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TW202219462A - 使用條紋摩爾及光學摩爾效應之偏移計量學 - Google Patents

使用條紋摩爾及光學摩爾效應之偏移計量學 Download PDF

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TW202219462A
TW202219462A TW110124570A TW110124570A TW202219462A TW 202219462 A TW202219462 A TW 202219462A TW 110124570 A TW110124570 A TW 110124570A TW 110124570 A TW110124570 A TW 110124570A TW 202219462 A TW202219462 A TW 202219462A
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illumination
target
image
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molar
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亞爾 飛勒
馬克 吉納渥克
伊夫吉尼 古理維克
維拉得摩 朗維司基
亞歷山卓 史畢札
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美商科磊股份有限公司
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Abstract

本發明揭示一種計量學系統及計量學方法。該計量學系統包含一照明子系統、一集光子系統、一偵測器及一控制器。該控制器經組態以：接收一樣本上之一疊對目標之一影像；基於該影像判定兩個工作區之間沿著一量測方向之一表觀疊對；及藉由將該表觀疊對除以一摩爾增益以補償摩爾干涉而計算該兩個樣本層之間之一疊對。

Description

使用條紋摩爾及光學摩爾效應之偏移計量學
本發明大體上係關於成像疊對計量學且更特定言之，係關於具有摩爾元素之成像疊對目標。
收縮設計規則及對於疊對計量學之要求更高之規範驅動對於疊對計量學方法之靈敏度及穩健性之增加之需求。通常藉由製造在多個所關注樣本層中具有經製造特徵之專屬計量學目標而執行疊對計量學。因此，一經製造計量學目標之一分析可提供所關注樣本層之間之疊對誤差(例如，相對對準誤差)之一量測。雖然已提出廣泛多種疊對計量學目標設計，但持續需要改良用於準確且有效地分析經製造計量學目標之計量學目標設計以及量測方法。
根據本發明之一或多項闡釋性實施例，揭示一種計量學系統。在一項闡釋性實施例中，該計量學系統包括一成像系統。在另一闡釋性實施例中，該成像系統包括：(1)一照明子系統，其經組態以使用至少一個照明瓣以相對於一疊對目標之一傾斜照明角照明該疊對目標，該疊對目標包含至少一第一工作區及一第二工作區以用於沿著一量測方向之疊對量測，其中至少該第一工作區包含由兩個樣本層上沿著一量測方向之重疊週期性結構形成之一摩爾圖案，其中該兩個樣本層上之該等週期性結構之週期不同；(2)一集光子系統，其經組態以收集0級繞射及與該至少一個照明瓣之各者藉由該第一工作區之繞射相關聯之一個摩爾繞射級，其中該集光子系統進一步經組態以收集0級繞射及與該至少一個照明瓣之各者藉由該第二工作區之繞射相關聯之一個額外繞射級；及(3)一偵測器，其經組態以使用藉由該集光子系統收集之光產生該疊對目標之一影像。在另一闡釋性實施例中，該計量學系統包括經組態以耦合至該成像系統之一控制器，該控制器包含經組態以執行程式指令之一或多個處理器，該等程式指令引起該一或多個處理器：(a)接收該樣本上之一疊對目標之一影像，其中該影像中之該第一工作區之一表觀週期係基於摩爾干涉；(b)基於該影像判定該第一工作區與該第二工作區之間沿著該量測方向之一表觀疊對；及(c)藉由將該表觀疊對除以一摩爾增益以補償該摩爾干涉而計算該兩個樣本層之間之一疊對。
在另一闡釋性實施例中，該至少一個照明瓣包括相對於該疊對目標成兩個傾斜照明角之兩個照明瓣。
在另一闡釋性實施例中，該照明子系統使用該兩個照明瓣同時照明該疊對目標。
在另一闡釋性實施例中，該照明子系統使用該兩個照明瓣依序照明該疊對目標。
在另一闡釋性實施例中，該兩個照明瓣係沿著該量測方向而定向。
在另一闡釋性實施例中，該兩個照明瓣以相對於該量測方向之一非零角定向。
在另一闡釋性實施例中，該集光子系統基於該0級繞射及與該至少一個照明瓣之各者藉由該第一工作區之繞射相關聯之一個摩爾繞射級產生該疊對目標之一第一影像，其中該集光子系統基於該0級繞射及與該至少一個照明瓣之各者藉由該第二工作區之繞射相關聯之一個額外繞射級產生該疊對目標之一第二影像，其中該控制器進一步經組態以藉由平均化與該第一影像及該第二影像相關聯之表觀疊對而判定該表觀疊對。
在另一闡釋性實施例中，該至少一個照明瓣包括相對於該疊對目標成兩個傾斜照明角之兩個照明瓣。
在另一闡釋性實施例中，該照明子系統使用該兩個照明瓣同時照明該疊對目標，其中該集光子系統藉由將相關聯於該第一工作區之經收集光與相關聯於該第二工作區之經收集光分離而同時產生該第一影像及該第二影像。
在另一闡釋性實施例中，該照明子系統使用該兩個照明瓣依序照明該疊對目標。
在另一闡釋性實施例中，該第一工作區之該摩爾圖案係一第一摩爾圖案，其中該第二工作區包含由該兩個樣本層上沿著該量測方向之重疊週期性結構形成之一第二摩爾圖案，其中該第二工作區中之該兩個樣本層上之該等週期性結構之週期不同，其中該第二摩爾圖案不同於該第一摩爾圖案。
根據本發明之一或多項闡釋性實施例，揭示一種計量學方法。在一項闡釋性實施例中，該計量學方法包括：基於使用至少一個照明瓣以相對於一樣本上之一疊對目標之一傾斜照明角照明該疊對目標而接收該疊對目標之一影像，該疊對目標包含至少一第一工作區及一第二工作區以用於沿著一量測方向之疊對量測，其中至少該第一工作區包含由兩個樣本層上沿著一量測方向之重疊週期性結構形成之一摩爾圖案，其中該兩個樣本層上之該等週期性結構之週期不同，其中該影像係基於0級繞射及與該至少一個照明瓣之各者藉由該第一工作區之繞射相關聯之一個摩爾繞射級，其中該影像係進一步基於0級繞射及與該至少一個照明瓣之各者藉由該第二工作區之繞射相關聯之一個額外繞射級，其中該影像中之該第一工作區之一表觀週期係基於摩爾干涉。在另一闡釋性實施例中，該計量學方法包括基於該影像判定該第一工作區與該第二工作區之間沿著該量測方向之一表觀疊對。在另一闡釋性實施例中，該計量學方法包括藉由將該表觀疊對除以一摩爾增益以補償該摩爾干涉而計算該兩個樣本層之間之一疊對。
在另一闡釋性實施例中，該至少一個照明瓣包括相對於該疊對目標成兩個傾斜照明角之兩個照明瓣。
根據本發明之一或多項闡釋性實施例，揭示一種計量學系統。在一項闡釋性實施例中，該計量學系統包括一成像系統。在另一闡釋性實施例中，該成像系統包括：(1)一照明子系統，其經組態以使用至少一個照明瓣以相對於該疊對目標之一傾斜照明角照明一疊對目標，該疊對目標包含至少一第一工作區及一第二工作區以用於沿著一量測方向之疊對量測，其中至少該第一工作區包含由兩個樣本層上沿著一量測方向之重疊週期性結構形成之一摩爾圖案，該兩個樣本層包括一第一樣本層及一第二樣本層，其中該兩個樣本層上之該等週期性結構之週期不同；(2)一集光子系統，其經組態以自與該第一工作區相關聯之該兩個樣本層之各者收集1級繞射，其中該集光子系統進一步經組態以自與該第二工作區相關聯之該兩個樣本層之各者收集1級繞射；及(3)一偵測器，其經組態以使用藉由該集光子系統收集之光產生該疊對目標之一影像。在另一闡釋性實施例中，該計量學系統包括經組態以耦合至該成像系統之一控制器，該控制器包含經組態以執行程式指令之一或多個處理器，該等程式指令引起該一或多個處理器：(a)接收該樣本上之一疊對目標之一影像，其中該影像中之該第一工作區之一表觀週期係基於該偵測器處之摩爾干涉；(b)過濾該影像以隔離該摩爾干涉；(c)基於該影像判定該第一工作區與該第二工作區之間沿著該量測方向之一表觀疊對；及(d)藉由將該表觀疊對除以一摩爾增益以補償該摩爾干涉而計算該兩個樣本層之間之一疊對。
在另一闡釋性實施例中，該集光子系統包含用於阻擋來自該第一工作區或該第二工作區之至少一者之0級繞射之一或多個阻擋器。
在另一闡釋性實施例中，該集光子系統之一數值孔徑小於該照明子系統之一數值孔徑以防止自該第一工作區或該第二工作區之至少一者收集0級繞射。
在另一闡釋性實施例中，該至少一個照明瓣包括相對於該疊對目標成兩個傾斜照明角之兩個照明瓣。
在另一闡釋性實施例中，該照明子系統使用該兩個照明瓣同時照明該疊對目標。
在另一闡釋性實施例中，該照明子系統使用該兩個照明瓣依序照明該疊對目標。
在另一闡釋性實施例中，該兩個照明瓣係沿著該量測方向而定向。
在另一闡釋性實施例中，該兩個照明瓣以相對於該量測方向之一非零角定向。
在另一闡釋性實施例中，該集光子系統基於來自與該第一工作區相關聯之該兩個樣本層之各者之1級繞射產生該疊對目標之一第一影像，其中該集光子系統基於來自與該第二工作區相關聯之該兩個樣本層之各者之1級繞射產生該疊對目標之一第二影像，其中該控制器進一步經組態以藉由平均化與該第一影像及該第二影像相關聯之表觀疊對而判定該表觀疊對。
在另一闡釋性實施例中，該至少一個照明瓣包括相對於該疊對目標成兩個傾斜照明角之兩個照明瓣。
在另一闡釋性實施例中，該照明子系統使用該兩個照明瓣同時照明該疊對目標，其中該集光子系統藉由將相關聯於該第一工作區之經收集光與相關聯於該第二工作區之經收集光分離而同時產生該第一影像及該第二影像。
在另一闡釋性實施例中，該照明子系統使用該兩個照明瓣依序照明該疊對目標。
根據本發明之一或多項闡釋性實施例，揭示一種計量學方法。在一項闡釋性實施例中，該計量學方法包括：基於使用至少一個照明瓣以相對於該疊對目標之一傾斜照明角照明一樣本上之一疊對目標接收該疊對目標之一影像，該疊對目標包含至少一第一工作區及一第二工作區以用於沿著一量測方向之疊對量測，其中至少該第一工作區包含由兩個樣本層上沿著一量測方向之重疊週期性結構形成之一摩爾圖案，其中該兩個樣本層上之該等週期性結構之週期不同，其中該影像係基於來自與該第一工作區相關聯之該兩個樣本層之各者之1級繞射，其中該影像係進一步基於來自與該第二工作區相關聯之該兩個樣本層之各者之1級繞射，其中該影像中之該第一工作區之一表觀週期係基於摩爾干涉。在另一闡釋性實施例中，該計量學方法包括基於該影像判定該第一工作區與該第二工作區之間沿著該量測方向之一表觀疊對。在另一闡釋性實施例中，藉由將該表觀疊對除以一摩爾增益以補償該摩爾干涉而計算該兩個樣本層之間之一疊對。
在另一闡釋性實施例中，該至少一個照明瓣包括相對於該疊對目標成兩個傾斜照明角之兩個照明瓣。
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。
現將詳細參考在隨附圖式中繪示之所揭示標的物。已關於某些實施例及其等之特定特徵特別展示且描述本發明。將本文中闡述之實施例視為闡釋性而非限制性。如本文中所使用，諸如「左側」、「右側」、「頂部」、「底部」、「上方」、「下方」、「上」、「向上」、「下」、「下面」及「向下」之方向性術語意欲為描述之目的而提供相對位置，且並不意欲指定一絕對參考坐標系。一般技術者將容易瞭解，可作出形式及細節上之各種改變及修改而不脫離本發明之精神及範疇。
當前，存在用於疊對量測之若干主要技術，包含成像、散射量測及掃描電子顯微術(SEM)。在成像中使用之主要光學架構係中心照明規則成像。使用習知成像技術以進行疊對計量學存在若干缺點，包含：(1)歸因於成像系統之焦點相依性之有限靈敏度；(2)取決於焦點選取之振幅不準確度；及(3)限制一量測圖中之光柵之間距之物鏡之數值孔徑(NA)。
本發明係關於一種成像疊對量測技術，其需要將一集光相機或另一集光裝置放置於一場平面中以擷取一樣本上之一疊對目標之一影像。特定言之，本發明係關於使用一摩爾光柵疊光柵效應量測疊對。本發明提供使用一雙散射摩爾效應量測疊對(例如，收集0級繞射及至少一個摩爾繞射級)之一方法，及使用一單散射光學摩爾效應(歸因於單散射效應之間之干涉而呈現在一相機上之一摩爾效應，例如，收集1級繞射且過濾一影像以隔離摩爾干涉)量測疊對之一方法。本發明之照明及集光系統係有利的，此係因為：(a)摩爾效應可量測；(b)其他效應未影響量測；(c)最大化準確度；(d)最大化可量測性；及(e)強調設計簡潔性。
關於雙散射摩爾效應，藉由設計一光學方案使得在任何給定時間僅兩個繞射級干涉而改良對比度且移除振幅不準確度。無論在何處使用0級繞射，皆可使用一參考光束取代0級繞射，且代替常規成像，可產生一干涉解決方案(具有其問題(例如不穩定性)及其益處(例如強度控制))。關於單散射光學摩爾效應，藉由移除第0級及摩爾條紋而改良對比度且移除振幅不準確度。
圖1繪示經組態以產生一樣本之一影像之一計量學系統。圖2A至圖2C繪示具有基於一或多個旋轉對稱工作區中之光柵疊光柵結構之摩爾圖案之疊對目標之計量學。圖3至圖9B繪示使用一雙散射摩爾效應以計算一樣本之疊對。圖10至圖22繪示使用一單散射光學摩爾效應以計算一樣本之疊對。圖23A至圖23B係繪示用於藉由利用工作區之對稱性而計算疊對之方法之流程圖。圖24A至圖26B繪示使用在兩個工作區中具有摩爾圖案之計量學目標之疊對。圖27至圖28C繪示使用在一個工作區中具有摩爾圖案且在一第二工作區中具有單層結構(例如，並非一光柵疊光柵結構)之計量學目標之疊對。圖29A及圖29B繪示使用具有在兩個工作區中具備摩爾圖案之三個或更多個層之計量學目標之疊對，其中一個層用作一參考層。
一計量學目標上之一摩爾圖案可包含由不同樣本層上具有不同週期之光柵結構形成之一光柵疊光柵結構。為了本發明之目的，一「光柵」或一「光柵結構」可描述可包含(但不限於)線/空間圖案之任何週期性結構或元件系列。摩爾圖案之一影像將包含呈一摩爾間距之摩爾條紋，該摩爾間距與不同樣本層上之光柵之間之空間上變動重疊相關聯。摩爾間距通常係長於光柵結構之任一者之一間距且與光柵結構之間距之間之差有關。例如，可將摩爾間距(
Figure 02_image001
)特性化為：
Figure 02_image003
(1) 其中
Figure 02_image005
係一第一層上之一第一光柵結構之週期，
Figure 02_image007
係第二層上之第二光柵結構之週期。
本文中經考慮，包含摩爾圖案之計量學目標可促進靈敏疊對量測。特定言之，一摩爾圖案中之一個光柵相對於另一光柵沿著一週期性方向之一實體移位(例如，與一樣本上之兩個樣本層之一相對移位相關聯之一疊對誤差)將導致摩爾條紋沿著量測方向之一對應橫向移位。此外，摩爾條紋之移位之量值通常大於實體移位之量值。特定言之，摩爾條紋之移位之量值藉由取決於參考座標系之一條件摩爾因數與實體移位(例如，疊對誤差)成比例。繼續上文之實例，第二層相對於第一層之一移位將導致摩爾條紋自一標稱位置(例如，無疊對誤差)移位達具有以下值之一條件摩爾因數(
Figure 02_image009
)：
Figure 02_image011
(2) 然而，在本發明之背景內容中，提及「第一層」、「第二層」、「第三層」或類似者僅旨在區分各種樣本層且不指示樣本上之層之一實體排序。因此，一「第一層」可在樣本上之一「第二層」上方或下方。
在此方面，可藉由量測摩爾條紋沿著一計量學目標上之相關聯光柵結構之週期性方向之一移位且調整此值達一摩爾增益(其將取決於計量學目標之特定設計及所進行之特定量測)而執行一疊對量測。例如，可期望量測摩爾條紋相對於另一結構或另一組摩爾條紋之一移位，此係因為一單一摩爾條紋之一絕對量測對於一些設計目標可係困難、不實際或不可能的。在以下案中大體上描述在疊對計量學中使用摩爾圖案：2008年10月21日發佈之美國專利第7,440,105號、2008年3月25日發佈之美國專利第7,349,105號及2018年7月5日發表之美國專利申請公開案第2018/0188663號，該等案之全部之全文併入本文中。
本文中進一步認知，以一對稱組態配置一計量學目標之元件可促進基於對稱之利用判定元件之相對位置。例如，可形成一疊對計量學目標使得一第一樣本層上之元件之一對稱中心與一第二樣本層上之元件之一對稱中心重疊。因此，一經製造計量學目標中之第一層相對於第二層中之元件之對稱中心之間之任何差可歸因於疊對誤差。在以下案中大體上描述疊對計量學目標(例如，先進成像計量學(AIM)目標)中之對稱性之利用：2006年6月27日發佈之美國專利第7,068,833號、2005年7月26日發佈之美國專利第6,921,916號及2007年2月13日發佈之美國專利第7,177,457號，該等案之全部之全文以引用的方式併入本文中。
本發明之實施例可係關於具有具備以一對稱分佈配置之一或多個摩爾圖案之至少一個工作區之疊對計量學目標。例如，工作區內之摩爾圖案可以一鏡像對稱分佈或一旋轉對稱分佈(例如，一90°旋轉對稱分佈、一180°旋轉對稱分佈或類似者)而分佈。在此方面，可將摩爾圖案之優點及計量學目標中之對稱性之優點一起組合且利用以促進準確且穩健的疊對計量學。
本文中應認知，一實體疊對誤差對包含一摩爾圖案之一或多個例項之一工作群組之影響可係基於摩爾條紋之一移位而使一對稱中心移位，如本文中先前描述。因此，可基於一摩爾增益因數調整基於對稱中心之疊對之任何量測。本文中應進一步認知，摩爾增益因數可取決於一疊對計量學目標中之元件之特定配置。
圖1係根據本發明之一或多項實施例之一計量學系統100之一方塊示意圖。計量學系統100可使用此項技術中已知之任何方法在至少一個偵測器104上產生一樣本102之一或多個影像。
在一項實施例中，計量學系統100包含用於產生一照明光束108之一照明源106。照明光束108可包含一或多個選定波長之光，包含(但不限於)真空紫外線輻射(VUV)、深紫外線輻射(DUV)、紫外線(UV)輻射、可見光輻射或紅外線(IR)輻射。照明源106可進一步產生包含選定波長之任何範圍之一照明光束108。在另一實施例中，照明源106可包含用於產生具有一可調諧光譜之一照明光束108之一光譜可調諧照明源。
照明源106可進一步產生具有任何時間輪廓之一照明光束108。例如，照明源106可產生一連續照明光束108、一脈衝照明光束108或一經調變照明光束108。另外，照明光束108可自照明源106經由自由空間傳播或導引光(例如，一光纖、一光導管或類似者)遞送。在一些實施例中，照明光束108可包括非同調光。在其他實施例中，照明光束108可包括同調光。
在另一實施例中，照明源106經由一照明路徑110將照明光束108引導至一樣本102。照明路徑110可包含適用於修改及/或調節照明光束108之一或多個透鏡112或額外照明光學組件114。例如，一或多個照明光學組件114可包含(但不限於)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快門(例如，機械快門、電光學快門、聲光學快門或類似者)。藉由另一實例，一或多個照明光學組件114可包含用於控制樣本102上之照明角之孔徑光闌及/或用於控制樣本102上之照明之空間範圍之場光闌。在一個例項中，照明路徑110包含定位於與物鏡116之後焦平面共軛之一平面處用於提供樣本之遠心照明之一孔徑光闌。在另一實施例中，計量學系統100包含用於將照明光束108聚焦至樣本102上之一物鏡116。
在另一實施例中，樣本102安置於一樣本載物台118上。樣本載物台118可包含適用於將樣本102定位於計量學系統100內之任何裝置。例如，樣本載物台118可包含線性平移載物台、旋轉載物台、翻轉/傾斜載物台或類似者之任何組合。
在另一實施例中，一偵測器104經組態以透過一集光路徑122擷取自樣本102發出之輻射(例如，樣本光120)。例如，集光路徑122可包含(但無需包含)一集光透鏡(例如，如圖1中繪示之物鏡116)或一或多個額外集光路徑透鏡124。在此方面，一偵測器104可接收自樣本102反射或散射(例如，經由鏡面反射、漫反射及類似者)或藉由樣本102產生(例如，與照明光束108之吸收相關聯之螢光或類似者)之輻射。
集光路徑122可進一步包含用於引導及/或修改由物鏡116收集之照明之任何數目個集光光學組件126，包含(但不限於)一或多個集光路徑透鏡124、一或多個濾波器、一或多個偏光器或一或多個光束擋塊。另外，集光路徑122可包含用於控制經成像至偵測器104上之樣本之空間範圍之視場光闌或用於控制來自用於在偵測器104上產生一影像之樣本之照明之角度範圍之孔徑光闌。在另一實施例中，集光路徑122包含定位於與一光學元件(物鏡116)之後焦平面共軛之一平面中以提供樣本之遠心成像之一孔徑光闌。
偵測器104可包含此項技術中已知之適用於量測自樣本102接收之照明之任何類型之光學偵測器。例如，一偵測器104可包含適用於(例如，在一靜態操作模式中)產生一靜態樣本102之一或多個影像之一感測器，諸如(但不限於)一電荷耦合裝置(CCD)、一互補金屬氧化物半導體(CMOS)感測器、一光電倍增管(PMT)陣列或一突崩光電二極體(APD)陣列。此外，偵測器104可包含每像素具有兩個或更多個分接頭之一多分接頭感測器，包含(但不限於)一多分接頭CMOS感測器。在此方面，一多分接頭像素中之電荷可在一曝光窗口期間基於至像素之一或多個驅動信號引導至任何選定分接頭。因此，在一單一讀出階段期間，包含一多分接頭像素陣列之一多分接頭感測器可產生多個影像，各影像與相關聯像素之不同分接頭相關聯。此外，為了本發明之目的，一多分接頭感測器之一分接頭可係指連接至相關聯像素之一輸出分接頭。在此方面，(例如，在一讀出階段中)讀出一多分接頭感測器之各分接頭可產生一單獨影像。
藉由另一實例，一偵測器104可包含適用於產生在運動中之一樣本102之一或多個影像之一感測器(例如，一掃描操作模式)。例如，偵測器104可包含一線感測器，該線感測器包含一列像素。在此方面，計量學系統100可藉由使樣本102在垂直於像素列之一掃描方向上平移通過一量測視場且在一連續曝光窗口期間對線感測器連續地計時而一次一列地產生一連續影像(例如，一條帶影像)。
在另一例項中，偵測器104可包含一TDI感測器，該TDI感測器包含多個像素列及一讀出列。TDI感測器可以與線感測器類似之一方式操作，惟時脈信號可將電荷自一個像素列連續地移動至下一像素列直至電荷到達讀出列(其中產生一列影像)除外。藉由將電荷轉移(例如，基於時脈信號)與樣本沿著掃描方向之運動同步，電荷可繼續跨像素列累積以提供相對高於線感測器之一信雜比。
在另一實施例中，一偵測器104可包含適用於識別自樣本102發出之輻射之波長之一光譜偵測器。在另一實施例中，計量學系統100可包含用於促進藉由計量學系統100之多個計量學量測之多個偵測器104 (例如，與藉由一或多個光束分離器產生之多個光束路徑相關聯)。例如，計量學系統100可包含適用於靜態模式成像之一或多個偵測器104及適用於掃描模式成像之一或多個偵測器104。在另一實施例中，計量學系統100可包含適用於靜態及掃描成像模式兩者之一或多個偵測器104。
在一項實施例中，如在圖1中繪示，計量學系統100包含經定向使得物鏡116可同時將照明光束108引導至樣本102且收集自樣本102發出之輻射之一光束分離器128。
在另一實施例中，照明光束108在樣本102上之入射角係可調整的。例如，照明光束108通過光束分離器128及物鏡116之路徑可經調整以控制照明光束108在樣本102上之入射角。在此方面，照明光束108可具有通過光束分離器128及物鏡116使得照明光束108在樣本102上具有一法向入射角之一標稱路徑。藉由另一實例，可藉由(例如，憑藉可旋轉鏡、一空間光調變器、一自由形式照明源或類似者)修改照明光束108在光束分離器128上之位置及/或角度而控制照明光束108在樣本102上之入射角。在另一實施例中，照明源106按一角度(例如，一掠射角、一45度角或類似者)將一或多個照明光束108引導至樣本102。
在另一實施例中，計量學系統100包含一控制器130。在另一實施例中，控制器130包含經組態以執行維持於一記憶體媒體134上之程式指令之一或多個處理器132。在此方面，控制器130之一或多個處理器132可執行貫穿本發明描述之各種程序步驟之任何者。此外，控制器130可經組態以自偵測器104接收資料(包含(但不限於)樣本102之影像)。
一控制器130之一或多個處理器132可包含此項技術中已知之任何處理元件。在此意義上，一或多個處理器132可包含經組態以執行演算法及/或指令之任何微處理器類型裝置。在一項實施例中，一或多個處理器132可由一桌上型電腦、主機電腦系統、工作站、影像電腦、平行處理器或經組態以執行一程式(其經組態以操作計量學系統100)之任何其他電腦系統(例如，網路連結電腦)組成，如貫穿本發明所描述。應進一步認知，術語「處理器」可經廣泛定義以涵蓋具有執行來自一非暫時性記憶體媒體134之程式指令之一或多個處理元件之任何裝置。此外，貫穿本發明描述之步驟可藉由一單一控制器130或替代地多個控制器實行。另外，控制器130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計量學系統100中之一模組。此外，控制器130可分析自偵測器104接收之資料且將資料饋送至計量學系統100內或計量學系統100外部之額外組件。
記憶體媒體134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132執行之程式指令之任何儲存媒體。例如，記憶體媒體134可包含一非暫時性記憶體媒體。藉由另一實例，記憶體媒體134可包含(但不限於)一唯讀記憶體、一隨機存取記憶體、一磁性或光學記憶體裝置(例如，磁碟)、一磁帶、一固態磁碟及類似者。應進一步注意，記憶體媒體134可與一或多個處理器132一起容置於一共同控制器外殼中。在一項實施例中，記憶體媒體134可相對於一或多個處理器132及控制器130之實體位置遠端定位。例如，控制器130之一或多個處理器132可存取可透過一網路(例如，網際網路、內部網路及類似者)存取之一遠端記憶體(例如，伺服器)。因此，上文描述不應解譯為對本發明之一限制而僅為一圖解。
在另一實施例中，控制器130通信地耦合至計量學系統100之一或多個元件。在此方面，控制器130可傳輸資料及/或自計量學系統100之任何組件接收資料。此外，控制器130可藉由產生相關聯組件之一或多個驅動信號而引導或以其他方式控制計量學系統100之任何組件。例如，控制器130可通信地耦合至偵測器104以自偵測器104接收一或多個影像。
此外，控制器130可將一或多個驅動信號提供至偵測器104以實行本文中描述之偵測技術之任何者。藉由另一實例，控制器130可通信地耦合至組件(包含(但不限於)照明源106、照明光學組件114、集光光學組件126、偵測器104或類似者)之任何組合以控制與一影像相關聯之光學組態。
圖2A係根據本發明之一或多項實施例之具有基於多個旋轉對稱工作區中之光柵疊光柵結構之摩爾圖案之一計量學目標202之一俯視方塊示意圖。圖2B係根據本發明之一或多項實施例之圖2A之摩爾圖案中之多層光柵結構之一概念視圖。
在一項實施例中，一計量學目標202包含由一第一摩爾圖案206之兩個例項形成之一第一工作區204，該第一摩爾圖案206之該兩個例項經配置使得第一工作區204旋轉對稱。在另一實施例中，計量學目標202包含由一第二摩爾圖案210之兩個例項形成之一第二工作區208，該第二摩爾圖案210之該兩個例項經配置使得第二工作區208旋轉對稱。在本發明之背景內容中，一工作區係旨在一起分析之一特徵群組。例如，可藉由比較一個工作區之特性與另一工作區之特性而執行一疊對量測。
在一般意義上，一計量學目標202中之各種工作區之旋轉對稱中心可係獨立的。然而，可期望設計計量學目標202使得當不存在疊對誤差時，工作區之一些或全部之對稱中心重合(在一選定容限內)。此目標設計可最小化可歸因於一量測系統(例如，計量學系統100)與晶圓軸之間之旋轉錯位而產生之誤差。在一項實施例中，相同方向(例如，X方向疊對量測)之工作區具有相同對稱中心。此外，與沿著不同方向之疊對量測相關聯之工作區之對稱中心可(但無需)重合。
如描繪不具有疊對誤差之一情境之圖2A中繪示，第一工作區204及第二工作區208關於一對稱中心212 180°旋轉對稱。
圖2A中之計量學目標202可具有類似於一先進成像計量學(AIM)目標之旋轉對稱特性，其在2006年6月27日發佈之美國專利第7,068,833號、2005年7月26日發佈之美國專利第6,921,916號及2007年2月13日發佈之美國專利第7,177,457號中大體上描述。然而，雖然一典型AIM目標中之各工作區包含一單一層中之特徵，但計量學目標202之至少一個工作區(例如，第一工作區204及第二工作區208)包含由多個所關注層中之光柵結構形成之一摩爾圖案。如圖2B中繪示，第一摩爾圖案206由一第一層(層A)中具有一間距Q之一第一光柵結構214及一第二層(層B)中具有一間距P之一第二光柵結構216形成，其中P≠Q。此外，第二摩爾圖案210由第一層(層A)中具有一間距T之一第三光柵結構218及第二層(層B)中具有一間距S之一第四光柵結構220形成，其中S≠T。在一般意義上，P、Q、S及T之值可經獨立地變動使得圖2A及圖2B表示一通用摩爾AIM目標。
如本文中關於方程式(1)及(2)先前描述，第一工作區204將接著具有具備以下值之一摩爾間距(
Figure 02_image013
)
Figure 02_image015
(3) 且第二工作區208將具有具備以下值之一摩爾間距(
Figure 02_image017
)
Figure 02_image019
(4)
第一工作區204將接著具有與層A相對於層B之一錯位相關聯之具備以下值之一條件摩爾因數(
Figure 02_image021
)，
Figure 02_image023
(5) 且第二工作區208將具有與層A相對於層B之一移位相關聯之具備以下值之一條件摩爾因數(
Figure 02_image025
)
Figure 02_image027
(6) 類似地，層B相對於層A之一移位將提供
Figure 02_image029
及
Figure 02_image031
。
在一項實施例中，第一摩爾圖案206及/或第二摩爾圖案210包含其中各自光柵完全重疊之一光柵疊光柵結構。例如，第一摩爾圖案206之第一光柵結構214及第二光柵結構216可在樣本102上完全重疊。類似地，第二摩爾圖案210之第三光柵結構218及第四光柵結構220可在樣本102上完全重疊。在此方面，計量學目標202之大小可經最小化以有效地利用樣本102上之空間。
本文中經考慮，包含鄰近摩爾圖案之一計量學目標202可易受串擾影響。此外，串擾之嚴重性可取決於若干因素，包含(但不限於)：堆疊厚度、材料性質、光柵設計或一量測系統(例如，計量學系統100)之條件。在一些實施例中，計量學目標202包含工作區之間之排除區或與不同工作區相關聯之摩爾圖案以將串擾減少至一選定容限內。例如，第一摩爾圖案206及第二摩爾圖案210之例項可由一排除區222分離，該排除區222足夠大以將對應摩爾條紋之間之串擾緩解至一指定容限內。在一些實施例中，排除區222在0.25至0.5微米或更大之範圍中。
排除區222可係空的或可填充有一些設計規則可需要之子解析度輔助特徵。在一項實施例中，排除區222填充有與量測方向(此處為X方向)正交定向之子解析度輔助特徵。在一般意義上，只要各工作區旋轉對稱，各工作區(包含摩爾圖案)中之元素便可以適用於將串擾緩解至一選定容限內之任何2D分佈放置。
此外，雖然圖2A描繪與沿著一單一方向(例如，X方向)之量測相關聯之工作區，但用於沿著額外方向(例如，Y方向)之量測之計量學目標202及方法在本發明之精神及範疇內。在一項實施例中，計量學目標202包含適用於沿著Y方向之量測之一第三工作區224及一第四工作區226。此外，第三工作區224及/或第四工作區226中之特徵可具有適用於疊對量測之任何特徵且可(但無需)包含一或多個摩爾圖案。在另一實施例中，雖然未展示，但計量學目標202包含具有一2D摩爾圖案(其包含在多個方向(例如，X及Y方向)上之週期性特徵)之一工作區。在此方面，2D摩爾圖案可展現同時沿著多個維度且因此可適用於多個方向上之同時疊對量測之摩爾條紋。
圖2C係根據本發明之一或多項實施例之用於沿著兩個正交方向之量測之基於圖2A及圖2B之一計量學目標202之一俯視圖。特定言之，圖2C中繪示之計量學目標202表示其中P=T且Q=S之一實例。此外，圖2C繪示在X方向或Y方向上不具有疊對誤差之一情境。在此方面，第一工作區204及第二工作區208之對稱軸沿著X及Y方向兩者重疊(例如，第一工作區204及第二工作區208之對稱軸重疊)。
然而，應理解，圖2C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。
在一項實施例中，計量學目標202包含具有用於沿著X方向之量測之一第一摩爾圖案206之兩個例項之一第一工作區204、包含一第二摩爾圖案210之兩個例項之一第二工作區208、具有用於沿著Y方向之量測之第一摩爾圖案206之兩個例項之一第三工作區224及具有用於沿著垂直方向之量測之第二摩爾圖案210之兩個例項之一第四工作區226。在此方面，第三工作區224及第四工作區226分別係第一工作區204及第二工作區208之經旋轉版本。
圖3係繪示根據本發明之一或多項實施例之用於使用一雙散射摩爾效應量測疊對之一方法300之一流程圖。例如，方法300可適用於基於一疊對目標(諸如(但不限於)圖2A至圖2C及圖24A至圖29B中繪示之計量學目標)及其等相關聯工作區(例如，計量學目標202及工作區204及208)量測疊對。申請者應注意，本文中在計量學系統100之背景內容中先前描述之實施例及實現技術應解譯為延伸至方法300。然而，應進一步注意，方法300不限於計量學系統100之架構。此外，方法300可適用於沿著一或多個量測方向量測疊對。
在一項實施例中，方法300包含使用兩個照明瓣以兩個傾斜照明角照明一樣本上之一疊對目標(例如，計量學目標202)之一步驟310。疊對目標可包含用於沿著一量測方向之疊對量測之至少一第一工作區及一第二工作區(例如，工作區204及208)。第一工作區可包含由在兩個樣本層上沿著一量測方向之重疊週期性結構(例如，光柵結構214及216)形成之一摩爾圖案(例如，摩爾圖案206)，其中兩個樣本層上之週期性結構之週期不同。
在另一實施例中，方法300包含基於照明接收一影像之一步驟320。影像可係基於0級繞射及與兩個照明瓣之各者藉由第一工作區(例如，工作區204)之繞射相關聯之一個摩爾繞射級，且可係基於0級繞射及與兩個照明瓣之各者藉由第二工作區(例如，工作區208)之繞射相關聯之一個額外繞射級。影像中之第一工作區之一表觀週期可係基於摩爾干涉。
在另一實施例中，方法300包含基於影像判定第一工作區與第二工作區之間沿著量測方向之一表觀疊對之一步驟330。此判定可(例如)藉由如關於圖23A及圖23B描述之方法2300及2312 (例如，尋找對稱中心之間之差)執行，然而，步驟330不限於此，且可使用運算工作區之間之偏移之任何方法。應注意，表觀疊對不等於兩個樣本層之間之實體疊對誤差。實情係，表觀疊對對應於第一與第二工作區之間之摩爾條紋之相對移位。因此，樣本層之間沿著一量測方向之實體疊對誤差可藉由將正交於量測方向之對稱軸之間之差除以一摩爾增益而判定。
在另一實施例中，方法300包含藉由將表觀疊對除以一摩爾增益以補償摩爾干涉而計算兩個樣本層之間之一疊對之一步驟340。此計算可(例如)藉由如關於圖23A描述之方法2300之步驟2322完成，然而，步驟340不限於此。
圖4係繪示工作區204 (圖2A至圖2C中展示)中之兩個樣本層214與216之間之雙散射摩爾效應之一概念影像。一光束(例如，照明光束108)可照明樣本層214及216使得一個摩爾繞射級(+M)可由一集光系統(例如，偵測器104)收集。光束可包括非同調光。光束之入射角可經組態使得繞射級之至少一者(當光自頂部光柵繞射時，1或-1級，或當光自底部光柵繞射時，1或-1級)在兩個樣本層214及216之堆疊內傳播。應注意，此效應不限於樣本層214及216，且可發生在(例如)圖2B之樣本層218與220之間、圖28B之樣本層806與808之間、圖29B之樣本層914與916之間等。
圖5至圖9B展示用於使用雙散射摩爾效應進行樣本照明(例如，在照明或入射光瞳處)及集光(例如，在集光或出射光瞳處)之各種組態。待照明樣本可係(例如)工作區204中之樣本層214及216。可同時或單獨照明額外樣本層(例如，工作區208中之樣本層218及220)。可一次量測一個量測方向(例如，X方向)，或可量測兩個量測方向(例如，X及Y方向)。藉由組態計量學目標之間距、照明及集光路徑之數值孔徑、照明之放置及樣本光之波長，適當繞射級可由集光路徑收集以產生一影像以供疊對量測。
圖5展示用於使用雙散射摩爾效應進行樣本照明及集光之一步偏心組態。照明瓣501及502可照明樣本(例如，樣本層214及216及/或樣本層218及220等)，且摩爾繞射級(+M及–M)及零級繞射(0)可由集光系統收集。在此實施例中，摩爾繞射級及零級繞射可呈一利特羅(Littrow)照明組態。在美國專利申請公開案第2020/0132446號中描繪利特羅照明(例如，見圖1)。在利特羅照明組態中，摩爾繞射級之一者(例如，+M)可以180°繞射至一照明瓣(例如，照明瓣501)之方向，且摩爾繞射級之另一者(例如，-M)可以180°繞射至另一照明瓣(例如，照明瓣502)之方向。另外，摩爾繞射級之各者可係與摩爾繞射級之另一者鏡像對稱，且零繞射級之各者可係與零繞射級之另一者鏡像對稱。利特羅照明組態之優點可包含焦點獨立性及經增加之準確度。應注意，本發明不限於此，且其他照明組態(例如，繞射級之不對稱配置)亦係可行的。若使用利特羅照明組態，則疊對量測及對比度兩者可對焦點位置不敏感。若未使用利特羅照明組態，則僅對比度可對焦點位置不敏感。
圖6展示用於使用雙散射摩爾效應進行樣本照明及集光之一替代一步偏心組態。照明瓣501及502可照明樣本(例如，樣本層214及216及/或樣本層218及220等)，且摩爾繞射級(+M及–M)及零級繞射(0)可由集光系統收集。藉由移動照明瓣501及502之位置，可阻擋收集頂部及底部光柵之1及-1繞射級，同時仍收集摩爾級(+M及–M)及零級繞射(0)，且因此加寬摩爾目標設計及量測模式。另外，(例如，當X及Y方向具有相同設計時)相同組態可同時用於X及Y方向。
圖7展示用於使用雙散射摩爾效應進行樣本照明及集光之一步偏心組態。照明瓣501及502可照明樣本(例如，樣本層214及216及/或樣本層218及220等)，且摩爾繞射級(+M及–M)及零級繞射(0)可由集光系統收集。在此組態中，可使用一稜鏡將集光分離成數個區域(例如，集光區域513及517)。由於使用兩個光束進行成像，故1與-1摩爾級之間之振幅不對稱性不暗示不準確度，且量測之對比度可對焦點位置較不敏感(例如，對聚焦系統存在一較低要求)。藉由使用兩個不同影像(一影像來自集光區域513且另一影像來自集光區域517)進行疊對運算，影像之間之差異可用於量測期間之額外度量，因此實現未來量測之準確度及穩定性改良。
圖8A至圖8B展示用於使用雙散射摩爾效應進行樣本照明及集光之一二步偏心組態。在此實施例中，可依序照明(首先藉由一照明瓣501，且此後接著藉由一照明瓣502)樣本(例如，樣本層214及216及/或樣本層218及220等)。在圖8A中，一照明瓣501可照明樣本，且摩爾繞射級(–M)及零級繞射(0)可由集光系統收集。在圖8B中，一照明瓣502可照明樣本，且摩爾繞射級(+M)及零級繞射(0)可由集光系統收集。由於使用兩個光束進行成像，故1與-1級之間之振幅不對稱性不暗示不準確度，且疊對量測可對焦點位置較不敏感(例如，對聚焦系統存在一較低要求)。在此實施例中，摩爾繞射級及零級繞射可呈一利特羅照明組態。在美國專利申請公開案第2020/0132446號中描繪利特羅照明(例如，見圖1)。在利特羅照明組態中，摩爾繞射級之一者(例如，+M)可以180°繞射至一照明瓣(例如，照明瓣501)之方向，且摩爾繞射級之另一者(例如，-M)可以180°繞射至另一照明瓣(例如，照明瓣502)之方向。另外，摩爾繞射級之各者可係與摩爾繞射級之另一者鏡像對稱，且零繞射級之各者可係與零繞射級之另一者鏡像對稱。利特羅照明組態之優點可包含焦點獨立性及經增加之準確度。若使用利特羅照明組態，則疊對量測及對比度兩者可對焦點位置不敏感。若未使用利特羅照明組態，則僅對比度可對焦點位置不敏感。
另外，相較於關於圖7描述之組態，圖8A至圖8B之組態可經組態以使用一較小摩爾間距。例如，當物鏡之數值孔徑係0.7，照明之數值孔徑係0.2且波長係500 nm時，間距係(波長) / (NA距離) = 500/1 = 500 nm。此間距可實現較小計量學目標(例如，可需要約5至6個間距以供演算法穩健地工作，因此針對一雙向計量學目標，一有效目標大小可係約6微米乘6微米)。在一些實施例中，一有效目標大小可係自5至50微米乘自5至50微米(例如，20微米乘20微米、25微米乘25微米等)。
圖9A至圖9B展示用於使用雙散射摩爾效應進行樣本照明及集光之一替代二步長偏心組態。在此實施例中，可依序照明(首先藉由一照明瓣501，且此後接著藉由一照明瓣502)樣本(例如，樣本層214及216及/或樣本層218及220等)。在圖9A中，一照明瓣501可照明樣本，且摩爾繞射級(–M)及零級繞射(0)可由集光系統收集。在圖9B中，一照明瓣502可照明樣本，且摩爾繞射級(+M)及零級繞射(0)可由集光系統收集。藉由移動照明瓣501及502之位置，可阻擋收集頂部及底部光柵之1及-1繞射級，同時仍收集摩爾級(+M及–M)及零級繞射(0)，且因此加寬摩爾目標設計及量測模式。另外，(例如，當X及Y方向具有相同設計時)相同組態可同時用於X及Y方向。由於使用兩個光束進行成像，故1級與-1級之間之振幅不對稱性不暗示不準確度，且影像之對比度可對焦點位置較不敏感(例如，對聚焦系統存在一較低要求)。
在一些實施例中，本發明可係關於美國專利第7,528,941號(該專利之全文以引用的方式併入本文中)中展示之用於樣本照明及集光之一步中心組態。如圖17A中展示，一空間調變裝置406 (例如，阻擋器406)可阻擋零級繞射404b被收集，同時容許繞射級404a及404c (例如，+M及–M摩爾繞射級)被收集。在此等實施例中，信號DC經最小化(例如，DC具有與經收集非零諧波相同之量值)。由於使用兩個光束進行成像，故1級與-1級之間之振幅不對稱性不暗示不準確度，且再者，對比度及疊對量測可較少取決於焦點(疊對焦點獨立性需要目標樣本層具有一PQQP類型)。由於+M及-M摩爾繞射級具有一類似光學路徑，故對焦點位置存在一高敏感性，且工具引發之移位最小。
圖10係繪示根據本發明之一或多項實施例之用於使用一單散射光學摩爾效應量測疊對之一方法1000之一流程圖。例如，方法1000可適用於基於一疊對目標(諸如(但不限於)圖2A至圖2C及圖24A至圖29B中繪示之計量學目標)及其等相關聯工作區(例如，計量學目標202及工作區204及208)量測疊對。申請者應注意，本文中在計量學系統100之背景內容中先前描述之實施例及實現技術應解譯為延伸至方法1000。然而，應進一步注意，方法1000不限於計量學系統100之架構。此外，方法1000可適用於沿著一或多個量測方向量測疊對。
在一項實施例中，方法1000包含使用兩個照明瓣以兩個傾斜照明角照明一樣本上之一疊對目標(例如，計量學目標202)之一步驟1010。疊對目標可包含用於沿著一量測方向之疊對量測之至少一第一工作區及一第二工作區(例如，工作區204及208)。第一工作區可包含由在兩個樣本層上沿著一量測方向之重疊週期性結構(例如，光柵結構214及216)形成之一摩爾圖案(例如，摩爾圖案206)，其中兩個樣本層上之週期性結構之週期不同。
在另一實施例中，方法1000包含基於照明接收一影像之一步驟1020。影像可係基於來自與第一工作區(例如，工作區204)相關聯之兩個樣本層之各者之1級繞射，且可係基於來自與第二工作區(例如，工作區208)相關聯之兩個樣本層之各者之1級繞射。影像中之第一工作區之一表觀週期可係基於摩爾干涉。
在另一實施例中，方法1000包含基於影像判定第一工作區與第二工作區之間沿著量測方向之一表觀疊對之一步驟1030。此判定可(例如)藉由如關於圖23A及圖23B描述之方法2300及2312 (例如，尋找對稱中心之間之差)進行，然而，步驟1030不限於此，且可使用運算兩個工作區之間之偏移之任何方法。應注意，表觀疊對不等於兩個樣本層之間之實體疊對誤差。實情係，表觀疊對對應於第一與第二工作區之間之摩爾條紋之相對移位。因此，兩個樣本層之間沿著一量測方向之實體疊對誤差可藉由將正交於量測方向之對稱軸之間之差除以一摩爾增益而判定。
在另一實施例中，方法1000包含藉由將表觀疊對除以一摩爾增益以補償摩爾干涉而計算兩個樣本層之間之一疊對之一步驟1040。此計算可(例如)藉由如關於圖23A描述之方法2300之步驟2322完成，然而，步驟1040不限於此。
圖11係繪示工作區204 (圖2A至圖2C中展示)中之兩個樣本層214與216之間之單散射光學摩爾效應之一概念影像。一光束(例如，樣本光120)可照明樣本層214及216使得1級繞射(例如，+1及+1′)可由一集光系統(例如，偵測器104)自樣本層214及216之各者收集。光束可包括非同調光。應注意，此效應不限於樣本層214及216，且可發生在(例如)圖2B之樣本層218與220之間、圖28B之樣本層806與808之間、圖29B之樣本層914與916之間等。藉由使用單散射光學摩爾效應，可需要較少光且計量學目標設計及量測模式選擇可更簡單。
圖12至圖22展示用於使用單散射光學摩爾效應進行樣本照明(例如，在照明或入射光瞳處)及集光(例如，在集光或出射光瞳處)之各種組態。待照明樣本可係(例如)工作區204中之樣本層214及216。可同時或單獨照明額外樣本層(例如，工作區208中之樣本層218及220)。可一次量測一個量測方向(例如，X方向)，或可量測兩個量測方向(例如，X及Y方向)。藉由組態計量學目標之間距、照明及集光路徑之數值孔徑、照明之放置及樣本光之波長，適當繞射級可由集光路徑收集以產生一影像以供疊對量測。
圖12展示用於使用單散射光學摩爾效應進行樣本照明及集光之一步偏心組態，其包含一阻擋器523。阻擋器523可阻擋零級繞射及可能摩爾繞射級。一照明瓣501可照明樣本(例如，樣本層214及216及/或樣本層218及220等)，且1級繞射(+1、+1′、-1、-1′)可由集光系統收集。照明瓣501可以相對於樣本之約90°之一角度照明樣本，且可在一第一工作區或一第二工作區(例如，工作區204或208)之一中心部分處或附近照明樣本。在此實施例中，信號DC經最小化(例如，DC具有與經收集非零諧波相同之量值)。藉由此組態產生之影像可包含摩爾間距諧波及具有一遠更小間距之至少三個額外諧波。因此，當產生影像時，可(例如，使用一傅立葉低通濾波器之任何類比)以演算法移除非摩爾諧波。
圖13A至圖13B展示用於使用單散射光學摩爾效應進行樣本照明及集光之一二步偏心組態，其包含一阻擋器523。阻擋器523可阻擋零級繞射及可能摩爾繞射級。在此實施例中，可依序照明(首先藉由一照明瓣501，且此後接著藉由一照明瓣502)樣本(例如，樣本層214及216及/或樣本層218及220等)。在圖13A中，一照明瓣501可照明樣本，且一級繞射(-1及-1′)可由集光系統收集。在圖13B中，一照明瓣502可照明樣本，且一級繞射(+1及+1′)可由集光系統收集。在此實施例中，信號DC經最小化(例如，DC具有與經收集非零諧波相同之量值)。由於使用兩個光束進行成像，故1級與-1級之間之振幅不對稱性不暗示不準確度，且再者，對比度及疊對量測可對焦點位置較不敏感(疊對焦點獨立性需要目標樣本層具有一PQQP類型)。
圖14A至圖14B展示用於使用單散射光學摩爾效應進行樣本照明及集光之一替代二步偏心組態，其包含具有一非中心工作區域之一物鏡537。具有一非中心工作區域之物鏡537可阻擋零級繞射及可能摩爾繞射級。此組態係簡單的，此係因為其不需要接達任何集光光瞳。在此實施例中，可依序照明(首先藉由一照明瓣501，且此後接著藉由一照明瓣502)樣本(例如，樣本層214及216及/或樣本層218及220等)。在圖14A中，一照明瓣501可照明樣本，且一級繞射(-1及-1′)可由集光系統收集。在圖14B中，一照明瓣502可照明樣本，且一級繞射(+1及+1′)可由集光系統收集。在此實施例中，信號DC經最小化(例如，DC具有與經收集非零諧波相同之量值)。由於使用兩個光束進行成像，故1級與-1級之間之振幅不對稱性不暗示不準確度，且再者，對比度及疊對量測可對焦點位置較不敏感(疊對焦點獨立性需要目標樣本層屬於一PQQP類型)。
圖15A至圖15B展示用於使用單散射光學摩爾效應進行樣本照明及集光之一替代二步偏心組態，其包含一阻擋器523。阻擋器523可阻擋零級繞射及可能摩爾繞射級。在此實施例中，可依序照明(首先藉由一照明瓣501，且此後接著藉由一照明瓣502)樣本(例如，樣本層214及216及/或樣本層218及220等)。在圖15A中，一照明瓣501可照明樣本，且一級繞射(-1及-1′)可由集光系統收集。在圖15B中，一照明瓣502可照明樣本，且一級繞射(+1及+1′)可由集光系統收集。在此實施例中，信號DC經最小化(例如，DC具有與經收集非零諧波相同之量值)。使用此組態，加寬了摩爾目標設計及量測模式，且(例如，當X及Y方向具有相同設計時)相同組態可同時用於X及Y方向。由於使用兩個光束進行成像，故1級與-1級之間之振幅不對稱性不暗示不準確度，且再者，對比度及疊對量測可對焦點位置較不敏感(疊對焦點獨立性需要目標樣本層屬於一PQQP類型)。
圖16A至圖16B展示用於使用單散射光學摩爾效應進行樣本照明及集光之一替代二步偏心組態，其包含一物鏡543。藉由照明物鏡543之外部，可阻擋零級繞射及可能摩爾繞射級。在此實施例中，可依序照明(首先藉由一照明瓣501，且此後接著藉由一照明瓣502)樣本(例如，樣本層214及216及/或樣本層218及220等)。在圖16A中，一照明瓣501可照明樣本，且一級繞射(-1及-1′)可由集光系統收集。在圖16B中，一照明瓣502可照明樣本，且一級繞射(+1及+1′)可由集光系統收集。在此實施例中，信號DC經最小化(例如，DC具有與經收集非零諧波相同之量值)。由於使用兩個光束進行成像，故1級與-1級之間之振幅不對稱性不暗示不準確度，且再者，對比度及疊對量測可對焦點位置較不敏感(疊對焦點獨立性需要目標樣本層具有一PQQP類型)。
圖17A至圖17B展示用於使用單散射光學摩爾效應進行樣本照明及集光之一替代二步偏心組態，其包含一物鏡543。藉由照明物鏡543之外部，可阻擋零級繞射及可能摩爾繞射級。在此實施例中，可依序照明(首先藉由一照明瓣501，且此後接著藉由一照明瓣502)樣本(例如，樣本層214及216及/或樣本層218及220等)。在圖17A中，一照明瓣501可照明樣本，且一級繞射(-1及-1′)可由集光系統收集。在圖17B中，一照明瓣502可照明樣本，且一級繞射(+1及+1′)可由集光系統收集。在此實施例中，信號DC經最小化(例如，DC具有與經收集非零諧波相同之量值)。使用此組態，加寬摩爾目標設計及量測模式且(例如，當X及Y方向具有相同設計時)相同組態可同時用於X及Y方向。由於使用兩個光束進行成像，故1級與-1級之間之振幅不對稱性不暗示不準確度，且再者，對比度及疊對量測可對焦點位置較不敏感(疊對焦點獨立性需要目標樣本層具有一PQQP類型)。
圖18A至圖18B展示用於使用單散射光學摩爾效應進行樣本照明及集光之一替代二步偏心組態，其包含在具有一經特殊設計工作區域之照明光瞳處之一物鏡557。具有一經特殊設計工作區域之物鏡557可阻擋零級繞射及可能摩爾繞射級。此組態係簡單的，此係因為其不需要對集光光瞳之任何接達。在此實施例中，可依序照明(首先藉由一照明瓣501，且此後接著藉由一照明瓣502)樣本(例如，樣本層214及216及/或樣本層218及220等)。在圖18A中，一照明瓣501可照明樣本，且一級繞射(-1及-1′)可由集光系統收集。在圖18B中，一照明瓣502可照明樣本，且一級繞射(+1及+1′)可由集光系統收集。在此實施例中，信號DC經最小化(例如，DC具有與經收集非零諧波相同之量值)。使用此組態，加寬摩爾目標設計及量測模式且(例如，當X及Y方向具有相同設計時)相同組態可同時用於X及Y方向。由於使用兩個光束進行成像，故1級與-1級之間之振幅不對稱性不暗示不準確度，且再者，對比度及疊對量測可對焦點位置較不敏感(疊對焦點獨立性需要目標樣本層具有一PQQP類型)。
圖19展示用於使用單散射光學摩爾效應進行樣本照明及集光之一步偏心組態，其包含一物鏡543。藉由照明物鏡543之外部，可阻擋零級繞射及可能摩爾繞射級。此組態係簡單的，此係因為其不需要對集光光瞳之任何接達。在此實施例中，照明瓣501及502可照明樣本(例如，樣本層214及216及/或樣本層218及220等)，且一級繞射(+1、+1′、-1、-1′)可由集光系統收集。在此實施例中，信號DC經最小化(例如，DC具有與經收集非零諧波相同之量值)。藉由此組態產生之影像可包含摩爾間距諧波及具有一不同間距之額外諧波。因此，當產生影像時，可(例如，使用一傅立葉低通濾波器之任何類比)以演算法移除非摩爾諧波。
圖20展示用於使用單散射光學摩爾效應進行樣本照明及集光之一步偏心組態，其包含一阻擋器561。阻擋器561可阻擋零級繞射及可能摩爾繞射級。在此實施例中，照明瓣501及502可照明樣本(例如，樣本層214及216及/或樣本層218及220等)，且一級繞射(+1、+1′、-1、-1′)可由集光系統收集。在此實施例中，信號DC經最小化(例如，DC具有與經收集非零諧波相同之量值)。藉由此組態產生之影像可包含摩爾間距諧波及具有一不同間距之額外諧波。因此，當產生影像時，可(例如，使用一傅立葉低通濾波器之任何類比)以演算法移除非摩爾諧波。
圖21展示用於使用單散射光學摩爾效應進行樣本照明及集光之一步偏心組態。在此實施例中，照明瓣501及502可照明樣本(例如，樣本層214及216及/或樣本層218及220等)，且一級繞射(+1、+1′、-1、-1′)可由集光系統收集。在此組態中，可使用一稜鏡將集光分離成數個區域(例如，集光區域563及567)。由於使用兩個光束進行成像，故1級與-1級之間之振幅不對稱性不暗示不準確度，再者，對比度及疊對量測可對焦點位置較不敏感(疊對焦點獨立性需要目標樣本層具有一PQQP類型)。在此實施例中，信號DC經最小化(例如，DC具有與經收集非零諧波相同之量值)。藉由此組態產生之影像可包含摩爾間距諧波及具有一不同間距之額外諧波。因此，當產生影像時，可(例如，使用一傅立葉低通濾波器之任何類比)以演算法移除非摩爾諧波。
圖22展示用於使用單散射光學摩爾效應進行樣本照明及集光之一步偏心組態，其包含一阻擋器523。阻擋器523可阻擋零級繞射及可能摩爾繞射級。一照明瓣501可照明樣本(例如，樣本層214及216及/或樣本層218及220等)，且1級繞射(+1、+1′、-1、-1′)可由集光系統收集。照明瓣501可以相對於樣本之約90°之一角度照明樣本，且可在一第一工作區或一第二工作區(例如，工作區204或208)之一中心部分處或附近照明樣本。在此組態中，可使用一稜鏡將集光分離成數個區域(例如，集光區域563及567)。由於使用兩個光束進行成像，故1級與-1級之間之振幅不對稱性不暗示不準確度，且再者，對比度及疊對量測可對焦點位置較不敏感(疊對焦點獨立性需要目標樣本層具有一PQQP類型)。在此實施例中，信號DC經最小化(例如，DC具有與經收集非零諧波相同之量值)。藉由此組態產生之影像可包含摩爾間距諧波及具有一不同間距之額外諧波。因此，當產生影像時，可(例如，使用一傅立葉低通濾波器之任何類比)以演算法移除非摩爾諧波。
圖21及圖22之組態各包含經組態以基於集光光瞳之位置將影像分離成數個影像之一稜鏡。藉由分離集光光瞳，不需要一阻擋器(例如，阻擋器523)，此係因為分離可將非所要信號(例如，非所要繞射級)移動至另一光學路徑中(使得在非所要信號與其他信號之間不存在干涉)。因此，在圖21及圖22中，藉由分離集光光瞳而移除非所要0級繞射。一般言之，關於圖5至圖9B及圖12至圖22描述之任何組態可包含光瞳分離來代替一阻擋器。
現參考圖23A至圖29B，詳細描述各種計量學目標及量測疊對之方法。圖23A至圖23B係繪示用於藉由利用工作區之對稱性而計算疊對之方法之流程圖。圖24A至圖26B繪示使用在兩個工作區中具有摩爾圖案之計量學目標之疊對。圖27至圖28C繪示使用在一個工作區中具有摩爾圖案且在一第二工作區中具有單層結構(例如，並非一光柵疊光柵結構)之計量學目標之疊對。圖29A及圖29B繪示使用具有在兩個工作區中具備摩爾圖案之三個或更多個層之計量學目標之疊對，其中一個層用作一參考層。本文中應注意，關於圖3至圖22之組態描述之樣本及計量學目標可與如關於圖23A至圖29B描述之樣本及計量學目標之任何者相同或實質上相同。例如，關於圖3至圖22描述之任何樣本可包含具有圖28B之樣本層806及808之一計量學目標，或具有圖29B之樣本層914及916之一計量學目標等。
圖23A係繪示根據本發明之一或多項實施例之在用於量測疊對之一方法2300中執行之步驟之一流程圖。例如，方法2300可適用於基於一計量學目標(諸如(但不限於)圖2A至圖2C中繪示之計量學目標202)量測疊對。申請者應注意，本文中在計量學系統100之背景內容中先前描述之實施例及實現技術應解譯為延伸至方法2300。然而，應進一步注意，方法2300不限於計量學系統100之架構。此外，方法2300可適用於沿著一或多個量測方向量測疊對。
在一項實施例中，方法2300包含接收一計量學目標之一第一工作區之一影像之一步驟2302，該第一工作區包含在兩個樣本層中包含光柵之一第一摩爾圖案之一或多個例項。在另一實施例中，方法2300包含接收一計量學目標之一第二工作區之一影像之一步驟2304，該第二工作區包含在兩個樣本層中包含光柵之一第二摩爾圖案之一或多個例項。
第一摩爾圖案206及第二摩爾圖案210之影像可與單獨影像或一單一共同影像相關聯。在一項實施例中，(例如，使用計量學系統100)獲得整個計量學目標202之一影像，使得可基於相同影像分析第一工作區204及第二工作區208。在另一實施例中，產生計量學目標202 (或其部分)之單獨影像以供第一工作區204及第二工作區208之分析。在此方面，可使用不同成像條件(例如，不同照明波長、照明入射角、偏光、焦點或類似者)產生影像。
在另一實施例中，方法2300包含判定正交於與第一工作區相關聯之一量測方向之一第一對稱軸之一步驟2306。在另一實施例中，方法2300包含判定正交於與第二工作區相關聯之量測方向之一第二對稱軸之一步驟2308。在另一實施例中，方法2300包含量測第一對稱軸與第二對稱軸之間之一差之一步驟2310。此外，可藉由判定正交於不同方向(例如，正交方向)之對稱軸且尋找一相交點而尋找一或多個工作區之一對稱中心212。
可使用步驟2302或步驟2304中之此項技術中已知之任何技術判定第一工作區204及第二工作區208之對稱軸。例如，可使用適用於量測無摩爾圖案之典型AIM目標之對稱中心之技術。
圖23B係繪示用於判定正交於一量測方向之一工作群組之一對稱軸之一方法2312之一流程圖。在此方面，方法2312可與步驟2306及/或步驟2308相關聯。圖24A係繪示根據本發明之一或多項實施例之方法2312之應用之具有額外標記之圖2C之計量學目標202之一俯視圖。
在一項實施例中，一步驟2314包含選擇包含一工作群組內之元件之至少一部分之一所關注區域(ROI)。例如，圖24A中之實線框表示選擇第一工作區204中之第一摩爾圖案206之部分之一ROI 402且虛線框表示選擇第二工作區208中之第二摩爾圖案210之部分之一ROI 404。
在另一實施例中，一步驟2316包含基於ROI產生一量測信號。例如，沿著量測方向之一量測信號之各值可包含沿著一正交方向之ROI中之平均(或累積)強度值。
本文中經考慮，相對於形成可在計量學目標202之一影像中可見之摩爾圖案之光柵結構，與一摩爾圖案(例如，第一摩爾圖案206或第二摩爾圖案210)相關聯之摩爾條紋可具有一相對低對比度。在另一實施例中，一步驟2318包含隔離量測信號中之摩爾條紋。例如，步驟2318可包含摩爾條紋之一或多個級(例如，1級、2級或類似者)。隔離摩爾條紋可減少雜訊且增加步驟2306及/或2308中之對稱軸之判定之準確度及/或敏感性且因此可改良判定對稱軸之準確度及/或穩健性。
可在步驟2318中使用此項技術中已知之任何技術隔離摩爾條紋。在一項實施例中，過濾量測信號以隔離摩爾條紋。例如，可使用一1D或2D傅立葉濾波或基於其他頻率之分解技術(例如，將量測信號分解成正弦及/或餘弦信號)分析量測信號之空間頻率內容。此外，一頻率選擇濾波器可用於隔離摩爾條紋(例如，1級摩爾條紋、2級摩爾條紋或類似者)之空間頻率。
在另一實施例中，方法2312可包含基於量測信號判定正交於量測方向之工作區之一對稱軸406之一步驟2320。可使用此項技術中已知之任何技術(例如，在方法2300之步驟2306或步驟2308，或方法2312之步驟2320中)判定正交於量測方向之一工作區之一對稱軸406。在一項實施例中，使第一摩爾圖案206 (例如，步驟314之ROI)之影像之一部分與自身之一對稱版本相關以判定對稱軸。例如，可藉由產生包含第一工作區204之影像之部分之一複本，憑藉計量學目標202之相關旋轉對稱旋轉影像複本(例如，90°、180°或類似者)且在依據沿著量測方向之位置而變化之各種位置處執行原始影像與影像複本之間之一相關性而判定第一工作區204之一對稱軸406。在此方面，沿著量測方向之提供原始影像與經旋轉版本之間之最高相關性之位置可對應於第一工作區204之對稱軸406。藉由另一實例，在具有反射對稱(或鏡像對稱)之一工作區之情況中，可藉由使工作區之一經反射複本與自身相關而判定一工作區之對稱軸406。
如本文中先前描述，與方法2312相關聯之步驟可適用於判定任何數目個工作區之對稱軸406。例如，步驟2306及步驟2308兩者可包含方法2312之應用。
然而，應理解，用於判定沿著一量測方向之一工作區之一對稱軸406之方法2312僅係為了闡釋性目的提供且不應解譯為限制性。實情係，可使用此項技術中已知之任何技術判定一對稱軸406。在一項實施例中，可藉由以下步驟應用沿著一量測方向之一工作群組之一對稱軸406：首先判定所關注區域(例如，步驟314中之ROI 402)；憑藉對整個ROI執行一空間頻率濾波操作(例如，憑藉將特徵視為沿著一正向方向具有無限尺寸且應用類似於步驟318之一1D濾波操作)而沿著量測方向隔離摩爾條紋之一或多個級；及使ROI與自身之一經旋轉版本相關以判定對稱軸406。
在另一實施例中，方法2300包含藉由將正交於量測方向之第一及第二工作區204及208之對稱軸之間之差除以一摩爾增益因數而計算兩個樣本層之間沿著量測方向之一疊對誤差之一步驟2322。例如，在圖24A中，第一工作區204及第二工作區208兩者具有正交於量測方向(例如，X方向)之重疊對稱軸406，此係因為圖24A繪示不具有疊對誤差之一情況。然而，在一實體疊對誤差之情況中，對稱軸406將不重疊。
例如，在圖24B中，第一工作區204及第二工作區208不具有重疊對稱軸。在圖24B中，第一工作區204具有具備一旋轉對稱中心212之一對稱軸406，而第二工作區208具有具備一旋轉對稱中心213之一對稱軸407。對稱軸406不與對稱軸407重疊，且旋轉對稱中心212不與旋轉對稱中心213重疊。因此，圖24B繪示具有疊對誤差之一情況。
歸因於摩爾條紋之存在，在步驟2310中判定之對稱軸之間之差不等於第一與第二樣本層之間之實體疊對誤差。實情係，對稱軸之間之差對應於摩爾條紋之相對移位。因此，沿著一量測方向之實體疊對誤差可藉由將正交於量測方向之對稱軸之間之差除以與計量學目標202之特定佈局相關聯之一摩爾增益而判定。
本文中應認知，摩爾增益取決於計量學目標202之特定佈局。例如，可如下般特性化與圖2A中之計量學目標202相關聯之摩爾因數因數(
Figure 02_image033
)，其中疊對與層A相對於層B之一移位有關：
Figure 02_image035
(7) 類似地，可將與層A相對於層B之一移位相關聯之摩爾增益因數特性化為
Figure 02_image037
。
如藉由方程式(7)顯而易見，摩爾增益受與第一摩爾圖案206及第二摩爾圖案210相關聯之條件摩爾因數影響，該等條件摩爾因數繼而依據光柵間距P、Q、S及T之特定值而變化。因此，光柵間距P、Q、S及T之值可經選擇以增加或以其他方式最佳化經組合摩爾增益及因此對實體疊對誤差之敏感性。例如，通常可藉由選擇光柵間距P、Q、S及T之值使得第一工作區204及第二工作區208之摩爾增益具有不同符號而增加經組合摩爾增益。
現參考圖25及圖26A至圖26B，本文中經考慮，方法2300不限於圖2A中繪示之計量學目標202之特定幾何形狀。在一般意義上，一工作區(例如，第一工作區204或第二工作區208)可包含一摩爾圖案(例如，第一摩爾圖案206或第二摩爾圖案210)之任何數目個例項，只要工作區係旋轉及/或反射對稱的。
圖25係根據本發明之一或多項實施例之包含一第一工作區204 (其包含一第一摩爾圖案206之兩個例項)及一第二工作區208 (其包含一第二摩爾圖案210之兩個例項)之一計量學目標202之一俯視圖。
圖26A係根據本發明之一或多項實施例之包含一第一工作區204 (其包含一第一摩爾圖案206之兩個例項)及一第二工作區208 (其包含一第二摩爾圖案210之兩個例項)之一計量學目標202之一俯視圖。
圖26B係繪示圖23B之方法2312之應用之具有額外標記之圖26A之計量學目標之一俯視圖。圖26B中之實線框表示選擇第一工作區204中之第一摩爾圖案206之部分之一ROI 402且虛線框表示選擇第二工作區208中之第二摩爾圖案210之部分之一ROI 404 (例如，方法2312之步驟2314)。ROI 402及ROI 404用於基於(例如，方法2312之步驟2316)產生量測信號。
圖27係根據本發明之一或多項實施例之一框內摩爾計量學目標202之一俯視圖，其中第一工作區204包含一摩爾圖案702之一單一例項且第二工作區208包含包圍摩爾圖案702之非週期性單層結構。在圖27中，摩爾圖案702包含僅在X方向上具有週期性使得圖7中之計量學目標202可用於(例如，根據方法300)提供X方向上之疊對量測之光柵疊光柵結構。然而，應理解，圖7中之例示性計量學目標202僅係為了闡釋性目的提供且不應解譯為限制性。在一項實施例中，雖然未展示，但一框內摩爾目標包含具有光柵疊光柵結構之一2D摩爾圖案，該等光柵疊光柵結構沿著X及Y方向兩者具有週期性以提供沿著X及Y方向兩者之疊對量測。
現參考圖28A至圖29B，在一些實施例中，計量學目標202包含一參考層。在此方面，參考層中之結構可與額外層中之結構光學上相互作用以提供裝置式計量學目標(例如，具有具備與裝置特徵類似之大小、密度及/或間距之特徵之目標)。在2018年7月5日發表之美國專利申請公開案第2018/0188663號中大體上描述包含一參考層之裝置式計量學目標，該案之內容之全文以引用的方式併入本文中。
圖28A係根據本發明之一或多項實施例之具有基於跨多個層之光柵疊光柵結構之摩爾圖案之一三層計量學目標202之一俯視方塊示意圖。圖28B係根據本發明之一或多項實施例之圖28A之摩爾圖案中之多層光柵結構之一概念視圖。在一項實施例中，計量學目標202包含一第一工作區204 (其包含一第一摩爾圖案802之兩個例項)及一第二工作區208 (其包含一第二摩爾圖案804之兩個例項)。
如圖28B中繪示，第一摩爾圖案802由一第一層(層A)中具有一間距P之一光柵結構806、一參考層(層B)中具有一間距Q之一光柵結構808形成且無一第三層(層C)中的光柵結構，其中P≠Q。此外，第二摩爾圖案804由參考層(層B)中具有一間距x∙Q之一光柵結構810及第三層(層C)中具有一間距x∙P之一光柵結構812形成，其中x係一正數(例如，一有理數)。在此方面，第一摩爾圖案802及第二摩爾圖案804將結構併入參考層中。此外，參考層結構不需要在第一摩爾圖案802及第二摩爾圖案804中具有相同間距。
本文中經考慮，圖28A中之計量學目標202適用於提供層A與C之間之疊對量測。與此計量學目標202之層A相對於層B之一移位相關聯之摩爾增益(
Figure 02_image039
)係：
Figure 02_image041
(9)
圖28C係根據本發明之一或多項實施例之用於沿著兩個正交方向之量測之基於圖28A及圖28B之一計量學目標202之一俯視圖。特定言之，圖28C中繪示之計量學目標202表示其中x=1之一實例。
應理解，圖28A至圖28C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。在一些實施例中，計量學目標202包含具有在三個層中具備三個重疊光柵之一摩爾圖案之至少一個工作區，其中一個層係一參考層。在此方面，另兩對層之間之疊對可以演算法(例如，藉由過濾一或多個量測信號以隔離或抑制所要空間頻率及/或摩爾條紋)或實體(例如，使用額外工作區)恢復。
圖29A係根據本發明之一或多項實施例之一三重摩爾計量學目標202之一俯視方塊圖。圖29B係根據本發明之一或多項實施例之圖29A之摩爾圖案中之多層光柵結構之一概念視圖。在一項實施例中，計量學目標202包含一第一工作區902 (其包含一第一摩爾圖案904之兩個例項)、一第二工作區906 (其包含一第二摩爾圖案908之兩個例項)及一第三工作區910 (其具有一第三摩爾圖案912之兩個例項)。如圖29B中繪示，第一摩爾圖案904由一第一層(層A)中具有一間距Q之一光柵結構914、一第二層(層B)中具有一間距P之一光柵結構916形成且無一第三層(層C)中的光柵結構，其中P≠Q。第二摩爾圖案908由第一層(層A)中具有一間距T之一光柵結構918及第二層(層B)中具有一間距S之一光柵結構920形成，其中T≠S。第三摩爾圖案912由第三層(層C)中具有一間距T之一光柵結構922及第二層(層B)中具有一間距S之一光柵結構924形成。
本文中經考慮，圖29A中之計量學目標202適用於提供層A與C之間或層A與B之間之疊對量測。與此計量學目標202之層A相對於層B之一移位相關聯之摩爾增益(
Figure 02_image043
)係：
Figure 02_image045
(10)
與此計量學目標202之層A相對於層C之一移位相關聯之摩爾增益(
Figure 02_image043
)係：
Figure 02_image048
(11)
應理解，圖29A及圖29B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。例如，一三重摩爾計量學目標202可通常包含跨越三個層之光柵結構之配置之額外變動。在一項實施例中，一三重摩爾計量學目標202包含具有基於層A及B上之光柵結構之一摩爾圖案之一第一工作區902、具有層B及C上之光柵結構之一第二工作區906及包含層A及C上之光柵結構之一第三工作區910。此一目標亦可適用於層A與B之間以及層B與C之間之疊對量測。此外，一計量學目標202可通常具有任何數目個層。例如，一N元組計量學目標202可具有在選定層上具備光柵結構以提供選定層之間之疊對量測之N個層。
本文中描述之標的物有時繪示其他組件內含有或與其他組件連接之不同組件。應理解，此等所描繪之架構僅僅係例示性，且事實上可實施達成相同功能性之許多其他架構。在一概念意義上，用以達成相同功能性之組件之任何配置有效「相關聯」使得達成所要功能性。因此，在本文中組合以達成一特定功能性之任何兩個組件可被視為彼此「相關聯」使得達成所要功能性而不考慮架構或中間組件。同樣地，如此相關聯之任何兩個組件亦可被視為彼此「連接」或「耦合」以達成所要功能性，且能夠如此相關聯之任何兩個組件亦可被視為彼此「可耦合」以達成所要功能性。可耦合之特定實例包含(但不限於)可實體互動及/或實體互動組件及/或可無線互動及/或無線互動組件及/或可邏輯互動及/或邏輯互動組件。
據信本發明及許多其伴隨優點將藉由前述描述理解，且將明白，可對組件之形式、構造及配置做出多種改變而不脫離所揭示之標的物或不犧牲全部其材料優點。所描述之形式僅僅係解釋性，且以下發明申請專利範圍之意圖係涵蓋且包含此等改變。此外，應理解，本發明由隨附發明申請專利範圍界定。
100:計量學系統 102:樣本 104:偵測器 106:照明源 108:照明光束/連續照明光束/脈衝照明光束/經調變照明光束 110:照明路徑 112:透鏡 114:照明光學組件 116:物鏡 118:樣本載物台 120:樣本光 122:集光路徑 124:集光路徑透鏡 126:集光光學組件 128:光束分離器 130:控制器 132:處理器 134:記憶體媒體 202:計量學目標 204:第一工作區 206:第一摩爾圖案 208:第一工作區 210:第一摩爾圖案 212:對稱中心 213:旋轉對稱中心 214:第一光柵結構/樣本層 216:第二光柵結構/樣本層 218:第三光柵結構/樣本層 220:第四光柵結構/樣本層 222:排除區 224:第三工作區 226:第四工作區 300:方法 310:步驟 320:步驟 330:步驟 340:步驟 402:所關注區域(ROI) 404:所關注區域(ROI) 406:空間調變裝置/阻擋器/對稱軸 407:對稱軸 501:照明瓣 502:照明瓣 513:集光區域 517:集光區域 523:阻擋器 537:物鏡 543:物鏡 557:物鏡 561:阻擋器 563:集光區域 567:集光區域 702:摩爾圖案 802:第一摩爾圖案 804:第二摩爾圖案 806:樣本層 808:樣本層 810:光柵結構 812:光柵結構 902:第一工作區 904:第一摩爾圖案 906:第二工作區 908:第二摩爾圖案 910:第三工作區 912:第三摩爾圖案 914:樣本層 916:樣本層 918:光柵結構 920:光柵結構 922:光柵結構 924:光柵結構 1000:方法 1010:步驟 1020:步驟 1030:步驟 1040:步驟 2300:方法 2302:步驟 2304:步驟 2306:步驟 2308:步驟 2310:步驟 2312:方法 2314:步驟 2316:步驟 2318:步驟 2320:步驟 2322: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1係根據本發明之一或多項實施例之一計量學系統之一方塊示意圖。 圖2A係根據本發明之一或多項實施例之具有基於多個旋轉對稱工作區中之光柵疊光柵結構之摩爾圖案之一計量學目標之一俯視方塊示意圖。 圖2B係根據本發明之一或多項實施例之圖2A之摩爾圖案中之多層光柵結構之一概念視圖。 圖2C係根據本發明之一或多項實施例之用於沿著兩個正交方向之量測之基於圖2A及圖2B之一計量學目標之一俯視圖。 圖3係繪示根據本發明之一或多項實施例之用於使用一雙散射摩爾效應計算疊對之一方法之一流程圖。 圖4係繪示根據本發明之一或多項實施例之雙散射摩爾效應之一概念影像。 圖5繪示根據本發明之一或多項實施例之用於使用雙散射摩爾效應進行樣本照明及收集之一步偏心組態。 圖6繪示根據本發明之一或多項實施例之用於使用雙散射摩爾效應進行樣本照明及收集之一步偏心組態。 圖7繪示根據本發明之一或多項實施例之用於使用雙散射摩爾效應進行樣本照明及收集之一步偏心組態。 圖8A至圖8B繪示根據本發明之一或多項實施例之用於使用雙散射摩爾效應進行樣本照明及收集之二步偏心組態。 圖9繪示根據本發明之一或多項實施例之用於使用雙散射摩爾效應進行樣本照明及收集之二步偏心組態。 圖10係繪示根據本發明之一或多項實施例之用於使用一單散射光學摩爾效應計算疊對之一方法之一流程圖。 圖11係繪示根據本發明之一或多項實施例之單散射光學摩爾效應之一概念影像。 圖12繪示根據本發明之一或多項實施例之用於使用單散射光學摩爾效應進行樣本照明及收集之一步中心組態。 圖13A至圖13B繪示根據本發明之一或多項實施例之用於使用單散射光學摩爾效應進行樣本照明及收集之二步偏心組態。 圖14A至圖14B繪示根據本發明之一或多項實施例之用於使用單散射光學摩爾效應進行樣本照明及收集之二步偏心組態。 圖15A至圖15B繪示根據本發明之一或多項實施例之用於使用單散射光學摩爾效應進行樣本照明及收集之二步偏心組態。 圖16A至圖16B繪示根據本發明之一或多項實施例之用於使用單散射光學摩爾效應進行樣本照明及收集之二步偏心組態。 圖17A至圖17B繪示根據本發明之一或多項實施例之用於使用單散射光學摩爾效應進行樣本照明及收集之二步偏心組態。 圖18A至圖18B繪示根據本發明之一或多項實施例之用於使用單散射光學摩爾效應進行樣本照明及收集之二步偏心組態。 圖19繪示根據本發明之一或多項實施例之用於使用單散射光學摩爾效應進行樣本照明及收集之一步偏心組態。 圖20繪示根據本發明之一或多項實施例之用於使用單散射光學摩爾效應進行樣本照明及收集之一步偏心組態。 圖21繪示根據本發明之一或多項實施例之用於使用單散射光學摩爾效應進行樣本照明及收集之一步偏心組態。 圖22繪示根據本發明之一或多項實施例之用於使用單散射光學摩爾效應進行樣本照明及收集之一步中心組態。 圖23A係繪示根據本發明之一或多項實施例之在用於量測疊對之一方法中執行之步驟之一流程圖。 圖23B係繪示根據本發明之一或多項實施例之用於判定一工作群組之一對稱軸之一方法之一流程圖。 圖24A係繪示根據本發明之一或多項實施例之方法之應用之具有額外標記之圖2C之計量學目標之一俯視圖。 圖24B係圖24A之一俯視圖，其繪示根據本發明之一或多項實施例之其中對稱軸不重疊且存在疊對誤差之一情況。 圖25係根據本發明之一或多項實施例之包含一第一工作區(其包含一第一摩爾圖案之兩個例項)及一第二工作區(其包含一第二摩爾圖案之兩個例項)之一計量學目標之一俯視圖。 圖26A係根據本發明之一或多項實施例之包含一第一工作區(其包含一第一摩爾圖案之兩個例項)及一第二工作區(其包含一第二摩爾圖案之一單一例項)之一計量學目標之一俯視圖。 圖26B係繪示根據本發明之一或多項實施例之方法之應用之具有額外標記之圖26A之計量學目標之一俯視圖。 圖27係根據本發明之一或多項實施例之一框內摩爾計量學目標之一俯視圖，其中第一工作區包含一摩爾圖案之一單一例項且第二工作區包含包圍摩爾圖案之非週期性單層結構。 圖28A係根據本發明之一或多項實施例之具有基於跨多個層之光柵疊光柵結構之摩爾圖案之一三層計量學目標之一俯視方塊示意圖。 圖28B係根據本發明之一或多項實施例之圖28A之摩爾圖案中之多層光柵結構之一概念視圖。 圖28C係根據本發明之一或多項實施例之用於沿著兩個正交方向之量測之基於圖28A及圖28B之一計量學目標之一俯視圖。 圖29A係根據本發明之一或多項實施例之一三重摩爾計量學目標之一俯視方塊圖。 圖29B係根據本發明之一或多項實施例之圖29A之摩爾圖案中之多層光柵結構之一概念視圖。
300:方法
310:步驟
320:步驟
330:步驟
340:步驟

Claims (35)

  1. 一種計量學系統，其包括： 一成像系統，其包括： 一照明子系統，其經組態以使用至少一個照明瓣來照明一疊對目標，該疊對目標包含至少一第一工作區及一第二工作區以用於沿著一量測方向之疊對量測，其中至少該第一工作區包含由兩個樣本層上沿著該量測方向之重疊週期性結構形成之一摩爾圖案，其中該兩個樣本層上之該等週期性結構之週期不同； 一集光子系統，其經組態以收集0級繞射及與至少一個照明瓣之各者藉由該第一工作區之繞射相關聯之一個摩爾繞射級，其中該集光子系統進一步經組態以收集0級繞射及與該至少一個照明瓣之各者藉由該第二工作區之繞射相關聯之一個額外繞射級；及 一偵測器，其經組態以使用藉由該集光子系統收集之光產生該疊對目標之一影像；及 一控制器，其經組態以耦合至該成像系統，該控制器包含經組態以執行引起該一或多個處理器進行以下動作之程式指令之一或多個處理器： 接收該疊對目標之該影像，其中該影像中之該第一工作區之一表觀週期係基於摩爾干涉； 基於該影像判定該第一工作區與該第二工作區之間沿著該量測方向之一表觀疊對；及 藉由將該表觀疊對除以一摩爾增益以補償該摩爾干涉而計算該兩個樣本層之間之一疊對。
  2. 如請求項1之計量學系統，其中該至少一個照明瓣經組態以依相對於該疊對目標約90°之一角度照明該疊對目標。
  3. 如請求項2之計量學系統，其中該至少一個照明瓣經組態以在該第一工作區或該第二工作區之一中心部分之至少一者處或附近照明該疊對目標。
  4. 如請求項1之計量學系統，其中該至少一個照明瓣包括相對於該疊對目標成兩個傾斜照明角之兩個照明瓣。
  5. 如請求項4之計量學系統，其中該照明子系統使用該兩個照明瓣同時照明該疊對目標。
  6. 如請求項4之計量學系統，其中該照明子系統使用該兩個照明瓣依序照明該疊對目標。
  7. 如請求項4之計量學系統，其中該兩個照明瓣係沿著該量測方向而定向。
  8. 如請求項4之計量學系統，其中該兩個照明瓣以相對於該量測方向之一非零角定向。
  9. 如請求項1之計量學系統，其中該集光子系統基於該0級繞射及與該至少一個照明瓣之各者藉由該第一工作區之繞射相關聯之一個摩爾繞射級產生該疊對目標之一第一影像，其中該集光子系統基於該0級繞射及與該至少一個照明瓣之各者藉由該第二工作區之繞射相關聯之一個額外繞射級產生該疊對目標之一第二影像，其中該控制器進一步經組態以藉由平均化與該第一影像及該第二影像相關聯之表觀疊對而判定該表觀疊對。
  10. 如請求項9之計量學系統，其中該至少一個照明瓣包括相對於該疊對目標成兩個傾斜照明角之兩個照明瓣。
  11. 如請求項10之計量學系統，其中該照明子系統使用該兩個照明瓣同時照明該疊對目標，其中該集光子系統藉由將相關聯於該第一工作區之經收集光與相關聯於該第二工作區之經收集光分離而同時產生該第一影像及該第二影像。
  12. 如請求項10之計量學系統，其中該照明子系統使用該兩個照明瓣依序照明該疊對目標。
  13. 如請求項1之計量學系統，其中該第一工作區之該摩爾圖案係一第一摩爾圖案，其中該第二工作區包含由該兩個樣本層上沿著該量測方向之重疊週期性結構形成之一第二摩爾圖案，其中該第二工作區中之該兩個樣本層上之該等週期性結構之週期不同，其中該第二摩爾圖案不同於該第一摩爾圖案。
  14. 一種計量學方法，其包括： 基於使用至少一個照明瓣照明一樣本上之一疊對目標接收該疊對目標之一影像，該疊對目標包含至少一第一工作區及一第二工作區以用於沿著一量測方向之疊對量測，其中至少該第一工作區包含由兩個樣本層上沿著該量測方向之重疊週期性結構形成之一摩爾圖案，其中該兩個樣本層上之該等週期性結構之週期不同； 其中該影像係基於0級繞射及與該至少一個照明瓣之各者藉由該第一工作區之繞射相關聯之一個摩爾繞射級，其中該影像進一步基於0級繞射及與該至少一個照明瓣之各者藉由該第二工作區之繞射相關聯之一個額外繞射級，其中該影像中之該第一工作區之一表觀週期係基於摩爾干涉； 基於該影像判定該第一工作區與該第二工作區之間沿著該量測方向之一表觀疊對；及 藉由將該表觀疊對除以一摩爾增益以補償該摩爾干涉而計算該兩個樣本層之間之一疊對。
  15. 如請求項14之計量學方法，其中該至少一個照明瓣經組態以依相對於該疊對目標約90°之一角度照明該疊對目標。
  16. 如請求項15之計量學方法，其中該至少一個照明瓣經組態以在該第一工作區或該第二工作區之一中心部分之至少一者處或附近照明該疊對目標。
  17. 如請求項14之計量學方法，其中該至少一個照明瓣包括相對於該疊對目標成兩個傾斜照明角之兩個照明瓣。
  18. 一種計量學系統，其包括： 一成像系統，其包括： 一照明子系統，其經組態以使用至少一個照明瓣來照明一疊對目標，該疊對目標包含至少一第一工作區及一第二工作區以用於沿著一量測方向之疊對量測，其中至少該第一工作區包含由兩個樣本層上沿著該量測方向之重疊週期性結構形成之一摩爾圖案，該兩個樣本層包含一第一樣本層及一第二樣本層，其中該兩個樣本層上之該等週期性結構之週期不同； 一集光子系統，其經組態以自與該第一工作區相關聯之該兩個樣本層之各者收集1級繞射，其中該集光子系統進一步經組態以自與該第二工作區相關聯之該兩個樣本層之各者收集1級繞射；及 一偵測器，其經組態以使用藉由該集光子系統收集之光產生該疊對目標之一影像；及 一控制器，其經組態以耦合至該成像系統，該控制器包含經組態以執行引起該一或多個處理器進行以下動作之程式指令之一或多個處理器： 接收該疊對目標之該影像，其中該影像中之該第一工作區之一表觀週期係基於該偵測器處之摩爾干涉； 過濾該影像以隔離該摩爾干涉； 基於該影像判定該第一工作區與該第二工作區之間沿著該量測方向之一表觀疊對；及 藉由將該表觀疊對除以一摩爾增益以補償該摩爾干涉而計算該兩個樣本層之間之一疊對。
  19. 如請求項18之計量學系統，其中該至少一個照明瓣經組態以依相對於該疊對目標約90°之一角度照明該疊對目標。
  20. 如請求項19之計量學系統，其中該至少一個照明瓣經組態以在該第一工作區或該第二工作區之一中心部分之至少一者處或附近照明該疊對目標。
  21. 如請求項18之計量學系統，其中該集光子系統包含用於阻擋來自該第一工作區或該第二工作區之至少一者之0級繞射之一或多個阻擋器。
  22. 如請求項18之計量學系統，其中該集光子系統之一數值孔徑小於該照明子系統之一數值孔徑以防止自該第一工作區或該第二工作區之至少一者收集0級繞射。
  23. 如請求項18之計量學系統，其中該至少一個照明瓣包括相對於該疊對目標成兩個傾斜照明角之兩個照明瓣。
  24. 如請求項23之計量學系統，其中該照明子系統使用該兩個照明瓣同時照明該疊對目標。
  25. 如請求項23之計量學系統，其中該照明子系統使用該兩個照明瓣依序照明該疊對目標。
  26. 如請求項23之計量學系統，其中該兩個照明瓣係沿著該量測方向而定向。
  27. 如請求項23之計量學系統，其中該兩個照明瓣以相對於該量測方向之一非零角定向。
  28. 如請求項18之計量學系統，其中該集光子系統基於來自與該第一工作區相關聯之該兩個樣本層之各者之1級繞射產生該疊對目標之一第一影像，其中該集光子系統基於來自與該第二工作區相關聯之該兩個樣本層之各者之1級繞射產生該疊對目標之一第二影像，其中該控制器進一步經組態以藉由平均化與該第一影像及該第二影像相關聯之表觀疊對而判定該表觀疊對。
  29. 如請求項18之計量學系統，其中該至少一個照明瓣包括相對於該疊對目標成兩個傾斜照明角之兩個照明瓣。
  30. 如請求項29之計量學系統，其中該照明子系統使用該兩個照明瓣同時照明該疊對目標，其中該集光子系統藉由將相關聯於該第一工作區之經收集光與相關聯於該第二工作區之經收集光分離而同時產生該第一影像及該第二影像。
  31. 如請求項30之計量學系統，其中該照明子系統使用該兩個照明瓣依序照明該疊對目標。
  32. 一種計量學方法，其包括： 基於使用至少一個照明瓣照明一樣本上之一疊對目標接收該疊對目標之一影像，該疊對目標包含至少一第一工作區及一第二工作區以用於沿著一量測方向之疊對量測，其中至少該第一工作區包含由兩個樣本層上沿著該量測方向之重疊週期性結構形成之一摩爾圖案，其中該兩個樣本層上之該等週期性結構之週期不同， 其中該影像係基於來自與該第一工作區相關聯之該兩個樣本層之各者之1級繞射，其中該影像進一步基於來自與該第二工作區相關聯之該兩個樣本層之各者之1級繞射，其中該影像中之該第一工作區之一表觀週期係基於摩爾干涉； 基於該影像判定該第一工作區與該第二工作區之間沿著該量測方向之一表觀疊對；及 藉由將該表觀疊對除以一摩爾增益以補償該摩爾干涉而計算該兩個樣本層之間之一疊對。
  33. 如請求項32之計量學方法，其中該至少一個照明瓣經組態以依相對於該疊對目標約90°之一角度照明該疊對目標。
  34. 如請求項33之計量學方法，其中該至少一個照明瓣經組態以在該第一工作區或該第二工作區之一中心部分之至少一者處或附近照明該疊對目標。
  35. 如請求項32之計量學方法，其中該至少一個照明瓣包括成兩個傾斜照明角之兩個照明瓣。
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