TW202403463A - 照明模組和相關方法及度量衡設備 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種用於一度量衡裝置之照明模組。該照明模組包含：一可組態照明模組，其可操作以提供遍及一可組態照明角度範圍之量測照明；一光柵光閥模組，其用於可控制地組態該量測照明之一光譜組態；及一控制器，其可操作以控制該可組態照明模組及該光柵光閥模組，使得該量測照明之該光譜組態在該照明角度範圍內取決於照明角度而變化，以便獲得一所要偵測條件，以偵測由使用該量測照明進行之一繞射結構之一量測引起的來自該繞射結構之繞射輻射。

Description

照明模組和相關方法及度量衡設備
本發明係關於例如可用於藉由微影技術製造裝置之方法及設備，且係關於使用微影技術製造裝置之方法。更特別地，本發明係關於度量衡感測器及具有此類度量衡感測器之微影設備，且更特別地，又係關於用於此類度量衡感測器之照明配置。
微影設備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。微影設備可用於例如積體電路(IC)之製造中。在彼情況下，圖案化裝置(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。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、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至設置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，單一基板將含有經相繼圖案化之相鄰目標部分的網路。此等目標部分通常稱為「場」。
在複雜裝置之製造中，通常執行許多微影圖案化步驟，藉此在基板上之連續層中形成功能性特徵。因此，微影設備之效能之關鍵態樣能夠相對於(藉由相同設備或不同微影設備)置於先前層中之特徵恰當且準確地置放所施加圖案。為了此目的，該基板具備一或多組對準標記。各標記為稍後可使用位置感測器(通常為光學位置感測器)來量測其位置之結構。微影設備包括一或多個對準感測器，可藉由該等感測器準確地量測基板上之標記之位置。不同類型之標記及不同類型之對準感測器已知來自不同製造商及同一製造商之不同產品。
在其他應用中，度量衡感測器用於量測基板上之曝光結構(或在抗蝕劑中及/或在蝕刻之後)。快速且非侵入性形式之特殊化檢測工具為散射計，其中將輻射光束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。已知散射計之實例包括US2006033921A1及US2010201963A1中所描述之類型的角解析散射計。除了藉由重建構進行特徵形狀之量測以外，亦可使用此類設備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進行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，該等國際專利申請案之文件特此以全文引用之方式併入。已在公開專利公開案US20110027704A、US20110043791A、US2011102753A1、US20120044470A、US20120123581A、US20130258310A、US20130271740A及WO2013178422A1中描述該技術之進一步發展。此等目標可小於照明光點且可由晶圓上之產品結構環繞。可使用複合光柵目標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之方式併入本文中。
在一些度量衡應用中，諸如在一些散射計或對準感測器中，度量衡目標中之缺陷可引起彼目標之量測值中之波長/偏振相依變化。因而，有時藉由使用多個不同波長及/或偏振(或更一般而言，多個不同照明條件)執行相同量測來實現對此變化之校正及/或減輕。然而，不同波長將繞射至不同角度，從而使攜載想要信號之繞射輻射之偵測變複雜。
將需要改良對不同波長下之繞射輻射之偵測。
在一第一態樣中，本發明提供一種用於一度量衡裝置之照明模組，其包含：一可組態照明模組，其可操作以提供遍及一可組態照明角度範圍之量測照明；一光柵光閥模組，其用於可控制地組態該量測照明之一光譜組態；及一控制器，其可操作以控制該可組態照明模組及該光柵光閥模組，使得該量測照明之該光譜組態在該照明角度範圍內取決於照明角度而變化，以便獲得一所要偵測條件，以偵測由使用該量測照明進行之一繞射結構之一量測引起的來自該繞射結構之繞射輻射。
在一第二態樣中，本發明提供一種用於一度量衡裝置之照明模組，其包含：一光束操控裝置，其用於在一量測期間使該量測照明之一光束掃描遍及該照明角度範圍，以便提供遍及一可組態照明角度範圍之量測照明；一色彩選擇模組，其用於可控制地組態該量測照明之一光譜組態；及一控制器，其可操作以控制該光束操控裝置及該色彩選擇模組，使得該量測照明之該光譜組態在該照明角度範圍內取決於照明角度而變化，以便獲得一所要偵測條件，以偵測由使用該量測照明進行之一繞射結構之一量測引起的來自該繞射結構之繞射輻射。
在一第三態樣中，本發明提供一種利用選擇性地包含複數個所要波長之量測照明來量測一繞射結構之方法，該方法包含：針對該複數個所要波長中之各者，使該量測照明之一光束掃描遍及對應於一完全填充的偵測數值孔徑之一照明角度範圍，以便照明該繞射結構；及在該掃描期間，針對該照明角度範圍內之各照明角度，選擇將在該偵測數值孔徑內捕捉由該繞射結構繞射之想要繞射階輻射的該複數個所要波長中之所有波長。
在一第四態樣中，本發明提供一種利用量測照明來量測一繞射結構之方法，該方法包含：使該量測照明之一光束掃描遍及一照明角度範圍，以便照明該繞射結構；及在該掃描期間，針對該照明角度範圍內之各照明角度，僅選擇與具有相同正負號之一各別所關注參數靈敏度值相關聯的該量測光束之一光譜組態與該量測光束之照明角度之組合。
亦揭示一種度量衡設備，其包含一度量衡裝置，該度量衡裝置包含第一或第二態樣之照明模組。
將根據對下文所描述之實例之考量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，呈現可供實施本發明之實施例之實例環境係具指導性的。
在本發明文件中，術語「輻射」及「光束」用於涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線輻射(例如具有為365、248、193、157或126 nm之波長)及EUV (極紫外線輻射，例如具有在約5至100 nm之範圍內之波長)。
如本文中所採用之術語「倍縮光罩」、「遮罩」或「圖案化裝置」可廣泛地解譯為係指可用於向入射輻射光束賦予經圖案化橫截面之通用圖案化裝置，該經圖案化橫截面對應於待在基板的目標部分中產生之圖案。在此內容背景中亦可使用術語「光閥」。除經典遮罩(透射或反射、二元、相移、混合式等)以外，其他此類圖案化裝置之實例包括可程式化鏡面陣列及可程式化LCD陣列。
圖1示意性地描繪微影設備LA。微影設備LA包括：照明系統(亦稱為照明器) 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)；遮罩支撐件(例如，遮罩台) MT，其經建構以支撐圖案化裝置(例如，遮罩) MA且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位圖案化裝置MA之第一定位器PM；基板支撐件(例如，晶圓台) WT，其經建構以固持基板(例如，抗蝕劑塗佈晶圓) W且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位基板支撐件之第二定位器PW；及投影系統(例如，折射投影透鏡系統) PS，其經組態以將由圖案化裝置MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W之目標部分C (例如，包含一或多個晶粒)上。
在操作中，照明系統IL例如經由光束遞送系統BD自輻射源SO接收輻射光束。照明系統IL可包括用於引導、塑形及/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、靜電及/或其他類型之光學組件或其任何組合。照明器IL可用於調節輻射光束B，以在圖案化裝置MA之平面處在其橫截面中具有所要空間及角強度分佈。
本文中所使用之術語「投影系統」PS應廣泛地解譯為涵蓋適於所使用之曝光輻射及/或適於諸如浸潤液體之使用或真空之使用之其他因素的各種類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、合成、磁性、電磁及/或靜電光學系統或其任何組合。可認為本文中對術語「投影透鏡」之任何使用與更一般術語「投影系統」PS同義。
微影設備LA可屬於以下類型：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PS與基板W之間的空間--此亦稱為浸潤微影。在以引用之方式併入本文中之US6952253中給出關於浸潤技術之更多資訊。
微影設備LA亦可屬於具有兩個或更多個基板支撐件WT (亦稱為「雙載物台」)之類型。在此類「多載物台」機器中，可並行地使用基板支撐件WT，及/或可在位於基板支撐件WT中之一者上的基板W上進行準備基板W之後續曝光的步驟，同時將另一基板支撐件WT上之另一基板W用於在另一基板W上曝光圖案。
除了基板支撐件WT以外，微影設備LA亦可包含量測載物台。量測載物台經配置以固持感測器及/或清潔裝置。感測器可經配置以量測投影系統PS之屬性或輻射光束B之屬性。量測載物台可固持多個感測器。清潔裝置可經配置以清潔微影設備之部分，例如投影系統PS之一部分或提供浸潤液體的系統之一部分。量測載物台可在基板支撐件WT遠離投影系統PS時在投影系統PS之下移動。
在操作中，輻射光束B入射於固持在遮罩支撐件MT上之例如遮罩之圖案化裝置MA上，且由存在於圖案化裝置MA上之圖案(設計佈局)圖案化。在已橫穿遮罩MA的情況下，輻射光束B通過投影系統PS，該投影系統將光束聚焦至基板W之目標部分C上。藉助於第二定位器PW及位置量測系統IF，可準確地移動基板支撐件WT，例如，以便在聚焦及對準位置處在輻射光束B之路徑中定位不同的目標部分C。類似地，第一定位器PM及可能之另一位置感測器(其未在圖1中明確地描繪)可用於相對於輻射光束B之路徑來準確地定位圖案化裝置MA。可使用遮罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化裝置MA及基板W。儘管如所繪示之基板對準標記P1、P2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。當基板對準標記P1、P2位於目標部分C之間時，將此等基板對準標記稱為切割道對準標記。
如圖2中所展示，微影設備LA可形成微影單元LC (有時亦稱為微影單元(lithocell)或(微影)叢集)之部分，該微影單元常常亦包括用以對基板W執行曝光前及曝光後程序之設備。習知地，此等設備包括用以沈積抗蝕劑層之旋塗器SC、用以使經曝光抗蝕劑顯影的顯影器DE、例如用於調節基板W之溫度(例如用於調節抗蝕劑層中之溶劑)的冷卻板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W，在不同程序設備之間移動該等基板且將基板W遞送至微影設備LA之裝載區LB。微影單元中常常亦統稱為塗佈顯影系統(track)之裝置通常處於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可受監督控制系統SCS控制，該監督控制系統亦可例如經由微影控制單元LACU控制微影設備LA。
為了正確且一致地曝光由微影設備LA曝光之基板W，需要檢測基板以量測經圖案化結構之屬性，諸如後續層之間的疊對誤差、線厚度、關鍵尺寸(CD)等。為了此目的，可在微影單元LC中包括檢測工具(未展示)。若偵測到誤差，則可例如對後續基板之曝光或對待對基板W執行之其他處理步驟進行調整，尤其在同一批量或批次的其他基板W仍待曝光或處理之前進行檢測的情況下。
亦可稱為度量衡設備之檢測設備用於判定基板W之屬性，且特別地，判定不同基板W之屬性如何變化或與同一基板W之不同層相關聯之屬性在層與層間如何變化。檢測設備可替代地經建構以識別基板W上之缺陷，且可例如為微影單元LC之部分，或可整合至微影設備LA中，或甚至可為獨立裝置。檢測設備可量測潛影(在曝光之後在抗蝕劑層中之影像)上之屬性，或半潛影(在曝光後烘烤步驟PEB之後在抗蝕劑層中之影像)上之屬性，或經顯影抗蝕劑影像(其中抗蝕劑之經曝光部分或未經曝光部分已移除)上之屬性，或甚至經蝕刻影像(在諸如蝕刻之圖案轉印步驟之後)上之屬性。
通常，微影設備LA中之圖案化程序為在處理中之最關鍵步驟中的一者，其需要基板W上之結構之尺寸標定及置放的高準確度。為了確保此高準確度，可將三個系統組合於所謂的「整體」控制環境中，如圖3中示意性地描繪。此等系統中之一者係微影設備LA，其(實際上)連接至度量衡工具MT (第二系統)且連接至電腦系統CL (第三系統)。此「整體」環境之關鍵在於最佳化此等三個系統之間的合作以加強總體程序窗且提供嚴格控制環路，以確保由微影設備LA執行之圖案化保持在程序窗內。程序窗定義程序參數(例如劑量、焦點、疊對)之範圍，在該範圍內，特定製造程序產生經定義結果(例如功能性半導體裝置)--通常在該範圍內允許微影程序或圖案化程序中之程序參數變化。
電腦系統CL可使用待圖案化之設計佈局(之部分)以預測使用哪些解析度增強技術且執行運算微影模擬及計算以判定哪些遮罩佈局及微影設備設定達成圖案化程序之最大總體程序窗(在圖3中由第一標度SC1中之雙箭頭描繪)。通常，解析度增強技術經配置以匹配微影設備LA之圖案化可能性。電腦系統CL亦可用於偵測微影設備LA當前正在程序窗內何處操作(例如使用來自度量衡工具MT之輸入)以預測缺陷是否可歸因於例如次佳處理而存在(在圖3中由第二標度SC2中之指向「0」之箭頭描繪)。
度量衡工具MT可將輸入提供至電腦系統CL以實現準確模擬及預測，且可將回饋提供至微影設備LA以識別例如微影設備LA之校準狀態中的可能漂移(在圖3中由第三標度SC3中之多個箭頭描繪)。
在微影程序中，需要頻繁地對所產生結構進行量測，例如以用於程序控制及驗證。用以進行此類量測之工具通常稱為度量衡工具MT。用於進行此類量測之不同類型之度量衡工具MT已為吾人所知，包括掃描電子顯微鏡或各種形式之散射計度量衡工具MT。散射計為多功能器具，其允許藉由在光瞳或與散射計之物鏡之光瞳共軛的平面中具有感測器來量測微影程序之參數(量測通常稱為以光瞳為基礎之量測)，或藉由在影像平面或與影像平面共軛之平面中具有感測器來量測微影程序之參數，在此情況下量測通常稱為以影像或場為基礎之量測。以全文引用之方式併入本文中之專利申請案US20100328655、US2011102753A1、US20120044470A、US20110249244、US20110026032或EP1,628,164A中進一步描述此類散射計及相關量測技術。前述散射計可使用來自軟x射線及對近IR波長範圍可見之光來量測光柵。
在第一實施例中，散射計MT為角解析散射計。在此類散射計中，重建構方法可應用於經量測信號以重建構或計算光柵之屬性。此類重建構可例如由模擬散射輻射與目標結構之數學模型之相互作用且比較模擬結果與量測之結果而產生。調整數學模型之參數，直至經模擬相互作用產生與自真實目標觀測到之繞射圖案類似的繞射圖案為止。
在第二實施例中，散射計MT為光譜散射計MT。在此類光譜散射計MT中，由輻射源發射之輻射經引導至目標上，且來自目標之反射或散射輻射經引導至光譜儀偵測器，該光譜儀偵測器量測鏡面反射輻射之光譜(亦即，隨波長而變之強度之量測)。根據此資料，可例如藉由嚴密耦合波分析及非線性回歸或藉由與經模擬光譜庫比較來重建構產生偵測到之光譜的目標之結構或輪廓。
在第三實施例中，散射計MT為橢圓量測散射計。橢圓量測散射計允許藉由量測針對各偏振狀態之散射輻射來判定微影程序之參數。此類度量衡設備藉由在度量衡設備之照明區段中使用例如適當偏振濾光器來發射偏振光(諸如線性、圓形或橢圓)。適合於度量衡設備之源亦可提供偏振輻射。現有橢圓量測散射計之各種實施例描述於以全文引用之方式併入本文中之美國專利申請案11/451,599、11/708,678、12/256,780、12/486,449、12/920,968、12/922,587、13/000,229、13/033,135、13/533,110及13/891,410中。
圖4中描繪諸如散射計之度量衡設備。該度量衡設備包含寬帶(白光)輻射投影儀2，該輻射投影儀將輻射投影於基板W上(視情況，在基板W之前已經光譜濾波為窄帶)。反射或散射輻射傳遞至光譜儀偵測器4，該光譜儀偵測器量測鏡面反射輻射之光譜6 (亦即隨波長而變之強度之量測)。根據此資料，產生經偵測光譜之結構或輪廓8可藉由處理單元PU，例如藉由嚴密耦合波分析及非線性回歸，或藉由與圖4之底部處所展示之經模擬光譜庫比較來重建構。一般而言，對於重建構，結構之一般形式為吾人所知，且自用來製造結構之程序之知識來假定一些參數，從而僅留下結構之幾個參數以自散射量測資料判定。此類散射計可經組態為正入射散射計或斜入射散射計。
經由量測度量衡目標之微影參數的整體量測品質至少部分地由用於量測此微影參數之量測配方來判定。術語「基板量測配方」可包括量測自身之一或多個參數、經量測之一或多個圖案之一或多個參數或此兩者。舉例而言，若用於基板量測配方中之量測為基於繞射之光學量測，則量測之參數中之一或多者可包括輻射之波長(例如，單一波長或(視情況加權的)波長群組)、輻射之偏振、輻射相對於基板之入射角、輻射相對於基板上之圖案之定向等。用以選擇量測配方之準則中之一者可例如為量測參數中之一者對於處理變化之靈敏度。更多實例描述於以全文引用之方式併入本文中之美國專利申請案US2016-0161863及已公開之美國專利申請案US 2016/0370717A1中。可瞭解，可針對特定目標或目標之類別個別地組態或判定量測配方(例如，針對X及Y目標之不同配方)。
另一類型之度量衡設備展示於圖5(a)中。圖5(b)中更詳細地繪示目標T及用於照明該目標之量測輻射之繞射射線。所繪示之度量衡設備屬於被稱為暗場度量衡設備之類型。此處所描繪之度量衡設備僅為例示性的，以提供對暗場度量衡之解釋。度量衡設備可為獨立裝置，或併入於例如量測站處之微影設備LA抑或微影單元LC中。貫穿設備具有若干分支之光軸由虛線O表示。在此設備中，由源11 (例如，氙氣燈)發射之光係由包含透鏡12、14及物鏡16之光學系統經由光束分光器15而引導至基板W上。此等透鏡以4F配置的雙序列配置。可使用不同透鏡配置，其限制條件為：該透鏡配置仍將基板影像提供至偵測器上，且同時允許存取中間光瞳平面以用於空間頻率濾光。因此，可藉由定義在呈現基板平面之空間光譜之平面(此處稱為(共軛)光瞳平面)中的空間強度分佈來選擇輻射入射於基板上之角度範圍。特別地，可藉由在作為物鏡光瞳平面之背向投影影像之平面中於透鏡12與14之間插入適合形式之孔徑板13來進行此選擇。在所說明之實例中，孔徑板13具有不同形式(標記為13N及13S)，從而允許選擇不同照明模式。當前實例中之照明系統形成離軸照明模式。在第一照明模式中，孔徑板13N自僅為描述起見而被指定為『北』之方向提供離軸。在第二照明模式中，孔徑板13S用於提供類似照明，但提供來自標記為『南』之相反方向之照明。藉由使用不同孔徑，其他照明模式為可能的。光瞳平面之其餘部分理想地暗，此係因為所要照明模式以外之任何不必要光將干涉所要量測信號。
如圖5(b)中所展示，在基板W垂直於物鏡16之光軸O的情況下置放目標T。基板W可由支撐件(未展示)支撐。與軸線O成一角度而照射於目標T上之量測輻射射線I產生一個零階射線(實線0)及兩個第一階射線(點鏈線+1及雙點鏈線-1)。應記住，在運用填充過度之小目標的情況下，此等射線僅為覆蓋包括度量衡目標T及其他特徵之基板區域的許多平行射線中之一者。由於板13中之孔徑具有有限寬度(為接納有用量之光所必要)，因此入射射線I實際上可佔據角度範圍，且繞射射線0及+1/-1將稍微散開。根據小目標之點散佈函數，各階+1及-1將遍及一角度範圍進一步散佈，而非如所展示之單一理想射線。應注意，目標之光柵節距及照明角度可經設計或調整成使得進入物鏡之第一階射線與中心光軸接近地對準。圖5(a)及圖3(b)中所繪示之射線被展示為稍微離軸，以僅僅使其能夠在圖中更容易地被區分。
由基板W上之目標T繞射之至少0及+1階由物鏡16收集，且經由光束分光器15引導返回。返回至圖5(a)，藉由指明標記為北(N)及南(S)之完全相對孔徑而說明第一照明模式及第二照明模式兩者。當量測輻射之入射射線I來自光軸之北側時，亦即當使用孔徑板13N來應用第一照明模式時，標記為+1(N)之+1繞射射線進入物鏡16。相反地，當使用孔徑板13S來應用第二照明模式時，-1繞射射線(標記為1(S))為進入透鏡16之繞射射線。
第二光束分光器17將繞射光束劃分成兩個量測分支。在第一量測分支中，光學系統18使用零階繞射光束及第一階繞射光束來在第一感測器19 (例如CCD或CMOS感測器)上形成目標之繞射光譜(光瞳平面影像)。各繞射階射中感測器上之不同點，使得影像處理可比較及對比若干階。由感測器19捕捉之光瞳平面影像可用於聚焦度量衡設備及/或正規化第一階光束之強度量測。光瞳平面影像亦可用於諸如重建構之多種量測目的。
在第二量測分支中，光學系統20、22在感測器23 (例如CCD或CMOS感測器)上形成目標T之影像。在第二量測分支中，在與光瞳平面共軛之平面中提供孔徑光闌21。孔徑光闌21用以阻擋零階繞射光束，使得形成於感測器23上之目標之影像係僅由-1或+1第一階光束形成。由感測器19及23捕捉之影像經輸出至處理影像之處理器PU，該處理器之功能將取決於正被執行之量測之特定類型。應注意，在廣泛意義上使用術語『影像』。因而，若僅存在-1及+1階中之一者，則將不形成光柵線之影像。
圖5中所展示之孔徑板13及場光闌21之特定形式僅為實例。在本發明之另一實施例中，使用目標之同軸照明，且使用具有離軸孔徑之孔徑光闌以將實質上僅一個第一階繞射光傳遞至感測器。在其他實例中，可使用兩個象限孔徑。此可使得能夠同時偵測正階及負階，如上文所提及之US2010201963A1中所描述。在偵測分支中具有光楔(分段稜鏡或其他適合的元件)的實施例可用於分離單個影像中用於空間成像之若干階，如上文所提及之US2011102753A1中所描述。在又其他實施例中，代替第一階光束或除了第一階光束以外，在量測中亦可使用第2、第3及更高階光束(圖5中未展示)。在又其他實施例中，可使用分段稜鏡代替孔徑光闌21，使得能夠在影像感測器23上之空間分離位置處同時捕捉+1及-1階兩者。
為了使量測輻射可適應於此等不同類型之量測，孔徑板13可包含圍繞圓盤而形成之數個孔徑圖案，該圓盤旋轉以使所要圖案處於適當位置。應注意，孔徑板13N或13S可僅用於量測在一個方向(取決於設置的X或Y)上定向之光柵。為了量測正交光柵，可實施達90°及270°之目標旋轉。
可用於本文中所揭示之概念的度量衡應用之光源可包含任何寬帶源及用以自寬帶輸出選擇一或多個色彩之色彩選擇配置。舉實例而言，輻射源可基於空心光纖或實心光纖，諸如空心光子晶體光纖(HC-PCF)或實心光子晶體光纖(SC-PCF)。舉例而言，在HC-PCF之情況下，空心光纖可填充有充當用於加寬輸入輻射之加寬媒體的氣體。此類光纖及氣體配置可用於產生超連續光譜輻射源。輸入至光纖之輻射可為電磁輻射，例如在紅外線、可見光、UV及極UV光譜中之一或多者中的輻射。輸出輻射可由寬帶輻射組成或包含寬帶輻射，該寬帶輻射在本文中可稱為白光。此僅為可用於本文中所揭示之方法及設備中的寬帶光源技術之一個實例，且可替代地採用其他適合的技術。
當使用包括上文所描述之彼等及/或其他類型之度量衡感測器(例如，對準感測器、位階感測器)之度量衡感測器時，常常需要控制照明光譜，例如以在不同波長(色彩)及/或波前輪廓之間切換照明。
為執行色彩選擇，已提議色彩選擇模組，其使用諸如由Silicon Light Machines (SLM)出售之光柵光閥(GLV)技術，例如，如US6947613B中所描述，其以引用之方式併入本文中。GLV為基於微機電系統(MEMS)技術之電可程式化繞射光柵。圖6說明原理。圖6為來自(a)上方及(b)、(c)末端之GLV像素或組件500之示意性圖示。GLV組件包含兩種類型之交替GLV反射帶：通常連同共同電極接地之靜態或偏置帶510及由電子驅動器通道驅動之驅動或主動帶520。GLV模組可包含以陣列方式配置之任何數目的此等GLV組件500。主動及偏置帶除其如何驅動之外可基本上相同。當無電壓施加至主動帶520時，其與偏置帶共面，圖6(b)中繪示之組態。在此組態中，GLV基本上充當鏡面，其中入射光經鏡面反射。當將電壓施加至主動帶520時，如圖6(c)中所繪示，其相對於偏置帶510偏轉，從而建立方形井繞射光柵。在此狀態下，入射光繞射成固定繞射角。反射光相對於繞射光之比率可藉由控制主動帶520上之電壓而連續地變化，該主動帶控制其偏轉之量值。因而，可以類比方式將由GLV繞射之光之量自零(全鏡面反射)控制至所有入射光(零鏡面反射)。
GLV模組可以零階模式使用，使得繞射輻射被阻擋/傾倒，且鏡面反射(零階)輻射經提供至度量衡工具。此具有保持光展量(etendue)之優點。
圖7為概念上解釋基於GLV之源選擇模組可如何操作的示意性圖示。圖7(a)為展示描述來自寬帶輻射源SO之分散寬帶輻射之例示性輸入光譜IP的強度I相對於波長λ之圖。在此實例中，寬帶輻射包含具有相等強度之五個色帶λ1至λ5。當然，此僅為說明性實例且在輸入光譜中可存在更多或更少的色帶，輸入光譜可在波長範圍內為連續的及/或在色彩之間可存在一定強度變化。類似地，GLV模組可操作以選擇性地衰減相較於此處所展示之五個波長帶更多或更少的波長帶。
圖7(b)展示GLV模組之各別部分上之此等色帶中之各者(展示為俯視GLV帶)。儘管各色帶可入射於各別多個GLV組件上(亦即，複數個GLV組件用於控制各色彩)，但說明性圖式展示每GLV組件一色帶。由GLV表面定義之平面(例如，由靜態帶定義之平面)包含系統之光譜分散影像平面。
圖7(c)概念上繪示GLV如何用於調變輸入光譜IS。在所展示之特定實例中，其上入射色彩λ1及λ5之GLV模組部分為完全反射的(亦即，不存在施加於主動帶520之電壓，且因此不存在主動帶520之位移，使得其與靜態帶510共面)。箭頭R λ1、R λ5之寬度表示經反射之色彩λ1、λ5之光的量。虛線D λ1、D λ5表示由GLV繞射成更高(非零)繞射階的可忽略或零光。對於色彩λ2、λ3、λ4，主動帶520相對於形成具有各別不同繞射效率之繞射光柵的靜態帶510以不同量位移。再次，箭頭R λ2、R λ3、R λ4之寬度表示經反射之色彩λ2、λ3及λ4之光的量，且標記為D λ2、D λ3、D λ4之區塊的大小表示由GLV繞射成更高(非零)繞射階之色彩λ2、λ3及λ4之光的量。所有繞射光D λ2、D λ3、D λ4(及D λ1、D λ5，若並非完全為零)受光闌ST或更高階區塊阻擋，使得僅反射輻射R λ1、R λ2、R λ3、R λ4、R λ5透射至度量衡裝置。
光闌ST可位於系統之光瞳平面中。GLV模組針對除零階之外的所有階誘發分散，從而使零階不受影響(例如，零階光展量未增加)。此更高階分散在光闌ST處產生不同光束位置，從而允許阻擋該光束位置。由於零階不受影響，故輸出光束將保持(接近)高斯/單模光束。此對於對準應用(亦即，用於對準感測器中)係尤其需要的，此係因為此類對準應用通常需要高斯或單模光束。
圖7(d)為強度I相對於波長λ之圖，其展示基於圖7(c)中所繪示之GLV模組之組態的所得輸出光譜OP。如可見，各光譜分量λ1、λ2、λ3、λ4、λ5具有對應於彼色彩之GLV模組之各別部分的GLV組態之強度I。以此方式，各光譜分量之強度可在最小與最大透射之間連續地變化。舉例而言，最小透射可小於10%、小於5%、小於3%、小於2%、小於1%、小於0.5%或小於0.1%。舉例而言，最大透射可大於90%、大於95%、大於97%、大於98%、大於99%、大於99.5%或大於99.9%。以此方式，有可能組態特定光譜輪廓以用於任何量測，從而改良量測準確度。
基於GLV之色彩選擇模組為可用於任何適合之度量衡裝置中之一種類型的色彩選擇模組之實例。亦可使用其他快速切換色彩區段配置來代替GLV，諸如其他光閥技術，或更一般而言，其他空間光調變裝置(例如，諸如聲光可調諧濾光器之聲光調變裝置、數位微鏡裝置(DMD)技術及/或LCOS (矽上液晶)裝置。很大程度上在使用基於GLV之色彩選擇模組的內容背景中描述下文所描述之概念，但本發明未必限於此類色彩選擇技術(至少在一些態樣中)。
現將描述數個照明及偵測概念，其可在照明(或經組合照明及偵測)策略中與上述色彩選擇模組組合。
圖8為所提議之快速可程式化照明之簡化示意性圖示。輸入光束800入射於諸如快速微機電系統(MEMS)可傾斜鏡面之光束操控裝置805上。經操控光束810可使用例如光束分光光學器件或光束複製光學器件815或萬花筒光學器件而分裂成原始光束之四個複本820。以此方式，藉由控制光束操控裝置805，光束825極快速地操控或掃描遍及可組態或可程式化照明角度範圍且因此照明光瞳平面中之照明區。掃描可相對於量測持續時間足夠快速，使得照明區內之經掃描照明在量測時間內被積分。舉例而言，遍及光束操控裝置或MEMS鏡面815之典型所要照明角度範圍的掃描時間可小於1ms或小於0.5ms。照明區825以虛線展示於與不同照明色彩相關之不同位置中(灰階虛線表示不同色彩)。此等不同位置包含針對各各別波長(針對給定偵測節距)之對應於偵測孔徑830 (其可處於例如固定位置)處之正確偵測(例如，所要偵測條件)的照明光瞳區。取決於照明光束之波長，可控制光束操控裝置815以使光束掃描遍及彼波長之適當照明區。
雖然在許多配置中，偵測光瞳或偵測區可為固定的，但另一提議可使用可切換偵測。此可以不同方式達成，諸如藉由在偵測路徑中置放類似於照明模式選擇器(IMS)之裝置。IMS為已知照明選擇方法，其中不同固定孔徑配置於孔徑輪上，使得該等孔徑可視需要選擇性地切換或旋轉至照明光束路徑中。以類似方式，可取決於應用而將所選擇偵測孔徑(及/或楔)切換至經偵測輻射中。偵測孔徑或子孔徑(偵測區)亦可在光瞳平面中移位以適應波長/節距之改變(與照明結合或分離)。
對於數個量測應用，諸如基於非相干成像技術之量測應用，可需要或要求過度填充偵測區(偵測遮罩或偵測數值孔徑NA)，亦即，使得至少整個偵測區實質上填充有經偵測(繞射)輻射。在本發明之內容背景中，「實質上填充」可描述填充超過80%、填充超過85%、填充超過90%、填充超過95%、填充超過98%、填充超過99%、填充超過99.5%或填充100%之整個偵測區。此可實現較簡單運算校正及/或減少串擾。相比之下，偵測遮罩之部分填充將導致(部分)非相干成像，此將增加對串擾之靈敏度。
由於此情形，通常提供可組態照明輪廓(例如，使用諸如圖8中所繪示之IMS或可程式化照明器)以基於波長及目標節距而選擇或組態照明輪廓以便獲得實質上填充或填充過度之偵測光瞳。可組態照明輪廓亦可經組態以防止二階繞射光洩漏至偵測光瞳中。當使用單一照明波長時，用於達成此情形之本發明方法係令人滿意的。然而，當以多個波長並行量測時，經選擇機械孔徑或經程式化照明遮罩對於各波長或除一個波長以外之所有波長將為次佳的(次佳照明NA)。因此，對於波長中之一或多者，偵測遮罩可不完全(或實質上)填充。由於此情形，當對單一目標執行多波長量測時，IMS中之機械操作可經執行以在孔徑之間切換。然而，在此情況下，歸因於有限的可用(例如，四)孔徑，照明光瞳並不總是有效地使用。
圖9繪示在並行地使用多個波長時組態照明之問題。其展示劃分成照明光瞳(左上及右下象限)及偵測光瞳(右上及左下象限)的(例如，度量衡裝置之物鏡的)光瞳平面表示；此等象限之次序為任意的，且光瞳平面可以任何適合之方式在照明區與偵測區之間劃分。需要用所偵測照明過度填充固定偵測區或偵測遮罩900 (陰影)。照明區或照明遮罩910經組態以使得此針對照明波長λ2中之一者達成，如由針對此波長之偵測到之照明位置920 λ2所指示。然而，偵測區900僅針對此實例中所使用之照明中所存在的兩個其他波長λ1、λ3部分地填充，如由各別偵測到之照明位置920 λ1、920 λ3所指示。當例如藉由GLV同時選擇多個波長時，此可導致針對某些波長之部分填充偵測。此係不合需要的且應被避免，如已解釋。
提供一種所提議方法及照明模組，其使波長選擇(照明之光譜組態)與可程式化或可組態照明角度及/或偵測角度範圍同步，使得在任何時間僅選擇引起正確偵測(亦即，針對經量測繞射結構之特定結構節距)或所要偵測條件之波長。模組可包含：光柵光閥模組(或其他色彩選擇模組，諸如快速切換MEMS或其他光閥色彩選擇模組)，其用於可控制地組態該量測照明之光譜組態(例如，波長、波長之組合或加權組合)；可組態照明模組，其可操作以遍及可組態照明角度範圍提供量測照明；及控制器，其用於控制可組態照明模組及光柵光閥模組。
可組態照明模組可包含光束操控裝置，例如，該光束操控裝置足夠快速地使光束掃描遍及照明光瞳(例如，遍及照明角度範圍)以定義光瞳平面中之所要照明角度範圍或照明形狀。在實施例中，此類模組可包含光束掃描裝置、GLV模組及控制器之兩者，該控制器經組態以掃描遍及照明角度範圍，同時控制GLV模組以選擇將由偵測遮罩(在偵測NA內)正確地偵測之波長(單一波長或多個波長之組合)，在掃描期間取決於照明角度(照明光瞳中之光束位置)而選擇色彩。在此內容背景中，正確地偵測(亦即，所要偵測條件)可包含維持偵測區(偵測NA)被過度填充。在此內容背景中，過度填充可意謂針對複數個所要波長中之各者用由目標或其他繞射結構繞射之經掃描照明引起的偵測到之輻射或繞射階輻射實質上填充(例如，如上文所定義)。替代地或另外，正確地偵測可意謂在偵測光瞳平面中之實質上共同區中偵測到複數個所要波長之繞射輻射。
偵測遮罩/偵測NA可固定，或其可組態/可移動，使得GLV色彩選擇與照明光束位置及/或偵測遮罩位置同步。
GLV可具有幾µs之切換速度，該切換速度比MEMS鏡面之掃描速度(例如，0.5至1ms)快得多，該MEMS鏡面可用於使照明掃描遍及照明區。因而，若MEMS鏡面掃描遍及照明區花費1ms或更多，則GLV模組可在單次掃描期間接通及斷開色彩約50至100次。此可包含個別地切換色彩及/或同時切換多個色彩，且可進一步視情況包含各波長之非二元控制，使得個別波長之強度可衰減小於100% (例如，在多個值處衰減或在0%與100%之間連續地衰減)。
圖10示意性地說明原理。圖10(a)展示掃描貫穿照明角度範圍期間之第一瞬時或快照，此時光束操控元件BS正將光束IB λ1操控至第一角度θ 1，且因此操控至物鏡OL之照明光瞳平面IPP中之第一位置。基於此角度(及目標節距)，控制器CO控制接收寬帶照明光束IB之GLV模組，以選擇用於照明光束IB λ1之適當的一或多個波長。圖10(b)展示同一掃描期間之第二瞬時，其中光束操控元件BS正將光束IB λ2操控至第二角度θ 2且因此操控至照明光瞳平面IPP中之第二位置。基於此角度(及目標節距)，控制器CO控制GLV模組以選擇用於照明光束IB λ2之適當的一或多個波長。類似地，圖10(c)展示掃描期間之第三瞬時，其中光束操控元件BS正將光束IB λ3操控至第三角度θ 3且因此操控至照明光瞳平面IPP中之第三位置。基於此角度(及目標節距)，控制器CO控制GLV模組以選擇用於照明光束IB λ3之適當的一或多個波長。
圖11展示實例光瞳平面表示，其中(對於給定目標節距)照明NA或貫穿照明掃描之角度範圍及經掃描光束之光譜組態相對於(固定)偵測NA 1100一起被控制，以確保針對量測之所有所要波長之偵測NA的過度填充偵測。在圖11中，展示針對三個波長λ1、λ2、λ3之照明區域1110 λ1、1110 λ2、1110 λ3(僅針對四個光束中之一者而標記--應瞭解，所揭示之概念亦適用於兩個光束量測，例如，僅用於x或y目標及/或單一光束量測)，此導致針對各波長λ1、λ2、λ3之想要繞射階輻射1120 (例如，第一繞射階輻射)之過度填充偵測NA。以此方式，想要繞射階輻射1120將針對各波長處於同一光瞳平面位置中。可針對所有所需波長(例如，藉由使用熟知繞射定律或觀測進行計算)判定此等照明區域1110 λ1、1110 λ2、1110 λ3區域。照明之掃描可覆蓋照明區域1110 λ1、1110 λ2、1110 λ3之整個範圍，而根據像素位置，選擇適當的相關的一或多個波長。
因而，對於對應於特定所使用波長或所關注波長之各各別照明區，可控制GLV模組(或其他色彩選擇模組)以總是選擇對應於經掃描之照明區的波長。在此等照明區重疊的情況下，應選擇對應於重疊照明區之兩個或更多個波長。
舉例而言，若決定量測具有三個波長λ1、λ2、λ3之組合的特定目標，則可在照明掃描期間控制GLV模組，以在照明光瞳平面中所有三個照明區域1110 λ1、1110 λ2、1110 λ3重疊之照明平面區中進行掃描時選擇所有三個此等波長。此區針對對應於經標記照明區域1110 λ1、1110 λ2、1110 λ3之光束展示為陰影。類似地，當在三個照明區域1110 λ1、1110 λ2、1110 λ3中之兩者重疊的照明平面區中進行掃描時，僅此等兩個波長應經由GLV模組接通，且對於照明區域不與另一照明區域重疊之區，應僅接通對應於此照明區域之波長。以此方式，偵測區1100應針對各波長過度填充。
作為使用如所描述之經掃描光束及光束操控裝置之替代方案，照明角度之離散切換(例如，經由IMS實施)，其中根據選定照明孔徑，藉由GLV提供不同光譜。
由該偵測遮罩/NA定義之偵測角度範圍可固定。在視情況選用之改進中，對於某些偵測孔徑遮罩，使偵測孔徑遮罩連同照明孔徑遮罩一起移位(例如)以達成利特羅(Littrow)條件亦可為可能的/有益的。
圖11係關於用於所提議之非相干偵測方法之照明解決方案，例如，該非相干偵測方法可使用運算成像技術來校正由簡化光學器件引起之量測像差。然而，本文中所揭示之方法亦可與當前使用之照明模式一起使用，例如，使用諸如當前用於基於微繞射之疊對(µDBO)或聚焦(µDBF)技術中的象限照明。
圖12繪示用於控制用於定義象限照明輪廓之經掃描光束之光譜組態的方法，此類輪廓當前用於許多度量衡技術中，用於單一象限及單一方向，以確保每波長捕捉第一繞射階，但不捕捉更高階。實心光瞳區1210 λ1、1210 λ2、1210 λ3展示想要繞射階輻射(亦即，如在光瞳平面中捕捉之每波長λ1、λ2、λ3的第一繞射階)相對於由包含三個波長λ1、λ2、λ3之單一象限照明引起之偵測光瞳(此圖中之左上象限)之位置。未填充光瞳區1230 λ1、1230 λ2、1230 λ3展示非想要繞射階輻射(亦即，如在光瞳平面中捕捉之每波長λ1、λ2、λ3之非想要第二繞射階)相對於偵測光瞳之位置。在掃描映射至在偵測光瞳內捕捉之非想要二階之照明角度期間，可控制光束之光譜組態以斷開波長(例如，經由GLV模組將其斷開)，此將以其他方式導致非想要經捕捉二階。
舉特定實例而言，當掃描在偵測光瞳內對應於二階繞射區1230 λ1之照明區時，可斷開對應波長λ1。在適用情況下，應針對兩個方向之兩個照明象限執行此情形。可瞭解，此為本文中所揭示之概念的完全不同之應用，此係因為確保過度填充偵測對於此類實施例而言並不重要(在此類實施例中，成像機制可為部分不相干的)。在此情況下，所偵測輻射之正確偵測(所要偵測條件)可理解為意謂僅偵測想要階(例如，第一繞射階，但無更高階輻射)。
將參考圖13描述本文中所揭示之概念的另一應用。在許多度量衡應用中，且特別地，疊對度量衡應用中，量測效能很大程度上取決於諸如以下之數個照明參數：照明光束之波長、偏振、角度及相位。在許多當前度量衡工具中，不存在用於控制角度或相位之硬體提供；可針對所有角度普遍地選擇波長及/或偏振，而非每角度選擇波長及/或偏振。在某些用例中，基於角度之參數控制的缺乏可導致非理想度量衡(例如，疊對)效能。
舉例而言，且特別地對於相對厚的堆疊(例如，厚於1.5µm或厚於2µm)，疊對靈敏度(K)之波長及角度相依性變得更強，且因此波長及角度之正確選擇變得更重要。在圖13(a)中所展示之實例中，對於6個不同的緊密間隔之波長λ1至λ6，目標(例如，此處為x方向目標)之經計算疊對靈敏度K以灰階表示，依據(度量衡工具之物鏡之)出射光瞳平面中之像素位置而改變。在此特定實例中，波長可在λ1=600nm與λ6=700nm (例如，λ2=620nm、λ3=640nm等)之間間隔開20nm。此間隔實際上將取決於如將描述之堆疊厚度。因而，各圖包含在光瞳平面中解析之靈敏度映圖。更一般而言，各圖包含所關注參數靈敏度資料。
歸因於大堆疊厚度及基於繞射之疊對方法中固有的干涉效應，K值在光瞳平面中強烈變化，使得其針對此等(及所有其他)波長中之各者在環形區帶中包含交替正值(較暗區)及負值(較亮區)。特別地，環形區帶中之疊對靈敏度K變化之位置或「相位」依據堆疊厚度而改變。術語相位描述此等交替區實際上可表示遍及光瞳平面之正值與負值之間的靈敏度之振盪的事實。由此，在晶圓上之不同量測位置之間，針對給定像素位置可存在K之極顯著改變。在µDBO量測中，在場平面影像中量測每目標/子目標之單一強度值，且因此將光瞳平面之偵測區域中之所有K值加總為場平面中之一個K值。因此，不同光瞳位置(角度)處之正K值及負K值相互抵消，從而導致偵測到的µDBO影像中之接近零的平均疊對靈敏度K值(亦即，影像很大程度上對疊對不敏感)。
在此實施例中，提議在照明貫穿光瞳平面(貫穿照明角度NA)之掃描期間改變波長(例如，經由GLV或其他色彩選擇模組)，以便確保良好平均疊對(或其他所關注參數)靈敏度K量值(例如，疊對靈敏度K量值在0與1之間的量值標度上高於臨限值，諸如0.3、0.4、0.5、0.6、0.7或0.8)。「照明角度NA」或「照明角度」可理解為涵蓋或描述光瞳平面中可依據極角及方位角之組合來表達的座標。
此可藉由僅使用量測光束之光譜組態及照明角度之組合來達成，該組合最大化該平均所關注參數靈敏度值。此可進一步藉由選擇波長(或波長之組合)及使此波長掃描遍及光瞳平面之僅對應於針對所關注參數靈敏度之一個正負號的區來達成。應注意，理論上實際靈敏度值K不具有有限標度。此處之值係指基於如所得光瞳回應中所存在之絕對最大值K之正規化標度(在0至1之間)。
在實施例中，此方法可包含在掃描之部分期間在兩個(或更多個)波長(或兩個或更多個波長組合)之間切換，使得疊對靈敏度K之正負號並不隨掃描而改變(例如，其始終維持為正或負，哪一個並不重要)。
再次參考圖13(a)，可瞭解，某些波長對(或波長對組合)引起互補的各別疊對靈敏度映圖；亦即，其中針對所判定波長中之第一者之靈敏度圖中的正靈敏度區在光瞳位置方面很大程度上對應於針對所判定波長中之第二者之靈敏度圖中的負靈敏度區。
圖13(b)概念上繪示利用此之所提議方法。判定具有如所描述之互補疊對靈敏度映圖(更一般而言互補的各別所關注參數靈敏度資料)之兩個波長(或波長組合)；可在數學上判定此等波長。一旦已判定波長，就可基於已知堆疊參數且尤其堆疊厚度(光柵分離)而預測各別靈敏度映圖。替代地，可量測靈敏度映圖。
在圖13(b)中，所選擇之兩個波長為λ1及λ2。為了在概念上理解該方法，首先考慮波長λ1。展示針對此波長之對應靈敏度圖SP λ1。色彩選擇控制圖CP λ1展示此色彩可在照明掃描遍及光瞳平面期間接通(暗陰影)及斷開(無陰影)的區(例如，如可經由光束操控裝置及色彩選擇模組(諸如，如已描述之GLV模組)實施)。當然，實際掃描將比出於圖示目的而展示之極粗略路徑精細得多。如在圖式中可觀測到，波長λ1接通之區對應於靈敏度圖SP λ1之對應於靈敏度的共同正負號(亦即，全部正或全部負)之區。在此特定實例中，選擇負號區。結果為經調適或經組態之靈敏度映圖SP λ1'。針對波長λ2展示相同情形，其展示針對此波長之等效靈敏度圖SP λ2。自色彩選擇控制圖CP λ2可觀測到，光瞳平面之接通此波長λ2的區對應於靈敏度圖SP λ2之靈敏度具有與針對第一波長選擇之區相同之正負號的區。結果為經調適或經組態之靈敏度映圖SP λ2'。
應注意，來自兩個單一波長靈敏度圖之選定區域可重疊以獲得經組態靈敏度映圖。針對各波長，選擇具有預期高靈敏度之區域，該等區域可重疊。
在實際實施例中，由圖CP λ1及CP λ2表示之色彩選擇控制信號實施於貫穿光瞳平面之單次掃描內，使得照明在掃描內在兩個波長(或波長組合)之間切換，以獲得具有靈敏度圖SP' λ1+λ2之合成光瞳，該靈敏度圖包含實質上僅負(或實質上僅正)疊對靈敏度K值。在此類實施例中，實質上僅包含一個正負號之靈敏度值可描述包含針對經掃描光瞳區或經掃描照明角度(例如，經掃描區內之像素)之超過70%、超過80%、超過90%、超過95%或超過99%之一個正負號之靈敏度值；亦即，經組態照明NA之靈敏度值。
此方法之此概念可藉由針對所有光瞳像素位置選擇具有疊對靈敏度K之類似預期相位(例如，±π/4)之波長來一般化。
在光瞳平面中之所有K值經加總為場平面中之一個值的度量衡方法中，此方法將導致比針對由圖13(a)所說明之習知方法高得多的平均靈敏度K量值，其中正K值及負K值相互抵消，從而導致場平面中之接近零的K。因而，將改良疊對效能。
對於具有挑戰性的情況，仍可發生的是，對於K之所選擇相位，回應歸因於晶圓上之(未知)堆疊變化而接近零。為了應對此情形，可使用在K之不同相位下之三個量測來確保始終捕捉到極值。
雖然所描述之實施例使用兩個互補波長(亦即，具有互補光瞳靈敏度圖)，但將僅使用僅當掃描對應於疊對靈敏度之一個正負號的區時才接通的單個波長來獲得優於先前技術之改良。舉例而言，參考圖13(b)，經組態靈敏度映圖SP λ1'或SP λ2'中之任一者將比靈敏度映圖SP λ1或SP λ2產生更佳效能(更高平均靈敏度)。
雖然關於量測厚堆疊來描述此實施例，但概念亦適用於更薄堆疊及裝置內度量衡(IDM)技術，其中光瞳K變化將不那麼強但仍存在。舉例而言，由於非理想光柵形狀(側壁角度、底面傾斜等)，亦可能發生光瞳變化。
圖13(b)描述二元波長控制(接通或斷開)。然而，可使用取決於照明角度而加權之波長組合。此外，光譜組態可另外包含照明之偏振狀態，該偏振狀態亦可在掃描遍及光瞳時變化。
以上描述已描述增加平均信號強度，然而，選擇性光瞳取樣亦可用於適應於可經由波長之強度而使對光瞳之影響衰減的(已知)感測器像差。
在圖13(b)之實例中，提供幾乎彼此互補之K映圖的兩個波長，亦即，使得波長λ1之正K區帶之位置與波長λ2之彼等位置在空間上互補。以下估計展示如何尋找給定堆疊之此對波長。
如在基於繞射之疊對度量衡中所熟知，在存在疊對 OV的情況下，+1繞射階與-1繞射階之間的強度差 由下式得出： ，……(1) 其中A及B分別描述頂部光柵及底部光柵處之繞射效率； p為其節距； T為頂部光柵與底部光柵之間的間距； 為入射角，且 λ為波長。當疊對 OV較小時： ，…..(2)
為了最大化疊對靈敏度K，λ2應得出與λ1得出的K之正負號不同的正負號，且波長差Δλ (Δλ= λ 2- λ 1)應儘可能小，因此：
其得出： ，…..(4)
因而，方程式4可用於判定合適的波長對，作為如根據堆疊及量測屬性計算的分隔開Δλ的波長對。
在此實施例中，所關注參數已主要描述為疊對。然而，此並非此等方法適用之唯一所關注參數。其他此類所關注參數可尤其包括：關鍵尺寸、側壁角度、程序變化。此類所關注參數亦可在光瞳中誘發(例如，較弱但顯而易見的) KPI變化，此將受益於相同概念。
可瞭解，剛剛揭示之方法亦可減少度量衡工具中之雜散光的量。在所揭示之方法中，僅兩個圖CP λ1、CP λ2上由陰影「1」區表示之彼等照明角度為照明「接通」且用於疊對偵測，對於其他角度，照明斷開。相比之下，在當前度量衡技術中，此等區之外的照明角度亦接通；此等對疊對沒有貢獻，但導致工具內之雜散光。
以上實施例揭示用於光瞳平面掃描之光束操控及色彩選擇(例如，GLV)同步。在其他實施例中，提議擴展此概念以使照明光點掃描遍及影像平面；例如，遍及經量測之目標。在實施例中，目標可包含熟知的基於微繞射之疊對(μDBO)目標。光束操控裝置可包含至少一個可操控鏡面裝置(例如，一或多個MEMS鏡面)。舉例而言，光束操控裝置可包含2D可操控鏡面裝置或一對1D可操控鏡面裝置。
圖14(a)示意性地繪示典型μDBO目標及量測技術。μDBO目標包含一或多個子目標，各子目標包含分離層中之一對光柵。此等光柵之間的任何位置偏移表現為子目標中之不對稱性。如所已知，各μDBO目標可包含每量測方向(例如，基板平面之相互垂直的第一方向及第二方向，習知地指定為X方向及Y方向)一或多個子目標。如所已知，各μDBO目標可包含一對偏置子目標或每方向一對偏置子目標，其中各對偏置子目標中之各子目標包含不同偏置。此使得自目標推斷之疊對能夠(至少部分地)自其他(非想要)目標不對稱性的影響校正。
因而，典型μDBO目標1400可包含例如配置於2×2區塊中之第一對偏置(X方向)子目標1410X及第二對偏置(Y方向)子目標1410Y。此目標通常以過度填充方式量測，其中照明光點1420大於目標1400，使得在量測期間照明整個目標。在處理期間，在各子目標內識別所關注區(ROI) 1430，其通常包含遠離目標邊緣之中心區域。可針對各ROI 1430判定單一強度值(例如，平均強度)，且自此等強度值判定疊對。
應注意，對於基於微繞射之焦點(μDBF)目標，已知類似方法及類似目標設計，僅該各子目標形成於具有焦點(及/或劑量)相依不對稱性之單層中。因而，此等目標可用於焦點及/或劑量度量衡而非疊對度量衡。以下實施例將在μDBO度量衡之內容背景中予以描述，但將理解為同樣適用於μDBF度量衡。
圖14(b)示意性地繪示所提議實施例。形成照明光點1440 (例如，雷射光點)之量測照明光束(其現在實質上小於各子目標)僅掃描遍及每子目標之一(或至少一個)所關注區1430，例如，僅遍及所關注區內的照明位置範圍。因而，照明光點1440可掃描遍及目標(例如，使用光束操控裝置或(例如，2D) MEMS鏡面)，同時控制(例如，經由GLV)照明以僅當照明光點1440在所關注區內時接通照明；照明在此等所關注區外部斷開。此在圖式中由箭頭1445表示，該箭頭指示照明光點1440在接通時之路徑。
照明光束之橫截面直徑可小於任一基板平面尺寸中目標之長度的1/4、1/5、1/6、1/8或1/10。
在此實施例中，變化之照明條件為照明強度，亦即，接通(全強度)或斷開(零強度)。諸如GLV模組之照明組態模組可用於在該掃描期間選擇性地改變該量測照明之光束之照明條件，例如，接通及斷開光束。然而，簡單開關或其他開關裝置可用於此實施例。
藉由以此方式在掃描遍及所關注區期間獲取μDBO影像，有可能獲得具有顯著減少之目標串擾的(完全)非相干μDBO影像，此係因為邊緣及周圍結構未被照明。
圖14(c)繪示此實施例之改進。自圖14(a)可瞭解，利用當前過度填充μDBO度量衡，所有子目標且因此X及Y目標兩者在獲取時始終接收照明相同照明條件或光譜組態(例如，色彩及/或偏振)。然而，有時需要或必需改良或最佳μDBO效能以針對不同子目標使用不同色彩/偏振配方；尤其針對X子目標1410X使用與針對Y子目標1410Y不同的色彩/偏振配方。因而，過度填充μDBO度量衡需要兩次單獨獲取以依序為X子目標及Y子目標提供不同照明條件，從而導致時間或產出量損失。
在此實施例中，提議每子目標個別地組態照明條件或光譜組態，例如，以便為X子目標及Y子目標提供不同色彩及/或偏振。因而，照明光點1440可接通且經組態以在目標之所關注區之第一子集內進行掃描時具有第一照明條件，例如，針對X子目標內的所關注區(如在圖式中由箭頭1450表示)，且接通且經組態以在目標之所關注區之第二子集內進行掃描時具有第二照明條件，例如，針對Y子目標內的所關注區(如在圖式中由箭頭1455表示)。如前所述，照明光點可在此等所關注區1430外部斷開。
如同其他實施例，可經由諸如GLV模組之照明組態模組實施照明條件選擇或光譜組態，該照明組態模組可操作以選擇性地改變照明之光譜及/或偏振組態。
在所有以上實例及實施例中，可使用已經描述之方法如經由GLV模組來控制/衰減個別波長之相對強度。
在所有以上實例及實施例中，所有經捕捉波長可在單一攝影機獲取中捕捉。替代地，若每波長之照明遮罩足夠快地定義(例如，經由單一移動子孔徑或具有足夠快速鏡面之較小光點)，則亦可使用與每波長之照明子孔徑形狀及GLV模組之移動同步的高圖框速率攝影機依序捕捉波長範圍。
圖15為繪示可輔助實施本文中所揭示之方法及流程之電腦系統1500的方塊圖。電腦系統1500包括用於傳達資訊之匯流排1502或其他通信機構，及與匯流排1502耦接以用於處理資訊之處理器1504 (或多個處理器1504及1505)。電腦系統1500亦包括耦接至匯流排1502以用於儲存待由處理器1504執行之資訊及指令的主記憶體1506，諸如隨機存取記憶體(RAM)或其他動態儲存裝置。主記憶體1506亦可用於在待由處理器1504執行之指令之執行期間儲存暫時性變數或其他中間資訊。電腦系統1500進一步包括耦接至匯流排1502以用於儲存用於處理器1504之靜態資訊及指令的唯讀記憶體(ROM) 1508或其他靜態儲存裝置。提供諸如磁碟或光碟之儲存裝置1510，且將該儲存裝置耦接至匯流排1502以用於儲存資訊及指令。
電腦系統1500可經由匯流排1502耦接至用於向電腦使用者顯示資訊之顯示器1512，諸如陰極射線管(CRT)或平板顯示器或觸控面板顯示器。包括文數字按鍵及其他按鍵之輸入裝置1514耦接至匯流排1502以用於將資訊及命令選擇傳達至處理器1504。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1504且用於控制顯示器1512上之游標移動的游標控制件1516，諸如滑鼠、軌跡球或游標方向按鍵。此輸入裝置通常具有在兩個軸線(第一軸線(例如，x)及第二軸線(例如，y))中之兩個自由度，其允許該裝置指定在一平面中之位置。觸控面板(螢幕)顯示器亦可用作輸入裝置。
如本文中所描述之方法中之一或多者可由電腦系統1500回應於處理器1504執行主記憶體1506中所含有的一或多個指令之一或多個序列予以執行。可將此類指令自另一電腦可讀媒體(諸如儲存裝置1510)讀取至主記憶體1506中。主記憶體1506中含有之指令序列的執行致使處理器1504執行本文中所描述之程序步驟。呈多處理配置之一或多個處理器亦可用以執行主記憶體1506中含有之指令序列。在替代實施例中，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與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」指代參與將指令提供至處理器1504以供執行之任何媒體。此媒體可呈許多形式，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1510。揮發性媒體包括動態記憶體，諸如主記憶體1506。傳輸媒體包括同軸纜線、銅線及光纖，包括包含匯流排1502之電線。傳輸媒體亦可呈聲波或光波之形式，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。電腦可讀媒體之常見形式包括例如軟碟、軟性磁碟、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、如下文中所描述之載波，或可供電腦讀取之任何其他媒體。
可在將一或多個指令之一或多個序列攜載至處理器1504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內，且使用數據機經由電話線來發送指令。在電腦系統1500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將資料轉換成紅外線信號。耦接至匯流排1502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1502上。匯流排1502將資料攜載至主記憶體1506，處理器1504自該主記憶體擷取並執行指令。由主記憶體1506接收之指令可視情況在供處理器1504執行之前或之後儲存在儲存裝置1510上。
電腦系統1500亦較佳地包括耦接至匯流排1502之通信介面1518。通信介面1518提供對網路鏈路1520之雙向資料通信耦合，該網路鏈路連接至區域網路1522。舉例而言，通信介面1518可為整合式服務數位網路(ISDN)卡或數據機以提供對對應類型之電話線之資料通信連接。作為另一實例，通信介面1518可為區域網路(LAN)卡以提供對相容LAN之資料通信連接。亦可實施無線鏈路。在任何此實施中，通信介面1518發送且接收攜載表示各種類型之資訊之數位資料串流的電信號、電磁信號或光信號。
網路鏈路1520通常經由一或多個網路而向其他資料裝置提供資料通信。舉例而言，網路鏈路1520可經由區域網路1522向主機電腦1524或向由網際網路服務提供者(ISP) 1526操作之資料設備提供連接。ISP 1526又經由全球封包資料通信網路(現在通常稱為「網際網路」1528)而提供資料通信服務。區域網路1522及網際網路1528兩者皆使用攜載數位資料串流之電信號、電磁信號或光信號。經由各種網路之信號及在網路鏈路1520上且經由通信介面1518之信號(該等信號將數位資料攜載至電腦系統1500及自電腦系統1500攜載數位資料)為輸送資訊的載波之例示性形式。
電腦系統1500可經由網路、網路鏈路1520及通信介面1518而發送訊息及接收資料，包括程式碼。在網際網路實例中，伺服器1530可經由網際網路1528、ISP 1526、區域網路1522及通信介面1518傳輸用於應用程式之所請求程式碼。舉例而言，一種此類經下載應用程式可提供本文中所描述之技術中的一或多者。所接收程式碼可在其被接收時由處理器1504執行，及/或儲存於儲存裝置1510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1500可獲得呈載波形式之應用程式碼。
在後續經編號條項清單中揭示其他實施例： 1. 一種用於度量衡裝置之照明模組，其包含： 可組態照明模組，其可操作以提供遍及可組態照明角度範圍之量測照明； 光柵光閥模組，其用於可控制地組態該量測照明之光譜組態；及 控制器，其可操作以控制該可組態照明模組及該光柵光閥模組，使得該量測照明之該光譜組態在該照明角度範圍內取決於照明角度而變化，以便獲得所要偵測條件，以偵測由使用該量測照明進行之繞射結構之量測引起的來自該繞射結構之繞射輻射。 2. 如條項1之照明模組，其中所要偵測條件包含針對該量測照明之複數個所要波長中之各者，用由該繞射結構之該量測引起的想要繞射階輻射實質上填充偵測數值孔徑。 3. 如條項2之照明模組，其中該控制器可操作以同時： 控制該可組態照明模組以針對該複數個所要波長中之各者提供遍及對應於實質上填充之偵測數值孔徑的照明角度範圍之量測照明；及 控制該光柵光閥模組以針對該照明角度範圍內之各照明角度選擇將在該偵測數值孔徑內捕捉該想要繞射階輻射之該複數個所要波長中之所有波長。 4. 如條項1之照明模組，其中所要偵測條件包含針對該量測照明之複數個所要波長中之各者，在偵測數值孔徑內偵測由該繞射結構之該量測引起的僅一或多個想要繞射階輻射，且不偵測由該繞射結構之該量測引起的任何非想要繞射階輻射。 5. 如條項4之照明模組，其中該非想要繞射階輻射包含高於第一繞射階的繞射階輻射。 6. 如條項2至5中任一項之照明模組，其中該想要繞射階輻射包含一或多個第一繞射階。 7. 如任一前述條項之照明模組，其中該可組態照明模組包含光束操控裝置，該光束操控裝置用於在量測期間使該量測照明之光束掃描遍及該照明角度範圍。 8. 如條項7之照明模組，其中該控制器可操作以在該量測照明之該光束遍及該照明角度範圍之單次掃描期間取決於該照明角度而變化該量測照明之該光譜組態。 9. 如條項8之照明模組，其中該所要偵測條件包含獲得該量測之平均所關注參數靈敏度量值，該平均所關注參數靈敏度量值在0與1之間的標度上大於0.5。 10.    如條項9之照明模組，其中該所關注參數為疊對。 11.    如條項9或10之照明模組，其中該控制器可操作以控制該可組態照明模組及該光柵光閥模組，以便針對該照明角度範圍之實質上各照明角度，僅選擇最大化該平均所關注參數靈敏度值的該量測光束之該光譜組態及照明角度之組合。 12.    如條項9至11中任一項之照明模組，其中該控制器可操作以控制該可組態照明模組及該光柵光閥模組，以便針對該照明角度範圍之實質上各照明角度，僅選擇與具有相同正負號之各別所關注參數靈敏度值相關聯的該量測光束之該光譜組態及照明角度之組合。 13.    如條項12之照明模組，其中該控制器在該量測照明之該光束之單次掃描期間可操作以選擇在對應於所關注參數靈敏度值的照明角度下之一或多個不同光譜組態之各別光譜組態，該等所關注參數靈敏度值在各該一或多個光譜組態之各別所關注參數靈敏度資料中實質上皆具有該相同正負號，該所關注參數靈敏度資料針對該一或多個不同光譜組態中之各者描述所關注參數靈敏度隨角度的變化。 14.    如條項13之照明模組，其中該一或多個不同光譜組態包含具有實質上互補之各別所關注參數靈敏度資料的第一波長及第二波長，使得與該第一波長相關之所關注參數靈敏度資料中的正所關注參數靈敏度區在照明角度方面實質上對應於與該第二波長相關之所關注參數靈敏度資料中的負靈敏度區，且反之亦然。 15.    如條項14之照明模組，其中該第一波長與第二波長分隔開由該繞射結構之厚度及該量測照明在該繞射結構上之入射角判定的差。 16.    如任一前述條項之照明模組，其中由該偵測數值孔徑定義之偵測角度範圍係固定的。 17.    如條項1至15中任一項之照明模組，其中由該偵測數值孔徑定義之該偵測角度範圍可取決於該照明角度及/或光譜組態而變化。 18.    一種用於度量衡裝置之照明模組，其包含： 光束操控裝置，其用於在量測期間使該量測照明之光束掃描遍及照明角度範圍，以便提供遍及可組態照明角度範圍之量測照明； 色彩選擇模組，其用於可控制地組態該量測照明之光譜組態；及 控制器，其可操作以控制該光束操控裝置及該色彩選擇模組，使得該量測照明之該光譜組態在該照明角度範圍內取決於照明角度而變化，以便獲得所要偵測條件，以偵測由使用該量測照明進行之繞射結構之量測引起的來自該繞射結構之繞射輻射。 19.    如條項18之照明模組，其中所要偵測條件包含針對該量測照明之複數個所要波長中之各者，用由該繞射結構之該量測引起的想要繞射階輻射實質上填充偵測數值孔徑。 20.    如條項19之照明模組，其中該控制器可操作以： 控制該光束操控裝置以針對該複數個所要波長中之各者提供遍及對應於實質上填充之偵測數值孔徑的照明角度範圍之量測照明；及 同時控制該色彩選擇模組以針對該照明角度範圍內之各照明角度選擇將在該偵測數值孔徑內捕捉該想要繞射階輻射之該複數個所要波長中之所有波長。 21.    如條項18之照明模組，其中所要偵測條件包含針對該量測照明之複數個所要波長中之各者，在偵測數值孔徑內偵測由該繞射結構之該量測引起的僅一或多個想要繞射階輻射，且不偵測由該繞射結構之該量測引起的任何非想要繞射階輻射。 22.    如條項21之照明模組，其中該非想要繞射階輻射包含高於第一繞射階的繞射階輻射。 23.    如條項19至22中任一項之照明模組，其中該想要繞射階輻射包含一或多個第一繞射階。 24.    如任一前述條項之照明模組，其中該控制器可操作以在該量測照明之該光束遍及該照明角度範圍之單次掃描期間取決於該照明角度而變化該量測照明之該光譜組態。 25.    如條項24之照明模組，其中該所要偵測條件包含獲得該量測之平均所關注參數靈敏度量值，該平均所關注參數靈敏度量值在0與1之間的標度上大於0.5。 26.    如條項25之照明模組，其中該所關注參數為疊對。 27.    如條項25或26之照明模組，其中該控制器可操作以控制該可組態照明模組及該光柵光閥模組，以便針對該照明角度範圍之實質上各照明角度，僅選擇最大化該平均所關注參數靈敏度值的該量測光束之該光譜組態及照明角度之組合。 28.    如條項25至27中任一項之照明模組，其中該控制器可操作以控制該光束操控裝置及該色彩選擇模組，以便針對該照明角度範圍之實質上各照明角度，僅選擇與具有相同正負號之各別所關注參數靈敏度值相關聯的該量測光束之該光譜組態及照明角度之組合。 29.    如條項28之照明模組，其中該控制器在該量測照明之該光束之單次掃描期間可操作以選擇在對應於所關注參數靈敏度值的照明角度下之一或多個不同光譜組態之各別光譜組態，該等所關注參數靈敏度值在各該一或多個光譜組態之各別所關注參數靈敏度資料中實質上皆具有該相同正負號，該所關注參數靈敏度資料針對該一或多個不同光譜組態中之各者描述所關注參數靈敏度隨角度的變化。 30.    如條項29之照明模組，其中該一或多個不同光譜組態包含具有實質上互補之各別所關注參數靈敏度資料的第一波長及第二波長，使得與該第一波長相關之所關注參數靈敏度資料中的正所關注參數靈敏度區在照明角度方面實質上對應於與該第二波長相關之所關注參數靈敏度資料中的負靈敏度區，且反之亦然。 31.    如條項30之照明模組，其中該第一波長與第二波長分隔開由該繞射結構之厚度及該量測照明在該繞射結構上之入射角判定的差。 32.    如條項17至31中任一項之照明模組，其中由該偵測數值孔徑定義之偵測角度範圍係固定的。 33.    如條項17至31中任一項之照明模組，其中由該偵測數值孔徑定義之該偵測角度範圍可取決於該照明角度及/或光譜組態而變化。 34.    一種利用選擇性地包含複數個所要波長之量測照明來量測繞射結構之方法，該方法包含： 針對該複數個所要波長中之各者，使該量測照明之光束掃描遍及對應於實質上填充的偵測數值孔徑之照明角度範圍，以便照明該繞射結構；及 在該掃描期間，針對該照明角度範圍內之各照明角度，選擇將在該偵測數值孔徑內捕捉由該繞射結構繞射之想要繞射階輻射的該複數個所要波長中之所有波長。 35.    如條項34之方法，其中該想要繞射階輻射包含一或多個第一繞射階。 36.    如條項34或35之方法，其中由該偵測數值孔徑定義之偵測角度範圍係固定的。 37.    如條項34或35之方法，其包含取決於該照明角度及/或波長而變化由該偵測數值孔徑定義之偵測角度範圍。 38.    一種利用量測照明來量測繞射結構之方法，該方法包含： 使該量測照明之光束掃描遍及照明角度範圍，以便照明該繞射結構；及 在該掃描期間，針對該照明角度範圍內之各照明角度，僅選擇與具有相同正負號之各別所關注參數靈敏度值相關聯的該量測光束之光譜組態與該量測光束之照明角度之組合。 39.    如條項38之方法，其中該所關注參數為疊對。 40.    如條項38或39之方法，其包含： 針對一或多個不同光譜組態中之各者，獲得描述所關注參數靈敏度隨角度之變化的各別所關注參數靈敏度資料；及 在該量測照明之該光束之單次掃描期間，選擇在對應於所關注參數靈敏度值的照明角度下之該一或多個不同光譜組態之各別光譜組態，該等所關注參數靈敏度值在各該一或多個光譜組態之各別所關注參數靈敏度資料中實質上皆具有該相同正負號。 41.    如條項40之方法，其中該一或多個不同光譜組態包含具有實質上互補之各別所關注參數靈敏度資料的第一波長及第二波長，使得與該第一波長相關之所關注參數靈敏度資料中的正所關注參數靈敏度區在照明角度方面實質上對應於與該第二波長相關之所關注參數靈敏度資料中的負靈敏度區，且反之亦然。 42.    如條項41之方法，其包含自該繞射結構之厚度及該量測照明在該繞射結構上之入射角判定該第一波長及第二波長。 43.    一種度量衡裝置，其包含如條項1至33或46至52中任一項之照明模組，該照明模組經組態以提供量測照明。 44.    如條項43之度量衡裝置，其中該度量衡裝置包含散射計。 45.    如條項43或44之度量衡裝置，其包含： 用於基板之支撐件； 光學系統，其用於將該量測照明引導至該基板上之繞射結構；及 偵測器，其用於偵測由該基板上之該結構散射之該量測輻射。 46.    一種用於度量衡裝置之照明模組，其包含： 光束操控裝置，其可操作以在量測期間使該量測照明之光束掃描遍及基板上之照明位置範圍； 照明組態模組，其可操作以在該掃描期間針對不同該等照明位置選擇性地變化該量測照明之該光束之照明條件；及 控制器，其可操作以控制該光束操控裝置及該照明組態模組，使得該量測照明之該光束僅針對該基板上之一或多個所關注區內的照明位置而接通。 47.    如條項46之照明模組，其中該控制器進一步可操作以控制該照明組態模組以在該掃描期間針對不同該等照明位置選擇性地變化量測照明之該光束之光譜及/或偏振組態。 48.    如條項46或47之照明模組，其中該控制器進一步可操作以控制該照明組態模組以在該掃描期間針對不同該等所關注區選擇性地變化量測照明之該光束之光譜及/或偏振組態。 49.    如條項46至48中任一項之照明模組，其中該照明模組可操作以量測該基板上之目標，且其中量測照明之該光束之橫截面直徑小於該目標在任一基板平面尺寸上之長度的四分之一。 50.    如條項46至49中任一項之照明模組，其中該照明組態模組包含光柵光閥模組。 51.    如條項46至50中任一項之照明模組，其中該光束操控裝置包含至少一個可操控鏡面裝置。 52.    如條項46至51中任一項之照明模組，其中該光束操控裝置包含2D可操控鏡面裝置或一對1D可操控鏡面裝置。 53.    一種量測基板上之目標之方法，該目標包含一或多個子目標，該方法包含： 在量測期間使該量測照明之光束掃描遍及該目標上之照明位置範圍； 在該掃描期間針對不同該等照明位置選擇性地變化該量測照明之該光束之照明條件，使得僅針對一或多個所關注區內之照明位置接通該照明光束。 54.    如條項53之方法，其中該等所關注區包含該一或多個子目標之各別中心區。 55.    如條項53或54之方法，其包含在該掃描期間針對不同該等照明位置選擇性地變化量測照明之該光束之光譜及/或偏振組態。 56.    如條項53至55中任一項之方法，其包含在該掃描期間針對不同該等所關注區選擇性地變化量測照明之該光束之光譜及/或偏振組態。 57.    如條項53至56中任一項之方法，其中該選擇性地變化光譜及/或偏振組態包含選擇各別不同光譜及/或偏振組態以用於： 用於在基板平面之第一方向上量測的該一或多個子目標中之至少一者，及 用於在基板平面之第二方向上量測的該一或多個子目標中之至少一者。 58.    如條項53至57中任一項之方法，其中該照明光束之橫截面直徑小於該目標在任一基板平面尺寸上之該長度的四分之一。 59.    如條項53至58中任一項之方法，其包含偵測由執行該方法引起之來自該目標的繞射及/或散射輻射；及 自該繞射及/或散射輻射判定至少一個所關注參數。 60.    如條項59之方法，其中該所關注參數為疊對、劑量或焦點中之一或多者。
應瞭解，術語色彩貫穿本文與波長或光譜分量同義地使用，且色彩可包括在可見頻帶外之色彩(例如，紅外線或紫外線波長)。
雖然上文已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可以與所描述不同之其他方式來實踐本發明。
儘管上文可能已特定地參考在光學微影之內容背景中對本發明之實施例之使用，但應瞭解，本發明可用於其他應用(例如壓印微影)中，且在內容背景允許之情況下不限於光學微影。在壓印微影中，圖案化裝置中之構形界定產生於基板上之圖案。可將圖案化裝置之構形壓入至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，將圖案化裝置移出抗蝕劑，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、355、248、193、157或126 nm之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如，具有在1至100 nm之範圍內之波長)，以及粒子束，諸如離子束或電子束。
術語「透鏡」在內容背景允許的情況下可指各種類型之光學組件中之任一者或組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。反射組件很可能用於在UV及/或EUV範圍內操作之設備中。
本發明之廣度及範疇不應受上文描述之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。
-1:雙點鏈線/繞射射線/階 0:實線/繞射射線 1(S):-1繞射射線 +1:點鏈線/繞射射線/階 +1(N):+1繞射射線 2:寬帶輻射投影儀 4:光譜儀偵測器 6:光譜 8:輪廓 11:源 12:透鏡 13:孔徑板 13N:孔徑板 13S:孔徑板 14:透鏡 15:光束分光器 16:物鏡 17:第二光束分光器 18:光學系統 19:第一感測器 20:光學系統 21:孔徑光闌/場光闌 22:光學系統 23:感測器 500:GLV組件 510:偏置帶 520:主動帶 800:輸入光束 805:光束操控裝置 810:經操控光束 815:光束複製光學器件/MEMS鏡面/光束操控裝置 820:複本 825:光束/照明區 830:偵測孔徑 900:偵測遮罩/偵測區 910:照明遮罩 920 λ1:照明位置 920 λ2:照明位置 920 λ3:照明位置 1100:偵測區 1110 λ1:照明區域 1110 λ2:照明區域 1110 λ3:照明區域 1120:想要繞射階輻射 1210 λ1:實心光瞳區 1210 λ2:實心光瞳區 1210 λ3:實心光瞳區 1230 λ1:未填充光瞳區 1230 λ2:未填充光瞳區 1230 λ3:未填充光瞳區 1400:目標 1410X:子目標 1410Y:子目標 1420:照明光點 1430:所關注區 1440:照明光點 1445:箭頭 1450:箭頭 1455:箭頭 1500:電腦系統 1502:匯流排 1504:處理器 1505:處理器 1506:主記憶體 1508:唯讀記憶體 1510:儲存裝置 1512:顯示器 1514:輸入裝置 1516:游標控制件 1518:通信介面 1520:網路鏈路 1522:區域網路 1524:主機電腦 1526:網際網路服務提供者 1528:網際網路 1530:伺服器 B:輻射光束 BD:光束遞送系統 BK:烘烤板 BS:光束操控元件 C:目標部分 CH:冷卻板 CL:電腦系統 CO:控制器 CP λ1:色彩選擇控制圖 CP λ2:色彩選擇控制圖 DE:顯影器 D λ1:虛線/繞射光 D λ2:繞射光 D λ3:繞射光 D λ4:繞射光 D λ5:虛線/繞射光 I/O1:輸入/輸出埠 I/O2:輸入/輸出埠 I:量測輻射射線/入射射線/強度 IB:寬帶照明光束 IB λ1:照明光束 IB λ2:照明光束 IB λ3:照明光束 IF:位置量測系統 IL:照明系統 IP:輸入光譜 IPP:照明光瞳平面 IS:輸入光譜 LA:微影設備 LACU:微影控制單元 LB:裝載區 LC:微影單元 M1:遮罩對準標記 M2:遮罩對準標記 MA:圖案化裝置 MT:遮罩支撐件/度量衡工具/散射計 O:虛線/光軸/軸線 OL:物鏡 OP:輸出光譜 P1:基板對準標記 P2:基板對準標記 PEB:曝光後烘烤步驟 PM:第一定位器 PS:投影系統 PU:處理單元/處理器 PW:第二定位器 RO:機器人 R λ1:箭頭/反射輻射 R λ2:箭頭/反射輻射 R λ3:箭頭/反射輻射 R λ4:箭頭/反射輻射 R λ5:箭頭/反射輻射 SC:旋塗器 SC1:第一標度 SC2:第二標度 SC3:第三標度 SCS:監督控制系統 SO:輻射源 SP' λ1+λ2:靈敏度圖 SP λ1:靈敏度圖 SP λ1':靈敏度映圖 SP λ2:靈敏度圖 SP λ2':靈敏度映圖 ST:光闌 T:目標 TCU:塗佈顯影系統控制單元 W:基板 WT:基板支撐件 θ 1:第一角度 θ 2:第二角度 θ 3:第三角度 λ:波長 λ1:色帶/色彩/光譜分量/波長 λ2:色帶/色彩/光譜分量/波長 λ3:色帶/色彩/光譜分量/波長 λ4:色帶/色彩/光譜分量/波長 λ5:色帶/色彩/光譜分量/波長 λ6:波長
現將僅舉實例而言參考隨附圖式來描述本發明之實施例，其中： 圖 1描繪微影設備； 圖 2描繪微影單元之示意性概觀； 圖 3描繪整體微影之示意性表示，其表示最佳化半導體製造之三種關鍵技術之間的合作； 圖 4描繪根據本發明之實施例的可包含暗場數位全像顯微鏡的用作度量衡裝置之散射量測設備之示意性概觀； 圖 5包含(a)用於使用第一對照明孔徑來量測目標之暗場散射計之示意圖、(b)給定照明方向之目標光柵之繞射光譜的細節； 圖 6為光柵光閥之示意性圖示，其繪示其在(a)俯視圖、(b)呈第一組態之端視圖及(c)呈第二組態之端視圖中的基本操作； 圖 7為可用於本文中所揭示之概念中之源選擇模組之操作原理的示意性圖示，其展示(a)輸入光譜、(b)入射於光柵光閥上之輻射之俯視圖、(c)入射於光柵光閥上之輻射的端視圖及(d)所得輸出光譜； 圖 8為可程式化照明模組之操作原理之示意性圖示，該可程式化照明模組使光束掃描遍及可程式化角度範圍且因此遍及照明光瞳平面之可程式化區，藉此定義可程式化照明輪廓； 圖 9為度量衡工具之物鏡之光瞳平面表示，其繪示繞射輻射以取決於波長的角度繞射之問題； 圖 10(a) 、圖 10(b)及 圖 10(c)各自展示根據實施例的照明模組以各別不同角度掃描光束，其中色彩選擇模組取決於掃描角度而選擇適當波長； 圖 11為度量衡工具之物鏡之光瞳平面表示，其繪示由圖10(a)、圖10(b)及圖10(c)描述之操作原理之結果，其中不同波長之繞射輻射皆繞射至相同角度； 圖 12為度量衡工具之物鏡之光瞳平面表示，其繪示額外實施例，其中在掃描期間控制屬於可程式化照明模組之色彩選擇模組以便防止偵測到高於所要(例如，第一)繞射階的繞射階； 圖 13(a)展示針對各別不同波長之數個光瞳平面靈敏度圖，其繪示隨照明角度之極高疊對靈敏度變化導致在該等角度上聚集之場平面處捕捉的影像之極低平均靈敏度的問題； 圖 13(b)展示數個光瞳平面靈敏度圖及色彩選擇模組控制圖，其概念上繪示根據實施例之解決圖13(b)描述之問題的方法； 圖 14(a)示意性地繪示目標之習知基於微繞射之疊對(μDBO)量測，圖14(b)示意性地繪示根據實施例之目標之基於微繞射之疊對(μDBO)量測，且圖14(c)示意性地繪示根據另一實施例之目標之基於微繞射的疊對(μDBO)量測；且 圖 15為繪示可輔助實施本文中所揭示之方法及流程之電腦系統的方塊圖。
BS:光束操控元件
CO:控制器
IB:寬帶照明光束
IBλ1:照明光束
IBλ2:照明光束
IBλ3:照明光束
IPP:照明光瞳平面
OL:物鏡
θ1:第一角度
θ2:第二角度
θ3:第三角度

Claims (15)

  1. 一種用於一度量衡裝置之照明模組，其包含： 一光束操控裝置，其用於在一量測期間使一量測照明光束掃描遍及一照明角度範圍，以便提供遍及一可組態照明角度範圍之量測照明； 一色彩選擇模組，其用於可控制地組態該量測照明之一光譜組態；及 一控制器，其可操作以控制該光束操控裝置及該色彩選擇模組，使得該量測照明之該光譜組態在該照明角度範圍內取決於照明角度而變化，以便獲得一所要偵測條件，以偵測由使用該量測照明進行之一繞射結構之一量測引起的來自該繞射結構之繞射輻射。
  2. 如請求項1之照明模組，其中一所要偵測條件包含針對該量測照明之複數個所要波長中之各者，用由該繞射結構之該量測引起的想要繞射階輻射實質上填充一偵測數值孔徑。
  3. 如請求項2之照明模組，其中該控制器可操作以： 控制該光束操控裝置以針對該複數個所要波長中之各者提供遍及對應於一實質上填充之偵測數值孔徑的一照明角度範圍之量測照明；及 同時控制該色彩選擇模組以針對該照明角度範圍內之各照明角度選擇將在該偵測數值孔徑內捕捉該想要繞射階輻射之該複數個所要波長中之所有波長。
  4. 如請求項1之照明模組，其中一所要偵測條件包含針對該量測照明之複數個所要波長中之各者，在一偵測數值孔徑內偵測由該繞射結構之該量測引起的僅一或多個想要繞射階輻射，且不偵測由該繞射結構之該量測引起的任何非想要繞射階輻射。
  5. 如請求項4之照明模組，其中該非想要繞射階輻射包含高於一第一繞射階的繞射階輻射。
  6. 如請求項2至5中任一項之照明模組，其中該想要繞射階輻射包含一或多個第一繞射階。
  7. 如請求項1至5中任一項之照明模組，其中該控制器可操作以在該量測照明之該光束遍及該照明角度範圍之一單次掃描期間取決於該照明角度而變化該量測照明之該光譜組態。
  8. 如請求項7之照明模組，其中該所要偵測條件包含獲得該量測之一平均所關注參數靈敏度量值，該平均所關注參數靈敏度量值在0與1之間的一標度上大於0.5。
  9. 如請求項8之照明模組，其中該所關注參數為疊對。
  10. 如請求項8之照明模組，其中該控制器可操作以控制該可組態照明模組及該光柵光閥模組，以便針對該照明角度範圍之實質上各照明角度，僅選擇最大化該平均所關注參數靈敏度值的該量測光束之該光譜組態及照明角度之組合。
  11. 如請求項8之照明模組，其中該控制器可操作以控制該光束操控裝置及該色彩選擇模組，以便針對該照明角度範圍之實質上各照明角度，僅選擇與具有相同正負號之一各別所關注參數靈敏度值相關聯的該量測光束之該光譜組態及照明角度之組合。
  12. 如請求項11之照明模組，其中該控制器在該量測照明之該光束之一單次掃描期間可操作以選擇在對應於所關注參數靈敏度值的照明角度下之一或多個不同光譜組態之一各別光譜組態，該等所關注參數靈敏度值在各該一或多個光譜組態之各別所關注參數靈敏度資料中實質上皆具有該相同正負號，該所關注參數靈敏度資料針對該一或多個不同光譜組態中之各者描述所關注參數靈敏度隨角度的一變化。
  13. 如請求項12之照明模組，其中該一或多個不同光譜組態包含具有一實質上互補之各別所關注參數靈敏度資料的一第一波長及一第二波長，使得與該第一波長相關之所關注參數靈敏度資料中的正所關注參數靈敏度區在照明角度方面實質上對應於與該第二波長相關之所關注參數靈敏度資料中的負靈敏度區，且反之亦然。
  14. 一種利用選擇性地包含複數個所要波長之量測照明來量測一繞射結構之方法，該方法包含： 針對該複數個所要波長中之各者，使該量測照明之一光束掃描遍及對應於一實質上填充的偵測數值孔徑之一照明角度範圍，以便照明該繞射結構；及 在該掃描期間，針對該照明角度範圍內之各照明角度，選擇將在該偵測數值孔徑內捕捉由該繞射結構繞射之想要繞射階輻射的該複數個所要波長中之所有波長。
  15. 一種度量衡裝置，其包含經組態以提供量測照明之如請求項1至13中任一項之照明模組。
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