TW202212767A - 用於經埋藏計量目標之成像系統 - Google Patents

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Abstract

一種計量系統可包含對埋藏於一樣本中之一計量目標進行成像之一成像子系統，其中該樣本係由在介面處具有一計量目標之經接合之第一及第二基板形成。該計量系統可進一步包含具有一照明場光闌及一照明光瞳之一照明子系統，其中該照明場光闌包含一孔徑以使得該場光闌孔徑在對應於該計量目標之一量測平面上之一經投影大小匹配偵測器在該量測平面處之一視場，且其中該照明光瞳包含一中心視障以提供具有大於一截止角之角度之對該計量目標之傾斜照明，該截止角經選擇以防止來自照明源之照明反射離開該樣本之底表面且穿過該偵測器在該量測平面處之該視場。

Description

用於經埋藏計量目標之成像系統
本發明係關於基於影像之計量，且更特定言之係關於對埋藏於一樣本中之計量目標進行成像。
對半導體裝置之實體密度之不斷增長的需求已導致愈來愈複雜之三維設計。達成三維設計之一種方法係在兩個分離晶圓上製造結構且將其等接合在一起使得該等結構靠近介面。此技術可促進複雜結構之整合，此係因為兩個晶圓可經單獨製造且在一後續程序中接合。然而，可期望量測及/或控制兩個晶圓之相對對準或疊對。
揭示一種根據本發明之一或多項闡釋性實施例之計量系統。在一項闡釋性實施例中，該計量系統包含在一偵測器上基於自一物鏡收集之光對埋藏於一樣本中之一計量目標進行成像之一成像子系統。在另一闡釋性實施例中，該樣本係由一第一基板及在一介面處接合至該第一基板之一第二基板形成，該樣本進一步包含定位於該介面處之一計量目標，且其中該計量目標包含該第一基板上之一第一目標結構及該第二基板上之一第二目標結構。在另一闡釋性實施例中，該計量系統包含一照明子系統。在另一闡釋性實施例中，該照明子系統包含一照明源。在另一闡釋性實施例中，該照明子系統包含用來自該照明源之照明透過該物鏡照明該計量目標之一或多個照明光學器件。在另一闡釋性實施例中，該照明子系統包含定位於共軛於該計量目標之一場平面處之一照明場光闌，其中該照明場光闌包含一場光闌孔徑。在另一闡釋性實施例中，該場光闌孔徑之一大小或形狀之至少一者經選擇以使得該場光闌孔徑在對應於該計量目標之一量測平面上之一經投影大小匹配該偵測器在該量測平面處之一視場。在另一闡釋性實施例中，該照明子系統包含定位於一光瞳平面處之一照明光瞳，其中該照明光瞳包含在該光瞳平面之一中心之一中心視障。在另一闡釋性實施例中，該中心視障之一大小或形狀之至少一者經選擇以提供具有大於一截止角之角度之對該計量目標之傾斜照明。在另一闡釋性實施例中，基於該偵測器在該量測平面處之該視場之一大小、該第一基板之一厚度或該第二基板之一厚度之至少一者來選擇該截止角，以防止來自該照明源之該照明反射離開該樣本之一頂表面或一底表面之至少一者而到達該偵測器。在另一闡釋性實施例中，該計量系統包含通信地耦合至該偵測器之一控制器。在另一闡釋性實施例中，該控制器接收來自該樣本之該計量目標之一或多個影像。在另一闡釋性實施例中，該控制器基於該一或多個影像產生該樣本之一或多個計量量測。
揭示一種根據本發明之一或多項闡釋性實施例之計量系統。在一項闡釋性實施例中，該計量系統包含在一偵測器上基於自一物鏡收集之光對埋藏於一樣本中之一計量目標進行成像之一成像子系統。在另一闡釋性實施例中，該樣本係由一第一基板及在一介面處接合至該第一基板之一第二基板形成，該樣本進一步包含定位於該介面處之一計量目標，且其中該計量目標包含該第一基板上之一第一目標結構及該第二基板上之一第二目標結構。在另一闡釋性實施例中，該計量系統包含一樣本定位子系統，該樣本定位子系統包含將該計量目標定位於該偵測器之一量測平面處之一平移載物台。在另一闡釋性實施例中，該計量系統包含一照明子系統。在另一闡釋性實施例中，該照明子系統包含一照明源。在另一闡釋性實施例中，該照明子系統包含用來自該照明源之照明透過該物鏡照明該計量目標之一或多個照明光學器件。在另一闡釋性實施例中，該照明子系統包含定位於一光瞳平面處之一光瞳光闌，其中該光瞳光闌包含在該光瞳平面之一中心之一中心視障。在另一闡釋性實施例中，該中心視障之一大小或形狀之至少一者經選擇以提供具有大於一截止角之角度之對該計量目標之傾斜照明。在另一闡釋性實施例中，基於該偵測器在該量測平面處之一視場之一大小、該第一基板之一厚度或該第二基板之一厚度之至少一者來選擇該截止角，以防止來自該照明源之該照明反射離開該樣本之一頂表面或一底表面之至少一者而到達該偵測器。在另一闡釋性實施例中，該計量系統包含通信地耦合至該偵測器之一控制器。在另一闡釋性實施例中，該控制器接收來自該樣本之該計量目標之一或多個影像。在另一闡釋性實施例中，該控制器基於該一或多個影像產生該樣本之一或多個計量量測。
揭示一種根據本發明之一或多項闡釋性實施例之計量系統。在一項闡釋性實施例中，該計量系統包含在一偵測器上基於自一物鏡收集之光對埋藏於一樣本中之一計量目標進行成像之一成像子系統。在另一闡釋性實施例中，該樣本係由一第一基板及在一介面處接合至該第一基板之一第二基板形成，該樣本進一步包含定位於該介面處之一計量目標，且其中該計量目標包含該第一基板上之一第一目標結構及該第二基板上之一第二目標結構。在另一闡釋性實施例中，該計量系統包含一樣本定位子系統，該樣本定位子系統包含將該計量目標定位於該偵測器之一量測平面處之一平移載物台。在另一闡釋性實施例中，該計量系統包含一照明子系統。在另一闡釋性實施例中，該照明子系統包含一照明源。在另一闡釋性實施例中，該照明子系統包含用來自該照明源之照明透過該物鏡照明該計量目標之一或多個照明光學器件。在另一闡釋性實施例中，該照明子系統包含定位於共軛於該計量目標之一場平面處之一照明場光闌，其中該照明場光闌包含一場光闌孔徑。在另一闡釋性實施例中，該場光闌孔徑之一大小或形狀之至少一者經選擇以使得該場光闌孔徑在對應於該計量目標之一量測平面上之一經投影大小匹配該偵測器在該量測平面處之一視場。在另一闡釋性實施例中，該計量系統包含通信地耦合至該偵測器之一控制器。在另一闡釋性實施例中，該控制器接收來自該樣本之該計量目標之一或多個影像。在另一闡釋性實施例中，該控制器基於該一或多個影像產生該樣本之一或多個計量量測。
揭示一種根據本發明之一或多項闡釋性實施例之方法。在一項闡釋性實施例中，該方法包含用一照明子系統照明一樣本上之一計量目標。在另一闡釋性實施例中，該樣本係由一第一基板及在一介面處接合至該第一基板之一第二基板形成，該樣本進一步包含定位於該介面處之一計量目標，且其中該計量目標包含該第一基板上之一第一目標結構及該第二基板上之一第二目標結構。在另一闡釋性實施例中，該照明子系統包含一照明源。在另一闡釋性實施例中，該照明子系統包含用來自該照明源之照明照明該計量目標之一或多個照明光學器件。在另一闡釋性實施例中，該照明子系統包含定位於共軛於該計量目標之一場平面處之一照明場光闌，其中該照明場光闌包含一場光闌孔徑。在另一闡釋性實施例中，該場光闌孔徑之一大小或形狀之至少一者經選擇以使得該場光闌孔徑在對應於該計量目標之一量測平面上之一經投影大小匹配偵測器在該量測平面處之一視場。在另一闡釋性實施例中，該照明子系統包含定位於一光瞳平面處之一照明光瞳，其中該照明光瞳包含在該光瞳平面之一中心之一中心視障。在另一闡釋性實施例中，該中心視障之一大小或形狀之至少一者經選擇以提供具有大於一截止角之角度之對該計量目標之傾斜照明。在另一闡釋性實施例中，基於該偵測器在該量測平面處之該視場之一大小、該第一基板之一厚度或該第二基板之一厚度之至少一者來選擇該截止角，以防止來自該照明源之該照明反射離開該樣本之一頂表面或一底表面之至少一者而到達該偵測器。在另一闡釋性實施例中，該方法包含在該成像偵測器上產生該計量目標之一或多個影像。在另一闡釋性實施例中，該方法包含基於該一或多個影像產生該樣本之一或多個計量量測。
應理解，前文概述及下文詳細描述兩者僅為例示性及說明性且並不一定限制本發明。併入說明書且構成說明書之一部分之附圖繪示本發明之實施例且連同概述一起用於說明本發明之原理。
相關申請案之交叉參考本申請案根據35 U.S.C. § 119(e)規定主張於2020年5月26日申請之美國臨時申請案第63/029,741號之權利，該案之全文以引用的方式併入本文中。
現將詳細參考附圖中繪示之所揭示標的物。本發明已關於某些實施例及其等之特定特徵而特定展示及描述。本文中所闡述之實施例應被視為闡釋性而非限制性。一般技術者應易於明白，可在不脫離本發明之精神及範疇之情況下作出形式及細節方面之各種改變及修改。
本發明之實施例係關於基於埋藏於一樣本內之一計量目標之計量。例如，一經接合樣本可包含兩個基板(例如，晶圓)，至少一個基板在一或多個層上具有經圖案化特徵，其中該等基板之圖案化部分經接合以形成一統一樣本。在此組態中，經圖案化特徵可接近於介面且埋藏於樣本內。此製造技術可適於(但不限於)製造複雜三維記憶體結構。
本文中經考慮，通常期望藉由捕獲自計量目標反射之光來執行計量且來自其他來源之光可引入可負面影響量測之雜訊。例如，計量系統通常可產生一計量目標之一或多個影像，該一或多個影像可包含(但不限於)計量目標特徵之一場平面影像或來自目標之光之一角分佈之一光瞳平面影像。任何此影像之影像品質(例如，影像對比度、信雜比(SNR)或類似者)可受亂真反射負面影響。
本文中進一步考慮，基於經埋藏計量目標之計量可提出若干挑戰。例如，光通常必須行進穿過樣本之至少一部分以進行量測。因此，樣本對光之吸收可限制可使用之可用波長且可進一步降低所收集光之強度。此外，照明光自除經埋藏計量目標本身之外之各種表面之反射可使計量量測降級。例如，定位於一經接合樣本之兩個基板之間的一介面處之一計量目標之一量測可受亂真反射負面影響，諸如(但不限於)自該經接合樣本之一頂表面之反射、自介面之在計量目標外部之部分之反射或自經接合樣本之底表面之反射。
本發明之實施例係關於使用經設計以限制自除所關注之一經埋藏計量目標之外之表面反射之光之收集之經定製照明對經埋藏計量目標執行計量的系統及方法。在此方面，可藉由限制與樣本之特定幾何形狀相關聯之亂真反射之捕獲來增強一經埋藏計量目標之一量測之品質。例如，可定製該經埋藏計量目標之照明之空間及角分佈以限制亂真反射之捕獲且因此使得主要(若非全部)由藉由所關注之計量目標反射之光來產生一影像。
在一些實施例中，一計量工具包含用經定製照明照明一經埋藏計量目標之一照明子系統，及包含一成像偵測器之一集光子系統，該成像偵測器具有一已知感測器大小及一已知放大率使得已知該偵測器在計量目標之平面(例如，成像平面)處之一視場。此外，在一些實施例中，照明子系統可包含具有經配置以將照明光之一空間範圍限於在計量目標之平面(例如，一量測平面)處之偵測器視場之一大小及/或形狀之一孔徑之一場光闌。在此方面，可減輕自除計量目標之平面之外之樣本深度(例如，樣本之頂表面及底表面、樣本之中間層或類似者)之反射。
本文中經考慮，以法線入射或近法線入射入射於一經埋藏計量目標上之光可傳播穿過一偵測器之一視場，自樣本之底表面反射，傳播回穿過該偵測器之該視場且藉由集光子系統收集。此外，此光不受經設定大小以匹配一偵測器視場之一照明場光闌影響。在一些實施例中，照明子系統包含具有經設定大小以阻擋此近法線光之一中心視障之一孔徑光闌。例如，該照明孔徑光闌之該中心視障之大小及形狀可基於經埋藏計量目標下方之樣本之厚度以及如由一照明場光闌(若存在)或偵測器定義之視場之大小及形狀兩者。由於一照明孔徑光闌通常可減少由一照明源所提供之光量，故基於此等已知參數調整光瞳視障之大小及形狀可容許精確定製照明輪廓以減輕亂真反射，同時限制降低用於量測之光強度之任何負面影響。
本文中進一步考慮，一經埋藏計量目標在一計量系統內之對準(或未對準)可影響該經埋藏計量目標之一影像之品質及任何相關聯計量量測之敏感性或準確性。此外，經埋藏計量目標在計量系統內之對準(或未對準)可影響照明場或孔徑光闌在減輕亂真反射方面之功效。本發明之額外實施例係關於用於在一計量系統內對準一經埋藏計量目標(例如，聚焦於一經埋藏計量目標)之系統及方法。
本文中進一步考慮，本文中所揭示之系統及方法可適用於此項技術中已知之任何類型之計量工具。例如，本文中所揭示之系統及方法可適用於其中產生一經埋藏計量目標之一或多個場平面影像之基於影像之計量工具。藉由另一實例，本文中所揭示之系統及方法可適用於其中產生一或多個光瞳平面影像之散射量測計量工具。
本文中所揭示之系統及方法可進一步適用於此項技術中已知之任何類型之計量量測。例如，本文中所揭示之系統及方法可適用於用以量測構成基板之相對對準(或未對準)之經接合樣本之疊對計量。在此實例中，用於量測與一經接合樣本之兩個基板之相對對準(或未對準)相關聯之疊對之一疊對計量目標可形成於兩個經接合基板之間的介面處，其中該疊對計量目標包含兩個基板之各者之一或多個層上之結構。因此，疊對目標之一量測可涉及將照明透射穿過一頂部基板及收集自疊對計量目標反射之傳播回穿過頂部基板之光。藉由另一實例，本文中所揭示之系統及方法可提供基於定位於一樣本之一或多個層上之部分或全部由額外樣本層覆蓋之程序敏感計量目標之程序相關計量。此等程序相關計量目標可具有對與一製造步驟相關聯之一或多個參數(諸如但不限於，在微影曝光期間之光之強度及/或劑量、在一程序步驟期間一樣本之一焦點位置或類似者)敏感之特徵。
本文中進一步考慮，透過使用一照明場光闌及/或一照明光瞳光闌來提供定製照明可能夠減輕亂真反射，同時不限制來自樣本之光之收集。在此方面，一計量工具可利用此項技術中已知之任何類型之成像技術。例如，本文中應認知，基於具有週期性結構之計量目標之各種計量技術可經設計以僅基於來自計量目標之光之選定繞射階來產生計量資料。因此，如本文中所揭示之定製照明之使用可適於任何此技術。
如貫穿本發明所使用，術語「樣本」或「基板」通常係指由一半導體或非半導體材料形成之一基板(例如，一晶圓或類似者)。例如，一半導體或非半導體材料可包含(但不限於)單晶矽、砷化鎵及磷化銦。一樣本可包含一或多個層。例如，此等層可包含(但不限於)一光阻(包含一光阻劑)、一介電質材料、一導電材料及一半導電材料。此項技術中已知許多不同類型之此等層，且如本文中所使用之術語樣本旨在涵蓋其上可形成所有類型之此等層之一樣本。形成於一樣本上之一或多個層可經圖案化或未圖案化。例如，一樣本可包含複數個晶粒，各晶粒具有可重複之圖案化特徵。此等材料層之形成及處理可最終導致成品裝置。許多不同類型之裝置可形成於一樣本上，且如本文中所使用之術語樣本旨在涵蓋其上製造此項技術中已知之任何類型之裝置之一樣本。此外，出於本發明之目的，術語樣本及晶圓應可互換解釋。
現參考圖1A至圖7，更詳細描述根據本發明之一或多項實施例之用於對經埋藏計量目標進行成像之系統及方法。
圖1A係繪示根據本發明之一或多項實施例之一計量系統100之一概念圖。在一項實施例中，系統100包含經組態以產生一樣本106中之至少一個經埋藏計量目標104之至少一個影像之一計量工具102。例如，計量工具102可產生經埋藏計量目標104之一或多個場平面影像及/或經埋藏計量目標104之一或多個光瞳平面影像。
樣本106可包含此項技術中已知之具有一經埋藏計量目標104之任何類型之樣本。例如，樣本106可包含由在一介面處接合在一起之兩個基板形成之一經接合樣本，其中經埋藏計量目標104定位於該介面處或附近。此外，基板可由任何材料或材料組合形成，包含(但不限於)一半導體、一金屬、一聚合物、一玻璃或一結晶材料。在一項實施例中，基板之至少一者包含一晶圓(例如，一半導體晶圓)。例如，一樣本106可形成為具有在一介面處接合之兩個晶圓之一經接合晶圓樣本。
計量工具102可包含此項技術中已知之適於在任何平面或平面組合處產生一樣本106上之一或多個經埋藏計量目標104之一或多個影像及基於該一或多個影像量測與樣本106相關聯之所關注之一或多個參數之任何類型之計量工具。
在另一實施例中，系統100包含通信地耦合至計量工具102之一控制器108。在另一實施例中，控制器108包含經組態以執行維持於一記憶體裝置112或記憶體上之程式指令之一或多個處理器110。一控制器108之一或多個處理器110可包含此項技術中已知之任何處理元件。在此意義上，一或多個處理器110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。此外，記憶體裝置112可包含此項技術中已知之適於儲存可藉由相關聯之一或多個處理器110執行之程式指令之任何儲存媒體。例如，記憶體裝置112可包含一非暫時性記憶體媒體。作為一額外實例，記憶體裝置112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、一固態硬碟及類似者。應進一步注意，記憶體裝置112可與一或多個處理器110一起容置於一共同控制器外殼中。
在此方面，控制器108之一或多個處理器110可執行貫穿本發明所描述之各種程序步驟之任一者。例如，控制器108之一或多個處理器110可自一偵測器接收經埋藏計量目標104之一或多個影像(例如，一或多個場平面影像或光瞳平面影像)且基於來自該偵測器之該一或多個影像產生用於樣本106之一或多個計量量測。
圖1B係根據本發明之一或多項實施例之一基於影像之計量工具102之一概念圖。
在一項實施例中，計量工具102包含經組態以產生照明116之一照明源114。在另一實施例中，系統100包含包括將照明116引導至樣本106之一或多個組件之一照明路徑118 (例如，一照明子系統)。
在另一實施例中，計量工具102包含包括自樣本收集光(在本文中被稱為樣本光122)之一或多個組件之一集光路徑120 (例如，一成像子系統)。樣本光122可包含自樣本106發出之任何類型之輻射，包含(但不限於)光或粒子。例如，樣本光122可包含照明116之藉由樣本106反射及/或散射之部分。藉由另一實例，樣本光122可包含藉由樣本106吸收照明116而引發之發光。藉由另一實例，樣本光122可包含回應於照明116而來自樣本106之粒子，諸如(但不限於)反向散射電子或二次電子。
在另一實施例中，計量工具102包含經組態以自集光路徑120捕獲樣本光122之至少一部分之至少一個偵測器124。
照明源114可包含此項技術中已知之任何類型之光源。在一項實施例中，照明源114包括一或多個相干源，諸如(但不限於)一或多個雷射源。在此方面，照明源114可產生具有高相干性(例如，高空間相干性及/或時間相干性)之一照明116。例如，照明源114可包含一或多個寬頻雷射，諸如(但不限於)一或多個超連續雷射或白光雷射。藉由另一實例，照明源114可包含一或多個窄頻雷射。藉由另一實例，照明源114可包含提供具有可調諧光譜強度之一照明116之一或多個可調諧雷射。此外，一相干照明源114可基於任何類型之技術或產品設計。例如，照明源114可包含(但不限於)一或多個光纖雷射、一或多個二極體雷射或一或多個氣體雷射之任何組合。
在另一實施例中，照明源114包含提供具有低或部分相干性(例如，空間及/或時間相干性)之一照明116之一或多個低相干性源。例如，照明源114可包含一或多個發光二極體(LED)或超發光LED。藉由另一實例，照明源114可包含一雷射維持電漿(LSP)源，諸如(但不限於)適於裝納在藉由一雷射源激發成一電漿狀態時可發射寬頻照明之一或多個元件之一LSP燈、一LSP燈泡或一LSP腔室。藉由另一實例，照明源114可包含一燈源，諸如(但不限於)一弧光燈、一放電燈、一無電極燈或類似者。
此外，照明源114可包含光源之任何組合。在一項實施例中，照明源114包含提供寬頻照明之一或多個超連續雷射源及補充該一或多個超連續雷射源之光譜中之間隙之一或多個部分相干高亮度LED。
照明源114可提供具有任何選定波長或波長範圍(例如，光譜)之照明116。本文中經考慮，照明116之光譜可經選擇以透射穿過樣本106之至少一部分以依最小或至少可接受吸收率到達經埋藏計量目標104。例如，在經形成為兩個經接合半導體基板之一樣本106之情況中，照明116之光譜可經選擇以包含紅外光譜範圍中之波長。然而，應理解，本文中所揭示之系統及方法可廣泛適用於廣範圍之樣本使得照明116基於樣本106之組合物可具有任何選定光譜。
照明源114可進一步提供具有任何選定時間特性之光。在一項實施例中，照明源114包含提供一連續波照明116之一或多個連續波源。在另一實施例中，照明源114包含提供一脈衝調變或以其他方式調變之照明116之一或多個脈衝源。例如，照明源114可包含一或多個鎖模雷射、一或多個Q切換雷射或類似者。
在一項實施例中，照明路徑118包含將來自照明源114之照明116引導至樣本106之一或多個照明透鏡126。此外，照明透鏡126可經配置以將一或多個場平面或光瞳平面中繼至照明路徑118內之位置。照明路徑118可進一步包含適於修改及/或調節照明116之一或多個照明調節組件128。照明調節組件128可(但無需)定位於照明路徑118中之場平面及/或光瞳平面處。例如，一或多個照明調節組件128可包含(但不限於)一照明孔徑光闌、一照明場光闌、一或多個偏光器、一或多個補償器、一或多個濾光器、一或多個光束分離器、一或多個漫射器、一或多個均質器、一或多個變跡器、一或多個光束成形器、一或多個鏡或一或多個透鏡。
在一項實施例中，集光路徑120包含將來自樣本106之樣本光122引導至偵測器124之一或多個集光透鏡130。在另一實施例中，集光路徑120包含適於修改及/或調節樣本光122之一或多個集光調節組件132。例如，一或多個集光調節組件132可包含(但不限於)一或多個偏光器、一或多個濾光器、一或多個光束分離器、一或多個漫射器、一或多個變跡器或一或多個光束成形器。
在一項實施例中，計量工具102包含將照明116引導至樣本106及/或自樣本106捕獲樣本光122之一量測物鏡134。例如，如圖1B中所繪示，計量工具102可包含為照明路徑118及集光路徑120兩者所共有以容許量測物鏡134將照明116引導至樣本106且同時自樣本106捕獲樣本光122之一光束分離器136。在另一實施例中，雖然未展示，但照明路徑118及集光路徑120可包含分別將照明116引導至樣本106及收集樣本光122之分離透鏡。
偵測器124可包含此項技術中已知之適於捕獲自樣本106接收之樣本光122之任何光學偵測器。此外，偵測器124可適於捕獲靜止或移動之一樣本106之影像。例如，一偵測器124可包含(但不限於)一光電二極體陣列(PDA)、一電荷耦合裝置(CCD)、一互補金屬氧化物半導體(CMOS)裝置、一時延積分(TDI)偵測器、一行掃描偵測器、一光電倍增管(PMT)、一突崩光電二極體(APD)或類似者。在另一實施例中，一偵測器124可包含適於識別自樣本106發出且使用一分散元件分散至一感測器上之輻射之波長之一光譜偵測器。
此外，系統100可包含多個偵測器124 (例如，與藉由一或多個光束分離器產生之多個光束路徑相關聯)以促進藉由系統100之多個計量量測(例如，多個計量工具)。在另一實施例中，一偵測器124可包含適於識別自樣本106發出之輻射之波長之一光譜偵測器。
一偵測器124可進一步定位於系統100之任何成像平面處。例如，一偵測器124可定位於共軛於樣本106之一平面處以產生樣本106之一影像。在另一例項中，一偵測器124可定位於一光瞳平面(或其之一共軛物)處以產生一光瞳影像。
在另一實施例中，計量工具102包含經組態以透過集光路徑120捕獲自樣本106發出之光(例如，樣本光122)之一偵測器124。例如，一偵測器124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124可接收藉由樣本106產生之輻射(例如，與照明116之吸收相關聯之發光及類似者)。藉由另一實例，一偵測器124可自樣本106接收一或多個繞射階之輻射(例如，0階繞射、±1階繞射、±2階繞射及類似者)。
對於涉及光譜資料之收集之量測技術(例如，光譜反射量測、光譜橢偏量測或類似者)，可期望在所關注之一光譜範圍內產生連續光譜資料。例如，計量工具102可包含將來自疊對目標之光空間地分散至一或多個偵測器124上以捕獲一光譜量測之一分散元件(例如，一稜鏡、一光柵或類似者)。然而，本文中應認知，一特定偵測器124之靈敏度可依據波長而變化。因此，偵測器124可需要校準以考量靈敏度依據波長之變動。
在另一實施例中，計量工具102可包含促進藉由計量工具102之多個計量量測之多個偵測器124。在此方面，圖1B中所描繪之計量工具102可執行多個同時計量量測。
在一項實施例中，計量工具102包含經組態以在一量測之前、期間及/或之後調整樣本106及/或照明116之一樣本定位子系統138。例如，圖1B繪示一樣本定位子系統138，其包含沿著任何維度調整樣本106之位置(諸如(但不限於) X-Y平面內之一橫向位置、沿著Z軸(例如，量測物鏡134之一光學軸)軸向地、翻轉、傾斜或類似者)之一平移載物台140。藉由另一實例，雖然未展示，但樣本定位子系統138可包含適於跨樣本106或其之一部分掃描照明116之一或多個掃描光學元件(例如，電流計、可旋轉鏡或類似者)。
在一項實施例中，樣本定位子系統138包含用以偵測及/或監測樣本106、經埋藏計量目標104或樣本106內之任何選定層沿著量測物鏡134之光學軸之位置之一或多個組件。在此方面，樣本定位子系統138可在計量工具102內準確地對準經埋藏計量目標104。本文中經考慮，經埋藏計量目標104在系統100內之準確對準可提供諸多益處。例如，經埋藏計量目標104之準確對準可促進透過使用如貫穿本發明所論述之定製照明場光闌及/或光瞳光闌來準確控制來自照明源114之照明116在經埋藏計量目標104上之空間及角分佈。藉由另一實例，經埋藏計量目標104之準確對準可促進經埋藏計量目標104與偵測器124之準確對準以提供選定平面(例如，場平面或光瞳平面)之品質影像。
樣本定位子系統138可使用各種技術偵測及/或監測樣本106及/或其之任何部分之軸向位置。
在一項實施例中，樣本定位子系統138包含判定及/或監測經埋藏計量目標104沿著量測物鏡134之光學軸之一位置之一林尼克干涉儀。例如，該林尼克干涉儀可經組態以與來自照明源114之照明116之光譜(其可為(但無需為)窄頻(例如，具有近似5 nm或更少之一頻寬))一起操作。
圖1C係根據本發明之一或多項實施例之包含基於一林尼克干涉儀之一樣本定位子系統138之一計量工具102之一示意圖。
在一項實施例中，計量工具102包含一參考物鏡142，其經組態以透過光束分離器136接收照明116之一部分，將照明116之此部分引導至一參考樣本144且收集自此參考樣本144反射之光。在此方面，量測物鏡134及樣本106可形成一林尼克干涉儀之一量測臂146，且參考物鏡142及參考樣本144可形成該林尼克干涉儀之一參考臂148。
參考樣本144可包含適於提供林尼克干涉儀中之參考光之任何樣本。例如，參考樣本144可經設計以至少部分複製樣本106。在此方面，林尼克干涉儀可經平衡且傳播穿過參考樣本144之光之光學性質可與傳播穿過樣本106之光之光學性質相同或實質上類似。
在一項實施例中，參考樣本144可由具有與樣本106相同或類似之折射率之兩個經接合基板形成。此外，參考樣本144可(但無需)在兩個經接合基板之介面處包含一反射層或塗層(例如，一金屬塗層或類似者)以增加介面之反射率。在另一實施例中，若樣本106包含接近於或形成經埋藏計量目標104之一或多個中間層，則參考樣本144可包含相同或類似層。
在另一實施例中，參考樣本144經形成為一單個基板，其中底表面形成一參考表面。此外，此參考表面可(但無需)包含增加參考表面之反射率之一反射層或塗層(例如，一金屬塗層或類似者)。此外，應理解，基於樣本106之應用及性質，參考樣本144或其之任何部分可具有任何選定厚度。例如，在由一或多個經接合半導體晶圓形成之一樣本106之情況中，一參考樣本144可由具有樣本106之頂部晶圓之一厚度(例如，775 µm、750 µm、600 µm、300 µm、100 µm或類似者)之一或多個半導體晶圓(例如，一矽晶圓)形成。
在另一實施例中，參考樣本144包含一或多個位置(例如，一單個參考基板之一背表面或經接合基板之間的一介面)處之用以促進參考樣本144之對準之經圖案化特徵。
在一項實施例中，計量工具102包含產生與林尼克干涉儀之量測臂146及參考臂148中之光之間的干涉相關聯之一干涉圖案之一影像之一光電二極體150。在一項實施例中，如圖1C中所繪示，計量工具102包含提供連續干涉影像之一額外光束分離器152。在另一實施例中，計量工具102可包含將光選擇性地引導至光電二極體150以用於產生干涉影像之一可平移鏡(例如，一翻轉鏡、一平移載物台上之一鏡或類似者)。例如，計量工具102可在用以最大化可用於焦點偵測之信號之一量測之前在調整樣本106之位置時將來自光束分離器136之所有光引導至光電二極體150且接著可在一量測期間將來自光束分離器136之所有光引導至用於計量量測(例如，捕獲一或多個樣本影像)之偵測器124。此外，計量工具102可包含在一計量量測期間選擇性地阻擋參考臂148中之光之一快門或其他光束偏轉器。
本文中經考慮，對於計量及樣本定位之照明要求可不同。因此，計量工具102可包含提供用於計量量測及樣本定位量測兩者之具有選定性質之光之照明源及光學元件之任何組合。例如，計量工具102可包含適於減小用於樣本定位之光之空間相干性以減輕量測期間之斑點之一光束漫射器或其他組件。
在一項實施例中，如圖1C中所繪示，計量工具102包含用於計量量測及樣本定位之一共同照明源114。在此組態中，計量工具102可包含用以修改來自共同照明源114之照明116之性質以用於樣本定位量測之一或多個光學元件，諸如(但不限於)一光譜濾光器、一空間濾光器、一斑點減少器(例如，一漫射器或類似者)、一場光闌、一光瞳光闌或一偏光器。此等光學元件可放置於任何合適位置處，包含(但不限於)用以修改入射於樣本106上之光之照明路徑118及/或用以修改自樣本106收集之光之集光路徑120。
例如，圖1C繪示在一樣本定位量測期間修改入射於光電二極體150上之照明116之光譜之一光譜濾光器154。例如，光譜濾光器154可使用於一樣本定位量測之照明116之頻寬變窄至一選定頻寬(諸如但不限於10 nm、5 nm、2 nm、1 nm或任何選定頻寬)。在此方面，在一樣本定位量測期間使用之照明116可為單色或準單色。應理解，儘管圖1C繪示恰在光電二極體150之前放置光譜濾光器154，但應理解，光譜濾光器154可放置於任何合適位置處，包含(但不限於)照明路徑118。
在另一實施例中，雖然未展示，但計量工具102包含用於樣本定位及用於計量之一分離照明源114’。例如，如圖1C中所繪示，用於樣本定位之分離照明源114’可整合至樣本定位子系統138中。例如，樣本定位子系統138可利用圖1C中所繪示之額外光束分離器152以將來自分離照明源114’之光引導至樣本106。藉由另一實例，雖然未展示，但照明路徑118可包含用以提供來自兩個或更多個照明源之任一者之對樣本106之選擇性照明之一光束分離器或其他光束選擇器。
本文中進一步考慮，一樣本106中之一經埋藏計量目標104之幾何形狀可對典型干涉量測樣本定位技術(包含但不限於，林尼克干涉量測)提出挑戰。例如，光傳播穿過樣本106 (且參考樣本144)可引入可負面影響樣本定位量測之色散或球面像差。
計量工具102可在一樣本定位量測中利用光之任何空間或角分佈。在一項實施例中，計量工具102提供用於樣本定位量測之傾斜照明(例如，環形照明、偶極照明、四極照明或類似者)。例如，計量工具102可包含(但無需包含)照明路徑118之一照明光瞳中之一中心視障以在樣本106及參考樣本144上產生具有一選定角度(例如，數值孔徑)範圍之環形照明。
圖1D係繪示根據本發明之一或多項實施例之傾斜照明傳播穿過計量工具102之一示意性射線圖。例如，圖1D可繪示照明116自一單點沿著一環形輪廓之傳播。此外，應理解，圖1D並非意欲為一嚴格射線圖且來自光瞳平面156之三束射線之圖解僅出於闡釋性目的提供以指示跨一空間視場之樣本106及參考樣本144之照明。
本文中經考慮，傾斜照明且尤其高角度或高NA照明可促進使用林尼克干涉量測之靈敏及準確樣本定位量測。例如，來自樣本106之一頂表面(及參考樣本144之頂表面)之反射可影響與自樣本106中之所關注深度處之經埋藏計量目標104之反射相關聯之信號。為緩解此，照明116可經設計以在一樣本定位量測期間具有一環形或其他高NA輪廓以避免自樣本106及參考樣本144之頂表面收集鏡面反射。現參考圖1E及圖1F，更詳細繪示根據本發明之一或多項實施例之使用環形照明來抑制自樣本106及參考樣本144之頂表面之反射。圖1E係根據本發明之一或多項實施例之入射於樣本106上之環形照明116之一示意性射線圖。圖1F係根據本發明之一或多項實施例之入射於參考樣本144上之環形照明116之一示意性射線圖。
如圖1E中所繪示，當照明116聚焦於樣本106內之一介面158處(例如，頂部基板162之一底表面160處)時，可藉由量測物鏡134收集來自介面158之反射光。然而，歸因於量測物鏡134與樣本106之接近度及/或照明116之入射角之選擇，可阻擋(例如，藉由一孔徑光闌168)或以其他方式不收集來自與環形照明116相關聯之一入射傾斜射線166之鏡面反射164。圖1F繪示關於參考物鏡142及參考樣本144 (其在此處被繪示為但不限於一單個基板)之一類似效應。因此，可基於經埋藏計量目標104之深度及/或物鏡(例如，量測物鏡134及參考物鏡142)之工作距離來選擇與環形照明116相關聯之入射角之範圍(或NA範圍)以至少部分抑制在一樣本位置量測期間來自樣本106及參考樣本144之頂表面之鏡面反射。
此外，具有一有限角頻寬之傾斜照明可減輕可能無法用物鏡(例如，量測物鏡134或參考物鏡142)上之一項圈校正環完全補償之球面像差。在經組態用於干涉量測之一樣本定位子系統138之情況中，一窄角頻寬可提供高對比度及一相對較窄干涉信號包絡以促進具有高可重複性及準確性之樣本定位量測。
大體上參考圖1G至圖1L，更詳細描述根據本發明之一或多項實施例之使用一林尼克干涉儀進行一樣本106上之樣本定位。在圖1G至圖1L中，照明116之中心波長經選擇為1.3 µm且樣本包含具有775 µm之一厚度之兩個矽晶圓基板。
如藉由圖1G至圖1L所繪示，干涉信號在樣本106內之兩個表面之間的一介面之一位置處展現一峰值(此處按比例調整至0 µm)，該位置可對應於經埋藏計量目標104或與樣本106內之任何材料層相關聯之介面之位置。在此方面，可藉由找到干涉信號之包絡之一中心位置來判定介面之位置(例如，經埋藏計量目標104之位置)。此外，包絡之寬度可與技術之空間解析度有關。此寬度通常可受多個因素影響，包含(但不限於)照明116之相干長度、照明116之頻寬或照明116之入射角。例如，可使用具有低時間相干性之照明或使用高時間相干性結合高NA照明來獲得一窄包絡寬度。
圖1G及圖1H繪示照明116之光譜頻寬之影響。圖1G包含根據本發明之一或多項實施例之在具有0.25之一NA及160 nm之一頻寬(FWHM)之全照明之情況下依據掃描範圍而變化之一預期干涉信號(例如，如藉由光電二極體150量測)的一模擬曲線圖170。圖1H包含根據本發明之一或多項實施例之在具有0.25之一NA及5 nm之一頻寬(FWHM)之全照明之情況下依據掃描範圍而變化之一預期干涉信號的一模擬曲線圖172。如圖1G及圖1H中所繪示，減小照明116之光譜頻寬通常可增加照明116之相干長度且因此可提供一較大包絡。然而，如本文中先前所描述，可期望限制照明116之光譜頻寬(例如，使用光譜濾光器154)以減輕因照明116傳播穿過樣本106之部分而引起之色差。因此，本文中經考慮，照明116之頻寬可經選擇以尤其平衡色差及相干性之效應。
現參考圖1I及圖1J，繪示根據本發明之一或多項實施例之用於環形光束之經模擬干涉信號。圖1I包含根據本發明之一或多項實施例之在具有0.85至0.25之範圍內之一NA之環形照明116之情況下依據掃描範圍而變化之一預期干涉信號的一模擬曲線圖174。圖1J包含根據本發明之一或多項實施例之在具有0.85至0.65之範圍內之一NA之環形照明116之情況下依據掃描範圍而變化之一預期干涉信號的一模擬曲線圖176。在圖1I及圖1J中，照明116具有1.3 µm之一中心波長及5 nm之一半高全寬(FWHM)。如圖1I及圖1J中所繪示，假若如圖1E及圖1F中所繪示般仍阻擋表面反射，則可藉由提供具有一較寬角度範圍之環形照明116來減小干涉信號之包絡之寬度(例如，沿著掃描方向提供較佳空間解析度)。
現參考圖1K及圖1L，更詳細描述根據本發明之一或多項實施例之使用一林尼克干涉儀來區分多個介面。圖1K係繪示根據本發明之一或多項實施例之在矽基板之間的一6 µm厚二氧化矽層之頂表面及底表面之偵測的一模擬曲線圖178。圖1L係繪示根據本發明之一或多項實施例之在矽基板之間的一10 µm厚二氧化矽層之頂表面及底表面之偵測的一模擬曲線圖180。如藉由圖1K及圖1L所繪示，此技術適用於識別多個介面，包含與一經埋藏計量目標104之一位置相關聯之一介面。
現參考圖1M至圖1O，繪示根據本發明之一或多項實施例之用於樣本定位量測之一林尼克干涉儀之實驗結果。特定言之，圖1M至圖1O繪示使用與具有一有限角頻寬之高NA環形照明耦合之具有一窄光譜頻寬之照明以進行敏感樣本定位。在圖1M至圖1O中，待測之樣本106係一裸矽晶圓。此外，照明116具有1.5 µm之一中心波長及12 nm之一頻寬。
圖1M係根據本發明之一或多項實施例之使用低NA照明收集之一干涉信號的一曲線圖182。特定言之，曲線圖182係關於0.2之一NA。在圖1M中，干涉信號之包絡相對較大。圖1N係根據本發明之一或多項實施例之在無一中心視障之情況下使用高NA照明收集之一干涉信號的一曲線圖184。特定言之，曲線圖184係關於0.85之一NA。例如，用於圖1N之照明可包含具有在0 (法線入射)至一高NA之範圍內之入射角之照明。如圖1N中所繪示，增加照明之NA可減小包絡寬度。圖1O係根據本發明之一或多項實施例之使用高NA環形照明透過775 µm及770 µm之一樣本厚度捕獲之干涉信號的一曲線圖186。特定言之，樣本106在一背側上包含一5 µm蝕刻停止以提供兩個干涉信號。如圖1O中所繪示，使用具有一有限角頻寬之高NA照明(例如，此處為透過使用一照明光瞳中之一中心視障而形成之環形照明)可提供具有一相對較窄包絡寬度之一明確定義之干涉峰值。圖1O進一步繪示在不同深度之干涉信號之對比度變動。本文中經考慮，進一步減小照明116之光譜頻寬(例如，使用圖1C中所繪示之光譜濾光器154)可減輕此等對比度變動。例如，將光譜頻寬限於近似2 nm至5 nm之一範圍可提供在20 µm厚度變動內之合適對比度，此可存在於一些半導體應用中。
然而，應理解，圖1C至圖1O中之作為一林尼克干涉儀之樣本定位子系統138之描述連同相關聯描述係僅出於闡釋性目的提供且不應被解釋為限制性。實情係，計量工具102可利用此項技術中已知之用於判定及/或監測經埋藏計量目標104之位置之任何技術，包含(但不限於)利用視差之原理之技術。實例包含(但不限於)監測用傾斜照明在樣本上產生之一光點之影像之橫向運動或監測在被傾斜地照明時之疊對目標之影像之橫向運動。
在另一實施例中，樣本定位子系統138通信地耦合至控制器108。在此方面，控制器108可調整樣本定位子系統138之一或多個組件及/或自樣本定位子系統138接收資料以用於判定及/或監測經埋藏計量目標104之位置。
現大體上參考樣本定位子系統138之任何組態，樣本定位子系統138可直接或間接地判定經埋藏計量目標104之位置。例如，樣本定位子系統138可直接定位及識別經埋藏計量目標104在樣本106內之位置且相應地調整平移載物台140以將經埋藏計量目標104定位於計量工具102之一量測平面處。藉由另一實例，樣本定位子系統138可定位及識別樣本106中之一或多個替代介面之位置，諸如(但不限於)如圖1E及圖1F中所繪示之頂部基板162之一底表面160。樣本定位子系統138接著可基於經偵測介面與經埋藏計量目標104之間的一已知偏移將經埋藏計量目標104定位於計量工具102之一量測平面處。
此外，系統100可包含一單個計量工具102或多個計量工具102。併入有多個計量工具102之一計量系統100通常描述於2011年4月26日發佈之標題為「High resolution monitoring of CD variations」之美國專利第7,933,026號及2009年1月13日發佈之標題為「Multiple tool and structure analysis」之美國專利第7,478,019號中，該兩案之全文以引用的方式併入本文中。基於主要反射性光學器件之聚焦光束橢偏量測通常描述於1997年3月4日發佈之標題為「Focused beam spectroscopic ellipsometry method and system」之美國專利第5,608,526號中，該案之全文以引用的方式併入本文中。使用變跡器以減輕引起照明光點擴散超出由幾何光學器件定義之大小之光學繞射之效應通常描述於1999年1月12日發佈之標題為「Apodizing filter system useful for reducing spot size in optical measurements and other applications」之美國專利第5,859,424號中，該案之全文以引用的方式併入本文中。運用同時多入射角照明之高數值孔徑工具之使用通常藉由2002年8月6日發佈之標題為「Critical dimension analysis with simultaneous multiple angle of incidence measurements」之美國專利第6,429,943號描述，該案之全文以引用的方式併入本文中。
現參考圖2，展示根據本發明之一或多項實施例之在一經接合樣本106之兩個基板之間的一介面202處之一經埋藏計量目標104的一輪廓圖。在一項實施例中，一樣本106包含一第一基板204a (例如，一頂部基板)及一第二基板204b (例如，一底部基板)，其中經埋藏計量目標104包含定位於兩個基板上之目標特徵。例如，樣本106可包含其中第一基板204a及第二基板204b係半導體晶圓之一經接合晶圓樣本。
在一項實施例中，如圖2中所繪示，經埋藏計量目標104經設計為一疊對計量目標。例如，圖2中所繪示之經埋藏計量目標104包含第一基板204a上之一組第一基板目標元件206及第二基板204b上之一組第二基板目標元件208。在此方面，第一基板目標元件206相對於第二基板目標元件208之對準指示第一基板204a相對於第二基板204b之對準及因此樣本106之疊對。
第一基板目標元件206及第二基板目標元件208可定位於第一基板204a及第二基板204b之任何層上。例如，第一基板204a及/或第二基板204b可包含沈積於恆定或變化厚度之一基板上之一或多個材料層，其中可形成目標元件。此外，第一基板目標元件206及第二基板目標元件208可由任何類型之材料(包含但不限於，一金屬)形成。
然而，應理解，圖2中將經埋藏計量目標104作為與一經接合樣本106相關聯之一疊對計量目標之描繪係僅出於闡釋性目的提供且不應被解釋為限制性。實情係，經埋藏計量目標104可包含此項技術中已知之埋藏於一樣本106內之任何類型之計量目標。
現參考圖3及圖4，更詳細描述根據本發明之一或多項實施例之可在基於一經埋藏計量目標104之量測中引入雜訊之各種亂真反射。
圖3係根據本發明之一或多項實施例之用於執行一經埋藏計量目標104之量測之光之一所要組態的一簡化圖。在一信號路徑302中，來自照明源114之照明116經引導至樣本106之一頂表面304，傳播穿過第一基板204a且與一偵測器視場306 (例如，在包含經埋藏計量目標104之至少一部分之一量測平面308處通過集光路徑120之偵測器124之一視場)內之經埋藏計量目標104之一部分相互作用。隨後，與來自經埋藏計量目標104 (或任何特徵)之反射相關聯之樣本光122傳播回穿過第一基板204a且離開頂表面304。離開頂表面304之樣本光122接著可藉由集光路徑120收集且被引導至偵測器124。
圖4係根據本發明之一或多項實施例之可將雜訊引入至經埋藏計量目標104之影像及/或計量量測中之三種類型之亂真反射的一簡化圖。
在一第一雜訊路徑402中，來自照明源114之照明116反射離開第一基板204a之頂表面304。接著，此反射可為樣本光122之一部分且藉由集光路徑120收集，且被引導至偵測器124。然而，自頂表面304之此反射不包含來自量測平面308處之偵測器視場306內之經埋藏計量目標104之部分之任何光且因此可將雜訊引入至與經埋藏計量目標104相關聯之一影像或一計量量測。特定言之，自頂表面304之此反射可減小此一影像或量測之對比度或敏感性。
在一第二雜訊路徑404中，來自照明源114之照明116傳播穿過第一基板204a及第二基板204b，但不與偵測器視場306內之經埋藏計量目標104之部分互動。例如，沿著第二雜訊路徑404之照明116可自偵測器視場306橫向移位。此外，沿著第二雜訊路徑404之照明可反射離開樣本106之底表面406，穿過偵測器視場306且離開頂表面304。因此，此光亦可被視為樣本光122且可藉由集光路徑120收集且被引導至偵測器124。
沿著第二雜訊路徑404之樣本光122若藉由集光路徑120收集且被引導至偵測器124，則亦可構成雜訊。例如，沿著第二雜訊路徑404之樣本光122在反射離開底表面406之後傳播穿過偵測器視場306內之經埋藏計量目標104之部分將提供實質上不同於沿著圖3中之信號路徑302之光之一信號。例如，沿著信號路徑302之光將包含反射離開經埋藏計量目標104之目標元件(例如，第一基板目標元件206及/或第二基板目標元件208)之光，而沿著第二雜訊路徑404之光將包含在反射離開底表面406之前透射穿過偵測器視場306外部之經埋藏計量目標104之目標元件之間的間隙之光且亦包含在反射離開底表面406之後透射穿過偵測器視場306內之經埋藏計量目標104之目標元件之間的間隙之光。此外，路徑之間的差異可引入可影響使用相干照明116之量測之相位差。
在一第三雜訊路徑408中，來自照明源114之照明116傳播穿過第一基板204a且穿過偵測器視場306內之經埋藏計量目標104，反射離開底表面406，傳播回穿過偵測器視場306，離開頂表面304且藉由集光路徑120收集。
在此情況中，沿著第三雜訊路徑408之光可包含穿過經埋藏計量目標104之元件之間的間隙之光及/或未由經埋藏計量目標104之元件完全吸收之光且可出於類似於沿著第一雜訊路徑402或第二雜訊路徑404之光之原因而造成經埋藏計量目標104之一影像或一相關聯計量量測中之雜訊。
現參考圖5A至圖5D，更詳細描述根據本發明之一或多項實施例之使用一照明場光闌502減輕亂真反射。
本文中經考慮，可藉由照明路徑118中之具有一適當大小及形狀之場光闌孔徑504之一照明場光闌502來減輕沿著第一雜訊路徑402及第二雜訊路徑404之光。
在一項實施例中，一量測平面308 (例如，對應於經埋藏計量目標104之一平面)處之一照明視場之大小及/或形狀經設計以匹配量測平面308處之偵測器視場306之大小及/或形狀。
在一項實施例中，照明場光闌502包含一場光闌孔徑504，場光闌孔徑504經設定大小使得場光闌孔徑504穿過照明路徑118至量測平面308之一投影匹配偵測器視場306，其中偵測器視場306對應於偵測器124中之一感測器穿過集光路徑120至量測平面308之一投影。
本文中經認知，一偵測器124上之一感測器通常呈矩形或正方形使得偵測器視場306可相應地呈矩形或正方形。因此，照明場光闌502可具有(但無需具有)以與感測器相同之縱橫比塑形之一場光闌孔徑504。
圖5A係根據本發明之一或多項實施例之定位於照明路徑118之一場平面506中之具有一矩形大小之場光闌孔徑504之一照明場光闌502的一示意性圖解。圖5B係根據本發明之一或多項實施例之描繪具有一矩形感測器之一偵測器124之一投影508 (例如，偵測器視場306)及圖5A之矩形場光闌孔徑504之一投影510之一量測平面308的一示意性圖解。在一項實施例中，場光闌孔徑504經設計以具有擁有與偵測器124之感測器相同之縱橫比之一矩形或正方形形狀。在此方面，場光闌孔徑504及偵測器124之感測器在量測平面處之投影之形狀可匹配。此外，可調整場光闌孔徑504之投影510之大小以完全或在一選定容限內匹配偵測器124之投影508。例如，圖5B繪示其中場光闌孔徑504之投影510略微溢出偵測器124之投影508之一情況且僅出於闡釋性目的而提供。
本文中經考慮，一偵測器124中之感測器在量測平面308處之投影508 (例如，偵測器視場306)之大小可藉由感測器之縱橫比及集光路徑120之放大率(
Figure 02_image001
)來判定。類似地，場光闌孔徑504在量測平面308處之投影510之大小可藉由場光闌孔徑504之縱橫比及照明路徑118之放大率(
Figure 02_image003
)來判定。
因此，可調整一場光闌孔徑504之大小使得場光闌孔徑504之投影基於感測器之縱橫比、集光路徑120之放大率(
Figure 02_image001
)及照明路徑118之放大率(
Figure 02_image003
)之已知值而匹配偵測器視場306。
例如，在具有分別沿著X及Y維度之具有
Figure 02_image006
之一像素節距(例如，像素大小)之
Figure 02_image008
正方形像素之一感測器之情況中，可將照明場光闌502中之矩形場光闌孔徑504之大小判定為：
Figure 02_image010
，及                           (1)
Figure 02_image012
，                              (2) 其中
Figure 02_image014
係沿著X維度之場光闌孔徑504之大小，
Figure 02_image016
係沿著Y維度之場光闌孔徑504之大小，且
Figure 02_image018
係係一容限因子。例如，
Figure 02_image020
之一值可容許場光闌孔徑504之大小之一5%容限。
本文中經考慮，使場光闌孔徑504之投影510完美匹配於偵測器124之投影508 (例如，偵測器視場306)可最有效地阻擋亂真反射，諸如(但不限於)圖4中所繪示之第一雜訊路徑402及第二雜訊路徑404。然而，與一完美匹配之略微偏差(例如，與
Figure 02_image018
之非零值相關聯)仍可提供許多亂真反射之有效阻擋且通常可有效減少一經埋藏計量目標104之一影像或一相關聯計量量測中之雜訊。因此，應理解，本發明不受
Figure 02_image018
之一特定值或值範圍限制。在一非限制性實例中，
Figure 02_image018
之值可在0至0.05之範圍內。在另一非限制性實例中，
Figure 02_image022
之值可在0至0.1之範圍內。
本文中進一步考慮，光學系統中之許多光學元件(包含但不限於，透鏡及孔徑)係圓形的。因此，出於實際目的，可期望在一照明場光闌502中利用一圓形場光闌孔徑504。
圖5C係根據本發明之一或多項實施例之定位於照明路徑118之場平面506中之具有一圓形大小之場光闌孔徑504之一照明場光闌502的一示意性圖解。圖5D係根據本發明之一或多項實施例之描繪具有一矩形感測器之一偵測器124之一投影508及圖5C之圓形場光闌孔徑504之一投影510之量測平面308的一示意性圖解。在一項實施例中，場光闌孔徑504經設計為具有對應於一矩形偵測器124之一最大隅角半徑之一半徑
Figure 02_image024
之圓形。在此方面，照明場光闌502可包含一傳統圓形場光闌孔徑504。
繼續上文關於具有擁有
Figure 02_image026
之一像素節距之
Figure 02_image028
正方形像素之一感測器之實例，可將一圓形場光闌孔徑504之半徑
Figure 02_image030
判定為：
Figure 02_image032
。               (3)
現參考圖6，更詳細描述根據本發明之一或多項實施例之使用定位於照明路徑118之一照明光瞳平面606中之具有一中心光瞳視障604之一照明光瞳光闌602減輕亂真反射。
本文中經考慮，可藉由定位於照明路徑118中之具有一適當大小及形狀之中心光瞳視障604之一照明光瞳光闌602減輕沿著圖4中所繪示之第三雜訊路徑408之光，該光穿過偵測器視場306內之經埋藏計量目標104，反射離開樣本106之底表面406且傳播回穿過偵測器視場306。中心光瞳視障604可阻擋與第三雜訊路徑408相關聯之來自照明源114之法線及近法線照明116到達樣本106。此外，中心光瞳視障604可阻擋沿著第一雜訊路徑402之光或來自樣本106之外表面之亂真反射到達偵測器。
圖6係根據本發明之一或多項實施例之定位於照明路徑118中之具有一中心光瞳視障604之一照明光瞳光闌602的一示意性圖解。
在一項實施例中，照明路徑118包含如本文中先前所描述之一照明場光闌502及具有一中心光瞳視障604之一照明光瞳光闌602兩者。在此組態中，可基於場光闌孔徑504之大小及形狀(例如，對應於偵測器視障306)、第二基板204b之厚度(或更一般而言經埋藏計量目標104與底表面406之間的樣本106之厚度)、對應於來自照明源114之照明116之(若干)波長之第二基板204b之折射率
Figure 02_image034
或第一基板204a之厚度之已知值對中心光瞳視障604設定大小。例如，可將在數值孔徑(NA)方面之中心光瞳視障604之大小判定為：
Figure 02_image036
，           (4) 其中
Figure 02_image038
係第一基板204a之折射率，
Figure 02_image040
係經投影至量測平面308之場光闌孔徑504之一半徑，
Figure 02_image042
係第二基板204b之厚度，且
Figure 02_image044
係一容限因子。例如，當
Figure 02_image046
且視障之NA大於經計算值時，可阻擋自外表面之所有反射。然而，
Figure 02_image048
之一值可容許場光闌孔徑504之大小之一30%容限。
如關於上文等式(1)至等式(3)所描述，本文中經考慮，完美定義中心光瞳視障604之大小以阻擋低角度光穿過量測平面308處之偵測器視場306，反射離開樣本106之底表面406且再次穿過偵測器視場306可最有效地阻擋亂真反射，諸如(但不限於)圖4中所繪示之第三雜訊路徑408。然而，與一完美匹配之略微偏差(例如，與
Figure 02_image018
之非零值相關聯)仍可提供許多亂真反射之有效阻擋且通常可有效減少一經埋藏計量目標104之一影像或一相關聯計量量測中之雜訊。因此，應理解，本發明不受
Figure 02_image018
之一特定值或值範圍限制。在一非限制性實例中，
Figure 02_image018
之值可在0至0.3之範圍內。在另一非限制性實例中，
Figure 02_image022
之值可在0至0.4之範圍內。
此外，中心光瞳視障604之形狀可(但無需)與場光闌孔徑504之形狀匹配。例如，中心光瞳視障604可具有匹配一圓形場光闌孔徑504之一圓形形狀(例如，如關於上文等式(4)所描述)。藉由另一實例，中心光瞳視障604可具有匹配一矩形場光闌孔徑504之一矩形形狀。藉由另一實例，中心光瞳視障604可具有一矩形形狀且場光闌孔徑504可具有一圓形形狀。藉由另一實例，中心光瞳視障604可具有一圓形形狀且場光闌孔徑504可具有一矩形形狀。
在另一實施例中，照明路徑118包含具有一中心光瞳視障604之一照明光瞳光闌602，而非如本文中先前所描述之一照明場光闌502。在此組態中，可基於量測平面308處之偵測器視場306之大小及形狀之已知值對中心光瞳視障604設定大小。本文中經考慮，此組態可阻擋自除經埋藏計量目標104以外之表面之至少一些亂真反射，但在無一照明場光闌502之情況下照明光瞳光闌602之有效性可取決於量測平面308處之照明116之視場之大小。
現參考圖7，圖7係繪示根據本發明之一或多項實施例之在用於一經埋藏計量目標上之計量之一方法700中執行之步驟的一流程圖。申請者應注意，本文中先前在系統100之背景內容中所描述之實施例及啟用技術應被解釋為擴展至方法700。然而，應進一步注意，方法700並不限於系統100之架構。
在一項實施例中，方法700包含照明一經埋藏計量目標之一步驟702，其中使用一場光闌孔徑定製該目標上之照明使得該場光闌孔徑在對應於計量目標之一量測平面上之一經投影大小匹配一成像偵測器在該量測平面處之一視場，其中使用具有用以阻擋低於一截止角之角度之照明之一中心視障之一照明光瞳進一步定製照明，該截止角經選擇以防止照明反射離開樣本之頂表面或底表面之至少一者而到達偵測器。例如，可使用定位於一照明路徑118中之具有一場光闌孔徑504之一照明場光闌502來定製照明使得場光闌孔徑504在對應於經埋藏計量目標104之一量測平面308上之一經投影大小匹配如本文中先前所描述之一偵測器視場306。在此方面，步驟702可包含減輕亂真反射，包含(但不限於)在如關於圖4所描述之第一雜訊路徑402及第二雜訊路徑404中之亂真反射。此外，可使用定位於照明路徑118中之具有用以阻擋低於如本文中先前所描述之選定截止角之角度之照明之一中心光瞳視障604之一照明光瞳光闌602來定製照明。在此方面，步驟702可包含減輕亂真反射，包含(但不限於)在如關於圖4所描述之第三雜訊路徑408或第一雜訊路徑402中之亂真反射。由於經定製照明，可將所得經收集光(例如，樣本光122)限於信號路徑302。
在另一實施例中，方法700包含在成像偵測器上產生計量目標之一或多個影像之一步驟704。例如，步驟704可包含產生場平面影像(例如，使用定位於共軛於經埋藏計量目標104之一場平面處之一偵測器124)或光瞳平面影像(例如，使用定位於一光瞳平面處以自經埋藏計量目標104捕獲光之一角分佈之一偵測器124)之任何組合。此外，可使用此項技術中已知之任何類型之成像技術(包含但不限於，明場成像)產生影像。
在另一實施例中，方法700包含基於一或多個影像產生樣本之一或多個計量量測之一步驟706。例如，該一或多個計量量測可包含(但不限於)一或多個疊對量測。特定言之，樣本可包含由在一介面處接合在一起之兩個基板形成之一經接合樣本，其中經埋藏計量目標包含來自兩個基板之特徵。因此，基於一或多個影像之一計量量測可提供兩個基板之相對對準或未對準之一指示。
在另一實施例中，雖然在圖7中未展示，但方法700可包含在步驟704產生一或多個影像之前將計量目標定位於量測平面處之一步驟。例如，方法可包含在一量測工具內偵測及/或監測經埋藏計量目標104之位置及調整經埋藏計量目標104之位置。此外，方法700可包含使用此項技術中已知之任何技術(包含但不限於，圖1C至圖1L中所繪示之林尼克干涉量測技術)偵測及/或監測經埋藏計量目標104之位置。
本文中所描述之標的物有時繪示裝納於其他組件內或與其他組件連接之不同組件。應理解，此等描繪架構僅為例示性，且事實上可實施達成相同功能性之諸多其他架構。就概念而言，用於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，本文中經組合以達成一特定功能性之任何兩個組件可被視為彼此「相關聯」，使得達成所要功能性，不論架構或中間組件如何。同樣地，如此相關聯之任何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何兩個組件亦可被視為彼此「可耦合」以達成所要功能性。可耦合之特定實例包含(但不限於)可實體配合及/或實體互動組件、及/或可無線互動及/或無線互動組件、及/或邏輯互動及/或可邏輯互動組件。
據信，將藉由前文描述來理解本發明及其諸多伴隨優點，且將顯而易見的是，可在不背離所揭示標的物或不犧牲其全部實質性優點之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，且下文發明申請專利範圍意欲涵蓋及包含此等改變。此外，應理解，本發明係由隨附發明申請專利範圍定義。
100:計量系統/系統 102:計量工具/基於影像之計量工具 104:經埋藏計量目標 106:樣本 108:控制器 110:處理器 112:記憶體裝置 114:照明源/相干照明源 114’:分離照明源 116:照明/連續波照明/環形照明 118:照明路徑 120:集光路徑 122:樣本光 124:偵測器 126:照明透鏡 128:照明調節組件 130:集光透鏡 132:集光調節組件 134:量測物鏡 136:光束分離器 138:樣本定位子系統 140:平移載物台 142:參考物鏡 144:參考樣本 146:量測臂 148:參考臂 150:光電二極體 152:額外光束分離器 154:光譜濾光器 156:光瞳平面 158:介面 160:底表面 162:頂部基板 164:鏡面反射 166:入射傾斜射線 168:孔徑光闌 170:模擬曲線圖 172:模擬曲線圖 174:模擬曲線圖 176:模擬曲線圖 178:模擬曲線圖 180:模擬曲線圖 182:曲線圖 184:曲線圖 186:曲線圖 202:介面 204a:第一基板 204b:第二基板 206:第一基板目標元件 208:第二基板目標元件 302:信號路徑 304:頂表面 306:偵測器視場 308:量測平面 402:第一雜訊路徑 404:第二雜訊路徑 406:底表面 408:第三雜訊路徑 502:照明場光闌 504:場光闌孔徑 506:場平面 508:投影 510:投影 602:照明光瞳光闌 604:中心光瞳視障 606:照明光瞳平面 700:方法 702:步驟 704:步驟 706:步驟
熟習此項技術者藉由參考附圖可更佳理解本發明之諸多優點，其中： 圖1A係繪示根據本發明之一或多項實施例之一計量系統之一概念圖。 圖1B係根據本發明之一或多項實施例之一基於影像之計量工具之一概念圖。 圖1C係根據本發明之一或多項實施例之包含基於一林尼克(Linnik)干涉儀之一樣本定位子系統之一計量工具的一示意圖。 圖1D係繪示根據本發明之一或多項實施例之傾斜照明傳播穿過計量工具之一示意性射線圖。 圖1E係根據本發明之一或多項實施例之入射於樣本上之環形照明之一示意性射線圖。 圖1F係根據本發明之一或多項實施例之入射於參考樣本上之環形照明之一示意性射線圖。 圖1G包含根據本發明之一或多項實施例之在具有0.25之一NA及160 nm之一頻寬(FWHM)之全照明之情況下依據掃描範圍而變化之一預期干涉信號的一模擬曲線圖。 圖1H包含根據本發明之一或多項實施例之在具有0.25之一NA及5 nm之一頻寬(FWHM)之全照明之情況下依據掃描範圍而變化之一預期干涉信號的一模擬曲線圖。 圖1I包含根據本發明之一或多項實施例之在具有0.85至0.25之範圍內之一NA之環形照明之情況下依據掃描範圍而變化之一預期干涉信號的一模擬曲線圖。 圖1J包含根據本發明之一或多項實施例之在具有0.85至0.65之範圍內之一NA之環形照明之情況下依據掃描範圍而變化之一預期干涉信號的一模擬曲線圖。 圖1K係繪示根據本發明之一或多項實施例之在矽基板之間的一6 µm厚二氧化矽層之頂表面及底表面之偵測的一模擬曲線圖。 圖1L係繪示根據本發明之一或多項實施例之在矽基板之間的一10 µm厚二氧化矽層之頂表面及底表面之偵測的一模擬曲線圖。 圖1M係根據本發明之一或多項實施例之使用低NA照明收集之一干涉信號的一曲線圖。 圖1N係根據本發明之一或多項實施例之在無一中心視障之情況下使用高NA照明收集之一干涉信號的一曲線圖。 圖1O係根據本發明之一或多項實施例之使用高NA環形照明透過775 µm及770 µm之一樣本厚度捕獲之干涉信號的一曲線圖。 圖2係根據本發明之一或多項實施例之在一經接合樣本之兩個基板之間的一介面處之一經埋藏計量目標的一輪廓圖。 圖3係根據本發明之一或多項實施例之用於執行一經埋藏計量目標之量測之光之一所要組態的一簡化圖。 圖4係根據本發明之一或多項實施例之可將雜訊引入至經埋藏計量目標之影像及/或計量量測中之三種類型之亂真反射的一簡化圖。 圖5A係根據本發明之一或多項實施例之定位於照明路徑之一場平面中之具有一矩形大小之場光闌孔徑之一照明場光闌的一示意性圖解。 圖5B係根據本發明之一或多項實施例之描繪具有一矩形感測器之一偵測器之一投影及圖5A之矩形場光闌孔徑之一投影之一量測平面的一示意性圖解。 圖5C係根據本發明之一或多項實施例之定位於照明路徑之場平面中之具有一圓形大小之場光闌孔徑之一照明場光闌的一示意性圖解。 圖5D係根據本發明之一或多項實施例之描繪具有一矩形感測器之一偵測器之一投影及圖5C之圓形場光闌孔徑之一投影之量測平面的一示意性圖解。 圖6係根據本發明之一或多項實施例之定位於照明路徑中之具有一中心光瞳視障之一照明光瞳光闌的一示意性圖解。 圖7係繪示根據本發明之一或多項實施例之在用於一經埋藏計量目標上之計量之一方法中執行之步驟的一流程圖。
100:計量系統/系統
102:計量工具/基於影像之計量工具
104:經埋藏計量目標
106:樣本
108:控制器
110:處理器
112:記憶體裝置

Claims (52)

  1. 一種計量系統，其包括： 一成像子系統，其經組態以在一偵測器上基於自一物鏡收集之光對埋藏於一樣本中之一計量目標進行成像，其中該樣本係由一第一基板及在一介面處接合至該第一基板之一第二基板形成，該樣本進一步包含定位於該介面處之該計量目標，其中該計量目標包含該第一基板上之一第一目標結構及該第二基板上之一第二目標結構； 一照明子系統，其包括： 一照明源； 一或多個照明光學器件，其等經組態以用來自該照明源之照明透過該物鏡照明該計量目標； 一照明場光闌，其定位於共軛於該計量目標之一場平面處，其中該照明場光闌包含一場光闌孔徑，其中該場光闌孔徑之一大小或形狀之至少一者經選擇以使得該場光闌孔徑在對應於該計量目標之一量測平面上之一經投影大小匹配該偵測器在該量測平面處之一視場；及 一照明光瞳，其定位於一光瞳平面處，其中該照明光瞳包含在該光瞳平面之一中心之一中心視障，其中該中心視障之一大小或形狀之至少一者經選擇以提供具有大於一截止角之角度之對該計量目標之傾斜照明，其中基於該偵測器在該量測平面處之該視場之一大小、該第一基板之一厚度或該第二基板之一厚度之至少一者來選擇該截止角，以防止來自該照明源之該照明反射離開該樣本之一頂表面或一底表面之至少一者而到達該偵測器；及 一控制器，其通信地耦合至該偵測器，其中該控制器包含經組態以執行程式指令之一或多個處理器，該等程式指令引起該一或多個處理器： 接收來自該樣本之該計量目標之一或多個影像；及 基於該一或多個影像產生該樣本之一或多個計量量測。
  2. 如請求項1之計量系統，其進一步包括： 一樣本定位子系統，其包含通信地耦合至該控制器之一平移載物台，其中該一或多個處理器進一步經組態以執行程式指令，從而引起該一或多個處理器： 自該樣本定位系統接收樣本定位資料；及 在接收該計量目標之該一或多個影像之前透過一或多個控制信號引導該平移載物台以將該計量目標對準至該量測平面。
  3. 如請求項2之計量系統，其中該樣本定位子系統進一步包括： 一干涉儀或一視差定位子系統之至少一者。
  4. 如請求項2之計量系統，其中該樣本定位子系統進一步包括： 一光束分離器，其經組態以將來自該照明源之樣本定位照明分離至一量測臂及一參考臂中，其中該量測臂包含經組態以將該樣本定位照明引導至該樣本之該物鏡，其中該參考臂包含經組態以將該樣本定位照明引導至一參考樣本之一參考物鏡；及 一光電二極體，其經組態以自該光束分離器接收相關聯於該量測臂中之光與來自該參考臂之光之干涉之光，其中該光電二極體產生該樣本定位資料。
  5. 如請求項4之計量系統，其中該樣本定位照明包含來自該照明源之該照明。
  6. 如請求項4之計量系統，其中該樣本定位照明包含來自一額外照明源之該照明。
  7. 如請求項4之計量系統，其中該樣本定位資料包含在該平移載物台使該樣本沿著該物鏡之一光學軸平移時產生之一干涉信號。
  8. 如請求項7之計量系統，其中該計量目標之一位置係基於該干涉信號之一峰值之一位置來判定。
  9. 如請求項4之計量系統，其中該參考樣本係由一或多個參考基板形成。
  10. 如請求項9之計量系統，該參考樣本進一步包括： 在一背表面或兩個參考基板之間的一介面之至少一者上之一反射層。
  11. 如請求項1之計量系統，其中該一或多個計量量測之至少一者包括： 該第一基板與該第二基板之間的一疊對量測。
  12. 如請求項1之計量系統，其中該截止角進一步經選擇以防止自該樣本之外表面之反射到達該偵測器。
  13. 如請求項1之計量系統，其中該場光闌孔徑係具有
    Figure 03_image051
    之一半徑之圓形，其中該照明光瞳之該中心視障經設定大小以阻擋來自該照明源之具有小於
    Figure 03_image053
    之一數值孔徑之照明，其中
    Figure 03_image055
    係該第一基板之一折射率，
    Figure 03_image057
    係該場光闌孔徑在該量測平面上之該經投影大小，且
    Figure 03_image059
    係一容限因子。
  14. 如請求項1之計量系統，其中使得該場光闌孔徑在對應於該計量目標之該量測平面上之該經投影大小匹配該偵測器在該量測平面處之該視場防止來自該照明源之照明之反射反射離開該樣本之一頂表面且由該偵測器捕獲。
  15. 如請求項1之計量系統，其中使得該場光闌孔徑在對應於該計量目標之該量測平面上之該經投影大小匹配該偵測器在該量測平面處之該視場防止來自該照明源之照明之反射反射離開該樣本之該底表面且傳播穿過該偵測器在該量測平面處之該視場。
  16. 如請求項1之計量系統，其中該偵測器具有擁有一已知縱橫比之一矩形感測器，其中該場光闌孔徑之該形狀經選擇為具有該已知縱橫比之矩形。
  17. 如請求項16之計量系統，其中該場光闌孔徑沿著一第一方向之一大小
    Figure 03_image061
    經選擇為
    Figure 03_image063
    ，其中
    Figure 03_image065
    係在該偵測器中之沿著該第一方向之具有大小
    Figure 03_image067
    之正方形像素之一數目，
    Figure 03_image069
    係該照明子系統之一放大率，
    Figure 03_image071
    係該集光子系統之一放大率，且
    Figure 03_image073
    係一容限因子，其中該場光闌孔徑之沿著一第二方向之該大小
    Figure 03_image075
    經選擇為
    Figure 03_image077
    Figure 03_image079
    ，其中
    Figure 03_image081
    係在該偵測器中之沿著該第二方向之具有大小
    Figure 03_image083
    之正方形像素之一數目。
  18. 如請求項17之計量系統，其中
    Figure 03_image085
    係在0至0.05之一範圍內。
  19. 如請求項1之計量系統，其中該偵測器具有擁有一已知縱橫比之一矩形感測器，其中該場光闌孔徑之該形狀經選擇為圓形，其中該場光闌孔徑在該量測平面上之該經投影大小囊封該偵測器在該量測平面處之該視場。
  20. 如請求項19之計量系統，其中該偵測器具有大小
    Figure 03_image087
    之
    Figure 03_image089
    個正方形像素之一大小，其中該場光闌孔徑具有
    Figure 03_image091
    Figure 03_image093
    之一半徑，其中
    Figure 03_image095
    係該照明子系統之一放大率，
    Figure 03_image097
    係該集光子系統之一放大率，且
    Figure 03_image099
    係一容限因子。
  21. 如請求項20之計量系統，其中
    Figure 03_image101
    係在0至0.3之一範圍內。
  22. 如請求項1之計量系統，其中該第一基板或該第二基板之至少一者具有775 µm、750 µm、600 µm、300 µm或100 µm之至少一者之一厚度。
  23. 如請求項1之計量系統，其中該第一基板或該第二基板之至少一者包括： 一半導體晶圓。
  24. 一種計量系統，其包括： 一成像子系統，其經組態以在一偵測器上基於自一物鏡收集之光對埋藏於一樣本中之一計量目標進行成像，其中該樣本係由一第一基板及在一介面處接合至該第一基板之一第二基板形成，該樣本進一步包含定位於該介面處之該計量目標，其中該計量目標包含該第一基板上之一第一目標結構及該第二基板上之一第二目標結構； 一樣本定位子系統，其包含將該計量目標定位於該偵測器之一量測平面處之一平移載物台； 一照明子系統，其包括： 一照明源； 一或多個照明光學器件，其等經組態以用來自該照明源之照明透過該物鏡照明該計量目標；及 一光瞳光闌，其定位於一光瞳平面處，其中該光瞳光闌包含在該光瞳平面之一中心之一中心視障，其中該中心視障之一大小或形狀之至少一者經選擇以提供具有大於一截止角之角度之對該計量目標之傾斜照明，其中基於該偵測器在該量測平面處之一視場之一大小、該第一基板之一厚度或該第二基板之一厚度之至少一者來選擇該截止角，以防止來自該照明源之該照明反射離開該樣本之一頂表面或一底表面之至少一者而到達該偵測器；及 一控制器，其通信地耦合至該偵測器，其中該控制器包含經組態以執行程式指令之一或多個處理器，該等程式指令引起該一或多個處理器： 接收來自該樣本之該計量目標之一或多個影像；及 基於該一或多個影像產生該樣本之一或多個計量量測。
  25. 如請求項24之計量系統，其中該樣本定位子系統進一步包括： 一光束分離器，其經組態以將來自該照明源之樣本定位照明分離至一量測臂及一參考臂中，其中該量測臂包含經組態以將該樣本定位照明引導至該樣本之該物鏡，其中該參考臂包含經組態以將該樣本定位照明引導至一參考樣本之一參考物鏡；及 一光電二極體，其經組態以自該光束分離器接收相關聯於該量測臂中之光與來自該參考臂之光之干涉之光，其中該光電二極體產生樣本定位資料。
  26. 如請求項25之計量系統，其中該樣本定位照明包含來自該照明源之該照明。
  27. 如請求項25之計量系統，其中該樣本定位照明包含來自一額外照明源之該照明。
  28. 如請求項25之計量系統，其中該參考樣本係由一或多個參考基板形成。
  29. 如請求項28之計量系統，該參考樣本進一步包括： 在一背表面或兩個參考基板之間的一介面之至少一者上之一反射層。
  30. 如請求項24之計量系統，其中該截止角進一步經選擇以防止自該樣本之外表面之反射到達該偵測器。
  31. 如請求項24之計量系統，其中該一或多個計量量測之至少一者包括： 該第一基板與該第二基板之間的一疊對量測。
  32. 如請求項24之計量系統，其中該第一基板或該第二基板之至少一者具有775 µm、750 µm、600 µm、300 µm或100 µm之至少一者之一厚度。
  33. 如請求項24之計量系統，其中該第一基板或該第二基板之至少一者包括： 一半導體晶圓。
  34. 一種計量系統，其包括： 一成像子系統，其經組態以在一偵測器上基於自一物鏡收集之光對埋藏於一樣本中之一計量目標進行成像，其中該樣本係由一第一基板及在一介面處接合至該第一基板之一第二基板形成，該樣本進一步包含定位於該介面處之該計量目標，其中該計量目標包含該第一基板上之一第一目標結構及該第二基板上之一第二目標結構； 一樣本定位子系統，其包含將該計量目標定位於該偵測器之一量測平面處之一平移載物台； 一照明子系統，其包括： 一照明源； 一或多個照明光學器件，其等經組態以用來自該照明源之照明透過該物鏡照明該計量目標；及 一照明場光闌，其定位於共軛於該計量目標之一場平面處，其中該照明場光闌包含一場光闌孔徑，其中該場光闌孔徑之一大小或形狀之至少一者經選擇以使得該場光闌孔徑在對應於該計量目標之一量測平面上之一經投影大小匹配該偵測器在該量測平面處之一視場；及 一控制器，其通信地耦合至該偵測器，其中該控制器包含經組態以執行程式指令之一或多個處理器，該等程式指令引起該一或多個處理器： 接收來自該樣本之該計量目標之一或多個影像；及 基於該一或多個影像產生該樣本之一或多個計量量測。
  35. 如請求項34之計量系統，其中該樣本定位子系統進一步包括： 一光束分離器，其經組態以將來自該照明源之樣本定位照明分離至一量測臂及一參考臂中，其中該量測臂包含經組態以將該樣本定位照明引導至該樣本之該物鏡，其中該參考臂包含經組態以將該樣本定位照明引導至一參考樣本之一參考物鏡；及 一光電二極體，其經組態以自該光束分離器接收相關聯於該量測臂中之光與來自該參考臂之光之干涉之光，其中該光電二極體產生樣本定位資料。
  36. 如請求項35之計量系統，其中該樣本定位照明包含來自該照明源之該照明。
  37. 如請求項35之計量系統，其中該樣本定位照明包含來自一額外照明源之該照明。
  38. 如請求項35之計量系統，其中該參考樣本係由一或多個參考基板形成。
  39. 如請求項38之計量系統，該參考樣本進一步包括： 在一背表面或兩個參考基板之間的一介面之至少一者上之一反射層。
  40. 如請求項34之計量系統，其中該一或多個計量量測之至少一者包括： 該第一基板與該第二基板之間的一疊對量測。
  41. 如請求項34之計量系統，其中該第一基板或該第二基板之至少一者具有775 µm、750 µm、600 µm、300 µm或100 µm之至少一者之一厚度。
  42. 如請求項34之計量系統，其中該第一基板或該第二基板之至少一者包括： 一半導體晶圓。
  43. 一種計量方法，其包括： 用一照明子系統照明一樣本上之一計量目標，其中該樣本係由一第一基板及在一介面處接合至該第一基板之一第二基板形成，該樣本進一步包含定位於該介面處之一計量目標，其中該計量目標包含該第一基板上之一第一目標結構及該第二基板上之一第二目標結構，其中該照明子系統包括： 一照明源； 一或多個照明光學器件，其等經組態以用來自該照明源之照明照明該計量目標； 一照明場光闌，其定位於共軛於該計量目標之一場平面處，其中該照明場光闌包含一場光闌孔徑，其中該場光闌孔徑之一大小或形狀之至少一者經選擇以使得該場光闌孔徑在對應於該計量目標之一量測平面上之一經投影大小匹配一成像偵測器在該量測平面處之一視場；及 一照明光瞳，其定位於一光瞳平面處，其中該照明光瞳包含在該光瞳平面之一中心之一中心視障，其中該中心視障之一大小或形狀之至少一者經選擇以提供具有大於一截止角之角度之對該計量目標之傾斜照明，其中至少基於該偵測器在該量測平面處之該視場之一大小、該第一基板之一厚度或該第二基板之一厚度來選擇該截止角，以防止來自該照明源之該照明反射離開該樣本之一頂表面或一底表面之至少一者而到達該偵測器； 在該成像偵測器上產生該計量目標之一或多個影像；及 基於該一或多個影像產生該樣本之一或多個計量量測。
  44. 如請求項43之計量方法，其中基於該一或多個影像產生該樣本之一或多個計量量測包括： 基於該一或多個影像產生該第一基板與該第二基板之間的一疊對量測。
  45. 如請求項44之計量方法，其中該計量目標包括： 一AIM目標、一rAIM目標、一AIMid目標或一BiB目標之至少一者。
  46. 如請求項45之計量方法，其中用該照明子系統照明該樣本上之該計量目標包括： 用來自該照明子系統之包含一紅外光譜範圍中之一或多個波長之照明來照明該樣本上之該計量目標。
  47. 如請求項11之計量系統，其中該計量目標包括： 一AIM目標、一rAIM目標、一AIMid目標或一BiB目標之至少一者。
  48. 如請求項47之計量系統，其中來自該照明源之該照明包括： 包含一紅外光譜範圍中之一或多個波長之照明。
  49. 如請求項31之計量系統，其中該計量目標包括： 一AIM目標、一rAIM目標、一AIMid目標或一BiB目標之至少一者。
  50. 如請求項49之計量系統，其中來自該照明源之該照明包括： 包含一紅外光譜範圍中之一或多個波長之照明。
  51. 如請求項40之計量系統，其中該計量目標包括： 一AIM目標、一rAIM目標、一AIMid目標或一BiB目標之至少一者。
  52. 如請求項51之計量系統，其中來自該照明源之該照明包括： 包含一紅外光譜範圍中之一或多個波長之照明。
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