TW202403462A

TW202403462A - 用於度量衡系統之光學配置

Info

Publication number: TW202403462A
Application number: TW112117070A
Authority: TW
Inventors: 楊光宇; 納拉吉羅珊娜雷茲瓦尼; 尹昶植
Original assignee: 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司
Priority date: 2022-05-12
Filing date: 2023-05-09
Publication date: 2024-01-16
Also published as: WO2023217499A1

Abstract

本發明提供一種光學配置，其消除一四非偏振光束分光器(QNPBS)之使用及對影像拼接的需要。如同一QNPBS，該光學配置提供一增強的透射增益以最佳化系統產出量。系統包括一照明模式選擇器(IMS)，該照明模式選擇器包含具有透射部分及反射部分之一多孔徑圖案。該IMS定位於該系統之一光瞳平面中，且經組態以：使輻射之部分朝向一繞射光柵目標透射；及使來自該目標之繞射輻射沿著一第二光學路徑朝向一偵測器反射。在該IMS上之透射部分及反射部分的區域解耦同時最佳化照明及偵測光強度。來自該目標的正及負第一繞射階繞射輻射係由該多孔徑圖案之兩個反射象限反射，該兩個反射象限位於光學元件之一背側或面向非輻射源之側上。

Description

用於度量衡系統之光學配置

本說明書係關於一種用於度量衡系統之光學配置。

微影投影設備可用於例如積體電路(IC)之製造中。圖案化裝置(例如，光罩)可包括或提供對應於IC之個別層的圖案(「設計佈局」)，且可藉由諸如經由圖案化裝置上之圖案輻照已塗佈有輻射敏感材料(「抗蝕劑」)層之基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包含一或多個晶粒)的方法而將此圖案轉印至目標部分上。一般而言，單個基板包括複數個鄰近目標部分，圖案藉由微影投影設備順次地轉印至該等目標部分，一次一個目標部分。在一種類型之微影投影設備中，在一個操作中將整個圖案化裝置上之圖案轉印至一個目標部分上。此類設備通常被稱作步進器。在通常被稱作步進掃描設備之替代設備中，投影光束在給定參考方向(「掃描」方向)上遍及圖案化裝置進行掃描，同時平行或反平行於此參考方向而同步地移動基板。圖案化裝置上之圖案之不同部分逐漸地轉印至一個目標部分。一般而言，由於微影投影設備將具有縮減比率M (例如，4)，因此基板被移動之速度F將為投影光束掃描圖案化裝置之速度的1/M倍。可例如自以引用之方式併入本文中之US 6,046,792搜集到關於如本文中所描述之微影裝置的更多資訊。

在將圖案自圖案化裝置轉印至基板之前，基板可經歷各種工序，諸如上底漆、抗蝕劑塗佈及軟烘烤。在曝光之後，基板可經受其他工序(「曝光後工序」)，諸如曝光後烘烤(PEB)、顯影、硬烘烤，及經轉印圖案之量測/檢測。此工序陣列用作製得裝置(例如，IC)之個別層的基礎。基板可接著經歷各種製程，諸如蝕刻、離子植入(摻雜)、金屬化、氧化、沈積、化學機械研磨等，該等製程皆意欲完成裝置之個別層。若在裝置中需要若干層，則針對各層重複整個工序或其變體。最終，在基板上之各目標部分中將存在裝置。接著藉由諸如切割或鋸割之技術來使此等裝置彼此分離，使得可將個別裝置安裝於載體上、連接至銷釘等。

因此，製造裝置(諸如，半導體裝置)通常涉及使用數個製造製程來處理基板(例如，半導體晶圓)以形成該等裝置之各種特徵及多個層。通常使用例如沈積、微影、蝕刻、沈積、化學機械研磨及離子植入來製造及處理此等層及特徵。可在基板上之複數個晶粒上製造多個裝置，且接著將該等裝置分成個別裝置。此裝置製造製程可被視為圖案化製程。圖案化製程涉及使用微影設備中之圖案化裝置進行圖案化步驟，諸如光學及/或奈米壓印微影，以將圖案化裝置上之圖案轉印至基板，且圖案化製程通常但視情況涉及一或多個相關圖案處理步驟，諸如藉由顯影設備進行抗蝕劑顯影、使用烘烤工具來烘烤基板、使用蝕刻設備而使用圖案進行蝕刻、沈積等。

微影係在諸如IC之裝置之製造中的中心步驟，其中形成於基板上之圖案界定裝置之功能元件，該等功能元件諸如為微處理器、記憶體晶片等。類似微影技術亦用於形成平板顯示器、微機電系統(MEMS)及其他裝置。

隨著半導體製造製程繼續發展，幾十年來，功能元件之尺寸已不斷地減小，而每個裝置的諸如電晶體之功能元件之數目已在穩固地增加，此遵循通常被稱作「莫耳定律(Moore's law)」之趨勢。在當前技術狀態下，使用微影投影設備來製造裝置之層，該等微影投影設備使用來自深紫外線照明源之照明將設計佈局投影至基板上，從而產生尺寸遠低於100 nm (亦即，小於來自照明源(例如，193 nm照明源)之輻射的波長之一半)的個別功能元件。

供印刷尺寸小於微影投影設備之經典解析度極限之特徵的此製程係根據解析度公式CD=k ₁×λ/NA通常被稱作低k ₁微影，其中λ為所使用輻射之波長(當前在大多數狀況下為248 nm或193 nm)，NA為微影投影設備中之投影光學件的數值孔徑，CD為「關鍵尺寸」(通常為所印刷之最小特徵大小)，且k ₁為經驗解析度因數。一般而言，k ₁愈小，則在基板上再現類似於由設計者規劃之形狀及尺寸以便達成特定電功能性及效能的圖案變得愈困難。為了克服此等困難，將複雜微調步驟應用於微影投影設備、設計佈局或圖案化裝置。此等步驟包括例如但不限於NA及光學相干設定之最佳化、自訂照明方案、相移圖案化裝置之使用、設計佈局中之光學近接校正(OPC，有時亦被稱作「光學及製程校正」)，或通常被定義為「解析度增強技術」(RET)之其他方法。

度量衡系統光學配置消除四非偏振光束分光器之使用且因此消除對影像拼接之需要。如同四非偏振光束分光器，光學配置提供增強的透射增益，以最佳化系統產出量。系統包括照明模式選擇器，其包含具有透射部分及反射部分的多孔徑圖案。照明模式選擇器定位於系統之光瞳平面中，且經組態以：使輻射之部分朝向繞射光柵目標透射；及使來自繞射光柵目標之繞射輻射沿著第二光學路徑朝向偵測器反射。在照明模式選擇器上之透射部分及反射部分的區域解耦有利於同時最佳化照明及偵測光強度。約50%之輻射透射穿過多孔徑圖案的兩個透射象限。來自繞射光柵目標的正及負第一繞射階繞射輻射係由至少多孔徑圖案上之兩個反射象限反射，該兩個反射象限位於光學元件之背側或面向非輻射源之側上。

根據一實施例，提供一種度量衡系統。該系統包含光學元件，該光學元件包含具有透射及反射部分的至少一個多孔徑圖案。光學元件定位於系統之光瞳平面中。光學元件經組態以沿著第一光學路徑自輻射源接收輻射，且使輻射之部分朝向繞射光柵目標透射穿過至少一個多孔徑圖案之透射部分。光學元件經組態以用至少一個多孔徑圖案之反射部分使來自繞射光柵目標之繞射輻射沿著第二光學路徑朝向偵測器反射。

在一些實施例中，約50%之輻射透射穿過至少一個多孔徑圖案的兩個透射象限。兩個透射象限形成至少一個多孔徑圖案之透射部分。

在一些實施例中，來自繞射光柵目標之正及負第一繞射階繞射輻射係由至少多孔徑圖案上之兩個反射象限反射。該兩個反射象限位於光學元件之背側或面向非輻射源之側上。該兩個反射象限形成至少一個多孔徑圖案之反射部分。

在一些實施例中，光學元件為照明模式選擇器。在一些實施例中，照明模式選擇器可移動以促進自其他不同的可能多孔徑圖案當中選擇至少一個多孔徑圖案。在一些實施例中，照明模式選擇器為可旋轉輪，其中形成有至少一個多孔徑圖案及其他不同的可能多孔徑圖案。

在一些實施例中，至少一個多孔徑圖案包含四個象限，其中第一及第三相對象限包含形成透射部分之兩個相對孔徑，且第二及第四相對象限包含至少一個多孔徑圖案之反射部分。

在一些實施例中，兩個相對孔徑經組態以將輻射分裂成第一子光束及第二子光束，引導第一子光束穿過系統之第一光學分支以形成第一光點，且引導第二子光束穿過系統之第二光學分支以形成第二光點。

在一些實施例中，反射部分經組態以使繞射的正及負一階輻射沿著第二光學路徑穿過系統之偵測器分支反射至偵測器。偵測器經組態以接收繞射的一階輻射且產生偵測信號。

在一些實施例中，系統包含對準分支光束分光器，該對準分支光束分光器經組態以透射來自至少一個多孔徑圖案之透射部分的透射輻射。對準分支光束分光器並不與偵測器分支處於共同路徑中。在一些實施例中，對準分支光束分光器為透射光學立方體。在一些實施例中，對準分支光束分光器定位於光學元件與繞射光柵目標之間，且光學元件不耦接至度量衡系統之對準分支。

在一些實施例中，至少一個多孔徑圖案包含形成透射部分之兩個相對孔徑，各相對孔徑包含經塑形為圓之扇區的孔。

在一些實施例中，光學元件經組態以替換度量衡系統中之四非偏振光束分光器。

在一些實施例中，反射部分係藉由將反射塗層塗佈於光學元件主體之選擇部分上來形成。

在一些實施例中，系統包含輻射源。該輻射源經組態以沿著第一光學路徑產生輻射。

在一些實施例中，系統包含偵測器。偵測器經組態以自繞射光柵目標上之第一照明光點及第二照明光點接收繞射及反射的一階輻射且產生偵測信號。

在一些實施例中，光學元件形成對準感測器及/或疊對偵測感測器之一部分。

在一些實施例中，對準感測器及/或疊對偵測感測器經組態用於半導體晶圓，且用於半導體製造製程中。

根據另一實施例，提供另一度量衡系統。該度量衡系統包含藉由包含至少一個多孔徑圖案之可旋轉圓盤形成的第一光學元件。第一光學元件定位於系統之光瞳平面中。第一光學元件經組態以自輻射源接收輻射，且使輻射之部分朝向繞射光柵目標透射穿過至少一個多孔徑圖案之透射部分及中繼透鏡對。該度量衡系統包含第二光學元件，該第二光學元件包含具有透射部分及反射部分之四光束分光器。四光束分光器之透射部分經組態以使自第一光學元件接收之輻射之第一部分沿著第一光學路徑及使輻射之第二部分沿著第二光學路徑朝向繞射光柵目標透射，且將輻射之對應光點聚焦於繞射光柵目標上。四光束分光器之反射部分經組態以使來自繞射光柵目標之繞射輻射沿著第三光學路徑朝向偵測器反射。

根據另一實施例，提供一種度量衡方法。該度量衡方法包含：沿著第一光學路徑自輻射源接收輻射；及使輻射之部分朝向繞射光柵目標透射穿過至少一個多孔徑圖案之透射部分，該至少一個多孔徑圖案形成於光學元件中，該至少一個多孔徑圖案包含透射部分及反射部分，光學元件定位於度量衡系統之光瞳平面中；及用至少一個多孔徑圖案之反射部分使來自繞射光柵目標之繞射輻射沿著第二光學路徑朝向偵測器反射。

根據另一實施例，提供另一種度量衡方法，其包含：用由包含至少一個多孔徑圖案之可旋轉圓盤形成的第一光學元件自輻射源接收輻射，該第一光學元件定位於系統之光瞳平面中；及使輻射之部分朝向繞射光柵目標透射穿過至少一個多孔徑圖案之透射部分及中繼透鏡對；及用包含具有透射部分及反射部分之四光束分光器的第二光學元件使自第一光學元件接收之輻射之第一部分沿著第一光學路徑及使輻射之第二部分沿著第二光學路徑朝向繞射光柵目標透射；及將輻射之對應光點聚焦於繞射光柵目標上，四光束分光器之反射部分經組態以使來自繞射光柵目標之繞射輻射沿著第三光學路徑朝向偵測器反射。在一些實施例中，此可延伸至雙接物鏡感測器及偵測分支。

根據另一實施例，提供一種用於產生輻射光點之系統，該輻射光點經組態以引導於用於半導體製造製程中的疊對偵測感測器之繞射光柵目標處。系統經組態以產生多個輻射光點。系統經組態以消除四非偏振光束分光器之需要且因此消除對於對準影像拼接之需要。系統包含輻射源。系統包含照明模式選擇器，其包含具有透射部分及反射部分之至少一個多孔徑圖案。照明模式選擇器定位於系統之光瞳平面中。照明模式選擇器經組態以：沿著第一光學路徑自輻射源接收輻射，且使輻射之部分朝向繞射光柵目標透射穿過至少一個多孔徑圖案之透射部分；及用至少一個多孔徑圖案之反射部分使來自繞射光柵目標之繞射輻射沿著第二光學路徑朝向偵測器反射。約50%之輻射透射穿過至少一個多孔徑圖案之兩個透射象限。該兩個透射象限形成至少一個多孔徑圖案之透射部分。來自繞射光柵目標之正及負第一繞射階繞射輻射係由至少多孔徑圖案上之兩個反射象限反射。該兩個反射象限位於光學元件之背側或面向非輻射源之側上。該兩個反射象限形成至少一個多孔徑圖案之反射部分。系統包含偵測感測器。偵測感測器經組態以自繞射光柵目標接收繞射及反射的正及負一階輻射，且基於繞射及反射的正及負一階輻射而產生疊對偵測信號。

在半導體裝置製造中，度量衡操作通常包括判定一(或多個)度量衡標記及/或半導體裝置結構之層中之其他目標的位置。此位置通常藉由用輻射輻照度量衡標記且比較自度量衡標記反射的輻射之不同繞射階的特性來判定。此等技術用以量測疊對、對準及/或其他參數。

先前度量衡系統使用四非偏振光束分光器(NPBS)以將輻射透射至諸如度量衡標記之目標，且使來自度量衡標記之繞射輻射反射至偵測器。然而，此設計包括一限制，即並不提供全視場，且因此需要影像拼接。影像拼接引入(例如，對準)誤差，此並非所要的，且不利地影響此等先前度量衡系統滿足未來規格的能力。

有利地，本發明系統及方法為度量衡系統提供新的光學設計架構，該度量衡系統消除四非偏振光束分光器之使用且因此消除對(例如，對準)影像拼接之需要。成形孔徑及對應反射部分係提供於定位於度量衡系統之光瞳平面中的照明模式選擇器(例如，車輪)，而非四非偏振光束分光器上。此使用照明模式選擇器之部分上的高反射塗層在光瞳平面處組合照明模式選擇器孔徑圖案化及四非偏振光束分光器之功能性。以此方式，可使繞射的一階輻射反射至系統之偵測器分支。由於具有成形孔徑及反射部分的照明模式選擇器與光瞳平面共軛且並不與度量衡系統之對準分支在共同路徑中，因此本度量衡系統並不遭受影像拼接及在先前度量衡系統中觀測到之誤差問題。此外，為了滿足未來要求，例如，可將來自照明模式選擇器之反射輻射引導至第二接物鏡且實現低成本的高光子效率雙接物鏡感測器。由於照明模式選擇器之功能性，可藉由分別來自反射/透射輻射之透射/反射繞射的一階輻射用單個偵測分支同步地量測來自兩個接物鏡感測器之繞射的一階輻射。

作為簡要介紹，下文中之描述係關於半導體裝置製造及圖案化製程。以下段落亦描述用於半導體裝置度量衡之系統及/或方法的若干組件。此等系統及方法可用於例如在半導體裝置製造製程中量測疊對、對準等，或用於其他操作。

儘管在本文中可特定地參考疊對、對準或其他參數之量測及用於半導體裝置之積體電路(IC)製造，但應理解，本文中之描述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、導向及偵測用於磁疇記憶體之圖案、液晶顯示面板、薄膜磁頭等。熟習此項技術者應瞭解，在此類替代應用之內容背景中，應認為在本文中對術語「倍縮光罩」、「晶圓」或「晶粒」之任何使用可分別與更一般術語「光罩」、「基板」及「目標部分」互換。

如本文中所使用之術語「投影光學件」應被廣泛地解釋為涵蓋各種類型之光學系統，包括例如折射光學件、反射光學件、光圈及反射折射光學件。術語「投影光學件」亦可包括根據此等設計類型中之任一者操作以用於共同地或單個地引導、塑形或控制輻射之投影光束的組件。術語「投影光學件」可包括微影投影設備中的任何光學組件，無論光學組件位於微影投影設備之光學路徑中何處。投影光學件可包括用於在來自源之輻射通過圖案化裝置之前塑形、調整及/或投影輻射的光學組件，及/或用於在輻射通過圖案化裝置之後塑形、調整及/或投影輻射的光學組件。投影光學件通常不包括源及圖案化裝置。

圖1示意性地描繪微影設備LA之實施例。該設備包含：照明系統(照明器) IL，其經組態以調節輻射光束B (例如，UV輻射、DUV輻射或EUV輻射)；支撐結構(例如，光罩台) MT，其經建構以支撐圖案化裝置(例如，光罩) MA且連接至經組態以根據某些參數準確地定位該圖案化裝置之第一定位器PM；基板台(例如，晶圓台) WT (例如，WTa、WTb或此兩者)，其經組態以固持基板(例如，抗蝕劑塗佈晶圓) W且耦接至經組態以根據某些參數準確地定位該基板之第二定位器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，包含一或多個晶粒且常常被稱作場)上。該投影系統支撐於參考框架RF上。如所描繪，設備屬於透射類型(例如，使用透射光罩)。替代地，設備可屬於反射類型(例如，使用可程式化鏡面陣列或使用反射光罩)。

照明器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，源及微影設備可為單獨實體。在此等狀況下，不認為源形成微影設備之部分，且輻射光束係憑藉包含例如合適導向鏡面及/或光束擴展器之光束遞送系統BD而自源SO傳遞至照明器IL。在其他狀況下，例如，在源為汞燈時，源可為設備之整體部分。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可更改光束之強度分佈。照明器可經配置以限制輻射光束之徑向範圍，使得在照明器IL之光瞳平面中之環形區內的強度分佈為非零的。另外或替代地，照明器IL可操作以限制光束在光瞳平面中之分佈，使得在光瞳平面中之複數個等間隔扇區中的強度分佈為非零的。輻射光束在照明器IL之光瞳平面中的強度分佈可被稱作照明模式。

照明器IL可包含經組態以調整光束之(角度/空間)強度分佈的調整器AD。一般而言，可調整照明器之光瞳平面中的強度分佈之至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別稱作σ外部及σ內部)。照明器IL可操作以使光束之角度分佈變化。舉例而言，照明器可操作以更改強度分佈為非零的光瞳平面中之扇區的數目及角度範圍。藉由調整光束在照明器之光瞳平面中之強度分佈，可達成不同照明模式。舉例而言，藉由限制照明器IL之光瞳平面中之強度分佈的徑向及角度範圍，強度分佈可具有多極分佈，諸如偶極、四極或六極分佈。可例如藉由將提供所要照明模式之光學件插入至照明器IL中或使用空間光調變器來獲得彼照明模式。

照明器IL可操作以更改光束之偏振且可操作以使用調整器AD來調整偏振。在照明器IL之光瞳平面上的輻射光束之偏振狀態可被稱作偏振模式。使用不同偏振模式可允許在形成於基板W上之影像中達成較大對比度。輻射光束可為非偏振的。替代地，照明器可經配置以使輻射光束線性地偏振。輻射光束之偏振方向可在照明器IL之光瞳平面上變化。輻射之偏振方向在照明器IL之光瞳平面中的不同區中可為不同的。可取決於照明模式來選擇輻射之偏振狀態。對於多極照明模式，輻射光束之各極的偏振可大體上垂直於照明器IL之光瞳平面中的彼極之位置向量。舉例而言，對於偶極照明模式，輻射可在實質上垂直於平分偶極之兩個相對扇區之線的方向上線性偏振。輻射光束可在可被稱作X偏振狀態及Y偏振狀態之兩個不同正交方向中之一者上偏振。對於四極照明模式，各極之扇區中的輻射可在實質上垂直於平分彼扇區之線的方向上線性地偏振。此偏振模式可被稱作XY偏振。類似地，對於六極照明模式，各極之扇區中的輻射可在實質上垂直於平分彼扇區之線的方向上線性地偏振。此偏振模式可被稱作TE偏振。

此外，照明器IL通常包含各種其他組件，諸如積光器IN及聚光器CO。照明系統可包括用於引導、塑形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、靜電或其他類型之光學組件，或其任何組合。因此，照明器提供經調節輻射光束B，該輻射光束在其橫截面中具有所要均一性及強度分佈。

支撐結構MT以取決於圖案化裝置之定向、微影設備之設計及其他條件(諸如，圖案化裝置是否固持於真空環境中)之方式來支撐圖案化裝置。支撐結構可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術來固持圖案化裝置。支撐結構可為例如框架或台，其可視需要而固定或可移動。支撐結構可確保圖案化裝置例如相對於投影系統處於所要位置。可認為本文中對術語「倍縮光罩」或「光罩」之任何使用皆與更一般術語「圖案化裝置」同義。

本文中所使用之術語「圖案化裝置」應被廣泛地解釋為係指可用以在基板之目標部分中賦予圖案的任何裝置。在一實施例中，圖案化裝置為可用以在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以在基板之目標部分中產生圖案的任何裝置。應注意，例如若被賦予至輻射光束之圖案包括相移特徵或所謂的輔助特徵，則該圖案可能不確切地對應於基板之目標部分中的所要圖案。一般而言，被賦予至輻射光束之圖案將對應於裝置之目標部分中所產生的裝置(諸如，積體電路)中之特定功能層。

圖案化裝置可為透射的或反射的。圖案化裝置之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列及可程式化LCD面板。光罩在微影中為熟知的，且包括諸如二元、交替相移及衰減相移之光罩類型，以及各種混合光罩類型。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。傾斜之鏡面在由鏡面矩陣反射之輻射光束中賦予圖案。

術語「投影系統」應廣泛地解釋為涵蓋適於所使用之曝光輻射或適於諸如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。可認為本文中對術語「投影透鏡」之任何使用與更一般的術語「投影系統」同義。

投影系統PS可包含複數個光學(例如，透鏡)元件，且可進一步包含經組態以調整該等光學元件中之一或多者以便校正像差(在整個場中光瞳平面上的相位變化)的調整機構。為達成此校正，調整機構可操作來以一或多種不同方式操控投影系統PS內之一或多個光學(例如，透鏡)元件。投影系統可具有座標系統，其中其光軸在z方向上延伸。調整機構可操作以進行以下各項之任何組合：使一或多個光學元件移位；使一或多個光學元件傾斜；及/或使一或多個光學元件變形。光學元件之移位可在任何方向(x、y、z或其組合)上進行。光學元件之傾斜通常藉由圍繞在x及/或y方向上之軸線旋轉而在垂直於光軸之平面外部進行，但圍繞z軸之旋轉可用於非旋轉對稱之非球面光學元件。光學元件之變形可包括低頻形狀(例如，像散)及/或高頻形狀(例如，自由形式非球面)。可例如藉由使用一或多個致動器以對光學元件之一或多個側面施加力及/或藉由使用一或多個加熱元件以加熱光學元件的一或多個選定區來執行光學元件之變形。一般而言，不可能調整投影系統PS以校正變跡(在光瞳平面上之透射變化)。當設計用於微影設備LA之圖案化裝置(例如，光罩) MA時，可使用投影系統PS之透射映圖。使用計算微影技術，圖案化裝置MA可經設計以至少部分地校正變跡。

微影設備可屬於具有兩個(雙載物台)或多於兩個台(例如，兩個或多於兩個基板台WTa、WTb、兩個或多於兩個圖案化裝置台、在無專用於例如促進量測及/或清潔等之基板的情況下在投影系統下方之基板台WTa及台WTb)之類型。在此等「多載物台」機器中，可並行地使用額外台，或可對一或多個台實行預備步驟，同時將一或多個其他台用於曝光。舉例而言，可進行使用對準感測器AS之對準量測及/或使用位階感測器LS之位階(高度、傾角等)量測。

微影設備亦可屬於如下類型：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設備中之其他空間，例如圖案化裝置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。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。

在微影設備之操作中，輻射光束由照明系統IL調節及提供。輻射光束B入射於被固持於支撐結構(例如，光罩台) MT上之圖案化裝置(例如，光罩) MA上，且係由該圖案化裝置而圖案化。在已橫穿圖案化裝置MA的情況下，輻射光束B穿過投影系統PS，該投影系統將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器PW及位置感測器IF (例如，干涉量測裝置、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WT，例如以使不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。類似地，例如在自光罩庫機械擷取之後或在掃描期間，第一定位器PM及另一位置感測器(其未明確地描繪於圖1中)可用以相對於輻射光束B之路徑準確地定位圖案化裝置MA。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)來實現支撐結構MT之移動。類似地，可使用形成第二定位器PW之部分的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，支撐結構MT可僅連接至短衝程致動器，或可固定。可使用圖案化裝置對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化裝置MA及基板W。儘管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，在多於一個晶粒提供於圖案化裝置MA上之情形中，圖案化裝置對準標記可位於該等晶粒之間。

所描繪設備可用於以下模式中之至少一者中。在步進模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案一次性投影至目標部分C上(亦即，單次靜態曝光)時，使支撐結構MT及基板台WT保持基本上靜止。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。在步進模式中，曝光場之最大大小限制單次靜態曝光中所成像的目標部分C之大小。在掃描模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上(亦即，單次動態曝光)時，同步地掃描支撐結構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相對於支撐結構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的寬度(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)。在另一模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，使支撐結構MT保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化裝置，且移動或掃描基板台WT。在此模式中，通常使用脈衝式輻射源，且在基板台WT之各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裝置。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化裝置(諸如，上文所提及之類型的可程式化鏡面陣列)之無光罩微影。

亦可使用上述使用模式之組合及/或變型或完全不同的使用模式。

可在曝光之前或之後在例如塗佈顯影系統(通常將抗蝕劑層施加至基板且顯影經曝光抗蝕劑之工具)或度量衡或檢測工具中處理本文中所提及之基板。在適用的情況下，可將本文中之揭示內容應用於此等及其他基板處理工具。此外，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係指已包括多個經處理層之基板。

本文中關於微影所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)或深紫外線(DUV)輻射(例如，具有365、248、193、157或126 nm之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如，具有在5至20 nm之範圍內的波長)，以及粒子束，諸如離子束或電子束。

圖案化裝置上或由圖案化裝置提供之各種圖案可具有不同製程窗，亦即，將在規格內產生圖案所根據之處理變數的空間。關於潛在系統性缺陷之圖案規格之實例包括檢查頸縮、線拉回、線窄化、CD、邊緣置放、重疊、抗蝕劑頂部損耗、抗蝕劑底切及/或橋接。可藉由合併(例如，重疊)各個別圖案之製程窗來獲得圖案化裝置或其區域上之圖案的製程窗。圖案群組的製程窗之邊界包含個別圖案中之一些的製程窗之邊界。換言之，此等個別圖案限制圖案群組之製程窗。

如圖2中所展示，微影設備LA可形成微影製造單元LC (有時亦被稱作微影製造單元(lithocell)或叢集)之部分，其亦包括用以對基板執行曝光前製程及曝光後製程的設備。習知地，此等設備包括用以沈積一或多個抗蝕劑層之一或多個旋塗器SC、用以顯影經曝光抗蝕劑之一或多個顯影器、一或多個冷卻板CH及/或一或多個烘烤板BK。基板處置器或機器人RO自輸入/輸出埠I/O1、I/O2拾取一或多個基板，將其在不同製程設備之間移動且將其遞送至微影設備之裝載匣LB。常常被統稱為塗佈顯影系統之此等設備係在塗佈顯影系統控制單元TCU之控制下，該塗佈顯影系統控制單元自身受到監督控制系統SCS控制，該監督控制系統亦經由微影控制單元LACU來控制微影設備。因此，不同設備可經操作以最大化產出量及處理效率。

為了正確且一致地曝光由微影設備曝光之基板及/或為了監測圖案化製程(例如，裝置製造製程)之包括至少一個圖案轉印步驟(例如，光學微影步驟)的一部分，需要檢測基板或其他物件以量測或判定一或多個屬性，諸如對準、疊對(其可例如介於上覆層中之結構之間或已由例如雙重圖案化製程單獨地提供至層的同一層中之結構之間)、線厚度、關鍵尺寸(CD)、焦點偏移、材料屬性等。因此，經定位有微影製造單元LC之製造設施通常亦包括度量衡系統，該度量衡系統量測已在該微影製造單元中處理的基板W (圖1)中之一些或全部或微影製造單元中之其他物件。度量衡系統可為微影製造單元LC之部分，例如，其可為微影設備LA之部分(諸如，對準感測器AS (圖1))。

一或多個經量測參數可包括例如：形成於經圖案化基板中或上之順次層之間的對準、疊對、例如形成於經圖案化基板中或上之特徵之關鍵尺寸(CD) (例如，關鍵線寬)、光學微影步驟之聚焦或聚焦誤差、光學微影步驟之劑量或劑量誤差、光學微影步驟之光學像差等。常常對提供於基板上之一或多個專用度量衡目標執行此量測。可在抗蝕劑顯影之後但在蝕刻之前、在蝕刻之後、在沈積之後及/或在其他時間執行量測。

存在用於對在圖案化製程中形成之結構進行量測的各種技術，包括使用掃描電子顯微鏡、基於影像之量測工具及/或各種特殊化工具。特殊化度量衡工具之快速且非侵入形式為輻射光束經引導至基板之表面上的目標上且量測散射(繞射/反射)光束之屬性的形式。藉由評估由基板散射之輻射的一或多個屬性，可判定基板的一或多個屬性。傳統地，此可被稱作基於繞射之度量衡。此基於繞射之度量衡的應用包括疊對、對準等之量測。舉例而言，可藉由比較繞射光譜之部分(例如，比較週期性光柵之繞射光譜中的不同繞射階)來量測疊對及/或對準。

因此，在裝置製作製程(例如，圖案化製程或微影製程)中，基板或其他物件可在製程期間或之後經受各種類型之量測。該量測可判定特定基板是否有缺陷、可建立對製程及用於製程中之設備的調整(例如，將基板上之兩個層對準或將圖案化裝置對準至基板)、可量測製程及設備之效能或可用於其他目的。量測之實例包括光學成像(例如，光學顯微鏡)、非成像光學量測(例如，基於繞射之量測，諸如ASML YieldStar度量衡工具、ASML SMASH度量衡系統)、機械量測(例如，使用觸控筆之剖面探測、原子力顯微法(AFM))及/或非光學成像(例如，掃描電子顯微法(SEM))。全文以引用之方式併入本文中之美國專利第6,961,116號中所描述之智慧型對準感測器混合式(SMASH)系統採用自參考干涉計，該自參考干涉計產生對準標記物之兩個重疊且相對旋轉之影像、偵測在使影像之傅立葉變換進行干涉之光瞳平面中的強度，且自兩個影像之繞射階之間的相位差提取位置資訊，該相位差表現為經干涉階中之強度變化。

可將度量衡結果直接地或間接地提供至監督控制系統SCS。若偵測到誤差，則可對後續基板之曝光(尤其在可足夠迅速且快速完成檢測使得該批次之一或多個其他基板仍待曝光的情況下)及/或經曝光之基板的後續曝光進行調整。此外，已曝光之基板可被剝離及重工以改良良率，或被捨棄，藉此避免對已知有瑕疵之基板執行進一步處理。在基板之僅一些目標部分有瑕疵的狀況下，可僅對符合規格之彼等部分執行進一步曝光。預期其他製造製程調整。

度量衡系統可用以判定基板結構之一或多個屬性，且尤其判定不同基板結構之一或多個屬性如何變化，或同一基板結構之不同層如何在層與層之間變化。度量衡系統可整合至微影設備LA或微影製造單元LC中，或可為單機裝置。

為了實現度量衡，常常在基板上特定地提供一或多個目標。通常，目標經專門設計且可包含週期性結構。舉例而言，基板上之目標可包含一或多個1-D週期性結構(例如，諸如光柵之幾何特徵)，其經印刷使得在顯影之後，週期性結構特徵係由固體抗蝕劑線形成。作為另一實例，目標可包含一或多個2-D週期性結構(例如，光柵)，其經印刷使得在顯影之後，一或多個週期性結構係由抗蝕劑中之固體抗蝕劑導柱或通孔形成。長條、導柱或通孔可替代地經蝕刻至基板中(例如，經蝕刻至基板上之一或多個層中)。

圖3描繪可用以偵測疊對、對準及/或執行其他度量衡操作之示範性度量衡(檢測)系統10。該系統包含輻射或照明源2，該輻射或照明源將輻射投影或以其他方式輻照至基板W(例如，其可通常包括度量衡標記)上。重導向輻射傳遞至諸如光譜儀偵測器4及/或其他感測器之感測器，該感測器量測鏡面反射及/或繞射輻射之光譜(依據波長而變化的強度)，例如，在圖4左方之曲線圖中所展示。感測器可產生度量衡信號，該度量衡信號傳達指示反射輻射之屬性的度量衡資料。自此資料，產生所偵測光譜之結構或剖面可由一或多個處理器PRO重建構，其一般性實例展示於圖4中，或由其他操作重建構。

如在圖1中之微影設備LA中，可提供一或多個基板台(圖4中未示)以在量測操作期間固持基板W。一或多個基板台可在形式上與圖1之基板台WT (WTa或WTb或兩者)類似或相同。在檢測系統10與微影設備整合之實例中，該一或多個基板台甚至可為同一基板台。粗略定位器及精細定位器可經提供及組態以相對於量測光學系統來準確地定位基板。提供各種感測器及致動器例如以獲取結構之所關注目標部分(例如，度量衡標記)的位置，且將該所關注目標部分帶入至接物鏡下方的位置中。通常，將對在基板W上之不同位置處的結構之目標部分進行許多量測。基板支撐件可在X方向及Y方向上移動以獲取不同目標，且在Z方向上移動以獲得目標部分相對於光學系統之焦點的所要位置。舉例而言，當實務上光學系統可保持實質上靜止(通常在X及Y方向上，但可能亦在Z方向上)且基板移動時，將操作考慮並描述為如同接物鏡被帶入至相對於基板的不同位置為便利的。假定基板及光學系統之相對位置正確，則以下情況在原則上並不重要：基板及光學系統中之哪一個正在移動，或基板及光學系統兩者是否均移動，或光學系統之一部分正在移動(例如，在Z方向及/或傾斜方向上)與光學系統之剩餘部分靜止且基板正在移動(例如，在X方向及Y方向上，但亦視情況在Z方向及/或傾斜方向上)的組合。

對於典型度量衡量測，基板W上之目標(部分) 30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(例如，其可由沈積層覆蓋)及/或其他材料形成。或目標30可為2-D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及/或其他特徵形成。

長條、導柱、通孔及/或其他特徵可經蝕刻至基板中或基板上(例如，經蝕刻至基板上之一或多個層中)、沈積於基板上、由沈積層覆蓋及/或具有其他屬性。(例如，長條、導柱、通孔等之)目標(部分) 30對圖案化製程中之處理的改變(例如，微影投影設備中(諸如投影系統中)的光學像差、聚焦改變、劑量改變等)敏感，使得製程變化表現為目標30中之變化。因此，來自目標30之經量測資料可用以判定對製造製程中之一或多者的調整，及/或用作用於進行實際調整之基礎。

舉例而言，來自目標30之經量測資料可指示半導體裝置之層的疊對。來自目標30之經量測資料可(例如，藉由一或多個處理器PRO及/或其他處理器)用於基於疊對判定一或多個半導體裝置製造製程參數，且基於一或多個經判定半導體裝置製造製程參數判定對半導體裝置製造設備之調整。在一些實施例中，此可包含例如載物台位置調整，或此可包括判定對光罩設計、度量衡目標設計、半導體裝置設計、輻射之強度、輻射之入射角、輻射之波長、光瞳大小及/或形狀、抗蝕劑材料及/或其他製程參數的調整。

圖5繪示典型目標(例如，度量衡標記) 30之平面圖，及圖4之系統中之典型輻射照明光點S的範圍。通常，為了獲得免於來自周圍結構之干涉的繞射光譜，在一些實施例中，目標30可為大於照明光點S之寬度(例如，直徑)的週期性結構(例如，光柵)。光點S之寬度可小於目標之寬度及長度。換言之，目標係由照明「填充不足」，且繞射信號基本上不含來自目標自身外部之產品特徵及其類似者的任何信號。舉例而言，照明配置可經組態以在接物鏡之後焦平面上提供均一強度之照明。替代地，藉由例如在照明路徑中包括孔徑，照明可限於軸上方向或離軸方向。

圖6繪示經組態以用於產生輻射604之一或多個光點602的系統600，該輻射經組態以引導於諸如一或多個繞射光柵目標之一或多個度量衡目標30處。輻射可用以獲得度量衡目標之影像，及/或用於其他用途。輻射604可包含諸如光及/或其他輻射之照明。舉例而言，目標30可包含形成於諸如半導體晶圓610之基板中的一或多個度量衡標記，諸如繞射光柵目標。系統600可形成上文關於圖3所描述之系統10之一部分。舉例而言，系統600可為系統10之子系統。在一些實施例中，系統600之一或多個組件可與系統10之一或多個組件類似及/或相同。在一些實施例中，系統600之一或多個組件可替換系統10之一或多個組件、與該一或多個組件一起使用及/或以其他方式擴增該一或多個組件。系統600經組態以自輻射源612產生多個輻射光點(例如，與圖3中所展示之源2類似及/或相同)。

如上文所描述，除其他優點外，系統600經組態以消除四非偏振光束分光器之需要，且因此消除對(例如，疊對或對準)影像拼接之需要。先前度量衡系統使用四非偏振光束分光器以增強透射至諸如度量衡標記之目標的輻射之強度(例如，增加光子之數目)，例如以促進更快影像獲取。然而，若使用四非偏振光束分光器，則需要影像拼接，此係因為四非偏振光束分光器與對準分支處於共同路徑中且並不位於系統之光瞳平面處。非光瞳平面位置造成散焦及/或輻射強度不均勻性問題，且出於例如對準目的而造成小於度量衡目標之全視場的某物之獲取。影像拼接引入(例如，對準)誤差，此並非所需的，且不利地影響此等先前度量衡系統滿足未來(例如，對準及/或各種關鍵尺寸(CD))規格的能力。

更詳細而言，先前四非偏振光束分光器經設計以用於最佳化零階反射及一階透射以便達成用於度量衡感測器之＞3倍輻射透射增益。該概念係用圖案化塗層實現，該圖案化塗層同時提供透射及反射部分。然而，四非偏振光束分光器與對準分支處於共同路徑中且並不位於此等系統中之光瞳平面處，此對所感測影像之強度均勻性產生關鍵影響。因此，可僅應用影像中之部分視場。為了獲得全視場，需要多個影像及拼接。來自強度不均勻性之拼接誤差經展示為造成高達20 μm之晶圓位置誤差。

另外，若先前度量衡系統使用楔形件或其他類似光學組件以分離自目標反射之輻射，則四非偏振光束分光器(不位於光瞳平面中)造成此輻射擴散至「安全區」中，該等區意謂防止繞射輻射之部分與反射輻射之部分之間的重疊。為了克服此問題，在先前的度量衡系統中，通常增加安全區大小，及/或調整透射孔徑大小及/或形狀，此出於對準目的進一步減小對應視場，且增加拼接相關誤差的可能性。

對於先前度量衡系統中之輻射偵測，由於楔形件及四非偏振光束分光器並未在先前系統中光學共軛之事實，在四非偏振光束分光器中存在圍繞塗層之反射及透射部分之邊界的透射安全區。因此，若一階繞射輻射與透射安全區重疊，則一階繞射輻射可影響例如疊對量測之準確度。為了防止此準確度影響，使用較小照明模式選擇器孔徑以嘗試避免重疊，但此耗費(四非偏振光束分光器最初意欲改良的)照明光強度及/或系統產出量。

系統600提供新的光學設計架構。在定位於系統600之光瞳平面中的光學元件650 (照明模式選擇器)上提供成形孔徑及對應反射部分而非四非偏振光束分光器。此架構仍增強透射至諸如度量衡標記之目標的輻射之強度(例如，增加光子之數目)，例如以促進較快影像獲取，但無需影像拼接。相較於先前系統，系統600可減少成本，此係因為相較於先前設計，四非偏振光束分光器及/或其他額外光學組件被移除。用系統600，對準位置誤差得以減少或消除，此係因為可獲得全視場而無需常常引起(例如，對準)誤差之影像拼接。相較於先前系統，系統600增強產出量，此係因為可最小化照明模式選擇器及楔形安全區，同時仍可應用相對較大的照明模式選擇器孔徑及針對照明強度將其最佳化。此外，系統600仍允許用於各種度量衡應用之不同照明圖案。涵蓋其他優點。

系統600包含：輻射源612；光學元件650；具有偵測器662之偵測分支660；光束分光器670；對準分支680；各種透鏡、反射器及其他光學組件(具有在圖6中標註之示範性接物鏡690)；及/或其他組件。在一些實施例中，系統600之組件形成用於半導體製造製程中的疊對及/或對準感測器之一部分。在一些實施例中，系統600可具有其他用途，包括例如在一目標上需要自單個輻射光束產生之多個輻射光點的任何度量衡系統中。

輻射源612經組態以沿著第一光學路徑621產生輻射。輻射可具有目標波長及/或波長範圍、目標強度及/或其他特性。目標波長及/或波長範圍、目標強度等可由使用者鍵入及/或選擇，基於先前量測由系統(例如，圖3中所展示之系統10)判定及/或以其他方式判定。在一些實施例中，輻射包含光及/或其他輻射。在一些實施例中，光包含可見光、紅外光、近紅外光及/或其他光。在一些實施例中，輻射可為適於干涉法之任何輻射。

光學元件650經組態以替換先前度量衡系統中之四非偏振光束分光器。光學元件650經組態為定位於系統100之光瞳平面655中(例如，以減輕關於上文所描述之先前度量衡系統的問題)。光學元件650經組態以沿著第一光學路徑621自輻射源612接收輻射，且使輻射之部分朝向目標30透射穿過至少一個多孔徑圖案之透射部分。目標30可為一或多個度量衡標記，諸如如本文中所描述之半導體晶圓上的繞射光柵目標，例如統稱為目標30。目標30可包含圖案化基板中能夠提供繞射信號的一或多個結構。舉例而言，一或多個目標30可包括於半導體裝置結構中之基板層中。在一些實施例中，特徵包含幾何特徵，諸如1D或2D特徵，及/或其他幾何特徵。作為若干非限制性實例，特徵可包含光柵、線、邊緣、一系列細節距之線及/或邊緣，及/或其他特徵。

圖7繪示光學元件650之實例。光學元件650包含主體701、具有透射部分705及反射部分707 (例如，在主體701之底側上)之至少一個多孔徑圖案703，及/或其他組件。在一些實施例中，光學元件650為照明模式選擇器。照明模式選擇器可移動653以促進自其他不同的可能多孔徑圖案720當中選擇至少一個多孔徑圖案703。在一些實施例中，如圖7中所展示，照明模式選擇器為可旋轉輪，其中形成有至少一個多孔徑圖案703及其他不同的可能多孔徑圖案720。

圖8繪示包含四個象限800、802、804及806之至少一個多孔徑圖案703。第一及第三相對象限800及804包含形成透射部分705之兩個相對孔徑，且第二及第四相對象限802及806包含至少一個多孔徑圖案703之反射部分707。在一些實施例中，至少一個多孔徑圖案703包含形成透射部分705之相對孔徑(在象限800及804中)，其中各相對孔徑包含經塑形為圓之扇區的孔(如圖8中所展示)。例如，此示範性形狀係基於度量衡感測器中之其他光學組件(諸如接物鏡及/或楔形件)而組態。在此狀況下，需要相對透射象限，但特定扇區形狀並不嚴格為必需的。舉例而言，涵蓋諸如正方形等之其他形狀(如圖7中可見)。

象限800及804中之兩個透射孔徑形成至少一個多孔徑圖案703之透射部分705。兩個相對象限800及804中之透射孔徑經組態以將輻射604分裂成第一子光束及第二子光束，且引導第一子光束及第二子光束朝向目標30 (圖6)。在一些實施例中，約50%之輻射604透射穿過至少一個多孔徑圖案703之象限800及804中的兩個透射孔徑。在一些實施例中，透射約30%、40%、60%、70%、80%或90%之輻射604。

光學元件650用至少一個多孔徑圖案703之反射部分707 (象限802及806)而使來自繞射光柵目標30之繞射輻射850沿著光學路徑631朝向偵測器662反射(圖6)。在一些實施例中，反射部分707係藉由將反射塗層(例如，金、銀等)塗佈於光學元件650之主體之選擇部分上而形成。舉例而言，亦可使用多層介電塗層。此等層可藉由微影技術(具有濺鍍、熱蒸發塗佈及/或其他技術)來圖案化及添加。

返回至圖6，在一些實施例中，光學元件650之反射部分707 (圖7及圖8)經組態以使繞射的正及負一階輻射沿著光學路徑631穿過系統600之偵測器分支660反射至偵測器662。偵測器662經組態以接收繞射的一階輻射且產生偵測信號(例如，如上文關於圖3至圖5所描述)。此可包括使用本文中所描述之輻射產生及/或分析目標30之一或多個影像。來自繞射光柵目標30之正及負第一繞射階繞射輻射係由至少多孔徑圖案703 (圖7)上之兩個反射象限802及806 (圖8)反射。兩個反射象限802及806位於光學元件650之背側或面向非輻射源之側651上。兩個反射象限802及806形成至少一個多孔徑圖案703之反射部分707 (圖7及圖8)。

對準分支680經組態以接收反射輻射且產生對準信號(例如，如上文關於圖3至圖5所描述)。此可包括使用本文中所描述之輻射產生及/或分析目標30之一或多個影像。光束分光器670為對準分支680光束分光器，其經組態以透射來自至少一個多孔徑圖案之透射部分的透射輻射671。在一些實施例中，對準分支680光束分光器670例如為透射光學立方體。如圖6中所展示，對準分支680光束分光器670定位於光學元件650與繞射光柵目標30之間。此確保光學元件650並不耦接至對準分支680，且對準分支680光束分光器670並不與偵測器分支660處於共同路徑中。此至少為有利的，此係因為，由於光學元件650與光瞳平面共軛且並不與對準分支680處於共同路徑中，因此系統600並不遭受在先前度量衡系統(例如，如上文所描述)中所觀測到的影像拼接及誤差問題。

系統600可採取替代形式。一個此類替代形式在圖9中繪示為系統900。系統900經組態使得來自輻射源612之輻射用光學元件902 (例如，類似於上述光學元件650)被接收，該光學元件係由包含至少一個多孔徑圖案904的可旋轉圓盤形成。光學元件902定位於系統900之光瞳平面中。光學元件902使輻射604之部分朝向繞射光柵目標30 (或目標30)透射穿過至少一個多孔徑圖案904之透射部分及中繼透鏡對910。相比於圖6中所展示之系統600，系統900經組態以用包含具有透射部分及反射部分之四光束分光器的第二光學元件950使自光學元件902接收之輻射之第一部分952沿著第一光學路徑953及使輻射之第二部分954沿著第二光學路徑955朝向繞射光柵目標30透射。系統900經組態以將輻射之對應光點602聚焦於繞射光柵目標30上。四光束分光器之反射部分經組態以使來自繞射光柵目標之繞射輻射沿著第三光學路徑960朝向偵測器662反射。

參看圖6及圖9，各種透鏡(示範性接物鏡690在圖6中被標註；且990及991在圖9中被標註)、反射器及其他光學組件(例如，楔形件697)經組態以接收、透射、反射、聚焦由照明源612產生、由光束分光器670 (圖6)分裂、由光學元件650 (圖6)及/或902、950 (圖9)透射或反射、由偵測分支660接收、由對準分支680接收及/或由系統600及/或900之其他部分使用的照明及/或對其執行其他操作。此等各種透鏡、反射器及/或其他光學組件可包含任何類型之透鏡、反射器及/或經組態以允許系統600及/或900如所描述起作用之其他光學組件。舉例而言，接物鏡690、990及/或991可由任何透明材料形成，且具有彎曲表面，該等彎曲表面經組態以將一或多個輻射之光點602集中或以其他方式聚焦於目標30上。各種透鏡、反射器、光學元件650、902及/或950、光束分光器670及其他光學元件可定位於任何位置中及/或相對於彼此成任何角度，其允許系統600及/或系統900如本文中所描述而起作用。此可包括定位於元件之間的特定相對距離、元件之間的特定角度等處。在一些實施例中，各種透鏡、反射器、光學元件、光束分光器及其他光學組件在系統600及/或系統900中經由結構部件、夾片、夾具、螺釘、螺帽、螺栓、黏著劑及/或其他機械裝置相對於彼此而定位。在一些實施例中，透鏡、反射器、光學元件、光束分光器及其他光學元件中之各者可相對於彼此移動。移動可經組態以調整例如一或多個目標30上之對應照明光點的位置。在一些實施例中，移動包含使各種透鏡、反射器及其他光學組件之間的距離傾斜、平移或以其他方式改變。涵蓋移動之其他實例。

在一些實施例中，移動可由處理器，諸如圖3 (及亦在下文論述之圖11)中所展示之處理器PRO以電子方式控制。處理器PRO可包括於計算系統CS (圖11)中且可基於電腦或機器可讀指令MRI而操作(例如，如下文關於圖11所描述)。可藉由在獨立組件之間傳輸電子信號、在系統600及/或系統900之獨立組件之間傳輸資料、在獨立組件之間傳輸值及/或其他通信來發生電子通信。系統600及/或系統900之組件可經由導線通信或經由網路(諸如網際網路，或網際網路結合各種其他網路，如區域網路、蜂巢式網路或個人區域網路、內部組織網路及/或其他網路)無線地通信。

在一些實施例中，一或多個致動器(圖6或圖9中未展示)可耦接至系統600及/或系統900之一或多個組件且經組態以移動該一或多個組件。致動器可藉由黏著劑、夾片、夾具、螺釘、套環及/或其他機構耦接至系統600及/或系統900之一或多個組件。致動器可經組態以電子方式受控制。個別致動器可經組態以將電信號轉換成機械移位。機械移位經組態以移動系統600及/或系統900之組件。作為一實例，致動器中之一或多者可為壓電的。一或多個處理器PRO可經組態以控制致動器。一或多個處理器PRO可經組態以個別地控制該一或多個致動器中之各者。

圖6及/或圖9中所展示之各種透鏡、反射器及/或其他光學組件之數量並不意欲為限制性的。本文中所描述之原理可經擴展，使得在一些實施例中，系統600及/或系統900包含額外或更少透鏡、反射器及/或其他光學組件。

圖10繪示用於產生經組態以引導於目標處之照明光點的度量衡方法1001。在一些實施例中，方法1001係作為例如半導體裝置製造製程中之疊對及/或對準感測操作之部分而執行。在一些實施例中，方法1001之一或多個操作可實施於例如以下各者中或由以下各者實施：圖6中所繪示之系統600、圖9中所展示之系統900、圖3中所繪示之系統10、電腦系統(例如，如圖11中所繪示且如下文所描述)及/或其他系統。在一些實施例中，方法1001包含用第一光學元件接收(操作1002)來自照明源之照明；使來自繞射光柵目標之繞射輻射反射(操作1004)；基於來自繞射光柵目標之反射繞射輻射而判定(操作1006)疊對及/或對準；及/或其他操作。

方法1001之操作意欲為說明性的。在一些實施例中，方法1001可用未描述之一或多個額外操作及/或不用所論述之一或多個操作來實現。舉例而言，在一些實施例中，方法1001可包括額外操作，該額外操作包含判定對半導體裝置製造製程之調整。另外，方法1001之操作在圖10中繪示且在本文中描述的次序並不意欲為限制性的。

在一些實施例中，方法1001之一或多個部分可實施於一或多個處理裝置(例如，數位處理器、類比處理器、經設計以處理資訊之數位電路、經設計以處理資訊之類比電路、狀態機及/或用於以電子方式處理資訊之其他機構)中及/或由該一或多個處理裝置控制。一或多個處理裝置可包括回應於以電子方式儲存於電子儲存媒體上之指令而執行方法1001之操作中之一些或全部的一或多個裝置。該一或多個處理裝置可包括經由經特定設計以用於執行方法1001之操作中之一或多者的硬體、韌體及/或軟體而組態的一或多個裝置(例如，參見下文關於圖11之論述)。

在操作1002處，沿著第一光學路徑自輻射源接收輻射，且使輻射之部分朝向繞射光柵目標透射穿過至少一個多孔徑圖案之透射部分。至少一個多孔徑圖案形成於光學元件中。至少一個多孔徑圖案包含透射部分及反射部分。光學元件定位於度量衡系統之光瞳平面中。約50%之輻射透射穿過至少一個多孔徑圖案之兩個透射象限。兩個透射象限形成至少一個多孔徑圖案之透射部分。在一些實施例中，至少一個多孔徑圖案包含四個象限，其中第一及第三相對象限包含形成透射部分之兩個相對孔徑，且第二及第四相對象限包含至少一個多孔徑圖案之反射部分。兩個相對(透射)孔徑經組態以將輻射分裂成第一子光束及第二子光束，引導第一子光束穿過系統之第一光學分支以形成第一光點，且引導第二子光束穿過系統之第二光學分支以形成第二光點。在一些實施例中，各相對透射孔徑包含塑形為圓之扇區的孔。涵蓋促進如所描述之方法1001之執行的其他形狀。

在一些實施例中，光學元件為照明模式選擇器。照明模式選擇器可移動以促進自其他不同的可能多孔徑圖案當中選擇至少一個多孔徑圖案。舉例而言，照明模式選擇器可為可旋轉輪，其中形成有至少一個多孔徑圖案及其他不同的可能多孔徑圖案。如上文所描述，照明模式選擇器經組態以替換先前度量衡系統中之四非偏振光束分光器。

在一些實施例中，光學元件與展示於圖6中且上文所描述之元件650相同或類似。在一些實施例中，操作1002包含提供照明源(例如，圖3中所展示之源2)。照明源包含經組態以沿著第一軸線產生照明的單個源。

在操作1004處，用至少一個多孔徑圖案之反射部分使來自繞射光柵目標之繞射輻射沿著第二光學路徑朝向偵測器反射。來自繞射光柵目標之正及負第一繞射階繞射輻射係由至少多孔徑圖案上之兩個反射象限反射。該兩個反射象限位於光學元件之背側或面向非輻射源之側上。該兩個反射象限形成至少一個多孔徑圖案之反射部分。可藉由將反射塗層(諸如，金、銀等)塗佈於光學元件之主體之選擇部分(例如，如上文所描述之兩個相對反射象限)上來形成反射部分。

該等反射部分經組態以使繞射的正及負一階輻射沿著光學路徑穿過系統之偵測器分支反射至偵測器。偵測器經組態以接收繞射的一階輻射且產生偵測信號。舉例而言，此可為疊對(或在一些實施例中為對準)信號。在一些實施例中，操作1004係藉由與圖6中所展示及上文所描述之光學元件650相同或類似的光學元件執行。

在一些實施例中，方法1001包含用對準分支光束分光器透射來自至少一個多孔徑圖案之透射部分的透射輻射。對準分支光束分光器並不與系統之偵測器分支處於共同路徑中。舉例而言，對準分支光束分光器可為透射光學立方體。該對準分支光束分光器定位於光學元件與繞射光柵目標之間，使得光學元件不耦接至對準分支。

在一些實施例中，操作1002及1004可替代地包含：(操作1002)用由包含至少一個多孔徑圖案之可旋轉圓盤形成的第一光學元件自輻射源接收輻射，其中第一光學元件定位於系統之光瞳平面中；及使輻射之部分朝向繞射光柵目標透射穿過至少一個多孔徑圖案之透射部分及中繼透鏡對；及(操作1004)用包含具有透射部分及反射部分之四光束分光器的第二光學元件使自第一光學元件接收之輻射之第一部分沿著第一光學路徑及使輻射之第二部分沿著第二光學路徑朝向繞射光柵目標透射；及將輻射之對應光點聚焦於繞射光柵目標上，其中四光束分光器之反射部分經組態以使來自繞射光柵目標之繞射輻射沿著第三光學路徑朝向偵測器反射(參見圖9及上文對應描述)。

在操作1006處，判定疊對及/或對準。疊對及/或對準係基於來自繞射光柵目標之反射繞射輻射及/或其他資訊而判定。在一些實施例中，操作1006係由與圖3中所展示且上文所描述之偵測器4及處理器PRO相同或類似的偵測器及/或上文關於圖6及/或圖9所描述之偵測器及/或對準分支執行。

在一些實施例中，方法1001包括用輻射照明(及/或以其他方式輻照)經圖案化基板中之一或多個目標(例如，圖3、圖6及圖9中所展示之目標30)。輻射包含分離成照明光點之光及/或其他輻射，如上文所描述。

輻射可由輻射源(例如，圖3中所展示之源2及/或在圖6及圖9中且上文所描述之源612)產生。在一些實施例中，輻射可由輻射源引導至多個目標、單個目標、目標之子部分(例如，小於整個目標之部分)上及/或以其他方式引導至基板上。在一些實施例中，輻射可由輻射源以時變方式引導至目標上。舉例而言，可在目標上光柵化輻射(例如，藉由在輻射下移動目標)使得在不同時間輻照目標之不同部分。作為另一實例，輻射之特性(例如，波長、強度等)可變化。此可產生時變資料包絡或窗口以供分析。資料包絡可促進目標之個別子部分的分析、目標之一個部分與另一部分及/或其他目標(例如，在其他層中)的比較及/或其他分析。

在一些實施例中，方法1001包含偵測來自一或多個繞射光柵目標之反射輻射。偵測反射輻射包含偵測來自目標之一或多個幾何特徵之反射輻射中的一或多個相位及/或振幅(強度)移位。該一或多個相位及/或振幅移位對應於目標之一或多個維度。舉例而言，來自目標之一側的反射輻射之相位及/或振幅相對於來自目標之另一側的反射輻射之相位及/或振幅為不同的。

偵測來自目標之反射輻射中的一或多個相位及/或振幅(強度)移位包含量測對應於目標之不同部分的局部相移(例如，局部相位增量)及/或振幅變化。舉例而言，來自目標之特定區域的反射輻射可包含具有某一相位及/或振幅的正弦波形。來自目標(或不同層中之目標)之不同區域的反射輻射亦可包含正弦波形，但為具有不同相位及/或振幅之正弦波形。所偵測反射輻射亦包含量測不同繞射階之反射輻射中的相位及/或振幅差。偵測一或多個局部相位及/或振幅移位可使用例如希爾伯特(Hilbert)變換及/或其他技術來執行。干涉量測技術及/或其他操作可用以量測不同繞射階之反射輻射中的相位及/或振幅差。

在一些實施例中，如上文所描述，方法1001包含基於偵測到之來自繞射光柵目標的反射輻射而產生度量衡信號。度量衡信號係由感測器(諸如，圖3中之偵測器4、攝影機及/或其他感測器)基於由感測器接收到之輻射而產生。度量衡信號包含關於目標的量測資訊。舉例而言，度量衡信號可為包含疊對及/或對準量測資訊的疊對及/或對準信號及/或其他度量衡信號。可使用干涉量測原理及/或其他原理來判定量測資訊(例如，疊對值、對準值及/或其他資訊)。

度量衡信號包含表示及/或以其他方式對應於自目標反射之輻射的電子信號。度量衡信號可指示例如與繞射光柵目標相關聯的度量衡值，及/或其他資訊。產生度量衡信號包含感測反射輻射及將感測到之反射輻射轉換為電子信號。在一些實施例中，產生度量衡信號包含感測來自目標之不同區域及/或不同幾何形狀及/或多個目標的反射輻射之不同部分，且組合反射輻射之不同部分以形成度量衡信號。此可包括使用本文中所描述之輻射產生及/或分析目標之一或多個影像。此感測及轉換可藉由與圖3中所展示之偵測器4及/或處理器PRO類似及/或相同的組件及/或其他組件來執行。

在一些實施例中，方法1001包含判定對半導體裝置製造製程之調整。在一些實施例中，方法1001包括判定一或多個半導體裝置製造製程參數。可基於一或多個偵測到之相位及/或振幅變化、由度量衡信號指示之疊對及/或對準值及/或其他類似系統及/或其他資訊而判定一或多個半導體裝置製造製程參數。一或多個參數可包括輻射(用於度量衡之輻射)之參數、疊對值、對準值、半導體裝置結構之層上之度量衡檢測位置、跨目標之輻射光束軌跡，及/或其他參數。在一些實施例中，製程參數可被廣泛地解釋為包括載物台位置、光罩設計、度量衡目標設計、半導體裝置設計、輻射(用於曝光抗蝕劑等)之強度、輻射(用於曝光抗蝕劑等)之入射角、輻射(用於曝光抗蝕劑等)之波長、光瞳大小及/或形狀、抗蝕劑材料及/或其他參數。

在一些實施例中，方法1001包括基於一或多個所判定之半導體裝置製造製程參數而判定製程調整，基於所判定調整而調整半導體裝置製造設備，及/或其他操作。舉例而言，若所判定度量衡量測不在製程容限內，則超出容限量測可由一或多個製造製程引起，該一或多個製造製程的製程參數已漂移及/或以其他方式改變，使得製程不再產生可接受裝置(例如，量測可能會突破可接受之臨限值)。可基於量測判定而判定一或多個新的或經調整的製程參數。該等新的或經調整的製程參數可經組態以使得製造製程再次產生可接受裝置。

舉例而言，新的或經調整的製程參數可使得先前不可接受的量測值被調整回至可接受範圍中。可將該等新的或經調整的製程參數與用於給定製程之現有參數進行比較。舉例而言，若存在差異，則彼差異可用以判定對用以產生裝置之設備的調整(例如，應增加/減小/改變參數「x」以使得其匹配作為方法1001之部分判定的參數「x」之新的或經調整的版本)。在一些實施例中，方法1001可包括以電子方式調整設備(例如，基於所判定製程參數)。以電子方式調整設備可包括將例如造成設備中之改變的電子信號及/或其他通信發送至該設備。電子調整可包括例如改變設備上之設定及/或其他調整。

圖11為可用於本文中所描述之操作中之一或多者的示範性電腦系統CS之圖。電腦系統CS包括用於傳達資訊之匯流排BS或其他通信機構，以及與匯流排BS耦接以用於處理資訊之處理器PRO (或與圖3中所展示之處理器PRO類似及/或相同的多個處理器)。電腦系統CS亦包括耦接至匯流排BS以用於儲存待由處理器PRO執行之資訊及指令的主記憶體MM，諸如隨機存取記憶體(RAM)或其他動態儲存裝置。主記憶體MM亦可用於在由處理器PRO執行指令期間儲存臨時變數或其他中間資訊。電腦系統CS進一步包括耦接至匯流排BS以用於儲存用於處理器PRO之靜態資訊及指令的唯讀記憶體(ROM) ROM或其他靜態儲存裝置。提供諸如磁碟或光碟之儲存裝置SD，且將其耦接至匯流排BS以用於儲存資訊及指令。

電腦系統CS可經由匯流排BS耦接至用於向電腦使用者顯示資訊之顯示器DS，諸如平板或觸控面板顯示器或陰極射線管(CRT)。包括文數字及其他按鍵之輸入裝置ID耦接至匯流排BS以用於將資訊及命令選擇傳達至處理器PRO。另一類型之使用者輸入裝置為用於將方向資訊及命令選擇傳達至處理器PRO且用於控制顯示器DS上之游標移動的游標控制件CC，諸如滑鼠、軌跡球或游標方向鍵。此輸入裝置通常在兩個軸線(第一軸線(例如，x)及第二軸線(例如，y))上具有兩個自由度，從而允許該裝置指定平面中之位置。觸控面板(螢幕)顯示器亦可用作輸入裝置。

在一些實施例中，本文中所描述之一或多個操作中之全部或一些可由電腦系統CS回應於處理器PRO執行主記憶體MM中含有的一或多個指令之一或多個序列而執行。可將此等指令自另一電腦可讀媒體(諸如，儲存裝置SD)讀取至主記憶體MM中。主記憶體MM中所包括之指令序列的執行使處理器PRO執行本文中所描述之程序步驟(操作)。呈多處理配置之一或多個處理器亦可用於執行主記憶體MM中所含有之指令序列。在一些實施例中，可代替或結合軟體指令而使用硬連線電路系統。因此，本文中之描述不限於硬體電路系統及軟體之任何特定組合。

如本文中所使用之術語「電腦可讀媒體」或「機器可讀媒體」係指參與將指令提供至處理器PRO以供執行之任何媒體。此媒體可採取許多形式，包括但不限於非揮發性媒體、揮發性媒體及傳輸媒體。非揮發性媒體包括例如光碟或磁碟，諸如儲存裝置SD。揮發性媒體包括動態記憶體，諸如主記憶體MM。傳輸媒體包括同軸纜線、銅線及光纖，包括包含匯流排BS之電線。傳輸媒體亦可採取聲波或光波之形式，諸如在射頻(RF)及紅外線(IR)資料通信期間產生之聲波或光波。電腦可讀媒體可為非暫時性的，例如軟碟、可撓性磁碟、硬碟、磁帶、任何其他磁性媒體、CD-ROM、DVD、任何其他光學媒體、打孔卡、紙帶、具有孔圖案之任何其他實體媒體、RAM、PROM及EPROM、FLASH-EPROM、任何其他記憶體晶片或卡匣。非暫時性電腦可讀媒體可具有記錄於其上之指令。該等指令在由電腦執行時可實施本文中所描述之操作中之任一者。暫時性電腦可讀媒體可包括例如載波或其他傳播電磁信號。

可在將一或多個指令之一或多個序列攜載至處理器PRO以供執行時涉及各種形式之電腦可讀媒體。舉例而言，可初始地將指令承載於遠端電腦之磁碟上。遠端電腦可將指令載入至其動態記憶體中，且使用數據機經由電話線來發送指令。在電腦系統CS本端之數據機可接收電話線上之資料，且使用紅外線傳輸器以將資料轉換為紅外線信號。耦接至匯流排BS之紅外線偵測器可接收紅外線信號中所攜載之資料且將資料置放於匯流排BS上。匯流排BS將資料攜載至主記憶體MM，處理器PRO自該主記憶體擷取且執行指令。由主記憶體MM接收到之指令可視情況在由處理器PRO執行之前或之後儲存於儲存裝置SD上。

電腦系統CS亦可包括耦接至匯流排BS之通信介面CI。通信介面CI提供與網路鏈路NDL之雙向資料通信耦接，該網路鏈路連接至區域網路LAN。舉例而言，通信介面CI可為整合服務數位網路(ISDN)卡或數據機以提供與對應類型之電話線的資料通信連接。作為另一實例，通信介面CI可為提供與相容LAN之資料通信連接的區域網路(LAN)卡。亦可實施無線鏈路。在任何此類實施方案中，通信介面CI發送且接收攜載表示各種類型之資訊的數位資料串流之電信號、電磁信號或光學信號。

網路鏈路NDL通常經由一或多個網路將資料通信提供至其他資料裝置。舉例而言，網路鏈路NDL可經由區域網路LAN提供至主機電腦HC之連接。此可包括經由全球封包資料通信網路(現通常被稱作「網際網路」 INT)而提供之資料通信服務。區域網路LAN (網際網路)可使用攜載數位資料串流之電信號、電磁信號或光學信號。經由各種網路之信號及在網路資料鏈路NDL上且經由通信介面CI之信號為輸送資訊的例示性形式之載波，該等信號將數位資料攜載至電腦系統CS且自該電腦系統攜載數位資料。

電腦系統CS可經由網路、網路資料鏈路NDL及通信介面CI發送訊息並接收資料(包括程式碼)。在網際網路實例中，主機電腦HC可經由網際網路INT、網路資料鏈路NDL、區域網路LAN及通信介面CI傳輸用於應用程式之所請求程式碼。舉例而言，一個此類經下載應用程式可提供本文中所描述之方法中的全部或部分。所接收程式碼可在其被接收時由處理器PRO執行，及/或儲存於儲存裝置SD或其他非揮發性儲存器中以供稍後執行。以此方式，電腦系統CS可獲得呈載波形式之應用程式碼。

本發明系統及方法之各種實施例揭示於經編號條項之後續清單中：在下文中，將依據條項來描述本發明之其他特徵、特性及例示性技術解決方案，條項可視情況以任何組合來主張： 1.一種度量衡系統，其包含：光學元件，其包含具有透射及反射部分之至少一個多孔徑圖案，該光學元件定位於系統之光瞳平面中，該光學元件經組態以：沿著第一光學路徑自輻射源接收輻射，且使輻射之部分朝向繞射光柵目標透射穿過至少一個多孔徑圖案之透射部分；及用至少一個多孔徑圖案之反射部分使來自繞射光柵目標之繞射輻射沿著第二光學路徑朝向偵測器反射。 2.如條項1之系統，其中約50%之輻射透射穿過至少一個多孔徑圖案之兩個透射象限，該兩個透射象限形成至少一個多孔徑圖案之透射部分。 3.如前述條項中任一項之系統，其中來自繞射光柵目標之正及負第一繞射階繞射輻射係由至少多孔徑圖案上之兩個反射象限反射，該兩個反射象限位於光學元件之背側或面向非輻射源之側上，該兩個反射象限形成至少一個多孔徑圖案之反射部分。 4.如前述條項中任一項之系統，其中光學元件為照明模式選擇器。 5.如前述條項中任一項之系統，其中照明模式選擇器可移動以促進自其他不同的可能多孔徑圖案當中選擇至少一個多孔徑圖案。 6.如前述條項中任一項之系統，其中照明模式選擇器為可旋轉輪，其中形成有至少一個多孔徑圖案及其他不同的可能多孔徑圖案。 7.如前述條項中任一項之系統，其中至少一個多孔徑圖案包含四個象限，其中第一及第三相對象限包含形成透射部分之兩個相對孔徑，且第二及第四相對象限包含至少一個多孔徑圖案之反射部分。 8.如前述條項中任一項之系統，其中兩個相對孔徑經組態以將輻射分裂成第一子光束及第二子光束，引導第一子光束穿過系統之第一光學分支以形成第一光點，且引導第二子光束穿過系統之第二光學分支以形成第二光點。 9.如前述條項中任一項之系統，其中反射部分經組態以使繞射的正及負一階輻射沿著第二光學路徑穿過系統之偵測器分支反射至偵測器；其中偵測器經組態以接收繞射的一階輻射且產生偵測信號。 10.如前述條項中任一項之系統，其進一步包含經組態以透射來自至少一個多孔徑圖案之透射部分的透射輻射的對準分支光束分光器，其中對準分支光束分光器並不與偵測器分支處於共同路徑中。 11.如前述條項中任一項之系統，其中對準分支光束分光器為透射光學立方體。 12.如前述條項中任一項之系統，其中對準分支光束分光器定位於光學元件與繞射光柵目標之間，且其中光學元件不耦接至度量衡系統之對準分支。 13.如前述條項中任一項所述之系統，其中至少一個多孔徑圖案包含形成透射部分之兩個相對孔徑，各相對孔徑包含經塑形為圓之扇區的孔。 14.如前述條項中任一項之系統，其中光學元件經組態以替換度量衡系統中之四非偏振光束分光器。 15.如前述條項中任一項之系統，其中反射部分係藉由將反射塗層塗佈於光學元件主體之選擇部分上來形成。 16.如前述條項中任一項之系統，其進一步包含輻射源，該輻射源經組態以沿著第一光學路徑產生輻射。 17.如前述條項中任一項之系統，其進一步包含偵測器，該偵測器經組態以自繞射光柵目標上之第一照明光點及第二照明光點接收繞射及反射的一階輻射且產生偵測信號。 18.如前述條項中任一項之系統，其中光學元件形成對準感測器及/或疊對偵測感測器之一部分。 19.如前述條項中任一項之系統，其中對準感測器及/或疊對偵測感測器經組態用於半導體晶圓，且用於半導體製造製程中。 20.一種度量衡系統，其包含：第一光學元件，其由包含至少一個多孔徑圖案之可旋轉圓盤形成，該第一光學元件定位於系統之光瞳平面中，該第一光學元件經組態以自輻射源接收輻射，且使輻射之部分朝向繞射光柵目標透射穿過至少一個多孔徑圖案之透射部分及中繼透鏡對；及第二光學元件，其包含具有透射部分及反射部分之四光束分光器，該四光束分光器之透射部分經組態以使自第一光學元件接收之輻射之第一部分沿著第一光學路徑及使輻射之第二部分沿著第二光學路徑朝向繞射光柵目標透射；及將輻射之對應光點聚焦於繞射光柵目標上，四光束分光器之反射部分經組態以使來自繞射光柵目標之繞射輻射沿著第三光學路徑朝向偵測器反射。 21.一種度量衡方法，其包含：沿著第一光學路徑自輻射源接收輻射；及使輻射之部分朝向繞射光柵目標透射穿過至少一個多孔徑圖案之透射部分，該至少一個多孔徑圖案形成於光學元件中，該至少一個多孔徑圖案包含透射部分及反射部分，光學元件定位於度量衡系統之光瞳平面中；及用至少一個多孔徑圖案之反射部分使來自繞射光柵目標之繞射輻射沿著第二光學路徑朝向偵測器反射。 22.如前述條項中任一項之方法，其中約50%之輻射透射穿過至少一個多孔徑圖案之兩個透射象限，該兩個透射象限形成至少一個多孔徑圖案之透射部分。 23.如前述條項中任一項之方法，其中來自繞射光柵目標之正及負第一繞射階繞射輻射係由至少多孔徑圖案上之兩個反射象限反射，該兩個反射象限位於光學元件之背側或面向非輻射源之側上，該兩個反射象限形成至少一個多孔徑圖案之反射部分。 24.如前述條項中任一項之方法，其中光學元件為照明模式選擇器。 25.如前述條項中任一項之方法，其中照明模式選擇器可移動以促進自其他不同的可能多孔徑圖案當中選擇至少一個多孔徑圖案。 26.如前述條項中任一項之方法，其中照明模式選擇器為可旋轉輪，其中形成有至少一個多孔徑圖案及其他不同的可能多孔徑圖案。 27.如前述條項中任一項之方法，其中至少一個多孔徑圖案包含四個象限，其中第一及第三相對象限包含形成透射部分之兩個相對孔徑，且第二及第四相對象限包含至少一個多孔徑圖案之反射部分。 28.如前述條項中任一項之方法，其中兩個相對孔徑經組態以將輻射分裂成第一子光束及第二子光束，引導第一子光束穿過系統之第一光學分支以形成第一光點，且引導第二子光束穿過系統之第二光學分支以形成第二光點。 29.如前述條項中任一項之方法，其中反射部分經組態以使繞射的正及負一階輻射沿著第二光學路徑穿過系統之偵測器分支反射至偵測器；其中偵測器經組態以接收繞射的一階輻射且產生偵測信號。 30.如前述條項中任一項之方法，其進一步包含用對準分支光束分光器透射來自至少一個多孔徑圖案之透射部分的透射輻射，其中對準分支光束分光器並不與偵測器分支處於共同路徑中。 31.如前述條項中任一項之方法，其中對準分支光束分光器為透射光學立方體。 32.如前述條項中任一項之方法，其中對準分支光束分光器定位於光學元件與繞射光柵目標之間，且其中光學元件不耦接至度量衡系統之對準分支。 33.如前述條項中任一項之方法，其中至少一個多孔徑圖案包含形成透射部分之兩個相對孔徑，各相對孔徑包含經塑形為圓之扇區的孔。 34.如前述條項中任一項之方法，其進一步包含用光學元件替換度量衡系統中之四非偏振光束分光器。 35.如前述條項中任一項之方法，其中反射部分係藉由將反射塗層塗佈於光學元件主體之選擇部分上來形成。 36.如前述條項中任一項之方法，其進一步包含用輻射源沿著第一光學路徑產生輻射。 37.如前述條項中任一項之方法，其進一步包含用偵測器自繞射光柵目標上之第一照明光點及第二照明光點接收繞射及反射的一階輻射，且用偵測器產生偵測信號。 38.如前述條項中任一項之方法，其中光學元件形成對準感測器及/或疊對偵測感測器之一部分。 39.如前述條項中任一項之方法，其中對準感測器及/或疊對偵測感測器經組態用於半導體晶圓，且用於半導體製造製程中。 40.一種度量衡方法，其包含：用由包含至少一個多孔徑圖案之可旋轉圓盤形成的第一光學元件自輻射源接收輻射，該第一光學元件定位於系統之光瞳平面中，及使輻射之部分朝向繞射光柵目標透射穿過至少一個多孔徑圖案之透射部分及中繼透鏡對；及用包含具有透射部分及反射部分之四光束分光器的第二光學元件使自第一光學元件接收之輻射之第一部分沿著第一光學路徑及使輻射之第二部分沿著第二光學路徑朝向繞射光柵目標透射；及將輻射之對應光點聚焦於繞射光柵目標上，四光束分光器之反射部分經組態以使來自繞射光柵目標之繞射輻射沿著第三光學路徑朝向偵測器反射。 41.一種用於產生輻射光點之系統，該輻射光點經組態以引導於用於在半導體製造製程中使用的疊對偵測感測器之繞射光柵目標處，該系統經組態以產生多個輻射光點，該系統經組態以消除對於四非偏振光束分光器之需要且因此消除對於對準影像拼接之需要，該系統包含：輻射源；照明模式選擇器，其包含具有透射部分及反射部分之至少一個多孔徑圖案，該照明模式選擇器定位於系統之光瞳平面中，該照明模式選擇器經組態以：沿著第一光學路徑自輻射源接收輻射，且使輻射之部分朝向繞射光柵目標透射穿過至少一個多孔徑圖案之透射部分；及用至少一個多孔徑圖案之反射部分使來自繞射光柵目標之繞射輻射沿著第二光學路徑朝向偵測器反射；其中約50%之輻射透射穿過至少一個多孔徑圖案之兩個透射象限，該兩個透射象限形成至少一個多孔徑圖案之透射部分；且其中來自繞射光柵目標之正及負第一繞射階繞射輻射係由至少多孔徑圖案上之兩個反射象限反射，該兩個反射象限位於光學元件之背側或面向非輻射源之側上，該兩個反射象限形成至少一個多孔徑圖案之反射部分；及偵測感測器，該偵測感測器經組態以接收來自繞射光柵目標的繞射及反射的正及負一階輻射，且基於繞射及反射的正及負一階輻射而產生疊對偵測信號。 42.如前述條項中任一項之系統，其中照明模式選擇器為可旋轉輪，其中形成有至少一個多孔徑圖案及其他不同的可能多孔徑圖案，使得照明模式選擇器經組態以促進自其他不同的可能多孔徑圖案當中選擇至少一個多孔徑圖案。 43.如前述條項中任一項之系統，其中至少一個多孔徑圖案包含四個象限，其中第一及第三相對象限包含形成透射部分之兩個相對孔徑，各相對孔徑包含經塑形為圓之扇區的孔，且第二及第四相對象限包含反射部分。 44.如前述條項中任一項之系統，其中兩個相對孔徑經組態以將照明分裂成第一子光束及第二子光束，引導第一子光束穿過系統之第一光學分支以形成第一光點，且引導第二子光束穿過系統之第二光學分支以形成第二光點。 45.如前述條項中任一項之系統，其中反射部分經組態以使繞射的正及負一階輻射沿著第二光學路徑穿過系統之偵測器分支反射至偵測感測器；其中偵測感測器經組態以接收繞射及反射的一階輻射且產生偵測信號。

本文中所揭示之概念可與用於使子波長特徵成像之任何通用成像系統相關聯，且可尤其對能夠產生愈來愈短的波長之新興成像技術有用。已在使用中之新興技術包括極紫外線(EUV)、DUV微影,其能夠藉由使用ArF雷射來產生193 nm之波長,且甚至能夠藉由使用氟雷射來產生157 nm之波長。此外，EUV微影能夠藉由使用同步加速器或藉由用高能電子撞擊材料(固體或電漿中任一者)來產生在20 nm至5 nm之範圍內的波長，以便產生在此範圍內之光子。

雖然本文中所揭示之概念可用於在諸如矽晶圓之基板上的成像，但應理解，所揭示之概念可與任何類型之微影成像系統一起使用，例如，用於在不同於矽晶圓的基板上之成像的微影成像系統。另外，所揭示元件之組合及子組合可包含單獨實施例。

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明之申請專利範圍之範疇的情況下如所描述進行修改。

2:輻射或照明源 4:光譜儀偵測器 10:度量衡(檢測)系統 30:度量衡目標/繞射光柵目標 600:系統 602:光點 604:輻射 610:半導體晶圓 612:輻射源/照明源 621:第一光學路徑 631:光學路徑 650:光學元件 651:背側或面向非輻射源之側 653:可移動 655:光瞳平面 660:偵測器分支 662:偵測器 670:光束分光器 671:透射輻射 680:對準分支 690:接物鏡 697:楔形件 701:主體 703:多孔徑圖案 705:透射部分 707:反射部分 720:多孔徑圖案 800:第一相對象限 802:反射象限/第二相對象限 804:第三相對象限 806:反射象限/第四相對象限 850:繞射輻射 900:系統 902:光學元件 904:多孔徑圖案 910:中繼透鏡對 950:第二光學元件 952:第一部分 953:第一光學路徑 954:第二部分 955:第二光學路徑 960:第三光學路徑 990:接物鏡 991:接物鏡 1001:度量衡方法 1002:操作 1004:操作 1006:操作 AD:調整器 AS:對準感測器 B:輻射光束 BD:光束遞送系統 BK:烘烤板 BS:匯流排 C:目標部分 CC:游標控制件 CH:冷卻板 CI:通信介面 CO:聚光器 CS:電腦系統 DS:顯示器 HC:主機電腦 I/O1:輸入/輸出埠 I/O2:輸入/輸出埠 ID:輸入裝置 IF:位置感測器 IL:照明系統(照明器) IN:積光器 INT:網際網路 LA:微影設備 LACU:微影控制單元 LAN:區域網路 LB:裝載匣 LC:微影製造單元 LS:位階感測器 M1:圖案化裝置對準標記 M2:圖案化裝置對準標記 MA:圖案化裝置 MM:主記憶體 MT:支撐結構 NDL:網路資料鏈路 P1:基板對準標記 P2:基板對準標記 PM:第一定位器 PRO:處理器 PS:投影系統 PW:第二定位器 RF:參考框架 RO:機器人 ROM:唯讀記憶體(ROM) S:照明光點 SC:旋塗器 SCS:監督控制系統 SD:儲存裝置 SO:輻射源 TCU:塗佈顯影系統控制單元 W:基板 WT:基板台 WTa:基板台 WTb:基板台

對於一般熟習此項技術者而言，在結合附圖而審閱特定實施例之以下描述後，以上態樣以及其他態樣及特徵即將變得顯而易見。

圖1示意性地描繪根據一實施例之微影設備。

圖2示意性地描繪根據一實施例的微影製造單元或叢集之實施例。

圖3示意性地描繪根據一實施例之示範性檢測系統。

圖4示意性地描繪根據一實施例之示範性度量衡技術。

圖5繪示根據一實施例的檢測系統之輻射照明光點與度量衡目標之間的關係。

圖6繪示根據一實施例的經組態以用於產生一或多個照明光點的系統，該一或多個照明光點經組態以引導於諸如一或多個繞射光柵目標之一或多個度量衡目標處。

圖7繪示根據一實施例的包含本發明系統之照明模式選擇器的光學元件。

圖8繪示根據一實施例的包含兩個透射及兩個反射之四個象限的多孔徑圖案。

圖9繪示根據一實施例之本發明系統的替代形式。

圖10繪示根據一實施例之度量衡方法。

圖11為根據一實施例之示範性電腦系統的方塊圖。

30:度量衡目標/繞射光柵目標

600:系統

602:光點

604:輻射

610:半導體晶圓

612:輻射源/照明源

621:第一光學路徑

631:光學路徑

650:光學元件

651:背側或面向非輻射源之側

653:可移動

655:光瞳平面

660:偵測器分支

662:偵測器

670:光束分光器

671:透射輻射

680:對準分支

690:接物鏡

697:楔形件

Claims

一種度量衡系統，其包含：一光學元件，其包含具有透射及反射部分之至少一個多孔徑圖案，該光學元件定位於該系統之一光瞳平面中，該光學元件經組態以：沿著一第一光學路徑自一輻射源接收輻射，且使該輻射之部分朝向一繞射光柵目標透射穿過該至少一個多孔徑圖案之該等透射部分；及用該至少一個多孔徑圖案之該等反射部分使來自該繞射光柵目標之繞射輻射沿著一第二光學路徑朝向一偵測器反射。
如請求項1之系統，其中約50%之該輻射透射穿過該至少一個多孔徑圖案之兩個透射象限，該兩個透射象限形成該至少一個多孔徑圖案之該等透射部分。
如請求項1或2之系統，其中來自該繞射光柵目標之正及負第一繞射階繞射輻射係由該至少多孔徑圖案上之兩個反射象限反射，該兩個反射象限位於該光學元件之一背側或面向非輻射源之側上，該兩個反射象限形成該至少一個多孔徑圖案之該等反射部分。
如請求項1或2之系統，其中該光學元件為一照明模式選擇器。
如請求項4之系統，其中該照明模式選擇器可移動以促進自其他不同的可能多孔徑圖案當中選擇該至少一個多孔徑圖案。
如請求項5之系統，其中該照明模式選擇器為一可旋轉輪，其中形成有該至少一個多孔徑圖案及該等其他不同的可能多孔徑圖案。
如請求項1或2之系統，其中該至少一個多孔徑圖案包含四個象限，其中第一及第三相對象限包含形成該等透射部分之兩個相對孔徑，且第二及第四相對象限包含該至少一個多孔徑圖案之該等反射部分。
如請求項7之系統，其中該兩個相對孔徑經組態以將該輻射分裂成一第一子光束及一第二子光束；引導該第一子光束穿過該系統之一第一光學分支以形成一第一光點；及引導該第二子光束穿過該系統之一第二光學分支以形成一第二光點。
如請求項8之系統，其中該等反射部分經組態以使繞射的正及負一階輻射沿著該第二光學路徑穿過該系統之一偵測器分支反射至該偵測器；其中該偵測器經組態以接收該繞射的一階輻射且產生一偵測信號。
如請求項9之系統，其進一步包含經組態以透射來自該至少一個多孔徑圖案之該等透射部分的透射輻射的一對準分支光束分光器，其中該對準分支光束分光器並不與該偵測器分支處於一共同路徑中。
如請求項10之系統，其中該對準分支光束分光器為一透射光學立方體。
如請求項10之系統，其中該對準分支光束分光器定位於該光學元件與該繞射光柵目標之間，且其中該光學元件不耦接至該度量衡系統之一對準分支。
如請求項1或2之系統，其中該至少一個多孔徑圖案包含形成該等透射部分之兩個相對孔徑，各相對孔徑包含經塑形為一圓之一扇區的一孔。
如請求項1或2之系統，其中該光學元件經組態以替換該度量衡系統中之一四非偏振光束分光器。
如請求項1或2之系統，其中該等反射部分係藉由將一反射塗層塗佈於一光學元件主體之選擇部分上來形成。
如請求項1或2之系統，其進一步包含該輻射源，該輻射源經組態以沿著該第一光學路徑產生該輻射。
如請求項1或2之系統，其進一步包含該偵測器，該偵測器經組態以自繞射光柵目標上之第一照明光點及第二照明光點接收繞射及反射的一階輻射且產生一偵測信號。
如請求項1或2之系統，其中該光學元件形成一對準感測器及/或一疊對偵測感測器之一部分。
如請求項18之系統，其中該對準感測器及/或該疊對偵測感測器經組態用於一半導體晶圓，且用於一半導體製造製程中。
一種度量衡系統，其包含：一第一光學元件，其由包含至少一個多孔徑圖案之一可旋轉圓盤形成，該第一光學元件定位於該系統之一光瞳平面中，該第一光學元件經組態以自一輻射源接收輻射，且使該輻射之部分朝向一繞射光柵目標透射穿過該至少一個多孔徑圖案之透射部分及一中繼透鏡對；及一第二光學元件，其包含具有透射部分及反射部分之一四光束分光器，該四光束分光器之該等透射部分經組態以使自該第一光學元件接收之輻射之一第一部分沿著一第一光學路徑及使該輻射之一第二部分沿著一第二光學路徑朝向該繞射光柵目標透射，且將輻射之對應光點聚焦於該繞射光柵目標上，該四光束分光器之該等反射部分經組態以使來自該繞射光柵目標之繞射輻射沿著一第三光學路徑朝向一偵測器反射。