TW200538704A - Apparatus and methods for overlay, alignment mark, and critical dimension metrologies based on optical interferometry - Google Patents

Description

20053 九、發明說明： ^本申請案主張於2004年5月21號向美國智慧財產局 ^出申请之美國臨時專利申請案第6〇 /573，196號的優先 權’忒專利申請案所揭露之内容係完整結合於本說明書中。 【發明所屬之技術領域】

、曾這個發明大體上是屬於多層結構的製造領域 ’諸如半 ^體曰曰圓，積體電路以及非超紫外線輕射和超紫外線輕射 光罩，而且這個發明是與測量圖案重疊對準的精確度，測 =準標記的位置，探測晶圓和光罩上的缺陷，以及測量 鍵尺寸（CDs)有關’它是經由使用紅外到 Ξϋϊ超料線的位移干較量衡系統和干涉成像度量 Γ利用電磁場在紅外到遠紫外和超紫外線的 ====== =====—娜散射電磁 【先前技術】 悉特:==半=業r來可靠的熟 檢查特殊的框中框_)結構 定重疊誤差。雖然這已做得很好，但當工 ::微::程級別時’仍存在幾個問；例如影 平板印刷機或檢查儀器鏡臺度量衡系; 的對準標記的位置，从性_量，尺寸 5 20053 碌。c 考慮到重疊度量衡學，這些問題之一與傳統使用的 框中框（box-in-box，BiB)結構有關，這種結構易於具有 大的幾何結構，在大小方面典型地由微米尺度的棒條 (bars)組成，不相當於電路特徵尺寸。另外，框中框（BiB) 結構易於具有大面積的低圖案密度，它與具有高圖案密 度的電路面積不同，是以不同的速率拋光。因為正在產 生曰趨較小的特徵部件，顯然這些傳統的框中框（BiB) 目標的性能並不精確地反映電路本身特徵的性能。 因為加工視窗不是太緊，而且可得到的精度和正確 度是足夠地，所以這個成像重疊不確定度是可容忍地。 現在，較小的幾何結構在成像重疊工具中導致精確度問 遞，特別疋在工具感應位移(TIS)中。對於成像重疊工具， 工具感應位移(TIS)是在數個毫微米數量級上。在65奈米 (nm)的節點，2或3奈米（nm)的工具感應位移(TIS) 疋一個顯著的測篁不確定度(measurement uncertainty)。 成像重疊使減少工具感應位移(TIS)變得困難，因為 它決疋性地依賴於像重疊光學系統中最關鍵的顯微鏡物 鏡的殘差。0·9的史翠爾比率(Strehi rati〇)時常不提供先進 的設計規則所要求的工具感應位移(TIS)的性能。這樣， 技術面，的不僅是光學問題，而且是這樣的事實，即傳 統的重®標記不代表具有更小數量級的電路特徵部件的 特性。 f疊度量衡是在平板印刷法之後檢查對準品質的技 術。定義重疊誤差為二個圖案層之間偏離它們理想相對 6 20053 、置的位移。重璺誤差是一個晶圓平面中具有二個分量 的向畺。重®誤差可依賴上下文由一個分量或向量的大 小表示。 3重疊度量衡學節省了後續的過程步驟，這個過程步 驟=在準出錯的情況下建立在有故障的基礎上。重疊 度量衡學提供必要的資訊以修正步進器_掃描器的對 準，因此將後來的晶圓上的重疊誤差減少到最小。而且， 在對平板印刷膠曝光顯影之後，通過移走光阻和在修正 的步進器-掃描器上重複平板印刷步驟，能夠修正給定晶 圓上所探測到的重疊誤差。如果測量的誤差是較小的， 根^重疊度量衡的輸出能夠調整平板印刷過程後續步驟 的參數以避免偏離。如果隨後測量到重疊誤差，例如在 蝕刻步驟之後，它是典型地跟隨顯影步驟之後，則要嚴 格地廢棄誤處理的晶圓，或調節加工設備為在後續的晶 圓上有較好的操作，即高級程序控制（APC)。 因為積體電路器件中的關鍵尺寸（CD)減少，更迫 切地需要總重疊預算。典型地，可允許的重疊誤差是積 體電路器件中關鍵尺寸（CD)的1/3。在這種情況下， 對準標記的強度是關鍵的，因為要求精確信號以使掃描 裔對準系統精確地使一層圖案對準先前層的圖案。在後 端過程中的對準問題是較嚴重的，部分是由於CMP的影 響，匕促成了對準標記不對稱的或總的破壞。重疊精確 度中的相應誤差為晶圓感應位移(wafer induced shift， WIS) 〇 7

20053&72〇,4〇〇 為了不浪費曰曰圓上可使用的面積 重疊度量衡學中所使用的圖宏少曰问^ 錄卜/φ @、隹^ 的固案在日日圓上印模位置間的劃 冰中‘準wj線的尺寸是80微米。可取的是，對準 標，和圖案應該是盡可能的小以便產生減少劃'線尺寸 的選擇，P4後導致晶圓上可使用面積的增加。 然^減少重疊度量衡學中使用的對準標記和重疊 圖案的實際尺度也就分職少了對準標記和重疊誤差測 定中所探測的分散信號的大小。這樣，令人希望的是有 -，對準標記度量⑽、統和—個重疊度量衡系統以滿足 重宜精確度的要求’有減少的卫具感應位移(tis)，它能 補償晶圓感應位移(WIS)，和減少對準標記和重疊圖案所 要求的面積。 在關鍵尺寸（CD)的光學測量中出現的問題還包括 由工具感應位移(tis)和晶圓感應位移(WIS)引入的那此 問題。這樣對-個給定的技術節點，重疊度量衡系神 對準標記度量衡系統成功地給出了工具感應位移(TIS)和 晶圓感應位移(WIS)的影響，且適用於改進的關鍵尺寸 (CD)度量衡系統中。 不同類型的缺陷能影響重疊，對準標記和關鍵尺寸 (CD)度量衡系統的性能。因此，令人期望的是，當探 測到缺陷出現時，相應的度量衡系統能夠探測缺陷的出 現，並且採取適當的措施。 在形成晶圓上電路元件圖案的同組平板印刷步驟期 間’在不同層上或内，在先的重疊度量衡方法使用|虫刻 8 20053泣既 或另外形成的内建的測試圖案。典型的框中框（BiB)圖 案由二個分別在下層和上層形成的同心方塊組成。‘‘條 中條”是-個類似的_，它只是帶有被劃定界線的和 被***不相交線段的‘‘框，，的邊緣。典型的一個是上層 圖案’其他的是低層圖案’即相應於過程中開始和後面 的步驟。有用於重疊度量衡的其他圖案。方塊或條是通 過用於產生平面結構的平板印刷和其他的過程形成的， 如CMP。通常，把框或條圖案儲存在平板印刷光罩上， 並投射到晶圓上。把圖案放到晶圓上的其他方法是可能 的，如控制來自電腦内存的電子射束書寫等。

在先前技術一種形式中，一個高性能顯微鏡成像系 統與圖像處理軟體結合來估計二個層的重疊誤差。圖像 處理軟體利用大量圖元的光強度。精確地獲得重疊誤差 需要一個高品質成像系統和聚焦手段。一些這種先前技 術在Neal T· Sullivan的“半導體圖案重疊，，一文中被回 顧’匕收錄於SPIE光學工程出版社出版的由Kevin μ. Monahan編輯的關鍵尺寸（CD)度量衡和程序控制手冊 中，CR52 ’ 160頁。在“重疊測量的精確度：工具和標 記不對稱效應”，光學工程，31，1298頁（1992)中A

Starikov ’ D.J· Colema ’ RJ. Larson，A.D· Lapata 和 W.A·

Muth以一個晶圓取向講授測量重疊，使晶圓旋轉ι8〇。， 再一次測量重疊，把其差別歸因於工具誤差和重疊標記 不對稱性。 對光學系統的一個要求是要有很穩定的定位樣品。 9 20053mc 相對的振動會使像模糊，且降低性能。這對併入處理工 具的重疊度量衡系統是一個很難滿足的要求。工具可能 引起大的加速度(振動），例如由於高加速晶圓處理器。集 成的緊密空間要求排出龐大的隔離策略。 ™木 基於重疊測量精度的成像可能是小於同中心框或條 的目標圖案成像所使用的光波長的兩個數量級。在這才^ 小的長度範圍，因為繞射，影像沒有很好的確定邊界。 改變繞射圖案的任何因素會影響確定邊界，因此也影響 重豐測量。在沉積較多材料之前的中間過程步驟中， 是使晶圓表面平面化普遍使用的一種技術。CMp能提供 溝槽或線的分佈圖以彌補重疊測量目標的不對稱。目標 中的不對稱改變繞射圖案，因此可能引起一個重疊測量 誤差。 、 在美國專利第4,757,207號中，chappelow及其研究 同仁講授獲得重疊偏移的數值，它是偏離由一平面基底 上彼此重疊的同樣線格子組成的目標的反射： Chappelow及其研究同仁近似估計重疊格子的反射作為 四個薄膜組反射的面積分數的加權平均值。當線和空間 比反射計的最大波長大的時候，這個忽略了繞射的近似 有一些有效性。在重疊目標附近所謂的宏觀_位置測量每 四個薄膜組的H纟-個比反射計測量斑點大的區域 上，每個左觀-位置具有一個均勻的薄膜組。美國 4,757,207的-個局限是在平板印刷期間，由CMp引起 的薄膜厚度的空間變化和抗蝕劑的損失將會引起錯誤的 10 20053_l 重疊測量。 美國4,757,207的另一個局限是在一個重疊度量衡 目標中的八個位置測量反射本領，這增加目標的尺寸， 以及減少測量的產量。美國4,757,207的另一個局限是與 波長比較需要大的線和空間，但是與測量斑點比較需要 小的線和空間，這就限制了測量的正確度和精度。 美國4,757,207的另一個局限是由一個單光電二極 體測量光強度。並不測量樣品的光學性質與波長或入射 角’或極化的相關函數，這就限制了測量精度。 對於光與格柵的相互作用，如美國4,757,2〇7所使用 的“平均反射率”近似法，大大簡化了光和格柵互相作 用的問題，但是忽視了很多繞射物理現象。用於解釋資 料的模型有四個相應的區域，其各自的反射率由基底和 重宜圖案形成的層組合以及基底和圖案中各自的材料所 決定。在美國4,757,207中的方程(1)清楚地表示這些區域 不經由繞射相互作用，因為結構的總反射率是四個反射 率面積加權的簡單平均值。 1990年3月，IBM公司技術揭示報告90A 60854/GE8880210，170頁，講授了測量兩個重疊格柵的 圖案層之間的偏移。有四組重疊格柵用於測量χ-偏移， 而另四組重璺格柵用於測量^偏移。由一個分光鏡的反 射計測量的四組格柵具有〇, 1/4, 1/2,3/4格距的偏移。 GE880210不使用一個模型去解釋格柵的光繞射或二個 格栅的多次光散射，而且它沒有提供處理非矩形線的分 11 200538¾ 佈圖。 在美國專利第6，15〇,231號巾，Muller及其研究同仁 溝授了有;皮紋圖案的測重疊。波紋圖帛是由重疊格拇 圖案形成的，一個格栅在低層，另一個格栅在上^二二 個格栅圖案有不同的間距。波紋圖案方法要求使^疊格 柵成像和估計它們與像空間特性的偏差。 且。 在美國專利編號6,023,338和6,079,256中，Bareket 溝授了-個可選擇的方法，它是在要求對準的二個相繼 層上產生二個互補的週期的格柵結構。安排二個週期的 結構相鄰於彼此相對固定的位置，以使二個結構沒有重 疊。為了探測格柵的單個波動作為位置的函數，用光學 或觸針掃瞄一個格柵。由二個格柵波動間的空間相移獲 得重疊誤差。

Sm池及其研究同仁在美國專利第4,332,473號和 〇no在美國專利第4,200,395號中，講授了使用重疊繞射 光栅和測量高階（即非反射的繞射光）來對準晶圓和光 罩。個繞射光柵是在晶圓上，而另一個繞射光栅是在 光罩上。用正常入射光照射重疊格柵，並且比較正負繞 射級的強度，例如第一和（誤碼！不能由編輯功能變數 代碼產生物體。）第一級。第一和（誤碼！不能由編輯 功月匕變數代碼產生物體。）第一繞射級間的差別提供一 個用於對準晶圓和光罩的回饋信號。這些發明是類似於 國際(PCT)應用出版物編號wo 02/065545 A2，其中他們 在二個層上使用了重疊格柵，然而，美國4,200,395和 12

20〇53_4c 美國4,332,473專利可應用於光罩對準，但不能應用於重 疊度量衡。他們沒有講授如何獲得光強測量的偏移數 值。美國專利第4,200,395號和第4,332,473號不適用只 使用反射光的測量系統，即零級繞射光。 WO 02/065545 A2講授了由散射度量法測定重疊。 現在在技術中，自光學特性的繞射結構的結構參數测量 廣為人知地稱為散射度量學。用這樣的方法，以光學輻 射照射一個測量樣品，而且通過測量散射的輕射來確定 樣品的性質(例如強度，極化態或角分佈）。在照射和探測 的面積内，一繞射結構由具有橫向結構的一層或多層組 成，產生反射(或傳輸)輻射的繞射。如果橫向結構尺寸小 於照明波長，那麼除了 〇級外的繞射級可能是趨於零的， 而且不能直接觀察。但是結職何學健能大大地影響 第0級反射，可能獲得結獅徵部件的光學 昭 波長小很多。 “、、月 在WO 02/065545 A2測量方法的一種類型中，昭明 -個顯微結構，並且制反射魏射的姉為' 人射方向，彙聚方向或極化態的函 =

數的組合）。典型地用極角和方位角來 ~U 基準是對晶圓的法線，方則的基準是晶圓二些圖= 或其他的標記’例如梦晶圓的—個凹槽或 = 後^量㈣度資料送給資料處理器，資料處 二曰曰圓上可叔構的散賴型。例如，翔可 麥克斯韋絲切算理論的絲難作麵量參^的函 13 20053¾¾^ 數(例如薄膜厚度，線寬度等），而且調整參數直到測量的 強度和理論的強度在規定的收斂標準内一致。可以根據 最初測量結構的“種子”模型提供最初的參數估計。作 為選擇，光學模型可以通過預先計算的理論特性作為_ 個或多個測量參數的函數以製成表的形式，即一個 “庫”，使收集的參數與理論的光學特性聯繫起來。“引 出的”結構模型具有與光學模型有關的結構參數，這個

光學模型最好地適合測量的特性，例如在一個最小方塊 的檢測中。 ^ C〇nrad(美國專利第5,963,329號)利用散射度量學測 量線分佈圖或地形學的斷面圖。在與非繞射結構對比(例 如，圖?裝飾的薄膜），麥躺韋絲直接應肖到繞射結 構是較複雜的和耗時的，可能在:#料獲得和結果報告之 ，產生一個相當大的時間延遲，和/或需要使用分佈圖的 5模型’這種物理模型是㈣單的，並且可能忽略有 忍義的特徵。 了一^ em曰α及其研究同仁(美國專利6，100,985號)講指 测1方法，它是類似於c〇nrad的方法，除了 外C使用了 —侧單近似的繞射結構光模型之 就避免?; ===斯韋方程的數字解。這 模型中所固有的近似法稷使得；間1而’ ^ 的線寬尺寸的格栅結構是不適^週期和小於照明波長 在一個由軸如及其研究同仁(美國專利第 14 20053 獨4。。 5,867,276號)講授的選擇性的方法中，通過儲存_個 的統计分析模型使计异時間延遲被相當大地減少 多變的統計分析模型是以來自模型結構的—個的 標資料為基礎的。定標資料可能來自麥克斯韋對灸 數化的結構模型的應用。把統計分析應用_量的= 特性，並且把參數的估計用於實際的結構。 由McNeil及其研究同仁講授的測量方法使 應 分光鏡的強度資料組成的繞射特性。也能與_對稱資 • 料:起使用—個類似的方法，使用橢圓對稱參數代替強 度資料，諸如tan¥和cos△。例如，χ. _的“在Duv 平板印刷中的反射分光鏡散射度量衡，，，在會刊，卯正 3677 ’ 159頁（1999)中，使用一個庫方法。使用庫方法能 共同測量多重模型參數(例如線寬，邊緣斜率，薄膜厚度)。 在國際(PCT)應用出版物編號WO 99/45340中，Xu 及其研究同仁揭示了 一個在橫向均勻的非繞射薄膜上測 量繞射結構的參數方法。揭示的方法根據下面薄膜的先 φ 驗的折射率和薄膜厚度資訊，首先構造了—個“基準資 料庫” ’例如從分光鏡的橢圓對稱法或反射計。基準資 料庫有“繞射光指紋圖譜，，或“特徵圖”（或繞射強 度’或作為選擇的橢圓對稱參數），它們相應於格柵形狀 參數的不同組合。與基準資料庫中特徵圖相關的格柵形 狀參數作為格柵形狀的結構參數當時被報告，其中的特 徵圖匹配測量的結構特徵圖。 在 A· Sezginer，K· Johnson 和 F· E· Stanke 的國際 15 (pct)應用出版物第w〇 〇2/〇65545 A2號，題為“使用嘵 射光桃的重疊對準度:#衡，，中，使用度量衡目標測量二 個圖案層之間的對準精確度，度量衡目標實質上包括測 的一個測試區中形成的重疊繞射光栅。一個光學儀 ™…、月所有的或部分的目標區域，而且測量光學的響 儀器能測量照明的發射，反射，和/或極化，以及▲ 捸則的光使用一個解釋格栅繞射的模型和格栅與彼此 繞射場的相互作用，通過-個處理器確定包括測試格栅 的=些層_重疊誤差或偏移，這個處理器被編程用來 計算對一組包括重疊誤差參數的光學回應。模型參數也 可旎考慮加工的不對稱性。反復比較計算和測量的回 應，且使模型參數變化到最小差別。 々在Χ· Niu和N· Jakatdar的國際(PCT)應用出版物 第WO 02/069390號，名為“重疊度量衡的格栅測試圖案 和方法”中，描述了一個度量衡用於確定平板印刷過程 中的偏移或重疊誤差。度量衡包括一組繞射測試圖案， # 光學檢查方法，使用分光鏡的橢球偏光計或反射計，和 测試圖案分佈圖選取的一個方法。度量衡使用一組繞射 光柵作為測試圖案和薄膜度量衡設備，諸如分光鏡的橢 球偏光計或分光鏡的反射計。分析二個連續層中的測試 圖案的分佈圖。在處理分佈圖資料之後獲得重疊資訊。 在過程中，描述了 一個線上線的重疊格柵測試圖案結 構’其中把第二層光罩放在第一層光罩中明線中心。在 第二個過程中，描述一個線上線的重疊格栅測試圖案結 16 20053 8满4〇。 構’其中把第二層光罩放在第一光罩中的暗線中心。 在 B.Brill，M.Finarov 和 D.Scheiner 的國際(pct) 應用出版物第WO 02/2023 A2號，名為“使用一個光 學技術測量橫向移動，，中，描述了一個多層樣品中控制 層的對準方法，諸如在以探測輻射的繞射效率為基礎的 半導體晶圓中，其輻射是由有圖案的結構繞射的，這種 結構是二個不同的樣品層中一個坐落在另一個的上面。

光學相干-域反射計（〇CDR)被用於測量晶圓的表 面分佈圖，諸如 R· c· Youngquist , s Carr，和 D E N

Da/ies的“光學相干-域反射計：一個新的光學測定技 術j ,光學通訊12，158頁（1987)一文中描述的。先前 =術的光學相干-域反射計（0CDR)產生關於表面高度 ，佈圖的精確資訊，但是不產生關於有圖案晶圓上特= 邛件的橫向位置相關的精確資訊。 、 與本應用有關的專利和專利申請如下： 美國專利第6,445,453(ΖΙ-14)號，名為‘‘外殼密封 干涉儀的近場共焦顯微方法”；以及2004年2月又]^日 =請的美國專利第10/778，371(ΖΙ-40)號，名為“橫向微 分干涉儀的共焦顯微方法，，；2004年2月19日申、妹^ 果國專利第10/782，057(ΖΙ-41)號，名為“縱向微分=涉 儀的共焦顯微方法用於表面造型”；2004年2月ζ 睛的美國專利第10/782，〇58 (ΖΙ_42)號，名為‘‘心二 ’歩儀共焦顯微方法的方法和儀器”；2004年2曰:琢: 4乃4日甲 17 20053 83£^4d〇c 請的美國專利第’ 785 (ZI-44)號’名為“非共焦， 共焦和干涉共焦顯微方法中，基底-介質介面折射係數的 失配效應之補償”；2〇〇4年4月1日申請的美國專利第 10/816，180(ZI-50)號’名為“干涉量度學中，用於物體 散射/反射或傳輸的正交極化光場交點測量的儀器和方 法”；2004年4月1曰申請的美國專利第1〇/816， 172(ZI-51)號，名為干涉量度學中，用於測量物體反向 散射和前向散射/反射的儀器和方法”；2〇〇4年7月7日 申請的美國專利第10/886，〇l〇(zi-52)號，名為“半導體 度量衡學中高速掃瞄小於波長的缺陷和人工製品的儀器 和方法’’ ；2004年7月7曰申請的美國專利第1〇/886， 157(ZI-53)號’名為具有高空間解析度的橢圓對稱測量 的儀器和方法” ；2G04年9月3()日申請的美國專利第 54，625_5)號’名為“非干涉和干涉顯微方法中 使用駐波光提高像的南空間頻率成分的解析度之方法和 儀器”；腦年5月6日中請的美國專利第60/568, 774(ZI_6〇)號’名為“紫外，遠紫外和超紫外輕射平板印 刷技術餘巾測部件尺寸及 和方法；腦年5月11日中請的美國專利第議9, 8〇7(ZI-61)號，名為紫外，遠紫外和超紫外輻射平板印 =掩==徵部件尺寸和探測缺陷： 571，967㈣3)號，名為‘‘紫8外日申f的美國專利請 平板印刷技術掩模中測量關鍵二=外和超紫純射 硬特敘部件尺寸及探測缺陷

20053^7〇β4〇 的儀器和方法”。 【發明内容】 以光學零差位移干涉測量學，光學相干-域反射計 (OCDR)和光學干涉測量成像為基礎且用於重疊，對準 己和關鍵尺寸（CD)度量衡的方法和儀II被揭示；它 適用於微型平板印刷應用及積體電路和光罩的製造，並 且適用於，圖案和有圖案的晶圓和光罩中的缺陷探測。 例如’度里衡也可用於高級程序控制（Apc)，晶圓感應 诅栘（WIN的測定，和光學逼近修正（Apc)的測定。 _通過光本令差位移干涉測量學，對四個不同的度i 衡’用干涉儀測量通過晶圓和光罩上圖案反射/散射⑽ 量光的光場之共輛正交。為了獲得關於重疊誤差測定， 對準標記位置測定和義財（CD)败這些特徵部令 的相對位置的資訊，和圖歸徵部件的其他性f，使月 測量的共輛正交_對帅，即分_和/或反相的。 ▲通過以自光干㈣量學絲礎的光學相干域反身 ^ =DR)，測量由探測來自曰曰曰圓上反射/散射的測量^ $考光的相干混合產生的電子干涉信號強度，作為須 =先和/或參考光絲的函數。為㈣騎—批組成圖赛 寺徵部件的位置，分析產生的強度函數。除此之外，I 才目應反射/散射光的散射角的函數—樣所要求的，測量d 輕正父的其他性質，例如微分魏正交的值，而$ =，與重疊誤差’對準標記位置和關鍵尺1 (CD)相關的圖案特徵部件性質的資訊，諸如由⑽ 19 2 〇〇5崎氣 引起的特徵部件中的不對稱現象。 缺陷琴ΐ實施例的測量光可展現圖案的特徵部件和某些 捏⑽)於使用低數值孔徑(叫戈高數值孔 的漸逝^^ 遠場性質，使用非共焦成像系統 產生相=二’和/或使用小於波長孔徑的近場性質以 長的成:;5。二量光可能包括一個或多個不同波 光，，廷些波長疋在一個或多個極化態中的红外 ，可見光，紫外光，遠紫外光，和超紫外輻射中、。 券至少一些實施例的重疊度量衡系統的高精度不要 析，這些光場是由二個重疊格柵的每個格柵的 個ιΐ夕個反射/散射產生的，諸如在先前技術中。由二 豐格柵的每個格柵的—個或多個反射/散射所產生 琢的相關分析通常是較_和冗長的。在比較中，相 呌相位資讯的分析可能涉及一個簡單的位移測定，它對 應於-個特定的相移值或—個光譜分析，諸如—個對高 精度結果的快速傅立葉轉換(FFT)。相位資訊，強度分^ 圖（=光學相干-域反射計（0CDR)中得到的），以及共 軛正交其他性質的轉化，是以一個疊代過程為基礎，使 用一個散射理論的應用和一個假定特徵性質的疊代法。 通苇，相位資矾的獲得速率，相位資訊的分析速率， 和後，至少由某些實施例得到資訊的精確度，這三個類 目的每一個超過以要求一個轉化的共軛正交的其他性質 ，基礎的相應性能。一般來說，共軛正交其他性質的獲 得速率，共軛正交其他性質的轉化速率，和後來得到^ 20 20053 87¾^ 訊的精確度，這三個類目的每一個超過基於相應反射/散 射光強性質的測量和轉化的先前技術的相應性能。同 樣’強度分佈圖的獲得速率和強度分佈圖的分析，通常 這二個相應類目的每一個超過以相應反射/散射光強性 質的測量和轉化為基礎的先前技術的相應性能。 至少一些實施例更進一步地不同於先前技術。其中 對四個不同的重疊，對準標記，關鍵尺寸（CD)和缺陷 檢測度量衡’線性位移干涉測量學的技術用於獲得關於 三維的相對位置和晶圓或光罩上圖案部分性質的資訊。 除此之外’至少一些實施例通過測量振幅和相位的其他 性質’區別它們自己和先前技術，即共輛正交的微分性 質，部分圖案反射/散射場的微分性質，以及為獲得關於 部为圖案性質的資訊而轉化測量的其他性質，諸如由 CMP引起的不對稱現象。先前技術僅測量圖案反射和/ 或散射場的強度和/或橢圓對稱性質，並且獲得關於來自 測里強度性質和/或橢圓對稱性質 的二個圖案的重疊誤 差的資訊。 至少一些實施例不同於先前技術。其中重疊度量衡 系統的高精度不要求光場的分析，這些光場是由二個重 疊格拇的每個格栅的一個或多個反射/散射產生的，諸如 在先技術中。對重疊誤差的測定，由二個重疊格柵的 每^固抬^冊的一個或多個反射/散射所產生光場的相關分 析通#疋袓雜和冗長的。在比較中，至少一些實施例的 相對相值資訊的分析可能包括一個簡單的相對位移測 21 20053877狀 定，它相應於—個相對 7Γ或-個光譜分析 二，:個特定相移值，例如2 轉換(FFT)。 #域得冑精度絲的快速傅立葉 :s=f 的函數= ^ 第二個圖案、關於：圓關於晶圓同一介面層上^

於由相應晶圓上的第二個圖案1 .X . 排位置的—排共軛正交的共同測量斤 目!考框架、或者關於平板印刷或檢查平臺肩 量衡糸統的參考框架。 至少一些實施例也是不同於先前技術，其中使用光 學相干(OCDR)可域得關於特徵部件的高 精度橫向位置資訊。 至/些貝施例也是不同於先前技術，其中關於丑 輛正交的不同_㈣訊可能如共_量被得到。/、 通常，不是消除工具感應位移(TIS)，就是很大地減 少它，因為在相對相位測量中，用於干涉儀度量衡系統 中的成像系統的光學像差的作用通常被抵償。 至少一些實施例也是不同於先前技術，其中一個被 成像的圖案可能包括單個元件或一排元件，其中元件的 數目是二個或更多。因此，在度量衡系統中所使用的圖 案尺寸有減少尺寸的面積，它具有λ數量級的線性尺寸 或更大。 22 20053 至少-些實施例也是不同於先 量下的圖案，用於檢查可能出=術，其中知瞄測 是在重疊測量，對準標記位置旦句’這些缺陷可能 測量’或其他性質的測量中引起的^關鍵尺寸（CD) 對獨立於定標的標準，用於四$ 標度的定標是可追蹤的。 不同度量衡的測量 至J/ 一些貫施例也是不同 :量衡可能使用二或四_零差檢测技術二 共輛正交陣列，或者由晶圓或光軍 :，从件 反射/或散射場的微分共輛正交的共同^和部件 量共輛正交微分_的元素，或分1刪 了對振動錄度下降和高錄的優馳4正父’產生 儀度量衡中，使用不同的極化態 :=二長’可以獲得關於特徵部件的性質或關於相 應折射率貫數和複數部分（η#σ]〇缺陷的資訊。 件幾施例的過程要求具有圖案晶圓的特徵部 =何子的—般知識。然而，通常過料要求由帶有表 2標準圖案的晶圓或光料徵部件所反射/散射場的 性4之詳細知識，例如反射/散射測量光的角分佈，或者 由測量光的反射/散射所引進的相移， 圓或光罩是滿足關於重疊誤差，對準標;位=: 寸（CD)的數值，和缺陷出現之要求。 對於以大於_尺寸（CD)度量射所錢的光學 解析度的財祕色的特徵料，使隱尺寸（CD)誤 23

差檢測中的橫向解析度分別等於缺陷的典型尺寸，以便 使相應的檢測效率最大化，以及等於特徵部件分部的尺 寸’這個尺寸在光學逼近修正這樣關鍵尺寸（cd)的精 度可能是在宅微米之下，測量表面分佈圖到〇.1奈米 (nm)量級的精確度，以及對於遠紫外測量光，被探測 的粒子缺陷的平均大小和被測量的部件（ApC)分析中 對關鍵尺寸（CD)誤差的使用是最佳的。測量分部尺寸 的大小可以具有，例如，35奈米（nm)的量級。 如半導體國際技術路標(ITRS)，2003版所提出的， 對適於 hp65nm，hp45nm，hp32nm 和 22nm 技術節 點的不同度量衡，至少一些實施例中，有效地使用紫外 線、遠紫外線和超紫外線測量光。

、曰通常，在一個方面，發明是以檢查物體表面的干涉 測里系統為特色。系統包括：一個光源裝置，它產生第 :测量光和第二測量光；—個探測器裝置，β包括一個 ，一探測器單元和一個第二探測器單元；一個干擾儀， t匕括個光源成像系統，光源成像系統把第一測量光 聚焦到第一平面上的第一斑點之上，第一平面是在物體 =内或之上，並且聚焦第二個測量光到第一平面之下的 ίϋΓ面上的第二斑點之上，以及一個物體成像系統， 第二斑點成像到第一探測器單元上，作為第一干涉 產生第—干涉信號，和把第二斑點成像到第二 ^裔單7C上，作為第二干涉光從那裏產生第二個干涉 儿物脰成像系統把來自第一斑點的第一返回測量光 24 20053877孤 與第-參考光結合以產生第-干涉光’而且結合來 二斑點的第二返回測量光和第二參考光以產生第二干沣 光’其中與物體相互作㈣第1量光產生—個第 向散射的分量和-個第-前向散射的分量；和一個處理 ，，它可被編程，通過使用第—和第二反向散射分量確 疋入射傾斜角的關於物體特徵部件的資訊，但 和第二前向散射分量的任何一個。 其他實施例具有-個或更多的下列特徵。光源 1 -個光軸，而且包括具有第—部分和第二部分料孔 陣列分光◎’第-部分可沿著光軸八 其中第-部分產生第一測量光，第：換：-分’ 量光。第一部分位於盥第一平 刀生第二測 部分位於千面共輛的平㈣，第二個 個光軸’而且包括具有第 =、、先有一 f合成器，第-部分可沿著二; 其中第一部分把第-返回測量光與第—參考第 面内。配置物體成像系統去收集:二 但不收，-和第二前向散射分量 測旦弁，A n回測1光。絲成像系統產生第-〆中二1和Μ目，體表面的人射角在Θ1#ΐίθ2之間，其 的角，細<们。干涉儀是一 位私干涉儀或一個掃描線性位移干涉儀。干涉測 25 20053S772QA〇c ==體：:::的成像系統，它至少供給源 疊對準。成像錢的—部分。特徵是物體上的重 一般來說，在另一_古 查物體表面的干涉測量率姓發明是以另―個用來檢 光源裝置，它產;;二;跡系統包括:-個 器裝置，它包括—個繁―二先和第了測1光；〜個探測 單元；和—個干擾^測器單元和—個第二探測器 系統把第一測量：聚隹二括:個源成像系統，源成像 第-個平面是4二內ir平面上的第—斑點之上’ 光到第—平面平士=且聚焦第二個測量 一個物體赤德备技千的第二斑點之上，以及 元上，作為第’、：：匕把第—斑點成像到第-探測器單 第-斑那裏產生第-干涉信號，和把 干〜“號，上述的物體成像系統把來自 弟：，點的第-返回測量光與第-參考光結合以產ί第 斤干^光，而且結合來自第二斑點的第二返回測量光和 考光域生第二干涉光，其巾絲成㈣、統使到 "體表面的第一和第二測量光具有對物體表面傾斜的 平，入射角，其中與物體相互作用的第一和第二測量光 =每一個產生相應第一和第二反向散射和前向散射的分 ，’而且其中配置物體成像系統去收集第一和第二反向 散射分量，但不收集第一和第二前向散射分量的任何一 個以分別產生弟一和第二返回測量光。 26

其他的實施例包括一個或多個下列特徵。配置物體 成像系統去收集第一和第二反向散射分量，但不收集第 =和第二前向散射分量，以產生第一和第二返回測量 光光源成像系統產生第一測量光，其相對物體表面的 入射角在Θ1和之間，其中W和02是小於9〇。的 角，且0 1<02。干涉儀是—個線性位移干涉儀或一個 描線法位移干涉儀。干涉測量系統也包括-個反射折射 ，成像系統’它至少供給光源成像系統和物體成像系統 股來說 仏杰从触士 _逛在另一個方面，發明還以另一個用來 :表面的干涉測量系統為特色。系統包括 組探測器單元；-個==—組探㈣單元和一個第二 光源成像系職第括—慨源成像系統，

第二組測量光在物體内或之上，並且聚焦 到第—喊、、丨_輯系、4,匕把弟—組斑點成像 到弟、、且奴心早疋上，作為第 ==::二組探測器單元上，作為第:二 先，上述的物體成像系統 、且卞" 回測量光與第_組參考人、# :紐闕第一組返 且結合來自第二組斑點第干涉光，而 考光以產生第二、组干斧：二返回測f光和第二組參 j /、中與物體表面相互作用的 27

20053 87?2〇41〇〇 :二第二組測量光產生相應第—組和第二組 和相縣—組和第二組的前向散射分量；和一 4处态，它可被編程，通過使用第—組和第二组 散射分量確定人射傾斜㈣關於物體 、二 是第一組和第二組前向散射分量。但不 其,實施例包括-個或更多的下觸徵。光 置1-個光軸’而且包括具有第—部分和第二部^ 光器，第一部分可沿著光軸方向置換第4 二八中弟—部分產生卜組測量光，第二個部分產 弟二組測量光。第—部分位於與第—平面共輛的 内’第二部分位於與第二平面餘的平面内。物體 系統裝置有一個光軸，而且包括具有第一部分和第二 分^針孔陣列光束合成器’第—部分可沿著光軸方二 換第一部分，其中第—部分把第—組返回的測量 一組參考光結合，第二部分把第二組返回的測量光與= 二組參考光結合。第-部分位於與第—平面共輛的^ 内，第二個部分位於與第二平面共軛的平面内。 物體上的重疊對準。 s疋 一般來說，仍然還在另一個方面，發明是以干涉 量檢查物體表面的方法為特色。方法包括：產生測量 聚焦測量光到第一平面上的第一斑點之上，第一平面b 在物體内或之上，其中測量光在第一斑點與物體表面相 互作用，產生一個反向散射分量和一個前向散射分量· 結合來自第一斑點的返回測量光與參考光產生干涉光· 28 20053 87?ί)4ιΐ〇〇 由第一斑點的干涉光產生一個干涉信號；聚焦測量光到 第二平面上的第二斑點之上，第二平面是在第一平面之 下且在物體之内或之上，其中測量光在第二斑點與物體 表面相互作用，產生一個反向散射分量和一個前向散射 分量；結合來自第二斑點的返回測量光與參考光產生干 涉光；由第二斑點的干涉光產生一個干涉信號；至少通 過使用弟一和弟一斑點的干涉信號，測定關於物體特徵 部件的入射傾斜角的資訊，其中測定包括使用來自第一 和第—斑點的後向散射分量，但是沒有前向散射分量。 其他的實施例包括一個或多個下列特徵。方法也包 括·對第一斑點，收集來自物體表面的後向散射分量， ^不疋萷向散射分量，以產生對第一斑點的返回測量 而且對第二斑點，收集來自物體表面的後向散射分 =，但不是前向散射分量，以產生對第二斑點的返回測 s光。 不同的發明實施例具有一個或多個下列優點： 妓•通過特徵部件反射/散射場的共軛正交和微分 ς =交的·，增加了關於有圖案晶圓和光罩特徵 部件性質的資訊； 通過使用干涉儀技術去測量共軛正交和微分共 輕正增加了被測量的信噪比； =在被测量的重疊誤差，對準標記位置，關鍵尺 、鲁以），和其他性質中，減少了系統誤差； Φ在破测量的重疊誤差，對準標記位置，關鍵尺 29

20053 8^Md〇c 其他性質中，減少了_縣； =正#微分聽正交的共同測量； 是對每交陣列的共同測量，它 φ減）了重疊誤差 (CDs)，缺陷和其他===置，關鍵尺寸 纛在重聶#蓋 貝的測虿對展動的靈敏度’· 宜决差，對準標記位置，關鍵 和其他性質的測量和缺陷檢測中的高處理能Γ ㈣峨統分辨空 量；•依賴微分共輛正交的反射/散射角的共同角測 曰•共1¾正交對測量光極化態的相關性的共同測 量； •使用了測量光的垂直或非傾斜角的人射和非垂 直或傾斜角的入射； φ使用了紅外線，可見光，紫外線，遠紫外線和 超紫外線測量光； 籲在對準標記位置，重疊誤差，關鍵尺寸（CD) 誤差，和其他性質的測量中，選擇使用一個圖案的小 位置尺寸，即位置尺寸可能具有λ級的線性尺寸或更 大； ♦在高級程序控制（APC)中，能使用對準標記 决差’重豐誤差，關鍵尺寸（CD )誤差，和其他性質 20053 8/Z〇i4〇c 的誤差； ♦在光學逼近修正（OPC)分析中，能使用測量 的關鍵尺寸（CD)誤差； 籲在過程中的晶圓曝光迴圈期間，能測量重疊誤 差，它對平版印刷機的生產量有極小的影響； ♦在過程中的晶圓曝光迴圈期間，使用對準標記 位置監測晶圓的穩定性； _在相對平臺度量衡系統對準晶圓中，使用對準 標記度量衡系統作為一個轴外對準標記探測器； 鲁在使晶圓/晶圓爽糸統相對平面印刷機平堂或 相對一個平臺度量衡系統，對準雙平臺平面印刷機的 曝光位置中，使用對準標記度量衡系統； _能夠測量有圖案晶圓的特徵部件的關鍵尺寸 (CD)； *能夠探測有圖案或無圖案晶圓或者光罩内或之 上的小於波長的缺陷； 籲能在反射和傳輸兩種模式中操作度量衡系統； 籲重疊誤差的精度，對準標記位置測量的精度， 和關鍵尺寸（CD)測量的精度可能是在毫微米以下； •重疊，對準標記，關鍵尺寸（CD)度量衡系統， 和缺陷度量衡系統是非接觸型的； 鲁能使重疊誤差，對準標記的位置，關鍵尺寸 (CDs)，和其他性質的測量具有一個大的工作距離； 以及 31 •在對準，重疊和關鍵尺寸（CD)度量衡中，使 用光學相干-域反射計（OCDR)的技術。 【實施方式】 在本發明的一組實施例中，為了測量重疊中的誤 差，對準標記的位置，關鍵尺寸（CD)中的誤差，或別 的性質中的誤差，用位移干涉儀度量衡系統掃瞄晶圓或 光罩被選擇的部分。缺陷的出現可能引進由位移干涉儀 度量衡系統所產生的測量誤差，其中，例如，缺陷可能 是以有關表面分佈圖中的誤差和/或顆粒誤差的形式出 現。在測定重疊誤差，對準標記的位置，關鍵尺寸（CD) 的誤差，或別的性質的誤差中所使用的測量被得到以 後，為了確定是否有缺陷出現，其影響必須被解釋，在 最終用途應用中，可以使用一個干涉儀顯微系統，例如 微分干涉儀顯微系統。位移干涉儀度量衡系統掃描結果 的靈敏度和為確定誤差形式的後續測量彼此是不同的。 因而，如果要求，位移干涉儀度量衡系統的掃描結果和 後續的測量可能被轉換，而且可以確定每個誤差形式的 特性。微分干涉儀顯微系統可能包括干涉儀共焦顯微系 統或干涉儀非共焦顯微系統。 在本發明第二組實施例中，有二個完全獨立的對晶 圓或光罩選擇部分的掃描。例如，對晶圓或光罩選擇部 分的第一次掃描是使用微分干涉儀顯微系統檢測缺陷， 例如，有關表面分佈圖誤差和/或顆粒誤差形式中的缺 陷。為了重疊誤差，對準標記的位置，關鍵尺寸（CD) 32 20053 87^Q4i〇c

誤差，或別的性質誤差的相關測量，跟隨第一" 利用位移干涉儀度量衡祕對晶圓或鮮部分的第Z 掃描。以與第—組實施例相同的方式，處理二次^ 結果。 J 為了完成晶圓或光罩選擇部分的檢查，第二組實施 例的裝置通常要求一個較長的時間，這就伴隨著生 的減少。然而，當在高級程序控制（APC)中使用重疊 5吳差檢查，准標圮位置檢查，關鍵尺寸（CD)誤差檢查， 攀 ㈣的性質誤差檢查，以及缺陷檢查時，第二組實施例 可能提供較好的總生產量。 首先將會描述干涉儀共焦顯微系統裝置，隨即將會 描述干涉儀非共焦顯微系統裝置。 在四個干涉儀度量衡系統裝置和光學相干_域反射 計（OCDR)系統裝置中，在測量光產生中，晶圓，光罩 或基底成像中，和/或參考光產生中，可以使用一個成像 系統。可以在共焦結構或非共焦結構中使用成像系統。 • 首先給出成像系統點擴展函數的一般描述，當產生 近場探測光和探測近場返回測量光時，為了使含有測量 物體特徵的斑點或位置或包括所使用的小於波長的孔徑 成像，在四個干涉儀度量衡系統裝置和光學相干-域反射 计（OCDR)系統裝置中，使用成像系統的點擴展函數。 點擴展函動 33 20053 8772()^00 點擴展函數通常被設計以便干涉儀度量衡系統裝置 產生被測i共輛正父的相對位相，它相對於成像系統像 平面中的探測器元件的小位移是堅固的。像包括測量物 體上一排斑點處部件反射/散射的測量光場。每一個斑點 由一排一個或多個小於波長的元件組成。圖5中，包括 單透鏡元件620的單元編號610表示的成像系統代表線 性位移干涉儀度量衡系統的成像系統。並且圖5中概略

地顯示單一元件的位置，例如porro型棱鏡元件，或測量 物體510。對應於物空間的源點(XG，yG，Z())的像平面 點户（x，y)的複振幅[/「尸)由下式給出： ίί 啦η (1) U{P)^Ceik^^) Γ Γ 其中C是一個常數，f和π是光瞳〇點的χ，y座

標，Z〇是點pG在z方向離平面的位置，r —是從這個平 面測量的，k=2 7Γ /又是對自由空間波長又的自由空間波 數，〆和s ^在圖5中被定義，以及 ”矿V， (2) (見Born和Wolff的“光學的原理” ，Pergamon 出 版）。量P和g也被寫成： P = / - /〇， (3) 分=m —所〇， 其中， 34 20053 8?Zi()4d〇c /〇=—今，/=三， ;s, ⑷ 所 0 =—今，^ζ· r s， 由單一性能的元件組成的一個斑點，或由一排元件 形成的且在重疊，對準標記，關鍵尺寸（CD)度量衡系 統中使用的格柵特性通常構成了關於元件長度和間隔的 咼特徵比。通過指定成像系統光瞳的橫斷面為矩形和選 擇矩形的長寬比而有效地使用這個性質，矩形橫斷面是

用元件邊界排成一行的矩形邊界，而選擇矩形長寬比以 使線性位移干涉儀度量衡系統的性能最佳化。 矩形橫斷面光曈的使用能夠消除座標為（fW ) 的元件反射/散射場的被測量共軛正交性質的影響。因 而’在線性位移干涉儀度量衡系統中，優化一個成像系 統的a又计疋間單的，並且能夠獲得一個較好性能的信噪 比0 由元件反射/散射的測量光產生的測量光成分通常 包括二個分量，一個後向散射分量和一個前向散射分 i。用干涉儀測量後向散射分量的共輛正交，因此，共 軛正交的相位包括X、y、z方向的一個或多個元件行列 位置的資訊。 可以使用二個方法測量產生的後向散射分量。一個 方法是限制方程（1)中的f值範圍以消除前向反射/散射 成分，並且限制對被測量的共軛正交的貢獻，盆中共輛 ?是對含有多於-個陣列元件的單個^級J者在 單個兀件組成一排的情況下，避免不期望的貢獻產生， 35 200538/7204 它是對在分開很大的元件之間多重反射的反射/散射分 量的貢獻。 另一個方法是，在被測量的共軛正交中，不消除前 向反射/散射分量的貢獻，而是限制方程（丨）中f值的範 圍’為了限制對被測量的共軛正交的貢獻，其中共軛正 交是對含有多於一個陣列元件的單個繞射級，或者在單 個元件組成一排的情況下，避免不期望的貢獻產生，它 是對在分開很大的元件之間多重反射的反射/散射分量 的貝獻。在另一個方法中，通過使用相位敏感檢測形式， 分離前向/散射的分量和後向散射分量的貢獻，如在普遍 擁有的美國專利申請第10/816 Π2(ΖΙ-51)號中描述的， 其中兩個名為“干涉測量學中物體前向散射/反射和後 向散射光場的測量之儀器和方法”，而且兩個都是亨利 A·伊爾的。其臨時和非臨時的專利申請内容均併入本案 供參考。 在線性位移干涉儀度量衡系統的像平面中，後續的 一般性質的描述將被限制於第一方法，其中限制g值範 圍即是$2> f 而且選擇|：2和$ 1以限制對被 測量的共軛正交的貢獻，其中共軛正交是對含有多於一 個陣列元件的單個繞射級，或者在單個元件組成一排的 情況下’避免不期望的貢獻產生，它是對在分開很大的 凡件之間多重反射的反射/散射分量的貢獻。 在由多於一個元件組成的陣列元件情況下，即被成 像斑點的典型尺寸大於陣列的間，繞射的反射/散射光 36 20053 Sz^Ofddoc 將會優先地在-組特定的肖被繞射。對於—個給定波長 又的測量光，-組特定的角由光栅方程給出，通過斑點 反射/散射S ’基底的㈣頻率成分在這組特定肖使光繞 射0 (5) Λ [sin Θ/ — sin θ^) ] = /«λ m 其中是人射角和繞射角，如圖6所示， 是繞射級，Λ是間隔絲本空間波長成分。賴，由方 程(5) ’對-個給定的級長，域得最小的八， ΓΛ， ⑹ ’〜. (7) ΔΘ = ~sec0 在-個特定的繞射級中，由元件陣舰射的光 度Δ Θ將會由反射/散射光的自相關長度，確定 元件陣列的線性尺寸，如乂 相應

D ⑻ 在廷種情況’由θ〇和^ θ分別確定（& 和（f 2— P 1)的數值。 2 歷ίίΐ —元件組成的元件_情況，將會通過特η =牆相對於各自特徵料寬度的高度和考慮& 件表面的四個反射產生的分量振幅來確定-個 值(見圖4b)。對於高度11和寬度W(見圖4b)，相應的^ 2，lim限值由下/列關係給出。 ％的芒 奈米（nmw〇的實例，相應的 akhV (9) 20053 8?72〇Αι〇ς 和 arctan 71.6 degrees . (11) 度的值相當於數值孔徑（na)=〇·95，它 疋與成像糸統設計相容的。 u Μ的疋/主恩，相對大的arctan(&，lim/y)值，可能在 正被成像的特徵部件處相應於^方向，獲得-個有意義 的空間解析度。 根據光曈的矩形孔計算方程(1)的U(p)，並且用一個 冪級數分別表示被積函數。計算值的主項是： U (P) = ^a^Ce

Hr，+s，yik sincA：a g^sinc〜” 一免 2、2 (ρξ〇 )~^〇2 +ri〇2 )^-/2(^αξαξ) ~2~ v y -k +/ ~2 、 y βαξ2、 ~kti： 2 ,2(^Χηαη)/ΐ(¥ξ)Λ (〜η) + · /ΐ(^αξαξ) + ^ -γ- /ΐ(^αηαη) (12) 其中， B-i〇_ Ρ 一〆 2， ,_(ξ2+ξΐ) so = ，η〇 =， αξ=ρ-ξ〇β，απη〇β， αξ 2 ik^)，an=Kl^l) η 2 38 (13) (14) 20053 8^QAi〇c 和 f\ {kaa) - sine Α：αα - 2丄㈣2 . cos Α:αα~ sine Α：αα (Α：αα) 2 (15) /2 (Α：αα) = sine kaa + 4 [cos kaa - 3f[ (Α:αα)] + ··.

在本發明特有實施例的上下文中，描述了測量光和 參考光的性質。然而，這裏它至少是適合於描述本發明 一些貫施例的一般性質，它是通過線性位移干涉儀度量 衡系統中使用的參考光設計獲得的。一般性質是產生具 有這樣性質的參考光，在參考光和反射/散射的測量光之 ^的電子干涉信號數值中，對應於干涉交又項的共軛正 ^的，位φ不依賴χ或y，其中參考光和反射/散射的測 里光疋來自一給定的p〇rr〇型棱鏡元件或來自線性位移 干涉$度量衡系統混合輸出光檢測產生的特徵部件。 此夠使用方程（12)表示的成像系統的點擴展函數得 f’依賴干涉儀成像系統成像斑關相位Φ的像平面。對 :二„ 12的孔62小於或者等於成像系統100的解 =2的數量級，正如像平面依賴方程(12)所給‘ 的貢獻CD it光相位的貢獻，像平面對相位①依賴 個好的近似值。結果表示為： ， I S·」+ ΜΧδ1ηθξ+>^ιηθη) (16) 其中（πίηθξ+#ηθη)項對應參考光的相位 Θ桃分別是參考光在像平面的入射角。關於獻方二 39 20053 8^S(Q4〇c 將會除去_於相位Φ的x#ay，當設計參 考先的相位項+ 為 二 n : k sin θξ (17) διηθη==7·· (18) γ欠杜時方程(17)和(18)代表—個至少滿足—些實施例的 ，件’因此…般性f就是那些實施 =設定其他實施例以使不實行-般性質：支；； 本發明的範圍和精神。 又名迷月 相位^重要的特徵’因為在共輛正交中所表示的 射性質和ρ。™型棱鏡树或特徵部件 透明·m個、、、。果陳述疋―個被測量的開放的或 孔位Ϊίίΐ 位置的精確度不受相應探測器的針 響。移或相應測量聽正交所使㈣探測器圖元的影 式包:以=^的,圓上的斑點可能以格柵的形 進_牛卜、二或二個或更多圖案元件的陣列。對 分別測量共㈣的過程 =:個形=:為 在含有單圖案特徵部件的賴中，重疊，對準標記 200538^01 位置，或關鍵尺寸（CD)誤差中的誤差測量是部分地以 線性位移干涉儀測量為基礎的，其中測量和/或參考物體 包括Porro型棱鏡元件，如在普遍擁有的美國臨時專利申 請第 60 /568，774(ZI_60)號，第 60 /569，807(ZI_61)號， 第60 /573，196(ZI-63)號和相應的2005年5月6曰申請 的美國專利申請(T.B.D·) (ZI-63)中所描述的，其中所有的 四個名為“紫外，遠紫外和超紫外輻射平版印刷光罩中 特徵部件的關鍵尺寸測量和缺陷檢測之儀器和方法”， 並且母個都是亨利A·伊爾的。四個被引用的申請的每一 個内谷均併入本案以供參考。在可能是連接的或空間分 開的光罩或晶圓中，由一個開放的或透明的特徵部件的 兩個部分反射表面形成P〇rro型棱鏡元件或一個測量和/ 或參考物體。Porro型棱鏡元件的兩個部分反射表面標 稱是彼此正交的，但是可能在一個給定的末端使用應用 中，是成某個角度，例如60度或80度，這沒有違背本 發明的範圍和精神。 • 含有P〇rr〇型棱鏡元件的測量和/或參考物體的一個 實例，如圖4a中單元510所示意。單元51〇包括二個表 面，一個部分反射的水準表面520形成二個反射表面^ …以及光罩53G中，-個特徵部件的部分反射的標稱 垂直表面之一形成二個反射表面的第二個。特徵部件包 括表面元件520，530，和540。 個反射基底520中雜質粒子的缺陷，除了由一個 表面520分佈圖中的誤差和/或與表面53〇和54〇相關的 41

2005387^04· ?丨進的誤差外，將會在測量物體 置中引進一個誤差。這樣在形成Porro型棱鏡元 =特徵部件各自表面的相對位置中，被探測的誤差可 =疋由於—個或兩個相應特徵料表_物理位置 决差和/或疋由於缺陷的出現，例如，在特徵部件内， 二個粒子或表面高度分佈财的誤差。因此，有必要檢 查，有不同診斷裝置的特徵部件，為了隔離關鍵尺寸 、、中的决差對線性位移測量的貢獻，即如果在一開 的或透明的特徵料的邊界卿細p咖型棱鏡元 ^測量物體的錢位置t，有誤差被探剩，可能要 求-個檢測去消除缺陷存在於水準表面分佈圖中或以粒 子的形式存在於特徵部件内部的可能性，即可能正在部 分地或全部地產生被探測到的誤差。 Μ、不同的#峡置包括_個優先㈣在暗場模式中的 )刀干"儀’、焦顯ϋ系統和/或-個干涉儀非共焦顯微 系統。除此之外，微分干涉儀顯微祕還可能被用於探 ^任何-個光罩反射表面的缺陷，即，在光罩製造中， 抓測反射基底’減震器表面，移相層表面，和/或吸收器 表面的不同點。 §使用線性位移干涉儀度量衡祕時，通過比較由 開放的或透明的特徵部件的水準㈣絲面形成的相應 Porro型棱鏡兀件的相應位置，測量相應於開放的或透明 Ϊ特徵部件的二個相對牆之間間距的關鍵尺寸（CD)。 这樣關鍵尺寸（CD)的測量是—個微分技術。因而，測 42 200538鄭·doc (CD)的數值是獨立於形成開放的或透明的 特被。卩件表面的介質折射係數。 特徵的或透明的 件的相廡相要士直表成的相應0rro型棱鏡元 、由 μ ，使用線性位移干涉儀度量衡系統，測量 輪部件平行陣列的間距’它相應二個鄰近的開 是二:微2:谜部件對應牆的間隔。這樣間隔的測量 :同==η#開放的或透明的特徵部件是 開放上 平哀是以參考或標準平行陣列和/或使用 賴基礎的。間隔測量的精確度將部分依 、二里的或已知的職的或透_特徵部件水準反射 表面陣列的表面分佈_精確度。分佈圖是能測量的。 jl/t件I案··袼相Mg?廡 =使用方程(12)表示的斑點成像系統的點擴展函 數寺出被喊的共缺交或.縣 =變換的依賴性，它是通過正在由干涉儀成;= 成像的斑㈣變換的。包括傳輸測量光到斑點的成像系 統的效果和滿足方程(17)和(18)表達的條件，針孔^列η 的的相位〇"能被表示到一個好的近似值，它是小 於或專於成像系統1GG解析度大小的數量級，如 43 (19) 20053哪.doc φ = -k [χ〇 (ξ〇 + ξ〇) + (η〇 + η〇)) + ^(ξ〇2 +ξ()2 +η〇2 +η()2) j kz〇 (αξ2+αη + arctan + arctan

6 sine Α:αξαξ sine Α：αη ® 其中分別由θβπθο確定f 〇和€，由測量光的輸入 光傳輸系統的數值孔徑設定k，以及用反射/散射測量光 產生一個斑點像的成像系統的數值孔徑來確定4。 靈敏度：Φπ中的位移Xn 由方程(19)獲得x0的靈敏度值，其結果： ί叫 ίφ Λ 、2π夕

Xq — 一 λ

(20)

其中 (21) (22)。 格柵間隔Λ對波長λ的比是 Λ 〆 —=--h …. λ ξ〇+ξ〇 因此例如，對一個；1=200奈米（11111)和八=100奈 米（nm)的6毫孤度的精度，對斑點中格柵的部分，相 位①⑺的測量會產生一個0.1奈米（nm)模數Λ的相對位 置精確度。Λ的多餘位移是相位多餘2ττ的結果。 44 200538m〇 格柵間 200538m〇 化 測量斑點中格栅部分的平岣間隔 ，其變化將在〇)m中產生2;r相/。 Λ隨著位移Χ()的變 :格柵型

先掃描相應於對準標記晶圓的各自部分和記 對ί置1=乍為〇1°的一個函數’確定對準標記的相 配置。對if 個不同對準標記度量衡系統 =同配置’ 的數錢分別相等的，但分別具 旦相^的付號。通過平版印職的平臺度量衡系統，測 =x〇 #位移’為此關於對準標記位置的資訊正在被確

=。在此假定’平版印刷平臺度量衡系統的精確度的性 :匹配為滿足平版印刷機/特有過程的重疊預算的精禮 度所要求的精確度。 、如果斑點包括單散射元件，獲得對準標記的位置作 為x0的一個測量值的平均值，如果斑點包括格栅的一個 部分，獲，對準標記的位置作為XG模數人的平均值。在 斑點包括單散射元件的情況下，通過使用—對定標晶圓 上的Ρ〇ΠΌ型棱鏡元件，標定偏移誤差，二個p〇rr〇型棱 鏡元件的間距是大於斑點的尺寸，而且由一個獨立過程 45 20053§7氣 測里其間距。獨立過程是以，例如，掃描原子力顯微鏡 (AFM)的測量為基礎的。 通過***一個或多個附加的格栅，消除多餘的Λ， 其中附加格栅_的相對值形成—個幾何級數 ，例如1 ’ 2，4，8，…，而且確定附加的每個格柵的位置比相應的 間隔值。二個座標系統軸的每-個要求的附加格柵的數 目（Ν-1)將由斑點的線性尺寸對八的比確定。因此，根 據方程(21)中表示的域。 對一個或多個格栅，同時獲得相應的 x〇值和相應的 值的測量’因此’要求消除多餘間距的附加測量不影 響各自平版印刷機的生產量。 對準標記和附加格柵要求的面積大約是^ (#λ)“/λ)3ν3，依賴於斑點的線性尺寸，其中下標X和y 指的是座標系統軸。對於λ = 2⑻奈米（nm)和"痛實例， 對準標記和附祕栅所要求的_大約是_平方微米 (/m) 2 〇

描相應二個格栅的晶圓的相應部分和記錄x〇 中的工㈣隔’它對^Φιη模數2π的改變， -加工層上二個格栅的相對位置。二個格柵的相置 相應於X。模數人中測量的空間間隔。當在― 衡系統中’使用被測量的間隔模數Λ時’多餘間=常 46 dz〇

(23) + α；: 20053 不壬：一：問題。然而如果期望消除多餘間隔，可以按 照本案題為“對準標記的位置:格柵型，，_;;中= 方式’使用-個附加格柵的陣列消 所 遇到的多餘間隔。 了托—疋中所 如果晶圓表_分侧从平的，將會在々模數 ^有敏一产Γ數則量的空間間隔引進的誤差。由方程㈣獲 付莖敏度函數孙w/&Q，其結果： 又

^iiS k K2+V) 681ηο^αξαξ5ίηοΑ：αηαη r，2 )+ti 是Z〇=0的值。通過使用在暗場模式中優先操 分干涉儀共焦的和/或干涉儀非共焦的顯微系統，测旦二 個格栅處晶圓表面高度的差別。例如，在本案題為 分干涉儀顯微系統”一節中描述的微分干涉儀顯微^ 統。除此之外，微分干涉儀顯微系統可被用於探测二 位置任何一個中的缺陷。 在方程(2 3 )所給的高度和靈敏度函數孙⑺中，利用 測量的差別計算對xG中的空間間隔需要進行的修正，以 獲得二個格柵間隔的修正值。 在重疊和高級程序控制（APC)中進一步使用的關 鍵尺寸（CD)度量衡系統中，使用相對位置的結果。在 光學逼近修正（APC)中，使用關鍵尺寸（CD)测量的 位置

20053877iMd〇c 理層的非重疊格編曰银 如圖1 i张~ , 厅不，由掃描對應二個格柵晶圓的相應部分 声理^ 66 %的Γ間間隔獲得的測量，確定位於晶圓不同 :衡二的重疊格栅的相對位置，對二個不同的相應度 改鐵，。、斜t酉ί置-，X〇中的空間間隔對應〇111中模數2冗的 置二Θ 、又里衡系統的干涉儀成像系統二個不同的配 傳,的大小分別是相等的，但分別具有相反的 銘ι/'版印刷機的平臺度量衡系統測量X〇中的位 f，，為此關於卿標記㈣的資訊正在被確定。在此假 平版P刷平臺度量衡系統的精確度的性能匹配為滿 ^版P刷機/特有過程的重疊預算的精確度所要求的 精確度。 多閱圖li’ —個格栅72〇和722位於處理層71〇中， 而且在處理層712中，格柵726橫向於格柵72〇和722 之間。 利用針孔陣列12的不同針孔分別獲得的測量 值三其中干涉儀成像系統使内部處理層上的格柵成像， 補償成像部分的像差，其像差是由晶圓表面内部的目標 空間引進的。利用亨利Α·伊爾的普遍擁有的美國專利 ，第10/77卜785(ΖΙ-44)號，名為“共焦和干涉儀共焦顯 微法中，補償基底-介質介面折射係數不匹配的效果，，所 描述的技術進行補償。非臨時專利申請的内容均併入本 48 200538704 17020pif.doc 案供參考。 $在一個重疊度量衡系統中，使用被測量的間隔模 數’多餘間隔通t不呈現—蝴題。然而如果期望 消除多餘間隔，可以按照本案題為“對準標記的位置： =栅型節中描述的方式，使用—個附加格拇的陣列 消除對準標記測定中所遇到的多餘間隔。

個斑點包括單散射元件，獲得兩個格柵的相 ^ ί °的二個測量值的平均值，如果每個斑點包 數Λ :平2部分，獲得兩娜㈣相對位置作為知模 的备斤Γ 斑點成像的影響，在晶圓二次掃描中 個偏移誤差。然而，在計算-的 對準標記的位置：袼柵型” 门正麥茶喊為

偏移誤差相互抵銷的程f在:=述的過程，檢查 裎可能是[個_電子例如，獨立過 通過使用-個處理，為基礎的。 ;理層上格柵的奇數，能夠的獲：:數= ，二個處理層上的袼 w的偏移决差抵 如果二個相應晶圓表面：:亡，的’如圖11所示。 不是平的，那麼在㈣二^^或兩烟分佈圖都 量值的平均值中，將會有一用於確疋二個格栅間距的測 暗場模式巾優先鱗°通過利用在 卞/y儀共焦的和/或干涉儀 49 200538m〇〇 非共焦的顯微系統，測量二個格栅處晶圓的二個表面高 度的差別。被分干涉儀顯微糸統是如本案題為“微分干 涉儀顯被系統一卽所描述。除此之外，微分干涉儀顯 微系統可能被用於探測二個位置的任何一個的缺陷。 為了獲得二個格栅間隔的修正值，利用方程(23)所給 的高度和靈敏度函數孙“&〇中的測量差別計算用於確定 兩個格柵間隔的X〇兩個測量值的平均值所需要進行的修 正。 I 在重疊和高級程序控制（APC)中進一步使用的關 鍵尺寸（CD)度量衡系統中，使用相對位置的結果。在 光學逼近修正（APC)中，使用關鍵尺寸（CD)測量的 結果。 . 隹於晶圓一個不同處理層的重疊格柵的相對位罟 如圖lj所示，通過測量共輛正交的其他性質，確定 | 重疊格柵的相對位置，例如，微分共軛正交值，分別作 為反射/散射光的散射角函數，而且轉換測量的量以獲得 關於重疊格栅相對位置的資訊。參閱圖U，二個重疊格 栅740和742分別位於處理層73〇和732中。轉化過程 是以嚴格的散射處理為基礎，而且反復計算重疊格柵的 假想性質直到計异的共輛正交的其他性質匹配測量的共 軛正交的其他性質到一個必要的水準。 散射的嚴格處理包括二個疊加格柵的每一個產生的 20053 S304〇c 一個或多個反射/散射光場的影響。 在高級程序控制（APC)中進一步使用的重疊度量 衡糸統中’使用相對位置的結果。在光學逼近修正（Ape ) 中，使用關鍵尺寸（CD)測量的結果。 ΑΆΑΜ位移（wis)的測定 通過測疋相移或由散射的嚴格處理為基礎的微分共 軛正交性質的分析，和有圖案晶圓上圖案特徵的假定性 質的疊代來確定晶圓感應位移(WIS)的影響。 、當在二個過程之間有一個選擇的時候，以相位測量 為基礎的過程是優先過程。通常以相位測量為基礎的過 程通常是較精確的，對假定的圖案性質較不敏感，不要 求擴充的轉化分析，且導致高的生產量。 當測量中的圖案被蝕刻成含有二層或多層疊加時， 以相位測量為基礎的過程通常有一個選擇，而且不同層 的反射性質對測罝光的S和p極化態是不同的。 使用測量光的s和p極化態測量格柵的部分間隔 八’圖案特徵的關鍵尺寸（CD)，或者二個不同格麵間 、]距通過更改多層疊加的頂層或多層，在相應的圖 案中曰曰圓感應位移（WIS)的影響會引入一個不對稱。 因此’不對稱現象將會在格栅的部分間隔，圖案特徵的 關鍵尺寸（CD)，或由測量光的p極化態測量的二 個不同格栅間的間距中引進—個差別。由考慮各層相對 51

20053 8?(Q4〇c 於測1光極化態的不同反射率的被測量的差別，確定關 於曰曰圓感應位移（WIS)影響的資訊。當晶圓感應位移 (WIS)的影響只限於單個頂層時，能獲得關於晶圓感 應位移（WIS)影響的最準確資訊。 在下面不同實施例的描述中，不同實施例的許多元 件執行函數的制，且在實關不_各自圖中用相同 的數字表示。 在重疊和高級程序控制（APC)中進一步使用的關 鍵尺寸（CD)度量衡系統中，使用晶圓感應位移（WIS) =測量結果。在光學逼近修正（APC)中，使用關鍵尺 寸（CD)測量的結果。 參閱圖la ’ -個示意的干涉儀系統包括：一個干涉 儀10，一個光源18，一個光束調製器22，探測器7〇， 一^電子處理器和控制器8〇和—個測量物體6〇β光源 =疋-個脈衝的或帶糾的絲，它產生由—個或多個 頻^量組成的輸人光2G。光束2G是人射在光-調製器 2= ’且出來的光作為包括單極化分量或二個正交極化 勿里的輸入光24。每一個極化分|自 健八曰^ 化刀里包括—個或多個不同 =刀1。輸人光24的解分量_量光分量在空間中 具有相同的時間視窗函數，而且相應的參 ::以中是同延的，且具有相同的時間視窗函 二 > ]篁先:刀置和參考光分量在空間中可能是同廣衍的 (coextensive)或者不是同廣衍的。 對輸入光24的每一個頻率分量，可能由光源18的 52 20053 8^W4〇c 一組光在光-調製器22或在干涉儀1〇中，產生夂 測量光。在光-調製器22或者干涉儀1〇中產生的測量= 30A是入射在測量物體6〇上。肖量光_是_個返_ 是^1物體6〇反射和/散射或傳輸_量 先3〇A的-部/刀產生。返回的測量光地在干涉儀忉 中與參考光結合形成輪出光34。 用量子探測方法’由探· 7G探測輸出光別， 個電子干涉錢，作為信 4 72被傳輸和被用於零差檢測方法。探測器％可能包 =八:二^::二選擇光束34的參考光和返回的測量 先刀1的正*極化悲以形成一個混合光。作為選擇，干 涉，1。可以包括-個分析儀，以便選擇參考光和返回的 測篁光分量的正常極化態使光束3 4是—個混合光。 實際上’用二個不同的技術，在輸出光34的光 和測量光分量之間引進已知的相移。在第_個技術中， 對輸出光34每個頻率分量，在相應參考光和弁 之間引進相移’作為干涉儀10中參考光和測量光之 間的非零絲差的結果，以及對於由來自電子處理 控制器80的信號74和92分別控制光_調製器22和^光 2而產生的輸人光24的頻率分量，弓丨進相應的頻移。 固技術中’對於由來自電子處理器和控制器8〇的 =74和92分別控制光-調製器22和/或光源18而產生 的輸入光24的每個頻率分量’在參考光和測量光分量之 間引進相移。 53 20053 8靠。c 有不同配置的光源18和光-調製器22的方式以滿足 本發明不同實施例的輸入光的要求。用於第一或第二個 技術中的光-調製器的例子包括二個頻率產生器和相移 型光-調製器的組合，諸如2004年1月27日申請的普遍 擁有的美國專利申請第10 /765,369(ZI-47)號，題為‘‘干 涉測量學中物體反射/散射光場的共軛正交的共同測量 之儀器和方法，，所描述的那樣。用於第一或第二個技二 中其他的光-調製器的例子包括多重頻率產生器和相移T 型光-調製器的組合，例如2004年4月1日申請的普遍 擁有的美國專利申請，系列號為1〇/816，18〇，題為干 涉測量學中物體散射/反射正交極化光場的共同測量之 儀器和方法”中所描述。二個美國專利申請都是亨利Α 伊爾的，而且它們的目錄併入本案供參考。 · 繼續描述配置光源18和光-調製器22的不同方式以 滿足本發明不同實施例的輸入光的要求，光源18可取地 將包括一個脈衝光源。有許多不同的產生脈衝光源方式 丨 [見Silfvast的“雷射”第11章，光學手冊，i， 1995(McGraw-Hm，紐約)]。光源18的每個脈衝可能包 括單一脈衝或一串脈衝，諸如模式鎖定的q_開關的鈥·· 在乙銘石權石（Nd : YAG)雷射器產生的脈衝。這裏引用 的單一脈衝串如一個脈衝和一個脈衝以及一個脈衝串在 此交替地使用。 本發明某個實施例中，由技術配置光源18以產生二 個或多個頻率，諸如 Β·Ρ· Stoicheff，J.R.Banic，RHerman， 54 200538704 17020pif.doc W.Jamroz r上丄aKocque，和K.hLLipson的評論文章， 發表於T.J· Mcllrath和R.R· Freeman編輯的超紫外線光 譜學雷射技術，（美國物理學會)第19頁（1982)，題為“高 解析度遠紫外線和超紫外線光譜學的可調的相干光 源’’，以及其中參考文獻所描述的内容。例如，技術包 括第二和第三諧波產生和參量產生，諸如 A.Mooradi編輯的雷射光譜學I(Plenum出版社，紐約）第 59 頁 ’（1974)中，S.E.Harris，J.RY〇ung，A H Kung， D.M.Bloom，和G.C.Bjorklund的題為“紫外和真空紫外 輻射的產生”，以及應用物理學通訊，第25期，第6兄 頁（1974)=，A.H.Kung的題為“可調的微微秒遠紫外輻 射的產生所描述的内容。被引用的三篇文章的内容併 入本案供參考。 一在光-凋製器22中，由分光器結合來自光源18含有 個頻率分1的輸出光，以形成同廣衍的測量光 八二光’如至少某些實施例所要求的，它們或是空間 是同廣衍的。例如，通過到參量產生器的輸入 在細中引進某些實施例中要求的不 ==移’而且可能由光_機型的相移器，例如棱鏡 鏡和電細製型㈣電傳純，麟參考光相對 光凋製裔22中的測量光的相移。 =lb所不的—個實施例，它是光_調製器u „對測量光的相移中所使用的光-機型 2 和二個頻率產生ϋ。光源包括二個操作在空間接近^ 55 200538〇7(〇4 同頻率的雷射源1016和1018;非極化光的分光器1030, 1036，1040，和1046 ;回射器1032和1042 ;以及平面 鏡1034，1038，1044，和1048。分別依照來自電子處理 器和控制器80的信號1054和1056,分別由傳動器1050 和1052控制回射器1〇32和1042的位置。由雷射器1016 和1018分別產生的光束1〇2〇和1〇22分別入射在非極化 光的分光器1030和1040上。光束1020和1022是相對 圖lb的平面為45°角的平面内的極化光。 光束1020的第一部分被分光器1〇3〇傳輸且被鏡 1034和分光器1〇36反射，作為參考光1〇24的第一分量， 而且光束1020的第二部分被分光器1〇3〇,平面鏡1〇38 , 回射器1032，平面鏡1044和分光器1〇46反射，作為測 量光1026的第一分量。光束1〇22的第一部分被分光器 1040和分光器1036傳輸，作為參考光1〇24的第二分量， 而且光1022的第二部分被分光器1〇4〇，平面鏡1〇48， 回射裔1042反射且被分光器1〇46傳輸，作為測量光1〇26 的第二分量。 第二組測量光和參考光也被分別產生作為光束1〇62 和/1060，它們可作為測量和參考的輸入光而被用於干涉 儀系統中，這個干涉儀系統是不同於光束1〇26和1〇24 分別是輸人_量光和參考柄干涉齡統。光束腳 的第二部分被分光器1030傳輸且被平面鏡1〇34反射， 以及被分光器1036傳輸，作為參考光1〇6〇的第一分量， 而光1020的第四部分被分光器麵，平面鏡刪，回 56 20053^〇4〇〇 射器1032和平面鏡1044反射，且被分光器1046傳輸， 作為測量光1062的第一分量。光束1022的第三部分被 分光器1040傳輸且被分光器1〇36反射，作為參考光1060 的第二分量，光束1022的第四部分被分光器1040,平面 鏡1048，回射器1〇42和分光器1046反射，作為測量光 1062的第二分量。 由傳動器1050和1052分別產生的回射器1032和 1042的相應位移〜和X2,將會在光束1〇26和1〇24的第 一測篁光和弟一參考光的分量之間引進一個相對相移△ Φ! ’而且在光束1026和1024的第二測量光和第二參考 光的分量之間引進一個相對相移ΑΦ2。位移心和&以 及相移的關係由下列式子給出： H (24) Δφ2 =-2fcc2 . 對某些實施例，可以使用每個具有同廣衍分量的參 考光和測置光1024和1026，作為輸入光24的空間分開 的分量，或者由非極化光的分光器（圖中不顯示)組合以形 成空間同廣衍的輸入光24。 繼續圖la的一般描述。輸入光24是入射在干涉儀 10上，其中產生參考光和測量光。對於使用分別包括單 一極化態或二個正交極化態的測量光的測量，參考光和 測量光分別由一個或二個參考光陣列和一個或二個測量 光陣列組成，其中陣列可能由一個元件的陣列組成。聚 焦測量光陣列到測量物體60之上和/或其内，並且由測 量物體60反射/散射產生返回的測量光陣列。利用分別 57 通過使用單雙’二，四_零差檢測方法或盆變型， 3返回測量光場的共輛正交。例如，在制的、 利申請第H) /765,368號降47)中描述的二和四-零差= 測方法。例如，在弓丨用的美國專利申請第麗mi (ZI-50)號中描述的二-和四_零差檢測方法的變型。

方法’中描述的用於求基底反射和/或散射場的共軛正 20053_4〇c 由=-極化態或二個正交極化態構成的測八 光益組合爹考光陣壯返回㈣量光 为 f個輸出光陣列。在干涉儀10或探測器70 ί成 極，態而使輸出光陣列混合。接著使輪出光陣列 一多圖元探測器的圖元斑點上，並 =歹]來焦到 探測以產生電子干涉錢72_。h料測過程去 對單-令差檢測方法，輸入光24由單一頻率分量構 成，而且分別在非橢圓對稱或橢圓對稱測量中，產生電 子干涉#號72陣列的四個或八個測量組。在非橢圓對稱 ^口橢圓對稱測量中，對於每個電子干涉信號72陣列的測 里，在輸出光34的每個參考光分量和相應返回的測量光 刀畺之間引進已知的相移。例如在普遍擁有的美國專利 第M45,453(ZI_14)號，題為“掃描干涉的近場共焦顯微 父的後續資料處理過程，它是亨利A·伊爾的專利，其内 容均併入本案供參考。 適用於非橢圓對稱測量的二-零差檢測方法使用由 四個頻率分量組成的輸入光24和四個探測器以獲得電子 干涉信號的測量，它後來被用於獲得非橢圓對稱測量中 58 20053 S〇?04〇c 的共軛正交。四個探測器元件的每個探測器元件獲得不 同的四個電子干涉信號值的一個，這四個電子干涉信號 值疋同日守被付到以计鼻場的共輛正交。四個電子干涉作 號值的每一個值包括一個與共軛正交的正交分量相關的 資訊。此處所用的二-零差檢測是與檢測方法有關的，諸

如在物理學版(1994)，第3022-3036頁，第4節，G.M

Dfariano和M G·A· Paris的題為“理想和可行測量中相位 靈敏度的低限” 一文中描述的。因此，二_零差檢測方法 並不產生場的共軛正交的共同確定，其中每個電子干涉 信號值同時包括有關共軛正交的每二個正交分量的資 訊。 、 在二_零差檢測方法用於橢圓對稱測量中，輸入光％ 包括八個頻率分量和八個探測器以獲得八個電子干涉信 號的測量，這八個電子干涉信號後來被用於獲得共軛正 交。八個探測器元件的每個探測器元件獲得不同的八個 電子干涉健的-個，這八個電子干涉信號錢同時被 得到以計异散射/反射正交極化場的共軛正交場。八個電 子干涉信號值的每一個值包括有關二個共軛正交之一的 正交分量的資訊。 二-和四-零差檢測方法獲得電子干涉信號的測量，其 中電子干涉信號的每個測量值同時包括有關共軛正交^ 二個正交分量的資訊。二個正交分量相應於共軛正交的 正交分量，諸如在引用的美國專利申請第1〇 /765,368(ZI-47)號中描述的。 59 20053 8^Θ4〇〇 二-和四-零差檢測方法的變型獲得電子干涉信號的 測量，其中電子干涉信號的每個測量值同時包括有關散 射/反射正交極化光場的二個共軛正交的每一個的二個 正交分量的資訊。二個共軛正交的二個正交分量對應共 軛正交的正交分量，例如在美國專利申請第10/816,180 (ZI-50)號中描述的。 圖lc中概要地顯示了第一實施例。第一實施例包括 一個通常由數字100表示的第一成像系統，針孔陣列分 • 光器12，探測器70，和一個通常由數字110表示的第二 成像系統。第二個成像系統110是一個具有大工作距離 的低功率顯微鏡，例如尼科爾ELWD和SLWD物鏡以及 奥林巴斯LWD，ULWD和ELWD物鏡。 圖Id中概要地顯示了第一成像系統100。成像系統 10 0是一個反射折射系統，例如在普遍擁有的美國專利第 6,552,852 B2(ZI_38)號和美國專利第 6,727,992(zi_43)號 中，兩個題為“反射和反射折射成像系統，，所描述的， Φ 其中兩個應用都是亨利A·伊爾的專利，二個引用專利的 内容均併入本案供參考。 干涉儀100，光源18，光-調製器22，探測器70， 以及電子處理器和控制器80的描述是相同於亨利Α·伊 爾在，國專，申請第_66,〇l〇(ZI-52)號，題為“半導 體度里衡巾錢掃則、於波長的缺陷之儀^和方法，，中 所給的反射和補折射祕系統描賴減部分。申請 的内容均併人本案供參考。很多^_遠場和近場干涉 儀共焦顯微方法的反射折射成像系統已經被描述，諸如 引用的美國專利第6,552,852(ZI-38)號和第 6,727,992(ZI-43)號；普遍擁有的美國暫時專利申請第 60/447,254(ΖΙ-40)號，題為“橫向微分干涉儀共焦顯微方 法”。第60/448,360(ZL41)號，題為“縱向微分干涉儀 共焦顯微方法”，第60/448,250(ΖΙ-42)號，題為“使用 干涉儀共焦顯微方法的薄膜度量衡”，第60/442,892 (ΖΙ-45)號，題為“***針孔陣列分光器的干涉儀共焦顯 微方法”，第60/459,425(ΖΙ-50)號，題為“干涉測量學 中物體散射/反射正交極化光場共同測量的儀器和方 法”，第60/485,255(ΖΙ-53)號，題為“高空間解析度的 橢圓對稱測量的儀器和方法”，第60/501，666(ΖΙ-54)號， 題為“帶有適應反射表面的反射和反射折射成像系 統”，和第60/506,715(ΖΙ-56)號，題為“由薄膜分光器 和非適應和適應反射表面構成的反射和反射折射成像系 統”，以及美國專利申請第10/778,371(ΖΙ-40)號，題為 “橫向微分干涉儀共焦顯微方法”，第10 /782,057(ΖΙ-41) 號，題為“縱向微分干涉儀共焦顯微方法，，，第10 /782,058(ΖΙ-42)號，題為“暗場干涉儀共焦顯微方法的方 法和儀器”，第10/765,229(ΖΙ-45)號，題為“***針孔 陣列分光器的干涉儀共焦顯微方法”，和第10/816,180 (ΖΙ_50)號，題為“干涉測量學中物體散射/反射正交極化 光場的共同測量之儀器和方法，，，第1〇 /886，157(ΖΙ-53) 號，題為“高空間解析度的橢圓對稱測量的儀器和方 61 20053 SzZQ^oc 法’弟l〇/938,408(ZI_54)號，題為“帶有適應反射表 面的反射和反射折射成像系統”，和第1〇/948,959(ΖΙ-56) 號，題為“由薄膜分光器和非適應和適應反射表面組成 的反射和反射折射成像系統”。二個專利，八個專利申 請，以及八個臨時專利申請全部是亨利Α·伊爾的，每個 内容均併入本案供參考。非反射或非反射折射的顯微成 像系統的其他形式可以用於干涉100而不違背本發明的 精神或範圍。

參考圖1C，由極化光-分光 ^ ，W π V 乂 I ,丁十别 丁 W 規 反射的輸入光24的第一部分作為測量光24A。由分光器 54A反射的光24的第二部分作為在平面鏡54β和54匸 反射之後的參考光24B。測量光24A是入射在一個狹縫 陣列114上’而且―部分被傳輸作為繞射測量光的一個 陣列，如圖if所示。圖lg是狹縫陣列114的示音 2狹縫寬度是c，以及狹縫間隔是d。測量光“二 射在非極化光·分光器116上，而料_部分被傳^

，成光束26A的測量光分量的測量光陣列。:仲 疋入射在非極化光-分光器116上，而且置一先4B

St在針膨^分光器m Μ束的^ = 圖&)。圖lf中的光學元件對應圖“中的-里 62 200538^04。。 性有關’其中測量光是由一給定的Porro型棱鏡元件反射 /散射的測量光。 狹缝陣列114的狹縫方向平行於圖ic和id的正交 方向，且平行於7?方向（見圖5和相關的討論）。選擇狹 縫的寬度c以使繞射對測量光24A被傳輸部分的影響 是：對繞射的測量光陣列的每束光產生一個方向的光 發散’它覆蓋了被期望的7/範圍，即2(見對 圖5的有關討論）。狹縫陣列114的位置是針孔陣列112 的共軛位置，如分光器116所產生。這樣使狹縫陣列114 和針孔陣列112成像在測量物體60空間中相同的平面 内。 圖2c也顯示了狹縫陣列114和非極化分光器116的 使用。 反射折射成像系統100包括圖2a示意的反射折射成 像系統200的一部分，它對應圖id所顯示的部分。圖2a 所示的反射折射成像系統200的元件包括二個不同的介 質，它是為了產生消色差消像散透鏡。反射折射成像系 統200包括反射折射元件240和244，分光器248，同心 透鏡250和254，以及平凸透鏡256和258。表面242A 和246A是具有標稱(nominally)相同的曲率半徑的凸球形 表面，它們各自的曲率中心是相對分光器248的共軛點。 表面242B和246B是具有標稱相同的曲率半徑的凹球形 表面。表面242B和246B的曲率中心分別與表面246A 和242A的曲率中心相同。 63

同心透鏡250和平凸透鏡256的表面曲率中心標稱 是相同於表面242B和246A的曲率中心。同心透鏡254 和平凸透鏡258的表面曲率中心標稱是相同於表面242A 和246B的曲率中心。表面260和264的曲度半徑標稱是 相同的，而且表面262和266的曲度半徑標稱是相同的。 在透鏡256和250的凸表面和相應的凹表面之間分別有 一個小的間隙，而且在透鏡258和254的凸表面和相應 的凹表面之間分別有一個相應的小間隙。 反射折射成像系統200對某個物體場的徑向場是一 個平坦場’而且其切向場也是一個平坦場，當petzval 和是零時，即

2Σ

nj^) \

rJ nPrP (25) 其中η是表面j的曲率半徑，rp是鏡表面的曲率半 徑，nj是表面j入射光一侧介質的折射指數，如圖沘所 示。因此，在波長Ac處，產生消色差消像散透鏡的條件 由下列公式給出： d 尸-12Σ 7=1 nj Vi 1 —+ rj

丄A nPrP θλ (26) 在選擇表面242B和246B和表面162和166的曲率 半徑中’二個考慮是成像系統200的系統光瞳函數域和 能使成像品質有效運用的物體場的尺寸。最初二個考慮 設置選擇表面242Β和246Β和表面162和166曲度半徑 的競爭要求。第三和第四個考慮是方程(25)和(26)所給的 64 200538304 選擇成像系統2GG透鏡介質的第五個考慮是介質 u%應用巾所用的波長範圍的傳輸性質。 對:_於深紫外操作的消色差消像散透鏡設計的 只(ϋ擇70件240 ’ 244 ’ 256，和258的介質為氣化舞 的二二且選擇同心透鏡252和254的介質為紫外級 透2中列出了 Ae=25Gmn^消色差消像散 的其他參數，諸如表面曲度半徑。通過這 、、、:選擇、操作範圍下至到170奈米（nm)。對表1 i肖色差〉肖像散透鏡設計參數，對於錢為1 5毫 ㈣體，場的幾何光線跟蹤效果的貢獻是 數H ^好在平凸透鏡258平面外面的物體空間的 數值孔徑NA=0.970。 表1 介質^設計 氟^5 CaF2 熔融石英 Fused Silica 真空Vacuum I化鈣CaF2_ 1.467297 1.507446 1.467297

试毫米） 3.600 9.256 ΓδΤοοο ^SOMO 圖2c中顯不了反射折射成像系統 反射折射祕純11G是—财 透鏡: 元件140和144的介質 U政透鏡 ⑽2)，細⑽(⑽2)，敦化鋇 以作2)，它們可工作到14〇太 掺入氟的融溶石英為可操作到16G奈米，以及紫夕T卜線等 65 2005383β4〇〇 級的融熔石英可操作到18〇奈米。表2列出了氟化妈人 c 250mm的無像散透鏡設計的相應曲率半徑。對表2列 出的無像散透鏡設計，對直徑為1.5毫米的物體場的幾 何光線跟蹤效果的貢獻是彡4〇奈米，和剛好在平凸透鏡 258平面外面的物體空間的數值孔徑ΝΑ=0·970。

表3列出了使用融溶石英Ac=25〇奈米的消像散透 鏡設計的相應曲率半徑。對表3列出的消像散透鏡設計， ，直徑為1.5毫米的物體場的幾何光線跟縱效果的貢獻 疋彡4〇奈米，和剛好在平凸透鏡258平面 間的數值孔徑勝0.970。

66 200538^公4 氟化锶SrF2的特性雙折射，在14〇奈米處是小於氟 化鈣Cah和氟化鋇BaF2的特性雙折射。然而，在反射 折射成像系統100中，能調節三個結晶材料任何一個的 特性雙折射，因為只使用透鏡元件的方位角區域，而且 選擇那個區域能大大地減少特性雙折射的作用，例如調 節[111]晶軸平行於反射折射成像系統100的光軸，和調 節[110]晶軸平行於圖2a的平面。 圖2c還顯示了測量光24A和參考光24B，狹縫陣列 114和分光器116。產生測量光24A和參考光24B的描 述以及狹縫陣列114和分光器116的描述是相同於圖lf 顯示的相同號碼單元所給的描述。 用於反射折射和反射成像系統1〇〇的反射折射成像 系統的另一個形式是反射折射成像系統，例如在引用的 美國專利申請第1〇/816，172(ΖΙ-51)號中描述的。 用於反射折射和反射成像系統1〇〇的反射折射成像 系統的另一個形式是反射折射成像系統，例如在引用的 美國專利申請第10/866,010(ΖΙ-52)號中描述的。反射折 射成像系統200的物體平面位置是在平凸透鏡258的外 面’且在圖2d所示的基底60的表面上。平凸透鏡258 的平面和基底60表面的間隔是h。反射折射成像系統2〇〇 的物平面也可能位於圖2e所示的基底60的内部。同樣 在平凸透鏡258和基底60表面之間的空間可能填充一種 _合液體以增加測量光在基底60處的數值孔徑，並且獲 得再現耦合的利益。耦合液體可能是指數配合液體，它 67 20〇53抑氣 ^減^平凸透鏡258平面處折射係數的不匹配產生的像 反射折射成像系統210的一個優點是，作為通過平 $面傳輪引進球面像差的一個結果，由在h中引進一 個掃描’來掃瞄有效入射角0 ι(見圖2d)。 •對於那些最終用途應用，其中要求補償由平面表面 傳輪引進的球面像差，可能使用過程，例如在引用的美 國專利申請第號中描述的。 曰參閱圖Id，繼續描述成像系統丨00。透鏡截面4〇和 44疋圖2a中所示的透鏡240和244的派(Pie)式截面。圖 ld中的透鏡元件250，256，254和258是相同於圖2a 中的透鏡元件250，256，254和258。凸透鏡52具有相 同於凸透鏡250的曲率中心。凸透鏡250和52與針孔分 光斋12粘合在一起，而針孔分光器12是在中間。圖id 顯不了針孔陣列分光器12的位置。選擇針孔陣列分光器 的針孔排列模式以使針孔分光器12在探測器7〇上的像 匹配探測益70的圖元模式。排列模式的一個實例是二個 正交方向上等間隔針孔的二維陣列。針孔可以包括圓 孔，矩形孔或及其組合，例如在亨利Α·伊爾和Kyle Ferri〇 的普遍擁有的美國專利申請第09 /917,402( ZI-15)號，題 為“共焦和近場顯微方法的多重_光源陣列，，中所描述 的，其内谷均併入本案供參考。針孔也可能包括微型格 栅，例如在引用的美國臨時專利申請第6〇/459,425號中 所描述的。圖le顯示了針孔陣列分光器12的針孔陣列 68 20053&爾 的一個非限制實例，其針孔間距為b，孔大小 。 二個不同獲得第-實施例的電子干 '、7a 被描述。所描述的第i式是—個步進和^模式1 望的像資訊的位置。第二個模式是二==於？ 維’二維或三維空間分佈圖1的步進: 庄視板式中，女裝在晶圓夾84中的基底6〇由平臺

=(見圖le)。傳動H 82依照來自電子處理器 的伺服控制信號78控制平臺9G的位置。平臺9〇的^ 位置由度量衡系統88測量，而且由度 f 的位置資訊被傳制好處理器和控制⑽；;= 驗控制平臺9G位置的誤差信號。例如，度量衡系統= 可此包括、錄⑽和肖⑽干涉細及錄規。…、 電子處理器和控制器8G平移晶圓平臺工如到一 置，然後獲得—組電子干涉信號數值。在獲得二 :且ί 號後’電子處理器和控制器80為下-個所 ，禮的平臺90的位置重複其過程。基底6 取向由傳動器86Α和86Β所控制。由—個垂直=量 纽(沒有顯示)測量平臺9〇的垂直位置，而且由^直声 直位置f訊被傳送到電子處理器和二 —80以產生-個用於控制平臺9()垂直位置的誤 號。例如’垂直度量衡系統可能包括線性位移和角帅 干涉儀以及孔徑規。 夕不月位移 下面描述獲得電子干涉信號數值的第二模式，其中 69

20053 &®)4〇c :號:=:= 内的彳 ^ 、、十孔共軛像對準基底60其上和/或其 衝。、’而這條置是所驢的影像資訊時，產生脈 列像系統100和針孔陣列12的設計以及狹縫陣 、一個結果，准許同時獲得使用傾斜測量光的資 =使第-I施例中獲得的統計和祕誤差進一步被減 由於在测量物體的掃描期間發生的測量物體的 位置和角取向的變化，在基底6G的垂直位置和角取向 中’由垂直度量衡系統探測到的變化被用於修正所 的被測量的傾斜和饋贈傾斜測量光的錄正交陣列。又 進垂直位置中的變化為了要使賴成像在不同表面層上 的基底60上，例如測量特徵部件的性質以確定重疊誤 差’和/$在平臺90和晶圓夾84平移中引進的誤差結果。 在第一實施例中，得到關於缺陷和基底60表面高声 分佈圖的附加資訊，它是由使用另一個被設計進行非& 斜測量光干涉測量的干涉儀系統所要求的，例如這裏所 描述的本發明第三實施例和引用的美國專利申 10/778,371 (Ζι_4〇)號；第 1G/782，G57 (ΖΙ_41)號；和 黯82,〇58 (ΖΙ_42)號。測量的表面高度分佈圖或特徵部 件的高度，連同所獲得的測量的共軛正交陣列一起，被 20053 87?204i〇c =於傾斜和饋斜測量光以獲得關於平行於測量物體 表面的平面中的測量物體表面上特徵部件位置的資訊。 本發明的第二實施例描述了由特徵部件的加⑺型 f元件和測量物體的其他特徵部件反_散射的饋贈 傾斜測量光場的共輛正交的共_量。制的傾斜測量 光對應具有相等的人㈣或平均人射角但符號相反的二 個，量光。對測量物體在非旋轉和旋轉取向中，對二個 ^量光的每一個所獲得的資訊是相同於利用本發明第一 貫施例分別獲得的資訊。改變測量物體取向的旋轉軸是 平行於圖lc中所示的干涉儀度量衡系統的光轴。對測量 物體在非旋轉和旋轉取向中，在第二個實施例和第一實 施例使用之間的差別是，在後者的情況中，是順序地獲 得測量物體二個不同取向的資訊，而在第二個實施例的 情況中，是共同地獲得測量物體二個不同取向的資訊。 也可用心和的數值來陳述二個不同測量量的差別。 第二個實施例包括在引用的美國專利申請第 10/816，172(ZI-51)號中所描述的帶有某些修改的實施例 的儀器。某些修改是與測量光和參考光引入到第二個實 施例中的干涉測量度量衡系統和使用美國專利申請第1〇 /816，172(ZI_51)號所引用的，圖le所示的相移器46C有 關。為了分開測量光的前向散射分量和後向散射分量所 使用相移器46C的描述是相同於引用的美國專利申請第 1〇/816，172(ΖΙ-51)號所給的描述的相應部分。 引進測量光的修改對應二個饋贈傾斜測量光的引 20053 SS04〇c 進在圖If和2c中所示的狹縫陣列Η#處，它包括具 有相等入射角或平均入射角但符號相反的二個測量光， 並且在狹缝陣列114處重疊。參考光引進的修改對應二 個饋贈傾斜參考光的引進，在圖If和2c中所示的分光 器116處，它包括具有相等入射角或平均入射角但符號 相反的二個參考光，並且在針孔陣列分光器12處重疊。 第二實施例的其餘描述是相同於此處第一實施例所 給的描述的相應部分。 _ 第二實施例的變型以-個非共同的方式獲得第二實 施例的貧訊。第二實施例的變型包括帶有一組遮光器而 沒有相移裔46C的第二實施例的儀器。配置這組遮光器 以遮擋輸入測量光和參考光以及前向散射測量光。第二 實施例的變型相應使用本發明的第一實施例在測量物體 處於非旋轉取向和處於旋轉取向的情形。 日本發明，第三實施例被描述是對光場的共扼正交的 /則里，其光％疋由測置物體特徵的ρ〇ΠΌ型棱鏡元件反射 • /散射的饋贈傾斜測量光的光場和/或由測量物體反射/散 射的非傾斜測量光是相同於通過使用本發明第一實施例 在測量物體處於非旋轉取向和的光場。對單個干涉儀度 量衡系統，第三實施例使用一個或多個兩個饋贈傾斜測 量光和非傾斜測量光獲得關於測量物體的資訊。饋贈傾 斜測量光對應二個具有相等人射角或平均人射角但^號 相反的測量光。非傾斜測量光在測量物體處具有標稱為b 零的入射角，而且例如可能同時包括二個饋贈傾^測量 72 20053 8/Woc 光。相應測量的共軛正交包括由測量物體前向反射/散射 和後向散射的非傾斜測量光的測量場的共軛正交。 對二個饋贈傾斜測量光的每一個所獲得的資訊處於 旋轉取向分別獲得的資訊。用非傾斜測量光獲得的資訊 展示了對測量物體橫向移動的敏感性，它是不同於用二 個饋贈傾斜測量光的任何一個獲得的資訊對測量物體橫 向#動的敏感性。例如，用非傾斜測量光獲得的資訊被 用於缺陷檢測和表面分佈圖，而且可能是相同於由微分 或非微分干涉儀顯微系統獲得的資訊，諸如在引用的美 國暫時專利申請第60/447,254(ZI-40)號，第 60/448,360(ΖΙ·41)號，第 60/448,250(ZI-42)號，第 60/459,425(ZI-50)號，和第 60/460，129(ZI_51)號中所描述 的；在引用的美國專利申請第1〇/778,371(ΖΙ-40)號，第 10/782,057(ZI-41)號，第 i〇/782,〇58(ZI-42)號，第 10/816，180(ZI-50)號，和第 ι〇/816，172(ΖΙ-51)號；以及 在普遍擁有的美國臨時專利申請第60/507,675(ΖΙ-55)號 和美國專利申請第1〇/954,625(ΖΙ-55)號依賴用於圖la的 10的特有成像系統。美國臨時專利申請第 60/507,675(ZI_55)號和美國專利申請第 1〇 /954,625(ZI-55) 號，兩個題為“非干涉儀和干涉儀顯微方法中使用駐波 光提高像的高空間頻率分量的解析度之方法和儀器”， 兩個都是亨利A.伊爾的，其内容均併入本案供參考。 第三實施例包括某些在引用的美國專利申請第 10/816，172(ZI-51)號中所描述的實施例的相同儀器，帶有 73 20053 &304〇c 某些其他的修改，例如圖Ik和11所示。某些其他修改 是引入參考光和測量光到第三實施例的干涉儀度量衡系 統以及參考光，饋贈傾斜測量光和非傾斜測量光，和測 量物體的前向反射/散射和/或後向散射的二個饋赠傾斜 測量光場和非傾斜測量光場的空間過濾。由一個給定的 探測器70的圖元，空間過濾確定哪一類型的資訊將要被 探測，例如相應一個非傾斜測量光對以一給定的非零入 射角入射到測量物體上的傾斜測量光的信息，或_ —個 測量物體處具有饋贈的非零入射角的饋贈傾斜鄉量光的 賢訊。 第三實施例的干涉儀系統是相同於圖1C所示的本發 明第一實施例的干涉儀系統，除了第一成像系統1〇〇和 某些引入參考光和測量光以及空間過濾的其他修改外。 弟二貫施例的第一成像系統100包括一個反射折射成像 系統，例如圖lk所示的成像系統200以及例如在引用的 美國專利申請第10/816，172(ΖΙ-51)號中描述的相應反射 折射成像系統。 把反射折射成像系統200的成像性質的描述分成二 個不同的描述，一個系統機能的描述，如對於饋贈的傾 斜測量光的第一實施例的成像系統1 〇 〇，和第二系統機能 的描述，如對非傾斜的參考光和測量光的成像系統。空 間篩檢程式或光罩112Β和114Β(見圖11)的性質確定二個 插述的哪一個適用一給定的針孔陣列分光器η2Α的針 孔。針孔陣列分光器112Α，對於結合的干涉儀的參考光 74 20053 S504〇c 和測量光，充當分光器的作用，而且對反射折 統10的成像性質，這個功能的描述是相同於 ’、 國專利申請第腦5,229(ZI_45)號巾所給描述 分。 〜 輸入光24分別包括空間分開的帶有相同的傳播方向 的參考光和測量光1024和1026(見圖lb)。通過 二 154A ’使參考光1024相對測量光1〇26的傳播方向而= 變方向，如圖lk所顯示。參考光和測量光1〇24和1〇26 是入射在成像系統200上，其中產生輸出光3〇八和3犯 的參考光分量，以及產生光束126八和126B的測量光分 量。測量光分量126A和126B，作為光128A和128B的 分畺’被成像到基底60附近的像平面或基底6〇上的一 個像斑點陣列。入射在基底6〇上的光束128八和128B 的分置一部分被反射和/或被散射作為光束128A和ι28Β 的返回測量光分量。通過反射折射成像系統2〇〇使光束 128A和128B的返回測量光分量成像在針孔陣列分光器 112A的平面内，而且其一部分被傳輸作為輸出光3〇A和 30B的返回測量光分量。 測量光引進的某些其他修改對應引進二個饋贈的傾 斜測量光’在圖11所示的狹縫陣列H4A處，它具有相 等入射角或平均入射角但相反符號的二個測量光，並且 在狹缝陣列114A處重疊。參考光引進的某些其他修改對 應引進二個饋贈的參考光，在圖11所示的分光器116 處’它包括具有相等入射角或平均入射角但相反符號的 75

20053 8〇7d04〇 一個參考光，並且在針孔陣列分光器112A處重疊。 茶閱圖1卜輸入光24的測量光分量1〇26的第一和 第二部分被非極化光分光器154D分別反射和傳輸，分別 作為測置光1026A和1026B，其中測量光i〇26A和1026B 已經分別被平面鏡154F和154H反射。測量光1026A和 1026B以相同入射角和相反符號入射到狹縫陣列u4A 上。入射在狹縫陣列114A上的測量光i〇26A和1026B 的σ卩分被傳輸作為一個繞射測量光的陣列。 針孔陣列112Α可能包括一個在單個表面上形成的 針孔陣列，如圖16和lm所示的針孔陣列，或在二個 或更多的表面上形成針孔陣列，如圖“和1〇所示意。 圖lm所示的針孔，狹縫和孔的陣列系統是圖&所示的 針孔狹縫和孔陣列系統的—個特殊情形，其中設置圖 In所不的位移f為零，即f=Q。圖匕和是被用於引進 多考光和測1光到-個干涉儀成像系統中的針孔，狹縫 ，孔陣列示意圖，而且對—個測量物贱正被成像的基 =蚊賴，它們被祕選擇干涉舰㈣統的操作 v當在z方向，由折射率為1和不同於1的介質分別 为開一個基底二個表面的成像部分時，使關In和1〇 所不的針孔，狹縫和孔陣列系統。圖i。所示的針孔，狹 =孔陣列的應用的-個實例是重疊誤差的測量，其中 ，案726(見圖1推於基底内部。當使關㈤所示的針 ’狹縫和孔_的系統時’為了使斑點成像在基底6〇 76 20053 8〇J(Qf4〇i 上的不同表面層上，可能引進基底60垂直位置的改變， 例如為確定重疊誤差，測量特徵部件的性質。垂直位置 的改變是由本發㈣-實施·述㈣直度量衡系統和 傳動器86A和86B引進和控制的。 圖In中’針孔陣列112A的一個實例被顯示作為包 括由間隔f*_二個分開平面上的針孔。當測量是由 測量物體的三絲面性質組成的時候，諸如#在晶圓或 光罩二個不同表面上的圖案之間進行重疊測量時所遇到 的’使用圖In所示的針孔陣列112A，*且間隔f是二 個不同表面的共輛位移。 狹縫陣列114A包括狹縫64A，它是在針孔陣列U2a 的針孔62的分光器116的共輛位置處。光罩1mb的孔 是在相應於針孔陣列112A的位置，針孔陣列U2A是在 光罩112B的孔的分光器116的共輛位置，如圖#匕 所示。在光罩112B和針孔陣列112A之間的間距和在光 罩1HB和狹縫陣列114A之間的間距，在每個情形中是 g，如圖lm所示。光罩112B的孔2〇12和2〇16，狹縫陣， 列114A的狹縫64A和光罩Π4Β的孔2112和2116被用 於產生一個饋贈的傾斜參考光和測量光，而且狹縫陣列 114A的孔64B和光罩112B和114B的孔2014和2114 分別被用於產生非傾斜參考光和測量光。能夠獲得二個 ，贈的傾斜參核和測量光的產生和非傾斜參考光和測 虿光的產生之功能，例如對g = b/4，如圖ln所示意。 狹縫陣列114A的狹縫的描述是相同於對本發明第 77

20053 &aw〇c 一實施例的狹缝陣列114的 八 & Μ 、 的狹縫所給的描述的相廡邱 =夂a 式或光單112Β和丨 g 區，销光區域的光單，如圖ln所示意 孔陣列分絲職的各自針孔，錄祕料定義= 糸統200的光瞳函數。特別地，當孔施2，2112，纏， 和2116允許光束從—倾光瞳座標正負值f的任-個 (但不是兩者）有關的相應的針孔或狹縫通過時，孔2〇14 和2114允許光束從一個與光瞳座標正負值f有關的相應 的針孔或狹縫通過。 圖1〇所示的針孔，狹縫和孔陣列系統的描述是相同 於圖In所示的針孔，狹縫和孔陣列系統的描述，除了位 於針孔陣列112A和光罩112B之間的元件172，和位於 狹縫陣列114A和光罩114B之間的元件174外。當在z 方向，由不同於1的折射率介質分開的基底二個表面的 成像部分時，元件172和174被用於補償基底60處的係 數不匹配的影響。折射率和厚度f和fV被選擇為了補償 係數不匹配的影響，如在引用的美國專利申請第 10/771，785(ZI-44)號中描述的。 繼續參閱圖11，輸入光24的參考光分量1024的第 一和第二部分由非極化光分光器154E被分別傳輸和反 射作為參考光1024A和1024B，其中參考光1024A和 1024B已經被平面鏡1541和154G分別反射。參考光 1024A和1024B以相同入射角和相反符號入射到非極化 光分光器116上。 78 20053 8?©4〇^ 這裏，選擇入射到針孔陣列分光器U2A上的參考光 分量的入射角以下列方程（15)描述的普通性質所規定的 條件。在電子干涉信號數值中，非常普通的性質與缺少 參考光和反射/散射鑛贈傾斜的測量光之間的干涉交叉 項中X或橫向的相關性有關，其中測量光是由一給定的 Porro型棱鏡元件反射/散射的饋贈傾斜測量光。 通過成像系統200的二個饋贈傾斜測量光傳播的第 一個描述，以及通過成像系統200反射/散射和由非極化 光分光器116和共輛光罩112B的孔傳輸的測量光的描 述，是相同於本發明第一實施例對測量光的傳播和通過 成像系統100反射/散射的測量光所給描述的相應部分， 其中二個饋贈的傾斜測量光是由光罩114B的狹縫傳輸 的，和由非極化光分光器116反射的部分繞射測量光。 參考圖lk，繼續成像系統200的成像性質的第二個 描述。反射折射成像系統200包括反射折射元件140和 144，分光器148，和凸透鏡150。表面142A和146A是 具有標稱相同曲率半徑的凸球形表面，而且表面142A和 146A的各自曲率中心對分光器148是共輛點。表面142B 和146B是具有標稱相同的曲率半徑的凹球形表面。表面 142B和146B的曲率中心是分別相同於表面146A和 142A的曲率中心。凸透鏡150的曲率中心是相同於表面 142B和146A的曲率中心。 選擇表面146B的曲率半徑以便使在成像系統2〇〇 的效率損失降到最小，和對成像系統200產生一個最終 79 20053 8204〇c 用途應用可接受的工作距離。選擇凸透鏡15〇的表面i6〇 的曲率半徑以便補償反射折射成像系統200的遠軸像 差。述擇過程的描述是相同於本案所給的對圖ld和圖h 所示的成像系統描述的相應部分。元件14〇和144的介 質了能是，例如，熔融石英或市場上可以買到的玻璃， 如氟化硫。凸透鏡150的介質可能是，例如，炫融石英， 纪銘石權石，或市場上可以買到的玻璃，如I化硫。在 選擇元件140和144及凸透鏡150的介質中的一個重要 考慮疋對光束24頻率的傳輸性質。在美國專利申請第 1〇/866,01〇(ΖΙ·52)號(見表2和3以及對申請第1〇/866,〇1〇 號的圖2f的有關討論）中給出了解決方案的例子。 凸透鏡152具有一個相同於凸透鏡15〇的曲率中 〜。凸透鏡150和152連同針孔分光器112a被粘在一 起且針孔为光斋112A是在中間。針孔陣列分光器ii2A 是相同於圖le所示的針孔陣列分光器112。選擇針孔陣 列分光器中的針孔圖案以匹配最終用途應用的要求。圖 案的一個實例是二個正交方向的二維空間的相等間隔的 針孔陣列。針孔可能包括圓孔，矩形孔或及其組合，例 如’在引用的美國專利申請第〇9/917,402(ZI-15)號中描 述的。針孔陣列分光器112A的針孔間的間距是相同的， 為b且孔徑為a，如圖le所顯示。 非傾斜測量光可能包括一個傾斜的測量光和一個饋 贈的測量光以便測量光在測量物體處產生駐波波型，例 如，在引用的美國專利申請第1〇 /954,625(ZI-55)號中所 20053 83(〇4〇c 描述的。 第三個實施例的一個優點是能 資m獲侍有關測量物體的 貝几κ使用個或〇的二，贈 非傾斜的測量光，與一個沒有測量、y ' 系統旋轉的單個干涉儀度量衡系統，心 干涉儀度量衡系統相對測量物體招 =二口 行如重_測量。特別地，

量物體不同表面的資訊。 子L於-個測 的表個實施例中，在—個平行於測量物體

測量物體上特徵部件位置的資訊， 發明母—個不同的實施例—樣，它是操作在一個 二田換式。當在掃描模式中操作時，由於使用二零差檢 ^方法或及其變型，使獲得的測量的共輛正交相位中的 、、先叶和系統誤差被減少。由於同時檢測關於—個大的基 底上像斑點陣列資訊的結果，因而使用一個含有大陣列 ，元的探測态，使統計和系統誤差也被減少。這個特徵 導致了振動靈敏度的減少和一個高生產量。 在本發明第三個實施例中獲得的統計和系統誤差進 一步被減少，這是由於為了允許同時獲得資訊，使用傾 斜剛量光，饋贈的傾斜測量光和非傾斜測量光，分別設 σ十針孔陣列112A，狹縫陣列114A，和光罩112B和114B 的結果。由非傾斜測量光獲得的資訊被用於測量被測量 =體表面的高度分佈圖，特別是配測量物體内或上特徵 #件的鬲度，查找缺陷的出現和位置，和探測被測量物

20053807(04 體掃描㈣發㈣被㈣物料 測量物體表面旋轉軸的角取向巾的g置和對平行於被 被探測的被測量物體的垂直^ 被用於修正傾斜測量光和饋置^取向中的變化 共軛正交陣列，被測量物體的垂直：=得的測量的 化是發生在被測量物體掃描期間直位置和綠向中的變 測量的表面高度分佈圖或特徵 的共軛正交陣列一起被使用，料彳U、丨同又連同測里 异，僅/日旦 士傾斜和饋贈的傾斜測量 陣列，是為了獲得關於-平行 ^測置物體表面的平面内的測量物體表面上特徵部件位 置的資訊。 在第三個實施例和本發明的其他實施例中，反射/散 射測量光場的共軛正交可能被測量作為測量物體處測量 ，入射角的函數’和/或作為反射/散射測量光的反射角或 散射角的函數。例如，通過分別設計光罩n4B和112B 中相對位置孔，選擇入射角和反射或散射角。同樣，例 如通過分別設計光罩114B和112B中的孔尺寸。選擇對 一個給定的探測器圖元的入射角範圍和反射或散射角的 範圍。因此，同時獲得關於依賴於測量的共軛正交性質 的二個不同角的資訊，並伴隨著相應的利益。 對由測量物體特徵部件的Porro型棱鏡元件反射/散 射的饋贈測量光場的共軛正交的共同測量，描述了本發 明第四個實施例。饋贈的測量光對應具有正交線性極化 態的二個測量光。第四個實施例包括在引用的美國專利 82 200538304c 申請第10 /816，180(ZI-50)號中描述的實施例的裝置，和 本案第一實施例描述的裝置和過程。 對本發明的第一，第二，第三和第四個實施例和及 其變型，可能在其他的實施例中，配置干涉儀度量衡系 統以獲得在來自測量物體特徵部件中P〇rr〇型棱鏡元件 反射/散射光的微分共輛正交角分佈的共同測量和非共 同測量形式中的資訊。其他的實施例包括美國專利申^ 第10/938,408(ZI-54)號中描述的儀器，它可獲得關於角 分佈的資訊。 對使用光學相干-域反射計（OCDR)的關鍵尺寸 (CD)的測量，描述了本發明第五個實施例。描述第五 個實施例作為Mirau干涉儀的一個變型，其中配置其變 形以測量後向散射的參考光和測量光的性質，代替分別 由參考和測量物體反射的或前向散射的光。第五個實施 例的裝置包括第一實施例的裝置，除了關於測量光和參 考光的產生以及光源18和光-調製器22以外。在第五個 實施例中，光源18是一個脈衝光源，它具有由短相干長 度產生的輸入光24的每個脈衝。 在第五個實施例，在圖lh所示的元件1258中產生 測罝光和參考光。元件1258代替圖Id所示的第一實施 例的元件258。在第四個實施例中，不使用圖ld所示的 元件54A’ 54B和54C以便輸入光24作為24A進入干涉 儀1〇〇。測量光24A入射在狹缝陣列114,而且其一部分 被傳輸作為一個繞射輸入光的陣列，如圖If所示。圖 83

20053 S2(Q4〇c 所示的是狹縫陣列114的示意圖，其中狹縫的寬度是c， 而狹缝陣列的間隔是d。輸人糾陣列是人射在非極化光 -分光器116上，而其中的—部分被反射作為—個形成光 束26A的輸入光分量的輸入光陣列。圖辽中的 對應圖Id中的光學元件。 光束26A的輸人光分量是人射在反射折射元件40

和44上，而且從元件4G和44出來作為—個形成光束28A 的輸入光分量的輸入光陣列。如圖lh所示，光束“A的 輸入光分量是在由魏254㈣鏡1258的—部分傳輸之 後射在非極化光分絲1116上。人射在分光器而 上的輸入光分量的第-和第二部分，分別作為測量光和 參考光被傳輸和反射。接著測量光傳輸通過透鏡1258的 小平面，然後人射酬量物體6G上。參考光是入射在由 散射晶格點陣列組成的參考物體1114上，即⑺型元 件士圖4所示。透鏡1258的描述是相同於透鏡258 描述的其他方式。 入射在測量減H部分測量級散射晶格點 後向散射’例如porro型棱鏡元件和格栅，而且被分光器 1116傳輸形成返回的測量光。入射在參考光物體1114上 的。P刀參考光被散射晶格點後向散射，而且被分光器 1116反射形成返回的參考光。 返回的測量光和返回的參考光被干涉儀·的反射 折射成像錢成像在針孔_ 12上。成像在針孔陣列12 上的返回測量光和返回參考光的一部分，作為一個混合

20053 光被第胃二成像系統110傳輸並且成像在探測器70的圖元 上。用$子探測方法，探測器70探測混合光產生信號72。 在光學相干-域反射計（〇CDR)中，用白光干涉測 里學的方法，完成後向散射測量光的檢測，其中測量物 體60的位置是可調節的。這個方法利用這個事實，即只 有當f考和測量路程間的光程長度的差別小於光的相干 長度時，干涉花紋將出現在重新組合的光中，即混合光 中〇 、>通過處理信號72,以一個如Mirau干涉儀所用的方 式，彳于關於測量物體60中散射晶格點的高度和橫向位置 的資訊。為了關於散射晶格點的橫向位置的資訊，如由 圖4所示的Porr〇型棱鏡元件的表面52〇和54〇形成的晶 ，點，用干涉儀1〇〇或旋轉18〇度的測量物體掃瞄測量 物體。 如果晶圓表面的分佈圖不是平的，將會在掃描方 2特徵部件的測量位置巾引進—個誤差。利用優先操 2暗場模式中的微分干涉儀共焦和7或干涉儀非共焦 =糸統’測量晶圓表面的分佈圖。例如，本案描述的 ^干涉儀賴线是錢為“齡干涉個微系統” 二I:除此之外，微分干涉儀顯微系統可以被用於探 八:—個位置的任何—個的缺陷。為了獲得對不平的 ==的修正值，測量的分佈圖和由方程(23)所給的靈敏 ς數被祕計算掃描方向中特徵部件 置所需要做的修正。 85 20053 87〇^04〇c 配置第五個實施例的變型以獲得第五個實施例沒有 干涉儀100的旋轉或測量物體60的180度旋轉的資訊。 第五個實施例的變型包括帶有一組遮光器的第五個實施 例的裝置，如本發明第二實施例的變型中所用的。第四 個實施例的變型描述的剩餘部分是相同於第四個實施例 和第二個實施例變型的相應部分。 對這些技術中的技巧，顯然存在本發明的其他實施 例，它包括本發明描述的實施例的裝置，在相同的儀器 之内，對重疊，對準標記，關鍵尺寸（CD)度量衡系統， 能獲得要求的測量和分析而沒有違背本發明的精神和範 圍。 本發明實施例不僅能被延伸操作遠紫外線輻射，而 且還能被延伸操作超紫外線輻射。利用薄膜型分光器能 達到這個結果，例如在美國專利申請第丨〇 /948,959(ΖΙ-56) 唬中所描述的，以及自支承分光器，例如τ· Haga， MdTinone，M.Shimada T 〇hkub()，和 A 〇zawa 在題 ，。軟X射線多層分光器”，j·同步加速器拉德(吸收劑 里單位），第5期，690頁（1998)中描述的。本案所描述 的光源18和光_調製器22中所使用的產生紫外線和遠紫 卜線‘射的測量光和參考光的技術也能被用於產生超紫 外線輻射的測量光和參考光。 一對於本發明至少某些實施例的操作延伸到超紫外線 輻射，可以有利地使用含有光束混合薄螢光層或介面的 相應干涉儀成像系統中的光束混合分光器，例如在引用 86 20053 85©4〇c 的美國專利申請第10/948,959(ZI-56)號中描述的。螢光 層的使用影響著光學元件和/或探測器所要求的性能規 範，按照光束混合作用獲得一個確定的最終用途特性。 薄螢光層，如路瑪近(榮光色素），吸收一個波長的光，如 紫外線’运紫外線或超紫外線輻射，並且發射一個較長 波長的光，如可見光。這樣，伴隨降低了後續光學元件 要求的性能規範，因為後續的光學元件只服務於較長波 長的光傳輸和產生光學的像，而不是較短波長的光。 微分干涉儀顯微^ 本發明某些實施例中使用共焦和非共焦型的微 分干^儀顯，系統。包括微分干涉儀共焦顯微系統的本 發明實施例是相同於美國專利申請第丨〇/8丨6,丨8〇(ζι_5〇) 號中描述的微分干涉儀共焦顯m配置微分干涉儀 共焦顯微系統使其適宜操作在暗場模式巾，而且干涉測 量地比較光罩的特徵部件的二個橫向分開部分，有圖案 晶圓或無圖案晶_性質，其中特徵部件是開放的或透 明的。如果二個撗向分開部分的性質是相同的 ，當掃瞄 光罩’有圖案的晶81或無®案的晶圓時，測量的共軛正 交將會^變化。然而，如果在光罩或有圖案的晶圓上 的個碟疋位置處，在干涉測量地(inte伽比 較的兩個部分中有-個差別，那麼將會有—個測量共輥 正交的變化。 87 20053 87W4〇c 性質的差別可能是以表面分佈圖，二個部分的寬 度’二個部分㈣度’或位於表面上或在二個部分之一 中的粒子的形式存在。二個寬度的差別將產生由特徵部 件部分形成的人π平面孔散射的光純的差別。二個部 分深度的朗或位於二個部分之—幢子的出現將會修 改漏導波模式的性質，漏導波模式是由相應的測量光刺 激，徵部件產生的。激發的料波模式和由激發的漏導 波模式所產生的幅射场的描述是相同於亨 遍擁有的美时射_ 1G/765,254(zm6)^= 干涉儀共焦顯微方法中使用的用於測量溝 導波模式”帽賴，Μ餐人本案供參^^貝Μ 使用關鍵尺寸（CD)的獨立測量或一簡化轉換分 析，測量被測量的共軛正交的變化對關鍵尺寸（CD)的 變化和深度的靈敏度。轉換分析被簡化作為微分的最初 測量的-個結果。當二個部分的成分實質上是不同的時 候，要求被干涉儀比較的二個部分反射性質的詳細知 識因為光罩和有圖案晶圓的模式結構的高能級，在關 鍵尺寸（CD)誤差的位置中，並不要求光罩和有圖案晶 圓結構的詳細知識。 …圖3一般地顯示了一非共焦微分干涉儀。圖3的描 述與圖la所給的描述是相同的，除了測量光24八以外。 在圖3中，測量光24A以標稱為零的入射角入射在測量 物體60上。使用共焦和非共焦干涉儀顯微系統，獲得關 於開放的或透明的特徵部件的資訊之間的最初差別是關 88 20053^α4〇〇 於激發的漏導波模式的性質。 對非共焦干涉儀顯微系統，獲得關於開放的或透明 的特徵或特徵部件的表面分佈圖或水準表面的資訊，其 中特徵或特徵部件帶有減少的橫向空間解析度和減少^ ^射測1光的深度鑒別。然而，使用非共焦干涉儀顯微 系統有一個優點，即激發的導波模式的振幅通常比相應 的共焦系統的大。非共焦干涉儀顯微系統的另一個優點 是’激發的導波模式的級與相應的共焦系統比較通常由 較小的集合組成。 這樣’從共焦和非共焦干涉儀顯微系統獲得的有關 表面分佈圖，關鍵尺寸（CD)，深度，和以顆粒形式的 缺陷出現的誤差資訊是饋贈的，而且將會影響最終用途 應用中共焦或非共焦系統的一個或其他的選擇。 在本發明另一個實施例中，在一個單個干涉儀顯微 系統申融合了共焦和非共焦干涉儀顯微系統。另一個實 施例包括共焦干涉儀顯微系統的裝置和一個測量光傳輸 系統，它在狹縫陣列114之間轉換測量光24A(見圖If 和2c)，並以一個標稱零入射角入射到物體60上。 描述本發明的其他實施例，其中獲得由測量物體的 缺陷反射/散射的饋贈測量光場的共軛正交的共同測 量。饋贈的測量光對應二個正交線性極化態的測量光。 另一個實施例包括引用的美國專利申請第 10/816，180(ZI-50)號所描述的實施例的裝置和本案所描 述的第一實施例的裝置和過程。 89 20053 87^04i〇c 還在本發明其他的實闕巾， 同和非共同測量的形式中有關測ΐ物體= 缺^反射/政㈣的角分佈的f訊。為了獲得角分佈資 訊，其他的實施例還包括美國專利申請第 10/938,408(ZI_54)號中所描述的裝置。

本發明的很多實施例被配蹄作在與光罩或晶圓性 質-致的傳輸模式中，對此要求對準標記，重疊，和/或 關鍵尺寸（CD)的資訊。這些實施例的描述是相同於干 涉儀度里衡系統的描述，如在美國專利申請第 10/948,959(ZI_56)號中描述的。 ° 干涉儀顯微糸統·近場和逐漸消失場的探測光 可以配置本發明其他實施例操作晶圓處具有近場或 漸消失場性質的測量光。通過選擇平凸透鏡258平表面 處的測量光入射角6>2(見圖2d)而產生漸消失場，其入射 角是大於產生總内反射和間隔λ/4所要求的角，如 在引用的美國專利申請第10/866,010(ΖΙ-52)號和第 10/948,959(ΖΙ-56)號中所描述的。由光罩中使用孔的相對 位置選擇入射角，例如本發明第三個實施例的光罩U4B。 當傳輸小於波長的孔陣列位於平凸透鏡258的平表 面之上，且間隔hS λ/4的時候，基底60處的非傾斜測 量光可能是近場的形式，如在引用的美國專利第 6,445,453(ΖΙ-14)號中描述的。 20053 8^04j〇, =，，明的其他實施例獲得的資訊具有對表面 圓上一處的不對稱現象的高靈敏度干涉儀 使!近場或漸消失場的測量光為基礎的 二心儀度量_統在重疊’對準標記，關鍵尺 系統和缺陷檢測中導致高刪度。在 =度量衡系統中所使用的轉化過二複雜： t咸二2為了獲得所期望的具有所要求精確度= 吼，測買中的晶圓上圖案需要不重疊。 、 於製造大型積體電路（如電腦晶片等）的平版 進器或掃描器上的對準標記識別和在一個 用於測1關鍵尺寸（CD)和步進器 ===中二!描度量二： 型積體電路製造的不罩 的干涉儀度量衡系統也是特別有用的。— 財田述 平版印縦半導難紅#賴鍵 別是，重疊改進是五個最_的挑戰之—，小^⑽^寺 米線寬⑷十標準），例如，見半導體工業路標，第 (1997)。因為-個平版印刷機每年可以生產抓⑽百萬 的f品，改#(維持)平版印刷機性能的經濟價值是實質性 的，西1積體電路製造廠商，平版印刷 量每 t(損失）1%就能產生大約每年$1百萬的經濟效益^ )’而對千版印刷機的賣主，是—個實f性的競爭優勢 91 20053 或劣勢。 測量重疊是通過在晶圓的-層上印刷-個圖案，在 晶圓相繼層上印刷第二個圖案、然後由獨立的度量衡系 統測量二個圖案的位置，取向和變形中的差別。 測，重疊的獨立的度量衡系統包括—個用來觀看圖 案的顯微鏡系統，例如上面描述的反射折射成像系統， 它被連接到用來測量圖案相對位置的t射控制軌距的平 臺和一個晶圓作業系統。 平版印刷機的作用是引導一個空間圖案的輻射到塗 有光敏性樹酯的晶圓上。過程包括確定晶圓的哪個位置 要接文輻射(對準），並且施加輻射到那個位置的光敏性樹 脂上。 „„、，了適當地確定晶圓的位置，晶圓包括由專用感測 益測量的晶圓上的對準標記，如上面描述的干涉儀度量 ，系統。對準標記的被測量位置定義晶圓在平版印刷機 裏的位置。這個資訊連同所期望的晶圓表面圖案的規範 二起，控制晶圓相對空間圖案輻射的對準。根據這樣的 資訊，托著塗有光敏性樹脂晶圓的可移動平臺移動晶圓 以便輻射將會曝光晶圓的正確位置。 在曝光期間，一個輻射源照射一個有圖案的標度 線，它散射輻射產生空間圖案輻射。標度線也被稱為: 個光罩，而且這些術語可交替地在下面使用。在縮小平 版印刷的情況下，一個縮小透鏡收集散射輻射，形成一 個標度線圖案縮小的像。作為選擇，在接近式印刷的情 92 20053 8獨4〇。 晶 的 輻 況下’為了產生1 : 1的標度線圖案的— 圓之前’散射姆傳播_個小的 射啟動光化過程。圖案為—個潛像的抗餘劑内， 當製作一個光罩的時候， & ΪΓΓΓΓ破壞對那個光罩印刷導體電=

案中的任何缺陷，光罩通過—個自動光罩檢查系 光罩檢查中，有二個可能的方案，稱為晶粒(岭到_資料 庫和晶粒到·晶粒的檢查。第—種方法包括—個自動掃描 顯微鏡，或一個本案描述的干涉儀度量衡系統，它使光 罩圖案直接與用於產生光罩的電腦資料比較。這就要求 一個很大的資料處理能力，類似光罩複寫器本身所需要 的。在被檢查的光罩圖案和用於建立光罩的資料集合之 間的任何差異被標記為一個誤差。上面所描述的干涉儀 度里衡糸統非常好地適合自動光罩檢查，它具有背景減 少和實質上同時獲得一維線性部分和二維部分影像的優 fJ； 〇 一般來說，平版印刷系統，也稱為曝光系統，典型 地包括一個照明系統和一個晶圓定位系統。照明系統包 括用來提供輻射的輻射源，例如紫外線，可見光，X射 線，電子或離子輻射，以及用來將圖案赋予輻射的標度 線或光罩，因而產生空間的圖案輻射。除此之外，對平 版印刷縮影的情況，照明系統可能包括一個用於使空間 93 200538獅 的圖案輻射成像到晶圓上的透鏡系統。有圖像的輻射使 塗有抗蝕劑的晶圓曝光。照明系統也包括一個用來支承 光罩的光罩平臺，和一個用來調節光罩平臺位置的定位 系統，光罩平臺位置是相對通過光罩使其指向輻射的位 置。晶圓定位系統包括一個用來支承晶圓的晶圓平臺， 和一個用來調節晶圓平臺相對被成像輕射的位置的定位 系統。積體電路的生產包括多重曝光步驟。關於平版印 刷的一般參考資料，例如，見，j.R.Sheats和B WSmith 的&平版印刷：科學和枯術nvfarcel Dekker股份有限公 司，紐約，1998)，其内容併入本案供參考。 使用干涉儀度量衡系統830的平版印刷掃描器8〇〇 的一個實例在圖7a中顯示。在一個曝光系統内，干涉儀 度量衡系統830被用於精確地定位晶圓（沒有顯示)上的 對準標記。這裏，平臺822被用於定位晶圓相對一個曝 光台的位置和支承晶圓。掃描器8〇〇包括一個框架8〇/， 匕支撐其他的支承結構和這些結構所載有的各種部件。 一個曝光底座804安裝在它的頂部，它上面的透鏡外罩 806上安裝了一個用來支承標度線或光罩的標度線或光 罩平臺816。單元817概要地表示一個用來定位光罩相對 曝光台的定位系統。定位系統817包括如壓電式傳動器 單元和相應的控制電子儀器。雖然它並不包括在這個所 描述的實施例中，-個或多個干涉測量學系統被用於精 確地測量光罩平臺以及其他可動部件的位置，在製作平 版印刷結_過程巾，它_放置必紐精確地監控(見 94 20053 87^Q4i〇c supra Sheats和Smith的微平板印刷：科學和技術）。 下面懸浮的曝光底座804是一個支撐晶圓平臺822 的支承底座813。平臺822包括一個用來由干涉測量學系 統826反射測量光854指向平臺的平面鏡828。單元819 概要地表示一個用來定位平臺822相對干涉測量學系統 826位置的定位系統。定位系統819包括如壓電式傳動器 單元和相應的控制電子儀器。測量光向後反射到安裝在 曝光底座804上的干涉測量學系統。 在操作期間，一個輻射光81〇,如一個來自紫外雷射 器（沒有顯不）的紫外光，穿過形成光學裝置812的一束 光，而且在由平面鏡814反射之後向下傳播。其後，輻 射光穿過-個由光罩平臺816攜帶的光罩(沒有顯示)。通 過:個透鏡外罩806攜帶的透鏡裝置8G8，使光罩(沒有 顯示)成像在-個晶圓平臺822上的晶圓（沒有顯示)上。 通過-個由彈簧82G描述的減震祕，使底座_和由 它支承的各個部件隔離於環境振動。 如上所述，干涉儀度量衡系統83〇被用於定位晶圓 和/或晶圓平臺816上的對準標記的位置。 如技術中廣為人知地，平版印刷是生產半導體器件 的製造方法的—個關鍵部分。例如，美國專利5 483 343 ==造方法的步驟。下面參考圖糾 體日日是一個生產半導體器件順序的流程圖’ y曰列如積體電路IC或大型積體電路卿， 液曰曰板或電吨合科（CCD)。步驟⑸是—個設計半 95

圖7c展現了晶圓處理的流程圖。步驟861是一個氧 化晶圓表面的氧化過程。步驟862是在晶圓表面上形成 一個絕緣薄膜的化學氣相沉積（CVD)過程。步驟863 -個電極形絲程，它是通過氣相沉積在晶圓上形成電 極。步驟864是一個將離子注入晶圓的離子注入過程。 步驟865是一個施加抗蝕劑（光敏的材料)到晶圓的抗蝕 劑過程。步驟866是一個曝光過程，它是通過上面所描 述的曝光裝置，經過曝光(即，平版印刷）印刷光罩的電路 20053 SzWoc 導體器件電路的設計過程。步驟脱是— 設計為基礎的製造光罩的過程。步驟853 3 一/圖案 用如石夕材料製造晶。 疋-個通過使 步驟854是一個晶圓處理， 通過使用這樣準備好的光單 解二理，其中 圓上形成電路。為了形成晶圓：電=== 的充分的空間解析度，平版印刷機相對晶圓 的干WA讀是必要的。對檢查晶圓的表面，本案所^ =:=統特別是有用的，而且為了 jΘΒ®處理中錢的平版印有效性，通過晶圓處 =j圓上產生内部層。步驟855是一個裝配步驟，稱 為後处理，其巾由步驟854處_晶圓被形 片。這個步驟包括裝配(切片和焊接)和包裝（晶片職）。 步驟856。是-個檢查步驟，其中執行由步驟855產生的 半導體器件的操作性檢查，耐久性檢查料。通過這些 過程，半導體器件被完成和運出（步驟857)。 一 96 20053 8?72〇fia〇c 再一次，如上所述，本案抵 射成像系統的使用改善了精確度，解析反射折 又思樣平版印 步驟/67個使曝光的晶圓顯影的顯影過程。步 驟868疋-個除去顯影的抗钱劑像以外部分 程。步驟869是-個抗_分離過程，它是在_ =

後，分離晶圓上剩餘的抗蝕劑材料。通過重複這此過, 在晶圓上形成和重疊電路圖案。 5匕王

圖案到晶圓上 刷步驟的維護 ϋ樣述的干涉儀度量㈣統的_個重要應用是 檢查先别描述的平版印刷方法中所用的光罩和桿度線上 的圖案，測量晶圓上的關鍵尺寸（CD)和重疊二^及檢 查光罩，標度線和晶圓上的缺陷。作為一個^例，一: 光罩和晶圓檢查系統900的示意圖顯示在圖8中。光源 910產生一個光源光912，干涉儀度量衡系統914，如^ 案描述的，引導輻射光到一個可動平臺918支承的基底 916上。為了確定平臺的相對位置，干涉測量學系統920 引導一個參考光922到一個裝在光聚焦裝置914上的平 面鏡924上，以及引導一個測量光926到裝在平臺918 上的平面鏡928上。干涉測量學系統測量的位置變化對 應基底916上書寫光912的相對位置變化。干涉測量學 系統920把一個測量信號932送給控制器93〇，它表示基 底916上檢查光912的相對位置。控制器93〇送出一個 輸出彳§號934給一個底座936，它支承和定位平臺918。 控制裔930能使干涉儀度量衡系統裝置914在基底 97 200538¾)^ 的二個區域上掃瞄檢查光，例如使用信號944。結果，控 制器93^)指示系統的其他部件去檢查基底。光罩和晶圓 檢查測買重豐，而且用干涉儀度量衡系統914直接使光 罩、標度線或獲得的晶圓圖案與用於產生光罩、標度線 或晶圓上圖案的電腦資料比較。 其他的實施例是在下列的申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 圖la是一個干涉系統的示意圖。 # 圖lb是一個光源和光束調製器的示意圖。 圖lc是一個含有反射折射成像系統的干涉度量衡系 統的示意圖。 圖Μ是一個反射折射成像系統的示意圖。 圖le是一個針孔行列分光器的示意圖。 圖If是一個引導測量光和參考光進入干涉度量衡系 統的分光器系統的示意圖。 圖lg是一個含有一排平行狹縫的分光器的示意圖。 圖lh是一個引導測量光和參考光進入干涉儀的光學 相干-域反射計（OCDR)系統的分光器系統的示意圖。 圖li是一個位於不重疊晶圓的二個不同處理層的格 柵示意圖。 圖lj是一個位於重疊晶圓的二個不同處理層的格栅 示意圖。 圖lk是一個反射折射成像系統的概略圖。 圖11是一個引導測量光和參考光進入干涉儀度量衡 98 圖

20053 &7孤 c 系統的系統示意圖 ln!是一個在弓丨進來者 成像系統和對—個被成像測量物^到—個干涉儀 成像糸統操作模式的選擇 、寺疋斑點的干涉儀 的陣列概略圖。 用的針孔、狹縫和孔 圖1η是一個在引進參考光 像系統和對-個被成像測量物體義； 陣列概略圖。 狹縫和孔的 圖1〇疋—個在引進參考光和測量光到—個干涉 像系統和對-個被成像測量物體㈣定賴的干涉儀^ 像系統操作模式的騎巾，所使㈣針孔、狹縫和孔的 陣列概略圖。 圖2a是一個消色差矯正散光的反射折射成像系統的 概略圖。 圖2b是一個展現反射折射成像系統的表面和相應半 徑的示意圖。 圖2c是一個引導測量光和參考光進入一個干涉儀度 量衡系統的矯正散光的反射折射成像系統和一個分光器 系統的示意圖。 圖2d是一個靠近測量物體的反射折射成像系統的部 分概略圖。 圖2e是一個靠近測量物體的反射折射成像系統的一 部分和成像一個測量物體内部的概略圖。 99 20053 二二步儀的非共焦顯微方法系統的示意圖。 棱鏡元件二二= 罩特徵部件的表面形成的p〇rr〇型 千^不，匕使一光束經過二次反射。 特f!邱株二—個含型棱鏡元件的光罩中的開放 牛㈣不’其中—個光束在開放特徵部件的 經過四次反射。

圖5是一個由單透鏡元件組成的成像系統的概略圖。 圖6疋一個表面上的入射和繞射角的示意圖。 圖7a是一個使用干涉儀度量衡系統的平版印刷機的 一個概略圖。 圖7b是一個半導體器件生產步驟順序的流程圖。 圖7c是一個展示晶圓加工步驟的流程圖。 圖8是一個使用干涉儀度量衡系統的檢查儀器的概 略圖。 【主要元件符號說明】 10 :干涉儀

12 :針孔陣列分光器 18 :光源 20、24 :輸入光 22 :光調製器 26、28 :光束 30 :測量光 34 :輸出光 40、44 :透鏡截面 100 200538704 17020pif.doc 46C :相移器 52 :凸透鏡 54 :平面鏡 60 :測量物體 62 :針孔 64 :狹缝 70 :探測器 72、74 :信號 78 :伺服控制信號 80 :電子處理器和控制器 82 :傳動器 84 :晶圓失 86 :傳動器 88 :度量衡系統 92 ··信號 98 :平臺 100 ··第一成像系統 110 ··第二成像系統 112 ··針孔陣列分光器 114 :狹縫針列 116 :非極化分光器 126、128 :光束 140、144 :反射折射元件 148 :分光器 200538^04。。 150、152 :凸透鏡 154 :平面鏡 162、166 ··平面 172、174 :元件 200、210 :反射折射成像系統 244、246 :反射折射元件 248 :分光器 250、254、256、258 :透鏡 142、146、242、260、262、264、266 :表面 712、730、732 ··處理層 720、722、726 :格柵 740、742 :重疊格柵 800 :平版印刷掃描器 802 :框架 804 ··曝光底座 806 :透鏡外罩 808 :透鏡裝置 810 :輻射光 812 :光學裝置 813 :支承底座 814 :平面鏡 816 :光罩平臺 817、819 :定位系統 820 :彈簧 102 2 Ο Ο 5 3 822 :平臺 826 :干涉測量系統 828 :平面鏡 832 :干涉儀度量衡系統 854 :測量光 900 :光罩和晶圓檢查系統 910 :光源 912 :光源光 914 :干涉儀度量衡系統 916 :基底 918 :可動平臺 920 :干涉測量系統 922 :參考光 926 :測量光 924、928 :平面鏡 930 ··控制器 932 :測量信號 934 :輸出信號 936 :底座 944 :信號 1016、1018 :雷射源 1020、1022 :測量光束 1030、1036、1040、1046、1116 :非極化光的分光器 1034、1038、1044、1048 :平面鏡 103 20053 8^04i〇c 1054、1056 :信號 1050、1052 :傳動器 1032、1042 :回射器 1024、1060 :參考光 1026、1062 :測量光 1258 :透鏡 1114 :參考物體 2012、2014、2016、2112、2114、2116 :光罩孔

104

Claims (1)

1. 十、申請專利範圍： 1.一個檢查物體表面的干涉測量學系統，包括： 一光源裝置，產生一第一測量光和一第二測量光； 一探測器裝置，包括一第一探測器元件和一第二探 測器元件； 一干涉儀，包括一光源成像系統和一物體成像系 統，其中光源成像系統聚焦該第一測量光到一第一平面 上的一第一斑點上，而該第一平面是在物體上或在物體 内，並且聚焦該第二個測量光到該第一平面之下的一第 二平面上的一第二斑點上，而物體成像系統使該第一斑 點成像到該第一探測器元件上，作為一第一干涉光以便 在那裏產生一第一干涉信號，以及使該第二斑點成像到 該第二探測器元件上，作為該第二干涉光以便在那裏產 生一第二干涉信號， 該物體成像系統使來自該第一斑點的一第一返回測 量光與一第一參考光結合以產生該第一干涉光，並且使 來自該第二斑點的一第二返回測量光與一第二參考光結 合以產生該第二干涉光，其中與物體相互作用的該第一 測量光產生一第一後向散射分量和一第一前向散射分 量，而與物體相互作用的該第二測量光產生一第二後向 散射分量和一第二前向散射分量；以及 一個處理器，它被編制程式，通過使用該第一後向 散射分量和該第二後向散射分量來確定有關物體上的圖 案的傾斜入射角的資訊，但不是該第一前向散射分量和 105

   20053 37^Qdi〇c 該第二前向散射分量的任何-個。 涉測=之檢查物體表面的干 ± /、〒光源裊置具有一個光軸，而且包括 和第二部1列分，器’而針孔陣列分光11具有第一部分 二:二且第二部分可沿著該光軸的方向被第一部 二“ 2該第—部分產生該第—測量光，而該第二 部分產生該第二測量光。 3·如申請專·圍第2項所述之檢查物體表面的干 涉測量學祕’其中該第—部分位於—與該第一平面共 軛的平面内，而第二部分位於一與第二平面共軛的平面 内0 4·如申請專利範圍第丨項所述之檢查物體表面的干 涉測量學系統，其中物體成像系統具有一光軸，而且包 括一個針孔陣列光束合成器，針孔陣列光束合成器具有 一第一部分和一第二部分，且該第二部分可沿著該光軸 的方向被該第一部分置換，其中該第一部分使該第一返 回測量光和該第一參考光結合，而該第二部分使該第二 返回測量光與該第二參考光結合。 5·如申請專利範圍第4項所述之檢查物體表面的干 涉測量學系統，其中該第一部分位於一與第一平面共軛 的平面内，而該第二部分位於一與第二平面共軛的平面 内。 6·如申請專利範圍第1項所述之檢查物體表面的干 涉測量學系統，其中配置該物體成像系統收集該第一後 106 20053 87?204i〇c 向散射分置和該第二後向散射分量，但不是該第一前向 散射分$和該第二前向散射分量，以產生該第一返回 量光和該第二返回測量光。 、、7曰如申請專利範圍第1項所述之檢查物體表面的干 涉測I學系統，其中光源成像系統產生該第一測量光以 使它相對物體表面的入射角在01和02之間，其中0 和Θ 2是小於90。，且0丨< 0 2。 1 8曰如申請專利範圍第1項所述之檢查物體表面的干 攀 ’歩測虽學系統，其中該干涉儀是-線性位移干涉儀。 、、9曰如中請專利範圍第1項所述之檢查物體表面的干 涉測里學系統，其中該干涉儀是一掃描線性位移干涉儀。 ι〇·如申請專利範圍第丨項所述之檢查物體表面的^ 涉測量學系統，更包括一反射折射成像系統，它至少執 行該光源成像系統和該物體成像系統這兩個的一部^。 u·如申請專利範圍第1項所述之檢查物體表面: 涉測量學系統，其中該圖案是物體上的重疊對準。、干 φ 12· —個檢查物體表面的干涉測量學系統，包括· 一光源裝置，產生一第一測量光和—第二測旦 一探測器裂置，包括一第一探測器元件和二二 測器元件；以及 乐一棟 二干涉儀’包括-光源成像系統和1體 統，其中該光源成像系統聚焦該第一測量光到—第二 面上的一第一斑點上，而該第一平面是在該物體上：: 該物體内，並且聚焦該第二個測量光到該第〜個平 107

   20053 8〇7(βΦ〇 下的一第二平面上的—第二斑點上’而 使該第-斑點成像到該第一探測器元件上，作 干涉光以便在那裏產生-第-干涉信號，以及 斑點成像到該第二探測器元件上，作為—第二干涉t 便從那裏產生-第二干涉信號，該物體成像系統使 該第-斑點的-第-返回測量光與一第一參考心士人以 產生該第-干涉光，並且使來自該第二斑關一第^ 回測量光與-第二參考光結合以產生—第二干涉光；其 中源成像系統使到達物體表面的該第一測量光和兮第二 測量光具有對物體表面傾斜的平均入射角，其中^物& 相互作用的第-和第二測量光的每_個產生相應第一和 第二反向散射和前向散射的分量， 其中與物體相互作用的該第一測量光產生第一後向 散射分量和第一前向散射分量，而與物體相互作用的第 二測量光產生第二後向散射分量和第二前向散射分量， 其中配置物體成像系統去收集第一和第二反向散射 分量，但不收集第一和第二前向散射分量的任何一個， 以分別產生第一和第二返回的測量光。 13·如申請專利範圍第12項所述之檢查物體表面的 干涉測量學系統，其中配置物體成像系統去收集該第一 反向散射分量和第二反向散射分量，但不收集該第一前 向散射分量和該第二前向散射分量，以產生該第一返回 的測量光和該第二返回的測量光。 H.如申請專利範圍第12項所述之檢查物體表面的 108

   20053 8z^Qf4i〇c 干涉測里㈣統’其巾該光源成像系統產生該第一 光以使它相對物體表面的人射角㈣4 ^之間， Θ !和θ2是小於90。，且0 1<；02。 15.如中請專利範圍第12項所述之檢查物體表 干/步測篁學系統’其中該干涉儀是_線性位移干涉儀。 、16.如中請專纖圍第12項所述之檢查物體表 干涉測里m其巾該干㈣是—掃描線性位移干涉 儀。 Π.如申請專利範圍第12項所述之檢查物體表 干㈣量學系統’更包括—反射折射成㈣統，它至少 執仃該光源成像系統和該物體成像系統這兩個 分。 °丨 18· —個檢查物體表面的干涉測量學系統，包括： 光源裝置，產生一第一陣列測量光和一第二 測量光； J 一楝測器裝置，包括一第一陣列探測器元件和一第 二陣列探測器元件； 干/歩儀，包括一光源成像系統和一物體成像系 統，該光源成像系統聚焦該第一陣列測量光到一第一平 面上的一第一陣列斑點上，而該第一平面是在該物體上 或在該物體内，並且聚焦該第二陣列測量光到該第一平 面之下的一第二平面上的一第二陣列斑點上，而該物體 成像系統使該第一陣列斑點成像到該第一陣列探測器元 件上，作為一第一陣列干涉光，以及使該第二陣列斑點 109 2 Ο Ο 5 3 成像到該第二陣列探測器元件上，作為一第二陣列干涉 光，該物體成像系統使來自該第一陣列斑點的一第一陣 列返回測量光與一第一陣列參考光結合以產生該第_陣 列干涉光，並且使來自該第二陣列斑點的一第二陣列返 回測量光與一第二陣列參考光結合以產生該第二陣列干 涉光，其中與該物體表面相互作用的該第一陣列測量光 和該第二陣列測量光產生相應第一陣列後向散射分量和 第二陣列後向散射分量和相應第一陣列前向散射分量和 第二陣列前向散射分量，以及 一處理器，它被編制程式，通過使用該第一陣列後 向散射分量和該第二陣列後向散射分量來確定有關物體 上的一圖案的傾斜入射角的資訊，但不是該第一陣列前 向散射分量和該第二陣列前向散射分量。 19·如申请專利範圍第Μ項所述之檢查物體表面的 干涉測量學系統，其中該光源裝置具有一光軸，而且包 括一針孔陣列分光器，而針孔陣列分光器具有一第一部 S和一第二部分，且該第二部分可沿著該光軸方向被該 第一部分置換，其中該第一部分產生該第一陣列測量 光，而該第二部分產生該第二陣列測量光。 20·如申請專利範圍第18項所述之檢查物體表面的 干涉測量學系統，其中該第一部分位於一與該第一平面 共軛的平面内，而該第二部分位於一與該第二平面共軛 的平面内。 21·如申請專利範圍第17項所述之檢查物體表面的 110

   20053 §〇^04〇c 干涉測量學系統，其中該物體成像系統具有一光軸，而 且包括一個針孔陣列光束合成器，該針孔陣列光束合成 器具有一第一部分和一第二部分，且該第二部分可沿著 該光軸方向被该第一部分置換，其中該第一部分使該 -陣列返回測量光和該第—陣列參考光結合，而該第二 部分使該第二陣列返回測量光與該第二陣列參考光 合。 ° 22.如申請專利範圍第21項所述之檢 干涉測量料統，其巾該第—部分⑽-與該第-^ 面内’而該第二部分位於-與該第二平面共軛 二二f利f圍第17項所述之檢查物體表面的 干"里其中該®案是物體上的重疊對準。 24.-個干涉儀檢查物體表面的方法，包括： 產生一測量光； :::!光到一第一平面上的一第一斑點上 第一平面疋ί該物體上或該物體之内，其中該測量光; 表面相互作用，產生-後_ 產生=第一斑點的—返回測量光與-參考光結合 對該第-斑點的該干涉光產生一 量光到該第—平面之下":平面上的 -‘ 衫—平面是在錄體上或在該物辦 111 20053 87^QA〇c 二量光在該第二斑點處與該物體表面相互作 用產生-後向散射的分量和—前向散射的分量· 產生!=第二斑點的-返回測量光與-參考光結合 對該第二個斑點的該干涉光產生一干涉信號，·以 通過至少使用該第一斑點和第二斑點的干涉信^及 確定有關該物體的一圖案的傾斜入射角資訊，其中^* 包括使用該後向散射分量，但沒有第一斑點和第二斑^ 的前向散射分量。 ^ m 25·如申請專利範圍第24項所述之干涉儀檢查物 表面的方法，更進一步包括，為了產生該第一斑點的噹 返回測量光，該第一斑點收集來自該物體表面的該後= 散射分量，但不是該前向散射分量，而且為了產生兮^ 二斑點的返回測量光，第二斑點收集來自物體表面^今 後向散射分量’但不是該前向散射分量。 '/

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