TW202235852A - 利用短波紅外線波長之光學計量 - Google Patents

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麥可 三特西斯
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Abstract

一種光學計量工具可包含：一或多個照射源，其用以產生既具有一短波紅外線(SWIR)光譜範圍內且具有該SWIR光譜範圍外之波長之照射；照射光學器件，其經組態以將該照射引導至一樣本；一第一成像通道，其包含經組態以基於包含該SWIR光譜範圍中之至少某些波長之一第一波長範圍而將該樣本成像之一第一偵測器；一第二成像通道，其包含經組態以基於包含該SWIR光譜範圍外之至少某些波長的一第二波長範圍而將該樣本成像之一第二偵測器；及一控制器。該控制器可自該第一偵測器接收該樣本之第一影像，自該第二偵測器接收該樣本之第二影像，並基於該第一影像及該第二影像而產生該樣本之一光學計量量測。

Description

利用短波紅外線波長之光學計量
本發明一般而言係關於光學計量，且更特定而言，係關於利用短波紅外線(SWIR)波長之光學計量。
半導體製程路線圖正在轉變成包含對可見光波長呈現較低透明度但對短波紅外線(SWIR)波長呈現愈來愈高透明度之樣本層。結果，基於可見光波長之光學計量技術可產生較低信號強度及較高雜訊，此可消極地影響量測準確度及處理量。因此，可期望提供解決以上缺陷之系統及方法。
根據本發明之一或多項說明性實施例，揭示一種光學計量工具。在一項說明性實施例中，該工具包含一或多個照射源，其中該一或多個照射源中之至少一者產生一短波紅外線(SWIR)光譜範圍中之照射，且其中該一或多個照射源中之至少一者產生該SWIR光譜範圍外之照射。在另一說明性實施例中，該工具包含一或多個照射光學器件以將來自該一或多個照射源之照射引導至一樣本。在另一說明性實施例中，該工具包含一第一成像通道，該第一成像通道包含一第一偵測器以基於具有一第一波長範圍之照射而將該樣本成像，其中該第一波長範圍包含該SWIR光譜範圍中來自該一或多個照射源之至少某些波長。在另一說明性實施例中，該工具包含一第二成像通道，該第二成像通道包含一第二偵測器以基於具有不同於該第一波長範圍的一第二波長範圍之照射而將該樣本成像，其中該第二波長範圍包含該SWIR光譜範圍外來自該一或多個照射源之至少某些波長。在另一說明性實施例中，該工具包含一控制器。在另一說明性實施例中，該控制器自該第一偵測器接收該樣本之一或多個第一影像。在另一說明性實施例中，該控制器自該第二偵測器接收該樣本之一或多個第二影像。在另一說明性實施例中，該控制器基於該一或多個第一影像及該一或多個第二影像而產生該樣本之一或多個光學計量量測。
根據本發明之一或多項說明性實施例，揭示一種光學計量工具。在一項說明性實施例中，該工具包含一或多個照射源，其中該一或多個照射源中之至少一者產生一短波紅外線(SWIR)光譜範圍中之照射，且其中該一或多個照射源中之至少一者產生該SWIR光譜範圍外之照射。在另一說明性實施例中，該工具包含一或多個照射光學器件以將來自該一或多個照射源之照射引導至一樣本。在另一說明性實施例中，該工具包含一第一成像通道，其中該第一成像通道包含一第一偵測器以基於具有一第一波長範圍之照射而將該樣本成像，且其中該第一波長範圍包含該SWIR光譜範圍中來自該一或多個照射源之至少某些波長。在另一說明性實施例中，該第一成像通道進一步包含一第二偵測器，該第二偵測器經組態以基於具有不同於該第一波長範圍的一第二波長範圍之照射而將該樣本成像，其中該第二波長範圍包含該SWIR光譜範圍外來自該一或多個照射源之至少某些波長。在另一說明性實施例中，將該第一偵測器及該第二偵測器安裝在一相機變換器上以將該第一偵測器或該第二偵測器選擇性地定位在一集光路徑中以便將該樣本成像。在另一說明性實施例中，該工具包含一第二成像通道，該第二成像通道包含經組態以基於具有不同於該第一波長範圍的一第三波長範圍之照射而將該樣本成像之一第三偵測器，其中該第三波長範圍包含該SWIR光譜範圍外來自該一或多個照射源之至少某些波長。在另一說明性實施例中，該工具包含一控制器。在另一說明性實施例中，該控制器自該第一偵測器接收該樣本之一或多個第一影像。在另一說明性實施例中，該控制器自該第二偵測器接收該樣本之一或多個第二影像。在另一說明性實施例中，該控制器自該第三偵測器接收該樣本之一或多個第三影像。在另一說明性實施例中，該控制器基於該一或多個第一影像、該一或多個第二影像及該一或多個第三影像而產生該樣本之一或多個光學計量量測。
根據本發明之一或多項說明性實施例，揭示一種光學計量工具。在一項說明性實施例中，該工具包含一或多個照射源，其中該一或多個照射源中之至少一者產生一短波紅外線(SWIR)光譜範圍中之照射，且其中該一或多個照射源中之至少一者產生該SWIR光譜範圍外之照射。在另一說明性實施例中，該工具包含一或多個照射光學器件以將來自該一或多個照射源之照射引導至一樣本。在另一說明性實施例中，該工具包含一偵測器，該偵測器對該SWIR光譜範圍中由該一或多個照射源產生之至少某些波長及該SWIR光譜範圍外由該一或多個照射源產生之至少某些波長敏感。在另一說明性實施例中，該工具包含一控制器。在另一說明性實施例中，該控制器基於具有該SWIR光譜範圍中由該一或多個照射源產生之該至少某些波長之照射而自該偵測器接收該樣本之一或多個第一影像。在另一說明性實施例中，該控制器基於具有該SWIR光譜範圍外由該一或多個照射源產生之該至少某些波長之照射而自該第二偵測器接收該樣本之一或多個第二影像。在另一說明性實施例中，該控制器基於該一或多個第一影像及該一或多個第二影像而產生該樣本之一或多個光學計量量測。
根據本發明之一或多項說明性實施例，揭示一種疊對計量目標。在一項說明性實施例中，該目標包含一樣本之一第一層中之一或多個第一層特徵。在另一說明性實施例中，該目標包含該樣本之一第二層中之一或多個第二層特徵，其中該樣本之該第二層安置在該樣本之該第一層之頂部上。在另一說明性實施例中，該樣本的覆蓋該等第一層特徵之至少一部分由吸收具有可見光波長之至少某一照射並透射具有短波紅外線(SWIR)波長之至少某一照射之一材料形成。在另一說明性實施例中，該一或多個第一層特徵及該一或多個第二層特徵經配置以基於該一或多個第一層特徵之一或多個第一影像及該一或多個第二層特徵之一或多個第二影像而提供對該樣本之該第一層與該第二層之一相對對準之一疊對量測。在另一說明性實施例中，該一或多個第一層影像係利用包含該等SWIR波長之照射以及對至少該等SWIR波長敏感之一第一成像偵測器來形成。在另一說明性實施例中，該一或多個第二層影像係利用包含該等可見光波長之照射以及對至少該等可見光波長敏感之一第二成像偵測器來形成。
應理解，前述大體說明及以下詳細說明兩者皆僅係例示性及解釋性的且未必限制所主張之本發明。併入本說明書中並構成本說明書之一部分之隨附圖式圖解說明本發明之實施例，並與該大體說明一起用於闡釋本發明之原理。
相關申請案之交叉參考
本申請案依據35 U.S.C. § 119(e)主張於2021年3月11日提出申請之美國臨時申請案第63/159,451號之權益，該美國臨時申請案以全文引用方式併入本文中。
現將詳細參考在隨附圖式中圖解說明之所揭示的標的物。已關於某些實施例及其具體特徵而特定展示並闡述本發明。本文中所陳述之實施例係說明性而非限制性的。對於熟習此項技術者而言應顯而易見的係，在不背離本發明之精神及範疇的情況下，可進行形式及細節上之各種改變及修改。
本發明之實施例係針對用於使用短波紅外線(SWIR)波長來實施光學計量之系統及方法。SWIR光譜範圍一般被認為包含範圍自約700奈米(nm)至約3000 nm之波長，請注意有時將範圍自大約750 nm至約900 nm (例如，接近基於矽之偵測器之敏感度之一上限)或者有時高達1100 nm或1400 nm之波長指定為近紅外線(NIR)光。出於本發明之目的，SWIR光譜範圍被寬泛地認為包含範圍自約700奈米(nm)至約3000 nm之波長。請考慮，本文中所揭示之系統及方法可適合於此項技術中已知之任何光學計量技術。以此方式，本文中所揭示之系統及方法可將當前在紫外線(UV)至紅外線(IR)光譜範圍中操作之現有光學計量技術擴展為能夠在一SWIR光譜範圍中操作。
出於本發明之目的，術語光學計量用於寬泛地指代基於用光照射一樣本、回應於照射而自樣本擷取光(例如，以影像或離散量測之形式)並基於所擷取光而產生對樣本之一或多個量測的計量。將半導體裝置製造視為一非限制性實例，光學計量可包含但不限於疊對計量或光學臨界尺寸(OCD)計量。
將光學計量量測擴展至SWIR波長可改良相對於可見光波長之量測準確度及/或穩健性。作為基於疊對量測之一說明性實例，除了疊對誤差以外，諸多光學疊對技術對一疊對目標之各種不對稱性敏感。舉例而言，光學疊對技術可對印刷特徵本身之幾何形狀之不對稱性(諸如但不限於側壁角度之不對稱性)敏感。結果，此等疊對技術通常必須在經高度控制條件下執行以限制非想要特徵不對稱性，基於已知特徵不對稱性而進行校準，及/或包含在不同條件(例如，不同照射條件、不同樣本旋轉，或諸如此類)下之多個量測以隔絕一疊對量測之疊對誤差之影響。然而，本文中請考慮，對印刷特徵之不對稱性之敏感度一般而言會因較長波長而降低。結果，使用SWIR波長之疊對量測可解耦來自其他特徵不對稱性之疊對誤差之影響且可提供更準確地對應於樣本上疊對誤差之量測。
本發明之實施例係針對利用對SWIR波長敏感之一或多個偵測器(例如，SWIR偵測器)來執行光學計量量測。舉例而言，一SWIR偵測器可包含對SWIR波長敏感之一焦平面陣列(FPA)。本文中應認識到，某些疊對技術已擴展至NIR光譜範圍。舉例而言，近IR光譜範圍中之疊對計量一般闡述於頒於2010年3月23日之美國專利第7,684,039號中，該美國專利以其全文引用方式併入本文中。然而，對SWIR波長敏感之相機(諸如但不限於銦鎵砷(InGaAs)偵測器或碲鎘汞(HgCdTe或MCT)偵測器)之最新進展可使此等相機可行地用於整合至疊對計量系統中。就此而言，可將各種光學計量技術擴展為包含SWIR波長。
在某些實施例中，將一SWIR相機添加為一現有系統之一擴展(例如，在UV、可見光、IR或NIR光譜範圍中操作)。舉例而言，可將具有SWIR相機之一額外量測通道添加至一現有系統。藉由另一實例方式，可將一現有相機及一SWIR相機安裝在一相機切換器(例如，適合於將一個相機與另一相機調換之一裝置)上。以此方式，一使用者或自動化系統可在現有相機與SWIR相機之間選擇性地切換。
在某些實施例中，一SWIR相機可對現有相機進行替換及/或增補(例如，在UV、可見光或IR光譜範圍中操作)。舉例而言，本文中請考慮，包含一可見光相機及一SWIR相機兩者之光學計量可在一個或兩個相機之量子效率相對低之光譜區域中提供經增強敏感度。舉例而言，基於矽之偵測器之量子效率對於400 nm以上之可見光波長一般而言可係高的，但對於700 nm以上之波長一般而言可能會惡化。相比而言，一SWIR偵測器(諸如一InGaAs偵測器)之量子效率在400 nm下可係相對不良的，但對於較長波長一般而言可有所改良。然而，對於700 nm至750 nm之範圍中之波長，一InGaAs偵測器之量子效率可等於或超過一矽偵測器之量子效率。以此方式，在某些光譜區域中，一SWIR偵測器可對可見光波長偵測器進行替換及/或增補。藉由另一實例方式，一單個SWIR感測器在包含SWIR波長及非SWIR波長之一所關注全光譜範圍內可具有一充足量子效率。舉例而言，一SWIR偵測器可包含具有一InP厚度之一SWIR-VIS感測器，諸如但不限於一InGaAs感測器，該InP厚度經選擇以提供對所關注可見光波長之敏感度。一SWIR-VIS InGaAs感測器一般而言闡述於Jaydeep K. Dutta等人之「用於影像感測器及光學通信應用之所製作寬頻帶(VIS-SWIR)光電偵測器之設計最佳化及效能的分析模型(Analytical model for design-optimization and performances of fabricated broadband (VIS-SWIR) photodetector for image sensor and optical communication applications)」 (國際光學工程協會會議論文集第10656卷，影像感測技術：材料、裝置、系統及應用V，106560N (2018年5月15日))中，該論文以其全文引用方式併入本文中。
本發明之額外實施例係針對利用具有至少某些SWIR波長之照射之SWIR計量工具。在一項實施例中，一SWIR光學計量工具包含：至少一個照射源，其用以產生SWIR照射；及至少一個量測通道，其具有對SWIR照射敏感之一SWIR偵測器，諸如但不限於一InGaAs偵測器或一HgCdTe偵測器。舉例而言，一SWIR光學計量工具可包含適合於基於具有至少某些SWIR波長之照射而提供疊對量測之一單個量測通道。藉由另一實例方式，一SWIR光學計量工具可包含兩個或更多個量測通道，其中該等量測通道中之至少一者適合於基於具有至少某些SWIR波長之照射而提供疊對量測。在一個一般意義上，一SWIR計量工具可對非SWIR光譜範圍以及SWIR光譜範圍係敏感的並且因此基於該等光譜範圍而提供量測。舉例而言，除了SWIR波長以外，一SWIR光學計量工具可提供基於UV、可見光、IR及/或NIR波長之量測。
本發明之額外實施例係針對提供多波長照射及集光之SWIR光學計量工具，其中該多波長照射包含至少一個SWIR波長。本文中請考慮，在經高度控制條件及一「理想」計量目標下，一光學計量量測一般而言可係波長獨立的。在諸多實際應用中，當使用不同波長來產生時，光學計量量測可有所不同。然而，在某些情形中，以不同波長產生之多個光學計量量測可經組合或以其他方式一起分析以提供一最終疊對量測，該最終疊對量測對目標或量測條件之波動可比在一單個波長下之一單個量測更準確或更穩健。
在本發明之精神及範疇內，可使用各種技術來產生多波長光學計量量測。在一項實施例中，SWIR光學計量工具可包含一相機切換器(例如，可控制光束引導光學器件、在一集光路徑中選擇性地放置不同偵測器之一平移載台，或諸如此類)以提供對量測信號之依序擷取。在另一實施例中，一SWIR光學計量工具包含兩個或更多個量測通道，其中至少一個量測通道包含一SWIR偵測器。利用此組態，一SWIR光學計量工具可在每一通道中同時或依序產生計量信號。舉例而言，SWIR光學計量工具可包含一或多個分束器(例如，波長敏感分束器)以將不同光譜頻帶中之量測光引導至不同偵測器。此可允許當用每一光譜範圍中之光同時照射樣本時同時擷取與不同光譜範圍相關聯之量測信號並且當用每一光譜範圍中之光依序照射樣本時依序擷取量測信號。
本文中請進一步考慮，在本發明之精神及範疇內，可選擇量測通道之間的各種截止波長。在某一實施例中，一截止波長係基於一SWIR光譜範圍與一非SWIR光譜範圍之間的一轉變。舉例而言，一截止波長可係在700 nm至1100 nm之範圍中。藉由另一實例方式，一截止波長可係在700 nm至1400 nm之範圍中。在某些實施例中，基於對一可見光波長偵測器之限制而選擇一截止波長。舉例而言，基於矽之偵測器一般而言可被限於大約900 nm以下之波長。在一項實施例中，一SWIR光學計量工具包含：一第一量測通道，其包含一SWIR偵測器；及一第二量測通道，其包含一可見光波長偵測器，其中將第一量測通道與第二量測通道之間的一截止波長選擇為大約900 nm。以此方式，包含SWIR偵測器之第一量測通道可在第二量測通道中之可見光波長偵測器不可利用之波長下擷取計量資料。
在某些實施例中，基於各種通道中之偵測器之量子效率而選擇一截止波長。舉例而言，如本文中先前所闡述，在700 nm至750 nm之範圍中之波長以上，一InGaAs偵測器之量子效率可等於或超過一矽偵測器之量子效率。在一項實施例中，一SWIR光學計量工具包含：一第一量測通道，其包含一SWIR偵測器；及一第二量測通道，其包含一可見光波長偵測器，其中將第一量測通道與第二量測通道之間的一截止波長選擇為大約700 nm。以此方式，包含SWIR偵測器之第一量測通道可擷取第二量測通道中之可見光波長偵測器可用之某些波長之計量資料，但其中SWIR偵測器具有較高量子效率。
本發明之額外實施例係針對對一樣本之光學計量量測，該樣本包含對可見光波長至少部分地不透明但對SWIR波長至少部分地透明之一或多個層，該一或多個層在本文中被稱為可見光不透明IR透明層或VOIT層。本文中請考慮，VOIT層在處理步驟及/或裝置設計兩者中變得愈來愈普遍，此可對僅利用可見光照射波長之疊對量測技術之使用施加了約束。舉例而言，一VOIT層可阻擋或以其他方式減弱與較深層上之任何特徵相關聯之光學信號。在基於影像之技術之情形中，一VOIT層下方之樣本特徵之影像可具有較不良對比度。在散射量測或基於繞射之技術之情形中，與一VOIT層下方之樣本特徵相關聯之繞射級可具有相對低強度。在任一情形中，使用此等VOIT層會降低基於具有可見光波長之光的技術之信雜比。
可適合於用包含SWIR波長光之一光學計量量測技術表徵的VOIT層之實例包含但不限於一硬光罩層、碳層(例如碳帽層)或厚材料層。舉例而言，VOIT層可包含一硬光罩層，該硬光罩層具有適合於微影曝光之後的高對比度蝕刻之性質，但具有對可見光波長之有限透明度。藉由另一實例方式，一VOIT層可包含一樣本上之任何材料之厚層，其中材料之厚度提供了一相對長之吸收通路及/或引入了可能限制靈敏地探測位於此等層下方之特徵之能力的像差。此外，一VOIT層一般而言可包含任何層，該任何層之一透射率高於所選擇SWIR波長(例如，由一SWIR照射源產生並可用一SWIR偵測器偵測之SWIR波長)之一所選擇容差，但該透射率低於所選擇可見光波長(或其他非SWIR波長)之一所選擇容差。以此方式，本文中請考慮，不同應用可具有不同容差，此可需要使用SWIR波長而不是非SWIR波長(例如，可見光、UV、IR、NIR，或諸如此類)來進行光學計量。
本文中應認識到，用SWIR光表徵包含一VOIT層之樣本可使得能夠對此等樣本進行非破壞性量測。舉例而言，用可見光表徵此等樣本可需要在VOIT層中敞開一或多個窗以促進對VOIT層下方之特徵進行可見光量測。相比而言，本文中所揭示之系統及方法可促進對一VOIT層下方之特徵進行直接及非破壞性計量量測。此外，在某些實施例中，一VOIT層包含適合於進行量測之經圖案化特徵(例如，疊對特徵、OCD特徵，或諸如此類)。
可在一樣本上在任何適合位置處執行使用SWIR照射之光學計量量測。舉例而言，可對裝置特徵進行直接光學計量量測，此可提供對裝置相關特徵(例如，疊對、OCD，或諸如此類)之一直接量測。藉由另一實例方式，可對包含一或多個單元中之目標特徵之專用計量目標執行光學計量量測，其中基於專用計量目標之計量量測經設計以表示樣本上之所關注裝置特徵。可將此等計量目標放置在包含於晶粒內或晶粒之間的刻劃線中之各種位置處。專用計量目標一般而言可經設計以使用多種技術來進行光學計量量測並可包含經設計以可使用光學技術來解析之裝置級特徵或較大特徵。在一個一般意義上，一計量目標可因此具有任何適合大小。舉例而言，典型計量目標可係在大約2微米至40微米之範圍中。然而，應理解，此僅僅係說明性而非限制性的。藉由另一實例方式，光學計量量測可包含檢驗量測。舉例而言，可穿透一視覺上不透明材料(例如，一VOIT層)之SWIR照射可用於對視覺上不透明材料下方之目標或裝置結構進行再檢驗及/或檢驗。
另外，計量目標可包含與一製作程序中之任何步驟相關聯之特徵。舉例而言，一計量目標可包含一經微影曝光之光阻劑中之曝光特徵。舉例而言，曝光特徵可包含具有與周圍材料不同之一折射率之區。藉由另一實例方式，一計量目標可包含與一微影曝光相關聯之經圖案化特徵以及將該等特徵顯影之一或多個額外步驟，諸如但不限於一蝕刻步驟、一填充步驟、一拋光步驟，或一清潔步驟。一計量目標亦可包含不同樣本層中之不同類型之特徵。因此，在任何製作階段之任何類型之光學計量皆在本發明之精神及範疇內，並且可包含但不限於蝕刻後檢驗(AEI)量測、顯影後檢驗(ADI)量測，或清潔後檢驗(ACI)量測。
以此方式，本文中請考慮，本文中所揭示之系統及方法可適合於對任何類型之裝置分段或製作設置(諸如但不限於記憶體裝置製作(例如，動態隨機存取記憶體(DRAM)、2D或3D NAND記憶體、新興記憶體，或諸如此類)、邏輯裝置製作或代工廠設施)進行任何類型之光學計量量測。舉例而言，大規模計量一般而言闡述於在2020年10月12日提出申請之美國專利申請案第17/068,328號中，該美國專利申請案以其全文引用方式併入本文中。請考慮，本文中所揭示之系統及方法可擴充美國專利申請案第17/068,328號中之計量技術中之任一者來利用SWIR波長。然而，應理解，對美國專利申請案第17/068,328號之參考僅僅係為了說明性目的而提供，並且本文中所揭示之系統及方法可用於擴充以非SWIR波長操作之任何計量技術以包含至少某些SWIR波長。
一樣本之一SWIR光學計量工具或一樣本上之計量目標的各種操作模式係在本發明之精神及範疇內。舉例而言，一單個SWIR偵測器可用於基於對一樣本上各種層或特徵之一量測而產生一光學計量量測。此外，如貫穿本發明所闡述，一SWIR偵測器可對非SWIR波長以及SWIR波長敏感，使得一SWIR偵測器可用於多個照射波長下之各種量測。藉由另一實例方式，一SWIR偵測器可用於產生與一個或多個樣本層或特徵(例如，一VOIT層下方之特徵)相關聯之一第一資料集，並且任何類型之一額外偵測器可用於產生與額外樣本層或特徵(例如，一VOIT層上或上方之特徵)相關聯之一第二資料集。可將此兩個資料集拼接或以其他方式組合以形成一單個測量(例如，一疊對量測，或諸如此類)之基礎。另一選擇係，兩個資料集可各自係單獨量測之基礎。以此方式，SWIR光學計量亦可操作為並行操作之兩個工具。
本發明之某些實施例係針對利用至少某些SWIR波長之疊對計量。術語疊對在本文中用於闡述藉由兩次或更多次微影曝光製作的或以其他方式與兩次或更多次微影曝光相關聯的一樣本上之特徵之相對位置，其中術語疊對誤差闡述特徵自一標稱配置之一偏差。舉例而言，疊對計量可與一微影曝光裝置(諸如但不限於在任何所選擇波長或波長範圍(例如，極紫外線、深紫外線，或諸如此類)下操作之一掃描儀或步進機)中的場之相對對準相關聯。
作為一實例，一多層裝置可包含在多個樣本層上使用不同微影曝光對每一層進行圖案化之特徵，其中通常必須嚴密控制層之間的特徵對準，以確保所得裝置之適當效能。因此，一疊對量測可表徵樣本層中之兩個或更多個層上的特徵之相對位置。藉由另一實例方式，可使用多個微影步驟在一單個樣本層上製作特徵。通常被稱為雙圖案化或多圖案化技術之此等技術可促進對接近微影系統之解析度之高密度特徵的製作。在此內容脈絡中，一疊對量測可表徵此單層上來自不同微影步驟的特徵之相對位置。應理解，貫穿本發明的關於疊對計量之一特定應用的實例及說明僅僅係為了說明形目的而提供而不應被解釋為限制本發明。
可對具有適合於任何測量技術之任何設計之疊對計量目標執行利用至少某些SWIR波長之疊對計量。舉例而言，一疊對目標可包含週期性特徵及/或非週期性特徵。藉由另一實例方式，一疊對計量目標可包含經配置以提供一維量測(例如，沿著一單個量測方向之量測)或二維量測(例如，沿著兩個量測方向之量測)之特徵。在某些實施例中，一疊對計量目標包含非重疊區(例如，工作區帶)中之特徵，諸如但不限於一盒中盒(BiB)目標、一條靠條(BnB)目標、一進階成像計量(AIM)目標，一個三重AIM (TAIM)目標，或一晶粒中AIM (AIMid)目標。此等目標可適合於但不限於基於成像之技術，其中與一個或多個所關注層上之不同微影曝光相關聯之特徵可係單獨可見的。在某些實施例中，一疊對計量目標包含重疊區中之特徵。舉例而言，一疊對計量目標可包含光柵上光柵特徵，該等光柵上光柵特徵包含與一或多個樣本層上之重疊區中的兩次或更多次微影曝光相關聯之光柵或其他週期性結構。藉由另一實例方式，一疊對計量目標可包含一穩健AIM (rAIM)目標，該穩健AIM目標包含經設計以產生莫爾條紋(Moiré fringe)之特徵。疊對計量目標及相關聯量測技術一般而言闡述於頒於2011年2月1日之美國專利第7,879,627號、頒於2020年1月7日之美國專利第10,527,951號、發佈於2021年3月11日之美國專利公開案第2021/0072650號、發佈於2020年12月31日之美國專利公開案第2020/0409271號中，該所有美國專利以其全文引用方式併入本文中。
本發明之某些實施例係針對使用至少某些SWIR波長之OCD計量。舉例而言，使用SWIR照射之OCD計量可促進對一VOIT層下方之特徵之非破壞性量測而無需在VOIT層中形成一窗。此外，可使用此項技術中已知之任何技術來實施使用SWIR照射之OCD計量，諸如但不限於亮場或暗場成像計量。
本文中請考慮，可以多種方式使用至少某些SWIR波長來執行光學計量。在一項實施例中，使用SWIR光譜範圍中之一第一波長來產生一第一計量量測，並且使用一額外波長來產生一第二計量量測，該額外波長可係在SWIR或可見光光譜範圍中。以此方式，可產生基於第一計量量測及第二計量量測之一最終計量量測。在另一實施例中，一單個計量量測係藉由使用不同波長來產生針對不同樣本層之不同量測信號而產生。利用層特定照射光譜之計量一般而言闡述於頒於2019年10月15日之美國專利第10,444,161號中，該美國專利以其全文引用方式併入。請考慮，本文中所揭示之系統及方法可提供利用至少某些SWIR波長之層特定計量。舉例而言，可使用SWIR光譜範圍中之一第一波長來產生樣本之一第一層之一第一量測信號(例如，一第一影像或諸如此類)，並且可使用一第二波長來產生樣本之一第二層之一第二量測信號，該第二波長可係在SWIR或可見光光譜範圍中。
額外實施例係針對可受益於SWIR波長或者在某些情形中需要用SWIR波長表徵之SWIR計量目標。在某些實施例中，一SWIR計量目標包含一或多個VOIT層。舉例而言，一SWIR計量目標可包含一或多個VOIT層下方之一或多個所關注層上之目標特徵。以此方式，SWIR波長可用於穿透一或多個VOIT層以表徵目標特徵。在一項實施例中，所關注層上之所有目標特徵位於至少一個VOIT層下方。在另一實施例中，一SWIR計量目標包含一樣本之一第一層上位於一VOIT層下方之一或多個第一層特徵以及位於VOIT層上或上方之一或多個第二層特徵。
一SWIR計量目標可包含具有適合於任何所選擇疊對計量技術之任何所選擇佈局之特徵，其中至少一個樣本層係一VOIT層。在疊對計量之內容脈絡中，作為一說明性實例，一SWIR疊對計量目標可包含此項技術中已知之任何疊對目標之變體，諸如但不限於一BiB目標、一BnB目標、一AIM目標、一AIMid目標、一rAIM目標、一TAIM目標，或一光柵上光柵目標，其中至少一個所關注樣本層係在一VOIT層上或下方。
在一項實施例中，適合於基於影像之疊對計量之一SWIR疊對計量目標包含一或多個樣本層上之非重疊區中之特徵，其中至少一個樣本層上之目標特徵位於一VOIT層下方。以此方式，可將每一所關注層上之目標特徵成像。接著，可使用此項技術中已知之技術來判定疊對。舉例而言，可基於所關注樣本層上的特徵之相對位置(例如，所關注特徵之對稱中心之相對位置)而判定疊對。在另一實施例中，適合於散射測量疊對之一SWIR疊對目標包含一或多個樣本層上之重疊區中之特徵以形成光柵上光柵結構，其中至少一個樣本層上之目標特徵位於一VOIT層下方。以此方式，可藉由照射一SWIR疊對目標並擷取自樣本發出之一光角度分佈來產生一疊對測量，該光角度分佈藉由光柵上光柵結構而與照射光束之繞射、散射及/或反射相關聯。
本發明之額外實施例係針對使用至少某些SWIR波長來表徵SWIR計量目標。舉例而言，SWIR照射可用於表徵一VOIT層下方之一或多個樣本層。此外，SWIR與可見光照射之任一組合可用於表徵VOIT層或VOIT層上方之任何額外層。
現參考圖1A至圖3，根據本發明之一或多項實施例，揭示了使用SWIR波長來進行光學計量之系統及方法。
圖1A係根據本發明之一或多項實施例的利用具有一SWIR光譜範圍中之至少一個波長之照射的一SWIR光學計量系統100之一概念性方塊圖視圖。
在一項實施例中，SWIR光學計量系統100包含用於提供對一樣本106上之一SWIR計量目標104進行一光學計量量測之一SWIR光學計量工具102。SWIR光學計量工具102可包含：至少一個照射源108，其用以產生一SWIR光譜範圍中之照射110；及至少一個量測通道112，其包含對由照射源108提供之SWIR照射110敏感之一偵測器114。此外，SWIR光學計量工具102可包含(但無需包含)：至少一個照射源108，其用以產生一可見光光譜範圍中之照射110；及至少一個量測通道112，其包含對可見光照射110敏感之一偵測器114。以此方式，SWIR光學計量工具102可係一多通道光學計量工具。舉例而言，圖1A圖解說明具有N個量測通道112-1至112-N之一SWIR光學計量工具102。在另一實施例中，SWIR光學計量系統100包含一平移載台116，其適合於固定樣本106並進一步經組態以相對於SWIR光學計量工具102而將樣本106定位。
SWIR光學計量工具102可包含此項技術者已知的適合於產生至少SWIR光譜範圍中之照射110之任何照射源108。此外，在其中產生可見光波長之組態中，SWIR光學計量工具102可包含用以產生所有所關注波長之一單個照射源108或者用以產生多個光譜頻帶中之照射110之多個照射源108。此外，任何光譜頻帶中之照射110可具有任何所選擇頻帶寬度。舉例而言，一照射源108可產生窄頻帶照射110或寬頻帶照射110。SWIR光學計量工具102亦可包含光譜濾光器以對來自一或多個照射源108中之任一者的照射110之光譜性質進行進一步裁適。
照射源108可產生具有任何程度之空間及/或時間同調性之照射110。此外，在其中需要低同調性之情形(例如，其中斑點係不合意的之成像應用)中，照射源108可直接產生低同調性照射110，或者SWIR光學計量系統100可產生較高同調性照射110並包含用以降低同調性之一或多個元件(例如，一斑點縮減器)。
照射源108可進一步提供具有任何所選擇時間特性之光。在一項實施例中，照射源108包含一或多個連續波源以提供一連續波照射110。在另一實施例中，照射源108包含一或多個脈衝式源以提供一脈衝式照射110或以其他方式調製之照射110。舉例而言，照射源108可包含一或多個鎖模雷射、一或多個經Q切換之雷射，或諸如此類。
在一項實施例中，照射源108包含一雷射源。舉例而言，一照射源108可包含但不限於一或多個窄頻帶雷射源、一寬頻帶雷射源，一超連續光譜雷射源、一白光雷射源，或諸如此類。在另一實施例中，一照射源108包含一雷射維持電漿(LSP)源。舉例而言，一照射源108可包含但不限於一LSP燈、一LSP燈泡或適合於裝納一或多個元件之一LSP室，當被一雷射源激發成一電漿狀態時，該一或多個元件可發射寬頻帶照射。在另一實施例中，一照射源108包含一燈源。舉例而言，一照射源108可包含但不限於一弧光燈、一放電燈、一無極燈，或諸如此類。在另一實施例中，照射源108包含一發光二極體(LED)。
一照射源108可使用自由空間技術及/或光纖來提供照射110 (例如，具有SWIR波長、可見光波長或其一組合之照射110)。此外，SWIR光學計量工具102可產生呈具有有限角度範圍之一或多個照射光束或照射波瓣之形式的照射110，此可適合於但不限於散射測量或基於繞射之光學計量技術，其中對離散繞射級進行擷取及分析以產生一光學計量量測。在一項實施例中，SWIR光學計量工具102可在一照射光瞳平面處包含一或多個孔徑及/或偏光控制元件以將來自一照射源108之照射劃分成單獨照射光束。在另一實施例中，SWIR光學計量工具102藉由以兩個或更多個光纖提供光來產生多光束照射110，其中可將光纖中之照射110作為單獨照射光束單獨引導至樣本106。在另一實施例中，SWIR光學計量工具102藉由將來自一照射源108之照射110繞射成兩個或更多個繞射級來產生多波瓣照射110，其中可將繞射級作為單獨照射光束單獨引導至樣本106。經由受控制繞射之多個照射波瓣之有效產生一般而言闡述於發佈於2020年4月23日之美國專利公開案第US2020/0124408號中，該美國專利公開案以其全文引用方式併入本文中。
SWIR光學計量工具102可進一步包含任何數目之偵測器114，其中偵測器114中之至少一者係對至少某些SWIR波長敏感之一SWIR偵測器。在一項實施例中，SWIR光學計量工具102包含一InGaAs偵測器。在另一實施例中，SWIR光學計量工具102包含一HgCdTe偵測器。在另一實施例中，SWIR光學計量工具102包含對可見光波長敏感之一或多個偵測器，包含但不限於一矽偵測器、一黑矽偵測器、一GaAs偵測器，或一量子點感測器。
SWIR光學計量工具102之一量測通道112可包含適合於自樣本106擷取光之任何數目、類型或配置之偵測器114。在一項實施例中，一量測通道112包含適合於表徵一靜態樣本之一或多個偵測器114。就此而言，量測通道112可在一靜態模式中操作，其中樣本106在一量測期間係靜態的。舉例而言，一偵測器114可包含一個二維像素陣列(例如，一焦平面陣列(FPA))，諸如但不限於，一電荷耦合裝置(CCD)或一互補金屬氧化物半導體(CMOS)裝置。在另一實施例中，一量測通道112包含適合於表徵一移動樣本(例如，藉由平移載台116進行掃描之一樣本)之一或多個偵測器114。就此而言，量測通道112可在一掃描模式中操作，其中在一量測期間相對於一量測場對樣本106進行掃描。舉例而言，偵測器114可包含一個2D像素陣列，其中一擷取時間及/或一再新速率足以在一掃描期間擷取所選擇影像容差(例如，影像模糊、對比度、清晰度，或諸如此類)內之一或多個影像。藉由另一實例方式，偵測器114可包含一行掃描偵測器以一次一行像素地連續產生一影像。藉由另一實例方式，偵測器114可包含一延時積分(TDI)偵測器。
在另一實施例中，具有一像素陣列(例如，一個1D像素陣列或一個2D像素陣列)之一偵測器114可經組態使得各種像素子集用於進行不同量測。舉例而言，一偵測器114之不同像素子集可提供與不同照射及/或集光條件(諸如但不限於，偏光或波長)相關聯之量測。此外，由像素子集提供之不同量測可與一共同量測通道112或不同量測通道112相關聯。
一量測通道112可在適合於自樣本106擷取光之任何所期望位置處進一步包含一或多個偵測器114，從而適合於產生一光學計量量測。在一項實施例中，一量測通道112在一場平面(例如，與樣本106共軛之一平面)處包含一偵測器114以產生樣本106上之目標特徵之一影像。在另一實施例中，一量測通道112在一光瞳平面(例如，一衍射平面)處包含一偵測器114以擷取來自樣本106之光或自樣本106以所選擇角度發出之一光角度分佈。舉例而言，可在光瞳平面中將與來自樣本106之照射110之繞射相關聯的繞射級(例如，樣本106上之一SWIR計量目標104)成像或以其他方式對所述繞射級進行觀察。在一個一般意義上，一偵測器114可擷取自樣本106反射(或透射)、散射或繞射之光之任一組合。
在一個一般意義上，一量測通道112可包含經組態以提供任何類型之光學計量量測之組件。另外，一多通道SWIR光學計量工具102中之各種量測通道112可經組態以提供相同或不同類型之量測。舉例而言，一SWIR光學計量工具102可包含用以在一或多個波長(例如，SWIR波長、可見光波長，或諸如此類)下產生亮場影像之一或多個量測通道112以及用以在一或多個波長下產生暗場影像之一或多個量測通道112。藉由另一實例方式，一SWIR光學計量工具102可包含用以產生一樣本106之一或多個場平面影像之一或多個量測通道112以及用以產生樣本106之一或多個光瞳平面影像之一或多個量測通道112。以此方式，SWIR光學計量工具102可執行光學計量量測之任一組合及/或可基於此項技術中已知之任何光學計量量測技術而提供光學計量資料，其中至少一個量測通道112利用一SWIR光譜範圍中之光。
在另一實施例中，SWIR光學計量系統100包含一控制器118。控制器118可包含經組態以執行記憶體媒體122或記憶體上所維持之程式指令的一或多個處理器120。就此而言，控制器118之一或多個處理器120可執行貫穿本發明所闡述之各種製程步驟中之任一者。此外，控制器118可通信地耦合至SWIR光學計量工具102或其中之任何組件。
一控制器118之一或多個處理器120可包含此項技術中已知之任何處理器或處理元件。出於本發明之目的，可將術語「處理器」或「處理元件」寬泛地定義為囊括具有一或多個處理或邏輯元件之任何裝置(例如，一或多個微處理器裝置、一或多個應用特定積體電路(ASIC)裝置、一或多個場可程式化閘陣列(FPGA)，或者一或多個數位信號處理器(DSP))。在此意義上，一或多個處理器120可包含經組態以執行演算法及/或指令(例如，儲存在記憶體中之程式指令)之任何裝置。在一項實施例中，一或多個處理器120可體現為一桌上型電腦、大型電腦系統、工作站、影像電腦、並行處理器、經網路連接電腦，或者經組態以執行經組態以操作或結合SWIR光學計量系統100而操作之一程式的任何其他電腦系統，如貫穿本發明所闡述。
此外，SWIR光學計量系統100之不同子系統可包含一處理器或適合於實行本發明中所闡述之步驟之至少一部分的邏輯元件。因此，以上說明不應解釋為對本發明之實施例之一限制而僅僅解釋為一圖解說明。此外，貫穿本發明所闡述之步驟可由一單個控制器118或者另一選擇係多個控制器實行。另外，控制器118可包含裝納在一共同殼體中或多個殼體內之一或多個控制器。以此方式，任何控制器或控制器之組合可單獨封裝為適合於整合至SWIR光學計量系統100中之一模組。
記憶體媒體122可包含此項技術中已知的適合於儲存可由相關聯的一或多個處理器120執行之程式指令之任何儲存媒體。舉例而言，記憶體媒體122可包含一非暫時性記憶體媒體。藉由另一實例方式，記憶體媒體122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、一固態磁碟機，及諸如此類。應進一步注意，記憶體媒體122可裝納於具有一或多個處理器120之一共同控制器殼體中。在一項實施例中，記憶體媒體122可相對於一或多個處理器120及控制器118之實體位置而遠端定位。舉例而言，控制器118之一或多個處理器120可對可經由一網路(例如，網際網路、內部網路，及諸如此類)進行存取之一遠端記憶體(例如，伺服器)進行存取。
現參考圖2A至圖2E，根據本發明之一或多項實施例，更詳細地闡述了適合於用一SWIR光學計量系統100進行表徵之SWIR目標104。
如本文中先前所闡述，一SWIR計量目標104可形成為一專用計量目標或者可對應於一樣本106之一部分，該部分包含以適合於進行直接光學計量量測之一方式配置的裝置特徵。在其中一SWIR計量目標104係一專用計量目標之組態中，SWIR計量目標104可包含適合於進行計量量測的具有任何大小、分佈、密度或定向之目標特徵。舉例而言，SWIR計量目標104可包含適合於進行計量量測之裝置類特徵或裝置級特徵。
一SWIR計量目標104之任何層上之目標特徵可與任何製作或處理階段進一步相關聯。舉例而言，一或多個層上之目標特徵可係與微影曝光及諸如但不限於蝕刻或清潔等一或多個額外處理步驟相關聯的經圖案化元件。以此方式，經圖案化特徵可對應於一所選擇材料之三維經圖案化結構(例如，製程層)。藉由另一實例方式，一或多個層上之目標特徵可係與在額外處理步驟之前藉由微影曝光誘發之一抗蝕劑層中之圖案相關聯的曝光特徵。以此方式，曝光特徵可與藉由微影曝光誘發之抗蝕劑層中不同光學及/或化學性質之圖案相關聯。因此，在一個一般意義上，一SWIR計量目標104可適合於在諸如但不限於顯影後檢驗(ADI)、蝕刻後檢驗(AEI)或清潔後檢驗(ACI)等任何製作階段進行光學計量。
在一項實施例中，一SWIR計量目標104包含至少一個VOIT層202以及VOIT層202上或下方之一或多個層上之一或多個目標特徵。一VOIT層202可包含對可見光波長具有有限透明度且對SWIR波長具有適合透明度之任何層。本文中應認識到，材料一般而言可具有複雜吸收及透射光譜，並且不透明區域與透射區域之間的轉變可具有相異清晰度。因此，應理解，在本發明之內容脈絡中，一VOIT層202具有在所選擇可見光波長下低於一所選擇可見光波長容限之一透射率以及在所選擇SWIR波長下高於一所選擇SWIR波長容限之一透射率。舉例而言，可見光波長容限及/或SWIR波長容限可基於以下因素而選擇：諸如但不限於，一照射源108在某些所關注波長下之光譜強度、可用偵測器114在某些所關注波長下之量子效率、一給定應用之信雜臨限值，或者一給定應用之量測敏感度目標。作為一圖解說明，在其中一SWIR計量目標104包含一第一層(例如，一製程層)中之一或多個經圖案化特徵以及位於製程層上方的一抗蝕劑層中之一或多個曝光特徵的蝕刻後檢驗之情形中，可期望利用提供高度選擇性蝕刻性質但對與一典型光學檢驗系統相關聯之可見光波長具有有限透明度或不具有透明度之一硬光罩。然後，尤其當與一典型光學檢驗系統相關聯之可見光之透射率足夠低以至於使光學計量量測之敏感度或準確度降級時，此硬光罩可表徵為一VOIT層202。
在一個一般意義上，本文中所揭示之系統及方法可用於將一計量目標之任何設計擴展為包含諸如但不限於疊對計量目標或OCD計量目標等至少一個VOIT層202。另外，儘管圖2A至圖2E圖解說明適合於表徵兩個所關注樣本層之疊對的兩層SWIR目標104，但應理解，一SWIR計量目標104可在任何數目之樣本層上具有目標特徵且因此可適合於表徵任何數目之所關注層之疊對。
圖2A係根據本發明之一或多個實施例的一SWIR計量目標104之一俯視圖，該SWIR計量目標包含一製程層及一抗蝕劑VOIT層202中之非重疊目標特徵。在一些實施例中，圖2A係在X-Y平面上之一SWIR計量目標104之一俯視圖。圖2B係根據本發明之一或多項實施例的圖2A之SWIR計量目標104之一個單元204之一側視圖。在一些實施例中，圖2B係在Y-Z平面上的圖2A之SWIR計量目標104之一個單元204之一側視圖。此一目標可適合於但不限於疊對計量。
在一項實施例中，SWIR計量目標104包含樣本106之一第一層208上之第一曝光特徵206以及樣本106之一第二層212上之第二曝光特徵210，該第二層形成為對可見光波長至少部分地不透明之一抗蝕劑層。以此方式，第二層212對應於一VOIT層202。另外，圖2A及圖2B圖解說明其上安置有第一層208及第二層212之一基板214。此外，第一曝光特徵206與第二曝光特徵210可不重疊使得其可被單獨表徵(例如，成像)。此一結構可因此適合於但不限於基於影像之疊對技術。應注意，自圖2A之俯視圖省略抗蝕劑VOIT層202的與第二曝光特徵210不相關聯之部分，此乃因該等部分將使第一曝光特徵206模糊。
然而，由於第二層212係一VOIT層202，因此第一曝光特徵206可能透過VOIT層202不可見或者透過VOIT層202至少具有有限可見性。以此方式，僅基於可見光波長之疊對計量可係不可行的或者可提供低於一特定應用所需之一臨限值之敏感度。然而，可用具有SWIR波長之照射110容易地表徵第一曝光特徵206，該等SWIR波長以最小或至少可接受之損耗傳播通過VOIT層202。此外，如下文將更詳細闡述，可用包含可見光波長或SWIR波長之任何所選擇波長來表徵第二層212。
第一曝光特徵206及第二曝光特徵210可具有適合於進行疊對量測之任何大小、分佈、密度或定向。舉例而言，如圖2A及圖2B中所圖解說明，第一曝光特徵206及/或第二曝光特徵210可沿著一所選擇方向(例如，一量測方向)週期性地分佈。以此方式，第一曝光特徵206及/或第二曝光特徵210可產生離散繞射級使得一疊對量測可係基於所選擇繞射級。此外，第一曝光特徵206及第二曝光特徵210可具有(但無需具有)一共同週期使得來自第一曝光特徵206及第二曝光特徵210之繞射級並置於一集光光瞳中。儘管未展示，但亦可對第一曝光特徵206或第二曝光特徵210中之任一者進行進一步分段(例如，用子波長輔助特徵(SWAF))。
另外，如圖2A及圖2B中所圖解說明，SWIR計量目標104可包含單元204，其中不同單元204包含沿著不同方向定向之特徵以促進沿著不同方向之量測。本文中請考慮，各種單元204中之目標特徵(例如，第一曝光特徵206及第二曝光特徵210)之分佈可基於用於判定與樣本106之兩個或更多個層相關聯之疊對誤差的疊對演算法而發生變化。舉例而言，圖2A中所圖解說明之SWIR計量目標104對應於一進階成像計量(AIM)疊對目標之一變體，其中樣本之每一層上與一特定量測方向相關聯之目標特徵位於單元之一旋轉對稱圖案(例如，圍繞一個90°旋轉、一個180°旋轉或關於任何所選擇角度之旋轉之對稱)中。然而，應理解，一AIM疊對目標之使用僅僅係出於說明性目的而提供且不應解釋為限制性的。而是，在一或多個樣本層上具有任何特徵佈局之一SWIR計量目標104係在本發明之精神及範疇內。
圖2C係根據本發明之一或多項實施例的一SWIR計量目標104之一側視圖，該SWIR計量目標包含被一VOIT層202覆蓋之兩個製程層中之非重疊特徵。圖2C中之SWIR計量目標104可類似於圖2A及圖2B中之SWIR計量目標104，惟第一曝光特徵206及第二曝光特徵210在製程層中各自形成為經完全製作之經圖案化元件。在一些實施例中，圖2C係在Y-Z平面上的一SWIR計量目標104之一側視圖。此外，第一層208及第二層212兩者被一VOIT層202 (例如，一帽層)覆蓋。因此，第一曝光特徵206及第二曝光特徵210兩者可由具有SWIR波長之照射110表徵，該等SWIR波長以最小或至少可接受之損耗傳播通過VOIT層202。
圖2D係根據本發明之一或多項實施例的一SWIR計量目標104之一俯視圖，該SWIR計量目標包含一製程層及一抗蝕劑VOIT層202中之重疊目標特徵。在一些實施例中，圖2D係在X-Y平面上的一SWIR計量目標104之一俯視圖。圖2E係根據本發明之一或多項實施例的圖2D之SWIR計量目標104之一側視圖。在一些實施例中，圖2E係在Y-Z平面上的一SWIR計量目標104之一側視圖。
如圖2D及圖2E中所圖解說明，在一項實施例中，一SWIR計量目標104包含一第一層208上之第一曝光特徵206以及一第二層212上之第二曝光特徵210，其中在樣本106之重疊區域中製作第一曝光特徵206及第二曝光特徵210以形成一光柵上光柵結構。此外，第一曝光特徵206及第二曝光特徵210可以一偏移距離216進行偏移，該偏移距離可與一預期偏移、一疊對誤差或其一組合相關聯。另外，儘管圖中未展示，但具有重疊目標特徵之一SWIR計量目標104可具有多個單元204，其中不同單元204包含具有不同週期性方向(例如，用於沿著不同方向對疊對進行量測)及/或不同預期偏移距離216之特徵以促進敏感計量。
在另一實施例中，如圖2E中所圖解說明，SWIR計量目標104包含覆蓋第一曝光特徵206及第二曝光特徵210之一VOIT層202。應注意，為了清晰起見，自圖2D省略VOIT層202以促進對第一曝光特徵206及第二曝光特徵210之圖解說明。以此方式，第一曝光特徵206及第二曝光特徵210透過VOIT層202可係不可見的或者至少具有透過VOIT層202之有限可見性，使得僅基於可見光波長之疊對計量可係不可行的或者可提供低於一特定應用所需之一臨限值之敏感度。然而，第一曝光特徵206及第二曝光特徵210可用具有SWIR波長之照射110來容易地表徵，該等SWIR波長以最小或至少可接受之損耗傳播通過VOIT層202。
然而，應理解，圖2A至圖2E中所圖解說明之SWIR目標104係僅出於說明性目的而提供且不應解釋為限制性的。舉例而言，儘管圖2A至圖2E中之SWIR目標104圖解說明適合於表徵兩個樣本層上之微影曝光之間的疊對誤差之兩層目標，但在重疊組態或非重疊組態中，一SWIR計量目標104可適合於表徵一或多個樣本層上之任何數目之微影曝光之間的疊對誤差。
此外，應理解，圖2A至圖2E中所圖解說明的適合於進行疊對計量之SWIR目標104之圖解說明亦僅出於說明性目的而提供且不應被解釋為限制性的。舉例而言，可對SWIR計量目標104之層中之任一者上存在的特徵執行OCD計量。此外，儘管未展示，但用於專用OCD計量之一SWIR計量目標104可包含一VOIT層202下方之一或多個樣本層上之特徵。舉例而言，用於專用OCD計量之一SWIR計量目標104可類似於圖2E中所圖解說明之SWIR計量目標104 (或其一部分)，但包含僅在VOIT層202下方之一單個層上之特徵。
現參考圖1B至圖1F，根據本發明之一或多項實施例，更詳細地闡述了SWIR光學計量工具102之各種態樣及組態。SWIR光學計量工具102可適合於使用具有適合於由SWIR光學計量工具102提供之照射110之波長的尺寸之任何SWIR計量目標104來產生光學計量量測。舉例而言，SWIR光學計量工具102可基於具有一VOIT層202 (諸如但不限於，圖2A至圖2E中所圖解說明之彼等層)之SWIR目標104而產生光學計量量測。藉由另一實例方式，SWIR光學計量工具102可基於不具有一VOIT層202之SWIR目標104而產生光學計量量測。
在某些實施例中，可提供一SWIR光學計量工具102作為使用對可見光波長敏感之偵測器的一單個或多通道光學計量工具之一升級。舉例而言，可藉由添加適合於提供SWIR照射110之一照射源108 (或利用由一現有寬頻帶照射源108提供之SWIR照射110)並將一或多個量測通道112中之一或多個可見光波長偵測器114切換為SWIR偵測器114來提供SWIR光學計量工具102。此外，SWIR照射110及/或相關聯所收集光132之路徑內整個SWIR光學計量工具102之各種額外組件亦可被切換、替換或升級為與SWIR波長相容。舉例而言，藉由用SWIR偵測器114來切換或替換可見光波長偵測器114中之一者或兩者，可將包含可見光波長偵測器114之一個兩通道光學計量工具升級為一SWIR光學計量工具102。藉由另一實例方式，藉由添加具有一SWIR偵測器114之一額外量測通道112，可將包含可見光波長偵測器114之一個兩通道光學計量工具升級為一SWIR光學計量工具102。然而，應理解，以上實例係僅出於說明性目的而提供且不應解釋為限制性的。而是，一SWIR光學計量工具102可包含任何數目的具有至少一個SWIR偵測器114之通道。此外，一SWIR光學計量工具102無需成為一可見光波長光學計量工具之一升級版本。
圖1B係根據本發明之一或多項實施例的包含一單個量測通道112之一SWIR光學計量工具102之一概念性視圖。
在一項實施例中，SWIR光學計量工具102包含一照射源108以產生具有SWIR光譜範圍中之一或多個波長之照射110。此外，SWIR光學計量工具102可經由一照射通路124將照射110自照射源108引導至樣本106。照射通路124可包含適合於修改及/或調節照射110並且將照射110引導至樣本106之一或多個光學組件。舉例而言，照射通路124可包含一或多個照射通路透鏡126 (例如，以對照射110進行準直、對光瞳及/或場平面進行中繼，或諸如此類)。藉由另一實例方式，照射通路124包含一或多個照射通路光學器件128以將照射110塑形或以其他方式控制照射110。舉例而言，照射通路光學器件128可包含但不限於一或多個場光闌、一或多個光瞳光闌、一或多個偏光器、一或多個濾光器、一或多個分束器、一或多個漫射器、一或多個均質器、一或多個變跡器、一或多個光束塑形器或者一或多個鏡(例如，靜態鏡、可平移鏡、掃描鏡，或諸如此類)。
在另一實施例中，SWIR光學計量工具102包含一物鏡130以自樣本106收集光(例如，所收集光132)。在另一實施例中，SWIR光學計量工具102包含一集光通路134以將所收集光132引導至一或多個量測通道112中之一或多個偵測器114。如本文中先前所闡述，一量測通道112可在任何位置處包含一或多個偵測器114。舉例而言，一量測通道112可在一場平面處包含一偵測器114以將一SWIR計量目標104之特徵成像或以其他方式表徵該等特徵。藉由另一實例方式，一量測通道112可在一光瞳平面處包含一偵測器114。以此方式，偵測器114可產生與所收集光132之一角度分佈相關聯之一光瞳影像，此可用於但不限於散射測量或基於繞射之技術。
集光通路134可包含適合於修改及/或調節來自樣本106之所收集光132之一或多個光學元件。在一項實施例中，集光通路134包含一或多個集光通路透鏡136 (例如，以對照射110進行準直、以對光瞳及/或場平面進行中繼，或諸如此類)，該一或多個集光通路透鏡可包含(但無需包含)物鏡130。在另一實施例中，集光通路134包含一或多個集光通路光學器件138以將所收集光132塑形或以其他方式控制所收集光132。舉例而言，集光通路光學器件138可包含但不限於一或多個場光闌、一或多個光瞳光闌、一或多個偏光器、一或多個濾光器、一或多個分束器、一或多個漫射器、一或多個均質器、一或多個變跡器、一或多個光束塑形器，或者一或多個鏡(例如，靜態鏡、可平移鏡、掃描鏡，或諸如此類)。此外，集光通路134及/或一偵測器114之各種組件可經組態以選擇樣本106之一所期望所關注區域以供在一量測中使用。舉例而言，可期望選擇一或多個單元204內之一所關注區域以緩減邊緣效應或諸如此類。另外，所關注區域及/或所關注區域內之特徵特性的選擇亦可用於控制或以其他方式判定一偵測器114之一圖框速率。
SWIR光學計量工具102之照射通路124及集光通路134可以適合於照射樣本106並回應於入射照射110而收集自樣本106發出之光的一寬範圍之組態來定向。舉例而言，如圖1B中所圖解說明，SWIR光學計量工具102可包含一分束器140，該分束器被定向成使得一共同物鏡130可同時將照射110引導至樣本106並自樣本106收集光。
藉由另一實例方式，照射通路124及集光通路134可含有非重疊光學路徑。圖1C係根據本發明之一或多項實施例的其中一照射通路124及一集光通路134包含單獨元件之一SWIR光學計量工具102之一概念性視圖。舉例而言，照射通路124可利用一第一聚焦元件142將照射110引導至樣本106，並且集光通路134可利用一第二聚焦元件144自樣本106收集光(例如，所收集光132)。就此而言，第一聚焦元件142與第二聚焦元件144之數值孔徑可有所不同。在另一實施例中，可將一或多個光學組件安裝至一或多個可旋轉臂(未展示)從而圍繞樣本106樞轉，使得樣本106上照射110之入射角度及/或一集光角度可藉由可旋轉臂之位置來控制。
現參考圖1D至圖1F，根據本發明之一或多項實施例，更詳細地闡述了一SWIR光學計量工具102之多通道組態。本文中應注意，儘管圖1D至圖1F中所提供之某些實例包含可見光波長偵測器114，但該等可見光波長偵測器僅作為一非限制性圖解說明而提供並且此等偵測器114一般而言可包含適合於任何非SWIR光譜範圍(包含但不限於可見光或UV光譜範圍)中之量測之任何偵測器114。
圖1D係根據本發明之一或多項實施例的包含兩個量測通道112之一SWIR光學計量工具102之一概念性視圖，其中量測通道112中之至少一者包含一SWIR偵測器114。
在一項實施例中，集光通路134包含一或多個通道分束器146以將所收集光132分裂成通向兩個或更多個量測通道112 (例如，量測通道112-1及112-2)之兩個或更多個路徑。通道分束器146可包含此項技術者已知之任何分束組件。在一項實施例中，通道分束器146包含一偏光不敏感分束器。以此方式，各種量測通道112可接收具有各種偏光之所收集光132。在另一實施例中，通道分束器146包含一偏光敏感分束器。以此方式，特定量測通道112可接收具有一所選擇偏光之經線性偏光之光。在另一實施例中，通道分束器146包含一光譜選擇性分束器，諸如但不限於一個二向分光鏡。舉例而言，一光譜選擇性分束器可沿著一個路徑引導一截止波長以上之光(例如，至一個量測通道112)且沿著另一路徑引導截止波長以下之光(例如，至另一量測通道112)。此外，多個光譜選擇性通道分束器146或其他光譜濾光器可經組合以將任何所選擇波長範圍之所收集光132提供至任何所選擇量測通道112。
在一項實施例中，SWIR光學計量工具102包含兩個或更多個量測通道112，該兩個或更多個量測通道包含SWIR偵測器114。舉例而言，通道分束器146可係光譜不敏感的以用SWIR波長提供同時或依序量測。舉例而言，一個量測通道112可提供樣本106之場平面影像，並且一個量測通道112可提供樣本106之光瞳平面影像。在另一例項中，不同量測通道112可經組態以提供不同樣本層之對焦影像。以此方式，一光學計量量測可係基於多個對焦層。在另一例項中，通道分束器146可使基於SWIR光譜範圍中之一截止波長之光分裂，使得每一SWIR偵測器114可提供一不同範圍之SWIR波長上之光學計量資料。
此外，包含一SWIR偵測器114之一量測通道112可經組態以基於包含至少一個SWIR波長之任何光譜範圍而提供光學計量資料。在一項實施例中，SWIR光學計量工具102僅將SWIR波長(例如，大於大約900 nm之波長)引導至一SWIR偵測器114 (例如，經由僅包含SWIR波長之照射110、經由光譜敏感通道分束器146、經由光譜濾光器，或諸如此類)。在另一實施例中，SWIR光學計量工具102將SWIR波長及至少某些可見光波長引導至一SWIR偵測器114。以此方式，SWIR偵測器114可操作為一混合偵測器。舉例而言，一InGaAs偵測器114在大於大約700 nm之波長下可具有與一可見光波長偵測器(例如，一基於矽之偵測器)相當或比該可見光波長偵測器佳之量子效率。因此，一SWIR偵測器114可適合於在某些可見光波長範圍中使用。
在另一實施例中，SWIR光學計量工具102包含具有一SWIR偵測器114之至少一個量測通道112以及具有一可見光波長偵測器114之至少一個量測通道112。舉例而言，在一個兩通道設置中，可將一所選擇截止波長以上之所收集光132引導(例如，經由僅包含SWIR波長之照射110、經由光譜敏感通道分束器146、經由光譜濾光器，或諸如此類)至具有一SWIR偵測器114之一量測通道112，並且可將所選擇截止波長以下之所收集光132引導至具有可見光波長偵測器114之量測通道112。如本文中先前所闡述，可將截止波長選擇為任何適合波長。在一項實施例中，基於SWIR光學計量工具102內偵測器114之偵測限制而選擇截止波長。舉例而言，可將截止波長選擇為大約900 nm以對應於一可見光波長偵測器114之一偵測上限。在另一實施例中，基於SWIR光學計量工具102中之偵測器114之量子效率而選擇截止波長。舉例而言，可將截止波長選擇為使得一可見光波長偵測器114與一SWIR偵測器114之量子效率相等之一波長。舉例而言，一可見光波長偵測器之量子效率一般而言在接近一波長上限之較長波長下可能會惡化，而一SWIR偵測器114之量子效率一般而言可自可見光波長範圍中之一低值增加至SWIR波長範圍中之相對高值。結果，一般而言可存在使得一特定可見光波長偵測器114與一特定SWIR偵測器114可具有相等或類似量子效率之一波長或波長範圍。因此，可將截止波長選擇為在此範圍中。本文中請考慮，基於SWIR光學計量工具102中之偵測器114之量子效率而選擇一截止波長可提供比基於偵測限制之選擇有所提高之量測敏感度及/或準確度。
包含具有一SWIR偵測器之至少一個量測通道112及具有一可見光波長偵測器114之至少一個量測通道112的一SWIR光學計量工具102可適合於但不限於基於以經裁適波長對一樣本106之不同層之表徵的光學計量量測。如本文中先前所陳述，利用層特定照射光譜之計量一般而言闡述於頒於2019年10月15日之美國專利第10,444,161號中，該美國專利以其全文引用方式併入。在一個一般意義上，基於經裁適照射或集光條件對不同樣本層之計量可提供高度敏感量測。本文中請進一步考慮，本文中所揭示之系統及方法可將美國專利第10,444,161號中所闡述之技術擴展至SWIR波長以提供經增強敏感度。
另外，本文中所揭示之系統及方法可使得對SWIR目標104之量測無法適合於僅使用可見光波長之光學計量系統。舉例而言，如關於圖2A至圖2E中之SWIR目標104所闡述，具有包含一SWIR偵測器114之一第一量測通道112及包含一可見光波長偵測器114之一第二量測通道112的一SWIR光學計量工具102 (例如，如圖1D中所圖解說明)可適合於表徵具有一VOIT層202之SWIR目標104。舉例而言，第一量測通道112可產生與一VOIT層202下方之一第一層208相關聯之資料，並且第二量測通道112可產生與包含VOIT層202或在VOIT層202上方之一第二層212相關聯之資料。
現參考圖1E及圖1F，根據本發明之一或多項實施例，更詳細地闡述了具有帶有可見光波長偵測器114之兩個量測通道112及帶有一SWIR偵測器114之至少一個量測通道112的一SWIR光學計量工具102之組態。
圖1E係根據本發明之一或多項實施例的一SWIR光學計量工具102之一概念性視圖，該SWIR光學計量工具具有在一個量測通道112中包含一相機變換器148的兩個量測通道112 (例如，量測通道112-1及112-2)以在一可見光波長偵測器114或其他非SWIR偵測器(例如，偵測器114b)與一SWIR偵測器114 (例如，偵測器114c)之間選擇性地切換。舉例而言，一第一量測通道112 (例如，量測通道112-1)可包含一第一可見光波長偵測器114a，並且一第二量測通道112 (例如，量測通道112-2)可包含相機變換器148以在一第二可見光波長偵測器114b與一SWIR偵測器114c之間選擇性地切換。
相機變換器148可包含此項技術中已知的適合於在不同偵測器114之間切換之任何組件。在一項實施例中，相機變換器148包含一平移載台以將一所選擇偵測器114選擇性地定位在一光學路徑中以接收所收集光132。在另一實施例中，相機變換器148包含諸如但不限於耦合有一偏光分束器之一偏光旋轉器、可旋轉鏡或可平移鏡等一或多個可調整光束控制光學器件以選擇性地調整所收集光132之路徑。
圖1F係根據本發明之一或多項實施例的一SWIR光學計量工具102之一概念性視圖，該SWIR光學計量工具具有包含一SWIR偵測器114之一個量測通道112以及包含可見光波長偵測器114 (或更一般而言，非SWIR偵測器114)之兩個量測通道112。舉例而言，一第一量測通道112-1可包含一第一可見光波長偵測器114a，一第二量測通道112-2可包含一第二可見光波長偵測器114b，並且一第三量測通道112-3可包含一SWIR偵測器114c。
本文中請考慮，圖1E及圖1F中所圖解說明之組態可為基於可見光波長之現有多通道光學計量系統提供一方便且具成本效益之升級路徑。此外，此一組態可促進跨越可見光波長及SWIR波長之多種量測組態(例如，計量配方)以提供敏感及準確計量。另外，儘管未展示，但應理解，SWIR光學計量工具102應包含(或被升級成包含)提供SWIR照射110之至少一個照射源108。
現一般而言參考圖1A至圖2E，本文中請考慮，一SWIR光學計量系統100可利用本發明之精神及範疇內之各種操作流程。作為一說明性實例，在諸如但不限於疊對計量等光學計量之內容脈絡中，利用具有一VOIT層202之一SWIR計量目標104 (例如，如圖2A至圖2E中所圖解說明)，SWIR光學計量系統100可藉由默認方式或者基於對一使用者或自動化系統之選擇以多種模式中之任一種操作。在一種模式中，利用一單個SWIR偵測器114來提供對VOIT層202下方之一或多個層(或其上之特徵)以及VOIT層202上或上方之一或多個層(或其上之特徵)的一量測。以此方式，可使用一單個偵測器114來產生適合於一計量量測之一單個影像。在一第二模式中，包含至少一個SWIR偵測器114之兩個偵測器114並行操作以將各種層(或其上之特徵)成像。舉例而言，兩個偵測器114可被同時觸發，並且由兩個偵測器114產生之影像可(但無需)一起拼接成一單個合成影像或檔案。此外，基於兩個影像或者兩個影像之一經拼接合成而產生一單個合成計量量測。在一第三模式中，包含至少一個SWIR偵測器114之兩個偵測器114被並行操作(例如，類似於第二模式)，但每一影像可用作一計量量測之源。以此方式，SWIR光學計量系統100可操作為並行操作之兩個單獨工具。另外，在任一模式中，可將僅任何給定影像中之特定所關注區域隔離為一量測之源。然而，應理解，對此三種例示性模式之闡述僅僅係出於說明性目的而提供且不應解釋為限制性的。而是，基於本文中所揭示之一SWIR光學計量系統100之各種組態，可達成多種操作模式。
圖3係根據本發明之一或多項實施例的圖解說明執行一SWIR光學計量方法300中之步驟之一流程圖。申請人注意到，在SWIR光學計量系統100及/或一SWIR計量目標104之內容脈絡中，本文中先前所闡述之實施例及促成技術應被解釋為擴展至方法300。然而，亦應注意，方法300不限於SWIR光學計量系統100或SWIR計量目標104之架構。
在一項實施例中，方法300包含一步驟302：基於一第一波長範圍之照射而將一樣本成像以產生一或多個第一影像，其中第一波長範圍包含一SWIR光譜範圍中之至少某些波長。在另一實施例中，方法300包含一步驟304：基於來自一或多個照射源的一第二波長範圍之照射而將一樣本成像以產生一或多個第二影像，其中第二波長範圍包含SWIR光譜範圍外之至少某些波長(例如，可見光波長、UV波長，或諸如此類)。在另一實施例中，方法300包含一步驟306：基於一或多個第一影像及一或多個第二影像而產生樣本之一或多個光學計量量測。就此而言，方法300可將光學計量技術擴展至SWIR波長。
舉例而言，方法300可適合於對包含一VOIT層上或下方之一或多個樣本層上之特徵的疊對目標上之疊對進行量測。舉例而言，步驟302可提供一VOIT層下方一或多個特徵之一影像或其他疊對資料，並且步驟304可提供VOIT層上或上方一或多個特徵之一影像或其他疊對資料。接著，步驟306可將影像與其他疊對資料組合以提供一或多個光學計量量測。舉例而言，一或多個第一影像可用於產生一或多個第一光學計量量測，並且一或多個第二影像可用於產生一或多個第二光學計量量測。在此情形中，基於不同波長範圍之單獨量測可用於產生一最終量測。在另一例項中，可將第一影像與第二影像組合或拼接，使得可基於所組合或所拼接影像而產生一單個光學計量量測。
應理解，方法300係僅出於說明性目的而提供且不應解釋為限制性的。舉例而言，方法300圖解說明基於影像之光學計量之一特定非限制性情形。本文中請考慮，與非成像光學計量技術相關聯之額外方法亦在本發明之精神及範疇內。在一項實施例中，一光學計量量測係基於基於具有一SWIR光譜範圍中之至少某些波長之照射的一或多個第一光學計量量測與基於具有以SWIR光譜範圍外之至少某些波長之照射的一或多個第二光學計量量測之一組合。舉例而言，一或多個第一光學計量量測及/或一或多個第二光學計量量測可係(但無需係)基於散射測量之光學計量量測。
另外，儘管與SWIR光學計量系統100、SWIR計量目標104或方法300相關聯之諸多實例係基於包含一SWIR光譜範圍中之波長之照射以及包含SWIR光譜範圍外之波長之照射，但此等實例係僅出於說明性目的而提供。舉例而言，SWIR光學計量系統可使用僅SWIR波長來產生一或多個量測，一SWIR計量目標104可僅用SWIR波長來表徵。
本文中所闡述之標的物有時圖解說明含於其他組件內或與其他組件連接之不同組件。應理解，此等所繪示架構僅僅係例示性的，且事實上可實施達成相同功能性之諸多其他架構。在一概念意義上，達成相同功能性之任一組件配置係有效地「相關聯」，使得所期望之功能性得以達成。因此，可將本文中經組合以達成一特定功能性之任何兩個組件視為彼此「相關聯」，使得所期望之功能性得以達成，而無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」以達成所期望功能性，並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」以達成所期望功能性。可耦合之特定實例包含但不限於可實體上相互作用及/或實體上相互作用之組件及/或可無線地相互作用及/或無線地相互作用之組件及/或可邏輯上相互作用及/或邏輯上相互作用之組件。
據信，將藉由前述說明理解本發明及其附帶優點中之諸多優點，並且將明瞭可在不背離所揭示標的物或不犧牲所有其材料優點的情況下在組件之形式、構造及配置方面做出各種改變。所闡述之形式僅僅係解釋性的，且所附申請專利範圍旨在囊括並包含此等改變。此外，應理解，本發明由所附申請專利範圍界定。
100:短波紅外線光學計量系統 102:短波紅外線光學計量工具 104:短波紅外線目標/短波紅外線計量目標/兩層短波紅外線目標 106:樣本 108:照射源/現有寬頻帶照射源 110:照射/入射照射/可見光照射/窄頻帶照射/寬頻帶照射/連續波照射/多光束照射/多波瓣照射/短波紅外線照射/低同調性照射/較高同調性照射 112:量測通道/共同量測通道/不同量測通道/額外量測通道/所選擇量測通道/第一量測通道/第二量測通道 112-1:量測通道/第一量測通道 112-2:量測通道/第二量測通道 112-3:量測通道/第三量測通道 114:偵測器/可用偵測器/短波紅外線偵測器/非短波紅外線偵測器/所選擇偵測器/可見光波長偵測器/銦鎵砷偵測器 114a:第一可見光波長偵測器 114b:偵測器/第二可見光波長偵測器 114c:偵測器/短波紅外線偵測器 116:平移載台 118:控制器 120:處理器 122:記憶體媒體 124:照射通路 126:照射通路透鏡 128:照射通路光學器件 130:物鏡/共同物鏡 132:所收集光/相關聯所收集光 134:集光通路 136:集光通路透鏡 138:集光通路光學器件 140:分束器 142:第一聚焦元件 144:第二聚焦元件 146:通道分束器/光譜敏感通道分束器/光譜選擇性通道分束器 148:相機變換器 202:可見光不透明紅外線透明層/抗蝕劑可見光不透明紅外線透明層 204:單元/不同單元 206:曝光特徵/第一曝光特徵 208:第一層 210:第二曝光特徵 212:第二層 214:基板 216:偏移距離/不同預期偏移距離 300:方法/短波紅外線光學計量方法 302:步驟 304:步驟 306:步驟
熟習此項技術者可藉由參考附圖更佳地理解本發明之眾多優點。 圖1A係根據本發明之一或多項實施例的利用具有一SWIR光譜範圍中之至少一個波長之照射的一SWIR光學計量系統之一概念性方塊圖視圖。 圖1B係根據本發明之一或多項實施例的包含一單個量測通道之一SWIR光學計量工具之一概念性視圖。 圖1C係根據本發明之一或多項實施例的其中一照射通路及一集光通路包含單獨元件之一SWIR光學計量工具之一概念性視圖。 圖1D係根據本發明之一或多項實施例的包含兩個量測通道之一SWIR光學計量工具之一概念性視圖，其中該等量測通道中之至少一者包含一SWIR偵測器。 圖1E係根據本發明之一或多項實施例的具有兩個量測通道之一SWIR光學計量工具之一概念性視圖，該SWIR光學計量工具在一個量測通道中包含一相機變換器以在一可見光波長偵測器與一SWIR偵測器之間選擇性地切換。 圖1F係根據本發明之一或多項實施例的一SWIR光學計量工具之一概念性視圖，該SWIR光學計量工具具有包含一SWIR偵測器之一個量測通道以及包含可見光波長偵測器之兩個量測通道。 圖2A係根據本發明之一或多項實施例的一SWIR計量目標之一俯視圖，該SWIR計量目標包含一製程層及一抗蝕劑可見光不透明IR透明(VOIT)層中之非重疊目標特徵。 圖2B係根據本發明之一或多項實施例的圖2A之SWIR計量目標之一個單元之一側視圖。 圖2C係根據本發明之一或多項實施例的一SWIR計量目標之一側視圖，該SWIR計量目標包含被一VOIT層覆蓋之兩個製程層中之非重疊特徵。 圖2D係根據本發明之一或多項實施例的一SWIR計量目標之一俯視圖，該SWIR計量目標包含一製程層及一抗蝕劑VOIT層中之重疊目標特徵。 圖2E係根據本發明之一或多項實施例的圖2D之SWIR計量目標之一側視圖。 圖3係根據本發明之一或多項實施例的圖解說明在一SWIR疊對方法中執行之步驟之一流程圖。
100:短波紅外線光學計量系統
102:短波紅外線光學計量工具
104:短波紅外線目標/短波紅外線計量目標/兩層短波紅外線目標
106:樣本
108:照射源/現有寬頻帶照射源
110:照射/入射照射/可見光照射/窄頻帶照射/寬頻帶照射/連續波照射/多光束照射/多波瓣照射/短波紅外線照射/低同調性照射/較高同調性照射
112-1:量測通道/第一量測通道
112-2:量測通道/第二量測通道
112-3:量測通道/第三量測通道
114:偵測器/可用偵測器/短波紅外線偵測器/非短波紅外線偵測器/所選擇偵測器/可見光波長偵測器/銦鎵砷偵測器
118:控制器
120:處理器
122:記憶體媒體

Claims (54)

  1. 一種光學計量工具，其包括： 一或多個照射源，其中該一或多個照射源中之至少一者經組態以產生一短波紅外線(SWIR)光譜範圍中之照射，其中該一或多個照射源中之至少一者經組態以產生該SWIR光譜範圍外之照射； 一或多個照射光學器件，其經組態以將照射自該一或多個照射源引導至一樣本； 一第一成像通道，其包含經組態以基於具有一第一波長範圍之照射而將該樣本成像之一第一偵測器，其中該第一波長範圍包含該SWIR光譜範圍中來自該一或多個照射源之至少某些波長； 一第二成像通道，其包含經組態以基於具有不同於該第一波長範圍的一第二波長範圍之照射而將該樣本成像之一第二偵測器，其中該第二波長範圍包含該SWIR光譜範圍外來自該一或多個照射源之至少某些波長；以及 一控制器，其通信地耦合至第一及第二偵測器，該控制器包含一或多個處理器，其經組態以執行程式指令從而致使該一或多個處理器進行以下操作： 自該第一偵測器接收該樣本之一或多個第一影像； 自該第二偵測器接收該樣本之一或多個第二影像；及 基於該一或多個第一影像及該一或多個第二影像而產生該樣本之一或多個光學計量量測。
  2. 如請求項1之光學計量工具，其中該第二波長範圍包含可見光波長或紫外線波長中之至少一者。
  3. 如請求項1之光學計量工具，其中該光學計量量測包括： 一疊對計量量測或一光學臨界尺寸計量量測中之至少一者。
  4. 如請求項1之光學計量工具，其中該一或多個光學計量量測中之至少一者包括： 基於該一或多個第一影像中之至少一者及該一或多個第二影像中之至少一者的一合成光學計量量測。
  5. 如請求項4之光學計量工具，其中在產生該合成光學計量量測之前將該一或多個第一影像中之該至少一者與該一或多個第二影像中之該至少一者組合成一合成影像。
  6. 如請求項1之光學計量工具，其中該一或多個光學計量量測包括： 基於該一或多個第一影像之一或多個第一光學計量量測；及 基於該一或多個第二影像之一或多個第二光學計量量測。
  7. 如請求項1之光學計量工具，其中來自該第一偵測器之該一或多個第一影像包含該樣本之一第一層上的特徵之場平面影像，其中來自該第二偵測器之該一或多個第二影像包含該樣本之一第二層上的特徵之場平面影像。
  8. 如請求項7之光學計量工具，其中該一或多個第一影像或者該一或多個第二影像中之至少一者包含一計量目標之影像。
  9. 如請求項8之光學計量工具，其中該計量目標包括： 一成像光學目標。
  10. 如請求項9之光學計量工具，其中該成像光學目標包括： 一進階成像計量(AIM)疊對目標。
  11. 如請求項7之光學計量工具，其中該樣本之該第一層係在該樣本之該第二層下方。
  12. 如請求項11之光學計量工具，其中該第二層吸收該第二波長範圍中之至少某些波長並透射該第一波長範圍中之至少某些波長。
  13. 如請求項11之光學計量工具，其中該樣本之該第一層包括： 一製程層，其由與該第一層上之裝置特徵共同之一或多種材料形成。
  14. 如請求項13之光學計量工具，其中該樣本之該第二層包括： 一抗蝕劑層。
  15. 如請求項13之光學計量工具，其中該樣本之該第二層包括： 一額外製程層，其由與該第二層上之裝置特徵共同之一或多種材料形成。
  16. 如請求項7之光學計量工具，其中該樣本之該第一層與該樣本之該第二層相同。
  17. 如請求項1之光學計量工具，其中來自該第一偵測器之該一或多個第一影像包含來自該樣本之一第一層之一光角度分佈之光瞳平面影像，其中來自該第二偵測器之該一或多個第二影像包含來自該樣本之一第二層之一光角度分佈之光瞳平面影像。
  18. 如請求項17之光學計量工具，其中該一或多個第一影像或者該一或多個第二影像中之至少一者包含一計量目標之影像，其中該計量目標包括： 一散射測量目標。
  19. 如請求項1之光學計量工具，其中該第一偵測器包括： 一銦鎵砷(InGaAs)偵測器或一碲鎘汞(HgCdTe)偵測器中之至少一者。
  20. 如請求項19之光學計量工具，其中該第二偵測器包括： 一矽偵測器或一砷化鎵(GaAs)偵測器中之至少一者。
  21. 如請求項19之光學計量工具，其中該第二偵測器包括： 一InGaAs偵測器或一HgCdTe偵測器中之至少一者。
  22. 如請求項1之光學計量工具，其中該第一波長範圍及該第二波長範圍係非重疊的並藉由一截止波長分離，其中該第一波長範圍包含該截止波長以上之波長，其中該第二波長範圍包含該截止波長以下之波長。
  23. 如請求項22之光學計量工具，其中該截止波長係在700 nm至1100 nm之範圍中。
  24. 如請求項22之光學計量工具，其中該截止波長對應於使得該第一偵測器之一量子效率與該第二偵測器之一量子效率相等之一波長。
  25. 如請求項1之光學計量工具，其中該一或多個照射源包括： 一第一照射源，其經組態以產生該第一波長範圍中之照射；及 一第二照射源，其經組態以產生該第二波長範圍中之照射。
  26. 如請求項1之光學計量工具，其中該一或多個照射源包括： 一單個照射源，其經組態以產生該第一波長範圍及該第二波長範圍中之照射。
  27. 如請求項1之光學計量工具，其中該一或多個照射源包括： 一電漿源、一窄頻帶雷射源或一超連續光譜雷射源中之至少一者。
  28. 如請求項1之光學計量工具，其進一步包括： 一或多個分束器，其將該第一波長範圍中之光自該樣本引導至該第一成像通道並將該第二波長範圍中之光自該樣本引導至該第二成像通道。
  29. 一種光學計量工具，其包括： 一或多個照射源，其中該一或多個照射源中之至少一者經組態以產生一短波紅外線(SWIR)光譜範圍中之照射，其中該一或多個照射源中之至少一者經組態以產生該SWIR光譜範圍外之照射； 一或多個照射光學器件，其經組態以將照射自該一或多個照射源引導至一樣本； 一第一成像通道，該第一成像通道包含經組態以基於具有一第一波長範圍之照射而將該樣本成像之一第一偵測器，其中該第一波長範圍包含該SWIR光譜範圍中來自該一或多個照射源之至少某些波長，該第一成像通道進一步包含經組態以基於具有不同於該第一波長範圍的一第二波長範圍之照射而將該樣本成像之一第二偵測器，其中該第二波長範圍包含該SWIR光譜範圍外來自該一或多個照射源之至少某些波長，其中該第一偵測器及該第二偵測器安裝在一相機變換器上以將該第一偵測器或該第二偵測器選擇性地定位在一集光路徑中以便將該樣本成像； 一第二成像通道，其包含經組態以基於具有不同於該第一波長範圍的一第三波長範圍之照射而將該樣本成像之一第三偵測器，其中該第三波長範圍包含該SWIR光譜範圍外來自該一或多個照射源之至少某些波長；以及 一控制器，其通信地耦合至第一及第二偵測器，該控制器包含一或多個處理器，其經組態以執行程式指令從而致使該一或多個處理器進行以下操作： 自該第一偵測器接收該樣本之一或多個第一影像； 自該第二偵測器接收該樣本之一或多個第二影像； 自該第三偵測器接收該樣本之一或多個第三影像；及 基於該一或多個第一影像、該一或多個第二影像及該一或多個第三影像而產生該樣本之一或多個光學計量量測。
  30. 如請求項29之光學計量工具，其中該第二波長範圍或該第三波長範圍中之至少一者包含可見光波長或紫外線波長中之至少一者。
  31. 如請求項29之光學計量工具，其中該一或多個光學計量量測包括： 一疊對計量量測或一光學臨界尺寸計量量測中之至少一者。
  32. 如請求項29之光學計量工具，其中來自該第一偵測器之該一或多個第一影像包含該樣本之一第一層上的特徵之影像，其中來自該第二偵測器之該一或多個第二影像或者來自該第三偵測器之該一或多個第三影像中之至少一者包含該樣本之一第二層上的特徵之影像。
  33. 如請求項29之光學計量工具，其中該第一偵測器包括： 一InGaAs偵測器或一碲鎘汞偵測器中之至少一者。
  34. 如請求項33之光學計量工具，其中該第二偵測器包括： 一矽偵測器或一GaAs偵測器中之至少一者。
  35. 如請求項29之光學計量工具，其中該第一波長範圍及該第二波長範圍係非重疊的並由一截止波長分離，其中該第一波長範圍包含該截止波長以上之波長，其中該第二波長範圍包含該截止波長以下之波長。
  36. 如請求項35之光學計量工具，其中該截止波長係在700 nm至1100 nm之一範圍中。
  37. 一種光學計量工具，其包括： 一或多個照射源，其中該一或多個照射源中之至少一者經組態以產生一短波紅外線(SWIR)光譜範圍中之照射，其中該一或多個照射源中之至少一者經組態以產生該SWIR光譜範圍外之照射； 一或多個照射光學器件，其經組態以將來自該一或多個照射源之照射引導至一樣本； 一偵測器，其對該SWIR光譜範圍中由該一或多個照射源產生之至少某些波長及該SWIR光譜範圍外由該一或多個照射源產生之至少某些波長敏感； 一控制器，其通信地耦合至第一及第二偵測器，該控制器包含一或多個處理器，其經組態以執行程式指令從而致使該一或多個處理器進行以下操作： 基於具有該SWIR光譜範圍中由該一或多個照射源產生之該至少某些波長之照射而自該偵測器接收該樣本之一或多個第一影像； 基於具有該SWIR光譜範圍外由該一或多個照射源產生之該至少某些波長之照射而自該第二偵測器接收該樣本之一或多個第二影像；及 基於該一或多個第一影像及該一或多個第二影像而產生該樣本之一或多個光學計量量測。
  38. 如請求項37之光學計量工具，其中該偵測器對大於700 nm之波長敏感。
  39. 如請求項37之光學計量工具，其中來自該第一偵測器之該一或多個第一影像包含該樣本之一第一層上的特徵之場平面影像，其中來自該第二偵測器之該一或多個第二影像包含該樣本之一第二層上的特徵之場平面影像，其中該樣本之該第一層係在該樣本之該第二層下方，其中該第二層吸收該SWIR光譜範圍外之該等波長中之至少某些波長。
  40. 如請求項39之光學計量工具，其中該樣本之該第一層包括： 一製程層，其由與該第一層上之裝置特徵共同之一或多種材料形成，其中該樣本之該第二層包括： 一抗蝕劑層。
  41. 一種疊對計量目標，其包括： 一或多個第一層特徵，其位於一樣本之一第一層中； 一或多個第二層特徵，其位於該樣本之一第二層中，其中該樣本之該第二層安置在該樣本之該第一層之頂部上，其中該樣本的覆蓋該等第一層特徵之至少一部分由吸收具有可見光波長之至少某一照射之一材料形成並透射具有短波紅外線(SWIR)波長之至少某一照射，其中該一或多個第一層特徵及該一或多個第二層特徵經配置以基於該一或多個第一層特徵之一或多個第一影像及該一或多個第二層特徵之一或多個第二影像而提供對該樣本之該第一層與該第二層之一相對對準之一疊對量測，其中該一或多個第一層影像係利用包含該等SWIR波長之照射以及對至少該等SWIR波長敏感之一第一成像偵測器來形成，其中該一或多個第二層影像係利用包含該等可見光波長之照射以及對至少該等可見光波長敏感之一第二成像偵測器來形成。
  42. 如請求項41之疊對計量目標，其進一步包括： 該樣本上之一第三層，該第三層安置在該第二層之頂部上，其中該第三層吸收具有可見光波長之至少某一照射並透射具有SWIR波長之至少某一照射。
  43. 如請求項42之疊對計量目標，其中該第三層包含碳。
  44. 如請求項41之疊對計量目標，其中來自該第一偵測器之該一或多個第一影像包含該樣本之該第一層上的特徵之場平面影像，其中來自該第二偵測器之該一或多個第二影像包含該樣本之該第二層上的特徵之場平面影像。
  45. 如請求項44之疊對計量目標，其中該一或多個第一層特徵及該一或多個第二層特徵安置在該樣本之非重疊區域中。
  46. 如請求項45之疊對計量目標，其中該一或多個第一層特徵安置在一或多個第一層工作區帶中，其中該一或多個第二層特徵安置在一或多個第二層工作區帶中。
  47. 如請求項46之疊對計量目標，其中該一或多個第一層工作區帶係旋轉對稱的，其中該一或多個第二層工作區帶係90度旋轉對稱或180度旋轉對稱中之至少一者。
  48. 如請求項46之疊對計量目標，其中該一或多個第一層工作區帶係鏡像對稱的，其中該一或多個第二層工作區帶係鏡像對稱的。
  49. 如請求項41之疊對計量目標，其中該一或多個第一層特徵及該一或多個第二層特徵經配置以形成一進階成像計量(AIM)疊對目標。
  50. 如請求項41之疊對計量目標，其中來自該第一偵測器之該一或多個第一影像包含來自該樣本之一第一層之一光角度分佈之光瞳平面影像，其中來自該第二偵測器之該一或多個第二影像包含來自該樣本之一第二層之一光角度分佈之光瞳平面影像。
  51. 如請求項50之疊對計量目標，其中該一或多個第一層特徵及該一或多個第二層特徵經配置以形成一光柵上光柵疊對目標。
  52. 如請求項41之疊對計量目標，其中該樣本之該第一層包括： 一製程層，其由與該第一層上之裝置特徵共同之一或多種材料形成。
  53. 如請求項52之疊對計量目標，其中該樣本之該第二層包括： 一抗蝕劑層。
  54. 如請求項52之疊對計量目標，其中該樣本之該第二層包括： 一額外製程層，其由該第二層上之裝置特徵共同之一或多種材料形成。
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