TWI811870B - 光學成像系統、用於使用光學成像系統對物件成像之方法、及相關的度量衡器件及光學檢測器件 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示一種光學成像系統及相關聯方法，該光學成像系統包含：一載物台模組，其經組態以支撐一物件，使得該物件之一區域由一照明光束照明；一物鏡，其經組態以收集至少一個信號光束，該至少一個信號光束源自該物件之經照明區域；一影像感測器，其經組態以捕捉藉由該物鏡收集之該至少一個信號光束形成之一影像；以及
一運動補償性機構，其可操作以補償在一影像獲取期間該載物台模組相對於該物鏡之相對運動。該運動補償性機構引起以下中之一或多者的一補償性運動：該物鏡或其至少一個光學元件；該影像感測器；及/或包含於該光學成像系統之一偵測分支及/或照明分支內的一光學元件。
Description
本發明係關於用於對非靜止物件成像之方法及裝置，且特定言之此類方法及裝置關於積體電路製造中之度量衡應用。
微影裝置為經建構以將所要圖案塗覆至基板上之機器。微影裝置可用於例如積體電路(IC)之製造中。微影裝置可例如將圖案化器件(例如遮罩)處之圖案(通常亦稱為「設計佈局」或「設計」)投影至設置於基板(例如晶圓)上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上。
為將圖案投影至基板上，微影裝置可使用電磁輻射。此輻射之波長判定可形成於基板上之特徵的最小大小。當前使用之典型波長為365nm(i線)、248nm、193nm及13.5nm。相較於使用例如波長為193nm之輻射之微影裝置，使用波長在4至20nm範圍內，例如，6.7nm或13.5nm之極紫外線(EUV)輻射的微影裝置可用以在基板上形成較小特徵。
低k1微影可用於處理尺寸小於微影裝置之典型解析度限制的特徵。在此程序中，解析度公式可表示為CD=k1×λ/NA，其中λ為所採用輻射之波長，NA為微影裝置中之投影光學件之數值孔徑，CD為「臨界
尺寸」(通常為經印刷之最小特徵大小，但在此情況下為半間距)，且k1為經驗解析度因數。一般而言，k1愈小，則愈難以在基板上再生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。為了克服此等困難，可將複雜微調步驟應用於微影投影裝置及/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、使用相移圖案化器件、設計佈局之各種最佳化，諸如設計佈局中之光學近接校正(OPC，有時亦稱作「光學及程序校正」)，或通常被定義為「解析度增強技術」(resolution enhancement techniques；RET)之其他方法。替代地，用於控制微影裝置之穩定性的嚴格控制環路可用以改良低k1下之圖案的再生。
度量衡工具用於IC製造程序之多個態樣，例如作為用於在曝光之前正確定位基板之對準工具，量測基板之表面拓樸之調平工具，例如用於在程序控制中檢測/量測經曝光及/或經蝕刻產品之基於聚焦控制及散射量測之工具。在每一情況下，可需要定位器或載物台模組來準確地定位固持基板之基板支撐件。在此等應用中，常常需要遍及基板之超過一個區域之光學量測或檢測。舉例而言，通常針對位於用於每一程序層之晶圓上的不同位置處之多個疊對目標或標記量測疊對。在量測當前疊對目標之後，定位器使晶圓相對於物鏡之位置移動，使得下一目標定位於物鏡下方且與由物鏡聚焦之照明光束對準。
移動-獲取-量測時間(Move-Acquire-Measure time；MAM)為將晶圓自當前疊對目標『移動』至下一疊對目標，『獲取』下一疊對目標之影像及『量測』或計算疊對值所耗費之時間。MAM判定度量衡或檢測工具之產出量。根據當前先進技術，由於與例如更快載物台平台
之增大之大小、複雜度及成本的折中，大部分『移動』時間花費在在移動塊體(例如重基板支撐件或影像感測器)之減速及加速上，以在影像獲取期間獲得相對於工具之成像光學件(例如物鏡、影像感測器)的完全或實質上靜止目標。非靜止目標將導致影像變形(或模糊)。由於所獲取影像通常用以計算或判定所關注參數之值(例如疊對值)，因此具有不良品質之影像將導致量測效能之損失(例如較低量測準確度或再現性)。在快速移動狀態與靜止狀態之間轉換所需的時間為MAM時間之重要部分，且因此此限制產出量。本發明之目標為在既定載物台複雜度下增大產出量或在相同產出量下減小載物台複雜度。
在本發明之一第一態樣中，提供一種光學成像系統，其包含：一載物台模組，其經組態以支撐一物件，使得該物件之一區域由一照明光束照明；一物鏡，其經組態以收集至少一個信號光束，該至少一個信號光束源自該物件之照明區域；一影像感測器，其經組態以捕捉藉由該物鏡收集之該至少一個信號光束形成之一影像；以及一運動補償性機構，其可操作以藉由引起以下中之一或多者的一補償性運動來補償在一影像獲取期間該載物台模組相對於該物鏡之相對運動：該物鏡或其至少一個光學元件；該影像感測器；及/或一光學元件，其包含於該光學成像系統之一偵測分支及/或照明分支內。
在本發明之一第二態樣中，提供一種用於使用一光學成像系統對一物件成像之方法，其包含：藉由一照明光束照明該物件之一區域；在該物件之至少一部分為非靜止期間之一獲取時段期間收集源自該物
件之照明區域的至少一個信號；在一影像感測器上自該至少一個信號光束獲取一影像；以及在該獲取時段期間執行該光學成像系統之一光學元件之一補償性運動，以補償該物件相對於一物鏡模組之相對運動，該物鏡模組用於在該獲取時段期間收集該至少一個信號，使得在該獲取時段期間將該影像維持在該影像感測器上之實質上相同位置處。
本發明之其他態樣包含度量衡器件，該度量衡器件包含該第二態樣之該光學系統。
2:寬頻(白光)輻射投影儀
4:光譜儀偵測器
6:基板
10:光譜
800:散射計度量衡工具
1000:散射計度量衡工具
1100:散射計度量衡工具
1200:電腦系統
1202:匯流排
1204:處理器
1205:處理器
1206:主記憶體
1208:唯讀記憶體
1210:儲存器件
1212:顯示器
1214:輸入器件
1216:游標控制件
1218:通信介面
1220:網路鏈路
1222:區域網路
1224:主機電腦
1226:網際網路服務提供者
1228:網際網路
1230:伺服器
AM:標記
ANG:入射角
AS:對準感測器
B:輻射光束
BD:光束遞送系統
BE1:輻射光束
BE2:箭頭
BK:烘烤板
C:目標部分
CH:冷卻板
CL:電腦系統
CU:控制單元
CU':控制單元
CU":控制單元
DB1:正一繞射階
DB2:負一繞射階
DE:顯影器
DET:偵測器
DGR:偵測光柵
DRM:偵測旋轉鏡面
I/O1:輸入/輸出埠
I/O2:輸入/輸出埠
IB:資訊攜載光束/照明輻射光束
IF:位置量測系統
IL:照明系統
IM:影像
IRM:照明旋轉鏡面
IRM:照明旋轉鏡面
IS:影像感測器
LA:微影裝置
LACU:微影控制單元
LB:裝載匣
LC:微影單元
LS:位階或高度感測器
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:圖案化器件
MLO:量測位置/量測區域
MT:遮罩支撐件/度量衡工具/散射計
OB:物鏡
OB':物鏡
OB":物鏡
OE1:第一透鏡元件或透鏡群組
OE1':第一透鏡元件或透鏡群組
OE2:第二透鏡元件或透鏡群組
OE2':第二透鏡元件或透鏡群組
OL:物鏡
OT:目標
P1:基板對準標記
P2:基板對準標記
PD:光偵測器
PE:預測誤差
PGR:投影光柵
PM:第一定位器
PR:俯仰角旋轉
PS:投影系統
PU:處理單元
PW:第二定位器
RB:輻射光束
RO:自動機
RSO:輻射源
SC:旋塗器
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:位點鏡面/載物台模組
SO:輻射源
SP:照明位點
SRI:參考干涉計
T1:第一時間例項
T2:第二時間例項
TCU:塗佈顯影系統控制單元
TM:轉向鏡面
VI:中間速度
Vmax:最大速度
Vmin:最小速度
W:基板
WA:基板
WT:基板支撐件
YR:偏航角旋轉
△T1:第一持續時間
△T1':第一持續時間
△T2:第二持續時間
△T2':第二持續時間
△x:距離
現將參看隨附示意性圖式僅藉助於實例來描述本發明之實施例，在隨附示意性圖式中：- 圖1描繪微影裝置之示意性綜述；- 圖2描繪微影單元之示意性綜述；- 圖3描繪整體微影之示意圖，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描繪根據本發明之實施例之可包含輻射源的用作度量衡器件之散射量測裝置之示意性綜述；- 圖5描繪根據本發明之實施例之可包含輻射源之位階感測器裝置的示意性綜述；- 圖6描繪根據本發明之實施例之可包含輻射源之對準感測器裝置的示意性綜述；- 圖7展示分別說明針對其中在樣本完全靜止時執行影像獲取之情況(頂部圖，亦即圖7(a))及針對其中在樣本仍在運動時執行影像獲取之情況(底部圖，亦即圖7(b))的隨時間變化之樣本的移動速度之兩個圖式；
- 圖8示意性地描繪第一組態下之散射計度量衡工具之一實施例；- 圖9(a)及圖9(b)分別示意性地描繪實施於根據一實施例之散射計度量衡工具之第一組態下的運動補償之操作原理；- 圖10示意性地描繪第二組態下之散射計度量衡工具之一實施例；- 圖11示意性地描繪第三組態下之散射計度量衡工具之一實施例；- 圖12為說明訓練CNN以根據模糊影像且根據已知模糊核心預測校正影像之方塊圖；- 圖13為說明訓練CNN以根據模糊影像及已知模糊核心直接預測x及y之疊對值的方塊圖；- 圖14為說明經訓練CNN根據運動模糊輸入影像加上運動模糊核心預測非模糊影像之推理的方塊圖；以及- 圖15為說明經訓練CNN根據運動模糊輸入影像對加上運動模糊核心直接預測x及y之疊對的推理之方塊圖；以及- 圖16描繪用於控制寬頻輻射源之電腦系統的方塊圖。
在本發明之文件中，術語「輻射」及「光束」用於涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外輻射(例如波長為365、248、193、157或126nm)及極紫外輻射(EUV，例如波長在約5至100nm範圍內)。
如本文中所採用之術語「倍縮光罩」、「遮罩」或「圖案化器件」可廣泛地解釋為係指可用於向入射光束賦予經圖案化橫截面之通用圖案化器件，經圖案化橫截面對應於待在基板之目標部分中產生之圖案。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)以外，其他此類圖案化器件之實例包括可程式化鏡面陣列及可程式化LCD陣列。
圖1示意性地描繪微影裝置LA。微影裝置LA包括：照明系統(亦稱為照明器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如UV輻射、DUV輻射或EUV輻射)；遮罩支撐件(例如遮罩台)MT，其經建構以支撐圖案化器件(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器件MA之第一定位器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定位器PW；及投影系統(例如折射投影透鏡系統)PS，其經組態以將由圖案化器件MA賦予輻射光束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可包括用於導引、塑形及/或控制輻射之各種類型的光學組件，諸如折射、反射、磁性、電磁、靜電及/或其他類型之光學組件或其任何組合。照明器IL可用於調節輻射光束B，以在其橫截面中在圖案化器件MA之平面處具有所需空間及角強度分佈。
本文所使用之術語「投影系統」PS應廣泛地解釋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、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」之任何使用與更一般之術語「投影系統」PS同義。
微影裝置LA可屬於一種類型，其中基板的至少一部分可由具有相對高折射率之液體，例如水涵蓋，以便填充投影系統PS與基板W之
間的空間--此亦稱為浸潤微影。在以引用之方式併入本文中的US6952253中給出關於浸潤技術之更多資訊。
微影裝置LA亦可屬於具有兩個或更多個基板支撐件WT(又名「雙載物台」)之類型。在此「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用於在該另一基板W上曝光圖案。
除基板支撐件WT以外，微影裝置LA可包含量測載物台。量測載物台經配置以固持感測器及/或清潔器件。感測器可經配置以量測投影系統PS之特性或輻射光束B之特性。量測載物台可固持多個感測器。清潔器件可經配置以清潔微影裝置之部分，例如投影系統PS之一部分或提供浸潤液體之系統的一部分。量測載物台可在基板支撐件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入射於固持在遮罩支撐件MT上之圖案化器件(例如遮罩)MA上，且藉由呈現於圖案化器件MA上之圖案(設計佈局)圖案化。在已橫穿遮罩MA之情況下，輻射光束B穿過投影系統PS，該投影系統將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。藉助於第二定位器PW及位置量測系統IF，可準確地移動基板支撐件WT，例如以便將輻射光束B之路徑中之不同目標部分C定位在聚焦及對準位置處。類似地，第一定位器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之路徑來準確地定位圖案化器件MA。可使用遮罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化器件MA與基板W。儘管如所說明之基板對準標記P1、P2佔據專用目標部分，但該等基板對準標記
可位於目標部分之間的空間中。在基板對準標記P1、P2位於目標部分C之間時，該等基板對準標記稱為切割道對準標記。
如圖2中所展示，微影裝置LA可形成微影單元LC(有時亦稱作微影單元(lithocell)或(微影(litho)叢集)之部分，該微影單元常常亦包括用以對基板W執行曝光前程序及曝光後程序之裝置。習知地，此等包括沈積抗蝕劑層之旋塗器SC、顯影經曝光之抗蝕劑的顯影器DE、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的冷卻板CH及烘烤板BK。基板處置器或自動機RO自輸入/輸出埠I/O1、I/O2拾取基板W，在不同程序裝置之間移動該等基板且將基板W遞送至微影裝置LA之裝載匣LB。微影單元中通常亦統稱為塗佈顯影系統之器件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藉由監督控制系統SCS控制，該監督控制系統亦可例如經由微影控制單元LACU控制微影裝置LA。
為正確且一致地曝光由微影裝置LA曝光之基板W，需要檢測基板以量測經圖案化結構之特性，諸如後續層之間的疊對誤差、線厚度、臨界尺寸(CD)等。為此目的，可在微影單元LC中包括檢測工具(未展示)。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，尤其係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。
亦可稱為度量衡裝置之檢測裝置用於判定基板W之特性，且特定言之判定不同基板W之特性如何變化或與同一基板W之不同層相關聯之特性在不同層間如何變化。檢測裝置可替代地經建構以識別基板W上之缺陷，例如為微影單元LC之部分，或可整合至微影裝置LA中，或可甚
至為獨立器件。檢測裝置可量測潛影(曝光之後在抗蝕劑層中之影像)之特性，或半潛影(曝光後烘烤步驟PEB之後在抗蝕劑層中之影像)上之性質，或經顯影抗蝕劑影像(其中抗蝕劑之曝光或未曝光部分已移除)之特性，或甚至經蝕刻影像(在諸如蝕刻之圖案轉印步驟之後)之特性。
通常，微影裝置LA中之圖案化程序為需要結構在基板W上之定尺寸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(實際上)連接至一度量衡工具MT(第二系統)及一電腦系統CL(一第三系統)之微影裝置LA。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迴路，從而確保由微影裝置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、聚焦、疊對)範圍，特定製造程序產生該範圍內之定義結果(例如功能性半導體器件)--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裝置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)。典型地，解析度增強技術經配置以匹配微影裝置LA之圖案化可能性。電腦系統CL亦可用於偵測微影裝置LA當前正在程序窗內何處操作(例如使用來自度量衡工具MT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中由第二標度SC2中之指向「0」之箭頭描繪)。
度量衡工具MT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裝置LA以識別例如在微影裝置LA之校準狀態下的可能漂移(在圖3中由第三標度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的度量衡工具MT為已知的，包括掃描電子顯微鏡或各種形式之散射計度量衡工具MT。散射計為多功能儀器，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，量測通常稱作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，在此情況下量測通常稱作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中進一步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射線及近IR波長範圍可見的光來量測光柵。
在第一實施例中，散射計MT為角解析散射計。在此散射計中，重新建構方法可應用於經量測信號以重建構或計算光柵之特性。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引起。調整數學模型之參數，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。
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，由輻射源發射之輻射經引導至目標上且來自目標之反射或散射輻射經引導至分光計偵測器上，該分光計偵測器量測鏡面反射輻射之光譜(亦即隨波長而變之強度的量測)。根據此資料，可例如藉由嚴密耦合
波分析及非線性回歸或藉由與經模擬光譜庫比較來重建構產生偵測到之光譜的目標之結構或輪廓。
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每一偏振狀態之散射輻射來判定微影程序之參數。此度量衡裝置藉由在度量衡裝置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)。適用於度量衡裝置之源亦可提供偏振輻射。現有橢圓量測散射計之各種實施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。
在散射計MT之一個實施例中，散射計MT經調適成藉由量測反射光譜及/或偵測組態中之不對稱性來量測兩個未對準光柵或週期性結構之疊對，該不對稱性係與疊對之範圍有關。兩個(通常重疊)光柵結構可經施加於兩個不同層(未必為連續層)中，且可形成為處於晶圓上實質上相同的位置處。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，以使得任何不對稱性為可清晰區分的。此提供用於量測光柵中之未對準之直接方式。可在全文係以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疊對誤差經由該等週期性結構之不對稱性予以量測的其他實例。
其他所關注參數可為焦點及劑量。可藉由如以全文引用的方式併入本文中之美國專利申請案US2011-0249244中所描述之散射術(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(Focus Energy Matrix；FEM，亦稱為焦點曝光矩陣)中之每一點之臨界尺寸及側壁角量測之獨特組合的單一結構。若臨界尺寸及側壁角之此等獨特組合為可獲得的，則可根據此等量測獨特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之複合光柵的集合。通常，光柵中之結構之間距及線寬很大程度上視量測光學件(尤其光學件之NA)而定，以能夠捕捉來自度量衡目標之繞射階。如較早所指示，繞射信號可用以判定兩個層之間的移位(亦稱作『疊對』)或可用以重建構如藉由該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。目標可具有較小子分段，該等子分段經組態以模仿目標中之設計佈局的功能性部分之尺寸。由於此子分段，目標將表現得更相似於設計佈局之功能性部分，使得總體程序參數量測較佳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。在填充不足模式下，量測光束產生小於總體目標之位點。在填充過度模式中，量測光束產生大於總體目標之位點。在此填充過度模式下，亦有可能同時量測不同目標，因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的量測配方來判定。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
一者可例如為量測參數中之一者對於處理變化的敏感度。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及公開之美國專利申請案US 2016/0370717A1中。
圖4中描繪度量衡裝置，諸如散射計。該度量衡裝置包含將輻射投影至基板6上之寬頻(白光)輻射投影儀2。將反射或散射輻射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10(亦即隨波長而變之強度的量測)。自此資料，可藉由處理單元PU，例如藉由嚴密耦合波分析及非線性回歸，或藉由與圖3之底部處所展示之模擬光譜庫的比較來重建構產生經偵測光譜之結構或輪廓。一般而言，對於重建構，結構之一般形式係已知的，且根據用來製造結構之程序之知識來假定一些參數，使得結構之僅幾個參數自散射量測資料判定。此類散射計可經組態為正入射散射計或斜入射散射計。
經由量測度量衡目標之微影參數之整體量測品質係至少部分地由用以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為量測參數中之一者對於處理變化的敏感度。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及公開的美國專利申請案US 2016/0370717A1中。
用於IC製造之另一類型的度量衡工具為構形量測系統、位階感測器或高度感測器。此類工具可整合於微影裝置中，用於量測基板
(或晶圓)之頂部表面之構形。基板之構形之映射，亦稱為高度圖，可由指示依據在基板上之位置而變化的基板之高度的此等量測產生。此高度映圖隨後可用於在將圖案轉印於基板上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器件之空中影像。應理解，「高度」在此內容背景中係指相對於基板大致在平面之外的尺寸(亦稱為Z軸)。通常，位階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，且基板與位階或高度感測器之光學系統之間的相對移動引起跨基板之位置處之高度量測。
圖5中示意性地展示如此項技術中已知之位階或高度感測器LS之實例，其僅說明操作原理。在此實例中，位階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，諸如超連續光譜光源，偏振或非偏振、脈衝或連續，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。位階感測器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為包含引起具有週期性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經導向基板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，圖案化輻射光束BE1由基板W反射(藉由箭頭BE2指示)且經導向偵測單元LSD。
為判定量測位置MLO處之高度位階，位階感測器進一步包含偵測系統，其包含偵測光柵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處之高度位階。所偵測高度位階通常與如藉由偵測器DET量測之信號強度有關，該信號強度具有尤其視投影光柵PGR之設計及(傾斜)入射角ANG而定的週期性。
投影單元LSP及/或偵測單元LSD可沿投影光柵PGR與偵測光柵DGR之間的圖案化輻射光束之路徑(未展示)而包括其他光學元件，諸如透鏡及/或鏡面。
在一實施例中，可省略偵測光柵DGR，且可將偵測器DET置放於安置偵測光柵DGR之位置處。此類組態提供投影光柵PGR之影像之較直接偵測。
為有效地涵蓋基板W之表面，位階感測器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，藉此產生涵蓋較大量測範圍之量測區域MLO或位點之陣列。
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輻射代替可見光或紅外線輻射之高度感測器揭示於以引用之方式併入的US2010233600A1中。在以引用方式併入的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之緊湊型高度感測器。
用於IC製造中之另一種類型之度量衡工具為對準感測器。因此，微影裝置之效能之關鍵態樣能夠相對於置於先前層中(藉由同一裝置或不同微影裝置)之特徵恰當且準確地置放經施加圖案。為此目的，基板具備一或多組標記或目標。每一標記為稍後可使用位置感測器，通常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」。
微影裝置可包括可藉以準確地量測提供於基板上之對準標記之位置的一或多個(例如複數個)對準感測器。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。用於當前微影裝置中之對準感測器之實例係基於如US6961116中所描述之自參考干涉計。已研發出位置感測器之各種增強及修改，例如，如US2015261097A1中所揭示。所有此等公開案之內容以引用之方式併入本文中。
圖6為諸如在例如US6961116中所描述且以引用之方式併入之已知對準感測器AS之一實施例的示意性方塊圖。輻射源RSO提供一或多個波長之輻射光束RB，該輻射光束藉由轉向光學件轉向至標記，諸如位於基板W上之標記AM上作為照明位點SP。在此實例中，轉向光學件包含位點鏡面SM及物鏡OL。照明標記AM之照明位點SP之直徑可略小於標記自身之寬度。
由對準標記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。可包括額外光學件(未展示)以在由輻射源RSO產生超過一個波長之情況下提供單獨光束。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。
在此實例中包含位點鏡面SM之轉向光學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，但提高信雜比)。
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之X位置及Y位置的值。
所說明類型之單一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。結合此量測來使用較粗略量測技術，以識別正弦波之哪一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供標記提供於上方及/或下方之材料。可光學地多工及解多工波長以便同時處理該等波長，及/或可藉由分時或分頻來多工該等波長。
在此實例中，對準感測器及位點SP保持靜止，而基板W移動。對準感測器可因此穩固且準確地安裝至參考框，同時沿與基板W之移動方向相反之方向有效地掃描標記AM。基板W在此移動中受其在基板支撐件上之安裝及控制基板支撐件之移動的基板定位系統控制。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)。在一實施例中，一或多個(對準)標記經提供於基板支撐件上。對提供於基板支撐件上
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(例如相對於連接對準系統之框架)。對提供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。
度量衡工具MT，諸如上文提到的散射計、構形量測系統或位置量測系統以及許多其他光學檢測工具可使用定位器或載物台模組以相對於光束精確且準確地定位樣本(例如半導體基板或晶圓)。視應用而定，定位器可經組態以實現多個自由度(例如六個自由度)之移動。由對製造具有不斷收縮大小之現代積體電路之增張需要驅動，可提供更高解析度及更佳可靠性之度量衡及檢測工具處於快速且廣泛研發中。在許多現有度量衡及檢測工具中，藉由使用高NA物鏡來提高光學解析度。舉例而言，在用於疊對量測之現有散射計度量衡工具中，通常使用具有高NA(例如0.7與0.97之間)的物鏡。在樣本之影像上進行量測之情況下，僅使用具有高解析率之物鏡可能未必保證高量測準確性。此係因為在彼等情況下，量測準確性亦依賴於所獲取影像之品質。任何變形或模糊影像將明顯地降低量測準確性。
如背景部分中所描述，為了避免產生變形或模糊影像，攜載樣本(例如基板或晶圓)之定位器應在可開始影像獲取之前完全或實質上靜止。快速移動狀態與靜止狀態之間轉換所需之時間佔MAM時間之相當大部分。大量此轉變時間花費在減速及加速例如重基板支撐件以確保在影像獲取期間相對於工具之成像光學件(例如物鏡、影像感測器)之完全或實質上靜止的樣本。由於MAM時間與度量衡或檢測工具之產出量，亦即每單位時間處理之樣本數目成反比，因此需要減小MAM以提高產出量。
圖7展示分別說明針對其中在樣本完全靜止時執行影像獲
取之情況(圖7(a))及針對其中在樣本仍在運動時執行影像獲取之情況(圖7(b))之隨時間變化之樣本的移動速度之兩個圖式。應瞭解，圖7(b)亦可用於說明其中在光學系統之光學組件(例如物鏡)相對於靜止樣本移動時執行影像獲取之情況。參看圖7(a)，此特定情況下之MAM時間包含在兩個位置(例如當前位置與下一位置)之間移動樣本所耗費之第一持續時間△T1及獲取影像所耗費之第二持續時間△T2。第一持續時間△T1定義為定位器開始自當前位置移動之時間與定位器在下一位置中完全地安定(或速度為零)之時間之間的持續時間。參看圖7(b)，MAM時間包含在兩個成像區域之間移動樣本所耗費之第一持續時間△T1'及獲取影像所耗費之第二持續時間△T2'。然而，由於非靜止樣本之性質引起，第一持續時間T1'定義為定位器離開當前成像區域(以某一非零速度)之時間與進入下一成像區域(以某一非零速度)之時間之間的持續時間。與頂部圖相比，底部圖中之移動時間△T1'減小，此係由於樣本經允許成像之同時仍以非零速度處於運動中。假定獲取時間為常數(使用同一影像感測器)，亦即△T2=△T2'，則可藉由對非固定樣本成像達成之MAM時間減小因此為兩個轉變時段，亦即△T1與△T1'之間的差值。
對非靜止樣本影像或藉由非靜止影像感測器成像通常產生劣化的影像品質(例如模糊影像)。已研發且在現有光學系統中採用用於運動補償及影像增強之各種技術。舉例而言，光學拾取單元通常用於膝上型電腦中之數位視訊磁碟(DVD)及藍光驅動器中。彼等光學拾取單元使用極緊密型音圈馬達(voice-coil motor；VCM)與線彈簧的組合以準確地控制高NA物鏡(例如針對藍光之NA=0.85)之徑向、聚焦及傾斜移動。
光學影像穩定(OIS)技術已用於許多數位單鏡反射(digital
single-lens reflex；DSLR)攝影機中，其中機械X-Y音圈致動器用於控制單獨可移動透鏡元件或透鏡群及/或影像感測器(例如互補金屬氧化物半導體(CMOS)感測器)。可使用來自例如加速度感測器之輸入控制音圈致動器。使用OIS技術，DSLR攝影機允許3至4檔(等於8至16倍)更長手持曝光時間。在諸如智慧型電話之行動電子器件中，包含高度小型化致動器之基於OIS之模組亦用於運動補償及自動聚焦(autofocus；AF)。舉例而言，美國專利US9134503B2揭示經研發用於蘋果手機(Apple iPhone)攝影機之微型化透鏡致動器模組。所揭示之透鏡致動器模組包含能夠移動透鏡用於焦點最佳化之AF機構及能夠移動透鏡用於影像穩定之OIS機構。類似於DSLM攝影機中之OIS，此OIS機構係基於音圈馬達(VCM)技術。
現有基於VCM之OIS技術受限於對手持型光學成像器件(例如攝影機)之低振幅被動振動(例如交握振動)之補償，且因此不能夠藉由遵循預定晶圓取樣策略補償例如在散射計度量衡工具中故意實施之載物台模組之任何主動移動。高速及高準確度定位器可用於進一步減小MAM時間且因此提高產出量。針對多種度量衡應用，諸如疊對度量衡，需要高速定位器可提供例如大於1微米之定位精確度。然而，高速定位需要高速電子控制器且高準確度定位需要高精度致動器。滿足此類嚴格要求導致定位器變得過於昂貴且龐大。
在本發明中，提議以更有成本效益之方式減小MAM時間且因此增大度量衡或檢測工具之產出量的方法及裝置。出於可讀性起見，通常僅提及度量衡。然而，意謂度量衡、檢測工具及類似者。所提議方法藉由在定位器(及因此樣本)仍在運動中時實現獲取良好品質影像來顯著地減小MAM時間，亦即樣本在影像獲取期間相對於工具之成像光學件(例如
物鏡、影像感測器)為非靜止的。所提議方法及概念實施於圖8至11中所說明之各種實例度量衡工具中。應注意，為簡單起見，所有圖包含僅展示一些組件之簡化示意圖，例如出於描述所提出方法之工作原理之目的而足夠的組件。
實施例可包含具有用於光學成像系統之組件之動態安裝架及致動組件之補償性移動之致動器的運動補償性機構。
圖8示意性說明光學成像系統或散射計度量衡工具之一實施例，其中高NA物鏡用於運動補償。如圖8中所說明，照明輻射光束IB可藉由轉向鏡面TM反射至物鏡OB中。照明光束IB可包含小於物鏡OB之光瞳直徑的光束直徑且可穿過物鏡OB之中心。照明光束IB可隨後經聚焦至基板WA之目標OT上。經聚焦照明光束IB可包含與物鏡OB之NA成反比之位點直徑。
基板WA可由載物台模組SM支撐及定位，該載物台模組可包含用於固持基板WA之基板支撐件(未展示)。(例如基於光柵之疊對)目標OT可將照明光束IB繞射成數個繞射階。在工具經組態以用於暗場成像之情況下，零繞射階可經光學組件(未展示)阻擋。在此實施例中，兩個非零繞射階，例如正一繞射階DB1及負一繞射階DB2可由物鏡OB收集。在其他實施例中，僅一個非零繞射階(例如正一繞射階DB1)可由物鏡OB收集。物鏡OB可經組態以包含高NA，其可大於0.7、大於0.8或大於0.9，例如在0.7與0.97之間或0.9與0.95之間的範圍內。高NA物鏡OB不僅改良光學解析度，且亦有助於避免繞射光束DB1、DB2(或更一般信號光束)與物鏡OB之光瞳平面中之照明光束IB之間的空間重疊，此情形對於獲得良好影像品質係高度所需的。在不同實施例中(如下文所描述)，可使用具有較
低NA之一或多個物鏡來分離照明與偵測。
在圖8之非限制性實施例中，物鏡OB可包含兩個透鏡元件或透鏡群組，亦即第一透鏡元件或透鏡群組OE1及第二透鏡元件或透鏡群組OE2。兩個透鏡元件或透鏡群組OE1、OE2中之至少一者可經組態以可在物鏡OB之外部殼體內移動。在此實施例中，此移動可限於實質上垂直於物鏡OB之光軸之平面(例如x-y平面)中。在其他實施例中，透鏡元件或透鏡群組OE1可另外經組態以沿物鏡OB之光軸移動，使得可達成物鏡OB之聚焦之精細最佳化。在其他實施例中，物鏡OB可包含任何數目個(例如單一或多個)透鏡元件或透鏡群組。
影像透鏡IL可用於將繞射光束DB1、DB2聚焦至影像感測器IS上，使得形成目標OT之影像IM。另外，一或多個光學元件(未展示)可用於例如在物鏡OB之光瞳平面處塑形及/或導引繞射光束DB1、DB2。一或多個光學元件可包含例如用於將繞射光束導向至影像感測器IS上之所需位置之一或多個光楔，或用於選擇性地透射所需波長之一或多個光學濾光器。在不同實施例中，可不存在影像透鏡IL及/或其他光學元件。
載物台模組SM可包含一或多個致動器(例如電磁致動器)且可允許以多個(例如六個)自由度移動。在圖8之實施例中，物鏡OB單元及影像感測器IM可固定於適當位置中。為了評估所關注參數(例如新程序層之疊對誤差)，可對跨基板WA分佈之各種目標OT進行量測。載物台模組SM可經組態以藉由遵循預定取樣方案而在目標OT之間移動基板WA。載物台模組SM可在實質上平行於x-y平面(根據圖8中之座標系統)之平面中移動。應注意，所提議之運動補償方法並不僅限用於對移動目標/物件成像。只要在影像獲取期間，目標與物鏡OB單元之間存在相對運動，該等
方法就適用。舉例而言，在不同組態中，散射計度量衡工具800可包含在固定位置支撐基板WA之靜止載物台，及經組態以將照明光束IB導引至基板WA之不同部分之可移動物鏡OB單元。在其他組態中，散射計度量衡工具800之整個成像區段(包含例如物鏡OB單元、照明透鏡IL及影像感測器IM)可為可相對於靜止樣本移動的。在所有此等情況下，所提議之運動補償方法可用於改良影像品質及產出量。
返回參看圖7(b)，在影像獲取時段△T2'期間，載物台模組SM可首先自中間速度V1減速至預定最小速度Vmin，且緊接在達到最小速度Vmin時或不久後重新開始加速。在其他實施例中，在開始再次加速之前，載物台模組SM可維持最小速度Vmin，持續較短時間段。隨後，載物台模組SM可繼續加速直至達到預定義最大速度Vmax。載物台模組SM接著可以最大速率移動持續一時間段，例如，如藉由當前目標OT與下一目標OT之間的距離所判定。當下一目標OT接近經聚焦照明光束IB時，載物台模組SM可開始自最大速度Vmax朝向最小速度Vmin減速。在中間速度V1下，載物台模組SM可已進入成像區域，其中經聚焦照明光束IB可量測下一目標OT。在此時間點，可執行另一影像獲取，其花費與先前影像獲取相同的時間量△T2'。載物台模組SM可在完成影像獲取之前再次開始加速，例如使得大約在完成捕捉之時間達到中間速度V1。應注意，上文提及的最小速度、中間速度及最大速度可根據度量衡工具之組態以及應用需要來判定。
影像獲取期間的移動目標OT可致使繞射光束DB1、DB2相對於影像感測器IS移位且因此在影像感測器IS上產生空間移位影像。在影像曝光期間，此空間移位影像可在運動方向上產生全域『運動模糊』假
影，此將降低所計算之關注參數值之準確度而無進一步量測。為了解決此問題，提議提供一種運動補償性機構，其能夠補償運動誘發之光束移位且因此維持影像感測器IS上之影像位置。
在圖8之實施例中，物鏡OB可經組態以使得第一透鏡元件或透鏡群組OE1可相對於第二透鏡元件或透鏡群組OE2平移，或反之亦然。舉例而言，第一透鏡元件或透鏡群組OE1可在實質上垂直於物鏡OB之光軸之平面，例如根據圖8中之座標系統之x-y平面中平移。可使用至少一個致動器致動第一透鏡元件或透鏡群組OE1之平移。至少一個致動器可位於物鏡OB之外部殼體內。至少一個致動器可包含例如至少一個小型化音圈致動器或至少一個小型化電磁致動器。
第一透鏡元件或透鏡群組OE1之平移可達成以下中之一或兩者：1)使照明光束IB移位，使得該照明光束始終照明移動目標OT之同一區域；以及2)補償由目標OT之移動引起的物鏡之光瞳平面中之繞射光束DB1、DB2的空間移位。
圖9(a)及圖9(b)分別說明實施於根據一實施例之散射計度量衡工具之第一組態下的運動補償之操作原理。為簡單起見，圖9(a)及圖9(b)中之載物台模組SM僅展示為在+x方向上移動。實際上，載物台模組SM可在x-y平面內(根據圖8中之座標系統)在任何方向上移動。影像獲取可在第一時間例項T1處開始且在第二時間例項T2處結束。在獲取時段期間，亦即在兩個時間例項T1與T2之間，目標OT可沿+x方向移動達距離△x。
如上文所提及，在無任何運動補償量測之情況下，所獲取影像IM將展示由照明光束IB與移動目標OT之間的相對移動引起的運動模
糊假影。因此，藉由沿相同方向，亦即+x方向平移第一透鏡元件或透鏡群組OE1，有可能確保照明光束IB連同疊對目標OT以實質上同步方式移動，使得照明光束IB至少在影像獲取時段期間始終照明目標OT之相同區域或實質上相同區域。第一透鏡元件或透鏡群組OE1需要移動以便足夠補償運動(或緊密遵循目標OT)之距離+△x'為可視物鏡OB之特定設計而定。在第二時間例項T2處，由於第二透鏡元件或透鏡群組固定於適當位置，因此第一透鏡元件或透鏡群組OE1之移位可導致照明光束IB傾斜地入射於疊對目標OT上。照明光束IB之斜入射轉而可引起繞射光束DB1、DB2在由物鏡OB收集之前沿不同光學路徑傳播。在經由物鏡OB內之透鏡元件或透鏡群組OE1、OE2透射時，繞射光束之空間移位可實質上由第一透鏡元件或透鏡群組OE1之橫向移位補償。
平移第一透鏡元件或透鏡群組OE1之總體效應可使得在離開物鏡OB之後，繞射光束DB1、DB2可至少在每一影像獲取時段期間跟隨在影像感測器IS上產生實質上相同位置之實質上相同光學路徑。換言之，即使在影像係獲自移動目標OT時，形成於影像感測器上之影像IM仍可保持實質上相同位置且具有實質上相同清晰度。
散射計度量衡工具800可包含控制單元CU，其經組態以控制工具中之一些或全部可移動部件或組件。控制單元CU可包含一或多個子控制單元(未展示)，其各自經組態以控制工具中之一個組件。在圖8之實施例中，控制單元CU可包含：第一子控制單元，其經組態以用於控制載物台模組SM之致動器；第二子控制單元，其經組態以用於控制物鏡OB之致動器；以及第三子控制單元，其經組態以用於控制用於影像獲取之影像感測器IS。在其他實施例中，控制單元CU可包含一或多個子控制單
元，其可分別經組態以用於不同控制任務。控制單元CU可為電腦系統且可包含至少一個處理器及一個記憶體。
在藉由遵循預定取樣策略/方案來量測或檢測晶圓或樣本之情況下，控制單元CU可接收待執行之取樣方案中詳述的資訊。此類取樣細節可包含例如經選定用於量測之目標OT的分佈、每一選定目標OT之取樣次序(或載物台模組SM之目標運動軌跡)、載物台模組SM之最大及最小速度、載物台模組SM之加速及減速速率。取樣細節可為控制單元CU提供載物台模組SM之時間相依移動向量。控制單元CU可進一步將預定取樣細節輸入至預測模型，該等取樣細節可經儲存於控制單元CU之記憶體中且可經組態以在下一移動操作期間預測載物台模組SM之動態行為，詳言之在影像獲取時段(例如圖7中之△T2/△T2')期間之動態行為。在瞭解載物台模組SM之時間相依移動向量及經預測動態行為之情況下，控制單元CU可能夠使用前饋控制即時追蹤載物台模組SM之阻尼振盪穩定行為。控制單元可能夠以一定方式控制第一透鏡元件或透鏡群組OE1之移動，使得該第一透鏡元件或透鏡群組至少在每一影像獲取時段期間與載物台模組SM實質上同步地移動。在一些實施例中，額外感測器可用於量測例如載物台模組SM之即時位置及移動參數(例如速度、加速等)，使得可獲得更準確且穩固之運動補償。
返回參看圖9(a)及圖9(b)，當新目標OT進入成像區域時，該新目標可經定義為第一時間例項T1下第一載物台位置與第二時間例項T2下第二載物台位置之間的區域，控制單元CU可命令致動器以同步方式移動/平移第一透鏡元件或透鏡群組OE1。第一透鏡元件或透鏡群組OE1之移動特性，諸如移動速度、加速及減速速率、移動距離可基於例如程式
化移動向量、載物台模組SM之經預測動態行為以及物鏡OB之設計(及第一透鏡元件或透鏡群組OE1之動態行為)判定。物鏡OB之設計可判定限定載物台模組SM之移動特性與第一透鏡元件或透鏡群組OE1之移動特性之間的關係之運動因數。
一旦影像獲取完成，控制單元CU便可根據取樣方案組態用於下一移動操作之載物台模組SM之致動器。控制單元可命令致動器將載物台模組SM移動至下一預定位置，使得可量測/成像下一目標OT。同時，控制單元CU亦可根據程式化移動向量、載物台模組SM之經預測動態行為及前述運動因數來組態用於下一預定移動操作之第一透鏡元件或透鏡群組OE1之致動器。第一透鏡元件或透鏡群組OE1將在下一目標OT進入成像區域時平移或移動。
前述實施例描述於其中將高NA物鏡用於照明及偵測兩者之實例組態中；然而，應瞭解，所提議方法同樣適用於使用一或多個較低NA物鏡之其他組態(例如物鏡可僅用於藉由用於照明分支中之單獨透鏡或照明光束遞送系統進行偵測)。
圖10示意性說明光學成像系統或散射計度量衡工具之一實施例，其中低NA物鏡用於運動補償。在圖10之實施例中，低NA物鏡OB可包含經組態為可平移且可僅僅用於偵測之至少一個透鏡元件或透鏡群組。
參看圖10，照明旋轉鏡面IRM可用於該實施例中，以將(經聚焦)照明輻射光束IB導向基板WA。照明光束IB可斜入射於基板WA之目標OT上。照明光束IB可藉由安置於照明旋轉鏡面IRM之前的第二低NA物鏡(現展示)聚焦。在與目標OT相互作用之後，照明光束IB可經繞射成多
個繞射階，在該等繞射階當中，可藉由物鏡OB'收集兩個一階繞射階DB1、DB2(分別對應於+1階繞射階及-1階繞射階)。物鏡OB'可包含可在0.2與0.7之間或0.3與0.7之間或0.3與0.5之間的範圍內之低NA。低NA物鏡OB'可以與圖8、圖9(a)及圖9(b)中之高NA物鏡OB相似之方式進行組態。物鏡OB'可包含兩個透鏡元件或透鏡群組，亦即第一透鏡元件或透鏡群組OE1'及第二透鏡元件或透鏡群組OE2'，其中之至少一者可經組態以可藉助於至少一個致動器平移或移動。
與圖8之實施例相反，其中第一透鏡元件或透鏡群組OE1之平移使照明光束IB能夠照明疊對目標及繞射光束DB1、DB2之實質上相同區域以跟隨至影像感測器之實質上相同光學路徑，圖10之實施例中的照明光束IB之移動及經收集繞射光束DB1、DB2之移動可不再耦合在一起。替代地，照明光束IB在目標OT上之移動可分別地經由例如照明旋轉鏡面IRM之俯仰角旋轉PR及偏航角(yaw)旋轉YR達成。在此實例中，第一透鏡元件或透鏡群組OE1'之平移可用於僅補償經收集繞射光束DB1、DB2之移位，以至少在每一影像獲取時段期間確保影像感測器IS上之實質上靜止影像IM。繞射光束DB1、DB2之空間移位可由照明光束IB之移動引起，該照明光束改變照明光束IB相對於目標OT之入射角且因此改變繞射光束DB1、DB2之傳播方向。照明旋轉鏡面IRM之旋轉可控制照明光束IB以緊密跟隨移動目標OT，使得照明光束IB至少在每一影像獲取時段期間照明疊對目標OT之實質上相同區域。第一透鏡元件或透鏡群組OE'之平移、照明旋轉鏡面IRM之旋轉、載物台模組SM之移動及影像感測器IS之影像獲取皆可由控制單元CU'控制。
在圖10之實施例中，控制單元CU'可以與圖8之實施例中之
方式類似的方式起作用。控制單元CU'亦可包含一或多個子控制單元，其各自經組態以控制工具中之一個組件。舉例而言，控制單元CU'可包含：第一子控制單元，其經組態以用於控制載物台模組SM之致動器；第二子控制單元，其經組態以用於控制物鏡OB之致動器；第三子控制單元，其經組態以用於控制用於影像獲取之影像感測器IS；以及第四子控制單元，其經組態以用於控制照明旋轉鏡面IRM之旋轉。在其他實施例中，控制單元CU'可包含一或多個子控制單元，其可分別經組態以用於不同控制任務。控制單元CU'可包含至少一個處理器及一個記憶體。
在藉由遵循預定取樣策略/方案來量測或檢測晶圓或樣本之情況下，圖10中之控制單元CU'可接收待執行之取樣方案中詳述的資訊。控制單元CU'可進一步將預定取樣細節輸入至適合之預測模型以在下一移動操作期間預測載物台模組SM之動態行為。在瞭解用於載物台模組SM之程式化移動向量及動態行為之情況下，控制單元可能夠以某一方式控制照明旋轉鏡面IRM及第一透鏡元件或透鏡群組OE1之移動，使得該照明旋轉鏡面與該第一透鏡元件或透鏡群組兩者實質上與載物台模組SM同步地經控制。
應注意，此實施例之照明遞送方法(例如照明旋轉鏡面IRM)僅為實例，且可使用可與載物台模組SM及物鏡OB'或其元件可同步地受控制的其他可控制照明遞送方法及配置。
在不同實施例中，繞射光束DB1、DB2之空間移位可藉由平移整個物鏡OB、OB'得到補償，而非藉由平移物鏡OB、OB'中之至少一個透鏡元件或透鏡群組。高NA組態(例如圖8之實施例)及低NA組態(例如圖10之實施例)中之每一者可經調適以同步地移動整個物鏡OB、OB'以
用於成像非靜止/移動微觀物件，而非僅移動其元件。對於高NA組態及低NA組態兩者，整個物鏡OB、OB'之平移可例如在控制單元CU、CU'之控制下藉由至少一個致動器(例如音圈致動器、電磁致動器)致動物鏡來實現。整個物鏡OB、OB'之平移可在例如影像品質及產出量方面產生與至少一個透鏡元件或透鏡群組之平移實質上相同的效應。
在照明及偵測經耦合且兩者均由單一高NA物鏡OB實現之高NA組態之情況下，整個物鏡OB之同步平移可允許照明光束IB至少在每一影像獲取時段期間緊密跟隨移動目標OT，使得照明光束IB照明移動目標OT之實質上相同區域。同時，整個物鏡OB之同步平移亦可補償所收集繞射光束DB1、DB2之空間移位，使得在離開物鏡OB之後，繞射光束DB1、DB2可至少在每一影像獲取時段期間跟隨通向影像感測器IS上之實質上相同影像位置之實質上相同光束路徑。
在照明及偵測經解耦之低NA組態之情況下，整個物鏡OB之同步平移可用以確保至少在每一影像獲取時段期間僅繞射光束DB1、DB2跟隨通向影像感測器IS上之實質上相同影像位置之實質上相同光束路徑。單獨機構(例如圖10中之照明旋轉鏡面IRM)可用以同步地移動照明光束IB，使得照明光束IB至少在每一影像獲取時段期間照明移動目標OT之實質上相同區域。
繞射光束DB1、DB2之空間移位可藉由平移或移動位於物鏡OB'與影像感測器IS之間的至少一個光學組件得到補償，而非平移物鏡OB'之透鏡元件或透鏡群組或平移整個物鏡OB'。在一些實施例中，在低NA組態中，至少一個光學組件可包含例如圖10中之影像透鏡IL。影像透鏡IL之平移可至少在每一影像獲取時段期間在影像感測器IS上產生實質上
靜止影像IM。在一些其他實施例中，在低NA組態中，可不主動地補償繞射光束DB1、DB2之空間移位。替代地，影像感測器IS可經組態為可平移的，使得影像感測器IS至少在每一影像獲取時段期間緊密跟隨由繞射光束DB1、DB2之移位產生的移動影像IM。在此等實例兩者中，照明光束IB可經組態以例如藉助於如在圖10或其他之實施例中所採用的照明旋轉鏡面IRM緊密跟隨移動目標OT。在一些實施例中，當對非靜止目標或(顯微)樣本成像時，散射計度量衡工具1000之偵測分支中之兩個、更多個或全部光學組件(例如在圖10中包含物鏡OB、影像透鏡IL及影像感測器IS)可為可移動的以用於運動補償。
圖11示意性地說明光學成像系統或散射計度量衡工具之一實施例，其中照明旋轉鏡面及偵測旋轉鏡面用於運動補償。不同於圖10之實施例，圖11之實施例之偵測分支可由偵測旋轉鏡面DRM摺疊。在散射計度量衡工具1100中，在離開物鏡OB"之後，繞射光束DB1、DB2可經由偵測旋轉鏡面DRM反射至影像感測器IS上。在一些實施例中，在第三組態中，影像透鏡IL可另外置放於影像感測器IS與物鏡OB"之間以更好地控制影像感測器IS上的影像大小。在此實施例中，可以與圖10之實施例中之方式相同的方式來控制及移動照明光束IB。照明光束IB之同步移動可確保照明光束IB照明目標OT之實質上相同區域。
照明光束IB之移動可能無可避免地改變照明光束IB相對於目標OT之入射角，且因此改變繞射光束DB1、DB2之傳播方向。一旦由物鏡OB"收集，繞射光束DB1、DB2就可跟隨在影像感測器IS上產生不同影像位置之不同光學路徑。為了補償此影像移位從而以至少在每一影像獲取時段期間維持影像感測器IS上之實質上靜止影像IM，偵測旋轉鏡面
DRM可經組態以例如在俯仰角PR及偏航角YR方向兩者上旋轉。類似於照明旋轉鏡面IRM的操作，偵測旋轉鏡面DRM之旋轉亦可與目標OT之移動同步。此同步可基於載物台模組SM之預定取樣方案及預測動態行為而受控制，如上文所描述。以此方式，由沿不同光學路徑傳播之繞射光束DB1、DB2引起之影像移位可藉由偵測旋轉鏡面DRM之旋轉主動地補償。結果，影像IM可至少在每一影像獲取時段期間經控制為在影像感測器上實質上靜止。照明旋轉鏡面IRM、偵測旋轉鏡面DRM、載物台模組SM及影像感測器IS之移動皆可由控制單元CU"控制。
作為在諸如圖11中所說明之配置中使用偵測旋轉鏡面DRM之替代例，數位微鏡器件(digital micromirror device；DMD)可用以將相位斜坡應用於繞射光束。使用DMD之缺點為圖框率低及與使用李型全像圖(Lee holograms)相關聯之光耗損。自DMD獲得之角偏差可在4至5度範圍內，但可藉由增大至感測器之距離來獲得所需影像位移。使用DMD器件之益處為可在影像穩定同時校正像差。當目標在透鏡下移動時，場相依性像差可改變。此意謂目標針對不同場位置看起來不同。使用DMD，可適應性地補償此等改變像差。
使用數位微鏡器件實施非終止度量衡。
在一些實施例中，可另外應用影像處理演算法以在計算所關注參數值之前進一步補償任何影像模糊假影，藉此實質上維持疊對值之原始準確度，同時增大產出量。影像處理演算法之工作原理可由以下等式描述：J(x,y)=I(x,y)*h(x,y)+n(x,y), Eq.(1)
其中I(x,y)指示座標(x,y)處之影像像素值；h(x,y)指示影像獲
取期間載物台模組SM之光學點散佈函數及運動軌跡之結果的運動模糊核心；n(x,y)指示影像上所有雜訊貢獻之和，其可包含例如蔔瓦鬆散粒雜訊(Poisson shot noise)、暗雜訊、來自類比數位轉換之量化雜訊。
總模糊核心h(x,y)可根據成像系統，例如散射計度量衡工具800、1000、1100之早期量測的光學點散佈函數與屬於具有運動模糊之所觀測影像之已知目標運動軌跡的組合來計算。影像處理演算法可經組態以校正模糊核心之運動部分以及非理想光學點散佈。一旦判定總模糊核心h(x,y)，便可根據所觀測運動模糊影像(x,)及運動模糊核心h(x,y)之知識來估計原始未模糊影像
(x,y)
I(x,y)。估計可藉由使用現有影像復原途徑，諸如維納濾波(Wiener filtering)、影像解迴旋、受限最小平方及其他迭代方法中之一者來達成。應注意，恢復影像
(x,y)可含有源自(低通)模糊核心h(x,y)之反轉的高頻雜訊。為減小此類高頻率雜訊之影響，需要信號提取可涉及獲取所關注區域之平均值。
影像處理演算法可經組態以採用資料驅動方法且使用深卷積神經網路(CNN)，因而此網路良好地適合於識別圖案且處理影像。一種方法可為使深CNN根據所觀測模糊輸入加上已知模糊核心產生去模糊影像，且接著對所關注區域執行進一步處理以計算例如x與y之疊對值。另一方法使CNN根據相同輸入直接計算例如x與y之疊對值。
根據第一方法，參看圖12，針對網路訓練，使用大量實例乾淨「認定實況」影像I(x,y)，其中對於每一實例，影像係獲自在曝光期間具有零運動之習知量測。接著，針對每一實例影像I(x,y)，使用如Eq 1中之信號模型或替代地針對不同速度輪廓量測之實際模糊影像區域來計算運動模糊版本J(x,y)。使用計算影像之益處為可容易地產生較大資料集，其有益
於網路訓練。針對經計算影像，可基於逼真的攝影機雜訊模型包括雜訊，該模型包括攝影機散粒雜訊、攝影機暗雜訊、類比電子雜訊及來自類比數位轉換之量化雜訊。每一輸入實例，可應用許多不同的隨機化運動模糊核心以涵蓋所有相關使用情況。模糊(及雜訊)影像可經輸入至CNN，其中CNN可具有與像素一樣多之輸入，其中CNN可具有一或多個隱藏層，且其中CNN具有輸出經估計經校正影像I′(x,y)之輸出層。
替代地，根據第二方法，CNN可具有輸出經預測疊對值OVL'_x、OVL'_y之輸出層，如圖13中所展示。可將經預測疊對值OVL'_x、OVL'_y與實際疊對值OVL_x、OVL_y進行比較，以獲得預測誤差PE。可基於正常影像I_n(x,y)及互補影像I_c(x,y)計算實際疊對值。正常影像及互補影像兩者之運動模糊版本J_n(x,y)、I_c(x,y)在用於CNN以預測疊對值OVL'_x、OVL'_y之前使用如Eq.1中之信號模型進行計算。當然，基本概念適用於其他所關注參數。
亦將運動模糊核心h(x,y)輸入至CNN，使得神經網路可學習晶圓載物台之運動與影像模糊假影之間的關係，如圖12及圖13中所展示。進行訓練以最小化預測誤差PE，其中可採用多種熟知訓練演算法及誤差準則中之一者。
影像處理演算法可經組態成使得在影像獲取期間運動模糊核心h(x,y)經含有經量測載物台速率(量值及方向兩者)之時間樣本之向量置換。替代地，向量可含有在影像獲取期間經量測載物台位置(x及y兩者)之時間樣本。替代地，CNN可在所謂的生成對抗網路(GAN)模式下操作。本文中，CNN將產生『候選』模糊影像，其接著經已知核心模糊化且與實際所觀測影像進行比較。網路參數經訓練使得返回與所觀測影像最匹配
之候選影像。此模式之益處為訓練不需要『認定實況』不模糊影像。
針對推理(關於新影像資料執行)且根據第一方法，經訓練卷積神經網路(CNN)用作預測符，其在新獲取運動模糊影像J(x,y)上，且根據晶圓載物台移動方式之知識瞭解模糊核心h(x,y)以計算經估計不模糊影像I'(x,y)，如圖14中所展示。此係針對正常影像及互補影像兩者進行。所得不模糊影像對接著可由信號提取模組使用來計算所關注參數。
替代地，針對根據第二方法之推理，經訓練CNN用作在新獲取運動模糊影像J(x,y)上操作之預測符，且瞭解模糊核心h(x,y)(例如根據瞭解晶圓載物台如何移動而獲得)以直接計算x與y之疊對值(OVL_x、OVL_y)或其他所關注參數，如圖15中所展示。
影像處理演算法亦可經組態以使用N倍更小的獲取時間獲得一系列N個影像(代替如上文所描述之單個影像)且使用N個影像與已知載物台運動軌跡的組合來計算一個平均影像，其中N個影像中之每一者已在求平均值之前經運動補償。以此方式，產生恢復影像(由於較短曝光時間而具有極小模糊)，其可用於針對疊對/所關注參數之進一步信號提取。系列N中之個別影像就雜訊而言將具有低品質(歸因於極短曝光時間)，但恢復影像將有效地具有對應於系列之總整合時間之雜訊等級。此外，若已知獲取時間期間之殘餘機械振盪之頻率，則有可能獲取N個影像，使得該等影像與振盪同相，藉此使得振盪之效應在N個影像之間更類似。
本發明系統及方法之其他實施例揭示於經編號條項之後續清單中：
1.一種光學成像系統，其包含：一載物台模組，其經組態以支撐一物件，使得該物件之一區域由一
照明光束照明；一物鏡，其經組態以收集至少一個信號光束，該至少一個信號光束源自該物件之照明區域；一影像感測器，其經組態以捕捉藉由該物鏡收集之該至少一個信號光束形成之一影像；以及一運動補償性機構，其可操作以藉由引起以下中之一或多者的一補償性運動來補償在一影像獲取期間該載物台模組相對於該物鏡之相對運動：該物鏡或其至少一個光學元件；該影像感測器；及/或一光學元件，其包含於該光學成像系統之一偵測分支及/或照明分支內。
2.如條項1之光學成像系統，其中該運動補償機構可操作以使得在該影像獲取期間，將該影像維持在該影像感測器上之實質上相同位置處，而不管該載物台模組在該影像獲取期間之任何運動。
3.如條項1或2之光學成像系統，其中該運動補償性機構包含：一動態安裝架，其用於整個物鏡，該動態安裝架實現該補償性運動；以及一致動器，其用以致動該補償性運動。
4.如條項1或2之光學成像系統，其中該運動補償性機構包含：一動態安裝架，其用於該物鏡內之一或多個光學元件，該動態安裝架實現該補償性運動；以及一致動器，其用以致動該補償性運動。
5.如條項3或4之光學成像系統，其中該至少一個致動器包含以下中之一或多者：至少一個音圈致動器、至少一個平衡彈簧及/或至少一個微機電系統(MEMS)結構。
6.如條項1或2之光學成像系統，其中該運動補償性機構包含：一動態安裝架，其用於該影像感測器，該動態安裝架實現該補償性運動；以及一致動器，其用以致動該補償性運動。
7.如條項1或2之光學成像系統，其中該運動補償性機構包含：一光學元件，其包含於一偵測分支及/或照明分支內，且用於其之動態安裝架，其實現該補償性運動；以及一致動器，其用以致動該補償性運動。
8.如條項7之光學成像系統，其中該光學元件包含用於對該影像感測器上之該影像成像之影像透鏡。
9.如條項7之光學成像系統，其中該光學元件包含一偵測動態鏡面及其致動器或數位微鏡器件，從而藉由控制該至少一個信號光束反射至該影像感測器來實現該補償性運動。
10.如條項1至5中任一項之光學系統，其經組態使得照明光束經由該物鏡照明該物件之該區域。
11.如條項1至9中任一項之光學系統，其進一步包含一照明光束遞送系統，該照明光束遞送系統可操作以將該照明光束可控制地遞送至該物件。
12.如條項11之光學成像系統，其中該照明光束遞送系統包含一照明動態鏡面，其經組態以將該照明光束反射至該物件之該區域，使得該照明
光束與該載物台運動實質上同步地移動，以便在影像獲取期間照明該物件之實質上相同區域。
13.如前述條項中任一項之光學成像系統，其進一步包含一控制單元，該控制單元經組態以判定該運動補償性機構之該補償性運動。
14.如條項13之光學成像系統，其中該控制單元經組態以至少基於用於控制該載物台模組之一控制信號來判定該補償性運動。
15.如條項14之光學成像系統，其中該控制單元進一步經組態以在影像獲取期間判定關於該載物台模組之一經預測動態行為之該補償性運動。
16.如條項13至15中任一項之光學成像系統，其中該控制單元經組態以控制該載物台模組，使得該影像獲取在該載物台模組變得靜止之前開始及/或該載物台模組開始運動以在該影像獲取完成之前執行一後續動作。
17.如任一前述條項之光學成像系統，其中該控制單元可操作以執行影像處理該影像，從而以藉由根據所獲取影像及一預定運動模糊核心估計一去模糊影像而移除由該運動補償性機構未補償之任何載物台運動引起的任何運動模糊假影。
18.如條項17之光學成像系統，其中該模糊核心係根據該光學成像系統之一早期量測的光學點散佈函數與屬於具有運動模糊之一所觀測影像之一已知物件運動軌跡的組合來判定。
19.如條項18之光學成像系統，其中該控制單元經組態以校正該模糊核心之一運動部分及一非理想光學點散佈函數。
20.如條項17至19中任一項之光學成像系統，其中該控制單元經組態以使用一迭代影像恢復演算法來根據所獲取圖像及一預定運動模糊核心來估計該去模糊影像。
21.如條項17至19中任一項之光學成像系統，其中該控制單元經組態以使用一經訓練人工智慧模型來根據所獲取影像及一預定運動模糊核心來估計該去模糊影像。
22.一種用於使用一光學成像系統對一物件成像之方法，其包含：藉由一照明光束照明該物件之一區域；在該物件之至少一部分為非靜止期間之一獲取時段期間收集源自該物件之照明區域的至少一個信號；在一影像感測器上自該至少一個信號光束獲取一影像；以及在該獲取時段期間執行該光學成像系統之一光學元件之一補償性運動，以補償該物件相對於一物鏡模組之相對運動，該物鏡模組用於在該獲取時段期間收集該至少一個信號，使得在該獲取時段期間將該影像維持在該影像感測器上之實質上相同位置處。
23.如條項22之方法，其中執行一光學元件之一補償性運動包含執行該物鏡模組或其中所包含之一光學元件的一補償性移動。
24.如條項22之方法，其中執行一光學元件之一補償性運動包含執行該影像感測器之一補償性移動。
25.如條項22之方法，其中執行一光學元件之一補償性運動包含執行以下中之一或兩者之一補償性移動：一影像透鏡，其用於對該影像感測器上之該影像成像；或一偵測動態鏡面，其用於將該至少一個信號光束反射至該影像感測器。
26.如條項22之方法，其中執行一光學元件之一補償性運動包含執行一數位微米器件之一補償性控制。
27.如條項26之方法，其包含控制該數位微米器件以與該運動補償同時校正像差。
28.如條項22或23之方法，其包含經由該物鏡藉由該照明光束照明該物件之該區域。
29.如條項22至27中任一項之方法，其包含控制該照明光束，使得該照明光束與該物件運動實質上同步地移動，從而以在影像獲取期間照明該物件之實質上相同區域。
30.如條項22至29中任一項之方法，其包含至少基於用於控制用以輸送該物件之一載物台模組之一控制信號來判定該補償性運動。
31.如條項30之方法，其包含模型化該載物台模組之該動態行為；以及基於在影像獲取期間該載物台模組之該經預測動態行為來判定該補償性運動。
32.如條項30或31之方法，其包含控制該載物台模組，使得該獲取時段在該載物台模組變得靜止之前開始及/或該載物台模組開始運動以在完成該獲取時段之前執行一後續動作。
33.如條項22至32中任一項之方法，其進一步包含對該影像執行影像處理，從而以藉由根據所獲取影像及一預定運動模糊核心估計一去模糊影像而移除由任何物件運動造成之任何運動模糊假影。
34.如條項33之方法，其中該模糊核心係根據該光學成像系統之一早期量測的光學點散佈函數與屬於具有運動模糊之一所觀測影像之一已知物件運動軌跡的組合來判定。
35.如條項34之方法，其包含校正該模糊核心之一運動部分及一非理
想的光學點散佈函數。
36.如條項33至35中任一項之方法，其包含使用一迭代影像恢復演算法以根據所獲取影像及一預定運動模糊核心來估計該去模糊影像。
37.如條項33至35中任一項之方法，其包含使用一經訓練人工智慧模型以根據所獲取影像及一預定運動模糊核心來估計該去模糊影像。
38.一種度量衡器件，其包含如條項1至21中任一項之一光學系統。
39.如條項38之度量衡器件，其包含一散射計度量衡裝置、一位階感測器或一對準感測器。
40.一種光學檢測器件，其包含如條項1至21中任一項之一光學系統。
應注意，本文中所揭示之所有概念同樣適用於任何度量衡工具，其對移動樣本成像可為有益的。此樣本可包含任何度量衡目標，諸如用於處理後度量衡中(例如疊對目標、聚焦目標、臨界尺寸或任何其他結構性尺寸目標)及/或用於處理之前(例如對準標記)。任何此目標可為出於度量衡及/或實際產品結構之目的而形成的專用目標。度量衡工具可屬於諸如例如在圖4至圖6中示意性地說明之類型。
圖16為說明可輔助實施本文中所揭示之方法及演算法之電腦系統1200的方塊圖。電腦系統1200包括用於傳達資訊之匯流排1202或其他通信機構，及與匯流排1202偶合以處理資訊之處理器1204(或多個處理器1204及1205)。電腦系統1200亦包括耦接至匯流排1202以儲存待由處理器1204執行之資訊及指令的主記憶體1206，諸如隨機存取記憶體(RAM)或其他動態儲存器件。主記憶體1206亦可用於在執行待由處理器1204執行之指令期間儲存暫時性變數或其他中間資訊。電腦系統1200進
一步包括耦接至匯流排1202以用於儲存用於處理器1204之靜態資訊及指令的唯讀記憶體(ROM)1208或其他靜態儲存器件。提供諸如磁碟或光碟之儲存器件1210，且該儲存器件經耦接至匯流排1202以儲存資訊及指令。
電腦系統1200可經由匯流排1202偶合至用於向電腦使用者顯示資訊之顯示器1212，諸如陰極射線管(CRT)或平板顯示器或觸控面板顯示器。包括文數字按鍵及其他按鍵之輸入器件1214經耦接至匯流排1202以將資訊及命令選擇傳達至處理器1204。另一類型之使用者輸入器件為用於將方向資訊及命令選擇傳達至處理器1204且用於控制顯示器1212上之游標移動的游標控制件1216，諸如滑鼠、軌跡球或游標方向按鍵。此輸入器件通常具有在兩個軸線，第一軸(例如，x)及第二軸(例如，y)上之兩個自由度，從而允許該器件指定平面中之位置。觸控面板(螢幕)顯示器亦可用作輸入器件。
如本文中所描述之方法中之一或多者可由電腦系統1200回應於處理器1204執行主記憶體1206中所含有之一或多個指令的一或多個序列來執行。可將此等指令自另一電腦可讀媒體，諸如儲存器件1210讀取至主記憶體1206中。主記憶體1206中所含有之指令序列之執行使得處理器1204執行本文中所描述之程序步驟。亦可使用呈多處理配置之一或多個處理器以執行主記憶體1206中所含有之指令序列。在一替代性實施例中，可代替軟體指令或與軟體指令組合而使用硬佈線電路系統。因此，本文中之描述不限於硬體電路系統與軟體之任何特定組合。
如本文所使用之術語「電腦可讀媒體」指代參與將指令提供至處理器1204以供執行之任何媒體。此媒體可呈許多形式，包括但不
限於非揮發性媒體、揮發性媒體及傳輸媒體。非揮發性媒體包括例如光碟或磁碟，諸如儲存器件1210。揮發性媒體包括動態記憶體，諸如主記憶體1206。傳輸媒體包括同軸纜線、銅線及光纖，包括包含匯流排1202之電線。傳輸媒體亦可採取聲波或光波之形式，諸如在射頻(RF)及紅外線(IR)資料通信期間產生之聲波或光波。電腦可讀媒體之常見形式包括例如軟磁碟、軟性磁碟、硬碟、磁帶、任何其他磁媒體、CD-ROM、DVD、任何其他光學媒體、打孔卡、紙帶、具有孔圖案之任何其他實體媒體、RAM、PROM及EPROM、FLASH-EPROM、任何其他記憶體晶片或卡匣、如下文所描述之載波，或可供電腦讀取之任何其他媒體。
各種形式之電腦可讀媒體可涉及將一或多個指令之一或多個序列攜載至處理器1204以供執行。舉例而言，可初始地將該等指令承載於遠端電腦之磁碟上。遠端電腦可將指令載入至其動態記憶體中，且使用數據機經由電話線來發送指令。在電腦系統1200本端之數據機可接收電話線上之資料，且使用紅外線傳輸器以將資料轉換為紅外線信號。耦接至匯流排1202之紅外線偵測器可接收紅外線信號中所攜載之資料且將資料置放於匯流排1202上。匯流排1202將資料攜載至主記憶體1206，處理器1204自該主記憶體擷取及執行指令。由主記憶體1206接收之指令可視情況在由處理器1204執行前或後儲存於儲存器件1210上。
電腦系統1200亦較佳地包括耦接至匯流排1202之通信介面1218。通信介面1218對連接至區域網路1222之網路鏈路1220提供雙向資料通信耦接。舉例而言，通信介面1218可為整合式服務數位網路(ISDN)卡或數據機以提供對對應類型之電話線之資料通信連接。作為另一實例，通信介面1218可為區域網路(LAN)卡以提供對相容LAN之資料通信連接。
亦可實施無線鏈路。在任何此實施中，通信介面1218發送且接收攜載表示各種類型之資訊之數位資料串流的電信號、電磁信號或光信號。
網路鏈路1220通常經由一或多個網路將資料通信提供至其他資料器件。舉例而言，網路鏈路1220可經由區域網路1222提供與主機電腦1224或與由網際網路服務提供者(ISP)1226操作之資料設備的連接。SP 1226繼而經由全球封包資料通信網路，現在通常稱作「網際網路」1228提供資料通信服務。區域網路1222及網際網路1228兩者均使用攜載數位資料串流之電信號、電磁信號或光學信號。經由各種網路之信號及在網路鏈路1220上且經由通信介面1218之信號為輸送資訊的例示性形式之載波，該等信號將數位資料攜載至電腦系統1200且自電腦系統1200攜載數位資料。
電腦系統1200可經由網路、網路鏈路1220及通信介面1218發送訊息及接收資料，包括程式碼，在網際網路實例中，伺服器1230可經由網際網路1228、ISP 1226、區域網路1222及通信介面1218傳輸用於應用程式之所請求程式碼。舉例而言，一種此經下載應用程式可提供本文中所描述之技術中之一或多者。所接收程式碼可在其經接收時由處理器1204執行，及/或儲存於儲存器件1210或其他非揮發性儲存器中以供稍後執行。以此方式，電腦系統1200可獲得呈載波形式之應用程式碼。
儘管可在本文中特定地參考在IC製造中微影裝置之使用，但應理解，本文中所描述之微影裝置可具有其他應用。可能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裝置之上下文中之本發
明之實施例，但本發明之實施例可用於其他裝置中。本發明之實施例可形成遮罩檢測裝置、度量衡裝置或量測或處理諸如晶圓(或其他基板)或遮罩(或其他圖案化器件)之物件的任何裝置的一部分。此等裝置可一般稱為微影工具。此類微影工具可使用真空條件或環境(非真空)條件。
儘管上文可已經特定地參考在光學微影之上下文中對本發明之實施例的使用，但應瞭解，在上下文允許之情況下，本發明不限於光學微影，且可用於其他應用(例如壓印微影)中。
儘管上文已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可以與所描述不同之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，對於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。
800:散射計度量衡工具
CU:控制單元
DB1:正一繞射階
DB2:負一繞射階
IB:照明輻射光束
IL:照明系統
IM:影像
IS:影像感測器
OB:物鏡
OE1:第一透鏡元件或透鏡群組
OE2:第二透鏡元件或透鏡群組
OT:目標
SM:載物台模組
TM:轉向鏡面
WA:基板
Claims (13)
- 一種光學成像系統，其包含：一載物台模組，其經組態以支撐一物件，使得該物件之一區域由一照明光束照明；一物鏡，其經組態以收集至少一個信號光束，該至少一個信號光束源自該物件之照明區域；一影像感測器，其經組態以捕捉藉由該物鏡收集之該至少一個信號光束形成之一影像；一運動補償性機構(motion compensatory mechanism)，其可操作以藉由引起以下中之一或多者的一補償性運動(compensatory motion)來補償在一影像獲取期間該載物台模組相對於該物鏡之相對運動：該物鏡或該物鏡內之至少一個光學元件；該影像感測器；及/或一光學元件，其包含於該光學成像系統之一偵測分支及/或照明分支內；一照明光束遞送系統，其可操作以將該照明光束可控制地遞送至該物件；以及一照明動態鏡面，其經組態以將該照明光束反射至該物件之該區域，使得該照明光束與一載物台運動實質上同步地(synchronously)移動，以便在影像獲取期間照明該物件之實質上相同區域。
- 如請求項1之光學成像系統，其中該運動補償性機構可操作以使得在 該影像獲取期間，將該影像維持在該影像感測器上之實質上相同位置處，而不管該載物台模組在該影像獲取期間之任何運動。
- 如請求項1或2之光學成像系統，其中該運動補償性機構包含：一動態安裝架，其用於該物鏡內之一或多個光學元件，該動態安裝架實現該補償性運動；以及一致動器，其用以致動該補償性運動。
- 如請求項1或2之光學成像系統，其中該運動補償性機構包含：一動態安裝架，其用於該影像感測器，該動態安裝架實現該補償性運動；以及一致動器，其用以致動該補償性運動。
- 如請求項1或2之光學成像系統，其中該運動補償性機構包含：一光學元件，其包含於一偵測分支及/或照明分支內，且用於其之動態安裝架，其實現該補償性運動；以及一致動器，其用以致動該補償性運動。
- 如請求項1或2之光學成像系統，其進一步包含一控制單元，該控制單元經組態以判定該運動補償性機構之該補償性運動。
- 如請求項6之光學成像系統，其中該控制單元經組態以至少基於用於控制該載物台模組之一控制信號來判定該補償性運動。
- 如請求項7之光學成像系統，其中該控制單元進一步經組態以在影像獲取期間判定關於該載物台模組之一經預測動態行為之該補償性運動。
- 一種用於使用一光學成像系統對一物件成像之方法，其包含：藉由一照明光束照明該物件之一區域；在該物件之至少一部分為非靜止(non-stationary)期間之一獲取時段(acquisition period)期間收集源自該物件之照明區域的至少一個信號；在一影像感測器上自該至少一個信號光束獲取一影像；在該獲取時段期間執行該光學成像系統之一光學元件之一補償性運動，以補償該物件相對於一物鏡模組之相對運動，該物鏡模組用於在該獲取時段期間收集該至少一個信號，使得在該獲取時段期間將該影像維持在該影像感測器上之實質上相同位置處；以及藉由一照明動態鏡面將該照明光束反射至該物件之該區域，使得該照明光束與一物件運動實質上同步地移動，以便在影像獲取期間照明該物件之實質上相同區域。
- 如請求項9之方法，其包含至少基於用於控制用以輸送(transport)該物件之一載物台模組的一控制信號來判定該補償性運動。
- 如請求項10之方法，其包含模型化該載物台模組之該動態行為；以及基於在影像獲取期間該載物台模組之該經預測動態行為來判定該補償性運動。
- 一種度量衡器件，其包含如請求項1至8中任一項之光學成像系統。
- 一種光學檢測器件，其包含如請求項1至8中任一項之光學成像系統。
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