TW202526296A - 多柱式大視野成像平台 - Google Patents

Abstract

一種測量系統可包含經組態以產生一或多個照明光束之一照明源及一或多個物鏡。該等物鏡之一或多者可組態為照明物鏡以將照明從該照明源引導至一樣本上的一或多個目標。該等物鏡之一或多者可組態為集光物鏡，其中該等集光物鏡之各者經組態以收集來自該樣本之該照明之一選定繞射級。該系統可進一步包含：一或多個偵測器，其等各自經組態以基於來自該等集光物鏡之至少一者之該等選定繞射級之至少一者對該樣本成像；及一控制器，其基於來自該等偵測器之一或多個影像而產生該樣本上的該一或多個目標之測量。

Description

多柱式大視野成像平台

本發明大體上係關於基於繞射之測量，且更特定言之，本發明係關於基於藉由專用集光系統捕獲之繞射級之測量。

在非同調成像系統中，通常在描述一樣本之一成像部分之一大小之視場大小與描述所收集光之一角擴展之光瞳大小之間進行權衡。一物鏡之成本通常隨著與視場及光瞳大小之一乘積相關聯的光展量而迅速增加。對於一給定光展量，增加視場大小通常減小光瞳大小且反之亦然。然而，一些應用可能受益於大的視場大小及大的集光角，同時最小化成本。因此，需要開發用於解決上文缺陷之系統及方法。

揭示一種根據本發明之一或多項闡釋性實施例之測量系統。在一項闡釋性實施例中，該系統包含經組態以產生一或多個照明光束之一照明源。在另一闡釋性實施例中，該系統包含一或多個物鏡。該等物鏡之一或多者可組態為照明物鏡以在實施一配方時將照明從該照明源引導至一樣本上的一或多個目標。該等物鏡之一或多者可組態為集光物鏡，其中該等集光物鏡之各者經組態以在實施該配方時收集來自該樣本之該照明之一選定繞射級。在另一闡釋性實施例中，該系統包含一或多個偵測器，其等各自經組態以基於來自該等集光物鏡之至少一者之該等選定繞射級之至少一者對該樣本成像。在另一闡釋性實施例中，該系統包含一控制器以藉由基於來自該一或多個偵測器之一或多個影像產生該樣本上的該一或多個目標之測量而實施該配方。

揭示一種根據本發明之一或多項闡釋性實施例之測量系統。在一項闡釋性實施例中，該系統包含耦合至一或多個偵測器之一控制器，該等偵測器經組態以在實施一配方時基於藉由一或多個集光物鏡收集之至少一些光對一樣本成像，其中該等集光物鏡之各者經組態以在實施該配方時收集來自該樣本之該照明之一選定繞射級。在另一闡釋性實施例中，該控制器藉由基於來自該一或多個偵測器之一或多個影像產生該樣本上的該一或多個目標之測量而實施該配方。

揭示一種根據本發明之一或多項闡釋性實施例之方法。在一項闡釋性實施例中，該方法包含將照明引導至一樣本上的一或多個目標。在另一闡釋性實施例中，該方法包含利用一或多個集光物鏡收集來自該樣本之光，其中該等集光物鏡之各者經組態以收集來自該一或多個目標之該照明之一選定繞射級。在另一闡釋性實施例中，該方法包含基於藉由該一或多個集光物鏡收集之至少一些光而產生該樣本之一或多個影像。在另一闡釋性實施例中，該方法包含基於該一或多個影像而產生該樣本上的該一或多個目標之測量。

應瞭解，前述一般描述及以下[實施方式]兩者僅為例示性及說明性，且不一定限制如所主張之本發明。併入於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連同一般描述一起用來說明本發明之原理。

現將詳細參考在隨附圖式中繪示之所揭示標的。已關於某些實施例及其特定特徵特別地展示且描述本發明。本文中所闡述之實施例被視為闡釋性而非限制性。一般技術者應容易明白，可在不脫離本發明之精神及範疇之情況下進行形式及細節之各種改變及修改。

本發明之實施例係關於基於利用專用物鏡收集來自一樣本(例如，一樣本上的一目標)之選定繞射級而提供該樣本之基於繞射之成像之系統及方法。在此組態中，可利用相對較低數值孔徑(NA)物鏡達成樣本之照明及來自樣本之光之收集以達成一大的視場大小(例如，視野(FOV))，同時亦捕獲來自樣本之寬發射角之光之繞射級。本文中設想，此一組態可實現針對任何特定目標之更大測量容限(例如，散焦或類似者)且亦實現一視野內之多個小目標之同時高對比度成像。

本文中設想，依賴於一單一物鏡以對一樣本成像之技術可能受物鏡之光展量之限制。在此組態中，解析特徵大小通常與物鏡之NA相關，使得對相對較小目標及/或目標上之小的特徵大小成像需要一相對較大NA及對應小視野。此一相對較大NA可限制可擬合於小視野內之目標之大小及/或數目，且可對成像條件引入嚴格容限，諸如(但不限於)散焦(例如，樣本高度)、樣本定位(例如，固定樣本之一平移載物台之準確度及/或穩定性)、對光瞳非均勻性及相關聯像差之敏感性，或對目標誘發之非對稱性之敏感性。

在一些實施例中，使用可與用於照明之一物鏡相同或不同之多個集光物鏡來產生影像。此一組態可特別適於(但不限於)基於繞射之成像技術，其中一目標包含將入射照明繞射成相異繞射級之週期性特徵。在此組態中，不同集光物鏡可收集不同繞射級。本文中設想，此一組態可克服與一單一集光物鏡相關聯的光展量限制。舉例而言，各集光物鏡可具有適於捕獲相關聯繞射級之一相對較低NA，此可在不犧牲影像品質之情況下實現一對應較大視野且降低成像容限。可自從一單一物鏡或從物鏡組合收集之光產生影像以支援廣範圍之成像技術。作為另一實例，各集光物鏡可分開地定位以捕獲任何發射角範圍周圍之光。有利地，低NA物鏡通常具有或可支援至樣本之相對較長工作距離，使得多個物鏡(例如，用於照明及/或集光之物鏡)可對準至樣本上的一共同視野，而不會物理上相互阻礙。此外，此等低NA物鏡不必具有一高光展量且因此可為相對較低成本。一相對較大視野及捕獲按任何角度發射之光之靈活性之此組合亦可實現具有小特徵(例如，小節距週期性結構)之多個小目標之同時成像。

本發明之一些實施例係關於經組態以基於一配方而提供一或多個目標之一或多個測量之一測量工具。本發明之一些實施例係關於根據用於藉由一測量工具特性化之一配方組態之一目標。本發明之一些實施例係關於用於根據一配方產生一或多個樣本上的一或多個目標之一或多個測量之方法。

現參考圖1A至圖3，根據本發明之一或多項實施例更詳細地描述用於多柱式大FOV測量之系統及方法。

圖1A係根據本發明之一或多項實施例之一測量系統100之一方塊圖。

在一些實施例中，測量系統100包含用於照明一樣本106上之一或多個目標104且收集來自一或多個目標104之不同發射角內之光之兩個或更多個物鏡102。舉例而言，測量系統100可包含：一照明源108，其經組態以產生呈一或多個照明光束之形式之照明110；一照明子系統112，其用以透過物鏡102之至少一者將照明110引導至一樣本106上之一或多個目標104；一集光子系統114，其用以透過物鏡102之至少一者收集來自一或多個目標104之光(本文中稱為樣本光116)；一或多個偵測器118，其用以基於來自物鏡102之任一者之樣本光116對一或多個目標104成像；及一控制器120，其用以基於所收集樣本光116之至少一部分而產生樣本106 (或其上之任何目標104)之一或多個測量。

在一些實施例中，測量系統100組態為一基於繞射之成像系統。以此方式，一樣本106上之一目標104可包含經組態以繞射入射照明110之週期性特徵且測量系統100可經組態以利用選定物鏡102捕獲目標104對照明110 (例如，樣本光116)之選定繞射級。舉例而言，一特定物鏡102可經組態以收集來自目標104之一或多個選定繞射級(例如，作為一集光物鏡)。接著，測量系統100可包含在一或多個視場平面(例如，與樣本106共軛之平面)處之一或多個偵測器118以基於所收集之樣本光116而產生樣本106之一或多個影像。任何特定偵測器118可基於藉由一單一物鏡102或藉由多個物鏡102收集之樣本光116 (例如，繞射級)而產生一影像。

測量系統100可作為提供一樣本106之任何類型之測量之任何類型之光學系統操作。在一些實施例中，測量系統100係可產生與樣本106之一或多個性質相關聯的一或多個測量之一度量衡系統。舉例而言，測量系統100可為適於產生與在樣本106之一或多層上利用兩個或更多個微影曝光製造之特徵之間的一對位(或誤對位)相關聯的疊對測量之一疊對度量衡系統。作為另一實例，測量系統100可為適於偵測及/或特性化一樣本106上之一或多個缺陷的一檢測系統。

在一般意義上，樣本106可包含任何類型之適合材料，包含適合利用測量系統100進行測量之一目標104。舉例而言，樣本106可包含(但不限於)由一半導體或非半導體材料(例如，一晶圓或類似者)形成之一基板以及其上之任何數目個膜、層或結構。一半導體或非半導體材料可包含(但不限於)單晶矽、砷化鎵及磷化銦。此外，一樣本106上之層可包含(但不限於)一介電材料、一導電材料及一半導電材料，或一光阻材料。此外，一樣本106上之層可經圖案化或未經圖案化。在一些實施例中，一樣本106包含多個晶粒，其等各自具有可重複圖案化特徵。此等材料層之形成及處理最終可導致完成裝置。

此外，一目標104可包含適合基於本文中所揭示之系統及方法特性化之一樣本106之任何部分且可包含針對一測量設計之特徵或與一製造裝置相關聯的特徵之任何組合。在一些實施例中，一目標104包含一組週期性特徵，其等可作為一繞射光柵操作且因此回應於入射照明而產生離散繞射級。一目標104可進一步包含或特性化為具有具一或多個特性節距之特徵，其中該等特徵可定位於樣本內之任何深度或深度之組合處。作為一圖解，用於疊對度量衡之一目標可包含在兩個或更多個所關注樣本層上之週期性結構。以此方式，可基於來自目標104之所收集繞射級而獲取與樣本層之間的對位(或誤對位)相關聯的一疊對測量。此外，一目標104可包含與相關聯於一製程之任何程序步驟相關聯的特徵。舉例而言，一目標104可包含在一或多個程序層中之一或多個特徵(例如，在一蝕刻程序或其他適合程序之後)及/或在一或多個抗蝕層中之一或多個特徵(例如，在一顯影程序之後)。以此方式，目標104可適於顯影後檢測(ADI)及/或蝕刻後檢測(AEI)測量。

圖2A至圖2C描繪具有適合利用測量系統100進行測量之週期性特徵之目標104之各種非限制性實例。在一般意義上，一目標104可在樣本106之一單層上或在樣本106之多層上具有週期性特徵。在樣本106之多層上具有週期性特徵之情況中，此等特徵可位於重疊或非重疊區中。一目標104可包含沿著一或多個方向具有一或多個特性節距或週期之特徵。此外，一目標104可包含一或多個單元，其等各自具有特徵之潛在不同配置。

此外，圖2A至圖2C描繪具有定位於樣本106之一第一層204上之第一層列印特徵202及定位於樣本106之一第二層208上之第二層列印特徵206之一目標104之各種組態。然而，此僅為闡釋性的而非限制性的。一目標104通常可包含在任何數目個樣本層上之特徵。

圖2A係根據本發明之一或多項實施例之具有非重疊特徵之一目標104之一俯視圖。舉例而言，圖2A中之目標104可能適於(但不限於)基於影像之疊對或各種基於繞射之疊對方法且可特性化為一先進成像度量衡(AIM)目標。圖2A中所繪示之目標104包含此處表示為目標104之象限之四個單元210a至210d。各單元210a至210d可包含定位於樣本106之一第一層204上之第一層列印特徵202及定位於樣本106之一第二層208上之第二層列印特徵206。

此外，單元210b及單元210d可經組態以提供沿著X方向之疊對測量，如圖2A中所繪示。例如，可藉由直接比較各單元內或單元210b與單元210d之間的第一層列印特徵202及第二層列印特徵206之相對位置而進行沿著X方向之一疊對測量。在另一例項中，可藉由比較跨單元210b及單元210d分佈之第一層列印特徵202之間的旋轉對稱(例如，旋轉對稱、反射對稱、鏡像對稱或類似者)點與跨單元210b及單元210d分佈之第二層列印特徵206之間的一對稱點而進行沿著X方向之一疊對測量。類似地，單元210a及單元210c可經組態以提供沿著Y方向之疊對測量，如圖2A中所繪示。

應注意，儘管第一層列印特徵202及第二層列印特徵206在圖2A中具有一共同節距，然此僅為闡釋性的而非限制性的。

圖2B至圖2C描繪根據本發明之一或多項實施例之具有重疊特徵之一目標104 (或其之一單元)之不同組態之側視圖。圖2B係根據本發明之一或多項實施例之具有具一共同節距(P)之重疊特徵之一第一目標104 (或其之一單元)之一側視圖。圖2C係根據本發明之一或多項實施例之具有具不同節距之重疊特徵之一第二目標104 (或其之一單元)之一側視圖。舉例而言，第一層列印特徵202以一節距(Q)展示且第二層列印特徵206以一節距(P)展示。大體上，圖2B至圖2C中之重疊特徵可特性化為光柵上光柵(GoG)結構。

在一些實施例中，一目標104包含具有不同GoG結構之多個單元。舉例而言，一些散射測量疊對(SCOL)技術可特性化具有多個單元之目標104，該等單元各自具有具共同節距但不同預期偏移之GoG結構。作為另一實例，一些SCOL技術可特性化具有多個單元之目標104，該等單元各自具有具不同節距(例如，莫耳結構)但呈不同配置之GoG結構。舉例而言，一第一單元可包含具有一節距P之第一層列印特徵202及具有一節距Q之第二層列印特徵206，而一第二單元可包含具有節距Q之第一層列印特徵202及具有節距P之第二層列印特徵206。

大致參考圖2A至圖2C，一目標104 (或其之一單元)可包含在樣本106之任何數目個層(例如，一或多個樣本層)上之特徵。以此方式，包含兩個樣本層上之特徵之目標104之描繪僅為闡釋性的而非限制性的。此外，儘管在疊對測量之內容背景中描述圖2A至圖2C及相關聯描述，然此亦僅為闡釋性的而非限制性的。可藉由測量系統100特性化具有週期性結構之任何配置之任何目標104。

現參考圖1B至圖1E，根據本發明之一或多項實施例更詳細地描述選定繞射級之多通道收集。

在一般意義上，各物鏡102可用於照明及/或集光(例如，作為一照明集光透鏡或作為一集光物鏡)。此外，測量系統100可包含任何數目個偵測器118，其等可基於藉由物鏡102之任何組合收集之樣本光116對樣本106 (例如，一或多個目標104)成像。

在一些實施例中，一或多個物鏡102經配置以捕獲與一或多個目標104對入射照明110之繞射相關聯的一或多個選定繞射級(例如，樣本光116)。

圖1B係繪示根據本發明之一或多項實施例之利用專用物鏡102收集正及負一階繞射之一測量系統100之一部分之一簡化示意圖。舉例而言，圖1B描繪：一第一物鏡102a，其定向以按一方向入射角將照明110引導至一樣本106；一第二物鏡102b，其定向以收集來自樣本106之正一階繞射122 (例如，+1階繞射)；及一第三物鏡102c，其定向以收集來自樣本106之負一階繞射124 (-1階繞射)。在此組態中，第一物鏡102亦可收集來自目標104之0階繞射126或第一物鏡102a之一NA內之其他光，諸如(但不限於)雙重繞射。

本文中設想，利用專用物鏡102 (例如，圖1B中之第二物鏡102b及第三物鏡102c)收集來自一目標104之選定繞射級可能需要目標104與測量系統100之各種參數之間的協調。

在一些實施例中，可根據一配方組態測量系統100及/或待藉由測量系統100特性化之一目標104，該配方可包含適合根據一特定技術提供一測量之測量系統100 (例如，照明源108、照明子系統112、集光子系統114、控制器120或類似者)及/或目標104之參數。舉例而言，一配方可包含照明110之參數，諸如(但不限於)一光譜、一偏光、一照明光瞳分佈(例如，照明角度及在彼等角度之相關聯照明強度之一分佈)或一空間分佈。作為另一實例，一配方可包含集光參數，諸如(但不限於)集光角(例如，物鏡102之任一者之角位置)、用以選擇所關註樣本之部分之集光視場光闌設定、所收集光之偏光或波長濾光器。作為另一實例，一配方可包含一目標104之參數，諸如(但不限於)提供一或多個特性節距之一或多個樣本層上之特徵之一分佈或具有不同特徵分佈之若干所關註區域(例如，單元)。作為另一實例，一配方可包含適於基於從目標104收集之光而產生一選定測量之一或多個分析步驟。

例如，來自一目標104上之週期性特徵之繞射樣本光116之一分佈可取決於諸如(但不限於)週期性特徵之一節距、入射照明110之一波長或照明110之一入射角之參數。在一些實施例中，一配方定義目標104及/或測量系統100之參數以提供用於一或多個測量之繞射級之一所要分佈。因此，一配方可用於共同設計或共同最佳化一目標104及一測量系統100以促進一所要測量。此外，一配方可提供跨一樣本106分佈之相同或不同類型之多個目標104之性質以及適於特性化各種目標104之測量系統100之組態。

如上文所描述，利用專用物鏡102收集選定繞射級可提供許多益處。舉例而言，本文中所揭示之系統及方法可實現具有具精細節距之特徵之相對較小目標104之準確特性化。

使用圖1B作為一實例，正一階繞射122及負一階繞射124不需要落在任何單一透鏡(例如，第一物鏡102a)之NA內。實情係，第二物鏡102b及第三物鏡102c提供額外靈活性以按比例縮小節距及因此目標104之整體大小。在一般意義上，一給定波長之照明110之一繞射角(例如，相關聯樣本光116之一發射角)隨著節距減小而增大。雖然具有一單一集光透鏡之傳統系統可能限於在該集光透鏡之NA內提供多個繞射級之波長及節距組態，但使用專用物鏡102來收集選定繞射級不受此限制。實情係，可(例如，根據一配方)選擇波長及節距以提供具有大角度分離之繞射級，此係因為用於集光之各物鏡102僅需要捕獲一單一繞射級。

現參考圖1C至圖1E，根據本發明之一或多項實施例更詳細地描述適於不同成像技術之測量系統100之各種組態。應注意，儘管圖1C至圖1E描繪按一法向入射角提供照明110之一單一照明物鏡102之一特定組態，然此僅為闡釋性的而非限制性的。在一般意義上，物鏡102之任一者可引導照明110且物鏡102之任一者可收集樣本光116且因此可被稱為集光物鏡。在一些實施例中，可(例如，使用控制交替路徑之快門或類似者)動態改變物鏡102之組態以實現在各種條件下之靈活成像。應注意，在圖1C至圖1E中未明確識別樣本光116，而識別相關聯繞射級(例如，正一階繞射122及負一階繞射124、0階繞射126及類似者)。

圖1C係根據本發明之一或多項實施例之具有三個物鏡102及兩個偵測器118之一測量系統100之一簡化概念圖，偵測器118各自經配置以基於來自一單一物鏡102之樣本光116而擷取影像。

在圖1C中，第一物鏡102a按法向入射將照明110引導至樣本106。一第一偵測器118a基於來自藉由第二物鏡102b收集之一或多個照明目標104之正一階繞射122而產生樣本106之一影像。一第二偵測器118b基於來自藉由第三物鏡102c收集之一或多個照明目標104之負一階繞射124而產生樣本106之一影像。儘管為了簡單起見未展示，然測量系統100可包含適於引導及/或調節照明110及/或樣本光116之額外組件(例如，鏡、透鏡、光闌、變跡器或類似者)。

此一組態可能適於(但不限於)基於一或多個單元中之未解析光柵特徵之灰階之現場SCOL測量。舉例而言，可基於具有多個單元之一目標104之正一階繞射122及負一階繞射124之此分開成像而達成現場SCOL測量，該等單元各自具有一GoG，其中第一層列印特徵202及第二層列印特徵206具有一共同節距，但沿著一測量方向具有不同預期偏移。例如，各單元可對應於圖2B中所描繪之特徵之一變動。在此組態中，各單元將在各影像中表現為具有一單一灰階之一實心區域，其中可基於在基於各種單元之正一階繞射122及負一階繞射124之影像之間的灰階之一比較而判定相關聯樣本層之間的疊對。

圖1D係根據本發明之一或多項實施例之具有三個物鏡102及兩個偵測器118之一測量系統100之一簡化概念圖，偵測器118各自經配置以基於來自多個物鏡102之樣本光116而擷取影像。

在圖1D中，第一物鏡102a按法向入射將照明110引導至樣本106且進一步捕獲0階繞射126。一第一偵測器118a基於來自藉由第二物鏡102b收集之一或多個照明目標104之與來自第一物鏡102a之0階繞射126之一部分重疊之正一階繞射122而產生樣本106之一影像。一第二偵測器118b基於來自藉由第三物鏡102c收集之一或多個照明目標104之與來自第一物鏡102a之0階繞射126之一部分重疊之負一階繞射124而產生樣本106之一影像。舉例而言，如圖1D中所繪示，測量系統100可包含一或多個光束分離器128以沿著多個路徑將所收集之0階繞射126分割至第一偵測器118a及第二偵測器118b。

此一組態可能適於(但不限於)基於一或多個目標104上之解析特徵之明場成像之測量。舉例而言，此一組態可能適於(但不限於)如圖2A中所描繪之非重疊特徵之成像。

作為第一層列印特徵202及第二層列印特徵206具有一共同節距之一情況之一圖解，藉由對應物鏡102b、102c捕獲來自此等特徵之一階繞射(例如，正一階繞射122及負一階繞射124)。

作為第一層列印特徵202及第二層列印特徵206具有不同節距之一情況之另一圖解，可(例如，根據一配方)選擇照明110之節距及/或波長以提供藉由對應物鏡102b、102c從兩層捕獲正一階繞射122及負一階繞射124。一階繞射之發射角可能與比率λ/p相關，其中λ係照明110之波長且p係目標特徵之節距。因此，可使用多波長照明110從具有不同節距之特徵達成一共同發射角。舉例而言，測量系統100可利用具有選擇為保持以下條件之兩個波長(例如，兩個中心波長) λ ₁及λ ₂之照明110來照明包含節距p ₁及p ₂之一目標104：

此一組態可進一步支援多個成像方法。在一些實施例中，一單一第一偵測器118a可基於0階繞射126及正一階繞射122使樣本106成像，而一單一第二偵測器118b可基於0階繞射126及負一階繞射124使樣本106成像。舉例而言，第一偵測器118a及第二偵測器118b可為彩色偵測器，其中特定特徵(例如，第一層列印特徵202或第二層列印特徵206)之測量基於與來自兩個偵測器118之對應相同波長相關聯的資料。在一些實施例中，測量系統100包含波長選擇性光束分離器(例如，二向色光束分離器)以基於波長將樣本光116分成待發送至不同偵測器118之不同路徑(例如，不同通道)。舉例而言，測量系統100可包含基於與具有波長λ ₁之正一階繞射122及負一階繞射124重疊之0階繞射126分開地對樣本106成像之一第一對偵測器118，及基於與具有波長λ ₂之正一階繞射122及負一階繞射124重疊之0階繞射126分開地對樣本106成像之一第二對偵測器118。

圖1E係根據本發明之一或多項實施例之具有兩個物鏡102及一個偵測器118之一測量系統100之一簡化概念圖。

在圖1E中，一第一物鏡102a按法向入射將照明110引導至樣本106，而一第二物鏡102b從第一層列印特徵202及第二層列印特徵206收集雙繞射126a。此一組態可能適於(但不限於)基於各自具有不同預期偏移之多個單元之0階SCOL測量。圖1E進一步描繪其中雙繞射級126a透射通過樣本106之一透射組態，此可藉由避免來自樣本106之面之鏡面反射而提供一高信雜比(SNR)。然而，此僅為一圖解而非限制性的。

現大致參考圖1A至圖1E，根據本發明之一或多項實施例更詳細地描述測量系統100之額外態樣。應注意，為了清楚起見，並非所有組件在圖1A至圖1E之各者中進行描繪，但所描述組件之任一者可擴展至圖1A至圖1E之任一者。以此方式，圖1A至圖1E之任一者中之任何組件(或其缺失)之描繪僅為闡釋性的而非限制性的。此外，任何集光繞射級通常可為一反射繞射級(例如，如圖1B至圖1D中所描繪)或一透射繞射級(例如，如圖1E中所描繪)。

照明源108可包含適於提供至少一個照明110之任何類型之照明源。在一項實施例中，照明源108係一雷射源。舉例而言，照明源108可包含(但不限於)一或多個窄頻雷射源、一寬頻雷射源、一超連續光譜雷射源、一白光雷射源或類似者。在此方面，照明源108可提供具有高相干性(例如，高空間相干性及/或時間相干性)之一照明110。在另一實施例中，照明源108包含一雷射持續電漿(LSP)源。舉例而言，照明源108可包含(但不限於)一LSP燈、一LSP燈泡，或適於裝納在由一雷射源激發成一電漿狀態時可發射寬頻照明之一或多個元素之一LSP室。在另一實施例中，照明源108包含一燈源。舉例而言，照明源108可包含(但不限於)一弧光燈、一放電燈、一無電極燈或類似者。在此方面，照明源108可提供具有低相干性(例如，低空間相干性及/或時間相干性)之一照明110。

來自照明源108之照明110可包含任何光譜內容物(spectral content)，包含(但不限於)紫外線(UV)輻射、可見光輻射或紅外線(IR)輻射。此外，照明110可具有以任何中心波長為中心之任何頻寬及/或具有不同中心波長之多個光譜範圍。舉例而言，照明110可具有以一或多個中心波長為中心之一窄頻光譜。來自照明源108之照明110可進一步具有任何時間分佈。舉例而言，照明110可為連續波(CW)、脈衝或以其他方式調變。

在一些實施例中，測量系統100經由可包含物鏡102之至少一者之一照明路徑130將照明110引導至樣本106。照明路徑130可進一步包含適於修改及/或調節照明110以及將照明110引導至樣本106的一或多個光學組件。舉例而言，照明路徑130可包含一或多個照明路徑透鏡132以準直照明110，中繼光瞳及/或視場平面或類似者。作為另一實例，照明路徑130可包含一或多個照明路徑光學器件134以塑形或以其他方式控制照明110。舉例而言，照明路徑光學器件134可包含(但不限於)一或多個視場光闌、一或多個光瞳光闌、一或多個偏光器、一或多個濾光器、一或多個光束分離器、一或多個漫射體、一或多個均化器、一或多個跡變器、一或多個光束塑形器，或一或多個鏡(例如，靜態鏡、可平移鏡、掃描鏡或類似者)。

在一些實施例中，測量系統100經由一對應收集路徑136 (例如，收集通道)將藉由物鏡102之任何組合收集之樣本光116引導至一或多個偵測器118之各者。收集路徑136可包含適於修改及/或調節樣本光116之一或多個光學元件。舉例而言，收集路徑136可包含一或多個收集路徑透鏡138以準直樣本光116，中繼光瞳及/或視場平面或類似者。作為另一實例，收集路徑136可包含一或多個收集路徑光學器件140以塑形或以其他方式控制樣本光116。舉例而言，收集路徑光學器件140可包含(但不限於)一或多個視場光闌、一或多個光瞳光闌、一或多個偏光器、一或多個濾光器、一或多個光束分離器、一或多個漫射體、一或多個均化器、一或多個跡變器、一或多個光束塑形器，或一或多個鏡(例如，靜態鏡、可平移鏡、掃描鏡或類似者)。

在一些實施例中，測量系統100包含適於控制物鏡102及/或其他光學元件之任一者之一位置之一或多個通道平移載物台142。舉例而言，通道平移載物台142可傾斜物鏡102之任一者以控制照明110之入射角及/或樣本光116之一集光角(例如，以對應於一選定繞射級之一繞射角)。此等調整可在運行時間之前進行及/或根據需要針對樣本106上之任何成像區域進行調整。

測量系統100可包含任何數目或類型之偵測器118。舉例而言，偵測器118之任一者可包含適於產生樣本106之一多像素影像之一多像素感測器，諸如(但不限於)一互補金屬氧化物半導體(CMOS)裝置、一電荷耦合裝置(CCD)、一光二極體陣列，或一時間延遲積分(TDI)裝置。

一或多個偵測器118可定位於適於擷取樣本106上之特徵之一影像之任何適合視場平面中。在一些實施例中，至少一個偵測器118及收集路徑136之相關聯元件(例如，一物鏡102)在沙伊姆弗勒條件下組態，其中偵測器118之平面傾斜以提供整個視野同時聚焦。

在一些實施例中，測量系統100包含一定位子系統144以相對於物鏡102定位樣本106。舉例而言，定位子系統144可相對於物鏡102定位及定向樣本106。在一些實施例中，定位子系統144包含一或多個可調整載物台，諸如(但不限於)一線性平移載物台、一旋轉載物台或一翻轉/傾斜載物台。在一些實施例中，定位子系統144包含一或多個光束掃描光學器件(例如，可旋轉鏡、電流計或類似者)以相對於樣本106定位照明110。

控制器120可包含經組態以執行維持於記憶體148 (例如，一記憶體媒體)上之程式指令之一或多個處理器146。在此方面，控制器120之一或多個處理器146可執行在本發明各處描述之各種程序步驟之任一者。此外，控制器120可通訊耦合至測量系統100及/或任何外部系統之任何組件。

一控制器120之一或多個處理器146可包含所屬技術領域中已知之任何處理器或處理元件。出於本發明之目的，術語「處理器」或「處理元件」可廣泛定義為涵蓋具有一或多個處理或邏輯元件之任何裝置(例如，一或多個微處理器裝置、一或多個特定應用積體電路(ASIC)裝置、一或多個場可程式化閘陣列(FPGA)或一或多個數位信號處理器(DSP))。在此意義上，一或多個處理器146可包含經組態以執行演算法及/或指令(例如，儲存於記憶體中之程式指令)的任何裝置。在一項實施例中，一或多個處理器146可具體實施為一桌上型電腦、主機電腦系統、工作站、影像電腦、平行處理器、網路電腦，或經組態以執行經組態以如在本發明各處描述般操作測量系統100或結合測量系統100操作之一程式之任何其他電腦系統。

此外，測量系統100之不同組件可包含適於實行在本發明中描述之步驟之至少一部分的一處理器或邏輯元件。因此，上文描述不應解釋為對本發明之實施例之一限制而是僅為一圖解。此外，在本發明各處描述之步驟可由一單一控制器或替代地多個控制器實行。此外，控制器120可形成為容置於一共同外殼中或容置於多個外殼內之一或多個控制器。以此方式，可將任何控制器或控制器組合分開地封裝為適於整合至測量系統100中之一模組。

記憶體148可包含所屬技術領域中已知之適於儲存可由相關聯的一或多個處理器146執行之程式指令的任何儲存媒體。舉例而言，記憶體148可包含一非暫時性記憶體媒體。藉由另一實例，記憶體148可包含(但不限於)一唯讀記憶體(ROM)、一隨機存取記憶體(RAM)、一磁性或光學記憶體裝置(例如，磁碟)、一磁帶、一固態硬碟及類似者。應進一步注意，記憶體148可與一或多個處理器146容置於一共同控制器外殼中。在一項實施例中，記憶體148可相對於一或多個處理器146及控制器120之實體位置遠端地定位。例如，控制器120之一或多個處理器146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)。

圖3係繪示根據本發明之一或多項實施例之一方法300中執行之步驟之一流程圖。申請人強調，本文中先前在測量系統100之內容背景中描述之實施例及使能技術應解釋為擴展至方法300。舉例而言，控制器120之處理器146可執行致使處理器146實施方法300之步驟之任一者之程式指令。作為另一實例，測量系統100之各種額外組件可實施方法300之各種步驟。然而，進一步應注意，方法300不限於測量系統100之架構。

在一些實施例中，方法300包含將照明110引導至一樣本106上之一或多個目標104之一步驟302。舉例而言，一或多個目標104可定位於一照明物鏡102之一視野內且因此適合同時特性化。

在一些實施例中，方法300包含利用一或多個集光物鏡102收集來自樣本106之光之一步驟304，其中集光物鏡102之各者經組態以收集來自一或多個目標104之照明110之一選定繞射級。

在一些實施例中，方法300包含基於藉由一或多個集光物鏡102收集之至少一些光而產生樣本106之一或多個影像之一步驟306。影像可由一或多個偵測器118產生且可基於藉由集光物鏡102之任何組合收集之繞射級。

在一些實施例中，方法300包含基於一或多個影像產生樣本106之測量之一步驟308。可在步驟308中產生任何類型之測量。舉例而言，一測量可包含一度量衡測量，諸如(但不限於)兩個或更多個樣本層之間的疊對或一目標104上之特徵之一臨界尺寸(CD)測量。作為另一實例，一測量可包含與樣本106上之缺陷之識別及/或分類相關聯的一檢測測量。

在一些實施例中，方法300包含基於一或多個測量控制一或多個程序工具之一步驟310。舉例而言，測量之任一者可被提供為一控制系統中之回饋及/或前饋資料。作為一圖解，此等程序工具可包含(但不限於)一微影工具(例如，一掃描器、一步進器或類似者)、一蝕刻或一拋光工具。作為一圖解，可實施回饋控制以識別及/或減輕一或多個批次中之樣本之間的一或多個程序步驟中之偏差。作為另一圖解，可實施前饋控制以利用在一個程序步驟處對一樣本之測量以影響應用於樣本之後續程序步驟。

本文中設想，方法300可有益地提供適於同時對視野內之多個目標104成像且提供與成像目標104之各者相關聯的分開測量之大視野成像。舉例而言，可分開地分析與不同目標104相關聯的一影像之不同部分以提供分開地測量。此外，視野內之各種目標104不需要具有相同設計，只要藉由集光物鏡102收集適合繞射級即可。例如，可使用圖1B至圖1E中所描繪之組態之任一者同時成像及分析圖2A至圖2C中所描繪之任何數目個目標104，但此僅為闡釋性的而非限制性的。以此方式，方法300可實現跨一樣本106分佈之多種目標104之高通量測量。

本文中所描述之標的有時繪示含於其他組件內或與其他組件連接之不同組件。應理解，此等所描繪架構僅為例示性的，且事實上可實施達成相同功能性之許多其他架構。在一概念意義上，用以達成相同功能性之任何組件配置經有效「相關聯」，使得達成所要功能性。因此，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，而與架構或中間組件無關。同樣地，如此相關聯的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，且能夠如此相關聯的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)可實體上相互作用及/或實體上相互作用之組件及/或可無線相互作用及/或無線相互作用之組件及/或可邏輯相互作用及/或邏輯相互作用之組件。

據信，將藉由前文描述來理解本發明及其諸多伴隨優點，且將明白，可在不脫離所揭示標的或不犧牲其全部材料優點之情況下對組件之形式、構造及配置作出各種改變。所描述之形式僅供說明，且以下發明申請專利範圍意欲涵蓋及包含此等改變。此外，應理解，本發明係藉由隨附發明申請專利範圍定義。

100:測量系統 102:物鏡 102a:第一物鏡 102b:第二物鏡 102c:第三物鏡 104:目標 106:樣本 108:照明源 110:照明 112:照明子系統 114:集光子系統 116:樣本光 118:偵測器 118a:第一偵測器 118b:第二偵測器 120:控制器 122:正一階繞射 124:負一階繞射 126:0階繞射 126a:雙繞射級 130:照明路徑 132:照明路徑透鏡 134:照明路徑光學器件 136:收集路徑 138:照明路徑透鏡 140:收集路徑光學器件 142:通道平移載物台 144:定位子系統 146:處理器 148:記憶體 202:第一層列印特徵 204:第一層 206:第二層列印特徵 208:第二層 210a:單元 210b:單元 210c:單元 210d:單元 300:方法 302:步驟 304:步驟 306:步驟 308:步驟 310:步驟 P:節距 Q:節距

藉由參考附圖，熟習所屬技術領域者可更佳地理解本發明之許多優點。

圖1A係根據本發明之一或多項實施例之一測量系統之一方塊圖。

圖1B係繪示根據本發明之一或多項實施例之利用專用物鏡收集正及負一階繞射之一測量系統之一部分之一簡化示意圖。

圖1C係根據本發明之一或多項實施例之具有三個物鏡及兩個偵測器之一測量系統之一簡化概念圖，該等偵測器各自經配置以基於來自一單一物鏡之樣本光而擷取影像。

圖1D係根據本發明之一或多項實施例之具有三個物鏡及兩個偵測器之一測量系統之一簡化概念圖，該等偵測器各自經配置以基於來自多個物鏡之樣本光而擷取影像。

圖1E係根據本發明之一或多項實施例之具有兩個物鏡及一個偵測器之一測量系統之一簡化概念圖。

圖2A係根據本發明之一或多項實施例之具有非重疊特徵之一目標之一俯視圖。

圖2B係根據本發明之一或多項實施例之具有具一共同節距之重疊特徵之一第一目標之一側視圖。

圖2C係根據本發明之一或多項實施例之具有具不同節距之重疊特徵之一第二目標之一側視圖。

圖3係繪示根據本發明之一或多項實施例之一方法中執行之步驟之一流程圖。

100:測量系統

102:物鏡

104:目標

106:樣本

108:照明源

110:照明

112:照明子系統

114:集光子系統

116:樣本光

118:偵測器

120:控制器

142:通道平移載物台

144:定位子系統

146:處理器

148:記憶體

Claims (24)

1. 一種測量系統，其包括： 一照明源，其經組態以產生一或多個照明光束； 一或多個物鏡，其中該等物鏡之一或多者組態為照明物鏡以在實施一配方時將照明從該照明源引導至一樣本上的一或多個目標，其中該等物鏡之一或多者組態為集光物鏡，其中該等集光物鏡之各者經組態以在實施該配方時收集來自該樣本之該照明之一選定繞射級； 一或多個偵測器，其等各自經組態以基於來自該等集光物鏡之至少一者之該等選定繞射級之至少一者對該樣本成像；及 一控制器，其通訊耦合至該一或多個偵測器，該控制器包含經組態以執行程式指令之一或多個處理器，該等程式指令致使該一或多個處理器藉由基於來自該一或多個偵測器之一或多個影像產生該樣本上的該一或多個目標之一或多個測量而實施該配方。
2. 如請求項1之測量系統，其中該一或多個目標包含兩個或更多個目標，其中該控制器經組態以藉由產生該兩個或更多個目標之分開測量而實施該配方。
3. 如請求項2之測量系統，其中該兩個或更多個目標之至少兩者具有不同設計。
4. 如請求項2之測量系統，其中該兩個或更多個目標之至少兩者具有一共同設計。
5. 如請求項1之測量系統，其中該等照明物鏡包含一單一照明物鏡。
6. 如請求項5之測量系統，其中該單一照明物鏡經組態以在實施該配方時按一法向入射角將該照明引導至該樣本。
7. 如請求項1之測量系統，其中該一或多個測量之至少一者包括： 一度量衡測量。
8. 如請求項7之測量系統，其中該度量衡測量包括： 一疊對測量。
9. 如請求項8之測量系統，其中該等集光物鏡包括： 一第一集光物鏡，其經組態以在實施該配方時收集該照明之正一階繞射；及 一第二集光物鏡，其經組態以在實施該配方時收集該照明之負一階繞射。
10. 如請求項9之測量系統，其中該等目標之至少一者包含根據該配方之一或多個單元，各單元包括： 該樣本之一第一層上之第一層特徵；及 該樣本之一第二層上之第二層特徵。
11. 如請求項10之測量系統，其中該等第一層特徵及該等第二層特徵具有一共同節距，其中該等第一層特徵及該等第二層特徵至少部分重疊，其中該一或多個偵測器包括： 一第一偵測器，其經組態以在實施該配方時基於該正一階繞射對該樣本成像；及 一第二偵測器，其經組態以在實施該配方時基於該負一階繞射對該樣本成像，其中該一或多個測量包含基於與來自該等第一及第二偵測器之該等影像中之該至少一個目標相關聯的灰階在該等第一與第二層之間的一疊對測量。
12. 如請求項10之測量系統，其中該等集光物鏡進一步包括： 一額外物鏡，其經組態以在實施該配方時收集該照明之零階繞射。
13. 如請求項12之測量系統，其中該等第一層特徵及該等第二層特徵位於該樣本之非重疊區中，其中該一或多個偵測器包括： 一第一偵測器，其經組態以在實施該配方時基於該正一階繞射及該零階繞射對該樣本成像；及 一第二偵測器，其經組態以在實施該配方時基於該負一階繞射及該零階繞射對該樣本成像，其中該一或多個測量包含基於與來自該等第一及第二偵測器之該等影像中之該至少一個目標相關聯的該等第一層特徵及該等第二層特徵之對稱中心在該等第一與第二層之間的一疊對測量。
14. 如請求項13之測量系統，其中該等第一層特徵及該等第二層特徵具有一共同節距。
15. 如請求項13之測量系統，其中該等第一層特徵具有一第一節距，其中該等第二層特徵具有一第二節距。
16. 如請求項15之測量系統，其中該照明包含一第一中心波長及一第二中心波長，其中該等第一層特徵對具有該第一中心波長之該照明之該正一階繞射與該等第二層特徵對具有該第二波長之該照明之該正一階繞射重疊，其中該等第一層特徵對具有該第一中心波長之該照明之該負一階繞射與該等第二層特徵對具有該第二波長之該照明之該負一階繞射重疊。
17. 如請求項8之測量系統，其中該等集光物鏡包括： 一單一集光物鏡，其在實施該配方時收集來自該樣本之零階繞射。
18. 如請求項17之測量系統，其中該零階繞射透射通過該樣本。
19. 如請求項1之測量系統，其中該一或多個測量之至少一者包括： 一檢測測量。
20. 如請求項1之測量系統，其中至少一個選定繞射級係一反射繞射級。
21. 如請求項1之測量系統，其中至少一個選定繞射級係一透射繞射級。
22. 一種測量系統，其包括： 一控制器，其通訊耦合至一或多個偵測器，該一或多個偵測器經組態以在實施一配方時基於藉由一或多個集光物鏡收集之至少一些光對一樣本成像，其中該等集光物鏡之各者經組態以在實施該配方時收集來自該樣本之該照明之一選定繞射級，其中該控制器包含經組態以執行程式指令之一或多個處理器，該等程式指令致使該一或多個處理器藉由基於來自該一或多個偵測器之一或多個影像產生該樣本上的該一或多個目標之一或多個測量而實施該配方。
23. 一種方法，其包括： 將照明引導至一樣本上的一或多個目標； 利用一或多個集光物鏡收集來自該樣本之光，其中該等集光物鏡之各者經組態以收集來自該一或多個目標之該照明之一選定繞射級；及 基於藉由該一或多個集光物鏡收集之至少一些光而產生該樣本之一或多個影像；及 基於該一或多個影像而產生該樣本上的該一或多個目標之一或多個測量。
24. 如請求項23之方法，其進一步包括： 基於該一或多個測量而控制一或多個程序工具。