用于光瞳成像散射測(cè)量的變跡法
【專利說明】
[0001] 優(yōu)先權(quán)
[0002] 本申請(qǐng)案主張安迪?希爾（AndyHill)等人于2012年11月27日申請(qǐng)的名稱為 "用于光瞳成像散射測(cè)量計(jì)量的變跡法（APODIZATIONFORPUPILIMAGINGSCAITEROMETRY METROLOGY) "的第61/730, 383號(hào)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)案的優(yōu)先權(quán)，所述案是當(dāng)前共同待審的或?yàn)?享有申請(qǐng)日的權(quán)利的（若干）當(dāng)前共同待審申請(qǐng)案的申請(qǐng)案。前述臨時(shí)申請(qǐng)案的全文特此 以引用的方式并入。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明大體上涉及光學(xué)計(jì)量的領(lǐng)域，且更特定地說，涉及用于光學(xué)計(jì)量系統(tǒng)的變 跡法。
【背景技術(shù)】
[0004] 光學(xué)計(jì)量通常在半導(dǎo)體制造期間用于測(cè)量裝置或測(cè)試特征的光學(xué)及/或結(jié)構(gòu)特 性。例如，光學(xué)或結(jié)構(gòu)特性可包含臨界尺寸，例如高度、側(cè)壁角度、間距、線寬、膜厚度、折射 率及不同層之間或單個(gè)層內(nèi)的曝光之間的重疊。可在光學(xué)計(jì)量系統(tǒng)中實(shí)施變跡法以控制沿 光學(xué)路徑的明確界定位置處的照明的角度及空間分布。當(dāng)計(jì)量準(zhǔn)確度及精確度取決于從小 計(jì)量目標(biāo)檢索高保真度光譜或角度信息的能力時(shí)，變跡法尤為重要。在此類情況中，需要防 止由來自樣本上的指定計(jì)量目標(biāo)外的區(qū)域的無用散射引起或歸因于來自沿光學(xué)路徑的中 間光學(xué)組件或孔徑的散射的信號(hào)污染。
[0005] 在角度解析（光瞳成像）散射計(jì)的情況中，所屬領(lǐng)域中的已知實(shí)踐是以下各項(xiàng)的 組合：（1)照明路徑中的簡(jiǎn)單平坦的頂部孔徑（光瞳）光闌，其限制照明數(shù)值孔徑（NA)，使 得可在收集光瞳中隔離來自計(jì)量目標(biāo)的不同衍射級(jí)；及（2)照明路徑中的簡(jiǎn)單平坦的頂部 場(chǎng)光闌，其用于將照明定域于小目標(biāo)上。利用前述架構(gòu)，照明場(chǎng)光闌變?yōu)楣馔上裣到y(tǒng)的限 制孔徑。照明場(chǎng)光闌的硬邊緣導(dǎo)致照明孔徑光闌的圖像中的振鈴，且振鈴導(dǎo)致光瞳圖像中 的等級(jí)（例如〇級(jí)與1級(jí)）之間的交互或干擾。解決此問題的一種方法是光學(xué)計(jì)量系統(tǒng)的 照明路徑中的場(chǎng)變跡法。利用場(chǎng)變跡法，場(chǎng)中的平穩(wěn)變化的透射函數(shù)的引入導(dǎo)致共軛光瞳 平面中的平穩(wěn)變化且快速衰變的函數(shù)以有效地抑制導(dǎo)致等級(jí)之間的干擾的振鈴。
[0006] 前述方法可適合于無照明展度的空間非相干系統(tǒng)。然而，對(duì)于采用相干照明源的 光學(xué)計(jì)量系統(tǒng)（例如具有高空間及時(shí)間相干性的基于激光的系統(tǒng)），出現(xiàn)大量噪聲問題。需 要對(duì)空間相干照明光束塑形而使得其在場(chǎng)平面中具有低尾部以最小化目標(biāo)的邊緣的外圍 污染及衍射。需要光瞳平面中的低尾部以最小化衍射級(jí)之間的交互及干擾及物鏡光瞳的削 波?？稍谡彰鲌?chǎng)光闌或照明孔徑光闌中通過某一組合振幅及相位變跡而對(duì)光束塑形。為了 使目標(biāo)噪聲的效應(yīng)平均化，需要在測(cè)量期間掃描目標(biāo)上的空間相干照明點(diǎn)。如果在照明場(chǎng) 平面處執(zhí)行光束塑形且點(diǎn)掃描機(jī)構(gòu)位于此場(chǎng)平面前方，那么場(chǎng)平面及光瞳平面中的光束形 狀將隨點(diǎn)橫跨場(chǎng)變跡器掃描而改變。此引入總光束強(qiáng)度的波動(dòng)以及光瞳中的光的分布的不 對(duì)稱性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明涉及利用下文描述的變跡方案中的一或多者來處理所屬領(lǐng)域中的部分或 全部前述缺陷。
[0008] 本發(fā)明的各種實(shí)施例涉及一種用于執(zhí)行光學(xué)計(jì)量的系統(tǒng)，其包含：至少一個(gè)照明 源，其經(jīng)配置以照明樣本；及至少一個(gè)檢測(cè)器，其經(jīng)配置以接收從樣本散射、反射或輻射的 照明的至少部分。通信地耦合到所述一或多個(gè)檢測(cè)器的至少一個(gè)計(jì)算系統(tǒng)可經(jīng)配置以基于 照明的所檢測(cè)部分而確定樣本的至少一個(gè)空間屬性，例如光學(xué)或結(jié)構(gòu)特性。
[0009] 所述系統(tǒng)可包含安置于照明路徑的光瞳平面內(nèi)的變跡器或變跡光瞳。所述變跡器 可經(jīng)配置以使沿照明路徑導(dǎo)引的照明變跡。在一些實(shí)施例中，所述系統(tǒng)可進(jìn)一步包含照明 掃描儀，所述照明掃描儀沿照明路徑安置且經(jīng)配置以用所述變跡照明的至少部分掃描樣本 的表面。所述系統(tǒng)可進(jìn)一步包含：照明場(chǎng)光闌，其經(jīng)配置以阻止沿照明路徑導(dǎo)引的照明的部 分掃描樣本的所述表面；及收集場(chǎng)光闌，其經(jīng)配置以阻止沿收集路徑導(dǎo)引的照明的部分由 檢測(cè)器接收。
[0010] 在一些實(shí)施例中，所述系統(tǒng)可包含沿照明路徑安置的變跡光瞳。所述變跡光瞳可 包含經(jīng)配置以提供四極照明功能的至少四個(gè)長(zhǎng)形孔徑。所述變跡光瞳可經(jīng)進(jìn)一步配置以使 沿照明路徑導(dǎo)引的照明變跡。此外，沿照明路徑安置的照明場(chǎng)光闌可經(jīng)配置以阻止沿照明 路徑導(dǎo)引的照明的部分照射或掃描樣本的表面。
[0011] 在一些實(shí)施例中，所述系統(tǒng)可包含安置于照明路徑的光瞳平面內(nèi)的變跡器，且可 進(jìn)一步包含沿收集路徑安置的變跡收集場(chǎng)光闌。所述變跡收集場(chǎng)光闌可經(jīng)配置以使沿收 集路徑導(dǎo)引的照明變跡，且經(jīng)進(jìn)一步配置以阻止沿收集路徑導(dǎo)引的照明的部分由檢測(cè)器接 收。
[0012] 所屬領(lǐng)域技術(shù)人員將明白，前述實(shí)施例及下述進(jìn)一步實(shí)施例可經(jīng)組合以實(shí)現(xiàn)各種 優(yōu)點(diǎn)。因此，除非另有注釋，否則本文中描述的配置不應(yīng)被解釋為本發(fā)明的限制。此外，應(yīng)了 解，以上一般描述及以下詳細(xì)描述兩者均只是示范性及解釋性的，且未必為本發(fā)明的限制。 并入本說明書中且構(gòu)成本說明書的部分的【附圖說明】本發(fā)明的目標(biāo)。描述及圖式一起用于解 釋本發(fā)明的原理。
【附圖說明】
[0013] 所屬領(lǐng)域技術(shù)人員可通過參考附圖而更佳地理解本發(fā)明的多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，其中：
[0014] 圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光學(xué)計(jì)量系統(tǒng)的框圖，所述系統(tǒng)包含安置于所 述系統(tǒng)的光瞳平面內(nèi)的變跡器；
[0015] 圖2是說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光學(xué)計(jì)量系統(tǒng)的框圖，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包含安 置于系統(tǒng)的光瞳平面內(nèi)的照明掃描儀；
[0016] 圖3是說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光學(xué)計(jì)量系統(tǒng)的框圖，其中照明掃描儀安置于 照明場(chǎng)光闌后方；
[0017] 圖4是說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的包含變跡照明場(chǎng)光闌的光學(xué)計(jì)量系統(tǒng)的框圖；
[0018] 圖5是說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光學(xué)計(jì)量系統(tǒng)的框圖，其中變跡器安置于照明 場(chǎng)光闌及照明掃描儀后方；
[0019] 圖6是說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光學(xué)計(jì)量系統(tǒng)的框圖，其中變跡器及照明場(chǎng)光 闌安置于照明掃描儀后方；
[0020] 圖7是說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的進(jìn)一步包含變跡收集場(chǎng)光闌的光學(xué)計(jì)量系統(tǒng) 的框圖；
[0021] 圖8是說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光學(xué)計(jì)量系統(tǒng)的框圖，其中照明掃描儀經(jīng) 配置以掃描沿樣本表面的照明且經(jīng)進(jìn)一步配置以使從樣本表面收集的照明解除掃描 (descan)；
[0022] 圖9A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示范性變跡器標(biāo)量光瞳平面曲線的圖表；
[0023] 圖9B是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示范性變跡器標(biāo)量光瞳平面曲線的晶片平面標(biāo)量 強(qiáng)度（對(duì)數(shù)標(biāo)度）的圖表；
[0024] 圖9C是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于示范性變跡器標(biāo)量光瞳平面曲線的在光瞳圖 像傳感器（即，檢測(cè)器）處的所得標(biāo)量曲線的圖表；
[0025] 圖10A說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的經(jīng)配置以用于四極照明功能的光瞳；及
[0026] 圖10B說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的多個(gè)光瞳配置。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 現(xiàn)將詳細(xì)參考附圖中所說明的所揭示標(biāo)的物。
[0028] 圖1到10B大體上說明例如角度解析（光瞳成像）散射計(jì)或類似者的光學(xué)計(jì)量系 統(tǒng)100的變跡方案。根據(jù)各種實(shí)施例，光瞳及/或檢測(cè)器平面處的變跡實(shí)現(xiàn)具有相對(duì)較小 尺寸的目標(biāo)上的高性能計(jì)量。此外，以下實(shí)施例包含與測(cè)量質(zhì)量、性能及/或精確度的某些 優(yōu)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的配置。應(yīng)注意，下文描述的實(shí)施例提供說明性目的且多項(xiàng)實(shí)施例的各個(gè)部分 可經(jīng)組合以實(shí)現(xiàn)具有選定優(yōu)點(diǎn)的進(jìn)一步實(shí)施例。
[0029] -般來說，以下實(shí)施例涉及以下優(yōu)點(diǎn)中的一或多者。系統(tǒng)100的實(shí)施例可包含用 于對(duì)沿照明路徑導(dǎo)引的照明塑形以避免照明計(jì)量樣本102 (例如半導(dǎo)體晶片或掩模）的目 標(biāo)區(qū)域的外部的配置。此外，系統(tǒng)100的實(shí)施例可包含用于減輕或取消沿照明路徑