TWI666528B - 超連續譜輻射源及包含其之光學量測系統、對準標記量測系統及微影裝置 - Google Patents

超連續譜輻射源及包含其之光學量測系統、對準標記量測系統及微影裝置 Download PDF

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Abstract

一種用於一對準標記量測系統之超連續譜輻射源包含：一輻射源；照明光學件；複數個波導；及收集光學件。該輻射源可操作以產生一脈衝式輻射光束。該照明光學件經配置以接收該脈衝式泵輻射光束且形成複數個脈衝式子光束，每一脈衝式子光束包含該脈衝式輻射光束之一部分。該複數個波導中之每一者經配置以接收該複數個脈衝式子光束中之至少一者且加寬彼脈衝式子光束之一光譜以便產生一超連續譜子光束。該收集光學件經配置以自該複數個波導中之每一者接收該超連續譜子光束且將其組合以便形成一超連續譜輻射光束。

Description

超連續譜輻射源及包含其之光學量測系統、對準標記量測系統及微影裝置
本發明係關於一種輻射源。特定而言，本發明係關於一種可形成一度量衡系統之部分的輻射源。舉例而言，該輻射源可形成一微影裝置內之一對準系統或其他位置量測系統之部分。
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)製造中。在彼情況下，圖案化器件(其被替代地稱作光罩或倍縮光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上的電路圖案。此圖案可經轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包含晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由將圖案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。已知微影裝置包括：所謂的步進器，其中藉由一次性將整個圖案曝光至目標部分上來輻照每一目標部分；及所謂的掃描器，其中藉由在給定方向(「掃描」方向)上經由輻射光束而掃描圖案同時平行或反平行於此方向而同步地掃描基板來輻照每一目標部分。亦有可能藉由將圖案壓印至基板上而將圖案自 圖案化器件轉印至基板。
為控制微影程序以將裝置特徵準確地置放於基板上，通常在基板上提供對準標記，且微影裝置包括一或多個對準感測器，藉由該一或多個對準感測器，可準確地量測基板上之對準標記的位置。此等對準感測器實際上為位置量測裝置。不同類型之對準標記及不同類型之對準感測器係已知的，例如，由不同製造商提供。
不斷地需要提供更準確之位置量測，尤其需要隨著產品特徵變得愈來愈小而控制疊對誤差。
本發明之一目標為提供一種替代輻射源，其至少部分地解決與先前技術輻射源相關聯之一或多個問題(無論在此處是否被識別)。
根據本發明之第一態樣，提供一種超連續譜輻射源，其包含：照明光學件，其經配置以接收一脈衝式泵輻射光束且形成複數個脈衝式子光束，每一脈衝式子光束包含該脈衝式泵輻射光束之一部分；複數個波導，其各自經配置以接收該複數個脈衝式子光束中之至少一者且加寬彼脈衝式子光束之一光譜以便產生一超連續譜子光束；及收集光學件，其經配置以自該複數個波導中之每一者接收該超連續譜子光束且將其組合以便形成一超連續譜輻射光束。
超連續譜產生係經由高功率短脈衝經由非線性媒體傳播而形成寬連續光譜(波長範圍為大約400nm至2500nm)。術語超連續譜不涵蓋特定現象，而是涵蓋導致光學脈衝之顯著光譜加寬的複數個非線性效應。所涉及之非線性效應取決於在材料中之分散且將類似自相位調變、拉曼(Raman)散射、相位匹配及光固子之效應計算在內。目前的超連續譜光纖雷射包含高峰值功率泵源，其用以有效地起始光纖及特定長度之光子晶體光纖中的非線性效應以用於超連續譜產生。
該超連續譜輻射源可適合於一光學量測系統，一般而言，諸如一對準標記量測系統或一半導體檢測裝置。此外，根據本發明之該超連續譜輻射源可有利地應用在除微影技術領域外之其他技術領域中，諸如醫學斷層攝影、光纖或組件衰減之量測、干涉測量或光譜分析、光學相干斷層攝影、共軛焦顯微鏡、奈米技術、生物醫學、消費型電子裝置等。
本發明之第一態樣提供一種具有一寬譜之輻射源，其尤其適用於對準標記量測系統。超連續譜係由於各種非線性光學效應而形成為經由波導傳播之泵輻射光束的脈衝。將瞭解，如此處所使用，術語「波導」」意謂經組態以導引波(特定而言，電磁波)之結構或媒體。此波導可形成整合光學系統之部分，亦即，其可被提供於「晶片上」。替代地，此波導可為自由空間波導。自由空間波導包括各種不同類型之光纖，包括(例如)光子晶體光纖。
歸因於此等效應之固有非線性本質，即使泵輻射源穩定(其中其輸出實質上不具有脈衝間變化)，超連續譜輻射源通常仍遭受光譜雜訊、脈衝間波動及不穩定輸出模式。
本發明之第一態樣提供一種配置，其中產生(該複數個波導中之每一者中產生一個)及疊置(藉由收集光學件)複數個超連續譜。此配置優於先前技術配置，此係因為不同的個別超連續譜內之雜訊以及脈衝間變化將彼此至少部分地抵消。因此，該配置提供適合用於對準標記量測系統中之類型的寬譜輻射源，其需要比先前技術配置穩定之輸出以允許使用此類對準標記量測系統進行足夠準確的量測。
一般而言，一波導將能夠支援輻射，其限制條件為輻射之強度(亦即，每單位面積之功率)低於用於彼波導之臨限值。若具有高於臨限值之 強度的輻射耦合至波導，則波導可損壞。藉由將該脈衝式泵輻射光束分裂成複數個脈衝式子光束，本發明之第一態樣允許在該複數個波導上散佈該脈衝式泵輻射光束之功率，該複數個脈衝式子光束中之每一者經由不同波導傳播以產生超連續譜。因此，提供該脈衝式泵輻射光束至該複數個波導中之被動耦合(亦即，不應用任何(光學)放大)。此意謂對於該源之給定的所要輸出功率，該複數個波導中之每一者的截面面積相對於先前技術超連續譜源中之單一波導的截面面積可縮減。特定而言，在一些實施例中，甚至對於相對明亮之輻射源(例如，具有大約1W或高於1W之功率)，該等波導之尺寸亦可充分縮減，使得該等波導可包含整合光學件。亦即，可將該等波導提供於晶片上(例如，作為整合光學系統)，且可使用半導體製造技術而形成該等波導。一超連續譜源之雜訊以及脈衝間變化取決於數個因素，主要因素中之一者為相互作用長度，引起超連續譜產生之非線性程序可在該相互作用長度上起作用。相比(例如)用於超連續譜產生之自由空間波導(例如，光子晶體光纖)，此類晶片上波導可具有較小相互作用長度(引起超連續譜產生之非線性程序可在其上起作用)。又，相對於先前技術超連續譜源中之單一波導的雜訊以及脈衝間變化，此情形縮減藉由該複數個波導中之每一者產生的超連續譜之雜訊以及脈衝間變化。
因此，根據本發明之第一態樣的該輻射源允許在該輻射源之雜訊以及脈衝間變化方面的雙重改良。相比先前技術配置，可產生具有較穩定輸出之每一個別超連續譜(對於給定的總輸出功率)，且此外，組合複數個超連續譜以至少部分地平均化雜訊以及脈衝間波動。
本發明之第一態樣的另一優點為該超連續譜輻射源具有某種程度之冗餘，且甚至在該複數個波導中之一者失效的情況下，仍可在某種程度上 操作。
該複數個波導可包含整合光學件。亦即，可將該等波導提供於晶片上(例如，作為整合光學系統)且可使用半導體製造技術而形成該等波導。相比(例如)用於超連續譜產生之自由空間波導(例如，光子晶體光纖)，此類晶片上波導通常具有較小相互作用長度(引起超連續譜產生之非線性程序可在其上起作用)。又，相對於先前技術超連續譜源中之單一波導的雜訊以及脈衝間變化，此情形縮減藉由該複數個波導中之每一者產生的超連續譜之雜訊以及脈衝間變化。此外，整合光學件之較短相互作用長度、緊密大小及成熟製造技術允許該超連續譜輻射源受益於對由該超連續譜輻射源輸出之超連續譜輻射光束的較好模式控制及偏光控制。
該複數個波導可由氮化矽(Si3N4)形成且可由一包覆材料或矽或二氧化矽(SiO2)包圍。
該複數個波導可形成於一共同基板上。
該複數個波導中之每一者可具有大約1μm或小於1μm之一寬度及大約500nm或小於500nm之一高度。該複數個波導中之每一者可具有10mm或小於10mm之一長度。
該超連續譜輻射光束可具有至少1W之功率。藉由使用(例如)光子晶體光纖作為非線性光學媒體，具有此數量級之輸出功率的已知超連續譜輻射源係可能的。本發明可允許藉由提供複數個超連續譜產生波導而自整合光學件形成相對明亮之超連續譜輻射源(亦即，具有至少1W之輸出功率)。此外，根據本發明之實施例的超連續譜輻射源提供極緊密配置，其尤其顯著小於基於光子晶體光纖之已知超連續譜輻射源。
該超連續譜輻射光束可具有包含在400至2600nm之波長範圍內之輻 射的一光譜。此涵蓋自可見光至遠紅外光之輻射。該超連續譜輻射光束可因此具有大約500THz之頻寬。
該超連續譜輻射可包含100個或大於100個波導。
該照明光學件及/或該收集光學件可藉由波導系統實施。
該照明光學件及/或該收集光學件可包含複數個波導群組，該複數個波導群組可經順序定序，且來自每一波導群組之波導可光學耦合至該序列中之下一個波導群組中的複數個波導。
該照明光學件及/或該收集光學件可包含複數個透鏡光纖，該等透鏡光纖中之每一者耦接至該複數個波導中之至少一者。
該照明光學件及/或該收集光學件可由一透鏡系統實施。
該照明光學件可包含一第一光學件及一聚焦光學件。該第一光學件可經配置以自該輻射源接收該輻射光束且將其引導至該聚焦光學件上。該聚焦光學件可經配置以將該泵輻射光束之一不同部分光學耦合至該複數個波導中之至少兩者。
該聚焦光學件可包含聚焦透鏡之一陣列，該等聚焦透鏡中之每一者經配置以將該泵輻射光束之一不同部分聚焦至在該複數個波導中之一者的一入口處或接近該入口的一焦點。
該超連續譜輻射光束可包含一單一模式。
該照明光學件及該收集光學件可包含整合光學件及自由空間光學件之一組合。
根據本發明之第二態樣，提供一種光學量測系統，其包含根據本發明之第一態樣的超連續譜輻射源。
根據本發明之第三態樣，提供一種對準標記量測系統，其包含：如 前述技術方案中任一項之超連續譜輻射源；一光學系統，其可操作以將該超連續譜輻射光束投影至提供於一基板台上之一基板上的一對準標記上；一感測器，其可操作以偵測由該對準標記繞射/散射之輻射且輸出含有與該對準標記之一位置相關之資訊的一信號；及一處理器，其經組態以自該感測器接收該信號且取決於該信號而判定該對準標記相對於該基板台之一位置。
根據本發明之第四態樣，提供一種微影裝置，其包含根據本發明之第三態樣的對準標記量測系統。
如熟習此項技術者將易於顯而易見，可將上文或下文所闡明之本發明之各種態樣及特徵與本發明之各種其他態樣及特徵組合。
202‧‧‧X方向對準標記
204‧‧‧Y方向對準標記
206‧‧‧照明光點
208‧‧‧照明光點
210‧‧‧對準標記
220‧‧‧照明源
222‧‧‧輻射光束
223‧‧‧點鏡面
224‧‧‧物鏡
226‧‧‧資訊攜載光束
228‧‧‧自參考干涉計/區塊
230‧‧‧感測器陣列/感測器柵格
232‧‧‧強度信號
406‧‧‧光點
420‧‧‧光源/照明源
422‧‧‧照明光束/輸入光束/輻射光束
424‧‧‧物鏡
426‧‧‧資訊攜載光束
428‧‧‧自參考干涉計
430‧‧‧偵測器配置/偵測器
430A‧‧‧偵測器
430B‧‧‧偵測器
440‧‧‧照明子系統
442‧‧‧光纖
446‧‧‧照明剖面探測光學件/照明剖面探測器
454‧‧‧第一光束分光器
460‧‧‧不對稱性量測配置
462‧‧‧第二光束分光器
464‧‧‧資訊攜載光束之部分
466‧‧‧信號
482‧‧‧射出光束
484A‧‧‧集光器透鏡總成
484B‧‧‧集光器透鏡總成
502‧‧‧多工器
504‧‧‧箭頭
506‧‧‧遞送光學件
510‧‧‧半波片
512‧‧‧相位補償器
514‧‧‧半波片
516‧‧‧光束分光器
518A‧‧‧孔隙
518B‧‧‧孔隙
520A‧‧‧多模光纖
520B‧‧‧多模光纖
522A‧‧‧解多工器
522B‧‧‧解多工器
600‧‧‧超連續譜輻射源
610‧‧‧泵輻射源
612‧‧‧脈衝式泵輻射光束
620‧‧‧照明光學件
622a‧‧‧第一脈衝式子光束
622b‧‧‧第二脈衝式子光束
622c‧‧‧子光束
622n‧‧‧子光束
630a‧‧‧第一波導/超連續譜產生波導
630b‧‧‧第二波導/超連續譜產生波導
630c‧‧‧超連續譜產生波導
630d‧‧‧超連續譜產生波導
630n‧‧‧超連續譜產生波導
632a‧‧‧超連續譜/超連續譜子光束
632b‧‧‧超連續譜/超連續譜子光束
632c‧‧‧超連續譜/超連續譜子光束
632n‧‧‧超連續譜
640‧‧‧收集光學件
650‧‧‧波導
651‧‧‧整合光學系統
652‧‧‧包覆材料
653‧‧‧寬度
654‧‧‧高度
700‧‧‧超連續譜輻射源/配置
721‧‧‧主要波導
722‧‧‧次要波導
723‧‧‧次要波導
724‧‧‧三級波導
725‧‧‧三級波導
726‧‧‧三級波導
727‧‧‧三級波導
741‧‧‧主要波導
742‧‧‧主要波導
743‧‧‧主要波導
744‧‧‧主要波導
745‧‧‧次要波導
746‧‧‧次要波導
747‧‧‧三級波導
800‧‧‧超連續譜輻射源/配置
821‧‧‧準直光學件
822‧‧‧聚焦光學件
822a‧‧‧聚焦透鏡/聚焦微透鏡
822b‧‧‧聚焦透鏡/聚焦微透鏡
822c‧‧‧聚焦透鏡/聚焦微透鏡
822d‧‧‧聚焦透鏡/聚焦微透鏡
841‧‧‧準直光學件
842‧‧‧聚焦光學件
850‧‧‧光纖
851‧‧‧針孔孔隙
900‧‧‧超連續譜輻射源/配置
941‧‧‧透鏡光纖
942‧‧‧透鏡光纖
943‧‧‧透鏡光纖
944‧‧‧透鏡光纖
945‧‧‧耦接件
950‧‧‧輸出光纖
951‧‧‧針孔孔隙
A‧‧‧路徑
AM‧‧‧調整構件
AS‧‧‧對準系統/對準感測器
B‧‧‧路徑/遮蔽葉片
BD‧‧‧光束遞送系統
Bout‧‧‧超連續譜輻射光束
C‧‧‧目標部分
CO‧‧‧聚光器
F‧‧‧遠紅外線
G‧‧‧綠色
IA‧‧‧強度調整器
IA‧‧‧時變強度信號
IB‧‧‧時變強度信號
IF‧‧‧位置感測器
IL‧‧‧照明系統/照明器
IN‧‧‧積光器
L‧‧‧長度
M1‧‧‧圖案化器件對準標記
M2‧‧‧圖案化器件對準標記
MA‧‧‧圖案化器件
MF‧‧‧框架
MT‧‧‧支撐結構/物件台
N‧‧‧近紅外線
O‧‧‧光軸
P‧‧‧光瞳平面
P1‧‧‧基板對準標記
P2‧‧‧基板對準標記
PB‧‧‧輻射光束
PL‧‧‧投影系統
PM‧‧‧第一定位器件
POS‧‧‧位置量測
PR‧‧‧處理器
PU‧‧‧處理單元
PW1‧‧‧第一基板定位器件
PW2‧‧‧第二基板定位器件
R‧‧‧紅色
s1‧‧‧輸出信號
s2‧‧‧輸出信號
s3‧‧‧信號
SO‧‧‧輻射源
TMS‧‧‧構形量測系統
VW‧‧‧箭頭/速度
W‧‧‧基板/晶圓
W1‧‧‧基板
W2‧‧‧基板
WT1‧‧‧基板台/物件台
WT2‧‧‧基板台/物件台
現將參看隨附示意性圖式僅藉助於實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中，對應元件符號指示對應部分，且在該等圖式中：- 圖1A示意性地描繪根據本發明之實施例的包含對準系統之微影系統；- 圖1B展示可表示圖1A之兩個基板中之任一者的基板W之平面圖；- 圖1C展示可由圖1A之微影系統使用之圖案化器件的平面圖；- 圖2(包含圖2之(a)及圖2之(b))示意性地描繪可提供於圖1之裝置中之基板上的對準標記之各種形式；- 圖3為掃描圖1之裝置中之對準標記的第一對準感測器之示意性方塊圖；- 圖4為可用作圖1之裝置中之對準感測器的第二對準感測器之示意圖，包括離軸照明及可選的不對稱性量測配置(未詳細展示)且進一步展示 多個波長及偏光之特徵；- 圖5為根據本發明之實施例的超連續譜輻射源之示意性表示，該超連續譜輻射源可形成圖3及圖4之對準感測器之部分；- 圖6a為經提供作為整合光學系統之部分的波導之一部分在垂直於波導之光軸(z方向)的平面(x-y平面)中的截面圖，在使用中，輻射沿該光軸經由波導傳播；- 圖6b展示圖6a中所展示之波導650之一部分的部分截面透視圖，其中包覆材料未展示；- 圖7展示圖5之超連續譜輻射源之第一實施例；- 圖8a及圖8b展示圖5之超連續譜輻射源之第二實施例的兩個變化；及- 圖9a及圖9b展示圖5之超連續譜輻射源之第三實施例的兩個變化。
儘管在本文中可特定地參考微影裝置在IC製造中之使用，但應理解，本文中所描述之微影裝置可具有其他應用，諸如製造整合光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭等。熟習此項技術者將瞭解，在此等替代應用之內容背景中，可認為本文中對術語「晶圓」或「晶粒」之任何使用分別與更一般術語「基板」或「目標部分」同義。可在曝光之前或之後在(例如)塗佈顯影系統(通常將抗蝕劑層施加至基板且顯影經曝光抗蝕劑之工具)或度量衡或檢測工具中處理本文中所提及之基板。在適用情況下，可將本文中之揭示內容應用於此等及其他基板處理工具。另外，可將基板處理一次以上，例如，以便產生多層IC，使得本文中所使用之術語「基板」亦可指已經含有多個經處理層之基 板。
本文中所使用之術語「圖案化器件」應被廣泛地解譯為指可用以在輻射光束之截面中向輻射光束賦予圖案以在基板之目標部分中產生圖案的器件。應注意，被賦予至輻射光束之圖案可能不會確切地對應於基板之目標部分中之所要圖案。一般而言，被賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中所產生之器件(諸如，積體電路)中之特定功能層。
圖案化器件可為透射的或反射的。圖案化器件之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列及可程式化LCD面板。光罩在微影中為吾人所熟知，且包括諸如二元、交變相移及衰減相移之光罩類型，以及各種混合光罩類型。可程式化鏡面陣列之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，以便在不同方向上反射入射輻射光束；以此方式，反射光束經圖案化。
支撐結構固持圖案化器件。支撐結構以取決於圖案化器件之定向、微影裝置之設計及其他條件(諸如，圖案化器件是否被固持於真空環境中)的方式來固持圖案化器件。支撐可使用機械夾持、真空或其他夾持技術，例如，在真空條件下之靜電夾持。支撐結構可為(例如)框架或台，其可根據需要而固定或可移動，且其可確保圖案化器件(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術語「圖案化器件」同義。
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(例如)所使用之曝光輻射或適於諸如浸潤流體之使用或真空之使用之其他因素的各種類型之投影系統，包括折射光學系統、反射光學系統及反射折射光學系統。可認為本文中對術語「投影透鏡」之任何使用皆與更一般術語「投 影系統」同義。
本文中所使用之術語「照明系統」可涵蓋用於引導、塑形或控制輻射光束的各種類型之光學組件，包括折射、反射及反射折射光學組件，且此等組件亦可在下文被集體地或單一地稱作「透鏡」。
微影裝置亦可屬於如下類型：其中基板浸潤於具有相對高折射率之液體(例如，水)中，以便填充投影系統之最終元件與基板之間的空間。浸潤技術在此項技術中被熟知用於增大投影系統之數值孔徑。
圖1A示意性地描繪根據本發明之特定實施例的微影裝置。該裝置包含：- 照明系統(照明器)IL，其用於調節輻射光束PB(例如，UV輻射或DUV輻射)；- 框架MF；- 支撐結構(例如，光罩台)MT，其用以支撐圖案化器件(例如，光罩)MA；- 兩個基板台(例如，晶圓台)WT1、WT2，其各自用於分別固持一基板(例如，抗蝕劑塗佈晶圓)W1、W2；及- 投影系統(例如，折射投影透鏡)PL，其經組態以將由圖案化器件MA賦予至輻射光束PB之圖案投影至藉由兩個基板台WT1、WT2中之一者固持的基板W之目標部分C(例如，包含一或多個晶粒)上。
框架MF為與諸如振動之外部影響實質上隔離的振動隔離框架。舉例而言，框架MF可由接地端上之基座框架(圖中未示)經由聲學阻尼安裝台(圖中未示)而支撐，以便將框架MF與基座框架之振動隔離。此等聲學阻尼安裝台可經主動地控制以隔離由基座框架及/或由隔離框架MF自身引入 之振動。
在圖1A中所描繪之雙載物台微影裝置中，對準系統AS及構形量測系統TMS提供於左側且投影系統PL提供於右側。投影系統PL、對準系統AS及構形量測系統TMS連接至隔離框架MF。
支撐結構MT經由第一定位器件PM可移動地安裝至框架MF。第一定位器件PM可用以移動圖案化器件MA，且相對於框架MF(及連接至框架MF之投影系統PL)來準確地定位圖案化器件MA。
基板台WT1、WT2分別經由第一基板定位器件PW1及第二基板定位器件PW2而可移動地安裝至框架MF。第一基板定位器件PW1及第二基板定位器件PW2可用以相對於框架MF(及連接至框架MF之投影系統PL、對準系統AS及構形量測系統TMS)來移動分別由基板台WT1、WT2固持之基板W1、W2且準確地定位基板W1、W2。支撐結構MT及基板台WT1、WT2可被集體地稱作物件台。第一基板定位器件PW1及第二基板定位器件PW2可各自被視為一掃描機構，其可操作以沿掃描路徑相對於輻射光束來移動基板台WT1、WT2，使得輻射光束橫越基板W之目標部分C進行掃描。
因此，圖1A中所展示之微影裝置屬於具有兩個基板台WT1、WT2之類型，其可被稱作雙載物台裝置。在此類「多載物台」機器中，並行地使用兩個基板台WT1、WT2，其中對該等基板台中之一者進行預備步驟，同時將另一基板台用於曝光。該等預備步驟可包括使用位階感測器LS來映射基板之表面，及使用對準感測器AS來量測基板上之對準標記之位置。此實現裝置之產出率之相當大的增加。若在基板台處於量測站處以及處於曝光站處時位置感測器IF不能夠量測基板台之位置，則可提供第二位 置感測器使得能夠在兩個站處追蹤基板台之位置。
在圖1A中，基板台WT1安置於左方且基板台WT2安置於右方。在此組態中，基板台WT1可用以在由其固持之基板W1之曝光之前使用對準系統AS(如下文將更充分地所描述)及構形量測系統TMS來進行關於彼基板W1之各種預備步驟。同時，基板台WT2可用於由基板台WT2固持之另一基板W2之曝光。一旦已曝光由基板台WT2固持之基板W2且已進行關於由基板台WT1固持之基板W1之預備步驟，兩個基板台WT1、WT2便調換位置。隨後，將由基板台WT1固持之基板W1曝光至輻射，且運用新基板來替換先前已曝光至輻射的由基板台WT2固持之基板W2，且執行關於新基板之各種預備步驟。
因此，兩個基板台WT1、WT2中之每一者可安置於圖1A之左方或右方。除非另有陳述，否則在下文中，基板台WT1通常將係指彼時安置於左方之基板台，且基板台WT2通常將係指彼時安置於右方之基板台。
圖1B展示可表示圖1A之兩個基板W1、W2中之任一者之基板W的平面圖。在下文中，除非另有陳述，否則微影裝置之左方及右方的基板將被稱作基板W。圖1C展示圖案化器件MA之平面圖，該圖案化器件具備圖案化器件對準標記(示意性地描繪為方框M1、M2)。
如此處所描繪，裝置屬於透射類型(例如，使用透射性光罩)。替代地，該裝置可屬於反射類型(例如，使用如上文所提及之類型的可程式化鏡面陣列)。
照明器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而言，當源SO為準分子雷射時，源SO及微影裝置可為單獨實體。在此等狀況下，不認為源SO形成微影裝置之部分，且輻射光束係憑藉包含(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，例如，當源為水銀燈時，該源可為裝置之整體部分。照明器IL可被稱作輻射系統。替代地，輻射源SO及照明器IL連同光束遞送系統BD在需要時可被集體地稱作輻射系統。
照明器IL可變更光束之強度分佈。照明器可經配置以限制輻射光束之徑向範圍，使得在照明器IL之光瞳平面中的環形區內之強度分佈為非零。另外或替代地，照明器IL亦可操作以限制光束在光瞳平面中之分佈，使得在光瞳平面中之複數個相等間隔之區段中的強度分佈為非零。輻射光束在照明器IL之光瞳平面中之強度分佈可被稱作照明模式。
照明器IL可包含用於調整光束之強度分佈之調整構件AM。一般而言，可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈的至少外部及/或內部徑向範圍(通常分別被稱作σ外部及σ內部)。照明器IL亦可操作以使光束在照明器之光瞳平面中之角度分佈變化。舉例而言，照明器IL可操作以變更強度分佈為非零所處的光瞳平面中之區段的數目及角度範圍。藉由調整光束在照明器之光瞳平面中之強度分佈，可達成不同照明模式。舉例而言，藉由限制照明器IL之光瞳平面中之強度分佈的徑向範圍及角度範圍，該強度分佈可具有諸如(例如)偶極、四極或六極分佈之多極分佈，如此項技術中所已知。可藉由將提供所要照明模式之光學件插入至照明器IL中而獲得彼照明模式。
照明器IL可操作以變更光束之偏光且可操作以使用調整構件AM來調整該偏光。橫越照明器IL之光瞳平面之輻射光束的偏光狀態可被稱作偏光模式。使用不同偏光模式可允許在形成於基板W上之影像中達成較大對比度。輻射光束可為非偏光的。替代地，照明器IL可經配置以使輻射光束線 性地偏光。輻射光束之偏光方向可橫越照明器IL之光瞳平面而變化，亦即，輻射之偏光方向在照明器IL之光瞳平面中之不同區中可不同。可取決於照明模式來選擇輻射之偏光狀態。
另外，照明器IL通常包含各種其他組件，諸如積光器IN及聚光器CO。照明器IL提供在截面中具有所要均一性及強度分佈的經調節輻射光束PB。
經調節輻射光束PB之形狀及(空間)強度分佈係由照明器IL之光學件界定。在掃描模式中，經調節輻射光束PB可使得其在圖案化器件MA上形成大體上矩形輻射帶。輻射帶可被稱作曝光隙縫(或隙縫)。隙縫可具有較長尺寸(其可被稱作隙縫之長度)及較短尺寸(其可被稱作隙縫之寬度)。隙縫之寬度可對應於掃描方向(圖1中之y方向)，且隙縫之長度可對應於非掃描方向(圖1中之x方向)。在掃描模式中，隙縫之長度限制可在單次動態曝光中曝光之目標部分C在非掃描方向上之範圍。對比而言，可在單次動態曝光中曝光之目標部分C在掃描方向上之範圍係由掃描運動之長度判定。
術語「隙縫」、「曝光隙縫」或「輻射帶」可被互換地使用以指由照明器IL在垂直於微影裝置之光軸之平面中產生的輻射帶。此平面可處於或接近於圖案化器件MA或基板W。術語「隙縫剖面」、「輻射光束之剖面」、「強度剖面」及「剖面」可被互換地使用以指尤其在掃描方向上的隙縫之(空間)強度分佈之形狀。
照明器IL包含兩個遮蔽葉片(在圖1A中示意性地展示為B)。兩個遮蔽葉片中之每一者大體上平行於隙縫之長度，兩個遮蔽葉片安置於隙縫之相對側上。每一遮蔽葉片可在以下兩個位置之間獨立地移動：縮回位置，其中遮蔽葉片未安置於輻射光束PB之路徑中；及插入位置，其中遮蔽葉片 阻擋輻射光束PB。遮蔽葉片安置於照明器IL之場平面中。因此，藉由將遮蔽葉片移動至輻射光束之路徑中，可急劇地截斷輻射光束PB之剖面，因此在掃描方向上限制輻射光束PB之場之範圍。遮蔽葉片可用以控制曝光區之哪些部分接收輻射。
圖案化器件MA亦安置於微影裝置之場平面中。在一項實施例中，遮蔽葉片可安置成鄰近於圖案化器件MA，使得遮蔽葉片及圖案化器件MA兩者處於實質上同一平面中。替代地，遮蔽葉片可與圖案化器件MA分離，使得其各自處於微影裝置之不同場平面中，且可在遮蔽葉片與圖案化器件MA之間提供合適的聚焦光學件(圖中未示)。
照明器IL包含強度調整器IA(在圖1A中示意性地展示)。強度調整器IA可操作以在輻射光束之相對側上使輻射光束衰減，如現在所描述的。強度調整器IA包含成對地配置之複數個可移動指形件，每一對在隙縫之每一側上包含一個指形件(亦即，每一對指形件係在y方向上分離)。該等對指形件係沿隙縫之長度而配置(亦即，在X方向上延伸)。每一可移動指形件可在掃描方向(y方向)上獨立地移動。亦即，指形件可在垂直於隙縫之長度的方向上移動。在使用中，每一可移動指形件可在掃描方向上獨立地移動。舉例而言，每一可移動指形件可在至少以下兩個位置之間移動：縮回位置，其中可移動指形件未安置於輻射光束之路徑中；及插入位置，其中可移動指形件部分地阻擋輻射光束。藉由移動指形件，可調整隙縫之形狀及/或強度分佈。
場可處於指形件之半影中使得指形件並不急劇地截止輻射光束PB。該等對指形件可用以沿隙縫之長度應用輻射光束PB的不同程度之衰減。
舉例而言，指形件可用以確保橫越隙縫之寬度的輻射光束PB之強度 剖面之積分沿隙縫之長度實質上恆定。
射出照明器IL之輻射光束PB入射於被固持於支撐結構MT上之圖案化器件(例如，光罩)MA上。在已橫穿圖案化器件MA的情況下，光束PB傳遞通過投影系統PL，該投影系統將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二基板定位器件PW2及位置感測器IF(例如，干涉量測器件)，可相對於框架MF來準確地移動基板台WT2，例如，以便將不同目標部分C定位於光束PB之路徑中。相似地，第一定位器件PM及另一位置感測器(其未在圖1A中明確地描繪)可用以(例如)在自光罩庫之機械擷取之後或在掃描期間相對於框架MF來準確地定位圖案化器件MA。一般而言，將憑藉形成定位器件PM、PW1及PW2之部分的長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現物件台MT及WT1、WT2之移動。可使用圖案化器件對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化器件MA及基板W。
投影系統PL可將縮減因子應用於輻射光束PB，從而形成特徵小於圖案化器件MA上之對應特徵的影像。舉例而言，可應用縮減因子4。
在掃描模式中，第一定位器件PM可操作以相對於已由照明器IL沿掃描路徑調節之輻射光束PB來移動支撐結構MT。在一實施例中，支撐結構MT以恆定掃描速度v MT 在掃描方向上線性地移動。如上文所描述，隙縫經定向使得其寬度在掃描方向(其與圖1之y方向一致)上延伸。在任何情況下，將藉由投影系統PL而使由隙縫照明之圖案化器件MA上的每一點成像至在基板W之平面中的單一共軛點上。當支撐結構MT在掃描方向上移動時，圖案化器件MA上之圖案以與支撐結構MT之速度相同的速度橫越隙縫之寬度而移動。特定而言，圖案化器件MA上之每一點以速度v MT 在掃描 方向上橫越隙縫之寬度而移動。由於此支撐結構MT之運動，對應於圖案化器件MA上之每一點的基板W之平面中之共軛點將在基板台WT2之平面中相對於隙縫而移動。
為在基板W上形成圖案化器件MA之影像，移動基板台WT2，使得圖案化器件MA上之每一點在基板W之平面中之共軛點保持相對於基板W靜止。基板台WT2相對於投影系統PL之速度(量值及方向兩者)係由投影系統PL之縮小率及影像反向特性(在掃描方向上)判定。特定而言，若投影系統PL之特性係使得形成於基板W之平面中的圖案化器件MA之影像在掃描方向上反轉，則應在與支撐結構MT相對之方向上移動基板台WT2。亦即，基板台WT2之運動應反平行於支撐結構MT之運動。另外，若投影系統PL將縮減因子α應用於輻射光束PB，則由每一共軛點在給定時間段中行進之距離將比由圖案化器件上之對應點行進之距離小α倍。因此，基板台WT2之速度之量值|v WT |應為|v MT |/α。
在目標部分C之曝光期間，照明器IL之遮蔽葉片可用以控制輻射光束PB之隙縫之寬度，其又分別限制圖案化器件MA及基板W之平面中的曝光區之範圍。亦即，照明器之遮蔽葉片充當用於微影裝置之場光闌。
在使用掃描模式之情況下，微影裝置可操作以將具有實質上固定面積之基板W之目標部分C曝光至輻射。舉例而言，目標部分C可包含晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒。單一晶圓可在複數個步驟中曝光至輻射，每一步驟涉及目標部分C之曝光，其後接著基板W之移動。在第一目標部分C之曝光之後，微影裝置可操作以相對於投影系統PL來移動基板W，使得另一目標部分C可曝光至輻射。舉例而言，在基板W上之兩個不同目標部分C之曝光之間，基板台WT2可操作以移動基板W以便定位下一個目標 部分，使得其準備好經由曝光區進行掃描。
替代地，所描繪裝置可用於另一模式中，其中在將被賦予至光束PB之圖案投影至目標部分C上時，使支撐結構MT保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化器件，且移動或掃描基板台WT2。在此模式中，通常使用脈衝式輻射源，且在基板台WT2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器件。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化器件(諸如，上文所提及之類型的可程式化鏡面陣列)之無遮罩微影。
亦可使用關於上文所描述之使用模式之組合及/或變體或完全不同之使用模式。
如下文進一步描述，對準系統AS量測提供於固持在左側基板台WT1上之基板W上的對準標記(在圖1B中由方框P1、P2示意性地描繪)之位置。另外，構形量測系統TMS用以量測固持於左側基板台WT1上之基板W之表面的構形。第一基板定位器件PW1及位置感測器(其未在圖1A中明確地描繪)可用以相對於框架MF(及與其連接之對準系統AS及構形量測系統TMS)來準確地定位基板台WT1。
構形量測系統TMS可操作以輸出指示基板W1之高度的信號s1。對準感測器AS可操作以輸出指示基板W1或基板台WT1上之一或多個對準標記之位置的信號s2。輸出信號s1、s2係由處理器PR接收。
可藉由處理器PR分析由構形量測系統TMS輸出之信號s1以判定基板W1之高度。處理器PR可用以產生基板W1之構形圖。處理器PR可包含記憶體，且可操作以儲存與整個基板W1之構形相關之資訊。基板W1之表面之構形可被稱作高度圖。在基板W(在圖1A之右側)之曝光期間，需要使 基板W保持於投影系統PL之焦平面中。為達成此情形，可在z方向上移動基板台WT2，基板台WT2之該移動係取決於基板W之表面之構形(如先前由構形量測系統TMS所判定)而判定。
可藉由處理器PR分析由對準感測器AS輸出之信號s2以判定基板W1及基板台WT1上之一或多個對準標記的位置。第一基板定位器件PW1可操作以在位置感測器IF(位置感測器IF或專用於量測站之另一位置感測器)量測基板台WT1時移動基板台WT1以便依次將每一對準標記定位於對準感測器AS下方。作為初始步驟，第一基板定位器件PW1可用以將基板台WT1上之一或多個對準標記定位於對準感測器AS下方，且對準標記中之每一者的位置經判定。隨後，第一基板定位器件PW1可用以將基板W1上之一或多個對準標記定位於對準感測器AS下方，且對準標記中之每一者的位置經判定。舉例而言，可在每一對準標記位於對準感測器AS正下方時記錄如由位置感測器判定之基板台WT1之位置。實際上，對基板台WT1上之對準標記之位置的量測允許校準(相對於對準系統AS所連接至的框架MF)如由位置感測器(例如，感測器IF)判定之基板台WT1之位置。對基板W1上之對準標記之位置的量測允許判定基板W1相對於基板台WT1之位置。
處理器PR可被認為係數位信號處理系統。處理器PR可包含(例如)一或多個微處理器或一或多個場可程式化閘陣列(FPGA)等。
除來自對準系統AS及構形量測系統TMS之資料外，處理器PR亦自第一基板定位器件PW1及/或自位置感測器(例如，感測器IF)接收基板台WT1位置資訊(參見圖1A中之信號s3)。由於基板固定至(通常經由夾鉗)基板台WT1，因此來自對準感測器AS之資訊可用以將與基板台WT1相關之 位置資訊轉換成與基板W相關之位置資訊。
該裝置可包含微影裝置控制單元(圖中未示)，該微影裝置控制單元控制所描述之各種致動器及感測器之所有移動及量測。微影裝置控制單元可包括用以實施與裝置之操作相關之所要運算的信號處理及資料處理能力。處理器PR可形成微影裝置控制單元之部分。實務上，微影裝置控制單元可被認為係許多子單元之系統，該等子單元各自處置裝置內之子系統或組件的即時資料獲取、處理及控制。舉例而言，一個處理子系統可專用於伺服第一基板定位裝置PW1及第二基板定位裝置PW2之控制。單獨單元可甚至處置粗略致動器及精細致動器，或不同軸。另一單元可專用於位置感測器IF(及在被使用的情況下，用於量測站之另一位置感測器)之讀出。裝置之總控制可受到中央處理單元控制，中央處理單元與此等子系統處理單元通信、與操作員通信，且與微影製造程序中涉及之其他裝置通信。
圖2之(a)展示提供於基板W上以用於分別量測X位置及Y位置之對準標記202、204之實例。此實例中之每一對準標記包含形成於產品層或經施加至基板或蝕刻至基板中之其他層中的一系列長條。該等長條規則地隔開且充當光柵線，使得對準標記可被視為具有充分熟知的空間週期(節距)之繞射光柵。X方向對準標記202上之長條平行於Y軸以提供在X方向上之週期性，而Y方向對準標記204之長條平行於X軸以提供在Y方向上之週期性。對準感測器AS(展示於圖1中)運用輻射光點206(X方向)、208(Y方向)光學掃描每一對準標記，以獲得週期性變化之信號，諸如正弦波。分析此信號之相位以量測對準標記及因此基板W相對於對準感測器之位置，該對準感測器又相對於裝置之框架MF固定。掃描移動係由寬箭頭示意性地指示，其中光點206或208之漸進位置係以點線輪廓指示。對準圖案中 之長條(光柵線)之節距通常比待形成於基板上之產品特徵之節距大得多，且對準感測器AS使用比待用於將圖案施加至基板之曝光輻射長得多的一輻射波長(或通常複數個波長)。然而，因為大量長條允許準確地量測重複信號之相位，所以可獲得精細位置資訊。
可提供粗略標記及精細標記，使得對準感測器可區分週期性信號之不同循環，以及一循環內之確切位置(相位)。亦可出於此目的使用具有不同節距之對準標記。此等技術再次為熟習此項技術者所熟知，且將不在本文中予以詳述。此類感測器之設計及操作在此項技術中為吾人所熟知，且每一微影裝置可具有其自身的感測器設計。對準感測器AS通常可採用描述於US 6961116(den Boef等人)中之形式。圖2之(b)展示供相似對準系統使用之經修改對準標記，哪些X及Y位置可運用照明光點206或208經由單次光學掃描獲得。對準標記210具有經配置為與X軸及Y軸兩者成45度之長條。可使用公開專利申請案US 2009/195768 A(Bijnen等人)中所描述之技術來執行此組合式X及Y量測。
圖3為已知對準感測器AS之示意性方塊圖。照明源220提供具有一或多個波長之輻射光束222，該輻射光束藉由點鏡面223經由物鏡224轉向至位於基板W上之對準標記(諸如，對準標記202)上。如圖2中示意性地所指示，在基於上文所提及之US 6961116的當前對準感測器之實例中，照明對準標記202之照明光點206之直徑可稍小於對準標記自身之寬度。
由對準標記202繞射之輻射係藉由物鏡224拾取且經準直成資訊攜載光束226。自參考干涉計228屬於上文所提及之US 6961116中所揭示之類型，且處理光束226並將單獨光束(針對每一波長)輸出至感測器陣列230上。點鏡面223在此時適宜充當零階光闌，使得資訊攜載光束226僅包含 來自對準標記202之高階繞射輻射(此對於量測並非必需的，但改良信雜比)。來自感測器柵格230中之個別感測器的強度信號232被提供至可形成圖1之處理器PR之部分的處理單元PU。藉由區塊228中之光學處理與單元PU中之計算處理的組合，輸出用於基板相對於參考框架RF之X及Y位置之值。處理單元PU可與圖1所展示之控制單元LACU分離，或出於設計選擇及方便起見，處理單元PU及控制單元LACU可共用同一處理硬體。在單元PU分離的情況下，可在單元PU中執行信號處理之部分，且在單元LACU中執行信號處理之另一部分。
如已提及，所說明類型之單一量測僅將對準標記之位置固定在對應於對準標記之一個節距的某一範圍內。結合此量測而使用較粗略量測技術，以識別正弦波之哪一週期為含有經標記位置之週期。可在不同波長下重複較粗略及/或較精細層級之同一程序，以用於提高準確度及/或用於穩固地偵測對準標記，而無關於製成對準標記之材料及供對準標記位於上方及/或下方之材料。可光學地多工及解多工該等波長以便同時地處理該等波長，及/或可藉由分時或分頻而多工該等波長。本發明中之實例將利用在若干波長下之量測以提供對對準標記不對稱性具有降低之敏感度的實務且穩固之量測裝置(對準感測器)。
更詳細地參看量測程序，圖3中被標註為VW之箭頭說明光點206橫穿對準標記202之長度L的掃描速度。在此實例中，對準感測器AS及光點206實際上保持靜止，而基板W以速度VW移動。因此，對準感測器可剛性地且準確地安裝至參考框架RF(圖1)，同時在與基板W之移動方向相對之方向上有效地掃描對準標記202。在此移動中，基板W受到其在基板台WT及基板定位系統PW上之安裝控制。所展示之所有移動平行於X軸。相 似動作適用於運用光點208在Y方向上掃描對準標記204。
如公開專利申請案US 2012-0212749 A1中所論述，微影裝置所需要之高生產力要求需要儘可能快速地執行對基板上之眾多位置處之對準標記的量測，此暗示掃描速度VW快速，且可用於獲取每一對準標記位置之時間TACQ相應地短。簡言之，公式TACQ=L/VW適用。先前申請案US 2012-0212749 A1描述一種用以賦予光點之相對掃描運動以便延長獲取時間之技術。視需要，相同掃描光點技術可應用於本文中所揭示之類型之感測器及方法中。
圖4說明對準感測器之光學系統，該對準感測器為描述於上文所提及之先前公開案US 6,961,116及US 2009/195768中之對準感測器之修改版本。此對準感測器引入離軸照明模式之選項，離軸照明模式除其他外亦允許縮減對準標記之節距以用於達成較大準確度。光學系統亦可允許運用對準感測器而非單獨散射計儀器執行散射量測類型的量測。在圖4中，為簡單起見，省略提供離軸及軸上照明模式之細節。對於本發明，更關注展示多個波長及偏光之細節。
具有若干分支之光軸O係藉由貫穿圖4中所示之光學系統延行的虛線指示。為易於與圖3之示意圖進行比較，藉由類似於圖3中所使用之參考符號但具有前綴「4」而非「2」的參考符號來標註圖4中所展示之光學系統之一些部分。因此，吾人可見光源420、照明光束422、物鏡424、資訊攜載光束426、自參考干涉計428及偵測器配置430。來自偵測器配置之信號係藉由處理單元PU處理，該處理單元經修改以便實施下文所描述之新穎特徵且針對每一對準標記輸出(改良)位置量測POS。
此較詳細示意圖中所說明之額外組件係如下。在照明子系統440中， 來自源420之輻射經由光纖442遞送至照明剖面探測光學件446。此照明剖面探測光學件將輸入光束422經由光束分光器454遞送至具有光瞳平面p之物鏡424。物鏡424在晶圓W上之對準標記202/204/210上形成光點406。由對準標記繞射之資訊攜載光束426傳遞通過光束分光器454至干涉計428。干涉計428將資訊攜載光束分裂成具有正交偏光之兩個部分，圍繞光軸將此等部分相對於彼此旋轉180°，且將該等部分組合成射出光束482。射出光束482進入如下文將更詳細描述之偵測器配置430。
本實例中包括不對稱性量測配置460。配置460經由定位於干涉計之前的第二光束分光器462接收資訊攜載光束426之部分464。另一專利申請案US 20125227061描述使用經由偵測器430獲得之位置資訊量測不對稱性的技術。將瞭解，不對稱性量測配置460係可選的，且可因此在其他實施例中被省略。
照明剖面探測光學件446可採取各種形式，其中之一些更詳細地揭示於先前專利申請案US 2015109624中。在其中所揭示之實例中，展示對準感測器(更一般而言，位置量測裝置)，其允許使用縮減之光柵節距而無需關於偵測器側之空間解析度。藉由使用照明模式，此等裝置能夠在不改變當前偵測器設計之情況下量測具有廣泛範圍之不同節距(例如，自小於1μm至20μm之節距)的對準標記之位置。描述於先前申請案US 2015109624中之實例所共有的特定特徵為在有限範圍之入射角(在光瞳平面中之有限徑向範圍)下使用離軸照明的選項。就離軸照明而言，其意謂輻射源區被限制在光瞳之周邊部分，亦即，遠離光軸一些距離。將照明限制在光瞳之極端周邊處將對準標記之最小可能節距自實質上λ/NA縮減至實質上λ/2NA，其中λ係所使用輻射之波長，且NA係儀器(例如，對準感 測器或更一般而言，位置量測裝置)之物鏡之數值孔徑。描述於先前申請案US 2015109624中之實例亦使用裝置之光束分光器中的點鏡面之特定分佈，其可既提供所要照明亦充當用於零階繞射輻射之場光闌。可設計「通用(universal)」照明剖面，其允許在X、Y及XY對準標記中之任一者上對準而不改變照明模式，但此通用照明剖面不可避免地帶來效能之一些損害及/或裝置之一些複雜化。替代地，專用模式可經設計及進行為可選擇的，以供與不同對準標記類型一起使用。亦可選擇不同照明偏光。
裝置整體上無需限於提供此等特定離軸照明剖面。其可具有已知或尚待開發之其他使用模式，其促成不同剖面之使用。舉例而言，裝置可提供對用於圖2之(a)及圖2之(b)中所展示之不同對準標記類型的軸上及離軸照明模式的選擇。雖然關注離軸照明與較精細光柵一起使用，但對於與現存的對準標記及量測方法之相容性，軸上照明剖面可為有用的。首先參考如在圖3之已知感測器中使用的軸上模式之實例，藉由具有在另外暗光瞳內之中心明亮光點的軸上照明剖面來提供正交於基板之照明。此剖面係裝置之照明光束422中的可選設定。在此實例中，需要沿光軸傳回的零階光束在進入干涉計428中之前被阻擋，而且需要其被傳送至不對稱性量測配置460(在被提供時)。在干涉計428之前阻擋零階並非必需的，但改良位置信號之信雜比。因此，在此實施例中，點鏡面可包括於第二光束分光器462中。第一分光器454並未鍍銀，且吾人接受中心光點之強度的僅大約50%可被傳送至對準標記。在配置460被省略的替代實施例中，此剖面可直接由照明剖面探測器446產生且藉由第一光束分光器454內之點鏡面以全強度透射至物鏡424。可設想多種替代例以獲得所要剖面。
可用數種方式產生離軸照明剖面以形成實用儀器，注意到對於干涉 計428，相對片段應相干以產生所要信號。特定而言，當涉及到寬頻源時，源輻射之相干長度/時間將極短。甚至在單色雷射源之情況下，US 6961116教示：短相干時間(例如)對於消除來自不合需要的多個反射之干涉係較佳的。因此，自源至每一片段之光學路徑長度應極緊密地匹配。直接對應於所要剖面之孔隙可置放於加寬的平行光束中，但此將導致相對較大的光損失。為避免光損失，在上文所提及之先前申請案US 2015109624中提供了各種替代解決方案。
自照明源420出現之照明可為單色，但本質上通常為寬頻，例如，白光或複光。將瞭解，照明源420為可操作以發射電磁輻射之源。此輻射可包含可見光及/或在可見光譜外之電磁輻射，例如，紅外線輻射。將瞭解，在下文中，術語「輻射」與術語「光」同義且可被互換地使用。相似地，不管此輻射是否來自可見光譜，該輻射之波長(或波長範圍)皆可被稱作輻射之「色彩」。光束中之波長的分集提高量測之穩固性，如所已知的。一個已知的感測器使用(例如)四個波長之集合，四個波長中之每一者在500nm至900nm之範圍內。此等四個波長可藉由其色彩之名稱來提及，該等色彩可為：綠色(包含綠光)、紅色(包含紅光)、近紅外線(包含近紅外線中之輻射)及遠紅外線(包含遠紅外線中之輻射)。在實施本發明之感測器中，可使用相同的四個波長，或可使用不同的四個或大於四個或小於四個波長。
再次參看圖4，現將解釋關注於使用多個輻射波長進行量測及關注於偏光效應之管理的裝置之態樣。在照明子系統440中，源420包含四個個別光源，該等光源經提供以產生命名為綠色(標註為G)、紅色(R)、近紅外線(N)及遠紅外線(F)之四個波長的輻射。出於方便起見，在以下論述中， 在此等四個不同波長下之輻射將被稱作四種色彩之光，對於當前目的而言，該等波長在電磁光譜之可見部分抑或不可見部分中係不重要的。光源經線性偏光，其中G輻射及N輻射之定向彼此相同，且R輻射及F輻射正交於G輻射及N輻射之偏光而偏光。
藉由偏光維持光纖將四個色彩輸送至多工器502，在多工器處此等色彩被組合成單一四色光束。多工器維持線性偏光，如由箭頭504所指示。遍及該圖之箭頭504及相似箭頭被標註為G及R以指示綠色及紅色分量之偏光。N及F分量之定向係分別與G及R分量相同。
此組合光束經由合適的遞送光學件506進入光束分光器454中。如已描述的，該光接著自在光束分光器內部之部分或完全反射表面(例如，0.5mm直徑之點鏡面)反射。物鏡424將該光束聚焦成窄光束，該窄光束藉由光柵反射及繞射，該光柵係由晶圓W上之對準標記202形成。光係由物鏡424收集，其中例如，數值孔徑NA=0.6。此NA值允許針對色彩中之每一者自具有16μm節距之光柵收集至少十個數量級之繞射。
形成資訊攜載光束426之經反射/經繞射光接著被導引至自參考干涉計428。在此實例中，如已描述的，該光束藉由光束分光器462分裂以將資訊攜載光束之部分464供應至不對稱性量測配置460(當被提供時)。傳達不對稱性量測資訊之信號466係自配置460傳遞至處理單元PU。就在干涉計之前，偏光藉由半波片510旋轉45°。此後，為清楚起見，針對僅一種色彩而展示偏光箭頭。如在上文及在專利US 6961116中已描述，干涉計包含偏光光束分光器，其中每一色彩之一半被透射，且每一色彩之一半被反射。每一半接著在干涉計內部被反射三次，將輻射場旋轉+90°及-90°，從而得到180°之相對旋轉。兩個場接著疊置於彼此之上且被允許干涉。存 在相位補償器512以補償-90°及90°影像之路徑差。偏光接著藉由另一半波片514(其長軸設定成與X或Y軸成22.5°)旋轉45°。半波片510、514係波長不敏感的，使得所有四個波長之偏光被旋轉45°。
另一光束分光器516將光學信號分裂至指定為A及B之兩個路徑中。一個路徑含有兩個旋轉場之總和，且另一路徑含有差。取決於初始偏光方向，總和位於路徑A或路徑B中。因此，在此實例中，綠色及NIR信號之總和信號位於一個路徑中，紅色及FIR信號之總和信號位於另一路徑中。對於每一色彩，對應的差信號位於另一路徑中。將瞭解，輻射源為可操作以發射輻射(例如，電磁輻射)之源。該輻射可包含可見光。替代地，該輻射可包含在可見光譜外之電磁輻射，例如，紅外線輻射。將瞭解，在以上描述中，術語「輻射」與術語「光」同義。對光之任何參考可因此涵蓋在可見光譜外之電磁輻射。
應注意，此配置針對每一色彩選擇使用一個偏光用於照明。可藉由改變讀數之間的偏光(或藉由在讀數內分時多工)而進行每種色彩兩個偏光之量測。然而，為在受益於色彩及偏光之某一分集的同時維持高產出率，不同色彩之集合(每一色彩經線性偏光且其中色彩之一個子集具有一個偏光方向且色彩之另一子集具有不同偏光方向)表示分集與量測產出率之間的良好折衷。為增加分集且不影響產出率，吾人可設想出與此處所呈現之四色方案相似但使用更多色彩(例如，八種或十六種)及混合偏光的實施。
用於每一路徑A及B之光係由各別集光器透鏡總成484A及484B收集。該光接著經過孔隙518A或518B，該孔隙除去來自基板上之光點外部的大部分光。兩個多模光纖520A及520B將每一路徑之所收集光輸送至各別解多工器522A及522B。解多工器522A、522B將每一路徑分裂成原始 的四種色彩，使得總計八個光學信號被遞送至偵測器配置430內之偵測器430A及430B。在一個實務實施例中，光纖係配置於解多工器與偵測器電路板上之八個偵測器元件之間。在此實例中，偵測器不提供空間解析度，但在裝置掃描基板W上之對準標記202時針對每一色彩遞送時變強度信號IA及IB。該等信號實際上為位置相依信號，但係作為與裝置與對準標記之間的實體掃描移動(回顧圖3)同步的時變信號(波形)而接收。
處理單元PU自八個偵測器接收強度波形，且如在已知裝置中，處理此等波形以提供位置量測POS。因為存在八個信號供選擇，所以基於不同波長及入射偏光，裝置可在廣泛多種情形下獲得可使用的量測。就此而言，應記住，對準標記202可埋入數個不同材料及結構層下方。一些波長相比於其他波長將較好地穿透不同材料及結構。處理單元PU習知地處理波形且基於提供最強位置信號之波形而提供位置量測。可忽略剩餘波形。在簡單的實施中，用於每一量測任務之「配方」可基於先前對目標結構之瞭解以及實驗研究而指定將使用哪一信號。在更高階系統中，可使用「色彩動態」或「平滑色彩動態」演算法進行自動選擇以在無先驗知識之情況下識別最好信號。此藉由Jeroen Huijbregtse等人描述於「Overlay Performance with Advanced ATHENATM Alignment Strategies」(Metrology,Inspection,and Process Control for Microlithography XVII(編者為Daniel J.先生)，SPIE論文集第5038卷(2003年))中。
每一透鏡484A、484B將整個場聚焦至每一偵測器430A、430B之每一元件上，每一偵測器係類似於圖3之已知對準感測器的配置。在此實例中及在已知對準感測器中之偵測器實際上為單個光電二極體，且除已描述之掃描運動提供的資訊外，並不提供任何空間資訊。可視需要添加在共軛 光瞳平面中具有空間解析度之偵測器。此情形可(例如)允許使用對準感測器硬體執行角度解析之散射量測方法。
若需要(例如)使用兩個不同偏光來量測位置，則可能需要將對準標記掃描一次以上。又，可能需要在中途經由掃描XY對準標記而切換照明模式。在其他實施例中，可使用光學信號之多工，使得可同時地進行兩個量測。相似地，可應用多工，使得可掃描及量測XY對準標記之不同部分而不切換照明模式。用以執行此多工之簡單方式係藉由分頻多工。在此技術中，運用一特性頻率來調變來自每一對光點及/或偏光之輻射，該特性頻率經選擇為比攜載位置資訊之時變信號之頻率高得多。到達每一偵測器430A、430B之經繞射及經處理光學信號將為兩個信號之混合物，但可使用經調諧至源輻射之各別頻率之濾波器來電子地分離該等信號。亦可使用分時多工，但此情形將需要源與偵測器之間的準確同步。舉例而言，在每一頻率下之調變可為簡單正弦波或方波。
若對於位置感測抑或某一其他形式之度量衡，需要用圓形偏光照明對準標記，則可將四分之一波片(圖中未示)插入光束分光器454與物鏡424之間。此情形具有使線性偏光變成圓形偏光(且使其在由對準標記繞射之後再次改變回)之效應。如前所述，根據對準標記方向選擇光點位置。可藉由在照明源420、光纖442或照明剖面探測光學件446中選擇不同線性偏光而改變圓形偏光之方向(順時針/逆時針)。
在複合目標中對多個光柵之使用亦描述於Huijbregtse等人之論文中。每一光柵具有不同剖面，從而增強(例如)較高繞射階(第3階、第5階、第7階)。位置量測可自此等光柵中之不同者以及自個別光柵上之不同色彩信號導出。在本發明中，假定存在具有簡單的長條圖案但具有分段特 徵之單一光柵。熟習技術之讀者可易於擴展本發明以設想具有具不同圖案之多個光柵的實施例。
圖5為根據本發明之實施例的超連續譜輻射源600之示意性表示。超連續譜輻射源600包含輻射源610、照明光學件620、複數個波導630a至630n及收集光學件640。
輻射源610可操作以產生脈衝式輻射光束。在下文中，輻射源610可被稱作泵輻射源610，且脈衝式輻射光束612可被稱作泵輻射光束612。將瞭解，脈衝式輻射光束612包含複數個順序的、離散的且在時間上分離之輻射脈衝。脈衝式輻射光束通常可具有大體上恆定之脈衝頻率，其可為大約20至80MHz。泵輻射源610可包含雷射。雷射可(例如)包含鎖模雷射。合適的雷射可包括光纖雷射，諸如摻鐿(摻Yb)光纖雷射。其他合適的雷射可包括鈦藍寶石(Ti：藍寶石)雷射。個別輻射脈衝可具有大約0.1至1皮秒之持續時間。
照明光學件620經配置以接收脈衝式泵輻射光束612，且形成複數個脈衝式子光束622a至622n。每一脈衝式子光束622a至622n包含脈衝式泵輻射光束612之一部分。複數個波導630a至630n中之每一者經配置以接收複數個脈衝式子光束622a至622n中之至少一者。在圖5中所展示之實施例中，複數個波導630a至630n中之每一者經配置以接收複數個脈衝式子光束622a至622n中之不同者。舉例而言，複數個波導中之第一波導630a接收複數個脈衝式子光束中之第一脈衝式子光束622a，複數個波導中之第二波導630b接收複數個脈衝式子光束中之第二脈衝式子光束622b，等等。以此方式，脈衝式泵輻射光束612以被動方式被分裂成複數個部分，其中之每一者由複數個波導中之一者接收，且脈衝式泵輻射光束612之功率散 佈在複數個波導上。
複數個波導630a至630n中之每一者經配置，使得在其對應的脈衝式子光束622a至622n經由波導630a至630n傳播時，彼脈衝式子光束622a至622n之光譜經加寬以便產生超連續譜子光束632a至632n。超連續譜輻射源600因此包含複數個波導630a至630n，該複數個波導具有合適的非線性光學性質以允許在波導630a至630n中之每一者中產生超連續譜。
將瞭解，如此處所使用，術語「波導」」意謂經組態以導引波(特定而言，電磁波)之結構。此波導可形成整合光學系統之部分，亦即，其可被提供於「晶片上」。替代地，此波導可為自由空間波導。自由空間波導包括各種不同類型之光纖，包括(例如)光子晶體光纖。
收集光學件640經配置以自複數個波導630a至630n接收超連續譜子光束632a至632n，且將其組合以便形成超連續譜輻射光束Bout，該超連續譜輻射光束係藉由超連續譜輻射源600輸出。
超連續譜輻射源600可尤其適合於在對準標記量測系統內使用。舉例而言，超連續譜輻射源600可對應於分別在圖2及圖4中所展示之照明源220、420，且超連續譜輻射光束Bout可對應於輻射光束222、422。然而，超連續譜輻射源600亦可適合於在其他光學量測系統內(例如，在半導體檢測裝置中)使用。超連續譜輻射源600之其他應用實例為光纖檢測、干涉測量或光譜分析、醫學應用，諸如光學相干斷層攝影、共軛焦顯微鏡等。
超連續譜輻射源600可操作以產生具有相對較寬之光譜的超連續譜輻射光束Bout。舉例而言，超連續譜輻射光束Bout可具有自可見光範圍擴展至遠紅外線之光譜，例如，光譜可自400nm延伸至2500nm。此輻射光束Bout尤其適用於對準標記量測系統，例如，圖3及圖4中所展示之對準感測 器。
使用複數個波導630a至630n用於超連續譜產生之一個優點為：超連續譜輻射源600具有某種程度之冗餘，且甚至在複數個波導630a至630n中之一者失效的情況下，仍可在某種程度上操作。
超連續譜係由於各種非線性光學效應而形成為經由波導傳播之輻射的脈衝。歸因於此等效應之固有非線性本質，即使其產生此等脈衝之泵輻射源穩定使得其輸出輻射光束實質上不具有脈衝間變化，超連續譜輻射源仍通常遭受光譜雜訊、脈衝間波動及輸出模式波動。
超連續譜輻射源600提供如下配置：其中產生(複數個波導630a至630n中之每一者中產生一個)及疊置(藉由收集光學件640)複數個超連續譜632a至632n。此配置優於先前技術配置，此係因為不同的個別超連續譜632a至632n內之雜訊以及脈衝間變化將彼此至少部分地抵消。因此，該配置提供適合用於具有比先前技術配置穩定之輸出之對準標記量測系統的類型之寬譜輻射源。
一般而言，一波導將能夠支援輻射，其限制條件為輻射之強度(亦即，每單位面積之功率)低於用於彼波導之臨限值。若具有高於臨限值之強度的輻射耦合至波導，則波導可損壞。藉由將脈衝式泵輻射光束612分裂成複數個子光束622a至622n，超連續譜輻射源600允許在複數個波導630a至630n上散佈脈衝式泵輻射光束612之功率，該複數個子光束中之每一者經由不同波導傳播以產生超連續譜。此意謂對於該源之給定的所要輸出功率，複數個波導630a至630n中之每一者的截面面積相對於先前技術超連續譜源中之單一波導的截面面積可縮減。
會希望提供具有相對較高的輸出功率(例如，大約1W)之寬頻輻射 源。藉由使用(例如)光子晶體光纖作為非線性光學媒體，具有此數量級之輸出功率的已知超連續譜輻射源係可能的。
在本發明之一些實施例中，甚至對於相對明亮之超連續譜輻射源600(例如，具有大約1W或高於1W之功率)，該等波導之尺寸亦可充分縮減，使得該等波導可包含整合光學件。亦即，可將該等波導提供於晶片上(例如，作為整合光學系統)，且可使用半導體製造技術而形成該等波導。舉例而言，超連續譜輻射源600可具有大約1W之輸出功率。為達成此功率，泵輻射源610可提供約2至10W或稍大之輸入功率，以便顧及經由超連續譜輻射源600之功率損失。超連續譜輻射源600可包含大約1000個波導630a至630n，使得每一波導630a至630n支援具有大約1mW(例如，在2至10mW之範圍內)之功率的子光束622a至622n。具有大約1mW之功率的輻射光束可允許充分縮減波導630a至630n之尺寸，使得波導630a至630n可包含整合光學件。
圖6a展示作為整合光學系統651之部分而提供的波導650之一部分在垂直於波導650之光軸的平面(x-y平面)中(亦即，在垂直於輻射經由使用中之波導650傳播所沿的方向的平面中)的截面圖。圖5中所展示之複數個波導630a至630n中之任一者或全部可大體上採用波導650之形式。
波導650係由諸如氮化矽(Si3N4)之合適的非線性光學材料形成，且由諸如矽或二氧化矽(SiO2)之包覆材料652包圍。
將瞭解，波導650大體上在垂直於圖6a之平面的方向(亦即，z方向)上延伸。波導650之截面形狀及大小在z方向上沿其範圍可大體上恆定。為說明此情形，圖6b展示圖6a中所展示之波導650之一部分的部分截面圖，其中包覆材料652未經展示。
波導650可具有大約1μm或小於1μm之寬度653，且可具有大約幾個100nm之高度654。波導可在z方向上延伸大約幾毫米之距離。
可至少部分地使用半導體製造技術而形成波導650。舉例而言，可將抗蝕劑層施加至由包覆材料652形成之基板，且可使用微影技術圖案化抗蝕劑。此抗蝕劑可接著用以在包覆材料652中選擇性地蝕刻出溝槽以用於接收波導650。應注意，抗蝕劑可經圖案化使得可在蝕刻程序期間同時形成複數個溝槽(各自用於接收不同波導)。舉例而言，超連續譜輻射源之複數個波導630a至630n可形成於共同基板上。波導650可藉由將材料(例如，氮化矽)沈積至在蝕刻程序期間形成之溝槽中而形成。舉例而言，可(例如)使用低壓化學氣相沈積(LPCVD)技術沈積氮化矽以便自氮化矽形成高品質固體波導650。最後，可將包覆材料652層施加於波導650上方且使包覆材料652圍繞以便用包覆材料652充分圍封波導650。
採用(例如)圖6a及圖6b中所展示之波導650之形式的晶片上波導相比(例如)用於超連續譜產生之自由空間波導(例如，光子晶體光纖)通常具有較小相互作用長度，引起超連續譜產生之非線性程序可在較小相互作用長度上起作用。舉例而言，晶片上波導(例如，採用圖6a及圖6b中所展示之波導650之形式)可具有10mm或小於10mm之長度。
又，相對於先前技術超連續譜源中之單一波導的雜訊以及脈衝間變化，此情形縮減藉由複數個波導630a至630n中之每一者產生的超連續譜632a至632n之雜訊以及脈衝間變化。
因此，超連續譜輻射源600允許在輸出雜訊以及脈衝間變化方面的雙重改良。相比先前技術配置，可產生具有較穩定輸出之每一個別超連續譜632a至632n(對於給定的總輸出功率)，且此外，組合複數個超連續譜 632a至632n以至少部分地平均化雜訊以及脈衝間波動。
此外，晶片上波導之性質允許超連續譜輻射源600受益於對由超連續譜輻射源600輸出之超連續譜輻射光束Bout的較好模式控制及偏光控制。提供此等益處之晶片上波導之性質包括：晶片上波導之相對較短的相互作用長度、整合光學件之折射率對比(波導材料與包覆材料之間)，及用於晶片上波導之製造技術。
照明光學件620及收集光學件640可採用複數個不同形式中之任一者，如現參看圖7、圖8a、圖8b、圖9a及圖9b所論述。
圖7展示圖5之超連續譜輻射源600之第一實施例700。在圖7中所展示之實施例中，作為一實例，展示僅四個超連續譜產生波導630a至630d。在此第一實施例中，照明光學件620及收集光學件640兩者均由波導系統(其可為整合光學件或光纖)實施。
照明光學件620包含一主要波導721、兩個次要波導722、723以及四個三級波導724至727。主要波導721接收泵輻射光束612且耦接至兩個次要波導722、723，(例如)使得兩個次要波導722、723中之每一者接收泵輻射光束612之功率的一半。又，兩個次要波導722、723中之每一者分別耦接至三級波導724、725及726、727中之兩者，(例如)使得四個三級波導724至727中之每一者接收泵輻射光束612之功率的四分之一。四個三級波導724至727中之每一者耦接至四個超連續譜產生波導630a至630d中之不同者。
圖7中所展示之照明光學件620包含波導之複數個層級或階段，每一層級或階段相較於先前層級具有多達兩倍的波導。舉例而言，主要波導721可被視為第一層級，次要波導722、723可被視為第二層級，且三級波 導724至727可被視為第三層級。如上所解釋，在圖7中所展示之實施例中，僅展示四個超連續譜產生波導630a至630d，且因此照明光學件包含三個層級。
在此實例實施例中，照明光學件620之給定層級的每一波導內之輻射耦合至下一層級上之兩個波導，使得下一層級上之兩個波導中之每一者接收輻射之功率的一半。將瞭解，輻射可在下一層級上之兩個波導之間以各種不同方式分裂。舉例而言，來自特定層級上之波導的輻射之功率之一不同部分可耦合至下一層級上之波導中之每一者中。此外，在替代實施例中，給定層級之每一波導內之輻射可耦合至下一層級上之大於兩個波導，使得下一層級上之大於兩個波導中之每一者接收輻射之功率的所要分率。
收集光學件640包含四個主要波導741至744、兩個次要波導745、746以及一個三級波導747。主要波導741至744各自接收藉由波導630a至630d中之一者輸出的超連續譜子光束632a至632d中之不同者。兩個次要波導745、746中之每一者分別耦接至主要波導741、742及743、744中之兩者，使得兩個次要波導745、746中之每一者接收及組合超連續譜子光束632a至632d中之兩者。三級波導747耦接至兩個次要波導745、746，使得三級波導747接收及組合所有四個超連續譜子光束632a至632d。
圖7中所展示之收集光學件640包含波導之複數個層級，每一層級具有多達先前層級之一半的波導。舉例而言，主要波導741至744可被視為第一層級，次要波導745、746可被視為第二層級，且三級波導747可被視為第三層級。如上所解釋，在圖7中所展示之實施例中，僅展示四個超連續譜產生波導630a至630d，且因此收集光學件包含三個層級。
在此實例實施例中，收集光學件640之給定層級的每一波導內之輻射 耦合至下一層級上之兩個波導，使得下一層級上之兩個波導中之每一者接收輻射之功率的一半。將瞭解，輻射可在下一層級上之兩個波導之間以各種不同方式分裂。舉例而言，來自特定層級上之波導的輻射之功率之一不同部分可耦合至下一層級上之波導中之每一者中。此外，在替代實施例中，給定層級之每一波導內之輻射可耦合至下一層級上之大於兩個波導，使得下一層級上之大於兩個波導中之每一者接收輻射之功率的所要分率。
在圖7中所展示之實施例中，僅展示四個超連續譜產生波導630a至630d。當然將理解，可擴展此配置以併有大於四個超連續譜產生波導。熟習此項技術者將顯而易見，此擴展可藉由提供採用與圖7中所展示之照明光學件及收集光學件相同的一般形式但各自具有大於三個波導層級的照明光學件及收集光學件來達成。
形成照明光學件620及收集光學件640之波導721至727及741至747可為單模式或多模式波導。
此外，形成照明光學件620及收集光學件640之波導721至727及741至747可包含整合光學件、自由空間光學件或兩者之組合。如上文所解釋，在一些實施例中，超連續譜輻射源600可包含大約1000個波導630a至630n。此等波導630a至630n中之每一者可(例如)支援具有大約1mW之功率的子光束622a至622n。對於此等實施例，可擴展圖7中所展示之照明光學件及收集光學件之一般形式，使得存在大於三個波導層級。舉例而言，照明光學件及收集光學件中之每一者可包含11個波導層級，每一層級之數目與前一層級相差2倍。此配置允許存在1024(210)個超連續譜產生波導630a至630n。一般而言，具有足夠低之功率的照明光學件620及收集光學件640中之波導之層級可實施為整合光學件。舉例而言，最接近超連續譜 產生波導630a至630n之波導之層級可實施為整合光學件。一般而言，具有足夠高之功率以使實施為整合光學件不切實際的照明光學件620及收集光學件640中之波導之層級可實施為自由空間光學件。舉例而言，最遠離超連續譜產生波導630a至630n之波導之層級可實施為整合光學件。
如上文所論述，在替代實施例中，給定層級之每一波導內之輻射可耦合至下一層級上之大於兩個波導，使得下一層級上之大於兩個波導中之每一者接收輻射之功率的所要分率。在一項實施例中，照明光學件620及收集光學件640可經實施，使得單一波導直接耦接至超連續譜產生波導630a至630n中之每一者。然而，尤其對於包含大量超連續譜產生波導630a至630n(例如，大約1000個)之實施例，上文所描述之配置可能更易於實施，其中照明光學件620及收集光學件640中之每一者包含複數個不同層級。
圖8a及圖8b展示圖5之超連續譜輻射源600之第二實施例800的兩個變化。
在圖8a、圖8b中所展示之實施例800中，僅展示四個超連續譜產生波導630a至630d。如同圖7中所展示之實施例700，此僅用以提供此實施例800之特定說明性實例，且熟習此項技術者將顯而易見圖8a、8b之實施例800可如何擴展為具有大於(或小於)四個超連續譜產生波導之實施例。在此第二實施例中，照明光學件620及收集光學件640兩者均由透鏡系統實施。
圖8a及圖8b中之照明光學件620包含準直光學件821及聚焦光學件822。
準直光學件821包含聚焦透鏡(例如，凸透鏡)，其經配置以自泵輻射 源610接收泵輻射光束612且使泵輻射光束612準直並將其引導至聚焦光學件822上。特定而言，準直光學件821可經配置以實質上均勻地照明聚焦光學件822。
聚焦光學件822經配置以將泵輻射光束612之一不同部分光學耦合至四個超連續譜產生波導630a至630d中之每一者。特定而言，聚焦光學件822經配置以將泵輻射光束612之一不同部分聚焦至在四個超連續譜產生波導630a至630d中之每一者之入口處或接近該入口的焦點。為達成此聚焦，聚焦光學件822包含聚焦透鏡822a至822d之陣列，其中之每一者經配置以將泵輻射光束612之一不同部分聚焦至在四個超連續譜產生波導630a至630d中之每一者之入口處或接近該入口的焦點。聚焦透鏡822之陣列可包含一維陣列或二維陣列。舉例而言，每一聚焦透鏡822a至822d可包含球面透鏡。個別聚焦透鏡822a至822d中之每一者可包含微透鏡。微透鏡可為直徑小於1mm之透鏡。
一般而言，可使用整合光學件或自由空間光學件來實施聚焦光學件822。將瞭解，上文所描述之實施例僅為合適聚焦光學件822之一個實例，在該實施例中，聚焦光學件822包含聚焦微透鏡822a至822d之陣列。聚焦微透鏡822a至822d之此陣列的實施可相對簡單。由於泵輻射光束612可為單色，因此在替代實施例中，聚焦光學件822可包含經配置以產生包含最大值之陣列之繞射圖案的光學系統，每一最大值與超連續譜產生波導630a至630d中之一者一致。此等最大值可各自包含泵輻射光束612之一不同部分，且可被聚焦至在四個超連續譜產生波導630a至630d中之每一者之入口處或接近該入口的焦點。用於實施此聚焦光學件822之合適光學系統可包含以下各者中之一或多者：繞射光柵、空間光調變器(SLM)，或菲 涅爾透鏡之陣列。
圖8a及圖8b中之收集光學件640包含準直光學件841及聚焦光學件842。
準直光學件841包含聚焦透鏡(例如，凸透鏡)，其經配置以自複數個波導630a至630n中之每一者接收超連續譜子光束632a至632n且使其準直。在替代實施例中，準直光學件841可包含任何多色聚焦光學件，包括凹面鏡。準直光學件841經配置使得如此準直之超連續譜子光束632a至632n在空間上鄰近，使得其實際上經組合以便形成超連續譜輻射光束Bout，該超連續譜輻射光束係藉由超連續譜輻射源800輸出。
準直光學件841經配置以將超連續譜輻射光束Bout引導至聚焦光學件842上。又，聚焦光學件842經配置以將超連續譜輻射光束Bout光學耦合至光纖850，該光纖可將超連續譜輻射光束Bout引導至使用該超連續譜輻射光束Bout之裝置(例如，對準感測器)。聚焦光學件842包含聚焦透鏡，例如，凸透鏡。
在圖8a及圖8b中所展示之實施例800中，僅展示四個超連續譜產生波導630a至630d。當然將理解，可擴展此配置以併有大於四個超連續譜產生波導。
光纖850可為單模式或多模式波導。在圖8a中所展示之配置中，聚焦光學件842直接耦接至光纖850中。此配置可適合於超連續譜輻射光束Bout之多模式輸出。在圖8b中所展示之配置中，聚焦光學件842經由針孔孔隙851耦接至光纖850中。此配置可適合於超連續譜輻射光束Bout之單模式輸出。針孔孔隙851充當空間濾光器。此針孔孔隙或單模式波導可用作波前濾光器。針孔孔隙851可經配置以消除經聚焦波之高空間頻率波前缺陷。 有利地，此針孔孔隙851之衰減相對獨立於輻射之波長，使得針孔孔隙851不會顯著地影響超連續譜輻射光束Bout之光譜之總體形狀。
圖9a及圖9b展示圖5之超連續譜輻射源600之第三實施例900的兩個變化。
在圖9a、圖9b中所展示之實施例900中，僅展示四個超連續譜產生波導630a至630d。如同圖7中所展示之實施例700，此僅用以提供此實施例900之特定說明性實例，且熟習此項技術者將顯而易見圖9a、9b之實施例900可如何擴展為具有大於(或小於)四個超連續譜產生波導之實施例。在此第二實施例中，照明光學件620及收集光學件640兩者均由光纖或波導系統實施。
照明光學件620通常採用圖7中所展示及上文所描述之形式，且此處將不進一步予以描述。
收集光學件640包含四個透鏡光纖941至944。透鏡光纖941至944(亦被稱作錐形光纖)中之每一者耦接至超連續譜產生波導630a至630d中之不同者，使得其接收由彼波導630a至630d輸出之超連續譜子光束632a至632d。此配置係有益的，此係因為此等透鏡光纖941至944與超連續譜產生波導630a至630d之間耦接係尤其高效的。透鏡光纖941至944可與超連續譜產生波導630a至630d之基模匹配。
四個透鏡光纖941至944皆光學耦合至輸出光纖950，使得超連續譜子光束632a至632d中之每一者自四個透鏡光纖941至944中之一者傳播至輸出光纖950中。可使用可包含(例如)一或多個熔融光纖耦接件之耦接件945達成此耦接。
耦接件945經配置使得超連續譜子光束632a至632d經有效地組合以便 形成超連續譜輻射光束Bout，該超連續譜輻射光束係藉由超連續譜輻射源900經由輸出光纖950輸出。
在圖9a及圖9b中所展示之實施例900中，僅展示四個超連續譜產生波導630a至630d。當然將理解，可擴展此配置以併有大於四個超連續譜產生波導。
光纖950可為單模式或多模式波導。在圖9a中所展示之配置中，輸出光纖950為適合於輸出多模式超連續譜輻射光束Bout之多模光纖。在圖9b中所展示之配置中，在耦接件945之後，輸出光纖950具備針孔孔隙951。以此方式，可藉由針孔孔隙951在空間上對來自(多模式)光纖950之輸出濾光。針孔孔隙951可安置成接近光纖950之末端，且自四個透鏡光纖941至944傳播之超連續譜子光束632a至632d可聚焦於針孔孔隙951處或接近針孔孔隙而聚焦。舉例而言，可使用安置於透鏡光纖941至944與針孔孔隙951之間以將光耦合至光纖950中的聚焦光學件(例如，透鏡)來達成此聚焦。此配置可適合於超連續譜輻射光束Bout之單模式輸出。
在本發明之一些實施例中，收集光學件640可包含一或多個光混合棒。舉例而言，光混合棒可通常採用揭示於公開的專利申請案WO2013/088295及WO2013/114259中的形式。舉例而言，光混合棒可包含由美國巴林頓之埃德蒙光學公司的Synopsys光學解決方案組或德國美因茨之肖特股份公司的光照與成像部門出售的產品中之一者。光混合棒係採用多次內反射以使光束均勻化之擠壓棒。典型的光混合棒係由透明塑膠製成，且直徑為大約1cm且長度為大約10cm。不均勻光束在一個末端處進入混合棒，沿混合棒之長度經全內反射(多次)且在混合棒之相對末端上射出。所發射光束相比入射光束通常更為均勻。混合效能在很大程度上取決 於混合棒之截面形狀。傳統的混合棒具有(例如)圓形、正方形或六邊形形狀且導致適度混合。舉例而言，光混合棒可為伸長元件，該伸長元件包含既非圓形亦非正多邊形但(例如)屬於混亂撞球(chaotic billiard)截面形狀之截面形狀(橫向於其長度)。此等混合棒導致非相干光束之很大程度上增強之均勻化，如公開的專利申請案WO2013/088295及WO2013/114259中所揭示。
光混合棒係採用多次內反射以使光束均勻化之擠壓棒。此等已知的光學元件適合於組合及/或混合多個輸入光束且形成均勻的輸出光束。由於光混合棒包含散射材料，因此其可導致由超連續譜輻射源600輸出之輻射的脈衝在時間上加寬。典型的光混合棒係由透明塑膠製成，且直徑為大約1cm且長度為大約10cm。在混合棒之一個末端處進入混合棒的不均勻光束沿混合棒經多次全內反射，且在光混合棒之相對末端處射出混合棒。射出光混合棒之光束剖面相比入射光束通常更為均勻。混合效能取決於混合棒之截面形狀。舉例而言，光混合棒之截面可為圓形、正方形或六邊形。此類配置可導致適度混合。舉例而言，可使用混亂撞球截面形狀達成較大程度之光混合。此類混合棒(使用混亂撞球截面形狀)導致非相干光束之很大程度上增強之均勻化。
圖7、圖8a、圖8b、圖9a及圖9b中所展示之配置700、800、900展示以下兩者之實例：照明光學件620，其提供自泵輻射源610至超連續譜產生波導630a至630n之被動耦合；及收集光學件640，其提供超連續譜產生波導630a至630n與超連續譜輻射源600之輸出之間的耦合。將瞭解，照明光學件620及收集光學件640不限於此等實施例，且任一者或兩者可藉由替代光學耦接件實施。特定而言，可視需要組合上文在圖7、圖8a、圖 8b、圖9a及圖9b中所描述之光學耦接件中之兩者或兩者以上。
將瞭解，輻射源為可操作以發射輻射(例如，電磁輻射)之源。該輻射可包含可見光。因此將瞭解，術語「輻射」可與術語「光」同義。
儘管已特定地參考供位置量測裝置使用之對準方法，但應理解，本文中所描述之量測不對稱性的方法亦可用以量測基板之多個層之間的疊對。舉例而言，可在量測基板之不同層的粗略特徵與精細特徵之間的疊對時應用該方法。
儘管可在本文中特定地參考在對準量測系統之內容背景中的根據本發明之輻射源之實施例，但在其他光學量測系統中(例如，一般在半導體檢測裝置中)亦可使用該輻射源之實施例。此外，可有利地在除微影外之其他技術領域(諸如，醫學斷層攝影、光纖或組件衰減之量測、干涉測量或光譜分析、光學相干斷層攝影、共軛焦顯微鏡、奈米技術、生物醫學、消費型電子裝置等)中應用根據本發明之輻射源，其為在具有相對較低之雜訊的情況下產生寬譜的超連續譜源。
儘管可在本文中特定地參考在微影裝置之內容背景中的本發明之實施例，但本發明之實施例可用於其他裝置中。舉例而言，根據本發明之實施例輻射源可用於醫學應用，例如，作為醫療器件內之度量衡系統之部分。本發明之實施例可形成光罩檢測裝置、度量衡裝置或量測或處理諸如晶圓(或其他基板)或光罩(或其他圖案化器件)之物件之任何裝置之零件。此等裝置可一般被稱作微影工具。此微影工具可使用真空條件或環境(非真空)條件。
應理解，控制對準感測器、處理由對準感測器偵測之信號且自此等信號計算適合用於控制微影圖案化程序之位置量測的處理單元PU通常將 涉及某一種類之電腦總成，其將不予以詳細地描述。該電腦總成可為在微影裝置外部之專用電腦，其可為專用於對準感測器之一或多個處理單元，或替代地其可為整體上控制微影裝置之中央控制單元LACU。該電腦總成可經配置用於載入包含電腦可執行程式碼之電腦程式產品。此可使電腦總成能夠在電腦程式產品被下載時控制運用對準感測器AS進行之微影裝置之前述使用。
儘管在本文中可特定地參考微影裝置在IC製造中之使用，但應理解，本文中所描述之微影裝置可具有其他應用，諸如製造整合光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭等。熟習此項技術者將瞭解，在此等替代應用之內容背景中，可認為本文中對術語「晶圓」或「晶粒」之任何使用分別與更一般術語「基板」或「目標部分」同義。可在曝光之前或之後在(例如)塗佈顯影系統(通常將抗蝕劑層施加至基板且顯影經曝光抗蝕劑之工具)或度量衡工具及/或檢測工具中處理本文中所提及之基板。在適用情況下，可將本文中之揭示內容應用於此等及其他基板處理工具。另外，可將基板處理一次以上，例如，以便產生多層IC，使得本文中所使用之術語「基板」亦可指已經含有多個經處理層之基板。
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的使用，但將瞭解，本發明可用於其他應用(例如，壓印微影)中，且在內容背景允許之情況下不限於光學微影。在壓印微影中，圖案化器件中之構形界定產生於基板上之圖案。可將圖案化器件之構形壓入被供應至基板之抗蝕劑層中，在基板上，抗蝕劑係藉由施加電磁輻射、熱、壓力或其組合而固化。在抗蝕劑固化之後，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，包括紅外線輻射(例如，具有介於800nm至2.5μm之間的波長)、可見光輻射(例如，具有介於380nm至800nm之間的波長)、紫外線(UV)輻射(例如，具有365、248、193、157或126nm之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如，具有在5至20nm之範圍內的波長)。在(例如)使用圖1A中所展示之微影裝置的基板曝光之內容背景中，術語「輻射」及「光束」可包括：紫外線(UV)輻射(例如，具有365、248、193、157或126nm之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如，具有在5至20nm之範圍內的波長)，以及粒子束，諸如離子束或電子束。在由圖5中所展示之超連續譜輻射源600輸出的超連續譜輻射光束Bout之內容背景中，術語「輻射」及「光束」可包括：紅外線輻射(例如，具有介於800nm至2.5μm之間的波長)，及可見光輻射(例如，具有介於380nm至800nm之間的波長)。
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。
雖然上文已描述本發明之特定實施例，但將瞭解，可以與所描述不同之其他方式來實踐本發明。舉例而言，本發明可採用以下各者之形式：電腦程式，其含有描述如上文所揭示之方法的機器可讀指令之一或多個序列；或資料儲存媒體(例如，半導體記憶體、磁碟或光碟)，其具有儲存於其中之此電腦程式。
以上描述意欲為說明性而非限制性的。因此，熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離下文所闡明之申請專利範圍之範疇的情況下對所描述之本發明進行修改。

Claims (16)

  1. 一種超連續譜輻射源，其包含：照明光學件，其經配置以接收具有一功率之一脈衝式泵輻射光束且形成複數個脈衝式子光束，每一脈衝式子光束包含該脈衝式泵輻射光束之一部分；複數個波導，其各自經配置以接收該複數個脈衝式子光束中之至少一者且加寬彼脈衝式子光束之一光譜以便產生一超連續譜子光束，其中該脈衝式泵輻射光束之該功率係分散至該複數個波導；及收集光學件，其經配置以自該複數個波導接收該超連續譜子光束且將其組合以便形成一超連續譜輻射光束。
  2. 如請求項1之超連續譜輻射源，其中該複數個波導包含整合光學件。
  3. 如請求項2之超連續譜輻射源，其中該複數個波導係由氮化矽(Si3N4)形成且由一包覆材料包圍。
  4. 如請求項3之超連續譜輻射源，其中該包覆材料為矽或二氧化矽(SiO2)。
  5. 如請求項2或3之超連續譜輻射源，其中該複數個波導係形成於一共同基板上。
  6. 如請求項2或3之超連續譜輻射源，其中該複數個波導具有大約1μm或小於1μm之一寬度及大約500nm或小於500nm之一高度。
  7. 如請求項2或3之超連續譜輻射源，其中該複數個波導中之每一者具有10mm或小於10mm之一長度。
  8. 如請求項1至3中任一項之超連續譜輻射源，其中該脈衝式泵輻射光束之功率散佈在該複數個波導上。
  9. 如請求項1至3中任一項之超連續譜輻射源，其中該超連續譜輻射光束具有包含在400至2600nm之波長範圍內之輻射的一光譜。
  10. 如請求項1至3中任一項之超連續譜輻射源，其包含100個或大於100個波導。
  11. 如請求項1至3中任一項之超連續譜輻射源，其中該照明光學件及/或該收集光學件包含複數個波導群組，該複數個波導群組經順序定序，且其中來自每一波導群組之該等波導光學耦合至該序列中之下一個波導群組中的複數個波導。
  12. 如請求項1至3中任一項之超連續譜輻射源，其中該照明光學件及/或該收集光學件包含複數個透鏡光纖，該等透鏡光纖中之每一者耦接至該複數個波導中之至少一者。
  13. 如請求項1至3中任一項之超連續譜輻射源，其中該照明光學件包含一第一光學件及一聚焦光學件，其中該第一光學件經配置以自該輻射源接收該輻射光束且將其引導至該聚焦光學件上，且其中該聚焦光學件經配置以將該泵輻射光束之一不同部分光學耦合至該複數個波導中之至少兩者。
  14. 一種光學量測系統，其包含如請求項1至13中任一項之超連續譜輻射源。
  15. 一種對準標記量測系統，其包含：如請求項1至13中任一項之超連續譜輻射源；一光學系統，其可操作以將該超連續譜輻射光束投影至支撐於一基板台上之一基板上的一對準標記上；一感測器，其可操作以偵測由該對準標記繞射/散射之輻射且輸出含有與該對準標記之一位置相關之資訊的一信號；及一處理器，其經組態以自該感測器接收該信號且取決於該信號而判定該對準標記相對於該基板台之一位置。
  16. 一種微影裝置，其包含如請求項15之對準標記量測系統。
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