用于光瞳成像散射测量的变迹法
【专利说明】
[0001] 优先权
[0002] 本申请案主张安迪?希尔（AndyHill)等人于2012年11月27日申请的名称为 "用于光瞳成像散射测量计量的变迹法（APODIZATIONFORPUPILIMAGINGSCAITEROMETRY METROLOGY) "的第61/730, 383号美国临时申请案的优先权，所述案是当前共同待审的或为 享有申请日的权利的（若干）当前共同待审申请案的申请案。前述临时申请案的全文特此 以引用的方式并入。
技术领域
[0003] 本发明大体上涉及光学计量的领域，且更特定地说，涉及用于光学计量系统的变 迹法。
【背景技术】
[0004] 光学计量通常在半导体制造期间用于测量装置或测试特征的光学及/或结构特 性。例如，光学或结构特性可包含临界尺寸，例如高度、侧壁角度、间距、线宽、膜厚度、折射 率及不同层之间或单个层内的曝光之间的重叠。可在光学计量系统中实施变迹法以控制沿 光学路径的明确界定位置处的照明的角度及空间分布。当计量准确度及精确度取决于从小 计量目标检索高保真度光谱或角度信息的能力时，变迹法尤为重要。在此类情况中，需要防 止由来自样本上的指定计量目标外的区域的无用散射引起或归因于来自沿光学路径的中 间光学组件或孔径的散射的信号污染。
[0005] 在角度解析（光瞳成像）散射计的情况中，所属领域中的已知实践是以下各项的 组合：（1)照明路径中的简单平坦的顶部孔径（光瞳）光阑，其限制照明数值孔径（NA)，使 得可在收集光瞳中隔离来自计量目标的不同衍射级；及（2)照明路径中的简单平坦的顶部 场光阑，其用于将照明定域于小目标上。利用前述架构，照明场光阑变为光瞳成像系统的限 制孔径。照明场光阑的硬边缘导致照明孔径光阑的图像中的振铃，且振铃导致光瞳图像中 的等级（例如〇级与1级）之间的交互或干扰。解决此问题的一种方法是光学计量系统的 照明路径中的场变迹法。利用场变迹法，场中的平稳变化的透射函数的引入导致共轭光瞳 平面中的平稳变化且快速衰变的函数以有效地抑制导致等级之间的干扰的振铃。
[0006] 前述方法可适合于无照明展度的空间非相干系统。然而，对于采用相干照明源的 光学计量系统（例如具有高空间及时间相干性的基于激光的系统），出现大量噪声问题。需 要对空间相干照明光束塑形而使得其在场平面中具有低尾部以最小化目标的边缘的外围 污染及衍射。需要光瞳平面中的低尾部以最小化衍射级之间的交互及干扰及物镜光瞳的削 波。可在照明场光阑或照明孔径光阑中通过某一组合振幅及相位变迹而对光束塑形。为了 使目标噪声的效应平均化，需要在测量期间扫描目标上的空间相干照明点。如果在照明场 平面处执行光束塑形且点扫描机构位于此场平面前方，那么场平面及光瞳平面中的光束形 状将随点横跨场变迹器扫描而改变。此引入总光束强度的波动以及光瞳中的光的分布的不 对称性。
【发明内容】
[0007] 本发明涉及利用下文描述的变迹方案中的一或多者来处理所属领域中的部分或 全部前述缺陷。
[0008] 本发明的各种实施例涉及一种用于执行光学计量的系统，其包含：至少一个照明 源，其经配置以照明样本；及至少一个检测器，其经配置以接收从样本散射、反射或辐射的 照明的至少部分。通信地耦合到所述一或多个检测器的至少一个计算系统可经配置以基于 照明的所检测部分而确定样本的至少一个空间属性，例如光学或结构特性。
[0009] 所述系统可包含安置于照明路径的光瞳平面内的变迹器或变迹光瞳。所述变迹器 可经配置以使沿照明路径导引的照明变迹。在一些实施例中，所述系统可进一步包含照明 扫描仪，所述照明扫描仪沿照明路径安置且经配置以用所述变迹照明的至少部分扫描样本 的表面。所述系统可进一步包含：照明场光阑，其经配置以阻止沿照明路径导引的照明的部 分扫描样本的所述表面；及收集场光阑，其经配置以阻止沿收集路径导引的照明的部分由 检测器接收。
[0010] 在一些实施例中，所述系统可包含沿照明路径安置的变迹光瞳。所述变迹光瞳可 包含经配置以提供四极照明功能的至少四个长形孔径。所述变迹光瞳可经进一步配置以使 沿照明路径导引的照明变迹。此外，沿照明路径安置的照明场光阑可经配置以阻止沿照明 路径导引的照明的部分照射或扫描样本的表面。
[0011] 在一些实施例中，所述系统可包含安置于照明路径的光瞳平面内的变迹器，且可 进一步包含沿收集路径安置的变迹收集场光阑。所述变迹收集场光阑可经配置以使沿收 集路径导引的照明变迹，且经进一步配置以阻止沿收集路径导引的照明的部分由检测器接 收。
[0012] 所属领域技术人员将明白，前述实施例及下述进一步实施例可经组合以实现各种 优点。因此，除非另有注释，否则本文中描述的配置不应被解释为本发明的限制。此外，应了 解，以上一般描述及以下详细描述两者均只是示范性及解释性的，且未必为本发明的限制。 并入本说明书中且构成本说明书的部分的【附图说明】本发明的目标。描述及图式一起用于解 释本发明的原理。
【附图说明】
[0013] 所属领域技术人员可通过参考附图而更佳地理解本发明的多个优点，其中：
[0014] 图1是说明根据本发明的实施例的光学计量系统的框图，所述系统包含安置于所 述系统的光瞳平面内的变迹器；
[0015] 图2是说明根据本发明的实施例的光学计量系统的框图，所述系统进一步包含安 置于系统的光瞳平面内的照明扫描仪；
[0016] 图3是说明根据本发明的实施例的光学计量系统的框图，其中照明扫描仪安置于 照明场光阑后方；
[0017] 图4是说明根据本发明的实施例的包含变迹照明场光阑的光学计量系统的框图；
[0018] 图5是说明根据本发明的实施例的光学计量系统的框图，其中变迹器安置于照明 场光阑及照明扫描仪后方；
[0019] 图6是说明根据本发明的实施例的光学计量系统的框图，其中变迹器及照明场光 阑安置于照明扫描仪后方；
[0020] 图7是说明根据本发明的实施例的进一步包含变迹收集场光阑的光学计量系统 的框图；
[0021] 图8是说明根据本发明的实施例的光学计量系统的框图，其中照明扫描仪经 配置以扫描沿样本表面的照明且经进一步配置以使从样本表面收集的照明解除扫描 (descan)；
[0022] 图9A是根据本发明的实施例的示范性变迹器标量光瞳平面曲线的图表；
[0023] 图9B是根据本发明的实施例的示范性变迹器标量光瞳平面曲线的晶片平面标量 强度（对数标度）的图表；
[0024] 图9C是根据本发明的实施例的用于示范性变迹器标量光瞳平面曲线的在光瞳图 像传感器（即，检测器）处的所得标量曲线的图表；
[0025] 图10A说明根据本发明的实施例的经配置以用于四极照明功能的光瞳；及
[0026] 图10B说明根据本发明的实施例的多个光瞳配置。
【具体实施方式】
[0027] 现将详细参考附图中所说明的所揭示标的物。
[0028] 图1到10B大体上说明例如角度解析（光瞳成像）散射计或类似者的光学计量系 统100的变迹方案。根据各种实施例，光瞳及/或检测器平面处的变迹实现具有相对较小 尺寸的目标上的高性能计量。此外，以下实施例包含与测量质量、性能及/或精确度的某些 优点相关联的配置。应注意，下文描述的实施例提供说明性目的且多项实施例的各个部分 可经组合以实现具有选定优点的进一步实施例。
[0029] -般来说，以下实施例涉及以下优点中的一或多者。系统100的实施例可包含用 于对沿照明路径导引的照明塑形以避免照明计量样本102 (例如半导体晶片或掩模）的目 标区域的外部的配置。此外，系统100的实施例可包含用于减轻或取消沿照明路径