CN110268329A - 用于检查设备的照射源、检查设备及检查方法 - Google Patents

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Abstract

披露了一种照射源设备，包括高阶谐波产生介质(910)、泵浦辐射源以及空间滤光器(940)。该泵浦辐射源发射泵浦辐射束(950)，该泵浦辐射束具有在所述束的中心区中不包括泵浦辐射的轮廓且激发该高阶谐波产生介质以便产生高阶谐波辐射(920)。该泵浦辐射及所产生的高阶谐波辐射在该泵浦辐射束的焦平面之外是空间上分离的。该空间滤光器位于该泵浦辐射束的焦平面之外，且阻挡该泵浦辐射。还披露一种产生高阶谐波测量辐射的方法，该高阶谐波测量辐射被优化以用于将泵浦辐射从其中滤掉。

Description

用于检查设备的照射源、检查设备及检查方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年11月11日递交的EP申请16198346.5的优先权，该申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及一种用于执行量测的检查设备及方法。本发明尤其涉及一种用于检查设备的照射源。
背景技术
光刻设备为将所期望的图案施加至衬底上(通常施加至衬底的目标部分上)的机器。光刻设备可以用于(例如)集成电路(IC)的制造中。在该情况下，图案形成装置(其被替代地称作掩模或掩模版)可以用于产生待形成于IC的单个层上的电路图案。可以将该图案转印至衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括管芯的部分、一个管芯或几个管芯)上。施加多个层(每个层具有特定的图案及材料组成)以限定成品的功能器件和互连。
在光刻过程中，期望频繁地对产生的结构进行测量，例如用于过程控制和验证。用于进行这些测量的各种工具是已知的，包括常常用于测量临界尺寸(CD)的扫描电子显微镜，及用于测量重叠(测量器件中的两个层的对准准确度)的专用工具。最近，已开发供光刻领域中使用的各种形式的散射仪。
已知的散射仪的示例常常依赖于专用的量测目标的设置。例如，方法可需要呈简单光栅的形式的目标，该光栅足够大以使得测量束产生小于该光栅的光斑(即，该光栅是填充不足的)。在所谓的重构方法中，可通过模拟散射辐射与目标结构的数学模型的相互作用来计算光栅的属性。调整该模型的参数直至模拟的相互作用产生与自真实的目标所观测的衍射图案相似的衍射图案为止。
除了通过重构进行特征形状的测量以外，也可以使用这样的设备测量基于衍射的重叠，如公开的专利申请US2006066855A1中所描述的。使用衍射阶的暗场成像的基于衍射的重叠量测实现对较小目标的重叠测量。这些目标可小于照射光斑且可由晶片上的产品结构环绕。在诸如例如US2011102753A1及US20120044470A的许多公开的专利申请中可找到暗场成像量测的示例。可使用复合光栅目标在一个图像中测量多个光栅。已知的散射仪通常使用在可见或近IR波范围内的光，这要求光栅的节距比其属性实际上受到关注的实际产品结构粗略得多。可使用具有短得多的波长的深紫外(DUV)或极紫外(EUV)辐射来限定这些产品特征。不利地，这些波长通常不可以用于或不能用于量测。
另一方面，现代产品结构的尺寸如此小使得其不可通过光学量测技术成像。例如，小特征包括通过多重图案化过程和/或节距倍增而形成的那些特征。因此，用于大容量量测的目标常常使用比其重叠误差或临界尺寸为感兴趣的属性的产品大得多的特征。测量结果仅与真实产品结构的尺寸间接地相关，且可能不准确，这是因为量测目标不遭受光刻设备中的光学投影下的相同变形和/或制造过程的其它步骤中的不同处理程序。虽然扫描电子显微法(SEM)能够直接地分辨这些现代的产品结构，但SEM比光学测量耗时多得多。此外，电子不能够穿透厚的过程层，这使得电子较不适合于量测应用。诸如使用接触垫来测量电学属性的其它技术也是已知的，但其仅提供真实的产品结构的间接证据。
通过减小在量测期间使用的辐射的波长(即，朝向“软x射线”波长光谱移动)，有可能分辨较小的结构以增大对结构的结构变化的敏感度和/或穿透产品结构更深。一种产生合适的高频率辐射的这样的方法通过使用高阶谐波产生(HHG)辐射源。这样的HHG辐射源使用激光辐射(例如，红外辐射)来激发HHG产生介质，由此产生包括高频率辐射的高阶谐波。
当将HHG辐射用于在检查设备中进行测量时，移除激光辐射是重要的。为IR辐射的这种激光辐射可使束递送或投影系统光学器件升温和变形，从而产生测量误差和不准确度。用于将IR辐射自HHG辐射进行滤光或滤掉的当前技术可以包括使用超薄金属滤光隔膜。然而，随着激光功率增大，这些超薄金属滤光隔膜变得不能够在无损害的情况下处置激光辐射。
发明内容
将期望改善对来自高阶谐波产生源的输出的泵浦激光辐射的滤光。
根据本发明的第一方面，提供了一种照射源设备，包括：高阶谐波产生介质；泵浦辐射源，所述泵浦辐射源能操作以发射泵浦辐射束，所述泵浦辐射束具有在所述束的中心区中不包括泵浦辐射的轮廓，用于激发所述高阶谐波产生介质以便产生高阶谐波辐射；和空间滤光器，所述空间滤光器位于所述泵浦辐射束的焦平面之外，所述空间滤光器能操作以阻挡所述泵浦辐射；其中所述泵浦辐射和所产生的高阶谐波辐射在所述泵浦辐射束的所述焦平面之外是空间上分离的。
根据本发明的第二方面，提供了一种产生高阶谐波测量辐射的方法，所述高阶谐波测量辐射被优化用于将泵浦辐射从其中滤掉，所述泵浦辐射的束用于产生所述高阶谐波测量辐射，其中所述高阶谐波测量辐射和所述泵浦辐射在所述泵浦辐射的所述束的焦平面之外是空间上分离的；所述方法包括：使用平铺孔径几何形状来以相干方式组合多个泵浦辐射的子束，其中所述平铺孔径几何形状的中心区没有所述子束。
下文参考随附的附图来详细地描述本发明的另外方面、特征及优点，以及本发明的各种实施例的结构及操作。应该注意的是，本发明不限于本文中所描述的具体实施例。本发明中仅出于说明性目的而提供这些实施例。基于本文中所包含的教导，本领域技术人员将明白额外的实施例。
附图说明
现在将参考随附的示意性附图仅通过举例的方式描述本发明的实施例，在所述附图中对应的附图标记表示对应的部件，其中：
图1描绘了一种光刻设备；
图2描绘可以使用根据本发明所述的检查设备的光刻元或簇；
图3示意性地示出根据本发明的实施例的检查设备，该检查设备被调适成执行已知的暗场成像检查方法；
图4示意性地示出使用根据本发明的实施例的可调适的HHG源的量测设备；
图5示意性地显示出根据说明红外滤光器元件的要求的已知方法产生的HHG辐射的细节；
图6示意性地示出用于产生激光泵浦辐射的已知的平铺孔径(tiled-aperture)相干束组合布置；
图7显示出由图6中所示出的布置所获得的在远场处的所得到的辐射强度轮廓以及所产生的HHG轮廓；
图8显示出(a)根据本发明的实施例的用于产生激光泵浦辐射的平铺孔径相干束组合布置，(b)所得到的光瞳平面强度轮廓，以及(c)所得到的远场IR强度轮廓及所产生的HHG轮廓；以及
图9示意性地示出根据本发明的实施例的滤光器布置。
具体实施方式
在详细地描述本发明的实施例之前，有指导意义的是提供可在其中实施本发明的实施例的示例环境。
图1示意性地描绘一种光刻设备LA。所述光刻设备包括：照射系统(照射器)IL，配置成调节辐射束B(例如，UV辐射或DUV或EUV辐射)；图案形成装置支撑件或支撑结构(例如，掩模台)MT，构造成支撑图案形成装置(例如，掩模)MA且连接至配置成根据特定的参数准确地定位图案形成装置的第一定位器PM；两个衬底台(例如，晶片台)WTa及WTb，每个被构造成保持衬底(例如，涂覆抗蚀剂的晶片)W且每个连接至配置成根据特定的参数准确地定位衬底的第二定位器PW；以及投影系统(例如，折射投影透镜系统)PS，配置成将通过图案形成装置MA赋予至辐射束B的图案投影至衬底W的目标部分C(例如，包括一个或更多个管芯)上。参考框架RF连接各种部件，且用作用于设定和测量图案形成装置及衬底的位置以及图案形成装置及衬底上的特征的位置的基准。
照射光学系统可以包括用于引导、成形或控制辐射的各种类型的光学部件，诸如包括折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电或其它类型的光学部件，或其任何组合。
图案形成装置支撑件以依赖于图案形成装置的方向、光刻设备的设计及其它条件(诸如，图案形成装置是否被保持于真空环境中)的方式来保持图案形成装置。图案形成装置支撑件可以使用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术来保持图案形成装置。图案形成装置支撑件MT可以是(例如)框架或台，根据需要其可以是固定的或可移动的。图案形成装置支撑件可确保图案形成装置(例如)相对于投影系统处于所期望的位置。
本发明中所使用的术语“图案形成装置”应该被广义地解释为表示可以用于在辐射束的横截面中赋予辐射束图案以便在衬底的目标部分中产生图案的任何装置。应该注意的是，例如，如果被赋予至辐射束的图案包括相移特征或所谓的辅助特征，则该图案可能不精确地对应于衬底的目标部分中的所期望的图案。一般而言，被赋予至辐射束的图案将对应于目标部分中所产生的器件(诸如，集成电路)中的特定功能层。
如此处所描绘，所述设备属于透射类型(例如，使用透射图案形成装置)。替代地，所述设备可属于反射类型(例如，使用如上文所提及的类型的可编程反射镜阵列，或使用反射式掩模)。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列及可编程LCD面板。可认为本发明中使用的任何术语“掩模版”或“掩模”都与更上位的术语“图案形成装置”同义。术语“图案形成装置”也可以被解释为表示以数字形式储存用于控制这样的可编程图案形成装置的图案信息的装置。
本发明中所使用的术语“投影系统”应该被广义地解释为涵盖适于所使用的曝光辐射或适于诸如浸没液体的使用或真空的使用的其它因素的任何类型的投影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型及静电型光学系统，或其任何组合。可认为本发明中使用的任何术语“投影透镜”与更上位的术语“投影系统”同义。
光刻设备也可以属于如下类型：其中衬底的至少一部分可由具有相对高折射率的液体(例如，水)覆盖，以便填充投影系统与衬底之间的空间。也可以以将浸没液体施加于光刻设备中的其它空间，例如，掩模与投影系统之间的空间。浸没技术用于增大投影系统的数值孔径在本领域中是公知的。
在操作中，照射器IL接收来自辐射源SO的辐射束。例如，当源为准分子激光器时，源与光刻设备可以是分离的实体。在这些情况下，不认为源形成光刻设备的一部分，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将辐射束自源SO传递至照射器IL。在其它情况下，例如，当源为汞灯时，源可以是光刻设备的组成部分。源SO及照射器IL连同束传递系统BD在需要时可被称作辐射系统。
照射器IL可(例如)包括用于调整辐射束的角强度分布的调整器AD、积分器IN及聚光器CO。照射器可被用于调节辐射束，以在其横截面中具有所期望的均一性及强度分布。
辐射束B入射于被保持于图案形成装置支撑件MT上的图案形成装置MA上，且通过图案形成装置而图案化。在已横穿图案形成装置(例如，掩模)MA的情况下，辐射束B传递通过投影系统PS，所述投影系统PS将所述束聚焦至衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW及位置传感器IF(例如，干涉仪器件、线性编码器、2-D编码器或电容式传感器)，可准确地移动衬底台WTa或WTb，例如以便在辐射束B的路径中定位不同的目标部分C。相似地，第一定位器PM及另一位置传感器(其在图1中未被明确地描绘)可以用于例如在自掩模库的机械获取之后或在扫描期间相对于辐射束B的路径来准确地定位图案形成装置(例如，掩模)MA。
图案形成装置(例如，掩模)MA及衬底W可使用掩模对准标记M1、M2及衬底对准标记PI、P2来对准。尽管如所图示的衬底对准标记占据专用目标部分，但所述标记可位于目标部分之间的空间中(这些标记被称为划线对准标记)。相似地，在将多于一个管芯设置于图案形成装置(例如，掩模)MA上的情形中，掩模对准标记可位于所述管芯之间。小的对准标记也可以在器件特征当中包括于管芯内，在此情况下，期望使所述标识尽可能地小且相比于邻近的特征无需任何不同的成像或过程条件。下文中进一步描述检测对准标记的对准系统。
可以在多种模式中使用所描绘的设备。在扫描模式中，在将被赋予至辐射束的图案投影至目标部分C上的同时，同步地扫描图案形成装置支撑件(例如，掩模台)MT及衬底台WT(即，单次动态曝光)。可通过投影系统PS的放大率(缩小率)及图像反转特性来确定衬底台WT相对于图案形成装置支撑件(例如，掩模台)MT的速度及方向。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制目标部分在单次动态曝光中的宽度(在非扫描方向上)，而扫描运动的长度决定目标部分的高度(在扫描方向上)。如在本领域中公知的，其它类型的光刻设备及操作模式是可行的。例如，步进模式是已知的。在所谓的“无掩模”光刻术中，保持可编程图案形成装置静止，但具有改变的图案，且移动或扫描衬底台WT。
也可以使用对上文所描述的使用模式的组合和/或变型或完全不同的使用模式。
光刻设备LA属于所谓的双平台类型，其具有两个衬底台WTa、WTb以及两个站-曝光站EXP及量测站MEA-在该两个站之间可交换所述衬底台。在曝光站处曝光一个衬底台上的一个衬底的同时，可以在测量站处将另一衬底装载至另一衬底台上且进行各种预备步骤。这使得实质上增大所述设备的生产量。所述预备步骤可以包括使用水平传感器LS来映射衬底的表面高度轮廓，及使用对准传感器AS来测量衬底上的对准标识的位置。如果位置传感器IF在其处于测量站以及处于曝光站时不能够测量衬底台的位置，则可设置第二位置传感器以使得能够在两个站处追踪衬底台相对于参考框架RF的位置。代替所显示的双平台布置，其它布置是已知的并且是可以使用的。例如，提供衬底台及测量站的其它光刻设备是已知的。这些衬底台及测量站在执行预备测量时被对接在一起，且之后在衬底台经历曝光时脱离对接。
如图2中所显示的，光刻设备LA形成光刻元LC(有时亦被称作光刻单元或簇)的部分，光刻元LC也包括用于对衬底执行曝光前过程和曝光后过程的设备。传统地，这些设备包括用于沉积抗蚀剂层的旋涂器SC、用于显影曝光的抗蚀剂的显影器DE、激冷板CH及焙烤板BK。衬底处置器或机器人RO自输入/输出端口I/01、I/02拾取衬底、在不同的过程设备之间移动衬底，且将衬底递送至光刻设备的装载台LB。常常统称为轨道(track)的这些装置在轨道控制单元TCU的控制之下，而该轨道控制单元TCU自身由管理控制系统SCS控制，该管理控制系统SCS又经由光刻控制单元LACU控制光刻设备。因此，不同的设备可以被操作以最大化生产量及处理效率。
之后将由轨道处理的衬底转移至其它处理工具以用于在器件制造过程内进行蚀刻及其它化学或物理处理。在一些情况下，可以在这种蚀刻或化学/物理处理步骤之后对衬底执行量测。
光刻设备控制单元LACU控制所描述的各种致动器及传感器的所有移动和测量。LACU也包括用于实施与所述设备的操作相关的所期望的计算的信号处理及数据处理能力。在介绍部分和权利要求书的术语中，这些处理及控制功能的组合被简单地称作“控制器”。实际上，控制单元LACU将被实现为许多子单元的系统，所述子单元各自处置所述设备内的子系统或部件的实时数据获取、处理及控制。例如，一个处理子系统可专用于衬底定位器PW的伺服控制。分离单元甚至可处置粗致动器和精致动器，或不同的轴。另一单元可能专用于位置传感器IF的读出。设备的总控制可受到中央处理单元控制，中央处理单元与这些子系统处理单元通信、与操作者通信，且与光刻制造过程中涉及的其它设备通信。
图3(a)示意性地显示实施所谓的暗场成像量测术的检查设备的关键元件。所述设备可以是单独的装置，或并入光刻设备LA中(例如，在测量站处)或光刻元LC中。在具有贯穿所述设备的几个分支的光轴由点线0表示。图3(b)中更详细地图示出目标光栅结构T和衍射射线。
如在介绍部分中所引述的先前申请中所描述的，图3(a)的暗场成像设备可为多用途的角度分辨散射仪的部分，其可代替光谱散射仪使用或除了光谱散射仪以外亦可使用多用途的角度分辨散射仪。在此类型的检查设备中，由辐射源11(在本公开中为HHG辐射源)发射的辐射由照射系统12调节。例如，照射系统12可以包括准直透镜系统、彩色滤光器、偏振器及孔径装置。调节后的辐射遵循照射路径，在照射路径中经调节的辐射由部分反射表面15反射且经由显微镜物镜16聚焦至衬底W上的光斑S中。量测目标T可形成于衬底W上。透镜16具有优选地为至少0.9且更优选地为至少0.95的高数值孔径(NA)。如果期望的话，使用浸没流体以获得大于1的数值孔径。多用途的散射仪可具有两个或多于两个的测量分支。另外，实际设备中将包括另外的光学系统和分支，例如，以收集参考辐射以用于强度归一化、用于俘获目标的粗略成像、用于聚焦等等。可以在上文所提及的先前公开出版物中发现这些操作的细节。出于本公开的目的，仅详细示出及描述暗场成像量测的感兴趣的测量分支。
在用于暗场成像的收集路径中，成像光学系统21将衬底W上的目标的图像形成于传感器23(例如，CCD或CMOS传感器)上。在收集路径中的平面P’中设置孔径光阑20。平面P’为与物镜16的光瞳平面P”共轭的平面。孔径光阑20也可以被称作光瞳光阑。孔径光阑20可采取不同的形式，正如照射孔径可采取不同的形式一样。孔径光阑20与透镜16的有效孔径一起确定散射辐射的什么部分用于在传感器23上产生图像。通常，孔径光阑20用于阻挡第零阶衍射束，使得形成于传感器23上的目标的图像仅由第一阶光束形成。在两个第一阶束被组合以形成图像的示例中，所述图像将为所谓的暗场图像，其等效于暗场显微法。然而，在本申请中，一次仅成像第一阶中的一个，如下文所解释的。将由传感器23俘获的图像输出至图像处理器及控制器40，所述图像处理器及控制器40的功能将依赖于所执行的特定类型的测量。出于本发明的目的，执行对目标结构的不对称性的测量。不对称性的测量可与目标结构的知识组合以获得用于形成它们的光刻过程的性能参数的测量。可以这种方式测量的性能参数包括(例如)重叠、聚焦及剂量。
在量测目标T设置于衬底W上的情况下，其可以是1-D光栅，其被印制使得在显影之后，栅条是由实体的抗蚀剂线形成。目标可以是2-D光栅，其被印制以使得在显影之后，光栅由抗蚀剂中的实体的抗蚀剂柱或通孔形成。栅条、柱或通孔可替代地被蚀刻至衬底中。这些光栅中的每一个是目标结构的示例，其属性可使用检查设备进行研究。
照射系统12的各种部件是可调整的以实施同一设备内的不同的量测“选配方案”。除了选择波长(颜色)及偏振作为特定者的特性以外，照射系统12也可以被调整以实施不同的照射轮廓。因为平面P”与物镜16的光瞳平面P及检测器19的平面共轭，所以平面P”中的照射轮廓界定入射于衬底W上的光在光斑S中的角分布。为了实施不同照射轮廓，可以在照射路径中设置孔径装置。孔径装置可以包括安装于可移动的滑块或轮上的不同孔径。其可替代地包括可编程的空间光调制器。作为另外的替代例，光纤可设置于平面P”中的不同部位处且选择性地用于在它们的各自的部位处递送光或不递送光。这些变化形式都在上文所引用的文件中予以论述及示例说明。
在第一示例的照射模式中，提供射线30a，使得入射角如在“I”处所显示，且由目标T反射的零阶射线的路径被标注为“0”(不应与光轴“O”混淆)。在第二照射模式中，可提供射线30b，在此情况下将调换入射角与反射角。这些照射模式两者都将被辨识为离轴照射模式。可出于不同目的实施许多不同的照射模式。
如图3(b)中更详细地显示，作为目标结构的示例的目标光栅T被放置成衬底W垂直于物镜16的光轴O。在离轴照射轮廓的情况下，与轴线○成一角度照射于光栅T上的照射射线I引起第零阶射线(实线0)及两个第一阶射线(点链线+1及双点链线-1)。应记住，在过填充的小目标光栅的情况下，这些射线仅仅为覆盖包括量测目标光栅T及其它特征的衬底区域的许多平行射线中的一个。因为照射射线30a的束具有有限的宽度(为接纳有用量的光所必要的)，所以入射射线I实际上将占据一角度范围，衍射射线0及+1/-1将稍微散开。根据小目标的点散布函数，每一阶+1及-1将跨越角度范围进一步散开，而非如所显示的单一理想的射线。
再参考图3(a)，在射线30a的第一照射模式下，来自目标光栅的+1阶衍射射线将进入物镜16且促成记录于传感器23处的图像。当使用第二照射模式时，射线30b以与射线30b以相反的角度入射，且因此-1阶衍射射线进入物镜且促成图像。当使用离轴照射时，孔径光阑20阻挡第零阶辐射。如先前公开出版物中所描述的，可以在X方向及Y方向上用离轴照射界定照射模式。
通过比较在这些不同的照射模式下的目标光栅的图像，可获得不对称性的测量。替代地，可通过保持同一照射模式但旋转目标来获得不对称性的测量。虽然显示离轴照射，但可替代地使用目标的同轴照射，且可使用修改后的离轴孔径20将衍射光的实质上仅一个第一阶传递至传感器。在另一示例中，使用棱镜来代替孔径光阑20，该棱镜具有将+1及-1阶转向至传感器23上的不同部位，以使得它们可在不需要两个依次的图像俘获步骤的情况下被检测及比较。上文所提及的公开专利申请US2011102753A1中披露这一技术，该专利申请的内容通过引用全文并入本文中。代替第一阶束或除了第一阶束以外，第二阶、第三阶及高阶束(图3中未显示)也可以用于测量中。作为另一变形例，离轴照射模式可保持恒定，而目标自身在物镜16的下面旋转180度以使用相反的衍射阶来俘获图像。
以上技术通常使用具有可见波长的辐射来执行。因而，散射量测目标具有大于衬底上的产品结构的节距的节距。作为一示例，散射量测目标可具有以微米(μm)为单位而测量的目标光栅节距，而同一衬底上的产品结构可具有以纳米(nm)为单位而被测量的节距。
节距上的差异引起产品结构上的被测量的重叠与实际重叠之间的偏移。偏移至少部分地归因于光刻设备的光学投影变形和/或制造过程的其它步骤中的不同处理程序。目前，偏移包括对总的被测量的重叠的显著贡献。减少或消除偏移将因此改善总的重叠性能。
可开发如下量测工具：其使用发射在“软X射线”或EUV范围内的辐射(例如，波长在2纳米与50纳米之间)的源。这种源的示例包括放电产生等离子体源、激光产生等离子体源或高阶谐波产生(HHG)源。HHG源是已知的，能够提供准直光子在发射的光中的较大通量(高照度)。
欧洲专利申请EP152020301、EP16168237、EP16167512中图示且进一步描述用于量测应用中的HHG源，所述欧洲专利申请的全文通过引用全文并入本文中。在量测应用中，可(例如)以正入射的形式、非常接近于正入射的形式(例如，在与正入射成10度内)、以掠入射形式(例如，在与表面成20度内)、以任意角度或以多种角度(以在单一俘获中获得较多的测量信息)使用这样的HHG源。
图4更详细地图示出显示辐射源430的量测布置。辐射源430为用于基于高阶谐波产生(HHG)技术产生EUV辐射的HHG源。辐射源430的主要部件是泵浦激光器431和诸如HHG气体单元432的HHG介质(也可以使用HHG固体表面介质)。气体供应装置434将合适的气体供应至气体单元，在该气体单元中该合适的气体可选地由电源(未示出)离子化。泵浦激光器431可以(例如)为具有光学放大器的基于光纤的激光器，从而产生每脉冲持续小于1纳秒(1ns)的红外辐射的脉冲，脉冲重复率根据需要达几兆赫兹。波长可以是例如大约1微米(1μm)。激光脉冲作为泵浦辐射束440被递送至HHG气体单元432，其中辐射的一部分被转换成较高频率。从HHG气体单元432产生测量辐射442的束，其包括具有所期望的波长的相干辐射。
测量辐射442可以包含多个波长。如果该辐射也为单色的，则可简化测量计算(重建)，但运用HHG较易于产生具有几个波长的辐射。这些为设计选择的问题，且甚至可以是在同一设备内可选择的选项。不同波长将例如在使不同材料的结构成像时提供不同等级的对比度。例如，为了检查金属结构或硅结构，可以将不同波长选择为用于使(基于碳的)抗蚀剂的特征成像或用于检测这些不同材料的污染的波长。
可提供一个或更多个滤光器件444。例如，诸如铝(A1)薄隔膜的滤光器可以用于切断主要的IR辐射，以免进一步传递至检查设备中。可提供光栅以从气体单元432中产生的那些波长当中选择一个或更多个特定的谐波波长。在真空环境内可包含有束路径中的一些或全部，应当记住EUV辐射在空气中行进时会被吸收。辐射源430及照射光学器件的各个部件是可调整的以在同一设备内实施不同量测“选配方案”。例如，可使不同的波长和/或偏振成为可选择的。
滤光后的束自辐射源430进入检查腔，其中包括感兴趣的结构或目标结构的衬底W由衬底支撑件414保持以供检查。目标结构被标记为T。检查腔内的氛围由真空泵452维持为接近真空，使得软X射线辐射可在无不当的衰减的情况下传递通过该氛围。照射系统包括用于将辐射聚焦成聚焦束456的一个或更多个光学元件454，且可以包括例如二维的弯曲反射镜或一系列一维弯曲反射镜，如上文所提及的先前申请中所描述的。如果期望的话，可将诸如光谱光栅的衍射光栅与这些反射镜组合。执行聚焦以在投影至感兴趣的结构上时实现直径低于10微米的圆形或椭圆形光斑。衬底支撑件414包括例如X-Y平移平台及旋转平台，经由他们可使衬底W的任何部分在所期望的方向上到达束的焦点。因此，辐射光斑S形成于感兴趣的结构上。之后由检测器460检测自感兴趣的结构散射的辐射408。
如上文所提及的，用于滤出不想要的IR辐射的滤光元件可以包括(例如)铝的薄隔膜。图5示意性地显示图示需要这种滤光器的所产生的HHG辐射的细节。显示聚焦于HHG气体单元432(或其它HHG产生介质)上的入射IR辐射440。所产生的HHG辐射442及剩余的IR辐射500被显示为在HHG气体单元432之外，需要将剩余的IR辐射500自所产生的HHG辐射442滤出。因为存在所产生的HHG辐射442与剩余的IR辐射500的重叠区，所以需要很大程度上对HHG辐射442透明的但会阻挡IR辐射500的滤光器。可以在目前使用的驱动激光器的功率下使用诸如前述的铝滤光器的超薄金属薄膜滤光器，但是HHG辐射会发生一些损耗。然而，随着驱动激光器功率增加，会变得不再可能使用这种超薄金属薄膜滤光器。因此，期望使用诸如孔径或针孔的空间滤光器510。然而，如可见的，在不具有空间上分离的HHG辐射442及IR辐射500的情况下，传递通过空间滤光器510的滤光后的辐射530将包括一些IR辐射500。
在不久的未来，预见驱动激光器功率的增加会满足EUV/软X射线辐射用于CD和重叠应用的通量要求。一种按比例缩放驱动激光器功率(尤其适用于光纤激光器)的方式为以相干方式将来自几个分离的放大器的子束合并成单个束。运用相干组合技术证实了1kW的飞秒激光器，但尚未提出在这些功率水平下针对IR阻挡的解决方案。
例如，从Marc Hanna等人的公开出版物“超速光纤放大器的相干组合(Coherentcombination of ultrafast fiber amplifiers)”(J.Phys.B：At.Mol.Opt.Phys.49(2016)062004)(以引用的方式并入本文中)得知：可以将相干束组合几何形状分类成两大类，被标记为填充孔径和平铺孔径。平铺孔径几何形状最适用于本发明中所描述的构思。在平铺孔径几何形状中，简单地在近场中将待组合的子束定位成彼此相邻。相干组合仅在远场中是有效的，其中如果控制子束的光学相位的话，则合成单一空间瓣(lobe)。在这种情况下，组合器元件可以是简单的透镜或甚至仅为在某距离上的衍射。组合束的空间属性依赖于精确的几何布置。具体地说，复合束的填充因子决定了中心组合瓣中包含的功率的部分。
图6示意性地图示出用于产生适用于泵浦HHG源中的HHG介质的激光泵浦辐射的平铺孔径的相干束组合布置。其显示包括多个光纤605的光纤束600，每一光纤发射激光辐射610的子束。激光辐射610的子束每个可来源于被锁模的放大器。光瞳平面PP由微透镜阵列615限定，且透镜620将激光辐射聚焦于焦平面FP处。微透镜阵列615的焦距被标注为f1且透镜620的焦距被标注为f2。图6中也显示出光瞳平面PP的横截面625，其显示来自7个激光光纤605的激光辐射610的7个子束的示例平铺布置。这种六角形布置最大化光瞳平面PP(近场)处的填充因子。这最大化焦平面FP处的中央瓣内的功率。也显示出焦平面FP的横截面630，可自焦平面FP的横截面630看到中央瓣635及具有较小强度的多个侧瓣640(具有较大强度的区域显示为较暗)。应该注意的是，光纤/子束的实际数目及精确的平铺布置是不重要。相关的是，通常最大化光瞳平面处的填充因子，且平铺布置在孔径/光瞳内均匀地分布。例如，激光辐射610的一个或更多个子束可以在光瞳平面PP的中心区中，且激光辐射610的剩余子束可围绕中心区均匀地分布。
图7显示在远场处得到的辐射横截面，其由图6中所图示的布置获得。IR(激光)辐射700具有与光瞳平面PP处一样的强度轮廓图案(但是实际强度值可不同)。也显示出所产生的HHG辐射710。虽然有可能借助于阻挡孔径(其仅允许中心区内的辐射穿过)将IR滤出中心区，但可清楚地看到这将不会滤出所有的IR辐射。中心区包括所产生的HHG辐射的束及在空间上未分离的IR辐射的束，由此需要超薄金属薄膜滤光器滤出IR辐射，如所描述的。
因此，提出在光瞳平面处的中心区中(在近场中)使用没有任何子束的平铺几何形状以产生HHG辐射。这种平铺几何形状可以包括环形平铺几何形状。这种几何形状在焦平面中的效应很小，且如同先前所描述的(最大限度地填充的光瞳)平铺几何形状一样，将仅产生单个HHG辐射束。
图8示出这种布置。图8(a)显示在特定的示例中光瞳平面处的平铺几何形状805。应该注意的是，实际布置及组合的子束的数目是可变的，且为设计选择的事情。最相关地，平铺几何形状的中心区不具有激光子束。在一优选的实施例中，平铺几何形状使得组合的子束围绕空的中心区均匀地分布于周边处。
图8(b)显示焦平面处的强度分布810。如可见的，这种强度分布与图6的示例中的强度分布630极其相似。作为示例，虽然最大限度地填充的平铺布置(诸如图6的7个子束布置625)最大化焦点对准的中央瓣635的光焦度(power)，但相比较，使用等效的6个子束环形的平铺几何形状805的中央瓣815处的光焦度仅略微较低。仅仅焦平面处的极高IR强度(即，仅仅中央瓣815)促成HHG过程。焦平面处的强度加上相位决定所产生的HHG束的属性。因为焦平面强度分布与两个所图示的平铺几何形状几乎相同，所以所产生的HHG束也将几乎相同。
图8(c)显示远场处的IR辐射强度分布820，及所产生的HHG辐射光束825的部位。如前所述，远场处的IR辐射强度分布图案与近场(光瞳平面)强度分布图案相似，且因此对应于平铺几何形状805。因而，IR辐射具有环形轮廓，中心区内不具有IR辐射。因此，在远场中，IR辐射与所产生的HHG辐射束825在空间上是分离的。这意谓着可通过使用简单的孔径滤光器或针孔来阻挡IR辐射进入检查设备。针孔将使得中心区中的所有辐射(即，HHG辐射)能够传递通过其孔径而不受阻，同时将所有辐射(亦即，IR泵浦辐射)阻挡在此中心区之外。
图9示意性地示出根据实施例的滤光器布置。其显示环形的IR辐射900(来自泵浦激光器)激发HHG产生介质/气体单元910。所产生的HHG辐射束920传递通过空间滤光器940的孔径930。远场中的IR辐射950具有环形轮廓，且由空间滤光器940阻挡。孔径930被制定尺寸以(实质上)仅使所产生的HHG辐射束920穿过且阻挡IR辐射950。可以将如图8(a)中所图示的平铺几何形状(或任何其它的环形几何形状)与图示的孔径滤光器布置的组合用于图3或图4的检查布置中。在图4的示例中，该布置大体上将与所图示的布置相同，除了泵浦激光器431配置成产生具有轮廓的泵浦辐射光束440之外，所述轮廓在束的中心区中不包括泵浦辐射(例如，如图8(a)中所图示的)；且空间滤光器940(或相似的空间滤光器)将会替换超薄金属薄膜滤光器444。因而，泵浦激光器431可具有呈平铺布置的形式的多个子束，其在平铺布置的中心区中不具有子束。
应该注意的是，HHG辐射束的传播依赖于泵浦激光束在焦平面中的瞬时的局域传播方向(即，相位波前或相前)。当多个泵浦激光子束组合到单一焦点时，所述子束将会干涉，且由所述束的组合形成的电场将具有决定HHG辐射束将去向何处的特定相前。如果驱动场不对称，则HHG束亦将不对称。HHG转换过程会保存动量，即，HHG辐射的第N阶谐波会携载N个IR光子的动量。这些光子不必来自同一束(这是因为在焦点处，不再存在多个束，仅电场是重要的)。因此，HHG辐射不可能发散出较多的IR光束。
这种情况的另一后果为，如果多个泵浦激光子束聚焦于同一光斑处但成不同的角度，则HHG辐射亦将在子束之间散开。如果将要使用光子，则这是不便利的。因此，优选的，多个子束靠拢(例如，最小化平铺几何形状中的子束之间的距离)。
当使用多个子束时，每个束的相位对焦点处的总电场产生影响。在两种颜色的HHG的情况下(即，具有不同颜色的两个驱动激光子束)这被有效地用于调谐相位匹配。对于相干组合，优选的可以是尽可能地将子束保持同相以最大化焦点对准的中央瓣中的强度(相干组合中的困难的部分是使所有子束的相位维持同步)。然而，在替代的实施例中，可能有益的是变更相对的相位(例如，变更小的量)以优化相位匹配。
在后续的编号的方面中披露另外的实施例：
1、一种照射源设备，包括：
高阶谐波产生介质；
泵浦辐射源，所述泵浦辐射源能操作以发射泵浦辐射束，所述泵浦辐射束具有在所述束的中心区中不包括泵浦辐射的轮廓，用于激发所述高阶谐波产生介质以便产生高阶谐波辐射；和
空间滤光器，所述空间滤光器位于所述泵浦辐射束的焦平面之外，所述空间滤光器能操作以阻挡所述泵浦辐射；
其中所述泵浦辐射和所产生的高阶谐波辐射在所述泵浦辐射束的所述焦平面之外是空间上分离的。
2、如权利要求1所述的照射源设备，其中所述泵浦辐射束具有实质上对称的轮廓。
3、如权利要求2所述的照射源设备，其中所述泵浦辐射束具有实质上环形的轮廓。
4、如前述权利要求中任一项所述的照射源设备，其中所述空间滤光器位于所述泵浦辐射束的远场中。
5、如权利要求4所述的照射源设备，其中所述远场中的所述泵浦辐射束具有与在所述泵浦辐射束的近场中的泵浦辐射束相似的轮廓。
6、如权利要求4或5所述的照射源设备，能操作以使得所述泵浦辐射与所产生的高阶谐波辐射的空间分离导致所产生的高阶谐波辐射包含于所述远场中的所述泵浦辐射轮廓的所述中心区内。
7、如前述权利要求中任一项所述的照射源设备，其中所述空间滤光器包括被制定尺寸以将辐射阻挡在所述泵浦辐射轮廓的所述中心区之外的孔径。
8、如前述权利要求中任一项所述的照射源设备，其中泵浦辐射源包括多个子束源，所述多个子束源能操作以提供多个以相干方式组合的泵浦辐射子束。
9、如权利要求8所述的照射源设备，其中所述多个子束源来源于多个锁模的放大器。
10、如权利要求8或9所述的照射源设备，其中所述多个子束源布置成平铺孔径几何形状，且其中所述平铺孔径几何形状的中心区没有所述子束。
11、如权利要求10所述的照射源设备，其中所述平铺孔径几何形状包括围绕所述中心区均匀地分布的所述子束。
12、如权利要求10或11所述的照射源设备，其中所述平铺孔径几何形状包含于由光学系统界定的光瞳平面内，所述光学系统包括具有用于每一子束的微透镜的微透镜阵列和将所述子束聚焦于所述焦平面处的透镜。
13、如权利要求8至12中任一项所述的照射源设备，包括介于3个与10个之间的所述子束源。
14、如权利要求8至12中任一项所述的照射源设备，包括介于5个与8个之间的所述子束源。
15、如权利要求8至14中任一项所述的照射源设备，其中最小化所述子光束源之间的距离。
16、一种用于测量衬底上的目标结构的检查设备，包括：
如前述权利要求中任一项所述的用于产生测量辐射的照射源，所述测量辐射包括所述高阶谐波辐射。
17、一种产生高阶谐波测量辐射的方法，所述高阶谐波测量辐射被优化用于将泵浦辐射从其中滤掉，所述泵浦辐射的束用于产生所述高阶谐波测量辐射，其中所述高阶谐波测量辐射和所述泵浦辐射在所述泵浦辐射的所述束的焦平面之外是空间上分离的；所述方法包括：
使用平铺孔径几何形状来以相干方式组合多个泵浦辐射子束，其中所述平铺孔径几何形状的中心区没有所述子束。
18、如权利要求17所述的方法，包括使用孔径在空间上对所述高阶谐波测量辐射进行滤光，所述孔径被制定尺寸以仅允许所述高阶谐波测量辐射穿过所述孔径。
19、如权利要求18所述的方法，其中在所述泵浦辐射束的远场中执行所述空间滤光。
20、如权利要求18或19所述的方法，其中所述泵浦辐射与所产生的高阶谐波辐射的空间分离使得所产生的高阶谐波辐射包括于所述泵浦辐射轮廓的中心区内；
所述孔径被制定尺寸以将辐射阻挡在所述泵浦辐射轮廓的所述中心区之外。
21、如权利要求17至20中任一项所述的方法，其中所述平铺孔径几何形状包括围绕所述平铺孔径几何形状的所述中心区均匀地分布的所述子束。
22、如权利要求17至21中任一项所述的方法，其中所述平铺孔径几何形状包括于由光学系统界定的光瞳平面内，所述光学系统包括具有用于每一子束的微透镜的微透镜阵列和将所述子束聚焦于所述焦平面处的透镜。
23、如权利要求17至22中任一项所述的方法，包括介于3个与10个之间的所述子束。
24、如权利要求17至22中任一项所述的方法，包括介于5个与8个之间的所述子束。
25、如权利要求17至24中任一项所述的方法，其中最小化所述子束之间的距离。
26.一种用于测量与由光刻过程形成的结构相关的参数的检查方法，包括：
执行如权利要求17至25中任一项所述的方法以产生高阶谐波测量辐射；和
使用所述阶谐波测量辐射来测量所述结构。
尽管在本发明中可以具体地参考光刻设备在IC制造中的使用，但应理解，本发明中所描述的光刻设备可具有其它应用，诸如，制造集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等等。本领域技术人员应了解，在这些替代应用的上下文中，可认为本发明中使用的任何术语“晶片”或“管芯”分别与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。可以在曝光之前或之后在(例如)轨道(通常将抗蚀剂层施加至衬底且显影已曝光的抗蚀剂的工具)、量测工具和/或检查工具中处理本发明中所提及的衬底。在适用的情况下，可以将本文中的披露内容应用于这些及其它衬底处理工具。此外，可以将衬底处理多于一次，例如，以便产生多层IC，使得本发明中所使用的术语“衬底”也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。
尽管上文可具体地参考在光学光刻术的情境中对本发明的实施例的使用，但应了解，本发明可以用于其它应用(例如，压印光刻术)中，且在情境允许的情况下不限于光学光刻术。在压印光刻术中，图案形成装置中的拓扑(topography)界定产生于衬底上的图案。可以将图案形成装置的拓扑压制到被提供至衬底的抗蚀剂层中，在衬底上抗蚀剂通过施加电磁辐射、热、压力或其组合而被固化。在抗蚀剂固化之后，将图案形成装置移出抗蚀剂，从而在其中留下图案。
关于光刻设备使用的术语“辐射”及“束”涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如，波长为或约365纳米、355纳米、248纳米、193纳米、157纳米或126纳米)及极紫外(EUV)辐射(例如，波长介于5至20纳米的范围内)以及诸如离子束或电子束的粒子束。
术语“透镜”在情境允许时可表示各种类型的光学部件中的任一者或其组合，包括折射型、反射型、磁性型、电磁型及静电型的光学部件。
对具体实施例的前述说明将因此充分地揭露本发明的一般性质：在不背离本发明的整体构思的情况下，其它人可通过应用本领域技术内的知识、根据各种应用轻易地修改和/或调适这些特定实施例，而无需进行过多的实验。因此，基于本发明中所提供的教导和指引，这些调适和修改意图在所披露的实施例的等同物的涵义及范围内。应理解，本发明中的措辞或术语出于通过示例描述的目的而非限制性的目的，以使得本说明书的术语或措辞由本领域技术人员根据所述教导和指引进行解释。
本发明的宽度及范围不应由上述例示性实施例中任一个限制，而应仅根据以下的权利要求书及其等同物进行界定。

Claims (15)

1.一种照射源设备，包括：
高阶谐波产生介质；
泵浦辐射源，所述泵浦辐射源能操作以发射泵浦辐射束，所述泵浦辐射束具有在所述束的中心区中不包括泵浦辐射的轮廓，用于激发所述高阶谐波产生介质以便产生高阶谐波辐射；和
空间滤光器，所述空间滤光器位于所述泵浦辐射束的焦平面之外，所述空间滤光器能操作以阻挡所述泵浦辐射；
其中所述泵浦辐射和所产生的高阶谐波辐射在所述泵浦辐射束的所述焦平面之外是空间上分离的。
2.如权利要求1所述的照射源设备，其中所述泵浦辐射束具有实质上对称的轮廓。
3.如权利要求2所述的照射源设备，其中所述泵浦辐射束具有实质上环形的轮廓。
4.如前述权利要求中任一项所述的照射源设备，其中所述空间滤光器位于所述泵浦辐射束的远场中。
5.如权利要求4所述的照射源设备，其中所述远场中的所述泵浦辐射束具有与在所述泵浦辐射束的近场中的泵浦辐射束相似的轮廓。
6.如权利要求4或5所述的照射源设备，能操作以使得所述泵浦辐射与所产生的高阶谐波辐射的空间分离导致所产生的高阶谐波辐射包含于所述远场中的所述泵浦辐射轮廓的所述中心区内。
7.如前述权利要求中任一项所述的照射源设备，其中所述空间滤光器包括被制定尺寸以将辐射阻挡在所述泵浦辐射轮廓的所述中心区之外的孔径。
8.如前述权利要求中任一项所述的照射源设备，其中泵浦辐射源包括多个子束源，所述多个子束源能操作以提供多个以相干方式组合的泵浦辐射子束。
9.如权利要求8所述的照射源设备，其中所述多个子束源来源于多个锁模的放大器。
10.如权利要求8或9所述的照射源设备，其中所述多个子束源布置成平铺孔径几何形状，且其中所述平铺孔径几何形状的中心区没有所述子束。
11.如权利要求10所述的照射源设备，其中所述平铺孔径几何形状包含于由光学系统界定的光瞳平面内，所述光学系统包括具有用于每一子束的微透镜的微透镜阵列和将所述子束聚焦于所述焦平面处的透镜。
12.如权利要求8至11中任一项所述的照射源设备，包括介于3个与10个之间的所述子束源，或可选地包括介于5个与8个之间的所述子束源。
13.一种用于测量衬底上的目标结构的检查设备，包括：
如前述权利要求中任一项所述的用于产生测量辐射的照射源，所述测量辐射包括所述高阶谐波辐射。
14.一种产生高阶谐波测量辐射的方法，所述高阶谐波测量辐射被优化用于将泵浦辐射从其中滤掉，所述泵浦辐射的束用于产生所述高阶谐波测量辐射，其中所述高阶谐波测量辐射和所述泵浦辐射在所述泵浦辐射的所述束的焦平面之外是空间上分离的；所述方法包括：
使用平铺孔径几何形状来以相干方式组合多个泵浦辐射子束，其中所述平铺孔径几何形状的中心区没有所述子束。
15.一种用于测量与由光刻过程形成的结构相关的参数的检查方法，包括：
执行如权利要求14所述的方法以产生高阶谐波测量辐射；和
使用所述阶谐波测量辐射来测量所述结构。
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