503307 A7 B7 五、發明説明（1 ) 發明領域 本發明有關於干涉測量，更特定地，本發明的千涉測 量設備及方法就地干涉測量照相平版印刷台鏡或類似設備 之局部表面特徵以提供更正訊號以強化距離測量精確性0 發明背景 干涉測量是發展成熟的技術，廣泛被用在微製程中以 測量並控制大量關鍵尺寸。那對半導體製造（精確性的要 求比0 · 1微米或更小的關鍵尺寸好1 0〜4 0 % )尤其 重要+。 ' 以半導體材料做的積體電路電路是把晶圓停在平的曝 光面（有直角x — y座標並有垂直的z方向），並在晶圓 上連續沈積數層不同材料並做成圖案。形成圖案的程序包 括：光致抗蝕劑的曝光及顯影，然後蝕刻幾層，然後沈積 後續的幾層。此程序在晶圓面上造成複雜的且極不均質的 (以微米爲單位）材料結構。 通常，每片晶圓包含應以直線形（稱爲「格」）疊在 晶圓上的多個相同圖案（稱爲「場」）。每個場經常但不 永遠對應單「晶片」。 曝光程序包括把後續一層圖案投影到已在晶圓上的光 致抗蝕劑。爲使積體電路適當運作，每個後續投射的影像 須對齊已在晶圓上的圖案。決定已在晶圓上的圖案的位置 、方向及形變且隨後使它們與已投射的影像有正確關係的 程序稱爲「對齊」。真實結杲（亦即每一後續層與早先幾 本纸乐尺度適用中國國备、標準（CNS ) A4規格（210x297公發）-4 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 經濟部智¾¾產工消費合作社印¾ 503307 經濟部智慈財產局肖工消費合作社印製 A7 ____B7五、發明説明（2 ) 層對得多準）稱爲「重疊」。 通常，對齊程序需要晶圓及/或投射的影像的平移及 旋轉及影像的一些形變以吻合既存的圖案的真實形狀。顯 然，須正確定位晶圓及影像以使一圖案在另一圖案上。經 常還需要影像的真實~形變。其他效應（例如熱及震動）也 可能需要補償。 這事的淨結果是：印在晶圓上的第一層圖案的形狀不 理想且須調整後續的圖案以對齊第一層印刷圖案的整體形 狀。不同曝光工具有不同能力以應付這些效應，但能應付 的形變或變形通常包括X及y'放大及旋轉。這些形變在與 平移及旋轉結合時構成在平面中的全組線性轉變。 既然，問題是連續使投射的影像吻合已在晶圓上的圖 案，不是簡單定位晶圓，曝光工具須有效偵測或推論相對 位置、方向及晶圓圖案與投射的影像的形變。 直接感應電路圖案是困難的，因此，把基準標誌或「 對齊標誌」加到電路圖案以達成對齊。能用這些對齊標誌 決定標線位置、方向及形變及/或投射的影像位置、方向 及形變。它們能與電路圖案一起被印在晶圓上，因此能用 它們決定晶圓圖案位置、方向及形變。對齊標誌通常由在 標線上的一或多條透明的或不透光的線組成，它們在被印 在晶圓時變成「溝」或「台地」。但還能用更複雜的結構 '例如格（只是溝及/或台地的周期的陣列）及棋盤圖条 ε經常使這些對齊標誌沿每個場的「切口」的邊分佈’或 使一些「主標誌」遍佈晶圓。對齊標誌雖是必要的，卻非 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝. 太紙張尺度適用中g國家標隼（CNS ) Α4規格（210X29"?公釐） -5 - 503307 A7 ___B7五、發明説明（3 ) 晶片電路的部分，因此，從晶片製造商的觀點，它們浪費 有價値的晶圓面積或「不動產」。這驅使對齊標誌愈小愈 好，且它們的一邊通常小於數百微米。 對齊感應器被倂入曝光工具以「看到」對齊標誌。通 常晶圓、標線及/或:投射的影像有分開的感應器。依整體 對齊策略，這些感應器可能是完全分開的若千系統或有效 被結合成單一感應器。舉例而言，能直接看到投射的影像 的感應器通常看不到晶圓標誌，因此，需要一個分開的晶 圓感應器。但一個藉標線對齊標誌注視晶圓的感應器同時 進行標線及晶圓對齊，因此，''不需要分開的標線感應器。 在此例中，從標線對齊標誌的位置，推論在投射的影像中 的對齊標誌的位置，且在對齊步驟以先須進行標線對影像 位置的小心校準。 又，全部曝光工具所用的感應器以光學方式偵測晶圓 對齊標誌。亦即，感應器把在一或更多種波長的光投射在 晶圓上，並偵測從對齊標誌而來的散射/衍射，當作在晶 圓面中的位置的函數。許多種對齊感應器是常用的，且它 們的光學構造涵蓋從簡單顯微鏡到外差各千涉測量器的全 光譜。又，既然不同感應器構造在指定的晶圓類型上表現 較好或較壞，大多數曝光工具攜帶多於一個感應器構造以 允許晶圓類型的最廣可能範圍的良好重疊。 對齊感應器的整體工作是：決定在晶圓上的全部對齊 標誌的子集的每一個（對齊標誌）在一個座標系（相對曝 光工具固定）之中的位置。隨後，以「環球」或「場接場 張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格Ϊ21()Χ_297公釐) 7〇Ζ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 0------ 503307 A7 B7 五、發明説明（4 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 」方式用這些位置資料進行對齊。在環球對齊中，.以對齊 感應器定位在一些場中的標誌，並以最吻合方式結合這些 資料’以決定在晶圓上的全部場的最佳對齊。在場接場對 齊中’從單場收集的資料被用以對齊這個場。環球對齊通 常較快（因不是在晶li]上的全部場被定位）且對雜訊較不 敏感（因它結合全部資料以找到最佳整體吻合）。且，既 然最佳吻合的結果被用在f e e d - f ο 1· w a r d或航位推算方式中， 它依賴曝光工具的整體光機械穩定性。 ---線 經濟部智丛財產局肖工消費合作社印¾ 通常以兩個步驟實施對齊：先進行微米精確度的初始 粗對齊，後進行十億分之一米+精確度的細對齊，對齊需要 晶圓在個自由度的疋位：二個平移及二個旋轉。但通常 認爲調整晶圓以致它躺在投射的影像平面中與對齊是分開 的，使晶·圓躺在投射的影像平面中就是把晶圓擺平並，對焦 ，這涉及一個平移自由度（沿光學軸線（z軸線）的移動 )及兩個旋轉自由度（使晶圓的平面平行於投射的影像平 面）。提到對齊時，通常只涉及平移（兩個自由度）及繞 投射光學軸線的旋轉（一個自由度）。分別這兩個術語的 原因是所要的精確度不同。在平面中的平移及旋轉所需的 精確度約爲數個十億分之一米或將被印在晶圓上的最小特 色尺寸或關鍵尺寸（C D )的2 0〜3 0 %。習知的C D 値約是十億分之數百米，因此，所要求的對齊精確度小於 十億分之一百米。另一方面，在平面外的平移及旋轉要求 的精確度有關於曝光工具的焦點的整體有用深度，這通常 接近C D値。因此，晶圓的在平面外的對焦及整平比在平 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2]ΟΧ：297公釐） -7 - 503307 A7 _B7 五、發明説明（5 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 面中的對齊要求較低的精確度。又，對焦及整平所需的感 應器通常完全異於對齊感應器，且對焦及整平通常不依賴 在晶圓上的圖案。只有晶圓表面或其代用品須被感應。然 而’這工作仍要求準確知道在晶圓上的投影系統的垂直位 tqa : 置。 . 經濟部智¾財£局肖工消費合作社印¾ 爲達成此目的，已知用動態干涉測量器確保攜帶距離 資訊的光束適當對齊以提供最佳訊號，動態千涉測量器用 若千動態元件強化距離測量，動態·元件的角方向藉回饋安 排予以控制。Henry A. Hill在2000年5月5日送件的 國際專利申請案 P C T y U S 〇 ·〇 / 1 2 0 9 7 55 Interferometry Systems Having a Dynamic Beam-Steering A s s e m b 1 y f o r M e a s u r i n g A n g 1 e a n d D i s t a n c e ” 顯示這類干涉測 量器。然而，即使用動態干涉測量器，各種反射元件的形 狀影響在距離測量中能達成的精確度，並影響在角測量中 能達成的精確度，因爲在台上的鏡在進行其各種動作時， 其局部斜率變化影響光束方向。通常，這類反射元件（例 如有大的寬高比的鏡）的形狀在台外被測量，若被判爲足 夠一致，則被設在台上。然而，這經常不能接受，因安裝 過程使元件的形狀與其被檢視的形狀比有形變，這類形變 導致測量誤差。 發明目的 因此，本發明的主要目的是提供干涉測量設備及方法 以就地測量在台上的反射元件（例如有大的寬高比的鏡） 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2】0 x 297公釐） -8 ~ 503307 Μ Β7 經濟部智达財產局貞工消費合作社印製 五、發明説明（6 ) 的形狀，以發展校正訊號，以補償相對反射面的形狀的光 學路徑長度及光束方向的誤差。 本發明的另一目的是提供干涉測量設備及方法，在安 裝以後，就地測量在台上的反射元件（例如有大的寬高比 的鏡）的形狀，以發·展校正訊號，以補償與在垂直的若千 平面中的反射面的形狀有關的光學路徑長度及光束方向的 誤差。 本發明的另一目的是開發從動態干涉測量器的操作特 徵產生的資訊’在安裝以後，以此資訊，就地測量在台上 的反射元件（例如有大的寬高。比的鏡）的形狀，以發展校 正訊號，以補償與在垂直的若干平面中的反射面的形狀有 關的光學路徑長度及光束方向的誤差。 本發明的另一目的是提供干涉測量設備及方法，在安 裝以後，就地測量在台外的反射元件（例如有大的寬高比 的鏡）的形狀，以發展校正訊號，以補償與反射面的形狀 有關的光學路徑長度及光束方向的誤差。 發明槪述 本發明的干涉測量設備及方法能就地千涉測量照相平 版印刷鏡的局部的表面特徵，以提供校正訊號，以強化距 離及角測量準確性。沿一或多條基準線（在一或更多方向 )測量特徵的做法可能是：測量在掃猫作業中從這些表面 反射的光束的角變化以決定局部斜率；然後，整合斜率以 獲得表面形狀。這些鏡可能被設在照相平版印刷台上或在 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) • s1一 ................... 1· !1 =___=_ - 1 —三Τ -裝--- 訂 線 • - II ...........1 .............. 1 ―i -II - · 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2!0X29?公釐） -9 - 503307 經濟部智¾財產局貨工消費合作社印製 A7 _____B7五、發明説明（7 ) 照相平版印刷台之外。對最簡單例子，用動態光束轉向組 或千涉測量次糸統達成此目的。對在兩個垂直的方向的鏡 特徵，用至少兩個動態光束轉向組。一個動態光束轉向組 所生的訊號所含的資訊有關於沿基準線並垂直於基準線的 鏡面的斜率變化，另' 個動態光束轉向組所生的訊號所含 的資訊有關於承載鏡的台的角方向。這兩個訊號結合所得 的資訊有關於沿基準線並與基準線垂直的鏡的斜率的變化 。然後，整合斜率以獲得鏡面的形狀（隨位移而變）。單 光束干涉測量器較討喜，因它們只用單光束射到鏡，就能 測量斜度、偏離角、位移。多個鏡（面對若千互相垂直的 方向），只要依序保持其一或更多相對其表面固定，同時 ，使第三個鏡沿其長尺寸平移，並垂複此程序，就能測量 它們。替·代地，能一起移動全部鏡以獲得相對的鏡形狀。 可能安裝三個光束轉向組以完全獲得三個對應的互相垂直 的鏡的特徵，並把光束轉向組或干涉測量次系統設在平移 台之上或之外。 一旦建立鏡的就地形狀，就把它存在查詢表（L U T )之中，提供即時錯誤校正訊號，改進在正常作業中的準 確性。 圖式簡述 圖1是一干涉測量設備的透視圖，它用一對垂直的動 態千涉測量次系統，當承載長目標鏡的台依一方向平移’ 它們沿基準線，就地測量一個在台上的長目標鏡的特徵。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（21 0 X 297公釐） -10- 503307 A7 _ B7 _五、發明説明（8 ) 圖2是一干涉測量設備的透視圖，它用一對垂直的動 態干涉測量次系統。當承載長目標鏡的台先依一方向平移 而後依一垂直方向平移，它們沿與每個鏡有關的基準線， 就地測量在台上的若千垂直的長目標鏡的特徵。或，當鏡 台同時依這些垂直的方向移動，獲得這些鏡的相對形狀。. 圖3是一干涉測量設備的透視圖，它用三個垂直的動 態干涉測量次系統，當承載長目標鏡的台依一方向平移’ 它們沿與每個鏡有關的基準線，就'地測量若干在台上的垂 直的長目標鏡的特徵。 圖4 a及4 b分別是用在·獨3的設備裡的千涉測量次 系統的俯視圖及立面圖。 圖5是本發明的方法的流程圖。 圖6 .是一干渉測量設備的透視圖，它用三個垂直的動 態千涉測量次系統，當承載長目標鏡的台依一方向平移’ 它們沿與每個鏡有關的基準線，就地測量在台外的若干垂 直長目標鏡的特徵。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) • _1 —I— I !二-1 II —---1 二---雪i· -裝--- ---訂 經濟部智悲財產局員工消費合作社印製 开,件對照表— 1 〇 :動態干涉測量次系統 1 6 :台 2 2 :光束 5 1 :反射面 6 1 :反射面 1 5 〇 ··鏡 1 5 ··干涉測量次系統 2 0 ··動態干涉測量次系統 5 0 :平面鏡 6 0 :平面鏡 1 1 5 :干涉測量系統 151:鏡面 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2)0χ297公釐） -11 - 503307 A7 B7 五、發明説明（9 ) 1 6 0 :鏡 2 0 2 :設備 2 1 2 :光束 2 2 2 :光束 2 3 1 :干涉測量次¥統 2 6 0 :平面鏡 2 7 0 :平面鏡 2 7 2 :鏡面 3 0 0 :極化分光器 3 0 4 :四分之一波板 3 0 8 :四分之一波板 3 1 2 :極化分光器 3 1 6 : · P 〇 r r 〇 稜鏡 319:極化分光層 3 2 4 :極化分光層 1 6 1 :鏡面 2 1 0 :千涉測量次系統 2 2 0 :干涉測量次系統 2 3 0 :光源/偵測器 2 3 2，2 3 3 :光束. 2 6 1 :反射面 2 7 1 :反射面 2 8 0 :長平面鏡. 3 0 2 :極化分光層 3 0 6 :反射面 310:反射面 3 1 4 :四分之一波板 3 1 8 :極化分光器· 320，322 ··感光器 3 2 6，3 3 0 :四分之一波板 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁 •裝--
. Ί ........... I 、1T 經濟部智悲財產^員工消費合作社印製 4 0 0 0 1 2 3 3 6 6 6 6 6 6 光圓光束涉源 曝晶曝光干光 束 光器 : 元定束 5 單固光 ο 6 3 1 3 6 6 6 射 反 統 系器束 次測光 量偵 ： 測 /4 面 0 0 1 1 2 3 5 7 66666666 備 設 架量 骨測 考涉圓 參干晶 涉移束涉面面 千平光干平平 統 系 次 量 測台 統 系 次 量 測鏡鏡 線 本纸乐尺度適用中國國家標隼（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -12 - 503307 經濟部智丛財產局员工>/]赀合作社印製 A7 B7 五、發明説明（10 ) 6 7 1 ··反射面 6 8 0 :鏡 6 8 2 :頂反射面 6 9 0 :長平面鏡 發明建述 參考圖1 ，一干_測量系統1 5用一對垂直的動態干 涉測量次系統，當承載長目標鏡的台依一方向平移，它們 沿基準線’就地測量一個在台上的長目標鏡的特徵。如圖 1所示’系統1 5有一個台1 6.，’台1 6形成能製造半導 體產品（例如積體電路或晶片）的照相平版印刷設備的部 分。有大寬高比（aspect raticO的平面鏡5 0固定到台 16 ，鏡5 0有y — z反射面51依y方向伸長。另一片 有大寬高比的平面鏡6 0也固定到台1 6 ，鏡6 0有X — 2反射面，6 1依X方向伸長。鏡5 0及6 0被設在台Γ 6 上’使它們的反射面5 1及6 1彼此垂直。以習知的方式 安裝台1 6，使它能平移，卻因承載及驅動機構公差而不 能繞X、y、z軸線轉。在正常作業中，系統1 5只在y 方向移動 固定的在台外的是單光束動態干涉測量次系統1 0 ， 隨著台1 6在y方向平移，測量台1 6繞y及Z軸線的角 旋轉，因此，測量反射面5 1的旋轉。爲達成此目的，動 態干涉測量次系統1 0的結構如在2 0 0 〇年5月5日申 請的 P C 丁專利申請案"Interferometry Systems Having a Dynamic Beam- Steering Assembly for Measuring Angle and Distance”所述。如該專利申請案所述，鏡有光束轉向能力 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2] 0X297公釐） -13 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
503307 A7 B7 經濟郜智^^4局p' TI4費合作社印製 五、發明説明（11 ) ，以測量令人困擾的台旋轉，以提供回饋訊號，用回饋訊 號維持光束在垂直於鏡的路線。在此，監視光束1 2的返 回成分（return component )，並用干涉測量設備測量它的 角，干涉測量設備之一例見在2 〇 0 0年5月3日申請的 6 0 / 2 0 1 4 5 Y號美國專利申請案”Apparatus and Method(s) for Measuring and/or Controlling Differential Paths ofLightBeams”。 輸入光束1 2有兩個垂直極化的成分，二者有頻差 f 1。光束1 2的來源（例如鐳射）可能是多種頻率調變 設備及鐳射之一。舉例而言，'·鐳射可能是氣體鐳射。例如 以熟悉此技術者已知的許多傳統技術之一穩定的氦氖鐳射 ’例如 T. Baer 等人的 “Frequency Stabilization of a 0.633 μ m He -N e-longitudinal Zeeman Laser，” Applied' Optics, 1 9,3 1 7 3- 3 1 77( 1 9 80);在 1975 年 6 月 10 日准予 3111：£\^1〇1等人的38892〇7號美國專利；在1972 年5月9日准予Sandstrom等人的3 6 6 2 2 7 9號專利。 替代地，鐳射可能是以熟悉此技術者已知的許多傳統技術 之一穩定的二極體鐳射，例如T. Okoshi及K. Kikuchi的 “Frequency Stabilization of Semiconductor Lasers for heterodyne-type Optical Communication systems” Electronic Letters, 16， 179-181 (1980); S. Yamagguchi 及 M. Suzuki 白勺 Simultaneous Stabilization of the Frequency and Power of an AlGaAs Semiconductor Laser by Use of the Optogal vanic Effect of Krypton/4 IEEE J. Quantum Electronics, QE-19, (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝 訂 線 本纸&尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2】0X 297公釐） -14 - 503307 經濟部智^財產局員工涓货合作社印製 kl B7五、發明説明（12 ) 1514-1519(1983)。 可能用下列技術之一產生兩種光學頻率： (1 )用Zeeman分裂鐳射，例如1 9 6 9年7月2 9 日准予Bagley等人的3458259號美國專利； G. Bouwhuis 的 “Interferometrie Mit Gaslasers，” Ned. T. Natuurk，34，225 — 232 (1968 年 8 月）； 1972年4月18日准予Begley等人的3656853 號美國專利； H. Matsumoto 的 ’ “Recent interferometric measurements using stabilized lasers” Precision Engineering, 6(2),87-94 (1984); ' (2 )用一對聲光Bragg電池，例如Y. Ohtsuka及K. It oh 的 “Two-frequency Laser Interferometer for Small displacement Measurements in a Low Frequency Range,” Applied Optics, 18(2)，2 19-224( 1 979); N. Massie 等人的 “Measuring Laser Flow Fields with a 64-Channel Heterodyne Interferometer,M Applied Optics, 22(1 4), 214 1 -21 5 1 (1 983); Y. 0 h t s u k a 及 M. Tsubokawa 的 “Dynamic Two-frequency Interferometry for Small Displacement Measurements/1 Optics and Laser Technology, 16，25-29 ( 1 984);出於同處之 Η. Matsumoto的作品；在1 9 9 6年1月1 6日准予P. Dirksen等人的 5 4 8 5 2 7 2 號美國專利；N. A. Riza 及 Μ. Μ. K. Howlader 的 “Acousto-optic system for the generation and control of tunable low- frequency signals，” Optical 本纸張尺度適用中國家標準（CNS ) A4規格（2]OX 297公釐) ^ΤδΤ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 、1Τ 線 503307 B7 五、發明説明（13)
Engineering, 35(4), 920-925(1996); (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) (3 )用單聲光Bragg電池，例如在1 9 8 7年8月4 日准予G.E. Sommargren的4 6 8 4 8 2 8號美國專利；在 1 9 8 7 年 8 月 1 8 日准予 G.E. Sommargren 的 4687958號美'國專利；出於同處之P. Dirksen等人 的作品； (4 )用兩一隨機極化的氦氖鐳射的兩個縱向模組， 例如 J. B. Ferguson 及 R. H . Morris 的 “Single Mode Collapse in 6328 A HeNe Lasers/5 Applied Optics, 17 (18) 2924-2929 (1978); ' (5 )用雙千涉元件，例如V. Evtuhov及 Α·Ε. Siegman 白勺 “A ”Twisted-Mode” Technique for Obtaining Axially Uniform Energy Density in a Laser Cavity，. "Applied Optics，4(1)，142-143(1965); (6 )用H. A· HU1在1 9 9 8年4月1 7日申請的 0 9 / 0 6 1 9 2 8號美國專利申請案 “Apparatus to 經濟部智¾財/I局貞工消t合作社印製
Transform Two Non-Parallel Propagating Optical Beam components into Two Orthogonally Polarized Beam Components” ° 當作光束1 2的來源的特定設備將決定光束1 2的直 徑及分歧。對一些光源（例如二極體鐳射），可能須用傳 統光束造形光學儀器，例如傳統顯微目標鏡以提供適當直 徑及分歧給光束1 2。當光源是氦氖鐳射（舉例而言）， 可能不需要光束造形光學儀器。 本纸乐尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -16 - 503307 kl _____B7 五、發明説明（14 ) 另一動態干涉測量次系統2 0 0 (宜與干涉測量次系 統1 0屬相同設計）被固定在台外，以測量台1 6繞X及 y軸線的角旋轉。爲達成此目的，千涉測量次系統2 〇把 一道光束2 2投射到鏡面6 1 。光束2 2的返回成分射到 上述之角測星干涉測量次系統。光束2 2與光束1 2以類 似的方式產生。 正常用系統1 5測量y平移，卻能把它用在特殊鏡特 徵模式’以沿基準線，就地測量鏡面5 1的形狀。在鏡特 徵模式中’台1 6依y方向平移，以致輸入光束1 2沿一 條基準線掃瞄鏡面5 1並產生··一個訊號，此訊號所含的資 訊代表角方向及在X方向及z方向的面分離，以及移動台 1 6所用的平移機構的變化造成的影響（contributions )。 .與台1 6 ·在y方向的平移同時，干涉測量次系統2 〇.監視 在鏡6 1上的單點，此點對應光束2 2與反射面6 1的相 交點。此步驟測量平移機構的機械因素造成的台i 6的旋 轉。以此資訊’產生兩個訊號。第一訊號來自干涉測量次 系統1 0 ’其所含的資訊有關於沿一條基準線並垂直於此 基準線的鏡面5 1的變化，第二個訊號來自干涉測量次系 統2 0 ’其所含的資訊有關於台1 6的角方向。結合這兩 個訊號以抽取只有關於鏡5 1沿基準線並垂直於基準線的 斜率的資訊，亦即d X / d y及d X / d z。d X / d y 被積分以獲得y的函數x。因此，藉測量輸出光束1 2在 X - y平面及X- z平面的變化，並算出這些變化對台旋 轉造成的影響，能決定鏡面5 1沿基準線的形狀，並能決 本纸乐尺度適用中國國家) A4規格（0X297公楚) :17 - ^ ~ — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝 經濟部智丛財產局8工消費合作社印製 503307 經濟部智达財產局员工消費合作社印製 A7 ______B7___五、發明説明（15 ) 定沿此基準線的斜率d X / d 2 ，同時它仍在工作環境中 0 此應用喜歡單光束干涉測量次系統，因其只用一道光 束射到鏡5 0，就能測量斜率、偏離角及距離（P、Y及 D )。不改變正常運，就能就地抽取與鏡形有關的資訊 而無需額外硬體變化。 然而，因在y方向平移，台軸承及類似者使台搖擺， 造成大方向誤差，故需要在第二方向的第二測量。因此， 用鏡面6 1監視光束2 2的返回成分以測量台的方向變化 ，也用動態千涉測量次系統來微。 單光束干涉測量次系統的此種應用的特色是它包含全 部空間頻率，其限制是斷開頻率I / d，d的光束直徑。 用雙光束千涉器（例如H S Ρ Μ I )，可能損失波長等於 雙光束的光束間隔或諧波的所有空間頻率，以致不能回復 形狀。 熟悉此技術者將明瞭第二干涉測量次系統2 〇可能是 另一種多光束角測量干涉測量次系統（未被顯示），卻不 JB 55Differential Interferometer Arrangements for Distance and Angle Measurements: Principles, Advantges and Applications, ”C· Zanoni，VDI Berichte NR. 749，（ 1 9 89)所述 之型式。 圖2顯不一干涉測量設備1 1 5 。系統l 1 5用一對 直角安排的動態千涉測量次系統。當一個台先在—個方向 平移而後在一個垂直方向平移，這些干涉測量次系，統沿與 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4煶格（2】0X 297公釐) Q : --- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--- 訂------1線 -»1-8 —I —-1# t—··· ........I- — 11— I il III- — ........ -ill-I Is=…---i 111--I I---……« ........i-im 111 503307 A7 ___B7 _ 五、發明説明（16 ) 每個鏡有關的基準線，就地測量在台上的互相垂直的若干 長目標鏡的形狀。或，當台同時沿兩個互相垂直的方向平 移，這些干涉測量次系統獲得這些鏡的相對形狀。 如圖2所示，系統1 1 5有一個台1 6在平面中平移 ，但正常測量X及y钐動。一個有大寬高比的鏡1 5 .0被 固定到台1 6 ，鏡1 5 0的鏡面1 5 1沿y方向伸長，一 個有大寬高比的鏡1 6 0被固定至台1 6並垂直於鏡 1 5 0，鏡1 6 0有鏡面1 6 1沿X方向伸長。 系統1 1 5依兩種模式運作，以就地測量鏡面1 5 1 及Γ 6 1。在第一模式中，系·統1 1 5依圖1的系統1 5 的模式運作，以獲得鏡面1 5 1的形狀。然後，使台1 6 依X方向移動，保持y平移固定，以與獲得鏡面1 5 ]_的 形狀所用的方式類似的方式5獲得鏡面1 6 1的形狀。因 此，這是兩步驟式作業。 在第二模式中，使台1 6同時依X及y移動。然而， 只能獲得在兩個鏡面的形狀之關係。用此模式，只能獲得 有限的資訊，但若此資訊足以應付下游使用，此模式省掉 在早先模式中的一個步驟。 圖1及2的實施例的正常作業的目標是獲得與這些鏡 的形狀有關的資訊’以致能用此資訊校正鏡形狀對鏡在測 量距離時的精確性的影響。對此，用來調整距離測量的距 離校正邏輯可能是用查詢表或多項式或傅利葉序列關閉形 逼近法。約百億分之一米的校正是可能的。 圖3所不的干涉測量糸統用二個互相垂直的動態干涉
'^紙张尺度適用中國國家標4M CNS ) A4規格（了! 〇 X ~]Q (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 線 503307 Μ Β7 經濟部智丛財/1局3(工消費合作社印製 五、發明説明（17) 測量次系統，當一個台沿三個互相垂直的方向平移，這些 干涉測量次系統沿與每個鏡有關的基準線（X - Z , X 一 y ’ y - Z平面），就地測量在台上的互相垂直的多個長 目標鏡的形。 現在參考圖3 ，'ilt實施例的設備2 0 2有台1 6 : — 平面鏡2 7 0及一平面鏡2 6 0被設在台1 6之上。平面 鏡2 6 0有反射面2 6 1平行於X — z平面並沿X方向伸 長。平面鏡2 7 0有反射面2 7.1平行於X - y平面並沿 y方向伸長。 固定在參考體（未被描繪·‘）裡的是長平面鏡2 8 0， 鏡2 8 0有下反射面向下面對台1 6。單光束干涉測量次 系統2 3 1相對台1 6 (只在X方向平移）的一部分固定 ’它能測量在鏡面2 7 2及鏡2 8 0的底面之間的垂直距 離或高度。 單光束千涉測量次系統2 1 0 (其光束2 1 2有輸出 及返回成分）測量X及繞y及z軸線的斜率及偏離。單光 束千涉測量次系統2 2 0 (其光束2 2 2有輸出及返回成 分）測量y及繞X及z軸線的斜率及偏離。 鏡2 7 0及2 6 0在任何高度，都可能用上述之程序 測量它們的X及y輪廓。又，鏡2 6 0及2 7 0在不同高 度，本實施例都能測量它們的X及y形狀。舉例而言，在 台1 6的一高度決定X及y形狀，隨後，在離第一高度約 4到5公厘處再做一次。爲達此目的，須考慮在z方向移 動造成的台1 6的角變化，以獲得最佳準確性。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線
• —II fli mi I - I 1_1 ·-1 ......1 -1 *1 —II - -I. —In 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ~ 20 - 503307 A7 ____ B7 _ 五、發明説明（18 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 千涉測量次系統2 3 1能測量在台1 6的方向變化， 因它是單光束干涉測量次系統，光束只射到鏡面2 8 0及 2 7 2 —次，還能爲光束2 3 3測量斜率及偏離。光源/ 偵測器2 3 0提供光束給千涉測量次系統2 3 1 (看圖 4 a及4 b )。因此‘:，若台1 6在沿z方向平移時繞X或 y軸線轉，則干涉測量次系統2 3 1予以校正。若光束 2 3 3爲繞X軸線（光束2 1 2的方向）滾並繞y軸線（ 光束2 2 2的方向）滾，則予以校正。以在z方向的移動 的資訊，能補償在z方向的移動而決定台1 6的旋轉，以 致能測量並繪製鏡面2 7 1及' 261在z、y及X方向的 形狀。 熟悉此技術者還將明瞭在決定鏡面2 6 1及2 7 1的 形狀的過程中能獲得鏡面2 7 2的形狀。 圖4 a及4 b分別是用在圖3的系統2 0 2裡的干涉 測量次系統2 3 1的俯視圖及立面圖。干涉測量次系統 231有第一極化分光器300 (PBS)，後者有一極 化分光層3 0 2垂直於紙面。在極化分光器3 0 0之後是 極化分光器3 1 2，後者有極化分光層3 2 4垂直於極化 分光層3 0 2。在極化分光器3 1 2之後是四分之一波板 3 1 4，然後是Porro稜鏡3 1 6。 極化分光器3 0 0在一側有四分之一波板3 0 4 ，在 後者之上是反射面3 0 6 ，在極化分光器3 0 0的另一側 是四分之一波板308，在後者之上是反射面3 1〇。 極化分光器3 1 2有四分之一波板3 2 6在其頂面， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2】0 X 297公釐） -21 - 503307 A7 _mi 丨" —...... -——-….---- 3B *7 五、發明説明（19 ) 有力四分之一波板3 3 〇在其底面。鏡2 8 〇及 2 7 0分別在四分之一波板3 2 6及3 3 〇之上及下。 第三極化分光器3 1 8在極化分光器3 〇 〇的輸出端 並劳極化分光層3 1 9。光束2 3 2的返回成分被極化分 光器3 1 8分成兩道'光束3 4 3及3 4 5，分別射到感光 器3 2 2及3 2 0而被轉換成電訊號供進一步分析。 以此安排，若干渉測量次系統2 3 1轉，則它不改變 輸出光束的方向。然而’若鏡2 7 · 〇或2 8 0轉，則將測 量對應的角。 圖4 a的俯視圖描繪參考光束通過干渉測量次系統 2 3 1時經歷的路線，圖4 b的立面圖描繪測量光束通過 千涉測量次系統2 3 1時經歷的路線。 在描述就地測量在台上的鏡的設備以後，注意圖5 ， 它是就地測量在台上的鏡的形狀的方法的流程圖。此方法 從方塊4 0 0開始’台1 6在停車位置。在方塊4 0 2， 把長平面目標鏡設在平移台上，進行平面移動。在方塊 4 0 4，把干涉測量器而來的單光束導向目標鏡。在方塊 4 0 6 ，在光束射向目標鏡時，使平移台沿目標鏡的長尺 寸的方向移動，以致光束沿一條基準線掃瞄目標鏡。在方 瑰4 0 8 ，在掃瞄目標鏡時，監視從目標鏡而來的返回光 束，並測量返回光束的角變化，以產生訊號’此訊號所含 的資訊有關於沿基準線的鏡面的局部斜率。在方塊4 1 0 ，使從另一垂直干涉測量次系統而來的單光束射向平移台 的一點（不因平移台在目標鏡的長尺寸的方向移動而平移 尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2】0X297公釐1 二22 :" (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝----Ί I--訂-- 線 經濟部智延財產約8工>7]赀合作社印製 503307 M濟部智^^/1-^¾ T/ 4*^合作社.£p製 A7 ______B7_五、發明説明（20 ) )，以測量平移台的角方向。在方塊4 1 2，結合從第一 千涉測量次系統而來的訊號與測量所獲之平移台方向資訊 ，以決定鏡面的局部斜率，當作平移台位移的函數。在方 塊4 1 4中’整合斜率資訊以獲得目標鏡的沿基準線的形 狀。在方塊4 1 6 ’ _重複上述之程序，以測量另一個在平 移台上的目標鏡的形狀，或沿其他基準線（沿z方向從初 始基準線離開）掃瞄相同目標鏡。 將瞭解可能用適當程式化的.通用型電腦或專用的微處 理器實施上述之程序，專用的微處理器還可能被用以執行 系統硬體元件的整體控制，爲。系統控制及人工干涉提供使 用者介面，並執行一般居家功能。 在描述各實施例以後，熟悉此技術者明瞭如何依本發 明的教導，在本發明的範圍裡，做其他變化。舉例而言， 在平版印刷工具晶圓台的測量學中，已知把干涉測量器放 在晶圓台上，並把有關的條鏡設在圓台以外（在平版印刷 工具的參考骨架上。請看同屬本申請人的5 7 2 4 1 3 6 號美國專利”Interferometric Appai.atus for Measuring Motions of A Stage Relative to Fixed Reflectors”（ Car A. Zanoni 發 明並在1 9 9 8年5月獲准）及5 7 5 7 1 6 0號美國專 利"Μ〇 v i ng 1 nterfer〇meter W afer S tage ”（ J u stiη K1*euzer 發明 並在1 9 9 8年5月獲准）。 在上述之方法及設備中，還能把一個動態千涉測量次 系統設在晶圓台上，就地測量一個在晶圓台外的條鏡的形 狀。因此，對上述之實施例（有關於用垂直於晶圓面（在 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} • -1-1— ............ -! - - —1 ........... II I m 1
士 ......... ,1 i - -1I I 丁 、-'° * HI i -II- -1 - I --三1 si i· 線丨 木紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2!0x 297公漦） -23 - 503307 A7 — B7 五、發明説明（21 ) 晶圓台上）的測量面來測量條鏡的形狀），有一組對應的 實施例把條鏡設在晶圓台外（固定到平版印刷工具之參考 骨架）並把一或更多動態千涉測量次系統設在晶圓台上。 這類實施例之一見於圖6。 圖6所示的干涉量設備6 0 2用三個在台上的垂直 的動態干涉測量次系統，當平移台6 1 6沿三個垂直的方 向X、y及z平移，它們沿與每個鏡有關的若干基準線（ 在X — z、X — y及y — Z平面中·），就地測量在台外的 扁長目標鏡及在台上的扁長鏡的形狀。與一或多個鏡結合 的每個千涉測量次系統主要潇量平移台6 1 6的位移，以 致被晶圓固定器6 0 3固定在平移台6 1 6上的晶圓 6 0 4能準確被定位在曝光光束6 0 6之中，光束6 0 6 由已知的曝光單元6 0 1產生，曝光單元6 0 1被設在參 考骨架6 0 0上（部分被顯示）。干涉測量次系統最好是 單光束平面鏡干涉測量次系統，雖然這對本發明的運作而 言不是.重要的。 參考圖6 ，系統6 0 2有平移台6 1 6 ，干涉測量次 系統6 1 0及6 2 0被設在平移台6 1 6之上。平面鏡 6 5〇及6 7 0被固定到參考骨架6 0 0。平面鏡6 5 0 有反射面6 6 1平行於X — z平面並沿X方向延伸。平面 鏡6 7 0有反射面6 7 1平行於y — z平面並沿y方向延 伸。 鏡6 8 0被固定到平移台6 1 6之上並有頂反射面 6 8 2平行於X — y平面並沿y方向延伸。 本纸張尺度適用中國國家標车（CNS ) A4規格（210X 297公釐）-24 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝 線 經濟部智¾財4局工消費合作社印製 503307 經濟部智丛財產局員工涓費合作社印製 A7 ___ ΒΊ _五、發明説明（22 ) 長平面鏡6 9 0被固定在參考骨架6 0 0裡，鏡 6 9 〇有底反射面向著台6 1 6。單光束千涉測量次系統 6 3 1被固定到台6 1 6的一部分而只能在X方向平移， 單光束測量器6 3 1能測量在鏡面6 8 2及鏡6 9 〇的底 面之間的垂直距離。7 單光束千涉測量次系統6 1 0 (其光束6 1 2有輸出 及返回成分）測量在X方向的位移及分別繞y及z軸線的 斜率及偏離。單光束干涉測量次系統6 2 0 (其光束 6 2 2有輸出及返回成分）測量在y方向的位移及分別繞 X及、軸線的斜率及偏離。， 在任何高度，鏡6 5 0及6 7 0的形狀都能用上述之 程序予以測量。然而，此實施例把在不同高度的鏡6 5 〇 及6 7 0.的形狀當作高度的函數而予以測量。舉例而言， 可能決疋在台6 1 6的一高度的X及y形狀，然後，在離 第一高度約4到5毫米處再決定一次。爲此，須考慮在2 刀向的移動而造成的台6 1 6的角變化以利光學準確性。 千涉測量次系統6 3 1敏感於台6 1 6的方向變化， 因它是單光束干涉測量次系統，它的光束只射到鏡6 9〇 的底面及面6 8 2 —次，否則能測量相對光束6 3 4的斜 毕及偏離的光束6 3 3的斜率及偏離。因此，若在z方向 的平移中台6 1 6繞X或y軸線轉，則干涉測量次系統 6 3 1予以校正。以與在z方向的移動有關的資訊，能決 定台6 1 6的旋轉並補償在z方向的移動，以致描繪面 6 7 1及6 6 1在z、y、 X方向的形狀。光源/偵測器 --- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) '裝--- 訂 ----線 尽紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) a4規格（210X297公漦） 503307 A7 B7 五、發明説明（23) 6 3 0以圖4 a及6 b所示的方式提供光束給干涉測量次 系統6 3 1。 熟悉此技術者將瞭解在決定面6 6 1及6 7 1的形狀 的過程中還能獲得鏡6 9 0的面6 8 2及底面的形狀。 從上述，應瞭解，用一些干涉測量次系統（有關於若 干鏡，以鏡特徵描繪模式運作的平移台的被控制的動作造 成這些鏡的相對運作），就能描繪照相平版印刷應用及設 備所需的長鏡的特徵。相對運動可能是因爲把這些干涉測 量次系統設在平移台上並把這些鏡的一些設在台外（固定 到一參考骨架）而造成，反之亦然。一旦描繪鏡的特徵， 就能在以測量模式運作設備時，相對參考骨架及光罩（使 晶圓曝光），準確定位晶圓。 可能用光源/偵測器6 3 0或Zanoin，ορ· Clt.所述之 光纖或Kreuzer，op· Cit.所述之自由空間傳送或其組合，把 鐳射光束送到圖6的在台上的動態干涉測量次系統。 —--------11 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -26 -