TWI887561B - 使用於度量衡系統中之光學元件 - Google Patents

Abstract

本發明描述一種光學元件，及一種將該光學元件用於一基板上之結構之量測的度量衡工具或系統。該光學元件包括：一第一部分，其經組態以將自照明源接收之光朝向該基板反射；及一第二部分，其經組態以透射自該基板或光學工具中之所要位置反射之該光，該第一部分具有比該第二部分高的反射率係數，且該第二部分具有比該第一部分高的透射率係數。該度量衡工具可進一步包括：一感測器，其經組態以接收由經圖案化基板引起之繞射圖案；及一處理器，其經組態以自該感測器接收包含該繞射圖案之信號，且藉由分析包含該繞射圖案之該信號來判定與該經圖案化基板相關聯的疊對。

Description

使用於度量衡系統中之光學元件

本文中之描述大體上係關於用於微影程序中之疊對量測之改良的度量衡系統及方法。

微影設備為將所要圖案施加至基板上(通常施加至基板之目標部分上)之機器。微影設備可用於例如積體電路(IC)製造中。在彼情況下，圖案化裝置(其替代地稱為遮罩或倍縮光罩)可用於產生待形成於IC之個別層上的電路圖案。此圖案可經轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包括晶粒之部分、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，單一基板含有複數個鄰近目標部分，圖案藉由微影設備順次地轉印至該複數個鄰近目標部分，一次一個目標部分。在一種類型之微影設備中，將整個圖案化裝置上之圖案一次性轉印至一個目標部分上；此設備通常稱為步進器(stepper)。在通常稱為步進掃描設備(step-and-scan apparatus)之替代設備中，投影光束在給定參考方向(「掃描」方向)上遍及圖案化裝置進行掃描，同時平行或反平行於此參考方向而同步地移動基板。亦有可能藉由將圖案壓印至基板上來將圖案自圖案化裝置轉印至基板。

需要具有減小奈米尺寸之特徵之積體電路，且對此等特徵執行高度複雜功能性之需求不斷地增加。幾十年來，在一小晶片上，每裝置之功能元件(諸如電晶體)之量已穩定地增加。使用採用微影設備、度量衡工具/系統等的半導體製造程序來製造此類特徵。製造具有減小大小(例如，30 nm或更小，或甚至7 nm奈米或更小)之此類奈米級特徵在特徵之間的疊對、特徵之關鍵尺寸(critical dimension；CD)等方面提出更嚴格的準確度要求。為了滿足此等要求，半導體製造期間之度量衡工作量及時間已顯著增加。為了滿足該半導體製造之該所要產出量(例如，每小時生產之晶圓之數目)要求內不斷增加之度量衡工作及時間，需要高效度量衡工具。本發明確定可進一步改良之用於度量衡工具中之現有光學組件。舉例而言，本發明提供一種將輻射利用效率提高三倍或更多之光學元件。

在一個實施例中，本發明闡述一種光學元件，其經組態以包括：一第一部分，其具有比一第二部分更高的反射率；及一第二部分，其具有比該第一部分更高的透射率。在實施例中，提供一種包含該光學元件之光學工具。該光學工具包括：一照明源；一物鏡，其經組態以將來自該照明源之光引導至一基板或該光學工具中之一所要位置；及一光學元件，其具有經組態以將自該照明源接收之該光朝向該基板反射之一第一部分及經組態以透射自該基板或該光學工具中之該所要位置反射之該光之一第二部分。該第一部分具有比該第二部分更高的反射率係數(例如，大於51%)，且該第二部分具有比該第一部分更高的透射率係數(例如，大於51%)。

在實施例中，該光學元件定位於距該物鏡之一入射光瞳或一共軛光瞳之一指定範圍內的一距離處，其中該指定範圍在該入射光瞳與一共軛平面之間，且該距離在該第一部分上之一點與該入射光瞳或該共軛光瞳之間量測。在實施例中，距該入射光瞳或一共軛光瞳之該指定範圍為該光學元件捕捉由自該第一部分引導至該基板上且自該基板繞射之該光引起的一繞射圖案而不引起漸暈的一範圍。

在實施例中，提供一種用於量測經圖案化基板之疊對之系統。該系統包括：一照明源，其用以照明一經圖案化基板；一光學元件，其包含經組態以反射自該照明源接收之光的一第一部分及經組態以透射自該經圖案化基板反射之該光的一第二部分，該第一部分具有比該第二部分更高的反射率係數，該第二部分具有比該第一部分更高的透射率係數；一感測器，其經組態以接收由該經圖案化基板引起之繞射圖案；及一處理器，其經組態以自該感測器接收包含該繞射圖案之信號，且藉由分析包含該繞射圖案之該信號來判定與該經圖案化基板相關聯的疊對。

現將參考圖式詳細地描述本發明，該等圖式作為本發明之繪示性實例提供，以便使得熟習此項技術者能夠實踐本發明。值得注意地，以下諸圖及實例並不意欲將本發明之範疇限於單一實施例，但藉助於所描述或所繪示元件中之一些或全部之互換而使其他實施例為可能的。此外，在可使用已知組件來部分地或完全地實施本發明之某些元件的情況下，將僅描述此類已知組件之對理解本發明所必需之彼等部分，且將省略對此類已知組件之其他部分之詳細描述以免混淆本發明。除非本文中另外指定，否則如對於熟習此項技術者將顯而易見的是，描述為以軟體實施之實施例不應限於此，而是可包括以硬體或軟體與硬體之組合實施之實施例，且反之亦然。在本說明書中，不應將展示單數組件之實施例視為限制性的；實情為，除非本文中另外明確陳述，否則本發明意欲涵蓋包括複數個相同組件之其他實施例，且反之亦然。此外，除非如此明確闡述，否則申請者並不意欲使本說明書或申請專利範圍中之任何術語歸結於不常見或特殊含義。另外，本發明涵蓋本文中藉助於繪示而提及之已知組件的目前及未來已知等效者。

儘管在本文中可特定地參考IC製造，但應明確地理解，本文中之描述具有許多其他可能的應用。舉例而言，其可用於製造整合式光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、液晶顯示面板、薄膜磁頭等。熟習此項技術者將瞭解，在此類替代應用之內容背景中，應將本文中對術語「倍縮光罩」、「晶圓」或「晶粒」之任何使用視為可分別與更一般之術語「遮罩」、「基板」及「目標部分」互換。

在本文件中，本文中所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋全部類型之電磁輻射，包括可見光輻射(例如，具有介於400至780nm的範圍內之波長λ、紫外線(UV)輻射(例如，具有365、248、193、157或126nm的波長λ)、極紫外線(EUV或軟X射線)輻射(例如，具有介於5至20nm(諸如例如13.5nm)的範圍內之波長)或在小於5nm下工作的硬X射線以及粒子束，諸如離子束或電子束。一般而言，將具有在約780至3000nm(或更大)之間的波長之輻射視為IR輻射。UV係指具有大約100至400nm之波長的輻射。在微影內，術語「UV」亦應用於可由水銀放電燈產生之波長：G線436nm；H線405nm；及/或I線365nm。真空UV或VUV(例如，由空氣吸收之UV)係指具有大約100至200nm之波長的輻射。深UV(DUV)通常係指具有在126nm至428nm之範圍內的波長之輻射，且在實施例中，準分子雷射可產生在微影設備內使用之DUV輻射。應瞭解，具有在例如5至20nm之範圍內的波長之輻射係關於具有某一波長帶之輻射，該波長帶的至少部分係在5至20nm之範圍內。

圖案化裝置可包含或可形成一或多個設計佈局。可利用電腦輔助設計(CAD)程式來產生設計佈局，此程序通常稱為電子設計自動化(EDA)。大多數CAD程式遵循預定設計規則集合，以便產生功能設計佈局/圖案化裝置。藉由處理及設計限制來設定此等規則。舉例而言，設計規則界定裝置(諸如閘極、電容器等)或互連線之間的空間容許度，以便確保裝置或線不會以非所要方式彼此相互作用。設計規則限制中之一或多者可稱為「關鍵尺寸」(CD)。可將裝置之關鍵尺寸界定為線或孔之最小寬度或兩條線或兩個孔之間的最小空間。因此，CD判定所設計裝置之總體大小及密度。當然，裝置製造之目的中之一者為在基板上如實地再現初始設計意圖(經由圖案化裝置)。

如本文中所採用之術語「遮罩」或「圖案化裝置」可廣泛地解譯為係指可用於向入射輻射光束賦予經圖案化橫截面之通用圖案化裝置，經圖案化橫截面對應於待在基板之目標部分中產生之圖案；術語「光閥」亦可用於此內容背景中。除經典遮罩(透射或反射；二元、相移、混合式等)以外，其他此類圖案化裝置之實例亦包括可程式化鏡面陣列及可程式化LCD陣列。

可程式化鏡面陣列之實例可為具有黏彈性控制層及反射表面的矩陣可定址表面。此設備所隱含之基本原理為(例如)：反射表面之經定址區域使入射輻射反射為繞射輻射，而未經定址區域使入射輻射反射為非繞射輻射。在使用適當濾光器的情況下，可自反射光束濾出該非繞射輻射，從而僅留下繞射輻射；以此方式，光束根據矩陣可定址表面之定址圖案而變得圖案化。可使用合適的電子構件來執行矩陣定址。

可程式化LCD陣列之實例在以引用之方式併入本文中的美國專利第5,229,872號中給出。

圖1示意性地為微影設備。設備包括：照明系統(照明器) IL，其經組態以調節輻射光束B (例如，UV輻射或DUV輻射)；圖案化裝置支撐件或支撐結構(例如，遮罩台) MT，其經建構以支撐圖案化裝置(例如，遮罩) MA且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位圖案化裝置之第一定位器PM；兩個基板台(例如，晶圓台) WTa及WTb，其各自經建構以固持基板(例如，抗蝕劑塗佈晶圓) W且各自連接至經組態以根據某些參數來準確地定位該基板之第二定位器PW；及投影系統(例如，折射投影透鏡系統) PS，其經組態以將由圖案化裝置MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W之目標部分C (例如，包括一或多個晶粒)上。參考框架RF連接各種組件，且充當用於設定及量測圖案化裝置及基板之位置以及圖案化裝置及基板上之特徵之位置的參考。

照明系統可包括用於導向、塑形或控制輻射的各種類型之光學組件，諸如折射、反射、磁性、電磁、靜電或其他類型之光學組件，或其任何組合。

圖案化裝置支撐件MT以取決於圖案化裝置之定向、微影設備之設計及其他條件(諸如例如是否將圖案化裝置固持於真空環境中)之方式來固持圖案化裝置。圖案化裝置支撐件可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術來固持圖案化裝置。圖案化裝置支撐件MT可為例如可視需要固定或可移動之框架或台。圖案化裝置支撐件可確保圖案化裝置例如相對於投影系統處於所要位置。

本文中所使用之術語「圖案化裝置」應廣泛地解譯為係指可用於在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以便在基板之目標部分中產生圖案的任何裝置。應注意，舉例而言，若經賦予至輻射光束之圖案包括相移特徵或所謂的輔助特徵，則該圖案可不確切地對應於基板之目標部分中之所要圖案。一般而言，經賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中產生之裝置(諸如積體電路)中之特定功能層。

如此處所描繪，設備屬於透射類型(例如，採用透射圖案化裝置)。替代地，設備可屬於反射類型(例如，採用如上文所提及之類型的可程式化鏡面陣列，或採用反射遮罩)。圖案化裝置之實例包括遮罩、可程式化鏡面陣列及可程式化LCD面板。可將本文中對術語「倍縮光罩」或「遮罩」之任何使用視為與更一般術語「圖案化裝置」同義。術語「圖案化裝置」亦可解譯為係指以數位形式儲存用於控制此類可程式化圖案化裝置之圖案資訊的裝置。

本文中所使用之術語「投影系統」應廣泛地解譯為涵蓋適於所使用之曝光輻射或適於諸如浸潤液體之使用或真空之使用之其他因素的任何類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、磁性、電磁及靜電光學系統，或其任何組合。可將本文中對術語「投影透鏡」之任何使用視為與更一般術語「投影系統」同義。

微影設備亦可屬於以下類型：其中基板之至少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。亦可將浸潤液體應用於微影設備中之其他空間，例如，遮罩與投影系統之間的空間。浸潤技術在此項技術中已為吾人所熟知用於增加投影系統之數值孔徑。

在操作中，照明器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而言，當源為準分子雷射時，源及微影設備可為分離的實體。在此類情況下，不認為源形成微影設備之部分，且輻射光束藉助於包括例如合適的導向鏡面及/或光束擴展器之光束遞送系統BD而自源SO傳遞至照明器IL。在其他情況下，例如當源為水銀燈時，源可為微影設備之整體部分。源SO及照明器IL連同光束遞送系統BD (必要時)可稱為輻射系統。

照明器IL可例如包括用於調整輻射光束之角強度分佈之調整器AD、積光器IN及聚光器CO。照明器可用於調節輻射光束，以在其橫截面中具有所要均一性及強度分佈。

輻射光束B入射於經固持於圖案化裝置支撐件MT上之圖案化裝置MA上，且由該圖案化裝置進行圖案化。在已橫穿圖案化裝置(例如，遮罩) MA之後，輻射光束B通過投影系統PS，該投影系統PS將光束聚焦至基板W之目標部分C上。藉助於第二定位器PW及位置感測器IF (例如，干涉量測裝置、線性編碼器、2-D編碼器或電容式感測器)，可準確地移動基板台WTa或WTb，例如以便使不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。類似地，第一定位器PM及另一位置感測器(其未在圖1中明確地描繪)可用於例如在自遮罩庫機械擷取之後或在掃描期間相對於輻射光束B之路徑來準確地定位圖案化裝置(例如，遮罩) MA。

可使用遮罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化裝置(例如，遮罩) MA及基板W。儘管如所繪示之基板對準標記佔據專用目標部分，但該等基板對準標記可位於目標部分之間的空間中(此等標記被稱為切割道對準標記)。類似地，在將多於一個晶粒設置於圖案化裝置(例如，遮罩) MA上之情況下，遮罩對準標記可位於晶粒之間。小對準標記亦可在裝置特徵當中包括於晶粒內，在此情況下，需要使標記物儘可能地小且無需與鄰近特徵不同的任何成像或程序條件。下文進一步描述偵測對準標記之對準系統。

可在多種模式下使用所描繪設備。在掃描模式下，在將經賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描圖案化裝置支撐件(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)及影像反轉特性來判定基板台WT相對於圖案化裝置支撐件(例如，遮罩台) MT之速度及方向。在掃描模式下，曝光場之最大大小限制單次動態曝光中之目標部分的寬度(在非掃描方向上)，而掃描運動之長度判定目標部分之高度(在掃描方向上)。如在此項技術中所熟知，其他類型之微影設備及操作模式為可能的。舉例而言，步進模式係已知的。在所謂的「無遮罩」微影中，使可程式化圖案化裝置保持靜止，但具有改變的圖案，且移動或掃描基板台WT。

亦可採用上文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。

微影設備LA屬於所謂的雙載物台類型，其具有兩個基板台WTa、WTb及兩個站——曝光站EXP及量測站MEA——在此兩個站之間可交換基板台。在曝光站處曝光一個基板台上之一個基板的同時，可在量測站處將另一基板裝載至另一基板台上且實施各種預備步驟。此能夠實質上增加設備之產出量。該等預備步驟可包括使用位階感測器LS來映射基板之表面高度輪廓，且使用對準感測器AS來量測基板上之對準標記之位置。若位置感測器IF在其處於量測站以及處於曝光站時無法量測基板台之位置，則可提供第二位置感測器以使得能夠相對於參考框架RF在兩個站處追蹤基板台之位置。代替所展示之雙載物台配置，其他配置係已知且可用的。舉例而言，提供基板台及量測台之其他微影設備為已知的。此等基板台及量測台在執行預備量測時對接在一起，且接著在基板台經歷曝光時不對接。

圖2A示意性地繪示圖1之設備中的量測及曝光程序，其包括用以在圖1之雙載物台設備中曝光基板W上之目標部分(例如晶粒)的步驟。在虛線框內之左手側，在量測站MEA處執行步驟，而右手側展示在曝光站EXP處執行之步驟。有時，基板台WTa、WTb中之一者將位於曝光站處，而另一者位於量測站處，如上文所描述。出於此描述之目的，假定基板W已經裝載至曝光站中。在步驟200處，藉由未展示之機構將新基板W'裝載至設備。並行地處理此等兩個基板以便增加微影設備之產出量。

首先參考新裝載之基板W'，此基板可為先前未經處理之基板，其藉由新抗蝕劑製備以供在設備中第一次曝光。然而，一般而言，所描述之微影程序將僅為一系列曝光及處理步驟中之一個步驟，使得基板W'已通過此設備及/或其他微影設備若干次，且亦可經歷後續程序。尤其出於改良疊對效能之目的，任務為確保新圖案施加於基板上的已經經受圖案化及處理之一或多個循環之正確位置中。此等處理步驟在基板中漸進地引入失真，可量測及校正該等失真以達成令人滿意的疊對效能。

可在其他微影設備中執行先前及/或後續圖案化步驟(如剛才所提及)，且甚至可在不同類型之微影設備中執行先前及/或後續圖案化步驟。舉例而言，裝置製造程序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進階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，而其他層使用EUV波長輻射來曝光。

在202處，使用基板標記Pl等及影像感測器(未展示)之對準量測用於量測及記錄基板相對於基板台WTa/WTb之對準。另外，將使用對準感測器AS來量測橫越基板W'之若干對準標記。在一個實施例中，使用此等量測以建立「晶圓柵格」，該晶圓柵格極準確地映射橫越基板之標記之分佈，包括相對於標稱矩形柵格之任何失真。

在步驟204處，亦使用位階感測器LS來量測相對於X-Y位置之晶圓高度(Z)圖。習知地，高度圖僅用於達成經曝光圖案之準確聚焦。另外，其可用於其他目的。

當裝載基板W'時，接收配方資料206，其界定待執行之曝光，且亦界定晶圓及先前在基板W'上製得之圖案及待在基板W'上製得之圖案的屬性。將此等配方資料添加至在202、204處製得之晶圓位置、晶圓柵格及高度圖之量測，且接著可將配方及量測資料208之完整集合傳遞至曝光站EXP。對準資料之量測例如包含以與作為微影程序之產品的產品圖案成固定或標稱固定關係而形成之對準目標的X及Y位置。恰好在曝光之前獲得之此等對準資料用於產生對準模型，該對準模型具有將模型擬合至資料之參數。此等參數及對準模型將在曝光操作期間用以校正當前微影步驟中所施加之圖案之位置。使用中之模型內插經量測位置之間的位置偏差。習知對準模型可包含四個、五個或六個參數，該等參數一起以不同尺寸界定「理想」柵格之平移、旋轉及按比例調整。使用更多參數之進階模型為已知的。

在210處，調換晶圓W'及W，使得經量測基板W'變為進入曝光站EXP之基板W。在圖1之實例設備中，藉由交換設備內之支撐件WTa及WTb來執行此調換，使得基板W、W'仍準確地夾持且定位於彼等支撐件上，以保留基板台與基板自身之間的相對對準。因此，一旦已調換該等台，則為了利用用於基板W (以前為W')之量測資訊202、204以控制曝光步驟，必需判定投影系統PS與基板台WTb (以前為WTa)之間的相對位置。在步驟212處，使用遮罩對準標記M1、M2來執行倍縮光罩對準。在步驟214、216、218中，將掃描運動及輻射脈衝施加於橫越基板W之順次目標位置處，以便完成數個圖案之曝光。

藉由使用在量測站處獲得之對準資料及高度圖以及曝光步驟之效能，相對於所要位置，且特定而言，相對於先前放置於同一基板上之特徵準確地對準使此等圖案。在步驟220處自設備卸載現在標註為W"之經曝光基板，以根據經曝光圖案使其經歷蝕刻或其他程序。

熟習此項技術者將知曉以上描述為真實製造情形之一個實例中所涉及之多個極詳細步驟的簡化概述。舉例而言，常常將存在使用相同或不同標記之粗糙及精細量測之單獨階段，而非在單一遍次中量測對準。可在高度量測之前或之後或交錯執行粗糙及/或精細對準量測步驟。

在一個實施例中，諸如對準感測器AS之光學位置感測器使用可見光及/或近紅外線(NIR)輻射來讀取對準標記。在一些程序中，在已形成對準標記之後處理基板上之層導致因低信號強度或無信號強度而引起的無法藉由此對準感測器發現該等標記的情形。

圖2B繪示微影製造單元或叢集。微影設備LA可形成微影製造單元LC (有時亦稱為微影單元(lithocell)或叢集)之部分，該微影製造單元LC亦包括用以對基板執行曝光前程序及曝光後程序之設備。習知地，此等設備包括用以沈積一或多個抗蝕劑層之一或多個旋塗器SC、用以使經曝光抗蝕劑顯影之一或多個顯影器DE、一或多個冷卻板CH及/或一或多個烘烤板BK。基板處置器或機器人RO自輸入/輸出埠I/O1、I/O2拾取一或多個基板，在不同程序設備之間移動該一或多個基板且將該一或多個基板遞送至微影設備之裝載匣LB。常常統稱為塗佈顯影系統(track)之此等設備處於塗佈顯影系統控制單元TCU之控制下，該塗佈顯影系統控制單元TCU自身受監督控制系統SCS控制，該監督控制系統SCS亦經由微影控制單元LACU來控制微影設備。因此，不同設備可經操作以最大化產出量及處理效率。

為了正確地且一致地曝光由微影設備曝光之基板，需要檢測經曝光基板以量測或判定一或多個屬性，諸如疊對(其可例如在上覆層中之結構之間，或在同一層中之已藉由例如雙重圖案化程序分離地提供至該層之結構之間)、線厚度、關鍵尺寸(CD)、焦點偏移、材料屬性等。因此，微影單元LC所處之製造設施通常亦包括接收已在微影單元中處理之基板W中之一些或全部的度量衡系統MET。度量衡系統MET可為微影單元LC之部分，例如，其可為微影設備LA之部分。

可將度量衡結果直接或間接地提供至監督控制系統SCS。若偵測到一誤差，則可對後續基板之曝光(尤其在可足夠迅速且快速完成檢測使得該批次之一或多個其他基板仍待曝光的情況下)及/或經曝光之基板之後續曝光進行調整。另外，可將已曝光基板剝離及重工以改良良率，或捨棄，藉此避免對已知有缺陷之基板執行進一步處理。在基板之僅一些目標部分有缺陷之情況下，可僅對良好的彼等目標部分執行進一步曝光。

在度量衡系統MET內，一度量衡設備用於判定基板之一或多個屬性，且特定而言，判定不同基板的一或多個屬性如何變化或同一基板之不同層在不同層間如何變化。度量衡設備可整合至微影設備LA或微影單元LC中，或可為獨立式裝置。為了實現快速量測，需要使度量衡設備緊接在曝光之後量測經曝光抗蝕劑層中之一或多個屬性。然而，抗蝕劑中之潛影具有低對比度，在已曝光於輻射之抗蝕劑之部分與尚未曝光於輻射之抗蝕劑之部分之間僅存在極小折射率差，且並非所有度量衡設備皆具有足夠敏感度以進行對潛影之有用量測。因此，可在曝光後烘烤步驟(PEB)之後進行量測，該曝光後烘烤步驟通常為對經曝光基板進行之第一個步驟且增加抗蝕劑之經曝光部分與未經曝光部分之間的對比度。在此階段，抗蝕劑中之影像可稱為半潛影(semi-latent)。亦有可能對經顯影抗蝕劑影像進行量測，此時已移除抗蝕劑之經曝光部分或未經曝光部分，或在諸如蝕刻之圖案轉印步驟之後對經顯影抗蝕劑影像進行量測。後一可能性限制重工有缺陷基板之可能性，但仍可提供有用資訊。

為了實現度量衡，可在基板上設置一或多個目標。在一實施例中，目標經專門設計且可包含一週期性結構。在一實施例中，目標為一裝置圖案之一部分，例如為裝置圖案之一週期性結構。在一實施例中，裝置圖案為一記憶體裝置之一週期性結構(例如，一雙極電晶體(BPT)、一位元線接點(BLC)等結構)。

在一實施例中，一基板上之目標可包含一或多個1-D週期性結構(例如，光柵)，該光柵經印刷以使得在顯影之後，週期性結構特徵由固體抗蝕劑線形成。在一實施例中，目標可包含一或多個2-D週期性結構(例如，光柵)，該光柵經印刷以使得在顯影之後，一或多個週期性結構由抗蝕劑中之固體抗蝕劑導柱或通孔形成。長條、導柱或通孔可替代地經蝕刻至基板中(例如，經蝕刻至基板上之一或多個層中)。

在實施例中，圖案化程序之所關注參數中之一者為疊對。可使用暗場散射量測來量測疊對，其中阻擋零繞射階(對應於鏡面反射)，且僅處理高階。暗場度量衡之實例可見於PCT專利申請公開案第WO 2009/078708號及第WO 2009/106279號中，該等專利申請公開案特此以全文引用之方式併入。美國專利申請公開案US2011-0027704、US2011-0043791及US2012-0242970中已描述該技術之進一步開發，該等專利申請公開案之全文特此以引用方式併入。使用繞射階之暗場偵測的基於繞射之疊對實現對較小目標之疊對量測。此等目標可小於照明光點且可由基板上之裝置產品結構環繞。在實施例中，可在一次輻射捕捉中量測多個目標。

圖3A為根據使用提供某些照明模式之第一對照明孔徑之實施例的用於量測目標之量測設備之示意圖。圖3A中亦示意性地展示適合用於實施例中以量測例如疊對之度量衡設備。圖3B中更詳細地繪示目標T (包含諸如光柵之週期性結構)及繞射射線。度量衡設備可為獨立式裝置，或併入於例如量測站處之微影設備LA中抑或併入於微影製造單元LC中。貫穿設備具有若干分支之光軸由點線O表示。在此設備中，由輸出11 (例如，諸如雷射或氙氣燈之源，或連接至源之開口)發射之輻射由包含透鏡12、14及物鏡16之光學系統經由稜鏡15引導至基板W上。此等透鏡以4F配置之雙重序列進行配置。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。

在實施例中，稜鏡15可為光學元件OP2 (參見圖8)。光學元件改良由輸出11發射之輻射之反射效率及自基板W繞射之射線(例如，+1(N)及-1(S))的透射效率。有利地，光學元件OP2將由輸出11發射之輻射之利用率提高了至少三倍。因而，感測器19接收具有與基板上之結構相關之大量信號的繞射圖案，此又有助於在較少曝光時間內判定更準確的量測(例如，疊對、CD)。相反，若利用效率低，則曝光時間長，從而允許感測器19捕捉足夠的信號以準確地判定量測。因此，藉由改良光學元件OP2對輻射之利用，可自量測設備或度量衡工具獲得更快且更準確的量測。

在實施例中，透鏡配置允許存取中間光瞳平面以用於空間頻率濾光。因此，可藉由界定在呈現基板平面之空間光譜之平面(此處稱為(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。特定而言，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14之間插入合適形式之孔徑板13來進行。在所繪示之實例中，孔徑板13具有不同形式(標註為13N及13S)，從而允許選擇不同照明模式。本實例中之照明系統形成離軸照明模式。在第一照明模式下，孔徑板13N自僅出於描述起見而指定為『北』之方向提供離軸照明。在第二照明模式下，孔徑板13S用於提供類似但來自標註為『南』之相對方向之照明。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為暗的，此係因為所要照明模式之外之任何不必要輻射可干涉所要量測信號。

圖3B為用於給定照明方向之目標之繞射光譜的示意性細節。如圖3B中所展示，目標T在基板W實質上垂直於物鏡16之光軸O之情況下經置放。與軸O成角度而照射於目標T上之照明射線I產生零階射線(實線0)及兩個一階射線(點鏈線+1及雙點鏈線-1)。在運用過填充之小目標T的情況下，此等射線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。由於板13中之孔徑具有有限寬度(為接納有用量之輻射所必要)，因此入射射線I事實上將佔據一角度範圍，且繞射射線0及+1/-1將稍微散開。根據小目標之點散佈函數，各階+1及-1將遍及一角度範圍進一步散佈，而非如所展示之單一理想射線。應注意，週期性結構間距及照明角度可經設計或經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3A及圖3B中所繪示之射線經展示為稍微離軸，以純粹地使其能夠在圖中更容易地被區分。由基板W上之目標繞射之至少0階及+1階由物鏡16收集，且經由稜鏡15引導回來。

返回至圖3A，藉由指定標註為北(N)及南(S)之完全相對孔徑來繪示第一照明模式及第二照明模式兩者。當入射射線I來自光軸之北側時，亦即當使用孔徑板13N應用第一照明模式時，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(標註為-1(S))為進入透鏡16之繞射射線。因此，在實施例中，藉由在某些條件下量測目標兩次(例如，在使目標旋轉或改變照明模式或改變成像模式以分別獲得-1及+1繞射階強度之後)來獲得量測結果。針對給定目標比較此等強度提供對目標中之不對稱性的量測，且目標中之不對稱性可用作微影製程之參數(例如，疊對)之指示符。在上文所描述之情形下，改變照明模式。

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使用零階及一階繞射光束在第一感測器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)。各繞射階射中感測器上之不同點，使得影像處理可比較及對比若干階。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/或正規化強度量測。光瞳平面影像亦可用於諸如重建構之其他量測目的，如下文進一步所描述。

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)上形成基板W上之目標的影像。在第二量測分支中，將孔徑光闌21設置於與物鏡16之光瞳平面共軛之平面中。孔徑光闌21用以阻擋零階繞射光束，使得形成於感測器23上之目標之影像由-1或+1一階光束形成。將關於由感測器19及23量測之影像的資料輸出至處理器及控制器PU，該處理器及控制器PU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』。因而，若僅存在-1及+1階中之一者，則將不形成週期性結構特徵(例如，光柵線)之影像。

圖3中所展示之孔徑板13及光闌21之特定形式僅為實例。在另一實施例中，使用目標之同軸照明，且使用具有離軸孔徑之孔徑光闌來將實質上僅一個一階繞射輻射傳遞至感測器。在又其他實施例中，代替一階光束或除一階光束以外，2階、3階及更高階光束(圖3中未展示)亦可用於量測中。

為了使照明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，使用孔徑板13N或13S來量測在一個方向(取決於設置的X或Y)上定向之目標的週期性結構。為了量測正交週期性結構，可能實施達90°及270°之目標旋轉。

圖3C為在使用量測設備進行基於繞射之疊對量測時提供另外的照明模式之第二對照明孔徑之示意性繪示。

圖3D為在使用量測設備進行基於繞射之疊對量測時組合提供另外的照明模式之第一及第二對孔徑之第三對照明孔徑之示意性繪示。

圖3C及圖3D中展示不同孔徑板。圖3C繪示離軸照明模式之兩種其他類型。在圖3C之第一照明模式下，孔徑板13E自僅出於描述起見而相對於先前所描述之『北』而指定為『東』之方向提供離軸照明。在圖3C之第二照明模式下，孔徑板13W用於提供類似但來自標註為『西』之相對方向的照明。圖3D繪示離軸照明模式之兩種其他類型。在圖3D之第一照明模式下，孔徑板13NW自經指定為如先前所描述之『北』及『西』之方向提供離軸照明。在第二照明模式下，孔徑板13SE用於提供類似但來自標註為如先前所描述之『南』及『東』之相對方向的照明。舉例而言，在上文所提及之先前公佈之專利申請公開案中描述設備之此等及眾多其他變化及應用的使用。

圖4示意性地描繪基板上之多個週期性結構(例如，多個光柵)目標之形式及量測光點之輪廓。實例複合度量衡目標T形成於基板上。複合目標包含緊密地定位在一起之四個週期性結構(在此情況下為光柵) 32、33、34、35。在實施例中，可使週期性結構佈局小於量測光點(例如，週期性結構佈局過填充)。因此，在實施例中，週期性結構足夠緊密地定位在一起，使得該等週期性結構皆在由度量衡設備之照明光束形成之量測光點31內。在彼情況下，四個週期性結構因此均同時經照明且同時經成像於感測器19及23上。在專用於疊對量測之實例中，週期性結構32、33、34、35本身為藉由疊對週期性結構形成之複合週期性結構(例如，複合光柵)，例如，週期性結構在形成於基板W上之裝置的不同層中經圖案化且使得一個層中之至少一個週期性結構與不同層中之至少一個週期性結構疊對。此目標可具有在20 µm×20 µm內或在16 µm×16 µm內之外部尺寸。另外，所有週期性結構用於量測特定層對之間的疊對。為促進目標能夠量測多於單一層對，週期性結構32、33、34、35可具有以不同方式偏置之疊對偏移，以便促進對形成有複合週期性結構之不同部分之不同層之間的疊對之量測。因此，用於基板上之目標之所有週期性結構將用於量測一對層，且用於基板上之另一相同目標之所有週期性結構將用於量測另一對層，其中不同偏置有助於在該等層對之間進行區分。

返回至圖4，週期性結構32、33、34、35亦可在其定向上不同(如所展示)，以便使入射輻射在X及Y方向上繞射。在一個實例中，週期性結構32及34為分別具有+d、-d之偏置之X方向週期性結構。週期性結構33及35可為分別具有偏移+d及-d之Y方向週期性結構。雖然繪示四個週期性結構，但另一實施例可包括更大矩陣以獲得所要準確度。舉例而言，九個複合週期性結構之3×3陣列可具有偏置-4d、-3d、-2d、-d、0、+d、+2d、+3d、+4d。可在由感測器23捕捉之影像中識別此等週期性結構之分離影像。

圖5示意性地描繪在圖3之設備中獲得的圖4之目標之影像。圖5展示使用來自圖3D之孔徑板13NW或13SE，可在圖3之設備中使用圖4之目標形成於感測器23上且由感測器23偵測之影像之實例。雖然感測器19無法解析不同個別週期性結構32至35，但感測器23可進行此解析。暗矩形表示感測器上之影像場，在該影像場內，將基板上之經照明光點31成像至對應圓形區域41中。在此圓形區域內，矩形區域42至45表示週期性結構32至35之影像。並非定位於切割道中或除定位於切割道中以外，目標可定位於裝置產品特徵當中。若週期性結構位於裝置產品區域中，則裝置特徵亦可在此影像場之周邊中可見。處理器及控制器PU使用圖案辨識來處理此等影像以識別週期性結構32至35之分離影像42至45。以此方式，影像不必在感測器框架內之特定位置處極精確地對準，此在整體上極大地改良了量測設備之產出量。

一旦已識別週期性結構之分離影像，即可例如藉由對經識別區域內之選定像素強度值求平均值或求和來量測彼等個別影像之強度。可將影像之強度及/或其他屬性彼此進行比較。可組合此等結果以量測微影程序之不同參數。疊對效能為此參數之實例。

圖6示意性地描繪實例度量衡設備及度量衡技術。在實施例中，圖案化程序之所關注參數中之一者為特徵寬度(例如，CD)。圖6描繪可實現特徵寬度判定之高度示意性實例度量衡設備(例如，散射計)。該度量衡設備包含將輻射投影至基板W上之寬頻帶(白光)輻射投影儀2。重引導輻射經傳遞至光譜儀偵測器4，該光譜儀偵測器4量測鏡面反射輻射之光譜10 (隨波長而變化之強度)，如例如在左下方之曲線圖中所展示。根據此資料，可藉由處理器PU，例如藉由嚴密耦合波分析及非線性回歸或藉由與圖6之右下方所展示之模擬光譜庫的比較來重建構產生所偵測之光譜的結構或剖面。一般而言，對於重建構，結構之一般形式為已知的，且根據藉以製造結構之程序之知識來假定一些變數，從而僅留下結構之幾個變數以根據所量測資料予以判定。此度量衡設備可經組態為正入射度量衡設備或斜入射度量衡設備。此外，除了藉由重建構進行參數之量測以外，角度解析散射量測亦在產品及/或抗蝕劑圖案中之特徵之不對稱性量測中有用。不對稱性量測之特定應用為針對疊對之量測，其中目標包含疊置於另一組週期性特徵上的一組週期性特徵。舉例而言，在美國專利申請公開案US2006-066855中描述以此方式之不對稱性量測之概念，該專利申請公開案以其全文併入本文中。

圖7繪示適合用於本發明之實施例的度量衡設備100之實例。在美國專利申請公開案第US 2006-033921號及第US 2010-201963號中更詳細地解釋此類型之度量衡設備之操作原理，該等專利申請公開案以其全文引用之方式併入本文中。貫穿設備具有若干分支之光軸由點線O表示。在此設備中，由源110 (例如，氙氣燈)發射之輻射經由光學系統引導至基板W上，該光學系統包含：透鏡系統120、孔徑板130、透鏡系統140、部分反射表面150及物鏡160。在實施例中，此等透鏡系統120、140、160以4F配置之雙重序列進行配置。在實施例中，使用透鏡系統120來準直由輻射源110發射之輻射。可視需要使用不同透鏡配置。可藉由界定呈現基板平面之空間光譜之平面中的空間強度分佈來選擇輻射入射於基板上之角程。特定而言，此可藉由在作為物鏡光瞳平面之背向投影式影像之平面中在透鏡120與140之間插入合適形式的孔徑板130來進行。藉由使用不同孔徑，不同強度分佈(例如，環形、偶極等)為可能的。在徑向及周邊方向上之照明之角度分佈以及諸如輻射之波長、偏振及/或相干性之屬性皆可經調整以獲得所要結果。舉例而言，一或多個干涉濾光器130可設置於源110與部分反射表面150之間以選擇在比如400至900 nm或甚至更低(諸如200至300 nm)之範圍內的所關注波長。干涉濾光器可為可調諧的，而非包含不同濾光器之集合。可使用光柵代替干涉濾光器。在實施例中，一或多個偏振器170可設置於源110與部分反射表面150之間以選擇所關注偏振。偏振器可為可調諧的，而非包含不同偏振器之集合。

如圖7中所展示，目標T在基板W垂直於物鏡160之光軸O之情況下經置放。因此，來自源110之輻射由部分反射表面150反射且經由物鏡160聚焦至基板W上之目標T上之照明光點S中。在實施例中，物鏡160具有高數值孔徑(NA)，理想地為至少0.9或至少0.95。浸潤度量衡設備(使用相對高折射率之流體，諸如水)甚至可具有超過1之數值孔徑。

與軸O成角度聚焦至照明光點之照明射線170、172產生繞射射線174、176。應記住，此等射線僅為覆蓋包括目標T之基板區域的許多平行射線中之一者。照明光點內之各元件在度量衡設備之視場內。由於板130中之孔徑具有有限寬度(為接納有用量之輻射所必要)，因此入射射線170、172事實上將佔據一角度範圍，且繞射射線174、176將稍微散開。根據小目標之點散佈函數，各繞射階將遍及一角度範圍進一步散佈，而非如所展示之單一理想射線。

由基板W上之目標繞射之至少0階由物鏡160收集，且經由部分反射表面150引導回來。光學元件180將繞射光束之至少部分提供至光學系統182，該光學系統182使用零階及/或一階繞射光束在感測器190 (例如CCD或CMOS感測器)上形成目標T之繞射光譜(光瞳平面影像)。在實施例中，設置孔徑186以篩選某些繞射階，使得將特定繞射階提供至感測器190。在實施例中，孔徑186實質上或主要僅允許零階輻射到達感測器190。在實施例中，感測器190可為二維偵測器，使得可量測基板目標T之二維角度散射光譜。感測器190可為例如CCD或CMOS感測器陣列，且可使用例如每框架40毫秒之積分時間。感測器190可用於量測在單一波長(或窄波長範圍)下之重引導輻射之強度、分別在多個波長下或在一波長範圍內積分之強度。此外，感測器可用於分別量測具有橫向磁偏振及/或橫向電偏振之輻射之強度，及/或橫向磁偏振輻射與橫向電偏振輻射之間的相位差。

視情況，光學元件180將繞射光束之至少部分提供至量測分支200以在感測器230 (例如CCD或CMOS感測器)上之基板W上形成目標的影像。量測分支200可用於各種輔助功能，諸如聚焦度量衡設備(例如，使得基板W能夠與物鏡160聚焦)，及/或用於引言中提及之類型之暗場成像。

為針對光柵之不同大小及形狀提供定製視場，在自源110至物鏡160之路徑上在透鏡系統140內設置可調整場光闌300。場光闌300含有孔徑302且位於與目標T之平面共軛的平面中，使得照明光點變為孔徑302之影像。可根據放大因數按比例調整影像，或孔徑與照明光點可處於1:1大小關係。為了使照明可適應於不同類型之量測，孔徑板300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。替代地或另外，可提供及調換一組板300以達成相同效果。另外或替代地，亦可使用可程式化孔徑裝置，諸如可變形鏡面陣列或透射空間光調變器。

通常，目標將與其平行於Y軸或平行於X軸延伸之週期性結構特徵對準。關於目標之繞射行為，具有在平行於Y軸之方向上延伸之特徵的週期性結構在X方向上具有週期性，而具有在平行於X軸之方向上延伸之特徵的週期性結構在Y方向上具有週期性。為了量測在兩個方向上之效能，通常提供兩種類型之特徵。雖然為簡單起見將參考線及空間，但週期性結構無需由線及空間形成。此外，各線及/或線之間的空間可為由較小子結構形成之結構。另外，例如在週期性結構包含支柱及/或通孔之情況下，週期性結構可在兩個維度上同時形成有週期性。

為了監視微影程序，有必要量測經圖案化基板之參數，例如形成於基板中或上之順次層之間的疊對誤差。存在用於進行在微影程序中形成之顯微結構之量測的各種技術，包括使用掃描電子顯微鏡及各種特殊化工具。一種形式之特殊化檢測工具為散射計，其中將輻射光束引導至基板之表面上之目標上且量測經散射或經反射光束的屬性。藉由將光束在其已由基板反射或散射之前與之後的屬性進行比較，可判定基板之屬性。舉例而言，可藉由比較反射光束與儲存於與已知基板屬性相關聯之已知量測庫中的資料來進行此判定。兩種主要類型之散射計為已知的。光譜散射計將寬頻帶輻射光束引導至基板上且量測散射至特定窄角程中之輻射之光譜(隨波長而變化之強度)。角度解析散射計使用單色輻射束且量測隨角度而變化之散射輻射之強度。

逐層地建置裝置，且疊對為微影設備將此等層準確地印刷於彼此頂部上之能力的量度。順次層或同一層上之多個程序必須與先前層準確地對準，否則結構之間的電接觸將為不良的且所得裝置將不按照規格來執行。疊對為此對準之準確度的量度。良好疊對改良了裝置良率且使能夠印刷較小產品圖案。形成於經圖案化基板中或上之順次層之間的疊對誤差受(微影設備之)曝光設備之各個部分控制。在實施例中，疊對由本文中之度量衡工具量測，且對微影設備(例如，負責將輻射對準至基板之正確部分上的對準系統)進行調整，以便獲得所要疊對效能。

用於度量衡工具中之現有光學元件包括50/50光束分光器，以將不同照明及偵測光束路徑組合在一起。現有50/50光束分光器包括執行組合不同輻射路徑所需之反射率及透射率之功能的塗層。然而，輻射經由50/50光束分光器通過雙程，因而僅利用照明光束之大約25%且到達諸如暗場攝影機之感測器，而浪費了照明光束之剩餘部分。光束利用之低效率影響量測產出量。因而，量測可能需要更多時間，從而減小產出量。需要一種改良之光學元件，其用以增加用於量測(例如，疊對量測)之光束利用率且藉此增加度量衡工具之產出量。如本文中所論述，可在半導體製造期間執行量測且可基於量測對微影設備進行調整以改良良率。因而，更快且更準確量測亦改良半導體製造程序之良率及產出量。

圖8繪示具有高反射率部分及高透射率部分之光學元件OP2。在實施例中，光學元件OP2包括具有高反射率之兩個象限及具有高透射率之兩個象限，此使得光束利用效率提高大約三倍(3×)而不顯著改變現有度量衡工具之光學架構。在實施例中，光學元件OP2接近物鏡入射光瞳EP置放。可對照明模式選擇器進行小調整(例如，創建不同照明模式)以避免漸暈而不影響應用空間。

在實施例中，源(例如，如圖3A及圖7中所展示)發射輻射射線IR1，該輻射射線IR1可自沿第一光學元件OP1對角地置放的反射器表面RS1朝向第二光學元件OP2反射。第二光學元件OP2(亦稱為光學元件OP2)接收反射射線IR2。光學元件OP2經組態以執行兩個功能(包括朝向基板W反射射線IR2)且透射自基板W繞射之射線RE1。在實施例中，射線IR2可以一定角度反射以產生入射於基板W上之射線IR3。在實施例中，繞射射線RE1(例如，一階繞射)由光學元件OP2朝向第三光學元件OP3透射。在實施例中，第三光學元件OP3可類似於光學元件18(圖3A中)或180(圖7中)。

光學元件OP2經組態以在第一方向上(例如，朝向基板W或工具中之其他所要元件)沿照明路徑(例如，包括射線IR1及IR2)部分地反射光束，且在第二方向上(例如，朝向攝影機、信號感測器或工具中之其他所要元件)沿偵測路徑(例如，包括射線RE1及RE2)透射光束。在實施例中，透射光束RE1包含由物件之經照明部分引起之1階繞射。舉例而言，由待量測其疊對之基板W上之光柵引起之1階繞射。在實施例中，光學元件OP2可為偏振光束分光器或非偏振光束分光器。在實施例中，光學元件OP2可為鏡面。

參考圖8及圖9A至圖9B，光學元件OP2包括經組態將自照明源接收之照明光束朝向基板反射之第一部分P1(或P11)。光學元件OP2亦包括經組態以透射自基板或光學工具中之所要位置反射之光束的第二部分P2。在圖8及圖9A至圖9B中，陰影部分係指第一部分且空白/白色部分係指第二部分。在實施例中，第一部分P1具有比第二部分P2更高的反射率係數，且第二部分P2具有比第一部分P1更高的透射率係數。在本文中之論述中，為方便起見，第一部分及第二部分稱為P1及P2，但範疇不限於此類部分。替代地或另外，第一及第二部分可分別為P11及P2。

在實施例中，第一部分P1對應於自照明源接收光束且進一步將光束導向至待量測之基板的光學元件之區。在實施例中，第二部分P2對應於接收自基板反射之光束的光學元件之區。在實施例中，第二部分P2對應於接收自基板反射之光束之一階繞射的光學元件之區，從而致使一階繞射穿過光學元件。在實施例中，一階繞射包括與基板上之結構相關之足夠資訊。在實施例中，光學元件OP2可不透射或可拒絕更高階繞射。在實施例中，可藉由選擇基板之照明波長與光柵間距距離之間的比率來避免更高階繞射。在實施例中，零階可用於校準及設置度量衡系統。

參考圖8及圖9A，第一部分P1包含光學元件OP2之表面RS2的第一象限區及第三象限區，且第二部分P2包含光學元件OP2之表面RS2的第二象限區及第四象限區。然而，本發明不限於特定象限或形狀。舉例而言，第一部分可為P11且第二部分可為P2，如圖9B中所展示。在圖9B中，第一部分P11可為橢圓形的，部分填充各別象限且位於相對象限中。根據本發明，P1與P2部分或塗層之間的過渡區需要儘可能地小以最大化照明光瞳填充，否則將存在產出量損失。因此，光學元件亦需要準確對準，使得照明光不被過渡區截斷。

在實施例中，第一部分P1可對應於照明光瞳之形狀。舉例而言，照明光瞳形狀可由經組態以塑形照明光瞳之孔徑控制，其中僅照明光瞳之一部分發射輻射。圖3C及圖3D繪示實例孔徑形狀。

在實施例中，第一部分P1可具有介於51%至100%之間的反射率係數。在較佳實施例中，反射率係數可大於90%。在實施例中，第一部分P1包含形成於玻璃基板上之反射塗層，其中來自照明源之光束入射於光學元件上。在實施例中，第二部分P2可具有介於51%至100%之間的透射率係數。在較佳實施例中，透射率係數可大於90%。在實施例中，第二部分P2包含透明玻璃材料。在實例中，當第一部分P1具有90%之反射率及95%之透射率時，光束之利用率將為大約0.9*0.95，亦即，0.855或85%，此實質上高於現有光學元件之25%。

在實施例中，反射塗層可為金屬塗層、介電塗層或全內反射表面。在實施例中，反射塗層可使用分光塗層方法或其他已知塗層方法形成。玻璃基板之實例可為熔融石英基板、丙烯酸基板、介電鏡面及用於光學用途之任何其他玻璃基板。在實施例中，反射塗層可施加在低鐵玻璃之第一部分P1處，以使色調最小化且在背面具有抗反射塗層以消除雙重反射。在實施例中，第一部分P1包含一或多個鏡面，該等一或多個鏡面經定位以接收來自照明源之光束且將光束反射至基板或所要位置。第一部分可為具有全內反射表面之高反射塗層或不具有透射之鏡面塗層。

在實施例中，第二部分P2可由透明玻璃材料上之高透射塗層、無塗層但有兩個接觸/膠合透明玻璃材料、用於光束之純透射之孔(例如，代替P11之橢圓形孔)或其組合形成。

在一實施例中，光學元件OP2可形成為一單體式組件，或形成為一立方體，其中光學元件沿一對角線包夾在立方體之兩個半部之間。舉例而言，塗佈有具有高反射率之第一部分P1及具有高透射率之第二部分P2的一玻璃板可沿一玻璃立方體之一對角線置放。玻璃立方體可為由兩個部分形成之任何透明材料，例如，立方體之具有對角線面的第一半部及立方體之具有對角線面的第二半部。玻璃板可沿該對角線鍍於兩個半部之間，藉此形成該光學元件。在一實施例中，可取決於應用及可用於安裝光學元件之空間而以不同形狀及大小形成該光學元件。

在一實施例中，光學元件OP2定位於距一物鏡之一入射光瞳平面EP之一指定範圍DIST1 (例如，參見圖8及圖10)內之一距離處。在一實施例中，該指定範圍可為一入射光瞳與一場共軛平面之間的任何位置。在一實施例中，指定範圍DIST1可儘可能接近入射光瞳，除非在其間存在一障礙物(例如，歸因於一些機械組件)。

在一實施例中，可在度量衡工具內之第一部分之塗層與入射光瞳EP (或共軛平面)之間指定該指定範圍DIST1。舉例而言，在圖8中，當光學元件OP2之表面RS2經對角地安置時，第一部分P1距入射光瞳EP之最遠點可在所要範圍DIST1內，且第一部分P1之最近點可在所要範圍DIST1內。在一實施例中，範圍DIST1可為自0 (正好在光瞳共軛平面處)至光瞳與場共軛平面之間的任何位置。在一實例度量衡工具中，距離DIST1可在距將輻射引導至基板W之物鏡之入射光瞳EP之0至14.5 mm之間。在一實施例中，該距離可取決於透鏡之焦距。在一實例工具中，將照明光束聚焦於入射光瞳(EP)處之一焦距可為100 mm，且光學元件置放在距入射光瞳EP 14.2 mm處，此係因為其在組件歸因於空間限制而開始彼此干涉之前可為可用的最短距離。

在一實施例中，將距離維持在第一部分P1與入射光瞳EP之間的所要範圍DIST1中以防止繞射射線RE1之削波或漸暈。換言之，距入射光瞳平面之指定範圍DIST1為光學元件OP2捕捉由自基板W繞射之光束引起之繞射圖案而沒有繞射圖案的邊緣部分之漸暈(例如，模糊或切割)的距離(例如，如圖10中所繪示)。在現有50-50光束分光器中，其為一簡單均一光束分光塗層，且此塗層處沒有發生「削波/漸暈」，因此除空間限制之外，其位置無關緊要。然而，對於第一部分(例如，象限塗層)，由於其可類似於光學系統中之孔徑起作用，因此在該光學系統中，截斷繞射光束可能變得重要。

圖10繪示根據實施例之針對給定源光瞳形狀及基於象限之第一部分P1改變光學元件OP2與入射光瞳EP之間的距離之實例效果。在本實例中，源SO具有如所展示形狀之照明光瞳，其中白色部分指示輻射發射部分。如先前所論述，照明光束作為IR1及IR2行進且由光學元件OP2接收。光學元件OP2之第一部分朝向基板W反射多於80%之照明光束IR2。反射光束IR3穿過物鏡之入射光瞳EP且光束IR4 (例如，成角度光束)入射於具有光柵或其他結構之基板W上。光束IR4歸因於光柵而被繞射，從而使繞射光束RE1具有繞射圖案。繞射圖案可經繪示為像素化影像，各像素具有對應於由光柵引起之繞射效應(例如，包括1階繞射)之值。繞射光束RE1亦穿過入射光瞳EP。

在圖10中，繪示藉由改變光學元件OP2與入射光瞳EP之間的距離DIST1而產生的不同影像I1、I2及I3之實例。圖10中所展示之影像I1、I2、I3為其中施加有塗層之光學元件平面RS2處之影像，例如四邊形塗層平面。亦展示當光學元件置放於距離D1處時產生之例示性繞射圖案DP1 (暗部分)。舉例而言，當光學元件OP2處於第一距離D1 (具有在所要範圍DIST1之外之值)時，觀測到第一繞射圖案DP1。可看出，在距離D1處，繞射圖案DP1之部分(例如，VP1及VP2)在第三及第四象限之外，此指示對應於部分VP1及VP2的光束將不透射穿過光學元件OP2之第二部分，亦稱為漸暈。影像I1展示在象限邊界處，邊緣部分(暗)由光學元件OP2之第一部分(例如，陰影部分P1)阻擋。歸因於邊緣處之此類阻擋，在象限邊緣部分VP1及VP2處之繞射圖案DP1中觀測到漸暈。

另一方面，當光學元件OP2定位於所要範圍DIST1內之距離D2處時，可減少或消除此類漸暈。舉例而言，如在入射光瞳EP處所展示，對於距離D2，影像I2暗(黑色)部分並未在象限邊界處切割且對應於照明SO之亮(白色)部分。換言之，在入射光瞳EP處觀測到之SO之亮(白色)部分及對應暗(黑色)部分在光學元件OP2之第二部分(例如，白色部分P2)內。因此，對應於源之光束在繞射之後透射穿過光學元件OP2之第二部分(例如，白色部分P2)。

在實施例中，當光學元件OP2定位於亦在所要範圍DIST1內之距離D3 (不同於D2)處時。將光學元件置放於距離D3處之優點為可使用邊限M1來防止漸暈。此類邊限可進一步為有利的，此係因為將存在對度量衡工具之一或多個組件進行微小調整以改良量測(諸如改良疊對或CD)之空間。在圖10中，距離D3處之影像展示相對於象限邊界之邊限M1。如所展示，暗(黑色)部分稍微在各別象限(例如，對應於第二部分P2之第2及第4象限)內。因此，在實施例中，可能需要距離D3。

光學元件OP2可在不同應用中實施，諸如經組態以量測經圖案化基板之物理特性之度量衡工具，或實施為微影設備中之量測系統的一部分。舉例而言，如圖3A中所展示，光學元件15可為根據本發明組態之光學元件OP2。在另一實例中，如圖7中所展示，光學元件150可為根據本發明組態之光學元件OP2。光學元件OP2在度量衡工具中之位置僅為例示性的。一般熟習此項技術者可將一或多個光學元件OP2置放於滿足根據本發明設置之組態的不同位置處。舉例而言，光學元件OP2可接近入射光瞳置放，且另一個可接近共軛平面(例如，圖10中之CP)置放，在該共軛平面處可產生類似於入射光瞳處之影像之影像。在實施例中，光學元件位於距基板附近之第一物鏡之入射光瞳之指定距離內，或位於距沿偵測路徑遠離基板定位之第二物鏡之共軛平面之指定距離內。舉例而言，第二光學元件OP2可置放於接收基板之繞射圖案之基於微繞射之疊對分支的共軛平面(例如，圖10中之CP)處。

另外，在實施例中，光學元件可為用於如圖2A中所展示設置之微影製造單元中之光學量測工具的部分。本發明不限於特定度量衡工具或微影設備。

在實施例中，工具(例如，參見圖3A及圖7)包含用於接收透射穿過光學元件OP2之第二部分P2之光束的感測器。在實施例中，工具可包括經組態以基於由感測器偵測之繞射圖案而量測經圖案化基板之物理特性的處理器。舉例而言，物理特性為以下中之至少一者：經圖案化基板上之圖案之關鍵尺寸，或經圖案化基板之第一層與第二層上之圖案之間的疊對。在實施例中，處理器可包括於電腦系統(例如，參見圖11)中且經組態以自本文中之工具接收感測器資料。在實施例中，處理器可整合至工具本身中。本發明不限於處理器之特定位置。

因此，在實施例中，如本文中所論述，系統可經組態以包括：照明源；光學元件OP2；感測器，其經組態以接收由經圖案化基板引起之繞射圖案；及處理器，其經組態以自感測器接收包含繞射圖案之信號，且藉由分析包含繞射圖案之信號來判定與經圖案化基板相關聯的疊對。

圖11為根據實施例之實例電腦系統CS的方塊圖。電腦系統CS可用於控制圖1中之微影設備、在步驟P1010中判定疊對量測是否突破疊對臨限值，或如步驟P1008-3中所論述計算疊對誤差。電腦系統CS包括用於傳達資訊之匯流排BS或其他通信機構及與匯流排BS耦接以用於處理資訊之處理器PRO (或多個處理器)。電腦系統CS亦包括耦接至匯流排BS以用於儲存待由處理器PRO執行之資訊及指令的主記憶體MM，諸如隨機存取記憶體(RAM)或其他動態儲存裝置。主記憶體MM亦可用於在待由處理器PRO執行之指令之執行期間儲存暫時性變數或其他中間資訊。電腦系統CS進一步包括耦接至匯流排BS以用於儲存用於處理器PRO之靜態資訊及指令的唯讀記憶體(ROM) ROM或其他靜態儲存裝置。提供諸如磁碟或光碟之儲存裝置SD，且將其耦接至匯流排BS以用於儲存資訊及指令。

電腦系統CS可經由匯流排BS耦接至用於向電腦使用者顯示資訊之顯示器DS，諸如陰極射線管(CRT)，或平板或觸控面板顯示器。包括文數字及其他按鍵之輸入裝置ID耦接至匯流排BS以用於將資訊及命令選擇傳達至處理器PRO。另一類型之使用者輸入裝置為用於將方向資訊及命令選擇傳達至處理器PRO且用於控制顯示器DS上之游標移動之游標控制件CC，諸如滑鼠、軌跡球或游標方向按鍵。此輸入裝置典型地具有在兩個軸(第一軸(例如，x)及第二軸(例如，y))上之兩個自由度，從而允許該裝置指定平面中之位置。觸控面板(螢幕)顯示器亦可用作輸入裝置。

根據一個實施例，本文中所描述之一或多種方法的部分可藉由電腦系統CS回應於處理器PRO執行主記憶體MM中所含有之一或多個指令的一或多個序列來執行。可將此類指令自另一電腦可讀媒體(諸如儲存裝置SD)讀取至主記憶體MM中。執行主記憶體MM中所含有之指令序列使得處理器PRO執行本文中所描述之程序步驟。亦可採用呈多處理配置之一或多個處理器來執行主記憶體MM中所含有之指令序列。在替代實施例中，可代替或結合軟體指令而使用硬連線電路。因此，本文中之描述不限於硬體電路與軟體之任何特定組合。

如本文中所使用之術語「電腦可讀媒體」係指參與將指令提供至處理器PRO以供執行之任何媒體。此媒體可呈許多形式，包括但不限於非揮發性媒體、揮發性媒體及傳輸媒體。非揮發性媒體包括例如光碟或磁碟，諸如儲存裝置SD。揮發性媒體包括動態記憶體，諸如主記憶體MM。傳輸媒體包括同軸纜線、銅線及光纖，包括包含匯流排BS之導線。傳輸媒體亦可呈聲波或光波之形式，諸如在射頻(RF)及紅外(IR)資料通信期間產生之聲波或光波。電腦可讀媒體可為非暫時性的，例如軟碟、可撓性磁碟、硬碟、磁帶、任何其他磁性媒體、CD-ROM、DVD、任何其他光學媒體、打孔卡、紙帶、具有孔圖案之任何其他實體媒體、RAM、PROM及EPROM、FLASH-EPROM、任何其他記憶體晶片或卡匣。非暫時性電腦可讀媒體可具有記錄於其上之指令。在由電腦執行時，指令可實施本文中所描述的特徵中之任一者。暫時性電腦可讀媒體可包括載波或其他傳播電磁信號。

可在將一或多個指令之一或多個序列攜載至處理器PRO以供執行時涉及各種形式之電腦可讀媒體。舉例而言，可初始地將指令承載於遠端電腦之磁碟上。遠端電腦可將指令載入至其動態記憶體內，且使用數據機經由電話線來發送指令。在電腦系統CS本端之數據機可接收電話線上之資料，且使用紅外線傳輸器將資料轉換成紅外線信號。耦接至匯流排BS之紅外線偵測器可接收紅外線信號中所攜載之資料且將資料置放於匯流排BS上。匯流排BS將資料攜載至主記憶體MM，處理器PRO自該主記憶體MM擷取且執行指令。由主記憶體MM接收到之指令可視情況在由處理器PRO執行之前或之後儲存於儲存裝置SD上。

電腦系統CS亦可包括耦接至匯流排BS之通信介面CI。通信介面CI提供對連接至區域網路LAN之網路鏈路NDL之雙向資料通信耦合。舉例而言，通信介面CI可為整合式服務數位網路(ISDN)卡或數據機以提供與對應類型之電話線的資料通信連接。作為另一實例，通信介面CI可為區域網路(LAN)卡以提供與相容LAN之資料通信連接。亦可實施無線鏈路。在任何此類實施中，通信介面CI發送且接收攜載表示各種類型之資訊之數位資料串流的電信號、電磁信號或光信號。

網路鏈路NDL通常經由一或多個網路將資料通信提供至其他資料裝置。舉例而言，網路鏈路NDL可經由區域網路LAN將連接提供至主機電腦HC。此可包括經由全球封包資料通信網路(現在通常稱為「網際網路」INT)而提供之資料通信服務。區域網路LAN (網際網路)皆使用攜載數位資料串流之電信號、電磁信號或光信號。經由各種網路之信號及在網路資料鏈路NDL上且經由通信介面CI之信號為輸送資訊的例示性載波形式，該等信號將數位資料攜載至電腦系統CS且自該電腦系統攜載數位資料。

電腦系統CS可經由網路、網路資料鏈路NDL及通信介面CI發送訊息及接收資料(包括程式碼)。在網際網路實例中，主機電腦HC可經由網際網路INT、網路資料鏈路NDL、區域網路LAN及通信介面CI傳輸用於應用程式之經請求程式碼。舉例而言，一個此類經下載應用可提供本文中所描述之方法的全部或部分。接收到之程式碼可在其經接收時由處理器PRO執行，及/或儲存於儲存裝置SD或其他非揮發性儲存器中以供稍後執行。以此方式，電腦系統CS可獲得呈載波形式之應用程式碼。

圖12為根據實施例之另一微影投影設備(LPA)之示意圖。

LPA可包括源收集器模組SO、經組態以調節輻射光束B (例如EUV輻射)之照明系統(照明器) IL、支撐結構MT、基板台WT及投影系統PS。

支撐結構(例如圖案化裝置台) MT可經建構以支撐圖案化裝置(例如遮罩或倍縮光罩) MA且連接至經組態以準確地定位圖案化裝置之第一定位器PM；

基板台(例如晶圓台) WT可經建構以固持基板(例如抗蝕劑塗佈晶圓) W且連接至經組態以準確地定位基板之第二定位器PW。

投影系統(例如反射性投影系統) PS可經組態以將藉由圖案化裝置MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W的目標部分C (例如包含一或多個晶粒)上。

如此處所描繪，LPA可屬於反射類型(例如採用反射圖案化裝置)。應注意，由於大多數材料在EUV波長範圍內具吸收性，因此圖案化裝置可具有包含例如鉬與矽之多堆疊的多層反射器。在一個實例中，多堆疊反射器具有鉬與矽之40個層對，其中各層之厚度為四分之一波長。可利用X射線微影來產生甚至更小之波長。由於大多數材料在EUV及x射線波長下具吸收性，因此圖案化裝置構形上之經圖案化吸收材料之薄件(例如，多層反射器之頂部上之TaN吸收器)界定特徵將印刷(正性抗蝕劑)或不印刷(負性抗蝕劑)之位置。

照明器IL可自源收集器模組SO接收極紫外輻射光束。用以產生EUV輻射之方法包括但未必限於藉由EUV範圍內之一或多個發射譜線將材料轉換為具有至少一種元素(例如，氙、鋰或錫)之電漿狀態。在一種此類方法(常常稱為雷射產生之電漿(「LPP」))中，可藉由使用雷射光束來輻照燃料(諸如具有譜線發射元素之材料小滴、串流或叢集)來產生電漿。源收集器模組SO可為包括雷射(圖11中未展示)的EUV輻射系統之部分，該雷射用於提供激發燃料之雷射光束。所得電漿發射輸出輻射(例如，EUV輻射)，該輸出輻射使用安置於源收集器模組中之輻射收集器進行收集。舉例而言，當CO2雷射用於為燃料激發提供雷射光束時，雷射及源收集器模組可為分離實體。

在此類情況下，可不認為雷射形成微影設備之部分，且輻射光束可藉助於包含例如合適的導向鏡面及/或光束擴展器之光束遞送系統而自雷射傳遞至源收集器模組。在其他情況下，舉例而言，當源為放電產生電漿EUV產生器(常常稱為DPP源)時，源可為源收集器模組之整體部分。

照明器IL可包含用於調整輻射光束之角強度分佈之調整器。一般而言，可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈之至少外部及/或內部徑向範圍(通常分別稱為σ外部及σ內部)。另外，照明器IL可包含各種其他組件，諸如琢面化場鏡面裝置及琢面化光瞳鏡面裝置。照明器可用於調節輻射光束，以在其橫截面中具有所要均一性及強度分佈。

輻射光束B可入射於經固持於支撐結構(例如，圖案化裝置台) MT上之圖案化裝置(例如，遮罩) MA上，且由該圖案化裝置進行圖案化。在自圖案化裝置(例如遮罩) MA反射之後，輻射光束B穿過投影系統PS，該投影系統PS將光束聚焦至基板W之目標部分C上。藉助於第二定位器PW及位置感測器PS2 (例如干涉量測裝置、線性編碼器或電容式感測器)，可準確地移動基板台WT，例如以便使不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。類似地，第一定位器PM及另一位置感測器PS1可用於相對於輻射光束B之路徑來準確地定位圖案化裝置(例如遮罩) MA。可使用圖案化裝置對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化裝置(例如遮罩) MA及基板W。

所描繪之設備LPA可用於以下模式中之至少一者；步進模式、掃描模式及靜止模式。

在步進模式下，在將經賦予至輻射光束之整個圖案一次性投影至目標部分C上時，使支撐結構(例如圖案化裝置台) MT及基板台WT保持基本上靜止(例如單次靜態曝光)。接著，使基板台WT在X及/或Y方向上移位，使得可曝光不同目標部分C。

在掃描模式下，在將經賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描支撐結構(例如圖案化裝置台) MT及基板台WT (例如單次動態曝光)。可藉由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WT相對於支撐結構(例如圖案化裝置台) MT之速度及方向。

在靜止模式下，在將經賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，使支撐結構(例如圖案化裝置台) MT保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化裝置，且移動或掃描基板台WT。在此模式下，通常採用脈衝式輻射源，且在基板台WT之各移動之後或在掃描期間之順次輻射脈衝之間視需要而更新可程式化圖案化裝置。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化裝置(諸如上文所提及之類型的可程式化鏡面陣列)之無遮罩微影。

圖13為根據實施例之微影投影設備之詳細視圖。

如所展示，LPA可包括源收集器模組SO、照明系統IL及投影系統PS。源收集器模組SO經建構且配置以使得可在源收集器模組SO之圍封結構220中維持真空環境。可藉由放電產生電漿源而形成EUV輻射發射電漿210。可藉由氣體或蒸氣(例如Xe氣體、Li蒸氣或Sn蒸氣)來產生EUV輻射，其中產生極熱電漿210以發射在電磁光譜之EUV範圍內的輻射。舉例而言，藉由產生至少部分離子化電漿之放電來產生極熱電漿210。為了輻射之有效產生，可能需要為例如10Pa之Xe、Li、Sn蒸氣或任何其他合適的氣體或蒸氣。在實施例中，提供經激發錫(Sn)電漿以產生EUV輻射。

由熱電漿210發射之輻射經由定位於源腔室211中之開口中或後方的視情況選用之氣體障壁或污染物截留器230(在一些情況下亦稱為污染物障壁或箔片截留器)而自源腔室211傳遞至收集器腔室212中。污染物截留器230可包括通道結構。污染物截留器230亦可包括氣體障壁或氣體障壁與通道結構之組合。如在此項技術中已知，本文中進一步所指示之污染物截留器或污染物障壁230至少包括通道結構。

收集器腔室212可包括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251及下游輻射收集器側252。橫穿收集器CO之輻射可自光柵光譜濾光器240反射，以沿由點虛線『O』指示之光軸聚焦於虛擬源點IF中。虛擬源點IF通常稱為中間焦點，且源收集器模組經配置以使得中間焦點IF位於圍封結構220中之開口221處或附近。虛擬源點IF為輻射發射電漿210之影像。

隨後，輻射橫穿照明系統IL，該照明系統IL可包括經配置以提供在圖案化裝置MA處之輻射光束21之所要角分佈以及在圖案化裝置MA處的輻射強度之所要均一性之琢面化場鏡面裝置22及琢面化光瞳鏡面裝置24。在由支撐結構MT固持之圖案化裝置MA處反射輻射光束21後，隨即形成經圖案化光束26，且經圖案化光束26藉由投影系統PS經由反射元件28、30成像至由基板台WT固持之基板W上。

比所展示之元件更多之元件通常可存在於照明光學器件單元IL及投影系統PS中。取決於微影設備之類型，光柵光譜濾光器240可視情況存在。此外，可存在比諸圖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12中所展示之反射元件多1至6個的額外反射元件。

如圖12中所繪示之收集器光學器件CO經描繪為具有掠入射反射器253、254及255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253、254及255經安置為圍繞光軸O軸向對稱，且此類型之收集器光學器件CO可與常常稱為DPP源之放電產生電漿源組合使用。

圖14為根據實施例之微影投影設備LPA之源收集器模組SO的詳細視圖。

源收集器模組SO可為LPA輻射系統之部分。雷射器LA可經配置以將雷射能量沈積至諸如氙(Xe)、錫(Sn)或鋰(Li)之燃料中，從而產生具有數10 eV的電子溫度之高度離子化電漿210。在此等離子之去激發及再結合期間所產生的高能輻射自電漿發射，由近正入射收集器光學器件CO收集，且聚焦至圍封結構220中之開口221上。

可使用以下條項進一步描述實施例： 1. 一種光學工具，其包含： 一照明源； 一物鏡，其經組態以將來自該照明源之光引導至一基板或該光學工具中之一所要位置；及 一光學元件，其包含： 一第一部分，其經組態以將自該照明源接收之該光朝向該基板反射，及 一第二部分，其經組態以透射自該基板或該光學工具中之該所要位置反射之該光，該第一部分具有比該第二部分更高的反射率係數，且該第二部分具有比該第一部分更高的透射率係數。 2. 如條項1之光學工具，其中該光學元件定位於距該物鏡之一入射光瞳或一共軛光瞳之一指定範圍內的一距離處，其中該指定範圍在該入射光瞳與一共軛平面之間，且該距離在該第一部分上之一點與該入射光瞳或該共軛光瞳之間量測。 3. 如條項2之光學工具，其中距該入射光瞳或一共軛光瞳之該指定範圍為該光學元件捕捉由自該第一部分引導至該基板上且自該基板繞射之該光引起的一繞射圖案而不引起漸暈的一範圍。 4. 如條項1之光學工具，其中該第一部分具有介於51%至100%之間的該反射率係數。 5. 如條項1至4中任一項之光學工具，其中該第一部分包含形成於一玻璃基板上之一反射塗層，其中來自該照明源之該光入射於該光學元件上。 6. 如條項1至4中任一項之光學工具，其中該第一部分包含一或多個鏡面，該等一或多個鏡面經定位以接收來自該照明源之該光且將該光反射至該基板或該所要位置。 7. 如條項1至6中任一項之光學工具，其中該第二部分具有介於51%至100%之間的該透射率係數。 8. 如條項1至7中任一項之光學工具，其中該第二部分包含一透明玻璃材料、一透明玻璃材料上之一高透射塗層、兩個透明玻璃材料接觸在一起而無塗層或用於純透射之孔。 9. 如條項1至8中任一項之光學工具，其中該第一部分對應於接收來自該照明源之該光且進一步將該光導向該待量測基板之該光學元件的區。 10.       如條項1至9中任一項之光學工具，其中該第二部分對應於接收自該基板反射之該光之該光學元件的區。 11.       如條項10之光學工具，其中該第二部分對應於接收自該基板反射之該光之一階繞射之該光學元件的區，從而致使該等一階繞射穿過該光學元件。 12.       如條項1至11中任一項之光學工具，其中該第一部分包含該光學元件之一第一象限區及一第三象限區；且該第二部分包含該光學元件之一第二象限區及一第四象限區。 13.       如條項1至12中任一項之光學工具，其進一步包含： 一感測器，其用於接收透射穿過該光學元件之該第二部分之該光。 14.       如條項13之光學工具，其進一步包含： 一處理器，其經組態以基於由該感測器偵測到之一繞射圖案而量測一經圖案化基板之物理特性。 15.       如條項14之光學工具，其中該等物理特性為以下中之至少一者：該經圖案化基板上之一圖案之一關鍵尺寸，或該經圖案化基板之一第一層與一第二層上之圖案之間的疊對。 16.       如條項1至15中任一項之光學工具，其中該光學元件位於距該基板附近之一第一物鏡之一入射光瞳或一共軛光瞳的一指定距離內，或位於距遠離該基板定位之一第二物鏡之一共軛光瞳的該指定距離內。 17.       如條項1至16中任一項之光學工具，其中該光學元件為一非偏振光束分光器或一偏振光束分光器。 18.       一種用於量測經圖案化基板之疊對之系統，其包含： 一照明源，其用以照明一經圖案化基板； 一光學元件，其包含經組態以反射自該照明源接收之光的一第一部分及經組態以透射自該經圖案化基板反射之該光的一第二部分，該第一部分具有比該第二部分更高的反射率係數，該第二部分具有比該第一部分更高的透射率係數； 一感測器，其經組態以接收由該經圖案化基板引起之繞射圖案；及 一處理器，其經組態以自該感測器接收包含該繞射圖案之信號，且藉由分析包含該繞射圖案之該信號來判定與該經圖案化基板相關聯的疊對。 19.       如條項18之系統，其中該光學元件定位於距該物鏡之一入射光瞳或一共軛光瞳之一指定範圍內的一距離處，其中該指定範圍在該入射光瞳與一共軛平面之間，且該距離在該第一部分上之一點與該入射光瞳或該共軛光瞳之間量測。 20.       如條項18之系統，其中距該入射光瞳或一共軛光瞳之該指定範圍為該光學元件捕捉由自該第一部分引導至該基板上且自該基板繞射之該光引起的一繞射圖案而不引起漸暈的一範圍。 21.       如條項18之系統，其中該第一部分具有介於51%至100%之間的該反射率係數。 22.       如條項18至21中任一項之系統，其中該第一部分包含形成於一玻璃基板上之一反射塗層，其中來自該照明源之該光入射於該光學元件上。 23.       如條項18至21中任一項之系統，其中該第一部分包含一或多個鏡面，該等一或多個鏡面經定位以接收來自該照明源之該光且將該光反射至該基板或該所要位置。 24.       如條項18至23中任一項之系統，其中該第二部分具有介於51%至100%之間的該透射率係數。 25.       如條項18至24中任一項之系統，其中該第二部分包含一透明玻璃材料、一透明玻璃材料上之一高透射塗層、兩個透明玻璃材料接觸在一起而無塗層或用於純透射之孔。 26.       如條項18至25中任一項之系統，其中該第一部分對應於接收來自該照明源之該光且進一步將該光導向該待量測之經圖案化基板之該光學元件的區。 27.       如條項18至26中任一項之系統，其中該第二部分對應於接收自該經圖案化基板反射之該光之該光學元件的區。 28.       如條項27之系統，其中該第二部分對應於接收自該經圖案化基板反射之該光之一階繞射之該光學元件的區，從而致使該等一階繞射穿過該光學元件，該等一階繞射包含與該疊對相關之資訊。 29.       如條項18至28中任一項之系統，其中該第一部分包含該光學元件之一第一象限區及一第三象限區；且該第二部分包含該光學元件之一第二象限區及一第四象限區。 30.       如條項18至29中任一項之系統，其中該光學元件位於距該基板附近之一第一物鏡之一入射光瞳或一共軛光瞳的一指定距離內，或位於距遠離該基板定位之一第二物鏡之一共軛光瞳的該指定距離內。

本文中所揭示之概念可模擬或數學上模型化用於使子波長特徵成像之任何通用成像系統，且可尤其供能夠產生愈來愈短波長之新興成像技術使用。已經在使用中之新興技術包括能夠藉由使用ArF雷射來產生193 nm波長且甚至藉由使用氟雷射來產生157 nm波長之極紫外線(EUV)、DUV微影。此外，EUV微影能夠藉由使用同步加速器或藉由使用高能電子撞擊材料(固體或電漿)來產生在20至50 nm之範圍內的波長，以便產生在此範圍內之光子。

雖然上文已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可以與所描述之方式不同的其他方式來實踐本發明。雖然上文所描述之作為度量衡標記之實例結構為出於位置量測之目的而特定設計及形成之光柵結構，但在其他實施例中，可在作為形成於基板上之裝置之功能部分的結構上量測位置。

許多裝置具有規則類光柵結構。如本文中所使用之術語「標記」及「光柵結構」無需特定針對正執行之量測而提供結構。不透明層並非可破壞藉由觀測呈習知波長之標記對標記之位置進行之量測的唯一種類之上覆結構。舉例而言，表面粗糙度或衝突的週期性結構可干涉在一或多個波長下之量測。

與位置量測硬體及在基板及圖案化裝置上實現之合適的結構相關聯，實施例可包括含有機器可讀指令之一或多個序列之電腦程式，該等機器可讀指令實施上文所繪示之類型之量測方法以獲得關於由上覆結構覆蓋的標記之位置的資訊。

此電腦程式可例如由專用於彼目的之處理器或類似者來執行。亦可提供其中儲存有此類電腦程式之資料儲存媒體(例如，半導體記憶體、磁碟或光碟)。

儘管上文可特定地參考在光學微影之內容背景中對本發明之實施例之使用，但應瞭解，本發明可用於其他應用(例如，壓印微影)中，且在內容背景允許的情況下不限於光學微影。在壓印微影中，圖案化裝置中之構形界定產生於基板上之圖案。可將圖案化裝置之構形壓入至經供應至基板之抗蝕劑層中，在該基板上，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裝置移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。

本文中所使用之術語「輻射」及「射束」涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如，具有為或約365、355、248、193、157或126 nm之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如，具有在1至100 nm之範圍內的波長)以及粒子束，諸如離子束或電子束。

術語「透鏡」在內容背景允許之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)中之任一者或組合。反射組件很可能用於在UV及/或EUV範圍內操作之設備中。

本發明之廣度及範疇不應由上述例示性實施例中之任一者限制，而應僅根據以下申請專利範圍及其等效者進行界定。

雖然本文中所揭示之概念可用於諸如矽晶圓之基板上，但應理解，所揭示概念可與任何類型之微影系統一起使用，例如，用於在除了矽晶圓以外的基板上成像之彼等微影系統。

以上描述意欲為繪示性而非限制性的。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如所描述進行修改。

-1:雙點鏈線 0:實線 +1:點鏈線 2:寬頻帶輻射投影儀 4:光譜儀偵測器 10:光譜 11:輸出 12:透鏡 13:孔徑板 13E:孔徑板 13N:孔徑板 13NW:孔徑板 13S:孔徑板 13SE:孔徑板 13W:孔徑板 14:透鏡 15:稜鏡 16:物鏡 17:光束分光器 18:光學系統/光學元件 19:感測器 20:光學系統 21:孔徑光闌/輻射光束 22:光學系統/琢面化場鏡面裝置 23:感測器 24:琢面化光瞳鏡面裝置 26:經圖案化光束 28:反射元件 30:反射元件 31:量測光點 32:週期性結構/光柵 33:週期性結構/光柵 34:週期性結構/光柵 35:週期性結構/光柵 41:圓形區域 42:矩形區域 43:矩形區域 44:矩形區域 45:矩形區域 100:度量衡設備 110:源 120:透鏡系統 130:孔徑板 140:透鏡系統 150:部分反射表面/光學元件 160:物鏡 170:偏振器/照明射線 172:照明射線 174:繞射射線 176:繞射射線 180:光學元件 182:光學系統 186:孔徑 190:感測器 200:步驟/量測分支 202:步驟/量測資訊 204:步驟/量測資訊 206:配方資料 208:量測資料 210:步驟/電漿 211:源腔室 212:步驟/收集器腔室 214:步驟 216:步驟 218:步驟 220:步驟/圍封結構 221:開口 230:感測器/污染物截留器 240:光柵光譜濾光器 251:上游輻射收集器側 252:下游輻射收集器側 253:掠入射反射器 254:掠入射反射器 255:掠入射反射器 300:場光闌/孔徑板 302:孔徑 AD:調整器 AS:對準感測器 B:輻射光束 BD:光束遞送系統 BK:烘烤板 BS:匯流排 C:目標部分 CC:游標控制件 CH:冷卻板 CI:通信介面 CO:聚光器/輻射收集器 CP:共軛平面 CS:電腦系統 D1:距離 D2:距離 D3:距離 DE:顯影器 DIST1:指定範圍 DP1:繞射圖案 DS:顯示器 EP:入射光瞳 EXP:曝光站 HC:主機電腦 I:入射射線 I1:影像 I2:影像 I3:影像 ID:輸入裝置 IF:位置感測器/虛擬源點 IL:照明系統/照明光學器件單元 IN:積光器 INT:網際網路 I/O1:輸入/輸出埠 I/O2:輸入/輸出埠 IR1:輻射射線 IR2:射線/照明光束 IR3:射線/反射光束 IR4:光束 LA:微影設備 LACU:微影控制單元 LAN:區域網路 LB:裝載匣 LC:微影製造單元 LPA:微影投影設備 LS:位階感測器 M1:對準標記/邊限 M2:對準標記 MA:圖案化裝置 MEA:量測站 MM:主記憶體 MT:圖案化裝置支撐件或支撐結構 N:北 NDL:網路鏈路 O:點線/光軸 OP1:第一光學元件 OP2:第二光學元件 OP3:第三光學元件 P1:陰影部分/基板對準標記/第一部分 P2:白色部分/基板對準標記/第二部分 P11:第一部分 P1008-3:步驟 P1010:步驟 PM:第一定位器 PRO:處理器 PS:投影系統 PS1:位置感測器 PS2:位置感測器 PU:控制器 PW:第二定位器 RE1:射線/繞射光束/透射光束 RE2:射線 RF:參考框架 RO:機器人 ROM:唯讀記憶體 RS1:反射器表面 RS2:表面 S:照明光點/南 SC:旋塗器 SCS:監督控制系統 SD:儲存裝置 SO:輻射源/源收集器模組 T:目標 TCU:塗佈顯影系統控制單元 VP1:部分 VP2:部分 W:基板/晶圓 W':新基板/晶圓 W":經曝光基板 WT:基板台 WTa:基板台 WTb:基板台 X:方向/軸 Y:方向/軸 Z:高度 λ:波長

併入本說明書中且構成本說明書之一部分之隨附圖式展示本文中所揭示之主題的某些態樣，且與描述一起有助於解釋與所揭示實施例相關聯之一些原理。在圖式中，

圖1繪示根據實施例之微影設備；

圖2A示意性地繪示根據實施例之圖1之設備中的量測及曝光程序；

圖2B繪示根據實施例之微影製造單元或叢集；

圖3A為根據使用提供某些照明模式之第一對照明孔徑之實施例的用於量測目標之量測設備之示意圖；

圖3B為根據實施例之用於給定照明方向之目標之繞射光譜的示意性細節；

圖3C為根據實施例之在使用量測設備進行基於繞射之疊對量測時提供另外的照明模式之第二對照明孔徑之示意性繪示；

圖3D為根據實施例之在使用量測設備進行基於繞射之疊對量測時組合提供另外的照明模式之第一及第二對孔徑之第三對照明孔徑之示意性繪示；

圖4示意性地描繪根據實施例的基板上之多個週期性結構目標之形式及量測光點之輪廓；

圖5示意性地描繪根據實施例之在圖3A之設備中獲得的圖4之目標之影像；

圖6示意性地描繪根據實施例之實例度量衡設備及度量衡技術；

圖7示意性地描繪根據實施例之實例度量衡設備；

圖8繪示根據實施例之例示性光學元件；

圖9A為根據實施例之經組態以在第1及第3象限中包括高反射部分且在第2及第4象限中包括高透射部分之光學元件的例示性光學表面；

圖9B為根據實施例之經組態以在第1及第3象限中包括橢圓形高反射部分且剩餘部分為高透射部分之光學元件的例示性光學表面；

圖10繪示根據實施例之例示性光學元件相對於入射光瞳之定位以防止漸暈，

圖11為根據實施例之用於執行本文中所描述之方法中之一些的實例電腦系統之方塊圖；

圖12為根據實施例之另一微影投影設備(LPA)之示意圖；

圖13為根據實施例之微影投影設備之詳細視圖；

圖14為根據實施例之微影投影設備LPA之源收集器模組SO的詳細視圖。

2:寬頻帶輻射投影儀

4:光譜儀偵測器

10:光譜

I:入射射線

PU:控制器

W:基板/晶圓

X:方向/軸

Z:高度

λ:波長

Claims (14)

1. 一種光學工具，其包含：一照明源；一物鏡，其經組態以將來自該照明源之光引導至一基板或該光學工具中之一所要位置；及一光學元件，其包含：一第一部分，其經組態以將自該照明源接收之該光朝向該基板反射，及一第二部分，其經組態以透射自該基板或該光學工具中之該所要位置反射之該光，該第一部分具有比該第二部分高的反射率係數(coefficient of reflectivity)，且該第二部分具有比該第一部分高的透射率係數(coefficient of transmissivity)，其中該第一部分對應於接收來自該照明源之該光且進一步將該光導向該待量測基板之該光學元件的區，且其中該第二部分對應於接收自該基板反射之該光之該光學元件的區，其中該第一部分包含該光學元件之一第一象限區及一第三象限區；且該第二部分包含該光學元件之一第二象限區及一第四象限區。
2. 如請求項1之光學工具，其中該光學元件定位於距該物鏡之一入射光瞳或一共軛光瞳之一指定範圍內的一距離處，其中該指定範圍在該入射光瞳與一共軛平面之間，且該距離係在該第一部分上之一點與該入射光瞳或 該共軛光瞳之間量測。
3. 如請求項2之光學工具，其中距該入射光瞳或一共軛光瞳之該指定範圍為該光學元件捕捉由自該第一部分引導至該基板上且自該基板繞射之該光引起的一繞射圖案而不引起漸暈的一範圍。
4. 如請求項1之光學工具，其中該第一部分具有介於51%至100%之間的該反射率係數。
5. 如請求項1至4中任一項之光學工具，其中該第一部分包含形成於一玻璃基板上之一反射塗層，其中來自該照明源之該光入射於該光學元件上。
6. 如請求項1至4中任一項之光學工具，其中該第一部分包含一或多個鏡面，該等一或多個鏡面經定位以接收來自該照明源之該光且將該光反射至該基板或該所要位置。
7. 如請求項1至4中任一項之光學工具，其中該第二部分具有介於51%至100%之間的該透射率係數。
8. 如請求項1至4中任一項之光學工具，其中該第二部分包含一透明玻璃材料、一透明玻璃材料上之一高透射塗層、兩個透明玻璃材料接觸在一起而無塗層或用於純透射之孔。
9. 如請求項1之光學工具，其中該第二部分對應於接收自該基板反射之該光之一階繞射之該光學元件的區，從而致使該等一階繞射穿過該光學元件。
10. 如請求項1至4中任一項之光學工具，其進一步包含：一感測器，其用於接收透射穿過該光學元件之該第二部分之該光。
11. 如請求項10之光學工具，其進一步包含：一處理器，其經組態以基於由該感測器偵測到之一繞射圖案而量測一經圖案化基板之物理特性。
12. 如請求項11之光學工具，其中該等物理特性為以下中之至少一者：該經圖案化基板上之一圖案之一關鍵尺寸，或該經圖案化基板之一第一層與一第二層上之圖案之間的疊對。
13. 如請求項1至4中任一項之光學工具，其中該光學元件位於距該基板附近之一第一物鏡之一入射光瞳或一共軛光瞳的一指定距離內，或位於距遠離該基板定位之一第二物鏡之一共軛光瞳的該指定距離內。
14. 如請求項1至4中任一項之光學工具，其中該光學元件為一非偏振光束分光器或一偏振光束分光器。