CN112740111A - 辐射系统 - Google Patents

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Abstract

一种辐射系统，包括辐射源和辐射调节设备，其中所述辐射源被配置成提供具有从紫外延伸到红外的波长的辐射束，并且其中所述辐射调节设备被配置成将所述辐射束分离成至少两个束部并且还被配置成不同地调节所述至少两个束部。

Description

辐射系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年9月21日提交的欧洲申请18195886.9的优先权，所述申请的全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
本发明涉及一种辐射系统，所述辐射系统被配置成提供可以由光刻设备或光刻工具中的不同类型的测量系统所使用的辐射。
背景技术
光刻设备是一种构造为将所期望的图案施加到衬底上的机器。例如，光刻设备可以被用于集成电路(IC)的制造中。光刻设备可以例如将图案形成装置(例如，掩模)的图案(也经常被称为“设计布局”或“设计”)投影到被设置在衬底(例如，晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。
随着半导体制造过程持续进步，数十年来，在电路元件的尺寸已经不断地减小的同时每器件的功能元件(诸如晶体管)的量已经在稳定地增加，这遵循着通常称为“莫尔定律(Moore’s law)”的趋势。为了跟上莫尔定律，半导体行业正在寻求能够产生越来越小的特征的技术。为了将图案投影到衬底上，光刻设备可以使用电磁辐射。可以被称为曝光辐射的这种辐射的波长确定被图案化在衬底上的特征的最小大小。曝光辐射当前使用的典型波长是365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。使用极紫外(EUV)曝光辐射(具有在4nm至20mm范围内的波长，例如6.7nm或13.5nm)的光刻设备可以被用于在衬底上形成与使用例如具有193nm波长的曝光辐射的光刻设备相比更小的特征。
在图案从图案形成装置投影到设置在衬底上的辐射敏感材料层上之前，测量所述衬底的形貌。为了实现这种测量，所述光刻设备具备形貌测量系统。所述形貌测量系统通过将辐射引导到所述衬底上并且测量反射辐射来测量跨越所述衬底的表面的所述衬底的高度。所述辐射可以被称为测量辐射。所述高度测量被用于形成有助于将图案准确地投影到所述衬底上的高度图。
为了控制所述光刻过程以将器件特征准确地放置在所述衬底上，对准标记通常被设置在衬底上，并且光刻设备包括对准系统，通过所述对准系统，则对准标记在衬底上的位置可以被准确地测量。所述对准系统将辐射引导到所述衬底上并且测量反射辐射。所述辐射可以被称为测量辐射。所述对准系统是有效的位置测量设备。不同类型的对准标记和具有不同类型对准传感器的对准系统是已知的，例如由不同的制造商提供。
所述形貌测量系统和所述对准系统可以被认为是不同类型的测量系统。提供由不同类型的测量系统所使用的测量辐射可能是复杂的且昂贵的。
发明内容
可能期望提供例如一种形貌测量系统，所述形貌测量系统消除或减轻现有技术的一个或更多个问题，无论所述问题在本文中或在其它地方被识别。
根据本发明的第一方面，提供一种辐射系统，所述辐射系统包括辐射源和辐射调节设备，其中所述辐射源被配置成提供具有从紫外延伸到红外的波长的辐射束，并且其中所述辐射调节设备被配置成将所述辐射束分离成至少两个束部并且还被配置成不同地调节所述至少两个束部。
所述辐射系统有利地提供两个束部，所述两个束部已经以不同的方法被调节并且可以因此被用于不同的应用。与提供被配置成提供已经以不同的方法调节的辐射束的两个单独的辐射源相比，这可能更简单和/或更可靠。
所述辐射调节设备可以被配置成调节第一束部以提供用于由第一类型的测量系统使用的调节后的辐射，以及调节第二束部以提供用于由第二类型的测量系统使用的调节后的辐射。
所述辐射调节设备可以包括相干消除设备，所述相干消除设备被配置成消除或减少来自一个或更多个所述束部的相干性。
所述辐射调节设备可以被配置成增加一个或更多个所述束部的光学扩展量。
所述辐射调节设备可以包括均质器，所述均质器被配置成减少一个或更多个所述束部的不均一性。
所述辐射调节设备可以包括基于波长的分束设备，所述基于波长的分束设备被配置成基于波长来将所述辐射束或辐射束部分离成至少两个束部。
所述基于波长的分束设备可以被配置成提供具有不同波长的三个或更多个束部。
所述基于波长的分束设备可以包括至少一个二向色镜。
所述辐射调节设备可以包括分束设备，所述分束设备被配置成与所述辐射束的部分或辐射束部的一部分相交，使得所述部分被所述分束设备反射但所述辐射束或辐射束部的其余部分不被所述分束设备反射。
所述辐射调节设备可以包括分束设备，所述分束设备被配置成周期性地与所述辐射束的一部分或辐射束部相交并且反射所述辐射束的该部分或辐射束部。
所述辐射调节设备可以包括偏振分束器，所述偏振分束器被配置成反射所述辐射束的具有第一偏振的部分或反射具有第一偏振的辐射束部，并且被配置成透射所述辐射束的具有第二偏振的部分或透射具有第二偏振的辐射束部。
所述分束设备可以包括电光元件，所述电光元件被配置成将所述辐射束或辐射束部分离成至少两个部分。
所述辐射调节系统还可以包括多个波片，所述多个波片被配置成允许所述至少两个束部的偏振被旋转。
第一类型的测量系统可以包括形貌测量系统、或燃料液滴量测系统。
第二类型的测量系统可以包括对准系统、或位置测量系统、或量测系统、或掩模版检查系统。
根据本发明的第二方面，提供一种光刻设备，所述光刻设备被配置成将图案从图案形成装置转移至衬底，其中所述光刻设备包括第一类型的测量系统和第二类型的测量系统，并且其中所述光刻设备还包括辐射系统，所述辐射系统包括辐射源和辐射调节设备，其中所述辐射源被配置成提供具有从紫外延伸到红外的波长的辐射束，且其中所述辐射调节设备被配置成：将所述辐射束分离成第一束部和第二束部；调节所述第一束部以提供被提供至所述第一类型的测量系统的调节后的辐射；以及调节所述第二束部以提供被提供至所述第二类型的测量系统的调节后的辐射。
本发明的第一方面的特征可以与本发明的第二方面相结合。
根据本发明的第三方面，提供一种光刻工具，所述光刻工具被配置成测量衬底的性质，其中所述光刻工具包括第一类型的测量系统和第二类型的测量系统，并且其中所述光刻工具还包括辐射系统，所述辐射系统包括辐射源和辐射调节设备，其中所述辐射源被配置成提供具有从紫外延伸到红外的波长的辐射束，并且其中所述辐射调节设备被配置成：将所述辐射束分离成第一束部和第二束部；调节所述第一束部以提供被提供至所述第一类型的测量系统的调节后的辐射；以及调节所述第二束部以提供被提供至所述第二类型的测量系统的调节后的辐射。
本发明的第一方面的特征可以与本发明的第三方面相结合。
根据本发明的第四方面，提供一种方法，所述方法包括：提供具有从紫外延伸到红外的波长的辐射束；和不同地调节所述至少两个束部。
第一束部可以被调节以供第一类型的测量系统使用，并且第二束部被调节以供第二类型的测量系统使用。
束部的调节可以包括以下中的至少一个：消除或减少相干性，增加光学扩展量，减少不均一性、依赖于波长的选择。
本发明的第四方面的方法可以使用根据本发明的第一方面的所述辐射系统的特征。
附图说明
现在将参考随附的示意性附图仅通过举例的方式描述本发明的实施例，在附图中：
-图1描绘了根据本发明的实施例的包括辐射系统的光刻设备的示意性概略图；
-图2示意性地描绘了根据本发明的实施例的形貌测量系统和辐射系统；
-图3示意性地描绘了可以由本发明的实施例使用的对准标记；
-图4示意性地描绘了根据本发明的实施例的对准系统和辐射系统；
-图5示意性地描绘了根据本发明的实施例的可替代的对准系统和辐射系统；
-图6示意性地描绘了根据本发明的实施例的辐射系统；以及
-图7示意性地描绘了可以形成图6的所述辐射系统的部分的相干消除设备和均质器。
具体实施方式
在本文献中，由所述光刻设备使用的曝光辐射可以具有任何适当的波长，所述波长包括紫外辐射(例如具有365nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和极紫外辐射(EUV，例如具有在约5nm至100nm的范围内的波长)。
如本发明中使用的术语“掩模版”、“掩模”或“图案形成装置”可以被广义地解释为是指可以用以向入射辐射束赋予被图案化的横截面的通用图案形成装置，所述被图案化的横截面对应于将要在衬底的目标部分中产生的图案。在这种情境中，也可以使用术语“光阀”。除经典掩模(透射型或反射型掩模、二元掩模、相移掩模、混合型掩模等等)以外，其它这样的图案形成装置的示例包括可编程反射镜阵列和可编程RCD阵列。
图1示意性地描绘了根据本发明的实施例的包括辐射系统RY的光刻设备LA。所述辐射系统RY包括辐射源RS和辐射调节设备RC。所述辐射系统RY被配置成向对准系统AS和形貌测量系统TMS提供辐射，所述辐射可以被称为测量辐射。
所述光刻设备LA包括：照射系统(也被称作照射器)IL，所述照射系统被配置成调节曝光辐射束B(例如，UV辐射、DUV辐射或EUV辐射)；掩模支撑件(例如，掩模台)MT，所述掩模支撑件被构造成支撑图案形成装置(例如，掩模)MA，并且被连接至被配置成根据某些参数来准确地定位所述图案形成装置MA的第一定位器PM；衬底支撑件(例如，晶片台)WT2，所述衬底支撑件被构造成保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W2，并且被连接至被配置成根据某些参数而准确地定位所述衬底支撑件的第二定位器PW2；另一衬底支撑件(例如，晶片台)WT1，所述另一衬底支撑件被构造成保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W1，并且被连接至被配置成相对于所述对准系统AS和所述形貌测量系统TMS准确地定位所述衬底支撑件的第三定位器PW3；以及投影系统(例如，折射型投影透镜系统)PS，所述投影系统被配置成将由图案形成装置MA赋予至所述曝光辐射束B的图案投影至所述衬底W2的目标部分C(例如，包括一个或更多个管芯)上。
如这里描绘的，所述设备属于透射类型(例如，采用透射型掩模)。替代地，所述设备可以属于反射类型(例如，采用上文提及类型的可编程反射镜阵列)。
在操作中，所述照射系统IL例如经由束传递系统BD从辐射源SO接收曝光辐射束。所述照射系统IL可以包括用于引导、成形、和/或控制辐射的各种类型的光学部件，诸如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型和/或其它类型的光学部件，或其任何组合。照射器IL可以被用于调节所述曝光辐射束B以在其横截面中在图案形成装置MA的平面处具有期望的空间强度分布和角强度分布。
本发明中使用的术语“投影系统”PS应被广义地解释为涵盖适于所使用的曝光辐射和/或适于诸如浸没液体的使用或真空的使用之类的其它因素的各种类型的投影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、变形型、磁性型、电磁型、和/或静电型光学系统或其任何组合。本文中的术语“投影透镜”的任何使用可以被认为与更上位的术语“投影系统”PS同义。
光刻设备LA可属于如下类型：衬底的至少一部分可以由具有相对高折射率的液体(例如水)覆盖，以便填充介于投影系统PS与衬底W之间的空间——这也被称作浸没光刻术。以引用方式而被合并入本文中的US 6952253中给出关于浸没技术的更多信息。
在操作中，所述曝光辐射束B入射到被保持在掩模支撑件MT上的图案形成装置(例如掩模)MA上，并且由图案形成装置MA上存在的图案(设计布局)来图案化。在已穿越所述掩模MA的情况下，所述曝光辐射束B传递穿过投影系统PS，所述投影系统将所述曝光束聚焦至衬底W的目标部分C上。借助于所述第二定位器PW2和位置测量系统IF，可以准确地移动所述衬底支撑件WT2，例如以便在聚焦且对准的位置处在所述曝光辐射束B的路径中定位不同的目标部分C。类似地，所述第一定位器PM和可能的另一位置传感器(在图1中未明确地描绘)可以被用于相对于所述曝光辐射束B的路径来准确地定位所述图案形成装置MA。可以使用掩模对准标记(未描绘)和衬底对准标记Pl、P2来对准图案形成装置MA和衬底W。虽然如所图示的衬底对准标记P1、P2占据专用目标部分，但所述标记可以位于目标部分之间的空间中。当衬底对准标记P1、P2位于目标部分C之间时，这些衬底对准标记被称为划线对准标记。
为了阐述本发明，使用笛卡尔坐标系。所述笛卡尔坐标系具有三个轴，即x轴、y轴和z轴。所述三个轴中的每个轴与其它两个轴正交。围绕x轴的旋转被称为Rx旋转。围绕y轴的旋转被称为Ry旋转。围绕z轴的旋转被称为Rz旋转。x轴和y轴限定水平面，而z轴沿竖直方向。所述笛卡尔坐标系不限制本发明且仅用于阐述。作为替代，可以使用另一坐标系(诸如，柱面坐标系)来阐述本发明。所述笛卡尔坐标系的方向可以是不同的，例如，使得z轴具有沿水平面的分量。
如所描绘的，所述光刻设备可以属于具有两个(双平台)或更多个衬底台WT1、WT2的类型。在双平台光刻设备中，两个衬底台WT1、WT2被设置以便允许这样的性质：一个衬底W1待测量的同时发生另一衬底W2的曝光(“衬底的曝光”意味着如上文描述的图案化的曝光辐射到前述衬底上的投影)。
图1中描绘的所述双平台光刻设备中，所述对准系统AS被设置在图的左手侧。所述形貌测量系统TMS也被设置在图的左手侧。所述投影系统PL被提供在图的右手侧。所述对准系统AS测量了被设置在衬底W1上的对准标记(由框P1、P2示意性地描绘)的位置，所述衬底被保持在第一衬底台WT1上。所述形貌测量系统TMS测量所述衬底W1的形貌。通过所述投影系统PL将图案同时投影到被保持在第二衬底台WT2上的衬底W2上。当由所述第一衬底台WT1支撑的所述衬底W1的测量被完成且有所述第二衬底台WT2支撑的所述衬底W2的曝光被完成时，交换衬底台的位置。随后使用由所述投影系统PL投影的图案化的曝光辐射来曝光由所述第一衬底台WT1支撑的所述衬底W1。由所述第二衬底台WT2支撑的已曝光的晶片W2被从衬底台移除以用于后续处理。然后，另一衬底被放置在所述第二衬底台WT2上，以用于在使用由所述投影系统PL投影的图案化的曝光辐射进行曝光之前由所述对准系统AS和所述形貌测量系统TMS进行测量。
干涉仪(未描绘)和/或其它位置测量装置可以被用于在对准和形貌测量期间监控所述衬底台WT1的位置。处理器PR可以接收来自所述对准系统AS和所述形貌测量系统TMS的数据，并且也接受衬底台WT1位置信息。由于所述衬底W被固定在所述衬底台WT1上，因此与所述衬底台有关的位置信息可以被视为与所述衬底有关的位置信息。
图2是所述形貌测量系统TMS的示意图。由所述形貌测量系统TMS所使用的测量辐射(为了简便起见，这里称为辐射)由所述辐射系统RY提供。在形貌测量期间，所述辐射系统RY的辐射源RS产生辐射束。所述辐射束传到辐射调节设备RC。所述辐射调节设备RC将所述辐射调节成适合于所述形貌测量系统的形式(如下文中进一步描述的)。调节后的辐射2从所述辐射调节设备RC输出并且传到所述形貌测量系统的光学器件6。光学器件6可以引导和/或聚焦调节后的辐射以形成辐射束4。所述辐射束4被入射到光栅8上。所述辐射束4在穿过所述光栅8时由所述光栅的图像来图案化。图案化辐射束可以被称为测量束9(或相当于测量辐射束)。
所述测量束9传递穿过被配置成在衬底12上的目标部位上形成所述光栅8的图像的光学器件10。所述测量束9以一入射角θ被入射到所述衬底上。所述光栅图像被形成在由箭头13所指示的部位处。所述测量束9从所述衬底反射并且传递穿过检测光学器件14。所述检测光学器件14被配置成接收反射测量束11并且形成所述光栅图像13的图像。所述光栅图像的这个图像被定成在第二光栅16处。检测器18被配置成接收穿过所述第二光栅16而透射的辐射。所述检测器18检测入射到其上的辐射强度并且产生指示所述辐射的强度的输出信号。所述检测器18可以例如是光电二极管。所述检测器18可以例如是CCD或CMOS阵列，由此所检测的辐射强度跨越所有像素而积分。通常，可以使用指示入射到所述检测器上的辐射强度的输出信号的任何检测器。
当扫描位于所述光栅图像13下方的所述衬底12时，所述衬底的高度的改变导致所述光栅图像13的图像在所述第二光栅16处上下移动。所述光栅图像13的图像的位置的这种转变引起由所述第二光栅16透射的辐射量发生改变。由所述第二光栅16透射的辐射量的改变进而改变入射到所述检测器18上的辐射强度。因而，从所述检测器18输出的信号指示所述衬底12的高度。从所述检测器18输出的信号可以由处理器PR来分析，以产生所述衬底12的形貌的图。
所述光栅8、16可以包括一维光栅结构。所述光栅可以包括二维光栅结构，诸如例如棋盘图案。通常，可以使用任何光栅结构。然而，因为(源自改变衬底高低的)所述光栅图像的图像的位置的转变仅发生于一维，因此仅需要一维的空间分辨率。
在替代的布置中，所述第二光栅16是分束器并且被配置成将反射测量束拆分成被入射到不同检测器上的两个束。然后，执行来自所述检测器的输出之间的比较以便确定所述衬底的高度。
在一些布置中，多个光栅可以代替单个光栅8被设置在所述衬底12的上游。类似地，多个光栅可以代替单个光栅16被设置在所述衬底12的下游。这是要将要同时地测量的在所述衬底上的多个点的高度。在这种布置中，相同的光学器件可以被用于所有多个测量点。测量多个点允许所述衬底以较少的行程被扫描，并且这允许以较大的速度确定所述衬底的形貌。
在一些布置中，所述辐射调节设备RC可以提供多个调节后的辐射束2，所述多个调节后的辐射束随后可以传递穿过多个照射光学器件并且照射所述衬底12上的多个目标部位。使用多个调节后的辐射束可以允许以甚至更少的行程扫描所述衬底，并且这可以允许以甚至更大的速度确定所述衬底的形貌。
图3示出了设置在衬底W上分别用于测量X位置和Y位置的对准标记202、204的示例。所述示例中的每个对准标记包括形成在产品层中、或者在施加到或蚀刻到衬底中的其它层中的一系列栅条。这些栅条被有规律地间隔开并且充当光栅线，使得对准标记可以被视为具有充分公知的空间周期(间距)的衍射光栅。X方向对准标记202上的栅条平行于Y轴以提供X方向上的周期性，而Y方向对准标记204上的栅条平行于X轴以提供Y方向上的周期性。所述对准系统AS(在图1中示出)利用辐射斑206(X方向)、208(Y方向)以光学方式扫描每个对准标记，以获得周期性变化的信号，诸如正弦波。分析这种信号的相位，以测量所述对准标记(并且因此，衬底W)相对于所述对准系统的位置，所述对准系统进而相对于所述光刻设备的框架MF是固定的。扫描运动由宽箭头示意性地指示，斑206或208的渐进位置以虚线轮廓指示。所述对准图案中的栅条(光栅线)的间距典型地远大于将要形成在所述衬底上的产品特征的间距，并且所述对准系统AS使用比将要用于将图案施加至所述衬底的曝光辐射长得多的辐射波长(或通常多个波长)。然而，可以获得精细位置信息，因为大量的栅条允许准确地测量重复信号的相位。
可以提供粗略标记和精细标记，使得所述对准系统可以区分周期性信号的不同周期，以及一周期内的确切位置(相位)。也可以出于此目的而使用具有不同间距的对准标记。这些技术再次对于本领域技术人员是公知的，并且在本文中将不再详述。这种传感器的设计和操作在本领域中是公知的，并且每个光刻设备可以具有其自己的传感器设计。所述对准系统AS通常可以具有在以引用方式被合并入本文中的US6961116中所描述的形式。
图4是所述对准系统AS的示意性框图。所述辐射系统RY提供由所述对准系统AS使用的辐射。所述辐射系统RY的所述辐射源RS产生辐射束。所述辐射束传到所述辐射调节设备RC。所述辐射调节设备RC将所述辐射调节成辐射的调节后的束222的形式，或具有不同波长的多个调节后的束(如下文中进一步描述的)的形式。辐射的所述调节后的束222被斑反射镜223转向，穿过物镜224，到达位于所述衬底W上的对准标记(诸如对准标记202)上。如图3中示意性地指示的，在基于上文所提到的US6961116的本对准系统的示例中，照射所述照射对准标记202的所述照射斑206的直径可以稍微小于所述对准标记自身的宽度。
由所述对准标记202散射的辐射被物镜224获取并且被准直成信息承载束(即承载信息的束)226。自参考干涉仪228属于上文提到的USUS6961116中所披露的类型，且对束226进行处理并且输出针对不同波长的多个单独的束到传感器阵列230上。此时，所述斑反射镜223便利地充当零阶光阑，使得所述信息承载束226仅包括来自所述对准标记202的较高阶衍射辐射(这对于测量而言不是必要的，但改善了信噪比)。来自传感器栅格230中的多个分立的传感器的强度信号232被提供至所述处理器PR。通过所述框228中的光学处理和所述处理器PR中的计算处理的组合，输出了在所述衬底上的相对于所述框架MF的X位置和Y位置的值。
如已经提到的，属于图示的类型的单次测量仅将所述对准标记的位置固定在与所述对准标记的一个间距相对应的某一范围内。较粗略的测量技术可以与所述单次测量相结合使用，以识别正弦波的哪个周期是包含所标记位置的周期。为了增加准确度和/或为了稳健地或鲁棒地检测所述对准标记，而不管制作所述对准标记的材料、以及所述对准标记被设置在哪些材料之上或下方，可以在不同波长以较粗略程度和/或较精细程度执行同一过程。可以用光学的方式复用和解复用所述波长，以便同时地处理所述波长，和/或可以利用分时或分频来复用所述波长。在若干波长情况下的测量可以被用于提供对于对准标记不对称性具有降低的敏感度的稳健的或鲁棒的对准系统。所述辐射系统RY可以提供若干波长下的辐射以供所述对准系统AS使用。
图5图示了对准系统AS的光学系统，所述光学系统是在上文提到的在先公开US6961116中所描述的光学系统的修改版本。所述光学系统可以允许利用所述对准系统而不是利用单独的散射仪仪器来执行散射测量类型的测量。
由图5中示出的延伸贯穿所述光学系统的虚线来指示具有若干分支的光轴O。为了便于与图4的示意图进行比较，利用与图4中所使用的附图标记类似的附图标记来标示图5中示出的所述光学系统的某些部件，但使用前缀“4”来代替“2”。因而，我们看到调节后的辐射束422、物镜424、信息承载束426、自参考干涉仪428和检测器布置430。来自所述检测器布置的信号被处理器PR处理，所述信号被修改以便实施下文所描述的新颖的特征，并且针对每个对准标记输出(改善的)位置测量。
所述辐射调节设备RC输出四个不同波长的调节后的辐射。这些波长可以是绿G、红R、近红外N和远红外F。在其它实施例中，可以提供具有不同波长和/或不同数目个波长的调节后的辐射。在所描绘的实施例中，所述绿G和近红外辐射N具有第一线性偏振并且红R和远红外辐射F具有第二正交线性偏振。在其它实施例中，可以使用不同的偏振组合。
从所述辐射系统RY输出的调节后的辐射经由多路复用器502由光学纤维442输送至照射轮廓设定(illumination profiling)光学器件446。输入束422经由分束器454行进至具有光瞳平面P的物镜424。物镜424在所述晶片W上的对准标记202上形成斑406。由对准标记衍射的信息承载束426传递穿过分束器454到达干涉仪428。干涉仪428将所述信息承载束拆分成具有正交偏振的两个部分，使这些部分绕光轴相对于彼此旋转180°，并且将它们组合成出射束482。所述出射束482进入将在下文中更详细地描述的检测器布置430。
被包括于本示例中的是不对称性测量布置460。布置460接收所述信息承载束426的穿过定位于所述干涉仪之前的第二分束器462的一部分464。另一专利申请US20125227061(通过引用而被合并入本文中)描述了用于使用穿过所述检测器430而获得的位置信息进行不对称性的测量的技术。将理解，所述不对称性测量布置460是可选的，并且可因此在其它实施例中被省略。
所述照射轮廓设定光学器件446可以采用各种形式，其中一些形式在通过引用而被合并入本文中的在先专利申请US 2015109624中被更详细地披露。
由所述对准系统AS所使用的调节后的辐射可以具有针对所述干涉仪428的横向(空间)相干性以产生期望的信号。为了提供期望的横向(空间)相干性，由所述对准系统AS(以及由其它对准系统)所使用的调节后的辐射可以具有小于1.2的M2(也被称为束品质因数)。调节后的辐射可以包括单模束。调节后的辐射可以包括高斯型束或大致高斯型的束。调节后的辐射可以是时间上不相干的，以便避免所述对准系统内的双反射束的干涉。时间不相干性可以例如意味着所述时间相干性小于0.5mm。对于633nm的波长，这可以例如对应于至少0.8nm的带宽。对于给定的波长，可以使用表达式
Figure BDA0002986963340000141
来确定适当的最小带宽，其中dL是带宽，λ是波长并且Lc是相干长度。所述表达式
Figure BDA0002986963340000142
旨在指示值的一些变化可以取决于如何定义带宽(例如，半高宽或半峰全宽(full width half maximum)，1/e，1/e2等)的方式而发生。取决于如何定义所述带宽的方式，最小带宽值可以例如被乘以π、乘以
Figure BDA0002986963340000143
等。
现在将解释与使用多个辐射波长的测量有关的、和与偏振效应的管理有关的所述对准系统AS的多个方面。所述照射子系统440从所述辐射系统RY接收具有四种波长的辐射，这四种波长可以是绿(标记为G)、红(R)、近红外(N)和远红外(F)。为了便于以下论述，这四种不同波长的辐射将被称作四色光，为此目的它们是否处于电磁频谱中的可见部分或不可见部分是不重要的。所述辐射被线性地偏振，其中G和N辐射被彼此相同地定向，并且R和F辐射以与G和N辐射的偏振正交的方式而被偏振。
四种颜色通过偏振保持光纤或保偏光纤442被传输到多路复用器502，在多路复用器处它们被组合成单个四色束。所述多路复用器维持线性偏振，如由箭头504所指示的。箭头504和遍及图中相似的箭头被标示为G和R，以指示绿色分量和红色分量的偏振。N分量和F分量被分别与G分量和R分量相同地定向。
这种组合的束经由合适的传输光学器件506进入分束器454中。如已经描述的，它然后从所述分束器内的部分反射表面或全反射表面(例如，0.5mm直径的斑反射镜)反射。所述物镜424将所述束聚焦成由在所述晶片W上的对准标记202所形成的光栅进行反射和衍射的窄束406。辐射被例如具有数值孔径NA＝0.6的物镜424收集。对于每种颜色，此NA值允许从具有16μm间距的光栅收集至少十阶衍射。
形成信息承载束426的反射辐射和衍射辐射随后被传送至所述自参考干涉仪428。在此示例中，如已经描述的，所述束被分束器462拆分开以将所述信息承载束的一部分464供给到不对称性测量布置460(当设置有所述不对称性测量布置时)。传送不对称性测量信息的信号466被从布置460传递到所述处理器PR。恰好在所述干涉仪之前，偏振被半波片510旋转45°。从这点起，为了清楚起见，仅针对一种颜色示出偏振箭头。如已经在上文描述的和在专利US US6961116中描述的，所述干涉仪由偏振分束器组成，其中每种颜色的一半被透射且每种颜色的一半被反射。然后每一半在所述干涉仪内部被反射三次，使辐射场旋转+90°和-90°，从而给出180°的相对旋转。然后两个场相互叠加，并且允许发生干涉。相位补偿器512被呈现以补偿-90°和90°图像的路径差。所述偏振随后被另一半波片514旋转45°。因而，使所述偏振的长轴设定为相对于X轴或Y轴处于22.5°。半波片510、514对波长不敏感，使得所有四个波长的偏振被旋转45°。
另外的分束器516将光学信号拆分成被标记为A和B的两个路径。一个路径包含两个旋转场的和，而另一个包含两个旋转场的差。取决于初始的偏振方向，所述和在路径A或路径B中终止。因此在这个示例中，绿色和近红外信号的和信号在一个路径中终止，红色和远红外的和信号在另一路径中终止。对于每种颜色，对应的差信号在另一路径中终止。
应注意，这种布置选择针对每种颜色中的照射使用一个偏振。通过改变读数之间的偏振，或者通过在读数中的时分多路复用，可以进行每颜色两个偏振的测量。然而，为了在维持高吞吐量的同时从颜色和偏振方面的多样性获益，则一组不同的颜色(其中每种颜色被线性地偏振，并且其中颜色的一个子集具有一个偏振方向而颜色的另一子集具有不同的偏振方向)在多样性和测量吞吐量之间展现了良好的折衷。为了增加多样性而不影响吞吐量，可以设想到一种与这里呈现的四色方案类似、但是具有假设使用更多颜色(例如八或十六种颜色)且具有混合偏振的所述辐射系统的实施方式。
每个路径A和B的辐射被各自的聚光透镜组件484A和484B收集。然后它穿过孔518A或518B，所述孔消除来自所述衬底上的斑外部的大部分辐射。两个多模光纤520A和520B将每个路径的所收集的辐射传送到相应的解复用器522A和522B。所述解复用器522A和522B将每个路径拆分成原始的四种颜色，使得总共八个光学信号被传递到检测器布置430内的检测器430A和430B。在一个实际的实施例中，光纤被布置在位于检测器电路板上的八个检测器元件与所述解复用器之间。在这个示例中的检测器不提供空间分辨率，但是当所述设备扫描衬底W上的所述对准标记202时为每种颜色发送随时间变化的强度信号IA和IB。所述信号实际上是取决于位置的信号，但是作为与在所述设备与所述对准标记之间的物理扫描运动(回顾图4)同步的随时间变化的信号(波形)而被接收。
处理器PR从所述八个检测器接收强度波形，并且处理这些强度波形以提供位置测量POS。因为基于不同的波长和入射偏振而存在八个信号以供选择，所以所述设备可以在各种各样情形下获得可用的测量。就此而言，应记住，所述对准标记202可以被埋在不同材料和结构的多个层之下。一些波长将比其它波长更好地穿透不同的材料和结构。常规情况下，所述处理器PR处理所述波形并且基于提供最强位置信号的那个波形来提供位置测量。其余的波形可以被忽略。在简化的实施方式中，针对每个测量任务的“选配方案”可以基于对所述目标结构的在先知识、以及试验研究来指定将使用哪个信号。在更先进的系统中，可以使用“颜色动态”或“平滑颜色动态”算法，在没有先验知识的情况下进行自动选择，以识别最佳信号。这在Huijbregtse等人的“Overlay Performance with Advanced ATHENATMAlignment Strategies”，Metrology,Inspection,and Process Control forMicrolithography XVII，编者Daniel J.Herr，发表于SPIE学报第5038卷(2003)的论文中进行了描述。
每个透镜484A、484B将整个场聚焦在每个检测器430A、430B的每个元件上，每个检测器430A、430B是与图4的已知的对准系统类似的布置。所述检测器是有效的单个光电二极管，并且除了通过已经描述的扫描运动以外，不提供任何空间信息。如果期望，可以在共轭光瞳平面中增加具有空间分辨率的检测器。这例如可以允许通过使用对准传感器硬件来执行角分辨散射测量方法。
图6示意性地描绘根据本发明的实施例的辐射系统RY，所述辐射系统RY包括辐射源RS和辐射调节设备RC。所述辐射源RS被配置成提供在一波长范围的辐射。例如，所述辐射源RS可以被配置成提供在从紫外到红外或从可见到红外的范围内的辐射。例如，所述辐射源RS可以提供具有短达500mm的波长的辐射，并且可以提供具有短达220nm(或更短)的波长的辐射。例如，所述辐射源RS可以提供具有多达900nm的波长的辐射。所述辐射源可以提供具有多达2微米的波长的辐射。
所述辐射源RS可以例如是所谓的白光激光器。这个名称可以被解释为意味着在一波长范围内发射所述辐射，并且不旨在暗示所发射的辐射被限于可见辐射。在一个示例中，所述辐射源RS可以包括与光学纤维22一起的泵浦激光器20，所述光纤被配置成将从所述泵浦激光器输出的辐射转换成在一波长范围内散布的辐射。这可以被称为超连续谱产生。所述泵浦激光器20可以被配置成提供脉冲激光束。所述激光脉冲可以例如是红外的，例如，大约1565nm。所述激光器可以例如具有大约20W的输出功率。所述脉冲可以具有小于1ns的持续时间，例如介于数十fs与数十ps之间。在实施例中，所述泵浦激光器20可以包括脉冲压缩系统，所述脉冲压缩系统可以被布置在所述激光器的振荡器之外，并且所述脉冲压缩系统被用于降低由所述激光器输出的激光脉冲的持续时间。
所述激光脉冲被耦合到所述光学纤维22中。所述光学纤维22起到将来自相对窄波长范围的所述激光脉冲转换成较宽的波长范围的作用。如上文指出的，这可以被称为超连续谱产生。在一个实施例中，所述光学纤维22可以包括石英芯部。在另一实施例中，所述光学纤维22可以包括中空芯部，所述中空芯部可以例如填充有惰性气体。所述激光脉冲例如由于反谐振反射而被限制在所述光学纤维内，并且因此所述光学纤维的芯部经历比所述光学纤维的其它部分更高的辐射强度。因为所述激光脉冲较短(例如，持续时间小于1nm)，所以在所述光学纤维的芯部中所述辐射的强度非常高。由于在所述光学纤维的芯部中所述辐射的较高强度，在所述光纤芯部中发生非线性效应。这些非线性效应起到使所述辐射的谱加宽的作用。
中空芯部型光学纤维可以使用比实心芯部型光学纤维更短的激光脉冲。例如，可以使用具有大约300fs(例如，约100fs)的持续时间的激光脉冲来泵浦中空芯部型光学纤维。例如，可以使用具有大约30ps(例如，约10ps)的持续时间的激光脉冲来泵浦实心芯部型光学纤维。
中空芯部型光学纤维可以优于实心芯部型光学纤维。这是因为，如果所述辐射的加宽后的光谱包括紫外辐射，则所述实心芯部的材料(所述材料例如可以是石英)可能变得损坏。这是因为，处于高通量的紫外辐射会损坏石英，从而使石英变黑。如果将发生这种情形，则所述光纤的有效性将会被降低并且将会需要更换所述光纤。当使用填充有惰性气体的中空芯部型光纤时，所述惰性气体与所述紫外辐射相互作用的程度小得多(即使有的话)。因而避免了对所述惰性气体的损坏，或对所述惰性气体的损坏小于对实心芯部型光纤中的石英的损坏。如果所述惰性气体变得损坏(或随时间而劣化)，则可以从所述中空芯部清除所述惰性气体并且更换所述惰性气体。
由所述辐射源RS输出的辐射可以被线性地偏振(所述泵浦激光器可以被线性地偏振并且这种偏振可以被保持)。由所述辐射源RS输出的辐射可以呈横电波模或横电模式，这可以被称为TEM00。
本发明的实施例可以在所述形貌测量系统TMS中使用紫外辐射。这是因为，紫外辐射将被较少地吸收到设置在衬底上的材料层中(与例如红外辐射相比)，并且因此将提供衬底的表面形貌的更准确的测量。相反，可能期望所述对准系统AS使用红外辐射。这是因为，设置在衬底上的所述对准标记可以被埋在材料层下方，并且红外辐射可以能够穿透那些层，使得所述对准标记被所述红外辐射照射。还可能期望所述对准系统使用可见辐射(例如，除了使用红外辐射之外)。因而，在一些实施例中，由所述形貌测量系统TMS所使用的波长可以比由所述对准系统AS使用的波长更短。换句话说，在一些实施例中，在由所述形貌测量系统TMS与由所述对准系统AS使用的波长之间不存在交叠。在其它实施例中，在由所述形貌测量系统TMS与由所述对准系统AS使用的波长之间可能存在一些交叠。例如，可见辐射波长可以由所述形貌测量系统来使用。作为波长的函数的从所述形貌测量系统输出的信号的变化可以提供与存在于所述衬底上的材料层有关的信息。
再次参考图6，所述辐射调节设备RC将从所述辐射源RS输出的辐射转换成适合于由形貌测量系统TMS使用的辐射和适合于由对准系统AS使用的辐射。二向色镜30将从所述辐射源RS发射的辐射分成两个束。所述二向色镜30可以被配置成反射具有大约390nm或更长的波长的辐射(即，可见和红外辐射)，并且可以被配置成透射具有小于大约390nm的波长的辐射(即，UV辐射)。在其它实施例中，所述二向色镜可以被配置成反射和透射其它波长。其它光学元件可以被用于基于波长来分离所述束。如其它地方指出的，由所述对准系统AS使用的波长与由所述形貌测量系统TMS使用的波长之间可能存在交叠。
可能期望由所述形貌测量系统所使用的辐射是大致均一的。这是因为，所述辐射的不均一性将引起在所述形貌测量系统TMS的所述第二光栅16处形成的所述光栅图像的变形。变形的光栅图像进而例如由于所述光栅图像的重心发生移位而将误差引入到所述衬底的所测量的高度中。所述不均一性可以由场不均一性和光瞳不均一性组成。场不均一性是在场平面(诸如，所述光栅8的平面)中跨越整个所述辐射束上的强度的变化。光瞳不均一性是在所述场平面中跨越整个所述辐射束上的辐射的角分布的变化，或相当于在光瞳平面中跨越整个所述辐射束上的强度的变化。所述辐射可以被制成空间不相干的并且可以被均匀化，以提供期望的均一性。术语空间不相干可以被解释为意思是：空间相干性是充分低的，使得它对使用所述形貌测量系统而执行的测量的准确度不具有显著影响。不均一性可以被测量为相对于平均辐射强度的百分比变化。所述辐射可以具有大约20％或更少的场不均一性。所述辐射可以具有大约30％或更少的光瞳不均一性。
透射辐射(所述透射辐射可以被称为所述第一束部32)被引导至相干消除设备34，所述相干消除设备34被配置成消除或减少来自所述第一束部32的空间(横向)相干性。由所述形貌测量系统TMS使用的辐射可以优选地不包括散斑，因为散斑可能将误差引入到由所述形貌测量系统执行的形貌测量中。相干消除设备的示例在通过引用而被合并入本文中的US8164740中被披露。
在一个示例中，所述相干消除设备34可以包括具有不同的长度的多个杆。所述杆为所述辐射提供不同的路径长度，所述路径长度之间的差异比所述辐射的相干长度更长，使得所述辐射的沿不同路径而行进的不同部分之间的时间相干性被消除。从所述杆输出的所述辐射可以由透镜收集。当所述束的不同的部分被所述透镜组合在一起时，组合束的不同的部分相对于彼此不是相干的，并且加在一起以提供空间不相干的、或具有对所述形貌测量系统而言充分低的空间相干性的束。在另一示例中，所述相干消除设备可以包括被彼此分隔开且被配置成反射所述辐射的不同部分的一系列反射表面。所述反射表面之间的分离程度可以充分大以消除源自从不同反射表面所反射的辐射的相干性。
所述第一束部32也还可以传递穿过均质器36。所述均质器36可以被配置成消除或减少跨越整个所述辐射束上的空间强度变化。所述均质器可以向所述第一束部的辐射施加期望的轮廓。在一些实施例中，所述均质器可以形成所述形貌测量系统TMS的光学器件6的部分。在一些实施例中，所述均质器和所述相干消除设备可以被设置为单个模块。
在图7中描绘了相干消除设备和均质器的示例。这些相干消除设备和均质器可以被设置为单个模块。所述相干消除设备34包括被放置在聚光透镜401之前的一组透射元件400，例如透射棒。所述均质器36包括具有平面反射的上表面和下表面的石英棒402。所述第一束部32被朝向所述一组透射元件400引导。所述一组透射元件400提供被朝向所述聚光透镜401且然后朝向所述均质器36引导的多个辐射束。所述一组透射元件400中的每个元件具有不同于其相邻元件的光学路径长度，以消除或减少所述辐射的相干性。例如，这个差异可以大于由所述源RS提供的所述辐射的所述时间相干性长度。
所述相干消除设备34和所述均质器36两者都具有增加所述第一束部32的光学扩展量的效应。例如参考图7，如果所述透射元件400不存在，则所述束部32的焦点将会受衍射限制。在所述透射元件400存在的情况下，因为有效孔径被减小了4倍，所以所述焦点变宽，即宽了5倍。因而，所述光学扩展量已增加。参考所述石英棒402，所述棒的入口被部分地填充但出口被均一地填充。所述束部32的发散程度尚没有被改变，且因而所述光学扩展量已增加。因而，总体上，这个模块引起光学扩展量增加。通常，使所述束部32横向不相干意味着：通过增加发散程度(在恒定场分布的情况下)、或通过增加所述场分布(在恒定发散程度的情况下)、或这两者，增加所述光学扩展量。
为了从相干光获得非相干光(图7)，可以使用具有10到20米范围内的长度的多模光纤。相干地进入所述多模光纤的光可以不相干地离开所述光纤。
通常，所述相干消除设备34和所述均质器36将增加所述第一束部32的光学扩展量。增加所述光学扩展量可以是期望的，因为所述形貌测量系统TMS可以使用相对大的辐射场，并且可能难以提供其中辐射具有相对低的光学扩展量(例如，从所述辐射源RS输出的TEM00辐射束)的这样的辐射场。可以使用具有1E-7m2 Sr或更大量级的光学扩展量的辐射。
一旦所述第一束部已经传递穿过所述相干消除设备和所述均质器，则输出调节后的辐射束39。所述调节后的辐射束39适合于供所述形貌测量系统TMS使用。
所述辐射的由所述二向色镜30反射的部分可以被称为所述第二束部40。所述第二束部40可以被线性地偏振。所述第二束部40被朝向波长选择设备42引导。所述波长选择设备42被配置成从所述第二束部40选择将由所述对准系统AS使用的辐射的一个或更多个波长。还如上文所指出的，所述辐射束(且因而，所述第二束部40)可以是单模束。可能期望在所述对准系统AS中使用具有单模的辐射，因为如果存在多于一个模式，则这可能引起所述对准系统中出现误差。所述第二束部的所有部分应能够彼此干涉。所述第二束部40可以是单模TEM00束。这个模式具有最小的光学扩展量并且这将提供小的斑大小和小的发散程度。单模TEM00束可以例如由图4中所描绘类型的对准系统或图5中所描绘类型的对准系统来使用。可能期望使用具有相对小的光学扩展量(例如，具有1E-13m2 Sr的量级的光学扩展量)的束。通常，由所述对准系统使用的所述辐射的光学扩展量可以是小于由所述形貌测量系统使用的所述辐射的光学扩展量的数量级，例如，小至少五个数量级。在所描绘的实施例中，所述波长选择设备42包括一组二向色镜，所述一组二向色镜每个都被配置成反射不同波长以上的辐射并且透射所述波长以下的辐射。在所描绘的示例中，所述第二束部40可以由具有390nm到远红外(例如，2000nm)的范围内的波长的辐射组成。所述波长选择设备42的第一二向色镜44反射具有长于700nm的波长的所有辐射，即，所有红外辐射。反射辐射随后传递到第二二向色镜46，所述第二二向色镜46反射具有1500nm或更长的波长的所有辐射，即，远红外辐射。这提供远红外辐射束47。所述远红外束47被线性地偏振。从所述辐射源RS输出的所述辐射的偏振已经被保持。波片60可以被用于旋转所述远红外束47的偏振。所述远红外束47(可以被称为调节后的辐射束)可以被输入至所述对准系统。如果所述远红外束47没有被偏振，则偏振器可以被用于向所述远红外束施加期望的偏振。
由所述波长选择设备的所述第二二向色镜46所透射的辐射由近红外辐射(即，在700至1500nm的范围内的辐射)组成。可以由常规的(即，非二向色的)反射镜48反射的辐射提供近红外辐射束49。波片62可以被用于旋转所述近红外束49的偏振。所述近红外束49(可以被称为调节后的辐射束)可以被输入至所述对准系统AS。如果所述近红外束49没有被偏振，则偏振器可以被用于向所述远红外束施加期望的偏振。
由所述波长选择设备42的所述第一二向色镜44所透射的辐射处于可见波长范围(即，在390至700nm)内。常规的(即，非二向色的)反射镜50可以被用于反射这种辐射。所述辐射可以被入射到所述波长选择设备42的第三二向色镜52上，所述第三二向色镜52被配置成反射具有比570nm更长的波长的辐射。这提供在570至700nm的范围内的辐射。这种辐射在此被称为长波长的可见辐射束53。波片64可以被用于旋转所述长波长的可见辐射束53的偏振。所述长波长的可见辐射束53(可以被称为调节后的辐射束)可以被输入至所述对准系统AS。如果所述长波长的可见辐射束53没有被偏振，则偏振器可以被用于向所述长波长的可见辐射束施加期望的偏振。
由所述第三二向色镜52透射的辐射处于390至570nm的范围内并且可以被称为短波长的可见辐射。所述短波长的可见辐射55可以由常规的反射镜54反射。这种辐射在此被称为短波长的可见辐射束55。波片66可以被用于旋转所述短波长的可见辐射束55的偏振。所述短波长的可见辐射束55(可以被称为调节后的辐射束)可以被输入至所述对准系统AS。如果所述短波长的可见辐射束55没有被偏振，则偏振器可以被用于向所述短波长的可见辐射束施加期望的偏振。
因而，所述波长选择设备42提供作为输出的四个辐射束47、49、53、55，每个辐射束具有不同的波长范围。这些辐射束可以是TEM00束。所述辐射束可以按照上文另外描述的方式由所述对准系统AS使用。
所述波长选择设备42可以被修改以提供具有不同波长的更大或更小数目的辐射束。这可以通过使用更多或更少的二向色镜来实现。可以使用除了二向色镜之外的波长选择元件。
所述波长选择设备可以被认为是基于波长的分束设备，因为所述波长选择设备将入射辐射束分离成多个束部。所述基于波长的分束设备可以将入射辐射束(或束部)分离成两个、三个或更多个束部。
波长选择设备还可以被用于调节用于所述形貌测量系统TMS的所述第一束部32。例如，不同的辐射波长可以由所述形貌测量系统TMS使用，以便获得与存在于衬底上的材料层有关的信息(如上文另外提到的)。被选择为用于由所述形貌测量系统TMS使用的波长可以不同于被选择为用于由所述对准系统AS使用的波长。
在上文描述的波长选择设备中，具有相对大的波长范围的辐射束被提供至所述对准系统AS。可能期望使用具有较窄波长带或波段的辐射从所述对准系统AS获得校准信号。在这种情况下，可以使用对具有期望的波长的辐射进行透射的滤光器。例如，滤光器可以被用于从所述短波长的可见辐射55选择绿辐射。所述滤光器可以例如被放置在检测器(诸如，在图5中所描绘的所述对准系统AS的检测器430A、B)之前。另一滤光器可以被用于从所述长波长的可见辐射53选择红辐射。此外，所述滤光器可以例如被放置在检测器(诸如，在图5中所描绘的所述对准系统AS的检测器430A、B)之前。例如位于检测器之前的其它滤光器可以被用于选择期望的近红外波长和期望的远红外波长。
所述滤光器可以例如选择波长带。所述滤光器可以例如选择具有介于5nm至20nm之间的带宽(例如，大约10nm的带宽)的辐射。
通常，在所述辐射被朝向衬底W引导之前或所述辐射已经从所述衬底W反射之后，滤光器可以被用于选择由所述对准系统AS使用的期望的辐射波长。在辐射被引导到所述衬底W上之前使用滤光器的优点在于，被入射到所述衬底W上的辐射的功率降低。如果存在位于衬底W上的抗蚀剂可能变得由所述辐射曝光和/或烧蚀的风险的情况下，这可能是期望的。
在替代的布置(未描绘)中，所述波长选择设备42可以包括被配置成选择特定的辐射波长以供所述对准系统AS使用的反射镜。这些反射镜可以例如是所谓的多层反射镜，所述多层反射镜被设置有具有不同折射率的交替的材料层。所述多层反射镜之间的分离程度可以被选择，使得每个反射镜反射特定波长的辐射，其余波长被透射。所述反射镜可以例如反射波长带，例如具有介于5nm至20nm之间的带宽(例如，大约10nm的带宽)的辐射。
在实施例中，由所述辐射调节设备RC所提供的波长可以是可调节的。可以例如通过使用一个或更多个声光调制器来提供可调整性，以产生对期望的波长的辐射进行衍射的光栅。
在图6中描绘的实施例中，从所述辐射源RS发射的辐射被拆分，使得紫外波长被传递至所述形貌测量系统TMS，并且可见和红外波长被传递至所述对准系统AS。在其它实施例中，被传递至所述形貌测量系统TMS和所述对准系统AS的波长之间的拆分可以是不同的。在一些实施例中，一些辐射波长可以由所述形貌测量系统TMS和所述对准系统AS两者来使用。例如，可见辐射波长可以由所述形貌测量系统TMS和所述对准系统AS两者来使用。
在图6中所描绘的实施例中，所述辐射系统RY被用于提供由两种类型的测量系统(即，所述形貌测量系统TMS和所述对准系统AS)使用的辐射。在其它实施例中，由所述辐射系统RY提供的所述辐射可以由其它类型的测量系统(例如，除了所述形貌测量系统TMS和/或所述对准系统AS之外，或代替所述形貌测量系统TMS和/或所述对准系统AS)使用。通常，所述辐射调节设备RC可以被配置成将所述辐射束分离成至少两个束部并且不同地调节所述至少两个束部。可以在将所述至少两个束部提供到至少两个测量系统并且由所述至少两个测量系统接收之前进行所述至少两个束部的调节。因而，所述辐射束在与目标的相互作用之前被拆分和调节。
被布置成接收所述至少两个束部的一部分的所述测量系统可以属于不同的系统类型，或可以属于类似的系统类型。
从所述辐射系统RY输出的辐射可以由衬底台位置测量系统使用，所述衬底台位置测量系统将辐射束引导到位于衬底台上的衍射光栅上并且测量得到的衍射条纹的相位。所述测量可以基于摩尔纹检测原则，且因而可以使用具有横向(空间)相干性但不具有时间相干性的辐射。所述辐射可以例如具有红外波长，例如，780nm(+/-50nm)。所述辐射可以被线性地偏振。所述光栅可以被称为光栅尺。
更详细地，所述位置测量系统可以包括双程或双通干涉光栅编码器。准直后的线性偏振束可以经由保偏单模光纤从所述辐射系统RY输送，并且朝向所述衬底台上的光栅引导。所述光栅是具有λ/4凹槽深度的反射型相位光栅，并且可以抑制0衍射阶而同时增加1阶衍射束的强度。所述辐射束由所述光栅衍射成正和负衍射角，其中每个都形成所述干涉仪的臂或支路(arm)。所述干涉仪的每个支路中，辐射由静态光栅衍射，且然后经由λ/4片传送至波罗(porro)棱镜。所述λ/4片在所述干涉仪的每个支路中具有相反的符号。所述波罗棱镜沿横向于测量方向的方向对所述辐射施加移位。所述辐射经由所述λ/4片和所述静态光栅从所述波罗棱镜行进返回至所述衬底台上的所述光栅。所述λ/4片的累积效应或累加效应是向所述干涉仪的两个支路的所述辐射束施加圆形偏振和反向旋转偏振。来自所述干涉仪的支路的辐射被重新组合以在由所述衬底台上的所述光栅衍射时接收额外的相移。所述干涉仪的支路之间的相位差现在等于8πΔx/p，其中Δx是所述光栅在所述衬底台上的位移，并且p是所述光栅的间距。因为从所述干涉仪的支路返回的所述辐射的偏振状态是圆形旋转和反向旋转，所以零差式相位分析器可以被用于在从所述干涉仪的支路中的每个支路返回的辐射之间进行区分。
从所述辐射系统RY输出的辐射可以由EUV曝光辐射源的燃料液滴量测系统来使用，所述EUV曝光辐射源可以形成EUV光刻设备的部分。所述EUV曝光辐射源可以包括液滴发生器，所述液滴发生器被配置成提供燃料液滴(诸如，锡)，激光辐射脉冲被引导到所述燃料液滴上。所述激光辐射将所述燃料转换成EUV发射等离子体。所述燃料液滴量测系统监控所述液滴的位置，从而允许将要对激光辐射束和/或所述液滴发生器进行的调整，以确保所述激光辐射被入射到所述燃料液滴上。所述燃料液滴量测系统照射所述液滴行进通过的区域，并且使用照相机来捕获所述液滴的图像。所述辐射系统RY可以提供被用于照射所述液滴行进通过的一个或更多个区域的辐射。所述辐射可以被设置为燃料液滴传递穿过的一个或更多个辐射幕(curtain)。可能期望所述辐射幕是均一的。因此，可以使用相干消除设备和均质器来调节被用于形成所述辐射幕的辐射。可以提供不同的辐射幕。这些辐射幕可以具有相同的波长或可以具有不同的波长。所述辐射可以例如包括一个或更多个红外波长。示例波长是800nm(+/-50nm)和1150nm(+/-50nm)。也可以设置照射所述燃料液滴的辐射锥。此外，可以使用相干消除设备和均质器来调节所述辐射。所述辐射锥可以例如具有红外波长。示例波长是900nm(+/-50nm)。
从所述辐射系统RY输出的辐射可以由掩模版检查系统使用。所述掩模版检查系统可以形成所述光刻设备的部分。所述掩模版检查系统可以包括与检测器一起的扫描激光系统，所述扫描激光系统扫描激光束掠过所述掩模版的表面上，所述检测器检测从所述掩模版反射的辐射。检测可以基于暗场照射。由所述掩模版检查系统所使用的所述辐射束可以是单模束(例如，TEM00)。所述辐射束可以例如具有红外波长(例如，800nm+/-50nm)。所述掩模版检查系统可以被设计成用于与连续波(CW)辐射而不是脉冲辐射一起使用。如其它地方指出的，从所述辐射系统RY输出的所述辐射可以是脉冲的。然而，假设所述掩模版检查系统的所述检测器的采集时间比从所述辐射系统RY输出的辐射脉冲之间的间隔更长，则这将不会不利地影响所述掩模版检查系统的使用。例如，从所述辐射系统RY输出的辐射的脉冲重复率可以比所述检测器的响应频率快三倍或更多倍。
已经在具有透射型光学器件的光刻设备的情境中描述了本发明的实施例。然而，其它实施例可以形成光刻设备的具有反射型光学器件的部分。
在图1中，所述辐射系统RY被描绘为位于光刻设备LA内。所述光刻设备可以包括受控环境，诸如真空，例如，如果所述光刻设备是EUV光刻设备。在这种情况下，所述辐射系统RY的所述辐射源RS和辐射调节设备RC中的任一个或两者可以位于所述受控环境的外部，其中辐射(例如，经由光学纤维)被耦合至位于所述受控环境内的测量系统。通常，所述辐射系统RY可以被设置在任何期望的部位处，并且辐射可以(例如，经由光学纤维)从所述辐射系统被耦合至测量系统。
在实施例中，所述辐射系统RY可以提供由所述对准系统AS和所述形貌测量系统TMS两者同时使用的辐射。
在实施例中，所述辐射系统RY可以提供由多于一种类型的测量系统同时使用的辐射。例如，两个或更多个类型的测量系统使用相同的辐射系统RY。所述辐射源RS可以提供例如由以下各项中的两个或更多个同时使用的辐射：对准系统AS、形貌测量系统TMS、位置测量系统、燃料液滴量测系统、掩模版检查系统。
在图6中所图示的实施例中，从所述辐射源RS输出的所述辐射束被二向色镜30分离成两个束部32、40。所述二向色镜是基于波长的分束设备的示例。
在其它实施例中，分束设备可以是被配置成与所述辐射束的部分相交的反射器，使得所述部分被所述反射器反射、但所述辐射束的其余部分不被所述反射器反射。可以使用多于一个这样的部分相交的反射器以便产生多于两个辐射束部。可以使用扩束器以增加所述辐射束的位于所述反射器上游的横截面大小。聚焦透镜可以位于所述部分相交的反射器上游，其中所述部分相交的反射器位于所述透镜的焦点处。当使用这样的布置时，可以通过所述部分相交的反射器上游的所述辐射束的角分布来确定由所述部分相交的反射器所反射的所述辐射束的部分。
在其它实施例中，所述分束设备可以被配置成周期性地与所述辐射束的部分或辐射束部相交，并且反射所述辐射束的部分或辐射束部。例如，可以使用具有径向地分布的开口的旋转反射型盘，其类似于可以被用于周期性地打断辐射束的所谓的斩波器。
在其它实施例中，所述分束设备可以包括偏振分束器，所述偏振分束器被配置成反射所述辐射束的具有第一偏振的部分且被配置成透射所述辐射束的具有第二偏振的部分。
在其它实施例中，所述分束设备可以包括电光元件，所述电光元件被配置成将所述辐射束或辐射束部分离成至少两个部分。所述电光设备可以例如是普克尔盒或声光可调谐滤波器。
在对所述辐射束进行分离的情境中描述了所述分束设备的以上示例。然而，所述分束设备可以替代地(或另外)被用于对辐射束部进行分离。
上文描述的所述分束设备各自都被单独描述。然而，可以设置多个分束设备，例如，以便形成多于两个辐射束部。
虽然在本文中可以具体提及光刻设备在IC制造中的使用，但是应理解，本文中所描述的光刻设备可以具有其它应用。可能的其它应用包括制造集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(RCD)、薄膜磁头，等等。
虽然在本文中在光刻设备的情境中具体提及本发明的实施例，但是本发明的实施例可以用于其它设备中。本发明的实施例可以形成掩模检查设备、量测设备、或测量或处理诸如晶片(或其它衬底)或掩模(或其它图案形成装置)之类的物体的任何设备的一部分。例如，本发明的实施例可以形成被用于测量衬底的性质的量测设备的部分，图案已经由光刻设备投影到所述衬底上。所述量测设备可以包括对准系统并且可以包括形貌测量系统TMS。所述量测设备可以包括上文提到的其它系统，诸如位置感测干涉仪。在实施例中，所述量测系统可包括散射测量系统(其可以被称为YieldstaTM)。所述散射测量系统可以被配置成测量由彼此叠置(例如，设置在衬底上的不同材料层中)的两个光栅所形成的第一衍射阶之间的辐射强度不平衡度。所述不平衡度指示所述光栅之间的相对对准。所述散射测量系统可以在同一位置处使用具有不同波长的辐射(例如，同时地)来执行多次测量。所述散射测量系统可以在不同位置处同时执行多次测量。由所述散射测量系统所使用的辐射可以被偏振。由所述散射测量系统所使用的辐射可以具有在400nm至900nm的范围内的一个或更多个波长。所述辐射可以具有小于0.5mm的相干长度。所述辐射可以具有1E-9m2 Sr或更大量级的光学扩展量。所述辐射可以已经由所述相干消除设备和所述均质器调节。
所述掩模检查设备、量测设备和其它测量或处理设备通常可以被称为光刻工具。这种光刻工具可以使用真空条件或环境(非真空)条件。
虽然上文已经具体提及在光学光刻术的情境中本发明的实施例，但是将理解，在情境允许的情况下，本发明不限于光学光刻术并且可以在其它应用中使用，例如压印光刻术或自适应制造。
在情境允许的情况下，可以在硬件、固件、软件或其任何组合中实施本发明的实施例。本发明的实施例也可以被实施为存储在机器可读介质上的可由一个或更多个处理器读取和执行的指令。机器可读介质可以包括用于储存或传输呈能够由机器(例如，计算装置)读取的形式的信息的任何机构。另外，本文中，可以将固件、软件、例程、指令描述为执行某些动作。然而，应理解，这样的描述仅仅是为了方便，并且这些动作实际上是由计算装置，处理器，控制器，或执行固件、软件、例程、指令等的其它装置产生的，并且这样做可以使致动器或其它装置与实体世界相互作用。
虽然上文已经描述了本发明的具体实施例，但是将理解，可以用与所描述的不同的方式来实践本发明。上文的描述旨在是示例性的，而非限制性的。因而，本领域的技术人员将明白，在不背离下文所阐述的权利要求的范围的情况下，可以对所描述的发明进行修改。

Claims (20)

1.一种辐射系统，所述辐射系统包括辐射源和辐射调节设备，其中所述辐射源被配置成提供具有从紫外延伸到红外的波长的辐射束，并且其中所述辐射调节设备被配置成将所述辐射束分离成至少两个束部并且还被配置成在由至少两个测量系统接收所述至少两个束部之前不同地调节所述至少两个束部。
2.根据权利要求1所述的辐射系统，其中，所述辐射调节设备被配置成调节第一束部以提供用于由第一类型的测量系统使用的调节后的辐射，以及调节第二束部以提供用于由第二类型的测量系统使用的调节后的辐射。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的辐射系统，其中，辐射调节设备包括相干消除设备，所述相干消除设备被配置成消除或减少来自一个或更多个所述束部的相干性。
4.根据任一前述权利要求所述的辐射系统，其中，所述辐射调节设备被配置成增加一个或更多个所述束部的光学扩展量。
5.根据任一前述权利要求所述的辐射系统，其中，所述辐射调节设备包括均质器，所述均质器被配置成减少一个或更多个所述束部的不均一性。
6.根据任一前述权利要求所述的辐射系统，其中，所述辐射调节设备包括基于波长的分束设备，所述基于波长的分束设备被配置成基于波长来将所述辐射束或辐射束部分离成至少两个束部。
7.根据权利要求6所述的辐射系统，其中，所述基于波长的分束设备被配置成提供具有不同波长的三个或更多个束部。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的辐射系统，其中，所述基于波长的分束设备包括至少一个二向色镜。
9.根据任一前述权利要求所述的辐射系统，其中，所述辐射调节设备包括分束设备，所述分束设备被配置成与所述辐射束的部分或辐射束部的一部分相交，使得所述部分被所述分束设备反射但所述辐射束或辐射束部的其余部分不被所述分束设备反射。
10.根据任一前述权利要求所述的辐射系统，其中，所述辐射调节设备包括分束设备，所述分束设备被配置成周期性地与所述辐射束的一部分或辐射束部相交并且反射所述辐射束的该部分或辐射束部。
11.根据任一前述权利要求所述的辐射系统，其中，所述辐射调节设备包括偏振分束器，所述偏振分束器被配置成反射所述辐射束的具有第一偏振的部分或反射具有第一偏振的辐射束部，并且被配置成透射所述辐射束的具有第二偏振的部分或透射具有第二偏振的辐射束部。
12.根据任一前述权利要求所述的辐射系统，其中，所述辐射调节设备包括电光元件，所述电光元件被配置成将所述辐射束或辐射束部分离成至少两个部分。
13.根据任一前述权利要求所述的辐射系统，其中，所述辐射调节系统包括多个波片，所述多个波片被配置成允许所述至少两个束部的偏振被旋转。
14.根据权利要求2所述的辐射系统，其中，第一类型的测量系统包括形貌测量系统、或燃料液滴量测系统。
15.根据权利要求2所述的辐射系统，其中，第二类型的测量系统包括对准系统、或位置测量系统、或量测系统、或掩模版检查系统。
16.一种光刻设备，所述光刻设备被配置成将图案从图案形成装置转移至衬底，其中所述光刻设备包括第一类型的测量系统和第二类型的测量系统，并且其中所述光刻设备还包括辐射系统，所述辐射系统包括辐射源和辐射调节设备，其中所述辐射源被配置成提供具有从紫外延伸到红外的波长的辐射束，且其中所述辐射调节设备被配置成：
将所述辐射束分离成第一束部和第二束部；
调节所述第一束部以提供被提供至所述第一类型的测量系统的调节后的辐射；以及
调节所述第二束部以提供被提供至所述第二类型的测量系统的调节后的辐射。
17.一种光刻工具，所述光刻工具被配置成测量衬底的性质，其中所述光刻工具包括第一类型的测量系统和第二类型的测量系统，并且其中所述光刻工具还包括辐射系统，所述辐射系统包括辐射源和辐射调节设备，其中所述辐射源被配置成提供具有从紫外延伸到红外的波长的辐射束，并且其中所述辐射调节设备被配置成：
将所述辐射束分离成第一束部和第二束部；
调节所述第一束部以提供被提供至所述第一类型的测量系统的调节后的辐射；以及
调节所述第二束部以提供被提供至所述第二类型的测量系统的调节后的辐射。
18.一种方法，包括：
提供具有从紫外延伸到红外的波长的辐射束，将所述辐射束分离成至少两个束部；和
不同地调节所述至少两个束部。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，第一束部被调节以供第一类型的测量系统使用，并且第二束部被调节以供第二类型的测量系统使用。
20.根据权利要求18或权利要求19所述的方法，其中，束部的调节包括以下中的至少一个：消除或减少相干性，增加光学扩展量，减少不均一性、取决于波长的选择。
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