TWI608308B - 控制光學組件相對於表面之位置的方法與系統、製造裝置之方法、非暫時性電腦程式產品、及偵測設備 - Google Patents

控制光學組件相對於表面之位置的方法與系統、製造裝置之方法、非暫時性電腦程式產品、及偵測設備 Download PDF

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Description

控制光學組件相對於表面之位置的方法與系統、製造裝置之方法、非暫時性電腦程式產品、及偵測設備
本描述係關於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於基板上(通常應用於基板之目標部分上)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之個別層上的電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包括晶粒之一部分、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，單一基板將含有被連續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照射每一目標部分；及所謂掃描器，其中藉由在給定方向(「掃描」方向)上使圖案掃描經過輻射光束同時平行或反平行於此方向而同步地掃描基板來照射每一目標部分。亦有可能藉由將圖案壓印至基板上而將圖案自圖案化裝置轉印至基板。
為了監視微影製程，檢測經圖案化基板且量測經圖案化基板之一或多個參數。該一或多個參數可包括(例如)形成於經圖案化基板中或上之連續層之間的疊對誤差，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。存在用於對在微影製程中形成之微觀結構進行量測的各種技術，包括使用掃描電子顯微鏡及/或各種特殊化工具。
特殊化檢測工具之一種快速且非侵入性形式為散射計，其中輻射光束經引導至基板之表面上之目標上，且量測經散射或經反射光束之性質。藉由比較光束在其由基板反射或散射之前及之後的一或多個性質，可判定基板之一或多個性質。兩種主要類型之散射計為已知的。光譜散射計將寬頻帶輻射光束引導至基板上且量測散射至特定窄角度範圍中之輻射的光譜(依據波長變化的強度)。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變化的散射輻射之強度。
散射量測之特定應用係量測週期性目標內之特徵不對稱性。此散射量測可用作(例如)疊對誤差之度量，但其他應用亦為已知的。在角度解析散射計中，可藉由比較繞射光譜之對置部分(例如，比較週期性光柵之繞射光譜中的-1階及+1階)來量測不對稱性。此可簡單地在角度解析散射量測中完成，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之縮減，需要(例如)增加量測準確度及/或縮減由專用於度量衡或檢測之目標佔據的空間。基於影像之散射量測已經設計以允許藉由依次使用-1階及+1階輻射獲得目標之分離影像而使用較小目標。此基於影像之技術之實例描述於經公開的美國專利申請公開案第US2011-0027704、US2011-0043791及US2012-0044470號中，該等專利申請公開案之全文以引用之方式併入本文中。
繼續需求目標大小之進一步縮減及準確度之改良，然而，現有技術遭受各種約束條件使得難以維持準確度及/或縮減目標之大小。改良檢測及量測技術之另一方式為使用固態浸潤透鏡(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)之極度接近產生具有大於1之極高有效數值孔徑(NA)的近場輻射。將相干或非相干輻射源與此SIL一起使用允許檢測極小目標。
為利用增大之數值孔徑，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範圍內(其中λ為量測輻射之波長)，例如在10nm至100nm或10nm至50nm範圍內，以使SIL與基板有效光學接觸。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交叉偏振分量。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，可參考經反射之雷射輻射強度控制間隙。對於任何偵測方法，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。
由於此等小間隙距離及可能的各種表面構形(不論為預期的抑或歸因於製程變化未預期的)，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態浸潤間隙距離。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(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。
在一態樣中，提供一種控制一光學組件相對於一表面之位置的方法，該方法包含：藉由一第一位置量測程序獲得一第一信號；針對一第一運動範圍使用該第一信號控制該光學組件與該表面之間的相對移動；藉由不同於該第一位置量測程序之一第二位置量測程序獲得一第二信號；及針對一第二運動範圍使用該第二信號控制該光學組件與該表面之間的相對移動，該第二運動範圍比該第一運動範圍更接近該表面。
在一態樣中，提供一種控制一光學組件相對於一表面之位置的方法，該方法包含：提供穿過該光學組件到達該表面之輻射；阻擋由該表面重導向之該輻射之至少部分，以導致一光瞳或其共軛中之照明區域的形狀或大小依據該光學組件與該表面之間的位置改變而改變；及偵測該照明區域之該經重導向輻射以產生一觸發信號，基於該觸發信號而控制該光學組件相對於該表面之該位置。
在一態樣中，提供一種方法，其包含：提供穿過一光學組件到達一表面之輻射；導致由經該表面重導向之輻射照明之一區域的形狀或大小依據該光學組件與該表面之間的位置改變而改變；使用一偵測器偵測在已傳遞通過一光罩之一孔隙之後的該經重導向輻射之至少部分以產生一偵測信號，該孔隙相對於該經重導向輻射之一光軸與該光罩的交叉點間隔開；及依據該偵測信號及該偵測信號之一經濾波版本導出一觸發信號。
在一態樣中，提供一種方法，其包含：提供穿過一光學組件到達一表面之輻射；導致由經該表面重導向之輻射照明之一區域的形狀或大小依據該光學組件與該表面之間的位置改變而改變；使用一第一偵測器偵測該經重導向輻射之至少部分以產生一第一偵測信號；使用一第二偵測器偵測該經重導向輻射之至少部分以產生一第二偵測信號，其中該第一偵測器具有在一平面中延伸之一第一偵測器輻射接收元件，且該第二偵測器具有在與該第一偵測器輻射接收元件實質上相同之平面中延伸的一第二偵測器輻射接收元件，且該第一偵測器輻射接收元件與該第二偵測器輻射接收元件大體上同心；及依據該第一偵測信號與該第二偵測信號導出一觸發信號。
在一態樣中，提供一種製造裝置之方法，其中使用一微影製程將一裝置圖案應用於一系列基板，該方法包括使用如本文中所描述之一方法來檢測作為該裝置圖案之部分或在該裝置圖案旁形成於該等基 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製程。
在一態樣中，提供一種非暫時性電腦程式產品，其包含用於導致一處理器引起執行如本文中所描述之一方法的機器可讀指令。
在一態樣中，提供一種系統，其包含：一檢測設備，其經組態以在一基板上之一量測目標上提供一光束且偵測由該目標重導向之輻射以判定一微影製程之一參數；及如本文中所描述之一非暫時性電腦程式產品。
在一態樣中，提供一種偵測設備，其包含：一第一光罩，其經組態以接收自一表面重導向且傳遞通過相對於該表面移動之一光學組件的輻射之至少部分，該第一光罩具有一孔隙以允許輻射傳遞通過其；一第一偵測器，其經組態以接收傳遞通過該第一光罩之經重導向輻射以產生一第一偵測信號；一第二光罩，其經組態以接收該經重導向輻射之至少部分，該第二光罩具有一孔隙以允許輻射傳遞通過其，其中該第一光罩包含位於該經重導向輻射之一光軸與該第一光罩之交叉點處的一孔隙，且該第二光罩包含相對於該光軸與該第二光罩之交叉點間隔開且具有與該第一光罩之該孔隙之一外周相比更遠離該光軸的一內周的一孔隙；及一第二偵測器，其經組態以接收傳遞通過該第二光罩之經重導向輻射以產生一第二偵測信號。
在一態樣中，提供一種偵測設備，其包含：一第一偵測器，其經組態以偵測輻射，該第一偵測器具有在一平面中延伸之一第一偵測器輻射接收元件；及一第二偵測器，其經組態以偵測輻射，該第二偵測器具有在與該第一偵測器輻射接收元件實質上相同之平面中延伸的一第二偵測器輻射接收元件，且該第一偵測器輻射接收元件與該第二偵測器輻射接收元件大體上同心。
在一態樣中，提供一種偵測設備，其包含：一光罩，其經組態 以接收自一表面重導向且傳遞通過相對於該表面移動之一光學組件的輻射之至少部分，該光罩具有相對於該經重導向輻射之一光軸與該光罩之交叉點間隔開的一孔隙；一偵測器，其經組態以偵測在已傳遞通過該光罩之該孔隙之後的該經重導向輻射之至少部分以產生一偵測信號；及一控制系統，其經組態以產生一觸發信號，基於該觸發信號而控制該光學組件相對於該表面之位置，該觸發信號依據該偵測信號之一經濾波版本變化。
在一態樣中，提供一種偵測設備，其包含：一偵測器，其經組態以偵測自一表面重導向且傳遞通過相對於該表面移動之一光學組件的輻射之至少部分以產生一偵測信號，其中一光瞳或其共軛中之照明區域的一形狀或大小依據該光學組件與該表面之間的位置改變而改變；及一處理器系統，其經組態以應用一軟體光罩，該軟體光罩具有相對於該經重導向輻射之一光軸與該偵測器之交叉點間隔開的一孔隙，以有效地阻擋由該偵測器接收之比該孔隙更接近該光軸的輻射之處理，以產生一觸發信號，基於該觸發信號而控制該光學組件相對於該表面之位置。
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
12‧‧‧透鏡系統/照明光學件
13‧‧‧干涉濾波器
14‧‧‧參考鏡面
15‧‧‧物鏡/接物鏡/透鏡系統
16‧‧‧部分反射表面
17‧‧‧偏振器
18‧‧‧偵測器
30‧‧‧基板目標
30'‧‧‧目標
60‧‧‧固態浸潤透鏡
62‧‧‧框架
64‧‧‧臂
66‧‧‧致動器
70‧‧‧雷射源
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‧‧‧彈簧及/或阻尼
760‧‧‧彈簧及/或阻尼
770‧‧‧信號
780‧‧‧信號
785‧‧‧信號
790‧‧‧輻射光束
795‧‧‧間隙
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‧‧‧發生量測
840‧‧‧回縮運動
845‧‧‧回縮運動
850‧‧‧回縮運動
855‧‧‧相對移動
900‧‧‧光瞳平面
910‧‧‧焦平面
1000‧‧‧光束分光器
1005‧‧‧偵測器
1010‧‧‧光罩
1015‧‧‧共軛平面
1020‧‧‧偵測器
1025‧‧‧光罩
1030‧‧‧共軛平面
1035‧‧‧光瞳
1040‧‧‧光瞳
1045‧‧‧光瞳
1100‧‧‧臨限值
1110‧‧‧過渡區
1120‧‧‧區
1130‧‧‧區
1200‧‧‧信號
1210‧‧‧信號
1220‧‧‧觸發信號
1300‧‧‧內部偵測器
1310‧‧‧外部偵測器
1320‧‧‧輸出信號
1330‧‧‧信號
1400‧‧‧照明光束
1405‧‧‧輻射光束/控制光束/輻射
1410‧‧‧光學組件
1415‧‧‧孔隙
1420‧‧‧光學組件
1425‧‧‧控制光束輻射
1430‧‧‧孔徑光闌
1435‧‧‧偵測器配置
1440‧‧‧處理器系統
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
CA‧‧‧臨界角
CH‧‧‧冷卻板
CO‧‧‧聚光器
DE‧‧‧顯影器
I/O1‧‧‧輸入/輸出通口
I/O2‧‧‧輸入/輸出通口
IF‧‧‧位置感測器
IL‧‧‧照明系統/照明器
IN‧‧‧積光器
l‧‧‧強度
L‧‧‧間距
LA‧‧‧微影設備
LACU‧‧‧微影控制單元
LB‧‧‧裝載盤
LC‧‧‧微影製造單元
LS‧‧‧水平感測器
M1‧‧‧圖案化裝置對準標記
M2‧‧‧圖案化裝置對準標記
MA‧‧‧圖案化裝置
MET‧‧‧度量衡/檢測系統
MT‧‧‧支撐結構
OA‧‧‧光軸
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/單元
PW‧‧‧第二定位器
RF‧‧‧參考框架
RO‧‧‧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
TCU‧‧‧塗佈顯影系統控制單元
W‧‧‧基板/表面
WTa‧‧‧基板台
WTb‧‧‧基板台
X‧‧‧方向
Y‧‧‧方向
Z‧‧‧方向
λ‧‧‧波長
現在將參看隨附圖式而僅借助於實例來描述實施例，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描繪包含固態浸潤透鏡(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(A)至9(D)描繪物鏡及固態浸潤透鏡相對於輻射光束之特定位置的示意性表示；圖10描繪根據一實施例之偵測器系統的示意性表示；圖11描繪根據一實施例之觸發信號相對於間隙距離的模擬示意曲線圖；圖12(A)描繪所偵測信號及所偵測信號之經濾波版本(在此實例中為低通濾波)的模擬示意曲線圖；圖12(B)描繪根據一實施例之自圖11(A)之所偵測信號及其經濾波版本導出之觸發信號的模擬示意曲線圖；且圖13描繪根據一實施例之偵測器系統的示意性表示；圖14為展示間隙偵測系統之一實施例的圖6之設備之部分的放大細節；圖15示意性地說明圖14之設備中之間隙偵測及控制配置；圖16為展示間隙偵測系統之另一實施例的圖6之設備之部分的放大細節；且圖17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，呈現可供實施實施例之實例環境為有指導性的。
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裝置(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 圖案化裝置之第一定位器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，該投影系統被支撐於參考框架(RF)上。
照明系統可包括用於引導、整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裝置之定向、微影設備之設計及其他條件(諸如，圖案化裝置是否被固持於真空環境中)的方式來支撐圖案化裝置。支撐結構可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術來固持圖案化裝置。支撐結構可為(例如)框架或台，其可視需要而被固定或可移動。支撐結構可確保圖案化裝置(例如)相對於投影系統處於所要位置。可認為本文中對術語「比例光罩」或「光罩」之任何使用與更一般術語「圖案化裝置」同義。
本文中所使用之術語「圖案化裝置」應被廣泛地解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裝置。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。一般而言，被賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中所產生之裝置(諸如，積體電路)中之特定功能層。
圖案化裝置可為透射的或反射的。圖案化裝置之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列、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、交變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。
本文中所使用之術語「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，使用透射式光罩)。或者，設備可屬於反射類型(例如，使用如上文所提及之類型的可程式化鏡面陣列，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裝置台、基板台WTa及在投影系統下方的無專用於(例如)促進量測及/或清潔等的基板之台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/或使用水平感測器LS之水平(高度、傾角，等)量測。
微影設備亦可屬於如下類型：其中基板之至少一部分可由具有相對高折射率之液體(例如，水)覆蓋，以便填充投影系統與基板之間的空間。亦可將浸潤液體應用於微影設備中之其他空間，例如，圖案化裝置與投影系統之間的空間。浸潤技術在此項技術中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。
此外，微影設備亦可屬於如下類型：至少一光學元件緊密接近基板之一部分定位，從而產生橫跨光學元件與基板之間的間隙之近場輻射。此可被稱作使用固態浸潤透鏡/光學元件之固態浸潤。
參看圖1，照明器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而言，當源為準分子雷射時，源及微影設備可為分開的實體。在此類情況下，不認為源形成微影設備之部分，且輻射光束係憑藉包含(例如)適合之引導鏡面及/或光束擴展器之光束遞送系統BD而自源SO傳遞至照明器IL。在其他情況下，舉例而言，當源為水銀燈時，源可為微影設備之整體部分。源SO及照明器IL連同光束遞送系統BD在需要時可被稱作輻射系統。
照明器IL可包含經組態以調整輻射光束之角強度分佈的調整器AD。一般而言，可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈的至少外部及/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。照明器可用於調節輻射光束，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上之圖案化裝置(例如，光罩)MA上，且由該圖案化裝置而圖案化。在已橫穿圖案化裝置MA之情況下，輻射光束B傳遞通過投影系統PS，投影系統PS將光束聚焦至基板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，干涉式裝置、線性編碼器、2-D編碼器或電容式感測器)，可準確地移動基板台WT(例如)以便將不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。類似地，第一定位器PM及另一位置感測器(其未在圖1中明確地描繪)可用於(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之路徑而準確地定位圖案化裝置MA。一般而言，可憑藉形成第一定位器PM之部分的長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現支撐結構MT之移動。類似地，可使用 形成第二定位器PW之部分的長衝程模組及短衝程模組來實現基板台WT之移動。在步進器(相對於掃描器)之情況下，支撐結構MT可僅連接至短衝程致動器，或可被固定。可使用圖案化裝置對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化裝置MA及基板W。儘管如所說明之基板對準標記佔據專用目標部分，但該等標記可位於目標部分之間的空間中(此等標記被稱為切割道對準標記)。類似地，在一個以上晶粒提供於圖案化裝置MA上之情境中，圖案化裝置對準標記可位於該等晶粒之間。
所描繪之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的大小。
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的寬度(在非掃描方向上)，而掃描運動之長度判定目標部分之高度(在掃描方向上)。
3.在另一模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，使支撐結構MT保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化裝置，且移動或掃描基板台WT。在此模式中，通常使用脈衝式輻射源，且在基板台WT之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裝置。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化裝置(諸如，上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列) 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中所展示，微影設備LA形成微影製造單元LC(有時亦被稱作微影單元(lithocell)或叢集)之部分，微影製造單元LC亦包括用以對基板執行曝光前及曝光後製程之設備。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/輸出通口I/O1、I/O2拾取一或多個基板，在不同製程設備之間移動基板且將基板遞送至微影設備之裝載盤LB。常常被統稱為塗佈顯影系統(track)之此等設備由塗佈顯影系統控制單元TCU控制，塗佈顯影系統控制單元TCU自身受監督控制系統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性質，諸如後續層之間的疊對誤差、線厚度、臨界尺寸(CD)等。因此，微影單元LC所位於之製造設施亦通常包括度量衡/檢測系統MET，度量衡/檢測系統MET接收已在微影單元中經處理之基板W中之一些或所有。度量衡/檢測系統MET可為微影單元LC之部分，例如，其可為微影設備LA之部分。
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(尤其在可足夠早且快速完成檢測以使得該批次之一或多個其他基板仍待曝光之情況下)及/或對經曝光基板之後續曝光進行調整。另外，已曝光基板可經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情況下，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，檢測設備係用於判定基板之一或多個性質，且尤其判定不同基板之一或多個性質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或微影單元LC中，或可為獨立裝置。為實現快速量測，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性質。然而，抗蝕劑中之潛影具有低對比度--在已曝露於輻射的抗蝕劑之部分與尚未曝露於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，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影(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量測。後一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)。檢測設備包含將輻射投影至基板W上之寬頻帶(白光)輻射投影儀2。將經反射輻射傳遞至光譜儀偵測器4，光譜儀偵測器4量測鏡面反射輻射之光譜10(強度依據波長變化)，如(例如)在左下方之曲線圖中所展示。根據此資料，可藉由(例如)嚴密耦合波分析及非線性回歸或藉由與如圖3之右下方所展示之模擬光譜庫的比較由處理器PU重建構導致偵測到之光譜的結構或輪廓。一般而言，對於重建構，結構之一般形式為吾人所知，且自藉以製造結構之製程之知識來假定一些參數，從而僅留下結構之幾個參數需要自經量測資料判定。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。在此裝置中，由輻射源2發 射之輻射(可為相干或非相干的)係使用透鏡系統12來準直且經由干涉濾波器13及偏振器17來傳輸，由部分反射表面16反射且經由接物鏡15聚焦至基板W上之光點S中，該輻射具有高數值孔徑(NA)，理想地為至少0.9或至少0.95。固態浸潤檢測設備(在設備之物鏡與目標之間使用近場輻射)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。
如在微影設備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與圖1之基板台WTa、WTb類似或相同。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同一基板台。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。通常將對跨越基板W之不同部位處的目標進行許多量測。可在X及Y方向上移動基板支撐件以獲取不同目標，且可在Z方向上移動該基板支撐件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，考慮且描述操作如同接物鏡被帶入至相對於基板之不同部位為方便的。倘若基板與光學系統之相對位置為正確的，則原則上彼等者中之哪一者在真實世界中移動無關緊要，或在兩者皆移動，或光學系統之一部分的組合移動(例如，在Z及/或傾斜方向上)而光學系統之其餘部分靜止且基板移動(例如，在X及Y方向上，且亦視情況在Z及/或傾斜方向上)之情況下亦如此。
由基板W重導向之輻射隨後穿過部分反射表面16傳遞至偵測器18中以便被偵測光譜。偵測器可位於背向投影式光瞳平面11中，背向投影式光瞳平面11處於透鏡系統15之焦距，然而，光瞳平面可實情為藉 由輔助光學件(未圖示)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的平面。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。
參考光束可用於(例如)量測入射輻射之強度。為進行此量測，當輻射光束入射於部分反射表面16上時，將輻射光束之部分作為參考光束穿過部分反射表面16而朝向參考鏡面14透射。接著將參考光束投影至同一偵測器18之不同部分上或者投影至不同偵測器(未圖示)上。
一或多個干涉濾波器13可用於選擇在(比如)405nm至790nm或甚至更低(諸如，200nm至300nm)之範圍內的所關注波長。干涉濾波器可為可調諧的，而非包含不同濾波器之集合。可使用光柵代替干涉濾波器。孔徑光闌或空間光調變器(未圖示)可提供於照明路徑中以控制輻射在目標上之入射角範圍。
偵測器18可量測在單一波長(或窄波長範圍)下之經重導向輻射之強度、分別在多個波長下之經重導向輻射之強度，或在一波長範圍上整合之經重導向輻射之強度。此外，偵測器可分別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，其經印刷以使得在顯影之後，由固體抗蝕劑線形成長條(bar)。目標30可為2-D光柵，其經印刷以使得在顯影之後，由固體抗蝕劑柱或抗蝕劑中之介層孔形成光柵。可將長條、柱或介層孔蝕刻至基板中。圖案(例如，長條、柱或介層孔之圖案)對微影投影設備(尤其投影系統PS)中之色像差敏感，且照明對稱性及此像差之存在將在印刷成的光柵之變化中顯現。因此，印刷成的光柵之經量測資料被用於重建構光柵。可根據印刷步驟及/或其他 檢測程序之知識，將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，柱或介層孔寬度或長度或形狀)輸入至由處理器PU執行之重建構程序。
除藉由重建構之參數量測以外，角度解析散射量測亦有用於產品及/或抗蝕劑圖案中之特徵之不對稱性的量測。不對稱性量測之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。使用圖3或圖4之儀器的不對稱性量測之概念描述(例如)於美國專利申請公開案US2006-066855中，該公開案之全文併入本文中。簡言之，雖然目標之繞射光譜中之繞射階的位置僅由目標之週期性判定，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之儀器中(其中偵測器18可為影像感測器)，繞射階的此不對稱性直接呈現為由偵測器18記錄之光瞳影像中的不對稱性。此不對稱性可由單元PU中之數位影像處理來量測，且對照已知疊對值來加以校準。
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。為獲得不受周圍結構之干擾的繞射光譜，在一實施例中，目標30為大於照明光點S之寬度(例如，直徑)的週期性結構(例如，光柵)。光點S之寬度可超過10μm或20μm，且目標寬度及長度可為30或40平方μm。換言之，目標係由照明「填充不足」，且繞射信號不受目標自身外部之產品特徵及其類似者干擾。照明配置2、12、13、17可經組態以提供跨越物鏡15之光瞳平面具有均一強度的照明。或者，藉由(例如)在照明路徑中包括孔隙，照明可限於同軸或離軸方向。
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)在裝置圖案自身內包括度量衡目標，以允許對參數(諸如，CD及/或疊 對)之變化的較準確監視及校正。為此目的，最近已設計基於繞射之度量衡的替代方法。舉例而言，在基於影像之度量衡中，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。藉由比較兩個影像，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。此技術之實例描述於美國專利申請公開案US2011-0027704、US2011-0043791及US2012-0044470中。
除縮減由度量衡目標佔據之空間以外或作為其替代方案，需要改良量測自身之性質，諸如其準確度。舉例而言，需要(例如)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建構中之各種參數之間的較佳解耦。舉例而言，需要藉由減少或消除與一個所關注參數相關聯之量測影響另一所關注參數的效應而獲得特定所關注參數中之每一者的較佳值。
由於對於大小縮減及/或準確度之需要持續存在，現有技術可遇到一些技術限制。舉例而言，一些方法需要俘獲至少±1繞射階。考慮到物鏡15之數值孔徑，此情形約束目標之週期性結構的間距(L)。為改良敏感度及/或縮減目標大小，吾人可考慮使用較短波長λ。此外，目標不可太小，否則其將不具有被視為週期性結構之足夠特徵(例如，可需要至少15條線，考慮到前述約束條件，此情況可將最小週期性結構大小固定為約5μm x 5μm)。因此，使用尺寸遠大於產品(例如，裝置)佈局之尺寸的週期性結構特徵(例如，線)來量測(作為一實例)疊對，從而使疊對量測較不可靠。理想地是，特徵線及間距應具有與產品特徵類似之尺寸。
圖6展示可實現量測自身之性質(例如，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)需要較小目標之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 之情況下可小於習知大小，例如特徵具有較小間距)。相同參考數字貫穿諸圖指相同組件。
將圖6之設備與圖4之設備比較，第一差異為提供了接近於目標30'的額外透鏡元件60。此額外透鏡為小型固態浸潤透鏡(SIL)，其具有僅約一公釐(例如，在1mm至5mm之範圍內，例如，約2mm)之寬度(例如，直徑)。在一實例中，SIL包含材料半球，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由折射率為n之材料組成，諸如玻璃、熔融石英、材料之組合等。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或超半球之大約中心處且形成光點，該光點為在不存在SIL之情況下的光點的n分之一。舉例而言，具有n=2之典型玻璃半球將經聚焦光點之寬度縮減2分之一。
光學元件在液體中之浸潤已用於增加顯微法及光微影中之解析度。固體浸潤透鏡可達成類似增益且無液體浸潤之不便/問題。然而，為確保較小光點大小實際上確實增加系統之解析度，SIL之底部必須與目標30接觸或極接近其而定位。此限制了其實際應用。
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公釐。在圖6設備中之SIL 60為微SIL的實例中，該微SIL可具有小於或等於10μm，可能小於或等於5μm之寬度(例如，直徑)。
無論使用小型SIL 60抑或使用微SIL透鏡，其皆可附接至可移動支撐件，使得控制與基板之對準及接近性比在具有較大寬度之透鏡的情況下簡單得多。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為可移動的。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可使物鏡15及SIL 60一起移動。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係在相對於框架62之相對固定位置中。此可被稱為單載物台配置，其中物鏡15及SIL 60相對於彼此而固定，且由框架62之致動器移動。在此情況下，益處可為SIL可機械地定位於物鏡之焦點中。
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可安裝於與支撐物鏡15的框架分離之框架上。在一實施例中，SIL 60經由臂64及致動器66連接至框架(例如，框架62)。致動器66可為(例如)在操作中壓電的或音圈致動的。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載物台可以大於1自由度(例如，至少3自由度)移動，(例如)在Z方向上且圍繞X軸及/或Y軸移動，以將SIL定位成實質上/基本上平行於表面。SIL載物台可不具有足以涵蓋所要全部行程範圍之機械範圍。因此，SIL載物台可用於將SIL定位於表面上方的某一小距離處，而物鏡載物台可相對於表面或相對於SIL將物鏡定位於焦點處。
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定位整個物鏡。此等不同定位器之伺服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中未展示)形成用於將SIL及目標T定位成彼此緊密接近之支撐設備。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。分離的臂及致動器允許對極小間隙之較容易控制，如下 文較詳細論述。
包括SIL 60開啟了聚焦至小得多的光點S'之可能性。SIL藉由俘獲來自目標之近場輻射而工作，且為此目的，其被定位成比來自目標結構之輻射之一個波長(λ)近得多，通常比一半波長更接近，例如，約λ/20。距離愈接近，近場信號至儀器之耦合愈強。SIL 60與目標30'之間的間隙可因此小於λ/4，例如在λ/40與λ/8之間。因為有效地增加了檢測設備之NA，因此可將目標週期性結構之間距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)散射計中之類型的非相干輻射不能聚焦至與微SIL一樣小的微米大小之光點。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。對基板上之光點大小之限制係由聚焦透鏡系統之數值孔徑及雷射波長設定。作為使用空間相干輻射之額外益處，具有雷射輻射源70之儀器可用於執行不同類型之散射量測或量測。舉例而言，相干傅立葉散射量測(CFS)可用於量測目標。
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，尤其在欲檢測多種不同目標結構及材料時。
舉例而言，重大挑戰為在由外部干擾引起之可能大得多的振動，例如，多達300nm之振動的條件下，以小(例如，間隙大小之約1%至10%)伺服誤差控制相對小的固態浸潤透鏡(SIL)，該固態浸潤透鏡具有在SIL與經量測表面之間的選自λ/40至λ/4之間的範圍，例如，10nm至100nm的間隙。此可藉由使用表示間隙距離之信號(例如，間隙誤差信號(GES))的高頻帶控制而達成。
「雙載物台」概念可用於促進SIL及物鏡接近於經量測表面之定位，且允許分離某些功能性，例如運動範圍、振動抑制能力及/或相 對於表面之SIL定位及聚焦之分離。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(在此情況下為基板W)之對準及接近性。此可被稱為SIL載物台。此外，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(在此情況下為基板W)之對準及接近性。此可為物鏡載物台。
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/或物鏡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之移動亦可導致可移動支撐件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。致動器720及/或730可為(例如)在操作中壓電的或音圈致動的。
SIL載物台可相對於物鏡載物台而機械地懸浮，此由等效彈簧及/或阻尼750表示。彈簧及/或阻尼750可併入於致動器720中及/或單獨由適當彈簧及/或阻尼器結構提供。類似地，物鏡載物台可相對於支撐件740而機械地懸浮，此由等效彈簧及/或阻尼760表示。彈簧及/或阻尼760可併入於致動器730中及/或單獨由適當彈簧及/或阻尼器結構提供。
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載物台可以 大於1自由度(例如，至少3自由度)移動，(例如)在Z方向上且圍繞X軸及/或Y軸移動，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程範圍之機械範圍。因此，SIL載物台可用於將SIL定位於表面上方的某一小距離處，而物鏡載物台可相對於表面或相對於SIL將物鏡定位於焦點處。
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以實現物鏡15及/或SIL 60相對於支撐件740及/或相對於表面W之定位。類似地，可提供一或多個信號780以實現SIL 60相對於物鏡15及/或相對於表面W之定位。可提供一或多個信號785以實現SIL 60相對於表面W之定位。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。如下文較詳細地描述，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。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在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維持於彼位置處或彼位置附近。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/或730)，以在一或多個運動中將SIL 60定位於設定點間隙值處或附近，且將SIL 60 維持於彼位置處或彼位置附近。在表面W與SIL 60之間可存在顯著的相對振動。因此，可經由高頻帶(例如，1kHz至10kHz)回饋控制系統控制SIL 60。為實現控制系統的控制，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為此項技術中已知的。
在一實施例中，致動器720可被視為精細定位器，且致動器730可被視為粗略定位器。在針對Z方向上之運動(例如，垂直運動)的一實施例中，「雙載物台」系統可實現對(1)物鏡15與SIL 60之間的焦點及(2)SIL 60與表面W之間的間隙795之控制。
此外，「雙載物台」系統可實現間隙795的相對大動態範圍，例如，具有亞10(sub-10)準確度之約mm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的交換。在一實施例中，第一設定點距離800可選自約若干公釐之範圍，例如，約1mm至5mm，或約1mm。一旦待量測之表面W在適當位置，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可選自約數百微米之範圍，例如，400微米至150微米，例如約250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之間的相對安全的相對移動，(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，可在至間隙795之第三設定點距離820的接近運動815中將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125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GES可用於之最大間隙795。
自第三設定點距離820，可在至間隙795之第四設定點距離830的接近運動825中將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可為發生量測835之間隙795。在量測期間，將間隙795實質上維持於第四設定點距離830處。
一旦量測完成，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另一量測或表面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之間的相對安全的相對移動855，以(例如)藉由SIL 60與目標之間的相對移動(例如，水平地移動表面W及/或水平地移動SIL 60)將SIL 60水平地定位於另一目標30上方。因此，在一實施例中，針對表面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損壞表面W及SIL 60。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定位於另一目標30上方。
若藉由另一表面W替換表面W或感測器被關閉，則在至第一設定點距離800之運動850中將SIL 60定位為較遠離表面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)下一操作為藉由另一表面W替換表面W或感測器被關閉。
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)。類似地，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)。類似地，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)。
此等各種運動歸因於(例如)移動部分之慣性及致動器及/或其放大器之限制而花費時間。為改良生產率，需要在感測器系統、小距離、控制系統頻帶等之限制及約束內減少花費的時間。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，運動815中之接近速度(以及運動805中之接近速度，儘管運動805比接近運動815發生得更少)可限制生產率。舉例而言，GES可僅可用於近場間隙距離之外部界限(例如，約350奈米至125奈米，例如，約300nm)，因此在SIL撞擊表面W之前的可用「制動」距離為相對短的，例如，約350奈米至125奈米(例如，約300nm)之一小部分。因此，給定系統之「制動」距離及其他條件，就判定了運動805及815之可允許的最大接近速度，例如，約100μm/s至1000μm/s，例如，250μm/s至350μm/s或約300μm/s。因此，由於GES可能不可用於近場間隙距離之外部，SIL 60與表面W之間的相對運動將在每一表面W之開始處自第一設定點距離800起及表面W上之目標之間自第二設定點距離810起之全部範圍上具有彼最大速度。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，SIL 60與表面W之間的相對運動在兩個或兩個以上步驟中被制動。在第一步驟中，在至第二設定點距離810及/或至第三設定點 距離820之範圍內使用觸發信號來應用「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」。以此方法，運動805及/或運動815中之速度可增加(例如)約10倍，例如約1mm/s至10mm/s，例如，2.5mm/s至5mm/s，例如，約3mm/s。新的可允許最大速度可由歸因於可應用組件之慣性所需的制動距離且由功率電子件判定(例如，制動距離不可超出SIL載物台之範圍)。舉例而言，多步驟制動程序可將運動815之時間減少到約5分之一。
在一實施例中，觸發信號為光學信號。在一實施例中，傳播穿過物鏡15及SIL 60且由表面W重導向且返回穿過物鏡15及SIL 60之輻射790被用作光學觸發信號之基礎。因此，藉由使用已可用於(例如)其他控制信號之照明且藉由使用相對簡單的偵測方法(其對光學路徑具有低的影響)，使用此信號對整個系統設計之影響為相對小的。
參看圖9，描繪物鏡15及SIL 60相對於輻射光束790之特定位置的示意性表示以用於判定觸發信號。亦即，圖9(A)至圖9(D)展示穿過物鏡15及SIL 60之可能的射線路徑。描繪物鏡15之光瞳平面900及焦平面910以及臨界角(CA)。在一實施例中，SIL 60為如圖9中所展示之半球形。此外，在一實施例中，SIL 60具有定位於SIL之底側之中心部分中的頂端。頂端允許實現小間隙795。如下文進一步論述，SIL 60無需具有如所展示之頂端。此外，在SIL 60與表面W之間的相對移動期間，將SIL 60保持於物鏡15之焦平面上。另外，為了易於描述，圖9僅說明不同間隙處之臨界射線，以便說明在間隙縮減時，光瞳平面上之照明半徑增加。除所描繪之臨界射線以外，其他射線將提供於圖9之光學系統之實務實施中。
取決於光束790之射線在光瞳平面中之位置，光束790之射線可以不同方式傳播穿過物鏡15。參看圖9(A)，物鏡15被臨界照明，且光瞳經填充過度。光束790之所有射線自光瞳平面900朝向SIL 60及表面 W向下傳播。若射線足夠接近於光軸OA，則其自表面W之重導向將在SIL 60之頂端上，且此射線將傳播回且穿過物鏡15。參看圖9(B)，展示距離比在圖9(A)中更小的間隙795，在光瞳平面900上存在臨界位置，在該位置中，來自表面W之經重導向射線照明SIL 60之頂端之邊緣且傳播回且穿過物鏡15。
現參看圖9(C)，展示間隙795之大小比在圖9(B)中更小，光束790之射線超出臨界位置，諸如，圖9(B)中之臨界位置。此射線在系統中被漸暈或以其它方式被完全或部分地阻擋。此漸暈/阻擋可具有若干原因。此漸暈/阻擋之實例原因為由表面W重導向之光束不再到達如圖9(C)中所展示之SIL 60之頂端。替代或另外地，其可在光學系統中之更下游發生。要點在於，只要其為系統性的，且在表面W在物鏡15之焦平面中時不發生(亦即，在焦平面中之表面W與SIL 60光學接觸時不發生)，確切何種因素導致漸暈/阻擋就不重要。此外，參看圖9(D)，展示間隙795之大小比在圖9(C)中更小，射線可超出光瞳平面900中之臨界角CA，且因此歸因於SIL 60之表面上的全內反射而不到達表面W。
因為漸暈/阻擋為光學系統之性質，且光學系統被設計及建構成穩定的，所以歸因於間隙795之大小之改變的光瞳填充為高度可重複的，且因此適合用於觸發信號之建構。因此，藉由縮減間隙795之大小，將傳播回至SIL 60中之射線的臨限值將移動。因此，(例如)在間隙795之大小縮減期間，在光軸OA與臨界角CA之間，光瞳平面將在中心部分中逐漸填充有自表面W重導向之輻射。
現參看圖10，描繪根據一實施例之偵測器系統之示意性表示，其利用圖9中之輻射行為。偵測器系統包含用以自物鏡15(未展示物鏡15及光學系統之其餘部分以使得能夠清晰展示圖10中之組件)接收輻射之光束分光器1000(不論該輻射係由表面W重導向、經內部反射 等)。光束分光器1000將輻射的一部分提供朝向偵測器1005及將輻射的一部分提供朝向偵測器1020。偵測器1005及偵測器1020中之任一者或兩者可為光電二極體或相機感測器。光學系統(未圖示)將物鏡15之光瞳平面900投影至鄰近於偵測器1005之共軛平面1015及鄰近於偵測器1020之共軛平面1030上。
在共軛平面1015處或附近，提供光罩1010。類似地，在共軛平面1030處或附近，提供光罩1025。在一實施例中，光罩1010與1025不同。以光罩1010及1025之俯視/仰視圖之形式展示其實例格式。在一實施例中，光罩1010、1025阻擋除適配於保持透射之部分內之輻射之外的所有入射輻射。在一實施例中，光罩1010及光罩1025上之透射部分具有不同半徑或寬度，且光罩1010之透射部分具有比光罩1025之透射部分更小的半徑或寬度。在一實施例中，光罩1010可包含在板之中心部分中具有透射開口(例如，諸如開放孔隙之圓形孔)之板，且光罩1025可包含具有圍繞板之中心部分的透射環狀開口(例如，諸如環形開放孔隙之環形空間)之板。
參看圖10之右手側，示意性地展示針對間隙795之三個不同距離的光瞳，其中淺色部分對應於到達光瞳之輻射，且深色部分對應於空光瞳(亦即，不存在輻射)。光瞳1035粗略地對應於圖9(D)中之狀態，其中間隙795為相對大的。在此光瞳1035中，經高度照明環係歸因於SIL 60之超出臨界角CA的內部反射。光瞳1040粗略地對應於圖9(C)中之狀態，其中間隙795比在圖9(D)中小。因此，輻射之顯著比例仍處於或超出臨界角CA且因此照明該環。臨界角CA內之另一比例達到上文所描述之漸暈/阻擋之臨界位置內，且因此被穿過SIL 60朝向偵測器1005、1020重導向。此輻射填充於光瞳之中心部分中。光瞳1045粗略地對應於圖9(C)中之另一狀態，其中發生較少漸暈/阻擋，且較多輻射795入射於表面W上且自始至終地穿過光學系統返回至偵測器。光 瞳1045可指定為觸發距離之光瞳，亦即，可終止運動或開始終止運動之點。隨著間隙795進一步被縮減，光瞳之較多中心部分將變得被照明，直至不存在漸暈/阻擋效應(在自(例如)圖9(C)至圖9(B)之過渡處)且形成固態照明光瞳(對應於(例如)圖9(A))為止。
因此，隨著間隙795被縮減，光瞳平面(角度<臨界角CA)將逐漸被輻射填充，如上文所解釋。現參看圖10中之光罩1010及1025，自對光瞳之中心部分之某一填充始，光罩1010上之透射部分(例如，孔)填充有輻射(且因此偵測器1005經照明且發射信號)，但光罩1025之透射部分(例如，環形空間)並非如此。僅當間隙795被進一步拉近時，輻射最終填充光罩1025之透射部分(例如，環形空間)(且因此偵測器1025經照明且發射信號)。偵測器1005及1020之信號之間的比率可用於如下建立觸發信號(TS)：
其中VPD2為來自偵測器1020之信號(例如，電壓信號)，VPD1為來自偵測器1005之信號(例如，電壓信號)，且項ε具有約為VPD1之雜訊位準的正值以避免因為VPD1 0的被零除問題。基於VPD1及VPD2之其他數學方程式亦可適用作觸發信號。
觸發信號可經監視以判定是否獲得某一間隙距離795。參看圖11，描繪觸發信號相對於間隙距離之模擬示意曲線圖。在此曲線圖中，可看到三個大體區。在第一區中，當間隙795之距離開始縮減時，間隙795之距離為相對大的，且僅接近於光軸之輻射將能夠自表面W傳播回至偵測器(例如，圖10之光瞳1035)。此輻射很弱，且僅由偵測器1005偵測(因為光罩1010在光軸上具有開口)且因此VPD1將具有相對小的值且VPD2將為零，因為光罩1025在光軸上實質上不透光。因此，觸發信號TS將在標記為1130之區中。與VPD1值無關，只要VPD2為零，觸發信號TS就在區1130中。此外，只要VPD1值與VPD2值相比相對 更大，觸發信號TS就在區1130中。
因此，若間隙795減小，則VPD1值將變得較大，且歸因於光罩1010之透射部分之小的寬度(例如，直徑)，VPD1值經由間隙795之距離的短暫改變而到達其最大值。但由於VPD1在方程式(1)之分母中，所以只要VPD2為零，觸發信號TS就仍為0。一旦間隙795減小至輻射亦填充光罩1025之透射部分的大小，觸發信號TS之值將在過渡區1110中增加。觸發信號TS之值可在區1110中快速達到其最大值。一旦達到VPD1及VPD2之最大值，亦即，光罩1010及1025之透射部分由強輻射完全照明，觸發信號TS將在區1120中達到其最大值且在間隙795大小縮減的其餘期間保持在此最大值。因此，區1130表示間隙795之距離較遠離過渡區1110中之間隙795之所要觸發距離的情況，區1110為間隙大小處於或達到間隙795之所要觸發距離的小過渡範圍，且區1120表示間隙795之距離小於所要觸發距離的情況。因此，如圖11中所展示，在間隙795之大小縮減期間，觸發信號TS將展示階梯狀回應，從而使得觸發信號TS適於在其超出、等於或小於某一臨限值時用作觸發器。
如將瞭解，隨間隙795之大小自間隙795之小距離增加至較大距離，將獲得類似曲線圖。區1120將對應於間隙795之小的大小，且隨後信號TS將隨著間隙795之大小增加而在過渡區1110中減小，直至信號TS處於針對間隙795之相對較大大小的區1130中為止。
因此，如圖11中所展示，臨限值1100可經定義以具有過渡區1110中之值，且可對照臨限值1100評估觸發信號TS。舉例而言，針對縮減間隙795之大小的運動，可關於值是否大於或等於臨限值1100而評估觸發信號TS。當其大於或等於臨限值1100時，可觸發動作，諸如，停止相對運動或開始停止運動。類似地，針對增加間隙795之大小的運動，可關於值是否小於或等於臨限值1100而評估觸發信號TS。當其小於或等於臨限值1100時，可觸發動作，諸如，停止相對運動、開始停 止運動或加速運動。
為獲得間隙795之所要觸發距離，可將臨限值1100適當地選為過渡區1110(見圖11)中之間隙795之所要距離。為獲得對應於觸發信號TS之不同值的實際間隙距離，間隙795之距離可與在校準步驟中判定觸發信號TS之值(及/或VPD1及VPD2之值)協調而分別經量測或可根據基本原理或藉由模擬數學計算。此外，為了在圖11之曲線圖上將過渡區1110橫向移位，亦即，為了獲得由過渡區1110覆蓋之不同範圍的間隙795之距離值，可(例如)在大小及/或形狀上更改光罩1010及1025之透射部分之設計(亦藉由(例如)校準步驟或藉由根據基本原理或藉由模擬之數學計算)。在一實施例中，另外或替代地，為了在圖11之曲線圖上將過渡區1110橫向移位，亦即，為了獲得由過渡區1110覆蓋之不同範圍的間隙795之距離值，可調整共軛光瞳平面之放大率(縮小率)(亦藉由(例如)校準步驟或藉由根據基本原理或藉由模擬之數學計算)。
藉由使用偵測器1005及1020，其可避免將經反射輻射之量與預設臨限值直接相比，且藉此，可避免對表面W之反射率的直接相依性。取決於存在於表面W上之結構、材料等，此反射率可改變數量級。因此，與偵測器1005及1020一起工作且相對於彼此評估其信號有助於使系統對於製程變化較穩固。
在一實施例中，可藉由在物鏡15之光瞳之影像處的一個經遮蔽偵測器(例如，光電二極體)產生觸發信號。詳言之，在一實施例中，使用類似於圖10之偵測器1020及其光罩1025的偵測器，該偵測器在不透光區中具有透射環部分。此量測方案之優點為光學路徑可僅具有一個偵測器及相關聯遮蔽。為提供製程變化穩固性，可將單一經量測信號(例如，VPD2)與同一信號之經濾波版本相比。在一實施例中，經濾波版本可為偵測到的信號之低通濾波版本。若在偵測器處偵測到輻射量之突然改變，則偵測器之偵測到的信號將立即改變，而同一信號之 低通版本滯後。可以電子方式或以數位方式產生同一信號之經濾波版本。因此，觸發信號TS可被定義為：
其中V PD 為偵測器之偵測到的信號，V filtered 為偵測到的信號之經濾波版本，且項ε具有約為VPD之雜訊位準的正值以避免因為V filtered 0的被零除的問題。基於VPD及V filtered 之其他數學方程式亦可適用作觸發信號。舉例而言，其他公式表示包括TS=V PD -V filtered 、 、或TS=V highpass 。
參看圖12，信號1200為相對於間隙795之距離的偵測器之偵測到的信號。在圖12之實例中，信號1210為相對於間隙795之距離的偵測到的信號之低通版本。如在曲線圖中可見，信號1210稍微滯後於信號1200。在方程式(2)中利用了此滯後以產生觸發信號1220。因此，觸發信號1220將為零，除非在偵測器處偵測到輻射強度之突然改變。此突然改變可為當觸發信號等於、超出或小於某一臨限值時用以導致如上文所描述之動作的觸發器。應將臨限值謹慎選為對於表面W反射率及接近/回縮速度(其判定觸發信號1220峰值)之變化穩固，且對於量測雜訊穩固。應依據TS信號1220之接近速度及所要寬度(亦即，TS大於零之間隙範圍)謹慎地選擇濾波器之截止頻率。
如同在圖9至圖11之實施例中，為獲得間隙795之所要觸發距離，可將觸發信號1220之臨限值適當地選為峰值(見圖12)中之間隙795之所要距離。為獲得對應於觸發信號之不同值的實際間隙距離，間隙795之距離可與在校準步驟中判定觸發信號之值(及/或V PD 之值)協調而分別經量測或可根據基本原理或藉由模擬數學計算。此外，為了在圖12之曲線圖上將信號1220之峰值移位，亦即，為了獲得由峰值覆蓋之不同範圍的間隙795之距離值，可(例如)在大小及/或形狀上更改光罩之透射部分之設計，且/或可調整共軛光瞳平面之放大率(縮小率)(其 中之兩者或一者亦藉由(例如)校準步驟或藉由根據基本原理或藉由模擬之數學計算)。
在一實施例中，在前方具有不同形狀之光罩的多個偵測器或在前方具有光罩之單一偵測器可由快速偵測器(例如，快速相機)替換，且可在軟體中藉由影像處理而執行「遮蔽」。因此，此概念可基本上相同於具有有一或多個硬體光罩之一或多個偵測器的實施例，其中該一或多個光罩在軟體中與像素化偵測器組合實施。因此，在此實施例中，快速偵測器記錄落在置放於(例如)圖10中之偵測器1020及/或偵測器1005之位置處之偵測器上的同一照明輪廓。在此實施例中，光罩1025及/或1010將不作為偵測器前方之實體結構而存在，而是出於與上文所描述之實體光罩相同的形狀考慮在軟體中實施。在一實施例中，軟體光罩在實體硬體光罩之透射部分處具有像素值「1」，且在實體硬體光罩之阻擋部分處具有像素值「0」。因此，在一實施例中，軟體光罩將隨後逐個像素地乘以由偵測器記錄之照明分佈，從而基本上關閉對應於可應用光罩之阻擋部分的像素且使可應用光罩之透射部分處的像素保持開啟。因此，軟體光罩基本上在所記錄偵測器讀數中關閉所要像素，使得其餘像素可用作偵測信號(且如本文中所描述而被處理)。
在一實施例中，可使用物鏡15之光瞳之影像處的兩個同心偵測器(例如，光電二極體)產生觸發信號。參看圖13，提供兩個同心偵測器1300及1310(例如，光電二極體)。兩個偵測器1300、1310可彼此絕緣，如圖13中所展示。因此，若中心被照明，則內部偵測器1300將偵測到照明且給出輸出信號1320。當外部偵測器1310被照明時，其將給出信號1330。因此，可藉由使用同心偵測器1300、1310而非光罩達成如同圖9中所描述的光瞳之逐漸填充之偵測。藉由使用類似此之結構化偵測器，可藉由消除光束分光器1000及光罩1010及1025而簡化圖10 之輻射路徑。由此偵測器配置產生之兩個信號類似於由圖10之實施例中之偵測器1005及1020量測的信號，且因此可以如上文所描述之類似方式導出且以類似方式評估觸發信號。代替改變光罩1010及1025之大小及/或形狀以改變經量測之間隙795之大小的範圍，可更改偵測器1300及1310之大小及/或形狀以達成相同效果。另外或替代地，為改變經量測之間隙795之大小的範圍，可調整共軛光瞳平面之放大率(縮小率)。經簡化輻射路徑之優點包括(例如)較緊湊的設計，且因為輻射並不分成多個分支，所以偵測到的信號應較強，且因此信號對雜訊比應較佳。
圖14展示圖6之設備中之接近於目標的部分之示意性部分放大圖。圖14尤其提供用於判定及控制圖6之設備中之間隙(亦即，間隙795之距離)的實例光學路徑之示意圖。圖15示意性地展示間隙判定及控制系統的實施例。就設備的作為度量衡或檢測設備之功能而言，量測照明光束1400遵循包含以下各者之照明路徑且因此此處將不做論述：光學組件12(為方便起見，圖14中未展示)、13(為方便起見，圖14中未展示)、15、16(為方便起見，圖14中未展示)、17(為方便起見，圖14中未展示)及上文參看圖6所描述之60。上文亦參看圖6描述包含用於收集由目標30'重導向之輻射的光學組件60、15的收集路徑。將由收集路徑之光學組件收集的輻射引導至連接至處理器PU(為方便起見，圖14中未展示)之偵測器18(為方便起見，圖14中未展示)以用於目標重建構或其他目的。如上文所提及，此等參數之實例應用可為判定疊對誤差。目標30'可形成於已使用圖1之微影設備及上文參看圖2所描述之處理工具之叢集而圖案化並處理的基板W上。本發明中所揭示之技術並不限於此檢測設備。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，為判定及控制間隙795，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，且可為本文中所描述之光束790、用以得到GES之光束及/或用於判定距離或位置之另一光束。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。由光學組件1410將控制光束1405穿過光學組件1420引導至SIL 60。控制光束1405可包含寬頻帶輻射之窄光束，該窄光束傳遞通過SIL 60以與基板表面實質上/基本上成正入射角地照射於目標30'上。由目標30'重導向之控制光束輻射被標註為1425，且由光學組件1420引導至偵測配置(圖14中未展示，但圖10及圖13中展示該偵測配置之一些實例)。可將孔隙1415置放於控制路徑中以縮減控制光束1405之寬度，以便增加相干長度。亦可(例如)藉由光學組件1420上之光學塗層變化控制光束1405之寬度，以便選擇照射於光學組件1410上之輻射之部分。孔徑光闌1430亦可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。
為方便描述起見，圖14中不展示用以產生控制光束1405之源。可使用發射選自400nm至900nm之範圍的一或多個波長之輻射的輻射源。源可為(例如)發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)，而非具有連續寬廣頻譜。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，在應用不要求使用高度相干光源時，圖6之雷射源70可由用以向光束1400及1405兩者供應輻射之寬頻帶光源替換。或者，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及控制間隙795之大小之值的配置。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引導至偵測器配置1435。將由偵測器配置1435產生之一或多個信號引導至與處理器PU通信之處理器系統1440。處理器系統1440分析由偵測器配置產生之一或多個信號，以判定(例如)間隙795 之距離值、如本文中所描述之制動、觸發或其他信號及/或用於組件之移動的一或多個設定點。在一實施例中，可由處理器PU執行此分析。處理器PU隨後使用判定之結果藉由啟動一或多個致動器(例如，致動器66)將間隙795之值控制為所要設定點。以此方式，達成對間隙795之伺服控制。
另外，SIL 60可由不同於零之入射角下的控制光束1405傾斜地照射。可相應地調適用以照明目標並收集由目標發射之輻射的圖14之光學配置以及控制路徑。圖16中示意性地說明藉由控制光束1405傾斜地照射SIL 60及目標30'之實例。經由光學組件1410用輻射1405相對於目標30'的法線傾斜地照射目標30'。將由目標30'重導向之輻射1425引導至如本文中所描述之偵測配置。
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，可提供(例如)根據圖14及圖15之配置的複數個光束。可提供(例如)根據圖16之配置的複數個光束。或者，可提供(例如)根據圖14及圖15之配置提供的一或多個光束與(例如)根據圖16之配置提供的一或多個光束之組合。
圖17為展示判定及控制光學設備中之組件之間的間隙之實例方法的流程圖。一般而言，由光學及電子硬體組件結合提供至處理系統之適合程式化指令而實施該方法。間隙可為(例如)高數值孔徑光學配置與反射或繞射表面(在此實例中被稱作目標表面)之間的間隙。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，且反射或繞射表面可為(例如)目標30或30'。更一般而言，間隙可在光學系統中之任何兩個組件之間。
該方法包含以下步驟：
S101：相對於光學配置，在X-Y-Z方向上之預定義位置處定位包含(例如)基板上之度量衡目標的目標結構。若有必要設定與(例如)一 或多個輻射光束一起使用的間隙值以用於較精細控制，則可使用其他感測器執行繞射表面相對於高數值孔徑光學配置之「粗略」定位(其準確度約為mm或微米)。習知基板支撐件及定位系統可用於此步驟。「精細」定位藉由遵循下文所描述之步驟來控制間隙。
S102：將一或多個輻射量測光束引導穿過光學配置且引導至目標表面上。
S103：由光學配置收集由目標重導向之輻射，且將該輻射引導至一或多個偵測器配置(諸如，上文所描述之偵測器配置)。偵測器配置基於所接收之輻射產生一或多個偵測信號。在一實施例中，藉由第一位置量測程序獲得第一信號(例如，如圖9至圖13之實施例中所描述而量測得之信號)，且藉由不同於第一位置量測程序之第二位置量測程序獲得第二信號(例如，GES信號)。在一實施例中，S103之量測可包含提供穿過光學組件到達表面之輻射；阻擋由表面重導向之輻射之至少部分，以導致光瞳或其共軛中之照明區域的形狀或大小依據光學組件與表面之間的位置改變而改變；及偵測照明區域之經重導向輻射。
S104：處理系統分析一或多個偵測信號且判定(例如)間隙795之距離值、如本文中所描述之制動、觸發或其他信號及/或用於組件之移動的一或多個設定點。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間隙控制，就將重複步驟S102至S104。舉例而言，在一實施例中，照明區域之偵測到的經重導向輻射可用於產生觸發信號，基於該觸發信號而控制光學組件相對於表面之位置。
S105：使用或基於步驟S104之輸出而控制間隙距離795。舉例而言，可將間隙795之距離值與設定值相比，且處理器PU可隨後發出命令以導致光學配置之一或多個部分與目標表面之間的相對位置改變。在圖6之檢測設備的實例中，可使用致動器66調整間隙795之距離。在 一實施例中，針對第一運動範圍(例如，至設定點810及/或820)使用上文所描述之第一信號提供對光學組件(例如，SIL 60)與表面(例如，表面W)之間的相對移動之控制，且針對第二運動範圍(例如，至設定點830)使用如上文所描述之第二信號提供對光學組件與表面之間的相對移動之控制，第二運動範圍比第一運動範圍更接近表面。
因此，在一實施例中，提供至少兩步驟制動系統或程序以用於近場度量衡/檢測。提供經由物鏡15及SIL 60(其已用於度量衡/檢測)操作且可藉由已可用的照明源獲得且因此可最小化光學系統之額外複雜度的偵測/觸發信號。藉由經由SIL 60操作，在SIL 60與表面W之間直接執行表面W與SIL 60之間的距離之量測。
此外，在一實施例中，提供對製程變化(例如，來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，相對於彼此而比較來自至少兩個偵測器之信號，且因此無需絕對信號。在一實施例中，藉由(例如)對位於系統之偵測器前方之光罩之孔隙大小及/或形狀的適當設計及/或對共軛光瞳平面之放大率(縮小率)的適當設計，提供了設計可引起觸發的間隙距離的自由。
雖然已主要關於接近表面W(例如，目標30/30'之表面)而論述本文中之實施例，但本文中論述之技術及設備亦可用於回縮及/或相對於表面W將光學組件維持於某一最小高度上方。
舉例而言，可藉由在可行的情況下儘可能地縮減用於在目標之間移動的間隙795之回縮距離(例如，間隙795之第二設定點距離810)而顯著改良生產率。舉例而言，可能需要將第二設定點距離810自約數百微米之範圍縮減至(例如)175微米至50微米範圍內。選擇間隙795之回縮距離以幫助確保在表面W與SIL 60之間的實質上水平運動期間SIL 60不撞擊表面W。回縮距離將取決於眾多變數，諸如，溫度之變化、基板台厚度之變化、基板厚度及基板上之一或多個製程層的變 化、在z/Rx/Ry上基板載物台相對於SIL 60之定位的變化(若傾斜基板移動，則在運動期間SIL-基板距離改變)及/或基板載物台及SIL 60之動態振動。
然而，在表面W與SIL 60之間的實質上水平運動期間(或在SIL 60與表面W相對於彼此基本上靜止時)，此等變數中之許多可幾乎未改變。因此，在幾乎不存在變化之情況下，數百微米之回縮距離可能太保守。但將回縮距離縮減至175微米至50微米範圍內(例如，縮減至50μm至100μm或約70μm)可導致不可接受的碰撞風險。此風險可藉由額外「遠場間隙」感測器來減輕。
因此，在一實施例中，將類似於上文所描述之信號用於(且可能經設計以用於)回縮高度。因此，舉例而言，在對表面W之檢測或度量衡量測之後，使用編碼器、干涉計或其他感測器(在感測器載物台處具有參考之感測器)藉由SIL 60與表面W之間的相對移動而將間隙795之大小增加至所要回縮高度(例如，175微米至50微米，例如，50μm至100μm或約70μm)。接著，在表面W與SIL 60之間的相對水平運動期間，如上文針對多步驟「制動」程序所描述，經由光學系統偵測輻射光束，且相對應地產生觸發信號。因此，當間隙歸因於如上文所描述之變化而縮減大小且縮減至(例如)50μm之觸發位準(其中回縮高度為70μm)使得越過觸發信號的臨限值時，觸發可被產生且被用於回縮(例如)SIL 60。
觸發位準應使得在表面W與SIL 60之間的相對運動期間存在足夠的時間以作出回應。亦應考慮SIL 60之底部之幾何形狀及基板拓撲，例如，經由SIL 60之所量測距離可並非SIL 60與表面W之間的最小距離。
在一實施例中，可提供多步驟安全機制，其中：1)在第一觸發位準(例如，50μm)處，表面W與SIL 60之間的間隙之距離增加(例如， SIL 60被回縮)，及2)在第二觸發位準(例如，30μm)處，表面W與SIL 60之間的相對水平運動被停止。因此，第一觸發可允許相對水平運動，而第二觸發將實際上為「緊急」停止(例如，其可在處理中導致延遲)。
因此，在一實施例中，可存在與間隙795之不同大小相關聯的多個觸發臨限值。舉例而言，可存在：1)「制動」觸發，其具有間隙795之相關聯大小，如上文針對朝向表面W之接近所描述，及/或2)回縮觸發，其具有間隙795之相關聯大小，用於在間隙795處於用於SIL 60與表面W之間的相對水平運動之高度時，導致SIL 60與表面W之間的相對實質上垂直運動(例如，導致致動器將SIL 60移動遠離表面W)，及/或3)「緊急」觸發，其具有間隙795之相關聯大小，用以導致表面W與SIL 60之間的相對水平運動停止。
在一實施例中，可自同一信號判定1)及2)或1)及3)之觸發。為實現多個觸發位準(亦即，間隙795之大小)，可提供具有不同光罩組態之額外偵測器。在使用偵測器及「軟體」光罩之實施例中，可在SIL 60與表面W之間的相對位置之不同點處使用不同軟體光罩。舉例而言，第一軟體光罩可用於1)，第二軟體光罩可用於2)，且第三軟體光罩可用於3)。
在一實施例中，為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，且可經由設定點產生器及可應用信號處理之擴展，對運動控制軟體存在有限影響。
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控制間隙的各種技術。該等技術在諸如以下各者之光學 度量衡或檢測設備中具有特定適用性：散射計、對準感測器(其判定對準標記之間的對準)、編碼器或干涉計(其實現位置量測)及/或高度或水平感測器(其實現對表面之位置之量測)；但可應用於SIL之其他應用中或應用於物件經定位及/或維持成非常接近於另一物件(例如，在低於400nm範圍內)之其他應用中。該技術無需以排他方式應用，且可與一或多個其他技術(包括所引用文件中所論述之一或多個技術)組合應用。
雖然本文中之各種實施例主要描述SIL相對於基板/目標表面之位置控制，但所揭示之方法及設備可用於控制任何組件(諸如，微型懸臂支架)相對於任何表面之位置。
對間隙之參考並不意欲暗示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。
可經由編碼待由(例如)處理器PU或其等效物(呈專用微處理器或類似者形式)執行之適合軟體程式而實施本文件中所描述之演算法。
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中的一或多個電腦處理器讀取時各自或組合地可操作。控制器或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適合的組態。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的機器可讀指令之電腦程式的一或多個處理器。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/或用以接收此等媒體之硬體。因此，控制器或控制系統可根據一或多個電腦程式之機器可讀指令操作。
儘管在本文中可能在用於檢測或量測與(例如)光學微影相關聯之 物品的度量衡或檢測設備之內容背景中特定參考本發明之實施例之使用，但將瞭解，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。可在曝光之前或之後在(例如)塗佈顯影系統(通常將抗蝕劑層應用於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。此外，可將基板處理一次以上，(例如)以便產生多層IC，使得本文中所使用之術語基板亦可指已含有多個經處理層之基板。
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，其包括紫外線(UV)輻射(例如，具有小於約400nm且大於約20nm或約365nm、355nm、248nm、193nm、157nm或126nm之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如，具有5nm至20nm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)中之任一者或其組合。
儘管上文已描述本發明之特定實施例，但將瞭解，可以與所描述之方式不同的其他方式來實踐本發明。舉例而言，本發明之一實施例可呈以下形式：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；或具有此電腦程式之非暫時性資料儲存媒體(例如，半導體記憶體、磁碟或光碟等)或暫時性媒體。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。
上文之描述意欲為說明性而非限制性的。因此，對於熟習此項技術者而言將顯而易見，可在不脫離下文所闡明之申請專利範圍的範 疇之情況下對所描述之本發明進行修改。
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‧‧‧發生量測
840‧‧‧回縮運動
845‧‧‧回縮運動
850‧‧‧回縮運動
855‧‧‧相對移動

Claims (34)

  1. 一種控制一光學組件(optical component)相對於一表面之位置的方法，該方法包含：藉由一第一位置量測程序獲得一第一信號；針對一第一運動範圍使用該第一信號控制該光學組件與該表面之間的相對移動；藉由不同於該第一位置量測程序之一第二位置量測程序獲得一第二信號；及針對一第二運動範圍使用該第二信號控制該光學組件與該表面之間的相對移動，該第二運動範圍比該第一運動範圍更接近該表面，其中獲得該第一信號包含：提供穿過該光學組件到達該表面之輻射；阻擋(blocking)由該表面重導向(redirected)之該輻射之至少部分，以導致一光瞳(pupil)或其共軛(conjugate)中之照明區域的形狀或大小依據(as a function of)該光學組件與該表面之間的位置改變而改變；及偵測該照明區域之該經重導向輻射以產生用於導出該第一信號之一信號；及其中該偵測包含：使用一第一偵測器偵測在已傳遞通過一第一光罩之一孔隙(aperture)之後的該經重導向輻射之至少部分以產生一第一偵測信號；使用一第二偵測器偵測在已傳遞通過一第二光罩之一孔隙之後的該經重導向輻射之至少部分以產生一第二偵測信號；及 依據該第一偵測信號與該第二偵測信號導出(deriving)該第一信號。
  2. 如請求項1之方法，其中該第一光罩包含位於該經重導向輻射之一光軸與該第一光罩之交叉點處的一孔隙，且該第二光罩包含相對於該光軸與該第二光罩之交叉點間隔開且具有與該第一光罩之該孔隙之一外周相比更遠離該光軸的一內周的一孔隙。
  3. 如請求項1之方法，其中該偵測包含：使用一偵測器偵測在已傳遞通過一光罩之一孔隙之後的該經重導向輻射之至少部分以產生一偵測信號，該孔隙相對於該經重導向輻射之一光軸與該光罩的交叉點間隔開；及依據該偵測信號之一經濾波版本導出該第一信號。
  4. 如請求項1之方法，其中該偵測包含：使用一第一偵測器偵測該經重導向輻射之至少部分以產生一第一偵測信號；使用一第二偵測器偵測該經重導向輻射之至少部分以產生一第二偵測信號，其中該第一偵測器具有在一平面中延伸之一第一偵測器輻射接收元件，且該第二偵測器具有在與該第一偵測器輻射接收元件實質上相同之平面中延伸的一第二偵測器輻射接收元件，且該第一偵測器輻射接收元件與該第二偵測器輻射接收元件大體上同心；及依據該第一偵測信號與該第二偵測信號導出該第一信號。
  5. 如請求項1之方法，其中該第一信號依據該第二偵測信號除以該第一偵測信號而變化。
  6. 如請求項1至5中任一項之方法，其進一步包含對照一臨限值評估該第一信號，且在該第一信號超過該臨限值時，停止或開始停止該第一運動範圍中該光學組件與該表面之間的該相對移 動。
  7. 如請求項1至5中任一項之方法，其中該第二信號為一間隙誤差信號(GES)。
  8. 如請求項1至5中任一項之方法，其包含：提供穿過該光學組件到達該表面之輻射；偵測由該表面重導向之輻射以產生表示該光學組件與該表面之間的一間隙之一大小的一信號；及對照一臨限值評估該信號，且在該信號超過該臨限值時，導致該光學組件與該表面之間的一相對移動以致使該間隙之大小增加，及/或導致該光學組件與該表面之間的一相對水平運動停止。
  9. 一種控制一光學組件相對於一表面之位置的方法，該方法包含：提供穿過該光學組件到達該表面之輻射；阻擋由該表面重導向之該輻射之至少部分，以導致一光瞳或其共軛中之照明區域的形狀或大小依據該光學組件與該表面之間的位置改變而改變；及偵測該照明區域之該重導向輻射以產生一觸發信號，基於該觸發信號而控制該光學組件相對於該表面之位置，其中該偵測包含：使用一第一偵測器偵測在已傳遞通過一第一光罩之一孔隙之後的該經重導向輻射之至少部分以產生一第一偵測信號；使用一第二偵測器偵測在已傳遞通過一第二光罩之一孔隙之後的該經重導向輻射之至少部分以產生一第二偵測信號；及依據該第一偵測信號與該第二偵測信號導出該觸發信號。
  10. 如請求項9之方法，其中該第一光罩包含位於該經重導向輻射之 一光軸與該第一光罩之交叉點處的一孔隙，且該第二光罩包含相對於該光軸與該第二光罩之交叉點間隔開且具有與該第一光罩之該孔隙之一外周相比更遠離該光軸的一內周的一孔隙。
  11. 如請求項9之方法，其中該偵測包含：使用一偵測器偵測在已傳遞通過一光罩之一孔隙之後的該經重導向輻射之至少部分以產生一偵測信號，該孔隙相對於該經重導向輻射之一光軸與該光罩的交叉點間隔開；及依據該偵測信號之一經濾波版本導出該觸發信號。
  12. 如請求項9之方法，其中該偵測包含：使用一第一偵測器偵測該經重導向輻射之至少部分以產生一第一偵測信號；使用一第二偵測器偵測該經重導向輻射之至少部分以產生一第二偵測信號，其中該第一偵測器具有在一平面中延伸之一第一偵測器輻射接收元件，且該第二偵測器具有在與該第一偵測器輻射接收元件實質上相同之平面中延伸的一第二偵測器輻射接收元件，且該第一偵測器輻射接收元件與該第二偵測器輻射接收元件大體上同心；及依據該第一偵測信號與該第二偵測信號導出該觸發信號。
  13. 如請求項9之方法，其中該觸發信號依據該第二偵測信號除以該第一偵測信號而變化。
  14. 如請求項9至13中任一項之方法，其進一步包含對照一臨限值評估該觸發信號，且在該觸發信號超過該臨限值時，停止或開始停止該第一運動範圍中該光學組件之移動。
  15. 一種控制一光學組件相對於一表面之位置的方法，其包含：提供穿過該光學組件到達該表面之輻射；導致由經該表面重導向之輻射照明之一區域的形狀或大小依 據該光學組件與該表面之間的位置改變而改變；使用一偵測器偵測在已傳遞通過一光罩之一孔隙之後的該經重導向輻射之至少部分以產生一偵測信號，該孔隙相對於該經重導向輻射之一光軸(optical axis)與該光罩的交叉點間隔開(spaced apart)；及依據該偵測信號之一經濾波版本導出一觸發信號。
  16. 如請求項15之方法，其中該觸發信號依據該偵測信號除以該偵測信號之該經濾波版本而變化。
  17. 如請求項15或請求項16之方法，其進一步包含對照一臨限值評估該觸發信號，且在該觸發信號超過該臨限值時，停止或開始停止該光學組件與該表面之間的一相對移動。
  18. 如請求項15或請求項16之方法，其中該偵測信號之該經濾波版本包含該偵測信號之一低通版本。
  19. 一種控制一光學組件相對於一表面之位置的方法，其包含：提供穿過該光學組件到達該表面之輻射；導致由經該表面重導向之輻射照明之一區域的形狀或大小依據該光學組件與該表面之間的位置改變而改變；使用一第一偵測器偵測該經重導向輻射之至少部分以產生一第一偵測信號；使用一第二偵測器偵測該經重導向輻射之至少部分以產生一第二偵測信號，其中該第一偵測器具有在一平面中延伸之一第一偵測器輻射接收元件，且該第二偵測器具有在與該第一偵測器輻射接收元件實質上相同之平面中延伸的一第二偵測器輻射接收元件，且該第一偵測器輻射接收元件與該第二偵測器輻射接收元件大體上同心(concentric)；及依據該第一偵測信號與該第二偵測信號導出一觸發信號。
  20. 如請求項19之方法，其進一步包含對照一臨限值評估該觸發信號，且在該觸發信號超過該臨限值時，停止或開始停止該光學組件與該表面之間的一相對移動。
  21. 如請求項19或請求項20之方法，其中該光學組件包含一固態浸潤透鏡，且該表面包含一量測目標表面。
  22. 如請求項19或請求項20之方法，其進一步包含將該光學組件定位於距該表面1nm至400nm範圍內。
  23. 一種製造裝置之方法，其中使用一微影製程將一裝置圖案應用於一系列基板，該方法包括：使用如請求項1至22中任一項之方法來檢測作為該裝置圖案之部分或在該裝置圖案旁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控制該微影製程。
  24. 一種包含機器可讀指令之非暫時性電腦程式產品(non-transitory computer program product)，該等機器可讀指令用於導致一處理器引起執行如請求項1至22中任一項之方法。
  25. 一種控制一光學組件相對於一表面之位置的系統，其包含：一檢測設備(inspection apparatus)，其經組態以在一基板上之一量測目標上提供一光束且偵測由該目標重導向之輻射以判定一微影製程之一參數；及如請求項24之非暫時性電腦程式產品。
  26. 如請求項25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裝置；及一投影光學系統，其經配置以將該經調變投影至一輻射敏感基板上。
  27. 一種偵測設備，其包含：一第一光罩，其經組態以接收自一表面重導向且傳遞通過相 對於該表面移動之一光學組件的輻射之至少部分，該第一光罩具有一孔隙以允許輻射傳遞通過其(therethrough)；一第一偵測器，其經組態以接收傳遞通過該第一光罩之經重導向輻射以產生一第一偵測信號；一第二光罩，其經組態以接收該經重導向輻射之至少部分，該第二光罩具有一孔隙以允許輻射傳遞通過其，其中該第一光罩包含位於該經重導向輻射之一光軸與該第一光罩之交叉點處的一孔隙，且該第二光罩包含相對於該光軸與該第二光罩之交叉點間隔開且具有與該第一光罩之該孔隙之一外周(outer periphery)相比更遠離該光軸的一內周的一孔隙；及一第二偵測器，其經組態以接收傳遞通過該第二光罩之經重導向輻射以產生一第二偵測信號。
  28. 如請求項27之設備，其進一步包含一控制系統，該控制系統經組態以產生一觸發信號，基於該觸發信號而控制該光學組件相對於該表面之位置，該觸發信號依據該第一偵測信號與該第二偵測信號而變化。
  29. 如請求項27或請求項28之設備，其進一步包含一光束分光器，該光束分光器經組態以接收經重導向輻射，且將該經重導向輻射之至少部分提供至該第一光罩且將該經重導向輻射之至少部分提供至該第二光罩。
  30. 如請求項27或請求項28中任一項之設備，其中該光學組件包含一固態浸潤透鏡，且該表面包含一量測目標表面。
  31. 一種偵測設備，其包含：一光罩，其經組態以接收自一表面重導向且傳遞通過相對於該表面移動之一光學組件的輻射之至少部分，該光罩具有相對於該經重導向輻射之一光軸與該光罩的交叉點間隔開之一孔隙； 一偵測器，其經組態以偵測在已傳遞通過該光罩之該孔隙之後的該經重導向輻射之至少部分以產生一偵測信號；及一控制系統，其經組態以產生一觸發信號(trigger signal)，基於該觸發信號而控制該光學組件相對於該表面之位置，該觸發信號依據該偵測信號之一經濾波版本而變化。
  32. 如請求項31之設備，其中該光學組件包含一固態浸潤透鏡，且該表面包含一量測目標表面。
  33. 如請求項31或請求項32之設備，其中該偵測信號之該經濾波版本包含該偵測信號之一低通版本。
  34. 一種偵測設備，其包含：一偵測器，其經組態以偵測自一表面重導向且傳遞通過相對於該表面移動之一光學組件的輻射之至少部分以產生一偵測信號，其中一光瞳或其共軛中之照明區域的一形狀或大小依據該光學組件與該表面之間的位置改變而改變；及一處理器系統(processor system)，其經組態以應用一軟體光罩(software mask)，該軟體光罩具有相對於該經重導向輻射之一光軸與該偵測器之交叉點間隔開的一孔隙，以有效地(effectively)阻擋由該偵測器接收之比該孔隙更接近該光軸的輻射之處理，以產生一觸發信號，基於該觸發信號而控制該光學組件相對於該表面之位置。
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