TW202018423A - 度量衡設備 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種用於判定製成於一基板上的一結構之一所關注參數的度量衡工具，該度量衡工具包含：一照明光學系統，其用於在一非零入射角下藉由照明輻射來照明該結構；一偵測光學系統，其包含一偵測光學感測器及至少一個透鏡，該透鏡用於捕捉由該結構散射之一部分照明輻射且透射所捕捉之輻射朝向該偵測光學感測器，其中該照明光學系統及該偵測光學系統並不共用一光學元件。

Description

度量衡設備
本發明係關於一種用於判定製成於基板上的結構之參數的度量衡設備及相關方法。更特定言之，本發明可係關於一種使用運算成像方法之度量衡設備。在一些實例中，本發明可係關於判定關於疊對之參數。
微影設備係經建構以將所要圖案施加至基板上的機器。微影設備可用於例如積體電路(IC)之製造中。微影設備可例如將圖案化器件(例如光罩)處之圖案(亦經常被稱作「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。所投影圖案可形成在基板上製造結構之製程之部分。
為將圖案投影於基板上，微影設備可使用電磁輻射。此輻射之波長決定可形成於基板上的特徵之最小大小。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之波長之輻射的微影設備，使用具有在4至20 nm之範圍內的波長(例如，6.7 nm或13.5 nm)之極紫外線(EUV)輻射的微影設備可用以在基板上形成較小特徵。
低k1 微影可用於處理尺寸小於微影設備之典型解析度極限的特徵。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為微影設備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，但在此情況下為半間距)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。為克服此等困難，可將複雜微調步驟應用於微影投影設備及/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(optical proximity correction，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」(resolution enhancement technique，RET)之其他方法。替代地，用於控制微影設備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，需要頻繁地對所產生結構進行量測，例如用於製程控制及驗證。進行此類量測之工具通常被稱作度量衡工具MT。用於進行此類量測之不同類型之度量衡工具MT為已知的，包括掃描電子顯微鏡或各種形式之散射計度量衡工具MT。散射計為多功能儀器，其允許藉由在光瞳或與散射計之接物鏡之光瞳共軛的平面中具有感測器來量測微影製程之參數，量測通常被稱作以光瞳為基礎之量測，或藉由在影像平面或與影像平面共軛之平面中具有感測器來量測微影製程之參數，在此情況下量測通常被稱作以影像或場為基礎之量測。此類散射計及相關聯量測技術進一步描述於以全文引用之方式併入本文中之專利申請案US20100328655、US2011102753A1、US20120044470A、US20110249244、US20110026032或EP1,628,164A中。前述散射計可使用來自軟x射線及可見光至近IR波長範圍之光來量測光柵。
散射計MT可為角度解析散射計。在此散射計中，重建構方法可應用於經量測信號以重建構或計算光柵之特性。此重建構可例如由模擬散射輻射與目標結構之數學模型之相互作用且比較模擬結果與量測之結果引起。調整數學模型之參數直至經模擬相互作用產生類似於自真實目標觀測到之繞射圖案的繞射圖案為止。
散射計MT可替代為光譜散射計MT。在此光譜散射計MT中，由輻射源發射之輻射經導向至目標上且來自目標之反射或散射輻射經導向至光譜儀偵測器上，該光譜儀偵測器量測鏡面反射輻射之光譜(亦即量測隨波長而變化之強度)。自此資料，可例如藉由嚴密耦合波分析及非線性回歸或藉由與經模擬光譜庫比較來重建構產生偵測到之光譜的目標之結構或型態。
散射計MT可替代為橢圓量測散射計。橢圓量測散射計允許藉由量測針對各偏振狀態之散射輻射來判定微影製程之參數。此度量衡設備藉由在度量衡設備之照明區段中使用例如適當偏振濾光器來發射偏振光(諸如線性、圓形或橢圓)。適用於度量衡設備之源亦可提供偏振輻射。現有橢圓量測散射計之各種實施例描述於以全文引用之方式併入本文中之美國專利申請案11/451,599、11/708,678、12/256,780、12/486,449、12/920,968、12/922,587、13/000,229、13/033,135、13/533,110及13/891,410中。
在散射計MT之一個實施例中，散射計MT適用於藉由量測反射光譜及/或偵測組態中之不對稱性(該不對稱性係與疊對之範圍有關)來量測兩個未對準光柵或週期性結構之疊對。兩個(通常疊對)光柵結構可經施加於兩個不同層(未必為連續層)中，且可形成於晶圓上大體上相同的位置處。散射計可具有如例如共同擁有之專利申請案EP1,628,164A中所描述之對稱偵測組態，使得任何不對稱性可明確區分的。此提供用以量測光柵中之未對準之直接方式。用於量測含有作為目標之週期性結構之兩個層之間的疊對誤差之另外實例經由可在全文以引用方式併入本文中之PCT專利申請公開案第WO 2011/012624號或美國專利申請案US 20160161863中找到的週期性結構之不對稱性來量測。
其他所關注參數可為焦點及劑量。可藉由如全文以引用方式併入本文中之美國專利申請案US2011-0249244中所描述之散射量測(或替代地藉由掃描電子顯微法)同時判定焦點及劑量。可使用針對焦點能量矩陣(FEM-亦被稱作焦點曝光矩陣)中之每一點具有臨界尺寸及側壁角度量測之獨特組合的單一結構。若可得到臨界尺寸及側壁角度之此等獨特組合，則可根據此等量測獨特地判定焦點及劑量值。
度量衡目標可為藉由微影製程主要在抗蝕劑中形成且亦在例如蝕刻製程之後形成的複合光柵之總體。通常，光柵中之結構之間距及線寬很大程度上取決於量測光學件(尤其是光學件之NA)以能夠捕捉來自度量衡目標之繞射階。如較早所指示，繞射信號可用以判定兩個層之間的移位(亦被稱作『疊對』)或可用以重建構如藉由微影製程所產生的原始光柵之至少一部分。此重建構可用以提供微影製程之品質指導，且可用以控制微影製程之至少一部分。目標可具有經組態以模仿目標中之設計佈局之功能性部分之尺寸的較小子分段。歸因於此子分段，目標將表現得更類似於設計佈局之功能性部分，使得總體製程參數量測較佳類似於設計佈局之功能性部分。可在填充不足模式中或在填充過度模式中量測目標。在填充不足模式中，量測光束產生小於總體目標之光點。在填充過度模式中，量測光束產生大於總體目標之光點。在此填充過度模式中，亦有可能同時量測不同目標，因此同時判定不同處理參數。
使用特定目標進行之微影參數之總體量測品質至少部分地藉由用以量測此微影參數之量測配方來判定。術語「基板量測配方」可包括量測自身之一或多個參數、經量測之一或多個圖案之一或多個參數，或此兩者。舉例而言，若用於基板量測配方中之量測為以繞射為基礎之光學量測，則量測之參數中之一或多者可包括輻射之波長、輻射之偏振、輻射相對於基板之入射角、輻射相對於基板上的圖案之定向等。用以選擇量測配方之準則中之一者可例如為量測參數中之一者對於處理變化之敏感度。更多實例描述於美國專利申請案US2016-0161863及尚未公開之美國專利申請案15/181,126中，該等申請案以全文引用的方式併入本文中。
愈來愈需要改善散射計及/或度量衡工具之能力。
然而，難以將所有上文要求組合在單一光學系統中，解決方案可為簡化光學件且使用其特徵可為熟知的可容易製造之光學件，且使用運算演算法以改良由經簡化光學系統記錄之影像。本文中所揭示之例示性方法及設備係關於具有簡化光學系統之散射計及/或度量衡工具之架構，該光學系統包含減少數目之光學元件。
根據本發明之一態樣，提供一種用於判定製成於一基板上的一結構之一所關注參數的度量衡工具，該度量衡工具包含：一照明光學系統，其用於藉由一非零入射角之照明輻射來照明該結構；一偵測光學系統，其包含一偵測光學感測器及至少一個透鏡，該透鏡用於捕捉由該結構散射之一部分照明輻射且透射所捕捉之輻射朝向該偵測光學感測器，其中該照明光學系統及該偵測光學系統並不共用一光學元件。
視情況，該照明光學系統之一光軸的至少一部分大體上平行於該偵測光學系統之一光軸。
視情況，該照明光學系統的至少一部分自該偵測光學系統之一徑向範圍徑向朝外地定位。
視情況，該照明光學系統包含複數個離散光學路徑。
視情況，該複數個光學路徑中之至少兩者為直徑相對的。
視情況，該照明光學系統包含用於反射照明輻射朝向該結構之至少一個鏡子。
視情況，該度量衡工具在該複數個光學路徑中之一或多者中包含至少一個鏡子。
視情況，該至少一個鏡子經組態以經由該偵測光學系統之至少一個透鏡與該基板之間的一體積將該照明輻射導引至該結構上。
視情況，該至少一個鏡子經組態以將具有在300 nm至2 µm範圍內之複數個波長之輻射導引至該基板上的大體上相同點。
視情況，該至少一個鏡子為一橢圓形或一抛物面鏡中之一者。
視情況，該至少一個鏡子在該照明輻射之一波長範圍內具有大於90%的一反射率。
視情況，該偵測光學系統具有大於90%之一總透射率。
視情況，該偵測光學系統包含5個光學元件或更少，例如，單一光學元件、或兩個光學元件、或三個光學元件或四個光學元件。
視情況，該偵測光學系統包含以下中之一或多者：一平凸形透鏡；一非球面透鏡；及一較長工作距離物鏡。
視情況，該偵測光學系統包含複數個透鏡，且其中最接近該基板定位之該複數個透鏡中之一者具有在該基板與該等透鏡之一表面之間的為以下中之一者的一工作距離：大於300 µm；大於500 µm；及在300 µm至10 mm範圍內。
視情況，該等透鏡具有為以下之一數值孔徑：大於0.4；大於0.7；大於0.9；或0.95或更大。
視情況，該度量衡工具進一步包含一聚焦系統，該聚焦系統包含至少一個聚焦光學感測器，其經組態以接收自該結構反射之零階輻射；及一運算成像處理器，其經組態以基於而判定該偵測光學系統之一焦點。
視情況，該聚焦光學感測器包含一四邊形光學感測器，其經配置以使得由該四邊形光學感測器中之每一光學感測器感測到的該反射零階輻射之一部分指示該結構之一位置。
視情況，該複數個離散光學路徑中之至少一者經組態以至少部分接收源自該等光學路徑中之至少一個其他者之經反射零階輻射，且其中該複數個離散光學路徑中之該至少一者包含經組態以導引所接收之零階輻射朝向該至少一個聚焦光學感測器的一反射光學元件。
視情況，該至少一個聚焦光學感測器自該偵測光學系統之一徑向範圍徑向朝外地定位。
視情況，該度量衡工具進一步包含一偏振元件，其配置在該偵測光學系統之一外部周圍且經組態以與經由該照明光學系統傳播之輻射相互作用以用於其偏振。
視情況，該偏振元件可組態以應用複數個量值下之s或p偏振中之一者。
視情況，該偏振元件可旋轉以應用複數個量值中之一者下之s或p偏振中之一者。
視情況，該度量衡工具經組態以將複數個量值中之一者下之s或p偏振中之一者應用於該複數個光學路徑中之一或多者。
視情況，該偵測光學感測器經組態以基於具有一個階之反射及/或繞射輻射而獲取一第一影像且進一步經組態以基於具有另一階之反射及/或繞射輻射而獲取一第二影像。
視情況，該度量衡工具包含定位於該複數個光學路徑中之至少一者中之一快門系統，該該複數個光學路徑可在允許照明輻射通過之一敞開位置與阻斷照明輻射之一關閉位置之間進行組態。
視情況，該快門系統包含一或多個可聲光調諧的濾光器。
視情況，該度量衡工具進一步包含一參考光學感測器，其中該複數個光學路徑中之該至少一者包含一光束分離器，該光束分離器經組態以在該快門系統處於該敞開位置時將該照明輻射之一部分導引至該參考光學感測器。
視情況，該照明輻射之比例小於5%。
視情況，該度量衡工具進一步包含一影像標準化單元，該影像標準化單元經組態以基於由該參考光學感測器獲得之一參考影像來標準化該第一及第二影像。
視情況，該度量衡工具進一步包含一獲取控制器，該獲取控制器經組態以控制該參考光學感測器、該偵測光學感測器及該快門系統以捕捉該第一及第二影像。
視情況，一第一快門系統定位於該照明光學系統之一第一光學路徑中且一第二快門系統定位於該照明光學系統之一第二光學路徑中，且其中該第一快門系統可操作以獲取該第一影像且該第二快門系統可操作以獲取該第二影像。
視情況，該獲取控制器經組態以將該參考光學感測器置於一獲取階段中且在該參考光學感測器處於該獲取階段時依序敞開及關閉該第一及第二快門系統。
視情況，該獲取控制器進一步經組態以將該偵測光學感測器置於一第一獲取階段中使得在該偵測光學感測器處於該第一獲取階段時敞開及關閉該第一快門系統以獲取該第一影像，且其中該獲取控制器進一步經組態以將該偵測光學感測器置於一第二獲取階段中使得在該偵測光學感測器處於該第二獲取階段時敞開及關閉該第二快門系統以獲取該第二影像。
視情況，該照明光學系統及該偵測光學系統具有小於該基板之一場區域的一覆蓋區。該場大小可具有300 mm之一尺寸。
視情況，該照明光學系統及該偵測光學系統之組合具有小於26 mm之一x尺寸及一y尺寸中之至少一者。
視情況，該度量衡工具可包含呈一陣列形式之複數個照明光學系統及偵測光學系統組合。該複數個照明光學系統及偵測光學系統組合中之各者可包含一陣列元件。各陣列元件具有一感測軸。
視情況，每一陣列元件與該基板之一不同場對準。
視情況，該等陣列元件經配置呈一二維陣列形式。
視情況，各陣列元件在該基板上具有一陣列元件覆蓋區域且該陣列包含一曲面細分之覆蓋區域(tessellation of footprint areas)。
視情況，該陣列內之該等覆蓋區域相同且形狀為三角形、正方形、矩形或六邊形中之一者。
視情況，該等覆蓋區域經配置呈一蜂巢形式。
視情況，二維包含m列及n行，其中m及n均大於2。
視情況，該陣列可調整使得可在x方向或y方向中之至少一者上改變鄰接陣列元件之間的間距。
視情況，該等陣列感測器之該等元件可關於該基板之該平面傾斜，使得各陣列元件之該感測軸可調整以便垂直於一基板。
視情況，各陣列元件包含一傾斜感測器。
視情況，該傾斜感測器位於該偵測光學系統內。
視情況，該傾斜感測器為一光學感測器。
視情況，該感測元件位於該偵測光學感測器內。
視情況，各陣列元件可圍繞該感測軸旋轉。
視情況，該元件經組態以可圍繞該感測軸自一第一位置旋轉至一第二位置，其中該第一及第二位置呈反向平行。
視情況，各陣列元件包含經組態以移動該等陣列元件之一或多個致動器。
視情況，該等致動器包含壓電發動機。
視情況，該度量衡工具可進一步包含：一控制器，其中該控制器經組態以一預定間距定位該等陣列元件，其中該預定間距對應於一基板上的度量衡目標之該間距。
視情況，該等陣列元件之該間隔對應於一基板之一晶粒間距。
視情況，該等陣列元件在x或y方向上之該間距為以下中之一或多者：16.5 mm、26 mm、33 mm。
視情況，該度量衡工具可包含：發射照明輻射之一相干輻射源，該照明輻射係由該照明光學系統之複數個光學路徑接收。
視情況，該相干輻射源包含發白光之一雷射。
本文揭示一種用於判定製成於一基板上的一結構之一所關注參數的度量衡工具，該度量衡工具包含：一照明光學系統，其用於藉由照明輻射照明該結構；一偵測光學系統陣列，其包含一偵測光學感測器及至少一個透鏡，該至少一個透鏡用於捕捉由該結構散射之一部分照明輻射且透射所捕捉之輻射朝向該偵測光學感測器，其中該偵測光學系統陣列之各元件可調整使得可在x方向或y方向中之至少一者上改變該陣列之鄰接元件之間的該間隔。
本文亦揭示一種用於判定製成於一基板上的一結構之一所關注參數的度量衡工具，該度量衡工具包含：一照明光學系統，其用於藉由照明輻射照明該結構；一偵測光學系統陣列，其包含一偵測光學感測器及至少一個透鏡，該至少一個透鏡用於捕捉由該結構散射之一部分照明輻射且透射所捕捉之輻射朝向該偵測光學感測器，其中該陣列為一二維陣列，其中陣列元件配置呈具有m列及n行之一二維陣列形式。
在本發明之文件中，術語「輻射」及「光束」用以涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線輻射(例如具有為365、248、193、157或126 nm之波長)及極紫外線輻射(EUV，例如具有在約5至100 nm之範圍內之波長)。
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，該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。在此內容背景中亦可使用術語「光閥」。除經典光罩(透射性或反射性；二元、相移、混合式等)以外，其他此類圖案化器件之實例包括可程式化鏡面陣列及可程式化LCD陣列。
圖1示意性地描繪微影設備LA。該微影設備LA包括：照明系統(亦被稱作照明器) IL，其經組態以調整輻射光束B (例如UV輻射、DUV輻射或EUV輻射)；光罩支撐件(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；基板支撐件(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支撐件之第二定位器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。
在操作中，照明系統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可包括用於導引、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可用於調整輻射光束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應被廣泛地解釋為涵蓋適於所使用之曝光輻射及/或適於諸如浸漬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/或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」之任何使用均與更一般術語「投影系統」PS同義。
微影設備LA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PS與基板W之間的空間-其亦被稱作浸潤微影。在以引用之方式併入本文中的US6952253中給出關於浸潤技術之更多資訊。
微影設備LA亦可屬於具有兩個或多於兩個基板支撐件WT (又名「雙級」)之類型。在此「多級」機器中，可並行地使用基板支撐件WT，及/或可對位於基板支撐件WT中之一者上的基板W進行準備基板W之後續曝光的步驟，同時另一基板支撐件WT上之另一基板W用於將圖案曝光在另一基板W上。
除基板支撐件WT以外，微影設備LA亦可包含量測級。該量測級經配置以固持感測器及/或清潔器件。感測器可經配置以量測投影系統PS之特性或輻射光束B之特性。量測級可固持多個感測器。清潔器件可經配置以清潔微影設備之部分，例如投影系統PS之部分或提供浸潤液體之系統之部分。量測級可在基板支撐件WT遠離投影系統PS時在投影系統PS下方移動。
在操作中，輻射光束B入射於固持在光罩支撐件MT上的圖案化器件(例如光罩) MA，且藉由呈現於圖案化器件MA上的圖案(設計佈局)而圖案化。在已橫穿光罩MA的情況下，輻射光束B穿過投影系統PS，該投影系統將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。藉助於第二定位器PW及位置量測系統IF，可準確地移動基板支撐件WT，例如以便在聚焦且對準之位置處在輻射光束B之路徑中定位不同目標部分C。類似地，第一定位器PM及可能的另一位置感測器(其未在圖1中明確地描繪)可用於相對於輻射光束B之路徑來準確地定位圖案化器件MA。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。儘管如所說明之基板對準標記P1、P2佔據專用目標部分，但該等標記可位於目標部分之間的空間中。在基板對準標記P1、P2位於目標部分C之間時，此等基板對準標記稱為切割道對準標記。
如圖2中所展示，微影設備LA可形成微影單元LC (有時亦稱作微影單元(lithocell)或微影(litho)叢集)之一部分，其通常亦包括在基板W上執行曝光前程序及曝光後程序之設備。常規地，此等設備包括用以沈積抗蝕劑層之旋塗器SC、用以顯影經曝光之抗蝕劑的顯影器DE、例如用於調整基板W之溫度(例如，用於調整抗蝕劑層中之溶劑)的冷卻板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、在不同製程設備之間移動該等基板且將該等基板W遞送至微影設備LA之裝載匣LB。微影單元中通常亦統稱為塗佈顯影系統之器件通常處於塗佈顯影系統控制單元TCU之控制下，該塗佈顯影系統控制單元自身可藉由監督控制系統SCS控制，該監督控制系統亦可例如經由微影控制單元LACU控制微影設備LA。
為正確且一致地曝光由微影設備LA曝光之基板W，需要檢驗基板以量測經圖案化結構之特性，諸如後續層之間的疊對誤差、線厚度、臨界尺寸(critical dimension，CD)等。出於此目的，檢測工具(未展示)可包括在微影單元LC中。若偵測到誤差，則可例如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調整，尤其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驗的情況下。
檢查設備(其亦可稱作度量衡工具)係用於判定基板W之特性，且特定言之，不同基板W之屬性如何變化或與同一基板W之不同層相關聯的特性如何在層間變化。檢查設備可替代地經建構以識別基板W上之缺陷，且可例如為微影單元LC之部分，或可整合至微影設備LA中，或可甚至為獨立器件。檢測設備可量測潛影(曝光之後在抗蝕劑層中之影像)上之特性，或半潛影(曝光後烘烤步驟PEB之後在抗蝕劑層中之影像)上之特性，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)上之特性，或甚至經蝕刻影像(在諸如蝕刻之圖案轉印步驟之後)上之特性。
通常，微影設備LA中之圖案化製程係在處理中之最關鍵步驟中的一者，其需要基板W上之結構之尺寸標定及置放的高準確度。為確保此高準確度，可將三個系統組合於所謂的「整體」控制環境中，如圖3中示意性地描繪。此等系統中之一者為微影設備LA，其(實際上)連接至度量衡工具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，從而確保由微影設備LA執行之圖案化保持在製程窗內。製程窗定義製程參數(例如，劑量、聚焦、疊對)之範圍，特定製造製程在該範圍內產生定義結果(例如，功能性半導體器件)-通常允許微影製程或圖案化製程中之製程參數在該範圍內變化。
電腦系統CL可使用待圖案化之設計佈局(之一部分)以預測使用哪種解析度增強技術且執行運算微影模擬及計算以判定哪種光罩佈局及微影設備設置達成圖案化製程之最大總製程窗(在圖3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微影設備LA之圖案化可能性。電腦系統CL亦可用於偵測微影設備LA當前正在製程窗內何處操作(例如，使用來自度量衡工具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3中由第二標度SC2中之指向「0」之箭頭描繪)。
度量衡工具MT可將輸入提供至電腦系統CL以實現準確的模擬及預測，且可將回饋提供至微影設備LA以識別例如微影設備LA之校準狀態中的可能漂移(在圖3中由第三標度SC3中之多個箭頭描繪)。
圖4展示例示性度量衡工具100。在度量衡工具100中，存在包含兩個透鏡110、150之偵測光學系統。在另一實施例中，偵測光學系統中僅存在透鏡150。在另一實施例中，更多透鏡可存在於偵測光學系統中。在一實施例中，透鏡110、150能夠透射及折射廣泛波長範圍(例如200 nm至2000 nm、200 nm至1000 nm或400 nm至800 nm中)之輻射。透鏡110、150可具有相對較大像差且透鏡110、150之像差可為已知的且例如經儲存為已知像差KNWL ABR 132。
透鏡150捕捉由製成於例如半導體基板及/或晶圓上之結構128散射之一部分輻射。透鏡150之工作距離(例如，透鏡150之表面與結構128之間的距離)可大於300 µm，大於500 µm或在300 µm 1 mm範圍內。結構128可為產品結構或可為特定設計的度量衡結構、所謂的(度量衡)目標以量測應用至半導體基板及/或晶圓之製程之某些特徵。隨後，所捕捉之輻射106可藉由偵測光學感測器102上之透鏡110成像，該偵測光學感測器可為具有像素陣列之感測器，該像素陣列為每一像素暫存一定量入射輻射。
感測器102可為單一感測器且可能夠偵測200 nm至2000 nm波長範圍之輻射，且在另一實施例中，感測器102能夠偵測更小波長範圍，例如200 nm至1000 nm或400 nm至800 nm。在另一實施例中，所捕捉之輻射光束106分裂成兩個單獨光束且單獨光束兩者在單獨感測器上成像，該等單獨光束各自對另一波長範圍敏感。透鏡110、150且視情況感測器102亦可提供於管件104中。透鏡150可具有相對較小NA，例如小於0.4，且在其他實施例中，透鏡150之NA更大，例如大於0.4、大於0.7、大於0.9或0.95或更大。透鏡150可為任何類型之透鏡且可具有經設計以最小化像差之非球面表面。透鏡150可為平凸透鏡；非球面透鏡及長工作距離物鏡中之一者。
用於照明結構128之照明光學系統與偵測光學系統分離且與偵測光學系統共用儘可能少之光學元件。在一個特定實例中，照明光學系統及偵測光學系統並不共用光學元件。在例示性配置中，照明光學系統可包含兩個、四個或更多個離散光學路徑且離散光學路徑中之至少兩者可為直徑相對的。如本文所用，「光學元件」涵蓋反射或折射輻射之元件，諸如(例如)鏡子及透鏡。
使用揭示於圖4中之配置，可藉由光纖112、140中之一者或兩者提供照明輻射。光纖112、140可為單模光纖且此可視情況使得單模照明基板上的結構。在所呈現實施例中，自光纖112、140輸出之輻射124分別落在鏡子126或鏡子148上，該鏡子隨後反射該輻射朝向結構128。在圖4之配置中，經由基板與偵測光學路徑之透鏡150之間的體積將照明輻射導引至結構128上。鏡子126、148可為塑形為橢圓形的鏡子。塑形為橢圓形之鏡子可將光纖112、140之頂端成像於結構128上。在另一實施例中，鏡子126、148為抛物面鏡。鏡子126、148經組態以將具有在300 nm至2 µm、300 nm至1 µm或400 nm至800 nm範圍內之複數個波長的輻射導引至基板上的大體上相同點以形成照明光點。在一些實施例中，鏡子126、148之反射率對於上述波長範圍中之任一者可為大體上均勻的。
假定僅光纖112提供照明輻射，則結構128反射一部分照明輻射朝向鏡子148且藉由透鏡150捕捉由結構128散射之一部分輻射。在一實施例中，藉由透鏡150捕捉呈一或多個繞射階之輻射。
亦可僅使用光纖140提供照明輻射且隨後結構128反射一部分照明輻射朝向鏡子126且藉由透鏡150捕捉例如一或多個繞射階之散射光，該一或多個繞射階與來自鏡子124之輻射繞射階相對且經結構128繞射。
照明光學系統亦可在光纖112、140之頂端與鏡子126、148之間包含兩個光束分離器114、142。由結構128反射且落在鏡子126、148上之光至少部分地反射朝向包含聚焦光學感測器120、144之聚集系統，該等聚焦光學感測器具有多個區域，該等區域偵測多少輻射照射於相應區域上。舉例而言，聚焦光學感測器120、144具有四個象限，其中例如各象限包含能夠偵測照射於象限上之光之強度的光電二極體。聚焦光學感測器120、144之位置可經選定使得反射照明輻射在聚焦光學感測器120、144上形成光點。四個象限例如以116連同此光點118來展示。
由聚焦光學感測器120、144記錄之資料可用於聚集系統中。若結構128在z方向(圖4中之上下)上移動，則光點之位置移動越過聚焦光學感測器120或聚焦光學感測器144，且在一特定位置處，結構128處於照明輻射之最佳聚集處。藉由使用四個象限中以不同方式記錄之強度，可判定光點118處於聚焦光學感測器120 (或聚焦光學感測器144)上的位置。校準機制可用於判定光點必須處於結構128之最佳聚焦位置的位置。
應注意，在度量衡系統100之某些實施例中，並不需要結構128始終恰好呈最佳聚焦。此外，若輻射在聚焦位置外散射且若此經散射輻射由感測器102偵測到，則處理單元，諸如運算成像處理器COMPU IM 136演算法可能夠產生焦點內影像。舉例而言，若可獲得包含與結構128失焦多少相關之值的資訊，則此可經實現。舉例而言，由聚焦光學感測器120、144偵測之資料可用於此運算成像COMPU IM 136演算法中。可由感測器102在各自具有不同聚焦位階之兩個影像中捕捉經散射輻射以獲取相位資訊。
設計偵測光學系統及照明光學系統使得兩者的組合相對地緊湊。照明光學系統以及其不同子系統經直接配置在透鏡150周圍且並不需要大量空間或較大光學元件。舉例而言，偵測光學系統及照明光學系統的組合之截面半徑W可小於50 mm，或甚至小於30 mm。此設計允許使用彼此接近之度量衡工具100之數個個例使得可同時檢測或量測不同結構，諸如結構128。
照明光學系統及偵測光學系統的至少一部分彼此平行。亦即，在相應路徑的至少一部分期間，照明光束及偵測光束彼此平行。至少部分之相應路徑亦可為橫切的且視情況與包含結構128之基板成直角。更特定言之且如圖4中所展示，在由管件104限定之此情況下，照明光學系統的至少一部分徑向朝外遠離偵測光學系統之徑向範圍。
照明光學系統及偵測光學系統一起可具有小於基板之場區域之覆蓋區。在一些實例中，照明光學系統及偵測光學系統的組合具有小於26 mm之x尺寸及y尺寸中之至少一者。在此背景下，x尺寸及y尺寸為橫切於z尺寸(上文所描述且在圖4中為豎直的)之尺寸。
例示性度量衡工具可包含根據本文中任意揭示之複數個照明光學系統及偵測光學系統組合。複數個照明光學系統及偵測光學系統組合中之各者可經組態使得其與基板之不同場對準。
光纖112、140可自例如雷射接收輻射。雷射可能夠產生相對廣泛波長範圍(例如200 nm至2000 nm)的輻射。雷射可為可調諧雷射，其產生單一波長且可朝向相對廣泛波長範圍的此單一波長進行調諧。雷射亦可能夠產生沿整個上文所提及之波長範圍之輻射且濾光器可用於自此相對廣泛的波長範圍中選擇僅部分或僅單一波長。
例示性度量衡工具100可具有偏振元件，在此情況下該偏振元件為偏振環122，其俯視圖146呈現於圖4中。環可經配置以可圍繞管件104及透鏡150旋轉且可經配置於照明輻射經由偏振環122之一部分自光纖112、140中之一者之頂端朝向其各別鏡子126、148行進之此位置處。偏振環122可具有使輻射偏振成經P或S偏振之輻射的區段，該輻射行進穿過該等區段。偏振環122可具有可沿其外周同等配置之8個區段。不同類型之偏振區域在各區段中交替。此允許藉由具有特定偏振之照明來照明結構128。
在一些例示性配置中，偏振元件可具有用於X (或Y)光柵之相同偏振；X與Y光柵之間的獨立偏振及/或支持任一偏振模式。為此提供一個圓盤可利用具有36個偏振孔之圓盤或圓盤在X與Y光柵之間連續移動之機制。
一替代性實施例可包含可彼此獨立旋轉的兩個圓盤。一個定址X(且具有用於Y之開口槽)且對於另一圓盤反之亦然。
在圖4之右上方處，呈現度量衡工具之可能工作流。舉例而言，感測器102可提供經受透鏡150、110之像差且可在結構128之非理想聚焦位置處提供影像的暗場影像130。將此影像130輸入至執行運算成像演算法之運算成像處理器COMP IM 136。運算成像處理器COMP IM 136亦可接收例如在不同非理想聚集位置處記錄之多個影像130。連同所記錄影像130，運算成像處理器COMP IM 136可自一或多個光學感測器120、144接收聚焦相關資訊，且運算成像處理器COMP IM 136可接收關於透鏡KNWL ABR 132之像差之知識。可由運算成像處理器COMP IM 136使用此資訊以獲得更佳的暗場影像134及/或以獲得由結構128散射之輻射之複合場。
儘管在上圖中僅呈現兩個光纖112、140，兩個光束分離器114、142，兩個鏡子126，148及兩個聚焦光學感測器120、144，但可在管件104周圍提供更多此等元件。舉例而言，在度量衡工具100之俯視圖中，可能存在配置在管件104及透鏡150周圍之四個照明輻射子系統。四個照明輻射子系統中之一或多者可包含光纖、光束分離器、鏡子及/或光學感測器中之至少一者。見於俯視圖中，此等照明輻射子系統可提供於管件104周圍之0、90、180及270度處。此組態允許自兩個正交方向(例如，x及y)量測結構128且允許在不相對於透鏡150旋轉結構128之情況下根據正交方向中之一者來偵測繞射階及相對繞射階。
在圖4之例示性配置中，由結構反射之輻射，換言之零繞射階並未消失且至少部分地傳播朝向聚焦光學感測器120、144。在一實施例中，此等感測器亦可用以偵測零繞射階之強度且因此此資訊亦可用以判定結構128之某些參數。此允許零階光譜量測。
若量測零繞射階之強度且藉由以特定方式使用上文論述之偏振環122或藉由使用經修改設計之偏振環，則吾人可實現零階交叉偏振量測。例如，可製得偏振環122在完全相對部分處具有正交偏振器。
圖5a及圖5b展示度量衡工具200之簡化示意圖。關於圖4所述之度量衡工具100之特徵中之一或多者亦可視需要存在於度量衡工具200中且此處不再詳細描述此等特徵。
度量衡工具200在照明光學系統之光學路徑中之至少一者中包含快門。在圖5a及圖5b的實例中，存在兩個光學路徑且各光學路徑包含快門202a、202b。在已知例示性配置中，使用機械性快門。此類快門通常具有約毫秒之切換速度(亦即敞開或關閉快門所需之時間)。
度量衡工具200亦包含光學感測器204。光學感測器204定位於偵測光學系統中且因此可稱為偵測光學感測器。在一些配置中，度量衡工具200亦可包含與聚焦光學感測器120、144類似或相同之特徵。在例示性配置中，光學感測器204可為具有至少1000幀/秒之高速CMOS攝影機。
如圖5a及圖5b中展示，度量衡工具200可藉由依序敞開及關閉快門202a、202b來操作以將照明輻射自交替方向導引至結構206上，該結構使該照明輻射繞射穿過透鏡208且達至光學感測器204上。此允許依序量測待捕捉影像，量測影像為形成於偵測光學感測器204上之影像。圖5a表示捕捉第一量測影像之組態且圖5b表示一些時間後捕捉第二量測影像之組態。在例示性配置中，穿過第一快門202a之照明輻射提供包含+1階繞射輻射之第一量測影像，且穿過第二快門202b之照明輻射提供包含-1階繞射輻射之第二量測影像。依序影像可由處理單元,諸如如上文所述之運算成像處理器COMP IM 136使用以測定結構206之參數。
在理想情形中，使用依序影像測定結構206之所關注參數(諸如疊對)，依序量測影像中之各者之整合輻射強度將相同。在實際實施方案中，依序量測影像之整合輻射強度應在彼此之0.01%內。然而，快門202a、202b之操作及藉由光學感測器204獲取依序量測影像將誤差引入抖動形狀中。特定言之，獲取時間抖動為依序量測影像中之各者之獲取時間之開始及結束中之隨機變化，其影響各量測影像之整合輻射強度。獲取時間抖動表現為影像之每一像素中所收集光子之數量之隨機變化形式，此係由於此隨獲取時間線性地調整。最後，此導致-1階與+1階之間的經量測強度差值之隨機誤差，其導致結構206之參數(諸如疊對)之量測中之雜訊。其他誤差源亦可影響各量測影像之整合輻射強度，諸如各輻射源210a、210b之不同亮度。
圖6展示另一例示性度量衡工具300。視需要，度量衡工具300可包含圖5a及圖5b之特徵中之一或多者且此處不再論述彼等特徵。
此外，度量衡工具300包含參考光學感測器350，其經組態以捕捉具有獲取時間與如上文關於圖5a及圖5b所述之第一及第二依序影像之獲取時間相等的參考影像。亦即，參考影像經受與第一及第二影像中之各者相同的獲取時間抖動。參考影像可用於標準化第一及第二量測影像且因此降低或移除與獲取時間抖動及/或輻射源強度相關聯之誤差。
度量衡工具300包含單一輻射源352，其可為超連續光譜源。輻射源352經組態以在源光束中發射輻射朝向源光束分離器354。源光束分離器354經組態以將源光束分裂成兩個光束且導引第一光束朝向第一快門302a且導引第二光束朝向第二快門302b。在一特定配置中，第一光束及第二光束具有大體上相等的輻射強度。
在圖6之例示性配置中，快門302a、302b包含藉由第一聲學信號產生器356a及第二聲學信號產生器356b發射之聲學信號操作之可聲光調諧的濾光器(AOTF)。使用AOTF作為快門具有快門302a、302b能夠更快速地敞開及關閉之優點。若快門302a、302b敞開，則第一及第二光束分別地傳播朝向第一參考光束分離358a及第二參考光束分離器358b。參考光束分離器358a、358b經組態以將第一及第二光束中之各者分別分裂成第一參考光束360a、第一量測光束362a、第二參考光束360b及第二量測光束362b。在例示性配置中，第一及/或第二參考光束360a、360b具有小於20%、小於10%、小於5%之輻射強度或特定言之可分別為第一或第二光束之5%或1%。
獲取控制器364可為處理單元COMP IM 136之部分或可為經組態以控制參考光學感測器350及偵測光學感測器304以捕捉參考影像及量測影像之單獨處理單元。獲取控制器亦可經由聲學信號產生器356a、356b控制快門302a、302b以確保在各快門之敞開時間內獲取影像(考慮快門抖動)。下文參考圖7及8詳細論述獲取控制器364之操作。
在圖6之特定實例中，以1 kHz幀率獲得量測影像同時以二分之一彼幀率(亦即，500 Hz)獲得參考影像。
參看圖7及8，描述一種操作度量衡工具(諸如本文揭示之度量衡工具)的方法。
輻射源352產生700具有一系列波長(諸如本文中所述之彼等波長)的輻射。源光束分離器354將源光束分裂702成兩個光束，在一個例示性配置中，該兩個光束包含相等比例之源光束。第一光束由第一快門302a接收且第二光束由第二快門302b接收。第一及第二快門302a、302b經組態以在第一及第二聲學信號產生器356a、356b之控制下阻斷或允許第一及第二光束通過。
獲取控制器364控制704參考光學感測器350以開始參考影像之獲取時間400且控制偵測光學感測器304以開始第一量測影像之獲取時間402。在此階段，關閉快門302a、302b。在已開始參考影像及第一量測影像之獲取時間後，考慮任一抖動404、406，控制聲學信號產生器356a、356b以依序敞開第一及第二快門302a、302b。
在圖6之例示性配置中，可添加控制AOTF 302a、302b之輸出的波長量測單元。一替代性實施例可包含一個AOTF用於-1階及+1階光學路徑兩者。在彼情況下，此等兩個路徑之間的波長δ將為可忽略的且其將節約一個AOTF，在此情況下可將AOTF定位在光束分離器354之前。
另外，AOTF通常在其輸出時具有偏振光且相應地，例示性配置可在AOTF後包含去偏振器。
考慮到-1階與+1階影像之間所需的量測準確性，例示性配置亦可包含用於阻止來自一側之光經由目標進入至另一側中之特徵且在影像感測器上產生信號。一個選項可為將兩個光學路徑故意置放為彼此不一致。替代地，一個選項可能使用兩個影像。
如圖7及8中所展示，敞開706、408第一快門302a，同時仍關閉第二快門302b。此允許第一光束傳播至參考光束分離器358a (其將一部分第一光束引導至參考光學感測器350)且允許將第一光束之剩餘部分導引至結構306及偵測光學感測器304上以量測如上文所揭示之結構之參數。稍後，關閉410第一快門302a。進而捕捉第一參考影像及量測影像。在捕捉第一參考影像及量測影像後，獲取控制器364可結束412第一量測影像之獲取時間。
由於第一參考及量測影像之獲取係由第一快門302a控制，因此每一者之獲取時間相同。因此，第一參考影像之整合輻射強度與第一量測影像之整合輻射強度成比例且因此可用於標準化第一量測影像且移除抖動效應。+1階影像及-1階影像被稱作I+ 1 及I- 1 。參考影像被稱為I_ref _+ 1 及I_ref _- 1 。進行參考影像之區域選擇以自其計算平均參考強度。選擇可具有全幀或特定像素集合。此區域被稱作ROI。平均參考值經經計算為選定像素之像素值之均值且稱作Iµ _ ref _+ 1 及Iμ _ ref _- 1 。用於疊對計算之標準化強度經計算為I+ 1 _ norm = I+ 1 / Iµ _ ref _+ 1 及I- 1 _ norm = I- 1 / Iµ _ ref _- 1 。其中/標誌係指+1及-1階影像之所有像素值除以平均參考值。
針對第二快門302b重複該製程，其中開始414第二量測影像之獲取時間，關閉第一快門302a，敞開708、416且隨後關閉418第二快門302b以捕捉第二參考及量測影像。隨後，獲取控制器364結束第二量測影像之獲取時間420及參考影像之獲取時間422。
隨後標準化710第一及第二量測影像。如上文所提及，處理單元COMP IM 136可經組態以基於由參考光學感測器350捕捉之第一及第二參考影像而處理由偵測光學感測器304捕捉之第一及第二量測影像。因此，處理單元COMP IM 136可包含經組態以標準化第一及第二影像之標準化單元。
在一些配置中，可藉由使用允許使用寬頻帶光(例如，300 nm-2000 nm)之光學件提供優點，其降低度量衡工具之成本，允許高產出率(其意謂其具有較高光子傳輸效率)及/或允許以例如多個波長(平行或以串聯方式極快速)量測晶圓上之位置。
在一些配置中，可能需要增大度量衡可獲得之速率以最小化花費在度量衡上之時間。為達成此目的，本文揭示一種可在多個目標上平行地進行度量之度量衡工具。
圖9a及圖9b分別地展示包含偵測光學系統陣列之度量衡工具配置900之平面及側視示意圖。舉例而言，偵測光學系統中之各者可包含偵測光學感測器910及至少一個透鏡，該至少一個透鏡用於捕捉由結構散射之一部分照明輻射且透射所捕捉輻射朝向偵測光學感測器910，如上文關於圖4及6所述。因而，偵測光學系統可形成用於判定製成於基板上的結構之所關注參數的度量衡工具之部分，該度量衡工具另外包含：用於藉由照明輻射照明結構之照明光學系統。因此，圖9中所展示之陣列元件904中之各者可表示圖4之左手側上展示、圖5a中所展示、圖5b中所展示之系統及/或包含偵測感測器而無照明光學系統。出於以下描述的目的，光學偵測系統中之各者將被稱作陣列或陣列元件904之元件。
陣列元件904中之各者包括光學偵測器感測器910，該光學偵測器感測器可例如類似於關於圖4、關於圖5a、關於圖5b及/或關於圖6所展示且描述之光學偵測器感測器。光學偵測器感測器具有在偵測光學感測器910與基板902之平面之間正交延展的感測器軸906。
基板902包括複數個晶粒908，如由圖9a中所展示之線指示。可關於個別晶粒908定位陣列元件904中之各者且自其取得度量衡資料。因此，複數個晶粒908中之各者可包括單一元件陣列904。陣列元件904可位於相對於晶粒908中之各者的共同水平位置中，使得晶粒中之各者共有且在晶粒中具有相應位置之度量衡標記物可由感測器910中之各者平行地量測。
陣列可包含並排或鑲嵌配置之光學偵測系統。可將各光學偵測系統提供於具有預定形狀之覆蓋區域中，其中覆蓋區域彼此鄰接以提供陣列。各覆蓋區域可為相同的且可為多邊形，例如各覆蓋區域可為三角形、正方形或六邊形。在一個實例中，陣列可經提供為曲面細分之六邊形覆蓋區域以提供蜂巢陣列。因此，陣列元件可經配置呈蜂巢陣列形式。光學偵測系統陣列經展示為具有m列及n行之二維陣列。m列可延伸第一方向(例如基板之x方向)，且行可在第二方向(例如y方向)上延伸。列及行之方向中之任一者或兩者可傾斜至x或y方向。大體而言，列及行之數量將各自大於2。然而，視需要可存在儘量多列或行以用於晶圓或度量衡覆蓋區上之特定場佈局。陣列亦可為任一所需形狀且並不限於正方形或矩形組態。陣列元件904之數量可變化以適應不同應用。陣列的大小可例如在x方向上至多15且在y方向上至多100。在一些實例中，可為各別晶粒908中之各者提供單一陣列元件904以便覆蓋整個晶圓。在其他應用中，可提供小於晶粒908之數量之離散數量之陣列元件904。陣列元件之各部件可與基板之不同場對準。
如由箭頭912a、912b、912c指示，陣列可為可調整的使得陣列元件904 (或其部分)可關於彼此或基板902移動。如所展示，鄰接陣列元件904彼此分離達第一距離。鄰接陣列元件之間的第一距離可對應於晶粒或度量衡目標之間距。第一距離對於所有陣列元件904之各別鄰接對可為相同的。如藉由箭頭912a所展示，可移動陣列元件904中之各者使得可將鄰接陣列元件之間的間隔自第一距離改變為第二距離。可在x及/或y方向上完成陣列元件904之移動。
間隔可為根據晶粒908或度量衡目標之間距的固定間距，該等晶粒或度量衡目標分佈在基板902中。因而，陣列元件904之間隔可為標準的且為對應於標準特徵，諸如晶粒之間距的多個預定離散間距背景中之一者。間距可例如在x方向上為26 mm且在y方向上為33mm以對應於習知晶粒大小。其他間距可包括26 mm乘16.5 mm。度量衡工具900可併入或存取習知或頻繁使用之一或多個間隔之清單或庫。預定間隔可形成製造配方之部分或包括為安裝製程之部分以用於特定製程。
為獲得良好度量衡資料，較佳的為對準感測器軸906以便使其垂直於基板902表面之平面。經處理晶圓之基板表面902可展示約數百微弧度之局部傾斜變化。為應對此等局部傾斜變化，陣列元件可為可傾斜的912b以便改變感測器軸906與基板902表面之間的角度。傾斜可限制於兩個正交方向，例如x及y方向，其中在x方向上傾斜感測器將致使感測器軸沿x方向移動，且在y方向上傾斜感測器將致該感測器軸沿y方向移動。兩個傾斜方向之組合可允許適應任何基板傾斜。由於表面層級之變化可為局部的，因此陣列元件中之各者可獨立於另一陣列元件904移動。通常，當圍繞x軸傾斜時，將發生y方向上之運動(及其他方式圍繞)。
為判定陣列元件904之傾斜，可將傾斜感測器併入陣列元件中之各者內。傾斜感測器可為如此項技術中已知之光學感測器，且可有利地經併入至光學感測器910中。因此，陣列元件904中之各者可包含組合疊對且傾斜的感測器。
當正使用度量衡工具以獲得疊對度量衡資料時，能夠糾正由感測器不對稱性產生之量測誤差為有利的。此誤差可被稱為工具誘發移位TIS。為解決TIS (或其他類似問題)，陣列元件904可各自圍繞感測軸906旋轉。因而，陣列元件904中之各者可自第一旋轉位置轉動至第二旋轉位置，其中第一及第二位置逆平行至其需要解釋工具誘發移位之程度。因此，感測器可轉動大約180度。然而，旋轉將通常圍繞插入軸906，當處理所獲得度量衡資料時，可考慮第一旋轉位置與第二旋轉位置之間相對於基板表面之定位差值。亦即，可藉由利用獲自相應第一及第二旋轉位置之對準資料修改疊對資料來適應由於旋轉而出現之感測軸906之x-y位置中之移位。
可使用此項技術中已知的適合之致動器來實現陣列元件904之移動。致動器可為例如壓電發動機。因此，陣列元件904中之各者可包括用於所述運動範圍中之各者的一或多個致動器。
度量衡工具可併入定位控制器914，該定位控制器經組態以控制陣列元件904之移動。因而，定位控制器914將與致動器中之各者連通以便提供所需控制信號。定位控制器914亦可經配置以自致動器、陣列元件904或一些其他來源接收定位資料，該來源可提供陣列元件相對於基板902之位置指示。定位控制器914可分佈於元件陣列當中或提供作為中心單元，該中心單元經配置以分別地控制所有陣列元件。中心單元可在度量衡工具900本端或遠端地定位。定位控制器914可形成更大控制系統(諸如上文所描述之電腦系統CL)之部分。
在使用時，定位控制器914將接收或判定鄰接陣列元件之間的所需間隔，隨後將陣列元件904中之各者移動至恰當的位置中。
一旦陣列元件904已經定位，如上文所描述可獲得經證實位置及已進行之任何調整、度量衡資料。
陣列元件904可為可分別控制的。陣列元件904可具有上述運動範圍中之一或多者。因此，可能存在陣列元件904經配置以傾斜但不在x-y方向上移動之實例。此可為適用的，其中可將陣列元件之間隔固定在x-y方向上。
陣列元件904可為類似或相同的陣列元件904。舉例而言，所有陣列元件可經組態以在相同操作性波長範圍中操作。即使陣列元件904類似或相同，但此並不排除各陣列元件可接收在陣列元件之完整操作性波長範圍中之另一波長之照明輻射，例如不同陣列元件接收200至2000 nm操作性波長範圍中之不同波長下的光。
然而，並不必需所有陣列元件904為彼此類似或相同的。可能存在至少一個與其他陣列元件904不同的陣列元件904。亦可將陣列元件904細分於陣列元件904組中且在各陣列元件904組內，陣列元件類似或相同，但其可在陣列元件904組中不同。舉例而言，陣列之第一列或行包含第一類型之陣列元件，陣列之第二列或行包含第二類型之陣列元件等。應注意，一個陣列元件包含照明光學系統及偵測光學系統之組合。若陣列元件不同，則其相應照明光學系統及/或其相應偵測光學系統可彼此不同。
不同類型之陣列元件之間的不同可為不同陣列元件之操作性波長範圍不同。例如，第一類型陣列元件可經組態以在可見光之波長範圍(例如400-700 nm)中操作。例如，第二類型之陣列元件可經組態以在例如紅外波長範圍(例如700 nm-200 nm)中操作。例如，第三類型之陣列元件可經組態以在例如紫外波長範圍(例如200-400 nm)中操作。各陣列元件可經設計使得其針對其各別波長範圍最佳地操作。照明及/或偵測光學器件可針對各別波長範圍最佳化，偵測器/感測器/像素陣列可針對各別波長範圍最佳化等。
與先前論述之實施例一致，每一個別陣列元件904可具有用於精細定位陣列中之陣列元件904之某些致動器使得提供相對於度量衡結構在基板上的有利定位。
可將陣列元件904之陣列提供於固定位置處之度量衡工具中，同時該度量衡工具經組態以藉由例如可移動基板台來移動基板902。陣列元件904之陣列亦可在度量衡工具移動中。舉例而言，陣列元件904之陣列可為可移動的使得一組陣列元件904經定位於作為例如具有基板902之基板台的中心位置之位置處。進而居中定位之陣列元件904組可用於基於基板902相對於陣列元件904之陣列之運動而在整個基板902上進行量測。
在上文關於圖6所述之實例中，AOTF可用作快速快門以提供經改良的獲取時間。除此之外或替代地，複數個AOTF可用於在多個波長下提供波長選擇使得可由不同偵測光學感測器偵測多個波長。可同時進行藉由不同偵測光學感測器之偵測。提供偵測不同色彩之多個偵測光學感測器可減少獲取時間且增大輸送量。另外，使用多個波長可提供關於目標的更多資訊，在不同情形下，該等目標對不同波長可具有不同層級之敏感性，如此項技術中已知。
如上文所述，輻射源可為寬頻帶光源且可能夠產生相對廣泛的波長範圍(例如200 nm至2000 nm)之輻射。在上述實例中之一些中，感測器可經組態以僅偵測單一波長同時藉由上文關於圖6所述之可聲光調諧的濾光器或以其他方式選擇波長。然而，此可意謂在任一時間下僅使用由源極輻射之極小部分之產生光。在一些實例中，並行地使用輻射源之不同波長而非同時選擇單一波長可為有益的。藉由並行地使用波長，可有效地增加可用電源功率。此可引起減小輻射源之需求，其通常為昂貴的，或可允許增大輸送量。
圖10展示用於判定製成於基板上的結構之所關注參數的度量衡工具1000之示意圖。圖10僅提供另一發明概念之示意圖且度量衡工具之態樣將類似於此項技術中已知或上文所描述之彼等態樣且此處可不進一步詳細地描述。
度量衡工具1000可包含：用於藉由照明輻射照明結構之照明光學系統。照明光學系統可包含：寬頻帶輻射源1052及複數個濾光器1002a-c，該等濾光器用於對自寬頻帶輻射源1052發射之寬頻帶輻射進行濾光。各濾光器1002a-c可經組態以提供包含一或多個波長(通常單一波長)之照明輻射的經濾光輸出以用於照明該結構。照明系統亦可包括複數個光學路徑1062a-c以用於將經濾光輸出中之相應一者傳輸至該結構。
度量衡工具1000亦可包括偵測光學系統，該偵測光學系統包含複數個偵測光學感測器10102a-c。複數個偵測光學感測器10102a-c可經配置以偵測由該結構(未展示)散射之照明輻射，該結構係藉由複數個濾光器1002a-c中之相關者提供。因此，第一濾光器1002a可經組態以選擇經遞送至該結構之一或多個波長及由偵測光學感測器10102a中之第一者偵測之散射光。對於第二波長，第二濾光器1002b可具有與第二感測器10102b類似的關係等。
輻射源1052可為如先前關於例如圖4及6所述之寬頻帶輻射源，且可包含發射照明輻射之相干輻射源，藉由該複數個濾光器1002a-c中之第一者或各者接收該照明輻射。該相干輻射源包含發白光之雷射。
如此項技術中所熟知，濾光器可為ATOF，然而，可使用其他濾光器。其他濾光器可包括以下中之一或多者：濾光輪、梯度濾光器或稜鏡以選擇不同色彩。濾光器1002a-c，特定言之AOTF濾光器可以串聯或以依序關係經配置使得穿過第一濾光器1002a之未濾光輻射進入成直線之下一濾光器，例如1002b中。因此，AOTF中之各者可經組態以濾除單一波長(或較窄波長範圍)且將殘餘光傳遞至串聯之下一個AOTF。
經濾光波長用於經由光學遞送路徑1062a照明目標，該光學遞送路徑可包括一或多個光纖，如所展示。光學遞送路徑可直接地耦合至濾光器或可包括一或多個一或多個重導引元件(諸如微型鏡子)以經由傳輸媒體(諸如光纖光學件)將經濾光之光選擇性地重導引至目標。在圖10中所展示之實例中，存在串聯配置之三個濾光器，然而應瞭解，其他配置可為可能的。然而，其他配置可包括更多或更少濾光器，將通常存在至少兩個濾光器以允許選擇不同波長。在一些實施例中，AOTF可經平行配置。在此情況下，寬頻帶輻射可由一或多個光束分離器分裂且下行發送平行路徑，其中各平行路徑包含單獨的濾光器。各濾光器可過濾不同頻率。然而，應瞭解，此可導致更低效率。
類似於圖4或6中之任一者展示且描述之光學感測器的光學感測器可用於該配置中。因此，感測器可為單一感測器且可能夠偵測不同波長之輻射。在其他實施例中，感測器可包括多個偵測器(例如攝影機晶片)，其能夠各自量測特定波長範圍。在此情況下，光學系統可分裂由目標輻射之照明以為各偵測器提供光束。
在一些實例中，使用類似於圖9a及圖9b中所揭示之光學偵測系統的多個光學偵測系統以允許平行度量衡及相關的經增大輸送量可為有利的。因此，圖10中所展示之各感測器可形成複數個感測器中之一者，其各自經配置以偵測自基板上的複數個單獨區域散射之照明輻射，如先前所述。因此，例如各感測器10102a-c可與個別晶粒對準。
濾光器10102a-c中之各者可將預定波長之輻射提供至單一結構。因此，第一濾光器可將具有第一波長之照明提供至第一結構，且第二濾光器可將具有第二波長之照明提供至第二結構。可將第一及第二結構提供於相應晶粒上。
在一些實例中，濾光器10102a-c可經調整以循環遍及不同波長使得轉而相應目標中之各者係由不同波長照亮。因此，在預定獲取時間後，第一濾光器1002a可經調整以將第二波長λ2提供至第一結構，且第二濾光器1002b可經調整以將第一λ1 (或第三λ3或其他)波長提供至第二結構等。以此方式，不同結構轉而曝光於波長中之各者且散射光可由感測器偵測以提供一系列波長特定資料。因此，在一些實例中，AOTF可經組態以循環遍及複數個預定波長使得由感測器或感測器組偵測之波長可以時間間隔方式接收所有所需波長。在圖10之實例中，存在三個感測器10102a-c，其中之每一者轉而可用於提供波長λ1、λ2及λ3。應瞭解，視需要可能存在2至N個之任意數目之不同波長。可藉由如上文所述且此項技術中已知的信號產生器1056a-c實現濾光器之調整。
關於圖9a及圖9b，可以任何配置形式將濾光器1002a-c及感測器10102a-c提供於陣列內。因此，陣列可包含感測器組，該等感測器各自在任一既定時間下量測相同或不同的波長。因此，圖10中所展示之感測器可包含複數個感測器，其中複數個感測器中之各感測器經提供於相對於晶圓之不同位置處。舉例而言，可能存在第一複數個感測器量測λ1、第二複數個量測λ2及第三複數個量測λ3。
如上文所述，輻射源可經偏振或非偏振。在非偏振光源之情況下，若兩種線性極化以類似於上文所述之選擇AOTF波長之方式跨時間分佈，則可同時使用該兩種線性極化。
可以設想提供上文所述之圖10之配置或其變化形式及/或陣列元件904之陣列可連同結合上述實例及實施例所述之特徵中之任一者實現。亦設想，陣列元件之陣列可實施於一些系統中，該等系統並不包括上述實例之一些中之所有特徵。因此，例如具有用於藉由照明輻射照明結構之照明光學系統之度量衡工具可或可不與偵測光學系統中之任一者共用光學元件，該等偵測光學系統中存在偵測光學元件及/或照明光學系統陣列。
在後續經編號條項中提供其他實施例： 1.      一種度量衡工具，其用於判定製成於一基板上的一結構之一所關注參數，該度量衡工具包含： 一照明光學系統，其用於在一非零入射角下藉由照明輻射照明該結構； 一偵測光學系統，其包含一偵測光學感測器及至少一個透鏡，該透鏡用於捕捉由該結構散射之一部分照明輻射且透射所捕捉之之輻射朝向該偵測光學感測器， 其中該照明光學系統及該偵測光學系統並不共用一光學元件。 2.      如條項1之度量衡工具，其中該照明光學系統之一光軸的至少一部分大體上平行於該偵測光學系統之一光軸。 3.      如條項1或2之度量衡工具，其中該照明光學系統之至少一部分自該偵測光學系統之一徑向範圍徑向朝外地定位。 4.      如任一前述條項之度量衡工具，其中該照明光學系統包含複數個離散光學路徑。 5.      如條項4之光學系統，其中該複數個光學路徑中之至少兩者為直徑相對的。 6.      如任一前述條項之度量衡工具，其中該照明光學系統包含至少一個鏡子以反射照明輻射朝向該結構。 7.      如條項6之度量衡工具，當直接地或間接地附屬於條項4或5時，其在該複數個光學路徑中之一或多者中包含至少一個鏡子。 8.      如條項6或7之度量衡工具，其中該至少一個鏡子經組態以經由該偵測光學系統之至少一個透鏡與該基板之間的一體積將該照明輻射導引至該結構上。 9.      如條項6至8中任一項之度量衡工具，其中該至少一個鏡子經組態以將具有在200 nm至2 µm範圍內之複數個波長的輻射導引至該基板上的大體上同一點。 10.    如條項6至9中任一項之度量衡工具，其中該至少一個鏡子為一橢圓形或一抛物面鏡中之一者。 11.    如條項6至10中任一項之度量衡工具，其中該至少一個鏡子在該照明輻射之一系列波長內具有大於90%之一反射率。 12.    如任一前述條項之度量衡工具，其中該偵測光學系統具有大於90%之一總透射率。 13.    如任一前述條項之度量衡工具，其中該偵測光學系統包含5個光學元件或更少。 14.    如任一前述條項之度量衡工具，其中該偵測光學系統包含以下中之一或多者：一平凸透鏡；一非球面透鏡；一雙球面透鏡；一雙非球面透鏡及一長工作距離物鏡。 15.    如任一前述條項之度量衡工具，其中該偵測光學系統包含複數個透鏡，且其中最接近該基板定位之該複數個透鏡中之一者在該基板與該透鏡之一表面之間的一工作距離為以下中的一者：大於300 µm；大於500 µm；在300 µm至1 mm範圍內；及在300 µm至10 mm範圍內。 16.    如條項15之度量衡工具，其中該透鏡具有為以下之一數值孔徑：大於0.4；大於0.7；大於0.9；或0.95或更大。 17.    如任一前述條項之度量衡工具，其進一步包含一聚焦系統，該聚焦系統包含至少一個聚焦光學感測器，其經組態以接收自該結構反射之零階輻射；及一運算成像處理器，其經組態以基於而判定該偵測光學系統之一焦點。 18.    如條項17之度量衡工具，其中該聚焦光學感測器包含一四邊形光學感測器，其經配置以使得由該四邊形光學感測器中之各光學感測器感測到的該反射零階輻射之一部分指示該結構之一位置。 19.    如條項17或18之度量衡工具，當直接地或間接地附屬於條項4時，其中該複數個離散光學路徑中之至少一者經組態以至少部分接收源自該等光學路徑中之至少一個其他者之經反射零階輻射， 且其中該複數個離散光學路徑中之該至少一者包含一反射光學元件，該反射光學元件經組態以導引所接收之零階輻射朝向該至少一個聚焦光學感測器。 20.    如條項19之度量衡工具，其中該至少一個聚焦光學感測器自該偵測光學系統之一徑向範圍徑向朝外地定位。 21.    如任一前述條項之度量衡工具，其進一步包含一偏振元件，該偏振元件經配置在該偵測光學系統之一外部周圍且經組態以與經由該照明光學系統傳播之輻射相互作用以用於其偏振。 22.    如條項21之度量衡工具，其中該偏振元件可組態以在複數個量值下應用s或p偏振中之一者。 23.    如條項22之度量衡工具，其中該偏振元件可旋轉以在複數個量值中之一者下應用s或p偏振中之一者。 24.    如條項22或23之度量衡工具，當直接地或間接地附屬於條項4時，且經組態以在複數個量值中之一者下將s或p偏振中之一者應用至該複數個光學路徑中之一或多者。 25.    如任一前述條項之度量衡工具，其中該偵測光學感測器經組態以基於具有一個階之反射及/或繞射輻射而獲取一第一影像，且進一步經組態以基於具有另一階之反射及/或繞射輻射而獲取一第二影像。 26.    如任一前述條項之度量衡工具，當直接地或間接地附屬於條項4時，其包含定位於該複數個光學路徑中之至少一者中之一快門系統，該快門系統可在允許照明輻射通過之一敞開位置與阻斷照明輻射之一關閉位置之間進行組態。 27.    如條項26之度量衡工具，其中該快門系統包含一或多個可聲光調諧的濾光器。 28.如條項26或27之度量衡工具，其進一步包含一參考光學感測器，其中該複數個光學路徑中之該至少一者包含一光束分離器，該光束分離器經組態以在該快門系統處於該敞開位置時將該照明輻射之一部分導引至該參考光學感測器。 29.    如條項28之度量衡工具，其中該照明輻射之比例小於5%。 30.    如條項28或29之度量衡工具，其進一步包含一影像標準化單元，該影像標準化單元經組態以基於由該參考光學感測器獲得之一參考影像而標準化該第一及第二影像。 31.    如條項28至30中任一項之度量衡工具，其進一步包含一獲取控制器，該獲取控制器經組態以控制該參考光學感測器、該偵測光學感測器及該快門系統以捕捉該第一及第二影像。 32.    如條項31之度量衡工具，其中一第一快門系統定位於該照明光學系統之一第一光學路徑中且一第二快門系統定位於該照明光學系統之一第二光學路徑中，且其中該第一快門系統可操作以獲取該第一影像且該第二快門系統可操作以獲取該第二影像。 33.    如條項32之度量衡工具，其中該獲取控制器經組態以將該參考光學感測器置於一獲取階段中且經組態以在該參考光學感測器處於該獲取階段時依序敞開及關閉該第一及第二快門系統。 34.    如條項33之度量衡工具，其中該獲取控制器進一步經組態以將該偵測光學感測器置於一第一獲取階段中使得當該偵測光學感測器處於該第一獲取階段時敞開及關閉該第一快門系統以獲取該第一影像， 且其中該獲取控制器進一步經組態以將該偵測光學感測器置於一第二獲取階段中使得當該偵測光學感測器處於該第二獲取階段時敞開及關閉該第二快門系統以獲取該第二影像。 35.    如任一前述條項之度量衡工具，其中該照明光學系統及該偵測光學系統具有小於該基板之一場區域的一覆蓋區。 36.    如任一前述條項之度量衡工具，其中該照明光學系統及該偵測光學系統之組合具有小於26 mm之一x尺寸及一y尺寸中之至少一者。 37.    如任一前述條項之度量衡工具，其包含呈一陣列形式之複數個照明光學系統及偵測光學系統組合，其中該複數個照明光學系統及偵測光學系統組合中之各者包含一陣列元件，各陣列元件具有一感測軸。 38.    如條項37之度量衡工具，其中每一陣列元件與該基板之一不同場對準。 39.    如條項37或38之度量衡工具，其中該等陣列元件經配置呈一二維陣列形式。 40.    如條項39之度量衡工具，其中各陣列元件在該基板上具有一陣列元件覆蓋區域且該陣列包含一曲面細分之覆蓋區域。 41.    如條項40之度量衡工具，其中該陣列內之該等覆蓋區域相同且形狀為三角形、正方形、矩形或六邊形中之一者。 42.    如條項41之度量衡工具，其中該等覆蓋區域經配置呈一蜂巢形式。 43.    如條項39至42中任一項之度量衡工具，其中該二維包含m行及n列，其中m及n均大於2。 44.    如條項37至43中任一項之度量衡工具，其中該陣列為可調整的使得可在x方向或y方向中之至少一者上改變鄰接陣列元件之間的間隔。 45.    如條項37至44中任一項之度量衡工具，其中該等陣列感測器之該等元件可相對於該基板之該平面傾斜，使得各陣列元件之該感測軸可調整以便垂直於一基板。 46.    如條項45之度量衡工具，其中各陣列元件包含一傾斜感測器。 47.    如條項46之度量衡工具，其中該傾斜感測器位於該偵測光學系統內。 48.    如條項47之度量衡工具，其中該傾斜感測器為一光學感測器。 49.    如條項47或48之度量衡工具，其中該感測元件位於該偵測光學感測器內。 50.    如條項37至49中任一項之度量衡工具，其中各陣列元件可圍繞該感測軸旋轉。 51.    如條項50之度量衡工具，其中該元件經組態以可圍繞該感測軸自一第一位置旋轉至一第二位置，其中該第一及第二位置呈反向平行。 52.    如條項37至51中任一項之度量衡工具，其中各陣列元件包含一或多個致動器，該一或多個致動器經組態以移動該等陣列元件。 53.    如條項52之度量衡工具，其中該等致動器包含壓電發動機。 54.    如條項37至53中任一項之度量衡工具，其進一步包含一控制器，其中該控制器經組態以一預定間距定位該等陣列元件，其中該預定間距對應於度量衡目標在一基板上的間距。 55.    如條項37至54中任一項之度量衡工具，其中該等陣列元件之間隔對應於一基板之一晶粒間距。 56.    如條項37至55中任一項之度量衡工具，其中該等陣列元件在x或y方向上之間距為以下中之一或多者：16.5 mm、26 mm、33 mm。 57.    如條項4至54中任一項之度量衡工具，其包含發射照明輻射之一相干輻射源，該照明輻射係由該照明光學系統之複數個光學路徑接收。 58.    如條項55之度量衡工具，其中該相干輻射源包含發射白光之一雷射。 59.    一種度量衡工具，其用於判定製成於一基板上的一結構之一所關注參數，該度量衡工具包含： 一照明光學系統，其用於藉由照明輻射照明該結構； 一偵測光學系統陣列，其包含一偵測光學感測器及至少一個透鏡，該透鏡用於捕捉由該結構散射之一部分照明輻射且透射所捕捉之輻射朝向該偵測光學感測器， 其中該偵測光學系統陣列中之各元件可調整使得可在x方向或y方向中之至少一者上改變該陣列之鄰接元件之間的間隔。 60.    一種度量衡工具，其用於判定製成於一基板上的一結構之一所關注參數，該度量衡工具包含： 一照明光學系統，其用於藉由照明輻射照明該結構； 一偵測光學系統陣列，其包含一偵測光學感測器及至少一個透鏡，該透鏡用於捕捉由該結構散射之一部分照明輻射且透射所捕捉之輻射朝向該偵測光學感測器透射所捕捉之輻射， 其中該陣列為二維陣列，該二維陣列具有經配置呈具有m列及n行之一二維陣列形式之陣列元件。 60a.  如條項37至55中任一項之度量衡工具，其中形成該等陣列元件之該等照明光學系統及偵測光學系統組合包含不同於另一照明光學系統及偵測光學系統組合之至少一個照明光學系統及偵測光學系統組合。 60b.  如條項60a之度量衡工具，其中不同於該另一照明光學系統及偵測光學系統組合之該至少一個照明光學系統及偵測光學系統組合包含一照明光學系統及/或偵測光學系統，其經組態以在一第一操作性波長範圍中操作，該第一操作性波長範圍不同於該另一照明光學系統及偵測光學系統組合之一第二操作性波長範圍。 60c.  如條項60a及60b中任一項之度量衡工具，其中提供照明光學系統及偵測光學系統組合組且在該等組中之單一者內，該等照明光學系統及偵測光學系統組合彼此相等，同時不同組具有不同的照明光學系統及偵測光學系統組合。 61.    一種度量衡工具，其用於判定製成於一基板上的一或多個結構之一所關注參數，該度量衡工具包含： 一照明光學系統，其用於藉由照明輻射照明該一或多個結構，其中該照明光學系統包含一寬頻帶輻射源；複數個濾光器，其用於濾光自該寬頻帶輻射源發出之寬頻帶輻射，其中該複數個濾光器中之各者經組態以提供包含一或多個波長之照明輻射之一經濾光輸出以照明該等結構中之一或多者；及複數個光學路徑，其用於將該等經濾光輸出中之一相應者傳輸至該一或多個結構； 一偵測光學系統，其包含複數個偵測光學感測器，其中該複數個偵測光學感測器中之各者經配置以偵測由該結構散射之照明輻射，該結構係由該複數個濾光器中之一相關者提供。 62.    如條項61之度量衡工具，其中該複數個濾光器經串聯配置，其中各濾光器移除照明輻射之該一或多個波長且將殘餘波長透射至該串聯中之下一濾光器。 63.    如條項62之度量衡工具，其中該等濾光器可調諧使得一或多個波長(或波長範圍)可選自該寬頻帶照明輻射。 64.    如條項63之度量衡工具，其進一步包含一控制器，該控制器經組態以控制選擇該一或多個波長用於該複數個濾光器中之每一者。 65.    如條項64之度量衡工具，其中該控制器經組態以週期性地改變該一或多個波長之選擇以便循環遍及複數個不同的一或多個波長使得該複數個光學偵測感測器中之各者自該一或多個波長中之每一者接收散射光。 66.    如條項61至65中任一項之度量衡工具，其中該複數個光學路徑各自包含一光纖，該光纖用於將該一或多個波長之輻射自該複數個濾光器中之相應每一者傳輸至該目標。 67.    如條項61至66中任一項之度量衡工具，其中該複數個濾光器中之每一者為一ATOF。 68.    如條項61至67中任一項之度量衡工具，其進一步包含一偵測光學系統陣列，該等偵測光學系統各自包含複數個偵測光學感測器及至少一個透鏡，該透鏡用於捕捉由該結構散射之一部分照明輻射且透射所捕捉之輻射朝向該複數個偵測光學感測器。 69.    一種度量衡工具，其包含： 一寬頻帶照明源； 複數個ATOF，其經串聯配置且經組態以選擇一或多個波長以傳輸至一目標結構； 複數個偵測光學感測器，各偵測光學感測器經組態以偵測來自該等ATOF中之一者之輻射。 70.    如條項69之度量衡工具，其中該複數個ATOF經循環以選擇不同的一或多個波長使得該等偵測光學感測器中之每一者隨時間接收不同波長之照明。 71.    如條項69之度量衡工具，其中其進一步包含偵測光學感測器組，其中一組內之該等偵測光學感測器中之每一者經組態以偵測與該偵測光學感測器組中之其他偵測器相同的波長。 72.    如條項61至71中任一項之度量衡工具，其中該複數個感測器中之每一者與該基板之一個別目標及/或晶粒對準。 73.    如條項68之度量衡工具，其進一步包含提供於條項37至58中之任一者中之該等特徵中之任一者，在存在或不存在其附屬之該等條項之情況下。
應瞭解，上文條項59及60可與條項1至58中之任一者組合，特定言之，可視需要附屬於條項59及/或60而製得條項37至58中所列舉之特徵。亦應瞭解，條項61至67中之任一者可與條項1至60中之任一者組合。
儘管可在本文中特定地參考在IC製造中微影設備之使用，但應理解，本文中所描述之微影設備可具有其他應用。可能的其他應用包括製造整合式光學系統、用於磁域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。
儘管可在本文中特定地參考在微影設備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設備中。本發明之實施例可形成光罩檢測設備、度量衡設備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)之目標之任何設備之部分。此等設備可一般稱為微影工具。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的使用，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。
熟習此項技術者將能夠在不脫離所附申請專利範圍之範疇的情況下設想其他實施例。
100:度量衡工具 102:偵測光學感測器/感測器 104:管件 106:所捕捉之輻射 110:透鏡 112:光纖 114:光束分離器 116:象限 118:光點 120:聚焦光學感測器 122:偏振環 124:輻射 126:鏡子 128:結構 130:暗場影像 132:相差/透鏡KNWL ABR 134:暗場影像 136:運算成像處理器COMP IM/處理單元COMP IM 140:光纖 142:光束分離器 144:聚焦光學感測器 146:偏振環俯視圖 148:鏡子 150:透鏡 200:度量衡工具 202a:快門 202b:快門 204:光學感測器 206:結構 208:透鏡 210a:輻射源 210b:輻射源 300:度量衡工具 302a:第一快門/AOTF 302b:第二快門/AOTF 304:偵測光學感測器 306:結構 350:光學感測器 352:輻射源 354:源光束分離器 356a:第一聲學信號產生器 356b:第二聲學信號產生器 358a:第一參考光束分離器 358b:第二參考光束分離器 360a:第一參考光束 360b:第二參考光束 362a:第一量測光束 362b:第二量測光束 364:獲取控制器 400:參考影像之獲取時間 402:第一量測影像之獲取時間 404:抖動 406:抖動 408:步驟 410:步驟 412:步驟 414:步驟 416:步驟 418:步驟 420:第二量測影像之獲取時間 422:參考影像之獲取時間 700:步驟 702:步驟 704:步驟 706:步驟 708:步驟 710:步驟 900:度量衡工具配置 902:基板 904:陣列/陣列元件 906:感測器軸 908:晶粒 910:偵測光學感測器 912a:箭頭 912b:箭頭 912c:箭頭 914:定位控制器 1000:度量衡工具 1002a:濾光器 1002b:濾光器 1002c:濾光器 1052:寬頻帶輻射源 1056a:信號產生器 1056b:信號產生器 1056c:信號產生器 1062a:光學路徑 1062b:光學路徑 1062c:光學路徑 10102a:偵測光學感測器 10102b:偵測光學感測器 10102c:偵測光學感測器 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:位置量測系統 IL:照明系統/照明器 I/O1:輸入/輸出埠 I/O1:輸入/輸出埠 LA:微影設備 LACU:微影控制單元 LB:裝載匣 LC:微影單元 M1:光罩對準標記 M2:光罩對準標記 MA:圖案化器件/光罩 MT:光罩支撐件/度量衡工具 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:機器人 SC:旋塗器 SCS:監督控制系統 SC1:第一標度 SC2:第二標度 SC3:第三標度 SO:輻射源 TCU:塗佈顯影系統控制單元 W:基板 WT:基板支撐件
現在將參看隨附示意性圖式而僅藉由實例來描述本發明之實施例，其中： -  圖1描繪微影設備之示意性概述； -  圖2描繪微影單元之示意性概述； -  圖3描繪整體微影之示意圖，其表示最佳化半導體製造之三種關鍵技術之間的合作； -  圖4展示例示性度量衡工具之示意圖； -  圖5a及5b展示在不同操作階段下之例示性度量衡工具之示意圖； -  圖6展示例示性度量衡工具之示意圖； -  圖7展示用於操作度量衡工具之方法之流程圖；及 -  圖8展示對應於操作度量衡工具之方法之時序圖。 -  圖9a及圖9b展示另一例示性度量衡工具之示意圖。 -  圖10展示另一例示性度量衡工具之示意圖。
300:度量衡工具
302a:第一快門/AOTF
302b:第二快門/AOTF
304:偵測光學感測器
306:結構
350:光學感測器
352:輻射源
354:源光束分離器
356a:第一聲學信號產生器
356b:第二聲學信號產生器
358a:第一參考光束分離器
358b:第二參考光束分離器
360a:第一參考光束
360b:第二參考光束
362a:第一量測光束
362b:第二量測光束
364:獲取控制器

Claims (15)

  1. 一種度量衡工具，其用於判定製成於一基板上的一結構之一所關注參數，該度量衡工具包含： 一照明光學系統，其用於在一非零入射角下藉由照明輻射照明該結構； 一偵測光學系統，其包含一偵測光學感測器及至少一個透鏡，該透鏡用於捕捉由該結構散射之一部分照明輻射且透射所捕捉之輻射朝向該偵測光學感測器， 其中該照明光學系統及該偵測光學系統並不共用一光學元件。
  2. 如請求項1之度量衡工具，其中該照明光學系統之一光軸的至少一部分大體上平行於該偵測光學系統之一光軸。
  3. 如請求項1或2之度量衡工具，其中該照明光學系統之至少一部分自該偵測光學系統之一徑向範圍徑向朝外地定位。
  4. 如請求項1或2之度量衡工具，其中該照明光學系統包含複數個離散光學路徑且其中視情況，該複數個光學路徑中之至少兩者直徑相對。
  5. 如請求項1或2之度量衡工具，其中該照明光學系統包含至少一個鏡子以反射照明輻射朝向該結構。
  6. 如請求項5之度量衡工具，當直接地或間接地附屬於請求項4時，其在該複數個光學路徑中之一或多者中包含至少一個鏡子。
  7. 如請求項5之度量衡工具，其中該至少一個鏡子經組態以經由該偵測光學系統之至少一個透鏡與該基板之間的一體積將該照明輻射導引至該結構上。
  8. 如請求項5之度量衡工具，其中該至少一個鏡子經組態以將具有在200 nm至2 µm範圍內之複數個波長之輻射導引至該基板上的大體上同一點。
  9. 如請求項5之度量衡工具，其中該至少一個鏡子為一橢圓形或一抛物面鏡中之一者。
  10. 如請求項1或2之度量衡工具，其中該偵測光學系統具有大於90%之一總透射率。
  11. 如請求項1或2之度量衡工具，其中該偵測光學系統包含以下中之一或多者：一平凸透鏡；一非球面透鏡；一雙球面透鏡；一雙非球面透鏡及一長工作距離物鏡。
  12. 如請求項1或2之度量衡工具，其進一步包含一聚焦系統，該聚焦系統包含經組態以接收自該結構反射之零階輻射之至少一個聚焦光學感測器；及一運算成像處理器，該運算成像處理器經組態以基於而判定該偵測光學系統之一焦點。
  13. 如請求項1或2之度量衡工具，其進一步包含一偏振元件，該偏振元件經配置在該偵測光學系統之一外部周圍且經組態以與經由該照明光學系統傳播之輻射相互作用以用於其偏振。
  14. 如請求項1或2之度量衡工具，當直接地或間接地附屬於請求項4時，其包含定位於該複數個光學路徑中之至少一者中之一快門系統，該快門系統可在允許照明輻射通過之一敞開位置與阻斷照明輻射之一關閉位置之間進行組態。
  15. 如請求項1或2所之度量衡工具，其中該照明光學系統及該偵測光學系統具有小於該基板之一場區域的一覆蓋區。
TW108119441A 2018-06-13 2019-06-05 度量衡設備 TW202018423A (zh)

Applications Claiming Priority (6)

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EP18177431 2018-06-13
EP18177431.6 2018-06-13
EP18189926.1 2018-08-21
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