TWI812833B - 用於共址計量的方法和系統 - Google Patents

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麥克 費德曼
德瑞克 蕭葛奈西
安德烈 Ｖ 舒傑葛洛夫
強納生 Ｍ 麥迪森
亞歷山大 庫茲尼斯夫
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Abstract

本文中揭示用於運用兩個或更多個量測子系統執行半導體結構之共址量測的方法及系統。為了達成一足夠小的量測盒大小，計量系統監測且校正各計量子系統之量測點與一計量目標之對準，以達成各計量子系統之該等量測點與該計量目標之最大共址。在另一態樣中，藉由兩個或更多個計量子系統在相同晶圓位置處以高處理量同時執行量測。此外，該計量系統有效地解耦與各量測子系統相關聯之同時獲取的量測信號。此最大化與藉由兩個或更多個計量子系統進行之相同計量之同時量測相關聯的信號資訊。

Description

用於共址計量的方法和系統
所描述之實施例係關於計量系統及方法，且更特定言之係關於用於改良半導體結構之量測之方法及系統。
通常藉由應用於一樣品之一序列處理步驟來製作半導體裝置，諸如邏輯及記憶體裝置。藉由此等處理步驟來形成半導體裝置之各種特徵及多個結構層級。例如，微影尤其為一種涉及在一半導體晶圓上產生一圖案之半導體製作程序。半導體製作程序之額外實例包含但不限於化學機械拋光、蝕刻、沈積及離子植入。可在一單一半導體晶圓上製作多個半導體裝置，且接著將其等分離成個別半導體裝置。
在一半導體製程期間之各個步驟使用計量程序來偵測晶圓上之缺陷以促成較高良率。光學計量技術提供高處理量之可能而沒有樣本破壞之風險。通常使用若干基於光學計量之技術(包含散射量測及反射量測實施方案)及相關聯分析演算法來特性化奈米級結構之臨界尺寸、膜厚度、組合物、疊對及其他參數。
通常使用多種計量技術循序地執行對一所關注結構之量測以增加量測準確度及精度。在一些實例中，光譜橢偏量測(SE)及光譜反射量測(SR)系統執行對定位於一半導體基板上之相同計量目標之循序量測。 為了使用不同量測子系統執行對一計量目標之循序量測，各子系統在量測時必須與計量目標對準。此可藉由以下步驟達成：定位晶圓使得計量目標與一個量測子系統對準，用該子系統執行一量測，接著重新定位晶圓使得相同計量目標與另一量測子系統對準。此方法在一高處理量計量設定中係不理想的，因為多步驟移動消耗過量時間。為了避免此問題，在一些實例中，使多個計量系統(諸如一SE系統及一SR系統)之量測光束共址於相同計量目標上。在此方法中，在未藉由晶圓定位系統對基板進行干預移動(例如，晶圓載物台移動)之情況下獲取SE量測及SR量測兩者。
儘管SR及SE量測光束之共址提高總量測處理量，然量測系統漂移(例如，歸因於溫度漂移)引入半導體基板上之SR量測位置及SE量測位置之重疊的誤差。為了減小此等誤差，必須週期性地校準SR及SE量測系統以重新定位SR及SE量測光束入射於半導體晶圓上之位置，使得其等達成最大共址。
目前，手動監測及調整SR及SE量測點相對於一計量目標之定位。在一些實例中，一人類操作者檢查由SR及SE量測系統收集之一計量目標之場影像，且調整SR及SE量測系統以將所關注計量目標分別置於SR及SE量測系統之視場中心。使用手動技術及足夠長的循環時間，可能以大約10微米或更小之一準確度達成SR及SE量測光束之定位之共址。不幸的是，歸因於系統漂移及其他因素，SE及SR量測光束之定位之共址通常隨時間降級。針對小尺寸計量目標(例如，具有15微米至30微米之橫向範圍之計量目標)，手動對準變得非常耗時且困難。此限制準確地特性化樣本所需之多個計量系統(諸如組合SE及SR系統)之處理量。
總而言之，特徵大小之不斷縮減及結構特徵之深度增加將 困難的要求加諸於光學計量系統。光學計量系統必須在高處理量下滿足日益複雜的目標之高精度及準確度要求，以保持成本效益。在此內容背景中，多個量測子系統收集資料之速度已成為光學計量系統設計中之一重要因素。因此，期望克服此等限制之經改良計量系統及方法。
本文中提出用於運用兩個或更多個量測子系統執行半導體結構之共址量測的方法及系統。為了達成一足夠小的量測盒大小，計量系統監測且校正各計量子系統之量測點與一計量目標之對準，以達成各計量子系統之該等量測點與該計量目標之最大共址。一般而言，兩個或更多個量測子系統對半導體結構之量測的自動化共址實現改良之量測準確度及處理量、改良之量測子系統匹配、改良之工具對工具匹配、製作設施處之更快速工具安裝及對準，及程式化維護之間之延長的時間(即，較少工具當機時間)。
在一個態樣中，監測一計量目標在與一第一計量子系統相關聯之一場影像中之位置及相同計量目標在與第二計量子系統相關聯之一場影像中之位置。當該計量目標在該等場影像中之該等位置之間的對準誤差超過一預定容限時，自動調整該第一計量子系統、該第二計量子系統或兩者之一或多個元件之位置以使該計量目標在兩個場影像中在預定容限內共址。
在另一態樣中，基於一第一計量子系統對一已知計量目標之量測直接估計該已知計量目標在該第一計量子系統之一量測點中之位置。另外，基於一第二計量子系統對該已知計量目標之量測直接估計該已知計量目標在該第二計量子系統之一量測點中之位置。
在一些實施例中，基於提供對與量測系統之對準具有一已知相依性的一光譜回應之一已知計量目標的光譜量測直接評估共址。在一些實例中，該計量目標係一二維、空間變化之圖案目標，諸如一二維可變週期光柵或一可變波長濾波器。
在另一進一步態樣中，藉由在量測一專門計量目標期間最大化兩個量測通道之間之串擾而達成一第一計量子系統之量測點與一第二計量子系統之量測點之對準。
在另一態樣中，基於一第一計量子系統對一計量目標之量測之一統計模型直接估計一計量目標在該第一計量子系統之量測點中之位置。另外，基於一第二計量子系統對該計量目標之量測之一統計模型直接估計該計量目標在該第二計量子系統之量測點中之位置。
在另一態樣中，藉由調整一個或兩個計量子系統之一場光闌而校正兩個不同計量子系統之量測點之間的對準誤差。採用一場光闌在垂直於量測光束路徑之一平面中之移動來調整晶圓平面處之對準誤差，且採用場光闌在與量測光束路徑對準之一方向上之移動來調整焦點對準誤差。
在另一態樣中，藉由調整兩個不同計量子系統之一者之一照明光瞳而校正該等計量子系統之量測點之間的對準誤差。
在另一態樣中，致動一計量子系統之一光學元件以使光瞳傾斜(tip/tilt)而使光束傳播方向移位。一物鏡將光束傳播方向之該移位轉變為晶圓處之量測光束之一XY位移。
在另一態樣中，藉由兩個或更多個計量子系統在相同晶圓位置處以高處理量同時執行量測。此外，計量系統有效地解耦與各量測子 系統相關聯之同時獲取的量測信號。此最大化與藉由兩個或更多個計量子系統進行之相同計量之同時量測相關聯的信號資訊。
在一些實施例中，訓練一深度學習模型(例如，神經網路模型、支援向量機模型等)以降低在SE量測通道與SR量測通道上同時量測之信號之間的串擾。模型訓練可基於實際量測資料、合成量測資料(即，模擬量測資料)或兩者。
在一些實施例中，採用各別照明波長來解耦存在於兩個或更多個量測通道之偵測器處之同時量測的信號。
在另一態樣中，基於組合計量系統之機械對準及穩定性，一計量目標在一第一計量子系統之一場影像中之位置及該計量目標在一第二計量子系統之一場影像中之位置始終共址。
前文係一概述且因此必然含有細節之簡化、概括及省略；因此，熟習此項技術者將明白，該概述僅為闡釋性的且絕非限制性的。在本文中所闡述之非限制性詳細描述中，本文中所描述之裝置及/或程序之其他態樣、發明特徵及優點將變得顯而易見。
100:計量系統
101:晶圓
102:輸出信號/經偵測信號
103:輸出信號/經偵測信號
104:所關注參數
105:光譜橢偏儀(SE)子系統
106:光譜反射計(SR)子系統
107:照明光束/照明光/照明束
108:量測點
109:收集光
110:照明源/照明光源
111A:照明光學器件
111B:光學濾波器
112:偏振組件
113:照明場光闌
114:照明光瞳孔徑光闌
115:收集光學器件
116:收集孔徑光闌
117:偏振元件
118:收集場光闌
119:偵測器
120:照明源/光源
121:光學濾波器
122A:照明場光闌
122B:照明孔徑光闌
123:光學器件
124:光束分離器
125:物鏡
126:聚焦光學器件
127A:收集場光闌
127B:收集孔徑光闌
128:偵測器
130:運算系統/電腦系統
131:處理器
132:記憶體
133:匯流排
134:程式指令
135:照明光束/照明光/入射照明束
136:收集光
137:量測點
140:聚焦光學元件
141:聚焦光學元件
142:致動器子系統
143:致動器子系統
150:致動器子系統
151:致動器子系統
155:致動器子系統
156:致動器子系統
160:里斯利稜鏡
161:旋轉致動器子系統
170:雷射光束源
171:對準光束
172:鏡/鏡元件
173:致動器子系統
174:雷射光束源
175:對準光束
176:鏡/鏡元件
177:致動器子系統
178:鏡
179:致動器子系統
180:相機
181:鏡
182:致動器子系統
183:相機
184:信號
185:信號
191:致動器子系統
192:致動器子系統
193:致動器子系統
194:致動器子系統
200:計量系統
300:計量系統
400:計量系統
500:計量系統
600:計量系統
700:方法
701:方塊
702:方塊
703:方塊
704:方塊
705:方塊
圖1描繪一項實施例中之用於藉由多個計量子系統執行半導體結構之共址量測的一例示性計量系統100。
圖2描繪另一實施例中之用於藉由多個計量子系統執行半導體結構之共址量測的一例示性計量系統200。
圖3描繪另一實施例中之用於藉由多個計量子系統執行半導體結構之共址量測的一例示性計量系統300。
圖4描繪另一實施例中之用於藉由多個計量子系統執行半 導體結構之共址量測的一例示性計量系統400。
圖5描繪另一實施例中之用於藉由多個計量子系統執行半導體結構之共址量測的一例示性計量系統500。
圖6描繪另一實施例中之用於藉由多個計量子系統執行半導體結構之共址量測的一例示性計量系統600。
圖7繪示如本文中所描述之至少一個新穎態樣中之藉由多個計量子系統執行共址量測之一方法700。
現將詳細參考本發明之背景實例及一些實施例，其等之實例繪示於隨附圖式中。
本文中提出用於運用兩個或更多個量測子系統執行半導體結構之共址量測的方法及系統。在一些實施例中，一計量系統包含一光譜反射計(SR)子系統及一光譜橢偏儀(SE)子系統。在一些實施例中，一計量系統包含各自經配置以依不同方位角(例如，零度及九十度)執行量測之兩個SE子系統。在一些實施例中，一計量系統包含一SE子系統及一角解析反射計子系統(例如，一二維光束輪廓反射計)。在一些實施例中，一計量系統包含一SE子系統及一基於成像之計量子系統，諸如一基於高光譜成像之計量子系統。為了達成一足夠小的量測盒大小，計量系統監測且校正各計量子系統之量測點與一計量目標之對準，以達成各計量子系統之量測點與計量目標之最大共址。
在一些實施例中，藉由兩個或更多個計量子系統在相同晶圓位置處以高處理量循序地執行量測。在一些實施例中，藉由兩個或更多個計量子系統在相同晶圓位置處以高處理量同時執行量測。此外，計量系 統有效地解耦與各量測子系統相關聯之同時獲取的量測信號。此最大化與藉由兩個或更多個計量子系統進行之相同計量之同時量測相關聯的信號資訊。此等特徵個別地或組合地實現以高處理量、精度及準確度量測具有較小橫向尺寸之結構及量測高深寬比之結構(例如，具有一微米或更大之深度之結構)。
一般而言，兩個或更多個量測子系統對半導體結構之量測的自動化共址實現改良之量測準確度及處理量、改良之量測子系統匹配、改良之工具對工具匹配、製作設施處之更快速工具安裝及對準，及程式化維護之間之延長的時間(即，較少工具當機時間)。
圖1描繪用於執行半導體結構之SE及SR量測之一例示性組合SE-SR計量系統100。在一些實例中，一或多個結構包含至少一個高深寬比(HAR)結構或至少一個大橫向尺寸結構。如圖1中所描繪，計量系統100包含一光譜橢偏儀(SE)子系統105及一光譜反射計(SR)子系統106。
SE子系統105包含一照明源110，照明源110產生入射於晶圓101上之一照明光束107。在一些實施例中，照明源110係發射在紫外線、可見光及紅外線光譜中之照明光之一寬頻照明源。在一項實施例中，照明源110係一雷射持續電漿(LSP)光源(亦稱雷射驅動電漿源)。LSP光源之泵浦雷射可為連續波或脈衝式。跨從150奈米至2,500奈米之整個波長範圍，一雷射驅動電漿源可產生顯著多於氙燈之光子。照明源110可為一單一光源或複數個寬頻或離散波長光源之一組合。由照明源110產生之光包含自紫外線至紅外線(例如，真空紫外線至中紅外線)之一連續光譜或一連續光譜之部分。一般而言，照明光源110可包含一超連續譜雷射源、一紅外線氦氖雷射源、一弧光燈、一熾棒光源(globar source)或任何其他合適 光源。
在另一態樣中，照明光量係包含跨越至少500奈米之一波長範圍之寬頻照明光。在一項實例中，寬頻照明光包含低於250奈米之波長及高於750奈米之波長。一般而言，寬頻照明光包含介於120奈米與4,200奈米之間之波長。在一些實施例中，可採用包含超過4,200奈米之波長之寬頻照明光。在一些實施例中，照明源110包含發射具有跨從150奈米至400奈米之一範圍之波長之光的氘光源，發射具有跨從180奈米至2,500奈米之一範圍之波長之光的一LSP源，發射具有跨從800奈米至4,200奈米之一範圍之波長之光的一超連續譜源，及發射具有跨從2,000奈米至20,000奈米之一範圍之波長之光的一熾棒源。
如圖1中所描繪，SE子系統105包含一照明子系統，該照明子系統經組態以將照明光107引導至形成於晶圓101上之一或多個結構。照明子系統被展示為包含光源110、照明光學器件111A、一或多個光學濾波器111B、偏振組件112、照明場光闌113及照明光瞳孔徑光闌114。如圖1中所描繪，隨著照明光束107自照明源110傳播至晶圓101，光束行進穿過照明光學器件111A、(若干)光學濾波器111B、偏振組件112、場光闌113及孔徑光闌114。光束107照明一量測點108內之晶圓101之一部分。
照明光學器件111A調節照明光107且將照明光107聚焦於量測點108上。一或多個光學濾波器111B用於控制來自照明子系統之光度、光譜輸出或其等之組合。在一些實例中，採用一或多個多區帶濾波器作為光學濾波器111B。偏振組件112產生離開照明子系統之所要偏振狀態。在一些實施例中，偏振組件係一偏振器、一補償器或兩者，且可包含任何合適市售偏振組件。偏振組件可為固定的、可旋轉至不同固定位置或 為連續旋轉的。儘管圖1中所描繪之SE照明子系統包含一個偏振組件，然SE照明子系統可包含一個以上偏振組件。場光闌113控制照明子系統之視場(FOV)且可包含任何合適市售場光闌。孔徑光闌114控制照明子系統之數值孔徑(NA)且可包含任何合適市售孔徑光闌。來自照明源110之光被聚焦於晶圓101上之一或多個結構(圖1中未展示)上。SE照明子系統可包含光譜橢偏量測技術中已知之任何類型及配置之照明光學器件111A、(若干)光學濾波器111B、偏振組件112、場光闌113及孔徑光闌114。
計量系統100亦包含一收集光學子系統，該收集光學子系統經組態以收集由一或多個結構與入射照明束107之間之相互作用產生的光。藉由收集光學器件115收集來自量測點108之一收集光109束。收集光109行進穿過收集光學子系統之收集孔徑光闌116、偏振元件117及場光闌118。
收集光學器件115包含用於收集來自形成於晶圓101上之一或多個結構之光的任何合適光學元件。收集孔徑光闌116控制收集光學子系統之NA。偏振元件117分析所要偏振狀態。偏振元件117係一偏振器或一補償器。偏振元件117可為固定的、可旋轉至不同固定位置或為連續旋轉的。儘管圖1中所描繪之收集子系統包含一個偏振元件，然收集子系統可包含一個以上偏振元件。收集場光闌118控制收集子系統之FOV。收集子系統獲得來自晶圓101之光，且引導光穿過收集光學器件115、孔徑光闌116及偏振元件117以聚焦於收集場光闌118上。在一些實施例中，收集場光闌118用作偵測子系統之光譜儀之一光譜儀狹縫。然而，收集場光闌118可定位於偵測子系統之光譜儀之一光譜儀狹縫處或附近。
收集子系統可包含光譜橢偏量測技術中已知之任何類型及 配置之收集光學器件115、孔徑光闌116、偏振元件117及場光闌118。
在圖1中所描繪之實施例中，收集光學子系統將光引導至偵測器119。偵測器119回應於自由照明子系統在量測點108處照明之一或多個結構收集之光而產生輸出。在一項實例中，偵測器119包含對紫外線及可見光(例如，具有介於190奈米與860奈米之間之波長之光)敏感之電荷耦合裝置(CCD)。在其他實例中，偵測器119包含對紅外光(例如，具有介於950奈米與2500奈米之間之波長之光)敏感之一光偵測器陣列(PDA)。然而，一般而言，偵測器119可包含其他偵測器技術及配置(例如，一位置敏感偵測器(PSD)、一紅外線偵測器、一光伏打偵測器、一正交單元偵測器、一相機等)。各偵測器將入射光轉換成指示入射光之光譜強度之電信號。一般而言，偵測器119產生指示在偵測器119上偵測之光的輸出信號103。
SR子系統106包含一照明源120，照明源120產生入射於晶圓101上之一照明光束135。在一些實施例中，照明源120係發射在紫外線、可見光及紅外線光譜中之照明光之一寬頻照明源。在一項實施例中，照明源120係一雷射持續電漿(LSP)光源(亦稱雷射驅動電漿源)。LSP光源之泵浦雷射可為連續波或脈衝式。跨從150奈米至2,500奈米之整個波長範圍，一雷射驅動電漿源可產生顯著多於氙燈之光子。照明源120可為一單一光源或複數個寬頻或離散波長光源之一組合。由照明源120產生之光包含自紫外線至紅外線(例如，真空紫外線至中紅外線)之一連續光譜或一連續光譜之部分。一般而言，照明光源120可包含一超連續雷射源、一紅外線氦氖雷射源、一弧光燈、一熾棒源或任何其他合適光源。
在另一態樣中，照明光量係包含跨越至少500奈米之一波 長範圍之寬頻照明光。在一項實例中，寬頻照明光包含低於250奈米之波長及高於750奈米之波長。一般而言，寬頻照明光包含介於120奈米與4,200奈米之間之波長。在一些實施例中，可採用包含超過4,200奈米之波長之寬頻照明光。在一些實施例中，照明源120包含發射具有跨從150奈米至400奈米之一範圍之波長之光的氘光源，發射具有跨從180奈米至2,500奈米之一範圍之波長之光的一LSP源，發射具有跨從800奈米至4,200奈米之一範圍之波長之光的一超連續譜源，及發射具有跨從2,000奈米至20,000奈米之一範圍之波長之光的一熾棒源。
在一些實施例中，SE子系統105之照明源110及SR子系統106之照明源120係相同照明源或照明源組合。跨SE及SR子系統共用一共同照明源或光源組合可減少組件之數目及因此故障模式之數目，且亦簡化跨SE及SR子系統之光譜校準。
如圖1中所描繪，SR子系統106包含一照明子系統，該照明子系統經組態以將照明光135引導至由SE子系統照明之形成於晶圓101上之(若干)相同結構。照明子系統被展示為包含光源120、一或多個光學濾波器121、照明場光闌122A、照明孔徑光闌122B、光學器件123、光束分離器124及物鏡125。如圖1中所描繪，隨著照明光束135自照明源120傳播至晶圓101，光束行進穿過(若干)光學濾波器121、場光闌122A、照明孔徑光闌122B、光學器件123、光束分離器124及物鏡125。光束135照明一量測點137內之晶圓101之一部分。
一或多個光學濾波器121控制光度、空間輸出、光譜輸出或其等之組合。在一些實例中，採用一或多個多區帶濾波器作為光學濾波器121。場光闌122A控制SR照明子系統之視場(FOV)且可包含任何合適市 售場光闌。照明孔徑光闌122B控制SR照明子系統之照明數值孔徑(NA)且可包含任何市售孔徑光闌。光學器件123將照明光引導朝向光束分離器124。光束分離器124將照明光之一部分引導朝向物鏡125。物鏡125將來自光束分離器124之照明光聚焦於晶圓101上之一或多個結構(圖1中未展示)上之一量測點137上方。SR照明子系統可包含光譜反射量測技術中已知之任何類型及配置之(若干)光學濾波器121、照明場光闌122A、照明孔徑光闌122B、光學器件123、光束分離器124及物鏡125。
SR子系統106亦包含一收集光學子系統，該收集光學子系統經組態以收集由一或多個結構與入射照明束135之間之相互作用產生的光。藉由物鏡125收集來自量測點137之一收集光136束。收集光136行進穿過收集光學子系統之光束分離器124、聚焦光學器件126、收集孔徑光闌127B及收集場光闌127A。
物鏡125包含用於收集來自形成於晶圓101上之一或多個結構之光的任何合適光學元件。在一些實施例中，物鏡125包含控制照明光學子系統及收集光學子系統之NA的一孔徑光闌。收集孔徑光闌127B控制收集子系統之收集NA。收集場光闌127A控制收集子系統之視場(FOV)。收集子系統獲得來自晶圓101之光，且將光引導穿過物鏡125、光束分離器124、聚焦光學器件126、收集孔徑光闌127B及收集場光闌127A。在一些實施例中，收集場光闌127A用作偵測子系統之光譜儀之一光譜儀狹縫。然而，收集場光闌127A可定位於偵測子系統之光譜儀之一光譜儀狹縫處或附近。
在一些實施例中，光束分離器124、物鏡125或兩者可為照明子系統及收集子系統所共有。在一些實施例中，照明子系統及收集子系 統具有相同NA。在一些實施例中，照明子系統及收集子系統具有不同NA。收集子系統可包含光譜反射量測技術中已知之任何類型及配置之物鏡125、光束分離器124、聚焦光學器件126、收集孔徑光闌127B及場光闌127A。
在圖1中所描繪之實施例中，SR收集光學子系統將光引導至偵測器128。偵測器128回應於自由照明子系統在量測點137處照明之一或多個結構收集之光而產生輸出。在一項實例中，偵測器128包含對紫外線及可見光(例如，具有介於190奈米與860奈米之間之波長之光)敏感之電荷耦合裝置(CCD)。在其他實例中，偵測器128包含對紅外光(例如，具有介於950奈米與2500奈米之間之波長之光)敏感之一光偵測器陣列(PDA)。然而，一般而言，偵測器128可包含其他偵測器技術及配置(例如，一位置敏感偵測器(PSD)、一紅外線偵測器、一光伏打偵測器、一正交單元偵測器、一相機等)。各偵測器將入射光轉換成指示入射光之光譜強度的電信號。一般而言，偵測器128產生指示在偵測器128上偵測之光的輸出信號102。
儘管圖1未繪示SR子系統106之照明路徑、收集路徑或兩者中之偏振組件，然一般而言，SR子系統106可在照明路徑、收集路徑或兩者中包含一或多個偏振組件以增強由SR子系統106執行之光譜反射術量測。
計量系統100亦包含運算系統130，運算系統130經組態以接收經偵測信號102及103，且至少部分基於經量測信號判定(若干)經量測結構之一所關注參數104之一值之一估計值。藉由在未進行一干預載物台移動之情況下收集與相同所關注結構相關聯之SR及SE光譜，減少量測時 間且在相同對準條件下量測所有光譜。此容許更容易校正波長誤差，因為可將一共同校正應用於所有光譜資料集。
在一個態樣中，監測一計量目標在SE場影像中之位置及相同計量目標在SR場影像中之位置。當計量目標在SE場影像中之位置與計量目標在SR場影像中之位置之間的對準誤差超過一預定容限時，自動調整SE子系統、SR子系統或兩者之一或多個元件之位置以使計量目標在SE及SR場影像中在預定容限內共址。
在另一態樣中，藉由定位於SE子系統之收集路徑中之一SE場成像裝置(例如，CCD相機)產生一計量目標之一場影像。採用圖案辨識來估計計量目標在SE場影像中之位置。類似地，藉由定位於SR子系統之收集路徑中之一SR場成像裝置(例如，CCD相機)產生計量目標之一場影像。採用圖案辨識來估計計量目標在SR場影像中之位置。
在一些實施例中，一鏡選擇性地定位於SE子系統之收集光束路徑中，且另一鏡選擇性地定位於SR子系統之收集光束路徑中。各鏡藉由一致動器子系統(例如，螺線管、伺服機構、平衡環等)選擇性地定位於各別光束路徑中或外。當一鏡定位於SE收集光束路徑內時，鏡將SE收集光束重新引導朝向一SE場成像相機。當鏡經定位於SE收集光束路徑外時，SE收集光束傳播朝向SE光譜儀。類似地，當一鏡定位於SR收集光束路徑內時，鏡將SR收集光束重新引導朝向一SR場成像相機。當鏡定位於SR收集光束路徑外時，SR收集光束傳播朝向SR光譜儀。
圖1亦描繪在SE子系統之一晶圓影像平面處或附近之一相機180及在SR子系統之一晶圓影像平面處或附近之一相機183。如圖1中所描繪，一鏡178選擇性地定位於SE子系統之收集光束路徑中，且鏡181選 擇性地定位於SR子系統之收集光束路徑中。鏡178藉由一致動器子系統179選擇性地定位於SE收集光束路徑中或外。類似地，鏡181藉由一致動器子系統182選擇性地定位於SR收集光束路徑中或外。當鏡178定位於SE收集光束路徑內時，鏡178將SE收集光束重新引導朝向SE場成像相機180。SE場成像相機180將指示晶圓101上之SE量測點108之SE場影像的信號185傳達至運算系統130。當鏡181定位於SR收集光束路徑內時，鏡181將SR收集光束重新引導朝向SR場成像相機183。SR場成像相機183將指示晶圓101上之SR量測點137之SR場影像的信號184傳達至運算系統130。
在圖1中所描繪之實施例中，運算系統130經組態以接收指示由相機180偵測之晶圓101上之SE量測點108之SE場影像的信號185。在所描繪之實施例中，運算系統130採用圖案辨識技術來識別一所關注結構(例如，一計量目標)在量測點108內之位置。類似地，運算系統130經組態以接收指示由相機183偵測之晶圓101上之SR量測點137之SR場影像的信號184。在所描繪之實施例中，運算系統130採用圖案辨識技術來識別相同所關注結構(例如，相同計量目標)在量測點137內之位置。
另外，運算系統130判定計量目標在量測點108之SE場影像中之位置與計量目標在量測點137之SR場影像中之位置之間的對準誤差，且亦判定對準誤差是否超過一預定臨限值。
在一些實例中，運算系統130判定量測點108相對於計量目標之經量測SE場影像與量測點108相對於計量目標之SE場影像之一所要位置之間的對準誤差。若此對準誤差超過一預定臨限值，則運算系統130將控制命令傳達至SE子系統105之一或多個元件，該等控制命令引起SE子系統105調整SE量測點108相對於計量目標之場影像之位置，以將對準誤差 降低至低於預定臨限值。另外，運算系統130判定量測點137相對於相同計量目標之經量測SR場影像與量測點137相對於計量目標之SR場影像之一所要位置之間的對準誤差。若此對準誤差超過一預定臨限值，則運算系統130將控制命令傳達至SR子系統106之一或多個元件，該等控制命令引起SR子系統106調整量測點137相對於計量目標之SR場影像之位置，以將對準誤差降低至低於預定臨限值。
在一些其他實例中，運算系統130判定量測點108相對於計量目標之經量測SE場影像與量測點137相對於相同計量目標之經量測SR場影像之間的對準誤差。若此對準誤差超過一預定臨限值，則運算系統130將控制命令傳達至SE子系統105、SR子系統106之任一者或兩者之一或多個元件，該等控制命令引起SE子系統105、SR子系統106或兩者調整量測點108相對於計量目標之SE場影像之相對位置、量測點137相對於計量目標之SR場影像之位置或兩者，以將對準誤差降低至低於預定臨限值。
在一些實施例中，藉由用SE量測子系統之照明光束(例如，圖1中所描繪之光束107)照明一計量目標而產生由定位於SE子系統之收集路徑中之一相機產生之該計量目標的場影像。類似地，藉由用SR量測子系統之照明光束(例如，圖1中所描繪之光束135)照明相同計量目標而產生由定位於SR子系統之收集路徑中之一相機產生之該計量目標之場影像。
在一些其他實施例中，藉由用不同於SE量測子系統之照明光束之一對準光束照明一計量目標而產生由定位於SE子系統之收集路徑中之一相機產生之該計量目標的場影像。類似地，藉由用不同於SR量測子系統之照明光束之一對準光束照明一計量目標而產生由定位於SR子系 統之收集路徑中之一相機產生之該計量目標的場影像。
圖1亦描繪一雷射光束源174，其產生由鏡176引導朝向晶圓101之一對準光束175。如圖1中所描繪，鏡176選擇性地定位於SE子系統之照明光束路徑中。鏡176藉由一致動器子系統177選擇性地定位於SE照明光束路徑中或外。圖1亦描繪一雷射光束源170，其產生由鏡172引導朝向晶圓101之一對準光束171。如圖1中所描繪，鏡172選擇性地定位於SR子系統之照明光束路徑中。鏡172藉由一致動器子系統173選擇性地定位於SR照明光束路徑中或外。
在一些其他實施例中，採用一共同雷射光束源來產生注入至SR子系統及SE子系統兩者之照明光束路徑中之對準光束。
在一些實施例中，元件176及178係透射照明光束107且反射對準光束175之二向色鏡元件。類似地，元件172及181係透射照明光束135且反射對準光束171之二向色鏡元件。在其他實施例中，SE/SR路徑及對準路徑可為沒有元件176、178、172及181之各別路徑。在一些實施例中，對準光束171及175分別藉由光學調變在時間上與照明光束135及107分離。在此等實施例中，在與SE及SR量測在時間上分離之例項中評估SE及SR量測點之共址。
在一些實施例中，一截光器定位於照明源110與鏡元件176之間之照明光束路徑中，且另一截光器定位於雷射光束源174與鏡元件176之間之對準光束路徑中。截光器經同步使得照明光束107或對準光束175透射至晶圓101。類似地，一截光器定位於照明源120與鏡元件172之間之照明光束路徑中，且另一截光器定位於雷射光束源170與鏡元件172之間之對準光束路徑中。截光器經同步使得照明光束135或對準光束171 透射至晶圓101。
在一些其他實施例中，照明源110及雷射光束源174係同步之脈衝源，使得照明光束107或對準光束175透射至晶圓101。類似地，照明源120及雷射光束源170係同步之脈衝源，使得照明光束135或對準光束171透射至晶圓101。
在一些實施例中，對準光束171及175分別按波長與照明光束135及107分離。在此等實施例中，可在與SE及SR量測同時發生之例項中評估SE及SR量測點之共址。
在一些實施例中，對準光束之光束路徑與SE子系統、SR子系統或兩者之光束路徑分離。在此等實施例中，對準量測通道與計量量測通道分離，因此降低對準量測通道與計量量測通道之間之串擾。在一些此等實施例中，對準量測與計量量測同時執行。在一些此等實施例中，在執行一晶圓移動時執行對準量測，因此進一步改良量測處理量。
在另一進一步態樣中，基於一已知計量目標之SE量測直接估計已知計量目標在SE量測點中之位置，且基於已知計量目標之SR量測直接估計已知計量目標在SR量測點中之位置。
在一些實施例中，基於提供對與量測系統之對準具有一已知相依性的一光譜回應之一已知計量目標的光譜量測直接評估SE/SR共址。在一些實例中，計量目標係一二維、空間變化之圖案目標，諸如一二維可變週期光柵或一可變波長濾波器。在圖1中所描繪之實施例中，藉由SE子系統105及SR子系統106量測一已知計量目標。運算系統130基於信號103估計一已知計量目標在SE量測點108中之位置，且基於信號102估計已知計量目標在SR量測點137中之位置。
在另一進一步態樣中，藉由在量測一專門計量目標期間最大化SE量測通道與SR量測通道之間之串擾而達成SR量測點與SE量測點之對準。
在一些實施例中，藉由調整SE照明在晶圓處之入射位置以最大化由SR偵測器回應於藉由SE照明源照明一專門目標而偵測之一光譜信號來達成SR量測點與SE量測點之對準。專門目標經設計以將大量SE照明光繞射至SR量測通道中(例如，將大於零階之一或多個階繞射至SR量測通道中)。
在另一進一步態樣中，基於一計量目標之SE量測之一統計模型直接估計一計量目標在SE量測點中之位置，且基於計量目標之SR量測之一統計模型直接估計已知計量目標在SR量測點中之位置。
在一些實施例中，運用一次僅使用一個量測子系統產生之量測資料來訓練SE量測及SR量測之統計模型。在一項實例中，藉由以一程式化方式使一計量目標在兩個或三個自由度上相對於SE子系統105移動而產生一SE統計模型校準資料集。在一些實例中，使計量目標在與晶圓101之平面對準之兩個維度(例如，{x,y}方向)上移動。在一些實例中，使計量目標在與晶圓101之平面對準之兩個維度及法向於晶圓表面之維度(例如，{x,y,z})上移動。在各程式化載物台位置處，針對整組之量測波長、偏振器/補償器旋轉循環等記錄SE偵測器信號。在執行此等SE量測時，SR照明源120關斷。運算系統130針對離散值偵測器信號產生與計量目標之量測位置(θ={xMeas,yMeas,zMeas})相關聯之SE偵測器信號之一條件概率模型Prob(SEMeas|．)。針對連續值偵測器信號，概率被表達為一概率密度函數。
類似地，藉由以一程式化方式使一計量目標在兩個或三個 自由度上相對於SR子系統106移動而產生一SR統計模型校準資料集。在各程式化載物台位置處，針對整組之量測波長記錄SR偵測器信號。在執行此等SR量測時，SE照明源110關斷。運算系統130產生與計量目標之量測位置(θ={xMeas,yMeas,zMeas})相關聯之SR偵測器信號之一條件概率模型Prob(SRMeas|θ)。
基於與SE校準量測及SR校準量測相關聯之條件概率模型，運算系統130產生獨立SE觀察之一可能性模型L(θ|SEMeas)及獨立SR觀察之一可能性模型L(θ|SRMeas)。在產生可能性模型之後，基於獨立SE觀察之可能性模型L(θ|SEMeas)估計一計量目標在SE量測點中之位置，且基於獨立SR觀察之可能性模型L(θ|SRMeas)估計計量目標在SR量測點中之位置。計量目標在SE量測點中之位置之最大可能性估計(其被表示為
Figure 109101852-A0305-02-0024-4
)係可能性最大化之SE位置，即，
Figure 109101852-A0305-02-0024-1
。類似地，計量目標在SR量測點中之估計位置
Figure 109101852-A0305-02-0024-2
係具有最大可能性之SR位置值，即，
Figure 109101852-A0305-02-0024-3
。另外，運算系統130判定計量目標在SE量測點中之估計位置與計量目標在SR量測點中之估計位置之間的對準誤差，判定對準誤差是否超過一預定臨限值，且將控制命令傳達至SE子系統105、SR子系統106或兩者之一或多個元件，以將對準誤差降低至低於預定臨限值，如本文中所描述。
在一些實施例中，運用同時使用兩個量測子系統產生之量測資料來訓練SE量測及SR量測之統計模型。在一項實例中，藉由以一程式化方式使一計量目標在兩個或三個自由度上相對於SE子系統105移動而產生一SE統計模型校準資料集。在各程式化載物台位置處，針對整組之量測波長、偏振器/補償器旋轉循環等記錄SE探測器信號。在執行此等SE 量測時，SR照明源120接通。運算系統130產生與計量目標之量測位置(θ={xMeas,yMeas,zMeas})相關聯之SE偵測器信號之一條件概率模型Prob(SRMeas|θ)。
類似地，藉由以一程式化方式使一計量目標在兩個或三個自由度上相對於SR子系統106移動而產生一SR統計模型校準資料集。在各程式化載物台位置處，針對整組之量測波長等記錄SR偵測器信號。在執行此等SR量測時，SE照明源110接通。運算系統130產生與計量目標之量測位置(θ={xMeas,yMeas,zMeas})相關聯之SR偵測器信號之一條件概率模型Prob(SRMeas|θ)。
另外，運算系統130產生與計量目標之量測位置(θ={xMeas,yMeas,zMeas})相關聯之SE校準量測及SR校準量測之一共變異數模型K((SEMeas,SRMeas)|θ)。
基於與SE校準量測及SR校準量測相關聯之條件概率模型以及SE校準量測及SR校準量測之共變異數模型，運算系統130產生SE觀察之一可能性模型L(θ|SEMeas)及SR觀察之一可能性模型L(θ|SRMeas)，此併入SE量測及SR量測之聯合變異性。在產生可能性模型之後，基於SE觀察之可能性模型L(θ|SEMeas)估計一計量目標在SE量測點中之位置，且基於SR觀察之可能性模型L(θ|SRMeas)估計計量目標在SR量測點中之位置。計量目標在SE量測點中之估計位置係具有最大可能性之SE位置值。類似地，計量目標在SR量測點中之估計位置係具有最大可能性之SR位置值。另外，運算系統130判定計量目標在SE量測點中之估計位置與計量目標在SR量測點中之估計位置之間的對準誤差，判定對準誤差是否超過一預定臨限值，且將控制命令傳達至SE子系統105、SR子系統106或兩者之一或多個元件， 以將對準誤差降低至低於預定臨限值，如本文中所描述。
在另一態樣中，藉由調整SE子系統、SR子系統或兩者之一場光闌來校正SE量測點與SR量測點之間之對準誤差。以此方式，藉由將SE場光闌、SR場光闌或兩者主動定位於垂直於量測光束路徑之一平面中而達成SR場影像及SE場影像之XY共址(即，在晶圓平面內之共址)。在又一態樣中，亦藉由調整SE子系統、SR子系統或兩者之一場光闌而校正SE量測點及SR量測點之焦點。以此方式，藉由將SE場光闌、SR場光闌或兩者主動定位於與量測光束路徑對準之一方向上而達成SR場影像及SE場影像之Z共址(即，垂直於晶圓平面之共址)。
圖2描繪用於執行半導體結構之SE及SR量測之一例示性組合SE-SR計量系統200。參考圖1所描述之相同編號元件係類似的。如圖2中所描繪，藉由致動器子系統191主動定位SE照明場光闌113，藉由致動器子系統192主動定位SE收集場光闌118，藉由致動器子系統193主動定位SR照明場光闌122A，且藉由致動器子系統194主動定位SR收集場光闌127A。致動器子系統191、192、193及194基於自運算系統130接收之命令信號(未展示)主動定位各相關聯場光闌。
在一些實施例中，藉由SE照明場光闌113之移動來相對於晶圓101調整SE量測點108之XY位置。在一項實施例中，運算系統130將控制信號傳達至致動器子系統191，致動器子系統191在垂直於照明光束傳播方向之一平面上調整照明場光闌113之位置以達成SE量測點108相對於被量測計量目標之所要XY位置。在另一實施例中，運算系統130將控制信號傳達至致動器子系統192，致動器子系統192調整SE收集場光闌118之位置以達成SE場影像相對於被量測計量目標之所要XY位置。
在一些實施例中，藉由SR照明場光闌122A之移動來相對於晶圓101調整SR量測點137之位置。在一項實施例中，運算系統130將控制信號傳達至致動器子系統193，致動器子系統193在垂直於照明光束傳播方向之一平面中調整照明場光闌122A之位置以達成SR量測點137相對於被量測計量目標之所要XY位置。在另一實施例中，運算系統130將控制信號傳達至致動器子系統194，致動器子系統194調整SR收集場光闌127A之位置以達成SR場影像相對於被量測計量目標之所要XY位置。
在另一實施例中，運算系統130將控制信號傳達至致動器子系統191、192、193及194，以將各相關聯場光闌主動定位於光束傳播方向上而達成SE光束、SR光束或兩者相對於被量測計量目標之一所要聚焦。
在另一態樣中，藉由調整SR子系統之一照明光瞳而校正SE量測點與SR量測點之間之對準誤差。以此方式，藉由用一或多個致動器(未展示)主動定位一SR光瞳而達成SR場影像及SE場影像之XY共址。在另一態樣中，照明源110、120，場光闌113、118、122A、127A，偵測器119、128或其等之組合之任何者在XYZ上移動以達成所要端對端對準。
圖3描繪用於執行半導體結構之SE及SR量測之一例示性組合SE-SR計量系統300。參考圖1所描述之相同編號元件係類似的。如圖3中所描繪，聚焦光學元件140及141安置於光束分離器124與物鏡125之間之SR光學路徑中。聚焦光學元件140及141藉由致動器子系統143主動定位於垂直於光束傳播方向之一平面中，且藉由致動器子系統142主動定位於與光束傳播對準之一方向上。致動器子系統142及143基於自運算系統130接收之命令信號(未展示)主動定位光學元件140及141。
在一些實施例中，藉由聚焦光學元件140及141在垂直於光束傳播方向之一平面上之一移動來相對於晶圓101調整SR量測點137之位置。藉由有效地使聚焦光學元件140及141偏心，引發光束傳播方向之一移位，此使SR量測點137入射於晶圓101上之位置移位。在一項實施例中，運算系統130將控制信號傳遞至致動器子系統143，致動器子系統143在垂直於照明光束傳播方向之一平面上調整聚焦光學元件140及141之位置，以達成SR量測點137相對於被量測計量目標之所要位置。在另一實施例中，運算系統130將控制信號傳達至致動器子系統142，致動器子系統142在光束傳播方向上調整聚焦光學元件141及142之相對位置以達成SR照明光束相對於被量測計量目標之一所要聚焦。
聚焦光學元件140及141在圖3中被繪示為透射光學元件。然而，替代地，聚焦光學元件140及141可實施為反射聚焦光學元件。
圖4描繪用於執行半導體結構之SE及SR量測之一例示性組合SE-SR計量系統400。參考圖1所描述之相同編號元件係類似的。如圖4中所描繪，傾斜(tip-tilt)致動器子系統150及151相對於晶圓101主動定向光束分離器124。致動器子系統150及151基於自運算系統130接收之命令信號(未展示)主動定位光束分離器124。
在一些實施例中，藉由光束分離器124繞平行於光束分離器124上之SR照明光束之入射平面之旋轉軸的一旋轉來相對於晶圓101調整SR量測點137之位置。藉由使光束分離器124旋轉，引發光束傳播方向之一移位，此使SR量測點137入射於晶圓101上之位置移位。在一項實施例中，運算系統130將控制信號傳達至致動器子系統150及151，致動器子系統150及151調整光束分離器124相對於入射SR照明光束之定向。旋轉引 發照明光束傳播方向之一移位以達成SR量測點137相對於被量測計量目標之所要位置。
在另一實施例中，定位於SR收集光束路徑中之一補償板亦主動旋轉以確保SR收集光束與偵測器128對準。
圖5描繪用於執行半導體結構之SE及SR量測之一例示性組合SE-SR計量系統500。參考圖1所描述之相同編號元件係類似的。如圖5中所描繪，傾斜致動器子系統155及156相對於晶圓101主動定向物鏡125。致動器子系統155及156基於自運算系統130接收之命令信號(未展示)主動定位物鏡125。
在一些實施例中，藉由物鏡125繞垂直於SR光束傳播方向之旋轉軸之一旋轉來相對於晶圓101調整SR量測點137之位置。藉由使物鏡125旋轉，引發光束傳播方向之一移位，此使SR量測點137入射於晶圓101上之位置移位。在一項實施例中，運算系統130將控制信號傳達至致動器子系統155及156，致動器子系統155及156調整物鏡125相對於晶圓101之定向。旋轉引發照明光束傳播方向之一移位以達成SR量測點137相對於被量測計量目標之所要位置。在另一實施例中，運算系統130將控制信號傳達至一致動器子系統(未展示)，該致動器子系統在光束傳播方向上調整物鏡125相對於晶圓101之相對位置以達成SR照明光束相對於被量測計量目標之一所要聚焦。
圖6描繪用於執行半導體結構之SE及SR量測之一例示性組合SE-SR計量系統600。參考圖1所描述之相同編號元件係類似的。如圖6中所描繪，旋轉致動器子系統161相對於晶圓101主動定向里斯利稜鏡(Risley prim)160。致動器子系統161基於自運算系統130接收之命令信號 (未展示)主動定位里斯利稜鏡160。
在一些實施例中，藉由里斯利稜鏡160繞平行於SR光束傳播方向之一旋轉軸之一旋轉來相對於晶圓101調整SR量測點137之位置。藉由使里斯利稜鏡160旋轉，引發光束傳播方向之一移位，此使SR量測點137入射於晶圓101上之位置移位。在一項實施例中，運算系統130將控制信號傳達至致動器子系統161，致動器子系統161調整里斯利稜鏡160相對於晶圓101之定向。旋轉引發照明光束傳播方向之一移位以達成SR量測點137相對於被量測計量目標之所要位置。
在一些實施例中，物鏡125定位於晶圓101與位於一光瞳平面上之一光學元件(例如，一鏡、里斯利稜鏡等)之間。在另一態樣中，致動光學元件以使光瞳傾斜(即，使光束傳播方向移位)。物鏡125將光束傳播方向之移位轉變為光束在晶圓101處之一XY位移。以此方式，採用光瞳處之傾斜之控制來達成SR量測點137相對於被量測計量目標之所要位置。
一般而言，運算系統130經組態以根據本文中所描述之任何監測技術接收一計量目標在SE場影像中之位置及相同計量目標在SR場影像中之位置之一指示。此外，運算系統130經組態以判定計量目標在SE場影像中之位置與計量目標在SR場影像中之位置之間的一對準誤差，且判定對準誤差是否超過一預定容限。另外，運算系統130經組態以將命令信號傳達至SE子系統、SR子系統或兩者之一或多個元件，以自動調整一或多個光學元件之定位而使計量目標在SE及SR場影像中在預定容限內共址，如本文中所描述。以此方式，運算系統130使用閉環回饋以一自動化方式(無需一人類操作者之干預)達成SE-SR共址。
在一些實施例中，在達成SE/SR共址之後，在未干預載物 台移動之情況下循序地執行SE及SR量測，如本文中所描述。然而，在較佳實施例中，在達成SE/SR共址之後同時執行SE及SR量測，如本文中所描述。此方法係有利的，因為與循序量測相比，同時執行SE及SR量測減少晶圓上之光子負載。此降低對晶圓造成損壞之可能性，由於現在及未來執行計量所需之照明源功率愈來愈大，晶圓損壞正成為一更重大問題。不幸的是，一計量目標之共址、同時SE及SR量測易有跨SE量測通道及SR量測通道之量測信號之交叉污染。
在另一態樣中，將存在於SR量測通道中之SE量測信號與SR量測信號解耦，且將存在於SE量測通道中之SR量測信號與SE量測信號解耦。以此方式，有效地減輕跨SE量測通道及SR量測通道之量測信號之交叉污染。
在又一態樣中，訓練一深度學習模型(例如，神經網路模型、支援向量機模型等)以減少在SE量測通道與SR量測通道上同時量測之信號之間的串擾。模型訓練可基於實際量測資料、合成量測資料(即，模擬量測資料)或兩者。
在一些實施例中，基於與相同計量目標之同時量測相關聯之SE量測資料及SR量測資料訓練深度學習模型。在一些此等實施例中，與經量測計量目標相關聯之(若干)所關注參數(例如，臨界尺寸、疊對等)係已知的。在此等實施例中，將SR量測信號及SE量測信號視為輸入訓練資料且將已知之所關注參數值(例如，臨界尺寸、疊對等)視為輸出訓練資料。
在一些其他實施例中，與經量測計量目標相關聯之(若干)所關注參數(例如，臨界尺寸、疊對等)係未知的。在一些此等實施例中， 基於僅運用SE量測通道(即，SR照明源關閉)執行之計量目標之量測、僅運用SR量測通道(即，SE照明源關閉)執行之計量目標之量測或兩者估計(若干)所關注參數之(若干)值。在一些此等實施例中，將SR及SE量測信號視為輸入訓練資料且將所關注參數之估計值(例如，臨界尺寸、疊對等)視為輸出訓練資料。
經訓練深度學習模型基於在SE及SR量測通道上同時量測之SE及SR信號來估計(若干)所關注參數之(若干)值。將SE及SR信號視為輸入資料，且經訓練深度學習模型之輸出係(若干)所關注參數之(若干)估計值。
在另一進一步態樣中，採用照明強度調變及濾波來解耦存在於SE及SR量測通道之偵測器處之同時量測的SE及SR信號。存在於SE量測通道上之SR信號及存在於SR量測通道上之SE信號被丟棄，因此減少SE量測通道與SR量測通道之間之串擾。
在一些實施例中，各自在時間上以不同頻率調變SE照明光束之強度及SR照明光束之強度。在一些實施例中，一截光器定位於SE照明光束路徑、SR照明光束路徑或兩者中。在一項實施例中，一截光器經組態以依一特定時間頻率調變SE照明光束之強度，且完全不調變SR照明光束。在另一實施例中，一截光器經組態以依一特定時間頻率調變SR照明光束之強度，且完全不調變SE照明光束。在另一實施例中，一截光器經組態以依一特定時間頻率調變SE照明光束之強度，且另一截光器經組態以依一不同時間頻率調變SR照明光束之強度。
在一些實施例中，SE照明源、SR照明源或兩者係脈衝式照明源，且SE量測通道之脈衝頻率及SR量測通道之脈衝頻率係不同頻 率。
在一些其他實施例中，SE量測通道包含一或多個旋轉偏振元件，且SR量測通道不包含旋轉偏振元件。在此等實施例中，SE量測通道中之旋轉偏振元件引起在偵測器處偵測之SE量測信號隨時間變化。但SR量測信號不隨時間變化(即，零頻率SR量測信號)。在一些其他實施例中，SE量測通道包含一或多個旋轉偏振元件，且SR量測通道亦包含一或多個旋轉偏振元件。SE量測通道之一或多個旋轉偏振元件之角速度不同於SR量測通道之一或多個旋轉偏振元件之角速度。
SE及SR量測通道之調變頻率在頻域上充分分離，以確保藉由可用濾波技術獨立地解析與各量測通道相關聯之信號貢獻。
在一些實施例中，一電子濾波器對SE量測通道之經偵測信號進行操作，且另一電子濾波器對SR量測通道之經偵測信號進行操作。電子濾波器處理各自信號以移除來自屬於待濾波之通道之不需要的頻率分量之貢獻。
在一些實施例中，一數位濾波器對SE量測通道之經偵測信號進行操作，且另一數位濾波器對SR量測通道之經偵測信號進行操作。數位濾波器處理各自信號以移除來自屬於待濾波之通道之不需要的頻率分量之貢獻。各數位濾波器在硬體、韌體或軟體中實施一適當數學演算法以移除來自屬於待濾波之通道之不需要的頻率分量之貢獻。
在另一進一步態樣中，採用各別照明波長來解耦存在於SE及SR量測通道之偵測器處之同時量測的SE及SR信號。存在於SE量測通道上之SR信號及存在於SR量測通道上之SE信號被丟棄，因此減少SE量測通道與SR量測通道之間之串擾。
在一項實例中，將一或多個法布里-伯羅(Fabry-Perot)干涉儀或其他裝置定位於SR及SE量測路徑中以在SE及SR照明路徑兩者中產生梳狀光譜(comb spectra)。SR光譜及SE光譜有效地交錯且在任何特定波長下不重疊。此在各偵測器之SR量測信號與SE量測信號之間產生光譜分離。在一較佳實施例中，將一或多個法布里-伯羅干涉儀或其他裝置定位於SR及SE照明路徑中以降低晶圓上之輻照度。
在另一態樣中，基於組合SE/SR計量系統之機械對準及穩定性，一計量目標在一SE場影像中之位置及計量目標在一SR場影像中之位置始終共址。
在一些實施例中，SE物鏡及SR物鏡被製作為對熱變動不敏感之一絕熱(athermalized)單片結構之部分。在一些實例中，結構經製作使得由熱變動引發之機械移動沿著不引發SE場影像或SR場影像之移動的方向。在一些實例中，結構經製作使得由熱變動引發之機械移動彼此抵消，使得不引發SE場影像或SR場影像之移動。
在一些實施例中，SE物鏡及SR物鏡之光學及結構元件係由具有一非常低熱膨脹係數之材料(例如，微晶玻璃(zerodur)、因鋼(invar)等)製成。
在一些實施例中，SE量測通道及SR量測通道之光學元件在製造期間對準以一起最佳化SE波前及SR波前兩者。
在另一進一步態樣中，在SR收集路徑中，自由SE照明路徑提供之照明收集大於零之繞射階，且反之亦然。在一些實例中，非零繞射階包含非對稱資訊，諸如疊對、蝕刻傾斜等。在此等實施例中，包含一大節距結構之一專門計量目標或包含一大節距之一特定裝置結構係較佳 的。
圖7繪示至少一個新穎態樣中之執行共址光譜量測之一方法700。方法700適於藉由本發明之一計量系統(諸如計量系統100、200、300、400、500及600)實施。在一個態樣中，應認知，方法700之資料處理方塊可經由藉由運算系統130或任何其他通用運算系統之一或多個處理器執行之一預程式化演算法實行。本文中應認知，計量系統100、200、300、400、500及600之特定結構態樣不表示限制且僅應被解釋為闡釋性的。
在方塊701中，產生一第一量測信號，該第一量測信號指示安置於一樣品上之一計量目標在一第一計量子系統之一第一量測點內的一第一量測。
在方塊702中，產生一第二量測信號，該第二量測信號指示安置於一樣品上之一計量目標在一第二計量子系統之一第二量測點內的一第二量測。
在方塊703中，接收計量目標在第一計量子系統之第一量測點內之一位置的一指示及計量目標在第二計量子系統之第二量測點內之一位置的一指示。
在方塊704中，判定計量目標在第一計量子系統之第一量測點內之位置、計量目標在第二計量子系統之第二量測點內之位置或兩者之間的一對準誤差。
在方塊705中，將控制命令傳達至第一計量子系統、第二計量子系統或兩者之一或多個致動器，該一或多個致動器引起第一計量子系統、第二計量子系統或兩者之一或多個光學元件之一移動，該移動減小 計量目標在第一計量子系統之第一量測點內之位置、計量目標在第二計量子系統之第二量測點內之位置或兩者之間的對準誤差。
儘管圖1至圖6描述包含一SE子系統及一SR子系統之計量系統之特定實施例，但一般而言，本文中所描述之共址量測技術適用於兩個或更多個計量子系統之任何組合。可如本文中所描述般共址之例示性計量子系統包含但不限於：光譜橢偏量測(SE)，包含穆勒矩陣橢偏量測(MMSE)，旋轉偏振器SE(RPSE)，旋轉偏振器、旋轉補償器SE(RPRC)，旋轉補償器、旋轉補償器SE(RCRC)；光譜反射量測(SR)，包含偏振SR、非偏振SR、光譜散射量測、散射量測疊對、角解析反射量測、偏振解析反射量測、光束輪廓反射量測、光束輪廓橢偏量測、單或多離散波長橢偏量測等。可如本文中所描述般共址之例示性量測技術進一步包含採用光學照明、軟x射線照明、硬x射線照明等之量測技術。此外，可如本文中所描述般共址之例示性量測技術進一步包含基於影像之計量技術及基於高光譜成像之計量技術。例如，可個別地或以任何組合預期適用於半導體結構之特性化之任何SR或SE技術之共址以及任何基於影像之計量技術、基於高光譜成像之計量技術或兩者。在一些實施例中，採用相同計量技術但有不同系統設定之多個量測子系統如本文中所描述般共址。例如，一計量系統可包含各自經組態以依不同方位角執行一計量目標之量測的兩個SE子系統。
在另一實施例中，系統100包含一或多個運算系統130，一或多個運算系統130用於基於根據本文中所描述之方法收集之光譜量測資料執行實際裝置結構之量測。一或多個運算系統130可通信地耦合至光譜儀。在一個態樣中，一或多個運算系統130經組態以接收與樣品101之結 構之量測相關聯之量測資料102、103。
應認知，在本發明各處所描述之一或多個步驟可藉由一單一電腦系統130或替代地多個電腦系統130來實行。此外，系統100之不同子系統可包含適於實行本文中所描述之步驟之至少一部分的一電腦系統。因此，前述描述不應被解釋為對本發明之一限制，而是僅為一繪示。
另外，電腦系統130可以此項技術中已知之任何方式通信地耦合至光譜儀。例如，一或多個運算系統130可耦合至與光譜儀相關聯之運算系統。在另一實例中，光譜儀可藉由耦合至電腦系統130之一單一電腦系統直接控制。
計量系統100之電腦系統130可經組態以藉由可包含有線及/或無線部分之一傳輸媒體自系統之子系統(例如，光譜儀及類似者)接收及/或獲取資料或資訊。以此方式，傳輸媒體可用作電腦系統130與系統100之其他子系統之間的一資料鏈路。
計量系統100之電腦系統130可經組態以藉由可包含有線及/或無線部分之一傳輸媒體自其他系統接收及/或獲取資料或資訊(例如，量測結果、模型化輸入、模型化結果、參考量測結果等)。以此方式，傳輸媒體可用作電腦系統130與其他系統(例如，板上記憶體計量系統100、外部記憶體或其他外部系統)之間的一資料鏈路。例如，運算系統130可經組態以經由一資料鏈路自一儲存媒體(即，記憶體132或一外部記憶體)接收量測資料。例如，使用本文中所描述之光譜儀獲得之光譜結果可儲存於一永久或半永久記憶體裝置(例如，記憶體132或一外部記憶體)中。在此方面，可自板上記憶體或自一外部記憶體系統匯入光譜結果。此外，電腦系統130可經由一傳輸媒體將資料發送至其他系統。例如，可傳達一量測模 型或由電腦系統130判定之一估計參數值104且將其儲存於一外部記憶體中。在此方面，可將量測結果匯出至另一系統。
運算系統130可包含但不限於一個人電腦系統、主機電腦系統、工作站、影像電腦、並行處理器或此項技術已知之任何其他裝置。一般而言，術語「運算系統」可廣義地定義為涵蓋具有執行來自一記憶媒體之指令之一或多個處理器的任何裝置。
實施方法(諸如本文中所描述之方法)之程式指令134可經由一傳輸媒體(諸如一導線、電纜或無線傳輸鏈路)傳輸。例如，如圖1中所繪示，儲存於記憶體132中之程式指令134經由匯流排133傳輸至處理器131。程式指令134儲存於一電腦可讀媒體(例如，記憶體132)中。例示性電腦可讀媒體包含唯讀記憶體、一隨機存取記憶體、一磁碟或光碟、或一磁帶。
在一些實例中，量測模型實施為可購自美國加利福尼亞州米爾皮塔斯市之KLA-Tencor公司之一SpectraShape®光學臨界尺寸計量系統的一元件。以此方式，在系統收集光譜之後，可創建模型且準備立即使用。
在一些其他實例中，例如藉由實施可購自美國加利福尼亞州米爾皮塔斯市之KLA-Tencor公司之AcuShape®軟體的一運算系統離線實施量測模型。所得經訓練模型可併入為可由執行量測之一計量系統存取之一AcuShape®庫的一元件。
在另一態樣中，本文中所描述之用於半導體裝置之光譜計量之方法及系統適用於高深寬比(HAR)結構、大橫向尺寸結構或兩者之量測。所描述之實施例實現對於由各種半導體製造商(諸如Samsung公司(韓 國)、SK Hynix公司(韓國)、Toshiba公司(日本)及Micron Technology公司(美國))製造之半導體裝置(包含三維NAND結構，諸如垂直NAND(V-NAND)結構、動態隨機存取記憶體結構(DRAM)等)之光學臨界尺寸(CD)、膜及組合物計量。此等複雜裝置遭受至(若干)待量測結構中之低透光性。具有寬頻能力及廣範圍AOI、方位角或兩者之具有如本文中所描述之同時光譜帶偵測之一光譜橢偏儀適用於此等高深寬比結構之量測。HAR結構通常包含硬遮罩層以促進HAR之蝕刻程序。如本文中所描述，術語「HAR結構」指代以超過10：1且可高達100：1或更高之一深寬比為特徵的任何結構。
在另一態樣中，本文中所描述之量測結果可用於將主動回饋提供至一製程工具(例如，微影工具、蝕刻工具、沈積工具等)。例如，可將基於本文中所描述之量測方法判定之經量測參數之值傳達至一微影工具以調整微影系統而達成一所要輸出。以一類似方式，蝕刻參數(例如，蝕刻時間、擴散率等)或沈積參數(例如，時間、濃度等)可包含於一量測模型中以分別將主動回饋提供至蝕刻工具或沈積工具。在一些實例中，可將基於經量測裝置參數值及一經訓練量測模型判定之程序參數之校正傳達至一微影工具、蝕刻工具或沈積工具。
如本文中所描述，術語「臨界尺寸」包含一結構之任何臨界尺寸(例如，底部臨界尺寸、中間臨界尺寸、頂部臨界尺寸、側壁角、光柵高度等)，任兩個或更多個結構之間之一臨界尺寸(例如，兩個結構之間之距離)，及兩個或更多個結構之間之一位移(例如，疊對光柵結構之間的疊對位移等)。結構可包含三維結構、圖案化結構、疊對結構等。
如本文中所描述，術語「臨界尺寸應用」或「臨界尺寸量 測應用」包含任何臨界尺寸量測。
如本文中所描述，術語「計量系統」包含至少部分用於在任何態樣中特性化一樣品之任何系統，包含量測應用，諸如臨界尺寸計量、疊對計量、焦點/劑量計量及組合物計量。然而，此等技術術語並不限制如本文中所描述之術語「計量系統」之範疇。另外，計量系統100可經組態用於圖案化晶圓及/或未圖案化晶圓之量測。計量系統可組態為一LED檢測工具、邊緣檢測工具、背面檢測工具、宏觀檢測工具或多模式檢測工具(同時涉及來自一或多個平台之資料)，及受益於基於臨界尺寸資料校準系統參數之任何其他計量或檢測工具。
本文中描述可用於在任何半導體處理工具(例如，一檢測系統或一微影系統)內量測一樣品之一半導體量測系統之各項實施例。術語「樣品」在本文中用於指代可藉由此項技術已知之手段處理(例如，列印或檢測缺陷)之一晶圓、一主光罩或任何其他樣本。
如本文中所使用，術語「晶圓」一般指代由一半導體或非半導體材料形成之基板。實例包含但不限於單晶矽、砷化鎵及磷化銦。此等基板通常可在半導體製作設施中發現及/或處理。在一些情況中，一晶圓可僅包含基板(即，裸晶圓)。替代地，一晶圓可包含形成於一基板上之不同材料之一或多個層。形成於一晶圓上之一或多個層可「經圖案化」或「未經圖案化」。例如，一晶圓可包含具有可重複圖案特徵之複數個晶粒。
一「主光罩」可為在一主光罩製作程序之任何階段之一主光罩，或可為可或可未經釋放用於一半導體製作設施中之一成品主光罩。一主光罩或一「遮罩」一般被定義為具有形成於其上且組態成一圖案之實 質上不透明區域之一實質上透明基板。基板可包含例如一玻璃材料，諸如非晶SiO2。可在一微影程序之一曝光步驟期間將一主光罩安置於一光阻劑覆蓋之晶圓上方，使得可將主光罩上之圖案轉印至光阻劑。
形成於一晶圓上之一或多個層可經圖案化或未經圖案化。例如，一晶圓可包含複數個晶粒，各晶粒具有可重複圖案特徵。此等材料層之形成及處理最終可導致成品裝置。許多不同類型之裝置可形成於一晶圓上，且如本文中所使用之術語「晶圓」意欲涵蓋其上製作此項技術中已知之任何類型之裝置的一晶圓。
在一或多項例示性實施例中，可在硬體、軟體、韌體或其等之任何組合中實施所描述功能。若在軟體中實施，則功能可作為一或多個指令或程式碼儲存於一電腦可讀媒體上或經由一電腦可讀媒體傳輸。電腦可讀媒體包含電腦儲存媒體及通信媒體兩者，包含促進將一電腦程式自一個地方傳送至另一地方之任何媒體。一儲存媒體可為可藉由一通用或專用電腦存取之任何可用媒體。舉例而言且非限制地，此電腦可讀媒體可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光碟儲存器、磁碟儲存器或其他磁性儲存裝置，或可用於以指令或資料結構形式攜載或儲存所要程式碼構件且可藉由一通用或專用電腦或一通用或專用處理器存取的任何其他媒體。再者，任何連接被適當稱為一電腦可讀媒體。例如，若使用一同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、數位用戶線(DSL)或無線技術(諸如紅外線、無線電及微波)自一網站、伺服器或其他遠端源傳輸軟體，則同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、DSL或無線技術(諸如紅外線、無線電及微波)包含於媒體之定義中。如本文中所使用，磁碟及光碟包含壓縮光碟(CD)、雷射光碟、光碟、數位多功能光碟(DVD)、軟碟及藍光光碟，其中磁碟通常磁性 地再現資料，而光碟運用雷射光學地再現資料。上述之組合亦應包含於電腦可讀媒體之範疇內。
儘管上文出於指導目的而描述某些特定實施例，但本專利文件之教示具有一般適用性且不限於上文所描述之特定實施例。因此，在不脫離如發明申請專利範圍中所闡述之本發明之範疇之情況下，可實踐所描述實施例之各種特徵之各種修改、調適及組合。
100:計量系統
101:晶圓
102:輸出信號/經偵測信號
103:輸出信號/經偵測信號
104:所關注參數
105:光譜橢偏儀(SE)子系統
106:光譜反射計(SR)子系統
107:照明光束/照明光/照明束
108:量測點
109:收集光
110:照明源/照明光源
111A:照明光學器件
111B:光學濾波器
112:偏振組件
113:照明場光闌
114:照明光瞳孔徑光闌
115:收集光學器件
116:收集孔徑光闌
117:偏振元件
118:收集場光闌
119:偵測器
120:照明源/光源
121:光學濾波器
122A:照明場光闌
122B:照明孔徑光闌
123:光學器件
124:光束分離器
125:物鏡
126:聚焦光學器件
127A:收集場光闌
127B:收集孔徑光闌
128:偵測器
130:運算系統
131:處理器
132:記憶體
133:匯流排
134:程式指令
135:照明光束/照明光/入射照明束
136:收集光
137:量測點
170:雷射光束源
171:對準光束
172:鏡/鏡元件
173:致動器子系統
174:雷射光束源
175:對準光束
176:鏡/鏡元件
177:致動器子系統
178:鏡
179:致動器子系統
180:相機
181:鏡
182:致動器子系統
183:相機
184:信號
185:信號

Claims (63)

  1. 一種計量系統，其包括：一第一計量子系統，其包括：一或多個照明源，其經組態以產生一第一照明光量；一照明光學子系統，其經組態以將該第一照明光量作為一第一照明光束自該一或多個照明源引導至一樣品之一表面上之一第一量測點；一收集光學子系統，其經組態以自該第一量測點收集一光量；及一偵測器，其接收經收集之該光量且產生一第一量測信號，該第一量測信號指示安置於該樣品上之一計量目標在該第一量測點內之一第一量測；一第二計量子系統，其包括：一或多個照明源，其經組態以產生一第二照明光量；一照明光學子系統，其經組態以將該第二照明光量作為一第二照明光束自該一或多個照明源引導至該樣品之該表面上之一第二量測點；一收集光學子系統，其經組態以自該第二量測點收集一光量；及一偵測器，其接收經收集之該光量且產生一第二量測信號，該第二量測信號指示安置於該樣品上之該計量目標在該第二量測點內之一第二量測；及一運算系統，其經組態以：接收該計量目標在該第一計量子系統之該第一量測點內之一位置 的一指示及該計量目標在該第二計量子系統之該第二量測點內之一位置的一指示，其中該計量目標係一已知計量目標，其中該計量目標在該第一計量子系統之該量測點內之該位置的該指示係該第一量測信號，且其中該計量目標在該第二計量子系統之該量測點內之該位置的該指示係該第二量測信號；判定該計量目標在該第一計量子系統之該第一量測點內之該位置、該計量目標在該第二計量子系統之該第二量測點內之該位置或兩者之間的一對準誤差；及將控制命令傳達至該第一計量子系統、該第二計量子系統或兩者之一或多個致動器，該等控制命令引起該第一計量子系統、該第二計量子系統或兩者之一或多個光學元件的一移動，該移動減小該計量目標在該第一計量子系統之該第一量測點內之該位置、該計量目標在該第二計量子系統之該第二量測點內之該位置或兩者之間的該對準誤差。
  2. 如請求項1之計量系統，其進一步包括：一第一場成像裝置，其安置於該第一計量子系統之一場影像平面處或附近，其中該場成像裝置捕捉與該第一計量子系統相關聯之一第一場影像，其中該第一場影像指示該第一計量子系統之該第一量測點內之該計量目標之該位置；及一第二場成像裝置，其安置於該第二計量子系統之一場影像平面處或附近，其中該第二場成像裝置捕捉與該第二計量子系統相關聯之一第二場影像，其中該第二場影像指示該第二計量子系統之該第二量測點內之該 計量目標之該位置。
  3. 如請求項2之計量系統，其中當該第一場成像裝置捕捉該第一場影像時，該第一計量子系統之該一或多個照明源照明該計量目標；且其中當該第二場成像裝置捕捉該第二場影像時，該第二計量子系統之該一或多個照明裝置照明該計量目標。
  4. 如請求項2之計量系統，其進一步包括：一對準光束源，其經組態以當該第一場成像裝置捕捉該第一場影像、該第二場成像裝置捕捉該第二場影像或兩者時產生照明該計量目標之一對準光束。
  5. 如請求項4之計量系統，其中該對準光束源係一雷射對準源。
  6. 如請求項4之計量系統，其中該對準光束按波長與該第一照明光束、該第二照明光束或兩者分離。
  7. 如請求項4之計量系統，其中該對準光束在空間上與該第一照明光束、該第二照明光束或兩者分離。
  8. 如請求項4之計量系統，其中該對準光束在時間上與該第一照明光束、該第二照明光束或兩者分離。
  9. 如請求項8之計量系統，其中該對準光束藉由光學調變在時間上與該第一照明光束、該第二照明光束或兩者分離。
  10. 如請求項1之計量系統，其中該計量目標將該第一照明光束之一部分引導至該第二計量子系統之該偵測器，且其中該第一計量子系統、該第二計量子系統或兩者之該光學調整最大化由該第二計量子系統之該偵測器回應於藉由該第一照明光束照明該計量目標而偵測之該第二量測信號。
  11. 如請求項1之計量系統，其中該運算系統進一步經組態以：基於該計量目標之該第一量測之一經訓練統計模型估計該計量目標在該第一量測點內之該位置；及基於該計量目標之該第二量測之一經訓練統計模型估計該計量目標在該第二量測點內之該位置。
  12. 如請求項1之計量系統，其中該第一計量子系統、該第二計量子系統或兩者之該光學調整涉及調整該第一計量子系統之一場光闌(field stop)之一位置、該第二計量子系統之一場光闌之一位置或兩者。
  13. 如請求項12之計量系統，其中該第一計量子系統之該場光闌之該位置之該調整係在與行進穿過該場光闌之一量測光束對準之一方向上。
  14. 如請求項1之計量系統，其中該第一計量子系統、該第二計量子系統或兩者之該光學調整涉及調整該第一計量子系統之一照明光瞳、該第二計 量子系統之一照明光瞳或兩者。
  15. 如請求項1之計量系統，其中該第二計量子系統之該光學調整涉及在垂直於該第二照明光束之一傳播方向之一方向上調整定位於該第二計量子系統之一光束路徑中之一聚焦光學元件的一位置。
  16. 如請求項1之計量系統，其中該第二計量子系統之該光學調整涉及調整定位於該第二計量子系統之一光束路徑中之一光束分離元件之一定向。
  17. 如請求項1之計量系統，其中該第二計量子系統之該光學調整涉及調整定位於該第二計量子系統之一光束路徑中之一物鏡之一定向。
  18. 如請求項1之計量系統，其中該第二計量子系統之該光學調整涉及調整定位於該第二計量子系統之一光束路徑中之一里斯利(Risley)稜鏡之一定向。
  19. 如請求項1之計量系統，其中同時執行該計量目標之該第一量測及該計量目標之該第二量測。
  20. 如請求項19之計量系統，該運算系統進一步經組態以：基於一經訓練深度學習模型將相關聯於該第二計量子系統之量測信號與由該第一計量子系統之該偵測器偵測之相關聯於該第一計量子系統之量測信號解耦；及 基於該經訓練深度學習模型將相關聯於該第一計量子系統之量測信號與由該第二計量子系統之該偵測器偵測之相關聯於該第二計量子系統之量測信號解耦。
  21. 如請求項19之計量系統，其進一步包括：一光學調變器，其定位於該第一照明光束之一路徑中，該光學調變器以不同於該第二照明光束之強度之任何調變之一頻率或頻率範圍調變該第一照明光束之一強度；及一濾波器，其自該等第一量測信號移除在與該第一照明光束之該強度之該調變相關聯之該頻率或頻率範圍之外的頻率分量。
  22. 如請求項21之計量系統，其中該光學調變器係在該第一計量子系統之一光學路徑中之一截光器、一旋轉偏振元件及該第一計量子系統之一脈衝式照明源之任一者。
  23. 如請求項19之計量系統，其進一步包括：一光學調變器，其定位於該第二照明光束之一路徑中，該光學調變器以不同於該第一照明光束之強度之任何調變之一頻率或頻率範圍調變該第二照明光束之一強度；及一濾波器，其自該等第二量測信號移除在與該第二照明光束之該強度之該調變相關聯之該頻率或頻率範圍之外的頻率分量。
  24. 如請求項23之計量系統，其中該光學調變器係在該第二計量子系統 之一光學路徑中之一截光器、一旋轉偏振元件及該第二計量子系統之一脈衝式照明源之任一者。
  25. 如請求項19之計量系統，其中該第一照明光束之波長不同於該第二照明光束之波長，該計量系統進一步包括：一第一光學濾波器，其自該等第二量測信號移除在與該第二照明光束相關聯之該等波長之外的波長；及一第二光學濾波器，其自該等第一量測信號移除波長以移除在與該第一照明光束相關聯之該等波長之外的波長。
  26. 如請求項1之計量系統，其中該第一照明光束及該第二照明光束各自包含含有紅外線、可見光及紫外線波長之一波長範圍。
  27. 如請求項1之計量系統，其中該運算系統進一步經組態以：基於該等第一量測信號及該等第二量測信號產生該計量目標之一所關注參數之一估計值。
  28. 如請求項1之計量系統，其中該第一計量子系統係一光譜橢偏儀(spectroscopic ellipsometer)，且其中該第二計量子系統係一反射計。
  29. 如請求項28之計量系統，其中該反射計係一角解析反射計，且其中該角解析反射計之該照明源係一寬頻照明源，且其中該第二照明光係寬頻照明光。
  30. 如請求項29之計量系統，其中該角解析反射計之該寬頻照明源係一基於雷射之照明源。
  31. 如請求項29之計量系統，該角解析反射計之照明光學器件進一步包括：一或多個窄帶濾波器，其經組態以對該第二照明光進行濾波。
  32. 如請求項1之計量系統，其中該第一計量子系統係經組態以依一第一方位(azimuth)角量測該計量目標之一光譜橢偏儀，且其中該第二計量子系統係經組態以依不同於該第一方位角之一第二方位角量測該計量目標之一光譜橢偏儀。
  33. 如請求項1之計量系統，其中該第一計量子系統係一光譜橢偏儀，且其中該第二計量子系統係一基於成像之計量系統、一基於高光譜(hyperspectral)成像之計量系統或兩者。
  34. 一種計量系統，其包括：一第一計量子系統，其經組態以產生一第一量測信號，該第一量測信號指示安置於一樣品上之一計量目標在該第一計量子系統之一第一量測點內的一第一量測；一第二計量子系統，其經組態以產生一第二量測信號，該第二量測信號指示安置於該樣品上之該計量目標在該第二計量子系統之一第二量測 點內的一第二量測；一第一場成像裝置，其安置於該第一計量子系統之一場影像平面處或附近，其中該第一場成像裝置捕捉指示該第一計量子系統之該第一量測點內之該計量目標之一位置的一第一場影像；一第二場成像裝置，其安置於該第二計量子系統之一場影像平面處或附近，其中該第二場成像裝置捕捉指示該第二計量子系統之該第二量測點內之該計量目標之一位置的一第二場影像；及一運算系統，其經組態以：將控制命令傳達至該第一計量子系統、該第二計量子系統或兩者，該等控制命令引起該第一計量子系統、該第二計量子系統或兩者之一光學調整，該光學調整減小該計量目標在該第一計量子系統之該第一量測點內之該位置與該計量目標在該第二計量子系統之該第二量測點內之該位置之間的一對準誤差。
  35. 如請求項34之計量系統，其進一步包括：一對準光束源，其經組態以當該第一場成像裝置捕捉該第一場影像、該第二場成像裝置捕捉該第二場影像或兩者時產生照明該計量目標之一對準光束。
  36. 如請求項34之計量系統，其中該第一計量子系統、該第二計量子系統或兩者之該光學調整涉及調整該第一計量子系統之一場光闌之一位置、該第二計量子系統之一場光闌之一位置或兩者。
  37. 如請求項36之計量系統，其中該第一計量子系統之該場光闌之該位置之該調整係在與行進穿過該場光闌之一量測光束對準之一方向上。
  38. 如請求項34之計量系統，其中該第一計量子系統、該第二計量子系統或兩者之該光學調整涉及調整該第一計量子系統之一照明光瞳、該第二計量子系統之一照明光瞳或兩者。
  39. 如請求項34之計量系統，其中該第二計量子系統之該光學調整涉及調整定位於該第二計量子系統之一光束路徑中之一聚焦光學元件的一位置。
  40. 如請求項34之計量系統，其中該第二計量子系統之該光學調整涉及調整定位於該第二計量子系統之一光束路徑中之一光束分離元件的一定向。
  41. 如請求項34之計量系統，其中該第二計量子系統之該光學調整涉及調整定位於該第二計量子系統之一光束路徑中之一物鏡的一定向。
  42. 如請求項34之計量系統，其中該第二計量子系統之該光學調整涉及調整定位於該第二計量子系統之一光束路徑中之一里斯利稜鏡的一定向。
  43. 如請求項34之計量系統，其中同時執行該計量目標之該第一量測及該計量目標之該第二量測。
  44. 如請求項34之計量系統，其中該第一計量子系統係一光譜橢偏儀，且其中該第二計量子系統係一反射計、一基於成像之計量子系統或一基於高光譜成像之計量子系統。
  45. 一種計量方法，其包括：產生一第一量測信號，該第一量測信號指示安置於一樣品上之一計量目標在一第一計量子系統之一第一量測點內的一第一量測；產生一第二量測信號，該第二量測信號指示安置於一樣品上之一計量目標在一第二計量子系統之一第二量測點內的一第二量測；基於該計量目標之該第一量測之一經訓練統計模型估計該計量目標在該第一量測點內之一位置；基於該計量目標之該第二量測之一經訓練統計模型估計該計量目標在該第二量測點內之該位置；判定該計量目標在該第一計量子系統之該第一量測點內之該位置、該計量目標在該第二計量子系統之該第二量測點內之該位置或兩者之間的一對準誤差；及將控制命令傳達至該第一計量子系統、該第二計量子系統或兩者之一或多個致動器，該等控制命令引起該第一計量子系統、該第二計量子系統或兩者之一或多個光學元件之一移動，該移動減小該計量目標在該第一計量子系統之該第一量測點內之該位置、該計量目標在該第二計量子系統之該第二量測點內之該位置或兩者之間的該對準誤差。
  46. 如請求項45之計量方法，其進一步包括：捕捉與該第一計量子系統相關聯之一第一場影像，其中該第一場影像指示該第一計量子系統之該第一量測點內之該計量目標之該位置；及捕捉與該第二計量子系統相關聯之一第二場影像，其中該第二場影像指示該第二計量子系統之該第二量測點內之該計量目標之該位置。
  47. 如請求項46之計量方法，其進一步包括：產生一對準光束，該對準光束在該第一場影像之該捕捉期間照明該計量目標。
  48. 如請求項45之計量方法，其中該計量目標係一已知計量目標，其中該計量目標在該第一計量子系統之該量測點內之該位置的該指示係該第一量測信號，且其中該計量目標在該第二計量子系統之該量測點內之該位置的該指示係該第二量測信號。
  49. 如請求項45之計量方法，其中該第一計量子系統、該第二計量子系統或兩者之該光學調整涉及調整該第一計量子系統之一場光闌之一位置、該第二計量子系統之一場光闌之一位置或兩者。
  50. 如請求項49之計量方法，其中該第一計量子系統之該場光闌之該位置之該調整係在與行進穿過該場光闌之一量測光束對準之一方向上。
  51. 如請求項45之計量方法，其中該第一計量子系統、該第二計量子系 統或兩者之該光學調整涉及調整該第一計量子系統之一照明光瞳、該第二計量子系統之一照明光瞳或兩者。
  52. 如請求項45之計量方法，其中該第二計量子系統之該光學調整涉及調整定位於該第二計量子系統之一光束路徑中之一聚焦光學元件的一位置。
  53. 如請求項45之計量方法，其中該第二計量子系統之該光學調整涉及調整定位於該第二計量子系統之一光束路徑中之一光束分離元件的一定向。
  54. 如請求項45之計量方法，其中該第二計量子系統之該光學調整涉及調整定位於該第二計量子系統之一光束路徑中之一物鏡的一定向。
  55. 如請求項45之計量方法，其中該第二計量子系統之該光學調整涉及調整定位於該第二計量子系統之一光束路徑中之一里斯利稜鏡的一定向。
  56. 如請求項45之計量方法，其中同時執行該計量目標之該第一量測及該計量目標之該第二量測。
  57. 如請求項56之計量方法，其進一步包括：基於一經訓練深度學習模型將相關聯於該第二計量子系統之量測信號與由該第一計量子系統之一偵測器偵測之相關聯於該第一計量子系統之 量測信號解耦；及基於該經訓練深度學習模型將相關聯於該第一計量子系統之量測信號與由該第二計量子系統之一偵測器偵測之相關聯於該第二計量子系統之量測信號解耦。
  58. 如請求項56之計量方法，其進一步包括：以不同於該第二計量子系統之一第二照明光束之強度之任何調變之一頻率或頻率範圍調變該第一計量子系統之一第一照明光束之一強度；及自該等第一量測信號過濾在與該第一照明光束之該強度之該調變相關聯之該頻率或頻率範圍之外的頻率分量。
  59. 如請求項56之計量方法，其進一步包括：自該等第二量測信號過濾在與該第二計量子系統之一第二照明光束相關聯之該等波長之外的波長；及自該等第一量測信號過濾在與該第一計量子系統之一第一照明光束相關聯之該等波長之外的波長，其中該第一照明光束之波長不同於該第二照明光束之波長。
  60. 如請求項45之計量方法，其中該第一計量子系統係一光譜橢偏儀，且其中該第二計量子系統係一反射計。
  61. 如請求項45之計量方法，其中該第一計量子系統係經組態以依一第一方位角量測該計量目標之一光譜橢偏儀，且其中該第二計量子系統係經 組態以依不同於該第一方位角之一第二方位角量測該計量目標之一光譜橢偏儀。
  62. 如請求項45之計量方法，其中該第一計量子系統係一光譜橢偏儀，且其中該第二計量子系統係一基於成像之計量系統、一基於高光譜成像之計量系統或兩者。
  63. 一種計量系統，其包括：一第一計量子系統，其包括：一或多個照明源，其經組態以產生一第一照明光量；一照明光學子系統，其經組態以將該第一照明光量作為一第一照明光束自該一或多個照明源引導至一樣品之一表面上之一第一量測點；一收集光學子系統，其經組態以自該第一量測點收集一光量；及一偵測器，其接收經收集之該光量且產生一第一量測信號，該第一量測信號指示安置於該樣品上之一計量目標在該第一量測點內之一第一量測；一第二計量子系統，其包括：一或多個照明源，其經組態以產生一第二照明光量；一照明光學子系統，其經組態以將該第二照明光量作為一第二照明光束自該一或多個照明源引導至該樣品之該表面上之一第二量測點；一收集光學子系統，其經組態以自該第二量測點收集一光量；及 一偵測器，其接收經收集之該光量且產生一第二量測信號，該第二量測信號指示安置於該樣品上之該計量目標在該第二量測點內之一第二量測；及一運算系統，其經組態以：接收該計量目標在該第一計量子系統之該第一量測點內之一位置的一指示及該計量目標在該第二計量子系統之該第二量測點內之一位置的一指示；判定該計量目標在該第一計量子系統之該第一量測點內之該位置、該計量目標在該第二計量子系統之該第二量測點內之該位置或兩者之間的一對準誤差；及將控制命令傳達至該第一計量子系統、該第二計量子系統或兩者之一或多個致動器，該等控制命令引起該第一計量子系統、該第二計量子系統或兩者之一或多個光學元件的一移動，該移動減小該計量目標在該第一計量子系統之該第一量測點內之該位置、該計量目標在該第二計量子系統之該第二量測點內之該位置或兩者之間的該對準誤差，其中該計量目標將該第一照明光束之一部分引導至該第二計量子系統之該偵測器，且其中該第一計量子系統、該第二計量子系統或兩者之一或多個光學元件之該移動最大化由該第二計量子系統之該偵測器回應於藉由該第一照明光束照明該計量目標而偵測之該第二量測信號。
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