TWI603166B - 用於檢測及度量衡之方法及設備 - Google Patents

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TWI603166B TW105113759A TW105113759A TWI603166B TW I603166 B TWI603166 B TW I603166B TW 105113759 A TW105113759 A TW 105113759A TW 105113759 A TW105113759 A TW 105113759A TW I603166 B TWI603166 B TW I603166B
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Description

用於檢測及度量衡之方法及設備
本描述係關於一種用以控制兩個物件之間的距離之方法及設備。
微影設備為將所要圖案應用至基板上(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,圖案化器件(其替代地被稱作光罩或比例光罩)可用於產生待形成於IC之個別層上之電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如,矽晶圓)上之目標部分(例如,包括晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上而進行圖案之轉印。一般而言,單一基板將含有經順次地圖案化之鄰近目標部分之網路。已知微影設備包括:所謂步進器,其中藉由一次性將整個圖案曝光至目標部分上來輻照每一目標部分;及所謂掃描器,其中藉由在給定方向(「掃描」方向)上經由輻射光束而掃描圖案同時平行或反平行於此方向而同步地掃描基板來輻照每一目標部分。亦有可能藉由將圖案壓印至基板上而將圖案自圖案化器件轉印至基板。
為了監視微影程序,檢測經圖案化基板且量測經圖案化基板之一或多個參數。舉例而言,一或多個參數可包括形成於經圖案化基板中或上之順次層之間的疊對誤差,及/或經顯影感光性抗蝕劑之臨界 線寬。可對產品基板自身之目標執行此量測及/或對提供於基板上之專用度量衡目標執行此量測。存在用於對在微影程序中形成之微觀結構進行量測之各種技術,包括使用掃描電子顯微鏡及/或各種特殊化工具。
快速且非侵入之形式的特殊化檢測工具為散射計,其中將輻射光束導向至基板之表面上之目標上,且量測散射光束或反射光束之屬性。藉由比較光束在其已由基板反射或散射之前及之後的一或多個屬性,可判定基板之一或多個屬性。兩種主要類型之散射計為吾人所知。光譜散射計將寬頻帶輻射光束導向至基板上且量測散射至特定窄角度範圍中之輻射之光譜(依據波長而變化的強度)。角度解析散射計使用相對窄頻帶輻射光束且量測依據角度而變化的散射輻射之強度。
散射量測之一特定應用係在週期性目標內之特徵不對稱性之量測中。此散射量測可用作(例如)疊對誤差之量度,但其他應用亦為吾人所知。在角度解析散射計中,可藉由比較繞射光譜之相對部分(例如,比較週期性光柵之繞射光譜中之-1階與+1階)來量測不對稱性。此量測可簡單地在角度解析散射量測中進行,如(例如)在美國專利申請公開案US2006-066855中所描述。
隨著微影處理中之實體尺寸縮減,需要(例如)增加量測精度及/或準確度及/或縮減由專用於度量衡或檢測之目標佔據之空間。以影像為基礎之散射量測已經設計以允許藉由依次使用-1階輻射與+1階輻射獲得目標之分離影像而使用較小目標。在已公佈美國專利申請公開案第US2011-0027704號、第US2011-0043791號及第US2012-0044470號中描述此以影像為基礎之技術之實例,該公開案之全文以引用方式併入本文中。
然而,對於目標大小之進一步縮減及改良之準確度及/或精度之 需求持續,且現有技術遭受使得難以維持準確度及/或精度及/或縮減目標之大小的各種約束。用以改良檢測及量測技術之另一方式為使用固體浸潤透鏡(SIL)作為最接近基板表面之光學元件。SIL與基板表面(例如,目標表面)之極度近接引起具有大於1之極高有效數值孔徑(NA)的近場輻射。使用具有此SIL之相干或非相干輻射源允許檢測極小目標。
為了利用增加之數值孔徑,需要將SIL與基板之間的間隙設定為所要值。舉例而言,間隙可在λ/40至λ/8之範圍內(其中λ為量測輻射之波長),例如,在10奈米至100奈米或10奈米至50奈米之範圍內,以使SIL有效地光學接觸基板。實例光學間隙量測方法及設備可涉及偵測高數值孔徑元件中之偏振之交叉分量。接著由偵測器記錄交叉偏振信號,且可將該交叉偏振信號用作至間隙控制程序中之輸入參數。此交叉偏振信號亦可藉由在若干波長之大間隙處偵測到的交叉偏振信號正規化。在另一實例中,可藉由參考經反射雷射輻射強度來控制間隙。在使用任何偵測方法的情況下,需要將SIL(或其他組件)與基板(或其他表面)之間的間隙建立且維持在所要間隙距離或距離範圍。
在此等小間隙距離及各種表面構形可能的情況下(不論歸因於程序變化是為預期的抑或未預期的),需要提供一或多個方法及設備以將組件相對於表面之位置控制在固體浸潤間隙距離。因此,作為特定應用,實施例可應用於控制光學元件與反射或繞射表面之間的間隙,以用於(例如)檢測藉由微影技術製造之層以量測疊對誤差或其他一或多個其他參數。
在一實施例中,提供一種方法,其包含:藉由一光學組件將一第一偏振狀態之入射輻射提供至一物件與一外部環境之一界面中,其中一表面被提供成鄰近於該界面且與該界面相分離達一間隙;自自該界面及自該表面反射之入射輻射偵測由該界面處之該第一偏振之入射 輻射之該反射引起的相異於該反射輻射中之該第一偏振狀態之該輻射的一第二不同偏振狀態之輻射;及產生表示該光學組件之焦點與該物件之間的一相對位置之一位置信號。
在一實施例中,提供一種方法,其包含:藉由一光學組件將輻射朝向一物件與一外部環境之一界面聚焦至該物件中;在該界面處藉由全內反射而反射經聚焦輻射;偵測反射輻射;及基於該經偵測反射輻射而產生表示該光學組件之焦點與該物件之間的相對位置之一位置信號。
在一實施例中,提供一種方法,其包含:藉由一光學組件將一第一偏振狀態之輻射提供至一物件中而提供朝向該物件與一外部環境之一界面;自該界面反射輻射,該反射輻射包含由該界面處之該第一偏振狀態之該輻射之該反射引起的正交於該第一偏振狀態之一第二偏振狀態之輻射;處理該反射輻射以產生實質上僅具有該第二偏振狀態之輻射或具有關於該反射輻射的該第二偏振狀態之該輻射之高於該第一偏振狀態的一比例之經處理輻射;及偵測該經處理輻射且基於該經偵測之經處理輻射而產生表示該物件及/或該組件之位置之一位置信號。
在一實施例中,提供一種方法,其包含:藉由一光學組件將入射輻射提供至一物件中而提供朝向該物件與一外部環境之一界面,其中一表面被提供成鄰近於該界面且與該界面相分離達一間隙;處理由該界面處及該表面處之該入射輻射之該反射引起的反射輻射,以縮減該反射輻射中之自該表面反射的輻射之一比例;及基於該經處理輻射產生表示該物件及/或該組件之一位置之一位置信號。
在一實施例中,提供一種方法,其包含:藉由一光學組件將圓形偏振之輻射提供至一物件中而提供朝向該物件與一外部環境之一界面;及實質上僅基於由以大於與該界面相關聯之一臨界角之角度入射 於該界面處之輻射引起的自該界面反射之輻射而產生表示該物件及/或物鏡之一位置之一位置信號。
在一態樣中,提供一種製造器件之方法,其中使用一微影程序將一器件圖案應用至一系列基板,該方法包括:使用如本文所描述之一方法來檢測作為該器件圖案之部分或除了該器件圖案以外而形成於該等基板中之至少一者上的至少一目標;及根據該方法之結果而針對稍後基板來控制該微影程序。
在一實施例中,提供一種包含機器可讀指令之非暫時性電腦程式產品,該等機器可讀指令用於使一處理器執行如本文所描述之一方法。
在一態樣中,提供一種系統,其包含:一檢測設備,其經組態以將一光束提供於一基板上之一量測目標上且偵測由該目標重新導向之輻射以判定一微影程序之一參數;及如本文所描述之一非暫時性電腦程式產品。
2‧‧‧寬頻帶輻射投影儀/輻射源
4‧‧‧光譜儀偵測器
10‧‧‧光譜
11‧‧‧背向投影式光瞳平面或背焦平面
12‧‧‧透鏡系統/照明光學件
13‧‧‧干涉濾光器/光學組件
14‧‧‧參考鏡面
15‧‧‧接物鏡/透鏡系統/支撐物鏡/可移動物鏡/光學組件
16‧‧‧部分反射表面/光學組件
17‧‧‧偏振器
18‧‧‧偵測器
30‧‧‧基板目標
30'‧‧‧目標
60‧‧‧光學元件/微型固體浸潤透鏡(SIL)/光學組件
62‧‧‧框架/組件
64‧‧‧結構/組件
66‧‧‧致動器/組件
70‧‧‧雷射輻射源
72‧‧‧光纖
700‧‧‧可移動支撐件
710‧‧‧可移動支撐件
720‧‧‧致動器
730‧‧‧致動器
740‧‧‧支撐件
750‧‧‧彈簧/阻尼
760‧‧‧彈簧/阻尼
770‧‧‧信號
780‧‧‧信號
785‧‧‧信號
790‧‧‧輻射光束/輻射
795‧‧‧間隙
797‧‧‧固體浸潤透鏡(SIL)頂端/平面頂端
798‧‧‧焦點/聚焦位置
800‧‧‧第一設定點距離
805‧‧‧接近運動
810‧‧‧第二設定點距離
815‧‧‧接近運動
820‧‧‧第三設定點距離
825‧‧‧接近運動
830‧‧‧第四設定點距離
835‧‧‧量測
840‧‧‧回縮運動
845‧‧‧回縮運動
850‧‧‧回縮運動
855‧‧‧相對移動
900‧‧‧曲線
910‧‧‧曲線
920‧‧‧曲線
1000‧‧‧p偏振
1010‧‧‧s偏振
1020‧‧‧橢圓形偏振
1100‧‧‧s偏振輻射
1110‧‧‧p偏振輻射
1120‧‧‧相位差
1400‧‧‧量測照明光束/經收集輻射/量測或檢測輻射光束
1405‧‧‧輻射光束/控制光束/反射輻射/經收集輻射
1410‧‧‧光學組件
1415‧‧‧孔隙
1420‧‧‧光學組件
1425‧‧‧控制光束輻射/重新導向輻射
1430‧‧‧孔徑光闌
1435‧‧‧偵測器配置/偵測配置
1440‧‧‧處理器系統
1445‧‧‧偏振器件
1450‧‧‧偏振器件
1500‧‧‧偏振器件/四分之一波片
1515‧‧‧光瞳平面
1520‧‧‧中繼系統
1525‧‧‧光學組件
1530‧‧‧帶通及/或凹口濾光器
1535‧‧‧光學組件
1540‧‧‧共軛平面
1545‧‧‧偵測器配置
1550‧‧‧帶通及/或凹口濾光器
1555‧‧‧四分之一波片/偏振器件
1560‧‧‧共軛平面
1565‧‧‧器件/光罩
1570‧‧‧光學組件
1575‧‧‧透鏡
1580‧‧‧偵測器配置
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
C‧‧‧目標部分
CH‧‧‧冷卻板
CO‧‧‧聚光器
DE‧‧‧顯影器
IF‧‧‧位置感測器
IL‧‧‧照明系統/照明器
IN‧‧‧積光器
I/O1‧‧‧輸入/輸出埠
I/O2‧‧‧輸入/輸出埠
LA‧‧‧微影設備
LACU‧‧‧微影控制單元
LB‧‧‧裝載匣
LC‧‧‧微影製造單元
LS‧‧‧位階感測器
M1‧‧‧圖案化器件對準標記
M2‧‧‧圖案化器件對準標記
MA‧‧‧圖案化器件
MET‧‧‧度量衡/檢測系統
MT‧‧‧支撐結構
P1‧‧‧基板對準標記
P2‧‧‧基板對準標記
PM‧‧‧第一定位器
PS‧‧‧投影系統
PU‧‧‧處理器系統
PW‧‧‧第二定位器
RF‧‧‧參考框架
RO‧‧‧基板處置器或機器人
S‧‧‧照明光點
S'‧‧‧光點
SC‧‧‧旋塗器
SCS‧‧‧監督控制系統
SO‧‧‧輻射源
S101‧‧‧步驟
S102‧‧‧步驟
S103‧‧‧步驟
S104‧‧‧步驟
S105‧‧‧步驟
TCU‧‧‧塗佈顯影系統控制單元
W‧‧‧基板/表面
WTa‧‧‧基板台
WTb‧‧‧基板台
現在將參看隨附圖式而僅作為實例來描述實施例,在該等圖式中:圖1示意性地描繪微影設備之一實施例;圖2示意性地描繪微影製造單元或叢集之一實施例;圖3示意性地描繪實例檢測設備及度量衡技術;圖4示意性地描繪實例檢測設備;圖5說明檢測設備之照明光點與度量衡/檢測目標之間的關係;圖6描繪包含固體浸潤透鏡(SIL)之實例檢測設備;圖7描繪檢測設備之特定組件相對於目標表面的示意圖;圖8描繪用於檢測設備之各種特定組件相對於目標表面之相對定位的各種設定點之示意性表示; 圖9描繪實例所演算「S-曲線」聚焦控制信號(位置誤差信號相對於位置誤差)之曲線圖;圖10示意性地描繪超NA物鏡之光瞳或背焦平面(或其共軛平面)及超NA物鏡中的各種偏振;圖11描繪在SIL中之歸因於s-偏振輻射、p-偏振輻射之全內反射及p-偏振輻射與s-偏振輻射之間的相位差之所演算相移相對於內部入射角的實例;圖12(A)描繪自SIL之全內反射輻射之輻射強度分佈的經模擬實例,該SIL與表面相分離達大於一半波長且運用在水平方向上線性偏振之輻射予以照明,其中該反射輻射已藉由水平偏振器予以處理;圖12(B)描繪自SIL之全內反射輻射之輻射強度分佈的經模擬實例,該SIL與表面相分離達大於一半波長且運用在水平方向上線性偏振之輻射予以照明,其中該反射輻射已藉由垂直偏振器予以處理;圖13(A)描繪自SIL之全內反射輻射之輻射強度分佈的經模擬實例,該SIL與表面相分離達大於一半波長且運用在垂直方向上線性偏振之輻射予以照明,其中該反射輻射已藉由水平偏振器予以處理;圖13(B)描繪自SIL之全內反射輻射之輻射強度分佈的經模擬實例,該SIL與表面相分離達大於一半波長且運用在垂直方向上線性偏振之輻射予以照明,其中該反射輻射已藉由垂直偏振器予以處理;圖14為展示聚焦位置偵測系統之實施例的圖6之設備之部分的放大細節;圖15示意性地說明圖14之設備中的聚焦位置偵測及控制配置;圖16為展示聚焦位置偵測系統之一另外實施例的圖6之設備之部分的放大細節;圖17(A)描繪自SIL之全內反射輻射之輻射強度分佈的經模擬實例,該SIL與表面相分離達大於一半波長且運用左側圓形偏振輻射予 以照明,其中該反射輻射已藉由四分之一波片及水平偏振器予以處理;圖17(B)描繪自SIL之全內反射輻射之輻射強度分佈的經模擬實例,該SIL與表面相分離達大於一半波長且運用左側圓形偏振輻射予以照明,其中該反射輻射已藉由四分之一波片及垂直偏振器予以處理;圖18(A)描繪自SIL之全內反射輻射之輻射強度分佈的經模擬實例,該SIL與表面相分離達大於一半波長且運用右側圓形偏振輻射予以照明,其中該反射輻射已藉由四分之一波片及水平偏振器予以處理;圖18(B)描繪自SIL之全內反射輻射之輻射強度分佈的經模擬實例,該SIL與表面相分離達大於一半波長且運用右側圓形偏振輻射予以照明,其中該反射輻射已藉由四分之一波片及垂直偏振器予以處理;圖19為展示聚焦位置偵測系統之一實施例的圖6之設備之部分的細節;及圖20為方法之一實施例的示意性流程圖。
在詳細地描述實施例之前,有指導性的是呈現可供實施實施例之實例環境。
圖1示意性地描繪微影設備LA。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輻射或DUV輻射);- 支撐結構(例如,光罩台)MT,其經建構以支撐圖案化器件(例如,光罩)MA,且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位該圖案化器件之第一定位器PM; - 基板台(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,包含一或多個晶粒)上,該投影系統被支撐於參考框架(RF)上。
照明系統可包括用於導向、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。
支撐結構以取決於圖案化器件之定向、微影設備之設計及其他條件(諸如,圖案化器件是否被固持於真空環境中)的方式來固持圖案化器件。支撐結構可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術以固持圖案化器件。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器件(例如)相對於投影系統處於所要位置。可認為本文中對術語「比例光罩」或「光罩」之任何使用皆與更一般術語「圖案化器件」同義。
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以在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以便在基板之目標部分中產生圖案的任何器件。應注意,舉例而言,若被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,被賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中所產生之器件(諸如,積體電路)中之特定功能層。
圖案化器件可為透射的或反射的。圖案化器件之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列,可變形鏡面及可程式化LCD面板。光罩在微影中為吾人所熟知,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,該等小鏡面中之每一者可個別地傾斜,以便使入射輻射光束在不同方向上反射。傾斜鏡面在由鏡面矩陣反射之輻射光束中賦予圖案。
本文所使用之術語「投影系統」應被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術語「投影系統」同義。
如此處所描繪,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,使用上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列,或使用反射光罩)。
微影設備可屬於具有兩個(雙載物台)或兩個以上台(例如,兩個或兩個以上基板台WTa、WTb、兩個或兩個以上圖案化器件台、在無專用於(例如)促進量測及/或清潔等等之基板的情況下在投影系統下方之基板台WTa及基板台WTb)之類型。在此等「多載物台」機器中,可並行地使用額外台,或可對一或多個台進行預備步驟,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,圖案化器件與投影系統之間的空間。浸潤技術在此項技術中被已知用於增加投影系統之數值孔徑。如本文中所使用之術語「液體浸潤」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。
另外,微影設備亦可屬於如下類型:其中至少一光學元件定位 成與基板之一部分緊密近接,從而引起橫跨光學元件與基板之間的間隙之近場輻射。此可被稱作使用固體浸潤透鏡/光學元件之固體浸潤。
參考圖1,照明器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而言,當輻射源為準分子雷射時,輻射源及微影設備可為分離實體。在此等狀況下,不認為輻射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/或光束擴束器之光束遞送系統BD而自輻射源SO傳遞至照明器IL。在其他狀況下,舉例而言,當輻射源為水銀燈時,輻射源可為微影設備之整體部件。輻射源SO及照明器IL連同光束傳遞系統BD(在需要時)可被稱作輻射系統。
照明器IL可包含經組態以調整輻射光束之角強度分佈的調整器AD。通常,可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈的至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別被稱作σ外部及σ內部)。另外,照明器IL可包含各種其他組件,諸如,積光器IN及聚光器CO。照明器可用以調節輻射光束,以在其橫截面中具有所要均一性及強度分佈。
輻射光束B入射於被固持於支撐結構(例如,光罩台)MT上之圖案化器件(例如,光罩)MA上,且係藉由該圖案化器件而圖案化。在已橫穿圖案化器件MA的情況下,輻射光束B傳遞通過投影系統PS,投影系統PS將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器PW及位置感測器IF(例如,干涉量測器件、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WT(例如)以便將不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。相似地,第一定位器PM及另一位置感測器(其未在圖1中被明確地描繪)可用以(例如)在自光罩庫之機械擷取之後或在掃描期間相對於輻射光束B之路徑來準確地定位圖案化器件MA。一般而言,可憑藉形成第一定位器PM之部件之長衝程模組(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。相似 地,可使用形成第二定位器PW之部件之長衝程模組及短衝程模組來實現基板台WT之移動。在步進器(相對於掃描器)之狀況下,支撐結構MT可僅連接至短衝程致動器,或可固定。可使用圖案化器件對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化器件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(此等標記被稱為切割道對準標記)。相似地,在一個以上晶粒提供於圖案化器件MA上之情形中,圖案化器件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:
1.在步進模式中,在將被賦予至輻射光束之整個圖案一次性投影至目標部分C上時,使支撐結構MT及基板台WT保持基本上靜止(亦即,單次靜態曝光)。接著,使基板台WT在X及/或Y方向上移位使得可曝光不同目標部分C。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之目標部分C之大小。
2.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上時,同步地掃描支撐結構MT及基板台WT(亦即,單次動態曝光)。可藉由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WT相對於支撐結構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之寬度(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)。
3.在另一模式中,在將被賦予至輻射光束之圖案投影至自標部分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器件,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之每一移動之後或在掃描期間之連續輻射脈衝之間視需要而更新可程式化圖案化器件。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化器件(諸如上文所提及之類型的可程式化鏡面陣列)之 無光罩微影。
亦可使用對上文所描述之使用模式之組合及/或變化或完全不同的使用模式。
如圖2所展示,微影設備LA形成微影製造單元LC(有時亦被稱作叢集)之部件,微影製造單元LC亦包括用以對基板執行曝光前程序及曝光後程序之設備。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DE、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,在不同程序設備之間移動基板且將基板遞送至微影設備之裝載匣LB。常常被集體地稱作塗佈顯影系統(track)之此等設備係在塗佈顯影系統控制單元TCU之控制下,塗佈顯影系統控制單元TCU自身受到監督控制系統SCS控制,監督控制系統SCS亦經由微影控制單元LACU而控制微影設備。因此,不同設備可經操作以最大化產出率及處理效率。
為了正確且一致地曝光由微影設備曝光之基板,需要檢測經曝光基板以量測一或多個屬性,諸如,後續層之間的疊對誤差、線厚度、臨界尺寸(CD)等等。因此,微影製造單元LC位於其中之製造設施通常亦包括度量衡/檢測系統MET,度量衡/檢測系統MET收納已在微影製造單元中經處理之基板W中的一些或全部。度量衡/檢測系統MET可為微影製造單元LC之部件,例如,其可為微影設備LA之部件。
可將度量衡/檢測結果直接或間接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地進行檢測以使得該批量之一或多個其他基板仍待曝光的情況下)及/或對經曝光基板之後續曝光進行調整。又,已經曝光之基板可被剝離及重工以改良良率,或被捨棄,藉此避免對已知有缺陷之基板執行進一步 處理。在基板之僅一些目標部分有缺陷之狀況下,可僅對良好的彼等目標部分執行另外曝光。
在度量衡/檢測系統MET內,檢測設備係用以判定基板之一或多個屬性,且詳言之,判定不同基板之一或多個屬性如何變化或同一基板之不同層在不同層間如何變化。檢測設備可整合至微影設備LA或微影製造單元LC中,或可為單機器件。為了實現快速量測,需要使檢測設備緊接在曝光之後量測經曝光抗蝕劑層中之一或多個屬性。然而,抗蝕劑中之潛影具有極低對比度--在已曝光至輻射的抗蝕劑之部分與尚未曝光至輻射的抗蝕劑之部分之間僅存在極小折射率差--且並非所有檢測設備皆具有足夠敏感度以進行潛影之有用量測。因此,可在曝光後烘烤步驟(PEB)之後採取量測,曝光後烘烤步驟(PEB)通常為對經曝光基板進行之第一步驟且增加抗蝕劑之經曝光部分與未經曝光部分之間的對比度。在此階段,抗蝕劑中之影像可被稱作半潛像(semi-latent)。亦有可能進行經顯影抗蝕劑影像之量測--此時,抗蝕劑之經曝光部分或未經曝光部分已被移除--或在諸如蝕刻之圖案轉印步驟之後進行經顯影抗蝕劑影像之量測。後者可能性限制重工有缺陷基板之可能性,但仍可提供有用資訊。
圖3描繪實例檢測設備(例如,散射計)。其包含將輻射投影至基板W上之寬頻帶(白光)輻射投影儀2。將反射輻射傳遞至光譜儀偵測器4,光譜儀偵測器量測鏡面反射輻射之光譜10(依據波長而變化的強度),如(例如)在左下方之曲線圖中所展示。自此資料,可藉由處理器系統PU(例如)藉由嚴密耦合波分析及非線性回歸或藉由與如圖3之右下方所展示之經模擬光譜庫之比較來重新建構引起經偵測光譜的結構或剖面。一般而言,對於重新建構,結構之一般形式為吾人所知,且根據藉以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根據經量測資料予以判定。此檢測設備可經組態為正入射 檢測設備或斜入射檢測設備。
圖4中展示可使用之另一檢測設備。在此器件中,由輻射源2發射之輻射(其可為相干或非相干的)係使用透鏡系統12而準直且透射通過干涉濾光器13及偏振器17、由部分反射表面16反射且經由接物鏡15而聚焦至基板W上之光點S中,接物鏡15具有高數值孔徑(NA),理想為至少0.9或至少0.95。固體浸潤檢測設備(使用設備之物鏡與目標之間的近場輻射)及/或液體浸潤檢測設備(使用相對高折射率流體,諸如,水)可甚至具有大於1之數值孔徑。
與在微影設備LA中一樣,可在量測操作期間提供一或多個基板台以固持基板W。該等基板台可在形式上相似於或相同於圖1之基板台WTa、WTb。在檢測設備與微影設備整合之實例中,該等基板台可甚至為相同基板台。可將粗略定位器及精細定位器提供至第二定位器PW,第二定位器PW經組態以相對於量測光學系統準確地定位基板。提供各種感測器及致動器(例如)以獲取所關注目標之位置,且將所關注目標帶入至接物鏡15下方之位置中。通常將對橫越基板W之不同部位處之目標進行許多量測。基板支撐件可在X及Y方向上移動且視情況圍繞Z方向旋轉以獲取不同目標,且在Z方向上移動以獲得目標相對於光學系統之焦點之所要部位。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)且僅基板移動時,方便地將操作考慮並描述為好像接物鏡及光學系統被帶入至相對於基板之不同部位。倘若基板及光學系統之相對位置正確,則原則上並不重要的是,基板與光學系統中之哪一者在真實世界中移動或其兩者是否皆移動,或光學系統之一部分之組合移動(例如,在Z方向及/或傾斜方向上),其中光學系統之剩餘部分靜止且基板移動(例如,在X及Y方向上,而且視情況在Z方向及/或傾斜方向上)。
由基板W重新導向之輻射接著通過部分反射表面16傳遞至偵測器 18中以便使光譜被偵測。偵測器可位於透鏡系統15之背向投影式光瞳平面或背焦平面(或其共軛平面)11中,該背向投影式光瞳平面或背焦平面11處於透鏡系統15之焦距,然而,該背向投影式光瞳平面或背焦平面可代替地運用輔助光學件(圖中未繪示)而再成像至偵測器上。光瞳平面為輻射之徑向位置界定入射角且角度位置界定輻射之方位角之平面。偵測器可為二維偵測器,使得可量測基板目標30之二維角度散射光譜。偵測器18可為(例如)CCD或CMOS感測器陣列,且可使用(例如)每圖框40毫秒之積分時間。
參考光束可用以(例如)量測入射輻射之強度。為了進行此量測,當輻射光束入射於部分反射表面16上時,使輻射光束之部分通過部分反射表面16作為參考光束而透射朝向參考鏡面14。參考光束接著投影至同一偵測器18之不同部分上或替代地投影至不同偵測器(圖中未繪示)上。
一或多個干涉濾光器13可用以選擇在為(比如)405奈米至790奈米或甚至更低(諸如,100奈米至350奈米)之範圍內之所關注波長。該干涉濾光器可為可調諧的,而非包含不同濾光器之集合。可使用光柵代替干涉濾光器。孔徑光闌或空間光調變器(圖中未繪示)可提供於照明路徑中以控制目標上之輻射之入射角之範圍。
偵測器18可量測在單一波長(或窄波長範圍)下之重新導向輻射之強度、分離地在多個波長下之重新導向輻射之強度,或遍及一波長範圍而整合之重新導向輻射之強度。此外,偵測器可分離地量測橫向磁偏振輻射及橫向電偏振輻射之強度,及/或橫向磁偏振輻射與橫向電偏振輻射之間的相位差。
基板W上之目標30可為1-D光柵,其經印刷成使得在顯影之後,桿體係由固體抗蝕劑線形成。目標30可為2-D光柵,其經印刷成使得在顯影之後,光柵係由抗蝕劑中之固體抗蝕劑導柱或通孔形成。桿 體、導柱或通孔可蝕刻至基板中。(例如,桿體、導柱或通孔之)圖案對微影投影設備(特別是投影系統PS)中之像差敏感,且照明對稱性及此像差之存在將在經印刷光柵之變化中顯現。因此,經印刷光柵之經量測資料係用以重新建構光柵。1-D光柵之一或多個參數(諸如,線寬及/或形狀)或2-D光柵之一或多個參數(諸如,導柱或通孔寬度或長度或形狀)可經輸入至藉由處理器系統PU自印刷步驟及/或其他檢測程序之知識而執行的重新建構程序。
除了藉由重新建構進行參數之量測以外,角度解析散射量測亦適用於產品及/或抗蝕劑圖案中之特徵之不對稱性之量測。不對稱性量測之一特定應用係針對疊對之量測,其中目標30包含疊置於另一組週期性特徵上的一組週期性特徵。舉例而言,在美國專利申請公開案US2006-066855中描述使用圖3或圖4之器具進行之不對稱性量測之概念,該公開案之全文併入本文中。簡單地陳述,雖然目標之繞射光譜中之繞射階的位置僅藉由目標之週期性予以判定,但繞射光譜中之不對稱性指示構成目標之個別特徵中的不對稱性。在圖4之器具中(其中偵測器18可為影像感測器),繞射階中之此不對稱性直接呈現為由偵測器18記錄之光瞳影像中之不對稱性。此不對稱性可藉由處理器系統PU中之數位影像處理予以量測,且對照已知疊對值予以校準。
圖5說明典型目標30之平面圖,及圖4之設備中之照明光點S的範圍。為了獲得免於來自周圍結構之干涉的繞射光譜,在一實施例中,目標30為大於照明光點S之寬度(例如,直徑)之週期性結構(例如,光柵)。光點S之寬度可大於或等於5微米、10微米或20微米,且目標寬度及/或目標長度可為10微米、12微米、15微米、20微米、30微米或40微米。換言之,目標係由照明「填充不足」,且繞射信號免於受到目標自身外部之產品特徵及其類似者干涉。照明配置2、12、13、17可經組態以提供橫越物鏡15之光瞳平面之均一強度的照明。替代地, 藉由(例如)使在照明路徑中包括孔隙,照明可限於同軸或離軸方向上或可運用變跡濾光器予以修改。
但,需要縮減由度量衡目標佔據之空間。
舉例而言,需要(例如)縮減已習知地定位有度量衡目標之基板上之目標部分C之間的「切割道」之寬度。另外或替代地,需要(例如)使在器件圖案自身內包括度量衡目標,以允許諸如CD及疊對之參數之變化的更精確及/或準確監視及校正。為此目的,最近已設計以繞射為基礎之度量衡之替代方法。舉例而言,在以影像為基礎之度量衡中,製造目標之兩個影像,每一影像使用繞射光譜之不同選定階。在比較該兩個影像的情況下,吾人可獲得不對稱性資訊。藉由選擇影像之部分,吾人可將目標信號與其環境分離。可使目標較小且目標無需為正方形,使得可在同一照明光點內包括若干目標。在美國專利申請公開案US2011-0027704、US2011-0043791及US2012-0044470中描述此技術之實例。
除了縮減由度量衡目標佔據之空間以外或對縮減由度量衡目標佔據之空間之替代,亦需要改良量測自身之性質,諸如,其準確度及/或精度。舉例而言,需要獲得量測之較高敏感度。另外或替代地,需要(例如)獲得上文所描述之重新建構中之各種參數之間的較佳解耦。舉例而言,需要藉由縮減或消除與影響一個所關注參數之另一所關注參數相關聯的量測之效應來獲得用於特定所關注參數中之每一者的較佳值。
隨著對於大小縮減及/或準確度之需求持續,現有技術可遇到一些技術限制。舉例而言,一些方法需要捕捉至少±1繞射階。在考量物鏡15之數值孔徑的情況下,此情形約束目標之週期性結構之節距(L)。為了改良敏感度及/或為了縮減目標大小,吾人可考慮使用較短波長λ。另外,目標不能過小,否則其將不具有被認為是週期性結構 之足夠特徵(例如,可需要至少15條線,在考量前述約束的情況下,該等至少15條線可將最小週期性結構大小固定為大約2微米×2微米)。因此,作為一實例,使用尺寸遠大於產品(例如,器件)佈局之尺寸的週期性結構特徵(例如,線)來量測疊對,從而使疊對量測較不可靠。理想地,特徵線及節距應具有與產品特徵相似之尺寸。
圖6展示可供實現量測自身之性質(例如,精度及/或準確度)之改良及/或目標大小之縮減的檢測設備。在圖6中,光點S'(其在(例如)需要較小目標的情況下可小於習知大小)可應用於目標30'(其在(例如)需要較小目標的情況下可小於習知大小,例如具有較小節距之特徵)。相似元件符號貫穿諸圖係指類似組件。
在比較圖6之設備與圖4之設備的情況下,第一差為提供接近目標30'之額外光學元件60。此額外光學元件為微型固體浸潤透鏡(SIL),其具有僅為大約一毫米(例如,在1毫米至5毫米之範圍內,例如,約2毫米)之寬度(例如,直徑)。在一實例中,SIL包含半球材料,其接收與其表面實質上成正入射角之輻射射線。在一實施例中,SIL可為不同形狀,諸如,超半球。在一實施例中,SIL係由折射率為n之材料製成,諸如,玻璃、熔融石英、晶體、材料之組合等等。在一實施例中,折射率n相對高,例如,大於或等於約1.5、大於或等於約1.8、大於或等於約2,或大於或等於約2.2。在SIL材料內,原始射線之數值孔徑(NA)乘以n。所接收射線聚焦於半球之中心周圍處或聚焦於超半球之等光程點處,且形成相比於將在不存在SIL的情況下已形成之光點小達n分之一的光點。舉例而言,具有n=2之典型玻璃半球將把經聚焦光點之寬度縮減為原先的二分之一。
當具有數值孔徑NAo之物鏡聚焦於半球形SIL內部時,經組合系統之數值孔徑在SIL內部變成NA=nSIL NAo,其中nSIL為SIL之折射率。在運用(例如)具有NAo=0.9之高NA物鏡及具有nSIL=2之SIL的情況 下,可達成具有NA=1.8之超NA值;而結合高NA物鏡之替代之多於半球形SIL設計可引起具有NA=nSIL 2 NAo之超NA值。此超NA光學組態在SIL與目標之間的距離顯著小於所使用之輻射之波長時或在使用折射率匹配液時可改良檢測設備之度量衡能力。
當SIL與表面W(諸如,沈積於基板W上之一或多個經結構化或非結構化層)之間的距離超過輻射光束之波長的大約一半(無論是用於目標之檢測之光束、用於位置量測之光束,等等)時,則以與光軸成角度α而聚焦於SIL 60內部之射線(其中nSIL sinα>1)在SIL頂端及該頂端與表面W(其中折射率為約1)之間的環境(例如,諸如空氣之氣體)之平面界面處藉由全內反射(TIR)而完全反射。因此,TIR將表面W之照明之有效數值孔徑限於約1。然而,當SIL與表面之間的距離顯著小於波長λ的一半(例如,小於大約λ/10)時,發生nSIL sinα>1射線與表面W之間的強漸消型耦合。此漸消型耦合將有效數值孔徑增加至(例如)約1.8,如上文所描述。此現象被稱為受抑全內反射(FTIR)或漸消型耦合。在此狀況下,SIL及表面W可被認為光學接觸,而並非實際機械接觸。因此,在FTIR條件下,運用超過1之數值孔徑(超NA)之值,表面W之照明及由表面W散射之輻射之偵測係可能的。
光學元件在液體中之浸潤已用以增加顯微法及光微影中之解析度。固體浸潤透鏡可達成相似增益,而無液體浸潤之不便/問題。然而,SIL之底部必須與目標30接觸抑或定位成極其接近目標30。此情形限定SIL之實務應用。
亦可使用所謂微SIL。此SIL之寬度(例如,直徑)小許多倍,例如,寬度約2微米而非約2毫米。在圖6設備中之SIL 60為微SIL之實例中,該微SIL可具有小於或等於10微米,可能小於或等於5微米之寬度(例如,直徑)。
無論使用微型SIL 60抑或使用微SIL,其皆可附接至可移動支撐 件,使得控制與基板之對準及近接比在具有較大寬度之透鏡的狀況下簡單得多。舉例而言,將圖6中之SIL 60安裝至框架62。在一實施例中,框架62可移動。可提供致動器以移動框架62。在一實施例中,框架62支撐物鏡15。因此,在一實施例中,框架62可一起移動物鏡15及SIL 60兩者。在一實施例中,用於框架62之致動器可經組態以在實質上Z方向上移動框架62(及SIL 60)。在一實施例中,用於框架62之致動器可經組態以圍繞X軸及/或Y軸移動框架62(及SIL 60)。在一實施例中,SIL 60相對於框架62處於相對固定位置。在一實施例中,物鏡15相對於框架62由(例如)致動器可移動。
如上文所提及,將圖6中之SIL 60安裝至框架62,在一實施例中,框架62支撐物鏡15。當然,SIL 60可安裝於與彼支撐物鏡15分離之框架上。在一實施例中,SIL 60經由結構64及致動器66連接至框架(例如,框架62)。致動器66在操作中可為(例如)壓電的或經音圈致動。SIL 60具有致動器以造成可移動物鏡15與SIL 60之間的相對移動之配置可被稱作雙載物台配置。在雙載物台中,某些功能性可為分離的,例如運動範圍、振動抑制能力、相對於表面之SIL定位及聚焦之分離。在一實施例中,物鏡載物台可實質上僅在Z方向(實質上/基本上垂直於表面)上移動。在一實施例中,SIL載物台可(例如)在Z方向上且圍繞X軸及/或Y軸在大於1個自由度(例如,至少3個自由度)中移動,以定位實質上/基本上平行於表面之SIL。SIL載物台可不具有足以涵蓋所要全部行進範圍之機械範圍。因此,SIL載物台可用以將SIL定位於表面之上之某一小距離處,而物鏡載物台可將物鏡定位於相對於表面或相對於SIL之焦點處。
致動器66可與一或多個其他致動器組合來操作,該一或多個其他致動器相對於目標整體上定位物鏡。此等不同定位器之控制迴路可彼此整合。組件62、64及66連同基板台及定位器(上文所提及,但圖6 中未繪示)形成用於將SIL及目標30定位成彼此緊密近接之支撐設備。如上文所提及,原則上,SIL 60可剛性地安裝至框架62,及/或可具有較大寬度。分離結構及致動器允許更容易控制極小間隙,如下文更詳細地論述。
SIL 60藉由自目標捕捉近場輻射而工作,且為此目的,其經定位成比來自目標結構之輻射之一個波長(λ)實質上更近,通常比一半波長更近。距離愈近,近場信號至器具中之耦合愈強。因此,SIL 60與目標30'之間的間隙可小於λ/4,例如,在λ/40至λ/8之範圍內或在λ/10至λ/20之範圍內。因為有效地增加了檢測設備之NA,因此,目標週期性結構之節距可縮減為更接近於產品尺寸。
在將使用微SIL之實例中,習知地用於(例如)散射計中的類型之非相干輻射不能聚焦至與微SIL一樣小的成微米大小之光點。因此,在此實施例中,輻射源2可改變為相干源。因此,雷射源70經由光纖72而耦接至照明光學件12等等。對基板上之光點大小之限制係藉由聚焦透鏡系統之數值孔徑及雷射波長設定。作為使用空間上相干輻射之額外益處,具有雷射輻射源70之器具可用以執行不同類型之散射量測或量測。舉例而言,可使用相干傅立葉散射量測(CFS)以量測目標。
如上文所強調,應在SIL與目標之間維持小間隙。亦如上文所強調,用於控制間隙之已知技術具有限制,特別是在待檢測多種不同目標結構及材料時。
舉例而言,相當大挑戰應為以小(例如,間隙大小的約1%至10%)控制誤差來控制經受由外部干擾造成之可能大得多的振動(例如,高達300奈米之振動)之相對小固體浸潤透鏡(SIL),其中在該SIL與經量測表面之間具有選自介於λ/40與λ/4之間的範圍(例如,10奈米至100奈米)之間隙。此可運用使用表示間隙距離之信號(例如,間隙誤差信號(GES))之高頻寬控制來達成。
「雙載物台」概念可用以促進SIL及物鏡之接近經量測表面之定位且允許分離某些功能性,例如,運動範圍、振動抑制能力、相對於表面之SIL定位及/或聚焦之分離。參看圖7,示意性地描繪「雙載物台」概念之一實施例。將SIL 60附接至可移動支撐件700以促進控制SIL 60與經量測表面(在此狀況下為基板W)之對準及近接。此可被稱為SIL載物台。另外,將物鏡15附接至可移動支撐件710以促進控制SIL 60及物鏡15與經量測表面(在此狀況下為基板W)之對準及近接。此可被稱為物鏡載物台。
可提供致動器720以相對於可移動支撐件710及/或物鏡15移動可移動支撐件700及SIL 60。可提供致動器730以相對於支撐件740移動可移動支撐件710及物鏡15。在此實施例中,將可移動支撐件700安裝於可移動支撐件710上,且因此,可移動支撐件710之移動亦可造成可移動支撐件700及/或SIL 60移動。因此,在一實施例中,可移動支撐件710可一起移動物鏡15及SIL 60兩者。致動器720及/或730可為(例如)在操作中壓電的或經音圈致動。
SIL載物台可相對於物鏡載物台而機械地懸浮,其由等效彈簧及/或阻尼750表示。彈簧及/或阻尼750可併入致動器720中及/或由適當彈簧及/或阻尼器結構分離地提供。相似地,物鏡載物台可相對於支撐件740而機械地懸浮,其由等效彈簧及/或阻尼760表示。彈簧及/或阻尼760可併入致動器730中及/或由適當彈簧及/或阻尼器結構分離地提供。
在一實施例中,致動器720可經組態以在實質上Z方向上移動可移動支撐件700(及SIL 60)。在一實施例中,致動器720可經組態以圍繞X軸及/或Y軸移動可移動支撐件700(及SIL 60)。在一實施例中,致動器730可經組態以在實質上Z方向上移動可移動支撐件710(及物鏡15)。在一實施例中,致動器730可經組態以圍繞X軸及/或Y軸移動可 移動支撐件710(及物鏡15)。在一實施例中,物鏡載物台可實質上僅在Z方向(實質上垂直於表面)上移動。在一實施例中,SIL載物台可(例如)在Z方向上且圍繞X軸及/或Y軸在大於1個自由度(例如,至少3個自由度)中移動,以將SIL定位成實質上平行於表面。SIL載物台可不具有足以涵蓋所要全部行進範圍之機械範圍。因此,SIL載物台可用以將SIL定位於表面之上之某一小距離處,而物鏡載物台可將物鏡定位於相對於表面或相對於SIL之焦點處。
此外,在一實施例中,可移動表面W自身。舉例而言,具有表面W之基板台WT可相對於SIL 60移動表面W以促進在SIL 60與表面W之間建立適當間隙。
為了實現此定位,可提供一或多個信號。舉例而言,可提供一或多個信號770以使物鏡15及/或SIL 60能夠相對於支撐件740及/或相對於表面W而定位。相似地,可提供一或多個信號780以使SIL 60能夠相對於物鏡15及/或相對於表面W而定位。可提供一或多個信號785以使SIL 60能夠相對於表面W而定位。作為一實例,用以實現物鏡15與支撐件740之間的相對定位之信號770可由編碼器、氣體感測器或干涉計提供。
如下文更詳細地描述,用以實現物鏡15/SIL 60與表面W之間的相對定位之信號770可為自傳遞通過物鏡15、SIL 60且傳遞至表面W上之輻射光束790導出的信號。如圖7之插圖中所展示,輻射光束790可具有位於SIL 60之頂端797處之焦點798。在一實施例中,SIL 60之頂端797包含平面表面。輻射光束790可為用於判定位置之專用光束,或可為用於量測表面但歷時某一時間用作位置量測光束之光束。用以實現物鏡15與SIL 60之間的相對定位之信號780可為聚焦誤差信號(FES)。用以實現SIL 60與表面W之間的相對定位之信號785可為如本文中所描述之間隙誤差信號(GES)。
因此,致動器720及730可組合操作以相對於表面W定位物鏡15及SIL 60以建立所要間隙795。提供控制系統以控制SIL 60接近於表面W之定位且將SIL 60維持於彼位置處或周圍。控制系統可接收設定點間隙值且控制一或多個致動器(例如,致動器720及/730),以在一或多個運動中將SIL 60定位成處於或接近設定點間隙值且將SIL 60維持於彼位置處或周圍。在表面W與SIL 60之間可存在顯著相對振動。因此,可經由高頻寬(例如,1kHz至10kHz)回饋控制系統而控制SIL 60。為了實現藉由控制系統之控制,SIL 60與表面W之間的間隙可由一或多個信號(例如,間隙誤差信號(GES))表示。用於量測GES或其他位置信號之各種技術在此項技術中為吾人所知。
在一實施例中,致動器720可被認為是精細定位器,且致動器730可被認為是粗略定位器。在針對在Z方向上運動(例如,垂直運動)之一實施例中,「雙載物台」系統可使能夠控制(1)物鏡15與SIL 60之間的聚焦及(2)SIL 60與表面W之間的間隙795兩者。
另外,「雙載物台」系統可實現用於間隙795之相對大動態範圍,例如,在次10奈米準確度下為約毫米範圍。參看圖8,示意性地描述Z方向運動設定點之一實施例。可針對SIL 60與表面W之距離(亦即,間隙795)界定第一設定點距離800,以實現待量測之表面(例如,基板W)與待量測之另一表面之交換。在一實施例中,第一設定點距離800可選自約幾毫米之範圍,例如,約1毫米至5毫米,或約1毫米。一旦待量測之表面W在適當位置,就可在至間隙795之第二設定點距離810的接近運動805中將SIL 60定位成更接近於表面W。在一實施例中,第二設定點距離810可選自約幾百微米低至幾十微米之範圍,例如,400微米至50微米,例如,約150微米至350微米,例如,約300微米。第二設定點距離810實現表面W與SIL 60之間的相對安全相對移動,(例如)以將SIL 60水平地定位於目標30上方。
自第二設定點距離810,在至間隙795之第三設定點距離820的接近運動815中可將SIL 60定位成較接近於表面W。在一實施例中,第三設定點距離820可選自一半波長之範圍,例如,約350奈米至100奈米,例如,約350奈米至175奈米,例如,約300奈米。第三設定點距離820可為可供使用GES之最大間隙795。
自第三設定點距離820,在至間隙795之第四設定點距離830的接近運動825中可將SIL 60定位成較接近於表面W。在一實施例中,第四設定點距離830可選自約100奈米至10奈米之範圍,例如,約50奈米至10奈米,例如,約20奈米至30奈米或約30奈米。第四設定點距離830可為供採取量測(835)之間隙795。在量測期間,間隙795實質上維持於第四設定點距離830處。
一旦量測完成,就將SIL 60定位為較遠離表面W以實現表面上之另一部位處的一另外量測或表面W與另一表面W之交換。在一實施例中,在至第三設定點距離820之回縮運動840中將SIL 60定位成較遠離於表面W,回縮運動840可具有與接近運動825相同的值或可與其不同。自第三設定點距離820,在至第二設定點距離810之回縮運動845中將SIL 60定位為較遠離表面W,回縮運動845可具有與接近運動815相同的值或可與其不同。
如上文所提及,可將SIL 60維持於第二設定點距離810處以實現表面W與SIL 60之間的相對安全相對移動855,以(例如)藉由SIL 60與目標之間的相對移動將SIL 60水平地定位於一另外目標30上方(例如,水平地移動表面W及/或水平地移動SIL 60)。因此,在一實施例中,對於表面W上之不同部位處的每一目標,重複SIL之接近運動815及825以及回縮運動840及845以幫助避免在SIL 60與表面W之間的相對運動期間表面W及SIL 60之損害。在一實施例中,回縮運動840及845可組合成至第二設定點距離810之單一運動,其中(例如)下一操作為 表面W與SIL 60之間的相對移動855以將SIL 60定位於一另外目標30上方。
若用另一表面W替換表面W或感測器被關斷,則在至第一設定點距離800之運動850中將SIL 60定位成較遠離表面W,運動850可具有與運動805之開始相同的值或可與其不同。在一實施例中,運動840、845及850可組合成至第一設定點距離800之單一運動,其中(例如)下一操作為用另一表面W替換表面W或感測器被關斷。
在一實施例中,接近運動805無需具有與回縮運動850相同的參數(例如,加速度、速度、設定點等等)。相似地,在一實施例中,回縮運動845無需具有與接近運動815相同的參數(例如,加速度、速度、設定點等等)。相似地,在一實施例中,回縮運動840無需具有與接近運動825相同的參數(例如,加速度、速度、設定點等等)。
此等各種運動歸因於(例如)移動部件之慣性及致動器及/或其放大器之限制而花費時間。為了改良生產率,需要縮減在感測器系統、小距離、控制系統頻寬等等之限制及約束內花費的時間。詳言之,運動815、825、840及845中之「額外」時間可顯著影響生產率(例如,每分鐘量測之目標數目)。
在一實施例中,為了生產率,運動815中之接近速度(以及運動805中之接近速度,但運動805比接近運動815較不頻繁地發生)可為限制性的。舉例而言,GES可僅可用於近場間隙距離(例如,約350奈米至100奈米,例如,約300奈米)之外部極限,因此,可用「制動」距離在SIL將影響表面W之前相對短,例如,約350奈米至125奈米之一分數,例如,約300奈米。因此,在給定系統之「制動」距離及其他條件的情況下,判定用於運動805及815之可允許的最大接近速度,例如,約100微米/秒至1000微米/秒,例如,250微米/秒至350微米/秒或約300微米/秒。因此,因為GES不可用於近場間隙距離之外部,所以 SIL 60與表面W之間的相對運動將在彼最大速度下遍及自每一表面W之開始處之第一設定點距離800及自表面W上之目標之間的第二設定點距離810的全部範圍。因此,需要實現至少在運動815中之較高速度。
因此,在一實施例中,提供多步驟「制動」程序。亦即,在一實施例中,在兩個或兩個以上步驟中制動SIL 60與表面W之間的相對運動。在第一步驟中,使用在至第二設定點距離810及/或至第三設定點距離820範圍內之觸發信號來應用「遠場制動」。在第三設定點距離820處,藉由使用(例如)GES信號來應用「近場制動」。在運用此途徑的情況下,運動805及/或運動815之速度可增加達(例如)原先的約10倍,至例如約1mm/s至10mm/s,例如,約2.5mm/s至5mm/s,例如,約3mm/s。新的可允許最大速度可藉由歸因於適用組件之慣性而需要的制動距離且藉由功率電子件予以判定(例如,制動距離可不超過SIL載物台之範圍)。舉例而言,多步驟制動程序可將用於運動815之時間縮減為原先的約五分之一。
在一實施例中,觸發信號為光學信號。在一實施例中,傳播通過物鏡15及SIL 60且由表面W重新導向且返回通過物鏡15及SIL 60之輻射790被用作光學觸發信號之基礎。因此,在運用此信號的情況下,藉由使用已經可用於(例如)其他控制信號之照明且藉由使用對光學路徑有低的影響之相對簡單偵測方法而使對整個系統設計之影響相對小。
如上文所提及,在接近及/或回縮運動運動,將SIL 60與表面W之間的距離改變為在(例如)SIL 60與表面W之間的大約1毫米之距離與SIL 60與表面W之間的幾十奈米之距離之間。在此接近及/或回縮運動期間,SIL 60可主動地受控制使得SIL頂端797與物鏡15之聚焦位置798重合。
如應瞭解,接近及/或回縮運動涉及加速度及減速度。因而,在不具有SIL 60之主動阻尼的情況下,此加速度及減速度可造成(例如)SIL 60在(例如)其相對於物鏡15之可撓性懸浮中振盪。此振盪可對可允許的最大加速度/減速度有消極影響,且因此,對可供改變SIL 60與表面W之間的距離之可達成最大速度有消極影響。此可造成產出率損耗。振盪亦可導致用於相對於表面W控制SIL 60及/或物鏡15之關鍵控制信號損耗。因此,需要(例如)藉由SIL 60相對於物鏡15之焦點之位置的主動阻尼或封閉迴路控制而縮減此SIL 60振盪。因此,需要(例如)提供SIL 60之平面頂端797相對於物鏡15之聚焦位置798之位置的封閉迴路控制及/或物鏡15相對於平面頂端797之控制(無論(例如)是使頂端更接近聚焦位置798及/或使聚焦位置798更接近頂端,抑或使頂端移動遠離聚焦位置798及/或使聚焦位置798移動遠離頂端)。因此,需要合適聚焦控制信號。此聚焦控制信號理想地應不受到表面W干擾,該表面W在某時將接近於物鏡15之聚焦位置。
可使用用以提供聚焦控制信號之多種位置量測技術中之任一者來進行基於聚焦控制信號的光學元件相對於物件之封閉迴路聚焦控制,或反之亦然。此等位置量測技術可包括光學位置量測技術,諸如,散光聚焦、光點大小偵測、傅科刀口偵測及/或雙共焦偵測。
聚焦控制信號之此等各種光學位置量測技術可共用一些共同屬性。舉例而言,常常自藉由兩個或兩個以上偵測器(包括呈單一感測器之分離部分之形式的分離偵測器)(例如,兩個或兩個以上光電二極體或攝影機感測器)偵測的輻射之不平衡性導出聚焦控制信號。不平衡性常常係由諸如散光之有意添加之波前像差造成,或藉由阻擋光束之一部分造成(傅科刀口、雙共焦偵測)或藉由運用小或經遮蔽偵測器僅選擇光束之一部分造成。常常將聚焦控制信號正規化成藉由各種偵測器偵測之輻射信號之總和,以使該聚焦控制信號對光學元件聚焦之 物件之反射率較不敏感,或使該信號對輻射源之強度變化較不敏感。亦即,藉由使用複數個偵測器,可避免直接比較經重新導向經量測輻射之量與一預設臨限值,且在彼情況下,可避免對(例如)輻射被重新導向所來自的表面之反射率之直接相依性,該反射率可取決於存在於表面上之結構、材料等等而變化一數量級。因此,與複數個偵測器一起工作且評估其相對於彼此之信號會幫助使系統相對於程序變化更穩固。
聚焦控制信號通常將類似於位置誤差信號相對於位置誤差之「S曲線」。此曲線之實例為圖9中之曲線900,其中位置誤差信號可為任意單位(如圖9中所展示)且位置誤差係以距離為單位(例如,如圖9中所展示之毫米)。但,若(例如)光學元件將輻射聚焦至之物件為厚度為至少大約聚焦深度的多層結構(例如,經圖案化半導體基板之一部分),則不同層之間的一個以上界面將貢獻於經偵測信號。習知聚焦控制信號不能區分分離達大約聚焦深度之距離的不同層。
因此,在一實施例中,在運用超NA SIL系統的情況下,在SIL頂端處由(F)TIR及菲涅耳反射反射之輻射可足夠大以借助於習知位置量測技術而產生「S曲線」聚焦控制信號(諸如圖9中之曲線900)。亦即,用於物鏡15相對於SIL頂端797之位置之位置量測技術可利用在SIL頂端797與外部環境之界面處之(受抑)全內反射及菲涅耳反射,而藉由量測此反射輻射來獲得聚焦控制信號。
但在SIL 60接近表面W時關於此途徑可出現問題。在SIL 60與表面W之間的距離小於數十微米處,至少兩個反射可開始在偵測輻射之偵測器上重疊。一反射來自SIL 60與外部環境(例如,空氣)之間的界面,且另一其他反射來自表面W。
參看圖9,描繪使用實例習知散光聚焦方法及特定光學組態之演算之(此實例中之位置誤差信號相對於位置誤差的)「S曲線」聚焦控 制信號的實例。曲線900係針對表面W不接近SIL之情形(且因此,展示典型「S曲線」)。曲線910係針對表面W與SIL 60尖端相隔約75微米的實例距離之情形。曲線920係針對表面W與SIL 60尖端相隔約15微米的實例距離之情形。因此,對於表面W鄰近於SIL 60之情形及對於SIL 60與表面W之間的距離大於或等於約75微米、或大於或等於約85微米、或大於或等於約95微米、或大於或等於約105微米、或大於或等於約115微米,將針對兩個表面(亦即,SIL 60頂端及表面W)中之每一者產生兩個分離的整體上良好表現之「S曲線」,如曲線910所展示。但對於小於前述距離但大於聚焦深度之距離,「S曲線」聚焦控制信號將受到嚴重干擾且甚至可具有幾個零交叉及信號之斜率的正負號改變,如藉由曲線910所展示。當SIL 60與表面W之間的距離為大約聚焦深度時,再次獲得單一整體上良好表現之「S曲線」聚焦控制信號。然而,當發生此情形時,可不再相對於物鏡15來控制SIL 60,而是代替地使用(例如)基於SIL 60與表面W之間的漸消型耦合之另一控制信號相對於表面W來控制SIL 60。
因此,由表面W之反射可嚴重干擾用於相對於物鏡15之焦點來控制SIL 60與物鏡15之間的相對位置之位置控制信號。因此,應採取預防性措施。
在一實施例中,藉由利用SIL 60內部之TIR之光學屬性而將自SIL 60之反射與表面W之反射分離(此造成線性偏振入射射線在由TIR反射後變得橢圓偏振)來縮減或實質上消除聚焦控制信號之干擾。可接著藉由光學處理將該等偏振有效地分離以針對SIL 60與表面W之間的大於位置量測光束之大約一半波長的距離,產生對由表面W之反射具有低敏感度(例如,幾乎完美地不敏感)之聚焦控制信號(例如,SIL 60頂端位置相對於物鏡15之焦點之位置控制信號)。
上文所提及之光學效應係由在TIR之條件下之引入入射射線電場 向量之p偏振分量與s偏振分量之間的相位差造成。此相位差造成物鏡15之光瞳或背焦平面(或其共軛平面)之部分中的反射輻射在線性偏振輻射經導向朝向表面W時變得橢圓偏振。p偏振分量(有時被稱作橫向-磁(TM)偏振)為電場處於入射平面中的偏振輻射,而s偏振分量(有時被稱作橫向-電(TE)偏振)為電場垂直於入射平面的偏振輻射。
為了說明此光學效應,參看圖10,其示意性地描繪超NA物鏡之光瞳或背焦平面(或其共軛平面)。運用沿著X軸具有偏振之線性偏振輻射來照明該物鏡(在此實例中)。在光瞳或背焦平面(或其共軛平面)之XZ平面中聚焦並反射之射線在TIR之前及之後經p偏振1000。在光瞳或背焦平面(或其共軛平面)之YZ平面中聚焦並反射之射線在TIR之前及之後經s偏振1010。在NA>1下之所有其他射線具有偏振之p分量及s分量兩者。亦即,在反射之後,此等射線具有歸因於TIR之橢圓形偏振1020。
因此,參看圖11,其為在SIL中之歸因於針對折射率n=2.01之SIL之s偏振輻射1100、p偏振輻射1110之TIR及p偏振輻射與s偏振輻射之間的相位差1120的所演算相移相對於內部入射角的實例。在約26度內部入射角下之不連續性係歸因於佈魯斯特角。在SIL媒體內部發生超出約30度入射角之TIR。
因此,TIR造成光功率之大分數以垂直於線性偏振照明輻射之偏振的偏振反射回至光瞳或背焦平面(或其共軛平面)中。因此,若運用具有沿著(例如)x軸之偏振方向之線性偏振輻射來照明物鏡15,則在TIR之後之光功率在光瞳或背焦平面(或其共軛平面)之nSIL sinα>1(其中外部環境具有為約1之折射率)部分中分裂成具有沿著x軸之偏振的輻射強度分佈,且在光瞳或背焦平面(或其共軛平面)之nSIL sinα>1(其中外部環境具有為約1之折射率)部分中分裂成具有沿著y軸之偏振的輻射強度分佈。來自表面W之反射基本上維持照明之偏振,且因 此,(主要)貢獻於在光瞳或背焦平面(或其共軛平面)之nSIL sinα1(其中外部環境具有為約1之折射率)部分中的具有沿著x軸之偏振方向之輻射分佈。
圖12中展示此輻射強度分佈之經模擬實例。圖12之光瞳或背焦平面(或其共軛平面)中的經模擬輻射分佈針對SIL 60與具有表面光柵圖案之表面W之間的1500奈米距離係關於NA=1.6透鏡,與在水平方向線性偏振且具有為660奈米之波長的輻射。圖12(A)展示如在光瞳或背焦平面(或其共軛平面)中通過水平偏振器「偵測」的輻射分佈。中心之同心條紋係歸因於SIL 60與表面W之間的間隙中之干涉。圖12(B)展示如在光瞳或背焦平面(或其共軛平面)中通過垂直偏振器「偵測」的輻射分佈。輻射之此分數尚未與表面W有顯著相互相用,且主要係歸因於SIL 60頂端與外部環境之間的界面處之TIR。
圖13中展示此輻射強度分佈之另外經模擬實例。圖13之光瞳或背焦平面(或其共軛平面)中的經模擬輻射分佈針對SIL 60與具有表面光柵圖案之表面W之間的1500奈米距離係關於NA=1.6透鏡,與代替地在垂直方向上線性偏振且具有為660奈米之波長之輻射。圖13(A)展示如在光瞳或背焦平面(或其共軛平面)中通過水平偏振器「偵測」的輻射分佈。輻射之此分數尚未與表面W有顯著相互相用,且主要係歸因於SIL 60頂端與外部環境之間的界面處之TIR。圖13(B)展示如在光瞳或背焦平面(或其共軛平面)中通過垂直偏振器「偵測」的輻射分佈。中心之同心條紋係歸因於SIL 60與表面W之間的間隙中之干涉。
因此,自圖12及圖13,可看到,有可能有效地分離SIL 60與外部環境(例如,諸如空氣之氣體)之間的平面界面處之反射與表面W處之反射。此分離可藉由運用線性偏振輻射照明物鏡15、同時偵測通過僅傳播(例如,透射)垂直於照明之線性偏振之偏振狀態的偏振器之反射輻射來進行。因此,在一實施例中,在運用線性偏振照明來照明物鏡 15及SIL 60,同時運用偵測器偵測自SIL 60通過僅傳播(例如,透射)垂直於照明之偏振狀態的偏振器之反射輻射之系統及程序中獲得位置控制信號,以基於此經量測輻射獲得聚焦控制信號。該系統及程序可另外為習知聚焦控制信號偵測系統及方法。因此,有可能以對表面W(之位置)基本上不敏感之方式偵測用於相對於物鏡15之焦點在SIL 60與物鏡15之間的相對位置之聚焦控制信號「S曲線」。
圖14展示接近於圖6之實施例設備中之目標的部件之示意性部分放大圖。詳言之,圖14提供用於判定圖6之設備中之物鏡15之聚焦位置且基於彼判定而控制物鏡15及/或SIL 60之定位的實例光學路徑之示意圖。圖15示意性地展示聚焦位置判定及控制系統之實施例。關於作為度量衡或檢測設備之設備之功能,量測照明光束1400遵循包含光學組件12(出於方便起見,圖14中未繪示)、13(出於方便起見,圖14中未繪示)、15、16(出於方便起見,圖14中未繪示)、17(出於方便起見,圖14中未繪示)及上文參看圖6所描述之60之照明路徑,且因此此處將不對其進行論述。上文亦參看圖6描述包含用以收集由目標30'重新導向之輻射之光學組件60、15的收集路徑。由收集路徑之光學組件收集之輻射經導向至連接至處理器系統PU(出於方便起見,圖14中未繪示)之偵測器18(出於方便起見,圖14中未繪示)以達成目標重新建構或其他目的。如上文所提及,此等參數之一實例應用可用於判定疊對誤差或判定臨界尺寸(CD)。目標30'可形成於已使用圖1之微影設備及上文參看圖2所描述的處理工具之叢集而圖案化並處理之基板W上。本發明中所揭示之技術不限於此檢測設備。在例如光學記錄之另一應用中,可相似地配置照明路徑及收集路徑。
在一實施例中,為了判定物鏡15之聚焦位置且控制物鏡15與SIL 60之間的相對位置,輻射光束1405(例如,雷射或寬頻帶輻射光束)遵循將被稱作控制路徑之光學路徑。光束1405可被稱作控制光束,且可 為本文所描述之光束790、用以到達GES之光束,及/或用以判定距離或位置之其他光束。圖14展示光束1405之實例射線;實務上,光束1405將具有寬度且顯著填充SIL 60。因此,光束1405通常將運用處於多個角度之輻射(歸因於由物鏡15及/或SIL 60之折射)同時照明SIL 60之頂端,從而引起SIL 60之頂端處或附近之單一聚焦。此情形使得有可能在如(例如)圖10、圖12及圖13中所展示之光瞳或背焦平面(或其共軛平面)中獲得輻射之TIR環。
此實例中之控制路徑包含可呈鏡面或部分反射表面之形式的光學組件1410及1420。控制光束1405係由光學組件1410導向通過光學組件1420而到達SIL 60。控制光束1405傳遞通過物鏡15及SIL 60以在SIL 60之頂端與外部環境(例如,諸如空氣之氣體)之界面處照射,其中理想地,在接近及/或回縮運動期間定位物鏡15之焦點。由(例如)表面W及/或SIL 60之頂端與外部環境之界面重新導向之控制光束輻射被標註為1425,且由光學組件1420導向至偵測器配置1435(例如,包含複數個偵測器,諸如,複數個感測器(例如,光電二極體或攝影機感測器))。如上文所提及,以高於用於SIL 60之頂端與外部環境之界面之臨界角的角度入射於該界面處之輻射將反射回至偵測器配置1435,且因此可給出物鏡15之聚焦位置之量度。亦即,可使用偵測器配置1435量測歸因於界面處之(受抑)全內反射及菲涅耳反射而反射回的輻射以獲得聚焦控制信號。
但如上文所論述,表面W相對接近於SIL 60,且因此,輻射可傳遞至表面W,且因此,在偵測器配置處接收之輻射可包含除了界面以外亦由表面W引起的反射之輻射。因此,在此情形下為了獲得物鏡15之聚焦位置之量度,運用線性偏振輻射來照明物鏡15。諸如偏振器之偏振器件1445可用以提供線性偏振輻射,其中(例如)輻射源1405不提供線性偏振輻射。若輻射源1405提供線性偏振輻射,則可省略偏振器 件1445。偏振器件1445可位於不同位置處以將線性偏振輻射提供至SIL 60。
如上文所論述,SIL 60之頂端與外部環境之界面處之TIR造成偏振改變。因此,自SIL 60之頂端與表面W之界面之重新導向之輻射傳遞通過僅傳播(例如,透射)垂直於照明之線性偏振之偏振的偏振器件。為了進行此操作,提供偏振器件1450(諸如,水平偏振器、垂直偏振器或偏振光束分裂器)以阻擋線性偏振照明之偏振且允許垂直於照明之線性偏振的偏振朝向偵測配置1435傳播(例如,透射)。接著藉由偵測配置1435量測自偏振器件1450傳播之重新導向輻射。偏振器件1450可位於不同位置處以將偏振垂直於照明之線性偏振的重新導向輻射提供於偵測配置1435處。因此,偏振器件1450有效地使能夠分離SIL 60與外部環境(例如,諸如空氣之氣體)之間的界面處之反射與表面W處之反射。
因此,在一實施例中,在運用線性偏振照明來照明物鏡15及SIL 60,同時運用偵測器配置1435偵測自SIL 60通過僅傳播(例如,透射)垂直於照明之偏振狀態的偏振器件1450之反射輻射的系統及程序中獲得位置控制信號。自偏振器件1450傳播(例如,透射)之重新導向輻射經量測以獲得聚焦控制信號,該聚焦控制信號可接著用於控制迴路中以控制物鏡15及/或SIL 60之位置以使能夠控制(例如)物鏡15在SIL 60之頂端處之聚焦位置。因此,有可能偵測用於物鏡15及/或SIL 60之定位以使能夠控制(例如)物鏡15在SIL 60之頂端處之聚焦位置的聚焦控制信號「S曲線」。
在一實施例中,可將孔隙1415置放於控制路徑中以縮減控制光束1405之寬度。亦可將孔徑光闌1430置放於控制路徑中以選擇遞送至偵測配置之輻射1425之一部分。
出於描述方便起見,圖14中不展示用以產生控制光束1405之 源。可使用發射選自100奈米至900奈米之範圍的一或多個波長之輻射的輻射源。舉例而言,該源可為發射白光之燈或所謂白光雷射。在其他實施例中,輻射可為多色的(包含許多個別波長),而非具有連續廣譜。在一實施例中,輻射可為實質上單色的(包含窄頻帶光學線譜),而非具有連續廣譜。量測照明光束1400及控制光束1405之源可為同一個。在一個此類實施例中,在應用無需使用高度相干光源時,圖6之雷射源70可用用以供應用於光束1400及1405兩者之輻射之寬頻帶光源替換。替代地,可使用不同源以產生光束1400及1405。
圖15示意性地說明用以監視物鏡15之聚焦位置且實現關於該聚焦位置之控制的配置。圖15之配置包括偵測器配置1435(例如,上文所描述之偵測器配置)。將輻射1425導向至偵測器配置1435。將由偵測器配置1435產生之一或多個信號導向至與處理器系統PU通信之處理器系統1440。處理器系統1440處理由偵測器配置產生之一或多個信號以產生(例如)如本文所描述之聚焦控制信號及/或用於組件之移動之一或多個設定點。在一實施例中,可藉由處理器系統PU執行此分析。處理器系統PU接著使用判定之結果以藉由啟動一或多個致動器(例如,致動器66)而將SIL 60及/或物鏡15之位置控制至所要設定點。以此方式,可達成物鏡15及/或SIL 60之位置控制以使能夠控制(例如)物鏡15在SIL 60之頂端處之聚焦位置。
在一實施例中,SIL 60可由處於不同於零之入射角的控制光束1405傾斜地輻照。可相應地調適用以照明目標並收集由目標以及控制路徑發射之輻射的圖14之光學配置。圖16中示意性地說明由控制光束1405傾斜地輻照SIL 60之實例。SIL 60係由輻射1405經由光學組件1410傾斜地輻照至SIL 60之光軸。重新導向輻射1425經導向至如本文所描述之偵測配置。
在一實施例中,可使用用於間隙控制之複數個量測光束。舉例 而言,例如根據圖14及圖15之配置,可提供複數個光束。(例如)根據圖16之配置,可提供複數個光束。或,可提供(例如)根據圖14及圖15之配置所提供之一或多個光束及(例如)根據圖16之配置所提供之一或多個光束的組合。
雖然上文已論述用於獲得控制信號之線性偏振之使用,但可需要使用圓形偏振照明以用於控制信號之偵測。因此,圖17中展示在運用圓形偏振輻射照明之超NA光學配置之物鏡15之光瞳或背焦平面(或其共軛平面)中的輻射強度分佈之經模擬實例。圖17之光瞳或背焦平面(或其共軛平面)中的經模擬輻射分佈針對SIL 60與具有表面光柵圖案之表面W之間的1500奈米距離係關於NA=1.6透鏡,與具有為660奈米之波長的左側圓形偏振輻射。圖17(A)展示如在光瞳或背焦平面(或其共軛平面)中通過水平偏振器「偵測」的輻射分佈。中心之同心條紋係歸因於SIL 60與表面W之間的間隙中之干涉。圖17(B)展示如在光瞳或背焦平面(或其共軛平面)中通過垂直偏振器「偵測」的輻射分佈。中心之同心條紋係歸因於SIL 60與表面W之間的間隙中之干涉。
圖18中展示運用圓形偏振照明輻射之此輻射強度分佈的另外經模擬實例。圖18之光瞳或背焦平面(或其共軛平面)中的經模擬輻射分佈針對SIL 60與具有表面光柵圖案之表面W之間的1500奈米距離係關於NA=1.6透鏡,與代替地具有為660奈米之波長之右側圓形偏振輻射。圖18(A)展示如在光瞳或背焦平面(或其共軛平面)中通過水平偏振器「偵測」的輻射分佈。中心之同心條紋係歸因於SIL 60與表面W之間的間隙中之干涉。圖18(B)展示如在光瞳或背焦平面(或其共軛平面)中通過垂直偏振器「偵測」的輻射分佈。中心之同心條紋係歸因於SIL 60與表面W之間的間隙中之干涉。
自圖17及圖18,觀測到在所有偏振排列中之歸因於在SIL 60與外部環境之間的界面處反射之輻射與由表面W反射之輻射之間的干涉之 同心條紋。因此,此等偏振排列中無一者呈現為對表面W本質上不敏感。然而,在用於如本文所描述之SIL位置控制問題之相關距離範圍內,光瞳或背焦平面(或其共軛平面)之外部部分含有在SIL 60與外部環境之間的界面處藉由全內反射反射之輻射。僅在小於一半波長之距離內,此輻射將與表面W相互作用,此時另一以漸消型耦合為基礎之控制信號可用以控制SIL 60與表面W之間的間隙距離。
因此,在一實施例中,自反射輻射移除或縮減低於臨界角nSIL sinα=1而聚焦的實質上所有輻射(其中外部環境具有為約1之折射率),使得僅量測或主要量測以大於臨界角nSIL sinα=1之角度而聚焦的輻射(其中外部環境具有為約1之折射率)且使用該輻射以獲得聚焦控制信號。具有大於臨界角nSIL sinα=1之角度之輻射(其中外部環境具有為約1之折射率)係歸因於SIL與外部環境之界面處之全內反射,且因此,可用以提供使能夠控制SIL 60及/或物鏡15之定位使得(例如)物鏡15之焦點係在SIL 60之頂端處且對表面W(之位置)基本上不敏感的位置控制信號。
圖19展示圖6之實施例設備之部件的示意性部分放大視圖。詳言之,圖19提供用於判定圖6之設備中之物鏡15之聚焦位置且實現關於該聚焦位置之控制的實例光學路徑之示意圖。關於作為度量衡或檢測設備之設備之功能,量測照明光束1400可遵循包含光學組件13、16(其在此實例中可為非偏振光束分裂器)、上文參看圖6所描述之15及60之照明路徑,且因此此處將不對其進行論述。另外,量測照明光束1400之照明路徑可包含上文參看圖6所描述之光學組件12及17(出於方便起見,該兩者在圖19中未繪示),且因此此處將不對其進行論述。上文亦參看圖6描述包含用以收集由目標重新導向之輻射1400之光學組件60、15的收集路徑。
在此實施例中,經收集輻射1400係由光學組件16導向至中繼系 統1520,該中繼系統將經收集輻射1400導向至光學組件1525(其在此實例中可為非偏振光束分裂器)。來自光學組件1525之經收集輻射1400接著經由一或多個帶通及/或凹口濾光器1530傳遞至光學組件1535(其在此實例中可為偏振光束分裂器)。光學組件1535將經收集輻射1400提供至連接至處理器系統PU(出於方便起見,圖14中未繪示)之偵測器配置1545,以達成目標重新建構或其他目的。在此實例中,偵測器配置1545包含量測表面處於物鏡15之光瞳平面1515之共軛平面1540處或附近的複數個感測器。如上文所提及,此等參數之一實例應用可用於判定疊對誤差或判定臨界尺寸(CD)。目標可形成於已使用圖1之微影設備及上文參看圖2所描述的處理工具之叢集而圖案化並處理之基板W上。本發明中所揭示之技術不限於此檢測設備。在例如光學記錄之另一應用中,可相似地配置照明路徑及收集路徑。
在一實施例中,為了判定物鏡15之聚焦位置(且藉此實現關於聚焦位置之控制),輻射光束1405(例如,寬頻帶輻射光束)遵循將被稱作控制路徑之光學路徑。光束1405可被稱作控制光束,且可為本文所描述之光束790、用以到達GES之光束,及/或用以判定距離或位置之其他光束。此實例中之控制路徑共用量測或檢測輻射光束1400之數個光學組件,諸如,濾光器13、光學組件16、中繼系統1520及光學組件1525,但無需為此情況。
如圖19中所展示,將控制光束1405導向至物鏡15及SIL 60(在此實例中經由濾光器13及光學組件16)。控制光束1405可包含傳遞通過物鏡15及SIL 60以在SIL 60之頂端與外部環境(例如,諸如空氣之氣體)之界面處照射的寬頻帶輻射之窄光束,其中理想地,在接近及/或回縮運動期間定位物鏡15之焦點。如上文所論述,光束1405可具有某一偏振。偏振可由偏振器件1500提供,其中光束1405之源不提供所要偏振。在一實施例中,提供至物鏡15及SIL 60之偏振可為圓形偏振照 明。可使用四分之一波片1500(其可置放成接近於物鏡15之背向焦平面)來獲得圓形偏振照明。線性偏振輻射(其可來自輻射1405之源或由偏振元件提供,例如,由偏振器件1500之部分提供或在偏振器件1500附近提供)可經由四分之一波片1500傳播(例如,透射)以變得圓形偏振。在四分之一波片1500(例如)接近於物鏡15之背焦平面的情況下,反射輻射1405可返回反射通過物鏡15且經由四分之一波片1500朝向用於輻射1405之偵測配置反射。在一實施例中,可提供分離四分之一波片1555以將經收集輻射1405朝向偵測配置傳播(例如,透射)。在一實施例中,水平偏振輻射入射於四分之一波片1500上使得將左側圓形偏振輻射提供至物鏡15。在一實施例中,垂直偏振輻射入射於四分之一波片1500上使得將右側圓形偏振輻射提供至物鏡15。
由(例如)表面W及/或SIL 60之頂端與外部環境之界面重新導向的控制光束輻射係由光學組件16而導向朝向偵測器配置1580(例如,包含複數個偵測器,諸如複數個感測器)。詳言之,在一實施例中,經反射光束1405係由SIL 60及物鏡15收集且經由一或多個光學組件而導向至一或多個帶通及/或凹口濾光器1550。自濾光器1550,經收集光束1405經導向朝向選用偏振器件1555(例如,四分之一波片)。經收集輻射1405接著傳遞至光學組件1570(其在此實例中可為偏振光束分裂器)。光學組件1570經由一或多個透鏡1575將經收集輻射1405提供至連接至處理器系統PU(出於方便起見,圖14中未繪示)的偵測器配置1580,以獲得用於聚焦位置控制或用於其他目的之控制信號。在此實例中,偵測器配置1580包含複數個感測器。偵測器配置1580可為用以產生如本文所描述之「S曲線」之習知聚焦控制信號偵測方法。偵測器配置1580之感測器中之每一者偵測具有正交於彼此之偏振的輻射。用於控制目的之輻射在其入射於物鏡15之光瞳平面上時可經水平偏振、經垂直偏振、經右側圓形偏振或經左側圓形偏振。
如上文所提及,在一實施例中,自反射輻射移除或縮減低於臨界角nSIL sinα=1而聚焦的實質上所有輻射(其中外部環境具有為約1之折射率),使得僅量測或主要量測以大於臨界角nSIL sinα=1之角度而聚焦的輻射(其中外部環境具有為約1之折射率)且使用該輻射以獲得聚焦控制信號。為了實現此情形,在一實施例中,將器件1565置放於物鏡15之背焦平面或光瞳平面1515之共軛平面1560中,以自反射輻射移除或縮減低於臨界角nSIL sinα=1而聚焦之輻射(其中外部環境具有為約1之折射率)。在一實施例中,器件1565可包含經配置以阻擋低於臨界角nSIL sinα=1而聚焦的實質上所有輻射(其中外部環境具有為約1之折射率)。在一實施例中,光罩1565阻擋所有入射輻射,惟擬合於透射性之部分內之輻射除外。如圖19中所展示,光罩1565可呈位於經收集輻射光束1405之中心處的圓盤之形式,其具有適當尺寸以阻擋以小於臨界角nSIL sinα=1之角度而聚焦之輻射(其中外部環境具有為約1之折射率)。在一實施例中,光罩1565之阻擋部分或透射部分可具有不同半徑或寬度。在一實施例中,光罩1565可包含一板,圍繞該板之一中心部分具有透射開環(例如,諸如環形敞開孔隙之環)。在一實施例中,光罩1565可位於自SIL 60至偵測器配置1580之光學路徑中之另一位置處。在一實施例中,光罩1565可連接至致動器以在光學路徑中移動光罩1565及將光罩1565移出光學路徑。在一實施例中,可存在可視需要置放於光學路徑中的不同設計(例如,不同SIL等等)之複數個光罩1565。在一實施例中,光罩1565可界定可組態且可變阻擋區。舉例而言,光罩1565可為遮光片型器件、LCD器件,等等。在一實施例中,不同機構可用於器件1565以自反射輻射移除或縮減低於臨界角nSIL sinα=1而聚焦之輻射(其中外部環境具有為約1之折射率)。舉例而言,器件1565可包含具有孔隙之鏡面,其中圍繞孔隙之反射部分將反射輻射之一部分反射至偵測器配置1580。作為一另外實例,器件 1565可包含放大反射輻射之外部部分或收縮反射輻射之中心部分之透鏡。
圖20為展示判定光學設備中之組件之間的聚焦位置且實現關於該聚焦位置之控制之實例方法的流程圖。一般而言,該方法係藉由光學及電子硬體組件結合提供至處理系統之合適程式化指令來實施。聚焦位置可為(例如)高數值孔徑光學配置中之一光學元件相對於另一光學元件的聚焦位置。高數值孔徑光學配置可為(例如)包含物鏡15及SIL 60之光學配置,其中SIL接近於反射或繞射表面,諸如,目標30或30'。
該方法包含以下步驟:
S101:將包含諸如度量衡目標之目標結構之基板相對於光學配置定位於X-Y-Z方向上之預定義位置處。可在必要時使用其他感測器來執行基板表面相對於高數值孔徑光學配置之「粗略」定位(具有為大約數毫米或數微米之準確度),以設定供(例如)一或多個輻射光束使用之間隙值以用於較精細控制。針對此步驟,可使用習知基板支撐件及定位系統。「精細」定位控制間隙。
S102:將一或多個輻射量測光束通過光學配置而導向朝向目標表面。
S103:藉由光學配置收集由光學元件或物件(諸如,SIL 60)與其外部環境之間的界面重新導向之輻射且將該輻射導向至諸如上文所描述之一或多個偵測器配置,且視情況亦藉由光學配置收集由目標表面重新導向之輻射且將該輻射導向至一或多個偵測器配置。偵測器配置基於所接收之輻射產生一或多個偵測信號。
S104:處理系統分析一或多個偵測信號且提供(例如)如本文所描述之聚焦控制信號及/或用於組件之移動之一或多個設定點。處理系統可進一步儲存分析輸出。只要需要使用量測光束之聚焦位置控制, 就可重複步驟S102至S104。舉例而言,在一實施例中,來自界面之經偵測經重新導向輻射可用以產生用於物鏡15相對於SIL 60之頂端之聚焦位置之位置誤差信號,物鏡15與SIL 60之相對位置基於該位置誤差信號而受控制。
在一實施例中,S102、S103及S104可包含:藉由光學組件將輻射聚焦至物件中而聚焦朝向該物件與外部環境之界面;在該界面處藉由全內反射而反射聚焦輻射;偵測反射輻射;及基於經偵測反射輻射而產生表示光學組件之焦點與物件之間的相對位置之位置信號。在一實施例中,S102、S103及S104可包含:藉由光學組件將在第一方向上線性偏振之輻射提供至物件中而提供朝向該物件與外部環境之界面;偵測在不同於第一方向之第二方向上之起因於在界面處在第一方向上線性偏振的反射之橢圓偏振或線性偏振之輻射;及基於在第二方向上橢圓偏振或線性偏振的經偵測反射輻射而產生表示物件及/或組件之位置之位置信號。在一實施例中,S102、S103及S104可包含:藉由光學組件將入射輻射提供至固體浸潤透鏡中而提供朝向該固體浸潤透鏡與外部環境之界面,其中提供鄰近於界面且與界面相分離達一間隙的表面;處理起因於界面處及表面處之入射輻射之反射的反射輻射以縮減反射輻射中之自界面反射的輻射之一比例;及基於經處理輻射而產生表示物件及/或組件之位置之位置信號。在一實施例中,S102、S103及S104可包含:藉由光學組件將圓形偏振之輻射提供至物件中而提供朝向該物件與外部環境之界面;及實質上僅基於起因於以大於與界面相關聯之臨界角之角度入射於界面處的輻射之自界面反射之輻射而產生表示物件及/或組件之位置之位置信號。
S105:使用或基於步驟S104之輸出而控制相對於聚焦位置之定位。舉例而言,可比較聚焦控制信號與設定值,且處理器系統PU可接著發佈用以造成光學配置之一或多個部件之間(諸如,物鏡與SIL之 間)的相對位置之改變之命令。在圖6之檢測設備之實例中,可使用致動器66來調整物鏡15與SIL 60之間的相對位置。設定值應使得存在足夠時間以對物鏡15與SIL 60之間的相對運動或物鏡15之焦點與SIL 60之間的相對運動作出回應或在物鏡15與SIL 60之間的相對運動或物鏡15之焦點與SIL 60之間的相對運動期間進行回應。
因此,在一實施例中,提供借助於SIL 60中之全內反射之用於相對於物鏡15之焦點的在SIL 60與物鏡15之間的相對定位之位置信號的偵測或產生。
另外,在一實施例中,提供基於此信號而進行SIL 60與物鏡15之間的相對位置之封閉迴路控制,作為(例如)用於SIL 60及/或物鏡15相對於物鏡15之焦點之主動阻尼及/或用於抑制作用於物鏡15及/或SIL 60之外部干擾之方法。詳言之,可在物鏡15係由其他外部力加速、減速、干擾等等時使用此控制。
在一實施例中,提供歸因於自表面W反射之輻射之對用於SIL 60或物鏡15之位置信號(例如,SIL 60與物鏡15之間的相對位置或物鏡15相對於SIL 60之焦點)之消極影響的縮減。在一實施例中,此縮減係藉由自具有垂直於物鏡15之照明之偏振的偏振之反射輻射之分數(例如,藉由使用實質上僅傳播具有垂直於照明之偏振的偏振之輻射之偏振器)偵測或產生位置信號來達成,具有垂直於照明之偏振的偏振之該輻射出現在SIL 60與其外部環境之界面處發生的反射處。多種已知光學偵測實施可用以自經反射光束中之此特定偏振獲得位置信號。因此,實際上可經由偏振敏感偵測而將SIL 60與其外部環境之界面處之反射與表面W處之反射分離。因此,在此組態之一實施例中,運用習知NA1透鏡將未偵測到信號或偵測到極小信號,然而,在運用NA>1 SIL 60的情況下,存在強信號。
在一實施例中,提供歸因於在運用圓形偏振輻射照明物鏡15時 自表面W反射之輻射之對用於SIL 60或物鏡15之位置信號(例如,SIL 60與物鏡15之間的相對位置或物鏡15相對於SIL 60之焦點)之消極影響的縮減。在此狀況下,藉由阻擋低於臨界角nSIL sinα=1而聚焦之反射輻射,同時使用(例如)已知光學偵測方法而自輻射之剩餘部分偵測或產生位置信號來達成該縮減。因此,實際上可經由光罩將SIL 60與其外部環境之界面處之反射與表面W處之反射分離。
因此,在一實施例中,本文所描述之用於偵測或產生用於SIL 60或物鏡15之位置控制信號(例如,SIL 60與物鏡15之間的相對位置或物鏡15相對於SIL 60之焦點)之方法藉由自定位成與SIL 60相隔某一距離之表面W至大於用以產生控制信號之輻射之一半波長的表面W反射之輻射而縮減對位置信號之消極影響。
在一實施例中,方法能夠使用物鏡15、SIL 60與表面W之間的已經可用光學路徑。可以較小臨界體積將所添加之組件提供於(諸如)物鏡15上方。因此,在一實施例中,提供通過物鏡15及SIL 60(其已經用於度量衡/檢測)而操作且可藉由已經可用照明源而獲得且因此可最小化對光學系統之額外複雜度的聚焦控制信號。藉由通過SIL 60進行操作,直接使用SIL 60及物鏡15來執行物鏡15相對於SIL 60之聚焦位置之量測。
在一實施例中,控制信號實現SIL 60與物鏡15之間的主動阻尼及/或對作用於SIL 60及/或物鏡15之外部干擾之抑制,此可實現:(i)透過較快運動之較高產出率及/或(ii)對假定SIL 60在物鏡15的焦點上之一或多個其他控制信號之較低干擾。
在一實施例中,提供對程序變化(例如,自不同表面之不同反射係數)穩固之方法及系統,此係因為在一實施例中,一起處理來自至少兩個偵測器之信號,且因此,可無需絕對信號。
在一實施例中,提供進行如下操作之方法及系統:(i)將偏振輻 射經由物鏡15提供於SIL 60與外部環境之界面處;(ii)對自界面及鄰近於SIL 60之表面W反射之輻射之偏振進行過濾;及(iii)自在界面處反射(歸因於全內反射)與在表面W處反射之輻射之相移的差而獲得位置信號。因此,藉由利用由界面處之全內反射引起的s偏振輻射與p偏振輻射之間的相移而將自界面之反射與自表面W之反射分離來獲得關於SIL 60及/或物鏡15之位置信號。
在一實施例中,提供將具有已知第一偏振狀態之輻射聚焦至鄰近於表面W之SIL 60中的方法及系統。由在SIL 60內部在SIL 60與外部環境之界面處的全內反射而反射的輻射實質上經偏振混合,亦即,包含第一偏振狀態之輻射且包含第二正交偏振狀態之輻射。自表面W反射之輻射將歸因於相對小入射角而大體上自第一偏振狀態不變。接著,藉由偵測處於第二偏振狀態中之光,可獲得表示SIL 60之位置信號(例如,聚焦誤差信號),此係因為自SIL 60之界面反射之輻射與自表面W反射之輻射有效地分離。以此方式,避免了原本在偵測到第一偏振狀態的情況下會發生的位置信號中在自SIL反射之輻射與自表面W反射之輻射之間的串擾。位置信號可為如上文所描述之可用以判定SIL 60與物鏡15之間的相對位置之S曲線。
雖然已主要關於接近及/或回縮運動來論述本文之實施例,但本文所論述之技術及設備亦可用於維持光學組件之焦點相對於另一組件之位置(例如,在外部干擾之內容背景中)。
在一實施例中,為了提供本文中所描述之控制,可幾乎不存在或不存在對機械硬體之影響,可存在對光學硬體之有限影響,且經由設定點產生器之延伸及可應用信號處理對運動控制軟體可存在有限影響。
如上文所描述,在一實施例中,提供用以藉由基於一或多個特定信號之技術而提供相對於聚焦位置之位置控制的各種技術。該等技 術在諸如散射計、對準感測器(其使用一或多個對準標記來判定對準)、編碼器或干涉計(其實現位置量測)及/或高度或位階感測器(其使能夠量測表面之位置)之光學度量衡或檢測設備中具有特定適用性,但可在SIL之其他應用中適用或在一物件經定位及/或經維持成極接近於另一物件(例如,在低於400奈米之範圍內)之其他應用中適用。該技術無需以獨佔方式應用,且可結合一或多個其他技術(包括所引用文件中論述之一或多個技術)而應用。
雖然本文之各種實施例主要描述SIL與物鏡之間的位置控制,但所揭示方法及設備可用以控制任何光學組件相對於另一光學組件之位置。
對間隙之參考不意欲暗示SIL 60與目標30之間的介質必須為(例如)空氣,或甚至其必須為氣態。在任何特定實施中在間隙內之介質可為真空或部分真空、折射率符合設備之光學功能之要求的任何氣態或液體介質。
本文所描述之偵測器可量測在單一波長(或窄波長範圍)下之輻射之強度、分離地在多個波長下之輻射之強度,或遍及一波長範圍而整合之輻射之強度。本文所描述之偵測器可分離地量測橫向磁偏振輻射及橫向電偏振輻射之強度及/或橫向磁偏振輻射與橫向電偏振輻射之間的相位差。本文所描述之偵測器可偵測經由偏振器而傳遞之偏振輻射,且因此,提供偏振敏感偵測,而不(例如)必需量測偏振。
本文件中所描述之演算法可經由待藉由(例如)處理器系統PU或其呈專用微處理器或其類似者之形式的等效者執行之合適軟體程式之寫碼來實施。
本文中所描述之任何控制器或控制系統可在一或多個電腦程式由位於微影設備之至少一個組件內的一或多個電腦處理器讀取時各自或組合地可操作。該等控制器或該等控制系統可各自或組合地具有用 於接收、處理及發送信號之任何合適組態。一或多個處理器經組態以與控制器或控制系統中之至少一者通信。舉例而言,每一控制器或控制系統可包括用於執行包括用於上文所描述之方法之機器可讀指令的電腦程式之一或多個處理器。控制器或控制系統可包括用於儲存此等電腦程式之資料儲存媒體及/或用以收納此媒體之硬體。因此,該(該等)控制器或該(該等)控制系統可根據一或多個電腦程式之機器可讀指令而操作。
在以下編號條項中提供根據本發明之另外實施例:
1.一種方法,其包含:藉由一光學組件將一第一偏振狀態之入射輻射提供至一物件與一外部環境之一界面中,其中一表面被提供成鄰近於該界面且與該界面相分離達一間隙;自自該界面及自該表面反射之入射輻射偵測由該界面處之該第一偏振之入射輻射之該反射引起的相異於該反射輻射中之該第一偏振狀態之該輻射的一第二不同偏振狀態之輻射;及基於該經偵測輻射產生表示該物件及/或該組件之一位置之一位置信號。
2.如條項1之方法,其進一步包含自該反射輻射過濾該第二不同偏振狀態之該輻射。
3.如條項2之方法,其中該過濾包含經由一偏振器來傳遞該反射輻射。
4.如條項3之方法,其中該偏振器實質上僅傳播處於該第二偏振狀態之輻射。
5.如條項2至4中任一項之方法,其中該過濾包含移除該反射輻射之一中心部分使得該經偵測輻射為該中心部分外部之輻射。
6.如條項1之方法,其包含增加該反射輻射中之該第二偏振狀 態之該輻射的一比例,或縮減該反射輻射中之該第一偏振狀態之該輻射的一比例。
7.如條項1至6中任一項之方法,其中該第一偏振狀態之該輻射包含在一第一方向上線性偏振之輻射,且該第二偏振狀態之該輻射包含在一第二正交方向上線性偏振之輻射。
8.如條項1至6中任一項之方法,其中該第一偏振狀態之該輻射包含圓形偏振輻射。
9.如條項1至8中任一項之方法,其中該反射輻射歸因於該界面處之全內反射而反射。
10.如條項1至9中任一項之方法,其進一步包含藉由該光學組件將該第一偏振狀態中之該輻射聚焦於該界面處。
11.如條項1至10中任一項之方法,其中該位置信號表示該光學組件之焦點與該物件之間的一相對位置。
12.如條項1至11中任一項之方法,其進一步包含基於該位置信號而控制該光學組件與該物件之間的一相對位置以將該光學組件之一焦點提供或維持在該界面處或附近。
13.如條項12之方法,其中該控制包含用以主動阻尼該相對位置及/或抑制作用於該光學組件及/或該物件的一外部干擾之封閉迴路控制。
14.如條項1至13中任一項之方法,其進一步包含控制在(i)該光學組件及該物件與(ii)鄰近於該界面之該表面之間的一相對移動期間該光學組件與該物件之間的一相對位置。
15.一種方法,其包含:藉由一光學組件將輻射朝向一物件與一外部環境之一界面聚焦至該物件中;在該界面處藉由全內反射而反射經聚焦輻射; 偵測反射輻射;及基於該經偵測反射輻射而產生表示該光學組件之焦點與該物件之間的相對位置之一位置信號。
16.如條項15之方法,其進一步包含基於該位置信號而控制該光學組件與該物件之間的一相對位置以將該光學組件之該焦點提供或維持在該界面處或附近。
17.如條項16之方法,其中該控制包含用以主動阻尼該相對位置及/或抑制作用於該光學組件及/或該物件的一外部干擾之封閉迴路控制。
18.如條項15至17中任一項之方法,其進一步包含控制在(i)該光學組件及/或該物件與(ii)鄰近於該界面之一表面之間的相對移動期間該光學組件與該物件之間的一相對位置。
19.如條項15至18中任一項之方法,其中該經聚焦輻射包含偏振輻射。
20.一種方法,其包含:藉由一光學組件將一第一偏振狀態之輻射提供至一物件中而提供朝向該物件與一外部環境之一界面;自該界面反射輻射,該反射輻射包含由該界面處之該第一偏振狀態之該輻射之該反射引起的正交於該第一偏振狀態之一第二偏振狀態之輻射;處理該反射輻射以產生實質上僅具有該第二偏振狀態之輻射或具有關於該反射輻射的該第二偏振狀態之該輻射之高於該第一偏振狀態的一比例之經處理輻射;及偵測該經處理輻射且基於該經偵測之經處理輻射而產生表示該物件及/或該組件之位置之一位置信號。
21.如條項20之方法,其中該第一偏振狀態在一第一方向上線 性偏振,且該第二偏振狀態在一第二正交方向上線性偏振。
22.如條項20或21之方法,其中處理該反射輻射包含使用實質上僅傳播該第二偏振狀態之輻射之一偏振器。
23.如條項20至22中任一項之方法,其中該反射輻射歸因於該界面處之全內反射而反射。
24.如條項20至23中任一項之方法,其進一步包含藉由該光學組件將該第一偏振狀態之該輻射聚焦於該界面處。
25.如條項20至24中任一項之方法,其中該位置信號表示該光學組件之焦點與該物件之間的一相對位置。
26.如條項20至25中任一項之方法,其進一步包含基於該位置信號而控制該光學組件與該物件之間的一相對位置以將該光學組件之一焦點提供或維持在該界面處或附近。
27.如條項26之方法,其中該控制包含用以主動阻尼該相對位置及/或抑制作用於該光學組件及/或該物件的一外部干擾之封閉迴路控制。
28.如條項20至27中任一項之方法,其進一步包含控制在(i)該光學組件及/或該物件與(ii)鄰近於該界面之一表面之間的一相對移動期間該光學組件與該物件之間的一相對位置。
29.一種方法,其包含:藉由一光學組件將入射輻射提供至一物件中而提供朝向該物件與一外部環境之一界面,其中一表面被提供成鄰近於該界面且與該界面相分離達一間隙;處理由該界面處及該表面處之該入射輻射之該反射引起的反射輻射,以縮減該反射輻射中之自該表面反射的輻射之一比例;及基於該經處理輻射產生表示該物件及/或該組件之一位置之一位置信號。
30.如條項29之方法,其中該入射輻射包含在一第一方向上線性偏振。
31.如條項30之方法,其中該處理包含縮減該反射輻射中之在該第一方向上線性偏振的輻射之一量。
32.如條項31之方法,其中該處理包含使用一偏振器來處理該反射輻射,該偏振器實質上僅傳播在不同於該第一方向之一第二方向上線性偏振的輻射。
33.如條項32之方法,其中產生該位置信號包含偵測在該第二方向上線性偏振之輻射,且基於在該第二方向上線性偏振之該經偵測輻射而產生該位置信號表示。
34.如條項29至33中任一項之方法,其中自該界面之該反射輻射歸因於該界面處之全內反射而反射。
35.如條項29至34中任一項之方法,其進一步包含藉由該光學組件將該輻射聚焦於該界面處。
36.如條項29至35中任一項之方法,其中該位置信號表示該光學組件之焦點與該物件之間的一相對位置。
37.如條項29至36中任一項之方法,其進一步包含基於該位置信號而控制該光學組件與該物件之間的一相對位置以將該光學組件之一焦點提供或維持在該界面處或附近。
38.如條項37之方法,其中該控制包含用以主動阻尼該相對位置及/或抑制作用於該光學組件及/或該物件的一外部干擾之封閉迴路控制。
39.如條項29至38中任一項之方法,其進一步包含控制在(i)該光學組件及/或該物件之間與(ii)該表面之間的一相對移動期間該光學組件與該物件之間的一相對位置。
40.一種方法,其包含: 藉由一光學組件將圓形偏振之輻射提供至一物件中而提供朝向該物件與一外部環境之一界面;及實質上僅基於由以大於與該界面相關聯之一臨界角之角度入射於該界面處之輻射引起的自該界面反射之輻射而產生表示該物件及/或物鏡之一位置之一位置信號。
41.如條項40之方法,其進一步包含阻擋由以小於或等於與該界面相關聯之該臨界角之角度入射於該界面處之輻射引起的自該界面反射之輻射。
42.如條項41之方法,其中該阻擋包含使用一光罩,該光罩包含自該反射輻射之光軸與該光罩之交叉點間隔開的一孔隙。
43.如條項40或41之方法,其包含偵測自該界面反射之未被阻擋的輻射,且基於該經偵測反射輻射而產生該位置信號表示。
44.如條項40至43中任一項之方法,其中與該圓形偏振輻射不同的一偏振狀態之輻射係由該界面處之該入射輻射之該反射引起,且該方法進一步包含自該反射輻射對該不同偏振狀態之該輻射進行過濾。
45.如條項44之方法,其中該過濾包含經由一偏振器來傳遞該反射輻射。
46.如條項40至45中任一項之方法,其進一步包含藉由該光學組件將該輻射聚焦於該界面處。
47.如條項40至46中任一項之方法,其中該位置信號表示該光學組件之焦點與該物件之間的一相對位置。
48.如條項40至47中任一項之方法,其進一步包含基於該位置信號而控制該光學組件與該物件之間的一相對位置以將該光學組件之一焦點提供或維持在該界面處或附近。
49.如條項48之方法,其中該控制包含用以主動阻尼該相對位 置及/或抑制作用於該光學組件及/或該物件的一外部干擾之封閉迴路控制。
50.如條項40至49中任一項之方法,其進一步包含控制在(i)該光學組件及/或該物件與(ii)鄰近於該界面之一表面之間的一相對移動期間該光學組件與該物件之間的一相對位置。
51.如條項1至50中任一項之方法,其中該物件包含一固體浸潤透鏡。
52.如條項1至51中任一項之方法,其中該光學組件包含一物鏡。
53.如條項1至52中任一項之方法,其進一步包含將該物件定位成距一表面在1奈米至400奈米內。
54.一種製造器件之方法,其中使用一微影程序將一器件圖案應用至一系列基板,該方法包括:使用該如條項1至53中任一項之方法來檢測作為該器件圖案之部分或除了該器件圖案以外而形成於該等基板中之至少一者上的至少一目標;及根據該方法之結果而針對稍後基板來控制該微影程序。
55.一種包含機器可讀指令之非暫時性電腦程式產品,該等機器可讀指令用於使一處理器執行該如條項1至54中任一項之方法。
56.一種系統,其包含:一檢測設備,其經組態以將一光束提供於一基板上之一量測目標上且偵測由該目標重新導向之輻射以判定一微影程序之一參數;及該如條項55之非暫時性電腦程式產品。
57.如條項56之系統,其進一步包含一微影設備,該微影設備包含:一支撐結構,其經組態以固持用以調變一輻射光束之一圖案化器件;及一投影光學系統,其經配置以將該經調變輻射光束投影至一輻射敏感基板上。
儘管在本文中可特定參考在用以檢測或量測與(例如)光學微影相關聯之項目的度量衡或檢測設備之內容背景中的本發明之實施例之使用,但應瞭解,本文中所描述之方法及設備可用於其他應用中,例如,壓印微影、整合式光學系統之使用或製造、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案的使用或製造、平板顯示器之使用或製造、液晶顯示器(LCD)之使用或製造、薄膜磁頭之使用或製造等等。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)、度量衡工具及/或檢測工具中處理本文中所提及之基板。適用時,可將本文之揭示內容應用於此等及其他基板處理工具。另外,可將基板處理一次以上,例如,以便產生多層IC,使得本文所使用之術語「基板」亦可指已經含有多個經處理或未處理層之基板。
本文所使用之術語「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,具有小於約400奈米且大於約20奈米或為約365奈米、355奈米、248奈米、193奈米、157奈米或126奈米之波長)。
術語「透鏡」在內容背景允許時可指各種類型之光學組件(包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件)中之任一者或組合。
雖然上文已描述本發明之特定實施例,但應瞭解,可以與所描述之方式不同之其他方式來實踐本發明。舉例而言,本發明之一實施例可採取以下形式:電腦程式,其含有描述如本文中所揭示之方法之機器可讀指令的一或多個序列;或非暫時性資料儲存媒體(例如,半導體記憶體、磁碟或光碟等等);或具有此電腦程式之暫時性媒體。此外,可在兩個或兩個以上電腦程式中體現機器可讀指令。兩個或兩個以上電腦程式可儲存於一或多個不同資料儲存媒體上。
以上之描述意欲為說明性而非限制性的。因此,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 下對所描述之本發明進行修改。
15‧‧‧接物鏡/透鏡系統/支撐物鏡/可移動物鏡/光學組件
60‧‧‧光學元件/微型固體浸潤透鏡(SIL)/光學組件
700‧‧‧可移動支撐件
710‧‧‧可移動支撐件
720‧‧‧致動器
730‧‧‧致動器
740‧‧‧支撐件
750‧‧‧彈簧/阻尼
760‧‧‧彈簧/阻尼
770‧‧‧信號
780‧‧‧信號
785‧‧‧信號
790‧‧‧輻射光束/輻射
795‧‧‧間隙
797‧‧‧固體浸潤透鏡(SIL)頂端/平面頂端
798‧‧‧焦點/聚焦位置
W‧‧‧基板/表面

Claims (14)

  1. 一種方法,其包含:藉由一光學組件將一第一偏振狀態之入射輻射提供至一物件與一外部環境之一界面中,其中一表面被提供成鄰近於該界面且與該界面相分離達一間隙;從自該界面及自該表面反射之入射輻射偵測由該界面處之該第一偏振之入射輻射之該反射引起的相異於該反射輻射中之該第一偏振狀態之該輻射的一第二不同偏振狀態之輻射;及產生表示該光學組件之焦點與該物件之間的一相對位置之一位置信號。
  2. 如請求項1之方法,其進一步包含使用一偏振器自該反射輻射過濾該第二不同偏振狀態之該輻射。
  3. 如請求項1或2之方法,其中該第一偏振狀態之該輻射包含在一第一方向上偏振之輻射,且該第二偏振狀態之該輻射包含在一第二正交方向上偏振之輻射。
  4. 一種方法,其包含:藉由一光學組件將輻射聚焦至一物件中,該物體朝向(toward)該物件與一外部環境之一界面聚焦至該物件中;在該界面處藉由全內反射而反射經聚焦輻射;偵測反射輻射;基於該經偵測反射輻射而產生表示該光學組件之焦點與該物件之間的相對位置之一位置信號;及阻擋由以小於或等於與該界面相關聯之一臨界角之角度入射於該界面處之輻射引起的自該界面反射之輻射。
  5. 如請求項4之方法,其進一步包含基於該位置信號而控制該光學 組件與該物件之間的一相對位置以將該光學組件之該焦點提供或維持在該界面處或附近。
  6. 如請求項5之方法,其中該控制包含:用以主動阻尼該相對位置及/或抑制作用於該光學組件及/或該物件的一外部干擾之封閉迴路控制。
  7. 如請求項5或6之方法,其進一步包含:控制在(i)該光學組件及/或該物件與(ii)鄰近於該界面之一表面之間的一相對移動期間該光學組件與該物件之間的一相對位置。
  8. 如請求項4之方法,其中該阻擋包含使用一光罩,該光罩包含自該反射輻射之光軸與該光罩之交叉點間隔開的一孔隙。
  9. 如請求項4之方法,其包含偵測自該界面反射之未被阻擋的輻射,且基於該經偵測反射輻射而產生該位置信號表示。
  10. 如請求項4至6中任一項之方法,其中該物件包含一固體浸潤透鏡。
  11. 一種製造器件之方法,其中使用一微影程序將一器件圖案應用至一系列基板,該方法包括:使用該如請求項1至10中任一項之方法來檢測作為該器件圖案之部分或除了該器件圖案以外而形成於該等基板中之至少一者上的至少一目標;及根據該方法之結果而針對稍後基板來控制該微影程序。
  12. 一種包含機器可讀指令之非暫時性電腦程式產品,該等機器可讀指令用於使一處理器執行如請求項1至11中任一項之方法。
  13. 一種系統,其包含:一檢測設備,其經組態以將一光束提供於一基板上之一量測目標上且偵測由該目標重新導向之輻射以判定一微影程序之一參數;及如請求項12之非暫時性電腦程式產品。
  14. 如請求項13之系統,其進一步包含一微影設備,該微影設備包含:一支撐結構,其經組態以固持用以調變一輻射光束之一圖案化器件;及一投影光學系統,其經配置以將該經調變輻射光束投影至一輻射敏感基板上。
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