TW201925921A - 用於判定輻射光束的對準性質的方法及裝置 - Google Patents

用於判定輻射光束的對準性質的方法及裝置 Download PDF

Info

Publication number
TW201925921A
TW201925921A TW107134584A TW107134584A TW201925921A TW 201925921 A TW201925921 A TW 201925921A TW 107134584 A TW107134584 A TW 107134584A TW 107134584 A TW107134584 A TW 107134584A TW 201925921 A TW201925921 A TW 201925921A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
radiation beam
intensity data
radiation
substrate
illumination
Prior art date
Application number
TW107134584A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI695234B (zh
Inventor
登 波斯 西特喜 希巨門 凡
Original Assignee
荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司 filed Critical 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司
Publication of TW201925921A publication Critical patent/TW201925921A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI695234B publication Critical patent/TWI695234B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7065—Production of alignment light, e.g. light source, control of coherence, polarization, pulse length, wavelength
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G01B11/27—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes
    • G01B11/272—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes using photoelectric detection means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/4257—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors applied to monitoring the characteristics of a beam, e.g. laser beam, headlamp beam
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/93—Detection standards; Calibrating baseline adjustment, drift correction
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/70141—Illumination system adjustment, e.g. adjustments during exposure or alignment during assembly of illumination system
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70491—Information management, e.g. software; Active and passive control, e.g. details of controlling exposure processes or exposure tool monitoring processes
    • G03F7/70516—Calibration of components of the microlithographic apparatus, e.g. light sources, addressable masks or detectors
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7092—Signal processing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

本發明提供用於判定由一輻射源發射之一照明輻射光束之一或多個對準性質的一種方法及一種裝置。該照明光束係用於輻照一度量衡裝置中之一基板上之一目標區域。該方法包含：(a)獲得強度資料之一第一集合；(b)獲得強度資料之一第二集合；(c)處理強度資料之該第一集合及該第二集合以判定該照明輻射光束之該一或多個對準性質；其中該處理涉及比較強度資料之該第一集合及該第二集合以計算指示該照明輻射光束之一平移之一值。

Description

用於判定輻射光束的對準性質的方法及裝置
本發明係關於一種可併入微影裝置中之輻射光束診斷學工具及方法。
微影裝置為經建構以將所要圖案施加至基板上之機器。微影裝置可用於例如積體電路(IC)之製造中。微影裝置可例如將圖案化器件(例如光罩)處之圖案(亦常常被稱作「設計佈局」或「設計」)投影至提供於基板(例如晶圓)上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上。
為了將圖案投影於基板上，微影裝置可使用電磁輻射。此輻射之波長判定可形成於基板上之特徵之最小大小。當前在使用中之典型波長為365 nm (i線)、248 nm、193 nm及13.5 nm。相比於使用例如具有193 nm之波長的輻射之微影裝置，使用具有在4 nm至20 nm之範圍內(例如6.7 nm或13.5 nm)之波長的極紫外線(EUV)輻射之微影裝置可用以在基板上形成較小特徵。
低k1 微影可用以處理尺寸小於微影裝置之經典解析度極限的特徵。在此製程中，可將解析度公式表達為CD = k1 ×λ/NA，其中λ為所使用輻射之波長、NA為微影裝置中之投影光學件之數值孔徑、CD為「臨界尺寸」(通常為經印刷之最小特徵大小，但在此狀況下為半間距)且k1 為經驗解析度因數。一般而言，k1 愈小，則在基板上再生類似於由電路設計者規劃之形狀及尺寸以便達成特定電功能性及效能的圖案變得愈困難。為了克服此等困難，可將複雜微調步驟應用至微影投影裝置及/或設計佈局。此等步驟包括例如但不限於：NA之最佳化、自訂照明方案、使用相移圖案化器件、設計佈局之各種最佳化，諸如設計佈局中之光學近接校正(OPC，有時亦被稱作「光學及製程校正」)，或通常被定義為「解析度增強技術」(RET)之其他方法。替代地，用於控制微影裝置之穩定性之嚴格控制迴路可用以改良在低k1下之圖案之再生。
在微影製程中，需要頻繁地進行所產生結構之量測，例如以用於製程控制及驗證。用以進行此類量測之工具通常被稱為度量衡裝置MT。用於進行此類量測之不同類型的度量衡裝置MT為吾人所知，包括掃描電子顯微鏡或各種形式之散射計度量衡裝置MT。
近來，已開發各供微影領域中使用之各種形式之光學工具或散射計。此等器件將輻射射束導向至目標上且量測散射輻射之一或多個性質-例如，依據波長而變化的在單一反射角下之強度；依據反射角而變化的在一或多個波長下之強度；或依據反射角而變化的偏振-以獲得可供判定目標之所關注性質之量測信號。
已知檢測技術使用處於可見光或紫外線波帶(例如大於200 nm)之輻射。此限制可量測之最小特徵，使得該技術可不再量測在現代微影製程中製得之最小特徵。為了允許量測較小結構，已提議使用具有例如相似於用於EUV微影中之極紫外線(EUV)波長之較短波長的輻射。舉例而言，此等波長可在例如1 nm至100 nm，或1 nm至125 nm之範圍內。此波長範圍之部分或全部亦可被稱作軟x射線(SXR)波長。一些作者可使用SXR以指較窄波長範圍，例如在1 nm至10 nm或10 nm至20 nm之範圍內。出於本文中所揭示之方法及裝置之目的，在不暗示任何明確區別的情況下使用此等術語SXR及EUV。亦可使用使用例如在0.1 nm至1 nm之範圍內的較硬x射線之度量衡。
對於SXR度量衡，可使用根據高階諧波產生(HHG)之原理起作用的源。高功率脈衝式IR驅動雷射聚焦於氣體射流中，其中功率之小分數被轉換成較短波長。所產生之波長遵循奇諧波階：ʎ _ generated = ʎ _ drive / n ，其中n為奇數。
源隨後在光學照明系統中經縮小且聚焦於晶圓上之目標上。該聚焦可對目標填充不足。由於目標極小，故此自靜態視點(光點需要為小的)及動態視點(光點需要為靜止的)兩方面而言具有挑戰性。小的源定位誤差將導致光點至目標位移，且引起錯誤的量測結果。
入射於度量衡裝置之偵測器上的SXR光點之大小係小的，通常大約為偵測器像素之數目。此導致對源之角度穩定性的嚴格要求：源之小的光束指向誤差會引起遠場偵測器上之SXR光點位置改變。可需要在源位置處具有小至幾微弧度(micro-radian; µrad)的角度穩定性。
用於穩定源定位之先前方法涉及對IR驅動雷射之度量衡。然而，此為間接量測且SXR之源定位及光束指向很可能受到氣體射流中之不穩定性(密度變化、擾流、電漿)影響，從而引起藉由對IR診斷未捕捉到的波動。
本發明之一目標為消除或減輕歸因於源位置波動及/或遠場偵測器上之諧波光點之位置波動的光點相對於目標之位置波動，遠場偵測器上之諧波光點之位置波動係歸因於源光束指向波動。
本發明可提供一種判定由一輻射源發射之一照明輻射光束之一或多個對準性質的方法，其中該照明光束係用於輻照一度量衡裝置中之一基板上之一目標區域，該方法包含：
(a)獲得表示一參考量測之強度資料之一第一集合，強度資料之該第一集合表示源自該照明輻射光束之一第一輻射光束至一第一像素化感測器上的一投影；
(b)獲得強度資料之一第二集合，其表示源自該照明輻射光束之一第二輻射光束至該第一像素化感測器或一第二像素化感測器上的一投影；及
(c)處理強度資料之該第一集合及該第二集合以判定該照明輻射光束之該一或多個對準性質；
其中該處理涉及比較強度資料之該第一集合及該第二集合以計算指示該照明輻射光束之一對準性質之一改變的一信號值。
在一項實施例中，強度資料之該第二集合表示該第二輻射光束至該第二像素化感測器上之該投影，且同時執行步驟(a)及(b)。
在一項實施例中，強度資料之該第二集合表示該第二輻射光束至該第一像素化感測器上之該投影，且在時間上依序執行步驟(a)及(b)。
在一項實施例中，該第二光束之該投影相對於該第一光束之該投影在位置上相差達一距離；且
該處理涉及比較強度資料之該第一集合及該第二集合以計算指示該距離之一值。
在一項實施例中，該距離小於該第一像素化感測器或該第二像素化感測器之一像素之大小。
在一項實施例中，該處理步驟包含：
自強度資料之該第一集合減去強度資料之該第二集合以獲得一差值矩陣；
計算強度資料之該第一集合之強度的一梯度以獲得一第一梯度矩陣；
執行該差值矩陣與該第一梯度矩陣之逐元素乘法以獲得一第一信號矩陣；及
將該第一信號矩陣之元素加總以獲得一第一信號值，該第一信號值指示該第二光束沿著一第一軸線之該投影至該第一像素化感測器或該第二像素化感測器之一平面中之一第一座標的一平移。
該方法可進一步包含根據一工具組態對該第一座標執行一座標變換以獲得一第一源座標，其中該第一源座標界定該輻射源之一位置。
該方法可進一步包含計算強度資料之該第一集合之強度的一第二梯度以獲得一第二梯度矩陣；
執行該差值矩陣與該第二梯度矩陣之逐元素乘法以獲得一第二信號矩陣；及
將該第二信號矩陣之元素加總以獲得一第二信號值，該第二信號值指示該第二光束沿著一第二軸線之該投影至該第一像素化感測器或該第二像素化感測器之一平面中之一第二座標的一平移。
在一項實施例中，該第一軸線大體上垂直於該第二軸線。
該方法可進一步包含根據一工具組態對該第二座標執行一座標變換以獲得一第二源座標，其中該第二源座標界定該輻射源之一位置。
在一項實施例中，該等獲得強度資料之步驟包含偵測由一第一週期性結構繞射之輻射光束。
在一項實施例中，該第一週期性結構經配置以將輻射繞射成至少一正一階繞射及一負一階繞射，且該第一輻射光束包含繞射成該正一階繞射之該輻射，且該第二輻射光束包含繞射成該負一階繞射之該輻射。
在一項實施例中，該第一週期性結構經配置以將輻射繞射成一二階繞射，且強度資料之該第一集合及該第二集合係藉由偵測繞射成該二階繞射之輻射來獲得。
在一項實施例中，該第一像素化感測器係在該第一週期性結構之遠場中。
在一項實施例中，該第二像素化感測器係在該第一週期性結構之該遠場中。
在一項實施例中，該輻射源係一高階諧波產生(HHG)源，且該照明輻射光束包含輻射之複數個諧波。
在一項實施例中，該輻射源為一基板上之一目標區域，且由該輻射源發射之輻射為由該目標區域反射之輻射。
在一項實施例中，該目標區域包含形成於該基板上之一基板週期性結構，且由該輻射源發射之輻射為由該基板週期性結構繞射之輻射。
在一項實施例中，該照明輻射光束為由該基板週期性結構繞射成一零階繞射的一輻射光束。
在一項實施例中，該一或多個對準性質包含該照明輻射光束之一位置。
在一項實施例中，該一或多個對準性質包含自該照明輻射光束之該輻射源之一傳播方向。
在一項實施例中，該第一輻射光束及該第二輻射光束包含形成一輻射源發射光譜之一部分而非全部的波長。
在一項實施例中：
步驟(a)進一步包含獲得強度資料之一或多個另外第一集合，其中該等另外第一集合中之每一者表示由形成該輻射源發射光譜之一部分而非全部之其他波長組成的一輻射光束；
步驟(b)進一步包含獲得強度資料之一或多個各別另外第二集合，其中該等各別另外第二集合表示該等其他波長；及
步驟(c)進一步包含藉由比較強度資料之該等另外第一集合與強度資料之該等各別另外第二集合來處理強度資料之該等第一集合及該等各別第二集合，以判定與該等其他波長相關的一或多個另外對準性質。
在一項實施例中，該等波長及該等其他波長包含該輻射源發射光譜中之輻射之不同諧波。
該方法可包含組合該一或多個另外對準性質以獲得一或多個組合之對準性質。
本發明亦提供一種使一照明輻射光束穩定之方法，該方法包含：
根據如任一前述技術方案之方法判定該照明輻射光束之一或多個對準性質；及
使用該一或多個對準性質以控制該輻射源，以便將該等對準性質中之至少一者之一值調整至該至少一個對準性質之一目標值。
該使一照明輻射光束穩定之方法可包含：
根據如任一前述技術方案之方法判定該照明輻射光束之一或多個對準性質，其中該一或多個對準性質包含該照明輻射光束之一位置；及
使用該經判定位置以控制該輻射源，以便將該照明輻射光束之該位置調整至一目標位置。
該使一照明輻射光束穩定之方法可包含：
根據任一前述技術方案判定該照明輻射光束之一或多個對準性質，其中該一或多個對準性質包含自該照明輻射光束之該輻射源的一傳播方向；及
使用該經判定傳播方向以控制該輻射源，以便將該照明輻射光束之該傳播方向調整至一目標傳播方向。
該使用步驟可包含將封閉迴路回饋提供至一控制系統。
本發明亦提供一種用於判定一基板上之一結構之一性質且用以判定由一輻射源發射之一照明輻射光束之一或多個對準性質的度量衡裝置，該裝置包含：
一輻照系統，其用於產生該照明輻射光束；
一基板支撐件，其可與該輻照系統一起操作，該輻照系統用於輻照形成於由該基板支撐件固持的該基板之一目標區域上的一週期性結構；
一鏡面偵測分支偵測器，其用於偵測由該週期性結構繞射之輻射之一光譜；及
一或多個處理器，其經組態以：
獲得表示一參考量測之強度資料之一第一集合，強度資料之該第一集合表示源自該照明輻射光束之一第一輻射光束至一第一像素化感測器上的一投影；
獲得強度資料之一第二集合，強度資料之該第二集合表示源自該照明輻射光束之一第二輻射光束至該第一像素化感測器或一第二像素化感測器上的一投影；及
處理強度資料之該第一集合及該第二集合以判定該照明輻射光束之該一或多個對準性質；
其中該處理涉及比較強度資料之該第一集合及該第二集合以計算指示該照明輻射光束之一對準性質之一改變的一值。
該裝置可進一步包含一參考偵測器，該參考偵測器用於偵測在該週期性結構上游的該照明輻射光束之輻射之一參考光譜。
在一項實施例中，該結構之該性質係自輻射之該光譜及輻射之該參考光譜予以判定。
在一項實施例中，該鏡面偵測分支偵測器包含該第一像素化感測器。
在一項實施例中，該參考偵測器包含該第一像素化感測器。
該裝置可進一步包含一控制系統，該控制系統經組態以控制該輻照系統及該基板支撐件中之至少一者，以便將該等對準性質中之至少一者之一值調整至該至少一個對準性質之一目標值。
在一項實施例中，該一或多個處理器經組態以執行以上所描述之方法中的任一者。
本發明亦提供一種微影製造單元，其包含如上文所描述之一度量衡裝置。
本文中亦提供一種電腦程式產品，其包含經記錄有指令之一非暫時性電腦可讀媒體，該等指令在由一電腦執行時實施以上所描述之該等方法中之任一者。
現在將參看隨附圖式僅作為實例來描述本發明之較佳實施例。
圖1展示可用於實施例中的度量衡裝置2 (或檢測裝置2)之部分。輻照系統4 (例如HHG源)提供源3，該源提供含有具有頻譜之輻射的照明輻射光束6。2016年11月月11日申請之EP16198346.5及優先權日期為2016年4月28日之PCT/EP2017/058771中描述了可用於度量衡系統2中之HHG源，且此等申請案之內容係以引用方式併入本文中。在輻照系統4為HHG源之狀況下，發射光譜包含在氣體射流中所產生之IR驅動雷射之頻率的奇諧波。奇諧波可為軟X射線(SXR)及/或極紫外線(EUV)輻射。若在本文件中使用術語軟X射線(SXR)，則吾人亦可讀取極紫外線(EUV)輻射或吾人可讀取軟X射線(SXR)及極紫外線(EUV)之組合。可使用濾波器(未描繪)對IR驅動頻率進行濾波，使得照明輻射光束6僅由奇諧波6組成。鏡面5將照明輻射光束6朝向繞射光柵8反射，該繞射光柵在本文中被稱作參考光柵。參考光柵8 (其可被認為是第一週期性結構)使入射輻射光束6繞射。光束以不同繞射角繞射成多個繞射階。繞射成高(＞0)階繞射之輻射光束係由參考偵測器10捕捉，該參考偵測器10包含像素化感測器。參考光柵8及參考偵測器10可被稱作處於參考偵測分支中。繞射成零階繞射之輻射經縮小且由鏡面11聚焦至固持於基板支撐件15上的基板14之目標區域12上。輻射係自目標區域12繞射。目標區域12可包含形成於其上之基板週期性結構。零階16繞射輻射(其可被稱作鏡面反射輻射)入射於另一光柵18 (其更通常亦可被稱作一種類型之週期性結構)上。此光柵18可被稱作處於度量衡裝置2之鏡面偵測分支中。該鏡面偵測分支係在光束路徑中之基板14的下游(之後)，而參考偵測分支係在光束路徑中之基板14的上游(之前)。由光柵18繞射之輻射係由包含像素化感測器之另一偵測器20捕捉，以供進一步信號處理。自目標區域12繞射之輻射之高階亦由包含像素化感測器之偵測器22捕捉，以供進一步信號處理。偵測自目標區域12繞射之輻射之高階的偵測器22相對於目標區域12上之SXR輻射之聚焦光點係在遠場中。偵測器22可被稱作高階偵測器22。可提供多於一個高階偵測器22。
在操作中，參考偵測器10可獲得表示參考量測之強度資料之第一集合。強度資料之第一集合表示第一輻射光束至參考偵測器10之像素化感測器上之投影。第一輻射光束為由參考光柵8繞射之光束中的一者。第一輻射光束包含源發射光譜之一部分，例如輻射之單諧波或幾個諧波，或其他波長。隨後自參考偵測器10獲得強度資料之第二集合。強度資料之第二集合表示第二後續輻射光束至參考偵測器10之像素化感測器上之投影。第二後續輻射光束包含照明輻射光束6之源發射光譜之與第一輻射光束相同的部分，例如相同的輻射之單諧波或其他波長。具有不同頻率之輻射光束具有不同的繞射角(針對高階繞射)。為了比較參考偵測器10之像素化感測器上之光點位置，強度資料之第一集合及強度資料之第二集合應表示具有相同頻率(亦即源發射光譜之同一部分)的各別輻射光束之投影。
可處理強度資料之第一集合及第二集合以便判定經投影第一輻射光束及第二輻射光束在參考偵測器10之像素化感測器上之位置的差異。可比較強度資料之第一集合及第二集合以便判定參考偵測器10之像素化感測器上之第一座標及第二座標(x及y)，其表示第一光束及第二光束之位置之差異，亦即，第二光束相對於第一光束之投影之平移。此差異可指示照明輻射光束6之對準性質之改變，例如平移(例如照明輻射光束入射於參考光柵8上之位置之移動)。此可歸因於例如輻照系統4之源3之移動。源3之移動可歸因於輻照系統4之氣體射流中之不穩定性(密度變化、擾流、電漿)。藉由處理強度資料之第一集合及第二集合，可判定照明輻射光束6之一或多個對準性質。經判定對準性質可用以控制輻照系統4以便將對準性質中之至少一者之值調整至目標值。目標值可表示照明輻射光束6之目標位置。
可對第一座標及第二座標執行座標變換以獲得第一源座標及第二源座標，其在此實施例中與源3之位置改變相關。此座標變換可根據工具組態來執行，亦即，其可取決於度量衡裝置2之特定幾何形狀。
替代地或另外，若藉由偵測來自參考光柵8之遠場中的第一輻射光束及第二輻射光束來獲得強度資料之第一集合及第二集合，則位置之改變可指示在照明輻射光束6之傳播方向上的改變(亦即光束指向之改變)。照明輻射光束之傳播方向為照明輻射光束6之另一對準性質。如下文進一步所解釋，可將經判定之對準性質用於回饋迴路中以控制輻照系統4及/或度量衡裝置2之其他組件，諸如鏡面5及11之傾斜之位置。此可減少照明輻射光束6相對於基板14之移動。在一項實例中，經判定之光束指向可用以控制由輻照系統4之源3發射的照明輻射光束之角度。亦即，經判定傳播方向可用以控制輻照系統4，以便將照明輻射光束6之傳播方向調整至目標傳播方向。
本發明之實施例可使用由參考光柵8 (以及鏡面偵測分支中之光柵18)分散之光，以獲得可用於源位置及光束指向之封閉迴路控制中之信號。優先權日期為2016年9月14日之PCT/EP2017/069506中描述了合適封閉迴路控制方法之實例，且彼申請案之內容係以引用方式併入本文中。存在可使用信號的若干實施方案以及若干方式。光束指向係指輻射光束之傳播方向。
處理可包含自強度資料之第一集合減去強度資料之第二集合以獲得差值矩陣。差值矩陣之每一元素表示參考偵測器10之像素化感測器之一像素，且元素之值表示入射於彼像素上的第一輻射光束及第二輻射光束之強度之差。計算強度資料之第一集合之強度的(空間)梯度以獲得第一梯度矩陣。第一梯度矩陣表示第一輻射光束之投影之強度沿著x或y(或感測器平面中之某任意所定義座標軸)的空間梯度。將差值矩陣與梯度矩陣相乘(藉由逐元素乘法)以獲得第一信號矩陣。將信號矩陣之每一元素加總以獲得第一信號值。第一信號值為純量數，其指示第二輻射光束沿著軸線(取決於空間梯度之方向)至第一座標之平移。座標在參考偵測器10之像素化感測器之平面中，且表示第二光束相對於第一光束沿著軸線(例如x或y)之平移。該軸線為與獲取強度資料之第一集合之空間梯度以獲得第一梯度矩陣所沿著之軸線相同的軸線。舉例而言，若沿著x獲取強度資料之第一集合之梯度，則第一信號值將指示沿著x軸至座標之平移。可接著藉由重複該等步驟，但採取不同的空間梯度(例如沿著y)以獲得第二梯度矩陣，而自強度資料之同一第一集合及同一第二集合獲得第二信號值。亦將第二梯度矩陣與(同一)差值矩陣相乘，以獲得第二信號矩陣。將第二信號矩陣之每一元素加總以獲得第二信號值。第一信號值為純量數，其指示第二輻射光束沿著軸線至第二座標之平移。第二座標亦在參考偵測器10之像素化感測器之平面中。較佳地，第二信號值係與沿著垂直或大體上垂直於第一信號值指示平移所沿著之軸線的軸線之平移相關。信號值與第一輻射光束及第二輻射光束之位置直接相關，但亦指示第一光束及第二光束所源於之照明輻射光束6之對準性質的改變。舉例而言，照明輻射光束6之傳播方向的平移或改變會造成第二輻射光束在參考偵測器10之像素化感測器上的平移，其由信號值指示。
第一信號值及第二信號值可用於例如至控制系統21之封閉迴路回饋中。控制系統21可控制度量衡裝置2之一或多個組件(例如輻照系統4)，以便達成照明輻射光束6相對於由照明光束輻照之目標區域12的所希望之對準性質。亦即，控制系統可經組態以控制度量衡裝置之一或多個組件，以便將照明輻射光束6之對準性質中的至少一者之值調整至目標值。舉例而言，控制系統可經組態以最小化第一輻射光束及第二輻射光束在參考偵測器10之像素化感測器上之投影之位置的差異。此可藉由控制輻照系統4以便將照明輻射光束6之位置調整至目標位置來實現。目標位置可被界定於基板14之目標區域12上，或參考光柵8上。
在一實施例中，獲得強度資料之複數個另外第一集合，其各自表示包含源發射光譜之不同部分(亦即照明輻射光束6之其他波長)的輻射光束之投影。舉例而言，每一輻射光束可由輻射源之發射光譜中的輻射之不同諧波組成。亦獲得強度資料之各別另外第二集合。強度資料之另外第二集合表示對應的輻射光束，亦即由源發射光譜之相同部分(亦即其他波長)組成的輻射光束之投影。舉例而言，若強度資料之另外第一集合中之一者表示由輻射之第三諧波組成的輻射光束之投影，則所獲得之強度資料之各別另外第二集合表示隨後偵測到之第三諧波。可(與強度資料之任何其他第一集合及第二集合)分別地處理強度資料之每一第一集合及對應的第二集合，以便判定照明輻射光束6之波長相依對準性質。替代地，可將藉由處理強度資料之一個第一集合及對應的第二集合而判定之對準性質與藉由處理強度資料之一或多個其他第一集合及對應的第二集合而判定一或多個另外對準性質組合(例如平均化)，以便獲得一或多個組合之對準性質。舉例而言，可平均化與像素化感測器上之每一經投影第二光束相關聯的平移，以獲得照明輻射光束之平均平移。除了使用不同諧波以外，亦有可能使用源，例如：DPP源，其中以與上文所描述之諧波相似之方式將不同電漿發射峰值彼此區分；或達成相同效應之任何其他類型之源。
在一實施例中，可自已在先前時間進行之校準量測獲得表示參考量測的強度資料之第一集合，且接著儲存強度資料之該第一集合。亦即，原位(在度量衡裝置之正常操作期間)獲得強度資料之第二集合(及強度資料之各別另外第二集合)，而可自經儲存部位(例如電腦記憶體)獲得強度資料之第一集合(及強度資料之另外第一集合)。
參看圖1，亦可自包含像素化感測器之高階偵測器22獲得強度資料之第一集合及強度資料之第二集合。儘管在下文之描述中僅提及一個高階偵測器22，但可提供多於一個高階偵測器。在所描繪之實施例中，入射於基板14之目標區域12上的照明輻射光束6為參考光柵8之零階繞射。參考光柵8更通常可被稱作第一週期性結構。目標區域12可包含使入射輻射光束6繞射之週期性結構，其可被認為是基板週期性結構。輻射光束被繞射成高階(＞0)，其由高階偵測器22偵測。在一實施例中，強度資料之第一集合表示第一輻射光束至高階偵測器22之像素化感測器上的投影，且強度資料之第二集合表示在時間上依序獲得的第二後續輻射光束至高階偵測器22之像素化感測器上的投影。可處理強度資料之第一集合及第二集合以判定照明輻射光束6之一或多個對準性質。因為照明輻射光束係由基板14散射，所以對準性質亦與基板14相關。舉例而言，基板支撐件15之旋轉移動或不穩定性可造成照明輻射光束在基板14上的入射角改變，此繼而可造成在高階偵測器22之像素化感測器上的第二光束之投影相對於第一光束之投影之位置/座標的平移。因此，經判定對準性質可用以控制基板支撐件15以及輻照系統4。再次，可藉由根據工具組態之座標變換來獲得第一源座標及第二源座標(在此狀況下，源為基板14上之目標區域12)。
控制系統21可區分基板支撐件15之移動及入射輻射光束6之移動。使用參考光柵10所獲得的量測僅指示入射輻射光束6之移動，而使用高階偵測器22所獲得的量測指示入射輻射光束6之移動及基板14之移動兩者。因此，控制系統21可藉由比較使用參考偵測器10獲得之量測與使用高階偵測器22獲得之量測從而區分入射輻射光束6之移動與基板支撐件15之移動。
在另一實施例中，替代地或另外，可自鏡面偵測分支(其包含光柵18及偵測器20)之偵測器20 (包含像素化感測器)獲得強度資料之第一集合及第二集合。此偵測器20可被稱作鏡面偵測分支偵測器20。在此實施例中，照明輻射光束為基板14之零階繞射。亦即，入射於繞射光柵18 (其可被認為是第一週期性結構)上之照明輻射光束自基板14之目標區域12反射。目標區域12可包含形成於其上之基板週期性結構。照明輻射光束可由第一週期性結構18 (繞射光柵18)繞射成具有不同繞射角之多個繞射階。強度資料之第一集合表示第一輻射光束至鏡面偵測分支偵測器20之像素化感測器上的投影，且強度資料之第二集合表示在時間上依序獲得的第二後續輻射光束至鏡面偵測分支偵測器20之像素化感測器上的投影。可處理強度資料之第一集合及第二集合以判定照明輻射光束之一或多個對準性質。由於照明輻射光束在由鏡面偵測分支偵測器20繞射及捕捉之前已與度量衡裝置2之若干不同部件/組件相互作用(自度量衡裝置2之若干不同部件/組件散射)，故經判定對準性質係與輻照系統4、基板14及光束路徑中之任何其他組件相關。此實施例可尤其適用於藉由控制基板支撐件15來校正基板14之未對準。照明輻射光束之經判定對準性質可用以控制基板支撐件15，以便將照明輻射光束之位置及傳播方向調整至目標位置及目標傳播方向。因此，可控制輻照基板14之目標區域12的輻射光束之光點位置及入射角。
出於本說明書之目的，「輻射源」可指任何輻射發射器，且並不被約束為產生輻射之輻照系統(例如HHG源)。因此，「輻射源」亦可指反射輻射光束之基板14，且在此內容背景中之「發射輻射光束」為由基板14反射之輻射光束。
工作原理利用如下事實：HHG諧波峰值1)係光譜上窄的；及2)可聚焦成具有與用以捕捉光之偵測器之像素相等之尺寸的光點。
儘管本文中所描述之實施例涉及度量衡裝置(或度量衡工具)，且更特定言之涉及用於判定微影製程之效能參數之度量衡裝置，但方法更廣泛適用於其他類型之檢測裝置且適用於判定其他性質及參數。相似地，儘管使用HHG源會提供某些優點，但本發明不限於使用HHG，而是可經應用至具有替代輻照系統(例如雷射產生電漿LPP源、放電產生電漿DPP源或同步加速器)之系統。
圖2展示根據一實施例之方法之步驟。該方法包含：1)獲得表示參考量測之強度資料之第一集合，強度資料之該第一集合表示源自該照明輻射光束之第一輻射光束至(偵測器之)像素化感測器上的投影，在圖2中被稱作步驟S1；2)獲得強度資料之第二集合，強度資料之該第二集合表示源自該照明輻射光束之第二後續輻射光束至該像素化感測器上的投影，圖2中被稱作步驟S2；及3)處理強度資料之該第一集合及該第二集合以判定該照明輻射光束之該一或多個對準性質，其中該處理涉及比較強度資料之該第一集合及該第二集合以計算指示該照明輻射光束之平移之值，在圖2中被稱作步驟S3。在修改方法(下文進一步所描述)中，可使用不同偵測器同時執行步驟S1及S2。
圖3展示單諧波在聚焦於參考偵測器10上的情況下可能看起來如何的實際(但出於此目的而簡化之)實例。影像表示投影至偵測器(例如參考偵測器10)之像素化感測器上的輻射光束，包含單諧波。在此實例之其餘部分中，僅考慮一個諧波，然而原理同樣適用於整個光譜。舉例而言，所描述方法可經應用至投影至偵測器上之每一諧波。
圖4a展示當考量偵測器之像素化感測器之像素時，此影像實際上看起來如何。感測器量測入射於每一像素上之光之強度，且輸出包含矩陣之強度資料之集合。矩陣之每一元素表示(對應於)像素化感測器之一個像素，且彼元素之值表示入射於彼像素上之光之強度。
由於參考偵測器10之像素化感測器係在場平面中，故若輻射源3位移(例如遭受位置波動)，則參考偵測器之像素化感測器上的輻射光束之光點會位移，從而產生圖4b中所展示之影像。參考偵測器10之像素化感測器上的光點之移動比基板14上之光點之移動小達等於度量衡裝置之縮小率的因數。捕捉所需之位移可為小的。參考偵測器10與目標區域12之間的縮小率例如為4倍，在此狀況下量測目標區域處之50 nm之位置改變會需要參考偵測器之像素化感測器上的200 nm解析度。此為像素之一分數，例如像素寬度之1/50。為了使用此效應來產生供用於控制迴路中之信號，提議可達成所需之子像素解析度之演算法。該演算法係關於使用參考偵測器10獲得之量測加以描述。然而，該演算法可用於使用其他偵測器獲得之量測，該等其他偵測器諸如以上所描述之其他偵測器20、22，或下文進一步描述之其他偵測器。
a)參考偵測器10之零階影像被稱為I0 。此零階影像為強度資料之第一集合。可在目標量測之開始時(亦即在獲取時段之開始時)或在每次執行演算法時最新獲得零階影像。替代地，可已在先前，例如在先前目標量測期間或在校準量測期間獲得零階影像，在此狀況下可由演算法使用多次同一零階影像。可週期性地(例如每週或每月)重複校準量測以產生新的零階影像。
b)在目標量測內之時間間隔下，自參考偵測器10獲得圖框，其為k階影像之影像I(tk )。每一影像I(tk )為強度資料之第二集合。在此實例中在時間上依序獲得強度資料之第一集合及第二集合。替代地，若使用多於一個偵測器，則可同時獲得強度資料之第一集合及第二集合(例如如下文進一步描述)。
c)第一，自總強度正規化影像I0 '及I' (tk )得出差值矩陣M(tk ) = I0 '-I' (tk )，諸如圖5中針對圖4a及4b中所展示之資料所表示。圖4a中之影像可被視為I0 且圖4b中之影像可被視為I(tk )。M(tk )為藉由自強度資料之第二集合I(tk )減去強度資料之第一集合I0 而獲得的差值矩陣。
d)第二，在X及Y方向上之梯度矩陣Gx 及Gy 係由零影像I0 製成。Gx 為藉由獲取強度資料之第一集合沿著x之空間梯度而獲得的第一梯度矩陣，且Gy 為藉由獲取強度資料之第一集合沿著y之空間梯度而獲得的第二梯度矩陣。圖6展示關於當前實例之第一梯度矩陣Gx (第二梯度矩陣Gy 未展示)。
e)藉由將用於Gx 與M(tk )之逐元素乘積之所有像素(矩陣元素)加總來計算信號值Sx (tk )：
Sx (tk ) = SUM_ij (Gx _ij * M_ij(tk))，
其中i及j為整個影像之像素指數。亦即，i及j為矩陣之元素指數。圖7展示第一梯度矩陣Gx 與差值矩陣M(tk )之乘積，被被稱作第一信號矩陣。以對應的方式，可建構信號Sy (tk ) (圖中未繪示)。
f)第一信號值Sx 及第二信號值Sy 對應於參考偵測器10之平面中之X及Y座標。根據工具組態之座標變換導致在源之X'及Y'座標中解譯此等信號。當考慮座標變換時，相關方向為正交於傳播方向之彼等方向。在SXR產生時，此等方向可由正交X及Y座標表示，例如實驗室/廠房之水平及垂直平面。感測器/攝影機上之像素柵格可由分別針對水平線及豎直線之X'及Y'表示。在晶圓層級處，吾人可使用座標X''及Y''，其例如分別在子午面及矢狀面中。可接著藉由簡單旋轉矩陣將三個座標集合(亦即，X, Y及X', Y'及X'', Y'')相互變換。可將額外振幅A加至矩陣以考量到如下事實：D在(X,Y)座標中之位移導致在另一座標系中之位移A*D。「A」可為X/Y相依的。
梯度矩陣與差值矩陣之逐元素乘法(上述步驟e))給出了信號矩陣(圖中未繪示)。信號值Sx 或Sy 為信號矩陣之每一元素之值(強度)的總和。信號值Sx 或Sy 為指示投影至像素化感測器上以形成I(tk )影像(由強度資料之第二集合表示)的光束之對準性質的單個值。亦即，Sx 指示第二輻射光束相對於第一輻射光束沿著x軸之平移，且Sy 指示彼第二輻射光束沿著y軸之平移。
為了驗證信號之穩固性，在針對變化位移之模擬中藉由將針對經量測諧波之預期數目個光子之每像素光子散粒雜訊與每最大像素強度之1%的像素之不相關恆定背景雜訊相加來計算Sx 。結果展示於圖8中。圖8展示相對於以像素數目為單位之距離x所標繪的第一信號值Sx 。x軸自-0.4至0.4個像素，使得整個軸線涵蓋0.8個像素，亦即稍微小於整個像素之大小/寬度。因此，自該圖可看到，甚至可判定表示對準性質之小改變的極小平移。Sx 與影像位移之間的關係為線性的且可易於用於控制迴路中。高得多的等級之雜訊可應用於模擬中(例如藉由增大取樣率1/tk )，同時仍提供足夠強的關係從而允許量測準確度降至一像素之1/50。由於可每諧波進行此分析，故可使由本發明之實施例使用之信號值係波長相依的。亦即，在偵測器之像素化感測器上存在多個諧波光點的情況下，每一光點可表示強度資料之另外第一集合或另外第二集合。對於此基本實施而言無需額外硬體，從而使得其為經濟的解決方案。亦即，已經用於度量衡裝置2中以用於判定基板14上之結構之性質的參考偵測器10或鏡面偵測分支偵測器20可用以實施上文所描述之實施例。
度量衡裝置2將照明輻射光束6聚焦至基板14之目標區域12上。目標區域12可為藉由微影製程而在基板14上形成之光柵或其他週期性結構。光束6係由基板14散射，且頻譜係由一或多個偵測器20、22 (包含各別像素化感測器)捕捉。在已獲取足夠資料，亦即已自量測充分建立所關注製程參數之後，控制度量衡裝置2以將光束6移動至新目標區域，且重複該製程。在每一目標區域12上所花費的時間被稱作獲取時間或時段。在每一獲取時段開始(t0 )時，可獲得第一參考資料集I0 。可接著在獲取時段期間獲得一或多個另外資料集，將該一或多個另外資料集與I0 進行比較，如本文中所描述，以判定光束之一或多個對準性質。舉例而言，光束6之對準性質係關於(輻照系統4)之源3之對準。可使用根據工具組態之座標變換以自輻射光束之經判定位置判定度量衡裝置2之組件之位置。在一替代實施例中，可在獲取時段期間之時間間隔下捕捉參考影像I0 。
替代地或另外，可在校準期間在第一獲取時段之前的時間獲得強度資料之第一集合I0 。可週期性地進行校準，例如每週或每月(或某其他時段)。可在校準期間獲得並儲存一或多個第一集合I0 ，且接著在目標量測期間(在獲取時段期間)存取該一或多個第一集合，以便判定一或多個對準性質。此允許判定出校準之間的對準性質之改變。
獲得資料集之速率(取樣率)判定系統可多快地適應於對準性質之改變。工具之一或多個組件可經受週期性干擾，且可使用高捕捉速率以避免混疊。
圖9展示使用錐形參考光柵24來代替平坦參考光柵的實施例。錐形組態中之光柵經定位使得入射光束反射(零階)之平面(亦被稱為子午面)並不正交於光柵線之方向。原則上該平面可處於除90度之外的任何其他角度，但常常該角度為零度。在此狀況下，光柵線因此平行於子午面。錐形參考光柵24提供+1階繞射26及-1階繞射28兩者，該+1階繞射26及該-1階繞射28可由兩個偵測器30、32 (分別包含第一像素化感測器及第二像素化感測器)捕捉。源3之橫向移位(在參考偵測器上之分散方向上)將導致在+1偵測器30及-1偵測器32兩者中之不對稱回應。此使得對零影像I0 之需求變得不必要。替代地，如在平衡光偵測器中獲取兩個偵測器30、32之間的差異。在此實施例中，自第一偵測器30獲得強度資料之第一集合，且自第二偵測器32獲得強度資料之第二集合。強度資料之第一集合表示第一輻射光束至第一偵測器30之(第一)像素化感測器上的投影，且強度資料之第二集合表示第二輻射光束至第二偵測器32之(第二)像素化感測器上的投影。第一輻射光束包含繞射成正一階繞射(+1)之源發射光譜之一部分。第二輻射光束包含源發射光譜之相同部分，但繞射成負一階繞射(-1)。舉例而言，若強度資料之第一集合表示具有+1階繞射之第三諧波，則強度資料之第二集合為具有-1階繞射之第三諧波。可接著如上文例如在步驟a)至f)中所描述來處理資料集。在步驟a)中，自第一偵測器30獲得零階影像I0 (強度資料之第一集合)。在步驟b)中，自第二偵測器32獲得k階影像I(tk )。接著進行如上文所闡明之步驟c)至f)。可使用錐形組態，其方式為使得基本上不存在零階影像I0 ，但在時間例項tk 時，將兩個偵測器上之影像彼此相減。替代地，吾人可考慮自偵測器30獲得零階影像I0 ，但在每一時間例項tk 時，由彼偵測器提供新I0 以與另一偵測器32之I(tk )一起用於工序中。因為使用兩個不同偵測器30、32，所以可同時獲得強度資料之第一集合及第二集合。
在非分散方向上，針對+1偵測器30及-1偵測器32之位移係對稱的且仍需要零階影像。亦即，若第一輻射光束及第二輻射光束在同一方向上平移相同的量(亦即對稱地)，則消除了其之間的任何差異。替代地，每一偵測器可具有其自有的在較早時間(例如在校準期間或在獲取時段開始時)所捕捉的零階影像I0 。可接著分別針對偵測器30、32中之每一者進行處理。亦即，自第一偵測器30獲得強度資料之第一集合及第二集合且對其進行處理，且自第二偵測器32獲得強度資料之不同的第一集合及第二集合且對其進行處理。因此，照明輻射光束在非分散方向上之任何平移應自第一偵測器30及第二偵測器32產生相同的第一信號值及第二信號值(Sx 及Sy )。
度量衡裝置組態可適應於使平衡偵測量測晶圓平面中之對源波動最敏感的方向。
圖10展示在另一實施例中之度量衡裝置之參考偵測分支的設置。(將回想起，在圖1中，參考偵測分支包含參考光柵8及參考偵測器10)。在圖10中，照明輻射光束34照明參考光柵36 (其可被被認為是第一週期性結構)且繞射成繞射之零階38、正一部分40、負一部分42、正二部分44及負二部分46。繞射成零階38的光束聚焦至基板48之目標區域(其可包含形成於該基板上之基板週期性結構)上。高階入射於近場偵測器50、52 (其為參考偵測器之實例)及遠場偵測器54、56 (其可被稱作第二偵測器)上。光柵之繞射階44、46之一部分穿過參考偵測器50、52且由遠場中之第二偵測器54、56偵測。由第二偵測器(亦即遠場偵測器) 54、56偵測到之信號對照明輻射光束34之角度波動敏感。所獲得之信號(作為在遠場中之偵測之結果)指示光束指向(亦即傳播方向)而非源定位。遠場中之波長解析度可由於輻射發散而劣化。遠場中之繞射輻射之光點大小將降低第二偵測器54、56上之強度梯度。然而，第二偵測器54、56仍將提供有用信號。遍及50 µm (5個像素)之光點的假定之所需準確度可為200 nm，此產生成像光點的1/250。為了不犧牲所關注波長體系內之光，可使用來自參考光柵36之二階繞射(+2，-2)，其自第一階角度位移且可經過參考偵測器50、52導向至出於此目的而專用的第二偵測器(遠場偵測器) 54、56。亦即，正二部分44可為正二階繞射，且負二部分46可為負二階繞射。
方法同樣可用於鏡面偵測分支中之光柵18，從而實現敏感檢測度量衡裝置2與基板14之間的未對準。亦即，方法可應用於自鏡面偵測分支中之偵測器接收到之影像/資料。方法接著實現基板支撐件15之對準控制。
用於本發明之實施例之偵測器的信號可用於最佳化/穩定源3之位置及照明輻射光束6、34之光束指向。另外，其可用作資料分析中之工具知識。舉例而言，若在鏡面偵測分支中偵測到基板14之傾斜，則此可用以校正自高階偵測器22接收之信號。另一實例為導致自高階偵測器22接收之影像移位或模糊的殘餘光束指向誤差。若已知殘餘光束指向誤差，則可減小移位或模糊之效應。
圖11展示度量衡設置58之一部分，其具有IR驅動(接種)雷射光束60，及HHG源62、鏡面63、參考光柵64、第一偵測器66、第二偵測器68及基板70。IR光束60與HHG源62之氣體射流72相互作用以產生具有多個輻射諧波的照明光束，其中頻率為IR輻射之頻率的奇數倍。照明光束係由參考光柵64繞射。繞射光之零階入射於基板70上。繞射光之高階(至少一階)係由第一偵測器66及第二偵測器68捕捉。該等偵測器包含各別像素化感測器。高階繞射包含投影至兩個偵測器66、68上之像素化感測器上的具有不同輻射諧波之光束。可自偵測器66、68獲得表示投影至像素化感測器上之光束的強度資料之集合且處理其以判定照明光束之一或多個對準性質。詳言之，零階影像I0 (第一強度資料集合)及k階影像I(tk )可由偵測器66、68中之一者或兩者捕捉且經處理，如上文在步驟a)至f)中所闡明。
所提議方法可提供以下優點中之一或多者：其係便宜的，自軟X射線視角處理光點至目標定位及光束指向之問題，而非依賴於來自IR驅動雷射之間接結果，且同時提供波長相依信號。其亦可在工具中之兩個階段(參考及鏡面偵測)提供位置資訊及光束指向資訊兩者，從而實現輻照系統及工具(包括基板支撐件)之穩定控制。
吾人現在描述圖12至圖14，該等圖提供對微影裝置及製造單元之綜述，以及用於半導體製造中之一些關鍵技術。
微影裝置
如本文中所使用之術語「倍縮光罩」、「光罩」或「圖案化器件」可被廣泛地解譯為係指可用以向入射輻射光束賦予經圖案化橫截面之通用圖案化器件，經圖案化橫截面對應於待在基板之目標部分中產生之圖案；術語「光閥」亦可用於此內容背景中。除了經典光罩(透射或反射；二元、相移、混合式等)以外，其他此等圖案化器件之實例亦包括：
-可程式化鏡面陣列。以引用方式併入本文中之美國專利第5,296,891號及第5,523,193號中給出關於此等鏡面陣列之更多資訊。
-可程式化LCD陣列。以引用方式併入本文中之美國專利第5,229,872號中給出此構造之實例。
圖12示意性地描繪微影裝置LA。存在於上文論述之基板及/或晶圓上的圖案可藉助於微影裝置LA及稍後所論述之微影製造單元LC來製造。微影裝置LA包括：照明系統(亦被稱作照明器) IL，其經組態以調節輻射光束B (例如UV輻射、DUV輻射或EUV輻射)；支撐結構(例如光罩台) T，其經建構以支撐圖案化器件(例如光罩) MA且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位該圖案化器件MA之第一定位器PM；基板台(例如晶圓台或基板支撐件) WT，其其經建構以固持基板(例如抗蝕劑塗佈晶圓) W且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位該基板之第二定位器PW；及投影系統(例如折射投影透鏡系統) PS，其經組態以將由圖案化器件MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W之目標部分C (例如包含一或多個晶粒)上。微影裝置LA之某些實施例可具有照明系統，該照明系統包含例如與度量衡裝置2之照明分支成一直線的參考分級8及包含像素化感測器之參考偵測器10。用以判定一或多個對準性質之方法的上文所論述之實施例亦可用於此微影裝置中。經判定之對準性質可用於提供封閉迴路回饋之控制系統中。舉例而言，控制系統可控制源SO或照明系統IL之性質。替代地，控制系統可控制第一定位器PM及/或第二定位器PW。
在操作中，照明器IL例如經由光束遞送系統BD自輻射源SO接收輻射光束。照明系統IL可包括用於導向、塑形或控制輻射的各種類型之光學組件，諸如折射、反射、磁性、電磁、靜電或其他類型之光學組件，或其任何組合。照明器IL可用以調節輻射光束B，以在圖案化器件MA之平面處在其橫截面中具有所要空間及角強度分佈。
本文所使用之術語「投影系統」PS應被廣泛地解譯為涵蓋適於所使用之曝光輻射或適於諸如浸潤液體之使用或真空之使用之其他因素的各種類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、合成、磁性、電磁及靜電光學系統，或其任何組合。可認為本文中對術語「投影透鏡」之任何使用皆與更一般之術語「投影系統」PS同義。
微影裝置可屬於如下類型：其中基板之至少一部分可由具有相對較高折射率之液體(例如水)覆蓋，以便填充投影系統與基板之間的空間-此亦被稱作浸潤微影。以引用方式併入本文中之美國專利第6,952,253號及PCT公開案第WO99-49504號中給出關於浸潤技術之更多資訊。
微影裝置LA亦可屬於具有兩個(雙載物台)或多於兩個基板台WT及例如兩個或多於兩個支撐結構T (圖中未繪示)之類型。在此等「多載物台」機器中，可並行地使用額外台/結構，或可對一或多個台進行預備步驟，同時將一或多個其他台用於將圖案化器件MA之設計佈局曝光至基板W上。
在操作中，輻射光束B入射於被固持於支撐結構(例如光罩台T)上之圖案化器件(例如光罩MA)上，且係由該圖案化器件MA而圖案化。在已橫穿光罩MA的情況下，輻射光束B傳遞通過投影系統PS，投影系統PS將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器PW及位置感測器IF (例如干涉器件、線性編碼器、2D編碼器或電容式感測器)，可準確地移動基板台WT，例如以便使不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。相似地，第一定位器PM及可能另一位置感測器(其未在圖12中明確地描繪)可用以相對於輻射光束B之路徑準確地定位光罩MA。可使用光罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準光罩MA及基板W。儘管如所說明之基板對準標記佔據專用目標部分，但該等基板對準標記可位於目標部分之間的空間中(此等標記被稱為切割道對準標記)。
微影製造單元
如圖13所展示，微影裝置LA可形成微影製造單元(lithographic cell) LC (有時亦被稱作微影製造單元(lithocell)或(微影)叢集)之部分，微影製造單元LC亦包括用以對基板W執行曝光前製程及曝光後製程之裝置。習知地，此等裝置包括用以沈積抗蝕劑層之旋塗器SC、用以顯影經曝光抗蝕劑之顯影器DE、例如用於調節基板W之溫度(例如用於調節抗蝕劑層中之溶劑)之冷卻板CH及烘烤板BK。基板處置器或機器人RO自輸入/輸出埠I/O1、I/O2拾取基板W、在不同製程裝置之間移動基板W且將基板W遞送至微影裝置LA之裝載匣LB。微影製造單元中常常亦被集體地稱作塗佈顯影系統之器件通常係在塗佈顯影系統控制單元TCU之控制下，塗佈顯影系統控制單元TCU自身可受到監督控制系統SCS控制，監督控制系統SCS亦可例如經由微影控制單元LACU而控制微影裝置LA。
為了正確且一致地曝光由微影裝置LA曝光之基板W，需要檢測基板以量測經圖案化結構之性質，諸如後續層之間的疊對誤差、線厚度、臨界尺寸(CD)等。出於此目的，可在微影製造單元LC中包括檢測工具(圖中未繪示)。若偵測到誤差，則可對後續基板之曝光或對待對基板W執行之其他處理步驟進行例如調整，尤其是在同一批量或批次之其他基板W仍待曝光或處理之前進行檢測的情況下。
亦可被稱作度量衡裝置之檢測裝置係用以判定基板W之性質，且尤其判定不同基板W之性質如何變化或與同一基板W之不同層相關聯之性質在層與層間如何變化。檢測裝置可包含圖1中所描繪之度量衡裝置2之部分。參考偵測器10可用以量測在基板14上游(亦即在照明光束與基板14相互作用之前)的照明輻射光束6之輻射之參考光譜。鏡面偵測分支偵測器20可用以量測基板14下游的輻射之光譜。可比較並處理該兩個光譜以判定基板14上之結構之一或多個性質。
檢測裝置可替代地經建構以識別基板W上之缺陷，且可例如為微影製造單元LC之部分，或可整合至微影裝置LA中，或可甚至為單機器件。檢測裝置可量測潛影(在曝光之後在抗蝕劑層中之影像)上之性質，或半潛影(在曝光後烘烤步驟PEB之後在抗蝕劑層中之影像)上之性質，或經顯影抗蝕劑影像(其中抗蝕劑之曝光部分或未曝光部分已被移除)上之性質，或甚至經蝕刻影像(在諸如蝕刻之圖案轉印步驟之後)上之性質。
可根據以上所描述之實施例中的任一者來使用度量衡裝置，以判定照明輻射光束之一或多個對準性質，其中該照明光束係用於輻照度量衡裝置中之基板上之目標區域。
整體微影
通常微影裝置LA中之圖案化製程為在處理中之最具決定性步驟中的一者，其需要基板W上之結構之尺寸標定及置放之高準確度。為了確保此高準確度，可將三個系統組合於所謂的「整體」控制環境中，如圖14示意性地所描繪。此等系統中之一者為微影裝置LA，其(實際上)連接至度量衡裝置MT (第二系統)且連接至電腦系統CL (第三系統)。此「整體」環境之關鍵在於最佳化此等三個系統之間的合作以增強總體製程窗且提供嚴格控制迴路，從而確保由微影裝置LA執行之圖案化保持在製程窗內。製程窗界定製程參數(例如劑量、焦點、疊對)之範圍，在該製程參數範圍內特定製造製程得到所界定結果(例如功能半導體器件)-通常在該製程參數範圍內，微影製程或圖案化製程中之製程參數被允許變化。
電腦系統CL可使用待圖案化之設計佈局(之部分)以預測使用哪種解析度增強技術且執行演算微影模擬及計算以判定哪種光罩佈局及微影裝置設定達成圖案化製程之最大總體製程窗(在圖14中由第一標度SC1中之雙箭頭描繪)。通常，解析度增強技術經配置以匹配於微影裝置LA之圖案化可能性。電腦系統CL亦可用以偵測在製程窗內何處微影裝置LA當前正操作(例如使用來自度量衡裝置MT之輸入)以預測歸因於例如次佳處理是否可存在缺陷(在圖14中由第二標度SC2中之指向「0」之箭頭描繪)。電腦系統CL可處理自度量衡裝置MT獲得之強度資料以判定用以輻照基板上之目標區域的照明輻射光束之一或多個對準性質。度量衡裝置MT可包含圖1中所描繪之度量衡裝置2之部件。
度量衡裝置MT可將輸入提供至電腦系統CL以實現準確模擬及預測，且可將回饋提供至微影裝置LA以識別例如微影裝置LA之校準狀態中的可能漂移(在圖14中由第三標度SC3中之多個箭頭描繪)。
圖15為說明可輔助實施本文所揭示之方法及流程之電腦系統1600的方塊圖。電腦系統1600包括用於傳達資訊之匯流排1602或其他通信機構，及與匯流排1602耦接以用於處理資訊之一處理器1604 (或多個處理器1604及1605)。電腦系統1600亦包括耦接至匯流排1602以用於儲存待由處理器1604執行之資訊及指令的主記憶體1606，諸如隨機存取記憶體(RAM)或其他動態儲存器件。主記憶體1606亦可用於在待由處理器1604執行之指令之執行期間儲存暫時性變數或其他中間資訊。電腦系統1600進一步包括耦接至匯流排1602以用於儲存用於處理器1604之靜態資訊及指令的唯讀記憶體(ROM) 1608或其他靜態儲存器件。提供諸如磁碟或光碟之儲存器件1610，且將該儲存器件耦接至匯流排1602以用於儲存資訊及指令。
電腦系統1600可經由匯流排1602耦接至用於向電腦使用者顯示資訊之顯示器1612，諸如陰極射線管(CRT)或平板顯示器或觸控面板顯示器。包括文數字按鍵及其他按鍵之輸入器件1614耦接至匯流排1602以用於將資訊及命令選擇傳達至處理器1604。另一類型之使用者輸入器件為用於將方向資訊及命令選擇傳達至處理器1604且用於控制顯示器1612上之游標移動的游標控制件1616，諸如，滑鼠、軌跡球或游標方向按鍵。此輸入器件通常具有在兩個軸線，第一軸線(例如x)及第二軸線(例如y)中之兩個自由度，其允許該器件指定在一平面中之位置。觸控面板(螢幕)顯示器亦可用作輸入器件。
如本文中所描述之方法中之一或多者可由電腦系統1600回應於處理器1604實行主記憶體1606中所含有之一或多個指令之一或多個序列予以執行。可將此等指令自另一電腦可讀媒體(諸如儲存器件1610)讀取至主記憶體1606中。主記憶體1606中含有之指令序列之執行致使處理器1604執行本文中所描述之製程步驟。呈多處理配置之一或多個處理器亦可用以執行主記憶體1606中含有之指令序列。在一替代實施例中，可代替或結合軟體指令而使用硬連線電路系統。因此，本文之描述不限於硬體電路及軟體之任何特定組合。
如本文中所使用之術語「電腦可讀媒體」係指參與將指令提供至處理器1604以供執行之任何媒體。此媒體可採取許多形式，包括但不限於非揮發性媒體、揮發性媒體及傳輸媒體。非揮發性媒體包括(例如)光碟或磁碟，諸如，儲存器件1610。揮發性媒體包括動態記憶體，諸如主記憶體1606。傳輸媒體包括同軸纜線、銅線及光纖，包括包含匯流排1602之電線。傳輸媒體亦可採取聲波或光波之形式，諸如，在射頻(RF)及紅外線(IR)資料通信期間產生之聲波或光波。電腦可讀媒體之常見形式包括例如軟碟、可撓性磁碟、硬碟、磁帶、任何其他磁性媒體、CD-ROM、DVD、任何其他光學媒體、打孔卡、紙帶、具有孔圖案之任何其他實體媒體、RAM、PROM及EPROM、FLASH-EPROM、任何其他記憶體晶片或卡匣、如下文所描述之載波，或可供電腦讀取之任何其他媒體。
可在將一或多個指令之一或多個序列攜載至處理器1604以供執行時涉及各種形式之電腦可讀媒體。舉例而言，最初可將該等指令承載於遠端電腦之磁碟上。遠端電腦可將指令載入至其動態記憶體中，且使用數據機經由電話線而發送指令。在電腦系統1600本端之數據機可接收電話線上之資料，且使用紅外線傳輸器將資料轉換成紅外線信號。耦接至匯流排1602之紅外線偵測器可接收紅外線信號中所攜載之資料且將資料置放於匯流排1602上。匯流排1602將資料攜載至主記憶體1606，處理器1604自該主記憶體擷取指令且並執行該等指令。由主記憶體1606接收之指令可視情況在供處理器1604執行之前或之後儲存於儲存器件1610上。
電腦系統1600亦較佳包括耦接至匯流排1602之通信介面1618。通信介面1618提供對網路鏈路1620之雙向資料通信耦合，該網路鏈路連接至區域網路1622。舉例而言，通信介面1618可為整合式服務數位網路(ISDN)卡或數據機以提供對對應類型之電話線之資料通信連接。作為另一實例，通信介面1618可為區域網路(LAN)卡以提供對相容LAN之資料通信連接。亦可實施無線鏈路。在任何此類實施中，通信介面1618發送且接收攜載表示各種類型之資訊之數位資料串流的電信號、電磁信號或光信號。
網路鏈路1620通常經由一或多個網路而向其他資料器件提供資料通信。舉例而言，網路鏈路1620可經由區域網路1622向主機電腦1624或向由網際網路服務提供者(ISP) 1626操作之資料設備提供連接。ISP 1626又經由全球封包資料通信網路(現在通常被稱作「網際網路」) 1628而提供資料通信服務。區域網路1622及網際網路1628兩者皆使用攜載數位資料串流之電信號、電磁信號或光信號。經由各種網路之信號及在網路鏈路1620上且經由通信介面1618之信號(該等信號將數位資料攜載至電腦系統1600及自電腦系統1600攜載數位資料)為輸送資訊的載波之例示性形式。
電腦系統1600可經由網路、網路鏈路1620及通信介面1618發送訊息及接收資料，包括程式碼。在網際網路實例中，伺服器1630可經由網際網路1628、ISP 1626、區域網路1622及通信介面1618而傳輸用於應用程式之所請求程式碼。舉例而言，一種此類下載應用可提供本文中所描述之技術中的一或多者。所接收程式碼可在其被接收時由處理器1604執行，及/或儲存於儲存器件1610或其他非揮發性儲存器中以供稍後執行。以此方式，電腦系統1600可獲得呈載波之形式之應用程式碼。
處理器1604、1605可用以處理自度量衡裝置之一或若干偵測器獲得之資料集。詳言之，處理器1604、1605可執行比較資料集以判定輻射光束、輻射源、基板、度量衡裝置或其組件中之一者中的一或多者之一或多個對準性質的步驟a)至f)。電腦可讀儲存媒體儲存用於自用以量測頻譜的該或該等偵測器獲得之強度資料之指令，以及用於根據所描述方法處理該等強度資料且輸出指示對準性質(例如光束/源位置)之信號值的指令。
在後續經編號條項中呈現另外實施例：
1. 一種判定由一輻射源發射之一照明輻射光束之一或多個對準性質的方法，其中該照明光束係用於輻照一度量衡裝置中之一基板上之一目標區域，該方法包含：
(a)獲得表示一參考量測之強度資料之一第一集合，強度資料之該第一集合表示源自該照明輻射光束之一第一輻射光束至一第一像素化感測器上的一投影；
(b)獲得強度資料之一第二集合，其表示源自該照明輻射光束之一第二輻射光束至該第一像素化感測器或一第二像素化感測器上的一投影；及
(c)處理強度資料之該第一集合及該第二集合以判定該照明輻射光束之該一或多個對準性質；
其中該處理涉及比較強度資料之該第一集合及該第二集合以計算指示該照明輻射光束之一對準性質之一改變的一信號值。
2. 如條項1之方法，其中強度資料之該第二集合表示該第二輻射光束至該第二像素化感測器上之該投影，且同時執行步驟(a)及(b)。
3. 如條項1之方法，其中強度資料之該第二集合表示該第二輻射光束至該第一像素化感測器上之該投影，且在時間上依序執行步驟(a)及(b)。
4. 如條項3之方法，其中
該第二光束之該投影相對於該第一光束之該投影在位置上相差達一距離；且
該處理涉及比較強度資料之該第一集合及該第二集合以計算指示該距離之一值。
5. 如條項4之方法，其中該距離小於該第一像素化感測器或該第二像素化感測器之一像素之大小。
6. 如任一前述條項之方法，其中該處理步驟包含：
自強度資料之該第一集合減去強度資料之該第二集合以獲得一差值矩陣；
計算強度資料之該第一集合之強度的一梯度以獲得一第一梯度矩陣；
執行該差值矩陣與該第一梯度矩陣之逐元素乘法以獲得一第一信號矩陣；及
將該第一信號矩陣之元素加總以獲得一第一信號值，該第一信號值指示該第二光束沿著一第一軸線之該投影至該第一像素化感測器或該第二像素化感測器之一平面中之一第一座標的一平移。
7. 如條項6之方法，其進一步包含根據一工具組態對該第一座標執行一座標變換以獲得一第一源座標，其中該第一源座標界定該輻射源之一位置。
8. 如條項6或7之方法，其進一步包含計算強度資料之該第一集合之強度的一第二梯度以獲得一第二梯度矩陣；
執行該差值矩陣與該第二梯度矩陣之逐元素乘法以獲得一第二信號矩陣；及
將該第二信號矩陣之元素加總以獲得一第二信號值，該第二信號值指示該第二光束沿著一第二軸線之該投影至該第一像素化感測器或該第二像素化感測器之一平面中之一第二座標的一平移。
9. 如條項8之方法，其中該第一軸線大體上垂直於該第二軸線。
10. 如條項8或9之方法，其進一步包含根據一工具組態對該第二座標執行一座標變換以獲得一第二源座標，其中該第二源座標界定該輻射源之一位置。
11. 如任一前述條項之方法，其中該等獲得強度資料之步驟包含偵測由一第一週期性結構繞射之輻射光束。
12. 如條項11之方法，其中該第一週期性結構經配置以將輻射繞射成至少一正一階繞射及一負一階繞射，且該第一輻射光束包含繞射成該正一階繞射之該輻射，且該第二輻射光束包含繞射成該負一階繞射之該輻射。
13. 如11或12之方法，其中該第一週期性結構經配置以將輻射繞射成一二階繞射，且強度資料之該第一集合及該第二集合係藉由偵測繞射成該二階繞射之輻射來獲得。
14. 如條項11、12或13之方法，其中該第一像素化感測器係在該第一週期性結構之遠場中。
15. 如條項11至14中任一項之方法，其中該第二像素化感測器係在該第一週期性結構之該遠場中。
16. 如任一前述條項之方法，其中該輻射源係一高階諧波產生(HHG)源，且該照明輻射光束包含輻射之複數個諧波。
17. 如條項1至15中任一項之方法，其中該輻射源為一基板上之一目標區域，且由該輻射源發射之輻射為由該目標區域反射之輻射。
18. 如條項17之方法，其中該目標區域包含形成於該基板上之一基板週期性結構，且由該輻射源發射之輻射為由該基板週期性結構繞射之輻射。
19. 如條項15之方法，其中該照明輻射光束為由該基板週期性結構繞射成一零階繞射的一輻射光束。
20. 如任一前述條項之方法，其中該一或多個對準性質包含該照明輻射光束之一位置。
21. 如任一前述條項之方法，其中該一或多個對準性質包含自該照明輻射光束之該輻射源之一傳播方向。
22. 如任一前述條項之方法，其中該第一輻射光束及該第二輻射光束包含形成一輻射源發射光譜之一部分而非全部的波長。
23. 如條項22之方法，其中：
步驟(a)進一步包含獲得強度資料之一或多個另外第一集合，其中該等另外第一集合中之每一者表示由形成該輻射源發射光譜之一部分而非全部之其他波長組成的一輻射光束；
步驟(b)進一步包含獲得強度資料之一或多個各別另外第二集合，其中該等各別另外第二集合表示該等其他波長；及
步驟(c)進一步包含藉由比較強度資料之該等另外第一集合與強度資料之該等各別另外第二集合來處理強度資料之該等第一集合及該等各別第二集合，以判定與該等其他波長相關的一或多個另外對準性質。
24. 如條項23之方法，其中該等波長及該等其他波長包含該輻射源發射光譜中之輻射之不同諧波。
25. 如條項23之方法，其進一步包含組合該一或多個另外對準性質以獲得一或多個組合之對準性質。
26. 一種使一照明輻射光束穩定之方法，該方法包含：
根據一如任一前述條項之方法判定該照明輻射光束之一或多個對準性質；及
使用該一或多個對準性質以控制該輻射源，以便將該等對準性質中之至少一者之一值調整至該至少一個對準性質之一目標值。
27. 一種使一照明輻射光束之位置穩定之方法，該方法包含：
根據一如任一前述條項之方法判定該照明輻射光束之一或多個對準性質，其中該一或多個對準性質包含該照明輻射光束之一位置；及
使用該經判定位置以控制該輻射源，以便將該照明輻射光束之該位置調整至一目標位置。
28. 一種使一照明輻射光束之光束指向穩定之方法，該方法包含：
根據任一前述條項判定該照明輻射光束之一或多個對準性質，其中該一或多個對準性質包含自該照明輻射光束之該輻射源的一傳播方向；及
使用該經判定傳播方向以控制該輻射源，以便將該照明輻射光束之該傳播方向調整至一目標傳播方向。
29. 如條項26、27或28之方法，其中該使用步驟包含將封閉迴路回饋提供至一控制系統。
30. 一種用於判定一基板上之一結構之一性質且用以判定由一輻射源發射之一照明輻射光束之一或多個對準性質的度量衡裝置，該裝置包含：
一輻照系統，其用於產生該照明輻射光束；
一基板支撐件，其可與該輻照系統一起操作，該輻照系統用於輻照形成於由該基板支撐件固持的該基板之一目標區域上的一週期性結構；
一鏡面偵測分支偵測器，其用於偵測由該週期性結構繞射之輻射之一光譜；及
一或多個處理器，其經組態以：
獲得表示一參考量測之強度資料之一第一集合，強度資料之該第一集合表示源自該照明輻射光束之一第一輻射光束至一第一像素化感測器上的一投影；
獲得強度資料之一第二集合，強度資料之該第二集合表示源自該照明輻射光束之一第二輻射光束至該第一像素化感測器或一第二像素化感測器上的一投影；及
處理強度資料之該第一集合及該第二集合以判定該照明輻射光束之該一或多個對準性質；
其中該處理涉及比較強度資料之該第一集合及該第二集合以計算指示該照明輻射光束之一對準性質之一改變的一值。
31. 如條項30之度量衡裝置，其進一步包含一參考偵測器，該參考偵測器用於偵測在該週期性結構上游的該照明輻射光束之輻射之一參考光譜。
32. 如條項31之度量衡裝置，其中該結構之該性質係自輻射之該光譜及輻射之該參考光譜予以判定。
33. 如條項30、31或32之度量衡裝置，其中該鏡面偵測分支偵測器包含該第一像素化感測器。
34. 如條項31或32之度量衡裝置，其中該參考偵測器包含該第一像素化感測器。
35. 如條項30至34中任一項之度量衡裝置，其進一步包含一控制系統，該控制系統經組態以控制該輻照系統及該基板支撐件中之至少一者，以便將該等對準性質中之至少一者之一值調整至該至少一個對準性質之一目標值。
36. 如條項30至35中任一項所條項定義的度量衡裝置，其中該一或多個處理器經組態以執行如條項1至29中任一項之方法。
37. 一種微影製造單元，其包含一如條項30至36中任一項之度量衡裝置。
38. 一種電腦程式產品，其包含其上經記錄有指令之一非暫時性電腦可讀媒體，該等指令在由一電腦執行時實施一如條項1至29中任一項之方法。
儘管可在本文中特定地參考在IC製造中微影裝置之使用，但應理解，本文中所描述之微影裝置可具有其他應用。可能的其他應用包括製造整合式光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、及薄膜磁頭，等。
儘管可在本文中特定地參考在微影裝置之內容背景中之本發明之實施例，但本發明之實施例可用於其他裝置中。本發明之實施例可形成光罩檢測裝置、度量衡裝置或量測或處理諸如晶圓(或其他基板)或光罩(或其他圖案化器件)之物件之任何裝置的部件。此等裝置通常可被稱作微影工具。此微影工具可使用真空條件或環境(非真空)條件。
儘管上文可特定地參考在光學微影之內容背景中對本發明之實施例之使用，但應瞭解，本發明在內容背景允許之情況下不限於光學微影且可用於其他應用(例如壓印微影)中。
雖然上文已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可以與所描述方式不同之其他方式來實踐本發明。以上描述意欲為說明性，而非限制性的。因此，對於熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離下文所闡明之申請專利範圍之範疇的情況下對所描述之本發明進行修改。
本說明書中所揭示或說明之每一特徵可併入於本發明中，無論獨自抑或與本文中所揭示或說明之任何其他特徵成任何適當組合的形式。
2‧‧‧度量衡裝置/檢測裝置/度量衡系統
3‧‧‧源
4‧‧‧輻照系統
5‧‧‧鏡面
6‧‧‧照明輻射光束/奇諧波/入射輻射光束
8‧‧‧繞射光柵/參考光柵
10‧‧‧參考偵測器
11‧‧‧鏡面
12‧‧‧目標區域
14‧‧‧基板
15‧‧‧基板支撐件
16‧‧‧零階繞射輻射
18‧‧‧光柵/第一週期性結構
20‧‧‧鏡面偵測分支偵測器
21‧‧‧控制系統
22‧‧‧高階偵測器
24‧‧‧錐形參考光柵
26‧‧‧+1階繞射
28‧‧‧-1階繞射
30‧‧‧+1偵測器/第一偵測器
32‧‧‧-1偵測器/第二偵測器
34‧‧‧照明輻射光束
36‧‧‧參考光柵
40‧‧‧繞射之正一部分
42‧‧‧繞射之負一部分
44‧‧‧繞射之正二部分/繞射階
46‧‧‧繞射之負二部分/繞射階
48‧‧‧基板
50‧‧‧近場偵測器/參考偵測器
52‧‧‧近場偵測器/參考偵測器
54‧‧‧第二偵測器
56‧‧‧第二偵測器
60‧‧‧IR驅動雷射光束
62‧‧‧高階諧波產生(HHG)源
63‧‧‧鏡面
64‧‧‧參考光柵
66‧‧‧第一偵測器
68‧‧‧第二偵測器
70‧‧‧基板
72‧‧‧氣體射流
1600‧‧‧電腦系統
1602‧‧‧匯流排
1604‧‧‧處理器
1605‧‧‧處理器
1606‧‧‧主記憶體
1608‧‧‧唯讀記憶體(ROM)
1610‧‧‧儲存器件
1612‧‧‧顯示器
1614‧‧‧輸入器件
1616‧‧‧游標控制件
1618‧‧‧通信介面
1620‧‧‧網路鏈路
1622‧‧‧區域網路
1624‧‧‧主機電腦
1626‧‧‧網際網路服務提供者(ISP)
1628‧‧‧網際網路
1630‧‧‧伺服器
B‧‧‧輻射光束
BD‧‧‧光束遞送系統
BK‧‧‧烘烤板
C‧‧‧目標部分
CH‧‧‧冷卻板
CL‧‧‧電腦系統
DE‧‧‧顯影器
IF‧‧‧位置感測器
IL‧‧‧照明系統/照明器
I/O1‧‧‧輸入/輸出埠
I/O2‧‧‧輸入/輸出埠
LA‧‧‧微影裝置
LACU‧‧‧微影控制單元
LB‧‧‧裝載匣
LC‧‧‧微影製造單元
M1‧‧‧光罩對準標記
M2‧‧‧光罩對準標記
MA‧‧‧圖案化器件/光罩
MT‧‧‧度量衡裝置
P1‧‧‧基板對準標記
P2‧‧‧基板對準標記
PM‧‧‧第一定位器
PS‧‧‧投影系統
PW‧‧‧第二定位器
RO‧‧‧基板處置器或機器人
S1‧‧‧步驟
S2‧‧‧步驟
S3‧‧‧步驟
SC‧‧‧旋塗器
SC1‧‧‧第一標度
SC2‧‧‧第二標度
SC3‧‧‧第三標度
SCS‧‧‧監督控制系統
SO‧‧‧輻射源
T‧‧‧支撐結構/光罩台
TCU‧‧‧塗佈顯影系統控制單元
W‧‧‧基板
WT‧‧‧基板台
現在將僅作為實例參看隨附示意性圖式來描述本發明之實施例，在該等圖式中：
- 圖1描繪度量衡裝置之一部分的示意性綜述；
- 圖2描繪用於判定一或多個對準性質之方法之實施例之步驟的流程圖；
- 圖3描繪輻射光束至感測器上之投影；
- 圖4a描繪輻射光束於像素化感測器上之投影；
- 圖4b描繪經移位輻射光束於像素化感測器上之投影；
- 圖5描繪差值矩陣；
- 圖6描繪梯度矩陣；
- 圖7描繪信號矩陣；
- 圖8描繪相對於像素X來標繪信號Sx 的曲線圖；
- 圖9描繪來自參考光柵之錐形繞射；
- 圖10描繪具有近場及遠場偵測器之參考分支的一部分；
- 圖11描繪具有HHG源之度量衡裝置之一部分；
- 圖12描繪微影裝置之示意性綜述；
- 圖13描繪微影製造單元之示意性綜述；
- 圖14描繪整體微影之示意性表示，其表示用以最佳化半導體製造之三種關鍵技術之間的合作；及
- 圖15示意性地描繪可供實施實施例之實例電腦系統。

Claims (15)

  1. 一種判定由一輻射源發射之一照明輻射光束之一或多個對準性質的方法，其中該照明光束係用於輻照一度量衡裝置中之一基板上之一目標區域，該方法包含： (a)獲得表示一參考量測之強度資料之一第一集合，強度資料之該第一集合表示源自該照明輻射光束之一第一輻射光束至一第一像素化感測器上的一投影； (b)獲得強度資料之一第二集合，其表示源自該照明輻射光束之一第二輻射光束至該第一像素化感測器或一第二像素化感測器上的一投影；及 (c)處理強度資料之該第一集合及該第二集合以判定該照明輻射光束之該一或多個對準性質； 其中該處理涉及比較強度資料之該第一集合及該第二集合以計算指示該照明輻射光束之一對準性質之一改變的一信號值。
  2. 如請求項1之方法，其中強度資料之該第二集合表示該第二輻射光束至該第二像素化感測器上之該投影，且同時執行或在時間上依序執行步驟(a)及(b)。
  3. 如請求項2之方法，其中若在時間上依序執行該等步驟(a)及(b)，則 該第二光束之該投影相對於該第一光束之該投影在位置上相差達一距離；且 該處理涉及比較強度資料之該第一集合及該第二集合以計算指示該距離之一值；且 視情況，該距離小於該第一像素化感測器或該第二像素化感測器之一像素之大小。
  4. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該處理步驟包含： 自強度資料之該第一集合減去強度資料之該第二集合以獲得一差值矩陣； 計算強度資料之該第一集合之強度的一梯度以獲得一第一梯度矩陣； 執行該差值矩陣與該第一梯度矩陣之逐元素乘法以獲得一第一信號矩陣；及 將該第一信號矩陣之元素加總以獲得一第一信號值，該第一信號值指示該第二光束沿著一第一軸線之該投影至該第一像素化感測器或該第二像素化感測器之一平面中之一第一座標的一平移。
  5. 如請求項4之方法，其進一步包含根據一工具組態對該第一座標執行一座標變換以獲得一第一源座標，其中該第一源座標界定該輻射源之一位置。
  6. 如請求項4之方法，其進一步包含計算強度資料之該第一集合之強度的一第二梯度以獲得一第二梯度矩陣； 執行該差值矩陣與該第二梯度矩陣之逐元素乘法以獲得一第二信號矩陣；及 將該第二信號矩陣之元素加總以獲得一第二信號值，該第二信號值指示該第二光束沿著一第二軸線之該投影至該第一像素化感測器或該第二像素化感測器之一平面中之一第二座標的一平移；且 視情況，該第一軸線大體上垂直於該第二軸線。
  7. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該等獲得強度資料之步驟包含：偵測由一第一週期性結構繞射之輻射光束。
  8. 如請求項7之方法，其中該第一週期性結構經配置以將輻射繞射成至少一正一階繞射及一負一階繞射，且該第一輻射光束包含繞射成該正一階繞射之該輻射，且該第二輻射光束包含繞射成該負一階繞射之該輻射。
  9. 如請求項7之方法，其中該第一週期性結構經配置以將輻射繞射成一二階繞射，且強度資料之該第一集合及該第二集合係藉由偵測繞射成該二階繞射之輻射來獲得。
  10. 如請求項7之方法，其中該第一像素化感測器係在該第一週期性結構之遠場中。
  11. 如請求項7之方法，其中該第二像素化感測器係在該第一週期性結構之遠場中。
  12. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該輻射源為一基板上之一目標區域，且由該輻射源發射之輻射為由該目標區域反射之輻射。
  13. 如請求項12之方法，其中該目標區域包含形成於該基板上之一基板週期性結構，且由該輻射源發射之輻射為由該基板週期性結構繞射之輻射。
  14. 一種使一照明輻射光束穩定之方法，該方法包含： 根據一如任一前述請求項之方法判定該照明輻射光束之一或多個對準性質；及 使用該一或多個對準性質以控制該輻射源，以便將該等對準性質中之至少一者之一值調整至該至少一個對準性質之一目標值。
  15. 一種用於判定一基板上之一結構之一性質且用以判定由一輻射源發射之一照明輻射光束之一或多個對準性質的度量衡裝置，該裝置包含： 一輻照系統，其用於產生該照明輻射光束； 一基板支撐件，其可與該輻照系統一起操作，該輻照系統用於輻照形成於由該基板支撐件固持的該基板之一目標區域上的一週期性結構； 一鏡面偵測分支偵測器，其用於偵測由該週期性結構繞射之輻射之一光譜；及 一或多個處理器，其經組態以： 獲得表示一參考量測之強度資料之一第一集合，強度資料之該第一集合表示源自該照明輻射光束之一第一輻射光束至一第一像素化感測器上的一投影； 獲得強度資料之一第二集合，強度資料之該第二集合表示源自該照明輻射光束之一第二輻射光束至該第一像素化感測器或一第二像素化感測器上的一投影；及 處理強度資料之該第一集合及該第二集合以判定該照明輻射光束之該一或多個對準性質； 其中該處理涉及比較強度資料之該第一集合及該第二集合以計算指示該照明輻射光束之一對準性質之一改變的一值。
TW107134584A 2017-10-03 2018-10-01 用於判定輻射光束的對準性質的方法及裝置 TWI695234B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17194483.8 2017-10-03
??17194483.8 2017-10-03
EP17194483.8A EP3467588A1 (en) 2017-10-03 2017-10-03 Method and apparatus for determining alignment properties of a beam of radiation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201925921A true TW201925921A (zh) 2019-07-01
TWI695234B TWI695234B (zh) 2020-06-01

Family

ID=60009532

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107134584A TWI695234B (zh) 2017-10-03 2018-10-01 用於判定輻射光束的對準性質的方法及裝置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10613448B2 (zh)
EP (1) EP3467588A1 (zh)
KR (1) KR102411551B1 (zh)
CN (1) CN111183396B (zh)
TW (1) TWI695234B (zh)
WO (1) WO2019068386A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220066963A (ko) * 2019-11-05 2022-05-24 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 측정 방법 및 측정 장치
EP3869270A1 (en) * 2020-02-18 2021-08-25 ASML Netherlands B.V. Assemblies and methods for guiding radiation
US11674894B2 (en) * 2020-04-24 2023-06-13 Honeywell International Inc. Methods, apparatuses, and systems for diagnosing misalignment in gas detecting devices

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5523193A (en) 1988-05-31 1996-06-04 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus for patterning and imaging member
US5296891A (en) 1990-05-02 1994-03-22 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. Illumination device
US5229872A (en) 1992-01-21 1993-07-20 Hughes Aircraft Company Exposure device including an electrically aligned electronic mask for micropatterning
WO1999049504A1 (fr) 1998-03-26 1999-09-30 Nikon Corporation Procede et systeme d'exposition par projection
JP2004101438A (ja) * 2002-09-11 2004-04-02 Toshiba Corp レーザ発生装置、画像読取装置及び画像検査装置
TWI251722B (en) * 2002-09-20 2006-03-21 Asml Netherlands Bv Device inspection
CN100470367C (zh) 2002-11-12 2009-03-18 Asml荷兰有限公司 光刻装置和器件制造方法
CN101165597B (zh) * 2007-10-11 2010-04-14 上海微电子装备有限公司 对准系统及使用该系统的光刻装置
US8445876B2 (en) * 2008-10-24 2013-05-21 Gigaphoton Inc. Extreme ultraviolet light source apparatus
US9188875B2 (en) * 2008-12-16 2015-11-17 Asml Netherlands B.V. Calibration method, inspection method and apparatus, lithographic apparatus, and lithographic processing cell
JP5134603B2 (ja) * 2009-09-09 2013-01-30 株式会社日立ハイテクノロジーズ 光ビーム調整方法及び光ビーム調整装置
KR101492205B1 (ko) * 2010-11-12 2015-02-10 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 메트롤로지 방법 및 장치, 리소그래피 시스템, 및 디바이스 제조 방법
US9404872B1 (en) * 2011-06-29 2016-08-02 Kla-Tencor Corporation Selectably configurable multiple mode spectroscopic ellipsometry
NL2009508A (en) * 2011-10-24 2013-04-25 Asml Netherlands Bv Metrology method and apparatus, and device manufacturing method.
CN102566318B (zh) * 2012-02-12 2014-05-28 中国科学院光电技术研究所 一种光束传输稳定装置
WO2014001071A2 (en) * 2012-06-26 2014-01-03 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus
CN107003123A (zh) * 2014-04-22 2017-08-01 巴斯夫欧洲公司 用于光学检测至少一个对象的检测器
WO2016092451A1 (en) * 2014-12-09 2016-06-16 Basf Se Optical detector
NL2017452A (en) 2015-10-02 2017-04-11 Asml Netherlands Bv Metrology method and apparatus, computer program and lithographic system
KR102217258B1 (ko) 2016-04-28 2021-02-18 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. Hhg 소스, 검사 장치, 및 측정 수행 방법
EP3296723A1 (en) 2016-09-14 2018-03-21 ASML Netherlands B.V. Illumination source for an inspection apparatus, inspection apparatus and inspection method
EP3321739A1 (en) 2016-11-11 2018-05-16 ASML Netherlands B.V. Illumination source for an inspection apparatus, inspection apparatus and inspection method

Also Published As

Publication number Publication date
KR102411551B1 (ko) 2022-06-22
WO2019068386A1 (en) 2019-04-11
US10613448B2 (en) 2020-04-07
CN111183396B (zh) 2023-03-03
US20190101840A1 (en) 2019-04-04
TWI695234B (zh) 2020-06-01
EP3467588A1 (en) 2019-04-10
KR20200041373A (ko) 2020-04-21
CN111183396A (zh) 2020-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW202014672A (zh) 度量衡方法、目標及基板
KR20210024621A (ko) 시뮬레이션 시스템을 위한 웨이퍼 층의 에칭 프로파일을 결정하는 방법
EP3531191A1 (en) Metrology apparatus and method for determining a characteristic of one or more structures on a substrate
KR20220016960A (ko) 반도체 제조 공정에서 증착 모델을 적용하는 방법
TWI689791B (zh) 用於校準一對互補繞射圖案之方法和相關度量衡方法及設備
TWI695234B (zh) 用於判定輻射光束的對準性質的方法及裝置
TW201805730A (zh) 基於通過波長相似性之度量衡堅固性
KR20210076995A (ko) 로컬 전계에 기초하여 패터닝 프로세스의 모델에서 타겟 피처를 조정하는 방법
US20190214318A1 (en) Method and apparatus to monitor a process apparatus
KR102107504B1 (ko) 2-차원 또는 3-차원 형상의 계층적 표현
TW202125113A (zh) 用於過濾影像的方法及相關度量衡設備
KR102390687B1 (ko) 리소그래피 프로세스들에서의 계측
TWI828087B (zh) 校正全像影像之方法及相關的處理器件及相關程式儲存器、暗場數位全像顯微鏡、度量衡裝置、及檢測裝置
EP4312079A1 (en) Methods of mitigating crosstalk in metrology images
TWI836599B (zh) 判定來自統計獨立源之度量衡貢獻值之方法、判定微影程序之感興趣參數之方法及其相關聯電腦程式與非暫時性電腦程式載體
EP4246231A1 (en) A method for determining a vertical position of a structure on a substrate and associated apparatuses
CN117063131A (zh) 数字全息显微镜和相关联的量测方法
EP3462239A1 (en) Metrology in lithographic processes
KR20220037505A (ko) 메트롤로지 시스템 및 방법
CN114341738A (zh) 用于确定复值场的量测方法和装置
CN114270267A (zh) 量测装置及其检测设备
CN114556224A (zh) 用于量测应用中的相干性加扰的方法和设备