TW202248759A - 用於在微影對準裝置中量測強度之系統及方法 - Google Patents

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Abstract

一種度量衡系統包括一輻射源、一可調整繞射元件、一光學系統、一光學元件及一處理器。該輻射源產生輻射。該可調整繞射元件繞射該輻射以產生第一輻射光束及第二輻射光束。該第一光束及該第二光束分別具有第一及第二不同的非零繞射階。該光學系統將該第一光束及該第二光束導引朝向一目標結構，使得分別基於該第一光束及該第二光束產生輻射之第一散射光束及第二散射光束。該度量衡系統調整該第一散射光束與該第二散射光束之一相位差。該光學元件在一成像偵測器處干涉該第一散射光束及該第二散射光束，該成像偵測器產生一偵測信號。該處理器接收並分析該偵測信號以基於該經調整之相位差判定該目標結構之一屬性。

Description

用於在微影對準裝置中量測強度之系統及方法
本發明係關於一種度量衡系統，例如一種用於量測微影系統中之基板上之特徵位置的對準裝置。
微影裝置為將所要圖案施加至基板上(通常施加至基板之目標部分上)之機器。微影裝置可用於例如積體電路(IC)之製造中。在彼情況下，圖案化器件(其替代地被稱作遮罩或倍縮光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上之電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包含晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上來進行圖案之轉印。一般而言，單一基板將含有經順次地圖案化之鄰近目標部分之網路。已知的微影裝置包括：所謂的步進器，其中藉由一次性將整個圖案曝光至目標部分上來輻照每一目標部分；及所謂的掃描器，其中藉由在給定方向(「掃描」方向)上經由輻射光束而掃描圖案同時平行或反平行於此掃描方向而同步地掃描目標部分來輻照每一目標部分。亦有可能藉由將圖案壓印至基板上而將圖案自圖案化器件轉印至基板。
另一微影系統為干涉微影系統，其中不存在圖案化器件，而是一光束被分裂成兩個光束，且經由使用反射系統而使該兩個光束在基板之目標部分處進行干涉。該干涉使得待在基板之目標部分處形成線。
在微影操作期間，不同處理步驟可要求不同層依序形成於基板上。因此，可有必要以高準確度相對於形成於基板上之先前圖案來定位基板。通常，將對準標記置放於待對準之基板上且參考第二物件來定位對準標記。微影裝置可使用對準裝置以用於偵測對準標記之位置且用於使用對準標記對準基板從而確保自遮罩之準確曝光。兩個不同層處之對準標記之間的未對準被量測為疊對誤差。
為了監測微影程序，量測經圖案化基板之參數。舉例而言，參數可包括形成於經圖案化基板中或上之順次層之間的疊對誤差，及經顯影感光性抗蝕劑之臨界線寬。可對產品基板及/或對專用度量衡目標執行此量測。存在用於進行在微影程序中形成之顯微結構之量測的各種技術，包括使用掃描電子顯微鏡及各種其他特殊化工具。特殊化檢測工具之快速且非侵入性形式為散射計，其中輻射光束經引導至基板之表面上之目標上，且量測散射或反射光束之屬性。藉由將光束在其已由基板反射或散射之前與之後的屬性進行比較，可判定基板之屬性。舉例而言，可藉由比較反射光束與儲存於與已知基板屬性相關聯之已知量測庫中的資料而進行此判定。光譜散射計將寬頻帶輻射光束引導至基板上且量測散射至特定窄角度範圍中之輻射之光譜(依據波長而變化的強度)。相比之下，角度解析散射計使用單色輻射光束且量測依據角度而變化的散射輻射之強度。
微影裝置中之晶圓之對準誤差引起品質降低、效能不可靠且所製造器件之良率降低，此繼而增加器件製造之時間及成本。
因此，需要改良允許經微影結構在晶圓上較準確地置放之度量衡技術。
在一些實施例中，一種度量衡系統包含：一輻射源，其經組態以產生一輻射光束；一光學系統，其經組態以將該輻射光束導引朝向一目標結構；及自該目標結構接收輻射之一第一散射光束及一第二散射光束，其中該第一散射光束包含一第一非零繞射階且該第二散射光束包含不同於該第一非零繞射階之一第二非零繞射階。該系統進一步包括一光學元件。該光學元件經組態以將該第一散射光束導引朝向一成像偵測器且阻擋該第二散射光束。該光學元件亦經組態以將該第二散射光束導引朝向該成像偵測器及阻擋該第一散射光束。該成像偵測器接著經組態以判定該第一散射光束之一第一強度信號，判定該第二散射光束之一第二強度信號，且產生對應於該第一強度信號與該第二強度信號之間的一差之一偵測信號。該度量衡系統亦包括一處理器，該處理器經組態以至少基於該偵測信號而判定該目標結構之一屬性。
下文中參考隨附圖式來詳細地描述本發明之另外特徵以及各種實施例之結構及操作。應注意，本發明不限於本文中所描述之特定實施例。本文中僅出於說明性目的而呈現此類實施例。基於本文中含有之教示，額外實施例對於熟習相關技術者而言將顯而易見。
本說明書揭示併有本發明之特徵之一或多個實施例。所揭示實施例被提供為實例。本發明之範疇不限於所揭示實施例。所主張之特徵係由此處附加之申請專利範圍界定。
所描述之實施例及本說明書中對「一項實施例」、「一實施例」、「一實例實施例」等之參考指示所描述之實施例可包括一特定特徵、結構或特性，但每一實施例可未必包括該特定特徵、結構或特性。此外，此類片語未必係指同一實施例。另外，當結合一實施例描述一特定特徵、結構或特性時，應理解，無論是否予以明確描述，結合其他實施例來實現此特徵、結構或特性皆係在熟習此項技術者之認識範圍內。
為易於描述，本文中可使用諸如「在…之下」、「在…下方」、「下部」、「在…上方」、「在…之上」、「上部」及其類似者的空間相對術語，以描述如諸圖中所說明的一個元件或特徵與另一(多個)元件或特徵的關係。除了圖中所描繪之定向以外，空間相對術語亦意欲涵蓋器件在使用或操作中之不同定向。裝置可以其他方式定向(旋轉90度或處於其他定向)且本文中所使用之空間相對描述符可同樣相應地進行解譯。
如本文中所使用之術語「約」指示可基於特定技術而變化之給定數量之值。基於特定技術，術語「約」可指示例如在值之10%至30%內(例如，值之±10%、±20%或±30%)變化的給定數量之值。
本發明之實施例可以硬體、韌體、軟體或其任何組合予以實施。本發明之實施例亦可經實施為儲存於機器可讀媒體上之指令，該等指令可藉由一或多個處理器讀取及執行。機器可讀媒體可包括用於儲存或傳輸以可由機器(例如計算器件)讀取之形式之資訊的任何機構。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)；磁碟儲存媒體；光學儲存媒體；快閃記憶體器件；電、光、聲或其他形式之傳播信號(例如，載波、紅外線信號、數位信號等)及其他者。另外，韌體、軟體、常式及/或指令可在本文中被描述為執行某些動作。然而，應瞭解，此類描述僅僅出於方便起見，且此類動作事實上係由計算器件、處理器、控制器或執行韌體、軟體、常式、指令等之其他器件引起。
然而，在更詳細地描述此類實施例之前，有指導性的是呈現可供實施本發明之實施例之實例環境。
實例微影系統
圖1A及圖1B分別展示可供實施本發明之實施例的微影裝置100及微影裝置100'之示意性說明。微影裝置100及微影裝置100'各自包括以下各者：照明系統(照明器) IL，其經組態以調節輻射光束B (例如，深紫外線或極紫外線輻射)；支撐結構(例如，遮罩台) MT，其經組態以支撐圖案化器件(例如，遮罩、倍縮光罩或動態圖案化器件) MA且連接至經組態以準確地定位該圖案化器件MA之第一定位器PM；及基板台(例如，晶圓台) WT，其經組態以固持基板(例如，抗蝕劑塗佈晶圓) W且連接至經組態以準確地定位該基板W之第二定位器PW。微影裝置100及100'亦具有投影系統PS，該投影系統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(例如，包含一或多個晶粒) C上。在微影裝置100中，圖案化器件MA及投影系統PS係反射的。在微影裝置100'中，圖案化器件MA及投影系統PS係透射的。
照明系統IL可包括用於引導、塑形或控制輻射光束B之各種類型之光學組件，諸如，折射、反射、反射折射、磁性、電磁、靜電或其他類型之光學組件，或其任何組合。
支撐結構MT以取決於圖案化器件MA相對於參考框架之定向、微影裝置100及100'中之至少一者之設計及其他條件(諸如，圖案化器件MA是否被固持於真空環境中)的方式來固持圖案化器件MA。支撐結構MT可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術以固持圖案化器件MA。支撐結構MT可為例如框架或台，其可根據需要而固定或可移動。藉由使用感測器，支撐結構MT可確保圖案化器件MA例如相對於投影系統PS處於所要位置。
術語「圖案化器件」MA應被廣泛地解譯為係指可用以在輻射光束B之橫截面中向輻射光束B賦予圖案以便在基板W之目標部分C中產生圖案的任何器件。被賦予至輻射光束B之圖案可對應於為了形成積體電路而在目標部分C中所產生之器件中的特定功能層。
術語「檢測裝置」、「度量衡裝置」及其類似者可在本文中用以指例如用於量測結構之屬性(例如疊對誤差、臨界尺寸參數)或用於微影裝置中以檢測晶圓之對準的器件或系統(例如對準裝置)。
圖案化器件MA可為透射的(如在圖1B之微影裝置100'中)或反射的(如在圖1A之微影裝置100中)。圖案化器件MA之實例包括倍縮光罩、遮罩、可程式化鏡面陣列，或可程式化LCD面板。遮罩在微影中為吾人所熟知，且包括諸如二元、交變相移及衰減相移之遮罩類型，以及各種混合遮罩類型。可程式化鏡面陣列之一實例使用小鏡面之矩陣配置，該等小鏡面中之每一者可個別地傾斜，以便使入射輻射光束在不同方向上反射。傾斜鏡面在由小鏡面矩陣反射之輻射光束B中賦予圖案。
術語「投影系統」PS可涵蓋如適於所使用之曝光輻射或適於諸如基板W上之浸潤液體之使用或真空之使用之其他因素的任何類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、磁性、電磁及靜電光學系統，或其任何組合。可將真空環境用於EUV或電子束輻射，此係由於其他氣體可吸收過多輻射或電子。因此，可憑藉真空壁及真空泵而將真空環境提供至整個光束路徑。
微影裝置100及/或微影裝置100'可屬具有兩個(雙載物台)或多於兩個基板台WT (及/或兩個或多於兩個遮罩台)之類型。在此類「多載物台」機器中，可並行地使用額外基板台WT，或可在一或多個台上進行預備步驟，同時將一或多個其他基板台WT用於曝光。在一些情形下，額外台可不為基板台WT。
微影裝置亦可屬以下類型：其中基板之至少一部分可由具有相對較高折射率之液體(例如水)覆蓋，以便填充投影系統與基板之間的空間。亦可將浸潤液體施加至微影裝置中之其他空間，例如，遮罩與投影系統之間的空間。浸潤技術在此項技術中被熟知用於增加投影系統之數值孔徑。本文中所使用之術語「浸潤」並不意謂諸如基板之結構必須浸沒於液體中，而是僅意謂液體在曝光期間位於投影系統與基板之間。
參看圖1A及圖1B，照明器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而言，當源SO為準分子雷射時，源SO及微影裝置100、100'可為單獨的物理實體。在此類狀況下，不認為源SO形成微影裝置100或100'之部件，且輻射光束B係憑藉包括例如合適導向鏡及/或光束擴展器之光束遞送系統BD (在圖1B中)而自源SO傳遞至照明器IL。在其他狀況下，舉例而言，當源SO為水銀燈時，源SO可為微影裝置100、100'之整體部件。源SO及照明器IL連同光束遞送系統BD (在需要時)可被稱作輻射系統。
照明器IL可包括用於調整輻射光束之角強度分佈之調整器AD (在圖1B中)。通常，可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈的至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別被稱作「σ外部」及「σ內部」)。另外，照明器IL可包含各種其他組件(在圖1B中)，諸如，積光器IN及聚光器CO。照明器IL可用以調節輻射光束B以在其橫截面中具有所要均一性及強度分佈。
參看圖1A，輻射光束B入射於被固持於支撐結構(例如，遮罩台) MT上之圖案化器件(例如，遮罩) MA上，且係由該圖案化器件MA而圖案化。在微影裝置100中，自圖案化器件(例如，遮罩) MA反射輻射光束B。在自圖案化器件(例如，遮罩) MA反射之後，輻射光束B穿過投影系統PS，投影系統PS將該輻射光束B聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器PW及位置感測器IF2 (例如，干涉器件、線性編碼器或電容性感測器)，可準確地移動基板台WT (例如，以便使不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中)。相似地，第一定位器PM及另一位置感測器IF1可用以相對於輻射光束B之路徑來準確地定位圖案化器件(例如，遮罩) MA。可使用遮罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化器件(例如，遮罩) MA及基板W。
參看圖1B，輻射光束B入射於被固持於支撐結構(例如，遮罩台MT)上之圖案化器件(例如，遮罩MA)上，且係由該圖案化器件而圖案化。在已橫穿遮罩MA的情況下，輻射光束B穿過投影系統PS，投影系統PS將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。投影系統具有與照明系統光瞳IPU之共軛光瞳PPU。輻射之部分自照明系統光瞳IPU處之強度分佈發散且橫穿遮罩圖案而不受到遮罩圖案處之繞射影響，且產生照明系統光瞳IPU處之強度分佈之影像。
投影系統PS將遮罩圖案MP之影像投影至塗佈於基板W上之光阻層上，其中該影像係由繞射光束形成，繞射光束係自標記圖案MP由來自強度分佈之輻射而產生。舉例而言，遮罩圖案MP可包括線及空間之陣列。在該陣列處且不同於零階繞射的輻射之繞射產生轉向繞射光束，其在垂直於線之方向上具有方向改變。非繞射光束(亦即，所謂的零階繞射光束)橫穿圖案，而不具有傳播方向之任何改變。零階繞射光束橫穿投影系統PS之在投影系統PS之共軛光瞳PPU上游的上部透鏡或上部透鏡群組，以到達共軛光瞳PPU。在共軛光瞳PPU之平面中且與零階繞射光束相關聯的強度分佈之部分為照明系統IL之照明系統光瞳IPU中之強度分佈之影像。孔徑器件PD例如在包括投影系統PS之共軛光瞳PPU之平面處或實質上在該平面處安置。
投影系統PS經配置以藉助於透鏡或透鏡群組L不僅捕捉零階繞射光束，而且捕捉一階或一階及高階繞射光束(圖中未繪示)。在一些實施例中，可使用用於使在垂直於線之方向上延伸之線圖案成像的偶極照明以利用偶極照明之解析度增強效應。舉例而言，一階繞射光束在晶圓W之位階處干涉對應的零階繞射光束，而以最高可能解析度及程序窗(亦即，與可容許曝光劑量偏差結合之可用聚焦深度)產生線圖案MP之影像。在一些實施例中，可藉由在照明系統光瞳IPU之相對象限中提供輻射極(圖中未繪示)而減小散光像差。另外，在一些實施例中，可藉由阻擋投影系統之共軛光瞳PPU中之與相對象限中之輻射極相關聯的零階光束來減小散光像差。全文係以引用方式併入本文中的於2009年3月31日發佈之US 7,511,799 B2中更詳細地描述此情形。
憑藉第二定位器PW及位置感測器IF (例如，干涉器件、線性編碼器或電容性感測器)，可準確地移動基板台WT (例如，以便使不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中)。相似地，第一定位器PM及另一位置感測器(圖1B中未繪示)可用以相對於輻射光束B之路徑來準確地定位遮罩MA (例如，在自遮罩庫之機械擷取之後或在掃描期間)。
一般而言，可憑藉形成第一定位器PM之部件之長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現遮罩台MT之移動。相似地，可使用形成第二定位器PW之部件之長衝程模組及短衝程模組來實現基板台WT之移動。在步進器(相對於掃描器)之狀況下，遮罩台MT可僅連接至短衝程致動器，或可固定。可使用遮罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準遮罩MA及基板W。儘管基板對準標記(如所說明)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(被稱為切割道對準標記)。相似地，在多於一個晶粒提供於遮罩MA上之情形中，遮罩對準標記可位於該等晶粒之間。
遮罩台MT及圖案化器件MA可處於真空腔室V中，其中真空內機器人IVR可用以將諸如遮罩之圖案化器件移入及移出真空腔室。替代地，當遮罩台MT及圖案化器件MA係在真空腔室外部時，相似於真空內機器人IVR，真空外機器人可用於各種輸送操作。需要校準真空內機器人及真空外機器人兩者以用於任何有效負載(例如遮罩)至轉移站之固定運動安裝台之平滑轉移。
微影裝置100及100'可用於以下模式中之至少一者中：
1. 在步進模式中，在將被賦予至輻射光束B之整個圖案一次性投影至目標部分C上時，使支撐結構(例如，遮罩台) MT及基板台WT保持基本上靜止(亦即，單次靜態曝光)。接著，使基板台WT在X及/或Y方向上移位使得可曝光不同目標部分C。
2. 在掃描模式中，在將被賦予至輻射光束B之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描支撐結構(例如，遮罩台) MT及基板台WT (亦即，單次動態曝光)。可藉由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WT相對於支撐結構(例如，遮罩台) MT之速度及方向。
3. 在另一模式中，在將被賦予至輻射光束B之圖案投影至目標部分C上時，使支撐結構(例如，遮罩台) MT保持實質上靜止，從而固持可程式化圖案化器件，且移動或掃描基板台WT。可使用脈衝式輻射源SO，且在基板台WT之每一移動之後或在一掃描期間之順次輻射脈衝之間根據需要而更新可程式化圖案化器件。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化器件(諸如，可程式化鏡面陣列)之無遮罩微影。
亦可使用所描述之使用模式之組合及/或變化或完全不同的使用模式。
在一另外實施例中，微影裝置100包括極紫外線(EUV)源，該EUV源經組態以產生用於EUV微影之EUV輻射光束。一般而言，EUV源經組態於輻射系統中，且對應的照明系統經組態以調節EUV源之EUV輻射光束。
圖2更詳細地展示微影裝置100，其包括源收集器裝置SO、照明系統IL及投影系統PS。源收集器裝置SO經建構及配置成使得可將真空環境維持於源收集器裝置SO之圍封結構220中。可由放電產生電漿源形成EUV輻射發射電漿210。可藉由氣體或蒸氣(例如，Xe氣體、Li蒸氣或Sn蒸氣)而產生EUV輻射，其中產生極熱電漿210以發射在電磁光譜之EUV範圍內之輻射。舉例而言，藉由造成至少部分離子化電漿之放電來產生極熱電漿210。為了高效地產生輻射，可需要為例如10 Pa之分壓之Xe、Li、Sn蒸氣或任何其他合適氣體或蒸氣。在一些實施例中，提供受激發錫(Sn)之電漿以產生EUV輻射。
由熱電漿210發射之輻射係經由定位於源腔室211中之開口中或後方的選用氣體障壁或污染物截留器230 (在一些狀況下，亦被稱作污染物障壁或箔片截留器)而自源腔室211傳遞至收集器腔室212中。污染物截留器230可包括通道結構。污染截留器230亦可包括氣體障壁，或氣體障壁與通道結構之組合。本文進一步所指示之污染物截留器或污染物障壁230至少包括通道結構。
收集器腔室212可包括可為所謂的掠入射收集器之輻射收集器CO。輻射收集器CO具有上游輻射收集器側251及下游輻射收集器側252。橫穿收集器CO之輻射可自光柵光譜濾光器240反射以聚焦於虛擬源點IF中。虛擬源點IF通常被稱作中間焦點，且源收集器裝置經配置成使得中間焦點IF位於圍封結構220中之開口219處或附近。虛擬源點IF為輻射發射電漿210之影像。光柵光譜濾光器240特別用於抑制紅外線(IR)輻射。
隨後，輻射橫穿照明系統IL，照明系統IL可包括琢面化場鏡面器件222及琢面化光瞳鏡面器件224，琢面化場鏡面器件222及琢面化光瞳鏡面器件224經配置以提供在圖案化器件MA處輻射光束221之所要角度分佈，以及在圖案化器件MA處之輻射強度之所要均一性。在由支撐結構MT固持之圖案化器件MA處輻射光束221之反射後，即形成經圖案化光束226，且由投影系統PS將經圖案化光束226經由反射元件228、229而成像至由晶圓載物台或基板台WT固持之基板W上。
比所展示元件多的元件通常可存在於照明光學器件單元IL及投影系統PS中。取決於微影裝置之類型，可視情況存在光柵光譜濾光器240。另外，可存在比圖2所展示之鏡面多的鏡面，舉例而言，在投影系統PS中可存在比圖2所展示之反射元件多1至6個的額外反射元件。
如圖2中所說明之收集器光學器件CO被描繪為具有掠入射反射器253、254及255之巢套式收集器，僅僅作為收集器(或收集器鏡面)之實例。掠入射反射器253、254及255經安置成圍繞光軸O軸向地對稱，且此類型之收集器光學件CO係較佳地結合放電產生電漿源(常常被稱為DPP源)而使用。
例示性微影單元
圖3展示根據一些實施例之微影單元300，其有時亦被稱作微影單元(lithocell)或叢集。微影裝置100或100'可形成微影單元300之部分。微影單元300亦可包括用以對基板執行曝光前程序及曝光後程序之一或多個裝置。通常，此等裝置包括用以沈積抗蝕劑層之旋塗器SC、用以顯影經曝光抗蝕劑之顯影器DE、冷卻板CH，及烘烤板BK。基板處置器或機器人RO自輸入/輸出埠I/O1、I/O2拾取基板、在不同程序裝置之間移動基板，且將基板遞送至微影裝置100或100'之裝載匣LB。常常被集體地稱作塗佈顯影系統之此等器件係在塗佈顯影系統控制單元TCU之控制下，塗佈顯影系統控制單元TCU自身受到監督控制系統SCS控制，監督控制系統SCS亦經由微影控制單元LACU來控制微影裝置。因此，不同裝置可經操作以最大化產出量及處理效率。
例示性檢測裝置
為了控制用以將器件特徵準確地置放於基板上之微影程序，通常在基板上提供對準標記，且微影裝置包括藉以必須準確量測基板上之標記之位置之一或多個對準裝置及/或系統。此等對準裝置實際上為位置量測裝置。不同類型之標記及不同類型之對準裝置及/或系統係自不同時間及不同製造商為吾人所知。廣泛用於當前微影裝置中的系統之類型係基於如美國專利第6,961,116號(den Boef等人)中所描述之自參考干涉計。通常，分開地量測標記以獲得X位置及Y位置。然而，可使用美國公開案第2009/195768 A號(Bijnen等人)中所描述之技術來執行組合之X量測及Y量測。此等揭示案兩者之全部內容係以引用方式併入本文中。
圖4A展示根據一些實施例的可實施為微影裝置100或100'之部件的檢測裝置400之橫截面圖的示意圖。在一些實施例中，檢測裝置400可經組態以相對於圖案化器件(例如圖案化器件MA)對準基板(例如基板W)。檢測裝置400可經進一步組態以偵測基板上之對準標記之位置，且使用對準標記之偵測到之位置相對於圖案化器件或微影裝置100或100'之其他組件對準基板。基板之此對準可確保基板上之一或多個圖案之準確曝光。
在一些實施例中，檢測裝置400可包括照明系統412、光束分光器414、干涉計426、偵測器428、光束分析器430及疊對計算處理器432。照明系統412可經組態以提供具有一或多個通帶之電磁窄帶輻射光束413。在一實例中，一或多個通帶可在約500 nm至約900 nm之間的波長之光譜內。在另一實例中，一或多個通帶可為在約500 nm至約900 nm之間的波長之光譜內的離散窄通帶。照明系統412可經進一步組態以提供遍及長時段(例如，遍及照明系統412之壽命)具有實質上恆定中心波長(CWL)值的一或多個通帶。照明系統412之此組態可有助於防止實際CWL值在當前對準系統中自所要CWL值移位，如上文所論述。且結果，相比於當前對準裝置，恆定CWL值之使用可改良對準系統(例如，檢測裝置400)之長期穩定性及準確度。
在一些實施例中，光束分光器414可經組態以接收輻射光束413，且將輻射光束413分裂成至少兩個輻射子光束。舉例而言，輻射光束413可分裂成輻射子光束415及417，如圖4A中所展示。光束分光器414可經進一步組態以將輻射子光束415引導至置放於載物台422上之基板420上。在一項實例中，載物台422沿著方向424可移動。輻射子光束415可經組態以照明位於基板420上之對準標記或目標418。對準標記或目標418可塗佈有輻射敏感膜。在一些實施例中，對準標記或目標418可具有一百八十度(亦即，180°)對稱性。亦即，當使對準標記或目標418圍繞垂直於對準標記或目標418之平面的對稱軸旋轉180°時，經旋轉對準標記或目標418可實質上相同於未經旋轉對準標記或目標418。基板420上之目標418可為：(a)包含由固體抗蝕劑線形成之長條的抗蝕劑層光柵，或(b)產品層光柵，或(c)包含疊對或交錯於產品層光柵上之抗蝕劑光柵的疊對目標結構中之複合光柵堆疊。該等長條可替代地經蝕刻至基板中。此圖案對微影投影裝置(特別是投影系統PL)中之色像差敏感，且照明對稱性及此類像差之存在將使其自身表現為經印刷光柵之變化。用於器件製造中以用於量測線寬、節距及臨界尺寸之一種在線方法利用被稱為「散射量測」之技術。散射量測之方法描述於Raymond等人之「Multiparameter Grating Metrology Using Optical Scatterometry」(J. Vac. Sci. Tech. B，第15卷，第2期，第361至368頁(1997年))及Niu等人之「Specular Spectroscopic Scatterometry in DUV Lithography」(SPIE，第3677卷(1999年))中，該兩者之全文係以引用方式併入本文中。在散射量測中，光由目標中之週期性結構反射，且偵測處於給定角度之所得反射光譜。例如使用嚴密耦合波分析(RCWA)或藉由與藉由模擬導出之圖案庫進行比較來重建構產生反射光譜之結構。因此，經印刷光柵之散射量測資料用以重建構光柵。根據對印刷步驟及/或其他散射量測程序之知識，可將光柵之參數(諸如，線寬及形狀)輸入至由處理單元PU執行之重建構程序。
在一些實施例中，根據一實施例，光束分光器414可經進一步組態以接收繞射輻射光束419且將繞射輻射光束419分裂成至少兩個輻射子光束。繞射輻射光束419可分裂成繞射輻射子光束429及439，如圖4A中所展示。
應注意，儘管光束分光器414被展示為將輻射子光束415引導朝向對準標記或目標418且將繞射輻射子光束429引導朝向干涉計426，但本發明不限於此。對於熟習相關技術者將顯而易見的是，可使用其他光學配置來獲得照明基板420上之對準標記或目標418以及偵測對準標記或目標418之影像的相似結果。
如圖4A中所說明，干涉計426可經組態以經由光束分光器414接收輻射子光束417及繞射輻射子光束429。在實例實施例中，繞射輻射子光束429可為可自對準標記或目標418反射之輻射子光束415的至少一部分。在此實施例之實例中，干涉計426包含任何適當的一組光學元件，例如，可經組態以基於所接收之繞射輻射子光束429形成對準標記或目標418之兩個影像的稜鏡之組合。應瞭解，無需形成良好品質影像，但應解析對準標記418之特徵。干涉計426可經進一步組態以使兩個影像中之一者相對於兩個影像中之另一者旋轉180°且以干涉方式重組該旋轉影像及該未旋轉影像。
在一些實施例中，偵測器428可經組態以經由干涉計信號427接收經重組影像，且當檢測裝置400之對準軸線421穿過對準標記或目標418之對稱中心(圖中未繪示)時偵測由經重組影像引起的干涉。根據一實例實施例，此干涉可歸因於對準標記或目標418成180°對稱，且經重組影像建設性地或破壞性地進行干涉。基於偵測到之干涉，偵測器428可經進一步組態以判定對準標記或目標418之對稱中心的位置且因此偵測基板420之位置。根據一實例，對準軸線421可與垂直於基板420之光束對準且穿過影像旋轉干涉計426之中心。偵測器428可經進一步組態以藉由實施感測器特性且與晶圓標記程序變化相互作用而估計對準標記或目標418之位置。
在另一實施例中，偵測器428藉由執行以下量測中之一或多者來判定對準標記或目標418之對稱中心之位置： 1. 量測針對各種波長之位置變化(多個顏色之間的位置移位)； 2. 量測針對各種階之位置變化(多個繞射階之間的位置移位)；及 3. 量測針對各種偏振之位置變化(多個偏振之間的位置移位)。
可例如藉由任何類型之對準感測器來獲得此資料，例如，如美國專利第6,961,116號中所描述之智慧型對準感測器混合式(SMart Alignment Sensor Hybrid，SMASH)感測器，其採用具有單一偵測器及四個不同波長之自參考干涉計且在軟體中提取對準信號，或如美國專利第6,297,876號中所描述之使用對準之高階增強之先進技術(Advanced Technology using High order ENhancement of Alignment，Athena)，其將七個繞射階中之每一者引導至專用偵測器，該等專利兩者之全文係以引用方式併入本文中。
在一些實施例中，光束分析器430可經組態以接收繞射輻射子光束439，且判定繞射輻射子光束439之光學狀態。光學狀態可為光束波長、偏振或光束剖面之量度。光束分析器430可經進一步組態以判定載物台422之位置且使載物台422之位置與對準標記或目標418之對稱中心之位置相關。因而，可參考載物台422準確地知曉對準標記或目標418之位置及(因此)基板420之位置。替代地，光束分析器430可經組態以判定檢測裝置400或任何其他參考元件之位置，使得可參考檢測裝置400或任何其他參考元件知曉對準標記或目標418之對稱中心。光束分析器430可為具有某種形式之波長-頻帶選擇性的點或成像偏振計。在一些實施例中，根據其他實施例，光束分析器430可直接整合至檢測裝置400中，或經由若干類型之光纖連接：偏振保持(polarization preserving)單模、多模或成像。
在一些實施例中，光束分析器430可經進一步組態以判定基板420上之兩個圖案之間的疊對資料。此等圖案中之一者可為參考層上之參考圖案。另一圖案可為經曝光層上之經曝光圖案。參考層可為已經存在於基板420上之經蝕刻層。參考層可由藉由微影裝置100及/或100'在基板上曝光的參考圖案產生。經曝光層可為鄰近於參考層曝光之抗蝕劑層。經曝光層可由藉由微影裝置100或100'在基板420上曝光之曝光圖案產生。基板420上之經曝光圖案可對應於由載物台422進行之基板420之移動。在一實施例中，經量測疊對資料亦可指示參考圖案與曝光圖案之間的偏移。經量測疊對資料可用作校準資料以校準藉由微影裝置100或100'曝光之曝光圖案，使得在校準之後，經曝光層與參考層之間的偏移可經最小化。
在一些實施例中，光束分析器430可經進一步組態以判定基板420之產品堆疊剖面之模型，且可經組態以在單次量測中量測目標418之疊對、臨界尺寸及焦點。產品堆疊剖面含有關於諸如對準標記、目標418或基板420之堆疊產品之資訊，且可包括依據照明變化而變化的標記程序變化誘發之光學訊跡度量衡。產品堆疊剖面亦可包括產品光柵剖面、標記堆疊剖面及標記不對稱性資訊。光束分析器430之實例為如美國專利第8,706,442號中所描述之由ASML (荷蘭，Veldhoven)製造的Yieldstar TM，該專利之全文係以引用方式併入本文中。光束分析器430可經進一步組態以處理與彼層中之經曝光圖案之特定屬性相關的資訊。舉例而言，光束分析器430可處理層中之所描繪影像的疊對參數(該層相對於基板上之前一層的定位準確度或第一層相對於基板上之標記的定位準確度之指示)、焦點參數及/或臨界尺寸參數(例如線寬及其變化)。其他參數為與經曝光圖案之所描繪影像之品質相關的影像參數。
在一些實施例中，偵測器(圖中未繪示)陣列可連接至光束分析器430，且允許存在準確的堆疊剖面偵測之可能性，如下文所論述。舉例而言，偵測器428可為偵測器陣列。對於偵測器陣列，多個選項係可能的：多模光纖束；每通道之離散接腳偵測器；或CCD或CMOS (線性)陣列。多模光纖束之使用使能夠出於穩定性原因而遠端地定位任何耗散元件。離散接腳偵測器提供大動態範圍，但各自需要單獨的前置放大器。元件之數目因此受到限制。CCD線性陣列提供可被高速地讀出且在使用相位步進偵測的情況下尤其受到關注的許多元件。
在一些實施例中，第二光束分析器430'可經組態以接收繞射輻射子光束429且判定繞射輻射子光束429之光學狀態，如圖4B中所展示。光學狀態可為光束波長、偏振或光束剖面之量度。第二光束分析器430'可與光束分析器430相同。替代地，第二光束分析器430'可經組態以至少執行光束分析器430之所有功能，諸如判定載物台422之位置，及使載物台422之位置與對準標記或目標418之對稱中心的位置相關。因而，可參考載物台422準確地知曉對準標記或目標418之位置及(因此)基板420之位置。第二光束分析器430'亦可經組態以判定檢測裝置400或任何其他參考元件之位置，使得可參考檢測裝置400或任何其他參考元件知曉對準標記或目標418之對稱中心。第二光束分析器430'可經進一步組態以判定兩個圖案之間的疊對資料及基板420之產品堆疊剖面之模型。第二光束分析器430'亦可經組態以在單次量測中量測目標418之疊對、臨界尺寸及焦點。
在一些實施例中，根據其他實施例，第二光束分析器430'可直接整合至檢測裝置400中，或經由若干類型之光纖連接：偏振保持單模、多模或成像。替代地，第二光束分析器430'與光束分析器430可組合以形成單一分析器(圖中未繪示)，該單一分析器經組態以接收繞射輻射子光束429及439兩者，且判定繞射輻射子光束429及439之光學狀態。
在一些實施例中，處理器432自偵測器428及光束分析器430接收資訊。舉例而言，處理器432可為疊對計算處理器。資訊可包含由光束分析器430建構之產品堆疊剖面之模型。替代地，處理器432可使用關於產品標記之所接收資訊來建構產品標記剖面之模型。在任一狀況下，處理器432使用或結合產品標記剖面之模型來建構堆疊產品及疊對標記剖面之模型。模型模型接著用以判定疊對偏移且最小化對疊對偏移量測之光譜效應。處理器432可基於自偵測器428及光束分析器430接收到之資訊產生基本校正演算法，該資訊包括但不限於照明光束之光學狀態、對準信號、關聯位置估計值以及光瞳平面、影像平面及額外平面中之光學狀態。光瞳平面為輻射之徑向位置定義入射角且角度位置定義輻射之方位角的平面。處理器432可利用基本校正演算法以參考晶圓標記及/或對準標記418特性化檢測裝置400。
在一些實施例中，處理器432可經進一步組態以基於自偵測器428及光束分析器430接收到之資訊判定相對於每一標記之感測器估計值的經印刷圖案位置偏移誤差。該資訊包括但不限於產品堆疊剖面、基板420上之每一對準標記或目標418之疊對、臨界尺寸及焦點的量測值。處理器432可利用叢集演算法以將標記分組成具有相似恆定偏移誤差之集合，且基於該資訊產生對準誤差偏移校正表。叢集演算法可基於疊對量測值、位置估計值，及與偏移誤差之每一集合相關聯的額外光學堆疊程序資訊。針對多個不同標記來計算疊對，該等標記例如圍繞經程式化疊對偏移具有正偏壓及負偏壓之疊對目標。量測最小疊對之目標被視為參考(此係因為其以最佳準確度被量測)。自此經量測之小疊對及其對應目標之已知經程式化疊對，可推導出疊對誤差。表1說明可如何執行此推導。所展示實例中之最小經量測疊對為-1 nm。然而，此與具有為-30 nm之經程式化疊對之目標相關。因此，程序必須已引入為29 nm之疊對誤差。
表1
經程式化疊對 -70 -50 -30 -10 10 30 50
經量測疊對 -38 -19 -1 21 43 66 90
經量測疊對與經程式化疊對之間的差 32 31 29 31 33 36 40
疊對誤差 3 2 - 2 4 7 11
最小值可被視為參考點，且相對於此最小值，可計算經量測疊對與歸因於經程式化疊對而預期之疊對之間的偏移。此偏移判定關於每一標記或具有相似偏移之標記集合的疊對誤差。因此，在表1實例中，在具有為30 nm之經程式化疊對之目標位置處，最小經量測疊對為-1 nm。比較其他目標處之預期疊對與經量測疊對之間的差與此參考值。亦可在不同照明設定下自標記及目標418獲得諸如表1之表，可判定及選擇導致最小疊對誤差之照明設定以及其對應的校準因數。在此之後，處理器432可將標記分組成具有相似疊對誤差之集合。用於將標記分組之準則可基於不同程序控制，例如針對不同程序之不同誤差容許度予以調整。
在一些實施例中，處理器432可確認群組之所有或大部分成員具有相似的偏移誤差，且基於每一標記之額外光學堆疊度量衡將來自叢集演算法之個別偏移校正應用於每一標記。處理器432可判定對每一標記之校正，且例如藉由將校正饋送至檢測裝置400中而將校正回饋至微影裝置100或100'以用於校正疊對之誤差。
使用阻擋光學元件之例示性對準感測器裝置
如上文所論述，程序上準確度誤差(OPAE)係由變化堆疊厚度、材料及/或每一晶圓上之程序(亦即程序變化)及歸因於對準感測器之間的相互作用所引起的疊對誤差引起。程序變化會改變自基板上之對準標記反射之光的光學屬性，其引起OPAE。儘管存在各種技術，諸如校正對準標記中之不對稱性之標記不對稱性重建構(MAR)、改良之感測器(例如SMASH)及預測性模型化，但晶圓堆疊屬性變化(亦即，程序變化)亦會造成OPAE之下限且無法使用當前技術及系統來進一步減小。程序變化與對準感測器相互作用且產生無法校準之對準位置誤差(APE)。
APE為對準位置自參考對準位置(例如基板上之經校準對準標記)之改變或移位。然而，APE依據各種物理參數而變化，例如光束波長、光譜頻寬、數值孔徑、光束強度、光束點大小、光束形狀、光束圖案、強度不平衡性及/或偏振。舉例而言，APE可經模型化為一或多個物理參數之線性函數。當物理參數在對準及/或微影裝置中變化時，可量測歸因於未知程序變化所引起的參考對準位置之改變或移位且可判定及應用校正以便減小OPAE。
此外，隨著疊對規格被推向更小的數目，程序相關誤差，諸如標記不對稱性變得更重要且需要校正。用以偵測標記不對稱性之一種方式為量測正繞射階與負繞射階之間的強度不平衡性。此量測可使用例如對應於晶圓上之位置之標記相位資訊來完成。另一方式可為自繞射信號之小部分挑選且將其導引通過指定光學路徑及偵測光學器件。然而，歸因於複雜度及校準問題，特別需要針對標記之繞射強度及相位兩者使用共同路徑的替代途徑。舉例而言，將需要使用一功率分裂元件及兩個完整偵測系統，此將為繁瑣且昂貴的。
用以減小此系統複雜度之所提議實施在圖5中加以說明，該圖5在繞射階前方部署阻擋光學元件(例如遮光片)以一次阻擋一個繞射階，同時允許另一繞射階穿過。此使得能夠使用同一偵測系統而無需進一步硬體修改，此可會添加對準系統的重量、複雜度及大小。
圖5說明根據一例示性實施例之對準感測器裝置500。對準感測器裝置500經組態以藉由允許單獨量測標記之相位及強度來改良例如微影裝置100或100'中之疊對。對準感測器裝置500可包括照明系統502、光點鏡面516、聚焦透鏡518、偏振光束分光器A、偵測器控制器584、一或多個光學濾光器506、508、510、512、514、538、548、560、576以及處理器590。儘管對準感測器裝置500在圖5中被展示為單機裝置，但本發明之實施例不限於此實例，且本發明之對準感測器裝置500實施例可與其他光學系統一起使用，諸如(但不限於)微影裝置100及/或100'、微影單元300、對準裝置400及/或其他光學系統。
照明系統502可經組態以沿著朝向光點鏡面516之照明路徑透射照明光束504。根據一些態樣，照明系統502可相似於圖4A及圖4B中所描述之照明系統412。舉例而言，照明系統502可包括經組態以產生極紫外線(EUV)輻射光束之EUV源。照明系統502可包括輻射系統中之EUV源，及經組態以調節EUV源之EUV輻射光束之對應的調節系統。
照明系統502可經組態以提供具有一或多個通帶之電磁窄帶照明光束504。在一實例中，一或多個通帶可在約500 nm至約900 nm之間的波長之光譜內。在一實例中，一或多個通帶可在約10 nm至約500 nm之間的波長之光譜內。在另一實例中，一或多個通帶可為在約500 nm至約900 nm之間的波長之光譜內的離散窄通帶。在另一實例中，一或多個通帶可為在約10 nm至約500 nm之間的波長之光譜內的離散窄通帶。照明系統502可經進一步組態以提供遍及長時間段(例如，遍及照明系統502之壽命)具有實質上恆定中心波長(CWL)值的一或多個通帶。照明系統502之此組態可有助於防止實際CWL值在當前對準系統中自所要CWL值移位，如上文所論述。且結果，相比於當前對準裝置，恆定CWL值之使用可改良對準系統(例如，對準感測器裝置500)之長期穩定性及準確度。
在一些實施例中，照明系統502可使用用於輻射源之寬頻帶光源(亦即，具有廣泛範圍之光頻率或波長-且因此具有廣泛範圍之顏色的光源)，其可給出大的光展量(亦即，光之散佈，例如源之面積(A)與系統之入射光瞳對向之立體角(Ω) (如自源所看到)的乘積)，從而允許多個波長混合。在一些實施例中，照明光束504可包括寬頻帶中之複數個波長，其較佳可各自具有為Δλ之頻寬及至少2Δλ (亦即，頻寬之兩倍)之間距。在一些實施例中，照明系統502可包括用於已使用光纖束分裂的延伸之輻射源之不同部分之若干輻射「源」。以此方式，可並行地在多個波長下量測角度解析散射光譜。舉例而言，可量測3-D光譜(波長及兩個不同角度)，其相比於2-D光譜含有更多資訊。此允許量測更多資訊，此情形增加度量衡程序穩固性。全文係以引用方式併入本文中之EP 1628164 A2中更詳細地描述此情形。
光點鏡面516為透射立方體，其具有安置於立方體之中心之反射金屬層。如圖5中所展示，光點鏡面516可與照明路徑形成45°角以便將照明光束504導引朝向基板522。在一實施例中，光點鏡面516可為光束分光器，其經組態以朝向基板522反射照明光束504之第一部分(例如50%)且朝向光束分析器536透射照明光束504之第二部分(例如50%)。光束分析器536相似於圖4A及圖4B中所描述之光束分析器430，且經組態以分析照明光束504之各種屬性，例如強度、光束形狀、對準位置及/或偏振。
如圖5中所展示，光點鏡面516可朝向聚焦透鏡518透射照明光束504，該聚焦透鏡將照明光束504聚焦於基板522上之繞射目標520上。在一實施例中，繞射目標520可為對準標記。在一實施例中，基板522係由載物台524支撐且沿著對準軸線526居中。在一些實施例中，基板522上之繞射目標520可為1-D光柵，其經印刷使得在顯影之後，長條係由固體抗蝕劑線形成。在一些實施例中，繞射目標520可為2-D陣列或光柵，其經印刷使得在顯影之後，光柵係由抗蝕劑中之固體抗蝕劑導柱或通孔形成。舉例而言，長條、導柱或通孔可替代地經蝕刻至基板522中。
繞射目標520上之經聚焦照明光束504沿著信號路徑535產生信號光束，該信號光束包含自繞射目標520反射之繞射階子光束528、530、532。如圖5中所展示，第一繞射階子光束528、第二繞射階子光束530及第三繞射階子光束532自繞射目標520朝向聚焦透鏡518反射回且產生信號路徑535。在一些實施例中，聚焦透鏡518可定位於光瞳平面處。光瞳平面為輻射之徑向位置定義入射角且角度位置定義輻射之方位角的平面。
在一些實施例中，第一繞射階子光束528可為零繞射階子光束，第二繞射階子光束530可為第一繞射階子光束(例如-1)，且第三繞射階子光束532可為第一繞射階子光束(例如+1)。如圖5中所展示，光點鏡面516阻擋及/或反射第一繞射階子光束528且沿著信號路徑535透射第二繞射階子光束530及第三繞射階子光束532。在一些實施例中，光點鏡面516朝向光束分析器536反射第一繞射階子光束528，該光束分析器經組態以分析第一繞射階子光束528之各種屬性，例如強度、光束形狀、對準位置及/或偏振。
第二繞射階子光束530及第三繞射階子光束532沿著信號路徑535透射至偏振光束分光器550，該偏振光束分光器經組態以基於子光束530、532之偏振將第二繞射階子光束530及第三繞射階子光束532分離及透射成第一偏振光學分支(例如，「X」方向，經 s偏振)及第二偏振光學分支(例如「Y」方向，經 p偏振)。電場沿著入射平面的偏振輻射被認為經 p偏振(亦即，橫向磁(TM))，而電場垂直於入射平面的偏振輻射被認為經 s偏振(亦即，橫向電(TE))。偏振光束分光器550將信號路徑535分裂成正交偏振分量(亦即，第一及第二偏振光學分支)，且將經 s偏振之子光束530、532透射至第一偏振光學分支(「X」方向，經 s偏振)中且將經 p偏振之子光束530、532透射至第二偏振光學分支(「Y」方向，經 p偏振)中。
第一偏振光學分支經組態以透射經 s偏振之子光束530、532，且參考對準軸線526量測繞射目標520在水平或「X」方向上之對準位置的任何改變、移位及/或偏差。如圖5中所展示，第一偏振光學分支可包括第一偏振濾光器552、「X」方向自參考干涉計(SRI-X) 554、第二偏振濾光器556及偏振光束分光器558。經 s偏振之子光束530、532依序透射通過第一偏振濾光器552、SRI-X 554及第二偏振濾光器556。在一些實施例中，第一偏振濾光器552及第二偏振濾光器556可各自為波片，例如處於22.5° (π/8)之半波片。在一些實施例中，第一偏振濾光器552及第二偏振濾光器556可各自為波片，例如處於45° (π/4)之四分之一波片。
半波片誘發180° (π)之相移且將形成於偏振向量與快軸向量之間的偏振角度θ旋轉至-θ。對於線性偏振光，半波片將θ旋轉至2θ，而對於橢圓(例如圓形)偏振光，半波片將對掌性反轉(例如自右圓形至左圓形)。四分之一波片誘發90° (π/2)之相移，且輸出取決於形成於快軸向量與慢軸向量之間的輸入偏振角度 φ。對於線性偏振光， φ= 0°不會產生線性偏振之改變， φ= 45°產生圓形偏振，且0° ＜ φ＜ 45°產生橢圓偏振。
第一偏振濾光器552、SRI-X 554及第二偏振濾光器556經組態以使經 s偏振之子光束530、532之影像旋轉180°且重組該兩個影像，該兩個影像彼此成180°異相。該兩個經重組影像經傳輸至偏振光束分光器558。偏振光束分光器558經組態以分離該兩個經重組影像，且將該兩個經重組影像之間的差傳輸至第一位置偵測器566中且將該兩個經重組影像之和傳輸至第二位置偵測器564中。如圖5中所展示，聚焦透鏡562可包括於第一偏振光學分支中以便將該兩個經重組影像之和聚焦至第二位置偵測器564上。在一些實施例中，相似於聚焦透鏡562之額外聚焦透鏡可包括於第一位置偵測器566與偏振光束分光器558之間以便聚焦該兩個經重組影像之差。
第二偏振光學分支相似於第一偏振光學分支，且經組態以透射經 p偏振之子光束530、532且參考對準軸線526量測繞射目標520在豎直或「Y」方向上之對準位置的任何改變、移位及/或偏差。如圖5中所展示，第一偏振光學分支可包括第一偏振濾光器568、「Y」方向自參考干涉計(SRI-Y) 570、第二偏振濾光器572及偏振光束分光器574。經 p偏振之子光束530、532依序透射通過第一偏振濾光器568、SRI-Y 570及第二偏振濾光器572。在一些實施例中，第一偏振濾光器568及第二偏振濾光器572可各自為波片，例如處於22.5° (π/8)之半波片。在一些實施例中，第一偏振濾光器568及第二偏振濾光器572可各自為波片，例如處於45° (π/4)之四分之一波片。
第一偏振濾光器568、SRI-Y 570及第二偏振濾光器572經組態以使經 p偏振之子光束530、532之影像旋轉180°且重組該兩個影像，該兩個影像彼此成180°異相。該兩個經重組影像經傳輸至偏振光束分光器574。偏振光束分光器574經組態以分離該兩個經重組影像，且將該兩個經重組影像之間的差傳輸至第三位置偵測器582中且將該兩個經重組影像之和傳輸至第四位置偵測器580中。如圖5中所展示，聚焦透鏡578可包括於第二偏振光學分支中以便將該兩個經重組影像之和聚焦至第四位置偵測器580上。在一些實施例中，相似於聚焦透鏡578之額外聚焦透鏡可包括於第三位置偵測器582與偏振光束分光器574之間以便聚焦該兩個經重組影像之差。
如圖5中所展示，偵測器控制器584可分別經由第一控制信號586、第二控制信號585、第三控制信號588及第四控制信號587連接至第一位置偵測器566、第二位置偵測器564、第三位置偵測器582及第四位置偵測器580。偵測器控制器584經組態以基於自第一及第二偏振分支輸出之信號光束(例如差及和)，參考對準軸線526量測及偵測繞射目標520之對準位置。在一些實施例中，偵測器控制器584經組態以量測繞射目標520在水平或「X」方向上及/或在豎直或「Y」方向上之對準位置的任何改變、移位及/或偏差。在一些實施例中，偵測器控制器584可組合第二繞射階子光束530及第三繞射階子光束532以產生正弦相位。
一或多個光學濾光器可沿著照明光束504之照明路徑及/或第二繞射階子光束530及第三繞射階子光束532之信號路徑535安置。如上文所論述，當光學濾光器沿著照明路徑及/或信號路徑535安置時，調整照明光束504及/或子光束530、532沿著信號路徑535之一或多個物理參數，且發生繞射目標520之對準位置自參考對準位置(例如基板522上之經校準繞射目標520)之改變或移位。
如圖5中所展示，一或多個光學濾光器可包括沿著照明光束504之照明路徑及/或信號路徑535安置之光譜濾光器506、數值孔徑(NA)濾光器508、中性密度(ND)濾光器510、經圖案化濾光器512，及/或偏振濾光器514。在一些實施例中，光譜濾光器506可包括帶通濾光器、帶通干涉濾光器、陷波濾光器、短通濾光器、長通濾光器、步階濾光器及/或二向色濾光器。在一些實施例中，NA濾光器508可包括透鏡、接物鏡及/或稜鏡，其經組態以改變照明光束504及/或子光束530、532沿著信號路徑535之光功率及/或光束形狀。在一些實施例中，ND濾光器510可經組態以改變照明光束504及/或子光束530、532沿著信號路徑535之強度及/或光點大小。在一些實施例中，經圖案化濾光器512可包括沿著信號路徑535安置於照明光束504及/或子光束530、532中的經圖案化倍縮光罩及/或參考圖案。在一些實施例中，偏振濾光器514可包括沿著信號路徑535安置於照明光束504及/或子光束530、532中的波片。舉例而言，偏振濾光器514可為半波片或四分之一波片。
在一些實施例中，如圖5中所展示，一或多個光學濾光器506、508、510、512、514可沿著信號路徑535在各個位置處安置於照明光束504及/或子光束530、532中，該等位置包括但不限於光學濾光器538、光學濾光器544、光學濾光器548、光學濾光器560及/或光學濾光器576。舉例而言，光學濾光器538可為波片。舉例而言，光學濾光器560可為經圖案化倍縮光罩及/或參考圖案。舉例而言，光學濾光器544可為經圖案化倍縮光罩及/或參考圖案。
處理器590經由控制信號592耦合至偵測器控制器584。處理器590經組態以量測由一或多個光學濾光器506、508、510、512、514、538、544、548、560、576引起的繞射目標520之對準位置之改變及/或移位。處理器590自偵測器控制器584接收經量測對準位置值以計算繞射目標520之參考(亦即，經校準)對準位置。當一或多個光學濾光器506、508、510、512、514、538、544、548、560、576沿著信號路徑535安置於照明光束504及/或子光束530、532中時，處理器590接收繞射目標520之後續(亦即，經修改)對準位置且計算該兩個經量測對準位置之間的任何改變。基於該改變，處理器590判定對準感測器裝置500之感測器回應函數。處理器590可經組態以基於感測器回應函數校正對準感測器裝置500之APE。在一些實施例中，處理器590可經組態以藉由計算針對一或多個物理參數之感測器回應函數之導數及/或最小值來校正APE。在一些實施例中，由處理器590基於線性模型來計算感測器回應函數。在一些實施例中，由處理器590基於非線性模型來計算感測器回應函數。
在一實施例中，在偵測器控制器584及/或處理器590判定繞射目標520之參考(亦即，經校準)對準位置之後，沿著信號路徑535將光譜濾光器506安置於照明光束504及/或子光束530、532中以調整一或多個物理參數。處理器590經組態以基於照明光束504及/或子光束530、532沿著信號路徑535之不同波長之間的改變而判定感測器回應函數。舉例而言，照明光束504可具有為700 nm之初始波長(λ)。在λ 0= 700 nm處將繞射目標520之第一對準位置(例如參考對準位置)量測為x 0= 0 nm。光譜濾光器506 (例如陷波濾光器)將照明光束504之波長自700 nm調整至710 nm，且在λ 1= 710 nm下將繞射目標520之第二對準位置量測為x 1= 4 nm。在假定APE為波長之線性函數的情況下，由處理器590計算基於不同波長之間的改變之感測器回應函數，使得感測器回應函數為Δx/Δλ = (4 nm - 0 nm)/(710 nm - 700 nm) = 0.4或APE = (0.4)・Δλ。
在一實施例中，在偵測器控制器584及/或處理器590判定繞射目標520之參考(亦即，經校準)對準位置之後，沿著信號路徑535將NA濾光器508安置於照明光束504及/或子光束530、532中以調整一或多個物理參數。處理器590經組態以基於沿著信號路徑535之一或多個不同繞射階子光束528、530、532之間的改變而判定感測器回應函數。舉例而言，照明光束504可具有為1.35之初始NA。在NA 0= 1.35下將例如第三繞射階子光束532之第一對準位置(例如參考對準位置)量測為x 0= 0 nm。NA濾光器508將照明光束504之NA自1.35調整至1.20，且在NA 1= 1.20下將第三繞射階子光束532之第二對準位置量測為x 1= 3 nm。在假定APE為繞射階子光束之線性函數的情況下，由處理器590計算基於不同繞射階子光束之間的改變之感測器回應函數，使得感測器回應函數為 Δx/ΔNA = (3 nm - 0 nm)/(1.35 - 1.20) = 20或APE = (20)・ΔNA  (nm)。
在一實施例中，在偵測器控制器584及/或處理器590判定繞射目標520之參考(亦即，經校準)對準位置之後，沿著信號路徑535將偏振濾光器514安置於照明光束504及/或子光束530、532中以調整一或多個物理參數。處理器590經組態以基於照明光束504及/或子光束530、532沿著信號路徑535之不同偏振之間的改變而判定感測器回應函數。舉例而言，照明光束504可具有為30°之初始線性偏振(θ)。在θ 0= 30°下將繞射目標520之第一對準位置(例如參考對準位置)量測為x 0= 5 nm。偏振濾光器514將照明光束504之偏振自30°調整至45°，且在θ 1= 45°下將繞射目標520之第二對準位置量測為x 1= 8 nm。在假定APE為偏振之線性函數的情況下，由處理器590計算基於不同偏振之間的改變之感測器回應函數，使得感測器回應函數為Δx/Δθ = (8 nm - 5 nm)/(45° - 30°) = 0.2或APE = (0.2)・Δθ (nm/°)。
在一些實施例中，對準感測器裝置500可包括光束分析器536及/或標記不對稱性重建構(MAR)光學分支540。在一些實施例中，如圖5中所展示，MAR光學分支540可安置於光點鏡面516與偏振光束分光器550之間。MAR光學分支540經組態以量測及判定繞射目標520之不對稱性。MAR光學分支540可包括光束分光器542及MAR偵測器546。光束分光器542沿著信號路徑535反射子光束530、532之一部分且沿著信號路徑535朝向偏振光束分光器550透射子光束530、532之剩餘部分。在一些實施例中，如圖5中所展示，MAR光學分支540可包括光學濾光器544。舉例而言，光學濾光器544可為經圖案化倍縮光罩及/或參考圖案。在一些實施例中，MAR偵測器546經由控制信號598耦合至光束分析器536。舉例而言，MAR偵測器546可接收並結合由光束分析器536量測之照明光束504、534及/或第一繞射階子光束528之各種參數的參考值，且基於此等參考值最佳化針對繞射目標520偵測到之不對稱性。
在一些實施例中，處理器590經由控制信號596耦合至光束分析器536。舉例而言，處理器590可接收並結合由光束分析器536量測之照明光束504、534及/或第一繞射階子光束528之各種參數的參考值，且基於此等參考值最佳化對準位置及/或感測器回應函數。在一些實施例中，處理器590經由控制信號594耦合至MAR偵測器546。舉例而言，處理器590可接收並結合由MAR偵測器546量測之繞射目標520之不對稱性值，且基於此等不對稱性值最佳化對準位置及/或感測器回應函數。
根據一些實施例，處理器590可經組態以自對準感測器量測繞射階之強度及強度不平衡性。為了避免額外偵測器、功率分裂器等之昂貴實施，本發明之實施例提供待在繞射階之前(例如在將信號路徑535分裂成正交偏振分量(亦即，第一與第二偏振光學分支)之偏振光束分光器550之前)置放的光學阻擋元件599。在一項實例中，量測及分析強度不平衡性可使得能夠判定標記變形且校正標記變形。
根據一些實施例，阻擋光學元件599可為旋轉遮光片、截光器、可移動鏡面、MEMS鏡面、MEMS遮光片、數位微鏡面器件(DMD)或其類似者。阻擋光學元件599可用以依序量測相位及強度，此允許掃描所要標記三次，一次用於相位，且兩次用於每一通道之強度。替代地，掃描速度可減小三倍以依序量測相位及強度。就此而言，開關可置放於偵測器第一位置偵測器580及第二位置偵測器564前方。
根據一些實施例，可基於自參考概念實施整合式光學器件組態。舉例而言，可使用電吸收光學調變器或寬頻帶光學開關，其允許一個通道在時間上將足夠光遞送至晶片上干涉計且在通道之間使用電路依序交替。
根據一些態樣，對準感測器裝置500可自目標結構接收輻射之第一散射光束(例如光束530)及第二散射光束(例如光束532)，其中第一散射光束包含第一非零繞射階且第二散射光束包含不同於第一非零繞射階之第二非零繞射階。對準感測器裝置500亦可包括光學阻擋元件599，該光學阻擋元件將第一散射光束導引朝向成像偵測器(例如偵測器564及580)且阻擋第二散射光束，接著將第二散射光束導引朝向成像偵測器且阻擋第一散射光束。另外，成像偵測器判定第一散射光束之第一強度信號，判定第二散射光束之第二強度信號，且產生對應於第一強度信號與第二強度信號之間的差之偵測信號。另外，處理器590可至少基於偵測信號判定目標結構之屬性。此類屬性可包括但不限於倍縮光罩之對準及/或轉印至倍縮光罩上之圖案之對準。
在一些實施例中，阻擋元件599之使用可導致產生DC信號，AC分量將需要與該DC信號隔離。根據一些態樣，對準感測器裝置500可包括調變第一散射光束以隔離第一散射光束之AC分量的光學調變元件(ME)。ME亦可調變第二散射光束以隔離第二散射光束之AC分量。因而，成像偵測器可基於第一及第二散射光束之AC分量量測第一及第二強度信號。
根據一些態樣，目標結構之屬性可包括對準標記對稱性及對準位置。根據一些態樣，可部分地基於目標結構之經判定屬性判定相位調整。
對準感測器裝置500之目前組態之實施提供在效能及組態兩方面的眾多益處。舉例而言，與用於實施強度通道的需要使用額外偵測器及光學元件之當前方案相比，此實施更簡單且具成本效益。舉例而言，當前系統需要在每一通道中使用功率分裂器以及具有2個DMUX之兩個額外偵測系統，其亦需要一起經校準以保證3個系統之效能相似，一個系統用於相位及兩個系統用於強度量測。本發明實施並不需要此，此係因為偵測器基礎設施可保持相同且將僅需要校準一次。另外，可同時以兩種偏振(S & P)提供信號，此減少了偏振串擾。額外益處包括對偵測器及解多工器之校準的需求減少。
圖6至圖8描述組態正(SUM)及負(DIFF)通道輸出以在偏振光學器件總成(POA)內分開地偵測來自正及負繞射階之強度信號的特徵。根據一些態樣，可使正階及負階之偏振指派彼此相對(例如，用於+階之s偏振及用於-階之p偏振)。根據一些態樣，半波片可置放於源之後且可經組態以切換一半光瞳之偏振，且因此針對繞射階之每一正負號指派不同s偏振及p偏振。根據一些態樣，POA可接著分離正交偏振，藉以正繞射階及負繞射階將經引導至SUM及DIFF通道輸出光纖中。解多工器可稍後分離所有顏色且偵測器可偵測強度信號。
圖6說明使用半波片及可切換半波片之偏振狀態的佈局。圖6包括偏振光學器件總成，其可包括源602、半波片(半HWP) 604、可切換HWP 606、產生SUM通道610及DIFF通道612之偏振光束分光器608。根據一些態樣，為了保持相位通道功能性，可切換HWP 606可插入至路徑中以產生干涉。舉例而言，可切換HWP 606可經定向為22.5°，其可將偵測之功能性自相位偵測依序切換至強度偵測。
根據一些態樣，圖7說明經組態以同時偵測強度及相位通道信號之POA。根據一些態樣，強度信號可首先藉由強度調變元件(調變器708)分離成平行於相位路徑702之第二路徑704。根據一些態樣，輸出信號可具有由於強度調變而產生的額外諧波，且此獨特頻率可經解調以偵測強度不平衡性。根據一些態樣，POA將部署非偏振光束分光器(包括非偏振光束分光器710)以分裂及重組光束。
圖9展示根據一些實施例之用於執行本文中所描述之功能的方法步驟。可以任何可設想次序執行圖9之方法步驟且並不需要執行所有步驟。此外，下文所描述之圖9之方法步驟僅僅反映步驟之實例且並不為限制性的。亦即，基於參考圖1至圖8所描述之實施例，可設想其他方法步驟及功能。
該方法包括產生輻射光束，如步驟902中所說明。方法900進一步包括將輻射光束導引朝向目標結構，如步驟904中所說明。方法900進一步包括自目標結構接收輻射之第一散射光束及第二散射光束，如步驟906中所說明，其中第一散射光束包含第一非零繞射階且第二散射光束包含不同於第一非零繞射階之第二非零繞射階。方法900進一步包括將第一散射光束導引朝向成像偵測器且阻擋第二散射光束，如步驟908中所說明。此外，方法900亦包括在成像偵測器處判定對應於第一散射光束之第一強度信號，如步驟910中所說明。在步驟912處，方法900包括執行相同工序以引導第二散射光束且在成像偵測器處判定對應於第二散射光束之第二強度信號。在成像偵測器處，方法900可進一步包括產生對應於第一強度信號與第二強度信號之間的差之偵測信號，及至少基於該偵測信號判定目標結構之屬性。
可使用以下條項進一步描述實施例： 1. 一種度量衡偵測方法，其包含： 產生一輻射光束； 將該輻射光束導引朝向一目標結構； 自該目標結構接收輻射之一第一散射光束及一第二散射光束，其中該第一散射光束包含一第一非零繞射階且該第二散射光束包含不同於該第一非零繞射階之一第二非零繞射階； 將該第一散射光束導引朝向一成像偵測器且阻擋該第二散射光束； 在該成像偵測器處判定對應於該第一散射光束之一第一強度信號； 將該第二散射光束導引朝向該成像偵測器且阻擋該第一散射光束； 在該成像偵測器處判定對應於該第二散射光束之一第二強度信號； 在該成像偵測器處產生對應於該第一強度信號與該第二強度信號之間的一差之一偵測信號；及 至少基於該偵測信號判定該目標結構之一屬性。 2. 如條項1之度量衡偵測方法，其進一步包含： 調變該第一散射光束以隔離該第一散射光束之一第一AC分量；及 基於該第一AC分量量測該第一強度信號。 3. 如條項1之度量衡偵測方法，其進一步包含： 調變該第二散射光束以隔離該第二散射光束之一第二AC分量；及 基於該第二AC分量量測該第二強度信號。 4. 如條項1之度量衡偵測方法，其進一步包含： 產生或調整該第一散射光束與該第二散射光束之一相位差；及 在該成像偵測器處干涉該第一散射光束及該第二散射光束。 5. 如條項4之度量衡偵測方法，其進一步包含： 基於該經調整之相位差產生一第二偵測信號；及 基於該第一偵測信號及該第二偵測信號判定該目標結構之一屬性。 6. 如條項1之度量衡偵測方法，其中該判定該目標結構之該屬性包含：判定一對準標記對稱性。 7. 如條項5之度量衡偵測方法，其中該判定該目標結構之該屬性包含：判定一對準位置。 8. 如條項4之度量衡偵測方法，其中該產生或調整該相位差係部分地基於該目標結構之該經判定屬性予以執行。 9. 如條項8之度量衡偵測方法，其中該判定包含：判定一對準標記對稱性。 10.   如條項1之度量衡偵測方法，其中阻擋該第一散射光束及阻擋該第二散射光束係藉由旋轉一遮光片裝置來達成。 11.   如條項1之度量衡偵測方法，其中該阻擋該第一散射光束及該阻擋該第二散射光束係使用一鏡面陣列來達成。 12.   一種度量衡系統，其包含： 一輻射源，其經組態以產生一輻射光束； 一光學系統，其經組態以 將該輻射光束導引朝向一目標結構，及 自該目標結構接收輻射之一第一散射光束及一第二散射光束，其中該第一散射光束包含一第一非零繞射階且該第二散射光束包含不同於該第一非零繞射階之一第二非零繞射階； 一光學元件，其經組態以 將該第一散射光束導引朝向一成像偵測器且阻擋該第二散射光束， 將該第二散射光束導引朝向該成像偵測器且阻擋該第一散射光束； 其中該成像偵測器經組態以 判定該第一散射光束之一第一強度信號， 判定該第二散射光束之一第二強度信號，及 產生對應於該第一強度信號與該第二強度信號之間的一差之一偵測信號；以及 一處理器，其經組態以至少基於該偵測信號判定該目標結構之一屬性。 13.   如條項12之度量衡系統，其進一步包含： 一光學調變元件，其經組態以調變該第一散射光束以隔離該第一散射光束之一第一AC分量；且 其中該成像偵測器經進一步組態以基於該第一AC分量量測該第一強度信號。 14.   如條項12之度量衡系統，其進一步包含： 一光學調變元件，其經組態以調變該第二散射光束以隔離該第一散射光束之一第二AC分量；且 其中該成像偵測器經進一步組態以基於該第二AC分量量測該第二強度信號。 15.   如條項12之度量衡系統，其進一步包含： 一第二光學元件，其經組態以在一成像偵測器處干涉該第一散射光束及該第二散射光束。 16.   如條項15之度量衡系統，其中該成像偵測器經進一步組態以： 基於經調整之相位差產生一第二偵測信號；及 基於該第一偵測信號及該第二偵測信號判定該目標結構之一屬性。 17.   如條項12之度量衡系統，其中該目標結構之該屬性包含一對準標記對稱性。 18.   如條項16之度量衡系統，其中該目標結構之該屬性包含一對準位置。 19.   如條項16之度量衡系統，其中該成像偵測器經進一步組態以部分地基於該目標結構之該經判定屬性判定該相位調整。 20.   如條項19之度量衡系統，其中該經判定屬性係一對準標記對稱性。 21.   如條項12之度量衡系統，其中光學元件係一旋轉遮光片。 22.   如條項12之度量衡系統，其中該光學元件係一MEMS鏡面。 23.   如條項14之度量衡系統，其中該光學調變元件係一截光器。 24.   一種微影裝置，其包含： 一照明系統，其經組態以照明一圖案化器件之一圖案； 一投影系統，其經組態以將該圖案之一影像投影至一基板上；及 度量衡系統，該度量衡系統包含： 一輻射源，其經組態以產生一輻射光束； 一光學系統，其經組態以 將該輻射光束導引朝向一目標結構，及 自該目標結構接收輻射之一第一散射光束及一第二散射光束，其中該第一散射光束包含一第一非零繞射階且該第二散射光束包含不同於該第一非零繞射階之一第二非零繞射階； 一光學元件，其經組態以 將該第一散射光束導引朝向一成像偵測器且阻擋該第二散射光束， 將該第二散射光束導引朝向該成像偵測器且阻擋該第一散射光束； 一成像偵測器，其經組態以 判定該第一散射光束之一第一強度信號， 判定該第二散射光束之一第二強度信號，及 產生對應於該第一強度信號與該第二強度信號之間的一差之一偵測信號；以及 一處理器，其經組態以至少基於該偵測信號判定該目標結構之一屬性。
儘管在本文中可特定地參考微影裝置在IC製造中之使用，但應理解，本文中所描述之微影裝置可具有其他應用，諸如，製造整合式光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、平板顯示器、LCD、薄膜磁頭，等。熟習此項技術者應瞭解，在此等替代應用之內容背景中，可認為本文對術語「晶圓」或「晶粒」之任何使用分別與更一般之術語「基板」或「目標部分」同義。可在曝光之前或之後在例如塗佈顯影系統單元(通常將抗蝕劑層施加至基板且顯影經曝光抗蝕劑之工具)、度量衡單元及/或檢測單元中處理本文所提及之基板。適用時，可將本文之揭示內容應用於此等及其他基板處理工具。另外，可將基板處理多於一次，例如，以便產生多層IC，使得本文中所使用之術語基板亦可指已經含有多個經處理層之基板。
儘管上文可特定地參考在光學微影之內容背景中對本發明之實施例之使用，但應瞭解，本發明之實施例可用於其他應用(例如，壓印微影)中，且在內容背景允許時不限於光學微影。在壓印微影中，圖案化器件中之構形(topography)界定產生於基板上之圖案。可將圖案化器件之構形壓入被供應至基板之抗蝕劑層中，在基板上，抗蝕劑係藉由施加電磁輻射、熱、壓力或其組合而固化。在抗蝕劑固化之後，將圖案化器件移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。
應理解，本文中之措詞或術語係出於描述而非限制之目的，使得本發明之術語或措詞待由熟習相關技術者按照本文中之教示予以解譯。
如本文中所使用之術語「輻射」、「光束」、「光」、「照明」及其類似者可涵蓋所有類型之電磁輻射，例如紫外線(UV)輻射(例如具有為365 nm、248 nm、193 nm、157 nm或126 nm之波長λ)、極紫外線(EUV或軟X射線)輻射(例如具有在5至20 nm之範圍內，諸如(例如)13.5 nm之波長)，或在小於5 nm下工作之硬X射線，以及粒子束，諸如離子束或電子束。通常，具有介於約400 nm至約700 nm之間的波長之輻射被認為係可見光輻射；具有介於約780 nm至3000 nm(或更大)之間的波長之輻射被認為係IR輻射。UV係指具有大致100 nm至400 nm之波長的輻射。在微影內，術語「UV」亦應用於可由水銀放電燈產生之波長：G線436 nm；H線405 nm；及/或I線365 nm。真空UV或VUV (亦即，由氣體吸收之UV)係指具有大致100 nm至200 nm之波長的輻射。深UV (DUV)通常係指具有介於126 nm至428 nm範圍內之波長的輻射，且在一些實施例中，準分子雷射可產生在微影裝置內使用的DUV輻射。應瞭解，具有在例如5 nm至20 nm之範圍內的波長之輻射係關於具有某一波長帶之輻射，該波長帶之至少部分係在5 nm至20 nm之範圍內。
如本文所使用之術語「基板」描述材料層經添加至之材料。在一些實施例中，可圖案化基板自身，且亦可圖案化添加於基板之頂部上之材料，或添加於基板之頂部上之材料可保持不圖案化。
儘管可在本文中特定地參考根據本發明之裝置及/或系統在IC製造中之使用，但應明確理解，此類裝置及/或系統具有許多其他可能的應用。舉例而言，其可用於製造整合式光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、LCD面板、薄膜磁頭等。熟習此項技術者將瞭解，在此類替代應用之內容背景中，本文中之術語「倍縮光罩」、「晶圓」或「晶粒」之任何使用應被認為分別由更一般術語「遮罩」、「基板」及「目標部分」替換。
雖然上文已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可以與所描述之方式不同的其他方式來實踐本發明之實施例。該等描述意欲為說明性，而非限制性的。因此，對於熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離下文所闡明之申請專利範圍之範疇的情況下對所描述之本發明進行修改。
應瞭解，[實施方式]章節而非[發明內容]及[中文發明摘要]章節意欲用以解譯申請專利範圍。[發明內容]及[中文發明摘要]章節可闡述如由本發明人所預期的本發明之一或多個而非所有例示性實施例，且因此，不意欲以任何方式來限制本發明及所附申請專利範圍。
上文已憑藉說明特定功能及該等功能之關係之實施之功能建置區塊來描述本發明。為了便於描述，本文已任意地界定此等功能建置區塊之邊界。只要恰當地執行指定功能及該等功能之關係，就可界定替代邊界。
對特定實施例之前述描述將如此充分地揭露本發明之一般性質而使得在不脫離本發明之一般概念的情況下，其他人可藉由應用此項技術之技能範圍內的知識、針對各種應用而容易地修改及/或調適此等特定實施例，而無需進行不當實驗。因此，基於本文所呈現之教示及指導，此類調適及修改意欲在所揭示實施例之等效者的涵義及範圍內。
受保護主題之廣度及範疇不應受到上述例示性實施例中之任一者限制，而應僅根據以下申請專利範圍及其等效者予以界定。
100:微影裝置 100':微影裝置 210:極紫外線(EUV)輻射發射電漿/極熱電漿 211:源腔室 212:收集器腔室 219:開口 220:圍封結構 221:輻射光束 222:琢面化場鏡面器件 224:琢面化光瞳鏡面器件 226:經圖案化光束 228:反射元件 229:反射元件 230:選用氣體障壁或污染物截留器/污染截留器/污染物障壁 240:光柵光譜濾光器 251:上游輻射收集器側 252:下游輻射收集器側 253:掠入射反射器 254:掠入射反射器 255:掠入射反射器 300:微影單元 400:檢測裝置/對準裝置 412:照明系統 413:電磁窄帶輻射光束 414:光束分光器 415:輻射子光束 417:輻射子光束 418:對準標記或目標 419:繞射輻射光束 420:基板 421:對準軸線 422:載物台 424:方向 426:干涉計 427:干涉計信號 428:偵測器 429:繞射輻射子光束 430:光束分析器 430':第二光束分析器 432:疊對計算處理器 439:繞射輻射子光束 500:對準感測器裝置 502:照明系統 506:光學濾光器/光譜濾光器 508:光學濾光器/數值孔徑(NA)濾光器 510:光學濾光器/中性密度(ND)濾光器 512:光學濾光器/經圖案化濾光器 514:光學濾光器/偏振濾光器 516:光點鏡面 518:聚焦透鏡 520:繞射目標 522:基板 524:載物台 526:對準軸線 528:第一繞射階子光束 530:第二繞射階子光束 532:第三繞射階子光束 534:照明光束 535:信號路徑 536:光束分析器 538:光學濾光器 540:標記不對稱性重建構(MAR)光學分支 542:光束分光器 544:光學濾光器 546:標記不對稱性重建構(MAR)偵測器 548:光學濾光器 550:偏振光束分光器 552:第一偏振濾光器 554:「X」方向自參考干涉計(SRI-X) 556:第二偏振濾光器 558:偏振光束分光器 560:光學濾光器 562:聚焦透鏡 564:第二位置偵測器 566:第一位置偵測器 568:第一偏振濾光器 570:「Y」方向自參考干涉計(SRI-Y) 572:第二偏振濾光器 574:偏振光束分光器 576:光學濾光器 578:聚焦透鏡 580:第四位置偵測器 582:第三位置偵測器 584:偵測器控制器 585:第二控制信號 586:第一控制信號 587:第四控制信號 588:第三控制信號 590:處理器 592:控制信號 594:控制信號 596:控制信號 598:控制信號 599:光學阻擋元件 602:源 604:半波片 606:可切換半波片(HWP) 608:偏振光束分光器 610:SUM通道 612:DIFF通道 702:相位路徑 704:第二路徑 900:方法 902:步驟 904:步驟 906:步驟 908:步驟 910:步驟 912:步驟 AD:調整器 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 CO:聚光器/輻射收集器/收集器光學器件 DE:顯影器 IF:位置感測器/虛擬源點/中間焦點 IF1:位置感測器 IF2:位置感測器 IL:照明系統/照明器/照明光學器件單元 IN:積光器 I/O1:輸入/輸出埠 I/O2:輸入/輸出埠 IPU:照明系統光瞳 IVR:真空內機器人 L:透鏡或透鏡群組 LACU:微影控制單元 LB:裝載匣 M1:遮罩對準標記 M2:遮罩對準標記 MA:圖案化器件/遮罩 ME:光學調變元件 MP:遮罩圖案/標記圖案/線圖案 MT:支撐結構/遮罩台 O:光軸 P1:基板對準標記 P2:基板對準標記 PD:孔徑器件 PM:第一定位器 PPU:共軛光瞳 PS:投影系統 PW:第二定位器 RO:基板處置器或機器人 SC:旋塗器 SCS:監督控制系統 SO:脈衝式輻射源/源收集器裝置 TCU:塗佈顯影系統控制單元 V:真空腔室 W:基板 WT:基板台
併入本文中且形成本說明書之部分之隨附圖式說明本發明，且連同[實施方式]一起進一步用以解釋本發明之原理且使熟習相關技術者能夠進行及使用本文中所描述之實施例。
圖1A展示根據一些實施例之反射微影裝置之示意圖。
圖1B展示根據一些實施例之透射微影裝置之示意圖。
圖2展示根據一些實施例之反射微影裝置之更詳細示意圖。
圖3展示根據一些實施例之微影單元之示意圖。
圖4A及圖4B展示根據一些實施例之檢測裝置之示意圖。
圖5為根據一些實施例之對準感測器裝置之示意性說明。
圖6展示根據一些實施例之使用半波片及可切換半波片之偏振狀態的佈局。
圖7展示根據一些實施例之經組態以同時偵測強度及相位通道信號的偏振光學器件總成。
圖8展示根據一些實施例之經組態以同時偵測強度及相位通道信號的偏振光學器件總成。
圖9展示根據一些態樣之用於執行與偵測強度及相位通道信號相關之功能的方法步驟。
根據下文結合圖式所闡述之[實施方式]，本發明之特徵將變得更顯而易見，在該等圖式中相似元件符號始終識別對應元件。在該等圖式中，相同元件符號通常指示相同、功能上相似及/或結構上相似之元件。另外，通常，元件符號之最左側數字識別首次出現該元件符號之圖式。除非另有指示，否則貫穿本發明提供之圖式不應被解譯為按比例圖式。
400:檢測裝置/對準裝置
412:照明系統
413:電磁窄帶輻射光束
414:光束分光器
415:輻射子光束
417:輻射子光束
418:對準標記或目標
419:繞射輻射光束
420:基板
421:對準軸線
422:載物台
424:方向
426:干涉計
427:干涉計信號
428:偵測器
429:繞射輻射子光束
430:光束分析器
432:疊對計算處理器
439:繞射輻射子光束

Claims (20)

  1. 一種度量衡偵測方法，其包含： 產生一輻射光束； 將該輻射光束導引朝向一目標結構； 自該目標結構接收輻射之一第一散射光束及一第二散射光束，其中該第一散射光束包含一第一非零繞射階且該第二散射光束包含不同於該第一非零繞射階之一第二非零繞射階； 將該第一散射光束導引朝向一成像偵測器且阻擋該第二散射光束； 在該成像偵測器處判定對應於該第一散射光束之一第一強度信號； 將該第二散射光束導引朝向該成像偵測器且阻擋該第一散射光束； 在該成像偵測器處判定對應於該第二散射光束之一第二強度信號； 在該成像偵測器處產生對應於該第一強度信號與該第二強度信號之間的一差之一偵測信號；及 至少基於該偵測信號判定該目標結構之一屬性。
  2. 如請求項1之度量衡偵測方法，其進一步包含： 調變該第一散射光束以隔離該第一散射光束之一第一AC分量；及 基於該第一AC分量量測該第一強度信號。
  3. 如請求項1之度量衡偵測方法，其進一步包含： 調變該第二散射光束以隔離該第二散射光束之一第二AC分量；及 基於該第二AC分量量測該第二強度信號。
  4. 如請求項1之度量衡偵測方法，其進一步包含： 產生或調整該第一散射光束與該第二散射光束之一相位差；及 在該成像偵測器處干涉該第一散射光束及該第二散射光束。
  5. 如請求項4之度量衡偵測方法，其進一步包含： 基於該經調整之相位差產生一第二偵測信號；及 基於該第一偵測信號及該第二偵測信號判定該目標結構之一屬性。
  6. 如請求項1之度量衡偵測方法，其中該判定該目標結構之該屬性包含：判定一對準標記對稱性。
  7. 如請求項5之度量衡偵測方法，其中該判定該目標結構之該屬性包含：判定一對準位置。
  8. 如請求項4之度量衡偵測方法，其中該產生或調整該相位差係部分地基於該目標結構之該經判定屬性予以執行。
  9. 如請求項8之度量衡偵測方法，其中該判定包含：判定一對準標記對稱性。
  10. 如請求項1之度量衡偵測方法，其中阻擋該第一散射光束及阻擋該第二散射光束係藉由旋轉一遮光片裝置來達成。
  11. 如請求項1之度量衡偵測方法，其中該阻擋該第一散射光束及該阻擋該第二散射光束係使用一鏡面陣列來達成。
  12. 一種度量衡系統，其包含： 一輻射源，其經組態以產生一輻射光束； 一光學系統，其經組態以 將該輻射光束導引朝向一目標結構，及 自該目標結構接收輻射之一第一散射光束及一第二散射光束，其中該第一散射光束包含一第一非零繞射階且該第二散射光束包含不同於該第一非零繞射階之一第二非零繞射階； 一光學元件，其經組態以 將該第一散射光束導引朝向一成像偵測器且阻擋該第二散射光束， 將該第二散射光束導引朝向該成像偵測器且阻擋該第一散射光束； 其中該成像偵測器經組態以 判定該第一散射光束之一第一強度信號， 判定該第二散射光束之一第二強度信號，及 產生對應於該第一強度信號與該第二強度信號之間的一差之一偵測信號；以及 一處理器，其經組態以至少基於該偵測信號判定該目標結構之一屬性。
  13. 如請求項12之度量衡系統，其進一步包含： 一光學調變元件，其經組態以調變該第一散射光束以隔離該第一散射光束之一第一AC分量；且 其中該成像偵測器經進一步組態以基於該第一AC分量量測該第一強度信號。
  14. 如請求項12之度量衡系統，其進一步包含： 一光學調變元件，其經組態以調變該第二散射光束以隔離該第一散射光束之一第二AC分量；且 其中該成像偵測器經進一步組態以基於該第二AC分量量測該第二強度信號。
  15. 如請求項12之度量衡系統，其進一步包含： 一第二光學元件，其經組態以在一成像偵測器處干涉該第一散射光束及該第二散射光束。
  16. 如請求項15之度量衡系統，其中該成像偵測器經進一步組態以： 基於經調整之相位差產生一第二偵測信號；及 基於該第一偵測信號及該第二偵測信號判定該目標結構之一屬性。
  17. 如請求項12之度量衡系統，其中該目標結構之該屬性包含一對準標記對稱性。
  18. 如請求項16之度量衡系統，其中該目標結構之該屬性包含一對準位置。
  19. 如請求項16之度量衡系統，其中該成像偵測器經進一步組態以部分地基於該目標結構之該經判定屬性判定該相位調整。
  20. 一種微影裝置，其包含： 一照明系統，其經組態以照明一圖案化器件之一圖案； 一投影系統，其經組態以將該圖案之一影像投影至一基板上；及 度量衡系統，該度量衡系統包含： 一輻射源，其經組態以產生一輻射光束； 一光學系統，其經組態以 將該輻射光束導引朝向一目標結構，及 自該目標結構接收輻射之一第一散射光束及一第二散射光束，其中該第一散射光束包含一第一非零繞射階且該第二散射光束包含不同於該第一非零繞射階之一第二非零繞射階； 一光學元件，其經組態以 將該第一散射光束導引朝向一成像偵測器且阻擋該第二散射光束， 將該第二散射光束導引朝向該成像偵測器且阻擋該第一散射光束； 一成像偵測器，其經組態以 判定該第一散射光束之一第一強度信號， 判定該第二散射光束之一第二強度信號，及 產生對應於該第一強度信號與該第二強度信號之間的一差之一偵測信號；以及 一處理器，其經組態以至少基於該偵測信號判定該目標結構之一屬性。
TW111101932A 2021-01-19 2022-01-18 用於在微影對準裝置中量測強度之系統及方法 TWI790097B (zh)

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