量测系统和相控阵列照射源的制作方法

量测系统和相控阵列照射源
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求(1)于2019年9月27日提交的美国临时专利申请号62/907,024的优先权；(2)于2020年4月15日提交的美国临时专利申请号63/010,367；和(3)于2020年9月16日提交的美国临时专利申请号63/079,211；所有这些美国临时专利申请通过引用被整体并入本文中。
技术领域
3.本公开涉及具有集成光学器件的量测系统，例如，在用于检查光刻过程和晶片对准的量测系统中使用的具有集成相控阵列的照射系统。


背景技术：

4.光刻设备是将所需图案施加到衬底上(通常施加到衬底的目标部分上)的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(ic)的制造中。在这种情况下，图案形成装置(或者被称为掩模或掩模板)可以用于生成要在ic的单个层上形成的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一个或若干个裸片的部分)上。图案的转移通常经由成像到被设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。通常，单个衬底将包含连续图案化的相邻目标部分的网络。已知的光刻设备包括：所谓的步进器，其中通过一次将整个图案曝光到目标部分上来照射每个目标部分；以及所谓的扫描仪，其中通过在给定方向(“扫描”方向)上通过辐射束扫描图案同时同步地平行或反平行于该扫描方向扫描目标部分来照射每个目标部分。还可以通过将图案压印到衬底上来将图案从图案形成装置转移到衬底。
5.另一种光刻系统是干涉光刻系统，其中没有图案形成装置，而是将光束分成两束，并且通过使用反射系统来使该两光束在衬底的目标部分处干涉。干涉引起要在衬底的目标部分处形成的线。
6.在光刻操作期间，不同的处理步骤可能需要在衬底上循序地形成不同的层。因此，有必要相对于在衬底上形成的现有图案以高精度对衬底进行定位。通常，对准标记被放置在待对准的衬底上，并参考第二物体来定位。光刻设备可以使用检查设备(例如，对准设备)以用于检测对准标记的位置并且使用对准标记来对准衬底以确保来自掩模的精确曝光。两个不同层处的对准标记之间的未对准被测量为重叠误差。
7.为了监控光刻过程，测量图案化衬底的参数。参数可以包括例如在图案化衬底中或上形成的连续层之间的重叠误差和经显影的光敏抗蚀剂的临界线宽。该测量可以在产品衬底和/或专用量测目标上执行。存在用于测量在光刻过程中形成的微观结构的各种技术，包括使用扫描电子显微镜和各种专用工具。一种快速和非侵入形式的专用检查工具是散射仪，其中辐射束被引导到衬底表面上的目标上，并且散射或反射束的特性被测量。通过比较射束在其被衬底反射或散射之前和之后的特性，可以确定衬底的特性。例如，这可以通过将反射束与被存储在与已知衬底特性相关联的已知测量库中的数据进行比较来实现。光谱散射仪将宽带辐射束引导到衬底上并对被散射到特定窄角度范围内的辐射的光谱(作为波长
的函数的强度)进行测量。相比之下，角分辨散射仪可以使用单色辐射束并且测量作为角度的函数的被散射的辐射的强度。
8.这种光学散射仪可以用于测量参数，诸如经显影的光敏抗蚀剂的临界尺寸或在图案化衬底中或上形成的两层之间的重叠误差(ov)。可以通过对照射束在该射束已被衬底反射或散射之前和之后的特性进行比较来确定衬底的特性。
9.随着ic变得更小并且被更密集地封装，因此也增加了每个晶片必须被检查的特征的数目。期望提高量测系统的能力，以便跟上当前的大量制造速率并提高生产速度以超过当前可用的速度。因此，需要提供能够快速且准确地测量大量光刻特征的量测工具。量测解决方案可以包括例如增加同时测量的数目和/或增加测量的速度。


技术实现要素：

10.在一些实施例中，系统包括辐射源、第一相控阵列和第二相控阵列以及检测器。第一相控阵列和第二相控阵列包括光学元件、多个端口、波导和相位调制器。光学元件辐射辐射波。波导将辐射从多个端口中的一个端口引导到光学元件。相位调制器调整辐射波的相位。第一相控阵列和第二相控阵列中的一者或两者基于被耦合到辐射源的端口来形成被引导朝向目标结构的第一辐射束和/或第二辐射束。检测器接收由目标结构散射的辐射并且基于接收到的辐射来生成测量信号。
11.在一些实施例中，系统包括辐射源、相控阵列、检测器以及控制器。相控阵列生成辐射束并且将该射束引导朝向衬底上的目标结构。检测器接收由目标结构散射的辐射并且基于接收到的辐射来生成测量信号。控制器控制每个相应光学元件的相位偏移以控制射束的方向。相控阵列包括光学元件、波导和相位调制器。光学元件辐射辐射波。波导将辐射从辐射源引导到光学元件。相位调制器调整辐射波的相位，使得辐射波累积以形成射束。
12.在一些实施例中，系统包括相控阵列。相控阵列包括光学元件、波导、相位调制器以及一个或多个金属元件。光学元件辐射或检测辐射波。波导将辐射从辐射源引导到光学元件或从光学元件引导到检测器。相位调制器调整辐射波的相位。该一个或多个金属元件被插入在波导之间，并且被配置为减少光学元件之间的耦合。
13.下面参考附图详细描述本发明的其它特征和优势、以及本发明的各种实施例的结构和操作。注意，本发明不限于本文中所描述的特定实施例。本文中所呈现的这些实施例仅用于说明的目的。基于本文中所包含的教导，其它实施例对于相关领域的技术人员而言将是明显的。
附图说明
14.被并入本文中并构成说明书的部分的附图图示了本发明，并且与描述一起进一步用于解释本发明的原理并使相关领域的技术人员能够制造并使用本发明。。
15.图1a示出了根据一些实施例的反射式光刻设备的示意图。
16.图1b示出了根据一些实施例的透射式光刻设备的示意图。
17.图2示出了根据一些实施例的反射式光刻设备的更详细的示意图。
18.图3示出了根据一些实施例的光刻单元的示意图。
19.图4a和图4b示出了根据一些实施例的检查设备的示意图。
20.图5示出了根据一些实施例的检查设备的示意图。
21.图6和图7示出了根据一些实施例的照射系统的示意图。
22.图8示出了根据一些实施例的照射系统的透视图。
23.图9至图11示出了根据一些实施例的量测系统的示意图。
24.图12示出了根据一些实施例的辐射束的强度轮廓的曲线图。
25.图13示出了根据一些实施例的辐射束的示例性波前。
26.图14和图15示出了根据一些实施例的量测系统的照射分支的示意图。
27.图16a和图16b示出了根据一些实施例的用于补偿量测系统中的串扰影响的示例照射技术。
28.图17示出了根据一些实施例的作为对准标记上的射束位置的函数的积分辐照度的曲线图。
29.图18示出了根据一些实施例的照射系统。
30.图19示出了根据一些实施例的检查系统的示意图。
31.图20示出了根据一些实施例的检查系统的示意图。
32.图21示出了根据一些实施例的检查系统的示意图。
33.图22示出了根据一些实施例的照射系统的示意图。
34.图23示出了根据一些实施例的检查系统的照射系统的示意图。
35.图24示出了根据一些实施例的检查系统的照射系统的示意图。
36.图25示出了根据一些实施例的检查系统的相控阵列系统的示意图。
37.本发明的特征和优点将从以下结合附图阐述的详细描述中变得更加明显，在附图中相同的附图标记始终标识相应的元件。在附图中，相同的附图标记通常表示相同、功能类似和/或结构类似的元件。另外，通常，附图标记的最左边的数字标识了附图标记首次出现的附图。除非另有说明，在整个公开中提供的附图不应被解释为按比例绘制的附图。
具体实施方式
38.本说明书公开了包含本发明的特征的一个或多个实施例。所公开的(多个)实施例仅示例了本发明。本发明的范围不限于所公开的(多个)实施例。本发明由所附权利要求限定。
39.所描述的(多个)实施例以及说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的引用指示所描述的(多个)实施例可以包括特定特征、结构或特性，但是每个实施例可以不必包括该特定特征、结构或特性。此外，这些短语未必是指同一实施例。另外，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，应理解，无论是否明确描述，结合其它实施例来影响该特征、结构或特性是在本领域技术人员的知识范围内。
40.为了便于描述，可以在本文中使用诸如“下方”、“下”、“下面”、“上方”、“上”、“上面”等空间相关术语来描述图中所示的一个元件或特征与另一(多个)元素或(多个)特征的关系。除了图中所描绘的方向之外，空间相对术语旨在涵盖设备在使用或操作中的不同方向。该设备可以以其他方式来取向(旋转90度或处于其他取向)，并且本文中所使用的空间相对描述符同样可以被相应地解释。
41.如本文中所使用的术语“约”指示可以基于特定技术而变化的给定量的值。基于特
定技术，术语“约”可以表示在例如值的10-30％(例如值的
±
10％、
±
20％或
±
30％)内变化的给定量的值。
42.本公开的实施例可以被实现在硬件、固件、软件或它们的任何组合中。本公开的实施例还可以被实现为被存储在机器可读介质上的指令，该指令可以由一个或多个处理器读取和执行。机器可读介质可以包括用于以机器(例如，计算设备)可读的形式存储或传输信息的任何机制。例如，机器可读介质可以包括只读存储器(rom)；随机存取存储器(ram)；磁盘存储介质；光存储介质；闪存设备；电、光、声或其他形式的传播信号(例如，载波，红外信号，数字信号等)等。此外，固件、软件、例程和/或指令在本文中可以被描述为执行某些动作。然而，应了解，这种描述仅为方便起见，并且这种动作实际上由执行固件、软件、例程、指令等的计算设备、处理器、控制器或其它设备产生。
43.然而，在更详细地描述这些实施例之前，提供其中可以实现本公开的实施例的示例环境是有益的。
44.示例光刻系统
45.图1a和图1b分别示出了光刻设备100和光刻设备100’的示意图，其中可以实现本公开的实施例。光刻设备100和光刻设备100’各自包括以下：照射系统(照射器)il，被配置为调节辐射束b(例如，深紫外线或极紫外线辐射)；支撑结构(例如，掩模台)mt，被配置为支撑图案形成装置(例如，掩模、掩模板或动态图案形成装置)ma，并且被连接到第一定位器pm，该第一定位器pm被配置为精确地定位图案形成装置ma；以及衬底台(例如，晶片台)wt，被配置为保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)w并且被连接到第二定位器pw，该第二定位器pw被配置为精确地定位衬底w。光刻设备100和100’还具有投影系统ps，投影系统ps被配置为将由图案形成装置ma赋予辐射束b的图案投影到衬底w的目标部分(例如，包括一个或多个裸片)c上。在光刻设备100中，图案形成装置ma和投影系统ps是反射式的。在光刻设备100’中，图案形成装置ma和投影系统ps是透射式的。
46.照射系统il可以包括各种类型的光学组件，诸如折射式、反射式、反折射式、磁性、电磁式、静电式或其它类型的光学组件、或它们的任意组合，用于引导、成形或控制辐射束b。
47.支撑结构mt以某种方式保持图案形成装置ma，该方式取决于图案形成装置ma相对于参考框架的取向、光刻设备100和100’中至少一个的设计、以及其它条件，诸如图案形成装置ma是否被保持在真空环境中。支撑结构mt可以使用机械、真空、静电或其它夹持技术来保持图案形成装置ma。支撑结构mt可以是例如框架或工作台，其可以根据需要是固定的或可移动的。通过使用传感器，支撑结构mt可以确保图案形成装置ma处于例如相对于投影系统ps的期望位置。
48.术语“图案形成装置”ma应被广义地解释为是指可以用于将图案赋予在辐射束b的横截面上以便在衬底w的目标部分c中创建图案的任何装置。被赋予辐射束b的图案可以对应于在目标部分c中被创建以形成集成电路的器件中的特定功能层。
49.术语“检查设备”、“量测设备”等在本文中可以被用来是指(例如)用于测量结构的性质(例如，重叠误差，临界尺寸参数)或用于光刻设备中以检查晶片的对准的装置或系统(例如，对准设备)。
50.图案形成装置ma可以是透射式的(如在图1b的光刻设备100’中)或反射式的(如在
图1a的光刻设备100中)。图案形成装置ma的示例包括掩模板、掩模、可编程反射镜阵列或可编程lcd面板。掩模在光刻中是公知的，并且包括诸如二元、交替相移或衰减相移的掩模类型、以及各种混合掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵排列，小反射镜中的每个小反射镜可以被单独倾斜，以便在不同方向上反射入射辐射束。倾斜的反射镜在辐射束b中赋予图案，该辐射束b被小反射镜的矩阵反射。
51.术语“投影系统”ps可以包括任何类型的投影系统，包括折射式，反射式，反折射式，磁性，电磁式和静电式的光学系统、或它们的任何组合，适合于所使用的曝光辐射，或适合于其它因素，诸如在衬底w上使用浸没液体或使用真空。真空环境可以用于euv或电子束辐射，因为其它气体可能吸收过多的辐射或电子。因此可以借助于真空壁和真空泵来向整个射束路径提供真空环境。
52.光刻设备100和/或光刻设备100’可以是具有两个(双台)或更多衬底台wt(和/或两个或更多掩模台)的类型。在这种“多级”机器中，可以并行地使用附加的衬底台wt，或者可以在一个或多个台上执行准备步骤，同时使用一个或多个其它衬底台wt以用于曝光。在一些情况下，附加台可以不是衬底台wt。
53.光刻设备还可以是其中衬底的至少一部分可以被具有相对高折射率的液体(例如水)覆盖以填充投影系统与衬底之间的空间的类型。还可以将浸没液体施加到光刻设备中的其它空间，例如掩模与投影系统之间的空间。浸没技术在本领域中是公知的，用于增加投影系统的数值孔径。本文中所使用的术语“浸没”并不意味着诸如衬底的结构必须被浸没在液体中，而是仅仅意味着在曝光期间液体位于投影系统和衬底之间。
54.参考图1a和图1b，照射器il接收来自辐射源so的辐射束。例如，当源so是准分子激光器时，源so和光刻设备100、100’可以是分开的物理实体。在这种情况下，源so不被认为形成光刻设备100或100’的部分，并且辐射束b借助于包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统bd(在图1b中)从源so传递到照射器il。在其它情况下，例如，当源so是汞灯时，源so可以是光刻设备100、100’的整体部分。如果需要，源so和照射器il与束传递系统bd一起可以被称为辐射系统。
55.照射器il可以包括用于调整辐射束的角强度分布的调整器ad(在图1b中)。通常，至少可以调整照射器的光瞳平面中的强度分布的外部和/或内部径向范围(通常分别被称为“σ-外部”和“σ-内部”)。此外，照射器il可以包括各种其它组件(在图1b中)，诸如积分器in和聚光器co。照射器il可以用于调节辐射束b，以在辐射束b的横截面中具有期望的均匀性和强度分布。
56.参照图1a，辐射束b入射到被保持在支撑结构(例如，掩模台)mt上的图案形成装置(例如，掩模)ma上，并且由图案形成装置ma进行图案化。在光刻设备100中，辐射束b从图案形成装置(例如掩模)ma被反射。在从图案形成装置(例如掩模)ma被反射之后，辐射束b通过投影系统ps，投影系统ps将辐射束b聚焦到衬底w的目标部分c上。借助于第二定位器pw和位置传感器if2(例如，干涉测量装置，线性编码器或电容传感器)，衬底台wt可以被精确地移动(例如，以便在辐射束b的路径中定位不同的目标部分c)。类似地，第一定位器pm和另一位置传感器if1可以用于相对于辐射束b的路径精确地定位图案形成装置(例如掩模)ma。可以使用掩模对准标记m1、m2和衬底对准标记p1、p2来对准图案形成装置(例如，掩模)ma和衬底w。
57.参照图1b，辐射束b入射到被保持在支撑结构(例如，掩模台mt)上的图案形成装置(例如，掩模ma)上，并且由图案形成装置进行图案化。在穿过掩模ma之后，辐射束b通过投影系统ps，投影系统ps将射束聚焦到衬底w的目标部分c上。投影系统具有与照射系统光瞳ipu共轭的光瞳ppu。辐射的部分从照射系统光瞳ipu处的强度分布发出并穿过掩模图案而不受在掩模图案处的衍射影响，并且在照射系统光瞳ipu处产生强度分布的图像。
58.投影系统ps将掩模图案mp的图像mp’投影到被涂覆在衬底w上的光致抗蚀剂层上，其中图像mp’由通过来自强度分布的辐射从标记图案mp产生的衍射束形成。例如，掩模图案mp可以包括线和间隔的阵列。辐射在阵列处的衍射不同于零级衍射，生成在垂直于线的方向上具有方向变化的转向衍射束。未衍射束(即所谓的零阶衍射束)在传播方向上没有任何变化地穿过图案。零阶衍射束穿过投影系统ps中在投影系统ps的光瞳共轭ppu上游的上透镜或上透镜组，以到达光瞳共轭ppu。光瞳共轭ppu的平面中并与零阶衍射束相关联的强度分布的部分是照射系统il的照射系统光瞳ipu中的强度分布的图像。孔径装置pd例如被设置在或基本上被设置在包括投影系统ps的光瞳共轭ppu的平面处。
59.投影系统ps被设置为通过透镜或透镜组l不仅捕获零阶衍射束，还捕获一阶或一阶和更高阶衍射束(未示出)。在一些实施例中，用于对在垂直于线的方向上延伸的线图案进行成像的偶极照射可以用于利用偶极照射的分辨率增强效应。例如，一阶衍射束在晶片w的水平处与对应的零阶衍射束干涉，以在最高可能的分辨率和工艺窗口(即，与可容忍的曝光剂量偏差相结合的可用焦深)处创建线图案mp的图像。在一些实施例中，可以通过在照射系统光瞳ipu的相对象限中提供辐射极(未示出)来减小像散像差。此外，在一些实施例中，可以通过阻挡与相对象限中的辐射极相关联的投影系统的光瞳共轭ppu中的零阶束来减小像散像差。这在于2009年3月31日公布的us7,511,799 b2中更详细地描述，其通过引用被整体并入本文中。
60.借助于第二定位器pw和位置传感器if(例如，干涉测量装置，线性编码器或电容传感器)，衬底台wt可以被精确地移动(例如，以便在辐射束b的路径中定位不同的目标部分c)。类似地，第一定位器pm和另一位置传感器(图1b中未示出)可以用于相对于辐射束b的路径精确地定位掩模ma(例如，在从掩模库机械取回之后或在扫描期间)。
61.通常，掩模台mt的移动可以借助于长行程模块(粗略定位)和短行程模块(精细定位)来实现，长行程模块和短行程模块形成第一定位器pm的部分。类似地，可以使用长行程模块和短行程模块来实现衬底台wt的移动，长行程模块和短行程模块形成第二定位器pw的部分。在步进机(与扫描仪相对)的情况下，掩模台mt可以仅被连接到短行程致动器或者可以是固定的。可以使用掩模对准标记m1、m2和衬底对准标记p1、p2来对准掩模ma和衬底w。尽管衬底对准标记(如图所示)占据了专用的目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间中(称为划道对准标记)。类似地，在掩模ma上提供多于一个裸片的情况下，掩模对准标记可以位于裸片之间。
62.掩模台mt和图案形成装置ma可以在真空室v中，其中真空中机器人ivr可以用于将图案形成装置(例如掩模)移入和移出真空室。备选地，当掩模台mt和图案形成装置ma在真空室的外部时，真空外机器人可以被使用以用于各种运输操作，类似于真空中机器人ivr。真空中和真空外机器人都需要被校准，以用于将任何有效载荷(例如，掩模)平滑地传送到传送站的固定运动支座。
63.光刻设备100和100’可以用于以下模式中的至少一种：
64.1.在步进模式中，支撑结构(例如，掩模台)mt和衬底台wt被保持基本静止，同时被赋予辐射束b的整个图案被一次投影到目标部分c上(即，单次静态曝光)。然后衬底台wt在x和/或y方向上进行移位，使得不同的目标部分c可以被暴露。
65.2.在扫描模式中，支撑结构(例如，掩模台)mt和衬底台wt被同步扫描，同时被赋予辐射束b的图案被投影到目标部分c上(即，单次动态曝光)。衬底台wt相对于支撑结构(例如，掩模台)mt的速度和方向可以由投影系统ps的(去)放大率和图像反转特性来确定。
66.3.在另一模式中，支撑结构(例如，掩模台)mt被保持基本静止以保持可编程图案形成装置，并且在被赋予辐射束b的图案被投影到目标部分c上的同时移动或扫描衬底台wt。可以采用脉冲辐射源so，并且在衬底台wt的每次移动之后或在扫描期间的连续辐射脉冲之间根据需要更新可编程图案形成装置。这种操作模式可以很容易地应用于利用可编程图案形成装置(例如可编程反射镜阵列)的无掩模光刻。
67.也可以采用对所描述的使用模式或完全不同的使用模式的组合和/或变化。
68.在另一实施例中，光刻设备100包括极紫外(euv)源，极紫外(euv)源被配置为生成用于euv光刻的euv辐射束。通常，euv源被配置在辐射系统中，并且对应的照射系统被配置为调节euv源的euv辐射束。
69.图2更详细地示出了光刻设备100，包括源收集器设备so、照射系统il和投影系统ps。源收集器设备50被构造和布置为使得可以在源收集器设备50的围合结构220中维持真空环境。可以通过放电产生的等离子体源形成euv辐射发射等离子体210。euv辐射可以由气体或蒸气(例如xe气体，li蒸气或sn蒸气，其中产生非常热的等离子体210以发射在电磁波谱的euv范围内的辐射)产生。例如，通过引起至少部分电离的等离子体的放电产生非常热的等离子体210。为了有效地生成辐射，可能需要例如10pa的xe、li、sn蒸气或任何其它合适的气体或蒸气的分压。在一些实施例中，提供被激发的锡(sn)的等离子体以产生euv辐射。
70.由热等离子体210发射的辐射从源室211经由可选的气体障碍或污染物陷阱230(在一些情况下也称为污染物障碍或箔陷阱)进入收集器室212，该气体障碍或污染物陷阱230位于源室211中的开口中或后面。污染物陷阱230可以包括通道结构。污染物收集器230还可以包括气体障碍或气体障碍与通道结构的组合。本文中所进一步指出的污染物陷阱或污染物障碍230至少包括通道结构。
71.收集器室212可以包括辐射收集器co，辐射收集器co可以是所谓的掠入射收集器。辐射收集器co具有上游辐射收集器侧251和下游辐射收集器侧252。穿过收集器co的辐射可以从光栅光谱滤波器240被反射离开，以被聚焦在虚拟源点if。虚拟源点if通常被称为中间焦点，并且源收集器设备被布置为使得中间焦点if位于围合结构220中的开口219处或附近。虚拟源点if是辐射发射等离子体210的图像。光栅光谱过滤器240被特别用于抑制红外(ir)辐射。
72.随后，辐射穿过照射系统il，照射系统il可以包括琢面场反射镜装置222和琢面光瞳反射镜装置224，琢面场反射镜装置222和琢面光瞳反射镜装置224被布置为在图案形成装置ma处提供辐射束221的期望角分布，以及在图案形成装置ma处提供辐射强度的期望均匀性。当辐射束221在由支撑结构mt保持的图案形成装置ma处反射时，形成被图案化的束226，并且被图案化的束226由投影系统ps经由反射元件228、229成像到由晶片台或衬底台
wt保持的衬底w上。
73.在照射光学单元il和投影系统ps中通常可以存在比所示出的更多的元件。根据光刻设备的类型，光栅光谱滤波器240可以可选地存在。此外，可以存在比图2所示的反射镜更多的反射镜，例如与图2所示的相比，在投影系统ps中可以存在1至6个附加反射元件。
74.如图2所示，收集器光学器件co被描绘为具有掠入射反射器253、254和255的嵌套收集器，只是作为收集器(或收集器反射镜)的示例。掠入射反射器253、254和255围绕光轴o被轴对称地设置，并且这种类型的收集器光学器件co优选地与通常称为dpp源的放电产生等离子体源结合使用。
75.示例性光刻单元
76.图3示出了根据一些实施例的光刻单元300，有时也称为光刻单元(lithocell)或簇。光刻设备100或100’可以形成光刻单元300的部分。光刻单元300还可以包括用于在衬底上执行曝光前和曝光后工艺的一个或多个设备。常规地，这些包括用于沉积抗蚀剂层的旋涂机sc、用于显影经曝光的抗蚀剂的显影剂de、冷却板ch以及烘烤板bk。衬底处理器或机械手ro从输入/输出端口i/o1、i/o2拾取衬底，在不同的处理设备之间移动它们，并且将它们传送到光刻设备100或100’的装载舱lb。这些通常统称为轨道的装置处于轨道控制单元tcu的控制下，该轨道控制单元tcu本身由监督控制系统scs控制，该监督控制系统scs还经由光刻控制单元lacu控制光刻设备。因此，可以操作不同的设备以使生产量和处理效率最大化。
77.示例性检查装置
78.为了控制光刻过程以将器件特征精确地放置在衬底上，通常在衬底上提供对准标记，并且光刻设备包括一个或多个对准设备和/或系统，通过该一个或多个对准设备和/或系统必须精确地测量衬底上的标记的位置。这些对准装置是有效的位置测量设备。从不同的时间和不同的制造商已知不同类型的标记和不同类型的对准设备和/或系统。在当前光刻设备中广泛使用的一种类型的系统基于美国专利no.6,961,116(denboef等人)中所描述的自参考干涉仪。通常单独测量标记以获得x-和y-位置。然而，可以使用美国公开no.2009/195768a(bijnen等人)中所描述的技术来执行被组合的x-和y-测量。这两个公开的全部内容通过引用被整体并入本文中。
79.图4a示出了根据一些实施例的检查设备400的示意性截面视图。在一些实施例中，检查设备400可以被实现为光刻设备100或100’的部分。检查设备400可以被配置为相对于图案形成装置(例如，图案形成装置ma)对准衬底(例如，衬底w)。检查设备400还可以被配置为检测对准标记在衬底上的位置，并且使用检测到的对准标记的位置相对于光刻设备100或100’的图案形成装置或其它组件对准衬底。衬底的这种对准可以确保衬底上的一个或多个图案的精确曝光。
80.在一些实施例中，检查设备400可以包括照射系统412、分束器414、干涉仪426、检测器428、束分析器430和重叠计算处理器432。照射系统412可以被配置为提供具有一个或多个通带的电磁窄带辐射束413。在一个示例中，一个或多个通带可以在约500nm至约900nm之间的波长的光谱内。在另一示例中，一个或多个通带可以是在约500nm到约900nm之间的波长的光谱内的离散窄通带。照射系统412还可以被配置为提供在长时间段内(例如，在照射系统412的寿命期间)具有基本上恒定的中心波长(cwl)值的一个或多个通带。如上所述，在当前对准系统中，照射系统412的这种配置可以帮助防止实际cwl值从期望cwl值的偏移。
因此，与当前的对准设备相比，使用恒定的cwl值可以提高对准系统(例如，检查设备400)的长期稳定性和精度。
81.在一些实施例中，分束器414可以被配置为接收辐射束413并且将辐射束413分成至少两个辐射子束。例如，辐射束413可以被分成辐射子束415和417，如图4a所示。分束器414还可以被配置为将辐射子束415引导到被放置在工作台422上的衬底420上。在一个示例中，工作台422可以沿方向424移动。辐射子束415可以被配置为照射位于衬底420上的对准标记或目标418。对准标记或目标418可以被涂覆有辐射敏感膜。在一些实施例中，对准标记或目标418可以具有180度(即，180
°
)的对称性。即，当对准标记或目标418围绕垂直于对准标记或目标418的平面的对称轴线被旋转180
°
时，经旋转的对准标记或目标418可以与未被旋转的对准标记或目标418基本相同。衬底420上的目标418可以是(a)包括由固体抗蚀剂线形成的条的抗蚀剂层光栅，或(b)产品层光栅，或(c)包括重叠或交错在产品层光栅上的抗蚀剂光栅的重叠目标结构中的复合光栅堆叠。备选地，条可以被蚀刻到衬底中。该图案对光刻投影设备(特别是投影系统pl)中的色差敏感，并且照射对称性和这种像差的存在自身将表现为被印刷的光栅的变化。在器件制造中用于测量线宽、间距和临界尺寸的一种在线方法利用被称为“散射测量”的技术。散射测量的方法在raymond等人的“multiparameter grating metrology using optical scatterometry”j.vac.sci.tech.b,vol.15,no.2,pp.361-368(1997)和niu等人的“specular spectroscopic scatterometry in duv lithography”spie,vol.3677(1999)中进行描述，这两篇文献通过引用被整体并入本文中。在散射测量中，光被目标中的周期性结构反射，并且检测在给定角度下得到的反射光谱。产生反射光谱的结构例如使用严格耦合波分析(rcwa)或通过与由仿真导出的图案库的比较来重构。因此，印刷光栅的散射测量数据用于重构光栅。光栅的参数(诸如线宽和形状)可以从印刷步骤和/或其它散射测量过程的知识输入到由处理单元pu执行的重构过程。
82.在一些实施例中，根据实施例，分束器414还可以被配置为接收衍射辐射束419并且将衍射辐射束419分成至少两个辐射子束。衍射辐射束419可以被分成衍射辐射子束429和439，如图4a所示。
83.应注意，尽管分束器414被示为将辐射子束415引导朝向对准标记或目标418并且将被衍射的辐射子束429引导朝向干涉仪426，但是本公开不限于此。对于相关领域的技术人员而言明显的是，可以使用其它光学布置来获得照射衬底420上的对准标记或目标418和检测对准标记或目标418的图像的类似结果。
84.如图4a所示，干涉仪426可以被配置为通过分束器414接收辐射子束417和被衍射的辐射子束429。在示例实施例中，被衍射的辐射子束429可以是可以从对准标记或目标418被反射的辐射子束415的至少一部分。在该实施例的示例中，干涉仪426包括任何适当的光学元件组，例如，棱镜的组合，其可以被配置为基于接收到的被衍射的辐射子束429来形成对准标记或目标418的两个图像。应理解，不需要形成高质量的图像，而是应当分辨对准标记418的特征。干涉仪426还可以被配置为将两个图像中的一个图像相对于两个图像中的另一图像旋转180
°
，并且干涉地重新组合经旋转的和未经旋转的图像。
85.在一些实施例中，检测器428可以被配置为经由干涉仪信号427接收经重新组合的图像，并且当检查设备400的对准轴421通过对准标记或目标418的对称中心(未示出)时检测作为经重新组合的图像的结果的干涉。根据示例实施例，这种干涉可能是由于对准标记
或目标418是180
°
对称的，并且经重新组合的图像相长或相消地干涉。基于检测到的干涉，检测器428还可以被配置为确定对准标记或目标418的对称中心的位置，并且因此检测衬底420的位置。根据一个示例，对准轴421可以与垂直于衬底420并通过图像旋转干涉仪426的中心的光束对准。检测器428还可以被配置为通过实现传感器特性并与晶片标记工艺变化相互作用来估计对准标记或目标418的位置。
86.在另一实施例中，检测器428通过执行以下测量中的一个或多个来确定对准标记或目标418的对称中心的位置：
87.1.测量针对各种波长的位置变化(颜色之间的位置偏移)；
88.2.测量针对各种阶的位置变化(衍射阶之间的位置偏移)；以及
89.3.测量针对各种偏振的位置变化(偏振之间的位置偏移)。
90.该数据例如可以利用任何类型的对准传感器获得，例如美国专利no.6,961,116中描述的smash(smart对准传感器混合)传感器，其采用具有单个检测器和四个不同波长的自参考干涉仪，并且以软件或athena(使用高阶对准增强的先进技术)提取对准信号，如美国专利no.6,297,876中描述的，其将七个衍射阶中的每个引导到专用检测器，这两个专利的全部内容通过引用并入本文中。
91.在一些实施例中，束分析器430可以被配置为接收和确定被衍射的辐射子束439的光学状态。光学状态可以是对光束波长、偏振或束轮廓的测量。束分析器430还可以被配置为确定平台422的位置并且将平台422的位置与对准标记或目标418的对称中心的位置相关联。这样，对准标记或目标418的位置以及因此衬底420的位置可以参考工作台422来精确地知道。备选地，束分析器430可以被配置为确定检查设备400或任何其它参考元件的位置，使得对准标记或目标418的对称中心可以参考检查设备400或任何其它参考元件而获知。束分析器430可以是具有某种形式的波长带选择性的点或成像偏振计。在一些实施例中，束分析器430可以被直接集成到检查设备400中，或者根据其它实施例，经由以下若干类型的光纤来连接：保偏单模、多模或成像。
92.在一些实施例中，束分析器430还可以被配置为确定衬底420上的两个图案之间的重叠数据。这些图案之一可以是参考层上的参考图案。另一图案可以是曝光层上的曝光图案。参考层可以是已经存在于衬底420上的蚀刻层。参考层可以由光刻设备100和/或100’在衬底上被曝光的参考图案生成。曝光层可以是邻近于参考层而暴露的抗蚀剂层。曝光层可以由光刻设备100或100’在衬底420上被曝光的曝光图案生成。衬底420上的曝光图案可以对应于衬底420通过工作台422的移动。在一些实施例中，经测量的重叠数据还可以指示参考图案与曝光图案之间的偏移。经测量的重叠数据可以用作校准数据以校准由光刻设备100或100’曝光的曝光图案，使得在校准之后，曝光层与参考层之间的偏移可以被最小化。
93.在一些实施例中，束分析器430还可以被配置为确定衬底420的产品堆叠轮廓的模型，并且可以被配置为在单次测量中测量目标418的重叠、临界尺寸和焦点。产品堆叠轮廓包含关于堆叠产品(诸如对准标记、目标418或衬底420)的信息，并且可以包括作为照射变化的函数的标记工艺变化引起的光学特征量测。产品堆叠轮廓还可以包括产品光栅轮廓、标记堆叠轮廓和标记不对称信息。束分析器430的一个示例可以在由荷兰veldhoven asml制造的称为yieldstar
tm
的量测设备中找到，如美国专利no.8,706,442中所述，该专利通过引用被整体并入本文中。束分析器430还可以被配置为处理与该层中的曝光图案的特定属
性相关的信息。例如，束分析器430可以处理该层中所描绘图像的重叠参数(关于该层相对于衬底上的先前层的定位精度的指示或关于第一层相对于衬底上的标记的定位精度的指示)、聚焦参数和/或临界尺寸参数(例如，线宽及其变化)。其它参数是与曝光图案的描绘图像的质量有关的图像参数。
94.在一些实施例中，检测器阵列(未示出)可以被连接到束分析器430，并且允许如下所述的精确堆叠轮廓检测的可能性。例如，检测器428可以是检测器阵列。对于探测器阵列，多个选项是可能的：多模式光纤束，每个通道的离散针检测器，或ccd或cmos(线性)阵列。多模式光纤束的使用使得任何耗散元件能够出于稳定性原因而被远程定位。离散pin检测器提供大的动态范围，但每个检测器需要单独的前置放大器。因此，元件的数目是有限的。ccd线性阵列提供了可以被高速读出的许多元件，并且如果使用相位步进检测，则ccd线性阵列是尤其感兴趣的。
95.在一些实施例中，第二束分析器430’可以被配置为接收和确定被衍射的辐射子束429的光学状态，如图4b所示。光学状态可以是对光束波长、偏振或束轮廓的测量。第二束分析器430’可以与束分析器430相同。备选地，第二束分析器430’可以被配置以至少执行束分析器430的所有功能，诸如确定工作台422的位置并且将工作台422的位置与对准标记或目标418的对称中心的位置相关联。如此，对准标记或目标418的位置以及因此衬底420的位置可以参考工作台422来精确地知道。第二束分析器430’还可以被配置为确定检查设备400或任何其它参考元件的位置，使得可以参考检查设备400或任何其它参考元件来获知对准标记或目标418的对称中心。第二束分析器430’还可以被配置为确定两个图案与衬底420的产品堆叠轮廓的模型之间的重叠数据。第二束分析器430’还可以被配置为在单次测量中测量目标418的重叠、临界尺寸和焦点。
96.在一些实施例中，第二束分析器430’可以被直接集成到检查设备400中，或者根据其它实施例，它可以经由以下若干类型的光纤来连接：保偏单模、多模或成像。备选地，第二束分析器430’和束分析器430可以被组合以形成单个分析器(未示出)，该单个分析器被配置为接收和确定经衍射的辐射子束429和439的光学状态。
97.在一些实施例中，处理器432从检测器428和束分析器430接收信息。例如，处理器432可以是重叠计算处理器。该信息可以包括由束分析器430构造的产品堆叠轮廓的模型。备选地，处理器432可以使用接收到的关于产品标记的信息来构造产品标记轮廓的模型。在任一情况下，处理器432使用或结合产品标记轮廓的模型来构造堆叠产品和重叠标记轮廓的模型。然后，使用堆叠模型，以确定重叠偏移，并且使对重叠偏移测量的频谱影响最小化。处理器432可以基于从检测器428和束分析器430接收到的信息来创建基本校正算法，该信息包括但不限于照射束的光学状态、对准信号、相关联的位置估计以及光瞳、图像和附加平面中的光学状态。光瞳平面是以下平面：其中辐射的径向位置限定了入射角，而角位置限定了辐射的方位角。处理器432可以利用基本校正算法来参考晶片标记和/或对准标记418表征检查设备400。
98.在一些实施例中，处理器432还可以被配置为：基于从检测器428和束分析器430接收到的信息，确定相对于针对每个标记的传感器估计的印刷图案位置偏移误差。该信息包括但不限于产品堆叠轮廓、对重叠的测量结果、临界尺寸以及衬底420上的每个对准标记或目标418的焦点。处理器432可以利用聚类算法来将标记分组成相似的恒定偏移误差的集
合，并且基于该信息来创建对准误差偏移校正表。聚类算法可以基于与每个偏移误差的集合相关联的重叠测量结果、位置估计和额外的光学堆叠工艺信息。重叠针对多个不同标记(例如，在经编程的重叠偏移周围具有正偏置和负偏置的重叠目标)来计算。测量最小重叠的目标被作为参考(因为它是以最佳精度测量的)。根据该经测量的小重叠以及其对应目标的已知的经编程的重叠，可以推导出重叠误差。表1示出了如何执行。在所示示例中最小的经测量的重叠是-1nm。然而，这与具有～30nm的经编程的重叠的目标有关。因此，该过程必须引入29nm的重叠误差。
[0099][0100]
可以取最小值作为参考点，并且相对于此，偏移可以在经测量的重叠和由于经编程的重叠而预期的重叠之间进行计算。该偏移确定针对每个标记或具有类似偏移的标记的集合的重叠误差。因此，在表1的示例中，最小的经测量的重叠是-1nm，在具有30nm的经编程的重叠的目标位置处。将在其它目标处的预期重叠和经测量的重叠之间的差与该参考进行比较。诸如表1的表格也可以从不同照射设置下的标记和目标418获得，可以确定和选择导致最小重叠误差的照射设置及其对应的校准因子。在此之后，处理器432可以将标记分组成类似重叠误差的集合。基于不同的过程控制，例如，针对不同过程的不同误差容限，可以调整用于分组标记的标准。
[0101]
在一些实施例中，处理器432可以确认该组的所有或大多数成员具有类似的偏移误差，并且基于其附加的光学堆叠量测，将来自聚类算法的单独的偏移校正应用于每个标记。处理器432可以确定针对每个标记的校正，并且将校正反馈回到光刻设备100或100’，以用于例如通过将校正馈送到检查设备400中来校正重叠的误差。
[0102]
使用相控阵列的示例性检查设备
[0103]
迄今为止，讨论集中在使用光学硬件(例如，分束器414，干涉仪426)来收集由目标结构散射的光并将其引导朝向检测器的检查设备上。通常还需要光学硬件以用于校正像差或以其它方式调整已由目标结构散射的辐射。在一些示例中，光引导光学硬件的尺寸要求可能意味着大的传感器占地面积，例如大约20mm
×
20mm或更大的量级。在这些示例中，由于大的传感器占地面积，检查设备可以仅包括用于检查晶片的一个或几个感测组件，这可能影响在给定时间范围内检查大量晶片的能力。例如，可以通过减少每次测量的时间(例如，通过收集更多的光子)和/或增加独立的感测组件的数目(例如，通过减少占地面积)来增加晶片检查的速度。本公开的实施例提供用于更快速且有效地执行对衬底上的结构的检查的
结构和功能。
[0104]
图5示出了根据一些实施例的检查设备550的示意图。在一些实施例中，检查设备550包括照射系统500和检测器546。检查设备550可以包括光学元件544和照射系统500的更多迭代。光学元件544可以包括透镜或透镜元件的系统。检查设备550可以包括其上设置有照射系统500的光子集成电路(pic)。光学元件544和/或检测器546也可以被设置在pic上。
[0105]
在一些实施例中，照射系统500被配置为生成辐射束516。照射系统500可以调整辐射光束516的方向。应当理解，图5所示的辐射束516的方向不是限制性的。例如，可以将辐射束516的方向调整到页面内或页面外。照射系统500可以包括一个或多个相控阵列。相控阵列允许调整辐射束516的方向。
[0106]
在一些实施例中，测量包括将辐射束516引导朝向目标结构536。目标结构536被设置在衬底538上。目标结构536对辐射进行散射(例如，衍射)以生成被散射的辐射542。该测量还包括在检测器546处接收被散射的辐射542。光学元件544可以用于将被散射的辐射542聚焦到检测器546上。
[0107]
在一些实施例中，检查设备550可以被实现为光刻设备100或100’(图1a和图1b)的部分。检查设备550可以被实现为用于将衬底相对于掩模板对准的对准设备。
[0108]
在一些实施例中，检查设备550被配置为测量在衬底上执行的光刻过程的结果(例如，重叠误差)。对光刻过程的结果进行测量可以在光刻设备之外(例如，在分离的量测设备或专用的重叠检查工具中)执行。
[0109]
图6示出了根据一些实施例的照射系统600的示意图。在一些实施例中，照射系统600可以被实现为检查设备的部分，例如，作为检查设备550(图5)中的照射系统500。
[0110]
在一些实施例中，照射系统600包括相位调制器602、波导604以及光学元件606。照射系统600还包括辐射源608和/或控制器610。相位调制器602可以包括电光调制器、热光调制器等。
[0111]
在一些实施例中，相位调制器602沿波导604进行设置(例如，与波导相交或相邻)。在一些实施例中，光学元件606沿波导604被设置在相位调制器602的下游。在一些实施例中，相位调制器602、波导604和光学元件606的数目相等(例如，在相位调制器、波导和光学元件的集合中存在一对一对一的对应关系)。在一些实施例中，相位调制器602、波导604和光学元件606被布置为所谓的相控阵列(例如，用于生成具有给定相位的辐射的辐射元件的阵列)。
[0112]
在一些实施例中，波导604被配置为引导辐射。辐射可以由辐射源608提供并且在相控阵列的输入处被接收。仅作为示例，线612指示输入。波导604可以被配置为将辐射(例如，来自辐射源608)引导到光学元件606。光学元件606可以被配置为辐射辐射波614(例如，通过从波导604向外耦合辐射)。光学元件606在本文中可以被称为涉及其发射辐射的功能的“发射器”、“发射元件”等。相位调制器602被配置为调整辐射波614的相位。
[0113]
在一些实施例中，调整辐射波614的相位，使得辐射波614累积以形成辐射束616。射束616的方向基于辐射波614的相位。照射系统600的相控阵列可以生成辐射616并且引导辐射束616(例如，朝向目标结构)。相位调制可以包括调整辐射波614的相位延迟。相位调制可以包括辐射波614的交错相位延迟(staggering phase delay)。在图6中，辐射束616的方向角θ被提供作为示例而非限制。还应当理解，照射系统600可以包括二维相控阵列。二维布
置允许在二维(例如，页面之外；为了简单起见，图6示出了一维阵列)中调整辐射束616的方向。
[0114]
在一些实施例中，照射系统600包括pic。换言之，照射系统600和其中的组件(例如，辐射源，相位调制器等)可以是pic的部分。pic允许照射系统600被构建得非常小(例如，亚毫米)。在一些实施例中，照射系统600可以减少量测工具中的光学组件的数目。例如，可以减少或消除对传统上用于引导光的光学硬件(例如，透镜，反射镜，分束器，微机电系统(mems)等)的需要。照射系统600可以在不使用光学硬件或移动元件(例如，机械元件)的情况下调整辐射616的方向束。因此，与依赖于笨重的光学硬件的传统量测系统相比，量测系统(例如，对准传感器)可以基本上小型化。
[0115]
在一些实施例中，控制器610被配置为控制相位调制器602以控制辐射束616的方向。应当理解，控制器610可以在照射系统600的外部。
[0116]
在一些实施例中，辐射源608被配置为生成宽带波长或两个或更多个窄带波长。在一些实施例中，辐射源608包括两个或更多个源元件618。源元件618的每个源元件被配置为生成宽带波长和/或两个或更多个窄带波长的子集。由辐射源608生成的辐射可以是相干辐射。当利用单个源元件生成多个波长时，每个波长分量可以是相干的。多波长相干辐射源是商业上可获得的。源元件618可以是例如激光二极管。
[0117]
为了便于讨论，第一相控阵列622由虚线轮廓标出。在一些实施例中，照射系统600包括第二相控阵列624。为了简单起见，相控阵列已不被描绘为具有来自源辐射源608和控制器610的简化输入。然而，应当理解，第二相控阵列624内的元件和布置与第一相控阵列622基本相似(例如对称)。在一些实施例中，照射系统包括多个相控阵列。
[0118]
在一些实施例中，可以使用一个或多个光谱滤波器620来选择来自辐射源608的一个或多个波长以进入第一相控阵列622和第二相控阵列624。例如，第一光谱滤波器和第二光谱滤波器可以用于从辐射源608选择相应的第一波长和第二波长。第一波长可以进入第一相控阵列622，第二波长可以进入第二相控阵列624。第一相控阵列624可以生成具有第一波长的辐射束616，并且相控阵列622可以用于生成具有第二波长的另一辐射束。第一波长和第二波长可以基本上不同或相似。可以独立于辐射束616(例如，朝向目标结构)来调整622处来自相控阵列的射束的方向。在一些实施例中，来自第一相控阵列622和第二相控阵列624的射束具有基本上相似的波长。
[0119]
图7示出了根据一些实施例的照射系统700的示意图。具体地，图7示出了相控阵列的布置的非限制性示例(例如，图6的照射系统600可以被如此更改)。因此，图7的元件可以被认为具有与图6中类似编号的元件(例如，共享两个最右边的数字的元件)类似的结构和功能。
[0120]
在一些实施例中，照射系统700包括相控阵列722a、722b、724a和724b。照射系统700还可以包括一个或多个附加相控阵列726。
[0121]
在一些实施例中，相控阵列722a包括相位调制器702、波导704以及光学元件706(基本上类似于图6中的相位调制器602、波导604和光学元件606)。在一些实施例中，相控阵列722b、724a、724b和一个或多个附加相控阵列726包括可以基本上与相控阵列722a的结构和功能类似的结构和功能。照射系统700还可以包括滤光器720、主波导728、波导730、辐射源708、控制器710和/或复用器732。在一些实施例中，照射系统700包括pic。此外，可以省略
任何相控阵列，例如，通过具有单(多个)相控阵列而不是相控阵列对来简化pic设计。
[0122]
在一些实施例中，辐射源708被配置为生成辐射。由辐射源708生成的辐射可以具有一个波长、多个波长或连续波长。在一些实施例中，辐射源708包括两个或更多个源元件718。每个源元件718被配置为生成宽带波长和/或两个或更多个窄带波长的子集。主波导728可以是用于允许多个波长的多模波导。在由不同源元件生成两个或更多个波长的实施例中，复用器732可以用于将不同波长的辐射组合到单个通道(例如，主波导728)中。
[0123]
在一些实施例中，可以在相控阵列722a、722b、724a、724b和/或一个或多个附加相控阵列726的输入处接收由辐射源708生成的辐射。主波导728和波导730可以用于将来自辐射源708的辐射引导到相控阵列722a、722b、724a、724b和/或一个或多个附加相控阵726。例如，主波导728将来自辐射源708的辐射引导到滤光器720中的第一滤光器。在一些实施例中，滤光器720中的第一滤光器选择第一波长以经由波导730的对应波导发送到相控阵列722a和722b。因此，滤光器720可以执行解复用。应当理解，可以设想其它解复用解决方案。例如，滤光器720可以利用单个解复用器来替换，该单个解复用器用于选择给定波长并将其发送到波导730和相控阵列。
[0124]
单个主波导728的描述不应被解释为限制性的(当前的描述仅用于附图的简化)。应当理解，可以设想主波导728、辐射源708和/或波导730的替代布置。例如，在一些实施例中，照射系统700可以包括每对相控阵列的主波导。在一些实施例中，照射系统700可以省略主波导728并且将波导730直接耦合到对应的源元件718(对应关系可以基于针对每个相控阵列的期望波长)。在这种情况下，可以省略滤光器720，因为波导730将被配置为直接从对应的源元件718接收单个窄带波长。
[0125]
已经提到，在一些实施例中，照射系统600(图6)可以用于生成辐射束，每个辐射束具有不同的波长。类似地，在一些实施例中，相控阵列722a和/或722b被配置为生成具有第一波长的辐射束。相控阵列724a和/或724b被配置为生成具有第二波长的另一辐射束。滤光器720中的对应滤光器可以用于选择第一波长和第二波长。类似地，一个或多个附加相控阵列726可以用于生成其它波长。在一些实施例中，照射系统700可以从相控阵列生成多个波长λ(例如，λ1，λ2…
λn)的射束。
[0126]
因此，在一些实施例中，照射系统700能够生成一个或多个辐射束，一些辐射束具有不同的波长和/或一些辐射束具有基本上相似的波长。类似于参考图6的讨论，照射系统700的相控阵列允许调整射束的方向。例如，控制器710被配置为控制相位调制器(例如，相位调制器702)以控制由每个相控阵列生成的射束的方向。应当理解，控制器710可以在照射系统700的外部。
[0127]
由相控阵列生成的射束的偏振状态可以由相控阵列的取向来确定。因此，引入旋转90度的相控阵列的集合可能是有利的。在一些实施例中，照射系统700可以包括基本上类似于相控阵列722a、722b、724a、724b的相控阵列的集合734、以及一个或多个附加相控阵列726。相控阵列734的线可以相对于相控阵列722a、722b、724a、724b以及一个或多个附加相控阵列726(由相控阵列734的虚线轮廓示出)旋转90度。为了简单起见，仅示出了相控阵列734的一半，而另一半将大致被设置在滤光器720的位置处。应当理解，照射系统700中的所有相控阵列可以被设置在单个pic衬底(例如，多层和/或重布线波导)上，或者可以分布在两个或更多个pic上，以便允许容纳照射系统700中的所有相控阵列。
[0128]
图8示出了根据一些实施例的照射系统800的透视图。图8的元件可以具有与图6和图7中类似编号的元件(例如，共享两个最右边的数字的元件)类似的结构和功能。应当理解，为了提高清晰度，图8中省略了某些结构(例如，图7的辐射源708的类似物)。因此，除非另有说明，应当理解，参考图8的实施例也可以包括与图6和图7所示的元件类似的元件。
[0129]
在一些实施例中，照射系统800包括相控阵列822a、822b、824a和824b。照射系统800还可以包括一个或多个附加相控阵列826。相控阵列822a、822b、824a、824b和一个或多个附加相控阵列826可以包括基本上与例如相控阵列622(图6)的结构和功能类似的结构和功能。
[0130]
在一些实施例中，相控阵列822a和822b被配置为生成辐射束816。辐射束816可以具有第一波长。辐射束816可以被引导在目标结构836处。目标结构836被设置在衬底838上。相控阵列824a和824b被配置为生成辐射束840。辐射束840可以被引导在目标结构836处。辐射束840可以具有第二波长。第一波长和第二波长如参考图7所描述的来生成。在一些实施例中，照射系统800可以从相控阵列生成多个波长λ(例如，λ1，λ2…
λn)的射束。
[0131]
在一些实施例中，相控阵列822a、822b、824a、822b和一个或多个附加相控阵列826被配置为引导和操纵它们生成的射束。例如，辐射束816可以被调整以照射目标结构836上的位置(例如，束斑重叠)。在一些实施例中，目标结构836散射(例如，衍射)辐射束816和840，如被散射的辐射842所示。还可以调整辐射束840以照射与辐射束816照射的位置相同或基本相似的位置。在一些实施例中，操纵射束允许调整射束在目标结构836上的入射角。为了改变入射角，衬底838可以在z方向上移动(朝向或远离照射系统800)，并且辐射束816和/或840被操纵来以不同的入射角照射目标结构836。因此，可以通过连续的离轴角(例如，不同于零的入射角)来调整入射角。一个优势是被散射的辐射842的方向可以被调整。
[0132]
图9示出了根据一些实施例的量测系统950的示意图。图9的元件可以具有与图5至图8中类似编号的元件(例如，共享两个最右边的数字的元件)类似的结构和功能。应当理解，为了提高清晰度，在图9中省略了某些结构。因此，除非另有说明，应当理解，参考图9的实施例也可以包括与例如图6至图8中所示的元件类似的元件。
[0133]
在一些实施例中，量测系统950包括照射系统900、光学元件944以及检测器946。照射系统900包括相控阵列924a、924b以及一个或多个附加相控阵列926。相控阵列924a、924b和/或一个或多个附加相控阵列926包括可以基本上与例如相控阵列622(图6)的结构和功能类似的结构和功能。光学元件944可以包括透镜或透镜元件系统。
[0134]
在一些实施例中，相控阵列924a和924b被配置为生成辐射束940。辐射束940可以被引导在目标结构936处。目标结构836被设置在衬底938上。在一些实施例中，照射系统900可以如参考例如图6、图7和图8所描述的从相控阵列生成多个波长λ(例如，λ1，λ2…
λn)的射束。
[0135]
在一些实施例中，相控阵列924a、924b和一个或多个附加相控阵列926被配置为引导和操纵它们生成的射束。例如，辐射束940可以被调整以照射目标结构936上的位置。目标结构936对辐射束940进行散射，如被散射的辐射942所示。被散射的辐射942可以入射到检测器946上。即，检测器946可以接收被散射的辐射942。检测器946可以基于被散射的辐射942的接收来生成测量信号。在一个实施例中，为了增强光信号或图像，光学元件944可以将被散射的辐射942聚焦到检测器946上。
[0136]
图10示出了根据一些实施例的量测系统1050的示意图。前面提到由目标散射的辐射的方向可以被调整。图10中的示例示出了控制被散射的辐射的方向。图10的元件可以具有与图5至图9中类似编号的元件(例如，共享两个最右边的数字的元件)类似的结构和功能。应当理解，为了提高清晰度，在图10中省略了某些结构。因此，除非另有说明，应当理解，参考图10的实施例也可以包括与例如图6至图9中所示的元件类似的元件。
[0137]
在一些实施例中，量测系统1050包括照射系统1000、光学元件1044和检测器1046。照射系统1000包括相控阵列1024a、1024b以及一个或多个附加相控阵列1026。相控阵列1024a、1024b和/或一个或多个附加相控阵列1026包括可以基本上与例如相控阵列622(图6)的结构和功能类似的结构和功能。
[0138]
在一些实施例中，相控阵列1024a和1024b被配置为生成辐射束1040。辐射束1040可以被引导在目标结构1036处。目标结构1036可以被设置在衬底1038上。衬底1038可以被设置在衬底台1048上。衬底台1048可以被配置为在轴x、y和z中的任一上移动，其中z轴在图10中被限定为垂直于衬底1038的表面。提供坐标轴是为了描述清楚而非限制。在一些实施例中，照射系统1000可以如参考例如图6、图7和图8所述的从相控阵列生成多个波长λ(例如，λ1，λ2…
λn)的射束。
[0139]
在一些实施例中，相控阵列1024a、1024b和一个或多个附加相控阵列1026被配置为引导和操纵它们生成的射束。例如，辐射束1040可以被调整以照射目标结构1036上的位置。目标结构1036对辐射束1040进行散射，如被散射的辐射1042所示。
[0140]
在一些实施例中，光学元件1044、检测器1046和被散射的辐射1042的结构、功能和相互作用可以如先前针对图9的光学元件944、检测器946和被散射的辐射942所描述的。
[0141]
前面提到，实施例执行：调整入射到目标上的辐射和由目标散射的辐射的方向，等等。图10图示了如何实现。辐射束1040的方向可以由相控阵列1024a和1024b调整(经由相应的角度θa和θb(可以相等或不相等)所示出的)。根据参数(例如，z距离，目标的几何形状)，被散射的辐射1042可以或可以不被引导在检测器1046处(参见图9中的被散射的辐射942)。这可以通过移动衬底台1048(例如，在z方向上)以使得被散射的辐射1042(是衍射级)被定向为基本上垂直于衬底1038的表面来补救。因此，可以放宽光学元件1044的非球面性要求(例如，可以使用具有低数值孔径(na)的透镜)，并且可以减小透镜/检测器堆叠的整体x-y占地面积。相比之下，传统的光学测量在大范围的散射角上收集辐射，通常需要具有高na的收集光学器件。
[0142]
采用光学硬件的量测系统往往具有大的x-y占地面积。例如，可能难以将量测系统400与其所有光学硬件一起设计为适合小于400mm2(例如，20mm
×
20mm)的占地面积。由于具有相控阵列的照射系统也可以经由pic被小型化，所以可以减小它们的占地面积。术语“占地面积(footprint)”在本文中可以用于是指基本上垂直于其从目标接收到的被散射的辐射的量测系统的横截面。例如，图10中的z轴垂直于量测系统1050的占地面积。
[0143]
在一些实施例中，基于pic的量测系统(例如，至少具有光源和检测器)可以包括面积小于约100mm2、50mm2、25mm2或16mm2的占地面积。基于pic的量测系统可以包括宽度小于约10mm、7mm、5mm或4mm的占地面积。通过传递特性，这些尺寸也适用于基于pic的量测系统内的各个元件的占地面积。
[0144]
图11示出了根据一些实施例的量测系统1150的示意图。例如，参考图11的实施例
示出了如何可以采用更少的相控阵列来进一步减小量测系统的占地面积。图11的元件可以具有与图5至图10中类似编号的元件(例如，共享两个最右边的数字的元件)类似的结构和功能。应当理解，为了提高清晰度，在图10中省略了某些结构。因此，除非另有说明，应当理解，参考图11的实施例也可以包括与例如图6至图10中所示的元件类似的元件。
[0145]
在一些实施例中，量测系统1150包括照射系统1100、光学元件1144以及检测器1146。量测系统1150还包括时间复用器1152和移相器1154。照射系统1100包括相控阵列1122a和1122b。时间复用器1152和移相器1154可以被包括在照射系统1100内，因为它们是与射束生成相关的组件。例如，时间复用器1152和移相器1154可以被设置在量测系统1150的pic衬底上。相控阵列1122a和1122b包括基本上与例如相控阵列622(图6)的结构和功能类似的结构和功能。
[0146]
在一些实施例中，相控阵列1122a和1122b被配置为生成辐射束1116。辐射束1116可以被引导在目标结构1136处。目标结构1136被设置在衬底1138上。衬底1138可以被设置在衬底台1148上。在一些实施例中，相控阵列1122a和1122b被配置为引导和操纵它们生成的射束。例如，辐射束1116可以被调整以照射目标结构1136上的位置。目标结构1136对辐射束1116进行散射，如被散射的辐射1142所示。
[0147]
在一些实施例中，光学元件1144、检测器1146和被散射的辐射1142的结构、功能和相互作用可以如先前针对图9的光学元件944、检测器946和被散射的辐射942所描述的。
[0148]
在一些实施例中，照射系统1100可以如参考例如图6、图7和图8所述的从相控阵列生成多个波长λ(例如，λ1，λ2…
λn)的射束。然而，在一些实施例中，时间复用器1152和移相器1154可以用于例如通过允许相控阵列1122a和1122b输出具有可从多个波长中选择的波长的辐射来修改如参考图6、图7和图8所述的波长生成。即，相控阵列不专用于特定波长。相比之下，图7示出了滤光器720的使用，如果滤光器是不可调节的，则滤光器720将潜在地将相控阵列投入到特定波长。
[0149]
在一些实施例中，多波长辐射可以通过时间复用器1152。时间复用器1152被配置为允许在任何给定时间下通过一个波长。多波长辐射可以如参考图6所述的由辐射源(例如辐射源608)生成。辐射源可以被设置在照射系统1100内。通过时间复用器1152的辐射然后可以通过移相器1154。移相器1154的功能是调节相位，以导致由于改变辐射束1116的波长而引起的辐射束1116的某些变化。在一个示例中，辐射束1116的方向θa和θb对辐射的波长敏感。即使当射束生成的其它参数保持相同时，切换波长(例如，使用复用器)也可以明显地对射束方向进行移位。因此，移相器1154可以进一步调节照射系统1100(除了相位调制器之外)中的辐射的相位，以导致由从一个波长到另一个波长引入的变化，以便保持辐射束1116的方向响应。移相器1154可以与检测器1146通信。由移相器1154进行的相位调整可以基于由检测器1146生成的测量信号。
[0150]
使用时间复用器1152和/或移相器1154的优势在于，它们可以经由集成光学器件来实现，允许减小量测系统1150的尺寸并依赖于更少或不依赖于移动部件。
[0151]
关于相控阵列，它们也是有利的，因为它们允许多于仅射束方向的操纵。例如，可以调节束斑的强度分布，这对于量测系统是有利的。例如，如果束斑仅填充预期目标并且避免照射目标外部的结构，则可以更精确地进行光学测量。图12至图15将进一步图示束斑控制的示例。
[0152]
图12示出了根据一些实施例的辐射束的“顶帽”强度轮廓1256(或顶帽轮廓或束横截面)的曲线图1255。顶帽强度轮廓1256偏离典型相干束(例如激光)的传统高斯强度分布。曲线图1255的纵轴表示辐射束的相对强度，以任意单位(a.u.)给出。曲线图1255的水平轴表示在对应于y＝0的切片处沿x轴距射束中心的距离或位移(射束中心位于(x，y)＝(0，0))。在水平轴上提供mm的单位仅作为示例，而不应被解释为限制。顶帽强度轮廓1256通过数值模拟来生成，将参考图13进一步阐明。插图1257是曲线图1255中的数据的二维强度图表示。
[0153]
在一些实施例中，顶帽强度轮廓1256包括恒定强度区域1258和外部区域1260。恒定强度区域1258例如在辐射束的横截面的大部分上具有基本恒定或平坦的照射强度。外部区域1260示出了强度的小峰(small crest)，该小峰是来自数值模拟的残差。在一些实施例中，外部区域1260中的峰可以被减小到与恒定强度区域1258相同的幅度，无论是在模拟中还是在实际射束生成中。因此，在一些实施例中，可以不存在外部区域1260，并且强度在恒定强度区域1258的边缘处立即下降。
[0154]
顶帽强度轮廓1256是束斑的特性，其可以允许目标结构的更均匀照射，同时防止或减少对目标结构外部的特征的照射。照射在目标结构外部的特征可能导致检测到不期望的被散射的辐射(串扰)。
[0155]
图13示出了根据一些实施例的辐射束1316的示例性波前。图13示出了数值模拟可以如何被设置以得到顶帽强度轮廓1256(图12)。在一些实施例中，辐射束1316的波前可以经由辐射波1314的叠加来建模。辐射波1314可以是子束(例如，高斯子束)。每个辐射波1314可以具有指示子束的传播方向的波前表面法线1362。可以调整辐射波1314的参数(例如，相位，振幅，位置等)以得到基本上与顶帽强度轮廓1256(图6)类似的波前强度分布。所描述的实施例提供了用于生成具有顶帽强度轮廓的辐射束的结构和功能。
[0156]
图14示出了根据一些实施例的量测系统1450的照射分支。在一些实施例中，量测系统1450包括照射系统1400和光学元件1462。光学元件1462可以包括透镜元件1462a、孔径1462b和/或透镜元件1462c。透镜元件1462a可以是束成形器(例如，双非球面透镜)。透镜元件1462c可以是重成像透镜或消色差反射镜。
[0157]
在一些实施例中，照射系统1400被配置为生成辐射束1416。辐射束1416可以包括辐射子束1414。在光学元件1462的上游，辐射束1416可以具有基本上不平坦(例如，高斯)的强度轮廓1464。照射系统1400可以是难以生成顶帽强度轮廓的类型(例如，典型的激光器)。因此，光学元件1462可以被配置为使辐射束1416的强度分布成形，以便生成顶帽强度轮廓1456(参见图12的顶帽强度轮廓1256)。然后可以将具有顶帽强度轮廓1456的辐射束1416引导在衬底1438处。
[0158]
图15示出了根据一些实施例的量测系统1550的照射分支。在一些实施例中，量测系统1550包括照射系统1500和光学元件1562。然而，与图14不同，光学元件1562可以包括自由形式的反射式束成形器。
[0159]
在一些实施例中，照射系统1500被配置为生成辐射束1516。辐射束1516可以包括辐射子束1514。在光学元件1562的上游，辐射束1516可以具有基本上不平坦(例如，高斯)的强度轮廓1564。照射系统1500可以是难以生成顶帽强度分布的类型(例如，典型的激光器)。因此，光学元件1562可以被配置为使辐射束1516的强度分布成形，以便生成顶帽强度轮廓
1556(参见图12的顶帽强度轮廓1256)。然后可以将具有顶帽强度轮廓1556的辐射束1516引导在衬底1538处。
[0160]
参考图14和图15的实施例使用可以增加量测系统的体积要求的光学硬件(例如，光学元件1462和1562)。然而，在涉及相控阵列的实施例中，照射源可以允许束成形而不使用附加的光学硬件。
[0161]
参考图6，在一些实施例中，辐射束616的波前可以通过叠加辐射波614来近似地建模。例如，一个示例近似可以是将辐射波614近似为高斯子束(例如，代替球面波)。基于数值模拟，允许辐射束616实现基本上与顶帽强度轮廓1256(图12)类似的强度轮廓的射束生成的参数(例如，辐射波614的相位和幅度)可以被确定。因此，在一些实施例中，由相控阵列生成的射束包括基于经调整的相位和幅度而可调整的射束轮廓。
[0162]
在一些实施例中，相控阵列可以生成具有顶帽强度轮廓的射束，该顶帽强度轮廓具有小于大约2微米的半高全宽。在一些实施例中，顶帽强度轮廓具有小于约500nm的半高全宽。
[0163]
用于检查光刻过程的结果的示例方法
[0164]
在一些实施例中，在衬底上执行的光学测量可以包括捕获衬底上的目标结构的高清晰图像(例如，使用相机检测器)。一个商业上可获得的示例是先前提及的asml的yieldstar
tm
。本公开的实施例(例如，图5、图9、图10和图11)也可以用于执行图像捕获测量。
[0165]
在一些实施例中(使用图10作为示例)，检测器1046包括图像捕获装置(例如，相机)。检测器1046可以基于接收到的辐射或检测到的图像(例如，来自目标结构1036的被散射的辐射1042)来生成测量信号。测量信号可以包括关于接收到的辐射的信息，例如强度，相位等。
[0166]
量测系统1050可以将检测到的图像划分为子区域(例如，图像像素)。子区域可以直接由(基于硬件的)照相机的各个检测器元件生成，或者可以由(基于软件的，例如内插)处理器或控制器确定。另外，已知的计算增强技术可以用于增强检测到的图像的图像清晰度/聚焦和/或减少由量测系统1050的光学器件引起的像差。根据测量信号，可以确定衬底1038的光刻特性(例如，重叠误差，临界尺寸参数等)。
[0167]
相位信息不同于利用非相干辐射照射目标的成像技术。例如，使用基于相控阵列的量测系统，在不同z位置处被测量的目标可以生成具有不同相位的检测图像。在一些实施例中，第一光学测量包括照射目标结构1036(例如，使用辐射束1040)并且检测被散射的辐射1042，所有这些都在目标结构1036的第一z-位置z1处。第二光学测量包括在目标结构1036的z-位置z2处执行的第一光学测量的步骤。z-位置的差可以在被散射的辐射1042的大约0到一个波长之间。然后，使用处理器或控制器的量测系统1050可以对来自第一光学测量和第二光学测量的测量信号进行比较，例如相位差。可以基于相位差来确定量测系统1050中的像差(例如，来自光学元件1044)。然后可以在计算上补偿像差而不使用附加的光学硬件(例如，更多的透镜)。因此，本公开的实施例中的量测系统能够进行精确的光学测量，同时占用面积比附加光学硬件所支配的小得多。
[0168]
在一些实施例中，检测目标结构1036的图像包括在x-y平面中移动衬底1038(例如，通过移动衬底台1048来跨目标结构1036扫描辐射束1040)。然而，扫描可能使辐射束1040落在目标结构1036之外的结构上，并且可能在目标结构1036的检测图像中引起不期望
的干扰。因此，在一些实施例中，检测目标结构1036的图像包括在目标结构1036相对于检测器1046不动(即，衬底1038和衬底台1048不动)时执行测量。在这种情况下，调整由辐射束1040生成的照射斑，使得照射斑的斑尺寸刚好填充目标结构1036，同时使对围绕目标结构1036的结构的照射最小化。照射斑可以包括基本上与顶帽强度轮廓1256(图12)类似的强度轮廓。
[0169]
在一些实施例中，术语串扰用于描述由照射在目标外部的结构引起的干涉现象(例如，到达检测器的期望的和不期望的被散射的辐射之间的串扰)。本公开的结构和功能可以用于减少串扰。
[0170]
图16a和图16b示出了根据一些实施例的用于补偿量测系统中的串扰影响的示例照射技术。特别地，图16a涉及静止束斑测量，而图16b涉及在环形路径中移动束斑的扫描测量。
[0171]
参考图16，在一些实施例中，目标结构1636由辐射束1616照射。可以使用本公开的量测和照射系统的实施例来生成辐射束1616。辐射束1616可以具有刚好几乎包围整个目标结构1636(例如，刚好不被过填充)的束斑。在一些实施例中，辐射束1616具有基本上与顶帽强度轮廓1256(图12)类似的强度轮廓。帽顶强度轮廓1256提供了在恒定强度区域1258(图12)的边缘附近的照射强度的急剧下降。因此，可以减少或避免对在目标结构1636外部的结构的照射。具有高斯型强度轮廓的束斑将具有不会迅速下降的强度，并且因此将导致对目标结构1636外部的结构的照射的增加，这转而增加了串扰。
[0172]
例如，为了有效使用衬底表面区域，可能存在结构被印刷得非常靠近目标结构1636的情况。因此，可能难以避免照射靠近目标结构1636而印刷的结构。图16b示出了用于收集关于目标结构1636附近的结构如何干扰测量的信息的示例测量技术。在一些实施例中，辐射束1616的束斑被减小以使目标结构1636填充不足。相控阵列的束操纵能力可以用于实现束斑的减小的尺寸。使用相控阵列的射束操纵能力，辐射束1616可以围绕目标结构1636来扫描(例如，在圆、环形路径中)，以便照射在目标结构1636外部的结构(特别感兴趣的是在将由图16a所示的束斑照射的目标结构1636外部的结构)。检测由目标结构1636外部的结构散射的辐射并生成测量信号。
[0173]
在一些实施例中，参考图16b而收集的测量信息(例如，背景测量)可以用于增强参考图16a的测量(例如，感兴趣信号)的清晰度。因此，可以通过从感兴趣信号中去除对在目标结构1636外部的结构的影响来补偿或减少串扰的影响。
[0174]
在一些实施例中，使用本文中所描述的相控阵列允许可选择的波长。不同的波长可以具有不同的串扰贡献。参考图16的实施例可以在不同的波长选择下执行，以便处理不同的串扰贡献。
[0175]
在一些实施例中，本文中所描述的用于检查光刻过程的结果的结构和功能可以与其它检查技术组合，例如，如美国专利no.8,339,595号中所描述的基于衍射的重叠，该专利通过引用被整体并入本文中。
[0176]
用于检查衬底的对准的示例方法
[0177]
当在衬底上执行光刻工艺时，重要的是衬底在光刻设备内处于精确对准，使得新施加的层以精确定位(重叠)位于衬底上的现有层的顶部上。因此，光刻设备依赖于量测系统来测量衬底相对于新层的被投影的照射图案的位置的位置(例如，图1a中的对准传感器、
位置传感器if1和if2)。商业上可获得的对准传感器的示例是前面提到的荷兰asml的smash和athena传感器。对准传感器的结构和功能已经参考图4和美国专利no.6,961,116和美国公开申请no.2009/195768进行了讨论，其全部内容通过引用被并入本文中。
[0178]
然而，在更详细地描述对准量测系统的实施例之前，有益的是描述在对准和位置感测技术中采用的光学现象中的一些光学现象。
[0179]
在一些实施例中，对准标记包括周期性结构，例如光栅。对准标记可以是要由对准量测系统扫描的目标结构。对准标记可以包括给定的间距、线宽和整个结构的总宽度。对准标记的间距与定位精度特别相关。在一些实施例中，结构化照射可以入射到对准标记上。结构化照射可以包括具有基本上与对准标记类似的参数(例如，间距)的条纹图案或周期性结构。结构化照射可以通过在照射路径中放置合适的参考板(例如，光栅)来实现。当利用结构化照射扫描对准标记时，可能产生moir
é
效应，并且由对准标记反射的辐射可能在扫描期间经历周期性的强度变化。由对准标记反射的辐射被引导在检测器处。检测器可以输出基于检测到的辐射的特性(例如，强度，功率等)的信号。应当理解，参考板可以被放置在对准标记的下游，即在量测系统的检测分支中。在这种情况下，对准标记可以产生结构化照射(例如，通过反射)，该结构化照射然后通过参考板，然后到达检测器。检测到的强度在扫描期间可以具有类似的周期性变化。前面提到的athena传感器采用参考板技术。
[0180]
在一些实施例中，可以在不使用参考板的情况下实现moir
é
效应。例如，对准标记利用具有标准斑(非结构化)的射束来照射。具有周期性结构的对准标记可以沿不同的衍射级方向(例如，-1和 1)散射辐射。被衍射的辐射可以包括对准标记的周期性结构。使用适当的路由光学器件，可以将分离的衍射级聚在一起以实现moir
é
效应。由于对准标记既用作目标又用作参考，因此该技术通常被称为自参考。前面提到的smash传感器采用自参考对准技术。
[0181]
图17示出了根据一些实施例的作为对准标记上的射束位置的函数的积分辐照度的曲线图1700(例如，扫描测量)。垂直轴可以表示在量测系统的检测器处的归一化辐射强度，以任意单位(a.u.)给出。检测到的辐射可以包括如上所述的moir
é
图案。水平轴可以表示照射对准标记的射束的相对位置，作为示例而非限制，以微米给出。当射束跨对准标记而移动时，入射到检测器上的辐射可以经历一系列峰1702和谷1704。插图1706可以表示检测器上的峰1702处的强度分布，其中暗是低强度，而亮是高强度。插图1708可以表示谷1704处的强度分布。在使用参考板的实施例中，只要结构化照射与参考板的间距基本上匹配，则峰和谷可以用于例如通过考虑已知间距、检测到的辐射的峰和谷的数目以及对准标记的总宽度来精确地确定对准标记的位置。相反，在参考板和对准标记之间存在间距失配的实施例中，降低位置确定的精度。在一些实施例中，自参考技术允许间距被匹配，因为参考和目标基于相同的对准标记。
[0182]
在一些实施例中，器件特征遵循ic技术空间的趋势，以缩小器件特征并实现晶片表面积的有效利用。在一些实施例中，可以针对参考结构选择具有连续间距选项范围的较小对准标记。参考板技术可能存在遵循这种市场趋势的困难。例如，参考板技术迫使用户在其晶片产品中包括符合参考板之一的对准标记，即使对准标记不利地影响生产性能。参考板可能不容易互换。即使使用了可互换的参考板，对准标记可能基于可用的参考板选项而受到限制。
[0183]
在一些实施例中，参考板和自参考技术均依赖于增加量测系统的占地面积的光学硬件。可以设想，多个量测系统可以被紧密地封装在一起，以同时或几乎同时地检查衬底上的更多目标(例如，以增加检查吞吐量并减少生产时间)。然而，具有大占地面积的量测系统限制了可以被紧密封装的量测系统的数目。本公开的实施例提供了用于克服量测系统的上述问题的结构和功能。
[0184]
图18示出了根据一些实施例的照射系统1800。图18的元件可以具有与图5至图11中类似编号的元件(例如，共享两个最右边的数字的元件)类似的结构和功能。应当理解，为了提高清晰度，在图11中省略了某些结构。因此，除非另有说明，应当理解，参考图18的实施例也可以包括与例如图6至图11中所示的元件类似的元件。
[0185]
在一些实施例中，照射系统1800包括相控阵列1822a和1822b。在一些实施例中，相控阵列1822a和1822b被配置为生成辐射束1816。辐射束1816可以被引导在目标结构1836处。目标结构1836可以被设置在衬底1838上。衬底1838可以被设置在衬底台1848上。在一些实施例中，相控阵列1822a和1822b被配置为引导和操纵它们生成的射束。例如，辐射束1816可以被调整以照射目标结构1836上的位置。
[0186]
在一些实施例中，照射系统1800可以如参考例如图6、图7和图8所述的从相控阵列生成多个波长λ(例如，λ1，λ2…
λn)的射束。相控阵列1822a和1822b可以输出具有可从多个波长中选择的波长的辐射(例如，见图11的时间复用器1152)。
[0187]
相干光源可以被干涉以创建结构化照射(例如，条纹图案)。例如，在激光源干涉仪中创建条纹图案。类似地，在一些实施例中，辐射束1816可以被引导以在目标结构1836上的位置处重叠。通过利用射束的相干性，射束可以在该位置处进行干涉。因此，束斑可以包括条纹强度轮廓1866。可以调整束斑的位置(相对于衬底1838)。调整束斑的位置可以通过控制辐射束1816的方向和/或使用衬底台1848移动衬底1838来实现。束斑的调整功能可以用于例如在测量期间跨目标结构1836进行扫描。
[0188]
在一些实施例中，条纹强度轮廓的间距可以取决于所使用的辐射的波长和辐射束1816的入射角。条纹强度轮廓1866的空间分布可以利用以下等式来近似：
[0189][0190]
在等式1中，i1和i2表示来自相应的相控阵列(例如，来自相控阵列1822a和1822b)的射束的强度。余弦项确定条纹强度轮廓1866的周期性。条纹强度轮廓1866的间距由调制周期λ确定，λ由以下等式给出：
[0191][0192]
在等式2中，λ表示辐射束1816的波长。在一些实施例中，θ1是来自相控阵列1822a的辐射束1816的入射角(相对于衬底1838的表面)，而θ2涉及相控阵列1822b。因此，相控阵列1822a和1822b可以允许在连续范围内控制条纹结构化照射的间距。在一些实施例中，采用照射系统1800的量测系统的用户具有设计在由调制周期λ提供的范围内具有任何间距的对准标记的自由度。而且，对准标记的总尺寸可以比当前可用的量测系统所允许的小得多。如前面参考图10所描述的，衬底台1048的z距离可以被调整以适应针对入射角θ1和θ2的值的范围。
[0193]
在一些实施例中，校准结构1868(例如，参考板)可以被提供在衬底台1848上或在衬底台1848可以属于的设备(例如，光刻设备)的一些其他基准上。校准结构1868可以包括用于多个间距设置的多个参考结构。校准结构1868上的参考结构可以利用条纹强度轮廓1866来照射。由校准结构1868散射的辐射的检测可以用于基于相控阵列1822a和1822b的所选参数来确定条纹强度轮廓1866是否真正具有所选间距。量测系统的任何检测器可以用于接收由校准结构1868散射的辐射(例如，图10的检测器1046或专用校准检测器(未示出))。
[0194]
在一些实施例中，控制器(例如，图7中的710)可以接收间距和/或波长选择作为来自用户的输入。然后，控制器可以确定相控阵列参数(例如，用于调整入射角的相位延迟)，以基于所选择的波长来实现所选择的间距参数。
[0195]
在一些实施例中，诸如1822a和1822b的相控阵列允许量测系统避免对在自参考技术中使用的参考板或光学硬件的需要。使用被紧密封装在一起的紧凑量测系统可以允许被分布在衬底上的对准标记更靠近量测系统。在一些实施例中，即使对准标记不完全平行于最近的量测系统，仅短的移动将允许对准标记被移动到测量位置中。在一些实施例中，制造的封装量测系统越密集，对准标记的移动越短和越少，这可以允许在给定时间内检查更多的对准标记。例如，将量测系统的尺寸从400mm2减小到16mm2允许25倍多的量测系统适合相同的面积量。因此，可以极大地提高同时或接近同时检查的数目。
[0196]
在一些实施例中，本公开的量测系统、相控阵列和相关联的光学元件被配置为在跨越uv、可见光和ir(例如，大约400至2000nm)的波长范围内工作。
[0197]
在一些实施例中，接收系统和照射系统可以被包括在单个pic上。接收器系统接收由目标结构散射的辐射并将被散射的辐射重引导到检测器。接收器系统也可以被实现在单独的pic上。
[0198]
图19示出了根据一些实施例的检查系统1950的透视图。图19的元件可以具有与图6和图7中类似编号的元件(例如，共享两个最右边的数字的元件)类似的结构和功能。应当理解，为了提高清晰度，在图19中省略了某些结构(例如，图7的辐射源708的类似物)。因此，除非另有说明，应当理解，参考图19的实施例也可以包括与图6和图7中所示的元件类似的元件。
[0199]
在一些实施例中，检查系统1950包括照射系统1900、接收器系统1970以及检测器(未示出)。
[0200]
在一些实施例中，照射系统1900包括相控阵列1922a和1922b。相控阵列1922a和1922b可以包括基本上与例如相控阵列622(图6)的结构和功能类似的结构和功能。
[0201]
在一些实施例中，相控阵列1922a和1922b被配置为生成辐射束1916。辐射束1916可以具有第一波长。辐射束1916可以被引导在目标结构1936处。目标结构1936被设置在衬底1938上。在一些实施例中，照射系统1900可以从相控阵列生成多个波长λ(例如，λ1，λ2…
λn)的射束。
[0202]
在一些实施例中，相控阵列1922a和1922b被配置为引导和操纵它们生成的射束。例如，辐射束1916可以被调整以照射目标结构1936上的位置(例如，束斑重叠)。在一些实施例中，目标结构1936对辐射束1916进行散射(例如衍射)，如被散射的辐射1942所示。在一些实施例中，操纵射束允许调整射束在目标结构1936上的入射角。为了改变入射角，衬底1938可以在z方向上移动(朝向或远离照射系统1900)，并且辐射束1916被操纵来以不同的入射
角照射目标结构1936。因此，可以通过连续的离轴角(例如，不同于零的入射角)来调整入射角。一个优势是被散射的辐射1942的方向可以被调整。
[0203]
接收器系统1970检测被散射的辐射1942。在一个实施例中，被散射的辐射1942可以垂直入射到接收器系统1970上(即，垂直入射)。检测系统1970可以将被散射的辐射重引导到检测器和/或基于接收到的辐射或检测到的图像(例如，来自目标结构1936的被散射的辐射1942)来生成测量信号。测量信号可以包括关于接收到的辐射的信息，例如强度，相位等。
[0204]
接收器系统1970包括接收器阵列，该接收器阵列包括一个或多个相控阵列1972。相控阵列1972包括光学元件和波导。相控阵列1972基本上类似于相控阵列1922a和1922b，但在接收模式下进行操作。例如，相控阵列1972的光学元件(例如，图6的光学元件606)被配置为接收辐射1942。光学元件可以将接收到的辐射耦合到相控阵列的波导(例如，图6的波导604)。
[0205]
图20示出了根据一些实施例的检查系统2050。图20的元件可以具有与图6和图7中类似编号的元件(例如，共享两个最右边的数字的元件)类似的结构和功能。应当理解，为了提高清晰度，在图20中省略了某些结构(例如，图7的辐射源708的类似物)。因此，除非另有说明，应当理解，参考图20的实施例也可以包括与图6和图7所示的元件类似的元件。
[0206]
检查系统2050包括照射系统2000、接收系统2070。在一些实施例中，照射系统2000包括相控阵列2022a、2022b。照射系统2000还可以包括一个或多个附加相控阵列(未示出)。相控阵利2022a、2022b可以包括基本上与例如相控阵列622(图6)的结构和功能类似的结构和功能。
[0207]
在一些实施例中，相控阵列2022a和2022b被配置为生成辐射束2016a、2016b。辐射束2016a、2016b可以具有第一波长。辐射束2016a、2016b可以被引导在目标结构2036处。目标结构2036被设置在衬底2038上。在一些实施例中，相控阵列2022a、2022b被配置为引导和操纵它们生成的射束。例如，辐射束2016a、2016b可以被调整以照射目标结构2036上的位置(例如，束斑重叠)。在一些实施例中，目标结构2036对辐射束2016进行散射(例如衍射)，如被散射的辐射2042所示。在一些实施例中，操纵射束允许调整射束在目标结构2036上的入射角。为了改变入射角，衬底2038可以在z方向上移动(朝向或远离照射系统2000)，并且辐射束2016a、2016b被操纵来以不同的入射角照射目标结构2036。因此，可以通过连续的离轴角(例如，不同于零的入射角)来调整入射角。一个优势是被散射的辐射2042的方向可以被调整。
[0208]
在一些实施例中，接收器系统2070还包括相控阵列2048a、2048b、反射元件2052以及一个或多个检测器。反射元件2052可以被配置为接收来自目标结构2036的被散射的辐射。反射元件2052可以是由反射材料形成的反射镜。例如，反射元件2052可以使用如将由本领域普通技术人员所理解的银层、金层、铜层、铝层等来形成。反射元件2052、照射系统2044和相控阵列2048a、2048b可以被形成在单个pic上。
[0209]
相控阵列2048a、2048b可以被配置为接收由目标结构2036散射的辐射。相控阵列2048a、2048b可以基本上类似于相控阵列2022a和2022b，但是以接收模式进行操作。例如，相控阵列2048a、2048b的光学元件被配置为接收被散射的辐射并且将被散射的辐射耦合到相控阵列的波导。
[0210]
在一些实施例中，辐射束2016a、2016b由形成被散射的辐射2042a、2042b的目标结构2036散射。反射元件2050接收被散射的辐射2042a、2042b，并且将被散射的辐射2042a、2042b朝向形成被反射的辐射2054a、2054b的目标结构2036反射回。入射到目标结构2036上的被反射的辐射2054a、2054b被散射朝向相控阵列2048a、2048b中的每个相控阵列。例如，辐射2054a被散射朝向形成两个被散射的辐射2056a、2056b的相控阵列2048a和相控阵列2048b。类似地，辐射2052b被散射朝向相控阵列2048a，并且相控阵列2048b形成被散射的辐射2058a、2058b。即，相控阵列2048a、2048b中的每个相控阵列接收两个辐射副本。相控阵列2048a、2048b可以被耦合到一个或多个检测器。来自两个相控阵列2048a、2048b的测量信号可以用于校准(即，通过使用参考信号)并且检查测量的可靠性。例如，两个测量信号之间的差异可以用于监测不对称性、不平衡和相控阵列角失配。
[0211]
图21示出了根据一些实施例的检查系统2150。图21的元件可以具有与图6和图7中类似编号的元件(例如，共享两个最右边的数字的元件)类似的结构和功能。应当理解，为了提高清晰度，在图21中省略了某些结构(例如，图7的辐射源708的类似物)。因此，除非另有说明，应当理解，参考图21的实施例也可以包括与图6和图7中所示的元件类似的元件。
[0212]
在一些实施例中，检查系统2150包括照射系统2100和接收器系统2170。照射系统2100和接收器系统2170可以被形成在分开的光子集成电路上。
[0213]
在一些实施例中，照射系统2100被配置为生成辐射束2116。照射系统2100可以调整辐射束2116的方向。应当理解，图21所描绘的辐射束2116的方向不是限制性的。辐射束2116可以被引导到目标结构2036。照射系统2100相对于目标结构2036的法线倾斜。换言之，在检测系统2128的平面与照射系统2100的平面之间存在小角度α。因此，辐射束2116以一定角度入射到目标结构2136上(即，倾斜入射)。目标结构2136对辐射进行散射(例如，衍射)以生成被散射的辐射2142。被散射的辐射2142相对于目标结构2136的法线成一角度，并且被散射朝向接收器系统2170。
[0214]
照射系统2100可以包括一个或多个相控阵列。相控阵列允许调整辐射束2116的方向。
[0215]
接收器系统2170可以包括一个或多个接收元件，例如光耦合器2160。光耦合器2160被配置为将被散射的辐射2142耦合到接收器系统2170的检测器中。光耦合器2160可以是如将由本领域普通技术人员所理解的相控阵列、光栅等。
[0216]
在一个实施例中，接收器系统2170包括被配置为收集辐射并且将辐射聚焦到检测器中的光纤。
[0217]
在一个实施例中，检测器可以是检测器阵列。对于检测器阵列，多个选项是可能的：多模式光纤束，每个通道的离散针检测器，或ccd或cmos(线性)阵列。多模式光纤束的使用使得任何耗散元件能够出于稳定性原因而被远程定位。离散pin检测器提供大的动态范围，但每个检测器需要单独的前置放大器。因此，元件的数目是有限的。ccd线性阵列提供许多可以被高速读出的元件，并且如果使用相位步进检测，则尤其感兴趣。
[0218]
在一些实施例中，检查设备2150可以被实现为光刻设备100或100’(图1a和图1b)的部分。检查设备2150可以被实现为用于将衬底相对于掩模板对准的对准设备。
[0219]
在一些实施例中，检查设备2150被配置为测量在衬底上执行的光刻过程的结果(例如，重叠误差)。测量光刻过程的结果可以在光刻设备之外(例如，在分离的量测设备或
专用的重叠检查工具中)执行。
[0220]
图22示出了根据一些实施例的照射系统2200的示意图。在一些实施例中，照射系统2200可以被实现为检查设备的部分，例如，作为检查设备550(图5)中的照射系统500。图22的元件可以具有与图6中类似编号的元件(例如，共享两个最右边的数字的元件)类似的结构和功能。应当理解，为了提高清晰度，在图22中省略了某些结构。因此，除非另有说明，应当理解，参考图22的实施例也可以包括与例如图6所示的元件类似的元件。
[0221]
在一些实施例中，照射系统2200包括相位调制器2202、波导2204和光学元件2206。照射系统2200还包括辐射源2208和/或控制器2210。相位调制器2202可以包括电光调制器、热光调制器等。
[0222]
在一些实施例中，相位调制器2202沿着波导2204进行设置(例如，与波导相交或相邻)。在一些实施例中，光学元件2206沿着波导2204被设置在相位调制器2202的下游。在一些实施例中，相位调制器2202、波导2204和光学元件2206的数目相等(例如，在相位调制器、波导和光学元件的集合中存在一对一对一的对应关系)。在一些实施例中，相位调制器2202、波导2204和光学元件2206被布置为所谓的相控阵列(例如，用于生成具有给定相位的辐射的辐射元件的阵列)。
[0223]
为了便于讨论，第一相控阵列2222a利用虚线轮廓表示。在一些实施例中，照射系统2200包括第二相控阵列2222b(也由虚线轮廓表示)。在一些实施例中，照射系统包括多个相控阵列。
[0224]
在一些实施例中，使用两个或更多个输入端口2272将光耦合到相控阵列2222a和2222b。例如，可以使用第一端口2272a、第二端口2272b和第三端口2272c将光耦合到相控阵列2222a和2222b。
[0225]
在一些方面，照射系统2200还包括第一耦合器2274a和第二耦合器2272b。第一耦合器2274a可以耦合来自第一输入端口2272a和第二输入端口2272b的光。第二耦合器2274b可以耦合来自第二输入端口2272b和第三输入端口2272c的光。在某些方面，第一耦合器2274a和第二耦合器2274b包括二乘二耦合器。
[0226]
在一些实施例中，照射系统2200包括第一分路器树2276a和第二分路器树2276b。在某些方面，第一分路器树2276a可以从第一耦合器2274a延伸到第一相控阵列2222a的光学元件2206。并且，例如，第二分路器树2276b可以从第二耦合器2274b延伸到第二相控阵列2222b的光学元件2206。在一些方面，第一分路器树2276a和第二分路器树2276b可以包括多个分路器2280。多个分路器2280包括一个到两个分路器。在一些方面，相控阵列2222a和2222b的每个光学元件2206可以位于相应的第一分路器树2276a和第二分路器树2276b的叶子处。
[0227]
在一些实施例中，波导2204被配置为引导辐射。辐射可以由辐射源2208提供，并且在相控阵列的一个或多个端口处被接收。波导2204可以被配置为将辐射(例如，从输入端口2272a、2272b或2227c)引导到光学元件2206。光学元件2206可以被配置为辐射辐射波。光学元件2206在本文中可以被称为引用发射辐射的功能的“发射器”、“发射元件”等。光学元件2206可以包括波导光栅或天线发射器。
[0228]
在一些实施例中，相位调制器2202被配置为调整辐射波的相位。在一些实施例中，调整辐射波2214的相位，使得辐射波2214累积以形成辐射束2216。例如，辐射波2214可以形
成第一辐射束2216a和第二辐射束2216b。射束2216a和2216b的方向基于辐射波2214的相位。照射系统2200的相控阵列可以生成第一辐射束2216a和第二辐射束2216b并且引导第一辐射束2216a和第二辐射束2216b(例如，朝向目标结构)。相位调制可以包括调整辐射波2214的相位延迟。
[0229]
在一些实施例中，可以通过选择输入端口从相控阵列2222a和/或相控阵列2222b发射光。例如，当使用第二输入端口2272b时，光可以从相控阵列2222a和相控阵列2222b发射。当使用第一输入端口2272a时，光可以从相控阵列2222a发射。当使用第三输入端口2272c时，光可以从相控阵列2222b发射。换言之，当辐射源2208被耦合到第一输入端口2272a时，可以形成第一辐射束2216a。当辐射源2208被耦合到第三输入端口2272c时，可以形成第二辐射束2216b。在一些方面，当辐射源2208被耦合到第二输入端口2272b时，可以同时形成第一辐射束2216a和第二辐射束2216b。
[0230]
在一些实施例中，在斑尺寸表征期间可以使用第一输入端口2272a和第三输入端口2272c。在一些方面，第二输入端口2272b可以在对准测量期间使用。因此，在执行对准测量的同时，对准标记(未示出，图4a中的示例对准标记418)被光学相位阵列2222a和2222b同时照射。例如，对准测量可以包括测量在衬底上执行的光刻过程的结果(例如，重叠误差)。在斑尺寸表征期间，第一输入端口2272a或第三输入端口2272c可以用于照射目标结构外部的结构，如图16a和图16b所述。
[0231]
在一些实施例中，控制器2210被配置为从用户接收测量模式(即，对准测量，斑尺寸表征)的选择。在某些方面，控制器2210可以基于该选择来标识该端口。另外，控制器2210可以控制辐射源2208与所标识的端口之间的连接。例如，当用户输入对准测量模式时，控制器2210可以将辐射源2208耦合到第二输入端口2272b。在一些实施例中，辐射源2208可以包括多个辐射源。每个输入端口(例如，第一输入端口2272a，第二输入端口2272b，第三输入端口2272c)可以被耦合到不同的辐射源。
[0232]
在一些实施例中，照射系统2200包括光子集成电路(pic)。换言之，照射系统2200和其中的组件(例如，辐射源，相位调制器等)可以是pic的部分。pic允许照射系统2200被构建得非常小(例如，亚毫米)。
[0233]
图23示出根据一些实施例的照射系统2300的示意图。在一些实施例中，照射系统2300可以被实现为检查设备的部分，例如，作为检查设备550(图5)中的照射系统500。图23的元件可以具有与图22中类似编号的元件(例如，共享两个最右边的数字的元件)类似的结构和功能。应当理解，为了提高清晰度，在图23中省略了某些结构。因此，除非另有说明，应当理解，参考图23的实施例也可以包括与例如图22所示的元件类似的元件。例如，照射系统2300可以包括辐射源和控制器。
[0234]
在一些实施例中，照射系统2300包括相位调制器2302、波导2304和光学元件2306。相位调制器2302可以包括电光调制器、热光调制器等。来自辐射源(未示出)的辐射可以经由输入端口2372被耦合到相控阵列2322a和2322b。相控阵列2322a和2322b可以包括基本上与例如相控阵列622(图6)的结构和功能类似的结构和功能。
[0235]
在一些实施例中，相位调制器2302沿着波导2304进行设置(例如，与波导相交(intersecting)或相邻)。在一些实施例中，光学元件2306沿着波导2304被设置在相位调制器2302的下游。
[0236]
在一些实施例中，调整辐射波(未示出)的相位，使得辐射波累积以形成辐射束2316。例如，辐射波可以形成第一辐射束2316a和第二辐射束2316b。射束2316a和2316b的方向基于辐射波的相位。
[0237]
在一些实施例中，相位调制可以包括辐射波的交错相位延迟。在一些实施例中，可以将相位偏移施加到每个发射器(即，光学元件2306)以使发射束转向。在一些方面，辐射束2316a、2316b可以在两个方向θ和上被转向。在一些实施例中，控制器(图23中未示出，例如图6的控制器610)被配置为控制相位调制器2302以控制辐射束2316的方向。在一些方面，相位调制器2302可以包括多通移相器。
[0238]
在一些实施例中，控制器可以控制辐射束2316的方向以扫描衬底(例如，图5的衬底538)。因此，在一些方面，衬底可以相对于检查设备而被固定。可以通过在水平或垂直方向上操纵发射束来扫描目标结构。
[0239]
图24示出了根据一些实施例的照射系统2400的示意图。在一些实施例中，照射系统2400可以被实现为检查设备的部分，例如，作为检查设备550(图5)中的照射系统500。图24的元件可以具有与图22中类似编号的元件(例如，共享两个最右边的数字的元件)类似的结构和功能。应当理解，为了提高清晰度，在图24中省略了某些结构。因此，除非另有说明，应当理解，参考图24的实施例也可以包括与例如图22所示的元件类似的元件。
[0240]
照射系统2400可以包括第一相控阵列2422a和第二相控阵列2422b。相控阵列2422a和2422b可以包括基本上与例如相控阵列622(图6)的结构和功能类似的结构和功能。
[0241]
在一些实施例中，照射系统2400可以包括第一输入端口2472a、第二输入端口2472b和第三输入端口2472c。第一输入端口2472a可以将来自辐射源(例如，图6的辐射源608)的辐射耦合到第一相控阵列2422a。第二输入端口2472b可以同时将光耦合到第一相控阵列2422a和第二相控阵列2422b。第三输入端口2472c可以将光耦合到第二相控阵列2422b。
[0242]
在一些实施例中，照射系统2400还包括控制器(例如，图22的2210)。控制器可以被配置为对光学元件中的每个光学元件施加振幅加权。因此，控制器可以改变每个元件的幅度权重。控制器可以被耦合到衰减器2482，衰减器2482被耦合到光学元件。例如，衰减器2482可以被耦合到相位调制器2402(即，位于相位调制器2402的下游)。幅度加权(经由衰减器2482)可以用于修改辐射束。
[0243]
在一些实施例中，可以在发射和/或接收器模式中使用幅度加权。例如，衰减器2482可以被包括在图21的接收器系统2170中。因此，幅度加权可以应用于接收器阵列。在一些方面，接收器阵列可以基本上类似于相控阵列，例如第一相控阵列2422a，但是以接收器模式进行操作。
[0244]
图25示出了根据一些实施例的照射系统2500的示意图。在一些实施例中，照射系统2500可以被实现为检查设备的部分，例如，作为检查设备550(图5)中的照射系统500。图25的元件可以具有与图22中类似编号的元件(例如，共享两个最右边的数字的元件)类似的结构和功能。应当理解，为了提高清晰度，在图25中省略了某些结构。因此，除非另有说明，应当理解，参考图25的实施例也可以包括与例如图22所示的元件类似的元件。
[0245]
照射系统2500可以包括第一相控阵列2522a和第二相控阵列2522b。相控阵列2522a和2522b可以包括基本上与例如相控阵列622(图6)的结构和功能类似的结构和功能。
[0246]
在一些实施例中，照射系统2500可以包括第一输入端口2572a、第二输入端口2572b、第三输入端口2572c、波导2504以及光学元件2506。
[0247]
在一些实施例中，金属元件2578(即，导体元件)可以被定位在光学元件2506之间以减少相邻光学元件2506之间的耦合(例如，互耦合)。在一些方面，本文中所描述的方法可以改善照射系统2500的性能。在一些方面，金属元件2578可以被插入在波导2504之间。在一些方面，金属元件2578可以来自铜或其他导体材料。在一些方面，金属元件2578与光学元件2506大致共面。在一些实施例中，金属元件2578可以平分光学元件2506与对应的相邻光学元件2506之间的距离。在一些实施例中，金属元件2578可以平行于波导2504并且与波导2504共面。
[0248]
在一些实施例中，金属元件2578可以被形成在光子集成电路(pic)上。
[0249]
在一些实施例中，金属元件2578可以被插入接收器系统(例如图21的接收器系统2170)中。在一些方面，金属元件可以被插入在接收器阵列中的波导与光学元件之间。在一些方面，接收器阵列基本上类似于相控阵列，例如相控阵列2522a，但以接收模式进行操作。
[0250]
可以使用以下条款进一步描述这些实施例：
[0251]
1.一种系统，包括：
[0252]
辐射源；
[0253]
相控阵列，被配置为生成辐射束并且将该辐射束引导朝向衬底上的目标结构，该相控阵列包括：
[0254]
光学元件，被配置为辐射辐射波，
[0255]
波导，被配置为将辐射从辐射源引导到光学元件，以及
[0256]
相位调制器，被配置为：调整辐射波的相位，使得辐射波累积以形成射束；以及
[0257]
检测器，被配置为：接收由目标结构散射的辐射，并且基于接收到的辐射来生成测量信号。
[0258]
2.根据条款1的系统，其中射束的方向基于相位。
[0259]
3.根据条款2的系统，还包括控制器，该控制器被配置为控制相位调制器以控制射束的方向。
[0260]
4.根据条款1的系统，其中相控阵列被配置为：在没有移动元件的情况下调整射束的方向。
[0261]
5.根据条款1的系统，其中相控阵列还包括光子集成电路。
[0262]
6.根据条款1的系统，其中相位调制器中的每个相位调制器包括电光相位调制器。
[0263]
7.根据条款1的系统，还包括透镜，该透镜被配置为将由目标结构散射的辐射聚焦到检测器上。
[0264]
8.根据条款1的系统，其中辐射源被配置为：生成宽带波长或两个或更多个窄带波长。
[0265]
9.根据条款8的系统，其中：
[0266]
辐射源包括源元件；以及
[0267]
源元件中的每个源元件被配置为生成宽带波长或两个或更多个窄带波长的子集。
[0268]
10.根据条款1的系统，还包括光谱滤波器，该光谱滤波器被配置为选择来自辐射源的波长以进入相控阵列，其中射束具有该波长。
[0269]
11.根据条款1的系统，还包括时间复用器，该时间复用器被配置为选择来自辐射源的波长序列以进入相控阵列，其中射束具有每次一个波长的波长序列。
[0270]
12.根据条款1的系统，还包括移相器，该移相器被配置为补偿由从辐射源选择进入相控阵列的波长引起的射束的方向移位。
[0271]
13.根据条款1的系统，其中：
[0272]
相控阵列还被配置为调整辐射波的振幅；以及
[0273]
射束包括基于幅度和相位的射束轮廓。
[0274]
14.根据条款13的系统，其中射束轮廓包括基本上平坦的强度分布。
[0275]
15.根据条款13的系统，其中平坦强度分布的半高全宽小于约2微米。
[0276]
16.根据条款12的系统，其中射束轮廓的半高全宽小于约500nm。
[0277]
17.根据条款1的系统，其中系统具有小于约100mm2、50mm2、25mm2或16mm2的占地面积。
[0278]
18.根据条款1的系统，其中检测器包括图像捕获装置。
[0279]
19.根据条款1的系统，其中系统被配置为：选择性地照射目标结构附近的结构，并且使用由检测器检测到的由照射生成的辐射来减少接收到的辐射的干涉。
[0280]
20.根据条款1的系统，其中系统被配置为：基于测量信号，确定目标结构的重叠误差和临界尺寸中的至少一者。
[0281]
21.根据条款1的系统，还包括另一相控阵列，另一相控阵列被配置为：生成另一辐射束，并且将该射束引导朝向目标结构。
[0282]
22.根据条款21的系统，还包括：
[0283]
第一光谱滤波器，被配置为从辐射源选择第一波长以进入相控阵列，其中射束具有第一波长；以及
[0284]
第二光谱滤波器，被配置为从辐射源选择第二波长以进入另一相控阵列，其中另一射束具有第二波长。
[0285]
23.根据条款21的系统，其中射束和另一射束具有基本上相似的波长。
[0286]
24.根据条款21的系统，其中射束和另一射束被引导以在目标结构处重叠并且形成具有条纹图案的射束轮廓。
[0287]
25.根据条款24的系统，其中条纹图案的间距是基于对由相控阵列和另一相控阵列辐射的辐射波的相位的选择以及对射束和另一射束的波长的选择而可调整的。
[0288]
26.根据条款24的系统，还包括控制器，该控制器被配置为从用户接收包括对条纹图案的间距和波长中的至少一者的选择的输入，并且基于输入来确定对相位的调整，以便根据选择来设置条纹图案的间距。
[0289]
27.根据条款24的系统，其中测量信号还基于根据条纹图案的被散射的辐射，并且系统被配置为跨目标结构而扫描条纹图案，并且基于测量信号来确定目标结构的位置。
[0290]
28.一种光刻设备，包括：
[0291]
照射系统，被配置为照射图案形成装置的图案；
[0292]
支撑件，被配置为支撑图案形成装置；
[0293]
衬底台，被配置为支撑衬底；
[0294]
投影系统，被配置为将图案的图像投影到衬底上；以及
[0295]
量测系统，包括：
[0296]
辐射源；
[0297]
相控阵列，被配置为生成辐射束并且将该辐射束引导朝向衬底上的目标结构，该相控阵列包括：
[0298]
光学元件，被配置为辐射辐射波，
[0299]
波导，被配置为将辐射从辐射源引导到光学元件，以及相位调制器，被配置为：调整辐射波的相位，使得辐射波累积以形成射束；以及
[0300]
检测器，被配置为：接收由目标结构散射的辐射，并且基于接收到的辐射来生成测量信号。
[0301]
29.一种照射系统，包括：
[0302]
第一相控阵列和第二相控阵列，被配置为分别生成第一辐射束和第二辐射束，第一相控阵列和第二相控阵列中的每个相控阵列包括：
[0303]
光学元件，被配置为辐射辐射波；
[0304]
波导，被配置为将源辐射引导到光学元件；以及
[0305]
相位调制器，被配置为调整辐射波的相位，
[0306]
其中来自第一相控阵列和第二相控阵列的辐射波的相位被调整，使得来自第一相控阵列和第二相控阵列的辐射波分别累积以形成第一射束和第二射束，并且
[0307]
其中第一射束和第二射束被引导以重叠和干涉来形成具有条纹图案的射束轮廓。
[0308]
30.根据条款29的照射系统，其中第一射束和第二射束的方向分别基于第一相控阵列和第二相控阵列中的相位。
[0309]
31.根据条款29的照射系统，其中照射系统被配置为：调整第一射束和第二射束中的至少一者的特性，以调整条纹图案的特性。
[0310]
32.根据条款31的照射系统，其中条纹图案的特性是间距。
[0311]
33.根据条款31的照射系统，其中第一射束和第二射束中的至少一者的特性包括分别来自第一相控阵列和第二相控阵列的辐射波的相位延迟。
[0312]
34.根据条款31的照射系统，其中第一射束和第二射束中的至少一者的特性是波长。
[0313]
35.根据条款29的系统，其中条纹图案的间距是基于对由相控阵列和另一相控阵列辐射的辐射波的相位的选择以及对射束和另一射束的波长的选择而可调整的。
[0314]
36.根据条款29的照射系统，还包括控制器，该控制器被配置为：从用户接收包括对条纹图案的间距和波长中的至少一者的选择的输入，并且基于输入来确定对第一相控阵列和第二相控阵列中的相位的调整，以便根据选择来设置条纹图案的间距。
[0315]
37.根据条款29的照射系统，还包括辐射源，该辐射源被配置为生成在第一相控阵列和第二相控阵列处接收到的源辐射。
[0316]
38.根据条款37的照射系统，其中辐射源还被配置为生成宽带波长或两个或更多个窄带波长。
[0317]
39.根据条款38的照射系统，其中：
[0318]
辐射源包括源元件；以及
[0319]
源元件中的每个源元件被配置为生成宽带波长或两个或更多个窄带波长的子集。
[0320]
40.根据条款37的照射系统，还包括：
[0321]
第一光谱滤波器，被配置为选择来自辐射源的第一波长以进入第一相控阵列，其中第一射束具有第一波长；以及
[0322]
第二光谱滤波器，被配置为选择来自辐射源的第二波长以进入第二相控阵列，其中第二射束具有第二波长。
[0323]
41.一种光刻设备，包括：
[0324]
照射系统，被配置为照射图案形成装置的图案；
[0325]
支撑件，被配置为支撑图案形成装置；
[0326]
衬底台，被配置为支撑衬底；
[0327]
投影系统，被配置为将图案的图像投影到衬底上；以及
[0328]
量测系统，包括：
[0329]
第一相控阵列和第二相控阵列，第一相控阵列和第二相控阵列被配置为：分别生成第一辐射束和第二辐射束，并且分别将第一辐射束和第二辐射束引导朝向衬底上的目标结构，第一相控阵列和第二相控阵列中的每个相控阵列包括：
[0330]
光学元件，被配置为辐射辐射波；
[0331]
波导，被配置为将源辐射引导到光学元件；以及
[0332]
相位调制器，被配置为调整辐射波的相位，
[0333]
其中来自第一相控阵列和第二相控阵列的辐射波的相位被调整，使得来自第一相控阵列和第二相控阵列的辐射波分别累积以形成第一射束和第二射束，并且
[0334]
其中第一射束和第二射束被引导以在目标结构处重叠来形成具有条纹图案的射束轮廓；以及
[0335]
检测器，被配置为：接收由目标结构散射的辐射，并且基于接收到的辐射来生成测量信号。
[0336]
42.一种方法，包括：
[0337]
使用相控阵列来生成辐射束，该生成包括：
[0338]
生成源辐射；
[0339]
使用波导来将源辐射引导到光学元件；
[0340]
使用光学元件来辐射辐射波；以及
[0341]
使用相位调制器来设置辐射波的相位，使得辐射波累积以形成射束；
[0342]
将射束引导朝向衬底上的目标结构，其中射束的方向基于相位；在检测器处接收由目标结构散射的辐射；以及
[0343]
基于接收到的辐射，生成测量信号。
[0344]
43.一种系统，包括：
[0345]
辐射源；
[0346]
第一相控阵列和第二相控阵列，第一相控阵列和第二相控阵列包括被配置为辐射辐射波的光学元件、被配置为将辐射从辐射源引导到光学元件的波导、以及被配置为调整辐射波的相位的相位调制器，其中第一相控阵列和第二相控阵列被配置为：分别形成被引导朝向目标结构的第一辐射束和第二辐射束，以基于调整来形成具有条纹图案的照射轮廓；
[0347]
接收器阵列，被配置为接收由目标结构散射的辐射；以及
[0348]
检测器，被配置为：基于接收到的辐射，生成测量信号。
[0349]
44.根据条款43的系统，其中接收器阵列包括：
[0350]
波导，被配置为将接收到的辐射引导到检测器；以及
[0351]
光学元件，被配置为将接收到的辐射耦合到波导中。
[0352]
45.根据条款43的系统，其中接收器阵列被设置在第一相控阵列和第二相控阵列之间。
[0353]
46.根据条款43的系统，还包括第二接收器阵列。
[0354]
47.根据条款46的系统，其中接收器阵列被设置为与第一相控阵列相邻，并且第二接收器阵列被布置为与第二相控阵列相邻。
[0355]
48.根据条款46的系统，其中接收器阵列经由反射元件接收被散射的辐射。
[0356]
49.根据条款48的系统，其中反射元件是由银、金、铝或铜制成的反射镜。
[0357]
50.根据条款49的系统，其中反射元件将被散射的辐射反射回目标结构。
[0358]
51.根据条款50的系统，其中接收器阵列和第二接收器阵列两者均接收被散射的辐射。
[0359]
52.根据条款43的系统，其中第一相控阵列和第二相控阵列是光子集成电路的部分，并且接收器阵列是集成电路的一部分或单独的光子集成电路。
[0360]
53.根据条款52的系统，其中光子集成电路和单独的光子集成电路相对于目标结构的垂线倾斜。
[0361]
54.一种光刻设备，包括：
[0362]
照射系统，被配置为照射图案形成装置的图案；
[0363]
支撑件，被配置为支撑图案形成装置；
[0364]
衬底台，被配置为支撑衬底；
[0365]
投影系统，被配置为将图案的图像投影到衬底上；以及
[0366]
量测系统，包括：
[0367]
第一相控阵列和第二相控阵列，第一相控阵列和第二相控阵列被配置为分别生成第一辐射束和第二辐射束并且分别将第一辐射束和第二辐射束引导朝向衬底上的目标结构，第一相控阵列和第二相控阵列中的每个相控阵列包括：
[0368]
光学元件，被配置为辐射辐射波；
[0369]
波导，被配置为将源辐射引导到光学元件；以及
[0370]
相位调制器，被配置为调整辐射波的相位，
[0371]
其中来自第一相控阵列和第二相控阵列的辐射波的相位被调整，使得来自第一相控阵列和第二相控阵列的辐射波分别累积以形成第一射束和第二射束，并且
[0372]
其中第一射束和第二射束被引导以在目标结构处重叠来形成具有条纹图案的射束轮廓；
[0373]
接收器阵列，被配置为接收由目标结构散射的辐射；以及
[0374]
检测器，被配置为：基于接收到的辐射，生成测量信号。
[0375]
55.一种方法，包括：
[0376]
使用相控阵列来生成辐射束，该生成包括：
[0377]
生成源辐射；
[0378]
使用波导来将源辐射引导到光学元件；
[0379]
使用光学元件来辐射辐射波；以及
[0380]
使用相位调制器来设置辐射波的相位，使得辐射波累积以形成射束；
[0381]
将射束引导朝向衬底上的目标结构，其中射束的方向基于相位；
[0382]
在接收器阵列处接收由目标结构散射的辐射；以及
[0383]
在检测器处基于接收到的辐射来生成测量信号。
[0384]
56.根据条款55的方法，还包括：
[0385]
在第二接收器阵列处接收由目标结构散射的辐射；
[0386]
基于在第二接收器阵列处接收到的辐射，生成第二测量信号；以及
[0387]
分析测量信号和第二测量信号，以执行可靠性测量。
[0388]
57.一种系统，包括：
[0389]
辐射源；
[0390]
第一相控阵列和第二相控阵列，第一相控阵列和第二相控阵列包括被配置为辐射辐射波的光学元件、多个端口、被配置为将辐射从多个端口中的一个端口引导到光学元件的波导、以及被配置为调整辐射波的相位的相位调制器，其中第一相控阵列和第二相控阵列中的一者或两者分别被配置为基于被耦合到辐射源的端口来形成被引导朝向目标结构的第一辐射束和/或第二辐射束；以及
[0391]
检测器，被配置为：接收由目标结构散射的辐射，并且基于接收到的辐射来生成测量信号。
[0392]
58.根据条款57的系统，其中多个端口包括：
[0393]
第一输入端口，被耦合到第一相控阵列；
[0394]
第二输入端口，被耦合到第一相控阵列和第二相控阵列；以及
[0395]
第三输入端口，被耦合到第二相控阵列。
[0396]
59.根据条款58的系统，其中：
[0397]
当辐射源被耦合到第一输入端口时，第一射束被形成，
[0398]
当辐射源被耦合到第三端口时，第二射束被形成，以及
[0399]
当辐射源被耦合到第二输入端口时，第一光束和第二光束被同时形成。
[0400]
60.根据条款58的系统，其中在对准测量期间，辐射源被耦合到第二输入端口。
[0401]
61.根据条款58的系统，其中在相应的第一射束或第二射束的斑尺寸表征期间，辐射源被耦合到第一输入端口或第三输入端口。
[0402]
62.根据条款57的系统，还包括：
[0403]
第一树，从第一耦合器延伸到第一相控阵列的光学元件；以及
[0404]
第二树，从第二耦合器延伸到第二相控阵列的光学元件，
[0405]
其中光学元件中的每个光学元件位于第一树或第二树的叶子处。
[0406]
63.根据条款62的系统，其中：
[0407]
第一耦合器包括将第一输入端口和第二输入端口连接到第一树的二乘二耦合器；以及
[0408]
第二耦合器包括将第二输入端口和第三输入端口连接到第二树的二乘二耦合器。
[0409]
64.根据条款62的系统，其中第一树和第二树包括多个分路器。
[0410]
65.根据条款57的系统，其中第一射束和第二射束具有相同的方向。
[0411]
66.根据条款57的系统，还包括被插入在波导之间的一个或多个金属元件。
[0412]
67.根据条款57的系统，还包括：
[0413]
控制器，被配置为：从用户接收输入测量模式的选择，根据选择来从多个端口中标识端口，以及控制辐射源与所标识的端口之间的连接。
[0414]
68.一种系统，包括：
[0415]
辐射源；
[0416]
相控阵列，被配置为用于生成辐射束并且将该辐射束引导朝向衬底上的目标结构，该相控阵列包括：
[0417]
光学元件，被配置为辐射辐射波，
[0418]
波导，被配置为将辐射从辐射源引导到光学元件，以及
[0419]
相位调制器，被配置为调整辐射波的相位，使得辐射波累积以形成射束；
[0420]
检测器，被配置为：接收由目标结构散射的辐射，并且基于接收到的辐射来生成测量信号；以及
[0421]
控制器，被配置为控制每个相应光学元件的相位偏移以控制射束的方向。
[0422]
69.根据条款68的系统，其中控制器还被配置为控制射束的方向以扫描衬底。
[0423]
70.根据条款69的系统，其中射束被配置为：在没有移动元件的情况下扫描衬底。
[0424]
71.根据条款68的系统，其中相控阵列包括从辐射源到光学元件的分路器树。
[0425]
72.根据条款68的系统，还包括被插入在波导之间的一个或多个金属元件。
[0426]
73.根据条款68的系统，其中控制器还被配置为：将振幅加权施加到光学元件中的每个光学元件。
[0427]
74.一种系统，包括：
[0428]
相控阵列，包括：
[0429]
光学元件，被配置为辐射或检测辐射波；
[0430]
波导，被配置为将辐射从辐射源引导到光学元件或从光学元件引导到检测器；
[0431]
相位调制器，被配置为调整辐射波的相位；以及
[0432]
一个或多个金属元件，被插入在波导之间，该一个或多个金属元件被配置为减少光学元件之间的耦合。
[0433]
75.根据条款74的系统，其中相控阵列还包括光子集成电路。
[0434]
76.根据条款75的系统，其中一个或多个金属元件被形成在光子集成电路上。
[0435]
尽管在本文中可以具体参考光刻设备在ic的制造中的使用，但是应当理解，本文中所描述的光刻设备可以具有其它应用，诸如集成光学系统的制造、用于磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、lcd、薄膜磁头等。本领域技术人员将理解，在这样的替代应用的上下文中，本文中术语“晶片
””
或“裸片”的任何使用可以被认为分别与更一般的术语“衬底”或“目标部分”同义。在曝光之前或之后，可以在例如跟踪单元(通常将抗蚀剂层施加到衬底上并使被曝光的抗蚀剂显影的工具)、量测单元和/或检查单元中处理本文中所提到的衬底。在适用的情况下，本文的公开内容可以应用于这种和其它衬底处理工具。此外，例如为了创建多层ic，可以不止一次地处理衬底，使得本文中所使用的术语衬底也可以是指已
经包含多个被处理的层的衬底。
[0436]
尽管上面已经具体参考了本发明的实施例在光学光刻的上下文中的使用，但是应当理解，本发明可以用于其它应用，例如压印光刻，并且在上下文允许的情况下，本发明不限于光学光刻。在压印光刻中，图案形成装置中的形貌限定了在衬底上生成的图案。图案形成装置的形貌可以被压入被提供给衬底的抗蚀剂层中，由此通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来固化抗蚀剂。图案形成装置移出抗蚀剂，在抗蚀剂固化之后在其中留下图案。
[0437]
应理解，本文的措辞或术语是为了描述而非限制的目的，使得本公开的术语或措辞应由相关领域的技术人员根据本文的教导来解释。
[0438]
本文中所使用的术语“衬底”描述了在其上添加材料层的材料。在一些实施例中，衬底本身可以被图案化，并且添加在其顶部的材料也可以被图案化，或者可以保持不图案化。
[0439]
尽管在本文中可以具体参考根据本发明的设备和/或系统在ic制造中的使用，但是应当清楚地理解，这种设备和/或系统具有许多其它可能的应用。例如，其可以被采用在集成光学系统的制造、用于磁畴存储器的引导和检测图案、lcd面板、薄膜磁头等中。本领域技术人员将理解，在这种替代应用的上下文中，本文中术语“掩模板”、“晶片”或“裸片”的任何使用应被认为分别由更通用的术语“掩模”、“衬底”和“目标部分”来替换。
[0440]
虽然上面已经描述了本发明的特定实施例，但是应当理解，本发明可以以不同于所描述的方式来实践。该描述并不旨在限制本发明。
[0441]
应当理解，具体实施方式部分而不是发明内容和摘要部分旨在用于解释权利要求。发明内容和摘要部分可以阐述本发明人所预期的本发明的一个或多个但不是所有的示例性实施例，并且因此不旨在以任何方式限制本发明和所附权利要求。
[0442]
以上借助于说明特定功能及其关系的实现的功能构建块描述了本发明。为了便于描述，这些功能构建块的边界在本文中被任意限定。只要适当地执行指定的功能及其关系，就可以限定替代边界。
[0443]
具体实施例的上述描述将充分揭示本发明的一般性质，通过应用本领域的知识，其他人可以容易地修改和/或适应这些具体实施例的各种应用，而无需过多的实验，而不脱离本发明的一般概念。因此，基于本文给出的教导和指导，这样的适应和修改旨在处于所公开的实施例的等效的含义和范围内。
[0444]
本发明的广度和范围不应受任何上述示例性实施例的限制，而应仅根据所附权利要求及其等效来限定。