高度翘曲样本的表面轮廓测量的制作方法

1.本发明一般来说涉及表面轮廓测量，且更特定来说，涉及高度翘曲样本的表面轮廓测量。


背景技术：

2.光学干涉测量是用于测量样本的表面轮廓的灵活且灵敏的工具。在其中使用对所关注样本透明的光的一些应用中，光学干涉测量可进一步提供样本中的多个表面的表面轮廓及/或对样本厚度的测量。然而，基于光学干涉测量的典型计量工具的测量范围可不足以测量高度翘曲样本的表面轮廓。因此，提供用以解决典型表面轮廓测定(profiling)技术的缺陷的系统及方法可为合意的。


技术实现要素：

3.根据本发明的一或多个说明性实施例揭示一种计量工具。在一个说明性实施例中，所述计量工具包含用以产生照射射束的照射源。在另一说明性实施例中，所述计量工具包含射束整形器，所述射束整形器包含用以将所述照射射束引导到样本的一或多个可调整光学元件。在另一说明性实施例中，所述计量工具包含一或多个测量通道，所述一或多个测量通道用以通过所述射束整形器接收来自所述样本的经反射光且基于所述经反射光而在一或多个检测器上产生一或多个剪切干涉图，其中在所述一或多个可调整光学元件处于默认配置中且所述样本的顶部表面正交于所述射束整形器的光轴时，所述经反射光处于经准直状态中。在另一说明性实施例中，所述计量工具包含通信地耦合到所述射束整形器及所述一或多个测量通道的控制器。在另一说明性实施例中，所述控制器调整所述射束整形器的所述一或多个可调整光学元件的所述配置以提供所述照射射束在所述样本上的所选择角轮廓以便至少部分地补偿所述经反射光与所述经准直状态的偏差。在另一说明性实施例中，所述控制器基于所述一或多个剪切干涉图而产生所述样本的所述顶部表面的输出表面轮廓测量。
4.根据本发明的一或多个说明性实施例揭示一种计量工具。在一个说明性实施例中，所述计量工具包含剪切干涉仪。在另一说明性实施例中，所述剪切干涉仪包含用以产生照射射束的照射源。在另一说明性实施例中，所述剪切干涉仪包含射束整形器，所述射束整形器包含用以将所述照射射束引导到样本的一或多个可调整光学元件。在另一说明性实施例中，所述剪切干涉仪包含一或多个测量通道，所述一或多个测量通道用以通过所述射束整形器接收来自所述样本的经反射光且基于所述经反射光而在一或多个检测器上产生一或多个剪切干涉图，其中在所述一或多个可调整光学元件处于默认配置中且所述样本的顶部表面正交于所述射束整形器的光轴时，所述经反射光处于经准直状态中。在另一说明性实施例中，所述计量工具包含粗略表面轮廓仪，所述粗略表面轮廓仪包含一或多个轮廓测定传感器，所述一或多个轮廓测定传感器经配置以产生所述样本的所述顶部表面的粗略表面轮廓测量，其中所述粗略表面轮廓测量具有比所述一或多个测量通道大的测量范围。在
另一说明性实施例中，所述计量工具包含通信地耦合到所述射束整形器及所述一或多个测量通道的控制器。在另一说明性实施例中，所述控制器基于所述粗略表面轮廓测量而调整所述射束整形器的所述一或多个可调整光学元件的所述配置以提供所述照射射束在所述样本上的所选择角轮廓以便至少部分地补偿所述经反射光与所述经准直状态的偏差。在另一说明性实施例中，所述控制器基于所述一或多个剪切干涉图而产生所述样本的所述顶部表面的输出表面轮廓测量。
5.根据本发明的一或多个说明性实施例揭示一种计量方法。在一个说明性实施例中，所述计量方法包含利用粗略表面轮廓仪测量样本的顶部表面的粗略表面轮廓测量。在另一说明性实施例中，所述计量方法包含将所述样本放置于剪切干涉仪中。在另一说明性实施例中，所述剪切干涉仪包含用以产生照射射束的照射源。在另一说明性实施例中，所述剪切干涉仪包含射束整形器，所述射束整形器包含用以将所述照射射束引导到样本的一或多个可调整光学元件。在另一说明性实施例中，所述剪切干涉仪包含一或多个测量通道，所述一或多个测量通道用以通过所述射束整形器接收来自所述样本的经反射光且基于所述经反射光而在一或多个检测器上产生一或多个剪切干涉图，其中在所述一或多个可调整光学元件处于默认配置中且所述样本的顶部表面正交于所述射束整形器的光轴时，所述经反射光处于经准直状态中。在另一说明性实施例中，所述计量方法包含基于所述粗略表面轮廓测量而调整所述射束整形器的所述一或多个可调整光学元件的所述配置以提供所述照射射束在所述样本上的所选择角轮廓以便至少部分地补偿所述经反射光与所述经准直状态的偏差。在另一说明性实施例中，所述计量方法包含基于所述一或多个剪切干涉图而产生所述样本的所述顶部表面的输出表面轮廓测量。
6.应理解，前述大体说明及以下详细说明两者均仅为示范性及解释性的且未必限制所主张的本发明。并入本说明书中并构成本说明书的一部分的所附图式图解说明本发明的实施例，并与所述大体说明一起用于解释本发明的原理。
附图说明
7.所属领域的技术人员可通过参考附图而更好地理解本发明的众多优点，在附图中：
8.图1a是根据本发明的一或多个实施例的计量系统的框图。
9.图1b是根据本发明的一或多个实施例的计量系统的示意图。
10.图2a是根据本发明的一或多个实施例的计量系统的示意图，其包含在计量系统相对于翘曲样本配置于标称位置中时光穿过计量系统的射线图。
11.图2b是根据本发明的一或多个实施例的计量系统的示意图，其包含在计量系统相对于图2b的翘曲样本配置于经修改位置中时光穿过计量系统的射线图。
12.图3是根据本发明的一或多个实施例的粗略表面轮廓仪的示意图。
13.图4是图解说明根据本发明的一或多个实施例的在计量方法中执行的步骤的流程图。
14.图5是图解说明根据本发明的一或多个实施例与调整照射射束在样本上的角轮廓相关联的子步骤的流程图。
15.图6a是根据本发明的一或多个实施例来自剪切干涉仪的两个测量通道的沿着x方
向的相位映图及沿着y方向的相位映图。
16.图6b是根据本发明的一或多个实施例与偏移分布及支架诱导的扭曲的贡献相关联的沿着x方向的经预测相位映图及沿着y方向的经预测相位映图。
17.图6c是根据本发明的一或多个实施例与通过以图6b中的经预测映图补偿图6a中的经测量相位映图产生相关联的沿着x方向的经补偿相位映图及沿着y方向的经补偿相位映图。
18.图6d是根据本发明的一或多个实施例沿着x方向的经展开相位映图及沿着y方向的经展开相位映图。
19.图7是图解说明根据本发明的一或多个实施例与调整照射射束在样本上的角轮廓相关联的子步骤的流程图。
具体实施方式
20.现在将详细参考在所附图式中所图解说明的所揭示标的物。已特别地关于某些实施例及其特定特征展示及描述了本发明。本文中所陈述的实施例应理解为说明性的而非限制性的。所属领域的普通技术人员应容易地明了，可在不背离本发明的精神及范围的情况下做出在形式及细节方面的各种改变及修改。
21.本发明的实施例针对于用于测量具有翘曲表面的表面的表面轮廓的系统及方法。换句话说，本发明的实施例针对于用于测量具有可接近或大于标准干涉测量工具的测量范围但与相对低空间频率相关联的轮廓变化的表面的表面轮廓的系统及方法。
22.举例来说，常规地在半导体装置制作的各种载台处检验半导体晶片的表面轮廓。此类半导体晶片可具有高达300mm及更高的直径及通常低于1mm的厚度。此外，此类晶片通常不是支撑在平坦表面上而是支撑在与晶片具有数个(例如，三个)接触点的样本固持器上。因此，这些晶片可在支撑于可不指示在受完全支撑状态下的晶片形状的此样本支架上时展现翘曲、弯曲、挠曲或其它形状偏差。下文中通常称为翘曲的此类形状偏差可在进行表面轮廓测量时进一步导致挑战。举例来说，翘曲可导致跨越晶片大于典型表面轮廓仪的测量范围的表面轮廓(例如，表面高度)偏差。这可使测量的特定部分无效或可需要拼接不同高度处的多个测量以捕获完整样本表面。
23.出于本发明的目的，相对于侧向视场具有低空间频率的轮廓偏差通常称为翘曲。应理解，此术语仅用于说明性目的且不应解释为限制性的。举例来说，本文中请考虑，具有低空间频率的轮廓偏差可为有意的或出于除机械应力之外的原因而以其它方式存在于样本表面上。应进一步理解，尽管本发明中的许多实例及说明涉及半导体样本，但本文中涉及半导体样本的实例及说明仅是出于说明性目的而提供且不应解释为限制性的。准确地说，本文中所揭示的系统及方法可适合于具有任何形状因数的任何类型的材料。
24.本发明的实施例针对于用于基于剪切干涉测量的表面轮廓测量的计量工具，其中入射于受测试样本上的光的角轮廓是可调整的，以补偿例如但不限于由样本的翘曲导致的偏差的低空间频率轮廓偏差。举例来说，剪切干涉仪可通过将光(例如，照射或照射射束)引导到表面、捕获由所述表面反射的光、将经反射光剪切成两个经剪切射束及在检测器上对经剪切射束进行干涉以产生干涉图来产生所述表面的表面轮廓。在此配置中，干涉图的条纹的变化与沿着剪切方向的样本斜率的变化相关。此外，可通过对经测量样本斜率轮廓求
积分而产生表面轮廓测量。
25.剪切干涉仪可通常包含用以将光引导到样本、收集来自样本的经反射光(例如，经反向反射光)及将经反射光引导到一或多个测量通道的一或多个光学元件。在此方面，经反射光跨越样本的相位分布可包含与样本的形貌相关联的信息。此外，来自样本的此经反射光被引导到一或多个测量通道，所述一或多个测量通道包含用以剪切来自样本的经反射光且沿着一或多个测量方向用经剪切光产生剪切干涉图的剪切光学器件。用于表面轮廓测定法的剪切干涉仪大体描述于在2017年10月10日发布的第9,784,570号美国专利中，所述美国专利以其全文引用的方式并入本文中。
26.在一些实施例中，剪切干涉仪包含射束整形器及一或多个测量通道，其中所述射束整形器包含用以对从照射源引导到样本的照射的空间轮廓及角轮廓进行整形的一或多个光学元件。举例来说，射束整形器可操作为射束扩展器且将照射射束的直径扩展为匹配样本的大小。此外，射束整形器可收集来自样本的经反射光且将此经反射光引导到一或多个测量通道。射束整形器及一或多个测量通道可以但不必须大体如第9,784,570号美国专利中所描述地配置，但可包含本文中所揭示的变化及额外特征。
27.本文中请考虑，可调整剪切干涉仪以通过以下方式补偿样本的翘曲：修改引导到样本的照射的角轮廓以至少部分地补偿所述翘曲。在一些实施例中，剪切干涉仪包含一或多个可调整光学元件，其中调整可调整光学元件具有修改引导到样本的照射的角轮廓的效应。举例来说，一或多个可调整光学元件可以但不必须集成到射束整形器中。
28.在一些实施例中，可调整光学组件可经配置以在默认或标称配置中向样本提供经准直光。举例来说，在默认配置中，来自定向为法向于射束整形器的光轴的样本表面的光可作为经准直光反向反射回到射束整形器。继而，一或多个测量通道可从射束整形器接收经准直光。然而，本文中请考虑，翘曲样本表面(例如，具有低空间频率轮廓偏差的表面)可诱导经反向反射光与经准直状态的偏差。举例来说，表面的弯曲可致使经反向反射光取决于弯曲的方向而会聚或发散。更复杂的扭曲可产生来自样本的经反射射束的角轮廓的类似更复杂的偏差。这些偏差将然后表现为一或多个测量通道中的剪切干涉图的变化。取决于翘曲的程度，经反射射束的角轮廓与经准直状态的偏差可严重到足以妨碍(或至少负面地影响)跨越整个视场对样本的表面轮廓的测量。
29.在一些实施例中，射束整形器的一或多个光学元件为可调整的，以提供对引导到样本的照射的角轮廓的修改。此外，在一些实施例中，射束整形器中的至少一个可调整光学元件的位置经调整以修改引导到样本的照射的角轮廓以便至少部分地补偿经反射光与经准直状态的偏差。举例来说，射束整形器中的至少一个光学元件的位置可经调整以准直来自样本的经反射光(或至少部分地改善其准直)。在此方面，测量通道可从射束整形器接收经准直光(或至少比在不调整射束整形器的情况下的光更准直的光)。
30.在一般意义上，定义一或多个可调整光学元件的调整所比照的默认或标称配置可包含任何所选择配置。例如，如上文所描述，默认配置可对应于向样本提供经准直照射的配置。然而，在另一例子中，默认配置可对应于提供样本上的照射的未准直角轮廓的配置。在一些情形中，此默认配置可基于样本的已知或经估计翘曲。此外，此配置可以但不必须描述为用于特定样本或应用的经优化配置。
31.本文中请考虑，修改引导到样本的照射的角轮廓可具有向经测量表面轮廓中引入
经诱导偏移分布的效应。举例来说，在照射射束的角轮廓被完美地匹配以抵消样本中的翘曲且提供经准直的经反射光的情形中，测量通道将提供指示样本不具有翘曲的表面轮廓测量。因此，由测量通道提供的表面轮廓可被视为具有表示引导到样本的照射的经修改角分布的经诱导偏移分布的偏误的有偏误的(biased)测量轮廓。
32.在一些实施例中，剪切干涉仪可提供有偏误的表面轮廓测量。举例来说，在一些应用中提供样本的不具有翘曲的表面轮廓可为有用的。在此情形中，表面轮廓可反映除翘曲之外的变化，例如但不限于，缺陷、表面不规则或样本上的经制作特征。
33.在一些实施例中，剪切干涉仪可提供其中从有偏误的表面轮廓去除了经诱导偏移分布的无偏误的表面轮廓测量。在此方面，无偏误的表面轮廓测量可反映样本的包含翘曲的实际布局。然而，显而易见地，本文中所揭示的系统及方法可提供，所述无偏误的表面轮廓测量可在典型剪切干涉仪不可以的情况中准确地捕获样本的完全布局。
34.在一些实施例中，剪切干涉仪可提供其中去除了由于样本支架(例如，具有三个接触点的三销式样本支架)或其它支撑机构导致的表面轮廓变形的经调整表面轮廓。举例来说，在水平位置中由利用三个接触点进行支撑的三销式样本支架支撑的样本可由于重力而展现下垂。举另一实例，在垂直位置中利用一或多个边缘夹持器安装的样本可展现由边缘夹持器诱导的应力。举其它实例，将样本支撑于平坦表面上可导致样本中原本存在的变形的平坦化。在一般意义上，本文中请考虑，使用呈任何配置的任何样本支架安装样本可基于例如但不限于样本的大小、样本的组成及样本固持器上的接触点的布局等参数而引入样本的一些变形。此外，可基于这些参数而将与样本支架相关联的形状变形建模，使得此支架诱导的变形的贡献可任选地从输出表面轮廓去除以更准确地反映样本的自然形状。此外，此支架诱导的扭曲可贡献于但未必贡献于可通过修改引导到样本的照射的角轮廓至少部分地补偿的样本翘曲。
35.本文中请进一步考虑，至少部分地补偿翘曲(例如，至少部分地补偿经反射光与经准直状态的偏差)所需的引导到样本的照射射束的角轮廓可使用各种技术来确定。
36.在一些实施例中，基于使用粗略表面轮廓计量工具(例如，粗略表面轮廓仪)产生的样本的粗略表面轮廓而修改引导到样本的照射射束的角轮廓。举例来说，粗略表面轮廓仪可提供具有比剪切干涉仪低的分辨率(例如，沿着侧向或高度尺寸)的表面轮廓测量，但可提供较大测量范围。在一些情形中，粗略表面轮廓仪可具有充分大以测量包含翘曲的样本的完全轮廓变化的测量范围。在此方面，翘曲的测量可用于确定适合于提供至少部分地补偿翘曲的角轮廓的射束整形器的配置。本发明的额外实施例针对于粗略表面轮廓仪。在一些实施例中，粗略表面轮廓仪包含具有小于样本的视场的一或多个传感器。在此方面，可通过利用传感器扫描样本或其一部分而产生粗略表面轮廓。在一些实施例中，粗略表面轮廓仪集成到例如但不限于对准工具或缓冲器的预处理工具中。在此方面，可在将样本放置于剪切干涉仪中之前产生粗略表面轮廓以高效处理多个样本。
37.在一些实施例中，基于由剪切干涉仪产生的一或多个表面轮廓测量而修改引导到样本的照射射束的角轮廓。举例来说，在依序调整射束整形器中的一或多个可调整元件时，可监测表面轮廓(或者来自测量通道的一或多个剪切干涉图)。在此方面，可选择至少部分地补偿翘曲的射束整形器的配置。
38.在一些实施例中，基于经预测下垂量而修改引导到样本的照射射束的角轮廓。举
例来说，如本文中先前所描述，可基于样本及样本固持器的已知性质而预测例如下垂等形状变形。在此方面，经预测下垂量或分布可用于选择提供适合于补偿下垂的照射的角轮廓的射束整形器的配置。
39.现在参考图1a到6，根据本发明的一或多个实施例更详细地描述在存在表面翘曲的情况下用于表面轮廓测量的系统及方法。
40.图1a是根据本发明的一或多个实施例的计量系统100的框图。在一个实施例中，计量系统100包含剪切干涉仪102，其中剪切干涉仪102包含用以产生照射射束106的照射源104、射束整形器108及一或多个测量通道110。射束整形器108可控制被引导到样本112的照射射束106的空间轮廓及角轮廓，且可进一步收集来自样本112的经反射光(例如，经反向反射光)并将此经反射光引导到一或多个测量通道110。测量通道110可包含用以沿着测量方向将来自样本112的经反射光剪切成若干经剪切射束的一或多个剪切光学器件及用以在检测器上组合经剪切射束的一或多个光学元件。在此方面，可在检测器上产生并由检测器捕获干涉图(例如，剪切干涉图)，其中与样本112相关联的形貌信息可表示为干涉图中的变化。特定来说，干涉图中的变化可对应于沿着测量方向的样本112的表面斜率的轮廓。然后，可通过对表面斜率的轮廓求积分而产生表面轮廓信息(例如，表面高度映图)。此外，计量系统100可包含具有不同测量方向以捕获全3d形貌信息的多个测量通道110。举例来说，计量系统100可包含具有正交测量方向的两个测量通道110。
41.在另一实施例中，射束整形器108包含一或多个可调整光学元件114。举例来说，调整一或多个可调整光学元件114的位置可提供对照射射束106在样本112上的空间轮廓及/或角轮廓的控制。举例来说，可调整光学元件114可包含但不限于一或多个透镜、一或多个视场光阑或一或多个光瞳光阑。
42.图1b是根据本发明的一或多个实施例的计量系统100的示意图。
43.照射源104可包含所属领域中已知的适合于产生相干照射射束106的任何类型的照射源。在一个实施例中，照射源104包含经配置以产生激光照射射束106的激光源。此外，照射源104可产生具有任何波长或光谱的照射射束106。然而，本文中认识到，基于样本112的组成而选择照射射束106的波长以促进样本112对照射射束106的反射且最小化样本112对照射射束106的透射可为合意的。在此方面，由计量系统100捕获的经反射光可主要(如果不是排他的话)包含从样本112的顶部表面116(例如，测量表面)反射的光。举例来说，照射源104可以但不必须包含可适合于与例如但不限于硅晶片的半导体晶片一起使用的具有大约633nm的波长的氦-氖激光器。
44.在一个实施例中，计量系统100包含用以紧固样本112的样本支架117。样本支架117可包含所属领域中已知的适合于将样本112紧固于任何位置或定向中的任何类型的支架。举例来说，样本支架117可利用三个或更多个接触销将样本112紧固或以其它方式支撑于水平位置中。例如，三销式样本支架117可包含上面搁置样本112的三个销。举另一实例，样本支架117可将样本112紧固或以其它方式支撑于垂直位置中。例如，样本支架117可包含用以接触样本112上的一或多个边缘点的一或多个边缘夹持器。此外，尽管未展示，但样本支架117可包含一或多个平移载台(例如但不限于，线性平移载台、旋转平移载台或翻转/倾斜平移载台)以将样本112定位于计量系统100内以便进行测量。
45.在一个实施例中，计量系统100包含分束器118，分束器118经配置以接收来自照射
源104的照射射束106且沿着样本路径120将照射射束106的至少一部分传输到射束整形器108及样本112。此外，分束器118可通过射束整形器108接收来自样本112的经反射光122且沿着测量路径124将此经反射光122引导到一或多个测量通道110。举例来说，图1b图解说明具有x及y(例如，正交)测量通道110的计量系统100。如图1b中所图解说明，计量系统100还可包含用以在两个测量通道110之间分裂经反射光122的通道分束器126及用以将光的光学路径折叠成所要形状因数的转向镜128。
46.尽管未展示，但计量系统100可包含用以在遍及计量系统100的任一点处调整光的偏振的一或多个偏振控制元件。举例来说，来自照射源104的照射射束106可係经线性偏振的或利用线性偏振器来偏振。分束器118然后可配置为经定向而以最小损耗将照射射束106传递到样本112的偏振分束器。此外，计量系统100可在样本路径120中包含用以在样本112之前向照射射束106中诱导圆偏振的四分之一波板。以此方式，经反射光122可转换成与入射照射射束106具有正交偏振的经线性偏振射束，使得偏振分束器118可将经反射光122无损耗地引导到测量路径124。
47.测量通道110可包含适合于沿着测量方向剪切经反射光122且在检测器130上捕获剪切干涉图的光学元件的任何组合。在一个实施例中，测量通道110包含用以剪切经反射光122的经接收部分的一或多个剪切光学器件132。剪切光学器件132可包含所属领域中已知的任何类型的剪切元件，包含但不限于，一或多个龙基(ronchi)光栅、沃拉斯顿(wollaston)棱镜或诺马斯基(nomarski)棱镜。在此方面，计量系统100可操作为任何类型的剪切干涉仪。举例来说，图1b中的两个测量通道110包含两个龙基光栅134。
48.在一个实施例中，射束整形器108包含射束扩展器或以其它方式由射束扩展器形成。举例来说，扩展照射射束106的直径以匹配样本112的直径(或至少样本112上的所要测量区)可为合意的。然而，使经反射光122在测量通道110中具有此直径可并非是合意的。因此，射束整形器108可接收处于适合于在测量通道110中使用的第一直径136的照射射束106且将照射射束106扩展为适合于询问样本112的第二直径138。举例来说，照射射束106可被扩展到大约晶片的直径。在半导体晶片的此情形中，此直径可以但不必须是大约300mm或更大。类似地，射束整形器108可以反向操作将来自样本112的处于第二直径138的经反射光122收缩回到第一直径136。
49.在另一实施例中，计量系统100包含用以将照射射束106的直径从由照射源104提供的原始直径142调整为第一直径136的输入射束扩展器140。在此方面，第一直径136及第二直径138可独立于原始直径142来选择。
50.在一个实施例中，可调整光学元件114包含射束整形器108的一或多个透镜。举例来说，射束整形器108可包含经配置以操作为射束扩展器/减缩器的一或多个透镜，且修改这些透镜中的一或多者的位置可调整引导到样本112的照射射束106的角轮廓。特定来说，射束整形器108的透镜可具有默认或标称位置，在所述位置中照射射束106作为经准直射束(例如，处于经准直状态中)进入及射出射束整形器108。以此方式，沿着射束整形器108的光轴144调整射束整形器108的透镜中的任一者的位置可向引导到样本112的照射射束106的角轮廓中引入径向对称会聚或发散。此外，沿着法向于光轴144的横向方向调整射束整形器108的透镜中的任一者的位置可向照射射束106的角轮廓中引入非对称变化。在此方面，可产生更适合于测量较复杂形貌(例如，马鞍形状、墨西哥煎玉米卷(taco)形状等)的较复杂
角轮廓。
51.在另一实施例中，射束整形器108的可调整光学元件114可包含跨越相应平面具有所选择透射轮廓以进一步修改照射射束106在样本112上的空间分布及/或角分布的一或多个非聚焦光学器件，例如但不限于，视场光阑或光瞳光阑。
52.在另一实施例中，射束整形器108可包含专用可调整光学元件114。举例来说，射束整形器108可包含如本文中先前所描述用于扩展/减缩射束直径的第一组光学元件及用于调整引导到样本112的照射射束106的角轮廓的第二组光学元件。
53.现在参考图2a及2b，根据本发明的一或多个实施例更详细地描述对照射射束106的角轮廓的修改。
54.在一个实施例中，射束整形器108包含三透镜式组合件202。举例来说，图2a及2b中所图解说明的射束整形器108包含双透镜204、正弯月透镜206及平凸透镜208。然而，应理解，对射束整形器108的特定组件的图解说明是在本文中仅出于说明性目的而提供且不应解释为限制性的。准确地说，射束整形器108可具有适合于控制照射射束106在样本112上的空间轮廓及/或角轮廓的任何数目、类型或配置的透镜。
55.本文中请考虑，在样本112的表面位于正交于光轴144的平面中时，来自样本112的经反射光122可被准直(例如，处于经准直状态中)。在此情形中，射出射束整形器108被引导到测量通道110的经反射光122也可被准直。
56.在一个实施例中，测量通道110经设计以在经反射光122处于经准直状态中或在与经准直状态的可允许偏差范围内时在检测器130上产生干涉图。举例来说，如图2a中所图解说明，测量通道110可包含一对龙基光栅(例如，剪切光学器件132)，其中每一龙基光栅将经反射光122衍射成两个或更多个衍射级。此外，测量通道110可包含用以将来自龙基光栅的所选择衍射级组合为检测器130的传感器212上的干涉图的一或多个通道透镜210。在另一实施例中，测量通道110包含用以将所选择衍射级传递到检测器130且排除其余衍射级的光圈214。举例来说，光圈214可相对于剪切光学器件132位于傅里叶(fourier)平面处，其中每一衍射级聚焦到傅里叶平面的离散部分。
57.在另一实施例中，如图2a及2b中所图解说明，计量系统100可包含用以补偿当前测量通道110相对于其它测量通道110的光学路径长度差异的补偿器板216。举例来说，补偿器板216可补偿与射线(未展示)穿过通道分束器126以被引导到另一测量通道110(未展示)的传播相关联的光学路径差异。
58.本文中请进一步考虑，在样本112的表面是翘曲的时，来自样本112的经反射光122可偏离经准直状态。在此情形中，射出射束整形器108被引导到测量通道110的经反射光122也可偏离经准直状态。如果经反射光122与经准直状态的此偏差的程度太大，那么测量通道110可能无法在相关联检测器上恰当地产生干涉图，或者所述干涉图可能太扭曲而不能提供可靠测量数据。
59.图2a是根据本发明的一或多个实施例的计量系统100的示意图，其包含在计量系统100相对于翘曲样本112配置于标称位置中时光穿过计量系统100的射线图。特定来说，图2a中的样本112展现-1mm的弯曲，使得样本112相对于计量系统100是凹形的。此外，展示经反射光122的多个衍射级以图解说明翘曲对穿过计量系统100的光路径的影响。另外，图2a包含用以将照射射束106从照射源104引导到射束整形器108的光学元件200。
60.如图2a中所图解说明，样本112中的弯曲可导致样本112与经准直状态的偏差。举例来说，图2a图解说明经反射光122沿着测量路径124聚焦218。此外，样本112中的弯曲可修改来自龙基光栅的衍射级聚焦的位置(例如，傅里叶平面的位置)。因此，光圈214对于使所选择衍射级通过是无效的。举例来说，傅里叶平面的移位可导致所选择衍射级穿过光圈214的透射减小(例如，这归因于经反射光122在光圈214的平面处的光点大小的增加)，这可减小干涉图中的条纹的对比度。举另一实例，傅里叶平面的移位可允许来自额外衍射级的光传播到检测器，这可向干涉图中引入噪声或伪影。
61.图2b是根据本发明的一或多个实施例的计量系统100的示意图，其包含在计量系统100相对于图2a的翘曲样本112配置于经修改位置中时光穿过计量系统100的射线图。
62.如图2b中所图解说明，射束整形器108的一或多个透镜可操作为用于修改引导到样本112的照射射束106的角轮廓的可调整光学元件114。特定来说，图2b图解说明其中正弯月透镜206为可调整光学元件114且沿着射束整形器108的光轴144移动67mm以补偿样本112中的翘曲的配置。举例来说，此调整提供了射出射束整形器108的经反射光122被恰当地准直。因此，光圈214可有效地将所选择衍射级传递到检测器130。在一个实施例中，测量通道110的光圈214及/或检测器130安装到线性平移载台，使得光圈214及/或检测器130的位置可基于可调整光学元件114的调整而调整以补偿傅里叶平面及/或成像平面的差异。此外，如下文将更详细地描述，光圈214及/或检测器130的位置可基于可调整光学元件114的已知配置而校准。在此方面，光圈214及/或检测器130的位置可在调整可调整光学元件114的配置时调整。
63.本文中请考虑，图2b及2c中所图解说明的计量系统100可适合于在单个获取循环中测量具有具高达
±
1200μm的弯曲的径向对称球形形状(例如，凹形或凸形形状)的样本112。然而，应理解，射束整形器108的特定设计及正弯月透镜206作为可调整光学元件114的特定使用是在本文中仅出于说明性目的而提供且不应解释为限制性的。举例来说，射束整形器108可具有用于控制照射射束106在样本112上的空间轮廓及/或角轮廓的任何适合光学设计。举另一实例，任何光学元件或光学元件的组合可操作为用于修改照射射束106在样本112上的角轮廓以补偿样本112的翘曲的可调整光学元件114。举另一实例，尽管图2a及2b图解说明可调整光学元件114的位置沿着射束整形器108的光轴的变化以提供照射射束106在样本112上的角轮廓的径向对称变化，但此说明是仅出于说明性目的而提供且不应解释为限制性的。准确地说，可调整光学元件114的位置沿着正交于射束整形器108的光轴的方向的变化可提供照射射束106在样本112上的角轮廓的较复杂变化。在一般意义上，引导到样本112的照射射束106的射束整形的复杂性可基于与可调整光学元件114相关联的自由度数目而确定。
64.再次参考图1a，根据本发明的一或多个实施例更详细地描述计量系统100的额外组件。
65.在一个实施例中，计量系统100包含控制器146。控制器146可包含经配置以执行维持于存储器150(例如，存储器媒体、存储器装置等)上的程序指令的一或多个处理器148。此外，控制器146可与计量系统100的包含但不限于射束整形器108、特定可调整光学元件114或检测器130的组件中的任一者通信地耦合。在此方面，控制器146的一或多个处理器148可执行遍及本发明所描述的各种过程步骤中的任一者。举例来说，控制器146的一或多个处理
器148可从测量通道110接收测量信号(例如，来自检测器130的干涉图数据)且执行一或多个分析步骤以从所述测量信号提取形貌数据。举另一实例，控制器146的一或多个处理器148可产生用于使可调整光学元件调整引导到样本112的照射的角轮廓的控制信号。举另一实例，控制器146的一或多个处理器148可选择适合于至少部分地补偿样本112的翘曲的一或多个可调整光学元件114的配置且产生适合控制信号以实现此配置。
66.控制器146的一或多个处理器148可包含所属领域中已知的任何处理器或处理元件。出于本发明的目的，术语“处理器”或“处理元件”可广义地定义为囊括具有一或多个处理或逻辑元件的任何装置(例如，一或多个微处理器装置、一或多个专用集成电路(asic)装置、一或多个现场可编程门阵列(fpga)或者一或多个数字信号处理器(dsp))。在此意义上，一或多个处理器148可包含经配置以执行算法及/或指令(例如，存储于存储器中的程序指令)的任何装置。在一个实施例中，一或多个处理器148可体现为桌上型计算机、大型计算机系统、工作站、图像计算机、并行处理器、联网计算机或经配置以执行经配置以操作如遍及本发明所描述的计量系统100或联合计量系统100一起操作的程序的任何其它计算机系统。
67.存储器150可包含所属领域中已知的适合于存储可由相关联的一或多个处理器148执行的程序指令的任何存储媒体。举例来说，存储器150可包含非暂时性存储器媒体。举另一实例，存储器150可包含但不限于只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、磁性或光学存储器装置(例如，磁盘)、磁带、固态驱动器等。应进一步注意，存储器150可装纳于具有一或多个处理器148的共同控制器壳体中。在一个实施例中，存储器150可相对于一或多个处理器148及控制器146的物理位置而远程定位。例如，控制器146的一或多个处理器148可存取可经由网络(例如，因特网、内联网等)存取的远程存储器(例如，服务器)。
68.在一个实施例中，用户界面152通信地耦合到控制器146。在一个实施例中，用户界面152可包含但不限于一或多个桌上型计算机、膝上型计算机、平板计算机等。在另一实施例中，用户界面152包含用于向用户显示计量系统100的数据的显示器。用户界面152的显示器可包含所属领域中已知的任何显示器。举例来说，所述显示器可包含但不限于液晶显示器(lcd)、基于有机发光二极管(oled)的显示器或crt显示器。所属领域的技术人员应认识到，能够与用户界面152集成在一起的任何显示装置均适合于在本发明中实施。在另一实施例中，用户可响应于经由用户界面152的用户输入装置显示给用户的数据而输入选择及/或指令。
69.在另一实施例中，计量系统100包含用以产生样本112(例如，样本112的顶部表面116)的粗略轮廓测量的粗略表面轮廓仪154。举例来说，粗略轮廓测量可具有比一或多个测量通道110所提供的大的测量范围。此外，粗略轮廓测量可沿着轴向尺寸(例如，沿着射束整形器108的光轴144)及/或沿着侧向尺寸(例如，正交于光轴144)具有较小分辨率。在此方面，粗略轮廓测量可提供可能超出一或多个测量通道110的测量范围的样本112的任何翘曲的映射。
70.如下文将更详细地描述，计量系统100可以各种方式使用粗略轮廓测量。举例来说，粗略轮廓测量可用作前馈数据来确定如何修改照射射束106在样本112上的角位置以便至少部分地补偿样本112的翘曲。举另一实例，粗略轮廓测量可用于基于样本支架(例如，三销式支撑固持器)的几何形状而提供对样本下垂的估计。此样本下垂可以但不必须基于来自测量通道110的干涉图而从表面轮廓测量去除。
71.图3是根据本发明的一或多个实施例的粗略表面轮廓仪154的示意图。
72.在一个实施例中，粗略表面轮廓仪154包含至少一个轮廓测定传感器302。粗略表面轮廓仪154可包含所属领域中已知的适合于产生样本112的形貌的轮廓的任何类型的轮廓测定传感器302，包含但不限于干涉式厚度传感器、共焦距离传感器或夏克-哈特曼(shack-hartmann)传感器。在一个实施例中，轮廓测定传感器302确定参考板304之间的距离。此外，轮廓测定传感器302可以测量但不必须测量样本112的厚度。因此，样本112的顶部表面116的粗略轮廓可直接由轮廓测定传感器302测量或可基于对样本112的底部表面306的测量及样本112的已知或假设厚度308而确定。例如，样本112的厚度308可以但不必须假设为跨越样本112是恒定的。
73.粗略表面轮廓仪154可包含任何数目个轮廓测定传感器302。在一个实施例中，如图3中所图解说明，粗略表面轮廓仪154包含附接到平移载台310的单个轮廓测定传感器302。举例来说，可通过利用二维平移载台310使轮廓测定传感器302跨越样本112的至少一部分扫描而产生粗略轮廓测量。举另一实例，如图3中所图解说明，可通过利用一维平移载台310使轮廓测定传感器302线性地扫描且同时利用旋转载台312旋转样本112而产生粗略轮廓测量。以此方式，粗略轮廓测量可具有螺旋轮廓。在另一实施例中，粗略表面轮廓仪154包含两个或更多个轮廓测定传感器302。举例来说，粗略表面轮廓仪154可包含经配置以同时捕获粗略轮廓测量的轮廓测定传感器302的二维阵列。举另一实例，粗略表面轮廓仪154可包含经配置以跨越样本112进行扫描以产生粗略轮廓测量的轮廓测定传感器302的线性阵列。例如，轮廓测定传感器302的线性阵列可位于平移载台(未展示)上以跨越样本112进行扫描。在另一例子中，样本112可位于平移载台上且通过轮廓测定传感器302的线性阵列的测量场被扫描。
74.另外，本文中请考虑，粗略表面轮廓仪154可集成到如图1a中所图解说明的计量系统100中且因此形成其一部分，或者可为单独的且不同于计量系统100。在此方面，计量系统100(例如，计量系统100内的控制器146)可从外部源接收粗略轮廓测量。
75.现在参考图4到6，用于修改可调整光学元件114的位置以至少部分地补偿样本112的翘曲的方法。
76.图4是图解说明根据本发明的一或多个实施例在计量方法400中执行的步骤的流程图。申请人注意到，本文中先前在计量系统100的上下文中描述的实施例及实现技术应解释为延展到方法400。应进一步注意，方法400不限于计量系统100的架构。然而，出于说明性目的参考计量系统100而描述以下方法步骤。
77.在一个实施例中，方法400包含将样本112放置于剪切干涉仪中的步骤402，所述剪切干涉仪包含具有经配置以将照射射束106引导到样本112的一或多个可调整光学元件114的射束整形器108，其中当一或多个可调整光学元件114处于默认配置中且样本112的顶部表面116正交于射束整形器108的光轴144时，来自样本112的经反射光122处于经准直状态中。举例来说，剪切干涉仪可包含但不限于计量系统100或其一部分。
78.在另一实施例中，方法400包含调整射束整形器108的一或多个可调整光学元件114的配置以提供照射射束106在样本112上的所选择角轮廓以便至少部分地补偿经反射光122与经准直状态的偏差的步骤404。一或多个可调整光学元件114可包含射束整形器108中的任何类型的光学元件，例如但不限于一或多个透镜、一或多个视场光阑或者一或多个光
瞳光阑。
79.如本文中先前所描述，经反射光122与经准直状态的偏差可能由样本112的顶部表面116的轮廓的低空间频率变化诱导，所述低空间频率变化可能但不必须是由样本112的翘曲导致。因此，步骤404可包含调整照射射束106在样本112上的角轮廓以至少部分地补偿经反射光122与经准直状态的偏差。
80.在一个实施例中，一或多个可调整光学元件114的默认配置包含一或多个可调整光学元件114沿着射束整形器108的光轴144的默认位置(或相对位置)。因此，步骤404可包含相对于所述默认配置调整或以其它方式修改可调整光学元件114沿着射束整形器108的光轴144的位置。举例来说，修改射束整形器108的一或多个透镜的位置可向照射射束106在样本112上的角轮廓中引入会聚或发散。另外，所述默认配置可包含可调整光学元件114的任何所选择初始配置。在一个实施例中，所述默认配置对应于提供样本112上的经准直照射射束106的配置。在另一实施例中，所述默认配置对应于预期至少部分地补偿样本112的翘曲的配置。举例来说，所述默认配置可为针对样本112基于来自粗略表面轮廓仪(例如，粗略表面轮廓仪154)的粗略轮廓测量而选择。举另一实例，所述默认配置可为针对样本112基于与样本112在样本固持器上的放置相关联的经测量或经估计下垂而选择。在此方面，所述默认配置可针对不同样本112为不同的。
81.在另一实施例中，方法400包含基于一或多个剪切干涉图产生样本112的顶部表面116的输出表面轮廓测量的步骤406。
82.本文中请考虑，直接依据来自一或多个测量通道110的干涉图产生的表面轮廓可包含各种伪影、偏移及噪声。举例来说，经测量轮廓(p
measured
)可表征为：
83.p
measured
＝p
actual
p
offset
，
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
84.其中p
actual
是在测量期间样本112的实际(例如，物理)表面轮廓，且p
offset
是与系统性偏移、光学像差或照射射束106在样本112上的角轮廓从经准直状态的修改相关联的偏移分布。此外，尽管未包含于方程式(1)中，但经测量轮廓(p
measured
)可包含与测量相关联的噪声(例如，随机噪声)。因此，在步骤406中提供的输出表面轮廓测量(p
output
)可通常包含经测量轮廓(p
measured
)以及用以补偿p
offset
或其一部分的任何校正。
85.此外，由控制器146提供的表面轮廓测量可包含或排除由样本支架(例如，具有三个接触点的三销式样本支架)或用于紧固样本112的其它支撑机构诱导的下垂或弯曲。举例来说，通过支撑点而非平坦样本支架支撑的样本112可通常由于重力而下垂或弯曲。在此方面，在测量期间实际表面轮廓(p
actual
)可表征为：
86.p
actual
＝p
natural
p
mount
，
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
87.其中p
natural
是样本112的自然表面轮廓(例如，不具有由样本支架诱导的扭曲)，且p
mount
是与自然表面轮廓p
actual
被特定样本固持器的扭曲相关联的支架偏移分布。举例来说，在将样本112紧固于水平位置中的三销式样本支架的情形中，p
mount
可对应于与由样本支架诱导的下垂或弯曲相关联的偏移分布。
88.在一个实施例中，从经测量表面轮廓(p
measured
)去除了支架偏移分布(p
mount
)。在此情形中，输出表面轮廓(p
output
)可写为：
89.p
output
＝p
measured-p
mount
。
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
90.p
mount
的值可使用各种技术来确定。在一个实施例中，基于样本112的已知或经测量
特性(例如，组成、大小、厚度、形状、经测量粗略表面轮廓等)及样本固持器的几何形状而估计或计算支架偏移分布(p
mount
)。举例来说，可将下垂估计为基于样本112的厚度按因数(厚度)-2
缩放。在另一实施例中，通过从粗略表面轮廓仪154接收的样本112的粗略表面轮廓及厚度测量而确定支架偏移分布(p
mount
)。举例来说，粗略表面轮廓仪154可同时测量样本112上的各种位置处的粗略表面轮廓及厚度，使得样本112的由支架诱导的扭曲(例如，下垂、弯曲等)可直接与样本112从平面(排除可存在于样本112的表面上的经图案化特征)的偏差相关。然而，本文中请考虑，样本112的形状与平面的经测量偏差可不总是直接对应于由样本固持器诱导的下垂。特定来说，晶片形状对支架偏移分布(p
mount
)的贡献可在平面外偏转或位移对应于厚度的显著分率时变得显著。例如，在安装于三销式样本支架上的水平位置中的硅晶片样本112具有300mm直径及775μm厚度的情形中，当晶片弯曲是1000μm时，晶片形状贡献是大约8μm(即，在不考虑晶片形状效应的情况下，晶片下垂度比预测小8μm或约0.8％)。在一个实施例中，使用在测量之前产生的查找表来确定晶片形状对支架偏移分布(p
mount
)的贡献。举例来说，查找表可使用有限元素分析基于样本厚度及描述样本112的粗略表面轮廓的拟合系数(例如，与由粗略表面轮廓仪154测量的样本112的形状相关联)而产生。以此方式，晶片形状对支架偏移分布(p
mount
)的贡献可利用来自粗略表面轮廓仪154的厚度及拟合系数的值来估计。
91.返回到方程式(1)，偏移分布(p
offset
)可包含来自各种源的贡献。举例来说，经测量轮廓(p
measured
)可表征为：
92.p
measured
＝p
actual
p
offset
＝p
actual
p
beam
p
aberrations
，
ꢀꢀ
(4)
93.其中p
beam
是与照射射束106在样本112上的角轮廓从经准直状态的修改相关联的经诱导偏移，且p
aberrations
是照射射束106中由光学像差诱导的偏移。
94.分布p
aberrations
可包含由与剪切干涉仪102的特定配置(包含但不限于，一或多个可调整光学元件114的特定配置)相关联的光学像差导致的系统性偏移。此分布可通常为可确定或估计的，使得其通常可从输出表面轮廓(p
output
)去除。在此情形中，输出表面轮廓(p
output
)可写为：
95.p
output
＝p
measured-p
aberrations
。
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
96.举例来说，可通过将利用不同光学配置产生的经测量表面轮廓(p
measured
)进行比较而至少部分地确定分布p
aberrations
。
97.关于p
beam
，本文中请考虑，修改引导到样本112的照射射束106的角轮廓(例如，在步骤404中)可向经测量表面轮廓(p
measured
)中引入经诱导偏移分布(p
beam
)。举例来说，在照射射束106的角轮廓被完美地匹配以抵消样本112的顶部表面116的轮廓的翘曲或其它变化且提供经准直的经反射光122的情形中，由一或多个测量通道110提供的剪切干涉图将指示不具有翘曲的表面轮廓。在此方面，仅基于来自一或多个测量通道110的干涉图的原始表面轮廓测量(例如，p
measured
)可通常包含基于照射射束106的角轮廓的经诱导偏移分布(p
beam
)。然而，此经诱导偏移分布(p
beam
)可为已知的或可以其它方式基于在测量期间引导到样本112的照射射束106的所选择角轮廓而确定。举例来说，如同与光学像差相关联的偏移分布，可通过将利用不同光学配置产生的经测量表面轮廓(p
measured
)进行比较而至少部分地确定经诱导偏移分布(p
beam
)。
98.因此，控制器146可提供具有或不具有此经诱导偏移分布的表面轮廓测量。举例来
说，输出表面轮廓(p
output
)可包含其中去除了经诱导偏移分布(p
beam
)的无偏误的表面轮廓分布。在此情形中，输出表面轮廓(p
output
)可写为：
99.p
output
＝p
measured-p
beam
。
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
100.本文中请进一步考虑，在照射射束106的角轮廓并非完美匹配样本112的顶部表面116的形貌的情形中，干涉图及有偏误的表面轮廓测量可包含因不完美匹配引入的残余偏移。然而，在一些应用中，这些残余偏移可为可接受的。此外，在接收到粗略表面轮廓测量(例如，来自粗略表面轮廓仪154)的情形中，这些错误还可为可确定的且因此可被去除或以其它方式被补偿以提供对样本112的实际形貌的准确描绘。
101.再次参考图4，本文中请进一步考虑，调整射束整形器108的一或多个可调整光学元件114的配置(例如，与步骤404相关联)可以各种方式实施。
102.举例来说，用户可通过用户界面152及/或通过手动调整可调整光学元件114而手动地调整一或多个可调整光学元件114。此外，用户可在调整可调整光学元件114时利用任何类型的反馈数据，所述数据包含但不限于，来自一或多个测量通道110的一或多个剪切干涉图或来自控制器146的基于剪切干涉图产生的形貌数据。
103.举另一实例，控制器146(例如，通过一或多个处理器148)可提供对可调整光学元件114的自动化或自动调整。
104.在一个实施例中，控制器146基于由测量通道110接收的一或多个干涉图而确定或估计样本112的顶部表面116的低空间频率变化(例如，翘曲)。举例来说，控制器146可通常基于从一或多个测量通道110接收的干涉图而确定表面轮廓测量或其它形貌信息(例如，在步骤406中)。因此，控制器146还可确定所产生表面轮廓测量何时包含与经反射光122从经准直状态的偏差相关联的残余偏移。例如，控制器146可识别干涉图的局部部分或经确定表面轮廓测量偏离其它部分。在另一例子中，控制器146可识别干涉图或经确定表面轮廓测量的一部分中的低空间频率变化(例如，翘曲)。无论所述技术如何，控制器146可利用此信息作为反馈来修改照射射束106的角轮廓。在一些实施例中，控制器146可实施用以提供对照射射束106的角轮廓的连续改变以至少部分地补偿经反射光122与经准直状态的偏差的控制环路。
105.在另一实施例中，控制器146可依序调整可调整光学元件114的配置、监测干涉图或经确定表面轮廓测量且识别可至少部分地补偿经反射光122与经准直状态的偏差的配置。
106.图5是图解说明根据本发明的一或多个实施例与调整照射射束106在样本112上的角轮廓相关联的子步骤的流程图408。举例来说，子步骤408可与上文方法400的步骤404相关联。
107.在一个实施例中，步骤404包含将一或多个可调整元件的配置依序调整为一组候选配置的子步骤410。举例来说，所述一组候选配置可个别地或以组合形式表示扫描位置可调整光学元件114。在另一实施例中，步骤404包含监测一或多个剪切干涉图或输出表面轮廓测量中的至少一者的子步骤412。此外，监测剪切干涉图可包含监测原始干涉图或干涉图的任一经处理版本。举例来说，监测剪切干涉图可包含监测不具有或不具有额外补偿的相关联相位映图(例如，关于图6a到6d所描述)。在另一实施例中，步骤404包含识别所述一组候选配置中适合于至少部分地补偿经反射光与经准直状态的偏差的配置的子步骤414。在
另一实施例中，步骤404包含将一或多个可调整光学元件的配置调整为所述经识别配置的子步骤416。
108.再次参考图4，在另一实施例中，控制器146可基于粗略表面轮廓测量(例如，从粗略表面轮廓仪154接收)而调整照射射束106在样本112上的角轮廓。举例来说，步骤404可包含接收样本112的顶部表面116的粗略表面轮廓测量及基于所述粗略表面轮廓测量而调整射束整形器108的一或多个可调整光学元件114的配置以提供引导到样本112的照射射束106的所选择角轮廓以便至少部分地补偿经反射光122与经准直状态的偏差。在此方面，尽管粗略表面轮廓测量可能不具有用于给定应用的必需分辨率(轴向或侧向)，但粗略表面轮廓测量可提供关于样本112的低空间频率变化(例如，翘曲)的充足信息以允许控制器146修改照射射束106在样本112上的角轮廓以便至少部分地补偿这些变化。
109.在一个实施例中，控制器146可调整照射射束106在样本112上的角轮廓以减少或最小化来自一或多个测量通道110的干涉图或相关联相位映图上的条纹的数目。举例来说，在典型分析中，干涉条纹表示相位为2π的循环。以此方式，从暗条纹到亮条纹再到暗条纹的强度变化是一个相位循环且对应于物理量。此外，从强度图像(干涉图案)导出的相位信号具有
–
π到 π的循环。针对条纹间隔大于像素大小的平滑、缓慢变化的反射表面，可通过典型相位展开算法恢复样本112的形貌信息。然而，本文中请考虑，针对其中样本112包含经图案化表面或基本上是翘曲的情形，典型相位展开算法可遭受错误或不一致。因此，控制器146可调整照射射束106在样本112上的角轮廓以减少或最小化干涉图上的条纹的数目且借此减少或消除恢复形貌信息所需的相位展开步骤的数目。
110.控制器146可利用任何信息来修改照射射束106在样本112上的角轮廓，所述信息例如但不限于，粗略表面轮廓测量(例如，来自粗略表面轮廓仪154)或支架偏移分布(p
mount
)。
111.控制器146可以各种方式确定照射射束106在样本112上的角轮廓以最小化干涉图或相关联相位映图上的条纹的数目，且确定一或多个可调整光学元件114的对应配置。
112.在一个实施例中，控制器146可估计或预测与可调整光学元件114的一或多个配置相关联的干涉图或相位映图。举例来说，控制器146可估计或预测与可调整光学元件114的一或多个配置相关联的干涉图或相关联相位映图。换句话说，控制器146可估计或预测经测量表面轮廓(p
measured
)、偏移分布(例如，p
offset
、p
beam
、p
aberrations
等)或支架诱导的扭曲(p
mount
)的任一组合。在此方面，控制器146可提供任何所要输出表面轮廓。
113.在一些应用中，使引导到样本112的照射射束106的角轮廓完美匹配样本112的特定形貌可为不必要或不合意的。举例来说，通过在与射束整形器108相关联的特定设计约束内修改可调整光学元件114的配置而完全补偿所有可能的样本形貌可为不合意或不实际的。举另一实例，平衡使引导到样本112的照射射束106的角轮廓准确匹配样本112的特定形貌的益处与测量吞吐量要求可为合意的。此外，如本文中先前所描述，从默认位置对引导到样本112的照射射束106的角轮廓的任何修改可通常导致所得表面轮廓测量的经诱导偏移分布，所述经诱导偏移分布可通常是已知的(例如，通过系统校准)且被去除以提供无偏误的表面轮廓测量。
114.因此，完全补偿经反射光122与经准直状态的所有偏差可为不必要的。准确地说，在一些应用中，部分地补偿所述偏差使得经反射光122经充分准直以使得能够在一或多个
测量通道110中产生充分准确或高对比度干涉图可为足够的。在此方面，与样本形貌和引导到样本112的照射射束106的角轮廓之间的不完美匹配相关联的缺点可在测量之后由控制器146补偿。
115.现在参考图6a到6d，根据本发明的一或多个实施例更详细地描述基于由一或多个测量通道110产生的干涉图的相位映图上的条纹的减少。
116.图6a是根据本发明的一或多个实施例来自剪切干涉仪102的两个测量通道110的沿着x方向的相位映图602及沿着y方向的相位映图604。在此实例中，图6a中的相位映图602、604是利用经选择以至少部分地补偿样本112的形状的引导到样本112的照射射束106的经修改角轮廓而产生。如图6a中所见，沿着x方向的相位映图602展现两个条纹且沿着y方向的相位映图604展现三个条纹。因此，照射射束106的角轮廓未完美匹配样本112，但可相对于样本112上的经准直照射射束106减少条纹的数目。
117.在一个实施例中，可调整光学元件114的配置是基于经测量粗略表面轮廓测量而选择。出于各种原因，此所选择配置可能不会完全消除相位映图602、604中的条纹。举例来说，提供粗略表面轮廓测量的粗略表面轮廓仪154可能不具有与剪切干涉仪102相同的分辨率，使得可能无法基于粗略表面轮廓测量而知晓样本112的顶部表面116的精确形状。举另一实例，确定可调整光学元件114的精确配置以完全消除条纹可为不实际的。然而，如下文所展示，基于照射射束106在样本112上的经修改角轮廓而完全消除条纹可为不必要的。
118.图6b是根据本发明的一或多个实施例与偏移分布(例如，p
offset
)及支架诱导的扭曲(例如，p
mount
)的贡献相关联的沿着x方向的经预测相位映图606及沿着y方向的经预测相位映图608。举例来说，图6b中的相位映图606、608可对应于来自与可调整光学元件114的所选择配置相关联的经诱导偏移分布(p
beam
)、与可调整光学元件114的所选择配置相关联的光学像差(p
aberrations
)及支架诱导的扭曲(p
mount
)的贡献。
119.图6c是根据本发明的一或多个实施例与通过以图6b中的经预测相位映图606、608补偿图6a中的经测量相位映图602、604产生相关联的沿着x方向的经补偿相位映图610及沿着y方向的经补偿相位映图612。在图6c中，与条纹相关联的不连续在经补偿相位映图610、612中被大部分(如果不是完全的话)去除。
120.图6d是根据本发明的一或多个实施例沿着x方向的经展开相位映图614及沿着y方向的经展开相位映图616。举例来说，图6d中的经展开相位映图614、616可通过将相位展开技术应用于图6c中的经补偿相位映图610、612而产生。因此，经展开相位映图614、616中的相位信息可映射到样本112的顶部表面116的形貌信息(例如，表面斜率、表面轮廓等)。
121.此外，在一些情形中情况可能会是，修改照射射束106在样本112上的角轮廓及/或后续处理可使相位展开步骤不必要。更一般来说，减少与相位循环(及一般来说，相位变化)相关联的不连续的数目可简化相位展开过程且进一步最小化或减少相位展开过程中的潜在错误，这可具有增加或最大化输出表面轮廓测量的准确度的效应。
122.再次参考图4，可通过从与可调整光学元件114的一组经定义配置相关联的一组经校准角轮廓中进行选择而调整引导到样本112的照射射束106的角轮廓。
123.图7是图解说明根据本发明的一或多个实施例与调整照射射束106在样本112上的角轮廓的相关联的子步骤418的流程图。举例来说，子步骤418可与上文方法400的步骤404相关联。
124.在一个实施例中，步骤404包含接收与射束整形器108的一或多个可调整光学元件114的一组经校准配置相关联的照射射束106的一组经校准角轮廓的子步骤420。此外，情况可能会是，调整一或多个可调整光学元件114的配置可能需要对测量通道110中的额外元件(例如但不限于，检测器130或光圈214)的位置的对应调整。在此情形中，对测量通道110中的额外元件的位置的对应调整可与子步骤420中的所述一组经校准配置相关联。
125.另外，与射束整形器108的一或多个可调整光学元件114的一组经校准配置相关联的照射射束106的所述一组经校准角轮廓可基于各种技术而产生。举例来说，所述一组经校准配置可对应于一或多个可调整光学元件114跨越一定范围的位置的系统性变化。举另一实例，所述一组经校准配置中的至少一些可对应于针对样本112中的下垂或弯曲提供至少部分补偿的已知配置。例如，如本文中先前所描述，样本112的翘曲可至少部分地由因样本固持器诱导的下垂或弯曲导造成。因此，所述一组经校准配置中的至少一些可至少部分地补偿样本112的已知或预期下垂或弯曲。
126.在另一实施例中，步骤404包含选择所述一组经校准角轮廓中的一个角轮廓以至少部分地补偿经反射光122与经准直状态的偏差的子步骤422。举例来说，所述一组经校准角轮廓中的角轮廓可以但不必须基于如本文中先前所描述的粗略表面轮廓测量。在另一实施例中，步骤404包含将一或多个可调整光学元件114的配置调整为所述一组经校准中的经校准配置以提供所选择角轮廓的子步骤424。此外，子步骤424可包含基于所选择的经校准配置而调整测量通道110中的额外元件的位置。
127.本文中所描述的所有方法可包含将方法实施例的一或多个步骤的结果存储于存储器中。所述结果可包含本文中所描述的结果中的任一者且可以所属领域中已知的任何方式存储。存储器可包含本文中所描述的任何存储器或所属领域中已知的任何其它适合存储媒体。在已存储所述结果之后，所述结果可在存储器中存取且由本文中所描述的方法或系统实施例中的任一者使用、经格式化以显示给用户、由另一软件模块、方法或系统使用等。此外，所述结果可被“永久”、“半永久”、“暂时”或在某一段时间内存储。举例来说，所述存储器可为随机存取存储器(ram)，且所述结果可未必无限期地存留于存储器中。
128.请进一步考虑，以上所描述的方法的实施例中的每一者可包含本文中所描述的任一(任何)其它方法的任一(任何)其它步骤。另外，以上所描述的方法的实施例中的每一者可由本文中所描述的系统中的任一者执行。
129.所属领域的技术人员将认识到，本文中所描述的组件、操作、装置、物件及伴随其的论述为了概念清晰起见而用作实例，且请考虑各种配置修改。因此，如本文中所使用，所陈述的特定范例及伴随的论述打算表示其更一般类别。一般来说，任一特定范例的使用打算表示其类别，且对特定组件、操作、装置及物件的不包含不应视为限制性的。
130.如本文中所使用，例如“顶部”、“底部”、“前部”、“后部”、“上方”、“下方”、“上部”、“向上”、“下部”、“下(down)”及“向下(downward)”等方向术语打算出于说明的目的而提供相对位置，且不打算指定绝对参考框架。所属领域的技术人员将了解对所描述实施例的各种修改，且本文中定义的一般原理可应用于其它实施例。
131.本文中关于基本上任何复数及/或单数术语的使用，所属领域的技术人员可在适于上下文及/或应用时从复数转变成单数及/或从单数转变成复数。为清晰起见，本文中未明确地陈述各种单数/复数排列。
132.本文中所描述的标的物有时图解说明含于其它组件内或与其它组件连接的不同组件。应理解，此类所描绘架构仅为示范性的，且事实上可实施实现相同功能性的许多其它架构。在概念意义上，用以实现相同功能性的任何组件布置是有效地“相关联”以使得实现所要功能性。因此，可将本文中经组合以实现特定功能性的任何两个组件视为彼此“相关联”以使得实现所要功能性，而无论架构或中间组件如何。同样地，如此相关联的任何两个组件也可被视为彼此“连接”或“耦合”以实现所要功能性，且能够如此相关联的任何两个组件也可被视为彼此“可耦合”以实现所要功能性。可耦合的特定实例包含但不限于可物理配合及/或物理交互的组件及/或可以无线方式交互及/或以无线方式交互的组件及/或以逻辑方式交互及/或可以逻辑方式交互的组件。
133.此外，应理解，本发明是由所附权利要求书界定。所属领域的技术人员将理解，一般来说，本文中及尤其在所附权利要求书(例如，所附权利要求书的主体)中所使用的术语通常打算为“开放式”术语(例如，术语“包含(including)”应解释为“包含但不限于”，术语“具有(having)”应解释为“至少具有”，术语“包含”应解释为“包含但不限于”等)。所属领域的技术人员应进一步理解，如果有意图使所引导技术方案叙述(claim recitation)为特定数目，那么将在技术方案中明确地叙述此一意图，且在无此叙述时，不存在此意图。举例来说，为了帮助理解，所附权利要求书可含有引导性短语“至少一个”及“一或多个”的使用来引导技术方案叙述。然而，此类短语的使用不应解释为暗指通过不定冠词“一(a或an)”引导的技术方案叙述(甚至在含有此所引导技术方案叙述的任一特定技术方案包含引导性短语“一或多个”或“至少一个”及例如“一(a或an)”等不定冠词时)将同一技术方案限制为含有仅一个此叙述的发明(例如，“一(a及/或an)”应通常解释为意指“至少一个”或“一或多个”)；对于用于引导技术方案叙述的定冠词的使用也如此。另外，即使明确地叙述所引导技术方案叙述的特定数目，所属领域的技术人员还将认识到，此叙述通常应解释为意指至少所叙述的数目(例如，无其它修饰语的“两个叙述”的明了叙述通常意指至少两个叙述，或者两个或更多个叙述)。此外，在其中使用类似于“a、b及c中的至少一者等”的惯例的那些例子中，一般来说，此构造打算指所属领域的技术人员将理解所述惯例的含义(例如，“具有a、b及c中的至少一者的系统”将包含但不限于仅具有a、仅具有b、仅具有c，同时具有a及b、同时具有a及c、同时具有b及c及/或同时具有a、b及c等的系统)。在其中使用类似于“a、b或c中的至少一者等”的惯例的那些例子中，一般来说，此构造打算指所属领域的技术人员将理解所述惯例的含义(例如，“具有a、b或c中的至少一者的系统”将包含但不限于仅具有a、仅具有b、仅具有c，同时具有a及b、同时具有a及c、同时具有b及c及/或同时具有a、b及c等的系统)。所属领域的技术人员应进一步理解，事实上表示两个或更多个替代术语的任一反意连接词及/或短语(无论是在说明中、权利要求书中还是图式中)均应被理解为考虑包含所述术语中的一者、所述术语中的任一者或两个术语的可能性。举例来说，短语“a或b”将理解为包含“a”或“b”或者“a及b”的可能性。
134.据信，通过前述说明将理解本发明及其许多伴随优点，且将明了，可在组件的形式、构造及布置方面做出各种改变，此并不背离所揭示标的物或不会牺牲所有其实质优点。所描述的形式仅是解释性的，且所附权利要求书的意图是囊括并包含此类改变。此外，应理解，本发明是由所附权利要求书界定。