TWI653442B - 量測結構之方法、檢測裝置、微影系統、器件製造方法及用於其中之波長選擇濾光器 - Google Patents

量測結構之方法、檢測裝置、微影系統、器件製造方法及用於其中之波長選擇濾光器 Download PDF

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Abstract

一種散射計對一目標結構之一或多個參數執行以繞射為基礎之量測。為了並行地進行雙色量測，運用具有一第一波長及一第一角度分佈之第一輻射(302)及具有一第二波長及一第二角度分佈之第二輻射(304)同時照明該結構。收集路徑(CP)包括一經分段波長選擇濾光器(21、310)，其經配置以透射經繞射第一輻射(302X、302Y)及經繞射第二輻射(304X、304Y)之想要的高階部分，而同時阻擋該第一輻射及該第二輻射兩者之零階部分(302''、304'')。在一項實施例中，照明路徑(IP)包括一匹配的經分段波長選擇濾光器(13、300)，該經分段波長選擇濾光器經定向使得傳遞通過照明光學系統及收集光學系統之一零階射線將取決於其波長而被該等濾光器中之一者或另一者阻擋。

Description

量測結構之方法、檢測裝置、微影系統、器件製造方法及用於其中之波長選擇濾光器
本發明係關於用於可用於(例如)藉由微影技術進行器件製造之度量衡之方法及裝置，且係關於使用微影技術來製造器件之方法。詳言之，本發明係關於用於量測藉由微影程序形成在基板上之結構之屬性的方法及裝置。
微影裝置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。微影裝置可用於(例如)積體電路(IC)之製造中。在彼情況下，圖案化器件(其替代地被稱為光罩或倍縮光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上的電路圖案。此圖案可轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包括晶粒之一部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上而進行圖案之轉印。一般而言，單一基板將含有經順次地圖案化之鄰近目標部分之網路。 在微影程序中，常需要進行所產生結構之量測(例如)以用於處理程序控制及驗證。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(器件中兩個層之對準準確度)之專門工具。近來，已開發供微影領域中使用之各種形式之散射計。此等器件將輻射光束導向至目標上且量測散射輻射之一或多個屬性(例如，依據波長而變化的在單一反射角下之強度；依據反射角而變化的在一或多個波長下之強度；或依據反射角而變化的偏振)以獲得可供判定目標之所關注屬性的繞射「光譜」。 已知散射計之實例包括US2006033921A1及US2010201963A1中所描述之類型之角度解析散射計。由此等散射計使用之目標為相對大的光柵(例如，40微米乘40微米)，且量測光束產生小於光柵之光點(亦即，光柵填充不足)。除了藉由重新建構進行特徵形狀之量測以外，亦可使用此裝置來量測以繞射為基礎之疊對，如公開專利申請案US2006066855A1中所描述。使用繞射階之暗場成像之以繞射為基礎之疊對度量衡使得能夠對較小目標之疊對及其他參數進行量測。此等目標可小於照明光點且可由基板上之產品結構環繞。自鄰近產品結構導出之強度可有效地與自疊對目標導出之強度分離，其中暗場偵測在影像平面中進行。 可在專利申請案US20100328655A1及US2011069292A1中找到暗場成像度量衡之實例，該等專利申請案之文件之全文特此以引用之方式併入。已公開專利公開案US20110027704A、US20110043791A、US2011102753A1、US20120044470A、US20120123581A、US20120242970A1、US20130258310A、US20130271740A及WO2013178422A1中已描述該技術之進一步發展。通常，在此等方法中，需要量測作為目標結構之屬性的不對稱性。目標可經設計成使得不對稱性之量測可用以獲得諸如疊對、焦點或劑量之各種效能參數之量測。藉由使用散射計偵測繞射光譜之相對部分之間的強度差來量測結構之不對稱性。舉例而言，可比較+1繞射階與-1繞射階之強度以獲得不對稱性之度量。 在此等已知技術中，使用適當照明模式及影像偵測模式以自目標內之週期性結構(光柵)獲得+1及-1繞射階。可在分離光瞳影像或暗場影像中捕獲每一繞射階，或技術可用於捕獲單一光瞳影像或暗場影像之不同部分中的+1階及-1階兩者，從而縮減與每一量測相關聯之時間損失。在暗場成像技術中，可同時成像包含多個光柵之複合目標，以允許自在不同定向上之以不同方式偏置的光柵同時捕獲繞射階。在另外使用如上文所提及之US2011102753A1中所描述的數個光楔元件的情況下，亦有可能在暗場成像中捕獲單一影像中之一或多個光柵之+1階及-1階兩者。使用繞射光譜之每一部分之目標的影像在影像感測器上呈現在空間上分離。此進一步縮減與所關注參數之每一量測相關聯的時間損失。 在許多狀況下，所獲得之不對稱性信號係取決於關於程序變數之未知範圍，而不僅是所關注效能參數。為了改良所關注參數之量測準確度，提議使用具有兩個或多於兩個相異波長之照明輻射量測每一目標。組合來自此等多個波長之結果允許程序相依效應突出，從而產生所關注參數之較準確量測。然而，如將瞭解，使用兩個不同波長之量測將引發每目標的較大時間損失。因此，在已知系統中，必須在量測準確度與可在大容量生產期間量測之目標的數目之間進行取捨。
本發明人已設計出照明及偵測系統之簡單修改，其將允許在兩個波長下同時進行量測，且準確度相似於已知量測之準確度。本發明通常可在角度解析散射量測中應用，無論是藉由光瞳平面中之偵測抑或藉由暗場成像。可藉由縮減程序變化之影響而將準確度改良為優於先前經公開技術。 在一第一態樣中，本發明提供一種量測藉由一微影程序在一基板上形成之一週期性結構中之不對稱性之方法，該方法包含以下步驟： (a1) 運用具有一第一波長及一第一角度分佈之第一輻射照明該結構； (a2) 運用具有不同於該第一波長之一第二波長且具有一第二角度分佈之第二輻射照明該結構； (b1) 在該第一輻射已被該結構繞射之後收集該第一輻射； (b2) 在該第二輻射已被該結構繞射之後收集該第二輻射；及 (c) 使用該經繞射第一輻射及該經繞射第二輻射之一或多個部分以導出該結構之該屬性之一量測， 其中同時執行該等照明步驟(a1)及(a2)，使該第一角度分佈與該第二角度分佈不同，使得用於步驟(c)中之經繞射第一輻射之該等部分具有不與用於步驟(c)中之該經繞射第二輻射之部分的一角度分佈重疊之一角度分佈，且 其中使用一收集光學系統同時執行該等收集步驟(b1)及(b2)，在該收集光學系統中，一經分段波長選擇濾光器經配置以透射該經繞射第一輻射及該經繞射第二輻射之該等經使用部分，而同時阻擋不用於步驟(c)中之該經收集第一輻射及該經收集第二輻射之一或多個其他部分。 在一些實施例中，本發明使用足夠小從而全部裝配在量測光學系統之一視場內之結構同時量測若干週期性結構中之不對稱性。此視場可(例如)藉由一照明光點大小界定。 在一項實施例中，用於兩個相反繞射階且用於第一輻射及第二輻射兩者之多個光柵的影像均同時成像在一影像感測器上之分離部位處。 該方法可進一步包含基於藉由針對複數個週期性結構之方法所判定之不對稱性來計算該微影程序之一效能參數。該效能參數可為(例如)疊對、焦點或劑量。 本發明進一步提供一種經組態以用於量測一基板上之一週期性結構中之不對稱性之檢測裝置，該檢測裝置包含： - 一照明光學系統，其可操作以運用具有一第一波長及一第一角度分佈之第一輻射且運用具有不同於該第一波長之一第二波長且具有一第二角度分佈之第二輻射同時照明該結構； - 一收集光學系統，其可操作以同時地在該第一輻射已被該結構繞射之後收集該第一輻射及在該第二輻射已被該結構繞射之後收集該第二輻射；及 - 一處理系統，其用於使用該經繞射第一輻射及該經繞射第二輻射之一或多個部分以導出該結構之該屬性之一量測， 其中使該第一角度分佈與該第二角度分佈不同，使得用於導出該量測之經繞射第一輻射之該等部分具有不與用於導出該量測之該經繞射第二輻射之部分的一角度分佈重疊之一角度分佈，且 其中該收集光學系統包括一經分段波長選擇濾光器，該經分段波長選擇濾光器經配置以透射該經繞射第一輻射及該經繞射第二輻射之該等經使用部分，而同時阻擋不用於導出該量測之該經收集第一輻射及該經收集第二輻射之一或多個其他部分。 用以同時在兩個波長下量測之設施可應用在新裝置中，且亦可進行現有光學硬體之簡單修改。經改良量測可在無主硬體設計及製造的費用之情況下獲得。 本發明進一步提供一種電腦程式產品，其包含用於使一可程式化處理器件實施如上文所闡述之根據本發明之一方法的影像處理及計算步驟之機器可讀指令。該等機器可讀指令可(例如)體現在一非暫時性儲存媒體中。 本發明進一步提供一種微影系統，其包括如上文所闡述的根據本發明之一微影裝置及一檢測裝置。 本發明進一步提供一種製造器件之方法，其中使用一微影程序將一器件圖案施加至一系列基板，該方法包括：使用如上文所闡述之根據本發明之一方法量測作為該器件圖案之部分或除了該器件圖案以外而形成於該等基板中之至少一者上的至少一個結構之一屬性；以及基於該不對稱性量測之結果控制用於稍後基板之該微影程序。 本發明進一步提供一種用於一光學系統中之波長選擇濾光器，該濾光器經分段以便包含至少第一部分及第二部分，該濾光器在一或多個第一部分中具有至少一第一通頻帶且在一或多個第二部分中具有至少一第二通頻帶，該等第一部分透射具有一第一波長之輻射而阻擋具有一第二波長之輻射，該等第二部分透射具有該第二波長之輻射而阻擋具有該第一波長之輻射。 本發明又進一步提供一對此等濾光器。 本發明又進一步提供一種檢測裝置，其具有一照明光學系統，其用於提供使用輻射之至少兩個波長之照明；及一收集光學系統，其用於收集與一目標結構相互作用之後的具有該兩個波長之輻射，其中該照明光學系統及偵測光學系統中之至少一者包括如上文所闡述之根據本發明之一經分段波長選擇濾光器。 在此檢測裝置之一實施例中，該照明光學系統及該收集光學系統中之每一者包括一經分段波長選擇濾光器件，該兩個光學系統之該經分段波長選擇濾光器經定向使得傳遞通過該照明光學系統及該收集光學系統之一零階射線將取決於其波長而被該等濾光器中之一者或另一者阻擋。 下文參看隨附圖式來詳細地描述本發明之另外特徵及優點，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。
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之實例環境。
圖1在100處將微影裝置LA展示為實施大容量微影製造程序之工業設施之部分。在本實例中，製造程序經調適用於在基板(諸如，半導體晶圓)上之半導體產品(積體電路)之製造。熟習此項技術者將瞭解，可藉由以此程序之變化形式處理不同類型之基板來製造廣泛多種產品。半導體產品之生產純粹用作現今具有巨大商業意義之實例。
在微影裝置(或簡言之，「微影工具」100)內，在102處展示量測站MEA且在104處展示曝光站EXP。在106處展示控制單元LACU。在此實例中，每一基板訪問量測站及曝光站以具有經施加之圖案。舉例而言，在光學微影裝置中，投影系統係用以使用經調節輻射及投影系統將產品圖案自圖案化器件MA轉印至基板上。此係藉由在輻射敏感抗蝕劑材料層中形成圖案之影像而進行。
本文中所使用之術語「投影系統」應被廣泛地解譯為涵蓋適於所使 用之曝光輻射或適於諸如浸潤液體之使用或真空之使用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。圖案化器件MA可為將圖案賦予至藉由圖案化器件透射或反射之輻射光束的光罩或倍縮光罩。熟知操作模式包括步進模式及掃描模式。眾所周知，投影系統可以多種方式與用於基板及圖案化器件之支撐件及定位系統合作，以橫越基板將所要圖案施加至許多目標部分。可使用可程式化圖案化器件來代替具有固定圖案之倍縮光罩。輻射(例如)可包括在深紫外線(DUV)波帶或極紫外線(EUV)波帶中之電磁輻射。本發明亦適用於其他類型之微影程序，例如，壓印微影及直寫微影(例如，藉由電子束)。
微影裝置控制單元LACU控制各種致動器及感測器之移動及量測，從而致使裝置LA收納基板W及倍縮光罩MA且實施圖案化操作。LACU亦包括用以實施與裝置之操作相關之所要計算的信號處理及資料處理能力。在實踐中，控制單元LACU將被實現為許多子單元之系統，該等子單元各自處置裝置內之子系統或組件之即時資料獲取、處理及控制。
在曝光站EXP處將圖案施加至基板之前，在量測站MEA處處理基板，使得可進行各種預備步驟。該等預備步驟可包括使用位階感測器來映射基板之表面高度，及使用對準感測器來量測基板上之對準標記的位置。對準標記係以規則柵格圖案標稱地配置。然而，歸因於在產生標記時之不準確度且亦歸因於基板貫穿其處理而發生之變形，標記偏離理想柵格。因此，除了量測基板之位置及定向以外，對準感測器實務上亦必須詳細地量測跨越基板區域之許多標記之位置(在裝置將以極高準確度印刷正確部位處之產品特徵的情況下)。裝置可為具有兩個基板台之所謂的雙載物台類型，該等基板台各自具有藉由控制單元LACU控制之定位系統。在曝光站EXP處曝光一個基板台上之一個基板的同時，可在量測站MEA處將另一基板裝載至另一基板台上，使得可進行各種預備步驟。因此，對準標記之量測極耗時，且提供兩個基板台會實現裝置之產出率的相當大的增加。若位置感測器IF在基板台處於量測站以及處於曝光站時不能夠量測基板台之位置，則可提供第二位置感測器以使得能夠在兩個站處追蹤基板台之位置。微影裝置LA可(例如)屬於所謂的雙載物台類型，其具有兩個基板台WTa及WTb以及兩個站(曝光站及量測站)，在該兩個站之間可交換基板台。 在生產設施內，裝置100形成「微影製造單元(litho cell)」或「微影叢集(litho cluster)」之部分，該「微影製造單元」或「微影叢集」亦含有塗佈裝置108以用於將感光性抗蝕劑及其他塗層施加至基板W以供裝置100圖案化。在裝置100之輸出側處，提供烘烤裝置110及顯影裝置112以用於將經曝光圖案顯影成實體抗蝕劑圖案。在所有此等裝置之間，基板處置系統負責支撐基板且將基板自一件裝置轉移至下一裝置。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之控制下，塗佈顯影系統控制單元自身受到監督控制系統SCS控制，監督控制系統SCS亦經由微影裝置控制單元LACU而控制微影裝置。因此，不同裝置可經操作以最大化產出率及處理效率。監督控制系統SCS接收配方資訊R，配方資訊R極詳細地提供待執行以產生每一經圖案化基板之步驟的定義。 一旦已在微影製造單元中施加及顯影圖案，就將經圖案化基板120轉移至諸如在122、124、126處所說明之其他處理裝置。廣泛範圍之處理步驟係藉由典型製造設施中之各種裝置來實施。出於實例起見，此實施例中之裝置122為蝕刻站，且裝置124執行蝕刻後退火步驟。在另外裝置126等等中應用另外物理及/或化學處理步驟。可需要眾多類型之操作以製作實際器件，諸如材料之沈積、表面材料特性之改質(氧化、摻雜、離子植入等等)、化學機械拋光(CMP)，等等。實務上，裝置126可表示在一或多個裝置中執行之一系列不同處理步驟。 眾所周知，半導體器件之製造涉及此處理之許多重複，以在基板上逐層地建置具有適當材料及圖案之器件結構。因此，到達微影叢集之基板130可為新近製備之基板，或其可為先前已在此叢集中或完全地在另一裝置中被處理之基板。相似地，取決於所需處理，基板132在離開裝置126時可經返回以用於同一微影叢集中之後續圖案化操作，其可經預定以用於不同叢集中之圖案化操作，或其可為待發送以用於切塊及封裝之成品。 產品結構之每一層需要不同程序步驟集合，且在每一層處所使用之裝置126可在類型方面完全不同。此外，即使在待由裝置126應用之處理步驟在大型設施中標稱地相同的情況下，亦可存在並行地工作以對不同基板執行步驟126之若干假設相同的機器。此等機器之間的設定之小差或缺陷可意謂其以不同方式影響不同基板。即使對於每一層相對而言為共同的步驟，諸如蝕刻(裝置122)亦可由標稱地相同但並行地工作以最大化產出率之若干蝕刻裝置來實施。此外，實務上，不同層根據待蝕刻之材料之細節需要不同蝕刻程序，例如，化學蝕刻、電漿蝕刻，且需要特殊要求，諸如，各向異性蝕刻。 可在其他微影裝置中執行先前及/或後續程序(如剛才所提及)，且可甚至在不同類型之微影裝置中執行先前及/或後續程序。舉例而言，器件製造程序中之在諸如解析度及疊對之參數上要求極高的一些層相比於要求較不高之其他層可在更先進微影工具中來執行。因此，一些層可曝光於浸潤類型微影工具中，而其他層曝光於「乾式」工具中。一些層可曝光於在DUV波長下工作之工具中，而其他層係使用EUV波長輻射來曝光。 為了正確地且一致地曝光由微影裝置曝光之基板，需要檢測經曝光基板以量測屬性，諸如後續層之間的疊對誤差、線厚度、臨界尺寸(CD)等等。因此，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接收已在微影製造單元中處理之基板W中的一些或全部。將度量衡結果直接地或間接地提供至監督控制系統(SCS) 138。若偵測到誤差，則可對後續基板之曝光進行調整，尤其是在度量衡可足夠迅速地且快速地進行而使得同一批量之其他基板仍待曝光的情況下。並且，已經曝光之基板可被剝離及重工以改良良率，或被捨棄，藉此避免對已知有缺陷之基板執行進一步處理。在基板之僅一些目標部分有缺陷之狀況下，可僅對良好的彼等目標部分執行進一步曝光。 圖1中亦展示度量衡裝置140，該度量衡裝置140經提供以用於在製造程序中之所要階段對產品之參數進行量測。現代微影生產設施中之度量衡裝置之常見實例為散射計(例如，角度解析散射計或光譜散射計)，且其可應用於在裝置122中之蝕刻之前量測在120處之經顯影基板之屬性。在使用度量衡裝置140的情況下，可判定(例如)諸如疊對或臨界尺寸(CD)之重要效能參數並不滿足經顯影抗蝕劑中之指定準確度要求。在蝕刻步驟之前，存在經由微影叢集來剝離經顯影抗蝕劑且重新處理基板120之機會。亦眾所周知，藉由監督控制系統SCS及/或控制單元LACU 106隨著時間推移進行小幅度調整，可使用來自裝置140之度量衡結果142以維持微影叢集中之圖案化操作之準確效能，藉此最小化製得不合格產品且需要重工之風險。當然，度量衡裝置140及/或其他度量衡裝置(圖中未繪示)可經應用以量測經處理基板132、134及傳入基板130之屬性。 實例檢測裝置 圖2之(a)示意性地展示實施所謂的暗場成像度量衡之檢測裝置之關鍵元件。該裝置可為單機器件或併入於(例如)量測站處之微影裝置LA中或微影製造單元LC中。貫穿該裝置具有若干分支的光軸係由點線O表示。圖2之(b)中更詳細地說明目標光柵結構T及繞射射線。 如[先前技術]中所引用之先前申請案中所描述，圖2之(a)之暗場成像裝置可為可替代光譜散射計或除光譜散射計以外使用之多用途角度解析散射計之部分。在此類型之檢測裝置中，由照明系統12調節由輻射源11發射之輻射。舉例而言，照明系統12可包括準直透鏡系統12a、彩色濾光器12b、偏振器12c及孔徑器件13。經調節輻射遵循照明路徑IP，在該照明路徑IP中，經調節輻射係由部分反射表面15反射且經由顯微鏡物鏡16聚焦至基板W上之光點S中。度量衡目標T可形成於基板W上。透鏡16具有高數值孔徑(NA)，較佳為至少0.9且更佳為至少0.95。可視需要使用浸潤流體以獲得超過1的數值孔徑。 在此實例中，物鏡16亦用以收集已由目標散射之輻射。示意性地，展示收集路徑CP以用於此返回輻射。多用途散射計可在收集路徑中具有兩個或多於兩個量測分支。說明為光瞳成像分支之實例包含光瞳成像光學系統18及光瞳影像感測器19。亦展示成像分支，其將更詳細地描述於下文中。另外，其他光學系統及分支將包括於實務裝置中，(例如)以收集參考輻射以用於強度正規化、用於捕獲目標之粗略成像、用於聚焦等等。可在上文所提及之先前公開案中發現此等光學系統及分支之細節。 在度量衡目標T提供於基板W上之情況下，此可為1-D光柵，其經印刷成使得在顯影之後，長條係由固體抗蝕劑線形成。目標可為2-D光柵，其經印刷成使得在顯影之後，光柵係由抗蝕劑中之固體抗蝕劑導柱或通孔形成。長條、導柱或通孔可替代地經蝕刻至基板中。此等光柵中之每一者為屬性可使用檢測裝置來研究的目標結構之一實例。在光柵之狀況下，結構為週期性的。 照明系統12之各種組件可調整以在同一裝置內實施不同度量衡「配方」。除了選擇波長(顏色)及偏振作為照明輻射之特性以外，照明系統12亦可經調整以實施不同照明剖面。孔徑器件13之平面與物鏡16之光瞳平面及光瞳影像偵測器19之平面共軛。因此，由孔徑器件13界定之照明剖面界定以光點S入射於基板W上之光的角度分佈。為了實施不同照明剖面，孔徑器件13可提供於照明路徑中。孔徑器件可包含安裝於可移動滑桿或輪上之不同孔徑。其可替代地包含可程式化空間光調變器。作為一另外替代方案，光纖可安置於照明光瞳平面中之不同部位處，且可選擇性地用以在其各別部位處遞送光或不遞送光。上文所引用之文件中皆論述及例示此等變體。 取決於照明模式，實例射線30a可經提供使得入射角如在圖2之(b)中之「I」處所展示。由目標T反射之零階射線的路徑被標註為「0」(不應與光軸「O」混淆)。相似地，在同一照明模式中或在第二照明模式中，可提供射線30b，在此狀況下，與第一模式相比，入射角與反射角將調換。在圖2之(a)中，第一及第二實例照明模式之零階射線分別被標註為0a及0b。 如圖2之(b)中更詳細地展示，作為目標結構之一實例的目標光柵T經置放成使得基板W垂直於物鏡16之光軸O。在離軸照明剖面之狀況下，與軸線O成一角度而照射於光柵T上的照明I之射線30a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)。應記住，在運用填充過度的小目標光柵之情況下，此等射線僅為覆蓋包括度量衡目標光柵T及其他特徵之基板之區域的許多平行射線中之一者。由於照明射線30a之光束具有有限寬度(為接納有用量之光所必要)，故入射射線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將遍及一角度範圍而進一步散佈，而非如所展示之單一理想射線。 在用於暗場成像之收集路徑之分支中，成像光學系統20在感測器23 (例如，CCD或CMOS感測器)上之基板W上形成目標之影像T'。孔徑光闌21提供於收集路徑CP之成像分支中之平面中，該平面與物鏡16之光瞳平面共軛。孔徑光闌21亦可被稱為光瞳光闌。孔徑光闌21可採取不同形式，正如照明孔徑可採取不同形式一樣。與透鏡16之有效孔徑組合的孔徑光闌21判定使用散射輻射之何部分將於感測器23上產生影像。通常，孔徑光闌21用於阻擋零階繞射光束，使得形成於感測器23上之目標之影像僅自一階光束形成。在兩個一階光束經組合以形成影像之一實例中，此影像將為所謂的暗場影像，其等效於暗場顯微法。 將由感測器23捕獲之影像輸出至影像處理器及控制器PU，影像處理器及控制器PU之功能將取決於正被執行之量測之特定類型。出於此目的，執行對目標結構之不對稱性的量測。不對稱性量測可與目標結構之知識組合以獲得用於形成量測之微影程序之效能參數之量測。可以此方式量測之效能參數包括(例如)疊對、焦點及劑量。提供目標之特殊設計以允許經由同一基礎不對稱性量測方法對不同效能參數進行此等量測。 再次參看圖2之(b)及照明射線30a，來自目標光柵之+1階繞射射線將進入物鏡16且貢獻於在感測器23處記錄之影像。射線30b以與射線30a相對之角度入射，且因此，-1階繞射射線進入接物鏡且貢獻於影像。當使用離軸照明時，孔徑光闌21阻擋零階輻射。如先前公開案中所描述，照明模式可藉由X及Y方向上之離軸照明加以界定。 藉由比較在此等不同照明模式下之目標光柵之影像，可獲得不對稱性量測。替代地，可藉由保持同一照明模式但旋轉目標來獲得不對稱性量測。雖然展示離軸照明，但可替代地使用目標之同軸照明，且可使用經修改之離軸孔徑光闌21以將實質上僅一個一階繞射光傳遞至感測器。在一另外實例中，結合同軸照明模式來使用一對離軸稜鏡22。此等稜鏡具有將+1及-1階轉向至感測器23上之不同部位的效應，使得其可被偵測到及比較而無需兩個依序影像捕獲步驟。在圖2之(a)中，舉例而言，使用來自照明射線30a之+1階繞射得到之影像T'(+1a)係與使用來自照明射線30b之-1階繞射得到之影像T'(-1b)空間上分離。上文所提及之已公開專利申請案US2011102753A1中揭示此技術，該專利申請案之內容特此以引用之方式併入。替代一階光束或除了一階光束以外，二階、三階及高階光束(圖2中未繪示)亦可用於量測中。作為一另外變化，離軸照明模式可保持恆定，而使目標自身在物鏡16下方旋轉180度以使用相對繞射階來捕獲影像。 雖然說明習知的基於透鏡之成像系統，但本文中所揭示之技術可同樣地應用於全光攝影機，且亦應用於所謂的「無透鏡」或「數位」成像系統。因此，存在關於用於繞射輻射之處理系統之哪些部分經實施於光學域中且哪些部分經實施於電子域及軟體域中之大的設計選擇度。
雙波長捕獲原理
圖3說明使用經分段波長選擇濾光器以允許在兩個波長下於圖2之裝置中同時捕獲繞射光譜。第一濾光器300代替裝置之照明光學系統中之孔徑器件13來使用。第一濾光器300包含具有在光學波長光譜中之一或多個第一通頻帶之第一部分300-1及具有一或多個第二通頻帶之第二部分300-2。可藉由將具有不同特性之兩個濾光器切割成區段且以所要配置將其膠合在一起來製造此濾光器。
圖4中展示經分段濾光器300之實例透射光譜。曲線圖T-1說明濾光器300之第一部分300-1就波長λ而言具有低通特性，從而透射具有在第一波長範圍402內之波長之輻射且阻擋具有在第二波長範圍404內之波長之輻射。應理解，就波長而言之低通特性等效於就頻率或能量而言之高通特性。第二曲線圖T-2說明濾光器300之第二部分300-2就波長λ而言具有高通特性。在此等部分中，阻擋具有在第一波長範圍402中之波長之輻射，而透射第二波長範圍404中之輻射。截止波長λC界定兩個波長範圍之間的邊界。在本實例中，截止波長經設計以在兩個部分中相等。若通頻帶之間存在重疊，則此將並非所揭示技術之問題，其條件為不使用具有在重疊範圍內之波長之輻射。相似地，若通頻帶之間存在間隙，則此將意謂僅不可使用具有在彼間隙內之波長之彼輻射。
第二濾光器310代替孔徑光闌21來使用。濾光器310在形式上與濾光器300極相似，濾光器310具有透射在第一波長範圍內之輻射而阻擋在第二波長範圍內之輻射的第一部分310-1且具有透射在第二波長範圍內之輻射而阻擋在第一波長範圍內之輻射的第二部分310-2。此等濾光器部分之光譜透射特性與圖4中所展示之特性相同。
圖3中說明傳遞通過濾光器300之兩個實例照明射線302及304。在第二濾光器310之圖式上指示對應位置302'及304'。將看到，第二濾光器310經配置使得其第一部分310-1相對於傳遞通過濾光器之中心之光軸O處於與第一濾光器300之第二部分300-2完全相對之光瞳平面的部分中。相似地，第二濾光器310之第二部分310-2處於與第一濾光器300之第一部分300-1完全相對之光瞳平面的部分中。來自照明射線302、304之零階反射射線到達第二濾光器310上之位置302”及304”。不管傳遞通過濾光器300之第一部分之照明射線的角度位置如何，對應零階反射射線將被濾光器310之第二部分阻擋。相似地，不管傳遞通過濾光器300之第二部分之照明射線的角度位置如何，其將被濾光器310之第一部分阻擋。
現考慮到由目標T(圖2之(b))散射之一階繞射輻射，302X指示在遇到在X方向上為週期性的光柵結構後即自照明射線302繞射之射線之位置。相似地，302Y指示在遇到在Y方向上為週期性的光柵結構後即自照明射線302繞射之射線之位置。此外，304X及304Y指示自照明射線304繞射之射線。此等繞射射線中之每一者落在第二濾光器310之一部分上，第二濾光器310與照明射線在第一濾光器300中傳遞通過之部分具有相同波長特性。因此，在散射計之收集光學系統中，可同時透射具有不同波長之射線，從而傳遞高階繞射射線，且同時針對所有波長及角度位置阻擋零階反射射線。
將看到，相對於收集光學系統之光軸，每一經分段波長選擇濾光器300、310使第一部分彼此定位成完全相對。相對於橫向於目標結構之週期性之第一方向(例如，X方向或Y方向)的第一對稱線320，每一經分段波長選擇濾光器300、310使第一部分與第二部分對稱地相對。亦相對於橫向於該結構之週期性之第二方向的第二對稱線322，經分段波長選擇濾光器再次使第一部分與第二部分對稱地相對。圖3中所說明之濾光器之特定分段係基於上文所提及之US2010201963A1中更詳細地描述之經分段照明孔徑。然而，而非僅具有透射及不透明部分，本發明之經分段波長選擇濾光器具有具備互補透射光譜之第一部分及第二部分。藉由運用適當定向將第二此濾光器配置在收集路徑CP中，可針對兩個波長同時獲得已知經分段孔徑之益處。視需要可應用分段之其他配置。舉例而言，對於一些應用，可足以由兩個一半部分組成濾光器。 而非提供波長選擇濾光器來代替孔徑光闌及/或光瞳光闌，其可單獨地與習知孔徑器件及/或場光闌串聯地安裝。彩色濾光器12b為另一可能的部位。 再次參看圖2，將看到，輻射源11可由一對窄頻帶輻射源11-1及11-2以及常用遞送系統(諸如光纖11a)實施。在此實例中，第一輻射源11-1可經調諧為在至少第一波長範圍內之一系列波長，而第二輻射源11-2可經調諧為在至少第二波長範圍內之一系列波長。 圖5說明當選擇兩個特定波長時之輻射源11之實例光譜特性。第一輻射源11-1操作以提供具有在第一波長範圍402內之波長λ1之窄頻帶輻射。第二輻射源11-2操作以提供具有在第二波長範圍404內之波長λ2之窄頻帶輻射。再次參看濾光器300、310中之區段之配置且參看圖4中所說明之光譜特性，經配置成具有兩個波長之繞射輻射可同時被偵測到且用於度量衡目的，而具有兩個波長之零階輻射被阻擋。更一般而言，濾光器300因此具有該收集光學系統之光瞳平面之一或多個第一部分中的第一通頻帶及光瞳平面之一或多個第二部分中的第二通頻帶，第一部分透射具有第一波長之輻射而阻擋具有第二波長之輻射，第二部分透射具有第二波長之輻射而阻擋具有第一波長之輻射。 因為輻射之不同波長在光瞳平面中為分離的，所以其可經隔離以用於使用四段式稜鏡22進行處理，而不損失與使用頻率選擇濾光器及雙偵測器配置相關聯之透射。原則上，若發現用以提供具有適當角度分佈及波長之照明之另一合適方式，則可省去第一濾光器300。 如圖5中所說明，第一波長λ1可為可藉由控制源11-1而選擇之數個替代性第一波長中之一者。相似地，第二波長λ2可為可經選擇的數個替代性第二波長中之一者。取決於源之設計，可能夠選擇離散波長，或連續的調諧可為可能的。合適源可為可調諧的雷射，但亦可使用具有可調諧濾光器之寬頻帶源。窄頻帶輻射之頻寬可在濾光器部分之通頻帶內視需要而經選擇為寬的或窄的。 雙波長捕獲應用實例 現將描述應用，以描述引言中所提及之基於現有小目標繞射之疊對方法之原理而開始。雙波長捕獲原理不限於此特定應用，且通常不限於暗場成像度量衡。可使用光瞳影像感測器19而在第一量測分支中同等地部署第二濾光器310，如21'處之虛線所指示。 圖6描繪根據已知實務形成於基板W上之複合目標。複合目標包含呈緊密地定位在一起之光柵62至65之形式的四個週期性結構，使得其將全部在由度量衡裝置之照明光束形成之量測光點S內。圓形61指示基板W上之光點S之界限。該四個光柵因此皆被同時地照明且同時地成像於感測器23上。同時，根據上文所提及之本發明之原理，運用輻射之至少第一波長及第二波長同時照明四個光柵，且運用輻射之兩個波長同時成像該四個光柵，如現將解釋。
在僅使用單一波長以量測不對稱性的情況下，對於疊對度量衡中之量測不確定性之主要貢獻者為所謂的程序相依性。詳言之，底部光柵不對稱性影響不對稱性量測，且不僅影響為所關注參數之疊對或焦點效能。校正此誤差之一個方法為運用不同波長、角度及/或偏振進行多次量測。雖然實際疊對對光之不同屬性不敏感，但底部光柵不對稱性以不同方式回應，且可藉由組合在各個波長下量測之不對稱性的計算來補償。不幸的是，在現有裝置中，此等量測藉由切換波長濾光器來進行且此會花費很多時間。藉由應用上文所說明之雙波長捕獲原理，圖2之裝置能夠並行使用輻射之兩個波長來量測不對稱性。可自由選擇波長，以便將波長調諧至存在於在檢測下之產品中的多層之特定「堆疊」。
在專用於疊對量測之實例中，光柵62至65自身為由在形成於基板W上之半導體器件之不同層中經圖案化之上覆光柵形成的複合光柵。光柵62至65可具有經不同偏置之疊對偏移，以便促進量測經形成有複合光柵之不同部分的層之間的疊對。光柵62至65亦可在其定向方面不同(如所展示)，以便在X方向及Y方向上繞射入射輻射。在一個實例中，光柵62及64為分別具有+d、-d之偏置之X方向光柵。此意謂光柵62使其上覆組件經配置以使得若該等上覆組件皆確切地印刷於其標稱部位處，則該等組件中之一者將相對於另一者偏移距離d。光柵64使其組件經配置以使得若被完美地印刷，則將存在為d但在與第一光柵等等相反之方向上的偏移。光柵63及65為分別具有偏移+d及-d之Y方向光柵。可在由感測器23捕獲之影像中識別此等光柵之分離影像。雖然說明四個光柵，但另一實施例可能需要較大矩陣以獲得所要準確度。 圖7展示在圖2之裝置中使用圖6之目標且使用同時在X及Y兩個定向上提供離軸照明之習知照明剖面的情況下可形成在感測器23上且由感測器23偵測到之影像實例。暗矩形70表示感測器上之影像的場，在此場內，基板上之經照明光點61成像至對應圓形區域71中。在此圓形區域71內，矩形區域72至75表示小目標光柵62至65之影像。若該等光柵位於產品區域中，則在此影像場之周邊中亦可看見產品特徵。影像處理器及控制器PU使用用以識別光柵62至65之分離影像72至75的圖案辨識來處理此等影像。以此方式，影像並非必須在感測器框架內之特定部位處極精確地對準，此極大地改良量測裝置整體上之產出率。然而，若成像程序跨越影像場經受非均一性，則仍存在對準確對準之需要。在本發明之一項實施例中，識別四個位置P1至P4，且使光柵與此等已知位置儘可能地對準。 一旦已識別光柵之分離影像，隨即可(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彼等個別影像之強度。影像之強度及/或其他屬性可彼此相比較以同時針對四個或多於四個光柵獲得不對稱性之量測。此等結果可與目標結構及偏置方案之知識組合，以量測微影程序之不同參數。疊對效能為此參數之重要實例，且為兩個微影層之側向對準之度量。更特定言之，疊對可界定為(例如)底部光柵之頂部的中心與對應頂部光柵之底部的中心之間的側向位差。為獲得微影程序之其他參數之量測，可使用不同目標設計。再次，目標設計及偏置方案之知識可與不對稱性量測組合以獲得所要效能參數之量測。舉例而言，目標設計已知用於自以此方式獲得之不對稱性量測獲得劑量或焦點之量測。 在習知裝置中，選擇性地使用+1階及-1階繞射獲得圖7中所展示之類型的第一影像及第二影像。藉由使用稜鏡22，可在影像70(未說明)之分離區處捕獲+1階及-1階繞射兩者。在將本發明之雙波長捕獲原理應用於剛經描述之基於小目標繞射之疊對度量衡技術的情況下，圖8說明可使用作為孔徑器件13及孔徑光闌21之互補經分段濾光器300、310而在暗場影像感測器23上獲得之影像80。現存在四個區81，而非對應於圖6中之照明光點61之界限的單一區71。每一區藉由稜鏡22之已知動作對應於+1繞射階或-1繞射階，且每一區現藉由經分段波長選擇濾光器及稜鏡22之動作對應於分離波長範圍λ1或λ2。在四個區中之每一者內，複合光柵目標之對應「影像」可被發現且隔離以供處理。矩形區域82被標註。在使用與圖3中之影線慣例相同之影線慣例的情況下，直立及對角影線係用於區分不同波長影像。雖然此等不同區中之輻射具有不同色彩(波長)，但該等區在空間上分離之事實允許使用單色影像感測器23。
圖9說明經分段波長選擇濾光器300、310之第一部分及第二部分具有多個通頻帶而非簡單的高通或低通特性之替代性實施例。透射光譜T-1及T-2在此實施例中具有多個第一波長範圍902及多個第二波長範圍904而非僅兩個波長範圍402、404。此等透射光譜可被稱作「梳狀」濾光器。濾光器之第一部分之透射光譜中的每一通頻帶與第二部分之透射光譜中的阻帶或「陷波」對應。如在圖4及圖5之實例中，可針對第一波長λ1及第二波長λ2作出廣泛範圍的選擇。然而，與圖4及圖5之實例相比，兩個波長現在可經選擇為彼此在一起接近，如圖9中所說明。不再要求使第一波長及第二波長屬於相關光譜之不同一半。具有合適特性之梳狀濾光器可在市面上購得。可藉由經適當定製之多層薄膜結構或藉由堆疊數個分離的陷波濾光器而製成該等梳狀濾光器。
圖10說明使用上文所概述之裝置及方法來量測微影程序之效能的方法。在步驟S20中，處理一或多個基板以產生目標結構，諸如上文所說明之複合光柵目標。目標之設計可為已知設計中之任一者，或新設計。目標可為大目標或小目標設計，此取決於是使用裝置之第一量測分支抑或第二量測分支。目標可經設計為用於經由不對稱性進行疊對、焦點或劑量之量測。目標可經設計為用於其他效能參數及/或非不對稱性相關參數之量測。線寬或臨界尺寸CD為可藉由除經由不對稱性之量測之外的散射量測而量測之參數之實例。可(例如)使用第一量測分支及光瞳影像感測器19來量測CD。 在步驟S21中，界定度量衡配方，其包括用於在單一捕獲中使用雙波長進行量測之配方。如上文所描述來選擇波長，使得第一波長屬於濾光器300、310之僅第一部分之通頻帶，且第二波長屬於該等濾光器之僅第二部分之通頻帶。亦界定此配方之所有常見參數，包括偏振、角度分佈等等。 在步驟S22中，圖2之檢測裝置或實施本發明之原理之其他裝置經操作以同時使用兩個波長來捕獲目標結構之一或多個繞射光譜。自一或多個目標之經捕獲繞射光譜計算諸如不對稱性之屬性。在使用兩個波長之繞射光譜的情況下，不對稱性量測中之程序相依性得以縮減，從而導致諸如疊對、焦點及/或劑量之效能參數之較準確量測。 在步驟S23處，可回應於所獲得量測及輔助資料而更新度量衡配方。舉例而言，用於新產品堆疊之度量衡技術可在開發中。在步驟S24中，在操作圖1之微影生產設施之開發及/或生產階段中，可更新用於微影程序之配方(例如)以改良未來基板中之疊對。 用以獲得量測且用以控制波長及其他配方參數之選擇之計算可在檢測裝置之影像處理器及控制器PU內予以執行。在替代實施例中，可自檢測裝置硬體及控制器PU遠端地執行不對稱性及其他所關注參數之計算。舉例而言，可在監督控制系統SCS內之處理器中或在經配置以自檢測裝置之控制器PU接收量測資料之任何電腦裝置中執行該等計算。可在與使用所獲得之校正值執行大容量計算之處理器分離的處理器中執行校準量測之控制及處理。所有此等選項對於實施者而言為一種選擇，且並不更改所應用之原理或所獲得之益處。 本發明人進一步認識到，如圖3中所描繪之濾光器300或310 (例如)提供適合於運用用於以波長之固定值為中心之波長頻寬的照明之濾波效應，出於該濾波效應設計該濾光器。若元件300或301將允許多個波長傳遞通過，則將為有利的。運用度量衡目標之照明光束之散射程序產生繞射階且繞射階在偵測系統中之位置取決於照明光束之波長且亦取決於度量衡目標之週期性。因此，對於度量衡目標之週期性與照明光束條件(諸如波長或偏振)之特定組合，多個繞射階在偵測器上重疊為可能的。 圖11說明濾光器300或310之實施方案-當避免繞射階重疊時允許多個波長照明之實施方案。圖11之濾光器300或310包含區1110、1111、1112。每一區充當用於波長之濾光器，從而允許預定波長(具有圍繞預定波長之頻寬之波長)傳遞通過。舉例而言，區1110允許較短波長，在此實例中為在300奈米與500奈米之間的波長，區1111允許中間波長，在此實例中為在500奈米與600奈米之間的波長，且區1112允許較長波長，在此實例中為在600奈米與900奈米之間的波長。 因此，本發明進一步提供一種波長選擇濾光器，該濾光器經分段以便包含第一部分及第二部分，每一部分經組態以透射多個波長。 結論： 上文所揭示之雙波長捕獲原理允許同時進行在兩個波長下之量測，以改良整體量測準確度而不降低產出率。該技術適於應用在藉由暗場成像方法進行之不對稱性量測中。歸因於不對稱性信號中之程序相依性效應之校正，使用兩個波長提供增強的準確度。使用小目標允許同時讀取照明光點內之不同位置處之兩個或多於兩個光柵，以及在兩個波長下同時讀取繞射光譜。 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的其他方式來實踐本發明。 雖然實施例中所說明之檢測裝置或工具包含具有用於藉由平行影像感測器使光瞳平面及基板平面同時成像之第一分支及第二分支的特定形式之散射計，但替代配置為可能的。兩個分支可藉由諸如鏡面之可移動光學元件而選擇性地耦接，而非提供運用光束分裂器17永久地耦接至物鏡16之該等分支。可使光學系統具有單個影像感測器，至感測器之光學路徑藉由可移動元件重新組態以充當光瞳平面影像感測器且接著充當基板平面影像感測器。 雖然上文所描述之目標結構為出於量測之目的而特定地設計及形成之度量衡目標，但在其他實施例中，可在為形成於基板上之器件之功能部分的目標上量測屬性。許多器件具有規則的類光柵結構。本文中所使用之術語「目標光柵」及「目標結構」並不要求已特定地針對正被執行之量測來提供該結構。 與如在基板及圖案化器件上實現之目標之檢測裝置硬體及合適週期性結構相關聯地，實施例可包括含有機器可讀指令之一或多個序列之電腦程式，該等機器可讀指令實施上文所說明的類型之量測方法以獲得關於微影程序之資訊。此電腦程式可執行於(例如)圖3之裝置中之控制器PU及/或圖2之控制單元LACU內。亦可提供其中經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)。 在以下經編號條項中描述根據本發明之另外實施例： 1. 一種量測藉由一微影程序而在一基板上形成之一結構之一屬性的方法，該方法包含以下步驟： (a1) 運用具有一第一波長及一第一角度分佈之第一輻射照明該結構； (a2) 運用具有不同於該第一波長之一第二波長且具有一第二角度分佈之第二輻射照明該結構； (b1) 在該第一輻射已被該結構繞射之後收集該第一輻射； (b2) 在該第二輻射已被該結構繞射之後收集該第二輻射；及 (c) 使用該經繞射第一輻射及該經繞射第二輻射之一或多個部分以導出該結構之該屬性之一量測， 其中同時執行該等照明步驟(a1)及(a2)，使該第一角度分佈與該第二角度分佈不同，使得用於步驟(c)中之經繞射第一輻射之該等部分具有不與用於步驟(c)中之該經繞射第二輻射之部分的一角度分佈重疊之一角度分佈，且 其中使用一收集光學系統同時執行該等收集步驟(b1)及(b2)，在該收集光學系統中，一經分段波長選擇濾光器經配置以透射該經繞射第一輻射及該經繞射第二輻射之該等經使用部分，而同時阻擋不用於步驟(c)中之該經收集第一輻射及該經收集第二輻射之一或多個其他部分。 2. 如條項1之方法，其中該經分段波長選擇濾光器在該收集光學系統之一光瞳平面之一或多個第一部分中具有一第一通頻帶且在該光瞳平面之一或多個第二部分中具有一第二通頻帶，該等第一部分透射具有該第一波長之輻射而阻擋具有該第二波長之輻射，該等第二部分透射具有該第二波長之輻射而阻擋具有該第一波長之輻射。 3. 如條項2之方法，其中相對於該收集光學系統之一光軸，該經分段波長選擇濾光器使第一部分定位成彼此完全相對。 4. 如條項2或3之方法，其中相對於橫向於該結構之週期性之一第一方向的一第一對稱線，該經分段波長選擇濾光器使第一部分與第二部分對稱地相對。 5. 如條項4之方法，其中亦相對於橫向於該結構之週期性之一第二方向的一第二對稱線，該經分段波長選擇濾光器使第一部分與第二部分對稱地相對。 6. 如條項2至5中任一項之方法，其中該第一波長係選自複數個可用第一波長當中，所有可用第一波長均屬於該第一通頻帶。 7. 如條項6之方法，其中該第二波長係選自複數個可用第二波長當中，所有可用第二波長屬於該第二通頻帶。 8. 如條項2至5中任一項之方法，其中該經分段波長選擇濾光器在該收集光學系統之一光瞳平面之一或多個第一部分中具有複數個第一通頻帶且在該光瞳平面之一或多個第二部分中具有複數個第二通頻帶。 9. 如任何前述條項之方法，其中使用一常用照明光學系統執行該等步驟(a1)及(a2)，且其中該常用照明光學系統包括一第二經分段波長選擇濾光器件，該經分段波長選擇濾光器經定向使得傳遞通過該照明光學系統及該收集光學系統之一零階射線將取決於其波長而被該等濾光器中之一者或另一者阻擋。 10. 如任何前述條項之方法，其中該經量測屬性為不對稱性且每一步驟(b1)及(b2)包含： (i)使用繞射輻射之一第一選定部分形成該結構之一第一影像且偵測該結構之該第一影像；及 (ii)使用該繞射輻射之與該第一部分在該結構之一繞射光譜中對稱地相對之一第二選定部分形成該結構之一第二影像且偵測該結構之該第二影像；且 其中步驟(c)包括基於自該經偵測到第一影像及該經偵測到第二影像導出之強度值計算該結構中之不對稱性之一量測。 11. 如條項9之方法，其中為了同時執行步驟(b1) (i)及(b2) (i)，使用該第一輻射及該第二輻射之該結構之該第一影像形成於在空間上分離的部位處，且為了同時執行步驟(b1) (ii)及(b2) (ii)，使用該第一輻射波長及該第二輻射波長之該結構之該第二影像形成於在空間上分離的部位處。 12. 如條項10或11之方法，其中在步驟(b1)及(b2)中之每一者中，同時執行步驟(i)及(ii)，從而針對該等不同波長中之每一者於在空間上分離的部位處形成該第一影像及該第二影像。 13. 如條項10、11或12之方法，其進一步包含基於藉由用於複數個週期性結構之方法判定之該不對稱性計算該微影程序之一效能參數。 14. 一種經組態以用於量測一基板上之一結構之一屬性的檢測裝置，該檢測裝置包含： - 一照明光學系統，其可操作以運用具有一第一波長及一第一角度分佈之第一輻射且運用具有不同於該第一波長之一第二波長且具有一第二角度分佈之第二輻射同時照明該結構； - 一收集光學系統，其可操作以同時地在該第一輻射已被該結構繞射之後收集該第一輻射及在該第二輻射已被該結構繞射之後收集該第二輻射；及 - 一處理系統，其用於使用該經繞射第一輻射及該經繞射第二輻射之一或多個部分以導出該結構之該屬性之一量測， 其中使該第一角度分佈與該第二角度分佈不同，使得用於導出該量測之經繞射第一輻射之該等部分具有不與用於導出該量測之該經繞射第二輻射之部分的一角度分佈重疊之一角度分佈，且 其中該收集光學系統包括一經分段波長選擇濾光器，該經分段波長選擇濾光器經配置以透射該經繞射第一輻射及該經繞射第二輻射之該等經使用部分，而同時阻擋不用於導出該量測之該經收集第一輻射及該經收集第二輻射之一或多個其他部分。 15. 如條項14之檢測裝置，其中該經分段波長選擇濾光器在該收集光學系統之一光瞳平面之一或多個第一部分中具有一第一通頻帶且在該光瞳平面之一或多個第二部分中具有一第二通頻帶，該等第一部分透射具有該第一波長之輻射而阻擋具有該第二波長之輻射，該等第二部分透射具有該第二波長之輻射而阻擋具有該第一波長之輻射。 16. 如條項15之檢測裝置，其中相對於該收集光學系統之一光軸，該經分段波長選擇濾光器使第一部分定位成彼此完全相對。 17. 如條項15或16之檢測裝置，其中相對於橫向於該結構之週期性之一第一方向的一第一對稱線，該經分段波長選擇濾光器使第一部分與第二部分對稱地相對。 18. 如條項17之檢測裝置，其中亦相對於橫向於該結構之週期性之一第二方向的一第二對稱線，該經分段波長選擇濾光器使第一部分與第二部分對稱地相對。 19. 如條項14至18中任一項之檢測裝置，其中該照明光學系統可操作以自複數個可用第一波長當中選擇該第一波長，所有可用第一波長屬於該第一通頻帶。 20. 如條項19之檢測裝置，其中該照明光學系統可操作以自複數個可用第二波長當中選擇該第二波長，所有可用第二波長屬於該第二通頻帶。 21. 如條項15至18中任一項之檢測裝置，其中該經分段波長選擇濾光器在該收集光學系統之一光瞳平面之一或多個第一部分中具有複數個第一通頻帶且在該光瞳平面之一或多個第二部分中具有複數個第二通頻帶。 22. 如條項14至21中任一項之檢測裝置，其中該照明光學系統包括一第二經分段波長選擇濾光器，該經分段波長選擇濾光器經定向使得傳遞通過該照明光學系統及該收集光學系統之一零階射線將取決於其波長而被該等濾光器中之一者或另一者阻擋。 23. 如條項14至22中任一項之檢測裝置，其中該經量測屬性為不對稱性且其中該收集光學系統可針對該第一輻射及該第二輻射中之每一者操作(i)以使用繞射輻射之一第一選定部分形成該結構之一第一影像且偵測該結構之該第一影像；且(ii)以使用該繞射輻射之與該第一部分在該結構之一繞射光譜中對稱地相對之一第二選定部分形成該結構之一第二影像且偵測該結構之該第二影像，且該處理系統經配置以基於自該經偵測到第一影像及該經偵測到第二影像導出之強度值計算該結構中之不對稱性之一量測。 24. 如條項23之檢測裝置，其中該收集光學系統可操作以於在空間上分離的部位處同時形成使用該等第一輻射及第二輻射不同波長中之每一者之該等第一影像且以於在空間上分離的部位處同時形成使用該第一輻射及該第二輻射之該等第二影像。 25. 如條項23或24之檢測裝置，其中該收集光學系統可操作以形成使用該第一輻射及該第二輻射之該結構之該等第一影像及使用該第一輻射及該第二輻射之該結構之該等第二影像，所有該等第一影像及該等第二影像均同時形成於在空間上分離的部位處。 26. 如條項23、24或25之檢測裝置，其中該處理系統經進一步配置以基於針對複數個週期性結構計算之不對稱性計算該微影程序之一效能參數。 27. 如條項26之檢測裝置，其中該處理系統經進一步配置以基於針對複數個週期性結構計算之不對稱性計算該微影程序之一效能參數，且其中該收集光學系統可操作以形成使用該第一輻射及該第二輻射兩者之該複數個結構之該等不同波長的該等第一影像及該等不同波長的該等第二影像，所有該等第一影像及該等第二影像同時形成於在空間上分離的部位處。 28. 一種電腦程式產品，其包含機器可讀指令，該等機器可讀指令用於致使一可程式化處理器件實施如條項26或27之檢測裝置之該處理系統的一信號處理部分，包括自一經偵測到影像中之該等在空間上分離的部位提取該等第一影像及該等第二影像。 29. 一種微影系統，其包含： 一微影裝置，其包含： 一照明光學系統，其經配置以照明一圖案； 一投影光學系統，其經配置以將該圖案之一影像投影至一基板上；及 一如條項26或27之檢測裝置， 其中該微影裝置經配置以使用來自該檢測裝置之量測結果以將該圖案施加至另外基板。 30. 一種製造器件之方法，其中使用一微影程序將一器件圖案施加至一系列基板，該方法包括：使用一如條項1至13中任一項之方法來量測作為該器件圖案之部分或除了該器件圖案以外而形成於該等基板中之至少一者上的至少一個結構之一屬性；及根據該方法之結果而針對稍後基板來控制該微影程序。 31. 一種用於一光學系統中之波長選擇濾光器，該濾光器經分段以便包含至少第一部分及第二部分，該濾光器在一或多個第一部分中具有至少一第一通頻帶且在一或多個第二部分中具有至少一第二通頻帶，該等第一部分透射具有一第一波長之輻射而阻擋具有一第二波長之輻射，該等第二部分透射具有該第二波長之輻射而阻擋具有該第一波長之輻射。 32. 如條項31之濾光器，其中相對於該濾光器之一光軸，該經分段波長選擇濾光器使第一部分定位成彼此完全相對。 33. 如條項31或32之濾光器，其中相對於穿過該濾光器之一光軸之一第一對稱線，該經分段波長選擇濾光器使第一部分與第二部分對稱地相對。
34.如條項33之濾光器，其中亦相對於穿過該光軸且垂直於第一對稱線之一第二對稱線，該經分段波長選擇濾光器使第一部分與第二部分對稱地相對。
35.如條項31至34中任一項之濾光器，其中該濾光器在該等第一部分中具有複數個第一通頻帶且在該等第二部分中具有複數個第二通頻帶。
36.一種濾光器對，各自根據條項31至35中任一項且具有相同第一通頻帶及第二通頻帶。
37.一種檢測裝置，其具有：一照明光學系統，其用於提供使用輻射之至少兩個波長之照明；及一收集光學系統，其用於收集在與一目標結構相互作用之後的具有該兩個波長之輻射，其中該照明光學系統及偵測光學系統中之至少一者包括一如條項31至34中任一項之經分段波長選擇濾光器。
38.如條項37之檢測裝置，其中該照明光學系統及該收集光學系統中之每一者包括一經分段波長選擇濾光器件，該兩個光學系統之該經分段波長選擇濾光器經定向使得傳遞通過該照明光學系統及該收集光學系統之一零階射線將取決於其波長而被該等濾光器中之一者或另一者阻擋。
儘管上文可特定地參考在光學微影之內容背景中對本發明之實施例之使用，但應瞭解，本發明可用於其他應用(例如，壓印微影)中，且在內容背景允許時不限於光學微影。在壓印微影中，圖案化器件中之構形(topography)界定基板上產生之圖案。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、壓力或其組合而經固化。在抗蝕劑固化之後，將圖案化器件移出抗蝕劑，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」在內容背景允許時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。 本發明之廣度及範疇不應由上文所描述之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。
0‧‧‧零階射線/繞射射線
0a‧‧‧零階射線
0b‧‧‧零階射線
11‧‧‧輻射源
11-1‧‧‧窄頻帶輻射源/第一輻射源
11-2‧‧‧窄頻帶輻射源/第二輻射源
11a‧‧‧光纖
12‧‧‧照明系統
12a‧‧‧準直透鏡系統
12b‧‧‧彩色濾光器
12c‧‧‧偏振器
13‧‧‧孔徑器件
15‧‧‧部分反射表面
16‧‧‧顯微鏡物鏡/透鏡
17‧‧‧光束分裂器
18‧‧‧光瞳成像光學系統
19‧‧‧光瞳影像感測器/光瞳影像偵測器
20‧‧‧成像光學系統
21‧‧‧孔徑光闌
22‧‧‧稜鏡
23‧‧‧感測器
30a‧‧‧照明射線
30b‧‧‧照明射線
61‧‧‧圓形/照明光點
62‧‧‧光柵
63‧‧‧光柵
64‧‧‧光柵
65‧‧‧光柵
70‧‧‧暗矩形/影像
71‧‧‧圓形區域/單一區
72‧‧‧矩形區域/影像
73‧‧‧矩形區域/影像
74‧‧‧矩形區域/影像
75‧‧‧矩形區域/影像
80‧‧‧影像
100‧‧‧微影裝置/微影工具
102‧‧‧量測站
104‧‧‧曝光站
106‧‧‧控制單元
108‧‧‧塗佈裝置
110‧‧‧烘烤裝置
112‧‧‧顯影裝置
120‧‧‧基板
122‧‧‧處理裝置/蝕刻站
124‧‧‧處理裝置
126‧‧‧處理裝置/步驟
130‧‧‧基板/傳入基板
132‧‧‧基板/經處理基板
134‧‧‧經處理基板
140‧‧‧度量衡裝置
142‧‧‧度量衡結果
300‧‧‧第一濾光器/經分段波長選擇濾光器
300-1‧‧‧第一部分
300-2‧‧‧第二部分
302‧‧‧照明射線
302'‧‧‧對應位置
302''‧‧‧位置
302X‧‧‧位置
302Y‧‧‧位置
304‧‧‧照明射線
304'‧‧‧對應位置
304''‧‧‧位置
304X‧‧‧繞射射線
304Y‧‧‧繞射射線
310‧‧‧第二濾光器/經分段波長選擇濾光器
310-1‧‧‧第一部分
310-2‧‧‧第二部分
320‧‧‧第一對稱線
322‧‧‧第二對稱線
402‧‧‧第一波長範圍
404‧‧‧第二波長範圍
902‧‧‧第一波長範圍
904‧‧‧第二波長範圍
1110‧‧‧區
1111‧‧‧區
1112‧‧‧區
CP‧‧‧收集路徑
I‧‧‧入射射線
IP‧‧‧照明路徑
MA‧‧‧圖案化器件/倍縮光罩
O‧‧‧光軸
PU‧‧‧影像處理器及控制器
R‧‧‧配方資訊
S‧‧‧光點
S20‧‧‧步驟
S21‧‧‧步驟
S22‧‧‧步驟
S23‧‧‧步驟
S24‧‧‧步驟
SCS‧‧‧監督控制系統
T‧‧‧目標光柵結構/度量衡目標/度量衡目標光柵
T'‧‧‧影像
T' (+1a)‧‧‧影像
T' (-1b)‧‧‧影像
T-1‧‧‧曲線圖/透射光譜
T-2‧‧‧第二曲線圖
W‧‧‧基板
λ‧‧‧波長
λ1‧‧‧第一波長/波長範圍
λ2‧‧‧第二波長/波長範圍
λC 截止波長
-1‧‧‧一階射線/繞射射線
+1‧‧‧一階射線/繞射射線
現將參考隨附圖式藉由實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中： 圖1描繪形成用於半導體器件之生產設施的微影裝置連同其他裝置； 圖2示意性地說明(a)根據本發明之一些實施例的經調適以執行角度解析散射量測及暗場成像檢測方法之檢測裝置，及(b)由圖2之裝置中之目標光柵進行入射輻射之繞射的放大細節； 圖3示意性地說明用於圖2之裝置中之一對波長選擇濾光器，且疊加地說明零階及高階繞射輻射； 圖4說明圖3之波長選擇濾光器之不同部分的光譜透射特性； 圖5說明使用圖3之濾光器以選擇性地透射或阻擋兩個不同波帶中之輻射； 圖6描繪基板上之度量衡目標之已知形式及量測光點之輪廓；圖7描繪在已知暗場成像方法中獲得之目標之影像；圖8描繪使用圖2之經修改裝置捕獲之圖6之目標的多個影像；圖9說明替代性實施例中之圖3之波長選擇濾光器的不同部分之光譜透射特性；圖10為使用圖3至圖8之原理量測不對稱性的經校正量測之方法的流程圖；且圖11說明根據本發明之實施例的照明條件。

Claims (14)

  1. 一種量測藉由一微影程序而在一基板上形成之一結構之一屬性(property)的方法，該方法包含以下步驟：(a1)運用具有一第一波長及一第一角度分佈(angular distribution)之第一輻射照明該結構；(a2)運用具有不同於該第一波長之一第二波長且具有一第二角度分佈之第二輻射照明該結構；(b1)在該第一輻射已被該結構繞射之後收集該第一輻射；(b2)在該第二輻射已被該結構繞射之後收集該第二輻射；及(c)使用該經繞射第一輻射及該經繞射第二輻射之一或多個部分以導出該結構之該屬性之一量測，其中同時執行該等照明步驟(a1)及(a2)，使該第一角度分佈與該第二角度分佈不同，使得用於步驟(c)中之經繞射第一輻射之該等部分具有不與用於步驟(c)中之該經繞射第二輻射之部分的一角度分佈重疊之一角度分佈，且其中使用一收集光學系統同時執行該等收集步驟(b1)及(b2)，在該收集光學系統中，一經分段波長選擇濾光器經配置以透射該經繞射第一輻射及該經繞射第二輻射之該等經使用部分，而同時阻擋不用於步驟(c)中之該經收集第一輻射及該經收集第二輻射之一或多個其他部分。
  2. 如請求項1之方法，其中該經分段波長選擇濾光器在該收集光學系統之一光瞳平面之一或多個第一部分中具有一第一通頻帶且在該光瞳平面之一或多個第二部分中具有一第二通頻帶，該等第一部分透射具有該第一波長之輻射而阻擋具有該第二波長之輻射，該等第二部分透射具有該第二波長之輻射而阻擋具有該第一波長之輻射。
  3. 一種經組態以用於量測一基板上之一結構之一屬性的檢測裝置，該檢測裝置包含：一照明光學系統，其可操作以運用具有一第一波長及一第一角度分佈之第一輻射且運用具有不同於該第一波長之一第二波長且具有一第二角度分佈之第二輻射同時照明該結構；一收集光學系統，其可操作以同時地在該第一輻射已被該結構繞射之後收集該第一輻射及在該第二輻射已被該結構繞射之後收集該第二輻射；及一處理系統，其用於使用該經繞射第一輻射及該經繞射第二輻射之一或多個部分以導出該結構之該屬性之一量測，其中使該第一角度分佈與該第二角度分佈不同，使得用於導出該量測之經繞射第一輻射之該等部分具有不與用於導出該量測之該經繞射第二輻射之部分的一角度分佈重疊之一角度分佈，且其中該收集光學系統包括一經分段波長選擇濾光器，該經分段波長選擇濾光器經配置以透射該經繞射第一輻射及該經繞射第二輻射之該等經使用部分，而同時阻擋不用於導出該量測之該經收集第一輻射及該經收集第二輻射之一或多個其他部分。
  4. 如請求項3之檢測裝置，其中該經量測屬性為不對稱性且其中該收集光學系統可針對該第一輻射及該第二輻射中之每一者操作(i)以使用繞射輻射之一第一選定部分形成該結構之一第一影像且偵測該結構之該第一影像；且(ii)以使用該繞射輻射之與該第一部分在該結構之一繞射光譜中對稱地相對之一第二選定部分形成該結構之一第二影像且偵測該結構之該第二影像，且該處理系統經配置以基於自該經偵測到第一影像及該經偵測到第二影像導出之強度值計算該結構中之不對稱性之一量測。
  5. 如請求項4之檢測裝置，其中該處理系統經進一步配置以基於針對複數個週期性結構計算之不對稱性計算該微影程序之一效能參數。
  6. 一種電腦程式產品，其包含機器可讀指令，該等機器可讀指令用於致使一可程式化處理器件實施如請求項5之檢測裝置之該處理系統的一信號處理部分，包括自一經偵測到影像中之該等在空間上分離的部位提取該等第一影像及該等第二影像。
  7. 一種微影系統，其包含：一微影裝置，其包含：一照明光學系統，其經配置以照明一圖案；一投影光學系統，其經配置以將該圖案之一影像投影至一基板上；及一如請求項5之檢測裝置，其中該微影裝置經配置以使用來自該檢測裝置之量測結果以將該圖案施加至另外基板。
  8. 一種製造器件之方法，其中使用一微影程序將一器件圖案施加至一系列基板，該方法包括：使用一如請求項1至2中任一項之方法來量測作為該器件圖案之部分或除了該器件圖案以外而形成於該等基板中之至少一者上的至少一個結構之一屬性；及根據該方法之結果而針對稍後基板來控制該微影程序。
  9. 一種用於一光學系統中之波長選擇濾光器，該濾光器經分段以便包含至少第一部分及第二部分，該濾光器在一或多個第一部分中具有至少一第一通頻帶且在一或多個第二部分中具有至少一第二通頻帶，該等第一部分透射(transmitting)具有一第一波長之輻射而阻擋具有一第二波長之輻射，該等第二部分透射具有該第二波長之輻射而阻擋具有該第一波長之輻射，其中該濾光器在該等第一部分中具有複數個第一通頻帶且在該等第二部分中具有複數個第二通頻帶。
  10. 如請求項9之濾光器，其中相對於該濾光器之一光軸，該經分段之濾光器使第一部分定位成彼此完全相對。
  11. 如請求項9或10之濾光器，其中相對於穿過該濾光器之一光軸之一第一對稱線，該經分段之濾光器使第一部分與第二部分對稱地相對。
  12. 如請求項11之濾光器，其中亦相對於穿過該光軸且垂直於第一對稱線之一第二對稱線，該經分段之濾光器使第一部分與第二部分對稱地相對。
  13. 一種波長選擇濾光器對，其各自如請求項9至12中任一項之波長選擇濾光器且具有相同第一通頻帶及第二通頻帶。
  14. 一種檢測裝置，其具有：一照明光學系統，其用於提供使用輻射之至少兩個波長之照明；及一收集光學系統，其用於收集在與一目標結構相互作用之後的具有該兩個波長之輻射，其中該照明光學系統及偵測光學系統中之至少一者包括一如請求項9至17中任一項之波長選擇濾光器。
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