TW202305514A - 度量衡系統、時間及空間相干性加擾器及其方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種系統，其包括一輻射源、一光學元件、一偵測器及一處理器。該輻射源產生一輻射光束。該光學元件產生該輻射光束之一相位之一非均一改變且輸出一相干性加擾輻射以用於輻照一目標。該光學元件之一光學屬性係可微調的以便改變該相干性加擾輻射之一非相干量。該偵測器接收由該目標散射之輻射且基於該所接收輻射產生一量測信號。該處理器分析該量測信號以判定該目標之一特性。

Description

度量衡系統、時間及空間相干性加擾器及其方法
本發明係關於度量衡系統，例如具有用於檢測微影程序及晶圓對準之度量衡系統中之超穎表面(metasurface)相干性加擾器的照明系統。
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(其替代地稱為遮罩或倍縮光罩)可用於產生待形成於IC之個別層上的電路圖案。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，單一基板將含有連續地經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各目標部分；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各目標部分。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。
在微影操作期間，不同處理步驟可要求不同層依序地形成於基板上。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該基板。通常，將對準標記置放於待對準之基板上且參考第二目標來定位對準標記。微影裝置可使用檢測裝置(例如對準裝置)來偵測對準標記之位置，且使用對準標記來對準基板以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。存在用於對在微影程序中形成之顯微結構進行量測的各種技術，包括使用掃描電子顯微鏡及各種特殊化工具。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，且量測散射光束或反射光束之屬性。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。
此類光學散射計可用以量測參數，諸如經顯影感光性抗蝕劑之臨界尺寸或在形成於經圖案化基板中或上之兩個層之間的疊對誤差(OV)。藉由將照明光束在該光束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。
隨著IC變得更小且更密集地封裝，因此亦增加每晶圓必須檢測的特徵之數目。需要改良度量衡系統之能力，以便與當前之大容量製造速率保持同步且改良生產良率。因此，需要提供能夠快速且準確地量測大量密集封裝之微影特徵之度量衡工具。量測涉及在有限時間段內偵測來自目標之散射光子。為了增加量測速度，度量衡解決方案可包括例如運用更多光子來照明目標以便縮短偵測週期。
在一些實施例中，一種系統包含一輻射源、一光學元件、一偵測器及一處理器。該輻射源經組態以產生一輻射光束。該光學元件經組態以產生該輻射光束之一相位之一非均一改變且輸出一相干性加擾輻射以用於輻照一目標。該光學元件之該光學屬性係可微調的以便改變該相干性加擾輻射之一非相干量。該偵測器經組態以接收由該目標散射之輻射且基於該所接收輻射產生一量測信號。該處理器經組態以分析該量測信號以判定該目標之一特性。
在一些實施例中，一種相干性加擾器器件包含一超穎表面及一控制器。該超穎表面經組態以接收相干輻射且產生該相干輻射之一相位之一非均一改變。該控制器經組態以微調該超穎表面之一光學屬性以便改變該相干輻射之一非相干量以產生相干性加擾輻射。
在一些實施例中，一種方法包含在一超穎表面上接收入射光輻射。該超穎表面引起該入射光輻射之一相位之一改變。該方法亦包含：將一信號施加至該超穎表面以微調該超穎表面之一光學屬性，以便改變該入射光輻射之一非相干量；自該超穎表面重新發射相干性加擾輻射；及運用該相干性加擾輻射輻照一目標。
下文參看隨附圖式詳細地描述本發明之另外特徵及優點，以及本發明之各種實施例之結構及操作。應注意，本發明不限於本文所描述之特定實施例。本文中僅出於繪示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。所揭示實施例僅僅例示本發明。本發明之範疇不限於所揭示實施例。本發明係由附加於此處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，但各實施例可未必包括該特定特徵、結構或特性。此外，此等片語未必係指相同實施例。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。
為了易於描述，空間相對術語，諸如「在……之下」、「在……下方」、「下部」、「在……上方」、「在……之上」、「上部」及其類似者，可在本文中用以描述一個元件或特徵與諸圖中所繪示之另一或多個元件或特徵之關係。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%)變化之給定數量之值。
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，此等描述僅僅係出於方便起見，且此等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，在更詳細地描述此等實施例之前，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分別展示微影裝置100及微影裝置100'之示意性繪示，其中可實施本發明之實施例。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PS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為反射的。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，及可程式化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，該等小鏡面中之各者可個別地傾斜，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'可屬於具有兩個(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。在此等「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。
微影裝置亦可屬於如下類型：其中基板之至少一部分可由具有相對高折射率之液體(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。
參考圖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 (必要時)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。
參考圖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傳感器)，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。
參考圖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。投影系統具有與照明系統光瞳IPU共軛之光瞳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MP'投影至塗佈於基板W上之光阻層上，其中影像MP'係由來自強度分佈之輻射自遮罩圖案MP產生之繞射光束形成。舉例而言，遮罩圖案MP可包括線及空間陣列。在該陣列處且不同於零階繞射之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，而傳播方向無任何改變。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之平面處或大體上在該平面處安置。
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之部分之長衝程模組(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之部分之長衝程模組及短衝程模組來實現基板台WT之移動。在步進器(相對於掃描器)之狀況下，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(如所繪示)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，在將多於一個晶粒提供於遮罩MA上的情形中，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保持大體上靜止，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之各移動之後或在一掃描期間的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。
亦可使用對所描述之使用模式之組合及/或變化或完全不同之使用模式。
在另一實施例中，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 (帕斯卡)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發射之輻射係經由經定位於源腔室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可包括一通道結構。污染截留器230亦可包括一氣體障壁，或氣體障壁與通道結構之組合。本文中進一步指示之污染物截留器或污染物障壁230至少包括一通道結構。
收集器腔室212可包括可為所謂掠入射(grazing incidence)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之一影像。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，隨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。
比所展示元件更多的元件通常可存在於照明光學件單元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，例如，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中所繪示之收集器光學件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。自不同時間及不同製造商，已知不同類型之標記及不同類型之對準裝置及/或系統。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，分離地量測標記以獲得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之檢測裝置400的橫截面圖之示意圖。在一些實施例中，檢測裝置400可經實施為微影裝置100或100'之部分。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、光束分裂器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頻帶輻射光束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在長時間段內(例如，在照明系統412之壽命內)具有大體上恆定中心波長(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值之移位，如上文所論述。且因此，恆定CWL值之使用與當前對準裝置相比可改良對準系統(例如檢測裝置400)之長期穩定性及準確度。
在一些實施例中，光束分裂器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。光束分裂器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可用輻射敏感膜塗佈。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，當對準標記或目標418圍繞垂直於對準標記或目標418之平面之對稱軸旋轉180°時，旋轉之對準標記或目標418可與非旋轉之對準標記或目標418大體上相同。基板420上之目標418可為：(a)抗蝕劑層光柵，其包含由固體抗蝕劑線形成之長條，或(b)產品層光柵，或(c)疊對目標結構中之複合光柵堆疊，其包含疊對或交錯於產品層光柵上之抗蝕劑光柵。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PS)中之色像差敏感，且照明對稱性及此類像差之存在將使其自身表現為經印刷光柵之變化。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。Raymond等人之「Multiparameter Grating Metrology Using Optical Scatterometry」(J. Vac. Sci. Tech. B，第15卷，第2號，第361至368頁(1997年))及Niu等人之「Specular Spectroscopic Scatterometry in DUV Lithography」(SPIE，第3677卷(1999年))中描述了散射量測之方法，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，光束分裂器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，儘管光束分裂器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中所繪示，干涉計426可經組態以經由光束分裂器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之至少一部分。在此實施例之一實例中，干涉計426包含任何適當的光學元件集合，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可經進一步組態以將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非旋轉影像。
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各者引導至專用偵測器，該等專利之全文皆以引用之方式併入本文中。
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且判定該繞射輻射子光束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。經曝光層可為與參考層相鄰地曝光之抗蝕劑層。經曝光層可由藉由微影裝置100或100'在基板420上曝光的曝光圖案產生。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。在一些實施例中，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得以最小化。
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之實例可在如美國專利第8,706,442號中所描述之由ASML (荷蘭，Veldhoven)製造的被稱為Yieldstar TM之度量衡裝置中發現，該專利之全文係以引用之方式併入本文中。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之定位準確度或第一層相對於基板上之標記之定位準確度的指示)、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且判定該繞射輻射子光束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之全部功能，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。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，或其可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'及光束分析器430可組合以形成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439兩者之光學狀態的單個分析器(圖中未繪示)。
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可使用所接收的關於產品標記之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。接著使用堆疊模型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，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，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之平面。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各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上之各對準標記或目標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。該叢集演算法可基於疊對量測、位置估計，及與偏移誤差之各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，該等標記例如在經程式化疊對偏移周圍具有正及負偏置之疊對目標。量測最小疊對之目標被視為參考(此係由於其以最佳準確度被量測)。自此經量測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繪示可如何執行此推導。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。此偏移判定關於各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，例如用於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構件具有類似偏移誤差，且基於其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各標記。處理器432可判定對各標記之校正，且例如藉由將校正饋入至檢測裝置400中來將校正回饋至微影裝置100或100'以校正疊對中之誤差。
使用相干性加擾器之例示性照明系統
隨著IC不斷縮小，微影工具之使用者要求更小且更密集封裝之對準標記以努力使晶圓使用效率最大化。在一些實施例中，增加晶圓上之微影特徵之數目會增加每晶圓必須檢測的目標數目。每晶圓檢測更多目標可降低生產產出量。因此，需要檢測系統更快地量測目標。晶圓檢測之速度可由於例如減低每量測之時間(例如藉由收集更多光子)而增加。雷射為強大的照明源之實例。然而，雷射提供相干輻射，其可造成光斑(speckle)形成於照明及偵測之光束中。歸因於相干輻射之干涉部分，光斑可形成於輻射光束中。繼而，出現光斑可導致光學量測產生不正確的結果(例如不正確的對準位置)。非相干輻射源可以強度受限(例如目標上之光子計數低)為代價避免出現光斑問題。
術語「相干性擾亂」及其類似者可在本文中用以指如下現象：相干輻射部分地或完全地轉換成非相干或準相干輻射。相干性擾亂可能引起例如隨著時間推移增加輻射光束之非相干性或改變準相干波前之空間強度分佈。
相干照明源可產生與傳統的非相干輻射源相比具有更高強度且能量更高效的輻射光束。在一些實施例中，可破壞相干輻射以便將其轉換成非相干輻射。一種方法可使用機械相干性加擾器。在一些實施例中，機械相干性加擾器包含相干輻射源及旋轉擴散板。相干輻射可入射於旋轉擴散板上。該輻射可以隨機化相位散射。隨機化相位可歸因於照明入射於由於旋轉擴散板旋轉隨著時間推移而改變的粗糙表面上。散射光可接著被收集成非相干輻射光束且被發送至目標。非相干輻射光束可產生光斑圖案，該光斑圖案以基於旋轉擴散板之粗糙度剖面及其旋轉速度之速率而持續改變。
在一些實施例中，度量衡系統可包含機械相干性加擾器以產生非相干輻射光束從而發送至目標。當在偵測器處收集來自目標之照明時，選擇有限偵測週期使得可對變化之光斑圖案進行積分(例如平均化)。
機械相干性加擾器遭受了多種缺點。在一些實施例中，擴散板可造成光子之使用效率低(例如損失了許多雜散光子)，因此減少了來自相干輻射源之高強度之益處。關於量測速度，行業需求傾向於可在幾毫秒或更少時間內量測目標之度量衡系統。相干性加擾器可必須在偵測週期中使光斑圖案變化高於例如1000次，以獲得合適平均化。然而，旋轉擴散板可被限制至在kHz範圍內的轉速。因此，旋轉擴散板可能無法提供快速變化之光斑圖案。另外，在清潔環境(例如微影裝置)中具有快速移動機械組件可呈現問題，諸如振動及災難性故障(例如，當旋轉元件產生拋射體時微影裝置之不能修復的損壞或污染)。
本發明之實施例提供用以例如使用相干性加擾器以將強大的相干照明源轉換成強大的非相干照明源以照明目標，從而更快速及高效地執行基板上之結構之檢測的結構及功能。本發明之實施例提供用以獲得相干照明之時間及空間加擾之結構及方法。在一些實施例中，可使用超穎表面(亦即超穎材料)來實施相干性加擾器結構及功能。有指導性的是在描述實施相干性加擾器之實施例之前呈現與超穎表面相關之結構及功能。
超穎表面可經工程設計及製造以提供獨特及所要光學屬性。舉例而言，可藉由沿著光學路徑引入相移或相位不連續性來控制波前。在一些態樣中，超穎表面可包括諧振器結構，該諧振器結構包括一多諧振諧振器陣列。在一些實施例中，諧振器可包括電磁空腔、孔徑、量子點、奈米粒子叢集或電漿子天線。在一些實施例中，超穎表面可為液晶超穎表面，其經組態以在任何方向上反射光或透射光。
在一些實施例中，可使用一般化史奈爾定律(Snell's law)描述穿過超穎表面之界面的光束之傳播。可將一般化之史奈爾折射定律表示為：
Figure 02_image001
其中θ i為光束之入射角，n i為第一介質之折射率，n t為第二介質之折射率，θ t為入射角、為折射角，λ 0為光波長，
Figure 02_image003
為沿著第一介質與第二介質之間的界面的相位不連續性之梯度。由於方程式(1)中之非零相位梯度(亦即，歸因於由超穎表面引入之相移)，正入射光導致非零折射角。因此，可藉由沿著界面引入相位不連續性而操縱正入射光束之走向，如下文進一步描述。
圖5繪示根據一些實施例之光學元件(超穎表面) 502。光學元件502可包括基板506及元件508。在一些態樣中，元件(或分段) 508可將非均一相移引入至入射光束504。元件508可經組態以產生所要相移或相位延遲。在一些態樣中，入射光束504可正入射於光學元件502之表面處。
在一些態樣中，元件508可安裝於基板506上。基板506可由在入射輻射或入射光束504之操作波長下透明的材料形成。在一些態樣中，基板506可在可見光範圍內透明。舉例而言，基板506可由矽石玻璃形成以用於具有在約380 nm至750 nm之可見光範圍內的波長之入射光束。在一些實施例中，元件508可在基板506中(例如，液晶中之奈米粒子之混合物)。
在一些實施例中，可改變各元件508之形狀及/或大小以獲得所要移位延遲且因此獲得入射光束504之所要折射角。在一些實施例中，元件508可為電漿子天線。需要覆蓋0至2π範圍之相移以提供對輸出波前之完全控制。在一些態樣中，電漿子天線可由金屬(諸如金、銀及鋁)或重度摻雜之半導體(諸如砷化鎵)形成。
在一些實施例中，相移可為可微調的或可調整的，其允許操縱光束之走向。舉例而言，可將外部信號(例如光、電壓、磁場或彈性應變)施加至超穎表面502以變更超穎表面502之一或多個光學屬性。在一些實施例中，其上安裝有元件之基板506可由電光材料或可經由電光效應、熱效應或光吸收而改變其光學屬性之其他材料製成。
在一些實施例中，基板506可由諸如共聚物膜(例如，DR1-MMA)或液晶之電光材料形成。超穎表面502之兩側可使用導電材料塗佈。在一些態樣中，超穎表面502可包含兩個透明導電氧化物(TCO)層。可在TCO層之間施加電壓以改變電光材料之折射率。在一些態樣中，可藉由歸因於超穎表面502之折射率改變而使施加電壓變化來操縱入射光束或輻射之走向。
圖6繪示根據一些實施例之光學器件600。光學器件600可包含超穎表面602、光學元件610及控制器612。在一些實施例中，光學元件610可包括多模式波導。
超穎表面602之第一側上之入射光輻射(例如光束) 604可自另一側重新發射。重新發射之光輻射可耦合至光學元件610之輸入端。
在一些實施例中，控制器612經組態以改變超穎表面602之光學屬性，此引起折射角改變。在一些態樣中，可使用電光效應、熱光效應及/或壓電效應改變光學屬性。因此，可使用控制器612操縱輸出光束614之走向。在一些態樣中，輸出光束614可被操縱以射向至如圖6中所展示之位置A與位置B之間任何位置。在一些態樣中，控制器612經組態以產生引起光學屬性改變之信號。該信號可隨機地產生。因此，光斑圖案在光學元件610中隨機地切換。
在一些實施例中，光學器件600可用於圖4A及圖4B之照明系統412中。
空間相干性加擾器
圖7繪示根據一些實施例之空間相干性加擾器700。空間相干性加擾器700可用於圖4A及圖4B之照明系統412中。空間相干性加擾器700可包括超穎表面702、光學元件710 (例如多模式波導、光纖)、第一電極716及第二電極718。第一電極716及第二電極718可安置於超穎表面702上或附近。電極716及718可安置於超穎表面702之完全相對側上。電極716可接收電壓V(t) (例如自控制器712或電源)。電極718可為電極716提供參考電壓(例如接地)。電極716及718可用以調整超穎表面702中之電效應。
超穎表面702可隨機地操縱光束在光學元件710內部之走向。光學元件710可包含介電材料。介電材料歸因於相對於周圍材料之較高折射率而充當一多模式波導。
在一些實施例中，超穎表面702可包括多個子單元(或單元) 702a、702b、702c、702d。在一些態樣中，將相同電壓施加至多個子單元702a、702b、702c、702d以獲得跨越所有子單元之相同的相移。因此，入射光束(或輻射) 704基於所施加電壓朝向單一方向移位。
在一些實施例中，輻射光束704可由輻射源720產生。由輻射源720產生之輻射可為相干輻射。在一些實施例中，輻射源720經組態以產生寬頻帶波長或兩個或多於兩個窄頻帶波長。在一些實施例中，輻射源720可產生具有在可選擇波長之範圍(例如
Figure 02_image005
，
Figure 02_image007
…
Figure 02_image009
)內之波長的光束。多波長相干輻射源係可市售取得的。輻射源720可為一或多個輻射源(例如雷射二極體)。應瞭解，輻射源720可在空間相干性加擾器700(例如，圖4A之照明系統412中之光源)之外部。
在一些實施例中，控制器712經組態以變更電壓V(t)以控制輻射光束704之方向。應瞭解，控制器712可在空間相干性加擾器700之外部(例如度量衡系統或微影系統中之控制器)。
在一些實施例中，光學元件710可導引非耦合之輻射並輸出輻射光束714。輻射光束714可入射於目標(圖中未繪示)上。輻射光束714可具有基於光學元件710中之傳播模式之光斑圖案。回應於入射角(亦即，光學元件710之輸入端上之入射角)之改變，在光學元件710之輸出端處觀測到光斑回應。光斑回應或光展量可基於入射角或光學元件710中之經激發模式之數目的改變而改變其特性。
在一些實施例中，控制器712可在大約10 kHz或更大、100 kHz或更大、1 MHz或更大、10 MHz或更大、100 MHz或更大、1 GHz或更大或10 GHz或更大之頻率下調整電壓V(t)。
在一些實施例中，電壓可快速改變，此繼而導致快速改變之光展量形狀(例如，兆赫)，該等光展量形狀在經積分時產生光之空間分佈之加擾。
術語「光展量」在本文中可用以指光學系統之光之屬性，其基於傳播方向及空間分佈(例如相對於原點之立體角)特性化照明強度之散佈。
再次參考圖4A，在一些實施例中，偵測器428可包含攝影機(例如CCD攝影機)。該攝影機可用以獲取目標418之一或多個影像。應瞭解，偵測器428可接收具有時變光斑圖案之輻射。例示性光斑圖案係由插圖724展示。在各偵測器元件(例如像素)處所接收之總強度可在時間段內被積分(或聚合)。因此，可針對各偵測器元件平均化出現光斑之效應。由於空間相干性加擾器700允許快速切換光斑圖案，因此偵測器428可產生遍及1s或更短、1ms或更短、100 µs或更短、10 µs或更短、1 µs或更短或100 ns或更短之時段具有平均化光斑圖案的影像。
在一些實施例中，超穎表面(例如，圖6之超穎表面602)可反射入射輻射光束。因此，輻射自超穎表面之同一側被接收及重新發射。在一些態樣中，可如本文先前所描述微調反射輻射光束。反射輻射光束可耦合至波導或經導向至目標。此可提供較高效率，此係因為反射輻射光束在穿過超穎表面(例如，通過圖5之超穎表面502之基板506)時可不會因吸收而遭受損失。
時間相干性加擾器
在一些實施例中，超穎表面可包含兩個或多於兩個子單元。在一些態樣中，各子單元之光學屬性(例如，折射率)可個別地微調。在一些態樣中，可將隨機信號施加至該兩個或多於兩個子單元中之各子單元。舉例而言，可將時變電壓信號施加至各子單元。因此，與子單元所相關聯之細光束相關聯的不相干量可能不同(例如，各細光束可具有不同相位)。
圖8繪示根據一些實施例之時間相干性加擾器800。在一些實施例中，時間相干性加擾器800可包含超穎表面802。在一些態樣中，超穎表面802可包含子單元802a、802b、802c、802d。在一些實施例中，時間相干性加擾器800可包括一電極818及多個電極816a、816b、816c及816d。在一些態樣中，電極818及多個電極816a、816b、816c及816d可安置於超穎表面802之完全相對側上。在一些態樣中，電極818可為導電層，例如透明導電氧化物(TCO)層。在一些態樣中，多個電極816a、816b、816c及816d可藉由在超穎表面802之表面上沈積包括不連續性之導電層來形成。在一些態樣中，不連續性可對應於各個子單元802a、802b、802c、802d。
在一些實施例中，電極816a、816b、816c及816d可接收電壓V(t) (例如，自控制器812或電源)。電極818可為電極816a、816b、816c及816d提供參考電壓(例如接地)。電極818以及電極816a、816b、816c及816d可用以調整各別子單元802a、802b、802c、802d中之光學屬性。
在一些實施例中，將恆定電壓施加至電極816a、816b、816c及816d之各電極。接著，可施加小干擾。小干擾係隨機地施加至電極816a、816b、816c及816d。因此，各細光束814a、814b、814c、814d可具有圍繞原始相位之隨機改變(隨機延遲)，其產生時間加擾光。在一些態樣中，當需要非相干光時，放大施加至子單元中之各者之干擾。可在需要高功率非相干光之應用中使用非相干光。
各細光束814a、814b、814c、814d之非相干量可基於干擾之隨機化。本文中所描述之隨機化操作可基於例如真隨機演算法、偽隨機演算法、混沌及類似者。
在一些實施例中，輻射光束804可由輻射源820產生。由輻射源820產生之輻射可為相干輻射。應瞭解，輻射源820可在時間相干性加擾器800之外部(例如，圖4A之照明系統412中之光源)。
應瞭解，控制器812可在時間相干性加擾器800之外部(例如度量衡系統或微影系統中之控制器)。
在一些實施例中，時間相干性加擾器800可用於以攝影機為基礎之對準感測器中。在一些實施例中，時間相干性加擾器800可用於光學成像系統中。
在一些實施例中，時間相干性加擾器800可用作空間相干性加擾器。舉例而言，可在無任何干擾的情況下將同一信號(例如時變電壓)施加至所有電極(亦即，電極816a、816b、816c及816d)。
圖9繪示根據一些實施例之照明系統900。在一些實施例中，照明系統900可實施為檢測裝置之部分，例如實施為檢測裝置400中之照明系統412 (圖4A及圖4B)。
在一些實施例中，照明系統900包含超穎表面902a及超穎表面902b。在一些實施例中，超穎表面902a及902b可分別接收相干輻射光束904a及904b。在一些態樣中，相干輻射光束904a及904b可正入射於超穎表面902a及902b之輸入表面上。超穎表面902a及902b可分別輸出光束914a及914b。在一些態樣中，光束914a及914b可包括基於施加至超穎表面902a及902b之信號的相干性加擾輻射。
在一些實施例中，與超穎表面902a相關聯之信號可經調整以將光束914a導向目標920。與超穎表面902b相關聯之信號可經調整以將光束914b導向目標920。如本文中先前所描述，正入射光束可歸因於方程式(1)中給出之一般化斯奈爾定律中之非零相位梯度而彎曲。
在一些實施例中，來自目標920之散射輻射可由偵測器(例如，圖4A之偵測器428)偵測。處理器可分析來自偵測器之量測信號以判定目標920之特性。
圖10繪示根據一些實施例之系統1000。在一些實施例中，系統1000可經實施為用於位階感測之微影裝置100之部分。在一些實施例中，系統1000可包含超穎表面1002a及超穎表面1002b。超穎表面1002a可將一或多個光束重新引導至目標1020a及1020b。由目標1020a及1020b反射及/或折射之光可入射於超穎表面1002b上。在一些態樣中，光可以某一角度入射於超穎表面1002b之表面處。在一些實施例中，自超穎表面1002b之輸出端重新發射之光1022可具有垂直於超穎表面1002b之表面的方向。在一些態樣中，可將經重新發射光1022引導至偵測器(圖中未繪示)。
在一些實施例中，可使用來自超穎表面1020a之結構化照明來照明目標1020a及1020b。接著，可基於重新發射之光1022判定所接收形狀。在一些態樣中，可估計基板(包括目標1020a及1020b)相對於焦點之位置。舉例而言，可作出基板是否處於焦點之判定。另外，可基於重新發射之光1022而判定移位量。
圖11展示根據一些實施例的用於執行包括本文中所描述之功能之方法1100的方法步驟(例如使用一或多個處理器)。可以任何可設想次序執行圖11之方法1100且並不需要執行所有步驟。此外，以上所描述之圖11之方法步驟僅僅反映步驟之實例且並不為限制性的。
方法1100包括在超穎表面上接收入射光輻射，如步驟1102中所繪示。超穎表面可引起入射光輻射之相位改變。舉例而言，圖5之超穎表面502可造成量測入射光輻射之相位改變(例如圖5之入射光束504)。
該方法亦包括將信號施加至超穎表面以微調超穎表面之光學屬性，以便改變入射光輻射之非相干量，如步驟1104中所繪示。
該方法亦包括自超穎表面重新發射相干性加擾輻射，如步驟1106中所繪示。在一些態樣中，該方法亦包括運用相干性加擾輻射輻照目標，如步驟1108中所繪示。
在一些實施例中，方法1100包括將隨機化干擾施加至超穎表面(例如，圖5之超穎表面502)之各子單元的各別信號。
可使用以下條項進一步描述實施例： 1.        一種系統，其包含： 一輻射源，其經組態以產生一輻射光束； 一光學元件，其經組態以產生該輻射光束之一相位之一非均一改變且輸出一相干性加擾輻射以用於輻照一目標，其中該光學元件之一光學屬性係可微調的以便改變該相干性加擾輻射之一非相干量； 一偵測器，其經組態以接收由該目標散射之輻射且基於該所接收輻射產生一量測信號；及 一處理器，其經組態以分析該量測信號以判定該目標之一特性。 2.        如條項1之系統，其中該光學元件包含 一材料，且該光學元件經進一步組態以接收一信號且使用該信號來微調該材料之一光學常數。 3.        如條項2之系統，其進一步包含： 一電極，其耦接至該光學元件，且 其中該信號係施加至該電極之一時變電壓。 4.        如條項1之系統，其進一步包含： 一波導器件，該波導器件包含： 經組態以自該光學元件接收該相干性加擾輻射之一輸入端；及 經組態以輸出一相干性加擾輻射光束以用於該目標之該輻照之一輸出端。 5.        如條項1之系統，其中該光學元件包含兩個或多於兩個子單元，且其中該兩個或多於兩個子單元中之各子單元之一各別光學屬性可個別地微調。 6.        如條項5之系統，其中與各子單元相關聯的該相干性加擾輻射之一細光束之該非相干量係基於對該各別光學屬性之一隨機化干擾。 7.        如條項1之系統，其中該光學元件包含一諧振器結構及一基板，且其中該諧振器結構形成於該基板上或該基板中。 8.        如條項7之系統，其中該基板包含在該輻射光束之一操作波長下透明的一材料。 9.        如條項1之系統，其中該光學元件包含一液晶超穎表面。 10.      如條項1之系統，其中該輻射源經組態以產生一或多個波長且該一或多個波長係在可見光譜內。 11.      如條項1之系統，其中該光學元件反射該相干性加擾輻射。 12.      如條項1之系統，其中該光學元件透射該相干性加擾輻射。 13.      一種相干性加擾器器件，其包含： 一超穎表面，其經組態以接收相干輻射且產生該相干輻射之一相位之一非均一改變；及 一控制器，其經組態以微調該超穎表面之一光學屬性以便改變該相干輻射之一非相干量以產生相干性加擾輻射。 14.      如條項13之相干性加擾器器件，其中該超穎表面包含兩個或多於兩個子單元，且其中該兩個或多於兩個子單元中之各子單元之一各別光學屬性可個別地微調。 15.      如條項13之相干性加擾器器件，其中該超穎表面經組態以反射該相干性加擾輻射。 16.      如條項13之相干性加擾器器件，其進一步包含： 一多模式波導器件，其包含： 經組態以自該光學元件接收該相干性加擾輻射之一輸入端；及 經組態以輸出一相干性加擾輻射光束之一輸出端。 17.      如條項13之相干性加擾器器件，其中該控制器經進一步組態以隨機地微調一信號以變更該超穎表面之一光學常數。 18.      一種方法，其包含： 在一超穎表面上接收入射光輻射，其中該超穎表面引起該入射光輻射之一相位之一改變； 將一信號施加至該超穎表面以微調該超穎表面之一光學屬性，以便改變該入射光輻射之一非相干量； 自該超穎表面重新發射相干性加擾輻射；及 運用該相干性加擾輻射輻照一目標。 19.      如條項18之方法，其進一步包含： 將一隨機化干擾施加至該超穎表面之兩個或多於兩個子單元中之各子單元的一各別信號，以獲得時間上相干性加擾之輻射。 20.      如條項18之方法，其進一步包含： 橫越該超穎表面施加一均一信號以獲得空間上相干性加擾之輻射。
以影像為基礎之檢測技術可使用本文中所描述之實施例以例如用於檢測微影層之疊對及/或對準晶圓以經由微影程序收納微影層。使用本文中所描述之實施例，與使用具有機械相干性加擾器之照明系統相比，光學檢測操作可更快速且更安全。較快速檢測允許晶圓生產產出量增加。與效率低的機械相干性加擾器形成對比，本文中所揭示之實施例能夠幾乎沒有浪費地將輻射自源導引至目標。
在一些實施例中，本發明之度量衡系統、相干性加擾器及關聯光學元件可經組態以在跨越UV、可見光及IR (例如大致400 nm至2000 nm)之波長範圍內工作。
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、液晶顯示器(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，以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界定產生於基板上之圖案。可將圖案化器件之構形壓入至經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，使得本說明書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之製造中的使用，但應明確理解，此類裝置及/或系統具有多種其他可能的應用。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」替代。
雖然上文已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可以與所描述方式不同之其他方式來實踐本發明。該描述不意欲限制本發明。
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。
上文已憑藉繪示特定功能及該等功能之關係之實施的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。
特定實施例之前述描述將充分地揭露本發明之一般性質，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之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，基於本文中所呈現之教示及指導，此等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。
本發明之廣度及範疇不應受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進行界定。
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 412:照明系統 413:電磁窄頻帶輻射光束 414:光束分裂器 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 502:光學元件/超穎表面 504:入射光束 506:基板 508:元件 600:光學器件 602:超穎表面 604:入射光輻射 610:光學元件 612:控制器 614:輸出光束 700:空間相干性加擾器 702:超穎表面 702a:子單元 702b:子單元 702c:子單元 702d:子單元 704:入射光束/輻射光束 710:光學元件 712:控制器 714:輻射光束 716:第一電極 718:第二電極 720:輻射源 724:例示性光斑圖案 800:時間相干性加擾器 802:超穎表面 802a:子單元 802b:子單元 802c:子單元 802d:子單元 804:輻射光束 812:控制器 814a:細光束 814b:細光束 814c:細光束 814d:細光束 816a:電極 816b:電極 816c:電極 816d:電極 818:電極 820:輻射源 900:照明系統 902a:超穎表面 902b:超穎表面 904a:相干輻射光束 904b:相干輻射光束 914a:光束 914b:光束 920:目標 1000:系統 1002a:超穎表面 1002b:超穎表面 1020a:目標 1020b:目標 1022:重新發射之光 1100:方法 1102:步驟 1104:步驟 1106:步驟 1108:步驟 A:位置 AD:調整器 B:輻射光束/位置 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 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:之裝載匣 M1:遮罩對準標記 M2:遮罩對準標記 MA:圖案化器件/遮罩 MP:遮罩圖案/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 V(t):電壓 W:基板 WT:基板台
併入本文中且形成本說明書之一部分的隨附圖式繪示本發明，且連同該描述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發明。
圖1A繪示根據一些實施例之反射微影裝置。
圖1B繪示根據一些實施例之透射微影裝置。
圖2繪示根據一些實施例之反射微影裝置的更詳細示意圖。
圖3繪示根據一些實施例之微影單元之示意圖。
圖4A及圖4B繪示根據一些實施例之檢測裝置之示意圖。
圖5繪示根據一些實施例之光學元件。
圖6繪示根據一些實施例之可微調超穎表面。
圖7繪示根據一些實施例之空間相干性加擾器。
圖8繪示根據一些實施例之時間相干性加擾器。
圖9繪示根據一些實施例之照明系統。
圖10繪示根據一些實施例之包括超穎表面之系統。
圖11繪示根據一些實施例之用於執行包括本文中所描述之功能之方法的方法步驟。
本發明之特徵及優點將自以下在結合圖式時所闡述之[實施方式]變得更顯而易見，其中類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
412:照明系統
413:電磁窄頻帶輻射光束
414:光束分裂器
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 (15)

  1. 一種系統，其包含： 一輻射源，其經組態以產生一輻射光束； 一光學元件，其經組態以產生該輻射光束之一相位之一非均一改變且輸出一相干性加擾輻射以用於輻照一目標，其中該光學元件之一光學屬性係可微調的以便改變該相干性加擾輻射之一非相干量； 一偵測器，其經組態以接收由該目標散射之輻射且基於該所接收輻射產生一量測信號；及 一處理器，其經組態以分析該量測信號以判定該目標之一特性。
  2. 如請求項1之系統，其中該光學元件包含 一材料，且該光學元件經進一步組態以接收一信號且使用該信號來微調該材料之一光學常數。
  3. 如請求項2之系統，其進一步包含： 一電極，其耦接至該光學元件，且 其中該信號係施加至該電極之一時變電壓。
  4. 如請求項1之系統，其進一步包含： 一波導器件，該波導器件包含： 經組態以自該光學元件接收該相干性加擾輻射之一輸入端；及 經組態以輸出一相干性加擾輻射光束以用於該目標之該輻照之一輸出端。
  5. 如請求項1之系統，其中該光學元件包含兩個或多於兩個子單元，且其中該兩個或多於兩個子單元中之各子單元之一各別光學屬性可個別地微調。
  6. 如請求項5之系統，其中與各子單元相關聯的該相干性加擾輻射之一細光束之該非相干量係基於對該各別光學屬性之一隨機化干擾。
  7. 如請求項1之系統，其中該光學元件包含一諧振器結構及一基板，且其中該諧振器結構形成於該基板上或該基板中。
  8. 如請求項7之系統，其中該基板包含在該輻射光束之一操作波長下透明的一材料。
  9. 如請求項1之系統，其中該光學元件包含一液晶超穎表面。
  10. 如請求項1之系統，其中該輻射源經組態以產生一或多個波長且該一或多個波長係在可見光譜內。
  11. 如請求項1之系統，其中該光學元件反射該相干性加擾輻射。
  12. 如請求項1之系統，其中該光學元件透射該相干性加擾輻射。
  13. 一種相干性加擾器器件，其包含： 一超穎表面，其經組態以接收相干輻射且產生該相干輻射之一相位之一非均一改變；及 一控制器，其經組態以微調該超穎表面之一光學屬性以便改變該相干輻射之一非相干量以產生相干性加擾輻射。
  14. 如請求項13之相干性加擾器器件，其中該超穎表面包含兩個或多於兩個子單元，且其中該兩個或多於兩個子單元中之各子單元之一各別光學屬性可個別地微調。
  15. 如請求項13之相干性加擾器器件，其中該超穎表面經組態以反射該相干性加擾輻射。
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