TW202208999A

TW202208999A - 用於光學量測系統之校準之方法及光學量測系統

Info

Publication number: TW202208999A
Application number: TW110113351A
Authority: TW
Inventors: 馬登喬瑟夫簡森; 劉平
Original assignee: 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司
Priority date: 2020-04-23
Filing date: 2021-04-14
Publication date: 2022-03-01
Also published as: JP7375226B2; JP2023522924A; EP4139628A1; CN115485524A; WO2021213750A1; US20230168077A1

Abstract

本發明提供一種用於一光學量測系統之校準之方法，其中一第一光軸及一第二光軸具有一不同光程長度，該方法包含：使用一第一量測光束沿該第一光軸量測一第一量測值，使用一第二量測光束沿該第二光軸量測一第二量測值，改變該第一量測光束及該第二量測光束之一波長，使用具有改變之波長的該第一量測光束沿該第一光軸量測另一第一量測值，使用具有改變之波長的該第二量測光束沿該第二光軸量測另一第二量測值，基於經量測值而判定該光學量測系統之一循環誤差，及基於該循環誤差而儲存一校正值。

Description

用於光學量測系統之校準之方法及光學量測系統

本發明係關於一種用於一光學量測系統之校準之方法，且係關於一種光學量測系統。

微影設備為經建構以將所要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，遮罩)之圖案(亦常常稱為「設計佈局」或「設計」)投影至設置於基板(例如，晶圓)上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上。

隨著半導體製造程序持續進步，幾十年來，電路元件之尺寸已不斷地減小，而每裝置的諸如電晶體之功能元件之量已穩固地增加，此遵循通常稱為「莫耳定律(Moore's law)」之趨勢。為了跟上莫耳定律，半導體行業正追逐使得能夠產生愈來愈小特徵之技術。為了將圖案投影於基板上，微影設備可使用電磁輻射。此輻射之波長判定圖案化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，使用具有在4 nm至20 nm之範圍內(例如6.7 nm或13.5 nm)之波長之極紫外線(EUV)輻射的微影設備可用以在基板上形成較小特徵。

微影設備通常具備光學位置量測系統，諸如干涉計系統。干涉計系統經配置以準確地判定物件(諸如固持基板之台或投影系統之光學組件)之位置。此類物件之位置需要被準確地量測，使得控制系統可將該物件準確地移動至所要位置。干涉計之量測誤差使控制系統以所要位置之偏移將物件移動至一位置。歸因於該偏移，圖案可能會不恰當地投影於基板上。

已知干涉計系統之缺點在於，其受所謂的循環誤差影響。干涉計系統基於物件之位置而提供重複信號。循環誤差為重複信號之誤差，其取決於信號之相位。

US 2019/265019揭示了一種用於光學量測系統之校準之方法。此方法包含以下步驟：沿量測方向量測目標之第一位置或第一角度定向；針對目標處於第一位置或處於第一角度定向之情況，判定光學量測系統之第一循環誤差；沿量測方向量測目標之第二位置或第二角度定向；針對目標處於第二位置或處於第二角度定向之情況，判定光學量測系統之第二循環誤差，其中第二位置在除了量測方向以外的方向上與第一位置相距一定距離；基於第一循環誤差而儲存第一校正值；及基於第二循環誤差而儲存第二校正值。

第一校正值及第二校正值可用於校正光學量測系統之量測值，其中第一校正值係針對目標在第一位置處或附近之情況，且可用於校正光學量測系統之另一量測值，其中第二校正值係針對目標在第二位置處或附近之情況。

在US 2019/265019之方法中，需要移動目標來判定校正值以校正循環誤差之量測值。

此方法之缺點在於，該方法無法用於判定不具有移動目標之干涉計系統之循環誤差。

本發明之一目標為提供一種用於光學量測系統之校準之方法，該方法無需移動目標來判定校正值以針對循環誤差校正光學量測系統之量測值。本發明之另一目標為提供一種光學量測系統，其經配置以校正循環誤差而無需移動目標來判定用於校正循環誤差之校正值。

根據本發明之一態樣，提供一種用於包含一第一光軸及一第二光軸之一光學量測系統之校準的方法，其中該第一光軸及該第二光軸具有一不同光程長度，該方法包含以下校準步驟：使用一第一量測光束沿該第一光軸量測一第一量測值，使用一第二量測光束沿該第二光軸量測一第二量測值，改變該第一量測光束及該第二量測光束之一波長，使用具有改變之波長的該第一量測光束沿該第一光軸量測另一第一量測值，使用具有改變之波長的該第二量測光束沿該第二光軸量測另一第二量測值，基於該第一量測值、該第二量測值、該另一第一量測值及該另一第二量測值而判定該光學量測系統之一循環誤差，及基於該循環誤差而儲存一校正值。

根據本發明之一態樣，提供一種光學量測系統，其包含：一光源，其用以提供一第一量測光束及一第二量測光束，一第一光軸，其光學地連接至該光源以接收該第一量測光束，一第二光軸，其光學地連接至該光源以接收該第二量測光束，其中該第一光軸及該第二光軸具有一不同光程長度，一第一偵測器，其與該第一光軸相關聯，一第二偵測器，其與該第二光軸相關聯，一處理單元，其連接至該第一偵測器及該第二偵測器，其中該光學量測系統經配置以進行一校準方法，該校準方法包含以下步驟利用該第一偵測器使用該第一量測光束沿該第一光軸量測一第一量測值，利用該第二偵測器使用該第二量測光束沿該第二光軸量測一第二量測值，改變該第一量測光束及該第二量測光束之一波長，利用該第一偵測器使用具有改變之波長的該第一量測光束沿該第一光軸量測另一第一量測值，利用該第二偵測器使用具有改變之波長的該第二量測光束沿該第二光軸量測另一第二量測值，在該處理單元中基於該第一量測值、該第二量測值、該另一第一量測值及該另一第二量測值而判定該光學量測系統之一循環誤差，及基於該循環誤差而儲存一校正值。

在本發明文件中，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365、248、193、157或126 nm之波長)及EUV (極紫外線輻射，例如具有在約5至100 nm範圍內之波長)。

如本文中所使用之術語「倍縮光罩」、「遮罩」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。在此內容背景中，亦可使用術語「光閥」。除經典遮罩(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：照射系統(亦稱為照射器) 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)；遮罩支撐件(例如遮罩台) MT，其經建構以支撐圖案化裝置(例如遮罩) 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。照射系統IL可包括用於引導、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可用以調節輻射光束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可屬於一種類型，其中基板之至少一部分可由具有相對高折射率之例如水之液體覆蓋，以便填充投影系統PS與基板W之間的空間--此亦稱為浸潤微影。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。在此類「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。量測載物台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。量測載物台可固持多個感測器。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件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入射於固持在遮罩支撐件MT上之圖案化裝置(例如，遮罩) MA上，且藉由存在於圖案化裝置MA上之圖案(設計佈局)圖案化。在越過圖案化裝置MA後，輻射光束B穿過投影系統PS，該投影系統將光束聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器PW及位置量測系統PMS，可準確地移動基板支撐件WT，例如，以便在輻射光束B之路徑中將不同目標部分C定位於聚焦且對準之位置處。類似地，第一定位器PM及可能另一位置感測器(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裝置MA。可使用遮罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化裝置MA與基板W。儘管如所說明之基板對準標記P1、P2佔據專用目標部分，但其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。

為了闡明本發明，使用笛卡爾座標系。笛卡爾座標系具有三個軸，亦即，x軸、y軸及z軸。三個軸中之每一者與其他兩個軸正交。圍繞x軸之旋轉稱為Rx旋轉。圍繞y軸之旋轉稱為Ry旋轉。圍繞z軸之旋轉稱為Rz旋轉。x軸及y軸界定水平平面，而z軸處於豎直方向上。笛卡爾座標系不限制本發明且僅用於說明。實際上，可使用另一座標系，諸如圓柱座標系，來闡明本發明。笛卡爾座標系之定向可不同，例如，使得z軸具有沿水平平面之分量。

圖2展示圖1之微影設備LA之一部分的更詳細視圖。微影設備LA可具備基座框架BF、平衡塊BM、度量衡框架MF及振動隔離系統IS。度量衡框架MF支撐投影系統PS。另外，度量衡框架MF可支撐位置量測系統PMS之部分。度量衡框架MF係由基座框架BF經由振動隔離系統IS支撐。振動隔離系統IS經配置以防止或減少振動自基座框架BF傳播至度量衡框架MF。

第二定位器PW經配置以藉由在基板支撐件WT與平衡塊BM之間提供驅動力來加速基板支撐件WT。驅動力使基板支撐件WT在所要方向上加速。歸因於動量守恆，驅動力亦以相等的量值施加至平衡塊BM，但方向與所要方向相反。通常，平衡塊BM之質量顯著大於第二定位器PW及基板支撐件WT之移動部分之質量。

在一實施例中，第二定位器PW係由平衡塊BM支撐。舉例而言，其中第二定位器PW包含用以使基板支撐件WT懸浮於平衡塊BM上方之平面馬達。在另一實施例中，第二定位器PW係由基座框架BF支撐。舉例而言，其中第二定位器PW包含線性馬達，且其中第二定位器PW包含用以使基板支撐件WT懸浮於基座框架BF上方之軸承，如氣體軸承。

位置量測系統PMS可包含適合於判定基板支撐件WT之位置的任何類型之感測器。位置量測系統PMS可包含適合於判定遮罩支撐件MT之位置的任何類型之感測器。該感測器可為光學感測器，諸如干涉計或編碼器。位置量測系統PMS可包含干涉計及編碼器之組合系統。感測器可為另一類型之感測器，諸如磁感測器、電容式感測器或電感式感測器。位置量測系統PMS可判定相對於參考(例如度量衡框架MF或投影系統PS)的位置。位置量測系統PMS可藉由量測位置或藉由量測位置之時間導數(諸如速度或加速度)來判定基板台WT及/或遮罩支撐件MT之位置。

位置量測系統PMS可包含編碼器系統。舉例而言，編碼器系統係自2006年9月7日申請之特此以引用方式併入的美國專利申請案US2007/0058173A1為吾人所知。編碼器系統包含編碼器頭、光柵及感測器。編碼器系統可接收初級輻射光束及次級輻射光束。初級輻射光束以及次級輻射光束兩者源自相同輻射光束，亦即，原始輻射光束。藉由用光柵繞射原始輻射光束來產生初級輻射光束及次級輻射光束中之至少一者。若藉由用光柵繞射原始輻射光束來產生初級輻射光束及次級輻射光束兩者，則初級輻射光束需要具有與次級輻射光束不同的繞射階。不同繞射階為例如+1階、-1階、+2階及-2階。編碼器系統將初級輻射光束及次級輻射光束光學地組合成組合輻射光束。編碼器頭中之感測器判定組合輻射光束之相位或相位差。感測器基於該相位或相位差而產生信號。該信號表示編碼器頭相對於光柵之位置。編碼器頭及光柵中之一者可配置於基板結構WT上。編碼器頭及光柵中之另一者可配置於度量衡框架MF或基座框架BF上。舉例而言，複數個編碼器頭配置於度量衡框架MF上，而光柵配置於基板支撐件WT之頂部表面上。在另一實例中，光柵配置於基板支撐件WT之底表面上，且編碼器頭配置於基板支撐件WT下方。

位置量測系統PMS可包含干涉計系統。舉例而言，干涉計系統係自1998年7月13日申請之特此以引用方式併入的美國專利US6,020,964為吾人所知。干涉計系統可包含光束分光器、鏡面、參考鏡面及感測器。輻射光束係由光束分光器分成參考光束及量測光束。量測光束傳播至鏡面，且由鏡面反射回至光束分光器。參考光束傳播至參考鏡面且由參考鏡面反射回至光束分光器。在光束分光器處，量測光束及參考光束組合成組合輻射光束。組合輻射光束入射於感測器上。感測器判定組合輻射光束之相位或頻率。感測器基於該相位或該頻率而產生信號。該信號表示鏡面之位移。在一實施例中，鏡面連接至基板支撐件WT。可將參考鏡面連接至度量衡框架MF。在一實施例中，藉由額外光學組件替代光束分光器將量測光束及參考光束組合成組合輻射光束。

第一定位器PM可包含長衝程模組及短衝程模組。短衝程模組經配置以在小移動範圍內以高準確度相對於長衝程模組移動遮罩支撐件MT。長衝程模組經配置以在大移動範圍內以相對低的準確度相對於投影系統PS移動短衝程模組。在長衝程模組與短衝程模組組合之情況下，第一定位器PM能夠在大移動範圍內以高準確度相對於投影系統PS移動遮罩支撐件MT。類似地，第二定位器PW可包含長衝程模組及短衝程模組。短衝程模組經配置以在小移動範圍內以高準確度相對於長衝程模組移動基板支撐件WT。長衝程模組經配置以在大移動範圍內以相對低的準確度相對於投影系統PS移動短衝程模組。在長衝程模組與短衝程模組組合之情況下，第二定位器PW能夠在大移動範圍內以高準確度相對於投影系統PS移動基板支撐件WT。

第一定位器PM及第二定位器PW各自具備致動器以分別移動遮罩支撐件MT及基板支撐件WT。致動器可為線性致動器以沿單軸(例如y軸)提供驅動力。可應用多個線性致動器以沿多個軸提供驅動力。致動器可為平面致動器以沿多個軸提供驅動力。舉例而言，平面致動器可經配置以在6個自由度中移動基板支撐件WT。致動器可為包含至少一個線圈及至少一個磁鐵之電磁致動器。致動器經配置以藉由將電流施加至至少一個線圈而相對於至少一個磁鐵移動至少一個線圈。致動器可為移動磁體型致動器，其具有分別耦接至基板支撐件WT、耦接至遮罩支撐件MT之至少一個磁體。致動器可為移動線圈型致動器，其具有分別耦接至基板支撐件WT、耦接至遮罩支撐件MT之至少一個線圈。致動器可為語音線圈致動器、磁阻致動器、洛倫茲(Lorentz)致動器或壓電致動器，或者任何其他合適的致動器。

微影設備LA包含如圖3中示意性地描繪之位置控制系統PCS。位置控制系統PCS包含設定點產生器SP、前饋控制器FF及回饋控制器FB。位置控制系統PCS將驅動信號提供至致動器ACT。致動器ACT可為第一定位器PM或第二定位器PW之致動器。致動器ACT驅動器件P，該器件P可包含基板支撐件WT或遮罩支撐件MT。器件P之輸出為位置量，諸如位置或速度或加速度。位置量係用位置量測系統PMS進行量測。位置量測系統PMS產生信號，該信號為表示器件P之位置量的位置信號。設定點產生器SP產生信號，其為表示器件P之所要位置量的參考信號。舉例而言，參考信號表示基板支撐件WT之所要軌跡。參考信號與位置信號之間的差形成回饋控制器FB之輸入。基於該輸入，回饋控制器FB為致動器ACT提供驅動信號之至少一部分。參考信號可形成前饋控制器FF之輸入。基於該輸入，前饋控制器FF為致動器ACT提供驅動信號之至少一部分。前饋FF可使用關於器件P之動力特性之資訊，諸如質量、硬度、共振模式及固有頻率。

圖4展示根據本發明之一實施例之干涉計系統100的實施例。干涉計系統100包含第一光軸102及第二光軸104。干涉計系統100為外差干涉計系統，且包含可調雷射裝置107。可調雷射裝置107經組態以提供具有可調光頻率之輻射光束。

干涉計系統100包含與可調雷射裝置107相關聯之光學系統108。光學系統108經建構以將輻射光束分成待用作第一光軸102及第二光軸104中之量測光束的第一輻射光束部分及待用作第一光軸102及第二光軸104中之參考光束的第二輻射光束部分。

在光學系統108中，第一光學頻率移位裝置設置於第一輻射光束部分之光程中，且第二光學頻率移位裝置設置於第二輻射光束部分之光程中，以便產生第一輻射光束部分之第一頻率與第二輻射光束部分之第二頻率之間的頻率差。第一光學頻率移位裝置及第二光學頻率移位裝置例如為聲光調變器單元，其有效地產生第一輻射光束部分之第一頻率與第二輻射光束部分之第二頻率之間的頻率差，例如4 MHz。亦可應用用以在第一光束與第二光束之間產生頻率差之其他裝置。亦有可能的是，僅在第一光程或第二光程中，頻率偏移裝置經配置以產生第一光束之第一頻率與第二光束之第二頻率之間的所要頻率差。在具有可調光頻率之經重組輻射光束中，在光學系統108中重組第一輻射光束部分與第二輻射光束部分。

具有可調光頻率之經重組輻射光束例如由非偏振光束分光器109分成第一部分及第二部分。第一部分被引導到與第一光軸102相關聯之干涉計光學器件110。干涉計光學器件110經配置以將第一部分分成第一量測光束及第一參考光束。第一量測光束沿第一光程102導引至第一反射量測表面201。在第一量測光束由第一反射量測表面201反射之後，在干涉計光學器件110中使第一量測光束與第一參考光束重組。經重組之第一量測光束及第一參考光束被引導到偵測器103b，該偵測器連接至光感測器裝置103。

輻射光束之第二部分被引導到與第二光軸104相關聯之干涉計光學器件111。干涉計光學器件111經配置以將第二部分分成第二量測光束及第二參考光束。第二量測光束沿第二光程104導引至第二反射參考表面105。在第二量測光束由第二反射參考表面105反射之後，在干涉計光學器件111中使第二量測光束與第二參考光束重組。經重組之第二量測光束及第二參考光束被引導到偵測器103c，該偵測器連接至光感測器103。

第一光軸102包含第一量測光束與第一參考光束之間的第一光程長度L1，且第二光軸104包含第二量測光束與第二參考光束之間的第二光程長度L2。第一光軸102之光程長度L1由相對於干涉計光學器件110安裝於固定位置處之第一反射量測表面201界定，且第二光軸104之光程長度L2由相對於干涉計光學器件111安裝於固定位置處之第二反射量測表面105界定。第一光程長度L1與第二光程長度L2不同。由於第一反射量測表面201及第二反射量測表面105配置於固定位置中，因此第一光程長度L1及第二光程長度L2為恆定的。因此，在第一光程長度L1與第二光程長度L2之間存在恆定差。

在經重組輻射光束分成第一部分及第二部分之前，具有可調光頻率之經重組輻射光束之另一部分被引導到參考偵測器103a，該參考偵測器連接至光感測器裝置103。具有可調光頻率之經重組輻射光束之此部分尚未與第一反射量測表面201或第二反射參考表面105相互作用，且用作參考信號以用於處理外差干涉計系統100之量測。

參考偵測器103a將雷射光束之部分傳播至光感測器裝置103之光二極體上。偵測器103b將經重組之第一量測光束及第一參考光束傳播至光感測器裝置103之另一光二極體上。偵測器103c將經重組之第二量測光束及第二參考光束傳播至光感測器裝置103之又一光二極體上。光二極體之量測結果經由光感測器裝置103饋送至處理單元106中。處理單元106基於由偵測器103b進行之輸入而產生第一量測值，亦即，第一量測相位值。替代地，處理單元106可基於由偵測器103b進行之輸入及由參考偵測器103a進行之輸入而產生第一量測相位值，以補償可調雷射源107與干涉計光學器件110之間的雷射光束之干擾。處理單元106基於由偵測器103c進行之輸入而產生第二量測值，亦即，第二量測相位值。替代地，處理單元106可基於由偵測器103c進行之輸入及由參考偵測器103a進行之輸入而產生第二量測值，以補償可調雷射源107與干涉計光學器件111之間的雷射光束之干擾。

圖4中所描繪的干涉計系統100可能會受所謂的循環誤差影響。干涉計系統100基於第一反射量測表面201及第二反射參考表面105之位置而提供重複信號。循環誤差為重複信號之誤差，其取決於信號之相位。在此實施例中，提出一種用於判定可用以補償此等循環誤差之校正值的校準方法。處理單元106經配置以進行此類校準方法。

校準方法包含以下步驟：使用第一量測光束沿第一光軸102量測第一量測值且使用第二量測光束沿第二光軸104量測第二量測值，藉由調諧由可調雷射源107提供之輻射光束之頻率來改變第一量測光束及第二量測光束之波長，使用具有改變之波長的第一量測光束沿第一光軸102量測另一第一量測值，且使用具有改變之波長的第二量測光束沿第二光軸104量測另一第二量測值。基於第一量測值、第二量測值、另一第一量測值及另一第二量測值，可判定光學量測系統之循環誤差。此循環誤差可用以判定可例如作為公式或查表儲存於處理單元106中之校正值，以補償干涉計系統之操作量測期間的循環誤差。

循環誤差之計算係基於以下影響：在量測第一量測值及另一第一量測值之間改變第一量測光束之頻率會引起第一量測值與另一第一量測值之間的相移，且在量測第二量測值及另一第二量測值之間改變第二量測光束之頻率會引起第二量測值與另一第二量測值之間的相移。第一光軸102與第二光軸104之間的相移速率將隨著第一光程長度L1與第二光程長度L2之間的光程長度差而縮放。

相移速率之差將隨時間變化而影響循環誤差週期，且因此可用以根據第一量測值、第二量測值、另一第一量測值及另一第二量測值唯一地識別及判定每一光軸102、104之循環誤差。

在上文所描述之方法中，僅在兩個頻率位準下進行兩次量測。實務上，例如藉由在可調雷射源107藉由在合適頻率範圍內之頻率掃掠提供輻射光束時進行多次量測，可在不同頻率下進行多次另外的量測。可進行數百或數千次量測。量測冗餘度可保證經良好調節之一組線性方程式。

作為更詳細實例，可如下判定循環誤差。

在第一步驟中，量測在如上文所描述之波長變化期間第一光軸102之量測值及第二光軸104之量測值的變化。此量測產生(行)向量，含有來自第一光軸102之量測資料：

，及來自第二光軸104之量測資料：

。具有不同光程長度差(OPD)之干涉計軸之量測資料的變化將具有極相似形狀，但具有不同量值。相對增益等於所量測腔之長度比率。在第二步驟中，如由兩個干涉計所量測之量測值軌跡彼此擬合，從而產生增益，其對應於第一光軸102之第一光程長度L1與第二光軸104之第二光程長度之間的OPD比率

。

因此，使用第一步驟及第二步驟來估計OPD比率。若在量測之前已知曉第一光軸102與第二光軸104之間的OPD比率，則可在信號處理中跳過第一步驟及第二步驟。

現在，OPD比率為已知的，且在第三步驟中，可如下判定含有兩個干涉計軸之循環誤差之混合的擬合殘差：　• 擬合殘差=

。殘差主要含有兩個干涉計軸之循環誤差之間的差。

在第四步驟中，可擬合循環誤差。可使用每一光軸之所量測相位值之餘弦及正弦作為用於擬合循環誤差之目標函數：殘差=

其中可擬合之參數為：

	第一光軸之第一諧波循環誤差參數
	第一光軸之第二諧波循環誤差參數
	第二光軸之第一諧波循環誤差參數
	第二光軸之第二諧波循環誤差參數
偏移	偏移為可擬合之額外參數

此組線性方程式可例如在以矩陣符號寫入時進行求解：

求解矩陣H 之行含有與量測殘差擬合之目標函數。基本上，可將任何數目個諧波或額外目標函數(諸如偏移或趨勢)添加至矩陣H ，但在實例中，僅擬合用於兩個干涉計軸之第一諧波循環誤差及第二諧波循環誤差的目標函數。可藉由下式獲得一組線性方程式之最小平方擬合： par = (H ^T ·H )^-1 ·H ^T 殘差「par」現表示含有經擬合循環誤差參數之向量：

在干涉計系統之操作使用期間，可使用經導出循環誤差參數(亦即，校正值)來重建構干涉計系統100之經校正量測值而無循環誤差。可例如基於以下方程式而重建構經校正相位信號：

因此，可使用經判定循環誤差來計算可用以在干涉計系統100之操作使用期間針對干涉計系統之循環誤差校正量測的校正值。

循環誤差參數(亦即，校正值)通常作為循環誤差校正查表或循環誤差校正公式儲存於處理單元106中，該循環誤差校正查表或循環誤差校正公式用於在量測期間進行線內(inline)循環誤差補償。

如上文所描述之方法使得有可能校正具備具有固定光程長度之第一光軸102及第二光軸104兩者之干涉計系統之量測。

該方法之優點為，循環誤差量測對於任意頻率調諧軌跡皆為可能的，而對調諧速率或調諧平滑度無任何要求，同時可判定用於尋找循環誤差之分析上準確的解。

圖5展示經組態以進行針對干涉計系統100之循環誤差之校準方法的干涉計系統100之第二實施例。第二實施例之干涉計系統100與圖4中所展示之實施例實質上相同。干涉計系統100為具有第一光軸102及第二光軸104之外差干涉計系統。第一光軸102具有第一恆定光程L1，且第二光軸104具有第二恆定光程104，由此第一光程102與第二光程104不同。

圖4之實施例與圖5之實施例之間的差異在於，圖5之實施例之雷射源101為具有固定頻率之雷射源，例如穩定HeNe雷射，而非圖4之可調雷射源107。

如關於圖4之實施例所解釋，可藉由引入干涉計系統100之第一量測光束及第二量測光束之頻率變化來判定第一光軸102及第二光軸104之循環誤差。然而，由於雷射源101為具有固定頻率之雷射源，因此，此雷射源101無法用於引入第一量測光束及第二量測光束之頻率變化以獲得波長變化。

頻率與波長之間的關係如下。 f = λ/(c·n)，其中f為輻射光束之頻率，λ為波長，c為真空中光速，且n為各別量測傳播通過之介質之折射率。根據此關係式，由此得出當頻率f變化時，波長λ會變化。

用以引入第一量測光束及第二量測光束之波長變化的替代方法為改變第一量測光束及第二量測光束傳播之空間內之壓力。圖5之干涉計系統100之第一光軸102及第二光軸104配置於封閉空間150中，在該封閉空間中，可由壓力裝置151控制壓力。壓力裝置151可藉由將空氣或另一介質引入封閉空間150或自該封閉空間排出空氣或另一介質來控制封閉空間150中之壓力。

改變封閉空間150中之壓力使得封閉空間150中之介質之折射率變化。根據關係式f = λ/(c·n)，由此得出折射率n的變化亦會引起傳播通過封閉空間之光之波長λ的變化。

在圖5之干涉計系統中，校準方法包含以下步驟：使用第一量測光束沿第一光軸102量測第一量測值且使用第二量測光束沿第二光軸104量測第二量測值，藉由將封閉空間150中之壓力自第一壓力位準改為第二壓力位準而改變第一量測光束及第二量測光束之波長，使用具有改變之波長的第一量測光束沿第一光軸102量測另一第一量測值，且使用具有改變之波長的第二量測光束沿第二光軸104量測另一第二量測值。一旦進行此等量測，就可基於第一量測值、第二量測值、另一第一量測值及另一第二量測值而判定光學量測系統之循環誤差，如關於圖4之實施例所解釋。

此方法之優點為可針對具有固定光程長度之干涉計系統及具有固定頻率之雷射源判定循環誤差。此外，有可能針對封閉空間150中之任意非平滑壓力變化而量測干涉計系統100之循環誤差。

在所描述方法中，在封閉空間150中之兩個壓力位準下進行量測。實務上，例如藉由在壓力裝置151引起合適壓力範圍內之壓力增大或減小時進行多次量測，可在不同壓力位準下應用多次另外的量測，例如數百或數千次量測。

圖6展示根據本發明之一實施例之干涉計系統100的第三實施例。干涉計系統100經配置以判定可移動物件200 (例如，微影設備之投影系統PS之可移動部分)之絕對位置。可移動物件200亦可為微影設備之遮罩支撐件或基板支撐件。

干涉計系統100為包含固定頻率雷射源101之外差干涉計系統。固定頻率雷射源101經建構以提供具有固定頻率之輻射光束，且例如為穩定HeNe雷射源。

干涉計系統100進一步包含可調雷射裝置107。可調雷射裝置107經組態以提供具有可調光頻率之輻射光束。

可調雷射源107之輻射光束可用於使用沿第一光軸102傳播之第一量測光束及沿第二光軸104傳播之第二量測光束來量測量測值，該第一量測光束及該第二量測光束源自可調雷射源107之輻射光束。同時，固定頻率雷射源101之輻射光束可用於使用沿第一光軸102傳播之另一第一量測光束及沿第二光軸104傳播之另一第二量測光束來量測量測值，該另一第一量測光束及該另一第二量測光束源自固定頻率雷射源101之輻射光束。

固定頻率雷射源101與可調雷射源107之組合藉由利用源自固定頻率雷射源101及可調雷射源107之量測光束同時進行量測來實現判定可移動物件200之絕對位置，且藉由利用源自固定頻率雷射源101之量測光束進行量測來實現判定可移動物件200之位置的後續變化。然而，此等量測可能會受各別光軸102、104之循環誤差影響。因此，需要針對循環誤差校準第一光軸102及第二光軸104且補償此等循環誤差之操作量測值。

對應於關於圖4之實施例所描述之方法，若可移動物件200固持於穩定位置中，則可使用可調雷射107之頻率變化來判定干涉計系統100之循環誤差。然而，當可移動物件200之位置在校準量測期間變化時，此會改變第一光軸102之光程長度L1。針對循環誤差之校準量測會受光程長度L1之此類變化的影響，且此可能會使干涉計系統100之循環誤差之計算不正確。

為了補償可移動物件200之可能移動之影響，可在校準量測之同時使用固定頻率雷射源101來量測可移動物件雷射源之位置變化。如使用源自固定頻率雷射源101之輻射光束之另外量測光束所量測的位置變化可例如用作用於對可移動物件200進行位置控制之輸入，該輸入經配置以在用於判定干涉計系統100之循環誤差之校準量測期間將可移動物件維持在穩定位置中。

在一替代實施例中，處理單元106可經組態以針對可移動物件200在校準量測期間之移動校正校準量測值以獲得經校正校準量測值。此等經校正量測值可隨後用以判定干涉計系統之循環誤差。

以此方式，可在校準量測期間阻止或補償可移動物件200之移動以計算干涉計系統100之循環誤差。

在上文中，描述了用以判定干涉計系統之循環誤差的校準方法。該方法係基於沿具有不同但穩定的光程之兩個光軸進行之量測，其中用於此等量測之量測光束之波長變化。

可藉由調諧提供量測光束之可調雷射源之頻率或藉由改變量測光束傳播通過之空間中之壓力來改變量測光束之波長。在光軸中之一者具有可變光程長度之狀況下，可藉由利用具有固定頻率之第二雷射源進行額外量測來量測校準量測期間光程長度之變化。此等額外量測可用於在各別光軸中對可移動物件進行位置控制以使光程長度穩定，或可基於額外量測而校正校準量測。此校準方法之優點之一為校準方法不受各別校準量測之間的波長之平滑度或最小變化速率限制，此使得方法更易於應用於干涉計系統中。

儘管可在本文中特定地參考在IC製造中的微影設備之使用，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遮罩檢測設備、度量衡設備或量測或處理諸如晶圓(或其他基板)或遮罩(或其他圖案化裝置)之物件之任何設備的部分此等設備可一般被稱作微影工具。此微影工具可使用真空條件或周圍(非真空)條件。

儘管上文可能已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，在內容背景允許之情況下，本發明不限於光學微影，且可用於其他應用，例如壓印微影。

在內容背景允許之情況下，可以硬體、韌體、軟體或其任何組合實施本發明之實施例。本發明之實施例亦可被實施為儲存於機器可讀媒體上之指令，其可由一或多個處理器讀取及執行。機器可讀媒體可包括用於以可由機器(例如，計算裝置)讀取之形式儲存或傳輸資訊的任何機構。舉例而言，機器可讀媒體可包括唯讀記憶體(ROM)；隨機存取記憶體(RAM)；磁性儲存媒體；光學儲存媒體；快閃記憶體裝置；電、光學、聲學或其他形式之傳播信號(例如載波、紅外信號、數位信號等)，等等。另外，韌體、軟體、常式、指令可在本文中被描述為執行某些動作。然而，應瞭解，此等描述僅僅為方便起見，且此等動作事實上係由計算裝置、處理器、控制器或執行韌體、軟體、常式、指令等之其他裝置引起，且如此進行可使致動器或其他裝置與實體世界互動。

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。以上描述意欲為說明性，而非限制性的。因此，對於熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離下文所闡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。

100:干涉計系統 101:雷射源 102:第一光軸/第一光程/第一光學長度 103:光感測器裝置/光感測器 103a:參考偵測器 103b:偵測器 103c:偵測器 104:第二光軸/第二光程/第二光學長度 105:第二反射量測表面/第二反射參考表面 106:處理單元 107:可調雷射裝置 108:光學系統 109:非偏振光束分光器 110:干涉計光學器件 111:干涉計光學器件 150:封閉空間 151:壓力裝置 200:可移動物件 201:第一反射量測表面 ACT:致動器 B:輻射光束 BD:光束遞送系統 BF:基座框架 BM:平衡塊 C:目標部分 FB:回饋控制器 FF:前饋控制器 IL:照射系統/照射器 IS:振動隔離系統 L1:第一光程長度 L2:第二光程長度 LA:微影設備 M1:遮罩對準標記 M2:遮罩對準標記 MA:圖案化裝置 MF:基座框架 MT:遮罩支撐件 P:器件 P1:基板對準標記 P2:基板對準標記 PCS:位置控制系統 PM:第一定位器 PMS:位置量測系統 PS:投影系統 PW:第二定位器 SO:輻射源 SP:設定點產生器 W:基板 WT:基板支撐件

現將參考隨附示意性圖式僅藉助於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描繪圖1之微影設備之部分的詳細視圖； - 圖3示意性地描繪位置控制系統； - 圖4描繪根據本發明之一實施例之光學量測系統的第一實施例； - 圖5描繪根據本發明之一實施例之光學量測系統的第二實施例；且 - 圖6描繪根據本發明之一實施例之光學量測系統的第三實施例。

100:干涉計系統

102:第一光軸/第一光程/第一光學長度

103:光感測器裝置/光感測器

103a:參考偵測器

103b:偵測器

103c:偵測器

104:第二光軸/第二光程/第二光學長度

105:第二反射量測表面/第二反射參考表面

106:處理單元

107:可調雷射裝置

108:光學系統

109:非偏振光束分光器

110:干涉計光學器件

111:干涉計光學器件

201:第一反射量測表面

L1:第一光程長度

L2:第二光程長度

Claims

一種用於包含一第一光軸及一第二光軸之一光學量測系統之校準的方法，其中該第一光軸及該第二光軸具有一不同光程長度，該方法包含以下校準步驟：使用一第一量測光束沿該第一光軸量測一第一量測值，使用一第二量測光束沿該第二光軸量測一第二量測值，改變該第一量測光束及該第二量測光束之一波長，使用具有改變之波長的該第一量測光束沿該第一光軸量測另一第一量測值，使用具有改變之波長的該第二量測光束沿該第二光軸量測另一第二量測值，基於該第一量測值、該第二量測值、該另一第一量測值及該另一第二量測值而判定該光學量測系統之一循環誤差，及基於該循環誤差而儲存一校正值。
如請求項1之方法，其中該方法包含重複以下該等步驟：改變該第一量測光束及該第二量測光束之該波長，使用具有改變之波長的該第一量測光束沿該第一光軸量測另一第一量測值，使用具有改變之波長的該第二量測光束沿該第二光軸量測另一第二量測值，以針對不同波長獲得多個另外的第一量測值及另外的第二量測值，以在判定該光學量測系統之該循環誤差的該步驟中使用。
如請求項1或2之方法，其中改變該第一量測光束之該波長及改變該第二量測光束之該波長包含調諧由該光學量測系統之一光源提供的光頻率。
如請求項3之方法，其中該第一光軸及該第二光軸具有一固定光程長度。
如請求項3之方法，其中至少該第一光軸具有一可變光程長度，其中該光學系統包含一第二光源以提供具有一固定光頻率之另一第一量測光束及具有一固定光頻率之另一第二量測光束，其中該方法包含在該等校準步驟期間進行以下操作：基於使用該另一第一量測光束沿該第一光軸及使用該另一第二量測光束沿該第二光軸進行之量測而量測可變路徑長度之一變化，及在該等校準步驟期間補償該可變光程長度之一變化。
如請求項5之方法，其中補償該可變光程長度之一變化包含控制界定該第一光軸之該可變光程長度的一可移動反射元件之位置以使第一光程長度穩定。
如請求項5之方法，其中補償該可變光程長度之一變化包含針對該第一光軸之該可變光程長度之變化校正該第一量測值及該另一第一量測值。
如請求項1或2之方法，其中改變該第一量測光束之該波長及改變該第二量測光束之該波長包含改變一量測空間中之一介質之折射率，該第一光軸及該第二光軸在該量測空間中延伸。
如請求項8之方法，其中改變該介質之該折射率包含改變該量測空間中之壓力。
如請求項1或2之方法，其中該光學量測系統為一外差干涉計系統。
一種光學量測系統，其包含：一光源，其用以提供一第一量測光束及一第二量測光束，一第一光軸，其光學地連接至該光源以接收該第一量測光束，一第二光軸，其光學地連接至該光源以接收該第二量測光束，其中該第一光軸及該第二光軸具有一不同光程長度，一第一偵測器，其與該第一光軸相關聯，一第二偵測器，其與該第二光軸相關聯，一處理單元，其連接至該第一偵測器及該第二偵測器，其中該光學量測系統經配置以進行一校準方法，該校準方法包含以下步驟利用該第一偵測器使用該第一量測光束沿該第一光軸量測一第一量測值，利用該第二偵測器使用該第二量測光束沿該第二光軸量測一第二量測值，改變該第一量測光束及該第二量測光束之一波長，利用該第一偵測器使用具有改變之波長的該第一量測光束沿該第一光軸量測另一第一量測值，利用該第二偵測器使用具有改變之波長的該第二量測光束沿該第二光軸量測另一第二量測值，在該處理單元中基於該第一量測值、該第二量測值、該另一第一量測值及該另一第二量測值而判定該光學量測系統之一循環誤差，及基於該循環誤差而儲存一校正值。
如請求項11之光學量測系統，其中該光學量測系統經配置以重複以下該等步驟：改變該第一量測光束及該第二量測光束之該波長，使用具有改變之波長的該第一量測光束沿該第一光軸量測另一第一量測值，使用具有改變之波長的該第二量測光束沿該第二光軸量測另一第二量測值，以針對不同波長獲得多個另外的第一量測值及另外的第二量測值，以在判定該光學量測系統之該循環誤差的該步驟中使用。
如請求項11或12之光學量測系統，其中該光源為一可調光源，且其中改變該第一量測光束之該波長及改變該第二量測光束之該波長包含調諧由該光學量測系統之該光源提供的光頻率。
如請求項13之光學量測系統，其中該第一光軸及該第二光軸具有一固定光程長度。
如請求項13之光學量測系統，其中至少該第一光軸具有一可變光程長度，其中該光學系統包含一第二光源以提供具有一固定光頻率之另一第一量測光束及具有一固定光頻率之另一第二量測光束，其中該光學量測系統經配置以在校準步驟期間進行以下操作：基於使用該另一第一量測光束沿該第一光軸及使用該另一第二量測光束沿該第二光軸進行之量測而量測可變路徑長度之一變化，及在該等校準步驟期間補償該可變光程長度之一變化。
如請求項15之光學量測系統，其中補償該可變光程長度之一變化包含控制界定該第一光軸之該可變光程長度的一可移動反射元件之位置以使第一光程長度穩定。
如請求項15之光學量測系統，其中補償該可變光程長度之一變化包含針對該第一光軸之該可變光程長度之變化校正該第一量測值及該另一第一量測值。
如請求項11或12之光學量測系統，其中該光學量測系統包含一量測空間，該第一光軸及該第二光軸在該量測空間中延伸，且其中改變該第一量測光束之該波長及改變該第二量測光束之該波長包含改變一量測空間中之一介質之折射率，該第一光軸及該第二光軸在該量測空間中延伸。
如請求項18之光學量測系統，其中該量測空間與一壓力裝置相關聯，該壓力裝置經組態以改變該量測空間中之壓力以改變該量測空間中之該介質之該折射率。
如請求項11或12之光學量測系統，其中該光學量測系統為一外差干涉計系統。
一種微影設備，其包含如請求項11至20中任一項之光學量測系統。