TW202403475A - 掃描散射術之疊對度量衡 - Google Patents

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Abstract

一種疊對度量衡系統可包含：一照明子系統，其具有用於產生一照明光束之一照明源；一或多個照明光學器件，其等用於在沿著一掃描方向相對於該照明光束掃描一樣本時將該照明光束引導至該樣本上之一疊對目標，該目標包含具有摩爾結構之一或多個單元。該系統亦可包含在一光瞳平面之與來自該等摩爾結構之摩爾或重疊繞射階相關聯之位置處之兩個光電偵測器。該系統可接著基於在掃描該樣本時由該偵測器擷取之時變干涉信號產生疊對量測。

Description

掃描散射術之疊對度量衡
本發明大體上係關於疊對度量衡且更特定言之，係關於掃描散射術之疊對度量衡。
疊對度量衡通常係指一樣本(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運作係必需的。
對減小特徵大小且增加特徵密度之需求導致對準確且有效疊對度量衡之對應增加之需求。度量衡系統通常藉由量測或以其他方式檢測跨一樣本分佈之專用度量衡目標而產生與樣本相關聯之度量衡資料。因此，樣本通常安裝於一平移載物台上且經平移使得度量衡目標循序地移動至一量測視場中。在採用一移動及量測(MAM)方法之典型度量衡系統中，樣本在各量測期間係靜態的。然而，在一量測之前使平移載物台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，揭示一種疊對度量衡系統。在一項闡釋性實施例中，該系統包含一照明子系統，該照明子系統具有用於產生一照明光束之一照明源及用於當在實施一度量衡配方時沿著一掃描方向相對於該照明光束掃描一樣本時將該照明光束引導至該樣本上之一疊對目標之一或多個照明光學器件。在另一闡釋性實施例中，根據該度量衡配方之該疊對目標包含具有形成為具有不同節距之重疊光柵結構之摩爾(Moiré)結構之一或多個單元，且其中該等重疊光柵結構沿著該掃描方向或正交於該掃描方向之一方向之至少一者係週期性的。在另一闡釋性實施例中，該系統包含一集光子系統，該集光子系統具有定位於一光瞳平面中一第一位置處以在實施該度量衡配方時擷取來自該一或多個單元中之該等摩爾結構之摩爾繞射階或重疊繞射階之至少一者之一第一光電偵測器，及定位於該光瞳平面中一第二位置處以在實施該度量衡配方時擷取來自該一或多個單元中之該等摩爾結構之摩爾繞射階或重疊繞射階之至少一者之一第二光電偵測器。在另一闡釋性實施例中，該系統包含一控制器，該控制器用於在根據該度量衡配方掃描該疊對目標時接收來自與該一或多個單元中之該等摩爾結構相關聯之該等第一及第二光電偵測器之時變干涉信號，且基於該等時變干涉信號判定該樣本之第一與第二層之間之一疊對誤差。
根據本發明之一或多項闡釋性實施例，揭示一種疊對度量衡系統。在一項闡釋性實施例中，該系統包含一照明子系統，該照明子系統具有用於當在實施一度量衡配方時藉由一平移載物台沿著一載物台掃描方向掃描一樣本時照明該樣本上之一疊對目標之一第一照明通道及一第二照明通道。在另一闡釋性實施例中，根據該度量衡配方之該疊對目標包含含有沿著一第一方向形成為具有不同節距之重疊光柵結構之摩爾結構之一第一組單元，及含有沿著正交於該第一方向之一第二方向形成為具有不同節距之重疊光柵結構之摩爾結構之一第二組單元，其中該載物台掃描方向相對於該等第一方向及第二方向成角度。在另一闡釋性實施例中，該等第一及第二照明通道照明沿著正交於該載物台掃描方向之一方向分離之該疊對目標之不同單元。在另一闡釋性實施例中，該系統包含一集光子系統，該集光子系統具有分別與該第一照明通道及該第二照明通道相關聯之一第一偵測通道及一第二偵測通道。在另一闡釋性實施例中，一特定偵測通道包含定位於一光瞳平面中一第一位置處以在實施該度量衡配方時擷取來自該一或多個單元中之該等摩爾結構之摩爾繞射階或重疊繞射階之至少一者之一第一光電偵測器，及定位於一光瞳平面中一第二位置處以在實施該度量衡配方時擷取來自該一或多個單元中之該等摩爾結構之摩爾繞射階或重疊繞射階之至少一者之一第二光電偵測器。在另一闡釋性實施例中，該系統包含一控制器，該控制器用於在根據該度量衡配方掃描該疊對目標時接收來自該等第一及第二偵測通道之各者之該等第一及第二光電偵測器之時變干涉信號，且基於該等時變干涉信號判定該樣本之第一與第二層之間之一疊對誤差。
根據本發明之一或多項闡釋性實施例，揭示一種疊對度量衡系統。在一項闡釋性實施例中，該系統包含具有用於產生一照明光束之一照明源之一照明子系統。在另一闡釋性實施例中，該照明子系統亦包含用於當在實施一度量衡配方時藉由一平移載物台沿著正交於一光束掃描方向之一載物台掃描方向平移一樣本時使該照明光束沿著該光束掃描方向掃描橫跨該樣本上之一疊對目標之一掃描鏡。在另一闡釋性實施例中，根據該度量衡配方之該疊對目標包含具有形成為具有不同節距之重疊光柵結構之摩爾結構之一或多個單元，其中該等重疊光柵結構沿著該掃描方向或正交於該載物台掃描方向之一方向之至少一者係週期性的，且其中該一或多個單元沿著相對於該載物台掃描方向成角度之一對角線方向分佈。在另一闡釋性實施例中，該系統包含一集光子系統，該集光子系統具有定位於一光瞳平面中一第一位置處以在實施該度量衡配方時擷取來自該一或多個單元中之該等摩爾結構之摩爾繞射階或重疊繞射階之至少一者之一第一光電偵測器，及定位於一光瞳平面中一第二位置處以在實施該度量衡配方時擷取來自該一或多個單元中之該等摩爾結構之摩爾繞射階或重疊繞射階之至少一者之一第二光電偵測器。在另一闡釋性實施例中，該系統包含一控制器，該控制器用於當在實施該度量衡配方時掃描該疊對目標時接收來自該等第一及第二光電偵測器之時變干涉信號，且基於該等時變干涉信號判定該樣本之第一與第二層之間之一疊對誤差。
根據本發明之一或多項闡釋性實施例，揭示一種疊對度量衡系統。在一項闡釋性實施例中，該系統包含一照明子系統，該照明子系統具有提供一第一照明光束之一第一照明通道、提供一第二照明光束之一第二照明通道及用於當在實施一度量衡配方時使用一平移載物台沿著一載物台掃描方向掃描一樣本時使該等第一及第二照明光束沿著一光束掃描方向掃描橫跨該樣本上之一疊對目標之部分之一或多個光束掃描器。在另一闡釋性實施例中，根據該度量衡配方之該疊對目標包含含有沿著該載物台掃描方向形成為具有不同節距之重疊光柵結構之摩爾結構之一第一組單元，及含有沿著該光束掃描方向形成為具有不同節距之重疊光柵結構之摩爾結構之一第二組單元。在另一闡釋性實施例中，該等第一及第二照明通道照明沿著該光束掃描方向分離之該疊對目標之不同單元。在另一闡釋性實施例中，該系統包含一集光子系統，該集光子系統具有分別與該第一照明通道及該第二照明通道相關聯之一第一偵測通道及一第二偵測通道。在另一闡釋性實施例中，一特定偵測通道包含定位於一光瞳平面中一第一位置處以在實施該度量衡配方時擷取來自該一或多個單元中之該等摩爾結構之摩爾繞射階或重疊繞射階之至少一者之一第一光電偵測器，及定位於一光瞳平面中一第二位置處以在實施該度量衡配方時擷取來自該一或多個單元中之該等摩爾結構之摩爾繞射階或重疊繞射階之至少一者之一第二光電偵測器。在另一闡釋性實施例中，該系統包含一控制器，該控制器用於當在實施該度量衡配方時掃描該疊對目標時接收來自該等第一及第二偵測通道之各者之該等第一及第二光電偵測器之時變干涉信號，且基於該等時變干涉信號判定該樣本之第一與第二層之間之一疊對誤差。
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。
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使用包含摩爾結構之疊對目標之掃描散射術疊對。例如，一摩爾結構可包含其中構成光柵具有不同週期之一光柵疊光柵結構。
為了本發明之目的，術語散射術度量衡用於廣泛地涵蓋術語基於散射術之度量衡及基於繞射之度量衡，其中使用具有一有限角範圍之一照明光束照明具有一或多個樣本層上之週期性特徵之一樣本且收集一或多個相異繞射階以供量測。此外，術語掃描度量衡用於描述在一樣本相對於用於一量測之照明處於運動中時產生之度量衡量測。在一般意義上，掃描度量衡可藉由移動樣本、照明或兩者而實施。
本文中經審慎考慮，通常使用包含形成為在一重疊區中之兩個樣本層上具有共同節距(例如，週期)及週期性方向之繞射光柵之一或多個光柵疊光柵結構之一散射術疊對目標執行散射術疊對度量衡。在以下案中大體上描述用於使用此等散射術疊對目標判定一疊對量測之各種技術：2021年11月25日發表之美國專利公開案第2021/0364279號、2020年11月3日發佈之美國專利第10,824,079號及2019年2月9日發佈之美國專利第10,197,389號，該等案之全部之全文以引用的方式併入本文中。
本文中經進一步審慎考慮，包含其中重疊光柵具有不同節距之光柵疊光柵結構(在本文中被稱為摩爾結構)之疊對目標可利用其中產生一摩爾繞射圖案之摩爾效應。此摩爾繞射圖案可藉由與構成光柵之節距之間之一差相關聯之一增益因數與疊對相關。因此，此等疊對目標可提供高度靈敏之疊對量測。在以下案中大體上描述使用具有摩爾光柵結構之疊對目標之疊對度量衡：2008年10月21日發佈之美國專利第7,440,105號、2021年11月2日發佈之美國專利第11,164,307號、2021年3月11日發表之美國專利公開案第2021/0072650號及2019年2月9日發佈之美國專利第10,197,389號，該等案之全部之全文以引用的方式併入本文中。
然而，相對於共同節距之光柵疊光柵結構，包含摩爾結構目標之疊對目標提出額外量測挑戰。由於一摩爾結構之構成光柵之節距係不同的，故構成光柵之個別線之間之實體偏移跨一單元變化。因此，可使用典型技術觀察到之表觀疊對(或表觀疊對誤差)基於用於特性化目標之一照明光束之特定位置而變化。因此，通常需要與單元之一延伸部分相關聯之資料以擷取此等位置相依偏移且完全特性化摩爾結構。雖然基於靜態影像之系統可擷取一單一影像中之表觀疊對之此等位置相依差異(例如，作為一位置相依相位)，但其等遭受上文描述之典型處理能力挑戰。此外，利用小於單元之一照明光束(例如，未填滿照明)之基於靜態散射術之系統可未能擷取跨整個摩爾結構之表觀疊對之位置相依差異。
本發明之實施例係關於用於基於一收集光瞳平面中來自摩爾結構之時變干涉信號掃描疊對度量衡之系統及方法。本文中經審慎考慮，導致來自一摩爾結構之構成光柵之重疊繞射階或摩爾繞射階(例如，組合繞射、雙繞射或類似者)之量測條件可導致干涉。此等干涉信號可包含與目標結構中之不對稱性(諸如(但不限於)頂部與底部光柵之間之疊對)相關聯之資訊。本文中經進一步審慎考慮，相對於一照明光束掃描摩爾結構(或反之亦然)可提供摩爾結構之位置相依疊對之特性化且因此可實現不對稱性(諸如(但不限於)疊對)之判定。
本發明之一些實施例係關於基於與來自一摩爾結構之頂部及底部光柵之重疊繞射瓣或來自摩爾結構之摩爾繞射相關聯之時變干涉信號之掃描散射術疊對度量衡。在2022年2月3日發表之美國專利公開案第2022/0034652號中大體上描述基於一收集光瞳中之時變干涉信號對共同節距之光柵疊光柵結構之疊對量測，該案之全文以引用的方式併入本文中。在美國專利公開案第2022/0034652號中，基於在一掃描期間產生且由此等區中之光電偵測器擷取之零階繞射與+/-1繞射階之間之重疊區中之時變干涉圖案之一比較產生共同節距光柵疊光柵結構之疊對量測。本文中經審慎考慮，美國專利公開案第2022/0034652號之系統及方法可經擴展或以其他方式經調適以提供摩爾結構之疊對量測。以此方式，本發明之一些實施例包含美國專利公開案第2022/0034652號之系統及方法之擴展或調適以適應共同節距光柵疊光柵結構與摩爾結構之間之差異。然而，本發明不限於美國專利公開案第2022/0034652號之系統及方法之此等擴展或調適。
在一些實施例中，一疊對度量衡系統包含定位於一光瞳平面中對應於來自摩爾結構之摩爾繞射瓣(例如，來自摩爾結構之頂部及底部光柵之雙繞射)之位置處之光電偵測器。例如，光電偵測器可定位於摩爾繞射瓣與0階繞射(例如，鏡面反射)之間之重疊之位置處。藉由另一實例，光電偵測器可定位於僅包含摩爾繞射瓣之位置處。本文中經審慎考慮，此等組合繞射階將在一掃描量測期間展現時變干涉信號(例如，AC信號)，該等時變干涉信號可使用光電偵測器擷取。例如，摩爾結構之性質(例如，構成光柵之節距)及/或量測條件(例如，照明波長、照明入射角、收集角或類似者)可經選擇以規定與藉由摩爾結構之光柵之組合繞射相關聯之正及負摩爾繞射階(例如，雙繞射階)由系統收集且由光電偵測器擷取。本文中經審慎考慮，一摩爾結構之構成光柵之節距無需藉由疊對系統解析。此外，此組態可實現具有類似於存在於樣本上之裝置特徵中之節距之節距的摩爾結構，此可促進高度準確之疊對量測及/或相對小之目標大小。
本發明之一些實施例係關於提供用於組態一疊對度量衡工具之配方。一疊對度量衡工具通常可根據包含用於控制一疊對量測之各種態樣之一組參數(諸如(但不限於)一樣本之照明、來自樣本之光之收集或樣本在一量測期間之位置)之一配方組態。以此方式，疊對度量衡工具可經組態以提供針對一或多個所關注疊對目標設計之一選定類型之量測。例如，一度量衡配方可包含照明參數，諸如(但不限於)照明光束之一數目、一照明波長、一照明光瞳分佈(例如，照明角之一分佈及在該等角度下之照明之相關聯強度)、入射照明之一偏光或照明之一空間分佈。藉由另一實例，一度量衡配方可包含集光參數，諸如(但不限於)一收集光瞳分佈(例如，來自待用於一量測之樣本之角度光之一所要分佈及在該等角度下之相關聯經濾波強度)、用於選擇所關注樣本之部分之集光場光闌設定、波長濾波器、一或多個偵測器(例如，光電偵測器)之位置或用於控制一或多個偵測器之參數。藉由一進一步實例，一度量衡配方可包含與一量測期間之樣本位置相關聯之各種參數，諸如(但不限於)一樣本高度、一樣本定向、一樣本在一量測期間是否係靜態或一樣本在一量測期間是否處於運動中(連同描述速度、掃描圖案或類似者之相關聯參數)。
在一些實施例中，摩爾結構之性質(例如，構成光柵之節距或類似者)及量測條件(例如，照明波長、照明入射角、收集角或類似者)經配置或以其他方式經選擇(例如，使用一度量衡配方)以提供摩爾繞射及/或組合繞射階之一選定分佈且進一步規定光電偵測器經放置於適合位置處以擷取此等階以產生所關注時變干涉信號。
本文中所揭示之系統及方法可適用於廣泛多種樣本佈局，包含具有相對較薄及相對較厚樣本層之樣本。例如，本文中所揭示之系統及方法可非常適於具有相對較薄樣本層之樣本(諸如但不限於，動態隨機存取記憶體(DRAM)結構)。在此方面，收集光瞳中之繞射階之強度分佈可如本文中先前所描述般相對均勻，此可對光電偵測器在重疊區中之放置提供相對較低容限。然而，本文中所揭示之系統及方法亦可適用於具有相對較厚層之樣本。在此情況中，光電偵測器之放置可準確地放置於正及負繞射階之對稱區中。此外，可校準系統及/或量測以提高量測準確度。
本文中經審慎考慮，本文中所揭示之系統及方法可以一高處理能力提供靈敏疊對度量衡。例如，非成像組態實現適用於快速掃描速度之快速光電偵測器之使用。作為一非限制性實例，具有1 GHz之一頻寬之光電偵測器可在具有1微米之一節距之摩爾目標上實現每秒約10釐米之掃描速度。
另外，本文中揭示之系統及方法可對於目標邊緣效應相對不敏感，此可實現小目標大小之使用及疊對度量衡量測所需之樣本上之空間之對應有效使用。例如，目標邊緣效應通常可表現為光瞳平面中之成與目標尺寸相關聯之角度之經繞射光。然而，本文中所揭示之系統及方法將光之收集限於窄範圍之靜態收集角度(例如，與光瞳平面中之光電偵測器之大小及位置相關聯)且以此等角度擷取時變資料。此外，在一些實施例中，一照明光束可沿著光柵結構之一方向(例如，正交於週期性的方向)延伸以平均與摩爾結構之特徵中之微小波動相關聯之目標雜訊。
摩爾結構通常可形成為疊對目標之部分且通常可定位於樣本上之任何處。在一些實施例中，可直接對具有適合幾何形狀之裝置特徵執行疊對度量衡。藉由另一實例，可對可定位於任何適合位置處(諸如(但不限於)晶粒內或晶粒之間之切割道內)之專用疊對目標執行疊對度量衡。以此方式，對疊對目標之疊對量測可代表裝置特徵之疊對。專用疊對目標通常可包含經設計以基於一特定疊對量測技術提供準確疊對量測之特徵。此外，疊對目標可包含一或多個量測單元，其中各單元包含樣本上之一或多個層之重疊區中之印刷元件以形成摩爾結構。一疊對量測接著可基於疊對目標之各種單元之量測之任何組合。例如，一疊對目標之多個單元可經設計以具有不同預期偏移(例如，樣本之各種層中之有意與已知偏移值未對準之光柵結構)，此可改良量測之準確度及/或靈敏度。
本發明之額外實施例係關於在至少兩個方向上量測疊對。在一些實施例中，一疊對目標包含兩組單元，其中一第一組單元包含沿著不同於但不正交於一掃描方向之一第一對角線方向定向之摩爾結構，且其中一第二組單元包含沿著正交於第一對角線方向之一第二對角線方向定向之摩爾結構。以此方式，可在一掃描期間產生沿著第一及第二對角線方向之疊對量測。此外，可藉由使樣品平移通過一量測場及/或藉由使一或多個照明光束平移來實施掃描。
在一些實施例中，藉由一平移載物台沿著一載物台掃描方向掃描一樣本且使一或多個照明光束沿著可正交於該載物台掃描方向之一光束掃描方向進行掃描。在此組態中，一疊對目標可包含兩組單元，其中一第一組單元包含沿著載物台掃描方向具有週期性之摩爾結構，且其中一第二組單元包含沿著光束掃描方向具有週期性之摩爾結構。此外，一照明光束可在一量測期間沿著各單元沿著一對角線路徑行進。
本發明之額外實施例係關於使用兩個或更多個空間分離之照明光束同時照明一疊對目標。例如，一疊對目標可包含單元之兩個或更多個平行列，其中各列包含沿著一載物台掃描方向分佈之一或多個單元。以此方式，在沿著載物台掃描方向掃描樣本時，兩個或更多個照明光束可同時照明兩個或更多個列中之單元以用於平行化量測。此外，空間分離之照明光束之各者可經組態以具有不同光學參數，諸如(但不限於)偏光或波長。諸如此之多工化光學參數可提供各種益處，諸如(但不限於)使用多個光學組態產生度量衡資料以改良量測之準確度及/或靈敏度，或提供用於有效分離來自與不同照明單元相關聯之樣本之量測光之一機制。應注意，在經設計以用於靜態目標之度量衡系統之背景內容中，使用多個單元之同時照明亦可係有益的。
本文中經審慎考慮，如本文中所揭示之摩爾結構之散射術疊對度量衡可提供許多益處。例如，在掃描一樣本時擷取指示疊對之量測信號之能力可避免擷取一靜態目標之一影像所需之載物台加速及減速時間且因此可提供相對高量測處理能力。以此方式，可實質上增加一給定時間段內之疊對量測之次數。藉由另一實例，本文中所揭示之系統及方法可實現光瞳之一相對大部分之使用，此可容許一高光預算及對應信雜比益處。藉由另一實例，本文中所揭示之系統及方法可提供當前散射術疊對度量衡架構及目標至掃描模式度量衡之一直接擴展。例如，可修改或增補經設計用於光瞳平面成像之系統以包含如本文中所揭示之光電偵測器以產生時變干涉信號。藉由另一實例，如先前描述，對用以提供雜訊平均化之目標邊緣效應及光點形狀控制之相對不敏感性可實現相對較小目標之使用以促進高速量測及樣本上之空間之有效使用兩者。應注意，此等考量亦可適用於經設計用於靜態目標之度量衡系統。
本文中經進一步審慎考慮，如本文中所揭示之摩爾結構之散射術之疊對度量衡可結合額外掃描散射術之疊對度量衡一起實施。在一些實施例中，使用兩個光瞳平面光電偵測器以產生時變干涉信號可與影像平面散射術之疊對度量衡技術組合。例如，在2021年1月4日申請之美國專利申請案第17/140,999號中大體上描述影像平面散射術之疊對度量衡，該案之全文以引用的方式併入本文中。
現參考圖1至圖9，根據本發明之一或多項實施例更詳細描述用於散射術疊對度量衡之系統及方法。
圖1A係根據本發明之一或多項實施例之用於對具有至少一個摩爾結構之疊對目標執行散射術疊對度量衡之一疊對度量衡系統100之一概念圖。在一些實施例中，疊對度量衡系統100包含用於執行一樣本104之散射術疊對量測之一疊對度量衡工具102。例如，疊對度量衡工具102可對具有摩爾結構(諸如(但不限於)專用疊對目標)之樣本104之部分執行散射術疊對量測。圖1B係根據本發明之一或多項實施例之疊對度量衡工具102之一示意圖。
在一些實施例中，疊對度量衡工具102包含用於以一或多個照明光束108之形式產生照明以照明樣本104之一照明子系統106及用於自經照明樣本104收集光之一集光子系統110。例如，一或多個照明光束108可有角度地受限於樣本104上使得摩爾結構(例如，在一疊對目標之一或多個單元中)可產生離散繞射階。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之一特定單元。在一些實施例中，一或多個照明光束108未填滿一疊對目標之一特定單元。
集光子系統110接著可收集與照明光束108自一摩爾結構之繞射相關聯之至少一些繞射階。此外，集光子系統110可包含定位於一收集光瞳平面114中與指示疊對之時變干涉信號相關聯之位置處之至少兩個光電偵測器112。例如，如下文更詳細描述，用於光電偵測器112之適合位置可包含(但不限於)與正及負摩爾繞射階(例如，組合繞射階、雙繞射階或類似者)相關聯之位置，或與一摩爾結構之構成光柵之繞射階之間之重疊相關聯之位置(例如，頂部與底部光柵之+1繞射階之間之一重疊區及頂部與底部光柵之-1繞射階之間之一重疊區)。
在一些實施例中，疊對度量衡工具102包含一平移載物台116以在一量測期間透過疊對度量衡工具102之一量測視場掃描樣本104以實施掃描度量衡。
在一些實施例中，疊對度量衡工具102包含經組態以修改或以其他方式控制至少一個照明光束108在樣本104上之一位置之一光束掃描子系統118。例如，光束掃描子系統118可在一量測期間使一照明光束108在正交於一掃描方向(例如，其中平移載物台116掃描樣本104之一方向)之一方向上進行掃描。
現參考圖2A至圖3B，根據本發明之一或多項實施例更詳細描述來自摩爾結構之繞射階之收集及用於掃描散射術之疊對度量衡之光電偵測器112之放置。
圖2A係根據本發明之一或多項實施例之具有一摩爾結構206之一疊對目標204之一單元202之一俯視圖。圖2B係根據本發明之一或多項實施例之在一基板208上之圖2A中之疊對目標204之一單一單元202之一側視圖。在一些實施例中，摩爾結構206包含定位於樣本104之一第一層212上之一第一層光柵210 (例如，一頂部光柵)及定位於樣本104之一第二層216上之一第二層光柵214 (例如，一底部光柵)，其等經定向使得包含第一層光柵210及第二層光柵214之區重疊以形成一光柵疊光柵結構。此外，第一層光柵210及第二層光柵214具有不同節距。例如，圖2B將第一層光柵210及第二層光柵214之節距分別繪示為P及Q。
一疊對目標204通常可由任何數目個單元202形成且任何特定單元202可包含具有沿著任何方向之一週期性之一摩爾結構206。此外，在一些實施例中，一疊對目標204包含具有擁有沿著一共同方向之週期性之摩爾結構206之多個單元202，其中不同單元202具有相關聯光柵之週期性之不同組態。
圖2C係根據本發明之一或多項實施例之包含具有適用於沿著一特定量測方向(例如，此處，X方向)之一疊對量測之摩爾結構206之不同組態之兩個單元202a、202b之一疊對目標204之一側視圖。特定言之，圖2C繪示一倒置摩爾結構對，其中一第一單元202a包含具有一第一節距(P)之一第一層光柵210及具有一第二節距(Q)之一第二層光柵214，而第二單元202b包含具有第二節距(Q)之一第一層光柵210及具有第一節距(P)之一第二層光柵214。本文中經審慎考慮，此一倒置摩爾結構對可促進基於在一量測期間相對於一照明光束108掃描兩個單元202時產生的時變干涉信號判定疊對。
本文中經審慎考慮，一倒置摩爾結構對之不同單元202a、202b可在一疊對目標204中以各種組態定向。在一些實施例中，單元202a、202b沿著一週期性方向(例如，圖2C中之X方向)並排定向。此外，如圖2C中繪示，單元202可經配置以提供一連續結構使得與時變干涉信號相關聯之相變係熟知的且可經考量。一倒置摩爾結構對之此一配置可(但不必)被稱為一垂直堆疊目標。特定言之，圖2C表示其中第一層212及第二層216上之中心目標特徵218重疊之一特定非限制性組態。以此方式，經組合倒置摩爾結構對之中心可為相變提供一參考點(例如， )，如下文更詳細描述。
然而，應理解，圖2A至圖2C中之疊對目標204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204可包含任何適合摩爾疊對目標設計。例如，疊對目標204可包含適用於沿著兩個方向進行量測之任何數目個單元202。此外，單元202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衡之度量衡目標設計，該專利之全文以引用的方式併入本文中。在一些實施例中，疊對目標204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202經定向以具有沿著一共同方向週期性之摩爾結構。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202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202。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，可使一特定單元分組內之全部單元202同時成像。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在正交方向上進行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。
圖2A進一步繪示單元202上之與一照明光束108相關聯之一照明光點。在一些實施例中，照明子系統106未填滿單元202使得照明光束108之大小小於單元202。因此，收集光瞳平面114中之光之一分佈可實質上限於自單元202中之光柵疊光柵特徵繞射之光且可最小化或實質上消除目標邊緣效應。此外，照明光束108可基於一單元202中之一摩爾結構之大小及/或節距設定大小。在一般意義上，照明光束108通常可經設定大小為小於單元202之一高度且具有比單元202之寬度小至少一個節距之一寬度以提供清晰干涉條紋。
作為一實例，圖2A繪示具有沿著量測方向(此處X方向)之經設定為摩爾結構206中之光柵之節距之約一半之一寬度之一照明光束108。在一個非限制性例項中，適用於一10微米正方形單元202之照明光束108之尺寸可在Y方向上係1.5微米且在X方向上係0.5微米，此可使用具有0.9 x 0.3 NA之照明光瞳平面120中之一橢圓形光瞳達成。然而，應理解，圖2A中之照明光束108之描繪僅係為了闡釋性目的提供且不應解譯為限制性。照明光束108通常可具有適用於產生如本文中所描述之重疊0與一階繞射之任何大小。
在一些實施例中，照明光束108可在垂直於一量測方向之一方向上伸長以進一步緩解由單元202中之瑕疵(諸如(但不限於)第一層光柵210或第二層光柵214之粗糙度)引起之目標引發之雜訊。例如，圖2A繪示沿著Y方向伸長之照明光束108。
現參考圖3A至圖3C，根據本發明之一或多項實施例描述用於產生且量測來自一疊對目標204之一單元202中之一摩爾結構206之時變干涉信號之各種非限制性組態。
圖3A係根據本發明之一或多項實施例之疊對度量衡工具102之一照明光瞳平面120中之一照明光瞳302之一俯視圖。例如，照明光瞳平面120可對應於如圖1B中繪示之照明子系統106中之一光瞳平面。在一些實施例中，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204，如圖3A中繪示。此外，一或多個照明光束108可以如藉由收集光瞳平面114中之有限大小所繪示之一有限範圍之入射角照明疊對目標204。在此方面，疊對目標204可將一或多個照明光束108繞射成離散繞射階。
圖3B至圖3D繪示用於在一掃描組態中擷取來自具有一摩爾結構206之一疊對目標204之時變干涉信號之各種非限制性組態。特定言之，圖3B至圖3D繪示圖3A中繪示之照明光束108在一收集光瞳平面114中之繞射階之各種非限制性組態及適用於擷取可自其提取一疊對量測之時變干涉信號之光電偵測器112之相關聯位置。本文中經審慎考慮，放置於收集光瞳平面114中與摩爾繞射瓣(例如，組合繞射瓣、雙繞射瓣或類似者)及/或重疊繞射瓣(例如，來自一摩爾結構206之一第一層光柵210及一第二層光柵214之一階繞射瓣在其處重疊之區域)相關聯之位置處之光電偵測器112可擷取指示疊對之時變干涉信號。本文中經進一步審慎考慮，當各相關繞射瓣入射於光電偵測器112上(例如，在光電偵測器112之一量測區域內)時，與組合繞射瓣相關聯之時變干涉信號可由一光電偵測器112擷取。以此方式，相關繞射瓣不一定需要在收集光瞳平面114中重疊而可在光電偵測器112上重疊。
本文中應認知，藉由一週期性結構(諸如一摩爾結構206)之一照明光束108之繞射階之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在高度方向及方位角方向兩者上之一入射角、摩爾結構206之光柵之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204可(例如，根據定義一組選定相關聯參數之一度量衡配方)經組態以提供適用於產生指示疊對之時變干涉圖案之一收集光瞳平面114中之繞射階之一所要分佈。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選定範圍之週期性之摩爾結構之量測以提供收集光瞳平面114中之一所要分佈。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、光瞳或類似者)可調整以提供收集光瞳平面114中之所要分佈。
此外，收集光瞳平面114中之繞射階之大小及形狀通常可與樣本104上之一照明光束108之大小及形狀相關。例如，雖然未展示，但在照明光束108經伸長(例如，如圖2A中繪示)之情況中，相關聯繞射階可類似地經伸長(例如，在正交方向上)。
圖3B係根據本發明之一或多項實施例之包含與藉由一摩爾結構206之圖3A中之照明輪廓相關聯之摩爾繞射瓣之疊對度量衡工具102之收集光瞳平面114中之一收集光瞳304之一俯視圖。例如，收集光瞳平面114可對應於如圖1B中繪示之集光子系統110中之一光瞳平面。特定言之，圖3B繪示沿著收集光瞳平面114中之摩爾結構206之週期性方向(例如，此處之X方向)分佈之0階繞射306、-1階摩爾繞射308 (例如，-M繞射)及+1階摩爾繞射310 (例如，+M繞射)。例如，-1階摩爾繞射308及+1階摩爾繞射310可與來自第一層光柵210及第二層光柵214 (例如，一雙繞射階)之摩爾繞射相關聯，其中繞射角係基於與第一層光柵210與第二層光柵214之間之節距差異相關聯之摩爾干涉之一節距。
本文中經審慎考慮，摩爾繞射階(例如，-1階摩爾繞射308及+1階摩爾繞射310)之各者之相位可在一掃描期間振盪以形成時變干涉信號且可基於此等振盪之不對稱性判定疊對。因此，可藉由擷取並比較此等時變干涉圖案而執行一疊對量測。
在一些實施例中，疊對度量衡工具102包含定位於適用於擷取重疊0階繞射與摩爾繞射之位置處之光電偵測器112。例如，圖3B繪示其中摩爾繞射瓣與收集光瞳平面114中之0階繞射重疊(例如，如由一度量衡配方提供)之一組態。圖3B進一步繪示定位於-1階摩爾繞射308之間之一重疊區處之一第一光電偵測器112a及定位於+1階摩爾繞射310之間之一重疊區處之一第二光電偵測器112b。接著，在掃描樣本104時，各光電偵測器112可擷取一時變干涉信號，其中由光電偵測器112擷取之時變干涉信號之間之差異指示疊對。
本文中經審慎考慮，摩爾結構206之頂部與底部光柵(例如，第一層光柵210與第二層光柵214)之間之節距之差異導致摩爾繞射階(例如，-1階摩爾繞射308及+1階摩爾繞射310)之一相移。特定言之，在沿著一摩爾結構206之一週期性方向(例如，圖2A及圖2B中之X方向)掃描一疊對目標204時，摩爾繞射階之相位在相反方向上移位。然而，藉由在一掃描期間沿著量測方向擷取跨摩爾結構206之長度之此相移，可判定與第一層212及第二層216相關聯之實際實體疊對。以此方式，在掃描量測期間收集之資料可與使用一基於影像之系統之一靜態量測功能上等效或相當，但可保持掃描疊對之益處，諸如增加之處理能力。
例如，與形成如圖2C中描繪之一倒置摩爾結構對之一疊對目標204之單元202a、202b相關聯之時變信號可撰寫為： 其中 cl及 c2表示單元202a、202b，下標0表示0階繞射306，下標1表示一階摩爾繞射(例如，-1階摩爾繞射308及+1階摩爾繞射310)， DC表示一非振盪項， P m 表示與摩爾繞射階相關聯之一有效摩爾節距， OVL表示第一層212與第二層216之間之疊對， X o 與照明光束108相對於疊對目標204之一初始掃描位置相關，且 及 係相位項。
自方程式(1)及(2)，可將相位計算為：
將方程式(1)至(4)結合在一起，可將疊對求解為：
然而，應理解，圖3B中繪示之特定組態及相關聯描述並非限制性。例如，如本文中先前描述，0階繞射306不一定需要在收集光瞳304中與-1階摩爾繞射308及+1階摩爾繞射310重疊，如圖3B中繪示。實情係，在一些實施例中，此等繞射瓣足夠接近使得0階繞射306在一第一光電偵測器112a上與-1階摩爾繞射308重疊且0階繞射306在一第二光電偵測器112b上與+1階摩爾繞射310重疊。另外，在一些實施例中，基於僅與一階摩爾繞射瓣相關聯(例如，不參考0階繞射306)之時變信號判定一疊對量測。圖3C係根據本發明之一或多項實施例之包含藉由一摩爾結構206之圖3A中之照明輪廓之經隔離一階摩爾繞射之疊對度量衡工具102之一收集光瞳304之一俯視圖。
現參考圖3D，根據本發明之一或多項實施例，基於與來自第一層212及第二層216上之光柵之重疊一階繞射相關聯之時變干涉信號判定疊對。
圖3D係根據本發明之一或多項實施例之包含藉由一摩爾結構206之圖3A中之照明輪廓之重疊一階繞射之疊對度量衡工具102之收集光瞳平面114中之一收集光瞳304之一俯視圖。在圖3D中，為了圖解清楚起見，省略可存在之各種繞射階，諸如(但不限於) 0階繞射306、-1階摩爾繞射308及+1階摩爾繞射310。
在一些實施例中，照明子系統106、集光子系統110及疊對目標204經組態以規定來自第一層光柵210及第二層光柵214之一階繞射在收集光瞳304中重疊。在圖3D中，一第一光電偵測器112a定位於來自第一層光柵210之-1階繞射314 (-1 TOP)與來自第二層光柵214之-1階繞射316 (-1 BOTTOM)之間之一第一重疊區312中，且一第二光電偵測器112b定位於來自第一層光柵210之+1階繞射320 (+1 TOP)與來自第二層光柵214之+1階繞射322 (+1 BOTTOM)之間之一第二重疊區318中。此外，一階繞射瓣314、316、320、322不一定需要在收集光瞳平面114中重疊，而在一些實施中可在各自光電偵測器112a、112b上重疊。
本文中經審慎考慮，圖3D中之各重疊區(例如，第一重疊區312及第二重疊區318)內之強度及相位可振盪以依類似於圖3B之一方式形成亦指示第一層212與第二層216之間之疊對之時變干涉圖案。以此方式，可基於由圖3D中之光電偵測器112擷取之時變干涉圖案之一比較類似地產生第一層212與第二層216之間之實體疊對(或疊對誤差)之間之疊對之一量測。
例如，與形成如圖2C中描繪之一倒置摩爾結構對之一疊對目標204之單元202a、202b相關聯之時變信號可撰寫為： 其中 cl及c2表示單元202a、202b， P及 Q係圖2C中繪示之倒置摩爾結構對之第一及第二節距，下標p及q與相關聯於節距P及Q之信號強度相關， P m 表示與摩爾繞射階相關聯之一有效摩爾節距， OVL表示第一層212與第二層216之間之疊對，且 及 係相位項。
自方程式(6)及(7)，用於負繞射階之相位資訊可撰寫為： 而用於正繞射階之相位資訊可撰寫為：
可接著基於如下之方程式(8)至(11)判定疊對(OVL)：
現大體上參考圖3A至圖3D，應理解，圖3A至圖3D僅係為了闡釋性目的提供且不應解譯為限制性。例如，圖3A至圖3D繪示以法向入射入射於樣本上之一照明光束108之繞射之一非限制性情況。然而，本文中經審慎考慮，照明光束108通常可具有適用於容許收集如本文中揭示之組合或重疊繞射階(例如，與來自一摩爾結構206之重疊光柵之組合繞射相關聯之摩爾繞射階、重疊摩爾繞射與0階繞射、來自一摩爾結構206之構成光柵之重疊一階繞射或類似者)之任何輪廓。在一些實施例中，照明光束108具有一環形輪廓。本文中經審慎考慮，一照明光束108之一環形輪廓可促進收集光瞳平面114中之重疊繞射階之分離。在2019年2月9日發佈之美國專利第10,197,389號中大體上描述使用環形孔徑以分離重疊繞射階，該專利之全文以引用的方式併入本文中。應注意，雖然美國專利第10,197,389號包含靜態度量衡之描述，但可在如本文中揭示之掃描度量衡中類似地利用一環形照明光束108之使用。特定言之，在一些實施例中，光電偵測器112放置於基於一環形照明光束108產生之重疊繞射階(例如，重疊摩爾繞射與0階繞射、來自一摩爾結構206之構成光柵之重疊一階繞射或類似者)之位置處。
再次參考圖1A，根據本發明之一或多項實施例更詳細描述疊對度量衡工具102之額外組件。
光電偵測器112通常可包含此項技術中已知之適用於擷取在藉由平移載物台116平移樣本104時及/或在藉由光束掃描子系統118使一或多個照明光束108掃描時產生之干涉信號之任何類型之光學偵測器。例如，光電偵測器112可包含(但不限於)快速光電偵測器、光電倍增管或崩潰光電二極體。
在一般意義上，光電偵測器112之頻寬或回應時間應足以解析干涉條紋之時間頻率，該時間頻率與一摩爾結構206之頂部與底部光柵之節距及沿著一量測方向(摩爾結構206之週期性方向)之掃描速度相關。例如，在沿著一量測方向之每秒10釐米之一掃描速度及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。在一些實施例中，光電偵測器112包含具有至少1 GHz之一頻寬之光電偵測器。然而，應理解，此值並非必需的。實情係，可一起選擇光電偵測器112之頻寬、沿著量測方向之平移速度及摩爾結構之節距以提供干涉信號之一所要取樣率。
在一些實施例中，疊對度量衡系統100包含通信地耦合至疊對度量衡工具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。出於本發明之目的，術語「處理器」或「處理元件」可經廣泛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。在一些實施例中，一或多個處理器124可體現為一桌上型電腦、大型電腦系統、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(其經組態以操作疊對度量衡系統100或結合疊對度量衡系統100操作)之任何其他電腦系統，如貫穿本發明所描述。再者，疊對度量衡系統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，貫穿本發明所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疊對度量衡系統100中之一模組。此外，控制器122可分析或以其他方式處理自光電偵測器112接收之資料且將資料饋送至疊對度量衡系統100內或疊對度量衡系統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、一固態磁碟機及類似者。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可執行與疊對度量衡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衡工具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以透過疊對度量衡工具102之一量測視場掃描一或多個疊對目標及/或引導光束掃描子系統118以在樣本104上定位或掃描一或多個照明光束108。藉由另一實例，控制器122可經組態以接收對應於來自光電偵測器112之時變干涉信號之信號。藉由另一實例，控制器122可基於來自疊對度量衡工具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擷取藉由光電偵測器112偵測之干涉信號。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)時變干涉信號之量值或相位。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干涉信號或與干涉信號相關聯之任何資料。
在一些實施例中，控制器122基於干涉信號之比較判定沿著量測方向在疊對目標204之層(例如，第一層212與第二層216)之間之一疊對量測。例如，控制器122可以諸如(但不限於)方程式(1)至(15)中描述之一方式基於干涉信號之量值及/或相位判定一疊對量測。例如，上文提及且其全文以引用的方式併入本文中之美國專利第10,824,079號大體上描述一收集光瞳中之繞射階之電場且進一步提供光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，本文中所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光電偵測器擷取之時變干涉信號。特定言之，本文中經審慎考慮，一樣本上之疊對可與不對稱性(諸如(但不限於)兩個時變干涉信號之間之一相對相移)成比例。
此外，控制器122可基於亦可影響時變干涉信號之樣本之已知、假定或量測特徵(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，根據本發明之一或多項實施例更詳細描述疊對度量衡工具102之各種組件。
在一些實施例中，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(UV)輻射、可見輻射或紅外(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。在一些實施例中，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。在一些實施例中，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。
在一些實施例中，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，中繼一照明光瞳平面120及/或一照明場平面132，或類似者)。在一些實施例中，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)一或多個視場光闌、一或多個光瞳光闌、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，疊對度量衡工具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)上之一物鏡136。
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(但不必)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，一疊對目標之不同單元)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。在一些實施例中，照明子系統106包含一照明場平面132處之兩個或更多個孔徑。在一些實施例中，照明子系統106包含將來自照明源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。在一些實施例中，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。
在一些實施例中，集光子系統110包含定位於經組態以擷取來自樣本104之光(例如，經收集光138)之一收集光瞳平面114處之至少兩個光電偵測器112 (例如，光電偵測器112a、112b)，其中經收集光138至少包含如圖3B中繪示之0階繞射306、-1階摩爾繞射308及+1階摩爾繞射310。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。在一些實施例中，集光子系統110包含可包含(但不必包含)物鏡136之一或多個集光透鏡140 (例如，用於準直照明光束108，中繼光瞳及/或場平面或類似者)。在一些實施例中，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、一或多個光瞳光闌、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，集光子系統110包含各具有一對單獨光電偵測器112之兩個或更多個收集通道144。例如，如圖1B中繪示，疊對度量衡工具102可包含經配置以將經收集光138分離至收集通道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。然而，應理解，圖1B中之兩個收集通道144之圖解僅係為了闡釋性目的提供且不應解譯為限制性。例如，集光子系統110可包含一單一收集通道144或多個收集通道144。
在一些實施例中，多個收集通道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204具有分佈在不同於一掃描方向之一方向上之兩個或更多個單元202之情況中，疊對度量衡工具102可同時使用不同照明光束108照明不同單元202且同時擷取與各照明光束108相關聯之干涉信號。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，可在一或多個收集通道144中使用偏光器以隔離用於量測之所要繞射階。
在一些實施例中，疊對度量衡工具102包含在量測期間定位、掃描或調變一或多個照明光束108在樣本104上之位置之一光束掃描子系統118。
光束掃描子系統118可包含適用於使一或多個照明光束108進行掃描之位置之元件之任何類型或組合。在一些實施例中，光束掃描子系統118包含適用於修改一照明光束108之一方向之一或多個偏轉器。例如，一偏轉器可包含(但不限於)一可旋轉鏡(例如，具有可調整翻轉及/或傾斜之一鏡)。此外，可使用此項技術中已知之任何技術致動可旋轉鏡。例如，偏轉器可包含(但不限於)一電流計、一壓電鏡或一微機電系統(MEMS)裝置。藉由另一實例，光束掃描子系統118可包含一電光調變器、一聲光調變器或類似者。
偏轉器可進一步定位於疊對度量衡工具102中之任何適合位置處。在一些實施例中，一或多個偏轉器被放置於照明子系統106及集光子系統110兩者所共有之一或多個光瞳平面處。在此方面，光束掃描子系統118可為一光瞳平面光束掃描器且相關聯偏轉器可修改一或多個照明光束108在樣本104上之位置，而不影響收集光瞳平面114中之繞射階之位置。此外，在光束掃描子系統118修改一或多個照明光束108在樣本104上之位置時，一或多個照明光束108在一照明場平面132中之一分佈可進一步穩定。在2021年1月6日申請之美國專利申請案第17/142,783號中大體上描述光瞳平面光束掃描，該案之全文以引用的方式併入。
現參考圖4至圖8B，根據本發明之一或多項實施例更詳細描述疊對目標204之各種例示性組態及疊對度量衡工具102之對應組態。在圖4至圖8B中，為了清楚起見僅展示第一層光柵210。然而，應理解，疊對目標204包含摩爾結構206，如本文中先前描述。另外，與一樣本104之第一層212及第二層216相關聯之疊對資料可係基於具有摩爾結構206之任何數目個單元202之量測，該等量測係基於此項技術中已知之任何疊對技術。例如，一疊對目標204可包含具有擁有不同預期偏移之摩爾結構206之不同單元202。藉由另一實例，一疊對目標204可包含具有摩爾結構206之不同組態之不同單元202。在一個例項中，一疊對目標204包含具有擁有倒置節距之摩爾結構206之至少一對單元202以形成一倒置摩爾結構對(例如，如圖2C中繪示)。在一般意義上，本文中所揭示之系統及方法可用於實施與具有至少一個摩爾結構206之一疊對目標204之任何配置相關聯之任何疊對技術。
圖4係繪示根據本發明之一或多項實施例之疊對目標204及用於量測疊對目標204之對應量測路徑402 (例如，掃描帶)之一放置之一樣本104之一概念視圖。
在一些實施例中，多個疊對目標204跨樣本104分佈在適用於疊對量測之位置(包含(但不限於)切割道)處。此外，定義掃描路徑之各種量測路徑402經定義以提供跨樣本104之選定疊對目標204之量測。例如，圖4繪示沿著Y方向之用於量測各種疊對目標204之多個量測路徑402。
一疊對目標204可包含任何數目個單元202，其中各單元202可包含具有沿著任何選定方向之一週期性之一摩爾結構。在此方面，可在本發明之精神及範疇內利用疊對目標204之各種設計。例如，圖4中之疊對目標204被繪示為具有沿著X方向分佈之兩個單元202。
在一些實施例中，一疊對目標204包含：一第一組一或多個單元202，其中各單元202具有擁有沿著一第一方向之一週期性之一摩爾結構；及一第二組一或多個單元202，其中各單元202具有擁有沿著一第二方向之一週期性之一摩爾結構206。此外，第二方向可(但不必)正交於第一方向。以此方式，第一組一或多個單元202可適用於沿著第一方向之疊對量測且第二組一或多個單元202可適用於沿著第二方向之疊對量測使得可獲得一完整2D疊對量測。
在一般意義上，在一疊對目標204中提供適用於沿著一特定方向之量測之多個單元202可促進在大於藉由一單一單元202提供之一區域上方之一量測，此可改良量測之準確度及/或靈敏度。此外，適用於沿著一特定方向之量測之各種單元202可沿著量測方向及/或沿著正交於量測方向之一方向分佈。
現參考圖5至圖6B，根據本發明之一或多項實施例更詳細描述適用於使用一固定照明光束108沿著一或兩個方向進行疊對量測(例如，在不使用一光束掃描子系統118之情況下)之疊對目標204之設計。
圖5係根據本發明之一或多項實施例之包含沿著一載物台掃描方向502對準之兩個單元202之一1D疊對目標204之一俯視圖，其中各單元202具有擁有沿著載物台掃描方向502之一週期性之一摩爾結構206。以此方式，與單元202中之摩爾結構206之週期性相關聯的載物台掃描方向502及量測方向完全對準。在此組態中，可產生一第一組量測路徑402以量測經組態用於一個方向(例如，X方向)上之量測之疊對目標204且可產生一第二組量測路徑402以量測經組態用於一第二方向(例如，Y方向)上之量測之疊對目標204以提供樣本104之2D疊對量測。本文中經審慎考慮，此一定向可適用於(但不限於)如圖2C中繪示之具有沿著載物台掃描方向502之各自單元202之間之一受控分離之圖2C中繪示之一垂直目標結構。
圖6A及圖6B繪示具有沿著相對於掃描方向之對角線方向係週期性之摩爾結構206之2D疊對目標204。
圖6A係根據本發明之一或多項實施例之具有擁有相對於一載物台掃描方向502對角地定向之週期性之單元202之一第一2D疊對目標204之一俯視圖。圖6B係根據本發明之一或多項實施例之具有擁有相對於一載物台掃描方向502對角地定向之週期性之單元202之一第二2D疊對目標204之一俯視圖。圖6A及圖6B中之偏移影像繪示針對對應單元202之收集光瞳平面114中之所關注繞射階之一分佈以及光電偵測器112之對之對應位置。例如，圖6A及圖6B中之偏移影像中繪示之繞射階之分佈可實質上類似於圖3C，其中基於各單元202之週期性之方向旋轉摩爾繞射階(例如，-1階摩爾繞射308及+1階摩爾繞射310)。然而，應理解，圖6A及圖6B不受圖3C之特定配置限制，且可包含其他配置，諸如(但不限於)圖3B及圖3D中繪示之配置。
例如，圖6A及圖6B中之一疊對目標204可適用於量測來自如圖3D中繪示之摩爾結構206之頂部及底部光柵之重疊一階繞射。藉由另一實例，圖6A及圖6B中之一疊對目標204可適用於量測重疊0階光及摩爾繞射(例如，-1階摩爾繞射308及+1階摩爾繞射310)。
在圖6A及圖6B中，疊對目標204包含沿著載物台掃描方向502分佈之可使用一第一照明光束108a照明之一第一組單元202及沿著載物台掃描方向502分佈之可使用一第二照明光束108b照明之一第二組單元202。此外，第一及第二組單元202沿著正交於載物台掃描方向502之一方向偏移。以此方式，在掃描樣本104時，照明光束108a、108b兩者可同時探測單獨單元202。
此外，圖6A及圖6B繪示具有在兩個正交方向上之週期性的適用於2D疊對量測之單元202之各種非限制性組態。在圖6A中，經定向以具有沿著一共同對角線方向之週期性之單元202被分組成列。在此方面，繞射階之定向及因此獲得單元202之量測所需之光電偵測器112之定向針對如圖6A中之偏移影像中所繪示之各列係恆定的。在圖6B中，各照明光束108掃描遍及具有在兩個對角線方向上之週期性之單元202。以此方式，可緩解與一特定照明光束108相關聯之系統誤差。然而，如圖6B中之偏移影像中所繪示，針對沿著載物台掃描方向502之不同單元202，光電偵測器112之定向可係不同的。在一些實施例中，集光子系統110經組態具有在與兩個對角線方向相關聯之重疊區域中具有適當放置之光電偵測器112的一單一收集通道144。接著，在產生一疊對量測時，控制器122可選擇性地分析與各單元202相關聯之光電偵測器112之對應對。在一些實施例中，集光子系統110經組態具有兩個收集通道144，各收集通道144在與一單一對角線方向相關聯之重疊區域中具有一對光電偵測器112。接著，在產生一疊對量測時，控制器122可選擇性地分析與各單元202相關聯之對應收集通道144。
本文中應認知，在一些應用中，可期望或習慣於提供沿著載物台掃描方向502之疊對量測。因此，可使用線性變換來變換沿著第一及第二對角線方向之疊對量測以提供樣本104上之沿著任何所要方向之疊對量測。
現參考圖7A至圖8B，根據本發明之一或多項實施例更詳細描述適用於其中一光束掃描子系統118在一量測期間使一或多個照明光束108進行掃描之疊對量測的疊對目標204之設計。在圖7A至圖8B中，在沿著載物台掃描方向502掃描樣本104時，光束掃描子系統118使一或多個照明光束108沿著不同於載物台掃描方向502 (例如，正交於載物台掃描方向502)之一光束掃描方向702進行掃描。以此方式，可使各照明光束108沿著一對角線路徑掃描橫跨疊對目標204 (或其之一單元202)。
圖7A至圖7D繪示根據本發明之一或多項實施例之適用於沿著X及Y方向之疊對量測之1D疊對目標204。圖7A係根據本發明之一或多項實施例之適用於在使一照明光束108沿著+Y方向掃描之情況下沿著Y方向進行疊對量測之一第一疊對目標204之一俯視圖。圖7B係根據本發明之一或多項實施例之適用於在使一照明光束108沿著+Y方向掃描之情況下沿著X方向進行疊對量測之一第二疊對目標204之一俯視圖。在圖7A及圖7B中，沿著載物台掃描方向502及光束掃描方向702之掃描速度可經選擇使得一照明光束108沿著一第一對角線方向704跨一單元202之相對隅角傳播。以此方式，多個單元202可沿著第一對角線方向704分佈，此可增加疊對目標204之有效量測區域且因此，改良疊對量測。
圖7C及圖7D繪示適用於沿著-Y方向之光束掃描之類似疊對目標204。圖7C係根據本發明之一或多項實施例之適用於在使一照明光束108沿著-Y方向掃描之情況下沿著Y方向進行疊對量測之一第一疊對目標204之一俯視圖。圖7D係根據本發明之一或多項實施例之適用於在使一照明光束108沿著-Y方向掃描之情況下沿著X方向進行疊對量測之一第二疊對目標204之一俯視圖。如在圖7A及圖7B中，沿著載物台掃描方向502及光束掃描方向702之掃描速度可經選擇使得一照明光束108沿著一第二對角線方向706跨一單元202之相對隅角傳播且多個單元202可沿著第二對角線方向706分佈。
圖7A至圖7D中之偏移影像描繪針對各自疊對目標204之量測之收集光瞳平面114中繞射階之分佈及光電偵測器112之放置。例如，圖7A至圖7D中之偏移影像中所繪示之繞射階之分佈可實質上類似於圖3C，其中基於各單元202之週期性之方向旋轉摩爾繞射階(例如，-1階摩爾繞射308及+1階摩爾繞射310)。然而，應理解，圖7A至圖7D不受圖3C之特定配置限制。例如，圖7A至圖7D中之一疊對目標204可適用於量測來自如圖3D中繪示之摩爾結構206之頂部及底部光柵之重疊一階繞射。藉由另一實例，圖7A至圖7D中之一疊對目標204可適用於量測如圖3B中繪示之重疊0階光及摩爾繞射(例如，-1階摩爾繞射308及+1階摩爾繞射310)。
另外，圖7A至圖7D繪示使用伸長照明光束108以便緩解如本文中先前所描述之目標粗糙度之影響。作為一非限制性實例，圖7A至圖7D中之照明光束108經設定大小為0.5 x 1微米，此可藉由具有0.9 x 0.45 NA之一橢圓形光瞳達成。因此，偏移影像繪示對收集光瞳平面114中之繞射階之分佈之相關聯效應。
在一些實施例中，一照明光束108係沿著光束掃描方向702振盪(例如，藉由光束掃描子系統118中之一振盪偏轉器)。在此方面，照明光束108可追蹤樣本104上類似於一三角波之一路徑。因此，多個疊對目標204 (或其單元202之多個組合)可沿著照明光束108之三角波圖案分佈以促進連續量測。例如，圖7A及圖7B中所繪示之疊對目標204可與圖7C及圖7D中所繪示之疊對目標204交錯。繼續10微米正方形單元202之非限制性實例，此可藉由選擇沿著載物台掃描方向502之一10 cm/秒速度及沿著光束掃描方向702之一10 kHz諧振頻率而達成。
現參考圖8A及圖8B，根據本發明之一或多項實施例描述適用於使用光束掃描進行2D疊對量測之疊對目標204。圖8A係根據本發明之一或多項實施例之適用於兩個平行照明光束108之2D疊對量測之一第一疊對目標204之一俯視圖。圖8B係根據本發明之一或多項實施例之適用於兩個平行照明光束108之2D疊對量測之一第二疊對目標204之一俯視圖。在圖8A及圖8B兩者中，一第一照明光束108a追蹤跨一第一列中之單元202之一三角波路徑且一第二照明光束108b追蹤跨一第二列中之單元202之一三角波路徑。繼續10微米正方形單元202之非限制性實例，此可藉由選擇沿著載物台掃描方向502之一10 cm/秒速度及沿著光束掃描方向702之一20 kHz諧振頻率而達成。
此外，圖8A及圖8B中之偏移影像描繪與各種單元202之量測相關聯之收集光瞳平面114中繞射階之對應分佈及光電偵測器112之放置。例如，圖8A及圖8B中之偏移影像中繪示之繞射階之分佈可實質上類似於圖3C，其中基於各單元202之週期性方向旋轉摩爾繞射階(例如，-1階摩爾繞射308及+1階摩爾繞射310)。然而，應理解，圖8A及圖8B不受圖3C之特定配置限制。例如，圖8A及圖8B中之一疊對目標204可適用於量測來自如圖3D中繪示之摩爾結構206之頂部及底部光柵之重疊一階繞射。藉由另一實例，圖8A及圖8B中之一疊對目標204可適用於量測如圖3B中繪示之重疊0階光及摩爾繞射(例如，-1階摩爾繞射308及+1階摩爾繞射310)。應進一步注意，照明光束108在圖8A及圖8B中被繪示為圓形，但應理解，照明光束108可伸長以緩解與如本文中先前描述之目標粗糙度相關聯之雜訊。
在圖8A中，具有一共同週期性方向之單元202係對角地分佈在疊對目標202中。然而，本文中經審慎考慮，繞射階之信號強度可取決於照明光束108之偏光及週期性方向。如本文中先前所描述，在一些實施例中，藉由將與多個照明光束108相關聯之繞射階分離至單獨收集通道144中來實施使用多個照明光束108同時量測多個單元202 (例如，如由圖8A及圖8B以及上文之圖6A及圖6B繪示)。此分離可藉由憑藉偏光、色彩或某一其他參數區分照明光束108且在集光子系統110中提供用於分離所得繞射階之對應元件(例如，偏光濾波器、偏光光束分離器、光譜濾波器、光譜光束分離器或類似者)而有效地達成。然而，圖8A中繪示之佈局規定，各照明光束108詢問一個X方向單元202及一個Y方向單元202，此可在兩個照明光束108之相關聯信號中引入像差。在一些實施例中，在演算法上緩解此等像差。在一些實施例中，可交替或以其他方式切換各照明光束108之光學組態以對具有一共同週期性方向之單元提供共同量測條件。
然而，圖8B中繪示之疊對目標204經配置使得具有一共同週期性方向之單元202係由共同照明光束108詢問。以此方式，可使用共同量測條件來執行具有一共同週期性方向之各種單元202之量測，此可改良疊對量測之準確度。
圖9係繪示根據本發明之一或多項實施例之用於具有至少一個摩爾結構之疊對目標之掃描疊對度量衡之一方法900中執行之步驟之一流程圖。申請者應注意，本文中在疊對度量衡系統100之背景內容中先前描述之實施例及實現技術應被解譯為擴展至方法900。然而，應進一步注意，方法900不限於疊對度量衡系統100之架構。
在一些實施例中，方法900包含在相對於照明掃描一樣本時照明樣本上之一疊對目標之一或多個單元之一步驟902，其中一或多個單元包含由具有不同節距之重疊光柵形成之摩爾結構。
在一些實施例中，方法900包含收集來自放置於與來自摩爾結構中之光柵之摩爾繞射(例如，組合繞射、雙繞射或類似者)或重疊繞射之至少一者相關聯之收集光瞳之區中之兩個光電偵測器之時變干涉信號之一步驟904。例如，非限制性組態可包含(但不限於)可將光電偵測器放置於排他地包含來自一摩爾結構之頂部及底部光柵之摩爾繞射階、摩爾繞射階及0階繞射兩者或一階繞射之位置處。
在一些實施例中，方法900包含基於來自兩個光電偵測器之信號判定與疊對目標之一或多個單元中之摩爾結構相關聯之樣本層之間之一疊對誤差之一步驟906。例如，沿著摩爾結構之一週期性方向之一疊對誤差可與來自兩個光電偵測器之時變干涉信號之間之一相位差成比例。相位差可使用此項技術中已知之任何技術判定，包含(但不限於)應用至兩個時變干涉信號之鎖相技術。此外，沿著一特定量測方向對樣本之疊對量測可基於來自具有擁有沿著特定量測方向之週期性之摩爾結構之疊對目標之多個單元之資料而產生。
本文中經審慎考慮，方法900可應用至適用於1D或2D度量衡量測之廣泛多種疊對目標設計。在一些實施例中，方法900包含同時使多個照明光束進行掃描且收集相關聯重疊繞射階以用於並行量測。在一些實施例中，方法900包含使一或多個照明光束沿著不同於載物台掃描方向之一光束掃描方向進行掃描以提供跨樣本之一對角線或三角波路徑。在此方面，具有擁有不同週期性方向之摩爾結構之單元可由一量測掃描帶中之一共同照明光束有效地詢問。
本文中所描述之標的物有時繪示容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)可實體互動及/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:疊對度量衡系統 102:疊對度量衡工具 104:樣本 106:照明子系統 108:照明光束 108a:第一照明光束 108b:第二照明光束 110:集光子系統 112:光電偵測器 112a:第一光電偵測器 112b:第二光電偵測器 114:收集光瞳平面 116:平移載物台 118:光束掃描子系統 120:照明光瞳平面 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:經收集光 140:集光透鏡 142:集光控制光學器件 144:收集通道 146:光束分離器 202:單元 202a:第一單元 202b:第二單元 204:疊對目標 206:摩爾結構 208:基板 210:第一層光柵 212:第一層 214:第二層光柵 216:第二層 218:中心目標特徵 302:照明光瞳 304:收集光瞳 306:0階繞射 308:-1階摩爾繞射 310:+1階摩爾繞射 312:第一重疊區 314:-1階繞射 316:-1階繞射 318:第二重疊區 320:+1階繞射 322:+1階繞射 402:量測路徑 502:載物台掃描方向 702:光束掃描方向 704:第一對角線方向 706:第二對角線方向 900:方法 902:步驟 904:步驟 906:步驟
熟習此項技術者藉由參考附圖可更佳理解本發明之多個優點，其中： 圖1A係根據本發明之一或多項實施例之用於對具有至少一個摩爾結構之疊對目標執行散射術疊對度量衡之一系統之一概念圖。 圖1B係根據本發明之一或多項實施例之疊對度量衡工具之一示意圖。 圖2A係根據本發明之一或多項實施例之具有一摩爾結構之一疊對目標之一單元之一俯視圖。 圖2B係根據本發明之一或多項實施例之在一基板上之圖2A中之疊對目標之一單一單元之一側視圖。 圖2C係根據本發明之一或多項實施例之包含具有適用於沿著一特定量測方向之一疊對量測之摩爾結構之不同組態之兩個單元之一疊對目標之一側視圖。 圖3A係根據本發明之一或多項實施例之疊對度量衡工具之一照明光瞳平面中之一照明光瞳之一俯視圖。 圖3B係根據本發明之一或多項實施例之包含與藉由一摩爾結構之圖3A中之照明輪廓相關聯之摩爾繞射瓣之疊對度量衡工具之收集光瞳平面中之一收集光瞳之一俯視圖。 圖3C係根據本發明之一或多項實施例之包含藉由一摩爾結構之圖3A中之照明輪廓之經隔離一階摩爾繞射之疊對度量衡工具之一收集光瞳之一俯視圖。 圖3D係根據本發明之一或多項實施例之包含藉由一摩爾結構之圖3A中之照明輪廓之重疊一階繞射之疊對度量衡工具之收集光瞳平面中之一收集光瞳之一俯視圖。 圖4係根據本發明之一或多項實施例之繪示疊對目標及用於量測疊對目標之對應量測路徑之一放置之一樣本之一概念視圖。 圖5係根據本發明之一或多項實施例之包含沿著一載物台掃描方向對準之兩個單元之一1D疊對目標之一俯視圖，其中該等單元之各者具有擁有沿著載物台掃描方向之一週期性之一摩爾結構。 圖6A係根據本發明之一或多項實施例之具有擁有相對於一載物台掃描方向對角地定向之週期性之單元之一第一2D疊對目標之一俯視圖。 圖6B係根據本發明之一或多項實施例之具有擁有相對於一載物台掃描方向對角地定向之週期性之單元之一第二2D疊對目標之一俯視圖。 圖7A係根據本發明之一或多項實施例之適用於在使一照明光束沿著+Y方向掃描之情況下沿著Y方向進行疊對量測之一第一疊對目標之一俯視圖。 圖7B係根據本發明之一或多項實施例之適用於在使一照明光束沿著+Y方向掃描之情況下沿著X方向進行疊對量測之一第二疊對目標之一俯視圖。 圖7C係根據本發明之一或多項實施例之適用於在使一照明光束沿著-Y方向掃描之情況下沿著Y方向進行疊對量測之一第一疊對目標之一俯視圖。 圖7D係根據本發明之一或多項實施例之適用於在使一照明光束沿著-Y方向掃描之情況下沿著X方向進行疊對量測之一第二疊對目標之一俯視圖。 圖8A係根據本發明之一或多項實施例之適用於兩個平行照明光束之2D疊對量測之一第一疊對目標之一俯視圖。 圖8B係根據本發明之一或多項實施例之適用於兩個平行照明光束之2D疊對量測之一第二疊對目標之一俯視圖。 圖9係繪示根據本發明之一或多項實施例之用於具有至少一個摩爾結構之疊對目標之掃描疊對度量衡之一方法中執行之步驟之一流程圖。
102:疊對度量衡工具
104:樣本
106:照明子系統
108:照明光束
110:集光子系統
112a:第一光電偵測器
112b:第二光電偵測器
114:收集光瞳平面
116:平移載物台
118:光束掃描子系統
120:照明光瞳平面
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:經收集光
140:集光透鏡
142:集光控制光學器件
144:收集通道
146:光束分離器

Claims (51)

  1. 一種疊對度量衡系統，其包括： 一照明子系統，其包括： 一照明源，其經組態以產生一照明光束；及 一或多個照明光學器件，其等經組態以在當實施一度量衡配方時沿著一掃描方向相對於該照明光束掃描一樣本時將該照明光束引導至該樣本上之一疊對目標，其中根據該度量衡配方之該疊對目標包含具有形成為在該樣本之第一及第二層上具有不同節距之重疊光柵結構之摩爾結構之一或多個單元，其中該等重疊光柵結構沿著該掃描方向或正交於該掃描方向之一方向之至少一者係週期性的； 一集光子系統，其包括： 一第一光電偵測器，其定位於一光瞳平面中一第一位置處以在實施該度量衡配方時擷取來自該一或多個單元中之該等摩爾結構之摩爾繞射階或重疊繞射階之至少一者；及 一第二光電偵測器，其定位於該光瞳平面中一第二位置處以在實施該度量衡配方時擷取來自該一或多個單元中之該等摩爾結構之摩爾繞射階或重疊繞射階之至少一者；及 一控制器，其通信地耦合至一偵測器，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： 在根據該度量衡配方掃描該疊對目標時接收來自與該一或多個單元中之該等摩爾結構相關聯之該等第一及第二光電偵測器之時變干涉信號；且 基於該等時變干涉信號判定該樣本之該等第一與第二層之間之一疊對誤差。
  2. 如請求項1之疊對度量衡系統，其中包含該第一光電偵測器之該第一位置包含與來自該等摩爾結構之該等重疊光柵結構之摩爾繞射相關聯之+1摩爾階繞射及0階繞射之一位置，其中包含該第二光電偵測器之該第二位置包含與來自該等摩爾結構之該等重疊光柵結構之摩爾繞射相關聯之-1摩爾階繞射及0階繞射之一位置。
  3. 如請求項2之疊對度量衡系統，其中該等重疊光柵結構之一第一節距或一第二節距之至少一者小於該集光子系統之一解析度。
  4. 如請求項1之疊對度量衡系統，其中包含該第一光電偵測器之該第一位置包含與來自該等摩爾結構之該等重疊光柵結構之摩爾繞射相關聯之+1摩爾階繞射之一位置，其中包含該第二光電偵測器之該第二位置包含與來自該等摩爾結構之該等重疊光柵結構之摩爾繞射相關聯之-1摩爾階繞射之一位置。
  5. 如請求項1之疊對度量衡系統，其中包含該第一光電偵測器之該第一位置包含來自該等摩爾結構之該等重疊光柵結構之+1階繞射之間之重疊之一位置，其中包含該第二光電偵測器之該第二位置包含來自該等摩爾結構之該等重疊光柵結構之-1階繞射之間之重疊之一位置。
  6. 如請求項1之疊對度量衡系統，其中該等第一及第二光電偵測器包括： 鎖相光電偵測器，其等鎖定至該等時變干涉信號之一頻率，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： 使用一鎖相技術提取與該等時變干涉信號相關聯之強度或相位資訊之至少一者；且 基於強度或相位資訊之該至少一者判定該樣本之該等第一與第二層之間之該疊對誤差。
  7. 如請求項1之疊對度量衡系統，其中該疊對目標上之一照明瓣之一光點大小沿著正交於一載物台掃描方向之一方向伸長以提供目標雜訊平均化。
  8. 如請求項1之疊對度量衡系統，其中該一或多個照明光學器件以一法向入射角將該照明光束引導至該疊對目標。
  9. 如請求項1之疊對度量衡系統，其中該照明光束包括： 一空間相干照明光束。
  10. 如請求項1之疊對度量衡系統，其中該疊對目標之該一或多個單元包括： 包含具有沿著該掃描方向之週期性之摩爾結構之兩個單元，其中基於該等時變干涉信號判定該樣本之該等第一與第二層之間之該疊對誤差包括： 基於該等時變干涉信號判定沿著該掃描方向之該樣本之該等第一與第二層之間之該疊對誤差。
  11. 如請求項10之疊對度量衡系統，其中該兩個單元包括： 一第一單元，其具有形成為在該第一層上具有一第一節距之一第一層光柵及在該第二層上具有一第二節距之一第二層光柵之一第一摩爾結構；及 一第二單元，其具有形成為在該第一層上具有該第二節距之一第一層光柵及在該第二層上具有該第一節距之一第二層光柵之一第二摩爾結構。
  12. 如請求項1之疊對度量衡系統，其中該疊對目標之該一或多個單元包括： 包含具有沿著正交於該掃描方向之該方向之週期性之摩爾結構之兩個單元，其中基於該等時變干涉信號判定該樣本之該等第一與第二層之間之該疊對誤差包括： 基於該等時變干涉信號判定沿著正交於該掃描方向之該方向之該樣本之該等第一與第二層之間之該疊對誤差。
  13. 如請求項12之疊對度量衡系統，其中該兩個單元包括： 一第一單元，其具有形成為在該第一層上具有一第一節距之一第一層光柵及在該第二層上具有一第二節距之一第二層光柵之一第一摩爾結構；及 一第二單元，其具有形成為在該第一層上具有該第二節距之一第一層光柵及在該第二層上具有該第一節距之一第二層光柵之一第二摩爾結構。
  14. 如請求項1之疊對度量衡系統，其進一步包括： 一平移載物台，其用於沿著該掃描方向平移該樣本，其中在藉由該平移載物台掃描該樣本時，該一或多個照明光學器件將該照明光束引導至該樣本上之該疊對目標。
  15. 如請求項1之疊對度量衡系統，其進一步包括： 一或多個光束掃描光學器件，其用於使該照明光束沿著該掃描方向進行掃描。
  16. 一種疊對度量衡系統，其包括： 一照明子系統，其包括： 一第一照明通道及一第二照明通道，其等用於當在實施一度量衡配方時藉由一平移載物台沿著一載物台掃描方向掃描一樣本時照明該樣本上之一疊對目標，其中根據該度量衡配方之該疊對目標包括： 一第一組單元，其等包含沿著一第一方向形成為在該樣本之第一及第二層上具有不同節距之重疊光柵結構之摩爾結構； 一第二組單元，其等包含沿著正交於該第一方向之一第二方向形成為在該樣本之該等第一及第二層上具有不同節距之重疊光柵結構之摩爾結構，其中該載物台掃描方向相對於該第一方向及該第二方向成角度， 其中該等第一及第二照明通道照明沿著正交於該載物台掃描方向之一方向分離之該疊對目標之不同單元； 一集光子系統，其包括： 一第一偵測通道及一第二偵測通道，其等分別與該第一照明通道及該第二照明通道相關聯，其中一特定偵測通道包括： 一第一光電偵測器，其定位於一光瞳平面中一第一位置處以在實施該度量衡配方時擷取來自該一或多個單元中之該等摩爾結構之摩爾繞射階或重疊繞射階之至少一者；及 一第二光電偵測器，其定位於一光瞳平面中一第二位置處以在實施該度量衡配方時擷取來自該一或多個單元中之該等摩爾結構之摩爾繞射階或重疊繞射階之至少一者；及 一控制器，其通信地耦合至一偵測器，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： 當在實施該度量衡配方時掃描該疊對目標時接收來自該等第一及第二偵測通道之各者之該等第一及第二光電偵測器之時變干涉信號；且 基於該等時變干涉信號判定該樣本之該等第一與第二層之間之一疊對誤差。
  17. 如請求項16之疊對度量衡系統，其中該疊對目標之該第一組單元沿著該載物台掃描方向分佈且與該第一照明通道對準，其中該疊對目標之該第二組單元沿著該載物台掃描方向分佈且與該第二照明通道對準。
  18. 如請求項16之疊對度量衡系統，其中該疊對目標之該第一組單元沿著相對於該載物台掃描方向之一第一對角線方向分佈，其中該第一組單元之一者與該第一照明通道對準且該第一組單元之一者與該第二照明通道對準，其中該疊對目標之該第二組單元沿著正交於該第一對角線方向之一第二對角線方向分佈，其中該第二組單元之一者與該第一照明通道對準且該第二組單元之一者與該第二照明通道對準。
  19. 如請求項16之疊對度量衡系統，其中該第一組單元包括： 一第一單元，其具有形成為在該第一層上具有一第一節距之一第一層光柵及在該第二層上具有一第二節距之一第二層光柵之一第一摩爾結構；及 一第二單元，其具有形成為在該第一層上具有該第二節距之一第一層光柵及在該第二層上具有該第一節距之一第二層光柵之一第二摩爾結構，其中該第二組單元包括： 一第三單元，其具有形成為在該第一層上具有該第一節距之一第一層光柵及在該第二層上具有該第二節距之一第二層光柵之一第三摩爾結構；及 一第四單元，其具有形成為在該第一層上具有該第二節距之一第一層光柵及在該第二層上具有該第一節距之一第二層光柵之一第四摩爾結構。
  20. 如請求項16之疊對度量衡系統，其中包含該第一光電偵測器之該第一位置包含與來自該等摩爾結構之該等重疊光柵結構之摩爾繞射相關聯之+1摩爾階繞射之一位置，其中包含該第二光電偵測器之該第二位置包含與來自該等摩爾結構之該等重疊光柵結構之摩爾繞射相關聯之-1摩爾階繞射之一位置。
  21. 如請求項16之疊對度量衡系統，其中包含該第一光電偵測器之該第一位置包含0階光與相關聯於來自該等摩爾結構之該等重疊光柵結構之摩爾繞射之+1摩爾階繞射之間之重疊之一位置，其中包含該第二光電偵測器之該第二位置包含0階光與相關聯於來自該等摩爾結構之該等重疊光柵結構之摩爾繞射之-1摩爾階繞射之間之重疊之一位置。
  22. 如請求項21之疊對度量衡系統，其中該等重疊光柵結構之一第一節距或一第二節距之至少一者小於該集光子系統之一解析度。
  23. 如請求項16之疊對度量衡系統，其中包含該第一光電偵測器之該第一位置包含來自該等摩爾結構之該等重疊光柵結構之+1階繞射之間之重疊之一位置，其中包含該第二光電偵測器之該第二位置包含來自該等摩爾結構之該等重疊光柵結構之-1階繞射之間之重疊之一位置。
  24. 如請求項16之疊對度量衡系統，其中該等第一及第二偵測通道之各者之該等第一及第二光電偵測器包括： 鎖相光電偵測器，其等鎖定至該等時變干涉信號之一頻率，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： 使用一鎖相技術提取與該等時變干涉信號相關聯之強度或相位資訊之至少一者；且 基於強度或相位資訊之該至少一者判定該樣本之該等第一與第二層之間之該疊對誤差。
  25. 如請求項16之疊對度量衡系統，其中該第一照明光束具有正交於該第二照明光束之一偏光之一偏光。
  26. 如請求項16之疊對度量衡系統，其中該第一照明光束具有不同於該第二照明光束之一波長。
  27. 如請求項16之疊對度量衡系統，其中該等第一及第二照明光束包括： 空間相干照明光束。
  28. 一種疊對度量衡系統，其包括： 一照明子系統，其包括： 一照明源，其經組態以產生一照明光束；及 一掃描鏡，其經組態以在當實施一度量衡配方時藉由一平移載物台沿著正交於一光束掃描方向之一載物台掃描方向平移一樣本時使該照明光束沿著該光束掃描方向掃描橫跨該樣本上之一疊對目標，其中根據該度量衡配方之該疊對目標包含具有形成為具有不同節距之重疊光柵結構之摩爾結構之一或多個單元，其中該等重疊光柵結構沿著該掃描方向或正交於該載物台掃描方向之一方向之至少一者係週期性的，其中該一或多個單元沿著相對於該載物台掃描方向成角度之一對角線方向分佈； 一集光子系統，其包括： 一第一光電偵測器，其定位於一光瞳平面中一第一位置處以在實施該度量衡配方時擷取來自該一或多個單元中之該等摩爾結構之摩爾繞射階或重疊繞射階之至少一者；及 一第二光電偵測器，其定位於一光瞳平面中一第二位置處以在實施該度量衡配方時擷取來自該一或多個單元中之該等摩爾結構之摩爾繞射階或重疊繞射階之至少一者；及 一控制器，其通信地耦合至該偵測器，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： 在根據該度量衡配方掃描該疊對目標時接收來自該等第一及第二光電偵測器之時變干涉信號；且 基於該等時變干涉信號判定該樣本之第一與第二層之間之一疊對誤差。
  29. 如請求項28之疊對度量衡系統，其中包含該第一光電偵測器之該第一位置包含與來自該等摩爾結構之該等重疊光柵結構之摩爾繞射相關聯之+1摩爾階繞射之一位置，其中包含該第二光電偵測器之該第二位置包含與來自該等摩爾結構之該等重疊光柵結構之摩爾繞射相關聯之-1摩爾階繞射之一位置。
  30. 如請求項28之疊對度量衡系統，其中包含該第一光電偵測器之該第一位置包含0階光與相關聯於來自該等摩爾結構之該等重疊光柵結構之摩爾繞射之+1摩爾階繞射之間之重疊之一位置，其中包含該第二光電偵測器之該第二位置包含0階光與相關聯於來自該等摩爾結構之該等重疊光柵結構之摩爾繞射之-1摩爾階繞射之間之重疊之一位置。
  31. 如請求項30之疊對度量衡系統，其中該等重疊光柵結構之一第一節距或一第二節距之至少一者小於該集光子系統之一解析度。
  32. 如請求項28之疊對度量衡系統，其中包含該第一光電偵測器之該第一位置包含來自該等摩爾結構之該等重疊光柵結構之+1階繞射之間之重疊之一位置，其中包含該第二光電偵測器之該第二位置包含來自該等摩爾結構之該等重疊光柵結構之-1階繞射之間之重疊之一位置。
  33. 如請求項28之疊對度量衡系統，其中該等第一及第二光電偵測器包括： 鎖相光電偵測器，其等鎖定至該等時變干涉信號之一頻率，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： 使用一鎖相技術提取與該等時變干涉信號相關聯之強度或相位資訊之至少一者；且 基於強度或相位資訊之該至少一者判定該樣本之該等第一與第二層之間之該疊對誤差。
  34. 如請求項28之疊對度量衡系統，其中該疊對目標上之照明瓣之一光點大小經伸長以提供目標雜訊平均化。
  35. 如請求項28之疊對度量衡系統，其中該照明光束包括：一空間相干照明光束。
  36. 如請求項28之疊對度量衡系統，其中該疊對目標之該一或多個單元包括： 包含具有沿著該載物台掃描方向之週期性之摩爾結構之兩個單元，其中基於該等時變干涉信號判定該樣本之該等第一與第二層之間之該疊對誤差包括： 基於該等時變干涉信號判定沿著該載物台掃描方向之該樣本之該等第一與第二層之間之該疊對誤差。
  37. 如請求項36之疊對度量衡系統，其中該兩個單元包括： 一第一單元，其具有形成為在該第一層上具有一第一節距之一第一層光柵及在該第二層上具有一第二節距之一第二層光柵之一第一摩爾結構；及 一第二單元，其具有形成為在該第一層上具有該第二節距之一第一層光柵及在該第二層上具有該第一節距之一第二層光柵之一第二摩爾結構。
  38. 如請求項28之疊對度量衡系統，其中該疊對目標之該一或多個單元包括： 包含具有沿著該光束掃描方向之週期性之摩爾結構之兩個單元，其中基於該等時變干涉信號判定該樣本之該等第一與第二層之間之該疊對誤差包括： 基於該等時變干涉信號判定沿著該光束掃描方向之該樣本之該等第一與第二層之間之該疊對誤差。
  39. 如請求項38之疊對度量衡系統，其中該兩個單元包括： 一第一單元，其具有形成為在該第一層上具有一第一節距之一第一層光柵及在該第二層上具有一第二節距之一第二層光柵之一第一摩爾結構；及 一第二單元，其具有形成為在該第一層上具有該第二節距之一第一層光柵及在該第二層上具有該第一節距之一第二層光柵之一第二摩爾結構。
  40. 一種疊對度量衡系統，其包括： 一照明子系統，其包括： 一第一照明通道，其提供一第一照明光束； 一第二照明通道，其提供一第二照明光束； 一或多個光束掃描器，其等用於在實施一度量衡配方時使用一平移載物台沿著一載物台掃描方向掃描一樣本時使該等第一及第二照明光束沿著一光束掃描方向掃描橫跨該樣本上之一疊對目標之部分，其中根據該度量衡配方之該疊對目標包括： 一第一組單元，其等包含沿著該載物台掃描方向形成為具有不同節距之重疊光柵結構之摩爾結構；及 一第二組單元，其等包含沿著該光束掃描方向形成為具有不同節距之重疊光柵結構之摩爾結構； 其中該等第一及第二照明通道照明沿著該光束掃描方向分離之該疊對目標之不同單元； 一集光子系統，其包括： 一第一偵測通道及一第二偵測通道，其等分別與該第一照明通道及該第二照明通道相關聯，其中一特定偵測通道包括： 一第一光電偵測器，其定位於一光瞳平面中一第一位置處以在實施該度量衡配方時擷取來自該一或多個單元中之該等摩爾結構之摩爾繞射階或重疊繞射階之至少一者；及 一第二光電偵測器，其定位於一光瞳平面中一第二位置處以在實施該度量衡配方時擷取來自該一或多個單元中之該等摩爾結構之摩爾繞射階或重疊繞射階之至少一者；及 一控制器，其通信地耦合至該偵測器，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： 在根據該度量衡配方掃描該疊對目標時接收來自該等第一及第二偵測通道之各者之該等第一及第二光電偵測器之時變干涉信號；且 基於該等時變干涉信號判定該樣本之第一與第二層之間之一疊對誤差。
  41. 如請求項40之疊對度量衡系統，其中該疊對目標之該第一組單元沿著該載物台掃描方向分佈且與該第一照明通道對準，其中該疊對目標之該第二組單元沿著該載物台掃描方向分佈且與該第二照明通道對準。
  42. 如請求項40之疊對度量衡系統，其中該疊對目標之該第一組單元沿著相對於該載物台掃描方向之一第一對角線方向分佈，其中該第一組單元之一者與該第一照明通道對準且該第一組單元之一者與該第二照明通道對準，其中該疊對目標之該第二組單元沿著正交於該第一對角線方向之一第二對角線方向分佈，其中該第二組單元之一者與該第一照明通道對準且該第二組單元之一者與該第二照明通道對準。
  43. 如請求項40之疊對度量衡系統，其中該第一組單元包括： 一第一單元，其具有形成為在該第一層上具有一第一節距之一第一層光柵及在該第二層上具有一第二節距之一第二層光柵之一第一摩爾結構；及 一第二單元，其具有形成為在該第一層上具有該第二節距之一第一層光柵及在該第二層上具有該第一節距之一第二層光柵之一第二摩爾結構，其中該第二組單元包括： 一第三單元，其具有形成為在該第一層上具有該第一節距之一第一層光柵及在該第二層上具有該第二節距之一第二層光柵之一第三摩爾結構；及 一第四單元，其具有形成為在該第一層上具有該第二節距之一第一層光柵及在該第二層上具有該第一節距之一第二層光柵之一第四摩爾結構。
  44. 如請求項40之疊對度量衡系統，其中包含該第一光電偵測器之該第一位置包含與來自該等摩爾結構之該等重疊光柵結構之摩爾繞射相關聯之+1摩爾階繞射之一位置，其中包含該第二光電偵測器之該第二位置包含與來自該等摩爾結構之該等重疊光柵結構之摩爾繞射相關聯之-1摩爾階繞射之一位置。
  45. 如請求項44之疊對度量衡系統，其中該等重疊光柵結構之一第一節距或一第二節距之至少一者小於該集光子系統之一解析度。
  46. 如請求項40之疊對度量衡系統，其中包含該第一光電偵測器之該第一位置包含0階光與相關聯於來自該等摩爾結構之該等重疊光柵結構之摩爾繞射之+1摩爾階繞射之間之重疊之一位置，其中包含該第二光電偵測器之該第二位置包含0階光與相關聯於來自該等摩爾結構之該等重疊光柵結構之摩爾繞射之-1摩爾階繞射之間之重疊之一位置。
  47. 如請求項40之疊對度量衡系統，其中包含該第一光電偵測器之該第一位置包含來自該等摩爾結構之該等重疊光柵結構之+1階繞射之間之重疊之一位置，其中包含該第二光電偵測器之該第二位置包含來自該等摩爾結構之該等重疊光柵結構之-1階繞射之間之重疊之一位置。
  48. 如請求項40之疊對度量衡系統，其中該等第一及第二偵測通道之各者之該等第一及第二光電偵測器包括： 鎖相光電偵測器，其等鎖定至該等時變干涉信號之一頻率，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： 使用一鎖相技術提取與該等時變干涉信號相關聯之強度或相位資訊之至少一者；且 基於強度或相位資訊之該至少一者判定該樣本之該等第一與第二層之間之該疊對誤差。
  49. 如請求項40之疊對度量衡系統，其中該第一照明光束具有正交於該第二照明光束之一偏光之一偏光。
  50. 如請求項40之疊對度量衡系統，其中該第一照明光束具有不同於該第二照明光束之一波長。
  51. 如請求項40之疊對度量衡系統，其中該等第一及第二照明光束包括： 空間相干照明光束。
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