TW202217239A - 基於圖像的表面變形計量 - Google Patents

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Abstract

使用成像反射計測量來檢測樣本上的局部傾斜區域的方法包括：在不阻擋從樣本反射的任何光的情況下獲得第一圖像，以及在孔徑平面處阻擋從樣本反射的一些光時獲得第二圖像。藉由將第一圖像中像素的第一反射強度值與第二圖像中對應像素的第二反射強度值進行比較來檢測局部傾斜區域。

Description

基於圖像的表面變形計量
本申請要求2020年5月19日提交的美國專利16/877,866的優先權。此專利的公開內容出於所有目的藉由引用以其整體結合於此。
本文所述的實施例總體上涉及使用基於圖像的計量測量來對樣本形狀進行作圖和/或檢測樣本上的局部傾斜區域。
在諸如半導體晶圓之類的樣本上沉積膜通常會導致局部應力的產生。如果不進行處理，給定的應力分佈可扭曲樣本形狀，通常是二維翹曲的形式，有時被稱為「炸薯片」。雖然在一些後續的處理步驟中，樣本可以被夾住，這可使樣本變平並減少翹曲，但是一定量的未校正的殘餘位移可能仍然存在。這可能導致在諸如光刻之類的製程中不可接受的誤差。
樣本形狀的圖可用於調諧後續製程，以減少或校正變形。優選的是，這種作圖技術被整合到處理工具中。因此，期望的是計量解決方案是穩健的、可靠的和相對便宜的。
用於提供樣本形狀資訊的當前方法包括全場樣本干涉儀、多點局部斜率計量和使用大光柵對整個樣本進行剪切干涉測量。多點方法在作圖中缺乏連續性，並且全場干涉測量系統是複雜且昂貴的。此外，這種系統通常被設計成僅執行一種功能，即檢測表面變形，而不提供任何伴隨的資訊，諸如圖像或任何圖案特徵。事實上，用於確定樣本形狀或形貌的許多現有方法在經圖案化的樣本上操作時經常有困難。
因此，需要用於對導致局部傾斜或翹曲的樣本形狀和形貌變化進行作圖的改進技術。
本文描述的實施例提供了用於對樣本形狀進行作圖和檢測樣本上局部傾斜或翹曲區域的改進方法。各種實施例利用基於圖像的反射測定法測量，但是應當理解的是，也可以使用其它成像技術以類似的方式對樣本形狀作圖並檢測局部傾斜區域。僅僅作為實施例的示例，基於多個圖像的反射測定法測量用於檢測反射強度的變化。可以在不阻擋檢測器的孔徑平面處的任何光的情況下獲得一個圖像，並且可以在阻擋孔徑平面處的光中的一些光時獲得另一個圖像。被阻擋的光可能是從樣本的不平坦部分反射的那部分。樣本的這些部分扭曲或有局部傾斜。來自樣本的這些部分的光在孔徑平面處偏移，從而允許光的部分被阻擋，使得圖像中的對應點具有降低的強度。因此，比較圖像之間的反射強度提供了用於檢測樣本上的翹曲或局部傾斜的手段。本文描述了其它實施例和技術。
根據特定實施例，例如，使用成像反射計檢測樣本上的局部傾斜區域的方法包括使用輸入射束照射樣本上的測量區域，並執行第一成像反射測定法測量。執行第一成像反射測定法測量包括在成像感測器處接收從樣本反射的第一成像射束。定位在成像反射計的孔徑平面處的光圈(iris)被配置成使得第一成像射束穿過光圈的光瞳(pupil)，並且光圈不阻擋從樣本反射的第一射束的任何部分。使用從樣本反射並在成像感測器處接收的第一成像射束獲得測量區域的第一圖像。方法還包括藉由在成像感測器處接收從樣本反射的第二成像射束來執行第二成像反射測定法測量。定位在成像反射計的孔徑平面處的光圈被配置成使得第二成像射束穿過光圈的光瞳，並且光圈阻擋從樣本反射的第二射束的一部分。使用從樣本反射並在成像感測器處接收的第二成像射束獲得測量區域的第二圖像。方法還包括藉由將第一圖像中像素的第一反射強度值與第二圖像中對應像素的第二反射強度值進行比較來檢測測量區域內的局部傾斜區域。
根據另一實施例，一種使用被配置用於暗場測量的成像反射計檢測樣本上的局部傾斜區域的方法包括：使用輸入射束照射樣本上的測量區域，所述輸入射束的一部分穿過照明光瞳；在成像感測器處接收從樣本上的局部傾斜區域反射的成像射束的部分，從局部傾斜區域反射的成像射束的部分穿過成像光瞳，其中成像光瞳被配置成阻擋從樣本上的平坦區域反射的成像射束的部分；使用從樣本上的局部傾斜區域反射並在成像感測器處接收的成像射束的部分獲得測量區域的第一圖像；以及基於第一圖像內亮點的位置檢測測量區域內的局部傾斜區域。
根據另一個實施例，使用成像反射計檢測樣本上的局部傾斜區域的方法包括使用輸入射束照射樣本上的測量區域，並執行第一成像反射測定法測量。執行第一成像反射測定法測量包括在成像感測器處接收從樣本反射的第一成像射束。定位在成像反射計的孔徑平面處的光圈的光瞳相對於從樣本反射的第一射束橫向偏移，使得第一成像射束的一部分穿過光圈的光瞳，並且第一成像射束的一部分在光圈處被阻擋。使用穿過光圈的光瞳並在成像感測器處被接收的第一成像射束的部分來獲得測量區域的第一圖像。方法還包括藉由在成像感測器處接收從樣本反射的第二成像射束來執行第二成像反射測定法測量。定位在成像反射計的孔徑平面處的光圈的光瞳相對於從樣本反射的第二射束橫向偏移，使得第二成像射束的一部分穿過光圈光瞳，並且第二成像射束的一部分在光圈處被阻擋。使用穿過光圈的光瞳並在成像感測器處被接收的第二成像射束的部分來獲得測量區域的第二圖像。方法還包括藉由將第一圖像中像素的第一反射強度值與第二圖像中對應像素的第二反射強度值進行比較來檢測測量區域內的局部傾斜區域。
根據又另一實施例，使用成像反射計檢測樣本上的局部傾斜區域的方法包括使用輸入射束照射樣本上的測量區域；在成像感測器處接收從樣本反射的成像射束，從樣本反射的成像射束穿過成像光瞳；以及使用從樣本反射並在成像感測器處被接收的成像射束獲得測量區域的第一圖像。方法還包括使用輸入射束照射樣本上的測量區域，輸入射束的一部分在照明光瞳處被阻擋；在成像感測器處接收從樣本反射的成像射束，從樣本反射的成像射束穿過成像光瞳；以及使用從樣本反射並在成像感測器處被接收的成像射束獲得測量區域的第二圖像。方法還包括基於第二圖像內像素的亮度與第一圖像中對應像素的亮度相比的量的變化來檢測測量區域內的局部傾斜區域並且確定局部傾斜區域的斜率。
在實施例中，約一半的輸入射束在照明光瞳處被阻擋。
在另一個實施例中，與所述第一圖像相比，第二圖像的測量區域內具有正斜率和負斜率的局部傾斜區域呈現為亮度更高或更低的區域，或者反之亦然。
根據權利要求、說明書和附圖，其它態樣、優點和特徵是顯而易見的。
在以下詳細描述中，闡述了許多具體細節以便提供對本文描述的實施例的透徹理解。然而，應當理解，各種實施例可以在沒有這些具體細節的情況下實踐。在其它情況下，沒有詳細描述眾所周知的方法、過程和部件，以免模糊所描述的特徵。
將詳細參考各種實施例，所述各種實施例的一個或多個示例在附圖中示出。各個示例均以解釋方式來提供，而不意味著限制。此外，被示出或描述為一個實施例的一部分的特徵可以在其它實施例上使用或與其它實施例結合使用，以產生進一步實施例。所述描述旨在包括這些修改和變化。
本文所提及的「試樣」、「樣本」或「晶圓」包括但不限於半導體晶圓、半導體工件、光刻掩模和其它工件，諸如存儲盤等。根據可以與本文所述的其它實施例相結合的一些實施例，系統和方法被配置用於或應用於諸如反射測定法之類的表面計量應用。
本文所述的實施例通常涉及改進用於對晶圓形狀進行作圖和/或檢測晶圓上的局部傾斜區域的方法。在一些實施例中，在不在檢測器的孔徑平面處阻擋任何光的情況下獲得一個圖像，並且在阻擋孔徑平面處的一些光時獲得另一個圖像。圖像之間的反射強度變化可用於識別晶圓上的翹曲和/或局部傾斜。
圖1是根據實施例的成像反射計100的簡化剖視圖。在這個示例中示出的成像反射計100可以用於實現本文所述的方法。然而，成像反射計100僅作為示例示出，並且其它成像反射計和/或其它成像技術可以執行所描述的方法。僅作為示例，可以使用被配置成獲得樣本的一部分而不是整個樣本的圖像的成像反射計和/或使用單波長或多波長光源的成像反射計來執行所述方法。
在圖1的示例中，來自源模組102的光藉由光導106中繼到均化器（homogenizer）108。來自均化器108的光116穿過照明光瞳114，並被導向射束分離器120。光116的一部分138由射束分離器120朝向參考感測器134反射，並且光的一部分122穿過射束分離器120並沿著光路繼續朝向樣本130。
穿過射束分離器120的光116的部分122由透鏡126成像到樣本130上。從樣本130反射的光被引導穿過透鏡126的至少一部分，並由射束分離器120朝向成像感測器158反射。
成像反射計100可以包括多個其它透鏡（例如，110、112、118、136），所述多個其它透鏡沿著光路成形和/或引導光以照射樣本130，照射參考感測器134，將光引導到其它透鏡（例如，120、140、144），並將從樣本反射的光引導到成像感測器158。在一些實施例中，例如，光可以穿過一個或多個偏光器（例如，偏光器110、154）。一個或多個偏光器可以插入在照明和/或成像路徑中，以對樣本130的不同特性提供增強的靈敏度。還可以插入波板來改變經偏振的光的相位。波板和/或偏光器可以處於固定角度以提供偏振的反射測定法測量，或者可以旋轉以提供橢偏測量術測量。應當理解的是，根據本文所述的實施例的成像反射計可以不包括圖1的示例中所示的所有光學元件和/或可以包括本示例中未包括的其它光學元件。
這個示例中的源模組102提供了多波長光源，所述多波長光源可以順序地產生不同的光束，每個光束具有窄波長範圍。在一些實施例中，多波長光源由可以被單獨啟動的多個光源提供。每個光源產生光束，並且所述光束中的至少一些光束具有不同的標稱波長。
在其它實施例中，多波長光源是藉由調節至源模組102的源功率以產生具有不同標稱波長的光束來提供的。每個波長的功率可以獨立控制，以優化在每個波長下測量的反射率的動態範圍。
在又其它實施例中，多波長光源由寬頻光源和一組帶通濾光器提供。寬頻光源可以與帶通濾光器一起使用，以產生選定標稱波長的光束。
在又其它實施例中，源模組102可以包括多個光源、寬頻光源和一組帶通濾光器。
在實施例中，透鏡126具有比樣本130的大小稍大的測量場大小（或照明面積），使得可以在不掃描光或移動平臺132的情況下由成像感測器158獲取全樣本圖像。例如，透鏡126可以具有300 mm或更大的測量場大小，以用於測量具有300 mm直徑的半導體晶圓。透鏡126可以是遠心透鏡，使得從透鏡126行進到樣本130的光線與基本上垂直於樣本130表面的光軸近似平行。這在整個樣本130上或整個測量區域上提供了基本垂直的照明。這可以減少測量誤差，因為照明角度大致相同。遠心成像允許在整個視場上以基本相同的角度反射的光到達成像感測器。例如，在一個實施例中，照射樣本130的光在約350 nm至約1200 nm的波長範圍內具有小於0.3度的遠心誤差，並且在一些實施例中，在約350 nm至約1100 nm的波長範圍內具有小於1%的遠心誤差。如本文所用，遠心誤差是從晶圓表面入射和反射的光線相對於法線（或相對於光軸）的角度偏差的測量。
在一些實施例中，透鏡126可以是場大小小於樣本130的透鏡。在這種情況下，區域（或測量區域）被成像，並且光學器件和/或平臺132可以被移動和/或光學模組可以被掃描以對相鄰的場進行成像。根據應用，測量區域可以與晶粒或步進器（stepper）場的大小大致相同。可以使用已知技術將相鄰圖像縫合在一起，以提供多場或全樣本圖像。
成像感測器158可以是區域成像感測器，所述區域成像感測器包括一個或多個數碼相機，所述一個或多個數碼相機用於捕獲從樣本130反射並穿過孔徑平面150處的光瞳的光142。成像感測器158基於接收的光142提供樣本130的圖像。在一些實施例中，成像感測器158可以包括被配置為對樣本130的整個表面成像的單個相機。在其它實施例中，成像感測器158可以包括被配置成對樣本130的一部分成像的單個相機。在又其它實施例中，成像感測器158可以包括多個相機，所述多個相機各自對樣本130上的相鄰或稍微重疊的場（或測量區域）成像。可以使用已知技術將相鄰圖像縫合在一起。圖像解析度可以藉由使用更高解析度的成像感測器或使用各自對較小的場進行成像的多個成像感測器來增加。
成像反射計100包括向樣本130提供光的照明路徑和向成像感測器158提供反射光的成像路徑。這允許獨立控制照明數值孔徑(NA)和成像NA。僅作為示例，如果成像感測器158具有5120像素乘5120像素的陣列大小，並且成像NA為約0.004，則對於300 mm晶圓，樣本130上的像素大小為約60 µm，成像感測器158在365 nm波長處具有約55 µm的瑞利解析度(Rayleigh resolution)並且在1 µm波長處具有約153 µm的瑞利解析度。通常，照明NA大於成像NA，以校正殘餘色遠心誤差並提供對樣本130的傾斜和彎曲的耐受。在一些實施例中，照明NA可以在約0.005至約0.5的範圍內，並且成像NA可以在約0.003至約0.2的範圍內。
參考感測器134可包括一個或多個數碼相機，以用於捕獲從射束分離器120反射的光138。參考感測器134可以具有比成像感測器158更低的解析度。參考感測器134可用於監測光138的均勻性和穩定性，並提供對由成像感測器158進行的反射測量的即時校準。參考感測器134處的測量可用於調節光源的特性（例如，輸出功率），以提供空間和時間校正。
圖2是根據實施例的多波長光源的簡化剖視圖。多波長光源可以用作例如圖1的成像反射計100的源模組102的一部分。多波長光源包括多個光源202和多個光纖206。光源202可各自包括一個或多個發光二極體(LED)和/或鐳射二極體(LD)。光源202各自藉由光纖206中的一者與均化器208光學耦合。光源202中的每個光源202產生射束，並且射束中的至少一些射束可以具有不同的標稱波長。可將來自均化器208的光引導到透鏡，並用於對樣本成像，如參考圖1所述。
在實施例中，多波長光源順序地產生輸入射束中的不同輸入射束和/或順序地產生多個輸入射束的組合。射束可以以通常與成像感測器（例如，圖1所示的成像感測器158）的幀率相同的切換速率順序地產生，以實現在樣本上的相同場的每波長一個圖像。在一些實施例中，感測器的幀率可以快於波長切換速率。更快的切換速率使得能夠平均每個波長下的多個圖像，從而實現更高的信噪比。光源202中的每個光源202的輸出功率和/或積分時間可以被獨立控制和調節，使得感測器信號在每個波長下接近飽和，以最大化信噪比。光源202中的每個光源202可以具有足夠的輸出功率來實現高速測量（或者以成像感測器的讀出速度或接近所述讀出速度進行的測量）。
在一些實施例中，可以藉由在光纖206與均化器208之間插入擴散器來增加光通量。多個光源202可以藉由諸如二向色射束分離器之類的其它手段組合，並且光源202可以藉由諸如自由空間光學中繼之類的其它手段與均化器208耦合。
在一些實施例中，可以在光源202中的每個光源202與它們相應的光纖206之間插入帶通濾光器，以縮小每個波長的頻寬。較窄的頻寬可以為對樣本表面上的厚膜堆疊或緻密圖案的測量提供更好的靈敏度。帶通濾光器可以藉由以下方式來精確地限定測量波長：減弱LED的波長漂移以提高測量精度。
成像感測器（例如，圖1所示的成像感測器158）可以具有高讀出速度（例如，50至1000幀/秒(FPS)或更高，並且每幀高達1億像素或更高）。作為示例，在100 FPS的讀出速度下，成像感測器可能能夠執行每分鐘6000次反射率測量。測量可以在相同或不同的波長下進行。在同一波長獲得多個測量值可以提高信噪比，並且提高測量靈敏度。
圖3是概述使用成像反射計測量樣本反射率的方法的流程圖。所述方法包括以第一切換速率順序地產生多個輸入射束(302)。在一些實施例中，多個輸入射束中的每個輸入射束由不同的光源產生，並且多個輸入射束中的至少一些輸入射束可以具有與多個輸入射束中的其它輸入射束不同的標稱波長和/或積分時間。在其它實施例中，多個輸入射束中的至少一些輸入射束由寬頻光源產生，並且使用一組帶通濾光器來限定多個輸入射束中的每個輸入射束的波長。
引導多個輸入射束中的每個輸入射束穿過具有第一NA的照明光瞳(304)。照明光瞳可以沿著第一光路佈置。在一些實施例中，多個輸入射束中的每個輸入射束可以被分離，並且多個輸入射束中的每個輸入射束的第一部分可以被沿著第一光路朝向參考感測器引導，並且多個輸入射束中的每個輸入射束的第二部分可以沿著第一光路繼續。
將多個輸入射束中的每個輸入射束的至少一部分提供作為使用透鏡成像的樣本上的基本上遠心照明(306)。多個輸入射束中的每個輸入射束的一部分也可以被提供給參考感測器，以用於監測輸入射束的均勻性和穩定性。在一些實施例中，透鏡的測量區域可以大於被成像的樣本，以提供全樣本測量。
從樣本反射的基本上遠心照明的反射部分在透鏡處被接收並被引導穿過成像光瞳，所述成像光瞳具有比照明光瞳的第一NA更低的第二NA(308)。可以使用射束分離器引導反射部分穿過成像光瞳。
接收反射部分，並在成像感測器模組處生成對應的圖像資訊，其中所述圖像資訊以等於或快於第一切換速率的幀率生成(310)。可以基於來自參考感測器的資訊來校準或歸一化圖像資訊。
在一些實施例中，可以處理圖像以識別處理漂移。可以根據已知的漂移識別技術來處理圖像。例如，可以將在多個波長下測量的反射率與建模的反射率或已知的好樣本進行比較。還可以比較在樣本的不同位置測量的圖案，以識別變化和/或異常值。測量的變化可以藉由計算多個波長下的均方根(RMS)差來量化。藉由基於測量資料選擇具有最高靈敏度的一個或多個波長，可以增強測量靈敏度。多波長反射率可以藉由以下方式來處理：非線性回歸至理論模型以匯出圖案的膜厚度和/或CD。
應當理解的是，本文所述的成像反射計可以被配置為獨立的計量工具或者與其它計量或處理工具整合。作為示例，如本文所述的成像反射計可以與處理工具整合，並且佈置在將成像反射計與處理腔室分開的視窗的外部。在一些實施例中，佈置在視窗外部的透鏡為佈置在處理腔室內部的樣本提供照明。透鏡可以被配置為向樣本的全部或部分提供照明（例如，測量區域可以與晶粒或步進器場的大小大致相同，或者可以是另一大小，諸如在側面上幾釐米）。這允許在樣本在真空腔室中的同時，在處理期間和/或處理後立即進行反射測定法測量。這可以縮短控制迴路，提高程式控制，並避免環境中的空氣造成的材料損害。
成像反射計可以使用光譜成像配置，在所述光譜成像配置中以不同的照明波長順序地成像不同大小的場。每個場的積分時間可以根據在此波長下的樣本反射率而變化。在每個波長處獲得的圖像可以存儲在成像反射計處或遠端存放中。
成像路徑包括孔徑平面處的光瞳或孔徑。孔徑平面沿著成像路徑定位在從樣本反射的基本上所有的光穿過的區域。這在圖4A中示出，其中來自測量區域內的樣本432上的點的反射光442由透鏡440聚焦並穿過孔徑平面450的孔徑452。在穿過孔徑452之後，光442由透鏡444朝向成像感測器458引導。
在成像反射計的正常操作期間，基本上所有的反射光442都穿過孔徑452。正常操作是其中樣本432的表面基本上正交於光軸。然而，當樣本包括局部傾斜區域時，從傾斜點返回的光的位置被偏移。參考圖4B，這將得到更好的理解。如這個示例中所示，樣本432包括傾斜區域456，傾斜區域456導致來自此區域的反射光442a的偏移。來自樣本432上其它區域的反射光442沒有偏移。如這個示例所示，來自傾斜區域456的反射光442a在孔徑平面將位於的位置處偏移。圖4A所示的孔徑平面在圖4B中未示出以更清楚地示出來自傾斜區域456的反射光442a的偏移。
在正常情況下，成像系統被設計成容忍這種類型的偏移。在圖4A中可以看出，假設孔徑平面450處的光場沒有被阻擋，則來自樣本432的反射光442不受阻礙地穿過孔徑452到達成像感測器458上的預期圖像點。在圖4B的場景中，傾斜區域456的唯一效果是反射光442a以一定角度到達對應的圖像點，由於傾斜區域456的角度通常很小，所以所述角度通常難以察覺。
在一些實施例中，孔徑452是可變孔徑或可變光圈。一些成像反射測定法測量可以在孔徑452打開的情況下執行，使得沒有反射光442在孔徑平面450處被阻擋。其它成像反射測定法測量可以用大小減小的孔徑452來執行，以便在正常條件下僅包含反射光的物理大小。在這種配置中，反射光442的任何偏移都將在穿過孔徑452朝向成像感測器458的能量的量中具有相稱的變化。這可以參考圖4C來解釋，其中經偏移的反射光442a的一部分在孔徑平面450（或孔徑板）處被阻擋。在這個簡化示例中，經偏移的反射光442a被示出為穿過孔徑平面450，但是在實際操作中，孔徑平面450阻擋反射光442a的一部分，使得較少的光到達成像感測器458。這將導致從樣本432上的傾斜區域456檢測到的信號電平發生變化。
可以估計信號變化的幅度。如果樣本432在物鏡的標稱焦平面上，則樣本的傾斜度θ導致為Fθ的橫向偏移，其中F是物鏡的焦距。
來自傾斜區域456的反射光442a的位置在孔徑平面450處偏移，而與樣本432上傾斜區域456的位置無關。來自視場內所有傾斜區域的反射光被偏移。由於樣本432上的一個點處的傾斜區域而產生強度變化的在孔徑平面450處的相同大小的孔徑452產生測量區域（或視場）內的所有傾斜區域的強度變化。也就是說，除了提供反射強度值之外，圖像還可以提供關於測量區域上的局部形貌的資訊。
對於樣本432上的任何給定點，並且對於任何給定的光波長，樣本432上的測量區域的圖像可以表示為K(λ)×M(λ)×I(λ)×(λ)，其中I是照明強度並且R是反射率，二者都是處於給定波長(λ)下。在此，M表示穿過孔徑452的光的百分比，並且K是比例常數。這種表示對於適當設計的遠心透鏡來說是合理的，因為來自樣本上每個點的反射光將基本上均勻地填充孔徑452，並且由此孔徑平面450處光分佈位置的偏移表現為能量的量的乘數。
根據一些實施例，反射率和傾斜資訊都可以從成像反射測定法測量獲得。反射率資訊是藉由在孔徑或光圈的光瞳大開的情況下執行測量，使得光圈不會阻擋從樣本反射的光來獲得的。傾斜資訊是藉由(i)在孔徑或光圈的光瞳大開的情況下執行測量，以及(ii)減小孔徑或光瞳的大小並執行測量來獲得的。孔徑或光瞳的大小經減小以使得由傾斜區域偏移的光在光圈（或孔徑平面）處被阻擋。所有測量可以在單個波長或多個波長下執行，以獲得波長靈敏度資訊。
在步驟(i)中獲得的圖像提供反射強度值。藉由相對於在步驟(i)中獲得的圖像在逐點基礎上歸一化在步驟(ii)中獲得的圖像，可以在逐點基礎上抽出對應於傾斜的參數M。
檢測到的信號對傾斜的依賴性不是局部形貌的直接測量，而是樣本432沿著特定方向的形貌（即，局部斜率）的導數。例如，樣本432上沿x方向的局部傾斜導致反射光442a在孔徑平面452處沿x方向的偏移。類似地，樣本432上沿y方向的局部傾斜導致反射光442a在孔徑平面452處沿y方向的偏移。沿著其它方向的傾斜類似地使反射光442a在孔徑平面452處在相應方向上偏移。
圖5是示出根據實施例在樣本上的局部傾斜區域周圍的不同點處測量的反射強度的簡化圖。傾斜對圖像的影響的描述到目前為止已經假設了在孔徑平面處被圓形光圈中斷的圓形光分佈的佈置。對於樣本與照明遊標稱正交並且光分佈相對於光圈的光瞳對稱定位的情況，給定的傾斜將導致穿過光圈的光瞳的光與來自樣本上相鄰平坦區域的光相比具有降低的強度。無論傾斜具有正斜率還是負斜率，反射信號的這種降低都適用。因此，來自樣本上的對稱突起或凹陷的圖像是具有負向峰的偶極子，如圖所示。也就是說，光分佈相對於光圈的光瞳對稱定位的佈置允許檢測特徵，但不允許確定所述特徵是突起還是凹陷。
這在圖5中示出，其中來自樣本上的平坦區域的反射光，包括來自突起的峰的反射光，基本上填充了孔徑平面處的光圈的光瞳，而沒有在孔徑平面處被阻擋。在這些點處測量的反射強度是某個標稱值。來自樣本上傾斜區域的反射光，特別是來自突起的各個側面上的傾斜區域的反射光，在孔徑平面處偏移。光圈的光瞳外部的射束的部分在孔徑平面處被阻擋，由此降低了在這些點處測量的反射強度。曲線圖的右軸代表表面形貌，並且左軸代表反射強度。曲線圖上方的圓圈代表樣本上的對應點在孔徑平面處的孔徑，並且圓形陰影部分代表孔徑平面處的光。實際上，所有的光都穿過孔徑平面處的單個孔徑，但是孔徑和來自每個點的光在此圖中被分開示出以說明來自傾斜區域的反射光的偏移。相似的反射強度值將從樣本上的凹陷獲得，所述凹陷具有相似幅度的向內傾斜的側壁。
在一些應用中，確定特徵的特性可能是有利的。例如，確定跨局部傾斜區域的斜率是正還是負可能是有利的。這允許將特徵識別為突起或凹陷。根據實施例，光圈的光瞳的位置相對於孔徑平面處的光分佈沿著感興趣的方向偏移（或移位）（例如，沿著x方向或y方向移位）。這允許確定特徵的特性。這種佈置如圖6所示，其中光圈的光瞳在水準方向上偏移，使得從樣本上的平坦區域反射的一些光在孔徑平面處被阻擋（包括從突起的峰反射的光）。這由曲線圖上方的圓圈和圓形陰影部分示出。因為所述光中的一些光被阻擋，所以從這些平坦區域測量的反射強度小於最大值。此外，在經圖案化的樣本的情況下，這種佈置稍微減小了檢測到的由於散射而從樣本發出的空間頻率的範圍。在一些實施例中，光圈的光瞳的偏移可以很小，使得對圖像亮度的影響最小。
如圖6所示，與從平坦區域反射的光相比，從傾斜區域（或突起的側面）反射的光發生偏移。對於具有正斜率的傾斜區域（在突起的左側上），反射光經偏移，使得在孔徑平面處阻擋比平坦區域更多光。對於具有負斜率的傾斜區域（在突起的右側上），反射光經偏移，使得在孔徑平面處阻擋比平坦區域更少的光。因此，在這個示例中，對於正斜率和負斜率，反射強度值不同地增加和減少。使用這種佈置，特徵的圖像是偶極子，其極性（即負至正，或正至負）決定了特徵的性質（即突起或凹陷）。在一些實施例中，光圈的光瞳的偏移量由樣本上的預期最大傾斜來確定，使得樣本上的所有預期特徵的極性都得以保持。
圖6的示例示出了對於光圈的光瞳中心與沿著特定方向（例如，沿著x方向）的光分佈之間存在線性偏移，對傾斜的最大靈敏度也沿著所述方向的佈置。所述佈置對正交方向（例如，沿y方向）上的傾斜不太靈敏，儘管由於正交方向上的傾斜，強度仍可能有一些變化。
在一些應用中，在進一步最小化沿正交方向（例如，y方向）的局部傾斜的影響的同時確定給定方向（例如，x方向）上的局部傾斜可以是有利的。根據一些實施例，這是使用如圖7A至圖7B所示的插刀式砌口佈置提供的。在圖7A所示的第一示例中，一維屏障或插刀式砌口佈置為阻擋孔徑平面處的反射光中的一些反射光。這兩個圓圈和雙箭頭表示來自具有沿x軸的傾斜的特徵的反射光在孔徑平面處的偏移。取決於反射光的偏移，插刀式砌口阻擋不同量的反射光。因此，圖7A的佈置對具有沿x軸的傾斜的特徵很敏感。
在圖7B中，插刀式砌口以與圖7A相同的方式相對於孔徑平面佈置。圖7B中的兩個圓圈和雙箭頭表示來自具有沿y軸的傾斜的特徵的反射光在孔徑平面處的偏移。在這種情況下，無論反射光的偏移如何，插刀式砌口都會阻擋相同量的反射光。因此，圖7B的佈置對具有沿y軸的傾斜的特徵不靈敏。不管反射光的偏移如何，測得的強度都將是相同的。
插刀式砌口可以以類似的方式沿任何方向佈置，以檢測沿所述方向傾斜的特徵。作為示例，插刀式砌口可以水準地（而不是如圖7A至圖7B所示垂直地）佈置以檢測沿y方向的局部傾斜區域。
圖8是示出根據實施例的基於照明的實現的簡化圖。在這種佈置中，照明光瞳可以被部分阻擋，使得來自光瞳的僅部分的光照亮樣本。在適當設計的成像系統中，照明光瞳被成像到成像光瞳上。因此，如果樣本沒有任何局部傾斜區域，則照明光瞳的圖像是被部分阻擋的圖像。然而，如果樣本確實具有局部傾斜區域，則圖像在橫向方向上偏移，從而導致穿過成像光瞳的光增加或減少。因此，系統能夠區分正斜率和負斜率。
圖9A至圖9B示出了根據實施例的暗場實現。在這種佈置中，照明NA的一部分在成像光瞳處被阻擋（黑色部分被阻擋）。對於樣本上的平坦區域，所有或幾乎所有的反射光都在成像光瞳處（或孔徑平面處）被阻擋。對於樣本上的傾斜區域，反射光將經偏移，並且由此至少一部分將不會在成像光瞳處被阻擋，使得在這種佈置中，傾斜區域將具有增加的測得的反射強度。
圖10A至圖10B示出了根據實施例的具有一維光瞳圖案的二維表面輪廓的測量。這些圖中使用的圖案僅僅是示例，並且其它圖案也可以用於其它實施例。如圖10A至圖10B中所示，對於暗場實現，照明光瞳處的圖案可以與成像光瞳處的圖案相反。圖案可提供對沿特定方向延伸的局部傾斜的靈敏度。例如，圖10A至圖10B中使用的圖案對沿x軸延伸的局部傾斜靈敏，但對沿y軸延伸的局部傾斜不靈敏（在使用暗場實現的情況下沒有檢測到沿y軸偏移的光）。根據實施例，圖案是可旋轉的，使得可以分開檢測在不同方向上延伸的局部傾斜區域。
在一些實施例中，圖案也可以使用用於照明的LED陣列和/或用於檢測的LCD陣列來實現。用於照明和成像的圖案可以藉由電子控制和/或機械圖案來產生。
圖11是示出根據實施例的使用成像反射計檢測樣本上的局部傾斜區域的方法的流程圖。方法包括使用輸入射束照射樣本上的測量區域(1002)。
方法還包括執行第一成像反射測定法測量(1004)。執行第一成像反射測定法測量可包括在成像感測器處接收從樣本反射的第一成像射束。定位在成像反射計的孔徑平面處的光圈可被配置成使得第一成像射束穿過光圈的光瞳，並且光圈不阻擋從樣本反射的第一射束的任何部分。可使用從樣本反射並在成像感測器處接收的第一成像射束獲得測量區域的第一圖像。在一些實施例中，光圈的光瞳大小可以是可變的。
方法還包括執行第二成像反射測定法測量(1006)。執行第二成像反射測定法測量可包括在成像感測器處接收從樣本反射的第二成像射束。定位在成像反射計的孔徑平面處的光圈可被配置成使得第二成像射束穿過光圈的光瞳，並且光圈阻擋從樣本反射的第二射束的一部分。可使用從樣本反射並在成像感測器處接收的第二成像射束獲得測量區域的第二圖像。在一些實施例中，在第二成像反射測定法測量期間的光圈的光瞳直徑可以小於在第一成像反射測定法測量期間的光圈的光瞳直徑。
方法還包括檢測測量區域內的局部傾斜區域(1008)。檢測局部傾斜區域可包括將第一圖像中像素的第一反射強度值與第二圖像中對應像素的第二反射強度值進行比較。在一些實施例中，檢測局部傾斜區域可包括識別第一圖像中的像素，在所述像素中的第一反射強度值與第二圖像中對應像素的第二反射強度值相差超過預定量。在其它實施例中，檢測局部傾斜區域可包括針對第一多個像素中的每個像素和第二多個像素中的每個像素，將第一圖像中的像素的第一反射強度值與第二圖像中的對應像素的第二反射強度值進行比較。
將第一圖像中的像素的第一反射強度值與第二圖像中的對應像素的第二反射強度值進行比較可包括將第二圖像中的像素的第二反射強度值除以第一圖像中的對應像素的第一反射強度值。
可以基於第一圖像中的像素與第二圖像中的對應像素之間的反射強度值的差來確定樣本上局部傾斜區域與周圍平坦區域之間的高度差異。
圖11的方法還可包括藉由佈置插刀式砌口來阻擋從樣本反射的第一成像射束的第一部分和從樣本反射的第二成像射束的第二部分，以確定與局部傾斜區域相關聯的傾斜方向。基於第一圖像與第二圖像之間的反射強度值的變化，可以識別局部傾斜區域內傾斜方向正交於插刀式砌口的區域。
根據一些實施例，使用成像反射計檢測樣本上的局部傾斜區域的方法包括使用光圈的光瞳相對於從樣本反射的第一射束橫向偏移的佈置來執行第一成像反射測定法測量和第二成像反射測定法測量。因為光瞳是偏移的，所以成像射束的一部分穿過光圈的光瞳，並且成像射束的一部分在光圈處被阻擋。使用偏移光瞳允許在局部傾斜區域內識別正斜率區域和負斜率區域。
圖12是示出了根據實施例的使用被配置用於暗場測量的成像反射計來檢測樣本上的局部傾斜區域的方法的流程圖。方法包括使用輸入射束照射樣本上的測量區域(1102)。
方法還包括在成像感測器處接收從樣本上的局部傾斜區域反射的成像射束的部分(1104)。從局部傾斜區域反射的成像射束的部分可以穿過成像光瞳，所述成像光瞳被配置成阻擋從樣本上的平坦區域反射的成像射束的部分。在一些實施例中，輸入射束的一部分可以穿過具有第一NA的照明光瞳。成像光瞳可以具有大於第一NA的第二NA。
方法還包括使用從樣本上的局部傾斜區域反射並在成像感測器處接收的成像射束的部分來獲得測量區域的第一圖像(1106)。
方法還包括基於第一圖像內的亮點的位置檢測測量區域內的局部傾斜區域(1108)。
在一些實施例中，可以在照明光瞳處提供一維圖案，並且可以在成像光瞳處提供一維圖案。照明光瞳處的一維圖案可以是成像光瞳處的一維圖案的反相（inverse）。照明光瞳處的一維圖案的取向可以與成像光瞳處的一維圖案的取向對齊。可以藉由以下方式來確定與局部傾斜區域相關聯的傾斜方向：將照明光瞳處的一維圖案和成像光瞳處的一維圖案旋轉約90°；使用從樣本上的局部傾斜區域反射並在成像感測器處接收的成像射束的部分獲得測量區域的第二圖像；以及基於第一圖像與第二圖像之間的反射強度值變化來確定與局部傾斜區域相關聯的傾斜方向。在一些實施例中，照明光瞳處的一維圖案和/或成像光瞳處的一維圖案可以藉由電子控制來生成，並且照明光瞳處的一維圖案和/或成像光瞳處的一維圖案的旋轉可以藉由電子地生成新的一維圖案而不是藉由旋轉機械圖案生成器來提供。
應當理解的是，圖11至圖12中所示的具體步驟提供了根據一些實施例的用於測量反射率的特定方法。根據替代實施例，也可以執行其它步驟順序。例如，替代實施例可以以不同的次序執行上述步驟。此外，圖10至圖11所示的各個步驟可以包括可以以各種循序執行的多個子步驟。此外，取決於特定的應用，可以添加或刪除附加步驟。
雖然前述針對具體實施例，但是在不脫離本發明的基本範圍的情況下，可以設計出其它和進一步的實施例，並且本發明的範圍由所附權利要求書確定。
100:成像反射計 102:源模組 106:光導 108:均化器 110:偏光器 112:透鏡 114:照明光瞳 116:光 118:透鏡 120:透鏡 122:部分 126:透鏡 130:樣本 132:平臺 134:參考感測器 136:透鏡 138:光 140:透鏡 142:光 144:透鏡 150:孔徑平面 154:偏光器 158:成像感測器 202:光源 206:光纖 208:均化器 302:操作 304:操作 306:操作 308:操作 310:操作 432:樣本 440:透鏡 442:光 442a:反射光 444:透鏡 450:孔徑平面 452:孔徑 456:傾斜區域 458:成像感測器 1002:操作 1004:操作 1006:操作 1008:操作 1102:操作 1104:操作 1106:操作 1108:操作
藉由參考以下詳細描述和附圖，可以最好地理解本文所述的關於操作的組織和方法兩者及其特徵和優點的各種實施例，在附圖中：
圖1是成像反射計的簡化剖視圖。
圖2是多波長光源的簡化剖視圖。
圖3是概述測量樣本反射率的方法的流程圖。
圖4A至圖4C是根據一些實施例的穿過成像反射計的孔徑平面處的孔徑的光的簡化剖視圖。
圖5是示出根據實施例在樣本上的局部傾斜區域周圍的不同點處測量的反射強度的簡化圖。
圖6是示出根據另一實施例在樣本上的局部傾斜區域周圍的不同點處測量的反射強度的簡化圖。
圖7A至圖7B是示出根據實施例如何使用插刀式砌口（knife edge）佈置來確定給定方向上的局部傾斜的簡化圖。
圖8是示出根據實施例的基於照明的實現的簡化圖。
圖9A至圖9B是根據實施例的暗場實現的簡化圖。
圖10A至圖10B是根據另一實施例的暗場實現的簡化圖。
圖11至圖12是示出根據一些實施例的使用成像反射計檢測樣本上的局部傾斜區域的方法的流程圖。
應當理解，為了說明的簡單和清楚性，圖中所示的元件未必按比例繪製。例如，為了清楚起見，元件中的一些元件的尺寸可能相對於其它元件被誇大。此外，在認為適當的情況下，可以在各圖中重複附圖標記以指示對應或類似的元件。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

Claims (20)

  1. 一種使用一成像反射計檢測一樣本上的局部傾斜區域的方法，該方法包括以下步驟： 使用一輸入射束照射該樣本上的一測量區域； 執行一第一成像反射測定法測量，其中執行該第一成像反射測定法測量包括以下步驟： 在一成像感測器處接收從該樣本反射的一第一成像射束，其中定位在該成像反射計的一孔徑平面處的一光圈被配置成使得該第一成像射束穿過該光圈的一光瞳，並且該光圈不阻擋從該樣本反射的一第一射束的任何部分；以及 使用從該樣本反射並在該成像感測器處被接收的該第一成像射束獲得該測量區域的一第一圖像，該第一圖像包括第一多個像素； 執行一第二成像反射測定法測量，其中執行該第二成像反射測定法測量包括以下步驟： 在該成像感測器處接收從該樣本反射的一第二成像射束，其中定位在該成像反射計的該孔徑平面處的該光圈被配置成使得該第二成像射束穿過該光圈的該光瞳，並且該光圈阻擋從該樣本反射的一第二射束的一部分；以及 使用從該樣本反射並在該成像感測器處被接收的該第二成像射束獲得該測量區域的一第二圖像，該第二圖像包括第二多個像素； 檢測該測量區域內的該局部傾斜區域，其中檢測該局部傾斜區域包括將該第一圖像中的像素的第一反射強度值與該第二圖像中的對應像素的第二反射強度值進行比較。
  2. 如請求項1所述的方法，其中檢測該局部傾斜區域進一步包括識別該第一圖像中的像素，在該像素中的該第一反射強度值與該第二圖像中對應像素的該第二反射強度值相差超過一預定量。
  3. 如請求項1所述的方法，其中基於該第一圖像中的像素與該第二圖像中的對應像素之間的反射強度值差異來確定該樣本上的一局部傾斜區域與周圍平坦區域之間的一高度差異。
  4. 如請求項1所述的方法，其中在該第二成像反射測定法測量期間該光圈的該光瞳的一直徑小於在該第一成像反射測定法測量期間該光圈的該光瞳的直徑。
  5. 如請求項1所述的方法，其中該光圈的該光瞳的大小是可變的。
  6. 如請求項1所述的方法，其中將該第一圖像中的該等像素的該第一反射強度值與該第二圖像中的該等對應像素的該第二反射強度值進行比較包括：將該第二圖像中的該等像素的該等第二反射強度值除以該第一圖像中的該等對應像素的該第一反射強度值。
  7. 如請求項1所述的方法，其中檢測該局部傾斜區域包括：針對該等第一多個像素中的每個像素和該等第二多個像素中的每個像素，將該第一圖像中的一像素的一第一反射強度值與該第二圖像中的一對應像素的一第二反射強度值進行比較。
  8. 如請求項1所述的方法，進一步包括確定與該等局部傾斜區域相關聯的一傾斜方向，其中確定該傾斜方向包括以下步驟： 佈置一插刀式砌口（knife edge）以阻擋從該樣本反射的該第一成像射束的一第一部分和從該樣本反射的該第二成像射束的一第二部分；以及 基於該第一圖像與該第二圖像之間的反射強度值的變化，識別該等局部傾斜區域內該傾斜方向正交於該插刀式砌口的區域。
  9. 一種使用被配置用於暗場測量的一成像反射計檢測樣本上的局部傾斜區域的方法，該方法包括以下步驟： 使用一輸入射束照射該樣本上的一測量區域，該輸入射束的一部分穿過一照明光瞳； 在一成像感測器處接收從該樣本上的該等局部傾斜區域反射的一成像射束的部分，從該等局部傾斜區域反射的該成像射束的該等部分穿過一成像光瞳，其中該成像光瞳被配置成阻擋從該樣本上的平坦區域反射的一成像射束的部分； 使用從該樣本上的該等局部傾斜區域反射並在該成像感測器處接收的該成像射束的該等部分獲得該測量區域的一第一圖像；以及 基於該第一圖像內亮點的位置檢測該測量區域內的該等局部傾斜區域。
  10. 如請求項9所述的方法，其中該照明光瞳具有一第一數值孔徑(NA)，並且該成像光瞳具有大於該第一NA的一第二NA。
  11. 如請求項9所述的方法，其中在該照明光瞳處提供一維圖案並且在該成像光瞳處提供一維圖案，該照明光瞳處的該一維圖案是該成像光瞳處的該一維圖案的一反相，並且該照明光瞳處的該一維圖案的取向與該成像光瞳處的該一維圖案的取向對齊，該方法進一步包括確定與該等局部傾斜區域相關聯的一傾斜方向，其中確定該傾斜方向包括以下步驟： 將該照明光瞳處的該一維圖案和該成像光瞳處的該一維圖案旋轉約90°； 使用從該樣本上的該局部傾斜區域反射並在該成像感測器處被接收的該成像射束的該等部分獲得該測量區域的一第二圖像；以及 基於該第一圖像與該第二圖像之間的反射強度值變化，確定與該等局部傾斜區域相關聯的該傾斜方向。
  12. 如請求項11所述的方法，其中該照明光瞳處的該一維圖案和/或該成像光瞳處的該一維圖案藉由電子控制來生成，並且該照明光瞳處的該一維圖案和/或該成像光瞳處的該一維圖案的旋轉藉由電子地生成新的一維圖案而不是藉由旋轉一機械圖案生成器來提供。
  13. 一種使用一成像反射計檢測一樣本上的局部傾斜區域的方法，該方法包括以下步驟： 使用一輸入射束照射該樣本上的一測量區域； 執行一第一成像反射測定法測量，其中執行該第一成像反射測定法測量包括以下步驟： 在一成像感測器處接收從該樣本反射的一第一成像射束，其中定位在該成像反射計的一孔徑平面處的一光圈的一光瞳相對於從該樣本反射的一第一射束橫向偏移，使得該第一成像射束的一部分穿過該光圈的該光瞳，並且該第一成像射束的一部分在該光圈處被阻擋；以及 使用穿過該光圈的該光瞳並在該成像感測器處被接收的該第一成像射束的該部分來獲得該測量區域的一第一圖像； 執行一第二成像反射測定法測量，其中執行該第二成像反射測定法測量包括以下步驟： 在該成像感測器處接收從該樣本反射的一第二成像射束，其中定位在該成像反射計的該孔徑平面處的該光圈的該光瞳相對於從該樣本反射的一第二射束橫向偏移，使得該第二成像射束的一部分穿過該光圈的該光瞳，並且該第二成像射束的一部分在該光圈處被阻擋；以及 使用穿過該光圈的該光瞳並在該成像感測器處被接收的該第二成像射束的該部分來獲得該測量區域的一第二圖像； 檢測該測量區域內的該等局部傾斜區域，其中檢測該等局部傾斜區域包括將該第一圖像中的像素的第一反射強度值與該第二圖像中的對應像素的第二反射強度值進行比較。
  14. 如請求項13所述的方法，進一步包括基於該第一圖像中的該等像素的該等第一反射強度值與該第二圖像中的該等對應像素的該等第二反射強度值的該比較，識別該等局部傾斜區域內的正斜率區域和負斜率區域。
  15. 如請求項13所述的方法，其中檢測該等局部傾斜區域進一步包括識別該第一圖像中的像素，在該像素中的該等第一反射強度值與該第二圖像中對應像素的該等第二反射強度值相差超過一預定量。
  16. 如請求項13所述的方法，其中將該第一圖像中的該等像素的該等第一反射強度值與該第二圖像中的該等對應像素的該等第二反射強度值進行比較包括：將該第一圖像中的該等像素的該等第一反射強度值除以該第二圖像中的該等對應像素的該等第二反射強度值。
  17. 如請求項13所述的方法，其中檢測該等局部傾斜區域包括：針對該第一圖像中的第一多個像素中的每個像素和該第二圖像中的第二多個像素中的每個像素，將該第一圖像中的一像素的一第一反射強度值與該第二圖像中的一對應像素的一第二反射強度值進行比較。
  18. 一種使用一成像反射計檢測一樣本上的局部傾斜區域的方法，該方法包括以下步驟： 使用一輸入射束照射該樣本上的一測量區域； 在一成像感測器處接收從該樣本反射的一成像射束，從該樣本反射的該成像射束穿過一成像光瞳； 使用從該樣本反射並在該成像感測器處被接收的該成像射束獲得該測量區域的一第一圖像； 使用該輸入射束照射該樣本上的該測量區域，該輸入射束的一部分在一照明光瞳處被阻擋； 在一成像感測器處接收從該樣本反射的一成像射束，從該樣本反射的該成像射束穿過一成像光瞳； 使用從該樣本反射並在該成像感測器處被接收的該成像射束獲得該測量區域的一第二圖像； 基於該第二圖像內像素的亮度與該第一圖像中對應像素的亮度相比的量的變化來檢測該測量區域內的該等局部傾斜區域並且確定該等局部傾斜區域的斜率。
  19. 如請求項18所述的方法，其中約一半的該輸入射束在該照明光瞳處被阻擋。
  20. 如請求項18所述的方法，其中與該第一圖像相比，該第二圖像的該測量區域內具有正斜率和負斜率的該等局部傾斜區域呈現為亮度更高或更低的區域，或者反之亦然。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20240142339A1 (en) * 2022-10-28 2024-05-02 Applied Materials, Inc. Methods of geometry parameters measurement for optical gratings

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5166755A (en) 1990-05-23 1992-11-24 Nahum Gat Spectrometer apparatus
JP2001004347A (ja) 1999-06-22 2001-01-12 Mitsubishi Electric Corp 欠陥検査装置
US7317531B2 (en) 2002-12-05 2008-01-08 Kla-Tencor Technologies Corporation Apparatus and methods for detecting overlay errors using scatterometry
EP1430270A4 (en) * 2001-09-21 2006-10-25 Kmac METHOD AND DEVICE FOR MEASURING THE THICK PROFILE AND THE DISTRIBUTION OF THIN FILM MULTI-LAYER REFRACTIVE INDICES BY TWO-DIMENSIONAL REFLECTOMETRY
US6919962B2 (en) 2003-02-07 2005-07-19 University Of Southern California Reflectometry apparatus and method
AU2003220252A1 (en) 2003-03-14 2004-10-11 Midwest Research Institute Wafer characteristics via reflectometry
JP2005274156A (ja) 2004-03-22 2005-10-06 Olympus Corp 欠陥検査装置
EP2388571B1 (en) 2004-11-24 2015-11-11 Idexx Laboratories, Inc. Method of illuminating a reagent test slide
ATE475862T1 (de) 2005-02-25 2010-08-15 Nanometrics Inc Vorrichtung und verfahren zur verbesserten critical-dimension-scatterometrie
KR101322292B1 (ko) 2005-07-08 2013-10-28 일렉트로 싸이언티픽 인더스트리이즈 인코포레이티드 텔레센트릭 축상 암 시야 조명으로 구현된 광학 시스템의 사용과 성능의 최적화
JP5091716B2 (ja) 2008-02-21 2012-12-05 株式会社ミツトヨ テレセントリックレンズ光学系および画像測定装置
KR101241175B1 (ko) 2010-02-01 2013-03-13 주식회사 고영테크놀러지 실장기판 검사장치 및 검사방법
GB201009040D0 (en) 2010-05-28 2010-07-14 Nightingale Eos Ltd Apparatus and method for locating the centre of a beam profile
US9952140B2 (en) 2012-05-29 2018-04-24 Kla-Tencor Corporation Small spot size spectroscopic ellipsometer
FR2998047B1 (fr) 2012-11-12 2015-10-02 Soitec Silicon On Insulator Procede de mesure des variations d'epaisseur d'une couche d'une structure semi-conductrice multicouche
US9377292B2 (en) 2013-08-06 2016-06-28 Zygo Corporation Interferometry employing refractive index dispersion broadening of interference signals
KR101537854B1 (ko) 2013-09-23 2015-07-21 에스엔유 프리시젼 주식회사 두께 측정 장치 및 이를 이용한 두께 측정 방법
WO2016020925A1 (en) 2014-08-07 2016-02-11 Nova Measuring Instruments Ltd. Metrology test structure design and measurement scheme for measuring in patterned structures
US9739719B2 (en) * 2014-10-31 2017-08-22 Kla-Tencor Corporation Measurement systems having linked field and pupil signal detection
JP6562699B2 (ja) * 2015-04-30 2019-08-21 キヤノン株式会社 検出装置、計測装置、リソグラフィ装置、物品の製造方法、および検出方法
US10018560B2 (en) * 2016-02-02 2018-07-10 Kla-Tencor Corporation System and method for hyperspectral imaging metrology
EP3458838A4 (en) 2016-05-19 2020-03-04 The Regents of The University of Colorado, A Body Corporate MODULUS-REINFORCED PROBE
US10634623B2 (en) * 2016-10-07 2020-04-28 Kla-Tencor Corporation Phase contrast monitoring for extreme ultra-violet (EUV) masks defect inspection
US10732516B2 (en) 2017-03-01 2020-08-04 Kla Tencor Corporation Process robust overlay metrology based on optical scatterometry
JP6550101B2 (ja) 2017-07-13 2019-07-24 Ｊｆｅテクノリサーチ株式会社 膜厚測定方法及び膜厚測定装置
JP2019158351A (ja) 2018-03-07 2019-09-19 セイコーエプソン株式会社 物体認識方法、高さ計測方法、及び、三次元計測方法
US10557803B2 (en) 2018-06-26 2020-02-11 Onto Innovation Inc. Surface height determination of transparent film
US10816464B2 (en) 2019-01-23 2020-10-27 Applied Materials, Inc. Imaging reflectometer
US11156566B2 (en) 2020-03-26 2021-10-26 Applied Materials, Inc. High sensitivity image-based reflectometry
US11150078B1 (en) 2020-03-26 2021-10-19 Applied Materials, Inc. High sensitivity image-based reflectometry

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