TW201935088A

TW201935088A - 二維繞射光柵

Info

Publication number: TW201935088A
Application number: TW108102628A
Authority: TW
Inventors: 葛路特彼得克里斯坦德; 喬納斯喬可巴斯麥修斯巴賽曼; 德瑞克雲傑張; 亞辛喬賀瑞
Original assignee: 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司
Priority date: 2018-01-31
Filing date: 2019-01-24
Publication date: 2019-09-01
Also published as: JP2021513096A; CN111670351A; KR20200111259A; US12007590B2; US20200363573A1; NL2021357A; WO2019149467A1; KR102738133B1; JP7312755B2; TWI865438B

Abstract

一種用於判定一投影系統之一像差映圖之一相位步進量測系統的一二維繞射光柵包含具備一正方形通孔陣列之一基板，其中該繞射光柵係自撐式的。應瞭解，對於具備應係自撐式之一正方形通孔陣列的一基板，至少一些基板材料設置於各通孔與鄰近通孔之間。一種設計用於判定一投影系統之一像差映圖之一相位步進量測系統之一二維繞射光柵的方法包含：選擇該二維繞射光柵之一一般幾何結構，該一般幾何結構具有至少一個參數；及選擇該至少一個參數之產生該二維繞射光柵之一光柵效率映圖以便控制對一相位步進信號之一第一諧波之貢獻的值。

Description

二維繞射光柵

本發明係關於一種用於判定投影系統之像差映圖之相位步進量測系統的二維繞射光柵，且係關於用於設計此二維繞射光柵之方法。特定言之，本發明係關於一種用於剪切相位步進干涉式量測系統之二維繞射光柵。

微影設備係經建構以將所要圖案施加至基板上之機器。微影設備可用於例如積體電路(integrated circuit，IC)之製造中。舉例而言，微影設備可將圖案化裝置(例如，光罩)處之圖案投影至設置於基板上之一層輻射敏感材料(抗蝕劑)上。

為了將圖案投影於基板上，微影設備可使用電磁輻射。此輻射之波長判定可形成於基板上之特徵之最小大小。相比於使用例如具有193 nm之波長之輻射的微影設備，使用具有在4 nm至20 nm之範圍內之波長(例如，6.7 nm或13.5 nm)之極紫外線(extreme ultraviolet，EUV)輻射的微影設備可用以在基板上形成較小特徵。

使用投影系統將已藉由圖案化裝置而圖案化之輻射聚焦至基板上。投影系統可引入光學像差，此使得形成於基板上之影像自所要影像(例如，圖案化裝置之繞射受限影像)偏離。

可能需要提供用於準確地判定由投影系統引起之此類像差使得可更佳地控制此等像差的方法及設備。

根據本發明之一第一態樣，提供一種用於判定一投影系統之一像差映圖之一相位步進量測系統的二維繞射光柵，該繞射光柵包含具備一正方形通孔陣列的一基板，其中該繞射光柵係自撐式的。

應瞭解，對於具備應係自撐式之一正方形通孔陣列的一基板，至少一些基板材料設置於各通孔與鄰近通孔之間。

因為該二維繞射光柵係自撐式的，所以其不需要例如一透射支撐層。因此，本發明之第一態樣尤其有益於用於判定使用EUV輻射之一投影系統之一像差映圖的一相位步進量測系統中，此係因為使用此透射支撐層將顯著地減小由該二維繞射光柵透射之EUV輻射的量。

該基板可包含：一支撐層；及一輻射吸收層，且該等通孔可延伸穿過該支撐層及該輻射吸收層兩者。

舉例而言，該支撐層可由SiN形成。舉例而言，該輻射吸收層可由諸如鉻(Cr)、鎳(Ni)或鈷(Co)之一金屬形成。

該二維繞射光柵之幾何結構可經配置以產生一光柵效率映圖，在假定該二維繞射光柵將搭配包含具有一50%工作循環之一一維繞射光柵之一第一經圖案化區一起使用的情況下，該光柵效率映圖減小對一相位步進信號之一諧波之高於一臨限值的貢獻數目。

該諧波可係該相位步進信號之第一諧波。

該二維繞射光柵之幾何結構可經配置以產生一光柵效率映圖，在假定該二維繞射光柵將搭配包含具有一50%工作循環之一二維棋盤繞射光柵之一第一經圖案化區一起使用的情況下，該光柵效率映圖減小對一相位步進信號之一諧波之高於一臨限值的貢獻數目。

該諧波可係該相位步進信號之第一諧波。

應瞭解，用於判定一投影系統之一像差映圖的一相位步進量測系統(或一相位步進側向剪切干涉式量測系統)通常包含安置於該投影系統之一物件平面上之一第一光柵或經圖案化區、及包含安置於該投影系統之一影像平面上之一第二光柵或經圖案化區的一感測器設備。由該第一光柵產生之繞射光束可被稱作第一繞射光束，且由該第二光柵產生之繞射光束可被稱作第二繞射光束。

考慮到由該投影系統應用之任何減小因數，該第一經圖案化區之間距與該第二經圖案化區之間距在一剪切方向上匹配，使得該第二經圖案化區在該剪切方向上之間距(其可根據該第一態樣)係該第一經圖案化區在該剪切方向上之間距的一整數倍，或替代地，係該第一經圖案化區在該剪切方向上之間距應係該第二經圖案化區在該剪切方向上之間距的一整數倍。

在一剪切方向上移動該第一及第二經圖案化區中之至少一者使得由該輻射偵測器之各部分接收到之輻射的一強度依據該剪切方向上之移動而變化以便形成一振盪信號(亦稱為一相位步進信號)。

舉例而言，此振盪相位步進信號之第一諧波僅取決於產生於源自該第一經圖案化區之就階數而言相差±1之繞射光束之(該二維繞射光柵之)空間相干繞射光束之間的干擾之貢獻。

該二維繞射光柵之幾何結構可經配置以產生抑制第(n, m)繞射階之光柵效率的一光柵效率映圖，其中n或m係一非零偶數。

此光柵幾何結構適合於搭配一第一經圖案化區一起使用，由該第一經圖案化區界定之剪切及非剪切方向與該二維光柵之一單位單元呈45°安置，該第一經圖案化區具有係該二維繞射光柵在該剪切方向上之一間距(其可被稱作該二維光柵之一偽間距)之一半的一間距(考慮由投影系統應用之任何減小因數)，以便將限制對該振盪相位步進信號之第一諧波之顯著貢獻的數目。

又假定一第一經圖案化區包含具有一50%工作循環之一一維繞射光柵，藉由使該第二經圖案化區之散射效率曲線與該二維繞射光柵之由該第一經圖案化區之±1階繞射光束之散射效率加權之散射效率曲線重疊的一第二複本，可判定所有第二繞射光束對之貢獻於該振盪相位步進信號之第一諧波的干擾強度。又，此複本在該剪切方向上移位第一繞射光柵之1個繞射階，其等於該二維繞射光柵之2個偽繞射階(在該剪切方向上，該等偽繞射階使用該偽間距來定義)。

在第(n, m)繞射階之該光柵效率係零的限制下，其中n或m係一非零偶數，僅存在對該振盪相位步進信號之第一諧波的四個干擾貢獻。

該等通孔可係正方形孔隙，該等正方形孔隙之一長度係鄰近通孔之中心之間的距離之一半，該等正方形孔隙之側平行於該正方形通孔陣列之軸線。

此光柵幾何結構可被稱作一格子布圖案。此幾何結構使得第(n, m)繞射階之該光柵效率係零，其中n或m係一非零偶數。當此二維光柵之該單位單元與由一第一經圖案化區界定之一剪切方向呈45°安置時，具有係該二維繞射光柵之該剪切方向上之一間距的一半之一間距的該第一經圖案化區(考慮由該投影系統應用之任何減小因數)，僅存在對該振盪相位步進信號之第一諧波的四個干擾貢獻。

該二維繞射光柵之幾何結構可經配置以產生抑制第(n, m)繞射階之光柵效率的一光柵效率映圖，其中n±m係除了第(0, 0)繞射階之外的一偶數。

包含一棋盤光柵之一二維繞射光柵具有一繞射效率圖案，其中第(n, m)繞射階之光柵效率在n±m係一偶數時係零。當搭配包含具有一50%工作循環之一一維繞射光柵的一第一經圖案化區一起使用時，此產生一尤其有利的相位步進量測系統，其中對該相位步進信號之第一諧波僅存在兩個貢獻，該兩個貢獻相同干擾強度。

應瞭解，歸因於機械及熱考量，可能需要為該二維繞射光柵提供一替代性一般幾何結構。然而，藉由在n±m係一偶數時選擇該至少一個參數之最小化一或多個第(n, m)繞射階之光柵效率的值，最小化一棋盤光柵之一或多個繞射階之將係零的光柵效率。

該等通孔可係大體上八邊形的，其由與該正方形通孔陣列之軸線按45°定向之一正方形形成，且具有匹配鄰近通孔之中心之間的一距離之一對角線尺寸，該正方形之四個角中的每一者已截斷以便在各對鄰近通孔之間形成該基板之一大體上矩形連接部分。

此提供類似於一棋盤光柵之一配置，但其中提供連接部分或側桿以確保該光柵係自撐式的。

應瞭解，此類連接部分之所需以便確保該光柵係自撐式的尺寸可取決於該基板之厚度。

各對鄰近通孔之間的該基板之該大體上矩形連接部分的一寬度可係鄰近通孔之中心之間的距離之大致10%。

舉例而言，各對鄰近通孔之間的該基板之該大體上矩形連接部分的一寬度可介於鄰近通孔之中心之間的距離之5%與15%之間，例如鄰近通孔之中心之間的距離之8%與12%之間。

該二維繞射光柵之幾何結構可經配置以產生抑制一或多個繞射階之一光柵效率的一光柵效率映圖，該一或多個繞射階係第(n, m)繞射階，其中n±m係一偶數。

該二維繞射光柵之幾何結構可經配置以抑制(±2, 0)及(0,±2)繞射階。舉例而言，該正方形陣列中之該等通孔可係圓形的，且該等圓形孔隙之半徑與鄰近孔隙之中心之間的距離之一比率可係大致0.3。

該二維繞射光柵之幾何結構可經配置以抑制(±1, ±1)繞射階。舉例而言，該正方形陣列中之該等通孔可係圓形的，且該等圓形孔隙之半徑與鄰近孔隙之中心之間的距離之一比率可係大致0.43。

根據本發明之一第二態樣，提供一種設計用於判定一投影系統之一像差映圖之一相位步進量測系統之一二維繞射光柵的方法，該方法包含：選擇該二維繞射光柵之一一般幾何結構，該一般幾何結構具有至少一個參數；及選擇該至少一個參數之產生該二維繞射光柵之一光柵效率映圖以便控制對一相位步進信號之一諧波之貢獻的值。

根據本發明之該第二態樣的該方法允許使該二維繞射光柵之幾何結構變化，以便控制對一相位步進信號之該諧波的貢獻。該諧波可係該相位步進信號之第一諧波。舉例而言，對於一給定一般幾何結構，可能需要大體上減小對該相位步進信號之一諧波(例如，第一諧波)之貢獻的數目。另外或替代地，可能需要增強對一相位步進信號之一諧波(例如，第一諧波)的某些貢獻及/或抑制對一相位步進信號之第一諧波的某些貢獻。

應瞭解，用於判定一投影系統之一像差映圖的一相位步進量測系統通常包含安置於該投影系統之一物件平面上之一第一光柵或經圖案化區、及包含安置於該投影系統之一影像平面上之一第二光柵或經圖案化區的一感測器設備。由該第一光柵產生之繞射光束可被稱作第一繞射光束，且可在一剪切方向上成角度地分離，且由該第二光柵產生之繞射光束可被稱作第二繞射光束。

考慮到由該投影系統應用之任何減小因數，該第一經圖案化區之間距與該第二經圖案化區之間距匹配，使得該第二經圖案化區在該剪切方向上之間距(其可使用根據該第二態樣之一方法來設計)係該第一經圖案化區在該剪切方向上之間距的一整數倍，或替代地，係該第一經圖案化區在該剪切方向上之間距應係該第二經圖案化區在該剪切方向上之間距的一整數倍。

舉例而言，此振盪相位步進信號之第一諧波僅取決於產生於源自該第一經圖案化區之就階數而言相差±1之繞射光束之(該二維繞射光柵之)空間相干繞射光束之間的干擾之貢獻。因此，應瞭解，根據該第二態樣之該方法將通常考慮一第一經圖案化區之幾何結構。

該選擇該至少一個參數之產生該二維繞射光柵之一光柵效率映圖以便控制對一相位步進信號之一諧波之貢獻的值可假定該二維繞射光柵將搭配包含具有一50%工作循環之一一維繞射光柵之一第一經圖案化區一起使用。

在此第一經圖案化區之情況下，偶數繞射階(除了第0繞射階之外)之效率係零。因此，就階數而言相差±1 (且因此貢獻於此振盪相位步進信號之第一諧波)之僅兩對第一繞射光束係具有±1階光束之0階光束。此外，在該第一經圖案化區之此幾何結構之情況下，散射效率係對稱的，使得±1階繞射光束之效率皆相同。因此，可如下判定貢獻於該振盪相位步進信號之第一諧波之所有對第二繞射光束的干擾強度γ_i 。該第二經圖案化區之由該第一經圖案化區之±1階繞射光束之散射效率加權之散射效率曲線的一第二複本與該第二經圖案化區之散射效率重疊，但在該剪切方向上移位(第一繞射光柵之1個繞射階)。接著判定此等兩個重疊散射效率曲線之散射效率的乘積。

根據本發明之該第二態樣的該方法可涉及選擇該至少一個參數之產生該二維繞射光柵之一光柵效率映圖以便控制此等干擾強度。舉例而言，可選擇該至少一個參數之該值以減小高於一臨限值之干擾強度數目；以增強(即，提高)某些干擾強度；及/或以抑制(即，降低)某些干擾強度。

替代地，該選擇該至少一個參數之產生該二維繞射光柵之一光柵效率映圖以便控制對一相位步進信號之一諧波之貢獻的值可假定該二維繞射光柵將搭配包含具有一50%工作循環之一二維棋盤繞射光柵之一第一經圖案化區一起使用。

該選擇該二維繞射光柵之該一般幾何結構可考慮機械及熱考量。

可選擇該二維繞射光柵之所選一般幾何結構，使得該二維繞射光柵包含具備一正方形通孔陣列之一基板，且其中該二維繞射光柵係自撐式的。

因為該二維繞射光柵係自撐式的，所以其不需要例如一透射支撐層。此配置可有益於用於判定使用EUV輻射之一投影系統之一像差映圖的一相位步進量測系統中，此係因為使用此透射支撐層將減小由該二維繞射光柵透射之EUV輻射的量。

另外，可選擇該二維繞射光柵之所選一般幾何結構，使得設置於各通孔與鄰近通孔之間之基板材料的量足夠大，以允許排出在使用期間預期之一熱負荷而不損壞該二維繞射光柵。

該二維繞射光柵之所選一般幾何結構可係圓形孔隙之一正方形陣列，且該至少一個參數包含該等圓形孔隙之半徑與鄰近孔隙之中心之間的距離之一比率。

選擇該至少一個參數之值的步驟可涉及選擇該至少一個參數之最小化一或多個繞射階之一光柵效率的值，該一或多個繞射階係第(n, m)繞射階，其中n±m係一偶數。

選擇該至少一個參數之值的步驟可涉及選擇該至少一個參數之最小化(±2, 0)及(0,±2)繞射階之一光柵效率的值。舉例而言，選擇該至少一個參數之值的步驟可涉及將該等圓形孔隙之半徑與鄰近孔隙之中心之間的距離之該比率之一值選為大致0.3。

選擇該至少一個參數之值的步驟可涉及選擇該至少一個參數之最小化(±1, ±1)繞射階之一光柵效率的值。舉例而言，選擇該至少一個參數之值的步驟可涉及將該等圓形孔隙之半徑與鄰近孔隙之中心之間的距離之該比率之一值選為大致0.43。

根據本發明之一第三態樣，提供一種根據本發明之該第二態樣之該方法設計的二維繞射光柵。

根據本發明之一第四態樣，一種用於判定一投影系統之一像差映圖的量測系統，該量測系統包含：一圖案化裝置；一照明系統，其經配置以運用輻射照明該圖案化裝置，該圖案化裝置包含經配置以接收一輻射光束及形成複數個第一繞射光束之一第一經圖案化區，該等第一繞射光束在一剪切方向上分離；一感測器設備，其包含一第二經圖案化區及一輻射偵測器，該第二經圖案化區包含根據本發明之該第一態樣或根據本發明之該第三態樣之一二維繞射光柵；該投影系統經組態以將該第一繞射光束投影至該感測器設備上，該第二經圖案化區經配置以自該投影系統接收該第一繞射光束及自該等第一繞射光束中之每一者形成複數個第二繞射光束；一定位設備，其經組態以在該剪切方向上移動該圖案化裝置及該感測器設備中之至少一者；及一控制器，其經組態以：控制該定位設備以便在該剪切方向上移動該第一圖案化裝置及該感測器設備中之至少一者，使得由該輻射偵測器之各部分接收到之輻射的一強度依據該剪切方向上之移動而變化以便形成一振盪信號；在該輻射偵測器上之複數個位置處自該輻射偵測器判定該振盪信號之一諧波的一相位；及在該輻射偵測器上之該複數個位置處自該振盪信號之一諧波的該相位判定表徵該投影系統之該像差映圖的一係數集。

根據本發明之該第四態樣之該量測系統係有利的，對於使用EUV輻射之一投影系統尤其如此，此係因為該二維繞射光柵係自撐式的(且因此不需要將顯著地衰減該EUV輻射之一透射支撐層)，及/或其對一相位步進信號之一諧波(例如，第一諧波)之貢獻提供更佳控制。

因此，根據本發明之該第四態樣之該量測系統可提供用於判定一EUV投影系統之像差的一量測系統，此可對該相位步進信號之第一諧波的貢獻提供更佳控制。又，此可減少表徵該投影系統之該像差映圖之該所判定係數集中的誤差。另外或替代地，其可簡化在該輻射偵測器上之該複數個位置處自該振盪信號之一第一諧波的相位判定表徵該投影系統之該像差映圖之該所判定係數集。

根據本發明之一第五態樣，提供一種包含本發明之該第四態樣之該量測系統的微影設備。

圖1展示包含輻射源SO及微影設備LA之微影系統。輻射源SO經組態以產生EUV輻射光束B及將EUV輻射光束B供應至微影設備LA。微影設備LA包含照明系統IL、經組態以支撐圖案化裝置MA(例如，光罩)之支撐結構MT、投影系統PS、及經組態以支撐基板W之基板台WT。

照明系統IL經組態以在EUV輻射光束B入射於圖案化裝置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裝置10及琢面化光瞳鏡面裝置11。琢面化場鏡面裝置10及琢面化光瞳鏡面裝置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。作為琢面化場鏡面裝置10及琢面化光瞳鏡面裝置11之補充或替代，照明系統IL亦可包括其他鏡面或裝置。

在因此調節之後，EUV輻射光束B與圖案化裝置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可將減小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裝置MA上之對應特徵之特徵的影像。舉例而言，可應用為4或8之減小因數。儘管投影系統PS說明為僅具有圖1中之兩個鏡面13、14，但投影系統PS可包括不同數目個鏡面(例如，六個或八個鏡面)。

基板W可包括先前形成之圖案。在此狀況下，微影設備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。

相對真空，即充分地低於大氣壓力之壓力下的少量氣體(例如，氫氣)可提供於輻射源SO中、照明系統IL中及/或投影系統PS中。

輻射源SO可係雷射產生電漿(laser produced plasma，LPP)源、放電產生電漿(discharge produced plasma，DPP)源、自由電子雷射(free electron laser，FEL)或能夠產生EUV輻射之任何其他輻射源。

大體而言，投影系統PS具有可係非均勻之光學轉移函數，此會影響基板W上成像之圖案。對於非偏光輻射，此等效應可由兩個純量映圖相當良好地描述，該兩個純量映圖描述依據射出投影系統PS之輻射之光瞳平面中之位置而變化的該輻射之透射(變跡)及相對相位(像差)。可將可被稱作透射映圖及相對相位映圖之此等純量映圖表達為基底函數之全集之線性組合。特別適宜之集合為任尼克(Zernike)多項式，其形成單位圓上所定義之正交多項式集合。各純量映圖之判定可涉及判定此展開式中之係數。因為任尼克多項式在單位圓上正交，所以可藉由依次計算經量測純量映圖與各任尼克多項式的內積且將任尼克多項式之範數的正方形除以此來自經量測純量映圖獲得任尼克係數。在下文中，除非另外說明，否則對任尼克係數之任何參考應理解為意謂相對相位映圖(在本文中亦被稱作像差映圖)之任尼克係數。應瞭解，在替代性實施例中，可使用其他基底函數集。舉例而言，例如對於經遮蔽孔隙系統，一些實施例可使用塔蒂安任尼克多項式。

波前像差映圖表示自球形波前接近投影系統PS之影像平面上之點之光之波前的失真(依據光瞳平面上之位置，或替代地，依據輻射方法投影系統PS之影像平面的角度)。如所論述，此波前像差映圖W (x ,y )可表達為任尼克多項式之線性組合：
其中x 及y 係光瞳平面中之座標，Z_n (x ,y )係第n任尼克多項式且c_n 為係數。應瞭解，在下文中任尼克多項式及係數標記為通常被稱作諾爾指數之指數。因此，Z_n (x ,y )係具有n之諾爾指數的任尼克多項式，且c_n 係具有n之諾爾指數的係數。波前像差映圖可接著在此擴充中由係數集c_n 表徵，其可被稱作任尼克係數。

應瞭解，僅考慮有限數目個任尼克階數。相位映圖之不同任尼克係數可提供關於由投影系統PS引起之不同形式之像差的資訊。具有為1之諾爾指數的任尼克係數可被稱作第一任尼克係數，具有為2之諾爾指數的任尼克係數可被稱作第二任尼克係數，等等。

第一任尼克係數係關於經量測波前之平均值(其可被稱作皮斯頓)。第一任尼克係數可能與投影系統PS之效能無關，且因而，可不使用本文所描述之方法來判定第一任尼克係數。第二任尼克係數係關於經量測波前在x方向上之傾斜。波前在x方向上之傾斜等效於x方向上之置放。第三任尼克係數係關於經量測波前在y方向上之傾斜。波前在y方向上之傾斜等效於在y方向上之置放。第四任尼克係數係關於經量測波前之散焦。第四任尼克係數等效於在z方向上之置放。高階任尼克係數係關於由投影系統引起之像差之其他形式(例如，像散、彗形像差、球形像差及其他效應)。

貫穿此描述，術語「像差」應意欲包括波前與完美球形波前之偏差之所有形式。亦即，術語「像差」可關於影像之置放(例如，第二、第三及第四任尼克係數)及/或關於高階像差，諸如，關於具有為5或更大之諾爾指數的任尼克係數之像差。此外，對用於投影系統之像差映圖的任何參考可包括波前自完美球形波前之所有形式之偏離，包括歸因於影像置放之偏離。

透射映圖及相對相位映圖係場及系統相依的。亦即，一般而言，各投影系統PS將針對各場點(即，針對投影系統PS之影像平面上之各空間部位)具有不同任尼克展開式。

如下文將進一步詳細地描述，可藉由將輻射自投影系統PS之物件平面(亦即，圖案化裝置MA之平面)投影通過該投影系統PS且使用剪切干涉計以量測波前(亦即，具有相同相位之點之軌跡)來判定投影系統PS在其光瞳平面中之相對相位。剪切干涉計可包含投影系統(即，基板台WT)之影像平面上的繞射光柵，例如二維繞射光柵、及經配置以偵測與投影系統PS之光瞳平面共軛之平面上之干擾圖案的偵測器。

投影系統PS包含複數個光學元件(包括鏡面13、14)。如已解釋，儘管投影系統PS說明為僅具有圖1中之兩個鏡面13、14，但投影系統PS可包括不同數目個鏡面(例如，六個或八個鏡面)。微影設備LA進一步包含用於調整此等光學元件以便校正像差(在整個場中跨越光瞳平面之任何類型的相位變化)之調整構件PA。為了達成此校正，調整構件PA可操作來以一或多個不同方式操控投影系統PS內之光學元件。投影系統可具有座標系，其中其光軸在z方向上延伸(應瞭解，此z軸之方向例如在各鏡面或光學元件處穿過投影系統沿著光學路徑改變)。調整構件PA可操作以進行以下每一者之任何組合：使一或多個光學元件位移；使一或多個光學元件傾斜；及/或使一或多個光學元件變形。光學元件之位移可在任何方向(x、y、z或其組合)上進行。光學元件之傾斜通常出自垂直於光軸之平面藉由圍繞在x或y方向上之軸線旋轉而進行，但對於非可旋轉對稱光學元件可使用圍繞z軸之旋轉。可例如藉由使用致動器以對光學元件之側施加力及/或藉由使用加熱元件以加熱光學元件之選定區來執行光學元件之變形。一般而言，沒有可能調整投影系統PS以校正變跡(橫越光瞳平面之透射變化)。可在設計用於微影設備LA之光罩MA時使用投影系統PS之透射率映圖。

在一些實施例中，調整構件PA可操作以移動支撐結構MT及/或基板台WT。調整構件PA可操作以使支撐結構MT及/或基板台WT位移(在x、y、z方向或其一組合中之任一者上)及/或傾斜(藉由約x或y方向上之軸線旋轉)。

形成微影設備之部分的投影系統PS可週期性地經歷校準程序。舉例而言，當在工廠中製造微影設備時，可藉由執行初始校準程序來設置形成投影系統PS之光學元件(例如，鏡面)。在微影設備待使用之位點處進行微影設備之安裝之後，可再次校準投影系統PS。可以規則時間間隔執行投影系統PS之進一步校準。舉例而言，在正常使用下，可每隔幾個月(例如，每隔三個月)校準投影系統PS。

校準投影系統PS可包含將輻射傳遞通過投影系統PS且量測所得投影輻射。投影輻射之量測可用以判定投影輻射中之由投影系統PS引起之像差。可使用量測系統來判定由投影系統PS引起之像差。回應於經判定像差，形成投影系統PS之光學元件可經調整以便校正由該投影系統PS引起之像差。

圖2為可用以判定由投影系統PS引起之像差之量測系統10的示意性說明。量測系統10包含照明系統IL、量測圖案化裝置MA'、感測器設備21及控制器CN。該量測系統10可形成微影設備之部分。舉例而言，圖2中所展示之照明系統IL及投影系統PS可係圖1中所展示之微影設備之照明系統IL及投影系統PS。為了易於說明，圖2中未展示微影設備之額外組件。

量測圖案化裝置MA'經配置以自照明系統IL接收輻射。感測器設備21經配置以自投影系統PS接收輻射。在微影設備之正常使用期間，量測圖案化裝置MA'及展示於圖2中之感測器設備21可定位於不同於其在圖2中展示之所處位置的位置中。舉例而言，在微影設備之正常使用期間，經組態以形成待轉印至基板W之圖案的圖案化裝置MA可經定位以自照明系統IL接收輻射，且基板W可經定位以自投影系統PS接收輻射(如例如圖1中所展示)。量測圖案化裝置MA'及感測器設備21可移動至其在圖2中展示之所處位置中，以便判定由投影系統PS引起之像差。量測圖案化裝置MA'可由諸如圖1中所展示之支撐結構的支撐結構MT支撐。感測器設備21可由諸如圖1中所展示之基板台WT的基板台支撐。替代地，感測器設備21可由可與基板台WT分離的量測台(未展示)支撐。

在圖3A及圖3B中更詳細地展示量測圖案化裝置MA'及感測器設備21。在圖2、圖3A及圖3B中一致地使用笛卡爾座標。圖3A係量測圖案化裝置MA'在x-y平面上之示意性說明，且圖3B係感測器設備21在x-y平面上之示意性說明。

量測圖案化裝置MA'包含複數個經圖案化區15a至15c。在圖2及圖3A中所展示之實施例中，量測圖案化裝置MA'係反射圖案化裝置MA'。經圖案化區15a至15c各自包含反射繞射光柵。入射於量測圖案化裝置MA'之經圖案化區15a至15c上之輻射由此至少部分地由投影系統PS散射且由投影系統PS接收。相比之下，入射於量測圖案化裝置MA'之剩餘部分上的輻射並不朝向投影系統PS反射或散射(舉例而言，其可由量測圖案化裝置MA'吸收)。

照明系統IL運用輻射照明量測圖案化裝置MA'。儘管圖2中未繪示，但照明系統IL可自輻射源SO接收輻射且調節該輻射以便照明量測圖案化裝置MA'。舉例而言，照明系統IL可調節輻射以便提供具有所要空間及角度分佈之輻射。在圖2中所展示之實施例中，照明系統IL經組態以形成單獨量測光束17a至17c。各量測光束17a至17c照明量測圖案化裝置MA'之一各別經圖案化區15a至15c。

為了執行由投影系統PL引起之像差之判定，可改變照明系統IL之模式以便運用分離量測光束17a至17c照明量測圖案化裝置MA'。舉例而言，在微影設備之正常操作期間，照明系統IL可經組態以運用輻射隙縫照明圖案化裝置MA。然而，可改變照明系統IL之模式使得照明系統IL經組態以形成分離量測光束17a至17c，以便執行由投影系統PL引起之像差之判定。在一些實施例中，可在不同時間照明不同經圖案化區15a至15c。舉例而言，可在第一時間照明經圖案化區15a至15c之第一子集以便形成量測光束17a至17c之第一子集，且可在第二時間照明經圖案化區15a至15c之第二子集以便形成量測光束17a至17c之第二子集。

在其他實施例中，可不改變照明系統IL之模式以便執行對由投影系統PL引起之像差的判定。舉例而言，照明系統IL可經組態以運用輻射縫隙(例如，其大體上與在基板曝光期間使用之照明區域一致)照明量測圖案化裝置MA'。單獨量測光束17a至17c可接著由量測圖案化裝置MA'形成，此係因為僅經圖案化區15a至15c朝向投影系統PS反射或散射輻射。

在圖式中，笛卡爾座標系被展示為經由投影系統PS保存。然而，在一些實施例中，投影系統PS之屬性會引起座標系之變換。舉例而言，投影系統PS可形成量測圖案化裝置MA'之影像，該影像相對於該量測圖案化裝置MA'而被放大、旋轉及/或鏡射。在一些實施例中，投影系統PS可使量測圖案化裝置MA'之影像圍繞z軸旋轉大致180°。在此實施例中，可調換圖2中所展示之第一量測光束17a及第三量測光束17c的相對位置。在其他實施例中，影像可圍繞可處於x-y平面上之軸線而鏡射。舉例而言，影像可圍繞x軸或圍繞y軸而鏡射。

在投影系統PS旋轉量測圖案化裝置MA'之影像及/或影像由投影系統PS鏡射之實施例中，考慮投影系統之變換座標系。亦即，本文所提及之座標系係相對於由投影系統投影之影像界定，且該影像之任何旋轉及/或鏡射引起該座標系之對應旋轉及/或鏡射。為了易於說明，座標系在該等圖中被展示為藉由投影系統PS保存。然而，在一些實施例中，座標系可由投影系統PS變換。

經圖案化區15a至15c修改量測光束17a至17c。詳言之，經圖案化區15a至15c引起量測光束17a至17c之空間調變且引起量測光束17a至17c中之繞射。在圖3B中所展示之實施例中，經圖案化區15a至15c各自包含兩個相異部分。舉例而言，第一經圖案化區15a包含第一部分15a'及第二部分15a''。第一部分15a'包含平行於u方向而對準之繞射光柵，且第二部分15a''包含平行於v方向而對準之繞射光柵。u方向及v方向在圖3A中被描繪。u方向及v方向兩者相對於x及y方向兩者成大約45°而對準且垂直於彼此而對準。圖3A中所展示之第二經圖案化區15b及第三經圖案化區15c相同於第一經圖案化區15a，且各自包含繞射光柵垂直於彼此而對準之第一部分及第二部分。

可在不同時間運用量測光束17a至17c來照明經圖案化區15a至15c之第一及第二部分。舉例而言，經圖案化區15a至15c中之每一者之第一部分可在第一時間由量測光束17a至17c照明。在第二時間，經圖案化區15a至15c中之每一者之第二部分可由量測光束17a至17c照明。如上文所提及，在一些實施例中，可在不同時間照明不同經圖案化區15a至15c。舉例而言，可在第一時間照明經圖案化區15a至15c之第一子集之第一部分，且可在第二時間照明經圖案化區15a至15c之第二子集之第一部分。可在同一時間或不同時間照明經圖案化區之第一子集之第二部分及第二子集之第二部分。一般而言，可使用照明經圖案化區15a至15c之不同部分之任何排程。

經修改量測光束17a至17c由投影系統PS接收。投影系統PS在感測器設備21上形成經圖案化區15a至15c之影像。感測器設備21包含複數個繞射光柵19a至19c及輻射偵測器23。繞射光柵19a至19c經配置成使得各繞射光柵19a至19c接收自投影系統PL輸出之各別經修改量測光束17a至17c。入射於繞射光柵19a至19c上之經修改量測光束17a至17c係由該等繞射光柵19a至19c進一步修改。在繞射光柵19a至19c處透射之經修改量測光束入射於輻射偵測器23上。

輻射偵測器23經組態以偵測入射於輻射偵測器23上之輻射之空間強度剖面。舉例而言，輻射偵測器23可包含個別偵測器元件或感測元件之陣列。舉例而言，輻射偵測器23可包含主動像素感測器，諸如互補金氧半導體(complementary metal-oxide-semiconductor，CMOS)感測器陣列。替代地，輻射偵測器23可包含電荷耦接裝置(charge-coupled device，CCD)感測器陣列供接收經修改量測光束17a至17c之繞射光柵19a至19c以及輻射感測器23之部分形成偵測器區25a至25c。舉例而言，供接收第一量測光束17a之第一繞射光柵19a以及輻射感測器23之第一部分一起形成第一偵測器區25a。可在各別偵測器區25a至25c (如所描繪)處進行給定量測光束17a至17c之量測。如上文所描述，在一些實施例中，經修改量測光束17a至17c與座標系之相對定位可由投影系統PS變換。

發生於經圖案化區15a至15c及偵測器區25a至25c之繞射光柵19a至19c處的量測光束17a至17c之修改會引起干涉圖案形成於輻射偵測器23上。干擾圖案與量測光束之相位的導數相關且取決於由投影系統PS引起之像差。因此，干涉圖案可用以判定由投影系統PS引起之像差。

大體而言，偵測器區25a至25c中之每一者的繞射光柵19a至19c包含二維透射繞射光柵。在圖3B中所展示之實施例中，偵測器區25a至25c各自包含經組態而呈棋盤格之形式的繞射光柵19a至19c。如下文進一步描述，本發明之實施例對偵測器區25a至25c各自包含未以棋盤之形式組態之二維透射繞射光柵19a至19c的配置具有特定應用。

經圖案化區15a至15c之第一部分之照明可提供關於在第一方向上之像差之資訊，且經圖案化區15a至15c之第二部分之照明可提供關於在第二方向上之像差之資訊。

在一些實施例中，在兩個垂直方向上依序掃描量測圖案化裝置MA'及/或感測器設備21及/或使量測圖案化裝置MA'及/或感測器設備21在兩個垂直方向上步進。舉例而言，可使量測圖案化裝置MA'及/或感測器設備21在u及v方向上相對於彼此而步進。可在經圖案化區15a至15c之第二部分15a''至15c''被照明時使量測圖案化裝置MA'及/或感測器設備21在u方向上步進，且可在經圖案化區15a至15c之第一部分15a'至15c'被照明時使量測圖案化裝置MA'及/或感測器設備21在v方向上步進。亦即，可使量測圖案化裝置MA'及/或感測器設備21在垂直於經照明之繞射光柵之對準的方向上步進。

可使量測圖案化裝置MA'及/或感測器設備21步進達對應於繞射光柵之光柵週期之一分數的距離。可分析在不同步進位置處進行之量測以便導出關於在步進方向上之波前之資訊。舉例而言，經量測信號(其可被稱作相位步進信號)之第一諧波的相位可含有關於步進方向上之波前之導數的資訊。在u及v方向(其彼此垂直)兩者上步進量測圖案化裝置MA'及/或感測器設備21因此允許在兩個垂直方向上導出關於波前之資訊(特定言之，其提供關於兩個垂直方向上之每一者上之波前之導數的資訊)，由此允許重建構全波前。

除了量測圖案化裝置MA'及/或感測器設備21在垂直於經照明之繞射光柵之對準的方向上之步進以外(如上文所描述)，量測圖案化裝置MA'及/或感測器設備21亦可相對於彼此予以掃描。可在平行於經照明之繞射光柵之對準之方向上執行量測圖案化裝置MA'及/或感測器設備21之掃描。舉例而言，可在經圖案化區15a至15c之第一部分15a'至15c'被照明時在u方向上掃描量測圖案化裝置MA'及/或感測器設備21，且可在經圖案化區15a至15c之第二部分15a''至15c''被照明時在v方向上掃描量測圖案化裝置MA'及/或感測器設備21。量測圖案化裝置MA'及/或感測器設備21在平行於經照明之繞射光柵之對準之方向上的掃描允許使橫越該繞射光柵之量測達到平均數，藉此考量在掃描方向上之該繞射光柵之任何變化。可在與上文所描述之量測圖案化裝置MA'及/或感測器設備21之步進不同的時間執行量測圖案化裝置MA'及/或感測器設備21之掃描。

應瞭解，可使用經圖案化區15a至15c及偵測器區25a至25c之多種不同配置以便判定由投影系統PS引起像差。經圖案化區15a至15c及/或偵測器區25a至25c可包含繞射光柵。在一些實施例中，經圖案化區15a至15c及/或偵測器區25a至25c可包含除了繞射光柵以外之組件。舉例而言，在一些實施例中，經圖案化區15a至15c及/或偵測器區可包含量測光束17a至17c之至少一部分可傳播通過之單一隙縫或銷孔開口。一般而言，經圖案化區及/或偵測器區可包含用以修改量測光束之任何配置。

控制器CN接收在感測器設備21處進行之量測，且自該等量測判定由投影系統PS引起之像差。該控制器可經組態以控制量測系統10之一或多個組件。舉例而言，控制器CN可控制可操作以使感測器設備21及/或量測圖案化裝置MA'相對於彼此而移動之定位設備PW。控制器可控制用於調整投影系統PS之組件的調整構件PA。舉例而言，調整構件PA可調整投影系統PS之光學元件，以便校正由投影系統PS引起且由控制器CN判定之像差。

在一些實施例中，控制器CN可操作以控制用於調整支撐結構MT及/或基板台WT之調整構件PA。舉例而言，調整構件PA可調整支撐結構MT及/或基板台WT，以便校正由圖案化裝置MA及/或基板W之置放誤差引起(且由控制器CN判定)的像差。

判定像差(其可由投影系統PS或由圖案化裝置MA或基板W之置放誤差引起)可包含擬合由感測器設備21對任尼克多項式進行之量測以便獲得任尼克係數。不同任尼克係數可提供關於由投影系統PS引起之像差之不同形式的資訊。可在x及/或y方向上在不同位置處獨立判定任尼克係數。舉例而言，在圖2、圖3A及圖3B中所展示之實施例中，可針對各量測光束17a至17c判定任尼克係數。

在一些實施例中，量測圖案化裝置MA'可包含三個以上經圖案化區，感測器設備21可包含三個以上偵測器區，且可形成多於三個量測光束。此可允許在更多位置處判定任尼克係數。在一些實施例中，可在x方向及y方向兩者上在不同位置處分佈經圖案化區及偵測器區。此可允許在x方向及y方向兩者上分離之位置處判定任尼克係數。

儘管在圖2、圖3A及圖3B中所展示之實施例中，量測圖案化裝置MA'包含三個經圖案化區15a至15c且感測器設備21包含三個偵測器區25a至25c，但在其他實施例中，量測圖案化裝置MA'可包含多於或少於三個經圖案化區15a至15c及/或感測器設備21可包含多於或少於三個偵測器區25a至25c。

現參考圖4描述用於判定由投影系統PS引起之像差的方法。

大體而言，量測圖案化裝置MA'包含至少一個第一經圖案化區15a至15c，且感測器設備21包含至少一個第二經圖案化區19a至19c。

圖4係可用以判定由投影系統PS引起之像差之量測系統30的示意性說明。量測系統30可與圖2中所展示之量測系統10相同，然而，其可具有不同數目個第一經圖案化區(在量測圖案化裝置MA'上)及第二經圖案化區(在感測器設備21中)。因此，圖4中所展示之量測系統30可包括圖2中所展示之量測系統10在上文所描述的任何特徵，且將不在下文進一步描述此等特徵。

在圖4中，僅單個第一經圖案化區31設置於量測圖案化裝置MA'上，且單個第二經圖案化區32設置於感測器設備21中。

以來自照明系統IL之輻射33輻照量測圖案化裝置MA'。為了易於理解，在圖4中僅展示單個線(其可例如表示入射輻射光束之單個射線，例如主射線)。然而，應瞭解，輻射33將包含入射於量測圖案化裝置MA'之第一經圖案化區31上的角度範圍。亦即，量測圖案化裝置MA'之第一經圖案化區31上的各點可由光錐照明。大體而言，各點由大體上相同之角度範圍照明，此由照明系統IL (未展示)之光瞳平面上之輻射的強度表徵。

第一經圖案化區31經配置以接收輻射33及形成複數個第一繞射光束34、35、36。中心第一繞射光束35對應於第一經圖案化區31之0階繞射光束，且另外兩個第一繞射光束34、36對應於第一經圖案化區31之±1階繞射光束。應瞭解，通常將亦存在更多更高階繞射光束。又為了易於理解，在圖4中僅展示三個第一繞射光束34、35、36。

亦應瞭解，因為入射輻射33包含在第一經圖案化區31上之點上會聚的輻射錐，所以第一繞射光束34、35、36中之每一者亦包含自第一經圖案化區31上之彼點發散的輻射錐。

為達成第一繞射光束34、35、36之產生，第一經圖案化區31可屬於繞射光柵之形式。舉例而言，第一經圖案化區31可大體上屬於圖3A中所展示之經圖案化區15a的形式。特定言之，第一經圖案化區31之至少一部分可屬於圖3A中所展示之經圖案化區15a之第一部分15a'的形式，即，平行於u方向對準之繞射光柵的形式(應注意，在z-v平面上展示圖4)。因此，第一繞射光束34至36分離在剪切方向上分離，剪切方向係v方向。

第一繞射光束34至36至少部分地由投影系統PS捕獲，如現描述。多少第一繞射光束34至36由投影系統PS捕獲將取決於：來自照明系統IL之入射輻射33的光瞳填充；第一繞射光束34至36之角分離度(其又取決於第一經圖案化區31之間距及輻射33之波長)；及投影系統PS之數值孔徑。

量測系統30可經配置使得第一繞射光束35對應於大體上填充投影系統PS之數值孔徑的0階繞射光束，且可由投影系統PS之光瞳平面37的圓形區表示，去哦哦對應於±1階繞射光束之第一繞射光束34、36與對應於0階繞射光束之第一繞射光束35大量重疊。運用此配置，對應於0階繞射光束之基本上所有第一繞射光束35及對應於±1階繞射光束之大多數第一繞射光束34、36由投影系統PS捕獲且投影至感測器設備21上。(此外，運用此配置，由第一經圖案化區31產生之大量繞射光束至少部分地投影至感測器設備21上。)

第一經圖案化區31之作用係引入空間相干性，如現論述。

大體而言，來自照明系統IL之輻射33之按不同入射角入射於量測圖案化裝置MA'之相同點上的兩個射線不相干。藉由接收輻射33且形成複數個第一繞射光束34、35、36，第一經圖案化區31可被視為形成入射輻射錐33之複數個複本(該等複本具有例如不同相位及強度)。在此等複本或第一繞射光束34、35、36中之任一者內，源自量測圖案化裝置MA上之相同點但按不同散射角度的兩個輻射射線不相干(歸因於照明系統IL之特性)。然而，對於第一繞射光束34、35、36中之任一者內的給定輻射射線，在其他第一繞射光束34、35、36中之每一者中存在與彼給定射線空間相干的對應輻射射線。舉例而言，第一繞射光束34、35、36中之每一者的主射線(其對應於入射輻射33之主射線)相干，且可在組合之情況下在振幅位準下干擾。

此相干性由量測系統30利用以判定投影系統PS之像差映圖。

投影系統PS將第一繞射光束34、35、36之部分(其由投影系統之數值孔徑捕獲)投影至感測器設備21上。

在圖4中，感測器設備21包含單個第二圖案化區32。如下文進一步描述(參考圖5A至圖5C)，第二經圖案化區32經配置以自投影系統PS接收此等第一繞射光束34至36及自第一繞射光束中之每一者形成複數個第二繞射光束。以便達成此，第二圖案化區32包含二維透射繞射光柵。在圖4中，由第二圖案化區32透射之所有輻射表示為單個箭頭38。此輻射38由輻射偵測器23之偵測器區39接收，且用以判定像差映圖。

第一繞射光束34至36中之入射於圖案化區32上的每一者將繞射至自複數個第二繞射光束。因為第二圖案化區32包含二維繞射光柵，所以自各入射第一繞射光束產生輔助繞射光束之二維陣列(此等輔助繞射光束之主射線在剪切方向(v方向)及與其垂直之方向(u方向)兩者上分離。在下文中，在剪切方向(v方向)上係第n階且在非剪切方向(u方向)上係第m階之繞射階將被稱作第二經圖案化區32之第(n, m)繞射階。在下文中，當第二繞射光束在非剪切方向(u方向)上為何階不重要時，第二經圖案化區32之繞射階可被簡單地稱作第n階第二繞射光束。

圖5A至圖5C展示由第一繞射光束34至36中之每一者產生的一組第二繞射光束。圖5A展示由第一繞射光束35產生之對應於第一經圖案化區31之0階繞射光束的一組第二繞射光束35a至35e。圖5B展示由第一繞射光束36產生之對應於第一經圖案化區31之-1階繞射光束的一組第二繞射光束36a至36e。圖5C展示由第一繞射光束34產生之對應於第一經圖案化區31之+1階繞射光束的一組第二繞射光束34a至34e。

在圖5A中，第二繞射光束35a對應於0階繞射光束(屬於第二經圖案化區32，且在剪切方向上)，而第二繞射光束35b、35c對應於±1階繞射光束，且第二繞射光束35d、35e對應於±2階繞射光束。應瞭解，在v-z平面上展示圖5A至圖5C，且所展示第二繞射光束可例如在非剪切方向(即，u方向)上對應於第二經圖案化區32之0階繞射光束。應進一步理解，將存在此等第二繞射光束之複數個複本，其表示非剪切方向上之至圖5A至圖5C之中或之外的更高階繞射光束。

在圖5B中，第二繞射光束36a對應於0階繞射光束(屬於第二經圖案化區32，且在剪切方向上)，而第二繞射光束36b、36c對應於±1階繞射光束，且第二繞射光束36d、36e對應於±2階繞射光束。

在圖5C中，第二繞射光束34a對應於0階繞射光束(屬於第二經圖案化區32，且在剪切方向上)，而第二繞射光束34b、34c對應於±1階繞射光束，且第二繞射光束34d、34e對應於±2階繞射光束。

自圖5A至圖5C可見，若干第二繞射光束在空間上彼此重疊。舉例而言，對應於第二經圖案化區32之-1階繞射光束的第二繞射光束35b與對應於第二經圖案化區32之0階繞射光束的第二繞射光束36a重疊，該-1階繞射光束源自第一經圖案化區31之0階繞射光束35，該0階繞射光束源自第一經圖案化區31之-1階繞射光束36。圖4及圖5A至圖5C中之所有線可被視為表示源自來自照明系統IL之單個輸入射線33的單個輻射射線。因此，如上文所解釋，此等線表示在輻射偵測器23處空間重疊之情況下將產生干擾圖案的空間相干射線。此外，干擾處於已通過投影系統PS之光瞳平面37之不同部分(其在剪切方向上分離)的射線之間。因此，源自單個輸入射線33之輻射的干擾取決於光瞳平面之兩個不同部分之間的相位差。

藉由匹配第一經圖案化區31與第二經圖案化區32使得源自給定第一繞射光束之不同第二繞射光束之間的角分離度(剪切方向上)在第二經圖案化區32上會聚時與不同第一繞射光束之間的角分離度(剪切方向上)相同，達成輻射偵測器23處之第二繞射光束的此空間重疊及空間相干性。藉由在剪切方向上匹配第一經圖案化區31與第二經圖案化區32之間距來達成輻射偵測器23處之第二繞射光束的此空間重疊及空間相干性。應瞭解，剪切方向上之第一經圖案化區31與第二經圖案化區32之此間距匹配考慮由投影系統PS應用之任何減小因數。如本文所使用，如下遵循特定方向上之二維繞射光柵的間距。

應瞭解，一維繞射光柵在垂直於由重複圖案(反射率或透射率之重複圖案)形成的一系列線之方向上包含此等線。在垂直於該等線之方向上，使得形成重複圖案之最小非重複區段被稱作單位單元，且此單位單元之長度被稱作一維繞射光柵之間距。大體而言，此一維繞射光柵將具有繞射圖案，使得入射輻射光束將經繞射以便形成成角度間隔開(但潛在地在空間上重疊)之繞射光束的一維陣列。第一經圖案化區31形成成角度地間隔開之第一繞射光束34至36的此一維陣列，該等第一繞射光束在剪切方向上偏移(成角度地間隔開)。

應瞭解，二維繞射光柵包含反射率或透射率之二維重複圖案。使得形成此重複圖案之最小非重複區段被稱作可被稱作單位單元。單位單元可係正方形，且此二維繞射光柵之基本間距可定義為正方形單位單元之長度。大體而言，此二維繞射光柵將具有繞射圖案，使得入射輻射光束將經繞射以便形成成角度間隔開(但潛在地在空間上重疊)之繞射光束的二維陣列。此繞射光束二維(正方形)陣列之軸線平行於單位單元之側。可藉由輻射之波長與光柵之間距的比率給出此等兩個方向上之鄰近繞射光束之間的角分離度。因此，間距愈小，鄰近繞射光束之間的角分離度愈大。

在一些實施例中，二維第二經圖案化區32之單位單元的軸線可與如由第一經圖案化區31定義之剪切及非剪切方向按非零角度配置。舉例而言，二維第二經圖案化區32之單位單元的軸線可與如由第一經圖案化區31定義之剪切及非剪切方向成45°配置。如先前所解釋，藉由確保源自給定第一繞射光束之不同第二繞射光束之間的角分離度(剪切方向上)在第二經圖案化區32上會聚時與不同第一繞射光束之間的角分離度(剪切方向上)相同，達成允許量測波前之輻射偵測器23處之第二繞射光束的空間重疊及空間相干性。對於二維第二經圖案化區32之單位單元之軸線與剪切及非剪切方向按非零角度(例如，45°)配置的配置，如下定義偽單位單元及偽間距可係有用的。偽單位單元定義為使得形成繞射光柵之重複圖案的最小非重複正方形，其經定向使得其側平行於剪切及非剪切方向(如由第一經圖案化區31定義)。偽間距可定義為正方形偽單位單元之長度。此可被稱作剪切方向上之二維繞射光柵的間距。應匹配此偽間距與第一經圖案化區31之間距(之整數倍或分數)。

繞射光柵之繞射圖案可被視為形成成角度地間隔開(但潛在地空間重疊)之偽繞射光束的二維陣列，偽繞射光束之此二維(正方形)陣列的軸線平行於偽單位單元之側。因為此正方形並非單位單元(關於使得形成繞射光柵之重複圖案之任何定向的最小正方形定義)，所以偽間距將大於間距(或基本間距)。因此，相比於繞射圖案中之鄰近繞射光束之間(在平行於單位單元之側的方向上)存在的分離度，在繞射圖案中之鄰近偽繞射光束之間的將存在更小分離度(在平行於偽單位單元之側的方向上)。此可如下理解。偽繞射光束中之一些對應於繞射圖案中之繞射光束，且其他偽繞射光束係非實體的，且不表示由繞射光柵產生的繞射光束(且僅起因於使用大於真單位單元之偽單位單元)。

考慮由投影系統PS應用之任何減小(或放大)因素，剪切方向上之第二經圖案化區32的間距應係剪切方向上之第一經圖案化區31之間距的整數倍，或剪切方向上之第一經圖案化區31的間距應係剪切方向上之第二經圖案化區32之間距的整數倍。在圖5A至圖5C中所展示之實例中，剪切方向上之第一經圖案化區31的間距與第二經圖案化區32的間距大體上相等(考慮任何減小因數)。

如自圖5A至圖5C可見，輻射偵測器23之偵測器區39上的各點將通常接收相干地求和之若干貢獻。舉例而言，偵測器區39上之接收對應於第二經圖案化區32之-1階繞射光束，其源自第一經圖案化區31之0階繞射光束35，之第二繞射光束35b的點與以下兩者重疊：(a)對應於第二經圖案化區32之源自第一經圖案化區31之-1階繞射光束36之0階繞射光束的第二繞射光束36a；及(b)對應於第二經圖案化區32之源自第一經圖案化區31之+1階繞射光束34之-2階繞射光束的第二繞射光束34d。應瞭解，當考慮第一經圖案化區31之更高階繞射光束時，將存在應在偵測器區39上之各點處相干地求和以便判定如偵測器區39 (例如，感測元件之二維陣列中的對應像素)之彼部分由量測之輻射強度的更多光束。

大體而言，複數個不同第二繞射光束貢獻於由偵測器區39之各部分接收到的輻射。自此相干和之輻射的強度由下式給出：
其中DC 係常數項(其相當於不同繞射光束之非相干和)，和遍及所有對不同第二繞射光束，γ_i 係彼對第二繞射光束之干擾強度，且Δϕ _i 係彼對第二繞射光束之間的相位差。

一對第二繞射光束之間的相位差Δϕ _i 取決於兩個貢獻：(a)第一貢獻係關於投影系統PS之光瞳平面37之該等第二繞射光束源自的不同部分；及(b)第二貢獻係關於第一經圖案化區31及第二經圖案化區32中之每一者之單位單元內之該等第二繞射光束源自的位置。

此等貢獻中之第一者可理解為產生於以下實情：不同相干輻射光束已通過投影系統PS之不同部分，且因此與需要判定該貢獻所要之像差相關(實際上，其與像差映圖中之在剪切方向上分離之兩個點之間的差相關)。

此等貢獻中之第二者可理解為產生於以下實情：多個輻射射線之產生於入射於繞射光柵上之單個射線的相對相位將取決於射線入射於彼光柵之單位單元的哪一部分上。此因此不含有係關於像差之資訊。如上文所解釋，在一些實施例中，量測圖案化裝置MA'及/或感測器設備21在剪切方向上依序掃描及/或呈階梯形。此使得由輻射偵測器23接收到之所有對干擾輻射光束之間的相位差改變。當量測圖案化裝置MA'及/或感測器設備21在剪切方向上按相當於第一經圖案化區31與第二經圖案化區32之間距(剪切方向上)之分數的量依序呈階梯形時，第二繞射光束對之間的相位差通常將全部改變。若量測圖案化裝置MA'及/或感測器設備21在剪切方向上按相當於第一經圖案化區31與第二經圖案化區32之間距(剪切方向上)之整數倍的量依序呈階梯形，則第二繞射光束對之間的相位差將保持相同。因此，當量測圖案化裝置MA'及/或感測器設備21在剪切方向上依序掃描及/或呈階梯形時，由輻射偵測器23之各部分接收到的強度將會振盪。此振盪信號(其可被稱作相位步進信號)之如由輻射偵測器23量測的第一諧波取決於對產生於鄰近第一繞射光束34至36，即，就階數而言相差±1之第一繞射光束，之方程式(1)的貢獻。產生於就階數而言相差不同量之第一繞射光束的貢獻將貢獻於由輻射偵測器23歸因於此類相位步進技術判定之信號的更高階諧波。

舉例而言，上文所論述之三個重疊第二繞射光束(35b、36a及34d)當中，此等繞射光束之三個可能對當中的僅兩對將貢獻於相位步進信號之第一諧波：(a)第二繞射光束35b與36a (其分別源自第一經圖案化區31之0階繞射光束35及-1階繞射光束36)；及(b)第二繞射光束35a與34d (其分別源自第一經圖案化區31之0階繞射光束35及+1階繞射光束34)。

各對第二繞射光束將產生屬於等式(2)中展示之形式的干擾項，即，屬於以下形式之干擾項，其貢獻於相位步進信號之第一諧波：
其中γ 係干擾項之振幅，p係第一經圖案化區31與第二經圖案化區32之間距(剪切方向上)，v參數化剪切方向上之第一經圖案化區31與第二經圖案化區32的相對位置，且ΔW係投影系統PS之光瞳平面中之兩個位置處之像差映圖值之間的差，該兩個位置對應於兩個第二繞射光束源自之位置。干擾項之振幅γ 與兩個第二繞射光束之複合散射效率的乘積成正比，如下文進一步論述。相位步進信號之第一諧波的頻率由第一經圖案化區31與第二經圖案化區32在剪切方向上之間距p的逆元給出。相位步進信號之相位由ΔW給出(投影系統PS之光瞳平面中之兩個位置處之像差映圖值之間的差，該兩個位置對應於兩個第二繞射光束源自之位置)。

一對第二繞射光束之干擾強度γ_i 與第二繞射光束之複合散射效率的乘積成正比，如現論述。

大體而言，由繞射光柵產生之繞射光束的散射效率將取決於光柵之幾何結構。可標準化成0階繞射光束之效率的此等繞射效率描述繞射光束之相對強度。如本文所使用，第二繞射光束之複合散射效率由其源自之第一繞射光束之散射效率與第二經圖案化區32之繞射階的該複合散射效率對應於之散射效率的乘積給出。

在圖3A至圖5C中所展示之實施例的以上描述中，其中圖3A中所展示之經圖案化區15a的第一部分15a'被照明，剪切方向對應於v方向且非剪切方向對應於u方向。應瞭解，當照明圖3A中所展示之經圖案化區15a的第二部分15a''時，剪切方向對應於u方向且非剪切方向對應於v方向。儘管在此等上述實施例中，u方向及v方向(其界定兩個剪切方向)皆相對於微影設備LA之x及y方向兩者按大致45°對準，但應瞭解，在替代性實施例中，該兩個剪切方向可與微影設備LA之x及y (其可對應於微影設備LA之非掃描及掃描方向)方向呈任何角度配置。大體而言，兩個剪切方向將彼此垂直。在下文中，兩個剪切方向將被稱作x方向及y方向。然而，應瞭解，此等剪切方向可相對於微影設備LA之x及y方向兩者按任何角度配置。

圖6A展示屬於圖3A中所展示之經圖案化區15a的第一部分15a'之形式之第一經圖案化區31的散射效率，其具有50%工作循環。橫軸表示剪切方向上之繞射階。圖6A中所展示之繞射效率經標準化成0階繞射光束的效率，使得0階繞射光束之效率係100%。在此幾何結構(50%工作循環)之情況下，偶數繞射階(除了第0繞射階之外)之效率係零。±1階繞射光束之效率係63.7%。

圖6B展示屬於圖3B中所展示之繞射光柵19a之形式，即，呈具有50%工作循環之棋盤形式，之第二經圖案化區32的散射效率，橫軸表示剪切方向上之繞射階。縱軸表示非剪切方向上之繞射階。圖6B中所展示之繞射效率經標準化成(0, 0)階繞射光束，使得(0, 0)階繞射光束之效率係100%。

如上文所解釋，振盪相位步進信號之第一諧波僅取決於就階數而言相差±1之第一繞射光束之對方程式(1)的貢獻。如自圖6A可見，在量測圖案化裝置MA'上之50%工作循環光柵的情況下，就階數而言相差±1之僅兩對第一繞射光束係具有±1階光束之0階光束。此外，在第一經圖案化區31之此幾何結構之情況下，散射效率係對稱的，使得±1階繞射光束之效率皆相同(63.7%)。因此，可如下判定貢獻於該振盪相位步進信號之第一諧波之所有對第二繞射光束的干擾強度γ_i 。圖6B中所展示之第二經圖案化區32之散射效率曲線的第二複本由第一經圖案化區31之±1階繞射光束的散射效率加權，且接著與圖6B中所展示之第二經圖案化區32的散射效率曲線重疊，但在剪切方向上按(第一經圖案化區31之) 1對繞射階的分離度移位。此處，剪切方向上之第一經圖案化區31與第二經圖案化區32的間距相等(考慮由投影系統PS應用之任何減小因數)，且因此，在此實例中，第二經圖案化區32之散射效率曲線的第二複本在剪切方向上按第二經圖案化區31之1個繞射階移位。接著判定此等兩個重疊散射效率曲線之散射效率的乘積。在圖6C中展示貢獻於振盪相位步進信號之第一諧波之所有對第二繞射光束之干擾強度γ_i 的此曲線。

應注意，圖6C中所展示之干擾強度γ_i 中的每一者實際上表示兩對不同第二繞射光束。舉例而言，圖6C中所展示之左側像素表示以下兩者：(a)第二繞射光束35a與34b之間的干擾及(b)第二繞射光束35b與36a之間的干擾。類似地，圖6C中所展示之右側像素表示以下兩者：(a)第二繞射光束35a與36c之間的干擾及(b)第二繞射光束35c與34a之間的干擾。大體而言，此映圖之各像素表示兩對第二繞射光束：(a)第一對第二繞射光束，其包括源自對應於第一圖案化裝置31之第0繞射階之第一繞射光束35的一個第二繞射光束、及源自對應於第一經圖案化區31之+1階繞射階之第一繞射光束34的另一第二繞射光束；及(b)第二對第二繞射光束，其包括源於對應於第一圖案化裝置31之第0繞射階之第一繞射光束35的一個第二繞射光束、及源自對應於第一經圖案化區31之-1階繞射階之第一繞射光束36的另一第二繞射光束。

大體而言，圖6C中所展示之干擾強度γ_i 中的每一者表示兩對不同第二繞射光束：(a)一個對包含由第一繞射光束35產生之第n階第二繞射光束(其對應於第一經圖案化區31之0階繞射光束)；及(b)另一對包含由第一繞射光束35產生之n₊ ₁ 階第二繞射光束。因此，各干擾強度γ_i 可由第一繞射光束35之作出貢獻之兩個繞射階((n, m)及(n+1, m))表徵，且可表示為γ_n _, _n ₊ ₁ _; _m 。在下文中，當顯而易見m=0或m之值不重要時，此干擾強度可表示為γ_n _, _n ₊ ₁ 。

儘管圖6C中所展示之干擾強度γ_i (或γ_n _, _n ₊ ₁ _; _m )表示兩對不同第二繞射光束，但儘管圖6C中所展示之干擾強度γ_i 中之每一者表示貢獻於振盪相位步進信號之第一諧波且在輻射偵測器23處具有與表示投影系統PS之數值孔徑之圓圈之不同重疊的第二繞射光束，如現描述。

圖7A、圖7B及圖7C分別展示投影系統PS之光瞳平面37之對應於投影系統PS之由第一繞射光束34、35、36填充之數值孔徑的部分。在圖7A、圖7B及圖7C中之每一者中，投影系統PS之數值孔徑由圓圈40表示，且投影系統PS之光瞳平面37之由第一繞射光束34、35、36填充的部分分別由圖7A、圖7B及圖7C中之此圓圈40的陰影區展示。如自圖7B可見，在所展示實例中，對應於0階繞射光束之中心第一繞射光束35大體上填充投影系統PS之數值孔徑。如自圖7A及圖7C可見，對應於第一經圖案化區31之±1階繞射光束之兩個第一繞射光束34、36中的每一者已移位，使得其僅部分地填充數值孔徑。應瞭解，一階第一繞射光束34、36相對於數值孔徑之此移位在實踐中極小，且已在此處為了易於理解而放大。

圖8A至圖10C展示輻射偵測器23之由各種第二繞射光束填充的部分。在圖8A至圖圖10C中之每一者中，投影系統PS之數值孔徑由圓圈40表示，且此圓圈之由第二繞射光束填充的部分由此圓圈40之陰影區展示。圖8A至圖8C展示圓圈40之由源自對應於第一經圖案化區31之0階繞射光束之第一繞射光束35的(-1, 0)階繞射光束35b、(0, 0)階繞射光束35a及(1, 0)階繞射光束35c填充的部分。圖9A至圖9C展示圓圈40之由源自對應於第一經圖案化區31之1階繞射光束之第一繞射光束34的(-1, 0)階繞射光束34b、(0, 0)階繞射光束34a及(1, 0)階繞射光束34c填充的部分。圖10A至圖10C展示圓圈40之由源自對應於第一經圖案化區31之-1階繞射光束之第一繞射光束36的(-1, 0)階繞射光束36b、(0, 0)階繞射光束36a及(1, 0)階繞射光束36c填充的部分。

自圖8B、圖9A、圖8A及圖10B可見，輻射偵測器之自以下兩者接收貢獻的區係圖11A中所展示之區41：(a)第二繞射光束35a與34b之間的干擾及(b)第二繞射光束35b與36a之間的干擾。類似地，自圖8B、圖10C、圖8C及圖9B可見，輻射偵測器之自以下兩者接收貢獻的區係圖11B中所展示之區42：(a)第二繞射光束35a與36c之間的干擾及(b)第二繞射光束35c與34a之間的干擾。

大體而言，圖6C中所展示之干擾強度γ_i 中的每一者可被視為表示由複數個干擾第二干擾光束形成之輻射束，各此輻射光束由在不同方向上傳播之複數個干擾第二干擾光束形成，使得輻射偵測器23處之各此輻射光束與表示投影系統PS之數值孔徑之圓圈的重疊不同。

大體而言，第二繞射光束可被視為形成複數個輻射光束，各此輻射光束由一組干擾第二繞射光束形成。各此輻射光束在本文中可被稱作干擾光束。各此干擾光束由可被視為在不同方向上傳播之複數個干擾第二干擾光束形成，使得輻射偵測器23處之各此輻射光束與表示投影系統PS之數值孔徑之圓圈的重疊不同。與儘管該等干擾光束可被視為在不同方向上傳播且表示投影系統PS之數值孔徑的圓圈具有不同重疊，但在輻射偵測器23處之不同干擾光束之間存在大量重疊。圖6C中所展示之干擾強度γ_i 中的每一者可被視為表示不同干擾光束(由複數個干擾性第二干擾光束形成)。

如先前描述，圖6C中所展示之干擾強度γ_i (或γ_n _, _n ₊ ₁ _; _m )表示兩對不同第二繞射光束。然而，對於輻射偵測器上之給定位置，此等對之有貢獻第二繞射光束皆包含源自投影系統PS之光瞳平面37中之相同兩個點的兩個干擾射線。特定言之，對於輻射偵測器上之位置(x, y) (此等座標對應於投影系統PS之瞳平面37的座標，且x方向對應於剪切方向)，有貢獻且具有干擾強度γ_n _, _n ₊ ₁ _; _m 之兩對干擾第二繞射光束各自包含源自光瞳平面37上之位置(x-ns, y-ms)之第二繞射光束的射線、及來源於光瞳平面37上之位置(x-(n₊ ₁ )s, y-ms)之第二繞射光束的射線，其中s係剪切距離。剪切距離s對應於鄰近第一繞射光束34至36之兩個相干射線之間的光瞳平面37上之距離。因此，兩對有貢獻第二繞射光束產生屬於表達式(3)之形成的干擾項，其中ΔW係光瞳平面37上之此等兩個位置處之像差映圖之值之間的差。

自圖6C可見，在屬於50%工作循環棋盤形成之第二經圖案化區32的情況下，僅存在貢獻於相位步進信號之第一諧波的兩組第二繞射光束，該兩組第二繞射光束皆具有25.8%之干擾強度(γ _- ₁ _, ₀ ,γ₀ _,+ ₁ )。此係歸因於棋盤幾何結構，如自圖6A中可見，該棋盤幾何結構產生繞射效率曲線，其中除在剪切方向上移動之(-1, 0)、(0, 0)及(1, 0)階繞射光束之外，各其他繞射光束具有0%之繞射效率。亦即，除了第(0, 0)繞射階之外，第(n, m)繞射階之光柵效率全部係零，其中n±m係偶數。由於此等光柵效率係零，除了干擾強度γ _- ₁ _, ₀ 及γ₀ _,+ ₁ 以外，貢獻於相位步進信號之第一諧波的所有干擾強度係零。

對於圖11A中所展示之區41與圖11B中所展示之區42之間的重疊(此重疊區將形成小剪切角度之圓圈40的大部分)，振盪相位步進信號之第一諧波將與兩個餘弦(參照等式(2)及表達式(3))的和成正比：
其中第一餘弦具有光瞳平面中之第一兩個點之間的像差映圖之差，且第二餘弦具有光瞳平面中之第二兩個點之間的像差映圖之差(此處為了理解清晰起見已省略相位步進項)。特定言之，對於輻射偵測器上之給定位置(x, y) (x指代剪切方向)，第一兩個點包括光瞳平面(x, y)上之對應點(在方程式(4)中表示為W ₀ )、及在第一方向上沿著剪切方向按剪切距離(x-s, y)移位的另一點(在方程式(4)中表示為W _- ₁ )。類似地，第二兩個點包括光瞳平面(x, y)上之對應點(在方程式(4)中表示為W ₀ )、及在第二方向上沿著剪切方向按剪切距離(x+s, y)移位的另一點(在方程式(4)中表示為W ₊ ₁ )。

現有波前重建構技術利用以下實情：方程式(4)中之兩個干擾強度相等，可將三角恆等式用作在剪切方向上以剪切距離兩倍分離之兩個位置之間的像差映圖之差的餘弦，即cos(W _- ₁ -W ₊ ₁ )，乘以小剪切距離之大致1的因數，來重寫使得兩個餘弦之此和。因此，此類已知技術涉及藉由等化相位步進信號之第一諧波的相位與光瞳平面上之在剪切方向上按兩倍剪切距離分離之位置之間的像差映圖之差來判定任尼克係數集。前已述及，像差映圖取決於任尼克係數(方程式(1))。此首先對於第一剪切方向對於輻射感測器上之複數個位置(例如，在陣列中之複數個像素或個別感測元件處)且接著隨後對於第二正交方向完成。同時對兩個剪切正交方向之此等約束進行求解以發現任尼克係數集。

如上文所論述，包含線性光柵之第一經圖案化區31與包含二維棋盤之第二經圖案化區32的組合係有利的(此係因為僅兩個干擾光束貢獻於相位步進信號之第一諧波)。歸因於棋盤之幾何結構，棋盤光柵通常包含光學透射載體或支撐層。然而，EUV輻射由大多數材料強烈吸收，且因此對於EUV輻射不存在良好透射性材料。此外，此透射載體在EUV微影系統之晶圓生產環境中並非有利的，此係因為透射載體在此環境中將會快速變得受污染。此將使透射載體對於EUV不透射。可僅藉由常規清潔動作解決之此類污染問題將影響系統可用性且因此影響微影系統之產出率。由於上述原因，棋盤光柵配置對於使用EUV輻射之微影系統難以實施。

出於此原因，用於EUV輻射之現有像差量測系統將使用圓形針孔陣列之幾何結構用作第二圖案化裝置32。圖12展示此光柵之單位單元50，其具有50% (按面積)工作循環。單位單元50包含設置於EUV吸收薄膜52中之圓形孔隙51。圓形孔隙51係表示EUV吸收薄膜52中之EUV輻射透射穿過之空隙的通孔。然而，此針孔陣列幾何結構(如圖12中所展示)產生貢獻於相位步進信號之第一諧波的非想要干擾光束，如現參考圖13A至圖13B所論述。

圖13A展示屬於圖3A中所展示之經圖案化區15a的第一部分15a' (與圖6A中所展示之幾何結構相同的幾何結構)之形式之第一經圖案化區31的散射效率，其具有50%工作循環。又，繞射效率經標準化成0階繞射光束的效率，使得0階繞射光束之效率係100%。圖13B展示屬於具有圖12中所展示之單位單元50之針孔陣列形式之第二經圖案化區32的散射效率。圖13B中所展示之繞射效率經標準化成(0, 0)階繞射光束之效率，使得(0, 0)階繞射光束之效率係100%。

圖13C係貢獻於振盪相位步進信號之第一諧波之干擾光束之干擾強度γ_n _, _n ₊ ₁ 的曲線(此以自圖6A及圖6B之散射效率建構圖6C的類似方式由圖13A及圖13B之散射效率構造)。

自圖可見13C，在具有圖12中所展示之單位單元50之第二經圖案化區32的情況下，除了兩個主要干擾光束(具有25.2%之干擾強度γ _- ₁ _, ₀ 、γ₀ _,+ ₁ )以外，亦存在具有小但非零干擾強度γ_n _, _n ₊ ₁ 之數個額外干擾光束。因為此等額外干擾光束之干擾強度並不相同，所以對於輻射偵測器23之多個干擾光束重疊的區，振盪相位步進信號之第一諧波將與複數個餘弦之加權和成正比(參照等式(4))，餘弦具有不同加權。結果，無法使用三角恆等式來易於組合該等餘弦。然而，因為額外干擾光束之干擾強度γ_n _, _n ₊ ₁ 係小的(相比於干擾強度γ _- ₁ _, ₀ 、γ₀ _,+ ₁ )，所以EUV輻射之此類已知現有像差量測系統在波前重建構中忽略此等項(即，假定其係零)以發現任尼克係數集。

此假定影響波前量測之準確性。又，此對系統成像、疊對及焦點效能具有負面影響。已設計本發明之實施例以至少部分地解決EUV輻射之像差量測系統的上述問題。

本發明之一些實施例係關於二維繞射光柵，其可形成第二經圖案化區32，繞射光柵包含具備正方形通孔陣列之基板，其中繞射光柵係自撐式的。特定言之，本發明的實施例係關於減小顯著地貢獻於相位步進信號之第一諧波之干擾光束數目的自撐式二維繞射光柵(例如，相對於使用圖12中所展示之單位單元50的光柵)。

應瞭解，正方形孔隙陣列包含經配置成使得孔隙之中心形成正方形柵格的複數列孔隙。

應進一步瞭解，對於具備應係自撐式之正方形通孔陣列的基板，至少一些基板材料設置於各通孔與鄰近通孔之間。

基板可包含支撐層及輻射吸收層。通孔可延伸穿過支撐層及輻射吸收層兩者。可藉由選擇性地蝕刻來自支撐層及輻射吸收層之材料來形成通孔。舉例而言，此可使用微影技術繼之以蝕刻製程來得以達成。舉例而言，支撐層可由SiN形成。舉例而言，輻射吸收層可由諸如鉻(Cr)、鎳(Ni)或鈷(Co)之金屬形成。

因為二維繞射光柵係自撐式的，所以其不需要例如透射支撐層。因此，本發明之此等實施例尤其有益於用於判定使用EUV輻射之投影系統之像差映圖的相位步進量測系統中。

舉例而言，在假定二維繞射光柵將搭配典型第一經圖案化區31一起使用之情況下，二維繞射光柵可具有經配置以產生光柵效率映圖之幾何結構，該光柵效率映圖減小對相位步進信號之第一諧波之貢獻的數目(例如，高於臨限值)。典型第一經圖案化區31包括具有50%工作循環之上述一維繞射光柵31。其他典型第一經圖案化區31包括具有50%工作循環之二維棋盤繞射光柵。

現參考圖14至圖17C描述根據本發明之自撐式光柵60的第一實施例。圖14展示光柵60的一部分，其具有可被稱作格子布幾何結構或圖案的幾何結構。亦在圖14中藉由點虛線指示自撐式光柵60之單位單元61。應瞭解，自撐式光柵60可比圖14中所展示具有單位單元61之更少或更多重複。

二維繞射光柵60包含正方形孔隙64之正方形陣列。正方形孔隙64中之每一者具有係鄰近孔隙64之中心之間的距離68之一半的長度66。此處，應理解，鄰近孔隙欲意謂在平行於由正方形孔隙64形成之正方形陣列之軸線70、72中之一者的方向上在正方形陣列中位移一個位置的孔隙。應注意，正方形孔隙64之側平行於由正方形孔隙64形成之正方形陣列的軸線70、72。單位單元61具有等於鄰近孔隙64之中心之間的距離68之長度(其界定光柵之間距)。

正方形單位單元61之側平行於由正方形孔隙64形成之正方形陣列的軸線70、72。由形光柵60成之繞射光束因此形成第二繞射光束之正方形陣列，其軸線平行於由正方形孔隙64形成之正方形陣列的軸線70、72。如將在下文進一步解釋，自撐式光柵60可形成第二經圖案化區32，且指示此類實施例之u方向及v方向(其可表示由第一經圖案化區31界定之剪切及非剪切方向)的軸線亦在圖14中予以指示，且與單位單元61之側呈45°安置。

光柵60可被視為由各自具有50%工作循環之兩個一維光柵的組合形成，該兩個一維光柵正交。

光柵60之格子布光柵幾何結構適合於搭配第一經圖案化區31一起使用，剪切及非剪切方向(由圖14中之u軸及v軸指示)由與單位單元61呈45°安置之第一經圖案化區31界定，第一經圖案化區31具有等於二維繞射光柵60之間距68除以之間距(考慮由投影系統PS應用之任何減小因數)，如現參考圖15A至圖17C描述。

單位單元61係使得形成二維繞射光柵60之重複圖案的最小非重複區段。此類二維繞射光柵60之基本間距68該正方形單位單元61之長度。在圖15A中展示二維繞射光柵60之繞射圖案之繞射效率74的曲線。在圖15A中，各正方形表示由繞射光柵60產生之不同繞射階。應瞭解，二維繞射光柵60具有繞射圖案，使得入射輻射光束將經繞射以便形成成角度間隔開(但潛在地在空間上重疊)之繞射光束的二維陣列。此繞射光束二維(正方形)陣列之軸線平行於單位單元61之側。繞射光束之此二維(正方形)陣列的軸線因此與正方形陣列之由正方形孔隙64 (圖14中所展示)形成且在圖15A中分別標記為y'及x'的軸線70、72重合。

如上文所解釋，光柵60適合於搭配第一經圖案化區31一起使用，剪切及非剪切方向(由圖14中之u軸及v軸指示)由與單位單元61呈45°安置之該第一經圖案化區31界定。對於二維光柵60之單位單元61的軸線與剪切及非剪切方向呈45°配置之此配置，如下定義偽單位單元62及偽間距65係有用的。偽單位單元62定義為使得形成繞射光柵60之重複圖案的最小非重複正方形，該最小非重複正方形經定向使得其側平行於如由第一經圖案化區31界定(由圖14中之u軸及v軸指示)的剪切及非剪切方向。偽間距65定義為正方形偽單位單元62之長度。此可被稱作剪切方向上之二維繞射光柵60的間距。應匹配此偽間距62與第一經圖案化區31之間距(之整數倍或分數)。

繞射光柵60之繞射圖案可被視為形成成角度地間隔開(但潛在地空間重疊)之偽繞射光束的二維陣列，偽繞射光束之此二維(正方形)陣列的軸線平行於偽單位單元62之側。在圖15B中展示二維繞射光柵60之繞射圖案之繞射效率74的另一曲線。在圖15B中，各正方形表示由繞射光柵60產生之不同偽繞射階。參考圖16A及圖16B進一步解釋圖15A與圖15B之間的關係。

圖16A係二維繞射光柵60之繞射階的示意性表示。特定言之，圖16A係二維繞射光柵60之對應於圖15A中所展示之虛線正方形內之光柵效率之繞射階的示意性表示。圖15B中之相當於含於圖15A中所展示之虛線正方形中之光柵效率的偽繞射階光柵效率由圖15B中所展示之虛線正方形指示。如同圖15A，各繞射階由正方形75表示。然而，應瞭解，各此類繞射階之方向或主射線可由各此類正方形之中心處的圓圈76表示(圖15A中亦展示)。

二維繞射光柵60之繞射圖案屬於成角度地間隔開(但潛在地在空間上重疊)之繞射光束之二維陣列的形式。繞射光束之此二維正方形陣列的軸線平行於單位單元61之側，且在圖16A中分別標記為y'及x'。圖16B展示二維繞射光柵60之繞射圖案的相同表示，但其旋轉45°(即，圖16B中所展示之x軸及y軸分別相對於圖16A中之x'及y'軸旋轉45°)。應瞭解，藉由適合地定義x軸及y軸之尺度，繞射圖案可被視為形成偽繞射光束之正方形陣列(如由短劃線之柵格指示)，其中一些對應於繞射光束中之一者(由圓圈76指示)，且其中一些不對應於繞射光束中之任一者。x軸及y軸之尺度的此定義對應於將在偽單位單元62係光柵60之真單位單元之情況下形成的繞射階。

應瞭解，偽單位單元62界定以之因數大於二維繞射光柵60之真間距68的偽間距65。結果，繞射圖案中之鄰近偽繞射光束之間(即，圖16B中之鄰近虛線正方形之間)的分離度按之因數小於鄰近繞射光束之間(即，圖16A中之鄰近正方形75之間)的分離度。應進一步瞭解，儘管偽繞射光束中之一些對應於繞射圖案中之繞射光束(即，含有圖16B中之圓圈76的繞射光束)中的一者，但偽繞射光束中的一些係非實體的且不表示由繞射光柵產生之繞射光束。此等非實體偽繞射階歸因於大於真單位單元61之偽單位單元62的使用而出現。一個此類非實體偽繞射階((1,1)階)由實線正方形77指示。自圖16B可見，n±m係偶數(即，等於2p，其中p係整數)之第(n, m)偽繞射階對應於實體繞射階，而n±m係奇數(即，等於2p+1，其中p係整數)之第(n, m)偽繞射階係非實體的。

圖17A展示屬於圖3A中所展示之經圖案化區15a的第一部分15a' (與圖6A中所展示之幾何結構相同的幾何結構)形式之第一經圖案化區31的散射效率，其具有50%工作循環。又，繞射效率經標準化成0階繞射光束的效率，使得0階繞射光束之效率係100%。圖17B展示屬於具有如圖14中所展示之偽單位單元62之光柵60形式的第二經圖案化區32之偽繞射階的散射效率。圖17B中所展示之繞射效率經標準化成(0, 0)偽階繞射光束之效率，使得(0, 0)偽階繞射光束之效率係100%。

應注意，對應於圖17A之散射效率曲線之第一經圖案化區31的間距係對應於圖17B之散射效率曲線之二維繞射光柵60之偽間距65的一半(考慮由投影系統PS應用之任何減小因數)。等效地，對應於圖17A之散射效率曲線之第一經圖案化區31的間距等於二維繞射光柵60之真間距68除以(考慮由投影系統PS應用之任何減小因數)。

應注意，在圖17A中，軸線標記為第一經圖案化區31之繞射階的單位，而在圖17B中，軸線標記為第二經圖案化區32 二維繞射光柵60)之偽繞射階的單位。然而，圖17A與圖17B之尺度匹配(應注意，圖17A係與圖13A相同但具有不同軸線尺度的光柵效率曲線)，以便反映以下實情：第一經圖案化區31之間距為二維繞射光柵60之偽間距65的一半(考慮該投影系統PS應用之任何減小因數)。亦即，圖17A及圖17B之尺度係使得一對鄰近第一繞射光束(例如，0階與1階第一繞射光束)之間的(角度)分離度等於一對鄰近第二繞射光束(例如，0階與1階第一繞射光束)之間的分離度之兩倍。

運用此配置，藉由使圖17B之由第一經圖案化區31之±1階繞射光束之散射效率加權之散射效率曲線的第二複本與圖17B之散射效率曲線重疊，可判定貢獻於振盪相位步進信號之第一諧波之所有對第二繞射光束的干擾強度。又，此複本在剪切方向上移位第一繞射光柵31之1個繞射階，其對應於二維繞射光柵之2個偽繞射階。

圖17C係貢獻於振盪相位步進信號之第一諧波之干擾光束之干擾強度γ_n _, _n ₊ ₁ 的曲線，其由圖17A及圖17B之散射效率構造。

自圖17C可見，在具有具有圖14中所展示之偽單位單元62的光柵60之第二經圖案化區32的情況下，僅四個干擾光束(全部具有25.8%之相等干擾強度)有貢獻。此光柵60因此提供配置，其係自撐式的(且因此適用於在EUV微影系統內使用)，但減小貢獻於相位步進信號之第一諧波之干擾光束的數目(至少相對於使用具有圖11中所展示之單位單元50之光柵的已知EUV量測系統)。

前已述及，可藉由使圖17B之繞射效率曲線之在剪切方向上移位二維繞射光柵60之2個偽繞射階的兩個複本(一個加權63.7%)重疊來產生圖17C。因此，可見發生在圖17C中僅產生四個貢獻之所發生抵消，此係因為n±m等於4p之第(n, m)偽繞射階之繞射效率係零，其中p係非零整數(即，n±m=…, -12, -8, -4, 4, 8, 12, …)。因此，在上述實施例之變化形式中，除了對於除了n±m等於4p之階數之外的所有階數而抑制第(n, m)偽繞射階之光柵效率的幾何結構，自撐式光柵可具有不同幾何結構，其中p係非零整數。此外，自圖15A及圖15B之考量，可見若第(n, m)繞射階在n或m係非零偶數時係零(或至少受抑制)，則n±m等於4p之第(n, m)偽繞射階將係零(或至少受抑制)，其中p係非零整數(即，n±m=…, -12, -8, -4, 4, 8, 12, …)。

現參考圖18至圖19B描述根據本發明之自撐式光柵80的第二實施例。圖18展示光柵80之一部分。亦在圖14中藉由點虛線指示自撐式光柵80之單位單元82。應瞭解，自撐式光柵80可比圖18中所展示具有單位單元82之更少或更多重複。

二維繞射光柵80包含係大體上八邊形之正方形通孔陣列84。大體上八邊形通孔84由與正方形通孔陣列84之軸線86、88按45°定向之正方形形成，且具有匹配鄰近通孔之中心之間的距離91之對角線尺寸，該正方形之四個角中的每一者已截斷以便在各對鄰近通孔84之間形成基板之大體上矩形連接部分90。

此光柵80提供類似於棋盤光柵之配置，但其中提供連接部分90或側桿以確保光柵80係自撐式的。

應瞭解，經提供以便確保光柵80係自撐式之此類連接部分90的尺寸可取決於基板之厚度。在一些實施例中，大體上矩形連接部分90之寬度92係鄰近通孔84之中心之間的距離之大致10%。舉例而言，各對鄰近通孔之間的該基板之該大體上矩形連接部分90的寬度可介於鄰近通孔84之中心之間的距離之5%與15%之間，例如鄰近通孔84之中心之間的距離之8%與12%之間。

自撐式光柵80可形成第二經圖案化區32，且亦在圖18中指示指示此類實施例之u方向及v方向的軸線。

圖19A展示屬於圖18中所展示之具有單位單元82之光柵80形式之第二經圖案化區32的散射效率。圖19A中所展示之繞射效率經標準化成(0, 0)階繞射光束，使得(0, 0)階繞射光束之效率係100%。

圖19B係假定第一經圖案化區31屬於具有50%工作循環之線性光柵(即，產生圖6A中所展示之散射效率曲線之幾何結構)形式之情況下的貢獻於振盪相位步進信號的第一諧波之干擾光束之干擾強度γ_n _, _n ₊ ₁ 的曲線。圖19B以自圖6A及圖6B之散射效率建構圖6C的類似方式由圖6A及圖19A之散射效率構造。

自圖19A可見，圖18中所展示之二維繞射光柵80產生抑制第(n, m)繞射階之光柵效率的光柵效率映圖，其中n±m係除了第(0, 0)繞射階之外的偶數。儘管此等繞射階受抑制，但不同於真棋盤，此等繞射階之散射效率係非零(但相對於其他繞射階係小的)。

儘管圖18中所展示之自撐式光柵80的實施例通常抑制所有第(n, m)繞射階之光柵效率，其中n±m係偶數(同時仍係自撐式的)。但一些替代性實施例可具有經選擇以確保最小化一些特定第(n, m)繞射階之光柵效率的幾何結構，其中n±m係偶數，如現論述。

現參考圖20A至圖21B描述根據本發明之自撐式光柵的第三及第四實施例。

自撐式光柵之第三及第四實施例皆包含圓形孔隙陣列。特定言之，自撐式光柵之第三及第四實施例皆具有大體上圖12中所展示之單位單元50形式但具有經修改工作循環的單位單元，如現描述。此光柵幾何結構之工作循環可由圓形孔隙之半徑與鄰近孔隙之中心之間的距離之比率表徵。

自撐式光柵之第三實施例包含圓形孔隙陣列，其中已選擇圓形孔隙之半徑與鄰近孔隙之中心之間的距離之比率以最小化(±2, 0)及(0,±2)繞射階(其對於完美棋盤光柵皆係零)。此藉由圓形孔隙之半徑與鄰近孔隙之中心之間的距離之大致0.3的比率達成。圖20A展示此光柵幾何結構之散射效率。圖20A中所展示之繞射效率經標準化成(0, 0)階繞射光束，使得(0, 0)階繞射光束之效率係100%。

圖20B係假定第一經圖案化區31屬於具有50%工作循環之線性光柵(即，產生圖6A中所展示之散射效率曲線之幾何結構)形式之情況下的貢獻於振盪相位步進信號的第一諧波之干擾光束之干擾強度γ_n _, _n ₊ ₁ 的曲線。圖20B以自圖6A及圖6B之散射效率建構圖6C的類似方式由圖6A及圖20A之散射效率構造。

自撐式光柵之第四實施例包含圓形孔隙陣列，其中已選擇圓形孔隙之半徑與鄰近孔隙之中心之間的距離之比率以最小化(±1, ±1)繞射階(其對於完美棋盤光柵皆係零)。此藉由圓形孔隙之半徑與鄰近孔隙之中心之間的距離之大致0.43的比率達成。圖21A展示此光柵幾何結構之散射效率。圖21A中所展示之繞射效率經標準化成(0, 0)階繞射光束，使得(0, 0)階繞射光束之效率係100%。

圖21B係假定第一經圖案化區31屬於具有50%工作循環之線性光柵(即，產生圖6A中所展示之散射效率曲線之幾何結構)形式之情況下的貢獻於振盪相位步進信號的第一諧波之干擾光束之干擾強度γ_n _, _n ₊ ₁ 的曲線。圖21B以自圖6A及圖6B之散射效率建構圖6C的類似方式由圖6A及圖21A之散射效率構造。

自圖20B及圖21B可見，包含具有經修改工作循環之圓形孔隙陣列之自撐式光柵的此等實施例減小顯著地貢獻於相位步進信號之第一諧波之干擾光束的數目。

本發明之一些實施例係關於一種設計用於判定投影系統PS的像差映圖之相位步進量測系統之二維繞射光柵的方法。該方法可包含選擇二維繞射光柵之一般幾何結構(例如，圓形孔隙之陣列)，該一般幾何結構具有至少一個參數(例如，圓形孔隙之半徑與鄰近孔隙之中心之間的距離之比率)。該方法可進一步包含選擇至少一個參數之產生二維繞射光柵之光柵效率映圖以便控制對相位步進信號之第一諧波之貢獻的值。

舉例而言，對於給定一般幾何結構，可能需要大體上減小對相位步進信號之第一諧波的貢獻數目。另外或替代地，可能需要增強對相位步進信號之第一諧波的某些貢獻及/或抑制對相位步進信號之第一諧波的某些貢獻。

選擇至少一個參數之產生二維繞射光柵之光柵效率映圖以便控制對相位步進信號之第一諧波之貢獻的值可假定第一經圖案化區31之特定幾何結構。舉例而言，可假定典型第一經圖案化區31。典型第一經圖案化區31包括具有50%工作循環之上述一維繞射光柵31。其他典型第一經圖案化區31包括具有一50%工作循環之一二維棋盤繞射光柵。

選擇二維繞射光柵之一般幾何結構可考慮機械及熱考量。特定言之，可選擇二維繞射光柵之一般幾何結構，使得二維繞射光柵包含具備正方形通孔陣列之基板，其中二維繞射光柵係自撐式的。

另外，可選擇二維繞射光柵之所選一般幾何結構，使得設置於各通孔與鄰近通孔之間之基板材料的量足夠大，以允許排出在使用期間預期之熱負荷而不損壞二維繞射光柵。

可選擇至少一個參數之值，使得最小化一或多個繞射階之光柵效率，一或多個繞射階係第(n, m)繞射階，其中n±m係偶數。舉例而言，可選擇至少一個參數之值，使得最小化(±2, 0)及(0,±2)繞射階之光柵效率(如同上文參考圖120A及圖20B所描述之第三實施例)。替代地，可選擇至少一個參數之值，使得最小化(±1, ±1)繞射階之光柵效率(如同上文參考圖21A及圖21B所描述之第四實施例)。

儘管上述實施例使用相位步進信號之第一諧波，但應瞭解，在替代性實施例中，可替代地使用相位步進信號之高階諧波。

儘管上述實施例使用包含具有50%工作循環之一維繞射光柵31的第一經圖案化區31，但應瞭解，在替代性實施例中，第一經圖案化區31可使用不同幾何結構。舉例而言，在一些實施例中，第一經圖案化區31可包含具有50%工作循環之二維棋盤繞射光柵。

儘管可在本文中特定地參考在IC製造中微影設備之使用，但應理解，本文中所描述之微影設備可具有其他應用。可能的其他應用包括製造整合式光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測、平板顯示器、液晶顯示器(liquid-crystal display，LCD)、薄膜磁頭等等。

儘管可在本文中特定地參考在微影設備之內容背景中之本發明之實施例，但本發明之實施例可用於其他設備中。本發明之實施例可形成光罩檢測設備、度量衡設備或量測或處理諸如晶圓(或其他基板)或光罩(或其他圖案化裝置)之物件之任何設備的分。此等設備可一般被稱作微影工具。此微影工具可使用真空條件或周圍(非真空)條件。

在內容背景允許之情況下，可以硬體、韌體、軟體或其任何組合實施本發明之實施例。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且執行。機器可讀媒體可包括用於儲存或傳輸以可由機器(例如，計算裝置)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(read only memory，ROM)；隨機存取記憶體(random access memory，RAM)；磁性儲存媒體；光學儲存媒體；快閃記憶體裝置；電氣、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)等等。另外，韌體、軟體、常式、指令可在本文中被描述為執行特定動作。然而，應瞭解，此類描述僅僅係出於方便起見，且此等動作事實上起因於由計算裝置、處理器、控制器或執行韌體、軟體、常式、指令等等且在執行此操作使可使得致動器或其他裝置與實體世界交互之其他裝置。

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。以上描述意欲為說明性而非限制性的。因此，對於熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離下文所闡明之申請專利範圍之範疇的情況下對所描述本發明進行修改。

10‧‧‧琢面化場鏡面裝置

11‧‧‧琢面化光瞳鏡面裝置

13‧‧‧鏡面

14‧‧‧鏡面

15a‧‧‧經圖案化區

15a'‧‧‧第一部分

15a''‧‧‧第二部分

15b‧‧‧經圖案化區

15c‧‧‧經圖案化區

15c'‧‧‧第一部分

15c''‧‧‧第二部分

17a‧‧‧量測光束

17b‧‧‧量測光束

17c‧‧‧量測光束

19a‧‧‧繞射光柵

19b‧‧‧繞射光柵

19c‧‧‧繞射光柵

21‧‧‧感測器設備

23‧‧‧輻射偵測器

25a‧‧‧第一偵測器區

25b‧‧‧偵測器區

25c‧‧‧偵測器區

30‧‧‧量測系統

31‧‧‧第一經圖案化區

32‧‧‧第二經圖案化區

33‧‧‧輻射

34‧‧‧第一繞射光束

34a‧‧‧第二繞射光束

34b‧‧‧第二繞射光束

34c‧‧‧第二繞射光束

34d‧‧‧第二繞射光束

34e‧‧‧第二繞射光束

35‧‧‧第一繞射光束

35a‧‧‧第二繞射光束

35b‧‧‧第二繞射光束

35c‧‧‧第二繞射光束

35d‧‧‧第二繞射光束

35e‧‧‧第二繞射光束

36‧‧‧第一繞射光束

36a‧‧‧第二繞射光束

36b‧‧‧第二繞射光束

36c‧‧‧第二繞射光束

36d‧‧‧第二繞射光束

36e‧‧‧第二繞射光束

37‧‧‧光瞳平面

38‧‧‧輻射

39‧‧‧偵測器區

40‧‧‧圓圈

41‧‧‧區

42‧‧‧區

50‧‧‧單位單元

51‧‧‧圓形孔隙

52‧‧‧極紫外線(EUV)吸收薄膜

60‧‧‧二維光柵

61‧‧‧單位單元

62‧‧‧偽單位單元

64‧‧‧正方形孔隙

65‧‧‧偽間距

66‧‧‧長度

68‧‧‧距離

70‧‧‧軸線

72‧‧‧軸線

74‧‧‧繞射效率

75‧‧‧正方形

76‧‧‧圓圈

77‧‧‧實線正方形

80‧‧‧光柵

82‧‧‧單位單元

84‧‧‧鄰近通孔

86‧‧‧軸線

88‧‧‧軸線

90‧‧‧大體上矩形連接部分

91‧‧‧距離

92‧‧‧寬度

B‧‧‧極紫外線(EUV)輻射光束

B'‧‧‧經圖案化極紫外線(EUV)輻射光束

CN‧‧‧控制器

IL‧‧‧照明系統

LA‧‧‧微影設備

MA‧‧‧圖案化裝置

MA'‧‧‧量測圖案化裝置

MT‧‧‧支撐結構

PA‧‧‧調整構件

PS‧‧‧投影系統

SO‧‧‧輻射源

u‧‧‧方向/軸

v‧‧‧方向/軸

W‧‧‧基板

WT‧‧‧基板台

x‧‧‧方向/軸

x'‧‧‧軸

y‧‧‧方向/軸

y'‧‧‧軸

z‧‧‧方向/軸

現將參看隨附示意性圖式而僅藉助於實例來描述本發明之實施例，其中：

- 圖1描繪包含微影設備及輻射源之微影系統；

- 圖2係根據本發明之一實施例之量測系統的示意性說明；

- 圖3A及圖3B係可形成圖2之量測系統之部分之圖案化裝置及感測器設備的示意性說明；

- 圖4係根據本發明之一實施例之量測系統的示意性說明，該量測系統包含第一經圖案化區及第二經圖案化區，該第一經圖案化區經配置以接收輻射及形成複數個第一繞射光束；

- 圖5A至圖5C各自展示由圖4中所展示之量測系統之第二經圖案化區形成的不同第二繞射光束集，彼第二繞射光束集已由由第一經圖案化區形成之不同第一繞射光束產生；

- 圖6A展示具有50%工作循環且可表示圖4中所展示之量測系統的第一經圖案化區之一維繞射光柵的散射效率；

- 圖6B展示屬於具有50%工作循環之棋盤形式且可表示圖4中所展示之量測系統之第二經圖案化區之二維繞射光柵的散射效率；

- 圖6C展示在輻射偵測器處使用圖6A中所展示之第一經圖案化區及圖6B中所展示之第二經圖案化區時之圖4中所展示之量測系統的干擾強度映圖，所展示干擾強度中之每一者表示貢獻於振盪相位步進信號之第一諧波且具有不同重疊之第二干擾光束，圓圈表示投影系統PS之數值孔徑；

- 圖7A、圖7B及圖7C展示圖4中所展示之量測系統之投影系統之數值孔徑的由圖4中所展示之三個不同第一繞射光束填充的部分；

- 圖8A至圖8C展示圖4中所展示之量測系統之輻射偵測器的一部分，該部分對應於量測系統之投影系統之數值孔徑且由源自由圖7B表示之第一繞射光束之三個第二繞射光束填充；

- 圖9A至圖9C展示圖4中所展示之量測系統之輻射偵測器的一部分，該部分對應於量測系統之投影系統之數值孔徑且由源自由圖7A表示之第一繞射光束之三個第二繞射光束填充；

- 圖10A至圖10C展示圖4中所展示之量測系統之輻射偵測器的一部分，該部分對應於量測系統之投影系統之數值孔徑且由源自由圖7C表示之第一繞射光束之三個第二繞射光束填充；

- 圖11A展示圖4中所展示之量測系統之輻射偵測器的一部分，該部分對應於量測系統之投影系統之數值孔徑，且表示在圖8B與圖9A中所展示之第二繞射光束之間的重疊及圖8A與圖10B中所展示之第二繞射光束之間的重疊；

- 圖11B展示圖4中所展示之量測系統之輻射偵測器的一部分，該部分對應於量測系統之投影系統之數值孔徑，且表示在圖8B與圖10C中所展示之第二繞射光束之間的重疊及圖8C與圖9B中所展示之第二繞射光束之間的重疊；

- 圖12展示包含圓形針孔之陣列且具有50% (按面積)工作循環之光柵的單位單元；

- 圖13A展示具有50%工作循環且可表示圖4中所展示之量測系統的第一經圖案化區之一維繞射光柵的散射效率；

- 圖13B展示包含圖12之單位單元且可表示圖4中所展示之量測系統之第二經圖案化區之二維繞射的散射效率；

- 圖13C展示在輻射偵測器處使用圖13A中所展示之第一經圖案化區及圖13B中所展示之第二經圖案化區時之圖4中所展示之量測系統的干擾強度映圖，所展示干擾強度中之每一者表示貢獻於振盪相位步進信號之第一諧波且具有不同重疊之第二干擾光束，圓圈表示投影系統之數值孔徑；

- 圖14展示根據本發明之自撐式光柵之一第一實施例的一部分；

- 圖15A展示圖14中所展示為成角度間隔開之繞射光束的正方形陣列之二維繞射光柵繞射圖案的繞射效率，此正方形陣列之軸線平行於圖14中所展示之二維繞射光柵之單位單元的側；

- 圖15B展示圖14中所展示之二維繞射光柵之繞射圖案的繞射效率，該繞射圖案相對於圖15A旋轉45°使得圖15B之軸線相對於圖14中所展示之二維繞射光柵的單位單元呈45°安置；

- 圖16A係圖14中所展示之二維繞射光柵之繞射階的示意性表示，各繞射階由圓圈及正方形表示；

- 圖16B展示圖14中所展示之二維繞射光柵之繞射圖案的相同表示，按圖16A中所展示原樣但旋轉45°；

- 圖17A展示具有50%工作循環且可表示圖4中所展示之量測系統的第一經圖案化區之一維繞射光柵的散射效率；

- 圖17B展示包含圖14中所展示之單位且可表示圖4中所展示之量測系統之第二經圖案化區之二維繞射的散射效率；

- 圖17C展示在輻射偵測器處使用圖17A中所展示之第一經圖案化區及圖17B中所展示之第二經圖案化區時之圖4中所展示之量測系統的干擾強度映圖，所展示干擾強度中之每一者表示貢獻於振盪相位步進信號之第一諧波且具有不同重疊之第二干擾光束，圓圈表示投影系統之數值孔徑；

- 圖18展示根據本發明之自撐式光柵之一第二實施例的一部分；

- 圖19A展示包含圖18中所展示之單位且可表示圖4中所展示之量測系統之第二經圖案化區之二維繞射的散射效率；

- 圖19B展示在輻射偵測器處使用圖6A中所展示之第一經圖案化區及圖19A中所展示之第二經圖案化區時之圖4中所展示之量測系統的干擾強度映圖，所展示干擾強度中之每一者表示貢獻於振盪相位步進信號之第一諧波且具有不同重疊之第二干擾光束，圓圈表示投影系統之數值孔徑；

- 圖20A展示可表示圖4中所展示之量測系統之第二經圖案化區之自撐式二維繞射之一第三實施例的散射效率；

- 圖20B展示在輻射偵測器處使用圖6A中所展示之第一經圖案化區及圖20A中所展示之第二經圖案化區時之圖4中所展示之量測系統的干擾強度映圖，所展示干擾強度中之每一者表示貢獻於振盪相位步進信號之第一諧波且具有不同重疊之第二干擾光束，圓圈表示投影系統之數值孔徑；

- 圖21A展示可表示圖4中所展示之量測系統之第二經圖案化區之自撐式二維繞射之一第四實施例的散射效率；且

- 圖21B展示在輻射偵測器處使用圖6A中所展示之第一經圖案化區及圖21A中所展示之第二經圖案化區時之圖4中所展示之量測系統的干擾強度映圖，所展示干擾強度中之每一者表示貢獻於振盪相位步進信號之第一諧波且具有不同重疊之第二干擾光束，圓圈表示投影系統之數值孔徑。

Claims

一種用於判定一投影系統之一像差映圖之一相位步進量測系統的二維繞射光柵，該繞射光柵包含具備一正方形通孔陣列的一基板，其中該繞射光柵係自撐式的。
如請求項1之二維繞射光柵，其中該基板包含：一支撐層；及一輻射吸收層，且其中該等通孔延伸穿過該支撐層及該輻射吸收層兩者。
如請求項1或2之二維繞射光柵，其中該二維繞射光柵之幾何結構經配置以產生一光柵效率映圖，在假定該二維繞射光柵將搭配包含具有一50%工作循環之一一維繞射光柵之一第一經圖案化區一起使用的情況下，該光柵效率映圖減小對一相位步進信號之一諧波之高於一臨限值的貢獻數目。
如請求項1或2之二維繞射光柵，其中該二維繞射光柵之幾何結構經配置以產生一光柵效率映圖，在假定該二維繞射光柵將搭配包含具有一50%工作循環之一二維棋盤繞射光柵之一第一經圖案化區一起使用的情況下，該光柵效率映圖減小對一相位步進信號之一諧波之高於一臨限值的貢獻數目。
如請求項1或2之二維繞射光柵，其中該二維繞射光柵之幾何結構經配置以產生抑制第(n, m)繞射階之光柵效率的一光柵效率映圖，其中n或m係一非零偶數。
如請求項1或2之二維繞射光柵，其中該等通孔係正方形孔隙，該等正方形孔隙之一長度係鄰近通孔之中心之間的距離之一半，且該等正方形孔隙之側平行於該正方形通孔陣列之軸線。
如請求項1或2之二維繞射光柵，其中該二維繞射光柵之幾何結構經配置以產生抑制第(n, m)繞射階之光柵效率的一光柵效率映圖，其中n±m係除了第(0, 0)繞射階之外的一偶數。
如請求項7之二維繞射光柵，其中該等通孔係大體上八邊形的，其由與該正方形通孔陣列之軸線按45°定向之一正方形形成，且具有匹配鄰近通孔之中心之間的一距離之一對角線尺寸，該正方形之四個角中的每一者已截斷以便在各對鄰近通孔之間形成該基板之一大體上矩形連接部分。
如請求項8之二維繞射光柵，其中各對鄰近通孔之間的該基板之該大體上矩形連接部分的一寬度係鄰近通孔之中心之間的距離之大致10%。
如請求項1或2之二維繞射光柵，其中該二維繞射光柵之幾何結構經配置以產生抑制一或多個繞射階之一光柵效率的一光柵效率映圖，該一或多個繞射階係第(n, m)繞射階，其中n±m係一偶數。
如請求項10之二維繞射光柵，其中該二維繞射光柵之幾何結構經配置以抑制(±2, 0)及(0,±2)繞射階。
如請求項11之二維繞射光柵，其中該正方形陣列中之該等通孔係圓形的，且其中該等圓形孔隙之半徑與鄰近孔隙之中心之間的距離之一比率係大致0.3。
如請求項10之二維繞射光柵，其中該二維繞射光柵之幾何結構經配置以抑制(±1, ±1)繞射階。
如請求項13之二維繞射光柵，其中該正方形陣列中之該等通孔係圓形的，且其中該等圓形孔隙之半徑與鄰近孔隙之中心之間的距離之一比率係大致0.43。
一種設計用於判定一投影系統之一像差映圖之一相位步進量測系統之一二維繞射光柵的方法，該方法包含：選擇該二維繞射光柵之一一般幾何結構，該一般幾何結構具有至少一個參數；選擇該至少一個參數之產生該二維繞射光柵之一光柵效率映圖以便控制對一相位步進信號之一諧波之貢獻的值。
如請求項15之方法，其中該選擇該至少一個參數之產生該二維繞射光柵之一光柵效率映圖以便控制對一相位步進信號之一諧波之貢獻的值假定該二維繞射光柵將搭配包含具有一50%工作循環之一一維繞射光柵之一第一經圖案化區一起使用。
如請求項15之方法，其中該選擇該至少一個參數之產生該二維繞射光柵之一光柵效率映圖以便控制對一相位步進信號之一諧波之貢獻的值假定該二維繞射光柵將搭配包含具有一50%工作循環之一二維棋盤繞射光柵之一第一經圖案化區一起使用。
如請求項15至17中任一項之方法，其中選擇該二維繞射光柵之所選一般幾何結構，使得該二維繞射光柵包含具備一正方形通孔陣列之一基板，且其中該二維繞射光柵係自撐式的。
如請求項15至17中任一項之方法，其中該二維繞射光柵之所選一般幾何結構係圓形孔隙之一正方形陣列，且該至少一個參數包含該等圓形孔隙之半徑與鄰近孔隙之中心之間的距離之一比率。
如請求項15至17中任一項之方法，其中選擇該至少一個參數之值的步驟涉及選擇該至少一個參數之最小化一或多個繞射階之一光柵效率的值，該一或多個繞射階係第(n, m)繞射階，其中n±m係一偶數。
如請求項20之方法，其中選擇該至少一個參數之值的步驟涉及選擇該至少一個參數之最小化(±2, 0)及(0,±2)繞射階之一光柵效率的值。
如請求項21之方法，在附屬於請求項19時，其中選擇該至少一個參數之值的步驟涉及將該等圓形孔隙之半徑與鄰近孔隙之中心之間的距離之該比率之一值選為大致0.3。
如請求項20之方法，其中選擇該至少一個參數之值的步驟涉及選擇該至少一個參數之最小化(±1, ±1)繞射階之一光柵效率的值。
如請求項23之方法，在附屬於請求項19時，其中選擇該至少一個參數之值的步驟涉及將該等圓形孔隙之半徑與鄰近孔隙之中心之間的距離之該比率之一值選為大致0.43。
一種根據如請求項15至24中任一項之方法設計的二維繞射光柵。
一種用於判定一投影系統之一像差映圖的量測系統，該量測系統包含：一圖案化裝置；一照明系統，其經配置以運用輻射照明該圖案化裝置，該圖案化裝置包含經配置以接收一輻射光束及形成複數個第一繞射光束之一第一經圖案化區，該等第一繞射光束在一剪切方向上分離；一感測器設備，其包含一第二經圖案化區及一輻射偵測器，該第二經圖案化區包含如請求項1至14中任一項或請求項25之一二維繞射光柵；該投影系統經組態以將該第一繞射光束投影至該感測器設備上，該第二經圖案化區經配置以自該投影系統接收該第一繞射光束及自該等第一繞射光束中之每一者形成複數個第二繞射光束；一定位設備，其經組態以在該剪切方向上移動該圖案化裝置及該感測器設備中之至少一者；及一控制器，其經組態以：控制該定位設備以便在該剪切方向上移動該第一圖案化裝置及該感測器設備中之至少一者，使得由該輻射偵測器之各部分接收到之輻射的一強度依據該剪切方向上之移動而變化以便形成一振盪信號；在該輻射偵測器上之複數個位置處自該輻射偵測器判定該振盪信號之一諧波的一相位；及在該輻射偵測器上之該複數個位置處自該振盪信號之一諧波的該相位判定表徵該投影系統之該像差映圖的一係數集。
一種包含如請求項26之量測系統的微影設備。