TW202014669A - 雙干涉測量取樣測厚儀 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種厚度量測系統，其可包括：一照明源；一光束分光器，其將來自該照明源之照明分裂為兩個光束；一平移台，其經組態以沿著一量測方向平移一參考取樣；一第一干涉儀，其在一測試取樣之一第一表面與該參考取樣之一第一表面之間產生一第一干涉圖；及一第二干涉儀，其在該測試取樣之一第二表面與該參考取樣之一第二表面之間產生一第二干涉圖。一厚度量測系統可進一步包括在該平移台掃描該參考取樣時自該第一干涉儀及該第二干涉儀接收干涉信號的一控制器，且基於該參考取樣之厚度及該平移台在該等干涉信號之包絡線之峰值之間行進的一距離來判定該測試取樣之厚度。

Description

雙干涉測量取樣測厚儀
本發明大體上係關於取樣厚度量測，且更特定而言，係關於干涉測量取樣厚度量測。
薄取樣(諸如但不限於半導體晶圓)之絕對厚度之精確量測係廣泛適用的，特別適用於半導體製造及度量中。舉例而言，取樣之高解析度厚度量測可用於判定與取樣上之構造特徵相關之應變，該應變可指示潛在缺陷。借助於另一實例，特定工具(諸如但不限於X射線度量衡工具)具有相對緩慢聚焦機制，使得取樣厚度之精確量測可促進該取樣的有效對準。此外，通常需要提供厚度量測技術，該厚度量測技術可廣泛適用於多種取樣，該多種取樣包括經圖案化及未經圖案化之取樣或具有多種實體、光學或機械特性之取樣。此外，厚度量測的方法必須在成本、系統複雜性及系統可靠性的增大上保持平衡。因此可能需要開發用於精確及有效厚度量測之系統及方法。
揭示根據本發明之一或多個說明性實施例的系統。在一個說明性實施例中，系統包括通信耦合至第一干涉儀及第二干涉儀的控制器。在另一說明性實施例中，控制器自第一干涉儀接收第一干涉信號，其中第一干涉儀在沿著量測方向掃描測試取樣或參考取樣中之至少一者時利用第一照明光束在測試取樣之第一表面與具有已知厚度之參考取樣之第一表面之間產生第一干涉圖。舉例而言，第一照明光束可包括來自光束分光器之照明光束的第一部分。在另一說明性實施例中，控制器自第二干涉儀接收第二干涉信號，其中第二干涉儀利用第二照明光束在測試取樣之第二表面與參考取樣之第二表面之間產生第二干涉圖。舉例而言，第二照明光束可包括來自光束分光器之照明光束的第二部分。在另一說明性實施例中，控制器基於參考取樣之厚度及平移台在第一干涉信號與第二干涉信號之包絡線之峰值之間行進的距離來沿量測方向判定測試取樣的厚度。
揭示根據本發明之一或多個說明性實施例的系統。在一個說明性實施例中，系統包括照明源。在另一說明性實施例中，系統包括光束分光器，其經組態以將來自照明源之照明分裂為第一照明光束及第二照明光束。在另一說明性實施例中，系統包括平移台，其經組態以沿著量測方向線性地平移參考取樣，其中參考取樣具有已知厚度。在另一說明性實施例中，系統包括第一干涉儀，其經組態以利用第一照明光束在測試取樣之第一表面與參考取樣之第一表面之間產生第一干涉圖。在另一說明性實施例中，系統包括第二干涉儀，其經組態以利用第二照明光束在測試取樣之第二表面與參考取樣之第二表面之間產生第二干涉圖。在另一說明性實施例中，系統包括通信耦合至第一干涉儀及第二干涉儀的控制器。在另一說明性實施例中，控制器在平移台沿量測方向掃描參考取樣時自第一干涉儀及第二干涉儀接收第一干涉信號及第二干涉信號，該第一干涉信號及該第二干涉信號包括第一干涉圖及第二干涉圖的干涉條紋強度。在另一說明性實施例中，控制器基於參考取樣之厚度及平移台在第一干涉信號與第二干涉信號之包絡線之峰值之間行進的距離來沿量測方向判定測試取樣的厚度。
揭示根據本發明之一或多個說明性實施例的方法。在一個說明性實施例中，方法包括沿著量測方向掃描測試取樣或具有已知厚度之參考取樣中之至少一者。在另一說明性實施例中，方法包括自第一干涉儀接收利用第一照明光束與在測試取樣之第一表面與參考取樣之第一表面之間的第一干涉圖相關的第一干涉信號，其中第一照明光束包括來自光束分光器之照明光束的第一部分。根據本發明的一或多個說明性實施例，方法包括自第二干涉儀接收利用第二照明光束與在測試取樣之第二表面與參考取樣之第二表面之間的第二干涉圖相關的第二干涉信號，其中第二照明光束包括來自光束分光器之照明光束的第二部分。根據本發明之一或多個說明性實施例，方法包括基於參考取樣之厚度及平移台在第一干涉信號與第二干涉信號之包絡線之峰值之間行進的距離來沿量測方向判定測試取樣之厚度。
應理解，前述一般描述及以下實施方式均僅為例示性及解釋性的，且未必限制所主張之本發明。併入說明書中且構成說明書之一部分的隨附圖式說明本發明之實施例，且連同一般描述一起用以闡明本發明之原理。
相關申請之交叉參考
本申請案根據35 U.S.C. § 119(e)主張2018年7月3日申請之標題為雙干涉測量晶圓測厚儀(Dual Interferometry Wafer Thickness Gauge)之命名Avner Safrani為發明人之美國臨時申請案第62/693,573號之優先權，該申請案以全文引用之方式併入本文中。
現將詳細參考所揭示之主題，其說明於附圖中。已特定地展示且關於某些實施例及其特定特徵描述本發明。本文中所闡述之實施例視為說明性的，而非限制性的。一般熟習此項技術者應容易地瞭解，可在不背離本發明之精神及範疇的情況下對形式及細節進行各種改變及修改。
本發明之實施例涉及用於使用雙干涉儀及共用參考取樣來測量取樣之絕對厚度的系統及方法。如本文中所描述之雙干涉儀厚度量測系統可包括兩個干涉儀，該兩個干涉儀經配置以在測試取樣之相對側與具有兩個相對光學拋光表面及已知厚度之參考取樣之相對側之間產生干涉圖。舉例而言，第一干涉儀可在測試取樣之第一表面與參考取樣之第一表面之間產生干涉圖，且第二干涉儀可在測試取樣之第二表面與參考取樣之第二表面之間產生干涉圖。雙干涉儀厚度量測系統可進一步包括低相干光學光源(諸如但不限於寬頻帶雷射源)，使得干涉儀僅在干涉儀之臂基於光源之相干長度在限制範圍內匹配時產生干涉條紋。特定而言，在干涉儀之臂匹配且可隨干涉儀之臂之間的長度差超出任一個方向上之相干長度而減小時，與干涉條紋之強度相關的包絡線函數(例如，條紋包絡線)可呈現峰值。
在一些實施例中，測試取樣之絕對厚度量測值藉由以下操作產生：沿量測方向平移測試取樣或參考取樣，且基於兩個干涉儀之條紋包絡線的峰值之間的經平移取樣之平移距離(例如峰值分離距離)及已知取樣厚度來判定測試取樣之絕對厚度。
系統和方法可提供針對測試取樣上之單個位置或測試取樣上之延伸區的取決於照明條件及所用偵測器類型的厚度量測。在一些實施例中，光源聚焦於測試取樣及參考取樣上之相對光斑。因此，各干涉儀可包括單像素偵測器以擷取與照明位置相關之條紋強度。在一些實施例中，光源係準直的或以其他方式經導引至測試取樣及參考取樣上之相對延伸區。因此，各干涉儀可包括多像素偵測器以同步擷取與照明區中之複數個光斑相關之條紋強度。就此而言，照明區內之二維厚度映射可在單個量測中經擷取。
在本文中應認識到，本文中所描述的雙干涉測量厚度量測可提供高度精確且有效之厚度量測。
舉例而言，使用兩個干涉儀在測試取樣與參考取樣之相對側之間同步產生干涉圖提供在峰值分離距離與測試取樣厚度之間具有線性關係之兩個干涉圖之間的極佳同步化，因此實現高度精確量測。此外，量測重複性可基於平移及取樣系統之重複性而非參考組件之位置誤差。當基於單個線性掃描來同步產生雙干涉圖時，量測重複性可基於平移系統中之線性編碼器的重複性。舉例而言，當前編碼器系統可提供但不限於+/- 1 nm之重複性。
此外，因為量測係不同的，因此在整個系統中需要為穩定的掃描距離係相對小的，使得大多機械部件適於以最小的系統產生雜訊進行操作。舉例而言，300 mm半導體晶圓之厚度通常在750與850 µm之間變化，使得具有800 nm參考取樣之厚度量測將需要在約50 µm之範圍內穩定操作。作為非限制性實例，在250 mm/s之平移速度的情況下，時間穩定性係僅約200 µs。
借助於另一實例，本文中所描述的雙干涉測量厚度量測可適用於具有不同光學、實體或機械特性之包括經圖案化或未經圖案化表面的大量取樣的厚度量測。舉例而言，光源可經選擇或調節以提供對應於待量測之測試取樣之反射率的所需頻譜。此外，當執行厚度量測時，可充分理解且考量膜層對干涉圖之取樣的影響。
圖1A為根據本發明之一或多個實施例之雙干涉儀取樣測厚儀100的概念圖。
在一個實施例中，取樣測厚儀100包括光源102以產生具有限制或已知時間相干長度之源光束104。就此而言，光源102可為低相干源、部分相干源或類似者。在另一實施例中，取樣測厚儀100包括源光束分光器106以分裂源光束104，使得源光束104之部分可經導引至干涉儀108。源光束分光器106可包括此項技術中已知的任何類型之光束分光器，其包括(但不限於)基於光纖之光束分光器、立方體光束分光器或平板光束分光器。
在另一實施例中，取樣測厚儀100包括兩個干涉儀108 (例如，干涉儀108a及108b)，該等干涉儀經佈置以基於自測試取樣110及參考取樣112之相對表面的反射來產生干涉圖。此外，參考取樣112可包括沿量測方向120具有已知或經校準厚度之兩個相對光學光滑表面。
舉例而言，如圖1A中所說明，第一干涉儀108a可在測試取樣110之第一測試表面114a與參考取樣112之第一參考表面116a之間產生干涉圖，而第二干涉儀108b可在測試取樣110之第二測試表面114b與參考取樣112之第二參考表面116b之間產生干涉圖。
在另一實施例中，取樣測厚儀100包括用於沿著量測方向120(例如，沿著待測量之測試取樣110的厚度方向)平移參考取樣112或測試取樣110中之至少一者的至少一個線性平移台118。舉例而言，圖1A說明經定位以沿量測方向120平移參考取樣112之線性平移台118。然而，儘管未展示，但取樣測厚儀100可包括線性平移台118以平移測試取樣110。此外，取樣測厚儀100可包括兩個線性平移台118以定位參考取樣112及測試取樣110兩者。
在另一實施例中，取樣測厚儀100包括控制器122。在另一實施例中，控制器122包括一或多個處理器124，該等處理器經組態以執行在記憶體媒體126(例如，記憶體)中保持之程式指令。就此而言，控制器122之一或多個處理器124可執行貫穿本發明所描述之各種程序步驟中的任一者。
控制器122之一或多個處理器124可包括此項技術中已知的任何處理元件。在此意義上，一或多個處理器124可包括經組態以執行演算法及/或指令之任何微處理器型裝置。在一個實施例中，一或多個處理器124可由桌上型電腦、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程式之任何其他電腦系統(例如，聯網電腦)構成，該程式經組態以運行取樣測厚儀100，如貫穿本發明所描述。應進一步認識到，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，該裝置執行來自非暫時性記憶體媒體126之程式指令。
記憶體裝置126可包括此項技術中已知之適合於儲存可由相關一或多個處理器124執行之程式指令的任何儲存媒體。此外，記憶體媒體126可儲存由取樣測厚儀100之任何組件所用之任何類型的資料，諸如但不限於由干涉儀108產生之干涉圖。舉例而言，記憶體媒體126可包括非暫時性記憶體媒體。借助於另一實例，記憶體媒體126可包括但不限於唯讀記憶體、隨機存取記憶體、磁性或光學記憶體裝置(例如，磁盤)、磁帶、固態驅動器以及類似者。進一步注意，記憶體媒體126可容納於具有一或多個處理器124之共用控制器外殼中。在一個實施例中，記憶體媒體126可相對於一或多個處理器124及控制器122之實體位置而遠程定位。舉例而言，控制器122之一或多個處理器124可存取可經由網路(例如，網際網路、企業內部網路及類似者)存取之遠端記憶體(例如，伺服器)。因此，上述描述不應解譯為對本發明之限制而僅為說明。
此外，控制器122及任何相關組件(例如，處理器124、記憶體媒體126或類似者)可包括容納於共用外殼中或多個外殼內的一或多個控制器。此外，控制器122可與取樣測厚儀100中之任何組件之功能整合及/或執行該等功能。
在另一實施例中，控制器122包括至少一個類比至數位轉換器128以對來自與干涉圖相關之干涉儀108的類比信號取樣且使之數位化。此外，類比至數位轉換器128可使用任何技術來對信號取樣。舉例而言，類比至數位轉換器128可依基於內部時鐘之經定義間隔對信號取樣。借助於另一實例，類比至數位轉換器128可基於觸發信號來對信號取樣。在一個實施例中，線性平移台118依所選位置間隔將硬體位置觸發提供至類比至數位轉換器128，以提供在線性平移台118之所選位置處的取樣。
控制器122可進行本文中所揭示之任何數目個處理或分析步驟，該等步驟包括(但不限於)自干涉儀108接收干涉圖、分析干涉圖或基於干涉圖來執行測試取樣110之厚度量測。此外，控制器122可採用任何數目種演算法、程序流程或類似者。
現大體參看圖1A至1C，將更詳細地描述取樣測厚儀100之各種組件。
光源102可包括此項技術中已知的任何類型之光源，該任何類型之光源適用於提供具有受限或另外已知之相干長度之源光束104。在本文中應認識到，當干涉儀108之臂具有相同長度時，在干涉儀108中之每一者中，測試取樣110與參考取樣112之間的干涉條紋之信號強度將達到峰值。此外，干涉條紋之信號強度將隨干涉儀108之臂之間的光學路徑長度差超出源光束104之時間相干長度而下降。來自干涉儀108中之每一者的干涉條紋之信號強度可因此由具有峰值之包絡線函數表徵，其中干涉儀108之臂之間的光學路徑長度差匹配且具有與源光束104的時間相干長度相關之半寬。因此，源光束104之時間相干長度可經選擇以提供所需包絡線寬度。
在一個實施例中，光源102為雷射源。舉例而言，光源102可包括一或多個寬頻帶雷射，諸如但不限於一或多個超連續雷射或白光雷射。借助於另一實例，光源102可包括一或多個超發光雷射二極體(superluminescence laser diode；SLD)。在另一實施例中，光源102包括一或多個發光二極體(light emitting diode；LED)。在另一實施例中，光源102包括燈源，諸如但不限於電弧燈、放電燈、無電極燈或類似者。
此外，光源102可提供使用任何技術之源光束104。舉例而言，光源102可經由光纖提供源光束104。借助於另一實例，光源102可提供源光束104作為自由空間光束。
光源102可提供具有任何波長或波長範圍之源光束104。此外，可基於取樣之待表徵之光學特性(例如，吸收率、反射率、透射率或類似者)來選擇源光束104之頻譜。在本文中應進一步認識到，源光束104之頻譜寬度可與時間相干長度成反比相關，使得增大源光束104之頻譜寬度可減小時間相干長度，且反之亦然。
在一個實施例中，取樣測厚儀100包括可選擇性利用之具有不同頻譜之兩個或更多個光源102。在另一實施例中，光源102可包括可調諧光源102以提供具有可調諧頻譜之源光束104。在另一實施例中，取樣測厚儀100包括一或多個頻譜濾光片(例如，可調諧頻譜濾光片、一系列可選擇固定頻譜濾光片或類似者)以控制源光束104的頻譜。
干涉儀108可包括此項技術中已知的適用於在測試取樣110與參考取樣112之間產生干涉條紋的任何類型之干涉儀，包括但不限於邁克爾遜(Michelson)干涉儀或林尼克(Linnik)干涉儀。此外，干涉儀108可將源光束104投射或聚焦在測試取樣110或參考取樣112上至任何所需光斑大小。
在一個實施例中，各干涉儀108包括光束分光器130，該光束分光器經組態以將相應源光束104分裂為兩個臂，其中取樣臂132 (例如，取樣臂132a、132b)包括測試取樣110且參考臂134 (例如，參考臂134a、134b)經導引至參考取樣112。在另一實施例中，各干涉儀108包括偵測器136，該偵測器經組態以自兩個臂接收經組合反射信號。就此而言，偵測器136上之光強度可基於測試表面114與參考表面116之間的干涉而變化。
各干涉儀108可包括此項技術中已知的任何類型之偵測器136。在一個實施例中，偵測器136可包括至少一個單像素偵測器，諸如但不限於光電二極體、雪崩光電二極體或類似者。在另一實施例中，偵測器136可包括至少一個多像素偵測器，諸如但不限於互補金屬氧化物半導體(complementary metal-oxide-semiconductor；CMOS)裝置或電荷耦合裝置(charge-coupled device；CCD)。就此而言，偵測器136可產生與測試取樣110之延伸照明區相關之二維干涉圖，其中各像素處之光強度對應於測試取樣110之一不同部分。此外，二維干涉圖可用於判定跨延伸照明區之測試取樣110之厚度變化。
在另一實施例中，各偵測器136經連接至控制器122 (例如，控制器122之類比至數位轉換器128)使得控制器122可接收由偵測器136產生的信號。
取樣測厚儀100可進一步包括一或多個額外光學組件以導引及/或修改源光束104，該等額外光學組件諸如但不限於翻轉鏡面(例如，鏡面138)、透鏡、強度濾光片或頻譜濾光片。
圖1B為根據本發明之一或多個實施例的經配置以將源光束104聚焦至測試取樣110及參考取樣112上之繞射限制光斑大小的取樣測厚儀100的概念圖。就此而言，取樣測厚儀100可判定在定位點140處之測試取樣110之厚度。
在一個實施例中，取樣測厚儀100包括基於光纖之光源102，其經耦接至基於光纖之源光束分光器106。就此而言，各干涉儀108可經由光纖142接收源光束104之一部分。
在另一實施例中，來自光纖142之源光束104係由光束分光器130分裂為取樣臂132及參考臂134。
在另一實施例中，至少一個干涉儀108包括一或多個聚焦元件144 (例如，透鏡、弧形鏡面或類似者)以收集來自光纖142之源光束104且將源光束104導引至測試取樣110及參考取樣112。此外，一或多個聚焦元件144可定位於光束分光器130之前、取樣臂132中、參考臂134中或其任何組合。
在一個實施例中，如圖1B中所說明，聚焦元件144將源光束104聚焦至測試取樣110及參考取樣112 (例如，至繞射限制光斑)上。在另一實施例中，儘管未展示，但聚焦元件144使源光束104準直以照明測試取樣110及參考取樣112之延伸區。
在本文中應認識到，將源光束104聚焦在測試取樣110及參考取樣112上可為測試取樣110或參考取樣112與照明延伸區有關之未調平(mis-leveling)提供更大容限，而利用源光束104之延伸照明可提供單個光斑中之延伸厚度量測(例如，以量測測試取樣110之變化、測試取樣110上之構造特徵或類似者)。在另一實施例中，聚焦元件144係可調整或可移除的，使得聚焦條件可經調整或另外經選擇。舉例而言，干涉儀108可包括可移除物鏡以在聚焦照明與延伸照明之間選擇性地切換。借助於另一實例，干涉儀108可包括可調整透鏡(例如，具有可調整放大率之透鏡、平移台上之透鏡或類似者)以在聚焦照明與延伸照明之間選擇性地切換。
在另一實施例中，至少一個干涉儀108包括一或多個光學聚光器146以將組合光自測試取樣110及參考取樣112導引及/或聚焦至偵測器136。
此外，情況未必為第一干涉儀108a及第二干涉儀108b在相應臂中具有與圖1A及1B中所說明相同之組件。圖1C為根據本發明之一或多個實施例的說明包括在參考臂134中而不在第一干涉儀108a之取樣臂132中之鏡面148但包括在取樣臂132中而不在第二干涉儀108b中之鏡面148的取樣測厚儀100的概念圖。在圖1C中所說明之取樣測厚儀100之組態中，參考臂134中的源光束104之一部分傳播穿過光束分光器130且入射於參考表面116上，而取樣臂132中的源光束104之一部分由光束分光器130反射且由鏡面148導引至測試取樣110。
現參看圖2A至2C，更詳細地描述用於基於雙干涉測量來量測厚度之各種步驟。
圖2A為根據本發明之一或多個實施例的說明用於基於雙干涉測量來量測厚度的方法200中進行之步驟的流程圖。申請人注意到，本文中先前在取樣測厚儀100之上下文中所描述之實施例及致能技術應解譯為延伸至方法200。進一步注意，然而，方法200不限於取樣測厚儀100的架構。
在一個實施例中，方法200包括沿著量測方向120掃描測試取樣110或參考取樣112中之至少一者之步驟202。在另一實施例中，方法200包括在掃描期間自第一干涉儀108a接收與在測試取樣110之第一測試表面114a與參考取樣112之第一參考表面116a之間的干涉圖相關的干涉信號之步驟204。在另一實施例中，方法200包括在掃描期間自第二干涉儀108b接收與在測試取樣110之第一測試表面114b與參考取樣112之第一參考表面116b之間的干涉圖相關的干涉信號之步驟206。在另一實施例中，方法200包括基於參考取樣112之已知厚度及平移台在第一干涉信號與第二干涉信號之包絡線之峰值之間行進的距離來沿量測方向120判定測試取樣110之厚度的步驟208。
如本文中先前所描述，當干涉儀108之臂具有相同長度時，在干涉儀108中之每一者中，測試取樣110與參考取樣112之間的干涉條紋之信號強度將達到峰值。此外，干涉條紋之信號強度將隨干涉儀108之臂之間的光學路徑長度差超出源光束104之時間相干長度而下降。因此，掃描參考取樣112可自第一干涉儀108a同步產生干涉條紋，當第一測試表面114a與第一參考表面116a之間的光學路徑長度差為零時，該等干涉條紋達到峰值；且自第二干涉儀108b同步產生干涉條紋，當第二測試表面114b與第二參考表面116b之間的光學路徑長度差為零時，該等干涉條紋達到峰值。若參考取樣112之厚度係已知的，則測試取樣110之厚度可基於已知厚度及與來自第一干涉儀108a及第二干涉儀108b之信號相關的峰值位置之間的差而判定。
舉例而言，使用圖1C中之第一干涉儀108a判定測試取樣110之厚度(例如，步驟208中)可由以下等式描述。然而，應理解，圖1C中所說明之第一干涉儀108a之組態以及以下對應等式僅提供用於說明之目的且不應解釋為限制性的。相反，類似公式可經產生用於干涉儀108之額外組態(例如，圖中1C中之第二干涉儀108b，圖1B中之干涉儀108，或任何替代組態)。
自測試取樣110 (
Figure 02_image001
)及自參考取樣112 (
Figure 02_image003
)反射之投影至偵測器136之光的電場可描述為：
Figure 02_image005
，以及                         (1)
Figure 02_image007
，                       (2) 其中tBS 及rBS 為光束分光器130之透射係數及反射係數，rS 係測試取樣110之反射係數，rR 係參考取樣112之反射係數，rM 係鏡面148之反射係數，ω係源光束104之頻譜頻率，c 係光速，zS 係第一干涉儀108a之取樣臂132a的自由空間長度，zR 係第一干涉儀108a之參考臂134a的自由空間長度，ϕS 係在取樣臂132a中由任何光學組件產生之相位，ϕR 係在參考臂134a中由任何光學組件產生的相位，且E 0 (ω)描述源光束104之形狀。
然後偵測器136上之光的強度(I (ω))可為：
Figure 02_image009
，                  (3) 其中R 係偵測器136之響應度。
在高斯源光束104之非限制性實例中，偵測器136上之光的強度(I (ω))可書寫如下：
Figure 02_image011
，              (4) 其中
Figure 02_image013
，                                (5)
Figure 02_image015
，以及                                            (6)
Figure 02_image017
，                                                          (7) 其中相應地，A 0 係最大頻譜強度，ωc 係峰值頻率，且σω 係源光束104之頻譜的標準差。
然後偵測器136上之總體強度可藉由強度I (ω)隨時間積分而得到：
Figure 02_image019
，(8) 其中
Figure 02_image021
，                                                                (9)
Figure 02_image023
，                                                               (10)
Figure 02_image025
，                                                              (11) 且deff 為與干涉儀108之臂中之光學組件有關的恆定路徑長度。
此模型之結果係各干涉儀108 (例如，干涉儀108a、108b)在掃描期間產生具有隨高斯包絡線升高之餘弦之形狀的干涉信號。此外，各干涉儀108之高斯包絡線之峰值對應於以下條件
Figure 02_image027
，                                                      (12) 基於等式(8)，該等式對應於取樣臂132a及參考臂134a之路徑長度與彼干涉儀108匹配之處的位置。
因此，測試取樣110之厚度可與在來自兩個干涉儀108之干涉信號之峰值之間的距離(例如，峰值分離距離)及參考取樣112之厚度有關。
然而，應理解，與高斯光束相關之上述等式僅提供用於說明之目的且不應解釋為限制性的。類似等式可經制定用於具有不同輪廓之光束。
圖3為根據本發明之一或多個實施例的各干涉儀108之取樣臂132及參考臂134的概念圖。應注意，無論干涉儀108之每一臂中之特定光學組件如何，圖3可皆應用。如圖3中所說明，第一干涉儀108a之取樣臂132、第二干涉儀108b之取樣臂132以及測試取樣110之厚度(TS )的組合路徑等於第一干涉儀108a之參考臂134、第二干涉儀108b之參考臂134以及參考取樣112之厚度(TR )的組合路徑。就此而言，在圖3中，ZR =ZS 。
此外，圖3說明在第二干涉儀108b併入第二測試表面114b及第二參考表面116b之路徑長度相等之處的參考取樣112之位置。特定而言，在此位置處，第二干涉儀108b之路徑長度滿足以下條件：
Figure 02_image029
。                (13) 其基於上述等式(8)及(12)而對應於來自第二干涉儀108b之干涉信號之峰值。
類似地，參考取樣112平移Δzp 之距離(例如，峰值分離距離)使得第一干涉儀108a併入第一測試表面114a及第一參考表面116a之路徑長度相等。在此位置處(未展示)，第一干涉儀108a之路徑長度滿足以下條件：
Figure 02_image031
，                (14) 其基於上述等式(8)及(12)而對應於來自第一干涉儀108a之干涉信號之峰值。
一旦判定，則峰值分離距離Δzp 可與測試表面114之厚度(TS )相關。舉例而言，在ZR =ZS 的條件下：
Figure 02_image033
，(15) 其簡化為：
Figure 02_image035
。                                                            (16)
現將更詳細地描述用於判定峰值分離距離Δzp 之步驟。
圖2B為根據本發明之一或多個實施例的用於基於峰值分離距離Δzp 及參考取樣112之厚度(TR ) (例如與步驟208相關)來判定測試取樣110之厚度(TS )的子步驟之流程圖。
在本文中應認識到，雖然當相關干涉儀108之取樣臂132及參考臂134匹配時，干涉信號在線性平移台118之掃描期間的峰值可在理論上出現，但取樣解析度、雜訊或其他波動可導致在與峰值偵測值(例如，取樣值)相關之線性平移台118的位置與取樣臂132及參考臂134匹配之處的位置之間差。因此，可需要應用一或多種信號處理技術以提供用於判定第一干涉信號及第二干涉信號之峰值位置的精確且穩健之技術。
在一個實施例中，步驟208包括判定第一干涉信號及第二干涉信號之包絡線的步驟210。在另一實施例中，步驟208包括判定對應於第一干涉信號及第二干涉信號之峰值的線性平移台118之位置(例如，峰值位置)的步驟212。在另一實施例中，步驟208包括基於參考取樣112之厚度(TR )及峰值位置之間的距離(Δzp )來判定測試表面114之厚度(TS )的步驟214。舉例而言，上述等式(16)可用於基於參考取樣112之厚度(TR )及峰值位置之間的距離(Δzp )來判定測試表面114之厚度(TS )。
情況可能為可藉由比直接地判定第一干涉信號及第二干涉信號之峰值位置更高程度之精確性及/或可靠性來判定干涉條紋之相對緩慢變化包絡線函數之峰值位置之判定。此外，如在下文將更詳細地論述，在對干涉信號取樣之情況下，情況可能為在相關干涉儀108之臂匹配之處的線性平移台118之精確位置處未對干涉信號中之至少一者取樣。
與第一干涉信號及第二干涉信號相關之包絡線函數(例如，步驟210)可使用此項技術中之任何技術而判定。此外，步驟208及上述相關子步驟(例如，步驟210至214)中之任一者可使用類比或數位處理技術之任何組合而實施。舉例而言，與第一干涉信號及第二干涉信號相關之包絡線函數(例如，步驟210)可藉由將低通濾波器(數位或類比)應用於第一干涉信號及第二干涉信號以移除與干涉相關之高頻振盪而判定。
圖2C為根據本發明之一或多個實施例的說明用於使用數位信號處理技術來判定第一干涉信號及第二干涉信號之包絡線的子步驟的流程圖。在一個實施例中，步驟210包括(例如，使用類比至數位轉換器128)對第一干涉信號及第二干涉信號取樣之步驟216。舉例而言，情況可能為在掃描期間由偵測器136產生之第一干涉信號及第二干涉信號為類比信號。因此，對干涉信號取樣可使得數位信號處理技術能夠用於判定第一干涉信號及第二干涉信號之包絡線。
可使用此項技術中已知的任何技術對第一干涉信號及第二干涉信號取樣。舉例而言，可基於來自線性平移台118之硬體位置觸發依常規位置間隔對第一干涉信號及第二干涉信號取樣。借助於另一實例，可基於時脈信號依常規時間間隔對第一干涉信號及第二干涉信號取樣。
在一個實施例中，步驟210包括根據經取樣第一干涉信號及經取樣第二干涉信號來重構第一干涉信號及第二干涉信號之步驟218，及基於經重構第一干涉信號及經重構第二干涉信號來判定第一干涉信號及第二干涉信號之包絡線的步驟220。可使用此項技術中已知的任何技術產生重構信號(例如，步驟中218)。舉例而言，可使用一或多種內插技術(例如，多項式內插法、樣條內插法或類似者)重構經取樣干涉信號，使得可估計取樣資料點之間的未經取樣資料。借助於另一實例，經取樣干涉信號可擬合於使用一或多種曲線擬合技術(例如，回歸或類似者)由理論及/或模擬導出的一或多個函數。舉例而言，經取樣干涉信號可基於上述等式(4)至(7)而擬合。此外，一或多個平滑操作可應用於經重構干涉信號。類似地，內插、曲線擬合、平滑技術或類似者之任何組合可應用於基於經重構干涉信號而產生的包絡線信號(例如，步驟220中)。舉例而言，基於經重構干涉信號而產生的包絡線信號可進一步經處理以減緩包絡線中之雜訊或其他波動，從而有助於判定對應於給定干涉儀108之取樣臂132及參考臂134匹配之處的線性平移台118之位置的峰值位置。
圖4A為根據本發明之一或多個實施例的經取樣干涉信號402、經重構干涉信號404、經重構干涉信號之包絡線406以及模擬高斯包絡線408的曲線圖。舉例而言，圖4A之經取樣干涉信號402具有100 nm之取樣解析度，且經重構干涉信號404在10 nm解析度之情況下產生。
在本文中應認識到，由與理論(或模擬)資料相對之經取樣資料產生的包絡線之精確性可通常取決於經取樣點追鐘理論資料之輪廓的範圍。如圖4A中所說明，經取樣干涉信號402可不包括干涉條紋之峰值處之經取樣點，使得僅基於經取樣干涉信號402之包絡線函數可包括大量誤差。對比而言，經重構干涉信號404在足夠解析度之情況下產生以提供干涉條紋之峰值處的資料。因此，對應於基於經取樣干涉信號402而產生之包絡線的經重構干涉信號之包絡線406緊密地追蹤干涉條紋之峰值。此外，經重構干涉信號之包絡線406提供與模擬高斯包絡線408 (例如，基於上述等式(1)至(11))之極佳一致性。
圖4B為根據本發明之一或多個實施例的經取樣第一干涉信號及經取樣第二干涉信號、經重構第一干涉信號及經重構第二干涉信號、第一重構信號及第二重構信號之包絡線以及用於與第一干涉儀108a及第二干涉儀108b相關之第一干涉條紋及第二干涉條紋的高斯包絡線的曲線圖。
特定而言，信號之最右集係由第二干涉儀108b產生且對應於圖4A中之曲線圖，而信號之最左集係由第一干涉儀108a產生且包括經取樣干涉信號410、經重構干涉信號412、經重構干涉信號之包絡線414以及模擬高斯包絡線416。
峰值分離距離(Δzp )可因此基於第一重構干涉信號之包絡線406與第二重構干涉信號之包絡線414的峰值位置之間的差而判定。此外，峰值之位置(例如，步驟212中)以及峰值分離距離(Δzp )可使用此項技術中已知的任何技術而判定。在一個實施例中，干涉信號之峰值位置可藉由識別對應於峰值附近之干涉信號(例如，第一干涉信號或第二干涉信號)之零相位的位置而判定。舉例而言，方法200可包括獲得峰值附近之第一干涉信號及第二干涉信號之相位，及將峰值位置識別為第一干涉信號及第二干涉信號之相位為零之處的位置。
再次參考圖2A至2C，方法200可包括一或多個驗證步驟。舉例而言，方法200可包括信號強度驗證步驟以確保至少一個偵測器136上之信號強度為上述所選臨限值。在信號強度並不高於上述所選臨限值之情況下，方法200可進一步包括一或多個校正性步驟。舉例而言，方法200可包括增大源光束104之功率。在另一例子中，方法200可包括修改源光束104之頻譜(例如，操作頻寬）。就此而言，源光束104之頻譜可經調諧以包括適用於提供增強信號強度之波長，諸如但不限於在其下測試取樣110具有更高反射率的波長。借助於另一實例，方法200可包括驗證針對任一個干涉儀108之干涉信號之包絡線(例如，步驟210中)之形狀及/或擬合。舉例而言，方法200可包括包絡線函數擬合所選容限內之高斯分佈。在形狀及/或擬合併非在選定容限內之情況下，方法200可包括一或多個校正性步驟，諸如但不限於在修改源光束104之強度及/或頻譜之後重複量測，或應用不同技術以判定峰值分離距離(Δzp )。
現參看圖5，本文中所描述的雙干涉測量厚度量測可量測在取樣之多個位置處的厚度變化。圖5包括根據本發明之一或多個實施例的具有由原子力顯微法驗證之高度之階梯特徵的取樣之空間解析雙干涉測量厚度量測。特定而言，曲線圖502包括具有517 nm之已知步長(如500 nm)之取樣的量測，曲線圖504包括具有4.7 µm之已知步長(如4.6 µm)之取樣的量測，曲線圖506包括具有0.98 µm之已知步長(如1.0 µm)之取樣的量測，且曲線圖508包括具有9.4 µm之已知步長(如9.3 µm)之取樣的量測。
如本文中先前所描述，如本文所描述之雙干涉測量厚度量測可經由各種技術提供空間解析厚度量測值。借助於另一實例，具有與多像素偵測器耦合之空間延伸光束的雙干涉測量可同步提供針對延伸區內之取樣上之多個位置的厚度量測值。
現參看圖6，雙干涉測量可提供具有短量測時間之高度可重複量測。圖6為根據本發明之一或多個實施例的說明具有776 µm之標稱厚度之300 mm取樣晶圓的30次重複量測的曲線圖。如圖6中所說明，重複量測呈現具有32 nm之標準差的776.010 µm之平均厚度值。
本文中所描述之主題有時說明含於其他組件內或與其他組件連接的不同組件。應理解，此等所描繪架構僅為例示性的，且實際上可實施達成相同功能性之諸多其他架構。在概念意義上，將達成相同功能性之組件之任何配置係有效「相關」的，從而達成所要功能性。因此，本文中經組合以達成特定功能性之任何兩種組件可視為彼此「相關」，以使得達成所需功能性，而與架構或中間組件無關。同樣，如此相關之任何兩種組件亦可視為彼此「連接」或「耦合」以達成所要功能性，且能夠如此相關之任何兩種組件亦可視為彼此「可耦合」以達成所要功能性。可耦合之特定實例包括(但不限於)實體上可互動及/或實體上互動之組件，及/或無線可互動及/或無線互動之組件，及/或邏輯可互動及/或邏輯互動之組件。
咸信，本發明及其許多伴隨優勢將藉由前述描述予以理解，且顯然，可在不背離所揭示主題或不犧牲其所有材料優勢的情況下對組件之形式、構造及配置進行各種改變。所描述之形式僅為解釋性的，且以下申請專利範圍之意圖為涵蓋且包括此等改變。此外，應理解，本發明由隨附申請專利範圍界定。
100:雙干涉儀取樣測厚儀 102:光源 104:源光束 106:源光束分光器 108:干涉儀 108a:第一干涉儀 108b:第二干涉儀 110:測試取樣 112:參考取樣 114:測試表面 114a:第一測試表面 114b:第二測試表面 116:參考表面 116a:第一參考表面 116b:第二參考表面 118:線性平移台 120:量測方向 122:控制器 124:處理器 126:記憶體媒體 128:類比至數位轉換器 130:光束分光器 132:取樣臂 132a:取樣臂 132b:取樣臂 134:參考臂 134a:參考臂 134b:參考臂 136:偵測器 138:鏡面 140:定位點 142:光纖 144:聚焦元件 146:光學聚光器 148:鏡面 200:方法 202:步驟 204:步驟 206:步驟 208:步驟 210:步驟 212:步驟 214:步驟 216:步驟 218:步驟 220:步驟 402:經取樣干涉信號 404:經重構干涉信號 406:經重構干涉信號之包絡線 408:模擬高斯包絡線 410:經取樣干涉信號 412:經重構干涉信號 414:經重構干涉信號之包絡線 416:模擬高斯包絡線 502:曲線圖 504:曲線圖 506:曲線圖 508:曲線圖
熟習此項技術者可參考附圖較佳地理解本發明之眾多優勢，在附圖中： 圖1A為根據本發明之一或多個實施例之雙干涉測量取樣測厚儀的概念圖； 圖1B為根據本發明之一或多個實施例的經配置以將源光束聚焦至測試取樣及參考取樣上之繞射限制光斑大小的取樣測厚儀之概念圖； 圖1C為根據本發明之一或多個實施例的說明包括在參考臂中而不在第一干涉儀之取樣臂中之鏡面但包括在取樣臂中而不在第二干涉儀中之鏡面的取樣測厚儀之概念圖； 圖2A為根據本發明之一或多個實施例的說明用於基於雙干涉測量來量測厚度之方法中進行之步驟的流程圖； 圖2B為根據本發明之一或多個實施例的說明用於基於峰值分離距離及參考取樣之厚度來判定測試取樣之厚度的子步驟之流程圖； 圖2C為根據本發明之一或多個實施例的說明用於使用數位信號處理技術來判定第一干涉信號及第二干涉信號之包絡線之子步驟的流程圖； 圖3為根據本發明之一或多個實施例之各干涉儀之取樣臂及參考臂的概念圖； 圖4A為根據本發明之一或多個實施例之經取樣干涉信號、經重構干涉信號、經重構干涉信號之包絡線以及模擬高斯(Gaussian)包絡線的曲線圖； 圖4B為根據本發明之一或多個實施例之經取樣第一干涉信號及經取樣第二干涉信號、經重構第一干涉信號及經重構第二干涉信號、第一重構信號及第二重構信號之包絡線以及用於與第一干涉儀及第二干涉儀相關之第一干涉條紋及第二干涉條紋之高斯包絡線的曲線圖； 圖5包括根據本發明之一或多個實施例的具有由原子力顯微法驗證之高度之階梯特徵的取樣的空間解析雙干涉測量厚度量測；以及 圖6為根據本發明之一或多個實施例的說明具有776 µm之標稱厚度之300 mm取樣晶圓的30次重複量測的曲線圖。
100:雙干涉儀取樣測厚儀
102:光源
104:源光束
106:源光束分光器
108:干涉儀
108a:第一干涉儀
108b:第二干涉儀
110:測試取樣
112:參考取樣
114:測試表面
114a:第一測試表面
114b:第二測試表面
116:參考表面
116a:第一參考表面
116b:第二參考表面
118:置物台
120:量測方向
122:控制器
124:處理器
126:記憶體媒體
128:類比至數位轉換器
130:光束分光器
132:取樣臂
132a:取樣臂
132b:取樣臂
134:參考臂
134a:參考臂
134b:參考臂
136:偵測器
138:鏡面

Claims (29)

  1. 一種系統，其包含： 一控制器，其經通信耦合至一第一干涉儀及一第二干涉儀，該控制器包括一或多個處理器，該一或多個處理器經組態以執行使得該一或多個處理器進行以下操作的程式指令： 自該第一干涉儀接收一第一干涉信號，其中該第一干涉儀利用一第一照明光束在沿著一量測方向掃描該測試取樣或該參考取樣中之至少一者時在一測試取樣之一第一表面與具有一已知厚度之一參考取樣之一第一表面之間產生一第一干涉圖，該第一照明光束包括來自一光束分光器之一照明光束的一第一部分； 自該第二干涉儀接收一第二干涉信號，其中該第二干涉儀利用一第二照明光束在該測試取樣之一第二表面與該參考取樣之一第二表面之間產生一第二干涉圖，該第二照明光束包括來自該光束分光器之該照明光束的一第二部分；以及 基於該參考取樣之該厚度及該平移台在該第一干涉信號與該第二干涉信號之包絡線之峰值之間行進的一距離來沿該量測方向判定該測試取樣之厚度。
  2. 如請求項1之系統，其中該第一干涉信號及該第二干涉信號之該等包絡線的寬度係與來自該照明源之該照明之一時間相干長度相關。
  3. 如請求項1之系統，其中該第一干涉儀及該第二干涉儀將該第一照明光束及該第二照明光束聚焦至該測試取樣之該第一表面及該第二表面的相對點，其中該測試取樣沿該量測方向之該厚度包括該等相對點之間的單個厚度量測值。
  4. 如請求項3之系統，其中該第一干涉儀及該第二干涉儀包括單像素偵測器。
  5. 如請求項1之系統，其中該第一干涉儀及該第二干涉儀將該第一照明光束及該第二照明光束作為準直光束導引至該測試取樣之該第一表面及該第二表面的相對區，其中該測試取樣沿該量測方向之該厚度係與該等相對區之間的複數個厚度量測值相關。
  6. 如請求項5之系統，其中該第一干涉儀及該第二干涉儀包括多像素偵測器，其中該第一干涉信號及該第二干涉信號各自包括與該等相對區內之該測試取樣的該第一表面及該第二表面上之複數個相對點相關的複數個信號。
  7. 如請求項1之系統，其中該照明源包含： 一寬頻帶雷射源。
  8. 如請求項1之系統，其中該照明源包含： 一發光二極體(LED)。
  9. 如請求項8之系統，其中該LED包含： 一超發光LED。
  10. 如請求項1之系統，其中該控制器依所選間隔對該第一干涉信號及該第二干涉信號取樣以產生經取樣第一干涉信號及經取樣第二干涉信號。
  11. 如請求項10之系統，其中該控制器包括用以對該第一干涉信號及該第二干涉信號取樣之一類比至數位轉換器。
  12. 如請求項11之系統，其中該類比至數位轉換器依該等所選間隔自掃描該測試取樣或該參考取樣中之該至少一者的一平移台接收硬體位置觸發後，對該第一干涉信號及該第二干涉信號取樣。
  13. 如請求項10之系統，其中基於該參考取樣之該厚度及在該第一干涉信號與該第二干涉信號之包絡線之峰值之間的一距離而沿該量測方向判定該測試取樣之厚度包含： 根據該經取樣第一干涉信號及該經取樣第二干涉信號來重構該第一干涉信號及該第二干涉信號； 基於經重構第一干涉信號及經重構第二干涉信號來判定該第一干涉信號及該第二干涉信號之該等包絡線； 判定該第一干涉信號及該第二干涉信號之峰值位置；以及 基於該等峰值位置來判定在該第一干涉信號與該第二干涉信號之該等包絡線之該等峰值之間的該距離。
  14. 如請求項13之系統，其中判定在該第一干涉信號及該第二干涉信號之該等峰值處的該平移台之位置包含： 獲得在該等峰值附近之該第一干涉信號及該第二干涉信號之相位；以及 將該等峰值位置識別為其中該第一干涉信號及該第二干涉信號之該等相位為零的位置。
  15. 一種系統，其包含： 一照明源； 一光束分光器，其經組態以將來自該照明源之照明分裂為一第一照明光束及一第二照明光束； 一平移台，其經組態以沿著一量測方向線性地平移一參考取樣，該參考取樣具有一已知厚度； 一第一干涉儀，其經組態以利用該第一照明光束在一測試取樣之一第一表面與該參考取樣之一第一表面之間產生一第一干涉圖； 一第二干涉儀，其經組態以利用該第二照明光束在該測試取樣之一第二表面與該參考取樣之一第二表面之間產生一第二干涉圖；以及 一控制器，其通信耦合至該第一干涉儀及該第二干涉儀，該控制器包括一或多個處理器，該一或多個處理器經組態以執行使得該一或多個處理器進行以下操作的程式指令： 在該平移台沿該量測方向掃描該參考取樣時自該第一干涉儀及該第二干涉儀接收第一干涉信號及第二干涉信號，該第一干涉信號及該第二干涉信號包括該第一干涉圖及該第二干涉圖之干涉條紋強度；以及 基於該參考取樣之該厚度及該平移台在該第一干涉信號與該第二干涉信號之包絡線之峰值之間行進的一距離來沿該量測方向判定該測試取樣之厚度。
  16. 如請求項15之系統，其中該第一干涉信號及該第二干涉信號之該等包絡線之寬度係與來自該照明源的該照明之一時間相干長度相關。
  17. 如請求項15之系統，其中該第一干涉儀及該第二干涉儀將該第一照明光束及該第二照明光束聚焦至該測試取樣之該第一表面及該第二表面的相對點，其中該測試取樣沿該量測方向之該厚度包括該等相對點之間的一單個厚度量測值。
  18. 如請求項17之系統，其中該第一干涉儀及該第二干涉儀包括單像素偵測器。
  19. 如請求項15之系統，其中該第一干涉儀及該第二干涉儀將該第一照明光束及該第二照明光束作為準直光束導引至該測試取樣之該第一表面及該第二表面的相對區，其中該測試取樣沿該量測方向之該厚度係與在該等相對區之間的複數個厚度量測值相關。
  20. 如請求項19之系統，其中該第一干涉儀及該第二干涉儀包括多像素偵測器，其中該第一干涉信號及該第二干涉信號各自包括與該等相對區內之該測試取樣的該第一表面及該第二表面上之複數個相對點相關的複數個信號。
  21. 如請求項15之系統，其中該第一干涉儀及該第二干涉儀中之至少一者經組態為一邁克爾遜(Michelson)干涉儀。
  22. 如請求項15之系統，其中該第一干涉儀及該第二干涉儀中之至少一者經組態為一林尼克(Linnik)干涉儀。
  23. 如請求項15之系統，其中該控制器在所選平移台位置處對該第一干涉信號及該第二干涉信號取樣以產生經取樣第一干涉信號及經取樣第二干涉信號。
  24. 如請求項23之系統，其中該控制器包括用以對該第一干涉信號及該第二干涉信號取樣之一類比至數位轉換器。
  25. 如請求項24之系統，其中該類比至數位轉換器在該所選平移台位置處接收硬體位置觸發後，對該第一干涉信號及該第二干涉信號取樣。
  26. 如請求項23之系統，其中基於該參考取樣之該厚度及該平移台在該第一干涉信號與該第二干涉信號之包絡線之峰值之間行進的一距離而沿該量測方向判定該測試取樣之厚度包含： 根據該經取樣第一干涉信號及該經取樣第二干涉信號來重構該第一干涉信號及該第二干涉信號； 基於經重構第一干涉信號及經重構第二干涉信號來判定該第一干涉信號及該第二干涉信號之該等包絡線； 判定在該第一干涉信號及該第二干涉信號之該等峰值處的該平移台之峰值位置；以及 基於該等峰值位置來判定該平移台在該第一干涉信號與該第二干涉信號之該等包絡線之該等峰值之間行進的該距離。
  27. 如請求項26之系統，其中判定在該第一干涉信號及該第二干涉信號之該等峰值處的該平移台之位置包含： 獲得在該等峰值附近之該第一干涉信號及該第二干涉信號之相位；以及 將該等峰值位置識別為其中該第一干涉信號及該第二干涉信號之該等相位為零的位置。
  28. 一種方法，其包括： 沿著一量測方向掃描一測試取樣或具有一已知厚度之一參考取樣中之至少一者； 自一第一干涉儀接收利用一第一照明光束與在該測試取樣之一第一表面與該參考取樣之一第一表面之間的一第一干涉圖相關的一第一干涉信號，其中該第一照明光束包括來自一光束分光器的一照明光束之一第一部分； 自該第二干涉儀接收利用一第二照明光束與在該測試取樣之一第二表面與該參考取樣之一第二表面之間的一第二干涉圖相關的一第二干涉信號，其中該第二照明光束包括來自該光束分光器的該照明光束之一第二部分；以及 基於該參考取樣之該厚度及該平移台在該第一干涉信號與該第二干涉信號之包絡線之峰值之間行進的一距離來沿該量測方向判定該測試取樣之厚度。
  29. 如請求項28之方法，其中基於該參考取樣之該厚度及該平移台在該第一干涉信號與該第二干涉信號之包絡線之峰值之間行進的一距離而沿該量測方向判定該測試取樣之厚度包含： 依所選間隔對該第一干涉信號及該第二干涉信號取樣以產生經取樣第一干涉信號及經取樣第二干涉信號； 根據該經取樣第一干涉信號及該經取樣第二干涉信號來重構該第一干涉信號及該第二干涉信號以產生經重構第一干涉信號及經重構第二干涉信號； 基於該經重構第一干涉信號及該經重構第二干涉信號來判定該第一干涉信號及該第二干涉信號之該等包絡線； 判定該第一干涉信號及該第二干涉信號之該等峰值之峰值位置；以及 基於該等峰值位置來判定該平移台在該第一干涉信號與該第二干涉信號之該等包絡線之該等峰值之間行進的該距離。
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