TW201928309A - 最佳化相對於基板上之目標的量測照明光點的位置及/或尺寸的方法及相關裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種在一檢測裝置內最佳化相對於一基板上之一目標的一量測照明光點之位置及/或尺寸(及因此聚焦)的方法。該方法包含：針對相對於該目標的該照明光點之不同尺寸及/或位置，偵測來自至少該目標的因照明該目標所得的散射輻射；及基於針對相對於該目標的該照明光點之該等不同尺寸及/或位置的該偵測到之散射輻射之一特性，最佳化相對於該目標的該量測照明光點之該位置及/或尺寸。

Description

最佳化相對於基板上之目標的量測照明光點的位置及/或尺寸的方法及相關裝置
本發明係關於一種用於監測來自度量衡裝置之照明特性的方法。本發明可應用於例如檢測裝置中。
微影程序為將所要圖案施加至基板上(通常施加至基板之目標部分上)之程序。微影裝置可用於例如積體電路(IC)之製造中。在彼情況下，圖案化器件(其替代地被稱作光罩或倍縮光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上之電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如矽晶圓)上之目標部分(例如包含晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上來進行圖案之轉印。可涉及步進移動及/或掃描移動，以在橫越基板之順次目標部分處重複圖案。亦有可能藉由將圖案壓印至基板上而將圖案自圖案化器件轉印至基板。
在微影程序中，需要頻繁地進行所產生結構之量測(例如)以用於程序控制及驗證。用於進行此類量測之各種工具係已知的，包括常常用以量測臨界尺寸(CD)之掃描電子顯微鏡，及用以量測微影裝置之疊對(在不同圖案化步驟中形成之圖案之間(例如，在一器件中之兩個層之間)的對準準確度)及散焦之特殊化工具。近來，已開發供微影領域中使用的各種形式之散射計。此等器件將輻射光束導向至目標上且量測散射輻射之一或多個屬性-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屬性之「光譜」。可藉由各種技術來執行所關注屬性之判定：例如，藉由諸如嚴密耦合波分析或有限元素方法之反覆途徑而進行的目標結構之重新建構；庫搜尋；及主成份分析。
舉例而言，WO 2012126718中揭示用於判定結構參數之方法及裝置。US20110027704A1、US2006033921A1及US2010201963A1中亦揭示方法及散射計。除了用以判定在一個圖案化步驟中製造的結構之參數之散射量測以外，方法及裝置亦可經應用以執行以繞射為基礎之疊對量測。使用繞射階之暗場影像偵測之以繞射為基礎之疊對度量衡實現對較小目標之疊對量測。可在國際專利申請案US2010328655 A1及US2011069292 A1中發現暗場成像度量衡之實例。已公佈專利申請案US20110027704A、US20110043791A、US20120044470A、US20120123581A、US20130258310A、US20130271740A及WO2013178422A1中已描述該技術之進一步開發。以上文件大體上描述經由目標之不對稱性之量測進行的疊對之量測。分別在文件WO2014082938 A1及US2014/0139814A1中揭示使用不對稱性量測來量測微影裝置之劑量及聚焦之方法。所有所提及申請案之內容亦以引用方式併入本文中。本發明不限於應用於任何特定類型之檢測裝置，或甚至通常應用於檢測裝置。
檢測裝置中之常見問題為控制光學系統至目標上之聚焦中的一者。許多系統要求在極嚴格容許度內控制光學系統之聚焦。舉例而言，已公佈專利申請案US20080151228A中揭示了用於上文所描述之類型之散射計的聚焦控制配置。自目標反射之光係以審慎聚焦誤差成像於兩個光偵測器上。比較兩個光偵測器之間的光強度會允許獲得散焦之指示且允許識別散焦之方向。彼申請案之內容係以引用方式併入本文中。
檢測裝置中之另一問題為將照明光點對準至目標上中的一個問題。此特別為關於軟X射線或EUV量測輻射之問題，此係由於此等系統通常具有長光學路徑且反射光學件遍及該光學路徑導致漂移及指向誤差。另一已知對準問題係與適合於量測器件內目標(由器件結構環繞而非在切割道中之目標)之檢測裝置相關。針對可使用可見波長的此等器件內目標上之度量衡，照明光點亦填充不足，且因此歸因於周圍產品結構而使對準係困難的。
需要改良自度量衡裝置監測照明之特性之準確度。舉例而言，需要改良可達成之聚焦準確度及/或對準準確度。
根據在一第一態樣中之本發明，揭示一種在一檢測裝置內最佳化相對於一基板上之一目標的一量測照明光點之位置及/或尺寸的方法，該方法包含：針對相對於該目標的該照明光點之不同尺寸及/或位置，偵測來自至少該目標的因照明該目標所得的散射輻射；及基於針對相對於該目標的該照明光點之該等不同尺寸及/或位置的該偵測到之散射輻射之一特性，最佳化相對於該目標的該量測照明光點之該位置及/或尺寸。
本發明之其他態樣包括：一種用於量測一微影程序之一參數之度量衡裝置，該度量衡裝置可操作以執行該第一態樣之方法；及一種非暫時性電腦程式產品，其包含用於致使一處理器導致執行該第一態樣之方法的機器可讀指令。
圖1示意性地描繪微影裝置LA。該微影裝置LA包含：
- 照明系統(照明器) IL，其經組態以調節輻射光束B (例如UV輻射或DUV輻射)；
- 支撐結構(例如光罩台) MT，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) WT，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W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。
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。
支撐結構MT支撐圖案化器件MA，亦即承載圖案化器件MA之重量。支撐結構MT以取決於圖案化器件MA之定向、微影裝置LA之設計及其他條件(諸如圖案化器件MA是否被固持於真空環境中)的方式來固持圖案化器件MA。支撐結構MT可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術以固持圖案化器件MA。支撐結構MT可為(例如)框架或台，其可根據需要而固定或可移動。支撐結構MT可確保圖案化器件MA (例如)相對於投影系統PS處於所要位置。可認為本文對術語「倍縮光罩」或「光罩」之任何使用皆與更一般術語「圖案化器件」同義。
本文中所使用之術語「圖案化器件」應被廣泛地解譯為係指可用以在輻射光束B之橫截面中向輻射光束B賦予圖案以便在基板W之目標部分C中產生圖案的任何器件。應注意，舉例而言，若被賦予至輻射光束B之圖案包括相移特徵或所謂的輔助特徵，則該圖案可不確切地對應於基板W之目標部分C中之所要圖案。通常，被賦予至輻射光束B之圖案將對應於目標部分C中產生之器件(諸如，積體電路)中之特定功能層。
圖案化器件MA可為透射的或反射的。圖案化器件之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列，及可程式化LCD面板。光罩在微影中係熟知的，且包括諸如二元、交變相移及衰減相移之光罩類型，以及各種混合式光罩類型。可程式化鏡面陣列之一實例使用小鏡面之矩陣配置，該等小鏡面中之每一者可個別地傾斜，以便使入射輻射光束在不同方向上反射。傾斜鏡面在由鏡面矩陣反射之輻射光束中賦予圖案。
本文所使用之術語「投影系統」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任何類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、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」同義。
如此處所描繪，微影裝置LA屬於透射類型(例如使用透射光罩)。替代地，微影裝置LA可屬於反射類型(例如，使用如上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列，或使用反射光罩)。
微影裝置LA可屬於具有兩個(雙載物台)或多於兩個基板台WTa、WTb (及/或兩個或多於兩個光罩台)之類型。在此等「多載物台」機器中，可並行地使用額外台，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曝光。
微影裝置LA亦可屬於如下類型：其中基板W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PS與基板W之間的空間。亦可將浸潤液體施加至微影裝置LA中之其他空間，例如，圖案化器件MA與投影系統PS之間的空間。浸潤技術在此項技術中被熟知用於增大投影系統PS之數值孔徑。本文所使用之術語「浸潤」不意謂諸如基板W之結構必須浸沒於液體中，而是僅意謂液體在曝光期間位於投影系統PS與基板W之間。
參看圖1，照明系統IL自輻射源SO接收輻射光束B。舉例而言，當輻射源SO為準分子雷射時，輻射源SO及微影裝置LA可為單獨實體。在此類狀況下，不認為輻射源SO形成微影裝置LA之部分，且輻射光束B係憑藉包含例如合適導向鏡及/或光束擴展器之光束遞送系統BD而自輻射源SO傳遞至照明系統IL。在其他狀況下，舉例而言，當輻射源SO為水銀燈時，輻射源SO可為微影裝置LA之整體部件。輻射源SO及照明系統IL連同光束遞送系統BD在需要時可被稱作輻射系統。
照明系統IL可包含用於調整輻射光束之角強度分佈之調整器AD。通常，可調整照明系統IL之光瞳平面中的強度分佈之至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別被稱作σ外部及σ內部)。另外，照明系統IL可包含各種其他組件，諸如積光器IN及聚光器CO。照明系統IL可用以調節輻射光束B，以在其橫截面中具有所要均一性及強度分佈。
輻射光束B入射於被固持於支撐結構(例如光罩台) MT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。在已橫穿圖案化器件MA的情況下，輻射光束B傳遞通過投影系統PS，投影系統PS將輻射光束B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及另一位置感測器(其未在圖1中明確地描繪)可用以例如在自光罩庫之機械擷取之後或在掃描期間相對於輻射光束B之路徑來準確地定位圖案化器件MA。一般而言，可憑藉形成第一定位器PM之部分之長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現支撐結構MT之移動。相似地，可使用形成第二定位器PW之部分之長衝程模組及短衝程模組來實現基板台WT之移動。在步進器(相對於掃描器)之狀況下，支撐結構MT可僅連接至短衝程致動器，或可固定。可使用光罩對準標記M1 、M2 及基板對準標記P1 、P2 來對準圖案化器件MA及基板W。儘管所說明之基板對準標記P1 、P2 佔據專用目標部分C，但其可位於目標部分C之間的空間中(此等標記被稱為切割道對準標記)。相似地，在多於一個晶粒提供於圖案化器件MA上之情形中，光罩對準標記M1 、M2 可位於該等晶粒之間。
所描繪微影裝置LA可用於以下模式中之至少一者中：
1. 在步進模式中，在將被賦予至輻射光束B之整個圖案一次性投影至目標部分C上時，使支撐結構MT及基板台WT保持基本上靜止(亦即單次靜態曝光)。接著，使基板台WT在X及/或Y方向上移位，使得可曝光不同目標部分C。在步進模式中，曝光場之最大尺寸限制單次靜態曝光中所成像之目標部分C之尺寸。
2. 在掃描模式中，在將被賦予至輻射光束B之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描支撐結構MT及基板台WT (亦即單次動態曝光)。可藉由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WT相對於光罩台MT之速度及方向。在掃描模式中，曝光場之最大尺寸限制單次動態曝光中之目標部分C之寬度(在非掃描方向上)，而掃描運動之長度判定目標部分C之高度(在掃描方向上)。
3. 在另一模式中，在將被賦予至輻射光束B之圖案投影至目標部分C上時，使支撐結構MT保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化器件MA，且移動或掃描基板台WT。在此模式中，通常使用脈衝式輻射源SO，且在基板台WT之每一移動之後或在掃描期間之順次輻射脈衝之間根據需要而更新可程式化圖案化器件MA。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化器件MA(諸如，上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列)之無光罩微影。
亦可使用上文所描述之使用模式之組合及/或變化或完全不同的使用模式。
如圖2中所展示，微影裝置LA形成微影製造單元LC (有時亦被稱作微影製造單元(lithocell)或叢集)之部分，微影製造單元LC亦包括用以對基板執行曝光前程序及曝光後程序之裝置。通常，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、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、在不同程序裝置之間移動基板，且接著將基板遞送至微影裝置LA之裝載匣LB。常常被集體地稱作塗佈顯影系統之此等器件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自身受到監督控制系統SCS控制，監督控制系統SCS亦經由微影控制單元LACU來控制微影裝置LA。因此，不同裝置可經操作以最大化產出率及處理效率。
為了正確且一致地曝光由微影裝置LA曝光之基板W，需要檢測經曝光基板W以量測諸如後續層之間的疊對誤差、線厚度、臨界尺寸(CD)等之屬性。因此，經定位有微影製造單元LC之製造設施亦包括度量衡系統MET，該度量衡系統MET收納已在微影製造單元LC中處理之基板W中之一些或全部。將度量衡結果直接地或間接地提供至監督控制系統SCS。若偵測到誤差，則可對後續基板W之曝光進行調整，尤其是在可足夠迅速地且快速地完成檢測以使得同一批量之其他基板W仍待曝光的情況下。又，已經曝光之基板W可被剝離及重工以改良良率，或被捨棄，藉此避免對已知有缺陷之基板W執行進一步處理。在基板W之僅一些目標部分C有缺陷之狀況下，可僅對良好的彼等目標部分C執行進一步曝光。
在度量衡系統MET內，使用檢測裝置以判定基板W之屬性，且尤其判定不同基板W或同一基板W之不同層之屬性如何在層與層之間變化。檢測裝置可整合至微影裝置LA或微影製造單元LC中，或可為單機器件。為了實現最快速量測，需要使檢測裝置緊接在曝光之後量測經曝光抗蝕劑層中之屬性。然而，抗蝕劑中之潛影具有極低對比度--在已曝光至輻射的抗蝕劑之部分與尚未曝光至輻射的抗蝕劑之部分之間僅存在極小折射率差--且並非所有檢測裝置皆具有足夠敏感度來進行潛影之有用量測。因此，可在曝光後烘烤步驟(PEB)之後採取量測，曝光後烘烤步驟(PEB)通常為對經曝光基板W進行之第一步驟且增加抗蝕劑之經曝光部分與未經曝光部分之間的對比度。在此階段，抗蝕劑中之影像可被稱作半潛像(semi-latent)。亦有可能對經顯影之抗蝕劑影像進行量測-此時，抗蝕劑之經曝光部分抑或未經曝光部分已被移除-或在諸如蝕刻之圖案轉印步驟之後對經顯影抗蝕劑影像進行量測。後者可能性限制重工有缺陷基板之可能性，但仍可提供有用資訊。
圖3描繪已知散射計200。在此器件中，由照明源2發射之輻射係使用透鏡系統12而準直且透射通過干涉濾光器13及偏振器17、由部分反射表面16反射且經由顯微鏡物鏡15而聚焦至基板W上之光點S中，該顯微鏡物鏡15具有高數值孔徑(NA)，較佳為至少0.9且更佳為至少0.95。浸潤散射計甚至可具有數值孔徑大於1之透鏡。
與在微影裝置LA中一樣，可提供一或多個基板台WT以在量測操作期間固持基板W。該等基板台WT可在形式上相似於或相同於圖1之基板台WTa、WTb。在檢測裝置與微影裝置LA整合之實例中，其可甚至為同一基板台WT。可將粗略定位器及精細定位器提供至第二定位器PW，該第二定位器經組態以相對於量測光學系統來準確地定位基板W。提供各種感測器及致動器(例如)以獲取所關注目標之位置，且將所關注目標帶入至物鏡16下方之位置中。通常將對橫越基板W之不同部位處之目標進行許多量測。可使基板台WT在X方向及Y方向上移動以獲取不同目標，且在Z方向上移動以獲得光學系統於目標上之所要聚焦。當實務上光學系統保持大體上靜止且僅基板W移動時，方便地將操作考慮並描述為好像物鏡15及光學系統被帶入至基板W上之不同部位。倘若基板W與光學系統之相對位置正確，則基板W與光學系統中之哪一者在真實世界中移動或其兩者是否皆移動原則上並不重要。
反射輻射接著通過部分反射表面16而傳遞至偵測器18中，以便使散射光譜被偵測。偵測器18可位於背向投影式光瞳平面11中，背向投影式光瞳平面11處於物鏡15之焦距，然而，該光瞳平面可代替地運用輔助光學件(圖中未繪示)而再成像至偵測器18上。光瞳平面為輻射之徑向位置定義入射角且角度位置定義輻射之方位角之平面。偵測器18較佳為二維偵測器，使得可量測基板目標30之二維角度散射光譜。偵測器18可為(例如) CCD或CMOS感測器陣列，且可使用為(例如)每圖框40毫秒之積分時間。
舉例而言，常常使用參考光束以量測入射輻射之強度。為進行此量測，當輻射光束入射於部分反射表面16上時，將輻射光束之部分通過部分反射表面16作為參考光束而透射朝向參考鏡面14。接著將參考光束投影至同一偵測器18之不同部分上或替代地投影至不同偵測器(圖中未繪示)上。
干涉濾光器13之集合可用以選擇在為(比如) 405 nm至790 nm或甚至更低(諸如200 nm至200 nm)之範圍內之所關注波長。干涉濾光器13可為可調的，而非包含不同濾波器之集合。可使用光柵來代替干涉濾光器13。孔徑光闌或空間光調變器(圖中未繪示)可提供於照明路徑中以控制輻射在目標上之入射角之範圍。
偵測器18可量測散射光在單一波長(或窄波長範圍)下之強度、分離地在多個波長下之強度，或遍及一波長範圍而積分之強度。此外，偵測器18可分離地量測橫向磁偏振光及橫向電偏振光之強度，及/或橫向磁偏振光與橫向電偏振光之間的相位差。
基板W上之基板目標30可為1-D光柵，其經印刷成使得在顯影之後，長條係由固體抗蝕劑線形成。基板目標30可為2-D光柵，其經印刷成使得在顯影之後，光柵係由抗蝕劑中之固體抗蝕劑導柱或通孔形成。長條、導柱或通孔可替代地經蝕刻至基板W中。此圖案對微影裝置LA (特別是投影系統PS)中之色像差敏感，且照明對稱性及此類像差之存在將使其自身表現為經印刷光柵之變化。因此，經印刷光柵之散射量測資料用以重建構光柵。1-D光柵之參數(諸如，線寬及形狀)或2-D光柵之參數(諸如，導柱或通孔寬度或長度或形狀)可經輸入至藉由處理器PU自印刷步驟及/或其他散射量測程序之知識而執行之重建構程序。
除了藉由重建構進行參數之量測以外，角度解析散射量測亦有用於產品及/或抗蝕劑圖案中之特徵之不對稱性之量測。不對稱性量測之一特定應用係用於疊對之量測，其中基板目標30包含疊置於另一組週期性特徵上的一組週期性特徵。舉例而言，在已公佈專利申請案US2006066855A1中描述使用例如圖3之器具進行之不對稱性量測的概念。簡單地陳述，雖然目標之繞射光譜中之繞射階的位置僅藉由目標之週期性而判定，但繞射光譜中之不對稱性指示構成目標之個別特徵中的不對稱性。在圖3之器具中(其中偵測器18可為影像感測器)，繞射階中之此不對稱性直接呈現為由偵測器18記錄之光瞳影像中之不對稱性。此不對稱性可藉由處理器PU中之數位影像處理予以量測，且對照已知疊對值予以校準。
圖4說明EUV度量衡方法，而圖5說明EUV度量衡裝置300，其為圖3之度量衡裝置200的替代裝置。該裝置可用作用於量測圖1之製造系統中處理的基板W之參數的EUV度量衡裝置之實例。由EUV度量衡裝置使用之量測輻射可包含在0.1 nm至100 nm之波長範圍之輻射，或視情況在1 nm至100 nm之波長範圍之輻射，或視情況在1 nm至50 nm之波長範圍內之輻射，或視情況在10至20 nm之波長範圍內之輻射。使用此EUV輻射之優點為其可穿透(且因此量測)在其他波長下不透明的某些材料層。減小量測輻射之波長的另一優點為，其實的較小結構之解析度係可能的，藉此增加對結構之結構變化之敏感度。然而，由於EUV輻射係由透射光學件吸收，故使用反射光學件以將量測輻射輸送至基板及自基板輸送量測輻射。
在圖4中，將目標30示意性地表示為包含球形參考座標系之原點處之一維光柵結構。相對於該目標來界定軸X、Y及Z。(當然，原則上可界定任何任意座標系，且每一組件可具有其自有的可相對於所展示之參考座標系而定義的局域參考座標系)。目標結構之週期性方向D係與X軸對準。該圖式並非真實透視圖，而僅為示意性說明。X-Y平面為目標及基板之平面，且為了清楚起見被展示為朝向檢視者傾斜，其由圓圈302之傾斜視圖表示。Z方向界定垂直於基板之方向N。在圖4中，入射射線中之一者被標註為304且具有掠入射角α。在此實例中，入射射線304 (及形成輻射光點S之所有入射射線)大體上處於平行於X-Z平面之平面中，該X-Z平面為界定方向D及N且由圓圈306表示之平面。未由目標30之週期性結構散射的反射射線308在該圖解中朝向目標之右側以仰角α出射。
為了執行光譜反射量測術，使射線308及其他反射射線分解成包含不同波長之射線的光譜310。舉例而言，可使用掠入射繞射光柵312來產生光譜。該光譜係由光譜偵測器313偵測。可(例如)為具有像素陣列之CCD影像偵測器的此光譜偵測器313係用以將光譜變換成電信號且最終變換成數位資料以供分析。
除了光譜310以外，使用繞射階偵測器350亦可偵測高(非零)繞射階352 (例如至少+1及-1階，及可能其他高階)。雖然此處展示一個繞射階偵測器350，但可使用多於一個高階偵測器；舉例而言，第一高階偵測器用於+1階，且第二高階偵測器用於-1階。繞射階偵測器350可例如為具有像素陣列之CCD影像偵測器。
在實務系統中，輻射304之光譜可經受時間變化，此將干擾分析。為了相對於此等變化正規化所偵測之光譜310及/或高繞射階352，藉由參考光譜偵測器314捕捉參考光譜。為了產生參考光譜，使源輻射316由另一繞射光柵318繞射。光柵318之零階反射射線形成入射射線304，而光柵318之一階繞射射線320形成由參考光譜偵測器314偵測之參考光譜。獲得表示參考光譜之電信號及資料以用於分析。
自針對入射角α之一或多個值所獲得的經量測光譜310及/或高繞射階352，可以下文進一步所描述之方式計算目標結構T之屬性之量測值。
轉向圖5，提供用於藉由圖4之方法量測形成於基板W上之度量衡目標30之屬性的EUV度量衡裝置300。各種硬體組件被示意性地表示。可由熟習相關技術者根據熟知設計原理應用現有組件及經特殊設計組件之混合來執行此等組件之實務實施。提供支撐件(未詳細地展示)以用於將基板固持於相對於待描述之其他組件之所要位置及定向處。輻射源330將輻射提供至照明系統332。照明系統332提供由射線304表示之EUV量測輻射光束，其在目標30上形成經聚焦輻照光點。照明系統332亦將參考光譜320提供至參考光譜偵測器314。可方便地將組件312、313等認為是光譜偵測系統333。
此實例中之基板W被安裝於具有定位系統334之可移動支撐件上，使得可調整射線304之入射角α及/或可調整基板W之x, y, z位置。在此實例中，按照在源330及照明系統332保持靜止的同時傾斜基板W以改變入射角之便利性來選擇可移動支撐件。為了捕獲反射射線308，偵測系統333具備另一可移動支撐件336，使得該另一可移動支撐件相對於靜止照明系統移動達角度2α，或相對於基板移動達角度α。在反射量測術之掠入射體系中，方便的是藉由參考基板之平面來界定入射角α，如所展示。當然，該入射角可同樣被界定為入射射線I之入射方向與垂直於基板之方向N之間的角度。
提供額外致動器(圖中未繪示)以將每一目標30帶至經定位有經聚焦輻射光點S之位置中。(從另一方面看，將光點帶至經定位有目標之位置)。在實務應用中，在單一基板上可存在待量測之一連串個別目標或目標部位，且在一連串基板上亦可存在待量測之一連串個別目標或目標部位。原則上，當照明系統及偵測器313、350保持靜止時基板及目標是否移動及再定向、或當照明系統及偵測器313、350移動時基板是否保持靜止，或具有相對移動之不同組件藉由此等技術之組合是否達成係不重要的。本發明涵蓋所有此等變化形式。
如已經參看圖4所描述，由目標30及基板W反射之輻射在其照射於光譜偵測器313上之前分裂成不同波長之射線之光譜310。光譜偵測器313及/或繞射階偵測器350包含例如位置敏感EUV偵測器，通常為偵測器元件陣列。在每一狀況下，該陣列可為線性陣列，但實務上可提供元件(像素)之2維陣列。光譜偵測器313及/或繞射階偵測器350可例如為電荷耦合器件(charge coupled device; CCD)影像感測器。
處理器340自偵測器350、313及314接收信號。詳言之，來自光譜偵測器313之信號ST表示目標光譜、來自繞射階偵測器350之信號SF表示高階繞射圖案，且來自偵測器314之信號SR表示參考光譜。處理器340可自目標光譜減去參考光譜，以獲得目標之反射光譜，該反射光譜相對於源光譜中之變化而正規化。在處理器中使用用於一或多個入射角之所得反射光譜，以計算目標之屬性，例如CD或疊對之量測值。相似地，處理器340可自高繞射階圖案(光譜) 352減去參考光譜以獲得高階繞射圖案，該等高階繞射圖案相對於源光譜中之變化而正規化。可在強度不對稱性量測中比較此等高繞射階圖案352，以計算目標之屬性，例如疊對或聚焦之量測值。
實務上，可以一系列短脈衝提供來自源330之輻射，且可針對每一脈衝一起捕捉信號SR及ST。在每一個別脈衝聚集成在此入射角下用於此目標的總反射光譜之前，計算用於該每一個別脈衝之差信號。以此方式，脈衝之間的源光譜之不穩定性得以校正。脈衝速率可為每秒數千或甚至數萬(赫茲)。經聚集以量測一個反射光譜之脈衝之數目可為例如數十個或數百個。即使在具有如此多脈衝的情況下，實體量測也只花費一秒之一分數。
在將此EUV光譜反射量測術應用至半導體製造中之度量衡的情況下，可使用小光柵度量衡目標。在將掠入射角α設定成各種不同值的同時，使用偵測器350、313及314來捕捉多個繞射光譜。在使用由光譜偵測器313偵測之光譜及目標結構之數學模型的情況下，可執行重建構計算以獲得CD及/或其他所關注參數之量測值。替代地或另外，可將由繞射階偵測器350偵測之互補高繞射階進行比較以判定目標結構中之不對稱性，且因此判定取決於目標屬性的一或多個相關所關注參數，諸如疊對、聚焦或劑量。
圖6說明典型基板目標30之平面圖，以及照明光點S在圖3或圖5之散射計200、300中之範圍。為了獲得免於來自周圍結構之干涉之繞射光譜，已知方法中之目標30為大於照明光點S之直徑的光柵。光點S之直徑可小於2 µm且光柵寬度及長度可為5 µm。基板目標30可以間距L為週期性的。換言之，光柵係由照明「填充不足」，且繞射信號不受目標光柵自身外部之產品特徵及其類似者干涉。特定參看圖3之散射計200 (儘管原理適用於圖5之散射計300)，包含照明源2、透鏡系統12、干涉濾光器13及偏振器17之照明配置可經組態以橫越物鏡15之光瞳平面提供均一強度的照明。替代地，藉由在照明路徑中包括孔徑，照明可限於同軸方向或離軸方向。如在上文所引用之先前申請案中所描述，經修改散射計可使用所謂的暗場成像以自皆落在同一照明光點S內的若干較小目標捕捉繞射輻射。
不論檢測裝置之類型如何，通常都需要將照明光點S足夠良好地定位於目標30之中心，或可產生可被拾取為錯誤疊對之錯誤不對稱性。定位預算係由載物台定位以及晶圓(目標)上之光點之尺寸組成。此尺寸隨著散焦而增大。因此，本文揭示用於最佳化照明光點S在目標30上之聚焦的改良之聚焦控制方法。亦揭示用於對準目標30上之照明光點S的改良之對準方法。
目標上之照明光點聚焦
首先，將描述最佳化聚焦方法。若光點S並未聚焦，則照明將落在除目標30之外的特徵上，且所收集輻射將不允許準確量測目標30之屬性。如已經提及，將輻射光束傳遞通過光學系統且使用某種偵測器系統以獲得表示聚焦誤差之信號之聚焦配置為吾人所知。舉例而言，在已公佈專利申請案US20080151228A中，自目標反射之光成像至具有不同聚焦偏移之兩個光偵測器上。比較兩個光偵測器之間的聚焦光強度允許獲得光學系統之散焦之指示且識別散焦之方向。該美國專利申請案說明可用以獲得光點區域之量度之各種簡單光偵測器。彼專利申請案之內容係以引用方式併入本文中。可設想其他類型之聚焦配置，且本發明不限於US 20080151228 A之技術。
揭示用於自度量衡裝置監測照明之特性以最佳化聚焦的方法。在一實施例中，該方法包含使用度量衡裝置以在度量衡裝置之不同聚焦設定下獲取強度量測(例如自光瞳影像)。度量衡裝置之每一聚焦設定對應於度量衡裝置用以試圖將光點S聚焦於在Z方向(亦即豎直方向)上之不同位置處。Z方向垂直於目標30之平面。
詳言之，每一聚焦設定可對應於度量衡裝置之固定散焦。為零之散焦對應於度量衡裝置用以嘗試在目標30之位階處將光點S聚焦於目標30上之時。對應於非零散焦值之其他聚焦設定對應於度量衡裝置用以嘗試將光點S聚焦於目標30之位階上方或下方的某一距離(散焦值)之時。具有零散焦值之聚焦設定有可能為度量衡裝置之最佳聚焦設定。
度量衡裝置係用以檢測基板W之特性或屬性。舉例而言，度量衡裝置可用以量測形成於基板W之層中的一或多個圖案之品質或準確度。因此，藉由獲取待由度量衡裝置檢測之基板W之目標30上的光瞳影像來監測來自度量衡裝置之照明之特性。此不同於已知技術，在已知技術中度量衡裝置之聚焦可使用作為度量衡裝置之部分的基準件之量測來校準。詳言之，若藉由對度量衡裝置自身之基準件進行量測來校準度量衡裝置之聚焦，則此校準之結果並未考量該度量衡裝置待用於之不同應用。舉例而言，度量衡裝置之校準並未考量待由度量衡裝置檢測之基板W之屬性。
若由度量衡裝置形成之光點S意欲足夠大且量測大目標(例如40×40 µm)，則此校準方法可提供度量衡裝置之聚焦之足夠程度之準確度。然而，對於較新一代度量衡裝置，度量衡裝置經設計為將照明聚焦成具有較小尺寸之光點S且對較小目標(例如4.5×4.5 µm之目標)進行量測。舉例而言，在一實施例中，每一光瞳影像係藉由運用直徑為至多20 µm的照明光點S照明目標30而形成。在一實施例中，每一光瞳影像係藉由運用直徑為至多10 µm、至多5 µm且視情況至多2 µm的照明光點S照明目標30而形成。舉例而言，根據特定實例，度量衡裝置具有直徑為1.9 µm或1.8 µm之照明光點S。
使用度量衡裝置之基準件來校準度量衡裝置之聚焦可並不提供度量衡裝置之足夠聚焦準確度。此可對於具有小照明光點尺寸之度量衡裝置為特別嚴重的問題，但本發明不限於與具有小照明光點尺寸之度量衡裝置一起使用。此章節中所描述之概念可用以改良來自具有任何光點尺寸之度量衡裝置之照明的特性之監測。
考慮與周圍環境有某對比度(反射率差)的目標。若運用(例如2µm FWHM)照明光點量測此基板剖面，則光瞳中之總強度基本上將包含光點強度剖面(舉例而言，其可包含例如高斯2µm FWHM剖面)與目標及其周圍環境之反射率剖面之迴旋。圖7之(a)展示此反射率剖面之實例，其為任何階(例如零階或任何高繞射階)之反射率R (y軸)相對於目標區中之基板位置x (x軸)的曲線圖。x=0位置為目標中心，其中峰值反射率(RT )與目標區域之範圍對應。峰值反射率區域之任一側為具有相對較低反射率之區域，實際反射率係取決於位於此處之結構(若存在)。
圖7之(b)為光瞳平面中之總強度相對於針對與圖7之(a)之基板區相同的基板區之x的「總強度光瞳」標繪圖，且展示針對若干不同聚焦設定的圖7之(a)之反射率剖面與高斯光點強度剖面(對應於照明光點之強度剖面)之解迴旋，其中每一標繪圖(線)係關於一不同聚焦設定。當添加散焦時，光點之尺寸增大，從而導致針對迴旋之不同結果。總光瞳強度隨著散焦而改變。此可用以校準聚焦。在第一實施例中，可在基板上之單一部位處執行量測。替代方法可使用在多個部位處之量測。
圖8為包含以下步驟之方法的流程圖。在步驟800處，使照明光點在目標上定位於第一部位處(此步驟可使用稍後描述之對準方法)。第一部位可處於目標中心x=0，或者處於偏離中心部位(例如x = 2 µm)。在步驟810處，針對第一位置量測總光瞳強度。在步驟820處，改變散焦位準，且針對若干不同散焦為準重複步驟810。在選用步驟830處，針對目標上之不同位置重複步驟810及820。在步驟840處，判定最佳聚焦。此最佳聚焦可對應於最大(或者最小)強度值(例如強度相對於散焦之曲線的(局部)最大值或最小值)。在已在不同目標部位處進行量測的情況下(步驟830)，此等額外量測可用以增加步驟840處之判定之敏感度。舉例而言，聚焦最佳化亦可使用對圖7之(b)之標繪圖的中心(x=0)峰值之寬度之判定；最佳聚焦對應於最小照明光點。
圖9展示在x=0位置處之強度I相對於散焦dF的標繪圖900，及在x=2µm位置處之強度I相對於散焦dF的標繪圖910。可看到，在兩個位置處之強度在最佳聚焦(散焦=0)處處於最大值。亦展示圖7之(b)之標繪圖相對於散焦dF的中心(x=0)峰值之峰寬PW的標繪圖920。此峰寬在最佳聚焦(散焦=0)處亦處於最大值。此情形可自圖7之(b)觀測到，其中最上部標繪圖對應於最佳聚焦，且在所有標繪圖中，遍及目標區域之範圍具有最大強度以及最大峰寬兩者。
儘管在一個維度中進行展示(此處特定而言，圖7之(a)及圖7之(b)之x軸展示在x方向上之位置)，但應瞭解，可針對基板平面(例如在x/y平面中之強度剖面)中之二維執行該方法。
在一實施例中，經判定聚焦設定係用於貫穿鄰近於目標30之晶粒區來檢測基板W。舉例而言，目標30可定位於鄰近於基板W之晶粒區的切割道中。一旦目標30已用以校準度量衡裝置之聚焦，彼經校準聚焦設定就可用於彼晶粒區整體。
然而，在一替代實施例中，一個目標30係用以校準度量衡裝置之聚焦，且彼經校準聚焦設定可用於基板W之複數個晶粒區。在另一替代實施例中，對經判定聚焦設定(根據使用一個目標30而判定)作出調整以便估計為針對基板W與目標30相隔某距離的晶粒區具有最佳聚焦的聚焦設定。
因此，使用者可具有關於度量衡裝置之最佳聚焦設定橫越基板W如何變化之資訊。基於關於貫穿例如基板W之層厚度之資訊，此可為已知的。此資訊可用以對度量衡裝置之聚焦校準作出調整。因此，基於來自一個目標30之聚焦校準，可貫穿基板W、甚至針對與目標30相隔某距離(亦即不鄰近於目標30)的晶粒區來判定度量衡裝置之最佳聚焦。
至目標上之照明光點對準
除了聚焦(z方向)以外，照明光點在x/y平面中適當地對準至目標上亦係重要的。為了進行良好量測，需要使3 µm直徑圓形照明光點定位於4.5平方微米目標內。在+/- 0.75 µm準確度內之對準具有挑戰性，特別是使用諸如圖5中所說明之EUV度量衡裝置或器件內度量衡(IDM)工具。IDM工具可包含散射計，諸如圖3中所說明之散射計，其在光瞳中量測(例如使用可見波長)且適合於量測5x5µm2 或更小(照明光點為2µm或相似尺寸)的器件內目標。運用EUV度量衡裝置，存在若干掠入射鏡面，該等掠入射鏡面將光束導向於照明系統332與目標30之間、目標30與繞射光柵312之間，以及繞射光柵312與光譜偵測器313之間(路徑長度長於1公尺)。結果，在光學路徑中存在若干指向角度漂移及熱機械漂移，以及晶圓載物台定位漂移(例如此係因為干涉計並不被置放於真空中且因此對溫度、壓力及濕度漂移敏感)。
較佳地量測對準，而無任何生產率損失。此可藉由在以標稱速度、加速度及加速度變化率自一目標步進至下一目標時執行對準來達成。此外，需要使用量測輻射與目標之間的相互作用之直接量測在50 nm之區中以某一準確度感測對準誤差，以便避免引入機械複雜度(歸因於有限體積)、額外校準工作及間接量測系統之成本。
在所提議之實施例中，對準方法可利用可用度量衡感測器輸出；特別是如圖5中所展示之繞射階偵測器350及晶圓載物台定位感測器，例如干涉計。可將此等感測器輸出與目標上之量測輻射反射之模型及目標周圍之排除區帶一起使用，以重建構對準誤差。所提議之對準方法具有3個步驟：
1.感測 ：在朝向及遠離目標移動時量測輻射強度。
2.度量衡 ：基於已知運動及反射模型重建構對準誤差。
3.校正 ：針對下一目標調適晶圓載物台運動設定點(亦即前饋)。
圖10說明所需之對準準確度。需要將大致3.0μm圓形照明光點1000定位於正方形目標1010內，該正方形目標具有大約4µm至5µm (例如4.5µm)之長度之側。該目標圍繞其周邊具有大約0.2µm至0.3µm (例如0.25µm)之排除區帶1020，該排除區帶具有已知結構。對準誤差Δx、Δy為照明光點1000之中心與目標1010之中心之間的距離，且其通常分解成x分量及y分量(該圖中僅展示在y方向上之對準誤差Δy)。亦展示左側(例如產品)場1030及右側(例如產品)場1040。
圖11為所提議控制迴路之方塊圖，其具有額外對準重建構步驟1100，及以粗體突出顯示之控制路徑(非突出顯示之控制步驟/路徑形成目前控制配置)。設定點產生器1110判定用於晶圓載物台定位1130之回饋控制器1120之位置設定點。例如干涉計1140之載物台感測器系統用以對目標執行度量衡1150以判定實際載物台位置，且基於此度量衡，判定為了校正設定點產生器1110之輸出之校正。亦展示照明源及光學件定位(例如量測光束定位) 1160及輻射偵測器，例如繞射階偵測器1170。
在本文中所揭示之額外控制迴路中，繞射階偵測器信號1170 (例如繞射階之經量測光強度)連同照明源及光學件定位信號1160及晶圓載物台定位信號1130 (或者在所得控制誤差可接受的情況下之位置設定點)用於對準重建構步驟1100中，以重建構對準誤差(例如使用反射模型)。假定主要干擾(或漂移)係低頻的，例如顯著小於5 Hz。此很可能至少部分地為針對源、光學路徑及晶圓定位之若干漂移誤差之狀況。亦設想，演算重建構(步驟1100)在大致30 ms之時間標度內係可能的，亦即在目標之間的步進時間之一分數內(其可為60 ms)。作為替代方案，可提前對另一目標應用校正，使得重建構時間可花費90 ms至120 ms之全移動-獲取時間。
可針對繞射階偵測器信號1170以大致100 kHz之高頻率且針對晶圓載物台定位1130大致10 kHz之高頻率對感測器進行取樣。可每目標執行一次重建構，因此重建構在大約10 Hz下更新(針對90 ms之移動-獲取時間)。現在將進一步詳細描述以上所描述之對準方法之主要階段。
感測：量測目標上之散射量測輻射之一階繞射
對應於來自目標之一階繞射的繞射階偵測器信號1170已經用於疊對(OVL)或臨界尺寸(CD)度量衡，以量測目標之幾何及/或光學參數。現在提議將此偵測器1170用於對準。在一實施例中，繞射階偵測器1170可用於在運動期間(例如緊接在載物台穩定以供目標量測之前及之後)對準及用於在靜止期間(一旦穩定)之OVL/CD(或其他參數)度量衡。
度量衡：基於基板位置反射反射模型重建構對準誤差
當照明光點移動朝向或遠離目標時，繞射輻射隨著表面結構而改變。此繞射輻射可包含任何繞射階及/或形成目標邊緣、排除區帶及目標周圍之任何其他輻射，其可在繞射階偵測器之方向上散射，即使在不存在任何形式繞射階的情況下。此散射光仍然將給出有價值的資訊。應注意，對移動至目標或自目標移動的照明光點之任何論述描述了照明光點及目標之相對移動，且可描述照明光點實際上移動、晶圓載物台(及因此目標)實際上移動或照明光點及晶圓載物台兩者皆移動之例項。預期此繞射反射針對目標、其排除區帶及周圍場係不同的。每一表面結構之貢獻之權重取決於照明光點之強度分佈之面積分。在假定目標及排除區帶之繞射係已知的且足夠不同的情況下，有可能辨識繞射強度自排除區帶至目標之轉變，且自此繞射強度轉變及已知晶圓載物台位置判定對準誤差。此情形在圖12中加以說明。
圖12之(a)展示位置(在y上)相對於時間的標繪圖。陰影及標註對應於圖10之陰影及標註。該圖展示照明光點相對於時間t之路徑1200：1)當照明光點1000首先降於目標1010上時(亦即，緊接在其相對於晶圓載物台穩定之前)；2)當照明光點1000'處於其穩定之量測位置時；及3)緊接在照明光點1000''在獲取之後已移動遠離目標之後。此曲線圖上亦標註穩定位置y=0及目標之實際中心y=y0 。此等位置之間的差為對準誤差Δy。
圖12之(b)展示遍及與圖12之(a)之時間段相同的時間段相對於時間t的繞射階偵測器1170上所量測之所得強度I信號1210。再次，陰影及標註對應於圖10之陰影及標註。自信號1210可看到，可例如藉由信號強度之急劇突降，接著是在遇到目標時(當行進至目標時)或遇到下一場時(當移動遠離目標時)之急劇升高來辨識出自排除區帶至目標之轉變。結合圖12之(a)所說明之已知晶圓載物台位置來使用此特徵，可重建構對準誤差Δy。在第一實施例中，直接了當的實施包含偵測針對繞射階偵測器1170上之經量測強度之臨限值違反(例如為高於指示照明光點處於目標上之臨限值的經量測強度)，同時在彼同一時刻讀出位置感測器以導出對準誤差Δy。儘管簡單，但此途徑可能不充分準確，此係由於其對偵測器之散粒雜訊敏感(因為其僅基於一個樣本)且(在某種程度上)對周圍場之未知繞射敏感，然而其需要高取樣頻率(亦即，＞300 kHz)以準確界定邊緣。
因此，在另一實施例中，提議選擇一組量測點(例如基於臨限條件)，且最小化至此組量測點之擬合與基於運動剖面及反射模型之模型化曲線之差以重建構對準誤差。此方法在圖13中加以說明。基板區域之陰影及標註對應於先前圖。圖13為相對於位置y (或x)之強度I的曲線圖。標註臨限強度位準It ，以及對準誤差Δy，其為y=0位置(亦即，照明光點相對於晶圓載物台穩定之處-如由此位置處之大數目個樣本所證明)與實際目標中心y0 之間的差。相對於位置之經量測強度值在該曲線圖上。圓點為低於臨限強度位準It 的經量測強度值，其並不用於重建構。十字形為高於臨限強度位準It 的經量測強度值，其為用以重建構對準誤差之值。在一實施例中，可指定排除區帶之反射率以便改良信號(排除區帶相對於目標及相對於周圍場之大的反射率差提供信號之較大變化，其使得較易於與雜訊分離)。
方法包含使用繞射模型以獲得依據對準誤差而變化的強度與位置之間的模型化關係，且最小化模型化關係與所觀測到之關係之間的差以重建構對準誤差。為了在概念上說明此方法，展示三個模型化標繪圖A、B、C，其各自對應於不同對準誤差值Δy。亦可看到，模型化標繪圖B與所觀測資料最佳擬合，且因此對準誤差Δy為對應於此模型化標繪圖B之對準誤差。執行適當最小化(例如反覆地)可產生較準確結果。
上述描述係關於y方向對準誤差Δy。對於每一目標，應在基板平面之兩個方向上重建構對準誤差。在一實施例中，執行每目標之y方向對準誤差Δy及x方向對準誤差Δx兩者之重建構。舉例而言，此重建構可藉由控制照明光點/晶圓載物台使得照明光點在x方向上到達目標且在y方向上離開(或反之亦然)來進行。替代地，針對每次獲取，到達及離開可在相同方向上且在諸目標之間進行切換。後一選項將增加重建構準確度，此係因為可利用固定目標尺寸(高達nm位準)且將其用於重建構，且每重建構之量測樣本之數目將加倍。
在一實施例中，繞射模型不具有關於周圍場之繞射之先前資訊。上述途徑對雜訊求出平均值且在重建構中亦包括遠離邊緣/轉變區帶(例如更接近目標中心)且因此受到未知周圍場較小影響的樣本。此外，其允許在資料點之間進行內插，且因此實現為30至100 kHz之低得多且更實際的取樣頻率。針對1000個隨機雜訊模擬，最小平方最佳化(圖中未繪示)之解在50 nm (絕對平均值+3個標準偏差)內係準確的。在此實例中，忽略諸如散射之邊緣效應。取決於影響，此等效應可替代地包括於模型中，自量測濾除，或甚至加以利用，此係因為其可揭示關於邊緣部位之更有用資訊。
校正：針對下一目標調適晶圓載物台控制
重建構對準誤差可用以針對後續(例如下一)目標校正晶圓載物台控制，以便針對後續目標最小化此對準誤差。對相同目標之校正亦係可能的，但生產率損失會相當大。在一實施例中，可藉由針對待量測之下一目標校正晶圓載物台運動設定點來實施校正。
現在將描述對上述概念的許多改進。
源功率：對準模式
需要高的源功率以達成高信雜比，但源功率不能過高，此係因為圍繞目標之場可受到高劑量損害。用於疊對度量衡之源功率對於對準而言過高。因此，在一實施例中，針對照明源提議若干照明模式，其可包括：
1. 關閉：當照明光點遠離目標達顯著距離，例如＞5 μm時；
2. 對準模式：當照明光點與目標相隔較小距離(例如＜5 μm)時，可使用用於對準之最佳化之較低源功率(相對於以下之獲取模式)，此避免損害周圍場；及
3. 獲取模式：當照明光點在目標內時，可使用用於(例如疊對或CD)度量衡之最佳化之高源功率。
像素化偵測器：每波長之反射率
繞射階偵測器350可包含像素化光電偵測器，且因而含有關於散射輻射之空間資訊。此空間資訊可用以區分每波長之反射率或散射輻射，此可用以增加重建構準確度。另外，亦可使用零階繞射偵測器(圖5中標註為313)以獲得更多資訊。
生產率：在運動期間獲取
習知地，度量衡獲取在動態穩定時段之後靜止時開始，且在照明光點移動至下一目標之前結束。在無獲取的情況下在目標內所花費的時間針對穩定為大致例如幾毫秒，且針對組合之減速度及加速度為例如幾毫秒。總移動及穩定時段相對於獲取時間係相當大的且相對於總移動-獲取時間亦係相當大的。因此，在一實施例中提議避免具有專用移動及穩定時段，且替代地使用此等例如幾毫秒以供獲取，藉此減少移動-獲取時間。此可包含：自在移動及穩定時段期間所取樣之影像選擇照明光點在目標內之影像，且針對選定影像中之每一者在整合成最終影像之前校正對準誤差(使用已經描述之方法)。更具體言之，該方法可包含以下步驟：
1. 在照明光點到達對準位置之前的短時間(例如幾ms)開始獲取且在照明光點離開對準位置之後的短時間(例如幾ms)結束獲取；
2. 重建構對準誤差以判定一後驗)動態對準誤差，亦即，針對每一影像之對準誤差；
3. 基於動態對準誤差選擇光點在目標內之影像；及
4. 在整合成最終影像之前基於動態對準誤差校正每一選定影像之定位。
粗略對準
執行粗略對準以定位第一目標。如上文所提議之相似方法可用以藉由掃描某一區域來尋找目標。較快速替代方案為使用出於微影之目的而通常已經可用於切割道中的較大目標(例如50至100 μm)。再次使用此等目標會避免引入用於度量衡之專用目標，但需要在較高波長(例如可見光)下之額外光學分支，此係因為目標並不始終在頂部層中。對於例如約1 μm之相對放寬的準確度要求，設計基於目前先進技術光學件可為相對較低成本且緊湊的，然而離軸佈局可解決體積問題。專用基準件可用以校準軸線(例如EUV與可見光)之間的距離。
儘管可在本發明中特定地參考聚焦監測及控制配置在諸如散射計之檢測裝置中之使用，但應理解，所揭示配置可在如上文已經提及的其他類型之功能裝置中具有應用。
儘管在本文中可特定地參考檢測裝置在IC製造中之使用，但應理解，本文中所描述之檢測裝置可具有其他應用，諸如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)、薄膜磁頭，等。熟習此項技術者將瞭解，在此等替代應用之內容背景中，可認為本文中對術語「晶圓」或「晶粒」之任何使用分別與更一般之術語「基板」或「目標部分」同義。
在以下編號條項中描繪根據本發明之另外實施例：
1. 一種在一檢測裝置內最佳化相對於一基板上之一目標的一量測照明光點之位置及/或尺寸的方法，該方法包含：
針對相對於該目標的該照明光點之不同尺寸及/或位置，偵測來自至少該目標的因照明該目標所得的散射輻射；及
基於針對相對於該目標的該照明光點之該等不同尺寸及/或位置的該偵測到之散射輻射之一特性，最佳化相對於該目標的該量測照明光點之該位置及/或尺寸。
2. 如條項1之方法，其中該最佳化步驟包含最佳化相對於該目標的該量測照明光點之該尺寸，該量測照明光點之該尺寸係取決於該量測光點在該目標上之聚焦，該方法進一步包含：
針對該量測照明光點在該目標上之不同聚焦設定來偵測該散射輻射；及
基於針對該等不同聚焦設定中之每一者之該偵測到之散射輻射的該特性之一比較來選擇最佳聚焦設定。
3. 如條項2之方法，其中該偵測到之散射輻射之該特性為強度。
4. 如條項2或3之方法，其中該最佳聚焦設定對應於該偵測到之散射輻射之該特性的最高或最低值。
5. 如條項2至4中任一項之方法，其中該方法進一步包含執行針對該量測照明光點在該目標上之不同聚焦設定及亦在相對於該目標之不同位置處偵測該散射輻射的該步驟；及
基於自該等不同部位之該偵測到之散射輻射的該特性來選擇該最佳聚焦設定。
6. 如條項5之方法，其進一步包含針對該等不同聚焦設定中之每一者判定該偵測到之散射輻射之該特性與相對於該目標的該量測照明光點之位置之間的關係的一峰值之一寬度；及
基於針對該等不同聚焦設定中之每一者之該等峰值的該寬度之一比較來選擇該最佳聚焦設定。
7. 如條項1之方法，其中該偵測步驟包含針對該基板之平面中的相對於該目標的該照明光點之不同位置，偵測來自該目標及其周圍環境的因照明該目標所得的散射輻射；且
該最佳化步驟包含基於針對相對於該目標的該照明光點之該等不同位置的該偵測到之散射輻射之該特性，最佳化相對於該目標的該量測照明光點之一對準位置。
8. 如條項7之方法，其中該偵測到之散射輻射之該特性為該散射輻射之強度。
9. 如條項8之方法，其中該散射輻射之該強度包含一或多個偵測到之非零繞射階之強度。
10. 如條項7至9中任一項之方法，其中該偵測步驟包含在一獲取時間段內在不同取樣例項處偵測來自該目標之散射輻射，在該獲取時間段期間，該量測照明光點移動至該目標、穩定於該目標上及移動遠離該目標。
11. 如條項10之方法，其中在一單一獲取時間段內針對該基板之該平面之兩個正交方向來最佳化該對準位置，在該獲取時間段期間，該照明光點移動至該目標之方向與該照明光點移動遠離該目標之方向相互正交。
12. 如條項10之方法，其中在單獨獲取時間段內針對該基板之該平面之該等正交方向中的每一者來最佳化該對準位置。
13. 如條項10至12中任一項之方法，其中進一步包含：
重建構針對在該獲取時間段期間捕捉之複數個影像的對準誤差，該複數個影像包括在該量測照明光點移動至該目標及/或移動遠離該目標時所捕捉之影像；
校正該量測照明光點在該複數個影像之每一影像上之定位；及
將該複數個影像整合成一最終影像。
14. 如條項7至13中任一項之方法，其包含偵測該基板之一位置且在該最佳化步驟中使用該基板之該偵測到之位置。
15. 如條項7至14中任一項之方法，其中該最佳化步驟包含重建構一對準誤差，該對準誤差為一實際對準位置與一所要對準位置之差。
16. 如條項15之方法，其中一對準誤差之該重建構包含藉由相對於該目標之位置判定該偵測到之散射輻射之該特性的一剖面；及
比較該剖面與取決於對準誤差之一模型化剖面。
17. 如條項16之方法，其包含藉由最小化該模型化剖面與關於該對準誤差之該經判定剖面之間的差來重建構該對準誤差。
18. 如條項16或17之方法，其中使用該照明輻射之一繞射模型、該目標及至少部分環繞該目標之一排除區帶來判定該模型化剖面。
19. 如條項18中任一項之方法，其中僅使用針對該偵測到之散射輻射之一特性之超過一臨限值的值來判定該剖面。
20. 如條項19之方法，其中該臨限值係基於來自該目標之繞射相對於來自該排除區帶之繞射之一強度位準的一強度位準。
21. 如條項13至20中任一項之方法，其包含判定一校正，該校正使在一後續目標之一量測中用於固持該基板之一晶圓載物台之定位之該對準誤差最小化。
22. 如條項7至21中任一項之方法，其包含將空間資訊用於該偵測到之散射輻射中以識別來自該目標的依據波長而變化的該繞射，且在該最佳化步驟中使用此繞射資訊。
23. 如條項7至22中任一項之方法，其中該量測照明光點源自一照明源，該照明源可在一對準模式中操作，在該對準模式中源功率在期間量測該目標之一參數的一獲取模式中係較低的。
24. 如條項23之方法，其中在該照明光點距離該目標至少一個光點直徑的一時間間隔期間，該照明源切換至一關閉狀態。
25. 如任一前述條項之方法，其中該照明源為可操作以產生在1 nm至100 nm波長範圍之輻射的一高階諧波產生源。
26. 一種用於量測一微影程序之一參數之度量衡裝置，該度量衡裝置可操作以執行如條項1至25中任一項之方法。
27. 一種非暫時性電腦程式產品，其包含用於致使一處理器導致執行如條項1至25中任一項之方法的機器可讀指令。
28. 一種系統，其包含：
一檢測裝置，其經組態以將一輻射光束提供於一基板上之一目標上且偵測由該目標繞射之輻射以判定一圖案化程序之一參數；及
如條項27之非暫時性電腦程式產品。
29. 如條項28之系統，其包含可操作以產生該輻射光束之一高階諧波產生源，其中該輻射光束包含在1 nm至100 nm波長範圍內之輻射。
30. 如條項28或29之系統，其進一步包含一微影裝置，該微影裝置包含：一支撐結構，其經組態以固持用以調變一輻射光束之一圖案化器件；及一投影系統，其經配置以將該經調變輻射光束投影至一輻射敏感基板上。
本文中所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如具有為或約為365 nm、355 nm、248 nm、193 nm、157 nm或126 nm之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如具有在5 nm至20 nm之範圍內之波長)，以及粒子束，諸如離子束或電子束。
術語「透鏡」在內容背景允許時可指各種類型之光學組件中之任一者或其組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。
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。此外，裝置之部分可以以下形式來實施：電腦程式，其含有描述如上文所揭示之方法的機器可讀指令之一或多個序列；或資料儲存媒體(例如半導體記憶體、磁碟或光碟)，其中儲存有此電腦程式。
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而言將顯而易見，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。
2‧‧‧照明源
11‧‧‧背向投影式光瞳平面
12‧‧‧透鏡系統
13‧‧‧干涉濾光器
14‧‧‧參考鏡面
15‧‧‧顯微鏡物鏡
16‧‧‧部分反射表面
17‧‧‧偏振器
18‧‧‧偵測器
30‧‧‧基板目標/度量衡目標
200‧‧‧EUV度量衡裝置/散射計
300‧‧‧EUV度量衡裝置/散射計
302‧‧‧X-Y平面
304‧‧‧入射射線/輻射
306‧‧‧X-Z平面
308‧‧‧反射射線
310‧‧‧光譜
312‧‧‧掠入射繞射光柵/組件
313‧‧‧光譜偵測器/組件/零階繞射偵測器
314‧‧‧參考光譜偵測器
316‧‧‧源輻射
318‧‧‧繞射光柵
320‧‧‧一階繞射射線/參考光譜
330‧‧‧輻射源
332‧‧‧照明系統
333‧‧‧光譜偵測系統
334‧‧‧定位系統
336‧‧‧可移動支撐件
340‧‧‧處理器
350‧‧‧繞射階偵測器
352‧‧‧高繞射階/高繞射階圖案
800‧‧‧步驟
810‧‧‧步驟
820‧‧‧步驟
830‧‧‧步驟
840‧‧‧步驟
900‧‧‧標繪圖
910‧‧‧標繪圖
920‧‧‧標繪圖
1000‧‧‧圓形照明光點
1000'‧‧‧照明光點
1000''‧‧‧照明光點
1010‧‧‧正方形目標
1020‧‧‧排除區帶
1030‧‧‧左側場
1040‧‧‧右側場
1100‧‧‧對準重建構步驟
1110‧‧‧設定點產生器
1120‧‧‧回饋控制器
1130‧‧‧晶圓載物台定位/晶圓載物台定位信號
1140‧‧‧干涉計
1150‧‧‧度量衡
1160‧‧‧照明源及光學件定位/照明源及光學件定位信號
1170‧‧‧繞射階偵測器/繞射階偵測器信號
1200‧‧‧路徑
1210‧‧‧所得強度信號
A‧‧‧模型化標繪圖
AD‧‧‧調整器
B‧‧‧輻射光束(圖1)/模型化標繪圖(圖13)
BD‧‧‧光束遞送系統
BK‧‧‧烘烤板
C‧‧‧目標部分(圖1)/模型化標繪圖(圖13)
CH‧‧‧冷卻板
CO‧‧‧聚光器
D‧‧‧週期性方向
DE‧‧‧顯影器
I/O1‧‧‧輸入/輸出埠
I/O2‧‧‧輸入/輸出埠
IF‧‧‧位置感測器
IL‧‧‧照明系統/照明器
IN‧‧‧積光器
L‧‧‧間距
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
MET‧‧‧度量衡系統
MT‧‧‧支撐結構
N‧‧‧方向
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
PU‧‧‧處理器
PW‧‧‧第二定位器
RO‧‧‧基板處置器或機器人
S‧‧‧輻射光點
SC‧‧‧旋塗器
SCS‧‧‧監督控制系統
SF‧‧‧信號
SO‧‧‧脈衝式輻射源
SR‧‧‧信號
ST‧‧‧信號
TCU‧‧‧塗佈顯影系統控制單元
W‧‧‧基板
WTa‧‧‧基板台
WTb‧‧‧基板台
α‧‧‧仰角/入射角/掠入射角
Δy‧‧‧y方向對準誤差/對準誤差值
現在將參考隨附示意性圖式而僅作為實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中，對應元件符號指示對應部分，且在該等圖式中：
圖1描繪微影裝置；
圖2描繪其中可使用根據本發明之檢測裝置的微影製造單元或叢集；
圖3描繪作為光學系統之一實例的經配置以執行角度解析散射量測之已知檢測裝置，其中可應用根據本發明之聚焦監測配置；
圖4示意性地描繪使用EUV輻射之度量衡方法；
圖5示意性地描繪根據本發明之一實施例之EUV度量衡器件；
圖6說明已知散射計之實例中之照明光點與目標光柵之間的關係；
圖7之(a)展示相對於基板上之目標之區中之位置的反射率之標繪圖；及圖7之(b)展示因運用照明光點照明同一基板區所得的對應的反射強度剖面；
圖8為根據本發明之一實施例之聚焦最佳化方法的流程圖；
圖9為說明相對於散焦的反射強度與脈寬之間的關係的曲線圖；
圖10為對準至目標上之量測照明光點的示意圖；
圖11為根據本發明之一實施例之對準方法的流程圖；
圖12之(a)展示隨著時間推移相對於基板上之目標的照明光點之位置的標繪圖；及圖12之(b)展示遍及相同時間段之偵測到之反射強度的對應標繪圖；及
圖13為說明對準誤差重建構方法的相對於基板位置之偵測到之反射強度的標繪圖。

Claims (15)

  1. 一種在一檢測裝置內最佳化相對於一基板上之一目標的一量測照明光點之位置及/或尺寸的方法，該方法包含： 針對相對於該目標的該照明光點之不同尺寸及/或位置，偵測來自至少該目標的因照明該目標所得的散射輻射；及 基於針對相對於該目標的該照明光點之該等不同尺寸及/或位置的該偵測到之散射輻射之一特性，最佳化相對於該目標的該量測照明光點之該位置及/或尺寸。
  2. 如請求項1之方法，其中該最佳化步驟包含最佳化相對於該目標的該量測照明光點之該尺寸，該量測照明光點之該尺寸係取決於該量測光點在該目標上之聚焦，該方法進一步包含： 針對該量測照明光點在該目標上之不同聚焦設定來偵測該散射輻射；及 基於針對該等不同聚焦設定中之每一者之該偵測到之散射輻射的該特性之一比較來選擇最佳聚焦設定。
  3. 如請求項2之方法，其中該偵測到之散射輻射之該特性為強度。
  4. 如請求項2或3之方法，其中該最佳聚焦設定對應於該偵測到之散射輻射之該特性的最高或最低值。
  5. 如請求項2或3之方法，其中該方法進一步包含執行針對該量測照明光點在該目標上之不同聚焦設定及亦在相對於該目標之不同位置處偵測該散射輻射的該步驟；及 基於自該等不同部位之該偵測到之散射輻射的該特性來選擇該最佳聚焦設定。
  6. 如請求項5之方法，其進一步包含針對該等不同聚焦設定中之每一者判定該偵測到之散射輻射之該特性與相對於該目標的該量測照明光點之位置之間的關係的一峰值之一寬度；及 基於針對該等不同聚焦設定中之每一者之該等峰值的該寬度之一比較來選擇該最佳聚焦設定。
  7. 如請求項1之方法，其中該偵測步驟包含針對該基板之平面中的相對於該目標的該照明光點之不同位置，偵測來自該目標及其周圍環境的因照明該目標所得的散射輻射；且 該最佳化步驟包含基於針對相對於該目標的該照明光點之該等不同位置的該偵測到之散射輻射之該特性，最佳化相對於該目標的該量測照明光點之一對準位置。
  8. 如請求項7之方法，其中該偵測到之散射輻射之該特性為該散射輻射之強度。
  9. 如請求項8之方法，其中該散射輻射之該強度包含一或多個偵測到之非零繞射階之強度。
  10. 如請求項7之方法，其中該偵測步驟包含在一獲取時間段內在不同取樣例項處偵測來自該目標之散射輻射，在該獲取時間段期間，該量測照明光點移動至該目標、穩定於該目標上及移動遠離該目標。
  11. 如請求項10之方法，其中在一單一獲取時間段內針對該基板之該平面之兩個正交方向來最佳化該對準位置，在該獲取時間段期間，該照明光點移動至該目標之方向與該照明光點移動遠離該目標之方向相互正交。
  12. 如請求項10之方法，其中在單獨獲取時間段內針對該基板之該平面之該等正交方向中的每一者來最佳化該對準位置。
  13. 如請求項10之方法，其中進一步包含： 重建構針對在該獲取時間段期間捕捉之複數個影像的對準誤差，該複數個影像包括在該量測照明光點移動至該目標及/或移動遠離該目標時所捕捉之影像； 校正該量測照明光點在該複數個影像之每一影像上之定位；及 將該複數個影像整合成一最終影像。
  14. 如請求項7至13中任一項之方法，其包含偵測該基板之一位置且在該最佳化步驟中使用該基板之該偵測到之位置。
  15. 如請求項7至13中任一項之方法，其中該最佳化步驟包含重建構一對準誤差，該對準誤差為一實際對準位置與一所要對準位置之差。
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