TW201903533A - 輻射接收系統 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種用於一檢測裝置之輻射接收系統，其包含具有數個輸入之一光譜儀，該檢測裝置用以對微影基板上之目標結構執行量測以作為一微影製程之一部分。該輻射接收系統包含：複數個輸入，各輸入經配置以提供來自一目標結構之輻射；一第一光學元件，其可操作以接收來自該複數個輸入中之各者的輻射；一第二光學元件，其可操作以接收來自該第一光學元件之輻射且散射該輻射；及一第三光學元件，其可操作以將該散射輻射導引至一偵測器上。該第二光學元件可例如為使入射輻射繞射成一輸出輻射光譜之一反射繞射光柵。

Description

輻射接收系統

本發明係關於用於檢測裝置之輻射接收系統。

微影裝置為將所要圖案施加至基板上(通常施加至基板之目標部分上)之機器。微影裝置可用於(例如)積體電路(IC)之製造中。在該情況下，圖案化器件(其被替代地稱作光罩或倍縮光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上之電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包括晶粒之一部分、一個晶粒或若干晶粒)上。施加多個層(其各自具有特定圖案及材料組合物)以界定成品之功能器件及互連件。 在微影製程中，需要頻繁地對所產生結構進行量測(例如)以用於製程控制及驗證。用於進行此等量測之各種工具為吾人所知，包括常常用以量測臨界尺寸(CD)之掃描電子顯微鏡，及用以量測疊對(量測器件中之兩個層的對準準確度)之特殊化工具。最近，已開發用於微影領域中的各種形式之散射計。 已知散射計之實例常常依賴於專用度量衡目標之佈建。舉例而言，一方法可需要呈簡單光柵之形式的目標，該光柵足夠大以使得量測光束產生小於該光柵之光點(亦即，該光柵填充不足)。在所謂重建構方法中，可藉由模擬散射輻射與目標結構之數學模型的相互作用來計算光柵之屬性。調整該模型之參數直至經模擬相互作用產生與自真實目標所觀測之繞射圖案相似的繞射圖案為止。 除了藉由重建構進行特徵形狀之量測以外，亦可使用此裝置來量測基於繞射之疊對，如公開專利申請案US2006066855A1中所描述。使用繞射階之暗場成像的基於繞射之疊對度量衡實現對較小目標之疊對量測。此等目標可小於照明光點且可由晶圓上之產品結構圍繞。在諸如US2011102753A1及US20120044470A之眾多公開專利申請案中可找到暗場成像度量衡之實例。可使用複合光柵目標而在一個影像中量測多個光柵。已知散射計趨向於使用在可見或近IR波範圍內之光，此要求光柵比屬性實際上受到關注之實際產品結構粗略得多。可使用具有短得多之波長之深紫外線(DUV)或極紫外線(EUV)輻射來界定此等產品特徵。不幸地，此等波長通常不可用於或不能用於度量衡。由(例如)非晶碳製成之產品結構可對具有較短波長之輻射不透明。 通常，數個波長係用以量測度量衡目標。在給出用於微影製程中之大量材料的情況下，有必要使用增大數目個波長以便確保度量衡量測之足夠質量。然而，使用上文所描述之方法依序量測該等波長中之各者。此增加執行度量衡所需之時間，藉此減少不合需要的處理輸送量。 已提出利用光譜方法之散射計，然而，已知光譜儀不能夠同時適應需要用於散射量測之足夠高的光譜及空間解析度。

在本發明之第一方面中，提供一種用於接收由一目標結構散射之輻射的輻射接收系統，該輻射接收系統包含： 複數個輸入，各輸入經配置以提供來自一目標結構之輻射； 一第一光學元件，其可操作以接收來自該複數個輸入中之各者的輻射； 一第二光學元件，其可操作以接收來自該第一光學元件之輻射且散射該輻射；及 一第三光學元件，其可操作以將該散射輻射導引至一偵測器上。在本發明之第二態樣中，提供一種用於偵測由一目標結構散射之輻射的輻射偵測系統，該光學偵測系統包含： 至少一個偵測器；及 如上文所述之複數個輻射接收系統。 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。基於本文所含有之教示，額外實施例對於熟習相關技術者將顯而易見。

在詳細地描述本發明之實施例之前，有指導性的是呈現可供實施本發明之實施例之實例環境。 圖1在200處將微影裝置LA展示為實施大容量微影製造製程之工業設施的一部分。在本實例中，製造製程經調適用於在諸如半導體晶圓之基板上之半導體產品(積體電路)的製造。熟習此項技術者應瞭解，可藉由以此製程之變化形式處理不同類型之基板來製造廣泛多種產品。半導體產品之生產純粹用作現今具有大商業意義之實例。 在微影裝置(或簡言之，「微影工具(litho tool) 200)內，在202處展示量測站MEA且在204處展示曝光站EXP。在206處展示控制單元LACU。在此實例中，各基板造訪量測站及曝光站以被施加圖案。舉例而言，在光學微影裝置中，投影系統係用以使用經調節輻射及投影系統將產品圖案自圖案化器件MA轉印至基板上。此轉印係藉由在輻射敏感抗蝕劑材料層中形成圖案之影像來完成。 本文中所使用之術語「投影系統」應被廣泛地解譯為涵蓋適於所使用之曝光輻射或適於諸如浸潤液體之使用或真空之使用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。圖案化器件MA可為將圖案賦予至由圖案化器件透射或反射之輻射光束的光罩或倍縮光罩。熟知操作模式包括步進模式及掃描模式。眾所周知，投影系統可以多種方式與用於基板及圖案化器件之支撐件及定位系統合作，以將所要圖案施加至橫越基板之許多目標部分。可使用可程式化圖案化器件來代替具有固定圖案之倍縮光罩。輻射(例如)可包括在深紫外線(DUV)波帶或極紫外線(EUV)波帶中之電磁輻射。本發明亦適用於(例如)利用電子束之其他類型的微影製程，例如，壓印微影及直寫微影。 微影裝置控制單元LACU控制各種致動器及感測器之所有移動及量測以收納基板W及倍縮光罩倍縮光罩MA且實施圖案化操作。LACU亦包括用以實施與裝置之操作相關之所要計算的信號處理及資料處理能力。實務上，控制單元LACU將被實現為許多子單元之系統，各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。 在曝光站EXP處將圖案施加至基板之前，在量測站MEA處處理基板，使得可進行各種預備步驟。該等預備步驟可包括使用位階感測器來映射基板之表面高度，及使用對準感測器來量測基板上之對準標記的位置。對準標記係以規則柵格圖案標稱地配置。然而，歸因於產生標記之不準確度且亦歸因於基板之貫穿其處理而發生的變形，標記偏離理想柵格。因此，在裝置應以極高準確度在正確部位處印刷產品特徵的情況下，除了量測基板之位置及定向以外，對準感測器實務上亦必須詳細地量測橫越基板區域之許多標記之位置。裝置可屬於具有兩個基板台之所謂的雙載物台類型，該等基板台各自具有藉由控制單元LACU控制之定位系統。在曝光站EXP處曝光一個基板台上之一個基板的同時，可在量測站MEA處將另一基板裝載至另一基板台上，使得可進行各種預備步驟。因此，對準標記之量測極耗時，且提供兩個基板台會實現裝置之產出率的相當大的增加。若位置感測器IF在基板台處於量測站以及處於曝光站時不能夠量測基板台之位置，則可提供第二位置感測器以使得能夠在兩個站處追蹤基板台之位置。微影裝置LA可(例如)屬於所謂的雙載物台類型，其具有兩個基板台WTa及WTb以及兩個站-曝光站及量測站-在該兩個站之間可交換基板台。 在生產設施內，裝置200形成「微影製造單元(litho cell)」或「微影叢集(litho cluster)」之部分，該「微影製造單元」或「微影叢集」亦含有塗佈裝置208以用於將感光抗蝕劑及其他塗層施加至基板W以供裝置200圖案化。在裝置200之輸出側處，提供烘烤裝置210及顯影裝置212以用於將經曝光圖案顯影成實體抗蝕劑圖案。在所有此等裝置之間，基板處置系統負責支撐基板且將基板自一台裝置轉移至下一台裝置。常常被集體地稱作「塗佈顯影系統(track)」之此等裝置係在塗佈顯影系統控制單元之控制下，塗佈顯影系統控制單元自身受到監督控制系統SCS控制，監督控制系統SCS亦經由微影裝置控制單元LACU而控制微影裝置。因此，不同裝置可經操作以最大化產出率及處理效率。監督控制系統SCS接收配方資訊R，該配方資訊R極詳細地提供待執行以產生各經圖案化基板之步驟的定義。 一旦已在微影製造單元中施加及顯影圖案，就將經圖案化基板220轉移至諸如在222、224、226處所說明之其他處理裝置。廣泛範圍之處理步驟係藉由典型製造設施中之各種裝置予以實施。出於實例起見，在此實施例中，裝置222係蝕刻站，且裝置224執行蝕刻後退火步驟。將另外物理及/或化學處理步驟應用於另外裝置226，等等。可需要眾多類型之操作以製造真實器件，諸如，材料之沈積、表面材料特性之改質(氧化、摻雜、離子植入等等)、化學機械拋光(CMP)，等等。實務上，裝置226可表示在一或多個裝置中執行之一系列不同處理步驟。 眾所周知，半導體器件之製造涉及此處理之許多重複，以在基板上逐層地建置具有適當材料及圖案之器件結構。因此，到達微影叢集之基板230可為新近製備之基板，或其可為先前已在此叢集中或完全地在另一裝置中被處理之基板。相似地，取決於所需處理，離開裝置226之基板232可經返回以用於同一微影叢集中之後續圖案化操作，其可經指定以用於不同叢集中之圖案化操作，或其可為待發送以供切塊及封裝之成品。 產品結構之各層需要一組不同製程步驟，且用於各層處之裝置226可在類型方面完全地不同。此外，即使在待由裝置226應用之處理步驟在大型設施中標稱地相同的情況下，亦可存在並行地工作以對不同基板執行步驟226之若干假設相同的機器。此等機器之間的小設置差異或疵點可意謂其以不同方式影響不同基板。即使對於各層相對而言為共同的步驟，諸如蝕刻(裝置222)亦可由標稱地相同但並行地工作以最大化產出率之若干蝕刻裝置來實施。此外，實務上，不同層根據待蝕刻之材料的細節需要不同蝕刻製程，例如化學蝕刻、電漿蝕刻，且需要特定要求，諸如各向異性蝕刻。 可在其他微影裝置中執行先前及/或後續製程(如剛才所提及)，且可甚至在不同類型之微影裝置中執行先前及/或後續製程。舉例而言，器件製造製程中之在諸如解析度及疊對之參數方面要求極高之一些層相比於要求較不高之其他層可在更先進微影工具中予以執行。因此，一些層可曝光於浸潤型微影工具中，而其他層曝光於「乾式」工具中。一些層可曝光於在DUV波長下工作之工具中，而其他層係使用EUV波長輻射來曝光。 為了正確且一致地曝光由微影裝置曝光之基板，可需要檢測經曝光基板以量測諸如後續層之間的疊對誤差、線厚度、臨界尺寸(CD)等等之屬性。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中的一些或全部。將度量衡結果直接地或間接地提供至監督控制系統SCS。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度量衡以使得同一批次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良良率或被捨棄，藉此避免對已知有缺陷之基板執行進一步處理。在基板之僅一些目標部分有缺陷的狀況下，可僅對良好的彼等目標部分執行另外曝光。 圖1中亦展示度量衡裝置240，該度量衡裝置240經提供以用於在製造製程中之所要階段對產品之參數進行量測。現代微影生產設施中之度量衡裝置的常見實例為散射計(例如，角度解析散射計或光譜散射計)，且其可應用於在裝置222中之蝕刻之前量測在220處之經顯影基板之屬性。在使用度量衡裝置240的情況下，可判定(例如)諸如疊對或臨界尺寸(CD)之重要效能參數不滿足經顯影抗蝕劑中之指定準確度要求。在蝕刻步驟之前，存在經由微影叢集剝離經顯影抗蝕劑且重新處理基板220的機會。如亦眾所周知，藉由監督控制系統SCS及/或控制單元LACU 206隨著時間推移進行小調整，可使用來自裝置240之度量衡結果242在微影叢集中維持圖案化操作之準確效能，藉此最小化製得不合格產品且要求重工之風險。當然，度量衡裝置240及/或其他度量衡裝置(未展示)可應用於量測經處理基板232、234及入射基板230之屬性。 圖2之(a)示意性地展示實施所謂的暗場成像度量衡之檢測裝置之關鍵元件。該裝置可為單機器件，或併入於(例如)量測站處之微影裝置LA中抑或微影製造單元LC中。在整個裝置中具有若干分支之光軸係由點線O表示。圖2之(b)更詳細地說明目標光柵結構T及繞射射線。 如在介紹中引用之先前申請案中所描述，圖2之(a)之暗場成像裝置可為多用途角度解析散射計之部分，可代替光譜散射計使用多用途角度解析散射計或除了光譜散射計以外亦使用多用途角度解析散射計。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、彩色濾光器、偏振器及孔徑器件。經調節輻射遵循照明路徑，在照明路徑中，經調節輻射由部分反射表面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)，較佳地為至少0.9且更佳地為至少0.95。可視需要使用浸潤流體以獲得大於1的數值孔徑。多用途散射計可具有兩個或多於兩個量測分支。另外，實際裝置中將包括另外光學系統及分支，例如，以收集參考輻射以用於強度歸一化、擷取目標之粗略成像、聚焦等等。可在上文所提及之先前公開案中發現此等操作之細節。出於本發明之目的，僅詳細說明及描述暗場成像度量衡之所關注量測分支。 在暗場成像之收集路徑中，成像光學系統21使目標之影像形成於感測器23 (例如，CCD或CMOS感測器)上之基板W上。在收集路徑中之平面P'中提供孔徑光闌20。平面P'係與物鏡16之光瞳平面P (未展示)共軛的平面。孔徑光闌20亦可被稱作光瞳光闌。孔徑光闌20可採取不同形式，正如照明孔徑可採取不同形式一樣。孔徑光闌20與透鏡16之有效孔徑組合判定散射輻射之何種部分係用以在感測器23上產生影像。通常，孔徑光闌20用以阻擋零階繞射光束，使得形成於感測器23上之目標之影像僅自一階光束形成。在一階光束兩者經組合以形成影像之實例中，此影像將為所謂的暗場影像，其等效於暗場顯微法。然而，在本申請案中，一次僅成像第一階中之一者，如下文所解釋。將由感測器23擷取之影像輸出至影像處理器及控制器PU，影像處理器及控制器PU之功能將取決於正被執行之量測之特定類型。出於此目的，執行對目標結構之不對稱性的量測。不對稱性量測可與目標結構之知識組合以獲得用以形成該等目標結構之微影製程之效能參數的量測。可以此方式量測之效能參數包括例如疊對、焦點及劑量。 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，其經印刷成使得在顯影之後，長條係由固體抗蝕劑線形成。目標可為2-D光柵，其經印刷成使得在顯影之後，光柵係由抗蝕劑中之固體抗蝕劑導柱或通孔形成。長條、導柱或通孔可替代地被蝕刻至基板中。此等光柵中之各者係目標結構之實例，其屬性可使用檢測裝置進行探究。 可調整照明系統12之各種組件以在同一裝置內實施不同度量衡「配方」。除了選擇波長(顏色)及偏振作為特定者之特性以外，照明系統12亦可經調整以實施不同照明剖面。因為平面P''與物鏡16之光瞳平面P及偵測器19之平面共軛，所以平面P''中之照明剖面界定入射於上基板W上之光在光點S中的角度分佈。為了實施不同照明剖面，可在照明路徑中提供孔徑器件。孔徑器件可包含安裝於可移動滑件或輪上之不同孔徑。其可替代地包含可程式化空間光調變器。作為另外替代例，光纖可安置於平面P''中之不同部位處且選擇性地用於在其各別部位處遞送光或不遞送光。此等變化形式皆在上文所引用之文件中予以論述及例示。 在第一實例照明模式中，提供射線30a，使得入射角如在「I」處所展示，且由目標T反射之零階射線之路徑標註為「0」(不應與光軸「O」混淆)。在第二照明模式中，可提供射線30b，在此情況下將調換入射角與反射角。此等照明模式兩者皆將被辨識為離軸照明模式。可出於不同目的實施許多不同照明模式。 如圖2之(b)中更詳細地展示，作為目標結構之實例的目標光柵T經置放成使得基板W垂直於物鏡16之光軸O。在離軸照明剖面之狀況下，與軸線O成一角度而照射於光柵T上的照明射線I引起一零階射線(實線0)及兩個一階射線(點鏈線+1及雙點鏈線-1)。應記住，在運用填充過度的小目標光柵之情況下，此等射線僅為覆蓋包括度量衡目標光柵T及其他特徵之基板之區域的許多平行射線中之一者。因為照明射線30a之光束具有有限寬度(為接納有用量之光所必要)，所以入射射線I事實上將佔據一角度範圍，且繞射射線0及+1/-1將稍微散開。根據小目標之點散佈函數，各階+1及-1將跨越角度範圍進一步散佈，而非如所展示之單一理想射線。 亦參看圖2之(a)，在射線30a之第一照明模式下，來自目標光柵之+1階繞射射線將進入物鏡16且促成記錄於感測器23處之影像。當使用第二照明模式時，射線30b以與射線30b相反之角度入射，且因此-1階繞射射線進入物鏡且促成影像。當使用離軸照明時，孔徑光闌20阻擋零階輻射。如先前公開案中所描述，可在X方向及Y方向上用離軸照明界定照明模式。 藉由比較在此等不同照明模式下之目標光柵之影像，可獲得不對稱性量測。替代地，可藉由保持同一照明模式但旋轉目標來獲得不對稱性量測。雖然展示離軸照明，但可替代地使用目標之同軸照明，且可使用經修改之離軸孔徑20將繞射光之實質上僅一個一階傳遞至感測器。在另一實例中，使用稜鏡來代替孔徑光闌20，稜鏡具有將+1及-1階轉向至感測器23上之不同部位以使得其可被偵測及比較而無需兩個依序影像擷取步驟的效應。上文所提及之公開專利申請案US2011102753A1中揭示此技術，該專利申請案之內容據此以引用方式併入。代替一階光束或除了一階光束以外，二階、三階及高階光束(圖2中未展示)亦可用於量測中。作為另一變體，離軸照明模式可保持恆定，而目標自身在物鏡16之下旋轉180度以使用相反繞射階來擷取影像。 圖3描繪根據已知實務形成於基板W上之複合目標。該複合目標包含緊密定位在一起之四個光柵32至35，使得其將皆在由度量衡裝置之照明光束形成之量測光點S內。圓圈31指示基板W上之光點S之範圍。四個目標因此皆被同時地照明且同時地成像於感測器23上。在專用於疊對量測之實例中，光柵32至35自身為由在形成於基板W上之半導體器件之不同層中圖案化之上覆光柵形成的複合光柵。光柵32至35可具有經不同偏置之疊對偏移，以便促進量測經形成有複合光柵之不同部分的層之間的疊對。光柵32至35亦可在其定向方面不同(如所展示)，以便使入射輻射在X方向及Y方向上繞射。在一個實例中，光柵32及34為分別具有為+d、-d之偏置的X方向光柵。此意謂光柵32使其上覆組件經配置成使得若其兩者確切地印刷於其標稱部位處，則該等組件中之一者將相對於另一者偏移達距離d。光柵34使其組件經配置成使得若被完美地印刷於其標稱部位處，則將存在為d但在與第一光柵等等相對之方向上的偏移。光柵33及35為分別具有偏移+d及-d之Y方向光柵。可在由感測器23擷取之影像中識別此等光柵之單獨影像。雖然說明四個光柵，但另一實施例可能需要更大矩陣以獲得所要準確度。 圖4展示在圖2之(a)之裝置中使用圖3之目標且使用同時在X及Y兩個定向上提供離軸照明之照明剖面的情況下可形成於感測器23上且由感測器23偵測到之影像實例。暗矩形40表示感測器上之影像場，在該影像場內，使基板上之經照明光點31成像至對應的圓形區域41中。在此區域41內，矩形區域42至45表示小目標光柵32至35之影像。若光柵位於產品區域中，則在此影像場之周邊中亦可見產品特徵。影像處理器及控制器PU使用圖案辨識來處理此等影像以識別光柵32至35之單獨影像42至45。以此方式，該等影像不必在感測器框架內之特定部位處極精確地對準，此極大地改良量測裝置整體上之產出率。然而，若成像過程橫越影像場經受非均一性，則繼續存在針對準確對準之需要。在本發明之一個實施例中，識別四個位置P1至P4，且使光柵與此等已知位置儘可能地對準。 一旦已識別光柵之單獨影像，就可(例如)藉由平均化或求和經識別區域內之經選擇像素強度值來量測彼等個別影像之強度。影像之強度及/或其他屬性可彼此相比較以同時針對四個或多於四個光柵獲得不對稱性之量測。可將此等結果與目標結構及偏置方案之知識組合，以量測微影製程之不同參數。疊對效能為此參數之重要實例，且為兩個微影層之側向對準之度量。更具體言之，可將疊對界定為例如底部光柵之頂部的中心與對應頂部光柵之底部的中心之間的側向位差。為了獲得微影製程之其他參數之量測，可使用不同目標設計。再次，可將目標設計及偏置方案之知識與不對稱性量測組合以獲得所要效能參數之量測。舉例而言，目標設計已知用於自以此方式獲得之不對稱性量測獲得劑量或焦點之量測。 通常，使用複數個波長執行在諸如圖2中所展示之檢測裝置的檢測裝置中執行的量測。此係由於沈積於基板上之層之增大數目及材料之類型。一些半導體材料在特定波長下可部分地或完全不透明，因此需要使用複數個波長以確保量測具有足夠質量。然而，隨著層之數目增大，愈加難以偵測任何內埋式對準或量測標記或目標。此又可需要進一步增大用於量測中之所需波長的數目。 在使用通常已知的方法的情況下，諸如圖2之檢測裝置，通常按依序方式量測複數個波長中之各者。因此，總量測時間與所用的波長數目成正比。因為量測時間直接地影響微影系統之生產產出率，所以需要最小化執行量測所使用之時間量。 為了縮減量測時間，已實現有可能藉由使用輻射接收系統而同時實行數目量測，輻射接收系統包含用以接收來自目標結構而非圖2中所展示之已知配置之輻射的光譜儀。 圖5及圖6說明輻射接收系統之實施方案，該輻射接收系統包含用於檢測裝置中以例如對目標結構執行量測的光譜儀。 在本實例中，複數個光纖具有輸入端502，其經定位以便接收來自目標結構，例如，諸如圖3中所展示之目標的輻射。在本實例中，光纖之輸入端以具有正方形組態之陣列504的方式配置，但應瞭解，其他組態同樣可很好地使用。自目標結構接收到之輻射506的輪廓，如在圖4中所描述，上覆於光纖陣列。 光纖之輸出端經重新配置成光纖之一或多個線性陣列508、608。接著將線性陣列耦接至光譜儀512、612之數個對應輸入510、610。實際上，光纖將在其輸入端處接收到之輻射轉移至位於其輸出端處之光譜儀。通常，取決於光譜儀之特定類型及特性，光譜儀包含數個輸入。應瞭解，原則上，可將任何合適數目個線性陣列提供至光譜儀之輸入。在一些實例中，提供對應於輸入之數目的數個線性陣列。在一些實例中，所提供之線性陣列的數目取決於入射輻射之至少一個特性及/或光譜儀之一或多個光學元件之至少一個特性。在另外其他實例中，所提供之線性陣列的數目取決於待量測之特定屬性。舉例而言，在需要量測若干繞射階的情況下，個別繞射階必須在到達偵測器時予以分離。 在光譜儀中，一或多個線性陣列之光纖輸入中之各者將產生分離光譜514、614，其形成於例如合適偵測器516、616之表面上。實際上，各光纖輸入實質上充當點輻射源，其係由光譜儀以明確界定的方式進行繞射。基於接收到之光譜及對光纖陣列之個別光纖輸入之位置的瞭解，可組合接收到之輻射的影像。 特別轉至圖6，說明用於輻射接收系統中之已知光譜儀的示意性描繪。光譜儀包含第一光學元件620，其自輸入610接收輻射且使該輻射朝向第二光學元件622反射。第二光學元件可操作以散射自第一光學元件接收到之輻射並反向導引散射輻射朝向第一光學元件620。第二光學元件可使輻射以任何合適方式散射。在一些實例中，第二光學元件包含取決於輻射之波長而使入射輻射繞射之繞射光柵。通常，第二光學元件將可操作以使入射輻射繞射成輻射光譜，但應瞭解，可設想數種實施方案。隨後導引散射輻射朝向偵測器616。在本實例中，第一光學表面及第二光學表面兩者皆為實質上球面。 應瞭解，圖6中所展示之光譜儀純粹用於說明輻射接收系統之原理的目的，且由此並非意欲以任何方式具限制性。熟習此項技術者可設想已知光譜儀類型之眾多特定實施方案。舉例而言，已提出所謂的「Offner」光譜儀。。替代地，已提出所謂的「Czerny-Turner」光譜儀。 然而，已知光譜儀具有數個缺點。詳言之，已知光譜儀限於某一長度及最大數目個輸入。舉例而言，「Offner」光譜儀僅接受單一輸入。「Czerny-Turner」光譜儀具有極有限「視場」，其大大限制輸入長度。此對可使用之最大數目個光纖產生實體限制，此係因為各輸入可僅容納某一數目個光纖。此又限制可在量測期間獲得的最大解析度。 圖7說明根據本發明之用於自目標結構接收輻射之例示性輻射偵測系統712。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7之元件係運用相似於用於圖6中之元件符號但具有前綴「7」而非「6」的元件符號予以標註。 該輻射接收系統包含：複數個輸入710，各輸入經配置以提供來自目標結構之輻射；第一光學元件720，其可操作以接收來自該複數個輸入中之各者的輻射；第二光學元件722，其可操作以接收來自第一光學元件之輻射且散射該輻射；以及第三光學元件724，其可操作以將散射輻射導引至偵測器716上。第二光學元件可使輻射以任何合適方式散射。在一實例中，第二光學元件包含將入射輻射繞射成輸出輻射光譜之反射繞射光柵。 第一光學元件、第二光學元件或第三光學元件中之各者可具有具備任何合適形狀之光學表面。在一些實例中，第一光學元件、第二光學元件或第三光學元件中之至少一者具有第一表面形狀。在一特定實例中，第一表面形狀係實質上環形形狀。在其他實例中，第一表面形狀係以下各者中之一者：球面；抛物面；圓柱形；或高階非球面。在一些實例中，第一光學元件、第二光學元件或第三光學元件中之至少一者之光學表面與該第一光學元件、該第二光學元件或該第三光學元件中之至少另一者之光學表面同心。 在一些實例中，第一光學組件、第二光學組件或第三光學組件之光學表面中之一或多者具有可修改的幾何形狀。此允許修改及調諧光譜儀，例如以考量輻射參數或特性之改變或校正光學異常或誤差(例如，像差)。此外，在一些實例中，此允許容納大「視場」。可以任何合適方式實施可修改的幾何形狀。在一些實例中，可直接修改光學組件之光學表面以便改變光學表面自身之幾何形狀。在一特定實例中，第一光學元件、第二光學元件或第三光學元件中之一或多者的光學表面可為MEMS鏡面。在另一特定實例中，第一光學元件、第二光學元件或第三光學元件中之一或多者的光學表面可為薄膜鏡面。在其他實例中，可藉由使用修改元件(例如，光楔或其他透射元件)來修改該等光學組件中之一或多者的光學表面。 回應於任何合適參數或要求，可修改可修改的幾何形狀。舉例而言，回應於輻射光譜之改變或考量在量測下目標結構之特定特性，可調整可修改的幾何形狀。在另一實例中，可調整可修改的幾何形狀以考量檢測裝置之已知缺陷或光學假影。特定言之，可使用可修改的幾何形狀來校正或調整以下各者，但不限於：空間解析度；光譜解析度；光譜範圍；光譜儀之視場；及光學像差。 可以任何合適間隔調整可修改的幾何形狀。在一些實例中，僅在基板批次之間調整可修改的幾何形狀。在其他實例中，針對在量測下各個別基板調整可修改的幾何形狀。在另外其他實例中，連續地調整可修改的幾何形狀，例如以校正暫態效應或光學假影(例如，光學組件中之一或多者的加熱誘發效應)。 可以任何合適方式將來自目標結構之輻射遞送至輸入。在上文所描述之實例中，藉助於一或多個光纖將輻射自目標結構傳輸至光譜儀。應瞭解，儘管圖中未展示，但可使用額外或替代光學組件將輻射自目標結構導引至輻射接收系統。 圖8說明光纖808之第一例示性配置，其中將微透鏡809定位於該等光纖中之各者的輸出端處。微透鏡允許在輻射光束到達輻射接收系統之輸入810之前進行調適或修改。在一些實例中，微透鏡中之一或多者可包含具有可修改的幾何形狀之光學表面。應瞭解，圖8中所展示之微透鏡僅為例示性，且替代例或額外光束整形組件同樣可很好地使用。 在上文所論述之實例中，線性光纖陣列已用作輻射接收系統之輸入，各陣列包含複數個光纖。圖9之(a)中說明典型情形，其展示以線性配置的形式配置於輻射接收系統之輸入910處的複數個光纖908。各光纖在兩個相鄰光纖之間等距地間隔開(如圖形930a中所說明，圖形930a指示鄰近光纖之間的間距932a)。通常，為了在給定輸入處容納最高數目個光纖，光纖可儘可能緊密地配置於輸入處。在大多數情形中，此配置可為較佳的，此係因為其確保最高數目個光纖可用以向光譜儀之特定輸入提供輻射。 然而，可能存在簡單線性組態不合需要或不利的情形。舉例而言，光纖之緊密封裝組態可增大光纖之間發生串擾效應的風險。為了減輕或對抗此等效應，在一些實例中，複數個隙縫中之至少一者的複數個光纖可根據分佈函數沿著至少一個隙縫之長度而分佈。 在圖9之(b)中所展示之實例中，光纖908根據分佈函數而分佈(如圖形930a中所展示，圖形930a指示鄰近光纖之間的間距932b)。在本實例中，選擇分佈函數以使得相鄰光纖之間的間距隨著光纖之距離自組態之中心增大而線性地增大。應瞭解，原則上，可以實施其他分佈函數。 圖9之(c)說明另一實例，其中光纖之第一部分與相鄰光纖間隔開第一距離，且光纖之第二部分與相鄰光纖間隔開第二距離(如圖形930c中所展示，其指示鄰近光纖之間的間距932c)。 在上文所描述之實例中，輻射接收系統已包含單一光譜儀。然而，在一些情況下，一致地利用複數個光譜儀操作可為合乎需要或有利的。 現在將參考圖10之(a)至圖10之(c)論述第一例示性光學系統1000，該第一例示性光學系統1000包含第一輻射接收系統1012a及第二輻射接收系統1012b。出於與圖7之比較的簡易起見，相似於圖7之對應元件的圖10之元件係運用相似於用於圖7中之元件符號但具有前綴「10」而非「7」的元件符號予以標註。第一輻射接收系統及第二輻射接收系統兩者皆與圖7中所展示之輻射接收系統大體上相同。然而，應瞭解，可設想複數個特定實施方案。此等實施方案中之一些可包含圖7至圖9中之任一者中所展示之實例之特徵中的一些或全部。 在圖10之(a)中所展示之實例中，第一輻射接收系統及第二輻射接收系統經配置以便向共用偵測器1016提供輻射。詳言之，輻射接收系統中之各者向偵測器之分離部分提供輻射。存在可供有利地利用此操作之數種可能的方式及實施方案，現在將描述其中之兩者。 圖10之(b)說明第一例示性實施方案，其中第一輻射接收系統之輸入1010a經配置以便自目標結構之第一部分1040a接收輻射1006a，且其中第二輻射接收系統之輸入1010b經配置以自目標結構之第二部分1040b接收輻射1006b。此配置允許藉由使用僅單一偵測器而使目標結構或目標區域成像於基板上，其無法全部成像。 圖10之(c)說明第二例示性實施方案，其中第一輻射接收系統之輸入1010a經配置以便自第一目標結構1042接收輻射1006a，且其中第二輻射接收系統之輸入1010b經配置以自第二目標結構1044接收輻射1006b。此配置允許同時量測複數個目標結構或區域。此縮減量測步驟所需之總體時間，其增大微影系統之總體產出率。 圖11中展示第二例示性光學系統，其包含複數個光譜儀。出於與圖7之比較的簡易起見，相似於圖7之對應元件的圖11之元件係運用相似於用於圖7中之元件符號但具有前綴「11」而非「7」的元件符號予以標註。 在此實例中，自基板之表面上之目標結構1140 (或其他目標區域)接收輻射。接收到之輻射係由光學分裂器1150接收，光學分裂器1150可操作以將輻射分裂成第一部分1106a及第二部分1106b。隨後，第一部分係由第一輻射接收系統1112a接收，且第二部分係由第二輻射接收系統1112b接收。 光學分裂器可採取任何適合形式且可以任何合適方式實施。在一實例中，光學分裂器包含雙色鏡。雙色鏡可操作以將輸入光譜1052劃分成第一部分1054及第二部分1056。在一些實例中，雙色鏡傳輸波長低於特定臨限波長λ之輻射，且使波長高於臨限波長之輻射反射。在其他實例中，雙色鏡傳輸高於臨限波長之所有波長且使低於臨限波長之波長反射。 藉由基於輻射之一或多個特性而將接收到之輻射分裂成複數個輻射組分，可改良量測製程(例如，改良量測結果之準確度)，或可評估複數個特定參數。 儘管兩個前述實例中僅展示兩個輻射接收系統，但將實現此僅出於例示性及簡潔性之目的。原則上，可使用任何合適數目個輻射接收系統以及適當數目個對應的額外光學組件。 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界定產生於基板上之圖案。可將圖案化器件之構形壓入至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。在抗蝕劑被固化之後，將圖案化器件移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。 相對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，波長為或為約365奈米、355奈米、248奈米、193奈米、157奈米或126奈米)及極紫外線(EUV)輻射(例如，波長介於5至20奈米的範圍內)，以及諸如離子束或電子束之粒子束。 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。 特定實施例之前述描述將充分地揭露本發明之一般性質，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。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。 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。

0‧‧‧零階射線/繞射射線

+1‧‧‧一階射線/繞射射線/階

-1‧‧‧一階射線/繞射射線/階

11‧‧‧輻射源

12‧‧‧照明系統

15‧‧‧部分反射表面

16‧‧‧顯微鏡物鏡/透鏡

20‧‧‧孔徑光闌/離軸孔徑

21‧‧‧成像光學系統

23‧‧‧感測器

30a‧‧‧照明射線

30b‧‧‧射線

31‧‧‧範圍/經照明光點

32‧‧‧目標光柵

33‧‧‧目標光柵

34‧‧‧目標光柵

35‧‧‧目標光柵

40‧‧‧影像場

41‧‧‧圓形區域

42‧‧‧矩形區域/影像

43‧‧‧矩形區域/影像

44‧‧‧矩形區域/影像

45‧‧‧矩形區域/影像

200‧‧‧微影裝置/微影工具

202‧‧‧量測站MEA

204‧‧‧曝光站EXP

206‧‧‧微影裝置控制單元LACU

208‧‧‧塗佈裝置

210‧‧‧烘烤裝置

212‧‧‧顯影裝置

220‧‧‧基板

222‧‧‧處理裝置

224‧‧‧處理裝置

226‧‧‧處理裝置/步驟

230‧‧‧基板

232‧‧‧基板

234‧‧‧基板

240‧‧‧度量衡裝置

242‧‧‧度量衡結果

502‧‧‧輸入端

504‧‧‧陣列

506‧‧‧輻射

508‧‧‧陣列

510‧‧‧輸入

512‧‧‧光譜儀

514‧‧‧光譜

516‧‧‧偵測器

608‧‧‧陣列

610‧‧‧輸入

612‧‧‧光譜儀

614‧‧‧光譜

616‧‧‧偵測器

620‧‧‧第一光學元件

622‧‧‧第二光學元件

710‧‧‧輸入

712‧‧‧輻射偵測系統

716‧‧‧偵測器

720‧‧‧第一光學元件

722‧‧‧第二光學元件

724‧‧‧第三光學元件

808‧‧‧光纖

809‧‧‧微透鏡

810‧‧‧輸入

908‧‧‧光纖

910‧‧‧輸入

930a‧‧‧圖形

930c‧‧‧圖形

932a‧‧‧間距

932b‧‧‧間距

932c‧‧‧間距

1000‧‧‧光學系統

1006a‧‧‧輻射

1006b‧‧‧輻射

1010a‧‧‧輸入

1010b‧‧‧輸入

1012a‧‧‧第一輻射接收系統

1012b‧‧‧第二輻射接收系統

1016‧‧‧偵測器

1040a‧‧‧第一部分

1040b‧‧‧第二部分

1042‧‧‧第一目標結構

1044‧‧‧第二目標結構

1052‧‧‧輸入光譜

1054‧‧‧第一部分

1056‧‧‧第二部分

1106a‧‧‧第一部分

1106b‧‧‧第二部分

1112a‧‧‧第一輻射接收系統

1112b‧‧‧第二輻射接收系統

1140‧‧‧目標結構

1150‧‧‧光學分裂器

I‧‧‧照明射線/入射射線

LA‧‧‧微影裝置

MA‧‧‧圖案化器件/倍縮光罩

O‧‧‧光軸

P'‧‧‧平面

P''‧‧‧平面

PU‧‧‧影像處理器及控制器

R‧‧‧配方資訊

S‧‧‧量測光點

SCS‧‧‧監督控制系統

T‧‧‧目標光柵結構/度量衡目標光柵

W‧‧‧基板

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，對應參考符號指示對應部分，且在該等圖式中： 圖1描繪形成用於半導體器件之生產設施的微影裝置以及其他裝置； 圖2之(a)及圖2之(b)示意性地說明適用於執行已知的暗場成像檢測方法之檢測裝置； 圖3說明包括數個個別目標光柵之複合度量衡目標； 圖4說明由圖2之裝置擷取的圖3之目標的影像； 圖5係可用於圖2之裝置中之輻射接收系統的示意圖； 圖6說明可用於圖5之輻射接收系統中的已知第一實例； 圖7展示可用於根據本發明之一實施例的圖5之輻射接收系統中之光譜儀的實例； 圖8說明將輻射遞送至光譜儀之輸入的光纖陣列； 圖9之(a)至圖9之(c)展示數個例示性光纖組態； 圖10之(a)至圖10之(c)說明包含複數個光譜儀之第一例示性光學系統；且 圖11說明包含複數個光譜儀之第二例示性光學系統。

Claims (14)

1. 一種用於接收由一目標結構散射之輻射的輻射接收系統，其包含： 複數個輸入，各輸入經配置以提供來自一目標結構之輻射； 一第一光學元件，其可操作以接收來自該複數個輸入中之各者的輻射； 一第二光學元件，其可操作以接收來自該第一光學元件之輻射且散射該輻射；及 一第三光學元件，其可操作以將該散射輻射導引至一偵測器上。
2. 如請求項1之輻射接收系統，其中該第一光學元件、該第二光學元件或該第三光學元件中之至少一者具有具備一第一表面形狀之一光學表面。
3. 如請求項2之輻射接收系統，其中該第一光學元件、該第二光學元件或該第三光學元件中之至少一者具有一實質上環形光學表面。
4. 如請求項1至3中任一項之輻射接收系統，其中該第一光學元件、該第二光學元件或該第三光學元件中之至少一者之一光學表面與該第一光學元件、該第二光學元件或該第三光學元件中之至少另一者之一光學表面同心。
5. 如請求項1至3中任一項之輻射接收系統，其中該第一光學組件、該第二光學組件或該第三光學組件中之至少一者包含具有一可修改的幾何形狀之一光學表面。
6. 如請求項1至3中任一項之輻射接收系統，其進一步包含經配置以接收來自該目標結構之散射輻射的複數個光纖，且其中該等輸入經配置以收納該複數個輸入光纖。
7. 如請求項6之輻射接收系統，其中該複數個輸入光纖中之各者包含一微透鏡。
8. 如請求項6之輻射接收系統，其中由複數個隙縫中之至少一者收納的該複數個光纖中之至少一者的該等光纖沿著該隙縫之長度均勻地分佈。
9. 如請求項6之輻射接收系統，其中由該複數個隙縫中之至少一者收納的該複數個光纖中之至少一者的該等光纖根據一分佈函數沿著該隙縫之該長度而分佈。
10. 如請求項9之輻射接收系統，其中該分佈函數實質上為一鐘形曲線。
11. 一種用於偵測由一目標結構散射之輻射的輻射偵測系統，該光學偵測系統包含： 至少一個偵測器；及 複數個如請求項1至10中任一項之輻射接收系統。
12. 如請求項11之輻射偵測系統，其中該複數個輻射接收系統中之各者經配置以將該散射輻射導引至該至少一個偵測器上。
13. 如請求項11之輻射偵測系統，其包含： 一第一偵測器； 一第二偵測器； 一第一輻射接收系統；及 一第二輻射接收系統， 其中該第一輻射接收系統經配置以將該散射輻射導引至該第一偵測器上，且 其中該第一輻射接收系統經配置以將該散射輻射導引至該第二偵測器上。
14. 如請求項11至13中任一項之輻射偵測系統，其進一步包含一光學分裂器，該光學分裂器可操作以接收來自該目標結構之該輻射，且將該接收到之輻射之一第一部分導引至至少一第一輻射接收系統，且將該接收到之輻射之一第二部分導引至至少一第二輻射接收系統。