TWI683086B - 用於偵測基板表面變化的方法及裝置 - Google Patents

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瑟拉希 羅伊
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Abstract

本發明揭示一種用於偵測一基板之一表面上之變化的方法及關聯檢測裝置。該方法包含將經圖案化檢測輻射提供至一基板之一表面。該檢測輻射經圖案化使得一對應增強場之一振幅係以對應於該經圖案化檢測輻射之一方式予以調變。接收由該增強場與該基板表面之間的相互作用引起的散射輻射，且基於該增強場與該基板表面之間的該相互作用偵測該基板之該表面上之變化。亦揭示一種偵測所接收輻射之至少一個特性之任何改變的方法，該等改變係由在該光學元件之該表面處一表面電漿之產生而誘發。

Description

用於偵測基板表面變化的方法及裝置
本發明係關於一種用於檢測基板表面，且尤其用於偵測基板表面變化的方法及裝置。
微影製程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)之製程。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(其替代地被稱作光罩或倍縮光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上之電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如矽晶圓)上之目標部分(例如包含晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上來進行圖案之轉印。可涉及步進移動及/或掃描移動，以在橫越基板之順次目標部分處重複圖案。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。
在微影製程中，需要頻繁地進行所產生結構之量測，例如以用於製程控制及驗證。用於進行此類量測之各種工具係已知的，包括常常用以量測臨界尺寸(CD)之掃描電子顯微鏡，及用以量測微影裝置之疊對(在不同圖案化步驟中形成之圖案之間(例如，在一器件中之兩個層之間)的對準準確度)及散焦之特殊化工具。近來，已開發供微影領域中使用 的各種形式之散射計。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之「光譜」。可藉由各種技術來執行所關注屬性之判定：例如，藉由諸如嚴密耦合波分析或有限元素方法之反覆途徑而進行的目標結構之重新建構；庫搜尋；及主成份分析。
已知散射計之實例包括US2006033921A1及US2010201963A1中所描述的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(例如40微米乘40微米)光柵，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，如已公佈專利申請案US2006066855A1中所描述。US20110027704A1、US2006033921A1及US2010201963A1中亦揭示方法及散射計。隨著微影處理中之實體尺寸縮減，需要檢測愈來愈小的特徵，且亦需要縮減由專用於度量衡之目標佔據之空間。本發明不限於應用於任何特定類型之檢測裝置，或甚至通常應用於檢測裝置。所有此等申請案之內容係以引用方式併入本文中。
已公佈專利申請案US2009316979A1中揭示包含固體浸潤透鏡(SIL)之角度解析散射計之實例。SIL與目標之極近接導致大於1的極高效NA。已公佈專利申請案US2016061590A1中揭示此SIL在用於半導體度量衡之檢測裝置中的應用。為了利用增大之數值孔徑，需要設定SIL與目標之間的間隙且將該間隙維持至一最佳值。舉例而言，間隙可為幾十奈米，例如在10奈米至100奈米之範圍內，從而維持近場中之SIL與基板的光學相互作用。已公佈專利申請案中及尚未公佈之國際專利申請案 PCT/EP2016/058640(2016年4月19日申請；在本申請案之優先權日期時未公佈)中描述用於控制SIL元件之高度之配置。所有所提及申請案之內容亦以引用方式併入本文中。
目前，並不可得到能夠以足夠精度及速度有效地且高效地偵測橫越基板之整個表面之奈米尺度缺陷及變化的市售裝置。為了商業上可行，大小小於40奈米之缺陷必須可在大致10奈米及較佳更小的位置準確度內偵測到。此外，出於商業可行性原因，需要能夠在大致1小時內執行整個基板表面之量測。
雖然存在滿足此等要求中之一些之裝置，但目前並不存在同時滿足全部三種要求之市售裝置。
在本發明之一第一態樣中，提供一種用於偵測一基板之一表面上之變化之方法，該方法包含：將檢測輻射提供至一基板之一表面，其中該檢測輻射經圖案化使得一對應增強場之一振幅係以對應於該經圖案化檢測輻射之一方式予以調變；接收由該增強場與該基板表面之間的相互作用引起的散射輻射；及基於該增強場與該基板表面之間的該相互作用偵測該基板之該表面上之變化。
在本發明之一第二態樣中，提供一種用於偵測一基板之一表面上之變化之方法，該方法包含：以經組態以產生一增強場之一角度將檢測輻射提供至一光學元件之一表面；將該光學元件之該表面定位成與該基板之該表面相隔小於該經圖案化檢測輻射之一波長的一距離內；接收由該光學元件反射之後的該檢測輻射；及偵測該所接收輻射之至少一個特性之任何改變，該等改變係由在該光學元件之該表面處一表面電漿之產生而 誘發。
在本發明之一第三態樣中，提供一種用於偵測一基板之一表面之變化之裝置，該裝置包含：一照明系統，其可操作以提供一檢測輻射；圖案化構件，其經組態以圖案化該檢測輻射使得一對應增強場之一振幅以對應於該經圖案化檢測輻射之一方式予以調變；及一第一偵測器，其可操作以偵測由該經圖案化增強場與該基板表面之間的相互作用造成的散射輻射。
在本發明之一第四態樣中，提供一種用於偵測一基板之一表面之變化之檢測裝置，該檢測裝置包含：一光學元件；一照明系統，其可操作而以經組態以產生一增強場之一角度將一檢測輻射提供至該光學元件之一表面；一第一偵測器，其可操作以偵測由該經圖案化消逝場與該基板表面之間的相互作用造成的所接收輻射；及處理構件，其可操作以偵測該所接收輻射之至少一個特性之任何改變，該等改變係由在該光學元件之該表面處一表面電漿之產生而誘發。
在本發明之一第五態樣中，提供一種用於偵測一基板之一表面上之變化之近場掃描光學顯微法方法，該方法包含：將檢測輻射提供至一基板之一表面；及偵測已自該基板散射的所得散射輻射，其中該偵測係自相對於該基板之該表面小於該檢測輻射之一波長的一距離內予以執行，藉此產生一消逝場。
在本發明之一第六態樣中，提供一種用於偵測一基板之一表面上之變化之近場掃描光學顯微法裝置，該裝置包含：一照明系統，其用於將檢測輻射提供至一基板之一表面；及一光學顯微法偵測器陣列，其用於偵測已自該基板散射的所得散射輻射，其中該光學顯微法偵測器陣列 當在使用中時定位成相對於該基板之該表面小於該檢測輻射之一波長的一距離內，藉此產生一消逝場。
下文參考隨附圖式來詳細地描述本發明之另外態樣、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類實施例。基於本文中含有之教示，額外實施例對於熟習相關技術者而言將顯而易見。
AD‧‧‧調整器
AS‧‧‧對準感測器
B‧‧‧輻射光束
BD‧‧‧光束遞送系統
BK‧‧‧烘烤板
C‧‧‧目標部分
CH‧‧‧冷卻板
CO‧‧‧聚光器
CP‧‧‧收集路徑
DE‧‧‧顯影器
EXP‧‧‧曝光站
F‧‧‧焦距
IF‧‧‧位置感測器
IL‧‧‧照明系統/照明器
IN‧‧‧積光器
I/O1‧‧‧輸入/輸出埠
I/O2‧‧‧輸入/輸出埠
IP‧‧‧照明路徑
LA‧‧‧微影裝置
LACU‧‧‧微影裝置控制單元
LB‧‧‧裝載匣
LC‧‧‧微影製造單元
LS‧‧‧位階感測器
M1‧‧‧光罩對準標記
M2‧‧‧光罩對準標記
MA‧‧‧圖案化器件
MEA‧‧‧量測站
MET‧‧‧度量衡系統
MT‧‧‧圖案化器件支撐件或支撐結構
O‧‧‧光軸
P‧‧‧光瞳平面
P'‧‧‧光瞳平面
P"‧‧‧平面
P1‧‧‧基板對準標記
P2‧‧‧基板對準標記
PM‧‧‧第一定位器
PS‧‧‧投影系統
PU‧‧‧處理單元
PW‧‧‧第二定位器
RF‧‧‧參考框架
RO‧‧‧基板處置器或機器人
RP‧‧‧參考路徑
S‧‧‧光點
S'‧‧‧照明光點
SC‧‧‧旋塗器
SCS‧‧‧監督控制系統
SO‧‧‧輻射源
T‧‧‧度量衡目標/基板目標
T'‧‧‧光柵目標
TCU‧‧‧塗佈顯影系統控制單元
W‧‧‧基板
WTa‧‧‧基板台
WTb‧‧‧基板台
11‧‧‧輻射源
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
14‧‧‧參考鏡面
15‧‧‧部分反射表面
16‧‧‧顯微鏡物鏡/透鏡
19‧‧‧偵測器
60‧‧‧透鏡元件/固體浸潤透鏡(SIL)
62‧‧‧框架/組件
64‧‧‧臂/組件
66‧‧‧致動器/組件
90‧‧‧固體浸潤透鏡(SIL)
100‧‧‧固體浸潤透鏡(SIL)
120‧‧‧光學組件/固體浸潤透鏡(SIL)
150‧‧‧光學組件
600‧‧‧光學系統
602‧‧‧半球形上部表面
606‧‧‧照明輻射射線
607‧‧‧光學的偵測及處理組件
608‧‧‧焦點/輻射
610‧‧‧下部表面
612‧‧‧光束截止器
614‧‧‧缺陷
616‧‧‧在量測中之基板
618‧‧‧輻射之部分
620‧‧‧射線錐/射線/照明錐/散射輻射
620'‧‧‧照明錐
622‧‧‧中心部分
624‧‧‧外部部分
632‧‧‧暗中心區
634‧‧‧亮外部區
702‧‧‧輻射
706‧‧‧入射角
708‧‧‧消逝場
709‧‧‧曲線圖
712‧‧‧量測中之基板
714‧‧‧缺陷
716‧‧‧散射輻射
801‧‧‧第一步驟
802‧‧‧第二步驟
803‧‧‧第三步驟
900‧‧‧裝置
902‧‧‧光學系統
907‧‧‧光學系統
908‧‧‧經圖案化檢測輻射
910‧‧‧下部表面/第一光學表面
914‧‧‧缺陷
916‧‧‧基板
920‧‧‧散射輻射
922‧‧‧輻射源
924‧‧‧光學組件
926‧‧‧光學組件
928‧‧‧輸入檢測輻射
930‧‧‧圖案化組件
940‧‧‧一維週期性圖案
942‧‧‧二維週期性圖案
944‧‧‧非週期性二維圖案
950‧‧‧跡線
952‧‧‧峰值
954‧‧‧谷值
1001‧‧‧增強層
1003‧‧‧增強層
1010‧‧‧下部表面
1030‧‧‧圖案化組件
1040‧‧‧第二例示性圖案
1041‧‧‧線性圖案組件
1042‧‧‧第一例示性圖案
1102‧‧‧入射輻射
1104‧‧‧內部表面
1106‧‧‧入射角
1108‧‧‧第二例示性增強層
1110‧‧‧入射角
1112‧‧‧電漿
1150‧‧‧反射輻射之強度
1208‧‧‧輻射
1216‧‧‧基板
1231‧‧‧增強層
1234‧‧‧第二偵測器
1236‧‧‧輻射
1250‧‧‧反射輻射之強度
1252‧‧‧缺陷
1254‧‧‧缺陷
1256‧‧‧反射輻射之強度
1260‧‧‧強度
1300‧‧‧種子雷射
1305‧‧‧高階諧波產生(HHG)產生介質
1310‧‧‧高階諧波產生(HHG)量測輻射
1315‧‧‧濾光器
1320‧‧‧圖案化組件
1325‧‧‧經圖案化量測輻射
1330‧‧‧基板
1335‧‧‧聚光器光學件
1340‧‧‧掃描方向
1345‧‧‧散射輻射
1350‧‧‧前向散射輻射
1355‧‧‧反射光學件/收集光學件
1360‧‧‧偵測器
1365‧‧‧信號
1375‧‧‧偵測器
1380‧‧‧鏡面零階分量
1385‧‧‧光束光闌
1500‧‧‧檢測裝置
1504‧‧‧輻射遞送及接收系統
1506‧‧‧軸線
1508‧‧‧相對移動方向
1600‧‧‧光纖尖端/光學顯微法偵測器
1610‧‧‧基板
1620‧‧‧鋸齒形路徑
現在將參考隨附示意性圖式而僅作為實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中，對應元件符號指示對應部分，且在該等圖式中：圖1描繪微影裝置；圖2描繪微影製造單元或叢集；圖3描繪經配置以執行角度解析散射量測之檢測裝置的第一實例；圖4描繪經配置以執行角度解析散射量測之檢測裝置的實例，在該檢測裝置中光學系統包括固體浸潤透鏡(SIL)，而作為可供應用本發明之實施例之光學系統的實例；圖5之(a)、圖5之(b)及圖5之(c)更詳細地展示包括固體浸潤透鏡的圖4之裝置之光學系統的特性；圖6之(a)及圖6之(b)展示根據本發明之一態樣之量測原理；圖7之(a)及圖7之(b)說明用於產生增強場之機構；圖8為根據本發明之一態樣之例示性方法；圖9為根據本發明之一態樣之量測裝置；圖10之(a)、圖10之(b)及圖10之(c)說明可與本發明之實施例中之光 學元件組合使用的例示性增強層；圖11(包含11之(a)、11之(b)及11之(c))示意性地說明用於在可用於本發明之實施例中的增強層中產生表面電漿之機構；圖12(包含12之(a)、12之(b)、12之(c)及12之(d))為在本發明之一態樣中的利用圖11中所展示之機構以偵測表面缺陷的量測裝置；圖13示意性地說明可用於暗場度量衡的根據本發明之另一實施例之量測裝置；圖14示意性地說明根據本發明之又一實施例之量測裝置；圖15(包含15之(a)及15之(b))展示用於本發明之態樣中的複數個個別光學系統；及圖16(包含16之(a)及16之(b))說明使用近場掃描光學顯微法之替代度量衡裝置。
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示意性地描繪微影裝置LA。該裝置包括：照明系統(照明器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如UV輻射或DUV輻射)；圖案化器件支撐件或支撐結構(例如光罩台)MT，其經建構以支撐圖案化器件(例如光罩)MA且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位該圖案化器件之第一定位器PM；兩個基板台(例如晶圓台)WTa及WTb，其各自經建構以固持基板(例如抗蝕劑塗佈晶圓)W且各自連接至經組態以根據某些參數來準確地定位該基板之第二定位器PW；及投影系統(例如折射投影透鏡系統)PS，其經組態以將由圖案化器件MA賦予至輻射光束B之圖案投影 至基板W之目標部分C(例如包括一或多個晶粒)上。參考框架RF連接各種組件，且充當用於設定及量測圖案化器件及基板之位置以及圖案化器件及基板上之特徵之位置的參考。
照明系統可包括用於導向、塑形或控制輻射的各種類型之光學組件，諸如折射、反射、磁性、電磁、靜電或其他類型之光學組件或其任何組合。
圖案化器件支撐件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)之方式來固持圖案化器件。圖案化器件支撐件可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術以固持圖案化器件。圖案化器件支撐件MT可為例如框架或台，其可根據需要而固定或可移動。圖案化器件支撐件可確保圖案化器件例如相對於投影系統處於所要位置。
本文所使用之術語「圖案化器件」應被廣泛地解譯為係指可用以在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以便在基板之目標部分中產生圖案的任何器件。應注意，舉例而言，若被賦予至輻射光束之圖案包括相移特徵或所謂的輔助特徵，則該圖案可不確切地對應於基板之目標部分中之所要圖案。通常，被賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中所產生之器件(諸如積體電路)中的特定功能層。
如此處所描繪，裝置屬於透射類型(例如使用透射圖案化器件)。替代地，裝置可屬於反射類型(例如，使用如上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列，或使用反射光罩)。圖案化器件之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列，及可程式化LCD面板。可認為本文中對術語「倍縮光罩」或「光罩」之任何使用皆與更一般之術語「圖案化器件」同義。術語「圖 案化器件」亦可被解譯為係指以數位形式儲存用於控制此可程式化圖案化器件之圖案資訊的器件。
本文所使用之術語「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之其他因素的任何類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、磁性、電磁及靜電光學系統，或其任何組合。可認為本文中對術語「投影透鏡」之任何使用皆與更一般之術語「投影系統」同義。
微影裝置亦可屬於以下類型：其中基板之至少一部分可由具有相對高折射率之液體(例如水)覆蓋，以便填充投影系統與基板之間的空間。亦可將浸潤液體施加至微影裝置中之其他空間，例如光罩與投影系統之間的空間。浸潤技術在此項技術中被熟知用於增大投影系統之數值孔徑。
在操作中，照明器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而言，當源為準分子雷射時，源及微影裝置可為單獨實體。在此類狀況下，不認為源形成微影裝置之部分，且輻射光束係憑藉包括例如合適導向鏡及/或光束擴展器之光束遞送系統BD而自源SO傳遞至照明器IL。在其他狀況下，舉例而言，當源為水銀燈時，源可為微影裝置之整體部分。源SO及照明器IL連同光束遞送系統BD在需要時可被稱作輻射系統。
照明器IL可例如包括用於調整輻射光束之角強度分佈之調整器AD、積光器IN及聚光器CO。照明器可用以調節輻射光束，以在其橫截面中具有所要均一性及強度分佈。
輻射光束B入射於被固持於圖案化器件支撐件MT上之圖案化器件MA上，且係由該圖案化器件而圖案化。在已橫穿圖案化器件(例如 光罩)MA之情況下，輻射光束B傳遞通過投影系統PS，投影系統PS將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器PW及位置感測器IF(例如干涉器件、線性編碼器、2D編碼器或電容式感測器)，可準確地移動基板台WTa或WTb，例如以便使不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。相似地，第一定位器PM及另一位置感測器(其未在圖1中明確地描繪)可用以例如在自光罩庫之機械擷取之後或在掃描期間相對於輻射光束B之路徑來準確地定位圖案化器件(例如光罩)MA。
可使用光罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化器件(例如光罩)MA及基板W。儘管如所說明之基板對準標記佔據專用目標部分，但該等基板對準標記可位於目標部分之間的空間中(此等標記被稱為切割道對準標記)。相似地，在多於一個晶粒被提供於圖案化器件(例如光罩)MA上之情形下，光罩對準標記可位於該等晶粒之間。小對準標記亦可包括於器件特徵當中之晶粒內，在此狀況下，需要使標記儘可能地小且無需與鄰近特徵不同的任何成像或製程條件。下文進一步描述偵測對準標記之對準系統。
可在多種模式中使用所描繪裝置。在掃描模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描圖案化器件支撐件(例如光罩台)MT及基板台WT(亦即，單次動態曝光)。可藉由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WT相對於圖案化器件支撐件(例如光罩台)MT之速度及方向。在掃描模式中，曝光場之最大大小限制單次動態曝光中之目標部分之寬度(在非掃描方向上)，而掃描運動之長度判定目標部分之高度(在掃描方向上)。如在此項技術中為吾人所熟知，其他類型之微影裝置及操作模式係可能的。舉例而言，步進模式 係已知的。在所謂的「無光罩」微影中，使可程式化圖案化器件保持靜止，但具有改變之圖案，且移動或掃描基板台WT。
亦可使用上文所描述之使用模式之組合及/或變化或完全不同的使用模式。
微影裝置LA屬於所謂的雙載物台類型，其具有兩個基板台WTa、WTb以及兩個站-曝光站EXP及量測站MEA-在該兩個站之間可交換該等基板台。在曝光站處曝光一個台上之一基板的同時，可在量測站處將另一基板裝載至另一基板台上且進行各種預備步驟。此情形實現裝置之產出率之相當大增加。該等預備步驟可包括使用位階感測器LS來映射基板之表面高度輪廓，及使用對準感測器AS來量測基板上之對準標記之位置。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該基板台之位置，則可提供第二位置感測器以使能夠在兩個站處追蹤基板台相對於參考框架RF之位置。代替所展示之雙載物台配置，其他配置係已知及可用的。舉例而言，提供基板台及量測台之其他微影裝置係已知的。此等基板台及量測台在執行預備量測時銜接在一起，且接著在基板台經歷曝光時不銜接。
該裝置進一步包括微影裝置控制單元LACU，該微影裝置控制單元LACU控制所描述之各種致動器及感測器之所有移動及量測。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。實務上，控制單元LACU將被實現為許多子單元之系統，每一子單元處置裝置內之一子系統或組件之即時資料獲取、處理及控制。舉例而言，一個處理子系統可專用於基板定位器PW之伺服控制。單獨單元甚至可處置粗略致動器及精細致動器，或不同軸線。另一單元可能專用於位置 感測器IF之讀出。裝置之總體控制可由與此等子系統通信之中央處理單元控制。
如圖2中所展示，微影裝置LA形成微影製造單元LC(有時亦被稱作微影製造單元(lithocell)或叢集)之部分，微影製造單元LC亦包括用以對基板執行曝光前製程及曝光後製程之裝置。通常，此等裝置包括用以沈積抗蝕劑層之旋塗器SC、用以顯影經曝光抗蝕劑之顯影器DE、冷卻板CH及烘烤板BK。基板處置器或機器人RO自輸入/輸出埠I/O1、I/O2拾取基板、在不同製程裝置之間移動基板，且接著將基板遞送至微影裝置之裝載匣LB。常常被集體地稱作塗佈顯影系統之此等器件係在塗佈顯影系統控制單元TCU之控制下，塗佈顯影系統控制單元TCU自身受到監督控制系統SCS控制，監督控制系統SCS亦經由微影控制單元LACU來控制微影裝置。因此，不同裝置可經操作以最大化產出率及處理效率。
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。因此，經定位有微影製造單元LC之製造設施亦包括度量衡系統MET，度量衡系統MET收納已在微影製造單元中處理之基板W中之一些或全部。將度量衡結果直接地或間接地提供至監督控制系統SCS。若偵測到誤差，則可對後續基板之曝光進行調整，尤其是在可足夠迅速地且快速地完成檢測以使得同一批量之其他基板仍待曝光的情況下。又，已經曝光之基板可被剝離及重工以改善良率，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的狀況下，可僅對良好的彼等目標部分執行進一步曝光。
在度量衡系統MET內，檢測裝置用以判定基板之屬性，且 尤其判定不同基板或同一基板之不同層之屬性如何在層與層之間變化。檢測裝置可整合至微影裝置LA或微影製造單元LC中，或可為單機器件。為了實現最快速量測，需要使檢測裝置緊接在曝光之後量測經曝光抗蝕劑層中之屬性。然而，抗蝕劑中之潛影具有極低對比度-在已曝光至輻射的抗蝕劑之部分與尚未曝光至輻射的抗蝕劑之部分之間僅存在極小折射率差-且並非所有檢測裝置皆具有足夠敏感度來進行潛影之有用量測。因此，可在曝光後烘烤步驟(PEB)之後獲取量測，曝光後烘烤步驟(PEB)通常為對經曝光基板進行之第一步驟且增大抗蝕劑之經曝光部分與未經曝光部分之間的對比度。在此階段，抗蝕劑中之影像可被稱作半潛像(semi-latent)。亦有可能對經顯影抗蝕劑影像進行量測-此時，抗蝕劑之經曝光部分或未經曝光部分已被移除-或在諸如蝕刻之圖案轉印步驟之後進行經顯影抗蝕劑影像之量測。後者可能性限制重工有缺陷基板之可能性，但仍可提供有用資訊。
圖3展示代替光譜散射計或除了光譜散射計以外亦可使用的已知角度解析散射計之基本元件。在此類型之檢測裝置中，由輻射源11發射之輻射係由照明系統12調節。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。可藉由使用固體浸潤透鏡(SIL)技術(包括微SIL及等效者)來獲得NA之進一步增大。
如在微影裝置LA中一樣，可在量測操作期間提供一或多個 基板台以固持基板W。該等基板台可在形式上相似於或相同於圖1之基板台WTa、WTb。(在檢測裝置與微影裝置整合之實例中，該等基板台可甚至為相同基板台)。粗略定位器及精細定位器可經組態以相對於量測光學系統來準確地定位基板。提供各種感測器及致動器例如以獲取所關注目標之位置，且將所關注目標帶入至物鏡16下方之位置中。通常將對橫越基板W之不同部位處之目標進行許多量測。基板支撐件可在X及Y方向上移動以獲取不同目標，且在Z方向上移動以獲得光學系統在目標上之所要聚焦。當光學系統實務上保持實質上靜止且僅基板移動時，方便的是將操作考慮及描述為好像使物鏡及光學系統處於基板上之不同部位。倘若基板及光學系統之相對位置正確，原則上彼等基板及光學系統中之一或兩者在真實世界中是否移動就不重要。
輻射光束之部分透射通過部分反射表面15且朝向參考鏡面14遵循參考路徑RP。
由基板反射之輻射(包括由任何度量衡目標T繞射之輻射)係由透鏡16收集且遵循收集路徑CP，在收集路徑CP中，輻射通過部分反射表面15而傳遞至偵測器19中。偵測器可位於透鏡16之處於透鏡16之後焦距F的光瞳平面P中。實務上，光瞳平面自身可為不可近接的，且可替代地藉由輔助光學件(圖中未繪示)重新成像至位於所謂的共軛光瞳平面P'中之偵測器上。光瞳平面P亦可被稱作背焦平面。偵測器可為二維偵測器，使得可量測基板目標T之二維角度散射光譜或繞射光譜。在光瞳平面或共軛光瞳平面中，輻射之徑向位置定義輻射在經聚焦光點S之平面中之入射角/出射角，且圍繞光軸O之角度位置定義輻射之方位角。偵測器19可為例如CCD或CMOS感測器陣列，且可使用為例如每圖框40毫秒之積分時 間。
參考路徑RP中之輻射投影至同一偵測器19之一不同部分上或替代地投影至不同偵測器(圖中未繪示)上。參考光束常常用以例如量測入射輻射之強度，以允許正規化在散射光譜中量測之強度值。
返回至已知裝置，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」。可例如由干涉濾光器之集合實施彩色濾光器12b以選擇在比如405奈米至790奈米或甚至更低(諸如200奈米至300奈米)之範圍內的不同所關注波長。干涉濾光器可為可調諧的，而非包含不同濾光器之集合。可使用光柵來代替干涉濾光器。偏振器12c可為可旋轉的或可調換的以便在輻射光點S中實施不同偏振狀態。孔徑器件13可經調整以實施不同照明輪廓。孔徑器件13位於與物鏡16之光瞳平面P及偵測器19之平面共軛的平面P"中。以此方式，由孔徑器件界定之照明剖面界定傳遞通過孔徑器件13上之不同部位的入射於基板輻射上之光之角度分佈。
偵測器19可量測在單一波長(或窄波長範圍)下之散射光之強度、分離地在多個波長下之散射光之強度，或遍及一波長範圍而整合之散射光之強度。此外，該偵測器可分離地量測橫向磁偏振光及橫向電偏振光之強度，及/或橫向磁偏振光與橫向電偏振光之間的相位差。
在度量衡目標T提供於基板W上的情況下，此可為1-D光柵，其經印刷使得在顯影之後，長條係由固體抗蝕劑線形成。目標可為2-D光柵，其經印刷以使得在顯影之後，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。此圖案對微影投影裝置(特別是投影系統PS)中之像差敏感。照明對稱性及此等像差之存在將顯現於經印刷光柵中之變化中。因此，經印刷光柵之散射量測資料 用以重新建構光柵。1-D光柵之參數(諸如線寬及形狀)或2-D光柵之參數(諸如導柱或通孔寬度或長度或形狀)可經輸入至藉由處理單元PU自印刷步驟及/或其他散射量測製程之知識而執行之重新建構製程。本文中所揭示之技術不限於光柵結構之檢測，且包括基底基板或在其上僅具有扁平層之基板或具有隔離結構(例如污染物或其他缺陷)之基板的任何目標結構包括於術語「目標結構」內。
除了藉由重新建構進行參數之量測以外，角度解析散射量測亦有用於產品及/或抗蝕劑圖案中之特徵之不對稱性之量測。不對稱性量測之一特定應用係針對疊對之量測，其中目標包含疊置於另一組週期性特徵上的一組週期性特徵。舉例而言，在上文所引證之已公佈專利申請案US2006066855A1中描述使用圖3之器具進行不對稱性量測的概念。簡單而言，雖然目標之繞射光譜中之繞射階之位置係僅由目標之週期性予以判定，但繞射光譜中之強度位準之不對稱性指示構成該目標的個別特徵中之不對稱性。在圖3之器具中(其中偵測器19可為影像感測器)，繞射階中之此不對稱性直接呈現為由偵測器19記錄之光瞳影像中的不對稱性。可藉由單元PU中之數位影像處理來量測此不對稱性，且相對於已知疊對值來校準此不對稱性。
圖4展示圖3之散射計的經修改版本，其中可將較小照明光點S'施加至具有較小間距之線之較小光柵目標T'。組件被標註為與在圖3之散射計中相同。
比較圖4之裝置與圖3之裝置，第一差異為提供接近於目標T'之額外透鏡元件60。此額外透鏡為微型固體浸潤透鏡(SIL)，其之直徑僅大約為一毫米，例如在1毫米至5毫米之範圍內，例如約2毫米。此額外 透鏡在一項實例中包含接收處於至表面成正入射角之光射線的材料之半球，諸如，折射率為n之玻璃。此等射線開始聚焦於半球之中心且形成繞射受限之光點，相比於在不存在SIL的情況下將已存在之情形，該光點小達原先的1/n。具有n=2之典型玻璃半球將把經聚焦光點之直徑縮減為原先的1/2。透鏡在液體中之浸潤已用以增大顯微法及光微影中之解析度。已在顯微法中及在微影中提議固體浸潤透鏡作為在無液體浸潤不便性的情況下達成相似增益之方式。
上文所引證之US2009316979A1及US2016061590A1中描述了使用包含SIL之裝置及相干輻射進行檢測之益處。然而，為了確保較小光點大小實際上會增大系統之解析度，在檢測輻射之一波長分率內，半球之底部必須與目標T'接觸或經定位成極接近於其。此致使裝置較容易受到在量測中之基板之缺陷、表面污染物或其他表面變化影響，藉此可能限定其實務應用。
亦可使用直徑小許多倍(例如，直徑約為2微米而非約2毫米)的所謂的微SIL透鏡。在圖4之裝置中之SIL 60為微SIL透鏡之實例中，其之直徑可小於10微米、可能小於5微米。
無論是使用微型SIL 60抑或使用微SIL透鏡，其皆可附接至可移動支撐件使得控制與樣本之對準及近接比在具有較大直徑之透鏡之狀況下簡單得多。圖4中之SIL 60經由臂64及致動器66而安裝至支撐接物鏡16之框架62。致動器66可例如在操作中係壓電的或音圈致動式。該致動器可結合整體上相對於目標來定位接物鏡之其他致動器而操作。關於例如上文所提及之粗略定位器及精細定位器，致動器66及臂64可被視為超精細定位器。熟習此項技術者應瞭解，此等不同定位器之伺服控制迴路可以 無需在此處描述之方式彼此整合。組件62、64及66連同基板台及定位器(上文提及，但圖中未繪示)形成用於將SIL及目標T'定位成彼此緊鄰之支撐裝置。原則上，SIL 60可剛性地安裝至框架62及/或可具有較大直徑。單獨的臂及致動器允許更容易控制極小間隙，如下文所論述。
此處所說明之安裝臂64及致動器66之形式純粹係示意性。上文所提及之國際專利申請案第PCT/EP2016/058640號中描述安裝件及致動器66之實務實施。
使包括SIL 60會開啟聚焦至小得多的光點S'之可能性。如所提及，SIL藉由捕捉來自目標之近場輻射進行工作，且為此目的其經定位成與目標結構相隔比輻射之一個波長(λ)實質上更近的距離，通常比一半波長更近，例如不到波長的十分之一或大約λ/20。距離愈近，近場信號至器具中之耦合將愈強。因此，SIL 60與目標T'之間的氣隙可小於100奈米，例如在10奈米與50奈米之間。因為實際上增大散射計之NA，所以目標光柵之間距亦可縮減為更接近於產品尺寸，同時仍捕捉繞射信號之大角度光譜。替代地，可在捕捉繞射信號之較大角度範圍的同時維持間距。
在將使用微SIL之實例中，通常用於散射計中之類型之非相干輻射不能聚焦至與微SIL一樣小的微米大小之光點。因此，在此實施例中，光源11可為諸如雷射之相干源。雷射源可經由光纖耦接至照明系統12。對光點大小之限制係藉由聚焦透鏡系統之數值孔徑以及雷射波長設定。如US2016061590A1中所提及，具有雷射光源之器具可用以執行不同類型之散射量測，例如相干傅立葉(Fourier)散射量測(CFS)。
通常，幾乎所有照射於物鏡16上的輻射皆透射通過物鏡16。然而，在存在SIL 60的情況下，並非所有角度的入射於SIL上的射線 皆透射通過SIL。正相反，取決於SIL與周圍介質之相對折射率，針對高於入射之臨界角之射線發生全內反射(TIR)。
圖5之(a)、圖5之(b)及圖5之(c)更詳細地說明此現象。在圖5之(a)之X-Z橫截面中，SIL 60被展示為具有面向物鏡16之半球形上部表面602且具有面向目標T'之平坦下部表面610。照明輻射射線606係由透鏡16聚焦至SIL 60內部之焦點608，該焦點標稱地定位於下部表面610處。上文所提及之申請中之國際申請案PCT/EP2016/058640中描述用於控制此聚焦之方法及裝置。
圖5之(b)示意性地展示圖4中之平面P/P"中的照明剖面610。圖5之(c)示意性地展示在假定在SIL 60附近無目標結構的情況下在平面P/P'中之收集輻射之分佈。若照明剖面610為如所展示之完全圓形分佈，則射線錐620係藉由物鏡16之聚焦動作而形成，如在圖5之(a)中之X-Z橫截面中所看到。此射線錐包括中心部分622，在該中心部分中射線以低於全內反射之臨界角之角度與SIL 60之下部表面610會合。該射線錐亦包括外部部分624，在該外部部分中射線以高於全內反射之臨界角之角度與SIL 60之下部表面610會合。
藉由以下方程式定義臨界角：
Figure 107119141-A0305-02-0021-1
其中n 2 為(假定為空氣)且n sil 為SIL之折射率。臨界角出現所處之邊界對應於(藉由定義)透鏡16及SIL 60之總系統中為1之NA。
在存在極接近於SIL 60之下部表面610之目標結構的情況下，全內反射受抑。此情形所隱含之原理將在下文中更詳細地加以描述。結果，來自照明錐620之兩個部分之射線620可與目標結構相互作用。此 向透鏡及SIL之總系統提供大於1的NA。然而，在不存在目標結構的情況下，外部錐中之射線在SIL 60之下部表面610處經歷全內反射，且朝向物鏡16強烈反射回。圖5之(c)展示平面P/P'中之所收集輻射如何包括對應於低於1之NA值的暗中心區632。此處，大多數射線已傳遞出SIL 60且僅存在由菲涅爾反射造成之雙重影像(應注意，在此實例中不存在用來將輻射朝向物鏡16反射回之基板，且因此照明錐620'傳遞出系統)。在對應於大於1之NA值之亮外部區634中，大多數射線已由全內反射而反射回。
當對目標結構執行量測時，全內反射通常在已知系統中係非所要的，此係由於其可貢獻於必須被移除之雙重影像或反射。然而，已認識到，全內反射可用以對基板執行缺陷檢測。
圖6之(a)及圖6之(b)說明本發明之原理。在此實例中，光學系統600(例如相似於關於圖3或圖4所描述之系統的系統)包含物鏡602及SIL 60。該光學系統額外包含數個額外光學的偵測及處理組件607(例如圖4中所描述之光學系統及偵測/處理元件)，其係出於簡潔性及清楚之目的而自圖6省略。
特定轉而參看圖6之(a)，將輻射608以大於臨界角之角度提供至SIL 60。因此輻射係由SIL之下部表面610藉由全內反射以相似於上文關於圖5所描述之方式反射。然而，不同於以上實例中之輻射，該輻射並不藉由將輻射遞送至物鏡602之照明系統提供。實情為，該輻射係由第二輻射源(圖中未繪示)提供且在一些實例中由對應第二照明系統(圖中未繪示)提供。將在下文中更詳細地描述此第二照明系統之實例。藉由使用單獨輻射源，變得有可能使用藉由使用物鏡而將不可能出現的入射角。另外，有可能在不影響裝置之其餘部分之操作的情況下控制輻射之入射 角，例如考量材料或系統特性之改變。為了防止全內反射輻射在射出SIL 60時負面地影響裝置之其他組件，該全內反射輻射可例如由光束截止器612或相似組件以合適方式阻擋或轉向。替代地，偵測器可用以偵測此輻射；偵測到之信號可提供更多缺陷偵測機會。
然而，若缺陷614或其他表面變化(諸如表面污染物或粒子)存在於在量測中之基板616之表面上，則全內反射將受影響。此在圖7之(b)中加以說明。在下文中，將對「缺陷」進行參考，但應瞭解，此並不意欲為限制性且僅僅係出於例示性目的；可以此方式偵測其他表面變化。
一旦缺陷614進入SIL下方之區域，全內反射就將受抑且輻射之至少部分將不由該SIL之內表面610反射。輻射之部分618在其可與缺陷相互作用且由缺陷散射時實際上透射通過SIL之內表面。該散射輻射620之至少一部分係由缺陷以物鏡能夠接收該輻射之方式散射。此允許使用檢測裝置之光學系統來偵測輻射之散射部分。換言之，在基板檢測期間，若輻射係由檢測裝置之光學系統偵測到，則此指示在基板之表面上存在粒子(或其他缺陷)。
在以上實例中，受抑全內反射用以使基板表面上之缺陷能夠與入射輻射相互作用。如在本發明之實施例中使用的受抑全內反射之原理現在將參看圖7之(a)及圖7之(b)更詳細地加以描述。
以大於臨界角之入射角706朝向表面710傳播的輻射702將(如以上所描述)由光學表面全內反射。因此，在正常情形下，實質上全部入射輻射係由表面反射。另外，產生所謂的消逝場708。消逝場延伸超出光學表面，但其強度按指數律成比例地縮減(如由曲線圖709所展示)。應瞭解，確切下降函數係取決於系統及輻射之一或多個特定特性。在正常情 形下，當在量測中之基板712之表面上不存在缺陷或表面污染物時，消逝場並未受到干涉。
然而，當缺陷714進入消逝場時，其將造成輻射能量待自光學表面轉移至缺陷714。換言之，儘管具有大於臨界角之入射角，輻射中之一些亦透射通過光學表面。此現象被稱為「受抑全內反射」。透射輻射可隨後與缺陷相互作用。在本實例中，透射輻射係由缺陷散射。此散射輻射716在一些實例中可朝向光學表面傳播回且透射通過其。
可隨後由合適光學系統收集散射輻射。由於在不存在粒子或其他表面變化的情況下輻射並不散射，故散射輻射之純粹存在可用作粒子或其他表面變化之指示符。取決於光學系統及輻射之特性，任何合適之光學系統可用以收集散射輻射。
根據本發明的用於偵測基板上之缺陷914或其他表面變化之第一例示性方法及裝置900現在將參看圖8及圖9加以描述。出於與圖6之比較的簡易起見，相似於圖6之對應元件的圖9之元件係運用相似於用於圖6中之參考記號但具有前綴「9」而非「6」的參考記號予以標註。
在第一步驟801中，提供經圖案化輻射908光束。該經圖案化檢測輻射具有第一圖案。可以任何合適方式提供該經圖案化檢測輻射。舉例而言，可由包含輻射源922及一或多個光學組件924、926(例如光束塑形或修改組件)之照明系統提供經圖案化輻射。
可以任何合適方式提供經圖案化檢測輻射之第一圖案。在此處所說明之實例中，該提供步驟包含：提供輸入檢測輻射928；及藉由使用具有第一圖案之圖案化組件930來修改輸入檢測輻射。然而，如稍後將描述，圖案化組件可替代地位於SIL 90之下部表面910上。圖案化組件 可以任何合適方式施加第一圖案。圖案化組件930(無論位於何處)之效應為提供表面910之位階處產生的增強場中之對應於由該圖案化組件賦予之圖案的強度調變。
經圖案化輻射可具有依據強度而賦予之圖案(亦即，圖案化組件930賦予強度調變以獲得經圖案化輻射)。替代地或另外，可由圖案化組件930圖案化另一檢測輻射參數。舉例而言，代替經強加振幅調變或除了經強加振幅調變以外，合適圖案化組件亦可強加相位調變(其中源為相干源)及/或偏振調變。在相位調變之狀況下，相似於用於經結構化照明顯微法之技術的技術可用以圖案化檢測輻射且處理所得信號。在每一狀況下，將在表面910之位階處產生增強場中之對應強度調變。
圖案化組件930可將任何合適圖案施加至輸入檢測輻射。在一些實例中，第一圖案為週期性圖案。在一實例中，第一圖案在第一方向上係線性週期性。第一方向可相對於裝置之任何部分以任何合適方向定向。在一實例中，第一方向平行於裝置相對於基板之相對移動方向(例如微影裝置之掃描方向)。在另一實例中，週期性圖案係二維週期性圖案。第一圖案可具有任何週期性(或複數個週期性)。在一實例中，第一圖案之週期性中之至少一者恆定。在另一實例中，第一圖案之週期性中之至少一者變化。在一實例中，第一圖案之週期性中之至少一者實質上相似於基板之特性及/或缺陷或變化之預期類型。
在其他實例中，經圖案化輻射包含非週期性圖案。在一些實例中，圖案係一維週期性圖案940。在其他實例中，圖案係二維週期性圖案942。在又其他實例中，圖案係非週期性二維圖案944。在一些實例中，圖案可具有意欲提供一或多個特定效應之一或多個特性。在其他實例 中，圖案經最佳化以用於偵測具有某一特性集合之缺陷(例如尺寸在特定臨限集合內之缺陷)或具有特定類型之缺陷(例如表面污染物或凹痕)。另外或替代地，圖案可根據輸入檢測輻射之特性(例如波長及/或偏振及/或入射角)而最佳化。另外或替代地，圖案可根據特定應用而最佳化。
經圖案化檢測輻射908通常被提供至合適光學表面910，例如藉由以低於臨界角之照明角度焦點對準地成像至表面910上。在一實例中，經圖案化檢測輻射908經提供至具有第一光學表面910之光學組件，該第一光學表面910經定位成與基板916相隔第一距離。該經圖案化檢測輻射係以相對於光學表面910成大於臨界角之角度被提供，藉此造成全內反射(如以上所描述)。實際上，包含經圖案化檢測輻射908之輻射可取決於輻射及光學系統之特性而以複數個特定角度入射於光學表面910上。應瞭解，儘管SIL 90在本發明之實例中加以論述，但本發明之原理可實施於具有合適光學表面之任何光學系統中。
在第二步驟802中，使用經圖案化檢測輻射以在基板916表面處產生增強場。可以任何合適方式實施該使用步驟。在諸如上文所描述之實例的實例中，該使用步驟包含：將經圖案化檢測輻射提供至具有第一光學表面之光學組件，該第一光學表面經定位成與基板相隔第一距離；及藉由經圖案化輻射在第一光學表面處之全內反射而產生增強場。可實施該使用步驟以便產生任何合適的增強場。在一實例中，增強場為如上文參看圖7之(a)及圖7之(b)實質上所論述而產生的消逝場。
在其中利用經圖案化輻射之實例中，此圖案將實質上經轉印至增強場，而作為該增強場之場強度之變化。在一些實例中，僅在圖案之「亮」或高強度部分中產生增強場。因此，對於圖案之「暗」(或低強 度)部分，並不產生增強場。在特定實例中，根本無輻射會在圖案之暗部分中透射。實際上，輻射圖案在增強場中再生。
在第三步驟803中，在第一偵測器處接收由增強場與基板表面之間的相互作用造成的散射輻射920。偵測器可為使用任何合適偵測機構的任何合適偵測器。在一實例中，可使用具有偵測器之現有光學系統902、907(其可採取在上述圖3及圖4中所展示之檢測裝置之光學系統的形式)。可在度量衡裝置之影像平面中執行偵測(暗場量測)或在度量衡裝置之光瞳或傅立葉平面中執行偵測(亮場量測)。
使用經圖案化光束(或更特定言之，產生經調變之增強場)自身係有用的，此係因為其增大經量測之基板(樣本)與入射輻射之間的相互作用。經圖案化光束(照明特定的)可用以藉由選擇特定散射輻射而增大散射信號之敏感度，該特定散射輻射可為圖案及粒子相依的。藉由已知由經強加圖案導致的輻射光束中之改變，變得較容易判定歸因於缺陷之改變。然而，主要優點係由於在經調變之增強場內掃描基板使得基板相對於經調變之增強場而移動來達成。此可藉由移動基板、移動SIL 90或移動此兩者來達成。
在經調變之增強場內掃描基板會提供經量測信號之增大之信號雜訊比特性，從而允許偵測到比將以其他方式可能偵測到之粒子小得多的粒子。當使SIL遍及基板之表面進行掃描時，任何缺陷皆將「看到」且散射經調變之增強場之經寫碼強度圖案。因此，藉由在掃描粒子的同時使用已知圖案，所接收之所得散射信號為入射場與散射體(例如缺陷)之迴旋。此使能夠增加偵測到之信號之總量，同時亦藉由對例如經強加圖案之多個取樣及同步偵測而縮減雜訊之量。此係藉由在使用(例如)一維週期性 圖案940的情況下之(例如積分)強度(y軸)相對於在掃描方向上之位移(x軸)的跡線950加以說明。該跡線展示三個峰值952及兩個谷值954。每一峰值952對應於在產生增強場的情況下藉由週期性圖案之「亮」或高強度部分進行之相同缺陷914之偵測，且因此每一峰值952可被視為相同缺陷之不同信號樣本。每一波谷對應於在不產生增強場的情況下之週期性圖案之「暗」或低強度部分，且因此即使在存在缺陷的情況下全內反射亦不會受抑。用於波谷954之此等強度值可提供在不存在增強場的情況下之缺陷之基線強度量測的亮度。
數個方法可用於處理所得信號。可以統計方式處理信號(例如遍及峰值將信號平均化以及定位)。可接著對多個信號樣本利用自相關(例如多遍次相關性)技術而以較高準確度偵測經量測信號是否與異常干擾(例如缺陷)之存在相關。其他處理方法可包含以下各者中之一或多者：使用經圖案化SIL表面進行同步偵測、判定零信號及差分信號之間的差及/或判定經強加圖案之解迴旋。當然，處理亦將取決於圖案如何被賦予至檢測輻射上；且因此，處理可包含在適當時判定經量測信號中之相干性及相位差(相位敏感偵測)或偏振差(偏振敏感偵測)。此等差可以與所描述之經判定強度差相同之方式予以使用。
如先前所提及，上文關於圖8及圖9所描述之方法及裝置可經調適使得檢測輻射之圖案化及(因此)增強場之調變係由整合於SIL 90內(亦即在下部表面910上(例如包含於SIL上之增強層內))之圖案化組件執行。在此實施例中，圖案化組件930可能不存在。可將一或多個增強層施加至光學組件之合適光學表面之任何合適或相關部分。在一些實例中，將增強層施加至光學表面整體。在其他實例中，將增強層施加至光學組件之 光學表面之僅一部分。
現在將參看圖10之(a)、圖10之(b)及圖10之(c)描述具有增強層之SIL之第一實例。在本實例中，已將增強層施加至SIL之表面之實質上整體。然而，應瞭解，增強層可同樣良好地經施加至表面之僅一部分。
圖10之(a)說明SIL 100，其包含圖案化組件1030整合於其中的增強層1001。此圖案化組件1030以與圖案化組件930基本上相似之方式起作用，此係因為其沿著SIL 100之下部表面1010產生經調變增強場(該調變基本上對應於圖案)。再次，入射於圖案化組件1030上之輻射之圖案化可在以下以下各者中之一或多者方面強加調變：強度、相位或偏振。
圖案可具有任何合適的屬性或特性。在一項實例中，包含圖案之增強層之區域相比於圖案尚未被施加至之區域可具有不同的光學屬性。舉例而言，經圖案化區域可具有與未經圖案化區域不同的折射率。在另一實例中，經圖案化區域對輻射之至少一部分不透明，且未經圖案化區域對輻射透明。
可將任何合適圖案施加至增強層。圖10之(b)說明可被施加至增強層之數個例示性圖案。第一例示性圖案1042為實質上定位於SIL之表面之中心的單個正方形。該正方形可具有任何合適大小。舉例而言，該正方形可為10微米×10微米、20微米×20微米或40微米×40微米。此可以與已經描述之方式相似之方式提供在不存在增強場的情況下針對每次掃描對缺陷之雙重取樣且亦提供對缺陷之基線強度量測。第二例示性圖案1040包含配置於一維週期性圖案中的數個線性圖案組件1041，該等線性圖案組件在第一方向上係線性週期性。在一些實施中，第一方向平行於在 量測期間在檢測裝置之光學系統與基板之間的相對移動方向。因此，當使用檢測裝置以偵測基板表面上之變化時(例如如以上參看圖9及圖10所描述)，圖案組件中之每一者將越過該表面上之每一點。如前所述，實際上，將對基板表面上之每一點執行複數個量測，藉此增大偵測到特定缺陷或變化之機會，藉此有效地增大裝置之敏感度。
上文所論述之例示性圖案當然僅為說明性且不應被解譯為限制性。可容易設想其他圖案。在一些實例中，可基於一或多個準則修改個別圖案組件之圖案及/或特性。舉例而言，例示性圖案可具有可操作以最大化具有特定輻射特性集合的輻射之準確度之特性集合。
圖10之(c)說明另一實施，其中不具有圖案之增強層1003已被施加至SIL 100之表面。此增強層可例如用以增加增強場之經耦合信號強度。可與圖案化在SIL之前的檢測輻射之圖案化組件930結合使用此SIL 100來代替SIL 90。替代地，此增強層1003可另外包含圖案1030，諸如圖10之(a)及圖10之(b)中所說明之圖案，或可為增強層1001之附加。增強層1003可包含具有增強介電質及/或金屬沈積物之SIL 100表面之塗層。增強層1003之厚度可小於50奈米；例如大約20奈米。增強層1003可由單層或多層系統組成。增強層1003可操作以增強與缺陷之近場相互作用(消逝波相互作用)，藉此且增大SNR。
數個額外特徵及子方法可用以改良上述方法及裝置之功能性及/或準確度。將在下文更詳細地論述此等特徵及子方法中之一些。應瞭解，下文中所描述之實例可非限制性地與上文所描述之例示性方法及裝置不同地組合。
現在將參看圖11及圖12描述可經圖案化至光學組件之表面 上的第二例示性增強層。作為對第一例示性增強層之替代方案或除了第一例示性增強層以外，亦可使用第二例示性增強層，或第二例示性增強層實際上為上文所描述之任何其他合適增強層。
圖11示意性地說明第二例示性增強層所隱含之原理。應瞭解，圖11中所展示之角度係出於更容易說明原理之目的而被說明性地誇示。
圖11之(a)展示以大於臨界角之入射角1106朝向光學組件(例如諸如上文所描述之SIL)之內部表面1104傳播的入射輻射1102。因此，入射輻射係由內表面藉由如以上所描述之實質上全內反射來反射。在本實例中，第二例示性增強層1108已被施加至光學組件之外部表面。舉例而言，該增強層可為金屬層。在一些實例中，可取決於輻射之一或多個特性及/或光學系統之特性來選擇增強層材料。
圖11之(b)說明其中入射輻射1102之入射角1110已發生改變之情形。在此實例中，入射角1110大於圖11之(a)中所說明之情形之入射角，但應瞭解，此僅為例示性。當角度1110達到特定值(在下文中由θp表示)時或若入射角在特定臨限值內，則在增強層1108中產生電漿1112。同時地，由內部表面反射之輻射之強度得以縮減。
圖11之(c)說明依據入射角而變化的反射輻射之強度1150。如可看到，經反射之輻射之量實質上恆定(針對大於臨界角之所有入射角)。隨著入射角接近電漿產生角度θp，反射輻射之強度會縮減。在一些情況下，針對特定角度之強度可實質上為零。
圖12說明利用圖11中所展示之原理以偵測基板表面上之缺陷或其他變化或改良對基板表面上之缺陷或其他變化之偵測的例示性系 統。除了上文所描述之系統以外或作為對上文所描述之系統之替代方案，亦可使用該例示性系統。出於與圖9之比較的簡易起見，相似於圖9之對應元件的圖12之元件係運用相似於用於圖9中之參考記號但具有前綴「12」而非「9」的參考記號予以標註。
在此實例中，以實質上相似於前述實例中所描述之方式的方式提供輻射1208。換言之，提供由光學組件120(例如SIL)之內表面全內反射之輻射。如上文參看圖11所描述之增強層1231已被施加至光學組件120之外部表面。在本實例中，將增強層施加至光學組件之僅一部分，但應瞭解，此僅為例示性。代替如在前述實例中使用光束截止器，該例示性系統包含第二偵測器1234，其經定位以接收在第二偵測器處由光學組件反射之輻射1236，該第二偵測器可操作以偵測所接收輻射之至少一個特性之改變，該等改變係由表面電漿之產生而誘發。
可以任何合適方式將輻射提供至光學表面。在本實例中，系統包含實質上相同於關於圖9所論述之照明系統的照明系統。此外，可利用適合於接收由光學表面反射之輻射1236的任何合適偵測器1234。在一些實例中，感測器為經調適以接收可見或近紅外線輻射之CCD組件。
在裝置之操作期間，使光學系統在一或多個方向上相對於在量測中之基板1216移動。當缺陷不存在時(或若缺陷1252不位於增強場內)，輻射實質上經全內反射，如上文參看圖11之(a)所描述。在此情形下，如圖12之(b)中所展示，依據入射角而變化的反射輻射之強度1250與上文在圖11之(c)中所展示內容實質上相同。
當缺陷1254進入SIL下方之增強場時，該增強場受到缺陷存在影響。此影響在SIL 120之表面上之增強層1231中電漿之產生。圖12 之(c)中展示此情形。特定言之，供產生電漿之特定入射角(亦即電漿產生角度θp)藉由缺陷存在而變更。在本實例中，電漿產生角度θp經移位(如由箭頭所指示)。此變更依據入射角而變化的反射輻射之強度1256。若輻射之入射角接近於或相同於不受影響的電漿產生角度，則在偵測器1234處量測之強度將會發生改變，藉此允許偵測到缺陷之存在。
圖12之(d)展示缺陷已移出增強場之情形。當此情形發生時，電漿產生角度θp回復至初始值(亦即依據入射角而變化的強度1260回復至圖12之(b)中所展示之情形)。
應瞭解，上述系統可結合上文所描述之系統而使用或其可獨自使用。
以上實例描述使用相對較長波長量測輻射(例如可見光輻射)之檢測裝置。愈來愈使用在EUV或軟X射線波帶中、例如在2奈米至100奈米之波長範圍內、更特定言之在13.5奈米至100奈米之範圍內或在13.5奈米至50奈米之範圍內之輻射來執行度量衡。可偏好此輻射，此係因為其實現較小結構之解析度。此增大對此等小結構之結構變化之敏感度及/或使能夠進一步穿透至產品結構中。在此波長帶中，不能使用(透射)SIL，此係因為其將趨向於吸收EUV輻射。因而，當使用在EUV或軟X射線波帶中之量測輻射來執行度量衡時，上文所描述之概念需要調適。
適合於提供EUV或軟X射線輻射之輻射源之實例包括放電產生電漿源、雷射產生電漿源或高階諧波產生(HHG)源。已知HHG源能夠提供發射光中之準直光子之大通量(高亮度)。歐洲專利申請案EP152020301、EP16168237、EP16167512中說明且進一步描述用於度量衡應用中之HHG源，該等專利申請案之全文特此係以引用方式併入。在 度量衡應用中，可(例如)以正入射之形式、非常接近於正入射之形式(例如，在與正入射成10度內)、以掠入射形式(例如在與表面成20度內)、以任意角度或以多種角度(以在單次捕捉中獲得較多量測資訊)使用此等HHG源。
圖13說明用於基板上之表面變化(例如缺陷)偵測的所提議度量衡裝置及配置。其展示包含種子雷射1300及HHG產生介質1305之照明源，該HHG產生介質產生具有在上文所提及之波帶中之一或多者內的一或多個波長之HHG量測輻射1310。此量測輻射1310在由圖案化組件1320(例如經寫碼光罩)圖案化之前由(例如50奈米)濾光器1315濾光。圖案化組件1320可與先前已經描述及/或說明(例如如圖9或圖10中所說明)之任一者相似。經圖案化量測輻射1325接著經由聚光器光學件1335聚焦至基板1330上。聚光器光學件1335可包含例如繞射(例如如所說明之區帶板)或反射(鏡面或掠入射)光學件。
此照明模式藉由增大經掃描場且因此增大光之量從而改良信號之信號雜訊特性。藉由增大信號雜訊比，可偵測到較小粒子。掃描方向在此實例中係由箭頭1340指示。經掃描場係藉由由圖案化組件1320賦予之圖案調變而增強。對圖案化組件碼之多個取樣及同步偵測(或圖案化組件圖案之解迴旋)會增大偵測到之信號之總量且縮減雜訊之量。更特定言之，在掃描表面的同時進行同步偵測會實現對任何缺陷之較準確局域化。隨著在使圖案遍及表面進行掃描時經寫碼圖案化組件成像至基板1330表面上(焦點對準地)，任何缺陷皆將「看到」且散射經寫碼強度圖案。藉由使此散射輻射1345(及視情況前向散射輻射1350)與由位置感測器在相對於光學系統定位基板時使用之位置信號相關，可判定缺陷局域化 資訊。
可使用反射光學件1355遍及大角度範圍捕捉散射輻射1345，該反射光學件1355可包含呈史瓦茲柴德(Schwarzschild)及/或倒置卡塞格倫(Cassgrain)組態之兩個反射器。若選擇適當波長，例如介於50奈米與100奈米之間，則反射光學件1355可包含具有單層塗層之簡單碳或碳化硼(B4C)鏡面。因此，主要成本將僅在獲得該等鏡面之宏觀形狀及微平滑度方面。可展示出，來自微小粒子之散射輻射(具有針對缺陷所預期之數量級)主要為米氏(Mie)及/或瑞立(Rayleigh)散射。反射光學件1355之光學解析度僅需要足以解析經寫碼圖案化組件；並不需要偵測能夠使表面缺陷/變化成像之解析度。收集光學件1355之高NA將提供足夠敏感度。可接著在暗場中由偵測器1360偵測此散射輻射1345以導出信號1365。另外，前向散射輻射1350可用於缺陷偵測中。此前向散射輻射1350(例如米氏散射輻射)可由另一偵測器1375捕捉，其中鏡面零階分量1380由光束光闌1385阻擋。
圖14展示替代配置，其用覆蓋散射方向之全部或大比例之複數個偵測器1360替換反射光學件1355。儘管僅在二維中展示，但該複數個偵測器1360事實上可以圓頂組態而配置。因而，信號可被視為角度解析光瞳平面偵測器信號；例如以與先前實施例中關於圖5之角度解析散射計所描述的方式相似之方式。因而，複數個偵測器1360操作為高NA光瞳平面偵測器。
在上文所論述之實例中之許多者中，使用包含單個光學組件(例如SIL)之系統。然而，在某些情形下，可有利或合乎需要的是同時利用複數個光學組件。
現在將參看圖15論述其中使用複數個光學組件之例示性系統。
在此實例中，提供檢測裝置1500，該檢測裝置包含：至少一個照明系統，其可操作以提供複數個經圖案化檢測輻射；複數個光學組件150，每一光學組件經配置以接收該複數個經圖案化檢測輻射中之一者，其中該複數個光學組件中之每一者可操作以使用所接收之經圖案化檢測輻射以在基板表面處產生對應增強場；及至少一個第一偵測器，其可操作以偵測由所產生增強場中之每一者與基板表面之間的複數個相互作用造成的散射輻射。
在本實例中，藉由單獨輻射遞送及接收系統1504將輻射提供至光學組件中之每一者。光學組件可為用於將輻射聚焦至基板表面上且自基板表面接收散射輻射的任何合適光學組件。在一實例中，光學組件為SIL，如實質上在以上實例中所描述(例如以下各者中之一或多者：SIL 90、SIL 100及SIL 120)。輻射遞送及接收系統中之每一者可相似地採取任何合適形式。舉例而言，每一輻射遞送及接收系統可實質上相似於上文關於諸圖所描述之輻射遞送及接收系統。
藉由組合地利用複數個光學系統，有可能縮減對基板執行量測所需之總體時間量。圖15之(b)說明其中複數個光學系統以線性組態沿著軸線1506而配置的實例，該軸線1506垂直於光學系統相對於在量測中之基板之相對移動方向1508。此組態允許最大化在單次移動期間覆蓋之區域，藉此縮減對基板執行量測所需之時間。當然應瞭解，可設想在本發明之範疇內的複數個替代組態。在一實施例中，可以兩個階段執行掃描：如第一粗略掃描，接著是第二精細掃描。
光學系統中之每一者可將任何合適輻射圖案提供至在量測中之基板之表面。在一些實例中，光學系統中之每一者提供實質上相同的輻射圖案。在其他實例中，光學系統中之一或多者相比於其他光學系統中之至少一者提供不同的輻射圖案。此可例如在需要使用光學系統中之一或多者來執行針對一或多個特定特性之量測的情況下有利。在一些實例中，提供至基板表面之輻射圖案可週期性地改變或取決於一或多個要求或其他特性而改變。在又其他實例中，光學系統中之每一者將唯一輻射圖案提供至基板之表面。在一特定實例中，光學系統係以線性組態沿著平行於(而非垂直於)光學系統與基板之間的相對移動方向的軸線而配置。在此實例中，量測基板表面上之每一點複數次，每一次運用唯一輻射圖案來進行，藉此增大量測製程之準確度及敏感度。
應注意，在一實施例中，代替使用輻射源與一SIL(或若干SIL)之間的圖案化組件或與該SIL(或該等SIL)整合之圖案化組件來圖案化檢測輻射，可使用呈線性組態或2維陣列之複數個SIL來執行檢測輻射之圖案化，其中一個維度係沿著平行於光學系統與基板之間的相對移動方向之軸線。以此方式，可藉由每一不同輻射遞送及接收系統1504「接通」或「斷開」(字面上或使其光束以某種方式被阻擋，而不論其是處於每一SIL處抑或上游之任何位置處)以便界定圖案來賦予圖案。此導致緊接在SIL下方之增強場之對應調變。
圖16說明對上方緊接描述之配置替代的平行配置。圖16說明使用近場掃描光學顯微法(NSOM/SNOM)之所提議之平行檢測配置。NSOM為藉由利用消逝波之屬性破壞遠場解析度極限的用於奈米結構調查之顯微法技術。此係藉由將光學顯微法偵測器置放成非常接近(比波長λ小 得多的距離)於樣品表面來完成。此允許以高空間光譜及時間解析功率進行表面檢測。運用此技術，影像之解析度受到光學顯微法偵測器孔徑之大小限制，而不受到照明光之波長限制。詳言之，已示範20奈米之側向解析度及2奈米至5奈米之豎直解析度。
如同先前所描述之其他實施例一樣，此實施例可特別適合於基底EUV倍縮光罩之檢測。基底EUV倍縮光罩基本上為玻璃板或具有EUV反射塗層之基板；光罩圖案被施加至該基底之頂部上。用於偵測未經塗佈EUV基板中之表面缺陷之方法受到極大限制；實務上，直徑之10奈米之缺陷及深度之1奈米之缺陷可僅在施加反射塗層之後被偵測到。塗佈製程極其昂貴，又歸因於缺陷而可僅使用約40%的基底。因此，若可在未經塗佈玻璃表面上偵測缺陷，則可節省極大成本。即使對於經塗佈倍縮光罩基底，亦可使用此方法來縮減成本。
圖16之(a)展示複數個光學顯微法偵測器或光學顯微法偵測器陣列，例如光纖尖端1600。在一實施例中，光學顯微法偵測器1600陣列進行操作以照明基板1610表面且偵測所得反向散射光。雖然單光纖NSOM對於倍縮光罩檢測而言可能過慢，但使用如所說明之光纖尖端1600之平行陣列會使能夠並行化量測。圖16之(b)中說明實例掃描圖案，其中陣列(且因此每一光纖尖端1600，僅三個光纖尖端被展示)以鋸齒形路徑1620曲折。此掃描圖案確保整個表面被掃描，儘管光纖尖端之間的距離比個別尖端之空間解析度大得多。此僅為掃描圖案之一個實例，且用於掃描整個基板表面之其他合適掃描圖案係可能的。舉例而言，另一掃描圖案可包含以直線形式掃描整個基板，接著跳回至起點且以微小偏移重新掃描。在一實務實施例中，整個陣列可位於「長衝程」載物台上，以用於在 X-Y平面中進行定位。可針對個別光纖使用例如微機電(MEMS)系統致動Z位置(垂直於表面)。
可在NSOM技術中根據目前先進技術而考慮各種替代照明及偵測方案。舉例而言，偵測方案可包含與基於強度之偵測方法組合或作為基於強度之偵測方法之替代方案的相位敏感偵測。另外，雖然光學顯微法偵測器1600被描述為提供照明，但設想到其他照明方案。舉例而言，光學顯微法偵測器1600可經組態為僅用於偵測，其中照明係例如藉由返回照明通過玻璃板(基底倍縮光罩)來實行。
在後續經編號條項中定義另外實施例：
1.一種用於偵測一基板之一表面上之變化之方法，該方法包含：將檢測輻射提供至一基板之一表面，其中該檢測輻射經圖案化使得一對應增強場之一振幅係以對應於該經圖案化檢測輻射之一方式予以調變；接收由該增強場與該基板表面之間的相互作用引起的散射輻射；及基於該增強場與該基板表面之間的該相互作用偵測該基板之該表面上之變化。
2.如條項1之方法，其中該增強場係一消逝場。
3.如條項2之方法；且該方法進一步包含：經由一光學元件且以經組態以產生該消逝場之一角度將該檢測輻射提供至該基板之該表面；及將該光學元件之一表面定位成與該基板之該表面相隔小於該經圖案化檢測輻射之一波長的一距離內。
4.如條項3之方法，其中該光學元件係一固體浸潤透鏡。
5.如條項3或4之方法，其中該光學元件之該表面經定位成與該基板相隔一第一距離，使得在經檢測之該基板之一區域中在該基板之該表面上不存在任何顯著變化的情況下藉由該經圖案化輻射在該光學元件之該表面處之全內反射產生該消逝場。
6.如條項3至5中任一項之方法，其進一步包含：接收由該光學元件反射之輻射；偵測該所接收輻射之至少一個特性之任何改變，該等改變係由在該光學元件之該表面處一表面電漿之產生而誘發。
7.如條項6之方法，其包含：根據該所接收輻射之該特性偵測該檢測輻射在產生一表面電漿所處的該基板上之一入射角之一改變；及基於該偵測到一入射角之一改變而判定該基板之該表面上一變化之一存在。
8.如條項7之方法，其中該根據該所接收輻射之該特性偵測該檢測輻射在產生一表面電漿所處的該基板上之一入射角之一改變包含判定該所接收輻射之偵測到之強度之一下降之位置的一改變，其指示該光學元件不反射該檢測輻射。
9.如條項3至8中任一項之方法，其中該光學元件之該表面包含一增強介電質及/或金屬沈積物。
10.如條項3至9中任一項之方法，其中該光學元件包含以一陣列而配置的複數個此類光學元件。
11.如條項10之方法，其中該經圖案化檢測輻射係藉由將該檢測輻射之單獨光束提供至該複數個光學元件之一子集之各別表面而獲得，該 子集對應於一所要圖案。
12.如條項10之方法，其中該經圖案化檢測輻射係藉由將該檢測輻射提供至以一陣列形式而配置的該複數個光學元件之各別表面而獲得，該複數個光學元件可操作以圖案化該檢測輻射。
13.如條項3至9中任一項之方法，其中該經圖案化檢測輻射係藉由將該檢測輻射提供至該光學元件之該表面而獲得，其中該光學元件在其上具有可操作以圖案化該檢測輻射之一第一圖案。
14.如條項3至9中任一項之方法，其中該提供步驟包含：提供一輸入檢測輻射；藉由使用包含一第一圖案之一圖案化組件來圖案化該輸入檢測輻射以獲得該經圖案化檢測輻射，其中該第一圖案聚焦於該光學元件之該表面上。
15.如條項1之方法，其中該提供步驟包含：提供一輸入檢測輻射；藉由使用包含一第一圖案之一圖案化組件來圖案化該輸入檢測輻射以獲得該經圖案化檢測輻射；將該經圖案化檢測輻射聚焦於該基板上；及使用一偵測配置以遍及一散射角度範圍捕捉該散射輻射。
16.如條項15之方法，其中該偵測配置包含聚焦於一偵測器上的以一史瓦茲柴德及/或倒置卡塞格倫組態而配置的反射光學件。
17.如條項15之方法，其中該偵測配置包含經定位以遍及該散射角度範圍捕捉該散射輻射的複數個偵測器。
18.如條項17之方法，其中該複數個偵測器係以圍繞該經圖案化檢 測輻射聚焦於之點之一圓頂組態而配置。
19.如條項15至18中任一項之方法，其包含一前向散射偵測器，該前向散射偵測器用於偵測圍繞零階軸線之散射輻射，其中零階輻射被阻擋。
20.如條項15至19中任一項之方法，其中該檢測輻射包含介於2奈米與100奈米之間的一波長。
21.如條項13至20中任一項之方法，其中該第一圖案係一週期性圖案。
22.如條項21之方法，其中該週期性圖案在至少一第一方向上係線性週期性。
23.如條項22之方法，其中該第一方向平行於該微影裝置與該基板之間的一相對移動。
24.如條項13至20中任一項之方法，其中該第一圖案係一非週期性圖案。
25.如條項21至24中任一項之方法，其中該第一圖案係一二維圖案。
26.如任一前述條項之方法，其包含提供在該經圖案化檢測輻射與該基板之間在一第一方向上的一相對移動；及處理該所接收散射輻射以自該所接收散射輻射判定該基板之該表面上之變化之該存在。
27.如條項26之方法，其中該所接收散射輻射包含對應於在該基板之該表面上偵測到的一變化之一信號，且其中該處理步驟包含在如藉由該增強場之該調變而判定的該信號內識別複數個樣本，每一樣本對應於相同 的該變化。
28.如條項27之方法，其中該處理包含獲得該複數個樣本之一平均值。
29.如條項27或28之方法，其包含對該複數個樣本執行一自相關分析。
30.如條項27至29中任一項之方法，其中該處理包含在不存在一增強場的情況下自該信號內之谷值處之信號位準判定該變化之一基線量測。
31如條項27至30中任一項之方法，其中處理該所接收散射輻射包含對用以圖案化該檢測輻射之該第一圖案解迴旋。
32.如任一前述條項之方法，其中藉由圖案化該檢測輻射之至少該強度來圖案化該檢測輻射。
33.如任一前述條項之方法，其中藉由圖案化以下各者中之至少一者來圖案化該檢測輻射：該檢測輻射之偏振及相位。
33.如任一前述條項之方法，其中該接收散射輻射包含偵測一影像平面處之該散射輻射。
35.如條項1至33中任一項之方法，其中該接收散射輻射包含偵測一光瞳平面處之該散射輻射。
36.一種用於偵測一基板之一表面上之變化之方法，該方法包含：以經組態以產生一增強場之一角度將檢測輻射提供至一光學元件之一表面；將該光學元件之該表面定位成與該基板之該表面相隔小於該經圖案化檢測輻射之一波長的一距離內；接收由該光學元件反射之後的該檢測輻射；及 偵測該所接收輻射之至少一個特性之任何改變，該等改變係由在該光學元件之該表面處一表面電漿之產生而誘發。
37.如條項36之方法，其包含：根據該所接收輻射之該特性偵測該檢測輻射在產生一表面電漿所處的該基板上之一入射角之一改變；及基於該偵測到一入射角之一改變而判定該基板之該表面上一變化之一存在。
38.如條項37之方法，其中該根據該所接收輻射之該特性偵測該檢測輻射在產生一表面電漿所處的該基板上之一入射角之一改變包含判定該所接收輻射之偵測到之強度之一下降之位置的一改變，其指示該光學元件不反射該檢測輻射。
39.一種用於偵測一基板之一表面之變化之檢測裝置，該裝置包含：一照明系統，其可操作以提供一檢測輻射；圖案化構件，其經組態以圖案化該檢測輻射使得一對應增強場之一振幅以對應於該經圖案化檢測輻射之一方式予以調變；及一第一偵測器，其可操作以偵測由該經圖案化增強場與該基板表面之間的相互作用造成的散射輻射。
40.如條項39之檢測裝置，其中該增強場係一消逝場。
41.如條項40之檢測裝置，其包含一光學元件，該光學元件之一表面經定位成與該基板之該表面相隔小於該經圖案化檢測輻射之一波長的一距離內，且該光學元件可操作以使用該檢測輻射以在該光學組件之該表面處產生該消逝場。
42.如條項41之檢測裝置，其中該光學元件係一固體浸潤透鏡。
43.如條項41或42之檢測裝置，其中該光學元件之該表面經定位成與該基板相隔一第一距離，使得在經檢測之該基板之一區域中在該基板之該表面上不存在任何顯著變化的情況下藉由該經圖案化輻射在該光學元件之該表面處之全內反射產生該增強場。
44.如條項41至43中任一項之檢測裝置，其中該偵測器可進一步操作以偵測自該光學元件反射之輻射；且該檢測裝置可進一步操作以偵測該所接收輻射之至少一個特性之任何改變，該等改變係由在該光學元件之該表面處一表面電漿之產生而誘發。
45.如條項44之檢測裝置，其可操作以：根據該所接收輻射之該特性偵測該檢測輻射在產生一表面電漿所處的該基板上之一入射角之一改變；及基於該偵測到一入射角之一改變而判定該基板之該表面上一變化之一存在。
46.如條項45之檢測裝置，其可操作以判定該所接收輻射之偵測到之強度之一下降之位置的一改變，其指示該光學元件不反射該檢測輻射。
47.如條項41至46中任一項之檢測裝置，其中該光學元件之該表面包含一增強介電質及/或金屬沈積物。
48.如條項41至47中任一項之檢測裝置，其中該光學元件包含以一陣列形式而配置的複數個此類光學元件。
49.如條項48之檢測裝置，其可操作以將該檢測輻射之單獨光束提供至該複數個光學元件之一子集之各別表面，該子集對應於一所要圖案，以產生該經圖案化檢測輻射。
50.如條項48之檢測裝置，其可操作以將該檢測輻射提供至以一陣列形式而配置的該複數個光學元件之各別表面，該複數個光學元件可操作以圖案化該檢測輻射。
51.如條項41至47中任一項之檢測裝置，其中該光學元件之該表面在其上包含可操作以圖案化該檢測輻射之一第一圖案。
52.如條項41至47中任一項之檢測裝置，其進一步包含具有用於圖案化該檢測輻射之一第一圖案之一圖案化組件，該圖案化組件位於該照明系統與該光學元件之間，且其中該照明系統可操作以將該第一圖案聚焦於該光學元件之該表面上。
53.如條項39之檢測裝置，其進一步包含：一圖案化組件，其具有用於圖案化該檢測輻射之一第一圖案，該圖案化組件位於該照明系統與該基板之間；一聚焦元件，其用於將該經圖案化檢測輻射聚焦於該基板上；及一偵測配置，其可操作以遍及一散射角度範圍捕捉該散射輻射。
54.如條項53之檢測裝置，其中該偵測配置包含聚焦於一偵測器上的以一史瓦茲柴德及/或倒置卡塞格倫組態而配置的反射光學件。
55.如條項53之檢測裝置，其中該偵測配置包含經定位以遍及該散射角度範圍捕捉該散射輻射的複數個偵測器。
56.如條項55之檢測裝置，其中該複數個偵測器係以圍繞該經圖案化檢測輻射聚焦於之點之一圓頂組態而配置。
57.如條項53至56中任一項之檢測裝置，其包含一前向散射偵測器，該前向散射偵測器用於偵測圍繞零階軸線之散射輻射，其中零階輻射被阻擋。
58.如條項53至57中任一項之檢測裝置，其中該檢測輻射包含介於2奈米與100奈米之間的一波長。
59.如條項50至58中任一項之檢測裝置，其中該第一圖案係一週期性圖案。
60.如條項59之檢測裝置，其中該週期性圖案在至少一第一方向上係線性週期性。
61.如條項60之檢測裝置，其中該第一方向平行於該微影裝置與該基板之間的一相對移動。
62.如條項50至58中任一項之檢測裝置，其中該第一圖案係一非週期性圖案。
63.如條項59至62中任一項之檢測裝置，其中該第一圖案係一二維圖案。
64.如條項38至47中任一項之檢測裝置，其可操作以提供在該經圖案化檢測輻射與該基板之間在一第一方向上的一相對移動，該檢測裝置進一步包含一處理器，該處理器可操作以處理該所接收散射輻射且自該所接收散射輻射判定該基板之該表面上之變化之該存在。
65.如條項64之檢測裝置，其中該所接收散射輻射包含對應於在該基板之該表面上偵測到的一變化之一信號，且其中該處理器可操作以在如藉由該增強場之該調變而判定的該信號內識別複數個樣本，每一樣本對應於相同的該變化。
66.如條項65之檢測裝置，其中該處理器可操作以判定該複數個樣本之一平均值。
67.如條項65或66之檢測裝置，其中該處理器可操作以對該複數個 樣本執行一自相關分析。
68.如條項65至67中任一項之檢測裝置，其中該處理器可操作以在不存在一增強場的情況下自該信號內之谷值處之信號位準判定該變化之一基線量測。
69如條項65至68中任一項之檢測裝置，其中該處理器可操作以對用以圖案化該檢測輻射之該第一圖案解迴旋。
70.如條項38至58中任一項之檢測裝置，其可操作使得該檢測輻射係藉由圖案化該檢測輻射之至少該強度而圖案化。
71.如條項38至70中任一項之檢測裝置，其可操作使得該檢測輻射係藉由圖案化以下各者中之至少一者而圖案化：該檢測輻射之偏振及相位。
72.如條項38至71中任一項之檢測裝置，其中該偵測器位於一影像平面處。
73.如條項38至71中任一項之檢測裝置，其中該偵測器位於一光瞳平面處。
74.一種用於偵測一基板之一表面之變化之檢測裝置，該檢測裝置包含：一光學元件；一照明系統，其可操作而以經組態以產生一增強場之一角度將一檢測輻射提供至該光學元件之一表面；一第一偵測器，其可操作以偵測由該經圖案化消逝場與該基板表面之間的相互作用造成的所接收輻射；及處理構件，其可操作以偵測該所接收輻射之至少一個特性之任何改 變，該等改變係由在該光學元件之該表面處一表面電漿之產生而誘發。
75.如條項74之檢測裝置，其中該處理構件可操作以：根據該所接收輻射之該特性偵測該檢測輻射在產生一表面電漿所處的該基板上之一入射角之一改變；及基於該偵測到一入射角之一改變而判定該基板之該表面上一變化之一存在。
76.如條項75之檢測裝置，其中該處理構件可操作以藉由以下操作偵測該檢測輻射在產生一表面電漿所處的該基板上之一入射角之一改變：判定該所接收輻射之偵測到之強度之一下降之位置的一改變，其指示該光學元件不反射該檢測輻射。
77.一種用於偵測一基板之一表面上之變化之近場掃描光學顯微法方法，該方法包含：將檢測輻射提供至一基板之一表面；及偵測已自該基板散射的所得散射輻射，其中該偵測係自相對於該基板之該表面小於該檢測輻射之一波長的一距離內予以執行，藉此產生一消逝場。
78.如條項77之方法，其中使用一光學顯微法偵測器陣列來執行該偵測步驟。
79.如條項78之方法，其中該光學顯微法偵測器陣列包含光學顯微法偵測器之一1維陣列。
80.如條項78或79之方法，其中使該光學顯微法偵測器陣列以實質上掃描該整個基板表面之一圖案橫越該基板表面進行掃描。
81.如條項78、79或80之方法，其中使該光學顯微法偵測器陣列橫 越該基板表面以一曲折路徑進行掃描。
82.如條項78至81中任一項之方法，其中每一光學顯微法偵測器包含一光纖尖端。
83.如條項78至82中任一項之方法，其中每一光學顯微法偵測器亦提供照明輻射。
84.如條項78至83中任一項之方法，其中該基板係一EUV倍縮光罩基底。
85.如條項84之方法，其中該EUV倍縮光罩基底包含尚未被施加一反射塗層的一未經塗佈EUV倍縮光罩基底。
86.一種用於偵測一基板之一表面上之變化之近場掃描光學顯微法裝置，該裝置包含：一照明系統，其用於將檢測輻射提供至一基板之一表面；及一光學顯微法偵測器陣列，其用於偵測已自該基板散射的所得散射輻射，其中該光學顯微法偵測器陣列當在使用中時定位成相對於該基板之該表面小於該檢測輻射之一波長的一距離內，藉此產生一消逝場。
87.如條項86之裝置，其中該光學顯微法偵測器陣列包含光學顯微法偵測器之一1維陣列。
88.如條項86或87之裝置，其可操作而以使該光學顯微法偵測器陣列以實質上掃描該整個基板表面之一圖案進行掃描。
89.如條項86、87或88之裝置，其可操作以使該光學顯微法偵測器陣列橫越該基板表面以一曲折路徑進行掃描。
90.如條項86至89中任一項之裝置，其中每一光學顯微法偵測器包含一光纖尖端。
91.如條項86至90中任一項之裝置，其中該照明系統包含於該光學顯微法偵測器陣列內，使得每一光學顯微法偵測器亦提供該照明輻射。
92.如條項1或2之方法，其包含一近場掃描光學顯微法方法，其中：該提供檢測輻射之步驟包含使用一光學顯微法偵測器陣列，每一光學顯微法偵測器提供該照明輻射；及該接收散射輻射之步驟包含使用該光學顯微法偵測器陣列以自相對於該基板之該表面小於該檢測輻射之一波長的一距離內接收該散射輻射，藉此產生該增強場。
93.如條項92之方法，其中藉由以上一個體或子集為基礎控制由每一光學顯微法偵測器提供之該照明來圖案化該輻射。
94.如條項93之方法，其中該光學顯微法偵測器陣列包含光學顯微法偵測器之一1維陣列。
95.如條項93或94之方法，其中使該光學顯微法偵測器陣列以實質上掃描該整個基板表面之一圖案橫越該基板表面進行掃描。
96.如條項93、94或95之方法，其中使該光學顯微法偵測器陣列橫越該基板表面以一曲折路徑進行掃描。
97.如條項93至96中任一項之方法，其中每一光學顯微法偵測器包含一光纖尖端。
98.如條項93至97中任一項之方法，其中該基板係一EUV倍縮光罩基底。
99.如條項98之方法，其中該EUV倍縮光罩基底包含尚未被施加一反射塗層的一未經塗佈EUV倍縮光罩基底。
100.一種微影製造單元，其包含如條項39之檢測裝置或如條項86之近場掃描光學顯微法裝置。
在所有上述實施例中，偵測到表面變化之基板可為積體電路經應用於之基板或晶圓。替代地，基板可為一倍縮光罩或光罩(例如反射EUV光罩)之基板或基底。在其他實施例中，基板可用於不同應用，例如顯示器。
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(topography)界定產生於基板上之圖案。可將圖案化器件之構形壓入被供應至基板之抗蝕劑層中，在基板上，抗蝕劑係藉由施加電磁輻射、熱、壓力或其組合而固化。在抗蝕劑固化之後，將圖案化器件移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。
關於微影裝置所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如具有為或約為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。
儘管在本文中特定參考「度量衡裝置」或「檢測裝置」，但該兩個術語亦可指檢測裝置或檢測系統。例如包含本發明之一實施例之檢測或度量衡裝置可用以判定基板上或晶圓上之結構之特性。例如包含本發 明之一實施例之檢測裝置或度量衡裝置可用以偵測基板之缺陷或基板上或晶圓上之結構之缺陷。在此實施例中，基板上之結構之所關注特性可能係關於結構中之缺陷、結構之特定部分之不存在或基板上或晶圓上之非想要結構之存在。
對特定實施例之前述描述將因此充分地揭露本發明之一般性質：在不脫離本發明之一般概念的情況下，其他人可藉由應用熟習此項技術者所瞭解之知識針對各種應用而容易地修改及/或調適此等特定實施例，而無需進行不當實驗。因此，基於本文中所呈現之教示及指導，此等調適及修改意欲在所揭示之實施例之等效者的涵義及範圍內。應理解，本文中之措辭或術語係出於例如描述而非限制之目的，以使得本說明書之術語或措辭待由熟習此項技術者按照該等教示及該指導進行解譯。
本發明之廣度及範疇不應受上述例示性實施例中之任一者限制，而應僅根據以下申請專利範圍及其等效者進行界定。
90‧‧‧固體浸潤透鏡(SIL)
900‧‧‧裝置
902‧‧‧光學系統
907‧‧‧光學系統
908‧‧‧經圖案化檢測輻射
910‧‧‧下部表面/第一光學表面
914‧‧‧缺陷
916‧‧‧基板
920‧‧‧散射輻射
922‧‧‧輻射源
924‧‧‧光學組件
926‧‧‧光學組件
928‧‧‧輸入檢測輻射
930‧‧‧圖案化組件
940‧‧‧一維週期性圖案
942‧‧‧二維週期性圖案
944‧‧‧非週期性二維圖案
950‧‧‧跡線
952‧‧‧峰值
954‧‧‧谷值

Claims (15)

  1. 一種用於偵測一基板之一表面上之變化(variations)之方法，該方法包含：將檢測輻射提供至一基板之一表面，其中該檢測輻射經圖案化使得一對應增強場(enhanced field)之一振幅係以對應於該經圖案化檢測輻射之一方式予以調變；接收由該增強場與該基板表面之間的相互作用引起的散射輻射；及基於該增強場與該基板表面之間的該相互作用偵測該基板之該表面上之變化。
  2. 如請求項1之方法，其中該增強場係一消逝場。
  3. 如請求項2之方法；且該方法進一步包含：經由一光學元件且以經組態以產生該消逝場之一角度將該檢測輻射提供至該基板之該表面；及將該光學元件之一表面定位成與該基板之該表面相隔小於該經圖案化檢測輻射之一波長的一距離內。
  4. 如請求項3之方法，其中該光學元件係一固體浸潤透鏡。
  5. 如請求項3或4之方法，其中該光學元件之該表面經定位成與該基板相隔一第一距離，使得在經檢測之該基板之一區域中在該基板之該表面上 不存在任何顯著變化的情況下藉由該經圖案化輻射在該光學元件之該表面處之全內反射產生該消逝場。
  6. 如請求項3或4之方法，其進一步包含：接收由該光學元件反射之輻射；偵測該所接收輻射之至少一個特性之任何改變，該等改變係由在該光學元件之該表面處一表面電漿之產生而誘發。
  7. 如請求項6之方法，其包含：根據該所接收輻射之該特性偵測該檢測輻射在產生一表面電漿所處的該基板上之一入射角之一改變；及基於該偵測到一入射角之一改變而判定該基板之該表面上一變化之一存在，且其中視情況該根據該所接收輻射之該特性偵測該檢測輻射在產生一表面電漿所處的該基板上之一入射角之一改變包含判定該所接收輻射之偵測到之強度之一下降之位置的一改變，其指示該光學元件不反射該檢測輻射。
  8. 如請求項3或4之方法，其中該光學元件之該表面包含一增強介電質及/或金屬沈積物。
  9. 如請求項3或4之方法，其中該光學元件包含以一陣列而配置之複數個此類光學元件。
  10. 如請求項9之方法，其中存在以下情形中之一者：該經圖案化檢測輻射係藉由將該檢測輻射之單獨光束提供至該複數個光學元件之一子集之各別表面而獲得，該子集對應於一所要圖案，或該經圖案化檢測輻射係藉由將該檢測輻射提供至以一陣列形式而配置的該複數個光學元件之各別表面而獲得，該複數個光學元件可操作以圖案化該檢測輻射。
  11. 如請求項3或4之方法，其中該經圖案化檢測輻射係藉由將該檢測輻射提供至該光學元件之該表面而獲得，其中該光學元件在其上具有可操作以圖案化該檢測輻射之一第一圖案。
  12. 如請求項3或4之方法，其中該提供步驟包含：提供一輸入檢測輻射；藉由使用包含一第一圖案之一圖案化組件來圖案化該輸入檢測輻射以獲得該經圖案化檢測輻射，其中該第一圖案聚焦於該光學元件之該表面上。
  13. 如請求項1之方法，其中該提供步驟包含：提供一輸入檢測輻射；藉由使用包含一第一圖案之一圖案化組件來圖案化該輸入檢測輻射以獲得該經圖案化檢測輻射； 將該經圖案化檢測輻射聚焦於該基板上；及使用一偵測配置以遍及一散射角度範圍捕捉該散射輻射。
  14. 如請求項1或2之方法，其包含一近場掃描光學顯微法方法，其中：該提供檢測輻射之步驟包含使用一光學顯微法偵測器陣列，每一光學顯微法偵測器提供該檢測輻射；及該接收散射輻射之步驟包含使用該光學顯微法偵測器陣列以自相對於該基板之該表面小於該檢測輻射之一波長的一距離內接收該散射輻射，藉此產生該增強場。
  15. 一種用於偵測一基板之一表面之變化之檢測裝置，該裝置包含：一照明系統，其可操作以提供一檢測輻射；圖案化構件(patterning means)，其經組態以圖案化該檢測輻射使得一對應增強場之一振幅以對應於該經圖案化檢測輻射之一方式予以調變；及一第一偵測器，其可操作以偵測由該經圖案化增強場與該基板表面之間的相互作用造成的散射輻射。
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