TWI772841B - 晶片上晶圓對準感測器 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種感測器裝置，該感測器裝置包括一照明系統、一偵測器系統及一處理器。該照明系統經組態以沿著一照明路徑傳輸一照明光束，且包括一可調式光學器件。該可調式光學器件經組態以朝著安置為鄰近於該照明系統之一基板上之一繞射目標傳輸該照明光束。該傳輸在該繞射目標上產生一條紋圖案。一信號光束包括藉由該繞射目標繞射之繞射級子光束。該偵測器系統經組態以收集該信號光束。該處理器經組態以基於該信號光束量測該繞射目標之一特性。該可調式光學器件經組態以調整該照明光束在該繞射目標上之一入射角度，以將該條紋圖案之一週期性調整成匹配於該繞射目標之一週期性。

Description

晶片上晶圓對準感測器
本發明係關於例如用於微影裝置及系統之感測器裝置及系統。
微影裝置係經建構以將所要圖案施加至基板上之機器。微影裝置可用於例如積體電路(IC)製造中。微影裝置可例如將圖案化器件(例如遮罩、倍縮光罩)之圖案投影至設置於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上。
為了將圖案投影至基板上，微影裝置可使用電磁輻射。此輻射之波長判定可在基板上形成之特徵之最小大小。相比於使用例如具有193 nm之波長之輻射的微影裝置，使用具有介於4至20 nm (例如6.7 nm或13.5 nm)範圍內之波長的極紫外(EUV)輻射之微影裝置可用於在基板上形成更小特徵。
為了控制微影程序以將器件特徵準確地置放在基板上，通常在例如基板上設置一或多個繞射目標(亦即，對準標記)，且微影裝置包括一或多個對準感測器，可藉由該一或多個對準感測器準確地量測繞射目標之位置。現有對準系統及技術受制於特定缺點及侷限性。舉例而言，現有對準系統及技術通常無法量測對準標記場內之失真(亦即，場內失真)。此等系統通常相對較大。此等系統亦並不支援更精細對準光柵間距，例如小於約1微米之光柵間距。
由於在同一共同平台上可實施數百個感測器，故自對準及精巧系統可提供改良的準確度、成本效率及可擴展性。組件(例如照明源、光纖、鏡面、透鏡、波導、偵測器、處理器等)之整合可提供用於量測基板上之對準標記的特定特性(例如對準位置等)之微型化感測器。另外，相同基板之多個對準標記可藉由多個感測器(例如感測器陣列)研究且不同量測可同步或即時地實行。
因此，需要補償感測器裝置及系統中之變化，且提供可調且能夠量測場內失真的佔據面積減小且自對準的精巧感測器。
在一些實施例中，一種感測器裝置包括一照明系統、一偵測器系統及一處理器。該照明系統經組態以沿著一照明路徑傳輸一照明光束。該照明系統包括一可調式光學器件。該可調式光學器件經組態以朝著安置為鄰近於該照明系統之一基板上之一繞射目標傳輸該照明光束。該傳輸在該繞射目標上產生一條紋圖案。一信號光束包括藉由該繞射目標繞射之繞射級子光束。該偵測器系統經組態以收集該信號光束。該處理器經組態以基於該信號光束量測該繞射目標之一特性。該可調式光學器件經組態以調整該照明光束在該繞射目標上之一入射角度，以將該條紋圖案之一週期性調整成匹配於該繞射目標之一週期性。
在一些實施例中，該繞射目標之該特性為一對準位置。
在一些實施例中，該可調式光學器件包括一稜鏡鏡面。該稜鏡鏡面經組態以藉由調整該稜鏡鏡面相對於該照明光束之一位置來調整該照明光束之一位置。在一些實施例中，該稜鏡鏡面包括一基於微機電系統之致動器。
在一些實施例中，該可調式光學器件包括一可變相位調變器。該可變相位調變器經組態以藉由調整該可變相位調變器之一傳播常數來調整該照明光束的一位置。在一些實施例中，該可變相位調變器包括一電光調變器、一聲光調變器或一液晶調變器。
在一些實施例中，該照明系統包括一相干照明源，且該照明光束包括一第一相干離軸照明光束及一第二相干離軸照明光束。在一些實施例中，該條紋圖案係由該第一相干離軸照明光束及該第二相干離軸照明光束之干擾產生。在一些實施例中，該照明系統包括：一第一光學器件，其經組態以朝著該繞射目標傳輸該第一相干離軸照明光束；以及一第二光學器件，其經組態以朝著該繞射目標傳輸該第二相干離軸照明光束。在一些實施例中，該第一相干離軸照明光束之一入射角度及該第二相干離軸照明光束之一入射角度為相同的。
在一些實施例中，該偵測器系統包括：一固定光學器件，其經組態以收集該信號光束；以及一偵測器，其經組態以偵測該信號光束之一第一繞射級子光束、該信號光束之一第二繞射級子光束及該信號光束之一第三繞射級子光束。在一些實施例中，該偵測器包含一多模光纖。
在一些實施例中，該照明系統及該偵測器系統間隔開約1度至約3度之一角度。
在一些實施例中，該感測器裝置之一縱向面積不超過約10 mm乘10 mm。在一些實施例中，該照明光束波長為約500 nm至約2000 nm。在一些實施例中，該照明光束包括一第一相干離軸照明光束及一第二相干離軸照明光束，且該偵測器系統安置於該第一相干離軸照明光束與該第二相干離軸照明光束之間。
在一些實施例中，一偵測系統包括複數個感測器。該複數個感測器相對於彼此對稱地配置且安置於一基板上之複數個繞射目標的上方。每一感測器包括一照明系統、一偵測器系統及一處理器。該照明系統經組態以沿著一照明路徑傳輸一照明光束，且包括經組態以朝著安置為鄰近於該照明系統之一基板上之一繞射目標傳輸該照明光束的一可調式光學器件。該傳輸在該繞射目標上產生一條紋圖案。一信號光束包括藉由該繞射目標繞射之繞射級子光束。該偵測器系統經組態以收集該信號光束。該處理器經組態以基於該信號光束量測該繞射目標之一特性。該可調式光學器件經組態以調整該照明光束在該繞射目標上之一入射角度，以將該條紋圖案之一週期性調整成匹配於該繞射目標之一週期性。該偵測系統進一步包括耦接至每一感測器之一第二處理器。該第二處理器經組態以基於該基板上之該複數個繞射目標中之每一繞射目標的該特性判定一處理誤差。
在一些實施例中，該繞射目標之該特性為一對準位置。
在一些實施例中，每一偵測器系統同步量測該基板上之該複數個繞射目標之該特性。在一些實施例中，在一共同平台上整合該複數個感測器。在一些實施例中，該第二處理器經由一光纖耦接至每一感測器。
下文參考隨附圖式來詳細地描述本發明之其他特徵及優勢，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具體實施例。本文中僅出於說明性目的呈現此類實施例。基於本文中所含之教示，額外實施例對於熟習相關技術者將為顯而易見的。
本說明書揭示併入本發明之特徵之一或多個實施例。所揭示之實施例僅例示本發明。本發明之範疇並不限於所揭示之實施例。本發明由在此隨附之申請專利範圍界定。
所描述之實施例及本說明書中對「一個實施例」、「一實施例」、「一實例實施例」等之參考指示所描述之實施例可包括一特定特徵、結構或特性，但每一實施例可未必包括該特定特徵、結構或特性。此外，此等短語未必指相同實施例。另外，當結合一實施例描述一特定特徵、結構或特性時，應瞭解，無論是否作明確描述，結合其他實施例實現此特徵、結構或特性為熟習此項技術者所瞭解。
為易於描述，可在本文中使用諸如「在...之下」、「在...下方」、「下部」、「在...上方」、「在...上」、「上部」及類似術語的空間相對術語來描述如圖式中所說明之一個元件或特徵與另一元件或特徵之關係。除圖式中所描繪之定向之外，空間相對術語亦意欲涵蓋器件在使用或操作中之不同定向。裝置可以其他方式定向(旋轉90度或處於其他定向)且本文中所使用的空間相對描述詞可同樣相應地進行解譯。
如本文中所使用之術語「約」指示可基於特定技術變化之給定數量之值。基於特定技術，術語「約」可指示例如在值之10%至30%內(例如，該值之±10%、±20%或±30%)變化之給定數量之值。
本發明之實施例可以硬體、韌體、軟體或其任何組合予以實施。本發明之實施例亦可經實施為儲存於機器可讀媒體上之指令，該等指令可由一或多個處理器讀取及執行。機器可讀媒體可包括用於儲存或傳輸呈可由機器(例如，計算器件)讀取之形式之資訊的任何機構。舉例而言，機器可讀媒體可包括唯讀記憶體(ROM)；隨機存取記憶體(RAM)；磁碟儲存媒體；光學儲存媒體；快閃記憶體器件；電學、光學、聲學或其他形式之傳播信號(例如，載波、紅外線信號、數位信號等)；以及其他者。另外，韌體、軟體、常式及/或指令可在本文中經描述為執行某些動作。然而，應瞭解，此類描述僅僅出於方便起見，且此類動作事實上係由計算器件、處理器、控制器或執行韌體、軟體、常式、指令等之其他器件引起。
然而，在更詳細地描述此等實施例之前，有指導性的為呈現可供實施本發明之實施例的實例環境。
例示性微影系統
圖1展示包含輻射源SO及微影裝置LA之微影系統。輻射源SO經組態以產生EUV輻射光束B且將EUV輻射光束B供應至微影裝置LA。微影裝置LA包含照明系統IL、經組態以支援圖案化器件MA (例如，遮罩)之支援結構MT、投影系統PS及經組態以支援基板W之基板台WT。
照明系統IL經組態以在EUV輻射光束B入射於圖案化器件MA上之前調節EUV輻射光束B。另外，照明系統IL可包括琢面化場鏡面器件10及琢面化光瞳鏡面器件11。琢面化場鏡面器件10及琢面化光瞳鏡面器件11一起向EUV輻射光束B提供所要橫截面形狀及所要強度分佈。作為琢面化場鏡面器件10及琢面化光瞳鏡面器件11之補充或替代，照明系統IL可包括其他鏡面或器件。
在由此調節之後，EUV輻射光束B與圖案化器件MA相互作用。由於此相互作用，產生經圖案化EUV輻射光束B'。投影系統PS經組態以將經圖案化EUV輻射光束B'投影至基板W上。出於彼目的，投影系統PS可包含經組態以將經圖案化EUV輻射光束B'投影至由基板台WT固持之基板W上的複數個鏡面13、14。投影系統PS可將縮減因數應用於經圖案化EUV輻射光束B'，因此形成具有小於圖案化器件MA上之對應特徵之特徵的影像。舉例而言，可應用縮減因數4或8。儘管在圖1中將投影系統PS說明為僅具有兩個鏡面13、14，但該投影系統PS可包括不同數目之鏡面(例如，六個或八個鏡面)。
基板W可包括先前形成之圖案。在此情況下，微影裝置LA使由經圖案化EUV輻射光束B'形成之影像與先前形成於基板W上之圖案對準。
可在輻射源SO中、在照明系統IL中及/或在投影系統PS中提供相對真空，亦即，處於充分地低於大氣壓力之壓力下之少量氣體(例如，氫氣)。輻射源SO可為雷射產生電漿(LPP)源、放電產生電漿(DPP)源、自由電子雷射(FEL)或能夠產生EUV輻射之任何其他輻射源。
例示性感測器裝置
如上文所論述，為了控制微影程序以將器件特徵準確地置放在基板上，通常在例如基板上設置一或多個繞射目標(亦即，對準標記)，且微影裝置可包括一或多個對準感測器，可藉由該一或多個對準感測器準確地量測繞射目標之位置。另外，條紋圖案可由對準感測器之兩個離軸相干光束形成以提供結構化照明，該結構化照明充當投影參考光柵以研究對準標記不對稱性且消除對分離實體參考光柵的需求。
現有對準系統及技術受制於特定缺點及侷限性。舉例而言，現有對準系統及技術通常無法量測對準標記場內之失真(亦即，場內失真)。此外，此等系統通常相對較大。另外，此等系統亦並不支援更精細對準光柵間距，例如小於約1微米之光柵間距。
程序誘發之晶圓誤差為產品上疊對(OPO)誤差之主要貢獻因素。OPO誤差歸因於圖案之複雜性以及經圖案化層之數量。OPO誤差具有相對較高之空間變化，晶圓至晶圓以及各晶圓內之空間變化可能不同。對場內之若干對準標記之相對位置的量測可減少且有助於校正OPO誤差。場內之對準誤差變化可以用於例如廻歸模型，以校正場內之OPO誤差。複數個對準標記之量測可使得能夠建立模型及校正場內失真。舉例而言，為能夠在不影響總產出量之情況下校正場內失真，可實施平行晶圓對準感測器。
基於干擾量測法及多模干擾(MMI)之平行晶圓對準感測器描述於2018年8月29日申請且名稱為「Compact Alignment Sensor Arrangements」之美國臨時申請案第62/724,198號中，該申請案以全文引用之方式併入本文中。然而，MMI設計需要用於精密及一致晶圓對準之較高穩定性及相位準確度。此外，對於MMI設計，耦合損失較大，且需要更直接的量測。
自對準及精巧直接量測感測器系統提供改良的準確度、成本效率及可擴展性。例如實施於同一共同平台上之約10 mm × 10 mm之精巧感測器可形成數百個感測器的感測器陣列。此等小型感測器(例如，10 mm × 10 mm)可量測基板上之對準標記的特定特性(例如，對準位置等)。此外，單個「晶片上」感測器中之組件(例如，照明源、光纖、鏡面、透鏡、波導、偵測器、處理器等)之整合可改良小型化。另外，相同基板之多個對準標記可藉由多個感測器(例如感測器陣列)研究且不同量測可同步或即時地實行。如下文所論述之自對準及精巧感測器系統可提供減小的佔據面積且可改良場內失真的量測。
圖2及圖3說明根據各種例示性實施例之感測器裝置200。感測器裝置200可經組態以量測基板202上之繞射目標204之特性(例如對準位置等)，且改良例如微影裝置LA中的對準及場內失真。儘管感測器裝置200在圖2及圖3中展示為獨立式裝置，但本發明之實施例不限於此實例，且本發明的感測器裝置200實施例可以用於其他光學系統，諸如但不限於微影裝置LA及/或其他光學系統。
圖2說明根據一例示性實施例之感測器裝置200的側視示意圖。感測器裝置200可包括照明系統220、偵測器系統270及處理器298。圖3說明根據一例示性實施例之如圖3中所展示之感測器裝置200的照明系統220之頂部透視示意圖。
照明系統220可經組態以朝著繞射目標204沿著照明路徑232傳輸照明光束226以形成條紋圖案242。條紋圖案242 (例如，波紋(Moiré)圖案)可經組態以提供結構化照明且充當投影參考光柵，以藉由利用波紋效應研究繞射目標204不對稱性。波紋效應為在具有透明間隙(例如平行線)之不透光圖案疊對於另一類似圖案上時出現的大規模干擾效應。
如圖3中所展示，照明系統220可包括相干照明源222、照明耦合件224、照明光束226、第一相干離軸照明光束228、第二相干離軸照明光束230、照明路徑232、第一入射角度238、第二入射角度240、條紋圖案242及可調式光學器件250。照明源222可產生照明光束226且可耦接至照明耦合件224，例如光纜埠或波導。在一些實施例中，照明系統220可包括一或多個波導或光柵，以使照明光束226朝著繞射目標204耦合。舉例而言，如圖4中所展示，照明系統220可包括第一照明波導234及第二照明波導236，其可為例如次波長結構或光柵且經組態以使來自照明系統220中之相干照明源222之光朝著繞射目標204耦合。
照明系統220可經組態以提供具有一或多個通頻帶之相干電磁寬帶照明光束226。在一實例中，一或多個通頻帶可處於約500 nm至約2000 nm之間的波長之光譜內。照明系統220可經進一步組態以提供在長時間段內(例如，在照明系統220之壽命內)具有實質上恆定的中心波長(CWL)值之一或多個通頻帶。
照明耦合件224可將照明光束226沿著照明路徑232導向至繞射目標204。照明耦合件224 (例如波導)將來自相干照明源222之照明光束226拆分為第一相干離軸照明光束228及第二相干離軸照明光束230。照明路徑232可包括第一照明路徑232a及第二照明路徑232b，例如圖3中所展示。第一相干離軸照明光束228可沿著第一照明路徑232a導向至繞射目標204。第二相干離軸照明光束230可沿著第二照明路徑232b導向至繞射目標204。朝著安置為鄰近於照明系統220之基板202上之繞射目標204導引第一相干離軸照明光束228及第二相干離軸照明光束230。
如圖2及圖3中所展示，第一相干離軸照明光束228及第二相干離軸照明光束230可在繞射目標204上產生條紋圖案242。第一相干離軸照明光束228可按第一入射角度238導引至繞射目標204，且第二相干離軸照明光束230可按第二入射角度240導引至繞射目標204。第一相干離軸照明光束228及第二相干離軸照明光束230可重疊及干擾以形成結構化照明、條紋圖案242，此係因為光束為相干的。條紋圖案242 (例如，波紋圖案)可操作為繞射目標204上之投影參考光柵。
可調式光學器件250可經組態以朝著基板202上之繞射目標204傳輸第一相干離軸照明光束228及第二相干離軸照明光束230，且分別調整第一入射角度238及第二入射角度240來調整條紋圖案242的週期性。條紋圖案242的週期性可與第一入射角度238及第二入射角度240成比例。可調式光學器件250可經組態以藉由調整第一入射角度238及第二入射角度240以改變條紋圖案242之週期性來使繞射目標204之週期性與條紋圖案242之週期性匹配。在條紋圖案242之週期性與繞射目標204之週期性對準(例如匹配)時，感測器裝置200中之像差並未更改由偵測器系統270偵測到之信號光束290。
可調式光學器件250可為能夠更改第一相干離軸照明光束228及第二相干離軸照明光束230之第一入射角度238及第二入射角度240的任何光學器件(例如，鏡面、透鏡、稜鏡、波導、光學調變器等)。舉例而言，如下文參考圖3詳細描述，可調式光學器件250可包括可調式稜鏡鏡面252及第一離軸鏡面256及第二離軸鏡面258。舉例而言，如下文參考圖4詳細描述，可調式光學器件250可分別包括第一可變相位調變器254a及第二可變相位調變器254b及/或第一照明波導234及第二照明波導236。
如圖3中所展示，可調式光學器件250可包括可調式稜鏡鏡面252、第一離軸鏡面256及第二離軸鏡面258。可調式稜鏡鏡面252可經組態以藉由調整可調式稜鏡鏡面252相對於照明光束226之位置來調整第一相干離軸照明光束228及第二相干離軸照明光束230之位置。舉例而言，可調式稜鏡鏡面252可朝著或遠離照明耦合件224平移或相對於照明耦合件224旋轉或傾斜，以分別更改第一相干離軸鏡面256及第二相干離軸鏡面258上之第一相干離軸照明光束228及第二相干離軸照明光束230的光點位置。藉由調整可調式稜鏡鏡面252相對於照明光束226之位置，第一相干離軸照明光束228及第二相干離軸照明光束230之第一入射角度238及第二入射角度240可分別改變以使得條紋圖案242之週期性成比例地改變。可調整(例如平移、旋轉、傾斜等)可調式稜鏡鏡面252，以調整條紋圖案242之週期性以匹配於繞射目標204之週期性。第一離軸鏡面256及第二離軸鏡面258可經固定，且可經組態以分別朝著繞射目標204反射第一相干離軸照明光束228及第二相干離軸照明光束230。
在一些實施例中，可調式稜鏡鏡面252可包括基於微機電系統(MEMS)之致動器，且可經組態以分別調整第一相干離軸照明光束228及第二相干離軸照明光束230之第一照明路徑232a及第二照明路徑232b，且分別調整第一相干離軸照明光束228及第二相干離軸照明光束230的第一入射角度238及第二入射角度240。舉例而言，可調式稜鏡鏡面252的基於MEMS之致動器可控制繞射目標204上之第一相干離軸照明光束228及第二相干離軸照明光束230的焦點。在一些實施例中，第一離軸鏡面256及/或第二離軸鏡面258可為平坦的、成角度的、拋物線形的或橢圓的鏡面。舉例而言，如圖3中所展示，第一離軸鏡面256及第二離軸鏡面258可為拋物線形的。在一些實施例中，第一離軸鏡面256及/或第二離軸鏡面258可為可調式。舉例而言，第一離軸鏡面256及/或第二離軸鏡面258可各自包括基於MEMS的致動器。
在一些實施例中，第一入射角度238及第二入射角度240可為相同的。在一些實施例中，第一相干離軸照明光束228及第二相干離軸照明光束230可為繞射目標204上之聚焦光束。舉例而言，可調式光學器件250可包括聚焦光學器件，例如針對約1毫米或更小之焦距最佳化的第一離軸鏡面256及第二離軸鏡面258。在一些實施例中，第一相干離軸照明光束228及第二相干離軸照明光束230可為繞射目標204上之散焦光束。
來自相干照明源222之第一相干離軸照明光束228及第二相干離軸照明光束230朝著安置為鄰近於照明系統220之基板202上的繞射目標204傳輸，且產生信號光束290。信號光束290可包括自繞射目標204繞射之繞射級子光束。舉例而言，如圖2及圖3中所展示，信號光束290可包括第一繞射級子光束292、第二繞射級子光束294及第三繞射級子光束296。
在一些實施例中，第一繞射級子光束292可為負繞射級子光束(例如-1)、第二繞射級子光束294可為正繞射級子光束(例如+1)，且第三繞射級子光束296可為零繞射級子光束(例如0)。如圖2及圖3中所展示，可將第一繞射級子光束292、第二繞射級子光束294及第三繞射級子光束296朝著偵測器系統270 (例如，朝著固定光學器件216及偵測器218)傳輸。
偵測器系統270可經組態以收集信號光束290。如圖2及圖3中所展示，偵測器系統270可包括固定光學器件216及偵測器218。固定光學器件216可經組態以收集信號光束290且朝著偵測器218傳輸信號光束290。偵測器218可經組態以偵測信號光束290之第一繞射級子光束292、第二繞射級子光束294及/或第三繞射級子光束296。在一些實施例中，固定光學器件216可為低數值孔徑(NA)透鏡。舉例而言，固定光學器件216可具有約0.1至約0.4的NA。在一些實施例中，固定光學器件216可為消色差透鏡。舉例而言，固定光學器件216可為消色差雙合透鏡。在一些實施例中，偵測器系統270可經組態以基於信號光束290量測繞射目標204的特性。在一些實施例中，由偵測器系統270量測之繞射目標204之特性為對準位置。在一些實施例中，偵測器218可為光電偵測器、光電二極體、電荷耦合器件(CCD)、突崩光電二極體(APD)、攝影機、PIN偵測器、多模光纖、單模光纖或任何其他合適之光學偵測器。
在一實施例中，繞射目標204可為對準標記。在一實施例中，基板202可由載物台支援且沿著對準軸定中心。在一些實施例中，基板202上之繞射目標204可為1-D光柵，其經印刷以使得在顯影之後，長條係由固體抗蝕劑線形成。在一些實施例中，繞射目標204可為2-D陣列或光柵，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。舉例而言，長條、導柱或通孔可替代地經蝕刻至基板202中。
處理器298可經組態以基於信號光束290量測繞射目標204的特性。處理器298可與偵測器系統270、照明系統220整合或在偵測器系統270及照明系統220外部。舉例而言，如圖2中所展示，處理器298可安置於照明系統220的頂部表面上。如圖2中所展示，處理器298可包括第一控制信號299a及/或第二控制信號299b。第一控制信號299a可經組態以發送及接收相干照明源222與處理器298之間的資料。第二控制信號299b可經組態以發送及接收偵測器218與處理器298之間的資料。處理器298可經由第一控制信號299a耦接至照明系統220。處理器298可經由第二控制信號299b耦接至偵測器系統270。控制信號299a、299b可經由光纖耦接至照明系統220及/或偵測器系統270。
在一些實施例中，處理器298可經組態以基於信號光束290量測繞射目標204的特性。舉例而言，由處理器298量測之繞射目標204之特性可為對準位置。
在一些實施例中，如圖2中所展示，處理器298可在照明系統220上整合。在一些實施例中，處理器298可在偵測器系統270外部且例如藉由光纖電纜耦接至偵測器系統270。在一些實施例中，處理器298可在照明系統220外部且例如藉由光纖電纜耦接至照明系統220。在一些實施例中，處理器298可經組態以基於由偵測器系統270偵測之繞射目標204之特性(例如對準位置等)判定場內失真。
照明系統220及偵測器系統270可藉由位移角度212間隔開。位移角度212可經組態為約1度至約3度。如圖2中所展示，位移角度212可包括照明系統220與垂直於繞射目標204之軸之間的第一位移角度212a以及偵測器系統270與垂直於繞射目標204之軸之間的第二位移角度212b。在一些實施例中，第一位移角度212a及第二位移角度212b為相等的。感測器裝置200可經組態為自對準及精巧系統。如圖2中所展示，感測器裝置200之縱向面積214可小於約10 mm乘10 mm。
替代的感測器裝置
圖4說明根據各種實施例之替代的感測器裝置200'之頂部透視示意圖。圖2及圖3中所展示之感測器裝置200的實施例與圖4中所展示之感測器裝置200'的實施例類似。類似參考編號用於指示圖2及圖3中所展示之感測器裝置200之實施例的類似特徵及圖4中所展示之感測器裝置200'之實施例的類似特徵。圖2及圖3中所展示之感測器裝置200的實施例與圖4中所展示之感測器裝置200'的實施例之間的主要差異在於：照明系統220'包括第一可變相位調變器254a、第二可變相位調變器254b、第一照明波導234及第二照明波導236，且偵測器系統270安置於耦接至第一照明波導234之第一可變相位調變器254a與耦接至第二照明波導236之第二可變相位調變器254b之間。
如圖4中所展示，感測器裝置200'包括照明系統220'及偵測器系統270。儘管感測器裝置200'在圖4中展示為獨立式裝置，但本發明之實施例不限於此實例，且本發明的感測器裝置200'實施例可以用於其他光學系統，諸如但不限於感測器裝置200、微影裝置LA及/或其他光學系統。照明系統220'可包括可調式光學器件250。可調式光學器件250可包括可變相位調變器254、第一照明波導234及第二照明波導236。
可變相位調變器254可包括第一可變相位調變器254a及第二可變相位調變器254b。第一可變相位調變器254a及第二可變相位調變器254b可經組態以藉由調整第一可變相位調變器254a及第二可變相位調變器254b之傳播常數來分別調整第一相干離軸照明光束228及第二相干離軸照明光束230的位置。舉例而言，可(例如藉由施加熱梯度、電壓、壓力、回填氣體來改變折射率等)調整第一可變相位調變器254a及第二可變相位調變器254b之傳播常數，以分別更改耦接至第一照明波導234及第二照明波導236之第一相干離軸照明光束228及第二相干離軸照明光束230的位置。藉由調整第一可變相位調變器254a及第二可變相位調變器254b之傳播常數，可分別改變第一相干離軸照明光束228及第二相干離軸照明光束230之第一入射角度238及第二入射角度240，以使得條紋圖案242之週期性成比例地改變。可調整(例如傳播常數B)第一可變相位調變器254a及第二可變相位調變器254b，以調整條紋圖案242之週期性以匹配於繞射目標204之週期性。第一照明波導234及第二照明波導236可經固定，且經組態以分別使來自第一可變相位調變器254a及第二可變相位調變器254b之第一相干離軸照明光束228及第二相干離軸照明光束230朝著繞射目標204耦合。
在一些實施例中，第一可變相位調變器254a及/或第二可變相位調變器254b可包括電光調變器(EOM)、聲光調變器(AOM)或液晶調節器(LCM)。在一些實施例中，第一可變相位調變器254a及/或第二可變相位調變器254b可經組態以分別調整第一相干離軸照明光束228及第二相干離軸照明光束230之第一照明路徑232a及第二照明路徑232b，且分別調整第一相干離軸照明光束228及第二相干離軸照明光束230之第一入射角度238及第二入射角度240。舉例而言，熱梯度可施加於第一可變相位調變器254a及第二可變相位調變器254b，且控制繞射目標204上之第一相干離軸照明光束228及第二相干離軸照明光束230之位置或角度。
第一照明波導234及第二照明波導236可經組態以分別自第一可變相位調變器254a及第二可變相位調變器254b接收第一相干離軸照明光束228及第二相干離軸照明光束230，且朝著安置為鄰近於照明系統220'之基板202上之繞射目標204傳輸照明光束226，且產生信號光束290。在一些實施例中，第一照明波導234及第二照明波導236可相對於彼此對稱地配置。在一些實施例中，第一照明波導234及第二照明波導236可為結構化平面光柵。
如圖4中所展示，偵測器系統270可安置於照明系統220'之第一相干離軸照明光束228及第二相干離軸照明光束230之間。在一些實施例中，固定光學器件216、第一照明波導234及第二照明波導236可安置於共同平面中，使得信號光束290可垂直於固定光學器件216及繞射目標204對準。
例示性偵測系統
圖5說明根據一例示性實施例之偵測系統500的頂部平面示意圖。偵測系統500可經組態以量測基板202上之複數個繞射目標204 (類似於繞射目標204)之特性(例如對準位置等)，且基於基板202上之複數個繞射目標204中的每一繞射目標204的特性判定場內失真。偵測系統500可校正場內失真且改良例如微影裝置LA中的對準。偵測系統500可包括複數個感測器200 (每一感測器200類似於感測器裝置200或感測器裝置200')及第二處理器580。如圖5中所展示，每一感測器裝置200可安置於共同平台502上且耦接至第二處理器580。舉例而言，如圖5中所展示，每一感測器裝置200可經由光纖504連接至第二處理器580。共同平台502及複數個感測器200可安置於複數個繞射目標204上方。儘管偵測系統500在圖5中展示為獨立式裝置，但本發明之實施例不限於此實例，且本發明的偵測系統500實施例可以用於其他光學系統，諸如但不限於微影裝置LA及/或其他光學系統。
在一些實施例中，如圖5中所展示，感測器陣列可由安置在共同平台502上之複數個感測器200形成。在一些實施例中，複數個感測器200可在共同平台502上相對於彼此對稱地配置。在一些實施例中，繞射目標204之特性為對準位置。在一些實施例中，複數個感測器200之每一處理器298或偵測器系統270可同步或即時地量測安置於基板202上之每一感測器200下方的複數個繞射目標204之特性。舉例而言，由複數個感測器200量測之複數個繞射目標204之複數個特性可在0.2秒內出現。
可使用以下條項來進一步描述實施例： 1.     一種感測器裝置，其包含： 一照明系統，其經組態以沿著一照明路徑傳輸一照明光束，包含一可調式光學器件，該可調式光學器件經組態以朝著安置為鄰近於該照明系統之一基板上之一繞射目標傳輸該照明光束，其中該傳輸在該繞射目標上產生一條紋圖案，且一信號光束包含藉由該繞射目標繞射的繞射級子光束； 一偵測器系統，其經組態以收集該信號光束；及 一處理器，其經組態以基於該信號光束量測該繞射目標之一特性， 其中該可調式光學器件經組態以調整該照明光束在該繞射目標上之一入射角度，以將該條紋圖案之一週期性調整成匹配於該繞射目標之一週期性。 2.     如條項1之感測器裝置，其中該繞射目標之該特性為一對準位置。 3.     如條項1之感測器裝置，其中該可調式光學器件包含一稜鏡鏡面，該稜鏡鏡面經組態以藉由調整該稜鏡鏡面相對於該照明光束之一位置來調整該照明光束之一位置。 4.     如條項3之感測器裝置，其中該稜鏡鏡面包含一基於微機電系統之致動器。 5.     如條項1之感測器裝置，其中該可調式光學器件包含一可變相位調變器，該可變相位調變器經組態以藉由調整該可變相位調變器之一傳播常數來調整該照明光束的一位置。 6.     如條項5之感測器裝置，其中該可變相位調變器包含一電光調變器、一聲光調變器或一液晶調變器。 7.     如條項1之感測器裝置，其中該照明系統包含一相干照明源，且該照明光束包含一第一相干離軸照明光束及一第二相干離軸照明光束。 8.     如條項7之感測器裝置，其中該條紋圖案係由該第一相干離軸照明光束及該第二相干離軸照明光束之干擾產生。 9.     如條項7之感測器裝置，其中該照明系統包含：一第一光學器件，其經組態以朝著該繞射目標傳輸該第一相干離軸照明光束；以及一第二光學器件，其經組態以朝著該繞射目標傳輸該第二相干離軸照明光束。 10.   如條項7之感測器裝置，其中該第一相干離軸照明光束之一入射角度及該第二相干離軸照明光束之一入射角度為相同的。 11.    如條項1之感測器裝置，其中該偵測器系統包含：一固定光學器件，其經組態以收集該信號光束；以及一偵測器，其經組態以偵測該信號光束之一第一繞射級子光束、該信號光束之一第二繞射級子光束及該信號光束之一第三繞射級子光束。 12.   如條項11之感測器裝置，其中該偵測器包含一多模光纖。 13.   如條項1之感測器裝置，其中該照明系統及該偵測器系統間隔開約1度至約3度之一角度。 14.   如條項1之感測器裝置，其中： 該感測器裝置之一縱向面積不超過約10 mm乘10 mm；且 該照明光束波長為約500 nm至約2000 nm。 15.   如條項1之感測器裝置，其中該照明光束包含一第一相干離軸照明光束及一第二相干離軸照明光束，且該偵測器系統安置於該第一相干離軸照明光束與該第二相干離軸照明光束之間。 16.   一種偵測系統，其包含： 複數個感測器，其相對於彼此對稱地配置且安置於一基板上之複數個繞射目標的上方，每一感測器包含： 一照明系統，其經組態以沿著一照明路徑傳輸一照明光束，包含一可調式光學器件，該可調式光學器件經組態以朝著安置為鄰近於該照明系統之一基板上之一繞射目標傳輸該照明光束，其中該傳輸在該繞射目標上產生一條紋圖案，且一信號光束包含藉由該繞射目標繞射的繞射級子光束； 一偵測器系統，其經組態以收集該信號光束；及 一處理器，其經組態以基於該信號光束量測該繞射目標之一特性， 其中該可調式光學器件經組態以調整該照明光束在該繞射目標上之一入射角度，以將該條紋圖案之一週期性調整成匹配於該繞射目標之一週期性；及 一第二處理器，其耦接至每一感測器，且經組態以基於該基板上之該複數個繞射目標中之每一繞射目標的該特性判定一處理誤差。 17.   如條項16之偵測系統，其中該繞射目標之該特性為一對準位置。 18.   如條項16之偵測系統，其中每一偵測器系統同步量測該基板上之該複數個繞射目標之該特性。 19.   如條項16之偵測系統，其中在一共同平台上整合該複數個感測器。 20.   如條項16之偵測系統，其中該第二處理器經由一光纖耦接至每一感測器。
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，諸如製造整合式光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、平板顯示器、LCD、薄膜磁頭等。熟習此項技術者應瞭解，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之術語「基板」或「目標部分」同義。可在曝光之前或之後在例如顯影系統單元(通常將抗蝕劑層施加至基板且顯影經曝光之抗蝕劑之工具)、度量衡單元及/或檢測單元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。此外，可將基板處理多於一次，例如以便產生多層IC，使得本文所使用之術語「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至經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。
應理解，本文中之措詞或術語係出於描述而非限制之目的，以使得本說明書之術語或措詞應由在所屬領域具通常知識者鑒於本文中之教示予以解譯。
如本文所使用之術語「基板」描述材料層經添加至之材料。在一些實施例中，基板自身可經圖案化，且添加於基板之頂部上之材料亦可經圖案化，或可保持不圖案化。
本發明之實施例可以硬體、韌體、軟體或其任何組合來實施。本發明之實施例亦可實施為儲存於機器可讀媒體上之指令，該等指令可由一或多個處理器讀取及執行。機器可讀媒體可包括用於儲存或傳輸呈可由機器(例如，計算器件)讀取之形式之資訊的任何機構。舉例而言，機器可讀媒體可包括唯讀記憶體(ROM)；隨機存取記憶體(RAM)；磁碟儲存媒體；光學儲存媒體；快閃記憶體器件；電、光學、聲學或其他形式之傳播信號，及其他者。另外，韌體、軟體、常式及/或指令可在本文中經描述為執行某些動作。然而，應瞭解，此等描述僅出於方便起見，且此等動作事實上係由計算器件、處理器、控制器或執行韌體、軟體、常式及/或指令之其他器件引起。
以下實例係說明而非限制本發明之實施例。通常在該領域中遇到且對熟習相關技術者將顯而易見的多個條件及參數之其他合適修改及調適在本發明之精神及範疇內。
儘管可在本文中特別參考根據本發明之裝置及/或系統在IC之製造中的使用，但仍應明確理解，此類裝置及/或系統具有多種其他可能的應用。舉例而言，其可用於製造整合式光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、LCD面板、薄膜磁頭等中。熟習此項技術者將瞭解，在此類替代應用之內容背景中，本文中之術語「倍縮光罩」、「晶圓」或「晶粒」之任何使用應被認為分別由更一般術語「遮罩」、「基板」及「目標部分」替代。
雖然上文已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可以與所描述方式不同之其他方式來實踐本發明。該描述不意欲限制本發明。
應瞭解，[實施方式]章節而非[發明內容]及[中文發明摘要]章節意欲用以解譯申請專利範圍。[發明內容]及[中文發明摘要]章節可闡述如由發明者涵蓋之一或多個但並非所有本發明之例示性實施例，且因此，並不意欲以任何方式限制本發明及所附申請專利範圍。
上文已憑藉說明特定功能及其關係的實施之功能建置區塊來描述本發明。為便於描述，本文中已任意地定義此等功能建置區塊的邊界。只要適當地執行指定功能及該等功能之關係，便可界定替代邊界。
特定實施例之前述描述將充分地揭示本發明之一般性質，使得在不脫離本發明之一般概念的情況下，其他人可藉由應用此項技術之技能範圍內之知識針對各種應用而容易地修改及/或調適此等特定實施例，而無需進行不當實驗。因此，基於本文中所呈現之教示及導引，此等調適及修改意欲在所揭示之實施例之等效者的涵義及範圍內。
因此，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來界定。
10:琢面化場鏡面器件 11:琢面化光瞳鏡面器件 13:鏡面 14:鏡面 200:感測器裝置 200':感測器裝置 202:基板 204:繞射目標 212:位移角度 212a:位移角度 212b:位移角度 214:縱向面積 216:固定光學器件 218:偵測器 220:照明系統 220':照明系統 222:相干照明源 224:照明耦合件 226:照明光束 228:相干離軸照明光束 230:相干離軸照明光束 232:照明路徑 232a:照明路徑 232b:照明路徑 234:照明波導 236:照明波導 238:入射角度 240:入射角度 242:條紋圖案 250:可調式光學器件 252:可調式稜鏡鏡面 254:可變相位調變器 254a:可變相位調變器 254b:可變相位調變器 256:離軸鏡面 258:離軸鏡面 270:偵測器系統 290:信號光束 292:繞射級子光束 294:繞射級子光束 296:繞射級子光束 298:處理器 299a:控制信號 299b:控制信號 500:偵測系統 502:共同平台 504:光纖 580:處理器 B:EUV輻射光束 B':經圖案化EUV輻射光束 IL:照明系統 LA:微影裝置 MA:圖案化器件 MT:支援結構 PS:投影系統 SO:輻射源 W:基板 WT:基板台
併入至本文中且形成本說明書之一部分的隨附圖式說明本發明，且連同描述進一步用以解釋本發明之原理且使熟習相關技術者能夠進行及使用本發明。
圖1為根據一例示性實施例之微影裝置的示意性說明。
圖2為根據一例示性實施例之感測器裝置的側視示意性說明。
圖3為根據一例示性實施例之圖2之感測器裝置的照明系統的頂部透視示意性說明。
圖4為根據一例示性實施例之替代的感測器裝置之頂部透視示意性說明。
圖5為根據一例示性實施例之偵測系統的頂部平面示意性說明。
根據下文結合圖式所闡述之詳細描述，本發明之特徵及優點將變得更顯而易見，在該等圖式中，相似參考字符始終識別對應元件。在該等圖式中，類似參考編號通常指示相同、功能上相似及/或結構上相似之元件。另外，通常，參考編號之最左側數字識別首次出現參考編號之圖式。除非另有指示，否則貫穿本發明提供之圖式不應解釋為按比例繪製。
200:感測器裝置
202:基板
204:繞射目標
212:位移角度
212a:位移角度
212b:位移角度
214:縱向面積
216:固定光學器件
218:偵測器
220:照明系統
222:相干照明源
226:照明光束
228:相干離軸照明光束
230:相干離軸照明光束
238:入射角度
240:入射角度
242:條紋圖案
250:可調式光學器件
270:偵測器系統
290:信號光束
292:繞射級子光束
294:繞射級子光束
296:繞射級子光束
298:處理器
299a:控制信號
299b:控制信號

Claims (14)

  1. 一種感測器裝置，其包含：一照明系統，其經組態以沿著一照明路徑傳輸一照明光束，包含一可調式光學器件，該可調式光學器件經組態以朝著安置為鄰近於該照明系統之一基板上之一繞射目標傳輸該照明光束，其中該傳輸在該繞射目標上產生一條紋圖案，且一信號光束包含藉由該繞射目標繞射的繞射級子光束；一偵測器系統，其經組態以收集該信號光束；及一處理器，其經組態以基於該信號光束量測該繞射目標之一特性，其中該可調式光學器件經組態以調整該照明光束在該繞射目標上之一入射角度，以將該條紋圖案之一週期性調整成與該繞射目標之一週期性對準，其中該偵測器系統包含：一固定光學器件，其經組態以收集該信號光束；以及一偵測器，其經組態以偵測該信號光束之一第一繞射級子光束、該信號光束之一第二繞射級子光束及該信號光束之一第三繞射級子光束。
  2. 如請求項1之感測器裝置，其中該繞射目標之該特性為一對準位置。
  3. 如請求項1之感測器裝置，其中該可調式光學器件包含一稜鏡鏡面，該稜鏡鏡面經組態以藉由調整該稜鏡鏡面相對於該照明光束之一位置來調整該照明光束之一位置。
  4. 如請求項3之感測器裝置，其中該稜鏡鏡面包含一基於微機電系統之致動器。
  5. 如請求項1之感測器裝置，其中該可調式光學器件包含一可變相位調變器，該可變相位調變器經組態以藉由調整該可變相位調變器之一傳播常數來調整該照明光束的一位置。
  6. 如請求項5之感測器裝置，其中該可變相位調變器包含一電光調變器、一聲光調變器或一液晶調變器。
  7. 如請求項1之感測器裝置，其中該照明系統包含一相干照明源，且該照明光束包含一第一相干離軸照明光束及一第二相干離軸照明光束。
  8. 如請求項7之感測器裝置，其中該條紋圖案係由該第一相干離軸照明光束及該第二相干離軸照明光束之干擾產生。
  9. 如請求項7之感測器裝置，其中該照明系統包含：一第一光學器件，其經組態以朝著該繞射目標傳輸該第一相干離軸照明光束；以及一第二光學器件，其經組態以朝著該繞射目標傳輸該第二相干離軸照明光束。
  10. 如請求項7之感測器裝置，其中該第一相干離軸照明光束之一入射角度及該第二相干離軸照明光束之一入射角度為相同的。
  11. 如請求項1之感測器裝置，其中該偵測器包含一多模光纖。
  12. 如請求項1之感測器裝置，其中該照明系統及該偵測器系統間隔開約1度至約3度之一角度。
  13. 如請求項1之感測器裝置，其中：該感測器裝置之一縱向面積不超過約10mm乘10mm；且該照明光束波長為約500nm至約2000nm。
  14. 如請求項1之感測器裝置，其中該照明光束包含一第一相干離軸照明光束及一第二相干離軸照明光束，且該偵測器系統安置於該第一相干離軸照明光束與該第二相干離軸照明光束之間。
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