TW201203419A - Inspection method and apparatus, and associated computer readable product - Google Patents

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201203419 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於可用於（例如）藉由微影技術來製造器件之 檢驗方法’且係關於使用微影技術來製造器件之方法。 【先前技術】 微影裝置為將所要圖案施加至基板上（通常施加至基板 之目標部分上）的機器。微影裝置可用於（例如）積體電路 (ic)之製造中。在該情況下，圖案化器件（其或者被稱作光 罩或比例光罩）可用以產生待形成於IC之個別層上的電路 圖案。可將此圖案轉印至基板（例如，石夕晶圓）上之目標部 分（例如，包括晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒）上。通 常經由成像至k供於基板上之轄射敏感材料（抗触劑）層上 而進行圖案之轉印。一般而言，單一基板將含有經順次圖 案化之鄰近目標部分的網路。已知微影裝置包括：所謂的 步進器，其中藉由一次性將整個圖案曝光至目標部分上來 輻照每一目標部分；及所謂的掃描器，其中藉由在給定方 向（「掃描」方向）上經由輻射光束而掃描圖案同時平行或 反平行於此方向而同步地掃描基板來輻照每一目標部分。 亦有可能藉由將圖案壓印至基板上而將圖案自圖案化器件 轉印至基板。 為了監控微影程序，需要量測經圖案化基板之參數，例 如，形成於該基板中或該基板上之順次層之間的疊對誤 差。存在用於進行在微影程序中所形成之顯微結構之量測 的各種技術，包括掃描電子顯微鏡及各種專門工具之使 154337.doc 201203419 用。一種形式之專門檢驗工具為散射計，其中將輻射光束 引導至基板之表面上之目標上，且量測散射光束或反射光 束之屬性。藉由比較光束在其已藉由基板反射或散射之前 與之後的屬性，可判定基板之屬性。此判定可（例如）藉由 比較反射光束與儲存於相關於已知基板屬性之已知量測庫 中的資料而進行。吾人已知兩種主要類型之散射計。光譜 散射計將寬頻帶輻射光束引導至基板上，且量測經散射成 特定窄角範圍之輻射的光譜（作為波長之函數的強度）。角 解析散射計使用單色輻射光束，且量測作為角度之函數的 散射輻射之強度。 儘管散射量測為表面之相對較快形式之分析，但僅量測 散射輻射之強度可能不為最精確的量測，此係因為其可能 未考量在不同方向上偏振之輻射之不同行為。舉例而言， 若所量測之基板物件呈與-個偏振方向對準之光撕的形 式，則在該方向上偏振之輻射將以與在正交方向上偏振之 輻射極不同的方式散射。為了考量偏振方向，已設想使能 夠量測正交偏振光束之特定參數的橢圓量測系統 (ellipsometric system)。 通常’ #圓量測（ellipsometry)為散射光之偏振狀態之量 測’而非僅僅量測照明光束内之強度變化。擴圓量測可量 測兩個參數：兩個不同偏振光束之間的相位差⑷及兩個 偏振光束之振幅比（tanyp在使用此兩個參數的情況下， 可描述純偏振光束之任何偏振狀態。 具體而言，若入射光束具有s偏振及p偏振兩者，則反射 154337.doc 201203419 光束將具有反射係數〜及△(德耳塔⑽1⑷)為反射係數 RP與反射係數Rs之間的相位差，如在下文之方程式⑴中所 給出。兩個偏振方向（或定向）之間的角度為Ψ，且因此，Ψ 與RP及Rs之間的關係在方程式（2)中如下。 A=arg(Rp-Rs) 〇) tany=Rp/Rs ⑺ 可在許多教科書中找到關於橢圓量測△及ψ之背景，例 女 AZZarn 及 Bashara 之「Ellipsometry and P〇larize(j Light」〇 已經在諸如W02009115342之專利申請案（可調整延遲 器）及依據内部參照案P_2893.000_us(固定延遲器）申請的 本發明之申請人之美國專利申請案中論述散射量測中搞圓 量測技術之擴展。此等文件兩者係以引用之方式併入本文 中。在此等建議中，已選擇相對於器具之χ軸的兩個線性 偏振輸入光束ΤΜ及ΤΕ之選擇。使用高ΝΑ接物鏡將此光投 影至在測試中之光栅上，在該光柵處產生多個方位及多個 入射角。在反射之後，在光瞳χ軸及y軸附近之光主要保持 為線性偏振。然而，在以45度之光瞳平面對角線上，不僅 由於藉由反射之橢圓量測△，而且由於接物鏡中之相移， 光束主要變為橢圓形。 此外，US 7369224揭示一種表面檢驗裝置，表面檢驗裝 置包含：照明構件，照明構件用於使用線性偏振光照明經 由預定圖案形成程序形成之具有一週期性之圖案，預定圖 154337.doc 201203419 案形成程序含有曝光形成於基板上之抗钱劑層之程序执 定構件，設定構件用於設定基板之方向，使得線性偏振之又 振動平面與圖案之重複方向彼此傾斜；抽取構件，抽取構 件用於自來自圖案之鏡面反射光中袖取具有垂直於線性偏 振之平面之振動平面的偏振分量；及影像形成構件，影像 形成構件用於基於經抽取光而形成基板之表面之影像。基 於藉由影像形成構件形成的基板之表面之影像的光強度$ 規定圖案形成程序中之圖案形成條件。然而，此器件對於 方位及人射兩者具有固定Μ，選定角度對於該器件之操 作係必不可少的。結果’其需要使用如同作為-種薄層之 光柵的有效媒體方法用於計算。其可接著利用兩個折射率 之差Nx-Ny。此等情形表示此先前技術器件之弱點。 儘管橢圓量測在結合層厚度準確地判定折射率方面具有 優於散射量測之優點’但尚未證明其在抗钱劑中之光拇上 藉由判定線寬CD(臨界尺寸）及側壁角度SWA之能力。然 而，此情形可藉由用於TM光及TE光兩者之模擬予以示 範。 圖la及圖lb說明在具有高度〇=3*(：1：)之矽上具有 奈米至46奈#之密集線之情況下的問題。其展示相對於 CD所標繪的在單獨地使用散射計（具有菱形點之線）及散射 計橢圓計組合（scattero-ellipso-c〇mbination)(具有方形點之 線）之情況下所觀測的SWA中及CD中之雜訊（7軸）。自此可 看出，在抗蝕劑光柵（且一般而言，任何光柵）之情況下， 添加橢圓量測在線寬高於25奈米之任一情況下幾乎不提供 154337.doc 201203419 任何改良，且僅S WA量測在低於2 5奈米之CD的情況下賴 微得以改良。 【發明内容】 需要在一散射計中提供一橢圓量測功能，其具有抗蝕劑 中之光柵之線寬CD(臨界尺寸）及側壁角度SWA之改良的 (亦即，有較少雜訊的）判定。 根據本發明之一態樣，提供一種量測一基板上之一光柵 之一屬性的方法，該方法包含： 提供具有線性偏振之一輻射光束； 將該輻射光束以入射角及方位角之一範圍反射離開該 光柵； 將一相移引入至該線性光束，藉此將其偏振更改成橢 圓形； 將該反射輻射光束分裂成第一正交偏振子光束及第二 正交偏振子光束； 將該等第一子光束之相位相對於該第二子光束移位達 一固定量；及 同時地偵測兩種子光束之一角解析光譜； 其中該光柵及該輻射光束之該初始線性偏振相對於彼此 非正交地成角度。 根據本發明之另一態樣，提供一種檢驗裝置，該檢驗裝 置經組態以量測一基板上之一光柵之一屬性，·該檢驗裝置 包含： 一輻射源，該輻射源經組態以供應具有線性偏振之一輕 154337.doc 201203419 射光束； 一光學兀件，該光學元件經組態以將該輻射光束以入射 角及方位角之一範圍聚焦至一基板上使得該輻射光束自 該基板反射； 一偏振益件’該偏振器件經組態以將該輻射光束偏振成 兩個不同偏振方向； 固疋相移态，該固定相移器經組態以將一第一偏振方 向延遲達-預定量，以便將—固定相移強加於該反射輻射 光束上；及 -偵測器系統，該偵測器系統經組態以同時地偵測該輻 射光束之該兩個偏振方向之—角解析光譜； 其中該裝置經特线調適以在該光柵及該㈣光束之該 初始線性偏振相對於彼此非正交地成角度時進行該等量 測。 【實施方式】 —現將參看隨附示意性圖式而僅藉由實例來描述本發明之 實施例，在該等圖式中，對應元件符號指示對應部分。 圖以示意性地描繪微影裝置。該裝置包括：照明系統 U月器）IL ’其經組態以調節輕射光束B(例如，輕射或 EUV輕射），支撐結構（例如，光罩台）MT，其經建構以支 撑圖案化器件（例如，i g、 宏泉… 連接至經組態以根據特 來準確地定位該圖案化器件之第一定位器pM •基 例如’晶圓台)WT，其經建構以固持基板(例如，抗 蝕劑塗佈晶l)w，日$社E K 1 机 且連接至經組態以根據特定參數 154337.doc 201203419 地定位該基板之第二定位器Pw;及投影系統(例如，折射 投影透鏡系統）PL，其經組態以將藉由圖案化器件ma賦予 至輻射光束B之圖案投影至基板w之目標部分c(例如，包 括一或多個晶粒）上。 照明系統可包括用於引導、塑形或控制輻射的各種類型 之光學組件，諸如折射、反射、磁性、電磁、靜電或其他 類型之光學組件，或其任何組合。 支撑結構以取決於圖案化器件之^向、微影裝置之” 及其他條件（諸如圆案化器件是否被固持於真空環境中）的 方式來固持圖案化器件。支揮結構可使用機械、真空、靜 電或其他夾持技術來固持圖案化器件。支撐結構可為(例 如）框架或台，其可根據需要而為固定或可移動的。支擇 結構可確保圖案化器件（例如）相對於投料、統處於所要位 置。可認為本文中對術語「比例光罩」或「光罩」之任何 使用均與更通用之術語r圖案化器件」同義。 匕本文中所使用之術語「圖案化器件」應被廣泛地解釋為 私代可用以在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以 便在基板之目標部分十產生圖案的任何器件。應注意，例 ★右被賦予至輻射光束之圆案包括相移特徵或所謂的輔 助特徵，職案可能不會確切地對應於基板之目標部分十 :斤要圖案。it* ’被賦予至輻射光束之圖案將對應於目 W刀中所產生之器件（諸如積體電路）$的特定功能層。 圓案化器件可為透射或反射的。圖案化器件之實例包括 光罩、可程式化鏡面陣列，及可程式化LCD面板。光罩在 I54337.doc 201203419 微：中係熟知的’ 包括諸如二元、交變相移及衰減相移 之光罩類型’以及錢混合光罩類型。可程式化鏡面陣列 之一實例使用小鏡面之矩陣配置，該等小鏡面中之每一者 可個別地傾斜’以便在不同方向上反射入射輻射光束。傾 斜鏡面將圖案賦予於藉由鏡面矩陣反射之輻射光束中。 *本文中所使用之術語「投影系統」應被廣泛地解釋為涵 蓋任何類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、磁 性、電磁及靜電光學系，统’或其任何組合，其適合於所使 用之曝光輻射，或適合於諸如浸潤液體之使用或真空之使 用的其他因素。可認為本文中對術語「投影透鏡」之任何 使用均與更通用之術語「投影系統」同義。 如此處所描繪，裝置為透射類型（例如，使用透射光 罩)。或者，裝置可為反射類型(例如，使用上文所提及之 類型的可程式化鏡面陣列，或使用反射光罩）。 微影裝置可為具有兩個（雙載物台）或兩個以上基板台（及/ 或兩個或兩個以上光罩台）的類型。在此等「多載物台」 機器中，可並行地使用額外台，或可在一或多個台上進行 預備步驟，同時將一或多個其他台用於曝光。 微影裝置亦可為如下類型：其中基板之至少一部分可藉 由具有相對較高折射率之液體（例如，水）覆蓋，以便填充 投影系統與基板之間的空間^亦可將浸潤液體施加至微影 裝置中之其他空間，例如，光罩與投影系統之間的空間。 浸潤技術在此項技術中被熟知用於增加投影系統之數值孔 徑。如本文中所使用之術語「浸潤」不意謂諸如基板之結 I54337.doc 201203419 構必須浸潰於液體中’而是僅意謂液體在曝光期間位於投 影系統與基板之間。 參看圖2a ’照明器IL自輻射源S0接收輻射光束。舉例而 s，當輻射源為準分子雷射時，輻射源與微影裝置可為分 離實體。在此等情況下，不認為輻射源形成微影裝置之部 刀且輻射光束係憑藉包括（例如）適當引導鏡面及/或光束 擴展器之光束傳送系統BD而自輻射源s〇傳遞至照明器 IL。在其他情況下，例如，當輻射源為水銀燈時，輻射源 可為微影裝置之整體部分。輻射源S〇及照明器比連同光束 傳送系統BD(在需要時）可被稱作輻射系統。 照明器IL可包括用於調整輻射光束之角強度分佈的調整 器AD。通常，可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈的 至少外部徑向範圍及/或内部徑向範圍（通常分別被稱作〇外

輻射光束B入射於被固持於支撐結構（例如，光罩

標部分C定位於輻射光束b之路徑中。 ’例如，以使不同目 。類似地，第一定位 154337.doc •12· 201203419 器PM及另一位置感測器（其未在圖2a中被明確地描繪）可用 以（例如）在自光罩庫之機械擷取之後或在掃描期間相對於 輻射光束B之路徑而準確地定位圖案化器件（例如，光 罩）MA。一般而言，可憑藉形成第一定位器pM之部分的長 衝程模組（粗略定位）及短衝程模組（精細定位）來實現支撐 結構（例如’光罩台）MT之移動。類似地，可使用形成第二 定位器PW之部分的長衝程模組及短衝程模組來實現基板 台WT之移動。在步進器（相對於掃描器）之情況下，支撐結 構（例如’光罩台）MT可僅連接至短衝程致動器，或可為固 定的。可使用光罩對準標記、m2及基板對準標記P1、 P2來對準圖案化器件（例如，光罩）MA及基板W。儘管所說 明之基板對準標記佔用專用目標部分，但該等標記可位於 目標部分之間的空間中（此等標記被稱為切割道對準標 記）。類似地，在一個以上晶粒提供於圖案化器件（例如， 光罩）MA上之情形中，光罩對準標記可位於該等晶粒之 間。 所描繪裝置可用於以下模式中之至少一者中： 1·在步進模式中，在將被賦予至輻射光束之整個圖案一 次性投影至目標部分C上時，使支撐結構（例如，光罩 台）MT及基板台WT保持基本上靜止（亦即，單次靜態曝 光）。接著，使基板台WT在X及/或丫方向上移位，使得可 曝光不同目標部分C。在步進模式中，曝光場之最大大小 限制單次靜態曝光中所成像之目標部分〇的大小。 2·在掃描模式中，在將被賦予至㈣光束之圖案投影至 154337.doc -13- 201203419 目標部分c上時，同步地掃描支撐結構（例如，光罩台 及基板台WT(亦即，單次動態曝光)。可藉由投影系統孔 之放大率（縮小率）及影像反轉特性來判定基板台WT相對於 支樓結構（例如，光罩台）ΜΤ之速度及方^在掃描模式 中’曝光場之最大大小限制單次動態曝光中之目標部分的 寬度（在非掃描方向上），而掃描運動之長度判定目標部分 之南度（在掃描方向上）。 3.在另-模式中’在將被賦予至輻射光束之圖案投影至 目標部分C上時’使支樓結構（例如，光罩台）歐保持基本 上靜止’從而固持可程式化圆案化器件且移動或掃描基 板台WT。在此模式中，桶受枯田邮“ τ通㊉使用脈衝式輻射源，且在基 板台WT之每一移動之後或在播 田期間的順次輻射脈衝之 間根據需要而更新可程式化圖荦 ο也 4件。此操作模式可易 於應用於利用可程式化圖案化 1干（邊如上文所提及之類 型的可程式化鏡面陣列）之無光罩微影。 亦可使用對上文所描述之使用 完全不同的使用模式。 飞之、，且。及/或變化或 戈口圍2 b所示 作微影單似(有時亦被稱 光前程序及曝光後程序之裝置。通常，此執订曝 沈積抗#劑層之旋塗器sc、用以顯影經曝：括用： 器DE、冷卻板Ch，及烘烤板时 ①劑之顯影 自輸入/輸出埠！/0!、"叫取基板、=置器或機器人R0 移動基板’且接著將基板傳送置之間 154337.doc 201203419 常被集體地稱作塗佈顯影系統（track)之此等器件係在塗佈 顯影系統控制卓元TCU之控制下’塗佈顯影系統控制單元 TCU自身係藉由監督控制系統SCS控制，監督控制系統 SCS亦經由微影控制單元LACU而控制微影裝置。因此， 不同裝置可經操作以最大化產出率及處理效率。 為了確保正確地且一致地曝光藉由微影裝置曝光之基 板，需要檢驗經曝光基板以量測屬性，諸如後續層之間的 疊對誤差、線厚度、臨界尺寸（CD)，等等。若偵測到誤 差，則可對後續基板之曝光進行調整，尤其係在檢驗可足 夠迅速且快速地進行以使得同一分批之其他基板仍待曝光 的情況下。又，已經曝光之基板可被剝離及重做（以改良 良率）或被捨棄，藉此避免對已知有缺陷之基板執行曝 光。在基板之僅一些目標部分有缺陷的情況下，可僅對良 好之該荨目標部分執行另外曝光。 使用檢驗裝置來判定基板之屬性’且特別係判定不同基 板或同一基板之不同層的屬性如何在層與層之間變化。檢 驗裝置可整合至微影裝置LA或微影單元LC中，或可為單 蜀器件4 了實現最快速之量測，需要使檢驗裳置在曝光 之後立即量測經曝光抗耗層中之屬&。然而，抗钱劑中 之潛影具有極㈣比度（在已曝光至輻射的抗則彳之部分 與尚未曝光至輪射的抗截劑之部分之間僅存在極小的折射 :差），且並非所有檢驗裝置均具有足夠敏感性來進行潛 有用S測。因此’可在曝光後洪烤步驟（pEB)之後採 取量測’曝光後烘烤步驟（PEB)通常為對經曝光基板所進 154337.doc 201203419 行之第一步驟且其增加抗蝕劑之經曝光部分與未經曝光部 分之間的對比度。在此階段，抗蝕劑中之影像可被稱作半 潛伏的（semi-latent)。亦有可能進行經顯影抗蝕劑影像之 量測（此時，抗蝕劑之經曝光部分或未經曝光部分已被移 除）’或在圖案轉印步驟（諸如蝕刻）之後進行經顯影抗蝕劑 影像之量測。後者可能性限制重做有缺陷基板之可能性， 但仍可提供有用資訊。 圖3描繪可用於本發明之一實施例中的散射計sm 1。該 散射計包括寬頻帶（白光）輻射投影儀2，其將輻射投影至基 板W上《反射輻射傳遞至光譜儀偵測器4，其量測鏡面反 射輻射之光谱1 〇 (作為波長之函數的強度）^自此資料，可 藉由處理單元PU來重新建構引起經偵測光譜之結構或剖 面’例如’藉由嚴密耦合波分析及非線性回歸，或藉由與 圖3之底部處所展不之模擬光譜庫比較。一般而言，對於 重新建構’結構之通用形式係已知的，且根據對製造該結 構所採用之程序的認識來假定一些參數’從而僅留下該結 構之少許參數以自散射量測資料加以判定。此散射計可經 組態為法向入射散射計或斜入射散射計。 圖4中展示可用於本發明之一實施例中的另一散射計 SM2。在此器件中，藉由輻射源2發射之輻射係使用透鏡 系統12而聚焦通過干涉濾光器J 3及偏振器丨7、藉由部分反 射表面16反射且經由顯微鏡接物鏡丨5而聚焦至基板w上之 結構30上’顯微鏡接物鏡15具有高數值孔徑（NA)，較佳地 為至少0.9且更佳地為至少〇95。浸潤散射計可甚至具有數 154337.doc •16· 201203419 值孔徑超過1之透鏡。反射輻射接著通過部分反射表面16 而透射至偵測器18中，以便偵測散射光譜。可藉由處理單 元PU來處理該光譜。該偵測器可位於處於透鏡系統之焦 距的背部投影式光曈平面11中，然而，該光瞳平面可代替 地藉由輔助光學器件（圖中未繪示）而再成像至該偵測器 上。光曈平面為輻射之徑向位置界定入射角且角位界定輻 射之方位角所在的平面。偵測器較佳地為二維偵測器，使 得可量測基板目標之二維角散射光譜。偵測器18可為(例 如）CCD或CMOS感測器陣列，且可使用為（例如）每圖框4〇 毫秒之積分時間。 舉例而言，通常使用參考光束來量測入射輻射之強度。 為此，當輻射光束入射於光束分裂器16上時，將該輻射光 束之部分透射通過該光束分裂器以作為朝向參考鏡面14之 參考光束。接著將參考光束投影至同一偵測器18之不同部 分上。 干涉濾光器13之集合可用以選擇在（比如）約4〇5奈米至 790奈米或甚至更低（諸如約2〇〇奈米至3〇〇奈米）之範圍内的 所關注波長。干涉濾光器可為可調諧的，而非包括不同濾 光器之集合。可使用光柵以代替干涉濾光器。 偵測器18可量測散射光在單—波長（或窄波長範圍）下之 強度、單獨地在多個波長下之強度，或在_波長範圍内所 積分之強度。此外，债測器可單獨地量測橫向磁偏振光及 橫向電偏振光之強度，及/或橫向磁偏振光與橫向電偏振 光之間的相位差。 154337.doc 201203419 使用寬頻帶光源（亦即，具有寬光頻率或波長範圍（且因 此具有宽顏色範圍）之光源）係可能的，其給出大光展量 (etendue) ’從而允許多個波長之混合。寬頻帶中之複數個 波長較佳地各自具有為δλ之頻寬及為至少2δλ(亦即，為該 頻寬之兩倍）之間隔。若干輻射「源」可為已使用光纖束 加以分裂的延伸型輻射源之不同部分。以此方式，可在多 個波長下並行地量測角解析散射光譜。可量測3_D光譜（波 長及兩個不同角度），其含有多於2_D光譜之資訊的資訊。 此情形允許量測更多資訊’其增加度量衡程序穩固性。此 情形在£卩1，628，164入中得以更詳細地描述。 基板W上之目標可為光栅，其經印刷（例如，使用上文 所描述之微影系統）以使得在顯影之後，條狀物（bar)係由 固體柷蝕劑線形成。或者，條狀物可被蝕刻至基板中。此 圖案對微影投影裝置（特別係投影系統PL)中之色像差敏 感，且照明對稱性及此等像差之存在將使其自身表現為經 印刷光柵之變化。因此，使用經印刷光柵之散射量測資料 來重新建構光栅（且因此判定在微影單元之任何部分中或 在基板相對於祕影單元之對準中是否存在誤差，該等誤差 使其自身表現為目標之變化）。根據對印刷步驟及/或其他 政射里測程序之認識，可將光柵之參數（諸如線寬及形狀） 輸入至藉由處理單元JPU執行之重新新建構程序。

圖5展示橢圓量測感測器（或橢圓計（eUips〇meter))之實 例’其可用以使用反射光之稍微不同參數來判定基板上之 、·、。構之形狀及其他屬性。來自源p之照明輻射係自基板W 154337.doc 201203419 之目標部分上之結構3〇反射，且在其自該基板之返回路程 上’該照明轄射沿著存在於感測器中之三個光束分裂器之 兩個本徵偏振中的一者線性地偏振（該等本徵偏振係相對 於X方向或y方向予以量測，如圖5所示）。第一光束分裂器 N-PBS將照明之部分反射至兩個另外光束分裂器：一個光 束分裂器80將照明之部分發送至成像分支；且另一光束分 裂器82將照明之部分發送至聚焦分支。第一光束分裂器N_ PBS為將光束之其餘部分引導至相機CCD之非偏振光束分 裂器。在已傳遞通過非偏振光束分裂器N-PBS後，偏振光 束傳遞通過相位調變器90，相位調變器90之普通轴線及異 常軸線已經定位成相對於X方向及y方向成45。。隨後，使 用偏振光束分裂器（例如，渥拉斯頓（Wollaston)稜鏡50)將 該光束劃分成其各別X偏振定向及y偏振定向，且該光束照 射於相機CCD上。使用偏振光束之相對強度來判定該光束 之不同部分之相對偏振定向。自該等相對偏振定向，可判 定總體上結構30對該光束之效應。自結構3〇對該光束之效 應，可判定該結構自身之屬性。 在光束經分裂且引導至相機CCD上時，該光束為tm(橫 向磁）偏振光束或TE(橫向電）偏振光束。圖5中展示顯微鏡 物鏡24之光瞳平面PP。正是在此光瞳平面PP處該顯微鏡物 鏡聚焦自基板W之表面所反射及散射之輻射。正是在此光 曈平面PP處所產生之影像隨後使用透鏡或其他光學器件而 被再產生於相機CCD上，使得所獲取影像含有可能最大量 之資訊（亦即，因為在相機CCD之孔隙外部不存在輻射之 I54337.doc •19· 201203419 清晰度或散射損失）。 圖5亦展示定位於非偏振光束分裂器n_pbs與光束分裂 器50之間的相位調變器90，光束分裂器5〇在將偏振光束透 射至相機CCD之前分離該等偏振光束。沿著相位調變器9〇 之異常軸線及普通軸線所定向的座標系統亦在圖5中被 展示為圆圈’且展示該異常轴線及該普通軸線相較於該系 統之y軸及X軸的相對位置^ E。及Ee為分別沿著e方向及〇方 向之散射％之未知複數振幅（complex amp丨itude)。出於此 論述之目的，僅論及該等複數振幅之實數部分，該等實數 部分論及反射率R(因此論及R。及心或匕及Rp)。在此系統 中，相較於藉由相位調變器預界定之經改變相位，正是此 反射率使該系統能夠判定結構3〇之參數。 在其他實施例中’省去相位調變器9〇。在一情況下，代 替相位5周變器，可獲得來自單一入射光束之四個不同偏振 反射子光束，以便自每一子光束之量測強度量測四個已知 偏振之振幅差（△)及相位差（1)/)。結構3〇對輻射光束之效應 對於每一偏振方向係不同的，且因此，量測具有不同偏振 方向之每一子光束之屬性會引起結構30之重新建構。然 而，在輻射光束已自基板之表面反射之後操縱輻射光束會 引起將誤差併入至量測中之風險。 在另一實例中，另一方面，不使用另外器件將光束分裂 成子光束。在此實例中，在如圖6所示之基礎裝置（但代替 使用相位調變器90)中，相移（或延遲δ)係固定的。對於給 定波長，相移可為未知的，但可自完整光瞳結果之資料分 I54337.doc 201203419 析予以判定’此將在稍後加以描述。圖6中描繪此裝置。 在任—實例中，具有已知偏振狀態P的來自源p之固定波 長之光或輻射係自待研究的基板W之表面上之目標30反 射。出於校準目的，目標3〇可簡單地為基板之平面表面。 口疋波長光或輻射以多個入射角（例如，0丨=〇〇至80。）且以 所有方位角（Α=0。至36〇。）反射。取決於可用之處理能力 亦可出於权準及其他目的而選擇在此等範圍内（或甚至在 人射角之所列出範圍外）之範圍。反射光或輕射光束（作為 ^射光束）由具有不同偏振狀態之光射線之完全可用範圍 組成。反射光或輻射係藉由顯微鏡物鏡24接收且聚焦於光 平面PP_L，反射光或輕射係出於與關於圖$所給出之原 因相同的原因而被再生於相機(：(：1；)處。 經量測輻射光束之徑向位置係與人射光束之人射角成比 彳自广圖7所不之正χ軸計算經量測輻射光束之方位角 Α’在該正Χ軸處將人射光束之方位角標註為Ai。在校準步 驟期間，以所有入射角及所有方位角偵測及記錄輻射光束 且自平面表面反射輻射来圭，祛 μ 束使钎光束之偏振狀態應不受 。知道光束取決於其入射角及其方位角將像何物會實 =極鍊中光束之描述，該描述對於反射光束之⑽相 機處之$測係有用的。光束之「 七田返」將採取如圖8所示 之影像的形式，其中影像之中心 、 展不〉。者法線N(或圖5之z 軸z)反射至基板之輻射之強 、+ & & 且衫像之外部周邊展示以 /、法線N所成之最大角度（ 度。 8〇)所反射之輻射之強 154337.doc 21 201203419 可使用諸如圖3或圖4所示之散射計的散射計之基礎設 置。顯微鏡物鏡24接收自存在於基板w上之結構30所反射 的光束。入射光束可能在反射離開結構3〇之前已傳遞通過 該顯微鏡物鏡，或入射光束可能已使用其他構件而聚焦。 為了能夠量測針對所有方位角以及入射角之反射光束，入 射光束具有圓形（或橢圓形）偏振而非線性偏振，從而使能 夠量測所有偏振方向且減少在反射期間損失一些光束之風 險。因為即使來自一個偏振狀態之資訊損失，但若干偏振 狀態仍被量測，所以損失風險會減少。 用於每一量測之入射光具有固定波長且具有已知偏振狀 態。如上文所描述，以多個入射角（〇0至8〇0)且以所有方位 角（0°至360。）研究相同波長及偏振狀態。返回或反射光束 由具有不同偏振狀態之實際上無限數目個射線組成。 圖7展示具有強度之入射光束，其與法線叫軸成入 射角且與X軸成方位角入射光束自基板…之表面反 射，且作為與法線>^成反射角匕且與χ軸成方位角、之反射 光束而在新方向上予以發送。藉由光束分裂器50將反射光 束分裂成具有強度wIy之兩個子光束。由於該光束分裂 器工作之方式，該兩個子光束具有不同偏振狀態，此情形 可在圖8中看出。在此強烈簡化實例中，入射光束中之兩 個偏振狀態之間的強加延遲或相移5變成反射且分裂之子 光束之複數振幅之間的相位差△。 圖8將第-偏振方向展示為圓圈且將 為橫越光束方向之線。純幅與趨幅之間的相移= 154337.doc -22- 201203419 δ展不為此兩個代表性符號之間的距離。延遲δ較佳地為大 約90。或270。。可藉由可變延遲器（圖5之實例）或固定延遲 器（圖6之實例）（諸如四分之一波片）產生此延遲。若該延遲 不係確切地已知的，則可自離對角線或全光瞳資訊之結果 導出此延遲’此將在稍後加以論述。 可藉由組合兩個強度込及Iy而在相機處重新建構橢圓形 偏振光束，兩個強度Ix&Iy為具有由可變相移器9〇/固定相 移器100導致之相對相移^之光束的兩個量測強度，且表泝 兩個不同偏振光束之強度。 使用以下公式給出平均強度m : m = (3)， 其中該等強度之間的差為·· d = Iy~^ (4) 對於無光柵結構之表面，針對P之反射率（Rp)及針對s之 反射率（Rs)基本上獨立於方位角A .，此情形對於用於校準 目的之大多數空白表面亦成立。此意謂兩個偏振子光束之 反射係數Rp及Rs(及其組合）不為A之函數。另一方面，強 度I取決於A，以及取決於反射率r。 平均強度m不取決於延遲（δ)，此係因為僅僅將偏振子光 束之兩個強度加在一起且可易於在偵測器處量測單一合成 強度（對於簡單層堆疊）： 154337.doc •23· (5). 201203419 m- lx^ ly~ ^p2(C4 + C25j) + Rs2(54+ CjiSj) 因此 m= 0.5(Rp2 + Rs2)+ 0.5C(2A)(Rp2 - Rs2) 其中 CA = cos(^)4 54 = sin(^)4 C2S2 = cos(^)2 sin(y4)2

Cj5 = cos(v4)3 sin(^) ( 6 ) CS3 = cos(^)sin(^)3 C(2A)=cos(2A) 在知道入射光束之方位角A及來自偵測器量測之爪的情 況下，可將以下方程式用於方程式（5)中導出tan p ·

⑺、（8) 另一方面’當考慮該等強度之間的差時，因為在具有不 同偏振狀態之兩個子光束之間存在相位差，所以判定兩個 狀態之強度之間的差會考量該相位差。此外，兩個子光束 之間的強度差取決於所施加之相移或延遲δ且取決於在反 射之後的合成相位差△。因此，將該等強度之間的差（對於 簡單層堆疊）給定為： d = Iy-Ix= {i?p2(C4 -C2S2)+ Rs2(S4 -C2S2)}cos(^)+... …Λ/?Λψ〇5(Δ)(χφ)4(：2)52 + sin(A)sin ⑷2(C3lS + C53)} ( 9 ) 當δ係已知的或如將在梢後關於圖9、圖1〇、圖u及圖12 154337.doc -24- 201203419 所娜述予以估計時，且當自上文之方程式（5)及（8)判定Rp 及Rs時，易於獲得c〇s△(偏振狀態之間的相位差）。 無論是在基板W上之結構之校準期間或是在基板…上之 結構之重新建構期間，均針對之已知值重新建_ 圓形^振光束。將橢圓形偏振光束之強度之關係應用於個 別分量之振幅會給出可輸人至上文之方程式（1)及⑺中的 振巾W藉此，經重新建構光束給出相位差（△)及相對振幅 對準（tan\|/)因此引起結構30之參數。換言之，只要延遲δ 係已知的（或如下文所描述予以估計），就可藉由量測在每 一像素處之兩個接收強度的平均值及針對每一像素之兩個 強度之間的差（其係在圖5或圖62CCD相機上予以量測）來 判疋所要參數△及ψ。 圖9、圖10、圖丨丨及圖12描繪藉由圖5之相機eCD接收的 橢圓量測資料。圖9、圖10、圖丨丨及圖12之軸線上的數目 為來自CCD相機之像素數目，且影像與自基板之表面拾取 反射輻射及散射輻射的顯微鏡物鏡之光瞳平面處的影像相 同。暗區段是與標度之頂部相關或是與標度之底部相關係 藉由標註A及B展示。每一圖之中心點為光瞳平面之中 心，其表示在法線上行進之輻射。「批」（l〇t)或基板w之邊 緣被成像於光瞳平面之邊緣處，且在影像之此部分上的像 素展示已以最大角度（例如，與法線所成之8〇。)所反射之輻 射。 具體而言，圖9展示針對每一像素在照射於相機ccd上 之輻射光束之反射角範圍内的平均強度在圖9所示之實 154337.doc •25- 201203419 例中，已使用550奈米波長之輻射。 圖10展示在反射輻射光束及散射輻射光束之同一區域内 且亦針對每一像素的強度之間的差d。自如圖9及圖1〇所示 之平均強度m及強度差d評估ψ及△係分別使用上文所列出 之方程式（5)及（9)而進行。 關於方程式（9)，當延遲δ係未知的（或係不夠準確地已知 的）時，諸如當使用固定延遲器（圖6之實例）時，進行一迭 代程序（其可藉由一最佳化演算法進行）以判定δ之值，以便 隨後判定△之值。首先，估計δ之值。當使用四分之一波片 時，良好估計為1.5弧度（或大約Β/2弧度；亦即，90。）。此 係因為四分之一波片使一個偏振方向滯後達四分之一波 長’從而有效地使總光束之偏振轉向達Β/2弧度（且使線性 偏振光變成圓形偏振光）。因此，相移δ很可能為大約15弧 度。 將δ之此估計輸入至上文之方程式（9)之第一部分中。藉 此’針對每一像素計算d之值。圖1〇中展示d之此等值。若 已正確地估計δ，則函數 d-[Rp2(C4 ~CS2)+ Rs2(s4 -CS2)J*cos(<5) (i〇) 應圍繞對角線對稱且其分量應不具有軸向對稱性。若不為 此情況，則使δ之估計迭代地變化，直至d2X軸值及y軸值 僅展示對角線對稱性為止。 圖11展不ψ之像素值，該等像素值係使用對來自m之值 在相機m處之偵測及m之值至方程式（5)中之插入的爪之值 154337.doc • 26· 201203419 的〜識予以導出在假定延遲§為〗5峨度的情況下，圖^】 中展示ψ之影像。 圖12中展示△之像素值，其中^值係來 自圖10且δ之值 係自方私式（9)予以判^。圖11及圖12描繪Ψ及△兩者之變 • 心其可經量測及解譯以導出表面之形狀，已使輻射光束 自《亥形狀偏轉。影像中之不對稱性以及自影像之外部至中 心之陰影變化引起可量測參數變化，其可用以在藉由偵測 器接收輻射光束時重新建構輻射光束，且藉此判定基板表 面對輻射光束之效應。表面對輻射光束之效應係與表面上 之任何物件之形狀有直接聯繫，且因此，可導出此效應。 因此，可自如圖11及圖12所示之橢圓量測資料判定少及厶 之變化。所描述裝置及方法之益處在於：可同時地量測強 度，使得不損失量測時間且該量測實際上與基礎散射計一 樣快，但具有分離偏振狀態之分離量測的益處。此情形使 能夠使用諸如雷射之脈衝式光源。此外，相移器可為具有 約9〇。延遲之簡單四分之一波片。此意謂需要將較少硬體 添加至現有散射計，以便能夠允許大得多的分析深度。具 體而言’所描述橢圓計允許量測之全光瞳分析，而不僅僅 係在方位角A=45。及A=13 5。對角線上。因為所有反射角事 • 實上先前尚不可用於上文之方程式（5)及（9)中，所以此全 光瞳方法先前係尚不可能的。在藉由相移器之未知延遲的 情況下’可自關於沿著x/y轴之對稱性或沿著45。/13 5。對角 線之對稱性的離對角線資訊獲得延遲δ，如上文所描述。 可使用最佳化演算法快速地獲得延遲δ之此判定，且隨之 154337.doc -27- 201203419 迅速地得到？及^之值。 在實驗期間已發現，自強度總和m(作為A、Rp及Rs之函 數）之影像及強度差d(作為A、Rp、RS、δ及△之函數）之影 像’對於自延遲器1〇〇所引入之相位δ之單一已知量，可得 知△之橢圓量測值。 進行此過程之方式係根據在可在橢圓量測△及ψ兩者以及 散射量測Rp及Rs獨立於方位角Α之情況下使用菲涅耳 (Fresnel)方程式時於多層基板上之量測。自一個單一可量 測函數d且在併有已知δ的情況下’可使用自上文之方程式 (9)所導出之公式得知橢圓量測△(對於簡單層堆疊）： d = p(A,Rp,Rs)* cos{6) + q(A, BpRs) * cos(S)* cos(A) + r(A,RpRs) *sm(S)*sin{A) (11) d = p(A,Rp,Rs)*cos(S) + q(A,RpRs)*cos(S)*x + r(A, RpRs) * sin(<5) * -Jl-x2 (12) 在比較此情形與具有上文所描述之使用可變相移器之類 型之相位步進器橢圓計的情況下，益處在於數學之相對簡 單性，此係因為在使用固定5時無需作為所記錄之傅立葉 (Fourier)方法的d(s)之標繪圊集合。 使用固定相位橢圓計之關鍵係儘可能精確地判定固定相 位值δ。在本發明中，可自函數d之方位角相依性之結構得 知δ之值。具體而言，在函數口圍繞χ軸及y軸鏡面對稱且函 數q及r兩者圍繞對角線均鏡面對稱的意義上，來自方程式 (11)之d之子函數p(A，Rp，叫與^子函數q(A, Rp，r勾及 I54337.doc •28- 201203419 r(A，Rp，Rs)不同地表現。在使用此屬性的情況下，方程式 (11)及（12)之變數之直接分離係可能的，此情形引起d之判 定。此在下文關於圖13至圖18加以解釋。 第一步驟係最佳化δ之（未知的’但可更改的）值，使得心 p*C〇s(S)僅具有沿著對角線所留下之對稱性。 圖13展示針對仍未知之固定相位δ之函數d的標繪圖。圖 14及圖15展示函數p(A，Rp，RS)之兩個分量。自經量測函 數d減去此等分量。若δ經正確地選擇以使得僅存在沿著對 角線之對稱性且進行減法（d_p* C0S(s))，則結果為僅圍繞對 角線對稱之影像，如圖16所示。 圖17及圖1 8給出分量q及r ’ d之影像係由分量q及Γ建 置。可藉由沿著對角線獲取圖16之鏡面影像進行最佳化 δ。可接著比較此鏡面影像與原始圖丨6 (亦即，自原始圖^ 減去此鏡面影像）以判定對稱性之差。以此方式，有可能 以〇.〇1弧度之準確性判定δ。可使用約丨52弧度或〇 25*波 長之相移導出△之最可靠值。 橢圓里測比較p偏振分量之反射率與s偏振分量之反射 率。备使用沿著X軸或y軸之線性偏振光時，在反射之後的 之方位角（A)上，來自其他偏振角度之資訊將丟 失。此意謂發現橢圓量測在A=45。、135。、225°及3 15。之 方位角下處於其最佳狀態，此情形亦可藉由方程式9看 出。 、、；而擴圓里測對基板上之抗姓劑光柵之CD、SWA及 厚度的最敏感區係針對平行於X軸及y軸之方位角。因而， 154337.doc -29- 201203419 預期對Δ之最大橢圓量測效應係在光柵χ軸及y轴上，而器 具在圍繞光瞳對角線處之方位角下係最敏感的。此情形為 可如下文依據兩個不同實施例所描述予以解決的嚴重失 配0 在第一實施例中，使用圖6或圖7之散射計/橢圓計組合 式器具來量測抗蝕劑光柵之CD、SWA及厚度，其中所量 測之抗蝕劑光柵在接物鏡下旋轉45度，且因此相對於線性 偏振入射光之方向旋轉+/_45度（或與其正交之任何角度）。 圖19a展示光柵之習知定向，且圖19b展示經旋轉標記， 其可以其他方式予以讀取以使用如在圖5或圖6中所建議之 器具在無任何調適之情況下以有較少雜訊方式獲得想要 CD及SWA資訊。圖20展示在使用此方法時之簡化光路。 展示光栅125及CCD 124 ’而如前所述，延遲器122係在45 度下且渥拉斯頓稜鏡123與器具之x/y平面成〇度。 在第二可能配置中，無需旋轉待量測光柵，而是必須相 應地改變散射計/橢圓計組合及入射光源。 圖21展示此配置’其中量測光柵125。此配置使用+45度 或-45度線性偏振光以代替先前實例之x/y軸（丁皿或TE)線性 偏振光。由於在X轴及y軸上之橢圓量測敏感性，需要將延 遲器122置放成使得其主軸沿著y方向，且因而，必須將分 離兩個不同偏振lx及以之渥拉斯頓稜鏡123定位成與機器X 軸成45度》 光柵125相較於入射光及渥拉斯頓稜鏡123之故意旋轉導 154337.doc •30- 201203419 致散射計對在45度下之圓錐形反射最敏感，且導致橢圓計 對光柵之X軸及痛最敏感，其中獨立模擬已展示出應預期 對至少SWA之高敏感性。 圖22a為針對此新方法相對於CD所標繪的在使用散射計 (具有菱形點之線）及散射計橢圓計組合（具有方形點之線） 之情況下所觀測的SWA中之雜訊的曲線圖，以用於與圖& 進行比較同等地，圖22b為針對此新方法相對於CD所標 繪的在使用散射計（具錢形點之線）及散射計橢圓計組合 (具有方形點之線）之情況下所觀測的CD中之雜訊的曲線 圖以用於與圖2b進行比較。可看出，光拇之相對旋轉導 致在SWA上散射計之效能频劣化，但橢圓計之效能現對 於相當大犯圍之臨界尺寸而好3倍。 圖23a為對於寬間距光栅（諸如當CD:間距之比率為丨：ι〇 時）針對此新方法相對於CDm標繪的在使用散射計及散射 '•十橢圓计組合（具有菱形點之線）之情況下所觀測的swa中 之雜汛的曲線圖，且圖23b為相對於cd之CD雜訊的對應曲 線圖。自此可看出，在SWA方面獲得2倍之雜訊減少改 良，且在罝測CD時獲得高達5倍之雜訊減少改良。 儘管在本文中可特定地參考微影裝置在IC製造中之使 用，但應理解，本文中所描述之微影裝置可具有其他應 用，4如製造整合光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵 測圖案、平板顯示器、液晶顯示器（LCD)、薄膜磁頭，等 等。熟習此項技術者應瞭解，在此等替代應用之内容背景 中，可認為本文中對術語「晶圓」或「晶粒」之任何使用 154337.doc -31 - 201203419 分別與更通用之術語「基板」或「目標部分」同義。可在 曝光之前或之後在（例如）塗佈顯影系統（通常將抗蝕劑層施 加至基板且顯影經曝光抗蝕劑之工具）、度量衡工具及/或 檢驗工具中處理本文中所提及之基板。適用時，可將本文 中之揭示應用於此等及其他基板處理工具。另外，可將基 板處理一次以上，（例如）以便產生多層IC ,使得本文中所 使用之術語「基板」亦可指代已經含有多個經處理層之基 板。 儘管上文可特定地參考在光學微影之内容背景中對本智 明之實施例的使用，但應瞭解，本發明可用於里他應用 (例如’壓印微影）中’且在内容背景允許時不限於光學樹 影。在屢印微影中，圖案化器件中之構形（吨〇㈣hy)界 定產生於基板上之圖案。可將圖案化器件之構㈣入被供 應至基板之抗蝕劑層中’在基板上，抗蝕劑係藉由施加電 磁辕射、熱、麼力或其組合而固化。在抗触劑固化之後， 將圖案化器件移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。 本文中所使用之術語「輻射」及「光束」以及「光」涵 蓋所有類型之電磁輻射’包括紫外線（uv冰射（例如，具 有為或為約365奈米、355奈米、248奈米、193夺米、157 奈米或⑶奈米之波長）及極紫外線⑽v)輻射（例如，具有 在為5奈米至20奈米之範圍内的 子束或電子束)。圍内的波長)，以及粒子束(諸如離 術語「透鏡」在内容背景允許時可指代各種類型之光學 組件中之任一者或其貝1之光學 包括折射、反射、磁性、電磁 154337.doc •32· 201203419 及靜電光學組件。 雖然上文已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可以 與所描述之方式不同的其他方式來實踐本發明。舉例而 言，本發明可採取如下形式：電腦程式’該電腦程式含有 描述如上文所揭示之方法之機器可讀取指令的—或多個序 列；或資料儲存媒體（例如，半㈣記憶體、磁碑或光 碟）’該資料儲存媒體具有館存於其中之此電腦程式。 舉例而言，涉及程式設計之電腦系統之軟體功能性（包 括可執行㈣碼）可用以實施上文所描述之檢驗方法。軟 體程式碼可藉由通用電腦執行。在操作中，可將程式碼及 (可能地）相關資料記錄儲存於通用電腦平台内。铁而，在 其他時間，可將軟體儲存於其他部位處及/或予以輸送用 於載入至適當通用電腦系統中。因此，上文所論述之實施 例涉及以藉由至少-機器可讀取媒體攜載之程式碼之一或 多個模組之形式的一或多個軟體產品。藉由電腦系統之處 理器來執行此等㈣碼會使該平台能夠基本上以本文中所 論述及說明之實施例中所執行的方式來實施功能。 如本文中所使用’諸如電腦或機器「可讀取媒體」之術 語指代參與將指令提供至處理器以供執行之任何媒體。此 媒體可採取許多形式，包括(但不限於)非揮發性媒體、揮 發性媒體及傳輸媒體。非揮發性媒體包括（例如）光碟或磁 碟’諸如上文所論述而操作之任何電腦中之儲存器件中的 任-者。揮發性媒體包括動態記憶體，諸如電腦系統之主 記憶體。實體傳輸媒體包括同軸電纜、銅線及光纖，包括 154337.doc -33· 201203419 包含在電腦系統内之匯流排的導線 如下形式：電信號或電磁信號；或 頻（RF)及紅外線（IR)資料通信期間所產生之聲波或光波 因此’普通形式之電腦可讀取媼體白紅〜，，_、. ..

或晶匣、輸送資料或指令之載波、 線。載波傳輸媒體可採取 或聲波或先波，諸如在射 、任何其他記憶體晶片 輸送此載波之電纜或鏈 路，或可供電腦讀取或發送程式碼及/或資料之任何其他 或多個序列攜載至處理器 媒體。可在將一或多個指令之— 以供執行時涉及許多此等形式之電腦可讀取媒體。 以上描述意欲為說明性而非限制性的。因此，對於熟習 此項技術者將顯而易見，可在不脫離下文所閣明之申請專 利範圍之範疇的情況下對所描述之本發明進行修改。 【圖式簡單說明】 圖la為使用已知方法所獲得之相對於cd所標繪的在使 用散射計及散射計橢圓計組合之情況下所觀測的s wA中之 雜訊的曲線圖； 圖1 b為使用已知方法所獲得之相對於cd所標繪的在使 用散射計及散射計橢圓計組合之情況下所觀測的CD中之 雜訊的曲線圖； 圖2a及圖2b描繪根據本發明之一實施例的微影單元或叢 集； 154337.doc -34- 201203419 圖3描繪根據本發明之一實施例的第一散射計； 圖4描繪根據本發明之一實施例的第二散射計； 圖5描繪根據本發明之一實施例的檢驗裝置； 圖ό描繪根據本發明之另一實施例的檢驗裝置； 廖 圖7描繪根據本發明之一實施例的輻射光束之行為； 圖8描繪輻射光束之偏振狀態之行為； 圖9至圖12描繪根據本發明之一實施例的橢圓量測資料 之量測； 圖13、圖14、圖15、圖16、圖17及圖18描繪用以判定δ 之實驗量測； 圖19a展示光栅之習知定向，且圖i9b展示根據本發明之 一實施例的相對於此定向所旋轉之標記； 圖20展示根據本發明之一實施例的使用圖5或圖6所描繪 之裝置之簡化光路； 圖2 1展示根據本發明之一另外實施例的使用圖5或圖6所 描繪之裝置之簡化光路； 圖22a為使用根據本發明之一實施例的方法所獲得之相 對於CD所標繪的在使用散射計及散射計橢圓計組合之情 況下所觀測的SWA中之雜訊的曲線圖； 圖22b為使用根據本發明之一實施例的方法所獲得之相 對於CD所標繪的在使用散射計及散射計橢圓計組合之情 況下所觀測的CD中之雜訊的曲線圖； 圖23a為使用根據本發明之一實施例的方法所獲得之相 對於CD所標繪的在使用散射計及散射計橢圓計組合之情 154337.doc 35- 201203419 況下所觀测的S WA中之雜訊的曲線圖；及 圖23b為使用根據本發明之一實施例的方法所獲得之相 對於CD所標繪的在使用散射計及散射計橢圓計組合之情 況下所觀測的CD中之雜訊的曲線圖。 【主要元件符號說明】 2 寬頻帶（白光）輻射投影儀/輻射源 4 光譜儀偵測器 10 光譜 11 背部投影式光瞳平面 12 透鏡系統 13 干涉濾光器 14 參考鏡面 15 顯微鏡接物鏡/透鏡系統 16 部分反射表面/光束分裂器 17 偏振器 18 偵測器 24 顯微鏡物鏡 30 基板上之結構 50 渥拉斯頓稜鏡/光束分裂器 80 光束分裂器 82 光束分裂器 90 相位調變器/可變相移器 100 固定相移器 122 延遲器 doc -36 - 201203419 123 渥拉斯頓稜鏡 124 CCD 125 光柵 AD 調整器 B 輻射光束 BD 光束傳送系統 BK 烘烤板 C 目標部分 CCD 相機 CH 冷卻板 CO 聚光器 DE 顯影器 IF 位置感測器 IL 照明系統/照明器 IN 積光器 I/Ol 輸入/輸出埠 1/02 輸入/輸出埠 LA 微影裝置 LACU 微影控制單元 LB 裝載盤 LC 微影單元 Ml 光罩對準標記 M2 光罩對準標記 MA 圖案化器件 154337.doc •37-

201203419 ΜΤ N-PBS Ρ PI Ρ2 PL PM PP PU PW RO SC SCS SMI SM2 SO TCU TE TM W WT 支撐結構 第一光束分裂器/非偏振光束分裂器 源 基板對準標記 基板對準標記 投影系統 第一定位器 顯微鏡物鏡之光瞳平面 處理單元 第二定位器 機器人 旋塗器 監督控制系統 散射計 散射計 轄射源 塗佈顯影系統控制單元 輸入光束 輸入光束 基板 基板台 154337.doc * 38 -

Claims (1)

1. 201203419 七、申請專利範圍： 1. -種量測-基板上之—光柵之-屬性的方法該方法包 含： 提供具有線性偏振之一輻射光束； 將該輕射光束以入射角及方位角之—範圍反射離開該 光柵； 將一相移引入至該線性光束，藉此將其偏振更改成擴 圓形； 將該反射輻射光束分裂成第一正交偏振子光束及第二 正交偏振子光束； 將該等第一子光束之相位相對於該第二子光束移位達 一固定量；及 同時地偵測兩種子光束之一角解析光譜； 其中該光柵及該輻射光束之該初始線性偏振相對於彼 此非正交地成角度。 2.如求項1之方法，其中該光柵與該輻射光束之該初始 線性偏振之間的s玄角度為大約45度、135度、225度成 315 度。 3·如請求項1或2之方法，其中該輻射光束之該初始線性偏 振平行於所使用之系統之主軸中之一者，該光柵在量測 期間相應地成角度。 4.如請求項1或2之方法，其中該光柵在經對準成平行於所 使用之該系統之該等主軸中之一者時被量測，該輻射光 束之该初始線性偏振與该主轴成一非正交角度。 154337.doc 201203419 5·如請求項1或2之方法，其進一步包含： 量測該輻射光束之一方位角（Α); f貞測δ亥等第一及第二子光束之強度（m); 自該方位角（A)及該強度（m)導出該等第一及第二子光 束之反射率（Rp、RS); 評估該兩個子光束之兩個偏振方向之間的一角度（P);及 自該兩個子光束之該兩個偏振方向之間的該角度（p)之 一預定模型判定由一變化引起的該基板之表面之一屬 性》 6 ·如請求項5之方法，其中： 使用以下方程式導出該等第一及第二子光束之該反射 率（Rp、Rs): 777 = 〇·5(Λρ2 + Λ?2)+ 0.5 cos(2 -心2);且 使用以下方程式評估該兩個子光束之該兩個偏振方向 之間的該角度（ψ): tan\|/=Rp/Rs。 7·如請求項1或2之方法’其中可藉由一個四分之一波片使 該相位移位’該方法進一步包括判定確切相移。 8.如請求項7之方法，其進一步包含： 量測該輻射光束之一方位角（A); 判定在自該基板表面反射之前該兩個子光束之間的該 相移（δ)之值； 計算該兩個子光束之該等強度之間的差（d); 導出在反射之後該等子光束之該偏振方向之間的相位 154337.doc 201203419 差（△);及 9.如咕长項8之方法，其中判定該相移⑷之該值包含 估計該第一子光束之該相移（δ)之—值； ::-子光束之間的強度⑴之該差⑷、該兩個子光朿 / 乂射係數（Rp、Rs)之間的該相位差（△)及該估計相 移（S)计异針對該等子光束之—經伯測影像之每—像素的 d之值；及 進行-最佳化計算以基於仏該計算值來判^之正碟 值。 10. 如請求項9之方法，其中使用以τ方程式計算d之該值： d = Iy~h。 11. 如請求項8之方法，其中該第一子光束之該相移之該估 計值為1.5弧度。 12. —種檢驗裝置，該檢驗裝置經組態以量測一基板上之一 光柵之一屬性，該檢驗裝置包含： 一輪射源，該輻射源經組態以供應具有線性偏振之一 輻射光束； 一光學元件’該光學元件經組態以將該輻射光束以入 射角及方位角之一範圍聚焦至一基板上，使得該輻射光 束自該基板反射； 一偏振器件，該偏振器件經纽態以將該輻射光束偏振 154337.doc 201203419 成兩個不同偏振方向； 一固疋相移器，該固定相移器經組態以將一第一偏振 方向延遲達一預定量，以便將一固定相移強加於該反射 輻射光束上；及 貞測器系統’該偵測器系統經組態以同時地偵測該 輻射光束之該兩個偏振方向之一角解析光譜， 其中該裝置經特定地調適以在該光栅及該輻射光束之 該初始線性偏振相對於彼此非正交地成角度時進行該等 量測。 13. 14. 如請求項12之檢驗裝置，該檢驗裝置經組態以進行如請 求項1至11中任一項之方法。 一種包含指令碼之電腦可讀取媒體，該指令碼在控制一 微影裝置之電腦設備上執行時使該微影裝置進行如請求 項1至11中任一項之方法。 154337.doc