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TWI662590B - 用於圖案化樣本中之計量量測的測試結構設計 - Google Patents

用於圖案化樣本中之計量量測的測試結構設計 Download PDF

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TWI662590B
TWI662590B TW104119934A TW104119934A TWI662590B TW I662590 B TWI662590 B TW I662590B TW 104119934 A TW104119934 A TW 104119934A TW 104119934 A TW104119934 A TW 104119934A TW I662590 B TWI662590 B TW I662590B
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plane
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Gilad Barak
吉列德 布拉克
Oded Cohen
烏迪德 寇漢
Igor Turovets
伊格 托羅維絲
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Nova Measuring Instruments Ltd.
以色列商諾發測量儀器股份有限公司
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Abstract

本發明提出一種用於樣本圖案之計量量測的測試結構，該樣本圖案係由週期性之複數單位格子形成，該等單位格子各由沿著圖案軸以分隔關係排列的圖案特徵部形成。該測試結構包含測試圖案，該測試圖案係由主要圖案及預定之輔助圖案形成，該主要圖案包含該等單位格子之一或更多者的主要圖案特徵部、並具有對稱平面，該輔助圖案包含分隔的至少二輔助特徵部，該等輔助特徵部係位於主要圖案之主要圖案特徵部的至少一些者內，在計量量測期間，主要圖案之主要圖案特徵部的該至少一些者之參數將受控制。

Description

用於圖案化樣本中之計量量測的測試結構設計
本發明係大致在光學計量的領域中，且關於目標設計或測試結構、以及將該目標用於圖案化結構(例如半導體晶圓)中之計量量測的量測方法及系統。本發明對於在圖案化結構之製造期間控制圖案化製程尤其有用。
微電子元件係廣泛地使用並在尺寸上逐漸變小以及更加複雜。如此微電子元件的製造需要精確的檢視及計量來識別晶圓基板上之適當圖案、以及識別該等圖案中之缺陷。已知有採用基於光學反射法之技術的各種技術藉由分析從受檢視下之樣本反射之光的性質來分析表面圖案。大致而言，樣本的結構可藉由分析不同波長、不同偏極化狀態及不同方向下之樣本的反射率而加以特性化(獲得結構之幾何及材料性質方面的資訊)。
當臨界尺寸變得比以往更小、且元件變得比以往更複雜時，微電子元件之幾何及材料性質的精確特性化逐漸變得具有挑戰性。光學反射法係對於獲得如此結構之幾何及材料性質方面之資訊極為有效的方法。在此方法中，使寬頻光照射在樣本上，並在從樣本反射後加以收集。藉由分析不同波長、以及除此之外的入射光之偏極化分量、及/或不同入射角及/或方位角的反射率，便 可獲得樣本之結構上的資訊。一般而言，光學反射法適用於包含相同元件之重複陣列的測試結構。習知的計量法係用以定義圖案樣本的若干參數，包含圖案的幾何參數及材料特性。
在本技術領域中有對於使圖案化樣本中之計量量測最佳化的需求。
本發明利用US 14/265,771中所述之先前技術的優點，該案係讓與本申請案之受讓人，且併入於此作為參考。此先前技術利用圖案化樣本(真實結構)上的光學量測，其目的為識別圖案化樣本中的非對稱性，例如識別週期性格柵(圖案)中的傾斜、覆蓋不準確性等。更具體而言，此技術藉由偵測圖案之光學響應與對稱性相關響應者的變異，提供圖案特徵部中非對稱性的識別量化。
此處使用的用語「非對稱性」及「對稱性」係參照樣本中之圖案，亦即參照相關於預定對稱平面或點的圖案參數。此可為樣本之一層(例如最上層)中的表面圖案，或由二或更多層堆疊形成的圖案，如覆蓋量測中者。圖案中非對稱性的發展可為應該加以適當識別的樣本製造程序之重要屬性。舉例來說，格柵通常設計成鏡像對稱，而製造過程中的瑕疵可能導致其朝一方向傾斜且/或導致兩格柵之對準之間的偏差，破壞此對稱性。
本發明提供用於量測/控制圖案化樣本中之圖案參數的不同方法。依據此方法，將輔助圖案(表面起伏)加至樣本圖案；輔助圖案之增加產生樣本圖案中受關注參數與一些對稱性破壞之間的連結。本發明實現使用對於非對 稱性敏感的量測方案。本發明之技術可用於識別對應製造結構中之圖案化層的未對準情形，例如覆蓋、雙重或多重圖案化、SADP、SATP等的情形。
本發明提供新穎的目標/測試結構設計原理，其係用以提供有關製造真實結構的指示。此技術係尤其有用於目標為半導體晶圓製造中之製程控制(圖案化製程之控制)的計量量測。與實際元件一起製造(圖案化)的如此測試結構係可例如位於半導體晶圓的邊緣部份或切割道(scribe lines)，且因此形成於測試結構中的圖案使施加至「真實結構」(實際元件)之圖案化製程特性化。
依據本發明，使用特定設計之測試結構，其係與真實結構一起製造及配置(圖案化)，且因此近似於真實結構，但具有一或更多刻意導入的已知特徵部(輔助圖案)。此產生真實結構中受關注之(複數)圖案參數與一些對稱性破壞之間的連結，而增強光學響應中與測試結構之參數偏差的效應。
如以上所指出，計量法係用於決定樣本之參數(樣本中圖案的幾何參數及材料特性)，而量測這些參數之精確度係直接由這些參數對於受量測光譜的效應決定。因此，可能在以對於在監測製程方面不受關注之參數的敏感度為代價的情況下，能增加對於受關注參數的量測敏感度相當受到注意。對於數值上之小改變在反射光譜上具有大效應的參數係通常稱為「強」，且可在良好精確度的情況下加以監測。反之，「弱」參數為在反射光譜上具有小效應者，且其精確計量係高度具有挑戰性。
真實圖案化結構中的圖案(格柵，亦即一陣列的例如平均間隔之分隔元件/特徵部)典型地包含沿圖案軸延伸的週期性之特徵部預定組合(稱為「單位格子」)。
依據本發明，測試結構具有包含主要圖案(對應至真實結構中之樣本圖案者的一或更多單位格子)的測試圖案，且亦包含產生於主要圖案之至少一部分內(頂部上)的輔助圖案。應瞭解測試結構及樣本中的主要圖案可彼此相同、或幾乎相同、或在其之間呈特定已知關係。在以下敘述中，為了簡明起見，將其視為相似。測試結構中的主要圖係選定為由一或更多單位格子形成。在如此的主要圖案中，總是存在至少一平面，不論圖案參數是否滿足設計法則，主要圖案相關於該平面總是對稱。因此，主要圖案係藉由「對稱平面」而特性化。應瞭解相關於此平面的對稱條件係使得有非一般操縱(nontrivial manipulation)(亦即與單元操作不同)存在，包含鏡像反射、旋轉及可能之橫向平移，當施加至主要圖案時，其將結構映射至其本身。
測試結構中之主要圖案在其最簡單之情形中包含由圖案之第二特徵部分隔的至少一對第一特徵部，該等第一特徵部之參數係受到控制，例如兩線/空間(第一特徵部)配置成在其之間具有空間/線。如此之主要圖案係相關於通過線及空間之中心且與線及空間垂直的對稱平面(x-z平面)呈對稱，不論(待受控制之)第一特徵部之寬度是否滿足設計法則皆然。
輔助圖案係配置成使來自測試結構(亦即主要圖案及輔助圖案)的光學響應在主要圖案之臨界尺寸參數滿足標的製程目標時滿足選定量測平面(平行於主要圖案之對稱平面，如將於以下敘述)附近的對稱條件，且在臨界尺寸參數不同於製程目標時不滿足該量測平面附近的該對稱條件。此外，在沒有輔助圖案的情況下，對於選定量測平面而言的主要圖案之光學響應將滿足對稱條件，不論主要圖案的臨界尺寸參數是否受到維持皆然。
輔助圖案為表面起伏的形式，其係由以分隔關係配置且位於主要圖案之至少一些特徵部(例如主要圖案的參數待受控制之特徵部的至少一些者)內的特徵部(例如溝槽、貫孔)所形成。舉例來說，輔助圖案之特徵部可在空間之(複數)參數待受控制的情形中位於主要圖案的線之間之空間的一些者中，且/或在線之(複數)參數待受控制的情形中位於主要圖案之線的一些者內。
輔助圖案之特徵部係相關於主要圖案之特性化對稱平面(亦即如以上定義的主要圖案之對稱平面，也就是不論主要圖案參數之變異為何、主要圖案皆相關於其呈對稱的平面)非對稱地定位。如以上所指出，輔助圖案的配置之目標為提供以下條件：來自測試結構(主要及輔助圖案)之光學響應在主要圖案的同類型特徵部(空間或線)之臨界尺寸參數滿足標的製程目標時相關於選定量測平面(其為主要圖案之選定對稱平面)呈對稱，且在同類型特徵部之臨界尺寸參數不同(亦即不滿足標的製程目標)時不滿足該量測平面附近的該對稱條件。因此，測試結構中輔助圖案相關於主要圖案的配置係依據主要圖案的特性化對稱平面而選定，使得在主要圖案的(複數)參數於主要圖案之類似特徵部中不相同的情形中，整體測試圖案相關於該對稱平面呈非對稱。
關於光學量測，量測平面為包含照明光束及從受照明位置返回(反射)之光束二者之傳播軸(亦即照明及收集波道)的平面。如此之量測平面係選定為實質上垂直(精確垂直及幾乎垂直)於測試結構之平面/表面，且實質上平行於主要圖案之對稱平面。
測試結構可具有所謂的「單尺寸」或「多重尺寸」(例如雙重尺寸)配置。在測試結構的「單尺寸」配置中，測試結構中的主要圖案包含單一單位格子，且在「雙重尺寸」配置中，測試結構中的主要圖案包含兩單位格子。
為了簡化起見，在此將本發明之技術相關於沿一或兩軸之鏡像(反射)對稱性、以及旋轉對稱性而例示如下。然而，應瞭解本發明之原理可用於偵測從圖案化樣本之光學響應的各種其他對稱條件、以及各種對稱條件之組合(例如包含鏡像(反射)對稱性)的偏離。
因此，根據本發明之一寬廣態樣，提供一種用於樣本圖案之計量量測的測試結構，該樣本圖案係由週期性之單位格子形成，該等單位格子各由沿圖案軸以分隔關係排列之圖案特徵部形成，測試結構包含測試圖案，該測試圖案由主要圖案及預定之輔助圖案形成，該主要圖案包含一或更多單位格子之主要圖案特徵部且由對稱平面特性化，該輔助圖案包含分隔的至少兩輔助特徵部，該等輔助特徵部位於主要圖案之待受控制特徵部之至少一些者內。
一或更多如此測試結構可位於圖案化結構的測試區域中。圖案化結構可為在生產線上前進的半導體晶圓。
如以上所指出，主要圖案的對稱平面為實質上垂直於圖案化表面、且滿足主要圖案之對稱條件的平面，使得使得沿圖案軸有非一般操縱(nontrivial manipulation)(亦即與單元操作不同)存在，包含鏡像反射、旋轉及可能之橫向平移，當施加至主要圖案時，其將結構映射至其本身。不論主要圖案之相似特徵部的參數是否相等，主要圖案皆相關於對稱平面呈對稱。輔助圖案係相關於主要圖案之對稱平面呈非對稱。
較佳地，輔助圖案的輔助特徵部係位於主要圖案之特徵部的至少一些者內，主要圖案之該等特徵部的參數在計量量測期間將受到控制。
如以上所指出，輔助圖案的輔助特徵部係相關於主要圖案而配置及排列，使得指示來自測試結構之光學響應的資料指示主要圖案中之受關注參 數是否滿足標的製程目標。更具體而言，指示來自測試結構之光學響應的量測資料在受控制的主要平面之(複數)參數於測試結構內獲得維持時滿足量測平面附近的對稱條件，且在參數於測試結構內變動時不滿足量測平面附近的對稱條件。指示光學響應的資料包含對應於在不同量測條件下取得之第一及第二量測值的第一及第二資料段之間的關係(例如差異)。不同量測條件係較佳地藉由從結構收集之光的不同偏極化而特性化。
在一些實施例中，測試圖案包含主要圖案，該主要圖案包含至少一單位格子，其中該單位格子包含其之間有兩個分別之間隔的三線。輔助圖案係與至少一單位格子相關聯，且包含分別位於兩間隔中且延伸過該兩間隔的兩貫孔。此實現藉由使用平行於主要圖案之對稱平面之量測平面的光學量測控制間隔寬度，該對稱平面係平行於圖案軸。兩貫孔較佳地位於兩間隔之間的線之相對側、及位於該線的相對端。
在一些實施例中，測試圖案包含主要圖案，該主要圖案包含至少一對局部鄰近的單位格子，其中單位格子包含分隔的兩線。輔助圖案係與該隊單位格子的一單位格子相關聯，且包含分別位於線間之兩間隔中且延伸過該兩間隔的兩貫孔。此實現藉由使用平行於主要圖案之對稱平面之量測平面的光學量測控制間隔寬度，該對稱平面係垂直於圖案軸。
依據本發明之另一寬廣態樣，提供一種用於樣本之計量量測的系統，該樣本具有由對稱平面特性化的主要圖案。該系統包含：光學單元，定義照明波道及收集波道，該照明波道用以利用照明光束照射樣本中之測試區域，該收集波道用以偵測從測試區域反射而被收集的光；及控制單元，用以接收並處理指示被偵測之光的量測資料。光學單元受配置且可操作成使得照明波道及 收集波道位在垂直於樣本平面且平行於主要圖案之對稱平面的一平面中。光學單元包含偏極化單元，該偏極化單元包含至少一偏極化濾波器，該至少一偏極化濾波器位於收集波道中，且配置並可操作成收集及容許偵測偏極化狀態與照明光之偏極化狀態不同的光。光學單元可操作成執行至少一量測期，每一量測期包含具有被偵測光之不同偏極化狀態的第一及第二量測，並分別產生第一量測資料段及第二量測資料段，該等偏極化狀態係各不同於照明光之偏極化狀態。控制單元係配置並可操作成處理第一量測資料段及第二量測資料段，及決定指示測試區域中主要圖案之對稱性狀態的第一量測資料段與第二量測資料段之間的關係。
依據本發明之又另一寬廣態樣，提供一種用於圖案化樣本之計量量測的方法。該方法包含：使受量測之圖案化樣本與依上述配置的相對應之測試結構相關聯；及使用平行於測試結構中之主要圖案之對稱平面的量測平面在測試結構上執行至少一量測期。該量測期包含至少第一及第二量測，該至少第一及第二量測各沿著照明波道將照明光導引至測試結構上，並收集從測試結構所反射、沿著待被偵測之收集波道傳播的光，使得偵測到的光具有與照明光之偏極化狀態不同的偏極化狀態，且該至少第一及第二量測各產生指示量測中偵測到之光的量測資料段。如此的第一及第二量測資料段受到處理，以決定指示主要圖案中主要特徵部之參數的至少第一及第二量測資料段之間的關係。
10‧‧‧樣本
11‧‧‧基板
12‧‧‧真實圖案/樣本圖案
16‧‧‧測試結構
18‧‧‧測試圖案
18A‧‧‧測試圖案
18B‧‧‧測試圖案
18C‧‧‧測試圖案
20‧‧‧單位格子
100‧‧‧量測系統
102‧‧‧光學單元
115‧‧‧樣本固定器
120‧‧‧光源單元
125‧‧‧偏極化濾波器
130‧‧‧偵測單元
132‧‧‧偏極化單元
135‧‧‧偏極化濾波器
140‧‧‧控制單元
142‧‧‧偏極化濾波器控制器
143‧‧‧資料輸出端
144‧‧‧資料輸入端
145‧‧‧記憶體
147‧‧‧照明控制器
148‧‧‧資料處理器
149‧‧‧位置控制器
C1‧‧‧照明波道
C2‧‧‧收集波道
F‧‧‧特徵部
HM1‧‧‧第一遮罩層
HM2‧‧‧第二遮罩層
L‧‧‧線
MP‧‧‧量測平面
PA‧‧‧圖案軸
Pmain‧‧‧主要圖案
Pauxil‧‧‧輔助圖案
R1‧‧‧圖案化區域
R2‧‧‧測試區域
S‧‧‧溝槽/空間
Sp‧‧‧間隔物
為了更能瞭解此處所揭示之標的，且為了示範在實務上可如何執行，現將參照隨附圖式、藉由僅為非限制性之實例來敘述實施例，其中： 圖1A至1D示意性地顯示本發明之原理，其中圖1A顯示形成有測試區域的樣本，本發明之測試結構係位於測試區域中；圖1B顯示使樣本圖案中之對稱平面特性化的原理；且圖1C及1D顯示測試結構之配置的兩實例；圖2為本發明之量測系統的方塊圖，該量測系統係用於依據本發明而配置之測試結構中的量測；圖3A-3F示意性地說明例示間距分隔法的微影-蝕刻-微影-蝕刻(LELE)技術之原理；圖4A-4F示意性地說明作為間距分隔法之另一實例的間隔物輔助雙圖案化(Spacer Assisted Double Patterning,SADP)技術之原理；圖5示意性地說明適合由圖2之量測系統實施的使用偏極化光之光學量測方案的兩實例。
圖6及7說明圖5之量測方案可如何分別用於圖1C及1D之測試結構中的量測，而適合偵測LELE或SADP製程中的錯誤；圖8A及8B說明發明人執行之分別使用圖5之兩量測方案在測試結構中之光譜量測的模擬結果；及圖9A-9D示意性地顯示依據本發明配置之測試圖案的又另一實例，其中圖9A及9B顯示依據設計法則的主要圖案(理想/所需圖案)及具有起因於圖案化製程之錯誤的圖案；且圖9C及9D顯示分別由理想及有缺陷的圖案化產生的測試結構。
本發明在其一實施態樣中針對控制圖案化製程的目的，而提供特別設計的測試結構，以供圖案化樣本的簡單及穩定之特性化。此係藉由以下方式達成：將測試結構配置成使其在測試圖案中引發特定的特徵部非對稱性以增強感興趣之圖案參數中之改變的光學量測敏感度。
參照示意性說明本發明之原理的圖1A-1D。圖1A示意性顯示具有圖案化區域R1(構成真實圖案化結構)及測試區域R2的圖案化結構(樣本)10，真實圖案或樣本圖案12係形成於圖案化區域R1中，測試結構16係位於測試區域R2中。應理解為了幫助展示及說明，圖式並非按比例，且圖式實際上顯示圖案樣本的一小部分及測試區域的一小部份。圖案化區域R1中的真實圖案12為典型包含週期性之預定單位格子20的格柵，該等單位格子20典型地各包含藉由沿圖案軸PA之第二特徵部(空間/線)彼此分隔的至少兩第一特徵部(線或空間)。其可例如為由三個分隔之線L1、L2及L3形成的兩空間S1，或為其之間具有空間的兩線。
測試結構16具有由主要圖案Pmain之特徵部(線及空間)及預定輔助圖案Pauxil之特徵部F形成的測試圖案18，主要圖案Pmain之特徵部係以分隔之關係沿著圖案軸PA排列。主要圖案Pmain包含一或更多單位格子20，且輔助圖案Pauxil係與主要圖案的至少一些特徵部相關聯。較佳地，輔助圖案Pauxil之特徵部F係在將於以下更具體說明的相關於主要圖案Pmain之預定方向上，至少位於待受控制的主要圖案之該等特徵部之二或更多者中。因此，舉例來說，若主要圖案呈線及空間的形式，且空間的寬度將受到控制，而線寬度視為固定，則輔助圖案Pauxil包含位於主要圖案Pmain之至少兩空間中的至少兩特徵部F。
應瞭解測試區域R2經歷與樣本10之圖案化區域R1相同的圖案化製程，且因此測試結構中之主要圖案Pmain的特徵部排列與圖案化區域R1中相同，而刻意僅在測試區域R2中產生輔助圖案，藉以形成測試結構16。
應瞭解主要圖案(亦即一或更多由分隔之特徵部(格柵)形成的單位格子)總是由至少一平面加以特徵化，主要圖案相關於該至少一平面係總是對稱，不論主要圖案的圖案參數為何。在此連結中，參照圖1B，其顯示具有特定固定寬度(視為常數)之線L的形式之圖案，該等線L係配置呈在其之間具有空間，而該空間的寬度待受控制。如圖所示，此圖案係由兩對稱平面SP1及SP2特徵化，該等對稱平面SP1及SP2係各使圖案維持相關於此平面對稱，而不論是否S1=S2。特徵化對稱平面SP1及SP2典型地通過特徵部的中心。就圖案的狹長特徵部(線)及平行於該狹長特徵部的對稱平面而言，如此特徵化對稱平面SP1及SP2典型地通過空間(亦即其參數受到控制的特徵部)的中心。如圖所示且將於以下更具體說明，輔助圖案Pauxil係配置成使其特徵部F相關於主要圖案Pmain之特徵化對稱平面SP1及SP2非對稱地定向。
光學量測系統係配置且可操作以定義平行定向於主要圖案Pmain的選定特徵化對稱平面SP1及SP2的量測平面、並產生不同的量測條件，使得來自測試圖案18之量測光學響應表示主要圖案之(即樣本圖案12之)圖案參數的條件。
如圖1C及1D中更具體顯示，測試圖案18A及18B可具有單尺寸(圖1C)或雙尺寸(圖1D)設計。在圖1C之單尺寸設計中，特徵化對稱平面係針對包含一單位格子之主要圖案而考量，且輔助圖案之特徵部F係相關於此平面非對稱地定位。在此具體實施例中，輔助圖案的特徵部F係位於主要圖案Pmain的所有待受控制之特徵部中。在圖1D之雙尺寸設計中，特徵化對稱平面係針對包含兩單位 格子之主要圖案而考量，且輔助圖案之特徵部F係相關於此平面非對稱地定位。在此實例中，輔助圖案之特徵部F係位於主要圖案Pmain的僅一單位格子內待受控制之特徵部中。
如以上指出並將於以下更具體說明，測試圖案之光學響應的對稱性或非對稱性係相關於選定之量測平面而考量，該量測平面係垂直於測試結構、包含照明及收集波道、且平行於主要圖案的對稱平面。
參照圖2，其藉由方塊圖示意性地說明本發明之量測系統100，該量測系統100係配置並可操作以於測試結構上量測、及識別測試圖案的非對稱性/對稱性條件，且較佳地亦判定非對稱性之程度。量測系統100包含相關於樣本固定器115而容納、且可(經由線路或無線訊號傳輸)與控制單元140連接的光學單元102。
光學單元102定義照明波道C1及收集波道C2，且包含：光源單元120，用以透過照明波道C1照明測試結構16定位於其中的測試區域R2；及偵測單元130，用以接收從樣本返回(反射)並沿收集波道C2傳送的光。光學單元102中進一步較佳地設置偏極化單元132，該偏極化單元132係至少與收集波道C2連結，亦即一或更多偏極化濾波器至少位於收集波道C2中。
光學單元102較佳地配置(亦即其元件相關於樣本固定器及相關於彼此而容納)成將照明及收集波道C1及C2定向，使得收集波道收集包含來自樣本10之鏡面反射的光。此外，光學單元102可配置成將照明及收集波道定向為相關於樣本平面具有傾斜光傳播配置，使s及p偏極化狀態可受到良好定義。
偏極化單元132包含位於收集波道C2中的至少一偏極化濾波器，其可提供線性或圓形偏極化。在此方面，圓形偏極化濾波器為配置成容許光之 順時針或逆時針偏極化分量的傳輸之光學組件。如此之圓形偏極化濾波器可包含線性偏光鏡及四分之一波片，且可定向而使的僅有順時針(或逆時針)偏極化分量通過偏光鏡組件。
控制單元140可包含偏極化濾波器控制器142，其可連接至偏極化濾波器135(大致上，至偏極化單元132)且用以可控制地在不同偏極化狀態(至少第一偏極化狀態及第二偏極化狀態)之間改變其較佳偏極化平面的方向。
此外，在一些實施例中，偏極化單元132亦包含位於照明波道C1中的一或更多偏極化濾波器125。照明波道之偏極化濾波器125可大致類似於收集波道之偏極化濾波器135，但在其較佳偏極化平面的方向上不同，且因此在其傳送的偏極化分量上不同。控制單元140(其偏極化濾波器控制器142)可亦連接至偏極化濾波器125，並用以造成偏極化濾波器125在至少第一及第二方向之間旋轉或平移，藉此傳送第一或第二偏極化狀態的光。
控制單元140典型地為電子裝置，除其他者外，還包含例如資料輸入端(或資料讀出端)及輸出端144及143、記憶體145、及資料處理器148之軟體/硬體的程式/模組，且亦可包含偏極化濾波器控制器142、以及照明控制器147和位置控制器149。控制單元140係用以接收並處理由以下將進一步說明之偵測單元130所提供的量測資料，且可用以操作光學單元(例如其偏極化單元132、且可能亦有光源單元120)。照明控制器147可用以操作光源單元120，以提供選定類型(波長、照明型態、及/或操作模式，亦即CW或脈衝模式)之照明。位置控制器149可用於控制樣本固定器115與光學單元102之至少一些元件之間的相對調節，以例如在樣本上預設或所需位置提供量測、以及提供所需的量測平面MP之方向。 量測平面MP典型地定向成使其垂直於樣本固定器(且因此垂直於樣本的表面)，且包含以下將進一步說明的照明及收集波道C1及C2。
舉例來說，控制單元140可操作光源單元120以利用預定之第一及第二相異偏極化狀態的光、或未偏極化及偏極化的光依序照明樣本10。偏極化濾波器控制器142可因此操作收集波道之偏極化濾波器135(且可能亦有照明波道之偏極化濾波器125)，以容許依序偵測反射光的預定偏極化分量，並產生表示該等預定偏極化分量(亦即，表示所偵測光中對應之偏極化分量的強度)之第一及第二量測資料。
控制單元140操作光學單元102以執行至少包含不同量測條件下之第一及第二量測的至少一量測期。不同的量測條件可包含所偵測光之不同偏極化狀態，該等偏極化狀態二者皆與照明之偏極化狀態不同。這些可包括第一及第二量測中之未偏極化照明及所偵測光的不同線性偏極化；或較佳地分別包含照明的P1及P2偏極化及偵測的P2及P1偏極化。一般而言，利用收集波道中的偏極化濾波器135及亦可能有照明波道中的偏極化濾波器125之一或更多方向，二或更多量測係實施於量測期中。此可藉由適當地操作(切換)照明及收集波道中之偏化濾波器而達成。舉例來說，照明波道可被操作以依序利用二或更多不同偏極化狀態的入射光提供相同區域的照明，而收集波道被操作以依序收集依據入射光之偏極化狀態而選定的反射光之一或更多不同偏極化分量。因此，量測期中偵測單元的輸出包含第一及第二量測資料段MD1及MD2(例如依序獲得)。
控制單元140的資料處理器148(軟體程式)係用以(程式化而用以)分析第一及第二量測資料段MD1及MD2，並判定且分析該等量測資料段(其指示受量測之圖案中的對稱/非對稱狀態)之間的關係(例如差異)，以及產生指示樣本 圖案中之圖案參數之狀態的資料。第一及第二量測資料段MD1及MD2之間的關係亦可指示非對稱性的程度。
本發明提供較佳地基於光譜反射法的量測方案，其中樣本在寬廣光譜範圍上之光響應受到量測。測試結構的配置之目標為增強樣本的非對稱性資訊。
參照圖3及圖4，其概略例示樣本圖案中之圖案參數的變異(圖案之非對稱性)，該變異可能發生在製造(圖案化)程序期間。應注意以下者僅為可由本發明在識別製造變異/非對稱性上之技術受惠的圖案化結構實例。這些由間距分隔法所製造的實例絕非涵蓋性質，且本發明並不限於該等實例。
經由多重圖案化實施的間距分隔法現今為達成小間距結構的關鍵方法，且因此其在所有先進半導體元件製造中扮演關鍵角色。這些方法將一組挑戰導入製造程序中。使用間距分隔法製造密集結構可經由若干處理流程而實現。該等流程的每一者可具有如以下所述的固有分隔誤差機制。在此，呈現最通常使用的製造流程，但使所提出之計量方法延伸至其他製造流程亦顯而易見。
圖3A-3F中所述的第一間距分隔法係稱為微影-蝕刻-微影-蝕刻(LELE)法。為了達到微影印刷間距能力的1/2間距(1/2 P)，通常使用以下的程序。如圖3A所示，兩硬遮罩層(第一遮罩層HM1及第二遮罩層HM2)係沉積於基板11上而具備不同的蝕刻選擇性。其後，如圖3B所示，執行光微影印刷步驟PR1以供印刷具有1/4 P之寬度L1的線及在其之間之3/4 P的空間。在圖3C例示的第三步驟中，將選擇性化學蝕刻施加通過第二遮罩層HM2至圖案，同時第一遮罩層HM1因其對用以移除第二遮罩層HM2部分之化學品的回復力而無損傷。然後執行第 二光微影印刷步驟PR2，而欲產生具有與第一印刷相同之寬度L1的線，但其中心相關於第一線中心偏移1/2 P，如圖3D所示。如圖3E所示，執行第二選擇性蝕刻步驟，產生由交替之HM1的線L及其之間的溝槽/空間S所形成的主要圖案Pmain。如吾人所察知，LELE間距分隔方案可藉由增加光微影及蝕刻循環而擴展至三個間距分隔或更多。
兩主要誤差類型可能發生在LELE製程期間：第一，例如曝光劑量或焦點的光微影印刷間工具不穩定性可能導致交替之線的臨界尺寸(CD)、寬度之間的差異(亦即L1≠L2，圖3E)。此外，兩微影步驟之間的任何覆蓋誤差將造成交替溝槽之間的偏移(亦即S1≠S2，圖3E)。如以下將詳細說明，本發明設想到以高精確度識別這些誤差。
圖4A-4F中所述的第二間距分隔法係稱為間隔物輔助雙圖案化(SADP)。類似於LELE，此方案達成具有微影間距之一半值1/2P的格柵，並涉及以下的步驟。圖4A中所示的第一步驟涉及兩疊層(硬遮罩層HM及軸心層ML)在基板11之頂部上的沉積。如圖4B所示，在第二步驟中執行光微影印刷步驟PR，以印刷具有圖案間距P及等於所欲溝槽/空間S之寬度的寬度L1之軸心線。如圖4C所示，光阻移除之後為沉積薄膜間隔物，使得間隔物全面(blanket)蝕刻在蝕刻於軸心層ML中之每一線的側邊形成兩柱Sp1-2及Sp3-4。然後如圖4D所示將軸心層/圖案ML移除，且間隔物Sp1-4及HM層對於此步驟中使用的蝕刻化學品具有回復性。在後續步驟中，HM層受到蝕刻。因此，如圖4E所示，主要圖案Pmain係形成為包含HM層之線L及該等線L之間的空間S(位於被移除之軸心線處及間隔物柱之間的(複數)間隙中)。再一次，SADP方案可藉由具有複數間隔物沉積和利用適當移除蝕刻化學品之全面蝕刻及移除循環，而擴展至三個及更多間距分隔(間隔 物輔助雙圖案化)。又另一擴展方案為使用間隔物柱作為下一循環的軸心一產生四重及8折圖案。
與LELE相反，在SADP中，線的臨界尺寸(寬度)通常為匹配(亦即L1=L2，圖4E)。然而，軸心寬度等於相鄰間隔物之間的間隙時，空間S之寬度將在所欲關係S1=S2附近浮動。如此變異可能由軸心光微影步驟不穩定性(例如曝光能量、聚焦)及軸心蝕刻偏壓浮動而產生。
如圖3F及4F所示，印出之格柵滿足相關於三個平面a、b及c之鏡像對稱性，其中平面c為x-z平面並通過圖案特徵部的中心，且平面a及b為分別通過不同線之中心的y-z平面。因此，不論格柵線的寬度及/或該等線之間的空間之寬度(亦即圖案的臨界尺寸)是否沿圖案軸完美地維持，印出之格柵皆滿足鏡像對稱性。確實，舉例來說，考量圖3F中之L1≠L2，對標示「a」之平面施以鏡像對稱性係將L1線映成相等的L1線，且將L2線映成相等的L2線。相關於此平面施以鏡像對稱性將結構映成其本身的事實暗示其係相關於特性化對稱平面呈鏡像對稱。
在此方面，參照圖5，其概略顯示一些使用偏極化光的光學量測方案A1-A2、B1-B2，該等方案可藉由上述圖2之光學單元102而實施。在此，量測方案A1-A2對應至包含第一及第二量測A1及A2的量測期，且量測方案B1-B2對應至包含第一及第二量測B1及B2的量測期。量測係施加至樣本圖案(圖1A中之區域R1)，該樣本圖案係以各包含兩分隔之格柵線L1及L2之兩單位格子的形式例示於此。量測之目標為識別線之寬度是否獲得維持，亦即L1=L2或L1≠L2。
基本上在兩方案中，於第一量測A1、B1中，照明波道C1用以提供朝第一方向(P1偏極化狀態(圖中標示為Pillum))偏極化的光，且收集波道C2用以提 供第二偏極化方向/狀態P2(圖中的Pcol)之光的收集；且在第二量測A2、B2中，照明光朝第二方向P2偏極化，而所收集的光朝第一方向P1偏極化。在量測期/方案A1-A2中，包含照明及收集波道C1及C2之量測平面MP係類似於圖3F及4F之平面c(亦即x-z平面)。若被量測之樣本圖案Pmain相關於x-z平面為對稱，光學量測A1及A2便滿足對稱性條件，亦即第一及第二量測A1及A2的結果相同(至少在量測雜訊上)，也就是說，相對應之量測資料段MD1及MD2為相等(MD1-MD2=0；或MD1/MD2=1)。類似地，具有相關於y-z平面(圖3F及4F中之平面a及b)之鏡像對稱性的樣本圖案之量測對於量測B1及B2提供相同的結果。
然而，如以上所述，在兩情況中：L1=L2或L1≠L2，被量測之樣本皆具有鏡像對稱性，亦即，上述之成對量測值將在此二條件下提供相等的結果。
因此，判定量測資料段MD1及MD2之間的關係(例如這些量測值對的相減)將直接相關於樣本圖案的對稱狀況，亦即，對於對稱圖案而言，相減的光譜完全為零，且僅在加入將導致相關於主要(樣本)圖案之特性化對稱平面之非對稱圖案的輔助圖案之情況下，任何與零之變異將指示受量測樣本偏離完美對稱。
本發明涉及使用測試結構，該測試結構除了主要圖案外還包含輔助結構(圖案)，以在主要圖案之受關注參數與一些特定對稱性之間產生固有連結。當將此專用輔助結構增加至主要圖案時，主要圖案之受關注參數的任何自其標稱值的變異引起非對稱性，此可使用專用的對稱敏感性量測方案加以識別。此方法的長處在於其容許使用對稱敏感性(可能歸零(nulling))法以將並未被其本身必要地連結至對稱破缺(symmetry breaking)的受關注參數特性化。
回到圖1C及1D，其顯示兩測試圖案18A及18B之特定但非限制性的實例。如上述，這些結構中的主要圖案(沒有輔助圖案Pauxil之特徵部F)係相關於特性化對稱平面SP1及SP2呈對稱。然而，當考量適當/選定之特性化對稱平面而將輔助圖案加入以相關於該選定平面呈非對稱時，若主要圖案之受關注特徵部改變，整體測試圖案便不再是鏡像對稱。應瞭解測試結構可包含任何數目的單位格子，且因此有複數個如此之特性化對稱平面。考量圖1D之結構，其中對稱平面SP1係沿著圖案特徵部(亦即垂直於圖案軸)，主要(樣本)圖案即使在L1≠L2時亦為鏡像對稱，且因此對稱敏感性量測方案將無法偵測如此之製程變異。然而，一旦加入輔助結構，主要圖案的這些對稱平面SP1將僅在L1=L2時仍為整體測試圖案的對稱平面。接著，使用平行於主要圖案之對稱平面之量測平面的任何對稱敏感性計量法可直接偵測與L1=L2之變異。
現參照圖6及圖7，其顯示將上述量測方案A1-A2、B1-B2(由圖2之系統實施)用於在具有如此測試圖案18A及18B之測試結構16A及16B中的量測。此技術可用以偵測LELE或SADP製程中的誤差。
在圖6中，測試結構16A包含由所提出之格柵設計中的單位格子20(該格柵係由如此單位格子20之週期性陣列組成)所形成之測試圖案18A。測試圖案18A包含主要圖案Pmain及輔助圖案Pauxil。主要圖案Pmain包含具有固定寬度之三線L及交替之間隔S1及S2，該等間隔之參數係受到控制以決定其寬度是否滿足條件S1=S2。輔助圖案Pauxil係由特徵部F1及F2(溝槽或貫孔)所形成，該等特徵部係位於(蝕刻於)主要圖案之該等間隔S1及S2內。本實例之目標為監測/控制間隔S1及S2之寬度s1及s2，亦即判定是否s1=s2或s1≠s2。因此，輔助圖案之特徵部係位於間隔中。應瞭解輔助圖案的溝槽整個延伸越過各個間隔，且因此溝槽的參 數對應至間隔的寬度。如圖中所示，輔助圖案Pauxil係相關於主要圖案Pmain之特性化對稱平面呈非對稱。
考量上述圖5之量測方案，若沒有輔助圖案，無論是否s1=s2或s1≠s2，上述使用平行於主要圖案之特性化對稱平面之量測平面的量測期皆提供相同的結果。然而，現在考量如圖6所示、其中使用主要圖案Pmain及額外之輔助圖案Pauxil的測試結構，其中在特徵部F1及F2相關於主要圖案之對稱平面的非對稱定向下，輔助圖案之特徵部F1及F2係位於寬度受控制之空間S1及S2中。當上述光學量測使用x-z平面之量測平面而實施時，基於偏極化之兩量測MD1與MD2之間的差異將在s1=s2及s1≠s2的情形中不同。此因如上述配置之輔助圖案影響量測方案A1及A2中使用之入射光的偏極化，使得對於任何s1≠s2情況而言，在量測資料段MD1與MD2之間有差異。因此，藉由將兩量測資料段相減(或一般而言決定其之間的關係，例如比率)，任何顯示資料段不相等的結果皆指示s1≠s2。
應注意輔助圖案(在此實例中為額外的貫孔印刷設計)典型地為現存且可用之疊層/光微影遮罩，因此該設計不使整體製程更複雜，且可經由標準製程方案依循疊層之設計法則。對於此實例而言，此包含貫孔先-溝槽後(Via-first-trench-last)或貫孔後-溝槽先(Via-last-trench-first)的流程。
在圖7中，測試結構16B包含兩倍尺寸之設計(例如兩單位格子)的測試圖案18B。測試圖案18A包含：主要圖案Pmain，其包含具有交替之間隔(圖中顯示兩對間隔S1及S2)的分隔之線L，該等間隔之臨界尺寸(寬度)將受到控制；及輔助圖案Pauxil，其由特徵部F1及F2(溝槽或貫孔)形成，該等特徵部係位於(蝕刻於)該對相鄰單位格子之一單位格子的間隔S1及S2內。在此實例中，對稱平面(且因此量測平面MP)為y-z平面。在此情況中，如上述獲得的量測資料段MD1及MD2 將在s1=s2時相等；然而，當s1≠s2時，量測資料段MD1及MD2便不同。因此，利用上述量測期之量測方案B1及B2，並決定相對應之量測資料段之間的關係(例如將兩量測值相減)，任何對應至不相等量測資料段的結果(例如非零結果)係直接指示s1≠s2狀況(製程誤差)。
應注意在上述非限制性實例中，輔助圖案之特徵部(貫孔)係位於主要圖案的間隔內，因為該等間隔為參數受控制之圖案特徵部。替代地或額外地，若測試結構係針對控制線參數而設計(例如除了間隔以外)，輔助圖案的特徵部係位於主要圖案之線的至少一些者內(例如除了間隔中之特徵部外)。
重要的是注意以上提出的解決方案僅為針對本發明中概述之大致方法的實例。刻意設計測試結構/位置以使特定對稱性質與受關注參數連結的方法可在許多OCD應用中實施。再者，利用這些勾勒對稱性的量測方案可對這些參數提供良好的敏感性增強。測試結構的設計可包含分析對稱性質、設計及提供在改變受關注參數之情況下破壞對稱性的測試結構、及使用對於對稱性/非對稱性敏感的量測方法。
現參照圖8A及8B，其顯示由發明人所執行之兩模擬的結果。如以上所提及，光學量測為光譜量測，且因此描述第一及第二量測資料段之間之差異的訊號係實際上為光譜特徵的形式。於是，模擬結果呈現所產生之光譜特徵對於圖案參數s1及s2間之差異的相依性。圖8A例示使用測試結構16A及量測方案A1及A2時對於s1與s2間之差異的光譜敏感性，且圖8B例示使用測試結構16B及量測方案B1及B2時對於s1與s2間之差異的光譜敏感性。具體而言，兩圖皆顯示當如曲線(光譜特徵)D2及D6顯示之s1=s2時，利用測試結構16A及16B與量測方案A1-A2及B1-B2所獲得的量測資料段間之差異為零(或量測資料段大致上相 等)。另一方面，當s1≠s2時，例如間隔之間的差異為-5Å(曲線D1、D5)、5Å(曲線D3、D7)或10Å(去線D4、D8)，量測資料段不相同，例如使用量測方案A1-A2及B1-B2所獲得之光譜特徵之間的差異並非零。
參照圖9A-9D，其概略顯示測試圖案18C的又另一具體但非限制性實例，測試圖案18C可依據本發明而使用，以增強並凸顯光學量測中受關注參數偏離其標稱值時造成的非對稱性。再者，此特定實例顯示如何針對凸顯受關注參數而考量不同類型的對稱性(例如相關於旋轉180°的對稱性)、以及凸顯此對稱性的適當量測方案。
圖9A及9B分別顯示具有依據設計法則(理想圖案)而配置之主要圖案Pmain的單位格子20、及圖案化製程所產生的單位格子20。「理想」(所需)主要圖案Pmain包含格柵，在格柵中，每一單位格子20具有其之間設置一空間的兩矩形結構(線)L1及L2。標稱上，所有矩形應相同且平均地分隔。如圖9B所示，此樣本中預期的誤差之一為使得印刷之成對線可能在其中心變得更窄(或更寬)(沿著線的線寬變異)。
選定之量測方案的目標為凸顯從180°轉動對稱性的偏離。如此量測方案可為例如在一方向上量測樣本，將樣本旋轉180°並再次量測。為了如此量測方案運作，光之照明及收集波道必須不同(例如具有不同方向的偏光鏡)。否則，由於時間反演對稱性(time reversal symmetry)，即使對於非180°對稱樣本而言，兩量測值亦將相等。應注意標稱(圖9A)及不佳地印刷(圖9B)的結構二者皆滿足此對稱性。因此，無論誤差存在與否，兩個如此180°對稱量測值的相減都將導致零訊號。
可能的設計變更之一為藉由使用圖9C所示之測試圖案18C，其中輔助圖案加入兩指標(特徵部)F至主要圖案的兩線其中一者。應注意對於繞兩矩形/線之一者的中心旋轉而言，這些指標/特徵部本身保持180°之旋轉對稱。然而，在製造誤差存在的情況下(圖9D)，如上述之兩不同量測條件的量測資料段不相同，且因此兩量測值的相減提供直接與印刷誤差相關的非零訊號。
因此，本發明提供用以監測圖案化結構中之圖案參數的新穎方法。本發明提供專用測試結構的新穎設計，且亦提供適當量測方案用以在如此之測試結構中量測，俾以識別圖案參數之錯誤/變異。

Claims (22)

  1. 一種用於樣本圖案之計量量測的測試結構，該樣本圖案係由週期性之複數單位格子形成，該等單位格子各由沿著一圖案軸以分隔關係排列的圖案特徵部形成，該測試結構包含一測試圖案，該測試圖案係由一主要圖案及預定之一輔助圖案形成，該主要圖案包含該等單位格子之一或更多者的主要圖案特徵部、並具有一對稱平面，該輔助圖案包含分隔的至少二輔助特徵部，該等輔助特徵部係位於該主要圖案之該等主要圖案特徵部的至少一些者內，在計量量測期間，該主要圖案之該等主要圖案特徵部的該至少一些者之參數將受控制。
  2. 如申請專利範圍第1項之用於樣本圖案之計量量測的測試結構，其中該輔助圖案之該等輔助特徵部係排列成使得該輔助圖案相關於該主要圖案之該對稱平面呈非對稱。
  3. 如申請專利範圍第1項之用於樣本圖案之計量量測的測試結構，其中不論該主要圖案之相似特徵部的參數是否相等，該主要圖案相關於該對稱平面皆呈對稱。
  4. 如申請專利範圍第1項之用於樣本圖案之計量量測的測試結構，其中該輔助圖案之該等輔助特徵部係相關於該主要圖案而配置及排列，使得指示來自該測試結構之光學響應的資料：在受控制之該主要圖案之至少一參數於該測試結構內受到保持時滿足平行於該主要圖案之該對稱平面的一量測平面附近之對稱性條件，且在該至少一參數於該測試結構內變動時不滿足該量測平面附近之該對稱條件。
  5. 如申請專利範圍第4項之用於樣本圖案之計量量測的測試結構，其中指示該光學響應之該資料包含第一量測資料段與第二量測資料段之間的一關係，該第一量測資料段及該第二量測資料段係對應至不同量測條件下所取得的第一量測值及第二量測值。
  6. 如申請專利範圍第5項之用於樣本圖案之計量量測的測試結構，其中該關係為該第一量測資料段與該第二量測資料段之間的差值。
  7. 如申請專利範圍第5項之用於樣本圖案之計量量測的測試結構，其中該等不同量測條件係藉由自該測試結構收集的光之不同偏極化而特性化。
  8. 如申請專利範圍第1項之用於樣本圖案之計量量測的測試結構，其中該測試圖案包括： 該主要圖案，包含至少一單位格子，該單位格子包含其之間具有個別之兩間隔的三線；及 該輔助圖案，與該至少一單位格子相關聯，且包含分別位於該兩間隔中並延伸過該兩間隔的兩貫孔， 藉此使藉由光學量測的該等間隔之寬度的控制得以進行，該光學量測係利用平行於該主要圖案之該對稱平面的一量測平面，該對稱平面係平行於該圖案軸。
  9. 如申請專利範圍第8項之用於樣本圖案之計量量測的測試結構，其中該兩貫孔係位於該兩間隔之間的線之相對側、及該線的相對端。
  10. 如申請專利範圍第1項之用於樣本圖案之計量量測的測試結構，其中該測試圖案包括： 該主要圖案，包含局部相鄰的至少一對單位格子，該單位格子包含分隔的兩線；及 該輔助圖案，與該對單位格子之一單位格子相關聯，且包含分別位於該等線之間之兩間隔中並延伸過該兩間隔的兩貫孔， 藉此使藉由光學量測的間隔之寬度的控制得以進行，該光學量測係利用平行於該主要圖案之該對稱平面的一量測平面，該對稱平面係垂直於該圖案軸。
  11. 一種圖案化結構，包含一測試區域及位於該測試區域中的至少一測試結構，該測試結構係依據申請專利範圍第1項而配置。
  12. 如申請專利範圍第11項之圖案化結構，其為生產線上前進的半導體晶圓。
  13. 一種用於樣本之計量量測的系統，該樣本具有一主要圖案，該主要圖案具有對稱平面，該系統包含： 一光學單元，定義一照明波道及一收集波道，該照明波道用以利用一照明光束照射一樣本中之一測試區域，該收集波道用以偵測從該測試區域反射而被收集的光；及 一控制單元，用以接收並處理指示被偵測之光的量測資料；其中 該光學單元受配置且可操作成使得該照明波道及該收集波道位在垂直於一樣本平面且平行於該主要圖案之該對稱平面的一平面中， 該光學單元包含一偏極化單元，該偏極化單元包含至少一偏極化濾波器，該至少一偏極化濾波器位於該收集波道中，且配置並可操作成收集及容許偵測偏極化狀態 與照明光之偏極化狀態不同的光， 該光學單元可操作成執行至少一量測期，每一量測期包含具有被偵測光之不同偏極化狀態的第一及第二量測，並分別產生第一量測資料段及第二量測資料段，該等偏極化狀態係各不同於照明光之偏極化狀態； 該控制單元係配置並可操作成處理該第一量測資料段及該第二量測資料段，及決定指示該測試區域中該主要圖案之對稱性狀態的該第一量測資料段與該第二量測資料段之間的關係。
  14. 如申請專利範圍第13項之用於樣本之計量量測的系統，其中該至少一偏極化濾波器可在其對應至被收集之光之不同偏極化狀態的不同操作狀態之間切換。
  15. 如申請專利範圍第13項之用於樣本之計量量測的系統，其中該至少一偏極化濾波器為一線性偏極化濾波器，且該控制單元係配置成可控制地將該偏極化濾波器相關於p線性偏極化狀態旋轉±45∘。
  16. 如申請專利範圍第13項之用於樣本之計量量測的系統，其中該偏極化濾波器為圓形偏極化濾波器，配置成選擇性地容許偵測順時針或逆時針偏極化狀態的光；該控制單元配置成在該順時針及逆時針偏極化狀態之間選擇性地切換。
  17. 如申請專利範圍第13項之用於樣本之計量量測的系統，其中該照明光為未偏極化光。
  18. 如申請專利範圍第17項之用於樣本之計量量測的系統，其中該至少一偏極化濾波器可在其對應至被收集之光之不同偏極化狀態的不同操作狀態之間切換。
  19. 如申請專利範圍第17項之用於樣本之計量量測的系統，其中該偏極化單元為一靜態單元，其容許同時收集該第一及第二偏極化狀態的光。
  20. 如申請專利範圍第13項之用於樣本之計量量測的系統，其中該偏極化單元在該照明波道中包含至少一偏極化濾波器，其可操作以依序至少提供至少具有不同之第一及第二偏極化狀態的第一及第二照明光束。
  21. 如申請專利範圍第20項之用於樣本之計量量測的系統，其中該控制單元係配置成可控制地操作該偏極化單元，俾利用具有該第一及第二偏極化狀態之該第一及第二照明光束照射該測試區域，而分別偵測具有該第二及第一偏極化狀態的光。
  22. 一種用於圖案化樣本之計量量測的方法，該方法包含： 使受量測之圖案化樣本與依據申請專利範圍第1項配置的對應之一測試結構相關聯； 使用平行於該測試結構中之該主要圖案之該對稱平面的一量測平面在該測試結構上執行至少一量測期，該量測期包含至少第一及第二量測，該至少第一及第二量測各沿著一照明波道將照明光導引至該測試結構上，並收集從該測試結構所反射、沿著待被偵測之一收集波道傳播的光，使得偵測到的光具有與該照明光之偏極化狀態不同的偏極化狀態，且該至少第一及第二量測各產生指示量測中偵測到之光的一量測資料段，藉此針對同一該測試結構上對應至被偵測到、具有不同的第一及第二偏極化狀態之光的該至少第一及第二量測，產生至少第一及第二量測資料段；及 決定指示該主要圖案中該主要特徵部之參數的該至少第一及第二量測資料段之間的關係。
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