TWI636280B - 物鏡系統 - Google Patents

物鏡系統 Download PDF

Info

Publication number
TWI636280B
TWI636280B TW105140394A TW105140394A TWI636280B TW I636280 B TWI636280 B TW I636280B TW 105140394 A TW105140394 A TW 105140394A TW 105140394 A TW105140394 A TW 105140394A TW I636280 B TWI636280 B TW I636280B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
lens
alignment
group
objective lens
marker
Prior art date
Application number
TW105140394A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201730622A (zh
Inventor
克里爾 尤里維奇 薩波里
Original Assignee
荷蘭商Ａｓｍｌ控股公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 荷蘭商Ａｓｍｌ控股公司 filed Critical 荷蘭商Ａｓｍｌ控股公司
Publication of TW201730622A publication Critical patent/TW201730622A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI636280B publication Critical patent/TWI636280B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/02—Objectives
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G01B11/27—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes
    • G01B11/272—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes using photoelectric detection means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02—Interferometers
    • G01B9/02055—Reduction or prevention of errors; Testing; Calibration
    • G01B9/02056—Passive reduction of errors
    • G01B9/02058—Passive reduction of errors by particular optical compensation or alignment elements, e.g. dispersion compensation
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/02—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system
    • G02B17/026—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system having static image erecting or reversing properties only
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/70141—Illumination system adjustment, e.g. adjustments during exposure or alignment during assembly of illumination system
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7049—Technique, e.g. interferometric

Abstract

一對準系統使用併有具有複數個透鏡元件群組之一物鏡系統的一自參考干涉計。在一實施例中，接物鏡經組態及配置以提供一大數值孔徑、長工作距離及低波前誤差。

Description

物鏡系統
本發明係關於一種可應用於微影投影裝置中之物鏡系統、一種器件製造方法，及一種藉由器件製造方法而製造之器件。
如此處所使用之術語「圖案化器件」應被廣泛地解譯為係指可用以向入射輻射光束賦予經圖案化橫截面之器件，經圖案化橫截面對應於待在基板之目標部分中產生之圖案。在此內容背景中亦可使用術語「光閥」。通常，圖案將對應於在目標部分中產生之器件(諸如積體電路或其他器件(參見下文))中的特定功能層。此圖案化器件之一實例為光罩。光罩之概念在微影中為吾人所熟知，且其包括諸如二元、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。此光罩在輻射光束中之置放會根據該光罩上之圖案而致使照射於該光罩上之輻射選擇性地透射(在透射光罩之狀況下)或反射(在反射光罩之狀況下)。在光罩之狀況下，支撐結構通常將為光罩台，此確保光罩可被固持於入射輻射光束中之所要位置處，且其可相對於該光束而移動(若需要如此)。
圖案化器件之另一實例為可程式化鏡面陣列。此陣列之一個實例為具有黏彈性控制層及反射表面之矩陣可定址表面。此裝置所隱含之基本原理為(例如)：反射表面之經定址區域使入射光反射為繞射光，而未經定址 區域使入射光反射為非繞射光。在使用適當濾光器的情況下，可自反射光束濾出非繞射光，從而僅留下繞射光。以此方式，光束變得根據矩陣可定址表面之定址圖案而圖案化。可程式化鏡面陣列之一替代實施例使用微小鏡面之矩陣配置，該等微小鏡面中之每一者可藉由施加合適的局域化電場或藉由使用壓電致動器而圍繞一軸線個別地傾斜。再次，該等鏡面係矩陣可定址的，使得經定址鏡面將使入射輻射光束在與未經定址鏡面不同之方向上反射。以此方式，反射光束係根據矩陣可定址鏡面之定址圖案而圖案化。可使用合適電子件來執行所需矩陣定址。在上文中所描述之兩種情形中，圖案化器件可包含一或多個可程式化鏡面陣列。可(例如)自美國專利5,296,891及5,523,193以及PCT公開案WO 98/38597及WO 98/33096看到關於如此處所提及之鏡面陣列的更多資訊。在可程式化鏡面陣列之狀況下，支撐結構可體現為框架或台，例如，其可根據需要而固定或可移動。
圖案化器件之另一實例為可程式化LCD陣列。美國專利5,229,872中給出此建構之一實例。如上，此狀況下之支撐結構可體現為框架或台，例如，其可根據需要而固定或可移動。
出於簡單目的，在某些部位處，本文之其餘部分可特定地使其自身有關於涉及光罩及光罩台之實例。然而，應在如上文中所闡述之圖案化器件的較廣泛內容背景中領會此等情況下所論述之一般原理。
微影投影裝置可用於(例如)積體電路(IC)製造中。在此狀況下，圖案化器件可產生對應於IC之個別層的電路圖案，且此圖案可成像至已被塗佈有輻射敏感材料(抗蝕劑)層之基板(矽晶圓)上的目標部分(例如，包含一或多個晶粒)上。一般而言，單一晶圓將含有經由投影系統一次一個經順次地輻照之鄰近目標部分的整個網路。在當前裝置中，在使用由光罩台上之 光罩進行的圖案化的情況下，可區分兩種不同類型之機器。在一種類型之微影投影裝置中，藉由同時將整個光罩圖案曝光至目標部分上來輻照每一目標部分。此裝置通常被稱作晶圓步進器。在通常被稱作步進掃描裝置之替代裝置中，藉由在給定參考方向(「掃描」方向)上漸進地掃描投影光束下方之光罩圖案同時平行於或反平行於此方向而同步地掃描基板台來輻照每一目標部分。一般而言，因為投影系統將具有放大因數M(通常<1)，所以基板台被掃描之速度V將為因數M乘以光罩台被掃描之速度。可(例如)自美國專利6,046,792看到關於如此處所描述之微影器件的更多資訊。
在使用微影投影裝置之已知製造程序中，將圖案(例如，在光罩中)成像至至少部分地由輻射敏感材料(抗蝕劑)層覆蓋之基板上。在此成像之前，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，可使基板經受其他工序，諸如曝光後烘烤(PEB)、顯影、硬烘烤，及經成像特徵之量測/檢測。此工序陣列用作圖案化一器件(例如，IC)之個別層的基礎。此經圖案化層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，所有程序意欲精整個別層。若需要若干層，則將必須針對每一新層重複整個工序或其變體。重要的是確保各種堆疊式層之疊對(並置)儘可能地準確。出於此目的，將小參考標記提供於晶圓上之一或多個位置處，因此在晶圓上界定座標系統之原點。在與基板固持器定位器件(在下文中被稱作「對準系統」)組合地使用光學器件及電子器件的情況下，每當必須將新層並置於現有層上時就可接著重新定位此標記，且可使用此標記作為對準參考。最終，器件陣列將存在於基板(晶圓)上。接著藉由諸如切割或鋸切之技術而使此等器件彼此分離，由此可將個別器件安裝於載體上、連接至接腳等等。可(例如)自Peter van Zant之書籍「Microchip Fabrication：A Practical Guide to Semiconductor Processing」(第三版，McGraw Hill Publishing Co.，1997年，ISBN 0-07-067250-4)獲得關於此等程序之另外資訊。
出於簡單起見，投影系統可在下文中被稱作「透鏡」。然而，此術語應被廣泛地解譯為涵蓋各種類型之投影系統，包括(例如)折射光學件、反射光學件及反射折射系統。輻射系統亦可包括根據此等設計類型中之任一者而操作以用於導向、塑形或控制投影輻射光束的組件，且此等組件亦可在下文被集體地或單個地稱作「透鏡」。此外，微影裝置可屬於具有兩個或多於兩個基板台(及/或兩個或多於兩個光罩台)之類型。在此等「多載物台」器件中，可並行地使用額外台，或可在一或多個台上進行預備步驟，同時將一或多個其他台用於曝光。舉例而言，美國專利5,969,441及WO 98/40791中描述雙載物台微影裝置。
微影程序中之必需步驟為將基板對準至微影裝置，使得光罩圖案之經投影影像處於基板上之正確位置。半導體器件及藉由微影技術而製造之其他器件需要多次曝光以在器件中形成多個層，且必需的是使此等層正確地排列。隨著愈來愈小的特徵被成像，疊對要求變得更嚴格，且因此，對準程序之必要準確度變得更嚴格。
在EP-A-0 906 590中所描述之一個已知對準系統中，基板上之標記物包含兩對參考光柵，一個為X且一個為Y，其中該對之兩個光柵具有稍微不同的週期。運用空間上相干光來照明光柵，且將繞射光收集及成像於偵測器陣列上，不同繞射階已被分離，使得對應的正階與負階干涉。該陣列中之每一偵測器包含一參考光柵及一光偵測器。隨著基板被掃描，偵測器之輸出正弦地變化。當來自一對之兩個光柵的信號同時地達到峰值時， 標記物被對準。此類型之系統提供大動態範圍，且藉由使用高繞射階而對標記物不對稱性不敏感。然而，向兩個光柵提供不同週期之需要會增加基板上之對準標記物所需要的空間之量。需要最小化貢獻給對準標記物且因此不可用於器件生產之此「矽面積(silicon real estate)」之量。
對「實質上相等」、「約」或「大約」之參考可被理解為涵蓋在參考值之約±10%或更特定地為參考值之約±5%內的量測。
EP-A-1,148,390中所描述之另一已知對準系統使用精巧自參考干涉計以產生被旋轉達+90°及-90°之兩個重疊影像，接著使其在光瞳平面中干涉。光學系統及空間濾光器選擇及分離一階光束，且將其再成像於偵測器上。此系統具有數個優點，但需要對準標記物之180°對稱性。
本發明之一實施例之一個態樣提供一種物鏡，其包括：一離心誘發性彗形像差校正元件；經組態及配置以校正場相依像差之一透鏡元件群組；經組態及配置以校正高階球面色像差之一透鏡元件群組；經組態及配置以校正低階球面色像差之一透鏡元件群組；及具有一正折射能力之一透鏡元件群組。在一實施例中，前述元件係按自一物件側之次序。在一實施例中，該物鏡針對具有介於約500奈米與約900奈米之間的一波長的光滿足如下條件：NA大於約0.6，且較佳地，0.68<NA<0.72，P-V奇數波前誤差小於約8奈米且較佳地小於約5奈米，且在一實施例中，且工作距離大於約6毫米，較佳地大於約8毫米，且在一實施例中為9毫米，或介於約6毫米與約10毫米之間。
一實施例之另一態樣為一種物鏡，其包括：一第一凹凸透鏡；一第一雙合透鏡，其具備具有一正倍率之一高色散元件及具有一負倍率之一低 色散元件；一第二凹凸透鏡，其包含一高折射率低色散材料；一第二雙合透鏡，該第二雙合透鏡具有一正倍率；一低色散正透鏡；一光闌；包含低色散透鏡元件及高色散透鏡元件之一透鏡群組；及包含三個低色散光學元件之一透鏡群組，該透鏡群組具有一正倍率。在一實施例中，前述元件係按自一物件側之次序而安置。
一實施例之另一態樣為一種微影投影裝置，其包括：一輻射系統，其用於提供一輻射投影光束；一支撐結構，其用於支撐用以根據一所要圖案來圖案化該投影光束之一圖案化器件；一基板台，其用於固持一基板；一投影系統，其用於將該經圖案化光束投影至該基板之一目標部分上；及一對準系統，其具有一自參考干涉計，該自參考干涉計包括如前述段落中之任一者中所描述的一物鏡。
此態樣及其他態樣係根據本發明而在一種微影裝置中予以達成，該微影裝置包括：一輻射系統，其經建構及配置以供應一輻射投影光束；一支撐結構，其經建構及配置以支撐一圖案化器件，該圖案化器件經建構及配置以根據一所要圖案來圖案化該投影光束；一基板台，其經建構及配置以固持一基板；一投影系統，其經建構及配置以將該經圖案化光束投影至該基板之一目標部分上；及一對準系統，其具有一自參考干涉計，該自參考干涉計經建構及配置以投影被相對旋轉180°的一對準標記之兩個重疊影像，該對準系統進一步包含一偵測器系統，該偵測器系統經建構及配置以偵測該自參考干涉計之一光瞳平面中之複數個不同位置處的光強度。
藉由偵測該光瞳平面中之強度，該對準系統最大限度地使用可用資訊。舉例而言，藉由偵測該光瞳平面中之複數個繞射階之位置處的強度變化，可導出極其精細的定位資訊。此資訊係隨著該標記物被掃描而自該等 強度變化之相對相位予以獲得；該等不同繞射階之強度將隨著不同空間頻率而變化。可在若干強度峰值重合時判定一中心對準位置。替代地或另外，藉由量測在一繞射階之相對側上緊密地隔開之兩個位置處的強度，可藉由偵測兩個強度信號之間的拍頻來獲得一粗略位置或捕捉。捕捉範圍之大小係由偵測器之間隔判定-該等偵測器愈接近，該捕捉範圍就愈大。此外，藉由偵測該光瞳平面之暗區域中的相位變化，可偵測該標記物之不對稱性，且可使用該等不對稱性以補償由此等不對稱性造成的該對準位置之誤差。
原則上可將本發明之對準系統與標記物之各種不同形式(包括在先前技術中所知之形式)一起使用，從而提供有價值的回溯相容性。亦可使本發明之對準系統與先前技術之對準系統直接地相容，從而允許終端使用者在無修改的情況下使用針對早先系統所導出之標記物配置及程序。此外，該對準系統可提供額外特徵及更準確的對準。
某些實施例亦可使用相比於先前技術具有較高空間頻率之新對準標記物，從而提供改良式對準穩固性及準確度。另外，在一實施例中，可使用一單頻短光柵，從而縮減貢獻給對準標記物之切割道面積之量。
在本發明之某些實施例中，可提供該標記物之一未經濾光攝影機影像。一般而言，此影像將較清晰且可用於諸如捕捉之額外功能。
某些實施例亦可以前部部件具有嚴格之穩定性要求且後部部件具有較不嚴格之穩定性要求的一模組化形式予以體現。可在不需要改變前端的情況下修改及升級該後部部件。
根據本發明之一另外態樣，提供一種器件製造方法，其包括：提供至少部分地由一輻射敏感材料層覆蓋之一基板；使用一輻射系統來提供一 輻射投影光束；使用一圖案化器件以在該投影光束之橫截面中向該投影光束賦予一圖案；將該經圖案化輻射光束投影至該輻射敏感材料層之一目標部分上；及在該投影步驟之前或之後，使用一自參考干涉計而對該基板執行至一對準標記之一對準，該自參考干涉計投影被相對旋轉180°的該對準標記之兩個重疊影像，其中該對準包含量測一光瞳平面中之複數個不同位置處的光強度，在該光瞳平面中，該對準標記之該等影像的傅立葉變換(Fourier transform)干涉。
儘管可在本文中特定地參考根據本發明之裝置在IC製造中之使用，但應明確地理解，此裝置具有許多其他可能的應用。舉例而言，其可用於製造整合式光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、液晶顯示面板、薄膜磁頭等等中。一般熟習此項技術者應瞭解，在此等替代應用之內容背景中，本文中對術語「倍縮光罩」、「晶圓」或「晶粒」之任何使用應被認為分別由更一般之術語「光罩」、「基板」及「目標部分」替換。
在本文件中，術語「輻射」及「光束」用以涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線輻射(例如，波長為365奈米、248奈米、193奈米、157奈米或126奈米)及極紫外線輻射(EUV，例如，波長在5奈米至20奈米之範圍內)，以及粒子束，諸如離子束或電子束及x射線。
1‧‧‧微影投影裝置
10‧‧‧對準感測器/對準系統
10a‧‧‧前端
10b‧‧‧後端
11‧‧‧光源多工器
12‧‧‧物鏡/接物鏡
13‧‧‧自參考干涉計/影像旋轉器及干涉計
14‧‧‧光瞳平面
15‧‧‧偵測器/偵測器陣列/偵測器組態
15a‧‧‧偵測器陣列
15b‧‧‧偵測器陣列
16‧‧‧波長解多工器
17‧‧‧光束分裂器
18‧‧‧四分之一波片
19‧‧‧偏振器/偏振光束分裂器
20‧‧‧孔徑光闌
22‧‧‧光瞳平面
23‧‧‧多模偵測光纖
24‧‧‧多模光纖
25‧‧‧光偵測器
26‧‧‧炫耀光柵
27‧‧‧攝影機
31‧‧‧透鏡/光學系統
32‧‧‧影像平面濾光器
33‧‧‧透鏡/光學系統
34‧‧‧空間濾光器
35‧‧‧光纖/光纖束
39‧‧‧空間光調變器
40‧‧‧透鏡
41‧‧‧光纖
42‧‧‧光偵測器
50‧‧‧稜鏡
51‧‧‧半部/第一半部
54‧‧‧半部/第二半部
55‧‧‧底部入射面
56‧‧‧側出射面/正面
57‧‧‧對角接合點/光束分裂器表面
58‧‧‧側面
59‧‧‧第二側面
60‧‧‧第一透鏡元件
62‧‧‧第一透鏡群組
64‧‧‧低色散負組件
66‧‧‧高色散正組件
67‧‧‧凹凸透鏡
68‧‧‧第二透鏡群組
70‧‧‧元件
72‧‧‧元件
74‧‧‧透鏡
76‧‧‧第三透鏡群組
78‧‧‧元件
80‧‧‧元件
82‧‧‧第四透鏡群組
84‧‧‧元件
86‧‧‧元件
88‧‧‧元件
131‧‧‧偏振光束分裂器/單獨部件
131a‧‧‧反射平面
132‧‧‧稜鏡/單獨部件
133‧‧‧稜鏡/單獨部件
133'‧‧‧幻影
134‧‧‧箭頭狀物件/輸入物件
134'‧‧‧虛擬影像/成鏡像影像
135‧‧‧虛擬鏡面平面
136‧‧‧旋轉軸線
137‧‧‧旋轉軸線
138‧‧‧中心線
139a‧‧‧交叉陰影箭頭
139b‧‧‧對角陰影箭頭
A‧‧‧行
AM‧‧‧調整器件
B‧‧‧行
C‧‧‧行
C‧‧‧目標部分
CO‧‧‧聚光器
D‧‧‧行
E‧‧‧行
Ex‧‧‧輻射系統/光束擴展器
IF‧‧‧干涉計
IL‧‧‧輻射系統/照明系統/照明器
IP‧‧‧不變點
IN‧‧‧積光器
LA‧‧‧輻射源
MA‧‧‧光罩
MI-1‧‧‧正像
MI-2‧‧‧倒像
MT‧‧‧第一物件台/光罩台
M1‧‧‧光罩對準標記
M2‧‧‧光罩對準標記
PB‧‧‧投影光束
PL‧‧‧投影系統/透鏡
PM‧‧‧第一定位器件
PS‧‧‧產品結構
PW‧‧‧第二定位器件
P1‧‧‧基板對準標記
P2‧‧‧基板對準標記
RF‧‧‧參考框架
W‧‧‧基板
WM‧‧‧對準標記/對準標記物
WT‧‧‧第二物件台/基板台
+n‧‧‧正繞射階/輸入階/正階
-n‧‧‧負繞射階/輸入階
+n',-n'‧‧‧影像
+n",-n"‧‧‧第二影像
+1‧‧‧階
+2‧‧‧階
+3‧‧‧階
+4‧‧‧階
-1‧‧‧階
-2‧‧‧階
-3‧‧‧階
-4‧‧‧階
a‧‧‧寬度/距離
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：圖1描繪根據本發明之第一實施例之微影投影裝置；圖2描繪第一實施例之對準系統之選定部件，以用於解釋其操作之概念； 圖3描繪圖2之對準系統之不同模組；圖4為用於圖2及圖3之對準系統中之自參考干涉計的簡化側視圖；圖5為在解釋圖4之自參考干涉計之光瞳平面中之干涉時所參考的圖解；圖6為可用於解釋圖4之自參考干涉計之功能的視圖；圖7為展示不變點的干涉計之輸入平面及輸出平面之圖式；圖8為展示輸出中之繞射階之旋轉的干涉計之輸入平面及輸出平面之圖式；圖9為用以解釋使用孔徑光闌以自產品結構消除串擾的對準系統之光學組件之圖式；圖10為展示孔徑光闌之輪廓的標記物及產品結構之圖式；圖11描繪本發明之第一實施例之對準系統的偵測配置；圖12描繪用於本發明之第一實施例之對準系統中之色彩分離的可能配置；圖13、圖14及圖15為在解釋不對稱標記物之偵測時所參考的向量圖；圖16為本發明之運行之實例中用以照明一維標記之強度剖面的圖形；圖17為本發明之實例中之一維標記物的圖解；圖18為本發明之實例中的遠場中之強度分佈的圖形；圖19為本發明之實例中的經量測相位依據遠場角度而變化之圖形；圖20為本發明之運行之第二實例中之不對稱標記的圖解；圖21為本發明之第二實例中的遠場中之強度的圖解； 圖22為第二實例中的經量測相位依據遠場角度而變化之圖形；圖23為第二實例中的干涉信號之對比度依據遠場中之角度而變化的圖形；圖24為本發明之運行之第三實例中之相位變化的圖形；圖25為本發明之第四實例中的遠場中之強度的圖形；圖26為第四實例中的經量測相位依據遠場角度而變化之圖形；圖27A及圖27B為展示改變照明光束之寬度之效應的圖形；圖28為本發明之第五實例中的經量測相位依據角度而變化之圖形；圖29描繪本發明之第二實施例之對準系統的偵測配置；圖30為本發明之第二實施例中在解釋用於捕捉之攝影機之功能時所參考的圖解；且圖31描繪本發明之第三實施例之對準系統的偵測配置；圖32為可用於本發明之實施例中之階組合稜鏡的分解圖；圖33為展示相對階之組合的呈組裝形式的圖32之階組合稜鏡的視圖；圖34為用於根據一實施例之對準系統中之物鏡的說明；且圖35為說明一特定實施例之效能的軸向色彩標繪圖。
在該等圖中，對應參考符號指示對應部件。
圖1示意性地描繪根據本發明之一實施例之微影投影裝置1。該裝置包括輻射系統Ex、IL，其經建構及配置以供應輻射投影光束PB(例如，UV輻射或EUV輻射，諸如由在248奈米、193奈米或157奈米之波長下操作的準分子雷射產生，或由在13.6奈米下操作之雷射激發電漿源產生)。 在此實施例中，輻射系統亦包含輻射源LA。該裝置亦包括：第一物件(光罩)台MT，其具備經建構及配置以固持光罩MA(例如，倍縮光罩)之光罩固持器，且連接至用以相對於投影系統或透鏡PL來準確地定位該光罩之第一定位器件PM；第二物件(基板)台WT，其具備經建構及配置以固持基板W(例如，抗蝕劑塗佈矽晶圓)之基板固持器，且連接至用以相對於投影系統或透鏡PL來準確地定位該基板之第二定位器件PW。投影系統或透鏡PL(例如，石英透鏡系統及/或CaF2透鏡系統，或折射系統或反射折射系統、鏡面群組，或場偏轉器陣列)經建構及配置以將光罩MA之經輻照部分成像至基板W之目標部分C(例如，包含一或多個晶粒)上。投影系統PL支撐於參考框架RF上。如此處所描繪，該裝置屬於透射類型(亦即，具有透射光罩)。然而，一般而言，其亦可屬於反射類型(例如，具有反射光罩)。替代地，該裝置可使用另一種類之圖案化器件，諸如屬於如上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列。
源LA(例如，UV準分子雷射、提供於儲存環或同步加速器中之電子束之路徑周圍的波盪器或擺動器、雷射產生電漿源、放電源，或電子束源或離子束源)產生輻射光束PB。舉例而言，光束PB係直接地或在已橫穿諸如光束擴展器Ex之調節器之後被饋入至照明系統(照明器)IL中。照明器IL可包含調整器件AM以用於設定光束中之強度分佈的外部徑向範圍及/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通常將包含各種其他組件，諸如積光器IN及聚光器CO。以此方式，照射於光罩MA上之光束PB在其橫截面中具有所要均一性及強度分佈。
關於圖1應注意，源LA可位於微影投影裝置之外殼內(舉例而言，此常常為源LA為水銀燈時的狀況)，但源LA亦可遠離微影投影裝置，源LA 所產生之輻射光束被引導至該裝置中(例如，憑藉合適導向鏡面)。後一情境常常為源LA為準分子雷射時的狀況。本發明涵蓋此等兩種情境。詳言之，本發明涵蓋(例如)輻射系統Ex、IL經調適以供應波長小於約170奈米(諸如波長為157奈米、126奈米及13.6奈米)之輻射投影光束的實施例。
光束PB隨後截取被固持於光罩台MT上之光罩MA。在已橫穿光罩MA的情況下，光束PB傳遞通過透鏡PL，透鏡PL將光束PB聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器件PW及干涉計IF，可準確地移動基板台WT，例如，以便使不同目標部分C定位於光束PB之路徑中。相似地，第一定位器件PM可用以相對於光束PB之路徑來準確地定位光罩MA，例如，在自光罩庫機械地擷取光罩MA之後，或在掃描期間。一般而言，將憑藉長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現物件台MT、WT之移動。然而，在晶圓步進器(相對於步進掃描裝置)之狀況下，光罩台MT可僅僅連接至短衝程致動器，或可固定。可使用光罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準光罩MA及基板W。
所描繪裝置可用於兩種不同模式中：1.在步進模式中，使光罩台MT保持基本上靜止，且將整個光罩影像同時(亦即，單次「閃光」)投影至目標部分C上。接著使基板台WT在X方向及/或Y方向上移位，使得可由光束PB輻照不同目標部分C；2.在掃描模式中，基本上相同的情境適用，惟不在單次「閃光」中曝光給定目標部分C除外。代替地，光罩台MT可在給定方向(所謂的「掃描方向」，例如，Y方向)上以速度v移動，使得致使投影光束PB遍及光罩影像進行掃描。並行地，基板台WT以速度V=Mv在相同方向或相對方向上同時地移動，其中M為透鏡PL之放大率(通常，M=1/4或1/5)。以此方 式，可在不必損害解析度的情況下曝光相對大的目標部分C。
為了使曝光能夠正確地定位於基板上，微影裝置包括可準確地量測提供於基板W上之對準標記WM之位置的對準感測器10。實務上，使對準感測器固定，且在其下方掃描被固持於基板台WT上之基板W，直至對準標記物WM由對準感測器捕捉為止。接著，注意當基板上之對準標記物與對準感測器正確地對準時的基板台之位置。對準感測器10為離軸感測器，此意謂其照明對準標記物且直接地而非經由投影系統PL來偵測反射光。對準感測器10可提供於曝光站處，或提供於單獨量測站處，或提供於此兩者處。在後一狀況下，對準感測器可用以量測基板上之對準標記物相對於固定至基板台WT之參考標記物(基準)的位置。一旦基板台已轉移至曝光站，就接著量測基板台參考標記物相對於投影系統PL之位置，且自此位置導出基板標記物相對於投影透鏡之位置。亦可在對準感測器提供於曝光站處的情況下使用此方法，替代地，可準確地知道對準感測器中之參考相對於投影透鏡的位置，使得可直接地判定基板上之對準標記之位置。一般而言，將量測基板上之至少兩個對準標記物之位置以判定基板之確切位置及定向。亦可在掃描曝光開始及結束時使用對準系統以驗證已在正確位置處進行掃描。
圖2為對準系統10之整體示意圖。光源11發射照明標記物WM之空間上相干輻射光束，標記物WM將該輻射反射成正繞射階+n及負繞射階-n。此等繞射階係由物鏡12準直，且進入自參考干涉計13。物鏡12可具有高NA，例如，=0.6，從而允許使用波長為850奈米之照明輻射來偵測具有1.5微米之小間距的標記。自參考干涉計輸出相對旋轉為180°且重疊且可因此被致使干涉的輸入之兩個影像。在光瞳平面14中，可看到此等影像之 重疊傅立葉變換，其中不同繞射階被分離，且可使該等重疊傅立葉變換干涉。光瞳平面中之偵測器15偵測經干涉繞射階以提供位置資訊，如下文進一步所解釋。圖2之右側部分展示重疊影像之形成-一個影像+n'、-n'相對於輸入階+n、-n被旋轉+90°，且第二影像+n"、-n"被旋轉-90°。
影像旋轉器及干涉計13形成對準系統之中心部，且其在圖2中被展示為黑色方塊。下文給出此部分之詳細解釋。對準系統10具有整個光瞳平面14中之相位資訊為可用且可運用合適偵測器陣列15予以量測的優點。此情形之結果為，對準系統10提供標記物選擇之自由度-該對準系統可在具有實質上180°旋轉對稱性之任何標記物上對準。實際上，如下文將論述，可調節及偵測某一量之不對稱性。
對準系統10之另一有吸引力的特徵為其模組化(圖3所展示)。自參考干涉計13及物鏡12形成需要穩定的一個精巧單元(前端10a)。此前端10a產生含有位置資訊之兩個重疊波前。在感測器之後端10b中進行光瞳平面14中之相位差的實際量測。此後端10b具有較不嚴厲之穩定性規格，此係因為位置資訊已經編碼於前端10a中。非決定性後端10b含有偵測器組態15、光源多工器11，及用以允許使用多個波長之波長解多工器16。此組態判定將可用於終端使用者之功能性。
一重要優點為後端10b之設計改變不會對決定性前端10a產生影響的事實。前端10a需要被設計僅一次，且在(例如)需要不同波長或不同光柵週期的情況下不需要重新設計。
前端10a含有干涉計13、用於照明光束之光束分裂器17、四分之一波片18，及物鏡12。代替光束分裂器，亦有可能使用具有小中心鍍銀區域之角形平面板以將照明光束反射至對準標記物上。後端10b可以各種不同 形式予以體現，但基本上含有用以執行以下功能之組件：用以產生干涉圖案之偏振器19(重疊光束正交地偏振)；用以防止產品串擾之孔徑光闌20；用以分裂偵測器側上之各種波長的波長解多工器16；及偵測器陣列15a至15b。如下文所解釋，亦可選擇孔徑光闌之形狀以避免諸階之間的串擾。
整個光瞳平面之可用性及後端之模組化允許建構可撓性對準感測器。可以相對小的設計努力來添加新功能，且可使該感測器在應用層級下與其他對準感測器相容，從而允許使用者繼續使用針對使用其他對準感測器之裝置所開發的包括光罩及機器設定之程序。
自參考干涉計13達成相對重疊繞射階之干涉。此干涉計為偵測原理之關鍵部分，此係因為此干涉計之漂移或不穩定性會使對準準確度降級。干涉計13在圖4(側視圖)中予以展示，且由三個主要部件組成：用以分裂及重組入射波前之偏振光束分裂器(PBS)131；及使入射波前反射及旋轉達90°之兩個稜鏡132、133。經反射及旋轉之波前亦側向地位移。此外，偏振被旋轉達90°。為了最小化漂移，干涉計13係由實心玻璃製成，且將單獨部件131、132、133膠合在一起。實務上，干涉計13可由兩個實心玻璃部件製成，每一部件包含稜鏡132、133中之一者及光束分裂器131之半部，其沿著光束分裂器131之反射平面131a膠合在一起。
圖4中之實心頭箭頭展示入射波前之單一光束的射線跡線，而空心頭箭頭指示入射波前之定向，而非偏振平面。遵循波前之射線跡線及定向展示出兩個稜鏡使波前在順時針方向上旋轉達90°。兩個經重組波前已獲得相對於彼此之淨180°旋轉且正交地平面偏振。
可在上文所提及之EP-A-1,148 390中找到旋轉稜鏡之操作的另外細 節。可展示出，稜鏡可經模型化為使任何入射光束成鏡像及旋轉之光學元件。
為了解釋干涉計之操作，圖6展示具有進入干涉計13之箭頭狀物件134的矩形輸入平面。輸入物件134係由光束分裂器131分裂，且進入兩個旋轉稜鏡132、133。出於方便起見，第二旋轉稜鏡133亦被展示為在幻影133'中之光束分裂器平面中成鏡像。此途徑簡化該解釋，此係因為吾人現在具有兩個重疊干涉計分支：具有第一稜鏡之「真實」分支及具有第二稜鏡之「虛擬」分支。
歸因於干涉計13之對稱性，兩個稜鏡132、133之虛擬鏡面平面135重合。然而，兩個稜鏡之旋轉軸線136、137處於干涉計13之中心線138的相對側。虛擬鏡面平面135產生輸入物件134之虛擬影像134'。成鏡像影像134'被展示為該圖中之空心箭頭。然而，此處僅出於方便起見而展示此影像，且實際上由於兩個稜鏡之額外旋轉而不存在此影像。
兩個旋轉軸線136、137置放於干涉計分支之中心的相對側處。因此，影像在相對方向上旋轉。+90°旋轉及-90°旋轉分別引起交叉陰影箭頭139a及對角陰影箭頭139b。兩個箭頭在相對方向上面對(因此，淨旋轉實際上為180°)，且箭頭之足部被連接，此指示該足部之部位為干涉計之不變點。
圖7展示不變點之圖形建構。干涉計具有寬度為a且高度為2a之矩形輸入及輸出平面。進入干涉計之場佔據干涉計之頂半部(輸入區域)，且遍及對稱中心向下成鏡像且由兩個稜鏡旋轉達+90°及-90°。此等重疊場存在於輸出區域中。旋轉軸線被分離距離a，如該圖所展示。可易於以圖形方式驗證不變點IP為輸入區域之確切中心。
圍繞不變點IP之同心圓在相對旋轉為180°的情況下成像至其自身上，如由交叉陰影截塊及對角陰影截塊所指示。遍及輸入及輸出之距離a之橫向位移的益處為防止至對準輻射源(例如，雷射)中之光學回饋的事實。
現在易於看到如何運用此干涉計來產生重疊繞射階。將0階投影於旋轉不變點上，且偶數繞射階及奇數繞射階圍繞此點而旋轉，如圖8所展示。
對準系統10使用空間上相干光源(例如，雷射)，此係因為可僅藉由丟棄大量光而使熱光源及氣體放電光源空間上相干。為了避免一些干涉問題，有可能使用具有短時間相干之光。
因此，光源11為雷射二極體，此係因為此等二極體通常空間上相干，且可藉由將RF調變應用於注入電流而容易損壞其相干長度。需要使用具有若干相異頻率(例如，約532奈米、635奈米、780奈米及850奈米)之照明。除了在此等頻率下發射之二極體以外，亦有可能使用頻率加倍源，諸如具有相位調變器之頻率加倍Nd：YAG雷射(參見EP-A-1 026 550)，或光纖雷射。
照明光學件之設計係由兩個衝突要求驅使。為了最大化信號強度及最小化產品串擾，需要僅照明標記物之小光點。另一方面，小光點使捕捉程序複雜。此外，對準準確度更多地受到光點位置變化影響。
可運用孔徑光闌且運用高倍率雷射之可用性來有效地抑制產品串擾，對準效能很少受到信號強度限制。出於此原因，照明光點大小至少大於標記物大小。假定標記物大小為50×50平方微米之數量級且指定捕捉範圍具有相同數量級，則光點直徑為100微米之數量級係合適的。
關於照明光點之形狀，再次存在伴以光瞳平面中之照明光束之角範圍的衝突要求。可使光束之角大小保持儘可能地小以允許使用粗略光柵作為標記物。然而，小角範圍產生過大的照明光點，因此可在角範圍與光點形狀之間找到最佳取捨。對於λ=633奈米，16微米光柵之1階係以40弧度之角度而繞射。為了量測此低空間頻率，通常應將照明光束之角大小限於約40mrad之直徑。
在對準系統10中，照明光點圓形地偏振以使能夠憑藉如圖3所展示之偏振光束分裂器17及0階四分之一波片18來分離照明與偵測光。
對於間距比照明光束之波長大得多的粗略光柵，偏振之選擇並不非常重要。然而，在標記物間距具有與波長相同之數量級的情況下，繞射效率取決於偏振，且在極端狀況下，對準標記物可充當僅使偏振分量繞射之偏振器。對於此等標記物，圓形偏振光係有利的。在線性偏振光之狀況下，始終存在光柵之效率對於一個特定定向極低的可能性。圓形偏振光含有兩個正交偏振分量(具有90°相移)，因此始終存在將高效地使光繞射之一個分量。
為了抑制寄生反射，有可能將較小傾角施加至偏振光束分裂器17及四分之一波片18。可謹慎地選擇傾斜角以最小化由此傾角引入之像差。當然，亦有可能在設計物鏡時校正此等像差。
干涉計產生光瞳E(k)之兩個正交偏振(虛擬)影像，其中k為空間頻率。光瞳平面14中之總光場為原始場加上此場之180°旋轉複本。光瞳平面中之強度為：
若將具有寬度2△k之兩個偵測器15置放於光瞳平面14中之位置k=k 0 及k=-k 0處，則由此等偵測器捕捉之光功率P 1及P 2係由下式給出：
圖5以圖形方式展示信號形成。由於鏡面操作，水平陰影區域重疊及干涉，且對角陰影區域重疊及干涉。兩個場之間的相位差含有位置資訊。
光瞳之兩個影像正交地及線性地偏振，且其之間的干涉因此並不以強度變化(條紋)之形式可見。為了轉譯強度變化中之相位變化，光瞳之兩個影像通常應具有運用偏振光學元件而實現之相同偏振，偏振光學元件可為二向色薄片偏振器、基於多層塗層之規則偏振光束分裂器，或雙折射光束分裂器，諸如薩瓦板(Savart plate)、渥拉斯頓稜鏡(Wollaston Prism)、格蘭-泰勒(Glan-Taylor)光束分裂器或「線柵(wire grid)」偏振器。
二向色薄片偏振器由於其有限光學品質而並非較佳，且其常常在近IR區中較不有效。此外，此等薄片偏振器丟棄50%之光子。多層光束分裂器較佳得多，但良好消光比被達成所遍及之波長範圍可受到限制。雙折射光束分裂器遍及大波長範圍具有極佳消光比，但雙折射可導致溫度漂移，此係因為雙折射係溫度相依的。
若光束分裂器用作偏振器19，則入射於其上之場具有瓊斯(Jones)向量：
偏振光束分裂器相對於E(k)及E(-k)之定向以45°而定向，因此由光束分裂器傳輸之強度I1(k)及由光束分裂器耦合輸出之強度I2(k)為：
可看出，兩種強度反相地變化，且總強度等於入射於光束分裂器上之強度。因此，兩個分支皆含有位置資訊且可用於對準。此意謂有可能將一個分支用於x位置偵測且將另一分支用於y位置偵測，從而允許使用矩形孔徑光闌以避免產品串擾。替代地，一個分支可與小孔徑光闌一起用於精細對準，且另一分支可與大孔徑光闌一起用於捕捉。一另外替代例係將一個分支用於一個波長集合且將另一分支用於另一波長集合。
對準標記物常常置放於極接近於產品結構之切割道中，此可導致產品串擾：由產品散射之光影響對準信號。可藉由使用足夠小的照明光束來強烈地衰減產品串擾。然而，小照明光束出於各種原因而並非較佳。在小照明光束的情況下，照明光點之位置的穩定性變得更具決定性。舉例而言，在掃描光點之極端狀況下，照明光點之漂移直接地引起對準位置漂移。又，捕捉變得更具決定性，此係因為存在如下較大可能性：在將基板W裝載於基板台WT上之後，標記物被極不良地照明。最後，需要較大照明NA，此使對粗略光柵之偵測的要求更高。
出於此等原因，需要使用大照明光點，例如，具有大致為最大標記物直徑之三倍的1/e2寬度。此大光點之結果為，產品結構被照明，且標記 物上之光功率減低。然而，後一項目並非嚴重問題，此係因為可提供足夠大功率之光源。
可運用置放於標記物之中間影像處的孔徑光闌來解決產品串擾之問題，如圖9所展示。因為對準系統10不需要空間濾光且物鏡12之高NA保證標記物之清晰影像，且孔徑光闌20可提供產品串擾之有效抑制。
因為干涉計具有旋轉稜鏡，所以兩個標記物影像被投影至孔徑光闌20上：正像MI-1及倒像MI-2。當掃描標記物時，此等影像在相對方向上移動。在掃描方向上，孔徑光闌20經設計為足夠長以含有整個標記物。在非掃描方向(亦即，垂直於切割道)上，可使孔徑光闌20任意地窄。孔徑之實際寬度為產品串擾與信號強度之間的取捨。
在標記物之掃描期間，可在標記物影像與孔徑(場)光闌之邊緣重疊時發生繞射效應。當發生此繞射效應時，經偵測信號為標記物之空中影像與場光闌之窗函數的卷積。若場光闌具有銳邊緣，則繞射階之部分漏泄至相鄰繞射階中，從而造成串擾。可藉由使場光闌在掃描方向上變跡(亦即，藉由向場光闌提供「軟」邊緣)來抑制此串擾。用以向場光闌提供軟邊緣之可能方法包括：在場邊緣處之透射率梯度；在場邊緣上之鯊魚齒狀剖面；傾斜邊緣；或圓形邊緣。若使用鯊魚齒狀剖面，則將空間頻率選擇為足夠高以避免非掃描方向上之繞射效應。傾斜邊緣或圓形邊緣暗示標記物應在非掃描方向上寬於場光闌，但通常將為該狀況，此係因為場光闌亦欲防止產品串擾。傾斜邊緣或圓形邊緣可為有用的，此係因為可藉由對場光闌之形狀進行合適選擇來實現任何所要窗函數。
在將基板W裝載於基板台WT上之後，需要粗略對準以用於捕捉。在y粗略對準期間，可存在大x偏移△x，此導致圖10所展示之情形。概括地 展示的標記物WM及產品結構PS之實際位置可與被展示為交叉陰影之預期位置相差偏移△x。若孔徑光闌20之寬度等於切割道寬度SL-W，則來自產品結構PS之光可漏泄通過孔徑光闌20。出於此原因，孔徑光闌20小於切割道寬度。
實務上，需要針對x方向及y方向具有矩形孔徑光闌。偏振光束分裂器19之兩個輸出可用於如上文所提及之此等兩個方向。替代地，空間光調變器(SLM)(例如，LCD陣列)可用作可程式化孔徑光闌。SLM之光學品質並不具決定性，此係因為位置資訊已經編碼於干涉計中。
根據本發明，偵測器陣列15置放於光瞳平面中，例如，在孔徑光闌20之後的光瞳平面22。圖11中展示最簡單的偵測器組態。出於簡單起見，僅展示最低3個階及一個波長。此外，亦未展示零階。兩個多模偵測光纖23自每一階收集光。離開此等兩個光纖之光可耦合至一個多模光纖24中且發送至遠端光偵測器25。
此途徑係簡單的，且提供與已知感測器相容之功能性。然而，可藉由提供額外波長輸出或額外階而容易地添加額外功能性，此係因為物鏡12之NA可高。
為了使朝向標記物間距更具可撓性或允許量測諸如方塊或框架之非週期性標記物，可使用偵測器陣列。此偵測器陣列亦允許準確不對稱性偵測之可能性，如下文所論述。對於偵測器陣列，數個選項係可能的：多模光纖束；每通道之離散接腳偵測器；或CCD或CMOS(線性)陣列。
多模光纖束之使用使能夠出於穩定性原因而遠端地定位任何耗散元件。離散接腳偵測器提供大動態範圍，但各自需要單獨前置放大器。元件之數目因此受到限制。CCD線性陣列提供可被高速地讀出且在使用相位步 進偵測的情況下尤其受到關注的許多元件。
若針對最大可撓性需要二維資料獲取，則大規模平行度通常係必要的，從而增加電子件之複雜度。若資料獲取被限定至兩個正交方向，使得可使用線性偵測器陣列，則大量可撓性係可能的。
如上文所提及，標記物可由可被分離地偵測之若干不同波長照明。有可能使用二向色光學件以分離不同色彩。替代地，可使用作為色散元件之炫耀光柵，且該炫耀光柵提供在添加額外波長方面之可撓性。炫耀光柵具有鋸齒狀光柵形狀，且其具有其使大部分光以僅一個階而繞射之屬性。圖12中展示使用炫耀光柵26之配置。再次，偵測器15置放於光瞳平面22中。弱零階可用作攝影機27之輸入。若炫耀光柵針對1階而最佳化且具有間距P b ，則1階之繞射角為：
藉由所需波長分離度來判定光柵間距之選擇。若波長分離度為△λ，則對應角波長色散為：
孔徑光闌20之有限寬度w得到如下角發散：
使用波長色散通常歸因於繞射而大於角發散(△θ d >△θ w )的要求，此得到：
最短波長得到對波長分離度之最高要求。舉例而言，若w=20微米，則以下表1中給出針對各種不同波長之波長分離度：
炫耀光柵通常圍繞一個中心波長而最佳化。在此狀況下，中心波長將為(532+850)/2=691奈米。在波長範圍之極端值(532奈米及850奈米)下，光柵之效率將會縮減。然而，此係可接受的，此係因為在此等波長下之可用雷射功率極高。此外，在此等波長下發生之0階繞射可用於攝影機影像。
通常，在相位光柵對準期間掃描標記物。此掃描移動將相位差放於具有時間頻率2k x v x 之載波上：I(k,t)=I 0+I 1 cos(φ k -φ -k +2kv x t) (11)。
解調變此信號會得到根據下式之標記物位置：
當掃描標記物時，標記物沿著孔徑移動。因此，在切割道內部且鄰近於標記物之結構移動至偵測孔徑中，且此可使對準信號失真。此失真相似於產品串擾，且可藉由切割道中之(度量衡)標記物之間的合適分離度來避免此失真。
然而，僅需要掃描以引導為準確相位量測所需要之載波頻率。藉由使用可變延遲器，相位調變干涉量測亦可用以提取相位資訊φ k -φ -k 。在此技術中，標記物保持靜止，且延遲器用以將熟知的相位變化ψ(t)應用於光瞳平面中之干涉圖案：I(k,t)=I 0+I 1 cos(φ k -φ -k +ψ(t)) (13)。
實務上，可使用相位調變之兩種形式：引起傅立葉變換干涉量測之等距相位步進，及諧波相位調變。
使用相位調變干涉量測可允許對切割道中之度量衡結構(比如對準標記物)進行較緻密的包裝。應注意，相位調變干涉量測亦可用於對準感測器之其他形式中。
如現在將描述，亦有可能自光瞳平面中之光的相位量測標記物不對稱性。首先將描述理論背景，且接著描述一些實例結果及實務實施。
由標記物反射之複合近場為：E nf (x,x 0)=E ill (x)r(x-x 0) (14)，其中E ill (x)為固定照明光束之複合光場，且r(x-x 0)為具有偏移x 0之標記物的複振幅反射率。此偏移為待運用對準感測器而量測之未知標記物位置。
複合反射近場可始終被分解成具有偏移x 0之對稱(=偶)函數及反對稱(=奇)函數。因此，在不損失一般性的情況下可判定：E nf (x,x 0)=a e (x-x 0)+a o (x-x 0)+j[b e (x-x 0)+b o (x-x 0)]=a e (x-x 0)+jb e (x-x 0)+a o (x-x 0)+jb o (x-x 0) (15)。
下標「e」及「o」用以分別代表偶函數及奇函數。按照定義，此等函數具有屬性f e (x)=f e (-x)及f o (x)=-f o (-x)。應注意，近場之此表達式係完全通用的且尚未以任何方式受到限定。換言之，近場之以上描述涵蓋所有處理效應及照明不完美性。
光瞳中之場E p (k,x 0)為E nf (x,x 0)之傅立葉變換(FT)：
偶函數之FT為偶數及實數，且奇函數之FT為奇數及虛數。此等基本屬性得到用於光瞳中之場的以下表達式：
實數值函數A e (k)、A o (k)、B e (k)及B o (k)為函數a e (k)、a o (k)、b e (k)及b o (k).之傅立葉變換。此方程式在此通用立式中提供極少有用屬性。然而，有可能藉由考慮數個特殊狀況來導出E p (k,x 0)之一些可用屬性，諸如對稱振幅物件(所有項皆為零，惟a e (x)≠0除外)、對稱複合物件，或不對稱複合物件(所有項≠0)。
對稱振幅標記物之光瞳中的場為：
光瞳平面中之相位φ隨著k而線性地變化，且僅為標記物位置x 0之函數：φ(k)=kx 0 (19)。
振幅A e (k)為k之偶函數且獨立於標記物位置。對於此特別簡單的標記物類型，可藉由量測E p (k,x 0)之相位的斜率來明確地判定該位置：
對於具有複合反射係數之對稱標記物，光瞳中之場變為：
強度I e (k)及相位ψ e (k)皆為由下式給出之偶函數： ψ e (k)=arg(A e (k)+jB e (k)) (23)。
光瞳中之相位不再為直線，因此，光瞳平面中之兩個任意點之間的相位量測未必引起位置之正確量測。然而，可易於展示出，光瞳k及-k中之兩個共軛點之間的相位差獨立於標記物形狀且僅係由標記物位置判定。因此，對準系統10之光瞳平面中的強度為：
必須注意，此方程式描述具有相對空間頻率之點確切地重疊的理想情形。在對準系統10中，光瞳中之重疊場在標記物傾斜時在相對方向上移動。因此，在存在小標記物傾角(或不完美感測器調整)的情況下，光瞳中之強度為：
偶函數之導數始終為奇函數，且在偶數相位變化具有拋物型分量的情況下引入額外線性相位變化。此線性相位變化會引起對準偏移。此觀測基本上為焦點相依性效應之替代描述。當標記物散焦時，光瞳平面中之場獲得拋物型相位變化，且當標記物傾斜時進行對準偏移。
對於具有複合反射係數之不對稱標記物，光瞳中之場變為：
不對稱部分之振幅係由下式給出：
此方程式展示出，振幅為偶函數，因此|Z oe (k)|=|Z oe (-k)|。相位ψ i 係由下式給出：ψ i (k)=arg(jA o (k)-B o (k)) (28)。
歸因於A o (k)及B o (k)之奇數屬性，相位ψ i 具有以下屬性： ψ i (k)=ψ i (-k)+π (29)。
歸因於不對稱性，光瞳中之場的振幅改變且引入額外相位項φ(k)：
圖13闡明如何建構Z。此圖亦展示如何由不對稱分量Z o (k)引入額外相位項φ(k)。圖13展示出，相位項φ(k)具有屬性φ(k)φ(-k)0，因此，φ(k)始終含有奇分量且可能地含有小(但不相關)偶分量。
在不向不對稱性類型施加任何限定的情況下，吾人可針對相位項φ(k)及振幅Z(k)進行書寫：
此等方程式相當複雜，此係因為尚未作出關於不對稱性之性質的假定。存在闡明此等方程式之使用的兩種特殊情形。在第一狀況下，Z e (k)垂直於Z oe (k)。在該狀況下，吾人取得 此得到：
對於此情形，吾人可針對相位及振幅進行書寫：φ(k)=-φ(-k) (36)；及|Z(k)|=|Z(-k)| (37)。
因此，相位為在空間頻率k下進行量測時導致對準誤差之純奇函數。 圖14中展示此第一狀況。
在第二特殊狀況下，Z e (k)平行於Z o (k)，因此ψ i (k)-ψ e (k)=0(k>0)ψ i (k)-ψ e (k)=π(k<0) (38)；及此得到：φ(k)=0|Z(k)|=|Z e (k)|+|Z oe (k)|(k>0)|Z(k)|=|Z e (k)|-|Z oe (k)|(k<0) (39)。
在此情形中，不對稱性不引入反對稱相位項(且因此無相位誤差)，但其引起振幅之不對稱性。圖15中展示此情形。
針對φ(k)之表達式太複雜而無法繼續使用該表達式。然而，如之前所陳述，該表達式可被分解成對稱部分及反對稱部分：
偶數相位變化係不相關的，此係因為僅偵測奇數相位變化。此外，如早先所陳述，光瞳平面中之淨相位的斜率中含有位置資訊，因此吾人僅需要考慮隨著k而線性地變化之相位項。
如由對準系統10所偵測之總相位變化Ψ d (k)為：Ψ d (k)=φ o (k)-φ o (-k)+2kx o =2(c 1+x o )k+2c 3 k 3+2c 5 k 5+…+2c 2n+1 k 2n+1+…(41)。
此方程式陳述對準中之標記物不對稱性的重要且極基本的問題：光瞳中之相位的斜率不再明確地由標記物位置x0判定，但亦由未知不對稱性經由項c 1而判定。
幸運地，經量測相位Ψ d (k)之高階項(c 3、c 5等等)僅為未知不對稱性 之函數且此處存在針對此問題之解決方案。高階項之量測可允許線性不對稱性項c 1之判定。
在許多狀況下，光瞳中之場由亮區域(大振幅|Z|)及暗區域(小振幅|Z|)組成。舉例而言，亮區域對應於50%作用時間循環之光柵的奇數繞射階。此光柵之偶數階為暗區域。在亮區域中，吾人取得|Z e |>>|Z oe |，且由不對稱性引入之相位變化將小且可由下式近似：
通常，φ(k)將極小且幾乎不隨著可由程序變化造成之小不對稱性改變而變化。原則上，此等亮區域可用以量測高階項，但量測準確度亦可受到限制。
然而，在光瞳中之場的較暗區域中，情形變得完全不同。在此等區域中，吾人取得|Z e ||Z oe |，且歸因於程序變化之小不對稱性改變會造成相位之大變化，此係因為：
可看出，當Z oe (k)在量值上與Z e (k)相當時，相位隨著k而強烈地變化。
現在將參考一維實例來進一步解釋不對稱性偵測之理論。運用圖16所展示之強度剖面來照明標記物。入射光束之光功率為1毫瓦，且全寬大致為100微米。照明光束之波長為633奈米。
標記物為深度為40奈米之2微米寬的隔離桿體，如圖17所展示。其以x=250微米為中心。實例為一維，因此，桿體在y方向上延伸至無窮大。此桿體之反射係數為1。稍後論述此標記物至週期性結構(亦即，光柵)之延伸。
桿體具有相對小的相位深度，且相較於照明光點之寬度亦極小(注意圖16及圖17中之不同刻度)。因此，反射光將具有極強的鏡面反射，且僅極小量之光將繞射。此在遠場中之強度分佈中予以清楚地示範，如圖18所展示。
強鏡面峰值係清楚地可見的且達到1.5×10-4W/1.3mrad之峰值強度。鏡面反射之全寬為20mrad，且可經由積分而驗證實務上所有入射功率鏡面地反射。繞射光達到僅為1.5×10-7W/1.3mrad之峰值強度，因此孔徑為5mrad之偵測器捕捉僅為0.6微瓦之總光功率。對於sin|θ|0.32(其在此2微米寬之桿體係以4微米週期被重複的情況下將為第二繞射階之部位)，強度為零。
標記物完美地對稱，因此，如由對準系統10所偵測之相位差應得到具有與標記物位置成比例之斜率的完美直線。此在圖19中係清楚地可見的，圖19展示經量測相位依據遠場角度而變化。
小尖峰為位於零強度之點處的數值異常。實務上，此等點對應於具有零強度之區域中出現的相位奇異點。除了此等數值偽訊以外，亦可清楚地看出，相位為具有零斜率之直線，此指示標記物處於對準位置。
然而，吾人現在藉由添加經典脊頂來引入少量不對稱性。作為一實例，吾人採取4奈米之脊頂，其引起圖20所展示之標記物形狀。
圖21接著展示光瞳平面中之光的強度。與對稱狀況相比較，形狀幾乎不改變。然而，暗區域中之強度已顯著地增加。此已經為光瞳平面中之「暗」區域之變化為不對稱性(之改變)之良好指示符的指示。
暗區域中之強度達到為約2×10-11W/1.3mrad之最小值。此為極低強度，且為了使能夠在此區域中進行量測，有用的是計算實際上在該量測期 間捕捉多少光子。假定偵測角為1mrad且獲取時間為30毫秒，則會捕捉4.6×10-13焦耳之總光子能。1個光子之能量為約3.13×10-19焦耳，因此，入射於偵測器上之光子的總量為：
此計算展示出暗區域中之準確相位量測係可能的。圖22中展示如由對準系統所量測之相位變化。
與對稱狀況相比較，經量測相位已顯著地改變。在亮區域中，相位已獲得負責對準偏移之幾乎線性斜率。舉例而言，在sin(θ)=0.16處，出現0.058弧度之小相位誤差，如圖形中所指示。光瞳中之此點對應於在標記物係以4微米週期被重複的情況下將存在的1階之部位。相位誤差小，但不幸地，其顯現為如下的大對準誤差△x：
幸運地，可在光瞳平面之暗區域中極清楚地偵測到負責此偏移之不對稱性。可極清楚地看出，經量測相位展示在sin(θ)=0.32周圍之區域的極大且非線性的變化。圖23展示所偵測到之干涉信號的對比度。
圖23之對比度曲線指示對比度足夠高以允許準確相位量測。然而，必須強調，可存在對比度可顯著地降級的其他不對稱性類型。
實務上，可能甚至更重要的是能夠偵測不對稱性改變(亦即，程序變化)。圖24展示針對1奈米之脊頂改變的相位變化。此對應於18奈米/4=4.5奈米之程序變化。所得相位變化具有0.1弧度之數量級，其係基於光子統計而為可量測的。
實務上，上文所論述之隔離結構將被週期性地重複以將散射光集中 於離散繞射階中。然而，此週期性重複不會改變不對稱性量測之概念，此係因為此週期性重複僅影響光瞳中之場的偶數相位分佈ψ e (k)及振幅|Z(k)|。由不對稱性引入之奇數相位變化未改變。
隔離結構之複合反射係數為r(x)，且此結構在光瞳中引起複合場Z(k)。此結構以週期X p 向左N次且向右N次之週期性重複會產生r(x)之2N+1個複本的光柵：
傅立葉變換此表達式且使用傅立葉移位定理會在光瞳中得到複合場Z g (k)：
可看出，Z g (k)係藉由將Z(k)與實值偶函數f(k)相乘而獲得。此函數可變為負值，此引起Z g (k)之相位跳躍。然而，此等相位跳躍始終對稱。Z g (k)之振幅在kX p =m2π時達到峰值，其中m為整數。此僅僅為光柵定律之數學立式，此係因為空間頻率k係由下式給出：
圖25展示用於具有被重複5次之4奈米脊頂之標記物的遠場中之強度。第一繞射階及第三繞射階在圖形中係清楚地可見的。此等階之間的強度定量稍微高於預期(1/3)2比率，該比率係由繞射場中之惠更斯偏斜因數(Huygen's obliquity factor)[1+cos(θ)]/2造成。弱奇數階之強度亦已顯著地增加。在各階之間，強度展現快速振盪。然而，峰值強度對應於相當明顯量之光子。
圖26中展示光瞳平面中之奇數相位變化。此圖形再次展示暗區域中之相同的大相位偏移。然而，與隔離物件之狀況相比較，存在需要解釋之若干差異。
對應於15奈米之標記物移位的額外小線性傾角以及小尖峰為將不會在實務實施例中出現之偽訊。Ψ d 之密切檢測展示出Ψ d 展示稍微逐步變化。此係由標記物之不均勻照明造成。將照明光束之寬度增加至200微米會再次引起Ψ d 之平滑變化，如圖27所示範。
此圖形清楚地示範不對稱性量測中的照明剖面之重要性。理想地，使用具有有限寬度之均勻照明剖面。然而，此要求與照明光束之角發散應小的設計目標衝突。
不對稱性量測技術之準確度的極基本的限制為標記物之表面粗糙度。此並不出人意料，此係因為表面粗糙度可被認為是隨機不對稱性之形式，其將大且有雜訊的相位變化引入於干涉圖案之暗區中。此在以下實例中針對與在先前章節中所使用之光柵相同的光柵予以示範。然而，此次，0.5奈米之表面粗糙度被添加有1微米之平均粒度。照明光點之寬度為200微米。
圖28展示遠場中之經量測相位，且表面粗糙度之影響係極清楚地可見的。乍一看，其顯得相當劇烈。幸運地，存在雜訊為何在實務狀況下將較不劇烈之若干原因。首先，大尖峰對應於零強度之點(奇異點)。因為偵測器始終具有有限空間範圍，所以此等效應將在偵測時受到抑制。其次，在此特定實例中，照明光點大小大於光柵寬度，因此感測器「看到」並不受關注之區中的大量粗糙度效應。此論證再次強調最佳照明光點之重要性。
經量測相位Ψ d 之線性項含有位置資訊。然而，此位置受到不對稱性之存在影響。為了知道此不對稱性比重，吾人應儘可能準確地知道不對稱性之「形狀」。經量測相位Ψ d 之非線性變化給出關於不對稱性之資訊。每一不對稱性具有其自己的唯一指紋。
為了導出對經量測斜率之程序校正，可使用兩種不同途徑：預測性類配方途徑或類散射量測途徑。配方途徑向本發明提供更多可能性，此係因為可得到允許使用統計技術之更多資料。特別有用之途徑為使用亦用於散射量測中之「反算問題(inverse problem)」技術。
不對稱性之量測與針對臨界尺寸(CD)度量衡應用之散射量測具有大量相似性。在後一狀況下，量測以極複雜方式與某一未知抗蝕劑剖面相關之橢偏量測資料。此處應用反算問題技術以恢復抗蝕劑圖案。此類型之量測問題確切地等效於不對稱性量測。
對準感測器通常應產生在標記物之部位處非常急劇地達到峰值之局域化信號。然而，此感測器之實現將引入比如信雜比之大量實務問題，此係因為窄峰值需要大量測頻寬。出於準確度及動態範圍之原因，常常使用相位光柵對準感測器，此係因為此等感測器產生窄頻寬時限性諧波信號。
不幸地，正弦信號含有多個最大值，因此標記物位置並不唯一地由一個單峰值界定。出於此原因，相位光柵對準感測器需要決定哪一峰值對應於標記物位置之「捕捉」機構。在本發明中，兩個捕捉機構係可能的。第一捕捉機構使用可自0階得到之攝影機影像，如上文所論述。第二捕捉機構使用在光瞳平面中偵測之信號且需要拆分光二極體。兩種方法皆僅需要一個短光柵。
在對準感測器10的情況下，相當易於同時地使用所有可用波長來產 生標記物之清晰影像。多個波長之使用保證標記物應始終係可見的，只要標記物之深度並不太小即可。物鏡12具有大NA(例如，為0.6)，且不存在空間濾光會得到解析度為1微米至2微米之數量級的「清晰」影像，該數量級足夠大以允許使用進階影像處理技術的各種以攝影機為基礎之捕捉演算法。
在對準感測器10的情況下，有可能產生兩種不同類型之影像：在偏振光束分裂器之後的攝影機影像包括標記物之兩個重疊且移位的影像，而運用單獨偏振器所產生之攝影機影像可展示標記物之兩個個別影像。第一類型之影像得到彼此相對被旋轉180°之兩個影像，此為捕捉演算法之優點，此係因為部分重疊標記物影像之輪廓的形狀可給出關於標記物部位之準確資訊。然而，當預對準誤差超過切割道寬度時，一個影像中之標記物將投影於另一影像之產品結構中，且此可導致穩固性問題，此係因為該產品結構充當使影像處理演算法之穩固性降級的雜訊源。
本發明亦可使用已知技術，藉以具有稍微不同週期之兩個光柵產生具有稍微不同頻率之兩個諧波對準信號。兩個信號之兩個峰值重合的部位被定義為標記物位置。此途徑已被證實為具有足夠大之捕捉範圍的穩固技術。
然而，如上文所提及，本發明提供尤其適合於具有寬繞射階之短標記物的另一捕捉替代例。此技術係基於整個光瞳平面為可用的事實。然而，此技術僅在照明光點大於標記物長度的情況下工作。此技術之主要優點為需要僅一個光柵而非兩個單獨光柵。現在將進一步解釋該技術。
考慮具有週期X g 及寬度W=N.X g .之光柵，其中N為光柵線之數目。第一繞射階具有如下的空間頻率k 1 ：
繞射階具有sin(k)/k形狀，且主瓣之全寬為：
運用拆分偵測器來量測此光柵之第一繞射階的對準信號。每一偵測器元件捕捉主瓣的二分之一。兩個元件之間的中心線以繞射階之峰值為中心。由此等兩個偵測器捕捉之平均空間頻率為約：
兩個偵測器皆量測具有稍微空間頻率差之信號。此等兩個信號之有效波長為：
因此，捕捉範圍等於±W。
本發明之第二實施例利用光纖陣列以用於將光自光瞳平面傳導至偵測器陣列，但在其他方面與第一實施例相同，且可以相同方式而使用。
圖29展示第二實施例之對準系統的偵測器部件。來自自參考干涉計(圖29中未展示)之光係由偏振光束分裂器19分裂成兩個分支，一個分支導向至攝影機以用於捕捉目的(粗略對準)，且另一分支用於精細對準量測。精細對準分支包含透鏡31、33之光學系統，透鏡31、33將自參考干涉計之光瞳平面再成像至光纖35之陣列上，光纖35將該光瞳平面傳導至遠端 偵測器陣列，例如，光電二極體陣列或CCD。透鏡31亦在提供充當孔徑光闌之影像平面濾光器32的位置處產生標記物之中間影像。
可配置光纖束35，其中在該束之末端處具有合適的偵測器陣列，使得可判定兩個影像重疊及干涉的光瞳平面中之複數個不同位置中之強度。可處理所得資料以導出所需位置資訊。詳言之，為了消除一些誤差，添加來自在偵測分支之光軸之相對側上的光纖對的信號。可藉由組合光纖對、藉由使對末端之兩個光纖處於同一光偵測器上或以電子方式完成此添加。偵測器陣列可包含連接至個別光纖或光纖對或位置敏感偵測器(諸如CCD陣列)之複數個離散偵測器。當然，偵測器陣列自身而非光纖束之輸入末端可位於光瞳平面中，但光纖束允許偵測器陣列及其關聯電子件(例如，前置放大器)經定位為遠離裝置之溫度敏感部件。另外空間濾光器34移除0階。
圖30中展示用於捕捉之攝影機的使用。此圖針對標記物之各種位置展示標記物之兩個影像(頂部兩個列)及由攝影機看到之總和影像(底部列)。在行A中，標記物粗略地對準，且由攝影機看到之影像具有暗線及明線，其中在暗線與明線之間具有高對比度。隨著標記物移動為不對準，影像在相對方向上移動，從而首先導致行B中所展示之均勻灰色影像，接著導致行C中所展示之線圖案，但具有額外線且針對外部線具有較少對比度。另外移動再次導致行D之灰色影像及行E之具有線之影像，再次具有額外線。影像辨識軟體可易於偵測具有最小數目個線及最大對比度之影像。
本發明之第三實施例與第一實施例相同，惟在偵測分支之建構方面除外，其在圖31中予以展示。
第三實施例之偵測分支包括如在第二實施例中之偏振器(圖31中未展示)、光學系統31、33，及影像平面濾光器32。然而，代替光纖陣列及偵測器，第三實施例具有經程式化以選擇光瞳平面之部分的空間光調變器(例如，LCD陣列(光閥)或微鏡面陣列)39，來自空間光調變器39之光係由透鏡40收集至光纖41上，此產生光偵測器42。
空間光調變器39經程式化以自標記物影像之重疊傅立葉變換選擇特定階之兩個光束，該兩個光束之強度可接著隨著標記物被掃描而由偵測器42量測以導出所要位置資訊。在運用多波長光源來照明標記物的情況下，可分離不同波長且在偵測器42中分離地偵測不同波長。
第三實施例具有數個優點，該數個優點當中主要的是對準系統可與具有180°旋轉對稱性之任何標記物一起使用，而不必修改硬體。皆為所需要的是空間光調變器被適當地程式化，此可在運作中被執行，甚至用以對準至同一基板上之不同標記物。因此，第三實施例之對準系統可與諸如光柵、棋盤格、方塊、框架、>形箭號等等之已知標記物相容。又，可在空間光調變器39之不同設定的情況下藉由對標記物進行重複掃描來取樣及分析完整光瞳平面。
若使用偏振光束分裂器以在重疊影像之間產生必要的干涉，則如上文所提及而產生含有位置資訊之兩個光束，且可在單獨分支中複製圖31所展示之組件以允許同時地偵測兩個階。此外，能夠選擇性地將光重導向至複數個不同方向中之空間光調變器(諸如具有多於兩個鏡面位置之微鏡面陣列)可與對應數目個收集透鏡、光纖及偵測器一起使用以允許偵測單一分支中之多個階。如在第二實施例中，有可能省掉光纖41且將偵測器定位於收集器透鏡40之焦點處，但光纖41之使用允許將產熱或龐大的偵測器 定位為遠離熱敏性組件或更多空間為可用之處。
圖32及圖33中展示可用於本發明之實施例中的階組合稜鏡，其中圖32展示呈分解形式之稜鏡且圖33展示呈組裝形式之稜鏡。
在階組合稜鏡50之組裝形式中，階組合稜鏡50之基本形狀為具有底部入射面55及側出射面56之三角形稜鏡。該稜鏡係由對角接合點57劃分成兩個半部51、54。如圖32更清楚地所展示，正階+n進入第一半部51之底部面，產生自側面58朝向接合點57之全內反射。正階自接合點57向後反射至安裝至稜鏡50之背面的四分之一波片及鏡面，接合點57充當光束分裂器表面。此等者用以使正階之偏振旋轉且使其通過接合點、光束分裂器表面57而返回以退出稜鏡之正面56。
同時，負階進入第二半部54之底部且自第二側面59及接合點、光束分裂器表面57全內反射以亦通過正面56而退出。
圖33展示出，若稜鏡經定位以圍繞其中心對稱地接收正階及負階，則展示階+1至+4及階-1至-4，對應+階及-階被組合，但一階、二階等等被維持分離。
階組合稜鏡可用於本發明之實施例的光瞳平面中以組合攜載基本上相同之資訊的相對階以供偵測。階組合稜鏡之使用會使待偵測信號之強度加倍，從而使能夠使用較低功率的光源。另外，所得對稱配置平均化正繞射階與負繞射階之間的不對稱性誘發性差。本發明之階組合稜鏡極精巧且特別可用於可用空間受到限制的情形中。
應瞭解，相比於在基於自參考干涉計之對準系統的光瞳平面中，階組合稜鏡可具有其他用途，且尤其可用於需要組合位於單一平面中之繞射階的任何配置中。亦可修改該稜鏡，例如，以在其兩個側中提供相等的光 學路徑長度。
在一實施例中，接物鏡12可如圖34所說明。下文在表1中展示用於此類型之透鏡之配方的特定實例。應瞭解，如所展示之配方為一特定實施例，且不應認為本發明限定至該表中所展示之特定曲率、厚度、面形、半孔徑或玻璃。
詳言之，接物鏡12之此實施例自物件側包括經建構為低倍率殼層透鏡之第一透鏡元件60。舉例而言，此透鏡可經設計以用於校正低階離心誘發性彗形像差。在一特定實施例中，此透鏡元件對除了低階彗形像差以外 之像差具有低敏感度，且對低階彗形像差具有離心敏感度。應瞭解，此意謂此透鏡元件可提供相對於奇數像差的接物鏡之精細校正。
自物件側繼續，存在經建構及配置以校正場相依像差之第一透鏡群組62。詳言之，此透鏡群組包括經設計為側向色彩補償器之雙合透鏡。在該表之實施例中，此雙合透鏡為包括低色散負組件64及高色散正組件66之雙合透鏡。正組件具有高異常部分色散，而負組件接近正常色散，從而整體上針對雙合透鏡提供色彩補償功能。透鏡群組62進一步包括凹凸透鏡67，且三個元件組合以提供彩色場相依像差校正及單色場相依像差校正兩者。
第二透鏡群組68為包括元件70及72之雙合透鏡，且用以提供針對球面色像差之校正。其通常對高階像差敏感。具有正倍率之透鏡74係由CaF2製成以最小化色像差，其之後為孔徑光闌，接著為第三透鏡群組76。第三透鏡群組76包括兩個元件78、80，其用以校正低階球面色像差。因此，第二透鏡群組及第三透鏡群組一起處理高球面色像差及低球面色像差兩者。最終的第四透鏡群組82包括三個CaF2元件84、86、88，其針對物鏡提供大多數正倍率。超低色散CaF2材料經選擇以最小化色像差。
在根據一實施例之物鏡中，CaF2及其他異常部分色散玻璃之使用允許良好的軸向色彩校正、球面色像差校正及側向色彩校正。此外，該設計可允許場內之低奇數波前像差。
在一實施例中，透鏡經設計以符合特定效能目標。舉例而言，透鏡可經設計以針對具有介於約500奈米與約900奈米之間的波長的光滿足以下條件。數值孔徑NA可大於約>0.6，且更特定地可在介於約0.68與約0.72之間的範圍內。透鏡可進一步經設計使得P-V奇數波前誤差小於約5 奈米，且工作距離大於約8毫米。一般而言，奇數波前誤差可小於8奈米或介於4奈米與10奈米之間，且工作距離可高達15毫米。
圖35為說明針對一實施例之色彩效能的軸向色彩標繪圖。效能係遍及500奈米至900奈米之波長範圍予以展示。可看出，焦點移位遍及該波長範圍介於約-0.0001毫米至0.0001毫米之範圍內。表2提供針對一實施例之效能資料。
雖然上文已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可以與所描述之方式不同其他方式來實踐本發明。該描述並不意欲限制本發明。舉例而言，上文所描述之對準系統可用於對準至提供於光罩或台以及基板上之標記物。

Claims (14)

  1. 一種用於一微影投影裝置之物鏡，其按自一物件側之次序包含：一離心誘發性彗形像差(decenter induced coma)校正元件；一第一透鏡元件群組，其經組態及配置以校正場相依像差；一第二透鏡元件群組，其經組態及配置以校正高階球面色像差；一第三透鏡元件群組，其經組態及配置以校正低階球面色像差；一第四透鏡元件群組，其具有一正折射能力(power)。
  2. 如請求項1之物鏡，其針對具有介於約500奈米與約900奈米之間的一波長的光滿足如下條件：NA>0.6 P-V奇數波前誤差<5奈米；及工作距離>8毫米。
  3. 如請求項1至2中任一項之物鏡，其中該第四透鏡元件群組包含CaF2透鏡元件。
  4. 如請求項3之物鏡，其中該第四透鏡元件群組由CaF2透鏡元件組成。
  5. 如請求項1或2之物鏡，其進一步包含安置於該第二透鏡元件群組與該第三透鏡元件群組之間的一CaF2透鏡元件。
  6. 如請求項1或2之物鏡，其進一步包含安置於該第二透鏡元件群組與該第三透鏡元件群組之間的一孔徑光闌(aperture stop)。
  7. 如請求項1或2之物鏡，其中每一透鏡群組包含至少一個透鏡元件，該至少一個透鏡元件包含一異常部分色散元件。
  8. 如請求項1或2之物鏡，其中該離心誘發性彗形像差校正元件包含熔融矽石(fused silica，FS)。
  9. 如請求項1或2之物鏡，其中該第一透鏡元件群組包含一側向色彩校正雙合透鏡及一凹凸透鏡元件，該凹凸透鏡元件包含具有正常部分色散之一玻璃。
  10. 如請求項1或2之物鏡，其中該第二透鏡元件群組包含一雙合透鏡。
  11. 一種用於一微影投影裝置之物鏡，其按自一物件側之次序包含：一第一凹凸透鏡；一第一雙合透鏡，其具備具有一正倍率之一高色散元件及具有一負倍率之一低色散元件；一第二凹凸透鏡，其包含一低色散材料；一第二雙合透鏡，該第二雙合透鏡具有一負倍率；一正透鏡；一光闌； 包含一對透鏡元件之一透鏡群組，該對透鏡元件包含一個低色散元件及一個高色散元件；包含三個低色散光學元件之一透鏡群組，該透鏡群組具有一正倍率。
  12. 如請求項11之物鏡，其針對具有介於約500奈米與約900奈米之間的一波長的光滿足如下條件：NA>0.6 P-V奇數波前誤差<5奈米；及工作距離>8毫米。
  13. 一種微影投影裝置，其包含：一輻射系統，其用於提供一輻射投影光束；一支撐結構，其用於支撐用以根據一所要圖案來圖案化該投影光束之一圖案化器件；一基板台，其用於固持一基板；一投影系統，其用於將該經圖案化光束投影至該基板之一目標部分上；及一對準系統，其具有一自參考干涉計，該自參考干涉計包含：一如請求項1-12中任一項之物鏡。
  14. 如請求項13之裝置，其進一步包含一偵測系統，其中該偵測系統包含：一空間光調變器，其提供於光瞳平面中，該空間光調變器係可控制以 傳遞來自該光瞳平面之選定部分的光；及一收集器，其用於將由該空間光調變器傳遞之光收集至一偵測元件上。
TW105140394A 2015-12-07 2016-12-07 物鏡系統 TWI636280B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562264155P 2015-12-07 2015-12-07
US62/264,155 2015-12-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201730622A TW201730622A (zh) 2017-09-01
TWI636280B true TWI636280B (zh) 2018-09-21

Family

ID=57394550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105140394A TWI636280B (zh) 2015-12-07 2016-12-07 物鏡系統

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10247940B2 (zh)
EP (1) EP3387481A1 (zh)
JP (1) JP6612452B2 (zh)
KR (1) KR102047429B1 (zh)
CN (1) CN108292038B (zh)
NL (1) NL2017826A (zh)
TW (1) TWI636280B (zh)
WO (1) WO2017097564A1 (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3321736A1 (en) * 2016-11-10 2018-05-16 ASML Netherlands B.V. Measurement system, lithographic system, and method of measuring a target
CN110637258A (zh) 2017-05-15 2019-12-31 Asml荷兰有限公司 用于制造器件的量测传感器、光刻设备和方法
JP2019191087A (ja) * 2018-04-27 2019-10-31 株式会社日立ハイテクサイエンス 干渉信号の位相補正方法
CN112639624A (zh) * 2018-08-29 2021-04-09 Asml控股股份有限公司 紧凑型对准传感器布置
CN112740109A (zh) * 2018-09-19 2021-04-30 Asml荷兰有限公司 用于位置量测的量测传感器
CN111381346B (zh) 2018-12-30 2021-05-11 上海微电子装备（集团）股份有限公司 一种光刻投影物镜
JP7361787B2 (ja) * 2019-04-08 2023-10-16 エーエスエムエル ホールディング エヌ．ブイ． リソグラフィ測定のためのセンサ装置及び方法
TWI777193B (zh) 2019-07-31 2022-09-11 荷蘭商Ａｓｍｌ控股公司 基於波長掃描之對準感測器
CN114174890A (zh) 2019-08-09 2022-03-11 Asml荷兰有限公司 量测装置及其相位调制器设备
TWI767291B (zh) * 2019-08-09 2022-06-11 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司 對準裝置及微影裝置
EP3783436A1 (en) * 2019-08-19 2021-02-24 ASML Netherlands B.V. Illumination and detection apparatus for a metrology apparatus
CN112415870B (zh) * 2019-08-23 2022-11-25 上海微电子装备（集团）股份有限公司 棱镜组件、光学系统、光刻设备及光场旋转方法
JP2021071433A (ja) * 2019-11-01 2021-05-06 株式会社フォトニックラティス 偏光計測装置およびエリプソメータ

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100538524C (zh) * 2003-12-02 2009-09-09 卡尔蔡司Smt股份有限公司 投影光学系统
US20130148202A1 (en) * 2010-08-25 2013-06-13 Nikon Corporation Microscope objective lens
CN103364928B (zh) * 2012-03-31 2015-09-30 上海微电子装备有限公司 一种投影物镜光学系统

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5523193A (en) 1988-05-31 1996-06-04 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus for patterning and imaging member
WO1991017483A1 (de) 1990-05-02 1991-11-14 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Belichtungsvorrichtung
US5076676A (en) * 1990-11-27 1991-12-31 Olympus Optical Co., Ltd. Objective lens system for microscopes
US5229872A (en) 1992-01-21 1993-07-20 Hughes Aircraft Company Exposure device including an electrically aligned electronic mask for micropatterning
US5329363A (en) * 1993-06-15 1994-07-12 U. S. Precision Lens Incorporated Projection lens systems having reduced spherochromatism
EP0824722B1 (en) 1996-03-06 2001-07-25 Asm Lithography B.V. Differential interferometer system and lithographic step-and-scan apparatus provided with such a system
DE69735016T2 (de) 1996-12-24 2006-08-17 Asml Netherlands B.V. Lithographisches Gerät mit zwei Objekthaltern
EP0956516B1 (en) 1997-01-29 2002-04-10 Micronic Laser Systems Ab Method and apparatus for the production of a structure by focused laser radiation on a photosensitively coated substrate
US5889593A (en) 1997-02-26 1999-03-30 Kla Instruments Corporation Optical system and method for angle-dependent reflection or transmission measurement
SE509062C2 (sv) 1997-02-28 1998-11-30 Micronic Laser Systems Ab Dataomvandlingsmetod för en laserskrivare med flera strålar för mycket komplexa mikrokolitografiska mönster
KR100544439B1 (ko) 1997-03-07 2006-06-07 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 얼라인먼트유니트를갖는리소그래픽투영장치
EP0900412B1 (en) 1997-03-10 2005-04-06 ASML Netherlands B.V. Lithographic apparatus comprising a positioning device having two object holders
JPH1184254A (ja) * 1997-09-09 1999-03-26 Nikon Corp 液浸系顕微鏡対物レンズ
EP1026550B1 (en) 1999-02-04 2005-06-08 ASML Netherlands B.V. Lithographic projection apparatus
US6628406B1 (en) 2000-04-20 2003-09-30 Justin L. Kreuzer Self referencing mark independent alignment sensor
JP4121735B2 (ja) 2001-01-22 2008-07-23 ソニー株式会社 ポリシリコン膜評価装置
US6683710B2 (en) * 2001-06-01 2004-01-27 Optical Research Associates Correction of birefringence in cubic crystalline optical systems
JP3980469B2 (ja) * 2001-10-19 2007-09-26 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． リソグラフィック装置及びデバイス製造方法
DE60319462T2 (de) * 2002-06-11 2009-03-12 Asml Netherlands B.V. Lithographischer Apparat und Verfahren zur Herstellung eines Artikels
JP2006113228A (ja) * 2004-10-14 2006-04-27 Nikon Corp 対物レンズ及びこれを用いた光学装置
JP5536995B2 (ja) 2007-07-17 2014-07-02 オリンパス株式会社 顕微鏡対物レンズおよびレーザー走査型顕微鏡システム
JP5596810B2 (ja) * 2007-07-17 2014-09-24 オリンパス株式会社 液浸系顕微鏡対物レンズ、及び、レーザー走査型顕微鏡システム
US8169717B2 (en) * 2007-08-24 2012-05-01 Caldwell Photographic, Inc. Large aperture imaging optical systems
SG152147A1 (en) 2007-10-09 2009-05-29 Asml Netherlands Bv Alignment method and apparatus, lithographic apparatus, metrology apparatus and device manufacturing method
JP2009205063A (ja) * 2008-02-29 2009-09-10 Nikon Corp 顕微鏡用対物レンズ
US8345350B2 (en) * 2008-06-20 2013-01-01 Carl Zeiss Smt Gmbh Chromatically corrected objective with specifically structured and arranged dioptric optical elements and projection exposure apparatus including the same
JP5885537B2 (ja) * 2012-02-28 2016-03-15 オリンパス株式会社 顕微鏡対物レンズ
CN104321703B (zh) 2012-04-12 2017-09-22 Asml控股股份有限公司 位置测量方法、位置测量设备、光刻设备以及装置制造方法、光学元件
NL2011173A (en) 2012-07-30 2014-02-03 Asml Netherlands Bv Position measuring apparatus, position measuring method, lithographic apparatus and device manufacturing method.
JP6080255B2 (ja) * 2012-12-11 2017-02-15 Hoya株式会社 内視鏡
KR20170059475A (ko) * 2014-09-29 2017-05-30 에이에스엠엘 홀딩 엔.브이. 고 개구수 대물 렌즈 시스템

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100538524C (zh) * 2003-12-02 2009-09-09 卡尔蔡司Smt股份有限公司 投影光学系统
US20130148202A1 (en) * 2010-08-25 2013-06-13 Nikon Corporation Microscope objective lens
CN103364928B (zh) * 2012-03-31 2015-09-30 上海微电子装备有限公司 一种投影物镜光学系统

Also Published As

Publication number Publication date
US20180341105A1 (en) 2018-11-29
KR102047429B1 (ko) 2019-11-21
EP3387481A1 (en) 2018-10-17
CN108292038B (zh) 2021-01-15
KR20180091067A (ko) 2018-08-14
US10247940B2 (en) 2019-04-02
WO2017097564A1 (en) 2017-06-15
JP6612452B2 (ja) 2019-11-27
JP2019505831A (ja) 2019-02-28
TW201730622A (zh) 2017-09-01
NL2017826A (en) 2017-06-14
CN108292038A (zh) 2018-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI636280B (zh) 物鏡系統
KR100547437B1 (ko) 리소그래피장치, 디바이스제조방법 및 이에 따라 제조된디바이스
JP5873212B2 (ja) 位置測定方法、位置測定装置、リソグラフィ装置及びデバイス製造方法並びに光学要素
EP1372040B1 (en) Lithographic apparatus and device manufacturing method
JP4717112B2 (ja) 偏光アナライザ、偏光センサおよびリソグラフィ装置の偏光特性を判定するための方法
JP4979958B2 (ja) リソグラフィ装置、偏光特性を決定する方法
US7911624B2 (en) Device and method for the interferometric measurement of phase masks
TWI759779B (zh) 度量衡方法及相關的度量衡及微影設備
US7889315B2 (en) Lithographic apparatus, lens interferometer and device manufacturing method
KR20080022193A (ko) 리소그래피 투영 시스템 및 투영 렌즈 편광 센서
JP7195411B2 (ja) 放射システム
JP7096883B2 (ja) 検査装置および測定方法
TW202409706A (zh) 用於微影系統之增強對準設備