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TWI672569B - 監測來自度量衡裝置之照明特性的方法 - Google Patents

監測來自度量衡裝置之照明特性的方法 Download PDF

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TWI672569B
TWI672569B TW106143649A TW106143649A TWI672569B TW I672569 B TWI672569 B TW I672569B TW 106143649 A TW106143649 A TW 106143649A TW 106143649 A TW106143649 A TW 106143649A TW I672569 B TWI672569 B TW I672569B
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雨果 奧格斯提納斯 約瑟夫 克瑞馬
愛曼德 尤金尼 愛博特 柯蘭
歐兒 巴斯坦 歐尼 法格金吉
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荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司
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Abstract

本發明揭示一種用於監測來自一度量衡裝置之照明之一特性之方法，該方法包含：使用該度量衡裝置以在該度量衡裝置之不同聚焦設定下獲取一光瞳影像；及計算關於每一所獲取光瞳影像之一不對稱性值；其中每一光瞳影像係在一基板之一目標之至少一個邊緣上獲取。

Description

監測來自度量衡裝置之照明特性的方法
本發明係關於一種用於監測來自度量衡裝置之照明特性的方法。本發明可應用於例如檢測裝置中。
微影程序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)之程序。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(其替代地被稱作光罩或倍縮光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上之電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如矽晶圓)上之目標部分(例如包含晶粒之部分、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感材料(抗蝕劑)層上來進行圖案之轉印。可涉及步進移動及/或掃描移動，以在橫越基板之順次目標部分處重複圖案。亦有可能藉由將圖案壓印至基板上而將圖案自圖案化器件轉印至基板。 在微影程序中，需要頻繁地進行所產生結構之量測，例如以用於程序控制及驗證。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，及用以量測微影裝置之疊對(在不同圖案化步驟中形成之圖案之間(例如，在一器件中之兩個層之間)的對準準確度)及散焦之特殊化工具。近來，已開發供微影領域中使用的各種形式之散射計。此等器件將輻射光束導向至目標上且量測散射輻射之一或多個屬性-例如，依據波長而變化的在單一反射角下之強度；依據反射角而變化的在一或多個波長下之強度；或依據反射角而變化的偏振-以獲得可供判定目標之所關注屬性之「光譜」。可藉由各種技術來執行所關注屬性之判定：例如，藉由諸如嚴密耦合波分析或有限元素方法之反覆途徑而進行的目標結構之重新建構；庫搜尋；及主成份分析。 舉例而言，WO 2012126718中揭示用於判定結構參數之方法及裝置。US20110027704A1、US2006033921A1及US2010201963A1中亦揭示方法及散射計。除了用以判定在一個圖案化步驟中製造的結構之參數之散射量測以外，方法及裝置亦可經應用以執行以繞射為基礎之疊對量測。使用繞射階之暗場影像偵測之以繞射為基礎之疊對度量衡實現對較小目標之疊對量測。可在國際專利申請案US2010328655 A1及US2011069292 A1中發現暗場成像度量衡之實例。已公佈專利公開案US20110027704A、US20110043791A、US20120044470A、US20120123581A、US20130258310A、US20130271740A及WO2013178422A1中已描述該技術之進一步開發。以上文件大體上描述經由目標之不對稱性之量測進行的疊對之量測。分別在文件WO2014082938 A1及US2014/0139814A1中揭示使用不對稱性量測來量測微影裝置之劑量及焦點之方法。所有所提及申請案之內容亦以引用方式併入本文中。本發明不限於應用至任何特定類型之檢測裝置，或甚至通常應用至檢測裝置。 檢測裝置中之常見問題為控制光學系統至目標上之聚焦中的一者。許多系統要求在極嚴格容許度內對光學系統之聚焦之即時控制。舉例而言，已公佈專利申請案US20080151228A中揭示用於上文所描述的類型之散射計之聚焦控制配置。自目標反射之光係以審慎聚焦誤差而成像於兩個光偵測器上。比較兩個光偵測器之間的光強度允許獲得散焦之指示且允許識別散焦之方向。彼申請案之內容係以引用方式併入本文中。 需要改良監測來自度量衡裝置之照明之特性之準確度。舉例而言，需要改良可達成之聚焦準確度。
根據本發明，提供一種用於監測來自一度量衡裝置之照明之一特性之方法，該方法包含：使用該度量衡裝置以在該度量衡裝置之不同聚焦設定下獲取一光瞳影像；及計算關於每一所獲取光瞳影像之一不對稱性值；其中每一光瞳影像係在一基板之一目標之至少一個邊緣上獲取。
圖1示意性地描繪微影裝置LA。該微影裝置LA包含： - 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)； - 支撐結構(例如光罩台) MT，其經建構以支撐圖案化器件(例如光罩) MA，且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位該圖案化器件MA之第一定位器PM； - 基板台(例如晶圓台) WT，其經建構以固持基板(例如抗蝕劑塗佈晶圓) W，且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位該基板W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C (例如包含一或多個晶粒)上。 照明系統IL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。 支撐結構MT支撐圖案化器件MA，亦即承載圖案化器件MA之重量。支撐結構MT以取決於圖案化器件MA之定向、微影裝置LA之設計及其他條件(諸如圖案化器件MA是否被固持於真空環境中)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以固持圖案化器件MA。支撐結構MT可為例如框架或台，其可根據需要而固定或可移動。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。可認為本文中對術語「倍縮光罩」或「光罩」之任何使用皆與更一般之術語「圖案化器件」同義。 本文中所使用之術語「圖案化器件」應被廣泛地解譯為係指可用以在輻射光束B之橫截面中向輻射光束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。應注意，舉例而言，若被賦予至輻射光束B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W之目標部分C中之所要圖案。通常，被賦予至輻射光束B之圖案將對應於目標部分C中產生之器件(諸如積體電路)中之特定功能層。 圖案化器件MA可為透射的或反射的。圖案化器件之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列，及可程式化LCD面板。光罩在微影中係熟知的，且包括諸如二元、交變相移及衰減相移之光罩類型，以及各種混合式光罩類型。可程式化鏡面陣列之一實例使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。傾斜鏡面在由鏡面矩陣反射之輻射光束中賦予圖案。 本文中所使用之術語「投影系統」應被廣泛地解譯為涵蓋適於所使用之曝光輻射或適於諸如浸潤液體之使用或真空之使用之其他因素的任何類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、磁性、電磁及靜電光學系統，或其任何組合。可認為本文中對術語「投影透鏡」之任何使用皆與更一般之術語「投影系統」同義。 如此處所描繪，微影裝置LA屬於透射類型(例如使用透射光罩)。替代地，微影裝置LA可屬於反射類型(例如使用如上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列，或使用反射光罩)。 微影裝置LA可屬於具有兩個(雙載物台)或多於兩個基板台WTa、WTb (及/或兩個或多於兩個光罩台)之類型。在此類「多載物台」機器中，可並行地使用額外台，或可對一或多個台進行預備步驟，同時將一或多個其他台用於曝光。 微影裝置LA亦可屬於如下類型：其中基板W之至少一部分可由具有相對高折射率之液體(例如水)覆蓋，以便填充投影系統PS與基板W之間的空間。亦可將浸潤液體施加至微影裝置LA中之其他空間，例如，圖案化器件MA與投影系統PS之間的空間。浸潤技術在此項技術中被熟知用於增大投影系統PS之數值孔徑。本文所使用之術語「浸潤」不意謂諸如基板W之結構必須浸沒於液體中，而是僅意謂液體在曝光期間位於投影系統PS與基板W之間。 參看圖1，照明系統IL自輻射源SO接收輻射光束B。舉例而言，當輻射源SO為準分子雷射時，輻射源SO及微影裝置LA可為單獨實體。在此類狀況下，不認為輻射源SO形成微影裝置LA之部分，且輻射光束B係憑藉包含例如合適導向鏡及/或光束擴展器之光束遞送系統BD而自輻射源SO傳遞至照明系統IL。在其他狀況下，舉例而言，當輻射源SO為水銀燈時，輻射源SO可為微影裝置LA之整體部分。輻射源SO及照明系統IL連同光束遞送系統BD在需要時可被稱作輻射系統。 照明系統IL可包含用於調整輻射光束之角強度分佈之調整器AD。通常，可調整照明系統IL之光瞳平面中之強度分佈的至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別被稱作σ外部及σ內部)。另外，照明系統IL可包含各種其他組件，諸如積光器IN及聚光器CO。照明系統IL可用以調節輻射光束B，以在其橫截面中具有所要均一性及強度分佈。 輻射光束B入射於被固持於支撐結構(例如光罩台) MT上之圖案化器件(例如光罩) MA上，且係由該圖案化器件MA而圖案化。在已橫穿圖案化器件MA的情況下，輻射光束B傳遞通過投影系統PS，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IF (例如干涉器件、線性編碼器、2D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。相似地，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)可用以例如在自光罩庫之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器件MA。一般而言，可憑藉形成第一定位器PM之部分之長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現支撐結構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之移動。在步進器(相對於掃描器)之狀況下，支撐結構MT可僅連接至短衝程致動器，或可固定。可使用光罩對準標記M1 、M2 及基板對準標記P1 、P2 來對準圖案化器件MA及基板W。儘管所說明之基板對準標記P1 、P2 佔據專用目標部分C，但其可位於目標部分C之間的空間中(此等標記被稱為切割道對準標記)。相似地，在多於一個晶粒提供於圖案化器件MA上之情形中，光罩對準標記M1 、M2 可位於該等晶粒之間。 所描繪微影裝置LA可用於以下模式中之至少一者中： 1. 在步進模式中，在將被賦予至輻射光束B之整個圖案一次性投影至目標部分C上時，使支撐結構MT及基板台WT保持基本上靜止(亦即單次靜態曝光)。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。在步進模式中，曝光場之最大大小限制單次靜態曝光中所成像之目標部分C之大小。 2. 在掃描模式中，在將被賦予至輻射光束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相對於光罩台MT之速度及方向。在掃描模式中，曝光場之最大大小限制單次動態曝光中之目標部分C之寬度(在非掃描方向上)，而掃描運動之長度判定目標部分C之高度(在掃描方向上)。 3. 在另一模式中，在將被賦予至輻射光束B之圖案投影至目標部分C上時，使支撐結構MT保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化器件，且移動或掃描基板台WT。在此模式中，通常使用脈衝式輻射源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根據需要更新可程式化圖案化器件MA。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化器件MA (諸如上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列)之無光罩微影。 亦可使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。 如圖2所展示，微影裝置LA形成微影製造單元LC (有時亦被稱作叢集)之部件，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裝置。通常，此等裝置包括用以沈積抗蝕劑層之旋塗器SC、用以顯影經曝光抗蝕劑之顯影器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W、在不同程序裝置之間移動基板，且接著將基板遞送至微影裝置LA之裝載匣LB。常常被集體地稱作塗佈顯影系統之此等器件係在塗佈顯影系統控制單元TCU之控制下，塗佈顯影系統控制單元TCU自身受到監督控制系統SCS控制，監督控制系統SCS亦經由微影控制單元LACU來控制微影裝置LA。因此，不同裝置可經操作以最大化產出率及處理效率。 為了正確且一致地曝光由微影裝置LA曝光之基板W，需要檢測經曝光基板W以量測諸如後續層之間的疊對誤差、線厚度、臨界尺寸(CD)等之屬性。因此，經定位有微影製造單元LC之製造設施亦包括度量衡系統MET，該度量衡系統MET收納已在微影製造單元LC中處理之基板W中之一些或全部。將度量衡結果直接地或間接地提供至監督控制系統SCS。若偵測到誤差，則可對後續基板W之曝光進行調整，尤其是在可足夠迅速地且快速地完成檢測以使得同一批量之其他基板W仍待曝光的情況下。又，已經曝光之基板W可被剝離及重工以改良產率，或被捨棄，藉此避免對已知有缺陷之基板W執行進一步處理。在基板W之僅一些目標部分C有缺陷之狀況下，可僅對良好的彼等目標部分C執行進一步曝光。 在度量衡系統MET內，使用檢測裝置以判定基板W之屬性，且尤其判定不同基板W或同一基板W之不同層之屬性如何在層與層之間變化。檢測裝置可整合至微影裝置LA或微影製造單元LC中，或可為單機器件。為了實現最快速量測，需要使檢測裝置緊接在曝光之後量測經曝光抗蝕劑層中之屬性。然而，抗蝕劑中之潛影具有極低對比度-在已曝光至輻射的抗蝕劑之部分與尚未曝光至輻射的抗蝕劑之部分之間僅存在極小折射率差-且並非所有檢測裝置皆具有足夠敏感度來進行潛影之有用量測。因此，可在曝光後烘烤步驟(PEB)之後採取量測，曝光後烘烤步驟(PEB)通常為對經曝光基板W進行之第一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，抗蝕劑中之影像可被稱作半潛像(semi-latent)。亦有可能對經顯影之抗蝕劑影像進行量測-此時，抗蝕劑之經曝光部分或未經曝光部分已被移除-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。後者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。 圖3描繪已知散射計300。在此器件中，由照明源2發射之輻射係使用透鏡系統12而準直且透射通過干涉濾光器13及偏振器17、由部分反射表面16反射且經由顯微鏡物鏡15而聚焦至基板W上之光點S中，該顯微鏡物鏡15具有高數值孔徑(NA)，較佳為至少0.9且更佳為至少0.95。浸潤散射計可甚至具有數值孔隙超過1之透鏡。 與在微影裝置LA中一樣，可提供一或多個基板台WT以在量測操作期間固持基板W。該等基板台WT可在形式上相似於或相同於圖1之基板台WTa、WTb。在檢測裝置與微影裝置LA整合之實例中，其可甚至為同一基板台WT。可將粗略定位器及精細定位器提供至第二定位器PW，該第二定位器經組態以相對於量測光學系統來準確地定位基板W。提供各種感測器及致動器例如以獲取所關注目標之位置，且將所關注目標帶入至物鏡16下方之位置中。通常將對橫越基板W之不同部位處之目標進行許多量測。可使基板台WT在X方向及Y方向上移動以獲取不同目標，且在Z方向上移動以獲得光學系統於目標上之所要聚焦。當實務上光學系統保持實質上靜止且僅基板W移動時，方便地將操作考慮並描述為好像物鏡15及光學系統被帶入至基板W上之不同部位。倘若基板W與光學系統之相對位置正確，則基板W與光學系統中之哪一者在真實世界中移動或其兩者是否皆移動原則上並不重要。 反射輻射接著通過部分反射表面16而傳遞至偵測器18中，以便使散射光譜被偵測。偵測器18可位於背向投影式光瞳平面11中，背向投影式光瞳平面11處於物鏡15之焦距，然而，該光瞳平面可代替地運用輔助光學件(圖中未繪示)而再成像至偵測器18上。光瞳平面為輻射之徑向位置定義入射角且角度位置定義輻射之方位角之平面。偵測器18較佳為二維偵測器，使得可量測基板目標30之二維角度散射光譜。偵測器18可為例如CCD或CMOS感測器陣列，且可使用為例如每圖框40毫秒之積分時間。 參考光束常常用以例如量測入射輻射之強度。為進行此量測，當輻射光束入射於部分反射表面16上時，將輻射光束之部分通過部分反射表面16作為參考光束而透射朝向參考鏡面14。接著將參考光束投影至同一偵測器18之不同部分上或替代地投影至不同偵測器(圖中未繪示)上。 干涉濾光器13之集合可用以選擇在為比如405奈米至790奈米或甚至更低(諸如200奈米至300奈米)之範圍內之所關注波長。干涉濾光器13可為可調諧的，而非包含不同濾光器之集合。可使用光柵以代替干涉濾光器13。孔徑光闌或空間光調變器(圖中未繪示)可提供於照明路徑中以控制輻射在目標上之入射角之範圍。 偵測器18可量測散射光在單一波長(或窄波長範圍)下之強度、分離地在多個波長下之強度，或遍及一波長範圍而積分之強度。此外，偵測器18可分離地量測橫向磁偏振光及橫向電偏振光之強度，及/或橫向磁偏振光與橫向電偏振光之間的相位差。 基板W上之基板目標30可為1-D光柵，其經印刷成使得在顯影之後，長條係由固體抗蝕劑線形成。基板目標30可為2-D光柵，其經印刷成使得在顯影之後，光柵係由抗蝕劑中之固體抗蝕劑導柱或通孔形成。長條、導柱或通孔可替代地經蝕刻至基板W中。此圖案對微影裝置LA (特別是投影系統PS)中之色像差敏感，且照明對稱性及此類像差之存在將使其自身表現為經印刷光柵之變化。因此，經印刷光柵之散射量測資料用以重新建構光柵。可將1-D光柵之參數(諸如線寬及形狀)或2-D光柵之參數(諸如導柱或通孔寬度或長度或形狀)輸入至藉由處理器PU自印刷步驟及/或其他散射量測程序之知識而執行之重新建構程序。 除了藉由重新建構進行參數之量測以外，角度解析散射量測亦有用於產品及/或抗蝕劑圖案中之特徵之不對稱性之量測。不對稱性量測之一特定應用係用於疊對之量測，其中基板目標30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，在已公佈專利申請案US2006066855A1中描述使用例如圖3之器具進行之不對稱性量測的概念。簡單地陳述，雖然目標之繞射光譜中之繞射階的位置僅藉由目標之週期性而判定，但繞射光譜中之不對稱性指示構成目標之個別特徵中的不對稱性。在圖3之器具中(其中偵測器18可為影像感測器)，繞射階中之此不對稱性直接呈現為由偵測器18記錄之光瞳影像中之不對稱性。此不對稱性可藉由處理器PU中之數位影像處理予以量測，且對照已知疊對值予以校準。 圖4說明典型基板目標30之平面圖，及圖3之散射計中之照明光點S之範圍。為了獲得免於來自周圍結構之干涉之繞射光譜，已知方法中之目標30為大於照明光點S之直徑的光柵。光點S之直徑可超過10微米或20微米，且光柵寬度a及長度可為30或40平方微米、可小於2微米，且光柵寬度及長度可為5微米。基板目標30可以間距L為週期性的。換言之，光柵係由照明「填充不足」，且繞射信號免於目標光柵自身外部之產品特徵及其類似者干涉。包含照明源2、透鏡系統12、干涉濾光器13及偏振器17之照明配置可經組態以提供橫越物鏡15之光瞳平面之均一強度的照明。替代地但在照明路徑中包括孔隙的情況下，照明可經限定至同軸方向或離軸方向。如在上文所引用之先前申請案中所描述，經修改散射計可使用所謂的暗場成像以自皆落在同一照明光點S內的若干較小目標捕捉繞射輻射。 不論檢測裝置之類型，通常需要提供用於監測及調整光學系統之聚焦的自動系統，諸如形成圖3中之散射計300之系統。若光點S未聚焦，則照明將落在除目標30之外的特徵上，且所收集輻射將不允許該目標30之屬性之準確量測。如已經提及，將輻射光束傳遞通過光學系統且使用某種偵測器系統以獲得表示聚焦誤差之信號之聚焦配置係已知的。舉例而言，在已公佈專利申請案US20080151228A中，自目標反射之光成像至具有不同聚焦偏移之兩個光偵測器上。比較兩個光偵測器之間的聚焦光強度允許獲得光學系統之散焦之指示且識別散焦之方向。該美國專利申請案說明可用以獲得光點區域之量度之各種簡單光偵測器。彼專利申請案之內容係以引用方式併入本文中。可設想其他類型之聚焦配置，且本發明不限於US20080151228A之技術。 本發明之實施例係關於用於監測來自度量衡裝置之照明特性的方法。度量衡裝置亦可被稱為檢測裝置。度量衡裝置可被提供為圖2中所展示之度量衡系統MET之部分。圖3中所展示之散射計300為根據本發明之一實施例的度量衡裝置之實例。 在圖3中所展示之散射計300之實例中，自照明源2提供照明。該照明聚焦至目標30上之光點S中。本發明之方法係用於監測此照明之特性。 在一實施例中，該方法包含使用度量衡裝置以在度量衡裝置之不同聚焦設定下獲取光瞳影像31。度量衡裝置之每一聚焦設定對應於度量衡裝置用以試圖在Z方向(亦即垂直方向)上將光點S聚焦於不同位置處。Z方向垂直於目標30之平面。 詳言之，每一聚焦設定可對應於度量衡裝置之固定散焦。為零之散焦對應於度量衡裝置用以試圖在目標30之位階處將光點S聚焦於目標30上。對應於非零散焦值之其他聚焦設定對應於度量衡裝置用以試圖將光點S聚焦於目標30之位階上方或下方的某一距離(散焦值)。 具有零散焦值之聚焦設定有可能為度量衡裝置之最佳聚焦設定。然而，有可能在使用度量衡裝置之不同聚焦設定時獲取較佳聚焦。本發明之方法可用以判定哪一聚焦設定(或在哪些聚焦設定之間)可達成光點S於目標30上之最佳聚焦。 在一實施例中，在目標30之至少一個邊緣32上獲取每一光瞳影像31。目標30為基板W之目標。目標30可為主要用於除校準度量衡裝置之聚焦之外的功能之基板W之部分。舉例而言，目標30可對應於圖1中所說明之基板對準標記P1 、P2 。在一實施例中，目標30位於基板W之目標部分C之間的空間中。舉例而言，在一實施例中，目標30定位於基板W之切割道中。 度量衡裝置係用以檢測基板W之特性或屬性。舉例而言，度量衡裝置可用以量測形成於基板W之層中的一或多個圖案之品質或準確度。根據本發明，來自度量衡裝置之照明之特性係藉由獲取待由度量衡裝置檢測之基板W之目標30上的光瞳影像31予以監測。此不同於已知技術，在已知技術中度量衡裝置之聚焦可使用為度量衡裝置之部分的基準件之量測予以校準。 詳言之，若藉由對度量衡裝置自身之基準件進行量測來校準度量衡裝置之聚焦，則此校準之結果並未考量該度量衡裝置待用於之不同應用。舉例而言，度量衡裝置之校準並未考量待由度量衡裝置檢測之基板W之屬性。 若由度量衡裝置形成之光點S意欲足夠大且量測大目標(例如40×40微米)，則此校準方法可提供度量衡裝置之聚焦之足夠程度之準確度。然而，對於較新一代度量衡裝置，度量衡裝置經設計為將照明聚焦成具有較小大小之光點S且對較小目標(例如4.5×4.5微米之目標)進行量測。舉例而言，在一實施例中，每一光瞳影像31係藉由運用直徑為至多20微米的照明光點S來照明目標30而形成。在一實施例中，每一光瞳影像31係藉由運用直徑為至多10微米、至多5微米且視情況至多2微米的照明光點S來照明目標30而形成。舉例而言，根據特定實例，度量衡裝置具有直徑為1.9微米或1.8微米的照明光點S。 使用度量衡裝置之基準件來校準度量衡裝置之聚焦可並不提供度量衡裝置之足夠聚焦準確度。此可對於具有小照明光點大小之度量衡裝置為特別嚴重的問題，但本發明不限於與具有小照明光點大小之度量衡裝置一起使用。本發明可用以改良對來自具有任何光點大小之度量衡裝置之照明特性的監測。 如以上所解釋，在一實施例中，在基板W之目標30之至少一個邊緣32上獲取每一光瞳影像31。藉由在基板W之目標30上獲取每一光瞳影像31 (代替使用度量衡裝置之基準件)，可較準確地監測來自度量衡裝置之照明之特性。舉例而言，在一實施例中，可較準確地校準或控制來自度量衡裝置之照明光點S之聚焦(亦即在較小容許度內)。 詳言之，藉由在基板W之目標30處獲取每一光瞳影像31，彼基板W之特定屬性或特性可被考量。舉例而言，對度量衡裝置之聚焦之校準會考量度量衡裝置之每個應用。此使得較嚴格聚焦係可能的。代替使用應用獨立之聚焦設置，在一實施例中，度量衡裝置之聚焦設置係應用相依的。因此，基板W之屬性(諸如可貢獻於CD信號之層厚度)可在度量衡裝置之聚焦設置中加以考量。 此外，根據本發明之一實施例的用於監測來自度量衡裝置之照明特性之方法比已知方法更可靠。詳言之，將小照明光點S定位於度量衡裝置之基準件之邊緣處可變成錯誤。舉例而言，基準件之邊緣具有某一粗糙度。此粗糙度可導致對度量衡裝置之光點S之聚焦的校準故障。在一實施例中，基板W之目標30之邊緣相比於度量衡裝置之基準件之邊緣較不粗糙。因此，度量衡裝置之照明光點S可較可靠地定位於目標30之邊緣32上。此情形改良監測來自度量衡裝置之照明特性之可靠度。 圖5為展示目標30上獲取光瞳影像31所處之部位的圖解。圖5描繪具有在Y方向上延伸之邊緣32a、32b的目標30。圖5中所展示之每一圓圈表示獲取光瞳影像31所處之光點部位33。圖5展示可在目標30之三個光點部位33處獲取光瞳影像31。光點部位33為目標30上由圖3及圖4中所展示之光點S照明之位置。 如以上所解釋，在一實施例中，在基板W之目標30之至少一個邊緣32上獲取每一光瞳影像31。在圖5中所展示之實例中，在目標30之在Y方向上延伸的兩個邊緣32a、32b上之光點部位33a、33b處獲取每一光瞳影像31。另外，在目標30之中心之光點部位33e處(亦即目標30之邊緣32a、32b之間)獲取每一光瞳影像31 (亦即，在度量衡裝置之每一聚焦設定下獲取之光瞳影像)。 圖6展示獲取之光瞳影像31。圖6中之左側行表示在度量衡裝置之不同聚焦設定下獲取之左側邊緣光瞳影像31a。圖6中之中心行表示在度量衡裝置之不同聚焦設定下在目標30之中心部分處獲取的中心光瞳影像31e。圖6中之右側行表示在度量衡裝置之不同聚焦設定下在目標30之右側邊緣32b處獲取的右側邊緣光瞳影像31b。在圖6中，不同聚焦設定係由散焦D之不同值表示，散焦D在圖6中以微米為單位進行量測。 如在圖6中大體上可看到，當散焦D較大時，存在光瞳影像31中之較大不對稱性。此指示由散焦D之零值表示之度量衡裝置之聚焦並非過於遠離自度量衡裝置之最佳聚焦設定。然而，可更準確地計算度量衡裝置之最佳聚焦設定。 在一實施例中，方法包含針對每一所獲取光瞳影像31計算不對稱性值AV。不對稱性值AV表示每一光瞳影像31中所展示的不對稱性。計算不對稱性值AV之各種方法係可能的。僅僅作為一實例，計算不對稱性值AV之步驟包含對光瞳影像31之一半中的像素之強度值求和，且減去光瞳影像31之另一半中的像素之強度值。此計算步驟可由以下所展示之不對稱性公式表示。如以上公式中所展示，在一實施例中，計算不對稱性值AV之步驟包含根據整個光瞳影像31中之所有像素之強度值之和來正規化不對稱性值AV。所計算不對稱性值AV接著指示光瞳影像31中之不對稱性。不對稱性愈大，不對稱性值AV愈大。 圖7為展示度量衡裝置之聚焦設定(由散焦D之值表示)與光瞳影像31之不對稱性值AV之間的關係之曲線圖。不同線701至703對應於目標30上之不同部位。在圖7中，連接圓形點之點鏈線701對應於左側邊緣光瞳影像31a。連接正方形點之實線702對應於在目標30之中心獲取的中心光瞳影像31e。連接三角形點之虛線703對應於在目標30之右側邊緣32b處獲取的右側邊緣光瞳影像31b。 如圖7中所展示，對應於目標30上之不同部位之線701至703彼此交叉。該等線701至703在提供度量衡裝置之照明光點S之最佳聚焦的聚焦設定下交叉。在圖7中所展示之實例中，全部三條線701至703在相同聚焦設定下交叉。然而，沒有必要提供三條線。替代地，將有可能藉由僅計算兩條線來實施本發明。舉例而言，此可藉由在目標之一個邊緣32處及在目標30之中心獲取每一光瞳影像31或藉由在目標30之兩個邊緣32處獲取每一光瞳影像31來進行。 在另一替代實施例中，可藉由在目標30之僅一個部位處獲取每一光瞳影像31來實施方法。在此狀況下，圖7中所展示之曲線圖之等效者將包括僅一條單線。在此狀況下，可藉由計算使不對稱性值AV為零之聚焦設定來判定最佳聚焦設定。舉例而言，可藉由在目標30之僅一個邊緣32處獲取每一光瞳影像31來實施方法。 在一實施例中，方法包含計算度量衡裝置之對應於為零之不對稱性值AV的聚焦設定以便判定具有最佳聚焦之聚焦設定。供獲取光瞳影像31之聚焦設定中之一者有可能提供為零之不對稱性值AV。在此狀況下，可將彼聚焦設定判定為具有最佳聚焦之聚焦設定。替代地，供獲取光瞳影像31之聚焦設定皆不可能對應於為零之不對稱性值AV。 在一實施例中，計算對應於為零之不對稱性值AV的聚焦設定之步驟包含在所計算不對稱性值AV之間進行內插。舉例而言，在圖7中所展示之實例中，為零之不對稱性值AV處於為零之散焦D與為0.2微米之散焦D之間的某處。對應於為零之不對稱性值AV之聚焦設定可藉由在此兩個所計算不對稱性值AV之間進行內插來計算。目標30自身有可能含有至少一個疊對誤差。視情況，在目標30之中心量測的光瞳影像31e之不對稱性值AV可用以補償目標30自身中之任何不對稱性。 在圖7中所展示之實例中，可將最佳聚焦設定計算為為0.1微米之散焦D之值。對於不同應用(例如當度量衡裝置用以檢測其他基板W時)，度量衡裝置之最佳聚焦設定可不同。本發明使得有可能以對於使用度量衡裝置之每一情形最佳之方式來校準度量衡裝置之聚焦。 在一實施例中，使用具有偏振方向之光獲取光瞳影像31。舉例而言，由度量衡裝置使用之照明光可在Y方向上或在X方向上偏振。在一實施例中，度量衡裝置之光之偏振方向與目標30之邊緣32延伸之方向匹配。舉例而言，在圖5中所展示之圖解中，目標30之邊緣32a、32b在Y方向上延伸。因此，在一實施例中，使用具有在Y方向上之偏振方向之光來獲取光瞳影像31。 圖8為展示在目標30上獲取光瞳影像31所處之替代部位的替代實施例之圖解。如圖8中所展示，可在目標30之在X方向上延伸的邊緣32c、32d處之光點部位33c、33d處獲取光瞳影像31。詳言之，在目標30之頂部邊緣32c處獲取頂部邊緣光瞳影像31c。在目標30之底部邊緣32d處獲取底部邊緣光瞳影像31d。在目標30之中心部分中之光點部位33e處獲取中心光瞳影像31e。可使用具有在X方向上之偏振方向之光來獲取光瞳影像31。 藉由使光之偏振方向匹配於目標30之邊緣32延伸之方向，偏振方向對所獲取光瞳影像31之效應可得以縮減。在Y方向上之偏振方向亦可被稱為垂直偏振方向。因此，可針對圖5中所展示之目標30之左側及右側位置使用垂直偏振之感測光點S。在X方向上之偏振方向亦可被稱為水平偏振。可針對目標之頂部及底部位置(亦即水平邊緣)使用水平偏振之感測光點S，如圖8中所展示。 本發明提供用於角度解析散射量測之特殊應用聚焦校準。在一實施例中，偵測光點S小於目標30之大小。目標30係由光點S填充不足。此情形展示於圖5及圖8中，其中使用完全配合於目標30內之感測光點來獲取中心光瞳影像31e。 在一實施例中，目標30具有至多20微米之直徑。在一實施例中，目標30具有至多10微米或視情況至多5微米之直徑。作為一實例，目標30可具有為4.5微米之直徑。舉例而言，目標30可為具有為4.5微米之側長度的正方形。 本發明使得有可能較準確地校準用於特定應用之度量衡裝置之聚焦。用於校準度量衡裝置之聚焦之方法可包含刀口量測。舉例而言，圖5及圖8中所展示的在目標30之邊緣32處光瞳影像31之獲取對應於刀口量測。儘管刀口並不與將在傳統刀口量測中一樣地定位，但光瞳影像31之兩個半部中之光學屬性係不同的。詳言之，目標30之光學屬性(例如反射屬性)不同於緊接在目標30外部之區之光學屬性。因此，可進行刀口量測，其中所獲取光瞳影像31具有指示照明光點S之散焦之不對稱性。對待量測之應用(亦即對基板W自身)而非對度量衡裝置之基準件執行此等刀口量測。根據本發明之校準可被稱為對目標感測至聚焦偏移校準。在一實施例中，方法包含針對特定應用判定每波長之聚焦校正。 藉由提供針對特定應用來最佳化聚焦校正，可較準確地給出最佳聚焦。此外，基板30之目標30之邊緣32相比於度量衡裝置之基準件之邊緣較陡。此改良感測光點S之定位。此外，若聚焦光點S大於目標30，則將在所計算聚焦校正中考量歸因於此之任何額外聚焦偏移。 視情況，在計算不對稱性值AV之前針對照明及光學件不對稱性來校正每一光瞳影像31。對於目標30上之每一部位，使用複數個不同聚焦設定來獲取光瞳影像31。不同聚焦設定之最小數目為二，以便在圖7中所展示之曲線圖類型上提供兩個點，在該兩個點之間可繪製線。使用之較大數目個聚焦設定可改良度量衡裝置之所計算最佳聚焦設定之準確度。 在一實施例中，僅使用零階照明來計算不對稱性值AV。此情形避免添加可以其他方式不當地貢獻於聚焦校正之計算的任何不對稱部分。然而，在一替代實施例中，可使用高階。因此，可將對照明及光學件中之不對稱性之校正應用於高階。 在一實施例中，經判定聚焦設定係用於貫穿鄰近於目標30之晶粒區來檢測基板W。舉例而言，目標30可定位於鄰近於基板W之晶粒區的切割道中。一旦目標30已用以校準度量衡裝置之聚焦，彼經校準聚焦設定就可用於彼晶粒區整體。 在一實施例中，使用不同目標30以針對基板W之每一晶粒區校準度量衡裝置之聚焦。因此，對於基板W之複數個晶粒區中之每一者，鄰近於晶粒區之目標30係用以判定具有最佳聚焦之聚焦設定。 然而，在一替代實施例中，一個目標30係用以校準度量衡裝置之聚焦，且彼經校準聚焦設定可用於基板W之複數個晶粒區。在另一替代實施例中，對經判定聚焦設定(根據使用一個目標30而判定)作出調整以便估計為針對基板W與目標30相隔某距離的晶粒區具有最佳聚焦的聚焦設定。 因此，使用者可具有關於度量衡裝置之最佳聚焦設定橫越基板W如何變化之資訊。此可基於關於例如貫穿基板W之層厚度之資訊係已知的。此資訊可用以對度量衡裝置之聚焦校準作出調整。因此，基於來自一個目標30之聚焦校準，可貫穿基板W、甚至針對與目標30相隔某距離(亦即不鄰近於目標30)的晶粒區來判定度量衡裝置之最佳聚焦。 儘管可在本發明中特定地參考聚焦監測及控制配置在諸如散射計之檢測裝置中之使用，但應理解，所揭示配置可在如上文已經提及的其他類型之功能裝置中具有應用。 儘管在本文中可特定地參考檢測裝置在IC製造中之使用，但應理解，本文中所描述之檢測裝置可具有其他應用，諸如製造整合式光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭等。熟習此項技術者將瞭解，在此等替代應用之內容背景中，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之術語「基板」或「目標部分」同義。 本文中所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如具有為或為約365奈米、355奈米、248奈米、193奈米、157奈米或126奈米之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如具有在5奈米至20奈米之範圍內之波長)，以及粒子束，諸如離子束或電子束。 術語「透鏡」在內容背景允許時可指各種類型之光學組件中之任一者或其組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。 雖然上文已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可以與所描述方式不同之其他方式來實踐本發明。此外，裝置之部分可以如下形式來實施：電腦程式，其含有描述如上文所揭示之方法的機器可讀指令之一或多個序列；或資料儲存媒體(例如半導體記憶體、磁碟或光碟)，其具有儲存於其中之此電腦程式。 以上描述意欲為說明性，而非限制性的。因此，對於熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離下文所闡明之申請專利範圍之範疇的情況下對所描述之本發明進行修改。
2‧‧‧照明源
11‧‧‧背向投影式光瞳平面
12‧‧‧透鏡系統
13‧‧‧干涉濾光器
14‧‧‧參考鏡面
15‧‧‧顯微鏡物鏡
16‧‧‧部分反射表面
17‧‧‧偏振器
18‧‧‧偵測器
30‧‧‧基板目標
31a‧‧‧左側邊緣光瞳影像
31b‧‧‧右側邊緣光瞳影像
31e‧‧‧中心光瞳影像
32a‧‧‧邊緣
32b‧‧‧右側邊緣
32c‧‧‧頂部邊緣
32d‧‧‧底部邊緣
33a‧‧‧光點部位
33b‧‧‧光點部位
33c‧‧‧光點部位
33d‧‧‧光點部位
33e‧‧‧光點部位
300‧‧‧散射計
701‧‧‧點鏈線
702‧‧‧實線
703‧‧‧虛線
a‧‧‧光柵寬度
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
DE‧‧‧顯影器
IF‧‧‧位置感測器
IL‧‧‧照明系統
IN‧‧‧積光器
I/O1‧‧‧輸入/輸出埠
I/O2‧‧‧輸入/輸出埠
L‧‧‧間距
LA‧‧‧微影裝置
LACU‧‧‧微影控制單元
LB‧‧‧裝載匣
LC‧‧‧微影製造單元
M1‧‧‧光罩對準標記
M2‧‧‧光罩對準標記
MA‧‧‧可程式化圖案化器件
MET‧‧‧度量衡系統
MT‧‧‧支撐結構/光罩台
P1‧‧‧基板對準標記
P2‧‧‧基板對準標記
PM‧‧‧第一定位器
PS‧‧‧投影系統
PU‧‧‧處理器
PW‧‧‧第二定位器
RO‧‧‧基板處置器或機器人
S‧‧‧照明光點/感測光點/偵測光點
SC‧‧‧旋塗器
SCS‧‧‧監督控制系統
SO‧‧‧脈衝式輻射源
TCU‧‧‧塗佈顯影系統控制單元
W‧‧‧基板
WTa‧‧‧基板台
WTb‧‧‧基板台
現在將參考隨附示意性圖式而僅作為實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中，對應元件符號指示對應部分，且在該等圖式中： 圖1描繪微影裝置； 圖2描繪其中可使用根據本發明之檢測裝置的微影製造單元或叢集； 圖3描繪作為光學系統之一實例的經配置以執行角度解析散射量測之已知檢測裝置，其中可應用根據本發明之聚焦監測配置； 圖4說明已知散射計之實例中之照明光點與目標光柵之間的關係； 圖5為根據本發明之一實施例的光瞳被量測所處目標上之部位的示意圖； 圖6展示在不同聚焦設定下及在目標上之不同部位處獲取之光瞳影像中的不對稱性； 圖7為展示度量衡裝置之聚焦設定與針對目標上之不同部位之光瞳影像中之不對稱性之間的關係的曲線圖；及 圖8為展示根據本發明之一替代實施例的光瞳被量測所處目標上之其他部位的圖解。

Claims (19)

  1. 一種用於監測來自一度量衡裝置之照明之一特性之方法，該方法包含：使用該度量衡裝置以在一基板上之一目標上之一部位處獲取一組光瞳影像，其中該部位包含該目標之一邊緣；及針對該組光瞳影像之每一光瞳影像計算一不對稱性值；其中該組光瞳影像係在該度量衡裝置之不同聚焦設定下獲取。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包含：判定對應於為零之一不對稱性值的一最佳聚焦設定。
  3. 如請求項2之方法，其中該判定該最佳聚焦設定包含：在所計算不對稱性值之間進行內插。
  4. 如請求項1之方法，其中該計算該不對稱性值包含：對該組光瞳影像中之一光瞳影像之一半中的像素之強度值求和，且減去該光瞳影像之另一半中的像素之強度值。
  5. 如請求項1之方法，其中使用具有與該目標之該邊緣延伸之一方向匹配的一偏振方向之光來獲取該組光瞳影像。
  6. 如請求項1之方法，其中藉由以具有至多為20微米之一直徑的一照明 光點來照明該目標而形成該組光瞳影像。
  7. 如請求項1之方法，其中該目標具有至多為20微米之一直徑。
  8. 如請求項1之方法，其中該目標定位於該基板之一切割道中。
  9. 如請求項2之方法，其中該經判定最佳聚焦設定係用於貫穿鄰近於該目標之一晶粒區檢測該基板。
  10. 如請求項1之方法，其中使用鄰近於該基板之複數區之每一晶粒區之一目標以判定一聚焦設定。
  11. 如請求項2之方法，其中基於該基板之已知參數對該經判定最佳聚焦設定作出一調整且該調整係用於檢測該基板與該目標相隔某距離的一晶粒區。
  12. 如請求項1之方法，其進一步包含：使用該度量衡裝置以在該目標上之另一部位處獲取另一組光瞳影像，其中該另一部位與該部位相異；及針對該另一組光瞳影像之每一光瞳影像計算一不對稱性值；其中該另一組光瞳影像係在該度量衡裝置之至少部分不同聚焦設定下獲取。
  13. 如請求項12之方法，其中該另一部位包含：該目標之另一邊緣，其中該另一邊緣與該邊緣相異；或該目標上之一位置，使得一照明光點完全配合於該目標內以不包括該目標內之任何邊緣。
  14. 如請求項12之方法，其進一步包含：判定對應於由該組光瞳影像之不對稱性值之資料點形成之一線與由該另一組光瞳影像之不對稱性值之資料點形成之一線之一交點之一聚焦設定。
  15. 如請求項1之方法，其中藉由以具有當定位於該目標之中心時未完全填充該目標之一直徑之一照明光點來照明該目標而形成該組光瞳影像。
  16. 一種度量衡裝置，其包含一量測系統，該量測系統經組態以量測一微影程序之一參數並經組態以：在一基板上之一目標上之一部位處獲取一組光瞳影像，其中該部位包含該目標之一邊緣；及針對該組光瞳影像之每一光瞳影像計算一不對稱性值；其中該組光瞳影像係在該度量衡裝置之不同聚焦設定下獲取。
  17. 一種包含機器可讀指令之非暫時性電腦程式產品，該等機器可讀指令經組態以致使一處理器執行如下操作：使用一度量衡裝置以在一基板上之一目標上之一部位處獲取一組光 瞳影像，其中該部位包含該目標之一邊緣；及針對該組光瞳影像之每一光瞳影像計算一不對稱性值；其中該組光瞳影像係在該度量衡裝置之不同聚焦設定下獲取。
  18. 一種系統，其包含：一檢測裝置，其經組態以將一輻射光束提供於一基板上之一目標上且偵測由該目標繞射之輻射以判定一圖案化程序之一參數；及一包含機器可讀指令之非暫時性電腦程式產品，該等機器可讀指令經組態以致使一處理器執行如下操作：使用該檢測裝置以在該目標上之一部位處獲取一組光瞳影像，其中該部位包含該目標之一邊緣；及針對該組光瞳影像之每一光瞳影像計算一不對稱性值；其中該組光瞳影像係在該檢測裝置之不同聚焦設定下獲取。
  19. 如請求項18之系統，其進一步包含一微影裝置，該微影裝置包含：一支撐結構，其經組態以固持用以調變另一輻射光束之一圖案化器件；及一投影系統，其經配置以將該經調變另一輻射光束投影至該基板上。
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