TW201918806A - 基於影像之疊對量測及使用全焦點成像之監測 - Google Patents

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Abstract

一種量測系統包含一控制器，該控制器耦合至用於基於由一物鏡捕獲之光成像一樣本的一偵測器，其中該偵測器相對於該樣本之一物件平面係可調整的。該控制器可引導該偵測器在多個物件平面處產生該樣本上一疊對目標的參考影像，該等參考影像包含至少一第一樣本層處之一第一參考影像及一第二樣本層處之一第二參考影像。該控制器進一步可基於該第一參考影像及該第二參考影像判定該疊對目標處之該第一層與該第二層之間的一參考疊對。該控制器進一步可選擇用於單影像疊對判定之一測量物件平面，該單影像疊對在一選定容限內對應於該參考疊對。該控制器進一步可在該測量平面處判定額外疊對目標之疊對。

Description

基於影像之疊對量測及使用全焦點成像之監測
本發明大體上係關於疊對量測，且更特定言之係關於使用全焦點影像來校準基於影像之量測。
基於影像之疊對量測通常可包含基於不同所關注層中之一疊對目標之特徵的相對成像位置判定一樣本上之兩個或更多個層之間的相對偏移。因此，疊對測量(measurement)之準確度可對與各樣本層上之所成像特徵相關聯之影像品質敏感，影像品質可基於諸如一景深或平面(例如，焦平面)相對於樣本的位置之因數而變化。因此，疊對量測程序通常包含特定樣本層處之影像品質與處理量之間的折衷。例如，情況可為基於各樣本層之各別影像的疊對測量可提供疊對目標特徵之最高品質影像。然而，每目標捕獲多個影像可降低處理量。藉由另一實例，基於捕獲多個層上之特徵之一單一影像的疊對測量可提供相對較高處理量，但可需要進行基於外部工具或全晶圓測量之參考測量以提供一所要測量準確度。因此，將期望提供一種用於解決諸如上文識別之缺陷之缺陷的系統及方法。
本發明揭示一種根據本發明之一或多項實施例之量測系統。在一項闡釋性實施例中，該系統包含一控制器，該控制器耦合至經組態以基於由一物鏡捕獲之光產生一樣本之影像的一偵測器，其中該偵測器相對於該樣本之一物件平面(object plane)係可調整的。在另一闡釋性實施例中，該控制器引導該偵測器在多個物件平面處產生該樣本上之一疊對目標的參考影像，該等參考影像包含至少該樣本之一第一層處之一第一參考影像及該樣本之一第二層處之一第二參考影像。在另一闡釋性實施例中，該控制器基於至少該第一參考影像及該第二參考影像判定該疊對目標處之該第一層與該第二層之間的一參考疊對。在另一闡釋性實施例中，該控制器選擇用於單影像疊對判定之一測量物件平面，其中在該測量平面處判定之該第一層與該第二層之間的疊對在一選定容限內對應於該參考疊對。在另一闡釋性實施例中，該控制器引導該偵測器在該測量平面處產生該樣本上之至少一個額外疊對目標處的至少一個測量影像。在另一闡釋性實施例中，該控制器基於該至少一個測量影像判定該至少一個額外疊對目標處之該第一層與該第二層之間的至少一個所測量疊對。
本發明揭示一種根據本發明之一或多項闡釋性實施例之量測系統。在一項闡釋性實施例中，該系統包含一照明源，該照明源經組態以產生一照明束。在另一闡釋性實施例中，該系統包含一物鏡，該物鏡經組態以將該照明束引導至一樣本，且進一步經組態以捕獲回應於該照明束而來自該樣本之光。在另一闡釋性實施例中，該系統包含一偵測器，該偵測器經組態以基於由該物鏡捕獲之該光產生該樣本之影像，其中該偵測器相對於該樣本之一物件平面係可調整的。在另一闡釋性實施例中，該系統包含一控制器，該控制器通信地耦合至該偵測器。在另一闡釋性實施例中，該控制器引導該偵測器在多個物件平面處產生該樣本上之一疊對目標的參考影像，該等參考影像包含至少該樣本之一第一層處之一第一參考影像及該樣本之一第二層處之一第二參考影像。在另一闡釋性實施例中，該控制器基於至少該第一參考影像及該第二參考影像判定該疊對目標處之該第一層與該第二層之間的一參考疊對。在另一闡釋性實施例中，該控制器選擇用於單影像疊對判定之一測量物件平面，其中在該測量平面處判定之該第一層與該第二層之間的疊對在一選定容限內對應於該參考疊對。在另一闡釋性實施例中，該控制器引導該偵測器在該測量平面處產生該樣本上之至少一個額外疊對目標的至少一個測量影像。在另一闡釋性實施例中，該控制器基於該至少一個測量影像判定該至少一個額外疊對目標處之該第一層與該第二層之間的至少一個所測量疊對。
本發明揭示一種根據本發明之一或多項闡釋性實施例之用於測量疊對之方法。在一項闡釋性實施例中，該方法包含在複數個物件平面處產生一樣本上之一疊對目標的複數個參考影像，其中該複數個參考影像包含對應於該樣本之兩個或更多個層上之疊對目標特徵的位置之參考影像。在另一闡釋性實施例中，該方法包含基於該複數個參考影像判定該樣本之該兩個或更多個層之間的一參考疊對。在另一闡釋性實施例中，該方法包含選擇用於單影像疊對判定之一測量物件平面，其中該樣本之該兩個或更多個層之間的疊對在一選定容限內對應於該參考疊對。在另一闡釋性實施例中，該方法包含在該測量平面處產生該樣本上之至少一個額外疊對目標的至少一個測量影像。在另一闡釋性實施例中，該方法包含基於該至少一個測量影像判定該樣本在該至少一個額外疊對目標處之該兩個或更多個層之間的至少一個所測量疊對。
應瞭解，前文一般描述及以下[實施方式]兩者皆僅為例示性的且說明性的且不一定如所主張般限制本發明。併入於本說明書中且構成本說明書之一部分的隨附圖式繪示本發明之實施例且連同該一般描述一起用以說明本發明之原理。
相關申請案的交叉參考
本申請案根據35 U.S.C. § 119(e)規定主張於2017年7月18日申請之以David Gready、Nimrod Shuall及Claire Staniunas為發明人的標題為METHOD FOR CLASSIFYING AND MONITORING ACCURATE IMAGING BASED OVERLAY MEASUREMENT BASED ON THROUGH FOCUS MEASUREMENT之美國臨時申請案序號62/533,763之權利，該案之全文以引用的方式併入本文中。
現將詳細參考在隨附圖式中繪示之所揭示標的。已關於特定實施例及其等之特定特徵特別展示且描述本發明。本文中闡述之實施例被視為闡釋性的而非限制性的。一般技術者應容易明白，可在不脫離本發明之精神及範疇之情況下在形式及細節方面進行各種改變及修改。
本發明之實施例係關於全焦點成像一樣本上之一疊對目標以提供用於樣本上之額外疊對目標的自參考疊對測量配方以及晶圓之間的製程監測之系統及方法。
半導體裝置通常形成為一基板上之圖案化材料之多個圖案化層。可透過一系列製程步驟(諸如但不限於一或多個材料沈積步驟、一或多個微影步驟或一或多個蝕刻步驟)製造各圖案化層。此外，通常必須在選定容限內製造各圖案化層內之特徵以適當地構造最終裝置。例如，必須在各層內且相對於先前製造之層良好特性化並控制與不同樣本層上之特徵的相對失配準相關聯之疊對誤差。
因此，可在一或多個樣本層上製造疊對目標以實現有效率地特性化層之間之特徵之疊對。例如，一疊對目標可包含經配置以有利於準確疊對測量的多層層上之經製造特徵。在此方面，可使用對跨一樣本分佈之一或多個疊對目標的疊對測量來判定與正製造之一半導體裝置相關聯之對應裝置特徵之疊對。
基於影像之疊對量測工具通常捕獲一疊對目標之一或多個影像且基於所關注層上之疊對目標之所成像特徵的相對位置判定樣本層之間的一疊對。例如，定位於不同樣品層上之適於基於影像之疊對的疊對目標(例如，框中框(box-in-box)目標、進階成像量測(AIM)目標或類似者)之特徵可(但不要求)經配置使得全部所關注層上之特徵同時可見。在此方面，可基於所關注層上之特徵在疊對目標之一或多個影像內的相對位置判定疊對。此外，疊對目標可經設計以有利於在一單一測量步驟或多個測量步驟中在任何數目個樣本層之間進行疊對測量。例如，對於全部樣本層之間之一單測量疊對判定，任何數目個樣本層內之特徵可同時可見。在另一例項中，一疊對目標可具有不同區段(例如，單元或類似者)以有利於進行選定層之間的疊對測量。在此方面，可基於對疊對目標之多個部分的測量判定全部所關注層之間之疊對。
基於影像之疊對的準確度可取決於與影像品質相關聯之多個因數，諸如但不限於解析度或像差。例如，系統解析度可影響可判定特徵之位置(例如，邊緣位置、對稱中心或類似者)的準確度。藉由另一實例，一成像系統中之像差可使特徵之大小、形狀及節距扭曲，使得基於一影像之位置測量無法準確地表示實體樣本。
此外，影像品質可依據焦深而變化。例如，在一成像系統之一焦體積外部的特徵可看起來模糊及/或與焦體積內之特徵相比可具有疊對目標特徵與背景空間之間之一較低對比度，此可影響位置測量(例如，邊緣測量或類似者)之準確度。藉由另一實例，一成像系統之像差通常依據成像條件(諸如但不限於一成像透鏡與焦平面之間之一或多個材料的折射率、成像透鏡與焦平面之間之材料介面之一數目或焦深)而變化。因此，通常可校準成像系統以在選定條件(例如，具有已知折射率之樣本中之一選定焦平面或焦平面範圍)下提供經像差校正之影像。在此方面，在此等選定條件外部之特徵可因像差而扭曲。
本發明之額外實施例係關於一種基於遠心影像之疊對量測系統。在此方面，基於影像之疊對量測系統可在一焦點位置範圍內提供一恆定放大率，使得所成像特徵之大小可保持恆定而與一樣本中之深度無關。然而，情況可為一遠心成像系統可仍經受依據深度而變化之像差。
因此，情況可為捕獲一樣本之不同層上之特徵(例如，其等定位於樣本中之不同深度處)的各別影像可提供準確疊對量測測量。例如，一基於影像之疊對量測系統的一焦平面(例如，一物件平面)可經調整以對應於各所關注層上之所成像特徵的深度。在此方面，可在經設計以減輕深度相依效應之條件下成像各所關注層上之特徵。
然而，本文中應認知，在不同深度處捕獲一疊對目標之多個影像可不利地影響系統之處理量，此可抵消與多個影像相關聯之準確度的任何增益。本發明之額外實施例係關於基於一疊對目標在經選擇以最大化測量準確度之一焦深處之一單一影像的疊對測量。例如，可基於在多個焦平面(例如，包含對應於疊對目標特徵之位置的焦深)處捕獲之多個影像對一疊對目標產生一參考疊對測量。此外，可選擇一測量焦平面使得使用測量焦平面處之一單一影像測量的疊對在一選定容限內可對應於參考疊對測量。在此方面，測量焦平面可經選擇以最大化基於多影像參考疊對測量之測量準確度。接著，可在跨一樣本之任何數目個疊對目標處執行基於測量焦平面處之影像的單影像疊對測量。
本文中應認知，執行一多影像參考疊對測量，其後接著在選擇為對應於參考疊對測量之一測量平面處執行許多單影像疊對測量可提供高測量準確度及高處理量兩者。例如，情況可為一最佳測量平面(例如，提供在一選定容限內與一多影像測量相當之一測量準確度的一測量平面)可不對應於藉由替代技術(諸如但不限於均衡所關注層之間之距離，或最大化一或多個特徵之對比度)選擇之一測量平面。例如，情況可為一最佳測量平面取決於樣本及/或疊對目標之特定特徵，使得可基於深度相依誤差源(包含但不限於影像對比度、解析度或像差)之間之折衷而獲得準確疊對測量。
應注意，在本發明內使用術語「最佳」、「最佳化」、「最大化」、「最小化」及類似者來表示選擇值以達成在選定約束內之一所要目標。因此，最佳化、最大化、最小化或類似者不需要達成一單一「最佳」值。實情係，最佳化可提供表示在選定容限內之效能的一可接受值。此外，最佳化、最大化、最小化或類似者可併有經權衡選擇，其中在額外值保持在限定邊界內之程度上最佳化一或多個值最佳化。例如，最佳化測量平面可包含選擇一測量平面位置，該測量平面位置在將其他影像品質度量(例如，影像對比度、偏離平面特徵之像差或類似者)維持在限定邊界內之程度上提供儘可能地靠近參考疊對測量之一疊對測量。
此外，基於使用一共同基於影像之疊對量測系統對一選定疊對目標進行的一多影像參考疊對測量而選擇測量平面可提供自參考疊對測量而不需要用於參考或以其他方式校準單影像疊對測量的外部工具(例如，一臨界尺寸掃描電子顯微鏡(CD-SEM)工具、一全晶圓測量及模型化工具或類似者)，此可進一步促進高處理量。
本發明之額外實施例係關於基於多影像參考疊對測量校準在跨一樣本之一或多個位置處產生的單影像疊對測量。例如，情況可為在一選定測量平面處進行之一單影像疊對測量可具有相對於多影像參考疊對測量之一系統誤差。在此方面，可基於已知系統誤差校正在參考平面處進行之單影像疊對測量。
本發明之額外實施例係關於基於提供至製造工具(例如，微影工具、量測工具或類似者)作為回饋及/或前饋資料的跨樣本之疊對測量產生疊對校正。本發明之進一步實施例係關於產生基於一選定疊對測量平面的疊對量測配方。
本發明之額外實施例係關於監測跨一樣本或樣本之間之製程變動。例如，所測量疊對之系統位置相依變動可指示樣本內製程變動。藉由另一實例，樣本之間的最佳測量平面偏差可指示樣本間製程變動。
圖1係繪示根據本發明之一或多項實施例之一基於影像之疊對量測系統100之一概念圖。
在一項實施例中，疊對量測系統100包含用於產生一照明束104之一照明源102。照明束104可包含一或多個選定波長之光，包含但不限於真空紫外線輻射(VUV)、深紫外線輻射(DUV)、紫外線(UV)輻射、可見光輻射或紅外光(IR)輻射。在另一實施例中，照明源102經由一照明路徑108將照明束104引導至一樣本106。照明路徑108可包含一或多個照明透鏡110或適於修改及/或調節照明束104之額外照明光學組件112。例如，一或多個照明光學組件112可包含但不限於一或多個偏振器、一或多個濾光片、一或多個光束分離器、一或多個漫射體、一或多個均質器、一或多個變跡器或一或多個光束整形器。藉由另一實例，一或多個照明光學組件112可包含用於控制樣本106上之照明角度的孔徑光闌及/或用於控制樣本106上之照明空間範圍的場光闌。在另一實施例中，疊對量測系統100包含用於將照明束104聚焦至樣本106上之一物鏡114。在一個例項中，照明路徑108包含定位於與物鏡114之後焦平面共軛之一平面處以提供對樣本106之遠心照明的一孔徑光闌。
在另一實施例中，樣本106安置於一樣本載台116上。樣本載台116可包含適於將樣本106定位於疊對量測系統100內之任何裝置。例如，樣本載台116可包含線性平移載台、旋轉載台、尖端/傾斜載台或類似者之任何組合。
在另一實施例中，疊對量測系統100包含一偵測器118，偵測器118經組態以透過一集光路徑120捕獲自樣本106放射之輻射。例如，集光路徑120可包含(但不要求包含)一集光透鏡(例如，如圖1中繪示之物鏡114)或一或多個額外集光路徑透鏡122。藉由另一實例，一偵測器118可接收自樣本106反射或散射(例如，經由鏡面反射、漫反射及類似者)之輻射。藉由另一實例，一偵測器118可接收由樣本106產生之輻射(例如，與吸收照明束104相關聯之發光或類似者)。
偵測器118可包含此項技術中已知之適於測量自樣本106接收之照明的任何類型之光學偵測器。例如，一偵測器118可包含但不限於一電荷耦合裝置(CCD)偵測器、一時間延遲積分(TDI)偵測器、一光電倍增管(PMT)、一突崩光二極體(APD)或類似者。在另一實施例中，一偵測器118可包含適於識別自樣本106放射之輻射之波長的一光譜偵測器。在另一實施例中，疊對量測系統100可包含多個偵測器118 (例如，與由一或多個光束分離器產生之多個光束路徑相關聯)以有利於藉由疊對量測系統100進行多個量測測量(例如，多個量測工具)。
集光路徑120進一步可包含用於引導及/或修改由物鏡114收集之照明的任何數目個集光光學元件124，集光光學元件124包含但不限於一或多個濾光片、一或多個偏振器或一或多個光束擋塊。另外，集光光學元件124可包含用於控制成像至偵測器118上之樣本106之空間範圍的場光闌，或用於控制來自樣本106之用於在偵測器118上產生一影像之照明角度範圍的孔徑光闌。在另一實施例中，集光路徑120包含定位於與物鏡114之一光學元件之後焦平面共軛之一平面中以提供對樣本106之遠心成像的一孔徑光闌。
在一項實施例中，如圖1中繪示，疊對量測系統100包含一光束分離器126，光束分離器126經定向使得物鏡114可同時將照明束104引導至樣本106且收集自樣本106放射之光。
在另一實施例中，照明束104在樣本106上之入射角度係可調整的。例如，可調整照明束104通過光束分離器126及物鏡114之路徑以控制照明束104在樣本106上之入射角度。在此方面，照明束104可具有通過光束分離器126及物鏡114之一標稱路徑，其中照明束104在樣本106上具有一法向入射角。藉由另一實例，可藉由修改照明束104在光束分離器126上之位置及/或角度(例如，藉由可旋轉鏡、一空間光調變器、一自由形式之照明源或類似者)而控制照明束104在樣本106上之入射角度。在另一實施例中，照明源102依一角度(例如，一掠射角、一45度角或類似者)將照明束104引導至樣本106。在另一實施例中，照明路徑108及集光路徑120係分離的。例如，照明路徑108可依一角度(例如，一掠射角、一45度角或類似者)將照明束104引導至樣本106，且集光路徑120可收集來自樣本106之光以在偵測器118上產生樣本106之一影像。
疊對量測系統100可使用此項技術中已知之任何成像技術(諸如但不限於亮場成像、暗場成像、相位對比度成像、差分干涉對比度成像或類似者)來成像樣本106。因此，照明光學組件112及/或集光光學元件124可包含適於操縱照明束104及/或所收集光以使用一選定成像技術成像樣本106的元件。例如，照明光學組件112及/或集光光學元件124可包含光瞳平面(例如，照明光瞳平面或集光光瞳平面)處之元件(諸如但不限於孔徑、濾光片或相位遮罩)，該等元件用於修改照明束104及/或所收集光之強度及/或相位以使用一選定成像技術來成像樣本106。
疊對量測系統100可在任何選定測量平面處成像樣本106。例如，可使用疊對量測系統100之組件之任何組合來調整與偵測器118上產生之一影像相關聯的一物件平面相對於樣本106之一位置。例如，可藉由控制樣本載台116相對於物鏡114之一位置而調整與偵測器118上產生之一影像相關聯的物件平面相對於樣本106之位置。藉由另一實例，可藉由控制物鏡114相對於樣本106之一位置而調整與偵測器118上產生之一影像相關聯的物件平面相對於樣本106之位置。例如，物鏡114可安裝於一平移載台上，該平移載台經組態以沿照明光軸128之方向調整物鏡114之一位置。藉由另一實例，可藉由控制偵測器118之一位置而調整與偵測器118上產生之一影像相關聯的物件平面相對於樣本106之位置。例如，偵測器118可安裝於一平移載台上，該平移載台經組態以沿成像光軸130之方向調整偵測器118之一位置。藉由另一實例，可藉由控制一或多個集光路徑透鏡122之一位置而調整與偵測器118上產生之一影像相關聯的物件平面相對於樣本106之位置。例如，一或多個集光路徑透鏡122可安裝於平移載台上，該平移載台經組態以沿成像光軸130之方向調整一或多個集光路徑透鏡122之位置。
在另一實施例中，疊對量測系統100包含一控制器132。在另一實施例中，控制器132包含一或多個處理器134，處理器134經組態以執行維持於一記憶媒體136上之程式指令。在此方面，控制器132之一或多個處理器134可執行在本發明各處描述之各個製程步驟之任一者。此外，控制器132可經組態以接收包含但不限於量測資料之資料(例如，來自偵測器118之樣本106之影像、疊對量測資料或類似者)。
一控制器132之一或多個處理器134可包含此項技術中已知之任何處理元件。就此而言，一或多個處理器134可包含經組態以執行演算法及/或指令之任何微處理器型裝置。在一項實施例中，一或多個處理器134可包括一桌上型電腦、主機電腦系統、工作站、影像電腦、平行處理器或經組態以執行經組態以操作疊對量測系統100之一程式的任何其他電腦系統(例如，網路電腦)，如在本發明各處描述。進一步應認知，術語「處理器」可廣泛地定義為涵蓋具有一或多個處理元件之任何裝置，其執行來自一非暫時性記憶媒體136之程式指令。此外，可藉由一單一控制器132或者多個控制器來實行在本發明各處描述之步驟。另外，控制器132可包含容置於一共同外殼中或在多個外殼內之一或多個控制器。以此方式，可將任何控制器或控制器組合單獨封裝為適於整合至疊對量測系統100中之一模組。此外，控制器132可分析自偵測器118接收之資料，且將資料回饋至疊對量測系統100內或疊對量測系統100外部之額外組件。
記憶媒體136可包含此項技術中已知之適於儲存可由一或多個相關聯處理器134執行之程式指令的任何儲存媒體。例如，記憶媒體136可包含一非暫時性記憶媒體。藉由另一實例，記憶媒體136可包含但不限於一唯讀記憶體(ROM)、一隨機存取記憶體(RAM)、一磁性或光學記憶體裝置(例如，磁碟)、一磁帶、一固態硬碟或類似者。進一步應注意，記憶媒體136可與一或多個處理器134容置於一共同控制器外殼中。在一項實施例中，記憶媒體136可相對於一或多個處理器134及控制器132之實體位置遠端定位。例如，控制器132之一或多個處理器134可存取可透過一網路(例如，網際網路、內部網路及類似者)存取之一遠端記憶體(例如，伺服器)。因此，上文描述不應解釋為對本發明之一限制，而是僅為一繪示。
在另一實施例中，控制器132通信地耦合至疊對量測系統100之一或多個元件以提供層特定量測組態資訊。例如，控制器132可(但不要求)通信地耦合至疊對量測系統100之一或多個組件以相對於樣本106控制測量平面(例如，與偵測器118上產生之一影像相關聯的物件平面相對於樣本106之位置)。例如，控制器132可通信地耦合至樣本載台116、物鏡114、偵測器118、一或多個集光路徑透鏡122或類似者以控制一疊對測量平面相對於樣本106之位置。藉由另一實例，控制器132可通信地耦合至照明光學組件112及/或集光光學元件124以操縱照明束104及/或所收集光而根據任何選定成像技術成像樣本106。
此外，疊對量測系統100可包含一單一量測工具或多個量測工具。美國專利第7,478,019號中大體上描述併有多個量測工具之一量測系統。美國專利第6,429,943號大體上描述具有同時多個入射角照明之高數值孔徑工具之使用，該案之全文以引用的方式併入本文中。Lee等人之「Quantifying imaging performance bounds of extreme dipole illumination in high NA optical lithography」(Proc. of SPIE，第9985卷，99850X-1 (2016))中大體上描述高NA光學微影中之量化成像效能，該案之全文以引用的方式併入本文中。例如，疊對量測系統100可包含一或多個基於影像之量測工具(諸如但不限於圖1中繪示之基於成像之工具)，且其進一步可包含一或多個額外量測工具，包含但不限於具有一或多個照明角度之一光譜橢圓偏光儀、用於測量穆勒(Mueller)矩陣元素(例如，使用旋轉補償器)之一光譜橢圓偏光儀、一單波長橢圓偏光儀、一角度解析橢圓偏光儀(例如，一光束輪廓橢圓偏光儀)、一光譜反射計、一單波長反射計、一角度解析反射計(例如，一光束輪廓反射計)、一成像系統、一光瞳成像系統、一光譜成像系統或一散射計。
圖2係繪示根據本發明之一或多項實施例之在用於測量疊對之一方法200中執行的步驟之一流程圖。申請人強調，本文中先前在疊對量測系統100之內容背景中描述之實施例及實現技術應被解釋為擴展至方法200。然而，進一步應注意，方法200不限於疊對量測系統100之架構。
在一項實施例中，方法200包含在複數個物件平面處產生一樣本上之一疊對目標的複數個參考影像之一步驟202。例如，複數個參考影像可包含至少一第一物件平面處之對應於樣本之一第一層上之疊對目標特徵之一位置的一第一參考影像，及一第二物件平面處之對應於樣本之一第二層上之疊對目標特徵之一位置的一第二參考影像。
適於方法200及/或疊對量測系統100之疊對量測目標可包含此項技術中已知之適於基於影像之疊對量測的所關注樣本層上之經製造特徵的任何分佈。例如，疊對量測目標之特徵可(但不要求)經配置使得全部所關注層上之特徵在一影像(例如，由疊對量測系統100之偵測器118捕獲之一影像或類似者)中同時可見。在此方面，可基於所關注層上之特徵在疊對目標之一或多個影像內的相對位置判定疊對。
疊對量測目標進一步可擁有各種空間特性且通常由一或多個單元構造，該一或多個單元可包含可能已在一或多個微影相異曝光中印刷之一或多個層中的特徵。目標或單元可擁有各種對稱性，諸如二重或四重旋轉對稱性、反射對稱性。美國專利第6,985,618號中描述此等量測結構之實例，該案之全文以引用的方式包含於本文中。不同單元或單元組合可屬於不同層或曝光步驟。
疊對量測目標進一步可包含孤立的非週期性特徵，或者其等可由一維、二維或三維週期性結構或非週期性結構於週期性結構之組合構造。於2016年3月22日授與之美國專利第9,291,554號中大體上描述使用一量測工具來特性化非週期性目標，該案之全文以引用的方式併入本文中。週期性結構可為未分段的，或其等可由精細分段之特徵構造，該等特徵可處於或接近用於印刷其等之微影製程之最小設計規則。例示性基於影像之疊對量測目標設計包含但不限於進階成像量測(AIM)目標，其等包含不同單元中之週期性特徵。此外，可設計不同單元以有利於沿不同方向或在樣本層之不同組合之間進行疊對測量。
圖3係根據本發明之一或多項實施例之包含兩個樣本層上之疊對目標特徵的一疊對量測目標300之一輪廓圖。然而，應瞭解，對包含兩個樣本層上之疊對目標特徵之一疊對量測目標的繪示及相關聯描述僅經提供用於闡釋性目的並不應被解釋為限制性的。因此，進一步應瞭解，圖及相關聯描述可擴展至具有三個或更多個樣本層上之疊對目標特徵的疊對目標。
在一項實施例中，疊對量測目標300包含一樣本106之一第一層304上的第一層目標特徵302及樣本106之一第二層308上的第二層目標特徵306。例如，第一層304可包括一子表面層(例如，在一給定製造步驟處在樣本106之一表面310下方之一層，在該層處執行一疊對測量)。
疊對量測目標300之目標特徵可依適於基於第一層目標特徵302及第二層目標特徵306之所成像位置測量第一層304與第二層308之間的疊對之任何圖案而分佈。例如，如圖3中繪示，各層可包含沿一測量方向(例如，圖3之一X方向)分離之特徵的一週期性分佈。例如，第一層目標特徵302以及第二層目標特徵306可依一節距312分佈。應認知，沿測量方向分離之週期性結構可藉由提供與依已知節距312分離之多個特徵相關聯之多個測量點而有利於準確位置測量及因此準確疊對測量。藉由另一實例，如亦在圖3中繪示，各層中之特徵可依一精細節距314分段。精細節距314可對應於(但不要求對應於)與疊對量測目標300經設計以代表之對應裝置特徵相關聯的一空間頻率。本文中應認知，疊對目標特徵通常設計為實質上大於可由一基於光之疊對量測工具光學解析之對應裝置特徵。然而，本文中進一步應認知，與製程步驟(例如，微影步驟、蝕刻步驟或類似者)相關聯之製造特性可基於特徵之大小及/或密度而不同，使得可光學解析之疊對目標特徵可展現系統疊對誤差。因此，運用表示裝置尺度特徵之一精細節距314來分段疊對目標特徵可減輕相關聯系統誤差且有利於表示對應裝置特徵之疊對的準確疊對測量。
例如，如圖3中繪示，第一層目標特徵302及第二層目標特徵306可在一測量方向(例如，圖3之一X方向)上彼此橫向偏移，使得第一層目標特徵302之至少一部分透過第二層308可見。此外，第一層目標特徵302及第二層目標特徵306可在與測量方向正交之一方向上(例如，圖3之一Y方向)彼此橫向偏移。在此方面，第一層目標特徵302可為可見的，無關於第一層304與第二層308之間之一疊對。在此方面，可藉由第一層目標特徵302與第二層目標特徵306之分離距離(例如，沿X方向)與相關聯於零疊對誤差之一理想離距的一偏差判定第一層304與第二層308之間之疊對。
可使用此項技術中已知之任何位置度量來判定各層中之目標特徵(例如，第一層目標特徵302及第二層目標特徵306)的位置及因此不同層上之目標特徵之相對位置。在一項實施例中，一層上之特徵之位置係基於層上之特徵的對稱中心。例如，第一層目標特徵302可包含第一層對稱中心316，且第二層目標特徵306可包含第二層對稱中心318。因此，可基於第一層對稱中心316與第二層對稱中心318之一比較而判定第一層304與第二層308之間之疊對。在另一實施例中，一層上之特徵之位置係基於特徵之邊緣位置。在此方面，可基於所測量之第一層邊緣位置320及所測量之第二層邊緣位置322判定第一層304與第二層308之間之疊對。
在另一實施例中，可在定位於樣本106中之任何深度處之任何數目個物件平面324處捕獲影像。如本文中先前在疊對量測系統100之內容背景中描述，可透過多種技術(諸如但不限於調整樣本載台116、物鏡114、偵測器118及/或一或多個集光光學元件124)來調整一物件平面324相對於樣本106之位置。然而，應瞭解，方法200不限於疊對量測系統100。因此，關於疊對量測系統100提供之繪示僅經提供用於闡釋性目的且不應被解釋為限制性的。在一般意義上，可使用此項技術中已知之任何技術來調整物件平面324之位置。
在一項實施例中，在一自動配方最佳化(ARO)量測步驟期間產生在步驟202中產生之參考影像。本文中應認知，一些量測配方包含一ARO量測步驟，其中在多個物件平面處產生樣本之影像以校準量測工具及/或準備對樣本進行測量。因此，可自ARO全焦點影像選擇與步驟202相關聯之參考影像。在此方面，步驟202對疊對測量處理量之影響可為最小的。
在另一實施例中，方法200包含基於複數個參考影像判定樣本106在疊對目標處之兩個或更多個層之間的一參考疊對之一步驟204。例如，步驟204可包含基於在各所關注層捕獲之影像判定一參考疊對以對樣本106進行疊對測量。在一個例項中，步驟204可包含基於至少第一參考影像及第二參考影像判定一參考疊對。
圖4係根據本發明之一或多項實施例之圖3之疊對量測目標300之一側視圖，其指示定位於一樣本106中之不同深度處之多個物件平面324。例如，步驟204可包含基於在物件平面324a處捕獲之第一層目標特徵302的一影像及在物件平面324b處捕獲之第二層目標特徵306的一影像判定樣本106之第一層304與第二層308之間的一參考疊對，其中在步驟202中捕獲影像。此外，雖然未展示，但步驟204可進一步包含基於額外物件平面處之額外影像判定樣本106之第一層304與第二層308之間的參考疊對。
在此方面，參考疊對測量可包含各物件平面(例如，物件平面324a及324b)處之高品質參考影像。例如，在物件平面324a處捕獲之第一層目標特徵302的參考影像可提供第一層目標特徵302與周圍材料之間之高影像對比度，使得可良好特性化第一層目標特徵302之位置。類似地，在物件平面324b處捕獲之第二層目標特徵306的參考影像可提供第二層目標特徵306與周圍材料之間之高影像對比度，使得可良好特性化第二層目標特徵306之位置。此外，可基於此項技術中已知之任何位置度量(諸如但不限於所關注層上之特徵的對稱中心或邊緣位置)特性化各層上之特徵的位置。
在另一實施例中，方法200包含選擇用於單影像疊對判定之一測量物件平面的一步驟206，其中在測量平面處判定之所關注樣本層之間(例如，圖3之第一層304與第二層308之間，或任何數目個樣本層之間)的疊對在一選定容限內對應於參考疊對。
如本文中先前描述，在跨一樣本106分佈之許多疊對目標處執行多影像疊對測量可不利地影響疊對測量處理量。因此，步驟206可包含選擇適於單影像疊對測量而提供在一選定容限內與多影像參考疊對測量相當之一準確度的一測量平面。
圖5係根據本發明之一或多項實施例之一疊對量測目標300之一側視圖，其指示適於單影像疊對測量之一測量物件平面324c。
可使用多種技術來選擇測量物件平面324c。在一項實施例中，針對在步驟202中產生之與在樣本106中之不同深度處之多種物件平面324相關聯的一系列選定影像產生一單影像疊對測量。選定影像可包含在步驟202中產生之每一影像或在步驟202中產生之影像之一子集(例如，每隔一影像或類似者)。接著，可基於多影像測量比較在各物件平面324處測量之疊對與步驟204之參考疊對。在此方面，可選擇提供最接近參考疊對之一單影像疊對測量的物件平面324作為測量物件平面324c。在另一實施例中，基於在步驟202中產生之多個影像之一內插來選擇測量物件平面324c。例如，情況可為各物件平面324處之單影像疊對測量與參考疊對測量之間的一差異在樣本106中之一特定深度範圍附近可展現一極值(例如，一最大值或一最小值)。因此，可基於附近單影像疊對測量之間之內插來選擇對應於極值之測量物件平面324c。
在另一實施例中，透過一迭代過程選擇測量物件平面324c。例如，在各物件平面324處之單影像疊對測量與參考疊對測量之間的差異展現一極值之情況中，可在所測量物件平面324之間產生額外參考影像以迭代地判定展現最接近參考疊對值之一疊對值的測量物件平面324c。
此外，如本文中先前描述，在測量物件平面324c處測量之疊對不需要確切匹配參考疊對測量。實情係，測量物件平面324c可經選擇以提供具有在多影像參考疊對測量之一選定容限內之一準確度的一單影像測量。選擇測量物件平面324c可進一步包含超過比較一疊對測量值與參考疊對之考量。例如，測量物件平面324c可經選擇以提供在選定容限內之影像品質特性(例如，影像對比度、解析度、像差或類似者)。
在另一實施例中，方法200包含在測量平面處產生樣本上之至少一個額外疊對目標的至少一個測量影像之一步驟208。
疊對量測目標可定位於半導體晶圓上之多個位點處。例如，疊對量測目標可定位於劃線道內(例如，晶粒之間)及/或定位於跨一樣本之一或多個晶粒中。在此方面，可在跨樣本106之多個位置處產生疊對。例如，一或多個疊對目標可與相關聯於一微影步驟(例如，使用一掃描儀、一步進器或類似者)之各曝光場相關聯以判定與曝光場相關聯之疊對。此外，可藉由相同量測工具或多個量測工具同時或連續測量多個目標，如在美國專利第7,478,019號中描述，該案之全文以引用的方式併入本文中。
在另一實施例中，方法200包含基於至少一個測量影像判定至少一個額外疊對目標處之所關注樣本層(例如，圖3之第一層304及第二層308，或任何數目個樣本層)之間的至少一個所測量疊對之一步驟210。
本文中應認知，使用一單影像技術在測量物件平面324c處針對多個疊對目標測量疊對可提供高準確度及高處理量疊對測量兩者。例如，使用一單影像技術測量疊對相對於多影像疊對測量之可提供疊對量測處理量之一顯著增加。此外，基於與一參考多影像疊對測量直接比較而選擇測量物件平面324c以提供一準確疊對測量可提供在一選定容限內與多影像參考疊對相當之一準確度，使得處理量之增加可勝過任何準確度降低。
疊對之測量可涉及若干演算法。例如，可模型化單影像疊對測量以判定及/或補償與由疊對量測系統100產生之影像相關聯的系統誤差。例如，可(但不要求)使用一電磁(EM)解算器來模型化照明束104與樣本106上之一疊對量測目標的光學相互作用。此外，EM解算器可利用此項技術中已知之任何方法，包含但不限於嚴格耦合波分析(RCWA)、有限元素方法分析、矩法分析、一表面積分技術、一體積積分技術或一有限差分時域分析。另外，可使用資料擬合及最佳化技術來分析所收集資料，該等技術包含但不限於程式庫、快速降階模型、迴歸、機器學習演算法(諸如神經網路)、支援向量機(SVM)、降維演算法(例如，主成分分析(PCA)、獨立成分分析(ICA)、局部線性嵌入(LLE)及類似者)、資料之稀疏表示(例如，傅立葉(Fourier)或小波變換、卡爾曼(Kalman)濾波、促進匹配相同或不同工具類型之演算法及類似者)。例如，資料收集及/或擬合可(但不要求)由KLA-TENCOR提供之信號回應量測(SRM)軟體產品執行。
亦可藉由不包含模型化、最佳化及/或擬合之演算法來分析由一疊對量測工具產生之原始資料。本文中應注意，可(但不要求)透過使用平行化、分散式運算、負載平衡、多服務支援、運算硬體之設計及實施或動態負載最佳化而針對量測應用定製由控制器132執行之運算演算法。此外，可(但不要求)藉由控制器132 (例如，透過韌體、軟體或場可程式化閘陣列(FPGA)及類似者)或與量測工具相關聯之一或多個可程式化光學元件執行演算法之各種實施方案。2014年6月19日發表之美國專利公開案第2014/0172394號中大體上描述程序模型化之使用，該案之全文以引用的方式併入本文中。
在另一實施例中，方法200包含產生基於一選定疊對測量平面之疊對量測配方。疊對量測工具通常可根據包含用於產生一疊對信號之一組測量參數的一配方來組態，且其可包含但不限於樣本106上之疊對量測目標之位置以特性化產生影像之一測量平面、一照明光譜、樣本106之一照明光點大小、照明樣本106之角度、入射照明之一偏振、一入射照明束在一疊對目標上之一位置或偵測條件(例如，樣本獲取時間、偵測器增量或類似者)。因此，一疊對配方可包含用於一疊對工具之組件(例如，照明源、成像光學器件、樣本載台、偵測光學器件、偵測器或類似者)之一組組態參數以及用於產生一疊對信號之測量參數。在一些實施例中，方法200包含產生疊對配方以執行上文描述之一或多個步驟，諸如但不限於在步驟202中產生參考影像，及在步驟202中在測量物件平面324c處針對分佈遍及樣本106之多個疊對目標產生測量影像。
在另一實施例中，方法200包含產生可提供至製造工具(例如，微影工具、量測工具或類似者)作為回饋及/或前饋資料的疊對校正。例如，可將與步驟210相關聯之基於測量物件平面324c處之單影像疊對測量的疊對測量用作回饋資料，以針對相同或後續批次中之後續樣本上的製程步驟補償偏移且將疊對維持在選定容限內。藉由另一實例，可前饋與步驟210相關聯之基於測量物件平面324c處之單影像疊對測量的疊對測量以調整後續製程步驟(例如，後續微影步驟或類似者)而補償任何所測量疊對誤差。
在另一實施例中，方法200包含基於步驟210之單影像疊對測量的變動而監測樣本內製程變動。例如，跨樣本106之所測量疊對的系統位置相依變動可指示樣本內製程變動。因此，與樣本內製程變動相關聯之資料可用作回饋及/或前饋資料以校正及/或對製程變動作出反應。
在另一實施例中，方法200包含依據基於最佳測量平面之波動的變動而監測樣本間製程變動。例如，可對定位於多個樣本上(例如，在一批次中之各樣本上、在一批中之選定樣本上或類似者)的疊對目標上產生一多影像參考疊對。此外，可針對各樣本選擇一最佳測量物件平面324c。在此方面，樣本之間之最佳測量物件平面324c之偏差可指示樣本間製程變動。因此，與此等樣本間製程變動相關聯之資料可用作反饋及/或前饋資料以校正及/或對製程變動作出反應。
本文中描述之標的有時繪示含於其他組件內或與其他組件連接之不同組件。應瞭解，此等所描繪架構僅為例示性的，且事實上可實施達成相同功能性之許多其他架構。在概念意義上，達成相同功能性之任何組件配置經有效「相關聯」使得達成所要功能性。因此，在本文中經組合以達成一特定功能性之任兩個組件可被視為彼此「相關聯」使得達成所要功能性，而與架構或中間組件無關。同樣地，如此相關聯之任兩個組件亦可被視為彼此「連接」或「耦合」以達成所要功能性，且能夠如此相關聯之任兩個組件亦可被視為可彼此「耦合」以達成所要功能性。可耦合之具體實例包含但不限於可實體互動及/或實體互動之組件及/或可無線互動及/或無線互動之組件及/或可邏輯互動及/或邏輯互動之組件。
據信，藉由前文描述將理解本發明及其許多伴隨優點，且將明白，可在不脫離所揭示標的或不犧牲全部其材料優點之情況下在組件之形式、構造及配置方面進行各種改變。所描述之形式僅為說明性的，且以下發明申請專利範圍意欲涵蓋且包含此等改變。此外，應瞭解，本發明係由隨附申請專利範圍定義。
100‧‧‧疊對量測系統
102‧‧‧照明源
104‧‧‧照明束
106‧‧‧樣本
108‧‧‧照明路徑
110‧‧‧照明透鏡
112‧‧‧照明光學組件
114‧‧‧物鏡
116‧‧‧樣本載台
118‧‧‧偵測器
120‧‧‧集光路徑
122‧‧‧集光路徑透鏡
124‧‧‧集光光學元件
126‧‧‧光束分離器
128‧‧‧照明光軸
130‧‧‧成像光軸
132‧‧‧控制器
134‧‧‧處理器
136‧‧‧記憶媒體
200‧‧‧方法
202‧‧‧步驟
204‧‧‧步驟
206‧‧‧步驟
208‧‧‧步驟
210‧‧‧步驟
300‧‧‧疊對量測目標
302‧‧‧第一層目標特徵
304‧‧‧第一層
306‧‧‧第二層目標特徵
308‧‧‧第二層
310‧‧‧表面
312‧‧‧節距
314‧‧‧節距
316‧‧‧第一層對稱中心
318‧‧‧第二層對稱中心
320‧‧‧第一層邊緣位置
322‧‧‧第二層邊緣位置
324‧‧‧物件平面
324a‧‧‧物件平面
324b‧‧‧物件平面
324c‧‧‧測量物件平面
熟習此項技術者可藉由參考附圖而更佳理解本發明之諸多優點，其中： 圖1係繪示根據本發明之一或多項實施例之一基於影像之疊對量測系統之一概念圖。 圖2係繪示根據本發明之一或多項實施例之在用於測量疊對之一方法中執行的步驟之一流程圖。 圖3係根據本發明之一或多項實施例之包含兩個樣本層上之疊對目標特徵的一疊對量測目標之一輪廓圖。 圖4係根據本發明之一或多項實施例之圖3之疊對量測目標之一側視圖，其指示定位於一樣本106中之不同深度處之多個物件平面。 圖5係根據本發明之一或多項實施例之一疊對量測目標之一側視圖，其指示適於單影像疊對測量之一測量物件平面。

Claims (25)

  1. 一種量測系統，其包括： 一控制器，其通信地耦合至一偵測器，該偵測器經組態以基於由一物鏡捕獲之光產生一樣本之影像，其中該偵測器相對於該樣本之一物件平面係可調整的，該控制器包含一或多個處理器，該一或多個處理器經組態以執行程式指令而引起該一或多個處理器： 引導該偵測器在複數個物件平面處產生該樣本上之一疊對目標的複數個參考影像，其中該複數個參考影像包含至少一第一物件平面處之對應於該樣本之一第一層上之疊對目標特徵之一位置的一第一參考影像，及一第二物件平面處之對應於該樣本之一第二層上之疊對目標特徵之一位置的一第二參考影像； 基於至少該第一參考影像及該第二參考影像判定該疊對目標處之該第一層與該第二層之間的一參考疊對； 選擇用於單影像疊對判定之一測量物件平面，其中在該測量平面處判定之該第一層與該第二層之間的疊對在一選定容限內對應於該參考疊對； 引導該偵測器在該測量平面處產生該樣本上之至少一個額外疊對目標的至少一個測量影像；及 基於該至少一個測量影像判定該至少一個額外疊對目標處之該第一層與該第二層之間的至少一個所測量疊對。
  2. 如請求項1之量測系統，其中該一或多個處理器進一步經組態以執行程式指令而引起該一或多個處理器： 偵測該至少一個額外疊對目標上之缺陷。
  3. 如請求項2之量測系統，其中該一或多個處理器進一步經組態以執行程式指令而引起該一或多個處理器： 基於該至少一個額外疊對目標上之該等所偵測缺陷來監測製程變動。
  4. 如請求項3之量測系統，其中該樣本係一第一樣本，其中該一或多個處理器進一步經組態以執行程式指令而引起該一或多個處理器： 引導該偵測器在複數個物件平面處產生一第二樣本上之一疊對目標的複數個參考影像，其中該複數個參考影像包含至少一第一物件平面處之對應於該第二樣本之一第一層上之疊對目標特徵之一位置的一第一參考影像，及一第二物件平面處之對應於該第二樣本之一第二層上之疊對目標特徵之一位置的一第二參考影像； 基於與該第二樣本相關聯之至少該第一參考影像及該第二參考影像判定該第二樣本上之該疊對目標處之該第一層與該第二層之間的一第二參考疊對； 選擇用於該第二樣本之單影像疊對判定的一第二測量物件平面，其中在該至少一個額外測量平面處判定之該第一層與該第二層之間的疊對在該選定容限內對應於該參考疊對； 引導該偵測器在該測量平面處產生該第二樣本上之至少一個額外疊對目標的至少一個測量影像；及 基於該至少一個測量影像判定該第二樣本在該至少一個額外疊對目標處之該第一層與該第二層之間的至少一個所測量疊對。
  5. 如請求項4之量測系統，其中該一或多個處理器進一步經組態以執行程式指令而引起該一或多個處理器： 偵測該第二樣本上之該至少一個額外疊對目標上的缺陷。
  6. 如請求項5之量測系統，其中該一或多個處理器進一步經組態以執行程式指令而引起該一或多個處理器： 基於該第一樣本及該第二樣本上之該等所偵測缺陷來監測晶圓間製程變動。
  7. 如請求項1之量測系統，其中基於該第一參考影像及該第二參考影像判定該疊對目標處之該第一層與該第二層之間的該參考疊對包括： 基於該第一參考影像判定該第一層中之特徵的一第一對稱中心； 基於該第二參考影像判定該第二層中之特徵的一第二對稱中心；及 將該第一對稱中心與該第二對稱中心相減。
  8. 如請求項1之量測系統，其中基於該至少一個測量影像判定該至少一個額外疊對目標處之該第一層與該第二層之間的至少一個所測量疊對包括： 基於該測量影像判定該第一層中之特徵的一第一對稱中心； 基於該測量影像判定該第二層中之特徵的一第二對稱中心；及 將該第一對稱中心與該第二對稱中心相減。
  9. 如請求項1之量測系統，其中該測量物件平面在該第一物件平面與該第二物件平面之間。
  10. 如請求項1之量測系統，其中該測量物件平面包含該第一物件平面或該第二物件平面之至少一者。
  11. 如請求項1之量測系統，其進一步包括： 一樣本載台，其經組態以緊固該樣本，其中可藉由控制該樣本載台之一位置而調整該偵測器相對於該樣本之該物件平面。
  12. 如請求項1之量測系統，其中可藉由控制該偵測器或該物鏡之至少一者之一位置而調整該偵測器相對於該樣本之該物件平面。
  13. 一種量測系統，其包括： 一照明源，其經組態以產生一照明束； 一物鏡，其經組態以將該照明束引導至一樣本且進一步經組態以捕獲回應於該照明束而來自該樣本之光； 一偵測器，其經組態以基於由該物鏡捕獲之該光產生該樣本之影像，其中該偵測器相對於該樣本之一物件平面係可調整的；及 一控制器，其通信地耦合至該偵測器，該控制器包含一或多個處理器，該一或多個處理器經組態以執行程式指令而引起該一或多個處理器： 引導該偵測器在複數個物件平面處產生該樣本上之一疊對目標的複數個參考影像，其中該複數個參考影像包含至少一第一物件平面處之對應於該樣本之一第一層上之疊對目標特徵之一位置的一第一參考影像，及一第二物件平面處之對應於該樣本之一第二層上之疊對目標特徵之一位置的一第二參考影像； 基於至少該第一參考影像及該第二參考影像判定該疊對目標處之該第一層與該第二層之間的一參考疊對； 選擇用於單影像疊對判定之一測量物件平面，其中在該測量平面處判定之該第一層與該第二層之間的疊對在一選定容限內對應於該參考疊對； 引導該偵測器在該測量平面處產生該樣本上之至少一個額外疊對目標的至少一個測量影像；及 基於該至少一個測量影像判定該至少一個額外疊對目標處之該第一層與該第二層之間的至少一個所測量疊對。
  14. 如請求項13之量測系統，其中該一或多個處理器進一步經組態以執行程式指令而引起該一或多個處理器： 偵測該至少一個額外疊對目標上之缺陷。
  15. 如請求項14之量測系統，其中該一或多個處理器進一步經組態以執行程式指令而引起該一或多個處理器： 基於該至少一個額外疊對目標上之該等所偵測缺陷來監測製程變動。
  16. 如請求項15之量測系統，其中該樣本係一第一樣本，其中該一或多個處理器進一步經組態以執行程式指令而引起該一或多個處理器： 引導該偵測器在複數個物件平面處產生一第二樣本上之一疊對目標的複數個參考影像，其中該複數個參考影像包含至少一第一物件平面處對應於該第二樣本之一第一層上之疊對目標特徵之一位置的一第一參考影像，及一第二物件平面處之對應於該第二樣本之一第二層上之疊對目標特徵之一位置的一第二參考影像； 基於與該第二樣本相關聯之該第一參考影像及該第二參考影像判定該第二樣本上之該疊對目標處之該第一層與該第二層之間的一第二參考疊對； 選擇用於該第二樣本之單影像疊對判定的一第二測量物件平面，其中在該至少一個額外測量平面處判定之該第一層與該第二層之間的疊對在該選定容限內對應於該參考疊對； 引導該偵測器在該測量平面處產生該第二樣本上之至少一個額外疊對目標的至少一個測量影像；及 基於該至少一個測量影像判定該第二樣本在該至少一個額外疊對目標處之該第一層與該第二層之間的至少一個所測量疊對。
  17. 如請求項16之量測系統，其中該一或多個處理器進一步經組態以執行程式指令而引起該一或多個處理器： 偵測該第二樣本上之該至少一個額外疊對目標上的缺陷。
  18. 如請求項17之量測系統，其中該一或多個處理器進一步經組態以執行程式指令而引起該一或多個處理器： 基於第一樣本及該第二樣本上之該等所偵測缺陷來監測晶圓間製程變動。
  19. 如請求項13之量測系統，其中基於該第一參考影像及該第二參考影像判定該疊對目標處之該第一層與該第二層之間的該參考疊對包括： 基於該第一參考影像判定該第一層中之特徵的一第一對稱中心； 基於該第二參考影像判定該第二層中之特徵的一第二對稱中心；及 將該第一對稱中心與該第二對稱中心相減。
  20. 如請求項13之量測系統，其中基於該至少一個測量影像判定該至少一個額外疊對目標處之該第一層與該第二層之間的至少一個所測量疊對包括： 基於該測量影像判定該第一層中之特徵的一第一對稱中心； 基於該測量影像判定該第二層中之特徵的一第二對稱中心；及 將該第一對稱中心與該第二對稱中心相減。
  21. 如請求項13之量測系統，其中該測量物件平面在該第一物件平面與該第二物件平面之間。
  22. 如請求項13之量測系統，其中該測量物件平面包含該第一物件平面或該第二物件平面之至少一者。
  23. 如請求項13之量測系統，其進一步包括： 一樣本載台，其經組態以緊固該樣本，其中可藉由控制該樣本載台之一位置而調整該偵測器相對於該樣本之該物件平面。
  24. 如請求項13之量測系統，其中可藉由控制該偵測器或該物鏡之至少一者之一位置而調整該偵測器相對於該樣本之該物件平面。
  25. 一種用於測量疊對之方法，其包括： 在複數個物件平面處產生一樣本上之一疊對目標的複數個參考影像，其中該複數個參考影像包含對應於該樣本之兩個或更多個層上之疊對目標特徵之位置的參考影像； 基於該複數個參考影像判定該樣本之該兩個或更多個層之間的一參考疊對； 選擇用於單影像疊對判定之一測量物件平面，其中該樣本之該兩個或更多個層之間的疊對在一選定容限內對應於該參考疊對； 在該測量平面處產生該樣本上之至少一個額外疊對目標的至少一個測量影像；及 基於該至少一個測量影像判定該樣本在該至少一個額外疊對目標處之該兩個或更多個層之間的至少一個所測量疊對。
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