光刻设备、量测系统、照射开关及其方法与流程

光刻设备、量测系统、照射开关及其方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年6月23日提交的美国临时专利申请号63/042，753的优先权，该申请通过引用整体并入本文。
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，具有集成光子器件的照射系统，该集成光子器件用在用于检查光刻工艺和晶片对准的量测系统中。


背景技术：

4.光刻设备是将所期望的图案施加到衬底上，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(备选地被称为掩模或中间掩模版)可以用于生成将在ic的单个层上形成的电路图案。可以将此图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一个或若干个管芯的一部分)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辐照每个目标部分；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，同时平行或反平行于该扫描方向同步地扫描目标部分来辐照每个目标部分。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使这两束在衬底的目标部分处干涉。干涉导致在衬底的目标部分处形成线。
6.在光刻操作期间，不同的处理步骤可能需要在衬底上顺序地形成不同的层。相应地，有必要相对于在其上形成的现有图案以高精确度定位衬底。通常，对准标记被放置在将被对准的衬底上，并且相对于第二物体定位。光刻设备可以使用对准装置以用于检测对准标记的位置并且用于使用对准标记来对准衬底以确保来自掩模的精确曝光。两个不同层的对准标记之间的未对准被测量为叠加误差。
7.为了监控光刻工艺，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其上形成的连续层之间的叠加误差和显影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。存在各种用于测量在光刻工艺中形成的微观结构的技术，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计，其中辐射束被引导到衬底表面上的目标上，并且测量散射或反射光束的特性。通过比较光束在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，这可以通过将反射光束与存储在与已知衬底特性相关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且测量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)。相反，角分辨散射仪使用单色辐射束并且测量作为角度的函数的散射辐射的
强度。
8.这种光散射仪可以用于测量参数，诸如显影光敏抗蚀剂的临界尺寸或在图案化衬底中或其上形成的两层之间的叠加(ov)误差。可以通过比较光束在被衬底反射或散射之前和之后的照射光束的特性来确定衬底的特性。
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，以便跟上当前的大批量制造速率并且提高当前可获得的生产速度。


技术实现要素：

10.相应地，需要提供能够快速地并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。
11.在一些实施例中，系统包括照射系统、光学元件、开关元件和检测器。照射系统包括生成辐射束的宽带光源。色散光学元件接收辐射束并且生成多个光束，该多个光束具有比宽带光源窄的带宽。光开关接收多个光束并且将多个光束中的每个光束发射到传感器阵列的不同对准传感器。检测器接收从传感器阵列返回的辐射，并且基于所接收的辐射生成测量信号。
12.下面参考附图详细描述本公开的另外的特征以及各种实施例的结构和操作。应注意，本发明不限于本文所述的特定实施例。本文提出的此类实施例仅用于说明的目的。基于本文所包含的教导，附加的实施例对于相关(多个)领域的技术人员是显而易见的。
附图说明
13.并入本文并且形成说明书的一部分的附图图示了本公开，并且与说明书一起进一步用于解释本公开的原理，并且使得相关(多个)领域的技术人员能够制造和使用本文所述的实施例。
14.图1a示出了根据一些实施例的反射光刻设备的示意图。
15.图1b示出了根据一些实施例的透射光刻设备的示意图。
16.图2示出了根据一些实施例的反射光刻设备的更详细的示意图。
17.图3示出了根据一些实施例的光刻单元的示意图。
18.图4a和图4b示出了根据一些实施例的对准装置的示意图。
19.图5a-5c示出了根据一些实施例的量测系统的示意图。
20.图6示出了根据一些实施例的照射系统的示意图。
21.图7示出了根据一些实施例的光色散系统的示意图。
22.图8示出了根据一些实施例的光色散系统的示意图。
23.图9图示了根据一些实施例的交换架构。
24.图10图示了根据一些实施例的光学架构的实施方式。
25.图11示出了根据一些实施例的用于执行本文所述的实施例的功能的方法步骤。
26.从以下结合附图阐述的详细描述中，本公开的特征将变得更加显而易见，在附图中类似的附图标记始终标识对应的元件。在附图中，类似的附图标记通常指示相同、功能类似和/或结构类似的元件。附加地，通常，附图标记的最左边的(多个)数字标识附图标记首
次出现的附图。除非另有说明，贯穿本公开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
27.本说明书公开了并入本公开的特征的一个或多个实施例。所公开的(多个)实施例作为示例被提供。本公开的范围不限于所公开的(多个)实施例。所要求保护的特征由所附权利要求限定。
28.所描述的(多个)实施例以及说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例实施例”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，但是每个实施例可能不一定包括特定特征、结构或特性。此外，这些短语不一定指代同一实施例。进一步地，当结合一个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，结合其它实施例实现这种特征、结构或特性在本领域技术人员的知识范围内。
29.为了便于描述，本文可以使用空间上相对的术语，诸如“在底下”、“在下面”、“下面的”，“在上面”，“在
…
上”、“上面的”等，以描述如图所示的一个元件或特征与另一个元件或特征的关系。除图中所示的取向之外，空间上相对的术语旨在包含使用或操作中的设备的不同取向。设备可以以其他方式定向(旋转90度或在其他取向处)并且本文使用的空间上相对的描述符可以类似被相应地解释。
30.如本文所用的术语“约”指示可以基于特定技术变化的给定数量的值。基于特定技术，术语“约”可以指示在例如值的10％-30％(例如值的
±
10％、
±
20％或
±
30％)内变化的给定数量的值。
31.本发明的实施例可以在硬件、固件、软件或其任何组合中被实现。本公开的实施例也可以被实现为存储在机器可读介质上的指令，其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构。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。进一步地，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，应当理解，这种描述仅仅是为了方便起见，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。
32.然而，在更详细地描述这样的实施例之前，展示一个其中可以实现本公开的实施例的示例环境是有启发性的。
33.示例光刻系统
34.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，其中本公开的实施例可以被实现。光刻设备100和光刻设备100'各自包括以下各项：照射系统(照射器)il，其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，其被配置为支撑图案形成装置(例如，掩模，掩模版或动态图案形成装置)ma，并且被连接到第一定位装置pm，该第一定位装置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，其被配置为保持衬底(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'也具有投影系统ps，其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，包括一个或多个管芯)c上。在光刻设备100中，图案形成装置ma和投影系统ps是反射的。在光刻
设备100'中，图案形成装置ma和投影系统ps是透射的。
35.照射系统il可以包括各种类型的光学部件，诸如折射的、反射的、反折射的、磁性的、电磁的、静电的或其它类型的光学部件、或其任意组合，用于引导、整形或控制辐射束b。
36.支撑结构mt以这样的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'中至少一个光刻设备的设计，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、静电或其它夹紧技术来保持图案形成装置ma。支撑结构mt可以例如是框架或台，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例如相对于投影系统ps处于期望的位置。
37.术语“图案形成装置”ma应当被广义地解释为指代可以用于在辐射束b的截面上赋予图案，以便在衬底w的目标部分c中产生图案的任何装置。赋予辐射束b的图案可以对应于在目标部分c中产生的装置中的特定功能层，以形成集成电路。
38.图案形成装置ma可以是透射的(如在图1b的光刻设备100'中)或反射的(如在图1a的光刻设备100中)。图案形成装置ma的示例包括掩模版、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一个示例采用小反射镜的矩阵布置，每个反射镜可以单独地倾斜，以便于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，该辐射束被小反射镜矩阵反射。
39.术语“投影系统”ps可以包括任何类型的投影系统，包括折射的、反射的、反折射的、磁性的、电磁的和静电的光学系统、或其任意组合，适合于被使用的曝光辐射，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或电子光束辐射，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给整个光束路径提供真空环境。
40.光刻设备100和/或光刻设备100'可以是具有两个(双级)或更多衬底台wt(和/或两个以上掩模台)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，或者可以在使用一个或多个其它衬底台wt用于曝光的同时，在一个或多个台上执行准备步骤。在一些情况下，附加台可以不是衬底台wt。
41.光刻设备也可以是这样的类型，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)叠加以便于填充投影系统和衬底之间的空间。还可以将浸没液体施加到光刻设备中的其它空间，例如掩模和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。本文使用的术语“浸没”并不意味着诸如衬底的结构被浸没在液体中，而是仅意味着在曝光期间液体位于投影系统和衬底之间。
42.参考图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'可以是单独的物理实体。在这种情况下，源so不被认为形成光刻设备100或100'的一部分，并且辐射束b借助于光束传输系统bd(在图1b中)从源so传递到照射器il，该光束传输系统bd包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器。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'的组成部分。如果需要，源so和照射器il以及光束传输系统bd可以被称为辐射系统。
43.照射器il可以包括用于调节辐射束的角强度分布的调节器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可以包括各种其它部件(在图1b中)，诸如积分器in和集光器co。照射器il可以用于调节辐射束b，以在其截面中具有期望的均匀性和强度分布。
44.参照图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反射。在从图案形成装置(例如，掩模)ma反射之后，辐射束b穿过投影系统ps，该投影系统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，以便于在辐射束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。
45.参照图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图案化。在穿过掩模ma之后，辐射束b穿过投影系统ps，该投影系统ps将辐射束聚焦到衬底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。辐射部分从照射系统光瞳ipu处的强度分布发出并且穿过掩模图案而不受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。
46.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'是由标记图案mp通过强度分布的辐射产生的衍射光束形成的。例如，掩模图案mp可以包括线和间隔的阵列。在阵列处的并且不同于零级衍射辐射的衍射在垂直于线的方向上生成具有方向的改变的转向衍射光束。未衍射光束(即，所谓的零级衍射光束)在传播方向上没有任何改变地穿过图案。零级衍射光束在投影系统ps的光瞳共轭ppu的上游穿过投影系统ps的上透镜或上透镜组，到达光瞳共轭ppu。在光瞳共轭ppu的平面中并且与零级衍射光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。光圈装置pd，例如被设置在或实质上被设置在包括投影系统ps的光瞳共轭ppu的平面上。
47.投影系统ps被布置为凭借透镜或透镜组l不仅捕获零级衍射光束，而且捕获第一级或第一级和更高级衍射光束(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，第一级衍射光束在晶片w的水平处与对应的零级衍射光束干涉，以在最高可能的分辨率和工艺窗口(即，与可容许的曝光剂量偏差相结合的可用焦深)处产生线图案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。进一步地，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中的零级光束来减小像散像差。这在2009年3月31日公布的us7，511，799b2中被更详细地描述，其全文通过引用并入本文。
48.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，在从掩模库机械检索之后或在扫描期间)。
49.通常，掩模台mt的移动可以借助于长行程模块(粗糙定位)和短行程模块(精细定位)来实现，这些行程模块形成第一定位装置pm的一部分。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，这些行程模块形成第二定位器pw的一部分。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，但是其可以位于目标部分之间的空间中(被称为划线道对准标记)。类似地，在多于一个管芯被设置在掩模ma上的情况下，掩模对准标记可以位于管芯之间。
50.掩模台mt和图案形成装置ma可以在真空室v中，其中真空机器人ivr可以用于将诸如掩模的图案形成装置移入和移出真空室。备选地，当掩模台mt和图案形成装置mt在真空室的外部时，非真空机器人可以用于各种运输操作，类似于真空机器人ivr。真空和非真空机器人都需要被校准，以用于将任何有效载荷(例如，掩模)平滑地传输到传输站的固定运动支架。
51.光刻设备100和100'可以用于以下模式中的至少一种模式：
52.1.在步进模式中，支撑结构(例如，掩模台)mt和衬底台wt基本上保持静止，同时将赋予给辐射束b的整个图案一次性投影到目标部分c上(即，单次静态曝光)。然后在x和/或y方向上移动衬底台wt，使得可以曝光不同的目标部分c。
53.2.在扫描模式中，同步地扫描支撑结构(例如，掩模台)mt和衬底台wt，同时将赋予给辐射束b的图案投影到目标部分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(缩小)放大和图像反转特性来确定。
54.3.在另一种模式中，保持可编程图案形成装置的支撑结构(例如掩模台)mt大体上保持静止，并且移动或扫描衬底台wt，同时将赋予给辐射束b的图案投影到目标部分c上。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。该操作模式可以容易地被应用于利用可编程图案形成装置(诸如可编程反射镜阵列)的无掩模光刻。
55.也可以采用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。
56.在另一实施例中，光刻设备100包括极紫外(euv)源，其被配置为生成用于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。
57.图2更详细地示出了光刻设备100，其包括源收集器装置so、照射系统il和投影系统ps。源收集器装置50被构建并且被布置为使得可以在源收集器装置50的封闭结构220中维持真空环境。可以通过放电产生的等离子体源来形成euv辐射发射等离子体210。euv辐射可以由气体或蒸气产生(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以发射电磁波谱的euv范围内的辐射。例如，非常热的等离子体210通过例如放电产生，该放电导致至少部分电离的等离子体。为了有效地产生辐射，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，提供激发锡(sn)的等离子体以产生euv辐射。
58.由热等离子体210发射的辐射从源室211经由可选的气体屏障或污染物陷阱230
(在一些情况下也被称为污染物屏障或箔陷阱)进入收集器室212，该气体屏障或污染物陷阱230被定位在源室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也可以包括气体屏障或气体屏障和通道结构的组合。本文进一步指示的污染物陷阱或污染物屏障230至少包括通道结构。
59.收集室212可以包括辐射收集器co，其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反射，以聚焦在虚拟源点if。虚拟源点if通常被称为中间焦点，并且源收集器装置被布置成使得中间焦点if位于封闭结构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特别用于抑制红外(ir)辐射。
60.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，形成图案束226，并且图案束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。
61.比所示出的元件更多的元件通常可以存在于照射光学单元il和投影系统ps中。根据光刻设备的类型，光栅光谱滤波器240可以可选地存在。进一步地，可以存在比图2所示的反射镜更多的反射镜，例如相比于图2所示的反射元件，在投影系统ps中可以存在1至6个附加的反射元件。
62.如图2所示，集光器co只是作为收集器(或收集器镜)的一个示例被描绘为具有掠入射反射器253、254和255的嵌套收集器。掠入射反射器253、254和255围绕光轴o轴对称设置，并且这种类型的集光器co优选地与通常被称为dpp源的放电产生的等离子体源结合使用。
63.示例性光刻单元
64.图3示出了根据一些实施例的光刻单元300，有时也被称为光刻单元或簇。光刻设备100或100'可以形成光刻单元300的一部分。光刻单元300也可以包括一个或多个装置，以在衬底上执行曝光前和曝光后工艺。常规地，这些设备包括用于沉积抗蚀剂层的旋涂机sc、用于显影曝光抗蚀剂的显影剂de、冷却板ch和烘烤板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，在不同的处理装置之间移动它们，并将它们传输到光刻设备100或100'的装载舱lb。这些通常被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也经由光刻控制单元lacu控制光刻设备。因此，可以操作不同的设备以最大化吞吐量和处理效率。
65.示例性检查装置
66.为了控制光刻工艺以将器件特征精确地放置在衬底上，通常在衬底上设置对准标记，并且光刻设备包括一个或多个对准装置和/或系统，通过对准装置和/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位置测量装置。从不同的时间和不同的制造商获知不同类型的标记和不同类型的对准装置和/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号6，961，116(den boef等人)中描述的自参考干涉仪，该专利通过引用整体并入本文。通常，分别测量标记以获得x和y位置。组合的x和y测量可以
使用美国公开号2009/195768 a(bijnen等人)中描述的技术来执行，该公开也通过引用整体并入本文。
67.术语“检查装置”、“量测装置”等在本文中可以用于指代(例如)用于测量结构的特性(例如，叠加误差、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，对准装置)。
68.图4a示出了根据一些实施例的量测装置400的截面示意图。在一些实施例中，量测装置400可以被实现为光刻设备100或100'的一部分。量测装置400可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)。量测装置400还可以被配置为检测衬底上的对准标记的位置，并且使用所检测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部件对准衬底。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。
69.在一些实施例中，量测装置400可包括照射系统412、分束器414、干涉仪426、检测器428、光束分析器430和叠加计算处理器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之间的波长光谱内。在另一示例中，一个或多个通带可以是约500nm到约900nm之间的波长光谱内的离散窄通带。照射系统412还可以被配置为提供一个或多个通带，这些通带具有在长时间段内(例如，在照射系统412的寿命内)大体上恒定的中心波长(cwl)值。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值从期望的cwl值偏移。并且因此，与目前的对准装置相比，使用恒定的cwl值可以提高对准系统(例如，量测装置400)的长期稳定性和准确性。
70.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光束。例如，辐射束413可以被分成辐射子光束415和417，如图4a所示。分束器414还可以被配置为将辐射子光束415引导到被放置在台422上的衬底420上。在一个示例中，台422沿方向424可移动。辐射子光束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的平面的对称轴线旋转180
°
时，旋转的对准标记或目标418可以与未旋转的对准标记或目标418实质上相同。衬底420上的目标418可以是包括由固体抗蚀剂线形成的条的抗蚀剂层光栅、产品层光栅、叠加目标结构中的复合光栅叠层，该复合光栅叠层包括叠加或交错在产品层光栅上的抗蚀剂光栅的等。条可以备选地被蚀刻到衬底中。该图案可以对光刻投影设备，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可以在印刷光栅的变化中显现出来。在一个示例中，在器件制造中使用的用于测量线宽、间距和临界尺寸的在线方法使用被称为“散射测量”的技术。例如，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)中描述了散射测量的方法，这两篇文献通过引用整体并入本文。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)或通过比较于由模拟导出的图案库来重构。相应地，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执行的重建过程。
71.在一些实施例中，根据一个实施例，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光束。衍射辐射光束419可以被分成衍射辐射子光束429和439，如图4a所示。
72.应当注意，尽管分束器414被示为将辐射子光束415导向对准标记或目标418并且将衍射辐射子光束429导向干涉仪426，但是本公开不限于此。对相关领域的技术人员显而易见的是，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。
73.如图4a所示，干涉仪426可以被配置为通过分束器414接收辐射子光束417和衍射辐射子光束429。在一个示例实施例中，衍射辐射子光束429可以是辐射子光束415的至少一部分，该辐射子光束415可以从对准标记或目标418反射。在该实施例的一个示例中，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所接收的衍射辐射子光束429形成对准标记或目标418的两个图像。应当理解，不需要形成高质量图像，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个图像旋转180
°
，并且干涉地重新组合旋转的和未旋转的图像。
74.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接收重组图像，并且当量测装置400的对准轴线421穿过对准标记或目标418的对称中心(未示出)时检测由重组图像引起的干涉。根据一个示例实施例，这种干涉可能是由于对准标记或目标418是180
°
对称的，并且重组图像相长或相消地干涉。基于所检测的干涉，检测器428可以还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并且穿过图像旋转干涉仪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且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。
75.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测量来确定对准标记或目标418的对称中心的位置：
76.1.测量针对各种波长的位置变化(颜色之间的位置偏移)；
77.2.测量针对各种阶数的位置变化(衍射级之间的位置偏移)；以及
78.3.测量针对各种偏振的位置变化(偏振之间的位置偏移)。
79.该数据可以例如利用任何类型的对准传感器获得，例如美国专利号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，并且在软件中提取对准信号，或如美国专利号6，297，876中描述的athena(使用高阶对准增强的先进技术)，其将七个衍射级中的每一级引导到专用检测器，这两个专利都通过引用整体并入本文。
80.在一些实施例中，光束分析器430可以被配置为接收和确定衍射辐射子光束439的光学状态。光学状态可以是光束波长、偏振或光束轮廓的量度。光束分析器430可以还被配置为确定台422的位置并且将台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的位置可以参照台422精确地知道。备选地，光束分析器430可以被配置为确定量测装置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量测装置400或任何其它参考元件而获知。光束分析器430可以是具有某种形式的波段选择性的点或成像偏振计。在一些实施例中，光束分析器430可以直接被集成到量测装置400中，或者经由如下几种类型的光纤连接：根据其它实施例的保偏单模、多模或成像。
81.在一些实施例中，光束分析器430可以还被配置为确定衬底420上的两个图案之间的叠加数据。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'在衬底上曝光的参考图案生成。曝光层可以是邻近参考层曝光的抗蚀剂层。曝光层可以由光刻设备100或100'在衬底420上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通过台422的移动。在一些实施例中，测量叠加数据也可以指示参考图案和曝光图案之间的偏移。测量叠加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，曝光层和参考层之间的偏移可以最小化。
82.在一些实施例中，光束分析器430可以还被配置为确定衬底420的产品叠层轮廓的模型，并且可以被配置为在单次测量中测量目标418的叠加、临界尺寸和焦点。产品叠层轮廓包含关于堆叠产品(诸如对准标记、目标418、衬底420等)的信息，并且可以包括标记工艺变化引起的光学特征量测，其是照射变化的函数。产品叠层轮廓也可以包括产品光栅轮廓、标记叠层轮廓、标记不对称信息等。光束分析器430的一个示例可以在由荷兰veldhoven的asml制造的称为yieldstar
tm
的量测装置中找到，如美国专利号8，706，442中所述，该专利通过引用整体并入本文。光束分析器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，光束分析器430可以处理层中所描绘的图像的叠加参数(层相对于衬底上的先前层的定位精确度的指示或第一层相对于衬底上的标记的定位精确度的指示)、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所描绘的图像的质量有关的图像参数。
83.在一些实施例中，检测器阵列(例如，传感器阵列1006)可以被连接到光束分析器430，并且允许如下文所论述的精确的叠层轮廓检测的可能性。例如，检测器428可以是检测器阵列。对于检测器阵列，多个选项是可能的：多模光纤束、每个通道的离散引脚检测器，或ccd或cmos(线性)阵列。多模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，但可能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高速读出的元件，并且如果使用相位步进检测，则特别令人感兴趣。
84.在一些实施例中，第二光束分析器430'可以被配置为接收和确定衍射辐射子光束429的光学状态，如图4b所示。光学状态可以是光束波长、偏振、光束轮廓等的量度。第二光束分析器430'可以与光束分析器430相同。备选地，第二光束分析器430
′
可以被配置为执行光束分析器430的至少所有功能，诸如确定台422的位置并且将台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的位置可以参照台422精确地知道。第二光束分析器430'还可以被配置为确定量测装置400或任何其他参考元件的位置，使得可以参考量测装置400或任何其他参考元件来获知对准标记或目标418的对称中心。第二光束分析器430
′
可以还被配置为确定两个图案与衬底420的产品叠层轮廓的模型之间的叠加数据。第二光束分析器430
′
也可被配置为在单次测量中测量
目标418的叠加、临界尺寸和焦点。
85.在一些实施例中，第二光束分析器430'可以直接被集成到量测装置400中，或者其可以经由如下几种类型的光纤连接：根据其它实施例的保偏单模、多模或成像。备选地，第二光束分析器430'和光束分析器430可以被组合以形成单个分析器(未示出)，其被配置为接收和确定衍射辐射子光束429和439的光学状态。
86.在一些实施例中，处理器432从检测器428和光束分析器430接收信息。例如，处理器432可以是叠加计算处理器。信息可以包括由光束分析器430构建的产品叠层轮廓的模型。备选地，处理器432可以使用所接收的关于产品标记的信息来构建产品标记轮廓的模型。在任一情况下，处理器432使用或并入产品标记轮廓的模型来构建堆叠产品和叠加标记轮廓的模型。然后，使用叠层模型来确定叠加偏移，并且最小化对叠加偏移测量的频谱影响。处理器432可以基于从检测器428和光束分析器430接收的信息创建基本校正算法，该信息包括但不限于照射光束的光学状态、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。光瞳平面是这样的平面，其中辐射的径向位置限定了入射角，并且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照晶片标记和/或对准标记418表征量测装置400。
87.在一些实施例中，处理器432可以还被配置为基于从检测器428和光束分析器430接收的信息来确定相对于每个标记的传感器估计的印刷图案位置偏移误差。信息包括但不限于产品叠层轮廓、叠加层的测量、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可以利用聚类算法将标记分组为类似的恒定偏移误差组，并且基于信息创建对准误差偏移校正表。聚类算法可以基于与每组偏移误差相关联的叠加测量、位置估计和附加光学叠层处理信息。针对多个不同标记计算叠加，例如，在编程叠加偏移周围具有正偏置和负偏置的叠加目标。测量最小叠加的目标被作为参考(因为它是以最佳精确度测量的)。从该测量的小叠加和其对应目标的已知编程叠加，可以推导出叠加误差。表1示出了这是如何执行的。在所示的示例中的最小测量叠加是-1nm。然而，这与具有-30nm的编程叠加的目标有关。因此，过程引入了29nm的叠加误差。
[0088][0089]
可以取最小值作为参考点，并且相对于此，可以计算测量叠加和由于编程叠加而预期的叠加之间的偏移。该偏移确定每个标记或具有类似偏移的标记组的叠加误差。因此，
在表1的示例中，最小的测量叠加是-1nm，在具有30nm的编程叠加的目标位置处。将在其它目标处的预期和测量叠加图之间的差异与该参考进行比较。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叠加误差的照射设置及其对应的校准因子。在此之后，处理器432可以将标记分组为类似的叠加误差组。可以基于不同的过程控制，例如，针对不同过程的不同误差容限来调整用于分组标记的标准。
[0090]
在一些实施例中，处理器432可以确认组的所有或大多数成员具有类似的偏移误差，并且基于其附加光学叠层量测，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可以确定对每个标记的校正，并且将校正反馈给光刻设备100或100'，用于例如通过将校正馈送到对准装置400中来校正叠加中的误差。
[0091]
示例性量测系统
[0092]
到目前为止，讨论集中在使用光学硬件(例如，分束器414、干涉仪426等)来收集由目标结构接收的光(例如，由目标结构散射的光)并且将其导向检测器的量测装置。光学硬件可以用于校正像差或以其他方式调节已经被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以伴随有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，量测系统可能仅包括一个或几个用于检查晶片的装置，这可能影响在给定时间范围内检查大量晶片的能力。晶片检查的速度可以通过例如减少每次测量的时间(例如，通过收集更多的光子)和/或增加可用测量装置的数目(例如，通过缩小装置占地面积并且添加装置中的更多装置)来增加。本发明的实施例提供结构和功能以更快速且有效地执行对衬底上的结构的检查。
[0093]
图5a-5c示出了根据一些实施例的量测系统500的示意图。在一些实施例中，量测系统500包括量测装置502。量测装置502可以包括照射系统508、(多个)光学元件524和检测器528。照射系统508可以包括衬底510、源512和514(或第一源和第二源)，以及谐振器518和520(或第一谐振器和第二谐振器)。照射系统508可以包括附加结构，例如，(多个)附加源516、(多个)附加谐振器522和/或多路复用器530。量测装置502也可以包括附加结构，例如，光学元件526和这里未示出但参考其它附图(例如，照射监控器)描述的其它结构。
[0094]
根据一些实施例，可能期望在光源处生成期望的一系列检查光带宽，在这种情况下可以使用多个可调光源。于2019年12月30日提交的美国专利申请序列号62/954，836描述了集成在光子芯片中的多个可调激光器作为用于集成量测传感器的宽带相干光源的使用，并且出于所有目的该申请通过引用整体并入本文。备选地，可以从初始宽带源(例如，白光)生成期望的一系列检查光带宽，然后使用一系列光学元件对生成的检查光带宽进行滤波、处理和路由。本文将关于图5-11进一步描述这种方法。
[0095]
在一些实施例中，本文实施例中的量测装置的所有或一些结构可以是集成光子器件的一部分。例如，照射系统508的至少一部分可以在衬底510上被实现为至少包括源512和谐振器518的集成光子器件的一部分。应当理解，图5中所示的布置(例如，其中源、谐振器和多路复用器在衬底上)仅仅是一个示例，并且可以设想其中某些结构可以与衬底510分离地设置或者被设置在集合在一起的多个衬底上的实施例。例如，照射系统508的至少一部分可以包括集成光子器件，该集成光子器件至少包括源512和谐振器518的。本领域技术人员将理解可以设想的许多布置。
[0096]
在一些实施例中，照射系统508可以被配置为生成辐射束532或多于一个的辐射束
532。为了生成辐射束532，源512可以生成宽带辐射。
[0097]
在一些实施例中，(多个)光学元件524和光学元件526中的单个光学元件可以是单个光学部件(例如，一个透镜)或多个部件的系统，例如，如以下图6-11中描述的任何数目和排列的透镜、反射器和系统。(多个)光学元件524可以从多路复用器530接收多路复用辐射。即，(多个)光学元件524可以被设置在多路复用器530的下游。(多个)光学元件524可以将辐射光束532导向目标结构534。目标结构534可以被设置在衬底536(例如，晶片)(也被称为“目标衬底”)上。目标结构534可以包括对准标记、产品特征等。目标结构534可以对辐射进行反射、折射、衍射、散射等以生成辐射538。为了便于讨论，并且没有限制，辐射将通篇被称为散射辐射。检测器528可以接收散射辐射538。光学元件526可以用于将散射辐射538引导和/或聚焦到检测器528上。(多个)光学元件524和光学元件526可以是照射重定向元件(例如，反射器)和聚焦元件中的至少一个元件。(多个)光学元件524和/或光学元件526可以被设置在衬底510上(例如，单片制造或由单独的模块化部件组装而成)。
[0098]
在一些实施例中，多路复用器530可以是可选的(例如，可以被省略)。在没有多路复用器530的情况下，(多个)光学元件524可以被设置在谐振器518、谐振器520和/或(多个)附加谐振器522的下游。来自谐振器518、谐振器520和/或(多个)附加谐振器522的辐射可以被引导到(多个)光学元件524中的一个光学元件。在一些实施例中，来自谐振器518、谐振器520和/或附加谐振器522的辐射可以(例如，沿着不同的光路)被引导到(多个)光学元件524中的相应光学元件。然后，(多个)光学元件524中的相应光学元件可以例如以不同的角度输出辐射。
[0099]
在一些实施例中，(多个)光学元件524中的至少一个光学元件可以包括偏振器。在针对相应光源具有不同光路的实施例中，每个光路上的(多个)光学元件524可以包括偏振器。照射系统508可以基于用户输入调节辐射束532的偏振。例如，用户可能期望给定的波长和偏振。在这种情况下，用户可以向量测系统500提供输入(例如，经由用户接口)。照射系统508然后可以调节偏振器。在一些实施例中，照射系统可以选择光路来激活(例如，与源512相关联的光路)，同时使其他源断电或以其他方式抑制其他源的输出。
[0100]
在一些实施例中，可以在检测器528处接收散射辐射538。检测器528可以基于所接收的辐射生成测量信号。检测器528包括图像捕获装置(例如，相机)。测量信号可以包括检测图像的数据。
[0101]
在一些实施例中，可以使用不同的照射系统。例如，可以使用宽带白光源。然而，当被供电时，白光源生成其全光谱，并且其全光谱到达图6-10中讨论的波长滤波元件以从中选择窄带波长范围。为了避免浪费大部分光谱，多个光学元件(例如，光学元件524，包括反射器、衍射光栅和mems开关滤波器)被实现，如本文将进一步描述的。
[0102]
在一些实施例中，量测装置502可以包括任何数目的波导以将辐射例如从一个元件引导到下一个元件。在一些实施例中，波导可以将谐振器(例如，谐振器518)光学地耦合到其相应的源(源512)。波导可以被制造在衬底510上(例如，单片地)。
[0103]
在一些实施例中，量测装置502的结构可以是模块化的。例如，衬底510可以是模块化结构。源极二极管可能具有有限的寿命。可以方便地移除和更换磨损部件。因此，源512和其它部件可以在照射系统508的可分离部分上。根据一些方面，结构仍然可以是在衬底510上实现的集成光子器件的一部分。例如，源可以是其自己的集成光子器件部件，该集成光子
器件部件可以被组装到衬底510上。可以这样设计接口，其中可以在衬底的特定位置处输出不同的波段和/或偏振(例如，具有对准的源和谐振器的设计)。
[0104]
在一些实施例中，量测系统500可以包括第二量测装置504和/或(多个)附加量测装置506。量测装置504和/或(多个)附加量测装置506的结构和功能可以与量测装置502相同或类似。在一些实施例中，量测装置504可以用于询问或检查目标结构540(或第二目标结构)。(多个)附加的量测装置506可以用于询问或检查(多个)附加的目标结构542(或对应的结构)。在非限制性的备选描述中，量测系统500还可以包括第二衬底上的第二照射系统。第二照射系统可以被配置为生成第二辐射束。第二照射系统可以包括第一光源和第二光源，第一光源和第二光源被配置为分别生成第二光束的第一和第二不同波段。第二照射系统可以包括对应于第一照射系统的部件。还应当理解，可以设想照射系统、光学元件和检测器的附加迭代。
[0105]
如前所述，晶片检查的速度可以通过例如增加可用测量装置的数目来增加(例如，通过缩小装置占地面积并且添加装置中的更多的装置)。在一些实施例中，集成光子器件的实施方式允许通过消除对大光学硬件的需要来减少装置覆盖面积。在一些实施例中，基于集成光子学的量测装置(例如，量测装置502)可以包括面积小于大约2000mm2、1000mm2、500mm2、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大约40mm、30mm、20mm、10mm、7mm、5mm或4mm的占地面积。通过传递属性，这些尺寸也可以应用于基于集成光子学的量测装置内的单个元件的占地面积。
[0106]
如本文所述，量测装置可以包括宽带光源(例如，光源512)。根据一些实施例，可以在量测装置502内部署紧凑的宽带叠加量测传感器。增加传感器和波长的处理吞吐量的另一方面可以包括并行传感器实施方式的部署，而不是在利用声光可调谐滤波器(aotf)时一次使用单个波长。根据一些方面，aotf可以从光源512的宽带光谱输出中过滤单个(或多个)小波段。
[0107]
根据期望被生成的波段的数目，可以利用一个或多个aotf。根据一些方面，可以一次利用多个aotf，每个aotf被配置为从由宽带光源512供应的照射中选择(通过滤波)不同的波长。使用多个aotf来同时为不同的并行传感器(或照射分支)选择不同的波段使有限数目的波长能够被过滤。此外，aotf可以不必处理整个波段光谱，并且因此，每个波长区域可以使用多个aotf。备选地，如将在下面的图6中进一步说明的，可以提供aotf以在色散元件之前处理光。在这方面，aotf可以(通过一起应用多个rf频率)一次选择多个波段。这可以用作单个“预滤波器”以更精确地选择特定的中心波长或带宽。这种实施方式的一个好处可以是放宽开关输入通道分辨率的参数，因为使用aotf更精确地过滤中心波长。
[0108]
如本文中图6-10所示，根据一些实施例，可以通过利用一系列光学装置来简化光传输基础设施，这些光学装置可以工作以将宽带光(例如，光束532)色散到小光谱带中，并且然后通过不同的传输光纤将光谱带分配给传感器。这使得系统能够同时向多个传感器传输多个波段，这增加了测试吞吐量。这种实施方式还允许系统对机械改变较不敏感，并且改善维护改变和升级(例如，诸如sled等的较少的照射部件)。此外，光学部件的使用允许有效地耦合到光纤和并行地将所选择的带传输给每个传感器，如将在本文进一步描述的。
[0109]
图6示出了根据一些实施例的照射系统600的示意图。应当理解，参考图5描述的任何结构和功能也可以被包括在参考图6的实施例中。例如，在一些实施例中，如图6所示的照
射系统600可以提供照射系统508(图5)的更详细的视图。照射系统600图示了被集成的光学部件将波段并行地传输到相应的传感器。系统600包括生成的辐射束602(其也可以是辐射束532)。辐射束532可以包括宽的连续的波段光谱。
[0110]
根据一些方面，辐射束532入射到色散元件604上。色散元件604可以包括光栅、棱镜、二向色镜等。色散元件604还可以包括片上系统中的光学环形谐振器、平面凹形光栅或阵列波导光栅。根据一些示例，色散元件604通过将入射辐射光色散为光谱成分606(例如，不同的波长/颜色)来生成光谱。部件606可以被投射到光交叉连接系统608上，其中每个预定的波段可以被用作输入610。根据一些方面，光交叉连接系统608的目的可以是提供将某些输入路由到某些输出的切换能力。例如，交叉连接系统608可以将第一波段路由到与第一传感器相关联的第一输出，并且将第二波段路由到与第二传感器相关联的第二输出，等等。如本文将进一步讨论的，输出612可以表示一个或多个输出。在一些方面中，输出612可以被配置为对应于系统中实现的并行传感器的数目，如本文中将进一步描述的。
[0111]
图7和图8图示了根据一些实施例的使用不同色散元件的光色散的两个示例。图7的色散系统700包括提供光束的光纤，该光束包括可见光谱的多个波长。在一个示例中，光束可以是包括相等强度(λ1 λ2
…
λn)的可见光谱的所有波长的白光。色散系统700可以包括一个或多个色散元件。例如，色散系统700可以包括第一透镜704、棱镜706和第二透镜710。多个色散元件704、706和710将光色散成不同的成分708并且生成不同波长的对准输出712。然后可以将这些波长馈送到不同的对应光纤714中。例如，可以将波长(或波段)712(例如，λ1 λ2
…
λn)馈送到每个光纤(例如，7141、7142、
…
、714n))。根据一些方面，然后可以将光纤714馈送到光交叉连接开关中，该光交叉连接开关使得同时将不同波长馈送到不同传感器的操纵能够进行。
[0112]
类似于图7，图8图出了色散系统800，其包括提供输入或入射光束的输入光纤802、准直透镜804、光栅806和输出光纤810。在接收入射光时，光栅806可以生成各种波段(例如，λ1 λ2
…
λn)的光谱808的色散，该色散可以被提供给输出光纤810(例如，810a、810b、
…
、810n)。根据一些方面，输出光纤810然后可以将输入提供到切换光交叉连接架构中，该切换光交叉连接架构可以将色散波长分配给并行传感器架构。在量测系统中，检查的各方面可以包括用宽阵列的波长光谱辐照每个传感器以生成精确的测量。一次提供一个波长是低效且耗时的。相应地，光散射、选择和路由到多个并行传感器的组合可以显著提高效率并增加吞吐量。
[0113]
例如，图9图示了用于光交叉连接架构900的分层切换方法。根据路由方案、实施方式和所利用的并行传感器的数目，架构可以包括一个或多个层次结构。例如，架构900可以包括两个层次结构，这两个层次结构可以用作将不同波段路由到不同传感器的开关。由于并行传感器实施方式中的每个传感器可能需要暴露于所有波段，所以架构900可以实现可以选择光并且将光路由到不同通道的微机电系统(mems)光开关技术。在一些方面，mems光开关包括可控向的微镜阵列，该微镜阵列将输入光从输入端口引导到目的端口。mems光开关由于其有效的性能和紧凑的尺寸而在片上系统中是有用的。
[0114]
根据一些方面，架构900可以包括多个开关902(例如，904、908、912和916)，每个开关具有预定的一组输入。开关902的数目可以取决于由先前讨论的色散元件生成的输出波段。类似地，可以基于所需输出的数目(例如，传感器的数目)来实现分层方法。在一个方面
中，开关904、908、912和916可以被配置为从色散元件806接收由色散元件生成的最大数目的波长(例如，λ1…
λn)，并且可以将输入波长缩窄到波段906、910、914和918。可以理解，波段906、910、914和918可以包括任意数目的输出《n。分层架构900还可以包括第二层开关(例如，开关920)，以进一步缩窄频带(如果需要的话)并且容纳所部署数量的多个并行传感器。开关920然后可以提供对应于并行传感器的输出922。相应地，输出922可以是对应于并行传感器的数目的预定数目的输出(m)。
[0115]
根据一些方面，可以将波长串联路由到不同的并行传感器，使得所有传感器同时看到相同的光。备选地，可以在多个传感器上并行混洗(shuffle)不同的波长。例如，对于时隙t0，第一传感器组接收第一波长，第二传感器组接收第二波长，并且第三传感器组接收第三波长。在时隙t1，第一传感器组接收第二波长，第二传感器组接收第三波长，并且第三传感器组接收第一波长。此外，在时隙t2，第一传感器组接收第三波长，第二传感器组接收第一波长，并且第三传感器组接收第二波长。在这方面，在等于t2的持续时间，所有传感器组将已经接收到每个波长。相应地，可以理解，使用三个传感器组只是一个示例，并且可以基于设置要求、量测目标设计、容限和时间约束来指定任何数目的传感器组。
[0116]
通常，在检查系统中，在给定时间仅使用宽带光源生成的光的非常小的部分，这不是有效的。根据一些方面，在实现更高吞吐量的推动中，在增加并行传感器部署的情况下使用更短的采集时间。通常，需要明亮的光源来适应单个传感器所需的采集时间。
[0117]
因此，从功耗的观点来看，使用整个光谱或至少其主要部分也是有益的。例如，并行使用不同波长的光源，而不是一次只选择单个波长并且将大部分光投射出去，提高了处理和吞吐量。高吞吐量需要短的曝光时间，这需要高效的源功率以获得良好的信噪比。这样，通过并行使用波长，有效的可用源功率上升。这可以用于减少(昂贵的)源需求，或者使用额外的有效功率用于更多的吞吐量。
[0118]
图10图示了根据一些方面的与并行传感器部署方案耦合的本文所述的光学架构的实施方式。检查系统1000(或对准系统1000)可以包括架构1002，该架构1002生成对应于传感器阵列1006的传感器数目的多个输出光纤。架构1002可以包括照射系统600(例如，照射源、色散元件和光交叉连接开关元件)。根据一些方面，构造1002的光开关元件可以被配置为提供与部署在对准传感器1000中的传感器阵列1006的传感器数目相对应的多个输出1004。该数目可以基于部署的传感器元件的数目向上或向下调整。在辐照时，传感器阵列1006接收来自晶片1008的照射并且向计算模块1010和扫描仪控制器1012提供并行输出/反馈。可以理解，传感器输出可以是由传感器提供的图像数据。此外，计算模块1010和扫描仪控制器1012可以是处理器(例如，处理器432)的一部分。
[0119]
根据一些方面，期望最小化系统的尺寸以便集成在芯片上。根据一个方面，集成光学器件可以用于实现整个系统，并且使用本文所述的系统控制集成光学器件。尺寸减小的优点允许更多并行的传感器实施方式和测量更多标记的测量和增加吞吐量。因此，提高了检查时间并降低了功率要求。
[0120]
本系统、所描述的方法和架构允许针对所有传感器每次一个波长地将信号有意传输到传感器阵列(例如，传感器阵列1006)的多个传感器。传感器的数目可以取决于尺寸要求、期望的吞吐量等。如前所述，庞大的aotf的使用不提供对照射的期望控制水平。所公开的片上系统(soc)实施方式使得能够选择频率和/或波段并且同时传输到阵列中的每个传
感器。
[0121]
根据一些方面，本公开的系统允许检查装置针对同一晶片减少测量波长的时间。而不是顺序地进行它们(当前方法)，本公开将光散布到许多小带以同时测量不同标记上的不同波长。
[0122]
图11示出了根据一些实施例的用于执行本文描述的功能的方法步骤。图11的方法步骤可以以任何可想到的顺序执行，并且不要求执行所有步骤。此外，上述图11的方法步骤仅仅反映了步骤的一个示例而非限制性的。即，可以基于参考图1-10描述的实施例来设想另外的方法步骤和功能。
[0123]
方法1100包括从照射系统的宽带光源产生辐射束，如步骤1102所示。根据本公开的一些实施例，光源可以是使用集成光子学的照射系统的一部分(诸如集成在芯片上的光源)。根据一些实施例，照射系统可以包括集成光学元件和独立模块化元件的组合。集成光学元件可以提供紧凑的架构，该架构可以在大批量制造时更便宜。类似色散元件(例如，棱镜)和衍射元件(例如，光栅)的独立模块化元件可以支持更大的光谱带宽。相应地，基于系统的光谱要求，本领域技术人员可以理解，照射系统可以包括集成光学元件、独立模块化元件或其组合。方法1100也包括使用色散光学元件来色散辐射束，以生成具有比宽带光源窄的带宽的多个光束，如步骤1104所示。方法1100还包括使用光开关将多个光束中的每个光束发射到传感器阵列的不同对准传感器，如步骤1106所示。根据一些方面，mems开关可以包括用于反射开关内的光束的微镜。在一个方面，可以通过将反射镜旋转到不同的角度来改变光束被反射的方向，从而允许输入光被连接到任何输出端口。在这方面，输入光束可以从输入通道动态地切换到输出端口，其中输出端口被连接到不同的并行传感器(例如，检测器1006)。通过在时间上旋转不同传感器上的波长，所有检测器只是在时间上移动就可以在所有所需的波长处执行所需的测量。在一个非限制性示例中，第一检测器可以接收通过mems路由的第一波长，而第二检测器可以以第一时间间隔接收通过mems路由的第二波长。在随后的时间间隔，mems将第一波长路由到第二检测器，并且将第二波长路由到第一检测器。方法1100还包括在检测器处检测来自传感器阵列的返回辐射并且基于所接收的辐射生成测量信号，如步骤1108所示。
[0124]
在一些实施例中，在衬底产品(例如，晶片)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度图像(例如，使用相机检测器)。一个商业上可获得的示例是先前提到的asml的yieldstar
tm
。本公开的实施例(例如，图5-8)也可以用于执行图像捕获测量。参考图5，例如，从由检测器528生成的测量信号，可以确定衬底536的光刻特性(例如，叠加误差、临界尺寸参数等)。此外，已知的计算增强技术可以用于增强检测图像的图像清晰度/聚焦和/或减少由量测装置502的光学器件引起的像差。
[0125]
在一些实施例中，当在衬底上执行光刻工艺时，重要的是衬底在光刻设备内精确对准，使得新施加的层以精确定位(叠加)铺设在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投影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例子是先前提到的荷兰asml公司的smash
tm
和athena
tm
传感器。对准传感器的结构和功能已经参考图4和美国专利号6，961，116和美国公开申请号2009/195768进行了讨论，其全部内容通过引用并入本文。
[0126]
可以使用以下条款来进一步描述实施例：
[0127]
1.一种系统，包括：
[0128]
照射系统，该照射系统包括被配置为生成辐射束的宽带光源；
[0129]
色散光学元件，被配置为接收该辐射束并且生成具有比该宽带光源窄的带宽的多个光束；
[0130]
光开关，被配置为接收该多个光束并且将该多个光束中的每个光束发射到传感器阵列的多个对准传感器中的相应的一个对准传感器；以及
[0131]
处理电路系统，被配置为接收从该传感器阵列返回的辐射并且基于所接收的该辐射生成测量信号。
[0132]
2.根据条款1该的系统，其中该多个光束中的每个光束对应于不同的波段。
[0133]
3.根据条款2所述的系统，其中该处理电路还被配置为将对应于切换操作的信号传达到该光开关，以将该多个光束中的一个或多个光束重新路由到该传感器阵列中的多个传感器中的一个不同传感器。
[0134]
4.根据条款2所述的系统，其中该光开关还被配置为同时发射该多个光束中的每个光束。
[0135]
5.根据条款2所述的系统，其中该光开关的输出的数目对应于该传感器阵列中的对准传感器的数目。
[0136]
6.根据条款1所述的系统，其中
[0137]
该多个光束包括：第一光束和第二光束，该第一光束具有第一波段，该第二光束具有第二波段，并且
[0138]
该第一波段和该第二波段包括共享波长。
[0139]
7.根据条款1所述的系统，其中该照射系统还被配置为在大约200nm-2000nm之间的宽波长范围内操作，并且其中该多个光束在该宽波长范围内。
[0140]
8.根据条款1所述的系统，其中该多个光束中的至少一个光束具有大约20nm宽或更小的波段。
[0141]
9.根据条款1所述的系统，其中该多个光束中的至少一个光束具有大约1nm宽或更小的波段。
[0142]
10.根据条款1所述的系统，其中该光开关元件是微机电系统(mems)光开关。
[0143]
11.根据条款1所述的系统，其中该色散光学元件包括光学环形谐振器。
[0144]
12.根据条款1所述的系统，其中该照射系统的至少一部分包括集成光子器件，该集成光子器件至少包括该光源、该色散光学元件和该光开关元件。
[0145]
13.根据条款1所述的系统，其中该系统具有小于大约2000mm2、1000mm2、500mm2、100mm2、50mm2、25mm2或16mm2的占地面积。
[0146]
14.根据条款1所述的系统，其中该检测器包括图像捕获装置。
[0147]
15.根据条款1所述的系统，还包括：
[0148]
第二照射系统，该第二照射系统包括被配置为生成第二辐射束的第二宽带光源；
[0149]
第二色散光学元件，被配置为接收该第二辐射束并且生成具有比该第二宽带光源窄的带宽的第二多个光束；
[0150]
第二光开关，被配置为接收该第二多个光束并且将该第二多个光束中的每个光束发射到第二传感器阵列的多个对准传感器中的相应的一个对准传感器；以及
[0151]
第二处理电路，被配置为接收从该第二传感器阵列返回的辐射并且基于所接收的该辐射生成测量信号。
[0152]
16.一种光刻装置，包括：
[0153]
照射装置，被配置为照射图案形成装置的图案；
[0154]
投影系统，被配置为将该图案的图像投影到目标衬底上；以及量测系统，包括：
[0155]
照射系统，该照射系统包括被配置为生成辐射束的宽带光源；
[0156]
色散光学元件，被配置为接收该辐射束并且生成具有比该宽带光源窄的带宽的多个光束；
[0157]
光开关，被配置为接收该多个光束并且将该多个光束中的每个光束发射到传感器阵列的多个对准传感器中的相应的一个对准传感器；以及
[0158]
处理电路系统，被配置为接收从该传感器阵列返回的辐射并且基于所接收的该辐射生成测量信号。
[0159]
17.一种方法，包括：
[0160]
从照射系统的宽带光源生成辐射束；
[0161]
使用色散光学元件来色散该辐射束，以生成具有比该宽带光源窄的带宽的多个光束；
[0162]
使用光开关将该多个光束中的每个光束发射到传感器阵列的多个对准传感器中的相应的一个对准传感器；以及
[0163]
利用处理电路检测来自该传感器阵列的返回辐射并且基于所接收的该辐射生成测量信号。
[0164]
18.根据条款17所述的方法，还包括：
[0165]
向该光开关传达对应于切换操作的信号，以将该多个光束中的一个或多个光束重新路由到该传感器阵列中的多个传感器中的一个不同传感器。
[0166]
19.根据条款17所述的方法，还包括：
[0167]
同时发射该多个光束中的每个光束。
[0168]
20.根据条款17所述的方法，该光开关的输出的数目对应于该传感器阵列中的对准传感器的数目。
[0169]
尽管(例如，在用于对准的光刻设备中实现的)smash型传感器和(例如，在用于产品检查的光刻设备的外部实现的)yieldstar型传感器之间存在一些差异，但是减小占地面积的量测装置、用于照射的集成光子学以及在给定时间使用多个并联的量测装置以用于测量更多目标等的概念可以应用于这两种传感器类型。
[0170]
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、平板显示器、lcd、薄膜磁头等的引导和检测图案。本领域技术人员将理解，在这样的备选应用的上下文中，本文中术语“晶片”或“管芯”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。进一步地，例如为了产生多层ic，可以多于一次地处理衬底，使得本文使用的术语衬底也可以指已经包含多个处理
层的衬底。
[0171]
尽管上文已经具体参考了本公开的实施例在光学光刻的上下文中的使用，但是应当理解，本公开可以用于其他应用，例如压印光刻，并且在上下文允许的情况下，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产生的图案。图案形成装置的形貌可以被压入供应给衬底的抗蚀剂层中，然后通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来固化抗蚀剂。图案形成装置在抗蚀剂固化之后被移出抗蚀剂，在其中留下图案。
[0172]
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将由(多个)相关领域的技术人员根据本文的教导来解释。
[0173]
如本文所用的术语“辐射”、“光束”、“光”，“照射”等可以包含所有类型的电磁辐射，例如，紫外(uv)辐射(例如，具有365nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长λ)，极紫外(euv或软x射线)辐射(例如，具有5nm-20nm范围内的波长，诸如例如13.5nm)或在小于5nm下工作的硬x射线，以及粒子束，诸如离子束或电子束。通常，具有在约400nm至约700nm之间的波长的辐射被认为是可见光辐射；具有在约780nm-3000nm(或更大)之间的波长的辐射被认为是ir辐射。uv是指波长大约为100nm-400nm的辐射。在光刻技术中，术语“uv”也适用于可以由汞放电灯产生的波长：g-线436nm；h-线405nm；和/或，i-线365nm。真空uv或vuv(即，被气体吸收的uv)是指具有大约100nm-200nm的波长的辐射。深uv(duv)通常是指具有范围从126nm至428nm的波长的辐射，并且在一些实施例中，准分子激光器可以生成在光刻设备内使用的duv辐射。应当理解，具有在例如5nm-20nm范围中的波长的辐射与具有特定波段的辐射有关，该波段的至少一部分在5nm-20nm的范围中。
[0174]
本文使用的术语“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。
[0175]
尽管在本文中可以具体参考根据本公开的设备和/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，其可以用于集成光学系统的制造、用于磁畴存储器、lcd面板、薄膜磁头等的引导和检测图案。本领域技术人员将理解，在这种备选应用的上下文中，本文中术语“掩模版”、“晶片”或“管芯”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”代替。
[0176]
虽然上文已经描述了本公开的特定实施例，但是应理解，本公开的实施例可以以不同于所描述的其他方式来实施。说明书旨在是说明性的而非限制性的。因此，对本领域技术人员显而易见的是，在不脱离以下阐述的权利要求的范围的情况下，可以对所描述的本公开内容进行修改。
[0177]
应当理解，详细描述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(多个)发明人预期的本公开的一个或多个，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公开和所附权利要求。
[0178]
上文借助于图示指定功能及其关系的实施方式的功能构建块描述了本公开。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功能及其关系，就可以限定备用边界。
[0179]
特定实施例的上述描述将充分揭示本公开的一般性质，使得其他人可以通过应用本领域的技术内的知识，容易地修改和/或适应这样的特定实施例的各种应用，而无需过多的实验，而不脱离本公开的一般概念。因此，基于本文提出的教导和指导，这样的调整和修
改旨在处于所公开的实施例的等同物的含义和范围内。
[0180]
所保护的主题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同物来限定。
[0181]
如本文所描述的，依赖于宽带光源的当前系统通过使用aotf滤波器一次依赖于单个波段用于照射和处理。然而，在该方法中，在给定时间仅使用宽带光源所生成的光的一小部分，使得处理效率低。相应地，在用于更高吞吐量的推动中，需要更短的采集时间，并且在本公开的实施例中提供了并行检测器配置的部署。
[0182]
根据一些实施例，描述了一种光学系统，其包括以预先配置的方式布置的多个光学元件，以将白光辐射色散成完全不同的光谱成分，这些光谱成分然后被处理并且被路由到相应的目标和检测器以用于检查测量和校准。可以理解，这种预先配置可以提供许多益处，包括减少光源处的部件复杂度。此外，其它益处包括对具有限定光谱波长的信号进行更快和更精确的处理。附加地，这样的预先配置，包括例如在色散元件之前使用诸如aotf滤波器的光学部件，可以帮助增加波长带宽的选择精确度，导致输入通道分辨率的容限的放宽。相应地，本文描述的系统和方法利用了光学系统设计和计算方法的组合。例如，通过利用本文描述的架构，波长范围和应用空间被扩展(例如，同时并行地应用于多个检测器)，同时保持紧凑、可并行化的配置。这提供了在更高吞吐量下的更密集的采样过程，增加了系统性能和精确度。
[0183]
根据一些方面，在图6-11中描述的本公开的实施例例如通过结合光交叉连接架构使用色散元件来提供自动频带选择。将这种组合与光交叉连接的分层切换方法相匹配使得能够使用例如mems架构来将多个输入路由到多个输出。这种并行处理增加了叠加测量的吞吐量并且减少了对计算叠加的计算量测的依赖性。本实施例的其它优点包括通过使用模块化部件而易于维护，以及通过增加光学系统的处理部件的数目而按比例放大的能力。附加地，由于光学部件的模块化，可以使系统更容易维护、改变和升级，并且通过实现所选择的频带选择而允许有效地耦合到光纤。