專利名稱：計量系統(tǒng)以及方法
計量系統(tǒng)以及方法相關(guān)串請的交叉引用本申請要求2009年9月3日提交的題為“多功能計量系統(tǒng)(MultifunctionMetrology System) ”的美國專利申請S/N. 61/239，699，其如在本文中完全闡述一樣通過引
用結(jié)合于此。
背景技術(shù)：
I.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明一般涉及計量系統(tǒng)以及方法。2.相關(guān)技術(shù)的描述以下描述和示例不因其包括在該部分中而被視為現(xiàn)有技術(shù)。在半導(dǎo)體制造工藝中的各個點對晶片執(zhí)行計量處理，以確定晶片的各種特性，諸如晶片上的經(jīng)圖案化結(jié)構(gòu)的寬度、在晶片上形成的膜的厚度、以及晶片的一層上的經(jīng)圖案化結(jié)構(gòu)對晶片的另一層上的經(jīng)圖案化結(jié)構(gòu)的覆蓋。光學(xué)臨界尺寸(CD)計量當(dāng)前使用光譜散射計量(scatteiOmetry)或角解析散射計量來執(zhí)行。光學(xué)覆蓋計量使用成像方法或基于散射計量的方法(光譜和角解析兩者)來執(zhí)行。膜計量使用光譜橢圓計量(ellipsometry)來執(zhí)行。光譜橢圓計量的一個示例在Norton等人的美國專利No. 5，859，424中示出，其如在本文中完全闡述一樣通過引用結(jié)合于此。然而，以上所述的當(dāng)前使用的計量方法有許多缺點。例如，當(dāng)前的光學(xué)CD計量方法限于較大的光柵靶大小(例如，50微米乘以50微米)。類似地，基于散射計量的覆蓋方法將最小的光柵單元大小限于15微米乘以15微米。舊方法的另一缺點是，基于散射計量的覆蓋計量和基于成像的覆蓋計量在完全分開的平臺上實現(xiàn)。因此，開發(fā)沒有以上所述的一個或多個缺點的計量方法以及系統(tǒng)可能是有利的。發(fā)明概沭各個實施例的以下描述不應(yīng)以任何方式被解釋為限制所附權(quán)利要求的主題。一個實施例涉及計量系統(tǒng)。該計量系統(tǒng)包括被配置成產(chǎn)生衍射受限光束的光源。該計量系統(tǒng)還包括變跡器，該變跡器被配置成在照射光學(xué)器件的入射光瞳中以在晶片平面中距照射斑(spot)的中心遠于I. 5微米的輻照度小于該斑的中心的峰值輻照度的10_6的方式使光束成形。另外，該計量系統(tǒng)包括被配置成將衍射受限光束從變跡器定向到晶片上的光柵靶上的照射斑并且收集來自光柵靶的散射光的光學(xué)元件。該計量系統(tǒng)還包括被配置成拒絕一部分所收集散射光的視場光闌。該計量系統(tǒng)還包括檢測器，該檢測器被配置成檢測穿過視場光闌的散射光并且響應(yīng)于檢測到的散射光生成輸出以使光柵靶由計量系統(tǒng)使用散射計量來測量。另外，該計量系統(tǒng)包括被配置成使用該輸出來確定光柵靶的特性的計算機系統(tǒng)。該計量系統(tǒng)還可如本文中所描述地配置。
另一實施例涉及計量方法。該計量方法包括在照射光學(xué)器件的入射光瞳中以在晶 片平面中距照射斑的中心遠于I. 5微米的輻照度小于該斑中心的峰值輻照度的10_6的方式使衍射受限光束成形。該計量方法還包括將衍射受限光束定向到晶片上的光柵靶上的照射斑。另外，該計量方法包括收集來自光柵靶的散射光。該計量方法還包括拒絕來自光柵靶的一部分所收集散射光。該方法還包括在拒絕該部分所收集散射光之后檢測散射光。另外，該方法包括響應(yīng)于檢測到的散射光生成輸出。該方法還包括使用該輸出來確定光柵靶的特性。以上所述方法的每一步驟可如本文中進一步描述地執(zhí)行。以上所述的方法可包括本文中所描述的任何其他方法的任何其他步驟。以上所述的方法可使用本文中所描述的任何系統(tǒng)來執(zhí)行。附圖
簡沭得益于優(yōu)選實施例的以下詳細描述和基于參考附圖，本發(fā)明的其他優(yōu)點將對本領(lǐng)域技術(shù)人員變得顯而易見
圖I是示出計量系統(tǒng)的一個實施例的側(cè)視圖的示意圖。盡管本發(fā)明容許各種修改和替換形式，但其具體實施例作為示例在附圖中示出且將在本文中詳細描述。這些附圖可能未按比例繪制。然而應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的附圖和詳細描述并不旨在將本發(fā)明限于所公開的特定形式，相反，其意圖是覆蓋落在如所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等效方案以及替換方案。優(yōu)選實施例的詳細描述現(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖，應(yīng)當(dāng)注意，附圖未按比例繪制。具體而言，附圖的某些元件的比例被顯著地放大，以強調(diào)這些元件的特性。一個實施例涉及計量系統(tǒng)。該計量系統(tǒng)(或“計量工具”)預(yù)期在半導(dǎo)體器件生產(chǎn)和相關(guān)應(yīng)用中使用。本文中進一步描述的各個計量任務(wù)可在半導(dǎo)體或相關(guān)器件生產(chǎn)的各個階段(諸如光刻和蝕刻)中執(zhí)行。在一些實施例中，本文中所描述的計量系統(tǒng)可被集成到半導(dǎo)體制造系統(tǒng)中，諸如光刻系統(tǒng)或蝕刻系統(tǒng)、或者以某些方式物理地、化學(xué)地、或機械地更改晶片的任何其他系統(tǒng)。計量系統(tǒng)可被集成到半導(dǎo)體制造系統(tǒng)中，從而由半導(dǎo)體制造系統(tǒng)對晶片執(zhí)行的工藝中的一個步驟期間和/或在一個步驟之前、在一個步驟之前、或由半導(dǎo)體制造系統(tǒng)對晶片執(zhí)行的工藝的步驟之間，計量系統(tǒng)可測量晶片并確定晶片的特性，而無需從半導(dǎo)體制造系統(tǒng)去除晶片(即，晶片設(shè)置在半導(dǎo)體制造系統(tǒng)內(nèi))。計量系統(tǒng)可如何集成到半導(dǎo)體制造系統(tǒng)中的示例在Levy等人共有的美國專利No. 6，891，627中描述并示出，其如在本文中完全闡述一樣通過引用結(jié)合于此。圖I示出計量系統(tǒng)的一個實施例。該計量系統(tǒng)包括被配置成產(chǎn)生衍射受限光束的光源。在一個實施例中，光源包括激光和單模光纖。以此方式，照射光束可使用通過單模光纖的激光作為光源來生成。例如，如圖I所示，光源8可包括激光10、以及生成衍射受限光束14的單模光纖12。這種光源實現(xiàn)照射斑(以及可能的衍射受限照射斑)，該照射斑與本文中進一步描述的變跡器一起實現(xiàn)對相對較小靶的計量。光源可生成只有一個波長的光(即，單色光)、具有許多離散波長的光(即，多色光)、或具有多個波長的光(即，寬帶光)。光源所生成的光可能具有任何合適的波長，諸如可見波長或約190nm至約900nm之間的任何波長。光源還包括任何其他合適的光源，諸如白光源、紫外線(UV)激光、弧光燈、激光驅(qū)動的光源(諸如從美國馬薩諸塞州沃本市的Energetiq技術(shù)公司購得的EQ-1000)、超連續(xù) 激光(寬帶激光)(諸如從美國新澤西州摩根維爾市NKT光子公司購得的Koheras Versa)、或其某些組合。光源還可被配置成提供具有足夠亮度的光，該亮度在一些情況下可以是大于約lW/(nm cm2Sr)的亮度。該計量系統(tǒng)還可包括到光源的快反饋，用于穩(wěn)定其功率和波長。到光源的快反饋可如本文中進一步描述地配置。該計量系統(tǒng)還包括變跡器，該變跡器被配置成在照射光學(xué)器件的入射光瞳中以在晶片平面中距照射斑的中心遠于I. 5微米的輻照度小于該斑中心的峰值輻照度的10_6的方式使光束成形。例如，如圖I所示，計量系統(tǒng)可包括置于光源所生成的衍射受限光束的路徑中的變跡器16。變跡器可置于計量系統(tǒng)的照射光瞳中。變跡一般可被定義為更改光學(xué)系統(tǒng)的入射光瞳中的光分布(例如，使用掩模來更改照射光束的幅值和/或相位)，由此改變照射光束的強度分布曲線。在本情況下，變跡器被配置成將照射斑的“尾部”(例如，照射斑中距照射斑的中心大于I. 5微米的部分)中的輻照度減小到小于峰值輻照度的10_6，由此減少所謂的信號污染。將這種變跡器包括在本文中所描述的計量系統(tǒng)中是可對相對較小的光柵靶實現(xiàn)計量的特征之一。該計量系統(tǒng)還包括光學(xué)元件，這些光學(xué)元件被配置成將光束從變跡器定向到晶片上的光柵靶上的照射斑并且收集來自光柵靶的散射光。例如，在圖I所示的實施例中，光學(xué)兀件可包括折射光學(xué)兀件18和20、分束器22、折射光學(xué)兀件24、分束器26、具有其孔徑光闌28的物鏡30、折射光學(xué)兀件36、分束器38和40、以及折射光學(xué)兀件42。折射光學(xué)兀件18、20、24、36和42可包括本領(lǐng)域已知的任何合適的折射光學(xué)元件，諸如折射透鏡。另外，雖然折射光學(xué)元件18、20、24、36和42以相同的方式使用相同的常規(guī)符號在圖I中示意性地示出，但是折射光學(xué)元件中的全部、部分、或沒有一個可相同地或不同地配置。此外，折射光學(xué)元件18、20、24、36和42中的每一個可包括一個或多個折射光學(xué)元件。折射光學(xué)元件18被配置成將衍射受限光束從光源8定向到變跡器16。折射光學(xué)元件20被配置成將光束從變跡器通過可包括二向色分束器的分束器22定向到折射光學(xué)元件24。折射光學(xué)元件24被配置成將光束定向到可包括任何合適分束器的分束器26。分束器26被配置成將光束從折射光學(xué)元件24反射到物鏡30，該物鏡被配置成將衍射受限光束聚焦在晶片34上的光柵靶(未示出)上的照射斑32。物鏡30可包括任何合適的折射光學(xué)元件和/或任何合適的反射光學(xué)元件。例如，物鏡可具有全反射設(shè)計或反折射設(shè)計，諸如在授予Rodgers的美國專利No. 5，309，276和授予Shafer等人的美國專利No. 6，801，358中所描述的那些設(shè)計，它們?nèi)缭诒疚闹型耆U述一樣通過引用結(jié)合于此。物鏡還可針對從約150nm到約IOOOnm的波長來設(shè)計。另外，物鏡可被設(shè)計成在照射中沒有中心遮擋。物鏡(或“多個物鏡”)可以是相對高值孔徑(NA)的物鏡(例如，具有約O. 9或更大的NA)，由此實現(xiàn)對照射光瞳的優(yōu)化選擇(在本文中未示出的光瞳區(qū)域選擇)。相對較高NA的物鏡如該術(shù)語在本文中所使用地一般指物鏡的入射光瞳的半徑與物鏡的焦距相當(dāng)，或者換句話說，從物鏡發(fā)射到晶片上的射線填充相對較大的錐角。例如，NA為O. 9的物鏡具有O. 9f的入射光瞳半徑，其中f是透鏡的焦距。這等效于射線照到晶片的最大錐角是arcsinO.9 = 64度的事實。因此，相對較高NA的物鏡具有相對較大的入射光瞳。以此方 式，不同的部分(例如，入射光瞳的僅一部分)可用于照射。換句話說，入射光瞳(此處用作照射光瞳)相對較大的事實實現(xiàn)對該光瞳的子區(qū)域的選擇性照射，該子區(qū)域隨后被轉(zhuǎn)換成整個物鏡NA所提供的最大照射錐體的子錐體。光瞳區(qū)域選擇可使用可用于將光從光源定向到照射光瞳的僅特定部分的任何合適的光學(xué)元件來執(zhí)行。例如，光學(xué)元件(未示出)可用于調(diào)制光源，由此選擇照射光瞳的用于計量系統(tǒng)所執(zhí)行的測量的部分。可用于空間地調(diào)制光的合適光學(xué)元件的示例包括諸如可從美國德克薩斯州達拉斯市的Texas儀器得到的反射微鏡陣列器件、諸如可從德國德累斯頓市Fraunhofer學(xué)院得到的衍射微鏡陣列器件、液晶器件(LCD)、衍射光學(xué)元件、固定孔徑、可執(zhí)行對光的空間調(diào)制的任何其他光學(xué)元件、或其某些組合。替換地，光學(xué)元件(未示出)可用于代替選擇照射光瞳的僅一個或多個部分在計量系統(tǒng)所執(zhí)行的測量中使用。因此，折射光學(xué)元件18和20、分束器22、折射光學(xué)元件24、分束器26、以及物鏡30構(gòu)成計量系統(tǒng)的照射子系統(tǒng)(或“照射光瞳”)，該照射子系統(tǒng)被配置成將光從光源定向到晶片(例如，用于散射計量測量)。以此方式，照射子系統(tǒng)可用于散射計量測量，并且如附圖標記46圈出且指示的照射子系統(tǒng)中 的衍射受限光束可以是高斯光束。例如，計量系統(tǒng)的光源可被配置成提供高斯光束，并且變跡器可能不更改衍射受限光束的高斯性質(zhì)。物鏡30還被配置成收集來自晶片的光。從晶片收集的光包括散射光。然而，從晶片收集的光還可包括來自晶片的其他光(例如，反射光)。物鏡30將所收集光通過分束器26定向到折射光學(xué)元件36，該折射光學(xué)元件將所收集光通過分束器38和40定向到折射光學(xué)元件42。折射光學(xué)元件42被配置成將所收集散射光定向到檢測器44。檢測器44可如本文中進一步描述地配置。以此方式，物鏡30、分束器26、折射光學(xué)兀件36、分束器38和40、折射光學(xué)元件42、以及檢測器44構(gòu)成計量系統(tǒng)的檢測子系統(tǒng)。檢測子系統(tǒng)可用于散射計量測量，如本文中進一步描述的。物鏡的光學(xué)象差規(guī)格可從本文中進一步描述的散射計量斑大小導(dǎo)出。例如，優(yōu)選執(zhí)行對用于角解析散射計量實現(xiàn)計量系統(tǒng)的物鏡的設(shè)計和制造以在照射斑尾部處確保以上所述的顯著較低輻照度。光學(xué)設(shè)計優(yōu)選確保最小的重影量，該最小的重影量可由從物鏡的任何光學(xué)表面反射回晶片的相對較強的晶片反射產(chǎn)生。該設(shè)計還優(yōu)選提供過大孔徑用于使從透鏡邊緣和至少1_的空隙(air-space)的散射最小化，以減少相干效應(yīng)。從照射的散射優(yōu)選通過保證光學(xué)表面和涂層上的相對較低的表面粗糙度(通常為約O. Inm均方根(RMS))以及相對較低的表面缺陷率(劃痕和挖痕，類似于5/1X0. 040和每ISO 10110的L1X0. 006)來進一步最小化。計量系統(tǒng)中所包括的孔徑和光闌優(yōu)選具有用于最少地散射到晶片中的仔細制造的邊緣，并且物鏡組件的內(nèi)部機械表面優(yōu)選被加工并處理成吸收任何散射光。光學(xué)元件優(yōu)選在干凈的環(huán)境中清洗和組裝以將光學(xué)元件上的灰塵顆粒的數(shù)量保持在將導(dǎo)致可感測散射的水平以下。因此，本文中所描述的各個實施例可具有針對表面粗糙度、劃痕和挖痕、缺陷、以及清潔度的光學(xué)制造要求的規(guī)范，從而確保相對較低的漫射光和以此方式確保相對較低的殘余輻照度。類似于以上所述的對物鏡的考慮優(yōu)選應(yīng)用于計量系統(tǒng)中所包括的所有光學(xué)元件。用于相對較低漫射光的這些光學(xué)制造要求可與本文中所描述的任何其他實施例組合。在一個實施例中，光柵靶上的照射斑的直徑小于3微米。例如，如上所述，殘余輻照度被建立為來自光柵靶的臨界尺寸(CD)和覆蓋計量的性能準則，殘余輻照度是距晶片上的照射斑的中心I. 5微米半徑以外的輻照度，并且殘余輻照度限值是照射斑的中心處的輻照度的10_6。因此，照射斑的半徑可能約為I. 5微米，并且因此，直徑約為3微米或更小。在另一實施例中，計量系統(tǒng)被配置成在收集來自光柵靶的散射光的同時跨光柵靶掃描照射斑。例如，如圖I所示，計量系統(tǒng)可被配置成在多個方向48上例如通過橫向地移動光源、由此移動衍射受限光束來橫向地掃描衍射受限光束14。以此方式，計量系統(tǒng)可跨光柵靶視場掃描照射斑。計量系統(tǒng)可以光柵或其他方式跨光柵靶區(qū)域掃描該斑。計量系統(tǒng)可被配置成使用任何合適的器件(例如，機械平臺)來跨光柵靶掃描照射斑。以此方式，不同于在該靶上提供擴大的照射斑，該斑可在光柵靶區(qū)域內(nèi)掃描。(圖I所示光束14的位置表不通過光學(xué)系統(tǒng)的視場中心的光射線，而光束50的位置并不表不通過光學(xué)系統(tǒng)的光瞳中心的光射線。沿著計量系統(tǒng)的光軸49的圓點表示光束14和50所表示的不同射線與光軸相交的點。)以此方式，本文中所描述的計量系統(tǒng)實施例實現(xiàn)對比當(dāng)前用于散射計量測量的光柵革G小的光柵祀的測量。例如，在一些實施例中，光柵祀的橫向尺寸小于10微米乘以小于10微米。橫向尺寸在與晶片的上表面基本平行的平面上定義。在一個這種示例中，光柵靶的橫向尺寸可以是5微米乘以5微米。例如，本文中所描述的實施例實現(xiàn)對來自相對較小光柵靶的CD的基本正確的光學(xué)測量(例如，5微米乘以5微米)。另外，本文中所描述的實施例實現(xiàn)對與相對較小光柵單元的基本正確的光學(xué)散射計量覆蓋測量(例如，5微米乘以5微米)。以此方式，本文中所描述的實施例的一個優(yōu)點在于，計量系統(tǒng)配置實現(xiàn)對小到5微米乘以5微米的光柵靶的光學(xué)CD計量、以及對單元大小小到5微米乘以5微米的光柵靶的基于散射計量的覆蓋計量。光柵靶本身可包括本領(lǐng)域已知的任何合適的光柵靶。 在一個實施例中，光學(xué)元件被配置成將所收集散射光的重像集中到光學(xué)元件的成像光瞳中的局部區(qū)域或跨成像光瞳將重像擴散開以減小重像的輻照度。例如，本文中所描述的實施例可使用光瞳成像系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計原理配置，該光瞳成像系統(tǒng)將與信號相干的重像集中到光瞳圖像中的特定局部區(qū)域(諸如例如O. INA半徑內(nèi)的光瞳中心)、或?qū)⑵湓谧銐虼蟮膮^(qū)域上擴散以使重影輻照度最小化到例如小于信號的10_6。這種光瞳重像控制可與本文中所描述的任何其他實施例組合地應(yīng)用。計量系統(tǒng)還包括被配置成拒絕一部分所收集散射光的視場光闌。例如，在一個實施例中，計量系統(tǒng)包括視場光闌52，該視場光闌置于所收集散射光的路徑中以使視場光闌可拒絕一部分所收集散射光。以此方式，在收集臂中使用收集視場光闌以供散射計量(例如，角解析散射計量)。收集視場光闌可能通過提供拒絕該靶周圍的非期望信號和足夠的光瞳解析率之間的優(yōu)化平衡來實現(xiàn)相對較小的散射計量計量靶。例如，對于給定光柵靶大小，視場光闌大小可針對信號污染和光瞳成像解析率之間的折衷進行優(yōu)化。計量系統(tǒng)可被配置成執(zhí)行一種用于將視場光闌對準計量光柵靶的方法。將視場光闌對準計量光柵靶可使用斑照射和將各個部件對準該斑來執(zhí)行。例如，可觀察到照射視場光闌的平面中的照射斑，并且照射視場光闌可與該斑對準。鏡式晶片(或其他合適的反射表面)可在物鏡下面進行聚焦。可觀察到收集視場光闌的平面中的反射照射斑，并且收集視場光闌可與該斑對準。晶片上的照射斑可通過分開的對準光學(xué)器件(例如，使用本文中進一步描述的檢測器66以及相對應(yīng)的光學(xué)元件)來觀察，并且這些光學(xué)器件與該斑對準。當(dāng)計量光柵靶進入視野時，檢測器66及其相對應(yīng)的光學(xué)元件可用于使該靶進入照射斑的位置，由此將視場光闌對準計量光柵靶。在一個實施例中，視場光闌不以所收集散射光沿其傳播的光軸為中心，由此減少所收集散射光在檢測器上的重影，如本文中進一步所述。例如，視場光闌的光學(xué)實現(xiàn)是使視場光闌偏離光軸。視場光闌的這種定位是用于減少重影的附加策略。具體而言，偏軸視場光闌可用于減少因重影引起的信號污染，甚至使其最小化。以此方式，可執(zhí)行對整個光學(xué)系統(tǒng)到收集視場光闌的設(shè)計和制造(包括使用變跡器來抑制收集視場光闌的邊緣處的光學(xué)信號的尾部)以保證散射和重影的最小水平。另外，計量系統(tǒng)包括檢測器，該檢測器被配置成檢測穿過視場光闌的散射光并且響應(yīng)于檢測到的散射光生成輸出以使光柵靶由計量系統(tǒng)使用散射計量來測量。例如，檢測器44可被配置成檢測穿過視場光闌52的散射光并且響應(yīng)于檢測到的散射光生成輸出以使光柵靶由計量系統(tǒng)使用散射計量來測量。檢測器可包括任何合適的檢測器，諸如電荷耦合器件(CCD)。以此方式，以上所述的光源(例如，激光10和單模光纖12)可被用作散射計量光源，并且檢測器可被用作散射計量計量檢測器。在一些實施例中，計量系統(tǒng)可被配置成通過以光闌或其他方式跨靶區(qū)域掃描直徑為O. 6微米的照射斑和串行地收集來自相繼掃描點的信號來收集來自具有該斑的5微米乘以5微米的計 量靶的散射計量信號。在一個實施例中，散射計量包括角解析散射計量。以此方式，計量系統(tǒng)可被配置為角解析散射計量。換句話說，計量系統(tǒng)可被配置成在多個離散角測量散射光的強度。這些測量可例如通過在測量之間移動一個或多個光學(xué)元件、或同時通過使用單個檢測器或一個以上的檢測器在收集空間內(nèi)的多個離散角單獨地測量散射光的強度來順序地執(zhí)行(一個離散角接一個離散角)。另外，計量系統(tǒng)的這一實施例可與本文中所描述的任何其他實施例的特征組合。例如，角解析散射計量實施例可與被配置為本文中所描述的視場光闌組合，與此同時將非期望光瞳重影集中到局部光瞳區(qū)域。在另一實施例中，散射計量包括使用多個離散波長來執(zhí)行的角解析散射計量。計量系統(tǒng)可被配置成并發(fā)(并行地)或一個接一個順序地使用若干離散波長來執(zhí)行角解析散射計量。這些測量可以本領(lǐng)域已知的多種不同方式執(zhí)行。計量系統(tǒng)還可被配置成并發(fā)(并行地)或一個接一個順序地使用若干離散波長、以及使用用于穩(wěn)定光源功率和波長的快反饋來執(zhí)行角解析散射計量。另外，如本文中進一步描述的，光學(xué)元件可包括可用于在一個以上的偏振狀態(tài)中執(zhí)行測量的偏振器和分析器。例如，在一個實施例中，計量系統(tǒng)可被配置成通過并發(fā)(并行地)或一個接一個順序地使用若干離散波長、結(jié)合并發(fā)(并行地)或一個接一個順序地使用若干偏振狀態(tài)來執(zhí)行角解析散射計量。這些測量可以本領(lǐng)域已知的多種不同方式執(zhí)行。另外，計量系統(tǒng)可被配置成通過并發(fā)(并行地)或一個接一個順序地使用若干離散波長、結(jié)合并發(fā)(并行地)或一個接一個順序地使用若干偏振狀態(tài)、以及使用用于穩(wěn)定光源功率和波長的快反饋，來執(zhí)行角解析散射計量。在附加實施例中，散射計量包括光譜散射計量。光譜散射計量可使用計量系統(tǒng)以本領(lǐng)域已知的多種不同方式執(zhí)行。在又一實施例中，散射計量包括使用多個離散角來執(zhí)行的光譜散射計量。使用多個離散角的光譜散射計量可使用計量系統(tǒng)實施例以本領(lǐng)域已知的多種不同方式執(zhí)行。計量系統(tǒng)可被配置成通過并發(fā)(并行地)或一個接一個順序地使用若干離散角來執(zhí)行光譜散射計量。另外，計量系統(tǒng)可被配置成通過并發(fā)(并行地)或一個接一個順序地使用若干離散角、結(jié)合并發(fā)(并行地)或一個接一個使用若干偏振狀態(tài)，來執(zhí)行光譜散射計量。這些測量可以本領(lǐng)域已知的多種不同方式執(zhí)行。此外，散射計量可以是光譜散射計量、或角解析散射計量、或光譜散射計量和角解析散射計量兩者的組合。在一個實施例中，光學(xué)元件包括置于衍射受限光束的路徑中的偏振器和置于所收集散射光的路徑中的分析器。例如，如圖I所示，光學(xué)元件可包括置于衍射受限光束的路徑中的偏振器54和置于所收集散射光的路徑中的分析器56。在一個這種實施例中,偏振器和分析器被配置成散射計量可使用多個偏振狀態(tài)來執(zhí)行。例如，偏振器和分析器可被配置成如果旋轉(zhuǎn)偏振器和分析器，則偏振器和分析器將不同的偏振分別賦予衍射受限光束和所收集散射光。因此，取決于用于測量的偏振狀態(tài)，計量系統(tǒng)可旋轉(zhuǎn)偏振器和/或分析器。偏振器和分析器可包括本領(lǐng)域已知的任何合適的偏振部件。在另一這種實施例中，計量系統(tǒng)被配置成至少使用光源、包括偏振器和分析器的光學(xué)元件、以及檢測器來執(zhí)行對晶片的橢圓計量測量。橢圓計量測量可使用計量系統(tǒng)實施例以本領(lǐng)域已知的任何方式執(zhí)行。橢圓計量測量可包括單波長橢圓計量測量、光譜橢圓計量測量、可變角橢圓計量測量、可變角光譜橢圓計量測量、任何其他橢圓計量測量、或其某些組合。在一個實施例中，計量系統(tǒng)包括被配置成生成晶片圖像的附加檢測器。以此方式，計量系統(tǒng)可被配置成用于晶片的基于成像的計量測量。例如，在圖I所示的實施例中，計量系統(tǒng)包括附加光源58，該附加光源可包括任何合適的光源。光源可生成只有一個波長的光、(即，單色光)、具有許多離散波長的光(即，多色光)、或具有多個波長的光(即，寬帶光)。光源所生成的光可具有任何合適的波長，諸如UV波長。光源可如參考光源8所描述地進一步配置。此外，雖然計量系統(tǒng)在圖I中被示為包括兩個光源(一個用于散射計量或其他計量測量而另一個用于成像)，但是計量系統(tǒng)可包括可用于本文中所描述的所有測量(包括散射計量和其他計量測量以及成像)的僅一個光源。計量系統(tǒng)還可包括被配置成將來自附加光源58的光定向到分束器22的折射光學(xué)元件60。折射光學(xué)元件60可如本文中所描述地進一步配置。分束器22被配置成將來自折射光學(xué)兀件60的光反射到折射光學(xué)兀件24,該折射光學(xué)兀件24將光定向到分束器26。來自附加光源的光被分束器26通過物鏡30反射，該物鏡將光聚焦在晶片上。晶片所反射的光被物鏡30收集，該物鏡將所收集反射光通過分束器26定向到折射光學(xué)元件36。折射光學(xué)元件36將所收集反射光定向到分束器38，該分束器將所收集反射光反射到折射光學(xué)元件62。折射光學(xué)元件62將所收集反射光定向到折射光學(xué)元件64，該折射光學(xué)兀件64將所收集反射光聚焦到附加檢測器66。折射光學(xué)兀件62和64可如本文中所描述地配置。附加檢測器被配置成使用所收集反射光來生成晶片圖像。附加檢測器可包括任何合適的檢測器，諸如CCD。成像檢測器可用于基于成像的計量，如本文中進一步描述的。另外，計量系統(tǒng)可被進一步配置用于雙光束成像。例如，計量系統(tǒng)可被配置成如Kandel等人共有的美國專利No. 7，528,941中所描述地執(zhí)行雙光束成像，其如在本文中完全闡述一樣通過引用結(jié)合于此。在這些實施例中，物鏡的光學(xué)象差規(guī)格可結(jié)合雙光束成像工具引起的偏移(TIS)誤差預(yù)算如以上所述地導(dǎo)出(例如，用于散射計量斑大小要求)。此外，成像檢測器可用于晶片相對于光學(xué)元件的導(dǎo)航(例如，從而可通過使用附加檢測器所生成的晶片的圖像來將晶片上的光柵靶移動到光學(xué)元件的視野內(nèi))。以此方式，本文中所描述的計量系統(tǒng)實施例可包括同一平臺上的散射計量和成像子系統(tǒng)的組合，其中散射計量可以是光譜散射計量、或角解析散射計量、或兩者的組合?？捎糜谏删瑘D像的光學(xué)元件可由其他光學(xué)元件以光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳的圖像變成可訪問的方式使用或補充。以此方式，諸如孔徑68之類的一個或多個光學(xué)元件可置于光瞳圖像的平面中。由此，提供用于訪問光瞳圖像的選項。、計量系統(tǒng)可包括其他光學(xué)元件。例如，如圖I所示，分束器40可被配置成允許一部分所收集散射光穿過該分束器，并且可反射另一部分所收集散射光。所收集散射光的反射部分可用于確定計量系統(tǒng)的焦點。例如，所收集散射光的反射部分可被定向到焦點檢測斬波器70，該焦點檢測斬波器可包括任何合適的斬波器。穿過焦點檢測斬波器70的光可由檢測器72檢測。檢測器72可被配置成響應(yīng)于檢測器檢測到的光生成輸出。檢測器72可包括任何合適的檢測器，諸如CCD。諸如本文中進一步描述的計算機系統(tǒng)可被配置成使用檢測器72所生成的輸出以任何合適的方式確定測量的晶片上的光柵靶或膜是否正在焦點上。計量系統(tǒng)可包括一個或多個器件(未示出)，諸如被配置成如果光柵靶或膜被確定為離焦則移動晶片或者計量系統(tǒng)的一個或多個光學(xué)元件的平臺。如上所述，圖I所示的計量系統(tǒng)包括多個檢測器，這些檢測器被配置成檢測來自晶片的光并響應(yīng)于檢測到的光生成輸出，以使光柵靶可由計量系統(tǒng)使用多種不同的技術(shù)來測量。圖I所示的計量系統(tǒng)還可包括附加檢測器。例如，計量系統(tǒng)可包括被配置成檢測來自晶片的光并響應(yīng)于檢測到的光生成輸出的光譜儀(未示出)。光譜儀可包括任何合適的光譜儀。從晶片散射的光可被置于所收集散射光的路徑中的分束器(未示出)定向到光譜儀。分束器還可如本文中進一步描述地配置。任何其他合適的光學(xué)元件還可置于光譜儀檢 測到的光的路徑中。光譜儀可被配置成測量作為波長函數(shù)的散射光強度。以此方式，計量系統(tǒng)可被配置成使用光譜散射計量來執(zhí)行對晶片的測量。因此，圖I所示的計量系統(tǒng)可包括同一平臺上的散射計量和成像系統(tǒng)的組合，其中散射計量可以是光譜散射計量、或角解析散射計量、或兩者的組合。此外，圖I所示的檢測器中的一個可被配置為光譜儀，或者用光譜儀代替。例如，分束器38可將一部分所收集散射光反射到圖I所示的檢測器66，并且檢測器66可被配置為如上所述地配置的光譜儀，或用光譜儀代替。計量系統(tǒng)還包括被配置成使用輸出來確定光柵靶的特性的計算機系統(tǒng)。例如，如圖I所示，計量系統(tǒng)包括被配置成使用檢測器44所生成的輸出來確定光柵靶的特性的計算機系統(tǒng)74。以此方式，計算機系統(tǒng)可被配置成響應(yīng)于散射光使用來自檢測器的輸出來確定光柵靶的特性。另外，計算機系統(tǒng)可被配置成使用來自檢測器66的輸出來確定光柵靶的特性。以此方式，計算機系統(tǒng)可被配置成響應(yīng)于反射光或晶片圖像使用來自檢測器的輸出來確定光柵靶的特性。計算機系統(tǒng)可使用本領(lǐng)域已知的任何合適的方法、算法、模型、技術(shù)等來確定光柵靶的特性。計算機系統(tǒng)74耦合到檢測器44和66 (例如，通過圖I中的虛線所示的一個或多個傳輸介質(zhì)，這些傳輸介質(zhì)可包括本領(lǐng)域已知的任何合適的傳輸介質(zhì))以使計算機系統(tǒng)可接收檢測器所生成的輸出。計算機系統(tǒng)可以任何合適的方式耦合到檢測器中的每一個。另夕卜，計算機系統(tǒng)可以類似的方式耦合到計量系統(tǒng)中所包括的任何其他檢測器。計算機系統(tǒng)74可采用各種形式，包括個人計算機系統(tǒng)、大型計算機系統(tǒng)、工作站、系統(tǒng)計算機、圖像計算機、可編程圖像計算機、并行處理器、或本領(lǐng)域已知的任何其他設(shè)備。一般而言，術(shù)語“計算機系統(tǒng)”可被寬泛地定義為涵蓋具有一個或多個處理器的任何設(shè)備，該設(shè)備執(zhí)行來自存儲介質(zhì)的指令。在一個實施例中，該特性包括光柵靶中的經(jīng)圖案化結(jié)構(gòu)的CD。計算機系統(tǒng)可使用如Fabrikant等人共有的美國專利No. 7，511，830中所描述的散射計量測量、或以任何其他合適的方式來確定經(jīng)圖案化結(jié)構(gòu)的CD(以及經(jīng)圖案化結(jié)構(gòu)的其他特性)，其如在本文中完全闡述一樣通過引用結(jié)合于此。以此方式，本文中所描述的實施例可組合變跡器、視場光闌和相對較小的光柵靶用于光學(xué)CD計量。在另一實施例中，該特性包括光柵靶中的經(jīng)圖案化結(jié)構(gòu)對在晶片上形成的另一光柵靶的經(jīng)圖案化結(jié)構(gòu)覆蓋。該光柵靶和另一光柵靶在晶片的不同層上形成。計算機系統(tǒng)可被配置成使用響應(yīng)于所收集散射光的輸出來確定覆蓋，如Kandel等共有的美國專利No. 7，616，313和Mieher等共有的美國專利No. 7，663，753中所述，它們?nèi)缭诒疚闹型耆U述一樣通過引用結(jié)合于此。以此方式，本文中所描述的實施例可組合變跡器、視場光闌和一組相對較小的光柵靶用于散射計量覆蓋計量。另外，本文中所描述的實施例可組合變跡器、視場光闌、相對較小的光柵靶和光瞳成像用于CD和覆蓋計量。此外，本文中所描述的實施例可組合變跡器、視場光闌、相對較小的光柵靶、光瞳成像、以及在可見和近UV或者深UV中的離散照射譜線用于CD和覆蓋計量。另外， 如上所述，散射計量可包括光譜散射計量。光柵靶的CD和覆蓋可使用對光柵靶的光譜散射計量測量來確定。在以上進一步描述的一個實施例中，計量系統(tǒng)包括被配置成生成晶片圖像的附加檢測器。在一個這種實施例中，計算機系統(tǒng)被配置成使用圖像來確定光柵靶的附加特性。計算機系統(tǒng)可被配置成使用圖像以及任何合適的方法、算法、技術(shù)、模型等來確定光柵靶的附加特性。在一些這種實施例中，該特性包括基于散射計量的覆蓋，而附加特性包括基于成像的覆蓋。計算機系統(tǒng)可以任何合適的方式配置成確定基于成像的覆蓋。例如，計量系統(tǒng)可被配置成使用成像來確定覆蓋，如授予Ghinovker的共有美國專利No. 7，541，201中所述，其如在本文中完全闡述一樣通過引用結(jié)合于此。由此，本文中所描述的實施例在單個平臺上實現(xiàn)基于散射計量和基于成像的覆蓋計量兩者。在附加的這些實施例中，光學(xué)元件包括物鏡，該物鏡被配置成收集來自光柵靶的散射光并且被配置成收集來自晶片的光以生成圖像。例如，如圖I所示，光學(xué)元件可包括物鏡30，該物鏡被配置成收集來自光柵靶的散射光并且被配置成收集用來生成圖像的來自晶片的光。以此方式，角解析散射計量物鏡和成像覆蓋物鏡可以是相同的光學(xué)元件。然而，另一選擇是實現(xiàn)兩個單獨的物鏡(未示出)，一個用于角解析散射計量，而另一個用于成像覆蓋。如果計量系統(tǒng)包括兩個這種單獨的物鏡，則計量系統(tǒng)可被配置成取決于要執(zhí)行的測量(散射計量或成像)來移動光學(xué)器件。在這些實例中，計量系統(tǒng)可被配置成在不同類型的測量之間切換物鏡，與此同時在其余光學(xué)元件中被動地或主動地選擇兩個單獨的子組件。替換地，如果計量系統(tǒng)包括兩個這種單獨的物鏡，則計量系統(tǒng)可被配置成物鏡(以及相對應(yīng)的光學(xué)元件)是靜止的。在這些實例中，計量系統(tǒng)可包括兩個固定且靜止的光柱(每一物鏡及其相對應(yīng)的光學(xué)元件對應(yīng)一個柱)，并且計量系統(tǒng)可被配置成取決于對晶片執(zhí)行的測量來移動晶片以使計量靶從一個光柱的視野移動到另一光柱的視野。計算機系統(tǒng)可被配置成通過計算出視場光闌對該輸出的影響來確定光柵靶的特性。例如，計算機系統(tǒng)可被配置成使用算法來計算出相對較小的收集視場光闌對從晶片散射的信號的改變。另外，本文中所描述的實施例可組合變跡器、收集視場光闌和算法來計算出散射強度因用于CD和覆蓋計量的收集視場光闌而引起的改變。如上所述，計量系統(tǒng)可被配置成執(zhí)行對晶片的橢圓計量測量。在一個這種實施例中，計算機系統(tǒng)被配置成使用檢測器在橢圓計量測量期間生成的輸出來確定在晶片上形成的膜的特性。膜的特性可包括例如膜厚度、折射率、以及可使用橢圓計量測量確定的任何其他薄膜特性。計算機系統(tǒng)可配置成以任何合適的方式確定該膜的特性。例如，計量系統(tǒng)可被配置成使用橢圓計量測量來確定膜以及其他特性，如授予Bareket等人的共有美國專利No. 7，515，253中所述，其如在本文中完全闡述一樣通過引用結(jié)合于此。另外，計算機系統(tǒng)可被配置成使用對該膜的光譜散射計量測量來確定該膜的特性。這種實施例可與本文中所描述的任何其他實施例組合。例如，計量系統(tǒng)的一個實施例可包括同一平臺上光學(xué)CD計量系統(tǒng)、散射計量和成像覆蓋計量系統(tǒng)、以及膜計量系統(tǒng)的組合。另外，如上所述，計量系統(tǒng)可被集成到半導(dǎo)體制造系統(tǒng)中。以此方式，計量系統(tǒng)可被用作光刻系統(tǒng)的單個可集成傳感器，該傳感器可用于測量散射計量覆蓋、CD、膜厚、以及UV雙光束成像覆蓋。這種計量系統(tǒng)可能滿足16nm技術(shù)節(jié)點要求。本文中所描述的實施例的一個優(yōu)點在于，計量系統(tǒng)可被配置為并被用作多功能計量系統(tǒng)。例如，計量系統(tǒng)被配置成在單個平臺上提供不同應(yīng)用的組合。以此方式，計量系統(tǒng) 可被配置成使用本文中所描述的一種或多種技術(shù)來確定晶片上的光柵靶或其他結(jié)構(gòu)(特征)的一個以上的特性。換句話說，多個計量任務(wù)可通過合適的選擇或不同計量方法(諸如散射計量和成像方法)的組合來執(zhí)行。在一個這種示例中，計算機系統(tǒng)可使用散射計量測量(使用計量系統(tǒng)來執(zhí)行)來確定如上所述的光柵靶中的經(jīng)圖案化結(jié)構(gòu)的CD，并且使用散射計量測量來確定經(jīng)圖案化結(jié)構(gòu)對其他經(jīng)圖案化結(jié)構(gòu)的覆蓋，其中其他散射計量測量使用計量系統(tǒng)來執(zhí)行、或者成像使用計量系統(tǒng)來執(zhí)行。在另一個示例中，計算機系統(tǒng)可使用散射計量測量來確定CD，使用散射計量測量或成像結(jié)果來確定覆蓋，并且使用橢圓計量測量來確定薄膜特性。以此方式，本文中所描述的實施例可在一個計量工具中組合以下計量任務(wù)光學(xué)CD計量、光學(xué)覆蓋計量、以及膜計量。另外，計算機系統(tǒng)可使用本文中所描述的技術(shù)的任何組合來確定本文中所描述的特性的其他組合。在一些實施例中，光學(xué)元件被配置成將穿過視場光闌的散射光只定向到檢測器的第一部分。在一個這種實施例中，光學(xué)元件被配置成將衍射受限光束的一部分只定向到檢測器的第二部分而未首先將衍射受限光束的該部分定向到晶片，并且檢測器的第二部分與檢測器的第一部分不重疊。例如，計量系統(tǒng)可執(zhí)行一種用于測量并任選地校準、抑制和消除空間相關(guān)噪聲的方法，其中來自光源的光的基準部分被定向到計量檢測器(例如，CCD或相機)的一部分，而無需與計量信號重疊。光源的基準部分優(yōu)選使用與實際信號路徑的最大可能公共路徑，而無需從晶片反射。該校準的有利特征在于，它可與信號收集同時進行，并且它可用于校準在與校準信號相同的時間間隔中所收集的信號。以此方式，計量系統(tǒng)可被配置成執(zhí)行到光源的快反饋以穩(wěn)定其功率和波長。在另一實施例中，光學(xué)元件被配置成將穿過視場光闌的散射光只定向到檢測器的第一部分，而檢測器的第二部分看不見光。與檢測器的第一部分不重疊的檢測器的僅第二部分所生成的輸出由計算機系統(tǒng)用于校準檢測器響應(yīng)于在檢測器的第一部分中檢測到的散射光而生成的輸出。以此方式，檢測器的一部分可用于校準。例如，計量系統(tǒng)可被配置成執(zhí)行一種用于使用計量檢測器(例如，CCD或相機)未暴露給該系統(tǒng)中的任何光(例如，未暴露給信號本身)的一部分、照射光束的上述基準部分、或任何其他光來測量并任選地校準、抑制和消除暗噪聲的空間相關(guān)部分。該校準的有利特征在于，它可與信號收集同時進行，并且它用于校準在與校準信號相同的時間間隔中所收集的信號。本文中所描述的實施例還提供可擴展計量系統(tǒng)平臺來適應(yīng)本文中所描述的應(yīng)用的未來要求。例如，如上所述，計量系統(tǒng)可包括可見光源。以此方式，計量測量(例如，角解析散射計量)可在可見光譜區(qū)域中執(zhí)行。然而，角解析散射計量的操作可延伸到近UV或深UV的光譜區(qū)域中。在這種光譜區(qū)域中的操作將附加要求賦予所有光學(xué)部件，但尤其賦予物鏡。例如，計量系統(tǒng)是可配置的(例如，可集成的、可與諸如從美國加利福尼亞州米爾皮塔斯市的KLA-Tencor購得的Archer 300系列工具之類的其他購得計量系統(tǒng)組合的、可被配置成只用于成像、可被配置成只用于散射計量等)。此外，由于計量系統(tǒng)可被配置成在光柵靶上掃描照射斑，因此本文中所描述的計量系統(tǒng)與運行中(on-the-fly)概念兼容(在該實例中，在其移動的同時測量靶)。另一實施例涉及一種計量方法。計量方法包括在照射光學(xué)器件的入射光瞳中以在晶片平面中距照射斑的中心遠于I. 5微米的輻照度小于該斑中心的峰值輻照度的10_6的方式使衍射受限光束成形。以此方式使衍射受限光束成形可如本文中進一步描述地執(zhí)行(例如，使用如本文中進一步描述的變跡器)。計量方法還包括將衍射受限光束定向到晶片上的光柵靶上的照射斑。將光束定向到照射斑可如本文中進一步描述地執(zhí)行(例如，使用本文中進一步描述的光學(xué)元件)。另外，計量方法包括收集來自光柵靶的散射光。收集來自光 柵靶的散射光可如本文中進一步描述地執(zhí)行(例如，使用本文中進一步描述的光學(xué)元件)。計量方法還包括拒絕來自光柵靶的一部分所收集散射光。拒絕該部分所收集散射光可如本文中進一步描述地執(zhí)行(例如，使用如本文中所描述地配置的視場光闌)。計量方法還包括在拒絕該部分所收集散射光之后檢測散射光。另外，計量方法包括響應(yīng)于所檢測的散射光生成輸出。檢測散射光和生成輸出可如本文中進一步描述地執(zhí)行(例如，使用如本文中所描述地配置的檢測器)。計量方法還包括使用該輸出來確定光柵靶的特性。確定該特性可如本文中進一步描述地執(zhí)行(例如，使用如本文中所描述地配置的計算機系統(tǒng))。該方法還可包括將該方法的任何步驟的結(jié)果存儲在存儲介質(zhì)中。這些結(jié)果還包括本文中所描述的任何結(jié)果(例如，光柵靶的特性)，并且可以本領(lǐng)域已知的任何方式存儲。存儲介質(zhì)可包括本領(lǐng)域已知的任何合適的存儲介質(zhì)。在已存儲了這些結(jié)果之后，這些結(jié)果可在存儲介質(zhì)中訪問，并且可如本文中所描述地使用，其中被格式化以顯示給用戶、由另一軟件模塊、方法、或系統(tǒng)使用等。此外，這些結(jié)果可被“永久地”、“半永久地”、臨時地存儲、或者被存儲一段時間。例如，存儲介質(zhì)可以是隨機存取存儲器(RAM)，并且這些結(jié)果可能在存儲介質(zhì)中不必?zé)o限地持續(xù)。以上所述的方法可包括本文中所描述的任何方法的任何其他步驟。另外，以上所述的方法可由本文中所描述的任何計量系統(tǒng)實施例執(zhí)行。根據(jù)該描述，本發(fā)明的各個方面的其他修改和替換實施例對本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得顯而易見。例如，提供了計量系統(tǒng)以及方法。因此，該描述應(yīng)當(dāng)被解釋為只是說明性的，并且出于教導(dǎo)本領(lǐng)域的技術(shù)人員實現(xiàn)本發(fā)明的一般方式的目的。應(yīng)該理解，本文中示出且描述的本發(fā)明的形式應(yīng)當(dāng)被視為當(dāng)前優(yōu)選的實施例。元件和材料可替代本文中示出且描述的元件和材料，部分和過程可顛倒，并且本發(fā)明的某些特征可獨立地使用，所有這些對受益于本發(fā)明的該描述之后的本領(lǐng)域的技術(shù)人員將是顯而易見的。可在不背離以下權(quán)利要求書中所描述的本發(fā)明的精神和范圍的情況下對本文所描述的元件作出改變。
權(quán)利要求
1.一種計量系統(tǒng)，包括 被配置成產(chǎn)生衍射受限光束的光源； 變跡器，所述變跡器被配置成在照射光學(xué)器件的入射光瞳中以在晶片平面中距照射斑的中心遠于I. 5微米的輻照度小于所述斑的中心的峰值輻照度的10_6的方式使所述光束成形； 光學(xué)元件，所述光學(xué)元件被配置成將所述衍射受限光束從所述變跡器定向到晶片上的光柵靶上的所述照射斑并且收集來自所述光柵靶的散射光； 被配置成拒絕一部分所收集散射光的視場光闌； 檢測器，所述檢測器被配置成檢測穿過所述視場光闌的散射光并且響應(yīng)于檢測到的散射光生成輸出以使所述光柵靶由所述計量系統(tǒng)使用散射計量來測量；以及 被配置成使用所述輸出來確定所述光柵靶的特性的計算機系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求I所述的計量系統(tǒng)，其特征在于，所述光源包括激光和單模光纖。
3.如權(quán)利要求I所述的計量系統(tǒng)，其特征在于，所述光柵靶上的所述照射斑的直徑小于3微米。
4.如權(quán)利要求I所述的計量系統(tǒng)，其特征在于，所述光柵靶的橫向尺寸小于10微米乘以小于10微米。
5.如權(quán)利要求I所述的計量系統(tǒng)，其特征在于，所述計量系統(tǒng)被配置成在收集來自所述光柵靶的散射光的同時跨所述光柵靶掃描所述照射斑。
6.如權(quán)利要求I所述的計量系統(tǒng)，其特征在于，所述散射計量包括角解析散射計量。
7.如權(quán)利要求I所述的計量系統(tǒng)，其特征在于，所述散射計量包括使用多個離散波長來執(zhí)行的角解析散射計量。
8.如權(quán)利要求I所述的計量系統(tǒng)，其特征在于，所述散射計量包括光譜散射計量。
9.如權(quán)利要求I所述的計量系統(tǒng)，其特征在于，所述散射計量包括使用多個離散角來執(zhí)行的光譜散射計量。
10.如權(quán)利要求I所述的計量系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)元件包括置于所述衍射受限光束的路徑中的偏振器和置于所收集散射光的路徑中的分析器，并且其中所述偏振器和分析器被配置成所述散射計量使用多個偏振狀態(tài)來執(zhí)行。
11.如權(quán)利要求I所述的計量系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)元件包括置于所述衍射受限光束的路徑中的偏振器和置于所收集散射光的路徑中的分析器，并且其中所述計量系統(tǒng)被配置成至少使用所述光源、包括所述偏振器和所述分析器的所述光學(xué)元件、以及所述檢測器來執(zhí)行對所述晶片的橢圓計量測量。
12.如權(quán)利要求I所述的計量系統(tǒng)，其特征在于，所述計算機系統(tǒng)還被配置成使用所述檢測器在所述橢圓計量測量期間生成的輸出來確定在所述晶片上形成的膜的特性。
13.如權(quán)利要求I所述的計量系統(tǒng)，其特征在于，所述視場光闌不以所收集散射光沿其傳播的光軸為中心，由此減少所收集散射光在所述檢測器上的重影。
14.如權(quán)利要求I所述的計量系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)元件還被配置成將所收集散射光的重像集中到所述光學(xué)元件的成像光瞳中的局部區(qū)域、或跨所述成像光瞳將所述重像擴散開以減小所述重像的輻照度。
15.如權(quán)利要求I所述的計量系統(tǒng)，其特征在于，所述特性包括所述光柵靶中的經(jīng)圖案化結(jié)構(gòu)的臨界尺寸。
16.如權(quán)利要求I所述的計量系統(tǒng)，其特征在于，所述特性包括所述光柵靶中的經(jīng)圖案化結(jié)構(gòu)對在晶片上形成的另一光柵靶的經(jīng)圖案化結(jié)構(gòu)的覆蓋，并且其中所述光柵靶和所述另一光柵靶在晶片的不同層上形成。
17.如權(quán)利要求I所述的計量系統(tǒng)，其特征在于，還包括被配置成生成所述晶片的圖像的附加檢測器，其中所述計算機系統(tǒng)還被配置成使用所述圖像來確定所述光柵靶的附加特性。
18.如權(quán)利要求17所述的計量系統(tǒng)，其特征在于，所述特性包括基于散射計量的覆蓋，并且其中所述附加特性包括基于成像的覆蓋。
19.如權(quán)利要求17所述的計量系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)元件包括物鏡，所述物鏡被配置成收集來自所述光柵靶的散射光并且被配置成收集用于生成所述圖像的來自所述晶片的光。
20.如權(quán)利要求I所述的計量系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)元件還被配置成將穿過所述視場光闌的散射光只定向到所述檢測器的第一部分，其中所述光學(xué)元件還被配置成將所述衍射受限光束的一部分只定向到所述檢測器的第二部分而未首先將所述衍射受限光束的所述部分定向到所述晶片，并且其中所述檢測器的第二部分與所述檢測器的第一部分不重疊。
21.如權(quán)利要求I所述的計量系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)元件還被配置成將穿過所述視場光闌的散射光只定向到所述檢測器的第一部分，其中所述檢測器的第二部分看不見光，其中只由所述檢測器的第二部分生成的輸出被所述計算機系統(tǒng)用來校準所述檢測器響應(yīng)于所述檢測器的第一部分中的檢測到的散射光而生成的輸出，并且其中所述檢測器的第二部分與所述檢測器的第一部分不重疊。
22.—種計量方法，包括 在照射光學(xué)器件的入射光瞳中以在晶片平面中距照射斑的中心遠于I. 5微米的輻照度小于所述斑中心的峰值輻照度的10_6的方式使衍射受限光束成形； 將所述衍射受限光束定向到晶片上的光柵靶上的所述照射斑； 收集來自所述光柵靶的散射光； 拒絕來自所述光柵靶的一部分所收集散射光； 在所述拒絕之后檢測所述散射光； 響應(yīng)于檢測到的散射光生成輸出；以及 使用所述輸出來確定所述光柵靶的特性。
全文摘要
提供了各種計量系統(tǒng)以及方法。
文檔編號H01L21/66GK102668052SQ201080039744
公開日2012年9月12日 申請日期2010年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月3日
發(fā)明者A·希爾, A·斯維澤, A·馬納森, D·坎戴爾, D·納格利, E·羅特姆, I·塞拉, J·塞利格松, M·馬克維茲, O·巴卡爾, V·列文斯基, Y-H·A·莊 申請人:克拉-坦科股份有限公司