CN114450575A - 在扫描及静态模式中的敏感光学计量 - Google Patents

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Abstract

一种计量系统可包含用于在其中样本上的一或多个计量目标在测量期间静止的静态模式中或其中一或多个计量目标在测量期间处于运动中的扫描模式中选择性地执行计量测量的计量工具及通信地耦合到平移载物台及一或多个检测器中的至少一者的控制器。所述控制器可接收待检验的所述样本上的计量目标的位置，针对使用所述静态模式或所述扫描模式的检验指定所述计量目标，基于所述指定引导所述计量工具在所述静态模式或所述扫描模式中对所述计量目标执行计量测量，及基于对所述计量目标的所述计量测量产生所述样本的计量数据。

Description

在扫描及静态模式中的敏感光学计量
技术领域
本公开大体上涉及光学计量且更特定来说，涉及扫描及静态模式中的光学计量。
背景技术
计量系统通常通过测量或否则检验跨样本分布的专属计量目标而产生与样本相关联的计量数据。此外，不同计量工具可经设计以使用不同技术检验计量目标。例如，一些计量工具可经设计以在计量目标在视场内为静态时检验目标。因此，此类工具可使用移动及测量(MAM)操作模式检验跨样本的多个计量目标，在所述MAM操作模式中平移样本以将所关注计量目标放置于测量视场内，在样本为静态时采取测量，且接着平移样本以将额外所关注计量目标放置于测量视场中。通过另一实例，一些计量工具可经设计以在样本处于运动(例如，扫描操作模式)中时检验计量目标。
对于更小半导体装置的需求增加导致对于准确及有效计量的需求对应地增加。然而，具有专属MAM或扫描模式的计量工具可提供跨样本分布的计量目标的无效检验。
另外，无关于操作模式，计量工具可使用一或多个光学配置(例如，照明光谱、偏光或类似者)检验特定计量目标且基于经组合检验产生计量数据以实现所要测量敏感性。然而，具有不同光学配置的检验之间的测量条件的变化可限制可实现测量敏感性。
因此，可期望提供解决上述缺陷的系统及方法。
发明内容
根据本公开的一或多个说明性实施例，公开一种计量系统。在一个说明性实施例中，所述系统包含经配置以在其中样本上的一或多个计量目标在测量期间静止的静态模式中或其中一或多个计量目标在测量期间处于运动中的扫描模式中选择性地执行计量测量的计量工具。在另一说明性实施例中，所述系统包含通信地耦合到平移载物台及一或多个检测器中的至少一者的控制器。在另一说明性实施例中，所述控制器接收待检验的所述样本上的计量目标的位置。在另一说明性实施例中，所述控制器针对使用所述静态模式或所述扫描模式的检验指定所述计量目标。在另一说明性实施例中，所述控制器基于所述指定引导所述计量工具在所述静态模式或所述扫描模式中对所述计量目标执行计量测量。在另一说明性实施例中，所述控制器基于对所述多个计量目标的所述计量测量产生所述样本的计量数据。
根据本公开的一或多个说明性实施例，公开一种计量方法。在一个说明性实施例中，所述方法包含接收待检验的样本上的计量目标的位置。在另一说明性实施例中，所述方法包含针对使用其中所述样本上的一或多个计量目标在测量期间静止的静态模式或其中一或多个计量目标在测量期间处于运动中的扫描模式的检验指定所述计量目标。在另一说明性实施例中，所述方法包含引导所述计量工具基于经由一或多个驱动信号的所述指定在所述静态模式或所述扫描模式中对所述计量目标执行计量测量。在另一说明性实施例中，所述方法包含基于对所述计量目标的所述计量测量产生所述样本的计量数据。
根据本公开的一或多个说明性实施例，公开一种计量系统。在一个说明性实施例中，所述系统包含多通道成像子系统。在另一说明性实施例中，所述多通道成像子系统包含照明源。在另一说明性实施例中，所述多通道成像子系统包含用于将来自所述照明源的照明引导到样本的一或多个照明光学器件。在另一说明性实施例中，所述多通道成像子系统包含用于收集响应于来自所述照明源的所述照明从所述样本发出的光的一或多个集光光学器件。在另一说明性实施例中，所述多通道成像子系统包含用于在曝光窗口中产生所述样本的两个或更多个图像的检测器。在另一说明性实施例中，所述系统包含通信地耦合到所述检测器的控制器。在另一说明性实施例中，所述控制器针对所述照明源、所述一或多个照明光学器件、所述一或多个集光光学器件或所述检测器中的至少一者产生一或多个驱动信号以在所述检测器的所述曝光窗口内循序提供所述多通道成像子系统的N个光学配置，其中N是大于1的选定整数。在另一说明性实施例中，所述检测器在与所述曝光窗口相关联的读出阶段期间产生所述样本的N个图像，其中所述N个图像中的特定图像对应于所述N个光学配置中的特定光学配置。在另一说明性实施例中，所述控制器基于所述样本的所述N个图像产生与所述样本相关联的计量数据。
应理解，以上一般描述及以下详细描述两者仅是示范性及说明性的且未必限制本发明。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与一般描述一起用于解释本发明的原理。
附图说明
所属领域的技术人员通过参考附图可更好理解本公开的许多优点。
图1是根据本公开的一或多个实施例的计量系统的框示意图。
图2是根据本公开的一或多个实施例公开的说明用于执行用于有效计量的方法的步骤的流程图。
图3是根据本公开的一或多个实施例的跨样本分布的计量目标的概念俯视图。
图4是根据本公开的一或多个实施例的经配置以沿着共同光学柱循序产生具有两个或更多个光学配置的照明的多通道照明源的概念视图。
图5A是根据本公开的一或多个实施例的包含适于捕获与两个交替光学配置相关联的交错输出图像的TDI传感器的计量系统的概念视图。
图5B是根据本公开的一或多个实施例的说明电荷传送的图5A的计量系统的集光路径的一部分的概念视图。
具体实施方式
现将详细参考在附图中说明的所公开标的物。已关于某些实施例及其特定特征特别展示且描述本公开。将本文中阐述的实施例视为说明性而非限制性。所属领域的一般技术人员将容易了解，可做出形式及细节上的各种改变及修改而不脱离本公开的精神及范围。
本公开的实施例涉及用于高处理能力及高敏感性光学计量的系统及方法。
本公开的一些实施例涉及使用可动态选择操作模式的光学计量。例如，计量系统可能够具有用于在样本为静态时测量计量目标的静态(例如，MAM)操作模式及用于在样本处于运动中时测量计量目标的扫描操作模式两者。
静态模式可由以下各者组成：平移样本直到将计量目标放置于测量视场内；等待样本的位置安定；执行测量(例如，产生图像或类似者)；平移样本以将新计量目标放置于测量视场内；及重复过程。相比之下，扫描模式可由以下各者组成：将样本平移到所要开始位置；在测量期间沿着包含一或多个计量目标的受控路径扫描样本以到达所要末端位置；将样本平移到新开始位置；及重复过程。
本文中应认识到，使用静态及扫描模式的检验的效率可取决于样本上的计量目标的特定布局及类型。例如，扫描操作模式可非常适合于(但不限于)其中多个计量目标沿着线紧密间隔的情况。此配置在(例如)半导体样本的裸片内位置(例如，裸片道)中是常见的。在此方面，由扫描模式提供的恒定扫描可有效地检验多个目标。通过另一实例，静态模式可非常适合于(但不限于)其中计量目标跨晶片稀疏地分布及/或不以适于线扫描的规则图案分布的情况。
本公开的额外实施例涉及指定或否则选择针对跨样本分布的特定计量目标使用哪一操作模式。本文中应认识到，计量目标跨单一样本的分布可包含非常适合于静态模式检验的一些区域及非常适合于扫描模式检验的其它区域。因此，针对静态模式检验指定某些计量目标及针对扫描模式检验指定其它计量目标可促进样本整体上的高处理能力检验。
在一些实施例中，计量系统接收跨样本分布的多个计量目标的位置且针对使用选定模式(例如，静态或扫描)的检验指定计量目标中的每一者。计量系统可使用各种度量以确定用于特定目标的模式。例如，计量系统可基于目标类型、目标位置、与多个计量目标中的一或多个额外计量目标的接近性或目标密度进行指定。此外，计量系统可基于其中为多个度量提供相对权重的加权函数进行指定。
本公开的一些实施例涉及在检测器的单一曝光窗口内使用多个光学配置快速地产生计量目标的多个测量。本文中应认识到，光学计量系统通常产生可经分析以确定所关注计量测量(例如，叠加计量测量、临界尺寸(CD)测量、侧壁角(SWA)测量、缺陷的识别或类似者)的样本的一或多个图像。在此方面，计量系统可通常包含定位于场平面(例如，与样本共轭用于产生样本上的一或多个特征的图像的平面)、光瞳平面(例如，用于产生与光从样本发出的角度相关联的光瞳图像)或两者处的检测器。
另外，使用不同光学配置产生特定光学目标的多个图像可为有利的。为了本公开的目的，光学配置可包含用于产生图像的一组特定照明、集光或成像参数。例如，光学配置可包含(但不限于)照明光束的光谱、从用于产生图像的样本收集的光的光谱、照明光束的偏光、从用于产生图像的样本收集的光的偏光、图像平面相对于样本的表面的位置、一或多个光阑或光瞳(例如，场光阑、孔径光阑或类似者)的开口直径、一或多个光阑或光瞳(例如，其可用于调整远心性)的位置或检测器设置(例如，增益、曝光时间或类似者)。
与特定计量目标相关联的图像质量可取决于成像系统与特定计量目标的特性之间的相互作用。例如，来自计量目标的光的吸收、反射、衍射及/或散射可基于计量目标中的特征的组合物、大小及布局以及照明光束的波长及偏光而变化。
可以各种方式利用使用不同光学配置产生的目标的多个图像以实现所要性能水平(例如，所要敏感性、信噪比(SNR)、所要图像对比度或类似者)。例如，使用不同光学配置产生目标的多个图像可促进针对产生具有选定规范内的图像质量的图像的每一计量选择特定光学配置(例如，在处理步骤中)。通过另一实例，用于产生计量测量的算法可并入使用一组已知不同光学配置产生的多个样本图像。
本文中应进一步认识到，通常可期望在相同条件下使用不同光学配置产生图像。然而，计量系统通常包含导致光学配置随着时间的变化的时间变化误差源。例如，照明光束的光谱或光束轮廓可展现时间抖动或漂移。通过另一实例，固定样本的平移载物台可类似地展现时间抖动或漂移。对于利用使用不同光学配置产生的多个图像的系统，此时间误差源可尤其有问题，其中归因于系统级变化的图像之间的差异可显现为与样本相关联的测量误差。
因此，本公开的一些实施例涉及在共同曝光窗口内使用多个光学配置形成图像。例如，计量系统可快速地在不同光学配置之间切换。
例如，典型计量系统可通过使用给定光学配置使样本曝光且在曝光窗口期间对应地使检测器的像素曝光而产生图像。典型计量系统可接着读出经存储以形成与给定光学配置相关联的图像的电荷。
在本公开的实施例中，计量系统可通过在单一曝光窗口期间快速地更改光学配置且在共同读出阶段中产生与不同光学配置相关联的多个图像而在曝光窗口中使用不同光学配置产生样本的多个图像。在此方面，可大体上最小化与不同光学配置相关联的样本的图像之间的持续时间。因此，时间变化误差源可以大体上相同方式影响不同图像中的每一者。
在一些实施例中，计量系统包含扫描传感器，例如(但不限于)用于在样本平移通过测量场时产生连续输出图像(例如，条带图像)的线传感器或延时积分(TDI)传感器。因此，根据本公开配置的计量系统可循序循环通过不同光学配置且将样本的平移速度与扫描传感器的时钟速率同步使得每一像素行对应于不同光学配置。在此方面，输出图像可由交错图像构成，每一交错图像与不同光学配置相关联。接着可在后处理步骤中将输出图像分离成多个单独图像。
在一些实施例中，计量系统包含静态多分接头成像传感器。在此方面，每一像素可包含两个或更多个分接头，其中存储于像素中的电荷可通过驱动信号引导到任何分接头。根据本公开配置的计量系统可循序循环通过不同光学配置且在曝光窗口期间同步像素的驱动信号以将与不同光学配置相关联的电荷引导到专属分接头。接着，可在后续读出阶段期间从多个分接头产生多个图像。
现参考图1到5B，更详细描述用于有效及敏感计量的系统及方法。
图1是根据本公开的一或多个实施例的计量系统100的框示意图。计量系统100可使用所属领域中已知的任何方法在至少一个检测器104上产生样本102的一或多个图像。在一个实施例中，检测器104定位于场平面处以产生样本102上的一或多个特征的图像。在另一实施例中，检测器104定位于光瞳平面处以基于光从样本102发出的角度(例如，基于反射、衍射、散射或类似者)产生图像。在此方面，计量系统100可操作为基于散射测量的计量工具。
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可包含光的一或多个选定波长，包含(但不限于)真空紫外辐射(VUV)、深紫外辐射(DUV)、紫外(UV)辐射、可见辐射或红外(IR)辐射。照明源106可进一步产生包含任何范围的选定波长的照明光束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或经调制照明光束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、光导管或类似者)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102。照明路径110可包含适于修改及/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、一或多个滤波器、一或多个光束分离器、一或多个漫射器、一或多个均质器、一或多个变迹器、一或多个光束塑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102上的照明角的孔径光阑及/或用于控制样本102上的照明的空间范围的场光阑。在一个例子中，照明路径110包含定位于与物镜116的后焦平面共轭的平面处以提供样本的远心照明的孔径光阑。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102上的物镜116。
在另一实施例中，样本102安置于样本载物台118上。样本载物台118可包含适于将样本102定位于计量系统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、翻转/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捕获从样本102发出的辐射(例如，样本光120)。例如，集光路径122可包含(但无需包含)集光透镜(例如，如图1中说明的物镜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102反射或散射(例如，经由镜面反射、漫反射及类似者)或通过样本102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、一或多个滤波器、一或多个偏光器或一或多个光束挡块。另外，集光路径122可包含用于控制样本成像到检测器104上的空间范围的场光阑或用于控制来自用于在检测器104上产生图像的样本的照明的角范围的孔径光阑。在另一实施例中，集光路径122包含定位于与光学元件(物镜116)之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。
检测器104可包含所属领域中已知的适于测量从样本102接收的照明的任何类型的光学检测器。例如，检测器104可包含适于(例如，在静态操作模式中)产生静态样本102的一或多个图像的传感器，例如(但不限于)电荷耦合装置(CCD)、互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器、光电倍增管(PMT)阵列或雪崩光电二极管(APD)阵列。此外，检测器104可包含每像素具有两个或更多个分接头的多分接头传感器，包含(但不限于)多分接头CMOS传感器。在此方面，多分接头像素中的电荷可在曝光窗口期间基于到像素的一或多个驱动信号引导到任何选定分接头。因此，在单一读出阶段期间，包含多分接头像素阵列的多分接头传感器可产生多个图像，每一图像与相关联像素的不同分接头相关联。此外，为了本公开的目的，多分接头传感器的分接头可是指连接到相关联像素的输出分接头。在此方面，(例如，在读出阶段中)读出多分接头传感器的每一分接头可产生单独图像。
通过另一实例，检测器104可包含适于产生在运动中的样本102的一或多个图像的传感器(例如，扫描操作模式)。例如，检测器104可包含线传感器，所述线传感器包含一行像素。在此方面，计量系统100可通过使样本102在垂直于像素行的扫描方向上平移通过测量视场且在连续曝光窗口期间对线传感器连续地计时而一次一行地产生连续图像(例如，条带图像)。
在另一例子中，检测器104可包含TDI传感器，所述TDI传感器包含多个像素行及读出行。TDI传感器可以与线传感器类似的方式操作，唯时钟信号可将电荷从一个像素行连续地移动到下一像素行直到电荷到达读出行(其中产生一行图像)除外。通过将电荷传送(例如，基于时钟信号)与样本沿着扫描方向的运动同步，电荷可继续跨像素行积累以提供相较于线传感器相对更高的信噪比。
在另一实施例中，检测器104可包含适于识别从样本102发出的辐射的波长的光谱检测器。在另一实施例中，计量系统100可包含用于促进通过计量系统100的多个计量测量的多个检测器104(例如，与通过一或多个光束分离器产生的多个光束路径相关联)。例如，计量系统100可包含适于静态模式成像的一或多个检测器104及适于扫描模式成像的一或多个检测器104。在另一实施例中，计量系统100可包含适于静态及扫描成像模式两者的一或多个检测器104。例如，TDI传感器可通过在曝光窗口期间不对TDI传感器计时以在像素行之间传送电荷而在静态模式中操作。接着，一旦曝光窗口停止(例如，经由快门、关断照明源106或类似者)且额外光不入射于像素上，TDI传感器便可经计时以将电荷逐线传送到读出行以产生具有等于像素行的数目的长度的图像。
在一个实施例中，如在图1中说明，计量系统100包含经定向使得物镜116可同时将照明光束108引导到样本102且收集从样本102发出的辐射的光束分离器128。在此方面，计量系统100可以落射照明模式配置。
在另一实施例中，照明光束108在样本102上的入射角是可调整。例如，照明光束108通过光束分离器128及物镜116的路径可经调整以控制照明光束108在样本102上的入射角。在此方面，照明光束108可具有通过光束分离器128及物镜116使得照明光束108在样本102上具有法向入射角的法向路径。通过另一实例，可通过(例如，凭借可旋转镜、空间光调制器、自由形式照明源或类似者)修改照明光束108在光束分离器128上的位置及/或角度而控制照明光束108在样本102上的入射角。在另一实施例中，照明源106按角度(例如，掠射角、45度角或类似者)将一或多个照明光束108引导到样本102。
在另一实施例中，计量系统100包含控制器130。在另一实施例中，控制器130包含经配置以执行维持于存储器媒体134上的程序指令的一或多个处理器132。在此方面，控制器130的一或多个处理器132可执行贯穿本公开描述的各种过程步骤中的任何者。此外，控制器130可经配置以接收数据，所述数据包含(但不限于)计量数据(例如，对准测量结果、样本的图像、光瞳图像及类似者)或计量度量(例如，精确性、工具引发的移位、敏感性、衍射效率及类似者)。
控制器130的一或多个处理器132可包含所属领域中已知的任何处理元件。在此意义上，一或多个处理器132可包含经配置以执行算法及/或指令的任何微处理器类型装置。在一个实施例中，一或多个处理器132可由桌上型计算机、主机计算机系统、工作站、图像计算机、平行处理器或经配置以执行程序(其经配置以操作计量系统100)的任何其它计算机系统(例如，网络连结计算机)组成，如贯穿本公开所描述。应进一步认识到，术语“处理器”可经广泛定义以涵盖具有执行来自非暂时性存储器媒体134的程序指令的一或多个处理元件的任何装置。此外，贯穿本公开描述的步骤可通过单一控制器130或替代地多个控制器实行。另外，控制器130可包含容置于共同外壳中或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单独封装为适于集成到计量系统100中的模块。此外，控制器130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134可包含所属领域中已知的适于存储可由相关联的一或多个处理器132执行的程序指令的任何存储媒体。例如，存储器媒体134可包含非暂时性存储器媒体。通过另一实例，存储器媒体134可包含(但不限于)只读存储器、随机存取存储器、磁性或光学存储器装置(例如，磁盘)、磁带、固态磁盘及类似者。应进一步注意，存储器媒体134可与一或多个处理器132一起容置于共同控制器外壳中。在一个实施例中，存储器媒体134可相对于一或多个处理器132及控制器130的物理位置远程定位。例如，控制器130的一或多个处理器132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)。因此，上文描述不应解释为对本发明的限制而仅为图解。
在另一实施例中，控制器130通信地耦合到计量系统100的一或多个元件。在此方面，控制器130可传输数据及/或从计量系统100的任何组件接收数据。此外，控制器130可通过产生相关联组件的一或多个驱动信号而引导或否则控制计量系统100的任何组件。例如，控制器130可通信地耦合到检测器104以从检测器104接收一或多个图像。此外，控制器130可将一或多个驱动信号提供到检测器104以实行本文中描述的任何检测技术，例如(但不限于)将用于控制曝光及/或读出窗口的时钟信号、用于在TDI传感器的像素行之间传送电荷的时钟信号、驱动信号提供到多分接头传感器以将电荷引导到特定分接头或类似者。通过另一实例，控制器130可通信地耦合到组件(包含(但不限于)照明源106、照明光学组件114、集光光学组件126、检测器104或类似者)的任何组合以控制与图像相关联的光学配置。
现参考图2，根据本公开的一或多个实施例公开说明用于执行用于有效计量的方法200的步骤的流程图。特定来说，方法200可用于在扫描测量模式与静态(例如，MAM)测量模式之间动态地切换以有效地检验跨样本102分布的计量目标。申请者应注意，本文中在计量系统100的背景内容中先前描述的实施例及实现技术应解释为延伸到方法200。然而，应进一步注意，方法200不限于计量系统100的架构。
在一个实施例中，方法200包含接收待检验的样本102上的计量目标的位置的步骤202。例如，计量目标可分布在跨样本102的各种位置处。
图3是根据本公开的一或多个实施例的跨样本102分布的计量目标302的概念俯视图。样本102可包含在跨表面的各种位置处(包含(但不限于)在一或多个裸片304中或在邻近裸片304之间(例如，在一或多个裸片道306中))的计量目标302。此外，给定裸片304或裸片道306可包含任何数目个计量目标302。
本文中应认识到，通常跨样本检验许多计量目标302以提供样本102的整个表面的代表特性。此外，各种取样方案可用于有效地选择将在特定时间在特定样本102上检验任何可用计量目标302中的何者。因此，在步骤202中接收的待检验的样本102上的计量目标的一组位置不需要包含特定样本102上的全部可用计量目标302。
在另一实施例中，方法200包含针对使用静态模式或扫描模式的检验指定计量目标的步骤204。在此方面，可针对使用静态模式或扫描模式的检验指定或否则排序样本102上待检验的计量目标302中的每一者(或至少一些)。在另一实施例中，步骤204包含将针对使用扫描模式的检验指定的至少一些计量目标302分离成一或多个扫描群组。例如，扫描群组可包含将在计量系统100的共同扫描中检验的两个或更多个计量目标302。
可基于任何选定度量或度量的组合确定每一特定计量目标302的测量模式。
在一个实施例中，基于目标类型选择测量模式及/或扫描群组。一般来说，样本102可包含多个类型的计量目标302。例如，样本102可包含(但不限于)叠加计量目标302、临界尺寸计量目标302或SWA计量目标302，其中每一类型的计量目标302具有样本102的一或多个层上的特征的不同布置(例如，不同目标设计)。在另一例子中，样本102可包含经配置以产生类似计量数据(例如，叠加、CD、SWA或类似者)但具有不同设计的多个计量目标302。因此，情况可为一些目标设计更好合适特定测量模式(例如，静态或扫描模式)。在此方面，步骤204可包含针对特定计量目标302基于目标类型指定测量模式。
在另一实施例中，基于相邻计量目标302的目标密度及/或接近性选择测量模式及/或扫描群组。例如，在一或多个扫描(例如，扫描带)中在扫描模式中检验多个邻近计量目标302以避免与静态测量相关联的冗长加速、减速及安定时间可为更有效的。通过另一实例，使用静态模式检验不规则及/或稀疏分布的计量目标302可为更有效的。特定来说，在无法使用具有合理长度的共同扫描检验多个计量目标302的情况中，针对个别目标执行单独扫描的相关联时间可比静态测量的效率更低。
在另一实施例中，基于目标位置选择测量模式及/或扫描群组。情况可为样本102的某些区域更好合适使用特定测量模式的测量。例如，可在扫描模式中在一或多个扫描中有效地测量沿着窄裸片道306对准的多个计量目标302。通过另一实例，可在静态模式中有效地测量分散在一或多个裸片304内的计量目标302。
针对使用静态模式或扫描模式的检验指定计量目标的步骤204可对特定计量工具本端或远程执行。例如，在远程执行步骤204的情况中，计量目标302的位置(例如，与步骤202相关联)及相关联经指定测量模式(例如，与步骤204相关联)可定位在由计量工具接收的取样配方(例如，取样规划)中。
在另一实施例中，方法200包含基于指定在静态模式或扫描模式中对多个计量目标执行计量测量的步骤206。
计量工具可包含所属领域中已知的适于执行静态及扫描模式测量两者的任何类型的计量工具。
在一个实施例中，计量工具包含TDI传感器(例如，检测器104)。在此方面，计量工具可通过以下各者而执行扫描模式测量：在曝光窗口期间使用来自照明源(例如，照明源106)的照明使样本102曝光；在曝光窗口期间使TDI传感器与样本的运动同步；且在样本102的运动期间逐行产生图像。
在另一实施例中，计量工具可通过以下各者而执行静态模式测量：在曝光窗口期间在样本为静态时使用来自照明源的照明使样本曝光而不对TDI传感器计时以传送电荷；且在样本未曝光于来自照明源的照明时对TDI传感器计时以逐行传送电荷以产生图像。
在另一实施例中，计量工具可通过以下各者而执行静态模式测量：在曝光窗口期间在样本为静态时使用来自照明源的照明使样本曝光；且在曝光窗口之后使用成像检测器读出样本的图像。
在另一实施例中，方法200包含基于对多个计量目标的计量测量产生样本的计量数据的步骤208。例如，步骤208可包含基于经检验计量目标302产生任何类型的计量数据(包含(但不限于)叠加计量数据、CD计量数据或SWA计量数据)。
现参考图4到5B，根据本公开的一或多个实施例更详细描述用于高敏感度计量测量的系统及方法。
如本文中先前描述，在一些实施例中，计量系统100在检测器104的单一曝光窗口中使用不同光学配置产生样本的多个图像。图像可包含场平面及光瞳平面图像的任何组合。此外，可在静态模式及/或扫描模式中产生多个图像。在此方面，计量系统100可提供静态或扫描模式测量的动态选择(例如，如图2中展示)且在单一曝光窗口中在静态模式或扫描模式中的任何者中使用不同光学配置提供样本的多个图像两者。然而，本文中应认识到，计量系统100可在本公开的精神及范围内仅针对静态及/或扫描模式操作配置。
计量系统100可使用所属领域中已知的任何技术产生用于使样本102成像的交替光学配置。
在一个实施例中，计量系统100可调整照明路径110中的一或多个组件以产生多个光学配置。
例如，照明源106可经配置为用于循序产生具有两个或更多个光学配置的照明的多通道照明源。在一些实施例中，控制器130可通信地耦合到计量系统100中的组件的任何组合且可(例如，经由驱动信号)控制组件以提供多个光学配置。
图4是根据本公开的一或多个实施例的经配置以沿着共同光学柱循序产生具有两个或更多个光学配置的照明的多通道照明源106的概念视图。
在一个实施例中，照明源106包含宽带光源402、具有不同光学路径的两个或更多个通道404及用于将来自通道404的光组合成共同光学柱408的光束组合器406。此外，任何通道404可包含用于提供可单独调谐光学轮廓的单独组件。例如，任何通道404可包含用于传递来自宽带光源402的照明的光谱的选定部分的光谱滤波器410、快门412、一或多个中性密度滤波器、一或多个孔径(例如，用作场或孔径光阑)或一或多个偏光器。
在另一实施例中，虽然未展示，但多通道照明源106可包含沿着单一共同光学柱408的一或多个可调谐光学元件(例如，可调谐光谱滤波器、快门、孔径、偏光器或类似者)。
在另一实施例中，计量系统100可调整集光路径122的一或多个组件以产生多个光学配置。例如，计量系统100可(例如，经由控制器130)调整集光路径122中的一或多个光谱滤波器、一或多个快门、一或多个中性密度滤波器、一或多个孔径或一或多个偏光器以产生多个光学配置。通过另一实例，计量系统100可调整检测器104的一或多个参数(例如(但不限于)增益或曝光窗口(例如，积分时间))以产生多个光学配置。
计量系统100可包含适于在检测器104的单一曝光窗口内产生与不同光学配置相关联的多个图像的任何类型的检测器104。多个图像可由检测器104交错成共同输出图像且随后经分离或其可在读出阶段期间直接产生。
图5A是根据本公开的一或多个实施例的包含适于捕获与两个交替光学配置相关联的交错输出图像的TDI传感器502(例如，作为检测器104)的计量系统100的概念视图。
图5B是根据本公开的一或多个实施例的说明电荷传送的图5A的计量系统100的集光路径122的一部分的概念视图。
在一个实施例中，计量系统100包含在集光路径122中用于将来自样本102的光(例如，样本光120)聚焦到TDI传感器502的交替像素行506上的柱面透镜阵列504。在此方面，计量系统100可经配置以仅使像素行506(例如，交替像素行506)的集合508曝光。像素行506的剩余集合510保持未照明。
在另一实施例中，计量系统100包含用于阻挡像素行506的未照明集合510的狭缝阵列(未展示)。狭缝阵列可放置于适于阻挡像素行506的未照明集合510的任何位置处。例如，狭缝阵列可放置于TDI传感器502上或否则集成于TDI传感器502内。通过另一实例，狭缝阵列可定位于集光路径122的场平面中。此外，本文中经考虑，代替柱面透镜阵列504或除柱面透镜阵列504以外，计量系统100还可包含狭缝阵列。
计量系统100可接着通过使TDI传感器502的电荷传送速率与如在典型TDI设置中样本102沿着扫描方向512的运动同步，但按TDI传感器502的时钟速率使用两个不同光学配置交替地产生图像而执行扫描模式测量。在此方面，TDI传感器502可产生与单一曝光窗口相关联的交错输出图像。交错输出图像可接着(例如，通过控制器130)分离成与不同光学配置相关联的单独图像。特定来说，用于形成交错输出图像的序列可为(但不需要)如下。第一，计量系统100经配置以使用第一光学配置使样本102成像，其中样本光120经聚焦到经照明像素行506的集合508。第二，对TDI传感器502计时以将与第一光学配置相关联的电荷传送出经照明像素行506的集合508。同时，计量系统100经配置以使用第二光学配置使样本102成像，其中样本光120再次经聚焦到经照明像素行506的集合508。第三，再次对TDI传感器502计时以将与第一光学配置相关联的电荷传送回到经照明像素行506的集合508。由于电荷传送速率与样本102的运动同步，因此与第一光学配置相关联的电荷可如在TDI操作中通常发生那样积累在经照明像素行506的集合508中。此过程接着重复，使得输出图像的交替行分别对应于第一光学配置及第二光学配置。可接着分割这些交替行以形成分别与第一光学配置及第二光学配置相关联的两个单独图像。此外，应注意，可沿着扫描方向将两个图像在空间上移位达像素间距的一半。
然而，应理解，图5及相关联描述仅是为了说明性目的提供且不应解释为限制性。例如，图5及相关联描述描述其中柱面透镜阵列504将样本光120聚焦于交替像素行506上以产生与两个光学配置相关联的交错输出图像的配置。然而，本文中描述的方法可延伸到任何数目个光学配置(例如，N个光学配置，其中N是大于1的整数)。例如，可延伸方法以通过使用柱面透镜阵列504或狭缝阵列的任何组合照明每第N个像素行506且在检测器104的曝光窗口期间按TDI计时速率循序循环通过N个光学配置而支持N个光学配置。
在另一实施例中，如本文中先前描述，计量系统100可包含经配置为多分接头成像传感器的检测器104。在此方面，每一像素中的电荷可在曝光窗口期间基于到像素的一或多个驱动信号引导到任何选定分接头。在单一读出阶段期间，包含多分接头像素阵列的多分接头传感器可产生多个图像，每一图像与相关联像素的不同分接头相关联。因此，计量系统100可通过在曝光窗口期间在样本102为静态时循序提供任何选定数目个光学配置(例如，N个光学配置)而执行静态模式测量。此外，控制器130可通信地耦合到多分接头传感器中的像素且可在曝光窗口期间产生驱动信号以将来自每一光学配置的电荷引导到不同分接头。接着，计量系统100可在读出阶段期间从两个或更多个分接头读出N个图像，其中N个图像对应于N个光学配置。
本文中描述的标的物有时说明其它组件内含有或与其它组件连接的不同组件。应理解，此类所描绘的架构仅仅是示范性，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，用以实现相同功能性的组件的任何布置有效“相关联”使得实现所要功能性。因此，在本文中组合以实现特定功能性的任何两个组件可被视为彼此“相关联”使得实现所要功能性而不考虑架构或中间组件。同样地，如此相关联的任何两个组件还可被视为彼此“连接或“耦合”以实现所要功能性，且能够如此相关联的任何两个组件还可被视为彼此“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)可物理互动及/或物理互动组件及/或可无线互动及/或无线互动组件及/或可逻辑互动及/或逻辑互动组件。
据信本公开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、构造及布置做出多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。所描述的形式仅仅是解释性，且所附权利要求书的意图是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界定。

Claims (36)

1.一种计量系统，其包括：
计量工具，其经配置以在其中样本上的一或多个计量目标在测量期间静止的静态模式中或其中一或多个计量目标在测量期间处于运动中的扫描模式中选择性地执行计量测量；及
控制器，其通信地耦合到平移载物台及一或多个检测器中的至少一者，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，所述程序指令引起所述一或多个处理器：
接收待检验的所述样本上的多个计量目标的位置；
针对使用所述静态模式或所述扫描模式的检验指定所述多个计量目标；
基于所述指定引导所述计量工具在所述静态模式或所述扫描模式中对所述多个计量目标执行计量测量；及
基于对所述多个计量目标的所述计量测量产生所述样本的计量数据。
2.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基于目标类型、目标位置、与所述多个计量目标中的一或多个额外计量目标的接近性或目标密度中的至少一者针对使用所述静态模式或所述扫描模式的检验指定所述多个计量目标。
3.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针对使用所述扫描模式的检验指定的至少一些所述多个计量目标分离成一或多个扫描群组，其中所述一或多个扫描群组中的特定扫描群组包含将在共同扫描中通过所述计量工具测量的所述多个计量目标中的至少两者。
4.根据权利要求3所述的计量系统，其中所述一或多个处理器经配置以基于沿着扫描方向的目标密度中的至少一者将针对使用所述扫描模式的检验指定的至少一些所述多个计量目标分离成一或多个扫描群组。
5.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述计量工具包含延时积分(TDI)传感器，其中所述计量工具经配置以通过以下各者而执行扫描模式测量：
在曝光窗口期间使用来自照明源的照明使所述样本曝光；
在所述曝光窗口期间使所述TDI传感器与所述样本的运动同步；及
在所述样本的所述运动期间逐行产生图像。
6.根据权利要求5所述的计量系统，其中所述计量工具经配置以通过以下各者而执行静态模式测量：
在所述曝光窗口期间在所述样本为静态时使用来自所述照明源的所述照明使所述样本曝光而不对所述TDI传感器计时以传送电荷；及
在所述样本未曝光于来自所述照明源的所述照明时，对所述TDI传感器计时以逐行传送电荷以产生图像。
7.根据权利要求5所述的计量系统，其中所述计量工具进一步包含成像检测器；其中
所述计量工具经配置以通过以下各者而执行静态模式测量：
在所述曝光窗口期间在所述样本为静态时使用来自所述照明源的所述照明使所述样本曝光；及
在所述曝光窗口之后使用所述成像检测器读出所述样本的图像。
8.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述计量工具包括：
多通道成像子系统，其经配置以在检测器的曝光窗口中循序提供用于使样本成像的N个光学配置且在与所述曝光窗口相关联的所述检测器的读出阶段期间产生所述样本的N个图像，其中所述N个图像中的特定图像对应于所述N个光学配置中的特定光学配置。
9.根据权利要求8所述的计量系统，其中所述检测器包括：
延时积分(TDI)传感器，其用于扫描模式测量。
10.根据权利要求9所述的计量系统，其中所述计量系统进一步包括：
柱面透镜阵列，其经配置以将从所述样本发出的光引导到所述TDI传感器的每第N个像素行，
其中所述计量工具经配置以通过以下各者而执行扫描模式测量：
按所述TDI传感器的电荷传送速率平移所述样本；
循序提供用于使所述样本成像的所述N个光学配置，其中所述多通道成像子系统的连续光学配置之间的切换时间对应于所述TDI传感器的所述电荷传送速率；
使用所述TDI传感器在所述曝光窗口期间产生包含所述N个图像的交错图像；及
将所述交错图像分离成所述N个图像。
11.根据权利要求10所述的计量系统，其中所述计量系统进一步包括：
狭缝阵列，其经定位以阻挡未由所述柱面透镜阵列照明的所述TDI传感器的像素行。
12.根据权利要求9所述的计量系统，其中所述计量系统进一步包括：
狭缝阵列，其经定位以将光传递到所述TDI传感器的每第N个像素行且阻挡所述TDI传感器的剩余像素行，其中所述计量工具经配置以通过以下各者而执行扫描模式测量：
按所述TDI传感器的电荷传送速率平移所述样本；
循序提供用于使所述样本成像的所述N个光学配置，其中所述多通道成像子系统的连续光学配置之间的切换时间对应于所述TDI传感器的所述电荷传送速率；
使用所述TDI传感器在所述曝光窗口期间产生包含所述N个图像的交错图像；及
将所述交错图像分离成所述N个图像。
13.根据权利要求9所述的计量系统，其中所述检测器进一步包括：
多分接头成像传感器，其用于静态模式测量，所述多分接头成像传感器具有两个或更多个合适分接头，其中所述计量工具经配置以通过以下各者而执行静态模式测量：
当所述样本为静态时循序提供用于使所述样本成像的所述N个光学配置，其中所述多分接头成像传感器与所述多通道照明源同步使得所述两个或更多个分接头中的不同分接头在所述曝光窗口期间针对所述N个光学配置中的每一者接收电荷；及
在读出阶段期间从所述多分接头成像传感器读出所述N个图像。
14.一种计量方法，其包括：
使用一或多个处理器接收待检验的样本上的多个计量目标的位置；
使用一或多个处理器针对使用其中所述样本上的一或多个计量目标在测量期间静止的静态模式或其中一或多个计量目标在测量期间处于运动中的扫描模式的检验指定所述多个计量目标；
使用一或多个处理器基于经由一或多个驱动信号的所述指定引导所述计量工具在所述静态模式或所述扫描模式中对所述多个计量目标执行计量测量；及
使用一或多个处理器基于对所述多个计量目标的所述计量测量产生所述样本的计量数据。
15.一种计量系统，其包括：
多通道成像子系统，其包括：
照明源；
一或多个照明光学器件，其经配置以将来自所述照明源的照明引导到样本；
一或多个集光光学器件，其经配置以收集响应于来自所述照明源的所述照明从所述样本发出的光；及
检测器，其经配置以在曝光窗口期间产生所述样本的两个或更多个图像；及
控制器，其通信地耦合到所述检测器，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，所述程序指令引起所述一或多个处理器：
针对所述照明源、所述一或多个照明光学器件、所述一或多个集光光学器件或所述检测器中的至少一者产生一或多个驱动信号以在所述检测器的所述曝光窗口内循序提供所述多通道成像子系统的N个光学配置，其中N是大于1的选定整数，其中所述检测器在与所述曝光窗口相关联的读出阶段期间产生所述样本的N个图像，其中所述N个图像中的特定图像对应于所述N个光学配置中的特定光学配置；及
基于所述样本的所述N个图像产生与所述样本相关联的计量数据。
16.根据权利要求15所述的计量系统，其中所述检测器包括：
延时积分(TDI)传感器，其中样本载物台经配置以按所述TDI传感器的电荷传送速率平移所述样本，其中所述多通道成像子系统的连续光学配置之间的切换时间对应于所述TDI传感器的所述电荷传送速率。
17.根据权利要求16所述的计量系统，其中所述计量系统进一步包括：
柱面透镜阵列，其经配置以将从所述样本发出的所述光引导到所述TDI传感器的每第N个像素行，其中所述TDI传感器在所述曝光窗口期间产生含有所述N个图像的交错图像。
18.根据权利要求17所述的计量系统，其中所述计量系统进一步包括：
狭缝阵列，其经定位以阻挡未由所述柱面透镜阵列照明的所述TDI传感器的像素行。
19.根据权利要求16所述的计量系统，其中所述计量系统进一步包括：
狭缝阵列，其经定位以将光传递到所述TDI传感器的每第N个像素行且阻挡所述TDI传感器的剩余像素行，其中所述TDI传感器在所述曝光窗口期间产生含有所述N个图像的交错图像。
20.根据权利要求19所述的计量系统，其中所述狭缝阵列定位于所述TDI传感器上。
21.根据权利要求19所述的计量系统，其中所述狭缝阵列定位于所述计量系统的场平面中。
22.根据权利要求16所述的计量系统，其中所述计量系统进一步包括：
狭缝阵列，其经定位以阻挡未由所述柱面透镜阵列照明的所述TDI传感器的像素行。
23.根据权利要求15所述的计量系统，其中所述检测器包括：
多分接头成像传感器，其具有适于在所述曝光窗口中产生至少N个图像的两个或更多个分接头，其中所述多分接头成像传感器与所述多通道照明源同步使得所述多分接头成像传感器在所述曝光窗口期间产生与所述N个光学配置中的每一者相关联的单独图像。
24.根据权利要求15所述的计量系统，其中所述N个光学配置中的特定光学配置包括：
照明光谱。
25.根据权利要求24所述的计量系统，其中所述多通道照明源包括：
宽带光源；及
至少一个光谱滤波器。
26.根据权利要求25所述的计量系统，其中所述至少一个光谱滤波器可调谐。
27.根据权利要求24所述的计量系统，其中所述多通道照明源包括：
两个或更多个照明源，其具有不同光谱。
28.根据权利要求15所述的计量系统，其中所述多通道照明源包含至少一个光谱滤波器，其中所述N个光学配置中的特定光学配置包括：
照明光谱。
29.根据权利要求15所述的计量系统，其中所述多通道照明源包含至少一个偏光器，其中所述N个光学配置中的特定光学配置包括：
照明的偏光。
30.根据权利要求15所述的计量系统，其中所述多通道照明源包含可变透镜，其中所述N个配置的特定光学配置包括：
成像平面相对于所述样本的表面的位置。
31.根据权利要求30所述的计量系统，其中所述可变透镜包括：
变焦透镜或平移载物台中的至少一者，其经配置以调整透镜的位置。
32.根据权利要求15所述的计量系统，其中所述多通道照明源包括：
两个或更多个通道，其具有不同光学路径，其中所述两个或更多个通道中的每一者包含用于提供具有所述N个光学配置中的特定光学配置的照明的一或多个光学组件。
33.根据权利要求32所述的计量系统，其中所述多通道照明源进一步包括：
光束组合器，其将所述两个或更多个通道中的每一者中的照明路由到共同光学柱；及
一或多个快门，其用于选择性地阻挡所述两个或更多个通道中的至少一者中的照明到达所述共同光学柱。
34.根据权利要求33所述的计量系统，其中所述一或多个快门包括：
机械快门、电光快门或声光快门中的至少一者。
35.根据权利要求15所述的计量系统，其中所述N个光学配置中的特定光学配置包括：
所述检测器的成像配置。
36.根据权利要求35所述的计量系统，其中所述检测器的所述成像配置包括：
增益或曝光时间中的至少一者。
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