TW201805593A - 同時捕捉來自多個目標之重疊信號 - Google Patents

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Abstract

本發明提供計量方法及系統，其中在該計量系統之光學系統之該收集路徑之一場平面處將經偵測影像分裂成至少兩個光瞳平面影像。光學元件(諸如棱鏡)可用以分裂該等場平面影像，且可藉由空間分裂該場平面及/或該等照明源及/或藉由使用兩個極化類型而同時量測多個目標或目標單元。同時捕捉多個目標或目標單元增加所揭示計量系統之總處理能力。

Description

同時捕捉來自多個目標之重疊信號
本發明係關於散射測量重疊計量之領域，且更特定言之，係關於光瞳平面光學計量系統。
散射測量重疊(SCOL)計量在光柵目標上方對光柵執行重疊量測，使各光柵列印於一不同處理層上且通常包括兩個X目標及兩個Y目標(X及Y係指垂直量測方向)，其各具相等及相對程式化重疊偏移。由具有一照明路徑及一收集路徑之一光學系統量測重疊目標，照明路徑通常採用來自帶有照明光瞳之子孔徑填充之一窄光譜範圍之照明且收集路徑將由光柵目標繞射之光引導至偵測器。藉由比較來自各目標之相對繞射階(例如，+1及-1一階繞射信號)之相對強度提取重疊量測。圖 1 至圖 3 係用於量測散射測量重疊信號之先前技術計量光學系統之示意性圖解說明。圖 1 示意性地繪示一光瞳成像系統70 ，其包括帶有一照明源62 之一照明路徑61 及帶有一偵測器66 之一收集路徑69 。一分束器65 引導該照明至一目標63 上且引導經反射信號通過一物鏡64 至收集路徑69 。光瞳成像系統70 中之光學平面經繪示為照明路徑61 之分別光瞳平面71 及場平面72 及收集路徑69 之分別場平面75 及光瞳平面76 ，相對於場平面73 及一物鏡光瞳74 處之目標63 界定(示意性地展示)。該等相鄰影像繪示照明光瞳71 處之典型影像(具小NA照明)、照明場光闌72 (或點掃描覆蓋)、被照明目標73 、所收集光瞳74 (零階繞射及±1一階繞射)、收集場光闌75 及陣列感測器(偵測器)66 上之所收集光瞳76 。光瞳成像系統70 通常採用帶有一經掃描同調點(71 、73 )之一單一目標之照明，同時收集+1階及-1階繞射於經定位於一光瞳平面(76 )處之一單一陣列感測器上，且使用該收集光瞳之同步捕捉連續照明額外目標-導致來自四個不同目標之緩慢連續捕捉及需要在量測之間移動晶圓。圖 2 示意性地繪示一場成像系統80 ，其包括帶有照明源62 之照明路徑61 及帶有偵測器66 之收集路徑69 。分束器65 引導照明至目標63 上且引導經收集信號通過物鏡64 至收集路徑69 。場成像系統80 中之該等光學平面經繪示為照明路徑61 之光瞳平面81A 、81B (針對連續照明)及收集路徑69 之分別光瞳平面84 及場平面85A 、85B (針對連續影像)，相對於場平面82 及一物鏡光瞳83 處之目標63 界定(示意性地展示)。該等相鄰影像繪示照明光瞳81A 處之典型影像 (具小NA照明)、被照明目標82 、所收集光瞳83 (零階繞射、-1階繞射及-2階繞射)、中繼收集光瞳84 處之孔徑光闌及陣列感測器(偵測器)66 上之目標影像85A 。在隨後照明81B 中，產生隨後目標影像85B 於陣列感測器(偵測器)66 上。場成像系統80 通常採用來自一單一傾斜角之一或多個目標之照明或在相對傾斜角(81A 、 81B )處之相同目標之照明，收集來自目標之一個一階繞射(或在相對照明(8 5 A 、 85B )之情況下之單一相對階)，同時阻斷包含零階反射(84 )之所有其他階繞射，且隔離單一階繞射與一場平面陣列感測器上之各目標。因此，在場成像系統80 中，來自四個不同照明AOI (入射角)之連續繞射捕捉係緩慢的；收集NA係小的 (通常達0.40NA)以阻斷零階及更高階繞射-藉此增加收集PSF之大小且引起鄰近目標之間及來自周邊中之物件之污染；可用於一特定目標節距之可變波長之範圍歸因於強加於照明AOI及收集AOI之限制而受限；藉由一階繞射內之角解析度之缺乏而排除遮蔽個別繞射階內之有問題區域之能力；且目標之照明過填充防止使用帶有不同極化之不同目標之同時照明。在此組態中，在各目標單元上之照明之空間範圍必須延伸超過各單元之邊界。為照明具有不同極化狀態於不同目標單元上，必須於單元之間存在充分空間，使得用於一個單元之照明不污染來自一鄰近單元之信號。所導致的單元之間的大間隔及引入空間受控極化之困難使其實際上不可行。圖 3 示意性地繪示帶有光瞳劃分之一場成像系統90 ，其包括帶有照明源62 之照明路徑61 及帶有偵測器66 之收集路徑69 。分束器65 引導照明至目標63 上且引導經反射信號通過物鏡64 至收集路徑69 。場成像系統90 包含一棱鏡67 於收集路徑69 之一光瞳平面94 處，其分裂光瞳影像以產生四個場影像於偵測器66 上。場成像系統90 中之該等光學平面經繪示為照明路徑61 之光瞳平面91 及收集路徑69 之分別光瞳平面94 及場平面95 ，相對於場平面92 及一物鏡光瞳93 處之目標63 界定(示意性地展示)。該等相鄰影像繪示照明光瞳91 處之典型影像、被照明目標92 、所收集光瞳93 (零階繞射及一階繞射之一者)、中繼光瞳平面94 處之由棱鏡67 分段之光瞳影像及陣列感測器(偵測器)66 上之目標影像95 ，該四個目標影像之各者係來自一不同光瞳象限(歸因於棱鏡形狀)。帶有光瞳劃分之場成像系統90 需要照明來自兩個相對光瞳象限之目標，以45°相對於目標光柵且需要波長及光柵節距之一選擇，針對其一階X及Y繞射信號落於收集光瞳之其他兩個相對象限內。帶有光瞳劃分之場成像系統90 由棱鏡隔離並分離光於四個光瞳象限中且形成四個場影像於一共同感測器上，各影像由來自所收集光瞳之一個象限之光組成。自由一階繞射形成之象限中之目標之強度之差提取針對各目標之重疊量測。此等操作原理導致一大PSF，其引起鄰近目標及來自周邊中之物件之污染，因為各目標影像由一單一收集光瞳象限形成(在約0.45NA處)。而且，一個光瞳象限中之照明及另一象限中之收集限制波長及目標節距之組合，一階繞射內之角解析度之缺乏排除遮蔽個別繞射階內之有問題區域之能力且目標之照明過填充使帶有不同極化之不同目標之同時照明實際上不可行。
以下係提供對本發明之一初始理解之一簡化概述。該概述不一定識別關鍵元件亦不限制本發明之範疇，而僅用作對以下描述之一引言。 本發明之一個態樣提供一種計量系統，其包括帶有一照明路徑及一收集路徑之一光學系統，其中至少一個偵測器在該收集路徑之一光瞳平面處，其中該光學系統包括至少一個光學元件於其收集路徑之至少一個場平面處，該至少一個光學元件經組態以將一經偵測影像分裂成至少兩個光瞳平面影像。 本發明之此等額外及/或其他態樣及/或優點闡述於以下詳細描述中；可自該詳細描述推論；及/或可藉由本發明之實踐學習。
在闡述詳細描述之前，闡述下文中將使用之某些術語之定義可為有幫助的。 如用於本申請案中之術語「目標」係指一週期性結構，通常(但不限於)在週期性結構(例如一光柵)上方具一週期性結構(例如一光柵)之一目標單元。術語目標及目標單元互換地使用且所揭示系統及方法取決於實施方案細節適於任一者。 如用於本申請案中之術語「照明路徑」及「收集路徑」分別係指在目標之前及在目標之後之一光學系統之非重疊部分。 如用於本申請案中之術語「場平面」係指任何光學平面，其與光學系統中之目標光學共軛，包含(例如)其中目標影像經形成之光學平面。如用於本申請案中之術語「光瞳平面」係指任何光學平面，其相當於相對於光學影像中之目標之傅立業(Fourier)平面，特定言之在收集路徑中之光瞳平面處，亦稱為中繼光瞳平面，各點對應於來自目標之繞射光之一特定角。 如用於本申請案中之術語「極化」係指其中電磁場在一指定方向處振盪之電磁輻射，其可相對於一平面(線性極化)、相對於一螺旋(圓形極化)或任何其他經界定方向。如用於本申請案中之術語「S極化」及「P極化」係指極化之任何兩個可區分模式，諸如不同(例如正交)線性極化、一線性極化及一圓形極化等。特定言之，前綴「S」及「P」僅用以指定不同極化模式且不受限於相對於分束器軸界定線性極化模式。而且，可在操作期間修改該等極化模式。 在以下描述中，描述本發明之各種態樣。為解釋目的，闡述特定組態及細節以便提供本發明之一透徹理解。然而，熟習此項技術者亦將明白，可在無本文中所呈現之特定細節的情況下實踐本發明。此外，可省略或簡化熟知特徴以便不致混淆本發明。特別參考圖式，應強調所展示之細節僅藉由實例且僅為本發明之繪示性論述之目的，且為提供據信最有用且本發明之原理及概念態樣之容易理解描述而呈現。在此方面，未嘗試比基本理解本發明所必要之細節更詳細展示本發明之結構細節，描述結合圖式使熟悉此項技術者明白本發明之若干實施例如何體現於實踐中。 在詳細解釋本發明之至少一項實施例之前，應理解本發明不將其應用限制於在下列描述中提出或在圖式中繪示之組件的構造及配置的細節。本發明適於可依各種方式實踐或執行之其他實施例，以及所揭示實施例之組合。同樣地，應理解，本文中所採用之措辭及術語係為描述之目的且不應視作限制性。 除非本文另有特別說明，否則自以下論述明顯地，應瞭解貫穿本說明書，利用諸如「處理」、「運算」、「計算」、「判定」、「增強」或類似者之術語之論述係指一電腦或運算系統或類似電子運算裝置之動作及/或處理，其操縱及/或轉換作為實體(諸如電子)呈現之資料、運算系統之暫存器內之數量及/或記憶體至類似呈現為運算系統之記憶體、暫存器或其他此類資訊儲存器、傳輸或顯示裝置內之實體數量之其他資料。 提供計量方法及系統，其中在該計量系統之光學系統之收集路徑之一場平面處將經偵測影像分裂成至少兩個光瞳平面影像。光學系統可用以分裂該等場平面影像，且可藉由空間分裂該場平面及/或該等照明源及/或藉由使用兩個極化類型同時量測多個目標或目標單元。同時捕捉多個目標或目標單元增加所揭示計量系統之總處理能力。 本發明之實施例提供有效及經濟系統、方法及機構用於同時量測帶有繞射階內之角解析度之多個重疊目標、各目標影像之高NA (數值孔徑)形成(以最小化污染)及更大光譜調諧可撓性。所揭示系統及方法提供同時SCOL目標重疊量測；藉由多個照明束同時照明兩個或兩個以上光柵上光柵重疊目標用於有效照明；隔離及分離光與在一收集場平面處之不同目標；形成來自單獨陣列感測器上或空間分離於一共同陣列感測器上之各目標之光瞳影像(在各繞射階內提供角解析度)；及實現自多個目標同時捕捉相對繞射效率。 另外，所揭示系統及方法藉由隔離照明至目標之內部以最小化目標之間及來自周邊中之物件之污染；提供可控通過目標照明極化、藉由在由場位置隔離之前之收集極化而可行分離信號與不同目標；及啟用可程式化照明及收集場光闌用於在不需要量測之間的階段運動的情況下在一單一視域內之四個以上目標之連續量測而增強量測效率。 有利的是，所揭示系統及方法亦允許照明AOI (入射角)之調整以啟用一波長範圍用於一給定目標光柵節距；允許高NA (通常0.93NA或更高)之收集以最小化收集PSF (點分佈函數)之大小且藉此最小化鄰近目標之間的污染及來自周邊中之物件之污染；提供角解析度於光瞳影像中用於角加權遮罩之應用及移除該光瞳中之有問題特徴；及使用目標之照明未填充及啟用照明極化之通過目標控制。特定言之，藉由空間未填充一目標單元之照明，該照明之極化及波長可在無單元間信號污染之風險的情況下針對不同目標單元更容易不同。 依一非限制性方式在圖 4 至圖 13 中繪示本發明之此等及其他態樣，可以任何可操作組合組合來自其元件。某些圖中且非其他者中之某些元件之圖解說明僅用作一解釋性目的且非限制性。該等計量系統及光學系統可用以產生並量測不同目標層處之週期性結構之間的重疊。圖 4 及圖 5 係根據本發明之一些實施例之光瞳成像光學系統100 之高階示意性圖解說明。系統100 包括帶有照明源62 之一照明路徑111 及帶有偵測器115A 、115B 之一收集路徑119 。分束器65 引導該照明至兩個SCOL目標113 (作為一繪示性、非限制實例)上且引導該等經反射信號通過目鏡64 至收集路徑119 。系統100包括一光學元件110 於收集路徑119 之一場平面104 處，光學元件110 分裂該場影像以產生多個光瞳影像於偵測器115A 、115B 上。光學元件110 依一非限制性方式經繪示為一棱鏡，且可包括任何光學組件，其實現由不同目標單元(例如光柵、數位顯微鏡裝置等)產生之光瞳分佈之隔離。光學元件110 可經組態以取決於實施方案細節而為反射性或折射性，如下文例示。 系統100 中之該等光學平面經繪示為照明路徑111 之光瞳平面101 及收集路徑119 之分別場平面104 及光瞳平面105 ，相對於場平面102 及一物鏡光瞳103 處之目標113 所界定(示意性展示)。該等相鄰影像分別繪示照明光瞳101 處之典型影像、被照明目標11 3 (在場平面102 處)、所收集光瞳103 (零階繞射及一階繞射)、由光學元件110 分段於場平面104 處之場影像及陣列感測器(偵測器)115A 、115B 上之光瞳影像105A 、105B ，對應於分別來自102 中之左目標及右目標之光瞳影像。在圖 5 中，系統100 包括一零階區塊118 於一中繼光瞳平面107 處，其自光瞳影像及光瞳平面105A 、105B 移除該零階。 在實施例中，所揭示系統100 之任何者可經組態以具有任何類型之照明同調性，諸如不同調照明(例如照明源62 作為一弧光燈、LDLS-雷射驅動光源、斑點爆裂雷射)、目標上之一固定同調點(例如藉由雷射)及/或掃描於目標上之一同調點(例如藉由雷射)。 在實施例中，所揭示系統100 之任何者可經組態以具有任何類型之照明波長光譜，諸如一固定窄光譜、來自一有限數目個離散窄光譜之一選擇及/或來自發射一廣光譜之一源之一窄光譜之一選擇。 在實施例中，所揭示系統100 之任何者可經組態以具有任何類型之光分佈於照明光瞳(101 )中，諸如一固定光分佈及/或一可調整或可程式化光分佈。在實施例中，所揭示系統100 之任何者可經組態以具有任何類型之光截斷於照明光瞳101 中，諸如一硬孔徑截斷及/或一切趾(apodized) (逐漸)截斷。 在實施例中，所揭示系統100 之任何者可經組態以具有任何類型之照明點分佈於該照明場平面中，諸如無分佈(目標過填充)、各目標特有之一單獨照明源(光纖)、在照明光瞳101 之前放置之一反射或折射棱鏡，其經組態以產生單獨照明點或斑塊於各目標上，及/或照明光瞳101 中之一繞射光柵(光束倍增器)，其經組態以產生單獨照明點或斑塊於各目標上。應注意，在一經掃描同調點組態中，該掃描機構可對兩個或兩個以上目標之點而言係共同的。 在實施例中，所揭示系統100 之任何者可經組態以具有任何類型之照明極化，諸如一共同及固定照明極化於整個經照明場(101 )上方、一共同照明極化於整個經照明場上方，其可切換於量測之間、一不同照明極化用於不同目標但不可改變(不可切換)及/或一不同及可切換照明極化用於不同目標，後者選項示意性地繪示於下文圖 6 中。圖 6 係根據本發明之一些實施例之光瞳成像光學系統100 之一高階示意性圖解說明，其具多個目標照明之獨立極化控制。系統100 之照明路徑111 可包括分別S極化照明源120-S 及P極化照明源120-P ，諸如帶有對應場光闌121-S 、121-P 之S光纖及P光纖，及一極化分束器(PBS)，其經組態以合併S極化照明及P極化照明。如相鄰影像中所繪示，標記X1 、X2 、Y1 、Y2 之四個目標(目標單元)可同時以所繪示組態量測(極化方向由對應目標113-S 及113-P 上方之線示意性地繪示於場平面102 處)。可選地，照明源120-S 、120-P 可在不同波長範圍處，同時照明目標113 於物鏡場平面102 處。 明確注意，如用於本申請案中之術語「S極化」及「P極化」係指極化之任何兩個可區分模式，諸如不同(例如正交)線性極化，一線性極化及一圓形極化等。特定言之，前綴「S」及「P」僅用以指定不同極化模式且不受限於相對於分束器軸界定線性極化模式。儘管大多數共同實施方案在晶圓處可為線性水平極化及線性垂直極化，然可依一靈活方式設定極化狀態中之實際差。例如，線性水平極化可使用於一個通道(例如「S」)上且圓形左手極化可使用於另一通道(例如「P」)上。「S」及「P」亦可指定左手圓形極化及右手圓形極化或任何橢圓極化。下文所描述之極化分束器之任何者可由對應非極化分束器及除兩個正交線性極化狀態外之實施方案中之可行額外光學元件替換。 在實施例中，所揭示系統100 之任何者可經組態以具有任何類型之照明場光闌，諸如無場光闌、一單一孔徑，其過填充目標，多個孔徑，其中各孔徑未填充一個別目標(參見(例如)圖 6 及圖 12 及圖 10 中所繪示之系統100 )及/或一可程式化孔徑，其中場孔徑之一連續定位能夠在一單一視域內在不需要一階段(晶圓)移動的情況下量測四個以上目標。在實施例中，所揭示系統100之任何者可經組態以具有任何類型之光截斷於照明場中，諸如一硬孔徑截斷及/或一切趾(逐漸)截斷。 在實施例中，所揭示系統100 之任何者可經組態以具有任何類型之收集光瞳(103 )，諸如一完全孔徑收集(通常大於0.90 NA)、僅零階反射之一堵塞(118 ，例如參見圖 5 、圖 7 及圖 8 及圖 9 及圖 10 中所繪示之系統100 )及/或所有光瞳之一堵塞，除重疊量測所需之繞射階外。 在實施例中，所揭示系統100 之任何者可經組態以具有任何類型之收集極化，諸如收集光瞳103 中之非極化濾波器、在收集中共同用於所有目標之一極化濾波器及/或用於不同目標之不同及可選極化濾波器(例如，參見圖 11 及圖 12 中所繪示之系統100 )。圖 7 至圖 11 係根據本發明之一些實施例之光瞳成像光學系統100 之高階示意性圖解說明，其具同時捕捉多個目標於一單一共同陣列感測器115 上。在圖 7 及圖 8 中，系統100 包括帶有照明源62 之一照明路徑111 及帶有一單一偵測器115 之一收集路徑119 。分束器65 引導該照明至兩個SCOL目標113 (作為一繪示性、非限制性實例)上且引導該等經反射信號通過物鏡64 至收集路徑119 。系統100 包括一光學元件110 於收集路徑119 之一場平面104 處，光學元件110 分裂該場影像以產生多個光瞳影像於偵測器115 上。系統100 中之該等光學平面經繪示為照明路徑111 之光瞳平面101 及收集路徑119 之分別場平面10 4 及光瞳平面105 ，相對於場平面102 處之目標113 及一物鏡光瞳103 (示意性地展示)所界定。在所繪示實例中，系統100 亦包括一零階區塊118 於中繼光瞳平面107 處，其自光瞳平面105 處之該等光瞳影像移除零階。在圖 7 中，該等相鄰影像繪示照明光瞳101 處之典型影像、被照明目標113 (在場平面102 處標示為X1 、X2 )、所收集光瞳103 (零階繞射及一階繞射)、具阻斷零階之中繼光瞳平面107 、在場平面104 及光瞳影像105 處由光學元件110 分段之場影像，同時包括陣列感測器(偵測器)115 上之102 中之兩個目標X1 、X2 之光瞳影像。 光學元件110 經組態為圖 7 中之一折射棱鏡及圖 8 中之一反射棱鏡(完整實施例)，其中各種類型之棱鏡在圖 8 中經繪示為替代方案，諸如反射性棱鏡110A ，及分別發散或會聚折射棱鏡110B 、110C 。應注意，收集場104 可由任何光學裝置而與不同目標或目標單元隔離用於分離該場平面影像，諸如折射或反射棱鏡110 (分別經繪示為圖 7 、圖 11 至圖 12 及圖 4 至圖 6 及圖 8 中之非限制實例)。 在場平面104 處，一場光闌可從缺，或一場光闌可存在有一單一孔徑，其大於該(等)目標。替代地或互補地，該收集場光闌可包括多個孔徑，其中各孔徑減取樣一個別目標。在一些實施例中，該收集場光闌可包括單一或多個孔徑，其特別阻斷來自非所要目標之光，例如一P極化收集通道上之S極化目標，如下文圖 12 中所繪示(分別在系統100-X-S 及100-Y-P 中之104-S 及104-P )。替代地或互補地，該收集場光闌可包括可程式化孔徑，其經組態以啟用該等孔徑之連續定位以在不需要一階段移動的情況下量測一單一FOV (視域)中之四個以上目標。圖 9 示意性地繪示同時捕捉來自單一陣列感測器115 上之四個目標113 之信號於照明光瞳101 、目標平面102 (X1 、X2 標示具週期性結構之目標單元沿一個方向，經標示X，且Y1 、Y2 標示具週期性結構之目標單元沿另一方向，經標示Y，其垂直於X)、經收集光瞳平面103 (點標示X零階及Y零階及±1 X一階及Y一階)、具零階阻斷頻段118 之中繼光瞳107 ，其移除X零階及Y零階，及在偵測器115 處之光瞳平面影像105 ，其經分離成對應於四個目標(X1 、X2 、Y1 、Y2 )之區域及其各自一階繞射信號。在場平面104 處由中繼場平面104 處之光學元件110 執行該分裂。在圖 9 中，該等單元藉由照明空間過填充且所收集光由該收集臂上之小於該等單元之場光闌而受限於該等單元之內部。圖 10 示意性地繪示同時捕捉來自單一陣列感測器115 上之四個目標113 之信號，其中經隔離場照明在照明場光闌101A 處。在圖 10 中，該等單元藉由照明而空間未填充(藉由小於該等單元之照明場光闌或藉由經保持於該等單元邊界內之點掃描)。該收集場光闌(若存在)僅用以限制雜散光。其在限制光於該等單元邊界內不起作用。 應注意，感測器(偵測器)115 可包括單獨陣列感測器用於各目標(例如圖 4 至圖 6 )及/或具經定位於該感測器之不同區域上之分離光瞳影像之一單一陣列感測器(例如圖 7 、圖 8 、圖 10 、圖 12 )。 在圖 11 中，藉由極化額外地隔離目標收集。由圖 7 中所繪示之系統100 之設計開始，在圖 11 中，照明路徑111 分別包括S極化照明源120-S 及P極化照明源120-P ，分別具對應場平面光闌121-S 、121-P ，其經由一極化分束器123 而組合以照明於目標113 上。在收集路徑119 處，在分別分裂於對應光學元件110-S 、110-P 中之後(例如如圖 7 中所繪示之系統100 之收集路徑中所描述)，由一極化分束器125 而在光瞳平面107 處分裂來自目標113 之反射信號及繞射信號以分別在偵測器115-S 、115-P 處引導於分別光瞳平面105-S 、105-P 處。圖 12 係根據本發明之一些實施例之系統100 及對應光學路徑示意性影像之一高階示意性圖解說明。基於圖 11 ，圖 12 進一步藉由使用分別多個S極化照明源120-S 及多個P極化照明源120-P (例如，具至少一個單一模式光纖之各者，兩個光纖依一非限制性方式繪示)、分別掃描器130-S 、130-P (例如X/Y壓電掃描器)、分別光瞳切趾孔徑131-S 、131-P 、分別在光瞳平面101-S 、101-P 處及分別對應(非極化)分束器65-S 、65-P (其遞送該對應照明至極化分束器125 且自極化分束器125 接收對應收集光束)而增強系統100 之能力。後者組合來自不同極化源之照明且經由物鏡64 將來自目標113 之反射信號及繞射信號分別經由分束器65-S 、65-P 及分別光學元件110-S 、110-P 分裂回至分別偵測器115-S 、115-P 。鏡及額外光學元件可用以最佳化分別照明路徑111 及收集路徑119 。 對應地，圖 12 進一步繪示經照明及經收集於S極化通道上之X目標，經標示100-X-S ，經照明及經收集於P極化通道上之Y目標，經標示100-Y-P 之示意性影像，以及其中經照明及經收集於S極化通道上之X目標及Y目標兩者，經標示100-X,Y-S 之實施例。S及P照明通道上之照明場光闌及/或單一模式點位址可用以界定哪些目標單元由S光或P光照明。同樣地，該S收集通道及該P收集通道上之場光闌可用以界定哪些目標單元使用S「分析器」或P「分析器」量測。依此方式，可組態照明極化及收集分析器之任何排列。 針對100-X-S 及100-Y-P ，照明路徑由分別照明出口124-S 及124-P 之影像、分別切趾照明孔徑101-S 、101-P 及分別場平面101A-S 及101A-P 處之該場光闌內掃描之點(經組態以導致目標113 之同時未填充於場平面102 處之晶圓上(分別示意性地標示為X1 、X2 及Y1 、Y2 ))繪示。收集光瞳103 處之零階繞射及一階繞射之對應影像可由分別對應收集場棱鏡110-S 、110-P 分裂，且經由分別收集場光闌104-S 、104-P 遞送以產生同時收集光瞳影像於分別陣列感測器(偵測器)115-S 、115-P 上。 在100-X,Y-S 中，四個光纖出口經繪示為照明出口124-S ，提供同時收集光瞳影像於偵測器115-S 上用於所有四個目標單元。類似地，可使用四個P極化照明出口(未繪示)，且系統100 可使用四個單一模式線性極化光纖實施於分別兩個S照明通道120-S 及P照明通道120-P 上以產生四個S點及四個P點，各經對準至四個目標(目標單元)113 之一者。針對任何給定目標(單元)113 ，該S光纖或該P光纖可經控制以在給定時間處發射光且點掃描可經實施為對所有S點及對所有P點共同(參見分別掃描器130-S 、130-P )。如圖12中進一步所繪示，系統100 可包括一共同照明孔徑用於四個S光束及一共同照明孔徑用於四個P光束，其中多孔徑照明場光闌在分別場平面101A-S 、101A-P 處於S通道及P通道上，其中各孔徑與一單獨目標對準。用於未經照明之目標之孔徑可或可不被阻斷。帶有孔徑之在分別中繼場平面104-S 、104-P 處之在該S收集通道及該P收集通道上之場光闌可經組態以阻斷該S收集通道上之該等P照明目標及該P收集通道上之該等S照明目標(作為阻斷頻段118 ，未展示於圖 12 中，參見圖 5 、圖 7 、圖 8 )。折射棱鏡110-S 、110-P 分別可經定位於該S收集通道及該P收集通道上之場平面處以使該光與該等目標之各者分離且定位來自該等目標之各者之光瞳影像於分別單獨S陣列感測器115-S 及P陣列感測器115-P 之象限中。 在某些實施例中，S光束及P光束可經組態以具有不同光譜波長。替代地或補充地，正交目標單元(例如在X方向及Y方向上)可以不同光譜波長照明(同時，在相同物鏡視域102 中)。例如，在圖 12 中，四個S極化照明光纖120-S 及四個P極化照明光纖120-P 可以不同光譜波長照明各自目標，例如在不同(可能部分重疊)光譜波長範圍中照明X定向目標及Y定向目標。類似光譜差異可實施於(例如)圖 6 及圖 11 中所繪示之實施例中。圖 13 係根據本發明之一些實施例之繪示一方法200 之一高階流程圖。該等方法階段可相對於上文所描述之系統100 執行，其可可選地經組態以實施方法200 。方法200 包括將一計量系統之光學系統之一收集路徑之一場平面處之一經偵測影像分裂成至少兩個光瞳平面影像(階段210 )。 方法200 可進一步包括由該計量系統之至少一個偵測器同時捕捉該至少兩個光瞳平面影像(階段220 )。方法200 可包括由一單一偵測器(階段222 )及/或由至少兩個對應偵測器(階段224 )偵測該至少兩個光瞳平面影像。方法200 可包括同時捕捉對應於至少四個目標之至少四個光瞳平面影像(階段225 )。 方法200 可進一步包括組態該光學系統之一照明路徑以具有兩個垂直極化照明源(階段230 )及進一步包括由至少兩個對應偵測器偵測該至少兩個光瞳平面影像(階段232 )。 方法200 可進一步包括極化該光學系統之一照明路徑及該收集路徑(階段240 )，藉由組態該照明路徑以包括兩個垂直極化照明源(階段230 )，且組態該收集路徑以包括兩個垂直極化偵測器(階段242 )，及進一步組態該等偵測器之各者以偵測自對應極化照明產生之至少兩個光瞳平面影像(階段244 )。 方法200可進一步包括組態該兩個垂直極化照明源之各者以包括至少兩個照明源，其在該照明路徑之該場平面中空間分離(階段234 )。可選地，該至少兩個照明源可在不同波長範圍處。 方法200 可進一步包括在至少一個目標單元內掃描該等照明源之至少一者(階段250 )。 方法200 可進一步包括在該收集路徑中阻斷一光瞳平面處之零階繞射(階段260 )。 在上文描述中，一實施例係本發明之一實例或實施方案。「一項實施例」、「一實施例」、「某些實施例」或「一些實施例」之各種出現不一定皆指代相同實施例。儘管可在一單一實施例之內容背景中描述本發明之各種特徵，然該等特徵亦可單獨提供或以任何合適組合提供。相反，儘管為清楚起見在本文中可在各別的實施例之內容背景中描述本發明，然本發明亦可實施於一單一實施例中。本發明之某些實施例可包含來自上文所揭示之不同實施例之特徵且某些實施例可併有來自上文所揭示之其他實施例之元件。本發明之元件於一特定實施例之內容背景中之揭示不應被視為限制其僅用於該特定實施例中。此外，應瞭解，可以各種方式實施或實踐本發明，且本發明可實施於除上文描述中概述之實施例外之某些實施例中。 本發明不限於該等圖或對應描述。例如，流程無需進行過各個所繪示之圖框或狀態，或以與所繪示及描述完全相同之順序進行。除非另外定義，否則本文使用之技術術語及科學術語之意義應為本發明所屬之一般技術者所常理解的意義。雖然已關於有限數目個實施例描述本發明，但此等實施例不應解釋為限制本發明之範疇，而是應作為一些較佳實施例之例證。其他可能的變動、修改及應用亦在本發明之範疇內。因此，本發明之範疇不應由迄今已描述之內容限制，而是由隨附申請專利範圍及其合法等效物限制。
61‧‧‧照明路徑
62‧‧‧照明源
63‧‧‧目標
64‧‧‧物鏡
65‧‧‧分束器
65-S‧‧‧(非極化)分束器
65-P‧‧‧(非極化)分束器
66‧‧‧偵測器
67‧‧‧棱鏡
69‧‧‧收集路徑
70‧‧‧光瞳成像系統
71‧‧‧光瞳平面
72‧‧‧場平面
73‧‧‧場平面
74‧‧‧物鏡光瞳
75‧‧‧場平面
76‧‧‧光瞳平面
80‧‧‧場成像系統
81A‧‧‧光瞳平面
81B‧‧‧光瞳平面
82‧‧‧場平面
83‧‧‧物鏡光瞳
84‧‧‧光瞳平面
85A‧‧‧場平面
85B‧‧‧場平面
90‧‧‧場成像系統
91‧‧‧照明光瞳
92‧‧‧場平面
93‧‧‧物鏡光瞳
94‧‧‧中繼光瞳平面
95‧‧‧場平面
100‧‧‧光瞳成像光學系統
100-X-S‧‧‧系統
100-Y-P‧‧‧系統
100-X,Y-S‧‧‧X目標及Y目標
101‧‧‧照明光瞳
101A‧‧‧照明場光闌
101A-S‧‧‧場平面
101A-P‧‧‧場平面
101-S‧‧‧收集場棱鏡
101-P‧‧‧收集場棱鏡
102‧‧‧場平面
103‧‧‧物鏡光瞳
104‧‧‧場平面
104-S‧‧‧系統
104-P‧‧‧系統
105‧‧‧光瞳平面
105A‧‧‧光瞳平面/光瞳影像
105B‧‧‧光瞳平面/光瞳影像
105-S‧‧‧光瞳平面
105-P‧‧‧光瞳平面
107‧‧‧中繼光瞳平面
110‧‧‧光學元件/折射或反射棱鏡
110A‧‧‧反射性棱鏡
110B‧‧‧發散或會聚折射棱鏡
110C‧‧‧發散或會聚折射棱鏡
110-S‧‧‧光瞳平面
110-P‧‧‧光瞳平面
111‧‧‧照明路徑
113‧‧‧SCOL目標
113-S‧‧‧目標
113-P‧‧‧目標
115‧‧‧感測器(偵測器)
115A‧‧‧偵測器
115B‧‧‧偵測器
115-S‧‧‧偵測器
115-P‧‧‧偵測器
118‧‧‧堵塞
119‧‧‧收集路徑
120-S‧‧‧S極化照明源
120-P‧‧‧P極化照明源
121-S‧‧‧場光闌
121-P‧‧‧場光闌
123‧‧‧極化分束器
124-S‧‧‧照明出口
124-P‧‧‧照明出口
125‧‧‧極化分束器
130-S‧‧‧掃描器
130-P‧‧‧掃描器
131-S‧‧‧光瞳切趾孔徑
131-P‧‧‧光瞳切趾孔徑
200‧‧‧方法
210‧‧‧階段
220‧‧‧階段
222‧‧‧階段
224‧‧‧階段
225‧‧‧階段
230‧‧‧階段
232‧‧‧階段
234‧‧‧階段
240‧‧‧階段
242‧‧‧階段
244‧‧‧階段
250‧‧‧階段
260‧‧‧階段
為更佳理解本發明之實施例且展示可如何實施該等實施例，現將僅經由實例之方式參考附圖，其中相似數字始終指定對應元件或區段。 在附圖中：圖 1 至圖 3 係用於量測散射測量重疊信號之先前技術計量光學系統之示意性圖解說明。圖 4 及圖 5 係根據本發明之一些實施例之光瞳成像光學系統之高階示意性圖解說明。圖 6 係根據本發明之一些實施例之一光瞳成像光學系統之一高階示意性圖解說明，其具多個目標照明之獨立極化控制。圖 7 至圖 11 係根據本發明之一些實施例之光瞳成像光學系統之高階示意性圖解說明，其在一單一共同陣列感測器上具多個目標之同時捕捉。圖 12 係根據本發明之一些實施例之一系統及對應光學路徑示意性影像之一高階示意性圖解說明。圖 13 係根據本發明之一些實施例之繪示一方法之一高階流程圖。
62‧‧‧照明源
64‧‧‧物鏡
65‧‧‧分束器
100‧‧‧光瞳成像光學系統
101‧‧‧照明光瞳
102‧‧‧場平面
103‧‧‧物鏡光瞳
104‧‧‧場平面
105A‧‧‧光瞳平面/光瞳影像
105B‧‧‧光瞳平面/光瞳影像
110‧‧‧光學元件/折射或反射棱鏡
111‧‧‧照明路徑
113‧‧‧SCOL目標
115A‧‧‧偵測器
115B‧‧‧偵測器
119‧‧‧收集路徑

Claims (22)

  1. 一種計量系統，其包括帶有一照明路徑及一收集路徑之一光學系統，其中至少一個偵測器在該收集路徑之一光瞳平面處，其中該光學系統包括至少一個光學元件於其收集路徑之至少一個場平面，該至少一個光學元件經組態以將一所偵測影像分裂成至少兩個光瞳平面影像。
  2. 如請求項1之計量系統，其中該至少兩個光瞳平面影像由該系統之一單一偵測器偵測。
  3. 如請求項1之計量系統，其中該至少兩個光瞳平面影像由該系統之至少兩個對應偵測器偵測。
  4. 如請求項1之計量系統，其中該至少兩個光瞳平面影像包括對應於同時由該系統捕捉之至少四個目標之至少四個光瞳平面影像。
  5. 如請求項1之計量系統，其中該照明路徑包括兩個垂直極化照明源且該至少兩個光瞳平面影像由該系統之至少兩個對應偵測器偵測。
  6. 如請求項1之計量系統，其中該照明路徑及該收集路徑經極化，該照明路徑包括兩個垂直極化照明源且該收集路徑包括兩個垂直極化偵測器，其各偵測自對應極化照明產生之至少兩個光瞳平面影像。
  7. 如請求項6之計量系統，其中該兩個垂直極化照明源之各者包括至少兩個照明源，其在該照明路徑之該場平面中空間分離。
  8. 如請求項7之計量系統，其中該至少兩個照明源係在不同波長範圍處。
  9. 如請求項6之計量系統，其進一步包括經組態以在至少一個目標單元內掃描該等照明源之至少一者的至少一個掃描器。
  10. 如請求項6之計量系統，其進一步包括在該照明路徑之該光瞳平面處切趾孔徑。
  11. 如請求項1之計量系統，其進一步包括至少一個零階阻斷頻段於該收集路徑中之一光瞳平面處。
  12. 一種方法，其包括將一計量系統之光學系統之一收集路徑之一場平面處之一經偵測影像分裂成至少兩個光瞳平面影像。
  13. 如請求項12之方法，其進一步包括同時由該計量系統之至少一個偵測器捕捉該至少兩個光瞳平面影像。
  14. 如請求項12之方法，其進一步包括由一單一偵測器偵測該至少兩個光瞳平面影像。
  15. 如請求項12之方法，其進一步包括由至少兩個對應偵測器偵測該至少兩個光瞳平面影像。
  16. 如請求項12之方法，其中該至少兩個光瞳平面影像包括對應於同時由該計量系統捕捉之至少四個目標的至少四個光瞳平面影像。
  17. 如請求項12之方法，其進一步包括組態該光學系統之一照明路徑以具有兩個垂直極化照明源且進一步包括由至少兩個對應偵測器偵測該至少兩個光瞳平面影像。
  18. 如請求項12之方法，其進一步包括藉由組態該光學系統之一照明路徑以包括兩個垂直極化照明源且組態該收集路徑以包括兩個垂直極化偵測器且進一步組態該等偵測器之各者以偵測自對應極化照明產生之至少兩個光瞳平面影像而極化該照明路徑及該收集路徑。
  19. 如請求項18之方法，其中該兩個垂直極化照明源係在不同波長範圍處。
  20. 如請求項18之方法，其進一步包括組態該兩個垂直極化照明源之各者以包括至少兩個照明源，其在該照明路徑之該場平面中空間分離。
  21. 如請求項18之方法，其進一步包括在至少一個目標單元內掃描該等照明源之至少一者。
  22. 如請求項12之方法，其進一步包括在該收集路徑中之一光瞳平面處阻斷零階繞射。
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