本說明書涉及用于量測系統(tǒng)的光學配置。

背景技術：

1、光刻投影設備可以用于例如集成電路（ic）的制造中。圖案形成裝置（例如，掩模）可以包括或提供對應于ic的單層的圖案（“設計布局”），并且可以通過諸如經(jīng)由圖案形成裝置上的圖案輻照已涂覆有輻射敏感材料（“抗蝕劑”）層的襯底（例如，硅晶片）上的目標部分（例如，包括一個或更多個管芯）的方法而將這種圖案轉(zhuǎn)印至目標部分上。通常，單個襯底包括多個相鄰目標部分，通過光刻投影設備將圖案連續(xù)地轉(zhuǎn)印至所述目標部分，一次一個目標部分。在這種類型的光刻投影設備中，在一個操作中將整個圖案形成裝置上的圖案轉(zhuǎn)印至一個目標部分上。這樣的設備通常被稱為步進器。在通常被稱為步進掃描設備的替代設備中，投影束在給定參考方向（“掃描”方向）上遍及圖案形成裝置進行掃描，同時平行或反向平行于這種參考方向而同步地移動襯底。圖案形成裝置上的圖案的不同部分逐漸地被轉(zhuǎn)印至一個目標部分。通常，由于光刻投影設備將具有減小比率m（例如，4），因此襯底被移動的速度f將是投影束掃描圖案形成裝置的速度的1/m倍。可以例如從以引用的方式并入本文中的us?6,046,792搜集到關于如本文中所描述的光刻設備的更多信息。

2、在將圖案從圖案形成裝置轉(zhuǎn)印至襯底之前，襯底可以經(jīng)歷各種工序，諸如上底漆、涂覆抗蝕劑和軟焙烤。在曝光之后，襯底可以經(jīng)受其它工序（“曝光后工序”），諸如曝光后焙烤（peb）、顯影、硬焙烤，和所轉(zhuǎn)印的圖案的測量/檢查。這種工序陣列用作制作裝置（例如，ic）的單層的基礎。襯底可以接著經(jīng)歷各種過程，諸如蝕刻、離子注入（摻雜）、金屬化、氧化、沉積、化學機械研磨等，所述過程都旨在完成器件的單層。如果在器件中需要若干層，則針對每個層重復整個工序或其變體。最終，在襯底上的每個目標部分中將存在器件。接著通過諸如切割或鋸割之類的技術來使這些器件彼此分離，使得可以將單獨的器件被安裝在載體上、連接至引腳等。

3、因此，制造器件（諸如，半導體器件）通常涉及使用一定數(shù)目的制造過程來處理襯底（例如，半導體晶片）以形成所述器件的各種特征和多個層。通常使用例如沉積、光刻、蝕刻、沉積、化學機械研磨和離子注入來制造和處理這些層和特征。可以在襯底上的多個管芯上制造多個器件，并且接著將所述裝置分成單獨的器件。這種器件制造過程可以被視為圖案化過程。圖案化過程涉及使用光刻設備中的圖案形成裝置進行圖案化步驟，諸如光學和/或納米壓印光刻術，以將圖案形成裝置上的圖案轉(zhuǎn)印至襯底，并且圖案化過程通常地但可選地涉及一個或更多個相關圖案處理步驟，諸如通過顯影設備進行抗蝕劑顯影、使用焙烤工具來焙烤襯底、使用蝕刻設備來使用圖案進行蝕刻、沉積等。

4、光刻是在諸如ic之類的器件的制造中的中心步驟，其中，形成在襯底上的圖案限定器件的功能元件，所述功能元件諸如為微處理器、存儲器芯片等。類似的光刻技術也用于形成平板顯示器、微機電系統(tǒng)（mems）和其它裝置。

5、隨著半導體制造過程繼續(xù)發(fā)展，幾十年來，功能元件的尺寸已不斷地減小，而每個器件的諸如晶體管之類的功能元件的數(shù)目已在穩(wěn)固地增加，這遵循通常被稱為“摩爾定律”的趨勢。在當前技術狀態(tài)下，使用光刻投影設備來制造器件的層，所述光刻投影設備使用來自深紫外照射源的照射將設計布局投影至襯底上，從而產(chǎn)生尺寸遠低于100?nm（即，小于來自照射源（例如，193?nm照射源）的輻射的波長的一半）的單獨的功能元件。

6、用于印制尺寸小于光刻投影設備的經(jīng)典分辨率極限的特征的這種過程是根據(jù)分辨率公式cd=k1×λ/na而通常被稱為低k1光刻，其中，λ是所使用的輻射的波長（當前在大多數(shù)情況下是248?nm或193?nm），na是光刻投影設備中的投影光學器件的數(shù)值孔徑，cd是“臨界尺寸”（通常是所印制的最小特征尺寸），并且k1是經(jīng)驗分辨率因子。通常，k1越小，則在襯底上再現(xiàn)類似于由設計者規(guī)劃的形狀和尺寸以便實現(xiàn)特定電功能性和性能的圖案變得越困難。為了克服這些困難，將復雜的微調(diào)步驟應用于光刻投影設備、設計布局或圖案形成裝置。這些步驟包括例如但不限于na和光學相干設置的優(yōu)化、自定義照射方案、相移圖案形成裝置的使用、設計布局中的光學鄰近效應校正（opc，有時也被稱為“光學和過程校正”），或通常被定義為“分辨率增強技術”（ret）的其它方法。

技術實現(xiàn)思路

1、量測系統(tǒng)光學布置消除了四象限非偏振分束器的使用且因此消除對圖像拼接的需要。如同四象限非偏振分束器一樣，光學布置提供增強的透射增益，以優(yōu)化系統(tǒng)生產(chǎn)量。所述系統(tǒng)包括照射模式選擇器，所述照射模式選擇器包括具有透射部分和反射部分的多孔圖案。照射模式選擇器定位在所述系統(tǒng)的光瞳平面中，并且被配置成：使輻射的部分朝向衍射光柵目標透射；和使來自衍射光柵目標的衍射輻射沿著第二光學路徑朝向檢測器反射。在照射模式選擇器上的透射部分和反射部分的區(qū)域解耦有利于同時優(yōu)化照射光強度和檢測光強度。約50%的輻射透射穿過多孔圖案的兩個透射象限。來自衍射光柵目標的正第一衍射階衍射輻射和負第一衍射階衍射輻射由至少一個多孔圖案上的兩個反射象限反射，所述兩個反射象限位于光學元件的背側(cè)或不面向輻射源的一側(cè)上。

2、根據(jù)實施例，提供一種量測系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括光學元件，所述光學元件包括具有透射和反射部分的至少一個多孔圖案。光學元件定位在所述系統(tǒng)的光瞳平面中。光學元件被配置成：接收沿著第一光學路徑來自于輻射源的輻射，并且使輻射的部分朝向衍射光柵目標透射穿過至少一個多孔圖案的透射部分。光學元件被配置成用至少一個多孔圖案的反射部分使來自衍射光柵目標的衍射輻射沿著第二光學路徑朝向檢測器反射。

3、在一些實施例中，約50%的輻射透射穿過至少一個多孔圖案的兩個透射象限。這兩個透射象限形成所述至少一個多孔圖案的透射部分。

4、在一些實施例中，來自衍射光柵目標的正、負第一衍射階衍射輻射由至少一個多孔圖案上的兩個反射象限反射。所述兩個反射象限位于光學元件的背側(cè)或不面向輻射源的一側(cè)上。所述兩個反射象限形成所述至少一個多孔圖案的反射部分。

5、在一些實施例中，光學元件為照射模式選擇器。在一些實施例中，照射模式選擇器能夠移動以促進從其它不同的可能的多孔圖案中選擇所述至少一個多孔圖案。在一些實施例中，照射模式選擇器為可旋轉(zhuǎn)輪，在可旋轉(zhuǎn)輪中形成有所述至少一個多孔圖案和其它不同的可能的多孔圖案。

6、在一些實施例中，至少一個多孔圖案包括四個象限，其中，相對的第一和第三象限包括形成透射部分的兩個相對的孔，并且相對的第二和第四象限包括至少一個多孔圖案的反射部分。

7、在一些實施例中，所述兩個相對的孔被配置成：將所述輻射拆分成第一子束和第二子束，引導第一子束穿過所述系統(tǒng)的第一光學支路以形成第一斑，并且引導第二子束穿過所述系統(tǒng)的第二光學支路以形成第二斑。

8、在一些實施例中，所述反射部分被配置成使衍射的正一階輻射和負一階輻射沿著第二光學路徑反射通過所述系統(tǒng)的檢測器支路并反射至檢測器。檢測器被配置成接收衍射的一階輻射且產(chǎn)生檢測信號。

9、在一些實施例中，所述系統(tǒng)包括對準支路分束器，所述對準支路分束器被配置成透射來自至少一個多孔圖案的透射部分的透射輻射。對準支路分束器與檢測器支路并不位于共同路徑中。在一些實施例中，對準支路分束器為透射型光學立方體。在一些實施例中，對準支路分束器定位在光學元件與衍射光柵目標之間，并且光學元件未聯(lián)接至量測系統(tǒng)的對準支路。

10、在一些實施例中，至少一個多孔圖案包括形成透射部分的兩個相對的孔，每個相對的孔包括被成形為圓的扇區(qū)的孔口。

11、在一些實施例中，光學元件被配置成替換量測系統(tǒng)中的四象限非偏振分束器。

12、在一些實施例中，反射部分是通過將反射涂層涂覆在光學元件的主體的被選擇的部分上而被形成的。

13、在一些實施例中，所述系統(tǒng)包括輻射源。所述輻射源被配置成產(chǎn)生沿著第一光學路徑的所述輻射。

14、在一些實施例中，所述系統(tǒng)包括檢測器。檢測器被配置成從在衍射光柵目標上的第一照射斑和第二照射斑接收衍射和反射的一階輻射且產(chǎn)生檢測信號。

15、在一些實施例中，光學元件形成重疊檢測傳感器和/或?qū)蕚鞲衅鞯囊徊糠帧?/p>

16、在一些實施例中，對準傳感器和/或重疊檢測傳感器被配置用于半導體晶片，并且用于半導體制造過程中。

17、根據(jù)另一實施例，提供另一量測系統(tǒng)。所述量測系統(tǒng)包括由包括至少一個多孔圖案的可旋轉(zhuǎn)盤形成的第一光學元件。第一光學元件定位在所述系統(tǒng)的光瞳平面中。第一光學元件被配置成從輻射源接收輻射，并且使輻射的部分朝向衍射光柵目標透射穿過至少一個多孔圖案的透射部分并穿過中繼透鏡對。所述量測系統(tǒng)包括第二光學元件，所述第二光學元件包括具有透射部分和反射部分的四象限分束器(quad?beam?splitter)。四象限分束器的透射部分被配置成使從第一光學元件接收的輻射的第一部分沿著第一光學路徑朝向衍射光柵目標透射和使輻射的第二部分沿著第二光學路徑朝向衍射光柵目標透射，并且將輻射的相應的斑聚焦在衍射光柵目標上。四象限分束器的反射部分被配置成使來自衍射光柵目標的衍射輻射沿著第三光學路徑朝向檢測器反射。

18、根據(jù)另一實施例，提供一種量測方法。所述量測方法包括：接收沿著第一光學路徑來自于輻射源的輻射；和使所述輻射的部分朝向衍射光柵目標透射穿過至少一個多孔圖案的透射部分，所述至少一個多孔圖案形成在光學元件中，所述至少一個多孔圖案包括透射部分和反射部分，光學元件定位在量測系統(tǒng)的光瞳平面中；和用所述至少一個多孔圖案的反射部分使來自衍射光柵目標的衍射輻射沿著第二光學路徑朝向檢測器反射。

19、根據(jù)另一實施例，提供另一種量測方法，包括：用由包括至少一個多孔圖案的可旋轉(zhuǎn)盤形成的第一光學元件從輻射源接收輻射，所述第一光學元件定位在系統(tǒng)的光瞳平面中；和使輻射的部分朝向衍射光柵目標透射穿過至少一個多孔圖案的透射部分并穿過中繼透鏡對；和用包括具有透射部分和反射部分的四象限分束器的第二光學元件使從第一光學元件接收的輻射的第一部分沿著第一光學路徑朝向衍射光柵目標透射和使輻射的第二部分沿著第二光學路徑朝向衍射光柵目標透射；以及將輻射的相應的斑聚焦在衍射光柵目標上，四象限分束器的反射部分被配置成使來自衍射光柵目標的衍射輻射沿著第三光學路徑朝向檢測器反射。在一些實施例中，這可擴展至雙物鏡傳感器和檢測支路。

20、根據(jù)另一實施例，提供一種用于產(chǎn)生輻射斑的系統(tǒng)，所述輻射斑被配置成指向或被引向用于在半導體制造過程中使用的重疊檢測傳感器的衍射光柵目標處。所述系統(tǒng)被配置成產(chǎn)生多個輻射斑。所述系統(tǒng)被配置成消除對四象限非偏振分束器的需要且因此消除對對準圖像拼接的需要。所述系統(tǒng)包括輻射源。所述系統(tǒng)包括照射模式選擇器，所述照射模式選擇器包括具有透射部分和反射部分的至少一個多孔圖案。照射模式選擇器定位在所述系統(tǒng)的光瞳平面中。照射模式選擇器被配置成：接收沿著第一光學路徑來自于輻射源的輻射，并且使輻射的部分朝向衍射光柵目標透射穿過至少一個多孔圖案的透射部分；和用至少一個多孔圖案的反射部分使來自衍射光柵目標的衍射輻射沿著第二光學路徑朝向檢測器反射。約50%的輻射透射穿過所述至少一個多孔圖案的兩個透射象限。所述兩個透射象限形成所述至少一個多孔圖案的透射部分。來自衍射光柵目標的正第一衍射階衍射輻射和負第一衍射階衍射輻射由所述至少一個多孔圖案上的兩個反射象限反射。所述兩個反射象限位于光學元件的背側(cè)或不面向輻射源的一側(cè)上。所述兩個反射象限形成所述至少一個多孔圖案的反射部分。所述系統(tǒng)包括檢測傳感器。檢測傳感器被配置成從衍射光柵目標接收衍射和反射的正一階輻射和負一階輻射，并且基于所述衍射和反射的正一階輻射和負一階輻射產(chǎn)生重疊檢測信號。