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TWI730531B - 量測微影製程的參數之方法、度量衡裝置 - Google Patents

量測微影製程的參數之方法、度量衡裝置 Download PDF

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TWI730531B TW108144627A TW108144627A TWI730531B TW I730531 B TWI730531 B TW I730531B TW 108144627 A TW108144627 A TW 108144627A TW 108144627 A TW108144627 A TW 108144627A TW I730531 B TWI730531 B TW I730531B
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Abstract

本發明係關於量測一微影製程之一參數及一度量衡裝置。在一個配置中，來自一輻射源之輻射經修改且用於照明使用該微影製程形成於一基板上的一目標。自一目標散射之輻射經偵測且進行分析以判定該參數。該輻射之修改包含將該輻射之一波長頻譜修改為具有在一全域最大值與一局域最大值之間的一局域最小值，其中該局域最小值處之該輻射的功率頻譜密度小於該全域最大值處之該輻射的功率頻譜密度的20%，且該局域最大值處之該輻射的功率頻譜密度為該全域最大值處之該輻射的功率頻譜密度的至少50%。

Description

量測微影製程的參數之方法、度量衡裝置
本說明書係關於量測微影製程之參數及度量衡裝置。
一種微影裝置為將所要圖案塗佈至基板上(通常塗佈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(其替代地被稱作遮罩或光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上之電路圖案。此圖案可轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包括晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至提供於基板上之輻射敏通常感材料(抗蝕劑)層上來進行圖案之轉印。一般而言，單一基板將含有連續地經圖案化之鄰近目標部分之網路。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。用於進行此類量測之各種工具係已知的，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(器件中兩個層之對準準確度之量度)之特殊化工具。可就兩個層之間的偏差程度而言描述疊對，例如，參考1 nm之經量測疊對可描述兩個層偏差1 nm之情形。
已開發供微影領域中使用的各種形式之散射計。此等器件將輻射束導引至目標上且量測經散射輻射之一或多個性質以判定所關注參數，諸如疊對。目標中之干擾效應可導致對所關注參數的量測的靈敏度隨輻射之波長、入射角及/或方位角的變化而變化。為在此情形中提供高靈敏度，有可能在不同波長下進行多次量測，但此會增加系統複雜度，增加量測時間及/或減少度量衡產出量。
需要在靈敏度隨波長顯著變化之上下文中改良對所關注參數的量測。
根據一態樣，提供一種量測一微影製程之一參數的方法，其包含：修改來自一輻射源之輻射且利用經修改輻射來照明使用該微影製程形成於一基板上之一目標；及偵測自該目標散射之輻射且分析所偵測輻射以判定該參數，其中：該輻射之修改包含將該輻射之一波長頻譜修改為具有在一全域最大值與一局域最大值之間的一局域最小值，其中該局域最小值處之該輻射的功率頻譜密度小於該全域最大值處之該輻射的功率頻譜密度的20%，且該局域最大值處之該輻射的功率頻譜密度為該全域最大值處之該輻射的功率頻譜密度的至少50%。
根據一態樣，提供一種用於量測一微影製程之一參數的度量衡裝置，其包含：一光學系統，其經組態以將輻射自一輻射源導向至形成於一基板上之一目標上；及一光束修改器件，其經組態以修改自該輻射源接收到之輻射且將經修改輻射提供至該光學系統，其中：該光束修改器件經組態以將來自該輻射源之該輻射的一波長頻譜修改為具有在一全域最大值與一局域最大值之間的一局域最小值，其中該局域最小值處之該輻射的功率頻譜密度小於該全域最大值處之該輻射的功率頻譜密度的20%，且該局域最大值處之該輻射的功率頻譜密度為該全域最大值處之該輻射的功率頻譜密度的至少50%。
在詳細地描述本發明之實施例之前，有指導性的係呈現可供實施本發明之實施例的實例環境。
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之部件。在本實例中，製造製程適用於在諸如半導體晶圓之基板上製造半導體產品(積體電路)。技術人員將瞭解，可藉由以此製程之變化形式處理不同類型之基板來製造各種產品。半導體產品之生產僅僅用作現今具有巨大商業意義之實例。
在微影裝置(或簡言之「微影工具」200)內，量測站MEA在202處被展示且曝光站EXP在204處被展示。控制單元LACU展示於206處。在此實例中，每一基板訪問已施加圖案之量測站及曝光站。舉例而言，在光學微影裝置中，投影系統用於使用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。此藉由在耐輻射敏感抗蝕劑材料層中形成圖案影像而實現。
本文所使用之術語「投影系統」應被廣泛地解譯為涵蓋適於所使用的曝光輻射或適於諸如浸潤液體之使用或真空之使用的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、電磁以及靜電光學系統，或其任何組合。圖案化MA器件可為將圖案賦予至藉由圖案化器件傳輸或反射之輻射束的遮罩或光罩。熟知操作模式包括步進模式及掃描模式。如所熟知，投影系統可以多種方式與用於基板及圖案化元件之支架及定位系統協作以跨越基板將所需圖案施加至多個目標部分。可使用可程式化圖案化器件而非具有固定圖案之光罩。輻射(例如)可包含在深紫外(DUV)波帶或遠紫外(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之微影製程，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接收基板W及光罩MA並實施圖案化操作之全部動作及量測。LACU亦包括用以實施與裝置之操作相關的所需運算之信號處理及資料處理能力。在實踐中，控制單元LACU將被實現為許多子單元之系統，該等子單元各自處置裝置內之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處處理基板以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，歸因於建立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，除了量測基板之位置及定向以外，對準感測器在實踐中亦必須詳細地量測跨越基板區域之許多標記之位置(在裝置將以極高準確度印刷處於正確部位之產品特徵的情況下)。裝置可為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，對準標記之量測極為耗時，且提供兩個基板台使得能夠顯著增加裝置之產出率。若在基板台處於量測站處以及處於曝光站處時位置感測器IF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，其具有兩個基板台及兩個站--曝光站及量測站--在該等站之間可交換該等基板台。
在生產設施內，裝置200形成「微影製造單元」或「微影叢集」之部分，該「微影製造單元」或「微影叢集」亦含有塗佈裝置208以用於將感光性抗蝕劑及其他塗層施加至基板W以用於藉由裝置200進行圖案化。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至實體抗蝕劑圖案中。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。通常統稱為塗佈顯影系統(track)之此等裝置係在塗佈顯影系統控制單元之控制下，該塗佈顯影系統控制單元TCU自身受監督控制系統SCS控制，該監督控制系統SCS亦經由微影控制單元LACU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非常詳細地提供待執行以產生每一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並顯影圖案，即將經圖案化基板220轉印至諸如在222、224、226處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實施。出於實例起見，此實施例中之裝置222為蝕刻站，且裝置224執行蝕刻後退火步驟。其他物理及/或化學處理步驟應用於其他裝置226等中。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。在實踐中，裝置226可表示在一或多個裝置中執行的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在另一裝置中完全地經處理之基板。相似地，取決於所需處理，留下裝置226上之基板232可經恢復以用於同一微影叢集中之後續圖案化操作，其可被預定用於不同叢集中之圖案化操作，或其可為成品產品而待發送用於切割及封裝。
產品結構之每一層需要製程步驟之不同集合，且用於每一層處之裝置226可在類型方面完全不同。另外，即使在待由裝置226應用之處理步驟在大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。此等機器之間的設定或故障之小差異可意謂其以不同方式影響不同基板。即使為每一層相對所共有之步驟，諸如蝕刻(裝置222)亦可藉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實施。此外，在實踐中，不同層根據待蝕刻之材料之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。
可在如剛才所提及之其他微影設備中執行先前及/或後續製程，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。
為了正確地且一致地曝光由微影裝置曝光之基板，需要檢測經曝光基板以量測性質，諸如後續層之間的疊對誤差、線厚度、臨界尺寸(CD)等。因此，經定位有微影製造單元LC之製造設施亦可包括一或多個度量衡系統。度量衡系統可包括單機度量衡裝置MET 240及/或整合式度量衡設備IM 207。單機度量衡裝置MET 240接納已在微影單元中處理之基板W中的一些或全部以用於離線執行量測。整合式度量衡裝置IM 207執行線內量測且整合至塗佈顯影系統中以緊接在曝光之後接納及量測基板W中之一些或全部。將度量衡結果直接或間接地提供至監督控制系統(SCS) 238。若偵測到誤差，則可對後續基板之曝光進行調整，尤其是在度量衡可足夠迅速地且快速地進行而使得同一批量之其他基板仍待曝光的情況下。
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處的經顯影基板之性質。使用單機度量衡裝置240及/或整合式度量衡裝置207，可判定例如諸如疊對或臨界尺寸(CD)之重要效能參數並不滿足經顯影抗蝕劑中之所指定容限。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。如亦所熟知，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精確效能，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之性質。
圖2(a)中展示度量衡裝置。單機度量衡裝置240及/或整合式度量衡裝置207可包含(例如)此度量衡裝置或任何其他合適度量衡裝置。圖2(b)中更詳細地說明目標T及用以照明目標之量測輻射的繞射射線。所說明之度量衡裝置屬於被稱為暗場度量衡裝置之類型。度量衡裝置可為單機器件，或併入於例如量測站處之微影裝置LA中或併入於微影製造單元LC中。貫穿裝置具有若干分支之光軸係由點線O表示。在此裝置中，由源11 (例如氙氣燈)發射之光係由包含透鏡12、14及物鏡16之光學系統經由光束分光器15而導向至基板W上。此等透鏡係以4F配置之雙重序列而配置。可使用不同透鏡配置，其限制條件為：該透鏡配置仍將基板影像提供至偵測器上，且同時地允許存取中間光瞳平面以用於空間頻率濾光。可藉由界定在呈現基板平面之空間光譜之平面(此處被稱作(共軛)光瞳平面)中的空間強度分佈來選擇輻射入射於基板上之角程。舉例而言，此可例如藉由在作為物鏡光瞳平面之背向投影式影像的平面中在透鏡12與透鏡14之間插入合適形式之孔徑板13來完成。在所說明實例中，孔徑板13具有不同形式，被標註為13N及13S，從而允許選擇不同照明模式。在本實例中的照明系統形成離軸照明模式。在第一照明模式中，孔徑板13N根據特指方向提供離軸，僅出於描述起見，此稱為「北」。在第二照明模式中，孔徑板13S用於提供類似照明，但提供來自被標註為「南」之相反方向之照明。藉由使用不同孔徑，其他照明模式為可能的。光瞳平面之其餘部分理想地暗，此係由於所要照明模式外部之任何不必要光將干涉所要量測信號。
如圖2(b)中所展示，目標T係在基板W垂直於物鏡16之光軸O的情況下被置放。基板W可由支撐件(未圖示)支撐。與軸線O成一角度而照射於目標T上之量測輻射射線I引起一個零階射線(實線0)及兩個一階射線(點鏈線+1及雙點鏈點線-1)。應記住，在運用填充過度之小目標的情況下，此等射線僅僅為覆蓋包括度量衡目標T及其他特徵之基板區域的許多平行射線中之一者。因為板13中之孔徑具有有限寬度(為接納有用量之光所必要)，所以入射射線I實際上將佔據一角度範圍，且繞射射線0及+1/-1將稍微散開。每一階數+1和-1將跨越一角度範圍進一步擴散，而非如所展示的單一理想射線。應注意，目標之光柵間距及照明角度可經設計或調整成使得進入物鏡之一階射線與中心光軸接近地對準。圖2(a)及圖2(b)中所說明之射線被展示為稍微離軸，以純粹地使其能夠在圖中被更容易地區分。
由基板W上之目標T繞射或反射之階數中的至少一者係藉由物鏡16收集且經由光束分光器15反向導向。返回至圖2(a)，藉由指定被標註為北(N)及南(S)之完全相對孔徑而說明第一及第二照明模式兩者。當量測輻射之入射射線I來自光軸之北側時，亦即，當使用孔徑板13N來應用第一照明模式時，經標註為+1(N)之+1繞射射線進入物鏡16。相比之下，當使用孔徑板13S應用第二照明模式時，-1繞射射線(經標註為-1(S))為進入透鏡16之繞射射線。
第二光束分光器17將繞射光束劃分成兩個量測分支。在第一量測分支中，光學系統18使用零階繞射光束及一階繞射光束而在第一感測器19 (例如，CCD或CMOS感測器)上形成目標之繞射光譜(光瞳平面影像)。每一繞射階射中感測器上之一不同點，使得影像處理可比較且對比若干階。由感測器19捕捉之光瞳平面影像可用於聚焦度量衡設備及/或歸一化一階光束之強度量測。亦可出於諸如重建構之許多量測目的來使用光瞳平面影像。
在第二量測分支中，光學系統20、22在感測器23 (例如CCD或CMOS感測器)上形成目標T之影像。在第二量測分支中，在與光瞳平面共軛之平面中提供孔徑光闌21。孔徑光闌21用以阻擋零階繞射光束，使得形成於感測器23上之目標之影像係僅由-1或+1一階光束形成。由感測器19及23捕捉之影像經輸出至處理影像之處理器PU，該處理器之功能將取決於正執行之量測之特定類型。應注意，在廣泛意義上使用術語「影像」。由此，若僅存在-1階及+1階中之一者，則將不形成光柵線之影像。
圖2中所展示之孔徑板13及場光闌21之特定形式純粹地為實例。在本發明之另一實施例中，使用目標之同軸照明，且使用具有離軸孔徑之孔徑光闌實質上僅將一個一階繞射光傳遞至感測器。在另外其他實施例中，代替一階光束或除了一階光束以外，在量測中亦可使用二階光束、三階光束及高階光束(圖2中未展示)。
為了使量測輻射可適應於此等不同類型之量測，孔徑板13可包含圍繞圓盤而形成之數個孔徑圖案，該圓盤旋轉以使所要圖案處於適當位置。應注意，孔徑板13N或13S可僅用於量測在一個方向(取決於設定而為X或Y)上定向之光柵。為了量測正交光柵，可實施達90°及270°之目標旋轉。
度量衡裝置可允許選擇量測輻射之波長。可過濾來自源11之量測輻射以使得可執行特定量測。每完整基板量測可調整波長一次。最佳波長可取決於層。通常，度量衡裝置包含較小數目個，例如約7個至10個，離散濾光器來過濾該量測輻射，由此使得能夠自僅相同數目個有可能波長進行波長選擇。此可限制效能。另外，離散波長之間的當前切換時間較長，且因此每全部基板量測僅可調整一次。
因此，已提出用一或多個線性可變濾光器(LVF)替換離散濾光器。LVF為具有實質上隨著沿濾光器之一個(或多個)方向上的位置線性地變化之光譜屬性的濾光器。藉由相對於輻射光束移動濾光器(藉由實體地移動濾光器、光束或移動該兩者)使得光束傳遞通過濾光器之位置變化，經濾光光束波長可跨越廣泛範圍之波長(例如，介於400 nm與900 nm之間)線性地變化。輸出輻射光束可為供用於諸如圖2(a)中所說明之度量衡裝置的度量衡裝置中之量測輻射光束。
LVF之最簡單實施係單一可調諧帶通濾波器，其中簡單地藉由濾光器上之空間位置來選擇輸出波長。在諸實施例中，LVF可包含此類單一可調諧帶通濾波器。然而，可藉由組合兩個邊緣通道LVF (一個長波通道LVF及一個短波通道LVF)以產生可調諧通帶而設計更具可撓性濾光器。藉由將兩個濾光器移動在一起，可連續地調整中心波長，且藉由相對於彼此移動濾光器，亦可調諧組合式濾光器之頻寬。因此，在其他實施例中，LVF可包含串聯的短波通道濾光器及長波通道濾光器兩者，藉此提供可跨越較大頻帶之中心波長(例如，介於400 nm與900 nm之間)連續地調諧之帶通濾波器及/或不同通帶。
在基於繞射之疊對度量衡中，自目標繞射之輻射中之不對稱性a 用於判定疊對。可例如基於自繞射輻射擷取之組分A 及B 之間的差如下獲得不對稱性a ：
Figure 02_image001
不同組分A 及B 可例如對應於經散射輻射之+1及-1繞射階之強度，如上文參考圖2所論述。通常，組分A 及B 及所得不對稱性a 作為影像而獲取以使目標上之不同區域彼此相比較。舉例而言，目標可包含應用不同的預先應用之疊對偏置β的區域。在一實施例中，分別自具有相等但相反偏置β之區域獲得不對稱性
Figure 02_image003
及
Figure 02_image005
。此等可組合以如下獲得量b ：
Figure 02_image007
可在減小非疊對目標不對稱性(例如，蝕刻結構之側壁角)之影響的情況下自b 導出疊對。
如圖3中示意性地描繪，干擾效應發生在自目標中之不同層51、52 (例如，在其間判定疊對之層)反射之輻射(實線箭頭)之間。干擾效應導致不對稱性a 隨入射輻射之波長(其可經由波數
Figure 02_image009
表示，該波數為波長之倒數)的變化週期性地變化。在諸如圖3中描繪之情況的簡單情況中，涉及由距離L分隔開之兩個層51、52，所量測不對稱性a 可採取隨波數
Figure 02_image011
及疊對o 變化之以下形式：
Figure 02_image013
其中K 為比例常數，
Figure 02_image015
為相角(其並不取決於疊對o 但的確取決於其他目標性質，諸如構成目標之層的材料)，且
Figure 02_image017
為自上部層52反射之輻射與自下部層51反射之輻射之間的光學路徑長度差(例如，圖3中之距離ABD (例如+1繞射射線)，乘以層51、52之間的介質的折射率)。因此，所量測不對稱性a 中之疊對信號的強度隨波數(或波長)之變化經由量
Figure 02_image019
週期性地變化，其因此可相對於疊對被稱作靈敏度S 。
靈敏度S 通常將為目標(例如，幾何形狀及材料)之函數及量測條件(例如，輻射之波長、輻射之偏振、輻射之入射角)的函數。靈敏度S 隨 波長之變化可被稱為靈敏度曲線。靈敏度曲線可針對波長繪製或針對波數(波長之倒數)繪製。針對波長繪製之靈敏度曲線的實例示意性地展示於下文描述之圖4中。靈敏度曲線之振盪頻率隨著堆疊之厚度而增加。對於一些應用，諸如3D NAND應用，相鄰最大值之間的距離可變成小於30 nm，其與一些度量衡裝置中使用之濾光器的頻寬相當。
為實現高靈敏度S 且避免不對稱性a 之 給定量測值內的正及負靈敏度S 的抵消，入射輻射之更窄頻寬(例如，窄於30 nm)可產生且在靈敏度曲線中位於峰值(局域最小或局域最大)附近。此可使用諸如上文描述的LVF之調諧帶通濾波器來完成。圖5描繪用於達成此類功能性之照明系統120，包含輻射源11及帶通濾波器112。帶通濾波器112過濾來自輻射源11之寬帶輻射以提供窄帶輸出輻射130。使用此濾波器112來產生較小頻寬可解決抵消問題。然而，該過濾減少可用於量測之與選定頻寬成比例之光的量。可用於量測之光的量之減少增加量測時間且減少產出量。
靈敏度曲線可在不同目標之間變化，例如歸因於整個基板中或不同基板之間的堆疊厚度之非所需變化。此問題之解決方案已在多個波長處使用例如帶通濾波器之多個各別設定順序地量測。最大信號或多個信號之加權組合可用於抑制堆疊厚度差異之效應且可靠地判定所關注參數。在圖4中針對三個波長描繪了此方法之實例，其示意性地展示典型靈敏度曲線及三個量測值之位置(由圓指示)。靈敏度S在本文中定義為量測信號對應於經量測之所關注參數之固定變化的相對變化。使用兩個較大波長量測不對稱性a 達成相對較高靈敏度，而使用三個波長中之最低者的量測將達成相對較低靈敏度。因此，三個量測值之組合可用於獲得高靈敏度(此係因為即使該等量測值中之一者並不具有相對較高靈敏度，但該等量測值中之兩者具有相對較高靈敏度)。就靈敏度曲線之相位及/或頻率的變化而言此方法係穩固的，只要靈敏度曲線之頻率並未變得過高以使得三個量測波長均可同時定位在零靈敏度S 附近即可。然而，在不同波長處進行順序量測的需要要求額外量測時間且對產出率不利。
下文描述之實施例使多個波長之度量衡量測更有效地執行，且由此改良量測速度及產出率，尤其在靈敏度曲線隨波長變化而迅速變化的情況下。
圖6示意性地描繪適用於實施下文描述之實施例的度量衡裝置。度量衡裝置經組態以量測微影製程(例如，如上文參考圖1及圖2所描述之製程)的參數。度量衡裝置包含照明系統120。光學系統122將輻射(實線箭頭)自照明系統120導向至形成於基板W上之目標T上。在一實施例中，目標T包含多層結構，且參數包含多層結構之不同層之間的疊對誤差。光學系統122進一步將自目標T散射之輻射導向至偵測器23。在一實施例中，使用圖2(a)中描繪的度量衡裝置之組件中之一或多者來實施光學系統122，該等組件包括例如以下中之一或多者：透鏡12、14及16、孔徑板13、光束分光器15、第一量測分支(包括光學系統18之一或多個元件)，及第二量測分支(包括光學系統20、22及孔徑光闌21中之一或多個元件)。在一實施例中，偵測器23如上文關於第二量測分支所描述的實施且包含CCD或CMOS感測器。在一實施例中，光學系統122經組態以在感測器23上形成目標T之一或多個影像。
照明系統120包含輻射源11及光束修改器件30 (參見圖7及圖8)。光束修改器件30修改來自輻射源11之輻射且將經修改輻射32提供至光學系統122。光束修改器件30將來自輻射源11之輻射的波長頻譜修改為同時具有至少一個局域最小值及兩個局域最大值(其中局域最大值中之一者亦可為全域最大值)。輻射之波長頻譜界定輻射(例如，功率或強度)之量作為波長之函數而存在。可參考功率頻譜密度描述功率在波長頻譜內之分佈，該功率頻譜密度描述每波長間隔存在多少功率。至少一個局域最小值及兩個局域最大值表示波長頻譜中之顯著特徵而非諸如漣波或雜訊之較小特徵。在一實施例中，經修改波長頻譜包含在全域最大值與局域最大值之間的局域最小值，其中局域最小值處之輻射的功率頻譜密度小於全域最大值處之輻射的功率頻譜密度的20% (視情況小於15%，視情況小於10%，視情況小於5%)，且局域最大值處之輻射的功率頻譜密度為全域最大值處之輻射的功率頻譜密度的至少50% (視情況至少60%，視情況至少70%，視情況至少80%，視情況至少90%)。藉由以此方式修改波長頻譜以同時具有至少兩個最大值，光束修改器件30使得有可能藉由在不同波長處居中之輻射的兩個(或更多個，取決於所提供之最大值的數目)頻帶來同時照明目標T。如上文參考圖4所描述，與在不同波長處先後應用照明之順序方法對比，光束修改器件30使得有可能同時應用多個窄帶照明。此方法使得改良藉由輻射源11提供之輻射的使用(藉由丟棄較小比例的輻射)，且亦允許量測並聯執行。舉例而言，上文參考圖4描述的不同波長處之三個量測的序列可在單個量測中(亦即，同時)執行。光束修改器件30因此支援改良量測速度及產出率。
在一實施例中，如圖7中所描繪，照明系統120經組態以使得光束修改器件30接收寬帶輻射(例如，未自寬帶輻射源11過濾)作為入射光束31。在另一實施例中，如圖8中所描繪，照明系統120經組態以使得光束修改器件30接收已由濾光器112 (諸如帶通濾波器)過濾之入射光束31。在圖8中描繪的類型之實施例中，濾光器112之頻寬可大於與由光束修改器件30 (如例如下文描述之圖10中所描繪)引入之個別最小值或最大值相關聯的頻寬。
在一實施例中，光束修改器件30包含可調諧多頻帶濾光器，其使用干涉術原理修改波長頻譜，例如藉由配置干涉諧振以產生所需最大值及最小值。在此類實施例之一實例中，如圖9中示意性地描繪，光束修改器件30包含法布里-珀羅(Fabry-Pérot)干涉儀(亦即，經組態以基於法布里-珀羅干涉儀之原理操作的干涉儀)。法布里-珀羅干涉儀以產生梳狀波長頻譜之方式藉由有規律地隔開局域最大值34及局域最小值36而過濾輸入輻射。按照法布里-珀羅干涉儀之原理，法布里-珀羅干涉儀包含兩個平行的部分反射表面38。傳輸波長頻譜包含對應於部分反射表面38之間的空間之諧振的峰值(局域最大值34)。圖10中描繪了來自圖9之光束修改器件30之輸出輻射光束32之一實例。在此實施例中之照明系統120如圖8中所展示而組態。至圖9之法布里-珀羅干涉儀的入射光束31藉由濾光器112帶通濾波以便具有由圖10中之虛線包封指示之形式的波長頻譜。藉由法布里-珀羅干涉儀進行之後續過濾致使射出輻射光束32具有疊加在入射光束31之較寬頻帶波長頻譜的上之梳狀波長頻譜。在圖10中描繪的特定實例中，光束修改器件30因此以具有五個局域最大值34 (其中之一者為全域最大值)及四個局域最小值36之方式修改來自輻射源11之輻射的波長頻譜。
以下表示給定由法布里-珀羅干涉儀提供之局域最大值34之間的間距
Figure 02_image021
(在波數空間中)：
Figure 02_image023
其中h 為部分反射表面38之間的距離。
在一實施例中，相比於波長頻譜未經修改之情況，經修改波長頻譜更緊密地匹配或遵循靈敏度曲線。以此方式將波長頻譜與靈敏度曲線匹配改良整體靈敏度，由此改良精確度及/或使量測更迅速地執行及/或使用更簡單裝置。在一實施例中，局域最大值34及在任一側上且直接與局域最小值相鄰之全域最大值34及/或局域最大值34中之至少兩個其他者與針對波數繪製之局域最大值或局域最小值(例如，其中在經修改波長頻譜中所有相關最大值與靈敏度曲線中之局域最大值對齊或與靈敏度曲線中之局域最小值對齊)之位置在針對波數繪製的靈敏度曲線中的局域最大值之間的平均間隔(或局域最小值之間的平均間隔)的25%內、視情況15%內、視情況10%內、視情況5%內、視情況1%內匹配。可藉由執行校正量測(例如，藉由在多個波長處執行量測及在每一波長處運算靈敏度)及/或藉由數學模型化而導出靈敏度曲線。
在一實施例中，波長頻譜經修改以使得在針對波數繪製波長頻譜時兩對或多於兩對相鄰局域最大值34 (視情況包括全域最大值)或相鄰局域最小值36均勻間隔開(例如，使得波長頻譜至少為局域週期性或偽週期性的)。在此實施例中，均勻間隔開之最大值之間的間隔(亦即，針對波數繪製之波長頻譜的週期或單位格)經調諧以與針對波數繪製之靈敏度曲線中的局域最大值之間或針對波數繪製之靈敏度曲線中的局域最小值之間的平均間隔(在波長頻譜之光譜範圍內平均化)在靈敏度曲線中之局域最大值之間的平均間隔之25%內、視情況15%內、視情況10%內、視情況5%內、視情況1%內匹配。在如上文參考圖9所描述使用法布里-珀羅干涉儀之實施例中，此類匹配可藉由調諧法布里-珀羅干涉儀以使得
Figure 02_image025
來達成。除了在相位為約
Figure 02_image027
Figure 02_image029
時以外，以此方式匹配週期將導致較高靈敏度以在路徑長度差
Figure 02_image031
處疊對。在一實施例中，使用靜電致動來實施法布里-珀羅干涉儀以調諧提供部分反射表面38之反射性膜的位置。將法布里-珀羅干涉儀組態為可調諧以使得h 可在0至約50微米之間(視情況0至約10微米之間)的範圍內變化將覆蓋廣泛範圍的可能應用。在靈敏度曲線更複雜的情況下及/或需要抑制多個不同參數(例如，不同疊對參數)之效應的情況下的應用中波長頻譜之更複雜修改可為必要的，包括經修改波長頻譜中之最大值或最小值的期望位置與靈敏度曲線中之最大值或最小值的位置之間存在較少直接相關性的修改。
在一實施例中，針對波數繪製之經修改波長頻譜中的對應於均勻間隔開之局域最大值或均勻間隔開之局域最小值的週期性變化的相位經調諧以與針對波數繪製之靈敏度曲線(例如，與分別沿表示波數之水平軸線對準的局域最大值或局域最小值)在針對波數繪製之靈敏度曲線中的局域最大值之間的平均間隔的25%內、視情況15%內、視情況10%內、視情況5%內、視情況1%內同相(例如，使得藉由光束修改器件30施加之週期性變化中的局域最大值在接近於或處於與靈敏度曲線中之最大值或靈敏度曲線中之最小值相同的波長或波數處出現)。此在圖11中示意性地說明。短區段虛線曲線描繪沿豎直軸線以任意單位針對波長繪製之預期靈敏度曲線(針對波數之曲線圖將看起來類似但具有更規律地間隔開之峰值)。長區段虛線曲線沿豎直軸線A以任意單位描繪藉由光束修改器件30產生的週期性地變化之波長頻譜(其遵循圖10中之曲線的形式)，其中週期及相位經調諧以使得週期性地變化之波長頻譜中的局域最大值對應於靈敏度曲線中之局域最大值，且週期性地變化之波長頻譜中的局域最小值對應於靈敏度曲線中之局域最小值。實線曲線沿豎直軸線以任意單位展示週期性地變化之波長頻譜與靈敏度曲線的乘積，其使製程之整體靈敏度與所關注參數相關且在所考慮之波長範圍內主要保持為正。在替代性配置中，經修改波長頻譜中之局域最大值可與靈敏度曲線中之局域最小值對準，在此情況下，實線曲線將主要為負且將獲得關於改良靈敏度之類似益處。
圖11中之曲線下的積分等於濾光器112之頻寬的約1/6 (對應於圖10中之虛線曲線)乘以靈敏度曲線之最大值。由於方法允許濾光器112之更寬設定而無因抵消所致之信號損失，濾光器112之頻寬可設定得更高(例如，高於6乘以靈敏度曲線中之單個峰值的寬度)，因此支援減少之量測時間及改良的產出率。
在使用法布里-珀羅干涉儀之實施例中，相位可經調整使得最大值j 將在波數處出現
Figure 02_image033
其中j 為整數，且f 為0至1之間的數字。舉例而言，此可使用適當多層塗層實現以實施產生非零f 之部分反射表面38。舉例而言，若特定疊對參數與由
Figure 02_image035
界定之靈敏度曲線相關聯，則整體靈敏度可藉由使用具有
Figure 02_image037
之部分反射表面而增強。在此特定情況下，塗層可應用於實施部分反射表面38，該部分反射表面38在全波長範圍內在每一反射上具有
Figure 02_image039
相移。在一實施例中，出於此目的使用啁啾介質鏡。
在一替代性實施例中，光束修改器件30使用聲光可調諧濾光器修改輻射之波長頻譜。此類濾光器，其亦可被稱作布拉格盒(Bragg cell)，使用聲光效應來用聲波繞射穿過其之輻射。藉由控制所應用聲波之頻率，有可能提供具有可調諧週期及可調諧相位之週期性輸出波長頻譜(類似於上文參考法布里-珀羅干涉儀所描述的波長頻)。
在一實施例中，重複該方法以使用不同目標及不同基板中之任一者或兩者多次獲得微影製程之參數，且該頻譜以不同方式修改以便與用於多個量測值之至少一子集中的每一者的不同各別靈敏度曲線匹配。方法因此可藉由在製程在不同基板之間或在基板上之不同部位處變化時遵循靈敏度曲線之改變而維持高整體靈敏度。
在另一替代方法中，如圖12及圖13中所描繪，光束修改器件30如下操作：藉由將待修改之輻射的不同波長分量導向(例如，使用適當光學元件，諸如稜鏡或光柵)至不同部位且在不同各別部位之至少一子集中以不同方式調變該輻射以執行波長頻譜之修改。在一實施例中，不同部位對應於空間光調變器(其亦可被稱作SLM) 53之不同各別區。在此實施例中，SLM 53隨後在不同各別區之至少一子集中以不同方式調變輻射以執行波長頻譜之修改。因此，舉例而言，為產生如圖10中所描繪之波長頻譜，SLM 53可經程式化以傳遞SLM 53之接收對應於最大值34之波長分量的區中之輻射且經程式化以移除SLM 53之接收對應於最小值36之波長分量的區中之輻射。SLM 53可界定週期及波長頻譜之相位兩者。SLM 53可以各種方式實施。在一實施例中，SLM 53經組態以修改穿過SLM 53之輻射的偏振且與偏振器協作以選擇性地傳遞或阻擋來自SLM 53之不同區的輻射。在一實施例中，SLM 53包含液晶(LC)遮罩、鐵電遮罩，或可傾斜鏡之陣列。在一實施例中，SLM 53包含可比較重玻璃基板濾光器更迅速地機械交換之硬遮罩(例如，具有孔隙之輕量金屬薄片)。
圖12展示此類型之實例光束修改器件30。光束修改器件30包含第一光柵51、第一柱面透鏡52、SLM 53、第二柱面透鏡54，及第二光柵55。至光束修改器件30之入射光束31中的射線之特徵可在於其x ,y 座標。入射光束31藉由第一光柵51繞射。在所示實施例中，第一光柵51及第二光柵55為透射性的，但可在不脫離基本原理的情況下使用反射性光柵來構想等效組態。入射光束31中之每一波長分量繞射至不同方向。代表性長波長分量標註為61，且代表性短波長分量標註為62，但連續範圍之波長分量實際上可存在。經繞射波長分量藉由SLM 53上之第一柱面透鏡52聚焦至線焦點43、44。長波長分量61聚焦至SLM 53上之線焦點43。短波長分量62聚焦至SLM 53上之線焦點44。SLM 53可隨SLM 53上之x' ,y' 座標變化改變透射光之性質。在所展示之光束修改器件30的組態中，x' 座標與波長有關(歸因於由第一光柵51提供之具有平行於x' 方向之週期性的波長相關繞射擴散，其中光柵線平行於y' 方向延伸)，且y' 座標與入射輻射光束31中之y 座標匹配。在一實施例中，藉由SLM 53改變之透射輻射的性質為偏振。因此，與偏振器(其可緊靠SLM 53下游或在下游之其他地方)組合，SLM 53可有效地操作為位置相關衰減器。SLM 53因此可使輻射隨x' ,y' 或等效地，λ,y' 的變化而衰減，由此提供上文所提及之輻射的選擇性傳遞或移除。自SLM 53輸出之輻射穿過第二柱面透鏡54及第二光柵55，其藉由射線座標
Figure 02_image041
及
Figure 02_image043
將波長分量組合為單個準直射出之輻射光束32。若入射光束31具有輻照度分佈
Figure 02_image045
，其中λ為波長，則藉由以下表示給定射出輻射光束32之輻照度分佈：
Figure 02_image047
, 其中
Figure 02_image049
為可自由選擇之轉移函數(儘管正常，使得0 ＜T ＜ 1)。類似功能性可藉由摺疊圖12之組態來達成，以便僅具有單個透鏡及單個光柵。替代地，組態可經調適以使得輻射自光柵反射兩次或四次。在圖12中所展示之組態中，距離51-52、52-53、53-54，及54-55均等於柱面透鏡52及54之焦距。
圖12中描繪的類型之實施例針對至目標T上之輻射的給定入射角允許輻射之波長頻譜的可撓性及高效修改。幾何形狀另外允許波長頻譜經修改以隨入射角之變化而變化。由於靈敏度曲線亦將隨入射角之變化而變化(例如，隨入射角之變化改變頻率及/或相位)，此對於多個應用係合乎需要的。在一實施例中，相對於針對所有入射角應用恆定波長頻譜之情況，改良之整體量測靈敏度係藉由使隨入射角變化的波長頻譜之變化更緊密地遵循隨入射角變化的靈敏度曲線之預期變化來達成(例如，藉由匹配週期及/或相位)。
圖12及圖13展示可使用SLM 53實現波長頻譜隨入射角變化之修改的方式。在此類型之實施例中，藉由SLM 53在SLM 53之各部分中以不同方式調變輻射從而促成至目標T上之輻射的不同各別入射角而應用修改。在所展示之幾何形狀中，SLM 53之此等不同部分對應於沿y' 方向之不同位置。沿y' 方向之不同位置對應於射出輻射光束32中之沿
Figure 02_image051
方向的不同位置。由於波長頻譜可為取決於
Figure 02_image053
座標而製得，其亦將取決於目標上之入射角θ。此在圖13中說明，其展示光束修改器件30與光學系統122之選定元件(光束分光器15及物鏡16)之間的相互作用。在
Figure 02_image055
座標
Figure 02_image057
及
Figure 02_image059
處展示射出輻射光束32之實例射線。藉由虛線指示光軸。射線藉由光束分光器15重導向且隨後聚焦至目標T上。經散射輻射穿過物鏡16及光束分光器15至偵測器(未展示)。入射角取決於
Figure 02_image061
座標：來自
Figure 02_image063
之射線在
Figure 02_image065
處入射且來自
Figure 02_image067
之射線在
Figure 02_image069
處入射。
圖12及圖13中展示的配置為光學元件(第一光柵51)跨越SLM 53僅僅平行第一軸線(平行於x' 方向)傳播不同波長分量，以使得SLM 53之正交於第一軸線的每一細長區(條帶)接收不同波長分量的實例。光學系統122經組態以使得在沿SLM 53之第二軸線(平行於y' 方向)的不同位置處藉由SLM 53接收之輻射促成至目標T上的不同各別入射角。在SLM 53之各部分中的導致至目標T上之輻射的不同各別入射角的輻射之不同調變包含沿第二軸線隨位置之變化不均勻地調變輻射。在所示實例中，第一軸線正交於第二軸線，但其他配置係有可能的。第一軸線可例如在相對於第二軸線之傾斜角處定向。
在給定入射角處應用之波長頻譜因此可由SLM 53之細長區(條帶)的適當致動界定，該細長區平行於x' 且穿過對應於給定入射角之y' 座標。藉由致動穿過不同y' 座標之對應條帶，有可能將不同光譜應用於以不同入射角度入射於目標上之輻射。將光譜與靈敏度曲線在不同入射角度下的預期變化匹配實現改良之整體靈敏度。
本公開的實施例可在期望獲得多個疊對參數(例如，分別表示目標中之層的不同組合之間的移位)的情況下應用。在此情況下，不同靈敏度曲線可為不同疊對參數所預期，且多個量測值每次可藉由獨立修改之輻射的波長頻譜獲得，以便對於獲得之特定疊對參數而言係最佳的及/或降低對其他層對之靈敏度及/或減少多餘非對稱性質(例如，側壁角)。舉例而言，在期望自目標獲得N 個疊對參數的情況下，可藉由以不同方式修改光譜而執行M 個(例如，
Figure 02_image071
)量測。在這類實施例中，分析可在無預應用之偏置的情況下基於非對稱a 完成，使得可自以下獲得參考層1與其他層j 之間的疊對參數
Figure 02_image073
：
Figure 02_image075
其中Q 為稀疏
Figure 02_image077
矩陣。
在光束修改器件基於法布里-珀羅干涉儀原理使用可調諧多頻帶濾光器之實施例中，諸如圖9中描繪的，部分反射表面38可經組態(例如，經由塗層之適當選擇)以最大化透射波長頻譜
Figure 02_image079
之基本傅立葉變換分量，例如最大化以下：
Figure 02_image081
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之使用，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(topography)界定產生於基板上之圖案。可將圖案化器件之構形壓入至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。在抗蝕劑固化之後將圖案化器件移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。
在以下編號條款中呈現根據本發明之其他實施例： 1.     一種量測一微影製程之一參數的方法，其包含： 修改來自一輻射源之輻射且利用經修改輻射來照明使用該微影製程形成於一基板上之一目標；及 偵測自該目標散射之輻射且分析所偵測輻射以判定該參數，其中： 該輻射之修改包含將該輻射之一波長頻譜修改為具有在一全域最大值與一局域最大值之間的一局域最小值，其中該局域最小值處之該輻射的功率頻譜密度小於該全域最大值處之該輻射的功率頻譜密度的20%，且該局域最大值處之該輻射的功率頻譜密度為該全域最大值處之該輻射的功率頻譜密度的至少50%。 2.     如條款1之方法，其中： 一靈敏度曲線界定依據自該目標散射之輻射的該波長判定該參數之方法之一靈敏度的一變化；且 相對於該波長頻譜未經修改之情況，經修改波長頻譜與該靈敏度曲線更緊密地匹配，使得藉由分析所偵測輻射判定該參數之方法的一整體靈敏度得以改良。 3.     如條款2之方法，其中該局域最大值及該全域最大值或經修改波長頻譜之至少兩個其他局域最大值的位置與針對波數繪製之該靈敏度曲線中之局域最小值或局域最大值的位置在針對波數繪製之該靈敏度曲線中的局域最大值之間的一平均間隔或局域最小值之間的一平均間隔的25%內匹配。 4.     如條款2或3之方法，其中該波長頻譜經修改以使得兩對或多於兩對相鄰局域最大值在該波長頻譜係針對波數繪製時均勻地間隔開。 5.     如條款4之方法，其中該等均勻地間隔開之局域最大值之間的一間隔經調諧以與針對波數繪製之該靈敏度曲線中的局域最大值之間或局域最小值之間的一間隔在針對波數繪製之該靈敏度曲線中的局域最大值之間的一平均間隔或局域最小值之間的一平均間隔的25%內匹配。 6.     如條款5之方法，其中針對波數繪製之經修改波長頻譜中的對應於該等均勻地間隔開之局域最大值的一週期性變化的一相位經調諧以與針對波數繪製之該靈敏度曲線在針對波數繪製之該靈敏度曲線中的局域最大值之間的該平均間隔或局域最小值之間的該平均間隔的25%內同相。 7.     如條款2至6中任一項之方法，其中使用不同目標及不同基板中之任一者或兩者多次量測該微影製程之該參數，且該頻譜以不同方式修改以便與用於該微影製程之該參數的量測值之至少一子集中的每一者的一不同各別靈敏度曲線匹配。 8.     如前述條款中任一項之方法，其中基於干涉術使用一可調諧多頻帶濾光器來修改該波長頻譜。 9.     如條款8之方法，其中該可調諧多頻帶濾光器包含一法布里-珀羅(Fabry-Pérot)干涉儀。 10.   如前述條款中任一項之方法，其中使用一聲光可調諧濾光器來修改該波長頻譜。 11.    如前述條款中任一項之方法，其中： 待修改之輻射的不同波長分量涉及不同各別部位；且 在該等不同各別部位之至少一子集中以不同方式調變該輻射以執行該波長頻譜之修改。 12.   如前述條款中任一項之方法，其中： 待修改之輻射的不同波長分量涉及一空間光調變器的不同各別區；且 該空間光調變器在該等不同各別區之至少一子集中以不同方式調變輻射以執行該波長頻譜之修改。 13.   如前述條款中任一項之方法，其中該輻射之修改進一步包含將該波長頻譜修改為隨至該目標上之該輻射的入射角之變化而變化。 14.   如條款13之方法，其中： 一靈敏度曲線界定依據自該目標散射之輻射的該波長判定該參數之方法之一靈敏度的一變化；且 相對於針對所有入射角應用一恆定波長頻譜之情況，該波長頻譜隨入射角變化之變化與該靈敏度曲線隨入射角變化之一變化更緊密地匹配，使得藉由分析所偵測輻射判定該參數之方法的一整體靈敏度得以改良。 15.   如條款14之方法，其中使用一空間光調變器應用該波長頻譜隨入射角變化之變化。 16.   如條款15之方法，其中該空間光調變器在該空間光調變器之各部分中以不同方式調變輻射從而促成不同各別入射角。 17.   如前述條款中任一項之方法，其中該目標包含一多層結構，且該參數包含該多層結構之不同層之間的一疊對誤差。 18.   一種用於量測一微影製程之一參數的度量衡裝置，其包含： 一光學系統，其經組態以將輻射自一輻射源導向至形成於一基板上之一目標上；及 一光束修改器件，其經組態以修改自該輻射源接收到之輻射且將經修改輻射提供至該光學系統，其中： 該光束修改器件經組態以將來自該輻射源之該輻射的一波長頻譜修改為具有在一全域最大值與一局域最大值之間的一局域最小值，其中該局域最小值處之該輻射的功率頻譜密度小於該全域最大值處之該輻射的功率頻譜密度的20%，且該局域最大值處之該輻射的功率頻譜密度為該全域最大值處之該輻射的功率頻譜密度的至少50%。 19.   如條款18之裝置，其中該光束修改器件進一步經組態以將該波長頻譜修改為隨至該目標上之輻射的入射角之變化而變化。 20.   如條款18至19中任一項之裝置，其中該光束修改器件包含以下中之一或多者：一可調諧多頻帶濾光器；一法布里-珀羅干涉儀；一聲光可調諧濾光器。 21.   如條款18至20中任一項之裝置，其中該光束修改器件包含： 一光學元件；及 一空間光調變器，其中： 該光學元件經組態以將待修改之輻射的不同波長分量導向至該空間光調變器之不同各別區上；及 該空間光調變器經組態以在該等不同各別區之至少一子集中以不同方式調變輻射，由此修改該波長頻譜。 22.   如條款21之裝置，其中該空間光調變器進一步經組態以在該空間光調變器之各部分中以不同方式調變輻射，從而促成至該目標上之輻射的不同各別入射角。 23.   如條款22之裝置，其中： 該光學元件經組態以跨越該空間光調變器僅僅平行於一第一軸線擴散不同波長分量，以使得正交於該第一軸線之該空間光調變器的每一細長區接收一不同波長分量；且 該光學系統經組態以使得在沿該空間光調變器之一第二軸線的不同位置處藉由該空間光調變器接收之輻射促成至該目標上的不同各別入射角；且 在該空間光調變器之各部分中以不同方式調變輻射從而促成至該目標上之輻射的不同各別入射角包含沿該第二軸線隨位置之變化不均勻地調變輻射。 24.   如條款23之裝置，其中該第一軸線正交於該第二軸線。
本文所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外光(UV)輻射(例如，具有為或約365、355、248、193、157或126 nm之波長)及極紫外光(EUV)輻射(例如，具有在5 nm至20 nm範圍內之波長)，以及粒子束，諸如離子束或電子束。
術語「透鏡」(在上下文允許的情況下)可指各種類型之光學組件(包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件)中的任一者或其組合。
對特定實施例之前述描述將因此充分地揭示本發明之一般性質：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，本文中之片語或術語係出於例如描述而非限制之目的，使得本說明書之術語或片語待由熟習此項技術者鑒於教示及指導進行解譯。
本發明之廣度及範疇不應由上文所描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。
11:源 12:透鏡 13:孔徑板 13N:孔徑板 13S:孔徑板 14:透鏡 15:光束分光器 16:物鏡 17:第二光束分光器 18:光學系統 19:第一感測器 20:光學系統 21:孔徑光闌 22:光學系統 23:感測器 30:光束修改器件 31:入射光束 32:經修改輻射 34:局域最大值 36:局域最小值 38:部分反射表面 43:線焦點 44:線焦點 51:第一光柵 52:第一柱面透鏡 53:空間光調變器 54:第二柱面透鏡 55:第二光柵 61:長波長分量 62:短波長分量 112:帶通濾波器 120:照明系統 122:光學系統 130:窄帶輸出輻射 200:裝置 202:量測站MEA 204:曝光站EXP 206:控制單元LACU 207:整合式度量衡裝置 208:塗佈裝置 210:烘烤裝置 212:顯影裝置 220:經圖案化基板 222:裝置 224:裝置 226:裝置 230:入射基板 232:經處理基板 234:經處理基板 238:監督控制系統 240:單機度量衡裝置 242:度量衡結果 I:入射射線 LA:微影裝置 LC:微影製造單元 MA:光罩 O:點線 T:目標 W:基板 θ:入射角
現將參考隨附圖式而僅藉助於實例來描述實施例，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包含(a)供用於使用第一對照明孔徑量測目標之暗場散射計之示意圖、(b)給定照明方向之目標光柵之繞射光譜的細節； 圖3示意性地描繪具有兩個層及干擾效應從而引起週期性地變化之靈敏度曲線的目標的一部分； 圖4為展示在三個不同波長下的靈敏度曲線及度量衡量測的曲線圖； 圖5示意性地描繪具有輻射源及濾光器之照明系統； 圖6示意性地描繪用於量測微影製程之參數的度量衡裝置； 圖7示意性地描繪具有輻射源及光束修改器件之照明系統； 圖8示意性地描繪具有輻射源、濾光器及光束修改器件之照明系統； 圖9示意性地描繪包含法布里-珀羅干涉儀之可調諧多頻帶濾光器； 圖10為展示自光束修改器件輸出之實例經修改波長頻譜的曲線圖； 圖11為展示圖10中描繪之類型的經修改波長頻譜與靈敏度曲線之乘積的曲線圖； 圖12示意性地描繪包含空間光調變器(SLM)之光束修改器件，該空間光調變器經組態以將輻射之波長頻譜修改為隨至基板上之入射角變化而變化； 圖13示意性地描繪由圖12之光束修改器件產生的以不同入射角度導向至目標上的實例射線。
30:光束修改器件
31:入射光束
32:經修改輻射
38:部分反射表面

Claims (15)

  1. 一種量測一微影製程之一參數的方法，其包含： 修改來自一輻射源之輻射且利用經修改輻射來照明使用該微影製程形成於一基板上之一目標；及 偵測自該目標散射之輻射且分析所偵測輻射以判定該參數，其中： 該輻射之修改包含將該輻射之一波長頻譜修改為具有在一全域最大值與一局域最大值之間的一局域最小值，其中該局域最小值處之該輻射的功率頻譜密度小於該全域最大值處之該輻射的功率頻譜密度的20%，且該局域最大值處之該輻射的功率頻譜密度為該全域最大值處之該輻射的功率頻譜密度的至少50%。
  2. 如請求項1之方法，其中： 一靈敏度曲線界定依據自該目標散射之輻射的該波長判定該參數之方法之一靈敏度的一變化；且 相對於該波長頻譜未經修改之情況，經修改波長頻譜與該靈敏度曲線更緊密地匹配，使得藉由分析所偵測輻射判定該參數之方法的一整體靈敏度得以改良。
  3. 如請求項2之方法，其中該局域最大值及該全域最大值或經修改波長頻譜之至少兩個其他局域最大值的位置與針對波數繪製之該靈敏度曲線中之局域最小值或局域最大值的位置在針對波數繪製之該靈敏度曲線中的局域最大值之間的一平均間隔或局域最小值之間的一平均間隔的25%內匹配。
  4. 如請求項2或3之方法，其中該波長頻譜經修改以使得兩對或多於兩對相鄰局域最大值在該波長頻譜係針對波數繪製時均勻地間隔開。
  5. 如請求項4之方法，其中該等均勻地間隔開之局域最大值之間的一間隔經調諧以與針對波數繪製之該靈敏度曲線中的局域最大值之間或局域最小值之間的一間隔在針對波數繪製之該靈敏度曲線中的局域最大值之間的一平均間隔或局域最小值之間的一平均間隔的25%內匹配。
  6. 如請求項5之方法，其中針對波數繪製之經修改波長頻譜中的對應於該等均勻地間隔開之局域最大值的一週期性變化的一相位經調諧以與針對波數繪製之該靈敏度曲線在針對波數繪製之該靈敏度曲線中的局域最大值之間的該平均間隔或局域最小值之間的該平均間隔的25%內同相。
  7. 如請求項2或3之方法，其中使用不同目標及不同基板中之任一者或兩者多次量測該微影製程之該參數，且該頻譜以不同方式修改以便與用於該微影製程之該參數的量測值之至少一子集中的每一者的一不同各別靈敏度曲線匹配。
  8. 如請求項1至3中任一項之方法，其中基於干涉術使用一可調諧多頻帶濾光器來修改該波長頻譜。
  9. 如請求項8之方法，其中該可調諧多頻帶濾光器包含一法布里-珀羅(Fabry-Pérot)干涉儀。
  10. 如請求項1至3中任一項之方法，其中使用一聲光可調諧濾光器來修改該波長頻譜。
  11. 如請求項1至3中任一項之方法，其中： 待修改之輻射的不同波長分量涉及不同各別部位；且 在該等不同各別部位之至少一子集中以不同方式調變該輻射以執行該波長頻譜之修改。
  12. 如請求項1至3中任一項之方法，其中： 待修改之輻射的不同波長分量涉及一空間光調變器的不同各別區；且 該空間光調變器在該等不同各別區之至少一子集中以不同方式調變輻射以執行該波長頻譜之修改。
  13. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該輻射之修改進一步包含：將該波長頻譜修改為隨至該目標上之該輻射的入射角之變化而變化。
  14. 如請求項13之方法，其中： 一靈敏度曲線界定依據自該目標散射之輻射的該波長判定該參數之方法之一靈敏度的一變化；且 相對於針對所有入射角應用一恆定波長頻譜之情況，該波長頻譜隨入射角變化之變化與該靈敏度曲線隨入射角變化之一變化更緊密地匹配，使得藉由分析所偵測輻射判定該參數之方法的一整體靈敏度得以改良。
  15. 如請求項14之方法，其中使用一空間光調變器應用該波長頻譜隨入射角變化之變化。
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