CN115552195A - 用于经埋藏计量目标的成像系统 - Google Patents

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Abstract

一种计量系统可包含对埋藏于样本中的计量目标进行成像的成像子系统，其中所述样本是由在接口处具有计量目标的经接合的第一及第二衬底形成。所述计量系统可进一步包含具有照明场光阑及照明光瞳的照明子系统，其中所述照明场光阑包含孔径以使得所述场光阑孔径在对应于所述计量目标的测量平面上的经投影大小匹配检测器在所述测量平面处的视场，且其中所述照明光瞳包含中心视障以提供具有大于截止角的角度的所述计量目标的倾斜照明，所述截止角经选择以防止来自照明源的照明反射离开所述样本的底面且穿过所述检测器在所述测量平面处的所述视场。

Description

用于经埋藏计量目标的成像系统
相关申请案的交叉参考
本申请案根据35 U.S.C.§119(e)规定主张2020年5月26日申请的序列号为63/029,741的美国临时申请案的权益，所述案的全文以引用的方式并入本文中。
技术领域
本公开涉及基于图像的计量且更特定来说，涉及对埋藏于样本中的计量目标进行成像。
背景技术
对半导体装置的物理密度的不断增长的需求已导致越来越复杂的三维设计。实现三维设计的一种方法是在两个分离晶片上制造结构且将其接合在一起使得所述结构靠近接口。此技术可促进复杂结构的集成，这是因为两个晶片可经单独制造且在后续过程中接合。然而，可期望测量及/或控制两个晶片的相对对准或叠加。
发明内容
公开一种根据本公开的一或多个说明性实施例的计量系统。在一个说明性实施例中，所述计量系统包含在检测器上基于从物镜收集的光对埋藏于样本中的计量目标进行成像的成像子系统。在另一说明性实施例中，所述样本是由第一衬底及在接口处接合到所述第一衬底的第二衬底形成，所述样本进一步包含定位于所述接口处的计量目标，且其中所述计量目标包含所述第一衬底上的第一目标结构及所述第二衬底上的第二目标结构。在另一说明性实施例中，所述计量系统包含照明子系统。在另一说明性实施例中，所述照明子系统包含照明源。在另一说明性实施例中，所述照明子系统包含用来自所述照明源的照明通过所述物镜照明所述计量目标的一或多个照明光学器件。在另一说明性实施例中，所述照明子系统包含定位于共轭于所述计量目标的场平面处的照明场光阑，其中所述照明场光阑包含场光阑孔径。在另一说明性实施例中，所述场光阑孔径的大小或形状中的至少一者经选择以使得所述场光阑孔径在对应于所述计量目标的测量平面上的经投影大小匹配所述检测器在所述测量平面处的视场。在另一说明性实施例中，所述照明子系统包含定位于光瞳平面处的照明光瞳，其中所述照明光瞳包含在所述光瞳平面的中心的中心视障。在另一说明性实施例中，所述中心视障的大小或形状中的至少一者经选择以提供具有大于截止角的角度的对所述计量目标的倾斜照明。在另一说明性实施例中，基于所述检测器在所述测量平面处的所述视场的大小、所述第一衬底的厚度或所述第二衬底的厚度中的至少一者来选择所述截止角，以防止来自所述照明源的所述照明离开所述样本的顶面或底面中的至少一者的反射到达所述检测器。在另一说明性实施例中，所述计量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，所述控制器接收来自所述样本的所述计量目标的一或多个图像。在另一说明性实施例中，所述控制器基于所述一或多个图像产生所述样本的一或多个计量测量。
公开一种根据本公开的一或多个说明性实施例的计量系统。在一个说明性实施例中，所述计量系统包含在检测器上基于从物镜收集的光对埋藏于样本中的计量目标进行成像的成像子系统。在另一说明性实施例中，所述样本是由第一衬底及在接口处接合到所述第一衬底的第二衬底形成，所述样本进一步包含定位于所述接口处的计量目标，且其中所述计量目标包含所述第一衬底上的第一目标结构及所述第二衬底上的第二目标结构。在另一说明性实施例中，所述计量系统包含样本定位子系统，所述样本定位子系统包含将所述计量目标定位于所述检测器的测量平面处的平移载物台。在另一说明性实施例中，所述计量系统包含照明子系统。在另一说明性实施例中，所述照明子系统包含照明源。在另一说明性实施例中，所述照明子系统包含用来自所述照明源的照明通过所述物镜照明所述计量目标的一或多个照明光学器件。在另一说明性实施例中，所述照明子系统包含定位于光瞳平面处的光瞳光阑，其中所述光瞳光阑包含在所述光瞳平面的中心的中心视障。在另一说明性实施例中，所述中心视障的大小或形状中的至少一者经选择以提供具有大于截止角的角度的对所述计量目标的倾斜照明。在另一说明性实施例中，基于所述检测器在所述测量平面处的视场的大小、所述第一衬底的厚度或所述第二衬底的厚度中的至少一者来选择所述截止角，以防止来自所述照明源的所述照明离开所述样本的顶面或底面中的至少一者的反射到达所述检测器。在另一说明性实施例中，所述计量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，所述控制器接收来自所述样本的所述计量目标的一或多个图像。在另一说明性实施例中，所述控制器基于所述一或多个图像产生所述样本的一或多个计量测量。
公开一种根据本公开的一或多个说明性实施例的计量系统。在一个说明性实施例中，所述计量系统包含在检测器上基于从物镜收集的光对埋藏于样本中的计量目标进行成像的成像子系统。在另一说明性实施例中，所述样本是由第一衬底及在接口处接合到所述第一衬底的第二衬底形成，所述样本进一步包含定位于所述接口处的计量目标，且其中所述计量目标包含所述第一衬底上的第一目标结构及所述第二衬底上的第二目标结构。在另一说明性实施例中，所述计量系统包含样本定位子系统，所述样本定位子系统包含将所述计量目标定位于所述检测器的测量平面处的平移载物台。在另一说明性实施例中，所述计量系统包含照明子系统。在另一说明性实施例中，所述照明子系统包含照明源。在另一说明性实施例中，所述照明子系统包含用来自所述照明源的照明通过所述物镜照明所述计量目标的一或多个照明光学器件。在另一说明性实施例中，所述照明子系统包含定位于共轭于所述计量目标的场平面处的照明场光阑，其中所述照明场光阑包含场光阑孔径。在另一说明性实施例中，所述场光阑孔径的大小或形状中的至少一者经选择以使得所述场光阑孔径在对应于所述计量目标的测量平面上的经投影大小匹配所述检测器在所述测量平面处的视场。在另一说明性实施例中，所述计量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，所述控制器接收来自所述样本的所述计量目标的一或多个图像。在另一说明性实施例中，所述控制器基于所述一或多个图像产生所述样本的一或多个计量测量。
公开一种根据本公开的一或多个说明性实施例的方法。在一个说明性实施例中，所述方法包含用照明子系统照明样本上的计量目标。在另一说明性实施例中，所述样本是由第一衬底及在接口处接合到所述第一衬底的第二衬底形成，所述样本进一步包含定位于所述接口处的计量目标，且其中所述计量目标包含所述第一衬底上的第一目标结构及所述第二衬底上的第二目标结构。在另一说明性实施例中，所述照明子系统包含照明源。在另一说明性实施例中，所述照明子系统包含用来自所述照明源的照明来照明所述计量目标的一或多个照明光学器件。在另一说明性实施例中，所述照明子系统包含定位于共轭于所述计量目标的场平面处的照明场光阑，其中所述照明场光阑包含场光阑孔径。在另一说明性实施例中，所述场光阑孔径的大小或形状中的至少一者经选择以使得所述场光阑孔径在对应于所述计量目标的测量平面上的经投影大小匹配检测器在所述测量平面处的视场。在另一说明性实施例中，所述照明子系统包含定位于光瞳平面处的照明光瞳，其中所述照明光瞳包含在所述光瞳平面的中心的中心视障。在另一说明性实施例中，所述中心视障的大小或形状中的至少一者经选择以提供具有大于截止角的角度的对所述计量目标的倾斜照明。在另一说明性实施例中，基于所述检测器在所述测量平面处的所述视场的大小、所述第一衬底的厚度或所述第二衬底的厚度中的至少一者来选择所述截止角，以防止来自所述照明源的所述照明离开所述样本的顶面或底面中的至少一者的反射到达所述检测器。在另一说明性实施例中，所述方法包含在所述成像检测器上产生所述计量目标的一或多个图像图像。在另一说明性实施例中，所述方法包含基于所述一或多个图像产生所述样本的一或多个计量测量。
应理解，前文概述及下文详细描述两者仅为示范性及解释性的且不一定限制本发明。并入说明书且构成说明书的部分的附图说明本发明的实施例且连同概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佳理解本公开的众多优点，其中：
图1A是说明根据本公开的一或多个实施例的计量系统的概念图。
图1B是根据本公开的一或多个实施例的基于图像的计量工具的概念图。
图1C是根据本公开的一或多个实施例的包含基于林尼克(Linnik)干涉仪的样本定位子系统的计量工具的示意图。
图1D是说明根据本公开的一或多个实施例的倾斜照明传播穿过计量工具的示意性射线图。
图1E是根据本公开的一或多个实施例的入射于样本上的环形照明的示意性射线图。
图1F是根据本公开的一或多个实施例的入射于参考样本上的环形照明的示意性射线图。
图1G包含根据本公开的一或多个实施例的在具有0.25的NA及160nm的带宽(FWHM)的全照明的情况下依据扫描范围而变化的预期干涉信号的模拟曲线图。
图1H包含根据本公开的一或多个实施例的在具有0.25的NA及5nm的带宽(FWHM)的全照明的情况下依据扫描范围而变化的预期干涉信号的模拟曲线图。
图1I包含根据本公开的一或多个实施例的在具有0.85到0.25的范围内的NA的环形照明的情况下依据扫描范围而变化的预期干涉信号的模拟曲线图。
图1J包含根据本公开的一或多个实施例的在具有0.85到0.65的范围内的NA的环形照明的情况下依据扫描范围而变化的预期干涉信号的模拟曲线图。
图1K是说明根据本公开的一或多个实施例的在硅衬底之间的6μm厚二氧化硅层的顶面及底面的检测的模拟曲线图。
图1L是说明根据本公开的一或多个实施例的在硅衬底之间的10μm厚二氧化硅层的顶面及底面的检测的模拟曲线图。
图1M是根据本公开的一或多个实施例的使用低NA照明收集的干涉信号的曲线图。
图1N是根据本公开的一或多个实施例的在无中心视障的情况下使用高NA照明收集的干涉信号的曲线图。
图1O是根据本公开的一或多个实施例的使用高NA环形照明通过775μm及770μm的样本厚度捕获的干涉信号的曲线图。
图2是根据本公开的一或多个实施例的在经接合样本的两个衬底之间的接口处的经埋藏计量目标的轮廓图。
图3是根据本公开的一或多个实施例的用于执行经埋藏计量目标的测量的光的所要配置的简化图。
图4是根据本公开的一或多个实施例的可将噪声引入到经埋藏计量目标的图像及/或计量测量中的三种类型的乱真反射的简化图。
图5A是根据本公开的一或多个实施例的定位于照明路径的场平面中的具有矩形大小的场光阑孔径的照明场光阑的示意性说明。
图5B是根据本公开的一或多个实施例的描绘具有矩形传感器的检测器的投影及图5A的矩形场光阑孔径的投影的测量平面的示意性说明。
图5C是根据本公开的一或多个实施例的定位于照明路径的场平面中的具有圆形大小的场光阑孔径的照明场光阑的示意性说明。
图5D是根据本公开的一或多个实施例的描绘具有矩形传感器的检测器的投影及图5C的圆形场光阑孔径的投影的测量平面的示意性说明。
图6是根据本公开的一或多个实施例的定位于照明路径中的具有中心光瞳视障的照明光瞳光阑的示意性说明。
图7是说明根据本公开的一或多个实施例的在用于经埋藏计量目标上的计量的方法中执行的步骤的流程图。
具体实施方式
现将详细参考附图中说明的所公开标的物。本公开已关于某些实施例及其特定特征而特定展示及描述。本文中所陈述的实施例应被视为说明性而非限制性。所属领域的一般技术人员应易于明白，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方面的各种改变及修改。
本公开的实施例涉及基于埋藏于样本内的计量目标的计量。例如，经接合样本可包含两个衬底(例如，晶片)，至少一个衬底在一或多个层上具有经图案化特征，其中所述衬底的图案化部分经接合以形成统一样本。在此配置中，经图案化特征可接近于接口且埋藏于样本内。此制造技术可适于(但不限于)制造复杂三维存储器结构。
本文中经考虑，通常期望通过捕获从计量目标反射的光来执行计量且来自其它来源的光可引入可负面影响测量的噪声。例如，计量系统通常可产生计量目标的一或多个图像，所述一或多个图像可包含(但不限于)计量目标特征的场平面图像或来自目标的光的角分布的光瞳平面图像。任何此图像的图像质量(例如，图像对比度、信噪比(SNR)或类似者)可受乱真反射负面影响。
本文中进一步考虑，基于经埋藏计量目标的计量可提出若干挑战。例如，光通常必须行进穿过样本的至少一部分以进行测量。因此，样本对光的吸收可限制可使用的可用波长且可进一步降低所收集光的强度。此外，照明光从除经埋藏计量目标本身之外的各种表面的反射可使计量测量降级。例如，定位于经接合样本的两个衬底之间的接口处的计量目标的测量可受乱真反射负面影响，例如(但不限于)来自所述经接合样本的顶面的反射、来自接口的在计量目标外部的部分的反射或来自经接合样本的底面的反射。
本公开的实施例涉及使用经设计以限制从除所关注的经埋藏计量目标之外的表面反射的光的收集的经定制照明对经埋藏计量目标执行计量的系统及方法。在此方面，可通过限制与样本的特定几何形状相关联的乱真反射的捕获来增强经埋藏计量目标的测量的质量。例如，可定制所述经埋藏计量目标的照明的空间及角分布以限制乱真反射的捕获且因此使得主要(如果非全部)由通过所关注的计量目标反射的光来产生图像。
在一些实施例中，计量工具包含用经定制照明来照明经埋藏计量目标的照明子系统，及包含成像检测器的集光子系统，所述成像检测器具有已知传感器大小及已知放大率使得已知所述检测器在计量目标的平面(例如，成像平面)处的视场。此外，在一些实施例中，照明子系统可包含具有经布置以将照明光的空间范围限于在计量目标的平面(例如，测量平面)处的检测器视场的大小及/或形状的孔径的场光阑。在此方面，可减轻来自除计量目标的平面之外的样本深度(例如，样本的顶面及底面、样本的中间层或类似者)的反射。
本文中经考虑，以法线入射或近法线入射入射于经埋藏计量目标上的光可传播穿过检测器的视场，从样本的底面反射，传播回穿过所述检测器的所述视场且由集光子系统收集。此外，此光不受经设定大小以匹配检测器视场的照明场光阑影响。在一些实施例中，照明子系统包含具有经设定大小以阻挡此近法线光的中心视障的孔径光阑。例如，所述照明孔径光阑的所述中心视障的大小及形状可基于经埋藏计量目标下方的样本的厚度以及如由照明场光阑(如果存在)或检测器定义的视场的大小及形状两者。由于照明孔径光阑通常可减少由照明源所提供的光量，因此基于这些已知参数调整光瞳视障的大小及形状可允许精确定制照明轮廓以减轻乱真反射，同时限制降低用于测量的光强度的任何负面影响。
本文中进一步考虑，经埋藏计量目标在计量系统内的对准(或未对准)可影响所述经埋藏计量目标的图像的质量及任何相关联计量测量的敏感性或准确性。此外，经埋藏计量目标在计量系统内的对准(或未对准)可影响照明场或孔径光阑在减轻乱真反射方面的功效。本公开的额外实施例涉及用于在计量系统内对准经埋藏计量目标(例如，聚焦于经埋藏计量目标)的系统及方法。
本文中进一步考虑，本文中所公开的系统及方法可适用于所属领域中已知的任何类型的计量工具。例如，本文中所公开的系统及方法可适用于其中产生经埋藏计量目标的一或多个场平面图像的基于图像的计量工具。通过另一实例，本文中所公开的系统及方法可适用于其中产生一或多个光瞳平面图像的散射测量计量工具。
本文中所公开的系统及方法可进一步适用于所属领域中已知的任何类型的计量测量。例如，本文中所公开的系统及方法可适用于用以测量构成衬底的相对对准(或未对准)的经接合样本的叠加计量。在此实例中，用于测量与经接合样本的两个衬底的相对对准(或未对准)相关联的叠加的叠加计量目标可形成于两个经接合衬底之间的接口处，其中所述叠加计量目标包含两个衬底中的每一者的一或多个层上的结构。因此，叠加目标的测量可涉及将照明透射穿过顶部衬底及收集从叠加计量目标反射的传播回穿过顶部衬底的光。通过另一实例，本文中所公开的系统及方法可提供基于定位于样本的一或多个层上的部分或全部由额外样本层覆盖的过程敏感计量目标的过程相关计量。此类过程相关计量目标可具有对与制造步骤相关联的一或多个参数(例如(但不限于)，在光刻曝光期间的光的强度及/或剂量、在过程步骤期间样本的焦点位置或类似者)敏感的特征。
本文中进一步考虑，通过使用照明场光阑及/或照明光瞳光阑来提供定制照明可能够减轻乱真反射，同时不限制来自样本的光的收集。在此方面，计量工具可利用所属领域中已知的任何类型的成像技术。例如，本文中应认识到，基于具有周期性结构的计量目标的各种计量技术可经设计以仅基于来自计量目标的光的所选择的衍射阶来产生计量数据。因此，如本文中所公开的定制照明的使用可适于任何此技术。
如贯穿本公开所使用，术语“样本”或“衬底”通常是指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)、电介质材料、导电材料及半导电材料。所属领域中已知许多不同类型的此类层，且如本文中所使用的术语样本希望涵盖其上可形成所有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图案化。例如，样本可包含多个裸片，每一裸片具有可重复的图案化特征。此类材料层的形成及处理可最终导致成品装置。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希望涵盖其上制造所属领域中已知的任何类型的装置的样本。此外，出于本公开的目的，术语样本及晶片应可互换解释。
现参考图1A到7，更详细描述根据本公开的一或多个实施例的用于对经埋藏计量目标进行成像的系统及方法。
图1A是说明根据本公开的一或多个实施例的计量系统100的概念图。在一个实施例中，系统100包含经配置以产生样本106中的至少一个经埋藏计量目标104的至少一个图像的计量工具102。例如，计量工具102可产生经埋藏计量目标104的一或多个场平面图像及/或经埋藏计量目标104的一或多个光瞳平面图像。
样本106可包含所属领域中已知的具有经埋藏计量目标104的任何类型的样本。例如，样本106可包含由在接口处接合在一起的两个衬底形成的经接合样本，其中经埋藏计量目标104定位于所述接口处或附近。此外，衬底可由任何材料或材料组合形成，包含(但不限于)半导体、金属、聚合物、玻璃或结晶材料。在一个实施例中，衬底中的至少一者包含晶片(例如，半导体晶片)。例如，样本106可形成为具有在接口处接合的两个晶片的经接合晶片样本。
计量工具102可包含所属领域中已知的适于在任何平面或平面组合处产生样本106上的一或多个经埋藏计量目标104的一或多个图像及基于所述一或多个图像测量与样本106相关联的所关注的一或多个参数的任何类型的计量工具。
在另一实施例中，系统100包含通信地耦合到计量工具102的控制器108。在另一实施例中，控制器108包含经配置以执行维持于存储器装置112或存储器上的程序指令的一或多个处理器110。控制器108的一或多个处理器110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110可包含经配置以执行算法及/或指令的任何微处理器型装置。此外，存储器装置112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110执行的程序指令的任何存储媒体。例如，存储器装置112可包含非暂时性存储器媒体。作为额外实例，存储器装置112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。应进一步注意，存储器装置112可与一或多个处理器110一起容置于共同控制器外壳中。
在此方面，控制器108的一或多个处理器110可执行贯穿本公开所描述的各种过程步骤中的任何者。例如，控制器108的一或多个处理器110可从检测器接收经埋藏计量目标104的一或多个图像(例如，一或多个场平面图像或光瞳平面图像)且基于来自所述检测器的所述一或多个图像产生用于样本106的一或多个计量测量。
图1B是根据本公开的一或多个实施例的基于图像的计量工具102的概念图。
在一个实施例中，计量工具102包含经配置以产生照明116的照明源114。在另一实施例中，系统100包含包括将照明116引导到样本106的一或多个组件的照明路径118(例如，照明子系统)。
在另一实施例中，计量工具102包含包括从样本收集光(在本文中被称为样本光122)的一或多个组件的集光路径120(例如，成像子系统)。样本光122可包含从样本106发出的任何类型的辐射，包含(但不限于)光或粒子。例如，样本光122可包含照明116的由样本106反射及/或散射的部分。通过另一实例，样本光122可包含由样本106吸收照明116而引发的发光。通过另一实例，样本光122可包含响应于照明116而来自样本106的粒子，例如(但不限于)反向散射电子或二次电子。
在另一实施例中，计量工具102包含经配置以从集光路径120捕获样本光122的至少一部分的至少一个检测器124。
照明源114可包含所属领域中已知的任何类型的光源。在一个实施例中，照明源114包括一或多个相干源，例如(但不限于)一或多个激光源。在此方面，照明源114可产生具有高相干性(例如，高空间相干性及/或时间相干性)的照明116。例如，照明源114可包含一或多个宽带激光源，例如(但不限于)一或多个超连续激光源或白光激光源。通过另一实例，照明源114可包含一或多个窄带激光源。通过另一实例，照明源114可包含提供具有可调谐光谱强度的照明116的一或多个可调谐激光源。此外，相干照明源114可基于任何类型的技术或产品设计。例如，照明源114可包含(但不限于)一或多个光纤激光源、一或多个二极管激光源或一或多个气体激光源的任何组合。
在另一实施例中，照明源114包含提供具有低或部分相干性(例如，空间及/或时间相干性)的照明116的一或多个低相干性源。例如，照明源114可包含一或多个发光二极管(LED)或超发光LED。通过另一实例，照明源114可包含激光源维持等离子体(LSP)源，例如(但不限于)适于装纳在由激光源激发成等离子体状态时可发射宽带照明的一或多个元件的LSP灯、LSP灯泡或LSP腔室。通过另一实例，照明源114可包含灯源，例如(但不限于)弧光灯、放电灯、无电极灯或类似者。
此外，照明源114可包含光源的任何组合。在一个实施例中，照明源114包含提供宽带照明的一或多个超连续激光源及补充所述一或多个超连续激光源的光谱中的间隙的一或多个部分相干高亮度LED。
照明源114可提供具有任何所选择的波长或波长范围(例如，光谱)的照明116。本文中经考虑，照明116的光谱可经选择以透射穿过样本106的至少一部分以依最小或至少可接受吸收率到达经埋藏计量目标104。例如，在经形成为两个经接合半导体衬底的样本106的情况中，照明116的光谱可经选择以包含红外光谱范围内的波长。然而，应理解，本文中所公开的系统及方法可广泛适用于广范围的样本使得照明116基于样本106的组合物可具有任何所选择的光谱。
照明源114可进一步提供具有任何所选择的时间特性的光。在一个实施例中，照明源114包含提供连续波照明116的一或多个连续波源。在另一实施例中，照明源114包含提供脉冲调制或以其它方式调制的照明116的一或多个脉冲源。例如，照明源114可包含一或多个锁模激光源、一或多个Q切换激光源或类似者。
在一个实施例中，照明路径118包含将来自照明源114的照明116引导到样本106的一或多个照明透镜126。此外，照明透镜126可经布置以将一或多个场平面或光瞳平面中继到照明路径118内的位置。照明路径118可进一步包含适于修改及/或调节照明116的一或多个照明调节组件128。照明调节组件128可(但未必)定位于照明路径118中的场平面及/或光瞳平面处。例如，一或多个照明调节组件128可包含(但不限于)照明孔径光阑、照明场光阑、一或多个偏光器、一或多个补偿器、一或多个滤光器、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、一或多个光束成形器、一或多个镜或一或多个透镜。
在一个实施例中，集光路径120包含将来自样本106的样本光122引导到检测器124的一或多个集光透镜130。在另一实施例中，集光路径120包含适于修改及/或调节样本光122的一或多个集光调节组件132。例如，一或多个集光调节组件132可包含(但不限于)一或多个偏光器、一或多个滤光器、一或多个光束分离器、一或多个漫射器、一或多个变迹器或一或多个光束成形器。
在一个实施例中，计量工具102包含将照明116引导到样本106及/或从样本106捕获样本光122的测量物镜134。例如，如图1B中所说明，计量工具102可包含为照明路径118及集光路径120两者所共有以允许测量物镜134将照明116引导到样本106且同时从样本106捕获样本光122的光束分离器136。在另一实施例中，虽然未展示，但照明路径118及集光路径120可包含分别将照明116引导到样本106及收集样本光122的分离透镜。
检测器124可包含所属领域中已知的适于捕获从样本106接收的样本光122的任何光学检测器。此外，检测器124可适于捕获静止或移动的样本106的图像。例如，检测器124可包含(但不限于)光电二极管数组(PDA)、电荷耦合装置(CCD)、互补金属氧化物半导体(CMOS)装置、时延积分(TDI)检测器、行扫描检测器、光电倍增管(PMT)、突崩光电二极管(APD)或类似者。在另一实施例中，检测器124可包含适于识别从样本106发出且使用分散元件分散到传感器上的辐射的波长的光谱检测器。
此外，系统100可包含多个检测器124(例如，与由一或多个光束分离器产生的多个光束路径相关联以促进由系统100进行的多个计量测量(例如，多个计量工具)。在另一实施例中，检测器124可包含适于识别从样本106发出的辐射的波长的光谱检测器。
检测器124可进一步定位于系统100的任何成像平面处。例如，检测器124可定位于共轭于样本106的平面处以产生样本106的图像。在另一例子中，检测器124可定位于光瞳平面(或其共轭物)处以产生光瞳图像。
在另一实施例中，计量工具102包含经配置以通过集光路径120捕获从样本106发出的光(例如，样本光122)的检测器124。例如，检测器124可接收从样本106反射或散射(例如，经由镜面反射、漫反射及类似者)的辐射。通过另一实例，检测器124可接收由样本106产生的辐射(例如，与照明116的吸收相关联的发光及类似者)。通过另一实例，检测器124可从样本106接收一或多个衍射阶的辐射(例如，0阶衍射、±1阶衍射、±2阶衍射及类似者)。
对于涉及光谱数据的收集的测量技术(例如，光谱反射测量、光谱椭偏测量或类似者)，可期望在所关注的光谱范围内产生连续光谱数据。例如，计量工具102可包含将来自叠加目标的光空间地分散到一或多个检测器124上以捕获光谱测量的分散元件(例如，棱镜、光栅或类似者)。然而，本文中应认识到，特定检测器124的灵敏度可依据波长而变化。因此，检测器124可需要校准以考虑灵敏度依据波长的变动。
在另一实施例中，计量工具102可包含促进由计量工具102进行的多个计量测量的多个检测器124。在此方面，图1B中所描绘的计量工具102可执行多个同时计量测量。
在一个实施例中，计量工具102包含经配置以在测量之前、期间及/或之后调整样本106及/或照明116的样本定位子系统138。例如，图1B说明样本定位子系统138包含沿着任何维度调整样本106的位置(例如(但不限于)X-Y平面内的横向位置、沿着Z轴(例如，测量物镜134的光学轴)轴向地、翻转、倾斜或类似者)的平移载物台140。通过另一实例，虽然未展示，但样本定位子系统138可包含适于跨样本106或其部分扫描照明116的一或多个扫描光学元件(例如，电流计、可旋转镜或类似者)。
在一个实施例中，样本定位子系统138包含用以检测及/或监测样本106、经埋藏计量目标104或样本106内的任何所选择的层沿着测量物镜134的光学轴的位置的一或多个组件)。在此方面，样本定位子系统138可在计量工具102内准确地对准经埋藏计量目标104。本文中经考虑，经埋藏计量目标104在系统100内的准确对准可提供众多益处。例如，经埋藏计量目标104的准确对准可促进通过使用如贯穿本公开所论述的定制照明场光阑及/或光瞳光阑来准确控制来自照明源114的照明116在经埋藏计量目标104上的空间及角分布。通过另一实例，经埋藏计量目标104的准确对准可促进经埋藏计量目标104与检测器124的准确对准以提供所选择的平面(例如，场平面或光瞳平面)的质量图像。
样本定位子系统138可使用各种技术检测及/或监测样本106及/或其任何部分的轴向位置。
在一个实施例中，样本定位子系统138包含确定及/或监测经埋藏计量目标104沿着测量物镜134的光学轴的位置的林尼克干涉仪。例如，所述林尼克干涉仪可经配置以与来自照明源114的照明116的光谱(其可为(但未必为)窄带(例如，具有近似5nm或更少的带宽))一起操作。
图1C是根据本公开的一或多个实施例的包含基于林尼克干涉仪的样本定位子系统138的计量工具102的示意图。
在一个实施例中，计量工具102包含参考物镜142，其经配置以通过光束分离器136接收照明116的部分，将照明116的此部分引导到及参考样本144且收集从此参考样本144反射的光。在此方面，测量物镜134及样本106可形成林尼克干涉仪的测量臂146，且参考物镜142及参考样本144可形成所述林尼克干涉仪的参考臂148。
参考样本144可包含适于提供林尼克干涉仪中的参考光的任何样本。例如，参考样本144可经设计以至少部分复制样本106。在此方面，林尼克干涉仪可经平衡且传播穿过参考样本144的光的光学性质可与传播穿过样本106的光的光学性质相同或基本上类似。
在一个实施例中，参考样本144可由具有与样本106相同或类似的折射率的两个经接合衬底形成。此外，参考样本144可(但未必)在两个经接合衬底的接口处包含反射层或涂层(例如，金属涂层或类似者)以增加接口的反射率。在另一实施例中，如果样本106包含接近于或形成经埋藏计量目标104的一或多个中间层，那么参考样本144可包含相同或类似层。
在另一实施例中，参考样本144经形成为单个衬底，其中底面形成参考表面。此外，此参考表面可(但未必)包含增加参考表面的反射率的反射层或涂层(例如，金属涂层或类似者)。此外，应理解，基于样本106的应用及性质，参考样本144或其任何部分可具有任何所选择的厚度。例如，在由一或多个经接合半导体晶片形成的样本106的情况中，参考样本144可由具有样本106的顶部晶片的厚度(例如，775μm、750μm、600μm、300μm、100μm或类似者)的一或多个半导体晶片(例如，硅晶片)形成。
在另一实施例中，参考样本144包含一或多个位置(例如，单个参考衬底的背表面或经接合衬底之间的接口)处的用以促进参考样本144的对准的经图案化特征。
在一个实施例中，计量工具102包含产生与林尼克干涉仪的测量臂146及参考臂148中的光之间的干涉相关联的干涉图案的图像的光电二极管150。在一个实施例中，如图1C中所说明，计量工具102包含提供连续干涉图像的额外光束分离器152。在另一实施例中，计量工具102可包含将光选择性地引导到光电二极管150以用于产生干涉图像的可平移镜(例如，翻转镜、平移载物台上的镜或类似者)。例如，计量工具102可在用以最大化可用于焦点检测的信号的测量之前在调整样本106的位置时将来自光束分离器136的所有光引导到光电二极管150且接着可在测量期间将来自光束分离器136的所有光引导到用于计量测量(例如，捕获一或多个样本图像)的检测器124。此外，计量工具102可包含在计量测量期间选择性地阻挡参考臂148中的光的快门或其它光束偏转器。
本文中经考虑，对于计量及样本定位的照明要求可不同。因此，计量工具102可包含提供用于计量测量及样本定位测量两者的具有所选择的性质的光的照明源及光学元件的任何组合。例如，计量工具102可包含适于减小用于样本定位的光的空间相干性以减轻测量期间的斑点的光束漫射器或其它组件。
在一个实施例中，如图1C中所说明，计量工具102包含用于计量测量及样本定位的共同照明源114。在此配置中，计量工具102可包含用以修改来自共同照明源114的照明116的性质以用于样本定位测量的一或多个光学元件，例如(但不限于)光谱滤光器、空间滤光器、斑点减少器(例如，漫射器或类似者)、场光阑、光瞳光阑或偏光器。这些光学元件可放置于任何合适位置处，包含(但不限于)用以修改入射于样本106上的光的照明路径118及/或在用以修改从样本106收集的光的集光路径120中。
例如，图1C说明在样本定位测量期间修改入射于光电二极管150上的照明116的光谱的光谱滤光器154。例如，光谱滤光器154可使用于样本定位测量的照明116的带宽变窄到所选择的带宽(例如(但不限于)10nm、5nm、2nm、1nm或任何所选择的带宽)。在此方面，在样本定位测量期间使用的照明116可为单色或准单色。应理解，尽管图1C说明恰在光电二极管150之前放置光谱滤光器154，但应理解，光谱滤光器154可放置于任何合适位置处，包含(但不限于)照明路径118。
在另一实施例中，虽然未展示，但计量工具102包含用于样本定位及用于计量的分离照明源114'。例如，如图1C中所说明，用于样本定位的分离照明源114'可集成到样本定位子系统138中。例如，样本定位子系统138可利用图1C中所说明的额外光束分离器152以将来自分离照明源114'的光引导到样本106。通过另一实例，虽然未展示，但照明路径118可包含用以提供来自两个或更多个照明源中的任何者的对样本106的选择性照明的光束分离器或其它光束选择器。
本文中进一步考虑，样本106中的经埋藏计量目标104的几何形状可对典型干涉测量样本定位技术(包含(但不限于)林尼克干涉测量)提出挑战。例如，光传播穿过样本106(且参考样本144)可引入可负面影响样本定位测量的色散或球面像差。
计量工具102可在样本定位测量中利用光的任何空间或角分布。在一个实施例中，计量工具102提供用于样本定位测量的倾斜照明(例如，环形照明、偶极照明、四极照明或类似者)。例如，计量工具102可包含(但未必包含)照明路径118的照明光瞳中的中心视障以在样本106及参考样本144上产生具有所选择的角度(例如，数值孔径)范围的环形照明。
图1D是说明根据本公开的一或多个实施例的倾斜照明传播穿过计量工具102的示意性射线图。例如，图1D可说明照明116从单点沿着环形轮廓的传播。此外，应理解，图1D不希望为严格射线图且来自光瞳平面156的三束射线的说明仅出于说明性目的提供以指示跨空间视场的样本106及参考样本144的照明。
本文中经考虑，倾斜照明且尤其高角度或高NA照明可促进使用林尼克干涉测量的灵敏及准确样本定位测量。例如，来自样本106的顶面(及参考样本144的顶面)的反射可影响与来自样本106中的所关注深度处的经埋藏计量目标104的反射相关联的信号。为缓解此，照明116可设计以在样本定位测量期间具有环形或其它高NA轮廓以避免从样本106及参考样本144的顶面收集镜面反射。现参考图1E及1F，更详细说明根据本公开的一或多个实施例的使用环形照明来抑制来自样本106及参考样本144的顶面的反射。图1E是根据本公开的一或多个实施例的入射于样本106上的环形照明116的示意性射线图。图1F是根据本公开的一或多个实施例的入射于参考样本144上的环形照明116的示意性射线图。
如图1E中所说明，当照明116聚焦于样本106内的接口158处(例如，顶部衬底162的底面160处)时，可通过测量物镜134收集来自接口158的反射光。然而，归因于测量物镜134与样本106的接近度及/或照明116的入射角的选择，可阻挡(例如，通过孔径光阑168)或以其它方式不收集来自与环形照明116相关联的入射倾斜射线166的镜面反射164。图1F说明关于参考物镜142及参考样本144(其在此处被说明为(但不限于)单个衬底)的类似效应。因此，可基于经埋藏计量目标104的深度及/或物镜(例如，测量物镜134及参考物镜142)的工作距离来选择与环形照明116相关联的入射角的范围(或NA范围)以至少部分抑制在样本位置测量期间来自样本106及参考样本144的顶面的镜面反射。
此外，具有有限角带宽的倾斜照明可减轻可能无法用物镜(例如，测量物镜134或参考物镜142)上的项圈校正环完全补偿的球面像差。在经配置用于干涉测量的样本定位子系统138的情况中，窄角带宽可提供高对比度度及相对较窄干涉信号包络以促进具有高可重复性及准确性的样本定位测量。
大体上参考图1G到1L，更详细描述根据本公开的一或多个实施例的使用林尼克干涉仪进行样本106上的样本定位。在图1G到1L中，照明116的中心波长经选择为1.3μm且样本包含具有775μm的厚度的两个硅晶片衬底。
如由图1G到1L所说明，干涉信号在样本106内的两个表面之间的接口的位置处展现峰值(此处按比例调整到0μm)，所述位置可对应于经埋藏计量目标104或与样本106内的任何材料层相关联的接口的位置。在此方面，可通过找到干涉信号的包络的中心位置来确定接口的位置(例如，经埋藏计量目标104的位置)。此外，包络的宽度可与技术的空间分辨率有关。此宽度通常可受多个因素影响，包含(但不限于)照明116的相干长度、照明116的带宽或照明116的入射角。例如，可使用具有低时间相干性的照明或使用高时间相干性结合高NA照明来获得窄包络宽度。
图1G及1H说明照明116的光谱带宽的影响。图1G包含根据本公开的一或多个实施例的在具有0.25的NA及160nm的带宽(FWHM)的全照明的情况下依据扫描范围而变化的预期干涉信号(例如，如经光电二极管150测量)的模拟曲线图170。图1H包含根据本公开的一或多个实施例的在具有0.25的NA及5nm的带宽(FWHM)的全照明的情况下依据扫描范围而变化的预期干涉信号的模拟曲线图172。如图1G及1H中所说明，减小照明116的光谱带宽通常可增加照明116的相干长度且因此可提供较大包络。然而，如本文中先前所描述，可期望限制照明116的光谱带宽(例如，使用光谱滤光器154)以减轻因照明116传播穿过样本106的部分而引起的色差。因此，本文中经考虑，照明116的带宽可经选择以尤其平衡色差及相干性的效应。
现参考图1I及1J，说明根据本公开的一或多个实施例的用于环形光束的经模拟干涉信号。图1I包含根据本公开的一或多个实施例的在具有0.85到0.25的范围内的NA的环形照明116的情况下依据扫描范围而变化的预期干涉信号的模拟曲线图174。图1J包含根据本公开的一或多个实施例的在具有0.85到0.65的范围内的NA的环形照明116的情况下依据扫描范围而变化的预期干涉信号的模拟曲线图176。在图1I及1J中，照明116具有1.3μm的中心波长及5nm的半高全宽(FWHM)。如图1I及1J中所说明，假如如图1E及1F中所说明般仍阻挡表面反射，那么可通过提供具有较宽角度范围的环形照明116来减小干涉信号的包络的宽度(例如，沿着扫描方向提供较佳空间分辨率)。
现参考图1K及1L，更详细描述根据本公开的一或多个实施例的使用林尼克干涉仪来区分多个接口。图1K是说明根据本公开的一或多个实施例的在硅衬底之间的6μm厚二氧化硅层的顶面及底面的检测的模拟曲线图178。图1L是说明根据本公开的一或多个实施例的在硅衬底之间的10μm厚二氧化硅层的顶面及底面的检测的模拟曲线图180。如由图1K及1L所说明，此技术适用于识别多个接口，包含与经埋藏计量目标104的位置相关联的接口。
现参考图1M到1O，说明根据本公开的一或多个实施例的用于样本定位测量的林尼克干涉仪的实验结果。特定来说，图1M到1O说明使用与具有有限角带宽的高NA环形照明耦合的具有窄光谱带宽的照明以进行敏感样本定位。在图1M到1O中，待测的样本106是裸硅晶片。此外，照明116具有1.5μm的中心波长及12nm的带宽。
图1M是根据本公开的一或多个实施例的使用低NA照明收集的干涉信号的曲线图182。特定来说，曲线图182涉及0.2的NA。在图1M中，干涉信号的包络相对较大。图1N是根据本公开的一或多个实施例的在无中心视障的情况下使用高NA照明收集的干涉信号的曲线图184。特定来说，曲线图182涉及0.85的NA。例如，用于图1N的照明可包含具有在0(法线入射)到高NA的范围内的入射角的照明。如图1N中所说明，增加照明的NA可减小包络宽度。图1O是根据本公开的一或多个实施例的使用高NA环形照明通过775μm及770μm的样本厚度捕获的干涉信号的曲线图186。特定来说，样本106在背侧上包含5μm蚀刻停止以提供两个干涉信号。如图1O中所说明，使用具有有限角带宽的高NA照明(例如，此处为通过使用照明光瞳中的中心视障而形成的环形照明)可提供具有相对较窄包络宽度的明确定义的干涉峰值。图1O进一步说明在不同深度的干涉信号的对比度变动。本文中经考虑，进一步减小照明116的光谱带宽(例如，使用图1C中所说明的光谱滤光器154)可减轻此类对比度变动。例如，将光谱带宽限于近似2到5nm的范围可提供在20μm厚度变动内的合适对比度，此可存在于一些半导体应用中。
然而，应理解，图1C到1O中的作为林尼克干涉仪的样本定位子系统138的描述连同相关联描述是仅出于说明性目的提供且不应被解释为限制性。确切来说，计量工具102可利用所属领域中已知的用于确定及/或监测经埋藏计量目标104的位置的任何技术，包含(但不限于)利用视差的原理的技术。实例包含(但不限于)监测用倾斜照明在样本上产生的光点的图像的横向运动或监测在被倾斜地照明时的叠加目标的图像的横向运动。
在另一实施例中，样本定位子系统138通信地耦合到控制器108。在此方面，控制器108可调整样本定位子系统138的一或多个组件及/或从样本定位子系统138接收数据以用于确定及/或监测经埋藏计量目标104的位置。
现大体上参考样本定位子系统138的任何配置，样本定位子系统138可直接或间接地确定经埋藏计量目标104的位置。例如，样本定位子系统138可直接定位及识别经埋藏计量目标104在样本106内的位置且相应地调整平移载物台140以将经埋藏计量目标104定位于计量工具102的测量平面处。通过另一实例，样本定位子系统138可定位及识别样本106中的一或多个替代接口的位置，例如(但不限于)如图1E及1F中所说明的顶部衬底162的底面160。样本定位子系统138接着可基于检测到的接口与经埋藏计量目标104之间的已知偏移将经埋藏计量目标104定位于计量工具102的测量平面处。
此外，系统100可包含单个计量工具102或多个计量工具102。并入有多个计量工具102的计量系统100通常描述于2011年4月26日发布的标题为“CD变动的高分辨率监测(Highresolution monitoring of CD variations)”的第7,933,026号美国专利及2009年1月13日发布的标题为“多工具及结构分析(Multiple tool and structure analysis)”的第7,478,019号美国专利中，所述两案的全文以引用的方式并入本文中。基于主要反射性光学器件的聚焦光束椭偏测量通常描述于1997年3月4日发布的标题为“聚焦光束光谱椭偏仪方法及系统(Focused beam spectroscopic ellipsometry method and system)”的第5,608,526号美国专利中，所述案的全文以引用的方式并入本文中。使用变迹器以减轻引起照明光点扩散超出由几何光学器件定义的大小的光学衍射的效应通常描述于1999年1月12日发布的标题为“用于减小光学测量及其它应用中的光斑大小的变迹滤光器系统(Apodizingfilter system useful for reducing spot size in optical measurements and otherapplications)”的第5,859,424号美国专利中，所述案的全文以引用的方式并入本文中。运用同时多入射角照明的高数值孔径工具的使用通常由2002年8月6日发布的标题为“具有同时多个入射角测量的临界尺寸分析(Critical dimension analysis with simultaneousmultiple angle of incidence measurements)”的第6,429,943号美国专利描述，所述案的全文以引用的方式并入本文中。
现参考图2，展示根据本公开的一或多个实施例的在经接合样本106的两个衬底之间的接口202处的经埋藏计量目标104的轮廓图。在一个实施例中，样本106包含第一衬底204a(例如，顶部衬底)及第二衬底204b(例如，底部衬底)，其中经埋藏计量目标104包含定位于两个衬底上的目标特征。例如，样本106可包含其中第一衬底204a及第二衬底204B是半导体晶片的经接合晶片样本。
在一个实施例中，如图2中所说明，经埋藏计量目标104经设计为叠加计量目标。例如，图2中所说明的经埋藏计量目标104包含第一衬底204a上的一组第一衬底目标元件206及第二衬底204b上的一组第二衬底目标元件208。在此方面，第一衬底目标元件206相对于第二衬底目标元件208的对准指示第一衬底204a相对于第二衬底204b的对准及因此样本106的叠加。
第一衬底目标元件206及第二衬底目标元件208可定位于第一衬底204a及第二衬底204b的任何层上。例如，第一衬底204a及/或第二衬底204b可包含沉积于恒定或变化厚度的衬底上的一或多个材料层，其中可形成目标元件。此外，第一衬底目标元件206及第二衬底目标元件208可由任何类型的材料(包含(但不限于)金属)形成。
然而，应理解，图2中将经埋藏计量目标104作为与经接合样本106相关联的叠加计量目标的描绘是仅出于说明性目的提供且不应被解释为限制性。确切来说，经埋藏计量目标104可包含所属领域中已知的埋藏于样本106内的任何类型的计量目标。
现参考图3及4，更详细描述根据本公开的一或多个实施例的可在基于经埋藏计量目标104的测量中引入噪声的各种乱真反射。
图3是根据本公开的一或多个实施例的用于执行经埋藏计量目标104的测量的光的所要配置的简化图。在信号路径302中，来自照明源114的照明116经引导到样本106的顶面304，传播穿过第一衬底204a且与检测器视场306(例如，在包含经埋藏计量目标104的至少一部分的测量平面308处通过集光路径120的检测器124的视场)内的经埋藏计量目标104的部分相互作用。随后，与来自经埋藏计量目标104(或任何特征的反射相关联的样本光122传播回穿过第一衬底204a且离开顶面304。离开顶面304的样本光122接着可由集光路径120收集且被引导到检测器124。
图4是根据本公开的一或多个实施例的可将噪声引入到经埋藏计量目标104的图像及/或计量测量中的三种类型的乱真反射的简化图。
在第一噪声路径402中，来自照明源114的照明116反射离开第一衬底204a的顶面304。接着，此反射可为样本光122的部分且由集光路径120收集，且被引导到检测器124。然而，来自顶面304的此反射不包含来自测量平面308处的检测器视场306内的经埋藏计量目标104的部分的任何光且因此可将噪声引入到与经埋藏计量目标104相关联的图像或计量测量。特定来说，来自顶面304的此反射可减小此图像或测量的对比度或敏感性。
在第二噪声路径404中，来自照明源114的照明116传播穿过第一衬底204a及第二衬底204b，但不与检测器视场306内的经埋藏计量目标104的部分互动。例如，沿着第二噪声路径404的照明116可从检测器视场306横向移位。此外，沿着第二噪声路径404的照明可反射离开样本106的底面406，穿过检测器视场306且离开顶面304。因此，此光还可被视为样本光122且可由集光路径120收集且被引导到检测器124。
沿着第二噪声路径404的样本光122如果由集光路径120收集通过收集且被引导到检测器124，那么也可构成噪声。例如，沿着第二噪声路径404的样本光122在反射离开底面406之后传播穿过检测器视场306内的经埋藏计量目标104的部分将提供基本上不同于沿着图3中的信号路径302的光的信号。例如，沿着信号路径302的光将包含反射离开经埋藏计量目标104的目标元件(例如，第一衬底目标元件206及/或第二衬底目标元件208)的光，而沿着第二噪声路径404的光将包含在反射离开底面406之前透射穿过检测器视场306外部的经埋藏计量目标104的目标元件之间的间隙的光且还包含在反射离开底面406之后透射穿过检测器视场306内的经埋藏计量目标104的目标元件之间的间隙的光。此外，路径之间的差异可引入可影响使用相干照明116的测量的相位差。
在第三噪声路径408中，来自照明源114的照明116传播穿过第一衬底204a且穿过检测器视场306内的经埋藏计量目标104，反射离开底面406，传播回穿过检测器视场306，离开顶面304且由集光路径120收集。
在此情况中，沿着第三噪声路径408的光可包含穿过经埋藏计量目标104的元件之间的间隙的光及/或未由经埋藏计量目标104)的元件完全吸收的光且可出于类似于沿着第一噪声路径402或第二噪声路径404的光的原因而造成经埋藏计量目标104的图像或相关联计量测量中的噪声。
现参考图5A到5D，更详细描述根据本公开的一或多个实施例的使用照明场光阑502减轻乱真反射。
本文中经考虑，可通过照明路径118中的具有适当大小及形状的场光阑孔径504的照明场光阑502来减轻沿着第一噪声路径402及第二噪声路径404的光。
在一个实施例中，测量平面308(例如，对应于经埋藏计量目标104的平面)处的照明视场的大小及/或形状经设计以匹配测量平面308处的检测器视场306的大小及/或形状。
在一个实施例中，照明场光阑502包含场光阑孔径504，场光阑孔径504经设定大小使得场光阑孔径504穿过照明路径118到测量平面308的投影匹配检测器视场306，其中检测器视场306对应于检测器124中的传感器穿过集光路径120到测量平面308的投影。
本文中应认识到，检测器124上的传感器通常呈矩形或正方形使得检测器视场306可相应地呈矩形或正方形。因此，照明场光阑502可具有(但未必具有)以与传感器相同的纵横比塑形的场光阑孔径504。
图5A是根据本公开的一或多个实施例的定位于照明路径118的场平面506中的具有矩形大小的场光阑孔径504的照明场光阑502的示意性说明。图5B是根据本公开的一或多个实施例的描绘具有矩形传感器的检测器124的投影508(例如，检测器视场306)及图5A的矩形场光阑孔径504的投影510的测量平面308的示意性说明。在一个实施例中，场光阑孔径504经设计以具有拥有与检测器124的传感器相同的纵横比的矩形或正方形形状。在此方面，场光阑孔径504及检测器124的传感器在测量平面处的投影的形状可匹配。此外，可调整场光阑孔径504的投影510的大小以完全或在所选择的容差内匹配检测器124的投影508。例如，图5B说明其中场光阑孔径504的投影510略微溢出检测器124的投影508的情况且仅出于说明性目的而提供。
本文中经考虑，检测器124中的传感器在测量平面308处的投影508(例如，检测器视场306)的大小可通过传感器的纵横比及集光路径120的放大率(Magcoll)来确定。类似地，场光阑孔径504在测量平面308处的投影510的大小可通过场光阑孔径504的纵横比及照明路径118的放大率(Magill)来确定。
因此，可调整场光阑孔径504的大小使得场光阑孔径504的投影基于传感器的纵横比、集光路径120的放大率(Magcoll)及照明路径118的放大率(Magill)的已知值而匹配检测器视场306。
例如，在具有分别沿着X及Y维度的具有lp的像素节距(例如，像素大小)的a×b正方形像素的传感器的情况中，可将照明场光阑502中的矩形场光阑孔径504的大小确定为：
Figure BDA0003924192320000201
及(1)
Figure BDA0003924192320000202
其中dX，f是沿着X维度的场光阑孔径504的大小，dY，f是沿着Y维度的场光阑孔径504的大小，且k是容差因子。例如，k＝0.05的值可允许场光阑孔径504的大小的5％容差。
本文中经考虑，使场光阑孔径504的投影510完美匹配于检测器124的投影508(例如，检测器视场306)可最有效地阻挡乱真反射，例如(但不限于)图4中所说明的第一噪声路径402及第二噪声路径404。然而，与完美匹配的略微偏差(例如，与k的非零值相关联)仍可提供许多乱真反射的有效阻挡且通常可有效减少经埋藏计量目标104的图像或相关联计量测量中的噪声。因此，应理解，本公开不受k的特定值或值范围限制。在非限制性实例中，k的值可在0到0.05的范围内。在另一非限制性实例中，k的值可在0到0.1的范围内。
本文中进一步考虑，光学系统中的许多光学元件(包含(但不限于)透镜及孔径)是圆形的。因此，出于实际目的，可期望在照明场光阑502中利用圆形场光阑孔径504。
图5C是根据本公开的一或多个实施例的定位于照明路径118的场平面506中的具有圆形大小的场光阑孔径504的照明场光阑502的示意性说明。图5D是根据本公开的一或多个实施例的描绘具有矩形传感器的检测器124的投影508及图5C的圆形场光阑孔径504的投影510的测量平面308的示意性说明。在一个实施例中，场光阑孔径504经设计为具有对应于矩形检测器124的最大隅角半径的半径
Figure BDA0003924192320000211
的圆形。在此方面，照明场光阑502可包含传统圆形场光阑孔径504。
继续上文关于具有拥有lp的像素节距的n×m正方形像素的传感器的实例，可将圆形场光阑孔径504的半径rf确定为：
Figure BDA0003924192320000212
现参考图6，更详细描述根据本公开的一或多个实施例的使用定位于照明路径118的照明光瞳平面606中的具有中心光瞳视障604的照明光瞳光阑602减轻乱真反射。
本文中经考虑，可通过定位于照明路径118中的具有适当大小及形状的中心光瞳视障604的照明光瞳光阑602减轻沿着图4中所说明的第三噪声路径408的光，所述光穿过检测器视场306内的经埋藏计量目标104，反射离开样本106的底面406且传播回穿过检测器视场306。中心光瞳视障604可阻挡与第三噪声路径408相关联的来自照明源114的法线及近法线照明116到达样本106。此外，中心光瞳视障604可阻挡沿着第一噪声路径402的光或来自样本106的外表面的乱真反射到达检测器。
图6是根据本公开的一或多个实施例的定位于照明路径118中的具有中心光瞳视障604的照明光瞳光阑602的示意性说明。
在一个实施例中，照明路径118包含如本文中先前所描述的照明场光阑502及具有中心光瞳视障604的照明光瞳光阑602两者。在此配置中，可基于场光阑孔径504的大小及形状(例如，对应于检测器视障306)、第二衬底204b的厚度(或更一般来说经埋藏计量目标104与底面406之间的样本106的厚度)、对应于来自照明源114的照明116的波长的第二衬底204b的折射率n或第一衬底204a的厚度的已知值对中心光瞳视障604设定大小。例如，可将在数值孔径(NA)方面的中心光瞳视障604的大小确定为：
Figure BDA0003924192320000221
其中n是第一衬底204a的折射率，rf是经投影到测量平面308的场光阑孔径504的半径，W是第二衬底204b的厚度，且k是容差因子。例如，当k＝0且视障的NA大于经计算值时，可阻挡来自外表面的所有反射。然而，k＝0.3的值可允许场光阑孔径504的大小的30％容差。
如关于上文方程式(1)到(3)所描述，本文中经考虑，完美定义中心光瞳视障604的大小以阻挡低角度光穿过测量平面308处的检测器视场306，反射离开样本106的底面406且再次穿过检测器视场306可最有效地阻挡乱真反射，例如(但不限于)图4中所说明的第三噪声路径408。然而，与完美匹配的略微偏差(例如，与k的非零值相关联)仍可提供许多乱真反射的有效阻挡且通常可有效减少经埋藏计量目标104的图像或相关联计量测量中的噪声。因此，应理解，本公开不受k的特定值或值范围限制。在非限制性实例中，k的值可在0到0.3的范围内。在另一非限制性实例中，k的值可在0到0.4的范围内。
此外，中心光瞳视障604的形状可(但未必)与场光阑孔径504的形状匹配。例如，中心光瞳视障604可具有匹配圆形场光阑孔径504的圆形形状(例如，如关于上文方程式(4)所描述)。通过另一实例，中心光瞳视障604可具有匹配矩形场光阑孔径504的矩形形状。通过另一实例，中心光瞳视障604可具有矩形形状且场光阑孔径504可具有圆形形状。通过另一实例，中心光瞳视障604可具有圆形形状且场光阑孔径504可具有矩形形状。
在另一实施例中，照明路径118包含具有中心光瞳视障604的照明光瞳光阑602，而非如本文中先前所描述的照明场光阑502。在此配置中，可基于测量平面308处的检测器视场306的大小及形状的已知值对中心光瞳视障604设定大小。本文中经考虑，此配置可阻挡来自除经埋藏计量目标104以外的表面的至少一些乱真反射，但在无照明场光阑502的情况下照明光瞳光阑602的有效性可取决于测量平面308处的照明116的视场的大小。
现参考图7，图7是说明根据本公开的一或多个实施例的在用于经埋藏计量目标上的计量的方法700中执行的步骤的流程图。申请者应注意，本文中先前在系统100的上下文中所描述的实施例及启用技术应被解释为扩展到方法700。然而，应进一步注意，方法700不限于系统100的架构。
在一个实施例中，方法700包含照明经埋藏计量目标的步骤702，其中使用场光阑孔径定制所述目标上的照明使得所述场光阑孔径在对应于计量目标的测量平面上的经投影大小匹配成像检测器在所述测量平面处的视场，其中使用具有用以阻挡低于截止角的角度的照明的中心视障的照明光瞳进一步定制照明，所述截止角经选择以防止照明反射离开样本的顶面或底面中的至少一者而到达检测器。例如，可使用定位于照明路径118中的具有场光阑孔径504的照明场光阑502来定制照明使得场光阑孔径504在对应于经埋藏计量目标104的测量平面308上的经投影大小匹配如本文中先前所描述的检测器视场306。在此方面，步骤702可包含减轻乱真反射，包含(但不限于)在如关于图4所描述的第一噪声路径402及第二噪声路径404中的乱真反射。此外，可使用定位于照明路径118中的具有用以阻挡低于如本文中先前所描述的所选择的截止角的角度的照明的中心光瞳视障604的照明光瞳光阑602来定制照明。在此方面，步骤702可包含减轻乱真反射，包含(但不限于)在如关于图4所描述的第三噪声路径408或第一噪声路径402中的乱真反射。由于经定制照明，可将所得经收集光(例如，样本光122)限于信号路径302。
在另一实施例中，方法700包含在成像检测器上产生计量目标的一或多个图像图像的步骤704。例如，步骤704可包含产生场平面图像(例如，使用定位于共轭于经埋藏计量目标104的场平面处的检测器124)或光瞳平面图像(例如，使用定位于光瞳平面处以从经埋藏计量目标104捕获光的角分布的检测器124)的任何组合。此外，可使用所属领域中已知的任何类型的成像技术(包含(但不限于)明场成像)产生图像。
在另一实施例中，方法700包含基于一或多个图像产生样本的一或多个计量测量的步骤706。例如，所述一或多个计量测量可包含(但不限于)一或多个叠加测量。特定来说，样本可包含由在接口处接合在一起的两个衬底形成的经接合样本，其中经埋藏计量目标包含来自两个衬底的特征。因此，基于一或多个图像的计量测量可提供两个衬底的相对对准或未对准的指示。
在另一实施例中，虽然在图7中未展示，但方法700可包含在步骤704产生一或多个图像之前将计量目标定位于测量平面处的步骤。例如，方法可包含在测量工具内检测及/或监测经埋藏计量目标104的位置及调整经埋藏计量目标104的位置。此外，方法700可包含使用所属领域中已知的任何技术(包含(但不限于)图1C到1L中所说明的林尼克干涉测量技术)检测及/或监测经埋藏计量目标104的位置。
本文中所描述的标的物有时说明装纳于其它组件内或与其它组件连接的不同组件。应理解，此类描绘架构仅为示范性，且事实上可实施实现相同功能性的众多其它架构。就概念来说，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，本文中经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，不论架构或中间组件如何。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/或物理互动组件、及/或可无线互动及/或无线互动组件、及/或逻辑互动及/或可逻辑互动组件。
据信，将通过前文描述来理解本公开及其众多伴随优点，且将显而易见的是，可在不背离所公开标的物或不牺牲其全部实质性优点的情况下对组件的形式、构造及布置进行各种改变。所描述的形式仅为解释性的，且随附权利要求书希望涵盖及包含此类改变。此外，应理解，本发明是由随附权利要求书定义。

Claims (52)

1.一种计量系统，其包括：
成像子系统，其经配置以在检测器上基于从物镜收集的光对埋藏于样本中的计量目标进行成像，其中所述样本是由第一衬底及在接口处接合到所述第一衬底的第二衬底形成，所述样本进一步包含定位于所述接口处的所述计量目标，其中所述计量目标包含所述第一衬底上的第一目标结构及所述第二衬底上的第二目标结构；
照明子系统，其包括：
照明源；
一或多个照明光学器件，其经配置以用来自所述照明源的照明通过所述物镜照明所述计量目标；
照明场光阑，其定位于共轭于所述计量目标的场平面处，其中所述照明场光阑包含场光阑孔径，其中所述场光阑孔径的大小或形状中的至少一者经选择以使得所述场光阑孔径在对应于所述计量目标的测量平面上的经投影大小匹配所述检测器在所述测量平面处的视场；及
照明光瞳，其定位于光瞳平面处，其中所述照明光瞳包含在所述光瞳平面的中心的中心视障，其中所述中心视障的大小或形状中的至少一者经选择以提供具有大于截止角的角度的对所述计量目标的倾斜照明，其中基于所述检测器在所述测量平面处的所述视场的大小、所述第一衬底的厚度或所述第二衬底的厚度中的至少一者来选择所述截止角，以防止来自所述照明源的所述照明离开所述样本的顶面或底面中的至少一者的反射到达所述检测器；及
控制器，其通信地耦合到所述检测器，其中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：
接收来自所述样本的所述计量目标的一或多个图像；及
基于所述一或多个图像产生所述样本的一或多个计量测量。
2.根据权利要求1所述的计量系统，其进一步包括：
样本定位子系统，其包含通信地耦合到所述控制器的平移载物台，其中所述一或多个处理器进一步经配置以执行程序指令，从而引起所述一或多个处理器：
从所述样本定位系统接收样本定位数据；及
在接收所述计量目标的所述一或多个图像之前通过一或多个控制信号引导所述平移载物台以将所述计量目标对准到所述测量平面。
3.根据权利要求2所述的计量系统，其中所述样本定位子系统进一步包括：
干涉仪或视差定位子系统中的至少一者。
4.根据权利要求2所述的计量系统，其中所述样本定位子系统进一步包括：
光束分离器，其经配置以将来自所述照明源的样本定位照明分离到测量臂及参考臂中，其中所述测量臂包含经配置以将所述样本定位照明引导到所述样本的所述物镜，其中所述参考臂包含经配置以将所述样本定位照明引导到参考样本的参考物镜；及
光电二极管，其经配置以从所述光束分离器接收相关联于所述测量臂中的光与来自所述参考臂的光的干涉的光，其中所述光电二极管产生所述样本定位数据。
5.根据权利要求4所述的计量系统，其中所述样本定位照明包含来自所述照明源的所述照明。
6.根据权利要求4所述的计量系统，其中所述样本定位照明包含来自额外照明源的所述照明。
7.根据权利要求4所述的计量系统，其中所述样本定位数据包含在所述平移载物台使所述样本沿着所述物镜的光学轴平移时产生的干涉信号。
8.根据权利要求7所述的计量系统，其中所述计量目标的位置是基于所述干涉信号的峰值的位置来确定。
9.根据权利要求4所述的计量系统，其中所述参考样本是由一或多个参考衬底形成。
10.根据权利要求9所述的计量系统，所述参考样本进一步包括：
在背表面或两个参考衬底之间的接口中的至少一者上的反射层。
11.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述一或多个计量测量中的至少一者包括：
所述第一衬底与所述第二衬底之间的叠加测量。
12.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述截止角进一步经选择以防止来自所述样本的外表面的反射到达所述检测器。
13.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述场光阑孔径是具有rf的半径的圆形，其中所述照明光瞳的所述中心视障经设定大小以阻挡来自所述照明源的具有小于
Figure FDA0003924192310000031
的数值孔径的照明，其中n是所述第一衬底的折射率，rf是所述场光阑孔径在所述测量平面上的所述经投影大小，且k是容差因子。
14.根据权利要求1所述的计量系统，其中使得所述场光阑孔径在对应于所述计量目标的所述测量平面上的所述经投影大小匹配所述检测器在所述测量平面处的所述视场防止来自所述照明源的照明的反射反射离开所述样本的项面且由所述检测器捕获。
15.根据权利要求1所述的计量系统，其中使得所述场光阑孔径在对应于所述计量目标的所述测量平面上的所述经投影大小匹配所述检测器在所述测量平面处的所述视场防止来自所述照明源的照明的反射反射离开所述样本的所述底面且传播穿过所述检测器在所述测量平面处的所述视场。
16.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述检测器具有拥有已知纵横比的矩形传感器，其中所述场光阑孔径的所述形状经选择为具有所述已知纵横比的矩形。
17.根据权利要求16所述的计量系统，其中所述场光阑孔径沿着第一方向的大小dX，f经选择为dX，f＝a·(Magill/Magcoll)·lp(1+kf)，其中a是在所述检测器中的沿着所述第一方向的具有大小lp的大小正方形像素的数目，Magill是所述照明子系统的放大率，Magcoll是集光子系统的放大率，且k是容差因子，其中所述场光阑孔径的沿着第二方向的所述大小dY，f经选择为dY，f＝b·(Magill/Magcoll)·lp(1+kf)，其中b是在所述检测器中的沿着所述第二方向的具有大小lp的正方形像素的数目。
18.根据权利要求17所述的计量系统，其中kf是在0到0.05的范围内。
19.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述检测器具有拥有已知纵横比的矩形传感器，其中所述场光阑孔径的所述形状经选择为圆形，其中所述场光阑孔径在所述测量平面上的所述经投影大小囊封所述检测器在所述测量平面处的所述视场。
20.根据权利要求19所述的计量系统，其中所述检测器具有大小lp的(n×m)个正方形像素的大小，其中所述场光阑孔径具有
Figure FDA0003924192310000041
(Magill/Magcoll)·(lp/2)·(1+k)的半径，其中Magill是所述照明子系统的放大率，Magcoll是所述集光子系统的放大率，且k是容差因子。
21.根据权利要求20所述的计量系统，其中kf是在0到0.3的范围内。
22.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述第一衬底或所述第二衬底中的至少一者具有775μm、750μm、600μm、300μm或100μm中的至少一者的厚度。
23.根据权利要求1所述的计量系统，其中所述第一衬底或所述第二衬底中的至少一者包括：
半导体晶片。
24.一种计量系统，其包括：
成像子系统，其经配置以在检测器上基于从物镜收集的光对埋藏于样本中的计量目标进行成像，其中所述样本是由第一衬底及在接口处接合到所述第一衬底的第二衬底形成，所述样本进一步包含定位于所述接口处的所述计量目标，其中所述计量目标包含所述第一衬底上的第一目标结构及所述第二衬底上的第二目标结构；
样本定位子系统，其包含将所述计量目标定位于所述检测器的测量平面处的平移载物台；
照明子系统，其包括：
照明源；
一或多个照明光学器件，其经配置以用来自所述照明源的照明通过所述物镜照明所述计量目标；及
光瞳光阑，其定位于光瞳平面处，其中所述光瞳光阑包含在所述光瞳平面的中心的中心视障，其中所述中心视障的大小或形状中的至少一者经选择以提供具有大于截止角的角度的对所述计量目标的倾斜照明，其中基于所述检测器在所述测量平面处的视场的大小、所述第一衬底的厚度或所述第二衬底的厚度中的至少一者来选择所述截止角，以防止来自所述照明源的所述照明离开所述样本的顶面或底面中的至少一者的反射到达所述检测器；及
控制器，其通信地耦合到所述检测器，其中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：
接收来自所述样本的所述计量目标的一或多个图像；及
基于所述一或多个图像产生所述样本的一或多个计量测量。
25.根据权利要求24所述的计量系统，其中所述样本定位子系统进一步包括：
光束分离器，其经配置以将来自所述照明源的样本定位照明分离到测量臂及参考臂中，其中所述测量臂包含经配置以将所述样本定位照明引导到所述样本的所述物镜，其中所述参考臂包含经配置以将所述样本定位照明引导到参考样本的参考物镜；及
光电二极管，其经配置以从所述光束分离器接收相关联于所述测量臂中的光与来自所述参考臂的光的干涉的光，其中所述光电二极管产生样本定位数据。
26.根据权利要求25所述的计量系统，其中所述样本定位照明包含来自所述照明源的所述照明。
27.根据权利要求25所述的计量系统，其中所述样本定位照明包含来自额外照明源的所述照明。
28.根据权利要求25所述的计量系统，其中所述参考样本是由一或多个参考衬底形成。
29.根据权利要求28所述的计量系统，所述参考样本进一步包括：
在背表面或两个参考衬底之间的接口中的至少一者上的反射层。
30.根据权利要求24所述的计量系统，其中所述截止角进一步经选择以防止来自所述样本的外表面的反射到达所述检测器。
31.根据权利要求24所述的计量系统，其中所述一或多个计量测量中的至少一者包括：
所述第一衬底与所述第二衬底之间的叠加测量。
32.根据权利要求24所述的计量系统，其中所述第一衬底或所述第二衬底中的至少一者具有775μm、750μm、600μm、300μm或100μm中的至少一者的厚度。
33.根据权利要求24所述的计量系统，其中所述第一衬底或所述第二衬底中的至少一者包括：
半导体晶片。
34.一种计量系统，其包括：
成像子系统，其经配置以在检测器上基于从物镜收集的光对埋藏于样本中的计量目标进行成像，其中所述样本是由第一衬底及在接口处接合到所述第一衬底的第二衬底形成，所述样本进一步包含定位于所述接口处的所述计量目标，其中所述计量目标包含所述第一衬底上的第一目标结构及所述第二衬底上的第二目标结构；
样本定位子系统，其包含将所述计量目标定位于所述检测器的测量平面处的平移载物台；
照明子系统，其包括：
照明源；
一或多个照明光学器件，其经配置以用来自所述照明源的照明通过所述物镜照明所述计量目标；及
照明场光阑，其定位于共轭于所述计量目标的场平面处，其中所述照明场光阑包含场光阑孔径，其中所述场光阑孔径的大小或形状中的至少一者经选择以使得所述场光阑孔径在对应于所述计量目标的测量平面上的经投影大小匹配所述检测器在所述测量平面处的视场；及
控制器，其通信地耦合到所述检测器，其中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：
接收来自所述样本的所述计量目标的一或多个图像；及
基于所述一或多个图像产生所述样本的一或多个计量测量。
35.根据权利要求34所述的计量系统，其中所述样本定位子系统进一步包括：
光束分离器，其经配置以将来自所述照明源的样本定位照明分离到测量臂及参考臂中，其中所述测量臂包含经配置以将所述样本定位照明引导到所述样本的所述物镜，其中所述参考臂包含经配置以将所述样本定位照明引导到参考样本的参考物镜；及
光电二极管，其经配置以从所述光束分离器接收相关联于所述测量臂中的光与来自所述参考臂的光的干涉的光，其中所述光电二极管产生样本定位数据。
36.根据权利要求35所述的计量系统，其中所述样本定位照明包含来自所述照明源的所述照明。
37.根据权利要求35所述的计量系统，其中所述样本定位照明包含来自额外照明源的所述照明。
38.根据权利要求35所述的计量系统，其中所述参考样本是由一或多个参考衬底形成。
39.根据权利要求38所述的计量系统，所述参考样本进一步包括：
在背表面或两个参考衬底之间的接口中的至少一者上的反射层。
40.根据权利要求34所述的计量系统，其中所述一或多个计量测量中的至少一者包括：
所述第一衬底与所述第二衬底之间的叠加测量。
41.根据权利要求34所述的计量系统，其中所述第一衬底或所述第二衬底中的至少一者具有775μm、750μm、600μm、300μm或100μm中的至少一者的厚度。
42.根据权利要求34所述的计量系统，其中所述第一衬底或所述第二衬底中的至少一者包括：
半导体晶片。
43.一种计量方法，其包括：
用照明子系统照明样本上的计量目标，其中所述样本是由第一衬底及在接口处接合到所述第一衬底的第二衬底形成，所述样本进一步包含定位于所述接口处的计量目标，其中所述计量目标包含所述第一衬底上的第一目标结构及所述第二衬底上的第二目标结构，其中所述照明子系统包括：
照明源；
一或多个照明光学器件，其经配置以用来自所述照明源的照明来照明所述计量目标；
照明场光阑，其定位于共轭于所述计量目标的场平面处，其中所述照明场光阑包含场光阑孔径，其中所述场光阑孔径的大小或形状中的至少一者经选择以使得所述场光阑孔径在对应于所述计量目标的测量平面上的经投影大小匹配成像检测器在所述测量平面处的视场；及
照明光瞳，其定位于光瞳平面处，其中所述照明光瞳包含在所述光瞳平面的中心的中心视障，其中所述中心视障的大小或形状中的至少一者经选择以提供具有大于截止角的角度的对所述计量目标的倾斜照明，其中至少基于所述检测器在所述测量平面处的所述视场的大小、所述第一衬底的厚度或所述第二衬底的厚度来选择所述截止角，以防止来自所述照明源的所述照明离开所述样本的顶面或底面中的至少一者的反射到达所述检测器；
在所述成像检测器上产生所述计量目标的一或多个图像图像；及
基于所述一或多个图像产生所述样本的一或多个计量测量。
44.根据权利要求43所述的计量方法，其中基于所述一或多个图像产生所述样本的一或多个计量测量包括：
基于所述一或多个图像产生所述第一衬底与所述第二衬底之间的叠加测量。
45.根据权利要求44所述的计量方法，其中所述计量目标包括：
AIM目标、rAIM目标、AIMid目标或BiB目标中的至少一者。
46.根据权利要求45所述的计量方法，其中用所述照明子系统照明所述样本上的所述计量目标包括：
用来自所述照明子系统的包含红外光谱范围内的一或多个波长的照明来照明所述样本上的所述计量目标。
47.根据权利要求11所述的计量系统，其中所述计量目标包括：
AIM目标、rAIM目标、AIMid目标或BiB目标中的至少一者。
48.根据权利要求47所述的计量系统，其中来自所述照明源的所述照明包括：
包含红外光谱范围内的一或多个波长的照明。
49.根据权利要求31所述的计量系统，其中所述计量目标包括：
AIM目标、rAIM目标、AIMid目标或BiB目标中的至少一者。
50.根据权利要求49所述的计量系统，其中来自所述照明源的所述照明包括：
包含红外光谱范围内的一或多个波长的照明。
51.根据权利要求40所述的计量系统，其中所述计量目标包括：
AIM目标、rAIM目标、AIMid目标或BiB目标中的至少一者。
52.根据权利要求51所述的计量系统，其中来自所述照明源的所述照明包括：
包含红外光谱范围内的一或多个波长的照明。
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