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TWI723875B - 具有像素化相移光罩之干涉儀及執行干涉儀量測之方法 - Google Patents

具有像素化相移光罩之干涉儀及執行干涉儀量測之方法 Download PDF

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TWI723875B
TWI723875B TW109116055A TW109116055A TWI723875B TW I723875 B TWI723875 B TW I723875B TW 109116055 A TW109116055 A TW 109116055A TW 109116055 A TW109116055 A TW 109116055A TW I723875 B TWI723875 B TW I723875B
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耐吉 P 史密斯
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美商昂圖創新公司
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Abstract

一種干涉儀使用包含一像素陣列之一相移光罩，該像素陣列與一偵測器之一對應像素陣列對準。該相移光罩中之各像素經調適以在一測試光束與一參考光束之間產生數個預定相移之一者。例如，該等像素可為線性偏光器或相位延遲元件，其等具有數個偏光器定向或相位延遲之一者以在該測試光束與該參考光束之間產生該等預定相移。該相移光罩中之該等像素配置於該陣列中以在一行寬之列、一列高之行或多個列及行之區塊中之重複像素群組中包含該等預定相移之各者。

Description

具有像素化相移光罩之干涉儀及執行干涉儀量測之方法
本發明係關於干涉儀，且特定言之係關於使用光學相位差之干涉儀。
半導體及其他類似行業在處理期間通常使用光學計量設備提供基板之非接觸評估。光學計量通常用於判定一樣本或樣本上之特徵之一或多個特性。另一類型之樣本評估係缺陷檢測。缺陷(諸如一樣本上之顆粒或其他不規則性)可干涉所得裝置之效能。習知地，用於偵測缺陷之光學工具使用明場及暗場檢測。明場及暗場偵測工具基於由缺陷導致之光散射而偵測缺陷。
干涉儀係能夠藉由判定各像素處之干涉信號之相位而量測一物件上之小高度差異之光學工具。判定信號之相位需要從晶圓上之各點獲得一個以上樣本。在一習知掃描干涉儀中，藉由通常以產生干涉圖之相位的四分之一波長改變之步階沿垂直於樣本或參考表面之一軸移動表面而修改相位。處理至少三個此等相位改變容許以獲取此等樣本所需之時間為代價判定信號相位及因此表面之垂直位置。
一種干涉儀使用包含一像素陣列之一相移光罩，該像素陣列與一偵測器之一對應像素陣列對準。該相移光罩中之各像素經調適以在一測試光束與一參考光束之間產生數個預定相移之一者。例如，該等像素可為線性偏光器或相位延遲元件，其等具有數個偏光器定向或相位延遲之一者以在該測試光束與該參考光束之間產生該等預定相移。該相移光罩中之該等像素配置於該陣列中以在一行寬之列、一列高之行或多個列及行之區塊中之重複像素群組中包含該等預定相移之各者。
在一個態樣中，一種相移干涉儀包含：一光源，其產生一照明光束；一干涉儀物鏡系統，其引導該照明光束之一第一部分入射於一樣本上且接收從該樣本反射之一測試光束，且引導該照明光束之一第二部分入射於一參考表面上且接收從該參考表面反射之一參考光束，該測試光束及該參考光束組合形成一組合光束；一透鏡系統，其聚焦該組合光束以產生該樣本之一影像；一相位光罩，其經定位以使該組合光束或組合為該組合光束之前的該參考光束或該測試光束之一者通過，該相位光罩具有一像素陣列，該像素陣列中之各像素經調適以在該組合光束中之該測試光束與該參考光束之間產生數個預定相移之一者，其中該像素陣列中之該等像素經配置以在一行寬之重複水平線性像素群組及一列高之重複垂直線性像素群組中包含全部該等預定相移；一偵測器，其定位於該樣本之該影像之一平面中以接收該組合光束，該偵測器包括一像素陣列，該像素陣列對準至該相位光罩之該像素陣列且接收該樣本之該影像，該影像包括依據該組合光束中之該測試光束與該參考光束之間的該等預定相移而不同且分組為重複水平線性像素群組及重複垂直線性像素群組之交錯干涉圖；及至少一個處理器，其耦合至該偵測器，該至少一個處理器接收該偵測器中之該像素陣列中之各像素之信號且經組態以基於該等交錯干涉圖之重複群組執行一干涉量測。
在一個態樣中，一種執行一干涉儀量測之方法包含：產生一照明光束；將該照明光束分裂為入射於一樣本上之一測試光束及入射於一參考表面上之一參考光束；在分別由該樣本及該參考表面反射之後將該測試光束及該參考光束組合為一組合光束；聚焦該組合光束以形成該樣本之一影像；使該組合光束或組合為該組合光束之前的該參考光束或該測試光束之一者通過具有一像素陣列之一相位光罩，該像素陣列中之各像素經調適以在該組合光束中之該測試光束與該參考光束之間產生數個預定相移之一者，其中該像素陣列中之該等像素經配置以在一行寬之重複水平線性像素群組及一列高之重複垂直線性像素群組中包含全部該等預定相移；用具有一像素陣列之一偵測器偵測該組合光束，該像素陣列對準至該相位光罩之該像素陣列且放置於該樣本之該影像之一平面中以接收該樣本之該影像，該影像包括依據該組合光束中之該測試光束與該參考光束之間的該等預定相移而不同且分組為重複水平線性像素群組及重複垂直線性像素群組之交錯干涉圖；對該等交錯干涉圖之重複群組執行該干涉量測；及將一信號傳遞至一製程工具以導致該製程工具基於該干涉量測而調整與樣本製造序列之一製造程序步驟相關聯之一製程參數。
在一個實施方案中，一種相移干涉儀包含：一光源，其產生一照明光束；一干涉儀物鏡系統，其引導該照明光束之一第一部分入射於一樣本上且接收從該樣本反射之一測試光束，且引導該照明光束之一第二部分入射於一參考表面上且接收從該參考表面反射之一參考光束，該測試光束及該參考光束組合形成一組合光束；一透鏡系統，其聚焦該組合光束以產生該樣本表面之一影像；一相位光罩，其經定位以使該組合光束或組合為該組合光束之前的該參考光束或該測試光束之一者通過，該相位光罩具有一像素陣列，各像素經調適以在該組合光束中之該測試光束與該參考光束之間產生數(N)個預定相移之一者，其中該像素陣列中之該等像素經配置以在一行寬之重複水平線性像素群組、一列高之重複垂直線性像素群組及包含多個列及行中之像素之重複區塊像素群組中包含全部該等預定相移；一偵測器，其定位於該樣本表面之該影像之平面中以接收該組合光束，該偵測器包括一像素陣列，該像素陣列對準至該相位光罩之該像素陣列且接收該樣本之該影像，該影像包括依據該組合光束中之該測試光束與該參考光束之間的該等預定相移而不同且分組為重複水平線性像素群組、重複垂直線性像素群組及重複區塊像素群組之交錯干涉圖；及至少一個處理器，其耦合至該偵測器，該至少一個處理器接收該偵測器中之該像素陣列中之各像素之信號且經組態以：選擇分組為該等重複水平線性像素群組、該等重複垂直線性像素群組或該等重複區塊像素群組之該等交錯干涉圖；及對該等選定交錯干涉圖執行一干涉量測。
相關申請案之交叉參考
本申請案根據35 USC 119規定主張2018年9月28日申請之標題為「OPTIMIZED PIXELATED PHASE MASK FOR WAFER DEFECT DETECTION」之美國臨時申請案第62/738,789號及2018年10月1日申請之標題為「OPTIMIZED PIXELATED PHASE MASK FOR WAFER DEFECT DETECTION」之美國臨時申請案第62/739,574號之優先權，該等案之兩者之全部內容以引用的方式併入本文中。
圖1繪示一光學計量裝置100之一示意圖，其包含一相位光罩以對來自一單一相機影像之樣本表面形貌執行干涉偵測。光學計量裝置100繪示為一相移干涉儀，且有時可在本文中稱為干涉儀100。在使用一相位光罩之情況下，可用單次曝光獲得資料，且因此，由移動、聚焦及執行圖案辨識之時間及影像傳送速率控制每次獲取之時間。另外，藉由用單次曝光獲得資料，減小全部軸(尤其處於低頻率之軸)中之振動效應。干涉儀100可使用一表面量測來評估一樣本例如以判定樣本或樣本上之一特徵之一或多個特性或找到定位於樣本上之一缺陷。
一相位光罩習知地使用具有不同相移之重複2x2像素區塊之一陣列，如美國7,230,717中繪示，該案之全部內容併入本文中。遍及相位光罩之重複2x2像素區塊之陣列容許相對快速地量測來自一單一影像之一干涉信號之相位，且因此判定具有較小振動影響之表面形貌。形貌量測可用於判定樣本或樣本上之特徵之特性或藉由在多個晶粒中之相同場內位置處找到具有相對於一參考之不同表面高度之區域而偵測缺陷。
然而，在相位光罩陣列中使用2x2像素區塊意謂干涉儀之橫向解析度係甚至最佳光學解析度之像素大小之至少兩倍。再者，使用具有重複2x2像素區塊之一相位光罩分析一樣本假定各2x2像素區塊內存在一恆定形貌。因此，無法用一習知相位光罩陣列從具有一顯著圖案頻率內容(例如，約1/像素大小)之樣本上之區域精確地量測形貌。因此，可期望對相位光罩陣列之改良，如下文論述。
干涉儀100繪示為包含：一光源110，其產生偏振光；一干涉物鏡系統130，其產生正交偏光測試光束及參考光束；及一相機150，其包含呈一像素級微偏光器陣列之形式之一相位光罩155。干涉儀100中之光源110可為產生一所要波長之光(例如，約460 nm)之一窄帶光源。例如，光源110可為一LED、雷射或白熾光源(諸如一鎢絲燈)或一電漿源或弧光燈或任何其他適合高亮度光源。一或多個適當濾光片可與帶寬過大之一光源結合使用，但此設計將為低效的。藉由實例，可使用具有20 nm半峰全寬(FWHM)帶寬之一光源(諸如一LED)。視需要，可使用科勒(Kohler)照明、臨界照明或其他中間形式之照明或其他分佈(諸如環形)以在一干涉物鏡系統130之入射光瞳處產生光源110之一影像，只要照明方案不修改干涉行為以致其無法被解釋。來自光源110之光112在通過一或多個光束分裂器120、132之後由一照明透鏡114聚焦於干涉物鏡系統130中之兩個物鏡之後焦平面上(繪示為配置成一林尼克(Linnik)組態)。
來自光源110之光通過一偏光器116，偏光器116可為例如一線性偏光器但在一些實施例中可為一圓形偏光器且具有可經調整以最大化條紋對比度之可變定向。光束分裂器120 (其可為一非偏光50/50光束分裂器)將偏振光引導(例如，反射)至一干涉物鏡系統130。例如可在相位偵測器依靠偏光時使用偏振光，但在其他實施例中(例如，其中使用不同材料或材料厚度引入一相位滯後)，可使用非偏振光。
干涉物鏡系統130經組態以將入射光分裂為從樣本反射之一測試光束及從一參考表面反射之一參考光束且重組來自樣本之反射測試光束與來自參考表面之反射參考光束。藉由實例，干涉物鏡系統130繪示為一林尼克幾何形狀，但視需要，可使用其他干涉物鏡，諸如一邁克生(Michelson)或米勞(Mirau)物鏡。可取決於儀器中之光之偏光狀態而限制物鏡之選擇。
干涉物鏡系統130繪示為包含一偏光光束分裂器132、用於使測試樣本之表面成像之一樣本物鏡134以及一互補參考物鏡136及一參考鏡138。偏光光束分裂器132用於分離兩個物鏡134與136之間的入射光，使得偏光狀態在樣本與參考路徑之間正交。偏光光束分裂器132透射在光束分裂器132之傾斜面之平面中線性偏光之光且反射具有正交偏光之光。可使用任何形式之偏光光束分裂器，具有良好效率之實例包含具有線柵偏光元件之光束分裂器或在光束分裂器立方體之內部傾斜面處具有一適當薄膜塗層之一麥克奈爾(MacNeille)立方體。光束分裂器132之性質可匹配至光源110之帶寬，此係因為偏光效率隨波長之一改變將改變反射光束及透射光束中之光之平衡或混合光之偏光狀態。
在圖1之組態中，入射於樣本140及參考鏡138處之光經線性偏光。入射光束路徑中之線性偏光器116可用於改變平行於偏光光束分裂器132之各偏光軸之光之比例及因此各路徑中之光束之相對強度。以此方式調整線性偏光器容許信號及參考光束之強度達到相同位準，且因此產生最高可能干涉條紋對比度，此可為期望的。此係一優點，因為其容許干涉儀針對具有變化反射率之樣本而最佳化。
圖1繪示如附接至參考物鏡136之一致動器137以垂直於垂直方向(Z軸)移動參考物鏡136，以便變化入射於樣本140上之一測試光束135與入射於參考鏡138上之一參考光束139之間的光學路徑，其可用於例如將干涉儀聚焦於一量測位置處。干涉儀100擷取一單一影像中之全部所要相位資料且因此無需掃描(例如，變化)光學路徑差異以擷取如一掃描干涉儀中之相位資料。實務上，僅參考物鏡136、僅參考鏡138、樣本或干涉物鏡系統130之整個光學總成可沿光學軸移動以更改測試光束與參考光束之間的光學路徑差異。然而，應理解，在具有其他干涉物鏡之情況下，可藉由在平行於垂直方向之一方向上移動參考鏡而變化路徑差異。從光學角度而言，相對於彼此移動之樣本與整個成像系統之間不存在差異；然而，存在實踐意義，即，光學系統之質量可限制載物台之選擇，此可繼而限制最小載物台精確性。
如繪示，來自樣本物鏡134之測試光束135入射於樣本140上，樣本140固持於安裝於一載物台144上之一卡盤142上。載物台144能夠在笛卡爾(即，X及Y)座標或極(即，R及θ)座標或兩者之某組合中水平運動。載物台亦可能能夠沿Z座標垂直運動。
測試光束135從樣本140反射且所得反射光束返回通過樣本物鏡134且藉由偏光光束分裂器132而與反射參考光束139組合以形成一組合光束151。當樣本與參考光束路徑之間的路徑差異變化在全部點處小於光源之相干長度時，發生樣本與參考光束之間的干涉。
藉由光束分裂器120將所得組合光束151引導朝向相機150。應理解，視需要，光束分裂器120可透射來自光源110之照明光且反射從樣本140反射之光。亦應理解，若依靠除偏光以外的一方法之一相位光罩用於產生一信號相移，則光束分裂器132無需為一偏光光束分裂器。例如，若藉由放置具有參考表面138處之像素化相位延遲元件之一相位光罩而在光束路徑之一者(例如，參考光束139路徑)中產生一相移，則使用非偏振光而非使用偏振光。
圖2繪示藉由使用圓偏振光而無需圖1中展示之光束分裂器120之一干涉儀100’之另一組態。干涉儀100’類似於圖1中展示之干涉儀100，相似指定元件係相同的。在圖2中展示之干涉儀100’之組態中，圓形偏光器131及133定位於樣本物鏡134及參考物鏡136之前，使得入射於樣本及參考表面處之光經圓偏光。圖2中之干涉儀100’之組態容許由偏光光束分裂器132之第四面取代圖1中展示之非偏光光束分裂器120的功能。圖2中展示之組態在樣本及參考路徑之各者中使用圓偏振光，此係因為各路徑必須在偏光光束分裂器132中進行一次反射及一次透射，此有利地平衡偏光光束分裂器132之偏光效率之任何不平衡效應。另外，在樣本係一半導體晶圓時，在樣本表面處使用圓偏振光操作係一優點，此係因為晶圓上之圖案包含表現為線性偏光器且引起儀器之一定向敏感度之許多組線。
如圖1及圖2兩者中繪示，由一透鏡系統(由透鏡152繪示)聚焦組合光束以在與相機150重合之一平面處產生樣本之一影像。如圖1中繪示，由於反射光束由線性偏振光構成，一輸出偏光器154可定位於透鏡152與相機150之間。從樣本140及參考鏡138反射之光之偏光定向係正交的。一圓形偏光器154 (例如，四分之一波片)將正交偏振光束轉換為相反方向圓偏振光，例如將來自樣本140之p偏光測試光束轉換為右手圓偏光且將來自參考鏡138之s偏光參考光束轉換為左手圓偏光。在圖2之組態中，反射光束經圓偏光，但針對樣本及參考信號在相反方向上，且因此無需輸出偏光器。
相機150包含一偵測器陣列158 (諸如一CCD陣列)之前的呈一像素級微偏光器陣列156之形式之相位光罩155，其等定位於實質上相同影像平面中以從透鏡系統152接收樣本之影像。組合光束通過微偏光器陣列156以在偵測器陣列158上產生干涉圖案之數(N)個交錯樣本，例如各樣本之間具有相同相位量值差異。因此，相機150接收與參考信號組合之樣本之一影像，其針對一小路徑差異而在相機150中之各像素處產生一干涉圖。相位光罩155中之微偏光器陣列156中之不同相移元件產生數(N)個樣本之一交錯影像，各樣本具有相同相移，即，存在依據相位變化之干涉圖之N個不同樣本。具有不同相移之附近樣本(像素)群組可一起處理以獲得局部高度。可使用數個像素而非N個像素執行處理，其中可如本文中論述般選擇用於處理之像素數目及配置。藉由實例，微偏光器陣列156包含配置成四個之群組(具有偏光器定向0°、45°、90°及135°)之一線性偏光器陣列，該等線性偏光器在測試光束與參考光束之間引入偏光器角度(參考)之兩倍之一相移。微偏光器陣列156及偵測器陣列158可為例如使用由Moxtek製造之一線柵偏光器陣列用4D技術製造之一Phasecam。
干涉儀100使用偏光資料判定由偏光光束分裂器132正交偏光之測試光束135與參考光束139之間的一相位差。輸出偏光器154 (例如，四分之一波片)將線性偏光測試光束135及參考光束139轉換為左手及右手圓偏光，其等在通過微偏光器陣列156之後進行干涉。偵測器陣列158接收干涉之後的所得光且將偵測器陣列158中之各像素處之強度轉換為一電荷。
相機150 (例如，偵測器陣列158)耦合至一電腦系統170，諸如一工作站、一個人電腦、中央處理單元或其他適當電腦系統或多個系統。電腦系統170較佳地包含於干涉儀100中或連接至干涉儀100或以其他方式與干涉儀100相關聯。電腦系統170亦可控制載物台144之移動以及控制卡盤142之操作。電腦系統170亦收集及分析從相機150獲得之干涉資料，如本文中論述。例如，電腦系統170可分析干涉資料以判定樣本140之一或多個實體特性(諸如一缺陷之存在)，如下文論述。電腦系統170包含至少一個處理器172與記憶體174以及包含例如一顯示器176及輸入裝置178之一使用者介面。具有所體現之電腦可讀程式碼之一非暫時性電腦可用儲存媒體179可由電腦系統170用於導致至少一個處理器控制干涉儀100且執行包含本文中描述之分析之功能。用於自動實施此實施方式中描述之一個或多個動作之資料結構及軟體程式碼可由一般技術者按照本發明實施且儲存於例如一非暫時性電腦可用儲存媒體179上，其可為可儲存程式碼及/或資料以由一電腦系統(諸如處理器172)使用之任何裝置或媒體。電腦可用儲存媒體179可為但不限於磁性及光學儲存裝置，諸如磁碟機、磁帶、光碟及DVD(數位多功能光碟或數位視訊光碟)。一通信埠177亦可用於接收用於程式化電腦系統170以執行本文中描述之任何一個或多個功能之指令且可表示任何類型之通信連接，諸如至網際網路或任何其他電腦網路之通信連接。通信埠177可進一步在一前饋或回饋程序中將例如具有量測結果及/或指令之信號匯出至另一系統(諸如外部製程工具)，以便基於量測結果調整與樣本之一製造程序步驟相關聯之一製程參數。另外，本文中描述之功能可完全或部分體現於一特定應用積體電路(ASIC)或一可程式化邏輯裝置(PLD)之電路內，且該等功能可以可用於產生如本文中描述般操作之一ASIC或PLD之一電腦可理解之描述符語言體現。
因此，樣本140之表面形貌、樣本140之特性(包含一或多個缺陷之存在，包含大小、位置、類型等)可由電腦系統170判定且可傳遞及儲存於記憶體中。儲存於記憶體中之缺陷群體可由良率工程師用於驅動良率改良且控制良率偏移。在另一實例中，由電腦系統170判定之樣本140之表面形貌或樣本140之特性(包含一或多個缺陷之存在，包含大小、位置、類型等)可傳遞至一製程工具以導致製程工具基於樣本140之經量測表面形貌或特性而調整與例如一前饋程序中之樣本140或一回饋程序中之隨後處理樣本之一半導體晶圓製造序列之一製造程序步驟相關聯之一或多個製程參數。在另一實例中，由電腦系統170判定之樣本140之所判定一或多個實體特性(包含一或多個缺陷之存在，包含大小、位置、類型等)可經傳遞以導致樣本之至少一部分(例如，一晶圓之一晶粒)基於一缺陷之存在而被剔除。在一些實施例中，對一缺陷之存在之一指示可與樣本或樣本之至少一部分(例如，具有一缺陷之一晶粒)相關聯，且對缺陷之存在之指示可經重新叫用且用於例如藉由在完成樣本之處理時從已完成批次排除樣本或樣本之部分而剔除樣本或樣本之部分。
圖3A及圖3B繪示一習知微偏光器陣列356之一側視透視圖及一俯視平面圖。圖3C繪示包含具有四個離散偏光(0°、45°、90°、135°)之2x2偏光器像素陣列302、304、306及308之微偏光器陣列356之一部分，四個離散偏光在整個微偏光器陣列356內重複，使得微偏光器陣列356包含具有離散偏光之一重複微偏光器像素陣列。當在相位光罩155中使用微偏光器陣列356時，定向成0°、45°、90°及135°之偏光器像素302、304、306及308在測試光束135與參考光束139之間實現分別具有0°、90°、180°及270°之相位滯後之干涉。微偏光器像素具有匹配偵測器陣列158中之像素之大小及間隔之一大小及間隔，使得偵測器陣列158中之各像素與微偏光器陣列356之一微偏光器元件匹配(即，對準)。
替代地，取代微偏光器陣列356，可使用包含一重複相位延遲元件陣列之一相位光罩，在圖3D中之透視圖中繪示一個此陣列357之一部分。具有一相位延遲元件陣列之一相位光罩可為雙折射石英光罩，其蝕刻至一方形陣列中之不同深度以匹配偵測器陣列158中之像素之大小及間隔且與偵測器陣列158對準。在相位光罩中使用相位延遲像素之情況下，干涉儀100、100’中可不使用偏振光，且具有相位延遲像素之相位光罩可放置於例如參考表面138處之參考光束139路徑中以在測試光束135與參考光束139之間產生相位延遲。相位延遲像素之各者在參考光束與樣本光束之間引入一可能不同延遲。相位光罩包括具有與偵測器陣列之像素對準之離散相位延遲之一重複相位延遲元件陣列。半導體行業中已知此一光罩之製造技術，其中相變通常用於微影術之光罩中。可藉由校準各像素處之相位延遲而改良各相位元件之深度控制。
如圖3A至圖3D中繪示，一習知微偏光器陣列356或相位延遲陣列357使用具有不同相位延遲之一2x2像素陣列，其類似於美國7,230,717中展示之陣列，該案之全部內容併入本文中。然而，在使用2x2像素區塊之情況下，干涉儀之橫向解析度係甚至最佳光學解析度之像素大小之至少兩倍。再者，使用具有習知2x2像素區塊之一相位光罩分析一樣本假定各2x2像素區塊內之一恆定形貌，此係因為無法用一習知相位光罩量測具有顯著圖案頻率內容之區域(例如，約1/像素大小之區域)。
圖4A繪示具有一2x2像素區塊陣列(如圖3A至圖3D中繪示之微偏光器陣列356或相位延遲陣列357)之一習知相位光罩400。相位光罩400中之各像素中心之數字表示該像素之一測試光束與參考光束之間的相移，例如表達為90°之一倍數。
在操作中，接收2x2像素區塊中之信號Si (i=1、2、3或4)且將其用於計算表面高度z (例如四像素區塊中之全部像素之平均高度)，例如使用：
Figure 02_image001
方程式1
應理解，干涉儀100、100’可以其他方式基於一像素區塊中之各相移之信號Si而產生干涉量測。
在使用習知2x2像素區塊之情況下，如圖4A中繪示，可按單像素間隔獲得具有信號Si (i=1、2、3或4)之一像素分組。換言之，各像素可包含於四個不同但相鄰之2x2像素區塊中，假定像素不在影像之一邊緣處。藉由實例，圖4B繪示相位光罩400，但具有用不同陰影且亦用較粗線402繪示之不同2x2像素分組(包含i=1、2、3及4)。應理解，圖4B中繪示之不同陰影及較粗線402僅為了更容易地識別2x2像素分組且並非相位光罩400本身之部分。如圖4B中可見，相位光罩400中之每一像素係各具有不同相移之一2x2像素分組之部分。
雖然習知相位光罩400容許按單像素間隔判定高度z之值，但相位光罩400之組態使用相同信號值之50%獲得相鄰結果。例如，從具有深陰影之一2x2像素群組(在圖4B中用虛線412繪示)獲得之量測結果及由另一2x2像素群組(用虛線412繪示)獲得之一結果皆使用相同S2 及S4 信號，即，其等使用相同信號值之50%。
使用一相位光罩分析一樣本要求標稱樣本未圖案化於各2x2像素分組內，或標稱樣本具有一連續亞解析度圖案，其中相位光罩中之一像素之大小之尺寸不存在可見改變。
圖4C繪示類似於圖4B中展示之相位光罩400，但疊加從樣本成像至相位光罩400上之解析垂直線422及424。如圖4C中可見，解析垂直線422及424之存在意謂未滿足樣本未經圖案化或具有一連續亞解析度圖案之要求。垂直線422及424表示由工具解析之樣本上之圖案密度之改變。在用較深線繪示之2x2區塊432中，垂直線422之左側成像於像素1及3上，而相同垂直線之右側成像於像素2及4上。垂直線422之存在將改變信號，使得方程式1不會獲得正確表面高度z。再者，信號易受到垂直於圖案方向之甚至小移動之影響。例如，垂直線424繪示為主要成像於2x2區塊434中之像素2及4中，其中較少垂直線424成像於區塊434之像素1及3中。垂直線424之不同量將使由像素產生之信號之值改變不同量，從而導致一不正確表面高度。
因此，在相位光罩400中具有習知相移組態之情況下，不可能精確地判定具有可解析圖案(如由垂直線422及424繪示，其中圖案尺寸係像素大小之大約1/2至4倍)之區域中之表面形貌。再者，若一習知2x2像素區塊下方之區域具有一解析圖案，則偵測2x2像素區塊中之一缺陷可為困難的，因為可能無法判定一信號改變是圖案之結果還是一亞解析度缺陷之結果。
圖5A繪示藉由配置像素以使全部離散相移包含於係一行寬之列及一列高之行兩者之重複像素群組中而改良上述問題之一相位光罩500之一部分。雖然相位光罩500展示一特定相移配置，但應理解，可預期在一行寬之列及一列高之行兩者中具有全部離散相移之重複像素群組之其他相移配置。再者，相位光罩500包含在包含多個列及行中之像素之區塊中之重複像素群組。例如，在一個實施方案中(其中相位光罩500中存在數(N)個預定相移)，存在重複垂直線性像素群組(例如，垂直地配置成單行(1xN)像素群組)及重複水平線性像素群組(例如，水平地配置成單列(Nx1)像素群組)、方形區塊(例如，配置成方形(√N x √N)像素群組)、或其他大小之區塊(例如，配置成方塊(n x m)像素群組，其中n=m，或n
Figure 02_image003
m，且n = N或n
Figure 02_image003
N)。相位光罩500中之各像素中心之數字表示該像素之一測試光束與參考光束之間的相移，例如表達為90°之一倍數。不同於相位光罩400 (在列中水平地重複僅兩個相移(例如，1、2、1、2、1、2、1、2…)且在行中垂直地重複僅兩個相移(例如，1、3、1、3、1、3…))，相位光罩500在各列中水平地包含全部相移(例如，3、1、4、2、3、1、4、2…)且在各行中垂直地包含全部相移(例如，3、2、1、4、3、2…)。因此，相位光罩500具有在水平方向及垂直方向兩者上具有不同相移之重複像素群組。相位光罩500中之像素佈局具有一個像素寬且包含全部N個相移(例如，N=4)之垂直及水平像素群組。
應理解，雖然相位光罩500繪示為使用四個不同相移(例如，N=4)，但視需要可使用一較小數目(即，三個)或一較大數目個相移。藉由實例，可使用三個已知相移判定表面高度z，且相位光罩500在水平方向及垂直方向兩者上重複具有三個不同相移之像素群組。例如，在具有三個樣本(Si ，i=1、2、4)之情況下，表面高度z可由以下判定：
Figure 02_image006
方程式2
使用具有不同相移(N=4)之四個像素對方形佈局係有利的且即使用單列或行佈局，亦提供優於三像素解決方案之某雜訊降低。
藉由實例，圖5B繪示在垂直行中具有用深框502、504、506及508識別之一個像素寬(1x4)之四個像素群組之相位光罩500。應理解，像素群組在整個像素陣列內之各行中重複(但圖5B中僅展示相位光罩500之一部分)。如可見，行502、504、506及508之各者包含全部四個相移且因此容許使用方程式1判定任何1個像素寬之行內之四個像素之平均高度z。藉由沿一選定像素分組偏移一個像素(例如，使框502向下偏移一個像素)，形成一新像素分組，其中可使用來自先前分組之三個像素加上一個新像素判定一新表面高度z結果，藉此按像素單一間隔產生一獨特結果。
圖5C繪示在水平列中具有用深框512、514、516及518識別之一個像素高(4x1)列之四個像素群組之相位光罩500。應理解，像素群組在整個像素陣列內之各列中重複(但圖5C中僅展示相位光罩500之一部分)。如可見，列512、514、516及518之各者包含全部四個相移且因此容許使用方程式1判定任何1個像素高之列內之四個像素之平均高度Z。類似於上文論述，藉由沿一選定像素分組偏移一個像素(例如，使框512向右偏移一個像素)，形成一新像素分組，其中可使用來自先前分組之三個像素加上一個新像素判定一新表面高度z結果，藉此按像素單一間隔產生一獨特結果。
另外，相位光罩500可包含含有成多個列及行之像素之區塊，例如2x2像素係可用的。例如，圖5D繪示具有用深框522、524、526、528、530及532識別之2x2像素分組之相位光罩。應理解，像素區塊群組在整個像素陣列內重複(但圖5D中僅展示相位光罩500之一部分)。圖5E類似地繪示具有不同2x2像素分組之相位光罩。由於各2x2分組包含全部四個相移，方程式1可用於判定2x2分組內之四個像素之平均高度Z。然而，應注意，歸因於相位光罩500中之像素組態，無法用單像素間隔獲得2x2像素分組。例如，如由圖5D中之虛線框534識別，相位光罩500中存在不包含全部四個相移之2x2分組，且因此方程式1無法用於判定2x2分組534中之四個像素之平均高度Z。然而，相位光罩500中之2x2分組之單像素間隔之損耗係可接受的，此係因為全部獨特2x2像素分組係可用的且相位光罩500提供對單像素寬之行及單像素高之列之存取。
因此，相位光罩500 (其中以一個像素寬之水平分組及一個像素高之垂直分組表達全部相移)有利地容許選擇像素分組以匹配樣本上任何位置處之一圖案之主要定向。分組定向可經選擇以從水平(4x1)至垂直(1x4)改變為區塊(例如，一單一影像內之(2x2))。再者，分組定向之選擇在擷取影像之後發生且有利地無需重新獲取資料，此改良處理量。
藉由實例，圖5F繪示具有從疊加至相位光罩500上之樣本成像之垂直線552及554之相位光罩500。例如，垂直線552及554表示由工具解析之樣本上之圖案密度之改變。雖然圖4C中展示之相位光罩400無法量測類似垂直線，但可有利地修改相位光罩500之像素分組以匹配圖案(例如，垂直線552及554)之定向。例如，如圖5F中繪示，可選擇具有深框502、504、506及508之一個像素寬(1x4)之垂直行。因此，在圖5F中繪示之實例中，像素分組502之全部四個像素偵測垂直線552之左邊緣之相同部分。類似地，像素群組504之全部四個像素偵測垂直線552之右邊緣之相同部分。在各像素分組506及508中之全部四個像素類似地分別偵測垂直線554之左邊緣及右邊緣之相同部分。該等線之光學影像在一個像素寬之垂直像素分組中之全部四個像素中係相同的且因此相位光罩500上之圖案之效應係相同的。因此，方程式1可用於提取此等分組中之像素之平均表面高度Z且因此垂直線552及554之經量測高度與圖4C中之垂直線422及424之經量測高度相比更精確，從而容許更容易地偵測缺陷。系統解析度在最高圖案資訊內容方向上改良為一個像素之大小，代價為沿不具有內容之方向之降低解析度。視需要，可藉由使用來自三個像素群組之資料及方程式2而改良沿此方向之解析度。
因此，相位光罩500容許最佳化對樣本上之圖案之分析。藉由實例，圖5G繪示重複垂直線性像素群組552、重複水平線性像素群組554及重複區塊像素群組556之可能選擇。應理解，實務上，選擇用於分析的係由偵測器陣列158成像之交錯干涉圖群組。可以不同方式(例如，藉由選擇不同垂直、水平或區塊(例如，2x2)像素分組)最佳化相同影像之不同部分，或可將多個分析方案應用於相同區域，此等皆無需重新獲取影像資料。此外，相位光罩500使沿圖案方向之解析度改良至當前2x2相位光罩佈局(例如，相位光罩400)之兩倍。
藉由實例，圖6係繪示例如使用圖1及圖2中展示之一干涉儀100、100’執行一干涉量測之一方法之一流程圖，干涉儀具有擁有例如如5A至圖5G中繪示之一配置之一相移光罩。如繪示，例如藉由光源110產生一照明光束(602)。例如用干涉物鏡系統130 (例如，使用偏光光束分裂器132)將照明光束分裂為入射於一樣本上之一測試光束及入射於一參考表面上之一參考光束(604)。在測試光束及參考光束分別由樣本及參考表面反射之後例如用干涉物鏡系統130 (例如，使用偏光光束分裂器132)組合測試光束與參考光束(606)。例如用透鏡系統152聚焦組合光束以形成樣本之一影像(607)。
組合光束或組合為組合光束之前的參考光束或測試光束之一者通過具有一像素陣列之一相位光罩，像素陣列中之各像素經調適以在組合光束之測試光束與參考光束之間產生數個預定相移之一者，其中像素陣列中之像素經配置以在一行寬之重複水平線性像素群組及一列高之重複垂直線性像素群組中包含全部預定相移(608)。例如，相位光罩可為圖1、圖2及圖5A至圖5G中繪示之相位光罩155及500。相位光罩可經定位，使得組合光束通過相位光罩且相位光罩中之像素係具有數個偏光器定向之一者之線性偏光器以在測試光束與參考光束之間產生預定相移。替代地，相位光罩可經定位，使得組合為組合光束之前的參考光束或測試光束之一者通過相位光罩且相位光罩中之像素係具有數個相位延遲之一者之相位延遲元件以在測試光束與參考光束之間產生預定相移。
用具有一像素陣列之一偵測器偵測組合光束，該像素陣列對準至相位光罩之像素陣列且放置於樣本之影像之一平面中以接收樣本之影像，該影像包括依據組合光束中之測試光束與參考光束之間的預定相移而不同且分組為重複水平線性像素群組及重複垂直線性像素群組之交錯干涉圖(610)。例如，偵測器可為圖1及圖2中繪示之偵測器陣列158。對交錯干涉圖之重複群組執行干涉量測(616)。將一信號傳遞至一製程工具以導致製程工具基於樣本之干涉量測而調整與樣本製造序列之一製造程序步驟相關聯之一製程參數(618)。因此，所得量測可用於例如在一前饋或回饋程序中修改、更改或告知測試樣本之進一步處理或隨後處理樣本之處理。就此而言，量測結果可匯出至另一系統。藉由實例且非限制性地，在接收資料之後，一微影術製程工具可更改其用於測試樣本或隨後樣本上之(若干)焦點位置或一CMP拋光工具可改變在隨後樣本或返回進行額外拋光之相同測試樣本之拋光程序期間應用之參數(諸如持續時間及壓力)。在一些實施方案中，可傳遞一信號以導致樣本之至少一部分(例如，一晶圓之一晶粒)基於樣本上之所關注測試區域中之缺陷之存在而被剔除。例如，對一缺陷之存在之一指示可與樣本或樣本之至少一部分(例如，具有一缺陷之一晶粒)相關聯，且對缺陷之存在之指示可經重新叫用且用於例如藉由在完成樣本之處理時從已完成批次排除樣本或樣本之部分而剔除樣本或樣本之部分。因此，一缺陷之偵測可用於例如在一前饋程序中修改、更改或告知測試樣本之進一步處理。就此而言，檢測結果可匯出至另一系統。在一些實施方案中，信號指示一缺陷之存在可儲存於記憶體中，且記憶體中之缺陷群體可由良率工程師用於驅動良率改良且控制良率偏移。
在一些實施方案中，如用虛線方塊612及614指示，該方法可包含判定樣本之一部分中之一圖案之一定向(612)。例如，可由一使用者或樣本之已知處理設計告知圖案之定向。替代地，可作為例如影像資料處理之部分量測圖案之定向(因為可由干涉儀100、100’或另一計量工具解析圖案)。可基於樣本之部分中之圖案之定向針對樣本之部分之干涉量測而選擇分組為重複水平線性像素群組或重複垂直線性像素群組之交錯干涉圖(614)。例如，如圖5F中繪示，若樣本上之圖案係具有樣本之部分中之一水平定向或一垂直定向之樣本上之線，則基於樣本之部分中之圖案之定向選擇呈重複水平線性像素群組或重複垂直線性像素群組之交錯干涉圖以匹配樣本之部分中之線之水平定向或垂直定向。在一些實施方案中，像素陣列中之像素經配置以進一步在包含多個列及行中之像素之重複區塊像素群組中包含全部預定相移(例如，如由圖5D及圖5E中展示之區塊繪示)。在一些實施方案中，可判定樣本之一部分不具有一解析圖案，且分組為重複區塊像素群組之交錯干涉圖可經選擇用於樣本之部分之干涉量測(614)。應理解，樣本之一單一影像可包含具有不同圖案定向及/或具有未解析圖案之多個部分，且可針對影像之各部分做出像素群組(例如，垂直線性群組、水平線性群組或區塊群組)之一不同選擇。
在一個實施方案中，干涉量測可產生交錯干涉圖之各群組中之像素之一平均表面高度，例如，如參考方程式1及2論述。
在一個實施方案中，該方法可進一步包含使用干涉量測偵測樣本上之一缺陷，其中傳遞至製程工具之信號係基於所偵測缺陷。例如，可藉由比較樣本表面之經量測高度與一或多個參考表面之一經量測高度而偵測一缺陷。例如，可藉由以下方式偵測一缺陷：判定一或多個所偵測像素處之樣本表面之一表面高度且執行表面高度與樣本表面上之一或多個不同位置處之經量測表面高度或具有相同標稱設計之一黃金樣本表面之一像素至像素比較；及在比較區域之表面高度差異超過一臨限值時判定存在一缺陷。在2018年11月21日申請之標題為「Sub Resolution Defect Detection」之美國專利申請案第16/197,737,號(具有代理人檔案編號第NAN311 US號)及2018年11月21日申請之標題為「Sample Inspection Using Topography」之美國專利申請案第16/197,849號(具有代理人檔案編號第NAN316 US號)中進一步描述缺陷偵測，該等案之兩者之全部內容以引用的方式併入本文中。
在一個實施方案中，該方法可進一步包含使用干涉量測判定樣本之一粗糙度，其中傳遞至製程工具之信號係基於樣本之粗糙度。例如，可藉由例如判定各目標像素周圍之一像素鄰域之一表面高度且計算目標像素之一標準偏差而判定樣本之粗糙度。結果係一影像，其中各像素處之值指示鄰域內之局部粗糙度。
在一個實施方案中，該方法可進一步包含使用干涉量測判定樣本上之一特徵之一特性，其中傳遞至製程工具之信號係基於特徵之特性。例如，可使用干涉量測產生樣本之一形貌，可由該形貌判定諸如臨界尺寸、線寬、側壁角、膜厚度、膨出、弓形、翹曲等之特性。
圖7係繪示與圖1及圖2中展示之干涉儀100、100’一起使用之一電腦系統170之一硬體實施方案之一實例之一圖。電腦系統170包含例如硬體組件(諸如一外部介面702)，其可為能夠連接以從相機150接收資料且將控制信號提供至載物台144或匯出缺陷資料之一有線或無線介面。電腦系統170進一步包含一使用者介面，其包含例如顯示器176及輸入裝置178。電腦系統170進一步包含一或多個處理器172及記憶體174，其等可與匯流排704耦合在一起。一或多個處理器172及電腦系統170之其他組件可類似地與匯流排704 (一單獨匯流排)耦合在一起或可直接連接在一起或前述之一組合。
記憶體174可含有可執行程式碼或軟體指令，當其等由一或多個處理器172執行時導致一或多個處理器操作為經程式化以執行本文中揭示之演算法之一專用電腦。例如，如圖7中繪示，記憶體174包含一或多個組件或模組，當其等由一或多個處理器172執行時實施如本文中描述之方法。雖然組件或模組繪示為可由一或多個處理器172執行之記憶體174中之軟體，但應理解，組件或模組可為處理器中或處理器外之專用硬體。
如繪示，記憶體174可包含一特徵定向判定單元706，當其由一或多個處理器172實施時導致一或多個處理器172例如使用來自干涉儀100、100’之所獲取影像資料判定或獲得樣本上之任何可解析圖案之定向。如上文論述，亦可從一使用者或與樣本相關聯之已知程序設計連同額外資訊(諸如樣本相對於卡盤142放置之已知定向)獲得特徵之定向。可替代地由一不同計量工具之量測判定特徵之定向。
記憶體174可進一步包含一像素群組選擇單元708，當其由一或多個處理器172實施時導致一或多個處理器172基於樣本上之圖案之定向在例如一行寬之列或一列高之行或像素區塊中選擇相位光罩之可重複像素群組以用於干涉量測。例如，若特徵定向判定單元706判定圖案經水平地定向，則可選擇水平線性像素群組，若圖案經垂直地定向，則可選擇垂直線性像素群組，且若圖案不可解析，則可選擇區塊像素群組、水平線性像素群組或垂直線性像素群組之一或多者。
記憶體174可包含一量測單元710，當其由一或多個處理器172實施時導致一或多個處理器172使用來自從相機150接收之信號之重複像素群組中之預定相移執行干涉量測。例如，量測單元710可導致一或多個處理器172量測各可重複像素群組中之像素之一平均表面高度例如以判定樣本之一形貌。量測單元710可進一步導致一或多個處理器使用干涉量測來偵測樣本上之缺陷、偵測樣本表面之粗糙度或使用干涉量測判定樣本上之一特徵之一特性，諸如臨界尺寸、線寬、側壁角、膜厚度、膨出、弓形、翹曲等。若量測單元710正在執行樣本表面之經量測高度與一或多個參考表面之一經量測高度之一比較例如以偵測一缺陷，則參考表面應具有與樣本表面相同之定向及相同像素群組選擇，例如水平線性像素群組、垂直線性像素群組或區塊像素群組應如用於樣本表面般用於參考表面。本文中描述之方法可取決於應用而由各種構件實施。例如，此等方法可在硬體、韌體、軟體或其等之任何組合中實施。針對一硬體實施方案，一或多個處理器可在一或多個特定應用積體電路(ASIC)、數位信號處理器(DSP)、數位信號處理裝置(DSPD)、程式化邏輯裝置(PLD)、場可程式化閘陣列(FPGA)、處理器、控制器、微控制器、微處理器、電子裝置、經設計以執行本文中描述之功能之其他電子單元或其等之一組合內實施。
針對涉及韌體及/或軟體之一實施方案，方法可用執行本文中描述之單獨功能之模組(例如，程序、功能等)實施。有形地體現指令之任何機器可讀媒體可用於實施本文中描述之方法。例如，軟體程式碼可儲存於一記憶體中且由一或多個處理器單元執行，從而導致處理器單元操作為經程式化以執行本文中揭示之演算法之一專用電腦。記憶體可在處理器單元內或處理器單元外部實施。如本文中使用，術語「記憶體」係指任何類型之長期、短期、揮發性、非揮發性或其他記憶體且不限於任何特定類型之記憶體或任何特定數目個記憶體或其上儲存記憶體之任何特定類型之媒體。
若在韌體及/或軟體中實施，則該等功能可作為一或多個指令或程式碼儲存於一非暫時性電腦可讀儲存媒體上。實例包含用一資料結構編碼之電腦可讀媒體及用一電腦程式編碼之電腦可讀媒體。電腦可讀媒體包含實體電腦儲存媒體。一儲存媒體可為可由一電腦存取之任何可用媒體。藉由實例且非限制性地，此電腦可讀媒體可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光碟儲存器、磁碟儲存器、半導體儲存器或其他儲存裝置或可用於以指令或資料結構之形式儲存所要程式碼且可由一電腦存取之任何其他媒體；如本文中使用，磁碟(disk)及光碟(disc)包含光碟(CD)、雷射光碟、光碟(optical disc)、數位多功能光碟(DVD)、軟碟及藍光光碟，其中磁碟通常磁性地重現資料，而光碟用雷射光學地重現資料。上文之組合亦應包含於電腦可讀媒體之範疇內。
除儲存於電腦可讀儲存媒體上以外，指令及/或資料亦可提供為包含於一通信設備中之傳輸媒體上之信號。例如，一通信設備可包含具有指示指令及資料之信號之一收發器。指令及資料儲存於非暫時性電腦可讀媒體(例如，記憶體174)上且經組態以導致一或多個處理器操作為經程式化以執行本文中揭示之演算法之一專用電腦。即，通信設備包含具有指示執行所揭示功能之資訊之信號之傳輸媒體。
儘管出於指導目的結合特定實施例繪示本發明，然本發明不限於此。在不脫離本發明之範疇之情況下可作出各種調適及修改。因此，隨附發明申請專利範圍之精神及範疇不應限於前述描述。
100:光學計量裝置/干涉儀 100’:干涉儀 110:光源 112:光 114:照明透鏡 116:偏光器 120:光束分裂器 130:干涉物鏡系統 131:圓形偏光器 132:光束分裂器 133:圓形偏光器 134:樣本物鏡 135:測試光束 136:參考物鏡 137:致動器 138:參考鏡/參考表面 139:參考光束 140:樣本 142:卡盤 144:載物台 150:相機 151:組合光束 152:透鏡 154:輸出偏光器/圓形偏光器 155:相位光罩 156:微偏光器陣列 158:偵測器陣列 170:電腦系統 172:處理器 174:記憶體 176:顯示器 177:通信埠 178:輸入裝置 179:非暫時性電腦可用儲存媒體 302:偏光器像素陣列/偏光器像素 304:偏光器像素陣列/偏光器像素 306:偏光器像素陣列/偏光器像素 308:偏光器像素陣列/偏光器像素 356:微偏光器陣列 357:相位延遲陣列 400:相位光罩 402:較粗線 412:虛線 422:解析垂直線 424:解析垂直線 432:區塊 434:區塊 500:相位光罩 502:框/行 504:框/行 506:框/行/像素群組 508:框/行/像素群組 512:框/列 514:框/列 516:框/列 518:框/列 522:框 524:框 526:框 528:框 530:框 532:框 534:虛線框/分組 552:垂直線/重複垂直線性像素群組 554:垂直線/重複水平線性像素群組 556:重複區塊像素群組 602:方塊 604:方塊 606:方塊 607:方塊 608:方塊 610:方塊 612:虛線方塊 614:虛線方塊 616:方塊 618:方塊 702:外部介面 704:匯流排 706:特徵定向判定單元 708:像素群組選擇單元 710:量測單元
圖1繪示使用一相移光罩之一干涉儀之一示意圖。
圖2繪示使用一相移光罩之另一干涉儀之一示意圖。
圖3A繪示可與一干涉儀一起使用之一微偏光器陣列之一俯視平面圖。
圖3B繪示可與一干涉儀一起使用之一微偏光器陣列之一俯視平面圖。
圖3C繪示可與一干涉儀一起使用之一微偏光器陣列之一部分。
圖3D繪示一相位延遲元件之一部分。
圖4A至圖4C繪示一相移光罩中之一習知像素配置。
圖5A至圖5G繪示一相移光罩中之一像素配置及具有數個相移之不同像素配置。
圖6繪示用具有一像素配置(例如，如圖5A至圖5G中繪示)之一相移光罩執行一干涉量測之一方法之一流程圖。
圖7係繪示可與具有擁有一像素配置(例如，如圖5A至圖5G中繪示)之一相移光罩之一干涉儀一起使用之一電腦系統之一硬體實施方案之一實例之一圖。
500:相位光罩
502:框/行
504:框/行
506:框/行/像素群組
508:框/行/像素群組
552:垂直線/重複垂直線性像素群組
554:垂直線/重複水平線性像素群組
556:重複區塊像素群組

Claims (29)

  1. 一種相移干涉儀，其包括： 一相位光罩，其經定位以在一組合光束中或為該組合光束被組合之前的一參考光束或一測試光束之一者通過，該相位光罩具有一像素陣列，該像素陣列中之各像素經調適以在該組合光束中之該測試光束與該參考光束之間產生數個預定相移之一者，其中該像素陣列中之該等像素經配置以在一行寬之重複水平線性像素群組及一列高之重複垂直線性像素群組中包含全部該等預定相移； 一偵測器，其定位於一樣本之一影像之一平面中以接收該組合光束，該偵測器包括一像素陣列，該像素陣列對準至該相位光罩之該像素陣列且接收該樣本之該影像，該影像包括依據該組合光束中之該測試光束與該參考光束之間的該等預定相移而不同且分組為重複水平線性像素群組及重複垂直線性像素群組之交錯干涉圖；及 至少一個處理器，其耦合至該偵測器，該至少一個處理器接收該偵測器中之該像素陣列中之各像素之信號且經組態以基於該等交錯干涉圖之重複群組執行一干涉量測。
  2. 如請求項1之相移干涉儀，其中該至少一個處理器經進一步組態以： 判定該樣本之一部分中之一圖案之一定向；及 基於該樣本之該部分中之該圖案之該定向針對該樣本之該部分之該干涉量測而選擇分組為該等重複水平線性像素群組或該等重複垂直線性像素群組之該等交錯干涉圖。
  3. 如請求項2之相移干涉儀，其中該樣本上之該圖案係具有該樣本之該部分中之一水平定向或一垂直定向之線，且其中基於該樣本之該部分中之該圖案之該定向選擇呈該等重複水平線性像素群組或該等重複垂直線性像素群組之該等交錯干涉圖以匹配該樣本之該部分中之該等線之該水平定向或該垂直定向。
  4. 如請求項1之相移干涉儀，其中該像素陣列中之該等像素經配置以進一步在包含多個列及行中之像素之重複區塊像素群組中包含全部該等預定相移，且其中該至少一個處理器經進一步組態以： 判定該樣本之一部分不具有一解析圖案；及 針對該樣本之該部分之該干涉量測選擇分組為該等重複區塊像素群組之該等交錯干涉圖。
  5. 如請求項1之相移干涉儀，其中該相位光罩經定位以接收該組合光束且該相位光罩中之該等像素係具有數個偏光器定向之一者之線性偏光器以在該測試光束與該參考光束之間產生該等預定相移。
  6. 如請求項1之相移干涉儀，其中該相位光罩經定位以接收組合在該組合光束中之前的該參考光束或該測試光束之該一者且該相位光罩中之該等像素係具有數個相位延遲之一者之相位延遲元件以在該測試光束與該參考光束之間產生該等預定相移。
  7. 如請求項1之相移干涉儀，其中該至少一個處理器經進一步組態以將一信號傳遞至一製程工具以導致該製程工具基於該干涉量測而調整與一樣本製造序列之一製造程序步驟相關聯之一製程參數。
  8. 如請求項1之相移干涉儀，其中該干涉量測產生各可重複像素群組中之該等像素之一平均表面高度。
  9. 如請求項1之相移干涉儀，其中該至少一個處理器經進一步組態以使用該干涉量測偵測該樣本上之一缺陷、該樣本之一粗糙度及該樣本上之一特徵之一特性之至少一者。
  10. 一種執行一干涉儀量測之方法，該方法包括： 使一組合光束或該組合光束中組合之前的一參考光束或一測試光束之一者通過具有一像素陣列之一相位光罩，該像素陣列中之各像素經調適以在該組合光束中之該測試光束與該參考光束之間產生數個預定相移之一者，其中該像素陣列中之該等像素經配置以在一行寬之重複水平線性像素群組及一列高之重複垂直線性像素群組中包含全部該等預定相移； 用具有一像素陣列之一偵測器偵測該組合光束，該像素陣列對準至該相位光罩之該像素陣列且放置於一樣本之一影像之一平面中以接收該樣本之該影像，該影像包括依據該組合光束中之該測試光束與該參考光束之間的該等預定相移而不同且分組為重複水平線性像素群組及重複垂直線性像素群組之交錯干涉圖；及 對該等交錯干涉圖之重複群組執行一干涉量測。
  11. 如請求項10之方法，其進一步包括： 判定該樣本之一部分中之一圖案之一定向；及 基於該樣本之該部分中之該圖案之該定向針對該樣本之該部分之該干涉量測而選擇分組為該等重複水平線性像素群組或該等重複垂直線性像素群組之該等交錯干涉圖。
  12. 如請求項11之方法，其中該樣本上之該圖案係具有該樣本之該部分中之一水平定向或一垂直定向之線，且其中基於該樣本之該部分中之該圖案之該定向選擇該等重複水平線性像素群組或該等重複垂直線性像素群組中之該等交錯干涉圖以匹配該樣本之該部分中之該等線之該水平定向或該垂直定向。
  13. 如請求項10之方法，其中該像素陣列中之該等像素經配置以進一步在包含多個列及行中之像素之重複區塊像素群組中包含全部該等預定相移，該方法進一步包括： 判定該樣本之一部分不具有一解析圖案；及 針對該樣本之該部分之該干涉量測選擇分組在該等重複區塊像素群組中之該等交錯干涉圖。
  14. 如請求項10之方法，其中該組合光束通過該相位光罩且該相位光罩中之該等像素係具有數個偏光器定向之一者之線性偏光器以在該測試光束與該參考光束之間產生該等預定相移。
  15. 如請求項10之方法，其中組合在該組合光束中之前的該參考光束或該測試光束之該一者通過該相位光罩且該相位光罩中之該等像素係具有數個相位延遲之一者之相位延遲元件以在該測試光束與該參考光束之間產生該等預定相移。
  16. 如請求項10之方法，其中該干涉量測產生該等交錯干涉圖之各群組中之該等像素之一平均表面高度。
  17. 如請求項10之方法，其進一步包括使用該干涉量測偵測該樣本上之一缺陷，其中傳遞至該製程工具之該信號係基於該所偵測的缺陷。
  18. 如請求項10之方法，其進一步包括使用該干涉量測判定該樣本之一粗糙度，其中傳遞至該製程工具之該信號係基於該樣本之該粗糙度。
  19. 如請求項10之方法，其進一步包括使用該干涉量測判定該樣本上之一特徵之一特性，其中傳遞至該製程工具之該信號係基於該特徵之該特性。
  20. 一種相移干涉儀，其包括： 在一組合光束中之一測試光束與一參考光束之間產生數個預定相移之一者的裝置，該測試光束入射於一樣本，該參考光束入射於一參考表面，該測試光束與該參考光束被組合起來以產生一組合光束，其中全部該複數個預定相移發生在具有一行寬之重複水平線性像素群組及一列高之重複垂直線性像素群組之一像素陣列中； 偵測裝置，其從該組合光束偵測該樣本之一影像作為多個交錯干涉圖，該等交錯干涉圖係依據該組合光束中之該測試光束與該參考光束之間的該等預定相移而不同且分組為重複水平線性像素群組及重複垂直線性像素群組；及 執行一干涉量測的裝置，其係基於接收自該像素陣列之各像素之多個信號且基於該等交錯干涉圖的該等重複群組來執行該干涉量測。
  21. 如請求項20之相移干涉儀，其中該數個預定相移包括一數目（N）， 該等水平線性像素群組係1xN個像素，且該等垂直線性像素群組係Nx1個像素。
  22. 如請求項20之相移干涉儀，其中該執行一干涉量測的裝置經組態以： 選擇分組在該等重複水平線性像素群組及該等重複垂直線性像素群組中之該等交錯干涉圖； 對該等選定交錯干涉圖執行一干涉量測； 判定該樣本之一部分中之一圖案之一定向；及 其中該至少一個處理器經進一步組態以藉由經組態以基於該樣本之該部分中之該圖案之該定向選擇該等交錯干涉圖而選擇分組在該等重複水平線性像素群組及該等重複垂直線性像素群組中之該等交錯干涉圖。
  23. 如請求項22之相移干涉儀，其中該樣本之該部分中之該圖案係具有該樣本上之一水平定向或一垂直定向之線，且該等交錯干涉圖經選擇以匹配該樣本上之該等線之該定向。
  24. 如請求項20之相移干涉儀，其中該執行一干涉量測的裝置經組態以： 選擇分組在該等重複水平線性像素群組及該等重複垂直線性像素群組中之該等交錯干涉圖； 對該等選定交錯干涉圖執行一干涉量測； 判定該樣本之一部分不具有一解析圖案；及 其中該至少一個處理器經進一步組態以藉由經組態以基於不具有一解析圖案之該樣本之該部分選擇該樣本之該部分中之該等重複區塊像素群組而選擇分組在該等重複水平線性像素群組及該等重複垂直線性像素群組中之該等交錯干涉圖。
  25. 如請求項20之相移干涉儀，其中該相位光罩經定位以接收該組合光束且該相位光罩中之該等像素係具有數個偏光器定向之一者之線性偏光器以在該測試光束與該參考光束之間產生該等預定相移。
  26. 如請求項20之相移干涉儀，其中該相位光罩經定位以接收組合在該組合光束中之前的該參考光束或該測試光束之該一者且該相位光罩中之該等像素係具有數個相位延遲之一者之相位延遲元件以在該測試光束與該參考光束之間產生該等預定相移。
  27. 如請求項20之相移干涉儀，其中該執行一干涉量測的裝置經態以將一信號傳遞至一製程工具以導致該製程工具基於該干涉量測而調整與一樣本製造序列之一製造程序步驟相關聯之一製程參數。
  28. 如請求項20之相移干涉儀，其中該干涉量測產生各可重複像素群組中之該等像素之一平均表面高度。
  29. 如請求項20之相移干涉儀，其中該執行一干涉量測的裝置經組態以使用該干涉量測偵測該樣本上之一缺陷、該樣本之一粗糙度及該樣本上之一特徵之一特性之至少一者。
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