CN114402205A - 应用谐波检测率以作为用于基于成像的叠加测量的质量指标的系统及方法 - Google Patents
应用谐波检测率以作为用于基于成像的叠加测量的质量指标的系统及方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种基于图像的叠加计量系统。所述系统包含可耦合到计量子系统的控制器。所述控制器经配置以从所述计量子系统接收安置于样本上的第一计量目标的一组图像信号，且通过计算所述多个图像信号中的每一者的谐波检测率度量值而确定多个谐波检测率度量值。所述控制器还经配置以基于所述多个谐波检测率度量值识别所述计量子系统的一组光学测量条件，其中所述组光学测量条件定义所述计量子系统的光学计量测量的配方。接着，所述控制器将所述配方提供到所述计量子系统用于执行一或多个额外计量目标的一或多个光学计量测量。
Description
相关申请案的交叉引用
本申请案根据35 U.S.C.§119(e)主张2019年9月17日申请的第62/901,652号美国临时申请案的优先权，所述申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本公开大体上涉及成像叠加计量，且更特定来说，涉及使用谐波检测率度量对基于图像的光学信号进行量化。
背景技术
收缩的设计规则及对叠加计量的要求更高的规范驱使对叠加计量方法的敏感性及稳健性的增加的需求。通常通过制造在多个所关注样本层中具有制造特征的专属计量目标而执行叠加计量。基于图像的叠加计量通常可包含基于在不同所关注层中的叠加目标的特征的相对成像位置确定样本上的两个或更多个层之间的错位(misregistration)。叠加测量的准确度可对与每一样本层上的成像特征相关联的图像质量敏感，所述图像质量可基于与照明及所探讨的样本相关联的各种参数而变化。因此，在叠加计量目标的测量之前，在选定配方中配置计量工具，所述选定配方包含用于给定计量测量的计量的各种配置。
用于配方选择的当前方法依赖于使用光学对比度或通过数个度量的组合中的任一者，所述数个度量特性化依据测量焦点及波长而变化的测量质量的不同方面。将这些度量正规化且组合成单个合并分数。用于配方选择的当前方法具有缺点。首先，组合成单个分数的度量的选择是主观的且依赖于用户关于使用哪些度量及应如何加权且正规化度量的决策。其次，由于度量经正规化，因此用于配方区分的其动态范围是有限的。这导致分数饱和及测量条件歧义。因此，配方选择的当前方法可引起低质量或不稳定配方的选择。因此，将期望提供一种用于解决先前方法(例如上文识别的方法)的缺点的系统及方法。
发明内容
本发明公开一种计量系统。在一个实施例中，所述系统包含可耦合到计量子系统的控制器，所述控制器包含经配置以执行程序指令的一或多个处理器。在一个实施例中，所述一或多个处理器经配置以从所述计量子系统接收安置于样本上的第一计量目标的多个图像信号。在另一实施例中，所述一或多个处理器经配置以通过计算所述多个图像信号中的每一者的谐波检测率度量值而确定多个谐波检测率度量值。在另一实施例中，所述一或多个处理器经配置以基于所述多个谐波检测率度量值识别所述计量子系统的一组光学测量条件，其中所述组光学测量条件定义所述计量子系统的光学计量测量的配方。在另一实施例中，所述一或多个处理器经配置以将所述配方提供到所述计量子系统用于执行一或多个额外计量目标的一或多个光学计量测量。在一个实施例中，所述计量子系统包含用于产生照明的照明源。在另一实施例中，所述计量子系统包含用于将来自所述照明源的照明引导到安置于样本上的计量目标的一或多个照明光学器件。在另一实施例中，所述计量子系统包含用于基于来自所述照明源的所述照明产生所述计量目标的图像的检测器，其中所述计量子系统的光学配置为可配置的，其中所述光学配置包含所述照明的波长、入射于所述计量目标上的所述照明的偏光、入射于所述计量目标上的所述照明的角度，或所述计量目标相对于所述检测器的焦点位置。
本发明公开一种方法。在一个实施例中，所述方法包含接收安置于样本上的第一计量目标的多个图像信号。在另一实施例中，所述方法包含通过计算所述多个图像信号中的每一者的谐波检测率度量值而确定多个谐波检测率度量值。在另一实施例中，所述方法包含基于所述多个谐波检测率度量值识别计量工具的一组光学测量条件，其中所述组光学测量条件定义所述计量工具的光学计量测量的配方。在另一实施例中，所述方法包含将所述配方提供到所述计量工具用于执行一或多个额外计量目标的一或多个光学计量测量。
本发明公开一种用于校准的系统。在一个实施例中，所述系统包含可耦合到第一计量子系统及第二计量子系统的控制器，所述控制器包含经配置以执行程序指令的一或多个处理器。在一个实施例中，所述一或多个处理器经配置以从所述第一计量子系统接收安置于样本上的一或多个计量目标的第一组图像信号。在另一实施例中，所述一或多个处理器经配置以从所述第二计量子系统接收安置于所述样本上的一或多个计量目标的第二组图像信号。在另一实施例中，所述一或多个处理器经配置以确定来自所述第一计量子系统的所述图像信号的第一组谐波检测率度量值。在另一实施例中，所述一或多个处理器经配置以确定来自所述第二计量子系统的所述图像信号的第二组谐波检测率度量值。在另一实施例中，所述一或多个处理器经配置以比较所述第一计量子系统的所述第一组谐波检测率度量值与所述第二计量子系统的所述第二组谐波检测率度量值。在另一实施例中，所述一或多个处理器经配置以基于所述第一计量子系统的所述第一组谐波检测率度量值与所述第二计量子系统的所述第二组谐波检测率度量值的所述比较校准所述第二计量子系统。
应理解，前述一般描述及以下具体实施方式两者仅为示范性的且说明性的，且不一定限制如所主张的本发明。并入本说明书中且构成本说明书的一部分的附图说明本发明的实施例且连同一般描述一起用于说明本发明的原理。
附图说明
所属领域的技术人员通过参考附图可更好地理解本公开的许多优点。
图1A是根据本公开的一或多个实施例的具有基于谐波检测率的配方选择的基于图像的光学计量系统的概念图。
图1B是根据本公开的一或多个实施例的基于图像的光学计量系统的框图(blockdiagram view)。
图2是描绘根据本公开的一或多个实施例的显示为依据照明波长及焦点而变化的谐波检测率度量的等高线图。
图3是描绘根据本公开的一或多个实施例的基于谐波检测率的配方选择的方法的流程图。
图4是根据本公开的一或多个实施例的包含经配置用于经由谐波检测率度量进行校准的多个计量子系统的系统的框图。
图5是描绘根据本公开的一或多个实施例的用谐波检测率度量校准计量子系统/工具的方法的流程图。
具体实施方式
已关于特定实施例及其特定特征特别地展示及描述本公开。本文中所阐述的实施例被视为阐释性的而非限制性的。所属领域的一般技术人员应容易明白，可在不脱离本公开的精神及范围的情况下作出形式及细节上的各种改变及修改。现将详细参考在附图中说明的所公开标的物。
本公开的实施例涉及用于基于成像的叠加计量测量的谐波检测率度量的实施方案。本公开的谐波检测率度量允许用于叠加错位检测的光学信号的量化。本公开的额外实施例提供使用谐波检测率度量对计量工具的校准及来自多个工具的叠加图像数据的匹配。
半导体装置可形成为衬底上的图案化材料的多个印刷层。每一印刷层可通过一系列工艺步骤(例如但不限于一或多个材料沉积步骤、一或多个光刻步骤或一或多个蚀刻步骤)制造而成。在制造期间，每一印刷层通常必须在选定公差内制造以适当地构造最终装置。例如，必须相对于先前制造的层良好地特性化且控制每一层中的印刷元件的相对放置(例如，叠加或叠加参数)。因此，可在一或多个印刷层上制造计量目标以实现层的叠加的有效率特性化。因此，印刷层上的叠加目标特征的偏差可代表所述层上的印刷装置特征的印刷特性的偏差。此外，在一个制造步骤(例如，在一或多个样本层的制造之后)测量的叠加可用于产生用于精确地对准用于在后续制造步骤中制造额外样本层的工艺工具(例如，光刻工具或类似者)的可校正量。
计量目标通常可包含经设计以提供一或多个印刷特性的准确表示的良好定义印刷元件。在此方面，计量目标(例如，通过计量工具)的印刷元件的经测量特性可代表与所制造的装置相关联的印刷装置元件。
通常通过跨样本制造一或多个叠加目标而执行叠加计量，其中每一叠加目标包含与相关联于所制造的装置或组件的特征同时制造的所关注样本层中的特征。在此方面，在叠加目标的位置处测量的叠加误差可代表装置特征的叠加误差。因此，叠加测量可用于监测及/或控制任何数目个制造工具以根据指定公差维持装置的生产。例如，当前层相对于一个样本上的先前层的叠加测量可用作用于监测及/或缓解批次内的额外样本上的当前层的制造的偏差的反馈数据。通过另一实例，当前层相对于一个样本上的先前层的叠加测量可用作用于以考虑现有层对准的方式在相同样本上制造后续层的前馈数据。
叠加目标通常包含具体设计为对所关注样本层之间的叠加误差敏感的特征。接着，可通过使用叠加计量工具特性化叠加目标且应用算法以基于计量工具的输出确定样本上的叠加误差而实行叠加测量。
与叠加测量技术无关，叠加计量工具通常可根据包含用于产生叠加信号的一组测量参数的配方配置。例如，叠加计量工具的配方可包含但不限于照明波长、从样本发出的辐射的经检测波长、样本上的照明的光点大小、入射照明的角度、入射照明的偏光、入射照明光束在叠加目标上的位置、叠加目标在叠加计量工具的焦体积(focal volume)中的位置或类似者。因此，叠加配方可包含用于产生适用于确定两个或更多个样本层的叠加的叠加信号的一组测量参数。
叠加计量工具可利用多种技术来确定样本层的叠加。例如，基于图像的叠加计量工具可照明叠加目标(例如，先进成像计量(AIM)目标、框中框(box-in-box)计量目标或类似者)且捕捉包含定位于不同样本层上的叠加目标特征的图像的叠加信号。因此，可通过测量叠加目标特征的相对位置而确定叠加。
本文中应认知，各种叠加计量工具可用于测量叠加。例如，光学计量工具(例如，使用电磁辐射用于照明及/或检测的基于光的计量工具)可使用许多技术提供高处理量叠加测量，所述技术例如但不限于确定图像中的多个层上的在空间上分离的特征的相对位置，直接测量多个层上的PPE，或其中基于从多个层上的衍射光栅散射及/或衍射的光确定叠加的散射测量。出于本公开的目的，术语“光学计量工具”、“光学计量技术”及类似者指示使用具任何波长(例如但不限于x射线波长、极紫外线(EUV)波长、真空紫外线(VUV)波长、深紫外线(DUV)波长、紫外线(UV)波长、可见光波长或红外线(IR)波长)的电磁辐射的计量工具及技术。与叠加测量相关的系统、方法及设备大体上在以下专利中描述：2012年12月11日申请的标题为“叠加标记、叠加标记设计方法及叠加测量方法(OVERLAY MARKS,METHODS OFOVERLAY MARK DESIGN AND METHODS OF OVERLAY MEASUREMENTS)”的第8,330,281号美国专利；2016年10月25日申请的标题为“周期性图案及控制两层之间的错位的技术(PERIODICPATTERNS AND TECHNIQUE TO CONTROL MISALIGNMENT BETWEEN TWO LAYERS)”的第9,476,698号美国专利；2009年6月2日申请的标题为“用于确定具有旋转或镜像对称性的结构叠加的设备及方法(APPARATUS AND METHODS FOR DETERMINING OVERLAY OF STRUCTURESHAVING ROTATIONAL OR MIRROR SYMMETRY)”的第7,541,201号美国专利；2013年2月7日申请的标题为“用于提供用于改进工艺控制的质量度量的方法及系统(METHOD AND SYSTEMFOR PROVIDING A QUALITY METRIC FOR IMPROVED PROCESS CONTROL)”的第2013/0035888号美国专利公开案；2015年12月15日申请的标题为“SEM叠加计量的系统及方法(SYSTEMAND METHOD OF SEM OVERLAY METROLOGY)”的第9,214,317号美国专利；2020年1月7日申请的标题为“复合成像计量目标(COMPOUND IMAGING METROLOGY TARGETS)”的第10,527,951B2号美国专利；2019年1月29日申请的标题为“具有反射非对称结构的反射对称对的计量成像目标(METROLOGY IMAGING TARGETS HAVING REFLECTION-SYMMETRIC PAIRS OFREFLECTION-ASYMMETRIC STRUCTURES)”的第10,190,979B2号美国专利；及2016年6月27日申请的标题为“用于图案放置及图案大小的测量的设备及方法及其计算机程序(APPARATUSAND METHOD FOR THE MEASUREMENT OF PATTERN PLACEMENT AND SIZE OF PATTERN ANDCOMPUTER PROGRAM THEREFOR)”的第PCT/US2016/039531号PCT申请案，全部所述专利的全部内容以引用的方式并入本文中。
如在本公开各处使用，术语“样本”大体上指代由半导体或非半导体材料形成的衬底(例如，晶片或类似者)。例如，半导体或非半导体材料可包含但不限于单晶硅、砷化镓及磷化铟。样本可包含一或多个层。例如，此类层可包含但不限于抗蚀剂(包含光致抗蚀剂)、介电材料、导电材料及半导电材料。许多不同类型的此类层在此项技术中已知，且如本文中所使用的术语样本旨在涵盖其上可形成全部类型的此类层的样本。形成于样本上的一或多个层可经图案化或未经图案化。例如，样本可包含每一者具有可重复图案化特征的多个裸片。此类材料层的形成及处理最终可导致成品装置。许多不同类型的装置可形成于样本上，且如本文中所使用的术语样本旨在涵盖在其上制造此项技术中已知的任何类型的装置的样本。此外，出于本公开的目的，术语样本及晶片应被解释为可互换的。另外，出于本公开的目的，术语图案化装置、掩模及光罩应被解释为可互换的。
图1A是说明根据本公开的一或多个实施例的基于图像的光学计量系统100的概念图。系统100可包含但不限于计量子系统102。系统100可额外地包含但不限于控制器103。控制器103可包含一或多个处理器106、存储器108且可包含或耦合到用户接口110。计量子系统102可包含此项技术中已知的任何计量子系统，包含但不限于光学计量子系统。例如，计量子系统102可包含但不限于基于成像的光学计量子系统。出于本公开的目的，术语“计量系统”可与术语“计量工具”互换。在此意义上，计量子系统102及控制器103可形成计量系统100(或计量工具)。
计量子系统102可经配置以基于任何数目个叠加配方从叠加目标获取叠加信号。计量子系统201可在成像模式中操作。例如，在成像模式中，个别叠加目标元件可在样本上的经照明光点内分辨(例如，作为明场图像、暗场图像、相位对比度图像或类似者的部分)。在一个实施例中，计量子系统102可将照明引导到样本且可进一步收集从样本发出的辐射以产生适用于确定两个或更多个样本层的叠加的叠加信号。计量子系统102可配置以基于定义用于获取适用于确定叠加目标的叠加的叠加信号的测量参数的任何数目个配方产生叠加信号。例如，叠加子系统102的配方可包含但不限于照明波长、从样本发出的辐射的经检测波长、样本上的照明的光点大小、入射照明的角度、入射照明的偏光、入射照明光束在叠加目标上的位置、叠加目标在叠加计量工具的焦体积中的位置及类似者。
计量子系统102可包含此项技术中已知的适用于从叠加计量目标产生计量数据的任何类型的光学计量工具。例如，计量子系统102可经配置用于测量来自先进成像计量(AIM)目标、先进成像计量裸片中(AIMid)目标、三重先进成像计量(三重AIM)目标、框中框(BiB)目标及类似者中的一或多者的叠加计量信号。
在一个实施例中，控制器103通信地耦合到计量子系统102。在一个实施例中，控制器103经配置以产生且提供一或多个控制信号，所述一或多个控制信号经配置以执行对一或多个计量子系统102的一或多个部分的一或多个调整。在另一实施例中，控制器103经配置以从计量子系统102接收图像数据。控制器103的一或多个处理器105可执行在本公开各处描述的各种过程步骤中的任一者。
在一个实施例中，控制器103经配置以从计量子系统112接收安置于样本111上的第一计量目标的多个图像信号。在另一实施例中，控制器103经配置以通过计算多个图像信号中的每一者的谐波检测率度量值而确定多个谐波检测率度量值。在另一实施例中，控制器103经配置以基于多个谐波检测率度量值识别计量子系统的一组光学测量条件，其中所述组光学测量条件定义用于计量子系统的光学计量测量的配方。在另一实施例中，控制器103经配置以将配方提供到计量子系统102用于执行一或多个额外计量目标(例如，后续样本上的目标)的一或多个光学计量测量。
图1B说明根据本公开的一或多个实施例的基于图像的叠加计量系统100的简化示意图。计量系统100可使用此项技术中已知的任何方法在至少一个检测器104上产生样本111的一或多个叠加计量目标的一或多个图像。
在一个实施例中，计量系统100包含用于产生照明光束108的照明源106。照明光束108可包含一或多个选定波长的光，包含但不限于真空紫外线辐射(VUV)、深紫外线辐射(DUV)、紫外线(UV)辐射、可见光辐射或红外线(IR)辐射。照明源106可进一步产生包含选定波长的任何范围的照明光束108。在另一实施例中，照明源106可包含用于产生具有可调谐光谱的照明光束108的光谱可调谐照明源。
照明源106可进一步产生具有任何时间轮廓的照明光束108。例如，照明源106可产生连续照明光束108、脉冲照明光束108或经调变照明光束108。另外，照明光束108可从照明源106经由自由空间传播或导引光(例如，光纤、光管或类似者)递送。
在另一实施例中，照明源106经由照明路径110将照明光束108引导到样本111。照明路径110可包含适用于修改及/或调节照明光束108的一或多个透镜112或额外照明光学组件114。例如，一或多个照明光学组件114可包含但不限于一或多个偏光器、一或多个滤光片、一或多个光束分离器、一或多个漫射体、一或多个均质器、一或多个变迹器、一或多个光束整形器或一或多个快门(例如，机械快门、电光快门、声光快门或类似者)。通过另一实例，一或多个照明光学组件114可包含用于控制样本111上的照明角度的孔径光阑及/或用于控制样本111上的照明的空间范围的视场光阑。在另一实施例中，计量系统100包含用于将照明光束108聚焦到样本111上的物镜116。
在另一实施例中，样本111安置于样本载物台118上。样本载物台118可包含适用于将样本111定位在计量系统100内的任何装置。例如，样本载物台118可包含线性平移载物台、旋转载物台、尖端/倾斜载物台或类似者的任何组合。
在另一实施例中，检测器104经配置以通过集光路径122捕捉从样本111发出的辐射(例如，样本光120)。例如，集光路径122可包含(但不要求包含)集光透镜(例如，如图1中所说明的物镜116)或一或多个额外集光路径透镜124。在此方面检测器104可接收从样本111反射或散射(例如，经由镜面反射、漫反射及类似者)或由样本111产生(例如，与照明光束108的吸收相关联的发光或类似者)的辐射。
集光路径122可进一步包含用于引导及/或修改由物镜116收集的照明的任何数目个集光光学组件126，包含但不限于一或多个集光路径透镜124、一或多个滤光片、一或多个偏光器或一或多个光束挡块。另外，集光路径122可包含用于控制成像到检测器104上的样本的空间范围的视场光阑或用于控制来自样本的用于在检测器104上产生图像的照明的角度范围的孔径光阑。在另一实施例中，集光路径122包含经定位在与光学元件(物镜116)的后焦平面共轭的平面中以提供样本的远心成像的孔径光阑。在一个实施例中，计量子系统102包含经定向使得物镜116可同时将照明光束108引导到样本111及收集从样本111发出的辐射的光束分离器128。
检测器104可包含此项技术中已知的适用于测量从样本111接收的照明的任何类型的光学检测器。例如，检测器104可包含但不限于CCD检测器、TDI检测器、光电倍增管(PMT)、崩溃光电二极管(APD)、互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器或类似者。在另一实施例中，检测器104可包含适用于识别从样本111发出的光的波长的光谱检测器。
控制器103的一或多个处理器105可包含此项技术中已知的任何处理器或处理元件。出于本公开的目的，术语“处理器”或“处理元件”可广泛定义为涵盖具有一或多个处理或逻辑元件的任何装置(例如，一或多个微处理器装置、一或多个专用集成电路(ASIC)装置、一或多个现场可编程门阵列(FPGA)或一或多个数字信号处理器(DSP))。在此意义上，一或多个处理器105可包含经配置以执行算法及/或指令(例如，存储在存储器中的程序指令)的任何装置。在一个实施例中，一或多个处理器105可体现为桌面计算机、主计算机系统、工作站、图像计算机、平行处理器、网络计算机或经配置以执行程序(其经配置以操作计量系统100或结合计量系统100操作)的任何其它计算机系统，如在本公开各处描述。此外，系统100的不同子系统可包含适用于实行本公开中所描述的步骤的至少一部分的处理器或逻辑元件。因此，上文描述不应被解释为对本公开的实施例的限制而是仅为说明。此外，在本公开各处描述的步骤可通过单个控制器或替代地多个控制器实行。另外，控制器103可包含容置于共同外壳中或在多个外壳内的一或多个控制器。以此方式，任何控制器或控制器的组合可分开封装为适用于集成到计量系统100中的模块。此外，控制器103可分析从检测器104接收的数据且将数据馈送到计量系统100内或计量系统100外部的额外组件。
存储器媒体107可包含此项技术中已知的适用于存储可由相关联的一或多个处理器105执行的程序指令的任何存储媒体。例如，存储器媒体107可包含非暂时性存储器媒体。通过另一实例，存储器媒体107可包含但不限于只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁性或光学存储器装置(例如，磁盘)、磁带、固态驱动器及类似者。进一步应注意，存储器媒体107可与一或多个处理器105一起容置于共同控制器外壳中。在一个实施例中，存储器媒体107可相对于一或多个处理器105及控制器103的物理位置远程定位。例如，控制器103的一或多个处理器105可存取可通过网络(例如，因特网、内部网络及类似者)存取的远程存储器(例如，服务器)。
在一个实施例中，用户接口通信地耦合到控制器103。在一个实施例中，用户接口110可包含但不限于一或多个桌面计算机、膝上型计算机、平板计算机及类似者。在另一实施例中，用户接口110包含用于将系统100的数据显示给用户的显示器。用户接口110的显示器可包含此项技术中已知的任何显示器。例如，显示器可包含但不限于液晶显示器(LCD)、基于有机发光二极管(OLED)的显示器或CRT显示器。所属领域的技术人员应认知，能够与用户接口110集成的任何显示装置适用于本公开中的实施方案。在另一实施例中，用户可响应于显示给用户的数据而经由用户接口110的用户输入装置输入选择及/或指令。
在一个实施例中，在从样本111的一或多个第一计量目标获取一或多个图像信号之后，控制器103可确定或计算一组谐波检测率度量值。在进行此时，控制器103可计算从计量子系统102接收的图像信号109中的每一者的谐波检测率度量值。在一个实施例中的，相应图像信号113的相应谐波检测率度量值依据从样本111的第一计量目标的图像信号提取的非谐噪声的谐波信号强度及表面反射率而变化。本公开的谐波检测率度量是描述叠加目标对同调照明的响应(“谐波比”)及从叠加目标发射的经收集光的信噪比(“检测率”)的两个物理优值(figure of merit)的组合(即，几何平均值)。谐波检测率度量可如下定义：
其中与信号113相关联的谐波检测率可表达为信号113的谐波灵敏度及检测率的函数。谐波灵敏度可与信号113的谐波信号强度及目标的表面反射率有关，如下：
其中检测率与信号113的谐波信号强度及非谐噪声有关，如下：
因此，组合等式1到等式3提供：
由计量系统100记录的信号是周期结构或光栅(即，叠加计量目标)的图像，所述信号接着用于提取叠加信息。光栅的图像可沿着非周期性方向集成，此产生一个一维图像“核心”。经测量图像核心是周期性的且可经历傅里叶分解(Fourier decomposition)。在分解之后，信号接着可通过恒定偏移且通过正弦及余弦项(每一项乘以其自身的系数(即，合成核心))的总和表示。在一个实施例中，将“谐波信号强度”计算为傅里叶分解的全部谐波系数的总和。表面反射率可表示核心的恒定偏移。非谐噪声可表示经测量核心与合成图像核心之间的差异的变动或“残余噪声”。
等式4的谐波检测率是可从原始经测量信号109导出且可解译为计量子系统102、样本的层(例如，半导体装置中的工艺层)与所检查的叠加目标之间的交互作用的基本物理优值(fundamental physical merit)。
应注意，谐波检测率不饱和，且因此提供无限动态范围且允许最佳配方条件选择。在此意义上，谐波检测率是在基于图像的叠加计量测量期间与计量子系统102的特定测量配置相关联的谐波信号测量的量化量度。此与当前实施的方案形成对比，借此导数度量被重新组合成单个分数且易有用户偏差(user bias)。
在另一实施例中，控制器103经配置以基于谐波检测率度量值(其表示基于图像的叠加测量的优选“配方”)识别计量子系统102的一组光学测量条件。在此方面，控制器103(或另一计算机系统)可识别所述组光学测量条件，所述组光学测量条件是最佳的或至少令人满意的，以定义用于计量子系统102的光学计量测量的配方。接着，控制器103可将配方提供到计量子系统102用于执行一或多个额外计量目标(例如，后续样本上的目标)的一或多个光学计量测量。
为了识别最佳(或令人满意的)配方条件的组，控制器103可在不同组光学测量条件下确定谐波检测率度量值的值，从而有效地跨所探讨的参数空间映射谐波检测率。例如，控制器103可跨计量子系统109的不同组的焦点及波长值(或任何其它组的计量子系统/工具设定)确定谐波检测率度量的值。应注意，从给定计量目标获取的相应图像信号113的谐波检测率度量的值单调地取决于与图像信号113相关联的谐波信号强度、非谐噪声及表面反射率。因此，谐波检测率度量的值越高，那么用于测量给定目标类型的叠加的特定叠加信号的质量越佳。在一个实施例中，可通过基于对应谐波检测率度量的值对每一组测量条件(例如，波长及焦点)进行排名而获取计量子系统102的配方。在此方面，显示最高谐波检测率度量值的所述组光学条件表示“最佳”条件且合适在计量子系统102的候选配方中实施。图2是描绘针对来自相应叠加目标的信号109计算且显示为依据计量子系统109的照明波长及焦点而变化的谐波检测率度量值的等高线图。可基于图的局部最大值选择候选配方，其中每一峰值或“岛”(在图的局部最大值处)的仅一个测量条件被视为独有候选配方。应注意，图2的等高线图包含两个局部最大值，一者在大约λ＝570nm及-50nm的焦点且另一者在大约λ＝710nm及-500nm的焦点。在此实例中，可选择这些条件两者作为候选配方。
图3是描绘根据本公开的一或多个实施例的应用谐波检测率度量以识别计量工具的基于图像的叠加计量配方的方法300的流程图。申请人指出，本文中先前在计量系统100的上下文中描述的实施例及实现技术应被解释为扩展到方法300。然而，进一步应注意，方法300不限于计量系统100的架构。
在步骤302中，方法300从计量子系统(或工具)102接收安置于样本上的第一计量目标的一组图像信号。例如，计量子系统102可从第一计量目标(或第一组计量目标)获取图像数据且将指示图像数据的信号传输到控制器105的一或多个处理器103。
在步骤304中，方法300通过计算所述组图像信号中的每一者的谐波检测率度量值而确定一组谐波检测率度量值。例如，控制器103的一或多个处理器105可执行存储器107中的程序指令，所述程序指令使用本文中先前描述的等式4计算一组条件(例如，波长、焦点等)中的每一者的谐波检测率值。所分析的条件可包含但不限于图像形式光束的偏光、照明的角度、计量目标的焦点或焦点位置、波长、偏光及类似者。
在步骤306中，方法300基于所述组谐波检测率度量值识别计量子系统10的一组光学测量条件。在此意义上，所述组光学测量条件定义计量子系统102的光学计量测量的配方。例如，控制器103的一或多个处理器105可对经计算谐波检测率度量值进行排名(例如，从最高到最低)，且接着识别与一或多个最高信号对应的条件的组。产生最高谐波检测率度量值的所述组条件表示合适并入到叠加计量配方中的条件。
在步骤308中，方法将经识别配方提供到计量子系统102用于执行样本111的一或多个额外计量目标的一或多个光学计量测量。例如，控制器103的一或多个处理器105可指导计量子系统102使用在步骤306中识别的配方实行对样本或额外样本的额外基于图像的叠加测量。
虽然大多数本公开已专注于谐波检测率度量在最佳配方识别的上下文中的研发及应用，但应注意，谐波检测率度量可用于校准计量工具及匹配/组合来自多个工具的基于图像的计量数据。
图4说明包含经配置用于经由谐波检测率度量进行校准的多个计量子系统的系统400的框图。由于本公开的谐波检测率度量仅取决于所探讨的计量子系统/工具及样本/叠加目标组合，因此可利用谐波检测率度量以通过比较在相同样本(例如，晶片)上但在不同工具上测量的谐波检测率度量景观数据(类似于图2)而执行工具校准及/或基于图像的计量数据的匹配。可在工具生产期间且在现场实行此校准。
在一个实施例中，控制器103从第一计量子系统102a接收安置于样本上的一或多个计量目标的图像信号。接着，控制器103可确定/计算与来自第一计量子系统102a的图像信号对应的第一组谐波检测率度量值。
在另一实施例中，控制器103从第二计量子系统接收安置于样本111(与如通过第一计量子系统102a测量的样本相同)上的一或多个计量目标的图像信号。接着，控制器103可确定与来自第二计量子系统102b的图像信号对应的第二组谐波检测率度量值。
在另一实施例中，控制器103比较第一计量子系统102a的第一组谐波检测率度量值与第二计量子系统102的第二组谐波检测率度量值。此比较可以适用于等高线图比较的任何方式实行。在此方面，控制器103可比较映像为依据两个或更多个条件(例如，焦点及波长)而变化的第一组谐波度量值的景观图与也映射为依据两个或更多个条件(例如，焦点及波长)而变化的第二组谐波度量值的景观图。在此实施例中，比较可包含减去图的个别值以识别“差异图”。
在另一实施例中，控制器103可基于第一组谐波检测率度量值与第二组谐波检测率度量值的比较来校准第二计量子系统。例如，控制器103可将控制指令提供到第二计量子系统102b(假定第一计量子系统经良好校准)以调整或调谐第二计量子系统102b的一或多个条件(例如，焦点、波长、入射角、偏光等)，直到景观图的差异在选定阈值差异内。
在另一实施例中，控制器103可基于第一组谐波检测率度量值与第二谐波检测率度量值的比较来调整运用第二计量子系统102b获取的基于图像的叠加计量数据。在另一实施例中，控制器103可组合来自第一计量子系统的基于图像的叠加计量数据与来自第二计量子系统102b的经校准基于图像的叠加计量数据，以“匹配”来自两个计量子系统102a、102b的图像。
图5是描绘根据本公开的一或多个实施例的运用谐波检测率度量校准计量子系统/工具的方法500的流程图。申请人指出，本文中先前在计量系统100的上下文中描述的实施例及实现技术应被解释为扩展到方法500。然而，进一步应注意，方法500不限于计量系统100的架构。
在步骤502中，方法500包含从第一计量子系统102a接收安置于样本111上的一或多个计量目标的第一组图像信号113a。在步骤504中，方法500包含从第二计量子系统102b接收安置于样本111上的一或多个计量目标的第二组图像信号113b。在步骤506中，方法500包含确定来自第一计量子系统102a的图像信号113a的第一组谐波检测率度量值。在步骤508中，方法500包含确定来自第二计量子系统102b的图像信号的第二组谐波检测率度量值113b。在步骤510中，方法500包含比较第一计量子系统102a的第一组谐波检测率度量值与第二计量子系统102b的第二组谐波检测率度量值。在步骤512中，方法500包含基于第一计量子系统102a的第一组谐波检测率度量值与第二计量子系统102b的第二组谐波检测率度量值的比较来校准第二计量子系统102b。
本文中所描述的全部方法可包含将方法实施例的一或多个步骤的结果存储在存储器中。结果可包含本文中所描述的任何结果且可以此项技术中已知的任何方式存储。存储器可包含本文中所描述的任何存储器或此项技术中已知的任何其它合适的存储媒体。在已存储结果之后，结果可在存储器中存取且通过本文中所描述的任何方法或系统实施例使用、经格式化用于显示给用户、通过另一软件模块、方法或系统使用，及类似者。此外，结果可“永久地”、“半永久地”、“暂时地”存储或存储达某一时段。例如，存储器可为随机存取存储器(RAM)，且结果可能不一定无限期地保存在存储器中。
进一步考虑，上文描述的方法的实施例中的每一者可包含本文中所描述的任何(若干)其它方法的任何(若干)其它步骤。另外，上文所描述的方法的实施例中的每一者可通过本文中所描述的任何系统执行。
所属领域的技术人员将认知，为概念清楚起见，将本文中的所描述组件操作、装置、对象及伴随其的论述用作实例，且考虑各种配置修改。因此，如本文中所使用，所阐述的特定范例及所附论述旨在代表其更一般类别。一般来说，使用任何特定范例旨在代表其类别，且未包含特定组件操作、装置及对象不应被视为限制性的。
如本文中所使用，例如“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”、“上”、“向上”、“下”、“向下”及“往下”的方向性术语旨在为描述的目的而提供相对位置，且并不旨在指定绝对参考系。所属领域的技术人员将明白对所描述实施例的各种修改，且本文中所定义的一般原理可应用于其它实施例。
关于本文中对大体上任何复数及/或单数术语，所属领域的技术人员可适当视上下文及/或应用从复数转化成单数及/或从单数转化成复数。为清楚起见，本文中未明确阐述各种单数/复数置换。
本文中的所描述标的物有时说明其它组件内所含或与其它组件连接的不同组件。应理解，此类所描绘架构仅为示范性的，且事实上，可实施实现相同功能性的许多其它架构。在概念意义上，用于实现相同功能性的任何组件布置经有效“相关联”使得实现所要功能性。因此，在本文中经组合以实现特定功能性的任两个组件可被视为彼此“相关联”使得实现所要功能性，而与架构或中间组件无关。同样地，如此相关联的任两个组件也可被视为彼此“连接”或“耦合”以实现所要功能性，且能够如此相关联的任两个组件也可被视为彼此“可耦合”以实现所要功能性。可耦合的特定实例包含但不限于可物理配合及/或物理交互组件及/或可无线交互及/或无线交互组件及/或逻辑交互及/或可逻辑交互组件。
此外，应理解，本发明由所附权利要求书定义。所属领域的技术人员将理解，一般来说，在本文中且尤其是在所附权利要求书(例如，所附权利要求书的主体)中所使用的术语一般旨在作为“开放性”术语(例如，术语“包含(including)”应被解释为“包含但不限于”，术语“具有”应被解释为“至少具有”，术语“包括(includes)”应被解释为“包括但不限于”，及类似者)。所属领域的技术人员进一步将了解，如果想要经引入权利要求叙述的特定数目，那么此意图将在权利要求中被明叙述确，且如果缺乏此叙述，那么不存在此意图。例如，作为理解的辅助，以下所附权利要求书可含有引导性词组“至少一个”及“一或多个”的使用以引入权利要求叙述。然而，此类词组的使用不应被解释为隐含：由不定冠词“一(a/an)”引入的权利要求叙述将含有此经引入权利要求叙述的任何特定权利要求限制为仅含有一个此叙述的发明，即使相同权利要求包含引导性词组“一或多个”或“至少一个”及例如“一(a/an)”的不定冠词(例如，“一(a/an)”通常应被解释为意指“至少一个”或“一或多个”)；用于引入权利要求叙述的定冠词的使用同样如此。另外，即使明确叙述经引入权利要求叙述的特定数目，但所属领域的技术人员还将认知，此叙述通常应被解释为意指至少所述叙述数目(例如，“两个叙述”的基本叙述(无其它修饰语)通常意指至少两个叙述或两个或更多个叙述)。此外，在其中使用类似于“A、B及C中的至少一者及类似者”的惯用表述的例项中，一般在所属领域的技术人员将理解所述惯用表述的意义上预期此构造(例如，“具有A、B及C中的至少一者的系统”将包含但不限于仅具有A、仅具有B、仅具有C、同时具有A及B、同时具有A及C、同时具有B及C及/或同时具有A、B及C等的系统)。在其中使用类似于“A、B或C中的至少一者及类似者”的惯用表述的例项中，一般在所属领域的技术人员将理解所述惯用表述的意义上预期此构造(例如，“具有A、B或C中的至少一者的系统”将包含但不限于仅具有A、仅具有B、仅具有C、同时具有A及B、同时具有A及C、同时具有B及C及/或同时具有A、B及C等的系统)。所属领域的技术人员进一步将了解，无论在描述、权利要求书或图中，呈现两个或更多个替代项的实际上任何转折连词及/或词组应被理解为考虑包含以下的可能性：所述项中的一者、所述项中的任一者或两项。例如，词组“A或B”将被理解为包含“A”或“B”或“A及B”的可能性。
相信本发明及许多其伴随优点将通过前述描述理解，且将明白，可对组件的形式、构造及布置作出各种改变而不脱离所公开的标的物或不牺牲全部其材料优点。所描述的形式仅为说明性的，且以下权利要求书旨在涵盖且包含此类改变。此外，应理解，本发明由所附权利要求书定义。
Claims (22)
1.一种计量系统，其包括：
控制器，其可耦合到计量子系统，所述控制器包含经配置以执行程序指令的一或多个处理器，所述程序指令致使所述一或多个处理器：
从所述计量子系统接收安置于样本上的第一计量目标的多个图像信号；
通过计算所述多个图像信号中的每一者的谐波检测率度量值而确定多个谐波检测率度量值；
基于所述多个谐波检测率度量值识别所述计量子系统的一组光学测量条件，其中所述组光学测量条件定义所述计量子系统的光学计量测量的配方；及
将所述配方提供到所述计量子系统用于执行一或多个额外计量目标的一或多个光学计量测量。
2.根据权利要求1所述的计量系统，其中相应图像信号的相应谐波检测率度量值依据所述相应图像信号的谐波信号强度、所述相应图像信号的非谐噪声及所述第一计量目标的表面反射率而变化。
3.根据权利要求2所述的计量系统，其中相应图像信号的所述相应谐波检测率度量值单调地取决于所述相应图像信号的谐波信号强度、所述相应图像信号的非谐噪声及所述第一计量目标的表面反射率。
4.根据权利要求3所述的计量系统，其中所述相应图像信号的所述相应谐波检测率度量值由下式定义：
5.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述一或多个处理器经配置以在一组不同光学测量条件下确定所述谐波检测率度量值中的每一者。
6.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述一或多个处理器经配置以在一组不同焦点及波长值下确定所述谐波检测率度量值中的每一者。
7.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述一或多个处理器经配置以将所述组谐波检测率度量值显示为依据两个或更多个光学测量条件而变化。
8.根据权利要求7所述的计量系统，其中所述一或多个处理器经配置以将所述组谐波检测率度量值显示为依据焦点及波长而变化。
9.根据权利要求1所述的计量系统，其中定义所述计量子系统的光学计量测量的所述配方的所述组光学条件包括：
照明的波长、入射于计量目标上的所述照明的偏光、入射于所述计量目标上的所述照明的角度或所述计量目标相对于所述检测器的焦点位置中的两者或更多者。
10.一种计量系统，其包括：
计量子系统，其中所述计量子系统包括：
照明源，其用于产生照明；
一或多个照明光学器件，其用于将来自所述照明源的照明引导到安置于样本上的计量目标；及
检测器，其用于基于来自所述照明源的所述照明产生所述计量目标的图像，其中所述计量子系统的光学配置为可配置的，其中所述光学配置包含所述照明的波长、入射于所述计量目标上的所述照明的偏光、入射于所述计量目标上的所述照明的角度或所述计量目标相对于所述检测器的焦点位置；及
控制器，其可耦合到所述计量子系统，所述控制器包含经配置以执行程序指令的一或多个处理器，所述程序指令致使所述一或多个处理器：
从所述计量子系统接收安置于样本上的第一计量目标的多个图像信号；
通过计算所述多个图像信号中的每一者的谐波检测率度量值而确定多个谐波检测率度量值；
基于所述多个谐波检测率度量值识别所述计量子系统的一组光学测量条件，其中所述组光学测量条件定义所述计量子系统的光学计量测量的配方；及
将所述配方提供到所述计量子系统用于执行一或多个额外计量目标的一或多个光学计量测量。
11.根据权利要求10所述的计量系统，其中所述相应图像信号的所述一相应谐波检测率度量值依据所述相应图像信号的谐波信号强度、所述相应图像信号的非谐噪声及所述第一计量目标的表面反射率而变化。
12.根据权利要求11所述的计量系统，其中所述相应图像信号的所述一相应谐波检测率度量值单调地取决于所述相应图像信号的谐波信号强度、所述相应图像信号的非谐噪声及所述第一计量目标的表面反射率。
13.根据权利要求12所述的计量系统，其中所述相应图像信号的所述相应谐波检测率度量值由下式定义：
14.根据权利要求10所述的计量系统，其中所述一或多个处理器经配置以在一组不同光学测量条件下确定所述谐波检测率度量值中的每一者。
15.根据权利要求10所述的计量系统，其中所述一或多个处理器经配置以在一组不同焦点及波长值下确定所述谐波检测率度量值中的每一者。
16.根据权利要求10所述的计量系统，其中所述一或多个处理器经配置以将所述组谐波检测率度量值显示为依据两个或更多个光学测量条件而变化。
17.根据权利要求16所述的计量系统，其中所述一或多个处理器经配置以将所述组谐波检测率度量值显示为依据焦点及波长而变化。
18.根据权利要求10所述的计量系统，其中定义所述计量子系统的光学计量测量的所述配方的所述组光学条件包括：
照明的波长、入射于计量目标上的所述照明的偏光、入射于所述计量目标上的所述照明的角度或所述计量目标相对于所述检测器的焦点位置中的两者或更多者。
19.一种计量系统，其包括：
控制器，其可耦合到第一计量子系统及第二计量子系统，所述控制器包含经配置以执行程序指令的一或多个处理器，所述程序指令致使所述一或多个处理器：
从所述第一计量子系统接收安置于样本上的一或多个计量目标的第一组图像信号；
从所述第二计量子系统接收安置于所述样本上的一或多个计量目标的第二组图像信号；
确定来自所述第一计量子系统的所述图像信号的第一组谐波检测率度量值；
确定来自所述第二计量子系统的所述图像信号的第二组谐波检测率度量值；
比较所述第一计量子系统的所述第一组谐波检测率度量值与所述第二计量子系统的所述第二组谐波检测率度量值；及
基于所述第一计量子系统的所述第一组谐波检测率度量值与所述第二计量子系统的所述第二组谐波检测率度量值的所述比较来校准所述第二计量子系统。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述一或多个处理器进一步经配置以：
基于所述第一计量子系统的所述一或多个第一谐波检测率度量值与所述第二计量子系统的所述一或多个第二谐波检测率度量值的所述比较来调整运用所述第二计量子系统获取的基于图像的叠加计量数据。
21.根据权利要求20所述的系统，其中所述一或多个处理器进一步经配置以：
组合来自所述第一计量子系统的基于图像的叠加计量数据与来自所述第二计量子系统的经校准基于图像的叠加计量数据。
22.一种方法，其包括：
接收安置于样本上的第一计量目标的多个图像信号；
通过计算所述多个图像信号中的每一者的谐波检测率度量值而确定多个谐波检测率度量值；
基于所述多个谐波检测率度量值识别计量工具的一组光学测量条件，其中所述组光学测量条件定义所述计量工具的光学计量测量的配方；及
将所述配方提供到所述计量工具用于执行一或多个额外计量目标的一或多个光学计量测量。
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