TWI633298B - 用於在檢測系統中聚焦的方法及裝置 - Google Patents

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葉伊慈 康斯坦那屈 薛瑪
史塔尼拉夫 史莫諾夫
曾倩虹
愛曼德 尤金尼 愛博特 柯蘭
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荷蘭商Ａｓｍｌ控股公司
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Abstract

本發明係關於一種檢測設備，其包括：一基板固持器，其經組態以固持一基板；一孔徑裝置；及一光學系統，其經組態以將一第一量測輻射光束導向至該基板上，該第一量測光束具有一第一強度分佈，且該光學系統經組態以在與將該第一量測光束導向於該基板上之時間相同的一時間將一第二聚焦輻射光束導向至該基板上，該第二聚焦光束具有一第二強度分佈，其中該第二強度分佈之至少部分至少在該基板及/或該孔徑裝置處與該第一強度分佈空間上分離。

Description

用於在檢測系統中聚焦的方法及裝置
本發明係關於一種可用於(例如)藉由微影技術進行裝置製造之檢測(例如，度量衡)方法及設備。
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。在該情況下，圖案化裝置(其被替代地稱作光罩或倍縮光罩)可用以產生待形成於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)層上來進行圖案之轉印。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。
微影設備可用於(例如)積體電路(IC)及其他裝置之製造中。在此狀況下，圖案化裝置(例如，光罩)可含有或提供對應於該裝置之個別層之圖案(「設計佈局」)，且可藉由諸如經由圖案化裝置上之圖案來輻照已被塗佈有輻射敏感材料(「抗蝕劑」)層之基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包含一或多個晶粒)的方法將此圖案轉印至該目標部分上。一般而言，單一基板含有複數個鄰近目標部分，圖案係由微影設備順次地轉印至 該複數個鄰近目標部分，一次一個目標部分。在一種類型之微影設備中，將圖案一次性轉印至一個目標部分上；此設備通常被稱作晶圓步進器(wafer stepper)。在通常被稱作步進掃描設備(step-and-scan apparatus)之替代設備中，投影光束在給定參考方向(「掃描」方向)上遍及圖案化裝置進行掃描，同時平行於或反平行於此參考方向而同步地移動基板。圖案化裝置上之圖案之不同部分被漸進地轉印至一個目標部分。一般而言，因為微影設備將具有放大因數M(通常<1)，所以基板被移動之速度F將為光束掃描圖案化裝置之速度的因數M倍。
在將圖案自圖案化裝置轉印至基板之前，基板可經歷各種工序，諸如上底漆、抗蝕劑塗佈及軟烘烤。在曝光之後，基板可經受其他工序，諸如曝光後烘烤(PEB)、顯影、硬烘烤，及經轉印圖案之量測/檢測。此工序陣列用作製造一裝置(例如，IC)之個別層的基礎。基板可接著經歷各種程序，諸如蝕刻、離子植入(摻雜)、金屬化、氧化、化學機械拋光等等，該等程序皆意欲精整裝置之個別層。若在裝置中需要若干層，則針對每一層來重複整個工序或其變體。最終，在基板上之每一目標部分中將存在一裝置。接著藉由諸如切塊或鋸切之技術來使此等裝置彼此分離，據此，可將個別裝置安裝於載體上、連接至銷釘等等。
如所提及，微影(lithography)為IC及其他裝置之製造中的中心步驟，其中形成於基板上之圖案界定裝置之功能元件，諸如微處理器、記憶體晶片等等。相似微影技術亦用於形成平板顯示器、微機電系統(MEMS)及其他裝置。
在微影程序(亦即，顯影涉及微影曝光之裝置或其他結構的程序，其通常可包括一或多個關聯處理步驟，諸如抗蝕劑顯影、蝕刻等等)中，需 要頻繁地對所產生之結構進行量測，例如，用於程序控制及驗證。用於進行此等量測之各種工具為吾人所知，包括常常用以量測臨界尺寸(CD)之掃描電子顯微鏡，及用以量測疊對(基板之兩個層之對準準確度)之特殊化工具。
為了使用檢測設備(例如，度量衡設備)來獲得準確量測(例如，臨界尺寸、疊對等等)，應至少將基板上之目標結構定位為接近於或處於檢測設備之接物鏡之焦平面。舉例而言，此可藉由調諧接物鏡之焦點與目標結構之間的相對位置直至將基板上之目標結構定位為接近於或處於接物鏡之焦平面為止而完成。此調諧在本文中被稱作聚焦基板或目標結構，且可包括相對於目標結構來移動接物鏡(且因此移動焦點)、改變接物鏡內之光學元件以使焦點移位、相對於焦點來移動目標結構，或選自以上各者之任何組合。需要提供一種用於在檢測設備中聚焦之改良式方法。
在一實施例中，提供一種方法，其包含：將一第一量測輻射光束導向至一基板上，該第一量測光束具有一第一強度分佈；及在與將該第一量測光束導向至該基板上之時間相同的一時間將一第二聚焦輻射光束導向至該基板上，該第二聚焦光束具有一第二強度分佈，其中該第二強度分佈之至少部分至少在該基板及/或一孔徑裝置處與該第一強度分佈空間上分離。
在一實施例中，提供一種檢測設備，其包含：一基板固持器，其經組態以固持一基板；一孔徑裝置；及一光學系統，其經組態以將一第一量測輻射光束導向至該基板上，該第一量測光束具有一第一強度分佈，且該光學系統經組態以在與將該第一量測光束導向於該基板上之時間相同的一 時間將一第二聚焦輻射光束導向至該基板上，該第二聚焦光束具有一第二強度分佈，其中該第二強度分佈之至少部分至少在該基板及/或該孔徑裝置處與該第一強度分佈空間上分離。
本文中參考隨附圖式來詳細地描述本發明之實施例之特徵及/或優點，以及本發明之各種實施例之結構及操作。應注意，本發明並不限於本文中所描述之特定實施例。本文中僅出於說明性目的而呈現此等實施例。基於本文中所含有之教示，額外實施例對於熟習相關技術者而言將顯而易見。
0‧‧‧零階射線/繞射射線
11‧‧‧輸出
12‧‧‧透鏡
13‧‧‧孔徑裝置
13E‧‧‧孔徑裝置
13N‧‧‧孔徑裝置
13NW‧‧‧孔徑裝置
13S‧‧‧孔徑裝置
13SE‧‧‧孔徑裝置
13W‧‧‧孔徑裝置
14‧‧‧透鏡
15‧‧‧稜鏡
16‧‧‧接物鏡/透鏡
17‧‧‧光束分裂器
18‧‧‧光學系統
19‧‧‧第一感測器
20‧‧‧光學系統
21‧‧‧孔徑光闌
22‧‧‧光學系統
23‧‧‧感測器
31‧‧‧量測光點/經照明光點
32‧‧‧週期性結構
33‧‧‧週期性結構
34‧‧‧週期性結構
35‧‧‧週期性結構
41‧‧‧圓形區域
42‧‧‧矩形區域/影像
43‧‧‧矩形區域/影像
44‧‧‧矩形區域/影像
45‧‧‧矩形區域/影像
500‧‧‧輸入
505‧‧‧照明場光闌
510‧‧‧聚光透鏡
515‧‧‧光學元件
520‧‧‧接物鏡
525‧‧‧基板
530‧‧‧光束分裂器
535‧‧‧孔徑
540‧‧‧孔徑
545‧‧‧偵測器
550‧‧‧偵測器
560‧‧‧信號
570‧‧‧信號
580‧‧‧聚焦誤差信號
600‧‧‧檢測設備/設置/系統
610‧‧‧聚焦模組
612‧‧‧聚焦光束
614‧‧‧聚焦光束
616‧‧‧聚焦光束
620‧‧‧第一偵測器
622‧‧‧第二偵測器
624‧‧‧第一孔徑裝置
625‧‧‧孔徑裝置
626‧‧‧第二孔徑裝置
627‧‧‧透鏡
628‧‧‧透鏡
630‧‧‧反射光學元件
631‧‧‧第一聚焦光束部分
632‧‧‧光束分裂器
633‧‧‧第二聚焦光束部分
634‧‧‧孔徑光闌
635‧‧‧光束
636‧‧‧反射光學元件
638‧‧‧第一輸入
640‧‧‧透鏡/光瞳空間
642‧‧‧孔徑光闌/孔徑裝置
644‧‧‧部分反射光學元件
646‧‧‧光束塑形元件/光束塑形裝置
648‧‧‧反射光學元件
650‧‧‧量測模組
652‧‧‧量測光束
654‧‧‧量測光束
656‧‧‧量測光束
660‧‧‧部分反射光學元件
662‧‧‧第二輸入
664‧‧‧透鏡
666‧‧‧透鏡
667‧‧‧部分反射光學元件
668‧‧‧孔徑裝置
669‧‧‧透鏡
670‧‧‧接物鏡
672‧‧‧反射光學元件
674‧‧‧透鏡
676‧‧‧透鏡
678‧‧‧偵測器
680‧‧‧基板
682‧‧‧基板固持器
685‧‧‧工作距離
900‧‧‧多核心光纖/光纖束
920‧‧‧核心/光纖
930‧‧‧中心核心/中心/中心光纖
1200‧‧‧輸入場孔徑
1210‧‧‧光學模組
1220‧‧‧光學模組
1230‧‧‧基板
1232‧‧‧基板
1234‧‧‧基板
1240‧‧‧偵測器孔徑
1250‧‧‧光束塑形光學元件
1260‧‧‧光束塑形光學元件
1270‧‧‧方向
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
CO‧‧‧聚光器
CH‧‧‧冷卻板
DE‧‧‧顯影器
DF‧‧‧影像
I‧‧‧照明射線/入射射線
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
LC‧‧‧微影製造單元
LACU‧‧‧微影控制單元
LB‧‧‧裝載匣
LS‧‧‧位階感測器
MA‧‧‧圖案化裝置
MT‧‧‧圖案化裝置支撐件或支撐結構/光罩台
M1‧‧‧光罩對準標記
M2‧‧‧光罩對準標記
N‧‧‧北
O‧‧‧光軸
PM‧‧‧第一定位器
PW‧‧‧第二定位器
PS‧‧‧投影系統
PU‧‧‧處理單元/處理器及控制器
P1‧‧‧基板對準標記
P2‧‧‧基板對準標記
RF‧‧‧參考框架
RO‧‧‧基板處置器或機器人
S‧‧‧南
SC‧‧‧旋塗器
SCS‧‧‧監督控制系統
SO‧‧‧輻射源
T‧‧‧目標
TCU‧‧‧塗佈顯影系統控制單元
W‧‧‧基板
WTa‧‧‧基板台
WTb‧‧‧台
+1‧‧‧一階射線/繞射射線/階
-1‧‧‧一階射線/繞射射線/階
+1(N)‧‧‧+1繞射射線
-1(S)‧‧‧-1繞射射線
現在將參考隨附圖式而僅作為實例來描述實施例，在隨附圖式中：圖1示意性地描繪根據一實施例之微影設備；圖2示意性地描繪根據一實施例之微影製造單元(lithographic cell)或叢集(cluster)；圖3A為用於使用提供某些照明模式之第一對照明孔徑來量測根據一實施例之目標的暗場量測設備的示意圖；圖3B為用於給定照明方向之目標之繞射光譜的示意性細節；圖3C為在使用量測設備以用於以繞射為基礎之疊對量測時提供另外照明模式之第二對照明孔徑的示意性說明；圖3D為在使用量測設備以用於以繞射為基礎之疊對量測時提供另外照明模式的組合第一對孔徑與第二對孔徑之第三對照明孔徑的示意性說明；圖4A示意性地描繪多週期性結構(例如，多光柵)目標之形式及基板上之量測光點之輪廓； 圖4B示意性地描繪圖3之設備中獲得的圖4A之目標之影像；圖5A示意性地描繪可用於檢測設備中之共焦聚焦感測器系統之實施例；圖5B示意性地說明可自圖5A之感測器系統產生之聚焦誤差信號；圖6示意性地描繪根據一實施例之檢測設備；圖7A、圖7B、圖7C及圖7D示意性地描繪不同類型之照明孔徑；圖8A、圖8B、圖8C及圖8D示意性地描繪對應於如圖7A至圖7D所說明之照明孔徑之不同照明形狀；圖9示意性地描繪多核心光纖或光纖束之橫截面；圖10A及圖10B示意性地描繪對應於使用如圖9所說明之多模光纖或光纖束之不同照明模式的兩個照明形狀；圖11A、圖11B、圖1IC及圖11D示意性地描繪聚焦光束與量測光束兩者之組合中之不同照明形狀；圖12示意性地描繪檢測設備之照明器中之多核心光纖的實施例；且圖13及圖14示意性地描繪包含檢測設備之旋轉三稜鏡透鏡(axicon lens)及/或稜鏡(prism)之光束塑形光學元件的實施例。
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)；圖案化裝置支撐件或支撐結構(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，包括一或多個晶粒)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。
圖案化裝置支撐件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)的方式來固持圖案化裝置。圖案化裝置支撐件可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術以固持圖案化裝置。圖案化裝置支撐件可為(例如)框架或台，其可根據需要而固定或可移動。圖案化裝置支撐件可確保圖案化裝置(例如)相對於投影系統處於所要位置。可認為本文中對術語「倍縮光罩」或「光罩」之任何使用皆與更一般之術語「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，以及各種混合式光罩類型。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。
如此處所描繪，該設備屬於透射類型(例如，使用透射光罩)。替代地，該設備可屬於反射類型(例如，使用如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。如本文中所使用之術語「浸潤」並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。
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，源與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可包括用於調整輻射光束之角強度分佈及/或空間強度分佈之調整器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可包括各種其他組件，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入射於被固持於圖案化裝置支撐件(例如，光罩台MT)上之圖案化裝置(例如，光罩)MA上，且係由該圖案化裝置圖案化。在已橫穿圖案化裝置(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，以便使不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。相似地，可使用第一定位器PM及另一位置感測器(其未在圖1中被明確地描繪)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裝置(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來對準圖案化裝置(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裝置(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。小對準標記物亦可包括於裝置特徵當中之晶粒內，在此狀況下，需要使標記物儘可能地小且相比於鄰近特徵無需任何不同成像或程序條件。下文進一步描述可偵測對準標記物之對準系統之實施例。
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，使圖案化裝置支撐件(例如，光罩台)MT及基板台WTa保持基本上靜止(亦即，單次靜態曝光)。接著，使基板台WTa在X方向及/ 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，同步地掃描圖案化裝置支撐件(例如，光罩台)MT及基板台WTa(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WTa相對於圖案化裝置支撐件(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長度(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，使圖案化裝置支撐件(例如，光罩台)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WTa。在此模式中，通常使用脈衝式輻射源，且在基板台WTa之每一移動之後或在一掃描期間之順次輻射脈衝之間根據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，其具有兩個台WTa、WTb(例如，兩個基板台)及兩個站-曝光站及量測站-在該兩個站之間可交換該等台。舉例而言，在曝光站處曝光一個台上之基板的同時，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。預備步驟可包括使用位階感測器IS來映射基板之表面控制，及使用對準感測器AS來量測 基板上之對準標記物之位置，兩個感測器皆係由參考框架RF支撐。若位置感測器IF不能夠在台處於量測站以及處於曝光站時量測台之位置，則可提供第二位置感測器以使能夠在兩個站處追蹤台之位置。作為另一實例，在曝光站處曝光一個台上之基板時，不具有基板之另一台在量測站處等待(其中視情況可發生量測活動)。此另一台具有一或多個量測裝置且可視情況具有其他工具(例如，清潔設備)。當基板已完成曝光時，不具有基板之台移動至曝光站以執行(例如)量測，且具有基板之台移動至卸載該基板且裝載另一基板之部位(例如，量測站)。此等多台配置使能夠實質上增加設備之產出率。
如圖2所展示，微影設備LA形成微影製造單元LC(有時亦被稱作微影製造單元(lithocell)或微影叢集(lithocluster))之部分，微影製造單元LC亦包括用以對基板執行一或多個曝光前程序及曝光後程序之設備。通常，此等設備包括用以沈積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/O2拾取基板、在不同程序裝置之間移動基板，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)之此等裝置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來控制微影設備。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。若偵測到誤差，則可對一或多個後續基板之曝光進行調 整，尤其是在檢測可足夠迅速地且快速地進行而使得同一批量之另一基板仍待曝光的情況下。又，可剝離及重工已經曝光之基板(以改良良率)或捨棄已經曝光之基板，藉此避免對已知為有缺陷之基板執行曝光。在基板之僅一些目標部分有缺陷之狀況下，可僅對良好的該等目標部分執行進一步曝光。另一可能性係調適後續程序步驟之設定以補償誤差，例如，可調整修整蝕刻步驟之時間以補償由微影程序步驟引起的基板間CD變化。
檢測設備用以判定基板之一或多個屬性，且尤其是判定不同基板或同一基板之不同層之一或多個屬性如何在不同層間變化及/或橫越基板而變化。檢測設備可整合至微影設備LA或微影製造單元LC中，或可為單機裝置。為了實現最快速量測，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-在已曝光於輻射的抗蝕劑之部分與尚未曝光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來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一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。後一可能性限制有缺陷基板之重工的可能性，但仍可提供有用資訊，例如，出於程序控制之目的。
由習知散射計使用之目標包含相對大週期性結構佈局(例如，包含一或多個光柵)，例如，40微米乘40微米。在該狀況下，量測光束常常具有小於週期性結構佈局之光點大小(亦即，佈局填充不足，使得週期性結構 中之一或多者未完全地由光點覆蓋)。此簡化目標之數學重新建構，此係因為可將目標視為無限的。然而，舉例而言，因此可將目標定位於產品特徵當中而非切割道中，目標之大小已縮減(例如)至20微米乘20微米或更小，或縮減至10微米乘10微米或更小。在此情形中，可使週期性結構佈局小於量測光點(亦即，週期性結構佈局填充過度)。通常使用暗場散射量測來量測此目標，其中阻擋零繞射階(對應於鏡面反射)，且僅處理高階。可在PCT專利公開案第WO 2009/078708號及第WO 2009/106279號中找到暗場度量衡之實例，該等專利公開案之全文係特此以引用之方式併入。美國專利公開案US2011-0027704、US2011-0043791及US2012-0242970中已描述該技術之進一步開發，該等專利公開案之全文係特此以引用之方式併入。使用繞射階之暗場偵測的以繞射為基礎之疊對實現對較小目標之疊對量測。此等目標可小於照明光點且可由基板上之產品結構環繞。在一實施例中，可在一個影像中量測多個目標。
在一實施例中，基板上之目標可包含一或多個1-D週期性光柵，其經印刷使得在顯影之後，長條係由固體抗蝕劑線形成。在一實施例中，目標可包含一或多個2-D週期性光柵，其經印刷使得在顯影之後，一或多個光柵係由抗蝕劑中之固體抗蝕劑導柱或通孔形成。長條、導柱或通孔可替代地被蝕刻至基板中。光柵之圖案對微影投影設備(特別是投影系統PS)中之色像差敏感，且照明對稱性及此等像差之存在將使其自身表現為經印刷光柵之變化。因此，經印刷光柵之經量測資料可用以重新建構該等光柵。可將1-D光柵之參數(諸如線寬及形狀)或2-D光柵之參數(諸如導柱或通孔寬度或長度或形狀)輸入至由處理單元PU根據印刷步驟及/或其他量測程序之知識而執行之重新建構程序。
圖3A中展示適合用於實施例中之暗場度量衡設備。圖3B中更詳細地說明目標T(包含諸如光柵之週期性結構)及繞射射線。暗場度量衡設備可為單機裝置，或(例如)在量測站處併入於微影設備LA中或併入於微影製造單元LC中。貫穿設備具有若干分支之光軸係由點線O表示。在此設備中，由輸出11(例如，諸如雷射或氙氣燈之源，或連接至源之開口)發射之輻射係由包含透鏡12、14及接物鏡16之光學系統經由稜鏡15而導向至基板W上。此等透鏡係以4F配置之雙重序列而配置。可使用不同透鏡配置，限制條件為該透鏡配置仍將基板影像提供至偵測器上。
在一實施例中，透鏡配置允許接取中間光瞳平面以用於空間頻率濾光。因此，可藉由在呈現基板平面之空間光譜之平面(此處被稱作(共軛)光瞳平面)中界定空間強度分佈來選擇輻射入射於基板上之角範圍。詳言之，此可(例如)藉由在為接物鏡光瞳平面之背向投影式影像之平面中在透鏡12與透鏡14之間插入合適形式之孔徑裝置13而完成。在所說明之實例中，孔徑裝置13具有不同形式(被標註為13N及13S)，從而允許選擇不同照明模式。本實例中之照明系統形成離軸照明模式。在第一照明模式中，孔徑裝置13N提供來自僅出於描述起見而被指定為「北」之方向的離軸照明。在第二照明模式中，孔徑裝置13S用以提供相似照明，但提供來自被標註為「南」之相對方向的照明。藉由使用不同孔徑，其他照明模式係可能的。光瞳平面之其餘部分理想地暗，此係因為所要照明模式外部之任何不必要的輻射將干涉所要量測信號。
如圖3B所展示，目標T經置放為使得基板W實質上垂直於接物鏡16之光軸O。與軸線O成一角度而照射於目標T上之照明射線I引起一個零階射線(實線0)及兩個一階射線(點鏈線+1及雙點鏈線-1)。在運用填充過度之 小目標T的情況下，此等射線僅僅為覆蓋包括度量衡目標T及其他特徵之基板區域的許多平行射線中之一者。因為裝置13中之孔徑具有有限寬度(為接納有用量之輻射所必要)，所以入射射線I事實上將佔據一角度範圍，且繞射射線0及+1/-1將稍微散開。根據小目標之點散佈函數(point spread function)，每一階+1及-1將遍及一角度範圍進一步散佈，而非如所展示之單一理想射線。應注意，可設計或調整週期性結構間距及照明角度，使得進入接物鏡之一階射線與中心光軸接近地對準。圖3A及圖3B所說明之射線被展示為稍微離軸，以純粹地使其能夠在圖解中被較容易地區分。
由基板W上之目標繞射的至少0階及+1階係由接物鏡16收集，且被導向回通過稜鏡15。返回至圖3A，藉由指定被標註為北(N)及南(S)之完全相對孔徑來說明第一照明模式及第二照明模式兩者。當入射射線I來自光軸之北側時，亦即，當使用孔徑裝置13N來應用第一照明模式時，被標註為+1(N)之+1繞射射線進入接物鏡16。與此對比，當使用孔徑裝置13S來應用第二照明模式時，-1繞射射線(被標註為-1(S))為進入透鏡16之繞射射線。因此，在一實施例中，藉由在某些條件下量測目標兩次(例如，在使目標旋轉或改變照明模式或改變成像模式以分離地獲得-1繞射階強度及+1繞射階強度之後)來獲得量測結果。針對給定目標比較此等強度會提供該目標中之不對稱性之量測，且該目標中之不對稱性可用作微影程序之參數之指示符，例如，疊對誤差。在上文所描述之情形中，照明模式改變。
光束分裂器17將繞射光束劃分成兩個量測分支。在第一量測分支中，光學系統18使用零階繞射光束及一階繞射光束在第一感測器19(例如，CCD或CMOS感測器)上形成目標之繞射光譜(光瞳平面影像)。每一 繞射階射中感測器上之一不同點，使得影像處理可比較及對比若干階。由感測器19捕捉之光瞳平面影像可用於聚焦度量衡設備及/或正規化一階光束之強度量測。光瞳平面影像亦可用於諸如重新建構之許多量測目的，其未在此處被詳細地描述。
在第二量測分支中，光學系統20、22在感測器23(例如，CCD或CMOS感測器)上形成基板W上之目標之影像。在第二量測分支中，在與光瞳平面共軛之平面中提供孔徑光闌21。孔徑光闌21用以阻擋零階繞射光束，使得形成於感測器23上的目標之影像DF係由-1一階光束或+1一階光束形成。將由感測器19及23捕捉之影像輸出至處理器及控制器PU，處理器及控制器PU之功能將取決於正被執行之量測之特定類型。應注意，此處在廣泛意義上使用術語「影像」。因而，若僅存在-1階及+1階中之一者，則將不形成週期性結構特徵(例如，光柵線)之影像。
圖3所展示之孔徑裝置13及光闌21之特定形式純粹地為實例。在另一實施例中，使用目標之同軸照明，且使用具有離軸孔徑之孔徑光闌以將實質上僅一個一階繞射輻射傳遞至感測器。在又其他實施例中，代替一階光束或除了一階光束以外，亦可在量測中使用二階光束、三階光束及高階光束(圖3中未展示)。
為了使照明可適應於此等不同類型之量測，孔徑裝置13可包含圍繞一圓盤而形成之數個孔徑圖案，該圓盤旋轉以使所要圖案處於適當位置。應注意，使用孔徑裝置13N或13S以量測在一個方向(取決於設置而為X或Y)上定向之目標之週期性結構。為了量測正交週期性結構，可實施達90°及270°之目標旋轉。圖3C及圖3D中展示不同孔徑裝置。圖3C說明離軸照明模式之兩種另外類型。在圖3C之第一照明模式中，孔徑裝置13E提供來 自僅出於描述起見而相對於先前所描述之「北」被指定為「東」之方向的離軸照明。在圖3C之第二照明模式中，孔徑裝置13W用以提供相似照明，但提供來自被標註為「西」之相對方向的照明。圖3D說明離軸照明模式之兩種另外類型。在圖3D之第一照明模式中，孔徑裝置13NW提供來自被指定為如先前所描述之「北」及「西」之方向的離軸照明。在第二照明模式中，孔徑裝置13SE用以提供相似照明，但提供來自被標註為如先前所描述之「南」及「東」之相對方向的照明。舉例而言，上文所提及之先前公開專利申請公開案中描述設備之此等及眾多其他變化及應用的使用。
圖4A描繪形成於基板上之實例複合度量衡目標。該複合目標包含接近地定位在一起之四個週期性結構(在此狀況下，光柵)32、33、34、35。在一實施例中，該等週期性結構足夠接近地定位在一起，使得其皆在由度量衡設備之照明光束形成的量測光點31內。在該狀況下，該四個週期性結構因此皆被同時地照明且同時地成像於感測器19及23上。在專用於疊對量測之實例中，週期性結構32、33、34、35自身為藉由上覆於週期性結構而形成之複合週期性結構(例如，複合光柵)，亦即，週期性結構在形成於基板W上之裝置的不同層中被圖案化且使得一個層中之至少一個週期性結構與一不同層中之至少一個週期性結構疊對。此目標可具有在20微米×20微米內或在16微米×16微米內之外部尺寸。此外，所有週期性結構皆用以量測特定對之層之間的疊對。為了促進目標能夠量測多於單一對之層，週期性結構32、33、34、35可具有經不同偏置之疊對偏移，以便促進經形成有複合週期性結構之不同部分之不同層之間的疊對之量測。因此，用於基板上之目標的所有週期性結構將用以量測一對層，且用於基板 上之另一相同目標的所有週期性結構將用以量測另一對層，其中不同偏置促進區分該等層對。
返回至圖4A，週期性結構32、33、34、35亦可在其定向方面不同(如所展示)，以便使入射輻射在X方向及Y方向上繞射。在一個實例中，週期性結構32及34為分別具有+d、-d之偏置的X方向週期性結構。週期性結構33及35可為分別具有偏移+d及-d之Y方向週期性結構。雖然說明四個週期性結構，但另一實施例可包括較大矩陣以獲得所要準確度。舉例而言，九個複合週期性結構之3×3陣列可具有偏置-4d、-3d、-2d、-d、0、+d、+2d、+3d、+4d。可在由感測器23捕捉之影像中識別此等週期性結構之單獨影像。
圖4B展示可在圖3之設備中使用圖4A之目標的情況下使用來自圖3D之孔徑裝置13NW或13SE而形成於感測器23上且由感測器23偵測之影像的實例。雖然感測器19不能解析不同個別週期性結構32至35，但感測器23可解析不同個別週期性結構32至35。暗矩形表示感測器上之影像之場，在此場內，基板上之經照明光點31成像至對應圓形區域41中。在此圓形區域內，矩形區域42至45表示週期性結構32至35之影像。若週期性結構位於產品區域中，則亦可在此影像場之周邊中看見產品特徵。處理器及控制器PU使用圖案辨識來處理此等影像以識別週期性結構32至35之單獨影像42至45。以此方式，該等影像不必在感測器框架內之特定部位處極精確地對準，此極大地改良量測設備整體上之產出率。
一旦已識別週期性結構之單獨影像，就可(例如)藉由平均化或求和經識別區域內之選定像素強度值來量測該等個別影像之強度。可將影像之強度及/或其他屬性彼此進行比較。可組合此等結果以量測微影程序之不同 參數。疊對效能為此參數之一實例。
目標之量測準確度及/或敏感度可相對於提供至目標上之輻射光束之一或多個特性(例如，輻射光束之波長、輻射光束之偏振，及/或輻射光束之強度分佈(亦即，角強度分佈或空間強度分佈))而變化。在一實施例中，輻射光束之波長範圍限於選自一範圍(例如，選自約400奈米至900奈米之範圍)之一或多個波長。此外，可提供輻射光束之不同偏振之選擇，且可使用(例如)複數個不同孔徑來提供各種照明形狀。
此外，為了獲得準確量測(例如，CD量測、疊對量測等等)，應至少將基板上之目標結構定位為處於或靠近檢測設備(例如，度量衡設備)之接物鏡之焦平面。如上文所論述，此可藉由聚焦目標結構而完成，而無論藉由改變光學系統之聚焦點及/或藉由提供基板與聚焦點之間的相對移動(例如，藉由移動基板、光學系統之至少部分或此兩者)。
在一實施例中，為了提供聚焦控制，可將具有共焦光學系統之聚集感測器系統用於檢測設備中(例如，用於疊對及/或CD量測設備)及/或用於微影設備中。聚集感測器系統可產生聚焦誤差信號，聚焦誤差信號可用作控制迴路之部分以確保基板處於焦點。圖5A中描繪具有共焦光學系統之聚集感測器系統之實例佈局。在該系統中，輸入500(例如，輻射源)將輻射提供至照明場光闌505。輻射經由聚光透鏡510而自光闌505傳遞至光學元件(例如，光束分裂器)515，光學元件515將光束導向至接物鏡520。輻射自接物鏡520輸出至基板525。由基板525重新導向之輻射經由接物鏡520且視情況經由光學元件515而傳遞至偵測分支中之光束分裂器530。將光束之一部分提供至孔徑535且將另一部分提供至孔徑540。在一實施例中，孔徑535、540為提供於(例如)各別板中之針孔孔徑。在一實施例中， 孔徑535、540中之一者相比於另一孔徑535、540與光束分裂器530之光束分裂表面相隔不同距離。與孔徑535、540中之每一者相關聯的是一各別偵測器545、550以自各別孔徑535、540接收輻射之各別部分。在一實施例中，偵測器為光偵測器。
在一實施例中，圖5A之系統使用來自(例如)孔徑535與偵測器545之組合的信號560及來自(例如)孔徑540與偵測器550之組合的信號570來產生用於基板之聚焦誤差信號。在一實施例中，自信號560減去信號570以產生用於基板之聚焦誤差信號580，如圖5B所展示。
檢測設備中之此配置的問題可為：聚集光點(其用於使基板保持處於檢測設備之焦點)可與由用於檢測或量測基板的檢測設備之檢測分支提供的量測光點(圖5中未展示此光點)重疊。此重疊可防止聚焦操作/分支與檢測操作/分支之同時操作。在一實施例中，可藉由使用光譜分離及干涉濾光器來獲得同時使用，但此可造成一或多個額外限制，諸如可用於檢測之波長範圍。
因此，在一實施例中，提供一種用於檢測設備之改良式聚焦設備及/或方法，以(例如)實現改良式量測準確度及/或敏感度，及/或實現用於檢測設備(例如，疊對及/或CD量測設備)之改良式光譜操作範圍。
圖6描繪經組態以提供聚焦且提供(例如)CD、疊對等等之光學量測之實例檢測設備600(例如，度量衡設備)的示意性說明。如圖6所展示，檢測設備600包含聚焦模組610、量測模組650、部分反射光學元件660、接物鏡670，及經組態以固持基板680之基板固持器682。
聚焦模組610、部分反射光學元件660及接物鏡670經集體地組態以判定目標(例如，在基板680上)及/或基板680自身是否經定位為處於或靠近 接物鏡670之焦平面，及如何提供焦點與目標之間的相對空間調整，例如，(例如，經由移動接物鏡670及/或經由移動基板等等而進行的)焦點與目標之間的相對空間調整。舉例而言，在一實施例中，當基板680上之目標被判定為未經定位為處於或靠近接物鏡670之焦平面時，相對空間調整使工作距離685等於或接近於接物鏡670之焦距。
具體而言，為了使能夠判定目標是否處於或靠近焦點，在聚焦模組之照明路徑中由包含透鏡640、孔徑光闌642、部分反射光學元件644及反射光學元件648之光學系統將由第一輸入638(例如，諸如燈或雷射之輻射源，或至連接或可連接至輻射源之聚焦模組610之輸入)發射之聚焦光束612自聚焦模組610導向朝向部分反射光學元件660。第一輸入638經定位為處於或靠近透鏡640之焦平面，使得由第一輸入638發射之輻射可轉換為經準直輻射光束，如圖6所展示。孔徑光闌642經組態以控制傳輸朝向部分反射光學元件644之經準直輻射光束的量，例如，藉由調整孔徑光闌642之孔徑寬度。聚焦光束612係由反射光學元件648、部分反射光學元件660及接物鏡670進一步導向朝向基板680上之目標，且隨後由(例如)基板680上之目標重新導向(例如，繞射、反射等等)。
經重新導向聚焦光束係由接物鏡670收集，且由(例如)部分反射光學元件660導向回朝向聚焦模組610。具體而言，經重新導向聚焦光束614(亦即，光束635)之至少一部分在聚焦模組之偵測路徑中順次地由接物鏡670、部分反射光學元件660、反射光學元件648、部分反射光學元件644、反射光學元件636及孔徑光闌634(其相似於孔徑光闌642)導向至光束分裂器632。光束分裂器632將光束635劃分成第一聚焦光束部分631及第二聚焦光束部分633，其理想地具有實質上相等強度。光束分裂器632 進一步將第一聚焦光束部分631導向至第一偵測分支，且將第二聚焦光束部分633導向至第二偵測分支。
在第一偵測分支中，經由使用第一光學系統進一步將第一聚焦光束部分631導向至第一偵測器620，第一光學系統包含反射光學元件630、透鏡627，及沿著光束方向置放於透鏡627之影像平面之後的第一孔徑裝置624。第一偵測器620經組態以特性化(例如)由第一偵測器620偵測之輻射光束之強度。可進一步將由第一偵測器620偵測之輻射光束之量測輸出至處理器(圖中未繪示)。
在第二偵測分支中，經由使用第二光學系統將第二聚焦光束部分633導向至第二偵測器622，第二光學系統包含透鏡628，及沿著光束方向置放於透鏡628之影像平面之前的第二孔徑裝置626。第二偵測器622經組態以特性化(例如)由第二偵測器622偵測之輻射光束之強度。可進一步將由第二偵測器622偵測之輻射光束之量測輸出至處理器(圖中未繪示)。
在一實施例中，聚焦模組610使用強度差以判定接物鏡670之焦點與目標之間的相對位置，且將在本文中予以進一步描述。然而，聚焦模組610可使用不同技術以導出焦點與目標之間的相對位置，諸如相位差等等。
在一實施例中，透鏡627及第一孔徑裝置624分別實質上相似於透鏡628及第二孔徑裝置626。
第一孔徑裝置624及第二孔徑裝置626之孔徑形狀可相似於由(例如)第一輸入638產生之輻射光束之孔徑形狀，或具有任意形狀。然而，適當地選擇及定位(且當(例如)目標處於焦平面時，藉由量測強度來校準)第一孔徑裝置624及第二孔徑裝置626之孔徑大小，以使能夠藉由(例如)區分來 自偵測器620及622之回應而進行聚焦位置判定。此經設計使得可藉由比較由第一偵測器620及第二偵測器622偵測之光束之強度來判定目標是否大致位於接物鏡670之焦平面上。舉例而言，兩個偵測器處量測之相等強度可表示目標處於或靠近接物鏡670之焦平面。偵測器620與偵測器622之間的不等強度指示離焦條件，其中聚焦偏移之方向及量係由信號差判定。可藉由校準來判定特定散焦值。
由於使用來自第一偵測器620及第二偵測器622之資訊所作出的判定，處理器可指示一或多個致動器藉由(例如)使接物鏡670在Z方向上之位置、基板固持器682在Z方向上之位置或此兩者移位而提供聚焦。此聚焦可達由處理器判定之特定量(例如，經由校準而獲得之特定值)。另外或替代地，可監測由第一偵測器620及第二偵測器622偵測之輻射光束之強度以識別目標是否與接物鏡670之焦點實質上重合。
量測模組650、部分反射光學元件660及接物鏡670經集體地組態以量測基板680之目標以判定(例如)CD、疊對、聚焦、劑量等等。具體而言，由包含透鏡664、透鏡666、部分反射光學元件667及透鏡669之光學系統將由第二輸入662(例如，諸如燈或雷射之輻射源，或連接或可連接至輻射源之輸入)發射之量測光束652自量測模組650導向朝向部分反射光學元件660。由部分反射光學元件660及接物鏡670進一步將量測光束652導向至目標上，且隨後由目標重新導向來自量測光束652之輻射。經重新導向量測光束654之至少一部分係由接物鏡670收集，且經由接物鏡670、部分反射光學元件660、透鏡669、部分反射光學元件667、反射光學元件672、透鏡674及透鏡676而導向朝向偵測器678(例如，CCD或CMOS感測器)。透鏡674及676係以4F配置之雙重序列而配置。可使用不同透鏡配 置，限制條件為該透鏡配置仍將目標之輻射提供至偵測器678上。
如圖6所展示，聚焦模組610與量測模組650可同時地操作。亦即，在一時間點，聚焦光束612及量測光束652兩者皆入射於基板680上。有利地，無論何時基板680不在接物鏡670之焦平面之特定範圍內，就可即時自動地調整接物鏡670之焦點與基板680上之目標之間的相對位置。
然而，除了經重新導向聚焦光束614之部分以外，亦可由部分反射光學元件660自經重新導向量測光束劃分經重新導向量測光束656之部分，且可進一步將經重新導向量測光束656之部分導向至聚焦模組以用於第一偵測器620及第二偵測器622中之偵測。經重新導向量測光束之部分至第一偵測器620及/或第二偵測器622的漏泄不利地影響聚焦之準確度及/或敏感度。另外或替代地，可由部分反射光學元件660自經重新導向聚焦光束劃分經重新導向聚焦光束616之部分，且可進一步將經重新導向聚焦光束616之部分導向至量測模組以用於偵測器678中之偵測。因此，經重新導向聚焦光束至偵測器678之漏泄不利地影響量測之準確度及/或敏感度。
藉由使經重新導向聚焦光束與經重新導向量測光束光譜上分離來實施此問題之解決方案。此可藉由使用具有不同波長及/或非重疊光譜頻寬之聚焦光束及量測光束而完成。因此，可將對應於量測光束之波長及/或頻寬的一或多個陷波濾光器插入於聚焦模組610中(例如，在部分反射光學元件644與反射光學元件636之間)以阻擋經重新導向量測光束656之部分。相似地，可將對應於聚焦光束之波長及/或頻寬的一或多個陷波濾光器插入於量測模組650中(例如，在部分反射光學元件667與反射光學元件672之間)以阻擋經重新導向聚焦光束616之部分。
然而，因為量測光束及聚焦光束之波長及/或頻寬係非重疊的，所以 聚焦光束及量測光束之波長及/或頻寬的選擇受到限制。此外，若需要量測光束與聚焦光束之不同組合，則在切換濾光器時將存在延遲(例如，用於切換陷波濾光器之波長及/或頻寬的時間可慢至500毫秒)，此藉此限制產出率。且，陷波濾光器之製造可為困難的及/或昂貴的。因此，需要提供一種分離經重新導向聚焦光束與量測光束之有效途徑。
根據本發明之一實施例，可藉由向聚焦光束612及量測光束652提供合適照明形狀來空間上分離經重新導向聚焦光束與經重新導向量測光束，使得聚焦光束612與量測光束652不重疊，或重疊小於每一光束光點之大部分。另外或替代地，藉由(例如)針對孔徑裝置624及626提供適當孔徑形狀，可防止經重新導向量測光束656之部分到達聚焦模組610中之偵測器620及622。相似地，另外或替代地，可藉由針對孔徑裝置668提供(例如)適當孔徑形狀而防止經重新導向聚焦光束616之部分到達量測模組650中之偵測器678(如圖6所展示)。
在一實施例中，向聚焦光束提供使得輻射為離軸(例如，環形、偶極、四極等等)之強度分佈，而向量測光束提供為同軸(例如，圓形)使得聚焦光束之全部或大部分至少在目標/基板及/或孔徑裝置處自量測光束輻射空間上向外之強度分佈。在一實施例中，向量測光束提供使得輻射為離軸(例如，環形、偶極、四極等等)之強度分佈，而向聚焦光束提供為同軸(例如，圓形)使得量測光束之全部或大部分至少在目標/基板及/或孔徑裝置處自聚焦光束輻射空間上向外之強度分佈。
返回參看圖6，在一實施例中，第一輸入638及/或第二輸入662可向輻射提供所要強度分佈。另外或替代地，可將光束塑形光學元件(例如，繞射光學元件、旋轉三稜鏡(對)、空間光調變器、楔狀錐體等等)提供於 量測光束及/或聚焦光束之路徑中以重新導向輻射以提供所要強度分佈。另外或替代地，可將孔徑裝置(例如，具有開口之板、用以藉由阻擋/反射出自光學路徑之非想要輻射而有效地提供開口之空間光調變器、用以阻擋/反射出自光學路徑之非想要輻射之液晶元件等等)提供於量測光束及/或聚焦光束之路徑中以提供界定所要空間強度分佈之孔徑。相似地，在一實施例中，可提供光束塑形光學元件及/或孔徑裝置以防止經重新導向量測光束656之部分到達聚焦模組610中之偵測器620、622。相似地，另外或替代地，可使用光束塑形光學元件及/或孔徑裝置來防止經重新導向聚焦光束616之部分到達量測模組650中之偵測器678。此外，應瞭解，可使用該等裝置之不同組合以達到所要強度分佈及/或防止輻射到達偵測器。舉例而言，光束塑形光學元件可提供所要強度分佈，而孔徑裝置可防止輻射到達偵測器。
如上文所提及，在一實施例中，提供孔徑裝置以產生所要強度分佈(亦被稱作照明形狀)。用於聚焦光束之孔徑裝置可為輸入638(例如，光纖)、提供於場平面中之孔徑裝置(例如，在輸入638處)，或孔徑裝置642(例如，呈角塑形裝置之形式)。用於量測光束之孔徑裝置可為孔徑裝置668。孔徑裝置可為具有界定照明形狀之一或多個開口的板。舉例而言，孔徑板可包含複數個開口，每一開口界定一不同照明形狀，且板可移動(例如，可旋轉)使得可將不同開口置放於適用光束路徑中。在一實施例中，可提供複數個孔徑板，且可將複數個孔徑板置放至適用輻射之路徑中及置放於適用輻射之路徑外。其他形式之孔徑裝置可包括用以藉由阻擋/反射出自光學路徑之非想要輻射而有效地提供照明開口之空間光調變器、用以阻擋/反射出自光學路徑之非想要輻射之液晶元件等等。圖7A至圖7D 中說明孔徑裝置之照明開口之各種實施例，包括如圖7A所展示之單極照明開口、如圖7B所展示之環圈照明開口、如圖7C所展示之偶極照明開口，及如圖7D所展示之四極照明開口。圖8A至圖8D中說明由圖7A至圖7D中之照明開口產生的輻射光束之對應照明形狀(其中，出於方便起見且為了與圖7區分，將照明繪示為在白色背景上暗，而實務上，光學路徑將很可能在亮照明的情況下暗)。如圖8A所展示之單極照明形狀有時被稱作同軸照明。如圖8B至圖8D所展示之其他三個照明形狀有時被稱作離軸照明。儘管圖7A至圖7D中展示照明開口之僅四個實例，但可提供其他合適照明開口。
在一實施例中，將光束塑形元件提供於聚焦光束及/或量測光束之光學路徑中。在一實施例中，光束塑形元件經有效地組態以將輻射自一個強度分佈轉換為不同的所要強度分佈，諸如將同軸照明形狀轉換為離軸照明形狀(或反之亦然)(例如，用於針對聚焦光束及/或量測光束產生所要照明形狀)，或反轉輻射之形狀，使得離軸輻射被同軸地放置且同軸輻射被離軸地放置(或反之亦然)(例如，用於當與(例如)孔徑裝置組合地使用時防止輻射到達偵測器)。在一實施例中，將光束塑形元件定位於光學路徑中，使得當輻射在反向方向上通過光束塑形元件時，光束塑形元件可進一步將任何離軸輻射轉換為同軸輻射且將任何同軸輻射轉換為離軸輻射(或反之亦然)。在光束塑形元件未提供照明強度分佈在反向方向上之轉換的情況下，光束塑形元件通常將針對量測光束位於輸入662與元件667之間及/或針對聚焦光束位於輸入638與元件644之間。在光束塑形元件提供輻射強度分佈在反向方向上之轉換的情況下，光束塑形元件通常將針對量測光束位於偵測器678與元件660之間的光學路徑中及/或針對聚焦光束位於 孔徑裝置624、626與元件660(諸如光束塑形元件646)之間的光學路徑中。在一實施例中，光束塑形元件經定位為處於或靠近光瞳平面或其光學共軛平面。
光束塑形元件可呈(例如)繞射光學元件、旋轉三稜鏡、空間光調變器等等之形式。在一實施例中，光束塑形元件包含經組態以在第一方向上將同軸輻射形狀轉換為環形狀(例如，圖8B)之旋轉三稜鏡透鏡。視情況，旋轉三稜鏡透鏡可經定位以便在反向方向上將環形狀轉換為同軸照明形狀。
在一實施例中，光束塑形元件包含經組態以在第一方向上將同軸照明形狀轉換為具有可調整半徑之環形狀(例如，圖8B)的一對旋轉三稜鏡透鏡。藉由調諧該對旋轉三稜鏡透鏡之間的距離，可改變環之半徑。視情況，該對旋轉三稜鏡透鏡可經定位以便在反向方向上將環形狀轉換為同軸照明形狀。
在一實施例中，光束塑形元件包含經組態以在第一方向上將同軸照明形狀轉換為多光點形狀(例如，如圖8D所說明之用於錐形稜鏡或四個楔狀物的四光點形狀、如圖8C所說明之用於兩個邊緣的兩光點形狀)之一或多個稜鏡(例如，錐形稜鏡、兩個或多於兩個楔狀物)。視情況，一或多個稜鏡可經定位以便在反向方向上將多光點形狀轉換為同軸照明形狀。
在一實施例中，第一輸入638及/或第二輸入662包含多核心光纖900，如圖9所說明。多核心光纖900包含位於中心之一或多個核心930，且在此實例中，圍繞中心核心930之6個核心920形成六角形狀。在第一照明模式中，僅中心核心930發射如圖10A所展示之輻射(其中，出於方便起見且為了與圖9區分，將照明繪示為在白色背景上暗，而實務上，光學路徑將很可能在亮照明的情況下暗)，從而提供同軸照明。在第二照明模式 中，周圍核心920中之一或多者發射如圖10B所展示之輻射(其中，出於方便起見且為了與圖7區分，將照明繪示為在白色背景上暗，而實務上，光學路徑將很可能在亮照明的情況下暗)，從而提供離軸照明。儘管圖9中說明圍繞中心核心930之六個核心920，但可將任何合適數目個核心920提供於中心核心930周圍。此外，儘管圖9中說明單一核心930，但可提供任何合適數目個核心930。
在一實施例中，第一輸入638及/或第二輸入662包含光纖束900，如圖9所說明。光纖束900包含位於中心930中之一或多個光纖，且在此實例中，位於中心光纖930周圍之6個光纖920形成六角形狀。在第一照明模式中，僅中心光纖930發射如圖10A所展示之輻射，從而提供同軸照明。在第二照明模式中，周圍核心920中之一或多者發射如圖10B所展示之輻射，從而提供離軸照明。儘管圖9A中僅說明圍繞中心光纖930之六個光纖920，但可將任何合適數目個光纖920提供於中心光纖930周圍。此外，儘管圖9中說明單一光纖930，但可提供任何合適數目個光纖930。
在一實施例中，在第一輸入638包含多核心光纖或光纖束的情況下，所有核心或光纖可同時發射輻射。在一變體中，在聚焦光束612在基板680處與量測光束652完全地重疊的情況下，當量測光束652具有同軸形狀時，至少一或多個內部核心或光纖發射輻射，使得聚焦光束612在基板680處與量測光束652完全地重疊。相似地，當量測光束652具有離軸形狀時，至少一或多個外部核心或光纖發射輻射，使得聚焦光束612在基板680處與量測光束652完全地重疊。
返回參看圖6，在一實施例中，藉由(例如)靠近中間影像平面使用孔徑裝置(例如，具有如圖7B、圖7C或圖7D所說明之開口且位於(例如)646 之位置處的孔徑裝置)，聚焦光束612具有離軸照明形狀(例如，如圖8B至圖8D或圖10B所展示)，其在使用如上文所論述之多核心光纖或光纖束900或使用光束塑形元件(諸如光束塑形裝置646)的第二照明模式中操作。因此，聚焦光束612可具有相似於如圖8B至圖8D或圖10B所展示之照明形狀中之一者的照明形狀。因此，藉由(例如)使用孔徑裝置(例如，具有如圖7A所說明之開口且為(例如)孔徑裝置668的孔徑裝置)，量測光束652具有同軸照明形狀(例如，如圖8A或圖10A所展示)，其在使用多核心光纖或光纖束900或使用光束塑形元件(例如，位於透鏡669與孔徑裝置668之間)的第一照明模式中操作。因此，聚焦光束612及量測光束652可集體地形成空間上分離之照明形狀，例如，如圖11A至圖11D中之照明形狀中之一者中所展示(其中，出於方便起見且為了與圖10區分，將照明繪示為在白色背景上暗，而實務上，光學路徑將很可能在亮照明的情況下暗)。
相似地，在此實施例中，經重新導向聚焦光束614之部分及經重新導向量測光束656之部分可集體地形成空間上分離之照明形狀，例如，如圖11A至圖11D中之照明形狀中之一者中所展示。另外，經重新導向聚焦光束614之部分及經重新導向量測光束656之部分兩者皆導向至聚焦模組610。藉由使用適當的第一孔徑裝置624及第二孔徑裝置626(其孔徑開口形狀阻擋或反射經重新導向量測光束656之部分)(例如，開口具有(例如)圖7B至圖7D之形狀)，會防止經重新導向量測光束656之部分到達聚焦模組610中之偵測器620、622。孔徑裝置624、626可與光束塑形元件一起使用，如下文中進一步所論述。
此外，經重新導向聚焦光束616之部分及經重新導向量測光束654之部分可集體地形成相同的空間上分離之照明形狀。另外，經重新導向聚焦 光束616之部分及經重新導向量測光束654之部分兩者皆導向至量測模組650。藉由使用適當的孔徑裝置668(其孔徑開口形狀阻擋或反射經重新導向聚焦光束616之部分)(例如，開口具有(例如)圖7A之形狀)，會防止經重新導向聚焦光束616之部分到達量測模組650中之偵測器678。舉例而言，孔徑裝置668可為具有適當大小使得經重新導向聚焦光束616之部分被完全地阻擋而經重新導向量測光束654之部分未被阻擋的針孔。孔徑裝置668可與光束塑形元件一起使用，如下文中進一步所論述。如圖6所展示，將孔徑裝置668提供為處於或靠近透鏡666及669之焦平面。然而，可代替地將孔徑裝置668提供於自基板680朝向偵測器678之輻射路徑中的部分反射光學元件667與偵測器678之間的任何合適部位中。在一實施例中，孔徑裝置668經定位為處於或靠近中間影像平面或其光學共軛平面。
返回參看圖6，在一實施例中，藉由(例如)使用孔徑裝置(例如，具有如圖7A所說明之開口且在(例如)646之位置處位於(例如)輸入638與元件660之間的孔徑裝置，其中在640與660之間存在額外中繼器)，聚焦光束612具有同軸照明形狀(例如，如圖8A或圖10A所展示)，其在使用如上文所論述之多核心光纖或光纖束900或使用光束塑形元件(例如，在光瞳平面或光學共軛平面處之光束塑形元件646)的第一照明模式中操作。相似地，藉由(例如)使用孔徑裝置(例如，具有如圖7B、圖7C或圖7D所說明之開口的孔徑裝置668)，量測光束652具有離軸照明形狀(例如，如圖8B至圖8D或圖10B所展示)，其在使用多核心光纖900或光纖束900或使用光束塑形元件(例如，位於透鏡669與輸入662之間)的第二照明模式中操作。因此，聚焦光束612及量測光束652可集體地形成空間上分離之照明形狀，例如，如圖11A至圖11D中之照明形狀中之一者中所展示。
相似地，在此實施例中，經重新導向聚焦光束614之部分及經重新導向量測光束656之部分可集體地形成空間上分離之照明形狀，例如，如圖11A至圖11D中之照明形狀中之一者中所展示。另外，經重新導向聚焦光束614之部分及經重新導向量測光束656之部分導向至聚焦模組610。藉由使用適當的第一孔徑裝置624及第二孔徑裝置626(其孔徑開口形狀阻擋或反射經重新導向量測光束656之部分)(例如，開口具有(例如)圖7A之形狀)，會防止經重新導向量測光束656之部分到達聚焦模組610中之偵測器620、622。孔徑裝置624、626可與光束塑形元件一起使用，如下文中進一步所論述。
此外，經重新導向聚焦光束616之部分及經重新導向量測光束654之部分可集體地形成相同的空間上分離之照明形狀。另外，經重新導向聚焦光束616之部分及經重新導向量測光束654之部分兩者皆導向至量測模組650。藉由使用適當的孔徑裝置668(其孔徑開口形狀阻擋或反射經重新導向聚焦光束616之部分)(例如，開口具有(例如)圖7B至圖7D之形狀)，會防止經重新導向聚焦光束616之部分到達量測模組650中之偵測器678。舉例而言，孔徑裝置668可為具有適當大小使得經重新導向聚焦光束616之部分被完全地阻擋而經重新導向量測光束654之部分未被阻擋的環或複數個離軸開口。孔徑裝置668可與光束塑形元件一起使用，如下文中進一步所論述。
應瞭解，孔徑裝置可位於光束路徑之其他部分中。在一實施例中，除了元件644與輸入638之間的路徑中以外，在聚焦模組610中或用於聚焦模組610的用以阻擋量測光束部分之孔徑裝置亦可位於自元件660至偵測器620、622之路徑中的實際上任何地方。理想地，孔徑裝置624及626用 以阻擋量測輻射，此係因為其用於聚焦量測。然而，可需要針對孔徑裝置624、625提供未經設計成阻擋量測光束之孔徑開口，在此狀況下，提供另外孔徑裝置以針對偵測器620、622阻擋量測輻射。相似地，除了孔徑裝置668以外，亦可使用額外孔徑裝置，且相似地，除了元件667與輸入662之間的路徑中以外，孔徑裝置668亦可位於自元件660至偵測器678之路徑中的實際上任何地方。
在一實施例中，將光束塑形元件646提供於元件660與元件644之間的光學路徑中。因此，在此實施例中，光束塑形元件646既在輻射至基板680之供應路徑中，又在輻射自基板680朝向偵測器620、622之返回路徑中。在一實施例中，光束塑形元件646在部分反射光學元件644與反射光學元件648之間。此外，對於此實施例，聚焦光束612將具有離軸照明形狀，而量測光束652具有同軸形狀。應瞭解，可反轉組態。
因此，在此實施例中，自輸入638至光束塑形元件646之輻射具有同軸形狀(例如，直接地由輸入638提供或由(例如)輸入638與元件646之間的孔徑裝置提供之環形形狀)。光束塑形元件646接著重新導向該輻射以形成離軸形狀(例如，環形狀或多極配置)。因此，聚焦光束612針對基板680具有離軸照明形狀。此外，如上文所論述，量測光束652具有同軸照明形狀。
在聚焦光束612及量測光束652入射於基板680上之後，經重新導向聚焦光束614之部分及經重新導向量測光束656之部分可集體地形成空間上分離之照明形狀，例如，如圖11A至圖11D中之照明形狀中之一者中所展示。另外，經重新導向聚焦光束614之部分及經重新導向量測光束656之部分兩者皆導向至聚焦模組610，其中光束塑形元件646將經重新導向聚 焦光束614之部分之離軸照明形狀轉換為同軸照明形狀，且將經重新導向量測光束656之部分之同軸照明形狀轉換為離軸照明形狀。藉由使用第一孔徑裝置624及第二孔徑裝置626(其孔徑開口相似於圖7A中之孔徑開口)，由第一孔徑裝置624及第二孔徑裝置626防止經重新導向量測光束656之部分到達偵測器620、622，而經重新導向聚焦光束614之同軸部分到達偵測器620、622。此外，經重新導向聚焦光束616之部分及經重新導向量測光束654之部分可集體地形成相同的空間上分離之照明形狀，如上文所論述。經重新導向聚焦光束616之部分及經重新導向量測光束654之部分兩者皆導向至量測模組650。藉由使用孔徑裝置668(其孔徑開口相似於圖8A中之孔徑開口)，會防止經重新導向聚焦光束616之部分(其具有離軸形狀)到達偵測器678，而經重新導向量測光束654之部分到達偵測器678。在一些實例中，孔徑裝置624、626及/或668可為具有合適狹縫或開口大小之針孔。在一實施例中，另外或替代地，將光束塑形元件提供於元件660與元件667之間的光學路徑中，以便改變(例如)處於或靠近孔徑裝置668的量測光束之輻射形狀。
另外或替代地，若將孔徑裝置668置放於部分反射光學元件667與偵測器678之間(例如，反射光學元件672與透鏡674之間)的光學路徑中，則第一輸入638或第二輸入662單獨地可提供空間上分離之輻射光束以同時地作為聚焦光束及量測光束兩者。設置600之其餘部分可被相同地組態，或可較簡單地藉由(例如)以下情形被組態：若僅使用第一輸入638，則可消除輸入662、透鏡664、透鏡666及元件667；或若僅使用第二輸入662，則可消除第一輸入638、透鏡640、孔徑光闌642及元件644。在一實施例中，系統600包含用以自來自各別輸入638、662之輻射同時產生聚焦光束 及空間上分離之量測光束兩者的光束塑形元件或孔徑裝置。在一實施例中，輸入638、662包含同時在兩個照明模式中操作之多核心光纖或光纖束，其中內部核心或光纖可提供量測光束且一或多個外部核心或光纖可提供聚焦光束。在此實施例中，量測光束及聚焦光束可相對容易地具有不同光學屬性，例如，不同波長、不同偏振等等。舉例而言，組合式光束之照明形狀可相似於圖11A至圖11D或任何其他合適形狀，其中內部部分為量測光束且外部部分為聚焦光束，或反之亦然。組合式光束係由基板680重新導向，且導向回至聚焦模組610及量測模組650，如上文所描述。
圖12、圖13及圖14中描繪聚焦感測器系統之簡化光學架構之實例實施例。每一系統具有輸入場孔徑1200、光學模組1210(包括(例如)如圖6所展示之聚焦偵測分支中之光束分裂器632)、光學模組1220(包括(例如)圖6所展示之元件660及接物鏡670)、基板1230(此處被展示為暗且運用亮聚焦光點予以照明)，及偵測器孔徑1240。
在圖12之感測器系統中，輸入場孔徑1200呈光纖束之形式，其起到照明孔徑形成裝置的作用。圖12中之偵測器孔徑1240被展示為具有與來自輸入場孔徑1200之照明形狀相同的佈局，然而，其無需在形狀方面相同。
在圖13之感測器系統中，輸入場孔徑1200可呈具有所展示之開口之板的形式(但如所瞭解，輸入場孔徑1200可具有不同形式，包括光纖束、SLM等等，且孔徑可具有不同形狀或佈局)。圖13進一步包含定位於附近光瞳空間中(例如，在圖6中之位置640處)以接收根據輸入場孔徑1200而塑形之輻射的光束塑形光學元件1250。圖13展示用於作為光束塑形光學元件1250之旋轉三稜鏡透鏡的基板處之實例輸出照明形狀(圖13中之基板 1230上所展示的照明形狀)、用於作為光束塑形光學元件1250之兩個楔狀物的基板處之實例輸出照明形狀(圖13中之基板1232上所展示的照明形狀)，及用於作為光束塑形光學元件1250之錐形稜鏡的基板處之實例輸出照明形狀(圖13中之基板1234上所展示的照明形狀)。在圖13中可看出，基板處之照明形狀被轉換回為用於偵測器孔徑1240之輸入照明形狀。因此，輸入照明形狀與輸出照明形狀保持基本上相同，即使基板處之中間照明形狀可不同亦如此。圖13中之偵測器孔徑1240被展示為具有與來自輸入場孔徑1200之照明形狀相同的佈局，然而，其無需在形狀方面相同。
在圖13之感測器系統中，輸入場孔徑1200可呈具有所展示之開口之板的形式(但如所瞭解，輸入場孔徑1200可具有不同形式，包括光纖束、SLM等等，且孔徑可具有不同形狀或佈局)。圖13進一步包含定位於附近光瞳空間中(例如，在圖6中之位置640處)以接收根據輸入場孔徑1200而塑形之輻射的光束塑形光學元件1260。在此實例中，光束塑形光學元件1260包含一對旋轉三稜鏡或稜鏡，該對旋轉三稜鏡或稜鏡中之至少一個旋轉三稜鏡或稜鏡相對於另一旋轉三稜鏡或稜鏡可移動1270。圖14展示用於作為光束塑形光學元件1250之一對旋轉三稜鏡透鏡的基板處之實例輸出照明形狀(圖14中之基板1230上所展示的照明形狀)。在圖14中可看出，基板處之照明形狀被轉換回為用於偵測器孔徑1240之輸入照明形狀。因此，輸入照明形狀與輸出照明形狀保持基本上相同，即使基板處之中間照明形狀可不同亦如此。圖14中之偵測器孔徑1240被展示為具有與來自輸入場孔徑1200之照明形狀相同的佈局，然而，其無需在形狀方面相同。有利地，在此實施例中，光束塑形光學元件1260具有藉由僅僅改變旋轉三稜鏡或稜鏡之間的在方向1270上之距離來改變基板處之照明形 狀之半徑(例如，環之半徑、複數個光點之徑向位置等等)的能力。
在一實施例中，第一輸入638及第二輸入662兩者皆為雷射源。在一實施例中，由雷射源發射之輻射光束具有標稱波長及相對窄頻寬。
在一實施例中，提供一種方法，其包含：將一第一量測輻射光束導向至一基板上，該第一量測光束具有一第一強度分佈；及在與將該第一量測光束導向至該基板上之時間相同的一時間將一第二聚焦輻射光束導向至該基板上，該第二聚焦光束具有一第二強度分佈，其中該第二強度分佈之至少部分至少在該基板及/或一孔徑裝置處與該第一強度分佈空間上分離。
在一實施例中，該第二強度分佈之該至少部分包含在該第一強度分佈之相對側上之部分。在一實施例中，該第二強度分佈之該至少部分包含一輻射環及/或複數個輻射極。在一實施例中，該方法進一步包含防止由該基板重新導向且在朝向該第二聚焦光束之一偵測器之一光學路徑中的該第一量測光束之至少一第一部分到達該第二聚焦光束偵測器，同時允許由該基板重新導向的該第二聚焦光束之至少一第一部分到達該第二聚焦光束偵測器。在一實施例中，防止該第一量測光束之至少該第一部分包含使用一第一孔徑裝置來阻擋該經重新導向之第一量測光束之至少該第一部分。在一實施例中，該方法進一步包含防止由該基板重新導向且在朝向該第一量測光束之一偵測器之一光學路徑中的該第二聚焦光束之至少一第二部分到達該第一量測光束偵測器，同時允許由該基板重新導向的該第一量測光束之至少一第二部分到達該第一量測光束偵測器。在一實施例中，防止該第二聚焦光束之至少該第二部分包含使用一第二孔徑裝置來阻擋該經重新導向之第二聚焦光束之至少該第二部分。在一實施例中，由一孔徑裝置提 供該第一強度分佈及/或該第二強度分佈。在一實施例中，由一多核心光纖或由一光纖束提供該第一量測光束及/或該第二聚焦光束。在一實施例中，由一光束塑形光學元件提供該第一強度分佈及/或該第二強度分佈。在一實施例中，該光束塑形光學元件包含一旋轉三稜鏡透鏡及/或一稜鏡。
在一實施例中，提供一種檢測設備，其包含：一基板固持器，其經組態以固持一基板；一孔徑裝置；及一光學系統，其經組態以將一第一量測輻射光束導向至該基板上，該第一量測光束具有一第一強度分佈，且該光學系統經組態以在與將該第一量測光束導向於該基板上之時間相同的一時間將一第二聚焦輻射光束導向至該基板上，該第二聚焦光束具有一第二強度分佈，其中該第二強度分佈之至少部分至少在該基板及/或該孔徑裝置處與該第一強度分佈空間上分離。
在一實施例中，該第二強度分佈之該至少部分包含在該第一強度分佈之相對側上之部分。在一實施例中，該第二強度分佈之該至少部分包含一輻射環及/或複數個輻射極。在一實施例中，該設備進一步包含該第二聚焦光束之一偵測器，且其中該光學系統經進一步組態以防止由該基板重新導向且在朝向該第二聚焦光束偵測器之一光學路徑中的該第一量測光束之至少一第一部分到達該第二聚焦光束偵測器，同時允許由該基板重新導向的該第二聚焦光束之至少一第一部分到達該第二聚焦光束偵測器。在一實施例中，該光學系統經組態以使用一第一孔徑裝置來阻擋該經重新導向之第一量測光束之至少該第一部分。在一實施例中，該設備進一步包含該第一量測光束之一偵測器，且其中該光學系統經進一步組態以防止由該基板重新導向且在朝向該第一量測光束偵測器之一光學路徑中的該第二聚焦 光束之至少一第二部分到達該第一量測光束偵測器，同時允許由該基板重新導向的該第一量測光束之至少一第二部分到達該第一量測光束偵測器。在一實施例中，該光學系統經組態以使用一第二孔徑裝置來阻擋該經重新導向之第二聚焦光束之至少該第二部分。在一實施例中，該孔徑裝置經組態以提供該第一強度分佈及/或該第二強度分佈。在一實施例中，該設備進一步包含經組態以提供該第一量測光束及/或該第二聚焦光束之一多核心光纖或一光纖束。在一實施例中，該設備進一步包含經組態以提供該第一強度分佈及/或該第二強度分佈之一光束塑形光學元件。在一實施例中，該光束塑形光學元件包含一旋轉三稜鏡透鏡及/或一稜鏡。
本文中已關於以繞射為基礎之度量衡而描述實施例，該以繞射為基礎之度量衡(例如)自來自繞射階之強度量測重疊週期性結構之相對位置。然而，在需要時運用適當修改的情況下，本文中之實施例可應用於以影像為基礎之度量衡，該以影像為基礎之度量衡(例如)使用目標之高品質影像來量測自層1中之目標1至層2中之目標2的相對位置。通常，此等目標為週期性結構或「盒(box)」(盒中盒(Box-in-Box；BiB))。
儘管上文可特定地參考在度量衡及光學微影之內容背景中對實施例之使用，但應瞭解，實施例可用於其他應用(例如，壓印微影)中，且在內容背景允許的情況下並不限於光學微影。在壓印微影中，圖案化裝置中之構形(topography)界定產生於基板上之圖案。可將圖案化裝置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。在抗蝕劑固化之後，將圖案化裝置移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。
本文中所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋所有類型之電磁輻 射，包括紫外線(UV)輻射(例如，具有為或為約365奈米、355奈米、248奈米、193奈米、157奈米或126奈米之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如，具有在5奈米至20奈米之範圍內之波長)，以及粒子束，諸如離子束或電子束。
術語「透鏡」在內容背景允許的情況下可指各種類型之光學組件中之任一者或其組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。
特定實施例之前述描述揭露本發明之實施例之一般性質，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容易地修改及/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，本文中之措辭或術語係出於(例如)描述而非限制之目的，使得本說明書之術語或措辭待由熟習此項技術者按照該等教示及該指導進行解譯。
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。

Claims (22)

  1. 一種方法，其包含：經由一光學元件將一第一量測輻射光束導向至一基板上，該第一量測光束具有一第一強度分佈；及在與將該第一量測光束導向至該基板上之時間相同的一時間經由該光學元件將一第二聚焦輻射光束導向至該基板上，該第二聚焦光束具有一第二強度分佈，其中該第二強度分佈之至少部分至少在該基板及/或一孔徑裝置處與該第一強度分佈空間上分離。
  2. 如請求項1之方法，其中該第二強度分佈之該至少部分包含在該第一強度分佈之相對側上之部分。
  3. 如請求項1或2之方法，其中該第二強度分佈之該至少部分包含一輻射環及/或複數個輻射極。
  4. 如請求項1或2之方法，其進一步包含防止由該基板重新導向且在朝向該第二聚焦光束之一偵測器之一光學路徑中的該第一量測光束之至少一第一部分到達該第二聚焦光束偵測器，同時允許由該基板重新導向的該第二聚焦光束之至少一第一部分到達該第二聚焦光束偵測器。
  5. 如請求項4之方法，其中防止該第一量測光束之至少該第一部分包含：使用一第一孔徑裝置來阻擋該經重新導向之第一量測光束之至少該第 一部分。
  6. 如請求項1或2之方法，其進一步包含防止由該基板重新導向且在朝向該第一量測光束之一偵測器之一光學路徑中的該第二聚焦光束之至少一第二部分到達該第一量測光束偵測器，同時允許由該基板重新導向的該第一量測光束之至少一第二部分到達該第一量測光束偵測器。
  7. 如請求項6之方法，其中該防止該第二聚焦光束之至少該第二部分包含：使用一第二孔徑裝置來阻擋該經重新導向之第二聚焦光束之至少該第二部分。
  8. 如請求項1或2之方法，其中由一孔徑裝置提供該第一強度分佈及/或該第二強度分佈。
  9. 如請求項1或2之方法，其中由一多核心光纖或由一光纖束提供該第一量測光束及/或該第二聚焦光束。
  10. 如請求項1或2之方法，其中由一光束塑形光學元件提供該第一強度分佈及/或該第二強度分佈。
  11. 如請求項10之方法，其中該光束塑形光學元件包含一旋轉三稜鏡透鏡及/或一稜鏡。
  12. 一種檢測設備，其包含：一基板固持器，其經組態以固持一基板；一孔徑裝置；及一光學系統，其經組態以經由一光學元件將一第一量測輻射光束導向至該基板上，該第一量測光束具有一第一強度分佈，且該光學系統經組態以在與將該第一量測光束導向於該基板上之時間相同的一時間經由該光學元件將一第二聚焦輻射光束導向至該基板上，該第二聚焦光束具有一第二強度分佈，其中該第二強度分佈之至少部分至少在該基板及/或該孔徑裝置處與該第一強度分佈空間上分離。
  13. 如請求項12之設備，其中該第二強度分佈之該至少部分包含在該第一強度分佈之相對側上之部分。
  14. 如請求項12或13之設備，其中該第二強度分佈之該至少部分包含一輻射環及/或複數個輻射極。
  15. 如請求項12或13之設備，其進一步包含該第二聚焦光束之一偵測器，且其中該光學系統經進一步組態以防止由該基板重新導向且在朝向該第二聚焦光束偵測器之一光學路徑中的該第一量測光束之至少一第一部分到達該第二聚焦光束偵測器，同時允許由該基板重新導向的該第二聚焦光束之至少一第一部分到達該第二聚焦光束偵測器。
  16. 如請求項15之設備，其中該光學系統經組態以使用一第一孔徑裝置 來阻擋該經重新導向之第一量測光束之至少該第一部分。
  17. 如請求項12或13之設備，其進一步包含該第一量測光束之一偵測器，且其中該光學系統經進一步組態以防止由該基板重新導向且在朝向該第一量測光束偵測器之一光學路徑中的該第二聚焦光束之至少一第二部分到達該第一量測光束偵測器，同時允許由該基板重新導向的該第一量測光束之至少一第二部分到達該第一量測光束偵測器。
  18. 如請求項17之設備，其中該光學系統經組態以使用一第二孔徑裝置來阻擋該經重新導向之第二聚焦光束之至少該第二部分。
  19. 如請求項12或13之設備，其中該孔徑裝置經組態以提供該第一強度分佈及/或該第二強度分佈。
  20. 如請求項12或13之設備，其進一步包含經組態以提供該第一量測光束及/或該第二聚焦光束之一多核心光纖或一光纖束。
  21. 如請求項12或13之設備，其進一步包含經組態以提供該第一強度分佈及/或該第二強度分佈之一光束塑形光學元件。
  22. 如請求項21之設備，其中該光束塑形光學元件包含一旋轉三稜鏡透鏡及/或一稜鏡。
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