CN115335773A - 差异测量系统 - Google Patents

Abstract

一种用于测量第一目标的性质与第二目标的性质之间的差异的系统，系统包括第一构件和第二构件，其中第一构件包括第一图案，并且第一构件的旋转速度被配置为基于第一目标的性质；并且第二构件包括第二图案，其中，第二构件的旋转速度被配置为基于第二目标的性质，进一步其中第一图案和第二图案具有角度变化，并且被配置为当第一构件和第二构件在其旋转速度上具有相对差异时通过其相互作用生成干涉图案，干涉图案指示该差异的幅度。

Description

差异测量系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年4月7日提交的EP申请20168356.2的优先权，其通过引用全部并入本文。

技术领域

本发明涉及用于测量目标性质的系统和方法，具体地用于测量两个目标之间的性质的差异。特定实施例涉及一种用于光刻设备中的差异流量测量的系统和方法。

背景技术

光刻设备是被构造为将期望的图案施加到衬底上的机器。光刻设备可以被用于例如集成电路(IC)的制造中。光刻设备可以例如在图案形成装置(例如掩模)处将图案(通常也称为“设计布局”或“设计”)投影到设置在衬底(例如晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。

为了将图案投影到衬底上，光刻设备可以使用电磁辐射。该辐射的波长确定了可以被形成在衬底上的特征的最小尺寸。当前使用的典型波长是365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。与使用例如波长为193nm的辐射的光刻设备相比，使用波长在范围4至20nm内(例如6.7nm或13.5nm)的极紫外(EUV)辐射的光刻设备可以被用于在衬底上形成更小的特征。

低k₁光刻可以被用于处理尺寸小于光刻设备的经典分辨率限制的特征。在这种过程中，分辨率公式可以被表达为CD＝k₁×λ/NA，其中λ是所采用的辐射波长，NA是光刻设备中的投影光学器件的数值孔径，CD是“临界尺寸”(通常印刷的最小特征尺寸，但在这种情况下是半节距)，并且k₁是经验分辨率因子。通常，k₁越小，就越难在衬底上再现与电路设计者计划的形状和尺寸类似的图案，以实现特定电气功能性和性能。为了克服这些困难，复杂的微调步骤可以被应用于光刻投影设备和/或设计布局。例如，这些包括但不限于NA的优化、定制照射方案、相移图案形成装置的使用、设计布局中的诸如光学邻近校正(OPC，有时也称为“光学和过程校正”)等设计布局的各种优化或者通常定义为“分辨率增强技术”(RET)的其他方法。备选地，用于控制光刻设备的稳定性的紧密控制环可以被用于改进低k₁下的图案的再现。

许多光刻设备将流体用于温度控制和其他目的。例如，温度受控的水可以被用于将设备的关键部分维持在恒定温度。机器内部的任何漏水都可能导致严重损坏，因此期望被快速检测到。

发明内容

例如，期望提供一种用于测量第一目标的性质和第二目标的性质之间的差异的系统，其中该差异不是通过从一个传感器所获取的测量值减去从不同传感器所获取的测量值而导出的。具体地，期望提供一种用于测量入流量和出流量之间的差异的系统，该系统不会过度依赖于两个不同传感器的校准来实现差异测量的准确性。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于测量第一目标的性质和第二目标的性质之间的差异的系统，该系统包括第一构件和第二构件，其中：

第一构件包括第一图案，并且第一构件的旋转速度被配置为基于第一目标的性质；并且

第二构件包括第二图案，其中，第二构件的旋转速度被配置为基于第二目标的性质，

进一步其中第一图案和第二图案是角度变化的，并且被配置为当第一构件和第二构件在其旋转速度上具有相对差异时通过其相互作用生成干涉图案，该干涉图案指示该差异的幅度。

根据本发明的又一方面，提供了一种测量第一目标的性质和第二目标的性质之间的差异的方法，该方法包括：

基于第一目标的性质以速度旋转包括第一图案的第一构件；

基于第二目标的性质以速度旋转包括第二图案的第二构件；

由此当第一构件和第二构件在其旋转速度上具有相对差异时，第一图案和第二图案之间的干涉图案被形成；以及，

基于干涉图案进行第一目标和第二目标的性质的差异测量。

附图说明

本发明的实施例现在将参照所附示意图仅通过示例描述，其中：

图1描绘了根据本发明的实施例的光刻设备；

图2是光刻设备的更详细视图；

图3是图1和2的设备的源收集器模块SO的更详细视图；

图4描绘了具有角度变化的第一图案；

图5描绘了被叠加在第二相同图案上的图4的图案，以及在第二相同图案相对于第一图案被旋转时生成的干涉的外观；

图6描绘了被叠加在第二相同图案上的图4的图案以及在第二相同图案相对于第一图案被旋转时针对总体图案的小部分生成的干涉的外观；

图7描绘了第二图案的角速度与生成的干涉的变化之间的时间关系。

图8描绘了根据本发明的测量系统的实施例；

图9描绘了根据本发明的测量系统的另一实施例。

具体实施方式

图1示意性地描绘了根据本发明的一个实施例的包括源收集器模块SO的光刻设备100。该设备包括：

-照射系统(照射器)IL，被配置为调节辐射束B(例如EUV辐射)。

-支撑结构(例如掩模台)MT，被构造为支撑图案形成装置(例如掩模或掩模版)MA，并且被连接至被配置为准确地定位图案形成装置的第一定位器PM；

-衬底台(例如晶片台)WT，被构造为保持衬底(例如涂有抗蚀剂的晶片)W，并且被连接至被配置为准确地定位衬底的第二定位器PW；以及

-投影系统(例如反射投影系统)PS，被配置为将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一个或多个管芯)上。

照射系统可以包括各种类型的光学部件，诸如折射、反射、磁性、电磁、静电或其他类型的光学部件或其任何组合，以用于导向、整形或控制辐射。

支撑结构MT以取决于图案形成装置的定向、光刻设备的设计以及诸如例如图案形成装置是否被保持在真空环境中等其他条件的方式来保持图案形成装置MA。支撑结构可以使用机械的、真空的、静电的或其他夹持技术来保持图案形成装置。支撑结构可以是框架或工作台，例如这可以根据需要固定或可移动。支撑结构可以确保图案形成装置例如相对于投影系统位于期望位置处。

术语“图案形成装置”应该被广义地解释为指代任何装置，它可以被用于在其横截面中赋予辐射束图案，诸如以在衬底的目标部分中创建图案。赋予辐射束的图案可以与在目标部分中创建的装置(诸如集成电路)中的特定功能层相对应。

图案形成装置可以是透射或反射的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列和可编程LCD面板。掩模在光刻中是众所周知的，并且包括诸如二进制掩模类型、交替相移掩模类型和衰减相移掩模类型以及各种混合掩模类型等掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，每个小反射镜都可以被单独地倾斜，以便在不同方向上反射传入辐射束。倾斜的反射镜在由反射镜阵列反射的辐射束中赋予图案。

与照射系统一样，投影系统可以包括各种类型的光学部件，诸如折射、反射、磁性、电磁、静电或其他类型的光学部件或其任何组合，如针对所使用的曝光辐射或其他因素(诸如真空的使用)适当的。可以期望使用真空进行EUV辐射，因为其他气体可能会吸收过多的辐射。因此，借助于真空壁和真空泵，真空环境可以被提供给整个光路。

如此处描绘的，设备是反射型的(例如采用反射掩模)。

光刻设备可以是具有两个(双工作台)或多个衬底台(和/或两个或多个掩模台)的类型。在这种“多工作台”机器中，附加工作台可以被并行地使用，或者在一个或多个其他工作台正被用于曝光的同时，预备步骤可以对一个或多个工作台执行。

参照图1，照射器IL从源收集器模块SO接收极紫外辐射束。产生EUV光的方法包括但不必限于将材料转换为具有至少一种元素(例如氙、锂或锡)的等离子态，其具有在EUV范围内的一个或多个发射线。在一种这样的方法中，通常称为激光产生的等离子体(“LPP”)，所需的等离子体可以通过用激光束照射燃料(诸如具有所需的谱线发射元素的材料微滴、流或集群)来产生。源收集器模块SO可以是EUV辐射系统的一部分，该EUV辐射系统包括未在图1中示出的激光器，以用于提供激发燃料的激光束。所得的等离子体发射输出辐射，例如EUV辐射，它使用设置在源收集器模块中的辐射收集器来收集。激光器和源收集器模块可以是单独的实体，例如当CO2激光器被用于提供激光束以进行燃料激发时。

在这种情况下，激光器不被认为形成光刻设备的一部分，并且借助于包括例如合适的导向镜和/或扩束器的束递送系统，辐射束从激光器被传递到源收集器模块。在其他情况下，源可能是源收集器模块的集成部分，例如当源是放电产生的等离子体EUV生成器时，通常称为DPP源。

照射器IL可以包括调整器，以用于调整辐射束的角强度分布。通常，照射器的光瞳平面中的强度分布的至少外部和/或内部径向范围(一般分别称为σ外部和σ内部)可以被调整。另外，照射器IL可以包括各种其他部件，诸如琢面场和光瞳反射镜装置。照射器可以被用于调节辐射束，以在其横截面中具有期望的均匀性和强度分布。

辐射束B被入射到图案形成装置(例如掩模)MA上，并且由图案形成装置图案化，该图案形成装置MA被保持在支撑结构(例如掩模台)MT上。在从图案形成装置(例如掩模)MA反射之后，辐射束B穿过投影系统PS，该投影系统PS将束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置传感器PS2(例如干涉装置、线性编码器或电容传感器)，衬底台WT可以被准确地移动，例如以在辐射束B的路径中定位不同的目标部分C。类似地，第一定位器PM和另一位置传感器PS1可以被用于相对于辐射束B的路径准确地定位图案形成装置(例如掩模)MA。图案形成装置(例如掩模)MA和衬底W可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准。

所描绘的设备可以被用于以下模式中的至少一种：

1.在步进模式下，在赋予辐射束的整个图案被一次投影到目标部分C上(即，单次静态曝光)时，支撑结构(例如掩模台)MT和衬底台WT基本上保持静止。然后，衬底台WT在X和/或Y方向上偏移，使得不同的目标部分C可以被曝光。

2.在扫描模式下，在赋予辐射束的图案被投影到目标部分C上(即，单次动态曝光)时，支撑结构(例如掩模台)MT和衬底台WT被同步地扫描。衬底台WT相对于支撑结构(例如掩模台)MT的速度和方向可以通过投影系统PS的放大率(缩小率)和图像反转特点来确定。

3.在另一模式下，在赋予辐射束的图案被投影到目标部分C上的同时，支撑结构(例如掩模台)MT基本上保持静止，从而保持可编程图案形成装置，并且衬底台WT被移动或扫描。在这种模式下，通常脉冲式辐射源被采用，并且在衬底台WT的每次移动之后或者在扫描期间的连续辐射脉冲之间，可编程图案形成装置根据需要来更新。这种操作模式可以被容易地应用于无掩模光刻，它利用可编程图案形成装置(诸如上面引用类型的可编程反射镜阵列)。

上述使用模式的组合和/或变化或者完全不同的使用模式也可以被采用。

图2更详细地示出了设备1000，它包括源收集器模块SO、照射系统IL和投影系统PS。源收集器模块SO被构造和布置为使得真空环境可以被维持在源收集器模块SO的封闭结构220中。EUV辐射发射等离子体210可以由放电产生的等离子体源形成。EUV辐射可以由气体或蒸汽产生，例如氙气、锂蒸汽或锡蒸汽，其中非常热的等离子体210被创建，以发射电磁谱的EUV范围内的辐射。非常热的等离子体210是由例如放电创建的，该放电引起至少部分地电离的等离子体。为了有效地生成辐射，可能需要例如10Pa的Xe、Li、Sn蒸汽或任何其他合适的气体或蒸汽的分压。在实施例中，激发锡(Sn)的等离子体被提供，以产生EUV辐射。

经由被定位在源室211中的开口中或后面的可选气体阻挡部或污染物陷阱230(在一些情况下也称为污染物阻挡部或翼片阱)，由热等离子体210发射的辐射从源室211被传递到收集器室212中。污染物陷阱230可以包括通道结构。污染物陷阱230还可以包括气体阻挡部或者气体阻挡部和通道结构的组合。如本领域已知的，本文进一步指示的污染物陷阱或污染物阻挡部230至少包括通道结构。

收集器室211可以包括辐射收集器CO，它可以是所谓的掠入射收集器。辐射收集器CO具有上游辐射收集器侧251和下游辐射收集器侧252。遍历收集器CO的辐射可以从光栅光谱滤光片240反射出来，以被聚焦在虚拟源点IF中。虚拟源点IF一般被称为中间焦点，并且源收集器模块被布置为使得中间焦点IF位于封闭结构220中的开口221处或附近。虚拟源点IF是辐射发射等离子体210的图像。

随后，辐射穿过照射系统IL，该照射系统IL可以包括琢面场反射镜装置22和琢面光瞳反射镜装置24，它被布置为在图案形成装置MA处提供辐射束21的期望角度分布以及在图案形成装置MA处提供辐射强度的期望均匀性。在由支撑结构MT保持的图案形成装置MA处反射辐射束21时，图案化束26被形成，并且图案化束26由投影系统PS经由反射元件28、30成像到衬底W上，该衬底W由晶片工作台或衬底台WT保持。

通常在照射光学器件单元IL和投影系统PS中可以存在比所示更多的元件。取决于光刻设备的类型，光栅光谱滤光片240可以可选地存在。进一步地，可能存在比附图中所示的更多的反射镜，例如与图2所示的相比，投影系统PS中可能存在1至6个附加反射元件。

如图2所图示的，收集器光学器件CO被描绘为具有掠入射反射器253、254和255的嵌套收集器，仅作为收集器(或收集器反射镜)的示例。掠入射反射器253、254和255围绕光轴线O被轴向对称地设置，并且优选地，这种类型的收集器光学器件CO与通常称为DPP源的放电产生的等离子体源组合使用。

备选地，源收集器模块SO可以是图3所示的LPP辐射系统的一部分。激光器LA被布置为将激光能量沉积到诸如氙(Xe)、锡(Sn)或锂(Li)等燃料中，从而创建电子温度为数十eV的高度电离的等离子体210。在这些离子的去激发和重组期间生成的带能辐射从等离子体发射，由近于法向入射的收集器光学器件CO收集并且聚焦到封闭结构220中的开口221上。

在诸如上述等光刻设备中，各种部件必须被冷却或维持在非常精确的温度。通常，温度受控的水通过光刻设备的部分循环，以执行冷却或温度控制。光刻设备被提供有流体入口和流体出口，以接收来自外部供应的流体(例如水)并且排出流体。要了解的是，光刻设备内部的流体(尤其是水)的泄漏是非常不期望的。除了价值高昂的损坏的可能性和清理泄漏的停机时间之外，泄漏还可能影响光刻设备内的湿度，这可能会影响传感器，诸如干涉位移传感器，并且导致错误的成像。

在光刻设备中进行泄漏检测的常规方法是分别在流体入口和流体出口处提供第一流量传感器和第二流量传感器。泄漏的存在可以通过从第二传感器的测量流量值中减去第一传感器的测量流量值来检测。这种计算两个测量值之间的差异以确定泄漏的存在或幅度的方法容易出现不准确。如果第一传感器和第二传感器未被准确校准，则偏移会给差异测量值带来很大的误差。传感器校准可能涉及校正传感器漂移、信号去噪、相移补偿、数字化或其他转换。因此，隔室中泄漏的存在或幅度将被不准确地确定。

本公开提供了一种设备和方法，用于使用干涉图案，例如莫尔图案，测量第一目标的性质和第二目标的性质之间的差异。莫尔图案是由以小偏移叠加的类似图案生成的干涉图案。具体地，本公开提供了一种用于通过观察莫尔图案的生成来测量光刻设备的隔室中的泄漏流量的设备和方法。

本公开旨在直接测量第一目标的性质和第二目标的性质之间的差异。期望直接测量第一目标的性质和第二目标的性质之间的差异。具体地，可以期望在不从第二流量传感器获取的流出测量值中减去由第一流量传感器获取的流入测量值的情况下，测量隔室中的泄漏流量。

图4和图5图示了在本发明中使用的通过旋转生成莫尔图案的原理。

图4描绘了单个图案400。图案400相对于轴线403具有角度变化。图案可以包括两个分量。在图4中，图案具有第一分量401和第二分量402。期望地，图案包括围绕轴线403以交替方式规则布置的多个第一分量401和多个第二分量。

在图4中，第一分量401被描绘为黑色，并且第二分量402被描绘为白色。在实践中，第一分量401和第二分量402通过光学性质或其他性质的任何差异来区分。例如，第一分量401可以具有比第二分量402低的透射率。备选地，第一分量401可以具有比第二分量402低的反射率。本公开的其他配置可以将第一分量和第二分量与任何以下性质区分开来：不同的折射率；具有不同数量的线/辐条的同心图案。

虽然图案400具有辐条轮的外观，但任何其他角度变化的图案可以在本发明中使用。图案400可以具有旋转对称性。可能优选的是，图案400具有与实际制造一样多的旋转对称轴线。如将更详细地描述的，可能优选的是，图案400具有特定数量的旋转对称轴线。相反，图案可能没有任何旋转对称轴线。

虽然未在图4中示出，但图案400可以具有第三或更多分量。这些附加分量的区别在于具有与第一分量和第二分量不同的光学或其他性质。

虽然第一分量和第二分量在图4中被示出为本质上是二进制的，即，“黑”或“白”，但要了解的是，本公开的原理不排除非二进制图案布置。图案400可以包括渐变或其他中间分量。

轴线403可以优选地被设置在图案400的质心处。在图4的实施例中，图案是圆形的，并且轴线403被设置在圆的中心处。尽管可能优选的是，轴线403位于图案400的质心处，但是非质心轴是可能的，并且在本公开的原理下仍然可以起作用。

图5是莫尔图案可以如何根据本公开生成的示意性描绘。在图5中，并且通常在本公开中，图案之间的偏移是通过旋转生成的。

示意图510、520和530图示了由图案400的两个叠加副本生成的干涉图案，这两个副本被称为图案400A和图案400B。在这些示意图中，图案400B相对于图案400A顺时针旋转。为了图示的目的，图案400A和400B的第一分量401是不透明的，并且图案400A和400B的第二分量402是透明的。

在前述内容中，术语“莫尔图案”是指通过叠加图案400A和图案400B而产生的这种干涉图案。由图案400A和图案400B产生的莫尔图案取决于图案400A的第一分量401A和图案400A的第二分量402A相对于图案400B的第一分量401B和图案400B的第二分量402B的相对放置。

所得的莫尔图案可以使用二进制逻辑推断。图案400A可以被认为是第一输入，并且图案400B可以被认为是第二输入。图案400A和400B两者的第一分量401可以被认为是[1]输入，并且图案400A和400B两者的第二分量402可以被认为是[0]输入。因此，所得的莫尔图案可以被认为是在整个二维图案上应用的二进制逻辑中的“400AOR 400B”运算。

在图案400A的第一分量401A与图案400B的第一分量401B重叠的情况下，莫尔图案的该分量具有第一分量401的外观(在附图中，它是不透明的/黑色的)。在图案400A的第一分量401A与图案400B的第二分量402B重叠的情况下，莫尔图案的该分量具有第一分量401的外观(在附图中，它是不透明的/黑色的)。在图案400A的第二分量402A与图案400B的第一分量401B重叠的情况下，莫尔图案的该分量还具有第一分量401的外观(在附图中，它是不透明的/黑色的)。然而，在图案400A的第二分量402A与图案400B的第二分量402B重叠的情况下，莫尔图案的该分量还具有第二分量402的外观(在附图中，它是透明的/白色的)。

在示意图510中，两个图案400A和400B以相同的轴线403被彼此叠加，并且通过共同的旋转对称轴线对准。所得干涉图案具有图案400A或400B中的任一个的外观。换言之，没有明显的干涉图案。

在示意图520中，图案400B已经围绕共享轴线403顺时针旋转，而图案400A已经保持静止。在以下区域中，在两个图案之间应用“OR”二进制逻辑运算：图案400A的第一分量401A与图案400B的第一分量401B重叠；或者，图案400A的第一分量401A与图案400B的第二分量402B重叠；或者，图案400A的第二分量402A与图案400B的第一分量401B重叠；莫尔图案的对应区域是黑色或不透明的。相反，在图案400A的第二分量402A与图案400B的第二分量402B重叠的情况下，莫尔图案的对应区域是白色的或透明的。在示意图520的示例中，与图案400和莫尔图案510相比，该莫尔图案给出了图案上不透明/黑色辐条变厚的外观。

示意图530示出了图案400B相对于图案400A的另一顺时针旋转。在该示意图中，这两个图案相对于它们的旋转对称轴线完全“异相”。在图案400A和400B之间的这种相对旋转量下，在整个莫尔图案中存在最高可能比例的第一分量401(在附图中，不透明/黑色)。换言之，总体莫尔图案尽可能地“暗”或“不透明”。

所得莫尔图案510、520和530具有不同比例的第一分量401和第二分量402，其中附图中的第一分量是黑色/不透明的，并且附图中的第二分量是透明/白色的。

本设备和方法使用这些不同莫尔图案的现象来测量两个目标之间的性质差异，在下面将详细解释。

在图5中，曲线550指示莫尔图案上的第二分量402的比例如何随着图案400A和400B相对于彼此旋转而变化。竖直轴线“I”表示莫尔图案中的第二分量402的总面积。如果第二分量402是透明的，则轴线“I”也可以被认为表示能够穿过莫尔图案的光量。水平轴线“α”表示图案400B相对于图案400A的旋转角度。曲线550对应于它上方的莫尔示意图510、520和530。

在实践中，第一分量401和第二分量402通过光学性质或其他性质的任何差异来区分。因此，“值I”通常可以被认为是莫尔图案的透射率，其中第二分量402具有比第一分量401更高的透射率。

如图5、示意图510和曲线550中的对应点所描绘的，当图案400A和400B在角度旋转方面没有差异时，I的值最高。换言之，它们的旋转对称点对应，并且没有明显的干涉图案。

如图5、示意图520和曲线550中的对应点所描绘的，当图案400A和400B在角度旋转方面具有轻微差异时，I的值是中间的。换言之，它们的旋转对称点略微异相，并且具有明显的干涉图案。

如图5、示意图530和曲线550中的对应点所描绘的，当图案400A和400B相对于它们的旋转对称点完全异相时，I的值最低。

值I可以相对于相对旋转发生这种变化，即使在莫尔图案的整个区域未被观察到时也是如此。当仅总图案面积的一小部分被观察到时，I的变化可能会被观察到。因此，在前述内容中，I的变化可以指代整个图案上的这个性质，或者指代图案的较小区域上的这个性质。

图6描绘了由于图案的相对旋转而生成的莫尔图案的一部分，类似于图5。图案400被描绘为具有观察区域600。观察区域600仅包含图案400中的若干辐条的末端。

子图610、620和630示出了示意图510、520和530的观察区域600。子图610、620和630示出了当未观察整个图案时，第一不透明/黑色分量401和第二透明/白色分量402之间的比率的变化。因此在前述内容中，应该理解的是，第一不透明/黑色分量401和第二透明/白色分量402之间的比率的变化或者I值的变化不仅出现在整个莫尔图案上，而且独立地在莫尔图案的小部分出现。

示意图530和630描绘了当图案400A和400B完全异相时出现的莫尔图案。如果图案400B从示意图530和630中的位置进一步顺时针旋转，则将出现类似于520和620的莫尔图案。如果图案400B甚至进一步顺时针旋转，则400A和400B的旋转对称点将在某个点再次对准，如在510和610中。

因此，以恒定角速度相对于图案400A旋转图案400B产生I值的周期性波动。I值的峰值对应于图案400A和400B的旋转对称点对准的位置。I值的波谷对应于图案400A和400B的旋转对称轴线完全异相的位置。

图7图示了图案400A和400B之间的两种不同的相对角速度的I值的周期性波动。纵轴线表示I值，并且横轴线表示时间。曲线710和720表示I值随时间的变化。

第一角速度ω1低于第二角速度ω2。曲线710描绘了当400B以角速度ω1旋转时I的时间相关变化。曲线720描绘了当400B以角速度ω2旋转时I的时间相关变化。曲线710具有比曲线720低的频率。周期T1大于周期T2。

因此，如果图案400A被保持静止，并且图案400B相对于图案400A被旋转，则图案400B的角旋转速度ω可以从I值的振荡频率中推断出。I值的振荡频率越高表示角旋转速度ω越高。

要了解的是，虽然以上仅讨论了第一图案400A保持静止的示例，但图案400A和400B的绝对旋转不影响莫尔图案。例如，如果图案400A和400B以相同的方向和相同的速度旋转，则不会出现干涉图案，并且I的值不会有变化。

换言之，图5和6中描绘的莫尔图案仅由于图案400A和400B之间的相对角度位移而出现。因此，值I的变化频率仅取决于400A和400B的相对角速度。

正是由于这个原因，本公开的莫尔图案特别适合于进行差异测量。在本发明中，包含具有角度变化的图案的第一构件的旋转速度基于第一目标的性质；并且包含具有角度变化的图案的第二构件的旋转速度基于第二目标的性质。第一构件和第二构件上的图案被叠加以生成莫尔图案。

因此，只有第一目标的性质和第二目标的性质之间的差异才会在叠加的图案中生成变化，从而生成莫尔图案。如果第一目标和第二目标的性质相同，则莫尔条纹的变化不会被检测到。

值得注意的是，莫尔图案的任何变化取决于目标性质之间的差异幅度，而不是目标性质的幅度。这产生了更高的准确性。实质上，第一目标的性质和第二目标的性质之间的“共模信号”被消除。

图8描绘了应用于用于检测光刻设备中的泄漏的设备的以上原理的实际示例。第一流动转子802A被耦合至流体循环系统的通道中的第一点，例如在入口处，并且被配置为根据第一点处的流量旋转。期望地，第一流动转子802A被配置为以与第一点处的流体的质量流量成比例的速率旋转。第二流动转子802B被耦合至流体循环系统的通道中的第二点，例如在出口处，并且被配置为根据第二点处的流量旋转。期望地，第二流动转子802B被配置为以与第二点处的流体的质量流量成比例的速率旋转。期望地，转子802A、802B中的每个转子的旋转速率与通道中的相应点处的流量之间的关系是相同的。

要了解的是，流动转子不必被设置在入口和出口处，而是可以被设置在流体循环系统中方便的任何地方。多对流动转子可以被设置在流体循环系统内，以便允许任何泄漏的地点被确定。

流动转子802A、802B中的每个被耦合至第一透明盘801A和第二透明盘802B中的相应的一个。透明盘801A、801B是旋转构件的示例。第一图案400A被设置在第一透明盘801A上，并且第二图案400B被设置在第二透明盘801B上。光源803(例如激光器、LED或激光二极管)向透明盘发射第一束810，该光由第一图案调制并且在第二束820中传播到第二透明盘801B。光进一步由第二图案400B调制，并且作为第三束830传播到检测器804。由第一图案400A和第二图案400B对光的调制的组合表示或编码由第一透明盘801A和第二透明盘801B的相对角位置定义的莫尔图案。

光源803可以包括聚焦、准直、导向或其他束形成部件。检测器804可以包括光收集元件和滤光片，以拒绝杂散光。

在操作中，由检测器804测量的强度信号将随时间变化。时间变化将包括两个信号分量：由第一图案400A的角频率和第二透明盘801A的旋转速率确定的第一信号分量以及由第二图案400B的角频率和第二透明盘801B的旋转速率确定的第二信号分量。由于预计流体循环系统中的任何泄漏与通过系统的流量相比都较小，因此第一信号分量和第二信号分量之间的频率差将很小，这些分量的总和将提供一个信号，该信号是基波信号和差拍信号的组合。差拍信号表示莫尔图案，并且可以通过各种方式检测，诸如：频率分析仪、低通滤波器或快速傅里叶变换(FFT)。

要了解的是，图8描绘了本发明的非常简单的实施例，并且其上的许多变化是可能的。

例如，传动装置可以被设置在流动转子和透明盘之间，以增大透明盘的旋转速率。这种传动装置提高了基波信号和差拍信号的频率，这可以使它们更容易分离并且提高差拍信号的测量准确性，从而提高泄漏率。

针对准确性期望的是，两个流动转子和盘组合是相同的，但是如果出于任何原因需要改变系统的一半的一个参数，则补偿性改变可以在系统的相同一半或另一半的另一参数中做出。例如，空间考虑可能要求必须将转子中的一个转子做得更小，使得它以与质量流量成比例的不同常数旋转，在这种情况下，补偿性传动装置可以被引入到系统的另一半中，或者图案可以具有不同的角频率。

如果提供通过盘801A、801B直接从源803到检测器804的光路不方便，则光学系统可以被提供以根据需要传导束。该光学系统可以包括：光纤；自由空间光学器件，诸如透镜和反射镜；或其任何组合。如果流体循环系统中的两个点相距很远，则光纤可能特别有利。

束可以多次通过两个透明盘传导。如果图案具有低对比度，则这种布置可能有利于增加强度信号的变化。

束的横截面和图案分量的相对尺寸可以针对各种不同的效果选择。如果束相对于图案分量较小，那么基波信号将具有较大的幅度。这对于噪声抑制或除了差异流量之外还能够获得绝对流量测量值可能很有用。如果束与图案分量相比较大，则基波信号的振幅将被减小，并且可以忽略不计。这可以避免将表示莫尔图案的差拍信号与基波信号电子分离的需要。

在实施例中，图案400A、400B被分别划分为两个对应的同心环形区域。第一环形区域中的两个分量401、402的角频率不同于第二环形区域中的两个分量的角频率。期望地，两个环形区域的角频率互为素数。束被布置为穿过两个环形区域，例如通过足够大以覆盖两个环形区域。备选地，两个束可以被使用，一个穿过每个环形区域。两个束可以被导向到一个传感器上或具有单独的传感器，其输出以电子方式组合。这种布置可以解决以下问题：如果两个透明盘产生恒定偏移，由此它们的图案完全异相，则没有光到达检测器804，这可能会使信号获取变得困难并且导致低信噪比，使得检测器中的暗噪声可能导致误报。因为，在这种布置中，两个环形区域中的图案具有不同的角频率，所以两个环形区域都完全不透明的两个盘的相对位置将不存在。

在另一实施例中，如图9A和9B所示，盘由卷筒901A、901B代替，并且径向图案由包括暗带411和亮带412的图案410A、410B代替。卷筒901A、901B是旋转构件的示例。该实施例的其他部分与图8的实施例相同，并且具有相同的附图标记。

暗带411和亮带412可以平行于相应卷筒的轴线，或成一定角度，以形成螺旋。与区域401、402一样，暗带和亮带的占空比期望地为50％，但其他值也是可能的。

卷筒901A、901B可以有各种不同的配置。在所图示的配置中，两个卷筒的光带都是透明的，并且卷筒901B位于卷筒901A内部，例如同心地。光源803在卷筒901B的外部，并且检测器804在卷筒901B的内部，因此光穿过两个卷筒。在另一配置中，卷筒901B的光带是反射式的，并且检测器804在卷筒901A外部，例如与光源803相邻。在另一配置中，卷筒901A和901B是间隔开的而不是嵌套的，并且两个卷筒上的光带是反射式的。光源被布置为将光导向到卷筒上，使得它从两个卷筒上反射以到达检测器。卷筒不必是圆柱形的，例如锥形卷筒在一些配置中可能是方便的，两个卷筒也不需要具有相同的形状。其他配置是可能的。

要了解的是，图案的“亮区域”或“光带”是允许光到达检测器的区域，而“暗区域”或“暗带”是防止或减少光到达检测器的区域。取决于系统的配置和图案被提供的构件的性质，光区可能是透射的或反射的。类似地，暗区域可以是透射的、反射的或吸收的。

还要了解的是，关于图8描述的变化可以以各种方式被彼此组合，并且也可以被应用于图9A和9B的布置。

如上面提及的，针对泄漏检测，期望流动转子测量质量流量。也可以使用测量体积流量的流动转子。在这种情况下，如果第一点处的流体和第二点处的流体之间存在显著的温度差，并且流体具有不可忽略的热膨胀系数，则可以测量流体在两个点处的温度并且对由流量差异测量的表观泄漏应用校正。

除了检测泄漏之外，要了解的是，本发明还可以被用于测量两个流量之间的有意差异。例如，在难以直接测量要被测量的分支中的流量的情况下，了解主流的小分支中的流量可能很有用。本发明可以被用于测量分支前后的主通道中的流量差异，从而推断分支中的流量。

虽然本发明已经关于流体流量的测量进行了描述，但是要了解的是，本发明的原理可以被应用于可以被转换为旋转运动的任何其他性质的测量。

本发明的实施例已经在采用EUV辐射的光刻设备的上下文中描述。要了解的是，本发明也可以被应用于其他类型的光刻设备(诸如DUV光刻设备、电子束光刻设备或压印光刻设备)以及在半导体制造中使用的其他工具，诸如评估工具(例如计量工具、检查工具和扫描电子显微镜)。光刻设备和这些其他工具可以被统称为光刻工具，并且具有流体(例如水)通过工具循环以例如用于温度控制并且流体泄漏可能导致非常昂贵的损坏和停机时间的共同特点。

尽管在本文中可以具体引用光刻设备在IC的制造中的使用，但是应该理解的是，本文描述的光刻设备可以具有其他应用，诸如集成光学系统的制造、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。本领域技术人员将了解，在这种替代应用的上下文中，本文中的术语“晶片”或“管芯”的任何使用都可以被认为是分别与更通用的术语“衬底”或“目标部分”同义。本文引用的衬底可以在曝光之前或之后处理，例如在轨道(通常将抗蚀剂层施加到衬底并且对已曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、计量工具和/或检查工具中。在适用情况下，本文的本公开可以被应用于这种和其他衬底处理工具。进一步地，衬底可以被处理一次以上，例如以创建多层IC，使得本文使用的术语衬底也可以指已经包含一个或多个已处理层的衬底。

尽管本发明的具体实施例已经在上面描述，但是要了解的是，本发明可以以不同于所描述的方式来实践。

以上描述旨在是说明性的，而不是限制性的。因此，对于本领域技术人员来说显而易见的是，修改可以对所描述的本发明进行而不脱离下面陈述的权利要求的范围。

Claims (15)

1.一种用于测量第一目标的性质与第二目标的性质之间的差异的系统，所述系统包括第一构件和第二构件，其中：

所述第一构件包括第一图案，并且被布置为以第一旋转速度旋转，其中所述第一构件的所述第一旋转速度被配置为基于所述第一目标的所述性质；并且

所述第二构件包括第二图案，并且被布置为以第二旋转速度旋转，其中所述第二构件的所述第二旋转速度被配置为基于所述第二目标的所述性质，

进一步，其中所述第一图案和第二图案具有角度变化，并且被配置为当所述第一构件和第二构件在其旋转速度上具有相对差异时通过所述第一构件和第二构件的相互作用生成干涉图案，所述干涉图案指示所述差异的幅度。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一图案和第二图案包括第一分量和第二分量，其中：

a.所述第一分量相比所述第二分量具有更低的透射率；或者，

b.所述第一分量相比所述第二分量具有更低的反射率。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述性质是流量。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中所述第一构件被附接至设置在入口处的流动转子，并且所述第二构件被附接至设置在出口处的流动转子；可选地，其中所述第一构件和第二构件经由齿轮机构被附接至所述流动转子，使得所述第一构件和第二构件的所述旋转速度高于相应的流动转子的所述旋转速度。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中所述第一构件和第二构件是盘，其中所述第一图案和第二图案被形成在所述盘的表面上或穿过所述盘的所述表面形成。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其中所述第一构件和第二构件是同心卷筒，在所述卷筒的重叠部分中，所述第一图案和第二图案被形成在所述卷筒的所述表面上或穿过所述卷筒的所述表面形成。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其中光源被设置为使光撞击到所述干涉图案上或穿过所述干涉图案，并且传感器被配置为接收所述光信号，所述光信号指示所述第一构件和第二构件之间的旋转速度的所述相对差异，可选地，其中光纤被设置在所述第一构件和第二构件之间，以在它们之间传送来自所述光源的光。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其中一个或多个温度传感器被配置为测量所述第一目标和第二目标处的温度，使得由所述干涉图案提供的所述差异信号的所述幅度能够基于所测量的温度差异被校准。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其中所述第一图案不同于所述第二图案，使得当所述第一构件和第二构件以相同速度旋转时，在所述第一图案和第二图案之间所得的叠加图案是角度变化的图案。

10.一种光刻工具，包括：流体循环系统，所述流体循环系统具有流体入口和流体出口；以及根据前述权利要求中任一项的系统，所述系统被配置为测量所述流体入口和所述流体出口中的所述流量之间的差异。

11.根据权利要求10所述的光刻工具，其中所述流体循环系统被配置为使温度受控的水循环。

12.一种测量第一目标的性质和第二目标的性质之间的差异的方法，所述方法包括：

基于所述第一目标的所述性质以第一速度旋转包括第一图案的第一构件；

基于所述第二目标的所述性质以第二速度旋转包括第二图案的第二构件；

由此在所述第一构件和第二构件在其旋转速度上具有相对差异时，所述第一图案和第二图案之间的干涉图案被形成；以及，

基于所述干涉图案进行所述第一目标和第二目标的所述性质的差异测量。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述性质是流量。

14.根据权利要求12或13所述的方法，还包括：

监测与所述第一目标相关的第一温度；

监测与所述第二目标相关的第二温度；以及，

使用所述第一温度和所述第二温度之间的所述差异，以校准基于所述干涉图案推断的所述第一目标和第二目标之间的差异性质测量值。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，还包括：

提供束，以撞击到所述第一图案和第二图案上或者传播通过所述第一图案和第二图案，以由干涉图案来调制；

在由所述干涉图案来调制之后，监测所述束的振幅；以及，

基于所述束的随时间而变化的所述振幅确定所述第一目标和第二目标的所述性质之间的差异。

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