TW202338298A - 用於疊對度量中之特定傅立葉瞳頻率之隔離之系統及方法 - Google Patents

用於疊對度量中之特定傅立葉瞳頻率之隔離之系統及方法 Download PDF

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約拉姆 于齊耶爾
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Abstract

一種系統包含經組態以產生一照明光束之一照明源以及包含一物鏡、經定位於一集光瞳平面處之一或多個偵測器、一光調變器及一控制器之一集光子系統。該光調變器經組態以將量測光之一或多個選定部分引導至該一或多個偵測器。該控制器包含一或多個處理器，該一或多個處理器經組態以執行程式指令，從而引起該一或多個處理器藉由以下執行一度量配方：接收來自該一或多個偵測器之偵測信號，其中該等偵測信號係與經引導至該一或多個偵測器之該量測光之該一或多個選定部分相關聯；且基於該等偵測信號來產生與一樣本之至少兩個層相關聯之一疊對量測。

Description

用於疊對度量中之特定傅立葉瞳頻率之隔離之系統及方法
本發明大體上係關於疊對度量且更特定言之，係關於一種用於使用光調變進行疊對度量之系統及方法。
疊對度量通常係指一樣本(諸如(但不限於)半導體裝置)上之層之相對對準之量測。一疊對量測或疊對誤差之一量測通常係指兩個或更多個樣本層上之經製造特徵之未對準之一量測。在一般意義上，多個樣本層上之經製造特徵之適當對準對於裝置之適當作用係必要的。
對於減小特徵大小且增加特徵密度之需求導致對於準確且有效的疊對度量之對應增加之需求。度量系統通常藉由量測或以其他方式檢測跨一樣本分佈之專屬度量目標(即，疊對目標)而產生與樣本相關聯之度量資料。 因此，樣本通常安裝於一平移載物台上且經平移使得度量目標被循序地移動至一量測視場中。在採用一移動及量測(MAM)方法之典型度量系統中，樣本在各量測期間係靜態的。然而，平移載物台在一量測之前安定所需之時間可負面影響處理能力。因此，可期望提供用於解決上文之缺陷之系統及方法。
根據本發明之一或多項闡釋性實施例，揭示一種疊對度量系統。在一項闡釋性實施例中，該系統包含經組態以產生一照明光束之一照明源。在另一闡釋性實施例中，該系統包含具有一物鏡之一集光子系統，該物鏡經組態以根據一度量配方收集回應於該照明光束而自一樣本發出之量測光，其中該樣本包含根據該度量配方包括至少兩個層之一疊對目標。在另一闡釋性實施例中，該系統包含定位於一第一瞳平面處之一或多個偵測器。在另一闡釋性實施例中，該系統包含定位於一第二瞳平面處之一光調變器，其中該光調變器經組態以將該第二瞳平面中之該量測光之一或多個選定部分引導至該一或多個偵測器。在另一闡釋性實施例中，該系統包含通信地耦合至該集光子系統之一控制器，該控制器包含一或多個處理器，該一或多個處理器經組態以執行程式指令，從而引起該一或多個處理器藉由以下執行該度量配方：接收來自該一或多個偵測器之偵測信號，其中該等偵測信號與引導至該一或多個偵測器之該量測光之該一或多個選定部分相關聯。在另一闡釋性實施例中，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藉由以下執行該度量配方：根據一度量配方，基於該等偵測信號產生與該樣本之該至少兩個層相關聯之一疊對量測。
根據本發明之一或多項闡釋性實施例，揭示一種具有場平面偵測器之疊對度量系統。在一項闡釋性實施例中，該系統包含經組態以產生一照明光束之一照明源。在另一闡釋性實施例中，該系統包含具有一物鏡之一集光子系統，該物鏡經組態以根據一度量配方收集回應於該照明光束而自一樣本發出之量測光，其中該樣本包含根據該度量配方包括至少兩個層之一疊對目標。在另一闡釋性實施例中，該系統包含定位於一集光場平面處之一或多個偵測器。在另一闡釋性實施例中，該系統包含定位於一集光瞳平面處之一光調變器，其中該光調變器經組態以將該集光瞳平面中之該量測光之一或多個選定部分引導至該一或多個偵測器。在另一闡釋性實施例中，該系統包含通信地耦合至該集光子系統之一控制器，該控制器包含一或多個處理器，該一或多個處理器經組態以執行程式指令，從而引起該一或多個處理器藉由以下執行該度量配方：接收來自該一或多個偵測器之偵測信號，其中該等偵測信號與引導至該一或多個偵測器之該量測光之該一或多個選定部分相關聯。在另一闡釋性實施例中，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藉由以下執行該度量配方：根據一度量配方，基於該等偵測信號產生與該樣本之該至少兩個層相關聯之一疊對量測。
根據本發明之一或多項闡釋性實施例，揭示一種用於疊對度量之方法。在一項闡釋性實施例中，該方法包含使用定位於一第二瞳平面中之一光調變器將該第二瞳平面中之量測光之一或多個選定部分引導至定位於一第一瞳平面處之一或多個偵測器，該一或多個選定部分自一樣本發出。在另一闡釋性實施例中，該方法包含接收來自該一或多個偵測器之偵測信號，其中該等偵測信號與該量測光之該一或多個選定部分相關聯。在另一闡釋性實施例中，該方法包含基於該等偵測信號產生與該樣本之兩個層相關聯之一疊對量測。
應理解，前文概述及下文詳細描述兩者僅係例示性及說明性的且未必限制如主張之本發明。併入本說明書中且構成本說明書之一部分之隨附圖式繪示本發明之實施例且與概述一起用於解釋本發明之原理。
已關於某些實施例及其等之特定特徵特別展示且描述本發明。將本文中闡述之實施例視為闡釋性而非限制性。一般技術者應容易瞭解，可作出形式及細節上之各種改變及修改而不脫離本發明之精神及範疇。現將詳細參考在隨附圖式中繪示之所揭示標的物。
大體上參考圖1至圖5，根據本發明之一或多項實施例揭示用於使用一集光瞳平面中之一光調變器進行疊對度量之系統及方法。
本發明之實施例係關於使用一疊對度量工具之一集光瞳平面中之一光調變器以濾波及/或對準在一或多個偵測器上之一疊對量測期間自一樣本收集之光(在本文中稱為量測光)之部分。以此方式，光調變器可提供在一量測期間入射於偵測器上之量測光之部分之主動控制。
本文中經審慎考慮，一集光瞳中之一光調變器可使用各種疊對度量目標設計、量測技術及對應疊對度量工具實施。
在一些實施例中，一基於影像之疊對度量工具包含一集光瞳中之一光調變器。例如，基於影像之疊對度量工具可照明一疊對目標(例如，一先進成像度量(AIM)目標、一框中框(box-in-box)度量目標或類似者)且基於各種成像技術(包含(但不限於)明場成像或暗場成像)擷取包含疊對目標之一影像之一疊對信號。因此，可藉由量測經擷取影像中之疊對目標特徵之相對位置而判定疊對。本文中經審慎考慮，定位於一基於影像之疊對度量工具之集光瞳中之一光調變器可實現貢獻於一經產生影像之量測光之經定製基於瞳之濾波。例如，在具有經設計以產生離散繞射階之週期性特徵之疊對目標之情況中，集光瞳中之一光調變器可促進可貢獻於一經產生偵測信號(例如，影像)之繞射階之動態選擇或阻擋。
另外，可在與成像及/或散射量測技術相關聯之掃描或靜態量測模式中實施使用一光調變器之集光瞳控制。作為一圖解，一些基於掃描之散射量測技術包含用於擷取當樣本處於連續運動中且相對於一照明光束掃描時產生之時變干涉信號之一集光瞳之選定位置中之快速光電偵測器。在以下案中描述各種非限制性掃描散射量測疊對度量技術：2021年2月17日申請之美國專利公開案第2022/0034652號；2020年12月11日申請之美國專利申請案第17/119,536號；2022年3月30日申請之美國專利申請案第17/708,958號；及2022年3月30日申請之美國專利申請案第17/709,104號，該等案全部以全文引用的方式併入本文中。例如，快速光電偵測器可放置於選定繞射階之間之重疊位置處以擷取此等區中之時變干涉信號。本文中經審慎考慮，一掃描疊對度量工具之一集光瞳中之一光調變器可實現入射於快速光電偵測器上之量測光之經定製控制。在一些實施例中，此一光調變器藉由將集光瞳平面之選定部分(例如，包含指示疊對之時變干涉信號之位置)中之量測光引導至光電偵測器而確保快速光電偵測器之適當對準。以此方式，可校正一集光瞳平面中之光電偵測器之實體放置之任何誤差。在一些實施例中，一集光瞳平面中之一光調變器對入射於光電偵測器上之量測光濾波。例如，可藉由濾除不包含時變信號之量測光之部分而改良時變信號之信雜比(SNR)。
圖1A係根據本發明之一或多項實施例之用於疊對度量之一系統之一概念視圖。
在一項實施例中，系統100包含用於對樣本104執行疊對量測之一疊對度量工具102。
在如圖1A中展示之實施例中，疊對度量工具102包含一照明子系統106及一集光子系統110，集光子系統110可包含一或多個偵測器112及一光調變器148 (例如，在一集光瞳平面114中)。
在一項實施例中，如提及，疊對度量系統100 (或疊對度量工具102)包含經組態以依一或多個照明光束108之形式產生照明以照明樣本104之一照明子系統106及用於(例如，根據一度量配方)收集來自經照明樣本104之光之一集光子系統110。此外，一或多個照明光束108可在空間上受限使得其等可照明樣本104之選定部分。例如，一或多個照明光束108之各者可在空間上受限以照明一疊對目標202之一特定單元204。
應注意，本發明中對一樣本(例如，一樣本之特徵/層/目標)之任何描述/限制可解釋為根據一「度量配方」之一描述/限制。例如，根據一度量配方，系統100可經組態用於某些類型之樣本或一樣本之特徵。例如，系統100可經設計(經組態以)及/或程式化(例如，程式指令)以計算一樣本之某些類型之特徵(例如，光柵疊光柵目標)之疊對量測，此可係「根據一度量配方」或類似者之含義。
再次參考圖1A至圖1C，根據本發明之一或多項實施例更詳細描述疊對度量工具102之一或多個偵測器112及光調變器148。
如提及，在實施例中，系統100可進一步包含一光調變器148。光調變器148通常可經組態以將一集光瞳平面114中之光(例如，量測光)之一或多個選定部分選擇性地引導(例如，透射、反射、瞄準、對準、濾波及類似者)至一或多個偵測器112。以此方式，光調變器148可容許選擇/引導集光瞳平面中之量測光之分佈之特定/選定部分入射於一偵測器112 (或一或多個偵測器112)上。
圖1B係根據本發明之一或多項實施例之具有在一集光瞳平面114中之一透射性光調變器148之疊對度量工具102之一示意圖。例如，圖1A之光調變器148可為一透射性光調變器148 (如圖1B中展示)。在一項實施例中，透射性光調變器148係一可變形光學器件。
圖1C係根據本發明之一或多項實施例之具有在一集光瞳平面114中之一反射性光調變器148之疊對度量工具102之一示意圖。例如，圖1A之光調變器148可為經組態以將一集光瞳平面114之光(例如，量測光)之一或多個選定部分選擇性地透射至一或多個偵測器112之一透射性光調變器148。在此方面，光調變器148可為經組態以將一集光瞳平面114之光(例如，量測光)之一或多個選定部分選擇性地反射至一或多個偵測器112之一反射性光調變器148。在一項實施例中，反射性光調變器148係一微機電系統(MEMS)裝置。在另一實施例中，反射性光調變器148係一數位光處理裝置(DLP)。例如，DLP可包括可為一MEMS裝置之一數位微鏡裝置(DMD)。在另一實施例中，光調變器包含一空間光調變器、一微機電系統(MEMS)裝置或一可變形光學器件之至少一者。
再次大體上參考光調變器，在其他實施例中，光調變器148可動態地調整。例如，光調變器148可經組態以可動態地調整以提供引導至一或多個偵測器之量測光之選定部分之動態選擇。例如，疊對度量工具102可經組態以在一樣本104進入一量測視場之前(例如，早於)及/或在進行一量測之前(例如，在接收偵測信號之前)調整(例如，動態地選擇)引導至一或多個偵測器之量測光之一或多個選定部分。
現大體上參考偵測器112，如提及，在一些實施例中，系統100可包含一或多個偵測器112。取決於實施例，除非另外提及，否則一或多個偵測器112可用於掃描疊對度量、靜態疊對度量或兩者且與成像及/或散射量測技術一起使用。例如，一或多個偵測器112可定位於用於掃描疊對度量之一集光瞳平面中。在另一實例中，一或多個偵測器112可定位於用於靜態疊對度量之一集光場平面中。在用於掃描疊對度量之實施例中，偵測器112通常可包含此項技術中已知之適用於擷取在樣本104藉由平移載物台116平移時及/或在一或多個照明光束108藉由一光束掃描子系統掃描時產生之干涉信號之任何類型之光學偵測器。
在用於掃描疊對度量之實施例中，作為一實例，一或多個偵測器112定位於一集光瞳平面114 (例如，第一瞳平面)中，如圖1B及圖1C中展示。
例如，為了掃描疊對度量，一或多個偵測器112可包含一光電二極體、一突崩光電二極體或一光電倍增管之至少一者。例如，一或多個偵測器112可包含(但不限於)快速光電二極體。在另一實例中，一或多個偵測器112包含一(或多個)光電二極體。在另一實例中，一或多個偵測器112包含一(或多個)突崩光電二極體。在另一實例中，一或多個偵測器112包含一(或多個)光電倍增管。
在掃描疊對度量之背景內容中之其他實施例中，疊對度量工具102可包含一平移載物台116以在一量測期間透過疊對度量工具102之一量測視場掃描樣本104。
例如，掃描疊對度量可意謂在樣本104相對於一或多個偵測器112運動時接收來自一或多個偵測器112之偵測信號使得偵測信號係時變干涉信號。
現大體上參考疊對度量(非具體地掃描疊對度量)，在另一實施例中，一或多個偵測器之感測器元件未填滿第一瞳平面，且光調變器148將量測光之選定部分引導至感測器元件之位置。未填滿可意謂第一瞳平面中之光之分佈之整個部分/區域未完全由一或多個偵測器之感測器元件填充使得未偵測分佈之一些部分。
在另一實施例中，一或多個偵測器之感測器元件未對準至瞳平面之所要部分。例如，歸因於各種原因(例如(但不限於)波長之一改變、不同疊對目標特性及引起偵測所要瞳區域中之一改變之其他原因)，用於偵測之一所要瞳部分/區域可改變且不一定與待偵測區域(例如，圖3B之經偵測部分310a及經偵測部分310b)對準。在此例項中，光調變器148可經組態以(經控制以)動態地調整以選擇待偵測區域。例如，光調變器148可「引導」 (透射、反射、對準、瞄準、選擇性地阻擋、濾波及類似者)光使得經引導至一或多個偵測器之瞳平面之所要區域與圖3B中展示之經偵測部分310內之選定部分308相同(或所要/選定區域308之至少一些者在經偵測部分310內)。
在另一實施例中，在一掃描疊對度量模式中，在樣本係靜態時，一或多個偵測器產生偵測信號。例如，在根據度量配方產生/接收偵測信號期間，樣本可係靜態的。例如，相對於一「即時」掃描方法/系統，其中可在產生疊對目標之偵測信號期間連續平移樣本。
針對靜態疊對度量，在一項實施例中，光調變器148在一集光瞳平面114中且一或多個偵測器112在一集光場平面150中。在此方面，一或多個偵測器112可能夠對整個場平面成像，在一般意義上，該場平面與物件平面共軛，使得可自一俯視圖(未展示)對樣本104成像。
針對靜態疊對度量，在一些實施例中，一或多個偵測器包含一多像素感測器。例如，多像素感測器可為一電荷耦合裝置(CCD)或一互補金屬氧化物半導體(CMOS)裝置之至少一者。例如，多像素感測器在一項實施例中可為一電荷耦合裝置(CCD)，且在另一實施例中為一互補金屬氧化物半導體(CMOS)裝置。
現參考散射量測疊對度量來描述各種元件。
在一些實施例中，一般言之，疊對度量工具102可(根據一度量配方)對具有疊對目標(諸如(但不限於)光柵疊光柵結構)之樣本104的部分執行散射量測疊對量測。
本文中應認知，一週期性結構(諸如一光柵疊光柵結構)對一照明光束108之繞射階的分佈可受各種參數影響，諸如(但不限於)照明光束108之一波長、照明光束108在高度及方位方向兩者上之一入射角、週期性結構之一週期(即，節距)或一集光透鏡之一數值孔徑(NA)。因此，在本發明之實施例中，照明子系統106、集光子系統110及疊對目標202可經組態以提供集光子系統110之集光瞳平面114中之零階繞射及一階繞射之一重疊分佈。例如，照明子系統106及/或集光子系統110可經組態以產生對具有提供重疊分佈之週期性之一選定範圍之光柵疊光柵結構的量測。此外，照明子系統106及/或集光子系統110之各種組件(例如，光闌、瞳或類似者)可係可調整的，以提供具有一給定週期性之一給定結構(例如，光柵疊光柵)的重疊分佈。
集光子系統110可收集來自與照明光束108之繞射相關聯之樣本104之0階繞射(例如，鏡面反射)及/或+/-1繞射階之至少一者。此外，集光子系統110可包含經定位於一集光瞳平面114中(例如，0階繞射階與+/-1繞射階之間之重疊位置處)的一或多個偵測器112。例如，圖3E之區域332 (隨後在本發明中更詳細描述)可為0階繞射階與+/-1繞射階之間之重疊(例如，及可能亦0階繞射階與+/-2繞射階之重疊)的位置，使得在一些實施例中，可(例如，藉由控制器122)判定/產生絕對光柵位置的資訊(例如，指示疊對量測)。
在另一實施例中，疊對度量工具102包含用於將照明光束108聚焦至樣本104 (例如，具有定位於樣本104之兩個或更多個層上之疊對目標元件之一疊對目標202)上之一物鏡136。例如，物鏡136可經組態以根據一度量配方收集回應於照明光束108而自一樣本104發出之量測光。例如，樣本104可包含由一或多個單元204形成之一疊對目標202，各單元204包含根據度量配方由樣本之兩個層上之光柵結構形成之一光柵疊光柵結構(如圖2中展示)。
現參考圖2至圖4，關於掃描散射量測疊對度量之各項非限制性實施例，根據本發明之一或多項實施例更詳細描述使用一集光瞳平面114中之一光調變器148之來自一樣本104之疊對目標202之偵測信號。應注意，圖2至圖4及在掃描散射量測疊對度量之背景內容中之隨附描述係非限制性實例及描述且可使用本發明以數個且多種方式實施掃描散射量測疊對度量。
圖2係根據本發明之一或多項實施例之在散射量測疊對度量之背景內容中之一樣本104之一疊對目標202之一單一單元204之一側視圖。
在一些實施例中，一基於散射量測之疊對度量工具包含一集光瞳中之一光調變器。在一個實例中，基於散射量測之疊對度量工具可照明一疊對目標(例如，一光柵疊光柵度量目標或類似者)且擷取包含自與照明光束之繞射、散射及/或反射相關聯之疊對目標發出之光之一角分佈之一疊對信號。在此情況中，可基於經捕獲/量測光之角度分佈(例如，一瞳平面分佈)判定疊對。
在一項實施例中，疊對目標202中之樣本104之兩個層(例如，第一層210及第二層214)上之光柵結構可具有一共同節距(例如，元件212之間之週期性距離)。
在另一實施例中，疊對目標中之樣本104之兩個層上之光柵結構具有不同節距，其中光柵疊光柵結構形成摩爾(Moiré)結構(如圖2中展示)。
在一項實施例中，單元204包含定位於樣本104之一第一層210上之第一層列印元件208及定位於樣本104之一第二層214上之第二層列印元件212，其等經定向使得包含第一層列印元件208及第二層列印元件212之區重疊以形成一光柵疊光柵結構。此外，如圖2中繪示，第一層列印元件208可(但不需要)經設計以包含沿著量測方向(例如，圖2中之X方向)自第二層列印元件212達一選定量之一預期偏移(歸因於不同節距)，此可促進與沿著量測方向自預期偏移之一偏差相關聯之疊對誤差之量測。如下文將更詳細描述，應理解，一疊對目標202通常可由任何數目個單元204形成且任何特定單元204可包含具有沿著任何方向之一週期性之一光柵疊光柵特徵。
例如，許多散射量測疊對度量技術通常藉由照明在兩個層中具有光柵結構(例如，光柵疊光柵結構)之一疊對目標而判定疊對，其中一疊對量測係基於正(例如，+1)與負(例如，-1)繞射階之間之不對稱性。例如，在以下案中描述各種散射量測技術：2020年10月12日申請之美國專利申請案第17/068,328號；2020年11月3日發佈之美國專利第10,824,079號；2019年2月9日發佈之美國專利第10,197,389號；及Adel等人之「Diffraction order control in overlay metrology: a review of the roadmap options」，Proc. SPIE.6922，Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XXII, 692202.(2008年)，全部該等案之全文以引用的方式併入本文中。本文中經審慎考慮，定位於一散射量測疊對度量工具之一集光瞳中之一光調變器可實現在一量測期間引導至一或多個偵測器之繞射階之控制及/或濾波。
然而，應理解，圖2中之疊對目標202 (及相關之圖3A至圖4中之元件)及相關聯描述僅係為了闡釋性目的提供且不應解譯為限制性。實情係，疊對目標202可包含任何適合設計(例如，光柵疊光柵疊對目標設計、光柵鄰近光柵、三層光柵)。例如，疊對目標202可包含適用於沿著兩個方向進行量測之任何數目個單元204。此外，單元204可以任何圖案或配置分佈。例如，在2021年7月27日發佈之美國專利第11,073,768號中大體上描述適用於掃描度量之度量目標設計，該專利以全文引用的方式併入本文中。在一項實施例中，疊對目標202包含沿著一掃描方向(例如，樣本104之一運動方向)分佈之一或多個單元分組，其中各特定單元分組內之單元204經定向以具有沿著一共同方向週期性之光柵疊光柵結構。例如，一第一單元分組可包含具有沿著X方向之週期性之一或多個單元204且一第二單元分組可包含具有沿著Y方向之週期性之一或多個單元204。以此方式，在透過集光子系統110之一量測視場掃描樣本104時，一特定單元分組內之全部單元204可經同時成像/偵測。藉由另一實例，在2021年11月25日發表之美國專利公開案第2021/0364935號中大體上描述適用於在一單一掃描中進行正交方向上之疊對量測之對角線目標，該案之全文以引用的方式併入本文中。此外，照明光束可為任何數目個組態/形狀，不限於圖3A至圖3C中展示之組態/形狀，且偵測器112不限於所展示區域(例如，第一經偵測區域330a及第二經偵測區域330b)之位置、大小等。在一些實施例中，集光瞳平面114中之繞射階之大小及形狀通常可與樣本104上之照明光束108之大小及形狀相關。例如，雖然未展示，但在照明光束108係長形之情況中，繞射階可類似地係長形(例如，在正交方向上)。
現參考圖3A至圖3E，根據本發明之一或多項實施例繪示照明光束分佈之繞射階之照明瞳平面分佈(圖3A及圖3C中展示)及對應集光瞳平面分佈(圖3B及圖3D中展示)之各種實例。特定言之，根據本發明之一或多項實施例藉由圖3A至圖3E繪示量測光之選定部分(例如，圖3B之選定部分308a；藉由/可藉由一光調變器148引導)及量測光之經偵測部分(例如，經偵測部分310a；藉由/可藉由一偵測器112偵測)及繞射階(例如，一階(-1)圓形繞射階306b；自一疊對目標發出)之實例。圖3A至圖3B與對應於一圓形照明光束304之繞射階相關，且圖3C至圖3E與對應於一環形照明光束324之繞射階相關。
在實施例中，如提及，光調變器148可經組態以將光之一或多個選定部分(區域)引導(例如，透射、反射、對準、瞄準、選擇性阻擋及類似者)至待藉由一或多個偵測器112偵測之一或多個經偵測部分(區域)。在此方面，一選定部分可為藉由(使用一光調變器)將選定部分瞄準至將經偵測之一部分(區域) (例如，至對應於將藉由一偵測器112偵測之部分之一經偵測部分)而經選擇以供偵測之(例如，量測光之)一部分。替代地或另外(例如，且為了清楚起見參考一單一選定部分描述，但不限於單數)，選定部分可為一經濾波/未濾波部分使得僅選定部分藉由一偵測器112偵測(例如，且包圍選定部分之中間部分未由偵測器偵測(例如，藉由光調變器148濾除))。例如，雖然未展示，但在一些實施例中，光在一偵測器112之一集光瞳平面114 (而非光調變器之瞳平面，如圖3B最初旨在繪示)處之經模擬分佈可藉由改變圖3B而繪示使得在除選定(重疊)部分308 (例如，圖3B之第一選定部分308a及第二選定部分308b)之外之每一部分/區域中，分佈302完全(或接近完全)缺少光。此外，關於此一實例，經偵測部分310係待藉由各偵測器112偵測(例如，偵測為偵測信號(例如，時變干涉信號))之部分/區域。應注意，在上文之實例之一些實施例中，經偵測部分310大於選定部分308 (如圖3B中展示)使得實際上偵測小於可藉由一偵測器112偵測之量測光之最大理論經偵測部分/區域(例如，容許不相關及/或非所要部分被濾除且確保所要部分被偵測(以一誤差裕度)，藉此增加信雜比)。然而，應注意，可使用任何組態。例如，可使用大於、小於及/或等於經偵測部分且與經偵測部分完全重疊及/或部分重疊之選定部分之任何組態。
一般言之，作為實例但不限於此等實例，一或多個選定部分可為：圖3B之第一選定部分308a、第二選定部分308b；圖3D之第一選定部分328a、第二選定部分328b；及/或圖3E之選定部分332。
此外，一或多個經偵測部分可為(但不限於)：圖3B之第一經偵測部分310a、第二經偵測部分310b；圖3D之第一經偵測部分330a、第二經偵測部分330b；及/或圖3E之經偵測部分334。例如，一或多個偵測器112可為經組態以偵測經偵測區域330a中之光之平均強度之一第一光電二極體112及經組態以偵測經偵測區域330b中之光之平均強度之一第二光電二極體112。此外，控制器122可經組態以基於(第一光電二極體112及第二光電二極體112之)偵測信號產生與樣本104之兩個層相關聯之一疊對量測。
在一項實施例中，照明子系統106使用一或多個照明光束108以法向入射(或接近法向入射)照明疊對目標202。此外，一或多個照明光束108可使用一有限範圍之入射角照明疊對目標202，如藉由圖3B中之集光瞳平面114之分佈302之有限大小繪示。在此方面，疊對目標202可將一或多個照明光束108繞射成離散繞射階306 (306a、306b、306c)。
圖3A繪示根據本發明之一或多項實施例之一圓形照明光束304之一照明瞳平面分佈300之一示意圖。在一項實施例中，系統100之照明光束108係圓形的(如藉由圓形照明光束304展示)。
圖3B繪示根據本發明之一或多項實施例之圖3A之圓形照明光束304之繞射階之一集光瞳平面分佈302之一示意圖。例如，當一疊對目標202藉由一圓形照明光束304照明時，圓形照明光束304可藉由零階(0)圓形繞射階306a、一階(+1)圓形繞射階306c及一階(-1)圓形繞射階306b形成如圖3B中展示之一集光瞳平面114中之圓形繞射階。
圖3C繪示根據本發明之一或多項實施例之一環形照明光束324之一照明瞳平面分佈320之一示意圖。在一項實施例中，系統100之照明光束108係環形的(例如，環形)，如藉由環形照明光束324展示。
圖3D繪示根據本發明之一或多項實施例之圖3C之環形照明光束之繞射階之一集光瞳平面分佈之一示意圖。例如，當一疊對目標202藉由一環形照明光束324照明時，環形照明光束324可藉由零階(0)環形繞射階326a、一階(+1)環形繞射階326c及一階(-1)環形繞射階326b形成如圖3D中展示之一集光瞳平面114中之環形繞射階。
在另一實例中，引導至一或多個偵測器112之量測光138之選定部分可包含來自摩爾結構(例如，圖3D及圖3E中之重疊環)之環形繞射階之重疊之區。
圖3E繪示根據本發明之一或多項實施例之一樣本之一摩爾目標之一經模擬瞳分佈346。例如，經模擬瞳分佈346可為圖2中展示之摩爾疊對目標202之一經模擬分佈且理論上可在一集光瞳平面114中捕獲。此外，經模擬瞳分佈346可為環形照明光束324之繞射階之圖3D中展示之集光瞳平面分佈322之一經模擬瞳分佈。
例如，圖3E可為根據本發明之一或多項實施例之疊對度量工具102之一集光瞳平面114 (例如，任何集光瞳平面114)中之一集光瞳之一俯視圖。在此方面，集光瞳平面114可對應於如圖1B或圖1C中繪示之集光子系統110中之一集光瞳平面114。
在實施例中，圖3E中展示之各環或部分環可為圖2之一光柵元件(例如，元件212)之一繞射之一繞射階。
例如，經模擬瞳分佈346可包含零階(0)環形繞射階336、一階(+1)第二(頂)層環形繞射階340、一階(-1)第二層環形繞射階338、一階(+1)第一(下)層環形繞射階344及一階(-1)第一層環形繞射階342。例如，一階(+1)第二(頂)層環形繞射階340可為來自圖2之第二層(頂層) 214之元件212之一階繞射。此外，一階(+1)第一層環形繞射階344可為來自圖2之第一層(下層) 210之元件208之一階繞射。在此方面，經偵測區域334可偵測一疊對目標202之多個層(例如，第一層210及第二層214)之繞射階之一重疊；例如，以產生層之一疊對量測(偏移)。
例如，根據一度量配方，一階繞射(例如，一階(+1)第二(頂)層環形繞射階340、一階(-1)第二層環形繞射階338、一階(+1)第一(下)層環形繞射階344及一階(-1)第一層環形繞射階342)可部分重疊零階繞射階336，如圖3E中展示。例如，如圖3E中展示，一階(+1)第二層環形繞射階340及一階(+1)第一層環形繞射階344彼此重疊(藉由兩個左側選定部分334展示)。類似地，一階(-1)繞射重疊零階(0)環形繞射階336 (藉由兩個右側選定部分334展示)。
圖4繪示根據本發明之一或多項實施例之在樣本104之一X方向上量測之圖3E之各種區之經模擬強度信號之一圖形表示400。
例如，圖4可為藉由一集光瞳平面114處之一或多個偵測器112接收之在樣本104之一X方向(例如，圖2之X方向)上量測之(例如，包括具有不同節距之光柵之層之一摩爾疊對目標202之)經模擬偵測信號之一圖表。在另一例項中，可在樣本處於運動中(例如，在一第一掃描系統中)時接收偵測信號使得偵測信號係時變信號(例如，干涉信號)。
在一些實施例中，第一信號402可為在X方向上量測之圖3E中展示之四個經偵測部分(區域) 334之至少一個經偵測部分334之平均強度(例如，光強度)之一經模擬信號。此外，第二信號404可為在X方向上量測之圖3E之整個經模擬分佈346之一平均強度。
應注意，選定部分332可經選擇或經組態以經選擇使得相較於第二信號404，信號之信雜比(SNR)經改良/更高，如藉由第一信號402展示。應注意，在圖4之實例中，與相關聯於整個集光瞳區域之一平均強度之第二信號404相比，與經偵測部分334 (及選定部分332)相關聯之第一信號402具有具備一更高SNR之振盪之一更大強度。
在一些實施例中，且如由圖4證明，經審慎考慮，需要選擇瞳平面之一或多個選定部分以用於產生有意義的資訊。
例如，選擇瞳平面之一或多個選定部分容許根據其等位置分離信號貢獻者且因此簡化疊對量測判定/產生之數學。
以下公式與諸如圖2中展示之具有兩個或更多個層之一疊對目標相關，其中一第一(頂)層具有一第一節距(p1)且一第二(下)層具有一第二節距(p2)。例如，以下公式可用於基於繞射之疊對(DBO)量測。在另一實例中，以下公式可用於穩健先進成像度量(rAIM)目標。
在來自具有節距1之光柵之零與一階繞射(例如，對應於一時變信號)之間之重疊中量測之強度係：
在來自具有節距2之光柵之零與一階繞射(例如，對應於一時變信號)之間之重疊中量測之強度係：
p1之對稱中心可特性化為：
p2之對稱中心可特性化為：
正及負之疊對量測(單獨以移除X 0相依性)：
最終(整體)疊對量測：
其中P 1係第一層中之元件之節距；P 2係第二層中之元件之節距； 、 分別對應於與節距 相關聯之零及一階繞射之強度； 、 分別對應於與節距 相關聯之零及二階繞射之強度； 係與 信號相關聯之一相位項； 係與 信號相關聯之一相位項；X係一X方向變量；X 0係在時間0在X方向上之一位置；且DC係類似於使用直流電而非交流電之一恆定偏移。
圖4之X方向可為疊對度量系統100之一掃描方向，諸如跨一單元204之元件212 (光柵)之圖2中展示之X方向。
在一些實施例中，具有如圖3A至圖4中展示之引導至一或多個偵測器之一選定部分(例如，在經偵測部分334內)之益處至少包含以下之一者：經偵測信號之更高信雜比；獲得與關於絕對光柵位置及疊對量測之資訊相關之繞射階之重疊；自經偵測信號排除將歸因於來自非所要繞射階之貢獻而增加偏移及/或增加誤差之瞳(例如，不相關區域)之部分(區域)。
在一些實施例中，圖3E繪示沿著集光瞳平面114中之一光柵疊光柵結構之週期性之方向(例如，此處之X方向)分佈之繞射階(例如，零階(0)環形繞射階336)之一分佈。特定言之，一階繞射338、340分佈於零階(0)環形繞射階336之相對側上。
在另一實施例中，疊對度量工具102包含定位於集光瞳平面114之重疊區(重疊繞射階)中之一或多個偵測器112。例如，一第一偵測器可定位於一第一重疊區(即，右上經偵測部分334)中且一第二偵測器可定位於第二重疊區(即，左上經偵測部分334)中。一或多個偵測器112之各者可接著在掃描樣本104時擷取一時變干涉信號。特定言之，由於可沿著一結構之週期性之一方向(例如，一光柵疊光柵結構之圖2中之X方向)掃描一疊對目標202，其中+/-1繞射階(例如，繞射階338、340)相對於零階繞射(例如，零階(0)環形繞射階336)之相位在相反方向上移位。因此，掃描疊對目標202達等於一光柵疊光柵結構之一節距之一長度可導致在+/-1繞射階之各者中(在相反方向上)之 之一相移且由各偵測器112捕獲之強度可透過一干涉條紋振盪。
例如，在一些實施例中，光調變器148應係可動態地調整的。例如，光調變器148應經組態以能夠在一量測之前(例如，在接收偵測信號之前)調整量測光之一或多個選定部分。例如，光調變器148應經組態以能夠在一掃描模式期間之一快速掃描量測之前及/或在一靜態模式中之一移動及量測(MAM)量測之前調整量測光之一或多個選定部分。
在相同實例中，在一般意義上，偵測器112之頻寬或回應時間應足以解析干涉條紋之時間頻率。例如，在沿著一量測方向之每秒10厘米之一掃描速度及1微米之一目標節距之情況中，干涉信號將以大約100 kHz之一速率振盪。在一項實施例中，偵測器112包含具有至少1 GHz之一頻寬之偵測器。然而，應理解，此值並非必需的。實情係，可一起選擇偵測器112之頻寬、沿著量測方向之平移速度及光柵疊光柵結構之節距以提供干涉信號之一所要取樣率。
在另一實施例中，一或多個偵測器112係定位於一第一瞳平面處(或附近)且光調變器係定位於一第二瞳平面處。例如，第二瞳平面可為(但不限於)圖1B至圖1C中之光調變器148處於其中(或附近)的集光瞳平面114。應注意，一或多個集光通道光束分離器(未展示)可被放置於光調變器148之前或之後，使得兩個或更多個偵測器112之至少一個偵測器可被放置於一單獨集光通道144中且偵測集光瞳平面114之一單獨偵測部分(例如，單獨偵測部分334)。在此方面，第一瞳平面可處於被分成多個通道144之一集光瞳平面之多個實體位置(例如，各偵測器112經定位於其中)中。應注意，第一瞳平面(偵測器定位於其中)不同於第二瞳平面(光調變器定位於其中)。
替代地，兩個或更多個偵測器可各被放置於相同集光通道144中。
在實施例中，一或多個偵測器可為兩個或更多個偵測器。在其他實施例中，一或多個偵測器可為四個或更多個偵測器。例如，四個或更多個偵測器之四個單獨偵測器112可經放置(或光經引導)使得四個單獨偵測器112之各者偵測對應於圖3E中展示之四個偵測部分334 (例如，重疊零階及一階繞射階之區域)之一者之一偵測信號。
現參考方法500，其通常關於疊對度量，除非另外提及。圖5繪示根據本發明之一或多項實施例之用於使用一集光瞳平面114中之一光調變器進行疊對度量之一方法500之一流程圖。應注意，本文裡，在系統100之背景內容中，先前描述之實施例及實現技術應解譯為擴展至方法500。本文中應進一步注意，方法500之步驟可全部或部分由系統100實施。然而，應進一步認知，方法500不限於系統100，其中額外或替代系統級實施例可實行方法500之步驟的全部或部分。
在一項實施例中，方法500包含使用經定位於一第二瞳平面中之一光調變器將第二瞳平面中之量測光之一或多個選定部分引導至經定位於一第一瞳平面處之一或多個偵測器之一步驟502，該一或多個選定部分係自一樣本發出。例如，如圖3E中展示之選定部分332可使用經定位於一第二集光瞳平面114中之一光調變器148來引導。例如，第二集光瞳平面114可為任何集光瞳平面114 (例如，圖1B中展示之集光瞳平面114)。例如，一控制器122可經組態以執行程式指令，從而引起光調變器148將一第二瞳平面中之量測光之一或多個選定部分332引導至經定位於一第一瞳平面處之一或多個偵測器。
例如，圖3E之分佈346之右上選定部分332可為待引導至一或多個偵測器112之一所要區域，但歸因於可期望引導之選定部分(未展示)之一改變(例如，由波長、入射角、樣本節距之一差異或任何其他可能原因引起)及/或一不同類型，一實際分佈(未展示)可不同於分佈346。在此一實例中，光調變器148可經組態以(例如，由一控制器控制以)作出一調整(例如，改變一MEMS之哪些微鏡將光反射至一或多個偵測器)以針對改變進行調整及/或選擇待引導之一不同選定部分。例如，繞射階之選定部分334可(例如，歸因於波長之一改變)已在集光瞳平面內移動使得光調變器148必須調整引導量測光朝向之一方向及/或選擇性地阻擋量測光之非所要區域使得瞳平面114之所要區域可由一或多個偵測器112偵測。
在另一實施例中，方法500包含接收來自一或多個偵測器之偵測信號之一步驟504，其中偵測信號與量測光之一或多個選定部分相關聯。例如，一偵測器112可安置於一集光瞳平面114之一經偵測區域(例如，經偵測區域334)中使得由光調變器148引導之光(例如，量測光)經引導至(例如，被容許傳遞/透射至、瞄準、對準於、被選擇性地阻止透射/反射至及/或類似者)一或多個偵測器112。例如，與一偵測器112相關聯之經偵測區域334內之光可被偵測為一偵測信號。例如，控制器122可經組態以執行程式指令，從而引起來自一或多個偵測器112之偵測信號經接收。
例如，在一掃描疊對度量實施例中，接收偵測信號可在一樣本104相對於一或多個偵測器112處於運動中時發生，使得偵測信號係時變干涉信號。例如，圖4之經繪製信號可為此等時變信號。「時變信號」可意謂隨著時間且在一掃描方向(例如，圖2之X方向)上獲得之藉由一「即時」疊對度量方法/系統獲得之信號。例如，時變信號可為藉由一快速二極體獲得之信號且信號可對應於在掃描一量測光遍及如圖2中展示之一樣本104之一或多個光柵(例如，元件212)時一集光瞳平面分佈346之一繞射重疊區域334。
在另一實施例中，大體上返回參考疊對度量，方法500包含基於偵測信號產生與樣本之兩個層相關聯之一疊對量測之一步驟506。例如，控制器122可經組態以執行程式指令，從而引起基於偵測信號產生與樣本之兩個層相關聯之一疊對量測。
例如，在一掃描疊對度量實施例中，上文描述之與靜態樣本之靜態量測相關聯之疊對目標及/或演算法(諸如(但不限於)美國專利公開案第2019/0004439號中描述之疊對目標及/或演算法)可擴展至一掃描體系。
如提及，應理解，關於掃描散射量測疊對度量之圖2至圖4旨在為非限制性實例且集光平面中之光調變器可用於任何疊對度量技術之集光瞳平面控制。
再次參考圖1A至圖1C，根據本發明之一或多項實施例描述疊對度量工具102之額外組件。例如，下文大體上針對疊對度量(即，非具體針對掃描或靜態疊對度量，除非另外提及)詳細描述控制器122及處理器124及各種光學組件。
在另一實施例中，系統100包含通信地耦合至疊對度量工具102之一控制器122。控制器122可包含一或多個處理器124及一記憶體裝置126或記憶體。例如，一或多個處理器124可經組態以執行維持於記憶體裝置126中之一組程式指令。
控制器122之一或多個處理器124通常可包含此項技術中已知之任何處理器或處理元件。為了本發明之目的，術語「處理器」或「處理元件」可被廣泛地定義以涵蓋具有一或多個處理或邏輯元件(例如，一或多個微處理器裝置、一或多個特定應用積體電路(ASIC)裝置、一或多個場可程式化閘陣列(FPGA)或一或多個數位信號處理器(DSP))之任何裝置。在此意義上，一或多個處理器124可包含經組態以執行演算法及/或指令(例如，儲存於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124可體現為一桌上型電腦、主機電腦系統、工作站、影像電腦、平行處理器、網路連結電腦或經組態以執行一程式(其經組態以操作系統100或結合系統100操作)之任何其他電腦系統，如貫穿本發明所描述。再者，系統100之不同子系統可包含適用於實行本發明中描述之步驟之至少一部分之一處理器或邏輯元件。因此，上文之描述不應被解譯為對本發明之實施例之一限制而僅為一圖解。此外，貫穿本發明描述之步驟可藉由一單一控制器或替代地多個控制器實行。另外，控制器122可包含容置於一共同外殼中或多個外殼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用於整合至系統100中之一模組。此外，控制器122可分析或以其他方式處理自一或多個偵測器112接收之資料且將資料饋送至系統100內或系統100外部之額外組件。
此外，記憶體裝置126可包含此項技術中已知之適用於儲存可由相關聯之一或多個處理器124執行之程式指令之任何儲存媒體。例如，記憶體裝置126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126可包含(但不限於)一唯讀記憶體、一隨機存取記憶體、一磁性或光學記憶體裝置(例如，磁碟)、一磁帶、一固態磁碟及類似者。應進一步注意，記憶體裝置126可與一或多個處理器124一起容置於一共同控制器外殼中。
在此方面，控制器122可執行與疊對度量相關聯之各種處理步驟之任何者。例如，控制器122可經組態以產生控制信號以引導或以其他方式控制疊對度量工具102或其任何組件。例如，控制器122可經組態以引導平移載物台116沿著一或多個量測路徑或掃描帶平移樣本104以透過疊對度量工具102之一量測視場掃描一或多個疊對目標。藉由另一實例，控制器122可經組態以接收對應於來自一或多個偵測器112之偵測信號之信號。藉由另一實例，控制器122可基於來自疊對度量工具102之疊對量測產生一或多個額外製造工具之可校正項作為一或多個額外製造工具之回饋及/或前饋控制。
在另一實施例中，控制器122擷取藉由一或多個偵測器112偵測之偵測信號。控制器122通常可使用此項技術中已知之任何技術(諸如(但不限於)一或多個鎖相迴路)擷取資料，諸如(但不限於)偵測信號之量值或相位。此外，控制器122可使用硬體(例如，電路系統)或軟體技術之任何組合擷取偵測信號(例如，偵測信號)或與偵測信號相關聯之任何資料。
在另一實施例中，控制器122基於偵測信號之比較產生(或判定)沿著量測方向之一疊對目標202之層(例如，第一層210與第二層214)之間之一疊對量測。例如，控制器122可比較偵測信號之量值及/或相位以產生一疊對量測。例如，其全文以引用的方式併入本文中之2020年11月3日發佈之美國專利第10,824,079號大體上描述一集光瞳中之繞射階之電場且進一步提供瞳平面中之疊對與經量測強度之間之特定關係。本文中經審慎考慮，本文中揭示之系統及方法可將美國專利第10,824,079號中之教示擴展至藉由放置於0與+/-1繞射階之間之重疊區中之偵測器擷取之偵測信號。特定言之，本文中經審慎考慮，一樣本上之疊對可與兩個偵測信號之間之一相對相移成比例。在另一例項中，瞳平面中之繞射階之相對強度可自偵測信號提取。以此方式，可應用此項技術中已知之基於繞射階之相對強度差之任何疊對演算法以產生一疊對量側。
此外，控制器122可基於亦可影響偵測信號之樣本之已知、經假定或經量測特徵(諸如(但不限於)側壁角或其他樣本不對稱性)校準或以其他方式修改疊對量測。
再次參考圖1B (及圖1C)，根據本發明之一或多項實施例更詳細描述疊對度量工具102之各種組件。
在一項實施例中，照明子系統106包含經組態以產生至少一個照明光束108之一照明源128。來自照明源128之照明可包含一或多個選定波長之光，包含(但不限於)紫外線(UV)輻射、可見光輻射或紅外線(IR)輻射。
照明源128可包含適用於提供至少一個照明光束108之任何類型之照明源。在一項實施例中，照明源128係一雷射源。例如，照明源128可包含(但不限於)一或多個窄頻雷射源、一寬頻雷射源、一超連續雷射源、一白光雷射源或類似者。在此方面，照明源128可提供具有高相干性(例如，高空間相干性及/或時間相干性)之一照明光束108。在另一實施例中，照明源128包含一雷射持續電漿(LSP)源。例如，照明源128可包含(但不限於)適用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。
在另一實施例中，照明子系統106包含適用於修改及/或調節照明光束108以及將照明光束108引導至樣本104之一或多個光學組件。例如，照明子系統106可包含一或多個照明透鏡130 (例如，用於準直照明光束108，用於中繼一照明瞳平面120及/或一照明場平面132或類似者)。在另一實施例中，照明子系統106包含用於塑形或以其他方式控制照明光束108之一或多個照明控制光學器件134。例如，照明控制光學器件134可包含(但不限於)一或多個場光闌、一或多個瞳光闌、一或多個偏光器、一或多個濾波器、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、一或多個光束塑形器或一或多個鏡(例如，靜態鏡、可平移鏡、掃描鏡或類似者)。
在一些實施例中，照明子系統106使用兩個或更多個照明光束108照明樣本104。此外，兩個或更多個照明光束108可(但不需要)入射於一量測視場(例如，物鏡136之一視場)內之樣本104之不同部分(例如，一疊對目標202之不同單元204)上。本文中經審慎考慮，可使用各種技術產生兩個或更多個照明光束108。在一項實施例中，照明子系統106包含在一照明場平面132處之兩個或更多個孔徑。在另一實施例中，照明子系統106包含用於將來自照明源128之照明分成兩個或更多個照明光束108之一或多個光束分離器。在另一實施例中，至少一個照明源128直接產生兩個或更多個照明光束108。在一般意義上，各照明光束108可被視為一不同照明通道之一部分而無關於產生各種照明光束108之技術。
集光子系統110可包含適用於修改及/或調節來自樣本104之經收集光138之一或多個光學元件。在一項實施例中，集光子系統110包含一或多個集光透鏡140 (例如，用於準直照明光束108，用於中繼瞳及/或場平面或類似者)，一或多個集光透鏡140可包含(但不需要包含)物鏡136。在另一實施例中，集光子系統110包含用於塑形或以其他方式控制經收集光138之一或多個集光控制光學器件142。例如，集光控制光學器件142可包含(但不限於)一或多個場光闌、一或多個瞳光闌、一或多個偏振器、一或多個濾波器、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、一或多個光束塑形器或一或多個鏡(例如，靜態鏡、可平移鏡、掃描鏡或類似者)。在另一實例中，集光子系統110可包含一或多個集光場平面150。應注意，光調變器之位置可放置於集光控制光學器件142及/或一或多個集光透鏡140之前及/或之後且不受圖1B或圖1C中展示之位置限制。
在另一實施例中，集光子系統110包含各具有一單獨偵測器112 (或多個偵測器112)之兩個或更多個集光通道144。例如，疊對度量工具102可包含經配置以將經收集光138分離至集光通道144中之一或多個光束分離器146。此外，光束分離器146可為偏光光束分離器、非偏光光束分離器或其等之一組合。
在一項實施例中，多個集光通道144經組態以收集來自樣本104上之多個照明光束108之光。例如，在一疊對目標202具有在不同於一掃描方向之一方向上分佈之兩個或更多個單元204之情況中，疊對度量工具102可同時使用不同照明光束108照明不同單元204且同時擷取與各照明光束108相關聯之偵測信號。另外，在一些實施例中，引導至樣本104之多個照明光束108可具有不同偏光。以此方式，可分離與各照明光束108相關聯之繞射階。例如，偏光光束分離器146可有效地分離與不同照明光束108相關聯之繞射階。藉由另一實例，可在一或多個集光通道144中使用偏振器以隔離用於量測之所要繞射階。
再次參考圖1A，本文中應注意，系統100之一或多個組件可以此項技術中已知之任何方式通信地耦合至系統100之各種其他組件。例如，一或多個處理器124可經由一有線連接(例如，銅導線、光纖電纜及類似者)或無線連接(例如，RF耦合、IR耦合、WiMax、藍牙、3G、4G、4G LTE、5G及類似者)彼此通信地耦合及通信地耦合至其他組件。藉由另一實例，控制器122可經由此項技術中已知之任何有線或無線連接通信地耦合至疊對度量工具102之一或多個組件。
在一項實施例中，一或多個處理器124可包含此項技術中已知之任何一或多個處理元件。在此意義上，一或多個處理器124可包含經組態以執行軟體演算法及/或指令之任何微處理器型裝置。在一項實施例中，一或多個處理器124可由一桌上型電腦、主機電腦系統、工作站、影像電腦、平行處理器或經組態以執行一程式(其經組態以操作系統100)之其他電腦系統(例如，網路電腦)組成，如貫穿本發明所描述。應認知，貫穿本發明描述之步驟可藉由一單一電腦系統或替代地藉由多個電腦系統實行。此外，應認知，貫穿本發明描述之步驟可在一或多個處理器124之任何一或多者上實行。一般言之，術語「處理器」可經廣泛定義以涵蓋具有執行來自記憶體126之程式指令之一或多個處理元件之任何裝置。再者，系統100之不同子系統可包含適用於實行貫穿本發明描述之步驟之至少一部分之處理器或邏輯元件。因此，上文描述不應被解譯為對本發明之一限制而僅為一圖解。
熟習此項技術者將認知，為概念清楚起見，將本文中描述之組件(例如，操作)、裝置、物件及伴隨其等之論述用作實例，且審慎考慮各種組態修改。因此，如本文中所使用，所闡述之特定範例及隨附論述意欲表示其等更一般類別。一般言之，使用任何特定範例意欲表示其類別，且未包含特定組件(例如，操作)、裝置及物件不應被視為限制性的。
熟習此項技術者將瞭解，存在可實現本文中所描述之程序及/或系統及/或其他技術的各種載體(例如，硬體、軟體及/或韌體)，且較佳載體將隨著其中部署該等程序及/或系統及/或其他技術之背景內容而變動。例如，若一實施者判定速度及準確度係最重要的，則實施者可選擇一主要硬體及/或韌體載體；替代地，若靈活性係最重要的，則實施者可選擇一主要軟體實施方案；或又再次替代地，實施者可選擇硬體、軟體及/或韌體之某一組合。因此，存在可實現本文中描述之程序及/或裝置及/或其他技術之若干可能載體，其等任一者本質上並不優於其他者，此係因為待利用之任何載體係取決於其中將部署載體之背景內容及實施者之特定考量因素(例如，速度、靈活性或可預測性)之一選擇，該等背景內容及考量因素之任一者可能改變。
呈現先前描述以使一般技術者能夠製造且使用如在一特定應用及其要求之背景內容中提供之本發明。熟習此項技術者將明白對所描述實施例之各種修改，且本文中定義之一般原理可應用於其他實施例。因此，本發明並不意欲限於所展示及描述之特定實施例，而是應符合與本文中揭示之原理及新穎特徵一致之最廣範疇。
關於本文中所使用之實質上任何複數及/或單數術語，熟習此項技術者可根據背景內容及/或應用來將複數轉化成單數及/或將單數轉化成複數。為清楚起見，本文中未明確闡述各種單數/複數排列。
本文中描述之全部方法可包含將方法實施例之一或多個步驟之結果儲存於記憶體中。結果可包含本文中描述之任何結果且可以此項技術中已知之任何方式儲存。記憶體可包含本文中描述之任何記憶體或此項技術中已知之任何其他適合儲存媒體。在已儲存結果之後，結果可在記憶體中存取且藉由本文中描述之任何方法或系統實施例使用、經格式化以用於顯示給一使用者、藉由另一軟體模組、方法或系統使用及類似者。此外，結果可「永久地」、「半永久地」、「暫時地」儲存或儲存達某一時段。例如，記憶體可為隨機存取記憶體(RAM)，且結果可能不一定無限期地保存於記憶體中。
經進一步審慎考慮，上文描述之方法之實施例之各者可包含本文中描述之(若干)任何其他方法之(若干)任何其他步驟。另外，上文描述之方法之實施例之各者可藉由本文中描述之任何系統執行。
本文中描述之標的物有時繪示其他組件內含有或與其他組件連接之不同組件。應理解，此等所描繪之架構僅僅係例示性的，且事實上可實施達成相同功能性之許多其他架構。在一概念意義上，用於達成相同功能性之組件之任何配置有效「相關聯」使得達成所要功能性。因此，在本文中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而無關於架構或中間組件。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。
此外，應理解，本發明由隨附發明申請專利範圍界定。熟習此項技術者將理解，一般言之，本文中所使用之術語且尤其隨附發明申請專利範圍(例如，隨附發明申請專利範圍之主體)中所使用之術語一般意欲為「開放式」術語(例如，術語「包含(including)」應解譯為「包含但不限於」，術語「具有」應解譯為「至少具有」，術語「包括(includes)」應解譯為「包括但不限於」，及類似者)。熟習技術者應進一步瞭解，若想要一引入請求項敘述之一特定數目，則此一意圖將被明確敘述於請求項中，且若缺乏此敘述，則不存在此意圖。例如，作為理解之一輔助，以下隨附發明申請專利範圍可含有使用引導性片語「至少一個」及「一或多個」來引入請求項敘述。然而，此等片語之使用不應被解釋為隱含：由不定冠詞「一(a/an)」引入之一請求項敘述將含有此引入請求項敘述之任何特定請求項限制為僅含有此一敘述之發明，即使相同請求項包含引導性片語「一或多個」或「至少一個」及諸如「一(a/an)」之不定冠詞(例如，「一(a/an)」通常應被解譯為意指「至少一個」或「一或多個」)；上述內容對用於引入請求項敘述之定冠詞之使用同樣適用。另外，即使明確敘述一引入請求項敘述之一特定數目，但熟習技術者亦應認知，此敘述通常應被解譯為意指至少該敘述數目(例如，「兩條敘述」之基本敘述(無其他修飾語)通常意指至少兩條敘述或兩條或兩條以上敘述)。此外，在其中使用類似於「A、B及C之至少一者及類似者」之一慣用表述的該等例項中，此一構造一般意指熟習技術者將理解之慣用表述意義(例如，「具有A、B及C之至少一者的一系統」將包含(但不限於)僅具有A、僅具有B、僅具有C、同時具有A及B、同時具有A及C、同時具有B及C及/或同時具有A、B及C之系統，等等)。在其中使用類似於「A、B或C之至少一者及類似者」之一慣用表述的該等例項中，此一構造一般意指熟習技術者將理解之慣用表述意義(例如，「具有A、B或C之至少一者的一系統」將包含(但不限於)僅具有A、僅具有B、僅具有C、同時具有A及B、同時具有A及C、同時具有B及C及/或同時具有A、B及C之系統，等等)。熟習技術者應進一步瞭解，無論在實施方式、發明申請專利範圍或圖式中，呈現兩個或更多個替代項之實際上任何轉折連詞及/或片語通常應被理解為審慎考慮以下可能性：包含該等項之一者、該等項之任一者或兩項。例如，片語「A或B」通常將被理解為包含「A」或「B」或「A及B」之可能性。
據信本發明及許多其伴隨優點將藉由前述描述理解，且將明白，可對組件之形式、構造及配置做出多種改變而不脫離所揭示之標的物或不犧牲全部其材料優點。所描述之形式僅僅係解釋性，且以下發明申請專利範圍之意圖係涵蓋且包含此等改變。此外，應理解，本發明由隨附發明申請專利範圍界定。
100:疊對度量系統 102:疊對度量工具 104:樣本 106:照明子系統 108:照明光束 110:集光子系統 112:偵測器 114:集光瞳平面 116:平移載物台 120:照明瞳平面 122:控制器 124:處理器 126:記憶體裝置 128:照明源 130:照明透鏡 132:照明場平面 134:照明控制光學器件 136:物鏡 138:量測光/經收集光 140:集光透鏡 142:集光控制光學器件 144:集光通道 146:光束分離器 148:光調變器 150:集光場平面 202:疊對目標 204:單元 208:第一層列印元件 210:第一層 212:第二層列印元件 214:第二層 300:照明瞳平面分佈 302:分佈 304:圓形照明光束 306a:零階(0)圓形繞射階 306b:一階(-1)圓形繞射階 306c:一階(+1)圓形繞射階 308a:第一選定部分 308b:第二選定部分 310a:經偵測部分 310b:經偵測部分 320:照明瞳平面分佈 322:集光瞳平面分佈 324:環形照明光束 326a:零階(0)環形繞射階 326b:一階(-1)環形繞射階 326c:一階(+1)環形繞射階 328a:第一選定部分 328b:第二選定部分 330a:第一經偵測區域 330b:第二經偵測區域 332:選定部分 334:經偵測部分 336:零階(0)環形繞射階 338:一階(-1)第二層環形繞射階 340:一階(+1)第二層環形繞射階 342:一階(-1)第一層環形繞射階 344:一階(+1)第一層環形繞射階 346:經模擬瞳分佈 400:圖形表示 402:第一信號 404:第二信號 500:方法 502:步驟 504:步驟 506:步驟
熟習此項技術者藉由參考附圖可更佳理解本發明之許多優點。
圖1A係根據本發明之一或多項實施例之用於疊對度量之一系統之一概念視圖。
圖1B係根據本發明之一或多項實施例之具有在一集光瞳平面中之一透射性光調變器之疊對度量工具之一示意圖。
圖1C係根據本發明之一或多項實施例之具有在一集光瞳平面中之一反射性光調變器之疊對度量工具之一示意圖。
圖2係根據本發明之一或多項實施例之一樣本之一疊對目標之一單一單元之一側視圖。
圖3A繪示根據本發明之一或多項實施例之一圓形照明光束之一照明瞳平面分佈之一示意圖。
圖3B繪示根據本發明之一或多項實施例之圖3A之圓形照明光束之繞射階之一集光瞳平面分佈之一示意圖。
圖3C繪示根據本發明之一或多項實施例之一環形照明光束之一照明瞳平面分佈之一示意圖。
圖3D繪示根據本發明之一或多項實施例之圖3C之環形照明光束之繞射階之一集光瞳平面分佈之一示意圖。
圖3E繪示根據本發明之一或多項實施例之一樣本之一摩爾目標之一經模擬集光瞳分佈。
圖4繪示根據本發明之一或多項實施例之在樣本之一X方向上量測之圖3之各種區之經模擬強度信號之一圖形表示。
圖5繪示根據本發明之一或多項實施例之用於使用一集光瞳平面中之一光調變器進行疊對度量之一方法之一流程圖。
100:疊對度量系統
102:疊對度量工具
104:樣本
106:照明子系統
110:集光子系統
112:偵測器
122:控制器
124:處理器
126:記憶體裝置
148:光調變器

Claims (26)

  1. 一種疊對度量系統，其包括： 一照明源，其經組態以產生一照明光束； 一集光子系統，其包括： 一物鏡，其經組態以根據一度量配方收集回應於該照明光束而自一樣本發出之量測光，其中該樣本包含根據該度量配方包括至少兩個層之一疊對目標； 一或多個偵測器，其等係定位於一第一瞳平面處；及 一光調變器，其經定位於一第二瞳平面處，其中該光調變器經組態以將該第二瞳平面中之該量測光之一或多個選定部分引導至該一或多個偵測器；及 一控制器，其經通信地耦合至該集光子系統，該控制器包含一或多個處理器，該一或多個處理器經組態以執行程式指令，從而引起該一或多個處理器藉由以下來執行該度量配方： 接收來自該一或多個偵測器之偵測信號，其中該等偵測信號係與經引導至該一或多個偵測器之該量測光之該一或多個選定部分相關聯；且 基於該等偵測信號來產生與該樣本之該至少兩個層相關聯之一疊對量測。
  2. 如請求項1之疊對度量系統，其中根據該度量配方，該接收該等偵測信號在該樣本相對於該一或多個偵測器處於運動中時發生，使得該等偵測信號係時變干涉信號。
  3. 如請求項1之疊對度量系統，其中該光調變器經組態以可動態地調整以提供經引導至該一或多個偵測器之該量測光之該一或多個選定部分的動態選擇。
  4. 如請求項1之疊對度量系統，其中該光調變器包括： 一空間光調變器、一微機電系統(MEMS)裝置或一可變形光學器件之至少一者。
  5. 如請求項1之疊對度量系統，其中該一或多個偵測器包括： 兩個或更多個偵測器，其等跨該第一瞳平面分佈。
  6. 如請求項5之疊對度量系統， 其中根據該度量配方，該接收該等偵測信號在該樣本相對於該兩個或更多個偵測器處於運動中時發生，使得該等偵測信號係時變干涉信號， 其中該光調變器經組態以可動態地調整以提供經引導至該兩個或更多個偵測器之該量測光之該一或多個選定部分的動態選擇，且 其中該光調變器包括：一空間光調變器、一微機電系統(MEMS)裝置、一數位光處理(DLP)裝置或一可變形光學器件之至少一者。
  7. 如請求項6之疊對度量系統，其中該兩個或更多個偵測器之至少一者包括： 一光電二極體、一突崩光電二極體或一光電倍增管之至少一者。
  8. 如請求項6之疊對度量系統，其中該量測光之該一或多個選定部分包含以下之至少一者： 選定繞射階；或 重疊繞射階。
  9. 如請求項1之疊對度量系統，其中經引導至該一或多個偵測器之該量測光之該一或多個選定部分係自該光調變器反射。
  10. 如請求項1之疊對度量系統，其中經引導至該一或多個偵測器之該量測光之該一或多個選定部分係由該光調變器透射。
  11. 如請求項1之疊對度量系統，其中在該樣本係靜態時，該一或多個偵測器產生該等偵測信號。
  12. 如請求項1之疊對度量系統，其中該一或多個偵測器包括： 一多像素感測器。
  13. 如請求項12之疊對度量系統，其中該多像素感測器包括： 一電荷耦合裝置(CCD)或一互補金屬氧化物半導體(CMOS)裝置之至少一者。
  14. 如請求項1之疊對度量系統，其中該一或多個偵測器之感測器元件未填滿該第一瞳平面，其中該光調變器將該量測光之該一或多個選定部分引導至該等感測器元件之位置。
  15. 如請求項1之疊對度量系統，其中該疊對目標中之該樣本之該至少兩個層上之光柵結構具有一共同節距。
  16. 如請求項1之疊對度量系統，其中該疊對目標中之該樣本之該至少兩個層上之光柵結構具有不同節距，其中由該等光柵結構形成之光柵疊光柵結構係摩爾結構。
  17. 如請求項16之疊對度量系統，其中該照明光束係環形的，其中引導至該一或多個偵測器之該量測光之該一或多個選定部分包含來自該等摩爾結構之環形繞射階之重疊的區。
  18. 如請求項1之疊對度量系統，其中該照明光束係圓形的，其中經引導至該一或多個偵測器之該量測光的該一或多個選定部分包含來自該樣本之該至少兩個層上之摩爾結構之圓形繞射階之重疊的區。
  19. 一種具有場平面偵測器之疊對度量系統，其包括： 一照明源，其經組態以產生一照明光束； 一集光子系統，其包括： 一物鏡，其經組態以根據一度量配方收集回應於該照明光束而自一樣本發出之量測光，其中該樣本包含根據該度量配方包括至少兩個層之一疊對目標； 一或多個偵測器，其等經定位於該集光子系統之一集光場平面處；及 一光調變器，其經定位於一集光瞳平面處，其中該光調變器經組態以將該集光瞳平面中之該量測光之一或多個選定部分引導至該一或多個偵測器；及 一控制器，其經通信地耦合至該集光子系統，該控制器包含一或多個處理器，該一或多個處理器經組態以執行程式指令，從而引起該一或多個處理器藉由以下來執行該度量配方： 接收來自該一或多個偵測器之偵測信號，其中該等偵測信號係與經引導至該一或多個偵測器之該量測光之該一或多個選定部分相關聯；且 基於該等偵測信號來產生與該樣本之該至少兩個層相關聯之一疊對量測。
  20. 如請求項19之疊對度量系統， 其中該接收偵測信號在該樣本係靜態時發生，且 其中該一或多個偵測器包含一電荷耦合裝置(CCD)或一互補金屬氧化物半導體(CMOS)裝置之至少一者。
  21. 一種用於疊對度量之方法，該方法包括： 使用經定位於一第二瞳平面中之一光調變器將該第二瞳平面中之量測光之一或多個選定部分引導至經定位於一第一瞳平面處之一或多個偵測器，該一或多個選定部分係自一樣本發出； 接收來自該一或多個偵測器之偵測信號，其中該等偵測信號係與該量測光之該一或多個選定部分相關聯；及 基於該等偵測信號來產生與該樣本之兩個層相關聯之一疊對量測。
  22. 如請求項21之方法，其中該接收該等偵測信號在該樣本相對於該一或多個偵測器處於運動中時發生，使得該等偵測信號係時變干涉信號。
  23. 如請求項21之方法，該引導該量測光之該選定部分包括： 動態地調整該光調變器以提供經引導至該一或多個偵測器之該量測光之該選定部分的動態選擇。
  24. 如請求項21之方法，其中該光調變器包括： 一空間光調變器、一微機電系統(MEMS)裝置或一可變形光學器件之至少一者。
  25. 如請求項21之方法，其中經引導至該一或多個偵測器之該量測光之該選定部分係自該光調變器反射。
  26. 如請求項21之方法，其中經引導至該一或多個偵測器之該量測光之該選定部分係由該光調變器透射。
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