TW202135192A - 度量衡方法及用於量測一基板上之一週期性結構之裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種運用具有至少一個波長之照明輻射量測一基板上之一週期性結構的方法，該週期性結構具有至少一個間距。該方法包含：基於該間距與該波長之一比率組態以下各項中之一或多者：一照明孔徑剖面，其包含傅立葉空間中之一或多個照明區；用於一量測的該週期性結構之一定向；及一偵測孔徑剖面，其包含傅立葉空間中之一或多個分隔開之偵測區。此組態使得：i)在該偵測孔徑剖面內捕獲至少一對互補繞射階之繞射輻射，及ii)該繞射輻射填充該一或多個分隔開之偵測區的至少80%。該週期性結構得以量測，同時應用照明孔徑剖面、偵測孔徑剖面及該週期性結構之定向中之經組態一或多者。

Description

度量衡方法及用於量測一基板上之一週期性結構之裝置
本發明係關於一種用於判定一基板上之結構之一特性之度量衡方法及裝置。
微影設備為經建構以將所要之圖案施加至基板上之機器。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裝置(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。
為了將圖案投影於基板上，微影設備可使用電磁輻射。此輻射之波長判定可形成於基板上之特徵的最小大小。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，使用具有介於4 nm至20 nm之範圍內之波長(例如6.7 nm或13.5 nm)之極紫外線(EUV)輻射的微影設備可用於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經典解析度極限的特徵。在此程序中，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、定製照明方案、使用相移圖案化裝置、例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」)之設計佈局的各種最佳化，或通常經定義為「解析度增強技術」(RET)之其他方法。或者，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，需要頻繁地對所創造之結構進行量測，例如，用於製程控制及驗證。用於進行此類量測之各種工具為吾人所知，包括掃描電子顯微鏡或各種形式之度量衡設備(諸如，散射計)。參考此類工具之一泛稱可為度量衡設備或檢測設備。
度量衡裝置可使用以運算方式擷取之相位以將像差校正應用至由該度量衡裝置捕獲之影像。此等度量衡設備之描述提及使用同調照明並擷取與影像相關之場的相位作為運算校正方法之基礎。相干成像具有若干難題，且因此將需要在此裝置中(在空間上)使用不相干輻射。
本發明之實施例揭示於申請專利範圍中及實施方式中。
在本發明之一第一態樣中，提供一種運用具有至少一個波長之照明輻射量測一基板上之一週期性結構的方法，該週期性結構具有至少一個間距，該方法包含：基於該間距與該波長之一比率組態以下各項中之一或多者：一照明孔徑剖面，其包含傅立葉空間中之一或多個照明區；用於一量測的該週期性結構之一定向；及一偵測孔徑剖面，其包含傅立葉空間中之一或多個分隔開之偵測區；使得：i)在該偵測孔徑剖面內捕獲至少一對互補繞射階之繞射輻射，及ii)該繞射輻射填充該一或多個分隔開之偵測區的至少80%；及量測該週期性結構，同時應用照明孔徑剖面、偵測孔徑剖面及該週期性結構之定向中之該經組態一或多者。
在本發明之第二態樣中，提供一種用於量測一基板上之一週期性結構的度量衡裝置，該度量衡裝置包含：一偵測孔徑剖面，其包含傅立葉空間中之一或多個分隔開之偵測區；及一照明孔徑剖面，其包含傅立葉空間中之一或多個照明區；其中，該偵測孔徑剖面、該照明孔徑剖面及包含得以量測之一週期性結構的一基板之一基板定向中之一或多者係基於該週期性結構之至少一個間距與用以量測該週期性結構之照明輻射之至少一個波長的一比率可組態，使得：i)在該偵測孔徑剖面內捕獲至少一對互補繞射階及ii)該對互補繞射階之輻射填充該一或多個分隔開之偵測區的至少80%。
在另一態樣中，提供一種用於運用具有至少一個波長之照明輻射，量測位於一基板上且具有至少一個週期性間距之一週期性結構的度量衡裝置，該度量衡裝置包含：一照明孔徑剖面；及一可組態偵測孔徑剖面及/或基板定向，其基於該照明孔徑剖面及該間距與該波長之一比率可組態用於一量測，使得在該偵測孔徑剖面內捕獲至少一對互補繞射階。
在另一態樣中，提供一種用於運用具有至少一個波長之照明輻射，量測在一基板上且具有至少一個週期性間距之一週期性結構的度量衡裝置，該度量衡裝置包含：用於固持該基板之一基板支撐件，該基板支撐件圍繞其光軸可旋轉，該度量衡裝置可操作以藉由取決於該間距與波長之比率而圍繞該光軸旋轉該基板來最佳化一照明孔徑剖面。
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 nm、248 nm、193 nm、157 nm或126 nm之波長)及EUV (極紫外線輻射，例如具有在約5 nm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「圖案化裝置」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裝置，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。在此上下文中，亦可使用術語「光閥」。除經典光罩(透射或反射、二元、相移、混合式等)以外，其他此類圖案化裝置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。微影設備LA包括：照明系統(亦被稱作照明器) IL，其經組態以調節輻射光束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裝置(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裝置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裝置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，照射系統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可包括用於導向、塑形及/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、靜電及/或其他類型之光學組件，或其任何組合。照射器IL可用以調節輻射束B，以在圖案化裝置MA之平面處在其橫截面中具有所要空間及角強度分佈。
本文中所使用之術語「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/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」之任何使用與更一般之術語「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。在以引用方式併入本文中之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更多個基板支撐件WT (又名「雙載物台」)之類型。在此「多載物台」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，同時將另一基板支撐件WT上之另一基板W用於在另一基板W上曝光圖案。
除了基板支撐件WT以外，微影設備LA亦可包含量測載物台。量測級經配置以固持感測器及/或清潔裝置。感測器可經配置以量測投影系統PS之性質或輻射光束B之性質。量測載物台固持多個感測器。清潔裝置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。量測載物台可在基板支撐器WT遠離投影系統PS時在投影系統PS之下移動。
在操作中，輻射光束B入射於固持在光罩支撐件MT上的圖案化裝置(例如，光罩) MA上，且藉由存在於圖案化裝置MA上的圖案(設計佈局)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。藉助於第二定位器PW及方位量測系統IF，可準確地移動基板支撐件WT，例如以便在聚焦且對準之方位處在輻射光束B之路徑中定位不同目標部分C。類似地，第一定位器PM及可能的另一方位感測器(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裝置MA。可使用光罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化裝置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 (有時亦被稱作微影單元(lithocell)或微影(litho)叢集)之部分，該微影單元LC通常亦包括用於對基板W執行曝光前程序及曝光後程序之設備。習知地，此等包括沈積抗蝕劑層之旋塗器SC、顯影經曝光之抗蝕劑的顯影器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)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基板W且將基板W遞送至微影設備LA之裝載匣LB。微影製造單元中通常亦統稱為塗佈顯影系統之裝置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TCU自身可藉由監督控制系統SCS控制，該監督控制系統SCS亦可例如經由微影控制單元LACU控制微影設備LA。
為了正確且一致地曝光由微影設備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(未圖示)。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。
亦可被稱作度量衡設備之檢測設備用以判定基板W之性質，且特定而言，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，且可例如為微影製造單元LC之部分，或可整合至微影設備LA中，或可甚至為獨立裝置。檢測設備可量測潛影(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。
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(例如功能半導體裝置)-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實現圖案化製程之最大總體製程窗(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亦可用以偵測在製程窗內何處微影設備LA當前正操作(例如使用來自度量衡工具MT之輸入)以便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MET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)。
在微影製程中，需要頻繁地對所創造之結構進行量測，例如，用於製程控制及驗證。用於進行此類量測之各種工具為吾人所知，包括掃描電子顯微鏡或各種形式之度量衡設備(諸如，散射計)。已知散射計之實例常常依賴於專用度量衡目標之提供，諸如，填充不足的目標(呈簡單光柵或不同層中之重疊光柵之形式的目標，其足夠大使得量測光束產生小於光柵之光點)或過度填充之目標(從而照明光點部分或完全含有該目標)。此外，使用例如照明填充不足之目標(諸如光柵)之角度解析散射計的度量衡工具允許使用所謂重建構方法，其中光柵之特性可藉由模擬散射輻射與目標結構之數學模型的相互作用，以及將模擬結果與量測之結果進行比較來計算。調整該模型之參數直至經模擬互動產生類似於自真實目標觀測之繞射圖案的繞射圖案為止。
散射計為多功能儀器，其允許藉由在光瞳或與散射計之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，在此狀況下量測通常被稱作以影像或場為基礎之量測。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中進一步描述此類散射計及相關量測技術。前述散射計可在一個影像中使用來自軟x射線及可見光至近IR波範圍之光來量測來自多個光柵之多個目標。
在圖4中描繪諸如散射計之度量衡設備。其包含將輻射5投影於基板W上之寬頻帶(白光)輻射投影儀2。反射或散射輻射10傳遞至光譜儀偵測器4，該光譜儀偵測器量測鏡面反射輻射10之光譜6 (亦即依據波長λ而變化的強度I之量測)。根據此資料，產生所偵測到之光譜的結構或剖面8可由處理單元PU重建構，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相比來重建構。一般而言，對於重建構，結構之一般形式係已知的，且根據用來製造結構之製程之知識來假定一些參數，從而僅留下結構之幾個參數以自散射量測資料予以判定。此散射計可經組態為垂直入射散射計或斜入射散射計。
在第一實施例中，散射計MT係角度解析散射計。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屬性。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相似於自真實目標觀測到之繞射圖案的繞射圖案為止。
在第二實施例中，散射計MT係光譜散射計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(亦即隨波長而變之強度之量測)。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剖面。
在第三實施例中，散射計MT為橢圓量測散射計。橢圓量測散射計允許藉由量測針對每一偏振狀態之散射輻射來判定微影程序之參數。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片來發射偏振光(諸如線性、環狀或橢圓)。適合於度量衡設備之源亦可提供偏振輻射。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中描述現有橢圓量測散射計之各種實施例。
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(通常重疊)光柵結構可經施加於兩個不同層(未必為連續層)中，且可形成為處於晶圓上大體上相同的方位。散射計可具有如例如在共同擁有之專利申請案EP1,628,164A中所描述之對稱偵測組態，以使得任何不對稱性可清楚地辨識。此提供用以量測光柵中之未對準之直接方式。可在全文係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第US 20160161863號中找到關於含有作為目標之週期性結構之兩個層之間的疊對誤差經由該等週期性結構之不對稱性予以量測的另外實例。
其他所關注參數可為焦點及用量。可藉由如全文係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。可使用具有針對焦點能量矩陣(FEM--亦被稱作焦點曝光矩陣)中之每一點之臨界尺寸及側壁角量測之獨特組合的單一結構。若可得到臨界尺寸及側壁角之此等獨特組合，則可根據此等量測獨特地判定焦點及量值。
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，光柵中之結構之節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)以能夠捕獲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。此重構可用於提供微影製程之品質指導，且可用於控制微影製程之至少部分。目標可具有經組態以模仿目標中之設計佈局的功能性部分之尺寸的較小子分段。由於此子分段，目標將表現得更相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。可在填充不足模式下或在過度填充模式下量測目標。在填充不足模式下，量測光束產生小於總體目標之光點。在過度填充模式下，量測光束產生大於總體目標之光點。在此過度填充模式中，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藉由用以量測此微影參數之量測配方予以判定。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的一或多個參數，或兩者。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、輻射相對於基板上之圖案之定向，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。更多實例描述於以全文引用之方式併入本文中之美國專利申請案US2016-0161863及已公開之美國專利申請案US 2016/0370717A1中。
圖5(a)呈現度量衡設備且更特定言之暗場散射計之實施例。圖5之(b)中更詳細地說明目標T及用以照明該目標之量測輻射之繞射射線。所說明之度量衡設備屬於被稱為暗場度量衡設備之類型。度量衡設備可為單機裝置，或併入於(例如)量測站處之微影設備LA中抑或微影製造單元LC中。貫穿設備具有若干分支之光軸係由點線O表示。在此設備中，由源11 (例如氙氣燈)發射之光係由包含透鏡12、14及物鏡16之光學系統經由分光器15而導向至基板W上。此等透鏡係以4F配置之雙重序列進行配置。可使用不同透鏡配置，其限制條件為：該透鏡配置仍將基板影像提供至偵測器上，且同時地允許存接取中間光瞳平面以用於空間頻率濾光。因此，可藉由在呈現基板平面之空間光譜之平面(此處被稱作(共軛)光瞳平面)中界定空間強度分佈來選擇輻射入射於基板上之角度範圍。詳言之，可藉由在為物鏡光瞳平面之背向投影影像之平面中在透鏡12與14之間插入適合形式之孔徑板13來進行此選擇。在所說明之實例中，孔徑板13具有不同形式(被標註為13N及13S)，從而允許選擇不同照明模式。本實例中之照明系統形成離軸照明模式。在第一照明模式中，孔徑板13N自僅出於描述起見而經指定為「北」之方向提供離軸照明。在第二照明模式中，孔徑板13S係用以提供類似照明，但提供來自被標註為「南」之相反方向之照明。藉由使用不同孔徑，其他照明模式係可能的。光瞳平面之其餘部分理想地暗，此係因為在所要照明模式外部之任何不必要光將干涉所要量測信號。
如圖5(b)中所展示，在基板W垂直於物鏡16之光軸O之情況下置放目標T。基板W可藉由支撐件(圖中未示)支撐。與軸O成一角度而照射於目標結構T上之量測輻射之射線I產生零階射線(實線0)及兩個一階射線(點鏈線+1及雙點鏈線-1)。應記住，在運用過度填充之小目標的情況下，此等射線僅僅為覆蓋包括度量衡目標T及其他特徵之基板區域的許多平行射線中之一者。由於板13中之孔徑具有有限寬度(為接納有用量之光所必要)，因此入射射線I實際上將佔據一角度範圍，且繞射射線0及+1/-1將稍微散開。根據小目標之點散佈函數(point spread function)，每一階+1及-1將遍及一角度範圍進一步散佈，而非如所展示之單一理想射線。應注意，可設計或調整目標結構之光柵間距及照明角度，使得進入物鏡之一階射線與中心光軸緊密對準。圖5(a)及圖3(b)中所說明之射線展示為略微離軸，以純粹地使其能夠在圖中較容易地被區分。
由基板W上之目標T繞射的第一階中之至少一者係藉由物鏡16收集，且被返回導向穿過分光器15。返回至圖5(a)，藉由指明標註為北(N)及南(S)之完全相對孔徑而說明第一照明模式及第二照明模式兩者。在量測輻射之入射射線I來自光軸之北側時，亦即，在使用孔徑板13N來應用第一照明模式時，標記為+1(N)之+1繞射射線進入物鏡16。與此對比，當使用孔徑板13S來應用第二照明模式時，-1繞射射線(被標註為-1(S))為進入透鏡16之繞射射線。
第二分光器17將繞射光束劃分成兩個量測分支。在第一量測分支中，光學系統18使用零階及一階繞射光束在第一感測器19 (例如，CCD或CMOS感測器)上形成目標結構之繞射光譜(光瞳平面影像)。每一繞射階射中感測器上之一不同點，使得影像處理可比較及對比若干階。由感測器19捕獲之光瞳平面影像可用於聚焦度量衡設備及/或正規化一階光束之強度量測。光瞳平面影像亦可用於諸如重建構之許多量測目的。
在第二量測分支中，光學系統20、22在感測器23 (例如CCD或CMOS感測器)上形成目標T之影像。在第二量測分支中，在與光瞳平面共軛之平面中提供第二孔徑光闌21。孔徑光闌21用以阻擋零階繞射光束，使得形成於感測器23上之目標之影像係僅由-1或+1一階光束形成。由感測器19及23捕獲之影像經輸出至處理影像之處理器PU，該處理器PU之功能將取決於正被執行之量測之特定類型。應注意，在廣泛意義上使用術語「影像」。由此，若僅存在-1階及+1階中之一者，則將不形成光柵線之影像。
圖5中所展示之孔徑板13及場光闌21之特定形式純粹地為實例。在本發明之另一實施例中，使用目標之同軸照明，且使用具有離軸孔徑之孔徑光闌以將實質上僅一個一階繞射光傳遞至感測器。在又其他實施例中，代替一階光束或除了一階光束以外，在量測中亦可使用2階光束、3階光束及高階光束(圖5中未展示)。
為了使量測輻射可適應於此等不同類型之量測，孔徑板13可包含圍繞圓盤而形成之數個孔徑圖案，該圓盤旋轉以使所要圖案處於適當位置。應注意，孔徑板13N或13S可僅用於量測在一個方向(取決於設定而為X或Y)上定向之光柵。為了量測正交光柵，可實施達90°及270°之目標旋轉。圖5(c)及(d)中展示不同孔徑板。上文所提及之先前已公開申請案中描述此等孔徑板之使用以及設備之眾多其他變化及應用。
剛剛描述之度量衡工具需要低像差(例如用於良好機器對機器匹配)及大波長範圍(例如以支援大申請範圍)。機器對機器匹配(至少部分)取決於(顯微鏡)物鏡之像差變化充分小，其為具有挑戰性且未必始終滿足。此亦暗示基本上不可能在不惡化光學像差的情況下放大波長範圍。此外，貨品成本、工具之容積及/或質量實質上憑藉藉由提供多重感測器以同時量測同一晶圓實現之並行化而限制增大晶圓取樣密度(每晶圓更多點、每批次更多晶圓)的可能性。
為解決此等問題中之至少一些，採用運算成像/相位擷取方法的度量衡設備已描述於美國專利公開案US2019/0107781中，其以引用的方式併入本文中。此度量衡裝置可使用相對簡單的感測器光學裝置，其具有普通的或甚至相對平庸的像差效能。因而，可允許感測器光學裝置具有像差，且因此產生相對有像差之影像。當然，除非做出一些事來補償此等光學像差之影響，否則簡單地允許在感測器光學裝置內之較大像差將對影像品質產生不可接受之影響。因此，使用運算成像技術來補償對感測器光學裝置內之像差效能之放寬的負面影響。
在此途徑中，自目標之一或多個強度量測擷取目標之強度及相位。相位擷取可使用度量衡目標之先前資訊(例如，以包括於形成起點以導出/設計相位擷取演算法的損失函數中)。替代地，或結合先前資訊途徑，可進行分集量測。為了達成分集，在該等量測之間稍微變更成像系統。分集量測之一實例為跨焦步進，亦即，藉由在不同焦點方位處獲得量測結果。引入分集之替代方法包括例如使用不同照明波長或不同波長範圍，調節照明，或在量測之間改變目標上的照明之入射角。相位擷取自身可基於前述US2019/0107781中或專利申請案EP3480554 (亦以引用方式併入本文中)中所描述的內容。此描述了自強度量測判定對應的相位擷取，使得依據目標之電場或複合場(「複合」在此處意謂存在振幅及相位資訊兩者)來描述目標與照明輻射之相互作用。強度量測可屬於比習知度量衡中所使用之彼強度量測更低的品質，且因此可為如所描述之離焦。所描述之相互作用可包含目標正上方之電場及/或磁場之表示。在此實施例中，藉助於在與目標平行之平面中的(例如，二維)表面上之無限小電流及/或磁流偶極，經照明之目標電場及/或磁場影像經模型化為等效來源描述。此平面可例如為目標正上方之平面，例如，根據瑞立(Rayleigh)準則焦點對準之平面，但模型平面之位置並不關鍵：一旦一個平面處之振幅及相位係已知的，則其可以運算方式被傳播至任何其他平面(焦點對準、離焦或甚至光瞳平面)。替代地，描述可包含目標或其二維等效者之複數傳輸。
相位擷取可包含模型化照明輻射與目標之間的相互作用對繞射輻射之影響以獲得經模型化強度圖案；且最佳化模型內的電場之相位及振幅以便最小化經模型化強度圖案與所偵測到強度圖案之間的差異。更特定言之，在量測獲取期間，在偵測器上(在偵測平面處)捕獲影像(例如，目標之影像)，且量測其強度。使用相位擷取演算法來判定在例如與目標平行(例如，目標正上方)之平面處的電場之振幅及相位。相位擷取演算法使用感測器之前向模型(例如考慮像差)而以運算方式使目標成像，以獲得偵測平面處之場之強度及相位的經模型化值。不需要目標模型。經模型化強度值與所偵測到強度值之間的差在相位及振幅方面(例如，反覆地)被最小化，且將所得對應之經模型化相位值視為經擷取相位。亦以引用方式併入本文中之PCT申請案PCT/EP2019/052658中描述了用於在度量衡應用中使用複合場之特定方法。
然而，諸如描述於上述公開案中的基於照明運算成像之度量衡感測器(主要)經設計供與空間相干或部分空間相干輻射一起使用。此導致以下缺點： ˙     光學串擾性能受(部分)相干點散佈函數實質上大於(近)非相干點散佈函數之事實嚴重影響。此歸因於相鄰客戶結構中之變化對度量衡目標之經量測強度不對稱性(例如，自其推斷疊對或聚焦)的影響而限制製程變化性能。亦注意，對於給定相同偵測NA，非相干解析度(限制)比相干解析度(限制)好兩倍，其(在不同但相關視角)亦有益於降低光學串擾。 ˙     需要(反覆)相位擷取，其需要大量運算硬體，此增大度量衡感測器之貨品整體成本。相位擷取亦係基於多個分集量測，以提供擷取相位所必需的必要資訊。據估計，實際上需要2至10個分集量測，從而增大感測器獲取時間及/或複雜度。舉例而言，可藉由在多個聚焦位準依序執行量測來獲得分集。因此獲得逐步散焦影像較慢，使得量測速度較慢且產出量較低。簡單計算表明此情況。假定4個(角度)方向及5個(依序捕獲之)波長構成之每一組合採集5個跨焦影像，且捕獲每一影像耗費1 ms，量測每一目標將花費約100 ms。此並不包括移動站及切換波長所花費的時間。另外，自身相位擷取運算(其通常反覆)可在運算上係密集的，且花費很長時間得出結果。 ˙     因為對於基於相干照明運算成像之度量衡感測器，偵測NA (數值孔徑)大於照明NA，所以需要具有針對x目標及y目標允許+1及-1繞射階之序列量測(因此，在四個照明模式之間切換的能力)的可切換照明器。特定而言，暗場成像需要此可切換照明器，此係因為+1及-1繞射階之影像可最終以特定λ⁄P比率定位於彼此頂部上。對於所要λ⁄P比率範圍，具有一個(低NA)相干照明器及四個(大NA)偵測光瞳的替代者(將不需要可切換照明器)並不適合可用k空間/光瞳空間/傅立葉空間/立體角空間(術語可同義使用)。此增大照明貨品之複雜度、容積及成本，對於想要平行化多重感測器以提高晶圓取樣密度，此係缺點。+1及-1繞射階之此依序量測的額外缺點在於感測器對於照明源之(空間平均)時間用量變化並不敏感。
為解決此等問題，提議使用基於空間非相干或緊密近似(或至少多模式)照明運算成像的度量衡感測器。此度量衡感測器可為例如用於不對稱性及自其導出的諸如疊對及聚焦之參數的量測的暗場度量衡感測器。對於剩餘描述，術語「非相干照明」將用以描述空間非相干的照明或其緊密近似值。
存在兩個條件/假定，其中在該等條件/假定下，單色成像可假定為空間非相干的；此等兩種條件/假定為：
Figure 02_image001
其中
Figure 02_image003
、
Figure 02_image005
為光瞳空間(k空間)中之x及y參數，
Figure 02_image007
指示目標(純量)電場函數之角度頻譜表示
Figure 02_image009
，λ為波長，
Figure 02_image011
、
Figure 02_image013
指示柯勒類型照明光瞳之積分
Figure 02_image015
，且δ指示狄悅克△函數。應注意，實際上照明空間相干性長度(例如，表示目標附近或偵測器附近)將大於零，亦即，照明器並非理想柯勒類型，但上文假定仍有效/使得在彼狀況下亦產生(近)空間非相干成像之運算模型。應注意，在非單色光燈之情況下，此非相干成像形式之擴展在第三假設下係可能的，該假設為目標回應並非(明顯)取決於波長。
為輔助空間非相干照明之實施，雖然抑制來自疊對及/或聚焦目標附近的結構(具有不同週期性間距)的光學串擾(例如)，但提議最佳化照明配置，其中取決於照明波長λ (其中λ 等於中心波長，例如在照明頻寬不小之情況下)與目標間距P之λ /P比率選擇照明光瞳之方位，以便確保一對互補高階繞射(例如，+1階及-1階)在光瞳空間(k空間)中與(例如，固定)偵測孔徑剖面一致。在一實施例中，照明NA經設定為相等或(例如稍)大於偵測NA。舉例而言，稍大可達至大5%、大10%、大15%或大20%。在可選實施例中，光瞳空間可藉由兩對繞射階共用(且因此兩個入射照明角度方向)，每方向一對，以實現X及Y中之同時偵測。應注意，雖然本文中之教示對非相干系統具有特定適用性(歸因於此等系統之較大照明NA)，但是不限於此，且本文所揭示之概念適用於相干系統及部分或近相干系統。
維持偵測孔徑剖面固定可使得光學設計簡單化。然而，替代性實施可包含固定照明孔徑剖面並根據相同要求組態偵測孔徑剖面。另外，照明及偵測孔徑剖面兩者可可組態以適配照明及偵測光瞳位置兩者，以便維持繞射階與偵測光瞳之位置一致。
在本發明之上下文中，一對互補繞射階可包含例如具有相同階之繞射階(例如，+1階及-1階)的任何更高(亦即，非零)階對。該對互補繞射階可源自來自實質上不同方向(例如，相反方向)的兩個分開之照明，例如來自第一照明方向之照明的-1繞射階，及來自第二照明方向之照明的+1繞射階。或者，該對互補繞射階可源自單個照明光束，使得根據偵測孔徑剖面及波長/間距組合的照明孔徑剖面之組態及/或週期性結構之定向捕獲自此單個照明光束產生的-1及+1繞射階兩者。
使用空間非相干照明(或緊密近似值)之額外益處在於其實現使用例如具有有限頻寬之擴展源的可能性；雷射樣源之使用並非必選的，此係因為其實際上將用於空間同調照明。
針對X目標或Y目標任一者(或兩者)同時量測+1及-1繞射階兩者具有以下益處；強度雜訊及波長雜訊(例如模態跳躍)之影響更易於被抑制，且非常有可能得以較佳抑制。
圖6為根據一實施例的此度量衡工具之示意性說明。應注意，此為簡化表示，且所揭示之概念可例如實施於諸如圖5 (亦為簡化表示)中所說明之度量衡工具中。
可為擴展及/或多波長源之照明源SO提供源照明SI (例如，經由多模光纖MF)。例如此處藉由透鏡L1、L2及物鏡OL表示的光學系統包含空間濾光片或光罩SF，其定位在物鏡OL之光瞳平面(傅立葉平面)中(或存取被提供至此光瞳平面以供用於濾光)。光學系統將經濾光源照明SIF 投影並聚焦於基板S上之目標T上。因而提供可組態照明剖面，使得照明光瞳NA及方位藉由濾光片SF界定。繞射輻射+1、-1藉由偵測鏡面DM及透鏡L3引導至攝影機/偵測器DET (其可每繞射階包含一個攝影機，或包含單個攝影機或任何其他配置)。因而，偵測光瞳NA及方位藉由偵測鏡面DM之區域及方位界定。
在此配置中，偵測鏡面且因此偵測光瞳有可能具有固定大小(NA)及方位(因為此實體上更實用)。因而，提議，根據特定目標間距(或準確且相對而言，在照明波長可變化時)波長與間距比率λ/P，照明光瞳剖面係可組態的。照明剖面之可組態性在於使得繞射輻射(例如，+1及-1繞射階)與偵測鏡面對準且實質上藉由偵測鏡面捕獲(例如，每鏡面一階)；亦即+1及-1繞射階之方位對應於光瞳空間中藉由偵測鏡面所界定之偵測光瞳，且與其對準。
在一實施例中，+1及-1階之重疊/對準可為使得該等階中之一者的全部重疊藉由一或多個或兩個或更多個分隔開的偵測區所界定(例如，且藉由偵測鏡面或其他偵測光學元件捕獲)之偵測光瞳中之一者。在其他實施例中，其可為+1及-1階重疊之至少95%、至少90%、至少80%或至少70%，或填充藉由一或多個或兩個或更多個分隔開的偵測區所界定(例如，且藉由偵測鏡面捕獲)之偵測光瞳。在其他配置中，相關範圍＞=1%或＞=10%。假定目標NA為1，且使用幾乎填滿的開放照明剖面(參見圖7(c))，1%將對應於大致0.10之偵測NA [正弦角]。具有特定相關性的係偵測區中之每一者很大程度上填充有對應繞射階(假定無限大目標，使得繞射階在角度空間，亦即在偵測光瞳空間中形成狄悅克△函數)。此類似於上文方程式中柯勒照明器的總和。需要存在可傳播之所有角度。由於角度空間限於1[正弦角] (亦即，90度之角度)，不可能將自-∞至+∞相加，其自數學(空間相干性)視角將係理想的。
因而，可提供方法，用於基於波長/間距組合而組態照明孔徑剖面及/或週期性結構之定向，使得至少一對互補繞射階之輻射填充一或多個分隔開的偵測區之至少80%、85%、90%或95%。在一實施例中，此組態可為使得至少一對互補繞射階之輻射填充一或多個分隔開的偵測區之至少100%。
應瞭解，不必將偵測孔徑剖面及照明孔徑剖面分別形成為照明光瞳平面及偵測光瞳平面中的實體孔徑。該等孔徑亦可提供在其他位置，使得當此等孔徑經傳播至照明光瞳平面及偵測光瞳平面時，其分別提供該偵測孔徑剖面及該照明孔徑剖面。
分開之照明區中之每一者可對應於該一或多個偵測區中之一各別者。每一照明區可與其對應偵測區具有相同大小或相較之更大；例如，每一照明區有可能比其對應偵測區大不超過30%。單個照明區可包含除用於偵測孔徑剖面之傅立葉空間之外的可用傅立葉空間及介於照明孔徑剖面與偵測孔徑剖面之間的邊限。
照明光瞳剖面之可組態性可藉由視需要選擇特定空間濾光片SF來達成。例如，濾光片可人工地插入或安裝至濾光轉盤。其他濾光選項包括空間光調變器SLM或數位微鏡裝置DMD代替空間濾光片SF，或甚至提供空間可組態光源，其中可直接組態其照明剖面。可使用用於獲得及/或組態所要照明剖面之任何此等方法或任何其他方法。照明孔徑剖面可包含傅立葉空間中之一或多個照明區；例如，用於在兩個實質上不同角度方向(例如，兩個相反方向)中照明週期性結構的兩個照明區或用於每目標方向在兩個實質上不同角度方向(例如，兩個相反方向)中照明週期性結構的四個照明區。
圖7(a)說明一組態，其中偵測光瞳DP包含四個偵測光瞳區DPR (例如，如藉由四個偵測鏡面所界定)，其可經組態用於針對X目標及Y目標同時量測正及負繞射階資訊。因而照明光瞳IP包含四個照明區ILR，以根據X及Y定向在兩個相反(角度)方向中照明目標，且根據λ/P比率進行組態，使得所得四個第一繞射階(亦即，每方向+1、-1，每照明區ILR捕獲之一階)每一者在k空間(亦被稱作傅立葉空間或角度空間)中與各別偵測光瞳區DPR一致，且因此藉由各別偵測鏡面捕獲。如所已知，照明光瞳區不應在光瞳空間中與偵測光瞳區重疊(亦即，光瞳被劃分成排它性的照明區及偵測區，儘管一些空間可兩者均不是)。在圖7(b)中所說明之替代實施例中，偵測光瞳DP僅僅具有兩個偵測光瞳區DPR (例如，兩個偵測鏡面)，其具有允許增大之偵測NA (其減小光學串擾)的益處。因而，照明剖面亦具有兩個照明區ILR，以在兩個相反(角度)方向中照明目標。然而，此將意味著X及Y中之分開量測。
藉助於特定實例，偵測NA及照明NA可各自包含(例如，在圖7(a)之實例中)：4×NA=0.18至0.23。舉例而言，偵測NA及照明NA有可能各自包含4×NA=0.21。應注意，在每一狀況下，照明NA可等於或(例如稍)大於偵測NA。在圖7(b)實例中，偵測NA可(例如)為2×NA=0.23至0.27(例如，2×NA=0.25)，其運用相對應更大之照明NA (例如，其可更大，例如2×NA=0.3)。照明NA可為使得其針對+1、-1偵測階過度填充偵測NA。過度填充在此上下文中意謂著對於具有無限大小之目標，繞射階在偵測光瞳平面中形成狄悅克增量脈衝。實際上，當然，目標必須具有有限大小(例如，10 µm×10 µm)，因此繞射階之能量在光瞳空間中向外擴展。正因如此，增大照明器以具有比偵測NA更大的NA可具有可幫助成像變得更接近非相干極的優勢。就此而言，應注意上文所描述的用於單色成像可藉以假定為空間非相干之兩個條件/假定的方程式；亦即，其中空間相互相干函數塌陷至狄悅克△函數，從而允許在無需目標之相位資訊的情況下運算成像。
圖7(c)說明排除對可組態/可程式化照明器之需求的另一照明配置。在此實施例中，照明區ILR包含大多數可用k空間；例如，除偵測光瞳區DPR及其間邊限M外的所有空間，以避免來自目標及/或周圍結構之鏡面反射(零階)的光學串擾。為較佳說明此邊限，圖式展示經疊對之照明光瞳及偵測光瞳之IP+DP。在此特定實例中，此邊限具有等於0.08正弦角之寬度，但可例如處於0.05至0.12、0.05至0.1或0.07至0.09之範圍內。此填充照明剖面可具有大於0.9或例如大於0.92的NA。此填充照明剖面可與單個方向偵測光瞳(兩個偵測光瞳區)一起使用，如圖7(b)中所示。
照明NA及偵測NA兩者大小及方位固定，同時針對不同λ/p比率仍具有最佳化照明的此組態實現較小感測器容積、質量及貨品成本。在並聯使用多個此等感測器以提高量測速度及/或晶圓取樣密度(亦即，以量測來自一批次之所有/更多晶圓，及/或每晶圓更多個度量衡目標)的情況下此係重要的。
具有等於或稍大於偵測NA之照明NA可展示為自實用視角足以用於使得所得成像形成物接近於空間非相干的成像形成物；例如，達至可以運算方式使用非相干成像模型準確地運算/預測所偵測攝影機影像的點。舉例而言，相關有關論述可見於J.Goodman之著作「統計光學(Statistical Optics)」的章節7.2及方程式7.2-61中(ISBN 1119009456、9781119009450)，其以引用的方式併入本文中。能夠以此方式運算/預測所偵測攝影機影像允許經由反廻旋(例如，類似維納)校正偵測光學件像差，其具有運算便宜的益處。以此方式，完整向量問題可分裂成兩個純量問題。若像差使得MTF (調變轉換函數)中存在零，則可使用規則化(諸如，L1總變化規則化)應對此等零。此等規則化描述於上述EP3480554中。
對於非相干感測器，調變轉換功能(MTF)係傾斜的，此意謂著所量測資訊之信號雜訊比(S/N比)取決於構成目標之空間頻率。為最大化所得疊對(及/或聚焦)推輪之S/N比，不過度放大具有不良S/N之空間頻率分量係更佳的。因此，所提議的反廻旋操作不應使得有效MTF再次平坦，此係因為彼情況將產生次佳的疊對S/N比。S/N比與反廻旋增益之最佳平衡(針對每一空間頻率分量)可產生文納濾光片(此係因為彼情況恰好如此)；且因此產生類似「維納」之反廻旋。
一旦捕獲，攝影機影像可經處理以推斷所關注參數，例如疊對。對影像執行的一些處理操作可包括例如以下項中之一或多者：邊緣偵測、強度估計、週期性配合(若存在於影像中)。所有此等操作可(部分)書寫為廻旋運算(或多個廻旋之連續級聯)，例如所關注區核心以加權像素以供用於強度估計。校正核心可與所有此等操作組合。此方法亦使得像差校正操作形成為初算位置相依(field position dependent)成為可能。此方式吾人可不僅校正場像差，且亦校正光瞳像差。
對於清晰影像Iclean 及原始量測Iraw ，操作流程之實例可如下：Iclean =Iraw *K 其中K 指示校正核心，且*指示廻旋運算符。其中清晰及原始影像運用所關注區核心(ROI核心)R 進行處理，則：Iclean *R =Iraw * (K * R)
校正核心(K)及其他數學操作之核心(例如ROI核心R)之廻旋可例如在量測工作開始時在臨界量測路徑範圍之外計算。需要針對每一數學操作僅僅完成一次所有量測亦係通用的。此方法很可能更具時效，隨後運用校正核心廻旋每一所獲得影像。
在一實施例中，校正廻旋核心可與廻旋神經網路組合。舉例而言，廻旋之評估(或功能性)(例如，像差校正、PSF修整及ROI選擇廻旋)可使用廻旋神經網路實施，其包含一或許多層。此意謂具有大覆蓋面積核心之一個廻旋可分解成具有較小佔據大小之核的多個廻旋。以此方式，像差之領域相關可藉由神經網路實施/覆蓋。
額外可能性為包括(一種形式之)波前寫碼，以增大(例如)可用聚焦範圍及/或以最佳化一或多個其他態樣的性能。此包含在感測器光學件中故意引入可藉由運算像差校正進行校正的(經設計)像差。此減小聚焦變化之敏感性，且因此有效地增大可用聚焦範圍。舉例而言，以下參考論文包含更多細節，且以引用的方式併入本文中：Dowski Jr、Edward R.及Kenneth S. Kubala之「Modeling of wavefront-coded imaging systems」。在2002年光學件與光子國際協會第116-126頁第4736卷的視覺資訊處理XI中。
額外可能性可包含憑藉切趾法修整(近)非相干點散佈函數(PSF)形狀(其可實施於硬體、軟體或其混合型中)。像差感測器產生某一像差PSF。憑藉像差校正，PSF可再成形為具有理想/無像差感測器之彼PSF。另外，光學串擾可藉由憑藉應用切趾法來抑制所得PSF之旁瓣而進一步減少。藉助於特定實例，可應用運算切趾法，使得所得PSF近似於(徑向)漢寧開窗函數之形狀。
(例如用於像差校正之)另一影像校正技術可係基於殘餘誤差的。存在若干方法校正此誤差，例如： ˙     可藉由量測處於0及180度旋轉之下的目標判定殘餘誤差之一部分。此捕獲光學件之不平衡性，但並不完整捕獲類似串擾之效應。 ˙     可藉由成像處於不同XY移位下之目標來捕獲場相關分量之殘餘誤差。 ˙     可藉由量測具有不同環境之檢測目標來捕獲串擾誤差。 可根據受限集合之目標判定此等殘餘誤差校正，以減少對量測時間之影響。
對於一些基於繞射之疊對技術，目標可在其層中之每一者中包含不同間距。在此狀況中，偵測NA應足夠大，從而一個照明光線/方位能夠偵測/捕獲間距兩者之比重(此處應為在偵測器/攝影機層級下兩個間距之間的相干干擾)。
進一步提議包括晶圓圍繞感測器之光軸的(例如，可程式化)旋轉(或至少目標圍繞感測器之光軸的旋轉)。此可用以增大/最大化照明及/或偵測NA，及/或增大可支援之λ/P比率(藉由釋放其他可用k空間)。可替代地或另外，此旋轉能力可用以進一步抑制來自相鄰結構之串擾，此係因為其將產生四個(或兩個)照明光瞳相對於偵測光瞳中之一者的不同位置。
在此實施例中，因此，提議使用組合晶圓旋轉進行最佳化的照明及偵測光瞳幾何形狀，其中照明幾何形狀(例如，如已沒描述)及晶圓旋轉中之一者或兩者取決於λ/P比率。
圖8展示如何將此晶圓旋轉用以增大偵測(及照明)NA及/或增大可使用的λ/P比率之範圍的實例。圖8(a)展示無晶圓旋轉之配置(亦即，其為圖7(a)的經疊對之照明及偵測剖面)。應注意，此章節中描述之原理同等地應用於圖7之照明及偵測剖面(例如，圖7(b)或圖7(c))中之任一者或本發明之範疇內的任何其他配置。在無晶圓旋轉的情況下，對於固定偵測方位DPR，照明方位ILR針對增大之λ/P比率沿箭頭移動。此意謂，在不顯著限制可以其他方式用於照明及偵測NA重疊的λ/P的情況下，偵測及照明NA不可能比所說明的(如藉由邏輯框展示)更大。詳言之，若干中間比將不可用(例如，對應於藉由箭頭指示之每一路徑的中間部分，其中每一照明方位ILR接近於最近偵測區DPR)。
圖8(b)展示用於對應地增大λ/P比率之六個連續照明剖面((λ /P)1-(λ /P)6)，且其中照明剖面最佳化包括圍繞光軸之晶圓旋轉(應注意其看起來如同感測器旋轉，而非圖示中之晶圓)。可見，照明及偵測NA (對於同一給定整體NA)在圖8(b)中較大，其中大小比較展示於圖式頂部，同時照明及偵測貫穿λ /P比率之範圍保持分隔。旋轉可僅僅用於一些λ /P比率，例如以增大給定NA/偵測剖面之範圍。
亦應瞭解，在考慮周圍結構之週期性間距(例如，以減弱此等周圍結構對所關注參數之比重，諸如強度不對稱性、疊對、聚焦等)以便最佳化照明剖面及/或λ /P比率範圍的情況下，根據λ /P比率旋轉晶圓之此概念可獨立於本文所揭示之概念中的任何其他者，且針對來自所指示之彼等的許多不同照明及偵測剖面及配置而用於度量衡裝置上。
在一實施例中，可執行旋轉以最佳化諸如圖7(c)中所說明之彼實施例的大型照明器實施例中的照明與偵測光瞳之間的邊限M；例如，以減少未帶有資訊但促成光子脈衝雜訊的經鏡面反射之光的洩漏。
用於最大化偵測NA及/或λ/P比率之可容許範圍的其他選項可包含： ˙     圍繞其(本端)法線旋轉晶圓。 ˙     圍繞其光學中心軸旋轉感測器。 ˙     旋轉晶圓上之目標(週期性圖案)方向。 ˙     分裂兩個分開之感測器上的x目標及y目標量測。 ˙     分裂兩個分開之感測器上的+1及-1繞射階量測。 ˙     憑藉分裂波長範圍，劃分兩個或更多個感測器上的λ⁄P比率範圍。 ˙     憑藉分裂間距範圍，劃分兩個或更多個感測器上的λ⁄P比率範圍。 ˙     使用固體/液體沈浸透鏡以增大可用k空間。 ˙     任何以上者之混合/置換/組合(包括兩個以上分開之感測器上的分裂)。
如已描述，許多上述實施例將分開之照明及偵測光瞳用於X及Y目標之互補繞射階對中之每一者。針對X及Y目標，最佳照明條件(例如偏光條件)有可能不同。藉助於特定實例，X目標可能需要水平偏振光，而Y目標可能需要豎直偏振光。對於度量衡裝置(諸如圖5中所說明)，通常在單個獲取期間具有相同設定(例如，針對X及Y)。或者，為獲得最佳條件，可進行多個(例如，兩個)獲取。此導致速度降低。
現將描述允許針對此等目標之不同集合(更確切而言，對於X目標相對於Y目標)運用不同照明條件並行(且同時在兩個方向中)量測X及Y目標的配置。在一實例中，不同照明條件可包含以下項中之一或多者的不同：偏振狀態、波長、強度及持續時間(亦即，對應於偵測器上的積分時間)。以此方式，對於相同量測品質，兩倍較短獲取時間係可能的。
圖9說明用於實現X及Y之分開偏振設定的可能實施。其展示具有水平偏振XH之X照明光瞳及具有垂直偏振YV之Y照明光瞳。此等光瞳使用諸如偏振分光器PBS之合適的光學元件組合，以獲得經組合照明光瞳XH+YV，其接著可用於量測。所說明配置可經調適僅用於在變化照明條件為除偏振之外者時。因而偏振分光器PBS可替換為用於組合具有不同波長或不同持續時間之照明光瞳的另一合適的射束組合元件。此配置可適用於照明路徑針對X及Y照明不同的情況；存在許多不同方法來提供此等不同照明路徑，如熟習此項技術者將顯而易見。
在替代性配置中，例如，在光瞳可程式化的情況下，偏振器(或取決於照明條件之其他元件)可置放於每一各別光瞳之路徑中。可程式化光瞳可例如在包含嵌入型可程式化數位微鏡裝置或類似裝置過程中藉由模組化照明實施。改變照明條件的任何合適的光學元件可提供於工具之光瞳平面中，以對光瞳平面之分開之區起作用。
在本文中所描述之許多實施例中，照明經組態以達成偵測NA之過度填充(光瞳空間中的分隔開之偵測區)。分隔開之偵測區的過度填充意謂所要繞射階(例如，在一個或兩個定向中來自目標之+1、-1互補階對)之繞射照明填充藉由分隔開之偵測區界定的光瞳空間(傅立葉空間)之100%。
圖10說明用於達成此等過度填充偵測NA的三個提議方法。在每一狀況下，僅僅展示一個分隔開之偵測區DPR，但在更常見組態中可能存在兩個或四個。圖10(a)展示完全可程式化配置，其中照明區ILR、ILR'、ILR''經移動以針對不同λ/p組合在偵測區DPR上方同一點中維持繞射輻射DIFF(每一照明區ILR、ILR'、ILR''對應於不同λ/p組合)。以此方式，偵測區DPR藉由繞射輻射DIFF維持過度填充。可藉由本文已揭示之方法中之任一者(例如，空間濾光片、SLM、DMD或空間可組態光源)來達成照明剖面之控制。
圖10(b)及圖10(c)說明涵蓋不同λ/p組合之一範圍的預先組態照明區。在圖10(b)中，使用(例如，固定)細長照明區EILR，其界定自對應於左側圖式中之第一極的第一組合延伸至對應於右側圖式中之第二極的第二組合的範圍的不同λ/p組合。在此範圍內，繞射輻射DIFF、DIFF;'始終過度填充偵測區DPR。圖10(c)展示類似配置但使用完整照明剖面FILR，其除偵測區DPR及安全邊限之外涵蓋整個傅立葉空間(針對第二偵測區提供完整照明剖面FILR中之空間)。在圖10(a)及圖10(b)中，針對另一繞射階需要對應照明區，此並非圖10(c)之完整照明剖面FILR的狀況。
在諸如圖5中所說明之(例如，暗場)散射計度量衡裝置中，已知使用包含兩個對角線方向相對之四等分的界定照明NA之四等分照明光罩來照明疊對目標(例如，基於微繞射之疊對µDBO目標)。其他兩個對角線方向相對之四等分用於偵測且界定偵測NA。散射輻射使用4部分楔向上分裂成+1、-1及(視情況)零繞射階。此配置實現+1、-1及零階之同時成像。在所偵測影像中，X及Y墊彼此鄰接。若存在像差，則此等墊之間將存在XY串擾，該XY串擾將不利地影響疊對擷取結果。
代替此配置，將描述用於多繞射裝置階之同時空間非相干(或部分非相干)成像的若干特定傅立葉平面配置。此等中之每一者可用於本文所揭示之實施例中(亦即，在至少一對互補繞射階之繞射輻射在偵測孔徑內得以捕獲且填充一或多個分隔開之偵測區之至少80%的配置中)。
圖11說明第一提議配置，其使用包含8部分楔而非4部分楔使得X墊與Y墊分開成像的光學元件。
8部分楔可位於偵測光瞳平面處，且包含具有8個部分之光學元件，該等部分皆具有楔狀橫截面(在垂直於且穿過光瞳平面之中心的平面中)，由此在光瞳平面之各別部分中將光向著影像/偵測器平面處的不同位置折射。
針對所要功能性可能需要少於8個部分。舉例而言，45度旋轉(關於當前使用之定向)4部分楔可足以分隔開+/-X/Y階。可提供兩個額外部分以分開並捕獲0階，用於(例如)用量校正或監視界定目標之微影程序。
因此，此實施例可使用包含至少四個楔之光學元件(或鏡面或其他光學元件)，其將偵測孔徑剖面之不同部分/區域(詳言之+/- X/Y階)分隔開。
在圖11(a)中，展示疊對之照明光瞳及偵測光瞳IP+DP，其被劃分成8的區段(點線)。照明可包含一四等分照明剖面ILR，正如4楔光罩。如可見，每一繞射階DIFF+x 、DIFF-x 、DIFF+y 、DIFF-x 與各別專用楔或楔部分一致。圖11(b)展示取決於墊之λ/p比率，照明剖面ILR'可需要截短至(例如)沙漏狀剖面，使得繞射階DIFF'+x、DIFF'-x 、DIFF'+y 、DIFF'-x 保持藉由8部分楔分隔開。
圖11(c)展示影像/偵測器平面處的所得影像。各別不同階IM+x 、IM-x 、IM+y 、IM-x 、IM0 之影像皆位於此影像平面處的分開之位置處。因此，使用此方案，在X及Y繞射階保持分隔開(亦即，X及Y墊分開成像)的約束下，偵測NA空間之使用得以最大化(亦即，最大化成像解析度)。
因為X及Y墊繞射階穿過偵測光瞳之不同部分，所以其受到像差函數之不同部分影響。在當前4部分楔組態中，不可能將像差校正分開地應用於X及Y墊(假定問題在於歸因於像差存在XY串擾，因此不可能在空間上分隔開來自墊之繞射，且分開地應用像差校正)。在8部分楔設定中，可能將像差校正分開地應用於X及Y墊以減少模糊及XX串擾及YY串擾。為有效地應用運算圖像校正，假定成像可估算為完全非相干。在彼狀況下，成像由簡單廻旋描述，且圖像校正可藉由簡單反廻旋來達成。完全非相干可使用已描述方法中之任一者及/或藉由運用彼此非相干之平面波自所有角度照明樣本(大致)達成，亦即，照明光瞳運用彼此非相干點源完全填充。若偵測光瞳過度填充，則照明光瞳完全填充(亦即，完全非相干性)抑或部分相干(亦即，部分相干性)無區別。
應瞭解，圖11中所展示之配置為用於分隔開繞射階之特定配置，其可一般化成任何配置，其中偵測分裂成8個部分，使得四個部分針對兩個目標方向中之每一者捕獲+1、-1階之繞射階，且使得其他4個部分可用以捕獲零階繞射。部分可具有任何形狀。旋轉對稱佈局對於光學及機械製造具有優勢，但不必要。照明剖面可相對於偵測NA經組態以確保在儘可能大的波長/間距範圍內所偵測X及Y繞射階之間不存在串擾。此可藉由已描述之方法中之任一者來達成。偵測及照明光罩可針對非相干波長/間距範圍、cDBO間距差分、照明效率、可用孔徑時槽之數目等進行(共同)最佳化。
圖12說明另一實施例，其藉由在極大波長/間距範圍內過度填充偵測(以在運算圖像校正方面實現良好性能)，同時藉由能夠以有限照明效率損耗偵測兩個不同間距來支援相連DBO(cDBO)應用而實現高層級非相干。簡要地，cDBO度量衡可包含量測cDBO目標，該cDBO目標包含：A型目標或一對A型目標(例如，每方向)，其具有位於具有第二間距p2 之光柵上方的具有第一間距p1 之光柵；及B型目標或一對B型目標，其中此等光柵交換使得第二間距p2 光柵位於第一間距p1 光柵之上。以此方式且與µDBO目標配置相比，目標偏置沿每一目標不斷變化。疊對信號在來自(例如，暗場)影像之波紋圖案中進行編碼。
在圖12中所說明之實例中，照明及偵測遮罩圍繞兩個參數進行設計： ˙Kr ：照明區ILR之主要部分的XY限制(NA半徑或中心徑向數值孔徑維度)。此可相對自由地進行選擇，在此情況下Kr = 0.4 (sin(alpha)單元)； ˙     D：偵測區DPR之安全距離。基值可介於0.03與0.15之間，或介於0.04與0.1之間，例如0.05 (sin(α)單元)。 應注意，偵測光瞳DP僅僅展示一階偵測區域，但照明區ILR (或其子集)之對應區域(安全距離被移除)可用於零階之偵測。
圖13展示另一傅立葉平面配置，其中來自目標結構的繞射輻射DIFF+x 、DIFF-x 、DIFF+y 、DIFF-x 過度填充各別偵測區DPR但其他孔徑中無一者過度填充。圖式亦展示對應照明剖面ILR。
圖14展示又另一傅立葉平面配置，其中來自目標結構之繞射輻射DIFF+x 、DIFF-x 、DIFF+y 、DIFF-x 每一者每階在兩個分開之(例如，過度填充)偵測區中捕獲兩次。亦展示對應照明剖面ILR。此配置實現低階感測器假影之校正(例如，慧形像差及/或散光)。此配置亦與cDBO相容。
在所有上方配置中，可使用光學元件或楔配置(例如，針對每一繞射階具有分開之楔，諸如多部分，例如，4、6、8部分楔)將攝影機上的繞射階影像分隔開。
在許多上方配置中，其中分開之偵測區分開地捕獲各別階，可瞭解對於每一偵測區，成像係非相干的，且所有散射輻射將經受相同像差。此等像差可根據以下等式校正，其中I 為所捕獲影像，
Figure 02_image017
為目標強度，且PSF為歸因於NA及像差的點散佈函數：
Figure 02_image019
可展示，可使用假定非相干成像之反廻旋將影像充分校正10µm離焦(例如，5λ Z4像差)以獲得良好疊對值，其將不可能使用習知成像。
在上文中，用於量測的週期性結構之照明孔徑剖面及/或定向基於偵測孔徑剖面及
Figure 02_image021
比率進行組態。為覆蓋充足高的值(例如，至少達至1.3)，偵測光瞳孔徑應位於高NA處。
在替代實施例中，提議提供可程式化或可組態偵測孔徑剖面，使得對於較低
Figure 02_image021
比率，偵測孔徑之中心可設定為較低NA處。此具有若干額外優勢： ˙ 透鏡像差在較低NA通常較低； ˙ 對於較粗堆疊，較佳將較小間距用於疊對目標，使用小照明孔徑並維持照明光束及1階偵測射束接近於目標之法線以最小化視差及失真。此藉由可程式化偵測孔徑實現。 ˙ 若成像經操作接近於所謂的利特羅條件，則光瞳像差之影響可抑制，其中照明及1階具有相同入射角；此藉由可程式化偵測孔徑實現。
舉例而言，照明光瞳剖面(照明孔徑剖面)及偵測光瞳剖面(照明孔徑剖面)可兩者均可程式化或可組態。合乎需要實施可包含將照明與偵測孔徑之中心中之每一者設定於距離垂直於光柵間距方向之長軸
Figure 02_image024
處或與其接近，以達成或至少估算利特羅條件的構件；
存在用於實施達成此等合乎需要特徵之可組態偵測孔徑剖面的若干方法。第一提議可包含應用照明及偵測孔徑在光瞳剖面中之可程式化移位。此方法可使用一或多個光學元件平移或移位照明及偵測光束中之兩者在光瞳平面中的軌跡。
在一實施例中，照明光瞳孔徑之中心位置與偵測光瞳孔徑之中心位置距離相關軸相同距離，或接近於該相同距離，其中相關軸與目標之間距之方向正交。
圖15為此配置之簡化示意圖。配置係基於位於光瞳平面處之一對稜鏡，或光楔元件或楔W1、W2。楔元件可以相反方向定向，使得其在光瞳平面中移位照明及偵測光束，而實質上未改變其方向(亦即，使得光學系統之光束輸入及輸出之間不存在藉由該對楔界定的方向變化，其中由該等楔中之第一者W1所施加的方向變化藉由該等楔中之第二者W2所施加的相反方向變化抵消。圖式亦展示物鏡OL及基板S。初始照明由固定光瞳界定(如平面AA'中所示)。然而，光楔W1、W2可組態以同時改變照明及偵測光瞳孔徑。在所繪示實施例中，藉由在沿射束之一方向中移動楔形W1、W2中之一者或兩者，光楔W1、W2可組態經由相反平面AA'、BB'之間的可組態或可變距離。圖式展示三個方位中之楔形(或更具體言之，楔W2)(展示為實線之中心方位，及任一側展示為點線的兩個方位。亦展示對應於此等方位中之每一者的照明及1階繞射輻射路徑(又，對於對應於點線楔W2方位之路徑，路徑標以點線)。
稜鏡W1、W2在光瞳平面中將照明及1階繞射輻射在相同方向上同時平移相同量值，此取決於其間隔，如平面BB'中所示。如所示，視需要，互補照明及繞射光可使用光軸O之另一側上的經反向定向之楔沿相反方向移位。
作為具有可變分隔距離之楔的替代方案，其他配置可包含具有可程式化或可組態開度角之楔。舉例而言，一個或兩個楔W1、W2可為基於液體透鏡技術(例如，液體透鏡光學元件)之可調式楔。
理想地，照明及偵測孔徑距離光學y軸(對於x光柵)具有相同距離。然而，如圖式中所示，不需要此情況。
稜鏡之機械移動應快速，以實現短切換時間。可表明，數量級為1 ms之切換應係可行的。
作為具有可組態分隔距離或形狀之稜鏡的替代方案，光學元件可包含光學板(例如，可傾斜或可旋轉光學板)，y軸之每一側處一個光學板，以將光束移位。圖16示意性地說明此旋轉光學板OP，其中移位D取決於入射角θ。
在一實施例中，可將射束分隔/組合單元提供至剛描述的基於稜鏡之配置。射束分隔/組合單元可提供於稜鏡正上方(或位於另一光瞳平面中)。此單元將照明光束與繞射光束分隔開。
此射束分隔/組合單元可包含例如置放於每一照明路徑中之一對小鏡面，以引導照明但並非繞射輻射(例如，鏡面可充當部分光瞳光闌)，使得繞射輻射僅僅向著偵測器行進。替代地，鏡面可經置放以引導繞射輻射但並非照明。
可以類似方式使用一對分光器(例如，小分光方塊)，其定位於照明及繞射輻射兩者之路徑中，但經組態以偏轉此等中之僅僅一者。分光器可與用於將垂直且互補的繞射階引導至偵測器之不同部分的楔組合，其中偵測器上的影像運用單個透鏡轉送(例如，類似於已描述之四部分楔配置)。
上文所描述之配置實現在僅僅一個光柵方向(例如，X或Y)中之偵測。圖17說明另一實施例，其中可使用錐形(或旋轉三稜鏡)楔W2'以及對應凹陷楔W1'(後者展示於橫截面中)在X方向及Y方向兩者中使得照明及偵測孔徑剖面可組態。此等楔可替換圖15之楔W1、W2。作為替代方案，可使用4部楔而非圖15中所展示兩個半部來達成在X及Y中的並行獲取，即使以可支援之較低λ/間距範圍為代價。可藉由楔單元在X及Y量測兩者之間的旋轉來達成X及Y中之連續偵測。
用以程式化/組態照明及偵測光瞳的另一替代方案為使用變焦透鏡(而非旋轉三稜鏡及凹陷透鏡配置)產生(中間)光瞳平面中之光瞳的經放大或經縮微影像。
圖18說明另一實施例，其包含(中間)場平面中的具有可調式或可變角度之鏡面TM (例如，檢流計掃描鏡面)。改變場平面中之鏡面YM的傾角導致光瞳平面之對應平移。圖式亦展示物鏡OL、基體S及透鏡系統L1、L2。光瞳之兩個半部例如使用第一光瞳平面中之楔W1分隔開。在此等楔形上方的場平面中，光瞳平面之每一半將對應於移位影像(類似於當前用於一些度量衡工具之偵測分支中的楔，如已描述)。在此平面中，使用可傾斜鏡面TM改變照明ILL及繞射DIFF光束之角度方向，其轉而對應於連續光瞳規劃中之移位或位移。應注意，鏡面TM可圍繞其他長軸置放於任何標稱角度，使得剩餘光學件傾斜而離開平面。此可幫助達成較大傾斜範圍。此想法可易於擴展為包括X及Y光柵兩者。此基於鏡面之實施例可用以達成低於0.5 ms之極短切換時間。
圖19說明另一實施例，其利用照明及偵測光瞳孔徑之可切換組態而非不斷可程式化組態。在此實施例中，成像模式元件或成像模式轉盤IMW置放於系統之光瞳平面中或圍繞該光瞳平面，且定位於一角度之下以便使得繞射輻射DIFF偏轉離開物鏡OL之方向。成像模式轉盤IMW可包含反射區及透射區，例如傾斜鏡面M及孔H。在圖式中，展示轉盤之兩個方位，每一者在光瞳平面中具有不同位置的孔H及鏡面M，其中孔界定照明孔徑剖面且鏡面M界定偵測孔徑剖面，或反之亦然 。
轉盤IMW可包含若干旋轉方位，每一旋轉方位對應於一個λ/間距比率。對於每一旋轉方位，鏡面M及/或孔H之位置及傾角將不同，且從而其可移動至所需位置，以針對給定λ/間距比率界定所要照明及偵測孔徑剖面。
藉由提供鏡面M部分之適當不同傾角，成像模式轉盤IMW之功能亦提供一些當前系統的先前所描述之楔的功能(亦即，在影像平面中將垂直並互補階分隔開)。照明可使用照明模式選擇器以類似於關於圖5描述之方式的方式提供。然而，此導致光損耗，此係由於必須照明完整NA，且大部分隨後藉由照明孔徑阻擋。為避免光之損耗，此實施例可與場平面中之可傾斜鏡面組合，如關於圖18所描述，以將可程式化光瞳部分耦接至固定的小NA照明光束，因此避免光之損耗。
所描述配置僅為實例，且光學設計區域中之熟習技術人員將得知如何以替代方式針對照明區之子集實施不同照明條件。
應注意，上文所描述之配置僅僅展示可如何實施此系統的實例，且不同硬體設定係可能的。例如，照明及偵測甚至可能未必經由相同透鏡。
在量測獲取期間，度量衡系統之組件相對於較佳或最佳量測條件變化，例如XYZ定位、照明/偵測孔徑剖面、中心波長、頻寬、強度等。當得知關於最佳條件之此變化時(例如，經由直接量測或預測)，可例如經由反廻旋針對此變化糾正所獲得影像。
隨著度量衡系統之輸貫量增大，在(快速)移動(例如，晶圓載物台XY移動)之後穩定組件耗費更多時間。對於量測序列，度量衡系統針對特定設定點進行程式化，其中該該等設定點處進行獲取。每一掃描組件在此序列期間將具有其自身軌跡。可執行最佳化以共同最佳化所有掃描組件及其他系統侷限。如上文所描述，在獲取期間對組件之變化的校正接著可用以校正所有已知變化。
亦可在理想獲取時刻前後獲得量測。此等量測將歸因於惡化量測條件具有較低品質，但可仍用以擷取相關資訊。可基於自最佳量測條件之偏差以品質KPI加權量測。
在所有上文實施例中，照明可經時間調變(例如，運用量測一個目標之積分時間內的調變)。此調變可有助於增大(空間)非相干模式之數目，且因此抑制相干性。為實施此調變，諸如快速旋轉毛玻璃板之調變元件可實施於照明分支內，以提供許多光斑模式之(時間)總和。
圖20為說明可輔助實施本文中所揭示之方法及流程的電腦系統1000的方塊圖。電腦系統1000包括用於傳達資訊之匯流排1002或其他通信機構，及與匯流排1002耦接以用於處理資訊之處理器1004 (或多個處理器1004及1005)。電腦系統1000亦包括耦接至匯流排1002以用於儲存待由處理器1004執行之資訊及指令的主記憶體1006，諸如，隨機存取記憶體(RAM)或其他動態儲存裝置。主記憶體1006亦可用於在待由處理器1004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1000進一步包括耦接至匯流排1002以用於儲存用於處理器1004之靜態資訊及指令的唯讀記憶體(ROM) 1008或其他靜態儲存裝置。提供諸如磁碟或光碟之儲存裝置1010，且將該儲存裝置耦接至匯流排1002以用於儲存資訊及指令。
電腦系統1000可經由匯流排1002耦接至用於向電腦使用者顯示資訊之顯示器1012，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裝置1014耦接至匯流排1002以用於將資訊及命令選擇傳達至處理器1004。另一類型之使用者輸入裝置為用於將方向資訊及命令選擇傳達至處理器1004且用於控制顯示器1012上之游標移動的游標控制器1016，諸如，滑鼠、軌跡球或游標方向按鍵。此輸入裝置通常具有在兩個軸線(第一軸(例如，x)及第二軸(例如，y))上之兩個自由度，從而允許該裝置指定平面中之方位。觸控面板(螢幕)顯示器亦可被用作輸入裝置。
如本文中所描述之方法中之一或多者可由電腦系統1000回應於處理器1004實行主記憶體1006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(諸如儲存裝置1010)讀取至主記憶體1006中。主記憶體1006中含有之指令序列之執行致使處理器1004執行本文中所描述之程序步驟。亦可使用多處理配置中之一或多個處理器，以執行含於主記憶體1006中的指令序列。在一替代實施例中，可代替或結合軟體指令來使用硬佈線電路系統。因此，本文中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1004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，諸如儲存裝置1010。揮發性媒體包括動態記憶體，諸如主記憶體1006。傳輸媒體包括同軸纜線、銅線及光纖，包括包含匯流排1002之電線。傳輸媒體亦可採用聲波或光波之形式，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)軟磁碟、軟性磁碟、硬碟、磁帶、任何其他磁媒體、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1004以供執行時涉及各種形式之電腦可讀媒體。舉例而言，初始地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內，且使用數據機經由電話線而發送指令。在電腦系統1000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1002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1002上。匯流排1002將資料攜載至主記憶體1006，處理器1004自該主記憶體擷取指令並執行該等指令。由主記憶體1006接收之指令可視情況在供處理器1004執行之前或之後儲存於儲存裝置1010上。
電腦系統1000亦較佳地包括耦接至匯流排1002之通信介面1018。通信介面1018提供耦接至連接至區域網路1022之網路鏈路1020的雙向資料通信。舉例而言，通信介面1018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1018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。在任何此實施中，通信介面1018發送且接收攜載表示各種類型之資訊之數位資料流的電信號、電磁信號或光學信號。
網路鏈路1020通常經由一或多個網路而向其他資料裝置提供資料通信。舉例而言，網路鏈路1020可經由區域網路1022而向主機電腦1024或向由網際網路服務業者(ISP) 1026操作之資料設備提供連接。ISP 1026又經由全球封包資料通信網路(現在通常被稱作「網際網路」) 1028而提供資料通信服務。區域網路1022及網際網路1028皆使用攜載數位資料串流之電信號、電磁信號或光學信號。經由各種網路之信號及在網路鏈路1020上且經由通信介面1018之信號(該等信號將數位資料攜載至電腦系統1000且自該電腦系統攜載數位資料)為輸送資訊之載波的例示性形式。
電腦系統1000可經由網路、網路鏈路1020及通信介面1018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1030可能經由網際網路1028、ISP 1026、區域網路1022及通信介面1018而傳輸用於應用程式之所請求程式碼。舉例而言，一種此類經下載應用程式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1004執行，及/或儲存於儲存裝置1010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1000可獲得呈載波之形式之應用程式碼。
在以下經編號條項之後續清單中揭示另外實施例： 1.   一種運用具有至少一個波長之照明輻射量測一基板上之一週期性結構的方法，該週期性結構具有至少一個間距，該方法包含： -基於該間距與該波長之一比率組態以下各項中之一或多者： 一照明孔徑剖面，其包含傅立葉空間中之一或多個照明區； 用於一量測的該週期性結構之一定向；及 一偵測孔徑剖面，其包含傅立葉空間中之一或多個分隔開之偵測區； 使得：i)在該偵測孔徑剖面內捕獲至少一對互補繞射階之繞射輻射，及ii)該繞射輻射填充該一或多個分隔開之偵測區的至少80%；及 -量測該週期性結構，同時應用照明孔徑剖面、偵測孔徑剖面及該週期性結構之定向中之該經組態一或多者。 2.   如條項1之方法，其中該照明孔徑剖面包含傅立葉空間中之該一或多個照明區，其用於自至少兩個實質上不同(例如，相反)角度方向照明該週期性結構，且該偵測孔徑剖面包含傅立葉空間中之至少兩個分隔開之偵測區，其用於捕獲該對互補繞射階中之一各別者。 3.   如條項2之方法，其中該照明孔徑剖面包含傅立葉空間中之該一或多個照明區，其用於針對包含於該週期性結構內的子結構之該兩個週期性定向中之每一者自該兩個實質上不同(例如，相反)角度方向之兩個群組照明該週期性結構，且該偵測孔徑剖面包含傅立葉空間中之四個偵測區，其用於針對該等週期性定向中之每一者捕獲該對互補繞射階中之一各別者。 4.   如條項2或3之方法，其中該一或多個照明區中之一分開之照明區各自對應於每一偵測區中之一各別者，且其中每一照明區與其對應偵測區具有相同大小或相較更大。 5.   如條項4之方法，其中每一照明區比其對應偵測區大不超過10%，或視情況，不超過大20%，或視情況大不超過30%。 6.   如條項2或3之方法，其中該一或多個照明區包含僅僅一單個照明區。 7.   如條項6之方法，其中該單個照明區包含除用於該偵測孔徑剖面之該傅立葉空間之外的可用傅立葉空間，及介於該照明孔徑剖面與偵測孔徑剖面之間的一邊限。 8.   如條項2至7中任一項之方法，其中該等偵測區中之每一者定義不大於0.4之一數值孔徑。 9.   如任一前述條項之方法，其中該組態一照明孔徑剖面包含在一物鏡之一光瞳平面或中間平面或其等效平面中空間濾光該照明輻射，以施加該照明剖面。 10.  如任一前述條項之方法，其包含針對至少兩個不同該等照明區及/或偵測區施加不同照明條件。 11.  如任一前述條項之方法，其中該照明輻射包含多模式輻射；或時間及/或空間不相干輻射或其一近似值。 12.  如條項11之方法，其包含運用該量測之該積分時間內的一調變來時間調變該照明輻射。 13.  如條項12之方法，其中該調變藉由充分快速地旋轉該照明輻射內的一毛玻璃板實施，以便提供許多光斑模式之一時間總和。 14.  如條項11、12或13之方法，其包含校正在該量測期間獲得的該週期性結構之一影像。 15.  如條項14之方法，其中該校正包含針對用以執行該等量測之感測器光學件中之像差校正該影像。 16.  如條項15之方法，其中該針對像差校正該影像經執行為一影像位置相依校正。 17.  如條項15或16之方法，其中該校正包含執行一原始影像及校正核心之一廻旋，其中該校正核心係位置相依的。 18.  如條項17之方法，其中該校正進一步包含用於一或多個影像處理操作中之每一者的一廻旋。 19.  如條項15、16、17或18之方法，其中該校正使用一廻旋神經網路應用。 20.  如條項15至19中任一項之方法，其中該方法包含校正該影像以針對歸因於用以執行該等量測之該感測器光學件的點散佈函數中之像差再成形該點散佈函數。 21.  如條項15至20中任一項之方法，其中該校正包含藉由運算切趾法或一類似成形技術減少該影像中之串擾。 22.  如條項15至21中任一項之方法，其進一步包含針對自一最佳量測條件之任何偏差校正該影像。 23.  如條項15至22中任一項之方法，其中該等像差包含故意波前調變像差，且該方法包含校正該等波前調變像差，以便放大該感測器光學件之可用的聚焦範圍及/或場深。 24.  如條項14至23中任一項之方法，其中該校正係基於由以下各項中之一或多者判定之一殘餘誤差：在兩個相反旋轉下執行一週期性結構之一量測，以判定可歸因於量測光學件之一殘餘誤差，及在該基板平面中之不同定位移位下將該週期性結構成像以針對一場相關組件捕獲該殘餘誤差。 25.  如任一前述條項之方法，其中該照明輻射包含橫跨多個波長之一波長帶，且該至少一個波長包含該中心波長。 26.  如任一前述條項之方法，其中該組態該週期性結構之一定向包含取決於該間距與波長之比率而圍繞該光軸旋轉該週期性結構。 27.  如條項26之方法，其中該旋轉該週期性結構係藉由圍繞該光軸旋轉該基板或圍繞該光軸旋轉該感測器之至少一部分來執行。 28.  如條項26或27之方法，其中該旋轉該週期性結構使得實現：該偵測孔徑剖面及/或照明孔徑剖面之一增大之區域；及/或該等間距的增大之範圍的可量測性及/或相較於無旋轉及/或來自周圍結構之串擾的較佳抑制，該等波長之一增大範圍。 29.  如任一前述條項之方法，其中該照明孔徑剖面包含傅立葉空間中之複數個照明區，其用於自至少兩個實質上不同(例如，相反)角度方向照明該週期性結構，且該等照明區之子集包含不同照明條件。 30.  如條項29之方法，其中該不同照明條件包含以下各項中之一或多者：偏振狀態、強度、波長及積分時間。 31.  如條項29或30之方法，其中該複數個照明區包含兩對該等照明區，每一對包含該等不同照明條件。 32.  如條項31之方法，其包含使用一射束組合裝置組合該等兩對照明區。 33.  如條項32之方法，其中該射束組合裝置為一偏振分光器。 34.  如條項31之方法，其中一或多個光學元件置放於該傅立葉空間中的每一該對照明區中之一者或兩者的路徑中，以提供該等不同照明條件。 35.  如任一前述條項之方法，其中該繞射輻射填充該一或多個分隔開之偵測區的至少80%。 36.  如任一前述條項之方法，其中來自每一捕獲繞射階之繞射輻射在一影像平面中分開成像。 37.  如任一前述條項之方法，其中來自每一捕獲繞射階之繞射輻射成像兩次。 38.  如任一前述條項之方法，其包含同時組態該照明孔徑剖面及偵測孔徑剖面兩者。 39.  如條項38之方法，其中該同時組態步驟包含改變該繞射輻射之至少一對該等繞射光束及該照明輻射之至少一對照明光束的該路徑中之一或多個光學元件，使得該等繞射光束及該等照明光束之軌跡在該傅立葉空間中平移及/或移位。 40.  如條項39之方法，其中該一或多個光學元件使得其在該傅立葉空間中移位該等繞射光束及該等照明光束，而未實質上改變其方向。 41.  如條項39或40之方法，其中該一或多個光學元件包含一對光楔元件，其每對照明及繞射光束具有相似組態但以相反方向定向。 42.  如條項39或40之方法，其中該一或多個光學元件包含：一旋轉三稜鏡或錐形元件及對應凹陷元件；或 一變焦透鏡配置，其可操作以在一(中間)光瞳平面中產生該傅立葉空間之一經放大或經縮微影像。 43.  如條項39至42中任一項之方法，其中該改變一或多個光學元件包含改變一對光學元件之間的一分隔距離。 44.  如條項39至42中任一項之方法，其中該改變一或多個光學元件包含改變該一或多個光學元件之一開度角，其中該等光學元件包含液體透鏡光學元件。 45.  如條項39或40之方法，其中該改變一或多個光學元件包含改變至少一對光學板之角度。 46.  如條項39至45中任一項之方法，其中該一或多個光學元件包含於一光瞳平面內。 47.  如條項39或40之方法，其中該改變一或多個光學元件包含改變一場平面或中間場平面中之至少一對光學鏡面的角度。 48.  如條項39至47中任一項之方法，其包含用於在該等繞射光束之偵測之前將該等照明光束與該等繞射光束分隔開的其他光學元件。 49.  如條項38之方法，其中該改變一或多個光學元件包含將反射區及透射區之不同組態定位於一光瞳平面中。 50.  如條項49之方法，其中該將一或多個反射區及一或多個透射區之不同組態定位於一光瞳平面中包含改變包含該等反射區及透射區之一成像模式元件的該定向及/或方位。 51.  如任一前述條項之方法，其中組態一照明孔徑剖面包含組態將僅包含照明輻射之一中心放射孔徑維度。 52.  如條項51之方法，其進一步包含組態該一或多個分隔開之偵測區中之每一者關於該照明孔徑剖面的一安全邊限。 53.  一度量衡裝置，其可用於執行如條項1至52中任一項之方法。 54.  一種用於量測一基板上之一週期性結構的度量衡裝置，該度量衡裝置包含： 一偵測孔徑剖面，其包含傅立葉空間中之一或多個分隔開之偵測區；及 一照明孔徑剖面，其包含傅立葉空間中之一或多個照明區； 其中，該偵測孔徑剖面、該照明孔徑剖面及包含得以量測之一週期性結構的一基板之一基板定向中之一或多者係基於該週期性結構之至少一個間距與用以量測該週期性結構之照明輻射之至少一個波長的一比率可組態，使得： i)在該偵測孔徑剖面內捕獲至少一對互補繞射階及ii)該對互補繞射階之輻射填充該一或多個分隔開之偵測區的至少80%。 55.  如條項54之度量衡裝置，其中該照明孔徑剖面包含傅立葉空間中之該一或多個照明區，其用於自至少兩個實質上不同(例如，相反)角度方向照明該週期性結構，且該偵測孔徑剖面包含傅立葉空間中之至少兩個分隔開之偵測區，其用於捕獲該對互補繞射階中之一各別者。 56.  如條項54之度量衡裝置，其中該照明孔徑剖面包含傅立葉空間中之該一或多個照明區，其用於針對包含於該週期性結構內的子結構之該兩個週期性定向中之每一者自該兩個實質上不同(例如，相反)角度方向之兩個群組照明該週期性結構，且該偵測孔徑剖面包含傅立葉空間中之四個偵測區，其用於針對該等週期性定向中之每一者捕獲該對互補繞射階中之一各別者。 57.  如條項55或56之度量衡裝置，其包含對應於每一偵測區中之一各別者的一分開之該照明區，且其中每一照明區與其對應偵測區具有相同大小或相較更大。 58.  如條項57之度量衡裝置，其中每一照明區比其對應偵測區大不超過10%，或視情況，不超過大20%，或視情況大不超過30%。 59.  如條項55或56之度量衡裝置，其中該一或多個照明區包含一單個照明區。 60.  如條項59之度量衡裝置，其中該單個照明區包含用於該偵測孔徑剖面之彼傅立葉空間之外的可用傅立葉空間，及介於該照明孔徑剖面與偵測孔徑剖面之間的一邊限。 61.  如條項55至60中任一項之度量衡裝置，其中該等偵測區中之每一者定義不大於0.4之一數值孔徑。 62.  如條項55至61中任一項之度量衡裝置，其包含偵測鏡面或其他光學元件，其中每一者界定該等偵測區中之一各別者的方位及孔徑。 63.  如條項54至62中任一項之度量衡裝置，其包含一空間濾光片，以藉由在一物鏡之一光瞳平面或中間平面或其等效平面中濾光該照明輻射來施加該照明孔徑剖面。 64.  如條項63之度量衡裝置，其中該空間濾光片實體上可替換，此取決於間距與波長之比率。 65.  如條項64之度量衡裝置，其中複數個空間濾光器安裝於一濾光片轉盤上。 66.  如條項63之度量衡裝置，其中該空間濾光片包含一可程式化空間光調變器。 67.  如條項54至62中任一項之度量衡裝置，其包含運用一可組態照明剖面之一照明源，以施加該照明孔徑剖面。 68.  如條項54至67中任一項之度量衡裝置，其可操作以針對至少兩個不同該等照明區及/或偵測區施加不同照明條件。 69.  如條項54至68中任一項之度量衡裝置，其中該照明輻射包含多模式輻射；或不相干輻射或其一近似值。 70.  如條項69之度量衡裝置，其包含用於運用該量測之該積分時間內的一調變來時間調變該照明輻射之一調變元件。 71.  如條項70之度量衡裝置，其中該調變元件包含一可旋轉毛玻璃板。 72.  如條項54至71中任一項之度量衡裝置，其包含經組態以校正在該量測期間獲得之該週期性結構之一影像的一處理器。 73.  如條項72之度量衡裝置，其中該處理器可操作以針對用以執行該等量測之感測器光學件中的像差而校正該影像。 74.  如條項73之度量衡裝置，其中該處理器可操作以針對像差校正該影像，作為影像位置相依校正。 75.  如條項73或74之度量衡裝置，其中該處理器可操作以經由一原始影像及校正核心之一廻旋執行該校正，其中該校正核心係位置相依的。 76.  如條項75之度量衡裝置，其中該處理器可操作以將該校正經執行為一或多個影像處理操作中之每一者的一廻旋。 77.  如條項73至76中任一項之度量衡裝置，其中該處理器經組態以使用一廻旋神經網路進行該校正之該執行。 78.  如條項73至77中任一項之度量衡裝置，其中該處理器進一步可操作以校正該影像，以針對歸因於用以執行該等量測之該感測器光學件的點散佈函數中之像差再成形該點散佈函數。 79.  如條項73至78中任一項之度量衡裝置，其中該處理器進一步可操作以針對自一最佳量測條件之任何偏差校正該影像。 80.  如條項73至79中任一項之度量衡裝置，其中該等像差包含故意波前調變像差，且該處理器經進一步組態以校正該等波前調變像差，以便放大該感測器之可用的聚焦範圍及/或場深。 81.  如條項72至80中任一項之度量衡裝置，其中該處理器可操作以藉由運算切趾法或一類似成形技術減少該影像中之串擾。 82.  如條項72至81中任一項之度量衡裝置，其可操作以基於由以下各項中之一或多者判定之一殘餘誤差而執行該校正：在兩個相反旋轉下執行一週期性結構之一量測，以判定可歸因於量測光學件之一殘餘誤差，及在該基板平面中之不同定位移位下將該週期性結構成像以針對一場相關組件捕獲該殘餘誤差。 83.  如條項54至82中任一項之度量衡裝置，其中該照明輻射包含橫跨多個波長之一波長帶，且該至少一個波長包含該中心波長。 84.  如條項54至83中任一項之度量衡裝置，其包含用於固持該基板之一基板支撐件，該基板支撐件圍繞其光軸可旋轉，該度量衡裝置可操作以至少部分藉由取決於該間距與波長之比率而圍繞該光軸旋轉該基板或圍繞該光軸旋轉該感測器的至少一部分來組態該基板定向。 85.  如條項84之度量衡裝置，其中該旋轉該基板使其實現：該偵測孔徑剖面及/或照明孔徑剖面之一增大之區域；及/或該等間距的增大之範圍的可量測性及/或相較於無旋轉具有該等波長之一增大範圍。 86.  如條項54至85中任一項之度量衡裝置，其包含用於提供該照明輻射之一照明源。 87.  如任一前述條項之度量衡裝置，其中該照明孔徑剖面包含傅立葉空間中之複數個照明區，其用於自至少兩個實質上相反角度方向照明該週期性結構，且該等照明區之子集包含不同照明條件。 88.  如條項87之度量衡裝置，其中該不同照明條件包含以下各項中之一或多者：偏振狀態、強度、波長及積分時間。 89.  如條項87或88之度量衡裝置，其中該複數個照明區包含兩對該等照明區，每一對包含該等不同照明條件。 90.  如條項89之度量衡裝置，其包含可操作以組合該兩對照明區之一射束組合裝置。 91.  如條項90之度量衡裝置，其中該射束組合裝置為一偏振分光器。 92.  如條項89之度量衡裝置，其包含該傅立葉空間中的每一該對照明區中之一者或兩者的路徑中的一或多個光學元件，以提供該等不同照明條件。 93.  如條項54至92中任一項之度量衡裝置，其中該繞射輻射填充該一或多個分隔開之偵測區的100%。 94.  如條項54至93中任一項之度量衡裝置，其包含一光學元件，其可操作使得來自每一捕獲繞射階之繞射輻射在一影像平面中分開成像。 95.  如條項54至94中任一項之度量衡裝置，其可操作使得來自每一捕獲繞射階之繞射輻射成像兩次。 96.  如條項54至95中任一項之度量衡裝置，其經配置用於該照明孔徑剖面及偵測孔徑剖面中之兩者的同時組態。 97.  如條項96之度量衡裝置，其中該同時包含該繞射輻射之至少一對該等繞射光束及該照明輻射之至少一對照明光束之該路徑中的一或多個光學元件，該一或多個光學元件係可變的使得該等繞射光束及該等照明光束之軌跡在該傅立葉空間中平移及/或移位。 98.  如條項97之度量衡裝置，其中該一或多個光學元件使得其在該傅立葉空間中移位該等繞射光束及該等照明光束，而未實質上改變其方向。 99.  如條項97或98之度量衡裝置，其中該一或多個光學元件包含一對光楔元件，其每對照明及繞射光束具有相似組態但以相反方向定向。 100. 如條項97或98之度量衡裝置，其中該一或多個光學元件包含： 一旋轉三稜鏡或錐形元件及對應凹陷元件；或 一變焦透鏡配置，其可操作以在一(中間)光瞳平面中產生該傅立葉空間之一經放大或經縮微影像。 101. 如條項97至100中任一項之度量衡裝置，其中該一或多個光學元件包含一可變分隔距離，其變化同時組態該照明孔徑剖面及偵測孔徑剖面中之兩者。 102. 如條項97至100中任一項之度量衡裝置，其中該等光學元件包含液體透鏡光學元件，且該一或多個光學元件中之至少一者包含一可變開度角，其變化同時組態該照明孔徑剖面及偵測孔徑剖面中之兩者。 103. 如條項97或98之度量衡裝置，其中該一或多個光學元件包含至少一對光學板，其中每一者之一角度的變化同時組態該照明孔徑剖面及偵測孔徑剖面中之兩者。 104. 如條項97至103中任一項之度量衡裝置，其中該一或多個光學元件包含於該度量衡裝置之一光瞳平面內。 105. 如條項97或98之度量衡裝置，其中該一或多個光學元件包含該度量衡裝置之一場平面或中間場平面中的至少一對光學鏡面，其中每一者之一角度的變化同時組態該照明孔徑剖面及偵測孔徑剖面中之兩者。 106. 如條項97至105中任一項之度量衡裝置，其包含用於在該等繞射光束之偵測之前將該等照明光束與該等繞射光束分隔開的其他光學元件。 107. 如條項96之度量衡裝置，其包含該度量衡裝置之一光瞳平面中的一成像模式元件，該成像模式元件包含一或多個反射區及一或多個透射區，該成像模式元件經配置使得改變其定向及/或方位同時組態該照明孔徑剖面及偵測孔徑剖面中之兩者。 108. 如條項54至107中任一項之度量衡裝置，其中該照明孔徑剖面可組態以界定將僅僅包含照明輻射之一中心放射數值孔徑維度。 109. 如條項108之度量衡裝置，其進一步包含該一或多個分隔開之偵測區中之每一者關於該照明孔徑剖面的一安全邊限。 110. 一種用於運用具有至少一個波長之照明輻射，量測位於一基板上且具有至少一個週期性間距之一週期性結構的度量衡裝置，該度量衡裝置包含： 用於固持該基板之一基板支撐件，該基板支撐件圍繞其光軸可旋轉，該度量衡裝置可操作以藉由取決於該間距與波長之比率而圍繞該光軸旋轉該基板來最佳化一照明孔徑剖面。 111. 如條項109之度量衡裝置，其中該旋轉該基板使其實現：該偵測孔徑剖面及/或照明孔徑剖面之一增大之區域；及/或該等間距的增大之範圍的可量測性及/或相較於無旋轉之該等波長之一增大範圍。
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、用於磁疇記憶體之導引及偵測、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭，等等。
雖然在本文中可對在檢測或度量衡設備之上下文中的本發明之實施例進行特定參考，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、微影設備或量測或處理諸如晶圓(或其他基板)或光罩(或其他圖案化裝置)之物件的任何設備之部分。術語「度量衡設備」亦可指檢測設備或檢測系統。舉例而言，包含本發明之一實施例的檢測設備可用以偵測基板之缺陷或基板上之結構之缺陷。在此實施例中，基板上之結構之所關注特性可能關於結構中之缺陷、結構之特定部分之不存在或基板上之非所需結構之存在。
儘管特別提及「度量衡設備/工具/系統」或「檢測設備/工具/系統」，但此等術語可指相同或相似類型之工具、設備或系統。例如，包含本發明之實施例的檢測或度量衡設備可用於判定在基板上或在晶圓上的結構之特性。例如，包含本發明之實施例的檢測設備或度量衡設備可用於偵測基板之缺陷或在基板上或在晶圓上的結構之缺陷。在此類實施例中，基板上之結構的所關注特性可能關於結構中之缺陷、結構之特定部分之不存在或基板上或晶圓上之非所需結構之存在。
儘管上文可能已經特定地參考在光學微影之上下文中對本發明之實施例的使用，但應瞭解，在上下文允許之情況下，本發明不限於光學微影，且可用於其他應用(例如壓印微影)中。
雖然上文所描述之目標或目標結構(更一般而言，基板上之結構)為出於量測之目的而特定設計及形成的度量衡目標結構，但在其他實施例中，可對作為在基板上形成之裝置之功能性部分的一或多個結構量測所關注屬性。許多裝置具有規則的類光柵結構。如本文中所使用之術語結構、目標光柵及目標結構不要求已特定針對正執行之量測來提供結構。另外，度量衡目標之間距P可接近於散射計之光學系統的解析度極限或可更小，但可遠大於目標部分C中藉由微影程序製得的典型產品特徵之尺寸。實際上，可使目標結構內之疊對光柵之線及/或空間包括在尺寸上類似於產品特徵之較小結構。
雖然上文已描述本發明之特定實施例，但將瞭解，可以與所描述之方式不同的其他方式來實踐本發明。上方描述意欲為說明性，而非限制性的。由此，對於熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離下文所闡述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:輻射投影儀 4:光譜儀偵測器 5:輻射 6:光譜 8:結構或剖面 10:反射或散射輻射 11:源 12:透鏡 13:孔徑板 13N:孔徑板 13S:孔徑板 14:透鏡 15:分光器 16:物鏡 17:第二分光器 18:光學系統 19:第一感測器 20:光學系統 21:孔徑光闌 22:光學系統 23:感測器 1000:電腦系統 1002:匯流排 1004:處理器 1006:主記憶體 1008:唯讀記憶體(ROM) 1010:儲存裝置 1012:控制顯示器 1014:輸入裝置 1016:游標控制器 1018:通信介面 1020:網路鏈路 1022:區域網路 1024:主機電腦 1026:網際網路服務業者(ISP) 1028:網際網路 1030:伺服器 AA':平面 BB':平面 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 D:移位 DE:顯影器 DET:攝影機/偵測器 DIFF:繞射輻射 DIFF':繞射輻射 DIFF+x:繞射階 DIFF-x:繞射階 DIFF+y:繞射階 DIFF'+x:繞射階 DIFF'-x:繞射階 DIFF'+y:繞射階 DM:偵測鏡面 DP:偵測光瞳 DPR:偵測光瞳區 EILR:細長照明區 FILR:完整照明剖面 H:孔 IF:方位量測系統 IL:照明系統 ILL:照明 ILR:照明區 ILR':照明區 ILR'':照明區 IMW:成像模式轉盤 IP:照明光瞳 I/O1:輸入/輸出埠 I/O2:輸入/輸出埠 IM+x:階 IM-x:階 IM+y:階 IM0:階 L1:透鏡 L2:透鏡 L3:透鏡 LA:微影設備 LACU:微影控制單元 LB:裝載匣 M:鏡面/邊限 MA:圖案化裝置 MF:多模光纖 MT:支撐結構 M1:光罩對準標記 M2:光罩對準標記 NA:偵測光瞳 O:光軸 OL:物鏡 OP:旋轉光學板 PBS:偏振分光器 PM:第一定位器 PS:投影系統 PU:處理單元/處理器 PW:第二定位器 P1:基板對準標記 P2:基板對準標記 RO:基板處置器或機器人 S:基板 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 SI:源照明 SIF:經濾光源照明 SF:濾光片 SO:輻射源/照明源 T:目標 TCU:塗佈顯影系統控制單元 TM:鏡面 W:基板 W1:光楔 W1':凹陷楔 W2:光楔 W2':錐形(或旋轉三稜鏡)楔 WT:基板支撐件 XH:水平偏振 YV:垂直偏振
現在將參考隨附示意性圖式而僅藉由實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中： 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性圖示，其表示最佳化半導體製造之三種關鍵技術之間的協作； 圖4為散射量測設備之示意性說明； 圖5包含：(a)用於使用第一對照明孔徑來量測根據本發明之實施例的目標之暗場散射計的示意圖；(b)針對給定照明方向的目標光柵之繞射光譜的細節；(c)在使用散射計以用於基於繞射之疊對(DBO)量測時提供其他照明模式的第二對照明孔徑；及(d)組合第一對孔徑及第二對孔徑之第三對照明孔徑； 圖6包含用於量測根據本發明之實施例的目標之度量衡裝置的示意圖； 圖7說明(a)根據第一實施例之第一照明光瞳及偵測光瞳剖面；(b)根據第二實施例之第二照明光瞳及偵測光瞳剖面；及(c)根據第三實施例之第三照明光瞳及偵測光瞳剖面； 圖8說明根據本發明之實施例的用於(a)無晶圓旋轉之配置；及(b)具有六個連續λ/P比率之晶圓旋轉之配置的照明光瞳及偵測光瞳剖面； 圖9為根據一實施例的用於針對X目標及Y目標運用不同照明條件獲得照明剖面的配置之示意性說明； 圖10(a)至圖10(c)說明用於達成此等經過度填充之偵測NA的三個提議照明配置； 圖11(a)至圖11(c)說明分開成像每一所捕獲繞射階的8部分楔概念； 圖12說明8部分楔概念之另一實施例； 圖13說明在本發明之實施例中可使用的特定照明NA及偵測NA； 圖14說明在本發明之實施例中可使用的另一特定照明NA及偵測NA； 圖15為根據第一實施例的用於組態照明及偵測NA兩者之配置之示意性說明； 圖16為可代替圖15之光楔使用的光學元件之示意性； 圖17為可代替圖15之光楔而使用的其他光學元件之示意圖； 圖18為根據第二實施例的用於組態照明及偵測NA兩者之配置之示意性說明； 圖19為根據第三實施例的用於組態照明及偵測NA兩者之配置之示意性說明；及 圖20描繪用於控制如本文所揭示之系統及/或方法的電腦系統之方塊圖。
DP:偵測光瞳
DPR:偵測光瞳區
ILR:照明區
IP:照明光瞳
M:邊限

Claims (15)

  1. 一種運用具有至少一個波長之照明輻射量測一基板上之一週期性結構的方法，該週期性結構具有至少一個間距，該方法包含： 基於該間距與該波長之一比率組態以下各項中之一或多者： 一照明孔徑剖面，其包含傅立葉空間中之一或多個照明區； 用於一量測的該週期性結構之一定向；及 一偵測孔徑剖面，其包含傅立葉空間中之一或多個分隔開之偵測區； 使得：i)在該偵測孔徑剖面內捕獲至少一對互補繞射階之繞射輻射，及ii)該繞射輻射填充該一或多個分隔開之偵測區的至少80%；及 量測該週期性結構，同時應用照明孔徑剖面、偵測孔徑剖面及該週期性結構之定向中之經組態一或多者。
  2. 如請求項1之方法，其中該照明孔徑剖面包含傅立葉空間中之該一或多個照明區，其自至少兩個實質上不同角度方向照明該週期性結構；視情況其中該兩個實質上不同角度方向為兩個相反方向。
  3. 如請求項2之方法，其中該照明孔徑剖面包含傅立葉空間中之該一或多個照明區，其用於針對包含於該週期性結構內的子結構之兩個週期性定向中之每一者自該兩個實質上不同角度方向照明該週期性結構，且該偵測孔徑剖面包含傅立葉空間中之四個偵測區，其用於針對該等週期性定向中之每一者捕獲該對互補繞射階中之一各別者。
  4. 如請求項2或3之方法，其中該一或多個照明區中之一分開之照明區各自對應於每一偵測區中之一各別者，且其中每一照明區與其對應偵測區具有相同大小或相較更大，且視情況，每一照明區比其對應偵測區大不超過30%。
  5. 如請求項2或3之方法，其中該一或多個照明區包含一單個照明區，該單個照明區包含除用於該偵測孔徑剖面之該傅立葉空間之外的可用傅立葉空間，及介於該照明孔徑剖面與偵測孔徑剖面之間的一邊限。
  6. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該組態一照明孔徑剖面包含：在一物鏡之一光瞳平面或中間平面或其等效平面中空間濾光該照明輻射，以施加該照明剖面。
  7. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該照明輻射包含多模式輻射；或時間及/或空間不相干輻射或其一近似值。
  8. 如請求項7之方法，其包含校正在該量測期間獲得之該週期性結構之一影像。
  9. 如請求項8之方法，其中該校正包含針對用以執行該等量測之感測器光學件中之像差校正該影像。
  10. 如請求項9之方法，其中針對像差之該校正經執行為一初算位置相依校正。
  11. 如請求項9之方法，其中該校正包含執行一原始影像及校正核心之一廻旋，其中該校正核心係位置相依的。
  12. 如請求項9之方法，其中該方法包含校正該影像以針對歸因於用以執行該等量測之該等感測器光學件的點散佈函數中之像差再成形該點散佈函數。
  13. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該組態該週期性結構之一定向包含取決於該間距與波長之比率而圍繞光軸旋轉該週期性結構。
  14. 如請求項1至3中任一項之方法，其包含同時組態該照明孔徑剖面及偵測孔徑剖面兩者；其中該組態步驟視情況包含改變該繞射輻射之至少一對該等繞射光束及該照明輻射之至少一對照明光束之路徑中的一或多個光學元件，使得該等繞射光束及該等照明光束之軌跡在該傅立葉空間中平移及/或移位。
  15. 一種用於量測一基板上之一週期性結構的度量衡裝置，該度量衡裝置包含： 一偵測孔徑剖面，其包含傅立葉空間中之一或多個分隔開之偵測區；及 一照明孔徑剖面，其包含傅立葉空間中之一或多個照明區； 其中，該偵測孔徑剖面、該照明孔徑剖面及包含得以量測之一週期性結構的一基板之一基板定向中之一或多者係基於該週期性結構之至少一個間距與用以量測該週期性結構之照明輻射之至少一個波長的一比率可組態，使得： i)在該偵測孔徑剖面內捕獲至少一對互補繞射階，及 ii)該對互補繞射階之輻射填充該一或多個分隔開之偵測區的至少80%。
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