[发明专利]成像反射计

说明书

成像反射计包括源模块，所述源模块经配置以产生不同标称波长的多个输入光束。布置具有第一数值孔径(NA)的照明瞳孔，使得多个输入光束中的每个输入光束通过照明瞳孔。大场透镜经配置以接收多个输入光束中的每个输入光束的至少一部分，并且在正被成像的样品上提供实质远心照明。大场透镜也经配置以接收从样品所反射的实质远心照明的被反射的部分。被反射的部分通过具有第二NA的成像瞳孔，并由生成图像信息的成像传感器模块所接收，所述第二NA比第一NA低。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年3月7日提交的美国非临时申请第16/295,173号的权益，美国非临时申请第16/295,173号要求于2019年1月23日提出申请的美国临时申请第62/795,640号的权益，两份申请的全部内容出于所有目的而整体上通过引用方式并入本文。

技术领域

本文描述的实施例总体上涉及成像反射计(imaging reflectometers)，且更具体地，涉及提供高速和高分辨率反射测量(reflectometry measurement)的系统和方法。

背景技术

在多个波长下执行成像反射测量被称为“多光谱(multi-spectral)成像”(较少数量的波长)或“高光谱(hyper-spectral)成像”(较多数量的波长)。成像反射可以用于测量小特征的临界尺寸(CD)和膜的厚度。执行这些测量的系统通常使用点扫描机制或线扫描机制之一。对于点扫描机制，每个点的光谱由通常包括光栅或棱镜的光谱仪所记录，以将光谱分配到线传感器上。对于线扫描机制，区域传感器的每一行(row)记录扫描线的图像，且每一列(column)记录光谱。这些机制为处理大型样品或具有大测量场(measurement field)的样品提供了弹性。

需要提供改进的测量速度和/或分辨率的成像反射系统。

发明内容

本文描述的一些实施例在多个波长下提供高速和高分辨率反射测量。根据实施例，例如，使用区域成像技术，其中样品的区域被照明并使用区域成像传感器来成像。在一些实施例中使用的大场透镜可以照明整个样品以提供全样品(或全晶片)成像。区域图像提供样品上许多点的测量，从而提高了测量速度。区域成像传感器也可以提供高空间分辨率。

根据实施例，成像反射计包括源模块，所述源模块经配置以产生多个输入光束。多个输入光束中的每个输入光束可由不同的光源产生，且多个输入光束中的至少一些输入光束可具有与多个输入光束中的其他输入光束不同的标称(nomial)波长。源模块可经配置以以第一切换速率顺序地产生多个输入光束中的不同输入光束。照明瞳孔(illuminationpupil)具有第一数值孔径(numerical aperture；NA)。可沿着第一光径布置照明瞳孔，使得多个输入光束中的每个输入光束通过照明瞳孔。光束分离器沿着第一光径布置在照明瞳孔的下游。光束分离器可经配置以沿着第二光径将所述多个输入光束中的每个输入光束的第一部分引导向参考传感器，且允许所述多个输入光束中的每个输入光束的第二部分通过所述光束分离器并沿所述第一光径继续行进(continue)。沿着第一光径布置大场透镜。大场透镜可经配置以接收来自光束分离器的多个输入光束中的每个输入光束的第二部分，且将多个输入光束中的每个输入光束的第二部分提供为正被成像的样品之上的实质远心照明。在约350nm至约1100nm的波长范围内，实质远心照明的远心误差可以小于0.1度。大场透镜也可经配置以接收从样品所反射的实质远心照明的被反射的部分，并将被反射的部分沿着第一光径导引向光束分离器，其中被反射的部分由光束分离器沿着第三光径引导。成像瞳孔(imaging pupil)具有第二NA，第二NA比照明瞳孔的第一NA低(lower)。成像瞳孔可沿着第三光径布置在光束分离器的下游，使得被反射的部分通过成像瞳孔。成像传感器模块沿着第三光径布置在成像瞳孔的下游。成像传感器模块可经配置以接收被反射的部分并生成对应的图像信息。成像传感器模块可经配置以基于来自参考传感器的信息来标准化(normalize)图像信息的至少部分。成像传感器模块可经配置以以与源模块的第一切换速率相同或更快的帧速率来生成图像信息。