TWI613512B

TWI613512B - 用於識別一產品結構中之缺陷之方法、檢測設備及電腦程式產品及相關器件製造方法

Info

Publication number: TWI613512B
Application number: TW105125820A
Authority: TW
Inventors: 李察昆塔尼哈
Original assignee: Ａｓｍｌ荷蘭公司
Priority date: 2015-08-12
Filing date: 2016-08-12
Publication date: 2018-02-01
Also published as: US20170045823A1; CN107924119A; US9823586B2; TW201721283A; IL256818A; NL2017269A; KR102098034B1; IL256818B; WO2017025373A1; CN107924119B; KR20180030163A

Abstract

一產品結構(407、330')被形成有缺陷(360至366)。在該產品結構上提供至少部分地相干之一EUV輻射光點(S)(604)以捕捉由該輻射在由該產品結構散射之後形成之至少一個繞射圖案(606)。參考資料(612)描述一標稱產品結構。自經捕捉影像資料計算該產品結構之至少一個合成影像(616)。比較來自該合成影像之資料與該參考資料以識別該產品結構中之缺陷(660至666)。在一項實施例中，使用一系列重疊光點(S(1)至S(N))來獲得複數個繞射圖案，且使用該等繞射圖案以及相對位移之知識來計算該合成影像。該EUV輻射可具有在5奈米至50奈米之範圍內之波長，接近於該等所關注結構之尺寸。

Description

用於識別一產品結構中之缺陷之方法、檢測設備及電腦程式產品及相關器件製造方法

本發明係關於可用以(例如)在藉由微影技術進行器件製造時執行缺陷偵測之檢測設備及方法。本發明進一步係關於一種用於此檢測設備中之照明系統，且係關於使用微影技術來製造器件之方法。本發明又進一步係關於用於實施此等方法之電腦程式產品。

微影設備為將所要圖案施加至基板上(通常施加至基板之目標部分上)之機器。微影設備可用於(例如)積體電路(IC)製造中。在彼情況下，圖案化器件(其被替代地稱作光罩或比例光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上之電路圖案。此圖案可轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包括晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至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。

在微影程序中，頻繁地需要對所產生結構進行量測，例如，用於程序控制及驗證。需要對該程序進行謹慎控制及調整以避免諸如破裂線或橋接線之缺陷。使用度量衡工具以檢查經施加圖案中之缺陷。缺陷度量衡為半導體工業之一個最重要的度量衡，此係因為其直接地涉及半導體製作良率。缺陷常常係與基板上之某些「熱點(hot spot)」相關，使得度量衡努力可集中於彼等區域上。現代產品結構之尺寸如此小而使得其不能藉由光學度量衡技術在可見波長下予以成像。舉例而言，小特徵包括藉由多重圖案化程序及/或間距倍增而形成之特徵。雖然掃描電子顯微法(scanning electron microscopy；SEM)能夠直接地解析此等現代產品結構，但SEM之耗時比光學量測之耗時多得多。

本發明者已考慮與波長同所關注產品結構相當之輻射組合的相干繞射成像(coherent diffraction imaging；CDI)之技術是否可應用於對現代器件結構之缺陷偵測。CDI亦被稱為無透鏡成像，此係因為無需實體透鏡或鏡面來聚焦物件之影像。自經捕捉光場合成地計算所要影像。用於CDI之各種技術被M.W.Zürch描述於描述在EUV波長下之無透鏡成像為「High-Resolution Extreme Ultraviolet Microscopy」的博士論文中，Springer Theses,DOI 10.1007/978-3-319-12388-2_1。特定類型之CDI為疊層成像(ptychography)，其被描述於(例如)Phase Focus Limited公司及University of Sheffield之公開專利申請案US 2010241396及美國專利7,792,246、8,908,910、8,917,393、8,942,449、9,029,745中。D.Claus等人在如下文章中提供對疊層成像之簡介：「Ptychography：a novel phase retrieval technique,advantages and its application」Proc.SPIE 8001,International Conference on Applications of Optics and Photonics,800109(2011年7月26日)；doi：10.1117/12.893512。在疊層成像中，運用在順次捕捉之間稍微移動之照明場自複數個經捕捉影像擷取相位資訊。照明場之間的重疊允許相位資訊及3-D影像之重新建構。亦可考慮其他類型之CDI。

CDI之另一實例被稱為單次曝光成像(ankylography)，其提供根據單一捕捉來判定3-D結構之屬性的潛能。為此，獲得輻射場之影像，其已由物件(例如，藉由微影而製成之微結構)繞射。描述在EUV波長下之單次曝光成像的文獻包括：E.Osherovich等人在 http：//arxiv.org/abs/1203.4757處之文章「Designing and using prior data in Ankylography：Recovering a 3D object from a single diffraction intensity pattern」，及E.Osherovich之博士論文「Numerical methods for phase retrieval」，Technion,Israel-Computer Science Department-Ph.D.Thesis PHD-2012-04-2012。其他途徑被K S Raines等人描述於信件「Ankylography：Three-Dimensional Structure Determination from a Single View」中，該信件被公開於Nature 463中，214-217(2010年1月14日)，doi：10.1038/nature08705，且其他途徑被Jianwei(John)Miao描述於相關簡報中，KITP Conference on X-ray Science in the 21st Century,UCSB，2010年8月2日至6日(可在http：//online.kitp.ucsb.edu/online/atomixrays-c10/miao/處得到)。

本發明旨在提供一種用於針對藉由微影而形成之結構之缺陷執行檢測的替代性檢測設備及方法。

根據本發明之一第一態樣，提供一種用於識別一產品結構中之缺陷之檢測設備，該設備包含：一輻射源及與一照明光學系統組合之一影像偵測器，其中該輻射源及該照明光學系統經配置以在該產品結構上提供一輻射光點，且其中該影像偵測器經配置以捕捉由該輻射在由該產品結構散射之後形成之至少一個繞射圖案，且其中該檢測設備進一步包含一處理器，其經配置以(i)接收表示該經捕捉繞射圖案之影像資料，(ii)接收描述一標稱產品結構之參考資料，(iii)自該影像資料計算該產品結構之至少一個合成影像，及(iv)比較來自該合成影像之資料與該參考資料以識別該產品結構中之一缺陷。

此設備可用以執行所謂的「無透鏡」成像。此避免與提供用於較短波長之成像光學件相關聯之困難。所獲得且用以量測該結構中之缺陷之影像可被稱為「合成影像」，此係因為其從未存在於實體世界中：其僅作為資料而存在，且係藉由自表示散射輻射場之資料進行計算而獲得。

本發明進一步提供一種識別一產品結構中之缺陷之方法，該方法包含以下步驟：(a)在該產品結構上提供一輻射光點；(b)捕捉由該輻射在由該產品結構散射之後形成之至少一個繞射圖案；(c)接收描述一標稱產品結構之參考資料；(d)自該經捕捉影像資料計算該產品結構之至少一個合成影像；及(e)比較來自該合成影像之資料與該參考資料以識別該產品結構中之一缺陷。

本發明又進一步提供一種製造器件之方法，其中藉由一微影程序在一系列基板上形成產品結構，其中藉由如上文所闡述的根據本發明之一方法來量測一或多個經處理基板上之該等產品結構中之缺陷，且其中使用經量測屬性以調整該微影程序之參數以用於另外基板之處理。

本發明又進一步提供一種電腦程式產品，其含有用於實施如上文所闡述的根據本發明之一方法中之計算步驟的機器可讀指令之一或多個序列。

將根據對例示性實施例之以下描述及圖式之考慮而瞭解本文中所揭示之設備及方法之此等及其他態樣及優點。

302‧‧‧記憶體陣列區域

304‧‧‧邏輯區域/器件區域/非週期性產品結構/理想或標稱產品結構

306‧‧‧子區域/器件區域/週期性產品結構/理想或標稱產品結構

306'‧‧‧產品結構

308‧‧‧字線

310‧‧‧位元線

312‧‧‧作用區域

312a‧‧‧部位

314‧‧‧點線輪廓

320‧‧‧作用區域

322‧‧‧導體

324‧‧‧導體

326‧‧‧底部層

328‧‧‧中間層

330‧‧‧頂部層/實例結構/標稱結構

330'‧‧‧真實結構/產品結構/真實器件結構

332‧‧‧接點/特徵

332'‧‧‧特徵

334‧‧‧特徵

334'‧‧‧特徵

336'‧‧‧特徵

338‧‧‧特徵

340‧‧‧特徵

340'‧‧‧特徵

342‧‧‧特徵

342'‧‧‧特徵

344‧‧‧特徵

344'‧‧‧特徵

346‧‧‧特徵

346'‧‧‧特徵

348‧‧‧特徵

348'‧‧‧特徵

350‧‧‧特徵

350'‧‧‧特徵

352‧‧‧特徵

360‧‧‧缺陷

362‧‧‧缺陷

364‧‧‧缺陷

366‧‧‧缺陷

368‧‧‧缺陷

400‧‧‧檢測設備

402‧‧‧輻射源

404‧‧‧照明光學系統/照明光學件

406‧‧‧基板支撐件

407‧‧‧產品結構/所關注結構

408‧‧‧偵測器

410‧‧‧處理器

420‧‧‧泵雷射

422‧‧‧高階諧波產生(HHG)氣胞

424‧‧‧氣體供應件

426‧‧‧電源

428‧‧‧第一輻射光束

430‧‧‧光束

432‧‧‧濾光器件

440‧‧‧檢測腔室

442‧‧‧真空泵

444‧‧‧光束/入射光束

446‧‧‧X-Y平移載物台

448‧‧‧旋轉載物台

450‧‧‧輔助光學件

452‧‧‧輻射

454‧‧‧位置控制器

456‧‧‧感測器

460‧‧‧輻射/散射光束/繞射輻射

460a‧‧‧射線/散射射線

460a'‧‧‧散射射線

460b‧‧‧散射射線

462‧‧‧鏡面光束/鏡面射線/鏡面部分

464‧‧‧伊瓦球/假想球

466‧‧‧線/像素資料/影像資料

470‧‧‧入射射線

472‧‧‧區域

474‧‧‧位移/相對位移

602‧‧‧步驟

604‧‧‧步驟

606‧‧‧繞射圖案/強度分佈影像/影像資料

606'‧‧‧額外影像/影像資料

608‧‧‧輔助資料/後設資料

610‧‧‧資料庫

612‧‧‧參考資料/標稱結構

614‧‧‧步驟/相干繞射成像(CDI)程序

616‧‧‧合成影像/2維或3維影像

620‧‧‧步驟

622‧‧‧參考資料

660‧‧‧缺陷

662‧‧‧缺陷

664‧‧‧缺陷

666‧‧‧缺陷

668‧‧‧缺陷

702‧‧‧步驟

704‧‧‧步驟

705‧‧‧步驟

706‧‧‧步驟

708‧‧‧步驟

θ‧‧‧角度

φ‧‧‧第二角座標

α‧‧‧掠入射角

AD‧‧‧調整器

AS‧‧‧對準感測器

B‧‧‧輻射光束

BD‧‧‧光束遞送系統

BK‧‧‧烘烤版

C‧‧‧目標部分

CH‧‧‧冷卻板

CO‧‧‧聚光器

D‧‧‧器件區域

DE‧‧‧顯影器

EXP‧‧‧曝光站

I/O1‧‧‧輸入/輸出埠

I/O2‧‧‧輸入/輸出埠

IF‧‧‧位置感測器

IL‧‧‧照明系統/照明器

IN‧‧‧積光器

LA‧‧‧微影設備

LACU‧‧‧微影控制單元/微影設備控制器

LB‧‧‧裝載匣

LC‧‧‧微影製造單元

LS‧‧‧位階感測器

M₁‧‧‧光罩對準標記

M₂‧‧‧光罩對準標記

MA‧‧‧圖案化器件

MEA‧‧‧量測站

MET‧‧‧度量衡系統

MT‧‧‧圖案化器件支撐件或支撐結構

P₁‧‧‧基板對準標記

P₂‧‧‧基板對準標記

P_b‧‧‧間距

PM‧‧‧第一定位器

PS‧‧‧投影系統

PW‧‧‧第二定位器

r‧‧‧徑向距離

RF‧‧‧參考框架

RO‧‧‧基板處置器或機器人

S‧‧‧輻射光點/光點區域

S'‧‧‧光點區域

S(1)‧‧‧重疊光點/輻射光點

S(N)‧‧‧重疊光點/輻射光點

SC‧‧‧旋塗器

SCS‧‧‧監督控制系統

SO‧‧‧輻射源

T‧‧‧目標區域

T'‧‧‧目標區域

T1‧‧‧目標區域/矩形區域

T2‧‧‧目標區域/矩形區域

TCU‧‧‧塗佈顯影系統控制單元

W‧‧‧基板

WTa‧‧‧基板台

WTb‧‧‧基板台

現在將參考隨附示意性圖式而僅作為實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中，對應參考符號指示對應部分，且在該等圖式中：圖1描繪微影設備；圖2描繪可供使用根據本發明之檢測設備的微影製造單元(lithographic cell)或叢集(cluster)；圖3示意性地說明具有週期性結構區域及非週期性結構區域之實例半導體產品：圖4說明藉由微影(a)以標稱形式(a)而形成且具有不同類型之缺陷(b)及(c)之結構之部分；圖5示意性地說明用於量測圖3及圖4所展示之類型之結構中之缺陷的檢測設備；圖6(未按比例)說明將繞射角映射至圖5之設備中之平面偵測器上之像素；圖7(包含圖7之(a)至圖7之(c))說明自目標結構之重疊部分獲得繞射圖案以用於運用圖5之設備來執行疊層成像；圖8示意性地說明使用(例如)圖5之設備中之疊層成像方法來檢測根據本發明之一實施例之所關注結構的方法；且圖9說明使用圖7之方法來控制微影製造程序。

在詳細地描述本發明之實施例之前，有指導性的是呈現可供實施本發明之實施例的實例環境。

圖1示意性地描繪微影設備LA。該設備包括：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)；圖案化器件支撐件或支撐結構(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；兩個基板台(例如，晶圓台)WTa及WTb，其各自經建構以固持基板(例如，抗蝕劑塗佈晶圓)W，且各自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，包括一或多個晶粒)上。參考框架RF連接各種組件，且充當用於設定及量測圖案化器件及基板之位置以及圖案化器件及基板上之特徵之位置的參考。

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。舉例而言，在使用極紫外線(EUV)輻射之設備中，通常將使用反射光學組件。

圖案化器件支撐件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。圖案化器件支撐件可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術以固持圖案化器件。圖案化器件支撐件MT可為(例如)框架或台，其可根據需要而固定或可移動。圖案化器件支撐件可確保圖案化器件(例如)相對於投影系統處於所要位置。

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的輔助特徵，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。

如此處所描繪，該設備屬於透射類型(例如，使用透射圖案化器件)。替代地，該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)。圖案化器件之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列，及可程式化LCD面板。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之術語「圖案化器件」同義。術語「圖案化器件」亦可被解譯為係指以數位形式儲存用於控制此可程式化圖案化器件之圖案資訊的器件。

本文中所使用之術語「投影系統」應被廣泛地解譯為涵蓋如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的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」之任何使用皆與更一般之術語「投影系統」同義。

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，光罩與投影系統之間的空間。浸潤技術在此項技術中被熟知用於增加投影系統之數值孔徑。

在操作中，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離的實體。在此等狀況下，不認為源形成微影設備之部分，且輻射光束係憑藉包括(例如)合適導向鏡面及/或光束擴展器之光束遞送系統BD而自源SO傳遞至照明器IL。在其他狀況下，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(例如)包括用於調整輻射光束之角強度分佈之調整器AD、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入射於被固持於圖案化器件支撐件MT上之圖案化器件 MA上，且係由該圖案化器件圖案化。在已橫穿圖案化器件(例如，光罩)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WTa或WTb，例如，以便使不同目標部分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(例如，光罩)MA。

可使用光罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化器件(例如，光罩)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)。相似地，在將多於一個晶粒提供於圖案化器件(例如，光罩)MA上的情形中，光罩對準標記可位於該等晶粒之間。小對準標記亦可包括於器件特徵當中之晶粒內，在此狀況下，需要使標記物儘可能地小且相較於鄰近特徵無需任何不同成像或程序條件。下文進一步描述偵測對準標記物之對準系統。

可在多種模式中使用所描繪設備。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，同步地掃描圖案化器件支撐件(例如，光罩台)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相對於圖案化器件支撐件(例如，光罩台)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)。其他類型之微影設備及操作模式係可能的，如在此項技術中所熟知。舉例而言，步進模式為吾人所知。在所謂的「無光罩」微影中，使可程式化圖案化器件保持靜止，但其中圖案改變，且移動或掃描基板台WT。

亦可使用對上文所描述之使用模式之組合及/或變化或完全不同之使用模式。

微影設備LA屬於所謂的雙載物台類型，其具有兩個基板台WTa、WTb以及兩個站-曝光站EXP及量測站MEA-在該兩個站之間可交換該等基板台。在曝光站處曝光一個基板台上之一個基板的同時，可在量測站處將另一基板裝載至另一基板台上且進行各種預備步驟。此實現設備之產出率之相當大的增加。預備步驟可包括使用位階感測器LS來映射基板之表面高度輪廓，及使用對準感測器AS來量測基板上之對準標記物之位置。若位置感測器IF不能夠在基板台處於量測站以及處於曝光站時量測基板台之位置，則可提供第二位置感測器以使能夠在兩個站處追蹤基板台相對於參考框架RF之位置。代替所展示之雙載物台配置，其他配置為吾人所知且可用。舉例而言，提供基板台及量測台之其他微影設備為吾人所知。此等基板台及量測台在執行預備量測時銜接在一起，且接著在基板台經歷曝光時不銜接。

如圖2所展示，微影設備LA形成微影製造單元(lithographic cell)LC(有時亦被稱作微影製造單元(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程序及曝光後程序之設備。習知地，此等設備包括用以沈積抗蝕劑層之旋塗器SC、用以顯影經曝光抗蝕劑之顯影器DE、冷卻板CH，及烘烤板BK。基板處置器或機器人RO自輸入/輸出埠I/O1、I/O2拾取基板、在不同程序設備之間移動基板，且接著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)之此等器件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。

為了正確地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諸如後續層之間的疊對誤差、線厚度、臨界尺寸(CD)等等之屬性。因此，經定位有微影製造單元LC之製造設施亦包括度量衡系統MET，度量衡系統MET收納已在微影製造單元中處理之基板W中之一些或全部。將檢測結果直接地或間接地提供至監督控制系統SCS。

在本發明之其餘部分中，吾人特別涉及缺陷檢測。在度量衡系統MET內，使用檢測設備以識別形成於基板上之結構中之缺陷。若偵測到誤差，則重工基板可為可能的，且可對後續基板之曝光進行調整。度量衡系統MET可使用同一檢測設備或不同檢測設備來執行其他度量衡功能。

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。為了實現最快速的量測，可需要使檢測設備緊接地在曝光之後量測經曝光抗蝕劑層中之屬性。然而，並非所有檢測設備皆具有足夠敏感度以對潛影進行有用的量測。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)。亦有可能對經顯影抗蝕劑影像進行量測-此時已移除抗蝕劑之經曝光部分或未經曝光部分。又，已經曝光之基板可被剝離及重工以改良良率，或被捨棄，藉此避免對已知為有疵點之基板執行進一步處理。在基板之僅一些目標部分有疵點的狀況下，可僅對良好的彼等目標部分執行進一步曝光。

亦可在已將抗蝕劑圖案蝕刻至抗蝕劑層下方之材料中之後完成缺陷檢測。此限制重工有疵點基板之可能性，但可偵測到在微影圖案化之後的製造程序之步驟中出現的缺陷。

圖3說明可經受藉由本發明之方法進行之缺陷檢測之產品結構的特性。將假定已使用上文關於圖1及圖2所描述之類型之系統而藉由光學微影來形成產品結構。本發明適用於藉由任何技術(然而，不僅僅為光學微影)而形成之微觀結構之量測。基板W具有形成於目標部分C中之產品結構，目標部分C可對應於(例如)微影設備之場。在每一場內可界定數個器件區域D，每一器件區域D對應於(例如)一單獨積體電路晶粒。

在每一器件區域D內，藉由微影處理而形成之產品結構經配置以形成功能電子組件。所說明之產品可(例如)包含DRAM記憶體晶片。其可在每一方向上具有幾毫米之尺寸。該產品包含數個記憶體陣列區域302，及數個邏輯區域304。在記憶體陣列區域302內，子區域306包含個別記憶體胞元結構陣列。在此等子區域內，產品結構可為週期性的。在使用已知重新建構技術的情況下，可出於量測目的(包括缺陷偵測)而利用此週期性。另一方面，在邏輯區域304中，該結構可包含以非週期性方式而配置之子結構。習知檢測技術不適合於此等結構，且本發明應用無透鏡成像(例如)以在此等非週期性區域中以及在週期性區域上實現缺陷檢測。

在圖3之右側，展示週期性產品結構306之小部分(僅平面圖)及非週期性結構304之小部分(平面圖及橫截面)。此外，該週期性結構可為DRAM記憶體胞元陣列之週期性結構，但僅出於實例起見而提及此情形。在實例結構中，形成字線308及位元線310之導體貫穿週期性結構而在X方向及Y方向上延伸。字線之間距係由P_w標記，且位元線之間距係由P_b標記。此等間距中之每一者可為(例如)幾十奈米。作用區域312之陣列係以傾斜定向而形成於字線及位元線下方。作用區域係由線特徵陣列形成，但在部位312a處被切割以被縱向地劃分。可(例如)使用切割光罩而藉由微影步驟來進行切割，在314處以點線輪廓所展示。形成作用區域312之程序因此為多重圖案化程序之實例。位元線接點316形成於用以使每一位元線310與其下方之作用區域312連接的部位處。熟習此項技術者將瞭解，實例產品結構中所展示的不同類型之特徵在Z方向上分離，在微影製造程序期間形成於順次層中。

圖3中之右側亦展示非週期性產品結構304之部分，該部分可為DRAM產品之邏輯區域之部分，僅僅作為實例。此結構可包含(例如)作用區域320及導體322、324。僅在平面圖中示意性地展示該等導體。如可在橫截面中所見，作用區域320形成於底部層326中，導體322形成於中間層328中，且導體324形成於頂部層330中。術語「頂部層」係指圖解中所展示之製造狀態，其可為或可不為成品中之頂部層。形成接點332以在所要點處互連導體322及324。

經製造器件之最終效能關鍵地取決於經由微影及其他處理步驟而對產品結構之各種特徵進行定位及定尺寸之準確度。雖然圖3展示理想或標稱產品結構304及306，但藉由真實的不完美的微影程序而製成之產品結構將產生稍微不同的結構。下文將參考圖4來說明可出現於真實產品結構中之缺陷之類型。

為了對邏輯區域304中之產品結構之區段執行缺陷檢測，指示輻射光點S。光點直徑可為(例如)10微米或更小。可遍及整個區域或僅在已知為傾於有缺陷之區域(有時被稱作「熱點」)中執行檢測。

圖4之(a)說明可形成於產品之小區域中之一個層中的實例結構330。該結構包含各種特徵，該等特徵中之一些被標註為332至352。特徵332至350為(例如)作用區域或導體，諸如可形成於圖3所展示之邏輯區域304內之一個層中。可藉由多重圖案化程序(涉及順次微影步驟)而形成所說明之實例。因此，舉例而言，藉由以一或多個微影步驟提供線特徵且接著以另一微影步驟形成切割特徵352而形成特徵332 及334。替代地，可以單一微影步驟形成此圖案及其他圖案。所說明之特徵可形成於抗蝕劑層(例如，經顯影抗蝕劑層)中，或其可在抗蝕劑層中之圖案之顯影之後藉由沈積及蝕刻步驟而形成於其他材料中。

圖4之(a)展示特徵之圖案，此係因為其將在運用完美對準及完美成像來執行微影步驟且亦完美地執行任何蝕刻及其他步驟的情況下被產生。當然，如已經提及，藉由此等步驟而產生之真實產品結構可偏離(a)處所展示之形式。圖4之(b)展示可存在於此真實產品結構中的一些種類之缺陷。真實結構被標註為330'，且真實結構中之特徵332至352被相似地標註為332'至352'。真實結構中之特徵334及340略厚於標稱結構中之特徵，且已變得橋接在一起，被指示為缺陷360。與所要特徵342相比較，特徵342'之端部僅被部分地形成(缺陷362)。特徵344'之端部被過度形成(缺陷364)。特徵348'窄於所要特徵348，且已變得不良地中斷(缺陷366)。將瞭解，缺陷362及364屬於可削弱區域304中之邏輯電路之效能的類型，而缺陷360及366屬於很可能防止完全地起作用(良率損失)之類型。

圖4之(c)說明另一種類之缺陷368，亦即，污染。此可為自處置設備之部分或自基板或先前基板去除之材料粒子。

將瞭解，缺陷362及364屬於可削弱區域304中之邏輯電路之效能的類型，而缺陷360及366屬於很可能防止完全地起作用(良率損失)之類型。當然，此等類型並非可存在於真實產品結構中之缺陷之僅有類型。此外，每一類型之誤差的發生可橫越基板而變化，且可在每一場內變化。基於先前調查及經驗，可有可能識別缺陷很可能最嚴重的一些區域。可將檢測努力貫注於彼等區域，彼等區域可被稱作「熱點」。

雖然已說明呈經處理半導體基板之形式的產品，但需要檢測之另一產品為用作微影設備中之圖案化器件之光罩或比例光罩。目標結構可為此圖案化器件之部分。可在圖案化器件之製造期間及之後執行檢測以進行品質控制。可在圖案化器件之使用期間週期性地執行檢測，例如，以偵測損害或污染。

實例中的在檢測中之結構具有所施加之圖案及根據該等圖案而形成之結構。然而，亦可應用本發明之方法以檢測用於半導體產品或圖案化器件之基底基板。在彼狀況下之檢測可用於量測層厚度或組合物及/或均一性，及/或用於偵測諸如損害及污染之缺陷。

圖5以示意性形式說明用於圖2之度量衡系統MET中之檢測設備400。此設備用於以在極UV(EUV)及軟x射線(SXR)範圍內之波長實施所謂的無透鏡成像。視需要，該設備可經調適以使用硬x射線。出於本發明之目的，硬x射線被認為是波長小於約0.1奈米(例如，包括0.01奈米至0.1奈米之範圍)之射線。軟x射線或EUV係指約略地自0.1奈米至125奈米之波長延伸之範圍。可選擇此等範圍之不同子範圍以適合在調查中之結構之尺寸。舉例而言，對於在當前微影技術限制下之半導體結構，可考慮在0.1奈米至20奈米之範圍內或在0.1奈米至10奈米之範圍內或在1奈米至5奈米之範圍內的波長。不僅結構大小，而且其材料屬性可影響供在調查中使用之波長之選擇。舉例而言，為了以反射模式執行成像，結構之至少背景材料在所使用之波長下需要良好反射強度。為了調查內埋式特徵，應選擇波長以獲得通過上覆材料之足夠穿透。對於硬x射線，將需要較低入射角，或可採用透射成像模式(未繪示)。

檢測設備可為單機器件，或併入於微影設備LA或微影製造單元LC中。其亦可整合於微影製造設施之其他設備(諸如蝕刻工具)中。當然，該設備可結合諸如散射計及SEM設備之其他設備而使用，作為較大度量衡系統之部分。

檢測設備400包含輻射源402、照明光學系統404、基板支撐件 406、偵測器408及處理器410。源402包含(例如)基於高階諧波產生(high harmonic generation；HHG)技術的EUV或x射線輻射之產生器。此等源可購自(例如)美國Boulder Colorado之KMLabs(http：//www.kmlabs.com/)。輻射源之主要組件為泵雷射420及HHG氣胞422。氣體供應件424將合適氣體供應至氣胞，其中合適氣體視情況由電源426離子化。泵雷射可為(例如)具有光學放大器的基於光纖之雷射，其產生每脈衝持續小於1ns(1奈秒)之紅外線輻射之脈衝，其中脈衝重複率根據需要而高達若干百萬赫茲。波長可為(例如)大約1μm(1微米)。雷射脈衝作為第一輻射光束428被遞送至HHG氣胞422，其中輻射之部分被轉換為較高頻率，第一輻射被轉換成包括具有所要EUV波長或x射線波長之相干輻射之光束430。對於該論述之其餘部分，EUV輻射將用作實例。

出於相干繞射成像之目的之輻射應空間上相干，但其可含有多個波長。若該輻射亦為單色的，則可簡化無透鏡成像計算，但在運用HHG的情況下較易於產生具有若干波長之輻射。此等情形為設計選擇之事情，且甚至可為同一設備內之可選擇選項。不同波長將(例如)在成像不同材料之結構時提供不同位準之對比度。舉例而言，為了檢測金屬結構或矽結構，可將不同波長選擇為用於成像(碳基)抗蝕劑之特徵或用於偵測此等不同材料之污染的波長。可提供一或多個濾光器件432。舉例而言，諸如鋁(Al)薄膜之濾光器可用以切斷基諧IR輻射以免進一步傳遞至檢測設備中。可提供光柵以自氣胞中產生之波長當中選擇一或多個特定諧波波長。在真空環境內可含有光束路徑中之一些或全部，應記住，EUV輻射在空氣中行進時會被吸收。輻射源402及照明光學件404之各種組件可為可調整的以在同一設備內實施不同度量衡「配方(recipe)」。舉例而言，可使不同波長及/或偏振為可選擇的。

對於大容量製造應用，合適源之選擇將由成本及硬體大小導引，不僅僅是由理論能力導引，且此處將HHG源選擇為實例。原則上可應用的其他類型之源亦為可用的或在開發中。實例為同步加速器源、自由電子雷射(FEL)源，及所謂的x射線雷射。若基於逆康普頓(Compton)散射之源經開發以提供足夠相干輻射，則亦可使用該基於逆康普頓散射之源。取決於在檢測中之結構之材料，不同波長可提供至較低層中的所要位準之穿透以用於成像內埋式結構。為了解析最小器件特徵以及最小器件特徵當中之缺陷，則短波長很可能為較佳的。舉例而言，可選擇在1奈米至20奈米或1奈米至10奈米之範圍內之波長。短於5奈米之波長在自半導體製造中通常所關注之材料反射時遭受極低臨界角。因此，選擇大於5奈米之波長將會在較高入射角下提供較強信號。另一方面，若檢測任務是用於偵測某一材料之存在(例如)以偵測污染，則高達50奈米之波長可為有用的。

自輻射源402，經濾光光束430進入檢測腔室440，其中包括所關注結構之基板W係由基板支撐件406固持以供檢測。所關注結構被標註為407。所關注結構可為非週期性產品區域(諸如圖3所展示之產品之邏輯區域304)之部分。檢測腔室440內之氛圍係由真空泵442維持為近真空，使得EUV輻射可在無不當衰減的情況下傳遞通過該氛圍。照明光學件404具有將輻射聚焦成經聚焦光束444之功能，且可包含(例如)二維彎曲鏡面或一系列一維彎曲鏡面。執行該聚焦以在投影至所關注結構407上時達成直徑低於10微米之圓形或橢圓形光點。基板支撐件406包含(例如)X-Y平移載物台446及旋轉載物台448，藉由X-Y平移載物台446及旋轉載物台448可使基板W之任何部分以所要定向到達光束444之焦點。因此，輻射光點S形成於所關注結構上。

亦可提供基板在一或多個維度上之傾斜。為了輔助光點S與所要產品結構之對準及聚焦，輔助光學件450在處理器410之控制下使用輔助輻射452。處理器410亦可與操作載物台446及448之位置控制器454通信。處理器410經由感測器456接收關於基板之位置及定向之高度準確回饋。感測器456可包括(例如)干涉計，其可給出大約皮米之準確度。

偵測器408捕捉由產品結構306'遍及兩個維度上之角度θ範圍而散射之輻射460。鏡面光束462表示輻射之「直通式(straight through)」部分。此鏡面光束可視情況由光闌(圖中未繪示)阻擋，或傳遞通過偵測器408中之孔徑。在實務實施中，可拍攝或組合在具有及沒有中心光闌的情況下之影像以獲得繞射圖案之高動態範圍(HDR)影像。繞射角之範圍可被標繪於假想球464(在此項技術中被稱為伊瓦(Ewald)球)上，而偵測器408之表面將較適宜地為平坦的。偵測器408可為(例如)包含像素陣列之CCD或CMOS影像偵測器。

圖6(未按比例)說明將繞射角(及因此，伊瓦球464上之點)映射至平面偵測器408上之像素。像素陣列之維度在偽透視表示中被標註為U、V。繞射輻射460在界定伊瓦球464之中心之點處由樣本產品結構偏轉。繞射輻射之兩個射線460a及460b由產品結構散射，其中各別角度θ係相對於鏡面射線462。每一射線460a、460b傳遞通過(假想)伊瓦球上之一點，照射於偵測器408之(實際)U-V平面中之一特定點上，其中每一射線460a、460b係由一對應像素偵測器偵測。在知道檢測腔室內之設備之幾何形狀的情況下，處理器410能夠將由偵測器408捕捉之影像中之像素位置映射至伊瓦球464上之角位置。出於方便起見，使反射輻射之鏡面部分462與圖解中之水平方向及垂直於偵測器408之平面之方向對準。此配置會簡化成像計算，但可選擇任何座標系統。因此，可將偵測器408上之徑向距離r映射至角度θ。第二角座標φ表示離開圖解之平面之偏轉，且亦可自偵測器上之位置被映射。此繪示中僅展示φ=0之射線，對應於偵測器上之線466上之像素。

返回至圖4，將像素資料466自偵測器408傳送至處理器410。在使用無透鏡成像的情況下，可自影像偵測器上所捕捉之繞射圖案重新建構目標之3-D影像(模型)。自經重新建構影像連同預期圖案之知識，由處理器410識別缺陷且將缺陷報告至微影製造設施之操作者及控制系統。應注意，處理器410原則上可遠離光學硬體及檢測腔室。該處理器之功能可在本端處理單元與遠端處理單元之間被劃分，而不脫離本文中所揭示之原理。舉例而言，本端處理器可控制該設備以自一或多個基板上之一或多個產品結構捕捉影像，而遠端處理器處理像素資料以獲得結構之量測。同一處理器或又一處理器可形成監督控制系統SCS或微影設備控制器LACU之部分，且使用該等量測以改良未來基板上之效能。

如所提及，檢測設備經配置以執行相干繞射成像(CDI)。用於CDI之各種技術被M.W.Zürch描述於描述在EUV波長下之無透鏡成像為「High-Resolution Extreme Ultraviolet Microscopy」的博士論文中，Springer Theses,DOI 10.1007/978-3-319-12388-2_1。

參看圖7，特定類型之CDI為疊層成像，其被描述於(例如)Phase Focus Limited公司及University of Sheffield之公開專利申請案US 2010241396及美國專利7,792,246、8,908,910、8,917,393、8,942,449、9,029,745中。D.Claus等人在如下文章中提供對疊層成像之簡介：「Ptychography：a novel phase retrieval technique,advantages and its application」Proc.SPIE 8001,International Conference on Applications of Optics and Photonics,800109(2011年7月26日)：doi：10.1117/12.893512。在疊層成像中，運用在順次捕捉之間稍微移動之照明場自複數個經捕捉影像擷取相位資訊。照明場之間的重疊允許相位資訊及3-D影像之重新建構。亦可考慮其他類型之CDI。

在圖7之(a)中，吾人在捕捉繞射圖案之一個影像期間看到入射光束444、散射光束460及偵測器408。所關注結構407係由正方形目標區域T表示。經聚焦光點S處於(例如)目標區域中間的第一位置。入射射線470被表示，鏡面射線462及散射射線460a、460b對應於圖6中之類似編號射線。將瞭解，此等射線僅為代表性的，且在光束444及460內，射線遍及入射角及散射角之範圍而散播。自光點S內之每一點，鏡面射線462入射於偵測器上之區域472內之所有點處。散射射線460a、460b可相似地入射於偵測器上之任何點處。因此，如Claus等人之文章中所解釋，光點S內之所關注結構之繞射階彼此重疊以形成由偵測器408捕捉之繞射圖案。光束444中之輻射在光點區域S內空間上相干。

雖然橫越光點區域之完全空間相干將簡化計算，但已發現，倘若在計算中應用額外步驟，則部分相干可足夠用於良好繞射成像。在如下簡報中提供此領域中之研究調查：Ian McNulty之「Coherence and partial coherence-what do we need？」，Center for Nanoscale Materials,Argonne National Laboratory,USA,at the MBA Lattice Workshop,Advanced Photon Source，2013年10月21日至22日(2015年8月11日自網際網路擷取)。在如下簡報中檢閱此等技術及另外技術：Harry Quiney之「Partial coherence in diffractive X-ray imaging：towards biomolecular structure determination」，ARC Centre for Coherent X-ray Science,School of Physics,The University of Melbourne(2015年8月11日自網際網路擷取)。在一種此類技術中，將部分相干輻射模型化為幾個空間上相干模式之疊加。可藉由如下操作來執行CDI：針對每一模式個別地最佳化，從而在CDI演算法內個別地提供此等模式，而非設法將輻射視為相干。此技術被進一步描述於L.W.Whitehead等人之「Diffractive Imaging Using Partially Coherent X Rays」中，Phys.Rev.Lett.103,243902(2009)，其內容係以引用之方式併入本文中。

在圖7之(b)處，吾人看到第二繞射圖案之捕捉。針對疊層成像需要至少兩個圖案。該程序與圖7之(a)中所展示之程序相同。已在基板與現在被標註為444'之入射光束之間進行小位移474(在此繪示中為在X方向上之平移)。如所提及，該設備可使用感測器456來極準確地記錄此位移。記錄位移474之細節，以及經捕捉繞射圖案。在經調適用於半導體製造中之實務實施中，源及其他光學組件將很可能保持靜止，而具有目標區域T之基板在處理器410之控制下使用載物台446、448而移動至新位置。原則上，所關注結構可保持靜止，而其他組件移動。光點S現在落於目標區域T上，目標區域T具有與先前位置S'不同但顯著地重疊之光點區域。目標區域T之先前位置被展示為T'。如前所述，在偵測器408上捕捉散射射線460a'、460b'。僅記錄強度之繞射圖案可極相似於圖7之(a)中所捕捉之繞射圖案，但歸功於光點區域S與光點區域S'之重疊，該等圖案之間的稍微差異可用以重新建構相位資訊。鄰近光點區域之間的重疊程度可大於光點區域之30%，例如，約50%。

可根據需要而捕捉兩個以上繞射圖案。圖7之(c)展示目標區域T1及T2各自係由一系列經位移輻射光點S(1)至S(N)覆蓋的兩個實例，該一系列經位移輻射光點S(1)至S(N)皆在X方向及/或Y方向上相互位移，但皆與其相鄰者中之一或多者顯著地重疊。應記住，即使光點S之直徑僅為5微米或10微米，所要成像解析度亦為大約1奈米。由經計算影像覆蓋之區域對應於至少兩個光點重疊的彼等區域，因此，矩形區域T1、T2可原則上視需要而延伸為較複雜的形狀。然而，將瞭解，在區域T1之狀況下，經合成影像可覆蓋僅為(例如)2微米乘2微米之目標區域T1。即使如此，其亦可涵蓋諸如圖3之DRAM晶片的產品內之數百個或甚至數千個功能器件。因此，在實務檢測任務中可僅需要兩個或少許捕捉。

本發明者已判定相干繞射成像(例如，疊層成像)可應用於複雜的大量器件結構之檢測。所描述技術使用波長同藉由現代半導體微影技術而製成之最小特徵相當之輻射以達成具有高空間解析度之缺陷檢測。HHG輻射源(及諸如相干逆康普頓散射源之替代性未來源)之亮度使能夠在幾分之一秒內執行量測，如為在大容量製造期間之規則檢測所需要。在使用CDI的情況下，可獲得實際結構之高解析度影像，其可接著與標稱結構進行比較以識別圖4所說明之類型之缺陷。

圖8說明使用圖5之設備以量測所關注結構407之屬性之完整缺陷檢測程序。該程序係藉由圖式中所說明之硬體之操作結合在合適軟體(程式指令)之控制下操作之處理器410而實施。如上文所提及，(i)控制硬體之操作及(ii)處理影像資料466之功能可在同一處理器中執行，或可在不同專用處理器之間被劃分。影像資料之處理甚至無需在同一設備中或甚至在同一地區中執行。

在602處，使用基板支撐件406之致動器將產品結構407呈現至檢測腔室440中之輻射光點S。此所關注結構可(例如)包括圖4之(b)或圖4之(c)中所說明的產品結構330'，產品結構330'又可為圖3所說明之產品之邏輯區域304內的小區域。在604處將輻射源402及偵測器408操作一或多次以在光點S正於第一相對位置中輻照所關注結構時捕捉記錄繞射圖案之至少一個強度分佈影像606。對於使用疊層成像之實施例，可以圖7所說明之重疊方式捕捉兩個或兩個以上影像，其中有移位，但與光點S重疊。因此，獲得一或多個額外影像606'以捕捉各別繞射圖案。在輻射源產生每秒數千個脈衝之EUV輻射的情況下，單一經捕捉影像可(例如)自許多脈衝累積光子。舉例而言，出於雜訊縮減目的及/或高動態範圍(HDR)目的，亦可根據若干個別捕捉來合成單一影像606、606'等等。此等細節將被理解為構成此處所呈現之程序之簡化版本的基礎。亦記錄輔助資料(後設資料)608，其界定與每一影像相關聯的設備之操作參數，例如，照明波長、偏振及其類似者。此後設資料可與每一影像606、606'一起被接收，或針對一組影像被提前界定及儲存。對於疊層成像重要的是，輔助資料608記錄影像之間的允許光點之位置彼此相關之相對位移474。

亦接收或先前儲存來自資料庫610之參考資料。在本實例中，參考資料612表示真實器件結構330'被假設為符合的標稱結構330之至少一些特徵。參考資料可(例如)包含標稱結構之經參數化描述。其可(例如)包含層中之每一特徵之路徑、線寬、線高。其可包含多於一個層之經參數化描述。其可包含良好實例產品之實際影像。

自經接收影像資料606、606'以及後設資料608及參考資料612，處理器PU在614處執行相干繞射成像計算。此等計算包括(例如)輻射與結構之間的相互作用之反覆模擬，此係在使用重疊光點區域S、S'之知識以約束該等模擬的情況下進行。在使用此知識的情況下，可達成相位擷取，即使每一經捕捉影像獨自地僅為繞射圖案之強度亦如此。舉例而言，可執行步驟614處之計算以計算真實產品結構之合成2維或3維影像616，此係因為其將在由真實成像光學系統聚焦至影像感測器上的情況下被看到。

步驟614之詳細實施可基於上文在Phase Focus/Sheffield University參照案中所揭示之無透鏡成像技術。儘管影像616及參考資料612之表示在本圖式中為二維的，但將理解，該方法可產生經聚焦至不同深度之三維影像或二維影像，使得可解析產品結構之不同層中之特徵。出於許多缺陷檢測目的，二維影像將為足夠的。

在620處，進行計算以比較經重新建構影像616與標稱結構612且藉此偵測真實結構中之缺陷。在使用結構330'內之實例特徵的情況下，影像616在330"處展示此等特徵。比較此等特徵與參考資料612中所表示之標稱結構330之特徵以識別及報告對應於真實結構330'中之缺陷360、362、364及366的缺陷660、662、664、666。在污染缺陷368(圖4之(c))之狀況下，亦將如在668處所說明而偵測此缺陷。

可以數種方式偵測缺陷，而不脫離此處所描述之基本方法。舉例而言，可整個地比較影像616與參考資料612中所表示之期望影像。替代地，可識別個別特徵且將其與參考資料612中所表示之對應特徵進行比較。

如在622處以虛線所說明，來自資料庫610之參考資料622可用於CDI程序614中。此資料可為有利的方式取決於CDI之形式及特定情形之挑戰。作為一個實例，在被描述於(例如)Zürch參照案中之已知反覆相位擷取技術中，初始化相位將隨機相位指派至經捕捉繞射圖案之像素。代替指派隨機相位，可使用表示期望結構之參考資料622以藉由前向繞射模型來計算經模擬繞射圖案，包括相位資訊。此經模擬相位資訊可用作反覆相位擷取程序中之初始相位估計。以此方式，可期望反覆程序較快速地及/或較可靠地收斂至用於真實結構之正確值。此參考資料622之使用亦可縮減使CDI成功所需要之經捕捉影像之數目，或放寬影像雜訊約束。此等益處中之任一者將有助於縮減總體獲取時間，從而允許結構之較大產出率或較大數目之檢測。

針對所有所關注結構重複所說明之程序，該等所關注結構可經由器件區域304、306及/或橫越基板W而隔開。應注意，該程序之計算部分可在時間及空間上與影像捕捉分離。該等計算無需即時地完成，但即時地完成當然將為理想的。僅在604處捕捉影像會需要基板之存在，且因此僅彼步驟影響微影製造程序之總體生產力產出率。

CDI程序所隱含的原理係在所關注結構之傅立葉空間(Fourier space)中使用資訊之冗餘。在疊層成像中，使用重疊輻射光點來獲得此冗餘，其中習知地使用捕捉之間的平移。在較佳的情況下，可運用不同類型之冗餘來執行CDI。舉例而言，可將資訊圖案(編碼)疊印於入射輻射上，以輔助相位擷取。不同技術可組合地或作為替代方案被使用。在另一變化中，代替光點之位移或除了光點之位移之外，亦可使用不同波長來捕捉繞射圖案。可在單一CDI計算中使用用於不同波長之影像資料，或可執行單獨CDI計算以獲得同一所關注結構之不同合成影像。可一起使用此等不同合成影像，或選擇最佳合成影像。

如上文所提及，使用波長短於0.1奈米之x射線可需要設備之幾何形狀改變。可使用較窄掠入射角α，或可代替地使用透射模式。在掠入射中使用硬x射線的情況下，由於為取得有用反射率所需要之入射角極窄，故難以控制至少一個維度上之光點大小。然而，若源功率允許該控制，則該技術可與較高入射角合作以使光點大小保持為小。舉例而言，使用在1奈米至20奈米或1奈米至40奈米之範圍內之EUV輻射的優點為：與較短x射線波長相比較，可以大於5°或甚至大於10°或大於20°之角度α自典型產品材料獲得相當大的反射率。在與諸如HHG源或逆康普頓散射源之亮源聯合的情況下，可運用小輻射光點來達成高檢測產出率。在該源足夠亮的情況下，可容許較低反射率，從而允許使用正入射或近正入射。

可藉由如下操作而改良使用微影程序來製造器件之方法：提供如本文中所揭示之檢測設備、使用該檢測設備來檢測經處理基板以識別一或多個所關注結構中之缺陷，及調整該程序之參數以改良或維持微影程序之效能以用於後續基板之處理。

圖9說明使用上文所描述之無透鏡成像方法來控制微影製造設施(諸如圖1及圖2所展示之微影製造設施)之一般方法。在702處，在該設施中處理基板以在諸如半導體晶圓之基板上產生一或多個結構407。該等結構可分佈於橫越晶圓之不同部位處。該等結構可為功能器件之部分，或其可為專用度量衡目標。在704處，使用圖7之方法以在橫越晶圓之部位處識別結構407中之缺陷。在705處，在適當的情況下，基於缺陷偵測來指示諸如重工及/或清潔基板或設備之部分之矯正措施。在706處，基於步驟704中所報告之缺陷來更新用於控制微影設備及/或其他處理設備之配方。舉例而言，該等更新可經設計以校正藉由無透鏡成像而識別的與理想成像效能或與理想蝕刻效能之偏差。在708處，視情況，可基於步驟704中或來自別處之發現來修訂用於對未來基板執行檢測之配方或用於其他度量衡操作之配方。

藉由本文中所揭示之技術，可對真實產品結構執行高解析度下之成像。與標稱結構之先驗知識相比較會允許識別缺陷。先驗知識亦可用以改良相位擷取。此可有助於縮減獲取時間，且因此輔助大容量製造內容背景中之大容量量測。

與光學系統硬體相關聯地，本文中所揭示之檢測方法及檢測設備之實施可包括電腦程式，其含有界定計算合成影像及/或控制檢測設備400以實施彼等度量衡配方之照明模式及其他態樣之方法的機器可讀指令之一或多個序列。可(例如)在用於影像計算/控制程序之單獨電腦系統中執行此電腦程式。替代地，可全部地或部分地在圖5之設備中之單元PU及/或圖1及圖2之控制單元LACU及/或監督控制系統SCS內執行計算步驟。亦可提供儲存有此電腦程式之資料儲存媒體(例如，半導體記憶體、磁碟或光碟)。

在以下編號條項中提供根據本發明之另外實施例：

1.一種用於識別一產品結構中之缺陷之檢測設備，該設備包含一輻射源及與一照明光學系統組合之一影像偵測器，其中該輻射源及該照明光學系統經配置以在該產品結構上提供一輻射光點，且其中該影像偵測器經配置以捕捉由該輻射在由該產品結構散射之後形成之至少一個繞射圖案，且其中該檢測設備進一步包含一處理器，其經配置以(i)接收表示該經捕捉繞射圖案之影像資料，(ii)接收描述一標稱產品結構之參考資料，(iii)自該影像資料計算該產品結構之至少一個合成影像，及(iv)比較來自該合成影像之資料與該參考資料以識別該產品結構中之一缺陷。

2.如條項1之檢測設備，其中該設備經配置以使用彼此位移但彼此重疊之一系列兩個或兩個以上輻射光點來獲得複數個繞射圖案，且該處理器經配置以使用該兩個或兩個以上繞射圖案且使用該等光點之該相對位移之知識以執行相位擷取來計算該合成影像。

3.如條項2之檢測設備，其中該參考資料用以輔助該合成影像之計算。

4.如條項3之檢測設備，其中該參考資料用以計算對應於該經捕捉繞射圖案之一初始相位估計。

5.如任一前述條項之檢測設備，其中該參考資料為一標稱結構之一影像，且比較該合成影像與該標稱結構之該影像以識別該缺陷。

6.如任一前述條項之檢測設備，其中該輻射源包含一高階諧波產生器及一泵雷射。

7.如任一前述條項之檢測設備，其包括用於選擇該輻射之一波長之一波長選擇器。

8.如任一前述條項之檢測設備，其中該輻射源及該照明光學系統經配置以提供具有小於50奈米之一波長之該輻射。

9.如任一前述條項之檢測設備，其中該照明光學系統可操作以遞送具有小於15微米之一直徑之該輻射光點。

10.如任一前述條項之檢測設備，其經配置以自動地處理已形成於一半導體基板上之一系列產品結構。

11.一種識別一產品結構中之缺陷之方法，該方法包含以下步驟：(a)在該產品結構上提供一輻射光點；(b)捕捉由該輻射在由該產品結構散射之後形成之至少一個繞射圖案；(c)接收描述一標稱產品結構之參考資料；(d)自該經捕捉影像資料計算該產品結構之至少一個合成影像；及(e)比較來自該合成影像之資料與該參考資料以識別該產品結構中之一缺陷。

12.如條項11之方法，其中重複步驟(a)及(b)以使用彼此位移但彼此重疊之一系列兩個或兩個以上輻射光點來獲得複數個繞射圖案，且在步驟(d)中，使用該兩個或兩個以上繞射圖案且使用該等光點之該相對位移之知識以執行相位擷取來計算該合成影像。

13.如條項12之方法，其中該參考資料用以輔助該合成影像之計算。

14.如條項13之方法，其中該參考資料用以計算對應於該經捕捉繞射圖案之一初始相位估計。

15.如條項11至14中任一項之方法，其中該參考資料為一標稱結構之一影像，且在步驟(e)中，比較該合成影像與該標稱結構之該影像以識別該缺陷。

16.如條項11至15中任一項之方法，其中該輻射係由包含一高階諧波產生器及一泵雷射之一源產生。

17.如條項11至16中任一項之方法，其包括自由該源產生之波長之一範圍選擇該經提供輻射之一波長。

18.如條項11至17中任一項之方法，其中該經提供輻射具有小於 50奈米之一波長。

19.如條項11至18中任一項之方法，其中該輻射光點具有小於15微米之一直徑。

20.一種製造器件之方法，其中藉由一微影程序在一系列基板上形成器件特徵及度量衡目標，其中藉由一如條項11至19中任一項之方法來識別一或多個經處理基板上之缺陷，且其中使用一或多個缺陷之該識別以調整該微影程序之參數以用於另外基板之處理。

21.一種製造器件之方法，其中藉由一微影程序在一系列基板上形成器件特徵及度量衡目標，其中藉由一如條項11至19中任一項之方法來識別一或多個經處理基板上之缺陷，且其中使用一或多個缺陷之該識別以觸發對具有該經識別缺陷之該基板之處置之一干預。

22.一種電腦程式產品，其含有用於實施一如條項11至19中任一項之方法之該計算步驟的機器可讀指令之一或多個序列。

23.一種電腦程式產品，其含有用於致使一處理器件實施如條項1至10中任一項之檢測設備之該處理器的機器可讀指令之一或多個序列。

儘管上文已特定地參考在光學微影之內容背景中的本發明之實施例之使用，但將瞭解，本發明可用於其他應用中，例如，壓印微影。在壓印微影中，圖案化器件中之構形(topography)界定產生於基板上之圖案。可將圖案化器件之構形壓入被供應至基板之抗蝕劑層中，在基板上，抗蝕劑係藉由施加電磁輻射、熱、壓力或其組合而固化。在抗蝕劑被固化之後，將圖案化器件移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。

特定實施例之前述描述將如此充分地揭露本發明之一般性質而使得在不脫離本發明之一般概念的情況下，其他人可藉由應用熟習此項技術者所瞭解之知識針對各種應用而易於修改及/或調適此等特定實施例，而無需進行不當實驗。因此，基於本文中所呈現之教示及導引，此等調適及修改意欲在所揭示之實施例之等效者的涵義及範圍內。應理解，本文中之措詞或術語係出於實例描述而非限制之目的，使得本說明書之術語或措辭應由熟習此項技術者鑒於教示及指導進行解譯。

本發明之廣度及範疇不應由上述例示性實施例中之任一者限制，而應僅根據以下申請專利範圍及其等效者進行界定。