TWI767291B - 對準裝置及微影裝置 - Google Patents

Abstract

一種對準裝置包括一照明系統，其經組態以導引一或多個照明光束朝向一對準目標且自該對準目標接收繞射光束。該對準裝置亦包括一自參考干涉計，其經組態以產生兩個繞射子光束，其中該兩個繞射子光束經正交偏振、相對於彼此圍繞一對準軸旋轉180度且在空間上重疊。該對準裝置進一步包括：一光束分析器，其經組態以產生該等繞射子光束的重疊分量之間的干涉且產生兩個經正交偏振光學分支；及一偵測系統，其經組態以基於該等光學分支之光強度量測判定該對準目標之一位置，其中經量測光強度藉由一相位調變器在時間上調變。

Description

對準裝置及微影裝置

本發明係關於對準裝置及系統，例如用於微影裝置及系統之對準感測器裝置。

微影裝置係將所要圖案塗覆至基板上(通常塗覆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。在彼情況下，圖案化器件(其替代地稱作遮罩或倍縮光罩)可用於產生待形成於IC之個別層上的電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包含晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至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，單一基板將含有順次地經圖案化之鄰近目標部分之網路。已知的微影裝置包括：所謂的步進器，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；及所謂的掃描器，其中藉由在給定方向(「掃描」方向)上通過輻射光束掃描圖案同時平行或反平行於此掃描方向來同步地掃描目標部分而輻照每一目標部分。

在微影操作期間，不同處理步驟可要求不同層依序地形成於基板上。因此，可能有必要以較高準確度相對於形成於基板上之先前圖 案來定位基板。通常，將對準標記置放於待對準之基板上且參考第二物件來定位該等對準標記。微影裝置可使用對準裝置以偵測對準標記之位置且以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。因此，需要一種提供具有較高準確度及較小變化之對準的系統及方法。

在本發明中描述了對準裝置之實施例。

根據本發明之一些實施例，一種對準裝置包括一照明系統，其經組態以產生一照明光束、導引該照明光束朝向一對準目標且接收自該對準目標反射之繞射光束，其中該等繞射光束包含至少一個正繞射階或一個負繞射階。該對準裝置亦包括一自參考干涉計，其經組態以接收該等繞射光束、產生繞射子光束，其中該等繞射子光束經正交偏振、相對於彼此圍繞一對準軸旋轉180度且在空間上重疊。該對準裝置進一步包括一光束分析器，其經組態以產生該等繞射子光束的重疊分量之間的干涉強度且產生兩個經正交偏振光學分支。該對準裝置亦包括一偵測系統，其經組態以基於該等光學分支之光強度量測判定該對準目標的一位置，其中經量測光強度藉由一相位調變器調變。

在一些實施例中，該照明系統進一步經組態以在一光瞳平面中在直徑上彼此相對的第一位置及第二位置處產生離軸照明光束。在一些實施例中，該離軸照明光束藉由該相位調變器調變。

在一些實施例中，該相位調變器調變自該對準目標反射之該等繞射光束的該正繞射階或該負繞射階。

在一些實施例中，該相位調變器調變由該自參考干涉計產 生的該等繞射子光束。

在一些實施例中，該相位調變器調變由該光束分析器產生之該等光學分支。

在一些實施例中，該相位調變器在該偵測系統的一輸入端處調變該對準目標之一影像。

在一些實施例中，該相位調變器係藉由對一壓電材料施加一電信號來產生相位調變之一壓電鏡面總成。

在一些實施例中，該相位調變器包含一液晶調變器、一光彈性調變器、一電光調變器、一強誘電性液晶、一微鏡面陣列或一數位化空間光調變器。在一些實施例中，該液晶調變器係一磷酸二氘鉀(KD*P)晶體。

在一些實施例中，該相位調變器係覆蓋該光瞳平面之一半以改變該正繞射階及該負繞射階的偏振狀態之一波片。

在一些實施例中，該相位調變器包含一透射區及一偏轉區，其中每一區包含兩個直徑上相對的四分體，且該偏轉區以一變化厚度經楔形塑形。

在一些實施例中，該相位調變器產生一離軸照明光束之頻率調變。在一些實施例中，該相位調變器係一聲光調變器。在一些實施例中，該相位調變器係一內部光柵且該離軸照明光束之該頻率調變藉由掃描該內部光柵來產生。在一些實施例中，該相位調變器係一半波片且該離軸照明光束之該頻率調變藉由使該半波片旋轉來產生。

下文參考隨附圖式來詳細地描述本發明之其他特徵及優勢以及本發明之各種實施例之結構及操作。應注意，本發明不限於本文中所 描述之特定實施例。本文中僅出於說明性目的呈現此類實施例。基於本文中所含之教示，額外實施例對於熟習相關技術者將為顯而易見的。

1:線

2:線

3:線

4:線

5:線

10:EUV輻射發射電漿

11:源腔室

12:收集器腔室

19:開口

20:圍封結構

21:輻射光束

22:琢面化場鏡面器件

24:琢面化光瞳鏡面器件

26:經圖案化光束

28:反射元件

29:反射元件

30:污染物截留器

40:光柵光譜濾光器

51:上游輻射收集器側

52:下游輻射收集器側

53:掠入射反射器

54:掠入射反射器

55:掠入射反射器

100:微影裝置

100':微影裝置

300:微影製造單元

400:對準裝置

402:照明系統

404:電磁窄頻帶輻射光束

414:光束分光器

415:輻射子光束

418:對準標記或目標

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:信號分析器

512:物鏡

515:輻射光束

516:繞射光柵

519-1:繞射光束

519-2:繞射光束

520:基板

524:掃描方向

618:對準標記或目標

700:對準裝置

702:照明系統

704:同軸照明光束

705:光源

712:物鏡

714:光束分光器

719:繞射光束

720:基板

722:載物台

726:自參考干涉計

728:偵測系統

730:光束分析器

740:相位調變器

740-1:相位調變器

740-2:相位調變器

740-3:相位調變器

740-4:相位調變器

740-5:相位調變器

742:投影系統

744:第一偏光器

746:繞射子光束

746-1:繞射子光束

746-2:繞射子光束

748:經正交偏振光學分支

748-1:光學分支

748-2:光學分支

750:相位補償器

752:第二偏光器

760:孔徑

800:對準裝置

803:照明系統

806:離軸照明光束

806-1:離軸照明光束

806-2:離軸照明光束

806-3:離軸照明光束

806-4:離軸照明光束

808:離軸光學總成

810:照明輪廓

810(b):照明輪廓

1000:壓電鏡面總成

1054:臂

1056:臂

1058:方向

1059:波片

1059-1:部分

1059-2:部分

1100:光學組態

1101:光學組態

1160:壓電鏡面配置

1162-1:透射相位調變器

1162-2:透射相位調變器

1200:光學組態

1201:光學組態

1264:相位延遲器

1266-1:光束分光器

1266-2:光束分光器

1266-3:光束分光器

1268-1:相位調變器

1268-2:相位調變器

1268-3:相位調變器

1268-4:相位調變器

1270-1:壓電鏡面配置

1270-2:壓電鏡面配置

1300:光學組態

1372:偏振相位延遲器

1374:四通光束分光器

1376-1:相位調變器

1376-2:相位調變器

1378-1:相位補償器

1378-2:相位補償器

1400:光束分光器

1488:透射區

1490:偏轉區

1500:光學組態

1501:光學組態

1580-1:聲光調變器

1580-2:聲光調變器

1582:內部光柵

1584:掃描方向

1600:光學組態

1686-1:偏光器

1686-2:偏光器

AD:調整器

B:輻射光束

BD:光束遞送系統

BK:烘烤板

C:目標部分

CH:冷卻板

CO:聚光器

d:光柵寬度

DE:顯影器

F:工作循環

IF:位置感測器

IF1:位置感測器

IF2:位置感測器

IL:照明系統

IN:積光器

IPU:照明系統光瞳

IVR:真空內機器人

I/O1:輸入/輸出埠

I/O2:輸入/輸出埠

L:透鏡或透鏡群組

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:圖案化器件

MP:遮罩圖案

MP':影像

MT:支撐結構

O:光軸

P1:基板對準標記

P2:基板對準標記

PD:孔徑器件

PM:第一定位器

PPU:光瞳共軛

PS:投影系統

PW:第二定位器

RO:機器人

SC:旋塗器

SCS:監督控制系統

SO:輻射源

t:膜堆疊厚度

TCU:塗佈顯影系統控制單元

V:真空腔室

W:基板

WT:基板台

x ₀ :光柵偏移

α:角度

δ:相移

Λ:間距

(1):部位

(2):部位

(4):部位

(5):部位

(6):部位

併入至本文中且形成本說明書之一部分的隨附圖式說明本發明，且連同說明書進一步用以解釋本發明之原理且使熟習相關技術者能夠製作及使用本發明。

圖1A為根據例示性實施例之反射微影裝置的示意性說明。

圖1B為根據例示性實施例之透射微影裝置的示意性說明。

圖2為根據例示性實施例之反射微影裝置的更詳細示意性說明。

圖3為根據例示性實施例之微影製造單元的示意性說明。

圖4為根據例示性實施例之對準裝置的示意性說明。

圖5A及圖5B說明根據本發明之一些實施例的設計成具有繞射光柵之例示性對準目標。

圖6說明根據本發明之一些實施例的設計成具有二維繞射光柵的例示性對準目標。

圖7說明根據本發明之一些實施例的用於對準裝置中之相位調變的例示性光學組態。

圖8說明根據本發明之一些實施例的另一例示性對準裝置。

圖9說明根據本發明之一些實施例的在光傳播通過對準裝置時各種部位處的偏振狀態。

圖10A、圖10B、圖10C、圖11A、圖11B、圖12A、圖12B、圖13、圖14A、圖14B、圖15A、圖15B及圖16說明根據本發明 之一些實施例的用於相位調變之例示性光學組態。

根據下文結合圖式所闡述之詳細描述，本發明之特徵及優勢將變得更顯而易見，在該等圖式中，類似附圖字符始終標識對應元件。在該等圖式中，類似附圖標記通常指示相同、功能上相似及/或結構上相似之元件。另外，通常，附圖標記之最左側數字標識首次出現該附圖標記之圖式。除非另外指示，否則貫穿本發明提供之圖式不應解譯為按比例圖式。

本說明書揭示併入本發明之特徵之一或多個實施例。所揭示之實施例僅例示本發明。本發明之範疇不限於所揭示之實施例。本發明由在此隨附之申請專利範圍定義。

所描述之實施例及本說明書中對「一個實施例」、「一實施例」、「一實例實施例」等之參考指示所描述的實施例可包括特定特徵、結構或特性，但每一實施例可未必包括該特定特徵、結構或特性。此外，此類片語未必指相同實施例。另外，在結合實施例描述特定特徵、結構或特性時，應理解，無論是否予以明確描述，結合其他實施例來實現此特徵、結構或特性皆在熟習此項技術者所瞭解之知識範圍內。

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」及其類似者的空間相對術語來描述如圖式中所說明之一個元件或特徵與另一元件或特徵之關係。除圖式中所描繪的定向之外，空間相對術語亦意欲涵蓋器件在使用或操作中的不同定向。裝置可以其他方式定向(旋轉90度或處於其他定向)，且本文中所使用的空間相對描述詞可同樣相應地進行解譯。

如本文中所使用之術語「約」指示可基於特定技術變化之 給定數量的值。基於特定技術，術語「約」可指示例如在該值之10至30%內(例如，該值之±10%、±20%或±30%)變化的給定數量之值。

本發明之實施例可以硬體、韌體、軟體或其任何組合來實施。本發明之實施例亦可實施為儲存於機器可讀媒體上之可由一或多個處理器讀取並執行的指令。機器可讀媒體可包括用於儲存或傳輸呈可由機器(例如，運算器件)讀取之形式之資訊的任何機構。舉例而言，機器可讀媒體可包括唯讀記憶體(ROM)；隨機存取記憶體(RAM)；磁碟儲存媒體；光學儲存媒體；快閃記憶體器件；電學、光學、聲學或其他形式之傳播信號(例如，載波、紅外線信號、數位信號等)；及其他者。另外，韌體、軟體、常式及/或指令可在本文中經描述為執行某些動作。然而，應瞭解，此類描述僅出於方便起見，且此類動作事實上係由運算器件、處理器、控制器或執行韌體、軟體、常式、指令等之其他器件引起。

然而，在更詳細地描述此類實施例之前，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分別為可實施本發明之實施例的微影裝置100及微影裝置100'之示意性說明。微影裝置100及微影裝置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器件(例如，遮罩、倍縮光罩或動態圖案化器件)MA且連接至經組態以準確地定位該圖案化器件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地定位該基板W之第二定位器PW。微影裝置100及100'亦具 有投影系統PS，其經組態以將由圖案化器件MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W之目標部分(例如，包含一或多個晶粒)C上。在微影裝置100中，圖案化器件MA及投影系統PS為反射的。在微影裝置100'中，圖案化器件MA及投影系統PS為透射的。

照明系統IL可包括用於導引、塑形或控制輻射光束B之各種類型之光學組件，諸如折射、反射、反射折射、磁性、電磁、靜電或其他類型的光學組件或其任何組合。

支撐結構MT以取決於圖案化器件MA相對於參考框架之定向、微影裝置100及100'中之至少一者的設計及其他條件(諸如，圖案化器件MA是否固持於真空環境中)的方式來固持圖案化器件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器件MA。支撐結構MT可為例如可視需要而固定或可移動之框架或台。藉由使用感測器，支撐結構MT可確保圖案化器件MA例如相對於投影系統PS處於所要位置。

術語「圖案化器件」MA應廣泛地解譯為係指可用於在輻射光束B之橫截面中向該輻射光束B賦予圖案以便在基板W之目標部分C中產生圖案的任何器件。賦予至輻射光束B之圖案可對應於產生於目標部分C中以形成積體電路之器件中的特定功能層。

圖案化器件MA可為透射的(如在圖1B之微影裝置100'中)或反射的(如在圖1A之微影裝置100中)。圖案化器件MA之實例包括倍縮光罩、遮罩、可程式規劃鏡面陣列及可程式規劃LCD面板。遮罩在微影中已為人所熟知，且包括諸如二進位、交替相移或衰減相移之遮罩類型以及各種混合遮罩類型。可程式規劃鏡面陣列之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，以便使入射輻射光束在不同方向上反射。經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之曝光輻射或適於諸如基板W上之浸潤液體之使用或真空的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。真空環境可用於EUV或電子光束輻射，此係因為其他氣體可吸收過多輻射或電子。可因此憑藉真空壁及真空泵將真空環境提供至整個光束路徑。

微影裝置100及/或微影裝置100'可為具有兩個(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，或可對一或多個台進行預備步驟，同時將一或多個其他基板台WT用於曝光。在一些情形中，額外台可不為基板台WT。

微影裝置亦可為如下類型：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裝置中之其他空間，例如，遮罩與投影系統之間的空間。浸潤技術在此項技術中為人所熟知用於增大投影系統之數值孔徑。如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，在源SO為準分子雷射時，源SO及微影裝置100、100'可為單獨的物理實體。在此類情況下，不認為源SO形成微影裝置100或100'之部分，且輻射光束B憑藉包括例如適合導引鏡面及/或擴束器之光束遞送系 統BD(在圖1B中)而自源SO傳遞至照明器IL。在其他情況下，例如，在源SO為水銀燈時，源SO可為微影裝置100、100'之整體部分。源SO及照明器IL連同光束遞送系統BD(在需要時)可稱作輻射系統。

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)。通常，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(通常分別稱作「σ外部」及「σ內部」)。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入射於固持於支撐結構(例如，遮罩台)MT上之圖案化器件(例如，遮罩)MA上，且由該圖案化器件MA圖案化。在微影裝置100中，自圖案化器件(例如，遮罩)MA反射輻射光束B。在自圖案化器件(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。憑藉第二定位器PW及位置感測器IF2(例如，干涉器件、線性編碼器或電容式感應器)，可準確地移動基板台WT(例如，以便使不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中)。相似地，第一定位器PM及另一位置感測器IF1可用於相對於輻射光束B之路徑來準確地定位圖案化器件(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來對準圖案化器件(例如，遮罩)MA與基板W。

參考圖1B，輻射光束B入射於固持於支撐結構(例如，遮罩台MT)上之圖案化器件(例如，遮罩MA)上，且由該圖案化器件圖案化。在已橫穿遮罩MA的情況下，輻射光束B穿過投影系統PS，該投影系統 PS將光束聚焦於基板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的繞射影響，且產生照明系統光瞳IPU處之強度分佈之影像。

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，該等繞射光束自標記圖案MP由來自強度分佈的輻射產生。舉例而言，遮罩圖案MP可包括線及空間陣列。在該陣列處且不同於零階繞射之輻射之繞射產生轉向繞射光束，其在垂直於線的方向上具有方向改變。非繞射光束(亦即，所謂的零階繞射光束)橫穿圖案而不具有傳播方向之任何改變。零階繞射光束橫穿投影系統PS之在投影系統PS之光瞳共軛PPU上游的上部透鏡或上部透鏡群組，以到達光瞳共軛PPU。在光瞳共軛PPU之平面中且與零階繞射光束相關聯的強度分佈之部分為照明系統IL之照明系統光瞳IPU中的強度分佈之影像。孔徑器件PD例如在包括投影系統PS之光瞳共軛PPU之平面處或實質上在該平面處安置。

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，而且亦捕獲一階或一階及較高階繞射光束(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增強效應。舉例而言，一階繞射光束在晶圓W之位階處干涉對應的零階繞射光束，以在最高可能解析度下及製程窗處產生線圖案MP之影像(亦即，與可容許之曝光劑量偏差組合之可使用的聚焦深度)。在一些實施例中，可藉由在照明系統光瞳IPU之相對四分體中提供輻射極(未展示)來減小散光像差。另外，在一些實施例中，可藉由阻擋投 影系統之光瞳共軛PPU中之與相對四分體中之輻射極相關聯的零階光束來減小散光像差。以全文引用之方式併入本文中的於2009年3月31日發佈之US 7,511,799 B2中更詳細地描述此情形。

憑藉第二定位器PW及位置感測器IF(例如，干涉器件、線性編碼器或電容式感應器)，可準確地移動基板台WT(例如，以便使不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中)。相似地，第一定位器PM及另一位置感測器(圖1B中未展示)可用於相對於輻射光束B之路徑來準確地定位遮罩MA(例如，在自遮罩庫之機械擷取之後或在掃描期間)。

一般而言，可憑藉形成第一定位器PM之部分的長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現遮罩台MT之移動。相似地，可使用形成第二定位器PW之部分之長衝程模組及短衝程模組來實現基板台WT的移動。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與基板W。儘管基板對準標記(如所說明)佔據專用目標部分，但該等基板對準標記可位於目標部分之間的空間中(此等標記稱為切割道對準標記)。相似地，在多於一個晶粒設置於遮罩MA上之情形中，遮罩對準標記可位於該等晶粒之間。

遮罩台MT及圖案化器件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器件移入及移出真空腔室。可替代地，在遮罩台MT及圖案化器件MA在真空腔室之外部時，與真空內機器人IVR相似，真空外機器人可用於各種輸送操作。需要校準真空內機器人及真空外機器人兩者以用於任何有效負載(例如，遮罩)至轉移站之固定運動安裝台之平滑轉移。

微影裝置100及100'可用於以下模式中之至少一者下：

1.在步進模式下，在將賦予至輻射光束B之整個圖案一次性地投影至目標部分C上時，支撐結構(例如，遮罩台)MT及基板台WT基本上保持靜止(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上時，同步地掃描支撐結構(例如，遮罩台)MT及基板台WT(亦即，單次動態曝光)。可藉由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特性判定基板台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器件，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之順次輻射脈衝之間視需要更新可程式化圖案化器件。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化器件(諸如，可程式規劃鏡面陣列)之無遮罩微影。

亦可採用所描述之使用模式之組合及/或變化或完全不同的使用模式。

在另一實施例中，微影裝置100包括極紫外線(EUV)源，該EUV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，且對應的照明系統經組態以調節EUV源之EUV輻射光束。

圖2更詳細地展示微影裝置100，其包括源收集器裝置SO、照明系統IL及投影系統PS。源收集器裝置SO經建構及經配置成使 得可在圍封結構20中維持真空環境。源收集器裝置SO包括源腔室11及收集器腔室12且經組態以產生且傳輸EUV輻射。EUV輻射可藉由例如Xe氣體、Li蒸氣或Sn蒸氣之氣體或蒸氣產生，其中產生EUV輻射發射電漿10以發射在電磁波譜之EUV範圍內的輻射。至少部分電離之EUV輻射發射電漿10可藉由例如放電或雷射光束產生。為了輻射之高效產生，可需要例如10Pa之分壓之Xe、Li、Sn蒸氣或任何其他適合氣體或蒸氣。在實施例中，提供受激發錫(Sn)電漿以產生EUV輻射。

由EUV輻射發射10發射之輻射經由定位於源腔室11中之開口中或後面的視情況選用之氣體障壁或污染物截留器30(在一些情況下，亦稱作污染物障壁或箔片截留器)而自源腔室11傳遞至收集器腔室12中。污染物截留器30可包括通道結構。污染物截留器30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30至少包括通道結構。

收集器腔室12可包括可為所謂的掠入射收集器之輻射收集器CO。輻射收集器CO具有上游輻射收集器側51及下游輻射收集器側52。橫穿收集器CO之輻射可自光柵光譜濾光器40反射以聚焦於虛擬源點IF中。虛擬源點IF通常稱作中間焦點，且源收集器裝置經配置成使得中間焦點IF位於圍封結構20中之開口19處或附近。虛擬源點IF為輻射發射電漿10之影像。光柵光譜濾光器40特定地用於抑制紅外線(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器件22及琢面化光瞳鏡面器件24，該琢面化場鏡面器件22及該琢面化光瞳鏡面器件24經配置以提供輻射光束21在圖案化器件MA處之所要角分佈及在圖案化器件MA處的輻射強度之所要均一性。在輻射光束21 在由支撐結構MT固持之圖案化器件MA處反射後，隨即形成經圖案化光束26，且由投影系統PS將經圖案化光束26經由反射元件28、29成像至由晶圓載物台或基板台WT固持之基板W上。

比所展示元件多的元件通常可存在於照明光學器件單元IL及投影系統PS中。取決於微影裝置之類型，光柵光譜濾光器40可視情況存在。另外，可存在比圖2中所展示之鏡面更多的鏡面，例如，在投影系統PS中可存在比圖2中所展示之反射元件多一至六個的額外反射元件。

如圖2中所說明之收集器光學器件CO經描繪為具有掠入射反射器53、54及55之巢套式收集器，僅作為收集器(或收集器鏡面)之實例。掠入射反射器53、54及55安置成圍繞光軸O軸向地對稱，且此類型之收集器光學器件CO較佳地與通常稱為DPP源之放電產生電漿源組合使用。

例示性微影製造單元

圖3展示微影製造單元300，其有時亦稱作微影單元(lithocell)或叢集。微影裝置100或100'可形成微影製造單元300之部分。微影製造單元300亦可包括用以在基板上執行曝光前程序及曝光後程序之一或多個裝置。習知地，此等裝置包括用以沈積抗蝕劑層之旋塗器SC、用以使經曝光的抗蝕劑顯影之顯影器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、在不同程序裝置之間移動該等基板且將該等基板遞送至微影裝置100或100'之裝載匣LB。此等器件(通常統稱作塗佈顯影系統)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自身由監督控制系統SCS控制，該監督控制系統SCS亦經由微影控制單元LACU來控制微影裝置。因此，不 同裝置可經操作以最大化產出量及處理效率。

使用干涉之例示性對準裝置

為了控制用以將器件特徵準確地置放於基板上之微影程序，通常在基板上設置對準「標記」或「目標」，且微影裝置包括一或多個對準裝置及/或系統，藉由該一或多個對準裝置及/或系統必須準確地量測基板上之標記的位置。此等對準裝置實際上為位置量測裝置。已知不同類型之標記及不同類型之對準裝置及/或系統來自不同時間及不同製造者。廣泛用於當前微影裝置中之系統之類型係基於如美國專利第6,961,116號(den Boef等人)及第6,628,406號(Kreuzer)中所描述的自參考干涉計。通常，分別量測標記以獲得X及Y位置。可使用美國專利第8,208,121號(Bijnen等人)中所描述之技術來執行組合之X及Y量測。此等揭示之全部內容以引用之方式併入本文中。

圖4說明根據實施例之可實施為微影裝置100或100'的一部分之對準裝置400的橫截面圖之示意圖。在此實施例之實例中，對準裝置400可經組態以使基板(例如，基板W)相對於圖案化器件(例如，圖案化器件MA)對準。對準裝置400可進一步經組態以偵測基板上之對準標記之位置，且使用對準標記的偵測到之位置使基板相對於圖案化器件或微影裝置100或100'之其他組件對準。對基板之此對準可確保基板上之一或多個圖案的準確曝光。

根據實施例，對準裝置400可包括根據此實施例之實例之照明系統402、光束分光器414、干涉計426、偵測器428及信號分析器430。照明系統402可經組態以提供具有一或多個通頻帶之電磁窄頻帶輻射光束404。在實例中，一或多個通頻帶可在約400nm至約2.0μm之間 的波長之光譜內。在另一實例中，一或多個通頻帶可為在約400nm至約2.0μm之間的波長之光譜內的離散窄通頻帶。

光束分光器414可經組態以接收輻射光束404且將輻射子光束415導引至置放於載物台422上之基板420上。在一個實例中，載物台422可沿著方向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。在此實施例之實例中，對準標記或目標418可塗佈有輻射敏感膜。在另一實例中，對準標記或目標418可具有一百八十度(亦即，180°)對稱性。亦即，在對準標記或目標418繞垂直於對準標記或目標418之平面之對稱軸旋轉180°時，經旋轉的對準標記或目標418可與未旋轉之對準標記或目標418實質上相同。基板420上之目標418可為：(a)包含由固體抗蝕劑線形成之條形物的抗蝕劑層光柵，或(b)產品層光柵，或(c)包含疊對或交錯於產品層光柵上之抗蝕劑光柵的疊對目標結構中之複合光柵堆疊。該等條形物可替代地經蝕刻至基板中。

根據實施例，光束分光器414可進一步經組態以接收繞射輻射光束419且導引繞射輻射子光束429朝向干涉計426。

在實例實施例中，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之至少一部分。在此實施例之實例中，干涉計426包含任何適當的光學元件集合，例如，可經組態以基於所接收之繞射輻射子光束429形成對準標記或目標418之兩個影像的稜鏡之組合。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°且以干涉方式重組經旋轉影像及未旋轉影像。在一些實施例中，干涉計426可為自參考干涉計，其揭示於美國專利第6,628,406號(Kreuzer)中且以全文引用之方式併入本文中。

在實施例中，偵測器428可經組態以經由干涉計信號427接收經重組影像，且在對準裝置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。根據實例實施例，此干涉可歸因於對準標記或目標418成180°對稱且經重組影像建設性地或破壞性地進行干涉。基於偵測到之干涉，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因此偵測基板420之位置。根據實例，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.量測針對各種波長之位置變化(各顏色之間的位置移位)；2.量測針對各個階之位置變化(各繞射階之間的位置移位)；及3.量測針對各種偏振之位置變化(各偏振之間的位置移位)。

可例如運用任何類型之對準感測器來獲得此資料，該對準感測器例如係：如美國專利第6,961,116號中所描述之SMASH(智慧型對準感測器混合)感測器，其採用具有單個偵測器及四個不同波長的自參考干涉計，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ATHENA(使用對準之高階增強的進階技術)，其將七個繞射階中之每一者導引至專用偵測器，該等專利兩者均以全文引用之方式併入本文中。

在實施例中，信號分析器430可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的對稱中心之位置相 關。因而，可參考載物台422準確地知曉對準標記或目標418之位置及(因此)基板420之位置。

在一些實施例中，偵測器428可為允許準確的堆疊輪廓偵測之可能性的偵測器陣列。對於偵測器陣列，多個選項係可能的：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。離散接腳偵測器提供大動態範圍，但其各自需要單獨的前置放大器。元件之數目因此受到限制。CCD線性陣列提供可高速地讀出且在使用相位步進偵測的情況下尤其受到關注的許多元件。

對準標記及繞射光柵

圖5A展示根據實施例之繞射光柵516之橫截面圖。繞射光柵516可包括形成於基板520上之間距或週期「Λ」及光柵線寬「d」。較高繞射階之效率可藉由繞射光柵516之參數判定，該等參數諸如係光柵結構的輪廓(例如，矩形形狀)、膜堆疊厚度「t」、工作循環「F」等。工作循環「F」可經定義為光柵寬度d與間距Λ之比率，亦即，F=d/Λ。可使用嚴密的向量波模型化或各種其他方法預測繞射效率以對馬克士威方程式(Maxwell's equations)進行求解，該等方程式充分地描述光傳播時的電磁場。

在一個實例中，繞射光柵516之光譜性質(例如，繞射角)可由光柵方程式描述。舉例而言，在運用具有波長λ之輻射光束515進行正入射的情況下，可藉由以下方程式預測第m階之繞射角

：

且在

處之入射角的情況下，繞射方程式(1)可經修改為

繞射光柵可用作對準標記(亦稱作對準目標)。對準系統之操作可基於兩個對稱高階繞射之間(例如，分別具有m=+1及m=-1之繞射光束519-1與519-2之間)的相移△φ。當繞射光柵516不移動時，繞射光束519-1及519-2之頻率ν可相同，亦即，ν‧λ=c，其中c為光速。在此實例中，繞射光束519-1與519-2同相。若繞射光柵516或基板520例如沿著掃描方向524相對於物鏡512或干涉計(未展示)以速度V_stage移動，則歸因於都卜勒效應(Doppler Effect)，繞射光束519-1之頻率可增加△ν，而繞射光束519-2之頻率可減少△ν。在繞射光束519-1及519-2到達干涉計時，頻率差可導致時間相移△φ(t)，其中時間相移△φ(t)可表達為：

其他高階繞射光束遵循相似行為。因而，在干涉計的輸出端處量測之光強度I_SUM可為光柵偏移x ₀(與光柵之中心的移位)之函數。

藉由掃描光柵516(在圖5B之俯視圖中展示)，對準信號可經調變且在光強度I_SUM的時間調變中呈現。通過資料處理及分析，可濾出雜訊及其他因素，且可藉由參數擬合及自經量測光強度I_SUM之提取來判定光柵偏移x ₀。在圖5B中，繞射光柵516在基板520上在x或在y方向上定向。在一些實施例中，繞射光柵516可在基板520上在任何其他方向上定向。舉例而言，繞射光柵516可相對於x方向具有45度角(在圖5B中未展示)。

即使微影系統在積體電路之進階技術節點處提供愈來愈小之圖案化特徵，微影系統亦需要提高接收愈來愈小之對準標記或目標的不 同微影層級之間的準確對準。對準標記通常可置放於切割道中，該切割道即晶片或晶粒(產品區域)之間的區域，隨後在封裝之前在晶粒切割時將該區域拋棄。對於給定程序監測區域，較小尺寸亦允許更多對準標記分佈在各種部位處以改進跨晶圓之對準及/或疊對均一性。可替代地，對於具有較大區域之晶粒，較小對準標記可置放於晶粒內部以改進跨產品晶片之對準。

當前，基於干涉之對準系統依賴於光柵掃描以產生經調變對準信號。圖5B展示根據一些實施例之在基板520上沿著x及y方向的對準標記。輻射光束515可在x方向上及y方向上跨對準標記進行掃描。在一些實施例中，基板520移動，而非輻射光束515。

在一個實例中，為了產生可靠對準信號，長對準標記經設計以提供足夠距離以供掃描。在基於影像之對準系統中，可使用小對準標記。然而，歸因於大資料獲取及處理，解析度及速度可能受到限制。

使用主動相位調變之例示性對準系統

根據本發明之各種實施例提供用於藉由使用主動相位調變來與小標記進行對準之裝置及方法。舉例而言，小至5μm×5μm之對準標記可足以提供具有良好解析度的對準信號。圖6中說明了例示性對準標記或目標618之俯視圖，其中在x及y方向上配置了二維繞射光柵，以使得可在不移動輻射光束515的情況下判定對準目標618之位置。藉由使用主動相位調變，可同時量測對準目標618的沿著x及y方向之對準信號，且可同時判定x及y方向上的對準目標618之位置。

在一些實施例中，對準目標618可包括在除x或y方向外之任何方向上定向的繞射光柵。舉例而言，繞射光柵可相對於x或y方向形成45度角。

在一個實例中，對準裝置及方法不需要移動部分且可在靜態模式下操作。此外，藉由使用相位調變，對準信號可在對對準裝置之振動較不敏感之頻率下調變。因而，使用相位調變之對準與使用光柵掃描之對準相比可具有較少背景雜訊。

在一些實施例中，在使用主動相位調變及對準目標掃描時，可引入計數器移動相位以供高速掃描及高速對準。

圖7及圖8說明根據本發明之一些實施例之例示性對準裝置700及800。對準裝置700及800可經組態以基於繞射光束719(亦稱作繞射光束)之相位調變來量測對準目標618的位置，其中通過相位調變器740在對準裝置700或800中之各種部位處產生相位調變。對準裝置700及800可經建置為微影裝置100或100'之一部分，或可經建置為微影製造單元或叢集300中之獨立單元，且在操作期間連同其他裝置一起工作。在一些實施例中，對準裝置700包括產生同軸照明光束704之照明系統702，而對準裝置800包括產生離軸照明光束806之照明系統803。對準裝置700及800亦可包括投影系統742、自參考干涉計(SRI)726、光束分析器730及偵測系統728。在一些實施例中，投影系統742可為照明系統702及803之部分。

在一個實例中，照明系統702及803包括光源705，其中光源705發射空間上相干的同軸照明光束704。同軸照明光束704可具有電磁窄頻帶，該電磁窄頻帶具有一或多個通頻帶。在一些實施例中，同軸照明光束704可為分別具有在約500nm至約700nm及約700nm至約2μm之間的範圍內的波長之可見光或紅外光。在一些實施例中，光源705可包括一或多個輻射源，每一源產生在約500nm至約2μm之間的波長之光譜 內的一或多個通頻帶。在此實例中，同軸照明光束704可為來自一或多個輻射源之一或多個通頻帶之組合，且亦可具有實質上連續的波長。在一些實施例中，同軸照明光束704之波長範圍亦可包括紫外線。

在一些實施例中，圖8中的對準裝置800之照明系統803包括離軸光學總成808且可自同軸照明光束704產生離軸照明光束806。對於離軸照明，輻射源區受限於光瞳之與光軸相距一定距離的周邊部分。在一些實施例中，離軸光學總成808可包括旋轉三稜鏡鏡面、一或多個光束分光器或四重體透鏡。離軸輻射之詳細揭示內容可見於美國專利第9,970,747號(Kreuzer等人)中，該專利以全文引用之方式併入本文中。

離軸照明光束806可具有照明輪廓810。在一些實施例中，照明輪廓810可包括：(a)一對照明光點，其經定位成在直徑上彼此相對，具有繞光軸180°之對稱性；及(b)兩對照明光點，每一對中具有180°對稱性。在一些實施例中，兩對照明光點彼此分離90°。在一些實施例中，照明輪廓810之照明光點位於距y軸約22.5°之角度α處。圖8中的照明輪廓810之圓形區域呈現照明系統803之光瞳平面。

在一些實施例中，照明光束704可為例如具有線性偏振、圓偏振或橢圓偏振之偏振光束。藉由使用諸如二向色、結晶或線柵偏光器的偏光器可將來自光源705之未偏振輻照轉換為偏振光束。照明光束704之兩個正交偏振方向可經描述為p偏振及s偏振。舉例而言，p偏振具有平行於入射平面之電場，且s偏振具有垂直於入射平面之電場。在一些實施例中，照明光束806之偏振狀態可藉由使用一或多個偏光器而與入射照明光束704不同。

在一些實施例中，對準裝置700(在圖7中)及對準裝置 800(在圖8中)之投影系統742包括物鏡712及光束分光器714，且經組態以導引同軸照明光束704或離軸照明光束806朝向對準目標618並導引自對準目標618反射之繞射光束719朝向自參考干涉計(SRI)726。在此實例中，將同軸照明光束704以正入射角導引朝向對準目標618，而將離軸照明光束806以固定入射角導引朝向對準目標618。

在一個實例中，在半導體製造程序期間，晶圓可在主微影透鏡之下移動。晶圓在此曝光透鏡下面定位的準確度如何可直接判定半導體產品之品質。因此，可自第一微影層級開始將對準標記置放於晶圓上，以確保晶圓位置之精確度。在一些實施例中，對準目標618可為通過圖案轉印使用前一層級微影遮罩(未展示)形成於基板720(例如半導體晶圓)上之結構，該基板720定位於載物台722上。用於對準目標618之形成之材料及膜堆疊可取決於對準目標618在前一層級微影遮罩上的佈局及基板720經歷之程序。在一些實施例中，對準目標618可由輻射敏感膜(例如，光阻)製成或塗佈有輻射敏感膜。用於對準目標618之設計要求(例如，形狀及尺寸)取決於所使用的對準系統及對準方法。

在圖7及圖8中所展示之實例中，光束分光器714可為光點鏡面，由具有安置在立方體之中心中的反射金屬層之透射立方體形成。應注意，即使展示光束分光器714朝向對準目標618反射照明光束704或806且朝向SRI 726傳輸繞射光束719，本發明亦不因此為限制性的。對於熟習相關技術者將顯而易見的係其他光學配置可用於獲得相似結果。

在一個實例中，物鏡712將照明光束704或806聚焦至對準目標618上且收集自對準目標618反射之繞射光束719。熟習此項技術者已知，其他聚焦光學系統亦可用於提供相似功能。

在一些實施例中，來自對準目標618之繞射光束719包括對稱地分佈之高階繞射光束，亦即，在方程式(1)或(2)中m≠0，例如，分別為+1及-1、+2及-2、......、+n及-n、......。取決於繞射角

，不同階之繞射光束在空間上分離。在一些實施例中，繞射光束719包括至少一個正繞射階或一個負繞射階。

在一個實例中，SRI 726經組態以接收繞射光束719且產生繞射子光束746。SRI 726可投影相對旋轉180°之對準目標618的兩個重疊影像。在SRI 726處，如圖9中進一步說明，繞射光束719之每一對正繞射階及負繞射階產生兩對繞射子光束746-1及746-2，其中每一對繞射子光束(例如，746-1)包括來自繞射光束719的正繞射階及負繞射階中之兩者的空間上重疊之分量。自參考干涉計之細節在美國專利第6,961,116號(Boef等人)及美國專利第6,628,406號(Kreuzer)中揭示，該等專利以全文引用之方式併入本文中。

在一些實施例中，第一偏光器744可置放於光束分光器714與SRI 726之間以在進入SRI 726之前調整繞射光束719的偏振狀態。舉例而言，第一偏光器744可為半波片且可使繞射光束719之偏振方向旋轉。

在一些實施例中，相位補償器750及第二偏光器752可在SRI 726與光束分析器730之間實施。相位補償器750及第二偏光器752可調整繞射子光束746之相位及偏振方向。在一些實施例中，第二偏光器752可為半波片。在一些實施例中，相位補償器或相位延遲器750可為由諸如電氣石、方解石(CaCoO₃)、硝酸鈉(NaNO₃)、甘汞(Hg₂Cl₂)或金紅石(TiO₂)之材料製成的雙折射晶體。在一些實施例中，相位補償器750可由硼酸鋇(αBBO或BaB₂O₄)製成。相較於沿著慢軸之經偏振的光，沿著雙折 射晶體之快軸之偏振光遇到較低折射率且更快地行經晶體。因此，可在具有不同偏振方向的光之間產生相移。

在一些實施例中，光束分析器730可經組態以產生繞射子光束746的重疊分量之間的干涉強度且產生兩個經正交偏振光學分支748。舉例而言，光束分析器730可傳輸具有p偏振之光且反射s偏振。因而，繞射子光束746的經p偏振之分量可經傳輸至光學分支748-1，且繞射子光束746的經s偏振之分量可經反射至光學分支748-2。在光學分支748-2上，繞射子光束746的經s偏振之分量彼此干涉。同樣，繞射子光束746的經p偏振之分量亦在光學分支748-1上彼此干涉。

在一個實例中，圖7及圖8中的對準裝置700及800之偵測系統728產生對干涉光束之不相干添加且量測每一光學分支748-1及748-2的光強度。偵測系統728可經組態以基於光學分支748之光強度量測來判定對準目標618的位置，其中光強度以某些方式調變以便在對準裝置之其他參數中提取對準資訊。

對於穩定對準裝置及靜態對準目標618(例如，載物台722不移動)，由偵測系統728量測之光強度可表達為：

方程式5(a)及5(b)與方程式4相似，不同之處在於V_stage=0，且因此時間相移△φ(t)=0。然而，為提取光柵偏移x ₀，需要將光強度調變引入至方程式5(a)或5(b)中。與如方程式(3)及(4)中所描述移動載物台722(或掃描對準目標)相反，主動相位調變可用於獲得光強度調變且將進一步詳細描述。

圖9說明根據本發明之一些實施例之在傳播通過對準裝置700及800時在各種部位處的繞射光束719之偏振狀態。在此實例中，為簡單起見，僅展示一對繞射階(例如，m=+1及-1)。然而，繞射光束719亦可包括較高繞射階(例如，m=+2及-2)。在圖9中，說明了來自對準目標之兩個線性偏振繞射光束，且以箭頭展示偏振方向。繞射光束719可具有其他偏振，且不受本文中之實例限制。在圖9中，圓形區域表示對準裝置700及800之光瞳平面。

在一些實施例中，在光束分光器714與第一偏光器744之間的部位(1)處，繞射光束719之該對正繞射階及負繞射階定位成在光瞳平面中在直徑上相對。在第一偏光器744與SRI 726之間的部位(2)處，使繞射光束719之正階及負階的偏振方向旋轉。舉例而言，第一偏光器744係半波片，且旋轉角取決於半波片之快軸的角度。

在一個實施例中，在繞射光束719傳播通過SRI 726時，正繞射階及負繞射階中之每一者分成兩個繞射子光束746-1及746-2。繞射子光束746-1及746-2中之每一者包括來自在空間上彼此重疊之繞射光束719的正繞射階及負繞射階兩者之分量，其藉由在圖9(3)中疊加+1及-1來表示。舉例而言，繞射子光束746-1可具有在空間上彼此重疊之繞射光束719的正繞射階之經p偏振之分量及繞射光束719的負繞射階之經s偏振之分量。相似地，繞射子光束746-2可具有在空間上彼此重疊之繞射光束719的正繞射階之經s偏振之分量及繞射光束719的負繞射階之經p偏振之分量。在一些實施例中，繞射子光束746-1及746-2在光瞳平面中自繞射光束719之正繞射階及負繞射階的原始位置旋轉±90°。換言之，繞射子光束746-1及746-2彼此相對地旋轉180°。因而，在SRI 726的輸出端 處，繞射子光束746-1及746-2兩者皆攜載來自繞射光束719之正繞射階及負繞射階(例如，+1及-1)的對準資訊。

在繞射子光束746-1及746-2傳播通過相位補償器750時，可調整s偏振與p偏振之間的相移。此外，繞射子光束746-1及746-2之偏振方向可在第二偏光器752處旋轉。繞射子光束746-1及746-2之所得偏振狀態展示於圖9(4)中，對應於裝置700及800中之部位(4)。

在光束分析器730之後的部位(5)處，繞射子光束746-1及746-2中之每一者分成兩個光學分支748-1及748-2。舉例而言，繞射子光束746-1可具有在第二偏光器752處旋轉45°之p及s偏振方向兩者。因而，在光束分析器730處，經45°定向之偏振中之每一者可進一步分解成s偏振及p偏振，其中s偏振分量經反射至光學分支748-2中且p偏振分量經傳輸至光學分支748-1中。在一些實施例中，繞射子光束746-1之經s偏振之分量彼此干涉。相似地，繞射子光束746-1的經p偏振之分量亦彼此干涉。繞射子光束746-2表現得與上文所描述的繞射子光束746-1相似。因此，在部位(5)處，在裝置700及800中產生四對干涉光束。

在部位(6)處，偵測系統728產生對每一光學分支748-1及748-2的干涉光束之添加且將光強度輸出為I_diff及I_sum。

對準裝置中之主動相位調變

在一些實施例中，可在不移動載物台722或對準目標618上的入射光束之情況下(亦即，在不掃描對準目標之情況下)在對準裝置700及800中引入相位調變。如圖7及圖8中所展示，可使用在具有同軸照明之對準裝置700中及具有離軸照明之對準裝置800中的各種部位處之相位調變器740，例如，相位調變器740-1、740-2、740-3、740-4及/或740-5。

在一些實施例中，相位調變器740可為覆蓋光束之光學分支中之一者傳播通過的光瞳平面之一半的透射相位調變器。在透射相位調變器中，光束之相位可藉由使用所施加電壓或壓力使材料的雙折射變化來調變。透射相位調變器可包括磷酸二氘鉀(KD*P)晶體、液晶調變器(LCM)、光彈性調變器(PEM)或光電調變器(EOM)。舉例而言，一些KD*P晶體允許在一個偏振方向上進行相位調變及在正交偏振方向上不進行調變。

在一些實施例中，相位調變器740可包括施加隨時間而變之不同相位延遲的兩個分量。藉由施加兩個相位延遲分量且調變具有不同頻率之光束的光學分支兩者，偵測系統728處之經量測光強度可對於背景雜訊較不敏感。

在一些實施例中，相位調變器740亦可為基於反射之配置，例如圖10A(側視圖)及圖10B(俯視圖)中所展示之壓電鏡面總成1000。壓電鏡面總成1000包括具有反射鏡面之兩個臂1054及1056，其中臂中之一者(例如，臂1054)上的鏡面可藉由對例如鋯鈦酸鉛(PZT)之壓電材料施加電壓來移動。在圖10A及10B中，臂1054可沿著方向1058移動，因此使光學路徑變化。在一個實例中，在光束進入壓電鏡面總成1000時，光束分成兩個光學分支，將該等光學分支分別導引至臂1054及1056上。在壓電鏡面總成1000的輸出端處，光束之兩個光學分支獲取光徑差及(因此)相移，其中相移取決於施加於臂1054上的PZT上之電壓。如上文所描述，壓電鏡面總成1000可獨立於光的偏振狀態。

在一些實施例中，相位調變器740-1可為二進位振幅空間調變器，其中空間上(基於像素之)施加電壓引起入射光束之部分的局部二 進位偏轉或反射。二進位振幅空間調變器之實例為強誘電性液晶(FLC)、微鏡面陣列(MMA)等。強誘電性液晶係在電場下改變定向之對掌性近晶液晶。藉由使偏振光束的定向旋轉，可使用FLC產生四分之一波片。在以光束分析器實施FLC時，經線性偏振光可取決於偏振狀態傳遞或經反射。微鏡面陣列由可通過傾斜及翻轉及/或藉由活塞操控之像素組成。活塞可用於局部誘導相位延遲，而翻轉及傾斜可用於反射入射光束的一部分。MMA亦可獨立於光束之偏振狀態。

在一些實施例中，相位調變器740可為數位化空間光調變器(SLM)，其中數位化SLM可獨立地針對每一像素調變入射光束之相位。數位化SLM包括空間上向列型液晶及微鏡面陣列。

在一些實施例中，相位調變器740可為前述相位調變器之任何組合。

返回參考圖7至圖9，取決於相位調變器740在對準裝置700及800中之部位，在偵測系統728處量測之光強度可不同。

使用相位調變器740-1之主動相位調變：

在一些實施例中，相位調變器740-1可置放於光束分光器714與第一偏光器744之間的光瞳平面中。相位調變器740-1可在繞射光束719的正繞射階與負繞射階之間引入相移δ，且將偵測系統728處之經量測光強度改變成：

藉由隨時間而變化調變相移δ(亦即，通過主動相位調變以引入時間相移，例如φ(t))，可隨著移動載物台722或掃描對準目標618來 產生相似對準信號(與方程式4相比)。根據經量測光強度，對準目標之位置可通過資料或彎曲擬合自光柵移位x ₀ 判定。

使用相位調變器740-2之相位調變：

在一些實施例中，相位調變器740-2可置放於SRI 726與相位補償器750之間。假定相位調變器740-2可在繞射子光束746-1及746-2(參見圖9(3))的經s偏振之分量與經p偏振之分量之間引入相移δ，偵測系統728處之經量測光強度可表達為：

根據方程式7(a)及7(b)，由相位調變器740-2引入之相移改變在偵測系統728處量測之光強度的振幅(亦即，改變調變深度)。一般而言，單獨光強度之振幅的調變不提供合乎需要之對準資訊。然而，相位調變器740-2可以與其他形式之調變(例如，同軸照明光束704或離軸照明光束806之頻率調變)的組合實施。使用頻率調變之對準將在本發明中之後續會話中詳細描述。

在一些實施例中，波片1059可結合相位調變器740-2使用以引入與方程式6(a)及6(b)中所描述的時間相移相似之時間相移φ(t)。圖10C說明根據本發明之一些實施例之波片1059的實例。

在一些實施例中，波片1059可置放於圖7及圖8中之相位調變器740-2與SRI 726之間。如圖10C(ii)中所展示，波片1059可改變對準裝置之一半光瞳的繞射子光束(例如，746-1)之正繞射階及負繞射階的偏振狀態。在此實例中，波片1059包括兩個部分。部分1059-2係對偏振不敏感之晶體，且部分1059-1係λ/2(半)波片，其中其快軸(在圖10C(i) 中展示為箭頭)相對於繞射子光束(例如，746-1)之p偏振或s偏振方向以45°定向。在此實例中，HWP 1059-1可使極偏振方向相對於入射光束旋轉90°。

在一些實施例中，可以圍繞繞射光束或繞射子光束之傳播方向之角度旋轉波片1059之兩個部分。舉例而言，如圖10C(i)中所展示，部分1059-1可旋轉22.5度。在一些實施例中，取決於快軸定向，部分1059-1亦可旋轉45度。

在一些實施例中，如圖10C(i)中所展示，繞射子光束746-1及746-2在直徑上位於波片1059之光瞳平面中，亦即，該等繞射子光束746-1及746-2在SRI 726的輸出端處圍繞光軸之中心距彼此180°。在一些實施例中，繞射子光束746-1及746-2對應於來自沿著對準目標618(參見圖6)之x方向的繞射光柵之繞射。圖10C(i)亦說明在SRI 726的輸出端處沿著例如y方向之其他方向且成45度角之對應繞射光柵的其他繞射子光束。

在一些實施例中，波片1059可經組態以使得繞射子光束746-1輻照至HWP部分1059-1上，且繞射子光束746-2輻照至晶體部分1059-2上。因此，在波片1059之輸出端處，繞射子光束746-2之正繞射階及負繞射階保持原始偏振方向，然而，繞射子光束746-1的正繞射階及負繞射階將偏振方向改變成相對方向。因而，藉由使用波片1059，繞射子光束746-1及746-2的正繞射階及負繞射階現具有相同偏振方向且同樣攜載相同對準信號。

藉由在波片1059之後使用相位調變器740-2引入時間相依相移，如圖10C(ii)中所展示，可在偵測系統728處偵測且量測干涉強度。 圖10C(iii)說明由偵測系統728量測之例示性光強度，其中兩個振盪曲線之間的相移對應於對準信號(例如，光柵偏移x ₀)。

使用相位調變器740-3之相位調變：

在一些實施例中，相位調變器740-3亦可置放於光束分析器730之輸出端處。在此實例中，光學分支748-1及748-2(參見圖9(5))中之每一者可獨立地通過單獨相位調變器740-3接收相位調變。

使用相位調變器740-4之相位調變：

在一些實施例中，相位調變器740-4可置放於偵測系統728之輸入端處，在孔徑760的前方。相位調變器740-4可藉由選擇待經量測之對準目標的區域來控制所關注區(ROI)。舉例而言，相位調變器740-4可置放於存在中間影像平面之孔徑760的前方。偵測系統728經由影像量測積分信號，該積分信號之強度整體上根據所誘導的相位調變藉由移動載物台722(亦即，掃描對準目標)或使用相位調變器740-1、740-2、740-3、740-5等變化。在此實例中，相位調變器740-4可為空間光調變器，從而允許光束針對對準目標之某些區域傳遞且阻擋其他光束。以此方式，可以有可能在不干擾周圍結構之情況下適應對準目標618的小尺寸。在對準目標618在量測期間靜止時，ROI選擇功能較好地工作，亦即，使用相位調變器740-1、740-2、740-3或740-5來調變光強度。

因此，相位調變器740-4可選擇性地移除影像平面中之場區域，使得系統歸因於用較大光點尺寸之光束過度填充對準目標而對干擾信號更穩固，更自適應於對準目標的光柵輪廓之改變，且對對準目標之設計較不敏感。出於此目的，二進位振幅空間調變器或數位化SLM可用於相位調變器740-4。

離軸照明光束上之相位調變：

在一些實施例中，離軸照明光束中之至少一者的相位調變亦可在偵測系統728處引入強度調變。舉例而言，相位調變器740-5可在圖8中的離軸照明光束806之一個分支上引入相移δ。在此實例中，經量測光強度亦可由方程式6(a)及6(b)表達。然而，其他光學組態亦可產生離軸照明光束806之相位調變。

圖11A說明根據本發明之一些實施例之用於離軸照明光束806的相位調變之例示性光學組態1100。離軸照明光束806-1之相位調變可由壓電鏡面配置1160產生。離軸照明光束806-1之光學路徑可藉由對壓電鏡面配置1160施加電信號來調變，從而在離軸照明光束806-1與806-2之間產生相移δ。藉由使離軸照明光束806-1與離軸照明光806-2之間的相移δ隨時間而變化，可將時間相移△φ(t)引入至在偵測系統728處量測之光強度中，其中光強度可由方程式6(a)及6(b)表達。

圖11B說明根據本發明之一些實施例之用於離軸照明光束806的相位調變之另一例示性光學組態1101。在此實例中，兩個透射相位調變器1162-1及1162-2在離軸照明光束806-1及806-2上實施。在一些實施例中，透射相位調變器1162-1及1162-2可為被動相位補償器，從而在離軸照明光束806-1與806-2之間提供固定相移(與可隨時間而變變化相反)。在一些實施例中，透射相位調變器1162-2亦可以來自對離軸照明光束806-1之壓電鏡面配置1160的不同調變頻率為離軸照明光束806-2提供主動相位調變。換言之，離軸照明光束806-1及806-2可具有在兩個不同頻率下之相位調變。透射相位調變器1162-1及1162-2可為液晶調變器(LCM)、光彈性調變器(PEM)、光電調變器(EOM)等。

圖12A及圖12B說明根據本發明之一些實施例之用於離軸照明光束806的例示性光學組態1200及1201。在此實例中，離軸照明光束806具有如圖8中所描述之兩對照明光點的照明輪廓810(b)。在圖12A中，同軸照明光束704傳播通過視情況選用之相位延遲器1264且可在光束分光器1266-1處分成兩個光學分支，其中每一分支可在光束分光器1266-2及1266-3處進一步分成兩個光學分支。離軸照明光束806(亦稱作離軸照明光束806-1及806-4)之光學分支806-1及806-4對應於在直徑上彼此分離之一對照明光點，而離軸照明光束806(亦稱作離軸照明光束806-2及806-3)的光學分支806-2及806-3對應於亦在直徑上彼此分離之另一對照明光點。對於每一對照明光點，分支(例如806-1及806-2)中之一者可藉由相位調變分別通過相位調變器1268-1及1268-2實施。在圖12A中，視情況選用之相位調變器1268-3及1268-4可在光束分光器1266-1與光束分光器1266-2之間及在光束分光器1266-1與光束分光器1266-3之間實施。視情況選用之相位調變器1268-3及1268-4可在兩對光學分支之間提供被動相位補償或主動相位調變。在圖12B中，壓電鏡面配置1270-1及1270-2分別用作對光學分支806-1及806-4之相位調變器，其中光學分支806-1及806-4對應於照明輪廓810(b)的不同對照明光點。

返回參考圖12A，在一些實施例中，相位調變器1268-1、1268-2、1268-3及1268-4可與相位調變器740相似且亦可包括透射相位調變器，諸如KD*P晶體、LCM、PEM、EOM等。在一些實施例中，相位調變器1268-1、1268-2、1268-3及1268-4可為PZT鏡面總成或二進位振幅空間調變器，諸如FLC或MMA。在一些實施例中，相位調變器1268-1、1268-2、1268-3及1268-4可為數位化SLM或前述調變器之任何 組合。

在一些實施例中，相位調變器1268-3及1268-4可由頻率調變器替代以提供用於光學分支806之單獨頻率調變。頻率調變之細節將在本文中之後續會話中詳細描述。

圖13說明根據本發明之一些實施例之用以提供用於離軸照明光束806的相位調變之光學組態1300。離軸照明光束806具有在光瞳平面中具有兩對照明光點之照明輪廓810(b)。在此實例中，同軸照明光束704可未經偏振。偏振相位延遲器1372可將照明光束704轉換成偏振照明且誘導s偏振分量與p偏振分量之間的相移。光學組態1300亦包括四通光束分光器1374，其中四通光束分光器1374可將照明光束704分成四個光學分支806-1、806-2、806-3及806-4。在此實例中，光學分支806-1及806-3可具有s偏振，而光學分支806-2及806-4可具有p偏振。

在圖13中，光學組態1300亦可包括相位調變器1376-1及1376-2。在一些實施例中，相位調變器1376-1可為光學分支806-1提供相位調變，且相位調變器1376-2可為光學分支806-3提供相位調變。相位調變器1376-1及1376-2可與相位調變器740相似且可包括相似光學器件。在一些實施例中，相位調變器1376-1及1376-2可為KD*P晶體，從而允許藉由施加不同調變頻率來使s偏振與p偏振分離。

在圖13中，光學組態1300可進一步包括相位補償器1378-1及1378-2以分別調整光學分支806-1與光學分支806-4之間及光學分支806-2與光學分支806-3之間的相移。不限於本發明之範疇的係相位補償器1378-1及1378-2亦可主動地調變光束之相位。在一些實施例中，相位補償器1378-1及1378-2可分別置放於光學分支806-1及806-3上，如圖 13中所展示。在一些實施例中，相位補償器1378-1及1378-2亦可分別置放於光學分支806-2及806-4上。相位補償器1378-1及1378-2可與相位調變器1376-1及1376-2相似且可包括相似光學器件。

在圖13中的光學組態1300中，在一些實施例中，照明輪廓810(b)之每一照明光點可具有兩個經正交偏振的光束。舉例而言，光學分支806-1經s偏振且光學分支806-4經p偏振，或反之亦然。相似地，光學分支806-2經s偏振且光學分支806-3經p偏振，或反之亦然。在一些實施例中，照明輪廓810(b)之每一照明光點可具有一個線性偏振光束及一個未偏振光束。相位調變器1376-1及1376-2及相位補償器1378-1及1378-2可經組態以調變偏振及未偏振光束。

同時偵測X及Y方向上之對準位置

在一些實施例中，可藉由使用相位調變器(例如，圖7及圖8中之對準裝置700及800中的相位調變器740-1)同時在x及y方向上判定二維對準目標618(在圖6中展示)之對準位置。對準目標618可靜止置放在對準裝置700或800中。在此實例中，對準目標618可具有在x及y方向上具有不同週期之繞射光柵，例如，平行於x軸延伸之繞射光柵可具有週期Λ_x，且平行於y軸延伸的繞射光柵可具有週期Λ_y，其中Λ_x≠Λ_y。根據方程式6(a)及6(b)，在偵測系統728處量測之光強度取決於繞射光柵Λ的週期。因而，經量測光強度可包括兩個不同頻率，可區分或解多工該等頻率以針對對準目標618判定x及y方向上的對準位置。

在一些實施例中，對準裝置700(在圖7中)之同軸照明光束704及/或對準裝置800(在圖8中)的離軸照明光束806可用於藉由使用圖6中之二維對準目標618來同時偵測x及y方向兩者上的對準位置。通過以 與繞射光柵成傾斜角掃描對準目標618，繞射光束719的正繞射階與負繞射階之間的所誘導的頻率差△ν可分別在x及y方向上在方程式(3)中產生， 亦即，

及

，其中V_stage,x及V_stage,y為沿著x及y方向的載物台掃描速度之分量。相似地，經量測光強度可包括兩個不同頻率，可區分或解多工該等頻率以針對對準目標618判定x及y方向上的對準位置。

在一些實施例中，具有兩對照明光點(如圖8、圖12A、圖12B及圖13中所展示)之照明輪廓810(b)可用於針對具有圖6中的二維繞射光柵之對準目標618同時判定x及y方向兩者上的對準位置。在此實例中，一對照明光點可用於在偵測x方向上之對準位置，且另一對可用於偵測y方向上之對準位置。舉例而言，在圖12A、圖12B或圖13中，藉由以一個頻率調變離軸照明光束806-1及806-4且以不同頻率調變離軸照明光束806-2及806-3，可針對對準目標618同時偵測x及y方向上的對準位置。

在一些實施例中，圖7及圖8中之對準裝置700及800中的相位調變器740-1、740-2或740-3可將相位調變引入至繞射光束719的僅一個繞射階(例如，m=±1)。在一些實施例中，相位調變器740-1可將不同相位調變引入至繞射光束719的兩個繞射階(例如，m=±1及±2)。在此實例中，繞射光束之一個繞射階(例如，m=±1)可提供x方向上之對準位置資訊，而繞射光束的另一繞射階(例如，m=±2)可提供y方向上之對準位置資訊。舉例而言，向列型空間相位調變器可提供本文中所描述的功能。

在一些實施例中，圖7及圖8中之對準裝置700及800中之相位調變器740-3可允許特定繞射階穿過，直至光學分支748-1及748-2上。除掃描對準目標618之外，亦可藉此藉由使用相位調變器740-3來同 時判定x及y方向上的對準位置。舉例而言，由相位調變器740-3產生的光學分支748-1及748-2之相位調變可建設性地在x方向上添加有由對準目標618之掃描誘導的相位調變。相似地，相位調變可解構性地在y方向上添加有由對準目標618之掃描誘導的相位調變。在此實例中，兩個不同調變頻率可針對x及y方向獨立地經量測且可由信號分析分離。

成序偵測X及Y方向上之對準位置

在一些實施例中，可依序判定二維對準目標618的x及y方向上之對準位置。舉例而言，藉由使用具有圖8中的照明輪廓810(b)之離軸照明光束806，每一對照明光點可取決於對準目標618之掃描方向而提供來自沿著x方向或y方向的光柵之對準資訊。在此實例中，藉由掃描二維對準目標618來調變在偵測系統728處量測之光強度。

在一些實施例中，離軸照明光束806之兩對照明光點可藉由圖8中的相位調變器740-5或更具體地藉由圖12A中之相位調變器1268-1及1268-2、圖12B中的1270-1及1270-2或圖13中之1376-1及1376-2來調變。在一些實施例中，一對照明光點可經s偏振，且另一對可經p偏振。藉由調整對準目標618之繞射光柵的入射角及定向，沿著x方向之光柵可僅使一對照明光點繞射，且沿著y方向之光柵可僅使另一對照明光點繞射。因而，用較大照明光點過度填充對準目標618可為可實行的。藉由依序調變每一對照明光點，可分別地判定x及y方向上之對準位置。

在一些實施例中，圖7及圖8中之相位調變器740-1、740-2或740-3可用於選擇繞射光束719、繞射子光束746或光學分支748之特定繞射階。在此實例中，可個別地選擇對應於對準目標618之x或y方向的對準位置之繞射階。可因此依序判定x及y方向之對準位置。在此實例 中，可使用二進位振幅調變器。

在一些實施例中，圖7及圖8中之相位調變器740-4可用於自孔徑760的前方之影像平面選擇所關注區(ROI)以偵測對準目標618(例如，沿著x軸延伸之光柵)的特定方向。對準位置的x及y方向兩者可因此在彼此之後進行量測。

圖14A及圖14B說明根據本發明之一些實施例之光束分光器1400的各別俯視及橫截面圖。可實施光束分光器1400代替相位調變器740-4，該相位調變器740-4可選擇對準裝置700及800中之孔徑760的前方之影像平面中之ROI。

根據圖14A中的俯視圖，光束分光器1400包括兩個區：透射區1488及偏轉區1490。透射區1488及偏轉區1490各自包括兩個直徑上相對的四分體。沿線1、4及5之橫截面展示均一厚度，而沿著線2及3之橫截面類似於楔形片，亦即，一端比另一端厚得多。光束分光器1400之楔形片結構允許使繞射子光束748之某些分量偏轉至孔徑760的外部之場上。繞射子光束748之經偏轉分量在與光軸成22.5度置放時可為x、y或傾斜旋轉繞射階。透射區1488中之均一厚度的例示性設計允許容易用於光纖。在一些實施例中，透射區1488亦可設計成類似楔形片以減小焦闌性影響。

在一些實施例中，光束分光器1400可包括兩個區：吸收區(不透光)及透射區(開放式)，其中吸收區可由在對準裝置700及800中之照明光束的波長下之吸收材料製成。吸收區及透射區亦可包括兩個直徑上相對的四分體。此設計可允許基於光強度量測I_sum判定x方向上的對準位置且基於光強度量測I_diff判定y方向上之對準位置。

在一些實施例中，可使光束分光器1400的偏轉區1490之楔角最佳化以減小焦闌性影響。舉例而言，偏轉區1900之楔角在一個四分體中可為零(均一厚度)且在另一四分體中可為任何非零角(楔形片)。

高速地偵測對準位置

在一些實施例中，由空間相位調變器(例如調變器740-1或740-5)進行之相位調變可結合藉由掃描對準目標618進行的相位調變來實施。藉由使用相位調變器740-1或740-5，在偵測系統728處量測之光強度可以低於由移動載物台722之速度V_stage誘導的調變頻率△ν之有效頻率下調變。在此實例中，繞射光束719之正繞射階及負繞射階取決於載物台722之移動方向而經歷頻率△ν的增加或減小。在一些實施例中，來自相位調變器740-1或740-5之相位調變可抵消來自移動載物台722的△ν。因而，雖然載物台722可高速地移動且可高速地掃描對準目標618，但可在相對較低頻率下判定對準目標618之位置。

對準裝置之調變深度(DOM)

空間上可控制的反射器可使未關注之光束的一部分偏轉。在一些實施例中，在圖7及圖8中之對準裝置700及800中，例如相位調變器740-1、740-2及740-3之相位調變器可濾出繞射光束719、繞射子光束746及光學分支748的對於對準目標618之對準信號無貢獻之部分。僅選擇預期來自對準目標618之繞射階，且該等繞射階可傳播通過。此功能將因此增加對準裝置700及800之調變深度(DOM)，從而允許在較低信雜比位準下偵測對準信號。

可增加DOM之相位調變器740-3的實例包括空間強誘電性矽上液晶(ferroelectric liquid crystal on silicon，FLCoS)。在光束分析器 730之後，對於來自FLCoS之經溫度誘導變化的敏感度與對準目標618之對準位置之判定不太相關。在一些實施例中，微鏡面陣列(MMA)可用於相位調變器740-1、740-2或740-3以增加DOM。

具有頻率調變之對準裝置

如方程式(3)中所描述，方程式(4)中之時間相移△φ(t)可藉由掃描圖7及圖8中的對準目標618或移動圖7及圖8中之載物台722來產生。

圖15A及圖15B說明根據本發明之一些實施例之例示性光學組態1500及1501。在一些實施例中，時間相移△φ(t)亦可藉由頻率調變(例如，通過圖15A中的聲光調變器(AOM)1580-1及1580-2)產生。在此實例中，分別藉由AOM 1580-1及1580-2調變離軸照明光束806-1及806-2。時間相移△φ(t)可藉此表達為：△φ(t)=2π△ν_AOM ^t (8)

其中△ν_AOM係AOM 1580-1與1580-2之間的頻率差。

在一些實施例中，時間相移△φ(t)可藉由掃描內部光柵1582產生，如圖15B中所展示。在此實例中，離軸照明光束806-1及806-2係來自內部光柵1582之繞射光。藉由沿著掃描方向1584掃描內部光柵1582，可在離軸照明光束806-1與806-2之間引入頻率差△ν_grating。頻率差及時間相移△φ(t)可藉此表達為：

△φ(t)=2π△ν_grating ^t 9(b)

其中p及V_grating表示內部光柵1582之週期及掃描速度。

圖16說明根據本發明之一些實施例之例示性光學組態 1600。在一些實施例中，亦可藉由使偏光器1686-1及1686-2旋轉來引入頻率調變。舉例而言，可通過順時針旋轉偏光器1686-1及逆時針旋轉偏光器1686-2來產生離軸照明光束806-1與離軸照明光束806-2之間的頻率差。假定旋轉速度係Ω，頻率差△ν_rot及時間相移△φ(t)可藉此表達為：△ν_rot=2Ω 9(a)

△φ(t)=2π△ν_rot ^t 9(b)

在以下編號條項中陳述本發明之其他態樣。

1.一種對準裝置，其包含：照明系統，其經組態以產生一或多個照明光束、導引一或多個照明光束朝向對準目標且接收自對準目標反射之一或多個繞射光束，其中一或多個繞射光束包含至少一個正繞射階或一個負繞射階；自參考干涉計，其經組態以接收一或多個繞射光束且產生繞射子光束，其中繞射子光束經正交偏振、相對於彼此圍繞對準軸旋轉180度且在空間上重疊；光束分析器，其經組態以產生繞射子光束的重疊分量之間的干涉強度且產生兩個經正交偏振光學分支；及偵測系統，其經組態以基於光學分支之光強度量測來判定對準目標的位置，其中經量測光強度藉由相位調變器調變。

2.如條項1之對準裝置，其中照明系統進一步經組態以在光瞳平面中在直徑上彼此相對的第一位置及第二位置處產生離軸照明光束。

3.如條項2之對準裝置，其中離軸照明光束藉由相位調變器調變。

4.如條項1之對準裝置，其中相位調變器調變自對準目標反射之繞射光束的正繞射階或負繞射階。

5.如條項1之對準裝置，其中相位調變器調變藉由光束分析器產生之光學分支。

6.如條項1之對準裝置，其中相位調變器在偵測系統的輸入端處調變對準目標之影像。

7.如條項1之對準裝置，其中相位調變器係藉由對壓電材料施加電信號來產生相位調變之壓電鏡面總成。

8.如條項1之對準裝置，其中相位調變器包含液晶調變器、光彈性調變器、電光調變器、強誘電性液晶、微鏡面陣列或數位化空間光調變器。

9.如條項8之對準裝置，其中液晶調變器係磷酸二氘鉀(KD*P)晶體。

10.如條項1之對準裝置，其中相位調變器包含覆蓋光瞳平面之一半以改變正繞射階及負繞射階的偏振狀態之波片。

11.如條項1之對準裝置，其中相位調變器包含透射區及偏轉區，其中每一區包含兩個直徑上相對的四分體，且偏轉區以變化厚度經楔形塑形。

12.如條項1之對準裝置，其中相位調變器產生離軸照明光束之頻率調變。

13.如條項12之對準裝置，其中相位調變器係聲光調變器。

14.如條項12之對準裝置，其中相位調變器係內部光柵且離軸照明光束之頻率調變藉由掃描內部光柵來產生。

15.如條項12之對準裝置，其中相位調變器係半波片且離軸照明光束之頻率調變藉由使半波片旋轉來產生。

16.一種微影裝置，其包含：照明系統，其經組態以照明圖案化器件； 投影系統，其經組態以將圖案化器件之影像投影至晶圓上；及對準系統，其包含：照明系統，其經組態以產生一或多個照明光束、導引一或多個照明光束朝向對準目標且接收自對準目標反射之一或多個繞射光束，其中一或多個繞射光束包含至少一個正繞射階或一個負繞射階；自參考干涉計，其經組態以接收一或多個繞射光束且產生繞射子光束，其中繞射子光束經正交偏振、相對於彼此圍繞對準軸旋轉180度且在空間上重疊；光束分析器，其經組態以產生繞射子光束的重疊分量之間的干涉強度且產生兩個經正交偏振光學分支；及偵測系統，其經組態以基於光學分支之光強度量測來判定對準目標的位置，其中經量測光強度藉由相位調變器調變。

儘管在本文中可特定地參考微影裝置在IC製造中之使用，但應理解，本文中所描述之微影裝置可具有其他應用，諸如製造積體光學系統、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，在此類替代應用之上下文中，可認為本文中對術語「晶圓」或「晶粒」之任何使用分別與更一般的術語「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的抗蝕劑顯影之工具)、度量衡單元及/或檢測單元中處理本文中所提及之基板。在適用時，可將本文中之揭示內容應用於此類及其他基板處理工具。另外，可將基板處理多於一次，例如以便產生多層IC，以使得本文中所使用之術語基板亦可指已經含有多個經處理層之基板。

儘管上文可特定地參考在光學微影之上下文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，且在上下文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定義產生於基板上之圖案。可將圖案化器件之構形壓入至供應至基板之抗蝕劑層中，在基板上，抗蝕劑藉由施加電磁輻射、熱量、壓力或其組合來固化。在抗蝕劑固化之後將圖案化器件移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。

應理解，本文中之措詞或術語係出於描述而非限制之目的，以使得本說明書之術語或措詞應由在熟習相關技術者鑒於本文中之教示予以解譯。

如本文中所使用之術語「基板」描述材料層經添加至之材料。在一些實施例中，可圖案化基板自身，且亦可圖案化添加於基板之頂部之材料，或添加於基板的頂部之材料可保持不圖案化。

本發明之實施例可以硬體、韌體、軟體或其任何組合來實施。本發明之實施例亦可實施為儲存於機器可讀媒體上之指令，該等指令可由一或多個處理器讀取及執行。機器可讀媒體可包括用於儲存或傳輸呈可由機器(例如，運算器件)讀取之形式之資訊的任何機構。舉例而言，機器可讀媒體可包括唯讀記憶體(ROM)；隨機存取記憶體(RAM)；磁碟儲存媒體；光學儲存媒體；快閃記憶體器件；電學、光學、聲學或其他形式之傳播信號，及其他者。另外，韌體、軟體、常式及/或指令可在本文中經描述為執行某些動作。然而，應瞭解，此類描述僅出於方便起見，且此類動作事實上係由運算器件、處理器、控制器或執行韌體、軟體、常式及/或指令之其他器件引起。

以下實例說明而非限制本發明之實施例。對熟習相關技術者將顯而易見的通常在該領域中遇到之多種條件及參數的其他適合之修改及調適在本發明之精神及範疇內。

儘管可在本文中特定地參考根據本發明之裝置及/或系統在IC製造中的使用，但應明確理解，此裝置及/或系統具有多種其他可能的應用。舉例而言，其可用於製造整合式光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、LCD面板、薄膜磁頭等中。熟習此項技術者將瞭解，在此類替代應用之上下文中，本文中之術語「倍縮光罩」、「晶圓」或「晶粒」之任何使用應被認為分別被更一般術語「遮罩」、「基板」及「目標部分」替代。

儘管上文已描述本發明之特定實施例，但將瞭解，可以與所描述不同之其他方式來實踐本發明。該描述不意欲限制本發明。

應瞭解，詳細描述章節而非發明內容章節及發明摘要章節意欲用於解譯申請專利範圍。發明內容章節及發明摘要章節可闡述如由本發明人所預期的本發明之一或多個而非所有例示性實施例，且因此，不意欲以任何方式來限制本發明及所附申請專利範圍。

上文已憑藉說明指定功能及其關係的實施之功能建置區塊來描述本發明。為了便於描述，本文中已任意地定義此等功能建置區塊之邊界。只要恰當地執行指定功能及其關係，便可定義替代邊界。

對特定實施例之前述描述將因此完全地揭露本發明之一般性質：在不脫離本發明之一般概念的情況下，其他人可藉由應用熟習此項技術者所瞭解之知識針對各種應用容易地修改及/或調適此類特定實施例，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，此類調適及修改意欲在所揭示的實施例之等效物的含義及範圍內。

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物進行定義。

400:對準裝置

402:照明系統

404:電磁窄頻帶輻射光束

414:光束分光器

415:輻射子光束

418:對準標記或目標

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:信號分析器

Claims (16)

1. 一種對準裝置，其包含：一照明系統，其經組態以產生一或多個照明光束、導引該一或多個照明光束朝向一對準目標且接收自該對準目標反射之一或多個繞射光束，其中該一或多個繞射光束包含至少一個正繞射階或一個負繞射階；一自參考(self-referencing)干涉計，其經組態以接收該一或多個繞射光束且產生繞射子光束，其中該等繞射子光束經正交偏振、相對於彼此圍繞一對準軸旋轉180度且在空間上重疊；一光束分析器，其經組態以產生該等繞射子光束之重疊分量之間的干涉強度且產生兩個經正交偏振光學分支(optical branches)；及一偵測系統，其經組態以基於該等光學分支之光強度量測來判定該對準目標的一位置，其中經量測光強度藉由一相位調變器調變，且其中該經量測光強度取決於該相位調變器之所在部位(location)而不同(variant)。
2. 如請求項1之對準裝置，其中該照明系統進一步經組態以在一光瞳平面中在直徑上(diametrically)彼此相對的第一位置及第二位置處產生離軸照明光束。
3. 如請求項2之對準裝置，其中該離軸照明光束藉由該相位調變器調變。
4. 如請求項1之對準裝置，其中該相位調變器調變自該對準目標反射之該等繞射光束的該正繞射階或該負繞射階。
5. 如請求項1之對準裝置，其中該相位調變器調變由該光束分析器產生之該等光學分支。
6. 如請求項1之對準裝置，其中該相位調變器在該偵測系統的一輸入端處調變該對準目標之一影像。
7. 如請求項1之對準裝置，其中該相位調變器係藉由對一壓電材料施加一電信號來產生相位調變之一壓電鏡面總成。
8. 如請求項1之對準裝置，其中該相位調變器包含一液晶調變器、一光彈性調變器、一電光調變器、一強誘電性液晶、一微鏡面陣列或一數位化空間光調變器。
9. 如請求項8之對準裝置，其中該液晶調變器係一磷酸二氘鉀(KD*P)晶體。
10. 如請求項1之對準裝置，其中該相位調變器包含覆蓋該光瞳平面之一半以改變該正繞射階及該負繞射階的偏振狀態之一波片。
11. 如請求項1之對準裝置，其中該相位調變器包含一透射區及一偏轉區，其中每一區包含兩個直徑上相對的四分體(diametrically opposite quadrants)，且該偏轉區以一變化厚度經楔形塑形(wedge shaped)。
12. 如請求項1之對準裝置，其中該相位調變器產生一離軸照明光束之頻率調變。
13. 如請求項12之對準裝置，其中該相位調變器係一聲光調變器。
14. 如請求項12之對準裝置，其中該相位調變器係一內部光柵且該離軸照明光束之該頻率調變藉由掃描該內部光柵來產生。
15. 如請求項12之對準裝置，其中該相位調變器係一半波片且該離軸照明光束之該頻率調變藉由使該半波片旋轉來產生。
16. 一種微影裝置，其包含：一照明系統，其經組態以照明一圖案化器件；一投影系統，其經組態以將該圖案化器件之一影像投影至一晶圓上；及一對準系統，其包含：一照明系統，其經組態以產生一或多個照明光束、導引該一或多個照明光束朝向一對準目標且接收自該對準目標反射之一或多個繞射光束，其中該一或多個繞射光束包含至少一個正繞射階或一個負繞射階；一自參考干涉計，其經組態以接收該一或多個繞射光束且產生繞射子光束，其中該等繞射子光束經正交偏振、相對於彼此圍繞一對準軸旋轉180度且在空間上重疊；一光束分析器，其經組態以產生該等繞射子光束之重疊分量之間的干涉強度且產生兩個經正交偏振光學分支；及 一偵測系統，其經組態以基於該等光學分支之光強度量測來判定該對準目標的一位置，其中經量測光強度藉由一相位調變器調變，且其中該經量測光強度取決於該相位調變器之所在部位而不同。

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