TW202326307A - 度量衡方法及裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種用於量測位於至少一個層下方之一基板上之一目標的方法。該方法包含：用包含至少一個泵波長之泵輻射激發該至少一個層，以便在該至少一個層內產生反射該目標之一聲波，藉此在該基板之一表面處產生該目標之一聲複製品；及用包含至少一個探測波長之探測輻射照射該聲複製品，且捕捉自該聲複製品散射之該所得經散射探測輻射。該激發步驟及該照射步驟中之一者或兩者包含在自該目標所得之該至少一個層之殘餘構形上產生表面電漿偏振子(SPP)。

Description

度量衡方法及裝置

本發明係關於可用於例如藉由微影技術製造器件之方法及裝置，且係關於使用微影技術製造器件之方法。更具體而言，本發明係關於諸如位置感測器之度量衡感測器。

微影裝置為將所要圖案塗佈至基板上，通常塗佈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。在彼例項中，替代地稱為遮罩或倍縮光罩之圖案化器件可用以產生待形成於IC之個別層上的電路圖案。此圖案可轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包括晶粒之部分、一個晶粒或數個晶粒)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，單一基板將含有逐個地經圖案化之鄰近目標部分之網路。此等目標部分通常稱為「場」。

在複雜器件之製造中，通常執行許多微影圖案化步驟，藉此在基板上之逐個層中形成功能性特徵。因此，微影裝置之效能之關鍵態樣能夠相對於置於先前層中(藉由相同裝置或不同微影裝置)之特徵恰當且準確地置放經施加圖案。為了此目的，該基板設置有一或多組對準標記。各標記為可稍後使用位置感測器量測其位置之結構，該位置感測器典型地為光學位置感測器。微影裝置包括一或多個對準感測器，可藉由該等對準感測器準確地量測基板上之標記之位置。已知不同類型之標記及不同類型之對準感測器來自不同製造商及同一製造商的不同產品。

在其他應用中，度量衡感測器用於量測基板上之曝光結構(抗蝕劑中及/或在蝕刻之後)。特殊化檢查工具之快速且非侵入形式為散射計，其中輻射光束經導向至基板之表面上之目標上，且經散射或經反射光束之屬性經量測。已知散射計之實例包括US2006033921A1及US2010201963A1中所描述之類型之角解析散射計。除了藉由重建構進行特徵形狀之量測以外，亦可使用此裝置來量測基於繞射之疊對，如公開專利申請案US2006066855A1中所描述。使用繞射階之暗場成像之基於繞射之疊對度量衡使得能夠對較小目標進行疊對量測。可在國際專利申請案WO 2009/078708及WO 2009/106279中找到暗場成像度量衡之實例，該等文件特此以全文引用之方式併入。已公開之專利公開案US20110027704A、US20110043791A、US2011102753A1、US20120044470A、US20120123581A、US20130258310A、US20130271740A及WO2013178422A1中已描述該技術之進一步發展。此等目標可小於照射光點且可由晶圓上之產品結構圍繞。可使用複合光柵目標而在一個影像中量測多個光柵。所有此等申請案之內容亦以引用方式併入本文中。

對準標記上方之不透光材料之沈積可使對準標記對於對準感測器不可見。此對於諸如3D-NAND之某些3D IC架構來說尤其係問題，其中金屬或非晶碳之厚層用作硬遮罩。當前解決方案包含在殘餘表面構形(由層下方之對準標記之存在引起之構形)對準或藉由曝光清除點。此等方法均具有限制：由於構形之不對稱變形或偏移任一者，殘餘表面構形上之對準缺少準確性，而曝光清除點需要額外程序步驟且因而較緩慢。

期望改良由一或多個不透明層遮蔽之對準標記上之對準。

本發明在一第一態樣中提供一種用於量測位於至少一個層下方之一基板上之一目標的方法，該方法包含：用包含至少一個泵波長之泵輻射激發該至少一個層，以便在該至少一個層內產生反射該目標之一聲波，藉此在該基板之一表面處產生該目標之一聲複製品；用包含至少一個探測波長之探測輻射照射該聲複製品，且捕捉自該聲複製品散射之所得經散射探測輻射；其中該激發步驟及該照射步驟中之一者或兩者包含在自該目標所得之該至少一個層之殘餘構形上產生表面電漿偏振子(Surface Plasmon Polariton；SPP)。

本發明在一第二態樣中提供一種經組態以執行第一態樣之該方法之度量衡裝置。

將自對下文描述之實例之考量而理解本發明之以上及其他態樣。

在詳細地描述本發明之實施例之前，呈現可實施本發明之實施例之實例環境係具指導性的。

圖1示意性地描繪微影裝置LA。該裝置包括：照射系統(照射器) IL，其經組態以調節輻射光束B (例如，UV輻射或DUV輻射)；圖案化器件支撐件或支撐結構(例如，遮罩台) MT，其經建構以支撐圖案化器件(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圖案化器件之第一定位器PM；兩個基板台(例如，晶圓台) WTa及WTb，其各自經建構以固持基板(例如，抗蝕劑塗佈晶圓) W且各自連接至經組態以根據某些參數來準確地定位基板之第二定位器PW；及投影系統(例如，折射投影透鏡系統) PS，其經組態以將由圖案化器件MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W之目標部分C (例如，包括一或多個晶粒)上。參考框架RF連接各個組件且充當用於設定及量測圖案化器件及基板以及圖案化器件及基板上之特徵之位置的參考。

照射系統可包括用於導向、塑形或控制輻射之各種類型之光學組件，諸如折射、反射、磁性、電磁、靜電或其他類型之光學組件或其任一組合。

圖案化器件支撐件MT以取決於圖案化器件之定向、微影裝置之設計及諸如是否將圖案化器件固持於真空環境中的其他條件之方式來固持圖案化器件。圖案化器件支撐件可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術以固持圖案化器件。圖案化器件支撐件MT可為例如可視需要固定或可移動之框架或台。圖案化器件支撐件可確保圖案化器件例如相對於投影系統處於所要位置。

本文中所使用之術語「圖案化器件」應被廣泛地解譯為係指可用於在輻射光束之截面中向輻射光束賦予圖案以便在基板之目標部分中形成圖案的任何器件。應注意，舉例而言，若賦予至輻射光束之圖案包括相移特徵或所謂輔助特徵，則該圖案可不確切地對應於基板之目標部分中之所要圖案。通常，賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中形成之諸如積體電路的器件中之特定功能層。

如此處所描繪，裝置屬於透射類型(例如，採用透射圖案化器件)。替代地，該裝置可屬於反射類型(例如，採用上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列，或採用反射遮罩)。圖案化器件之實例包括遮罩、可程式化鏡面陣列及可程式化LCD面板。可認為本文對術語「倍縮光罩」或「遮罩」之任何使用皆與更一般術語「圖案化器件」同義。術語「圖案化器件」亦可解譯為係指以數位形式儲存用於控制此類可程式化圖案化器件之圖案資訊之器件。

本文中所使用之術語「投影系統」應廣泛地解譯為涵蓋適於所使用之曝光輻射或適於諸如浸潤液體的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一組合。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」同義。

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較高折射率之例如水的液體覆蓋，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已為吾人所熟知用於增加投影系統之數值孔徑。

在操作中，照射器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而言，當源為準分子雷射時，源及微影裝置可為分離實體。在此類情況下，不認為源形成微影裝置之部分，且輻射光束係憑藉包括例如適合導向鏡及/或光束擴展器之光束遞送系統BD而自源SO傳遞至照射器IL。在其他情況下，例如，在源為汞燈時，源可為微影裝置之整體部分。源SO及照射器IL連同光束遞送系統BD(在需要時)可稱為輻射系統。

照射器IL可例如包括用於調整輻射光束之角強度分佈之調整器AD、積光器IN及聚光器CO。照射器可用於調節輻射光束以在輻射光束截面中具有所要均一性及強度分佈。

輻射光束B入射於固持於圖案化器件支撐件MT上之圖案化器件MA上且藉由該圖案化器件圖案化。在已橫穿圖案化器件(例如，遮罩) MA之情況下，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。藉助於第二定位器PW及位置感測器IF (例如，干涉器件、線性編碼器、2-D編碼器或電容式感測器)，可準確地移動基板台WTa或WTb，例如以便將不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。類似地，例如，在自遮罩庫進行機械擷取之後或在掃描期間，可使用第一定位器PM及另一位置感測器(圖1中未明確地描繪)來相對於輻射光束B之路徑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。儘管如所說明之基板對準標記佔據專用目標部分，但該等標記可位於目標部分之間的空間中(此等標記稱為切割道對準標記)。類似地，在將多於一個晶粒設置於圖案化器件(例如，遮罩)MA上之情況下，遮罩對準標記可位於晶粒之間。較小對準標記亦可包括於器件特徵之中的晶粒內，在此情況下，需要使標記儘可能地小且無需與鄰近特徵不同之任何成像或程序條件。下文進一步描述偵測對準標記之對準系統。

所描繪裝置可用於多種模式中。在掃描模式中，在將賦予至輻射光束之圖案投影至上目標部分C時(亦即，單次動態曝光)，同步地掃描圖案化器件支撐件(例如，遮罩台) MT及基板台WT。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相對於圖案化器件支撐件(例如，遮罩台) MT之速度及方向。在掃描模式中，曝光場之最大大小限制單次動態曝光中之目標部分寬度(在非掃描方向上)，而掃描運動之長度判定目標部分之高度(在掃描方向上)。如在此項技術中為吾人所熟知，其他類型之微影裝置及操作模式係可能的。舉例而言，步進模式為吾人所知。在所謂「無遮罩」微影中，使可程式化圖案化器件保持靜止，但具有改變之圖案，且移動或掃描基板台WT。

亦可使用上文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。

微影裝置LA屬於所謂雙載物台類型，其具有兩個基板台WTa、WTb以及兩個站--曝光站EXP及量測站MEA--基板台可在兩個站之間交換。在曝光站處曝光一個基板台上之一基板的同時，可在量測站處將另一基板裝載至另一基板台上且進行各種預備步驟。此能夠實質上增加裝置之產出量。預備步驟可包括使用位準感測器LS來映射基板之表面高度輪廓及使用對準感測器AS來量測基板上之對準標記之位置。若位置感測器IF在其處於量測站處以及處於曝光站處時不能夠量測基板台之位置，則可提供第二位置感測器以使得能夠在兩個站處追蹤基板台相對於參考框架RF之位置。代替所展示之雙載物台配置，其他配置為吾人所知且可用。舉例而言，提供基板台及量測台之其他微影裝置為吾人所知。此等基板台及量測台在執行預備量測時銜接在一起，且接著在基板台進行曝光時不銜接。

圖2說明將目標部分(例如，晶粒)曝光於圖1之雙載物台裝置中之基板W上的步驟。在虛線框內之左側為在量測站MEA處所執行之步驟，而右側展示在曝光站EXP處所執行之步驟。有時，基板台WTa、WTb中之一者將位於曝光站處，而另一者位於量測站處，如上文所描述。為了此描述之目的，假定基板W已經裝載至曝光站中。在步驟200處，由圖中未展示之機構將新基板W'裝載至裝置。並行地處理此等兩個基板以便增加微影裝置之產出量。

首先參考新近裝載之基板W'，此基板可為先前未經處理之基板，其藉由新光抗蝕劑製備以用於在裝置中第一次曝光。然而，一般而言，所描述之微影程序將僅為一系列曝光及處理步驟中之一個步驟，使得基板W'已經通過此裝置及/或其他微影裝置數次，且亦可已經歷後續程序。尤其針對改良疊對效能之問題，任務為確保將新圖案確切地施加於已經受圖案化及處理之一或多個循環之基板上的正確位置中。此等處理步驟逐漸地在基板中引入失真，該等失真必須經量測及校正以達成令人滿意之疊對效能。

先前及/或後續圖案化步驟可在其他微影裝置中執行，如剛才所提及，且可甚至在不同類型之微影裝置中執行。舉例而言，器件製造程序中之在諸如解析度及疊對之參數要求極高的一些層相比於要求不高之其他層可在更進階微影工具中予以執行。因此，一些層可曝光於浸潤型微影工具中，而其他層曝光於『乾式』工具中。一些層可曝光於在DUV波長下工作之工具中，而其他層使用EUV波長輻射來曝光。

在202處，使用基板標記P1等及影像感測器(未展示)之對準量測係用於量測及記錄基板相對於基板台WTa/WTb之對準。另外，將使用對準感測器AS來量測跨越基板W'之數個對準標記。在一個實施例中，此等量測係用以建立一「晶圓柵格」，該晶圓柵格極準確地映射跨基板之標記之分佈，包括相對於一標稱矩形柵格之任何失真。

在步驟204處，亦使用位準感測器LS來量測相對於X-Y位置之晶圓高度(Z)映射。常規上，高度映射僅用以達成曝光圖案之準確聚焦。可另外為了其他目的使用高度映射。

當基板W'經裝載時，接收限定待執行之曝光且亦限定晶圓及先前產生及待產生於該晶圓上之圖案的屬性之配方資料206。向此等配方資料添加在202、204處進行之對晶圓位置、晶圓柵格及高度映射之量測，以使得整組配方及量測資料208可傳遞至曝光站EXP。對準資料之量測例如包含以與作為微影程序之產品的產品圖案成固定或標稱固定關係而形成之對準目標之X位置及Y位置。恰好在曝光之前獲得之此等對準資料用以產生一對準模型，對準模型具有將模型擬合至資料之參數。此等參數及對準模型將在曝光操作期間用以校正當前微影步驟中所施加之圖案之位置。在使用中之模型內插經量測位置之間的位置偏差。一習知對準模型可能包含四個、五個或六個參數，該等參數一起以不同尺寸限定『理想』柵格之平移、旋轉及按比例縮放。已知進階模型使用更多參數。

在210處，調換晶圓W'與W，使得經量測基板W'變成進入曝光站EXP之基板W。在圖1之實例裝置中，藉由交換裝置內之支撐件WTa及WTb來執行此調換，使得基板W、W'保持準確地經夾持且定位於彼等支撐件上，以保留基板台與基板自身之間的相對對準。因此，一旦該等台面經調換，則為利用用於基板W (以前為W')之量測資訊202、204以控制曝光步驟，必需判定投影系統PS與基板台WTb (以前為WTa)之間的相對位置。在步驟212處，使用遮罩對準標記M1、M2來執行倍縮光罩對準。在步驟214、216、218中，將掃描運動及輻射脈衝施加於跨基板W之逐個目標位置處，以便完成數個圖案之曝光。

藉由在曝光步驟之執行中使用在量測站處獲得之對準資料及高度映射，此等圖案相對於所要位置且尤其相對於先前置放於同一基板上之特徵準確地對準。在步驟220處自裝置卸載現標註為W"之經曝光基板，以根據經曝光圖案使經曝光基板經歷蝕刻或其他程序。

熟習此項技術者將知道上述描述為真實製造情形之一個實例中所關於之多個極詳細步驟的簡化概述。舉例而言，常常將存在使用相同或不同標記之粗糙及精細量測之單獨階段，而非在單一遍次中量測對準。粗糙及/或精細對準量測步驟可在高度量測之前或在高度量測之後執行，或交錯執行。

圖3為諸如例如在以引用方式併入之US6961116中所描述之已知對準感測器AS之實施例的示意性方塊圖。輻射源RSO提供具有一或多個波長之輻射光束RB，該輻射光束RB藉由轉向光學器件而轉向至諸如位於基板W上之標記AM之標記上作為照射光點SP。在此實例中，轉向光學器件包含點鏡面SM及物鏡OL。藉以照射標記AM之照射光點SP之直徑可稍微小於標記自身之寬度。

經對準標記AM繞射之輻射(在此實例中經由物鏡OL)經準直成資訊攜載光束IB。術語「繞射」意欲包括來自標記之零階繞射(其可稱為反射)。例如上文所提及之US6961116中所揭示之類型的自參考干涉計SRI以自身干涉光束IB，其後光束由光偵測器PD接收。可包括額外光學器件(未展示)以在由輻射源RSO形成多於一個波長之情況下提供個別光束。光偵測器可為單個元件，或其視需要可包含數個像素。光偵測器可包含感測器陣列。

在此實例中包含點鏡面SM之轉向光學器件亦可用以阻擋自標記反射之零階輻射，使得資訊攜載光束IB僅包含來自標記AM之高階繞射輻射(此對於量測並非必需的，但改良信雜比)。

強度信號SI經供應至處理單元PU。藉由區塊SRI中之光學處理與單元PU中之運算處理之組合，輸出基板相對於參考框架之X位置及Y位置之值。

所說明類型之單個量測僅將標記之位置固定在對應於標記之一個節距的某一範圍內。結合此量測來使用較粗略量測技術，以識別正弦波之哪一週期為含有所標記位置之週期。可在不同波長下重複較粗略及/或較精細水準之同一程序，以用於增加準確性及/或用於穩固地偵測標記，而無關於製成標記之材料及標記提供於其上方及/或下方的材料。波長可在光學上多工及解多工以便經同步處理，及/或該等波長可藉由時分或分頻多工。

在此實例中，對準感測器及光點SP保持靜止，而基板W移動。因此，對準感測器可剛性且準確地安裝至參考框架，同時在與基板W之移動方向相對之方向上有效地掃描標記AM。在此移動中藉由基板W安裝於基板支撐件上且基板定位系統控制基板支撐件之移動來控制基板W。基板支撐件位置感測器(例如，干涉計)量測基板支撐件之位置(未展示)。在實施例中，一或多個(對準)標記設置於基板支撐件上。對設置於基板支撐件上之標記之位置的量測允許校準如由位置感測器所判定之基板支撐件之位置(例如，相對於對準系統所連接之框架)。對設置於基板上之對準標記之位置的量測允許判定基板相對於基板支撐件之位置。

經由光學不透明層量測對準標記為所要的，因為由於構形之不對稱變形或偏移，對準至殘餘構形時缺少準確性。曝光清除點為可行但由於額外程序步驟常常極昂貴之解決方案。

經埋入標記之光聲偵測已實驗上地證實。此光聲偵測描述於WO2018137925A1中，例如其以引用之方式併入本文中。光聲對準具有之優勢在於其依賴於與現存對準感測器相同之非侵入光學偵測方法。僅需要額外泵脈衝以激發不透明材料中之聲脈衝。自經埋入對準標記之聲反射隨後由探測脈衝偵測。然而，在為吾人所知之光聲偵測方法中，來自對準標記之聲複製品之繞射效率極弱，使得需要不合需要地長平均時間以得到充分信雜比。此當前限制此技術在晶圓對準中之應用。

圖4(a)至圖4(d)說明光聲度量衡之概念。圖4(a)展示用強泵脈衝PU激發多層堆疊ST之表面。此導致在堆疊之頂部層中產生聲波AW。此聲波AW經由光學不透明材料(圖4(b))傳播且在多層堆疊ST之底部反射出經埋入對準標記AM。在反射之後，聲波波前AW'類似於經埋入對準標記之形狀。經反射聲波AW'傳播返回表面(圖4(c))，物理地使表面變形，且同時修改表面附近之材料之光學屬性。因為聲波之波前類似於對準標記AM之空間週期性形狀，表面之變形及電容率之改變亦遵循對準標記之相同空間週期性及位置。在經程式化時延之後，探測脈衝PR(圖4(d))用以偵測經埋入對準標記之回音誘發影像(聲複製品)。如上文所描述，藉由空間掃描晶圓且執行泵探測量測，藉由量測表面之泵誘發繞射DIFF判定經埋入對準標記之存在為可能的。

由於表面粗糙度，探測光PR中之一些將始終繞射(散射)至偵測器之方向。為解決此，可自兩個探測脈衝取得經量測繞射之差值：前泵脈衝及後泵脈衝。此實現由泵脈衝產生之繞射中之改變的量測。然而，此繞射改變之量值太小而不能用於高體積製造中之對準度量衡。

為了解決此問題且增加信號強度，提議使用表面電漿偏振子(SPP)共振以增加泵輻射之吸收及/或增加由用於探測量測之聲反射(表面處之光柵複製品)誘發之繞射效率。

SPP為電磁光場與在金屬或金屬類材料(例如，諸如金屬之高載波密度/高導電率之材料或諸如非晶碳之其他導電材料)與介電質之間的界面處之導電電子之同調振盪的耦合。SPP為接合至介電質與導電媒體之間的界面之電磁波。啟動SPP為共振程序，且由此必須滿足某種條件，諸如動量守恆。SPP可描述為具有波向量(k _spp)之表面光學波，該波向量大於在空氣或真空中具有相同光學頻率之入射光(k _x)之波向量。此所謂波向量失配可由數個不同方法克服。一個方法為在光柵單位胞元內使用週期性子分段，可將該週期性子分段看作自身具有固定波向量k _sub且該固定波向量可自入射光學波向量加上或減去以便於激發SPP。啟動SPP導致材料之吸收增加(亦即，其表面處之導電材料的反射率減小)。

為了利用SPP來增強聲繞射效率，提議使用專用對準標記，該專用對準標記包含在特定入射角度下與SPP共振之標記之第一部分的子分段(例如，與非子分段第二部分相反)。已展示用僅幾條(小於5條)光柵線就可能在光柵上有效地激發SPP。此等對準標記之子分段將在頂部層之殘餘構形中成鏡像；在子分段部分之此殘餘構形上將產生SPP。

圖5為包含於堆疊ST內之此對準標記AM之部分的示意圖。對準標記AM包含經埋入光柵(亦即，包含線AML及空間AMS之週期性重複)。對準標記AM包含充分大週期 d，使得光柵線或光柵空間任一者可為具有較短週期 d _sub 之子分段SUB。在此特定實例中，對準標記空間AMS經子分段，儘管可同樣為對準標記線AML經子分段以達成相同效應。

為了滿足動量守恆之條件(|k _x±k _sub|=|k _SPP|)且產生SPP，需要調諧數個量測參數。最相關參數為： ● 入射光之波向量k _x，其反之由入射光學頻率 (亦即，入射波長)及入射角 來判定: (其中 c為光速)。 ● 自子分段k _sub所得之波向量，其由子分段 d _sub 之週期來判定。 SPP k _SPP之波向量，其由入射光學頻率及導體 與介電質 之介電函數來判定： 。

在一個實施例中，來自此子分段之殘餘構形RES使得自泵輻射產生SPP。產生SPP之此等泵增加泵輻射之吸收，使得表面處之對準標記之聲複製品將更強(在振幅中更大)，此當聲複製品由探測脈衝來量測時，改良信號強度。

在另一實施例中，探測輻射經組態以在殘餘構形上產生SPP。此藉由在對應於對準標記之子分段部分(其可為線或空間) (亦即，對準標記之子分段部分正上方)之堆疊表面處更改吸收/反射做實現。以此方式，子分段使得能夠增強對經埋入對準光柵之聲複製品之光學偵測，此係由於SPP共振參數對由經反射聲複製品聲學地誘發之光柵振幅、工作循環、形狀及電容率之變化敏感。由於SPP，對應於對準標記之子分段部分之反射中的聲學誘發改變不同於對應於在表面處改良對準標記聲複製品之繞射效率之非子分段部分的聲學誘發改變。

此等實施例中之兩者可單獨實施以相對於先前技術方法達成經改良之量測信號強度。然而，若兩個實施例一起實施，使得泵及探測輻射兩者各自經組態以在殘餘構形上產生SPP，則將達成更大改良。

圖6為說明由於對SPP共振之泵取而改良之泵脈衝的吸收(亦即，泵輻射經組態以符合SPP共振條件)之示意圖。泵脈衝光束PP具有波長及入射角，使得SPP在對準標記之殘餘構形RES之子波長分段光柵線上經激發。此等SPP導致殘餘構形RES上之增強之吸收EAB的區域，使得將泵光更有效地吸收至此等區域EAB處之堆疊。相較於將無需使用子波長分段光柵線獲得相比，此產生更高振幅聲波AW，尤其在增強之吸收EAB之區域下方。此等更高振幅聲波將反射出經埋入對準標記AM以產生行進返回表面之聲複製品。此聲複製品與無由泵輻射產生之SPP相比具有更高振幅，且因此此聲複製品之探測量測將產生更強信號。

圖7為說明藉由將探測脈衝調諧至SPP共振頻率而改良之繞射效率之示意圖。探測脈衝PR繞射出經反射聲波AW'。然而，亦將探測脈衝(例如，經由入射角及/或子分段節距)調諧至SPP共振頻率。SPP顯示依據給定入射角之波長而變化之極其窄之吸收/反射共振。由此，子波長節距子分段之振幅及/或工作循環之改變造成SPP共振之寬度、強度及波長之改變。此等改變可由於由自經埋入光柵傳回之回聲誘發之材料密度改變而發生。經電漿子光柵子分段之對準標記之部分形成殘餘構形(由圖中之經反射聲波AW'部分遮擋)，探針將耦接至該殘餘構形上以產生SPP。藉由在SPP共振處或SPP共振周圍進行光學探測，探測脈衝之反射相比於非結構化表面之情況變得對此等改變明顯更敏感。

在不存在聲波之情況下，表面處之SPP之存在將減少根據先前實施例中所描述的原理位於共振上/附近之入射探測光束之反射。然而，泵產生聲波壓縮且接觸子分段電漿子光柵之光柵線，改變子分段光柵之光柵線的振幅/形狀。此導致SPP共振條件之偏移，此將改變自子分段光柵之聲複製品反射之光的量。取決於聲波是否擴展或接觸子分段光柵部分(線或空間)，此SPP共振之偏移可增加或減少反射之量。然而，此改變僅在緊接子分段上方之表面區域處發生。

由此，儘管SPP共振通常減少反射，但在聲波之存在下，子分段光柵部分相對於已由SPP誘發之減少之反射的反射率可取決於聲波是否擴展或接觸光柵而增加或減少。

因此，聲波更改返回至表面上之對準標記AM之線及空間兩者的屬性。然而，子分段部分(例如，圖7實例中之空間)相對於非子分段部分(例如，圖7實例中之線)之聲波誘發之反射改變將更大。子分段部分相對於非子分段部分(例如，空間相對於線)之反射率改變之差異使得對準標記(或更特定為聲複製品)的繞射效率增加。由此，繞射效率中之此增加事實上由於線及空間經歷不同聲波誘發之反射改變。

圖8為泵誘發反射率改變ΔR/R ₀相對於泵與探測脈衝之間的時間間隔t之曲線。展示兩個曲線，其中探測波長為700 nm之第一曲線700及其中探測波長為660 nm之第二曲線660。組態使得SPP共振波長位於650 nm處。對於各曲線，泵脈衝為一致；然而，當用在SPP共振處或附近之探測波長量測時，對聲波之靈敏度更強。在實例中，探測波長為660 nm而非650 nm以說明探測信號在接近但不恰好在SPP共振上之情況下亦經增強。情況稍微複雜，因為共振具有有限寬度，而由一些類型之聲波誘發之光學信號改變恰好在SPP共振上展示其等最強增強，而其他僅在共振之斜率上增強。然而，在本揭示之上下文中，具有在SPP共振波長處或附近之波長之探測輻射可描述探測輻射波長在SPP共振波長之40 nm內、30 nm內、20 nm內、15 nm內或10 nm內。

以此方式由泵輻射或探測輻射產生SPP以增加吸收之另一益處為其提供對吸收頻率(亦即，SPP共振頻率)之選擇的更大可撓性。當使用大塊材料之共振(例如，帶間共振)時，此吸收頻率係固定的。子分段光柵線之殘餘構形使得SPP激發，此增加材料在波長範圍中之吸收，否則將展示明顯減少之吸收。由此，藉由使用接近此吸收頻率之泵輻射及/或探測輻射，繞射效率可增加。SPP之中心波長/吸收頻率取決於子分段週期、入射角及入射波長；由此，可調諧此等參數中之前兩者以在為泵輻射及/或探測輻射選擇方便波長範圍時提供額外可撓性，例如可用之適合光源的範圍。若波長為固定(例如，使用特定源)，則SPP共振頻率可藉由改變入射角及/或子分段週期而調整。零度之入射角(垂直入射)亦為可能的，此意謂著SPP共振波長可僅藉由選取適當子分段週期(或入射波長)而經調整。

上文所描述之兩個實施例可經組合，使得第一所描述之實施例用以增強聲波振幅，且第二所描述之實施例用以增強對自經埋入光柵反射出之聲波的存在之光學靈敏度。

圖9為適於實施此組合實施例之對準配置之示意性說明。泵輻射可由泵輻射源PS產生，該泵輻射源PS經由本文中由導向鏡面GM表示之適合光束遞送配置將泵光束PB輸出至(例如，埋入)對準標記AM。對準感測器AS用以遞送探測脈衝。對準感測器AS可為標準對準感測器，且在本文中展示為包含輸出探測光束PB之探測源PRS (其可實際上在對準感測器AS外部)、物鏡OL、照射透鏡IL、偵測器DET (其亦可包含在對準感測器外部)及分別使繞射階旋轉+90度及-90度之兩個影像旋轉稜鏡IRP ₊₉₀、IRP _-90。此對準感測器之基本操作為熟知的且上文已簡單描述，因此將不進一步描述。

泵輻射及探測輻射包含不同波長，結合其等對應入射角之該等波長(在此示意性實例中，具有入射角θ之泵輻射光束PB及具有正入射角之探測光束PRB)各自經組態以激發SPP。當由探測脈衝量測時，對兩個實施例所描述之效應均將增加經埋入對準光柵之聲複製品的繞射效率。

可展示例如5 nm殘餘構形之共振吸收相對於非共振吸收增加3倍。因此聲波振幅亦增加3倍，使得聲複製品之繞射效率增加3 ²=9倍。另外，除頻率相關電容率之外，聲波可改變子分段之振幅及工作循環。進而，此改變緊接增加或減少SPP共振波長處及SPP共振波長周圍之反射係數之SPP共振的形狀(深度、寬度)及波長。對於較大振幅光柵(＞15 nm)，SPP共振偏移主導反射變化，但對於較低振幅光柵，SPP共振之深度之改變主導。可展示，由聲波引起之子波長分段光柵振幅之200皮米改變將因此使得反射改變0.5%，此明顯超過無SPP共振所見之值。此導致光柵空間上之反射增加0.5%，而光柵線之反射保持不變(或反之亦然)。在光柵線與空間之間的反射中之此差異可導致約4*10 ^-4之聲學誘發繞射效率，亦即在不產生SPP之情況下比脈衝探測量測大六個量級。

圖10為包含於堆疊ST內之對準標記AM之示意性表示。在圖5中以截面表示之對準標記AM在中圖10(a)描繪為俯視圖，其中對準標記線AML不含有任何子分段且其中對準標記空間AMS含有週期性子分段，表面上可見之子分段為殘餘構形RES。因此，在對準標記空間AMS內，對準標記具有包含週期性子分段之第一部分。圖10(b)及圖10(c)中描繪之本發明之另一實施例包含第一部分及第二部分，該第一部分包含週期性子分段且該第二部分包含子分段。在圖10(b)之實例中，第二部分之週期性子分段具有節距d _subl且第一部分之週期性子分段具有節距d _subs。換言之，對準標記空間AMS具有具節距d _subs之週期性子分段且對準標記線AML具有具節距d _subl之週期性子分段。如圖10(b)及圖10(c)中所例示，對準標記線AML之節距之方向可平行於如圖10(b)中所展示的對準標記空間AMS之節距或對準標記線AML之節距之方向可正交於對準標記空間AMS的節距。如上文所描述，具體而言，在如圖5、圖6及圖7中所說明用探測脈衝PR或泵脈衝PP照射時之目標之操作的描述中，目標之第二部分中之週期性子分段形成增強之吸收EAB，因此，對於圖10(b)及圖10(c)之目標配置，存在兩個增強之吸收EAB區域。在實施例中，當用泵脈衝PP照射時，包含具有對應於對準標記空間之節距d _subs之週期性子分段之目標的第一部分適合於形成SPP，而當用探測脈衝PR照射時，包含具有對應於對準標記線之節距d _subl之週期性子分段的目標之第二部分適合於形成SPP。因此，藉由圖10(b)及圖10(c)之目標配置，可能在相同目標配置上利用泵脈衝PP及探測脈衝PR兩者之增強之吸收來量測對準標記之位置。第一及第二部分中之各者設計用於可用之照射條件、泵脈衝PP或探測脈衝PR中之一者。在實施例中，對準標記空間可包含第三部分，使得當對準標記空間AMS設計為與探測脈衝PR一起使用時，探測脈衝PR之第二波長可使用。

可注意，金屬(或更通常導電)表面之組成物亦可經選擇，使得SPP在特定波長範圍中激發。舉例而言，具有高載波密度(高導電率)之材料可使用可視輻射激發，而具有較低載波密度之材料(例如，非晶碳)可使用IR輻射激發。

如同先前技術方法，根據本文所描述之概念之對準量測可包含泵探測量測後與泵探測量測前之間的差值。

上述描述已在對準度量衡之上下文中整體地描述。然而，本文所描述之概念可用以量測用於任何其他度量目的(例如，疊對度量、聚焦度量)之埋入目標。因此，本揭示不限於對準度量衡或對準標記之量測，而是任何適合度量衡類型及任何適合類型之度量衡目標之量測。

儘管上文已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可與所描述方式不同之其他方式來實踐本發明。

儘管上文可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，本發明可用於例如壓印微影之其他應用中，且在上下文允許之情況下不限於光學微影。在壓印微影中，圖案化器件中之構形限定形成於基板上之圖案。可將圖案化器件之構形可壓入至經供應至基板之抗蝕劑層中，抗蝕劑係藉由施加電磁輻射、熱、壓力或其組合而固化於基板上。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。

本文中所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如，具有為或約為365 nm、355 nm、248 nm、193 nm、157 nm或126 nm)及極紫外線(EUV)輻射(例如，具有在1 nm至100 nm範圍內之波長)以及粒子光束，諸如離子光束或電子光束。

術語「透鏡」在上下文允許之情況下可指包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件之各種類型的光學組件中之任一者或組合。反射組件有可能用於在UV及/或EUV範圍內操作之裝置中。

因此，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來限定。

200:步驟 202:步驟/量測資訊 204:步驟/量測資訊 206:配方資料 208:量測資料 210:步驟 212:步驟 214:步驟 216:步驟 218:步驟 220:步驟 660:第二曲線 700:第一曲線 AD:調整器 AM:標記 AML:線/對準標記線 AMS:空間/對準標記空間 AS:對準感測器 AW:聲波 AW':聲波波前/經反射聲波 B:輻射光束 BD:光束遞送系統 C:目標部分 CO:聚光器 d:週期 DET:偵測器 DIFF:泵誘發繞射 d _sub :較短週期 d _subl:節距 d _subs:節距 EAB:增強之吸收 EXP:曝光站 GM:導向鏡面 IB:光束 IF:位置感測器 IL:照射系統/照射器/照射透鏡 IN:積光器 IRP ₊₉₀:影像旋轉稜鏡 IRP _-90:影像旋轉稜鏡 LA:微影裝置 LS:位準感測器 M1:遮罩對準標記 M2:遮罩對準標記 MA:圖案化器件 MEA:量測站 MT:支撐件/支撐結構 OL:物鏡 P1:基板對準標記 P2:基板對準標記 PB:光束 PD:光偵測器 PM:第一定位器 PP:泵脈衝光束 PR:探測光/探測脈衝 PRB:探測光束 PRS:探測源 PS:投影系統/輻射源 PU:處理單元/強泵脈衝 PW:第二定位器 RB:輻射光束 RES:殘餘構形 RF:參考框架 RSO:輻射源 SI:強度信號 SM:點鏡面 SO:輻射源 SP:照射光點 SRI:自參考干涉計 ST:堆疊 SUB:子分段 t:時間間隔 W:基板 W':基板 W'':基板 WT:基板台 WTa:基板台 WTb:基板台 ΔR/R ₀:泵誘發反射率改變 θ:入射角

現將僅藉助於實例參考隨附圖式來描述本發明之實施例，在隨附圖式中： 圖1描繪微影裝置； 圖2示意性地說明圖1之裝置中之量測及曝光程序； 圖3描繪對準感測器裝置之示意性綜述； 圖4(a)至圖4(d)為泵探測度量衡方法之四個階段之示意圖； 圖5為可使用如本文所揭示之方法來量測之經埋入對準標記之實例結構的實例； 圖6為根據如本文所揭示之方法執行之入射於諸如圖5中所說明的對準標記上之泵脈衝之示意圖； 圖7為根據如本文所揭示之方法執行之入射於諸如圖5中所說明的對準標記上之探測脈衝之示意圖； 圖8為根據實施例之使用探測輻射使得不產生SPP及使得產生SPP之聲複製品的反射率曲線；及 圖9為適於執行根據實施例之方法之度量衡裝置配置； 圖10(a)至圖10(c)為可使用如本文所揭示之方法來量測之經埋入對準標記的結構之俯視圖之實例的示意圖。

AM:標記

AW:聲波

EAB:增強之吸收

PP:泵脈衝光束

RES:殘餘構形

ST:堆疊

Claims (21)

1. 一種用於量測位於至少一個層下方之一基板上之一目標的方法，該方法包含： 用包含至少一個泵波長之泵輻射激發該至少一個層，以便在該至少一個層內產生反射該目標之一聲波，藉此在該基板之一表面處產生該目標之一聲複製品；及 用包含至少一個探測波長之探測輻射照射該聲複製品，且捕捉自該聲複製品散射之所得經散射探測輻射； 其中該激發步驟及該照射步驟中之一者或兩者包含在自該目標所得之該至少一個層之殘餘構形上產生表面電漿偏振子(SPP)。
2. 如請求項1之方法，其中該目標包含一週期性結構，該週期性結構包含該週期性結構之第一部分之一週期性子分段。
3. 如請求項2之方法，其中該週期性結構包含一線及一空間之重複，且包含一週期性子分段之該等第一部分包含該等線或該等空間任一者。
4. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該泵輻射之一入射角及該泵波長使得該等SPP由該殘餘構形上之該泵輻射產生。
5. 如請求項4之方法，其中該等SPP增加該至少一個層對該泵輻射中之至少一些之吸收。
6. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該探測輻射之一入射角及該探測波長使得該等SPP由該殘餘構形上之該探測輻射產生。
7. 如請求項6之方法，其中該等SPP相對於對應於該目標之第二部分之該至少一個層的反射率特性更改對應於該目標之第一部分之該至少一個層的該反射率特性。
8. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該探測輻射之一入射角不同於該泵輻射之一入射角。
9. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該泵波長不同於該探測波長。
10. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該泵波長及/或該探測波長係在一共振波長之30 nm內以用於產生該等SPP。
11. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該泵波長及/或該探測波長係在一共振波長之15 nm內以用於產生該等SPP。
12. 如請求項1至3中任一項之方法，其包含組態該探測輻射之一入射角及/或該目標之一幾何構型，使得該共振波長包含一較佳波長。
13. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該目標包含一對準標記且該等激發及照射步驟形成一對準量測之部分。
14. 如請求項1至3中任一項之方法，其包含：執行一初始照射步驟以在該激發步驟之前照射該目標上方之該至少一個層；且捕捉自該目標上方之該至少一個層散射之該所得經散射探測輻射；且該方法進一步包含： 將一所關注參數之一差值判定為自在該激發步驟之後執行的該照射步驟獲得之一第一所關注參數值與自該初始照射步驟獲得之一第二所關注參數值之一差。
15. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該至少一個層對該泵輻射及/或探測輻射不透明。
16. 一種度量衡器件，其可操作以執行如請求項1至15中任一項之方法。
17. 如請求項16之度量衡器件，其包含用於產生該泵輻射之一泵源及用於產生該探測輻射之一探測源。
18. 如請求項16或17之度量衡器件，其中該度量衡器件係一對準感測器。
19. 一種微影裝置，其包含如請求項18之對準感測器。
20. 一種目標，其用於請求項1中，其中該目標包含一週期性結構，該週期性結構包含具有一週期性子分段之至少一第一部分。
21. 如請求項20之目標，其中該目標之該週期性結構包含具有一週期性子分段之一第二部分。