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TW202309509A - 用於臨界尺度計量之二次諧波產生 - Google Patents

用於臨界尺度計量之二次諧波產生 Download PDF

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TW202309509A
TW202309509A TW111117838A TW111117838A TW202309509A TW 202309509 A TW202309509 A TW 202309509A TW 111117838 A TW111117838 A TW 111117838A TW 111117838 A TW111117838 A TW 111117838A TW 202309509 A TW202309509 A TW 202309509A
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大衛 Ｌ 阿德勒
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美商芬托邁萃克斯公司
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Abstract

本發明揭示使用光之二次諧波產生來針對可影響所生產裝置之效能或良率之變化監測製程及/或判定所生產裝置之臨界尺寸的系統及方法。

Description

用於臨界尺度計量之二次諧波產生
本申請案大體上係關於用於尺寸計量之系統及方法。
二次諧波產生係一非線性光學效應，其包括在自一些類型之材料、結構及幾何形狀散射時將具有一個頻率之光轉換成該頻率兩倍之光。二次諧波產生在破壞系統之對稱性之界面及缺陷處可特別強。該程序可被視為組合入射輻射之能量E之兩個光子以產生能量2E之一單個光子(即，產生兩倍頻率(2ω)或一半波長之光)。
其中已採用SHG技術之科學研究調查係由在Laser Science III中出版之由A. C. Tam、J. L. Cole及W. C. Stwalley (美國物理研究所，紐約，1988年)第452頁編輯之T. F. Heinz等人之「Optical Second-Harmonic Generation from Semiconductor Surfaces」提供。如所評論，SHG程序不在展現一對稱中心之材料塊體內(即，在反轉或中心對稱材料中)發生。對於此等材料，SHG程序僅在塊體材料之反轉對稱性被破壞之表面及/或界面處明顯。因而，SHG程序提供對表面及界面性質之一獨特敏感性。
眾所周知，SHG效應係在Heinz等人之美國專利第5,294,289號中描述。Downer等人之美國專利第5,557,409號、Hunt之第6,795,175號、第6,781,686號、第6,788,405號、第6,819,844號、第6,882,414號及第7,304,305號、Tolk等人之第6,856,159號及Alles等人之第7,158,284號之各者亦描述可採用之其他方法或「工具」。然而，此等專利之教示似乎尚未克服採用SHG作為用於半導體製造及計量中之一既定技術之一些主要障礙。
使用二次諧波產生之尺寸計量
本文中所描述之一些系統及方法係關於使用二次諧波產生來監測半導體裝置製造。光之二次諧波產生之變化可用於監測半導體裝置(例如，在其等在一生產線上生產時)之幾何形狀或材料或材料性質之變化及/或製程之變化。二次諧波產生亦可用於判定半導體結構、裝置、裝置之部分或其等之任何組合之臨界尺寸。
用於判定臨界尺寸(CD)之二次諧波產生(SHG)系統(在本文中被稱為SHG-CD)可照明一樣本且使用由裝置發射的二次諧波產生之光來判定裝置之一實體結構(例如，形狀及/或尺寸)及/或監測此等特徵之變化。一SHG-CD系統可使用由在一生產線上生產之裝置發射之光來監測生產程序之品質及穩定性，且可能改良生產良率及/或所生產裝置之效能。由SHG-CD系統量測之裝置可能已完成或尚未完成，且變化可為非計劃性變動(例如，與一處理工具之變化相關聯、與降級、環境變化、故障相關聯之變動、由該處理工具使用之消耗品之變動，或此等或其他可能因素之任何組合)。
除了監測裝置或其部分之實體特徵(例如，形狀及/或尺寸)之變化且因此監測生產之外或作為替代，一SHG-CD系統可提供一回饋信號、回饋資料或可用於控制裝置之一生產步驟之資訊。在一些情況下，一回饋信號、回饋資料或資訊可用於控制生產經監測樣本之一生產步驟。SHG-CD系統可包含於一樣本評估步驟中且可向該評估步驟之前的一步驟提供一回饋信號或回饋資料(例如，為了隨後製造之另一(些)裝置或晶圓等之益處)。例如，此先前步驟可包含微影、蝕刻、沈積步驟或其他可能製造步驟。在一些實施方案中，SHG-CD可提供可用於控制在監測步驟或樣本量測之後的一生產步驟之一前饋信號、前饋資料或前饋資訊。在一些此等實施方案中，可至少部分基於由SHG-CD提供之前饋信號、前饋資料及/或前饋資訊來調整後續或下游步驟，(例如)以調整或校正由SHG-CD系統偵測之製程變化。
一SHG-CD系統將諸如脈衝光(例如，脈衝雷射光)之光引導至一樣本上，諸如包括半導體裝置或部分構造之半導體裝置之一矽晶圓。SHG-CD可用於藉由將光引導朝向一樣本且偵測所得SHG光(亦被稱為SHG信號)而在半導體製程中之某個時間點監測該樣本。入射光之脈衝可產生入射光之二次諧波(或一半波長)之光，有時被稱為二次諧波產生(SHG)信號及/或SHG光。可使用一或多個偵測器來量測SHG信號。此等偵測器可經組態以藉由產生一經偵測SHG信號(例如，一電子信號)來量測SHG信號之強度、角分佈或偏振之一或多者，或其等之任何組合。在一些情況下，經偵測之SHG信號可與入射於偵測器上(例如，於偵測器之一光電子感測器上)之SHG光之一強度成比例。另外，可調整入射光脈衝以改進(例如，增加)來自樣本之SHG信號，諸如藉由選擇偏振、波長或強度。此外或替代地，可調整樣本之定向，諸如藉由相對於光之散射平面旋轉樣本。
在一些情況下，樣本可藉由曝露至額外光(例如，一輔助光射束或照明)或電荷來準備用於二次諧波產生量測。例如，自其發射SHG光之樣本之一區域可藉由將諸如一輔助光射束之輔助照明引導至該區域上來光學泵浦。在本文中可被稱為一泵束之輔助光射束可與入射於樣本上之主光射束(用於產生SHG信號之脈衝)具有相同或一不同波長。例如，電荷可來自一電暈放電。
可針對可指示半導體裝置之生產中之變化(例如，在量測之前的一或多個程序中之變化)的SHG信號之變化(例如，與強度、偏振、空間分佈等相關聯之變化)來監測信號。在一些情況下，可(例如，藉由一或多個光學組件)修改一SHG信號且該經修改SHG信號可指示一樣本或裝置之生產中之變化。在一些情況下，可(例如，藉由一電子處理器)修改一經偵測SHG信號且該經修改之經偵測SHG信號可指示一樣本或裝置之生產中之變化。
半導體裝置之生產中之此等變化可產生裝置幾何特徵之一變化，諸如裝置尺寸(例如，寬度、長度、高度、厚度)之一變化，諸如一電晶體特徵之寬度，或特徵之間的對準及/或間距。幾何特徵之此等變化亦可能包含形狀之變化。在一些情況下，可處理SHG信號及/或經偵測SHG信號(在光學或電子域中)以使SHG信號及/或經偵測SHG信號之變化更加明顯。在一些實施方案中，SHG信號可用於警示製造人員關於生產之一潛在問題或發送一信號至一或多個線內製造工具。在一些實施方案中，SHG信號或經偵測SHG信號可用於向生產程序之早期或上游的生產設備提供回饋，(例如)可能用以改良裝置良率或效能。在一些實施方案中，SHG信號或經偵測SHG信號可用於向生產程序之一後續或下游步驟提供一前饋以調整或校正先前變化。
一SHG信號可用於判定或提供關於一經製造裝置之一特徵之幾何或電子結構之資訊。該裝置可為一成品或處於某個早期生產階段。在一些實施方案中，例如，可比較SHG信號或經偵測SHG信號與(例如，幾何)特徵之一資料庫以判定裝置(例如，幾何)特徵之結構。在一些情況下，可比較SHG信號或經偵測SHG信號與(例如，材料特性)特徵之一資料庫以判定裝置之材料性質(例如，電子結構)。在一些實例中，可修改SHG信號及/或經偵測SHG信號且可比較經修改之SHG信號、經修改之經偵測SHG信號及/或基於此等之任一者之資料與其他資料(例如，先前量測/處理之SHG信號或經偵測SHG信號、經修改SHG信號、經修改之經偵測SHG信號及/或其他經處理信號)。SHG信號亦可用於基於結構(例如，幾何形狀)之一先驗知識來計算結構。(例如，幾何及/或材料性質)特徵之資料庫可包含在裝置之量測之前計算及/或量測以促進裝置結構之快速識別的資料。此等結果(例如，經判定特徵)亦可用於警示製造人員程序變動，與連線製造工具通信及/或提供回饋或前饋以對如先前所描述之半導體裝置製程進行調整。
在各種設計中，一主脈衝雷射射束撞擊一完成或部分形成之積體電路(例如，矽積體電路)之表面上之一光點。脈衝可經由與該完成或部分形成之積體電路(例如，積體電路中之一完成或部分形成之裝置)互動而產生主射束之二次諧波之光。SHG信號係使用一或多個偵測器量測。量測可包含SHG光之強度、角分佈、偏振或其等之任何組合。亦可旋轉樣本以進行多次量測(例如，對應於不同入射角及/或沿著不同方向發射之SHG光)，及/或亦可改變主射束之波長及/或偏振或其他光學性質。
可比較經處理或未處理之經偵測SHG信號與由使用一模型模擬SHG之電腦模擬產生之一信號(例如，一經模擬之經偵測SHG信號或模擬之經修改之經偵測SHG信號)。該模型可包含來自樣本之幾何資訊(諸如一或多個尺寸或形狀)。在一些實例中，幾何資訊(例如，參考幾何資訊)可包含至少兩個尺寸。例如，幾何資訊可包含一特徵之高度、寬度或長度之任何組合且可潛在地包含間距。幾何資訊亦可包括形狀，例如，形狀可包含角度、定向、平滑度、粗糙度或其他特徵或特性。
模型可自量測以經驗產生或經計算，或兩者之一組合。模型可用於評估SHG光信號或經處理之SHG光信號以判定樣本上之裝置之結構(例如，幾何形狀)或結構(例如，幾何形狀)之一變化。
該比較之結果可用於監測一製程。在一些實例中，若比較指示裝置結構之一顯著變化(例如，一幾何特徵之一非計劃性變動)，則可暫時暫停程序直至問題被解決。此外或替代地，該比較之結果可用於幫助開發用於一裝置之製造之一新裝置結構或程序。
在一些實施方案中，除了偵測器之外或替代偵測器，一SHG-CD系統可包括至少一個偵測器，該至少一個偵測器經組態以接收自一樣本接收之SHG信號並量測該等SHG信號之強度或SHG信號之相對強度以判定該樣本之特性(例如，幾何特徵、材料結構、臨界尺寸)。具有擁有不同波長光譜之不同光譜回應之不同偵測器或感測器可用於對不同波長進行取樣且可能獲得偵測不同波長之不同強度值。具有關於不同波長之相對強度之資訊可幫助判定SHG輸出之變化以及裝置或樣本之變化。
在本文中所描述之各項實施方案中，一種使用二次諧波產生來特徵化一樣本之系統包括：至少一個光源，其經組態以將一光射束引導至一樣本上以產生二次諧波產生(SHG)信號；一光學偵測系統，其包括經組態以接收自該樣本發射之SHG信號且產生經偵測SHG信號的至少一個光學偵測器；一或多個硬體處理器(例如，硬體處理器、處理電子器件、微處理器及類似者)，其與該光學偵測系統通信，該一或多個硬體處理器經組態以接收至少一個經偵測SHG信號且基於該至少一個經偵測SHG信號來判定樣本之一幾何特徵或樣本之一幾何特徵之一變動。
在本文中所描述之其他實施方案中，一種使用二次諧波產生判定一樣本之一尺寸之方法包括：接收一第一SHG信號；改變至少一個光源或一光學偵測系統之一光射束之至少一個參數；在該至少一個參數之該變動之後接收一第二SHG信號；基於該第一SHG信號、該第二SHG信號及一SHG信號至該樣本之一特徵之一幾何形狀的一映射來判定該樣本之該特徵之該幾何形狀。
在本文中所描述之其他實施方案中，一種使用二次諧波產生來特徵化一樣本之系統包括：至少一個光源，其經組態以將一光射束引導至一樣本上以產生二次諧波產生(SHG)信號；一光學偵測系統，其包括經組態以接收自該樣本發射之SHG信號且產生經偵測SHG信號之至少一個偵測器；一或多個硬體處理器，其與該光學偵測系統通信，該一或多個硬體處理器經組態以接收至少一第一經偵測SHG信號，判定該第一經偵測SHG信號或該樣本之一特徵之一變化，及輸出該變化之一指示。
在本文中所描述之其他實施方案中，一種使用二次諧波產生來特徵化一樣本之系統包括：至少一個光源，其經組態以將一光射束引導至該樣本上以產生二次諧波產生(SHG)信號；一光學偵測系統，其包括經組態以接收自該樣本發射之SHG信號且產生經偵測SHG信號之至少一個偵測器；一或多個硬體處理器，其與該光學偵測系統通信，該一或多個硬體處理器經組態以：自該光學偵測系統接收一第一經偵測SHG信號，該第一經偵測SHG信號由該至少一個偵測器以相對於該樣本之一特徵之一第一角度收集；自該光學偵測系統接收一第二經偵測SHG信號，該第二經偵測SHG信號由該至少一個偵測器以相對於該樣本之該特徵之一第二角度收集，該第二角度不同於該第一角度；及基於該第一經偵測SHG信號、該第二經偵測SHG信號及一經偵測SHG信號至該樣本之該特徵之尺寸的一映射來判定該樣本之該特徵之一尺寸。
在本文中所描述之其他實施方案中，一種使用二次諧波產生來特徵化一樣本之系統包括：至少一個光源，其經組態以將一光射束引導至一樣本上以產生二次諧波產生(SHG)信號；一光學偵測系統，其包括經組態以自該樣本接收SHG信號且產生經偵測SHG信號之至少一個偵測器；一或多個硬體處理器，其與該光學偵測系統通信，該一或多個硬體處理器經組態以接收一第一經偵測SHG信號，判定該經偵測之第一SHG信號之一變化，及輸出該變化之一指示。
在各項實施方案中，處理經偵測SHG信號。例如，經偵測SHG信號可由一或多個計算等進行變換。此處理(或修改)之經偵測SHG信號可用於(例如)判定幾何特徵(例如，尺寸)或關於或基於部分或完全形成之裝置或其部分之幾何形狀的資料，以監測其等之變化及/或監測製程之變化等。
在各項實施方案中，可比較經處理或未處理之經偵測SHG信號或自其獲得之值與諸如參考值或參考信號(經模擬、經經驗量測或其等之一組合)之一參考相比較，(例如)以判定部分或完全形成之裝置之幾何形狀或幾何特徵(例如，尺寸)之變化、其變化、製程之變化或此等之任何組合。
在各項實施方案中，可比較經處理或未處理之經偵測SHG信號或經修改之經偵測SHG信號，或自其獲得之值與先前量測之經偵測SHG信號或先前產生的經修改之經偵測SHG (例如，儲存於系統之一記憶體中)，(例如)以判定部分或完全形成之裝置之幾何形狀或幾何特徵(例如，尺寸)之變化、其變化、製程之變化或此等之任何組合。在一些情況下，幾何形狀或幾何特徵之變化可包括幾何形狀或幾何特徵相較於一先前量測之樣本(例如，由用於產生自其獲得經偵測SHG信號之樣本之相同程序產生的一樣本)之變動。
如上文所論述，SHG信號可取決於部分或完全形成之裝置或其部分之幾何形狀或幾何特徵(例如，尺寸)。此外，SHG信號可取決於(例如)在待測樣本之界面處或待測樣本內之材料性質(例如，諸如電子性質)。有助於自經量測SHG信號獲得待測樣本之此等材料(例如，電子)性質或特徵之額外技術可與諸如本文中所描述之與獲得取決於部分或完全形成之裝置之幾何形狀之SHG信號有關的其他技術結合使用。同樣地，在本文中所描述之各項實施方案中，SHG系統可經組態以獲得提供關於一部分或完全形成之裝置之幾何形狀或幾何形狀變化之資訊以及關於此等裝置或其部分之材料性質(諸如電子性質)之資訊的SHG信號。 基於 SHG 之光學計量 部分 I
描述一SHG計量工具，其中由具有不同功率特性之一泵光源及一探測光源之各者以不同方式激發一分層半導體基板中之電子以用於二次諧波產生之目的。對於此一方法，一計量特徵化工具具有作為一「泵」操作以引發跨分層半導體裝置模板中之異質界面之一電位差的一「額外」整合式光源(例如，一UV閃光燈或雷射)，以及作為一「探測」光源操作之一短或超短脈衝雷射(例如，一飛秒固態雷射)。效用源自將兩個不同來源彼此協同或結合地用於不同目的(經由如進一步描述之各種時間偏移及/或可變泵能量方法)，如區別於一單雷射SHG或一雙或多雷射SFG系統。
在一種方法中，採用泵作為一預激發(pre-exciting或pre-excitation)光源以容許縮減一些材料之總特徵化時間。在許多此類實施方案中，時間相依電場並非主要由探測(probe/probing)雷射產生。在此方法之一種變動中，泵係用於對整個晶圓進行UV閃光且接著使用探測雷射光柵化或以其他方式掃描整個晶圓或其某部分，每點花費最少探測時間(例如，與硬體可移動雷射一樣快地進行掃描)。在此方面，選項包含藉由晶圓移位以沿著(掃描)行之一步長逐列掃描。另一方法可採用沿著半徑之晶圓旋轉及掃描。
在另一變動中，泵容許在一樣本位點處對材料界面進行快速充電，接著結合在2014年4月17日申請之標題為「Wafer Metrology Technologies」之美國臨時申請案第61/980,860號之被稱為標題為「Charge Decay Measurement Systems And Methods」之章節II之部分中進一步描述的快速阻擋及/或光學延遲方法用探針觀察該帶電界面之衰減。無論如何，在各項實施例中，泵用於預激發之目的係將電荷載子以足以影響界面之一量注入至(例如)介電質中。
在另一方法中，採用泵雷射作為一後激發(post-exciting或post-excitation)光源以影響已由探測雷射在一樣本位點處產生之一SHG信號。又另一方法採用由探針在泵雷射能量施加之前及之後產生之SHG信號之比較/對比。藉由在泵浦之前探測樣本及量測SHG回應，接著施加來自泵光源之輻射且在此之後，重新探測在泵浦前及泵浦後之SHG回應之差異可用於判定額外材料性質(諸如材料介電質中之陷阱密度)。
在本文中所論述之各種方法中，採用一時序差(即，在與探測雷射使用有關之藉由泵源之預激發及/或後激發方面)以遞送表明關於材料界面之進一步資訊之訊問曲線。
在各種方法中，同時使用泵源及探測源，其組合用於提供用於判定臨限注入載子能量之一SHG信號。明確言之，在使用探測雷射進行探測時，一可調諧泵雷射之頻率斜升。在一特定頻率下，SHG信號展現一拐點(或一不連續區域)。對應於拐點(或該不連續區域)處的泵雷射頻率之一值可與臨限注入載子能量有關。
標的泵及探針系統之各項實施例亦提供特定基於硬體之優點可能性。在其中泵係一閃光燈之一實例中，可相對於2雷射系統實現高度相關的成本節約。無論是否作為一閃光燈或一第二雷射提供，如本文中所設想之一泵及探針之組合亦可降低對待訊問之基板之光學損壞，因為若超過一臨限平均功率，則太強之照明將使介電質且甚至基板降級。引起對基板之光學損壞之臨限平均功率可藉由實驗校準研究來判定。
為理解結合標的硬體之後一種可能性，提供一些背景。即，泵能量及探測能量兩者皆能夠單獨使用此硬體產生一SHG信號。雖然泵源及探測源不需要結合操作以產生SHG信號，但在標的方法中，相關材料性質主要源自由探針產生之SHG強度，因為泵通常將不具有峰值功率來適當地驅動埋藏式界面SHG。時間相依SHG強度曲線將基於跨一界面(例如，在介電質與基板之間)之電荷載子之分佈而改變。跨一界面(例如，在介電質與一半導體基板之間)注入載子所需之時間係取決於樣本上標定之平均功率。在一些實施方案中，探針可單獨實現載子跨介電質與基板之間的一界面注入。在此等實施方案中，歸因於無法將平均功率與峰值功率解耦，達到容許載子跨介電質與基板之間的一界面注入而不超過一材料之光學損壞臨限值之目標平均功率所需的時間可大於使用泵及探針之一組合之實施方案。藉由在探測之前使用一高平均功率但低峰值功率光源作為一泵以將載子跨介電質與基板之間的一界面注入，可產生經增加平均功率之時間節省，而無在該平均功率下之一高峰值功率可引發之潛在損壞併發症。
因此，如相較於泵，標的探針通常係具有低平均功率之一較高峰值功率源。換言之，探測雷射通常相對非常弱。在一項態樣中，此容許對存在於基板界面處的自然電場之最小干擾以產生一初始時間無關信號。
在較高平均功率但低峰值功率的情況下，泵藉由引起電荷載子在材料界面處或跨界面進行能階躍升來感應一電場(E)。藉由使用一相對較高平均功率源作為泵且藉由給予所有可用電子至少足以跳躍至介電質中之能量來對界面快速「充電」，產生其中高峰值功率(提供高SHG轉換率)但低平均功率(歸因於短脈衝持續時間及有限數目個此等脈衝)探測雷射可快速地訊問表面以提供與時間無關之SHG信號資料的一情形。
因此，在本文中描述之各項實施例中，可實現一/該探針雷射將電子移動至更高能階或跨界面移動電子所需之時間的縮減，此可容許更快評估一穩態SHG信號及/或電荷載子時間動態量測。此方法亦容許將SHG探針之效應與其自身對基板界面處的電場之影響分開，其亦容許加快或忽略SHG程序中之時間相依性以及容許在來自探測射束之一所獲取信號之至少部分上更快獲取與時間無關之SHG資料。同樣地，另一態樣容許更快及/或更準確地判定用於載子注入至一界面(例如，一半導體與一介電質之間的界面)中之臨限能量，以及在一線段工具(line tool)環境中之(更)快處理量。無論什麼背景內容，所提供之可用時間縮減可有利地促進半導體產業中之任何種類之連線計量工具中之高處理量測試。舉實例而言，為在一10 nm絕緣體上矽下方包含一25 nm埋藏式氧化物層之一裝置(10 nm裝置層/25 nm BOX SOI)上使用SHG技術之預先存在的應用產生時間相依曲線，每個點需要6秒至12+秒。使用如本文中所描述之預激發，可在不到1秒內產生時間相依性，以待決材料及泵/探測功率。此進步將實現在給定可用時間之一晶圓/線內之晶圓上覆蓋一10倍以上的表面積，或在10%的時間內實現等效可信度。且雖然此類數字將基於材料、層厚度及特定泵/探測功率及波長而改變，但其等應為啟發性。
本文所有所述發明實施例包含以下各者：與本文中所描述之方法相關聯之方法論，其單獨或結合來自本申請案、所引用之同在申請中之專利申請案及以引用的方式併入本文中之任何文件之不同部分的元件分量或特徵；實行方法論之硬體；併入有硬體之生產系統及其產品(包含按程序生產之產品)。 部分 II
至今，基於SHG之計量工具之採用有限。據信，此事實源於現有系統無法區分經偵測界面性質。換言之，雖然現有SHG技術提供判定界面電活性異常之位置及存在之方式，但其等方法依靠相對量測且實際上無法在電活性異常類型(例如，吸雜污染物，諸如銅與鍵空洞)之間進行剖析及/或量化經偵測污染物。
然而，標的系統及方法能夠以不同方式擷取定量資訊以進行此活動所需之判定。在此等系統及方法中，在使用光學電磁輻射(在一特定位點用一脈衝雷射或用一閃光燈或其他電磁能量源或光源或其他方式)對一晶圓樣本充電之後，進行複數次量測以監測與控制衰減週期之異質界面相關聯的暫態電場衰減。
使用以多個點產生及特徵化之衰減曲線資料，可判定一樣本位點處的一異常或問題之光譜參數，使得缺陷類型或污染物之區分及/或量化係可行的。總之，收集衰減相依資料並將其用於提供系統，藉由該等系統可判定電荷載子使用期(lifetime)、陷阱能量及/或經捕獲電荷密度，以便可相互辨別或剖析缺陷及污染物以用於物種區分(若偵測到一污染物)及/或用於污染物量化(若經偵測)。
此活動係用通常經重複以掃描整個晶圓或其之其他材料樣本或區域之選定方法論在一逐位點基礎上判定。關於實現此判定所需之電腦處理，其可「即時」(即，在掃描期間，輸出結果無任何實質延遲)或經由後處理發生。然而，在各項實施例中，控制軟體可無滯後地運行以便提供精確系統時序以根據如下文描述之方法論獲得標的資料。
視需要，結合SHG信號產生來監測樣本材料充電。在此情況下，經由此信號獲得之資訊可用於材料分析及進行判定。
在任何情況下，系統實施例可包含具有在10 2秒至皮秒(10 -12秒)範圍內操作之一快速快門之一超短脈衝雷射。此等系統可用於在引入複數個短阻擋時間間隔之後自薄膜材料之表面及埋藏式界面監測一樣本位點處之SHG信號產生。可對此等時間間隔進行定時以便監測所關注場衰減。
標的系統亦可包含一光線延遲。延遲線可為一基於光纖之裝置，特別是若與色散補償及偏振控制光學器件耦合。替代地，延遲線可基於鏡且類似於MacDonald之美國專利第6,147,799號、Bishop等人之第6,356,377號或Wu等人之第6,751,374號中之實例。在任何情況下，系統中使用延遲以允許在皮秒(10 -12秒)至飛秒(10 -15秒)且可能阿托秒(10 -18秒)範圍內之材料之雷射訊問。此訊問在偵測沿著一單個衰減曲線之多個電荷衰減相依資料點時可為有用的。
標的方法包含涉及量測針對在連續充電事件之後獲取之衰減資料點之一SHG信號的一種方法。用於獲得一SHG信號之條件可在各充電事件下不同。此外，連續充電事件之間的時間間隔可不同。在此方法中，多個資料點(至少兩個但通常三個或更多個)可相關聯並表示為一單個複合衰減曲線。另一方法在一單個充電事件之後採用最小破壞性(即，用於產生SHG信號之輻射未顯著對材料再充電) SHG信號訊問事件。
用於判定暫態電荷衰減之又另一方法涉及量測來自樣本材料(更準確地，由光學輻射充電之其結構)之放電電流。此信號之時間相依性(動力學)接著可以與採用SHG感測之情況下相同之方式處理。此外，如上所述，此感測可在一個衰減時間間隔之跨度內及/或在充電至一給定位準之後的複數個衰減時間間隔內完成。在任何情況下，用於此用途之電極特定硬體係下文詳述。
關於電荷或充電位準，當以標準線性時間或針對一對數時間尺度觀察電荷動態時，此可達到一明顯飽和點。如上所述，標的方法論視需要觀察、記錄及分析充電動力學，因為此可產生重要資訊。
對於連續充電/訊問事件，若量測一樣本之一初始充電狀態且飽和位準離該初始充電狀態不遠，則系統可省略進一步或後續特徵化。在此背景內容中，可被視為「不遠」之內容可意謂待藉由學習標的工具何時在一給定取樣時間內使用來判定之相對於初始充電狀態之約1%至約10%之充電增加。
換言之，所謂之「飽和」係一相對術語。使用一線性時間尺度，材料將很快出現飽和。但若在10秒至100秒之對數尺度內觀察到與充電相關聯之一SHG信號強度，則可觀察到飽和之後期以一不同時間常數發生且相對更加漸進或耗時。因此，雖然本文中提供之方法論之實例論述充電至飽和，但延遲及其他時序可被視為相對於明顯飽和發生。與其等待100%飽和之全部時間量，因為此可能不必要地耗費時間來達到，相反地，儀器可延遲直至達到明顯飽和所需之時間或可提取重要參數之時間，無關於完全飽和需要多長時間。
此外，應理解，當監測充電量或充電程度接近飽和時(即，結合SHG監測)，標的方法及系統可以低於飽和之充電及/或再充電位準(如上文所論述)操作，同時仍產生有意義的衰減曲線資訊。然而，在無此量測之情況下，當近似飽和係一已知參數時(例如，藉由用一給定材料之標的工具之經驗)，採用充電至飽和作為目標位準。
顯著地，各種界面材料性質亦可使用雷射射束阻擋或延遲來判定，雷射射束阻擋或延遲如在2014年4月17日申請之標題為「Wafer Metrology Technologies」之美國臨時申請案第61/980,860號之被稱為標題為「Temperature-Controlled Metrology」之章節III的部分中進一步描述，該章節之全文以引用的方式併入本文中。跨經測試之樣本引入一DC偏壓亦可有助於材料之分析。在光誘導電壓產生任何效應之前，採用一DC偏壓主動地改變界面處之初始電荷分佈。為此，可將經測試之樣本安裝於一導電卡盤之頂上，該導電卡盤可用作使用樣本頂表面探針跨樣本進行DC偏壓之一接地。在不使用表面探針之情況下，引入感應電壓偏壓之其他方式亦係可行的，如在2014年4月17日申請之標題為「Wafer Metrology Technologies」之美國臨時申請案第61/980,860號之被稱為標題為「Field-Biased SHG Metrology」的章節IV部分中進一步描述。
再者，除了在用於電荷衰減判定之阻擋類型分析中涉及之主雷射之外，標的系統亦可使用一二次光源。可採用此一組源作為一輻射泵/探針組合，如在2014年4月17日申請之標題為「Wafer Metrology Technologies」之美國臨時申請案第61/980,860號之被稱為標題為「Pump and Probe Type SHG Metrology」之章節I的部分中進一步描述。
本文所有所述發明實施例包含以下各者：與本文中所描述之方法相關聯的方法論，其單獨或結合來自本申請案、所引用之同在申請中之專利申請案及以引用的方式併入本文中之任何文件之不同部分的元件分量或特徵；實行方法論之硬體；併入有硬體之生產系統及其產品(包含按程序生產之產品)。 部分 III
描述各種場偏壓(例如，磁場偏壓、DC偏壓及/或由一AC場單獨引發之電壓偏壓，具有一電容耦合及/或一變化磁場)之基於SHG之系統及其使用方法。此等場偏壓依次被處理，其等可獨立使用及/或在一組合系統中使用。本文中描述之各項實施例包含以下各者：與本文中所描述之方法相關聯的方法論；實行方法論之硬體；併入有硬體之生產系統及其產品(包含按程序生產之產品)。 磁場偏壓
施加至樣本之一靜態或變化磁場將引起一材料之二階光學極化率張量改變。因此，一磁場可用於將來自樣本之SHG信號增加至一最佳值。此外，一變化磁場可用於引發偏壓，如下文進一步論述。 用於消除 DC 接觸式探針之感應電壓偏壓
描述用於在一系統中無需使用接觸偏壓探針的情況下特徵化跨其界面經受一離散電場之一分層半導體材料之SHG回應的系統及方法，該系統可同步化一探測雷射之脈衝及/或一偵測器之閘控與施加至樣本以在待訊問之表面處產生一對應或經協調感應電壓場之一AC、可變或脈衝偏壓之電壓的一預定振幅。
標的硬體包括一SHG設備(例如，在2014年4月17日申請之標題為「Wafer Metrology Technologies」之美國臨時申請案第61/980,860號之被稱為標題為「Charge Decay Measurement Systems and Methods」的章節II部分中進一步描述)連同在無接觸的情況下在一樣本之「裝置」表面處或沿著該「裝置」表面感應一電壓之一構件(例如，經組態以感應之一組件)。此等構件或組件可經由與探針或一導電卡盤之背側接觸，涉及連接至一電源之電容耦合之探針亦與背側接觸式探針或此一卡盤接觸，或藉由對樣本施加一變化磁場，其目的是跨其多層界面感應一外部電壓場。
由一可變波形(視需要AC)電源供應器(經由以上方法之任一者)產生的一暫態電場跨多層半導體材料之界面感應一電場。電壓與材料界面電場之間的關係可由一轉移函數或以其他方式模型化，包含藉由考量各種(電容或其他)外部影響。給定AC (或其他)電流之一特定振幅及頻率，可採用此函數之輸出作為一時序提示以同時觸發雷射快門及/或光子計數器以用於界面處的電場振幅之恆定近瞬時值之測試點的SHG特徵化。因而，系統亦能夠經由接觸式電探針模擬施加於頂側(即，在基板之裝置層處)之一恆定(DC)電壓。
藉由將AC直接施加至樣本之背側，系統開始於卡盤處於一「中性」或基態，且塊體及裝置層處於一平衡電位。接著，將一交替偏壓施加至與多層半導體材料之塊體或基板層流電接觸之卡盤。由於裝置層藉由埋藏式氧化物層與塊體分離，且不直接與一導體接觸，因此將在裝置與塊體層之間產生(即，感應)一電位場或電壓。
替代地，可採用駐留於附近(在約1 mm至約2 mm內)但不接觸樣本之頂側之電容耦合之探針。在此方面，一較佳方法可為經設定大小以覆蓋(但不接觸)整個晶圓之一板，懸停有一小孔，以供入射雷射在其至樣本之途中穿過且供SHG射束在其離開樣本之途中穿過。
在一些實施方案中，可使用MEMS技術實施一非接觸電極。例如，在一實施方案中，可在兩側上氧化一Si晶圓。接著可藉由沈積將一螺旋或一柵格狀電極放置於晶圓之一或多個位置上。可在彼等位置處自晶圓之背側移除氧化物材料。在此等實施方案中，施加至電極之電磁場可透過近場感應耦合感應地加偏壓於晶圓。由一外部電流產生之磁場可用於藉由感應經沈積電極中之一電流來產生跨晶圓之一電流。亦可使用實施非接觸式探針之其他方法。
在任何情況下，SHG方法論係用於訊問樣本，例如，如在2014年4月17日申請之標題為「Wafer Metrology Technologies」之美國臨時申請案第61/980,860號之被稱為標題為「Pump and Probe Type SHG Metrology」之章節I及/或被稱為標題為「Temperature-Controlled Metrology」之章節III (該兩個章節之全文以引用的方式併入本文中)的部分中進一步描述。關於下文論述之其他實施例，此同樣適用。
無論如何，在標的實施例中，由於需要監測依據跨界面之電壓而變化之SHG，因此SHG信號將與電源供應器同步化。此同步化可藉由隨電壓變化即時控制用於SHG產生之雷射及SHG信號處理軟體、分開之雷射，或僅SHG信號處理軟體來完成。亦可控制卡盤之電壓。
此同步化之一優點在於，可獲得將類似於DC偏壓之SHG量測之電壓偏壓之SHG量測，而無需在晶圓之前表面上使用接觸電壓偏壓探針。系統將使用與SHG量測及/或產生同步化之一AC偏壓來收集在電壓週期上之離散點之SHG資料，來代替施加一DC偏壓。使用近場感應耦合或經由樣本之電容耦合來施加AC偏壓。用此等偏壓技術收集之SHG資料將產生與DC偏壓之SHG相同之材料性質資訊。
為減少或最小化雜訊且獲得依據跨界面之電壓而變化之SHG強度之統計相關指標，可需要多個光子計數窗，如下文進一步描述。 用於特徵化界面洩漏之感應電壓偏壓
描述使用根據上文施加至分層半導體材料之SHG及一電壓變化(諸如以引發一樣本之一裝置層中之電壓變化的一方式改變磁場之一交流、可變及/或脈衝電壓或電流信號或一裝置)特徵化分層(例如，半導體)材料之層之間的界面洩漏電流及/或載子注入能量的系統及方法。
藉由在向分層半導體材料施加一交流、可變或脈衝電壓時或之後不久，量測來自由指向一分層半導體/介電質結構之一脈衝雷射產生之光學脈衝之SHG回應，可特徵化層之間的界面洩漏電流及/或載子注入能量。在一些實施例中，可量測依據感應電壓之衰減之時間常數而變化之來自界面之SHG信號之時間演變。此產生關於跨界面之電荷載子移動率之資訊。
用於特徵化臨限載子注入能量之感應電壓偏壓
描述用於結合一樣本裝置層處的一變化電場應用之SHG量測之系統及方法，以代替使用可調諧波長雷射激發來判定用於光誘導電荷載子注入至一分層半導體材料中之介電質中之能量臨限值。更明確言之，為量測光誘導電荷載子注入至介電質中所需之臨限能量，吾人可將材料曝露至用於SHG產生的一實質上單色入射光子射束且接著漸進地改變跨經曝露之分層半導體材料之一界面之電壓，從而量測在各增量電壓變化時之SHG信號計數，直至SHG回應與先前量測相比具有斜率之顯著拐折或不連續或突然變化。此斜率變化可為一最大值或最小值(例如，局部最大值或最小值)或尖點或步階函數等。歸因於所有此等程序之淨電荷變化轉移可被描述為三次諧波注入電流、歸因於強電場之至介電質之「正向」洩漏電流及「反向」放電洩漏電流之比重之積分。代入方程式形式：
Figure 02_image001
此曲線形狀之動力學特徵(彎矩及時間飽和矩)接著將提供用於判定臨限載子注入能量之資訊。
本文所有所述發明實施例包含以下各者：與本文中所描述之方法相關聯的方法論，其單獨或結合來自本申請案、所引用之同在申請中之專利申請案及以引用的方式併入本文中之任何文件之不同部分的元件分量或特徵；實行方法論之硬體；併入有硬體之生產系統及其產品(包含按程序生產之產品)。
優先權主張本申請案主張於2021年5月12日申請之標題為SECOND-HARMONIC GENERATION FOR CRITICAL DIMENSIONAL METROLOGY之美國專利臨時申請案63/187868及於2021年5月13日申請之標題為SECOND-HARMONIC GENERATION FOR CRITICAL DIMENSIONAL METROLOGY之美國專利臨時申請案63/188054之優先權利。上述申請案之各者之全文以引用的方式併入本文中。Koldiaev等人於2020年3月17日發佈且標題為「Wafer Metrology Technologies」之美國專利10,591,525 (其包含於上文引用之臨時申請案之附錄中)之全文亦以引用的方式併入本文中。來自美國專利10,591,525之文字及圖式在本文中另外重現。
監測由一生產線生產之半導體裝置之「臨界尺寸」(CD)係半導體製造之一重要方面。給定一臨界尺寸之甚至小變化(例如，歸因於一製程變動)，可影響半導體裝置之效能，因此在製程之一早期階段擷取變化可有利於避免大量有缺陷裝置之生產。
用於半導體裝置監測之習知計量工具可能無法同時滿足一計量工具之包含監測之敏感度、精度、可重複性、可靠性及成本的許多所要屬性。下文描述之光學計量工具、技術及系統可克服與使用二次諧波光(亦被稱為二次諧波產生之光)作為用於樣本監測及評估之一非破壞性探針之半導體裝置監測(例如，連線監測)相關聯的一些挑戰。更明確言之，描述用於判定一樣本之臨界尺寸(CD)之二次諧波產生(SHG)系統(在本文中被稱為SHG-CD)。一SHG-CD可用一或多個光射束照明一樣本且使用由一樣本上之一或多個裝置發射之所得二次諧波產生之光來判定裝置之一實體結構(例如，形狀及/或尺寸)及/或監測此等特徵之變化。樣本可包括裝置及結構(例如，在一晶圓上製造之完整及/或不完整的裝置及結構)。在一些情況下，SHG-CD亦可使用二次諧波光判定一樣本或包含於該樣本中之一裝置或結構之材料性質(或材料性質之變化)。 基於 SHG 之光學晶圓計量技術 部分 I
圖1係如可結合用於訊問一樣本可能以提供關於該樣本之材料性質(例如，電子結構之性質)之資訊之方法採用之一系統100的一圖式。其他合適系統變動係在2014年4月17日申請之標題為「Wafer Metrology Technologies」之美國臨時申請案第61/980,860號之被稱為標題為「Charge Decay Measurement Systems and Methods」之章節II的部分中呈現，例如，關於中間光學器件、包含光學延遲線及選用電極特徵。
如所展示，系統100包含用於將電磁輻射之一訊問射束12指向由一真空卡盤30固持之一樣本晶圓20之一主雷射或探測雷射10。如圖1B中所繪示，卡盤30包含x載物台及y載物台以及視需要用於跨晶圓相對於雷射所瞄準之地方定位一樣本位點22之一旋轉載物台或設定於其等上。x-y載物台使能夠在不移動其他硬體的情況下掃描多個晶圓表面位點或位置22。一旋轉載物台視需要使能夠評估對SHG之晶體結構效應(諸如應變)，及經特徵化之材料上之所關注之相關聯缺陷或區域。卡盤30之進一步選用特徵、態樣及/或用途係在2014年4月17日申請之標題為「Wafer Metrology Technologies」之美國臨時申請案第61/980,860號之被稱為標題為「Field-Biased SHG Metrology」之章節IV及標題為「Temperature-Controlled Metrology」之章節III (該兩個章節之全文皆以引用的方式併入本文中)的部分中呈現。樣本位點22可含一或多個層。樣本位點22可包括包含至少兩個層之一複合基板。樣本位點22可包含兩種不同材料之間(例如，在兩種不同半導體材料之間，在兩種不同摻雜之半導體材料之間，在一半導體與氧化物之間，在一半導體與介電質材料之間，在一半導體與一金屬或氧化物與一金屬之間)的一界面。
當系統100在使用中時，指向一偵測器40之反射輻射之一射束14將包含一SHG信號。該偵測器可為一光電倍增管、一CCD攝影機、一突崩偵測器、一光電二極體偵測器、一高速掃描(streak)攝影機及一矽偵測器之任一者。系統100亦可包含一或多個快門類型裝置50。所使用之快門硬體之類型將取決於其內雷射輻射將被阻擋、傾卸(dump)或以其他方式引導遠離樣本位點之時框。一電光阻擋裝置(諸如一普克耳斯盒或克爾盒)可用於獲得非常短的阻擋週期(即，具有大約10 -9秒至10 - 12秒之致動時間)。
對於較長阻擋時間間隔(例如，自約10 -5秒及以上)，可採用機械快門或飛輪斬波器類型裝置。然而，電光阻擋裝置將容許根據以下方法測試更廣泛範圍之材料。可採用能夠離散地閘控非常小時間間隔(通常皮秒至微秒之數量級)之一光子計數系統44來解析時間相依的信號計數。對於更快時框，可如上所述併入光學延遲線。
系統100可包含一額外電磁輻射源60 (亦被稱為一泵源)。在各項實施方案中，輻射源60可為繪示為發射一定向射束62之一雷射或發射一發散或光學準直之脈衝64之一UV閃光燈。在一雷射源之情況下，其射束62可與射束12 (例如，如由額外鏡或稜鏡等引導)共線。源60輸出之光波長可在自約80 nm與約1000 nm之間的任何地方。使用在此範圍內之較短波長(例如，小於約450 nm)，與較長波長相比可使用更少光子及/或以更低峰值強度來驅動電荷激發。
對於一閃光燈，每次閃光之能量或閃光期間之功率位準可為基板材料相依的。每次閃光產生1 J至10 kJ之總能量之一閃光燈將適用於完全耗盡之絕緣體上矽(FD-SOI)。然而，一脈衝或恆定UV源亦係可行的。泵特性及使用中之重要因素在於，將電荷載子注入至待訊問之材料之介電質中。合適閃光燈之製造商包含Hellma USA, Inc及Hamamatsu Photonics K.K。
當採用一雷射作為源60時，其可為一奈秒、皮秒或飛秒或更快脈衝雷射源之任一者，其甚至可為一連續固態雷射。在各項實施例中，泵源在波長上係可調諧的。關於可調諧之雷射之市售選項包含Spectra Physics之Velocity及Vortex可調諧雷射。額外可調諧固態解決方案可自LOTIS Ltd.之LT-22xx系列之固態雷射獲得。
無論提供為一雷射或一閃光燈，可針對相對較高平均功率選擇泵源60。此可自約10 mW至約10 W，但更通常自約100 mW至約4 W，此取決於待訊問之材料(同樣，該考量係確保以使得電荷載子注入至材料之界面(例如，介電質界面)中之一方式引發電荷載子移動率，其可為材料特定的)。泵源60之平均功率經選擇為低於材料之光學損壞臨限值。例如，當訊問材料包括矽時，可選擇泵源60具有在1 W至2 W之間的一平均光學功率以便不超過矽之光學損壞臨限值。
探測雷射10可為一奈秒、皮秒或飛秒或更快脈衝雷射源之任一者。具有所需之峰值功率、波長及可靠性之當前市售雷射之兩個選項係經摻雜光纖及Ti:藍寶石單元。Coherent之VITESSE及Spectra Physics之MAI TAI雷射係合適Ti:藍寶石裝置之實例。Femtolasers Gmbh及其他製造商亦製造其他相關Ti:藍寶石裝置。合適經摻雜光纖雷射係由IMRA、OneFive及Toptica Photonics生產。取決於基板材料及泵類型，來自許多製造商(諸如Hamamatsu)之皮秒及/或奈秒雷射亦可為選項。雷射10可在約100 nm至約2000 nm之間的一波長範圍內操作，具有在約10 kW與1 GW之間的一峰值功率，但輸送平均低於約150 mW之功率。
在系統100中可採用各種其他選用的所謂之「中間」光學組件。例如，系統可包含用於選擇性地傳遞與直接來自雷射10及/或源60之反射輻射同軸之SHG信號的一二向色反射或折射濾光器70。替代地，可採用一稜鏡來區分較弱SHG信號與多數量級較強反射主射束。然而，由於稜鏡方法已被證明為對未對準非常敏感，因此如上文提及之一二向色系統可為較佳的。其他選項包含使用繞射光柵或一薄膜(Pellicle)分束器。可提供用於聚焦及準直/列柱式光學器件之一光束80。替代地，系統中可採用一濾光輪90、偏振器92及/或變焦透鏡94單元或總成。再者，可需要一角(或弧型)旋轉調整(具有針對偵測器之對應調整)及連線光學組件。
在圖1C中所繪示之實施方案中，來自雷射10之射束12可由一分束器74在兩個光學路徑之間分割。分束器74可在兩個光學路徑之間不均等地分割射束12。例如，射束12之70%能量可沿著一第一光學路徑引導(例如，作為射束16)且射束12之30%能量可沿著一第二光學路徑引導(例如，作為射束18)。舉另一實例，射束12之60%能量可沿著第一光學路徑引導且射束12之40%能量可沿著第二光學路徑引導。舉又另一實例，射束12之80%能量可沿著第一光學路徑引導且射束12之20%能量可沿著第二光學路徑引導。因此，分割可為不均等的(例如，70%-30%、80%-20%、60%-40%或其等之間的任何範圍，諸如在一個路徑中在60%至90%之間且在另一路徑中在40%至10%之間，以及在此等範圍之外)，從而在泵射束中發送大部分功率，且在探測射束中發送少量功率。例如，針對泵及探針，分割可分別為60%至70%及40%至30%，針對泵及探針，分別為70%至80%與30%至20%，針對泵及探針，分別為80%至90%與20%至10%，或針對泵及探針，分別為90%至99.999%與10%至0.001%。在不同實施例中，例如，探測射束可在0.001%至49.99%之間，而泵射束可在50.001%與99.999%之間。兩個射束之總和可為100%或接近於100%。在一些情況下，分割可由經特徵化之特定材料系統來判定。在圖1C中所展示之實例中，射束12之5%射束能量係沿著第一光學路徑引導且射束12之95%能量係沿著第二光學路徑引導。
分束器74可包括一介電質鏡、一分束器立方體、一金屬塗佈鏡、一薄膜鏡或一波導分束器。在實施方案中，在射束12包含光學脈衝之情況下，分束器74可包含具有可忽略色散之一光學組件，該光學組件在兩個光學路徑之間分割射束12使得光學脈衝未被擴展。如圖1C中所繪示，可使用各種鏡元件2072重新引導或瞄準射束之各者。
來自偵測器40及/或光子計數系統44之輸出可輸入至一電子裝置48。電子裝置48可為一運算裝置、一電腦、一平板電腦、一微控制器或一FPGA。電子裝置48包含可經組態以執行一或多個軟體模組之一處理器。除了執行一作業系統之外，該處理器可經組態以執行一或多個軟體應用程式(包含一網頁瀏覽器、一電話應用程式、一電子郵件程式或任何其他軟體應用程式)。電子裝置48可藉由執行包含於一機器可讀非暫時性儲存媒體(諸如一RAM、ROM、EEPROM等)中之指令來實施本文中所論述之方法。電子裝置48可包含一顯示裝置及/或一圖形使用者介面以與一使用者互動。電子裝置48可經由一網路介面與一或多個裝置通信。該網路介面可包含可通信之傳輸器、接收器及/或收發器，舉例而言，諸如有線乙太網路、Bluetooth®或無線連接。
關於其他選項，由於一SHG信號相較於產生其之反射射束較弱，因此期望改良SHG計數之信雜比。隨著針對本文中所描述之阻擋及/或延遲程序縮減用於光子計數系統44之光子計數閘控時間，改進變得更加重要。可採用之一種降低雜訊方法係主動地冷卻光子計數器。此可使用低溫流體(諸如液氮或氦氣)或透過使用一Peltier裝置之固態冷卻來完成。其他改進領域可包含使用如與快門速度相關之一Marx Bank電路(MBC)。此外，系統100可連線併入於一生產線環境內。系統100之前或之後的生產線元件可包含磊晶生長系統、微影及/或沈積(CVD、PVD、濺鍍等)系統之任一者。
現參考圖2A/圖2B及圖3A/圖3B，此等係繪示可用標的泵/探針系統在其使用方法中產生的SHG曲線之實例性類型的示意圖。在圖2A及圖2B中，獲得此等信號之時間尺度係在毫秒數量級(10 -3s)。因此，此等係「快速」程序。如下文進一步論述，相對於現有方法，其等可提供若干數量級之時間上改進。例如，能夠在SHG探測之前將一測試材料之整個表面曝露至UV輻射之一閃光燈大幅縮減整體掃描時間，因為可能不需要在各點進行持續量測。
明確言之，在圖2A中，量測具有一初始強度202之一SHG信號200。此信號係由施加於一表面位置處的探測源輻射產生。在一給定時間偏移(O 1)之後增加泵源輻射(至保持開啟之探針之輻射)時，信號強度沿著一時間相依曲線204下降至一較低位準206。相反地，在圖2B中，在一時間偏移(O 2)之後施加泵輻射時，由探測輻射單獨產生之一較低位準212之SHG信號200'沿著一時間相依曲線214增加至一較高平線區216。信號200及200'亦包含在曲線之開始及結束處的一與時間無關之分量或部分。
取決於基板材料及不同雷射功率(例如，在此情況下，泵之雷射功率)，可用標的系統進行圖2A及圖2B中之兩種觀察。在各項實施例中，電荷分離包括在自一光子激發之後彼此分離之電子及電洞。藉由來自雷射之光子自矽價帶注入至SiO 2導電帶中之電子主要被捕獲於氧化物之頂表面上。電洞主要聚集於靠近Si/SiO 2界面之矽價帶中。歸因於來自入射輻射或來自內部光電發射之激發之此電荷載子分離促成存在於標的系統內部之電場，此繼而改變經量測之SHG。各種因素(諸如測試位點處的氣態氧之存在，以及討論中之樣本之組合物及結構)將判定是否如在圖2A或圖2B中進行觀察。
實際上，在一些例項中已觀察到信號200與200′之一組合。在彼等例項中，信號強度首先自一峰值下降，降至最低點且接著再次上升至一漸近線。通常，SHG強度曲線係由非線性極化率張量判定，非線性極化率張量繼而受分子定向、原子組織、電子結構及外場影響。跨界面移動之電荷載子將改變結構中之電荷狀態及發生SHG信號產生的次界面層中之電場。取決於穿過界面之電荷載子之類型(正或負)，及跨界面之場之初始狀態，將觀察到不同時間相依曲線。經偵測SHG信號之強度可取決於各種因素，包含光點大小、平均雷射功率及峰值雷射功率。在各項實施方案中，系統100可經組態以偵測具有在約400計數/秒與約7百萬計數/秒之間的範圍內之一強度之SHG信號。本文中所描述之泵/探針系統可縮減電荷載子跨界面移動以達到一飽和位準所需之時間。在各項實施例中，在本文中所描述之泵/探針系統中，電荷載子跨界面移動以達到一飽和位準所需之時間可在1毫秒與1000秒之間。由於當包含界面之區域中之電荷載子密度低於飽和時以及當包含界面之區域中之電荷載子密度達到飽和位準時獲得SHG信號之時間演變可為有利的，因此系統可經組態以在開啟/關閉泵輻射之後的約1微秒內獲得SHG信號量測值。例如，系統可經組態以在開啟/關閉泵輻射(或探測輻射)之後的10秒內、在開啟/關閉泵輻射(或探測輻射)之後的約6秒內、在開啟/關閉泵輻射(或探測輻射)之後的約1秒內、在開啟/關閉泵輻射(或探測輻射)之後的約100毫秒內或在開啟/關閉泵輻射(或探測輻射)之後的約1毫秒內、在開啟/關閉泵輻射(或探測輻射)之後的1微秒內、在開啟/關閉泵輻射(或探測輻射)之後的1奈秒內或在由此等值之任一者形成之任何範圍內(例如，在大於一奈秒、大於一微秒、大於一毫秒等之時間段內)以及在彼等範圍之任一者之外獲得SHG信號量測值。此等值及範圍適用於獲得自一單個點獲得之資料，但使用適當的成像光學器件，可增加至晶圓之實質區域，一次最多且包含整個晶圓。如由上文括號所指示，此等值及範圍亦適用於探測輻射。縮減充電時間及獲得SHG信號所需之時間可容許更快測試界面且因此增加測試及/或製造生產線之處理量。
藉由比較，圖3A及圖3B示意性地繪示用於對應材料之SHG信號曲線300及300′，其中如在現有SHG技術中般僅使用一個輻射源(在此情況下，一高平均功率及高峰值功率雷射)來訊問基板。用於產生圖3A及圖3B中之信號300及300'之時間尺度係大約幾十至幾百(10 2s)秒。
在此時間內，此等信號(如在圖2A及圖2B中之信號)包含可在初始信號302及/或時間相依信號之後特徵化之下部及上部平線區306、316。因此，雖然可對信號200/200′及300/300′執行類似(或相同)分析，但主要差異在於，使用標的系統(即，使用一較低峰值功率飛秒探測雷射結合一較高平均功率泵用於材料預激發)容許在獲得必要信號資訊時之極大改良之時間上效率。此外，標的方法提供更容易判定與時間無關之SHG量測之一方式，而無需使用一濾光輪或一些其他方法。
在任何情況下，圖4繪示用於判定臨限注入載子能量之一方法。在此情況下，泵包括一可調諧波長雷射。此容許自泵入射於樣本上之光子之輸出頻率(且因此能量E=hν)隨時間斜升。所觀察之SHG活動動作係繪示為信號400。在如此施加或接合泵雷射之情況下，由施加一探測雷射產生之一初始SHG信號位準402經觀察至信號突然變化之點(即，在404產生某種斜率之一拐折、不連續、最大值、最小值、步階函數、尖點或突然變化)。取此點處之頻率對應於臨限能量。在各項實施方案中，臨限能量係將電子跨兩種材料(諸如兩種半導體材料或一半導體材料與一介電質材料(例如，Si與SiO 2、Si與Si 3N 4、Si與Ta 2O 5、Si與BaTiO 3、Si與BaZrO 3、Si與ZrO 2、Si與HfO 2、Si與La 2O 3、Si與Al 2O 3、Si與Y 2O 3、Si與ZrSiO 4))之間的一界面自一種半導體材料之價帶輸送至另一半導體材料之導電帶所需的能量。系統100可經組態以量測在約1.0 eV與約6.0 eV之間的範圍內之臨限能量。本文中所描述之系統及方法可經組態以針對各種界面(例如，諸如在兩個不同半導體之間、在一半導體與一金屬之間、在一半導體與一介電質之間等)判定臨限能量。
圖5係繪示用SHG特徵化半導體裝置之一方法之一實施方案之一流程圖500。指示各種程序流程途徑。任何此等方法可以502開始，其中將一樣本定位於一所要位置處(例如，通常藉由在一晶圓20已被固定至卡盤30之後定位卡盤30)。漸進式定位(即，重新定位)可在如進一步描述之任何給定SHG偵測事件520之後發生以用於掃描樣本之一區域中之多個表面位置或甚至每個表面位置或甚至樣本之每個表面位置。替代地，此動作可在540做出關於一經偵測SHG信號之一給定判定(或由虛線指示之「返回」選項)之後發生。可參考上文引用之本申請案之其他部分來瞭解關於替代判定之進一步細節。在任何情況下，在樣本定位或重新定位之後，選擇一給定流程途徑(或可在依序產生不同資料之後在相同表面位置運行另一流程途徑)。
在一個程序流程途徑(部分實線)之後，在504，在一給定位置處將探測源輻射施加至樣本表面。接著，在506，施加泵源輻射。在此實例中，泵輻射係以(視需要)藉由減小輻射波長來線性地增加光子能量之一不同方式施加。在520偵測所得SHG。在542，信號分析(根據圖4中之實例)容許判定載子注入臨限能量。在各項實施方案中，泵輻射之能量可對應於半導體界面之臨限能量。因此，泵輻射之能量可在約1.0 eV與約6.0 eV之間。例如，為判定跨一Si及SiO 2界面之臨限能量，泵輻射之臨限能量可在約4.1 eV與約5.7 eV之間改變。泵輻射之能量變動可藉由改變輻射之頻率(或波長)來完成。例如，為訊問具有大約3.2 eV之臨限能量之一預期值之一樣本，泵輻射之波長可在約443 nm與約365 nm之間改變。在各項實施方案中，泵輻射之能量可低於半導體界面之臨限能量，因為來自泵輻射之光子可產生具有兩倍能量之電子(例如，當一單個電子吸收兩個光子時)。在此等實施方案中，充電時間增加，此可提供具有增加之解析度及強度之觀察。增加充電時間亦可增加測試一樣本位點所需之時間，此可降低處理量。
在另一流程途徑(部分虛線)之後，在508，將泵輻射施加至基板。此施加可僅針對待立即訊問之表面(例如，藉由一雷射)或晶圓之整個表面(例如，使用一閃光燈)。接著，在510，將待訊問之樣本之選擇曝露至探測源輻射。在520偵測所得SHG。方法之泵-探針-偵測態樣接著可在502之樣本重新定位之後潛在地重複。然而，如所指示，可略過動作框508且可自一循序掃描程序避免或省略再次泵浦，如在其中整個基板最初曝露至泵輻射之上文實例中。在任何情況下，在544，可進行各種基於SHG之信號分析之任一者以進行除針對如在方框542中之臨限能量之外的一判定，如本專利申請案之別處所論述。
在另一程序流程途徑(部分點虛線/中心線)之後，在508施加泵輻射之前及之後，在504及510執行探針訊問，其中緊接在504及510之探針輻射施加之後在520進行SHG信號資料收集。再次，可遞迴地進行此方法以對複數個位點(諸如一基板或其一區域之每個區段)進行取樣，以返回至流程圖元素502以重新定位並重複探針-偵測-泵-探針-偵測方法或子方法。
顯著地，可即時執行SHG信號分析方法或子方法之任一者(通常包含於方框540及542中)，如在瞬時或近瞬時輸出中。如此做時，由所收集之資料判定之光譜性質之任一者可由一軟體封裝藉由機器上之整合式軟體或遠端地運算。替代地，可在已偵測或收集一些或全部SHG資料之後在後處理中處置SHG信號分析。
本文中所描述之系統及方法可用於特徵化一樣本(例如，一半導體晶圓或其一部分)。例如，本文中所描述之系統及方法可用於如上文所論述偵測樣本中之缺陷或污染物。本文中所描述之系統及方法可經組態以在半導體晶圓之製造或生產期間特徵化樣本。因此，系統及方法可沿著一半導體製造設施中之一半導體製造線使用。本文中所描述之系統及方法可與半導體製造/生產線整合。本文中所描述之系統及方法可整合至具有自動化晶圓處置能力之一半導體晶圓廠線(fab line)中。例如，系統可配備有接受諸如一前開式統集盒(FOUP)之晶圓匣之一附接之設備前端模組(EFEM)。此等匣之各者可由人類操作員或由自動化匣處置機器人遞送至機器，該等自動化匣處置機器人將匣沿著製造/生產線在程序之間移動。
在各項實施例中，系統可經組態使得一旦匣安裝於EFEM上，就打開FOUP，且一機器人手臂自FOUP選擇個別晶圓並將其等移動通過包含於系統中之一自動致動之門，進入一不透光的程序盒中，且至具有偏壓能力之一真空卡盤上。該卡盤可經設計以與機器人手臂互補裝配，使得其可將樣本放在頂部上。在此程序中之某一時間點，可將晶圓固持於一掃描器上方以識別其獨特雷射標記。
因此，經組態以整合於一半導體製造/組裝線中之一系統可具有來自FOUP或其他類型之匣之自動化晶圓處置能力；與如上文所論述之一EFEM，以與機器人處置相容之一方式設計之一卡盤，打開及閉合以容許機器人棒/手臂之移動之自動化不透光門，及至EFEM之用於晶圓裝載/卸載及晶圓識別之軟體傳訊整合。 部分 II
圖6A係如可結合使用二次諧波產生來訊問樣本而採用之一第一系統2100的一圖式。替代系統2100′及2100′′係在圖6B及圖6C中展示。各系統包含用於將電磁輻射之一主射束2012指向一樣本晶圓2020之一主雷射2010，該樣本係由一真空卡盤2030固持。卡盤2030包含x載物台及y載物台以及視需要用於跨晶圓相對於雷射所瞄準之地方定位一樣本位點2022之一旋轉載物台或設定於其等上。指向一偵測器2040之反射輻射之一射束2014將包含一SHG信號。該偵測器可為一光電倍增管、一CCD攝影機、一突崩偵測器、一光電二極體偵測器、一高速掃描攝影機及一矽偵測器之任一者。樣本位點2022可含一或多個層。樣本位點2022可包括包含至少兩個層之一複合基板。樣本位點2022可包含兩種不同材料之間(例如，在兩種不同半導體材料之間，在兩種不同摻雜之半導體材料之間，在一半導體與氧化物之間，在一半導體與一介電質材料之間，在一半導體與一金屬之間，在氧化物與一金屬之間，在一金屬與一金屬之間或在一金屬與一介電質之間)的一界面。
再者，各實施例之共同之處在於包含一或多個快門型裝置2050。如結合下文方法論所描述採用此等快門型裝置2050。所使用之快門硬體之類型將取決於其內雷射輻射將被阻擋、傾卸或以其他方式引導遠離樣本位點之時框。
一電光阻擋裝置(諸如一普克耳斯盒或克爾盒)係用於獲得非常短的阻擋週期(即，具有大約10 -9秒至10 - 12秒之切換時間)。對於較長阻擋時間間隔(例如，自約10 -5秒及以上)，可採用機械快門或飛輪斬波器類型裝置。
然而，電光阻擋裝置將容許根據以下方法測試更廣泛範圍之材料。可包含能夠離散地閘控非常小時間間隔(通常皮秒至微秒之數量級)之一光子計數系統2044來解析時間相依的信號計數。
硬體經考慮用於將方法推入更快的時框。即，如圖6C中所展示，系統可包含延遲線硬體2060。針對對應數目個延時訊問事件，在複數個設定時間延遲線之間進行射束分割及切換(或快門開/關)係可行的。然而，一可變延遲線可為較佳的，因為對在自立即(儘管許多方法論可能需要僅10 -12秒之延遲)至泵脈衝之後數十奈秒之範圍內之一時框上之多個暫態電荷衰減訊問事件提供一單一解決方案。若適用一較慢、千赫重複雷射，則所要延遲時間甚至可進入微秒範圍內。且雖然此硬體特別適於實行標的方法論(其中方法論及此硬體皆被認為是迄今為止未知的)，但其亦可用於其他用途。
在圖6C中所繪示之實施方案中，來自雷射2010之射束2012可由一分束器2070在兩個光學路徑之間分割。分束器2070可在兩個光學路徑之間不均等地分割射束2012。例如，射束2012之70%能量可沿著一第一光學路徑引導(例如，作為射束2016)且射束2012之30%能量可沿著一第二光學路徑引導(例如，作為射束2018)。舉另一實例，射束2012之60%能量可沿著第一光學路徑引導且射束2012之40%能量可沿著第二光學路徑引導。舉又另一實例，射束2012之80%能量可沿著第一光學路徑引導且射束2012之20%能量可沿著第二光學路徑引導。分束器2070可包括一介電質鏡、一分束器立方體、一金屬塗佈鏡、一薄膜鏡或一波導分束器。在實施方案中，在射束2012包含光學脈衝之情況下，分束器2070可包含具有可忽略色散之一光學組件，該光學組件在兩個光學路徑之間分割射束2012使得光學脈衝未被擴展。如藉由圖6C中之雙箭頭指示，自主射束2012離開一分束器2070之一「訊問」射束2016可被加長或縮短以改變其相對於一「泵」射束2018之到達時間，其中各射束經展示為由各種鏡元件2072引導或瞄準。另一方法(上文提及)在光學延遲組件及/或其他光學路徑中採用光纖(例如，如在美國專利第6,819,844號中提出，該案之全文以引用的方式併入本文中以用於此描述)。
來自偵測器2040及/或光子計數系統2044之輸出可輸入至一電子裝置2048 (例如，參見圖6A及圖6B)。電子裝置2048可為一運算裝置、一電腦、一平板電腦、一微控制器或一FPGA。電子裝置2048包含可經組態以執行一或多個軟體模組之一處理器或處理電子器件。除了執行一作業系統之外，該處理器可經組態以執行一或多個軟體應用程式(包含一網頁瀏覽器、一電話應用程式、一電子郵件程式或任何其他軟體應用程式)。電子裝置2048可藉由執行包含於一機器可讀非暫時性儲存媒體(諸如一RAM、ROM、EEPROM等)中之指令來實施本文中所論述之方法。電子裝置2048可包含一顯示裝置及/或一圖形使用者介面以與一使用者互動。電子裝置2048可經由一網路介面與一或多個裝置通信。該網路介面可包含可經由有線或無線連接通信之傳輸器、接收器及/或收發器。
系統2100′′之另一潛在態樣涉及初始分束器的工作方式。即，分割可為不均等的(例如，70%-30%、80%-20%、60%-40%或其等之間的任何範圍，諸如在一個路徑中在60%至90%之間且在另一路徑中在40%至10%之間，以及在此等範圍之外)，從而在泵射束中發送大部分功率，且在探測射束中發送少量功率。例如，針對泵及探針，分割可分別為60%至70%及40%至30%，針對泵及探針，分別為70%至80%與30%至20%，針對泵及探針，分別為80%至90%與20%至10%，或針對泵及探針，分別為90%至99.999%與10%至0.001%。在不同實施例中，例如，探測射束可在0.001%至49.99%之間，而泵射束可在50.001%與99.999%之間。兩個射束之總和可為100%或接近於100%。在一些情況下，分割可由經特徵化之特定材料系統來判定。如此做之值(至少部分)可有助於促進諸如圖10及圖11中所展示之方法，其中如下文所論述期望地減小或最小化在材料充電之後在SHG訊問中所涉及之功率。又另一態樣在於，泵射束及探測射束係以不同角度引入。此一方法有助於分別量測泵及探針SHG回應。在此等情況下，可有利地採用兩個偵測器，各反射射束路徑一個。
各種其他選用光學器件區分所展示之實施例。例如，實施例2100及2100′經展示包含用於選擇性地傳遞與直接來自雷射2010之反射輻射同軸之SHG信號的一二向色反射或折射濾光器2080。替代地，可採用一稜鏡來區分較弱SHG信號與多數量級較強反射主射束。然而，由於稜鏡方法已被證明為對未對準非常敏感，因此如上文提及之一二向色系統可為較佳的。其他選項包含使用繞射光柵或一薄膜分束器。如系統2100中所展示，可提供用於聚焦及準直/列柱式光學器件之一光束2082。如系統2100′中所展示，可在系統中採用一濾光輪2084、變焦透鏡2086及/或偏振器2088。再者，可需要如系統2100′中所展示之一角(或弧型)旋轉調整(具有針對偵測器2040及連線光學組件之對應調整)。一額外輻射源2090 (其為發射一定向射束2092之一雷射或發射一發散或光學準直或聚焦之脈衝2094之一UV閃光燈)亦可併入於系統中以提供如上文結合2014年4月17日申請之標題為「Wafer Metrology Technologies」之美國臨時申請案第61/980,860號之被稱為標題為「Pump and Probe Type SHG Metrology」之章節I之部分提及的此等特徵，及/或以下方法中之初始充電/飽和。
在此等系統中，雷射10可在約700 nm至約2000 nm之間的一波長範圍內操作，具有在約10 kW與1 GW之間的一峰值功率，但輸送平均低於約100 mW之功率。在各項實施例中，在10 mW與10 W之間的平均功率應為足夠的。額外光源2090 (其為另一雷射或一閃光燈)可在約80 nm與約800 nm之間的一波長範圍內操作，以輸送在約10 mW與10 W之間的一平均功率。然而，在此等範圍之外的值係可行的。
關於其他選項，由於一SHG信號相較於產生其之反射射束較弱，因此期望改良SHG計數之信雜比。隨著針對本文中所描述之阻擋及/或延遲程序縮減光子計數閘控時間，改進變得更加有用。可採用之一種降低雜訊方法係主動地冷卻偵測器。冷卻可減少由於熱雜訊而隨機地產生之偽陽性光子偵測之數目。此可使用低溫流體(諸如液氮或氦氣)或透過使用一Peltier裝置之固態冷卻來完成。其他改進領域可包含使用如與快門速度相關之一Marx Bank電路(MBC)。
此等改進可應用於圖6A至圖6C中之系統之任一者。同樣地，上文結合系統2100及2100′描述之任何及所有以上特徵可併入於系統2100′′中。實際上，所有系統之間考慮特徵或組件之一混合及匹配。
藉由運行標的方法論之此等系統，可使用雷射阻擋及/或延遲相關技術做出迄今為止不可能的各種判定。圖7繪示表示此等可能性之一程序圖或決策樹2200。即，可在一缺陷2220(擴展缺陷，諸如鍵空位或位錯、晶體原生顆粒(COP)或類似者)與一污染物2230(諸如銅夾雜物或呈點缺陷或叢集化形式之其他金屬)之間剖析經偵測之一所謂之問題2210。就一缺陷而言，亦可進行缺陷類型2222及/或一缺陷量化2224判定(例如，在密度或程度方面)。就一污染物而言，可進行污染物種類或類型2232及/或一污染物量化2234判定。可執行缺陷與污染物之間的此剖析及種類之識別，結合判定電荷載子使用期、陷阱能量、陷阱捕獲截面及/或陷阱密度，接著比較此等與查找表或資料庫中之值。本質上，此等表或資料庫包含如由標的方法特徵化之材料之性質清單，且接著使所述性質與一表或資料庫中之對應於特定缺陷或污染物之條目進行匹配。
可結合視需要經偵測之充電動力學來觀察陷阱捕獲截面及陷阱密度。關於判定電荷載子使用期及陷阱能量，基於I. Lundstrom之工作之以下方程式提供指導：
Figure 02_image003
其中
Figure 02_image005
係陷阱放電之穿隧機制之穿隧時間常數，
Figure 02_image007
表示陷阱能量，
Figure 02_image009
表示界面處的電場之強度且剩餘方程式變數及內容背景係在I. Lundstrom, JAP, v.43,n.12,p.5045,1972 (其標的物之全文以引用的方式併入)中描述。可參考2014年4月17日申請之標題為「Wafer Metrology Technologies」之美國臨時申請案第61/980,860號之被稱為標題為「Temperature-Controlled Metrology」之章節III之部分瞭解進一步模型化及計算選項，該案之全文以引用的方式併入本文中。
在任何情況下，藉由標的樣本訊問獲得之衰減曲線資料可用於藉由使用實體模型及相關數學來判定陷阱能量及電荷載子使用期之參數。代表性曲線2300、2300′組(諸如圖8A及圖8B中描繪者)可自以上方程式計算(其中圖8B醒目顯示方或擴展來自圖8A之資料之一區段)。
此等曲線示範針對不同陷阱或障壁能量在時間常數(垂直軸)與介電質厚度(水平軸)之間的關係。垂直軸包含低至奈秒(1E-9s)之超快時間尺度。水平軸係穿隧距離(或介電質厚度，在此實例中，兩個術語通常為等效的)。不同曲線係恆定障壁能量之線。例如，在圖8B中，若介電質厚度係40埃，則在具有0.7 eV之所列出障壁能量之一能量深度之一陷阱中捕獲之一電子將展現約1E-5秒之一釋放(detrapping)時間常數。
使用Poisson/Transport解算器之進一步模型化可用於使用電荷載子使用期及已知陷阱能量判定類MOS結構及更獨特裝置中之陷阱密度。明確言之，歸因於飛秒光學脈衝之光注入電流引發到達介電質導電帶之電荷載子之叢發。此電流之平均值可與區域中之載子濃度及載子之使用期有關。跨界面之電場係SHG藉由其量測此等現象之代理。
在圖8A之標繪圖中，可觀察到(參見虛線)對於具有約3 eV之一能量之一陷阱，20埃之氧化物具有1 msec放電時間常數。為使標繪圖與標的系統中之一使用實例有關，假定在阻擋雷射激發之後訊問一20埃氧化物。如圖8B中所展示(參見醒目顯示方框)，結果將為自1 µsec至約1 msec之可觀察電流且接著所有電流消失。
本申請案中所論述之衰減曲線可為來自具有不同能量及不同鬆弛/重組時間常數之陷阱之多個程序(例如，電荷鬆弛、電荷重組等)之一產物。然而，在各項實施例中，衰減曲線通常可由一指數函數
Figure 02_image011
Figure 02_image013
表示，其中A係衰減振幅，B表示基線偏移常數且
Figure 02_image015
表示一衰減常數。此一般指數函數可用於自經實驗獲得之衰減資料曲線近似特徵化「衰減程度」。在各項實施例中，可使用半衰期t 1/2、平均使用期
Figure 02_image017
及衰減常數
Figure 02_image019
以特徵化一衰減曲線(用實驗或藉由模擬獲得)之衰減程度。例如，參數A、B及
Figure 02_image019
可自用實驗獲得之衰減資料點獲得，如下文所論述。接著可使用放射性衰變之理論自參數A、B及
Figure 02_image019
計算一平均使用期
Figure 02_image022
，作為設定什麼被定性地稱為部分或完全衰減之基準之一方式。例如，在一些實施例中，
Figure 02_image022
可由方程式(t 1/2)/(ln(2))給出。
在各項實施方案中，電荷狀態可被視為在三個平均使用期
Figure 02_image022
之一時間跨度之後已完全衰減，此對應於自完全飽和~95%衰減。在已經過特定數目個平均使用期
Figure 02_image022
之後，可用信號表示部分衰減。
在操作中，系統至少部分基於標的方法論在晶圓之一部分(例如，晶粒大小部分)或整個晶圓上在逐點基礎上判定參數(例如，載子使用期、陷阱能量、捕獲截面、電荷載子密度、陷阱電荷密度、載子注入臨限能量、電子載子使用期、電荷累積時間等)。整個晶圓(取決於所需之材料、表面積及掃描密度)通常可在少於約10分鐘內進行掃描，其中針對經掃描之各點判定此等參數。在各項實施例中，可在約100毫秒與約3秒之間的一時間間隔內掃描晶圓之一位置。例如，可在約950毫秒內掃描晶圓之一位置。
含有經判定之參數之空間分佈之一資料矩陣可被繪製為各參數之個別色彩編碼之熱圖或等高線圖，作為用於定量檢測、回饋及呈現之一手段。圖9繪示一個此圖2400，其描繪可如何描繪一缺陷2402。但可展示圖7中之進一步細化之標的物之任一者。一旦獲得定量資料，提供此輸出僅係改變繪圖程式碼/指令檔中之程式碼之一問題。
此資訊及/或在下文處理之其他資訊可展示於一電腦監測器或專用系統顯示器上及/或其可經記錄以供以後參考或用於數位媒體上之分析。另外，各晶圓空間分佈可藉由參考橢圓偏振資料而交叉相關以校正層厚度可變性且與(例如)由全反射X射線螢光(TXRF)、飛行時間二次離子質譜(TOF-SIMS)及類似者獲得之獨立污染特徵化資料交叉校準。接著可比較此等初始或經校正空間分佈與來自已知在規格內之晶圓之彼等以判定討論中之樣本是否具有任何缺陷或有問題特徵(其等需要進一步測試)。然而，一般而言，期望使用低成本SHG及其使用、藉由或針對緩慢及昂貴的直接方法(如TXRF等)校準之其他方法。
在判定什麼是一可接受或不令人滿意的晶圓之標準時，最初可採用人類決策(例如，在檢測一所產生之熱圖2400時)，直至工具經適當地校準以能夠自主地標記晶圓。對於一晶圓廠中之一良好特徵化之程序，則僅需要基於經標記晶圓之特性來做出人類決策以判定任何系統性良率問題之根本原因。
不管如何實施，圖10提供繪示可用於做出此等判定之本文之一第一方法實施例之一標繪圖2500。如下文論述及繪示之其他方法一樣，此方法依靠特徵化SHG回應與多個快門阻擋事件，其中訊問雷射係在時間段內被閘控。
在此第一實例中，(通常藉由一雷射)將待訊問之一樣本之一區段充電至飽和。在此實例中，使用一單個源產生為泵射束及探測射束，但在其他實施例中可使用分開之泵及探測源。在此時間期間，可監測SHG信號。憑藉材料特徵化及/或觀察與充電相關聯的SHG信號強度(I ch)之漸近行為，可知道飽和位準。在達到飽和時(或之後)，自樣本區段阻擋來自雷射(泵射束)之電磁輻射。在一選定時間段(t bl1)內如此閘控雷射(探測射束)。在閘控停止之後，在雷射(探測射束)曝露表面的情況下進行一SHG強度量測(I dch1)，從而觀察在一第一放電點處之電荷衰減。在一段時間(t ch)內(用泵射束)將材料區段再次充電至飽和之後，在不同於第一時間之一時間(t bl2)內發生一第二阻擋事件以便識別沿著其將成為一複合衰減曲線之另一點。在解除阻擋雷射(探測射束)時，再次量測SHG信號強度(I dchs2)。此降低之信號指示在第二閘控事件或阻擋時間間隔內電荷衰減。再次藉由雷射(泵射束)充電至飽和，一第三不同時間之阻擋事件(t bl3)隨後進行且針對相對於SHG強度之電荷衰減之一第三量測，進行後續SHG訊問及信號強度量測(I dch3)。
儘管在以上實例中，將樣本充電至一飽和位準，但在其他實例中，可將樣本充電至低於飽和之一電荷位準。儘管在以上實例中，三個阻擋時間t bl1、t bl2及t bl3係不同的，但在其他實例中，三個阻擋時間t bl1、t bl2及t bl3可為相同的。在各項實例中，可最初將樣本充電至一充電位準且可在初始充電事件之後的不同時間間隔處獲得SHG強度量測(I dch1)、(I dch2)及(I dch3)。
如上文所提及，此三個點(對應於I dch1、I dch2及I dch3)可用於建構一複合電荷衰減曲線，在其分量來自複數個相關事件的意義上，其在本文中被稱為一「複合」曲線。且雖然可採用又進一步重複(可能採用不同閘控時間來產生更多衰減曲線資料點，或使用相同關係時序來確認確定性及/或自選定點之量測移除誤差)，使得採用四個或更多個阻擋-接著-偵測循環，但應觀察到可採用少至兩個此類循環。雖然一個衰減相關資料點將不提供有意義的衰減曲線特徵化，但一對定義可自其模型化或外推一曲線以提供一些效用的一線，而指數衰減擬合之三個或更多個點將產生具有較佳準確性之一近似值。換言之，任何簡單(例如，未由分散輸送物理拉伸)衰減動力學具有一通用公式：Measurable(t)=M 0*exp(-t/tau)，因此為找到兩個未知參數M 0及tau，假定此簡單動力學，需要至少2個點。在分散(即，非線性)動力學中，若量測n個點，則期望量測盡可能多的點以提取(n-1)階校正參數，且接著應用適於該近似階之一模型。再者，該組量測將量測不同電場(E)，以用tau使其真正實用且精確以將其分配給一特定類型之缺陷。
以上方法可藉由獲得幾個時間點之量測值來提供參數與時間(諸如界面洩漏電流或經佔用陷阱密度與時間)動力學曲線。可自參數與時間動力學曲線提取一時間常數(
Figure 02_image026
)。該時間常數可歸因於一特定類型之缺陷之一時間常數特性。
在任何情況下，所獲得之衰減相依資料之前可(如在實例中)為SHG資料獲取，同時用訊問(或探測)雷射使材料飽和。然而，充電將不一定達到飽和(例如，如上文所提及)。在阻擋一/該充電雷射之前亦不需要進行必要量測。此外，充電將不一定用訊問/探測雷射執行(例如，參見上文引用之選用泵/探測方法論)。
無論如何，在一個樣本位點處的標的測試之後，通常移動樣本材料或為樣本材料編索引以定位用於相同(或類似)測試之另一區段。以此方式，可在掃描整個晶圓時訊問及量化樣本材料之複數個區段或甚至每個區段，如上文所論述。
圖11及標繪圖2600繪示藉由掃描獲取電荷衰減相關資料之一替代方法(或補充方法)係在標繪圖2600中展示。在此方法中，在第一次/該第一次充電至飽和之後，藉由來自一訊問或一探測雷射之雷射脈衝量測不同SHG強度(I dch1、I dch2、I dch3)來研究在多個阻擋時間間隔(t bl1、t bl2、t bl3)內之連續(或至少半連續)放電。選擇來自訊問/探測雷射之雷射脈衝之強度及/或頻率使得降低訊問/探測雷射之平均功率以避免在阻擋時間間隔之間對材料再充電同時仍獲得一合理的SHG信號。為此，可施加少至一個至三個雷射脈衝。如此減少(在數目及/或功率上)，由訊問或探測雷射脈衝引起之材料激發可藉由校準及/或模型化考量而被忽略或考慮。
在各項實施例中，一分開之泵源可用於充電。然而，在一些實施例中，探測射束可用於對樣本充電。
在任何情況下，脈衝之間的延遲可為相同的或經調諧以考量預期暫態電荷衰減輪廓或出於其他實際原因。同樣地，雖然延遲係在上文「閘控」或「阻擋」方面進行描述，但應瞭解，可使用如上文結合圖6C所論述之一或多個光學延遲線來產生延遲。又進一步，對於相關聯於圖10所論述之阻擋/閘控，此同樣適用。
此外，如上所述，可用對阻擋或延遲時間或事件之數目之各種修改來實踐圖11中之方法。再者，在充電至飽和期間可或可不量測SHG信號。無論如何，可實踐(如所繪示)圖11中之方法，使得最後閘控週期使SHG信號為空值(null.)。可藉由在其中量測充電強度(I ch)之一模式中在相同位點處重複方法或藉由僅觀察在(再)充電至飽和時之SHG信號來獲得此之確認。
圖12A至圖12E對於使用標的硬體來獲得衰減相關資料點之方式具有啟發性。圖12A提供繪示一系列雷射脈衝2702之一圖表2700，其中中間或交替脈衝係由快門硬體(例如，如上文所描述)以一所謂之「脈衝拾取」方法阻擋。在一給定時間間隔內，可讓個別脈衝通過(由實線指示)並阻擋其他脈衝(如由虛線指示)。 圖12B提供繪示用於SHG研究之一阻擋技術之解析度可由探測雷射之重複(rep)率來限制之方式的一圖表2710。明確言之，當呈現類似衰減曲線2712之一衰減曲線時，可使用繪示為在與圖12A中相同之時間尺度上操作之一脈衝雷射在阻擋每隔一個脈衝的情況下解析時間延遲輪廓。然而，在此等境況下無法解析或觀察一較短曲線2714。因而，使用光學延遲級可提供額外效用。
因此，圖12C中之圖表2720繪示(用圖形及文字)相對於與對樣本充電相關聯的一參考時間阻擋及引入一延遲可如何提供重疊有用區域(就曲線之衰減時間相對於雷射之重複率而言)，其亦展示僅當延遲級容許訊問衰減曲線時存在短時間範圍，且僅當阻擋泵浦及/或探測射束時存在較長時間範圍如何切實可行的。
圖12D及圖12E進一步繪示經組合阻擋/延遲設備之效用。圖表2730繪示由個別雷射脈衝2702產生之例示性SHG信號。單獨藉由一延遲級，僅在各此脈衝之間的範圍(X)可藉由變化之光學延遲來訊問。相比而言，可用組合一延遲級及阻擋或快門手段之一系統(諸如一斬波器、快門或調變器)來實現在一範圍(Y)內之額外效用。如由圖表2740所繪示，此一系統能夠量測在一個至幾個脈衝時間之範圍內之衰減曲線(及其相關聯時間常數)。
圖13提供繪示本文之一第三方法實施例之一標繪圖2800。此實施例類似於圖11中之實施例，不同之處在於，在用一雷射(視需要監測或擷取其SHG強度(I ch)信號)或其他電磁輻射源對材料充電且接著阻擋或以其他方式停止至樣本之雷射輻射施加，從而容許放電之後，按時間間隔(例如，t i=t 0、2t 0、3t 0、7t 0、10t 0、20t 0、30t 0、70t 0，基本上根據一對數時間尺度與線性時間，其中t 0係在開始量測時約10 -6sec或10 -3sec之一尺度參數)量測放電電流(J dch1、J dch2、J dch3)。此方法給出在基板中之e-h電漿衰變之後及當開始看到放電電流時的那一刻基板中之移動載子使用期之一估計，從而提供晶圓之一重要實體參數。且在判定載子使用期之後，電流之放電可以與如同其由經放電電荷之SHG感測所獲得相同之方式用其時間相依性(即，其關於電荷衰減之動力學)來解釋。
各項實施例可用於量測具有一值範圍之時間常數(例如，用於衰減)。例如，時間常數可在0.1飛秒與1飛秒之間、1飛秒與10飛秒之間、10飛秒與100飛秒之間、100飛秒與1皮秒之間、1皮秒與10皮秒之間、10皮秒與100皮秒之間、100皮秒與1奈秒之間、1奈秒與10奈秒之間、10奈秒與100奈秒之間、100奈秒與1微秒之間、1奈秒與100微秒之間、100微秒與1毫秒之間、1微秒與100毫秒之間、100微秒與1秒之間、1秒與10秒之間，或10秒與100秒之間或更大或更小的範圍內。同樣地，(例如)在探針與泵(或泵與探針)之間的時間延遲(Δ)可(例如)在0.1飛秒與1飛秒之間、1飛秒與10飛秒之間、10飛秒與100飛秒之間、100飛秒與1皮秒之間、1皮秒與10皮秒之間、10皮秒與100皮秒之間、100皮秒與1奈秒之間、1奈秒與10奈秒之間、10奈秒與100奈秒之間、100奈秒與1微秒之間、1奈秒與100微秒之間、100微秒與1毫秒之間、1微秒與100毫秒之間、100微秒與1秒之間、1秒與10秒之間、10秒與100秒之間。在此等範圍之外之值亦係可行的。
在提供適於實行圖13中之方法(顯著地，該方法可如上文描述之彼等般修改)之一系統時可採用各種實體方法。兩種此類方法係在圖14A及圖14B中繪示。
系統2900及2900′分別使用由在可見光範圍內透明之一導彈材料製成之閘極電極2910及2920。此一電極可碰觸待檢測之一晶圓2020，但並非必須的，因為其等可僅分離一最小距離。在各項實施方案中，可藉由使用電容-電壓曲線(CV曲線)之AC量測提取電極-介電質-基板結構參數來估計介電質中之電場。CV曲線量測可藉由使用市場上可用之連接至標的工具中之一材料樣本之一標準CV量測設置來完成(例如，所施加電壓將在介電質中提供約0.1 MV/cm與約5 MV/cm之間的電場)。晶圓可被固持於提供電基板接觸之一導電卡盤2030上。一閘極電極之另一替代構造將為在10 A至30 A厚度之一玻璃上之一超薄Au膜或Al膜，歸因於藉由薄半透明金屬層吸收一些光子，此可降低敏感度。
然而，電極2910及2920不存在明顯吸收問題(儘管可出現一些基於折射之考量，其等可經校準或可在系統中以其他方式考量)。此等電極可包括與一電接觸件2932連接之一透明導體閘極層2930 (由諸如ZnO、SnO或類似者之一材料製成)。一抗反射頂部塗層2934可包含於構造中。如所展示，閘極層2930可設定於由具有一厚度(D gc)之介電質(SiO 2)製成之一透明載體2936上。在各項實施例中，該透明載體包括用作一非接觸電極之一閘極之一絕緣體，該非接觸電極可採用(例如)電容耦合來執行電量測，類似於在2014年4月17日申請之標題為「Wafer Metrology Technologies」之美國臨時申請案第61/980,860號之被稱為標題為「Field-Biased SHG Metrology」之章節IV的部分中描述之彼等。在自傳入雷射輻射對晶圓充電時，跨晶圓之界面之一或多者之電場將改變，且晶圓之層應類似於一板電容器與電極中之板電容耦合。電極之充電將涉及將作為電流量測之電荷載子之移動。
D gc將藉由用一非侵入性方法量測半導體基板上之CV曲線來校準且在所施加之電壓已知時用於電場(E)計算中。閘極與樣本之間的一可忽略的間隙距離可為一氣隙。替代地，電極可直接與樣本接觸，而非由一氣隙或介電質分離。因此，在各項實施例中可執行正常CV或IV量測。
或給定晶圓與SiO 2之間的一接近折射率匹配，用去離子水填充間隙可有助於減少邊界層反射，而不會產生任何不良影響(或無法解決之至少一個不良影響)。去離子(或潔淨室級)水可維持電敏感及化學純基板晶圓周圍之清潔度。實際上，去離子水導電性低於普通水。
在圖14B中，展示一相關構造，不同之處在於載體或閘極固持件2938之架構，此處，其經組態為如使用MEMS技術生產之最佳地由在中心被蝕除且留下電極周邊附近的材料來形成之一環。但在任何情況下，由於雷射及SHG輻射必須穿過之大未經佔用區域，因此可特別期望用如上文所描述之DI水填充該區域。
無論如何，在整個電極2910、2920構造中，各實施例通常相對於在使用中激發材料之輻射為靜止的。在使用之前及之後，電極結構可由一機器人手臂或托架總成(未展示)堆置。
如上文所描述，在各項實施例中，電極直接接觸晶圓以執行電量測(諸如量測電流)。然而，亦可使用量測電流之非接觸方法，例如，諸如使用與樣本電容耦合之電極。
本文中所描述之系統及方法可用於特徵化一樣本(例如，一半導體晶圓或其一部分)。例如，本文中所描述之系統及方法可用於如上文所論述偵測樣本中之缺陷或污染物。本文中所描述之系統及方法可經組態以在半導體晶圓之製造或生產期間特徵化樣本。因此，系統及方法可沿著一半導體製造設施中之一半導體製造線使用。本文中所描述之系統及方法可與半導體製造/生產線整合。本文中所描述之系統及方法可整合至具有自動化晶圓處置能力之一半導體晶圓廠線中。例如，系統可配備有接受諸如一前開式統集盒(FOUP)之晶圓匣之一附接之設備前端模組(EFEM)。此等匣之各者可由人類操作員或由自動化匣處置機器人遞送至機器，該等自動化匣處置機器人將匣沿著製造/生產線在程序之間移動。
在各項實施例中，系統可經組態使得一旦匣安裝於EFEM上，就打開FOUP，且一機器人手臂自FOUP選擇個別晶圓並將其等移動通過包含於系統中之一自動致動之門，進入一不透光的程序盒中，且至具有偏壓能力之一真空卡盤上。該卡盤可經設計以與機器人手臂互補裝配，使得其可將樣本放在頂部上。在此程序中之某一時間點，可將晶圓固持於一掃描器上方以識別其獨特雷射標記。
因此，經組態以整合於一半導體製造/組裝線中之一系統可具有來自FOUP或其他類型之匣之自動化晶圓處置能力；與如上文所論述之一EFEM，以與機器人處置相容之一方式設計之一卡盤，打開及閉合以容許機器人棒/手臂之移動之自動化不透光門，及至EFEM之用於晶圓裝載/卸載及晶圓識別之軟體傳訊整合。 部分 III
圖15A及圖15B展示用於如在2014年4月17日申請之標題為「Wafer Metrology Technologies」之美國臨時申請案第61/980,860號之被稱為標題為「Pump and Probe Type SHG Metrology」之章節I之部分中進一步描述的SHG系統及方法中之合適硬體。其他系統及方法選項係在2014年4月17日申請之標題為「Wafer Metrology Technologies」之美國臨時申請案第61/980,860號之被稱為標題為「Charge Decay Measurement Systems and Methods」之章節II的部分中呈現，例如，關於中間光學器件、包含光學延遲線及選用電極特徵。
如所展示，系統3000包含用於將電磁輻射之一訊問射束3012指向由一真空卡盤3030固持之一樣本晶圓3020之一主雷射或探測雷射3010。如圖15B中所繪示，卡盤3030包含x載物台及y載物台以及視需要用於跨晶圓相對於雷射所瞄準之地方定位一樣本位點3022之一旋轉載物台或設定於其等上。x-y載物台使能夠在不移動其他硬體的情況下掃描多個晶圓表面位點或位置3022。一旋轉載物台視需要使能夠評估對SHG之晶體結構效應。卡盤3030之進一步選用特徵、態樣及/或用途係在所授權之本申請案之別處呈現。樣本位點3022可含一或多個層。樣本位點3022可包括包含至少兩個層之一複合基板。樣本位點3022可包含兩種不同材料之間(例如，在兩種不同半導體材料之間，在兩種不同摻雜之半導體材料之間，在一半導體與氧化物之間，在一半導體與介電質材料之間，在一半導體與一金屬或氧化物與一金屬之間)的一界面。
當系統3000在使用中時，指向一偵測器3040之反射輻射之一射束3014將包含一SHG信號。偵測器3040可為一光電倍增管、一CCD攝影機、一突崩偵測器、一光電二極體偵測器、一高速掃描攝影機及一矽偵測器之任一者。系統3000亦可包含一或多個快門類型裝置3050。所使用之快門硬體之類型將取決於其內雷射輻射將被阻擋、傾卸或以其他方式引導遠離樣本位點3022之時框。一電光阻擋裝置(諸如一普克耳斯盒或克爾盒)可用於獲得非常短的阻擋週期(即，具有大約10 -9秒至10 - 12秒之致動時間)。
對於較長阻擋時間間隔(例如，自約10 -5秒及以上)，可採用機械快門或飛輪斬波器類型裝置。然而，電光阻擋裝置將容許根據以下方法測試更廣泛範圍之材料。可採用能夠離散地閘控非常小時間間隔(通常皮秒至微秒之數量級)之一光子計數系統3044來解析時間相依的信號計數。對於更快時框，可如上所述併入光學延遲線。
系統3000可包含一額外電磁輻射源3060 (亦被稱為一泵源)。在各項實施方案中，輻射源3060可為繪示為發射一定向射束3062之一雷射或發射一發散或光學準直之脈衝3064之一UV閃光燈。在一雷射源之情況下，其射束3062可與射束3012 (例如，如由額外鏡或稜鏡等引導)共線。源3060輸出之光波長可在自約80 nm與約1000 nm之間的任何地方。使用在此範圍內之較短波長(例如，小於約450 nm)，與較長波長相比可使用更少光子及/或以更低峰值強度來驅動電荷激發。
對於一閃光燈，每次閃光之能量或閃光期間之功率位準可為基板材料相依的。每次閃光產生1 J至10 kJ之總能量之一閃光燈將適用於完全耗盡之絕緣體上矽(FD-SOI)。然而，一脈衝或恆定UV源亦係可行的。泵特性及使用中之重要因素在於，將電荷載子注入至待訊問之材料之介電質中。合適閃光燈之製造商包含Hellma USA, Inc及Hamamatsu Photonics K.K。
當採用一雷射作為源3060時，其可為一奈秒、皮秒或飛秒或更快脈衝雷射源之任一者，其甚至可為一連續固態雷射。在各項實施例中，泵源在波長上係可調諧的。關於可調諧之雷射之市售選項包含Spectra Physics之Velocity及Vortex可調諧雷射。額外可調諧固態解決方案可自LOTIS Ltd.之LT-22xx系列之固態雷射獲得。
無論提供為一雷射或一閃光燈，可針對相對較高平均功率選擇泵源3060。此可自約10 mW至約10 W，但更通常自約100 mW至約4 W，此取決於待訊問之材料(同樣，該考量係確保以使得電荷載子注入至材料之界面(例如，介電質界面)中之一方式引發電荷載子移動率，其可為材料特定的)。泵源3060之平均功率經選擇為低於材料之光學損壞臨限值。例如，當訊問材料包括矽時，可選擇泵源3060具有在1 W至2 W之間的一平均光學功率以便不超過矽之光學損壞臨限值。
探測雷射3010可為一奈秒、皮秒或飛秒或更快脈衝雷射源之任一者。當前市售之關於具有所需之峰值功率、波長及可靠性之雷射之兩個選項係經摻雜光纖及Ti:藍寶石單元。Coherent之VITESSE及Spectra Physics之MAI TAI雷射係合適Ti:藍寶石裝置之實例。Femtolasers Gmbh及其他製造商亦製造其他相關Ti:藍寶石裝置。合適經摻雜光纖雷射係由IMRA、OneFive及Toptica Photonics生產。取決於基板材料及泵類型，來自許多製造商(諸如Hamamatsu)之皮秒及/或奈秒雷射亦可為選項。雷射3010可在約100 nm至約2000 nm之間的一波長範圍內操作，具有在約10 kW與1 GW之間的一峰值功率，但輸送平均低於約150 mW之功率。
在系統3000中可採用各種其他選用的所謂之「中間」光學組件。例如，系統3000可包含用於選擇性地傳遞與直接來自雷射3010及/或源3060之反射輻射同軸之SHG信號的一二向色反射或折射濾光器3070。替代地，可採用一稜鏡來區分較弱SHG信號與多數量級較強反射主射束。然而，由於稜鏡方法已被證明為對未對準非常敏感，因此如上文提及之一二向色系統可為較佳的。其他選項包含使用繞射光柵或一薄膜分束器。可提供用於聚焦及準直/列柱式光學器件之一光束3080。替代地，系統中可採用一濾光輪3090、偏振器3092及/或變焦透鏡3094單元或總成。再者，可需要一角(或弧型)旋轉調整(具有針對偵測器之對應調整)及連線光學組件。
來自偵測器3040及/或光子計數系統3044之輸出可輸入至一電子裝置3048。電子裝置3048可為一運算裝置、一電腦、一平板電腦、一微控制器或一FPGA。電子裝置3048包含可經組態以執行一或多個軟體模組之一處理器。除了執行一作業系統之外，該處理器可經組態以執行一或多個軟體應用程式(包含一網頁瀏覽器、一電話應用程式、一電子郵件程式或任何其他軟體應用程式)。電子裝置3048可藉由執行包含於一機器可讀非暫時性儲存媒體(諸如一RAM、ROM、EEPROM等)中之指令來實施本文中所論述之方法。電子裝置3048可包含一顯示裝置及/或一圖形使用者介面以與一使用者互動。電子裝置3048可經由一網路介面與一或多個裝置通信。該網路介面可包含可通信之傳輸器、接收器及/或收發器，舉例而言，諸如有線乙太網路、Bluetooth®或無線連接。
關於其他選項，由於一SHG信號相較於產生其之反射射束較弱，因此期望改良SHG計數之信雜比。隨著針對本文中所描述之阻擋及/或延遲程序縮減用於光子計數系統3044之光子計數閘控時間，改進變得更加重要。可採用之一種降低雜訊方法係主動地冷卻光子計數器。此可使用低溫流體(諸如液氮或氦氣)或透過使用一Peltier裝置之固態冷卻來完成。其他改進領域可包含使用如與快門速度相關之一Marx Bank電路(MBC)。此外，系統3000可連線併入於一生產線環境內。系統3000之前或之後的生產線元件可包含磊晶生長系統、微影及/或沈積(CVD、PVD、濺鍍等)系統之任一者。
在任何情況下，圖16A及圖16B提供可在標的SHG系統中採用之第一組專用卡盤硬體之視圖。卡盤3030藉由至其之真空或其他方式固持一晶圓3020。卡盤3030係導電的且連接至一電源供應器。視需要，一電容式耦合探針3100亦連接至電源供應器3120。電源供應器可經電腦控制，或至少其輸出係針對如上文所概述之時序原因而由電腦協調。探針3100同樣可經控制及/或監測，在其將為附接至電源供應器3120之一電容電路之部分的意義上，其將被控制，其可連同卡盤3030一起藉由一電壓計監測以確保如預期感應電壓。
探針3100在其環3104中包含一孔3102或端口(例如，直徑0.2 mm)以容許光射束3012、3014 (訊問射束及經反射SHG射束)暢通無阻地穿過，且相對於光學器件固定使得其隨著光學元件移動或停留以在裝置表面經掃描時保持居中於(重新)定位之樣本位點3022上。耦合(指示為具有一正「+」電荷)靠近樣本裝置表面(例如，在約1 mm至約2 mm內)定位但不接觸，其由一懸臂或以其他方式支撐。探針3100可提供為如圖16B中所展示之一環3104，或其可包括一較大圓盤或板。
關於圖16B之截面中所展示之實例，一晶圓3020或裝置表面(包括矽)係藉由絕緣體SiO 2與矽塊體層分離。因此，如上文所闡釋，需要對裝置表面進行感應偏壓，因為其在其他方面(或至少實質上)與接觸導電卡盤3030之下伏矽電絕緣或隔離。
圖17A至圖17C詳述包含連接至一電源供應器3120之電線圈3130之一電磁卡盤3030。在使用中，晶圓3020坐落且固定於卡盤3030之頂部上。當一交流電(AC)施加至線圈3130時，此產生穿過晶圓3020之一交變磁場。該磁場感應跨包含其裝置表面之晶圓3020之一電位。接著，此電場實現上文提及之SHG訊問之各種模式(其中一些在下文詳述)。替代地，DC電流可施加至平行於卡盤3030定向之線圈3130，從而產生跨卡盤之一恆定磁場以實現如上文所描述之其他效應。
圖18A展示隨時間施加至基板塊體層之一實例性AC電壓(V)輪廓(正弦波)。圖18B展示裝置與其上製造裝置之基板之塊體層之間的感應電壓(V i)之一假設回應。在各項實施例中，基板可包括矽晶圓或一半導體材料之一部分。圖19A展示隨時間施加至基板塊體層之一實例性AC電壓(V o)輪廓(方波)。圖19B展示裝置與塊體層之間的感應電壓(V i)之一假設回應。顯著地，在圖18A或圖19A之任一者中之電壓輸入可與所展示不同，且可潛在地以步進、斜坡、正弦波或其他形式施加。
更明確言之，關於圖18A及圖18B，如上文所提及，為最小化雜訊及獲得依據跨界面之電壓而變化之SHG強度之統計相關指標，可需要多個光子計數窗。為此目的，實例性點A1及A2經定時使得塊體與裝置層之間的電壓(電壓A)對於兩個點相同。對於在電壓B下之實例性點B1及B2以及在電壓C下之實例性點C1及C2，此同樣適用。使用電壓A作為一實例，記錄SHG，且點A1處之計數可與點A2處且進一步在取決於所要量測時間之一任意長系列中之A3、A4、A n…處之計數加總。接著，將在此時間段內量測之計數總數除以此「閘控」跨越之時間，作為找到每秒平均計數數目之一方式，使得可將SHG強度繪製為依據塊體-裝置電壓A而變化。相同方法可用於獲得點B1及B2處以及在取決於所要量測時間之一任意長系列中之B3、B4、B n…處的電壓B之量測值。接著，將在此時間段內量測之計數總數除以此「閘控」跨越之時間，作為找到每秒平均計數數目之一方式，使得可將SHG強度繪製為依據塊體-裝置電壓B而變化。同樣地，此方法可用於獲得點C1及C2處以及在取決於所要量測時間之一任意長系列中之C3、C4、C n…處的電壓C之量測值。接著，將在此時間段內量測之計數總數除以此「閘控」跨越之時間，作為找到每秒平均計數數目之一方式，使得可將SHG強度繪製為依據塊體-裝置電壓C而變化。關於依據偏壓電壓而變化之SHG強度之效用之進一步細節可在DC偏壓文獻中找到，DC偏壓文獻之一實例係「Charge Trapping in Irradiated SOI Wafers Measured by Second Harmonic Generation」，IEEE核科學滙刊，Vol. 51, No. 6. Dec. 2004及「Optical probing of a silicon integrated circuit using electric-field-induced second-harmonic generation」，應用物理快報88, 114107, (2006)，各出版物之全文以引用的方式併入本文中。
更明確言之，關於圖19A及圖19B，此等圖繪示用於訊問一絕緣體上矽(SOI)裝置之一實例。在此實例中，一導電卡盤以一「中性」基態開始，且塊體及裝置層處於一平衡電位。在時刻「A」，施加至卡盤之電壓迅速改變，以將該電壓施加至樣本之導電塊體層。由於樣本之裝置層藉由一薄埋藏式氧化物層與塊體分離，且不直接與一導體接觸，因此將在裝置與塊體層之間感應一電位場或電壓。在時間「A」與「B」之間，施加至卡盤之電壓不變。由於塊體與裝置層之間的介電質並不完美，因此感應電位將驅動層之間的一洩漏電流，從而引起塊體與裝置層之間的電位返回至其自然狀態。接著經由SHG監測電場中之此尖峰及衰減以提供對洩漏電流之見解。在時間「B」，施加至卡盤之電壓返回至接地，從而引起跨界面之電壓反轉。
本文中所描述之系統及方法可用於特徵化一樣本(例如，一半導體晶圓或其一部分)。例如，本文中所描述之系統及方法可用於如上文所論述偵測樣本中之缺陷或污染物。本文中所描述之系統及方法可經組態以在半導體晶圓之製造或生產期間特徵化樣本。因此，系統及方法可沿著一半導體製造設施中之一半導體製造線使用。本文中所描述之系統及方法可與半導體製造/生產線整合。本文中所描述之系統及方法可整合至具有自動化晶圓處置能力之一半導體晶圓廠線中。例如，系統可配備有接受諸如一前開式統集盒(FOUP)之晶圓匣之一附接之設備前端模組(EFEM)。此等匣之各者可由人類操作員或由自動化匣處置機器人遞送至機器，該等自動化匣處置機器人將匣沿著製造/生產線在程序之間移動。
在各項實施例中，系統可經組態使得一旦匣安裝於EFEM上，就打開FOUP，且一機器人手臂自FOUP選擇個別晶圓並將其等移動通過包含於系統中之一自動致動之門，進入一不透光的程序盒中，且至具有偏壓能力之一真空卡盤上。該卡盤可經設計以與機器人手臂互補裝配，使得其可將樣本放在頂部上。在此程序中之某一時間點，可將晶圓固持於一掃描器上方以識別其獨特雷射標記。
因此，經組態以整合於一半導體製造/組裝線中之一系統可具有來自FOUP或其他類型之匣之自動化晶圓處置能力；與如上文所論述之一EFEM，以與機器人處置相容之一方式設計之一卡盤，打開及閉合以容許機器人棒/手臂之移動之自動化不透光門，及至EFEM之用於晶圓裝載/卸載及晶圓識別之軟體傳訊整合。
如上文所描述，在2014年4月17日申請之標題為「Wafer Metrology Technologies」之美國臨時申請案第61/980,860號之章節I、II、III及IV之各者的全文以引用的方式併入本文中。類似地，同在申請中之專利申請案(i)於2015年4月17日申請之標題為「Pump and Probe Type Second harmonic generation Metrology」，作為美國公開案第2015/0330908號出版之美國專利申請案第14/690,179號，(ii)於2015年4月17日申請之標題為「Charge Decay Measurement Systems and Methods」，作為美國公開案第2015/0331029號出版之美國專利申請案第14/690,256號，及(iii)於2015年4月17日申請之標題為「Field-Biased Second harmonic generation Metrology」，作為美國公開案第2015/0331036號出版之美國專利申請案第14/690251號之全文各以引用的方式併入本文中。於2015年4月16日申請之標題為「WAFER METROLOGY TECHNOLOGIES」之PCT申請案第PCT/US2015/026263號的全文亦以引用的方式併入本文中。因此，來自以引用的方式併入之此等文件之任一者之揭示內容的特徵可與本文中別處敘述之任何特徵組合。 使用二次諧波產生之尺寸計量
半導體計量可包含量測裝置之「臨界尺寸」。例如，此等臨界尺寸可包含量測一電晶體或記憶體胞元之寬度、長度及/或深度、一閘極氧化物之厚度或穿過一層間介電質層之一接觸孔(通孔)之直徑。歸因於製程變動引起之此等尺寸之任一者之小變化可導致較差運作或無法工作的裝置。因此，在某些情況下，在製造期間監測此等尺寸以防止良率問題或效能問題可為有用的。在裝置製造之早期監測製程可尤其有利。例如，製造一完整半導體產品可能需要數週；若直至最後測試才偵測到製程早期之一缺陷，則在此期間產生之所有產品處於有缺陷的風險。因此，監測生產程序之早期可為有利的：早期錯過一錯誤可導致數百萬個零件之損失。
用於在生產程序之早期量測裝置之尺寸之技術包含基於光射束及電子束之方法。用於臨界裝置尺寸之生產監測之兩種方法包含臨界尺寸掃描電子顯微鏡(CD-SEM)及光學臨界尺寸(OCD)工具。CD-SEM係專門設計用於量測半導體電子裝置之臨界尺寸(CD)之掃描電子顯微鏡；光學CD工具(OCD)使用來自含有裝置之一半導體晶圓之表面之光散射以在裝置經製造時監測裝置尺寸之變化。不經常使用之額外工具包含透射電子顯微鏡(TEM)及原子力顯微鏡(AFM)。各工具具有優點及缺陷。
裝置之縮小尺寸可受益於增加用於監測生產程序之計量工具之精度。另外，現使用三維(3D)幾何結構，其等使得更難量測及監測生產程序。此等3D幾何結構包含用於電晶體幾何結構之FinFET、環繞式閘極及奈米線。現正在生產NAND記憶體裝置，許多裝置層垂直地堆疊；此等裝置受益於包含埋藏於表面下方之特徵之整個堆疊之計量。3D複雜幾何結構之縮小尺寸及引入可為對當前計量工具之一挑戰。
理想地，一計量工具係敏感、精確、可重複、可靠及快速的。敏感度係可偵測到多小的一變化：計量工具能否偵測一5%尺寸變化？對於十奈米特徵，計量工具可受益於偵測一亞奈米尺寸變化。精度可不同於敏感度：計量工具是否將能夠辨別不同變化？若一計量工具無法區分不同變化(例如，在一特徵之頂部處的寬度與底部處的寬度之間)，則其可出現問題。若許多不同幾何形狀變化產生相同結果，則由於引起量測變化之原因不明確，可能難以使用該工具監測程序。缺乏精度之一敏感工具可引起程序變動之警報，其中許多並不重要。代替性地，一計量工具獨立地量測一裝置之不同重要參數可為有利的，使得在一量測與一幾何形狀變化之間存在一對一相關性。
可重複性不同於敏感度或精度。為監測一生產程序，由量測工具引入之變動可有利地遠小於待偵測之程序中之變動。具有隨時間產生與經監測之裝置中之變動相當或更大之不同結果的一工具可為不利的。歸因於變化的環境條件(溫度等)或內部組件(透鏡上之污染等)，計量工具可隨時間而具有漂移。相比而言，量測工具高度可重複從而對於相同特徵尺寸給出相同結果將為有利的。
可重複性、敏感度及精度可在一計量工具中相互競爭。例如，總是獨立於裝置幾何形狀而產生相同結果之一工具將具有完美可重複性，但缺乏任何敏感度。可偵測任何變化之一工具可能對於不重要的變化太敏感，即，缺乏精度及可重複性。有用的工具可偵測及識別重要的程序變化且濾除不重要的程序變化，指示不重要的程序變化變得重要。在製程變得更加成熟或引入新程序時，此等要求可隨時間改變。因此，計量工具之一些靈活性可為有用的。
擁有成本亦可為用於生產之一計量工具中之一重要考量。除了工具之初始成本、資本費用之外，亦存在維護工具(包含預防性維護及維修)之成本。工具之使用期係重要的：工具是否僅對一代產品有用，或其是否可用於幾代產品？另一成本因素係工具之處理量：其量測速度多快？若工具太慢，則可能需要許多工具，從而倍增成本。一有用的工具可有利地能過與生產線保持同步。在一些情況下，例如，若生產線可每小時處理六十個矽晶圓，則計量工具可每小時量測六十個晶圓。較低處理量可減慢生產程序或無法提供完整計量結果；較快處理量將不加快生產線，因此通常不一定需要。
擁有成本之另外兩個分量係零件損壞及獲得結果的時間。若量測工具損壞經檢測零件使得其等必須報廢，則此增加增加工具之成本。每個報廢之零件增加工具之成本，且可顯著地增加擁有成本，尤其是對於大批量生產。獲得結果的時間係取決於可偵測一生產變化的速度之一間接成本。若一個計量工具可在幾分鐘內偵測一變化，而另一工具需要幾個小時，則前者工具可更有價值。在發生一程序變化時與校正該程序變化時之間的時間期間，可製造不良零件。此等不良零件有可能被報廢，且因此增加計量工具之成本。因此，快速獲得結果以減少或最小化生產損失(即，維持或增加良率)可為有利的。
用於半導體裝置監測之當前計量工具可在敏感度、精度、可重複性、可靠性、速度、非破壞性評估及成本之此等屬性上顯著改變。例如，一TEM (透射電子顯微鏡)非常敏感及精確，能夠在一單個電晶體上進行小於十分之一奈米之量測；然而，其可涉及移除裝置之一區段，此可破壞樣本。TEM分析亦涉及一昂貴工具、一經驗豐富的操作員及獲得結果之一相對較長時間(數小時或可能甚至數天)。因此，TEM雖然非常精確及敏感，但可能不用作一「線內」監測器或並非生產線之一直接部分。
在先進半導體積體電路之生產中使用之兩種常見工具係CD-SEM及光學CD。CD-SEM可拍攝一裝置之一直接、自上而下影像。所得影像可用於進行一裝置之尺寸之量測。若一影像中存在許多裝置，則可進行許多量測，從而藉由平均化來改良量測之敏感度。CD-SEM提供一簡單、直接量測，但其等具有可造成問題之量測誤差。特定言之，歸因於電子轟擊對裝置充電可引起導致量測誤差之成像失真。電子轟擊亦會污染裝置，從而導致降低精度之變化尺寸。例如，最初呈現十奈米寬之一裝置可歸因於污染而看似增加至十二奈米。再者，一般而言，CD-SEM不如光學工具快，且係更複雜工具，從而導致一較高擁有成本。
光學臨界尺寸計量工具(OCD)可提供用以量測裝置之臨界尺寸之一快速、非破壞性方法；然而，其等可受到較小幾何形狀及3D結構的挑戰。所使用之光之波長可在光譜之可見光、紫外光(UV)或紅外光(IR)部分中。此等光學波長可在約兩百奈米至超過一千奈米之範圍內，且可遠長於經量測之裝置尺寸(其等當前可在一奈米至一百奈米範圍內)。因此，敏感度可為此等工具之一問題。再者，由於其等不直接量測一影像，因此可能難以區分一量測變化與該變化之根本原因—一精度問題。再者，OCD工具將許多裝置(成百上千個裝置)一起平均化至一單個量測中。此改良量測精度及敏感度，但引入使用限制。OCD工具無法量測如一CD-SEM或TEM可量測之個別裝置；OCD工具具有以數十或數百微米量測之一大樣本區域，因此通常僅在大片相同裝置(測試結構或記憶體陣列)上使用。再者，相較於可量測個別裝置或小區域之CD-SEM工具，此係一缺點。另一方面，OCD工具快速且相對可靠，且不損壞樣本。因此，OCD工具係用於監測許多類型之半導體裝置之生產。
不幸的是，在裝置尺寸縮小且幾何形狀變為3D且更複雜時，OCD工具具有維持所需精度及敏感度之日益增加的難度。補償較小特徵大小之一種方式係減少OCD中所使用之光之波長—自可見光至UV；然而，UV光可能不太能夠穿透至3D結構中，尤其如在NAND記憶體裝置中使用時。雖然矽在IR波長下係透明的，但其在可見光或UV波長下不透明，從而使埋藏式結構之計量變得困難或不可能。使用IR光可量測埋藏式結構，但歸因於光之長波長而對小尺寸變化不太敏感。
已提出小角度x射線散射(SAXS)且正使用此技術開發工具。X射線具有非常短波長(通常小於一奈米)之優點，因此其等可為非常精確量測；然而，x射線對於一生產工具可能具有顯著缺點。首先，如相較於OCD，x射線可涉及用以產生、聚焦及偵測之複雜且昂貴的設備。其次，x射線可引起對電子裝置之損壞，從而使電子裝置不確定用於生產用途。第三，在一些情況下，x射線可比OCD或CD-SEM更慢進行一量測。由於此等因素，尚不清楚SAXS是否可用作OCD或CD-SEM之一替代品。因此，對於擴展或替代當前線內生產計量工具之一新技術，存在當前且不斷成長的需求。
為解決與在具有增加之複雜性及縮小尺寸之半導體裝置(例如，在各個生產階段之半導體裝置)上執行計量相關聯之一些難度，本文中揭示基於光之二次諧波產生(在本文中亦被稱為SHG-CD，表示Second Harmonic Generation – Critical Dimension (二次諧波產生–臨界尺寸))之一新尺寸計量系統及方法。
二次諧波產生(SHG)係一非線性光學現象，其中一個頻率之光(例如，光之脈衝)撞擊於一樣本上且產生兩倍頻率之光(在本文中被稱為SHG光、SHG信號、SHG光，或二次諧波產生之光)。關於二次諧波產生之額外資訊係在上文描述且提供(例如)於在2020年3月17日頒予給Koldiaev等人且標題為「Wafer Metrology Technologies」之美國專利10,591,525中，該案之全文以引用的方式併入本文中。二次諧波產生通常涉及一非中心對稱材料、一界面或一缺陷：破壞樣本之反轉對稱性(例如，在其中發生與入射光之互動之一點處或一區域中)之樣本之某一性質。在中心對稱之一材料(諸如矽)中，二次諧波產生發生在反轉對稱性被破壞之界面及缺陷處。可藉由界面或缺陷處之靜電場(DC)增強二次諧波產生。此等靜電場可由不同材料之間的一界面、一空間電荷區(SCR)、摻雜或缺陷產生。所得光之「電場誘導之二次諧波產生」EFISHG可用於探測樣本之電子性質(諸如埋藏式界面及缺陷處之電子狀態，包含能帶彎曲、狀態密度、充電及吸附原子吸附)。
此外，一半導體裝置之實體特徵之小變化可產生裝置中之內部電場之大變化。由裝置之尺寸變化引起之樣本內部之電場之變化繼而改變樣本中之光之二次諧波產生。類似地，此效應亦可被稱為光之電場誘導之二次諧波產生，或EFISHG。
用於判定臨界尺寸之一二次諧波產生系統(亦被稱為SHG-CD系統)可照明一樣本、一結構及/或一裝置(例如，一電子裝置)且使用由裝置發射之SHG光來判定裝置之對應實體結構(例如，形狀及/或尺寸)及/或監測此等特徵之變化。在一些情況下，SHG-CD系統可使用由在一生產線上生產之裝置發射之SHG光來監測生產程序之品質及穩定性，且可能改良生產良率及/或所生產裝置之效能。由SHG-CD系統量測之裝置可能已完成或尚未完成，且變化可為非計劃性變動(例如，與一處理工具之變化相關聯、與降級、環境變化、故障相關聯之變動、由該處理工具使用之消耗品之變動及類似者)。在一些情況下，SHG-CD系統可使用由一樣本、裝置及/或結構發射之SHG光來判定該樣本、裝置及/或結構之一或多個材料性質。在一些情況下，SHG-CD系統可使用由一樣本、裝置及/或結構發射之SHG光來判定一樣本、裝置及/或結構之幾何特徵及材料性質兩者。
一SHG-CD系統可比其他非破壞性技術(諸如OCD或CD-SEM)對三維幾何結構之小局部變化更敏感，且可減少或消除對破壞性生產監測(諸如截面TEM或SEM或x射線分析)之需要。一SHG-CD系統可比電子束或x射線技術更快且可降低樣本監測之成本(例如，在一生產線上)。
除了監測裝置或其部分之實體特徵(例如，形狀及/或尺寸)之變化且因此監測生產之外或作為替代，一SHG-CD系統可提供一回饋信號、回饋資料或可用於控制裝置之一生產步驟之資訊。在一些情況下，一回饋信號、回饋資料或資訊可用於控制生產經監測樣本之一生產步驟。在一些情況下，SHG-CD系統可包含於一樣本評估步驟中且可向該評估步驟之前或上游的一步驟提供一回饋信號或回饋資料。例如，製程中之此先前步驟可包含微影、蝕刻或沈積步驟。在一些實施方案中，SHG-CD可提供可用於控制在監測步驟或樣本量測之後的一生產步驟之一前饋信號、前饋資料或前饋資訊。在一些此等實施方案中，可至少部分基於由SHG-CD提供之前饋信號、前饋資料及/或前饋資訊來調整後續或下游步驟以調整或校正由SHG-CD系統偵測之製程變化。
在一些實例中，一SHG-CD系統將諸如脈衝光(例如，脈衝雷射光)之光引導至一樣本上，諸如包括半導體裝置或部分構造之半導體裝置之一矽晶圓。SHG-CD可用於藉由將光引導朝向一樣本且偵測所得SHG光(亦被稱為SHG信號)而在半導體製程中之某個時間點監測該樣本。入射光之脈衝可產生入射光之二次諧波(或一半波長)之光，有時被稱為二次諧波產生(SHG)信號及/或SHG光。可使用一或多個偵測器來量測SHG信號。此等偵測器可經組態以藉由產生一經偵測SHG信號(例如，一電子信號)來量測SHG信號之強度、角分佈或偏振之一或多者，或其等之任何組合。在一些情況下，經偵測之SHG信號可與入射於偵測器上(例如，於偵測器之一光電子感測器上)之SHG光之一強度成比例。另外，可調整入射光脈衝以改進(例如，增加)來自樣本之SHG信號，諸如藉由選擇偏振、波長或強度。另外，可調整樣本之定向，諸如藉由相對於光之散射平面(例如，由一入射射束及垂直於樣本表面之一軸形成的一平面)旋轉樣本。
在一些情況下，樣本可藉由曝露至一二次光射束或電荷來準備用於二次諧波產生量測。例如，自其發射SHG光之樣本之一區域可藉由將一二次或輔助光射束引導至該區域上來光學泵浦。二次或輔助光射束可與入射於樣本上之主光射束(用於產生SHG信號之脈衝)具有相同或一不同波長。例如，電荷可來自一電暈放電。上文論述使用一輔助光源進行光學泵浦之一些實例以及用於提供電荷之實例性組態。然而，不需要提供光學泵浦及/或電子電荷累積或沈積且因此除了探測光源之外，SHG-CD不需要包含用於光學泵浦之一光源。
在各種系統及方法中，可針對可指示半導體裝置之生產中之變化(例如，在量測之前的一或多個程序中之變化)的SHG信號之變化(例如，與強度、偏振、空間分佈等相關聯之變化)來監測SHG信號。半導體裝置之生產中之此等變化可產生裝置幾何特徵之一變化，諸如裝置尺寸(例如，寬度、長度、高度、厚度)之一變化，諸如一電晶體特徵之寬度，或特徵之間的對準或間距。幾何特徵之此等變化亦可能包含形狀之變化。在一些情況下，可處理SHG信號及/或經偵測SHG信號(在光學或電子域中)以使SHG信號及/或經偵測SHG信號之變化更加明顯。在一些實施方案中，SHG信號可用於警示製造人員或設備關於生產之一潛在問題。在一些實施方案中，SHG信號或經偵測SHG信號可用於向生產程序之早期或上游的生產設備提供回饋以改良裝置良率或效能。在一些實施方案中，SHG信號或經偵測SHG信號可用於向生產程序之一後續或下游步驟提供一前饋以校正先前變化。
在一些情況下，一樣本或一裝置之一幾何特徵之一變化或變動可包括該樣本或裝置之該幾何特徵與儲存於系統之一記憶體中之一經保存幾何特徵之間的一差異。在一些實例中，經保存幾何特徵可包括一參考幾何特徵(例如，由一使用者提供)，或由SHG-CD系統先前判定之一幾何特徵。
在一些實例中，一SHG信號可用於判定一經製造裝置之一特徵之幾何或電子結構。該裝置可為一成品或處於某個早期生產階段。可比較SHG信號與(例如，幾何)特徵之一資料庫以判定裝置(例如，幾何)特徵之結構。在一些情況下，可比較SHG信號與(例如，材料特性)特徵之一資料庫以判定裝置之電子結構(例如，材料性質)。SHG信號亦可用於基於結構(例如，幾何形狀)之一先驗知識來計算結構。(例如，幾何及/或材料性質)特徵之資料庫可包含在裝置之量測之前計算及/或量測以促進裝置結構之快速識別的資料。此等結果(例如，經判定特徵)亦可用於警示製造人員程序變動、回饋或前饋，如先前所描述。
在各種設計中，一主脈衝雷射射束撞擊一積體電路(例如，矽積體電路)之表面上之一光點。脈衝可經由與該積體電路(例如，積體電路中之一裝置)互動而產生主射束之二次諧波之光。SHG信號係使用一或多個偵測器量測。量測可包含SHG光之強度、角分佈、偏振或其等之任何組合。亦可旋轉樣本以進行多次量測(例如，對應於不同入射角及/或沿著不同方向發射之SHG光)，且亦可改變主射束之波長。
經偵測SHG信號可經處理且將其與由使用一模型之電腦模擬產生之一經偵測SHG信號相比較。該模型可包含來自樣本之幾何資訊(諸如一或多個尺寸或形狀)。在一些實例中，幾何資訊(例如，參考幾何資訊)可包含至少兩個尺寸。例如，幾何資訊可包含一特徵之高度、寬度或長度且可潛在地包含厚度及/或間距。幾何資訊亦可包括形狀，例如，形狀可包含角度、定向、平滑度、粗糙度或其他特徵或特性。
模型可自量測以經驗產生或經計算，或兩者之一組合。模型可用於評估經處理之SHG光信號以判定樣本上之裝置之結構(例如，幾何結構)或結構(例如，幾何結構)之一變化。
該比較之結果可用於監測一製程。在一些實例中，若比較指示裝置結構(諸如裝置幾何結構)之一顯著變化(例如，一幾何特徵之一非計劃性變動)，則可暫時暫停程序直至問題被解決。此外或替代地，該比較之結果可用於幫助開發用於一裝置之製造之一新裝置結構或程序。
圖20繪示用於量測及監測一樣本或包含於該樣本中之裝置之特徵(例如，臨界尺寸)之一實例性SHG-CD系統4000。在圖20中所展示之實例中，一雷射源4100 (例如，一脈衝雷射源，諸如一Ti:藍寶石雷射)可為用於產生一雷射射束4110之4100。在一些情況下，雷射射束4110可包括具有自10飛秒至50飛秒、50飛秒至100飛秒、自100飛秒至150飛秒、150飛秒至200飛秒，或在此等範圍之間或更大或更小的任何值之一持續時間之脈衝。在一些情況下，雷射射束4110可具有自500 nm至700 nm、自700 nm至900 nm、自900 nm至1200 nm、自1200 nm至1500 nm、自1500 nm至2000 nm、或在兩者之間或更大或更小的任何值之一波長(例如，一中心波長)。在一些情況下，雷射射束4110可包括具有100飛秒之一持續時間之脈衝且具有800 nm之波長(例如，一中心波長)。在一些此等情況下，雷射源4100可為一相干Mira Ti:藍寶石雷射。雷射射束4110可經引導至待檢測之一樣本4302。在一些實例中，一偏振器4120可選擇雷射射束4110之偏振，且聚焦光學器件4130可將雷射射束4110聚焦於樣本4302上且藉此照明樣本4302上之一光點或一區域4300。在一些情況下，經照明光點或區域可含有一或多個裝置(例如，半導體裝置)或結構。在一些情況下，一或多個裝置之一部分可與經照明區域重疊。在一些情況下，樣本4302可坐落於一載物台4301上，載物台4301可定位(例如，在平行於樣本4302之頂表面之一平面中沿著x及/或y方向橫向地)及/或旋轉樣本4302 (例如，在相對於具有垂直於樣本之表面的一軸(例如，圖20中所展示之xyz系統之z軸)之一笛卡爾坐標系之一方位角或極方向上)。樣本4302上之裝置可為完整的或在生產之各個階段(例如，在一早期階段)，諸如在閘極層之製造之後或在一光阻劑或硬遮罩之微影曝光及顯影之後。在一些情況下，載物台4301可為可移動或可調整的，使得藉由雷射射束4110照明之樣本4302之一部分可移動(例如，橫向地)。在一些實例中，載物台4301之高度及/或旋轉狀態可為可調整的(例如，手動地或電子地)。例如，可藉由控制載物台4301之一方位角來控制雷射射束4110相對於樣本4302之一入射角。
在一些實施方案中，一或多個偵測器4201、4210可相對於經照明光點或區域4300定位以便收集自經照明區域4300發射或反射之至少一個光射束4400。在一些情況下，光射束4400可包括由樣本4302發射之雷射射束4110之一二次諧波(例如，經由雷射射束4110與樣本4302之一二階非線性互動)。在一些實例中，偵測器4201、4210可偵測在具有800 nm之一波長之一雷射射束4110之互動時產生的具有400 nm之一波長之一二次諧波產生之光4400 (亦被稱為SHG信號及/或SHG光)。在一些情況下，偵測器4201、4210可定位或移動至不同位置以對以不同角度(例如，不同傾斜角及/或不同方位角)傳播之光射束(例如，SHG光)進行取樣。在一些實例中，偵測器4201、4210可包含一或多個濾光器(例如，濾光器4230)。在一些此等實例中，光譜濾光器4230可用於阻擋、濾除或消除具有不同於射束4400之二次諧波之波長之光。在一些情況下，偵測器4201、4210可包含一或多個偏振器(例如，偏振器4220)。在一些此等情況下，偏振器4220可用於選擇經偵測光之一偏振，例如，藉由容許透射具有一第一偏振狀態之光且吸收或重新引導具有一第二偏振之光。在一些情況下，偵測器4201可為包括偵測器4210及一或多個光學組件之一偵測器模組。在一些情況下，偵測器4201或偵測器4210可構成一偵測器陣列。在一些情況下，偵測器4201、4210可包括一光電倍增管(例如，用於量測SHG光之強度)。在一些情況下，偵測器4201、4210可包括經組態以將SHG光4400引導及/或聚焦至偵測器4210之一或多個光學元件。在一些實施方案中，至少一個偵測器可用於偵測具有雷射射束4110之一波長(亦被稱為主波長)之光。
在一些實施方案中，系統可比較經量測SHG信號(例如，經偵測SHG信號)與藉由經量測裝置(例如，一電子裝置，諸如一半導體裝置)使用經量測裝置之一數位模型藉由模擬二次諧波產生而產生的經預測SHG信號或經預測之經偵測SHG信號。此比較之結果可用於判定經量測裝置之一實體特徵之一尺寸(或一形狀)，或判定是否已發生尺寸(或形狀)之一變化，例如，相較於：一先前量測之尺寸(例如，儲存於系統之記憶體中)、用於模擬SHG信號之尺寸或一參考尺寸(例如，儲存於系統之記憶體中)。
在一些實施方案中，SHG-CD系統可比較自一第一樣本接收之一第一SHG信號或第一群組之SHG信號與自一第二樣本接收之一第二SHG信號或第二群組之SHG信號(例如)以偵測一製程之一變化。例如，SHG-CD系統可量測一第一經偵測SHG信號或第一群組之經偵測SHG信號且將其等與儲存於系統之一記憶體中之一第二經偵測SHG信號或第二群組之經偵測SHG信號相比較。該第二經偵測SHG信號或該第二群組之經偵測SHG信號可自第二樣本接收且在自第一樣本接收第一SHG信號或第一群組之SHG信號之後儲存。在一些情況下，第一及第二樣本可由相同製造系統製造。在一些情況下，第一經偵測SHG信號與第二經偵測SHG信號之間的一差異可指示製程中之製造步驟之一變化。在一些情況下，若該差異超過一經指定值(例如，儲存於SHG-CD系統之一記憶體中之一經指定值)，則SHG-CD系統可輸出指示製造步驟之變化之一信號。在一些情況下，製造步驟可為在SHG量測之前對第一及第二樣本執行之一製造步驟。
為產生SHG信號之數位模型，一裝置結構之幾何形狀及材料以及光學組態(用於照明裝置)可輸入至一模型化程式(例如，用於模型化非線性光-物質互動之一程式)，該模型化程式計算經提供之裝置結構及光學組態之一經預測SHG發射。例如，圖21展示一矽晶圓4540上之一FinFET電晶體4500之一簡化組態。此FinFET電晶體具有5 nm寬度之一矽鰭片4510、氧化鉿閘極氧化物層4520及一鎢閘極接觸層4530。如圖21中所展示，此電晶體具有幾何特徵，諸如尺寸(例如，高度、寬度及類似者)，及/或包含傾斜度(或缺少其)及側壁斜率(或缺少其)之一形狀。圖22展示由多個FinFET電晶體形成之一維陣列4560。在一些情況下，出於模擬目的，一維陣列4560可假定為無限寬且無限期地重複。如圖22中所展示，一維陣列具有各FinFET電晶體之幾何特徵，諸如FinFET電晶體之間的間距，及尺寸(例如，高度、寬度及類似者)，及/或一形狀(例如，傾斜度(或缺少其)、側壁斜率(或缺少其)及類似者)。
圖23展示可用於產生一經預測SHG信號及一經預測之經偵測SHG信號之一實例性程序。在圖22中，FinFET陣列4560之一裝置模型4610 (例如，一數位模型)及入射脈衝射束4110之一射束模型4620係用作至軟體4630之輸入，軟體4630能夠模型化由一結構(例如，待測之一樣本上之一結構)在由一入射光射束照明時發射之SHG光。此軟體之一實例可包含(但不限於)：可自不列顛哥倫比亞省溫哥華市Ansys Canada Ltd購得之Lumerical’s FDTD (有限差分時域)軟體。在一些情況下，裝置模型可包含待測結構(例如，FinFET陣列)之幾何及材料性質且射束模型可包含入射於結構上之光射束之射束參數。模型化軟體4630可計算自藉由入射光射束照明結構而預期之SHG光之一發射型樣。在一些實例中，所得發射型樣可輸入至一偵測器模型4640 (例如，與用於量測經發射SHG光之一偵測器或偵測器類型相關聯的一偵測器模型)，偵測器模型4640可過濾發射型樣且產生用於該樣本幾何形狀及材料4610之預期經偵測SHG信號4650。在一些情況下，偵測器模型可過濾發射型樣。
圖24繪示針對一FinFET電晶體(例如，一矽FinFET)之寬度繪製之經模擬之經偵測SHG信號，展示經模擬之經偵測SHG信號與Fin寬度之間的一實例性關係。在一些情況下，經偵測SHG信號可與由FinFET在照明時產生的SHG光之一強度成比例。在所繪示之實例中，針對以1 nm步長在1 nm至10 nm之範圍內之一離散系列之鰭片寬度計算SHG信號之資料點。結果係如圖24中所展示(實心圓)針對不同鰭片寬度之相對SHG強度(例如，正規化之強度)之值之一圖表4670。在一些情況下，圖表4670可用於基於來自待測FinFET之一經量測SHG信號預測待測之一FinFET (例如，具有與模擬中所使用之FinFET相同之幾何形狀)之一寬度。例如，一經量測之SHG信號強度4680可用於藉由在5 nm及6 nm處的經計算資料點之間進行插值來判定裝置上之矽鰭片之寬度(在此情況下為5.5 nm)。可採用插值、外推以及其他方法。
在一些實例中，裝置幾何形狀之多於一種可能變化可引起由裝置產生的SHG信號中之一類似變化，從而使得難以識別發生之變化(例如，相對於一先前量測之裝置，或一參考裝置)。例如，裝置之一高度變化或一寬度變化可引起SHG信號中之相同變化。因此，可期望使用額外偵測器，其等使用自由額外偵測器提供之信號獲得之額外資料以不同角度(例如，傾斜角)及/或不同偏振量測SHG經發射光以更準確地擷取變化。在一些實例中，可將額外偵測器引入至圖23中之偵測器模型4640中。此提供可用於比較經預測及經量測之經偵測SHG信號(或SHG信號)之額外信號。在一些情況下，此等額外信號可用於區分裝置之不同幾何變化。
存在將額外偵測器引入至系統中之多種方式。在一項實例中，如圖25中所展示增添額外偵測器。在圖25中，偵測器4201係由可用於以額外角度(例如，不同傾斜角)及/或SHG信號之不同偏振量測SHG之額外偵測器4202及4203來補充。偵測器亦可相對於樣本及樣本固持件/樣本載物台以不同方位角定位。在一些情況下，相較於SHG-OC系統中之一或多個偵測器，一額外偵測器可包含具有不同偏振選擇性質之一偏振器4220。在一些情況下，相較於SHG-OC系統中之一或多個偵測器，一額外偵測器可包含具有不同偏振選擇性質之一濾光器4230。
在一些實例中，可用可容許同時擷取多個角度之光之一偵測器陣列(諸如一線性或區域偵測器)來偵測SHG信號。圖26繪示包含用於偵測由樣本4770沿著不同方向發射之SHG光之至少一個線性或區域偵測器陣列4795之一SHG-CD系統。在圖26中所展示之實例中，使用透鏡後(through-the-lens)偵測。在此組態中，脈衝射束4700穿過光學器件4701及一偏振器4702且接著由一二向色分束器4710引導穿過放置於樣本4770上方之一物鏡4720以照明坐落於一載物台4780上之樣本4770上之一光點4760。經發射SHG光4790係由物鏡4720收集且穿過二向色分束器、一光學濾光器(例如，光譜濾光器) 4740及準直光學器件4750至線性或區域偵測器陣列4795 (例如，一1D或2D偵測器陣列)上。在一些情況下，以不同角度入射於物鏡上之光將映射至偵測器陣列4795之不同像素上。在一些情況下，可同時量測自不同傾斜角收集之SHG光。
在一些實施方案中，此外或替代地， SHG光可用於生產監測，例如，藉由監測在製造期間生產之裝置中之尺寸(例如，高度、寬度等)或幾何變化(例如，形狀)。圖27繪示在一生產背景下使用SHG-CD系統(例如，上文描述之SHG-CD系統)之一實例性程序。在各項實施方案中，SHG-CD系統可用於在一生產線中生產樣本時即時監測樣本。在一些此等情況下，SHG-CD系統可在一選定生產階段之後照明一樣本且藉由量測對應SHG信號來判定該樣本之一或多個特性(例如，幾何及/或材料特性)。在所展示之實例中，可針對指示經製造之裝置之一特徵之一尺寸變化(例如，相較於參考尺寸)的變化來監測SHG信號。在圖27中，模型4801可用於建立一程序窗4802，比較程序窗4802與自一樣本收集之SHG信號4803。在一些實例中，可藉由軟體4805針對超過程序窗之變化監測信號。在一些情況下，程序窗可儲存於系統之一記憶體中。當信號超過程序窗時，可向工廠電腦或生產線操作員4806發送一警告或以其他方式引導該警告。如上文所論述，此等SHG信號可對應於針對不同傾斜角、方位角、偏振或其等之任何組合量測分開之SHG信號。
在一些實施方案中，SHG-CD系統可包括經組態以儲存資料及機器可執行指令之一非暫時性記憶體及經組態以執行機器可讀指令以使用上文所描述之二次諧波產生方法執行與監測包含一或多個裝置之一樣本相關聯的一或多個程序之一處理器(例如，一硬體處理器、處理電子器件、一微處理器及類似者)。
除了使用一非線性電磁模型化軟體4630或其他理論模型化方法計算參考SHG模型之外或作為替代，自一裝置產生及發射之二次諧波光(SHG光)之特性可用實驗判定且可用於建構一參考SHG模型。
在一些實例中，可藉由自具有已知尺寸及/或材料性質之參考樣本量測SHG信號及建立類似於圖表4670或另一參考資料庫(例如，查找表或LUT)之一標繪圖而以經驗產生參考SHG模型，可隨後使用該標繪圖以使用由具有未知特性之一新樣本(例如，由該新樣本中之一裝置)產生的經量測二次諧波光來判定該新樣本(例如，樣本中之該裝置)之特性(例如，尺寸及/或材料性質)。
在一些情況下，可使用由樣本(例如，一積體電路)產生的一SHG信號且至少部分基於該SHG信號與樣本或樣本之一或多個部分之幾何特徵的一映射(例如，SHG信號值及幾何特徵之一查找表)來判定一樣本之幾何特徵。在各項實施方案中，樣本可能已完成或尚未完成。在一些情況下，映射可使用經驗資料、經模擬資料或其等之一組合產生。在一些情況下，映射可使用一機器學習演算法產生。在一些情況下，SHG信號與樣本之幾何特徵之映射可包括經偵測SHG信號與樣本或樣本之一或多個部分之幾何特徵的一映射(例如，經偵測SHG信號值及幾何特徵之一查找表)。在一些情況下，映射可包括經偵測SHG信號與在一製程中在一載物台處的樣本上之一或多個結構(例如，該一或多個結構可能已完成或尚未完成)之幾何特徵的一映射。
在一些情況下，可使用由於產生SHG信號之一入射光射束之一參數(例如，偏振、入射角、強度及/或波長)之一變化而引起的由樣本(例如，一積體電路)產生的一SHG信號之一變化來判定一樣本之幾何特徵。在此等情況下，可基於SHG信號之變化與樣本或樣本之一或多個部分之幾何特徵的一映射(例如，SHG信號值之變化及幾何特徵之一查找表)來判定幾何特徵。在各項實施方案中，樣本可能已完成或尚未完成。在一些情況下，映射可使用經驗資料、經模擬資料或其等之一組合產生。在一些情況下，映射可使用一機器學習演算法產生。在一些情況下，SHG信號之變化與樣本之幾何特徵之映射可包括經偵測SHG信號之變化與樣本或樣本之一或多個部分之幾何特徵的一映射(例如，經偵測SHG信號值之變化及幾何特徵之一查找表)。
在一些實例中，可使用包含監督式學習演算法、無監督式學習演算法之機器學習演算法來產生一參考SHG模型。在此等實例中，機器學習技術可使用實體量測及/或電腦模型化，或其等之一組合來產生參考SHG模型。在一些情況下，參考SHG模型可包含SHG信號及/或經偵測SHG信號與樣本之特性(例如，幾何特徵、材料結構、臨界尺寸及類似者)的一映射。
在一些實例中，來自樣本之SHG發射之角分佈可用於細化尺寸量測。例如，可使用自至少兩個角度(傾斜角及/或方位角)收集的分開之SHG信號。
在一些實例中，可改變在一偵測器或樣本與該偵測器之間的一光學路徑中所使用之源或一偏振器之偏振以產生具有不同偏振之入射射束或選擇性地偵測具有一特定偏振之SHG光。在一些情況下，針對至少兩個偏振收集的分開之SHG信號可用於細化尺寸量測。
在一些實例中，可針對具有不同波長之至少兩個不同入射光射束收集分開之SHG信號。例如，可將具有分開之中心波長之至少兩個分開之光源(例如，雷射)引導至樣本上，從而導致由不同偵測器(例如，具有不同濾光器之偵測器或在自樣本至偵測器之一光學路徑中之不同濾光器)收集之具有不同波長之不同SHG信號。在一些情況下，分開之SHG信號可用於待測裝置之分析中(例如，以細化尺寸量測)。其他組態係可行的。例如，一寬頻光源可用於產生一寬頻入射光且若干偵測器可用於偵測及分析所得SHG光。在一些情況下，一單個光源可用於同時產生具有兩個不同波長之兩個光射束，或在不同時間產生具有不同波長之一光射束。
在一些實例中，一SHG-CD系統可使用在至少一個參數上不同之至少兩個經偵測SHG信號來判定樣本之一幾何特徵或樣本之一幾何特徵之一變動。該至少一個參數可與在偵測時分別產生經偵測SHG信號之一者之對應SHG信號之產生及/或偵測相關聯。在一些情況下，至少一個參數可包括與產生SHG信號之入射光射束相關聯之一參數。例如，入射光射束可具有不同波長、方位角、偏振(例如，線性或圓形偏振)、強度、入射角(例如，相對於樣本)及類似者。在一些情況下，至少一個參數可包括與經偵測之SHG信號相關聯之一參數。例如，SHG信號可沿著不同方向(例如，相對於樣本)傳播，具有不同偏振或不同波長，及類似者。因此，在一些情況下，至少一個參數可包括與自樣本至偵測器之光射束相關聯之一參數。在各項實施方案中，偏振器、濾光器或其他光學組件可包含於樣本與偵測器之間的光學路徑中(例如)以選擇一偏振、波長、角度等。在一些情況下，至少一個參數可包含與用於偵測SHG信號且產生經偵測SHG信號之偵測器相關聯之一參數。例如，偵測器可具有不同傾斜角(例如，相對於樣本)、不同偏振器、不同濾光器、不同方位角、相對於樣本之不同平面外角度、不同平面內角度及類似者。在一些情況下，一平面內角度可包括在由入射光射束及垂直於樣本之一軸形成的一平面中之一角度。在一些情況下，一平面外角度可包括在不同於(例如，不平行於)由入射光射束及垂直於樣本之一軸形成的平面之一平面中的一角度。在一些實施方案中，SHG-CD系統可隨時間改變入射射束之一射束及/或SHG信號及/或偵測器之參數(例如，偏振、波長、角度等)以針對不同參數獲得不同SHG信號及/或經偵測SHG信號。
在一些實施方案中，一SHG-CD系統可使用至少一個光源及一個偵測器來產生在至少一個參數上不同之至少兩個經偵測SHG信號以判定樣本之一幾何特徵或樣本之一幾何特徵之一變動。至少一個參數可與在偵測時分別導致經偵測SHG信號之一者之對應SHG信號之產生及/或偵測相關聯。在一些情況下，至少兩個經偵測SHG信號可在不同時間產生。在一些此等情況下，至少一個參數可在一第一時間具有一第一值且在該第一時間之後的一第二時間具有一第二值，從而導致產生兩個不同經偵測SHG信號。在一些情況下，至少一個參數可包括與產生SHG信號之一個入射光射束相關聯之一參數。例如，該參數可包括波長、方位角、偏振(例如，線性或圓形偏振)、強度、入射角(例如，相對於樣本)及類似者。在一些情況下，參數可包括經偏振光(例如，線性或圓形偏振之光)之一偏振參數。在一些情況下，至少一個參數可包括與經偵測之SHG信號相關聯之一參數。例如，參數可包括SHG信號方向(例如，相對於樣本)之傳播方向、偏振、波長及類似者。在一些情況下，至少一個參數可包括與用於偵測SHG信號且產生經偵測SHG信號之偵測器相關聯之一參數。例如，該參數可包括偵測器之位置、傾斜角(例如，相對於樣本)、一偵測器之偵測波長、一濾光器之通帶、方位角、相對於樣本之平面外角度、相對於樣本之不同平面內角度及類似者。在一些情況下，關於樣本之一平面內角度可包括在由入射光射束及垂直於樣本之一軸形成的一平面中之一角度。在一些情況下，關於樣本之一平面外角度可包括在不同於(例如，不平行於)由入射光射束及垂直於樣本之一軸形成的平面之一平面中的一角度。
在一些實例中，SHG尺寸計量量測之結果係用於程序監測。例如，SHG-CD系統(或上文所描述之監測方法)可用於估計由一生產階段之一程序生產之樣本之一特性。在一些此等實例中，SHG-CD系統可用於連線及即時程序監測(例如，SHG-CD系統可作為一連線計量工具包含於一製造系統(例如，半導體製造系統)之連線中)。因此，在各項實施方案中，SHG-CD尺寸計量系統包括用於製造期間裝置之尺寸或幾何變化之一生產或程序監測器。
在另一實例中，SHG尺寸量測之結果可用作程序回饋或前饋以視需要對程序進行校正，如分別在圖28及圖29中所展示。在諸如圖28中所展示之一些實例性程序中，SHG-CD系統(或本文中所描述之樣本監測方法)可用於在一生產線之一選定階段執行一程序之後判定樣本之一特性(例如，一尺寸特徵)之一變化且可至少部分基於該經判定特性來產生一或多個回饋信號以調整程序之一或多個參數。在一些情況下，一或多個回饋信號可用於改良程序使得在施加回饋信號之後，由選定階段生產之一樣本之特性相較於在施加回饋信號之前生產之樣本更接近一參考特性(例如，一參考裝置之特性)。
在諸如圖29中所展示之一些實例性程序中，本文中所描述之SHG-CD系統或監測方法可用於在一生產線之一選定階段執行一程序之前判定樣本之一特性之一變化且至少部分基於該經判定特性來產生一或多個前饋信號以調整該程序之一或多個參數。在一些情況下，一或多個前饋信號可用於改良程序使得在施加前饋信號之後，由選定階段生產之樣本之一經判定特性相較於在施加前饋信號之前生產之樣本更接近一參考特性(例如，一參考裝置之特性)。在一些情況下，一前饋信號可用於調整程序以校正特性之經判定變化。
在一些實例中，SHG-CD系統可藉由量測一樣本(使用SHG信號)來判定該樣本之一幾何特徵之一非計劃性變動且產生經組態以調整一生產線中之一處理工具之一回饋信號(或一前饋信號)以減少或消除在後續生產之樣本中之非計劃性變動(或校正在經量測樣本中偵測之非計劃性變動)。在一些情況下，SHG-CD系統可產生指示是否識別非計劃性變動之一信號或資料且將該信號或資料傳輸給可評估經偵測之非計劃性變動之一使用者或與SHG-CD通信之一運算系統。
在一些實例性實施方案中， SHG尺寸量測之結果可結合自諸如其他測試及/或計量系統(例如，亦被稱為OCD系統之一光學臨界尺寸系統)之一或多個其他系統獲得之結果一起使用以判定一幾何特徵或幾何特徵之變動。來自SHG-CD系統之結果以及OCD系統之結果可(例如)由一或多個處理器接收，該一或多個處理器基於來自SHG系統及OCD系統之輸入判定一幾何特徵或其變化。亦可使用替代OCD系統或除了OCD系統之外之一或多個其他系統。
在一些實施方案中，使用諸如本文中所描述之一或多個處理器及/或處理電子器件以基於一或多個SHG信號來判定已完成或部分完成之一或多個裝置或一或多個裝置之部分的幾何特徵或幾何特徵之變化。
在一些實施方案中，一SHG-CD可用於監測一製程，而無需判定由該製程製造之一樣本(或包含於該樣本中之一部分或完全形成之裝置)之一特徵(例如，幾何特徵、一材料性質或一臨界尺寸)。例如，一SHG-CD系統可比較自由製程中之一製造步驟生產之一第一樣本接收之一或多個經偵測SHG信號與在處理該第一樣本之後自由該相同製造步驟生產之一第二樣本接收之一或多個SHG信號，以偵測該製造步驟之一變化。在此實例中，自第一樣本及第二樣本接收之一SHG信號(且因此經偵測SHG信號)之間的一差異可指示在對第一樣本執行製造步驟之後製造步驟之一變化。在一些情況下，自第一樣本及第二樣本接收之經修改或經處理之經偵測SHG信號之間的一差異可指示在對第一樣本執行製造步驟之後製造步驟之一變化。類似地，可比較一樣本之SHG信號與一或多個參考(例如，一參考資料庫、一或多個參考值或一或多個參考信號)，而無需判定由製程製造之一樣本(或包含於該樣本中之一部分或完全形成之裝置)之一特徵(例如，幾何特徵、一材料性質或一臨界尺寸。因此，在一些情況下，可由SHG-CD之一處理系統產生一經修改或處理之經偵測SHG信號，而無需自經偵測SHG信號來判定(例如，量化)控制該SHG信號之強度之樣本之特徵之幾何特性(例如，大小、形狀等)。在一些情況下，可使用多個入射射束且基於由入射射束產生的多個SHG信號來量測第一及第二樣本。在此等情況下，不同經偵測SHG信號之變化或兩個經偵測SHG信號之間的一相對變化可指示製造步驟之一變化。在一些實施方案中，可進行來自第一樣本之經偵測SHG信號(經修改或未修改)與來自第二樣本之經偵測SHG信號(經修改或未修改)之一比較。在一些實施方案中，可比較來自一或多個樣本之經偵測SHG信號(經修改或未修改)與一或多個參考(例如，一參考資料庫、一或多個參考值或一或多個參考信號)。
因此，在一些情況下，SHG-CD系統可使用自一經製造樣本接收之一或多個經偵測SHG信號(或經修改SHG信號)之一變化以偵測對應製程中之一變化，而無需判定樣本之一特徵(例如，幾何特徵、一材料性質或一臨界尺寸)。在一些此等情況下，SHG-CD可產生一回饋信號以在偵測變化之前修改對樣本執行之製程之一先前製造步驟，或產生一前饋信號以在偵測變化之後修改將對樣本執行之下一製造步驟。
同樣地，在一些實施方案中，一SHG-CD系統可比較自由一製程產生的一樣本接收之一或多個經偵測SHG信號與一參考(例如，來自一查找表之一值或值範圍)以偵測該製程之一製造步驟之一變化，而無需判定該樣本之一特徵(例如，幾何特徵、一材料性質或一臨界尺寸)。 額外實例：
本文中揭示本文中所揭示之系統及方法之額外實例及實施方案。
在一些情況下，SHG-CD (或本文中所描述之樣本監測方法)可用於監測一積體電路、一積體電路之一部分或在該積體電路上製造之一類裝置之尺寸特徵。
在各項實施方案中，尺寸/幾何特徵可包含一finFET、一GAA、一三閘極及其他電子器件之尺寸/幾何特徵。
在一些情況下，尺寸/幾何特徵可包含一數位電路之裝置之一構建區塊(例如，一NAND閘極)之尺寸/幾何特徵。
在一些實施方案中，一SHG-CD可包括一透鏡後成像系統、基於使用一固態浸沒透鏡(SIL)之一光學系統，或一角解析成像系統。在一些實例中，一SHG-CD系統可使用一角解析成像系統以擷取其中使用一光電偵測器陣列(例如，1D或2D)之樣本之包括複數個像素之一影像，其中該經擷取影像中之各像素對應於來自樣本之一獨特發射方向。
在各項實施方案中，SHG-CD系統可經組態以收集由一樣本以不同散射角度、平面內(例如，由入射射束及入射射束離開樣本表面之一反射形成之一平面)及平面外偵測角度發射之SHG光。
在一些情況下，SHG-CD系統可改變入射射束之入射角(例如)以量測一裝置之尺寸/幾何特徵。在一些情況下，SHG-CD系統可旋轉經監測之樣本(例如)以量測樣本上之一或多個裝置之尺寸/幾何特徵。
在一些情況下，可改變入射於樣本上之光射束。例如，可串聯提供多個波長(例如，不同波長在不同時間)。在一些實施方案中，亦可一起(例如，同時)提供多個波長。在一些設計中，光源包括一寬頻光源。在不同之此等組態中，改變光之波長以針對入射於樣本上之不同波長產生不同SHG信號。
在一些情況下，可在量測SHG信號之前對一樣本充電(預充電)。例如，可藉由一電暈槍提供此種充電。光亦可用於誘導充電。在一些組態中，諸如上文所描述，一泵及探針配置，其中泵及探測源係用於連同一SHG射束一起提供充電以訊問樣本。
在各項實施方案中，SHG系統分析SHG信號(例如，自SHG信號獲得之資料)且基於此分析提供回饋(或前饋)。如本文中所論述，可將SHG信號或自其獲得之資料與查找表進行比較。本文中所描述之SHG系統及方法可包括基於模型之方法論。例如，可將SHG信號(經修改或未修改)與由一模型提供之參考資料進行比較，例如，可藉由模擬軟體使用一模型以產生與經偵測SHG信號(經修改或未修改)相比較的參考資料。再者，如本文中所論述，亦可結合分析自SHG獲得之資料使用人工智慧。
在一些情況下，SHG-CD系統可使用SHG光來偵測一樣本中之電缺陷。在一些情況下，SHG-CD系統可使用SHG光來偵測樣本中之一應變變化。在一些實施方案中，SHG系統可組合經偵測之尺寸變化與經偵測之應變變化或電缺陷(例如)以評估在樣本之生產中使用之一程序。
在某些實施方案中，SHG-CD系統係結合其他計量儀器(諸如其他光學計量儀器，諸如亦被稱為OCD之光學散射量測)一起使用。在一些實例性實施方案中， SHG尺寸量測之結果結合一或多個其他系統(諸如其他測試及/或計量系統，例如，諸如OCD)之結果一起使用以判定一幾何特徵或幾何特徵之變動。來自SHG系統之結果以及一OCD系統之結果可(例如)由一或多個處理器接收，該一或多個處理器基於來自SHG系統及OCD系統之輸入判定一幾何特徵或其變化。亦可使用替代OCD系統或除了OCD系統之外之一或多個其他系統。在一些組態中，一光學散射量測系統可與一SHG-CD系統一起包含於可執行兩個量測之一單個工具中。在一些實施方案中，可使用併入有OCD量測及SHG-CD量測兩者之一參考模型。
在各項實施方案中，SHG-CD系統(例如，SHG-CD系統4000、6000或8000)可包括使用上文關於圖1至圖19描述之一或多個方法、組態或工具。
應理解，基於SHG效應監測一樣本(例如，在一生產線中)之光學計量系統(例如，用於量測、監測及特徵化一樣本之臨界尺寸之系統)並不限於上文描述之彼等(例如，其等可包含更少組件、不同組態、額外特徵及/或組件，替代特徵及/或組件)。 實例 群組 1
下文提供上文所論述之實施例之一些額外非限制性實例。此等應被讀取為以任何方式限制本發明之廣度。
實例 1 ：一種使用二次諧波產生來特徵化一樣本之系統，該系統包括： 一樣本固持件，其經組態以支撐一樣本； 至少一個光源，其經組態以將一光射束引導至該樣本上以產生二次諧波產生(SHG)信號； 一光學偵測系統，其包括經組態以接收自該樣本發射之該等SHG信號且產生經偵測SHG信號的至少一個光學偵測器； 一或多個硬體處理器，其與該光學偵測系統通信，該一或多個硬體處理器經組態以： 接收至少一個經偵測SHG信號；及 基於該至少一個經偵測SHG信號來判定該樣本之一幾何特徵或該樣本之一幾何特徵之一變動。
實例 2：如實例1之系統，其中至少部分基於該等經偵測SHG信號與該樣本上之已完成或尚未完成之一或多個結構之幾何特徵的一映射來判定該樣本之該幾何特徵。
實例 3：如實例1之系統，其中該一或多個硬體處理器在對該樣本執行一第一製造步驟之後接收該至少一個經偵測SHG信號。
實例 4：如實例3之系統，其中該系統係連線包含於一製造系統中。
實例 5：如實例4之系統，其中該第一製造步驟係在由該製造系統執行之一製程中之一步驟。
實例 6：如以上實例中任一項之系統，其中該一或多個硬體處理器經組態以： 識別該樣本之一幾何特徵之一非計劃性變動；及 輸出該非計劃性變動之一指示。
實例 7：如實例6之系統，其中該一或多個硬體處理器經組態以將該非計劃性變動之一指示輸出至該製造系統中的一樣本處理工具以調整該樣本中之該非計劃性變動。
實例 8：如實例7之系統，其中該一或多個硬體處理器經組態以將該非計劃性變動之該指示輸出至用於在該第一製造步驟之後對該樣本執行一第二製造步驟的一樣本處理工具，以調整該樣本中之該非計劃性變動。
實例 9：如實例6之系統，其中該一或多個硬體處理器經組態以輸出該非計劃性變動之一指示給一使用者。
實例 10：如以上實例中任一項之系統，其中該幾何特徵包括已完成或尚未完成之一或多個裝置或裝置之一或多個部分之一尺寸。
實例 11：如以上實例中任一項之系統，其中該幾何特徵包括已完成或尚未完成之一或多個裝置或一或多個裝置之部分之一臨界尺寸。
實例 12：如以上實例中任一項之系統，其中該幾何特徵包括已完成或尚未完成之一或多個裝置或一或多個裝置之部分之一形狀。
實例 13：如以上實例中任一項之系統，其中該幾何特徵包括已完成或尚未完成之一或多個裝置或一或多個裝置之部分之包括一寬度或長度之一橫向尺寸。
實例 14：如以上實例中任一項之系統，其中該幾何特徵包括已完成或尚未完成之一或多個裝置或一或多個裝置之部分之一高度。
實例 15：如以上實例中任一項之系統，其中該幾何特徵包括已完成或尚未完成之複數個裝置或複數個裝置之部分之間的一橫向間距。
實例 16：如以上實例中任一項之系統，其中該幾何特徵包括已完成或尚未完成之一或多個裝置或一或多個裝置之部分之一傾斜度或斜率。
實例 17：如以上實例中任一項之系統，其中該幾何特徵包括已完成或尚未完成之一或多個裝置或一或多個裝置之部分之一側壁傾斜度或斜率。
實例 18：如以上實例中任一項之系統，其中該至少一個經偵測SHG信號包括經量測具有針對第一及第二經偵測SHG信號不同之至少一個量測參數之該等第一及第二經偵測SHG信號，且該一或多個硬體處理器經組態以： 接收該等第一及第二經偵測SHG信號；及 基於該第一經偵測SHG信號及該第二經偵測SHG信號來判定該樣本之該幾何特徵或該樣本之一幾何特徵之一變動。
實例 19：如實例18之系統，其中該至少一個量測參數包括量測位置、量測角度、偏振或波長之至少一者。
實例 20：如實例18至19中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括經量測之該SHG信號相對於該樣本之一傾斜角。
實例 21：如實例18至20中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括該至少一個偵測器相對於該樣本之一傾斜角。
實例 22：如實例18至21中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括經量測之該SHG信號相對於垂直於該樣本之表面的一軸之一方位角。
實例 23：如實例18至22中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括該至少一個偵測器相對於垂直於該樣本之表面的一軸之一方位角。
實例 24：如實例18至23中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括由該至少一個光學偵測器接收之該等SHG信號之一偏振。
實例 25：如實例18至24中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括該至少一個偵測器之一偏振器之一偏振。
實例 26：如實例18至25中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括入射於該樣本上之該光射束之一偏振。
實例 27：如實例18至26中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括引導於該樣本上之該至少一個光射束相對於該樣本之一傾斜角。
實例 28：如實例18至27中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括引導於該樣本上之該至少一個光射束相對於垂直於該樣本之表面的一軸的一方位角。
實例 29：如實例18至28中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括引導至該樣本上之該至少一個光射束之一波長。
實例 30：如實例18至29中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括該至少一個光源之一輸出波長。
實例 31：如實例18至30中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括該至少一個偵測器之一偵測波長。
實例 32：如實例18至31中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括由該至少一個光學偵測器接收之SHG信號之一波長。
實例 33：如實例18至32中任一項之系統，其中該樣本經組態以相對於該光射束及/或該至少一個偵測器旋轉。
實例 34：如實例18至33中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括接收在由該光射束及垂直於該樣本之一軸形成的一平面中傳播之一SHG信號之該至少一個偵測器的一角度。
實例 35：如實例18至34中任一項之系統，其中該至少一個參數包括接收在由該光射束及垂直於該樣本之一軸形成之一平面外傳播的一SHG信號之該至少一個偵測器的一角度。
實例 36：如實例18至35中任一項之系統，其中該至少一個參數包括該至少一個光源之線性或圓形偏振之光射束之一偏振參數。
實例 37：如實例18至36中任一項之系統，其中該至少一個光源包括一寬頻光源。
實例 38：如實例18至37中任一項之系統，其中該至少一個光源包括至少兩個不同波長光源。
實例 39：如實例18至38中任一項之系統，其中該系統經組態以改變該至少一個量測參數。
實例 40：如實例39之系統，其中為改變該至少一個量測參數，該一或多個硬體處理器經組態以引起該至少一個光源同時發射多個波長。
實例 41：如實例39之系統，其中為改變該至少一個量測參數，該一或多個硬體處理器經組態以引起該至少一個光源在不同時間發射不同波長。
實例 42：如實例18至41中任一項之系統，其中該至少一個參數包括該至少一個經偵測SHG信號之一角度及該經偵測SHG信號之一偏振。
實例 43：如以上實例中任一項之系統，其中該幾何特徵包括已完成或尚未完成之積體電路裝置或積體電路裝置之一或多個部分之一幾何特徵。
實例 44：如以上實例中任一項之系統，其中該系統係連線包含於一半導體裝置製造系統中。
實例 45：如以上實例中任一項之系統，其中該幾何特徵包括一或多個積體電路裝置或一或多個部分完成之積體電路裝置或其一或多個部分的一幾何特徵。
實例 46：如以上實例中任一項之系統，其中該幾何特徵包括一或多個finFET、GAA、三閘極或NAND結構之一幾何特徵。
實例 47：如以上實例中任一項之系統，其中該幾何特徵包括該樣本之一或多個三維結構之一幾何特徵。
實例 48：如以上實例中任一項之系統，其中該至少一個光源包括經組態以發射探測輻射之一第一光源及經組態以發射泵浦輻射之一第二光源。
實例 49：如以上實例中任一項之系統，其進一步包括經組態以將不同量之電荷沈積至該樣本之頂側之一電暈槍。
實例 50：如實例49之系統，其中該一或多個硬體處理器經組態以針對不同量之電荷判定該至少一個經偵測SHG信號、該第一經偵測SHG信號或該第二經偵測SHG信號之一特性。
實例 51：如以上實例中任一項之系統，其中該樣本包括半導體。
實例 52：如以上實例中任一項之系統，其中該至少一個光源包括經組態以發射一第一波長之一第一光射束之一第一光源及經組態以發射一第二波長之一第二光射束之一第二光源。
實例 53：如以上實例中任一項之系統，其中該至少一個偵測器包括經組態以依一第一角度接收一SHG信號的一第一偵測器及經組態以依一第二角度接收一SHG信號的一第二偵測器。
實例 54：如以上實例中任一項之系統，其中該至少一個偵測器包括經組態以接收一第一偏振之一SHG信號的一第一偵測器及經組態以接收一第二偏振之一SHG信號的一第二偵測器。
實例 55：如以上實例中任一項之系統，其中該至少一個偵測器包括包含複數個像素之一偵測器陣列。
實例 56：如以上實例中任一項之系統，其中該至少一個偵測器包括一1D偵測器陣列。
實例 57：如以上實例中任一項之系統，其中該至少一個偵測器包括一2D偵測器陣列。
實例 58：如實例55至57中任一項之系統，其進一步包括經組態以依不同角度將自樣本發射之SHG信號引導至該偵測器陣列上之不同位置的至少一個透鏡。
實例 59：如以上實例中任一項之系統，其中映射係基於經驗資料產生。
實例 60：如以上實例中任一項之系統，其中映射係經由一機器學習演算法產生。
實例 61：如以上實例中任一項之系統，其中映射包括SHG信號值及幾何特徵之一查找表。
實例 62：如以上實例中任一項之系統，其中幾何特徵之變動包括樣本之幾何特徵與儲存於系統之一記憶體中之一經保存幾何特徵之間的一差異。
實例 63：如實例62之系統，其中該經保存幾何特徵包括由一使用者提供之一參考幾何特徵。
實例 64：如實例62之系統，其中該經保存幾何特徵包括藉由系統先前判定之一幾何特徵。
實例 65：如實例64之系統，其中該先前判定之幾何特徵係在對一第二樣本執行第一製造步驟之後該第二樣本之一特徵。
實例 66：如實例5之系統，其中一或多個硬體處理器經組態以將非計劃性變動之一指示輸出至在藉由製造系統執行之製程之下游的一樣本處理工具。
實例 67：如實例6之系統，其中一或多個硬體處理器經組態以將非計劃性變動之該指示輸出至用於執行第一製造步驟的一樣本處理工具。
實例 68：一種使用二次諧波產生判定一樣本之一尺寸之方法，該方法包括： 接收一第一SHG信號； 改變至少一個光源或一光學偵測系統之一光射束之至少一個參數； 在該至少一個參數之該變動之後接收一第二SHG信號； 基於該第一SHG信號及該第二SHG信號來判定該樣本之一特徵之一幾何形狀。
實例 69：如實例68之方法，其中該幾何形狀包括一尺寸或形狀。
實例 70：一種使用二次諧波產生來特徵化一樣本之系統，該系統包括： 一樣本固持件，其經組態以支撐一樣本； 至少一個光源，其經組態以將一光射束引導至該樣本上以產生二次諧波產生(SHG)信號； 一光學偵測系統，其包括經組態以接收自該樣本發射之SHG信號且產生經偵測SHG信號之至少一個偵測器； 一或多個硬體處理器，其與該光學偵測系統通信，該一或多個硬體處理器經組態以： 自該光學偵測系統接收一第一經偵測SHG信號，該第一經偵測SHG信號由該至少一個偵測器以相對於該樣本之一特徵之一第一角度收集； 自該光學偵測系統接收一第二經偵測SHG信號，該第二經偵測SHG信號由該至少一個偵測器以相對於該樣本之該特徵之一第二角度收集，該第二角度不同於該第一角度；及 基於該第一經偵測SHG信號、該第二經偵測SHG信號來判定該樣本之該特徵之一尺寸。
實例 71：一種使用二次諧波產生來特徵化一樣本之系統，該系統包括： 一樣本固持件，其經組態以支撐一樣本； 至少一個光源，其經組態以將一光射束引導至該樣本上以產生二次諧波產生(SHG)信號； 一光學偵測系統，其包括經組態以接收自該樣本發射之SHG信號且產生經偵測SHG信號之至少一個偵測器； 一或多個硬體處理器，其與該光學偵測系統通信，該一或多個硬體處理器經組態以： 接收至少一第一經偵測SHG信號； 判定該第一經偵測SHG信號或該樣本之一特徵之一變化；及 輸出該變化之一指示。
實例 72：如實例71之系統，其中該變化係與樣本之一幾何特徵之一變動相關聯。
實例 73：如實例71之系統，其中該變化係與樣本之一尺寸或形狀之一變動相關聯。
實例 74：如實例72之系統，其中樣本之幾何特徵之變動包括樣本之幾何特徵與儲存於系統之一記憶體中之一經保存幾何特徵之間的一差異。
實例 75：如實例74之系統，其中該經保存幾何特徵包括由一使用者提供之一參考幾何特徵。
實例 76：如實例74之系統，其中該經保存幾何特徵係由系統在判定變化之前判定。
實例 77：如實例74至76中任一項之系統，其中該經保存幾何特徵包括一裝置之一尺寸或形狀。
實例 78：如以上實例中任一項之系統，其中該一或多個硬體處理器在對該樣本執行一第一製造步驟之後接收該至少一個經偵測SHG信號。
實例 79：如實例78之系統，其中該經保存幾何特徵係在對一第二樣本執行第一製造步驟之後該第二樣本之一幾何特徵。
實例 80：如以上實例中任一項之系統，其中該系統係連線包含於一製造系統中。
實例 81：如實例80之系統，其中第一製造步驟係由製造系統執行之一製程中之一步驟。
實例 82：如實例71至81中任一項之系統，其中一或多個硬體處理器經組態以將變化之一指示輸出至經組態以調整樣本中之與變化相關聯之一誤差的一樣本處理工具。
實例 83：如實例78之系統，其中一或多個硬體處理器經組態以將非計劃性變動之指示輸出至用於在第一製造步驟之後對樣本執行一第二製造步驟的一樣本處理工具，以調整樣本中之非計劃性變動。
實例 84：如實例71至81中任一項之系統，其中一或多個硬體處理器經組態以將變化之一指示輸出至經組態以調整與隨後製造之樣本中之變化相關聯之樣本中之一誤差的一樣本處理工具。
實例 85：如實例71至81中任一項之系統，其中一或多個硬體處理器經組態以將變化之一指示輸出至在製程之下游的一樣本處理工具。
實例 86：如實例71至81中任一項之系統，其中一或多個硬體處理器經組態以將變化之一指示輸出至一樣本處理工具以藉此引起用以調整該樣本處理工具之一調整。
實例 87：如實例78之系統，其中一或多個硬體處理器經組態以將非計劃性變動之指示輸出至用於執行第一製造步驟的一樣本處理工具。
實例 88：如實例71至86中任一項之系統，其進一步包括一第二經偵測SHG信號，該等第一及第二經偵測SHG信號經量測具有針對該等第一及第二經偵測SHG信號不同之至少一個量測參數，且該一或多個硬體處理器經組態以： 接收該等第一及第二經偵測SHG信號；及 基於該第一經偵測SHG信號及該第二經偵測SHG信號來判定樣本之一特徵之一變動。
實例 89：如實例88之系統，其中該至少一個參數包括量測位置、量測角度、偏振或波長之至少一者。
實例 90：如實例88至89中任一項之系統，其中該至少一個參數包括經量測之SHG信號相對於該樣本之一傾斜角。
實例 91：如實例88至90中任一項之系統，其中該至少一個參數包括至少一個偵測器相對於樣本之一傾斜角。
實例 92：如實例88至91中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括經量測之SHG信號相對於垂直於該樣本之表面的一軸之一方位角。
實例 93：如實例88至92中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括該至少一個偵測器相對於垂直於該樣本之表面的一軸之一方位角。
實例 94：如實例88至93中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括由該至少一個光學偵測器接收之該等SHG信號之一偏振。
實例 95：如實例88至94中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括該至少一個偵測器之一偏振器之一偏振。
實例 96：如實例88至95中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括入射於該樣本上之該光射束之一偏振。
實例 97：如實例88至96中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括引導於該樣本上之該至少一個光射束相對於該樣本之一傾斜角。
實例 98：如實例88至97中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括引導於該樣本上之該至少一個光射束相對於垂直於該樣本之表面的一軸的一方位角。
實例 99：如實例88至98中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括引導至該樣本上之該至少一個光射束之一波長。
實例 100：如實例88至99中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括該至少一個光源之一輸出波長。
實例 101：如實例88至100中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括該至少一個偵測器之一偵測波長。
實例 102：如實例88至101中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括由該至少一個光學偵測器接收之SHG信號之一波長。
實例 103：如實例88至102中任一項之系統，其中該樣本經組態以相對於入射光射束及/或至少一個偵測器旋轉。
實例 104：如實例88至103中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括接收在由光射束及垂直於樣本之一軸形成的一平面中傳播之一SHG信號之至少一個偵測器的一角度。
實例 105：如實例88至104中任一項之系統，其中至少一個參數包括接收在由光射束及垂直於樣本之一軸形成之一平面外傳播的一SHG信號之至少一個偵測器的一角度。
實例 106：如實例88至105中任一項之系統，其中該至少一個參數包括至少一個光源之光射束之一線性或圓形偏振。
實例 107：如實例88至106中任一項之系統，其中至少一個光源包括一寬頻光源。
實例 108：如實例88至107中任一項之系統，其中至少一個光源包括至少兩個不同波長光源。
實例 109：如實例88至108中任一項之系統，其中該系統經組態以改變該至少一個量測參數。
實例 110：如實例109之系統，其中為改變至少一個量測參數，一或多個硬體處理器經組態以引起至少一個光源同時發射多個波長。
實例 111：如實例109之系統，其中為改變至少一個量測參數，一或多個硬體處理器經組態以引起至少一個光源在不同時間發射不同波長。
實例 112：如實例88至111中任一項之系統，其中至少一個參數包括至少一個經偵測SHG信號之一角度及經偵測SHG信號之一偏振。
實例 113：如以上實例中任一項之系統，其中該系統係連線包含於一半導體裝置製造系統中。
實例 114：如以上實例中任一項之系統，其中該特徵包括一或多個積體電路裝置或一或多個部分完成之積體電路裝置或其部分的一特徵。
實例 115：如以上實例中任一項之系統，其中該特徵包括一或多個finFET、GAA、三閘極或NAND結構之一幾何特徵。
實例 116：如以上實例中任一項之系統，其中該特徵包括樣本之一或多個三維結構之一幾何特徵。
實例 117：如以上實例中任一項之系統，其中至少一個光源包括經組態以發射探測輻射之一第一光源及經組態以發射泵浦輻射之一第二光源。
實例 118：如以上實例中任一項之系統，其進一步包括經組態以將不同量之電荷沈積至樣本之頂側之一電暈槍。
實例 119：如實例100之系統，其中一或多個硬體處理器經組態以針對不同量之電荷判定至少一個經偵測SHG信號、第一經偵測SHG信號或第二經偵測SHG信號之一特性。
實例 120：如以上技術方案中任一項之系統，其中樣本包括半導體。
實例 121：如以上實例中任一項之系統，其中至少一個光源包括經組態以發射一第一波長之一第一光射束之一第一光源及經組態以發射一第二波長之一第二光射束之一第二光源。
實例 122：如以上實例中任一項之系統，其中至少一個偵測器包括經組態以依一第一角度接收一SHG信號的一第一偵測器及經組態以依一第二角度接收一SHG信號的一第二偵測器。
實例 123：如以上實例中任一項之系統，其中至少一個偵測器包括經組態以接收一第一偏振之一SHG信號的一第一偵測器及經組態以接收一第二偏振之一SHG信號的一第二偵測器。
實例 124：如以上實例中任一項之系統，其中至少一個偵測器包括包含複數個像素之一偵測器陣列。
實例 125：如以上實例中任一項之系統，其中至少一個偵測器包括一1D偵測器陣列。
實例 126：如以上實例中任一項之系統，其中至少一個偵測器包括一2D偵測器陣列。
實例 127：如實例124至126中任一項之系統，其進一步包括經組態以依不同角度將自樣本發射之SHG信號引導至該偵測器陣列上之不同位置的至少一個透鏡。
實例 128：一種使用二次諧波產生來特徵化一樣本之系統，該系統包括： 一樣本固持件，其經組態以支撐一樣本； 至少一個光源，其經組態以將一光射束引導至該樣本上以產生二次諧波產生(SHG)信號； 一光學偵測系統，其包括經組態以自該樣本接收SHG信號且產生經偵測SHG信號之至少一個偵測器； 一或多個硬體處理器，其與該光學偵測系統通信，該一或多個硬體處理器經組態以： 接收一第一經偵測SHG信號； 判定該經偵測第一SHG信號之一變化；及 輸出該變化之一指示。
實例 129：如實例128之系統，其中該變化係與樣本之一幾何特徵之一變動相關聯。
實例 130：如實例128之系統，其中該變化係與樣本之一尺寸或形狀之一變動相關聯。
實例 131：如實例128至130中任一項之系統，其中一或多個硬體處理器經組態以將變化之一指示輸出至經組態以調整樣本中之與變化相關聯之一誤差的一樣本處理工具。
實例 132：如實例128至131中任一項之系統，其中一或多個硬體處理器經組態以將變化之一指示輸出至經組態以調整與隨後製造之樣本中之變化相關聯之樣本中之一誤差的一樣本處理工具。
實例 133：如實例128至132中任一項之系統，其中一或多個硬體處理器經組態以將變化之一指示輸出至在製程之下游的一樣本處理工具。
實例 134：如實例128至133中任一項之系統，其中一或多個硬體處理器經組態以將變化之一指示輸出至一樣本處理工具以藉此引起用以調整該樣本處理工具之一調整。
實例 135：如實例1至67及70至134中任一項之系統，其中系統進一步包括另一計量系統。
實例 136：如實例1至67及70至134中任一項之系統，其中系統進一步包括另一光學計量系統。
實例 137：如實例1至67及70至134中任一項之系統，其中系統進一步包括經組態以判定樣本之一幾何特徵或一幾何特徵之一變動之另一計量系統。
實例 138：如實例1至67及70至134中任一項之系統，其中系統進一步包括經組態以使用來自樣本之光判定樣本之一幾何特徵或一幾何特徵之一變動之另一光學計量系統。
實例 139：如實例1至67及70至134中任一項之系統，其中系統進一步包括經組態以使用自樣本散射之光判定樣本之一幾何特徵或一幾何特徵之一變動之光學散射量測系統。
實例 140：如實例1至67及70至142中任一項之系統，其中至少一個光學偵測器進一步經組態以偵測具有一主波長之光，其中該主波長係光射束或源光射束之波長。
實例 141：如實例18至65中任一項之系統，其中一或多個硬體處理器進一步經組態以區分樣本上之一或多個裝置之不同幾何特徵之一變動。
實例 142：如實例18至65中任一項之系統，其中該等第一經偵測SHG信號取決於第一及第二幾何特徵，使得該第一特徵之變動引起該第一經偵測SHG信號之變動且該第二特徵之變動引起該第一經偵測SHG信號之變動。
實例 143：如實例142之系統，其中一或多個硬體處理器進一步經組態以使用該等第一及第二經偵測SHG信號區分該等第一及第二特徵之變動。
實例 144：如實例141至143中任一項之系統，其中不同幾何特徵包括一或多個裝置之一高度及一寬度。
實例 145：如以上實例中任一項之系統，其中該幾何特徵包括由光射束照明之樣本之一區域中之一幾何特徵。
實例 146：如實例145之系統，其中樣本之該經照明區域包括大於一單個週期的一週期性結構之一部分。
實例 147：如實例146之系統，其中幾何特徵包括一週期中之一幾何特徵。
實例 148：如實例147之系統，其中週期性結構包括一電晶體陣列且幾何特徵包括該電晶體陣列中之一電晶體之一寬度或一高度。
實例 149：如實例1至67中任一項之系統，其中該一或多個硬體處理器經組態以基於至少一個經偵測SHG信號來判定樣本之一幾何特徵。
實例 150：如實例1至67中任一項之系統，其中該一或多個硬體處理器經組態以基於至少一個經偵測SHG信號來判定樣本之一幾何特徵之一變動。
實例 151：如實例18至67中任一項之系統，其中該一或多個硬體處理器經組態以基於第一經偵測SHG信號及第二經偵測SHG信號來判定樣本之幾何特徵。
實例 152：如實例18至67中任一項之系統，其中該一或多個硬體處理器經組態以基於第一經偵測SHG信號及第二經偵測SHG信號來判定樣本之一幾何特徵之一變動。
實例 153：如實例71至127中任一項之系統，其中該一或多個硬體處理器經組態以： 接收至少一第一經偵測SHG信號； 判定該第一經偵測SHG信號之一變化；及 輸出該變化之一指示。
實例 154：如實例71至127中任一項之系統，其中該一或多個硬體處理器經組態以： 接收至少一第一經偵測SHG信號； 判定該樣本之一特徵之一變化；及 輸出該變化之一指示。 群組 2
實例 1：一種使用二次諧波產生來特徵化一樣本之系統，該系統包括： 至少一個光源，其經組態以將一光射束引導至該樣本上以產生二次諧波產生(SHG)信號； 一光學偵測系統，其包括經組態以接收自該樣本發射之SHG信號且產生經偵測SHG信號的至少一個光學偵測器； 一或多個硬體處理器，其與該光學偵測系統通信，該一或多個硬體處理器經組態以： 接收至少一個經偵測SHG信號；及 基於該至少一個經偵測SHG信號來判定該樣本之一幾何特徵或該樣本之一幾何特徵之一變動。
實例 2：如實例1之系統，其中至少部分基於經偵測SHG信號與樣本上之已完成或尚未完成之一或多個結構之幾何特徵的一映射來判定樣本之幾何特徵。
實例 3：如實例1之系統，其中該一或多個硬體處理器在對該樣本執行一第一製造步驟之後接收該至少一個經偵測SHG信號。
實例 4：如實例3之系統，其中該系統係連線包含於一製造系統中。
實例 5：如實例4之系統，其中該第一製造步驟係在由該製造系統執行之一製程中之一步驟。
實例 6：如以上實例中任一項之系統，其中該一或多個硬體處理器經組態以： 識別該樣本之一幾何特徵之一非計劃性變動；及 輸出該非計劃性變動之一指示。
實例 7：如實例6之系統，其中該一或多個硬體處理器經組態以將該非計劃性變動之一指示輸出至該製造系統中的一樣本處理工具以調整該樣本中之該非計劃性變動。
實例 8：如實例7之系統，其中該一或多個硬體處理器經組態以將該非計劃性變動之該指示輸出至用於在該第一製造步驟之後對該樣本執行一第二製造步驟的一樣本處理工具，以調整該樣本中之該非計劃性變動。
實例 9：如實例6之系統，其中該一或多個硬體處理器經組態以輸出該非計劃性變動之一指示給一使用者。
實例 10：如以上實例中任一項之系統，其中該幾何特徵包括已完成或尚未完成之一或多個裝置或裝置之一或多個部分之一尺寸。
實例 11：如以上實例中任一項之系統，其中該幾何特徵包括已完成或尚未完成之一或多個裝置或一或多個裝置之部分之一臨界尺寸。
實例 12：如以上實例中任一項之系統，其中該幾何特徵包括已完成或尚未完成之一或多個裝置或一或多個裝置之部分之一形狀。
實例 13：如以上實例中任一項之系統，其中該幾何特徵包括已完成或尚未完成之一或多個裝置或一或多個裝置之部分之包括一寬度或長度之一橫向尺寸。
實例 14：如以上實例中任一項之系統，其中該幾何特徵包括已完成或尚未完成之一或多個裝置或一或多個裝置之部分之一高度。
實例 15：如以上實例中任一項之系統，其中該幾何特徵包括已完成或尚未完成之複數個裝置或複數個裝置之部分之間的一橫向間距。
實例 16：如以上實例中任一項之系統，其中該幾何特徵包括已完成或尚未完成之一或多個裝置或一或多個裝置之部分之一傾斜度或斜率。
實例 17：如以上實例中任一項之系統，其中該幾何特徵包括已完成或尚未完成之一或多個裝置或一或多個裝置之部分之一側壁傾斜度或斜率。
實例 18：如以上實例中任一項之系統，其中該至少一個經偵測SHG信號包括經量測具有針對第一及第二經偵測SHG信號不同之至少一個量測參數之該等第一及第二經偵測SHG信號，且該一或多個硬體處理器經組態以： 接收該等第一及第二經偵測SHG信號；及 基於該第一經偵測SHG信號及該第二經偵測SHG信號來判定該樣本之該幾何特徵或該樣本之一幾何特徵之一變動。
實例 19：如實例18之系統，其中該至少一個量測參數包括量測位置、量測角度、偏振或波長之至少一者。
實例 20：如實例18至19中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括經量測之該SHG信號相對於該樣本之一傾斜角。
實例 21：如實例18至20中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括該至少一個偵測器相對於該樣本之一傾斜角。
實例 22：如實例18至21中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括經量測之該SHG信號相對於垂直於該樣本之表面的一軸之一方位角。
實例 23：如實例18至22中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括該至少一個偵測器相對於垂直於該樣本之表面的一軸之一方位角。
實例 24：如實例18至23中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括由該至少一個光學偵測器接收之該等SHG信號之一偏振。
實例 25：如實例18至24中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括該至少一個偵測器之一偏振器之一偏振。
實例 26：如實例18至25中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括入射於該樣本上之該光射束之一偏振。
實例 27：如實例18至26中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括引導於該樣本上之該至少一個光射束相對於該樣本之一傾斜角。
實例 28：如實例18至27中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括引導於該樣本上之該至少一個光射束相對於垂直於該樣本之表面的一軸的一方位角。
實例 29：如實例18至28中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括引導至該樣本上之該至少一個光射束之一波長。
實例 30：如實例18至29中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括該至少一個光源之一輸出波長。
實例 31：如實例18至30中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括該至少一個偵測器之一偵測波長。
實例 32：如實例18至31中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括由該至少一個光學偵測器接收之該SHG信號之一波長。
實例 33：如實例18至32中任一項之系統，其中該樣本經組態以相對於該光射束及/或該至少一個偵測器旋轉。
實例 34：如實例18至33中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括接收在由該光射束及垂直於該樣本之一軸形成之一平面中傳播的一SHG信號之該至少一個偵測器的一角度。
實例 35：如實例18至34中任一項之系統，其中該至少一個參數包括接收在由該光射束及垂直於該樣本之一軸形成之一平面外傳播的一SHG信號之該至少一個偵測器的一角度。
實例 36：如實例18至35中任一項之系統，其中該至少一個參數包括該至少一個光源之線性或圓形偏振之光射束之一參數。
實例 37：如實例18至36中任一項之系統，其中該至少一個光源包括一寬頻光源。
實例 38：如實例18至37中任一項之系統，其中該至少一個光源包括至少兩個不同波長光源。
實例 39：如實例18至38中任一項之系統，其中該系統經組態以改變該至少一個量測參數。
實例 40：如實例39之系統，其中為改變該至少一個量測參數，該一或多個硬體處理器經組態以引起該至少一個光源同時發射多個波長。
實例 41：如實例39之系統，其中為改變該至少一個量測參數，該一或多個硬體處理器經組態以引起該至少一個光源在不同時間發射不同波長。
實例 42：如實例18至41中任一項之系統，其中該至少一個參數包括該至少一個經偵測SHG信號之一角度及該經偵測SHG信號之一偏振。
實例 43：如以上實例中任一項之系統，其中該幾何特徵包括已完成或尚未完成之積體電路裝置或積體電路裝置之一或多個部分之一幾何特徵。
實例 44：如以上實例中任一項之系統，其中該系統係連線包含於一半導體裝置製造系統中。
實例 45：如以上實例中任一項之系統，其中該幾何特徵包括一或多個積體電路裝置或一或多個部分完成之積體電路裝置或其一或多個部分的一幾何特徵。
實例 46：如以上實例中任一項之系統，其中該幾何特徵包括一或多個finFET、GAA、三閘極或NAND結構之一幾何特徵。
實例 47：如以上實例中任一項之系統，其中該幾何特徵包括該樣本之一或多個三維結構之一幾何特徵。
實例 48：如以上實例中任一項之系統，其中該至少一個光源包括經組態以發射探測輻射之一第一光源及經組態以發射泵浦輻射之一第二光源。
實例 49：如以上實例中任一項之系統，其進一步包括經組態以將不同量之電荷沈積至該樣本之頂側之一電暈槍。
實例 50：如實例49之系統，其中該一或多個硬體處理器經組態以針對不同量之電荷判定該至少一個經偵測SHG信號、該第一經偵測SHG信號或該第二經偵測SHG信號之一特性。
實例 51：如以上實例中任一項之系統，其中該樣本包括半導體。
實例 52：如以上實例中任一項之系統，其中該至少一個光源包括經組態以發射一第一波長之一第一光射束之一第一光源及經組態以發射一第二波長之一第二光射束之一第二光源。
實例 53：如以上實例中任一項之系統，其中該至少一個偵測器包括經組態以依一第一角度接收一SHG信號的一第一偵測器及經組態以依一第二角度接收一SHG信號的一第二偵測器。
實例 54：如以上實例中任一項之系統，其中該至少一個偵測器包括經組態以接收一第一偏振之一SHG信號的一第一偵測器及經組態以接收一第二偏振之一SHG信號的一第二偵測器。
實例 55：如以上實例中任一項之系統，其中該至少一個偵測器包括包含複數個像素之一偵測器陣列。
實例 56：如以上實例中任一項之系統，其中該至少一個偵測器包括一1D偵測器陣列。
實例 57：如以上實例中任一項之系統，其中該至少一個偵測器包括一2D偵測器陣列。
實例 58：如實例55至57中任一項之系統，其進一步包括經組態以依不同角度將自樣本發射之SHG信號引導至該偵測器陣列上之不同位置的至少一個透鏡。
實例 59：如以上實例中任一項之系統，其中映射係基於經驗資料產生。
實例 60：如以上實例中任一項之系統，其中映射係經由一機器學習演算法產生。
實例 61：如以上實例中任一項之系統，其中映射包括SHG信號值及幾何特徵之一查找表。
實例 62：如以上實例中任一項之系統，其中幾何特徵之變動包括樣本之幾何特徵與儲存於系統之一記憶體中之一經保存幾何特徵之間的一差異。
實例 63：如實例62之系統，其中該經保存幾何特徵包括由一使用者提供之一參考幾何特徵。
實例 64：如實例62之系統，其中該經保存幾何特徵包括藉由系統先前判定之一幾何特徵。
實例 65：如實例64之系統，其中該先前判定之幾何特徵係在對一第二樣本執行第一製造步驟之後該第二樣本之一特徵。
實例 66：如實例5之系統，其中一或多個硬體處理器經組態以將非計劃性變動之一指示輸出至在藉由製造系統執行之製程中下游的一樣本處理工具。
實例 67：如實例6之系統，其中一或多個硬體處理器經組態以將非計劃性變動之該指示輸出至用於執行第一製造步驟的一樣本處理工具。
實例 68：一種使用二次諧波產生判定一樣本之一尺寸之方法，該方法包括： 接收一第一SHG信號； 改變至少一個光源或一光學偵測系統之一光射束之至少一個參數； 在該至少一個參數之該變動之後接收一第二SHG信號； 基於該第一SHG信號及該第二SHG信號來判定該樣本之一特徵之一幾何形狀。
實例 69：如實例68之方法，其中該幾何形狀包括一尺寸或形狀。
實例 70：一種使用二次諧波產生來特徵化一樣本之系統，該系統包括： 至少一個光源，其經組態以將一光射束引導至該樣本上以產生二次諧波產生(SHG)信號； 一光學偵測系統，其包括經組態以接收自該樣本發射之SHG信號且產生經偵測SHG信號之至少一個偵測器； 一或多個硬體處理器，其與該光學偵測系統通信，該一或多個硬體處理器經組態以： 自該光學偵測系統接收一第一經偵測SHG信號，該第一經偵測SHG信號由該至少一個偵測器以相對於該樣本之一特徵之一第一角度收集； 自該光學偵測系統接收一第二經偵測SHG信號，該第二經偵測SHG信號由該至少一個偵測器以相對於該樣本之該特徵之一第二角度收集，該第二角度不同於該第一角度；及 基於該第一經偵測SHG信號及該第二經偵測SHG信號來判定該樣本之該特徵之一尺寸。
實例 71：一種使用二次諧波產生來特徵化一樣本之系統，該系統包括： 至少一個光源，其經組態以將一光射束引導至該樣本上以產生二次諧波產生(SHG)信號； 一光學偵測系統，其包括經組態以接收自該樣本發射之SHG信號且產生經偵測SHG信號之至少一個偵測器； 一或多個硬體處理器，其與該光學偵測系統通信，該一或多個硬體處理器經組態以： 接收至少一第一經偵測SHG信號； 判定該第一經偵測SHG信號或該樣本之一特徵之一變化；及 輸出該變化之一指示。
實例 72：如實例71之系統，其中該變化係與樣本之一幾何特徵之一變動相關聯。
實例 73：如實例71之系統，其中該變化係與樣本之一尺寸或形狀之一變動相關聯。
實例 74：如實例72之系統，其中樣本之幾何特徵之變動包括樣本之幾何特徵與儲存於系統之一記憶體中之一經保存幾何特徵之間的一差異。
實例 75：如實例74之系統，其中該經保存幾何特徵包括由一使用者提供之一參考幾何特徵。
實例 76：如實例74之系統，其中該經保存幾何特徵係由系統在判定變化之前判定。
實例 77：如實例74至76中任一項之系統，其中該經保存幾何特徵包括一裝置之一尺寸或形狀。
實例 78：如以上實例中任一項之系統，其中該一或多個硬體處理器在對該樣本執行一第一製造步驟之後接收該至少一個經偵測SHG信號。
實例 79：如實例78之系統，其中該經保存幾何特徵係在對一第二樣本執行第一製造步驟之後該第二樣本之一第二幾何特徵。
實例 80：如以上實例中任一項之系統，其中該系統係連線包含於一製造系統中。
實例 81：如實例80之系統，其中第一製造步驟係由製造系統執行之一製程中之一步驟。
實例 82：如實例71至81中任一項之系統，其中一或多個硬體處理器經組態以將變化之一指示輸出至經組態以調整樣本中之與變化相關聯之一誤差的一樣本處理工具。
實例 83：如實例78之系統，其中一或多個硬體處理器經組態以將非計劃性變動之指示輸出至用於在第一製造步驟之後對樣本執行一第二製造步驟的一樣本處理工具，以調整樣本中之非計劃性變動。
實例 84：如實例71至81中任一項之系統，其中一或多個硬體處理器經組態以將變化之一指示輸出至經組態以調整與隨後製造之樣本中之變化相關聯之樣本中之一誤差的一樣本處理工具。
實例 85：如實例71至81中任一項之系統，其中一或多個硬體處理器經組態以將變化之一指示輸出至在製程之下游的一樣本處理工具。
實例 86：如實例71至81中任一項之系統，其中一或多個硬體處理器經組態以將變化之一指示輸出至一樣本處理工具以藉此引起用以調整該樣本處理工具之一調整。
實例 87：如實例78之系統，其中一或多個硬體處理器經組態以將非計劃性變動之指示輸出至用於執行第一製造步驟的一樣本處理工具。
實例 88：如實例71至86中任一項之系統，其進一步包括一第二經偵測SHG信號，該等第一及第二經偵測SHG信號經量測具有針對該等第一及第二經偵測SHG信號不同之至少一個量測參數，且該一或多個硬體處理器經組態以： 接收該等第一及第二經偵測SHG信號；及 基於該第一經偵測SHG信號及該第二經偵測SHG信號來判定樣本之一特徵之一變動。
實例 89：如實例88之系統，其中該至少一個參數包括量測位置、量測角度、偏振或波長之至少一者。
實例 90：如實例88至89中任一項之系統，其中該至少一個參數包括經量測之SHG信號相對於樣本之一傾斜角。
實例 91：如實例88至90中任一項之系統，其中該至少一個參數包括至少一個偵測器相對於樣本之一傾斜角。
實例 92：如實例88至91中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括經量測之SHG信號相對於垂直於樣本之表面的一軸之一方位角。
實例 93：如實例88至92中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括該至少一個偵測器相對於垂直於該樣本之表面的一軸之一方位角。
實例 94：如實例88至93中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括由該至少一個光學偵測器接收之該等SHG信號之一偏振。
實例 95：如實例88至94中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括該至少一個偵測器之一偏振器之一偏振。
實例 96：如實例88至95中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括入射於該樣本上之該光射束之一偏振。
實例 97：如實例88至96中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括引導於該樣本上之該至少一個光射束相對於該樣本之一傾斜角。
實例 98：如實例88至97中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括引導於該樣本上之該至少一個光射束相對於垂直於該樣本之表面的一軸的一方位角。
實例 99：如實例88至98中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括引導至該樣本上之該至少一個光射束之一波長。
實例 100：如實例88至99中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括該至少一個光源之一輸出波長。
實例 101：如實例88至100中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括該至少一個偵測器之一偵測波長。
實例 102：如實例88至101中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括由該至少一個光學偵測器接收之SHG信號之一波長。
實例 103：如實例88至102中任一項之系統，其中該樣本經組態以相對於入射光射束及/或至少一個偵測器旋轉。
實例 104：如實例88至103中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括接收在由光射束及垂直於樣本之一軸形成之一平面中傳播的一SHG信號之至少一個偵測器的一角度。
實例 105：如實例88至104中任一項之系統，其中至少一個參數包括接收在由光射束及垂直於樣本之一軸形成之一平面外傳播的一SHG信號之至少一個偵測器的一角度。
實例 106：如實例88至105中任一項之系統，其中該至少一個參數包括至少一個光源之光射束之一線性或圓形偏振。
實例 107：如實例88至106中任一項之系統，其中至少一個光源包括一寬頻光源。
實例 108：如實例88至107中任一項之系統，其中至少一個光源包括至少兩個不同波長光源。
實例 109：如實例88至108中任一項之系統，其中該系統經組態以改變該至少一個量測參數。
實例 110：如實例109之系統，其中為改變至少一個量測參數，一或多個硬體處理器經組態以引起至少一個光源同時發射多個波長。
實例 111：如實例109之系統，其中為改變至少一個量測參數，一或多個硬體處理器經組態以引起至少一個光源在不同時間發射不同波長。
實例 112：如實例88至111中任一項之系統，其中至少一個參數包括至少一個經偵測SHG信號之一角度及經偵測SHG信號之一偏振。
實例 113：如以上實例中任一項之系統，其中該系統係連線包含於一半導體裝置製造系統中。
實例 114：如以上實例中任一項之系統，其中該特徵包括一或多個積體電路裝置或一或多個部分完成之積體電路裝置或其部分的一特徵。
實例 115：如以上實例中任一項之系統，其中該特徵包括一或多個finFET、GAA、三閘極或NAND結構之一幾何特徵。
實例 116：如以上實例中任一項之系統，其中該特徵包括樣本之一或多個三維結構之一幾何特徵。
實例 117：如以上實例中任一項之系統，其中至少一個光源包括經組態以發射探測輻射之一第一光源及經組態以發射泵浦輻射之一第二光源。
實例 118：如以上實例中任一項之系統，其進一步包括經組態以將不同量之電荷沈積至樣本之頂側之一電暈槍。
實例 119：如實例100之系統，其中一或多個硬體處理器經組態以針對不同量之電荷判定至少一個經偵測SHG信號、第一經偵測SHG信號或第二經偵測SHG信號之一特性。
實例 120：如以上技術方案中任一項之系統，其中樣本包括半導體。
實例 121：如以上實例中任一項之系統，其中至少一個光源包括經組態以發射一第一波長之一第一光射束之一第一光源及經組態以發射一第二波長之一第二光射束之一第二光源。
實例 122：如以上實例中任一項之系統，其中至少一個偵測器包括經組態以依一第一角度接收一SHG信號的一第一偵測器及經組態以依一第二角度接收一SHG信號的一第二偵測器。
實例 123：如以上實例中任一項之系統，其中至少一個偵測器包括經組態以接收一第一偏振之一SHG信號的一第一偵測器及經組態以接收一第二偏振之一SHG信號的一第二偵測器。
實例 124：如以上實例中任一項之系統，其中至少一個偵測器包括包含複數個像素之一偵測器陣列。
實例 125：如以上實例中任一項之系統，其中至少一個偵測器包括一1D偵測器陣列。
實例 126：如以上實例中任一項之系統，其中至少一個偵測器包括一2D偵測器陣列。
實例 127：如實例124至126中任一項之系統，其進一步包括經組態以依不同角度將自樣本發射之SHG信號引導至該偵測器陣列上之不同位置的至少一個透鏡。
實例 128：一種使用二次諧波產生來特徵化一樣本之系統，該系統包括： 至少一個光源，其經組態以將一光射束引導至該樣本上以產生二次諧波產生(SHG)信號； 一光學偵測系統，其包括經組態以自該樣本接收SHG信號且產生經偵測SHG信號之至少一個偵測器； 一或多個硬體處理器，其與該光學偵測系統通信，該一或多個硬體處理器經組態以： 接收一第一經偵測SHG信號； 判定該經偵測第一SHG信號之一變化；及 輸出該變化之一指示。
實例 129：如實例128之系統，其中該變化係與樣本之一幾何特徵之一變動相關聯。
實例 130：如實例128之系統，其中該變化係與樣本之一尺寸或形狀之一變動相關聯。
實例 131：如實例128至130中任一項之系統，其中一或多個硬體處理器經組態以將變化之一指示輸出至經組態以調整樣本中之與變化相關聯之一誤差的一樣本處理工具。
實例 132：如實例128至131中任一項之系統，其中一或多個硬體處理器經組態以將變化之一指示輸出至經組態以調整與隨後製造之樣本中之變化相關聯之樣本中之一誤差的一樣本處理工具。
實例 133：如實例128至132中任一項之系統，其中一或多個硬體處理器經組態以將變化之一指示輸出至在製程之下游的一樣本處理工具。
實例 134：如實例128至133中任一項之系統，其中一或多個硬體處理器經組態以將變化之一指示輸出至一樣本處理工具以藉此引起用以調整該樣本處理工具之一調整。
實例 135：如實例1至67及70至134中任一項之系統，其中系統進一步包括經組態以支撐樣本之樣本固持件。
實例 136：如實例1至67及70至135中任一項之系統，其中系統進一步包括另一計量系統。
實例 137：如實例1至67及70至135中任一項之系統，其中系統進一步包括另一光學計量系統。
實例 138：如實例1至67及70至135中任一項之系統，其中系統進一步包括經組態以判定樣本之一幾何特徵或一幾何特徵之一變動之另一計量系統。
實例 139：如實例1至67及70至135中任一項之系統，其中系統進一步包括經組態以使用來自樣本之光判定樣本之一幾何特徵或一幾何特徵之一變動之另一光學計量系統。
實例 140：如實例1至67及70至135中任一項之系統，其中系統進一步包括經組態以使用自樣本散射之光判定樣本之一幾何特徵或一幾何特徵之一變動之光學散射量測系統。
實例 141：如實例1至67及70至143中任一項之系統，其中至少一個光學偵測器進一步經組態以偵測具有一主波長之光，其中該主波長係光射束或源光射束之波長。
實例 142：如實例18至65中任一項之系統，其中一或多個硬體處理器進一步經組態以區分樣本上之一或多個裝置之不同幾何特徵之一變動。
實例 143：如實例18至65中任一項之系統，其中該等第一經偵測SHG信號取決於第一及第二幾何特徵，使得該第一特徵之變動引起該第一經偵測SHG信號之變動且該第二特徵之變動引起該第一經偵測SHG信號之變動。
實例 144：如實例143之系統，其中一或多個硬體處理器進一步經組態以使用該等第一及第二經偵測SHG信號區分該等第一及第二特徵之變動。
實例 145：如實例142至144中任一項之系統，其中不同幾何特徵包括一或多個裝置之一高度及一寬度。
實例 146：如以上實例中任一項之系統，其中該幾何特徵包括由光射束照明之樣本之一區域中之一幾何特徵。
實例 147：如實例146之系統，其中樣本之該經照明區域包括大於一單個週期的一週期性結構之一部分。
實例 148：如實例147之系統，其中幾何特徵包括一週期中之一幾何特徵。
實例 149：如實例148之系統，其中週期性結構包括一電晶體陣列且幾何特徵包括該電晶體陣列中之一電晶體之一寬度或一高度。
實例 150：如實例1至67中任一項之系統，其中該一或多個硬體處理器經組態以基於至少一個經偵測SHG信號來判定樣本之一幾何特徵。
實例 151：如實例1至67中任一項之系統，其中該一或多個硬體處理器經組態以基於至少一個經偵測SHG信號來判定樣本之一幾何特徵之一變動。
實例 152：如實例18至67中任一項之系統，其中該一或多個硬體處理器經組態以基於第一經偵測SHG信號及第二經偵測SHG信號來判定樣本之幾何特徵。
實例 153：如實例18至67中任一項之系統，其中該一或多個硬體處理器經組態以基於第一經偵測SHG信號及第二經偵測SHG信號來判定樣本之一幾何特徵之一變動。
實例 154：如實例71至127中任一項之系統，其中該一或多個硬體處理器經組態以： 接收至少一第一經偵測SHG信號； 判定該第一經偵測SHG信號之一變化；及 輸出該變化之一指示。
實例 155：如實例71至127中任一項之系統，其中該一或多個硬體處理器經組態以： 接收至少一第一經偵測SHG信號； 判定該樣本之一特徵之一變化；及 輸出該變化之一指示。 群組 3
實例1：一種用於光學訊問一表面之系統，其包括 一泵光源，其經組態以發射泵浦輻射，該泵浦輻射具有一平均光學泵浦功率； 一探測光源，其經組態以發射探測輻射，該探測輻射具有小於該平均光學泵浦功率之一平均光學探測功率； 至少一個光學偵測器，其經組態以偵測由該泵浦輻射或該探測輻射之至少一者產生的二次諧波產生之光，該二次諧波產生之光由一半導體晶圓產生，該半導體晶圓之表面將被訊問； 一快門、一調變器或一可變光學路徑之至少一者，其經組態以在該泵浦輻射與該探測輻射之間引入一可變時間偏移；及 一處理器，其經組態以判定該經偵測之二次諧波產生之光之一特性， 其中該系統經組態以在施加該泵浦輻射及該探測輻射之至少一者之後的少於10秒內獲得該經偵測之二次諧波產生之光之一時間相依性。
實例2：如實例1之系統，其中該泵光源包括一UV閃光燈。
實例3：如實例1之系統，其中該泵光源包括一雷射。
實例4：如實例3之系統，其中該泵光源包括一脈衝雷射。
實例5：如實例4之系統，其中該脈衝雷射係選自由奈秒、皮秒及飛秒雷射組成之一群組。
實例6：如實例4之系統，其中該脈衝雷射包括一波長可調諧雷射。
實例7：如實例1之系統，其中該探測光源包括一脈衝雷射。
實例8：如實例1之系統，其中該光學偵測器係自一光電倍增管、一CCD攝影機、一突崩偵測器、一光電二極體偵測器、一高速掃描攝影機及一矽偵測器選擇。
實例9：如實例8之系統，其中系統經組態以在施加泵浦輻射及探測輻射之至少一者之後的少於1秒內獲得二次諧波產生之光。
實例10：如實例1之系統，其中系統包括經組態以在泵浦輻射與探測輻射之間引入一可變時間偏移之可變光學路徑。
實例11：如實例10之系統，其中該可變光學路徑係一可程式化光學延遲。
實例12：如實例1之系統，其中快門係選自一克爾盒及一普克耳斯盒之一光學快門。
實例13：如實例1之系統，其中快門係一機械快門。
實例14：如實例1之系統，其中快門經組態以引入在約1毫秒與約60秒之間的一時間偏移。
實例15：如實例1之系統，其中處理器經組態以在施加該泵浦輻射及該探測輻射之至少一者之後的少於10秒內獲得該經偵測之二次諧波產生之光之一時間相依性。
實例16：如實例1之系統，其中處理器經組態以判定經偵測之二次諧波產生之光之一特性，包含在存在泵浦能量的情況下經偵測之二次諧波產生之光之強度降低。
實例17：如實例1之系統，其中處理器經組態以判定經偵測之二次諧波產生之光之一特性，包含在存在泵浦能量的情況下經偵測之二次諧波產生之光之強度增加。
實例18：如實例1之系統，其中可變光學路徑包括一光學延遲線。
實例19：如實例18之系統，其中該光學延遲線包括一基於光纖之裝置、一基於鏡之裝置、複數個設定時間延遲線或一可變延遲線之至少一者。
實例20：如實例1之系統，其中處理器進一步經組態以基於經偵測之二次諧波產生之光及可變時間偏移來判定表面之一特性。
實例21：如實例1之系統，其中平均光學泵浦功率係小於10 W。
實例22：如實例1之系統，其中平均光學探測功率係小於150 mW。
實例23：如實例1之系統，其中泵浦輻射包括具有一峰值光學泵浦功率之複數個光學脈衝，且其中探測輻射包括具有大於該峰值光學泵浦功率之一峰值光學探測功率之複數個光學脈衝。
實例24：一種用於光學訊問一表面之系統，其包括： 一泵光源，其經組態以發射泵浦輻射，該泵浦輻射具有一平均光學泵浦功率； 一探測光源，其經組態以發射探測輻射，該探測輻射具有小於該平均光學泵浦功率之一平均光學探測功率； 至少一個光學偵測器，其經組態以偵測由該泵浦輻射或該探測輻射之至少一者產生的二次諧波產生之光，該二次諧波產生之光由一半導體晶圓產生，該半導體晶圓之表面將被訊問；及 一控制器，其經組態以獲得關於在施加該泵浦輻射及該探測輻射之至少一者之後的少於10秒內產生的該經偵測之二次諧波產生之光之時間相依性的資訊。
實例25：如實例24之系統，其中平均光學泵浦功率係小於10 W。
實例26：如實例24之系統，其中平均光學探測功率係小於150 mW。
實例27：如實例24之系統，其中泵浦輻射包括具有一峰值光學泵浦功率之複數個光學脈衝，且其中探測輻射包括具有大於該峰值光學泵浦功率之一峰值光學探測功率之複數個光學脈衝。
實例28：一種用於光學訊問一表面之系統，其包括： 一泵光源，其經組態以發射具有可變能量之泵浦輻射，該泵浦輻射具有一平均光學泵浦功率； 一探測光源，其經組態以發射探測輻射，該探測輻射具有小於該平均光學泵浦功率之一平均光學探測功率； 一光學偵測器，其經組態以偵測由該泵浦輻射或該探測輻射之至少一者產生的二次諧波產生之光，該二次諧波產生之光由一半導體晶圓產生，該半導體晶圓之表面將被訊問；及 處理電子器件，其等經組態以： 獲得關於在施加該泵浦輻射及該探測輻射之至少一者之後的少於10秒內之該經偵測之二次諧波產生之光之時間相依性的資訊；及 偵測二次諧波產生之光中之一不連續區域以在該泵浦輻射之能量改變時判定臨限注入載子能量。
實例29：如實例28之系統，其中隨著該泵浦輻射之能量在該不連續區域之後增加時，二次諧波產生之光之強度增加。
實例30：如實例28之系統，其中該平均光學泵浦功率係小於10 W。
實例31：如實例28之系統，其中該平均光學探測功率係小於150 mW。
實例32：如實例28之系統，其中該泵浦輻射包括具有一峰值光學泵浦功率之複數個光學脈衝，且其中該探測輻射包括具有大於該峰值光學泵浦功率之一峰值光學探測功率之複數個光學脈衝。
群組3中之實例之任一或多者可與群組1、2或4中之實例之任一或多者組合。例如，群組3中之系統之任一者可進一步經組態以接收至少一個經偵測SHG信號及基於該至少一個經偵測SHG信號來判定樣本之一幾何特徵。此外，群組3中之系統之任一者可進一步經組態以接收至少一個經偵測SHG信號及基於該至少一個經偵測SHG信號來判定樣本之一幾何特徵之一變動。此外，群組3中之系統之任一者可進一步經組態以接收至少一第一經偵測SHG信號，判定該第一經偵測SHG信號之一變化，且輸出該變化之一指示。此外，群組3中之系統之任一者可進一步經組態以接收至少一第一經偵測SHG信號，判定該樣本之一特徵之一變化，及輸出該變化之一指示。此外，群組3中之系統之任一者可進一步經組態以識別樣本之一幾何特徵中之一非計劃性變動及輸出該非計劃性變動之一指示。
群組1、2及4中之額外實例可與群組3中列出之實例之任一或多者組合。 群組 4
實例 1 ：一種使用二次諧波產生來特徵化一樣本之系統，該系統包括： 一樣本固持件，其經組態以支撐一樣本； 至少一個光源，其經組態以將一光射束引導至該樣本上以產生二次諧波產生(SHG)； 一光學偵測系統，其包括經組態以自該樣本接收二次諧波產生之光的至少一個光學偵測器； 一或多個硬體處理器，其與該光學偵測系統通信，該一或多個硬體處理器經組態以： 接收至少一個SHG信號；及 基於該至少一個SHG信號來判定該樣本之一幾何特徵或該樣本之一幾何特徵之一變動。
實例 2：如以上實例中任一項之系統，其中至少部分基於SHG信號與已完成或尚未完成之積體電路裝置或積體電路裝置之一或多個部分之幾何特徵的一映射來判定樣本之幾何特徵。
實例 3：如實例2之系統，其中該映射係基於經驗資料產生。
實例 4：如實例2之系統，其中該映射係經由一機器學習演算法產生。
實例 5：如實例2之系統，其中該映射包括SHG信號值及幾何特徵之一查找表。
實例 6：如以上實例中任一項之系統，其中該一或多個硬體處理器經組態以： 識別樣本之一幾何特徵中之一非計劃性變動；及 輸出該非計劃性變動之一指示。
實例 7：如實例6之系統，其中該一或多個硬體處理器經組態以將非計劃性變動之一指示輸出至經組態以調整樣本中之非計劃性變動的一樣本處理工具。
實例 8：如實例6或7之系統，其中該一或多個硬體處理器經組態以將非計劃性變動之一指示輸出至在製程之下游的一樣本處理工具。
實例 9：如實例6之系統，其中一或多個硬體處理器經組態以輸出非計劃性變動之一指示給一使用者。
實例 10：如以上實例中任一項之系統，其中該幾何特徵包括已完成或尚未完成之一或多個裝置或裝置之一或多個部分之一尺寸。
實例 11：如以上實例中任一項之系統，其中該幾何特徵包括已完成或尚未完成之一或多個裝置或一或多個裝置之部分之一臨界尺寸。
實例 12：如以上實例中任一項之系統，其中該幾何特徵包括已完成或尚未完成之一或多個裝置或一或多個裝置之部分之一形狀。
實例 13：如以上實例中任一項之系統，其中該幾何特徵包括已完成或尚未完成之一或多個裝置或一或多個裝置之部分之包括一寬度或長度之一橫向尺寸。
實例 14：如以上實例中任一項之系統，其中該幾何特徵包括已完成或尚未完成之一或多個裝置或一或多個裝置之部分之一高度。
實例 15：如以上實例中任一項之系統，其中該幾何特徵包括已完成或尚未完成之複數個裝置或複數個裝置之部分之間的一橫向間距。
實例 16：如以上實例中任一項之系統，其中該幾何特徵包括已完成或尚未完成之一或多個裝置或一或多個裝置之部分之一傾斜度或斜率。
實例 17：如以上實例中任一項之系統，其中該幾何特徵包括已完成或尚未完成之一或多個裝置或一或多個裝置之部分之一側壁傾斜度或斜率。
實例 18：如以上實例中任一項之系統，其中該至少一個SHG信號包括經量測具有針對第一及第二SHG信號不同之至少一個量測參數之第一及第二信號，且該一或多個硬體處理器經組態以： 接收該等第一及第二SHG信號；及 基於該第一SHG信號及該第二SHG信號來判定該樣本之一幾何特徵或該樣本之一幾何特徵之一變動。
實例 19：如實例18之系統，其中該至少一個參數包括量測位置、量測角度、偏振或波長之至少一者。
實例 20：如實例18至19中任一項之系統，其中該至少一個參數包括經量測之SHG光相對於樣本之一傾斜角。
實例 21：如實例18至20中任一項之系統，其中該至少一個參數包括至少一個偵測器相對於樣本之一傾斜角。
實例 22：如實例18至21中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括經量測之SHG光相對於樣本之一方位角。
實例 23：如實例18至22中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括至少一個偵測器相對於樣本之一方位角。
實例 24：如實例18至23中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括經量測之SHG光之一偏振。
實例 25：如實例18至24中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括至少一個偵測器之一偏振。
實例 26：如實例18至25中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括入射於樣本上之光射束之一偏振。
實例 27：如實例18至26中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括引導於樣本上之至少一個光射束相對於樣本之一傾斜角。
實例 28：如實例18至27中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括引導於樣本上之至少一個光射束相對於樣本之一方位角。
實例 29：如實例18至28中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括引導至樣本上之至少一個光射束之一波長。
實例 30：如實例18至29中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括至少一個光源之一輸出波長。
實例 31：如實例18至30中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括至少一個偵測器之一偵測波長。
實例 32：如實例18至31中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括經量測之SHG光之一波長。
實例 33：如實例18至32中任一項之系統，其中樣本經組態以相對於入射光射束及/或至少一個偵測器旋轉。
實例 34：如實例18至33中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括至少一個偵測器在具有樣本之平面中之一角度。
實例 35：如實例18至34中任一項之系統，其中該至少一個參數包括至少一個偵測器在具有樣本之平面外之一角度。
實例 36：如實例18至35中任一項之系統，其中該至少一個參數包括至少一個光源之光射束之一線性或圓形偏振。
實例 37：如實例18至36中任一項之系統，其中該至少一個光源包括一寬頻光源。
實例 38：如實例18至37中任一項之系統，其中該至少一個光源包括至少兩個不同波長光源。
實例 39：如實例18至38中任一項之系統，其中該系統經組態以改變該至少一個量測參數。
實例 40：如實例39之系統，其中為改變該至少一個量測參數，該一或多個硬體處理器經組態以引起該至少一個光源同時發射多個波長。
實例 41：如實例39之系統，其中為改變該至少一個量測參數，該一或多個硬體處理器經組態以引起該至少一個光源在不同時間發射不同波長。
實例 42：如實例18至41中任一項之系統，其中該至少一個參數包括該至少一個經偵測SHG信號之一角度及該經偵測SHG信號之一偏振。
實例 43：如以上實例中任一項之系統，其中該系統係連線包含於一製造系統中。
實例 44：如以上實例中任一項之系統，其中該系統係連線包含於一半導體裝置製造系統中。
實例 45：如以上實例中任一項之系統，其中該幾何特徵包括一或多個積體電路裝置或一或多個部分完成之積體電路裝置或其一或多個部分的一幾何特徵。
實例 46：如以上實例中任一項之系統，其中該幾何特徵包括一或多個finFET、GAA、三閘極或NAND結構之一幾何特徵。
實例 47：如以上實例中任一項之系統，其中該幾何特徵包括該樣本之一或多個三維結構之一幾何特徵。
實例 48：如以上實例中任一項之系統，其中該至少一個光源包括經組態以發射探測輻射之一第一光源及經組態以發射泵浦輻射之一第二光源。
實例 49：如以上實例中任一項之系統，其進一步包括經組態以將不同量之電荷沈積至該樣本之頂側之一電暈槍。
實例 50：如實例49之系統，其中該一或多個硬體處理器經組態以針對不同量之電荷判定第一或第二SHG信號之一特性。
實例 51：如以上實例中任一項之系統，其中該樣本包括半導體。
實例 52：如以上實例中任一項之系統，其中該至少一個光源包括經組態以發射一第一波長之一第一光射束之一第一光源及經組態以發射一第二波長之一第二光射束之一第二光源。
實例 53：如以上實例中任一項之系統，其中該至少一個偵測器包括經組態以依一第一角度接收一SHG信號的一第一偵測器及經組態以依一第二角度接收一SHG信號的一第二偵測器。
實例 54：如以上實例中任一項之系統，其中該至少一個偵測器包括經組態以接收一第一偏振之一SHG信號的一第一偵測器及經組態以接收一第二偏振之一SHG信號的一第二偵測器。
實例 55：如以上實例中任一項之系統，其中該至少一個偵測器包括包含複數個像素之一偵測器陣列。
實例 56：如以上實例中任一項之系統，其中該至少一個偵測器包括一1D偵測器陣列。
實例 57：如以上實例中任一項之系統，其中該至少一個偵測器包括一2D偵測器陣列。
實例 58：如實例55至57中任一項之系統，其進一步包括經組態以依不同角度將自樣本發射之SHG信號引導至該偵測器陣列上之不同位置的至少一個透鏡。
實例 59：一種使用二次諧波產生判定一樣本之一尺寸之方法，該方法包括： 接收一第一SHG信號； 改變至少一個光源或一光學偵測系統之一光射束之至少一個參數； 在該至少一個參數之該變動之後接收一第二SHG信號； 基於該第一SHG信號、該第二SHG信號及一SHG信號至該樣本之一特徵之一幾何形狀的一映射來判定該樣本之該特徵之該幾何形狀。
實例 60：如實例59之方法，其中該幾何形狀包括一尺寸或形狀。
實例 61：一種使用二次諧波產生來特徵化一樣本之系統，該系統包括： 一樣本固持件，其經組態以支撐一樣本； 至少一個光源，其經組態以將一光射束引導至該樣本上以產生二次諧波產生(SHG)； 一光學偵測系統，其包括經組態以自該樣本接收二次諧波產生之光之至少一個偵測器； 一或多個硬體處理器，其與該光學偵測系統通信，該一或多個硬體處理器經組態以： 自該光學偵測系統接收一第一SHG信號，該第一SHG信號由該至少一個偵測器以相對於該樣本之一特徵之一第一角度收集； 自該光學偵測系統接收一第二SHG信號，該第二SHG信號由該至少一個偵測器以相對於該樣本之該特徵之一第二角度收集，該第二角度不同於該第一角度；及 基於該第一SHG信號、該第二SHG信號及一SHG信號至該樣本之該特徵之尺寸的一映射來判定該樣本之該特徵之一尺寸。
實例 62：一種使用二次諧波產生來特徵化一樣本之系統，該系統包括： 一樣本固持件，其經組態以支撐一樣本； 至少一個光源，其經組態以將一光射束引導至該樣本上以產生二次諧波產生(SHG)； 一光學偵測系統，其包括經組態以自該樣本接收二次諧波產生之光之至少一個偵測器； 一或多個硬體處理器，其與該光學偵測系統通信，該一或多個硬體處理器經組態以： 接收至少一第一SHG信號； 判定該第一SHG信號或該樣本之一特徵之一變化；及 輸出該變化之一指示。
實例 63：如實例62之系統，其中該變化係與樣本之一幾何特徵之一變動相關聯。
實例 64：如實例62之系統，其中該變化係與樣本之一尺寸或形狀之一變動相關聯。
實例 65：如實例62至64中任一項之系統，其中一或多個硬體處理器經組態以將變化之一指示輸出至經組態以調整樣本中之與變化相關聯之一誤差的一樣本處理工具。
實例 66：如實例62至65中任一項之系統，其中一或多個硬體處理器經組態以將變化之指示輸出至經組態以調整與隨後製造之樣本中之變化相關聯之樣本中之一誤差的一樣本處理工具。
實例 67：如實例62至66中任一項之系統，其中一或多個硬體處理器經組態以將變化之一指示輸出至在製程之下游的一樣本處理工具。
實例 68：如實例62至67中任一項之系統，其中一或多個硬體處理器經組態以將變化之一指示輸出至一樣本處理工具以藉此引起用以調整該樣本處理工具之一調整。
實例 69：如實例62至68中任一項之系統，其中進一步包括一第二SHG信號，該等第一及第二信號經量測具有針對第一及第二SHG信號不同之至少一個量測參數，且該一或多個硬體處理器經組態以： 接收該等第一及第二SHG信號；及 基於該第一SHG信號及該第二SHG信號來判定樣本之一特徵之一變動。
實例 70：如實例69之系統，其中該至少一個參數包括量測位置、量測角度、偏振或波長之至少一者。
實例 71：如實例69至70中任一項之系統，其中該至少一個參數包括經量測之SHG光相對於樣本之一傾斜角。
實例 72：如實例69至71中任一項之系統，其中該至少一個參數包括至少一個偵測器相對於樣本之一傾斜角。
實例 73：如實例69至72中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括經量測之SHG光相對於樣本之一方位角。
實例 74：如實例69至73中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括至少一個偵測器相對於樣本之一方位角。
實例 75：如實例69至74中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括經量測之SHG光之一偏振。
實例 76：如實例69至75中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括至少一個偵測器之一偏振。
實例 77：如實例69至76中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括入射於樣本上之光射束之一偏振。
實例 78：如實例69至77中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括引導於樣本上之至少一個光射束相對於樣本之一傾斜角。
實例 79：如實例69至78中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括引導於樣本上之至少一個光射束相對於樣本之一方位角。
實例 80：如實例69至79中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括引導至樣本上之至少一個光射束之一波長。
實例 81：如實例69至80中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括至少一個光源之一輸出波長。
實例 82：如實例69至81中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括至少一個偵測器之一偵測波長。
實例 83：如實例69至82中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括經量測之SHG光之一波長。
實例 84：如實例69至83中任一項之系統，其中該樣本經組態以相對於入射光射束及/或至少一個偵測器旋轉。
實例 85：如實例69至84中任一項之系統，其中該至少一個量測參數包括至少一個偵測器在具有樣本之平面中之一角度。
實例 86：如實例69至85中任一項之系統，其中該至少一個參數包括至少一個偵測器在具有樣本之平面外之一角度。
實例 87：如實例69至86中任一項之系統，其中該至少一個參數包括至少一個光源之光射束之一線性或圓形偏振。
實例 88：如實例69至87中任一項之系統，其中該至少一個光源包括一寬頻光源。
實例 89：如實例69至88中任一項之系統，其中該至少一個光源包括至少兩個不同波長光源。
實例 90：如實例69至89中任一項之系統，其中該系統經組態以改變該至少一個量測參數。
實例 91：如實例90之系統，其中為改變該至少一個量測參數，該一或多個硬體處理器經組態以引起該至少一個光源同時發射多個波長。
實例 92：如實例90之系統，其中為改變該至少一個量測參數，該一或多個硬體處理器經組態以引起該至少一個光源在不同時間發射不同波長。
實例 93：如實例69至92中任一項之系統，其中該至少一個參數包括該至少一個經偵測SHG信號之一角度及該經偵測SHG信號之一偏振。
實例 94：如以上實例中任一項之系統，其中該系統係連線包含於一製造系統中。
實例 95：如以上實例中任一項之系統，其中該系統係連線包含於一半導體裝置製造系統中。
實例 96：如以上實例中任一項之系統，其中該特徵包括一或多個積體電路裝置或一或多個部分完成之積體電路裝置或其部分的一特徵。
實例 97：如以上實例中任一項之系統，其中該特徵包括一或多個finFET、GAA、三閘極或NAND結構之一幾何特徵。
實例 98：如以上實例中任一項之系統，其中該特徵包括該樣本之一或多個三維結構之一幾何特徵。
實例 99：如以上實例中任一項之系統，其中該至少一個光源包括經組態以發射探測輻射之一第一光源及經組態以發射泵浦輻射之一第二光源。
實例 100：如以上實例中任一項之系統，其進一步包括經組態以將不同量之電荷沈積至該樣本之頂側之一電暈槍。
實例 101：如實例100系統，其中該一或多個硬體處理器經組態以針對不同量之電荷判定第一或第二SHG信號之一特性。
實例 102：如以上實例中任一項之系統，其中該樣本包括半導體。
實例 103：如以上實例中任一項之系統，其中該至少一個光源包括經組態以發射一第一波長之一第一光射束之一第一光源及經組態以發射一第二波長之一第二光射束之一第二光源。
實例 104：如以上實例中任一項之系統，其中該至少一個偵測器包括經組態以依一第一角度接收一SHG信號的一第一偵測器及經組態以依一第二角度接收一SHG信號的一第二偵測器。
實例 105：如以上實例中任一項之系統，其中該至少一個偵測器包括經組態以接收一第一偏振之一SHG信號的一第一偵測器及經組態以接收一第二偏振之一SHG信號的一第二偵測器。
實例 106：如以上實例中任一項之系統，其中該至少一個偵測器包括包含複數個像素之一偵測器陣列。
實例 107：如以上實例中任一項之系統，其中該至少一個偵測器包括一1D偵測器陣列。
實例 108：如以上實例中任一項之系統，其中該至少一個偵測器包括一2D偵測器陣列。
實例 109：如實例106至108中任一項之系統，其進一步包括經組態以依不同角度將自樣本發射之SHG信號引導至該偵測器陣列上之不同位置的至少一個透鏡。
實例 110：一種使用二次諧波產生來特徵化一樣本之系統，該系統包括： 一樣本固持件，其經組態以支撐一樣本； 至少一個光源，其經組態以將一光射束引導至該樣本上以產生二次諧波產生(SHG)； 一光學偵測系統，其包括經組態以自該樣本接收二次諧波產生之光之至少一個偵測器； 一或多個硬體處理器，其與該光學偵測系統通信，該一或多個硬體處理器經組態以： 接收一第一SHG信號； 判定該第一SHG信號之一變化；及 輸出該變化之一指示。
實例 111：如實例110之系統，其中該變化係與樣本之一幾何特徵之一變動相關聯。
實例 112：如實例110之系統，其中該變化係與樣本之一尺寸或形狀之一變動相關聯。
實例 113：如實例110至112任一項之系統，其中一或多個硬體處理器經組態以將變化之一指示輸出至經組態以調整樣本中之與變化相關聯之一誤差的一樣本處理工具。
實例 114：如實例110至113中任一項之系統，其中一或多個硬體處理器經組態以將變化之指示輸出至經組態以調整與隨後製造之樣本中之變化相關聯之樣本中之一誤差的一樣本處理工具。
實例 115：如實例110至114中任一項之系統，其中一或多個硬體處理器經組態以將變化之一指示輸出至在製程之下游的一樣本處理工具。
實例 116：如實例110至115中任一項之系統，其中一或多個硬體處理器經組態以將變化之一指示輸出至一樣本處理工具以藉此引起用以調整該樣本處理工具之一調整。 術語
上文已闡述實例性發明實施例以及關於特徵之選擇之細節。至於其他細節，此等可結合上文引用之專利及公開案來瞭解，且係熟習此項技術者通常已知或瞭解。關於本發明之基於方法之態樣，在如通常或邏輯上採用之額外動作方面，此同樣適用。關於此等方法(包含製造及使用方法)，此等可以邏輯上可能之任何事件順序以及任何敘述之事件順序來實行。此外，在提供一值範圍的情況下，應理解，在該範圍之上限與下限之間的每個中介值及在規定範圍內之任何其他規定或中介值係涵蓋在本發明內。再者，經考慮，所描述之發明變動之任何選用特徵可獨立地闡述及主張，或結合本文中所描述之特徵之任一或多者闡述及主張。
如本文中所使用，指代一項目清單「之至少一者」之一片語係指包含單個部件之彼等項目之任何組合。作為一實例，「a、b或c之至少一者」旨在涵蓋：a、b、c、a-b、a-c、b-c及a-b-c。
儘管本發明實施例已參考視需要併入各種特徵之若干實例進行描述，但其等並不限於如關於各此變動所考慮般描述或指示之內容。可對所描述之任何此發明實施例進行改變且可在不脫離其等之真實精神及範疇的情況下替換等效物(無論在本文中敘述或為簡潔起見而未包含)。本說明書中在單獨分開之實施方案之背景內容中描述之特定特徵亦可組合實施於一單個實施方案中。相反地，在一單個實施方案之背景內容中描述之各種特徵亦可單獨或以任何合適子組合實施於多個實施方案中。此外，儘管上文可將特徵描述為以特定組合起作用且即使最初如此主張，然來自一所主張之組合之一或多個特徵可在一些情況中自該組合刪去，且該所主張之組合可係關於一子組合或一子組合之變動。
可使用一通用處理器、一數位信號處理器(DSP)、一特定應用積體電路(ASIC)、一場可程式化閘陣列(FPGA)或其他可程式化邏輯裝置、離散閘或電晶體邏輯、離散硬體組件或經設計以執行本文中所描述之功能之其等之任何組合來實施或執行所描述之各種闡釋性程序。一通用處理器可為一微處理器，但替代地，該處理器可為任何習知處理器、控制器、微控制器或狀態機。處理器可為一電腦系統之部分，該電腦系統亦具有與一使用者介面通信且接收由一使用者輸入之命令之一使用者介面埠，具有儲存包含在處理器的控制下且在經由使用者介面埠通信的情況下操作之一程式之電子資訊的至少一個記憶體(例如，硬碟機或其他可比較儲存器，及隨機存取記憶體)，及經由任何種類之視訊輸出格式(例如，VGA、DVI、HDMI、DisplayPort或任何其他形式)產生其輸出之一視訊輸出。
一處理器亦可被實施為運算裝置之一組合(諸如一DSP及一微處理器之一組合)、複數個微處理器、結合一DSP核心之一或多個微處理器或任何其他此組態。此等裝置亦可用於選擇用於如本文中所描述之裝置之值。
結合本文中揭示之實施例描述之一方法或演算法之步驟可直接體現於硬體中，於藉由一處理器執行之一軟體模組中，或於該兩者之一組合中。一軟體模組可駐留於隨機存取記憶體(RAM)、快閃記憶體、唯讀記憶體(ROM)、電可程式化ROM (EPROM)、電可擦除可程式化ROM (EEPROM)、暫存器、硬碟、一可缷除式磁碟、一CD-ROM、或此項技術中已知之任何其他形式之儲存媒體中。一實例性儲存媒體耦合至處理器，使得處理器可自該儲存媒體讀取資訊及將資訊寫入至該儲存媒體。在替代例中，儲存媒體可整合至處理器。處理器及儲存媒體可駐留於一ASIC中。該ASIC可駐留於一使用者終端機中。在替代例中，處理器及儲存媒體可作為離散組件駐留於一使用者終端機中。
在一或多項實例性實施例中，可在硬體、軟體、韌體或其等之任何組合中實施所描述之功能。若實施於軟體中，則該等功能可作為一或多個指令、程式碼或其他資訊儲存於一電腦可讀媒體上，經由該電腦可讀媒體傳輸或導致分析/計算資料輸出。電腦可讀媒體包含電腦儲存媒體及通信媒體(該等通信媒體包含促進一電腦程式自一地方傳送至另一地方之任何媒體)兩者。一儲存媒體可為可藉由一電腦存取之任何可用媒體。舉實例而言且非限制，此等電腦可讀媒體可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光學磁碟儲存器、磁碟儲存器或其他磁性儲存裝置，或可用於以指令或資料結構之形式攜載或儲存所要程式碼且可藉由一電腦存取之任何其他媒體。記憶體儲存器亦可為旋轉磁性硬碟機、光學磁碟機或基於快閃記憶體之儲存驅動器或其他此等固態、磁性或光學儲存裝置。
再者，將任何連接適當地稱為一電腦可讀媒體。例如，若使用一同軸纜線、光纖纜線、雙絞線、數位用戶線(DSL)或無線技術(諸如紅外線、無線電及微波)自一網站、伺服器或其他遠端源傳輸該軟體，則該等同軸纜線、光纖纜線、雙絞線、DSL或無線技術(諸如紅外線、無線電及微波)被包含在媒體之定義中。如本文中所使用之磁碟及光碟包含光碟(CD)、雷射光碟、光學光碟、數位多功能光碟(DVD)、軟碟及藍光光碟(其中磁碟通常以磁性方式重現資料，而光碟使用雷射以光學方式重現資料)。以上之組合亦應包含在電腦可讀媒體之範疇內。
如本文中所描述之操作可在一網站上或經由一網站實行。網站可在一伺服器電腦上操作或在本端操作(例如，藉由下載至用戶端電腦，或經由一伺服器場操作)。可經由一行動電話或一PDA，或在任何其他用戶端上存取網站。網站可使用呈任何形式(例如，MHTML或XML)及經由任何形式(諸如級聯式樣表單(「CSS」)或其他)之HTML程式碼。
再者，本發明之發明者旨在僅使用字詞「用於…之方式」之彼等請求項將根據35 USC 112第六段進行解釋。此外，來自說明書之任何限制並不意欲加入任何請求項中，除非彼等限制明確地包含於發明申請專利範圍中。本文中所描述之電腦可為任何種類之電腦，通用處理器或某一特定用途之電腦(諸如一工作站)。程式可以C或Java、Brew或任何其他程式設計語言撰寫。程式可駐留於一儲存媒體上(例如，磁性或光學的)，例如，電腦硬碟機、一可缷除式磁碟或媒體(諸如一記憶棒或SD媒體)，或其他可缷除式媒體。程式亦可經由一網路運行(例如，其中一伺服器或其他機器向本端機器發送信號)，此容許本端機器實行本文中所描述之操作。
亦應注意，關於本文中提供之任何實施例描述之所有特徵、元件、組件、功能、動作及步驟旨在可與來自任何其他實施例之彼等自由地組合及用來自任何其他實施例之彼等替換。若僅關於一個實施例描述一特定特徵、元件、組件、功能或步驟，則應理解，該特徵、元件、組件、功能或步驟可與本文中所描述之每個其他實施例一起使用，除非另有明確說明。因此，此段用作在任何時候引入請求項之先行基礎及書面支持，該等請求項組合來自不同實施例之特徵、元件、組件、功能及動作或步驟，或用另一實施例之彼等來替換一個實施例之特徵、元件、組件、功能及動作或步驟，即使以下描述未明確說明，在一特定例項中，此等組合或替換係可行的。明確承認，每個可能組合及替換之明確敘述過於繁瑣，特別是考慮到每一種此組合及替換之可允許性將由一般技術者容易地認識到。
在一些例項中，實體在本文中被描述為耦合至其他實體。應理解，術語「相互配合」、「耦合」或「連接」(或此等形式之任一者)在本文中可互換使用且通用於兩個實體之直接耦合(不具有任何不可忽略(例如，寄生的)中介實體)及兩個實體之間接耦合(具有一或多個不可忽略的中介實體)。在實體被展示為直接耦合在一起或被描述為耦合在一起而無任何中介實體之描述的情況下，應理解，彼等實體亦可間接地耦合在一起，除非上下文另有明確規定。
對一單個項目之引用包含存在複數個相同項目的可能性。更明確言之，如本文中及隨附發明申請專利範圍中所使用，除非另有明確說明，否則單數形式「一(a、an)」、「該(said及the)」包含複數個參照物。換言之，冠詞之使用容許上文描述以及下文發明申請專利範圍中之標的項目之「至少一者」。
應進一步注意，可草擬發明申請專利範圍以排除任何選用元素(例如，藉由本文中之描述如此指定之元素，「典型」、使用「可(can或may)」等)。因此，此陳述旨在用作結合請求項元素之敘述使用如「僅(solely、only)」及類似者之此排他性術語或一「否定」請求項限制語言之其他使用的先行基礎。在不使用此排他性術語的情況下，請求項中之術語「包括」應容許包含任何額外元素，無關於請求項中是否枚舉給定數目個元素，或增添一特徵可被視為變換請求項中闡述之一元素之性質。然而，經考慮，請求項中之任何此「包括」術語可被修改為排他性類型「組成」語言。再者，除非本文中特別定義，否則本文中使用之所有技術及科學術語應被盡可能廣泛地給予熟習此項技術者通常理解之一含義，同時維持請求項有效性。
雖然實施例易具有各種修改及替代形式，但已在圖式中舉實例而言展示且在本文中詳細描述其特定實例。然而，應理解，此等實施例並不旨在限於所揭示之特定形式，相反地，此等實施例應涵蓋落在本發明之精神內之全部修改、等效物及替代物。此外，實施例之任何特徵、功能、動作、步驟或元件，以及藉由不在該範疇內之特徵、功能、步驟或元件定義發明申請專利範圍之發明範疇之負面限制(如上文所引用，或以其他方式)，可在發明申請專利範圍中敘述或增添至發明申請專利範圍。因此，本發明變動或發明實施例之廣度並不限於所提供之實例，而僅由以下發明申請專利範圍語言之範疇限制。
10:主雷射或探測雷射 12:訊問射束/射束 14:射束 16:射束 18:射束 20:樣本晶圓/晶圓 22:樣本位點/晶圓表面位點或位置 30:真空卡盤/卡盤 40:偵測器 44:光子計數系統 48:電子裝置 50:快門類型裝置 60:電磁輻射源/輻射源/源 62:定向射束/射束 64:發散或光學準直之脈衝 70:二向色反射或折射濾光器 74:分束器 80:光束 90:濾光輪 92:偏振器 94:變焦透鏡 100:系統 200:二次諧波產生(SHG)信號/信號 200':二次諧波產生(SHG)信號/信號 202:初始強度 204:時間相依曲線 206:較低位準 212:較低位準 214:時間相依曲線 216:較高平線區 300:二次諧波產生(SHG)信號曲線/信號 300′:二次諧波產生(SHG)信號曲線/信號 302:初始信號 306:上部平線區 316:下部平線區 400:信號 402:初始二次諧波產生(SHG)信號位準 404:點 500:流程圖 502:步驟/流程圖元素 504:步驟 506:步驟 508:步驟/動作框 510:步驟 520:二次諧波產生(SHG)偵測事件/步驟 540:步驟/方框 542:步驟/方框 544:步驟 2010:主雷射/雷射 2012:主射束/射束 2014:射束 2016:射束/「訊問」射束 2018:射束/「泵」射束 2020:樣本晶圓/晶圓 2022:樣本位點 2030:真空卡盤/導電卡盤 2040:偵測器 2044:光子計數系統 2048:電子裝置 2050:快門型裝置 2060:延遲線硬體 2070:分束器 2072:鏡元件 2080:二向色反射或折射濾光器 2082:光束 2084:濾光輪 2086:變焦透鏡 2088:偏振器 2090:輻射源/光源 2092:定向射束 2094:發散或光學準直或聚焦之脈衝 2100:第一系統/實施例 2100′:系統/實施例 2100′′:系統 2200:程序圖或決策樹 2210:所謂之問題/缺陷 2220:缺陷 2222:缺陷類型 2224:缺陷量化 2230:污染物 2232:污染物種類或類型 2234:污染物量化 2300:曲線 2300′:曲線 2400:圖/熱圖 2402:缺陷 2500:標繪圖 2600:標繪圖 2700:圖表 2702:雷射脈衝 2710:圖表 2712:衰減曲線 2714:較短曲線 2720:圖表 2730:圖表 2740:圖表 2800:標繪圖 2900:系統 2900′:系統 2910:閘極電極/電極 2920:閘極電極/電極 2930:透明導體閘極層/閘極層 2932:電接觸件 2934:抗反射頂部塗層 2936:透明載體 2938:閘極固持件 3000:系統 3010:主雷射或探測雷射 3012:訊問射束/射束/光射束 3014:射束/光射束 3020:樣本晶圓/晶圓 3022:樣本位點/晶圓表面位點或位置 3030:真空卡盤/卡盤/電磁卡盤 3040:偵測器 3044:光子計數系統 3048:電子裝置 3050:快門類型裝置 3060:電磁輻射源/輻射源/源/泵源 3062:定向射束/射束 3064:發散或光學準直之脈衝 3070:二向色反射或折射濾光器 3080:光束 3090:濾光輪 3092:偏振器 3094:變焦透鏡 3100:導電耦合探針/探針 3102:孔 3104:環 3120:電源供應器 3130:電線圈/線圈 4000:樣本檢測系統/二次諧波產生(SHG)-臨界尺寸(CD)系統 4100:脈衝雷射源/雷射源 4110:入射光/雷射射束/入射脈衝射束 4120:偏振器 4130:聚焦光學器件 4201:偵測器 4202:偵測器 4203:偵測器 4210:偵測器 4220:偏振器 4230:濾光器/光譜濾光器 4300:經照明區域/區域 4301:載物台 4302:樣本 4400:光/光射束/二次諧波產生之光/二次諧波產生(SHG)光 4500:FinFET電晶體幾何結構/FinFET幾何結構/FinFET電晶體 4510:垂直矽鰭片 4520:氧化物層/氧化鉿閘極氧化物層 4530:導電閘極接觸件/鎢閘極接觸層 4540:矽基板/矽晶圓 4560:一維陣列/FinFET陣列 4610:樣本幾何形狀及材料性質/裝置模型 4620:入射射束參數/射束模型 4630:二次諧波產生(SHG)模型化軟體/軟體/非線性電磁模型化軟體 4640:偵測器/偵測器模型 4650:信號/經偵測二次諧波產生(SHG)信號 4670:圖表 4680:實驗資料點/經量測二次諧波產生(SHG)信號強度值/經量測之二次諧波產生(SHG)信號強度 4700:脈衝射束 4701:光學器件 4702:偏振器 4710:二向色分束器 4720:透鏡 4740:光學濾光器 4750:準直光學器件 4760:光點 4770:樣本 4780:載物台 4790:經發射二次諧波產生(SHG)光 4795:線性或區域偵測器陣列/偵測器陣列 4801:模型 4802:程序窗 4803:二次諧波產生(SHG)信號 4805:軟體 4806:工廠電腦或生產線操作員 6000:二次諧波產生(SHG)-臨界尺寸(CD)系統 8000:基於二次諧波產生(SHG)之樣本特徵化組態系統/二次諧波產生(SHG)-臨界尺寸(CD)系統
圖用圖解繪示不同發明變動之各項實施例之態樣。
圖1A係本文之一SHG計量系統實施例之一圖式；圖1B係用於此一SHG系統中之一卡盤之一透視圖。圖1C係本文之另一SHG計量系統實施例之一圖式。
圖2A/圖2B及圖3A/圖3B係繪示用於產生特性SHG信號之實例性泵/探針系統用法之圖式。
圖4係繪示用以判定臨限注入載子能量之探針/泵系統用法之一圖式。
圖5係詳述用於產生如在圖式中呈現之信號之方法之一流程圖。
圖6A至圖6C係系統實施例之圖式。
圖7係系統功能之一圖表；圖8A及圖8B係表示履行此功能之方式之圖表；圖9以一圖形輸出表示系統功能。
圖10及圖11繪製SHG訊問相關方法實施例；圖12A至圖12E繪製與圖6C中之可在圖10及圖11之方法中採用之系統相關聯的時間動態。
圖13繪製用於觀察暫態電場衰減之一基於電流之訊問方法；圖14A及圖14B繪示可在圖13之方法中採用之硬體組態。
圖15A及圖15B係如可在本文中使用之SHG系統組件之示意圖。
圖16A係本文之一第一卡盤組態之一透視圖；圖16B係圖16A中之卡盤組態之一側截面視圖。
圖17A及圖17B係本文之一第二卡盤組態之部分剖面透視圖；圖17C係圖17A/圖17B中之卡盤之剖面俯視圖。
圖18A及圖18B係關於施加至一樣本且在該樣本中展現以用於DC偏壓探針消除之AC電壓。
圖19A及圖19B係關於施加至一樣本且在該樣本中展現以用於測試洩漏電流之AC電壓。
圖20展示使用二次諧波產生(SHG)信號特徵化一樣本之一實例性樣本檢測系統4000之態樣。在所繪示實例中，一脈衝雷射源4100指向待檢測之樣本4302。一或多個偵測器4201、4210經定位以收集由樣本4302發射之二次諧波波長之光4400。在一些情況下，偵測器4201可為包括偵測器4210及一或多個光學組件之一偵測器模組。在一些情況下，偵測器4201或偵測器4210可構成包括複數個像素之一偵測器陣列(例如，一維或二維偵測器陣列)。偵測器4201、4210可定位於不同位置(例如，量測位置)處或移動至不同位置以依不同角度(例如，不同傾斜角及/或不同方位角)對光進行取樣。偵測器4201、4210亦可含有用以消除除二次諧波以外之波長之光之濾光器4230，且可具有用以選擇不同光偏振之偏振濾光器4220。額外偵測器可用於偵測主波長之光。樣本4302可安裝於可移動(諸如橫向地)以將樣本之一部分定位於入射光4110下方之一載物台4301上。此外或替代地，載物台4301可包含高度調整及旋轉(例如，以提供相對於垂直於樣本表面之一旋轉軸(例如，圖20中之z軸)之不同方位角)。
圖21繪示一半導體裝置/一半導體裝置之一部分之零件(一FinFET電晶體幾何結構4500)之一實例性截面。該實例性FinFET結構可包含一矽基板4540、一垂直矽「鰭片」4510、覆蓋鰭片之氧化物層4520及一導電閘極接觸件4530之某一組合。
圖22繪示包括複數個FinFET電晶體之一實例性FinFET陣列結構。FinFET幾何結構4500係沿著一維陣列4560重複。在一些情況下，可使用電腦模型化來模擬由此一FinFET陣列(例如，在由一入射雷射射束照明時)產生之一SHG信號且可使用電腦模型化來模擬不同參數(例如，高度、寬度、間距、週期性、形狀等)對所得SHG信號(例如，對SHG信號之強度)產生之效應。例如，圖24展示當鰭片之寬度自1 nm改變至10 nm時針對一相同FinFET電晶體陣列模擬SHG信號強度之結果。
圖23繪示預測由一樣本(例如，在一樣本中之一結構)產生之SHG信號之一實例性程序。在各項實施方案中，樣本幾何形狀及材料性質4610以及入射射束參數4620可用作至一SHG模型化軟體4630中之輸入，例如，SHG模型化軟體4630可用於模型化由樣本上之具有一特定幾何形狀之一結構產生之SHG信號且輸出關於SHG信號之結果。在各項實施方案中，SHG模型化軟體之輸出可為由該結構產生之SHG信號之一發射型樣。在一些情況下，發射型樣可使用一偵測器4640 (例如，用於產生SHG信號之一偵測器)之一電腦模型進一步處理，該電腦模型提供可由包含於SHG系統(例如，圖20中所展示之SHG樣本檢測系統)中之用於特徵化樣本之偵測器輸出之信號4650之一預測。
圖24繪示針對自1 nm至10 nm之若干鰭片寬度值之用於圖22中所展示之結構之SHG信號(實心圓)之實例性經模擬強度。此圖亦繪示一SHG信號量測可如何結合模擬結果使用以判定待測裝置之一參數。可針對一裝置幾何形狀參數(例如，鰭片之寬度、鰭片之高度等)之變動來重複圖24之電腦模型化。在所展示之實例中，鰭片寬度在模擬中自一奈米改變至十奈米，且結果儲存於(例如)電腦記憶體中。結果經展示為一圖表4670。一實驗資料點4680亦繪製於該圖表上。在各項實施方案中，一SHG信號可使用一SHG系統(諸如(例如)在圖20、圖25或圖26中展示)或使用另一組態量測且可比較經量測SHG信號與針對不同裝置參數(例如，鰭片寬度)之SHG信號之經模型化結果以判定與經量測SHG信號相關聯的可能參數值(例如，鰭片寬度)。例如，可比較圖24中所展示之一經量測SHG信號強度值4680與使用模型化針對不同參數值(例如，鰭片寬度)判定之信號強度值以估計與經量測SHG信號強度相關聯的一參數值(例如，鰭片寬度)。在圖24中，例如，藉由諸如針對五奈米及六奈米鰭片寬度在經計算之SHG強度值之間進行插值而將鰭片之寬度判定為5.5奈米。
圖25繪示包含用於量測由樣本上之一經照明區域4300及若干(傾斜)角度產生的SHG信號之複數個偵測器之一實例性SHG系統。經由不同角度收集之額外SHG資訊可用於判定一特定臨界尺寸(例如，寬度或高度或間距等)。在一些情況下，沿著不同角度收集之額外SHG強度可用於提高裝置之一幾何參數之經估計值的準確性。
圖26繪示用於判定臨界尺寸(SHG-CD)之一實例性基於SHG之樣本特徵化組態系統8000，其使用一透鏡4720來執行由一待測樣本產生的SHG信號之角解析量測。不同傾斜角經映射至一線性(1D)或區域(2D)偵測器陣列上之不同位置。因此，在偵測器陣列之不同像素處量測之不同SHG信號強度可對應於經量測SHG信號之不同傾斜角。
圖27繪示一實例性基於模型之計量程序。比較自SHG量測收集之資料與來自一先前產生之模型之經估計結果以計算一裝置之結構或一裝置之結構變化。在一些情況下，可自具有對應參數之已知值之樣本之資料、由具有已知設計(例如，幾何參數)之結構產生的SHG信號之電腦模型，或自機器學習方法導出之模型產生模型。計量程序可用於標記關於半導體裝置或晶片製程之問題，此等問題導致超出特定容限之諸如實體參數(例如，寬度、高度、間距、形狀等)之裝置參數之偏差。
圖28繪示用於調整一半導體裝置或晶片製程之至少一部分之一實例性回饋程序。在此實例中，SHG信號可用於向製造線上游之一先前處理工具提供回饋信號，以對所觀察或偵測之裝置量測(例如，與一幾何裝置參數相關聯之量測)變動進行校正。
圖29繪示用於調整一半導體裝置或晶片製程之至少一部分之一實例性前饋程序。在此實例中，SHG信號可用於向一下游或後續處理工具提供前饋信號以校正所觀察或偵測之裝置量測(例如，與一幾何裝置參數相關聯之量測)變動。
4000:樣本檢測系統/二次諧波產生(SHG)-臨界尺寸(CD)系統
4100:脈衝雷射源/雷射源
4110:入射光/雷射射束/入射脈衝射束
4120:偏振器
4130:聚焦光學器件
4201:偵測器
4210:偵測器
4220:偏振器
4230:濾光器/光譜濾光器
4300:經照明區域/區域
4301:載物台
4302:樣本
4400:光/光射束/二次諧波產生之光/二次諧波產生(SHG)光

Claims (19)

  1. 一種使用二次諧波產生來特徵化一樣本之系統，該系統包括： 一樣本固持件，其經組態以支撐一樣本； 至少一個光源，其經組態以將一光射束引導至該樣本上以產生二次諧波產生(SHG)信號； 一光學偵測系統，其包括經組態以接收自該樣本發射之該等SHG信號且產生經偵測SHG信號的至少一個光學偵測器； 一或多個硬體處理器，其與該光學偵測系統通信，該一或多個硬體處理器經組態以： 接收至少一個經偵測SHG信號；及 基於該至少一個經偵測SHG信號來判定該樣本之一幾何特徵或該樣本之一幾何特徵之一變動。
  2. 如請求項1之系統，其中至少部分基於該等經偵測SHG信號與該樣本上之已完成或尚未完成之一或多個結構之幾何特徵的一映射來判定該樣本之該幾何特徵。
  3. 如請求項1之系統，其中該一或多個硬體處理器在對該樣本執行一第一製造步驟之後接收該至少一個經偵測SHG信號。
  4. 如請求項3之系統，其中該系統係連線包含於一製造系統中。
  5. 如請求項4之系統，其中該第一製造步驟係在由該製造系統執行之一製程中之一步驟。
  6. 如請求項1之系統，其中該一或多個硬體處理器經組態以： 識別該樣本之一幾何特徵之一非計劃性變動；及 輸出該非計劃性變動之一指示。
  7. 如請求項6之系統，其中該一或多個硬體處理器經組態以將該非計劃性變動之一指示輸出至該製造系統中的一樣本處理工具以調整該樣本中之該非計劃性變動。
  8. 如請求項7之系統，其中該一或多個硬體處理器經組態以將該非計劃性變動之該指示輸出至用於在該第一製造步驟之後對該樣本執行一第二製造步驟的一樣本處理工具，以調整該樣本中之該非計劃性變動。
  9. 如請求項6之系統，其中該一或多個硬體處理器經組態以輸出該非計劃性變動之一指示給一使用者。
  10. 如請求項1之系統，其中該幾何特徵包括已完成抑或尚未完成之一或多個裝置或裝置之一或多個部分之一尺寸。
  11. 如請求項1之系統，其中該幾何特徵包括已完成抑或尚未完成之一或多個裝置或一或多個裝置之部分之一臨界尺寸。
  12. 如請求項1之系統，其中該幾何特徵包括已完成抑或尚未完成之一或多個裝置或一或多個裝置之部分之一形狀。
  13. 如請求項1之系統，其中該幾何特徵包括已完成抑或尚未完成之一或多個裝置或一或多個裝置之部分之包括一寬度或長度之一橫向尺寸。
  14. 如請求項1之系統，其中該幾何特徵包括已完成抑或尚未完成之一或多個裝置或一或多個裝置之部分之一高度。
  15. 如請求項1之系統，其中該幾何特徵包括已完成抑或尚未完成之複數個裝置或複數個裝置之部分之間的一橫向間距。
  16. 如請求項1之系統，其中該幾何特徵包括已完成抑或尚未完成之一或多個裝置或一或多個裝置之部分之一傾斜度或斜率。
  17. 如請求項1之系統，其中該幾何特徵包括已完成抑或尚未完成之一或多個裝置或一或多個裝置之部分之一側壁傾斜度或斜率。
  18. 如請求項1之系統，其中該一或多個硬體處理器經組態以基於該至少一個經偵測SHG信號來判定該樣本之一幾何特徵。
  19. 如請求項1之系統，其中該一或多個硬體處理器經組態以基於該至少一個經偵測SHG信號來判定該樣本之一幾何特徵之一變動。
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