TWI580924B - 用以縮減一光譜光學計量裝置之有效光斑尺寸之反摺積技術 - Google Patents

用以縮減一光譜光學計量裝置之有效光斑尺寸之反摺積技術 Download PDF

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TWI580924B
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Description

用以縮減一光譜光學計量裝置之有效光斑尺寸之反摺積技術 相關申請案交叉參考
本申請案根據35 USC 119主張2014年10月1日提出申請且標題為「Deconvolution to Reduce the Effective Spot Size of a Spectroscopic Optical Metrology Device」之美國臨時申請案第62/058,512號之優先權，該美國臨時申請案以全文引用之方式併入本文中。
本文中所闡述之標的物之實施例一般而言係關於光學計量，且更特定而言，係關於一光學計量裝置之光斑尺寸之縮減。
半導體及其他類似工業通常使用光學計量設備以在處理期間提供對基板的非接觸評估。光學計量技術(諸如橢圓偏光量測術及反射量測術)通常藉由用電磁輻射之一探測光束照射一樣本且然後偵測及分析經反射及/或經傳輸能量而操作。探測光束可為偏光或非偏光之輻射，且可包含一或多個輻射波長。橢圓偏光量測術通常在與樣本互動之後量測經反射光束之偏光狀態之改變，而反射量測術量測經反射光束之量值之改變。
利用光學計量而使由一光學計量裝置產生之量測光斑完全落入受測試樣本上之一目標區域內係合意的。量測光斑係在樣本之表面上之光從其處經反射(或經傳輸通過)且隨後由光學計量裝置之偵測器接 收之區域。探測光束並不產生具有尖銳邊緣或邊界之一量測光斑；而是，探測光束具有一強度分佈使得總光束功率侷限於一小區域(亦即，量測光斑)中。量測光斑之尺寸習用地由光學計量裝置之光學系統判定。
由光學計量裝置量測之目標區域可為一具體設計之目標，例如，放置於基板上之經處理晶粒之間的刻劃線內或可為晶片內之一特定區。目標區域可由樣本之在處理期間產生之結構或特徵判定。目標區域可由存在於樣本上之一實體方框或區域界定(例如，作為製造於一樣本之表面上之一正方形或方框)或可僅係樣本上之待量測之一未界定區。對於量測之準確度，使量測光斑完全侷限於目標區域通常係合意的。然而，由於半導體及類似工業中之裝置之幾何形狀持續縮小，因此目標區域之尺寸同樣縮小，從而使得產生空間上侷限於目標區域之量測光斑為較困難的。此外，重新設計光學系統以縮減由光學計量裝置產生之光斑尺寸係一昂貴且耗費時間之任務。
透過與自一訓練目標獲得之一訓練光譜集組合之自一量測目標獲取之一量測光譜集之反摺積技術縮減一種光譜計量裝置之有效光斑尺寸。可使用一量測目標之一柵格掃描之稀疏取樣獲得該量測光譜集。自類似於該量測目標之一訓練目標之一柵格掃描獲得該訓練光譜集。該訓練光譜集及該量測光譜集包含來自不同柵格節點之光譜。該量測光譜集與該訓練光譜集之反摺積技術產生該量測目標之一所估計光譜，該所估計光譜係來自該量測目標之利用具有小於實際光斑尺寸之一有效量測光斑尺寸之入射光產生之一光譜之一估計。可然後使用該所估計光譜判定該量測目標之一或多個特性。
在一項實施方案中，一種光譜計量之方法包含：自一訓練目標之一柵格掃描獲得一訓練光譜集，其中使用一光譜計量裝置利用具有 一量測光斑尺寸之入射光執行該訓練目標之該柵格掃描，其中該訓練光譜集包括來自該柵格掃描中之一第一柵格節點集之光譜；使用該光譜計量裝置利用具有該量測光斑尺寸之該入射光執行一量測目標之柵格掃描之一稀疏取樣以獲取一量測光譜集，其中該量測光譜集包括來自該柵格掃描中之一第二柵格節點集之光譜，其中該第一柵格節點集及該第二柵格節點集係不同的；執行該量測光譜集與該訓練光譜集之一組合之一反摺積技術以產生該量測目標之一所估計光譜，該所估計光譜係來自該量測目標之利用具有小於該量測光斑尺寸之一有效量測光斑尺寸之該入射光產生之一光譜之一估計；及使用該所估計光譜判定該量測目標之一或多個特性。
在一項實施方案中，一種光譜計量裝置包含：一寬頻照射源，其用以產生寬頻照射；一光學系統，其將該寬頻照射聚焦成具有一量測光斑尺寸之入射光；一光譜儀，其在該寬頻照射被入射於一樣本上之後偵測該寬頻照射之一光譜；及一處理器，其經耦合以自該光譜儀接收該光譜，該處理器經組態以致使該光學系統及光譜儀執行一訓練目標之一柵格掃描以獲得一訓練光譜集，其中該訓練光譜集包括來自該柵格掃描中之一第一柵格節點集之光譜；該處理器進一步經組態以致使該光學系統及光譜儀：執行一量測目標之柵格掃描之一稀疏取樣以獲取一量測光譜集，其中該量測光譜集包括來自該柵格掃描中之一第二柵格節點集之光譜，其中該第一柵格節點集及該第二柵格節點集係不同的；執行該量測光譜集與該訓練光譜集之一組合之一反摺積技術以產生該量測目標之一所估計光譜，該所估計光譜係來自該量測目標之利用具有小於該量測光斑尺寸之一有效量測光斑尺寸之該入射光產生之一光譜之一估計；及使用該所估計光譜判定該量測目標之一或多個特性。
在一項實施方案中，一種產生用於來自一光譜計量裝置之光譜 信號之反摺積技術之反摺積核權重(kernel weight)的方法包含：使用該光譜計量裝置執行一或多個校準目標之一柵格掃描以獲取一校準光譜集，其中該校準光譜集包括來自該柵格掃描中之每一柵格節點之光譜；及使用該校準光譜集來判定該柵格掃描中之每一柵格節點之該反摺積核權重。
100‧‧‧光學計量裝置/計量裝置
102‧‧‧光學頭
104‧‧‧光學系統
106‧‧‧寬頻光源/光源
108‧‧‧光學軸
110‧‧‧分束器
112‧‧‧物鏡
114‧‧‧透鏡
116‧‧‧偵測器
120‧‧‧載台
121‧‧‧致動器
123‧‧‧箭頭
124‧‧‧箭頭
130‧‧‧樣本
132‧‧‧目標/量測目標
150‧‧‧電腦
152‧‧‧處理器
154‧‧‧記憶體
156‧‧‧顯示器
158‧‧‧輸入裝置
160‧‧‧非暫時性電腦可用儲存媒體/電腦可讀儲存媒體/電腦可用儲存媒體
162‧‧‧通信埠
200‧‧‧光學計量裝置/橢圓偏光儀/光譜橢圓偏光儀/計量裝置
202‧‧‧寬頻光源
203‧‧‧偏光狀態產生器
204‧‧‧偏光器
205‧‧‧旋轉補償器
206‧‧‧透鏡系統
208‧‧‧載台
210‧‧‧透鏡系統
211‧‧‧照射光/入射照射光
212‧‧‧偏光器/分析儀
213‧‧‧經反射光
214‧‧‧透鏡系統
215‧‧‧偏光狀態分析儀
216‧‧‧偵測器
230‧‧‧樣本
232‧‧‧量測目標
250‧‧‧電腦
301‧‧‧樣本
304‧‧‧折射透鏡/透鏡
306‧‧‧量測目標
307‧‧‧鄰近位置/目標鄰近位置
308‧‧‧光斑
310‧‧‧量測光斑
312‧‧‧量測光斑
314‧‧‧反射透鏡/透鏡
318‧‧‧光斑尺寸
320‧‧‧交叉圖案
322‧‧‧經量測光譜
324‧‧‧真正目標光譜
330‧‧‧柵格掃描
332‧‧‧柵格節點
402‧‧‧量測光斑
802‧‧‧校準目標
804‧‧‧孿生目標
916‧‧‧鄰近位置
1002‧‧‧校準目標
1004‧‧‧孿生目標
1402‧‧‧訓練目標
1403‧‧‧柵格節點
1404‧‧‧量測目標
1406‧‧‧箭頭
1410‧‧‧有效量測光斑尺寸
1502‧‧‧訓練目標
1503‧‧‧柵格節點
1504‧‧‧量測目標
1505‧‧‧柵格節點
1506‧‧‧箭頭
1510‧‧‧有效量測光斑尺寸
圖1展示可透過一反摺積小光斑過程來縮減一量測光斑之有效光斑尺寸之一光譜計量裝置之一示意圖。
圖2展示可透過反摺積小光斑過程縮減一量測光斑之有效光斑尺寸之另一光譜計量裝置之一示意圖。
圖3A及圖3B圖解說明一樣本之表面上之分別由法向入射及傾斜入射照射產生之一量測光斑以及光斑尺寸之縮減。
圖4圖解說明一量測光斑之相對於針對一單個波長之位置之一正規化照射強度二維輪廓。
圖5A圖解說明大於一量測目標之一量測光斑之一俯視圖。
圖5B係圖解說明使用來自圖5A之量測光斑量測之來自量測目標之光譜之一圖表。
圖6圖解說明利用一NxN柵格節點陣列之一量測目標之一柵格掃描，NxN光譜藉由該柵格掃描而獲取。
圖7係圖解說明使用一校準程序來以實驗方式判定反摺積核權重之一過程之一流程圖。
圖8以圖形方式圖解說明圖7之校準過程之一實例。
圖9係圖解說明使用一校準程序來以實驗方式判定反摺積核權重之另一過程之一流程圖。
圖10以圖形方式圖解說明圖9之校準過程之一實例。
圖11係圖解說明以理論方式判定反摺積核權重之一過程之一流 程圖。
圖12係圖解說明使用係實驗與理論之一組合之一校準程序來判定反摺積核權重之一過程之一流程圖。
圖13係圖解說明使用量測目標之柵格掃描之稀疏取樣的反摺積小光斑過程之一流程圖。
圖14以圖形方式圖解說明使用量測目標之柵格掃描之稀疏取樣的反摺積小光斑過程，其中來自與量測目標之中心對準之一個柵格節點之一光譜經獲取用於量測光譜集。
圖15以圖形方式圖解說明使用量測目標之柵格掃描之稀疏取樣的反摺積小光斑過程，其中來自複數個柵格節點之光譜經獲取並用作量測光譜集。
圖1展示一光學計量裝置100之一示意圖，該光學計量裝置包含耦合至一電腦150(諸如一工作站、一個人電腦、中央處理單元或其他適當電腦系統或者多個系統)之一光學頭102且透過自量測目標偵測之光譜及自一或多個訓練目標獲得之一訓練光譜集之反摺積技術縮減一量測光斑之有效光斑尺寸。圖1中所圖解說明之光學計量裝置100係(例如)一光譜反射儀。若需要，則多個光學頭(亦即，不同計量裝置)可組合於同一計量裝置100中。電腦150亦可控制經由致動器121固持樣本130之一載台120及/或光學頭102之移動。載台120可能夠沿笛卡爾(Cartesian)(亦即，X及Y)座標(如由箭頭123及124所指示)或極(亦即，R及θ)座標或兩者之某一組合水平運動。載台120及/或光學頭102亦可能夠垂直運動(例如)以用於聚焦。
光學頭102可包含一光學系統104，該光學系統包含一寬頻光源106(諸如一氙弧燈及/或一氘燈)及一偵測器116(諸如一光譜儀)。在操作中，可沿著一光學軸108(例如，經由分束器110)朝向包含一目標 132之樣本130引導由光源106產生之光。一物鏡112將光聚焦至目標132上且接收自目標132反射之光。反射光可通過分束器110且利用透鏡114聚焦至偵測器116上。偵測器116將一光譜信號提供至電腦150。物鏡112、分束器110、透鏡114及偵測器116僅旨在說明可使用之典型光學元件。若需要，可使用額外光學元件(諸如一偏光器及/或分析儀)。此外，一般而言，額外光學元件(諸如視場光闌、透鏡等)可存在於光學系統104中。
光學系統104在樣本130之表面上產生一量測光斑。量測光斑具有實體上受光學系統104之組件限制之一光斑尺寸。一般而言，量測光斑尺寸小於目標132之尺寸使得由光學系統接收之經反射光僅來自目標132且不包含自目標鄰近(亦即，樣本130上之在目標132外側及該目標周圍之區域)反射之光係合意的。由於半導體及類似工業中之裝置之幾何形狀持續縮小，因此目標之尺寸同樣減少，從而使得產生小於目標之一量測光斑尺寸為較困難的。使用自量測目標偵測之光譜及自在目標上及該目標附近之多個位置處量測之一或多個訓練目標獲得之一訓練光譜集之反摺積技術，可將量測光斑之有效尺寸縮減(例如)至小於目標。可將來自量測目標132之光譜信號連同來自一經量測訓練目標之一訓練光譜集提供至一電腦150。電腦150可然後透過經組合光譜或來自量測目標之光譜與訓練光譜集之反摺積技術縮減量測光斑之有效光斑尺寸。在縮減有效光斑尺寸之後，電腦150(或一不同電腦)可然後習用地判定樣本之所要特性。
電腦150包含具有記憶體154之一處理器152以及一使用者介面(其包含例如一顯示器156及輸入裝置158)。自一訓練目標量測之訓練光譜集及量測光譜集以及所得所估計光譜及量測目標之一或多個特性可至少暫時儲存於記憶體154中或非暫時性電腦可用儲存媒體160中。另外，非暫時性電腦可用儲存媒體160可具有體現於其上且可由電腦150 使用以致使處理器控制計量裝置並執行本文中所闡述之功能之電腦可讀程式碼。用於自動地實施此詳細說明中所闡述之一或多個動作之資料結構及軟體程式碼可由熟習此項技術者根據本發明實施且儲存於(例如)一電腦可讀儲存媒體160上，電腦可讀儲存媒體160可為可儲存供諸如處理器152之一電腦系統使用之程式碼及/或資料之任何非暫時性裝置或媒體。電腦可用儲存媒體160可為(但不限於)諸如磁碟機、磁帶、壓縮光碟及DVD(數位多功能光碟或數位視訊光碟)之磁性及光學儲存裝置。一通信埠162亦可用以接收儲存於記憶體154或電腦150中之其他儲存裝置中且用以程式化電腦150以執行本文中所闡述之功能中之任何一或多者之指令且可表示(諸如)至網際網路或任何其他電腦網路之任何類型之通信連接。另外，本文中所闡述之功能可全部或部分地體現於一特殊應用積體電路(ASIC)或一可程式化邏輯裝置(PLD)之電路內，且該等功能可以可用於創建如本文中所闡述而操作之一ASIC或PLD之一電腦可理解描述符語言來體現。
圖2展示圖解說明為一光譜橢圓偏光儀之另一光學計量裝置200之一示意圖，該光譜橢圓偏光儀可具有由電腦250(其可與上文所論述之電腦150實質上類似但經組態以操作一光譜橢圓偏光儀而非一光譜反射儀)透過反摺積技術縮減之其量測光斑之有效光斑尺寸。
橢圓偏光儀200圖解說明為包含一寬頻光源202以及具有一偏光器204及一旋轉補償器205之一偏光狀態產生器203，以及將照射光211聚焦至放置於一載台208上之一樣本230之表面上之一量測光斑中之一透鏡系統206。入射照射光211由於偏光器204及旋轉補償器205而具有一已知偏光狀態。由樣本230反射之光之偏光狀態由一偏光狀態分析儀215進行分析(例如，藉由使經反射光213在通過另一透鏡系統210之後通過另一偏光器212(通常稱為分析儀212))。在通過分析儀212之後，經反射光213由一透鏡系統214聚焦於耦合至電腦250之一偵測器 216上。在使用中，一受測試樣本將改變入射光之偏光狀態，此將改變來自偵測器216之所得信號之強度及相位。使用強度及相位之改變，可判定樣本230之材料性質，此為橢圓偏光量測術之本質且在此項技術中為眾所周知的。
光譜橢圓偏光儀200之光學系統在包含一量測目標232之樣本230之表面上產生一量測光斑。此外，儘管量測光斑之光斑尺寸實體上受光譜橢圓偏光儀200之光學系統限制，然而，可由電腦250透過自量測目標232偵測之光譜及自一或多個訓練目標獲得之一訓練光譜集之反摺積技術來縮減量測之有效光斑尺寸。
應理解，儘管本文中具體論述光譜反射儀及光譜橢圓偏光儀，但用以縮減一光譜計量裝置之有效光斑尺寸之反摺積小光斑過程並不限於此。本文中所揭示之有效光斑尺寸之縮減可應用於任何所要光譜計量裝置中。
圖3A圖解說明一樣本301之表面上之由法向入射照射(諸如由圖1中之計量裝置100產生之彼法向入射照射)產生之一量測光斑310。量測光斑310圖解說明為利用一折射透鏡304產生，但可使用一反射透鏡。如所圖解說明，量測光斑310入射於一量測目標306(為清晰起見，其以交叉影線且以相對於樣本301之一大大地擴大之尺寸展示)上。量測目標306可由樣本301之結構或特徵判定且可為樣本上之一實體上指定之區域(例如，作為製造於一樣本之表面上之一正方形或方框)，或其可僅係樣本上之待量測之一未界定區。量測光斑310之光斑尺寸由計量裝置之光學系統(例如，由透鏡304表示)判定。如圖3A中可見，量測光斑310之光斑尺寸圖解說明為大於量測目標306。因此，由計量裝置接收之信號將包含自量測目標306以及鄰近位置307(亦即，量測目標306外側及該量測目標周圍之區域)反射之光。然而，透過與來自量測光斑310之光譜量測組合之一訓練光譜集之一反摺積技 術，可縮減量測光斑310之有效光斑尺寸(例如，以虛線圖解說明為小於量測目標306之光斑308)。
圖3B類似於圖3A，展示可由傾斜照射(諸如由圖2中之計量裝置200產生之彼傾斜照射)產生之一量測光斑312。量測光斑312圖解說明為利用一反射透鏡314產生，但(若需要)可使用一折射透鏡。量測光斑312之光斑尺寸由(例如)透鏡314判定，且圖解說明為大於量測目標306。然而，透過經組合量測目標306之光譜量測與一訓練光譜集之一反摺積技術，可將量測光斑312之有效光斑尺寸縮減至一光斑尺寸318(其圖解說明為小於量測目標306)。
應理解，一典型量測光斑(諸如圖3A及圖3B中所圖解說明之量測光斑)不具有尖銳邊緣或邊界。由一光學計量裝置之光學系統產生之探測光束具有一強度分佈，其中總光束功率侷限於一小區域(亦即，量測光斑)中。圖4以實例方式圖解說明一量測光斑402之相對於針對一單個波長之位置之一正規化照射強度二維輪廓。如可見，照射強度輪廓包含可由次極大值(其為照射及/或偵測器光學器件之繞射限制之結果)環繞之一主瓣。量測光斑尺寸可判定為該強度輪廓之中心部分之半峰全寬(full width half maximum)(FWHM)。
圖5A圖解說明由一光學計量裝置產生之一量測光斑310之一俯視圖。量測光斑310圖解說明為以量測目標306之中心處之一位置(以交叉圖案320圖解說明)為中心。圖5B係圖解說明使用量測光斑310量測之來自量測目標306之光譜322 Y(λ)之一圖表。經量測光譜322可為(例如)一OCD(光學臨界尺寸)光譜、光譜反射率、光譜橢圓偏光儀、穆勒(Mueller)矩陣元素等。以比較方式，圖5B中亦圖解說明「真正」目標光譜324，其中該真正目標光譜324係在量測光斑310僅照射量測目標306之情況下將產生之光譜。然而，量測光斑310入射於量測目標306及目標鄰近位置307(亦即，量測目標306外側之區域)兩者上，且 因此經量測光譜322係真正目標光譜324與目標鄰近光譜之一混合物。
為縮減量測光斑之有效光斑尺寸，使用一反摺積技術過程。量測光斑之反摺積技術可使用在量測目標306上及該量測目標附近之多個位置處偵測之光譜。以實例方式，可藉由量測在量測目標306上方之一NxN柵格之柵格節點處之光譜信號而獲取NxN光譜。圖6以實例方式圖解說明量測目標306之一柵格掃描330，其中可自5x5柵格陣列(亦即，N=5)之每一柵格節點332(以交叉圖案圖解說明)單獨地量測光譜(如由量測光斑310圖解說明)。在量測期間，將量測光斑310之中心與一柵格節點332對準且將在量測光斑310之前量測之光譜掃描至下一柵格節點332(例如，通過移動樣本、量測裝置之光學系統或兩者)。圖6圖解說明以量測目標306為中心之柵格節點332之一對稱5x5陣列，但可使用其他尺寸之陣列(例如，7x7、9x9、...21x21等)。此外，柵格掃描可具有與圖6中所圖解說明相比之其他形狀(例如，NxM或其他形狀)、位置及定向。陣列中之柵格節點332應足夠接近使得量測光斑310在水平、垂直及對角毗鄰柵格節點332處產生時應重疊，亦即，水平或垂直毗鄰柵格節點332之間的距離應小於或等於R，其中R係量測光斑310之直徑。為簡單起見，柵格掃描將通常稱為一NxN柵格掃描。因此，可獲取NxN光譜Yn,m(λ)，其中Yn,m(λ)，其中「n、m」為柵格節點座標。
可利用NxN光譜Yn,m(λ)之反摺積技術來估計來自量測目標306之「真正」光譜，此消除或至少縮減來自目標鄰近位置(亦即，量測目標306外側之區域)之光譜之影響。透過NxN光譜Yn,m(λ)之一反摺積技術產生之光譜等效於使用具有一較小光斑尺寸之一量測光斑產生之在量測目標306之中心處之一光譜，且因此有時稱為反摺積小光斑。換言之，量測光斑310之有效光斑尺寸縮減。量測光斑310之有效光斑尺 寸最佳約為柵格節點之間的距離之尺寸。舉例而言，柵格節點332之間的5μm之一空間將產生約5μm之一有效光斑尺寸。因此，藉由減少節點之間的距離(例如，藉由增加N而不增加柵格掃描之面積)，可縮減量測光斑310之有效光斑尺寸。
可使用一線性或非線性反摺積技術。在任一情形中，反摺積技術使用一「反摺積核」(亦即，需要在應用反摺積演算法之前找到的常數之一集合)。反摺積核並不取決於正被量測之目標，而是僅取決於由光學計量裝置之光學系統產生之照射強度輪廓(亦即，如圖4中所圖解說明之隨位置而變之強度)及工具回應(亦即，隨照射強度輪廓而變之偵測器信號)。反摺積核之常數有時稱為「權重」。線性反摺積技術之一實例由下公式給出：
其中wn,m係與柵格節點(n,m)相關聯之權重，Yn,m(λ)係在柵格節點(n,m)處量測之光譜且Yo(λ)係量測目標之所估計光譜。非線性反摺積技術之一實例由下公式給出：
其中w(k) n,m係柵格節點(n,m)之階「k」之權重。亦可應用其他反摺積公式。
反摺積技術(不論線性還是非線性)需要對用於光學計量裝置之權重集「w n,m 」之一先前知曉。若光學計量裝置之照射強度輪廓係波長之一函數或若工具之回應係取決於波長的，則為達成一適當反摺積技術，具有用於每一波長之一權重集w n,m (λ)係必要的。可以實驗方式或以理論方式或實驗與理論之一組合來找到權重。
圖7係圖解說明使用一校準程序來以實驗方式判定反摺積核權重之一過程之一流程圖。使用一光譜計量裝置執行一或多個校準目標之 一柵格掃描以獲取一校準光譜集(702)。校準光譜集包含來自柵格掃描中之每一柵格節點之光譜(例如，NxN光譜)。光譜計量裝置產生具有可大於所要量測光斑尺寸(例如，大於一量測目標)之一量測光斑尺寸之入射光。由於校準程序用以判定光學計量裝置之反摺積核權重，因此校準目標不需要與量測目標相同或甚至類似，但在校準目標與量測目標為相同尺寸之情況下可為有利的。在不被來自鄰近位置之光譜擾動之情況下，知曉來自每一校準目標之「真正」光譜(亦即，知曉校準目標之光譜)。用以判定來自一校準目標之「真正」光譜之一種方式係量測一「孿生(twin)」目標(亦即，與校準目標相同之一目標)(例如，以相同製作過程製成但大於量測光斑尺寸)。該孿生目標與校準目標在相同之晶圓上可為有利的。此外，每一校準目標具有位於附近之一相關聯孿生目標(例如)以最小化或避免跨越晶圓之過程變化可為有利的。因此，獲得來自與一或多個校準目標相關聯之一或多個孿生目標之光譜(704)，其中每一孿生目標具有與該孿生目標與其相關聯之一校準目標相同之一材料及幾何構形且每一孿生目標大於量測光斑尺寸。由於孿生目標大於量測光斑尺寸且由與校準目標相同之製作過程製成，因此可假定來自孿生目標之經量測光譜為校準目標之真正目標光譜。若在校準過程中使用一個以上校準目標，則自與每一校準目標相關聯之一孿生目標獲得光譜。使用校準光譜集、自一或多個孿生目標量測之光譜及一經反演反摺積公式計算柵格掃描中之每一柵格節點之反摺積核權重(706)。
圖8圖解說明使用一校準目標802之一5x5柵格掃描以實驗方式找到用於一反摺積小光斑過程之反摺積核權重之一校準過程之一實例。利用一線性反摺積公式(如方程式1中所展示)及一5x5柵格掃描，將針對每一波長判定反摺積核之25個權重(假定光學系統之波長相依性或光學計量裝置之回應函數)。圖8圖解說明用以獲取校準目 標802之校準光譜集之利用量測光斑310之一個校準目標802之一柵格掃描，依據圖7中之步驟702。另外，圖8圖解說明利用量測光斑310自一孿生目標804獲得一光譜，依據圖7中之步驟704。孿生目標804與校準目標802相關聯，例如孿生目標804接近於校準目標802並由與校準目標802相同之製作過程產生且大於量測光斑310。因此，可假定來自孿生目標804之經量測光譜為校準目標802之「真正」光譜Y o 。在本實例中，使用若干個不同校準目標(例如，30個)，其中由於自相關聯孿生目標獲得光譜而知曉每一校準目標之真正光譜。因此，針對30個校準目標中之每一者獲取校準光譜集，知曉該等30個校準目標中之每一者之「真正」光譜Y o (t) ，其中「t」係目標數目；t=1、2、....30。因此，方程式1變為30個線性方程式之一系統，其中每波長存在方程式系統。藉由以一單個指數「d」(例如，d=1、2、...25)來替換指數「n、m」，針對每一波長之方程式系統可寫為：
使用矩陣記法，方程式3(針對一給定波長)可寫為： Y o =Y T ‧W 方程式4
其中Y o 係30個值Y o (t) 之行向量，W係25個權重w d 之行向量，Y係針對每一目標獲取之校準光譜集之一25x30矩陣(亦即，每一行表示一不同校準目標t且每一列表示一柵格節點d)，且T係轉置運算子。可反演方程式4以將權重給出為： W=(Y‧Y T ) -1 ‧Y‧Y o . 方程式5
因此，依據圖7中之步驟706，可使用校準光譜集、自一或多個孿生目標量測之光譜及由方程式5給出之一經反演反摺積公式計算柵 格掃描中之每一柵格節點之反摺積核權重。
圖9圖解說明使用其中光學計量裝置之一光學點散佈函數(PSF)經判定且經反演以獲得權重之一校準程序來以實驗方式判定反摺積核之權重之另一過程。圖10圖解說明使用一5x5柵格掃描之圖9之校準過程之一實例。如圖9中所圖解說明，使用一光譜計量裝置執行一或多個校準目標之一柵格掃描以獲取一校準光譜集(902)，如上文圖7中所論述。圖10圖解說明利用量測光斑310之一校準目標1002之一柵格掃描以獲取一校準光譜集，依據圖9中之步驟902。如上文圖7中所論述，獲得(例如)藉由來自與一或多個校準目標相關聯之一或多個孿生目標之光譜判定之來自每一校準目標之「真正」光譜(904)，其中每一孿生目標具有與該孿生目標與其相關聯之一校準目標相同之一材料及幾何構形且每一孿生目標大於量測光斑尺寸。圖10圖解說明利用量測光斑310之與校準目標1002相關聯之一孿生目標1004之一光譜量測。另外，如圖9中所圖解說明，自一或多個校準目標周圍之一或多個鄰近位置獲得光譜(906)。如圖10中所圖解說明，自藉由位置916圖解說明之一鄰近位置獲得光譜。鄰近位置916係校準目標1002外側(及孿生目標1004外側)之一區域，其中校準目標1002周圍之區域為均勻的且與其他結構充分地分離使得可準確地量測來自鄰近位置之光譜(而不被晶圓上之其他結構破壞)。使用校準光譜集、自一或多個孿生目標量測之光譜、自一或多個鄰近位置量測之光譜計算用於計量裝置之光學系統之點散佈函數(908)。反演點散佈函數以判定柵格掃描中之每一柵格節點之反摺積核權重(910)。
圖11係圖解說明以理論方式判定反摺積核之權重之一過程之一流程圖。如所圖解說明，針對光譜計量裝置之一光學系統獲得一點散佈函數(1102)。舉例而言，可(例如)藉由針對光學計量裝置之光學系統執行一光學模擬而獲得光學點散佈函數。另一選擇係，可(例如)自 一第三方(諸如光學計量裝置之光學系統之製造商)獲得光學點散佈函數。將點散佈函數以數學方式反演以判定柵格掃描中之每一柵格節點之反摺積核權重(1104)。
圖12係圖解說明使用係實驗與理論之一組合之一校準程序判定反摺積核之權重之一過程之一流程圖。如所圖解說明，使用一光譜計量裝置執行一或多個校準目標之一柵格掃描以獲取一校準光譜集(1202)，如上文圖7中所論述。然而，來自當前校準程序中之一或多個校準目標之「真正」目標光譜為未知的。因此，執行一最佳化過程(1204)，例如，雷文柏格-馬括特(Levenberg-Marquardt)或其他類似演算法。最佳化過程包含利用可變校準目標參數產生來自一或多個校準目標之經模擬光譜(1206)。使用反摺積核權重執行校準光譜集之一反摺積技術以產生一或多個校準目標之一所估計光譜(1208)。調整校準目標參數及反摺積核權重直至達成所估計光譜與經模擬光譜之間的一致性為止(1210)。
以實例方式，可使用一組合實驗與理論校準程序來針對其中執行多個校準目標之一5x5柵格掃描之一實例而判定反摺積核權重，如上文參考圖8所論述，但其中校準目標之「真正」光譜Y o (t) 為未知的且無法(例如)使用與校準目標相關聯之孿生目標量測。以實例方式，校準目標可由一單晶Si基板上之一SiO2薄膜製成。儘管每一校準目標之薄膜之確切厚度可為未知的，但由校準目標產生之光譜可針對一給定氧化物厚度而準確地模擬。校準目標「t」之SiO2膜之厚度由ht表示且經模擬光譜由Ys(ht)表示。因此，方程式3可重寫為：
若利用(例如)100個波長資料點量測來自校準目標之光譜，則方 程式6事實上表示100x30個方程式之一系統，其中未知數係100x25個權重及30個厚度。可對此方程式系統進行數值求解以獲得權重以及厚度。
在如上文所論述或使用任何其他所要程序判定反摺積核權重之情況下，可使用反摺積小光斑過程以縮減來自光學計量裝置之量測光斑之有效光斑尺寸。然而，反摺積技術過程之實施方案需要針對每一量測在一柵格掃描中獲取大量光譜(例如，NxN光譜)。然而，執行量測目標之一全柵格掃描以針對每一量測獲取NxN光譜將引入量測通量之一顯著降級。
為增加量測通量，可採用柵格掃描之稀疏取樣，其中自量測目標收集來自柵格掃描中之少於全部柵格節點之光譜。舉例而言，光譜可並非自相對於以量測目標為中心之柵格節點之權重具有相對弱權重之柵格節點處之量測目標或並非自與鄰近位置(其與量測目標相比並不顯著更具反射性)對準之柵格節點量測。在一個實施方案中，可僅收集來自以量測目標為中心之柵格節點之光譜。在其他實施例中，可自複數個柵格節點但少於全部柵格節點收集來自量測目標之光譜。其餘光譜(亦即，來自柵格節點之並非自量測目標收集之光譜)可自一訓練目標提供。訓練目標應類似於量測目標(例如，使用相同製作過程產生)，使得訓練目標及量測目標以及該等目標本身周圍之鄰近位置具有相同材料及幾何形狀。以與量測目標相同之製作過程產生之一訓練目標可在一不同晶圓上(例如，來自一訓練晶圓)。另一選擇係，訓練目標可為與量測目標在相同之晶圓上之一選定目標，例如其中在晶圓上之一訓練目標用以獲取訓練光譜集且在相同晶圓上之一或多個量測目標使用稀疏取樣來量測。
若訓練目標與量測目標類似(亦即，量測目標及其鄰近位置類似於訓練目標及其鄰近位置)，則可使用用於反摺積技術過程之稀疏取 樣。另外，若柵格節點「q」(其為將不針對量測目標而取樣之柵格節點)之權重wq在與關聯於目標之中心處之柵格節點之權重進行比較時較小，且自柵格節點q、自量測目標獲取之信號並非顯著大於在目標之中心處之柵格節點處獲取之信號，則可使用量測目標之柵格掃描之稀疏取樣。以實例方式，用以判定權重及信號是否充分小使得一柵格節點在量測目標之稀疏取樣期間可包含於柵格節點集q中之一種方式由下式提供：
其中「p」係待於量測目標上取樣之柵格節點且至少包含目標之中心處之柵格節點，且「q」係將不在量測目標上取樣之柵格節點，且Z p 及Z q 係來自柵格節點p及柵格節點q處之訓練目標之光譜。在此等條件下，稀疏取樣可提供量測目標之「真正」光譜之一良好逼近，此將顯著增加量測通量。
圖13係圖解說明使用量測目標之柵格掃描之稀疏取樣的反摺積小光斑過程之一流程圖。如圖13中所圖解說明，獲得來自一訓練目標之一柵格掃描之一訓練光譜集(1302)。使用一光譜計量裝置利用具有一量測光斑尺寸之入射光執行訓練目標之柵格掃描。舉例而言，量測光斑尺寸可大於所要量測光斑尺寸(亦即，大於訓練目標)。訓練光譜集包含來自柵格掃描中之一第一柵格節點集之光譜。舉例而言，第一柵格節點集可包含除與訓練目標之中心對準之柵格節點外之全部柵格節點。另一選擇係，第一柵格節點集可包含除與訓練目標之中心對準之柵格節點及與和關聯於目標之中心處之柵格節點之權重相比具有小權重之位置或產生顯著大於在量測目標之中心處之柵格節點處獲取之信號之信號之位置對準之一或多個柵格節點外之全部柵格節點。
執行一量測目標之柵格掃描之一稀疏取樣以獲取一量測光譜集 (1304)。使用用以執行訓練目標之柵格掃描之相同光譜計量裝置執行稀疏取樣。量測光譜集包含來自柵格掃描中之一第二柵格節點集之光譜，其中第一柵格節點集及第二柵格節點集係不同的。量測目標之柵格掃描與訓練目標之柵格掃描相同，亦即，柵格節點相對於訓練目標之柵格掃描中之訓練目標之位置與柵格節點相對於量測目標之柵格掃描中量測目標之位置相同。量測目標之柵格掃描之稀疏取樣自與量測目標之一中心對準之一柵格節點獲取光譜。因此，以實例方式，第二柵格節點集可僅包含與量測目標之中心對準之柵格節點且因此，量測光譜集可僅包含一單個光譜。若需要，量測目標之柵格掃描之稀疏取樣可獲取額外光譜(諸如來自與相對於量測目標之與關聯於目標之中心處之柵格節點之權重相比具有一小權重之一位置或產生顯著大於在量測目標之中心處之柵格節點處獲取之信號之信號之位置對準之一第二柵格節點之一第二光譜)。因此，量測光譜集可包含複數個光譜。
執行量測光譜集與訓練光譜集之一組合之一反摺積技術以產生量測目標之一所估計光譜，該所估計光譜係來自量測目標之使用具有小於量測光斑尺寸之一有效量測光斑尺寸之入射光產生之光譜之一估計(1306)。如上文所論述，可使用一線性或非線性反摺積技術。經組合量測光譜集與訓練光譜集之反摺積技術使用可先前獲得之柵格掃描中之每一柵格節點之一反摺積核權重。如上文所論述，可以理論方式或以實驗方式(例如，使用自一或多個校準目標之一柵格掃描獲取之一校準光譜集)，或者理論方式或實驗方式之一組合來獲得柵格掃描中之每一柵格節點之反摺積核權重。量測目標之柵格掃描與校準目標之柵格掃描(若使用)相同，亦即，柵格節點相對於校準目標之位置與柵格節點相對於量測目標之位置相同。經組合量測光譜集與訓練光譜集之反摺積技術之結果係量測目標之一所估計光譜，該所估計光譜係來自量測目標之使用具有小於量測光斑尺寸之一有效量測光斑尺寸之 入射光產生之一光譜之一估計。舉例而言，若量測光斑尺寸大於量測目標，則量測光譜集及訓練光譜集之反摺積技術可產生小於量測目標之一有效量測光斑尺寸。可然後使用量測目標之所估計光譜判定量測目標之一或多個特性(1308)。上文過程步驟之結果中之一或多者(例如，包含訓練光譜集、量測光譜集、所估計光譜及量測目標之一或多個特性)儲存於記憶體中(例如，可至少暫時儲存於記憶體154中或非暫時性電腦可用儲存媒體160中)以用於處理及/或將結果提供至一終端使用者。
在使用量測目標之柵格掃描之稀疏取樣的反摺積小光斑之一項實例中，可如上文所論述獲得反摺積核權重wd。可將和與量測目標(及訓練目標)之中心對準之柵格節點相關聯之權重表示為權重w1。在此實例中，權重w1顯著高於所有其他權重wd(例如，權重w1與任何其他權重wd之間的差大於臨限值)。另外，在訓練目標之柵格掃描期間於柵格節點處接收之信號中之任一者皆不顯著高於來自柵格節點d=1(亦即，訓練目標之中心處)之信號。舉例而言，來自非中心柵格節點之信號Y d≠1 與來自訓練目標之中心處之柵格節點之信號Y 1 之間的差小於一臨限值。因此，可採用其中將僅對量測目標之中心進行量測之稀疏取樣。
圖14以圖形方式圖解說明使用量測目標之柵格掃描之稀疏取樣的反摺積小光斑過程，其中僅來自與量測目標1404之中心對準之中心柵格節點(亦即，柵格節點1403)之光譜經獲取且用作量測光譜集。自類似於量測目標1404之一訓練目標1402(亦即，包含鄰近位置之訓練目標1402及量測目標1404具有類似材料及幾何形狀)獲得一訓練光譜集。舉例而言，訓練目標1402可在來自相同製作過程之相同晶圓或一不同晶圓上。若需要，可使用多個訓練目標。自訓練目標1402之一柵格掃描獲得訓練光譜集，該訓練光譜集在圖14中以一柵格節點集上方 之若干個量測光斑310圖解說明。在本實例中，訓練光譜集不包含自與訓練目標1402之中心對準之柵格節點1403獲取之光譜。將訓練光譜集(表示為Z d (t) )保存以供後續使用。
執行一量測目標1404之柵格掃描之一稀疏取樣以獲取一量測光譜集。在此實例中且如圖14中所圖解說明，藉由僅在與量測目標1404之中心對準之柵格節點1403處量測來自量測目標1404之光譜而執行稀疏取樣。量測光譜集可表示為Y d ，其中指數「d」僅具有一個值(例如d=1)。如以箭頭1406所圖解說明，經組合訓練光譜集Z d 與量測光譜集Y d 之反摺積技術可產生量測目標之一所估計光譜，該所估計光譜係來自量測目標之利用具有小於量測目標1404之一有效量測光斑尺寸1410之入射光產生之一光譜之一估計。量測目標之所估計光譜可針對每一波長由以下方程式給出：
在另一實例中，可如上文所論述獲得反摺積核權重wd。柵格掃描之柵格節點可分裂成之表示為「p」及「q」之兩個集，其中集p包含與目標之中心對準之柵格節點。在此實例中，具有顯著小於與目標之中心對準之柵格節點之權重之一權重(亦即，差小於一臨限值)之任何柵格節點皆包含於集p中。另外，具有顯著高於訓練目標之中心處之柵格節點處之經接收信號之一經接收信號之任何柵格節點亦皆包含於集p中。因此，集q中之柵格節點將包含具有比集p中之柵格節點之權重小得多的權重之柵格節點(亦即，wq<<wp)且其相應信號Y p 並不比來自集p中之柵格節點之所接收信號大得多(亦即，(Yq>>Yp)！，其中「！」表示邏輯非)。因此，可採用其中量測目標之柵格掃描經縮減至僅「p」柵格節點之稀疏取樣。
圖15以圖形方式圖解說明使用量測目標之柵格掃描之稀疏取樣 的反摺積小光斑過程，其中僅來自量測目標之柵格掃描之「p」柵格節點之光譜經量測並用作量測光譜集。類似於圖14，自一訓練目標1502(此類似於量測目標1504)獲得一訓練光譜集。自訓練目標1502之一柵格掃描獲得訓練光譜集，該訓練光譜集在圖15中以一柵格節點集上方之若干個量測光斑310圖解說明。在本實例中，柵格節點1505可具有並不比與目標之中心對準之柵格節點1503之權重小得多的一權重。另一選擇係，來自柵格節點1505之信號可比在柵格節點1503處接收之信號大得多(亦即，與柵格節點1505相關聯之鄰近位置可與訓練目標1502相比更具反射性)。因此，在本實例中，訓練光譜集包含來自柵格節點之集q之光譜，且因此不包含自柵格節點1503或1505獲取之光譜。將訓練光譜集(表示為Z q )保存以供後續使用。
執行一量測目標1504之柵格掃描之一稀疏取樣以獲取量測光譜集。在此實例中且如圖15中所圖解說明，藉由在柵格節點之集p處(亦即，在與量測目標1504之中心對準之柵格節點1503以及柵格節點1505處)量測來自量測目標1504之光譜而執行稀疏取樣。量測光譜集可表示為Y p 。如以箭頭1506所圖解說明，經組合訓練光譜集Z d 與量測光譜集Y p 之反摺積技術可產生一所估計光譜，該所估計光譜係來自量測目標之利用具有小於量測目標1504之一有效量測光斑尺寸1510之入射光產生之一光譜之一估計。量測目標之所估計光譜可針對每一波長由以下方程式給出：
一旦使用反摺積小光斑來產生量測目標之所估計光譜以縮減量測光斑之有效光斑尺寸，即可然後使用量測目標之所估計光譜習用地判定量測目標之一或多個特性。
雖然出於指導性目的結合特定實施例一起圖解說明本發明，但 本發明並不限於此。可在不背離本發明之範疇之情況下作出各種變更及修改。因此，隨附申請專利範圍之精神及範疇不應限於前述說明。

Claims (42)

  1. 一種光譜計量之方法，該方法包括：自一訓練目標之一柵格掃描獲得一訓練光譜集，其中使用一光譜計量裝置利用具有一量測光斑尺寸之入射光執行該訓練目標之該柵格掃描，其中該訓練光譜集包括來自該柵格掃描中之一第一柵格節點集之光譜；使用該光譜計量裝置利用具有該量測光斑尺寸之該入射光執行一量測目標之該柵格掃描之一稀疏取樣以獲取一量測光譜集，其中該量測光譜集包括來自該柵格掃描中之一第二柵格節點集之光譜，其中該第一柵格節點集及該第二柵格節點集係不同的；執行該量測光譜集與該訓練光譜集之一組合之一反摺積技術以產生該量測目標之一所估計光譜，該所估計光譜係來自該量測目標之利用具有小於該量測光斑尺寸之一有效量測光斑尺寸之該入射光產生之一光譜之一估計；及使用該所估計光譜判定該量測目標之一或多個特性。
  2. 如請求項1之方法，其中該量測目標之該柵格掃描之柵格節點相對於該量測目標與該訓練目標之該柵格掃描之該等柵格節點相對於該訓練目標具有一相同位置及一相同定向。
  3. 如請求項1之方法，其中該第一柵格節點集與該第二柵格節點集互補。
  4. 如請求項1之方法，其中執行該量測光譜集與該訓練光譜集之該組合之該反摺積技術包括執行一線性反摺積技術或一非線性反摺積技術中之一者。
  5. 如請求項1之方法，其中該量測目標之該柵格掃描之該稀疏取樣 包括自與該量測目標之一中心對準之一第一柵格節點獲取一光譜，其中該量測光譜集僅包括來自該第一柵格節點之光譜。
  6. 如請求項1之方法，其中該量測目標之該柵格掃描之該稀疏取樣包括自與該量測目標之一中心對準之一第一柵格節點獲取一第一光譜及自不與該量測目標之該中心對準之一第二柵格節點獲取一第二光譜，其中該量測光譜集至少包括該第一光譜及該第二光譜。
  7. 如請求項6之方法，其中該第二柵格節點與和該量測目標之該中心相比更具反射性之一位置對準。
  8. 如請求項1之方法，其中該量測目標之該柵格掃描之該稀疏取樣進一步包括自相對於該量測目標之複數個柵格節點獲取複數個光譜，其中該複數個柵格節點少於該柵格掃描之全部該等柵格節點，其中量測光譜集包括該複數個光譜。
  9. 如請求項1之方法，其中該訓練目標具有與該量測目標相同之一材料及幾何構形且該訓練目標周圍之鄰近位置具有與該量測目標周圍之鄰近位置相同之一材料及幾何構形。
  10. 如請求項9之方法，其中該訓練目標與該量測目標在一不同樣本上。
  11. 如請求項9之方法，其中該訓練目標與該量測目標在一相同樣本上。
  12. 如請求項1之方法，其中自該訓練目標之該柵格掃描獲得該訓練光譜集包括：使用該光譜計量裝置執行該訓練目標之該柵格掃描以獲取來自該柵格掃描中之每一柵格節點之光譜；使用來自每一柵格節點之該等光譜識別該柵格掃描中之該第二柵格節點集；及 將來自不在該第二柵格節點集中之柵格節點之該等光譜儲存於該訓練光譜集中。
  13. 如請求項12之方法，其中來自該柵格掃描中之每一柵格節點之該等光譜包含來自與該訓練目標之一中心對準之一第一柵格節點之一光譜，其中使用來自每一柵格節點之該等光譜識別該柵格掃描中之該第二柵格節點集包括比較來自該第一柵格節點之一經加權光譜與來自其餘柵格節點之組合之經加權光譜。
  14. 如請求項1之方法，其進一步包括獲得該柵格掃描中之每一柵格節點之一反摺積核權重，其中該量測光譜集與該訓練光譜集之該組合之該反摺積技術使用每一柵格節點之該反摺積核權重。
  15. 如請求項14之方法，其中獲得該柵格掃描中之每一柵格節點之該反摺積核權重包括：獲得用於該光譜計量裝置之一光學系統之一點散佈函數；及反演該點散佈函數以判定該柵格掃描中之每一柵格節點之該反摺積核權重。
  16. 如請求項14之方法，其中獲得該柵格掃描中之每一柵格節點之該反摺積核權重包括：使用該光譜計量裝置執行一或多個校準目標之柵格掃描以獲取一校準光譜集，其中該校準光譜集包括來自該柵格掃描中之每一柵格節點之光譜；自與該一或多個校準目標相關聯之一或多個孿生目標獲得光譜，其中每一孿生目標具有與該孿生目標與其相關聯之一校準目標相同之一材料及幾何構形且每一孿生目標大於該量測光斑尺寸；及使用該校準光譜集、自該一或多個孿生目標量測之該等光譜及一經反演反摺積公式計算該柵格掃描中之每一柵格節點之該 反摺積核權重。
  17. 如請求項14之方法，其中獲得該柵格掃描中之每一柵格節點之該反摺積核權重包括：使用該光譜計量裝置執行一或多個校準目標之該柵格掃描以獲取一校準光譜集，其中該校準光譜集包括來自該柵格掃描中之每一柵格節點之光譜；自與該一或多個校準目標相關聯之一或多個孿生目標獲得光譜，其中每一孿生目標具有與該孿生目標與其相關聯之一校準目標相同之一材料及幾何構形且每一孿生目標大於該量測光斑尺寸；自該一或多個校準目標周圍之一或多個鄰近位置獲得光譜；使用該校準光譜集、自該一或多個孿生目標量測之該等光譜、自該一或多個鄰近位置量測之該等光譜計算用於該光譜計量裝置之一光學系統之一點散佈函數；及反演該點散佈函數以判定該柵格掃描中之每一柵格節點之該反摺積核權重。
  18. 如請求項14之方法，其中獲得該柵格掃描中之每一柵格節點之該反摺積核權重包括：使用該光譜計量裝置執行一或多個校準目標之該柵格掃描以獲取一校準光譜集，其中該校準光譜集包括來自該柵格掃描中之每一柵格節點之光譜；執行一最佳化過程，其包括：利用可變校準目標參數產生來自該一或多個校準目標之經模擬光譜；使用反摺積核權重執行該校準光譜集之一反摺積技術以產生該一或多個校準目標之一所估計光譜； 調整該等可變校準目標參數及該等反摺積核權重直至達成該等所估計光譜與該等經模擬光譜之間的一致性為止。
  19. 如請求項1之方法，其中該光譜計量裝置係一光譜反射儀及一光譜橢圓偏光儀中之一者。
  20. 一種光譜計量裝置，其包括：一寬頻照射源，其用以產生寬頻照射；一光學系統，其將該寬頻照射聚焦成具有一量測光斑尺寸之入射光；一光譜儀，其在該寬頻照射入射於一樣本上之後偵測該寬頻照射之一光譜；及一處理器，其經耦合以自該光譜儀接收該光譜，該處理器經組態以致使該光學系統及光譜儀執行一訓練目標之一柵格掃描以獲得一訓練光譜集，其中該訓練光譜集包括來自該柵格掃描中之一第一柵格節點集之光譜；該處理器進一步經組態以致使該光學系統及光譜儀：執行一量測目標之該柵格掃描之一稀疏取樣以獲取一量測光譜集，其中該量測光譜集包括來自該柵格掃描中之一第二柵格節點集之光譜，其中該第一柵格節點集及該第二柵格節點集係不同的；執行該量測光譜集與該訓練光譜集之一組合之一反摺積技術以產生該量測目標之一所估計光譜，該所估計光譜係來自該量測目標之利用具有小於該量測光斑尺寸之一有效量測光斑尺寸之該入射光產生之一光譜之一估計；及使用該所估計光譜判定該量測目標之一或多個特性。
  21. 如請求項20之光譜計量裝置，其中該量測目標之該柵格掃描之柵格節點相對於該量測目標與該訓練目標之該柵格掃描之該等柵格節點相對於該訓練目標具有一相同位置及一相同定向。
  22. 如請求項20之光譜計量裝置，其中該第一柵格節點集與該第二 柵格節點集互補。
  23. 如請求項20之光譜計量裝置，其中該反摺積技術係一線性反摺積技術或一非線性反摺積技術中之一者。
  24. 如請求項20之光譜計量裝置，其中該處理器經組態以藉由經組態以致使該光學系統及光譜儀自與該量測目標之一中心對準之一第一柵格節點獲取一光譜而致使該光學系統及光譜儀執行該量測目標之該柵格掃描之稀疏取樣，其中該量測光譜集僅包括來自該第一柵格節點之該光譜。
  25. 如請求項20之光譜計量裝置，其中該處理器經組態以藉由經組態以致使該光學系統及光譜儀自與該量測目標之一中心對準之一第一柵格節點獲取一第一光譜及自不與該量測目標之該中心對準之一第二柵格節點獲取一第二光譜而致使該光學系統及光譜儀執行該量測目標之該柵格掃描之稀疏取樣，其中該量測光譜集至少包括該第一光譜及該第二光譜。
  26. 如請求項25之光譜計量裝置，其中該第二柵格節點與和該量測目標之該中心相比更具反射性之一位置對準。
  27. 如請求項20之光譜計量裝置，其中該處理器經組態以藉由經組態以致使該光學系統及光譜儀自相對於該量測目標之複數個柵格節點獲取複數個光譜而致使該光學系統及光譜儀執行該量測目標之該柵格掃描之稀疏取樣，其中該複數個柵格節點少於該柵格掃描之全部該等柵格節點，其中量測光譜集包括該複數個光譜。
  28. 如請求項20之光譜計量裝置，其中該訓練目標具有與該量測目標相同之一材料及幾何構形且該訓練目標周圍之鄰近位置具有與該量測目標周圍之鄰近位置相同之一材料及幾何構形。
  29. 如請求項28之光譜計量裝置，其中該訓練目標與該量測目標在 一不同樣本上。
  30. 如請求項28之光譜計量裝置，其中該訓練目標與該量測目標在一相同樣本上。
  31. 如請求項20之光譜計量裝置，其中該處理器經組態以藉由經組態以執行該訓練目標之該柵格掃描以獲取來自該柵格掃描中之每一柵格節點之光譜、使用來自每一柵格節點之該等光譜識別該柵格掃描中之該第二柵格節點集、及將來自不在該第二柵格節點集中之柵格節點之該等光譜儲存於該訓練光譜集中而致使該光學系統及光譜儀執行該訓練目標之該柵格掃描以獲得該訓練光譜集。
  32. 如請求項31之光譜計量裝置，其中來自該柵格掃描中之每一柵格節點之該等光譜包含來自與該訓練目標之一中心對準之一第一柵格節點之一光譜，其中該處理器經組態以藉由經組態以比較來自該第一柵格節點之一經加權光譜與來自其餘柵格節點之組合之經加權光譜而使用來自每一柵格節點之該等光譜識別該柵格掃描中之該第二柵格節點集。
  33. 如請求項20之光譜計量裝置，其中該處理器進一步經組態以獲得該柵格掃描中之每一柵格節點之一反摺積核權重，其中該量測光譜集與該訓練光譜集之該組合之該反摺積技術使用每一柵格節點之該反摺積核權重。
  34. 如請求項33之光譜計量裝置，其中自該光學系統之一經反演點散佈函數獲得該柵格掃描中之每一柵格節點之該反摺積核權重。
  35. 如請求項33之光譜計量裝置，其中該處理器進一步經組態以藉由經組態以進行以下操作而獲得該柵格掃描中之每一柵格節點之該反摺積核權重：致使該光學系統及光譜儀執行一或多個校 準目標之柵格掃描以獲取一校準光譜集，其中該校準光譜集包括來自該柵格掃描中之每一柵格節點之光譜；致使該光學系統及光譜儀自與該一或多個校準目標相關聯之一或多個孿生目標獲得光譜，其中每一孿生目標具有與該孿生目標與其相關聯之一校準目標相同之一材料及幾何構形且每一孿生目標大於該量測光斑尺寸；及使用該校準光譜集、自該一或多個孿生目標量測之該等光譜及一經反演反摺積公式計算該柵格掃描中之每一柵格節點之該反摺積核權重。
  36. 如請求項33之光譜計量裝置，其中該處理器進一步經組態以藉由經組態以進行以下操作而獲得該柵格掃描中之每一柵格節點之該反摺積核權重：致使該光學系統及光譜儀執行一或多個校準目標之該柵格掃描以獲取一校準光譜集，其中該校準光譜集包括來自該柵格掃描中之每一柵格節點之光譜；致使該光學系統及光譜儀自與該一或多個校準目標相關聯之一或多個孿生目標獲得光譜，其中每一孿生目標具有與該孿生目標與其相關聯之一校準目標相同之一材料及幾何構形且每一孿生目標大於該量測光斑尺寸；致使該光學系統及光譜儀自該一或多個校準目標周圍之一或多個鄰近位置獲得光譜；使用該校準光譜集、自該一或多個孿生目標量測之該等光譜、自該一或多個鄰近位置量測之該等光譜計算用於該光學系統之一點散佈函數；且其中自該光學系統之該點散佈函數之一反演而獲得該柵格掃描中之每一柵格節點之該反摺積核權重。
  37. 如請求項33之光譜計量裝置，其中該處理器進一步經組態以藉由經組態以進行以下操作而獲得該柵格掃描中之每一柵格節點之該反摺積核權重：執行一或多個校準目標之該柵格掃描以獲取一校準光譜集，其中該校準光譜集包括來自該柵格掃描中之 每一柵格節點之光譜；且藉由經組態以進行以下操作而執行一最佳化過程：利用可變校準目標參數產生來自該一或多個校準目標之經模擬光譜；使用反摺積核權重執行該校準光譜集之一反摺積技術以產生該一或多個校準目標之一所估計光譜；及調整該等可變校準目標參數及該等反摺積核權重直至達成該等所估計光譜與該等經模擬光譜之間的一致性為止。
  38. 如請求項20之光譜計量裝置，其中該光譜計量裝置係一光譜反射儀及一光譜橢圓偏光儀中之一者。
  39. 一種產生用於來自一光譜計量裝置之光譜信號之反摺積技術之反摺積核權重的方法，該方法包括：使用該光譜計量裝置執行一或多個校準目標之一柵格掃描以獲取一校準光譜集，其中該校準光譜集包括來自該柵格掃描中之每一柵格節點之光譜；及使用該校準光譜集來判定該柵格掃描中之每一柵格節點之該反摺積核權重。
  40. 如請求項39之方法，其進一步包括：自與該一或多個校準目標相關聯之一或多個孿生目標獲得光譜，其中每一孿生目標具有與該孿生目標與其相關聯之一校準目標相同之一材料及幾何構形且每一孿生目標大於該光譜計量裝置之一量測光斑尺寸；且其中使用該校準光譜集來判定該柵格掃描中之每一柵格節點之該反摺積核權重包括使用該校準光譜集、自該一或多個孿生目標量測之該等光譜及一經反演反摺積公式計算該柵格掃描中之每一柵格節點之該反摺積核權重。
  41. 如請求項39之方法，其進一步包括：自與該一或多個校準目標相關聯之一或多個孿生目標獲得光 譜，其中每一孿生目標具有與該孿生目標與其相關聯之一校準目標相同之一材料及幾何構形且每一孿生目標大於該光譜計量裝置之一量測光斑尺寸；自該一或多個校準目標周圍之一或多個鄰近位置獲得光譜；其中使用該校準光譜集來判定該柵格掃描中之每一柵格節點之該反摺積核權重包括：使用該校準光譜集、自該一或多個孿生目標量測之該等光譜、自該一或多個鄰近位置量測之該等光譜計算用於該光譜計量裝置之一光學系統之一點散佈函數；及反演該點散佈函數以判定該柵格掃描中之每一柵格節點之該反摺積核權重。
  42. 如請求項39之方法，其中使用該校準光譜集來判定該柵格掃描中之每一柵格節點之該反摺積核權重包括執行一最佳化過程，該最佳化過程包括：利用可變校準目標參數產生來自該一或多個校準目標之經模擬光譜；使用反摺積核權重執行該校準光譜集之一反摺積技術以產生該一或多個校準目標之一所估計光譜；調整該等可變校準目標參數及該等反摺積核權重直至達成該所估計光譜與該經模擬光譜之間的一致性為止。
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