TWI815224B - 多物鏡度量衡系統、微影設備及其方法 - Google Patents

多物鏡度量衡系統、微影設備及其方法 Download PDF

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TWI815224B
TWI815224B TW110143461A TW110143461A TWI815224B TW I815224 B TWI815224 B TW I815224B TW 110143461 A TW110143461 A TW 110143461A TW 110143461 A TW110143461 A TW 110143461A TW I815224 B TWI815224 B TW I815224B
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道格拉斯 Ｃ 卡皮里
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荷蘭商Ａｓｍｌ控股公司
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Abstract

本發明提供一種度量衡或檢測系統、一種微影設備及一種方法。該系統包括一照明系統、一光學系統、一第一光學裝置、一第二光學裝置、一偵測器及一處理器。該光學系統經組態以將一照明光束分離為一第一子光束及一第二子光束。該第一光學裝置經組態以接收該第一子光束，且將該第一子光束引導朝向一基板上之一第一光點。該基板包括一或多個目標結構。該第二光學裝置經組態以接收該第二子光束，且將該第二子光束引導朝向該基板上之一第二光點。該第一光點為與該第二光點不同的一位置。該偵測器經組態以接收繞射光束，且產生一偵測信號。該處理器經組態以判定該一或多個目標結構之一屬性。

Description

多物鏡度量衡系統、微影設備及其方法
本發明係關於微影系統，例如在微影設備中具有多物鏡之檢測系統。
微影設備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的機器。微影設備可用於例如積體電路(IC)製造中。在彼情況下，圖案化裝置(其可替代地稱為遮罩或倍縮光罩)可用於產生待形成於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。通常經由成像至設置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圖案化之鄰近目標部分的網路。已知微影設備包括：所謂步進器，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；及所謂掃描器，其中藉由在給定方向(「掃描」方向)上經由輻射光束掃描圖案，同時平行或反平行於此掃描方向同步地掃描目標部分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裝置轉印至基板。
在微影操作期間，不同處理步驟可要求不同層在基板上依 序形成。因此，可能有必要以高準確度相對於形成於基板上之先前圖案來定位該基板。一般而言，對準標記經置放於待對準之基板上，且參考第二物件來定位。微影設備可使用檢測設備(例如對準設備)來偵測對準標記之位置，且使用對準標記來對準基板以確保自遮罩之準確曝光。兩個不同層處之對準標記之間的未對準經量測為疊對誤差。檢測設備使用單一物鏡照明基板上之光點以獲取單一量測值。
需要提供具有多物鏡系統之系統，例如度量衡、檢測或類似者。
在一些實施例中，一種系統包括一照明系統、一光學系統、一第一光學裝置、一第二光學裝置、一偵測器及一處理器。該照明系統經組態以產生一照明光束。該光學系統經組態以將該照明光束分離為一第一子光束及一第二子光束。該第一光學裝置經組態以接收該第一子光束，且將該第一子光束引導朝向一基板上之一第一光點。該基板包括一或多個目標結構。該第二光學裝置經組態以接收該第二子光束，且將該第二子光束引導朝向該基板上之一第二光點。該第一光點為與該第二光點不同的一位置。該偵測器經組態以自該第一光點及第二光點接收繞射光束，且產生一偵測信號。該處理器經組態以分析該偵測信號以至少基於該偵測信號來判定該一或多個目標結構之一屬性。
在一些實施例中，一種方法包括將一照明光束分離為一第一子光束及一第二子光束，經由一第一光學裝置將該第一子光束引導至一基板上之一第一光點，及經由一第二光學裝置將該第二子光束引導至該基板上之一第二光點。該第一光點為與該第二光點不同的一位置。該基板包 括一或多個目標結構。該方法進一步包括基於來自該第一光點及該第二光點之所接收繞射光束而在一偵測器處產生一偵測信號，及分析該偵測信號以至少基於該偵測信號來判定該一或多個目標結構之一屬性。
在一些實施例中，一種微影設備包含一照明設備、一投影系統及一檢測/度量衡系統。該系統包括一照明系統、一光學系統、一光閘系統、一物鏡系統及一偵測器。該照明系統經組態以產生一照明光束。該光學系統經組態以將該照明光束分離為一第一子光束及一第二子光束。該第一光學裝置經組態以接收該第一子光束，且將該第一子光束引導朝向一基板上之一第一光點。該基板包括一或多個目標結構。該第二光學裝置經組態以接收該第二子光束，且將該第二子光束引導朝向該基板上之一第二光點。該第一光點為與該第二光點不同的一位置。該偵測器經組態以自該第一光點及第二光點接收繞射光束，且產生一偵測信號。該處理器經組態以分析該偵測信號以至少基於該偵測信號來判定該一或多個目標結構之一屬性。
下文參考隨附圖式詳細地描述本發明之其他特徵以及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呈現此類實施例。基於本文中所含有之教示，額外實施例對熟習相關技術者將顯而易見。
100:微影設備
100':微影設備
210:EUV輻射發射電漿
211:源腔室
212:收集器腔室
219:開口
220:圍封結構
221:輻射光束
222:琢面化場鏡面裝置
224:琢面化光瞳鏡面裝置
226:圖案化光束
228:反射元件
229:反射元件
230:污染物截留器/污染物障壁
240:光柵光譜濾光器
251:上游輻射收集器側
252:下游輻射收集器側
253:掠入射反射器
254:掠入射反射器
255:掠入射反射器
300:微影製造單元
400:檢測設備
412:照明系統
413:電磁窄帶輻射光束
414:光束分離器
415:輻射子光束
417:輻射子光束
418:對準標記/目標
419:繞射輻射光束
420:基板
421:對準軸
422:載物台
424:方向
426:干涉計
427:干涉計信號
428:偵測器
429:繞射輻射子光束
430:光束分析器
430':第二光束分析器
432:疊對計算處理器
439:繞射輻射子光束
500:系統/度量衡系統
502:第一物鏡
504:第二物鏡
506:光學元件
508:基板
510:透鏡
512:透鏡
514:五稜鏡
516:光學元件
518:光學元件/楔
520:非偏振光束分離器
522:偵測器
524:照明光束
526:光源
528:第一子光束
530:第二子光束
532:第一目標
534:第二目標
536:處理器
538:透鏡
540:透鏡
542:透鏡
544:透鏡
546a:鏡面
546b:鏡面
548a:鏡面
548b:鏡面
600:示意圖
602:示意圖
604:示意圖
606:示意圖
608:示意圖
610:孔徑
700:度量衡系統
702:第一物鏡
704:第二物鏡
706:光學元件
708:基板
710:透鏡
712:透鏡
714:五稜鏡
716:光學元件
718:光學元件
720:光束分離器
722:偵測器
724:照明光束
726:光源
728:第一子光束
730:第二子光束
732:第一目標
734:第二目標
736:處理器
738:透鏡
740:透鏡
742:透鏡
744:透鏡
750:平面鏡/鏡面
752:透鏡
754:光學光瞳對稱器
756:透鏡
758:透鏡
760:光束分離器
762:照明系統
764:偏振光束分離器
766a:透鏡
766b:透鏡
768a:光纖
768b:光纖
770:鏡面
800:度量衡系統
802:第一物鏡
804:第二物鏡
808:基板
816:光學元件/四面鏡
818:光學元件
822:偵測器
824:照明光束
828:第一子光束
830:第二子光束
832:第一目標
834:第二目標
842:透鏡
844:透鏡
846:鏡面
848:鏡面
850a:平面鏡
850b:平面鏡
852a:透鏡
852b:透鏡
858:透鏡
862:照明系統
870:鏡面
872a:第一中繼系統
872b:第二中繼系統
874:鏡面
900:度量衡系統
902:第一物鏡
904:第二物鏡
908:基板
916:光學元件
918:光學元件
922:偵測器
924:照明光束
928:第一子光束
930:第二子光束
946:鏡面
948:鏡面
950a:平面鏡/鏡面
950b:平面鏡/鏡面
952a:透鏡
952b:透鏡
962:照明系統
970:鏡面
974:鏡面
976:光束分離器
978:偵測器
980:偵測器
982:光學元件
984a:第一偵測器
984b:第二偵測器
984c:第三偵測器
984d:第四偵測器
986a:光束分離器
986b:光束分離器
986c:光束分離器
988:光源
988a:聚焦照明光束
990a:鏡面
990b:鏡面
990c:鏡面
990d:鏡面
992:光學元件
994a:光束分離器
994b:光束分離器
994c:光束分離器
994d:高透射/低反射光束分離器
994e:光束分離器
996:光源
998a:光束分離器
998b:光束分離器
1000:度量衡系統
1002a:第一物鏡
1002b:第三物鏡
1004a:第二物鏡
1004b:第四物鏡
1016a:光學元件
1016b:光學元件
1018a:光學元件
1018b:光學元件
1022a:偵測器
1022b:偵測器
1024a:照明光束
1024b:照明光束
1028a:第一子光束
1028b:第三子光束
1030a:第二子光束
1030b:第四子光束
1046a:鏡面
1046b:鏡面
1048a:鏡面
1048b:鏡面
1050a:平面鏡/鏡面
1050b:平面鏡/鏡面
1050c:平面鏡/鏡面
1050d:平面鏡/鏡面
1052a:透鏡
1052b:透鏡
1052c:透鏡
1052d:透鏡
1054a:第一光學光瞳對稱器
1054b:第二光學光瞳對稱器
1064:偏振光束分離器
1066a:透鏡
1066b:透鏡
1068a:光纖
1068b:光纖
1070a:鏡面
1070b:鏡面
1074a:鏡面
1074b:鏡面
1076a:光束分離器
1076b:光束分離器
1078a:偵測器
1078b:偵測器
1080:偵測器
1082a:光學元件
1082b:光學元件
1084a:偵測器
1084b:偵測器
1084c:偵測器
1084d:偵測器
1084e:偵測器
1084f:偵測器
1084g:偵測器
1084h:偵測器
1086a:光束分離器
1086b:光束分離器
1086c:光束分離器
1086d:光束分離器
1086e:光束分離器
1086f:光束分離器
1088a:第一光源
1088b:第二光源
1090a:鏡面
1090b:鏡面
1090c:鏡面
1090d:鏡面
1090e:鏡面
1090f:鏡面
1090g:鏡面
1090h:鏡面
1092a:光學元件
1092b:光學元件
1094a:光束分離器
1094b:光束分離器
1094c:光束分離器
1094d:高透射/低反射光束分離器
1094e:光束分離器
1094f:光束分離器
1094g:光束分離器
1094h:光束分離器
1094i:高透射/低反射光束分離器
1094j:光束分離器
1096:光源
1098a:光束分離器
1098b:光束分離器
1100:度量衡系統
1102a:物鏡
1102b:物鏡
1104a:物鏡
1104b:物鏡
1108:基板
1150a:鏡面
1150b:鏡面
1150c:鏡面
1150d:鏡面
1152a:透鏡
1152b:透鏡
1152c:透鏡
1152d:透鏡
1200:聯動裝置
1202:物鏡
1238:物鏡托架
1246:鏡面
1250:鏡面
1252:透鏡
1300:聯動裝置
1338:物鏡托架
1340:載物台
1342:非驅動載物台/透鏡載物台
1344:透鏡托架
1400:流程圖
1402:步驟
1404:步驟
1406:步驟
1408:步驟
1410:步驟
A1:區域
A2:區域
A3:區域
A4:區域
AD:調整器
B:輻射光束
B1:區域
B2:區域
B3:區域
B4:區域
BD:光束遞送系統
BK:烘烤板
C:目標部分/位置
CH:冷卻板
CO:聚光器/輻射收集器/收集器光學器件
DE:顯影器
I/O1:輸入/輸出埠
I/O2:輸入/輸出埠
IF:位置感測器/虛擬源點/中間焦點
IF1:位置感測器
IF2:位置感測器
IL:照明系統/照明器/照明光學器件單元
IN:積光器
IPU:照明系統光瞳
IVR:真空內機器人
L:透鏡群組
LACU:微影控制單元
LB:裝載匣
M1:遮罩對準標記
M2:遮罩對準標記
MA:圖案化裝置/遮罩
MP:遮罩圖案/線圖案
MP':影像
MT:支撐結構/遮罩台
O:光軸
P1:基板對準標記
P2:基板對準標記
PD:孔徑裝置
PL:投影系統
PM:第一定位器
PPU:光瞳共軛件
PS:投影系統
PU:處理單元
PW:第二定位器
Q1:第一透射象限/位置
Q2:第二透射象限/位置
Q3:第一反射象限/位置
Q4:第二反射象限/位置
RO:機器人
SC:旋塗器
SCS:監督控制系統
SO:輻射源/源收集器設備
TCU:塗佈顯影系統控制單元
V:真空腔室
W:基板
WT:基板台
X:方向
Y:方向
Z1:光點
Z2:光點
Z3:光點
Z4:光點
併入本文中且形成本說明書之部分的隨附圖式說明本發明，且連同描述一起進一步用以解釋本發明之原理，且使得熟習相關技術者能夠製作及使用本文中所描述的實施例。
圖1A展示根據一些實施例之反射微影設備的示意圖。
圖1B展示根據一些實施例之透射微影設備的示意圖。
圖2展示根據一些實施例之反射微影設備的更詳細示意圖。
圖3展示根據一些實施例之微影製造單元的示意圖。
圖4A及圖4B展示根據一些實施例之檢測設備的示意圖。
圖5A展示根據一些實施例之系統的示意圖。
圖5B展示根據一些實施例之光學元件的示意圖。
圖6展示根據一些實施例的展示度量衡系統中之光路徑的示意圖。
圖7展示根據一些實施例之系統的示意圖。
圖8展示根據一些實施例之系統的示意圖。
圖9A展示根據一些實施例之系統的示意圖。
圖9B展示根據一些實施例之系統的偵測器處之例示性影像。
圖9C展示根據一些實施例之系統的偵測器處之例示性影像。
圖10展示根據一些實施例之系統的示意圖。
圖11A至圖11D展示根據一些實施例之系統的自上而下視圖之示意圖。
圖12展示根據一些實施例之系統的聯動裝置之示意圖。
圖13展示根據一些實施例之系統的載物台組態之示意圖。
圖14說明根據一些實施例的由系統執行之操作的流程圖。
本發明之特徵將自結合圖式在下文闡述之詳細描述變得更 顯而易見，在圖式中，相同附圖標記通篇識別對應元件。在圖式中，相同附圖標記一般指示相同、功能上類似及/或結構上類似的元件。另外，一般而言，附圖標記之最左側數位識別首次出現該附圖標記的圖式。除非另外指示，否則本發明通篇所提供之圖式不應解譯為按比例圖式。
本說明書揭示併有本發明之特徵的一或多個實施例。所揭示實施例提供為實例。本發明之範疇不限於所揭示之實施例。所主張之特徵由此處隨附之申請專利範圍限定。
所描述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實施例可包括特定特徵、結構或特性，但每一實施例可能未必包括該特定特徵、結構或特性。此外，此類片語未必指相同實施例。此外，當結合一實施例來描述特定特徵、結構或特性時，應理解，無論是否予以明確描述，結合其他實施例實現此特徵、結構或特性均在熟習此項技術者之知識範圍內。
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」及類似者之空間相對術語，以描述如諸圖中所說明之一個元件或特徵與另一元件或特徵的關係。除圖中所描繪之定向以外，空間相對術語亦意欲涵蓋裝置在使用或操作中的不同定向。設備可以其他方式定向(旋轉90度或處於其他定向)，且本文中所使用之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而變化之給定數量的值。基於特定技術，術語「約」可指示例如在值之10%至 30%內(例如值之±10%、±20%或±30%)變化之給定數量的值。
本發明之實施例可實施於硬體、韌體、軟體或其任何組合中。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實行。機器可讀媒體可包括用於儲存或傳輸呈機器(例如計算裝置)可讀取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；快閃記憶體裝置；電學、光學、聲學或其他形式之傳播信號(例如載波、紅外信號、數位信號等)；及其他者。此外，韌體、軟體、常式及/或指令可在本文中描述為執行某些動作。然而，應瞭解，此類描述僅為方便起見，且此類動作實際上係由計算裝置、處理器、控制器或實行韌體、軟體、常式、指令等之其他裝置產生。術語「非暫時性」可在本文中用於表徵用於儲存資料、資訊、指令及類似者之電腦可讀媒體，唯一例外為暫時性傳播信號。
然而，在更詳細地描述此類實施例之前，具指導性的為呈現可實施本發明之實施例的實例環境。
實例微影系統
圖1A及圖1B分別展示微影設備100及微影設備100'之示意性說明，其中可實施本發明之實施例。微影設備100及微影設備100'各自包括以下各者：照明系統(照明器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如深紫外線或極紫外線輻射)；支撐結構(例如遮罩台)MT，其經組態以支撐圖案化裝置(例如遮罩、倍縮光罩或動態圖案化裝置)MA，且連接至經組態以準確定位圖案化裝置MA之第一定位器PM；及基板台(例如晶圓台)WT，其經組態以固持基板(例如抗蝕劑塗佈晶圓)W，且連接至經組態以 準確定位基板W之第二定位器PW。微影設備100及100'亦具有投影系統PS，該投影系統PS經組態以將由圖案化裝置MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W的目標部分(例如包含一或多個晶粒)C上。在微影設備100中，圖案化裝置MA及投影系統PS為反射的。在微影設備100'中，圖案化裝置MA及投影系統PS為透射的。
照明系統IL可包括用於引導、塑形或控制輻射光束B之各種類型的光學組件，諸如折射、反射、反射折射、磁性、電磁、靜電或其他類型之光學組件，或其任何組合。
支撐結構MT以視圖案化裝置MA相對於參考框架之定向、微影設備100及100'中的至少一者之設計及其他條件(諸如圖案化裝置MA是否固持於真空環境中)而定的方式來固持圖案化裝置MA。支撐結構MT可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術來固持圖案化裝置MA。支撐結構MT可為例如框架或台，其可視需要而為固定或可移動的。藉由使用感測器，支撐結構MT可確保圖案化裝置MA例如相對於投影系統PS處於所要位置。
術語「圖案化裝置」MA應廣泛地解譯為係指可用於在輻射光束B之橫截面中向輻射光束B賦予圖案以便在基板W之目標部分C中形成圖案的任何裝置。賦予至輻射光束B之圖案可對應於在目標部分C中形成以形成積體電路之裝置中的特定功能層。
圖案化裝置MA可為透射的(如在圖1B之微影設備100'中)或反射的(如在圖1A之微影設備100中)。圖案化裝置MA之實例包括倍縮光罩、遮罩、可程式化鏡面陣列或可程式化LCD面板。遮罩在微影中為熟知的，且包括諸如二元、交替相移或衰減相移之遮罩類型，以及各種混合 遮罩類型。可程式化鏡面陣列之一實例採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。傾斜鏡面在由小鏡面矩陣反射之輻射光束B中賦予圖案。
術語「投影系統」PS可涵蓋如適於所使用曝光輻射或適於諸如在基板W上使用浸潤液體或使用真空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。真空環境可用於EUV或電子束輻射，此係由於其他氣體可吸收過多輻射或電子。因此，可藉助於真空壁及真空泵將真空環境提供至整個光束路徑。
微影設備100及/或微影設備100'可屬於具有兩個(雙載物台)或更多個基板台WT(及/或兩個或更多個遮罩台)之類型。在此類「多載物台」機器中，可並行地使用額外基板台WT，或可在一或多個台上進行預備步驟，同時將一或多個其他基板台WT用於曝光。在一些情形下，額外台可不為基板台WT。
微影設備亦可屬於以下類型：其中基板之至少一部分可由具有相對較高折射率之液體(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設備中之其他空間，例如遮罩與投影系統之間。浸潤技術在此項技術中熟知用於增大投影系統之數值孔徑。本文中所使用之術語「浸潤」並不意謂諸如基板之結構必須浸沒於液體中，而是僅意謂液體在曝光期間位於投影系統與基板之間。
參考圖1A及圖1B，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及微影設備100、100'可為單獨的物理實體。在此類情況下，源SO不被視為形成微影設備100或100'之部 件，且輻射光束B藉助於包括例如合適的引導鏡面及/或光束擴展器之光束遞送系統BD(在圖1B中)而自源SO傳遞至照明器IL。在其他情況下，舉例而言，當源SO為汞燈時，源SO可為微影設備100、100'之整體部件。源SO及照明器IL以及光束遞送系統BD(在需要時)可稱為輻射系統。
照明器IL可包括用於調整輻射光束之角強度分佈之調整器AD(在圖1B中)。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(通常分別稱為「σ-外」及「σ-內」)。另外，照明器IL可包含各種其他組件(在圖1B中)，諸如積光器IN及聚光器CO。照明器IL可用於調節輻射光束B以在其橫截面中具有所要均一性及強度分佈。
參考圖1A，輻射光束B入射於固持在支撐結構(例如遮罩台)MT上之圖案化裝置(例如遮罩)MA上，且藉由圖案化裝置MA圖案化。在微影設備100中，輻射光束B自圖案化裝置(例如遮罩)MA反射。在自圖案化裝置(例如遮罩)MA反射之後，輻射光束B穿過投影系統PS，該投影系統PS將輻射光束B聚焦至基板W之目標部分C上。藉助於第二定位器PW及位置感測器IF2(例如干涉量測裝置、線性編碼器或電容式感測器)，可準確地移動基板台WT(例如以便將不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中)。類似地，第一定位器PM及另一位置感測器IF1可用於相對於輻射光束B之路徑準確地定位圖案化裝置(例如遮罩)MA。可使用遮罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化裝置(例如遮罩)MA及基板W。
參考圖1B，輻射光束B入射於固持在支撐結構(例如遮罩台MT)上之圖案化裝置(例如遮罩MA)上，且藉由圖案化裝置圖案化。在橫 穿遮罩MA後，輻射光束B穿過投影系統PS，該投影系統PS將光束聚焦至基板W之目標部分C上。投影系統具有與照明系統光瞳IPU之光瞳共軛件PPU。輻射之部分自照明系統光瞳IPU處之強度分佈發散，且橫穿遮罩圖案而不受遮罩圖案處之繞射影響，且形成照明系統光瞳IPU處之強度分佈的影像。
投影系統PS將遮罩圖案MP之影像MP'投影至塗佈於基板W上之光阻層上，其中影像MP'由繞射光束形成，該等繞射光束由遮罩圖案MP藉由來自強度分佈之輻射產生。舉例而言，遮罩圖案MP可包括線及空間之陣列。在陣列處且不同於零階繞射之輻射的繞射產生轉向繞射光束，該轉向繞射光束在垂直於線之方向上具有方向變化。非繞射光束(亦即所謂零階繞射光束)橫穿圖案，而不具有傳播方向之任何變化。零階繞射光束橫穿在投影系統PS之光瞳共軛件PPU上游的投影系統PS之上部透鏡或上部透鏡群組，以到達光瞳共軛件PPU。在光瞳共軛件PPU之平面中且與零階繞射光束相關聯之強度分佈的部分為照明系統IL之照明系統光瞳IPU中之強度分佈的影像。孔徑裝置PD例如安置於或實質上安置於包括投影系統PS之光瞳共軛件PPU的平面處。
投影系統PS經配置以藉助於透鏡或透鏡群組L不僅捕獲零階繞射光束，且亦捕獲一階或一階及更高階繞射光束(未展示)。在一些實施例中，可使用用於使在垂直於線之方向上延伸之線圖案成像的偶極照明以利用偶極照明之解析度提昇效應。舉例而言，一階繞射光束在晶圓W之位階處干涉對應零階繞射光束，以按最高可能的解析度及程序窗(亦即與可容許曝光劑量偏差結合之可用聚焦深度)形成線圖案MP之影像。在一些實施例中，可藉由在照明系統光瞳IPU之相對象限中提供輻射極(未展示) 來減小散光像差。此外，在一些實施例中，可藉由阻擋投影系統之光瞳共軛件PPU中與相對象限中之輻射極相關聯的零階光束來減小散光像差。此更詳細地描述於2009年3月31日發佈之US 7,511,799 B2中，該文獻以全文引用的方式併入本文中。
藉助於第二定位器PW及位置感測器IF(例如干涉量測裝置、線性編碼器或電容式感測器)，可準確地移動基板台WT(例如以便將不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中)。類似地，第一定位器PM及另一位置感測器(圖1B中未展示)可用於相對於輻射光束B之路徑來準確定位遮罩MA(例如在自遮罩庫進行機械擷取之後或在掃描期間)。
一般而言，遮罩台MT之移動可藉助於形成第一定位器PM之部件的長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現。類似地，基板台WT之移動可使用形成第二定位器PW之部件的長衝程模組及短衝程模組來實現。在步進器(相對於掃描器)之情況下，遮罩台MT可僅連接至短衝程致動器，或可固定。可使用遮罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準遮罩MA及基板W。儘管基板對準標記(如所說明)佔據專用目標部分，但該等標記可位於目標部分之間的空間(稱為切割道對準標記)中。類似地，在超過一個晶粒設置於遮罩MA上之情形下，遮罩對準標記可位於晶粒之間。
遮罩台MT及圖案化裝置MA可處於真空腔室V中，其中真空內機器人IVR可用於將諸如遮罩之圖案化裝置移入及移出真空腔室。可替代地，當遮罩台MT及圖案化裝置MA處於真空腔室外部時，類似於真空內機器人IVR，真空外機器人可用於各種運輸操作。需要校準真空內機器人及真空外機器人兩者以用於將任何有效負載(例如遮罩)平滑轉移至轉 移台之固定運動安裝台。
微影設備100及100'可在以下模式中之至少一者下使用：
1.在步進模式下，使支撐結構(例如遮罩台)MT及基板台WT保持基本上靜止，同時將賦予至輻射光束B之整個圖案一次性投影至目標部分C上(亦即單次靜態曝光)。隨後使基板台WT在X及/或Y方向上移位，以使得可曝光不同目標部分C。
2.在掃描模式下，在將賦予至輻射光束B之圖案投影至目標部分C上(亦即單次動態曝光)時，同步掃描支撐結構(例如遮罩台)MT及基板台WT。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相對於支撐結構(例如遮罩台)MT之速度及方向。
3.在另一模式下，在將賦予至輻射光束B之圖案投影至目標部分C上時，使支撐結構(例如遮罩台)MT保持實質上靜止，從而固持可程式化圖案化裝置，且移動或掃描基板台WT。可採用脈衝式輻射源SO，且在基板台WT之每一移動之後或在掃描期間的順次輻射脈衝之間視需要更新可程式化圖案化裝置。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化裝置(諸如可程式化鏡面陣列)之無遮罩微影。
亦可採用所描述使用模式之組合及/或變化或完全不同的使用模式。
在一些實施例中，微影設備可產生DUV及/或EUV輻射。舉例而言，微影設備100'可經組態以使用DUV源進行操作。在另一實例中，微影設備100包括極紫外線(EUV)源，該極紫外線源經組態以產生用於EUV微影之EUV輻射光束。一般而言，EUV源經組態於輻射系統中，且對應照明系統經組態以調節EUV源之EUV輻射光束。
圖2更詳細地展示微影設備100，其包括源收集器設備SO、照明系統IL及投影系統PS。源收集器設備SO經建構及配置以使得可在源收集器設備SO之圍封結構220中維持真空環境。EUV輻射發射電漿210可由放電產生電漿源形成。可藉由氣體或蒸氣(例如Xe氣體、Li蒸氣或Sn蒸氣)來產生EUV輻射，其中形成極熱電漿210以發射在電磁光譜之EUV範圍內的輻射。藉由例如產生至少部分離子化電漿之放電來形成極熱電漿210。可能需要例如10Pa之Xe、Li、Sn蒸氣或任何其他合適的氣體或蒸氣之分壓以用於有效產生輻射。在一些實施例中，提供經激發錫(Sn)之電漿以產生EUV輻射。
藉由熱電漿210發射之輻射經由定位於源腔室211中之開口中或後方的視情況選用之氣體障壁或污染物截留器230(在一些情況下亦稱為污染物障壁或箔片截留器)而自源腔室211傳遞至收集器腔室212中。污染物截留器230可包括通道結構。污染物截留器230亦可包括氣體障壁或氣體障壁與通道結構之組合。本文中進一步指示之污染物截留器或污染物障壁230至少包括通道結構。
收集器腔室212可包括輻射收集器CO，該輻射收集器CO可為所謂掠入射收集器。輻射收集器CO具有上游輻射收集器側251及下游輻射收集器側252。橫穿收集器CO之輻射可自光柵光譜濾光器240反射以聚焦於虛擬源點IF中。虛擬源點IF通常稱為中間焦點，且源收集器設備經配置以使得中間焦點IF位於圍封結構220中之開口219處或附近。虛擬源點IF為輻射發射電漿210之影像。光柵光譜濾光器240尤其用於抑制紅外(IR)輻射。
隨後，輻射橫穿照明系統IL，該照明系統IL可包括琢面化 場鏡面裝置222及琢面化光瞳鏡面裝置224，該琢面化場鏡面裝置222及琢面化光瞳鏡面裝置224經配置以提供輻射光束221在圖案化裝置MA處之所要角度分佈以及在圖案化裝置MA處之輻射強度的所要均一性。在由支撐結構MT固持之圖案化裝置MA處反射輻射光束221時，形成圖案化光束226，且圖案化光束226藉由投影系統PS經由反射元件228、229成像至由晶圓載物台或基板台WT固持之基板W上。
在照明光學器件單元IL及投影系統PS中一般可存在比所展示之元件更多的元件。視微影設備之類型而定，可視情況存在光柵光譜濾光器240。此外，可存在比圖2中所展示之鏡面更多的鏡面，例如相較於圖2中所展示之反射元件，在投影系統PS中可存在一至六個額外反射元件。
將如圖2中所說明之收集器光學器件CO描繪為具有掠入射反射器253、254及255的巢套式收集器，僅作為收集器(或收集器鏡面)之一實例。掠入射反射器253、254及255安置為圍繞光軸O軸向對稱，且此類型之收集器光學器件CO較佳地與放電產生電漿源(通常稱為DPP源)組合使用。
例示性微影製造單元
圖3展示根據一些實施例之微影製造單元300，其有時亦稱為微影單元(lithocell)或叢集。微影設備100或100'可形成微影製造單元300之部件。微影製造單元300亦可包括用以對基板執行曝光前程序及曝光後程序之一或多個設備。習知地，此等設備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 設備之間移動基板，且將基板遞送至微影設備100或100'之裝載匣LB。此等裝置(通常統稱為塗佈顯影系統)處於塗佈顯影系統控制單元TCU之控制下，該塗佈顯影系統控制單元TCU自身受監督控制系統SCS控制，該監督控制系統SCS亦經由微影控制單元LACU來控制微影設備。因此，不同設備可經操作以最大化產出量及處理效率。
例示性度量衡設備
圖4A展示根據一些實施例的可實施為微影設備100或100'之部件的檢測設備400之橫截面視圖的示意圖。在一些實施例中，檢測設備400可經組態以相對於圖案化裝置(例如圖案化裝置MA)對準基板(例如基板W)。檢測設備400可進一步經組態以偵測基板上之對準標記的位置，且使用對準標記之所偵測位置相對於圖案化裝置或微影設備100或100'之其他組件對準基板。基板之此對準可確保基板上之一或多個圖案的準確曝光。
在一些實施例中，檢測設備400可包括照明系統412、光束分離器414、干涉計426、偵測器428、光束分析器430及疊對計算處理器432。照明系統412可經組態以提供具有一或多個通帶之電磁窄帶輻射光束413。在實例中，一或多個通帶可在約500nm至約900nm之間的波長之光譜內。在另一實例中，一或多個通帶可為在約500nm至約900nm之間的波長之光譜內的離散窄通帶。照明系統412可進一步經組態以提供在長時間段內(例如在照明系統412之壽命內)具有實質上恆定中心波長(CWL)值之一或多個通帶。照明系統412之此組態可有助於防止實際CWL值在當前對準系統中自如上文所論述之所要CWL值移位。且因此，與當前對準設備相比，使用恆定CWL值可改良對準系統(例如檢測設備400)之長期穩 定性及準確度。
在一些實施例中，光束分離器414可經組態以接收輻射光束413，且將輻射光束413分離為至少兩個輻射子光束。舉例而言，輻射光束413可分離為輻射子光束415及417，如圖4A中所展示。光束分離器414可進一步經組態以將輻射子光束415引導至置放於載物台422上之基板420上。在一個實例中，載物台422可沿方向424移動。輻射子光束415可經組態以照明位於基板420上之對準標記或目標418。對準標記或目標418可塗佈有輻射敏感膜。在一些實施例中，對準標記或目標418可具有一百八十度(亦即180°)對稱性。亦即，當對準標記或目標418圍繞垂直於對準標記或目標418之平面的對稱軸旋轉180°時，經旋轉對準標記或目標418可與未旋轉對準標記或目標418實質上相同。基板420上之目標418可為(a)抗蝕劑層光柵，其包含由固體抗蝕劑線形成之長條；或(b)產品層光柵；或(c)疊對目標結構中之複合光柵堆疊，其包含疊對或交錯於產品層光柵上之抗蝕劑光柵。長條可替代地經蝕刻至基板中。此圖案對微影投影設備(尤其投影系統PL)中之色像差敏感，且照明對稱性及此類像差之存在將使其自身顯現為經印刷光柵之變化。用於裝置製造中以量測線寬、間距及臨界尺寸之一種沿線(in-line)方法利用一種稱為「散射量測」之技術。散射量測之方法描述於Raymond等人「Multiparameter Grating Metrology Using Optical Scatterometry」,J.Vac.Sci.Tech.B，第15卷，第2期，第361至368頁(1997)及Niu等人「Specular Spectroscopic Scatterometry in DUV Lithography」,SPIE，第3677卷(1999)中，該兩者以全文引用的方式併入本文中。在散射量測中，光由目標中之週期性結構反射，且偵測處於給定角度之所得反射光譜。例如使用嚴密耦合波分析(RCWA)或藉由與 由模擬導出之圖案庫進行比較來重建構產生反射光譜之結構。因此，經印刷光柵之散射量測資料用於重建構光柵。根據印刷步驟及/或其他散射量測製程之知識，可將光柵之參數(諸如線寬及形狀)輸入至由處理單元PU執行之重建構製程。
在一些實施例中，根據一實施例，光束分離器414可進一步經組態以接收繞射輻射光束419，且將繞射輻射光束419分離為至少兩個輻射子光束。繞射輻射光束419可分離為繞射輻射子光束429及439，如圖4A中所展示。
應注意，儘管光束分離器414經展示為將輻射子光束415朝向對準標記或目標418引導，且將繞射輻射子光束429朝向干涉計426引導，但本發明不限於此。對於熟習相關技術者將顯而易見，其他光學配置可用於獲得照明基板420上之對準標記或目標418及偵測對準標記或目標418之影像的類似結果。
如圖4A中所說明，干涉計426可經組態以經由光束分離器414接收輻射子光束417及繞射輻射子光束429。在一實例實施例中，繞射輻射子光束429可為可自對準標記或目標418反射之輻射子光束415的至少一部分。在此實施例之一實例中，干涉計426包含任何適當光學元件集合，例如可經組態以基於所接收繞射輻射子光束429來形成對準標記或目標418之兩個影像的稜鏡組合。應瞭解，不必形成良好品質影像，但應解析對準標記418之特徵。干涉計426可進一步經組態以將兩個影像中之一者相對於兩個影像中之另一者旋轉180°，且以干涉方式使經旋轉影像及未經旋轉影像重組。
在一些實施例中，偵測器428可經組態以經由干涉計信號 427接收經重組影像，且在檢測設備400之對準軸421穿過對準標記或目標418之對稱中心(未展示)時偵測由經重組影像引起的干涉。根據一實例實施例，此干涉可歸因於對準標記或目標418成180°對稱，以及經重組影像建設性或破壞性地進行干涉。基於所偵測干涉，偵測器428可進一步經組態以判定對準標記或目標418之對稱中心的位置，且從而偵測基板420之位置。根據一實例，對準軸421可與垂直於基板420之光學光束對準，且穿過影像旋轉干涉計426之中心。偵測器428可進一步經組態以藉由實施感測器特性且與晶圓標記程序變化相互作用來估計對準標記或目標418之位置。
在另一實施例中，偵測器428藉由執行以下量測中之一或多者來判定對準標記或目標418之對稱中心的位置：1.量測各種波長之位置變化(顏色之間的位置移位)；2.量測各個階之位置變化(繞射階之間的位置移位)；及3.量測各種偏振之位置變化(偏振之間的位置移位)。
可例如藉由任何類型之對準感測器來獲得此資料，例如，如美國專利第6,961,116號中所描述之智慧型對準感測器混合(SMASH)感測器，其採用具有單一偵測器及四個不同波長之自參考干涉計，且在軟體中提取對準信號；或如美國專利第6,297,876號中所描述之使用對準之高階增強的先進技術(Athena)，其將七個繞射階中之每一者引導至專用偵測器，該兩者皆以全文引用的方式併入本文中。
在一些實施例中，光束分析器430可經組態以接收繞射輻射子光束439，且判定繞射輻射子光束439之光學狀態。光學狀態可為光束波長、偏振或光束輪廓之度量。光束分析器430可進一步經組態以判定 載物台422之位置，且使載物台422之位置與對準標記或目標418之對稱中心的位置相關聯。由此，可參考載物台422來準確知曉對準標記或目標418之位置及(從而)基板420之位置。可替代地，光束分析器430可經組態以判定檢測設備400或任何其他參考元件之位置，以使得可參考檢測設備400或任何其他參考元件來知曉對準標記或目標418之對稱中心。光束分析器430可為具有某一形式之波長帶選擇性的點或成像偏振計。在一些實施例中，根據其他實施例，光束分析器430可直接整合至檢測設備400中，或經由若干類型之光纖連接：偏振保持單模、多模或成像。
在一些實施例中，光束分析器430可進一步經組態以判定基板420上之兩個圖案之間的疊對資料。此等圖案中之一者可為參考層上之參考圖案。另一圖案可為經曝光層上之經曝光圖案。參考層可為已存在於基板420上之經蝕刻層。參考層可由藉由微影設備100及/或100'曝光於基板上之參考圖案產生。經曝光層可為鄰近於參考層曝光之抗蝕劑層。經曝光層可由藉由微影設備100或100'曝光於基板420上之曝光圖案產生。基板420上之經曝光圖案可對應於藉由載物台422進行之基板420的移動。在一些實施例中，經量測疊對資料亦可指示參考圖案與曝光圖案之間的偏移。經量測疊對資料可用作校準資料以校準藉由微影設備100或100'曝光之曝光圖案，以使得在校準之後，經曝光層與參考層之間的偏移可經最小化。
在一些實施例中，光束分析器430可進一步經組態以判定基板420之產品堆疊輪廓的模型，且可經組態以在單次量測中量測目標418之疊對、臨界尺寸及焦點。產品堆疊輪廓含有關於諸如對準標記、目標418或基板420之堆疊產品的資訊，且可包括隨照明變化而變化之標記 程序變化誘發的光學訊跡度量衡。產品堆疊輪廓亦可包括產品光柵輪廓、標記堆疊輪廓及標記不對稱性資訊。光束分析器430之一實例為如美國專利第8,706,442號中所描述的由ASML,Veldhoven,The Netherlands製造之YieldstarTM，該美國專利以全文引用的方式併入本文中。光束分析器430可進一步經組態以處理與彼層中之經曝光圖案之特定屬性相關的資訊。舉例而言，光束分析器430可處理層中之所描繪影像的疊對參數(該層相對於基板上之前一層的定位準確度或第一層相對於基板上之標記的定位準確度之指示)、焦點參數及/或臨界尺寸參數(例如線寬及其變化)。其他參數為與經曝光圖案之所描繪影像之品質相關的影像參數。
在一些實施例中，偵測器陣列(未展示)可連接至光束分析器430，且允許準確堆疊輪廓偵測之可能性，如下文所論述。舉例而言，偵測器428可為偵測器陣列。對於偵測器陣列，大量選項為可能的：多模光纖束、每通道之離散接腳偵測器或CCD或CMOS(線性)陣列。多模光纖束之使用使得能夠出於穩定性原因而遠端地定位任何耗散元件。離散PIN偵測器提供較大動態範圍，但各自需要獨立前置放大器。元件數目因此受限。CCD線性陣列提供可以高速讀出且在使用相位步進偵測之情況下尤其受到關注的許多元件。
在一些實施例中，第二光束分析器430'可經組態以接收繞射輻射子光束429，且判定繞射輻射子光束429之光學狀態，如圖4B中所展示。光學狀態可為光束波長、偏振或光束輪廓之度量。第二光束分析器430'可與光束分析器430相同。可替代地，第二光束分析器430'可經組態以至少執行光束分析器430之所有功能，諸如判定載物台422之位置，及使載物台422之位置與對準標記或目標418之對稱中心的位置相關聯。由 此，可參考載物台422來準確知曉對準標記或目標418之位置及(從而)基板420之位置。第二光束分析器430'亦可經組態以判定檢測設備400或任何其他參考元件之位置，以使得可參考檢測設備400或任何其他參考元件來知曉對準標記或目標418之對稱中心。第二光束分析器430'可進一步經組態以判定兩個圖案之間的疊對資料及基板420之產品堆疊輪廓的模型。第二光束分析器430'亦可經組態以在單次量測中量測目標418之疊對、臨界尺寸及焦點。
在一些實施例中，根據其他實施例，第二光束分析器430'可直接整合至檢測設備400中，或經由若干類型之光纖連接：偏振保持單模、多模或成像。可替代地，第二光束分析器430'與光束分析器430可組合以形成單一分析器(未展示)，該單一分析器經組態以接收繞射輻射子光束429及439兩者，且判定繞射輻射子光束429及439之光學狀態。
在一些實施例中，處理器432自偵測器428及光束分析器430接收資訊。舉例而言，處理器432可為疊對計算處理器。資訊可包含由光束分析器430建構之產品堆疊輪廓之模型。可替代地，處理器432可使用關於產品標記之所接收資訊來建構產品標記輪廓之模型。在任一情況下，處理器432使用或併入產品標記輪廓之模型來建構堆疊產品及疊對標記輪廓之模型。隨後使用堆疊模型以判定疊對偏移且最小化對疊對偏移量測之光譜效應。處理器432可基於自偵測器428及光束分析器430接收到之資訊來形成基本校正演算法，該資訊包括但不限於照明光束之光學狀態、對準信號、相關聯位置估計以及光瞳平面、影像平面及額外平面中之光學狀態。光瞳平面為輻射之徑向位置限定入射角且角位置限定輻射之方位角的平面。處理器432可利用基本校正演算法以參考晶圓標記及/或對準標記 418來表徵檢測設備400。
在一些實施例中，處理器432可進一步經組態以基於自偵測器428及光束分析器430接收到之資訊來判定相對於每一標記之感測器估計的印刷圖案位置偏移誤差。該資訊包括但不限於產品堆疊輪廓、基板420上之每一對準標記或目標418的疊對、臨界尺寸及焦點之量測值。處理器432可利用叢集演算法以將標記分組為類似恆定偏移誤差集合，且基於該資訊來形成對準誤差偏移校正表。叢集演算法可基於疊對量測、位置估計及與每一偏移誤差集合相關聯之額外光學堆疊程序資訊。針對大量不同標記來計算疊對，該等標記例如在程式化疊對偏移周圍具有正及負偏置之疊對目標。量測最小疊對之目標被視為參考(因為其以最佳準確度予以量測)。根據此經量測之較小疊對及其對應目標之已知程式化疊對，可推導出疊對誤差。表1說明可如何執行此推導。所展示之實例中的最小經量測疊對為-1nm。然而，此與具有-30nm之程式化疊對的目標相關。因此，程序必須已引入29nm之疊對誤差。
Figure 110143461-A0305-02-0025-1
最小值可取為參考點，且相對於此最小值，可計算經量測疊對與歸因於程式化疊對而預期之疊對之間的偏移。此偏移決定每一標記或具有類似偏移之標記集合的疊對誤差。因此，在表1實例中，在具有為30nm之程式化疊對的目標位置處，最小經量測疊對為-1nm。將其他目標處之預期疊對與經量測疊對之間的差與此參考進行比較。亦可在不同照明設定下自標記及目標418獲得諸如表1之表，可判定及選擇產生最小疊對誤差之 照明設定及其對應校準因數。在此之後，處理器432可將標記分組為類似疊對誤差集合。用於分組標記之準則可基於不同程序控制(例如不同程序之不同誤差容許度)進行調整。
在一些實施例中，處理器432可確證群組之所有或大部分成員具有類似偏移誤差，且基於其額外光學堆疊度量衡將來自叢集演算法之個別偏移校正應用於每一標記。處理器432可判定對每一標記之校正，且例如藉由將校正饋送至檢測設備400中而將校正回饋至微影設備100或100'以用於校正疊對之誤差。
例示性度量衡系統
在一些態樣中，檢測設備400可包括經組態以一次獲取兩個或更多個量測值之兩個或更多個光束分析器430。舉例而言，本文中所描述之度量衡感測器可經組態以在兩個或更多個分離物鏡下使用單一偵測器及單一光源自兩個或更多個分離目標同時獲取基於微繞射之疊對(μDBO)量測值。在一些態樣中，光經引導至第二物鏡系統而非如習知系統中之能量感測器。
在一些態樣中，與兩個分離度量衡系統相比，本文中所描述之方法可提供更低的成本，同時提供相同效能優勢。
圖5A展示根據一些實施例之系統500(在本文中，系統可標記為度量衡系統，但可為包括所展示之元件及/或執行所展示之操作的任何系統、度量衡系統、檢測系統或類似者)。在一個實施例中，度量衡系統500可包括第一物鏡502(亦即光學裝置)及第二物鏡504。第一物鏡502及第二物鏡504可將第一子光束528及第二子光束530朝向基板508上之各別第一位置(或光點)及各別第二位置引導。在一些態樣中，第一位置為 與第二位置不同的位置。在一些實施例中，基板508可包括第一目標532及第二目標534。
在一些實施例中，第一目標532及第二目標534可包含繞射結構。第一目標532及第二目標534可對輻射進行反射、折射、繞射、散射或類似者。為易於論述且非限制性地，與目標相互作用之輻射將通篇稱為繞射輻射。在一個態樣中，第一目標532可使入射第一子光束528繞射，且第二目標534可使入射第二子光束530繞射。
在一些態樣中，光瞳共軛件聚焦於第一物鏡502及第二物鏡504之各別入口光瞳處。
在一些實施例中，系統500可包括產生照明光束524之光源526。在一些態樣中，系統500可包括具有預定義形狀之孔徑(未展示)。在一些態樣中，孔徑可包括允許光通過之兩個相對象限及阻擋光之兩個相對象限。照明光束524可穿過孔徑。
在一些實施例中，系統500可包括非偏振光束分離器(NPBS)520。照明光束524(在穿過孔徑之後)自光束分離器520之斜邊反射以產生第一子光束528及第二子光束530。在一些態樣中，第一子光束528經引導至第一物鏡502。在自基板508反射且經由第一物鏡502返回之後，光經由光束分離器520傳輸至偵測器522。在一些態樣中，在穿過光束分離器520之後，光束可穿過透鏡538、鏡面548b、透鏡540及鏡面548a。鏡面548a可將光束引導朝向光學元件516以與來自第二物鏡504之返回光進行重組，如下文進一步描述。
在一些態樣中，第二子光束530經由光學元件506引導至第二物鏡504。在一個實例中，光學元件506可為四面鏡。光學元件506可包 括兩個反射象限及兩個透射象限。在一些態樣中，光學元件506可置放為充分接近於光瞳共軛件以使得照明光(亦即第二子光束530)可到達基板508。在一些態樣中，繞射光由第二物鏡504收集。繞射光藉由光學元件506經由與如圖5A中所展示之照明路徑不同的路徑引導至偵測器522。
在一些實施例中，自第二物鏡504返回之光行進穿過重複的一對透鏡510、512以及五稜鏡514，以使影像相對於自第一物鏡502返回之光倒置。在一些態樣中，光束530可在穿過透鏡512之後經引導至光學元件516。在一些態樣中，光學元件516可為第二四面鏡。光學元件516定位為接近於定位有光學元件518之光瞳共軛件。在一個實例中，光學元件518可為四向光楔。
在一些實施例中，由於來自第二物鏡504之影像相對於來自第一物鏡502之影像倒置，因而光學元件516(例如四面鏡)可用於使兩個光束路徑無損失地重組，其中來自第一物鏡502之+1/-1繞射階處於與來自第二物鏡504之+1/1繞射階相對的兩個象限中。在重組之後，光束隨後經由光學元件518發送，該光學元件518將光自四個象限引導至偵測器522上之不同位置。舉例而言，經重組光束可穿過透鏡542，且可使用鏡面546b及鏡面546a引導至偵測器522。透鏡544可用於將光束聚焦於偵測器522上。在一些態樣中，來自第一子光束528及第二子光束530之第一正非零繞射階(+1)與第一負非零繞射階(-1)不重疊。在一些態樣中，光學元件516可充當繞射光之零階擋板。在一些態樣中，此成像模式可稱為暗場成像。
在一些實施例中，來自第一物鏡502之+1繞射階、來自第一物鏡502之-1繞射階、來自第二物鏡504之+1繞射階及來自第二物鏡504 之-1繞射階可各自經引導至偵測器522上之分離位置，因此允許同時使用來自第一物鏡502及第二物鏡504的光執行基於微繞射之疊對量測。
在一些實施例中，偵測器522可基於由第一物鏡502及第二物鏡504收集之所接收繞射光束來產生偵測信號。偵測器522可為成像偵測器(例如CCD、CMOS或類似者)。偵測信號可發送至處理器536。
在一些實施例中，處理器536可分析偵測信號以判定第一目標532及第二目標534之屬性。應瞭解，量測程序可視所判定之第一目標532及第二目標534的特定屬性而不同。
圖5B展示光學元件516及光學元件518。在一些態樣中，光學元件516可為四面鏡。如本文中先前所描述，光學元件516可包括四個象限：第一透射象限Q1、第二透射象限Q2、第一反射象限Q3及第二反射象限Q4。光學元件518可為偏轉元件，諸如四向楔。四向楔之所有楔可具有不同楔角，因此使光束以不同角度偏轉。因此，由不同階形成之影像可到達偵測器522上之不同位置。
圖6展示根據一些實施例的展示度量衡系統500中之光路徑的示意圖600。在一些態樣中，照明光束524可穿過孔徑610。隨後，照明光束524可穿過非偏振光束分離器520以產生第一子光束528及第二子光束530。第一子光束528可穿過第一物鏡502以照明基板508。第二子光束530可穿過光學元件506且穿過第二物鏡504以照明基板508。在一些態樣中，光學元件506可為四面鏡。光學元件506可將光反射至第二物鏡504。來自第一物鏡502之+1/-1繞射階光束可處於如由示意圖602所展示之相對象限中。
在一些實施例中，由第二物鏡504收集之繞射光穿過光學 元件506。來自第二物鏡504之+1/-1階繞射光束處於如由示意圖604所展示之相對象限中。來自第二物鏡504之+1/-1階繞射光束處於與來自第一物鏡502之+1/-1階繞射光束相同的象限中。在一些態樣中，光學元件506朝向光學元件514(例如五稜鏡)傳輸散射光。在穿過光學元件514之後，來自第二物鏡504之+1/-1階繞射光束可處於如由示意圖606所展示之相對象限中。此外，來自第二物鏡504之+1/-1階繞射光束處於與來自第一物鏡502之+1/-1階繞射光束不同的象限中。
在一些實施例中，來自第一物鏡502及第二物鏡504之繞射光經由光學元件516(例如四面鏡)傳遞。在一個實例中，+1/-1階處於如由示意圖608所展示之不同象限中。光經由楔518傳遞。如圖6中所展示，不同繞射光束在偵測器522處之不同光點處成像。換言之，來自第一物鏡502之+1階繞射光束及-1階繞射光束以及來自第二物鏡504之+1階繞射光束及-1階繞射光束在偵測器522上之不同光點處成像。
在一些態樣中，每一階及/或繞射光束可在不同偵測器上成像。
圖7展示根據一些實施例之度量衡系統700。圖7之元件可具有與圖5A及圖5B中類似地編號之元件(例如共用兩個最右數字之元件)類似的結構及功能。應瞭解，已自圖7省略某些結構以便增強清晰度。因此，除非另外指定，否則應瞭解，參考圖7之實施例亦可包含與例如圖5A及圖5B中所展示之元件類似的元件。
在一些實施例中，系統700可包括第一物鏡702及第二物鏡704。第一物鏡702及第二物鏡704可將第一子光束728及第二子光束730朝向基板708上之第一目標732及第二目標734引導。
在一些實施例中，貓眼中繼系統可用於使第一物鏡702及第二物鏡704維持於恰當焦點處，如一般熟習此項技術者將理解。在一些態樣中，貓眼中繼系統可包括平面鏡750及透鏡752。在一個實例中，相對於系統700中之其他透鏡，透鏡752可為較大透鏡(例如具有約10mm之直徑)。在一些態樣中，透鏡752之位置可經由X/Y機電系統進行調整。在一些態樣中，第二子光束730之位置可藉由調整透鏡752之位置來控制。
在一些實施例中，在不影響相對於各別校正聚焦位置的任一物鏡之位置的情況下，可相對於第一物鏡702調整第二物鏡704之位置。在一個實例中，藉由在X及Y方向上調整第二物鏡704，且在X及Y方向上將透鏡752調整為恰好在½距離處來實現位置調整。此允許第二物鏡704之輸入(第二子光束730)移動與第二物鏡704相同的距離。此具有針對在對準標記之間具有不同間距之目標進行量測的優勢。
在一些態樣中，使用透鏡752之機電移動以保持輸入光束在第二物鏡704上居中。
在一些實施例中，系統700可包括光源726及產生照明光束724之照明系統762。照明系統762可包括光纖768a及768b、透鏡766a及766b、偏振光束分離器(PBS)764、光學光瞳對稱器(OPS)754以及透鏡756。在一些態樣中，光學光瞳對稱器754可包括自照明光束724去除奇對稱之稜鏡。
在一些實施例中，照明光束724可使用光束分離器760引導至光束分離器720。透鏡758可定位於透鏡756與光束分離器760之間。在一些態樣中，光束分離器720可產生第一子光束728及第二子光束730。第一子光束728可經引導至第一物鏡702。在自基板708反射且經由第一物鏡 702返回之後，光可經由光束分離器720傳輸至偵測器722。在一些態樣中，在穿過光束分離器720之後，第一子光束728可穿過透鏡738及740。隨後，第一子光束728可穿過光學元件716以與來自第二物鏡704之返回光重組，如下文進一步描述。
在一些實施例中，第二子光束730穿過光學元件706。在一個實例中，光學元件706可為四面鏡。光學元件706可包括兩個反射象限及兩個透射象限。在一個實例中，光學元件706可與圖5中之光學元件506實質上類似。在一些態樣中，鏡面770可用於將第二子光束730朝向貓眼中繼系統(亦即透鏡752及鏡面750)引導。在一些態樣中，第二子光束730可自鏡面770朝向鏡面750反射。第二子光束730可朝向第二物鏡704穿過透鏡752。
在一些實施例中，自第二物鏡704返回之光可穿過貓眼中繼系統(亦即透鏡752及鏡面750)，且可經由鏡面770朝向光學元件706引導。
在一些實施例中，來自光學元件706之光行進穿過重複的一對透鏡710、712之以及五稜鏡714，以使影像相對於自第一物鏡702返回之光倒置。在一個實例中，光束730在穿過透鏡712之後經引導至光學元件716。在一些態樣中，光學元件716可為第二四面鏡。光學元件716定位為接近於定位有光學元件718之光瞳共軛件。在一個實例中，光學元件718可為四向光楔。在一個實例中，光學元件716及718可與圖5中之光學元件516及518實質上類似。
在一些實施例中，光學元件716(例如四面鏡)可用於使兩個光束無損失地重組，其中來自第一物鏡702之+1/-1繞射階處於與來自第 二物鏡704之+1/1繞射階相對的兩個象限中。在重組之後，經重組光束可經由光學元件718發送，該光學元件718將光自四個象限引導至偵測器722上之不同位置。舉例而言，透鏡742、744可將光束聚焦於偵測器722上。在一個態樣中，來自第一子光束728及第二子光束730之+1繞射階光與-1繞射階不重疊。在一個態樣中，光學元件716可充當繞射光之零階擋板。
在一些實施例中，偵測器722可基於已接收到由第一物鏡702及第二物鏡704收集之經散射輻射光束而產生偵測信號。偵測器722可為成像偵測器(例如CCD、CMOS或類似者)。偵測信號可發送至處理器736。
在一些實施例中，處理器736可分析偵測信號以判定第一目標732及第二目標734之屬性。應瞭解，量測程序可視所判定之第一目標732及第二目標734的特定屬性而不同。
圖8展示根據一些實施例之度量衡系統800。圖8之元件可具有與圖5A、圖5B及圖7中類似地編號之元件(例如共用兩個最右數字之元件)類似的結構及功能。應瞭解，已自圖8省略某些結構以便增強清晰度。因此，除非另外指定，否則應瞭解，參考圖8之實施例亦可包含與例如圖5A、圖5B及圖7中所展示之元件類似的元件。
在一些實施例中，所有象限均可用於照明基板808。換言之，圖5之非偏振光束分離器(NPBS)520可省略。在一些態樣中，光學元件816(例如四面鏡)可用於將照明光束824分離為第一子光束828及第二子光束830。由於第一子光束828及第二子光束830在並不兩次穿過光束分離器之情況下使用無損失光學元件(例如四面鏡816)進行分離及重組，因而此可在度量衡系統800中提供改良的傳輸。
在一些實施例中，使用照明系統862產生照明光束824。在一個實例中，照明系統862可與圖7中之照明系統762實質上類似。照明路徑亦可包括透鏡858。在一些態樣中，透鏡858可定位於照明系統862與光學元件816之間。
在一些實施例中，第一子光束828及第二子光束830經由第一中繼系統872a及第二中繼系統872b引導至第一物鏡802及第二物鏡804。在一些實施例中，基板808可包括第一目標832及第二目標834。在一些態樣中，第一物鏡802可照明第一目標832，且第二物鏡804可照明第二目標834。在一些態樣中，第一中繼系統872a及第二中繼系統872b可為貓眼中繼系統。舉例而言，第一中繼系統872a可包括平面鏡850a及透鏡852a。第二中繼系統872b可包括平面鏡850b及透鏡852b。在一些態樣中，第一子光束828可經由鏡面846、848引導至第一中繼系統872a。在一些態樣中，第二子光束830可經由鏡面870引導至第二中繼系統872b。
在一些實施例中，自第一物鏡802及第二物鏡804返回之光束使用第一中繼系統872a及第二中繼系統872b引導至光學元件816。
在一些實施例中，光學元件816(例如四面鏡)可用於使兩個光束無損失地重組。在重組之後，光束隨後經由光學元件818發送，該光學元件818將光自4個象限引導至偵測器822上之不同位置。舉例而言，經重組光束可使用鏡面874引導至偵測器822。系統800可包括定位於偵測器822與鏡面874之間的透鏡842、844。
圖9A展示根據一些實施例之度量衡系統900。圖9A之元件可與圖5A、圖5B、圖7及圖8中類似地編號之元件(例如共用兩個最右數字之元件)具有類似結構及功能。應瞭解，已自圖9A省略某些結構以便增強 清晰度。因此，除非另外指定，否則應瞭解，參考圖9A之實施例亦可包含與例如圖5A、圖5B、圖7及圖8中所展示之元件類似的元件。
在一些實施例中，對準支路、聚焦支路及/或光瞳支路可包括於度量衡系統900中。在一些態樣中，經由暗場支路之總體傳輸可減少，但歸因於自四面鏡之增益而保持優於現有感測器。
在一些實施例中，使用照明系統962產生照明光束924。在一個實例中，照明系統962可與圖7中之照明系統762實質上類似。
在一些實施例中，光學元件916可將照明光束924分離為第一子光束928及第二子光束930。在一些態樣中，第一子光束928及第二子光束930經由中繼系統(例如貓眼中繼系統)引導至第一物鏡902及第二物鏡904。舉例而言，第一子光束928可使用平面鏡950a及透鏡952a引導至第一物鏡902。且例如第二子光束930可使用平面鏡950b及透鏡952b引導至第二物鏡904。在一些態樣中，第一子光束928可經由鏡面946、948引導至第一中繼系統(亦即鏡面950a、透鏡952a)。在一些態樣中，第二子光束930可經由鏡面970引導至第二中繼系統(亦即鏡面950b、透鏡952b)。
在一些實施例中，自第一物鏡902及第二物鏡904返回之光束分別使用平面鏡950a、透鏡952a、平面鏡950b及透鏡952b引導至光學元件916及光學元件918。在一個實例中，光學元件918可為四向光楔。在一個實例中，光學元件918可與圖5中之光學元件518實質上類似。
在一些實施例中，度量衡系統900可包括聚焦支路。聚集支路可在第一物鏡902與第二物鏡904之間共用。在一個實例中，聚焦支路可用於聚焦第一物鏡902及第二物鏡904。
在一些實施例中，聚焦照明光束沿具有初級照明支路(亦即 照明光束924)之共用照明路徑向下發送。舉例而言，光源988可產生聚焦照明光束988a。聚焦照明光束988a可藉由鏡面990c朝向光束分離器986c及光束分離器994c反射。隨後，聚焦照明光束988a可使用光束分離器994a耦合至照明光束924。因此，類似於照明光束924，聚焦照明光束988a可在第一物鏡902與第二物鏡904之間經分割(例如使用光學元件916)。在一些態樣中，聚焦照明光束988a可經由貓眼中繼系統(亦即鏡面950a、950b、透鏡952a、952b)中繼至第一物鏡902及第二物鏡904。
在一些實施例中，在聚焦支路中，使用光學元件982(例如四面鏡)將象限發送至第一偵測器集合及第二偵測器集合。在一些態樣中，光學元件982可定位於光瞳平面處。第一偵測器集合可包括第一偵測器984a及第二偵測器984b。第二偵測器集合可包括第三偵測器984c及第四偵測器984d。在一些態樣中，返回聚焦光束可使用光束分離器986a及鏡面990a分離及引導至第一偵測器984a及第二偵測器984b。來自光學元件982之其他兩個象限可經由光束分離器986b及鏡面990b引導至第三偵測器984c及第四偵測器984d。
在一些實施例中，度量衡系統900可包括光瞳支路。光瞳支路可藉由獲取照明光束924之一部分來啟用。舉例而言，光束分離器994a可分離照明光束924。照明光束之第一部分可耦合至暗場偵測路徑。光束分離器994a定位於光學元件916之前以使得在光瞳支路中維持完整光瞳形狀，而非在第一物鏡902與第二物鏡904之間基於光瞳象限進行分割。照明光束924之第二部分(亦即光瞳支路)可沿穿過光束分離器994b之路徑傳播，且經由鏡面990d反射。在一些態樣中，光使用光束分離器976耦合至貓眼中繼系統。
在一些實施例中，自物鏡(例如第一物鏡902、第二物鏡904)返回之光可經由光束分離器994e引導至偵測器978，其中光瞳平面焦點對準且可經成像。光瞳支路可用於週期性校準，且因此很可能使用較長積分時間，尤其在速度損失因暗場支路之效率增加而偏移的情況下。
在一些實施例中，光閘可用於獨立地控制光瞳支路照明路徑及暗場照明路徑，且反之亦然。舉例而言，光閘(未展示)可定位於光束分離器994a與光束分離器994b之間。
在一些實施例中，來自暗場照明之零階光可藉由偵測器922偵測。在一些態樣中，在自基板908之返回通路上自光束分離器994a反射的光與使用高透射/低反射光束分離器994d行進穿過暗場支路之+1/-1繞射階光重組。歸因於光學元件916(亦即四面鏡)之性質，光包括來自第一物鏡902及第二物鏡904之零階光。在一些態樣中，光可繞過分離暗場支路中之繞射階的光學元件918(亦即楔)。因此，零階光可在偵測器922之中心處成像。
圖9B展示偵測器922處之例示性影像。在一些態樣中，零繞射階在偵測器922之中心處在由來自第一物鏡902及第二物鏡904之+1/-1繞射階產生的影像之間成像。在一些態樣中，零繞射階在位置C處成像。來自第二物鏡904之+1/-1繞射階可分別在位置Q1及Q4處成像。在一些態樣中，來自第一物鏡902之+1/-1繞射階可分別在位置Q2及Q3處成像。在一些態樣中，繞射光束使用鏡面974經引導至偵測器922。
在一些實施例中，光學元件992(例如楔總成)可定位於光束分離器994c與光束分離器994d之間以使零階光束偏轉至偵測器922上之不同位置。舉例而言，零階繞射光束可在偵測器922上之光點Z1、Z2、Z3 及Z4處成像，如圖9C中所展示。零繞射階不疊對於彼此上，如圖9B中所描述。
在一些實施例中，度量衡系統900可包括對準支路。在一個實例中，對準支路可包括光源996及偵測器980。光源996可產生對準光束。對準光束使用光束分離器998a耦合至第一物鏡902。在其他實施例中，對準光束可耦合至第二物鏡904。在一些態樣中，來自第一物鏡902之返回光束可經由光束分離器998b引導至偵測器980。
在一些態樣中，一些光學元件出於清楚起見而未展示，例如透鏡系統可在光束分離器998a與光束分離器998b之間使用。
在一些實施例中，度量衡系統900可經修改以減少支路之間的洩漏光。舉例而言，可添加額外光束分離器以最小化光洩漏。在一個態樣中，可同時使用兩個或更多個支路。
在一些實施例中，可實施緊密系統。舉例而言，緊密系統可不包括所有支路(例如對準支路、光瞳支路及/或不具有零階捕捉能力)。兩個或更多個緊密系統可安裝於諸如YieldstarTM之單一度量衡工具中以用於進一步生產力增益。
在一些實施例中，度量衡系統900可不包括光瞳支路及/或對準支路。在一些態樣中，本文中所描述之系統的暗場感測支路可具有超過習知感測器(諸如YieldstarTM之暗場感測支路)之傳輸率4倍的傳輸率。因此，在一些態樣中，對於每一物鏡，量測積分時間可減少超過75%，從而產生8倍之可能的淨積分時間改良(亦即對於同時量測之2個物鏡，4倍乘以2)。
圖10展示根據一些實施例之度量衡系統1000。圖10之元件 可具有與圖5A、圖5B、圖7、圖8及圖9A中類似地編號之元件(例如共用兩個最右數字之元件)類似的結構及功能。應瞭解，已自圖10省略某些結構以便增強清晰度。因此，除非另外指定，否則應瞭解，參考圖10之實施例亦可包含與例如圖5A、圖5B、圖7、圖8及圖9A中所展示之元件類似的元件。
在一些實施例中，度量衡系統1000可包括第一物鏡1002a、第二物鏡1004a、第三物鏡1002b及第四物鏡1004b。在一些態樣中，四個物鏡(亦即第一物鏡1002a、第二物鏡1004a、第三物鏡1002b及第四物鏡1004b)可同時收集基於微繞射之疊對(μDBO)量測值。
在一些實施例中，度量衡系統1000可包括光纖1068a及1068b、透鏡1066a及1066b、偏振光束分離器(PBS)1064、第一光學光瞳對稱器(OPS)1054a及第二光學光瞳對稱器1054b。在一些態樣中，偏振光束分離器1064可將照明光束之偏振設定為H或V。在一些態樣中，偏振光束分離器1064可將照明光束分離為照明光束1024a及1024b。
在一些實施例中，照明光束1024a可穿過第一光學光瞳對稱器1054a，且照明光束1024b可穿過第二光學光瞳對稱器1054b。
在一些實施例中，照明光束1024a可傳輸至第一物鏡1002a及第二物鏡1004a。照明光束1024b可傳輸至第三物鏡1002b及第四物鏡1004b。
在一些實施例中，光學元件1016a可將照明光束1024a分離為第一子光束1028a及第二子光束1030a。光學元件1016b可將照明光束1024b分離為第三子光束1028b及第四子光束1030b。
在一些實施例中，第一子光束1028a、第二子光束1030a、 第三子光束1028b及第四子光束1030b經由中繼系統(例如貓眼中繼系統)引導至第一物鏡1002a、第二物鏡1004a、第三物鏡1002b及第四物鏡1004b。舉例而言，第一子光束1028a可使用平面鏡1050a及透鏡1052a引導至第一物鏡1002a。且例如第二子光束1030a可使用平面鏡1050b及透鏡1052b引導至第二物鏡1004a。在一些態樣中，第三子光束1028b可使用平面鏡1050c及透鏡1052c引導至第三物鏡1002b。且例如第四子光束1030b可使用平面鏡1050d及透鏡1052d引導至第四物鏡1004b。
在一些實施例中，第一子光束1028a可經由鏡面1046a、1048a引導至第一中繼系統(亦即鏡面1050a、透鏡1052a)。在一些態樣中，第二子光束1030a可經由鏡面1070a引導至第二中繼系統(亦即鏡面1050b、透鏡1052b)。在一些態樣中，第三子光束1028b可經由鏡面1070b引導至第三中繼系統(亦即鏡面1050c、透鏡1052c)。在一些態樣中，第四子光束1030b可經由鏡面1046b、1048b引導至第四中繼系統(亦即鏡面1050d、透鏡1052d)。
在一些實施例中，返回光之路徑與圖9中所描述之路徑實質上類似。舉例而言，返回光可經由中繼系統引導至光學元件1016a及1016b以及光學元件1018a及1018b。在一個實例中，光學元件1018a及1018b可為四向光楔。在一個實例中，光學元件1018a及1018b可與圖5中之光學元件518實質上類似。如本文中先前所描述，光學元件1016a及1016b可為四面鏡。在一個實例中，光學元件1016a及1016b可與圖5中之光學元件516實質上類似。
在一些實施例中，度量衡系統1000可包括兩個聚焦支路。第一聚焦支路可在第一物鏡1002a與第二物鏡1002b之間共用。第二聚焦 支路可在第三物鏡1002b與第四物鏡1004b之間共用。
在一些實施例中，聚焦支路中之光的路徑與圖9中所描述之聚焦支路實質上類似。舉例而言，第一光源1088a可產生用於第一聚焦支路之聚焦照明光束。且例如第二光源1088b可產生第二聚焦支路中之聚焦照明光束。
在一些實施例中，聚焦照明光束可使用鏡面1090c、光束分離器1086c、光束分離器1094c引導至第一物鏡1002a及第二物鏡1004a。隨後，聚焦照明光束可使用光束分離器1094a耦合至照明光束1024a。因此，類似於照明光束1024a，聚焦照明光束在第一物鏡1002a與第二物鏡1004a之間經分割(例如使用光學元件1016a)。
在一些實施例中，聚焦照明光束可使用鏡面1090g、光束分離器1086f、光束分離器1094h引導至第三物鏡1002b及第四物鏡1004b。隨後，聚焦照明光束可使用光束分離器1094f耦合至照明光束1024b。因此，聚焦照明光束可在第三物鏡1002b與第四物鏡1004b之間經分割(例如使用光學元件1016b)。
在一些實施例中，在聚焦支路中，來自第一物鏡1002a及第二物鏡1004a之返回光可使用偵測器1084a、1084b、1084c及1084d進行偵測。來自第三物鏡1002b及第四物鏡1004b之返回光可使用偵測器1084h、1084g、1084f及1084e進行偵測。返回光使用光學元件1082a、光束分離器1086a、鏡面1090a、光束分離器1086b及鏡面1090b引導至偵測器1084a、1084b、1084c及1084d。在一些態樣中，來自第三物鏡1002b及第四物鏡1004b之返回光可經由使用光學元件1082b、光束分離器1086d、鏡面1090e、光束分離器1086e及鏡面1090f引導至偵測器。
在一些態樣中，度量衡系統1000可包括兩個光瞳支路。光瞳支路藉由再引導照明光束1024a及1024b之一部分來啟用。在一些態樣中，光束分離器1094a、光束分離器1094f可用於分別分離照明光束1024a、1024b。光瞳支路亦可包括光束分離器1094b、1094g、鏡面1090d、1090h及光束分離器1076a、1076b。
在一些實施例中，自第一物鏡1002a及第二物鏡1004a返回之光可經由光束分離器1094e引導至偵測器1078a，其中光瞳平面焦點對準且可經成像。在一些實施例中，自第三物鏡1002b及第四物鏡1004a返回之光可經由光束分離器1094j引導至偵測器1078b。
在一些實施例中，光閘可用於獨立地控制光瞳支路照明路徑及暗場照明路徑，且反之亦然。舉例而言，第一光閘(未展示)可定位於光束分離器1094a與光束分離器1094b之間。且第二光閘(未展示)可定位於光束分離器1094f與光束分離器1094g之間。
在一些實施例中，來自暗場照明之零階繞射光可藉由偵測器1022a、1022b偵測。在一些態樣中，在自基板(未展示)之返回通路上自光束分離器1094c、1094h反射的光與使用高透射/低反射光束分離器1094d、1094i行進穿過暗場支路之+1/-1繞射階重組。在一些態樣中，光繞過分離暗場支路中之繞射階的光學元件1018a、1018b(亦即楔)。因此，零階繞射光束可分別在偵測器1022a、1022b之中心處成像。
在一些實施例中，光學元件1092a及1092b(例如楔總成)可分別定位於光束分離器1094c與1094d之間及光束分離器1094h與1094i之間，以使零階繞射光束偏轉至偵測器1022a及1022b上之不同位置。
在一些實施例中，來自第一物鏡1002a及第二物鏡1004b之 +1/-1繞射階在偵測器1022a之不同光點處成像。+1/-1繞射階使用鏡面1074a引導至偵測器1022a。在一些態樣中，來自第三物鏡1002b及第四物鏡1004b之+1/-1繞射階在偵測器1022b之不同光點處成像。+1/-1繞射階使用鏡面1074b引導至偵測器1022b。
在一些實施例中，度量衡系統1000可包括對準支路。在一個實例中，對準支路可包括光源1096及偵測器1080。光源1096可產生對準光束。在一些態樣中，對準光束可使用光束分離器1098a耦合至第一物鏡1002a。在其他實施例中，對準光束可耦合至第二物鏡1004a、第三物鏡1002b或第四物鏡1004b。在一些態樣中，來自第一物鏡1002a之返回光束可經由光束分離器1098b引導至偵測器1080。
在一些實施例中，可實施緊密系統。舉例而言，緊密系統可不包括所有支路(例如對準支路、光瞳支路及/或不具有零階捕捉能力)。兩個或更多個緊密系統可安裝於諸如YieldstarTM之單一度量衡工具中以用於進一步生產力增益。
圖11A、圖11B、圖11C及圖11D為根據一些實施例之展示用於四個物鏡位置的度量衡系統1100之自上而下視圖的示意圖。
圖11A、圖11B、圖11C及圖11D之元件可具有與圖5A、圖5B、圖7、圖8、圖9A及圖10中類似地編號之元件(例如共用兩個最右數字之元件)類似的結構及功能。應瞭解，已自圖11A、圖11B、圖11C及圖11D省略某些結構以便增強清晰度。因此，除非另外指定，否則應瞭解，參考圖11之實施例亦可包含與例如圖10中所展示之元件類似的元件。
在一些實施例中，度量衡系統1100可包括物鏡1102a、1102b、1104a及1104b、鏡面1150a、1150b、1150c及1150d以及透鏡 1152a、1152b、1152c及1152d。
在一些態樣中，針對物鏡1102a、1102b、1104a及1104b以及透鏡1152a、1152b、1152c及1152d提供載物台。每一物鏡可行進至在圖11A、圖11B、圖11C及圖11D中標記為B1、B2、B3、B4之其各別陰影區域中的任何點。圖11A、圖11B、圖11C及圖11D中之每一者展示在各別物鏡移動範圍之極限位置處的物鏡1102a、1102b、1104a及1104b。在一些態樣中，透鏡1152a、1152b、1152c及1152d(例如貓眼透鏡)具有分別由A1、A2、A3、A4所標記之陰影矩形區域展示的移動範圍。在一些態樣中，貓眼透鏡1152a、1152b、1152c及1152d可為較大透鏡(例如具有約10mm之直徑)。
在一些實施例中，區域B1、B2、B3、B4經設計/定位以使得若基板1108經掃描穿過等於基板半徑之距離，則每一區域B1、B2、B3、B4可完全通過基板表面的超過四分之一，從而產生總體完全的基板覆蓋度。
在一些實施例中，四個物鏡1102a、1102b、1104a及1104b以及透鏡1152a、1152b、1152c及1152d中之每一者可獨立地移動，從而產生同時量測區域B1、B2、B3及B4中之每一者中之目標的能力。舉例而言，物鏡1102a、1102b、1104a及1104b可獨立地移動以量測區域B1、B2、B3及B4中之任何相關標記。在一些態樣中，基板1108可步進以使得區域B1、B2、B3及B4可完全移位。在一些態樣中，區域B1、B2、B3及B4可在不與其先前位置重疊之情況下與其先前位置邊緣對邊緣。使基板步進之程序可重複。在一些態樣中，四個物鏡可同時量測並不在度量衡系統1100經設計以支援之特定分離距離範圍內的偶數標記。
在一些實施例中，本文中所描述之度量衡系統(例如圖10之度量衡系統1000、圖9A之度量衡系統900)可執行對基板1108上之標記子集的密集取樣。亦即，存在其中每區域可量測比基板1108之其他區域更多的標記之基板1108的區域。在一些態樣中，度量衡系統1100可針對以下情況執行密集取樣：其中密集取樣區域涵蓋在以物鏡最小分離距離分離之晶粒之間重複的標記。在一些態樣中，度量衡系統1100可在基板1108之外部區域處執行密集取樣。
在一些實施例中，每一物鏡1102a、1102b、1104a或1104b可基於所量測之目標(標記)(例如圖8之目標832、834)的佈局來控制。每一物鏡1102a、1102b、1104a或1104b可經控制以在B1、B2、B3、B4中之任何位置處開始。在一些態樣中，物鏡1104b可在區域B4之內部隅角處開始，且物鏡1102b可在區域B3之外部隅角處開始。
在一些實施例中，當基板1108步進穿過其量測區域時，載物台可允許每一物鏡獨立地量測沿基板1108之四個四等份中之一者的邊緣的標記。在一些態樣中，維持來自具有四個物鏡之產出量增益，只要四個象限中之每一者中待量測之標記的量大致相等即可。
在一些態樣中，即使在經密集取樣之晶粒處於基板1108上之任意位置處的情況下，載物台亦可允許經由四個物鏡(例如1102a、1102b、1104a或1104b)進行同時量測，而非限於等於晶粒間距之特定倍數的間隔。
在一些態樣中，使用撓曲聯動裝置以按使得透鏡經約束以移動物鏡所移動之½的方式將貓眼中繼透鏡之位置與物鏡的位置相聯繫。
圖12展示根據一些實施例之度量衡系統(例如圖10之度量 衡系統1000)的中繼系統。在一些態樣中，度量衡系統可包括四個中繼系統(例如圖10之度量衡系統1000)。在一些態樣中，照明光束經由鏡面1246朝向中繼系統之透鏡1252反射。
在一些實施例中，載物台可用於控制物鏡1202之位置。舉例而言，載物台(未展示)可用於控制物鏡1202之物鏡托架1238的位置。在一些態樣中，中繼系統之透鏡1252(亦即貓眼透鏡)的位置可受聯動裝置1200控制。透鏡1252可移動物鏡1202之距離的一半。舉例而言，用於控制物鏡及透鏡之載物台的數目可削減一半。在一些態樣中，此減小整個系統之複雜度及成本。
在一些實施例中，聯動裝置1200可包括撓曲軸承或樞軸(例如Bendix樞軸)以連接透鏡、鏡面及其他光學元件。舉例而言，聯動裝置1200可將鏡面1250及透鏡1252連接至物鏡1202之物鏡托架1238。在一些態樣中，物鏡托架1238可在兩個方向上移動。在一些態樣中，聯動裝置1200之撓曲軸承可具有與聯動裝置1200共平面的自由度。在一些態樣中，精細調整載物台(未展示)可用於調整透鏡1252之位置。
圖13展示根據一些實施例之度量衡系統的例示性載物台。在一些態樣中，度量衡系統(例如圖10之度量衡系統1000)可包括使透鏡(例如圖10之1052a)在X及Y方向上自由移動之一組滑件或非驅動載物台1342。在一些態樣中，聯動裝置1300可用於控制透鏡托架1344之位置。因此，透鏡托架1344之移動受物鏡托架1338經由聯動裝置1300之移動控制。在一些態樣中，物鏡托架1338之移動使用載物台1340來控制。
在一些實施例中，透鏡托架1344及透鏡載物台1342可增加透鏡座之硬度以便確保度量衡系統(例如圖9A之度量衡系統900)在物鏡/透 鏡移動之後的量測之前的較短穩定時間。
在一些實施例中，圖13中所展示之載物台組態可用於本文中所描述之任何度量衡系統中。舉例而言，載物台組態可用於圖8中之中繼系統872a及872b。
圖14說明根據一實施例的描繪例示性操作之流程圖1400。僅出於說明之目的，圖14中所說明之步驟將參考圖5A及圖7中所說明之實例操作環境來描述。然而，流程圖1400不限於此等實施例。應瞭解，步驟可以不同次序來執行，或視特定應用而不執行。
在步驟1402中，照明光束被分離為第一子光束及第二子光束。如上文所描述，分離可藉由圖5之光束分離器520來實現。
在步驟1404中，第一子光束經由第一光學裝置(例如圖5A之第一物鏡502)引導至基板上之第一光點。在一些態樣中，基板可包括一或多個目標結構。
在步驟1406中，第二子光束經由第二光學裝置(例如圖5A之第二物鏡504)引導至基板上之第二光點。在一些態樣中，基板上之第一光點為與第二光點不同的位置。
在步驟1408中，可基於來自第一光點及第二光點之所接收繞射光束而在偵測器處產生偵測信號。
在步驟1410中，可分析偵測信號以至少基於偵測信號來判定一或多個目標結構之屬性。
可使用以下條項進一步描述實施例。
1.一種系統，其包含：照明系統，其經組態以產生照明光束； 光學系統，其經組態以將照明光束分離為第一子光束及第二子光束；第一光學裝置，其經組態以接收第一子光束，且將第一子光束引導朝向基板上之第一光點，基板具有一或多個目標結構；第二光學裝置，其經組態以接收第二子光束，且將第二子光束引導朝向基板上之第二光點，其中第一光點為與第二光點不同的位置；偵測器，其經組態以自第一光點及第二光點接收繞射光束，且產生偵測信號；及處理器，其經組態以分析偵測信號以至少基於偵測信號來判定一或多個目標結構之屬性。
2.如條項1之系統，其中繞射光束包含非零繞射階。
3.如條項1之系統，其中繞射光束經由第一光學裝置及第二光學裝置收集，且度量衡系統進一步包含：光學元件，其經組態以自第一光學裝置及第二光學裝置接收繞射光束，且使繞射光束重組。
4.如條項3之系統，其中光學元件包含鏡面，該鏡面包括兩個反射象限及兩個透射象限。
5.如條項1之系統，其進一步包含：偏轉元件，其經組態以將繞射光束中之每一繞射光束引導至偵測器的各別區域。
6.如條項1之系統，其進一步包含：光學中繼系統，其經組態以將第二子光束引導至第二物鏡。
7.如條項6之系統，其中光學中繼系統包含透鏡及鏡面。
8.如條項7之系統，其進一步包含： 聯動裝置，其經組態以使透鏡及第二光學裝置相對於彼此維持在預定義距離處。
9.如條項8之系統，其中聯動裝置將透鏡及鏡面連接至第二光學裝置之載物台。
10.如條項7之系統，其中載物台包含驅動載物台，且度量衡系統進一步包含非驅動載物台，該非驅動載物台經組態以經由聯動裝置來控制透鏡之移動。
11.如條項6之系統，其進一步包含第二中繼系統，該第二中繼系統經組態以將第一子光束引導至第一光學裝置。
12.如條項1之系統，其中第二光學裝置之位置可相對於第一光學裝置進行調整。
13.如條項1之系統，其進一步包含：第二光學系統，其經組態以將繞射光束中之每一繞射光束的零繞射階引導至偵測器。
14.如條項13之系統，其中繞射光束中之每一繞射光束的零繞射階係在偵測器之中心處進行偵測。
15.如條項13之系統，其中：第二光學系統包含偏轉元件；且偏轉元件經組態以將每一繞射光束之零繞射階引導至偵測器的各別區域。
16.如條項15之系統，其中偏轉元件包含光楔。
17.如條項1之系統，其中一或多個目標結構包含兩個不同標記。
18.如條項1之系統，其進一步包含： 第三光學裝置，其經組態以接收第三子光束，且將第三子光束引導朝向基板上之第三光點；及第四光學裝置，其經組態以接收第四子光束，且將第四子光束引導朝向基板上之第四光點，其中第一光點、第二光點、第三光點及第四光點彼此不同。
19.如條項18之系統，其中第一光學裝置、第二光學裝置、第三光學裝置及第四光學裝置可彼此獨立地移動。
20.一種方法，其包含：將照明光束分離為第一子光束及第二子光束；經由第一光學裝置將第一子光束引導至基板上之第一光點，其中基板包括一或多個目標結構；經由第二光學裝置將第二子光束引導至基板上之第二光點，其中第一光點為與第二光點不同的位置；基於來自第一光點及第二光點之所接收繞射光束而在偵測器處產生偵測信號；及分析偵測信號以至少基於偵測信號來判定一或多個目標結構之屬性。
21.一種微影設備，其包含：照明設備，其經組態以照明圖案化裝置之圖案；投影系統，其經組態以將圖案之影像投影至基板上；及度量衡或檢測系統，其包含：照明系統，其經組態以產生照明光束，光學系統，其經組態以將照明光束分離為第一子光束及第二子光束， 第一光學裝置，其經組態以接收第一子光束，且將第一子光束引導朝向基板上之第一光點，基板具有一或多個目標結構，第二光學裝置，其經組態以接收第二子光束，且將第二子光束引導朝向基板上之第二光點，其中第一光點為與第二光點不同的位置，偵測器，其經組態以自第一光點及第二光點接收繞射光束，且產生偵測信號，及處理器，其經組態以分析偵測信號以至少基於偵測信號來判定一或多個目標結構之屬性。
在一些實施例中，本文中所描述之度量衡系統可實施於較大系統中，例如實施於微影設備內。
儘管在本文中可特定地參考微影設備在IC製造中之使用，但應理解，本文中所描述之微影設備可具有其他應用，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。熟習此項技術者將瞭解，在此類替代應用之內容背景中，本文中對術語「晶圓」或「晶粒」之任何使用可被視為分別與更一般術語「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單元(通常將抗蝕劑層施加至基板且使經曝光抗蝕劑顯影之工具)、度量衡單元及/或檢測單元中處理本文中所提及之基板。在適用之情況下，可將本文中之揭示內容應用於此類及其他基板處理工具。此外，可將基板處理超過一次，例如以便形成多層IC，以使得本文中所使用之術語「基板」亦可指已含有多個經處理層的基板。
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，圖案化裝置中之形貌限定形成於基板上之圖案。可將圖案化裝置之形貌壓入經供應至基板的抗蝕劑層中，隨即藉由施加電磁輻射、熱量、壓力或其組合來固化抗蝕劑。在抗蝕劑固化之後，將圖案化裝置移出抗蝕劑，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，以使得本發明之術語或措詞將由熟習相關技術者按照本文中之教示予以解譯。
如本文中所使用之術語「基板」描述其上添加有材料層之材料。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的材料亦可經圖案化，或可保持不經圖案化。
儘管可在本文中特定地參考根據本發明之設備及/或系統在IC製造中之使用，但應明確理解，此設備及/或系統具有許多其他可能的應用。舉例而言，其可用於製造整合式光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、LCD面板、薄膜磁頭等。熟習此項技術者將瞭解，在此類替代應用之內容背景中，本文中對術語「倍縮光罩」、「晶圓」或「晶粒」之任何使用應被視為分別由更一般術語「遮罩」、「基板」及「目標部分」替換。
雖然上文已描述本發明之特定實施例，但將瞭解，可以與所描述之方式不同的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發明摘要章節意欲用於解譯申請專利範圍。發明內容及發明摘要章節可闡述如本發明者所考慮之本發明的一或多個但並非所有例示性實施例，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。
上文已藉助於說明特定功能及其關係之實施方式的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之邊界。只要適當地執行指定功能及其關係，即可限定替代邊界。
對特定實施例之前述描述將因此充分揭露本發明之一般性質：在不進行不當實驗的情況下，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的知識針對各種應用而易於修改及/或調適此類特定實施例。因此，基於本文中所呈現之教示及指導，此類調適及修改意欲在所揭示實施例之等效物的含義及範圍內。
受保護主題之廣度及範疇不應受到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物來限定。
400:檢測設備
412:照明系統
413:電磁窄帶輻射光束
414:光束分離器
415:輻射子光束
417:輻射子光束
418:對準標記/目標
419:繞射輻射光束
420:基板
421:對準軸
422:載物台
424:方向
426:干涉計
427:干涉計信號
428:偵測器
429:繞射輻射子光束
430:光束分析器
432:疊對計算處理器
439:繞射輻射子光束

Claims (20)

  1. 一種多光學裝置檢測系統，其包含：一照明系統，其經組態以產生一照明光束；一光學系統，其經組態以將該照明光束分離為一第一子光束及一第二子光束；一第一光學裝置，其經組態以接收該第一子光束，且將該第一子光束引導朝向一基板上之一第一光點，該基板具有一或多個目標結構；一第二光學裝置，其經組態以接收該第二子光束，且將該第二子光束引導朝向該基板上之一第二光點，其中該第一光點為與該第二光點不同的一位置；一偵測器，其經組態以自該第一光點及第二光點接收繞射光束，且產生一偵測信號，其中該等繞射光束經由該第一光學裝置及該第二光學裝置收集；一光學元件，其經組態以自該第一光學裝置及該第二光學裝置接收該等繞射光束，且使該等繞射光束重組；及一處理器，其經組態以分析該偵測信號以至少基於該偵測信號來判定該一或多個目標結構之一屬性。
  2. 如請求項1之多光學裝置檢測系統，其中該等繞射光束包含非零繞射階。
  3. 如請求項1之多光學裝置檢測系統，其中該光學元件包含一鏡面，該 鏡面包括兩個反射象限及兩個透射象限。
  4. 如請求項1之多光學裝置檢測系統，其進一步包含：一偏轉元件，其經組態以將該等繞射光束中之每一繞射光束引導至該偵測器的一各別區域。
  5. 如請求項1之多光學裝置檢測系統，其進一步包含：一光學中繼系統，其經組態以將該第二子光束引導至第二物鏡。
  6. 如請求項5之多光學裝置檢測系統，其中該光學中繼系統包含一透鏡及一鏡面。
  7. 如請求項6之多光學裝置檢測系統，其進一步包含：一聯動裝置，其經組態以使該透鏡及該第二光學裝置相對於彼此維持在一預定義距離處。
  8. 如請求項7之多光學裝置檢測系統，其中該聯動裝置將該透鏡及該鏡面連接至該第二光學裝置之一載物台。
  9. 如請求項6之多光學裝置檢測系統，其中該載物台包含一驅動載物台，且該度量衡系統進一步包含一非驅動載物台，該非驅動載物台經組態以經由該聯動裝置來控制該透鏡之移動。
  10. 如請求項5之多光學裝置檢測系統，其進一步包含一第二中繼系統，該第二中繼系統經組態以將該第一子光束引導至該第一光學裝置。
  11. 如請求項1之多光學裝置檢測系統，其中該第二光學裝置之一位置可相對於該第一光學裝置進行調整。
  12. 如請求項1之多光學裝置檢測系統，其進一步包含：一第二光學系統，其經組態以將該等繞射光束中之每一繞射光束的一零繞射階引導至該偵測器。
  13. 如請求項12之多光學裝置檢測系統，其中該等繞射光束中之每一繞射光束的該零繞射階係在該偵測器之一中心處進行偵測。
  14. 如請求項12之多光學裝置檢測系統，其中：該第二光學系統包含一偏轉元件；且該偏轉元件經組態以將每一繞射光束之該零繞射階引導至該偵測器的一各別區域。
  15. 如請求項14之多光學裝置檢測系統，其中該偏轉元件包含一光楔。
  16. 如請求項1之多光學裝置檢測系統，其中該一或多個目標結構包含兩個不同標記。
  17. 如請求項1之多光學裝置檢測系統，其進一步包含：一第三光學裝置，其經組態以接收一第三子光束，且將該第三子光束引導朝向該基板上之一第三光點；及一第四光學裝置，其經組態以接收一第四子光束，且將該第四子光束引導朝向該基板上之一第四光點，其中該第一光點、該第二光點、該第三光點及該第四光點彼此不同。
  18. 如請求項17之多光學裝置檢測系統，其中該第一光學裝置、該第二光學裝置、該第三光學裝置及該第四光學裝置可彼此獨立地移動。
  19. 一種使用多光學裝置的檢測方法，其包含：將一照明光束分離為一第一子光束及一第二子光束；經由一第一光學裝置將該第一子光束引導至一基板上之一第一光點，其中該基板包括一或多個目標結構；經由一第二光學裝置將該第二子光束引導至該基板上之一第二光點，其中該第一光點為與該第二光點不同的一位置；基於來自該第一光點及該第二光點之所接收繞射光束而在一偵測器處產生一偵測信號，其中該等繞射光束經由該第一光學裝置及該第二光學裝置收集；經由一光學元件接收來自該第一光學裝置及該第二光學裝置之該等繞射光束；經由一光學元件使該等繞射光束重組；及 分析該偵測信號以至少基於該偵測信號來判定該一或多個目標結構之一屬性。
  20. 一種微影設備，其包含：一照明設備，其經組態以照明一圖案化裝置之一圖案；一投影系統，其經組態以將該圖案之一影像投影至一基板上；及一度量衡或檢測系統，其包含：一照明系統，其經組態以產生一照明光束，一光學系統，其經組態以將該照明光束分離為一第一子光束及一第二子光束，一第一光學裝置，其經組態以接收該第一子光束，且將該第一子光束引導朝向一基板上之一第一光點，該基板具有一或多個目標結構，一第二光學裝置，其經組態以接收該第二子光束，且將該第二子光束引導朝向該基板上之一第二光點，其中該第一光點為與該第二光點不同的一位置，一偵測器，其經組態以自該第一光點及第二光點接收繞射光束，且產生一偵測信號，其中該等繞射光束經由該第一光學裝置及該第二光學裝置收集，一光學元件，其經組態以自該第一光學裝置及該第二光學裝置接收該等繞射光束，且使該等繞射光束重組，及一處理器，其經組態以分析該偵測信號以至少基於該偵測信號來判定該一或多個目標結構之一屬性。
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