2003-02-12 2005-05-17 Jordan Valley Applied Radiation Ltd. X-ray reflectometry with small-angle scattering measurement
US7280230B2 (en) 2001-12-19 2007-10-09 Kla-Tencor Technologies Corporation Parametric profiling using optical spectroscopic systems
US6816570B2 (en) 2002-03-07 2004-11-09 Kla-Tencor Corporation Multi-technique thin film analysis tool
US7352453B2 (en) 2003-01-17 2008-04-01 Kla-Tencor Technologies Corporation Method for process optimization and control by comparison between 2 or more measured scatterometry signals
US20060164649A1 (en) 2005-01-24 2006-07-27 Eliezer Rosengaus Multi-spectral techniques for defocus detection
US7478019B2 (en) 2005-01-26 2009-01-13 Kla-Tencor Corporation Multiple tool and structure analysis
WO2006091783A1 (en) 2005-02-25 2006-08-31 Accent Optical Technologies, Inc. Apparatus and method for enhanced critical dimension scatterometry
US7567351B2 (en) 2006-02-02 2009-07-28 Kla-Tencor Corporation High resolution monitoring of CD variations
US7463369B2 (en) 2006-03-29 2008-12-09 Kla-Tencor Technologies Corp. Systems and methods for measuring one or more characteristics of patterned features on a specimen
WO2007115034A2 (en) 2006-03-31 2007-10-11 Alcon, Inc. Method and system for correcting an optical beam
US7532331B2 (en) 2006-09-14 2009-05-12 Asml Netherlands B.V. Inspection method and apparatus, lithographic apparatus, lithographic processing cell and device manufacturing method
US8699027B2 (en) 2007-07-27 2014-04-15 Rudolph Technologies, Inc. Multiple measurement techniques including focused beam scatterometry for characterization of samples
US7734437B2 (en) 2008-03-27 2010-06-08 Tokyo Electron Limited Apparatus for designing an optical metrology system optimized with signal criteria
US8248617B2 (en) 2008-04-22 2012-08-21 Zygo Corporation Interferometer for overlay measurements
US7912658B2 (en) 2008-05-28 2011-03-22 Kla-Tencor Corp. Systems and methods for determining two or more characteristics of a wafer
NL2003404A (en) 2008-09-16 2010-03-17 Asml Netherlands Bv Inspection method and apparatus, substrate, lithographic apparatus, lithographic processing cell and device manufacturing method.
US7929667B1 (en) 2008-10-02 2011-04-19 Kla-Tencor Corporation High brightness X-ray metrology
US8030631B2 (en) 2009-03-30 2011-10-04 Tokyo Electron Limited Apparatus for controlling angle of incidence of multiple illumination beams
JP5215357B2 (ja) * 2009-07-16 2013-06-19 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． 多重ヘッドアライメントシステムにおけるアライメントヘッドの位置キャリブレーション
WO2011011511A1 (en) 2009-07-22 2011-01-27 Kla-Tencor Corporation Angle-resolved antisymmetric scatterometry
KR20120058572A (ko) 2009-08-24 2012-06-07 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 메트롤로지 방법 및 장치, 리소그래피 장치, 리소그래피 처리 셀 및 메트롤로지 타겟들을 포함하는 기판
US8441639B2 (en) 2009-09-03 2013-05-14 Kla-Tencor Corp. Metrology systems and methods
US20110246400A1 (en) * 2010-03-31 2011-10-06 Tokyo Electron Limited System for optical metrology optimization using ray tracing
US8896832B2 (en) 2010-06-17 2014-11-25 Kla-Tencor Corp. Discrete polarization scatterometry
JP2012104586A (ja) * 2010-11-09 2012-05-31 Elpida Memory Inc 半導体計測装置
NL2008936A (en) 2011-07-28 2013-01-29 Asml Netherlands Bv Illumination source for use in inspection methods and/or lithography inspection and lithographic apparatus and inspection method.
US20130042089A1 (en) 2011-08-11 2013-02-14 Advanced Micro Devices, Inc. Word line late kill in scheduler
JP2013061185A (ja) * 2011-09-12 2013-04-04 Toshiba Corp パターン検査装置およびパターン検査方法
US9228943B2 (en) 2011-10-27 2016-01-05 Kla-Tencor Corporation Dynamically adjustable semiconductor metrology system
US8570531B2 (en) 2011-12-11 2013-10-29 Tokyo Electron Limited Method of regenerating diffraction signals for optical metrology systems
JP6033890B2 (ja) 2012-02-21 2016-11-30 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． 検査装置及び方法
WO2013181156A1 (en) 2012-05-29 2013-12-05 Kla-Tencor Corporation Small spot size spectroscopic ellipsometer
NL2011000A (en) 2012-07-23 2014-01-27 Asml Netherlands Bv Inspection method and apparatus, lithographic system and device manufacturing method.
WO2014062972A1 (en) 2012-10-18 2014-04-24 Kla-Tencor Corporation Symmetric target design in scatterometry overlay metrology
US9581430B2 (en) 2012-10-19 2017-02-28 Kla-Tencor Corporation Phase characterization of targets
NL2011726A (en) * 2012-11-05 2014-05-08 Asml Netherlands Bv Method and apparatus for measuring asymmetry of a microstructure, position measuring method, position measuring apparatus, lithographic apparatus and device manufacturing method.
TWI598972B (zh) 2012-11-09 2017-09-11 克萊譚克公司 減少散射量測疊對量測技術中演算法之不準確
US9255891B2 (en) 2012-11-20 2016-02-09 Kla-Tencor Corporation Inspection beam shaping for improved detection sensitivity
NL2011816A (en) 2012-11-30 2014-06-04 Asml Netherlands Bv Method of determining dose and focus, inspection apparatus, patterning device, substrate and device manufacturing method.
US9217717B2 (en) 2012-12-17 2015-12-22 Kla-Tencor Corporation Two dimensional optical detector with multiple shift registers
US10769320B2 (en) 2012-12-18 2020-09-08 Kla-Tencor Corporation Integrated use of model-based metrology and a process model
US9116103B2 (en) 2013-01-14 2015-08-25 Kla-Tencor Corporation Multiple angles of incidence semiconductor metrology systems and methods
US9291554B2 (en) 2013-02-05 2016-03-22 Kla-Tencor Corporation Method of electromagnetic modeling of finite structures and finite illumination for metrology and inspection
WO2014138522A1 (en) 2013-03-08 2014-09-12 Kla-Tencor Corporation Pupil plane calibration for scatterometry overlay measurement
US10101670B2 (en) 2013-03-27 2018-10-16 Kla-Tencor Corporation Statistical model-based metrology
US9875946B2 (en) 2013-04-19 2018-01-23 Kla-Tencor Corporation On-device metrology
US9383661B2 (en) 2013-08-10 2016-07-05 Kla-Tencor Corporation Methods and apparatus for determining focus
US10935893B2 (en) 2013-08-11 2021-03-02 Kla-Tencor Corporation Differential methods and apparatus for metrology of semiconductor targets
US9778213B2 (en) 2013-08-19 2017-10-03 Kla-Tencor Corporation Metrology tool with combined XRF and SAXS capabilities
KR102221751B1 (ko) * 2014-02-03 2021-03-03 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 메트롤로지 방법 및 장치, 기판, 리소그래피 시스템 및 디바이스 제조 방법
US10139352B2 (en) 2014-10-18 2018-11-27 Kla-Tenor Corporation Measurement of small box size targets
US10072921B2 (en) 2014-12-05 2018-09-11 Kla-Tencor Corporation Methods and systems for spectroscopic beam profile metrology having a first two dimensional detector to detect collected light transmitted by a first wavelength dispersive element
US10175396B2 (en) * 2014-12-11 2019-01-08 Rambus Inc. Ultra-miniature wide-angle lensless CMOS visual edge localizer
US10101676B2 (en) 2015-09-23 2018-10-16 KLA—Tencor Corporation Spectroscopic beam profile overlay metrology

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1916603A (zh) * 2004-08-16 2007-02-21 Asml荷兰有限公司 用于角分解光谱光刻表征的方法与设备

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI810997B (zh) * 2021-07-01 2023-08-01 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司 監測量測配方之方法及其相關度量衡方法、電腦程式及設備

Also Published As

Publication number Publication date
KR102373283B1 (ko) 2022-03-10
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CN108027568A (zh) 2018-05-11
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