CN105593740A

CN105593740A - 用于使用激光维持等离子体照明输出对样本进行成像的系统及方法

Info

Publication number: CN105593740A
Application number: CN201480052528.1A
Authority: CN
Inventors: D·W·肖特; S·R·兰格; M·德斯泰恩; K·P·格罗斯; 赵伟; 里亚·贝泽尔; A·谢梅利宁
Original assignee: KLA Tencor Corp
Current assignee: KLA Corp
Priority date: 2013-08-14
Filing date: 2014-08-14
Publication date: 2016-05-18
Anticipated expiration: 2034-08-14
Also published as: TWI621153B; US9558858B2; WO2015023882A1; JP6598774B2; TW201515058A; KR20160042993A; KR102130189B1; US20150048741A1; JP2016534398A; CN105593740B

Abstract

本发明揭示使用来自激光维持等离子体的VUV光进行样本的检验，其包含：产生包含第一所选择波长或波长范围的泵浦照明；容纳适用于等离子体产生的一定体积的气体；通过将所述泵浦照明聚焦到所述一定体积的气体中而在所述一定体积的气体内形成等离子体来产生包含第二所选择波长或波长范围的宽带辐射；使用从所述等离子体发射的所述宽带辐射经由照明路径照明样本的表面；收集来自所述样本的表面的照明；将所述经收集照明经由收集路径聚焦到检测器上，以形成所述样本的所述表面的至少一部分的图像；以及使用所选择吹扫气体吹扫所述照明路径及/或所述收集路径。

Description

用于使用激光维持等离子体照明输出对样本进行成像的系统及方法

技术领域

本发明大体上涉及基于等离子体的光源，且更特定来说，涉及能够将真空紫外光递送到光学检验系统的等离子体光源。

背景技术

随着对具有不断变小的装置特征的集成电路的需求持续增加，对用于这些不断缩小的装置的检验的改进照明源的需求也持续增长。一种此类照明源包含激光维持等离子体源。激光维持等离子体光源能够产生高功率宽带光。激光维持光源通过将激光辐射聚焦到一定体积的气体中以便激发气体(例如氩气或氙气)进入能够发射光的等离子体状态而操作。此效应通常称为“泵浦(pumping)”等离子体。深紫外(DUV)检验器目前利用连续波(CW)等离子体源，而真空紫外(VUV)检验器目前利用脉冲等离子体源。归因于对熔融硅石灯泡(fusedsilicabulb)的利用，对CW等离子体及脉冲等离子体的利用产生较长波长下的限制。熔融硅石玻璃吸收具有短于约185nm到190nm的波长的光。短波长光的此吸收使得熔融硅石玻璃灯泡在包含190nm到260nm的光谱范围中的光学透射能力的快速劣化，且导致灯泡过热且甚至爆炸，由此将强大激光维持等离子体源的有用性限制于190nm到260nm的范围中。复杂性目前也随脉冲等离子体系统而出现，包含在定位、对准及数据组合上的困难。因而，脉冲等离子体系统需要激光脉冲、检测器捕获及载物台运动的仔细时间同步。由于移动模拟信号所需的长的路径长度，光的模拟整合也是困难的。因此，可期望提供解决上文所描述的现有技术中的缺点的系统及方法。

发明内容

根据本发明的说明性实施例，一种用于使用激光维持等离子体照明输出对样本进行成像的系统。在一个说明性实施例中，所述系统可包含激光维持等离子体(LSP)照明子系统。在另一说明性实施例中，所述LSP照明子系统包含：泵浦源，其经配置以产生包含一或多个第一所选择波长的泵浦照明。在另一说明性实施例中，所述LSP照明子系统包含：气体容纳元件，其经配置以容纳一定体积的气体。在另一说明性实施例中，所述LSP照明子系统包含：收集器，其经配置以将来自所述泵浦源的所述泵浦照明聚焦到容纳于所述气体容纳元件内的所述一定体积的气体中，以便在所述一定体积的气体内产生等离子体，其中所述等离子体发射包含一或多个第二所选择波长的宽带辐射。在另一说明性实施例中，所述系统包含：样本载物台，其用于固定一或多个样本。在另一说明性实施例中，所述系统包含成像子系统。在另一说明性实施例中，所述成像子系统包含：照明子系统，其经配置以使用从所述激光维持等离子体照明子系统的所述等离子体发射的所述宽带的至少一部分经由照明路径照明所述一或多个样本的表面。在另一说明性实施例中，所述成像子系统包含检测器。在另一说明性实施例中，所述成像子系统包含：物镜，其经配置以收集来自所述一或多个样本的表面的照明，且将所述经收集照明经由收集路径聚焦到检测器以形成所述样本的所述表面的至少一部分的图像。在另一说明性实施例中，所述系统包含：吹扫室，其容纳所选择吹扫气体且经配置以吹扫所述照明路径及所述收集路径的至少一部分。

根据本发明的说明性实施例揭示一种用于对样本进行激光维持等离子体成像的方法。在一个说明性实施例中，所述方法包含产生包含一或多个第一所选择波长的泵浦照明。在一个说明性实施例中，所述方法包含容纳适用于等离子体产生的一定体积的气体。在一个说明性实施例中，所述方法包含通过将所述泵浦照明聚焦到所述一定体积的气体中而在所述一定体积的气体内形成等离子体来产生包含一或多个第二所选择波长的宽带辐射。在一个说明性实施例中，所述方法包含使用从所述等离子体发射的所述宽带辐射的至少一部分经由照明路径照明一或多个样本的表面。在一个说明性实施例中，所述方法包含收集来自所述样本的表面的照明。在一个说明性实施例中，所述方法包含将所述经收集照明经由收集路径聚焦到检测器上，以形成所述样本的所述表面的至少一部分的图像。在一个说明性实施例中，所述方法包含使用所选择吹扫气体吹扫所述照明路径及所述收集路径的至少一部分。

应理解，上述一般描述及下文详细描述两者仅是示范性及解释性的且不一定限制本发明。并入特性中且构成特性的一部分的附图说明本发明的标的物。描述及图式一起用于解释本发明的原理。

附图说明

所属领域的技术人员可通过参考附图更好地理解本发明的若干优点，在图式中：

图1A是根据本发明的一个实施例的用于使用激光维持等离子体照明输出对样本进行成像的系统的概念图。

图1B是根据本发明的一个实施例的用于使用激光维持等离子体照明输出对样本进行成像的系统的概念图。

图2是根据本发明的一个实施例的等离子体单元的示意图。

图3是根据本发明的一个实施例的激光维持等离子体子系统的示意图。

图4是根据本发明的一个实施例的激光维持等离子体子系统的示意图。

图5是根据本发明的一个实施例的激光维持等离子体子系统的示意图。

图6是根据本发明的一个实施例的激光维持等离子体子系统的示意图。

图7是根据本发明的一个实施例的激光维持等离子体子系统的示意图。

图8是描绘根据本发明的一个实施例的用于使用激光维持等离子体照明输出对样本进行成像的方法的流程图。

具体实施方式

现将详细参考在附图中说明的所揭示标的物。

大体上参考图1A到8，根据本发明描述用于使用激光维持等离子体照明对样本进行成像的系统及方法。本发明的实施例涉及使用利用激光维持等离子体光源产生的短波长照明(例如VUV辐射)对样本进行光学检验。本发明的实施例涉及将激光维持等离子体光源的短波长光学输出与对应成像子系统(例如，检验子系统、度量子系统及类似物)的照明光学器件耦合。本发明的额外实施例涉及激光维持等离子体源内的等离子体泵浦照明(例如，IR光)与短波长宽带输出(例如，VUV光)的分离。

图1A说明根据本发明的实施例的用于使用激光维持等离子体照明输出对样本进行成像的系统100。在以下专利申请案中大体描述在惰性气体物种内产生等离子体：2007年4月2日申请的第11/695,348号美国专利申请案；2006年3月31日申请的第11/395,523号美国专利申请案；以及2012年10月9日申请的第13/647,680号美国专利申请案，所述申请案以全文引用的方式并入本文中。还在2014年3月25日申请的第14/224,945号美国专利申请案(其以全文引用的方式并入本文中)中大体描述等离子体的产生。此外，在2014年3月31日申请的第14/231,196号美国专利申请案及2014年5月27日申请的第14/288,092号美国专利申请案(所述申请案各自以全文引用的方式并入本文中)中描述等离子体单元的使用。广而言之，系统100应解释为扩展到所属领域中已知的任何基于等离子体的光源。

在一个实施例中，系统100包含激光维持等离子体(LSP)照明子系统102。在本文中应注意，术语‘LSP照明子系统102’贯穿本发明可与‘LSP照明器’交换使用。在一个实施例中，LSP照明子系统102包含泵浦源104，其经配置以产生包含一或多个第一所选择波长的泵浦照明121，例如(但不限于)红外(IR)辐射、可见光及紫外光。举例来说，泵浦源104可包含能够发射在约200nm到1.5μm的范围内的照明的任何源。在另一实施例中，LSP照明子系统102包含气体容纳元件108，例如(但不限于)室、等离子体单元或等离子体灯泡。在一个实施例中，气体容纳元件108容纳用于产生并维持等离子体107的一定体积的气体。在另一实施例中，LSP照明子系统102包含收集器106或反射器，其经配置以将来自泵浦源104的泵浦照明121(例如，经由反射内表面)聚焦到容纳于气体容纳元件108内的一定体积的气体中。就此而言，收集器106可在一定体积的气体内产生等离子体107。此外，等离子体107可发射包含一或多个第二所选择波长的宽带辐射133，例如(但不限于)VUV辐射、DUV辐射、UV辐射及可见光。举例来说，LSP照明子系统102可包含(但不限于)能够发射具有在100nm到200nm的范围内的波长的光的任何LSP配置。通过另一实例，LSP照明子系统102可包含(但不限于)能够发射具有低于100nm的波长的光的任何LSP配置。在另一实施例中，收集器106经布置以收集由等离子体107发射的宽带照明133(例如，VUV辐射、DUV辐射、UV辐射及/或可见光)且将宽带照明133引导到一或多个额外光学元件(例如，操纵光学器件、分束器、收集孔、滤光器、均质器及类似物)。举例来说，收集器106可收集由等离子体107发射的VUV宽带辐射、DUV宽带辐射、UV宽带辐射或可见光中的至少一者，且将宽带照明133引导到镜面105(例如，用于将LSP照明子系统102光学耦合到成像子系统111的照明子系统112的光学输入的镜面105)。就此而言，LSP照明子系统102可将VUV辐射、DUV辐射、UV辐射及/或可见光辐射递送到所属领域中已知的任何光学特性系统的下游光学元件，例如(但不限于)检验工具或度量工具。

在另一实施例中，系统100包含适用于固定样本116的载物台组合件120。载物台组合件120可包含所属领域中已知的任何样本载物台架构。举例来说，载物台组合件120可包含(但不限于)线性载物台。通过另一实施例，载物台组合件120可包含(但不限于)旋转载物台。此外，样本120可包含晶片，例如(但不限于)半导体晶片。

在另一实施例中，系统100包含成像子系统111。在本文中应注意，成像子系统111可耦合到LSP照明子系统102的照明输出。就此而言，成像子系统111可利用来自LSP照明子系统102的照明输出(例如，VUV光)检验或是分析一或多个样本116。在本文中应注意，贯穿本发明术语‘成像子系统’可与术语‘检验器’交换使用。

在另一实施例中，成像子系统111包含照明子系统112或‘照明器’。在一个实施例中，照明子系统112使用从由激光维持等离子体照明子系统102产生的等离子体107发射的宽带辐射的至少一部分照明一或多个样本116的表面。在一个实施例中，照明子系统112将宽带辐射133经由照明路径113递送到样本116的表面。照明子系统112可包含适用于将来自LPS子系统102的输出的宽带辐射133递送到样本116表面的任何数目及任何类型的光学元件。举例来说，照明子系统112可包含用于引导、聚焦及以其它方式处理由LSP照明子系统102发射的宽带辐射133的一或多个透镜119、一或多个滤光器130(例如，子频带滤光器)、一或多个准直元件(未展示)、一或多个偏光元件(未展示)、一或多个分束器125。

在另一实施例中，成像子系统111包含物镜114及检测器118。在一个实施例中，物镜114可在照明从样本116的一或多个部分(或位于样本116上的粒子)散射或反射之后收集所述照明。接着，物镜可将经收集照明经由收集路径117聚焦到检测器118，以形成样本116表面的一或多个部分的图像。在本文中应注意，物镜114可包含在所属领域中已知的适用于执行检验(例如，暗场检验或明场检验)或光学度量的任何物镜。此外，在本文中应注意，检测器118可包含在所属领域中已知的适用于测量从样本116接收的照明的任何光学检测器。举例来说，检测器118可包含(但不限于)CCD检测器、TDI检测器或类似物。

在另一实施例中，系统100包含吹扫室110。在一个实施例中，吹扫室110容纳或适用于容纳所选择吹扫气体。在一个实施例中，吹扫室110含有照明子系统113、物镜114及/或检测器118。在另一实施例中，吹扫室110使用所选择吹扫气体吹扫照明路径113及/或收集路径117。在本文中应注意，对吹扫室110的使用允许经收集的等离子体产生的宽带光133(例如VUV光)以最小信号劣化或至少减小的劣化透射穿过照明子系统112的照明光学器件。在吹扫室110中对吹扫气体的使用允许在检验期间利用较短波长光(例如VUV光)且避免对短波长状况(例如(但不限于)VUV光(100到200nm))执行脉冲等离子体检验的需要。应进一步认识到，此类配置使得能够在检测器118中利用基于TDI的传感器。在吹扫室110中使用的吹扫气体可包含所属领域中已知的任何吹扫气体。举例来说，所选择的吹扫气体可包含(但不限于)稀有气体、惰性气体、非惰性气体，或两种或两种以上气体的混合物。举例来说，所选择的吹扫气体可包含(但不限于)氩气、Xe、Ar、Ne、Kr、He、N₂及类似物。通过另一实例，所选择的吹扫气体可包含氩气与额外气体的混合物。

在另一实施例中，系统100包含对宽带辐射133的至少一部分透明的窗103。窗103用于将照明子系统112与LSP照明子系统102的输出光学耦合，同时维持吹扫室110的环境与LSP照明子系统102(及组件系统)的环境之间的分离。举例来说，在从等离子体107发射的VUV宽带辐射的情况中，窗103可包含对VUV辐射透明的材料。举例来说，适合于VUV的窗可包含(但不限于)CaF₂或MgF₂。

在本文中应认识到，气体容纳元件108可包含适用于起始及/或维持等离子体107的若干气体容纳结构。在一个实施例中，气体容纳元件108可包含(但不限于)室(如在图1B中展示)、等离子体单元(如在图2中展示)或等离子体灯泡。

在一些实施例中，气体容纳元件108(例如，室、单元或灯泡)的透射部分可由所属领域中已知的对由等离子体107产生的辐射133及/或泵浦照明121至少部分透明的任何材料形成。在一个实施例中，气体容纳元件108的透射部分可由所属领域中已知的对由等离子体107产生的VUV辐射、DUV辐射、UV辐射及/或可见光至少部分透明的任何材料形成。在另一实施例中，气体容纳元件108的透射部分可由所属领域中已知的对来自泵浦源104的IR辐射、可见光及/或UV光至少部分透明的任何材料形成。

在一些实施例中，气体容纳结构的透射部分可由低OH含量的熔融硅石玻璃材料形成。在其它实施例中，等离子体单元101的透射部分可由高OH含量的熔融硅石玻璃材料形成。举例来说，等离子体单元101的透射元件或灯泡可包含(但不限于)SUPRASIL1、SUPRASIL2、SUPRASIL300、SUPRASIL310、HERALUXPLUS、HERALUX-VUV及类似物。在其它实施例中，等离子体单元101的透射元件或灯泡可包含(但不限于)CaF₂、MgF₂、结晶石英及蓝宝石。在本文中应再次注意，例如(但不限于)CaF₂、MgF₂、结晶石英及蓝宝石的材料提供对短波长辐射(例如，λ<190nm)的透明度。在A.施赖伯(A.Schreiber)等人的“用于VUV放电灯的石英玻璃的抗辐射性(RadiationResistanceofQuartzGlassforVUVDischargeLamps)”，《物理学杂志D：应用物理(J.Phys.D：Appl.Phys)》.38(2005年)，第3242页到第3250页(其以全文引用的方式并入本文中)中详细论述适用于在本发明的气体容纳元件108(例如，等离子体单元的室窗、玻璃灯泡或透射元件/窗)中实施的各种玻璃。

在一个实施例中，气体容纳元件108可容纳所属领域中已知的适用于在吸收泵浦照明104时产生等离子体的任何所选择气体(例如，氩气、氙气、汞或类似物)。在一个实施例中，将来自泵浦源104的照明121聚焦到一定体积的气体中致使能量被等离子体单元107内的气体或等离子体(例如，通过一或多个所选择吸收线)吸收，借此“泵浦”气体物种，以便产生及/或维持等离子体。在另一实施例中，尽管未展示，但气体容纳结构108可包含一组电极，其用于在气体容纳结构108的内部容积内起始等离子体107，借以来自泵浦源104的照明在由电极点火之后维持等离子体107。

在本文中预期，系统100可用于在各种气体环境中起始及/或维持等离子体107。在一个实施例中，用于起始及/或维持等离子体107的气体可包含稀有气体、惰性气体(例如，稀有气体或非稀有气体)或非惰性气体(例如，汞)。在另一实施例中，用于起始及/或维持等离子体107的气体可包含两种或两种以上气体的混合物(例如，惰性气体的混合物、惰性气体与非惰性气体的混合物或非惰性气体的混合物)。在另一实施例中，所述气体可包含稀有气体与一或多个微量物质(例如，金属卤化物、过渡金属及类似物)的混合物。

通过实例，用于产生等离子体107的一定体积的气体可包含氩气。举例来说，气体可包含保持在超过5atm(例如，20到50atm)的压力下的基本上纯的氩气。在另一实例中，气体可包含保持于超过5atm(例如，20到50atm)的压力下的基本上纯的氪气。在另一实例中，气体可包含氩气与额外气体的混合物。

应进一步注意，本发明可扩展到若干气体。举例来说，适用于在本发明中实施的气体可包含(但不限于)Xe、Ar、Ne、Kr、He、N₂、H₂O、O₂、H₂、D₂、F₂、CH₄、一或多个金属卤化物、卤素、Hg、Cd、Zn、Sn、Ga、Fe、Li、Na、Ar:Xe、ArHg、KrHg、XeHg及类似物。广而言之，本发明应被解释为扩展到任何光泵浦等离子体产生系统，且应进一步被解释为扩展到适用于在气体容纳结构(例如，气体室、等离子体单元或等离子体灯泡)内维持等离子体的任何类型的气体。

收集器106可呈所属领域中已知的适用于将从泵浦源104射出的照明聚焦到容纳于气体容纳元件108内的一定体积的气体中的任何物理配置。在一个实施例中，收集器106可包含具有反射内表面的凹区域，其适用于接收来自泵浦源104的照明121且将照明聚焦到容纳于气体容纳元件108内的一定体积的气体中。举例来说，收集器106可包含具有反射内表面的椭圆形收集器106。

在本文中应注意，LSP照明子系统102可包含任何数目及任何类型的额外光学元件。在一个实施例中，所述组额外光学器件可包含经配置以收集从等离子体107射出的宽带光的收集光学器件。举例来说，LSP照明子系统102可包含一或多个额外光学元件，其经布置以将来自收集器106的照明引导到下游光学器件。在另一实施例中，所述组光学器件可包含一或多个透镜，其沿LSP照明子系统102的照明路径或收集路径放置。所述一或多个透镜可用于将来自泵浦源104的照明聚焦到气体容纳元件108内的一定体积的气体中。替代地，所述一或多个额外透镜可用于将从等离子体107射出的宽带光聚焦到所选择目标或焦点(例如，照明子系统112内的焦点)。

在另一实施例中，所述组光学器件可包含一或多个滤光器，其沿LSP照明子系统102的照明路径或收集路径放置，以便在光进入气体容纳元件108之前对照明进行过滤，或在从等离子体107发射光之后对照明进行过滤。在本文中应注意，如本文描述的LSP照明子系统102的所述组光学器件仅出于说明的目的提供且不应解释为限制。预期在本发明的范围内可利用若干等效或额外光学配置。

在另一实施例中，系统100的泵浦源104可包含一或多个激光器。广而言之，泵浦源104可包含所属领域中已知的任何激光系统。举例来说，泵浦源104可包含所属领域中已知的能够在电磁光谱的红外部分、可见部分或紫外部分中发射辐射的任何激光系统。在一个实施例中，泵浦源104可包含经配置以发射连续波(CW)激光辐射的激光系统。举例来说，泵浦源104可包含一或多个CW红外激光源。举例来说，在其中气体容纳元件108内的气体是氩气或包含氩气的设置中，泵浦源104可包含经配置以发射1069nm的辐射的CW激光器(例如，光纤激光器或盘形Yb激光器)。应注意，此波长适合于氩气中的1068nm吸收线，且因而尤其对泵浦氩气有用。在本文中应注意，CW激光器的上文描述并非限制，且所属领域中已知的任何激光器可在本发明的上下文中实施。

在另一实施例中，泵浦源104可包含一或多个二极管激光器。举例来说，泵浦源104可包含发射与容纳于气体容纳元件108内的气体物种的任何一或多条吸收线对应的波长的辐射的一或多个二极管激光器。广而言之，泵浦源104的二极管激光器可经选择以供实施，使得二极管激光器的波长被调谐到所属领域中已知的任何等离子体的任何吸收线(例如，离子跃迁线)或等离子体产生气体的任何吸收线(例如，高激发的中性跃迁线)。因而，对给定二极管激光器(或二极管激光器组)的选择将取决于容纳于系统100的气体容纳元件108内的气体类型。

在另一实施例中，泵浦源104可包含离子激光器。举例来说，泵浦源104可包含所属领域中已知的任何稀有气体离子激光器。举例来说，在基于氩气的等离子体的情况中，用于泵浦氩离子的泵浦源104可包含Ar+激光器。

在另一实施例中，泵浦源104可包含一或多个频率转换激光系统。举例来说，泵浦源104可包含具有超过100瓦特的功率电平的Nd:YAG或Nd:YLF激光器。在另一实施例中，泵浦源104可包含宽带激光器。在另一实施例中，泵浦源104可包含经配置以发射调制激光辐射或脉冲激光辐射的激光系统。

在另一实施例中，泵浦源104可包含经配置以将功率基本上恒定的激光提供到等离子体107的一或多个激光器。在另一实施例中，泵浦源104可包含经配置以将调制激光光提供到等离子体107的一或多个调制激光器。在另一实施例中，泵浦源104可包含经配置以将脉冲激光光提供到等离子体107的一或多个脉冲激光器。

在另一实施例中，泵浦源104可包含一或多个非激光源。广而言之，泵浦源104可包含所属领域中已知的任何非激光光源。举例来说，泵浦源104可包含所属领域中已知的能够在电磁光谱的红外部分、可见部分或紫外部分中离散地或连续地发射辐射的任何非激光系统。

在另一实施例中，泵浦源104可包含两个或两个以上光源。在一个实施例中，泵浦源104可包含两个或两个以上激光器。举例来说，泵浦源104(或“源”)可包含多个二极管激光器。通过另一实例，泵浦源104可包含多个CW激光器。在另一实施例中，两个或两个以上激光器中的每一者可发射被调谐到系统100的气体容纳元件108内的气体或等离子体的不同吸收线的激光辐射。就此而言，多个脉冲源可将不同波长的照明提供到气体容纳元件108内的气体。

图1B说明根据本发明的额外实施例的系统100。在本文中应注意，先前在本文中关于图1A描述的各种实施例及组件应解释为扩展到图1B，且出于简明的目的不再重复。在一个实施例中，LSP照明子系统102包含一组照明光学器件109，其经配置以将来自泵浦源104的照明121传输到气体容纳元件108的入口窗124。在另一实施例中，接着，收集器106可收集泵浦照明121且将其聚焦到气体中，以便产生等离子体107。等离子体107进而发射宽带辐射107(例如，VUV、DUV或UV光)，其由收集器106收集且被引导到光学元件105。在一个实施例中，光学元件105包含适用于分离泵浦照明121与经收集的宽带辐射133的任何光学元件。在本文中进一步详细描述适用于分离泵浦照明121与经收集的宽带辐射133的各种类型的光学配置。预期在本发明中描述的用于泵浦/宽带光分离的方法中的每一者可扩展到系统100。在另一实施例中，光学元件105可将宽带输出133引导到成像子系统111(即，检验子系统或检验器)的照明子系统112的一或多个下游光学元件119。在本文中应注意，照明子系统112可包含基于反射的光学系统、基于折射的光学系统或折反射式光学系统。在另一实施例中，照明子系统112可包含位于照明路径113内的光瞳组合件132。在另一实施例中，在照明133传输穿过照明光瞳组合件132之后，分束器125将照明133引导到安置于载物台组合件120上的样本(例如，晶片)的表面上。此外，物镜114可收集从样本116的表面散射、反射或以其它方式引导的照明115。接着，物镜114可聚焦经收集的照明138，且将聚焦照明引导到检测器118以用于成像。在另一实施例中，聚焦照明138经传输穿过沿收集路径117定位的收集光瞳组合件136。

图2说明适用于用作LSP照明子系统102中的气体容纳元件108的等离子体单元200。在一个实施例中，等离子体单元200可包含(但不限于)透射元件202，透射元件202与一或多个凸缘204a、204b组合以用于容纳适用于起始及/或维持等离子体107的气体。在另一实施例中，可使用连接杆206将凸缘204a、204b固定到透射元件202(例如，中空圆柱)。至少在以下专利申请案中描述凸缘等离子体单元的使用：2014年3月31日申请的第14/231,196号美国专利申请案；及2014年5月27日申请的第14/288,092号美国专利申请案，所述申请案先前各自以全文引用的方式并入本文中。在另一实施例中，等离子体灯泡可用作气体容纳元件108。至少在以下专利申请案中描述等离子体灯泡的使用：2007年4月2日申请的第11/695,348号美国专利申请案；2006年3月31日申请的第11/395,523号美国专利申请案；以及2012年10月9日申请的第13/647,680号美国专利申请案，所述申请案先前各自以全文引用的方式并入本文中。在2010年5月26日申请的第12/787,827号美国专利申请案(所述申请案以全文引用的方式并入本文中)中描述自含型气体室的使用。

图3说明根据本发明的一个实施例的LSP子系统102。在一个实施例中，LSP照明子系统102包含室301，如先前在本文中描述，其用于容纳适用于维持等离子体107的气体。在另一实施例中，容纳于室301内的气体被加压。在另一实施例中，LSP照明子系统102包含对入射泵浦照明121(例如，IR光)及经产生的宽带辐射133(例如，VUV光)两者都透明的窗302。举例来说，在IR泵浦照明及VUV宽带等离子体产生辐射的情况中，窗302可由CaF₂、MgF₂或类似物形成。在一个实施例中，经产生的宽带辐射133及泵浦照明121占据数值孔径空间的不同部分。

在一个实施例中，LSP照明子系统102包含冷光镜303，其具有对经产生的宽带辐射133(或经产生的宽带辐射133的一部分)具有反射性的反射涂层305。此外，冷光镜303对泵浦照明121是透明的。举例来说，反射涂层305可被安置于冷光镜303的中心部分上(如在图3中展示)。在一个实施例中，冷光镜303被定位于收集器106的反射表面与泵浦源104之间。在另一实施例中，经由冷光镜303分离宽带辐射133及泵浦照明121。就此而言，冷光镜303的反射涂层可将所反射的宽带辐射304(例如，VUV光)引导到下游光学元件(例如，照明子系统112及其组件)。在另一实施例中，LPS照明子系统102包含额外窗308。额外窗308可由对经发射的宽带辐射133透明的任何材料构成。就此而言，宽带辐射的第二光束306(例如，具有低于所选择值的NA)可透射穿过窗308且用于除所反射光束304之外的目的。

图4说明在其中泵浦照明133及等离子体产生的宽带辐射占据跨光瞳的NA空间的不同部分的配置中的LSP子系统102。在本文中应注意，除非另外陈述，否则先前在本文中描述的LSP子系统102的各种组件应解释为扩展到图4。

在一个实施例中，LSP照明子系统102包含经配置以横向划分激光维持等离子体子系统102的光瞳的一或多个光学元件403。就此而言，一或多个光学元件403可经定位及定向使得泵浦照明121及宽带辐射133占据NA空间的不同部分，由此“并排”分割光瞳(如在图4中展示)。举例来说，一或多个光学元件403可包含冷光镜403，其仅部分跨LSP照明子系统102的NA空间延伸。举例来说，如在图4中展示，冷光镜403可经布置以仅沿LSP照明子系统102的右部分延伸，此导致没有来自LSP照明子系统102左侧的宽带辐射被冷光镜403重新引导。在本文中应注意，上文实例仅是说明性，且预期冷光镜403的定位并不限于在图4中描绘的情况。在另一实施例中，冷光镜403可经选择使得其对泵浦照明121具有反射性，或包含对泵浦照明121具有反射性的涂层。就此而言，冷光镜403或冷光镜403的涂层可用于反射杂散到LSP子系统102的光瞳的右侧(仅为说明)中的泵浦照明121。在另一实施例中，窗302可包含差分涂层。举例来说，在窗302的一侧(例如，左侧)上可包含对宽带辐射133具有反射性的涂层，使得宽带辐射133不在窗的所述半部(例如，左侧)上透射。此外，在窗302的相对侧(例如，右侧)上可包含对泵浦照明121具有反射性的涂层，使得泵浦照明121不在窗的所述半部(例如，右侧)上透射。

图5说明根据本发明的另一实施例在其中泵浦照明133及等离子体产生的宽带辐射占据跨光瞳的NA空间的不同区域的配置中的LSP子系统102。

在本文中应注意，除非另外陈述，否则先前在本文中描述的LSP子系统102的各种组件应解释为扩展到图5。

在一个实施例中，LSP照明子系统102包含一或多个光学元件503，其经配置以划分激光维持等离子体子系统的光瞳，使得泵浦照明121占据具有第一NA范围的光瞳的第一部分，且宽带辐射占据具有第二NA范围的光瞳的第二部分。举例来说，如在图5中展示，LSP照明子系统102包含环形镜面503。镜面503将来自外部径向区域的泵浦照明朝向收集器106反射，同时允许经产生的宽带辐射133通过环形镜面503的中心部分穿过中心径向区域。在另一实施例中，LSP照明子系统102包含开口507，其允许中心区域宽带辐射133被引导到下游光学器件(如贯穿本发明所描述)。在另一实施例中，LSP照明子系统102包含滤光器元件510。举例来说，滤光器元件510可过滤掉泵浦照明121(例如，IR光)，使得存在于中心径向区域中的任何泵浦照明在被传递到下游光学器件之前被从照明输出506移除。在本文中应注意，在图5中描绘的配置并非是限制性的且仅出于说明性原因而提供。举例来说，替代光学元件503可允许泵浦照明穿过LSP照明子系统102的中心径向区域朝向收集器106传播，同时经产生的宽带辐射133传播穿过外部径向区域。

在本文中应注意，LSP照明子系统102的光学元件可对称地或不对称地划分激光维持等离子体子系统102的光瞳。就此而言，泵浦照明与等离子体产生的宽带辐射的分离可为对称或不对称的。

在2011年2月14日申请的第13/026,926号美国专利申请案中描述将泵浦照明与等离子体产生宽带辐射分离到NA空间的不同部分中，所述申请案以全文引用的方式并入本文中。

图6说明根据本发明的额外实施例的LSP照明子系统102。在一个实施例中，LSP照明子系统102经配置使得泵浦照明121及等离子体产生的宽带辐射133占据NA空间的相同或共同部分。就此而言，泵浦照明121及等离子体产生的宽带辐射133可共享LSP照明子系统102的光瞳。

在一个实施例中，LSP照明子系统102包含冷光镜603，其具有对经产生的宽带辐射133(或经产生的宽带辐射133的一部分)具有反射性的反射涂层(未展示)。此外，冷光镜603对泵浦照明121透明。在一个实施例中，冷光镜603定位于收集器106的反射表面与泵浦源104之间。在另一实施例中，经由冷光镜603分离宽带辐射133及泵浦照明121。就此而言，冷光镜603的反射涂层可将所反射的宽带辐射304(例如，VUV光)引导到下游光学元件。在另一实施例中，LSP照明子系统102包含补偿光学元件602。在本文中应注意，冷光镜603可折射泵浦照明121。补偿元件602可被插入到LSP照明子系统102中以便补偿此折射。

在另一实施例中，LSP子系统102可包含全内反射(TIR)光学元件(未展示)。在一个实施例中，经由TIR元件分离宽带辐射133及泵浦照明121。在一个实施例中，TIR元件定位于收集器106的反射表面与泵浦源104之间。在另一实施例中，TIR元件经布置以便在空间上分离包含第一波长的泵浦照明121与包含从等离子体107发射的至少第二波长的经发射的宽带辐射133。

在一个实施例中，TIR元件由所选择材料(例如，CaF₂、MgF₂及类似物)形成，且相对于泵浦源104及经产生的等离子体107而布置，以便建立入射于TIR元件上的等离子体照明133的全内反射。此外，TIR元件由对来自泵浦源104的泵浦照明121透明的材料形成。举例来说，TIR元件的材料、位置及定向可经选择，使得等离子体照明133在TIR元件内的第一表面处经历全内反射，且在第二表面处离开TIR元件。接着，如贯穿本发明所描述，离开的等离子体照明304可被引导到下游光学元件。此外，TIR元件的材料、位置及定向可经选择使得泵浦照明121在第一表面处被折射且经透射穿过TIR元件。接着，泵浦照明121在第三表面处朝向收集器106离开TIR元件以用于等离子体产生。在2014年8月13日申请的第14/459,095号美国申请案中描述适用于分离泵浦照明(例如IR光)与等离子体产生的宽带辐射(例如VUV光)的TIR元件及其它基于折射的光学元件的使用，所述申请案以全文引用的方式并入本文中。

图7说明根据本发明的另一实施例的经配置使得泵浦照明121及等离子体产生的宽带辐射133占据NA空间的相同部分的LSP照明子系统102。如在图7中展示，入射的泵浦照明从收集器106下方被引导，且穿过冷光镜703及对应补偿元件702。在另一实施例中，在图7中描绘的实施例无需室窗(例如在图6中描绘的室窗)。在一个实施例中，等离子体气体容纳于室701内且贯穿LSP照明子系统102的管柱705。就此而言，收集器106、冷光镜703及窗709形成室701的腔。在另一实施例中，归因于对宽带辐射133透明且允许LSP输出706被透射到下游光学元件的窗709，管柱705维持压力。在另一实施例中，通道703允许等离子体107及等离子体羽的控制及冷却。

在本文中应注意，虽然已在等离子体气体及在‘室’中发生的此类气体内的等离子体形成的背景中描述LSP照明子系统102的实施例，但此不应解释为限制且仅出于说明性目的而提供。在本文中预期，在本文中描述的所有LSP照明子系统实施例可出于产生宽带辐射133的目的而扩展到包含等离子体单元(例如，参见图2)及等离子体灯泡的架构。

在本文中应注意，可经由对系统100的各种参数的控制而调整由LSP照明子系统102发射的宽带辐射的功率电平。此外，在本文中应认识到，通过经发射宽带辐射的功率电平的调整可优化或至少改进样本116上的成像区域。在一个实施例中，可通过改变经产生的等离子体107的形状而调整经发射宽带辐射的功率电平。举例来说，泵浦源104的功率电平可经调整以便改变经产生的等离子体107的形状，且进而调整经发射宽带辐射133的功率输出。通过另一实例，泵浦源104的波长可经调整以便改变经产生的等离子体107的形状，且进而调整经发射宽带辐射133的功率输出。通过另一实例，激光维持等离子体子系统102内的泵浦气体的压力可经调整以便改变经产生的等离子体107的形状，且进而调整经发射宽带辐射133的功率电平。通过另一实例，在激光维持等离子体子系统内的NA功率分布可经调整以便改变经产生的等离子体107的形状，且进而调整经发射宽带辐射133的功率电平。在本文中应注意，可手动或通过数字控制系统自动实施上述改变及调整。

图8说明描绘根据本发明的一个实施例的用于使用激光维持等离子体照明输出对样本进行成像的方法800的流程图。在步骤802中，产生包含一或多个第一所选择波长的泵浦照明121，例如IR光。在步骤804中，容纳适用于等离子体产生的一定体积的气体。举例来说，一定体积的等离子体产生气体可容纳于等离子体室、等离子体单元或等离子体灯泡内。在步骤806中，通过将泵浦照明121聚焦到一定体积的气体中而在一定体积的气体内形成等离子体来产生包含一或多个第二所选择波长的宽带辐射133(例如，VUV光)。在步骤808中，使用从等离子体107发射的宽带辐射133的至少一部分经由照明路径113照明一或多个样本116的表面。在步骤810中，收集来自样本116的表面的照明115。举例来说，物镜114可收集从样本116的表面散射或反射的照明115。在步骤812中，将经收集的照明经由收集路径117聚焦到检测器118上，以形成样本116的表面的至少一部分的图像。举例来说，物镜114(具有或不具有额外光学元件)可将经收集的照明聚焦到检测器118上，以形成样本116的表面的至少一部分的图像。在步骤814中，使用所选择吹扫气体(例如，Ar)吹扫照明路径113及/或收集路径。

在本文中描述的标的物有时说明容纳于其它组件内或与其它组件连接的不同组件。应理解，此类所描绘的架构仅为示范性的，且事实上可实施实现相同功能性的许多其它架构。就概念意义而言，实现相同功能性的任何组件布置是有效“相关联”的，使得实现所期望的功能性。因此，可将本文中经组合以实现特定功能性的任意两个组件视为彼此“相关联”，使得不论架构或中间组件为何，都可实现所期望的功能性。同样地，如此相关联的任何两个组件也可被视为彼此“连接”或“耦合”以实现所期望的功能性，且能够如此相关联的任何两个组件也可被视为“可耦合”到彼此以实现所期望的功能性。可耦合的特定实例包含(但不限于)可物理相互作用及/或物理相互作用的组件及/或可无线相互作用及/或无线相互作用的组件及/或可逻辑相互作用及/或逻辑相互作用的组件。

应相信，根据前述描述将理解本发明及其许多伴随优点，且将明白，在不脱离所揭示的标的物或不牺牲其的所有材料优点的情况下可在组件的形式、构造及布置方面做出各种改变。描述的形式仅为解释性，且所附权利要求书希望涵盖及包含此类改变。此外，应理解，本发明由所附权利要求书界定。

Claims

1.一种用于使用激光维持等离子体照明输出对样本进行成像的系统，其包括：

激光维持等离子体照明子系统，其包含：

泵浦源，其经配置以产生包含一或多个第一所选择波长的泵浦照明；

气体容纳元件，其经配置以容纳一定体积的气体；

收集器，其经配置以将来自所述泵浦源的所述泵浦照明聚焦到容纳于所述气体容纳元件内的所述一定体积的气体中，以便在所述一定体积的气体内产生等离子体，其中所述等离子体发射包含一或多个第二所选择波长的宽带辐射；

样本载物台，其用于固定一或多个样本；

成像子系统，其包含：

照明子系统，其经配置以使用从所述激光维持等离子体照明子系统的所述等离子体发射的所述宽带辐射的至少一部分经由照明路径而照明所述一或多个样本的表面；

检测器；

物镜，其经配置以收集来自所述样本的表面的照明，且将所述经收集照明经由收集路径聚焦到检测器，以形成所述一或多个样本的所述表面的至少一部分的图像；及

吹扫室，其容纳所选择吹扫气体且经配置以吹扫所述照明路径及所述收集路径的至少一部分。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述气体容纳元件包括：

室，其经配置以容纳一定体积的气体。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述气体容纳元件包括：

等离子体单元，其经配置以容纳一定体积的气体。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述等离子体单元包括：

透射元件；及

一或多个凸缘，其安置于所述透射元件的一或多个端处以用于容纳所述气体。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述气体容纳元件包括：

等离子体灯泡，其经配置以容纳一定体积的气体。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述气体容纳元件包含：至少一个透射部分，其对所述泵浦照明及所述经发射宽带辐射中的至少一者透明。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述气体容纳元件包含：透射部分，其由CaF₂、MgF₂、结晶石英及蓝宝石中的至少一者形成。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述气体容纳元件容纳气体，所述气体包含惰性气体、非惰性气体及两种或两种以上气体的混合物中的至少一者。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述气体容纳元件容纳气体，所述气体包含稀有气体与一或多个微量物质的混合物。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述照明源包括：

一或多个激光器。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述一或多个激光器包括：

一或多个红外激光器、一或多个可见激光器及一或多个紫外激光器中的至少一者。

12.根据权利要求10所述的系统，其中所述一或多个激光器包括：

二极管激光器、连续波激光器或宽带激光器中的至少一者。

13.根据权利要求10所述的系统，其中所述一或多个激光器包括：

发射第一波长的光的第一激光器及发射第二波长的光的至少第二激光器。

14.根据权利要求1所述的系统，其中所述检测器包括：

CCD检测器及TDI检测器中的至少一者。

15.根据权利要求1所述的系统，其中所述吹扫室容纳所述成像子系统的所述照明子系统、所述物镜及所述检测器中的至少一者。

16.根据权利要求1所述的系统，其中所述吹扫气体包括：

稀有气体、惰性气体、非惰性气体及两种或两种以上气体的混合物中的至少一者。

17.根据权利要求1所述的系统，其中所述泵浦照明及所述宽带辐射至少在所述激光维持等离子体照明子系统内占据共同NA空间。

18.根据权利要求17所述的系统，其进一步包括：

冷光镜，其具有对所述宽带辐射的至少一部分具有反射性的涂层，其中所述冷光镜经配置以分离所述宽带辐射与所述泵浦照明。

19.根据权利要求17所述的系统，其进一步包括：

全内反射TIR分离元件，其中所述TIR分离元件经配置以分离所述宽带辐射与所述泵浦照明。

20.根据权利要求1所述的系统，其中所述泵浦照明及所述宽带辐射占据NA空间的不同部分。

21.根据权利要求20所述的系统，其进一步包括：

一或多个光学元件，其经配置以横向划分所述激光维持等离子体子系统的光瞳，使得所述泵浦照明及所述宽带辐射占据NA空间的不同部分。

22.根据权利要求20所述的系统，其进一步包括：

一或多个光学元件，其经配置以划分所述激光维持等离子体子系统的光瞳，使得所述泵浦照明占据所述光瞳的具有第一NA范围的第一部分，且所述宽带辐射占据所述光瞳的具有第二NA范围的第二部分。

23.根据权利要求20所述的系统，其进一步包括：

一或多个光学元件，其经配置以对称地划分所述激光维持等离子体子系统的光瞳，使得所述泵浦照明及所述宽带辐射占据NA空间的不同部分。

24.根据权利要求20所述的系统，其进一步包括：

一或多个光学元件，其经配置以不对称地划分所述激光维持等离子体子系统的光瞳，使得所述泵浦照明及所述宽带辐射占据NA空间的不同部分。

25.根据权利要求1所述的系统，其中所述经发射宽带辐射的功率电平是可调整的。

26.根据权利要求25所述的系统，其中所述经发射宽带辐射的功率电平可通过改变所述经产生的等离子体的形状而调整。

27.根据权利要求26所述的系统，其中所述泵浦源经配置以改变所述泵浦照明的功率电平，以便通过改变所述经产生的等离子体的形状而调整所述经发射宽带辐射的功率电平。

28.根据权利要求26所述的系统，其中所述泵浦源经配置以改变所述泵浦照明的波长，以便通过改变所述经产生的等离子体的形状而调整所述经发射宽带辐射的功率电平。

29.根据权利要求26所述的系统，其中所述泵浦源经配置以改变所述激光维持等离子体子系统内的所述气体的气体压力，以便通过改变所述经产生的等离子体的形状而调整所述经发射宽带辐射的功率电平。

30.根据权利要求26所述的系统，其中一或多个光学元件经配置以使用所述激光维持等离子体子系统改变NA功率分布，以便通过改变所述经产生的等离子体的形状而调整所述经发射宽带辐射的功率电平。

31.一种用于使用激光维持等离子体照明输出对样本进行成像的方法，其包括：

产生包含一或多个第一所选择波长的泵浦照明；

容纳适用于等离子体产生的一定体积的气体；

通过将所述泵浦照明聚焦到所述一定体积的气体中而在所述一定体积的气体内形成等离子体来产生包含一或多个第二所选择波长的宽带辐射；

使用从所述等离子体发射的所述宽带辐射的至少一部分经由照明路径照明一或多个样本的表面；

收集来自所述样本的表面的照明；

将所述经收集照明经由收集路径聚焦到检测器上，以形成所述样本的所述表面的至少一部分的图像；及

使用所选择吹扫气体吹扫所述照明路径及所述收集路径的至少一部分。