TW201237361A - Optical system and method for measuring in three-dimensional structures - Google Patents

Description

201237361 六 '發明說明： 【發明所屬之技術領域】 一本發明廣泛地屬於光學量測技彳标領域，且關於光學系統及在 三維構造中（例如半導體晶圓）之量測方法。 【先前技術】 隨著半^體技術的進步，縮小裝置尺寸已成為越來越複雜的 任務。克服這些困難的一種方法為使用垂直整合多個半導體裝置 (晶片）之技術。此種技術能使每單元具有較多數量的裝置^在 應Ϊ中且能整合不同功能的晶片，因而使混合系統(例 如感測态、處理态以及記憶體)有較佳的性能。 fTwHt的—麵直整合的方法細纽紋穿孔技術 曰rn Via)為基礎。Tsv為一種完全穿過石夕晶圓或 垂直電=接(穿孔)。因為穿孔的密集度實質上較高而連接 的長度，目此TSV是—種高效益 體及三維積體電路(相較於其替代方宏“二封咸 石夕晶只且右出主ILa /技術中，穿孔產生在石夕晶片内，該 亘他裝Ϊ，且# 造之不同的主動式積體電路裝置或 =石=高ϋΓ的料力金、ΐ、焊錫的金屬或是以例* 多個元件係堆疊並且結合在=加以填充。然後設有此種穿孔的 圖來—個_性的步驟為形孔，其中接點的 :為了維持所需的穿孔品質’穿孔的深度及輪 【發明内容】 為了監測在TSV製程過程中所彦 如所產生之穿孔的深歧財卩，這個領域 >圖形特徵部之參數，例 需要新穎的技#^。 201237361 =係由深度的雜朗建立，而树中產生具有高深寬比 ^直立孔。根獅定設狀朗及整合方式，TSV可具有不同的 橫剖面’並可具有圓形的、方形的、八角形 二:面的尺寸(穿孔直徑)-般在i至，的範，=/則 達200μιη，而使深寬比達20:1。 為確射靠及可再現的整合程序，需要監測及控舰個重要 的穿孔輪摩參數，此種參數例如：穿孔深度、頂部直徑 ”紋(例如：由於TSV製造過程所造成而出現在穿孔壁的振盡 鋸齒圖形）、底部直徑以及頂部底切(undercut)。關於這些，可^ 圖卜其圖示說明穿孔10的輪摩。如圖所示，穿孔典型地由丄述 :底部直徑、深度以及側壁波紋所定義。穿孔深度應 ，過曰曰片堆$層的最終預定厚度，因此在薄化晶圓之後，晶片的 兩侧之間將形成連接。侧壁波紋應儘可能的減少，以提供 側壁輪廓。為了確保最佳的穿孔填充，「平滑的/穿孔側壁 ^必y、的了頁βρ與底部直徑通常定義了側壁角。在接下來的 =中/SV的賴及填歧理，需要肢受到良好㈣的侧壁。 2，為了麵良好的互聯導電特性，必須維持有效的底部直徑。 处ΐ要將侧壁的斜度維持在非常接近垂直。侧處理的可 ίΐ下ί的Γ充部邊緣產生底切讓切)。此種底切可能損 声裡，外，注的參數係與在穿孔形成步驟之後進行的鍍膜或其他 穿孔壁上形成薄膜）有關。不論任何情況’控制這些 膜的^對這個產業而言是必要的，因此需要量測它們。 一般而言，可利用數種已知的技術來罐穿 亮場光學成像’其中光線係垂直人射至穿孔區』直; 鏡反射的光線’而，此麵直人射的亮場成像無 Μ吉那種具有高深寬比之穿孔的穿孔深度資訊，而具有高 穿孔對於TSV來說是#遍的。其他建_以確認穿孔深 二Ϊ爷ΐ方法係以干涉法為基礎。由於側壁具有相對於入射光的 ’兄角’使得從側壁反射的訊號遠弱於從頂部表面及穿孔底部反射 201237361 戰目此要對穿孔輪廊的其他參數進行特性分析係為更加嚴 本發明提供-種量測各種穿孔輪廓參數的 測的一般原理。此方法用以消 ;二 I利用量測所得之訊號與適當模型的比較來取得所關注的=參 絕 個 在TSV的製程過程中，乃藉由_ 「襯底」）置放在穿孔内部。接下來的步驟; ϋ聊層」）而限制銅原子擴散’然後生成一稱作「種子声」的 2屬層以增進_沉積程序，輯戦接觸1於小缺陷曰、」的 乃 的功能性，分析所有這些薄層的特性 /、模擬或參考(在已知的測試構造上量測) ° = 測壁上的騎進行雜分析。 ⑽观了對私在穿孔 上 本發明之量職術可實絲單觸構造上或她元件的晶格 口此，根據本發_—鑛泛的實絲樣，提供 統，用以在具有穿孔關形化結構中進行量 先= 可經操作而量游孔的輪廓參數，鶴統包含：配= =照射光麵至被量測的雜造上；侧通道，㈣g 完ί以下至少—者來實現暗場檢測^式，:、使沿著昭 射及制通道兩者所健之光線的至少—個 使沿著至少侧通道之統的傳齡到影響〔d〜’以及 少旦ίΐΐ=2實酬中，調變組“配置成可經操作而至 〜曰通過照射及偵測通道之光線的偏振。調變組件可包含第一 201237361 偏振器及第二偏振器，其配置在照射及偵測通道内且具有實質上 相互垂直的偏振面。在另外的實例中，謫變組件包含第一偏振器 及第二偏振器，其分別配置在照射及偵測通道内且具有實質上相 互平行的偏振面，且包含一配置在照射及偵測通道内之共同的相 位延遲器。該相位延遲器乃相對於從該構造沿著偵測通道所返回 之光線的傳播方向而設置在第二偏振器的上游。在又一實施例 中’ ^變組件包含一共同的偏振器以及一共同的相位延遲器，該 偏振器及該相位延遲器以相間隔的關係被配置在照射通道與偵測 通道之一共同部分。該偏振器乃相對於沿著照射通道而照射至該 構造之光線的傳播方向而設置在該相位延遲器的上游。 的背聚焦面或與背聚焦面共躺—平面。圖形的形式 方向’並阻播從這些人射方向所 H 66 4J. ft -/τ hi pl. «fe . I 。圖形的形式

進行量測之構造的理論模型係用 一描述 料，後 以產生理論資料或參考資料 、、此外或替代地，婦組件可配置成可雜作錢照射及偵測 通道，者*被部分地遮蔽。雜調魏件可包含單—圖形，針對 ，該系統中使用的光線’該圖形由不同光線穿透性之區域所形 ^ ’ ^圖形設置在無射及侧通道她的一平面，而位在該系 ，之巧焦面騎近或射聚焦面錄的—平面，例如鄰近於或 ⑧ 6 201237361 ，與篁測所得之資料進行迭代比較，同時改變模型參數直到找 最=配」為止。「最佳雜」翻的錄魏為對應至量 數。參，資料也可使用具有已知參數之測試樣本來產生。、， 、，該系統可包含額外的偵測通道，用以收集從該構造鏡反射的 根據本發明之又一廣泛的實施態樣，提供一種用於具 之圖形化構造的光學量測方法，以判定一或更多個穿孔輪廓參 數，該方法，含在制的狀態下，將暗場檢峨式_至^化 ΐΐ ’其储由以下至少—者來實現：使沿著照射及細通道所 傳播之光線的至少一個參數受到影響；以及使沿著至少該 道之光線的傳播受到影響。 、、 【實施方式】 圖1圖示說明一典型的穿孔輪廓，其定義例如頂部直徑、底 部直徑、深度、以及側壁波紋的參數。 - 、如上述’本發明提供一種監測穿孔輪廓的技術，其係藉由監 測上述參數以及使用暗場方法而達成，根據該暗場方法，照射及 偵測通道的配置以及/或照射及被偵測之光線的參數中，.昭 測光線傳财法是不同的。 ^ ^ 、以下為本發日月之系統的數個實例，用以量測穿孔輪廊皋數。 為^助了解，在所有實例中，制的元件乃使用_參考符號。 在遠些實例中顯示的每一個量測系統皆定義了照射通道q及偵測 ^道Q，且該量測系統用以實現暗場模式，其實現方式為：使沿 著照射以及/$偵測通道所傳播之光線的至少一個參數受到影響、 以及/或使沿著至少偵測通道所傳播之光線的傳播受到影響、以及/ 或使照身f以及偵測通道有適當的相對配置。這些配置用以消除或 至少顯著地減少被暗場偵測單元偵測到的鏡反射光。 在圖2、3、及4的實例中，該系統之配置乃基於對下列原理 的了解’亦即垂直人射至晶圓頂表面上且從該處所鏡反射的光線 乃維持原本的偏振。因此，吾人可辨別從頂表面所反射的光以及 201237361 ^具有傾斜肖之表崎反射的光，賴斜肖乃摘於人射方向而 言 0 、旦圖2顯示一光學暗場量測系統1〇〇，其配置成一種暗場反射計 以量測具有穿，10的樣本S。系統100界定照射通道ei及偵測 通道C2，且該系統100乃藉由使沿著照射及/或偵測通道所傳播之 ，卷 1的至少一參數受到影響的方式來實現暗場模式。系統1〇〇包 含光源12(J由發光袋置或由搭配外部發光器的光導單元來組 成）、巧測單元22、光引導裝置15、以及光調變組件19。在本實 例中’系統100的配置乃用以為照射通道Q以及债測通道&提供 互相垂直的偏振。此即是所謂的正交偏振反射計。光調變組件19 包含偏振器14及20,其具固定或可控制之實質上互相垂直之適宜 的偏振面。光引導裝置15包含光束分離器16以及光學聚焦元件(物 鏡)18’且該光引導裝置15係配置在照射通道&與偵測通道c 一共同部分。 系統100内亦設有控制單元24,其可連接至偵測單元22的輸 =(透過有線或無線彳f號傳輸)以接收和分析代表被彳貞測之光線的 私料:控制單S 24 -般為電腦系、统，包含功能元件例如：輸入及 ]出元件26、記憶體28、處理器30以及可能也有顯示器32。假 使至^一個偏振器為可調整的裝置，則控制單元24亦可包含偏振 控制器34，用以選擇性地改變偏振面的方向。 句來自光源12的光線L!沿著照射通道Cl傳播，並且受到入射 =之偏振n 14的偏減’而產㈣偏振光被絲分離器16 ，至樣本s上，光束分離器16乃將光線反射至物鏡18，然後聚 ，光線至樣本s上的照封區。自照射區反射(返回)的光線l2沿著 偵測通道p義而餘鏡18料在絲分離n 16 ±，而藉此傳 送至，振器20。如此偏振化的光線L，2便傳播至偵測單元22。 虽光線L’2從偏振器20出來時，垂直於入射光方向之表面的 反射作用被妥善地完全抑制。細，具有姆於人射光傳播方向 斜角的表面所反射的光分量，例如從穿孔1〇之側壁返回的光 分量，可能會經歷顯著的偏振改變，而使至少一部分的光分量被 8 ⑧ 201237361 偵測單元22收集。 量測系統細，其與上述圖2的正交偏 Σ含使用—她延遲树。於此，光調變組件19 質上互相平行之較佳的偏振面。遲補編具有實 分離ί 振器14，然，偏振光匕被光束 旋轉45。角，如此彦决的氺=，相位延遲器17使光線的偏振 回(反射)光線L2被物鏡 =^===至$。返 再一次被旋轉45。m 了 上然後其相位 通道C2的偏翻2G，偏振接著通過在_ 行於入射路徑之偏捩5g 〃、有較佳的偏振面，其方向係平 以垂直偏振的狀‘^ 1 ^振面/此’表面所鏡反射的光線 在已知：試構 利用與圖3之系統相似，即是 在光束分雜哭μ, 久祁仅延遲器17,且偏振器14設置 學表現但成本較低'，° _配置提供相同的光 離器之間） 具有較低的校正需求(例如偏振器與光束分 在上述圖2至圖4的實例中，利用悴 本返回且沿著伯測路徑傳播 ^里測系統來侧從樣 方位角及仰角，但相較於昭射絲，$_光線具有鏡反射的 線參數(例如不同偏振），因;具有不同的光 回的光線。 疋(偵’則出)從穿孔之侧壁所返 射及以下方法：使通過照 __方^ 及仰二=== 201237361 角角。此可利用所謂的有遮罩之光路徑來達成。在此方法中， 暗場，測的達成方式係將位在背聚焦面或接近背聚焦面的偵測光 線路徑部分遮蔽’而有效地避免從樣本之頂表面所鏡反射的任 光分量被收集。 、每上述可藉由在共同的光路徑(照射及偵測路徑)使用遮罩來加 以只現。根據此技術’遮罩元件係相對於入射光傳播方向而設置 在聚焦光學元件的上游，如此而限制了在物鏡上的照射區，進而 因此限制了入射至樣本的角度範圍。類似地，此遮罩部分地阻擋 返回光線，因而限制偵測單元可接受的反射光。此方法乃基於確 保針對遮罩上每-個可透光的點*言，共軛點(對應於光被 往的位置)是不透光的。 圖5A與5B顯示此技術的貫例。如圖5A所示，若使物鏡a /的一半為不透光的，則入射光丨係從平坦表面8鏡反射至位在孔 徑不透光之那一半内的點R,而因此被阻擋。只有傳播方向被樣 本改變的^(岐，以鏡反狀傭方向“外的肖度來傳播)可被 收集’而實現暗場制。換言之’可適當地設雜在共同的照射 及侧路徑的遮罩’以,崎零階繞射關此實财場檢測模g。 圖5B顯示量測系統400,其用以實現上述有遮罩之光路徑的 方法。來自光源12的光線沿著照射通道c〗被導引至樣本I， 該光線k由光束分離器16反射至部分遮蔽的遮罩14，上，然後由

物鏡is雜至樣本s上。從被照射之樣本返回的光線係祕鏡1S 戶^收集並且料在鮮14，上，織由絲分離器16傳送至偵測 單元22。 參考圖6A及6B，其顯示具體但非限定之光路經遮 實例’其適用於圖5B的系統以實現暗場量測。 在圖6Α的實例中，系統所使用的遮罩14，具有兩半 在該系統中使用的光線而言，一半部為透光的而另一 光的，將該遮罩14’相對於物鏡設置，而阻擋一半的數^孔炉 圖5Α所示）。該遮罩較佳應設計成可遮蔽住稍大於物 1 一 半，而確保在視場之令央區域沒有光從遮罩漏出。圖6八°的^罩易 201237361 =實現，但它強烈的破壞了左右對稱性，而可能導致不想要的影 曰舉例來説，這種對稱性破壞可能導致對於定位成水平或垂直 J向之物件林_靈敏度。此種影響可魏罩而降低至 某個程度，該遮罩係將場劃分為2個部分以上，例如圖6B例示之 6個部分。此處因為入射路徑内任何透光區 此再一次的完全阻擒了來自表面的鏡反二的了遮避罩 來自場中央的亮場作用，使遮罩的中央區域設為不透光的。 、基於如圖6B的相同方法，可考慮更複雜的設計，其中場被劃 2«個脊，而η為奇數(所以可具有成對且互相相對的透光及阻 擂。卩），就旋轉對稱性而言此種設計是有益的，但可能較難製造且 文限於每—透光部皆必須遠寬於波長的條件，以避免繞射效應。 μ 了解’對於人射至鮮的光線而言，任何適當設計的 ^遍存在不同穿透性之區域的_，此種_可由具體的圖 形化，造或由電子_(空間光調變器，例如液晶面板)所構成。 在以上圖5Β的實例中，吾人係設置一遮罩於共同的光路徑 n t述，#使用單—遮罩來控制光允許雜時，量測系統破 展了，轉對稱性，而可能導致不想要的假影(artifact)。吾人可 性地藉由將互鍋鮮設置在照射賴翁彳ϋ在人射及反射 使用不同的允許祕徑之遮罩。圖7例示此方法，顯示 2述系統100(圖2)之配置大致相似的量測系統5〇〇，但其中在 为聚焦面或接近背聚焦面處，乃將照射通道q及偵測通道c2中不 ^的偏振器以照射圖形(遮罩）14，及偵測圖形(遮罩)2〇，來加以取 如圖7所示，來自光源12的光線“通過照射遮罩14，，而由 域傳送Μ之光分4Ul，係#由光束分離11 16 而被導引_本s上。反射光L2由職18收集然後由 光束为離裔16傳送至偵測遮罩2〇,。通過遮罩2〇， 的光分量匕被_單元22所制到。在此實施财 留了圓形之透光區域的遮罩14，部分地阻擋了入射光路徑。阻 央圓形區域之共|觸遮罩2〇’翻於偵測通道使得從樣本之平 11 201237361 =性相;:上 认;rif—個技術係藉由偵測來自穿孔侧壁的回應，來幫助穿孔 量測’該技術係利用基於不同之照射及彻拇^暗 在此方法中，暗場量測由以下實現：以一方向照射樣太， :^測、11放置在某-雜，而使表面所鏡反射的光不會被收 ^孔幹二能達成的改善為藉由掃描照射/摘測方向可取得更多 ，據本實施例之一可能的實例’可使用—麵斜及一個垂 、、、。於此，照射光以垂直方向入射至穿孔上，而另一 斜的，度設置’或兩者反過來配置也可以。參考圖8Α至8C， 巧顯示暗場設置的三個實例，其中入射光及被收集的光 向疋分開的。 η ί圖1八所示，來自光源12的光線Ll垂直入射至晶圓表面S， 測單元22所偵測到的光線L2則以一傾斜的角度被收集。 此種配置可以相反過來，使光線以傾斜的肖度人射而以垂直於表 面的角度魏集。如此-來，财被穿孔麟的光線可被侧單 =收集。此種設計具有以下優點：常見於許多其他應用的垂直 道’可用於亮場量測。 根據另一實例，其係使用兩個傾斜的通道。針對高深寬比的 穿孔，以相對於表面之角度《入射的光線係散射在所有的方位， 但主要係維持相同的角度α。此種行為偏好使用暗場量測，其中以 相對於表面之同樣的角度α，但不同的方㈣來人射及收集光線， 因此气面賴^射的光不會被收集。圖8Β顯示此種方法。當與圖 8Α的實例作比，較時，圖8Β的配置提供顯著較強烈的訊號。 一根據又一實例，可使用單一傾斜的照射及偵測路徑。如圖8C 所示，光線以一傾斜角度入射至穿孔，然後在相同方向上被收集。 12 ⑧ 201237361 ^情況中’使_的傾斜路徑來照射和收集，而可簡化實施 * 此 =。_ 例 以及可能具有光收集元件(未圖^以二測單 =束^ 沿著某：__的光，在妓人射實f鏡 的特;=對 場系統可輕易的修改成也包含亮場通道/ 一疋瞭解上述的暗 只種同時使用亮場及暗場通道的組合系統中，可使 ，=相卿减通道來取得單純自頂部表面(不包含$ it Γίί譜)。此量測到的反射計訊號可經分析而取得所二 ’使用暗場反射計(糊上述技射之任-ίΓ引1 進胃暗場資料的分析有所助益， 置f之任—者平獨使用的情況下，是無法取得的。 利用解’基於消除來自晶圓表面的鏡反射光，可 ^述，振與遮罩以及/或其他技術來使用組合系統。 孔柯11嫌Λ人應〉主意，採用本發明之技術的量測與系統的數值 Ϊ1ΓΓΓ perture)相依。在高深寬比的構造中，在入射盥反 應有極大的ί敏度。有關被探測之構造幾何ί 财其可藉由例如以各個 個不使用相同的量财法時，仍可取得來自單-穿孔之數 不冋的暗場訊號。舉例來說’將量測點聚焦在穿孔上的不同位 13 201237361 穿ΐΐίΐ’貞_穿孔的交互__，然後反射 =ί二=2的資訊可接下來㈣增進輪雜徵分析的 、十+非圓柱對稱的穿孔，使穿孔相對於量 二此產生關於穿孔輪廓的額外資訊： :提轉及平移的穿孔使用暗場量測，並依穿孔輪廊 产況=方tt多都實現了一種設置’其本身產生-個在旋轉 隹偏振所界定的方向、或因施加在數值孔徑的遮罩、 ί 方向所界定的方崎造成)並非稍的量測 ^。在所^些例子中，可藉由在穿孔中央位置以外進行量測， 轉f私性的讀加以旋轉’而可取得多個來自穿孔 ，暗场里測值。例如：當使用正交偏振設置時，可將 中央的位置，並且針對不同的入射偏振之方向來ϊ 測暗场訊说(任何喃轉持第二偏· =)。或者’ ㈣酬，。= 稱的穿孔時’即使在穿孔中央進行量測，吾人仍可以此 方法取传暗場訊號。 二人應了解本發明之彡統可配置成同時使肖上述實例之任 、、且。。本發明可使用—種結合上述兩種方法的制方法而。例 沿著有遮罩之路徑使用正交偏振。此方法對於消除來自頂 j面1反射將有非常大的改善’並能較舰隔離穿·壁所反射 的訊號。 可循序使用超過一種以上的上述技術，而取得例如數 貝雜。此方法亦能在選擇最適量顺術時更具靈活性， 以特徵化不同形狀之穿孔。 如上述，本發明之暗場量測技術可用以監測各種穿孔輪廓參 ^上述之暗場量測技術可做為穿孔之反射計量測的基礎。在這 =測中^寬頻规人射在穿孔上’紐進行量測與波長相依的 〜。在每—波長τ反射_賴藉由反射光时涉特性來加以 判疋，該反射光乃由暴露之晶圓的不同部分所反射。 201237361 為了推論穿孔輪廊參數’將所1測的反射光譜與在不同輪靡 係數下所計算出的穿孔光譜組作比較。接著便可判定出產生葉H 測值之最佳適配之計算光譜值的穿孔輪廓。由於實質上所有被量 測到的輻射皆來自穿孔壁的反射，因此暗場量測提供對輪廓參& 之高靈敏度的量測光譜。 反射光譜的計算可使用許多分析與數值方法來達成。對於簡 單的穿孔構造而言，使用馬克斯威爾方程式(Maxwellequations)便 可分析解出，只要給定入射場便可直接推論出反射場。當考虞更 複雜的穿孔構造時’可使用各種數值方法。一種相對簡果的^法 為光束追蹤(幾何的)近似法’只要該模型構造相較於量測系統中使 用之光的波長而言為大，則此方法是精確的。當此假設不成立時， 則需要更精確的數值方法。常用的方法為有限元素法，例如有限 差分時域(FDTD)計算；將散射物件展開成某些形狀基底的總和， 例如T-矩陣（T-matrix)或多極展開，特徵值分解等等。 參考圖9，其例示了在正交偏振之設置的情況下(類似圖2之 設置h圓形穿孔之反射光譜的光束追蹤計算，該圓形穿孔的半徑 5μπι、深度60μιη且具有6μπι的底部曲率、及變動的底部半徑值。 該等計算係_絲追縱模縣達成。在此，齡5侧形&至 & ’其分別地對應至在不同底部半徑4 4μιη、4 5μιη、4 6_、4加 及4.8叫的情況下，所計算出的反射光譜。本案發明人發現，觸咖 j部半㈣變化會造成賊光譜麟_化，而提供關於此輪 廓芩數之量測光譜良好的靈敏度。 圖1G顯示一種針對半遮蔽之光路徑(如具有圖5A之遮罩設計 = 5B)的類似計算，其中圓形穿孔具有半捏_、深度⑼师、 及變動的底部半徑。類似地’依所量測的光譜與底 二徑的相依性可預期會有顯著的靈敏度，如此可指出在推 柄此參數方面，此方法同樣有效。 接rbft本發賴供—财效且鮮的技術，用以在圖形化結 廊參數。本發明利用暗場檢測模式，而若有需要， 、、領外的蛛檢賴式—祕肖，場模式係藉由以下實現： 15 201237361 影響照射或偵測光線之一或更多個參數/條件；以及/或影響沿著至 少偵測通道傳播之光線的傳播路徑；以及/或使照射及偵測通道有 適宜的相對配置，以上皆旨在消除或至少有效地減少會被暗場偵 測單元偵測到的鏡反射光。 熟習本技術領域者將輕易地察知，在不違背定義於隨附請求 項之範圍的情況下，各種修改及變化可適用於上文所述之本發明 的實施例。 【圖式簡單說明】 為了解本發明以及理解本發明如何具體實現，現將搭配隨附 圖示僅以非限制的舉例方式來說明實施例，其中相同的參考符號 係用以代表具有相同或相似功能的元件或行為。 圖1圖示說明典型的穿孔剖面圖，顯示參數例如：頂部直徑、 底部直徑、深度、以及侧壁波紋； 工 圖2、3以及4分別顯示三個本發明的量測系統之實例，其係 使用暗場設置而配置成用以影響在照射及偵測通道傳播的光之偏 振9 圖5A及5B例示本發明的技術，其中利用位在照射及偵測通 道内的一共同圖形，以影響通過照射及偵測通道之光的傳播，進 而達成暗場檢測模式。 圖6A及6B顯示光路控遮罩之設計的實例，其適合用在圖 的系統中。 圖7例示本發明之技術，其中藉由將互補的遮罩設置在照射 及偵測通道，以影響通過照射及偵測通道之光的傳播，進而達成 暗場檢測模式。 圖8A至8C例示本發明之系統，其中使用不同方位角及仰角 的照射及偵測通道，使照射及偵測通道在空間上分開，進而達成 暗場檢測模式。 圖9及例示在圖2之正交偏振設置下，針對不同穿孔底部 半徑，來自圓形穿孔之反射光譜的光束追蹤計算。 _。 16 201237361 吾人須注意，在圖示中例示的實施例並非實際比例，而是以 圖示的形式來幫助容易了解及說明。 【主要元件符號說明】 10 穿孔 12光源 14偏振器 14，遮罩 15光引導裝置 16光束分離器 17相位延遲器 18物鏡 19 光調變組件 20偏振器 20，遮罩 22偵測單元 24控制單元 26輸入及輸出元件 28記憶體 30處理器 32顯示器 34偏振控制器 40彳貞測單元 … 100系統 200系統 300系統 400系統 500系統 S 樣本 Li 光線 17 201237361 L’i 光線 L’、光線 L2 光線 L’2 光線 Ci 照射通道 g2 偵測通道 c3 亮場通道

Claims (1)

1. 201237361 七、申請專利範圍： 1· 一種光學系統，用以在具有穿孔之圖形化構造中進行量測，該 系統之配置係可經操作而進行穿孔之輪廓參數的量測，該系統包 含·· 一照射通道，以將照射光傳播至被量測的該構造上； 一偵測通道，收集從被照射的該構造返回至一偵測單元的光 線；以及 一調變組件，其配置可經操作而藉由完成以下至少一者來實現 一暗場檢測模式：使沿著該照射及偵測通道兩者所傳播之光的 至少一個參數受到影響；以及使沿著至少該偵測通道之光線的傳 播受到影響。 2·如申4專利範®第1項之光學彡、統，其巾該調變纟耕的配置係· 經操作而甩以影響至少通過該照射及偵測通道之光的偏振。 3·如申請專利。範圍第2項之光學系統，其中該調變組件包含一第 -及第二偏振H ’其配置在娜、射及侧通道内，且具有實質上 垂直的偏振面。 4.=申請專利範圍第2項之光學系統，其中該調變組件包含： &第-偏振二器及第二偏振器，其分別配置在該照射及細通道 内，且，、有貫質上平行的偏振面;且包含 於目 ’配置錢騎及侧通勒，其係相對 第二;振;=通道所返回之光線的傳播方向而設置在該 201237361 振器係相對於沿著該照射路徑而照射至該構造之光線的傳播方向 而5史置在該相位延遲器的上游。 6·如申請專利範圍第1項之光學系統，其中該調變組件之配置係 可經操作而使該照射及彳貞測通道兩者皆被部分地遮蔽。 7. 如申請專利範圍第6項之光學系統，其中該調變組件包含一圖 形’針對在該系統中使用的光線’該圖形乃由不同光線穿透性之 區域所形成，該圖形設置在與該照射及偵測通道相交的一平面。 8. 如申請專利範圍第7項之光學系統，其中該圖形係設置在該光 學系統之一背聚焦面的附近或與該背聚焦面共軛的一平面。 9. 如申請專利範圍第7項或第8項之光學系統，其中該圖形的形 式為一半平面而使照射光的方向受限定，且阻擋了從該構造所鏡 反射之該返回光線的光分量’該照射光係從該等受限定之方向入 射至該構造上而照射該構造。 10·如申請專利範圍第6項之光學系統，其中該調變組件包含第一 及第二互補的圖形’針對在該系統中使用的光線，每一圖形皆由 不同光線穿透性之區域所形成，該第一及第二圖形係設置在該照 射及偵測通道之各自的背聚焦面的共軛平面上或在該各自的背聚 焦面之附近。 11.如申睛專利範圍第10項之光學系統，其中位在該照射通道的 該第一圖形的形式為兩個同心環，一中心環限定了一光穿透區 域’而一周圍環則限定了一光阻擋區域’以及位在該偵測通道的 該第二圖形的形式為兩個同心環，且一中心環限定了一光阻擋區 域而一周圍環限定了一光穿透區域。 ⑧ 201237361 12. 如申凊專利範圍第1 並且處賴麟叫枝紐㈣測資料， 13. 如申請專利範圍第！ 迭代比較來實現一適配泡皮、之^予糸統，其中該處理係包含利用 測之該構造類似之—構$ 代比較的進行是與來自進行量 的理論資料或參考資料爽、佳二；;/不所偵測之光線的資料相對應 十來進仃比較，直到找到最佳適配為止。 14·如申請專利範圍第13 =構=碑供== 〒如申請專利麵第丨至14項任—項之光學系統，其包含 外的偵測通道，用以收集從該構造鏡反射的光線。 16·—種光學量測方法’用於在具有穿孔的圖形化構造中進行量測 以判定一或更多穿孔輪廓參數，該方法步驟包含藉由實現以下至 少一者而將暗場檢測模式應用至該進行量測之圖形化構造：使沿 著照射及偵測通道所傳播之光線的至少一個參數受到影響；以及 使沿著至少該偵測通道之光線的傳播受到影響。 17.如申請專利範圍第16項之光學量測方法，其中該—或更多穿 孔輪廓參數包含以下至少一者：穿孔深度、穿孔頂部直徑、穿孔 侧壁角、穿孔側壁波紋。 21 201237361 18.如申請專利範圍第ι6項或17項之光學量測方法， 該照射及_通道所傳播之光線的至少〜個參 ^ 二 驟包含至少溝通職照較侧通道之^的遠步 19·如申請專利範圍$ 18項之光學量測方法 及_通道所傳播之光線的至少一個參數受到影塑二; 使經由該照射及偵測通道所傳播的光線，通過分別配的: 第二偏振器，該等偏振器具有實質上垂直的偏振面。、 20.如申請專利範圍第16項或π項之光學量測方法，其 該照射及制通道所傳播之光線的至少—個參數受響 驟包含使經由該照射及侧通道所雜的光線，通過^配^的 第-及第二偏振器，該等偏振器具有實f上平行的偏振面，^及 使該傳播光線通過配置在該照射及偵測通道的一共同相位 器，該相位延遲器乃相對於從該構造沿著該偵測通道所返 線的傳播方向而設置在該第二偏振器的上游。 21·如申請專利範圍第π項或17項之光學量測方法，其中 該照射及偵測通道所傳播之光線的至少一個參數受到^響的^牛 驟包含使照射光線以及從該構造返回之光線通過一共同&偏 及-共同_概勒，該偏振器及軸減遲如相間^ ，配置在賴射及侧通道的-制部分，該偏姉係相對於沿 著該照射通道而照射至該構造之光線的傳播方向而設置 延遲器的上游。 22·、如申請專利範圍第丨項之光學量測方法，其中使沿著該照射及 偵測通道所傳播之光線的至少一個參數受到影響的該步驟包含 分遮蔽該照射及偵測通道兩者。 ° ⑧ 22 201237361 23·如申請專利範圍第22項之光學量測方法，其中該部分遮蔽的 步驟包含使沿著該照射及偵測通道傳播的照射光線及返回光線通 過一圖形，針對在該系統中使用的光線，該圖形係由不同光線穿 透性之區域所形成，且該圖形設置在與該照射及偵測通道相交的 一平面，而位於該照射及偵測通道所界定之一背聚焦面的附近或 與該背聚焦面共軛的一平面。 24.如申請專利範圍第23項之光學量測方法，其中該圖形用以限 定，射光線的方向，且阻擋了從該構造所鏡反射之返回光線的光 二里’該射光線係從該專受限定之方向入射至該構造而照射在 25. 如申請專利範圍第22項之光學量測方法，其中該部分遮蔽的 步，包含使沿著該照射及偵測通道傳播的照射光線及返回光線通 過第一及第二互補的圖形，該第一及第二互補圖形之每一圖形係 由不同光線穿透性之區域所形成，且係設置在該照射及偵測通道 之各自的月t焦面的共概平面或在該各自的背聚焦面之附近。 26. 如申請專利範圍第16至25項任一項之光學量測方法，其步驟 包δ接收及處理代表被偵測之光線的量測資料，然後判定該穿孔 的至少一個參數。 W 27. 如申請專利範圍第26項之光學量測方法，其中該處理的步驟 包含利用迭代比較來實現一適配程序，該迭代比較的進行是與來 自進行量測之該構造類似之一構造中，與顯示所偵測之光線^次 料相對應的理論資料或參考資料來進行比較，直到找到最佳^ 為止。 - 八、圖式： 23