[发明专利]同时捕捉来自多个目标的重叠信号

说明书

本发明提供计量方法及系统，其中在所述计量系统的光学系统的收集路径的场平面处将经检测图像分裂成至少两个光瞳平面图像。例如棱镜的光学元件可用于分裂所述场平面图像，且可通过空间分裂所述场平面及/或所述照明源及/或通过使用两个极化类型来同时测量多个目标或目标单元。同时捕捉多个目标或目标单元会增加所揭示计量系统的吞吐量。

技术领域

本发明涉及散射测量重叠计量的领域，且更特定来说涉及光瞳平面光学计量系统。

背景技术

散射测量重叠(SCOL)计量对光栅目标上的光栅执行重叠测量，使每一光栅印在不同处理层上且通常包括两个X目标及两个Y目标(X及Y是指垂直测量方向)，每一目标具有相等且相对的经编程重叠偏移。重叠目标是由具有照明路径及收集路径的光学系统来测量，照明路径通常采用来自具有照明光瞳的子孔径填充的窄光谱范围的照明，且收集路径将由光栅目标衍射的光引导到(若干)检测器。通过比较来自每一目标的相对衍射级(例如，+1及-1一级衍射信号)的相对强度来提取重叠测量。图1到3是用于测量散射测量重叠信号的现有技术计量光学系统的示意性说明。

图1示意性地说明光瞳成像系统70，其包括具有照明源62的照明路径61及具有检测器66的收集路径69。分束器65将照明引导到目标63上且通过物镜64将经反射信号引导到收集路径69。光瞳成像系统70中的光学平面被说明为照明路径61的分别光瞳平面71及场平面72以及收集路径69的分别场平面75及光瞳平面76，相对于场平面73处的目标63及物镜光瞳74界定(示意性地展示)。相邻图像说明照明光瞳71(具有小NA照明)、照明场光阑72(或点扫描覆盖)、经照明目标73、经收集光瞳74(零级衍射及±1一级衍射)、收集场光阑75及阵列传感器(检测器)66上的经收集光瞳76处的典型图像。光瞳成像系统70通常采用照明具有经扫描相干点(71、73)的单个目标，同时收集位于光瞳平面(76)处的单个阵列传感器上的+1级及-1级衍射，且使用收集光瞳的同步捕捉来连续照明额外目标──导致从四个不同目标缓慢连续捕捉信号且需要在测量之间移动晶片。

图2示意性地说明场成像系统80，其包括具有照明源62的照明路径61及具有检测器66的收集路径69。分束器65将照明引导到目标63上且通过物镜64将经反射信号引导到收集路径69。场成像系统80中的光学平面分别被说明为照明路径61的光瞳平面81A、81B(对于连续照明)以及收集路径69的光瞳平面84及场平面85A、85B(对于连续图像)，相对于场平面82处的目标63及物镜光瞳83界定(示意性地展示)。相邻图像说明照明光瞳81A(具有小NA照明)、经照明目标82、经收集光瞳83(零级衍射、-1级衍射及-2级衍射)、中继收集光瞳84处的孔径光阑处的典型图像及阵列传感器(检测器)66上的目标图像85A。在后续照明81B中，在阵列传感器(检测器)66上产生后续目标图像85B。场成像系统80通常采用从单个倾斜角照明一或多个目标或以相对倾斜角(81A、81B)照明(若干)相同目标，收集来自(若干)目标的一个一级衍射(或在相对照明(85A、85B))的情况下收集单个相对级衍射，同时阻断包含零级反射(84)的所有其它级衍射，及从场平面阵列传感器上的每一目标隔离单个衍射级。因此，在场成像系统80中，来自四个不同照明AOI(入射角)的连续衍射捕捉是缓慢的；收集NA是小的(通常达0.40NA)以阻断零级及更高级衍射──从而增加收集PSF的大小且引起邻近目标之间及来自外围的物体的污染；由于强加在照明AOI及收集AOI上的限制，可用于特定目标节距的可变波长的范围受限；因缺乏一级衍射内的角分辨率而排除遮蔽个别衍射级内的有问题区域的能力；且目标的照明过度填充防止使用具有不同极化的不同目标的同时照明。在这种配置中，每一目标单元上的照明的空间范围必须延伸超过每一单元的边界。为使照明在不同目标单元上具有不同极化状态，必须在单元之间存在充分空间，使得用于一个单元的照明不污染来自邻近单元的信号。单元之间的所致大间隔及引入空间受控极化的困难使此实际上不可行。