TW202400985A - 在積體電路之製造中校正量測的方法及相關設備 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種針對由一照明源產生之一源光譜之效應校正一經量測光譜的方法。該方法包含：根據一量測參數獲得一經量測光譜，該經量測光譜在使用來自該照明源之源輻射照明一週期性結構之後自來自該週期性結構之經捕捉繞射輻射而獲得，該週期性結構為光譜儀光柵及經量測之一物件；自該經量測光譜判定該源光譜之一估計；及使用該源光譜之該估計來校正該經量測光譜。

Description

在積體電路之製造中校正量測的方法及相關設備
本發明係關於積體電路之製造中之度量衡應用。
微影設備為經建構以將所要圖案施加至基板上之機器。微影設備可用於例如積體電路(IC)之製造中。微影設備可例如將圖案化裝置(例如，遮罩)處之圖案(亦常常稱為「設計佈局」或「設計」)投影至提供於基板(例如，晶圓)上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上。
為了將圖案投影於基板上，微影設備可使用電磁輻射。此輻射之波長判定可形成於基板上之特徵的最小大小。當前在使用中之典型波長為365 nm (i線)、248 nm、193 nm及13.5 nm。相比於使用例如具有193 nm之波長之輻射的微影設備，使用具有在4 nm至20 nm之範圍內之波長(例如6.7 nm或13.5 nm)之極紫外線(EUV)輻射的微影設備可用於在基板上形成較小特徵。
低k 1微影可用於處理尺寸小於微影設備之經典解析度極限的特徵。在此程序中，可將解析度公式表達為CD = k 1×λ/NA，其中λ為所採用輻射之波長，NA為微影設備中之投影光學器件之數值孔徑，CD為「關鍵尺寸」(通常為所印刷之最小特徵大小，但在此狀況下為半節距)，且k 1為經驗解析度因數。一般而言，k 1愈小，則在基板上再現類似於由電路設計者規劃之形狀及尺寸以便達成特定電功能性及效能的圖案變得愈困難。為了克服此等困難，可將複雜微調步驟應用於微影投影設備及/或設計佈局。此等步驟包括例如(但不限於) NA之最佳化、自訂照明方案、使用相移圖案化裝置、設計佈局之各種最佳化(諸如設計佈局之光學近接校正(OPC，有時亦稱為「光學及程序校正」))，或通常定義為「解析度增強技術」(RET)之其他方法。替代地，用於控制微影設備之穩定性之嚴格控制環路可用以改良在低k 1下之圖案之再現。
在微影程序中，需要頻繁地對所產生結構進行量測，例如以用於程序控制及驗證。用於進行此等量測之各種工具為吾人所知，包括常常用於量測關鍵尺寸(CD)之掃描電子顯微鏡，及用以量測疊對(裝置中兩個層之對準準確度)之特殊化工具。近年來，已開發用於微影領域中之各種形式之散射計。
已知散射計之實例常常依賴於專用度量衡目標之佈建。舉例而言，方法可需要呈簡單光柵之形式之目標，該光柵足夠大以使得量測光束產生小於該光柵之光點(亦即，該光柵填充不足)。在所謂重建構方法中，可藉由模擬經散射輻射與目標結構之數學模型的相互作用來計算光柵之屬性。調整模型之參數，直至經模擬相互作用產生與自真實目標觀測到之繞射圖案類似的繞射圖案為止。
除了藉由重建構進行特徵形狀之量測以外，亦可使用此設備來量測基於繞射之疊對，如公開專利申請案US2006066855A1中所描述。使用繞射階之暗場成像進行的基於繞射之疊對度量衡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晶圓上之產品結構包圍。諸如US2011102753A1及US20120044470A之眾多公開專利申請案中找到暗場成像度量衡之實例。可使用複合光柵目標在一個影像中量測多個光柵。已知散射計趨向於使用在可見或近IR波範圍內之光，此要求光柵之節距比屬性實際上受到關注之實際產品結構粗略得多。可使用具有短得多的波長之深紫外線(DUV)、極紫外線(EUV)或X射線輻射來界定此類產品特徵。不幸地，此類波長通常不可用於或不能用於度量衡。
另一方面，現代產品結構之尺寸如此小以使得其不能藉由光學度量衡技術而成像。舉例而言，小特徵包括藉由多重圖案化程序及/或節距倍增而形成之特徵。因此，用於大容量度量衡之目標常常使用比疊對誤差或關鍵尺寸為所關注屬性之產品大得多的特徵。量測結果僅與真實產品結構之尺寸間接地相關，且可不準確，此係因為度量衡目標不遭受微影設備中之光學投影下之相同失真及/或製造程序之其他步驟中之不同處理。雖然掃描電子顯微法(SEM)能夠直接地解析此等現代產品結構，但SEM比光學量測耗時多得多。此外，電子不能夠穿透厚程序層，此使得電子較不適合於度量衡應用。諸如使用接觸墊來量測電屬性之其他技術亦為吾人所知，但其僅提供真實產品結構之間接跡象。
藉由減小在度量衡期間使用之輻射的波長(亦即，朝向「軟X射線(SXR)」波長光譜移動)，有可能解析較小結構以增大對結構之結構變化的敏感度及/或進一步穿透產品結構。產生適當高頻率輻射(例如，軟X射線及/或EUV輻射)之一種此類方法可使用泵送輻射(例如，紅外線輻射)以激發產生介質，從而產生發射輻射，視情況包含高頻率輻射之高階諧波產生。
當執行SXR度量衡或類似度量衡技術時，需要消除或減輕由源施加之信號影響。
在本發明之一第一態樣中，提供一種針對由一照明源產生之一源光譜之效應校正一經量測光譜的方法；該方法包含：根據一量測參數獲得一經量測光譜，該經量測光譜在使用來自該照明源之源輻射照明一週期性結構之後自來自該週期性結構之經捕捉繞射輻射而獲得，該週期性結構為光譜儀光柵及經量測之一物件；自該經量測光譜判定該源光譜之一估計；及使用該源光譜之該估計來校正該經量測光譜。
亦揭示一種可操作以執行第一態樣之方法的電腦程式、度量衡設備及微影設備。
將根據對下文所描述之實例的考量理解本發明之以上及其他態樣。
在本發明文件中，術語「輻射」及「光束」用於涵蓋所有類型之電磁輻射及粒子輻射，包括紫外輻射(例如，波長為365、248、193、157或126 nm)、極紫外線輻射(EUV，例如具有在約5至100 nm之範圍內之波長)、X射線輻射、電子束輻射及其他粒子輻射。
如本文中所採用之術語「倍縮光罩」、「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截面之一般圖案化裝置，該經圖案化截面對應於待在基板之目標部分中產生之圖案。在此上下文中，亦可使用術語「光閥」。除經典遮罩(透射或反射、二元、相移、混合式等)外，其他此類圖案化裝置之實例包括可程式化鏡面陣列及可程式化LCD陣列。
圖1示意性地描繪微影設備LA。微影設備LA包括：照明系統(亦被稱為照明器) IL，其經組態以調節輻射光束B (例如，UV輻射、DUV輻射、EUV輻射或X射線輻射)；遮罩支撐件(例如，遮罩台) T，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MA之第一***PM；基板支撐件(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基板支撐件之第二***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，包含一或多個晶粒)上。
在操作中，照明系統IL例如經由光束遞送系統BD自輻射源SO接收輻射光束。照明系統IL可包括各種類型之光學組件，諸如折射、反射、繞射、磁性、電磁、靜電及/或其他類型之光學組件或其任何組合以引導、塑形及/或控制輻射。照明器IL可用於調節輻射光束B，以在圖案化裝置MA之平面處在其截面中具有所要空間及角強度分佈。
本文所使用之術語「投影系統」PS應被廣泛地解譯為涵蓋適於所使用之曝光輻射及/或適於諸如浸潤液體之使用或真空之使用之其他因素的各種類型之投影系統，包括折射、反射、繞射、反射折射、合成、磁性、電磁及/或靜電光學系統，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術語「投影系統」PS同義。
微影設備LA可屬於如下類型，其中基板之至少一部分可由具有相對較高折射率之液體(例如，水)覆蓋，以便填充投影系統PS與基板W之間的空間，此亦被稱為浸潤微影。在以全文引用之方式併入本文中之US6952253中給出關於浸潤技術之更多資訊。
微影設備LA亦可屬於具有兩個或更多個基板支架WT (亦稱為「雙載物台」)之類型。在此類「多載物台」機器中，可並行地使用基板支撐件WT，及/或可對位於基板支撐件WT中之一者上的基板W進行準備基板W之後續曝光的步驟，同時將另一基板支撐件WT上之另一基板W用於在另一基板W上曝光圖案。
除基板支撐件WT外，微影設備LA亦可包含量測載物台。量測載物台經組態以固持感測器及/或清潔裝置。感測器可經配置以量測投影系統PS之屬性或輻射光束B之屬性。量測載物台可固持多個感測器。清潔裝置可經配置以清潔微影設備之部分，例如投影系統PS之一部分或提供浸潤液體之系統之一部分。量測載物台可當基板支撐件WT遠離投影系統PS時在投影系統PS下方移動。
在操作中，輻射光束B入射於被固持於遮罩支撐件T上之圖案化裝置(例如，遮罩) MA上，且係由存在於圖案化裝置MA上之圖案(設計佈局)而圖案化。橫穿遮罩MA後，輻射光束B穿過投影系統PS，該投影系統將光束聚焦在基板W之目標部分C上。藉助於第二***PW及位置量測系統IF，基板支撐件WT可準確地移動，例如，以便在聚焦及對齊位置處在輻射光束B之路徑中定位不同的目標部分C。類似地，第一***PM及可能的另一位置感測器(其未在圖1中明確地描繪)可用於相對於輻射光束B之路徑準確地定位圖案化裝置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MA與基板W。雖然如所說明之基板對準標記P1、P2佔用專用目標部分，該等基板對準標記可位於目標部分之間的空間中。在基板對準標記P1、P2位於目標部分C之間時，此等基板對準標記被稱為切割道對準標記。
如圖2中所展示，微影設備LA可形成微影單元LC (有時亦被稱為微影單元或(微影)群集)之部分，其通常亦包括對基板W執行曝光前及曝光後程序之設備。習知地，此等設備包括沈積抗蝕劑層之旋塗器SC、顯影曝光之抗蝕劑的顯影器DE、冷卻板CH及烘烤板BK (例如，用於調節基板W之溫度，例如用於調節抗蝕劑層中之溶劑)。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，在不同程序設備之間移動該等基板，且將基板W遞送至微影設備LA之裝載區LB。微影單元中通常亦統稱為塗佈顯影系統之裝置通常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自身可由監督控制系統SCS控制，該監督控制系統亦可例如經由微影控制單元LACU控制微影設備LA。
在微影程序中，需要頻繁地對所產生結構進行量測，例如以用於程序控制及驗證。用以進行此類量測之工具通常稱為度量衡工具MT。用於進行此類量測之不同類型之度量衡工具MT已為吾人所知，包括掃描電子顯微鏡或各種形式之散射計度量衡工具MT。散射計為多功能器具，其允許藉由在光瞳或與散射計之物鏡之光瞳共軛的平面中具有感測器來量測微影程序之參數，量測通常稱為以光瞳為基礎之量測，或允許藉由在影像平面或與影像平面共軛之平面中具有感測器來量測微影程序之參數，在此狀況下量測通常稱為以影像或場為基礎之量測。以全文引用之方式併入本文中之專利申請案US20100328655、US2011102753A1、US20120044470A、US20110249244、US20110026032或EP1,628,164A中另外描述此類散射計及相關聯量測技術。前述散射計可使用來自軟x射線、極紫外線(EUV)及可見至近IR波長範圍之光來量測光柵。
為了正確且一致地曝光由微影設備LA曝光之基板W，需要檢驗基板以量測經圖案化結構之屬性，諸如後續層之間的疊對誤差、線厚度、關鍵尺寸(CD)等。出於此目的，檢測工具及/或度量衡工具(未展示)可包括於微影單元LC中。若偵測到誤差，則可例如對後續基板之曝光或對待對基板W執行之其他處理步驟進行調整，尤其在同一批量或批次之其他基板W仍待曝光或處理之前進行檢測的情況下。
亦可被稱為度量衡設備之檢測設備用於判定基板W之屬性，且特別地，判定不同基板W之屬性如何變化或與同一基板W之不同層相關聯之屬性在層與層間如何變化。檢測設備可替代地經建構以識別基板W上之缺陷，且可例如為微影單元LC之部分，或可整合至微影設備LA中，或可甚至為獨立裝置。檢測設備可量測潛影(在曝光之後在抗蝕劑層中之影像)上之屬性，或半潛影(在曝光後烘烤步驟PEB之後在抗蝕劑層中之影像)上之屬性，或經顯影抗蝕劑影像(其中已移除抗蝕劑之曝光部分或未曝光部分)上之屬性，或甚至經蝕刻影像(在諸如蝕刻之圖案轉印步驟之後)上之屬性。
在第一實施例中，散射計MT為角解析散射計。在此散射計中，重建構方法可應用於經量測信號以重建構或演算光柵之屬性。此重建構可例如由模擬散射輻射與目標結構之數學模型之相互作用且比較模擬結果與量測之結果而產生。調整數學模型之參數，直至經模擬相互作用產生類似於自真實目標所觀測之繞射圖案的繞射圖案為止。
在第二實施例中，散射計MT為光譜散射計MT。在此光譜散射計MT中，將由輻射源發射之輻射引導至目標上，且將來自目標之經反射或經散射輻射引導至光譜儀偵測器，該光譜儀偵測器量測鏡面反射輻射之光譜(亦即，量測隨波長變化之強度)。根據此資料，產生所偵測之光譜的目標之結構或輪廓可例如藉由嚴格耦合波分析及非線性回歸或藉由與經模擬光譜庫進行比較來重建構。
在第三實施例中，散射計MT為橢圓量測散射計。橢圓量測散射計允許藉由量測針對各極化狀態之經散射輻射來判定微影程序之參數。此度量衡設備藉由在度量衡設備之照明區段中使用例如適當偏振濾光器來發射偏振光(諸如線性、圓形或橢圓)。適合於度量衡設備之源亦可提供偏振輻射。以全文引用之方式併入本文中之US專利申請案11/451,599、11/708,678、12/256,780、12/486,449、12/920,968、12/922,587、13/000,229、13/033,135、13/533,110及13/891,410中描述現有橢圓量測散射計之各種實施例。
在散射計MT之一個實施例中，散射計MT適用於藉由量測反射光譜及/或偵測組態中之不對稱性(該不對稱性與疊對之範圍有關)來量測兩個未對準光柵或週期性結構之疊對。可將兩個(通常重疊)光柵結構施加於兩個不同層(未必為連續層)中，且該兩個光柵結構可形成為處於晶圓上實質上相同的位置。散射計可具有如例如在共同擁有之專利申請案EP1,628,164A中所描述之對稱偵測組態，使得任何不對稱性可清楚地辨識。此提供用於量測光柵中之未對準之直接方式。可在以全文引用方式併入本文中之PCT專利申請公開案第WO 2011/012624號或美國專利申請案第US 20160161863號中找到關於含有作為目標之週期性結構之兩個層之間的量測疊對誤差經由週期性結構之不對稱性來量測的另外實例。
其他所關注參數可為焦點及劑量。可藉由如以全文引用方式併入本文中之美國專利申請案US2011-0249244中所描述之散射量測(或替代地藉由掃描電子顯微法)同時判定焦點及劑量。可使用具有針對焦點能量矩陣(FEM，亦被稱為焦點曝光矩陣)中之各點的關鍵尺寸及側壁角度量測之唯一組合的單一結構。若可獲得關鍵尺寸及側壁角度之此等唯一組合，則可自此等量測唯一地判定焦點及劑量值。
度量衡目標可為藉由微影程序主要在抗蝕劑中形成且亦在例如蝕刻程序之後形成的複合光柵集體。通常，光柵中之結構之節距及線寬在很大程度上取決於量測光學器件(特別地，光學器件之NA)以能夠捕捉來自度量衡目標之繞射階。如較早所指示，繞射信號可用於判定兩個層之間的相移(亦稱為『疊對』)或可用於重建構如由微影程序產生之原始光柵之至少一部分。此重建構可用於提供微影程序之品質的導引，且可用於控制微影程序之至少一部分。目標可具有經組態以模仿目標中之設計佈局之功能性部分的尺寸之較小子分段。歸因於此子分段，目標可表現得更類似於設計佈局之功能性部分，使得總體程序參數量測更佳地類似於設計佈局之功能性部分。可在填充不足模式中或在填充過度模式中量測目標。在填充不足模式中，量測光束產生小於總體目標之光點。在填充過度模式中，量測光束產生大於總體目標之光點。在此填充過度模式中，亦有可能同時量測不同目標，藉此同時判定不同處理參數。
使用特定目標之微影參數之總體量測品質至少部分由用於量測此微影參數之量測配方來判定。術語「基板量測配方」可包括量測自身之一或多個參數、經量測之一或多個圖案之一或多個參數或此兩者。舉例而言，若用於基板量測配方中之量測為基於繞射之光學量測，則量測之參數中之一或多者可包括輻射之波長、輻射之偏振、輻射相對於基板之入射角、輻射相對於基板上之圖案的定向等。用以選擇量測配方之準則中之一者可例如確保量測對於處理變化之靈敏度。更多實例描述於以全文引用之方式併入本文中之美國專利申請案US2016-0161863及已公開之美國專利申請案US 2016/0370717A1中。
通常，微影設備LA中之圖案化程序為需要結構在基板W上之尺寸標定及置放之高準確度的處理中之最關鍵步驟中之一者。為了確保此高準確度，可將三個系統組合在一所謂的「整體」控制環境中，如在圖3中示意性地描繪。此等系統中之一者為微影設備LA，其(實際上)連接至度量衡工具MET (第二系統)且連接至電腦系統CL (第三系統)。此「整體」環境之關鍵在於最佳化此等三個系統之間的合作以增強總體程序窗且提供嚴格控制環路，以確保由微影設備LA執行之圖案化保持在程序窗內。程序窗定義程序參數(例如，劑量、焦點、疊對)之範圍，特定製造程序在該範圍內產生所定義結果(例如，功能性半導體裝置)--通常允許微影程序或圖案化程序中之程序參數在該範圍內變化。
電腦系統CL可使用待圖案化之設計佈局(之部分)以預測使用哪種解析度增強技術且執行計算微影模擬及計算以判定哪種遮罩佈局及微影設備設定達成圖案化程序之最大總體程序窗(在圖3中藉由第一標度SC1中之雙箭頭描繪)。通常，解析度增強技術經配置以匹配微影設備LA之圖案化可能性。電腦系統CL亦可用於偵測在程序窗內微影設備LA當前正在何處進行操作(例如，使用來自度量衡工具MET之輸入)以預測歸因於例如次佳處理是否可存在缺陷(在圖3中藉由第二標度SC2中之指向「0」之箭頭描繪)。
度量衡工具MET可將輸入提供至電腦系統CL以實現準確模擬及預測，且可將回饋提供至微影設備LA以識別例如微影設備LA之校準狀態中的可能漂移(在圖3中藉由第三標度SC3中之多個箭頭描繪)。
在微影程序中，需要頻繁地對所產生結構進行量測，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為吾人所知，包括掃描電子顯微鏡或各種形式之度量衡設備，諸如散射計。已知散射計之實例常常依賴於專用度量衡目標之佈建，諸如，填充不足之目標(呈簡單光柵或不同層中之重疊光柵之形式的目標，其足夠大使得量測光束產生小於光柵之光點)或填充過度之目標(藉以照明光點部分或完全含有該目標)。另外，使用度量衡工具(例如，照明諸如光柵的填充不足之目標之角度解析散射計)允許使用所謂的重建構方法，其中可藉由模擬散射輻射與目標結構之數學模型的相互作用且比較模擬結果與量測之結果來演算光柵之屬性。調整模型之參數，直至經模擬相互作用產生與自真實目標觀測到之繞射圖案類似的繞射圖案為止。
散射計為多功能器具，其允許藉由在光瞳或與散射計之物鏡之光瞳共軛的平面中具有感測器來量測微影程序之參數，量測通常被稱為以光瞳為基礎之量測，或藉由在影像平面或與影像平面共軛之平面中具有感測器來量測微影程序之參數，在此狀況下量測通常被稱為以影像或場為基礎之量測。以全文引用之方式併入本文中之專利申請案US20100328655、US2011102753A1、US20120044470A、US20110249244、US20110026032或EP1,628,164A中另外描述此類散射計及相關聯量測技術。前述散射計可在一個影像中使用來自軟x射線、極紫外線及可見至近IR波長範圍之光來量測來自多個光柵之多個目標。
圖4中描繪度量衡設備，諸如散射計。該度量衡設備包含將輻射5投影至基板W上之寬頻帶(例如，白光)輻射投影儀2。反射或散射輻射10傳遞至光譜儀偵測器4，該光譜儀偵測器量測鏡面反射輻射之光譜6 (亦即，依據波長而變化的強度之量測)。自此資料，可藉由處理單元PU重建構產生經偵測光譜之結構或輪廓，例如，藉由嚴格耦合波分析及非線性回歸，或藉由與圖4之底部處所展示之經模擬光譜庫的比較。一般而言，對於重建構，結構之一般形式為吾人所知，且自用來製造結構之程序之知識來假定一些參數，從而僅留下結構之幾個參數以自散射量測資料判定。此散射計可經組態為正入射散射計或斜入射散射計。
作為光學度量衡方法之替代方案，亦已考慮使用軟X射線或EUV輻射(在以下本文中可被稱為SXR)，例如波長範圍介於0.1 nm與100 nm之間或視情況介於1 nm與50 nm之間或視情況10 nm與20 nm之間的輻射。度量衡工具在上文所呈現之波長範圍中之一者中起作用的一個實例為透射小角度X射線散射(如US 2007224518A中之T-SAXS，該文獻之內容以全文引用之方式併入本文中)。Lemaillet等人在「Intercomparison between optical and X-ray scatterometry measurements of FinFET structures」(Proc. of SPIE，2013年，8681)中論述了使用T-SAXS之輪廓(CD)量測。已知在掠入射下使用X射線(GI-XRS)及極紫外線(EUV)輻射之反射量測術技術用於量測基板上之膜及層堆疊的屬性。在一般反射量測術領域內，可應用測角及/或光譜技術。在測角術中，量測具有不同入射角之經反射光束的變化。另一方面，光譜反射量測術量測在一給定角度下反射之波長之光譜(使用寬頻帶輻射)。舉例而言，EUV反射量測術已在供用於EUV微影中之倍縮光罩(圖案化裝置)之製造之前用於遮罩基底之檢測。
適用範圍有可能使軟X射線或EUV域中之波長之使用係不足夠的。因此，已公開專利申請案US 20130304424A1及US2014019097A1 (Bakeman等人/KLA)描述混合度量衡技術，其中將使用x射線進行之量測及運用在120 nm與2000 nm之範圍內之波長的光學量測組合在一起以獲得諸如CD之參數的量測。CD量測係藉由經由一或多個共同的耦合及x射線數學模型及光學數學模型而獲得。所列舉美國專利申請案之內容以全文引用之方式併入本文中。
圖5描繪度量衡設備302之示意性表示，其中波長範圍在0.1 nm至100 nm之輻射可用於量測基板上之結構的參數。圖5中呈現之度量衡設備302適用於軟X射線或EUV域。
圖5說明僅僅作為實例之包含使用掠入射中之EUV及/或SXR輻射的光譜散射計之度量衡設備302之示意性實體配置。檢測設備之替代形式可以角度解析散射計之形式提供，該角度解析散射計類似於在較長波長下操作之習知散射計使用正入射或接近正入射中之輻射。
檢測設備302包含輻射源310、照明系統312、基板支撐件316、偵測系統318、398及度量衡處理單元(MPU) 320。
在此實例中，源310包含基於高階諧波產生(HHG)技術之EUV或軟x射線輻射的產生器。輻射源之主組件為驅動雷射330及HHG氣胞332。氣體供應件334將適合氣體供應至氣胞，在該氣胞中，該合適氣體視情況由電源336離子化。驅動雷射300可為例如具有光學放大器之基於光纖的雷射，其產生每脈衝可持續例如小於1 ns (1奈秒)之紅外線輻射的脈衝，其中脈衝重複率視需要達至數個百萬赫。紅外線輻射之波長可為例如大約1 μm (1微米)。雷射脈衝作為第一輻射光束340被遞送至HHG氣胞332，其中在氣體中，輻射之一部分轉換為比第一輻射高的頻率，成為包括具有所要波長之相干第二輻射之光束342。
第二輻射可含有多個波長。若該輻射為單色的，則可簡化量測計算(例如，重建構)，但運用HHG較易於產生具有數個波長之輻射。氣胞332內之氣體的體積界定HHG空間，但該空間無需被完全圍封且可使用氣流代替靜態體積。舉例而言，氣體可為惰性氣體，諸如氖氣(Ne)或氬氣(Ar)。N 2、O 2、He、Ar、Kr、Xe氣體皆可被考慮。此等氣體可為同一設備內之可選擇選項。不同波長可例如在對不同材料之結構成像時提供不同等級之對比度。舉例而言，為了檢測金屬結構或矽結構，可將不同波長選擇為用於成像(基於碳之)抗蝕劑之特徵或用於偵測此類不同材料之污染的波長。可提供一或多個濾光裝置344。舉例而言，諸如鋁(Al)或鋯(Zr)薄膜之一濾光器可用以切斷基諧IR輻射以免進一步傳遞至檢測設備中。可提供光柵(未展示)以自氣胞中產生之波長當中選擇一或多個特定諧波波長。在真空環境內可含有光束路徑中之一些或全部，應記住，SXR輻射在空氣中行進時會被吸收。輻射源310及照明光學器件312之各種組件可為可調整的以在同一設備內實施不同度量衡『配方』。舉例而言，可使不同波長及/或偏振為可選擇的。
取決於在檢測中之結構之材料，不同波長可提供至下部層中之所要程度之穿透。為了解析最小裝置特徵及最小裝置特徵當中之缺陷，則短波長很可能為較佳的。舉例而言，可選擇介於1至20 nm之範圍內或視情況介於1至10 nm之範圍內或視情況介於10至20 nm之範圍內的一或多個波長。短於5 nm之波長在自半導體製造中通常所關注的材料反射時遭受極低臨界角。因此，選擇大於5 nm之波長將在較高入射角下提供較強信號。另一方面，若檢測任務為用於偵測某一材料之存在例如以偵測污染，則高達50 nm之波長可為有用的。
經濾光光束342自輻射源310進入檢測腔室350，在該檢測腔室中，包括所關注結構之基板W由基板支撐件316固持以用於在量測位置處進行檢測。該所關注結構標記為T。檢測腔室350內之氛圍由真空泵352維持為接近真空，以使得EUV輻射可在無不當衰減的情況下傳遞通過該氛圍。照明系統312具有將輻射聚焦至聚焦光束356中之功能，且可包含例如二維曲面鏡面或一系列一維曲面鏡面，如上文所提及的已公開美國專利申請案US2017/0184981A1 (其內容以全文引用之方式併入本文中)中所描述。執行該聚焦以在投影至所關注結構上時達成直徑低於10微米之圓形或橢圓形光點S。基板支撐件316包含例如X-Y平移載物台及旋轉載物台，藉由該X-Y平移載物台及該旋轉載物台，可使基板W之任何部分在所要定向上到達光束之焦點。因此，輻射光點S形成於所關注結構上。可替代地或另外，基板支撐件316包含例如可按某一角度使該基板W傾斜以控制所關注結構T上之聚焦光束之入射角的一傾斜載物台。
視情況，照明系統312將參考輻射光束提供至參考偵測器314，該參考偵測器可經組態以量測經濾光光束342中之不同波長的光譜及/或強度。參考偵測器314可經組態以產生被提供至處理器310之信號315，且濾光器可包含關於經濾光光束342之光譜及/或經濾光光束中之不同波長之強度的資訊。
散射輻射360係由偵測器318捕捉且光譜被提供至處理器320以用於計算目標結構T之屬性。照明系統312及偵測系統318因此形成檢測設備。此檢測設備可包含屬於內容之全文係以引用方式併入本文中之US2016282282A1中所描述之種類的軟X射線及/或EUV光譜反射計。
若目標T具有某一週期性，則經聚焦光束356之輻射亦可經部分地繞射。繞射輻射397相對於入射角接著相對於反射輻射360以明確界定之角度遵循另一路徑。在圖5中，經吸取繞射輻射397以示意性方式經吸取，且繞射輻射397可遵循除經吸取路徑以外的許多其他路徑。檢測設備302亦可包含偵測繞射輻射397之至少一部分及/或對繞射輻射397之至少一部分進行成像的另外偵測系統398。在圖5中，繪製了單個另外偵測系統398，但檢測設備302之實施例亦可包含多於一個另外偵測系統398，該偵測系統經配置於不同位置處以在複數個繞射方向上偵測繞射輻射397及/或對繞射輻射397進行成像。換言之，照射於目標Ta上之經聚焦輻射光束的(較高)繞射階由一或多個另外偵測系統398偵測及/或成像。一或多個偵測系統398產生提供至度量衡處理器320之信號399。信號399可包括繞射光397之資訊及/或可包括自繞射光397獲得之影像。
為了輔助光點S與所要產品結構之對準及聚焦，檢測設備302亦可提供在度量衡處理器320之控制下使用輔助輻射之輔助光學器件。度量衡處理器320亦可與位置控制器372通信，該位置控制器操作平移載物台、旋轉載物台及/或傾斜載物台。處理器320經由感測器接收基板之位置及定向之高度準確的回饋。感測器374可包括例如干涉計，其可給出大約皮米之準確度。在檢測設備302之操作中，由偵測系統318捕捉之光譜資料382經遞送至度量衡處理單元320。
如所提及，檢測設備之替代形式使用呈正入射或接近正入射之軟X射線及/或EUV輻射，例如以執行基於繞射之不對稱性量測。兩種類型之檢測設備均可經提供於混合度量衡系統中。待量測之效能參數可包括疊對(OVL)、關鍵尺寸(CD)、在微影設備列印目標結構時微影設備之焦點、相干繞射成像(CDI)及依解析度疊對(ARO)度量衡。軟X射線及/或EUV輻射可例如具有小於100 nm之波長，例如使用介於5至30 nm之範圍內，視情況介於10 nm至20 nm之範圍內的輻射。輻射在特性上可係窄頻帶或寬頻帶。該輻射可在特定波長帶中具有離散峰值或可具有更連續的特性。
如同用於當今生產設施中之光學散射計，檢測設備302可用於量測在微影單元內處理之抗蝕劑材料內之結構(在顯影檢測或ADI之後)，及/或在結構已形成於較硬材料中之後量測該等結構(在蝕刻檢測或AEI之後)。舉例而言，可在基板已由顯影設備、蝕刻設備、退火設備及/或其他設備處理之後使用檢測設備302來檢測。
包括但不限於上文所提及之散射計之度量衡工具MT，可使用來自輻射源之輻射以執行量測。由度量衡工具MT使用之輻射可為電磁輻射。輻射可為光輻射，例如電磁光譜之紅外線部分、可見光部分及/或紫外線部分中的輻射。度量衡工具MT可使用輻射以量測或檢測基板之屬性及態樣，例如半導體基板上之微影曝光圖案。量測之類型及品質可取決於由度量衡工具MT使用之輻射的數個屬性。舉例而言，電磁量測之解析度可取決於輻射之波長，其中較小波長能夠例如歸因於繞射限制而量測較小特徵。為了量測具有小尺寸之特徵，可較佳使用具有短波長之輻射(例如，EUV及/或軟X射線(SXR)輻射)來執行量測。為了在特定波長或波長範圍下執行度量衡，度量衡工具MT需要存取提供在彼/彼等波長下之輻射的源。存在用於提供不同波長之輻射之不同類型的源。取決於由源提供之波長，可使用不同類型之輻射產生方法。對於極紫外線(EUV)輻射(例如，1 nm至100 nm)，及/或軟X射線(SXR)輻射(例如，0.1 nm至10 nm)，源可使用高階諧波產生(High Harmonic Generation；HHG)以獲得在所要波長下之輻射。此等源之開發中面臨的其中一個挑戰為如何有效耦合來自產生設置之發射輻射及將發射輻射與用於驅動程序之輻射分離。
圖6展示照明源310之實施例600的簡化示意圖，該照明源可為用於高階諧波產生之照明源。視需要，關於圖5所描述之度量衡工具中之照明源之特徵中的一或多者亦可存在於照明源600中。照明源600包含腔室601。照明源600經組態以接收具有由箭頭指示之傳播方向的泵送輻射611。此處展示之泵送輻射611為來自泵送輻射源330之泵送輻射340的實例，如圖5中所展示。泵送輻射611可經由輻射輸入605引導至腔室601中，該輻射輸入可為可由熔融矽石或可相當材料製成之檢視區。泵送輻射611可具有高斯或中空(例如，環形)橫向截面輪廓且可入射(視情況聚焦)於腔室601內之氣流615上，該氣流具有由第二箭頭指示之流動方向。氣流615包含其中氣體壓力高於特定值之小體積(例如，數個立方mm)之特定氣體(例如，一惰性氣體，視情況氦氣、氬氣或氖氣、氮氣、氧氣或二氧化碳)。氣流615可為穩定流。亦可使用諸如金屬電漿(例如，鋁電漿)之其他介質。
照明源600之氣體遞送系統經組態以提供氣流615。照明源600經組態以在氣流615中提供泵送輻射611以驅動發射輻射613之產生。其中產生發射輻射613之至少一大部分的區被稱為相互作用區。相互作用區可自數十微米(用於緊密聚焦泵送輻射)變化至數個mm或cm (用於適度聚焦泵送輻射)或甚至高達幾公尺(用於極其鬆散聚焦泵送輻射)。視情況，氣流615係藉由氣體遞送系統提供至抽空或幾乎抽空之空間中。氣體遞送系統包含氣體噴嘴609，如圖6中所展示，該氣體噴嘴包含在氣體噴嘴609之出口平面中之開口617。氣流615係自開口617提供。在幾乎所有先前技術中，氣體噴嘴具有切割管幾何結構形狀，其為均勻的圓柱內部幾何結構形狀，且出口平面中之開口之形狀為圓形。如專利申請案CN101515105B中所描述，亦已使用細長開口。
氣體噴嘴609之尺寸可想像地亦可用於範圍介於微米大小噴嘴至公尺大小噴嘴的按比例增加或按比例縮小之版本中。此廣泛範圍之尺寸標定來自如下事實：應按比例調整設置使得氣流處之泵送輻射之強度最終處於可對發射輻射有益之特定範圍內，此需要針對可為脈衝雷射之不同泵送輻射能量之不同尺寸標定，且脈衝能量可在數十微焦耳至焦耳之間變化。
歸因於泵送輻射611與氣流615之氣體原子的相互作用，氣流615將使泵送輻射611之部分轉換成發射輻射613，該發射輻射可為圖5中所展示之發射輻射342的實例。發射輻射613之中心軸線可與入射泵送輻射611之中心軸線共線。發射輻射613可具有在X射線或EUV範圍中之波長，其中波長係在0.01 nm至100 nm、視情況0.1 nm至100 nm、視情況1 nm至100 nm、視情況1 nm至50 nm或視情況10 nm至20 nm之範圍內。
在操作中，發射輻射613光束可傳遞通過輻射出口607，例如孔徑或窗口，且可隨後藉由照明系統603操縱及引導至用於度量衡量測之待檢測晶圓，該照明系統可為圖5中之照明系統312的實例。發射輻射613可經引導(視情況聚焦)至晶圓上之目標。
由於空氣(及實際上任何氣體)大量地吸收SXR或EUV輻射，因此氣流615與待檢測晶圓之間的體積可經抽空或幾乎抽空。由於發射輻射613之中心軸線可與入射泵送輻射611之中心軸線共線，因此泵送輻射611可需要被阻擋以防止其傳遞通過輻射出口607且進入照明系統603。此可藉由將圖5中所展示之濾光裝置344併入至輻射出口607中而進行，該輻射出口置放於發射光束路徑中且對於驅動輻射不透明或幾乎不透明(例如，對紅外線或可見光不透明或幾乎不透明)但對發射輻射光束至少部分透明。可使用鋯來製造濾光器。當泵送輻射611具有中空(視情況環形)橫向截面輪廓時，濾光器可為中空(視情況環形)區塊。
本文中描述了用以獲得視情況在泵送輻射之高階諧波頻率下之發射輻射的方法、設備及總成。經由製程(視情況使用非線性效應以產生在所提供泵送輻射之諧波頻率下之輻射的HHG)產生的輻射可經提供為度量衡工具MT中之輻射以用於基板之檢測及/或量測。基板可為經光微影圖案化之基板。經由程序獲得之輻射亦可經提供於微影設備LA及/或微影單元LC中。泵送輻射可為脈衝式輻射，其可在短時間叢發內提供高峰值強度。
泵送輻射611可包含具有高於發射輻射之一或多個波長之一或多個波長的輻射。在整個說明書及申請專利範圍中，「包含一或多個波長之輻射」可描述例如具有包含在一或多個波長範圍內之能量或功率之光譜的輻射；例如，照明輻射可具有在特定波長範圍內之實質能量(例如，高於標稱臨限值)。泵送輻射可包含紅外線輻射。泵送輻射可包含具有介於700 nm至1500 nm之範圍內之波長(例如，實質能量)的輻射。泵送輻射可包含具有介於900 nm至1300 nm之範圍內之波長的輻射。泵送輻射可包含具有介於100 nm至1300 nm之範圍內之波長的輻射。泵送輻射可為脈衝式輻射。脈衝式泵送輻射可包含具有在飛秒範圍內之持續時間之脈衝。
對於一些實施例，發射輻射(視情況，高階諧波輻射)可包含具有泵送輻射波長之一或多個諧波。發射輻射可包含在極紫外線(EUV)、軟X射線(SXR)及/或硬X射線部分電磁光譜中之波長。發射輻射613可包含介於0.01 nm至100 nm之範圍內的波長。發射輻射613可包含介於0.1 nm至100 nm之範圍內的波長。發射輻射613可包含介於0.1 nm至50 nm之範圍內之波長。發射輻射613可包含介於1 nm至50 nm之範圍內之波長。發射輻射613可包含介於10 nm至20 nm之範圍內的波長。
圖7(a)中展示適用於本發明之實施例中之另外度量衡設備。應注意，此僅為合適度量衡設備之一個實例。替代的合適之度量衡設備可使用EUV輻射，諸如WO2017/186483A1中所揭示之EUV輻射。圖7(b)中更詳細地繪示目標結構T及用以照明該目標結構之量測輻射之繞射射線。所說明之度量衡設備屬於被稱為暗場度量衡設備之類型。度量衡設備可為獨立裝置，或併入於例如量測站處之微影設備LA抑或微影單元LC中。貫穿設備具有數個分支之光軸由點線O表示。在此設備中，由源11 (例如，氙氣燈)發射之光係由包含透鏡12、14及物鏡16之光學系統經由光束分光器15而引導至基板W上。此等透鏡係以4F配置之雙重序列而配置。可使用不同透鏡配置，其限制條件為：該透鏡配置仍將基板影像提供至偵測器上，且同時地允許存取中間光瞳平面以用於空間頻率濾光。因此，可藉由定義在呈現基板平面之空間光譜之平面(此處被稱為(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度範圍。特別地，可藉由在為物鏡光瞳平面之背向投影影像之平面中於透鏡12與14之間***適合形式之孔徑板13來進行此選擇。在所說明之實例中，孔徑板13具有不同形式(被標記為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。在第一照明模式中，孔徑板13N提供自僅出於描述起見指定為『北』之方向之離軸。在第二照明模式中，孔徑板13S用於提供類似照明，但提供來自標註為『南』之相反方向之照明。藉由使用不同孔徑，其他照明模式為可能的。光瞳平面之其餘部分理想地暗，此係因為所要照明模式以外之任何不必要光可干涉所要量測信號。
如圖7(b)中所展示，在基板W垂直於物鏡16之光軸O的情況下置放目標結構T。基板W可由支撐件(未展示)支撐。與軸線O成一角度照射於目標結構T上之量測輻射射線I(例如，包含SXR波長)產生零階射線(實線0)及兩個第一階射線(點鏈線+1及雙點鏈線-1)。應記住，在填充過度之小目標結構的情況下，此等射線僅為覆蓋包括度量衡目標結構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(為接納有用量之光所必要)，因此入射射線I實際上可佔據角度範圍，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可遍及一角度範圍而進一步散佈，而非如所展示之單一理想射線。應注意，目標結構之光柵節距及照明角度可經設計或經調整成使得進入物鏡之第一階射線與中心光軸接近地對準。圖7(a)及圖7(b)中所繪示之射線被展示為稍微離軸，以僅僅使其能夠在圖中更容易被區分。
由基板W上之目標結構T繞射的至少0階及+1階係由物鏡16收集，且經返回引導穿過光束分光器15。返回至圖7(a)，藉由指定被標註為北(N)及南(S)之完全相對孔徑而說明第一及第二照明模式兩者。當量測輻射之入射射線I來自光軸之北側時，亦即，當使用孔徑板13N來應用第一照明模式時，被標註為+1(N)之+1繞射射線進入物鏡16。相反地，當使用孔徑板13S來應用第二照明模式時，-1繞射射線(標記為1(S))為進入透鏡16之繞射射線。
第二光束分光器17將繞射光束劃分成兩個量測分支。在第一量測分支中，光學系統18使用零階繞射光束及第一階繞射光束來在第一感測器19 (例如，CCD或CMOS感測器)上形成目標結構之繞射光譜(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/或正規化第一階光束之強度量測。光瞳平面影像亦可用於諸如重建構之多種量測目的。
在第二量測分支中，光學系統20、22在感測器23 (例如，CCD或CMOS感測器)上形成目標T之影像。在第二量測分支中，將孔徑光闌21設置於與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上之目標之影像係僅由-1或+1第一階光束形成。由感測器19及23捕捉之影像經輸出至處理影像之處理器PU，該處理器之功能可取決於正被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，則可不形成光柵線之影像。
圖5中所展示之孔徑板13及場光闌21之特定形式僅為實例。在本發明之另一實施例中，使用目標之同軸照明，且使用具有離軸孔徑之孔徑光闌以將實質上僅一個第一階繞射光傳遞至感測器。在又其他實施例中，代替第一階光束或除了第一階光束以外，在量測中亦可使用第2階光束、第3階光束及更高階光束(圖5中未展示)。
為了使量測輻射可適應於此等不同類型之量測，孔徑板13可包含圍繞圓盤而形成之數個孔徑圖案，該圓盤旋轉以使所要圖案處於適當位置。應注意，孔徑板13N或13S可僅用於量測在一個方向(取決於設置的X或Y)上定向之光柵。為了量測正交光柵，可實施達90°及270°之目標旋轉。不同孔徑板展示於圖7(c)及圖7(d)中。上文所提及之先前已公佈申請案中描述此等孔徑板之使用以及設備之眾多其他變化及應用。
用於IC製造之另一類型的度量衡工具為構形量測系統、位準感測器或高度感測器。此類工具可整合於微影設備中，用於量測基板(或晶圓)之頂部表面之構形。基板之構形的映圖，亦稱為高度圖，可由指示隨在基板上之位置而變化的基板之高度的此等量測產生。此高度圖隨後可用以在將圖案轉印於基板上之期間校正基板之位置，以便在基板上之恰當聚焦位置中提供圖案化裝置之空中影像。應理解，「高度」在此上下文中大體上係關於自平面之外至基板之尺寸(亦稱為Z軸)。通常，位準或高度感測器在固定位置(相對於其自身光學系統)處執行量測，且基板與位準或高度感測器之光學系統之間的相對移動引起在跨基板之位置處之高度量測。
圖8中示意性地展示如此項技術中已知之位準或高度感測器LS之實例，其僅說明操作原理。在此實例中，位準感測器包含光學系統，該光學系統包括投影單元LSP及偵測單元LSD。投影單元LSP包含提供輻射光束LSB之輻射源LSO，該輻射光束由投影單元LSP之投影光柵PGR賦予。輻射源LSO可為例如窄頻或寬頻光源，諸如偏振或非偏振、脈衝式或連續的超連續光譜光源，諸如偏振或非偏振雷射光束。輻射源LSO可包括具有不同顏色或波長範圍之複數個輻射源，諸如複數個LED。位準感測器LS之輻射源LSO不限於可見光輻射，但可另外地或替代地涵蓋SXR波長、UV及/或IR輻射及適合於自基板之表面反射的任何波長範圍。
投影光柵PGR為包含產生具有週期變化強度之輻射光束BE1之週期性結構的週期性光柵。具有週期性變化強度之輻射光束BE1經引導基板W上之量測位置MLO，該輻射光束具有0度與90度之間，通常70度與80度之間的相對於垂直於入射基板表面之軸線(Z軸)的入射角ANG。在量測位置MLO處，經圖案化輻射光束BE1由基板W反射(由箭頭BE2指示)且經引導偵測單元LSD。
為了判定量測位置MLO處之高度位準，位準感測器進一步包含偵測系統，該偵測系統包含偵測光柵DGR、偵測器DET及用於處理偵測器DET之輸出信號的處理單元(未展示)。偵測光柵DGR可與投影光柵PGR相同。偵測器DET產生偵測器輸出信號，該偵測器輸出信號指示所接收之光，例如指示所接收之光之強度，諸如光偵測器，或表示所接收之強度之空間分佈，諸如攝影機。偵測器DET可包含一或多種偵測器類型之任何組合。
藉助於三角量測技術，可判定量測位置MLO處之高度位準。偵測到之高度位準通常與如藉由偵測器DET所量測之信號強度有關，該信號強度具有尤其取決於投影光柵PGR之設計及(傾斜)入射角ANG的週期性。
投影單元LSP及/或偵測單元LSD可沿著投影光柵PGR與偵測光柵DGR之間的經圖案化輻射光束之路徑(未展示)而包括另外光學元件，諸如透鏡及/或鏡面。
在實施例中，可省略偵測光柵DGR，且可將偵測器DET置放於偵測光柵DGR所在之位置處。此組態提供投影光柵PGR之影像之更直接偵測。
為了有效地覆蓋基板W之表面，位準感測器LS可經組態以將量測光束BE1之陣列投影至基板W之表面上，藉此生成覆蓋較大量測範圍之量測區域MLO或光點之陣列。
一般類型之各種高度感測器揭示於例如以引用方式併入之US7265364及US7646471兩者中。使用UV輻射代替可見或紅外輻射之高度感測器揭示於以引用之方式併入的US2010233600A1中。在以引用方式併入之WO2016102127A1中，描述使用多元件偵測器來偵測及辨識光柵影像之位置而無需偵測光柵的緊湊型高度感測器。
用於IC製造中之另一類型之度量衡工具為對準感測器。因此，微影設備之效能的關鍵態樣能夠相對於置於先前層中(藉由相同設備或不同微影設備)之特徵恰當且準確地置放經施加圖案。出於此目的，基板設置有一或多組標記或目標。各標記為稍後可使用位置感測器(通常為光學位置感測器)量測其位置之結構。位置感測器可稱為「對準感測器」，且標記可稱為「對準標記」。
微影設備可包括一或多個(例如，複數個)對準感測器，可藉由該一或多個對準感測器準確地量測設置於基板上之對準標記的位置。對準(或位置)感測器可使用諸如繞射及干涉之光學現象，以自形成於基板上之對準標記獲得位置資訊。用於當前微影設備中之對準感測器的實例係基於如US6961116中所描述之自參考干涉計。已開發出位置感測器之各種增強及修改，例如US2015261097A1中所揭示。所有此等公開案之內容係以引用之方式併入本文中。
圖9為諸如例如在以引用方式併入之US6961116中所描述之已知對準感測器AS之實施例的示意性方塊圖。輻射源RSO提供具有一或多個波長(例如，包含SXR波長)之輻射光束RB，該輻射光束藉由轉向光學器件轉向至標記(諸如位於基板W上之標記AM)上作為照明光點SP。在此實例中，轉向光學器件包含點鏡面SM及物鏡OL。照明標記AM之照明光點SP之直徑可略小於標記自身之寬度。
經對準標記AM繞射之輻射(在此實例中經由物鏡OL)經準直成資訊攜載光束IB。術語「繞射」意欲包括來自標記之零階繞射(其可稱為反射)。例如上文所提及之US6961116中所揭示之類型的自參考干涉計SRI以自身干涉光束IB，其後光束由光偵測器PD接收。可包括額外光學器件(未展示)以在由輻射源RSO產生多於一個波長之狀況下提供單獨光束。光偵測器可為單個元件，或其視需要可包含多個像素。光偵測器可包含感測器陣列。
在此實例中包含點鏡面SM之轉向光學器件亦可用以阻擋自標記反射之零階輻射，以使得資訊攜載光束IB僅包含來自標記AM之高階繞射輻射(此對於量測並非必需，但改良訊雜比)。
將強度信號SI供應至處理單元PU。藉由區塊SRI中進行之光學處理與在單元PU中進行之計算處理的組合而輸出基板相對於參考框架之X位置及Y位置的值。
所說明類型之單個量測僅將標記之位置固定於對應於該標記之一個節距的某一範圍內。粗略量測技術與此結合使用以識別正弦波之哪一個週期為含有經標記位置之週期。可在不同波長下重複較粗略及/或較精細層級之同一程序，以用於提高準確度及/或用於穩固地偵測標記，而無關於製成標記之材料及標記設置於其上方及/或下方之材料。可光學地多工及解多工該等波長以便同時地處理該等波長，及/或可藉由分時或分頻而多工該等波長。
在此實例中，對準感測器及光點SP保持靜止，而基板W移動。因此，對準感測器可剛性地且準確地安裝至參考框架，同時在與基板W之移動方向相對之方向上有效地掃描標記AM。基板W在此移動中係藉由其在基板支撐件上之安裝及控制基板支撐件之移動之基板定位系統來控制。基板支撐件位置感測器(例如，干涉計)量測基板支撐件之位置(未展示)。在實施例中，一或多個(對準)標記設置於基板支撐件上。對設置於基板支撐件上之標記之位置的量測允許校準如由位置感測器所判定之基板支撐件的位置(例如，相對於對準系統所連接之框架)。對設置於基板上之對準標記之位置的量測允許判定基板相對於基板支撐件之位置。
在SXR度量衡中，用軟X射線光束來照明週期性目標(或更一般而言，週期性結構，例如晶圓上之週期性圖案)。繞射圖案藉由一或多個影像感測器捕捉；例如，在一些配置中，可存在三個單獨感測器，分別用於正繞射階、零(鏡面)階及負繞射階。SXR光束中之各波長分量可在各別感測器上之不同位置中產生繞射光點。
經量測繞射圖案或信號可表示為繞射效率光譜 ，其為波長 與整數繞射階 m x 、 m y 之函數(例如，假定2D目標)。可例如藉由使用PCT申請案WO2021/121906A1 (其以引用之方式併入本文中)中所描述方法中之任一者或以其它方式而自目標之繞射效率光譜 推斷所關注參數，諸如疊對及層厚度。WO2021/121906A1中所描述之方法包含執行傅立葉變換(Fourier transform)以變換經量測光譜，從而隨目標中之 x、 y、 z而改變之自相關函數，其中z垂直於目標表面。
當自經量測繞射圖案估計所關注目標參數時，通常必需或至少需要消除或減輕歸因於其他因素之信號影響。一個此類因素為源光譜之影響。原始經量測信號 (其中 I為強度或經量測信號之光譜功率)並非目標繞射效率光譜 之直接量測，但為此光譜與源功率光譜或源光譜功率 (以W/nm為單位)之乘積： 。
隨波數 而改變之源光譜功率可包含梳狀形狀，其中波數 為波長之倒數(在真空中)。此形狀係由於在典型程序中SXR產生程序主要產生驅動雷射波數 之奇數諧波。然而，本文中所揭示之方法適用於任何梳狀光譜(例如，在梳間距大致為吾人所知且足夠寬以使得其個別齒可在經量測信號中被捕捉之情況下)。
運用此光譜之量測的傅立葉變換可導致較強的源相關貢獻。劃分源光譜係困難的，此係由於： ●  源光譜量測上之波長標度需要準確校準，其可能難以在度量衡工具中實施。 ●  目標量測上之波長 亦僅係近似的，此係由於目標至影像感測器之距離的公差。 ●  源光譜量測與目標量測兩者受並未確切知曉之點散佈函數影響。
未能校正或劃分源光譜可導致傅立葉變換中之混疊效應。此可導致自相關量測在小於例如140 nm下具有混疊至大於140 nm之深度 特徵，且反之亦然。(此為針對在目標上之驅動雷射波長1030 nm及30度入射角之典型值。)對100 nm數量級深度之特徵敏感的能力為SXR度量衡之所感知優勢中的一者。
在本文中所提議之方法中，提議使用目標(其為週期性圖案)作為光譜儀而自繞射圖案估計源光譜，而非嘗試估計兩個光譜 及 中之未知量測誤差。
為實施此方法，提議將源光譜表示為距離空間中之距離光譜，其中此上下文中之距離為波數之傅立葉共軛。因而，此距離光譜係自波數空間(亦即，其已在頻域中)中之波數光譜進行傅立葉變換的。此係由於源光譜在波數空間中為大致週期性的。因而，考慮以下傅立葉對： ，其中 為波數， 為距離且 為波數之任何函數(例如，經量測強度、來自繞射圖案之相關經量測參數及/或其分量)。亦應注意， 為實值，且因此傅立葉符號規定並非關鍵的。
源光譜可近似為無限梳狀光譜 與平滑包絡光譜 之乘積，其中 為狄拉克(Dirac)梳狀函數， 為驅動雷射波長，且 為點散佈函數。無限梳狀物可為大致週期性的(因此，≈號)，如同點散佈函數 在整個光譜中變化。在距離域中，光譜為梳狀物 (忽略恆定前因子)，與包絡之傅立葉變換 迴旋並乘以 。迴旋使距離光譜中之峰值模糊，而相乘使得較高距離處之峰值較弱。由於梳狀函數 不完全地係迴旋，因此 之峰值稍微變寬(相比於狄拉克δ峰值)，但比歸因於與 之迴旋的變寬小得多。梳狀物可具有偏移，例如， ，其中 。在下文中 ，但該方法同樣適用於非零 。
圖10為實施以上教示以自經量測繞射圖案估計源光譜且因此執行校正以移除此經估計源光譜之效應的實務方法之流程圖。通常針對具有一對繞射階數 m x 、 m y 之2D週期性目標描述該方法。然而，為方便起見，在下文中可使用1D表示，其中 m為( m x, m y )之簡寫。在任何狀況下，本文中之概念亦可適用於量測1D目標。
在步驟1000至1040中之各者旁邊為用於實例經量測繞射光譜之等效光譜圖(視情況在波數或距離域中)，其中目標繞射效率具有分量a、b及c。
在步驟1000處，可自捕捉之繞射圖案判定所量測強度(或其他相關量測參數)光譜 ，且將其轉換成波數表示： 。 此處之量測參數為強度，但可使用任何合適的量測參數(例如，來自量測信號之參數)，諸如光譜量，其中光譜量可尤其為：給定波長下之強度、光譜強度、光譜輻射通量、頻譜輻照度或像素值。
在此步驟旁邊展示實例所得波數光譜作為頻譜功率相對於波數之圖。展示所得強度光譜(點線)；且另外，繞射效率信號(實線)，以及繞射效率信號與包絡信號之乘積(虛線)。
在步驟1010處，此強度光譜接著自波數 空間至距離 空間進行傅立葉變換以獲得強度距離光譜 。對於各繞射階 m，對於主要產生驅動雷射波數之奇數諧波的典型源產生程序，此距離光譜可在驅動雷射波長之一半(亦即， )之整數倍處展示強峰值。然而，有可能產生偶數諧波與奇數諧波之混合，在此狀況下，該方法可被簡單地修改以用於此源產生程序。一般方法可對任何梳狀光譜起作用，其中梳間距大致為吾人所知且足夠寬以使得其個別齒可在經量測光譜 中被捕捉。
視情況，可將窗函數(例如，漢明窗)應用於此步驟之傅立葉變換。
展示此步驟之等效所得距離光譜(亦即，光譜功率相對於距離 )。此距離光譜不僅展示 =a、b、c周圍之峰值，而且展示混疊距離a′、a′′、b′、b′′、c′、c′′處之峰值。 域中之梳狀光譜導致 域中之奈奎斯距離(Nyquist distance) Nyq = 。
在步驟1020處，至少一梳距離光譜 經建構以包含強度距離光譜 之所有強峰值。舉例而言，該光譜可經建構以包含在驅動雷射波長 或驅動輻射波長 之一半之整數倍 n處的所有峰值。替代地或另外，取決於產生程序，光譜可經建構以包含在驅動雷射波長之整數倍 n處的峰值(例如，其中源產生程序主要產生驅動雷射波數之偶數諧波)，或在驅動雷射波長之整數倍 n及驅動雷射波長之一半的整數倍 n兩者處的峰值(例如，其中源產生程序產生驅動雷射波數之奇數及偶數諧波兩者)。此梳狀光譜可包含結合相關點散佈函數之狄拉克梳狀物的估計。
包絡距離光譜 亦可經建構以僅包含強度距離光譜 在整數倍數0 (例如， 或 )處之峰值。此展示於隨附距離光譜圖中。
更具體地，可如下建構梳狀距離光譜 。選擇頻寬 ，使得範圍 (假定 處之峰值)捕捉整數倍 周圍之峰值。對於此等範圍中之一者中的 ，可將函數 設定為等於 ，否則為零。對於圖10中之實例，吾人可設定 μm；例如，頻寬 可設定為在0.005 μm與0.1 μm之間或在0.01與0.05 μm之間。頻寬 可經選擇以使得強度距離光譜之量值在 處具有局部最小值 。此可為具有局部最小值之最低正 值。對於各繞射階 m可選擇不同頻寬值 ，或對於所有階，可使用相同值。
在步驟1030處，梳狀距離光譜 及當亦經建構時之包絡距離光譜 自距離域被逆傅立葉變換回波數域，以獲得梳狀波數光譜 之估計 及(在合適時)作為包絡波數光譜 之估計 。此等函數皆展示於隨附光譜圖上(實線為梳狀波數光譜，而虛線為包絡波數光譜)。
在步驟1040處，可估計源校正之繞射效率光譜。在實施例中，梳狀波數光譜 可單獨用作源光譜之估計。因此，可根據經量測光譜 判定源修正之繞射效率光譜為： 。
然而，梳狀光譜 通常在其邊緣附近具有接近零之值，且因此可藉由將源光譜估計為 來獲得較佳表現之估計。因此，可根據經量測光譜 判定源修正之繞射效率光譜為： 。
隨附光譜圖展示源校正之繞射效率光譜，其可被視為極相似於第一圖之強度光譜(點線)。
在步驟1050處，源校正之繞射效率光譜可用於進一步分析以判定所關注參數；例如，根據前述WO2021/121906A1中之方法。
可瞭解，若在 中存在接近零之值，則校正步驟1040 (且特別地，除以梳狀光譜 )出故障。在此種狀況下，校正步驟可進一步包含圍繞此等接近零之值進行內插(例如，使得光譜並不降至低於某一值)或削波比率 (或倒數 )以排除無意義結果。可另外或作為削波及/或內插之替代方案而使用的另一途徑可包含組態源之一或多個參數以縮減或最小化 中之接近零之值之數目。
在實施例中，可存在自位置相依性強度 變換偵測到之繞射圖案以獲得該表示 之初始步驟，其中 m x 、 m y 為整數繞射階數目，且 為波長。舉例而言，偵測到之強度資料可變換成光瞳空間，如 (此概念描述於前述WO 2021121906 A1中，且此處將不進一步描述)。接著，對於 ： ，(4) 其中 為照明光束之數值孔徑， 為目標之節距，且 為標稱值，例如， 。方程式(4)依賴於隱式假定 ，該隱式假定在一般狀況下並非必需的，但在下文論述中假定。在此不如此之情況下，應將額外 術語添加至 之引數。
在另外可選實施例中，等式(4)中之投影可經修改以確保具有相等值 (亦即，其具有相等繞射效率)之繞射圖案之部分映射至相同波長值。此可包含應用以下投影： 。(5) 取決於 及 之正負號，±號為 或 。舉例而言，若零階位於 處(其對應於 )，且目標之x軸平行於光瞳軸，則在方程式(5)中存在用於 之+號及 之-號。
現將描述另一概念，其可利用判定源校正之繞射效率光譜的前述方法。如已描述，源光譜可包含梳形狀。由於此，在源光譜中強度為零之波數或波長下，偵測到之信號中不存在目標回應資訊。基於物理性質之繞射效率分析，諸如揭示於WO 2021121906 A1 (以引用之方式併入本文中)中之自相關方法受此影響。圖11為光譜功率SP相對於波數 及波長λ之示意性的說明性圖，其展示包含(局部)最大值(峰值或「齒」)及(局部)最小值(谷值)，後者可表示為零或接近零之源功率。應注意，各峰值實際上可比所描繪的窄。
有可能改變系統光學器件之光學特性以解決此問題，例如，以便提供有效補償光譜中遺漏之波長分量或被稱作遺漏光譜分量之細長光點形狀，使得在補償步驟之後獲得遺漏波長分量中之至少一些。在一個實施例中，遺漏波長分量可遺漏光譜之部分或與相鄰波長相比具有較低強度之部分。在一個實施例中，遺漏波長分量可為局部最小波長。舉例而言，照明系統可經修改以使得照明之NA在入射平面(光瞳空間(k-空間或傅立葉空間)中之 方向)上大於垂直於入射平面(光瞳空間中之 方向)。然而，不需要以此方式改變光學設計。因而，將描述解決此問題而無需光學設計之此改變的方法。
用於獲得源校正之繞射效率光譜之前述所揭示方法解決了照明光譜強度經由內插而在梳狀齒之間下降至零的情形，此引入誤差。用於估計目標回應(諸如基於模型之重建構)之替代方法需要捕捉足夠物理性質之充分模擬模型，需要(不可用)量測工具之詳細知識，且需要可(運用適當參數值)準確地描述經量測樣本/目標之參數化目標模型。此等要求中無一者為重要的。資料驅動方法需要足夠量之訓練資料，較佳經標記，其可能難以獲得。
此實施例描述一種用於在對應於源光譜中之谷值(亦即，對應於源光譜之低值/最小值)之波數處估計目標回應 之方法。
此類方法可包含判定重建構光譜之方法，其包含：根據量測參數獲得經量測光譜，經量測光譜在使用來自該照明源之源輻射照明週期性結構之後自來自該週期性結構之經捕捉繞射輻射而獲得，該源輻射包含具有複數個最大值及最小值之源光譜；判定經量測光譜之導數；及根據經量測光譜及導數判定重建構光譜。
波數 域中之目標回應 可以固定間隔(例如， )取樣。根據信號處理，此意謂存在奈奎斯『頻率』(其實際上在此狀況下具有長度維度)，其中高於奈奎斯『頻率』之『頻率』分量混疊為低於該頻率之值。此直接映射至目標中之垂直距離(亦即，垂直於目標表面)；例如，在 之取樣間隔(且假定 )之特定實例中，奈奎斯『頻率』為140 nm，此意謂厚於140 nm之目標堆疊可能遭受『頻率』混疊。舉例而言，若目標具有厚度為100 nm之第一層及厚度為180 nm之第二層，則來自此等層中之小變化(厚度、疊對、CD)之信號貢獻可看起來極相似且可因此難以彼此分離。
在信號處理中，若以等距間隔對信號及其導數兩者進行取樣，則有可能重建構頻寬達至2×奈奎斯『頻率』而非達至1×奈奎斯『頻率』之信號。此情形在圖12中加以說明。圖12(a)為繞射效率R相對於波數 之圖，其展示頻率為取樣頻率0.8倍之波的取樣(點表示樣本)，而無導數。真實信號1200係由實線表示，而經重建構信號係由點線1210表示。在無導數之情況下，信號重建構遭受混疊，且經重建構信號1210不表示真實信號1200。圖12(b)展示相同取樣，但具有導數(各樣本周圍之實線部分表示導數)。真實信號未被標繪；然而，藉由使用導數將經重建構信號1220與圖12(a)之真實信號1200進行比較，可看到，其為對應的且信號重建構為完整的。
如前述WO 2021121906 A1中所描述，目標回應可寫為波數 與入射角 之函數： 對於介於20與70度之間的 、 ，其中 、 為入射角之兩個不同值。
因而，入射角 之繞射效率 可以很好地近似描述為： ，(7) 其中 為標稱入射角或參考入射角，例如 。在WO 2021121906 A1中，此關係用於在對準誤差之情況下擬合入射角 ；例如若實際值為 度，則其能夠在不先驗地知曉此誤差之情況下校正0.01度誤差。
在此實施例中，此原理可用於判定源光譜之各峰值之中心處的 之導數之估計，且使用彼導數來內插峰值之間的谷值中之遺漏資訊(對應於接近零或零繞射效率)。
若波數 為固定的(例如，在源光譜之一個狹窄峰值上)且允許入射角 之小變化(例如，光束發散內入射角之變化)，則使用體現於方程式(6)中之原理，有可能經由入射角 之此小變化在小範圍內改變有效波數。此可包含執行等式(7)之變換及對此變換進行傅立葉變換。此途徑使得有可能針對小值 之 獲得目標回應 。實際上，此實現對各 值周圍 值之及導數 兩者的量測。
圖13為根據實施例之方法的流程圖。在步驟1300處，獲取SXR繞射圖案。如前所述，此繞射圖案(例如，如已描述之強度分佈)受到源光譜影響。舉例而言，源光譜可包含在波數 處具有尖銳峰值之梳形狀，其中整數 及 為驅動雷射之波數(例如，對於當前使用之驅動雷射， )。
在可選步驟1310中，方法可包含例如根據方程式(4)或根據方程式(5)之經修改投影將偵測到之強度分佈投影至光瞳空間中。在後一狀況下，此可修改投影以確保具有相等 (相等 值，注意方程式(7)之變換)之繞射圖案之部分映射至相同波長值。
在步驟1320處，可使用如上文已揭示之源光譜(例如，將強度除以所估計源光譜)之估計將繞射圖案 轉換成每階及每波數(亦即，經校正光譜 )之繞射效率。此經轉換繞射效率資料可在梳狀物之齒之間具有間隙(對應於零或接近零之局部最小值)。
在步驟1330，在各峰值波數處，可判定導數 。舉例而言，可判定樣本群集(例如，兩個樣本 )，且將導數評估為： 以用於小 。 及 可經由繞射圖案 上變換方程式(7)及擬合繞射階 m(簡寫為 )來判定。下文描述替代方法。在實施例中，小值 可為峰值之半最大值處之全寬(FWHM)之一半；例如，小於0.5 µm -1、小於0.4 µm -1、小於0.35 µm -1、小於0.3 µm -1、介於0.5 µm -1與0.1 µm -1之間或例如0.5 µm -1與0.2 µm -1之間。
為了穩固地判定導數，可例如使用疊層成像及/或使用用於估計上文所描述之源光譜之方法來獲得照明光束之光譜及光束輪廓之良好估計。關於光束輪廓估計，可瞭解，單一波長分量可歸因於非零數值孔徑而覆蓋光瞳空間中之非零區域。方程式(4)/(5)中之關係式 僅對於照明光束之主射線為正確的。在自 空間至 空間之變換中，此可藉由一種解迴旋來解釋。技術上，若光束輪廓為波長獨立的，則其為解迴旋；此係因為實務上並非此狀況，其將為類解迴旋操作。
在步驟1340處，可將經重建構信號或經重建構光譜 判定為連續或至少良好的過取樣信號。此可例如使用信號處理技術而進行；下文將描述此等技術之實例。
在步驟1350處，經重建構信號可用於獲得諸如疊對、CD及層厚度之一或多個所關注參數的估計；例如使用前述WO 2021121906 A1中所描述之方法中的任一者。
現將描述圖13中所描繪之方法之步驟中之一些的許多實例實施。在步驟1340中，經重建構信號可包含加權以相對於實際信號 向導數 提供較小權重。舉例而言，經重建構信號可自兩個重建構核 及 產生為： ，(9) 其中 m參數為隱含的。權重 為可選(或可簡單地設定為1)。然而，由於導數 很可能比值 更不準確，因此權重 可包含 之值，其中若導數被視為不準確的，則 接近零。視情況，取決於導數之估計準確度，對於各點， 可為可變的且不同的；例如，對於高準確度導數點包含高(例如，1)權重 及對於低準確度導數點包含低(或零)權重 。
更一般而言，給定 樣本(非導數)散佈於範圍 內，可重建構達至奈奎斯『頻率』 之函數，而不管樣本是否均勻地間隔開。此在進階信號處理中被稱為不均勻取樣。假設三個(或多於三個)樣本(例如，在峰值之頂部處一個樣本及在峰值之各側上一個樣本)圍繞每一源光譜峰值獲取，使得 ，其中 為峰值之數目。可將樣本列舉為 ，其中 且 。此等可在波數 處獲取，其中 為大取樣間隔且 為小取樣間隔 。三個核 可經建構以使得經重建構信號為： 。(10) 此等核描述於文獻中且對於熟習此項技術者而言將為簡單的。
如同等式(8)及(9)中之導數，等式(10)可對雜訊敏感以處理此情況，可將三個樣本之各群集變換成新群集 ： 、 、 ，(11) 其為函數值、第一導數及第二導數之近似值(分母 僅僅出於數學方便起見，且並非必要的；其目的為使 、 、 大致對應於0階、1階、2階導數(不管 之精確值))。新核 可直接建構為如下核 之線性組合。等式(11)中之變換可以矩陣-向量表示法寫為 ，其中 為3×3矩陣。矩陣可反轉且新核接著為： 。
重建構公式接著變為： 。(13) 其中以類似於方程式(9)之方式引入加權係數 。對於無雜訊信號，可將所有 設定成 ，其將使得方程式(13)等效於方程式(10)。在存在雜訊(或一般而言，量測誤差)之情況下， 可減小：例如，可將所有 設定成 ，或針對不同 組合單獨地改變該等值。
若針對所有 之誤差估計係已知的，則可選擇權重 使得最小化對經重建構信號 之預期RMS誤差(或視需要，某一其他誤差度量) (此亦適用於由方程式(9)描述之實施例)。用於最小化RMS誤差之權重最佳化非常簡單，計算時間可以忽略不計。
以上係關於三個樣本之群集中之不均勻但常規取樣。其可推廣至不同大小(例如，2或4)之群集，且亦可推廣至不規則取樣。此為相關的，此係由於SXR光譜通常在僅一些梳狀齒對之間具有零強度，但在其他梳狀齒對之間不具有零強度。
現將描述在步驟1330中獲得導數 之替代方法。假定 為描述照明光譜中之單一峰值之形狀的函數，以一些波數 為中心，且彼 為準確已知的。若具有此峰值形狀之光譜照明局部具有繞射效率光譜之目標： 則經繞射光譜 可具有經移位峰值。此繪示於圖14中。箭頭指示峰值位置。 使 為峰值移位，亦即 。接著，繞射效率之導數由下式給出： 。
此公式適用於平滑的峰值形狀。視情況需要，其可適用於非平滑峰值形狀且係基於峰值之質心移位而非位置移位。
在以上揭示中，提及若自實務視點不需要，則有可能提供細長光點形狀以補償光譜中之遺漏波長分量；例如，修改照明系統使得照明之NA在入射平面中大於垂直於入射平面。填充光譜中之遺漏部分的另一途徑可包含在高階諧波光譜中產生新波長分量。此需要源重新設計以產生連續HHG光譜或至少使光譜中之諧波之數目加倍。雖然有可能使光譜中之諧波之數目加倍，但其需要源設計之顯著上傳並增加相當大的複雜度。此外，在 方向上之光束發散模糊光譜解析度；可能有必要縮小在 方向上之光束發散，以便達成加倍數目個諧波之益處。
圖15繪示補償遺漏波長分量之替代方法。在此實施例中，提議藉由獲取之間的入射角之小變化來量測兩個獲取中之目標。此可藉由使經量測晶圓傾斜或使照明光束SXR傾斜(例如，藉由使用可移動光學元件)、藉由兩個獲取之間的小角度來實施，使得繞射圖案填充偵測器上之未經曝光像素中的至少一些。因而，可捕捉兩個影像，具有處於第一傾斜角(例如，不傾斜或呈零傾角)之晶圓的第一影像及處於第二傾斜角(例如，傾斜或呈非零傾角)之第二影像。
圖15(a)示意性地展示第一量測獲取組態，展示影像感測器或偵測器DE捕捉由晶圓W上之目標對(例如，SXR)照明光束SXR之繞射產生的繞射圖案DP。此說明中之繞射輻射包含兩個第一階組件+1、-1及零階組件0。當然，可在一個或兩個方向x、y上捕捉更多繞射階。此外，繞射說明為平面的，而錐形繞射亦為可能的。在此實例中，照明光束SXR之入射角為30度，而晶圓具有第一傾斜角(例如，不傾斜，如由晶圓法線WN所說明)。圖15(b)展示第二量測獲取組態，其中晶圓以第二傾斜角傾斜(例如，以角度 傾斜)使得照明光束SXR之入射角亦改變。由此，在偵測器DE上捕捉繞射圖案之繞射角改變及第二影像DP'。
在實施例中，可分別將影像DP及DP'分別轉換成第一繞射效率光譜 及第二繞射效率光譜 。使用方程式(7)，可將第二繞射效率光譜 轉換成估計 。兩個光譜 及 現在可彼此互補且可組合成單一光譜 。進行此操作之一種方式為： ， 其中 為權重函數，若明確定義 ，則其接近1，而若明確定義 ，則其接近0。
替代地，第二影像DP'可為自兩個影像捕捉獲得之組合或聚合影像，該第二影像接著轉換成繞射效率光譜。
第一傾斜角與第二傾斜角之間的差且因此第一獲取之第一入射角與第二獲取之第二入射角之間的差可介於1 mrad與50 mrad之間(或介於10 mrad與50 mrad之間)，以補償照明光譜中之間隙。此為基值；精確值可取決於目標之節距。更具體地，對於驅動雷射波數 ，梳狀物之齒之間的間距為 。藉由使入射角 自標稱值 改變，齒之間的中間樣品回應(在角度 處)可藉由使角度變化如下來估計： ， 其中 大致為光譜之中心。舉例而言， ，其中 (如在圖11中)，且 度。
因而，在一個量測方案中，可在第一入射角 之第一獲取中及在第二入射角 之第二獲取中曝光目標。在另一量測方案中，可在處於 之第一入射角之第一獲取中及在第二入射角 之第二獲取中曝光目標。
在條項之後續經編號清單中揭示額外實施例： 1. 一種針對由照明源產生之源光譜之效應校正經量測光譜的方法，該方法包含： 根據量測參數獲得經量測光譜，該經量測光譜在使用來自該照明源之源輻射照明週期性結構之後自來自該週期性結構之經捕捉繞射輻射而獲得， 自該經量測光譜判定該源光譜之估計；及 使用該源光譜之該估計來校正該經量測光譜。 2. 如條項1之方法，其中自波數域中之梳狀波數光譜判定該源光譜之該估計，該梳狀波數光譜包含距離域中之變換梳狀距離光譜，該距離域為該波數域之傅立葉共軛域，其中該梳狀距離光譜包含該距離域中之該經量測光譜之峰值。 3. 如條項2之方法，其中該距離域中之包含於該梳狀距離光譜內之該經量測光譜的該等峰值包含在用於產生該源輻射之驅動輻射波長之一半的整數倍處之峰值。 4. 如條項2或3之方法，其中該距離域中之包含於該梳狀距離光譜內之該經量測光譜的該等峰值包含於用於產生該源輻射之驅動輻射波長之整數倍處的峰值。 5. 如條項2至4中任一項之方法，其包含以下步驟： 將該經量測光譜自該波數域變換至該距離域， 自該距離域中之該經量測光譜的該等峰值建構該梳狀距離光譜；及 將該梳狀距離光譜變換至該波數域中之該梳狀波數光譜。 6. 如條項5之方法，其包含將該經量測光譜自波長表示轉換為波數表示之初始步驟。 7. 如條項5或6之方法，其中將該經量測光譜自該波數域變換至該距離域之該步驟包含將窗函數應用於該變換之輸入。 8. 如條項5至7中任一項之方法，其中建構該梳狀距離光譜包含： 選擇各峰值周圍之一頻寬，使得該頻寬捕捉各峰值； 針對各峰值周圍之該頻寬內的距離，將該梳狀距離光譜之函數設定為等於該經量測光譜，否則設定為零。 9. 如條項8之方法，其中該頻寬經選擇以使得該經量測光譜之量值在具有該頻寬之值之一距離處具有一局部最小值。 10.    如條項2至9中任一項之方法，其中該源光譜之該估計為該梳狀波數光譜。 11.    如條項2至10中任一項之方法，其中該源光譜之該估計進一步自對應於該梳狀波數光譜之包絡波數光譜來判定。 12.    如條項11之方法，其中該包絡波數光譜包含變換包絡距離光譜，其中該包絡距離光譜包含該距離域中之該經量測光譜在該驅動輻射波長之一半之僅零倍處的單一峰值。 13.    如條項12之方法，其進一步包含自該距離域中之該經量測光譜在驅動輻射波長之一半之該零倍處的僅該峰值建構該包絡距離光譜之步驟。 14.    如條項11至13中任一項之方法，其中該源光譜之該估計包含該梳狀波數光譜除以該包絡波數光譜。 15.    如任一前述條項之方法，其中校正步驟包含圍繞該源光譜之該估計之接近零之值進行內插或削波該源光譜之該估計以排除由該源光譜之該估計之接近零之值引起的無意義結果。 16.    如任一前述條項之方法，其包含組態該照明源之一或多個參數以縮減或最小化該源光譜中之接近零之值之數目。 17.    如任一前述條項之方法，其中校正該經量測光譜之步驟包含將該經量測光譜除以該源光譜之該估計。 18.    如任一前述條項之方法，其中該經量測光譜及該源光譜之估計經判定為該繞射輻射之繞射階的函數。 19.    如任一前述條項之方法，其中在該校正步驟之後的該經校正經量測光譜包含用於該週期性結構之繞射效率光譜。 20.    如任一前述條項之方法，其中該量測參數為該經量測光譜之光譜量。 21.    如條項20之方法，其中該光譜量包含給定波長下之強度、光譜強度、光譜輻射通量、光譜輻照度或像素值中之一或多者。 22.    如任一前述條項之方法，其中該週期性結構包含在兩個方向上具有週期性之2維週期性結構，且該經捕捉繞射輻射包含二維繞射圖案之繞射階。 23.    如任一前述條項之方法，其進一步包含量測該週期性結構以獲得該經量測光譜之該初始步驟。 24.    如任一前述條項之方法，其中該週期性結構為該光譜儀光柵及經量測之物件兩者。 25.    一種判定經重建構光譜之方法，其包含： 根據量測參數獲得經量測光譜，該經量測光譜在使用來自該照明源之源輻射照明週期性結構之後自來自該週期性結構之經捕捉繞射輻射而獲得，該源輻射包含具有複數個最大值及最小值之源光譜； 判定該經量測光譜之導數；及 自該經量測光譜及該等導數判定該經重建構光譜。 26.    如條項25之方法，其中該等最小值中之至少一些對應於源輻射之為零或接近零之源功率。 27.    如條項25或26之方法，其中判定導數之該步驟包含針對該等最大值中之各者判定導數。 28.    如條項27之方法，其中判定導數之該步驟包含自包含至少兩個樣本之各別樣本群集判定各導數，該等樣本各自與對應於該等最大值或接近該等最大值之各別不同光譜分量相關。 29.    如條項28之方法，其中各該群集包含與該等最大值之任一側上之各別光譜分量相關的至少兩個樣本。 30.    如條項25至29中任一項之方法，其包含組合該經量測信號與該等導數以判定該經重建構信號。 31.    如條項30之方法，其中該組合包含相對於該經量測光譜將加權應用於該等導數。 32.    如條項31之方法，其中該加權將比該經量測信號更小的權重應用於該等導數。 33.    如條項31或32之方法，其包含取決於對應於彼樣本之該導數之經估計準確度來判定每個樣本之加權。 34.    如條項33之方法，其包含判定該加權以便最小化與該經重建構光譜上之該經估計準確度相關聯的預期誤差度量。 35.    如條項25至34中任一項之方法，其中判定該經重建構光譜之該步驟包含判定對應於該源光譜中之該等最小值的光譜分量之該經重建構光譜。 36.    如條項25至35中任一項之方法，其包含執行如條項1至24中任一項之方法，以自該經量測光譜估計該源光譜且使用該源光譜之該估計來校正該經量測光譜，從而判定經校正光譜；且 其中使用該經校正光譜來執行判定導數及判定該經重建光譜之該等步驟。 37.    如條項25至36中任一項之方法，其包含將經偵測之經量測光譜投影至經變換空間中之初始步驟，使得在該週期性結構之該照明期間，將波長與該源輻射之入射角之餘弦之比率映射至該相同波長值之該經量測光譜之分量。 38.    如條項25至37中任一項之方法，其中該經量測光譜及經重建構光譜描述該週期性結構對該照明之回應。 39.    如條項25至38中任一項之方法，其中該經量測光譜及經重建構光譜各自為繞射效率光譜。 40.    如條項25至39中任一項之方法，其中該經量測光譜及該源光譜之估計經判定為該繞射輻射之繞射階的函數。 41.    如條項25至40中任一項之方法，其中在該校正步驟之後的該經校正經量測光譜包含用於該週期性結構之繞射效率光譜。 42.    如條項25至41中任一項之方法，其中該量測參數為該經量測光譜之光譜量。 43.    如條項42之方法，其中該光譜量包含給定波長下之強度、光譜強度、光譜輻射通量、光譜輻照度或像素值中之一或多者。 44.    如條項25至43中任一項之方法，其進一步包含量測該週期性結構以獲得該經量測光譜之該初始步驟。 45.    一種包含電腦可讀指令之電腦程式，該電腦可讀指令可操作以執行如任一前述條項之方法。 46.    一種非暫時性電腦程式載體，其包含如條項45之電腦程式。 47.    一種度量衡裝置，其可操作以執行如條項23、44或49至51之方法。 48.    一種微影單元，其包含微影設備及如條項47之度量衡裝置。 49.    一種量測基板上之目標之方法，該方法包含： 以與源輻射之第一入射角執行該目標之第一量測獲取以獲得第一繞射圖案，該源輻射包含界定照明光譜之複數個波長，該照明光譜具有界定遺漏光譜分量之局部最小值； 以與該源輻射之第二入射角執行該目標之第二量測獲取以獲得第二繞射圖案； 其中該第一入射角及第二入射角係使得包含於該第一繞射圖案及第二繞射圖案內之組合資訊補償該照明光譜中之該等局部最小值。 50.    如條項49之方法，其中： 通過用基板以第一傾斜角量測基板來執行該第一量測獲取；且 通過用基板以第二傾斜角量測基板來執行該第二量測獲取。 51.    如條項50或51之方法，其中該第一入射角與該第二入射角之間的差係介於1 mrad與50 mrad之間。 52.    如條項50或51之方法，其中該第一入射角與該第二入射角之間的差係介於10 mrad與50 mrad之間。 53.    如條項49至52中任一項之方法，其包含： 處理該第一繞射圖案以獲得第一繞射效率光譜； 處理該第二繞射圖案以獲得第二繞射效率光譜； 進一步處理該第二繞射效率光譜以獲得與該第一繞射效率光譜互補的經處理第二繞射效率光譜；及 組合該第一繞射效率光譜與經處理第二繞射效率光譜以獲得組合繞射效率光譜。 54.    如條項53之方法，其包含自該組合繞射效率光譜判定所關注參數。
儘管可在本文中特定地參考在IC製造中微影設備之使用，但應理解，本文中所描述之微影設備可具有其他應用。可能的其他應用包括製造整合式光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭等。
儘管可在本文中特定地參考在微影設備之內容背景下之實施例，但實施例可用於其他設備中。實施例可形成遮罩檢測設備、度量衡設備或量測或處理諸如晶圓(或其他基板)或遮罩(或其他圖案化裝置)之物件的任何設備之部分。此等設備通常可稱作微影工具。此種微影工具可使用真空條件或環境(非真空)條件。
儘管可在本文中特定地參考在檢測或度量衡設備之內容背景下的實施例，但實施例可用於其他設備中。實施例可形成遮罩檢測設備、微影設備或量測或處理諸如晶圓(或其他基板)或遮罩(或其他圖案化裝置)之物件的任何設備之部分。術語「度量衡設備」(或「檢測設備」)亦可指檢測設備或檢測系統(或度量衡設備或度量衡系統)。例如包含實施例之檢測設備可用於偵測基板之缺陷或基板上之結構之缺陷。在此類實施例中，基板上之結構之所關注特性可能係關於結構中之缺陷、結構之特定部分之不存在或基板上之非所需結構之存在。
儘管上文可特定地參考在光學微影之內容背景下對實施例之使用，但應瞭解，本發明在內容背景允許之情況下不限於光學微影且可用於其他應用(例如，壓印微影)中。
雖然上文所描述之目標或目標結構(更一般而言，基板上之結構)為出於量測之目的而特定設計及形成的度量衡目標結構，但在其他實施例中，可在作為形成於基板上之裝置之功能性部分的一或多個結構上量測所關注屬性。許多裝置具有規則的類光柵結構。如本文中所使用之術語結構、目標光柵及目標結構不要求已特定針對正執行之量測來提供結構。另外，度量衡目標之節距可接近於散射計之光學系統的解析度極限或可能更小，但可能比目標部分C中之藉由微影程序製得的典型非目標結構(視情況產品結構)之尺寸大得多。實務上，可使目標結構內之疊對光柵之線及/或空間包括在尺寸上類似於非目標結構之較小結構。
儘管上文已描述特定實施例，但將瞭解，可以與所描述之方式不同的其他方式來實踐本發明。以上描述意欲為說明性，而非限制性的。因此，熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離下文所闡述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。
儘管特別提及「度量衡設備/工具/系統」或「檢測設備/工具/系統」，但此等術語可指相同或類似類型之工具、設備或系統。例如，包含本發明之實施例的檢測或度量衡設備可用於判定基板上或晶圓上之結構的特性。例如，包含本發明之實施例的檢測設備或度量衡設備可用於偵測基板之缺陷或基板上或晶圓上之結構的缺陷。在此類實施例中，基板上之結構的所關注特性可能係關於結構中之缺陷、結構之特定部分之不存在或基板上或晶圓上之非所需結構之存在。
儘管特定地參考SXR及EUV電磁輻射，但應瞭解，本發明在內容背景允許之情況下可藉由所有電磁輻射來實踐，該等電磁輻射包括無線電波、微波、紅外線、(可見)光、紫外線、X射線及γ射線。作為光學度量衡方法之替代方案，亦已考慮使用X射線，視情況使用硬X射線，例如在0.01 nm與10 nm之間，或視情況在0.01 nm與0.2 nm之間，或視情況在0.1 nm與0.2 nm之間的波長範圍內之輻射，以用於度量衡量測。因而，對SXR輻射之前述參考中之任一者應明確地理解為視情況涵蓋具有在0.01 nm與0.2 nm之間的波長(例如，實質能量)之輻射，作為根據本文中之其他定義的僅SXR (及/或EUV)波長之替代方案。
本發明之額外目標、優點及特徵闡述於本說明書中，且在審查以下內容時對於熟習此項技術者將部分地變得顯而易見，或可藉由本發明之實踐習得。本申請案中所揭示之發明不限於目標、優點及特徵之任何特定集合或其組合。經考慮，所陳述目標、優點及特徵之各種組合構成本申請案中所揭示之發明。
0:實線/零階組件 1(S):-1繞射射線 +1:點鏈線/第一階組件 +1(N):+1繞射射線 -1:雙點鏈線/第一階組件 2:寬頻帶輻射投影儀 4:光譜儀偵測器 5:輻射 6:光譜 10:輻射 11:源 12:透鏡 13:孔徑板 13N:孔徑板 13S:孔徑板 14:透鏡 15:光束分光器 16:物鏡 17:第二光束分光器 18:光學系統 19:第一感測器 20:光學系統 21:孔徑光闌 22:光學系統 23:感測器 302:度量衡設備/檢測設備 310:輻射源 312:照明系統 314:參考偵測器 315:信號 316:基板支撐件 318:偵測系統 320:度量衡處理單元/度量衡處理器 330:驅動雷射/泵送輻射源 332:HHG氣胞 334:氣體供應件 336:電源 340:第一輻射光束 342:經濾光光束 344:濾光裝置 350:檢測腔室 352:真空泵 356:經聚焦光束 360:散射輻射/反射輻射 372:位置控制器 374:感測器 382:光譜資料 397:繞射輻射/繞射光 398:偵測系統 399:信號 600:照明源 601:腔室 603:照明系統 605:輻射輸入 607:輻射出口 609:氣體噴嘴 611:泵送輻射 613:發射輻射 615:氣流 617:開口 1000:步驟 1010:步驟 1020:步驟 1030:步驟 1040:步驟 1050:步驟 1200:真實信號 1210:經重建構信號 1220:經重建構信號 1300:步驟 1310:步驟 1320:步驟 1330:步驟 1340:步驟 1350:步驟 a:分量 a′:混疊距離 a′′:混疊距離 AM:標記 ANG:入射角 AS:對準感測器 b:分量 B:輻射光束 b′:混疊距離 b′′:混疊距離 BD:光束遞送系統 BE1:輻射光束 BE2:箭頭 BK:烘烤板 c:分量 C:目標部分 c′:混疊距離 c′′:混疊距離 CH:冷卻板 CL:電腦系統 DE:顯影器/偵測器 DET:偵測器 DGR:偵測光柵 DP:繞射圖案 DP':第二影像 I/O1:輸入/輸出埠 I/O2:輸入/輸出埠 IB:資訊攜載光束 IF:位置量測系統 IL:照明系統 LA:微影設備 LACU:微影控制單元 LB:裝載區 LC:微影單元 LS:高度感測器 LSB:輻射光束 LSD:偵測單元 LSO:輻射源 LSP:投影單元 M1:遮罩對準標記 M2:遮罩對準標記 MA:圖案化裝置 MET:度量衡工具 MLO:量測位置 MT:度量衡工具/散射計 O:點線/光軸 OL:物鏡 P1:基板對準標記 P2:基板對準標記 PD:光偵測器 PEB:曝光後烘烤步驟 PGR:投影光柵 PM:第一*** PS:投影系統 PU:處理單元/處理器 PW:第二*** RB:輻射光束 RO:機器人 RSO:輻射源 S:輻射光點 SC1:第一標度 SC2:第二標度 SC3:第三標度 SCS:監督控制系統 SI:強度信號 SM:點鏡面 SO:輻射源 SP:照明光點 SRI:自參考干涉計 SXR:照明光束 T:目標結構/遮罩支撐件 Ta:目標 TCU:塗佈顯影系統控制單元 W:基板 WN:晶圓法線 WT:基板支撐件 α:角度 λ d/2:驅動輻射波長之一半 λ d:驅動雷射波長
現在將參考隨附示意性圖式而僅作為實例來描述實施例，在該等圖式中： -  圖1描繪微影設備之示意性概觀； -  圖2描繪微影單元之示意性概觀； -  圖3描繪整體微影之示意性表示，其表示最佳化半導體製造之三種關鍵技術之間的合作； -  圖4示意性地繪示散射量測設備； -  圖5描繪其中使用EUV及/或SXR輻射之度量衡設備之示意性表示； -  圖6描繪照明源之簡化示意圖，該照明源可為用於諸如圖5中所繪示之度量衡設備之高階諧波產生的照明源； -  圖7(a)、圖7(b)、圖7(c)及圖7(d)包含(a)用於根據本發明之實施例而使用第一對照明孔徑來量測目標之暗場散射計的示意圖、(b)用於給定照明方向之目標光柵之繞射光譜的細節、(c)在使用散射計以用於基於繞射之疊對量測時提供另外照明模式之第二對照明孔徑，及(d)將第一對孔徑及第二對孔徑組合之第三對照明孔徑； -  圖8描繪可使用根據本發明之實施例之方法的位準感測器設備之示意圖綜述； -  圖9描繪可使用根據本發明之實施例之方法的對準感測器設備之示意圖綜述；且 -  圖10為描述運用隨附光譜來校正根據本發明之實施例之源光譜的效應之方法之流程圖； -  圖11為如可觀測到之例示性源光譜； -  圖12包含(a)與複數個樣本相關之經重建構信號及實際信號，及(b)若首先判定導數，則經重建構信號； -  圖13為描述根據本發明之實施例的當光譜分量由於源光譜之形狀而遺漏時判定經重建構光譜之方法的流程圖； -  圖14為繪示根據實施例之峰值移位的判定之圖；且 -  圖15繪示根據實施例之量測方案的(a)第一獲取及(b)第二獲取。
1000:步驟
1010:步驟
1020:步驟
1030:步驟
1040:步驟
1050:步驟
a:分量
a':混疊距離
a":混疊距離
b:分量
b':混疊距離
b":混疊距離
c:分量
c':混疊距離
c":混疊距離
λd:驅動雷射波長
λd/2:驅動輻射波長之一半

Claims (15)

  1. 一種針對由一照明源產生之一源光譜之效應校正一經量測光譜的方法，該方法包含： 根據一量測參數獲得一經量測光譜，該經量測光譜在使用來自該照明源之源輻射照明一週期性結構之後自來自該週期性結構之經捕捉繞射輻射而獲得， 自該經量測光譜判定該源光譜之一估計；及 使用該源光譜之該估計來校正該經量測光譜。
  2. 如請求項1之方法，其中自一波數域中之一梳狀波數光譜判定該源光譜之該估計，該梳狀波數光譜包含一距離域中之一變換梳狀距離光譜，該距離域為該波數域之一傅立葉共軛域，其中該梳狀距離光譜包含該距離域中之該經量測光譜之峰值。
  3. 如請求項2之方法，其中該距離域中之包含於該梳狀距離光譜內之該經量測光譜的該等峰值包含在用於產生該源輻射之一驅動輻射波長之一半的整數倍處之峰值。
  4. 如請求項2或3之方法，其中該距離域中之包含於該梳狀距離光譜內之該經量測光譜的該等峰值包含在用於產生該源輻射之一驅動輻射波長之整數倍處的峰值。
  5. 如請求項2或3之方法，其包含以下步驟： 將該經量測光譜自該波數域變換至該距離域， 自該距離域中之該經量測光譜的該等峰值建構該梳狀距離光譜；及 將該梳狀距離光譜變換至該波數域中之該梳狀波數光譜。
  6. 如請求項5之方法，其包含將該經量測光譜自一波長表示轉換為一波數表示之初始步驟。
  7. 如請求項5之方法，其中將該經量測光譜自該波數域變換至該距離域之該步驟包含將一窗函數應用於該變換之輸入。
  8. 如請求項5之方法，其中建構該梳狀距離光譜包含： 選擇各峰值周圍之一頻寬，使得該頻寬捕捉各峰值； 針對各峰值周圍之該頻寬內的距離，將該梳狀距離光譜之一函數設定為等於該經量測光譜，否則設定為零。
  9. 如請求項8之方法，其中該頻寬經選擇以使得該經量測光譜之量值在具有該頻寬之值之一距離處具有一局部最小值。
  10. 如請求項2或3之方法，其中該源光譜之該估計為該梳狀波數光譜。
  11. 如請求項2或3之方法，其中該源光譜之該估計進一步自對應於該梳狀波數光譜之一包絡波數光譜來判定。
  12. 如請求項11之方法，其中該包絡波數光譜包含一變換包絡距離光譜，其中該包絡距離光譜包含該距離域中之該經量測光譜在該驅動輻射波長之一半之僅零倍處的一單一峰值。
  13. 如請求項1至3中任一項之方法，其進一步包含量測該週期性結構以獲得該經量測光譜之該初始步驟。
  14. 一種包含電腦可讀指令之電腦程式，該電腦可讀指令可操作以執行如請求項1至13中任一項之方法。
  15. 一種度量衡裝置，其可操作以執行如請求項13之方法。
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