CN109075100A - 以毛细管冷凝测量半导体结构 - Google Patents

以毛细管冷凝测量半导体结构 Download PDF

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Abstract

本文提出用于执行通过毛细管冷凝过程而填充的几何结构的光学测量的方法及系统。当使用包含经控制量的填充材料的净化气体的流动来处理所述被测量结构时，执行测量。所述填充材料的部分冷凝到所述被测量结构上，且填充所述结构特征中的开口、结构特征之间的空间、小体积(例如，凹口、沟槽、狭缝、接触孔等)。基于所述待填充的最大特征大小来调整所述气体流动中的汽化材料的饱和度。在一些实例中，当结构未被填充时及当通过毛细管冷凝来填充所述结构时，收集测量数据，例如光谱数据或图像数据。使所述经收集数据组合以改进测量性能。

Description

以毛细管冷凝测量半导体结构
相关申请案的交叉参考
本专利申请案根据35U.S.C.§119主张2016年5月2日申请的标题为“使用毛细管冷凝的孔隙率及临界尺寸测量(Porosity and Critical Dimension Measurements UsingCapillary condensation)”的序列号为62/330,751的美国临时专利申请案及2017年1月3日申请的标题为“使用液体填充的临界尺寸测量(Critical Dimension MeasurementsUsing Liquid Filling)”的序列号为62/441,887号的美国临时专利申请案及2016年7月7日申请的标题为“利用毛细管冷凝的临界尺寸测量(Critical Dimension MeasurementsWith Capillary Condensation)”的序列号为15,204,938号美国专利申请案的优先权，所述申请案中的每一者的标的物的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
所描述的实施例涉及计量系统及方法，且更特定来说，涉及用于在半导体产业中制造的结构的经改进测量的方法及系统。
背景技术
例如逻辑及存储器装置的半导体装置通常是由应用于样品的一系列处理步骤制造。半导体装置的各种特征及多个结构层级是由这些处理步骤形成。举例来说，其中光刻是涉及在半导体晶片上产生图案的一个半导体制造工艺。半导体制造工艺的额外实例包含(但不限于)化学机械抛光、蚀刻、沉积及离子植入。多个半导体装置可在单个半导体晶片上制造且接着分离成个别半导体装置。
在半导体制造过程期间的各个步骤使用计量过程以检测晶片上的缺陷以促进较高良率。基于模型的计量技术使得可能实现高处理量而无样本破坏的风险。通常使用包含散射测量术、椭偏测量术及反射测量术实施方案以及相关联的分析算法的若干基于基于模型的计量的技术以特性化临界尺寸、膜厚度、组合物、重叠及纳米级结构的其它参数。
现代半导体工艺用以产生复杂结构。需要具多个参数的复杂测量模型来表示这些结构且考虑工艺及尺寸变化。复杂的多个参数模型包含由参数相关性及对一些参数的低测量敏感度引发的建模误差。另外，具有相对较大数目的浮动参数值的复杂的多个参数模型的回归在计算上可能不易于处理。
为降低这些误差源的影响且减少计算工作量，在基于模型的测量中数个参数通常是固定的。尽管固定数个参数的值可改进计算速度且降低参数相关性的影响，但其还导致在参数值的估计中的误差。
当前，复杂的多个参数测量模型的解决方案通常需要不令人满意折衷。当前模型简化技术有时不能够到达既在计算上易于处理又充分准确的测量模型。而且，复杂的多个参数模型使针对每一受关注参数优化系统参数选择(例如波长、入射角等)变得困难或不可能。
未来的计量应用归因于越来越小的分辨率要求、多参数相关性、越来越复杂的几何结构及越来越多地使用不透明材料而提出挑战。因此，需要用于经改进测量的方法及系统。
发明内容
本文提出用于执行通过毛细管冷凝过程而填充的几何结构的光学测量的方法及系统。当使用包含经控制量的填充材料的净化气体的流动来处理在所述被测量结构周围的局部环境时，执行测量。所述填充材料的部分(即所述冷凝物)冷凝到所述被测量结构上且填充所述结构特征中的开口、结构特征之间的间距、小体积(例如凹口、沟槽、狭缝、接触孔等)。
一方面，基于待通过毛细管冷凝填充的最大特征大小而调整经提供到所述被测量结构的所述气体流中的汽化材料的饱和度。
另一方面，使用包含从具有由冷凝物填充的几何特征的结构收集的测量信号的数据集来执行测量。所述冷凝物的存在相较于其中所述净化气体缺乏任何填充材料的测量情况改变所述被测量结构的光学性质。
在一些实例中，针对不同冷凝状态而执行结构的多个测量。每一测量对应于经冷凝到被测量结构上的冷凝物的不同量。通过收集与具有由不同量的冷凝物填充的几何特征的结构相关联的测量信号信息，浮动测量参数当中的参数相关性经减小且测量准确度经改进。
在一些实例中，当结构由毛细管冷凝填充时收集测量数据且当所述结构是未填充时(即不经历毛细管冷凝)从相同结构收集测量数据。
在一些实施例中，通过控制气体流中的填充材料的分压而调节在气体流中汽化的经提供到所述被测量结构的填充材料量。在一些实施例中，使不饱和净化气体的流动与饱和净化气体的流动混合。这些流动的比率经调节以调整经组合流动中的填充材料的分压。
在一些实施例中，使净化气体鼓泡通过填充材料的液池以产生完全使用填充材料饱和的净化气体的流动。在净化气体流中汽化的填充材料的分压等于在填充材料的液池上的填充材料的平衡压。
在一些实施例中，使填充材料的液池维持于与被测量样品相同的温度下。在一些其它实施例中，使填充材料的液池维持于低于所述被测量样品的温度下。
在一些实施例中，通过添加不挥发性溶质于填充材料的液池中(其抑制所述填充材料的平衡蒸汽压)而控制在所述晶片处的汽化填充材料的饱和度。在这些实施例中，通过控制溶液中的溶质的浓度而调节汽化填充材料的饱和度。
在一些实施例中，所述填充材料响应于经提供到被测量结构的照明光而展现荧光性以增强测量对照，特定来说在基于图像的测量应用中。
前述是发明内容且因此必然含有细节的简化、概括及省略；因此，所属领域的技术人员将了解，发明内容仅是阐释性且不以任何方式限制。本文中所描述的装置及/或过程的其它方面、发明特征及优点将在本文中所陈述的非限制性详细描述中变得显而易见。
附图说明
图1是说明用于测量经历毛细管冷凝的半导体晶片的结构的系统100的图。
图2是说明在一个实施例中的系统100的蒸汽注入系统120的图。
图3是说明在另一实施例中的系统100的蒸汽注入系统120的图。
图4描绘包含水、甲苯及乙醇的汽化的焓ΔH的表127。另外，表127说明晶片温度与液体填充材料的池的温度之间的差以在所述晶片处达到0.9的填充材料的相对饱和。
图5描绘依据水池中的盐酸的浓度而变化的水的分压的曲线128。
图6描绘依据波长而变化的去离子水的分散特性的曲线135。
图7描绘说明与水、甲苯及乙醇相关联的摩尔体积及表面张力的表129。
图8描绘说明圆柱形孔的最大直径的曲线172，所述圆柱形孔可根据开尔文(Kelvin)方程式通过针对水、乙醇及甲苯作为填充材料在不同分压下的毛细管冷凝而填充。
图9描绘说明长的沟槽状特征的最大直径的曲线160，其可根据开尔文方程式通过针对水、乙醇及甲苯作为填充材料在不同分压下的毛细管冷凝而填充。
图10说明具有经制造于衬底上的周期性的二维抗蚀剂光栅结构的未填充的线空间计量目标。
图11说明图10中所说明的由填充材料填充的线空间计量目标。
图12A说明具有多个层的未填充的计量目标，所述多个层包含具有圆柱形接触孔的顶层。
图12B说明图10A中所说明的具有由填充材料填充的圆柱形接触孔的计量目标。
图13描绘针对图10A中所描绘的计量目标的数个参数在无形状填充的情况下所获得的测量结果与使用使用由及不由形状填充收集的数据的多目标模型获得的测量结果的比较。
图14说明在一个实例中用于执行经历毛细管冷凝的结构的测量的方法200。
图15描绘针对如相对于方程式(1)所定义的流动F1及F2的不同组合的相对湿度(RH)的图表210。
图16描绘针对在未填充状态及填充状态两者中的相同结构的测量的光谱椭偏参数α的曲线220。
图17描绘在图16中所描绘的光谱椭偏测量之间的光谱差的曲线230。
图18描绘针对在未填充状态及填充状态两者中的相同结构的测量的光谱椭偏参数β的曲线240。
图19描绘在图18中所描绘的光谱椭偏测量之间的光谱差的曲线250。
具体实施方式
现将详细参考本发明的背景实例及一些实施例，在附图中说明本发明的实例。
本发明提出用于执行通过毛细管冷凝过程由冷凝物填充的几何结构的光学测量的方法及系统。使用包含从具有由冷凝物填充的几何特征的计量目标收集的测量信号的丰富数据集来执行基于模型的测量。这减小浮动测量参数当中的参数相关性且改进测量准确度。因此，可以且通常使用经减少计算工作量获得充分准确的基于模型的测量结果。
当使用包含经控制量的填充材料的净化气体的流动来处理在被测量计量目标周围的局部环境时，执行测量。所述填充材料的部分(即所述冷凝物)冷凝到被测量结构上且填充所述结构特征中的开口、结构特征之间的开口等。所述冷凝物的存在相较于其中所述净化气体缺乏任何填充材料的测量情况改变所述被测量结构的光学性质。
在一些实例中，针对不同冷凝状态而执行所述计量目标的多个测量。换句话说，每一测量对应于经冷凝到被测量结构上的冷凝物的不同量。通过收集与具有由不同量的冷凝物填充的几何特征的计量目标相关联的测量信号信息，使用丰富测量数据集来执行基于模型的测量。
在一个实例中，当结构是未填充时收集测量数据且当相同结构通过毛细管冷凝填充时收集额外测量数据。使所述经收集数据组合于基于多目标模型测量中以使用经减小参数相关性及经改进测量性能来估计一或多个受关注参数的所述值。
图1说明用于测量半导体晶片的特性的系统100。如图1中所展示，系统100可用以执行安置于晶片定位系统110上的半导体晶片112的一或多个结构114的光谱椭偏术测量。在此方面中，系统100可包含配备有照明器102及光谱仪104的光谱椭偏仪101。系统100的照明器102经配置以产生并引导所选波长范围(例如100到2500纳米)的照明到安置于半导体晶片112的表面上的结构114。光谱仪104又经配置以从半导体晶片112的所述表面接收光。进一步注意，使用偏光状态产生器107使从所述照明器102出射的光偏光以产生偏光照明光束106。通过安置于晶片112上的结构反射的辐射通过偏光状态分析器109且到光谱仪104。就偏光状态分析由光谱仪104在收集光束108中接收的辐射，从而允许通过分析器对所传递的辐射进行光谱分析。所检测光谱111被传递到计算系统116用于分析结构114。
计算系统130经配置以接收与归因于毛细管冷凝而经填充的样品112的结构114的测量(例如，临界尺寸、膜厚度、组合物、工艺等)相关联的测量数据111。在一个实例中，测量数据111包含基于来自光谱仪104的一或多个取样过程的由测量系统100的样品的经测量光谱响应的指示。在一些实施例中，计算系统130进一步经配置以根据测量数据111确定结构114的样品参数值。在一个实例中，计算系统130经配置以利用实时临界尺寸(RTCD)实时存取模型参数，或其可存取预计算模型库用于确定与目标结构114相关联的至少一个受关注参数的值。在一些实施例中，所述一或多个受关注参数的所述经估计值经存储于存储器(例如存储器132)中。在图1中所描绘的实施例中，所述一或多个受关注参数的经估计值115经传达到外部系统(未展示)。
一般来说，椭偏术是测量被检验样品的物理性质的间接方法。在大多数情况下，原始测量信号(例如αmeas及βmeas)不可用以直接确定样品的物理性质。标称测量过程由结构(例如膜厚度、临界尺寸、材料性质等)及机器(例如波长、入射角、偏振角等)的参数化组成。产生试图预测经测量值(例如αmeas及βmeas)的测量模型。如方程式(1)及(2)中所说明，所述模型包含与机器(Pmachine)及样品(Pspecimen)相关联的参数。
αmodel＝f(Pmachine，Pspecimen) (1)
βmodel＝g(Pmochine，Pspecimen) (2)
机器参数是用以特征化计量工具(例如椭偏仪101)的参数。示范性机器参数包含入射角(AOI)、分析角(A0)、偏光角(P0)、照明波长、数值孔径(NA)、补偿器或波片(如果存在)等。样品参数是用以特征化样品(例如包含结构114的样品112)的参数。对于薄膜样品，示范性样品参数包含折射率、电介质函数张量、所有层的标称层厚度、层序列等。针对CD样品，示范性样品参数包含与不同层相关联的几何参数值、与不同层相关联的折射率等。出于测量目的，所述机器参数被视为已知的固定参数，且所述样品参数中的一或多者被视为未知的浮动参数。
在一些实例中，浮动参数是通过产生理论预测与实验数据之间的最佳拟合的迭代过程(例如，回归)解析。改变未知样品参数Pspecimen且计算模型输出值(例如αmodel及βmodel)，直到确定导致所述模型输出值与实验测量值(例如αmeas及βmeas)之间的近似匹配的样品参数值集为止。在对CD样品的基于模型的测量应用(例如光谱椭偏术)中，采用回归过程(例如普通最小二乘法回归)以识别样品参数值，其针对固定机器参数值集最小化模型输出值与实验测量值之间的差。
在一些实例中，通过通过预计算解决方案的库的搜索而解析浮动参数以找到最接近匹配。在对CD样品的基于模型的测量应用(例如光谱椭偏术)中，采用库搜索过程以识别样品参数值，其针对机器参数值的固定集最小化预计算输出值与实验测量值之间的差。
在一些其它实例中，采用基于模型的库回归或信号响应计量模型来估计受关注参数的值。
在基于模型的测量应用中，通常需要简化假设以维持充分处理量。在一些实例中，必须减小严格耦合波分析(RCWA)的截取阶，以最小化计算时间。在另一实例中，减小库函数的数目或复杂性以最小化搜索时间。在另一实例中，通过固定某些参数值来减小浮动参数的数目。在一些实例中，这些简化假设导致一或多个受关注参数(例如临界尺寸参数、重叠参数等)的值的估计中的不可接受的误差。通过执行经历如本文中所描述的毛细管冷凝的结构的测量，可使用经减小参数相关性及经增加测量准确度来解决基于模型的测量模型。
如图1中所描绘，计量系统100包含经配置以在测量期间提供气体流126到结构114的蒸汽注入系统120。一方面，气体流126包含净化气体及在所述净化气体中汽化的填充材料。当所述气体流接触结构114时，冷凝发生，且所述填充材料的部分(即所述冷凝物)冷凝到被测量结构114上。所述冷凝物填充结构114的一或多个结构特征的至少一部分。所述冷凝物的存在改变所述经测量结构的光学性质。
在一些实施例中，当所述净化气体流不包含填充材料(例如纯氮气或干净干燥空气)时，执行测量，且当所述净化气体流包含填充材料使得所述冷凝物完全填充被测量结构特征之间的开口时，执行另一测量。将从这些两个测量收集的所述测量数据传达到计算系统130，且基于两个测量数据集来完成一或多个结构受关注参数的估计。
在一些实施例中，在不同冷凝条件下执行一系列测量，使得到所述被测量结构特征上的冷凝量针对每一测量是不同的。将从所述系列的测量收集的测量数据传达到计算系统130，且基于所述经收集测量数据来完成一或多个结构受关注参数的估计。
如图1中所描绘，将一定量的填充材料123从填充材料源121运输到蒸汽注入系统120。另外，将净化气体124的流动从净化气体源122运输到所述蒸汽注入系统。蒸汽注入系统120致使填充材料汽化到净化气体的所述流动中，以产生经提供到被测量结构114的气体流126。在图1中所描绘的实施例中，由从计算系统130传达到蒸汽注入系统120的命令信号125来控制净化气体的所述流动及经汽化到净化气体的所述流动中的所述填充材料量。因此，命令信号125控制气体流126的所要组合物。如图1中所描绘，气体流126通过喷嘴105，喷嘴105引导气体流126以适当流动特性到在晶片110上的所要位置。在一些实施例中，使喷嘴105定位成紧密接近于所述测量区域，以将填充材料转移到涵盖所述被测量结构的区域。在测量之后，所述经冷凝填充材料蒸发到一般、晶片级净化气体流中，且被运输远离所述晶片。在一些实例中，以在1000标准立方厘米每分钟(SCCM)与2000标准立方厘米每分钟(SCCM)之间的流动速率将气体流126提供到晶片112。然而，一般来说，可在本专利文献的范围内想到任何合适的流动速率。
图1描绘经局部提供到被测量计量目标的气体流126。然而，一般来说，可在整个晶片上，通过从照明源到检测器的光束路径的任何部分或其任何组合来提供气体流126。提供净化气体流于晶片上，且通过照明源与检测器之间的光束路径的各种实例是描述于海东·夸克(Hidong Kwak)等人的于2010年7月13日颁布的第7,755,764号美国专利案中，所述申请案的标的物的全部内容以引用的方式并入本文中。
如图1中所描绘，蒸汽注入系统120致使填充材料123汽化到净化气体124的流动中，以产生经提供到被测量结构114的气体流126。然而，一般来说，蒸汽注入系统120可控制两个或两个以上不同填充材料到净化气体的流动中的汽化，以产生经提供到被测量结构114的气体流。以此方式，蒸汽注入系统120提供气体流126到晶片112，其包含经控制量的不同填充材料。
可进一步如本文中所描述而配置图1中所说明的系统100的实施例。另外，系统100可经配置以执行本文中所描述的所述方法实施例中的任何者的任何其它框。
图2是说明在一个实施例中的蒸汽注入系统120的图。在此实施例中，调节汽化于经提供到被测量晶片112的气体流126中的填充材料量(即所述冷凝物的分压)。通过调节所述填充材料的分压而控制通过毛细管冷凝填充的结构尺寸。
在图2中所描绘的实施例中，汽化于净化气体流123(例如氮气、干净、干燥空气等)中的填充材料的分压等于在填充材料的液池(使所述净化气体鼓泡通过其)上的所述填充材料的平衡压。在一个实例中，鼓泡类型蒸汽注入系统是1.2升容量不锈钢起泡器，模型Z553360，可从密苏里(美国)圣路易斯的西格玛奥德里奇(Sigma-Aldrich,St.Louis,Missouri(USA))购得。
如图2中所描绘，净化气体流124的部分146通过质量流控制器148A且净化气体流124的另一部分145通过质量流控制器148B。分别通过质量流控制器148A及148B的状态而控制气体流146及145的流动速率。以此方式，填充材料经汽化到其中的净化气体流124的量由质量流控制器148B控制且不经历汽化的净化气体流124的量由质量流控制器148B控制。在图2中所描绘的实施例中，从计算系统130传达到蒸汽注入系统120的命令信号125包含多个信号149A到149C。信号149A包含质量流控制器148A的所要状态的指示。作为响应，质量流控制器148A调整到所要位置，及因此无填充材料经汽化到其中的净化气体流的所要比例。信号149B包含质量流控制器148B的所要状态的指示。作为响应，质量流控制器148B调整到所要状态及因此填充材料经汽化到其中的净化气体流的所要比例。净化气体流124的部分145通过止回阀142、质量流控制器143及到起泡器140中。在起泡器140中，填充材料的量经汽化到净化气体流124的部分145中以产生净化气体及填充材料的气体流147。使气体流147与不流动通过起泡器140的净化气体的部分146组合以产生气体流126。
在一些实施例中，质量流控制器149A及149B经控制，使得净化气体流124的全部流动通过起泡器140或完全旁通起泡器140。以此方式，气体流126是具有填充材料的零分压的干燥净化气体流124或整个净化气体流124经历填充材料的汽化。
随着填充材料经汽化于起泡器140中且作为气体流147而被带走，额外填充材料123从填充材料源121流动以维持起泡器140中的恒定填充水平。在一些实施例中，基于水平传感器及流动控制方案而自动地控制所述填充水平。在一些其它实施例中，通过手动填充操作而周期性地维持所述填充水平。
在一个实施例中，通过调整填充材料经汽化到其中的净化气体流145相对于不经历汽化的净化气体流146的部分的比例而控制在周围温度Ta处的气体流126中的汽化填充材料的饱和度。在优选实施例中，使起泡器140中的填充材料的温度维持于与被测量晶片(例如周围温度Ta)的相同温度下。在这些条件下，气体流126中的填充材料的相对饱和p0/p经描述于方程式(1)中，其中F1是完全饱和气体流147的流动速率且F2是不饱和气体流146的流动速率。
如图2中所说明，使气体流146及147组合以形成经提供到所述被测量晶片的气体流126。因此，通过传达命令信号148A及148B以调节F1及F2的总和而控制经提供到所述被测量晶片的总流动。通过传达命令信号148A及148B以调节F1及F2的比率而控制经提供到所述被测量晶片的所述流动的相对饱和。
图15描绘针对如相对于方程式(1)所定义的流动F1及F2的不同组合的相对湿度RH的图表210。
在另一实施例中，通过将所述液池维持于低于周围温度Ta的温度T下而控制所述周围温度下的汽化填充材料的饱和度。通过由方程式(2)所说明的克劳修斯-克拉珀龙(Clausius-Clapyron)方程式给出纯物质的平衡蒸汽压p0与温度T之间的关系，其中ΔH是纯物质的汽化的焓且R是理想气体常数，其是8.31J/mole.°K。
基于方程式(2)，通过方程式(3)说明针对在小于周围温度Ta的温度T下饱和的填充材料的相对饱和p/p0。
图4描绘包含水、甲苯及乙醇的汽化的焓ΔH的表127。这些物质中的每一者可适用于如本文中所描述的填充材料。另外，表127说明当周围温度是摄氏25度且填充材料的所要相对饱和p/p0是0.9时周围温度(即晶片温度)与池温度之间的差。如表127中所说明，通过将池维持在低于周围温度所说明量的温度下，针对每一所列填充材料维持分压于0.9处。可有利利用这些物质中的任何者作为填充材料，因为在晶片与起泡器140的液池之间维持近似摄氏2度的温度差是相对较简单事情。在此实施例中，可在不组合干燥净化气体146的流动与饱和净化气体147的流动的情况下控制在周围温度Ta处的气体流126中的汽化填充材料的饱和度。换句话说，流动146可设置成零，且通过起泡器温度与晶片温度之间的温度差而控制在周围温度Ta处的气体流126中的汽化填充材料的饱和度。在一些其它实例中，使干燥净化气体146的流动与饱和净化气体147的流动组合，且通过起泡器温度与晶片温度之间的温度差及气体流146与气体流147的流动速率的比率的组合而控制在周围温度Ta下的气体流126中的汽化填充材料的所述饱和度。
在一些实施例中，池温度及晶片温度经测量且经传达到计算系统130。计算系统确定晶片温度与池温度之间的差且计算所要晶片温度、池温度或两者。在一些实施例中，计算系统130产生指示所要池温度的命令信号149C到蒸汽注入系统120。作为响应，蒸汽注入系统120使用局部加热或冷却单元(未展示)而调整所述池温度到所要值。在一些实施例中，计算系统130产生指示所要晶片温度的命令信号(未展示)到晶片调节子系统(未展示)。作为响应，所述晶片调节子系统使用晶片加热或冷却单元(未展示)来调整所述晶片温度到所要值。在一些实施例中，计算系统130产生指示所要晶片温度的命令信号113(图1中所描绘)到局部晶片加热元件103。作为响应，加热单元103使用辐射加热元件来局部(即在测量位置的紧接附近)调整所述晶片温度到所要值。
在一些实施例中，由与蒸汽注入系统120相关联的计算系统控制所述晶片与所述池之间的温度差的控制。在此意义上，通过非限制性实例提供由计算系统130的晶片与池之间的温度差的控制。可在此专利文献的范围内想到任何合适控制架构及温度调节方案。
图3是说明在另一实施例中的蒸汽注入系统120的图。相同数字的元件是类似于参考图2所描述的元件。
如图3中所描述，净化气体124的流动通过三向阀141。在一些实施例中，三向阀141基于所述三向阀的位置而使流动通过起泡器140的净化气体流124的部分145与不流动通过起泡器140的部分146成比例。以此方式，由三向阀141控制填充材料经汽化到其中的净化气体流124的量。在图3中所描绘的实施例中，从计算系统130传达到蒸汽注入系统120的命令信号125包含多个信号149C到149D。在图3中所描绘的实施例中，信号149D包含三向阀141的所要位置的指示。作为响应，三向阀141调整到所要位置及因此填充材料经汽化到其中的净化气体流的所要比例。净化气体流124的部分145通过止回阀142、质量流控制器143及到起泡器140中。在起泡器140中，填充材料的量经汽化到净化气体流124的部分145中以产生净化气体及填充材料的气体流147。使气体流147与不流动通过起泡器140的净化气体的部分146组合以产生气体流126。
在一些实施例中，三向阀141经控制使得净化气体流124的整体完全基于所述三向阀的位置而流动通过起泡器140或旁通起泡器140。以此方式，取决于三向阀141的状态，气体流126是具有填充材料的零分压的干燥净化气体流124或整个净化气体流124经历填充材料的汽化。
如参考图3所描述，通过相对于不经历填充材料的汽化的净化气体流124的部分146调节经历填充材料的汽化的净化气体流124的部分145而控制经提供到所述被测量晶片的填充材料量。另外，通过调节所述晶片温度与所述池温度之间的差而控制晶片温度下的汽化填充材料的饱和度。
在另一实施例中，通过添加不挥发溶质于溶剂(即填充材料)的液池中而控制在周围温度下的汽化填充材料的饱和度，其相较于单独溶剂的平衡蒸汽压抑制溶剂的平衡蒸汽压。在一个实例中，由作为溶剂的水及不挥发溶质(例如氯化钠、盐酸等)形成的溶液展示小于纯水的平衡蒸汽压的水的蒸汽压。图5描绘依据水池中的盐酸的浓度而变化的水的分压的曲线128。针对溶解于水中的氯化钠的溶液存在类似结果。举例来说，溶解于水中的6％氯化钠溶液产生90％的相对湿度p/p0。
在这些实施例中，通过控制溶液中的溶质的浓度而调节汽化填充材料(即溶剂)的饱和度。在一些实施例中，所述池中的溶剂量经控制以维持所要浓度，及因此汽化溶剂的所要分压。在这些实施例中，精确温度控制是不必要的，只要使所述池温度标称地维持于所述周围温度(即晶片温度)下即可。
一般来说，任何合适净化气体及填充材料可经选择用于使用于执行如本文中所描述的测量中。示范性净化气体包含惰性气体、氮气及干净干燥空气。合适净化气体的选择主要由半导体制造设备中的可用性驱使。示范性填充材料包含水、乙醇、异丙醇、甲醇、苯、甲苯等。合适填充材料的选择由用以控制蒸汽压、空填充特性、光学特性及填充材料与被测量样品之间的任何化学相互作用的能力驱使。
举例来说，在基础测量模型中考虑填充材料的折射率及填充材料的吸收系数两者，因为液体填充材料不仅折射入射光，而且吸吸入射光。这些特性两者产生使用填充执行的测量与不使用填充执行的测量之间的差，特定来说在相对较短照明波长(例如范围从120纳米到190纳米的真空紫外线波长)处。因此，在折射率及吸收系数两者中大体上不同于空气的液体填充材料的选择为多目标测量分析中的经减小参数相关性提供机会。
另外，根据照明波长而在折射率及吸收系数两者中不同的液体填充材料的选择为在光谱测量分析中的经减小参数相关性提供机会。图6描绘依据波长而变化的去离子水的分散的曲线135。曲线136描绘消光系数且曲线137描绘折射率。如图6中所描绘，去离子水在紫外线、真空紫外线及深紫外线区域中以及在红外线区域中展现强分散改变。当水用作周期结构中的冷凝物时，在这些波长范围中操作的光谱仪器利用分散改变。
在一些实施例中，使用去离子水作为填充材料由捕获在100纳米与2,500纳米之间的广范围波长的数个不同光谱计量技术而执行测量。示范性计量技术包含光谱椭偏术、米勒-矩阵椭偏术、光谱反射术、角度解析反射术等。
另一方面，在照明波长处展现荧光性的液体填充材料的选择为在基于图像测量分析中的经减小参数相关性提供机会。在一些实施例中，填充材料的荧光性增强图像对照且改进基于图像测量技术(例如基于图像重叠、基于图像检验(例如，暗场检验及亮场检验)等)的测量性能。
另一方面，在通过毛细管冷凝的计量目标(例如临界尺寸(CD)结构、光栅结构、重叠结构等)的测量期间利用气体吸附来填充所述计量目标从身的几何、结构特征之间的空间。一般来说，基于待通过毛细管冷凝填充的最大特征大小来确定气体流126中的汽化材料的所要饱和度。利用毛细管冷凝来填充具填充材料的小特征(例如，小体积，例如凹口、沟槽、狭缝、接触孔等)。开尔文方程式提供最大特征大小的近似值，其可针对特定填充材料、填充材料的分压及周围温度(例如晶片温度)填充。方程式(3)说明针对具有两个不同半径r1及r2的凝缩弯月的开尔文方程式，其中R是理想气体常数，Ta是周围温度，V是填充材料的摩尔体积，γ是与填充材料相关联的表面张力常数，且p/p0是填充材料的分压。
图7描绘说明与水、甲苯及乙醇相关联的摩尔体积及表面张力的表129。
针对圆柱形孔特征，r1等于r2。图8描绘说明圆柱形孔的最大直径的曲线172，其可通过根据方程式(3)的毛细管冷凝填充。曲线172描绘圆柱形孔的最大直径，其可针对在摄氏25度的周围温度下每一填充材料的各种分压由水(曲线175)、乙醇(曲线174)及甲苯(曲线173)填充。如图8中所描绘，当气体流126经提供到具95％或更高的水或乙醇的分压的计量目标时，可填充具有达40纳米的直径的圆柱形孔。还如图8中所描绘，当气体流126经提供到具95％或更高的甲苯的分压的计量目标时，可填充达90纳米的直径的圆柱形孔。
对于线及空间，r2是零。图9描绘说明长沟槽状特征的最大直径的曲线160，其可通过根据方程式(3)的毛细管冷凝来填充。曲线160描绘沟槽的最大直径，其可针对在摄氏25度的周围温度下每一填充材料的各种分压而由水(曲线164)、乙醇(曲线163)及甲苯(曲线162)填充。如所说明，跨长沟槽状特征的最大直径是圆柱形孔特征的最大直径的一半。如图8及9中所描绘，水及乙醇的曲线呈现重叠，因为乙醇作为填充材料的性能非常类似于水。
一方面，调整在周围温度Ta下的汽化填充材料的饱和度，使得低于所要最大特征大小的所有特征被填充。在一些实施例中，这是通过控制如前文所描述的经历汽化的净化气体的流动与不经历汽化的净化气体的流动的比率来实现。在一些实施例中，这是通过控制晶片与填充材料的液池之间的温度差来实现。在一些其它实施例中，这是通过控制经溶解于填充材料的液池中的不挥发溶质的浓度来实现。
另一方面，在周围温度下在汽化填充材料的不同饱和度下执行测量，使得低于范围的最大特征大小的所有特征被填充。使所述测量组合于基于多目标模型测量中，以使用经减小参数相关性及经改进测量性能来估计一或多个受关注参数的值。
图10说明具有经制造于衬底151上的周期性的二维抗蚀剂光栅结构152的未填充线-空间计量目标150。光栅结构152具有7纳米的标称顶部临界尺寸(TCD)及50纳米的高度H。
图11说明经填充线-空间计量目标155。线-空间计量目标155包含经制造于衬底151上的相同周期性的二维抗蚀剂光栅结构152，然而使用填充材料153来填充抗蚀剂光栅结构152之间的空间。在一个实例中，这可为通过提供气体流126到包含在近似70％或更高的分压下的甲苯的计量目标155来实现。在另一实例中，可通过提供气体流126到包含在近似85％或更高的分压下的水或乙醇的计量目标155来实现光栅结构152的填充。
图12A描绘具有多个层的未填充的计量目标156，所述多个层包含具有圆柱形接触孔的顶层。如图12A中所说明，计量目标156包含第一层166、第二层167、第三层168，及第四层169，且具有135纳米的标称高度。所述第四层包含通过所述第四层的具有10纳米的标称直径的圆柱形孔特征170。计量目标165的结构具有40纳米的标称宽度，及40纳米的标称长度。
图12B描绘包含相同计量目标156的经填充计量目标157，除使用填充材料171的量来填充圆柱形孔170外。在一个实例中，这可为通过提供气体流126到包含在近似85％或更高的分压下的甲苯的计量目标156来实现。在另一实例中，可通过提供气体流126到包含在近似95％或更高的分压下的水或乙醇的计量目标155来实现圆柱形孔170的填充。
通过非限制性实例来提供图10到12B中所描绘的计量目标。一般来说，测量位点包含由测量系统(例如图1中所描绘的计量系统100)测量的一或多个计量目标。一般来说，可跨整个晶片或晶片面积的子集来执行测量数据收集。另外，在一些实施例中，所述计量目标经设计用于针对在工艺参数、受关注的结构参数或两者中的改变的印刷适性及敏感性。在一些实例中，所述计量目标是专业目标。在一些实施例中，所述计量目标是基于常规线/空间目标。通过非限制性实例，可采用CD目标、SCOL目标或可从加利福尼亚(美国)米尔皮塔斯的科磊公司(KLA-Tencor Corporation,Milpitas,California(USA))购得的AiMTM目标。在一些其它实施例中，所述计量目标是装置状结构。在一些其它实例中，所述计量目标是装置结构或装置结构的部分。不管所采用的计量目标的类型如何，使用通过如本文中所描述的毛细管冷凝的形状填充来测量展示对正经开发的工艺变化、结构变化或两者的敏感性的计量目标集。
另一方面，当结构(例如，CD结构、重叠结构等)经填充(即经历如本文中所描述的毛细管冷凝)时，且当其不经填充(即不经历毛细管冷凝)时，从所述结构收集测量数据。使所述经收集数据组合于基于多目标模型测量中，以改进测量性能。在一个实例中，当计量目标156如图12A中所描绘未经填充时，收集测量数据。在此情况下，在填充材料未汽化到所述流动中的情况下，提供气体流126到计量目标156。另外，当计量目标156如图12B中所描绘经填充时，收集测量数据。在此情况下，如参考图12B所描述，提供气体流126到具填充材料的充分饱和的计量目标156以填充圆柱形孔170。由计算系统130接收所述经收集数据。计算系统130执行利用具多目标模型的两个测量数据集的基于模型的测量分析，以估计受关注参数的所述值。在一些实例中，本文中所描述的多目标模型脱机执行，例如由可从加利福尼亚(美国)米尔皮塔斯的科磊公司购得的软件的计算系统实施。所述所得多目标模型被并入为库的元件，其可由使用所述多目标模型来执行测量的计量系统存取。
图13描绘针对图12A中所描绘的计量目标156的数个参数在无形状填充的情况下所获得的测量结果与使用使用由及不由形状填充收集的数据的多目标模型获得的测量结果的比较。参数L1_HT是指图12A中所描绘的计量目标156的第一层166的高度。L2_HT是指第二层167的高度。L3_HT是指第三层168的高度。G4_TCD是指圆柱形孔170的顶部临界尺寸。G4_BCD是指圆柱形孔170的底部临界尺寸。G4_EL是指圆柱形孔170的椭圆率。如图13中所描绘，通过如分别由测量杆177A到177F说明的显著百分比改进L1_HT、L2_HT、L3_HT、G4_TCD、G4_BCD及G4_EL中的每一者的测量精确度中的改进。类似地，通过如分别由测量杆178A到178F说明的显著百分比改进(即减小)L1_HT、L2_HT、L3_HT、G4_TCD、G4_BCD及G4_EL中的每一者的测量相关性。
图16描绘针对在未填充状态及填充状态两者中的相同结构的测量的光谱椭偏参数α的曲线220。曲线221描绘针对当所述结构是未填充时的测量情况的光谱结果。曲线222描绘针对当所述结构经填充时的测量情况的光谱结果。
图17描绘在图16中所描绘的光谱椭偏术测量之间的光谱差的曲线230。曲线231描绘针对参数α的测量结果之间的差。如图17中所描绘，所述光谱差相当急剧。这些数据集有效用于多目标分析中以打破相关性且改进测量性能。
图18描绘针对在未填充状态及填充状态两者中的相同结构的测量的光谱椭偏参数β的曲线240。曲线241描绘针对当所述结构是未填充时的测量情况的光谱结果。曲线242描绘针对当所述结构经填充时的测量情况的光谱结果。
图19描绘在图18中所描绘的光谱椭偏术测量之间的光谱差的曲线250。曲线251描绘针对参数α的测量结果之间的差。如图19中所描绘，所述光谱差相当急剧。再次，这些数据集有效用于多目标分析中以打破相关性且改进测量性能。
另一方面，一系列测量经执行，使得当使用不同填充材料或不同填充材料的组合来填充所述计量目标结构时从计量目标结构收集每一测量数据集。使所述经收集数据组合于基于多目标模型测量中以减小参数相关性且改进测量性能。
另一方面，当所述冷凝过程已达到稳定状态时从经历冷凝的计量目标收集测量数据。换句话说，通过所述冷凝过程提供的填充量已达到稳定状态。
另一方面，在所述冷凝过程已达到稳定状态之前从经历冷凝的计量目标收集测量数据。换句话说，通过所述冷凝过程提供的所述填充量在所述测量时间期间改变。
图14说明用于执行经历毛细管冷凝的结构的测量的方法200。方法200适用于由计量系统(例如本发明的图1中所说明的计量系统100)实施。一方面，应意识到，可经由由计算系统130或任何其它通用计算系统的一或多个处理器执行的预编程算法执行方法200的数据处理框。本文中应意识到，计量系统100的特定结构方面不表示限制且应仅解释为阐释性。
在框201中，将第一量的照明光提供到安置于样品上的一或多个结构元件。
在框202中，在一或多个结构元件的所述照明期间提供包含呈蒸汽相的第一填充材料的第一气体流到所述一或多个结构元件。使所述第一填充材料的部分呈液相而冷凝到所述一或多个结构元件上。所述第一填充材料的部分填充所述一或多个结构元件的一或多个几何特征之间的空间的至少一部分。
在框203中，响应于所述第一量的照明光而从所述一或多个结构元件检测第一量的经收集光。
在框204中，产生指示所述第一量的经收集光的第一测量信号集。
在图1中所描绘的实施例中，执行经历具有不同量的液体填充材料的气体流的计量目标的光谱椭偏术测量。然而，一般来说，可采用任何合适计量技术来根据本文中所描述的方法及系统执行经历具有不同量的液体填充材料的气体流的计量目标的测量。
合适计量技术包含(但不限于)光谱椭偏术及光谱反射术，包含单个波长、多个波长及角度解析实施方案，可单独或以任何组合想到光谱散射术、散射重叠、射束分布反射术及射束分布椭偏术，包含角度解析及偏振解析实施方案、成像重叠、暗场及亮场图案化晶片检验。
在一个实例中，经填充结构的图像及在未填充状态中的相同结构的图像用于重叠、图案化晶片缺陷等的基于图像测量中。在另一实例中，仅经填充结构的图像用于重叠、图案化晶片缺陷等的基于图像测量中。在成像重叠实例中，AIM目标或箱中箱目标经填充且经测量并经分析以估计重叠误差。在这些实例中，基于图像分析用以估计受关注参数的值。
一般来说，前述测量技术可应用于工艺参数、结构参数、布局参数、分散度参数或其任何组合的测量。通过非限制性实例，可使用前述技术测量重叠、分布几何参数(例如临界尺寸、高度、侧壁角)、工艺参数(例如光刻聚焦及光刻剂量)、分散度参数、布局参数(例如间距游动(pitch walk)、边缘放置误差)、膜厚度、组合物参数或参数的任何组合。
通过非限制性实例，使用形状填充测量的所述结构包含线-空间光栅结构、鳍式场效晶体管(FinFet)结构、SRAM装置结构、快闪存储器结构及DRAM存储器结构。
在另一方面中，经定位于晶片上的计量目标是设计规则目标。换句话说，所述计量目标坚持可适用于基础半导体制程的设计规则。在一些实例中，所述计量目标优选地定位于作用裸片区域内。在一些实例中，所述计量目标具有15微米×15微米或更小的尺寸。在一些其它实例中，所述计量目标经定位于切割道中或以其它方式在所述作用裸片区域外侧。
在一些实例中，使用形状填充来执行基于模型的测量以估计一个受关注的参数。因此，独立地优化与所述受关注参数相关联的测量模型。通过个别地测量每一受关注参数，计算压力经减小且基础测量的性能可通过选择经优化用于每一个别参数的不同波长、测量子系统及测量方法而最大化。另外，不同的基于模型的测量解算器可经选择或不同地配置用于每一受关注参数。
然而，在一些其它实例中，使用形状填充来执行基于模型的测量以并行估计多个受关注参数。因此，开发测量模型以解决多个受关注参数。
在一些实例中，在特定测量位点处执行的受关注参数的测量依赖于仅从所述特定测量位点收集的数据，即使数据可从所述晶片上的多个位点收集。在一些其它实例中，从跨所述晶片或所述晶片的子集的多个位点收集的测量数据用于测量分析。此可期望跨所述晶片捕获参数变化。
在一些实例中，基于具包含单个目标技术、多目标技术及光谱前馈技术的多个不同测量技术的经填充计量目标来执行受关注参数的测量。可通过侧馈分析、前馈分析及平行分析的任何组合而改进经测量参数的准确度。侧馈分析指代在相同样品的不同区域上获取多个数据集且将从第一数据集确定的共同参数传递到第二数据集上用于分析。前馈分析指代在不同样品上获取数据集且使用逐步复制精确参数前馈方法将共同参数正向传递到后续分析。平行分析指代将非线性拟合方法平行或同时应用到多个数据集，其中在拟合期间耦合至少一个共同参数。
多工具及结构分析指代基于回归、查找表(即，“库”匹配)或多个数据集的另一拟合过程的前馈、侧馈或平行分析。在2009年1月13日颁予科磊公司(KLA-Tencor Corp.)的第7,478,019号美国专利案中描述用于多工具及结构分析的示范性方法及系统，所述专利案的全文以引用的方式并入本文中。
另一方面，如本文中所述而获得的测量结果可用来将主动反馈提供给过程工具(例如，光刻工具、蚀刻工具、沉积工具等)。举例来说，使用本文中所述的方法及系统确定的临界尺寸的值可传达到光刻工具以调整光刻系统以实现所要输出。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反馈分别提供给蚀刻工具或沉积工具。在一些实例中，基于所测量装置参数值而确定对过程参数的校准可经传达到光刻工具、蚀刻工具或沉积工具。
应认识到，可由单个计算机系统130、多个计算机系统130或多个不同计算机系统130实行贯穿本发明描述的各种步骤。此外，所述系统100的不同子系统(例如光谱椭偏仪101)可包含适用于实行本文所述步骤的至少一部分的计算机系统。因此，不应将前述描述解释为对本发明的限制，而仅为阐释。此外，计算系统130可经配置以执行本文中描述的任何方法实施例的任何其它步骤。
计算系统130可包含(但不限于)个人计算机系统、主计算机系统、工作站、图像计算机、平行处理器或所属领域中已知的任何其它装置。一般来说，术语“计算系统”可广泛地定义为涵盖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或装置的组合。一般来说，计算系统130可与测量系统(例如测量系统100)集成或替代地可整体或部分与任何测量系统分离。在此意义上，计算系统130可远程定位且接收来自任何测量源的测量数据且将命令信号传输到计量系统100的任何元件。
可经由例如导线、电缆或无线传输链路的传输媒体传输实施例如本文中描述的方法的方法的程序指令134。存储程序指令134的存储器132可包含计算机可读媒体，例如只读存储器、随机存取存储器、磁盘或光盘或磁带。
另外，计算系统130可以所属领域中已知的任何方式通信地耦合到光谱仪104或椭偏仪101的照明子系统102。
计算系统130可经配置以由可包含有线及/或无线部分的传输媒体而接收及/或获取来自系统(例如光谱仪104、照明器102、蒸汽注入系统120及类似者)的子系统的数据或信息。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。此外，计算系统130可经配置以经由存储媒体(即存储器)接收测量数据。举例来说，使用任何椭偏仪101的光谱仪获得的光谱结果可存储于永久或半永久存储器装置(未展示)中。在此方面，可从外部系统输入光谱结果。此外，计算机系统130可经由传输媒体接收来自外部系统的数据。
计算系统130可经配置以通过可包含有线部分及/或无线部分的传输媒体传输数据或信息到所述系统的子系统(例如，光谱仪104、照明器102、蒸汽注入系统120及类似者)。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。此外，计算系统130可经配置以经由存储媒体(即存储器)来传输命令信号及测量结果。举例来说，通过光谱数据的分析而获得的测量结果115可经存储于永久或半永久存储器装置(未展示)中。在此方面，可将光谱结果输出到外部系统。此外，计算机系统130可经由传输媒体发送数据到外部系统。另外，所述受关注参数的经确定值经存储于存储器中。举例来说，所述值可存储在板上测量系统100(例如，存储器132中)或可(例如经由输出信号115)传达到外部存储器装置。
如本文中所使用，术语“毛细管冷凝”包含通过其汽化填充材料呈液体形式经沉积到被测量结构上的任何过程。此包含吸附及任何其它相关物理机制。因而，所述填充材料可互换地指称冷凝材料或吸附材料。
如本文中描述，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)、任何两个或两个以上结构之间的临界尺寸(例如，两个结构之间的距离)及两个或两个以上结构之间的位移(例如，重叠光栅结构之间的重叠位移等)。结构可包含三维结构、图案化结构、重叠结构等等。
如本文中描述，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。
如本文中所述，术语“计量系统”包含至少部分用来特性化任何方面中的样品的任何系统，包含测量应用，例如临界尺寸计量、重叠计量、焦点/剂量计量及组合物计量。然而，此类技术术语不限制如本文中描述的术语“计量系统”的范围。此外，计量系统100可经配置以测量图案化晶片及/或未图案化晶片。所述计量系统可配置为检验工具，例如LED检验工具、边缘检验工具、背侧检验工具、宏检验工具或多模式检验工具(同时涉及来自一或多个平台的数据)及受益于基于临界尺寸数据的系统参数校准的任何其它计量或检验工具。为本专利文献的目的，术语“计量”系统及“检验”系统是同义的。
本文中针对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)描述各种实施例。术语“样品”在本文中用以指代晶片、主光罩或可通过所属领域中已知的构件处理(例如，印刷或检验缺陷)的任何其它样本。
如本文中使用，术语“晶片”大体上指代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。此类衬底通常可在半导体制造设备中找到及/或处理。在一些情况下，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“经图案化”或“未经图案化”。举例来说，晶片可包含具有可重复图案特征的多个裸片。
“主光罩”可为处于主光罩制造工艺的任何阶段的主光罩，或为可能或可能未经释放以于半导体制造设备中使用的完成主光罩。主光罩或“掩模”大体上定义为具有形成于其上且以图案配置的大体上不透明区域的大体上透射衬底。衬底可包含(例如)玻璃材料，例如非晶SiO2。可在光刻工艺的曝光步骤期间将主光罩安置于覆盖有抗蚀剂的晶片上方，使得可将主光罩上的图案转印到抗蚀剂。
形成于晶片上的一或多层可经图案化或未经图案化。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最终可导致完成装置。许多不同类型的装置可形成于晶片上，且如本文中使用的术语晶片希望涵盖其上制造所属领域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，所描述的功能可实施于硬件、软件、固件或其任何组合中。如果以软件实施，那么功能可作为一或多个指令或程序代码存储于计算机可读媒体上或通过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，包含促进计算机程序从位置到另一位置的传送的任何媒体。存储媒体可为可通过通用计算机或专用计算机存取的任何可用媒体。通过实例(且非限制)，此计算机可读媒体可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储器、磁盘存储器或其它磁性存储装置或可用于载送或存储呈指令或数据结构的形式的所要程序代码构件且可通过通用计算机或专用计算机或通用或专用处理器存取的任何其它媒体。此外，任何连接被适当地称为计算机可读媒体。举例来说，如果使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(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，那么同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL或无线技术(例如红外线、无线电及微波)包含于媒体的定义中。如本文中使用，磁盘及光盘包含光盘(CD)、激光碟、光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘及蓝光光盘，其中磁盘通常磁性地重现数据而光盘用激光光学地重现数据。上述元件的组合还应包含于计算机可读媒体的范围内。
尽管上文出于指导目的而描述某些特定实施例，但本专利文献的教示具有一般适用性且不限于上文中描述的特定实施例。因此，在不脱离如权利要求书中阐述的本发明的范围的情况下，可实践所描述的实施例的各种特征的各种修改、调适及组合。

Claims (28)

1.一种测量系统，其包括：
照明源，其经配置以提供第一量的照明光到安置于样品上的一或多个结构元件；
蒸汽注入系统，其经配置以在所述一或多个结构元件的所述照明期间提供包含呈蒸汽相的第一填充材料的第一气体流到所述一或多个结构元件，其中使所述第一填充材料的部分呈液相而冷凝到所述一或多个结构元件上，且其中所述第一填充材料的所述部分填充所述一或多个结构元件的一或多个几何特征之间的空间的至少一部分；及
检测器，其经配置以响应于所述第一量的照明光而接收来自所述一或多个结构元件的第一量的经收集光，且产生指示所述第一量的经收集光的第一测量信号集。
2.根据权利要求1所述的测量系统，其中所述蒸汽注入系统进一步经配置以在所述一或多个结构元件的所述照明期间，提供包含呈蒸汽相的第二填充材料的第二气体流到所述一或多个结构元件，其中使所述第二填充材料的部分呈液相而冷凝到所述一或多个结构元件上，且其中所述第二填充材料的所述部分填充所述一或多个结构元件的一或多个几何特征之间的所述空间的至少一部分。
3.根据权利要求1所述的测量系统，其进一步包括：
计算系统，其经配置以：
接收与所述一或多个结构元件的第一测量相关联的所述第一测量信号集；及
至少部分基于所述第一测量信号集来估计所述一或多个结构元件的受关注参数的值。
4.根据权利要求1所述的测量系统，其中所述照明源进一步经配置以提供第二量的照明光到安置于所述样品上的所述一或多个结构元件，其中所述蒸汽注入系统进一步经配置以在不同于所述第一气体流的分压下提供包含所述第一填充材料的第二气体流，其中所述检测器进一步经配置以响应于所述第二量的照明光而从所述一或多个结构元件接收第二量的经收集光，且产生指示所述第二量的经收集光的第二测量信号集。
5.根据权利要求4所述的测量系统，其进一步包括：
计算系统，其经配置以：
接收与所述一或多个结构元件的第一测量相关联的所述第一测量信号集；
接收与所述一或多个结构元件的第二测量相关联的所述第二量的测量信号；及
至少部分基于所述第一测量信号集及所述第二测量信号集及多目标测量模型，来估计所述一或多个结构元件的受关注参数的值。
6.根据权利要求4所述的测量系统，其中在所述第二气体流中的所述第一填充材料的所述第二分压是近似零。
7.根据权利要求1所述的测量系统，其中所述测量系统经配置为光谱椭偏仪、光谱反射仪、角度解析反射仪、暗场检验系统、亮场检验系统及成像重叠测量系统中的任何者。
8.根据权利要求1所述的测量系统，其中所述第一量的照明光是包含从100纳米到2,500纳米的照明波长的宽带光。
9.根据权利要求1所述的测量系统，其中所述样品温度是与经汽化于所述第一气体流中的所述第一填充材料的温度近似相同的温度。
10.根据权利要求1所述的测量系统，其中所述蒸汽注入系统使不饱和净化气体的第一流动与使用呈蒸汽相的所述第一填充材料饱和的净化气体的第二流动混合，以提供所述第一气体流。
11.根据权利要求10所述的测量系统，其中所述蒸汽注入系统是通过改变不饱和净化气体的所述流动与使用呈蒸汽相的所述第一填充材料饱和的净化气体的所述流动的比率来调整在所述第一气体流中的所述填充材料的分压。
12.根据权利要求10所述的测量系统，其中所述蒸汽注入系统包括：
起泡器，其包含呈液相的所述第一填充材料，其中所述液体填充材料的部分汽化到净化气体的所述第二流动中，以使用呈蒸汽相的所述第一填充材料饱和净化气体的所述第二流动。
13.根据权利要求1所述的测量系统，其中所述填充材料是水、乙醇、甲苯、异丙醇、甲醇及苯中的任何者。
14.根据权利要求1所述的测量系统，其中所述第一填充材料响应于所述第一量的照明光而展现荧光性。
15.根据权利要求3所述的测量系统，其中所述受关注参数的所述值的所述估计涉及基于模型回归、基于模型库搜索、基于模型库回归、基于图像分析及信号响应计量模型中的任何者。
16.一种测量系统，其包括：
照明源，其经配置以提供第一量的照明光到安置于样品上的一或多个结构元件；
蒸汽注入系统，其包括：
第一质量流控制器，其调节净化气体的第一流动的流动速率；
第二质量流控制器，其调节所述净化气体的第二流动的流动速率；及
起泡器，其包含呈液相的第一填充材料，其中所述净化气体的所述第二流动通过所述起泡器，且所述液体填充材料的部分汽化到所述净化气体的所述第二流动中，以使用呈蒸汽相的所述第一填充材料饱和所述净化气体的所述第二流动，其中在所述一或多个结构元件的所述照明期间，使所述净化气体的所述第一流动及由所述第一填充材料饱和的所述净化气体的所述第二流动组合，以形成经提供到安置于所述样品上的所述一或多个结构元件的气体流；及
检测器，其经配置以响应于所述第一量的照明光而从所述一或多个结构元件接收第一量的经收集光，且产生指示所述第一量的经收集光的第一测量信号集。
17.根据权利要求16所述的测量系统，其进一步包括：
计算系统，其经配置以：
将第一命令信号传达到所述第一质量流控制器，其致使所述第一质量流控制器调整所述净化气体的所述第一流动的所述流动速率；及
将第二命令信号传达到所述第二质量流控制器，其致使所述第二质量流控制器调整所述净化气体的所述第二流动的所述流动速率，使得所述净化气体的所述第一流动的所述流动速率及所述净化气体的所述第二流动的所述流动速率的比率经调整，以达到在所述气体流中的所述第一填充材料的所要分压。
18.一种方法，其包括：
提供第一量的照明光到安置于样品上的一或多个结构元件；
在所述一或多个结构元件的所述照明期间，提供包含呈蒸汽相的第一填充材料的第一气体流到所述一或多个结构元件，其中使所述第一填充材料的部分呈液相而冷凝到所述一或多个结构元件上，且其中所述第一填充材料的所述部分填充所述一或多个结构元件的一或多个几何特征之间的空间的至少一部分；
响应于所述第一量的照明光而检测来自所述一或多个结构元件的第一量的经收集光；及
产生指示所述第一量的经收集光的第一测量信号集。
19.根据权利要求18所述的方法，其进一步包括：
在所述一或多个结构元件的所述照明期间，提供包含呈蒸汽相的第二填充材料的第二气体流到所述第一或多个结构元件，其中使所述第二填充材料的部分呈液相而冷凝到所述一或多个结构元件上，且其中所述第二填充材料的所述部分填充所述一或多个结构元件的一或多个几何特征之间的所述空间的至少一部分。
20.根据权利要求18所述的方法，其进一步包括：
提供第二量的照明光到安置于所述样品上的所述一或多个结构元件；
在不同于所述第一气体流的分压下，提供包含所述第一填充材料的第二气体流；
响应于所述第二量的照明光，而检测来自所述一或多个结构元件的第二量的经收集光；及
产生指示所述第二量的经收集光的第二测量信号集。
21.根据权利要求20所述的方法，其进一步包括：
至少部分基于所述第一测量信号集及所述第二测量信号集来估计所述一或多个结构元件的受关注参数的值。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述受关注参数的所述值的所述估计涉及基于模型回归、基于模型库搜索、基于模型库回归、基于图像分析及信号响应计量模型中的任何者。
23.根据权利要求18所述的方法，其中所述样品的温度是与经汽化于所述第一气体流中的所述第一填充材料的温度近似相同的温度。
24.根据权利要求18所述的方法，其中所述第一气体流的所述提供涉及使不饱和净化气体的第一流动与使用呈蒸汽相的所述第一填充材料饱和的净化气体的第二流动混合。
25.根据权利要求24所述的方法，其进一步包括：
通过改变不饱和净化气体的所述流动与使用呈蒸汽相的所述第一填充材料饱和的净化气体的所述流动的比率来调整所述第一气体流中的所述第一填充材料的分压。
26.根据权利要求18所述的方法，其中所述填充材料是水、乙醇、甲苯、异丙醇、甲醇及苯中的任何者。
27.根据权利要求18所述的方法，其中所述第一填充材料响应于所述第一量的照明光而展现荧光性。
28.根据权利要求18所述的方法，其进一步包括：
调整所述第一气体流中的所述第一填充材料的饱和度，使得在低于所要最大特征大小的所述一或多个几何特征之间的任何空间被填充。
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