CN111066096A - 光学系统、量测装置及相关联的方法 - Google Patents

光学系统、量测装置及相关联的方法 Download PDF

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Abstract

描述了一种光学系统(OS)，该光学系统(OS)用于将辐射束(B)聚焦在量测装置中的关注区域上。辐射束(B)包括在软X射线或极紫外光谱范围中的辐射。光学系统(OS)包括用于将辐射束聚焦在中间聚焦区域的第一级(S1)。光学系统(OS)包括用于将来自中间聚焦区域的辐射束聚焦到关注区域上的第二级(S2)。第一级和第二级均包括Kirkpatrick‑Baez反射器组合。至少一个反射器包括像差校正反射器。

Description

光学系统、量测装置及相关联的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年09月01日提交的欧洲(EP)申请17188979.3和于2018年05月17日提交的欧洲(EP)申请18172804.9的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及用于但不限于量测装置的光学系统和相关联的方法。
背景技术
光刻装置是被构造成将期望的图案施加到衬底上的机器。光刻装置可以用在例如集成电路(IC)的制造中。光刻装置可以例如在图案形成装置(例如，掩模)处将图案(通常也被称为“设计布局”或“设计”)投影到被提供在衬底(例如，晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)的层上。
为了将图案投影在衬底上，光刻装置可以使用电磁辐射。该辐射的波长确定了可以在衬底上形成的特征的最小尺寸。当前使用的典型波长是365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。与使用例如具有193nm的波长的辐射的光刻装置相比，使用具有在4nm-20nm(例如6.7nm或13.5nm)范围内的波长的极紫外(EUV)辐射的光刻装置可以用于在衬底上形成更小的特征。
低k1光刻可以用于处理具有小于光刻装置的经典分辨率极限的尺寸的特征。在这种过程中，分辨率公式可以被表示为CD＝k1×λ/NA，其中λ是所采用的辐射的波长，NA是光刻装置中投影光学器件的数值孔径，CD是“临界尺寸”(通常是所打印的最小特征尺寸，但在这种情况下为半间距)，并且k1是经验分辨率因子。通常，k1越小，越难以在衬底上再现与电路设计者计划的形状和尺寸相似的图案，以便实现特定的电气功能和性能。为了克服这些困难，可以将复杂的微调步骤应用于光刻投影装置和/或设计布局。例如，这些包括但不限于，NA的优化、定制的照射方案、相移图案形成装置的使用、设计布局的各种优化(诸如，光学邻近校正(OPC，有时也被称为“光学和过程校正”))或通常被限定为“分辨率增强技术”(RET)的其他方法。备选地，可以使用用于控制光刻装置的稳定性的紧密控制环来改善在低k1下的图案的再现。
量测装置或检查装置可以用于确定由光刻装置在衬底上制造的图案的特性。如今，许多形式的光学量测技术是已知的，并且随着制造图案中关键尺寸的缩小，这些光学量测技术可能分辨率不足。一个选项是在这种量测装置中使用具有相对较低波长的辐射，例如在软X射线或极紫外(EUV)光谱范围内的波长。相对较低的波长可以在从0.1nm至100nm的范围内，或在从1nm至50nm的范围内，或在10nm至20nm的范围内。可以通过使用高次谐波产生(HHG)的原理产生这种波长的辐射：红外(IR)辐射的短脉冲被聚焦在HHG介质(例如特定气体)中，并且HHG介质将所接收的IR辐射的一部分朝向软X射线或EUV辐射转换。由HHG生成的辐射可以在相对较宽的光谱中包括处于不同波长的多个峰。
在量测装置中，辐射光束被照射子系统朝向衬底上的关注区域定向。在关注区域处提供例如目标。优选地，辐射束被聚焦在关注区域或目标上。
在卫星和同步加速器领域，已知一些光学系统，其能够将软X射线和/或EUV光谱范围内的宽带辐射聚焦在传感器上。通常，反射器用于反射软X射线和EUV光谱范围内的辐射。
发明内容
根据一个方面或实施例，提供了一种光学系统，以用于将辐射束聚焦在量测装置中的关注区域上。辐射束可以包括在软X射线或极紫外光谱范围中的辐射。光学系统可以包括用于将辐射束聚焦在中间聚焦区域的第一级。光学系统可以包括用于将来自中间聚焦区域的辐射束聚焦到关注区域上的第二级。第二级可以包括Kirkpatrick-Baez反射器组合。
在使用中，光学系统可以起到提供成像系统的作用，该成像系统用于将表观点源成像到诸如量测装置的目标的关注区域上。发明人已经投入大量精力来标识满足基于某些边界条件的某些标准的有利光学系统的示例。例如，在被聚焦在关注区域上的辐射束的性质方面，可能需要满足某些标准。这些标准可以取决于辐射束的特定应用(例如，量测)。例如，特定应用可以具有诸如在关注区域处的场的可接受性质的范围的标准。在设计满足给定应用的某些标准的光学系统时，可能需要考虑某些边界条件。边界条件可以包括以下一个或多个：表观源与关注区域之间的主光线的路径长度、中间聚焦区域与关注区域之间的主光线的路径长度、光学系统的至少一个级的缩小倍率、在关注区域处的焦斑尺寸、来自源的辐射束的发散度、光学系统的一个或多个级的数值孔径、入射在光学系统一个或多个反射器上的主光线的掠入射角、穿过光学系统的透射率、反射器尺寸、体积冲突和体积约束。因此，通过考虑各种边界条件，取决于应用，可以设计满足某些标准的光学系统。
第一级可以包括Kirkpatrick-Baez反射器组合。
光学系统可以被配置为将辐射束聚焦在衬底的关注区域上，使得关于关注区域的信息可从辐射确定，该辐射是从关注区域反射、散射和衍射中的至少一个。
第一级和第二级中的至少一个级可以包括用于在空间上分离辐射束的衍射光谱分量的衍射元件。衍射元件可以被提供为第一级和第二级中的至少一个级的反射器的一部分。衍射元件可以被提供为第一级的一部分。衍射元件可以被提供为第一级的第一反射器的一部分。
光学系统可以包括用于确定辐射束的光谱强度的光谱仪。光谱仪可以包括衍射元件。衍射元件可以被提供在辐射束的会聚部分中，例如作为光学系统的至少一个反射器的一部分。衍射元件可以被提供在至少一个反射器的表面上或作为其一部分。衍射元件可以被配置为镜面反射辐射束的一部分以由光学系统聚焦。衍射元件可以被配置为衍射辐射束的一部分。
被限定在中间聚焦区域与关注区域之间的主光线的路径长度可以小于或等于：3米、2米、1.5米、1米、0.75米、0.6米、0.5米、0.4米或0.3米。
第一级和第二级中的至少一个级可以包括像差校正反射器。
第二级的Kirkpatrick-Baez反射器组合的至少一个反射器可以包括像差校正反射器。第一级的至少一个反射器可以包括像差校正反射器。
像差校正反射器可以被配置为使得在使用中，入射在像差校正反射器的不同部分上的辐射束的光线可以被第一级和第二级中的至少一个级聚焦成实质上无像差的焦斑。
像差校正反射器的反射表面的表面轮廓可以具有基本上椭圆形柱体形状。表面轮廓与椭圆形柱体形状可以具有偏差。该偏差可以被配置以获得基本无像差的焦斑。
反射表面的表面轮廓的一部分，可选地至少80％，可以关于对称平面对称。对称平面可以被限定在其中对称平面与表面轮廓之间的第一交叉是第一椭圆的第一部分处。可以在表面轮廓和其他平面之间限定另外的交叉。其他平面可以平行于对称平面。其他平面可以不与对称平面交叉。另外的交叉可以不完全等于任何椭圆的任何部分。随着在一端的其他平面与在另一端的对称平面之间距离的增加，另外的交叉逐渐从第一椭圆的第一部分发散。关于对称平面对称可以意指，对于表面轮廓的该部分，在对称平面的其他侧存在对应的表面轮廓，并且对应的表面轮廓可以是在对称平面的其他侧处的表面轮廓的镜像版本。可以关于对称平面对称的表面轮廓的部分可以是例如表面轮廓的至少60％、至少70％、至少80％、至少90％、至少95％。
表面轮廓可以具有直线，其中该线垂直于对称平面并且可以跟随表面轮廓。
可以限定局部笛卡尔坐标系uvw，其中原点在该直线与对称平面交叉的点处。w轴可以与在原点处的反射表面的法线重合。v轴可以与该直线重合。u轴可以垂直于v轴和w轴。表面轮廓的w坐标可以由以下限定：
w＝E1(u)+c0v2+c1uv2+c2u2v2
其中E1(u)限定第一交叉的第一椭圆的第一部分，并且c0、c1、c2是系数。系数c0、c1、c2中的至少一个不等于0，并且可选地，至少系数c2可以不等于0。
另外的交叉与第一椭圆的第一部分的发散度可以与c2u2v2比与c0v2+c1uv2更相关。
像差校正反射器可以包括基本上圆柱形状的反射器表面，该基本上圆柱形状的反射器表面从几何圆柱形状偏离，该几何圆柱形状具有沿着几何圆柱形状的轴线限定的至少一个直的焦线，使得基本上圆柱形状的反射器表面具有至少一个弯曲的焦线。
沿着与平行于几何圆柱形状的轴线的反射器表面交叉的至少一个平面截取的基本上圆柱形状的反射器表面的横截面可以是弯曲的。
基本上圆柱形状的反射器表面可以包括基本上椭圆形柱体形状和基本上抛物线形柱体形状中的一个。
第一级的至少一个反射器可以包括椭圆形柱体反射器和抛物线形柱体反射器中的至少一个反射器。
第一级可以包括第一反射器和第二反射器中的至少一个反射器。
光学系统的第一反射器可以被定向为使得辐射束的主光线在第一反射器上可以具有大于或等于1度、2度、3度、4度或5度的掠入射角(grazing angle of incidence)。
第二级可以包括附加反射器和另外的附加反射器。附加反射器可以包括第二反射器或第三反射器。另外的附加反射器可以包括第三反射器或第四反射器。
光学系统的附加反射器可以被定向为使得辐射束的主光线在附加反射器上具有大于或等于5度、6度、7度、8度、9度或10度的掠入射角。
本文描述的任何方面或实施例的反射器可以被配置为使得辐射束的主光线在反射器上具有在1度-20度、1度-25度或1度-30度范围内的掠入射角。
第一级和第二级中的至少一个级可以被配置为接收辐射束，其中辐射束具有大于或等于1mrad、2mrad、3mrad、5mrad、10mrad、15mrad、20mrad或25mrad的发散半角。
被限定在辐射束的表观源与关注区域之间的主光线的路径长度可以小于或等于3米、2.5米、2米、1.5米、1.25米、1.1米或1米。
第一级可以包括第一反射器和第二反射器，并且第二级可以包括附加反射器和另外的附加反射器，其中从光学系统的点(P1)延伸的辐射束的四个不同的光线(AR，BR，aR，bR)可以被限定为使得：
-四个不同的光线(AR，BR，aR，bR)接近辐射束的主光线；
-点(P1)和第一反射器之间的第一平面可以包括光线AR和aR，并且点(P1)和第一反射器之间的第二平面可以包括光线BR和bR，第一平面和第二平面相互垂直，其中主光线沿着第一平面和第二平面之间的交叉线传播；
-光线AR和aR可以大约在第一反射器的子午平面中，并且光线BR和bR可以大约在第二反射器的子午平面中，使得光线AR或BR可以分别是具有从点(P1)到第一反射器或第二反射器的最短距离的光线，并且使得光线aR或bR可以分别是具有从点(P1)到第一反射器或第二反射器的最长距离的光线，
其中反射器中的每个反射器的定向可以由从点(P1)到相应反射器行进最短距离的光线限定，以便根据限定，第一反射器处于A配置，并且第二反射器处于B配置，从而将第一级限定为AB配置，并且
其中附加反射器和另外的附加反射器的定向可以被配置为处于以下配置中的一个配置，该一个配置具有从点(P1)到第二级的相应反射器的最短距离：
AB、Ab、aB、ab、BA、Ba、bA、ba。
附加的反射器和另外的附加的反射器的相应定向可以由ba配置限定。
第一级可以包括一/该第一反射器。第一级可以仅包括第一反射器。第一反射器可以包括椭圆形柱体反射器。第一反射器可以包括任何类型的椭圆形反射器。
第二级可以包括附加反射器和另外的附加反射器。从光学系统的点(P1)延伸的辐射束的四个不同的光线(AR，BR，aR，bR)可以被限定为使得：
-四个不同的光线(AR，BR，aR，bR)接近辐射束的主光线；
-在点(P1)和第一反射器之间的第一平面可以包括光线AR和aR，并且在点(P1)和第一反射器之间的第二平面可以包括光线BR和bR，第一平面和第二平面可以相互垂直，其中主光线沿着第一平面和第二平面的交叉线传播；
-光线AR和aR可以大约在第一反射器的子午平面中，使得光线AR可以是具有从点(P1)到第一反射器的最短距离的光线，并且使得光线aR可以是具有从点(P1)到第一反射器的最长距离的光线，
其中反射器中的每个的定向可以由从点(P1)到相应反射器行进最短距离的光线限定，以便根据限定，第一反射器可以处于A配置，从而将第一级限定为A配置，并且
其中附加反射器和另外的附加反射器的定向可以被配置为处于以下配置中的一个配置，该一个配置具有从点(P1)到第二级的相应反射器的最短距离：
AB、Ab、aB、ab、BA、Ba、bA、ba。
附加反射器和另外的附加反射器的相应定向可以由AB配置限定。
光学系统可以被配置为将辐射束缩小，使得辐射束在子午平面和矢状平面中的关注区域处存在不同的缩小倍率。
可以在第二级与关注区域之间限定大于或等于0.005、0.01、0.05或0.1的数值孔径。
至少一个反射器可以包括反射器表面，该反射器表面包括或基于以下几何线或形状中的至少一个：
-抛物线；
-抛物面；
-椭圆；
-椭球；
-双曲线；
-双曲面；
-椭圆柱体；
-抛物线形柱体；
-圆柱体；和
-球形。
根据一个方面或实施例，提供一种量测或检查装置。量测或检查装置可以包括用于接收衬底和将其保持在可控制位置的衬底台。量测或检查装置可以包括用于生成照射辐射束的辐射源。量测或检查装置可以包括根据本文描述的任何方面或实施例的光学系统，以用于将照射辐射束聚焦在衬底上的关注区域上。
根据一个方面或实施例，提供了一种使用光学系统来将辐射束聚焦在量测装置中的关注区域上的方法。辐射束可以包括在软X射线或极紫外光谱范围中的辐射。方法可以包括提供用于将辐射束聚焦在中间焦点处的第一级。方法可以包括提供用于将来自中间焦点的辐射束聚焦到关注区域上的第二级。第二级可以包括Kirkpatrick-Baez反射器组合。方法可以包括将辐射束聚焦在关注区域上。
根据一个方面或实施例，提供了一种反射器。反射器可以被配置用于校正光学系统中的像差，该光学系统用于将辐射束聚焦在量测装置中的关注区域上。辐射束可以包括在软X射线或极紫外光谱范围中的辐射。反射器的反射表面的表面轮廓可以具有基本上椭圆形柱体形状。表面轮廓与椭圆形柱体形状可以具有偏差。该偏差可以被配置以获得无像差焦斑。
反射表面的表面轮廓的一部分(可选地至少80％)可以关于对称平面对称。对称平面可以被限定在对称平面与表面轮廓之间的第一交叉是第一椭圆的第一部分处。可以在表面轮廓和其他平面之间限定另外的交叉。其他平面可以平行于对称平面。其他平面可以不与对称平面交叉。另外的交叉可以不完全等于任何椭圆的任何部分。随着在一端的其他平面与在另一端的对称平面之间距离的增加，另外的交叉逐渐从第一椭圆的第一部分发散。
表面轮廓可以具有直线，其中该线可以垂直于对称平面并且可以跟随表面轮廓。
可以限定局部笛卡尔坐标系uvw，其中原点在该直线与对称平面交叉的点处。w轴可以与在原点处的反射表面的法线重合。v轴可以与该直线重合。u轴可以垂直于v轴和w轴。表面轮廓的w坐标可以由下式限定：
w＝E1(u)+c0v2+c1uv2+c2u2v2
其中E1(u)限定第一交叉的第一椭圆的第一部分，并且c0、c1、c2是系数。系数c0、c1、c2中的至少一个不等于0，并且可选地，至少系数c2可以不等于0。
另外的交叉与第一椭圆的第一部分的发散度可以与c2u2v2比与c0v2+c1uv2更相关。
根据一个方面或实施例，提供了一种制造反射器的方法。反射器可以被配置为用于校正光学系统中的像差，光学系统用于将辐射束聚焦在量测装置中的关注区域上。辐射束可以包括在软X射线或极紫外光谱范围内的辐射。方法可以包括将反射器的反射表面的表面轮廓形成为具有基本上椭圆形柱体形状，并且使得该表面轮廓与椭圆形柱体形状可以具有偏差。该偏差可以被配置以获得无像差焦斑。
根据一个方面或实施例，提供了一种校正光学系统中的像差的方法。光学系统可以被配置为将辐射束聚焦在量测装置中的关注区域上。辐射束可以包括在软X射线或极紫外光谱范围终的辐射。方法可以包括提供反射器。该反射器的反射表面的表面轮廓可以具有基本上椭圆形柱体形状。表面轮廓与椭圆形柱体形状可以具有偏差。该偏差可以被配置以获得无像差焦斑。方法可以包括使用该反射器校正光学系统中的像差。
根据一个方面或实施例，提供了一种用于校正光学系统中的像差的反射器，光学系统用于将辐射束聚焦在量测装置中的关注区域上。辐射束可以包括在软X射线或极紫外光谱范围内的辐射。反射器可以包括基本上圆柱形状的反射器表面，该基本上圆柱形状的反射器表面从几何圆柱形状偏离，几何圆柱形状具有沿着几何圆柱形状的轴线限定的至少一个直的焦线，使得基本上圆柱形状的反射器表面具有至少一个弯曲的焦线。
在使用中，反射器可以在光学系统中提供像差校正，使得可以放松一个或多个边界条件，以便满足用于光学系统的某些标准。例如，通过提供像差校正反射器，有可能提供某些光学系统配置，这些配置否则将无法满足各种边界条件内的标准。
沿着与平行于几何圆柱形状的轴线的反射器表面交叉的至少一个平面截取的基本上圆柱形状的反射器表面的横截面可以是弯曲的。
基本上圆柱形状的反射器表面可以包括基本上椭圆形柱体形状和基本上抛物线形柱体形状中的一个。
根据一个方面或实施例，提供了一种制造反射器的方法，反射器用于校正光学系统中的像差，光学系统用于将辐射束聚焦在量测装置中的关注区域上。辐射束可以包括在软X射线或极紫外光谱范围终的辐射。方法可以包括形成反射器，该反射器包括基本上圆柱形状的反射器表面，该基本上圆柱形状的反射器表面从几何圆柱形状偏离，几何圆柱形状具有沿着几何圆柱形状的轴线限定的至少一个直的焦线，使得基本上圆柱形状的反射器表面可以具有至少一个弯曲的焦线。
根据一个方面或实施例，提供了一种校正光学系统中的像差的方法，光学系统用于将辐射束聚焦在量测装置中的关注区域上。辐射束可以包括在软X射线或极紫外光谱范围终的辐射。方法可以包括提供一种反射器，该反射器包括基本上圆柱形状的反射器表面，该基本上圆柱形状的反射器表面从几何圆柱形状偏离，几何圆柱形状具有沿着几何圆柱形状的轴线限定的至少一个直的焦线，使得基本上圆柱形状的反射器表面可以具有至少一个弯曲的焦线。方法可以包括使用该反射器来校正光学系统中的像差。
根据一个方面或实施例，提供了一种用于将辐射束聚焦在关注区域上的光学系统。辐射束可以包括在软X射线或极紫外光谱范围中的辐射。光学系统可以包括用于将辐射束聚焦在中间焦点上的第一级。光学系统可以包括用于确定辐射束的光谱强度的光谱仪。光谱仪可以包括诸如衍射光栅的衍射元件。光谱仪可以包括用于确定辐射的光谱强度的基准检测器。光谱仪可以被布置在第一级中。光学系统可以包括用于将来自中间焦点的辐射束聚焦到关注区域上的第二级。
衍射元件可以被提供在辐射束的会聚部分中。
第一级和第二级中的至少一个级可以包括反射器。
第一级可以包括以下中的至少一个：
-椭球反射器
-处于(有限-无限)-(无限-有限)配置的两个抛物面反射器，
-KirkPatrick-Baez反射器组合，其中两个椭圆形柱体反射器相对于彼此正交地定位，
-具有椭球形反射表面和双曲面形反射表面的Wolter反射器组合。
第二级可以包括以下中的至少一个：
-另外的椭球反射器，
-处于(有限-无限)-(无限-有限)配置的两个另外的抛物面反射器，
-另外的KirkPatrick-Baez反射器组合，其中两个椭圆形柱体反射器相对于彼此正交地定位，
-具有椭球形反射表面和双曲面形反射表面的另外的Wolter反射器组合。
第一级和第二级的组合可以包括随后的组合中的至少一个：
-第一级包括椭球反射器，并且第二级包括另外的Wolter反射器组合，
-第一级包括两个抛物面反射器，并且第二级包括另外的Wolter反射器组合，
-第一级包括KirkPatrick-Baez反射器组合，并且第二级包括另外的KirkPatrick-Baez反射器组合，以及
-第一级包括KirkPatrick-Baez反射器组合，并且第二级包括另外的Wolter反射器组合。
反射器中的至少一个反射器可以被布置成以一入射角接收辐射束，由此辐射束的中心与反射器的表面之间的角度可以小于30度，或者可选地小于20度，或者可选地小于10度。
衍射光栅可以被提供在反射器或反射器中的一个反射器上。
反射器或反射器中的至少一个反射器可以包括包含钌的涂层或任何其他适当的涂层。
第一级和第二级中的至少一个级可以是缩小级。
根据一个方面或实施例，提供了用于将辐射束聚焦在关注区域上的另外的光学系统。辐射束可以包括在软X射线或极紫外光谱范围中的辐射。光学系统可以包括第一反射器、第二反射器、第三反射器以及用于确定辐射束的光谱强度的光谱仪。在辐射束的透射方向上，反射器的顺序可以是第一反射器、第二反射器和第三反射器。
辐射束可以源自源点或表观源。
第一反射器可以将源点或表观源重新成像成第一虚拟图像。
第二反射器可以将第一虚拟图像重新成像成第二虚拟图像。
第三反射器可以将第二虚拟图像重新成像到关注区域上的位置。
存在以下中的至少一个：第一反射器可以具有凸的双曲面形状，第二反射器可以具有凹的椭球形状，第三反射器可以具有凹的双曲面形状。
第一反射器、第二反射器和第三反射器中的至少一个反射器可以包括KirkPatrick-Baez反射器组合，其中两个椭圆形柱体反射器相对于彼此正交地定位。
光谱仪可以包括被提供在辐射束的会聚部分中的诸如衍射光栅的衍射元件。
使用由HHG生成的辐射的量测装置的照射子系统可以提供相对较大的缩小因子。另外，为了将辐射聚焦，照射子系统优选地对辐射中的不同波长具有相似的特性。附加地，照射子系统可能需要相对高效，这意味着它对于辐射的不同波长可能具有相对较高的透射因子。而且，量测装置可能具有一定的体积限制，并且照射子系统可以优选地相对紧凑并且至少适配于预先限定的体积内，同时避免不同组件之间的体积冲突。在量测装置中，可能还需要包含基准测量分支，基准测量分支包括光谱仪，该光谱仪测量由HHG原理产生的辐射中不同波长的强度。基准测量分支可以优选地被包含在照射子系统中。
在权利要求书和具体实施方式中提供了光学系统和量测或检查装置的方面或实施例。
本文描述的任何方面或实施例的至少一个特征可以代替本文描述的任何方面或实施例的任何对应的特征。本文描述的任何方面或实施例的至少一个特征可以与本文描述的任何其他方面或实施例组合。
附图说明
现在将仅通过示例的方式，参考所附的示意图来描述本发明的实施例，其中：
-图1描绘了光刻装置的示意概览；
-图2描绘了光刻单元的示意概览；
-图3描绘了整体光刻的示意表示，其表示三个关键技术之间的协作以优化半导体制造；
-图4描绘了使用在软X射线或EUV光谱范围中的辐射的量测装置的示意表示；
-图5描绘了两级光学系统的示意表示；
-图6(a)-图6(e)描绘了在光学系统中使用的各种反射器或反射器组合的示意表示；
-图7(a)-图(d)描绘了各种两级光学系统组合的示意表示；
-图8(a)-图(b)分别描绘了另一两级光学系统组合的俯视和侧面示意表示；
-图9描绘了光学系统的级的示意透视表示；
-图10描绘了用于校正像差的光学系统的示意透视表示；
-图11描绘了基本上圆柱形状的反射器表面的示意透视表示；
-图12(a)-图12(b)描绘了表示像差校正反射器的轮廓线图；以及
-图13描绘了另外的示例光学系统的示意表示。
具体实施方式
在本文档中，术语“辐射”和“束”用于涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外辐射(例如，具有365nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和EUV(极紫外辐射，例如具有在约5nm-100nm的范围中的波长)。
本文中所采用的术语“掩模版”、“掩模”或“图案形成装置”可以被广义地解释为指代可以用于向入射辐射束赋予图案化的横截面的通用图案形成装置，该图案化的横截面对应于要在衬底的目标部分中创建的图案。在本上下文中，也可以使用术语“光阀”。除了经典的掩模(透射式或反射式、二元、相移、混合等)以外，其他这种图案形成装置的示例还包括可编程反射器阵列和可编程LCD阵列。
图1示意性地描绘了光刻装置LA。光刻装置LA包括：照射系统(也称为照射器)IL，被配置为调节辐射束B(例如，UV辐射、DUV辐射或EUV辐射)；掩模支撑件(例如，掩模台)MT，被构造成支撑图案形成装置(例如，掩模)MA并且连接到第一定位器PM，第一定位器PM被配置为根据某些参数精确地定位图案形成装置MA；衬底支撑件(例如，晶片台)WT，被构造成保持衬底(例如，涂覆抗蚀剂的晶片)并且连接到第二定位器PW，第二定位器PW被配置为根据某些参数精确地定位衬底支撑件；以及投影系统(例如，折射式投影透镜系统)PS，被配置为通过图案形成装置MA将被赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或多个裸片)上。
在操作中，照射系统IL例如经由光束传递系统BD从辐射源SO接收辐射束。照射系统IL可以包括各种类型的光学组件，诸如，折射、反射、磁性、电磁、静电或其他类型的光学组件或其任何组合，以用于定向、整形和/或控制辐射。照射器IL可以用于调节辐射束B以使其在图案形成装置MA的平面处的横截面中具有期望的空间和角度强度分布。
本文所使用的术语“投影系统”PS应当被广义地解释为涵盖适于所使用的曝光辐射和/或适于诸如浸没液体的使用或真空的使用的其他因素的任何类型的投影系统，包括折射、反射、反射折射、磁性、电磁以及静电光学系统或其任何组合。可以认为本文对术语“投影透镜”的任何使用与更一般术语“投影系统”同义。
光刻装置LA可以是其中衬底的至少一部分可以被具有相对较高的折射率的液体(例如水)覆盖以便填充投影系统PS与衬底W之间的空间的类型，其也被称为浸没式光刻。关于浸没技术的更多信息在US6952253中给出，其通过引用并入本文。
光刻装置LA也可以是具有两个以上的衬底支撑件WT的类型(也被称为“双平台”)。在这种“多平台”机器中，可以并行地使用衬底支撑件WT，和/或可以在位于衬底支撑件WT中的一个上的衬底W上实施衬底W的随后曝光的准备步骤的同时，在其他衬底支撑件WT上的另一衬底W正被使用，以用于在另一衬底W上曝光图案。
除了衬底支撑件WT之外，光刻装置LA可以包括测量台。测量台被布置成保持传感器和/或清洁装置。传感器可以被布置成测量投影系统PS的性质或辐射束B的性质。测量台可以保持多个传感器。清洁装置可以被布置以清洁光刻装置的一部分，例如投影系统PS的一部分或提供浸没液体的系统的一部分。当衬底支撑件WT远离投影系统PS时，测量台可以在投影系统PS下方移动。
在操作中，辐射束B入射在图案形成装置上，例如掩模MA，掩模被保持在掩模支撑件MT上，并且由在图案形成装置MA上存在的图案(设计布局)图案化。穿过掩模MA之后，辐射束B穿过投影系统PS，投影系统PS将该束聚焦到衬底W的目标部分C上。在第二定位器PW和位置测量系统IF的辅助下，衬底支撑件WT可以精确地移动，例如，以便将不同的目标部分C定位在辐射束B的路径中的聚焦和对准位置处。类似地，第一定位器PM和可能的另一位置传感器(在图1中未明确描绘)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MA。图案形成装置MA和衬底W可以使用掩模对准标记M’1、M’2和衬底对准标记P’1、P’2对准。尽管所图示的衬底对准标记P’1、P’2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。当衬底对准标记P’1、P’2位于目标部分C之间时，它们被称为划道对准标记。
如图2中所示，光刻装置LA可以形成光刻单元LC的一部分，、光刻单元LC有时也被称为光刻单元或(光刻)簇，其通常还包括用于在衬底上执行曝光前和曝光后过程的装置。常规地，这些包括：用于沉积抗蚀剂层的旋涂器SC；用于将曝光的抗蚀剂显影的显影剂DE；激冷板CH和烘烤板BK，例如用于调节衬底W的温度，例如用于调节抗蚀剂层中的溶剂。衬底处理器或机器人RO从输入/输出端口I/O1、I/O2拾取衬底W、在不同的处理装置之间移动衬底W，并且将衬底W递送到光刻装置LA的装载台LB。光刻单元中的装置(通常也被统称为轨道)通常受轨道控制单元TCU的控制，轨道控制单元TCU本身可以由管理控制系统SCS控制，管理控制系统SCS也可以例如经由光刻控制单元LACU来控制光刻装置LA。
为了使由光刻装置LA曝光的衬底W被正确且一致地曝光，期望检查衬底以测量图案化的结构的性质，诸如后续层之间的重叠误差、线宽、临界尺寸(CD)等。为此，可以将检查工具(未示出)包括在光刻单元LC中。如果检测到误差，则例如可以对后续的衬底的曝光或要在衬底W上执行的其他处理步骤进行调整，特别是在检查是在仍要曝光或处理相同批次(batch)或批号(lot)的其他衬底W之前完成的情况下。
检查装置(其也可以被称为量测装置或量测工具MT)用于确定衬底W的性质，并且具体地用于确定不同衬底W的性质如何变化或与相同衬底的不同层相关联的性质如何逐层变化。检查装置可以备选地被构造成标识衬底W上的缺陷，并且可以例如是光刻单元LC的一部分，或者可以被集成到光刻装置LA中，或者甚至可以是独立的装置。检查装置可以测量在潜像(曝光之后的抗蚀剂层中的图像)上或在半潜像(在曝光后烘烤步骤PEB之后的抗蚀剂层中的图像)上或在显影的抗蚀剂图像(其中已经去除抗蚀剂的曝光或未曝光的部分)上或甚至在已经蚀刻的图像(在诸如蚀刻的图案转移步骤之后)上的性质。
通常地，光刻装置LA中的图案化过程是过程中的最关键的步骤之一，该过程要求结构在衬底W上的高精确度的尺寸确定和放置。为了确保这种高精确度，可以将三个系统组合在所谓的“整体”控制环境中，如图3中示意性地描绘的。这些系统中的一个系统是光刻装置LA，其(虚拟)连接到量测工具MT(第二系统)并且连接到计算机系统CL(第三系统)。这种“整体”环境的关键是优化这三个系统之间的协作以增强整个过程窗口并且提供紧密的控制环，以确保由光刻装置LA执行的图案化保持在过程窗口内。过程窗口限定了一系列的过程参数(例如，剂量、聚焦、覆盖)，在该一系列的过程参数内，特定的制造过程会产生限定的结果(例如，功能性半导体器件)，通常允许光刻过程或图案化过程中的过程参数在该一系列的过程参数内变化。量测工具MT可以提供可以用于多种目的的信息。由量测工具MT提供的信息取决于在制造过程中执行量测测量的平台。可以在量测工具MT和制造过程中使用的其他工具之间创建反馈回路，例如，作为光刻、蚀刻或化学机械抛光(CMP)步骤的一部分。由本发明的方面或实施例提供的信息可以由量测工具MT使用作为反馈回路的一部分，或者由制造过程中使用的任何其他工具使用。
计算机系统CL可以使用要被图案化的设计布局(的一部分)，以预测要使用的分辨率增强技术，并且执行计算机光刻仿真和计算以确定哪些掩模布局和光刻装置设置实现图案化过程的最大整体过程窗口(在图3中由第一标尺SC1中的双箭头描绘)。通常，分辨率增强技术被布置成匹配光刻装置LA的图案化可能性。计算机系统CL还可以用于检测光刻装置LA当前正在过程窗口内的哪个位置操作(例如，使用来自量测工具MT的输入)，以预测是否由于例如次优处理而存在缺陷(在图3中由第二标尺SC2中的箭头指向“0”描绘)。
量测工具MT可以向计算机系统CL提供输入以使能精确的仿真和预测，并且可以例如在光刻装置LA的校准状态中向光刻装置LA提供反馈以标识可能的漂移(在图3中由第三标尺SC3中的多个箭头描绘)。
在光刻过程中，期望频繁地对所创建的结构进行频繁测量，例如，以用于过程控制和验证。进行这种测量的工具通常被称为量测工具MT。用于进行这种测量的不同类型的量测工具MT是已知的，包括扫描电子显微镜或各种形式的散射仪量测工具MT。散射仪是多功能仪器，其通过在散射仪物镜的瞳孔或共轭平面中放置传感器来测量光刻过程的参数，该测量通常被称为基于瞳孔的测量，或者通过在图像平面或与图像平面共轭的平面中放置传感器来测量光刻过程的参数，在这种情况下，该测量通常被称为基于图像或场的测量。在专利申请US20100328655、US2011102753A1、US20120044470A、US20110249244、US20110026032或EP1628164A中进一步描述了这种散射仪和相关联的测量技术，通过引用以其整体并入本文。前述散射仪可以使用来自软X射线以及可见光至近红外波长范围的光来测量光栅。
在第一实施例中，散射仪MT是角分辨散射仪。在这种散射仪中，可以将重构方法应用于所测量的信号以重构或计算光栅的性质。例如，这种重构可以通过对散射辐射与目标结构的数学模型的相互作用进行仿真，并将仿真结果与测量结果进行比较来产生。调整数学模型的参数，直到仿真的相互作用产生类似于从实际目标观察到的衍射图案为止。
在第二实施例中，散射仪MT是光谱散射仪MT。在这种光谱散射仪MT中，由辐射源发射的辐射被定向到目标上，并且来自目标的反射或散射的辐射被定向到光谱仪检测器，该光谱仪检测器测量镜面反射辐射的光谱(即，对作为波长的函数的强度的测量)。根据该数据，例如，通过严格耦合波分析和非线性回归或通过与仿真光谱的库进行比较，可以重构引起检测到的光谱的目标的结构或轮廓。
在第三实施例中，散射仪MT是椭圆偏振散射仪。椭圆偏振散射仪允许通过测量每个偏振状态的散射辐射来确定光刻过程的参数。这种量测装置通过在量测装置的照射部分中使用例如适当的偏振滤光器来发射偏振光(诸如线性、圆形或椭圆)。适用于量测装置的源也可以提供偏振辐射。在美国专利申请11/451599、11/708678、12/256780、12/486449、12/920968、12/922587、13/000229、13/033135、13/533110和13/891410中描述了现有的椭圆偏振散射仪的各种实施例，其通过引用以其整体并入本文。
在散射仪MT的一个实施例中，散射仪MT适于通过测量反射光谱和/或检测配置中的不对称性来测量两个未对准的光栅或周期性结构的重叠。两个(通常重叠的)光栅结构可以被应用在两个不同的层(不必是连续的层)中，并且可以被形成在晶片上的基本上相同的位置处。散射仪可以具有如例如在共同拥有的专利申请EP1628164A中描述的对称检测配置，使得可清楚地区分任何不对称性。这提供了一种测量光栅中的未对准的直接方式。通过周期性结构的不对称性来测量包含周期性结构作为目标的两层之间的重叠误差的另外的示例可以在PCT专利申请公开号WO2011/012624或美国专利申请US20160161863中找到，其通过引用以其整体并入本文。
关注的其他参数可以是焦距和剂量。可以通过散射测定法(或备选地通过扫描电子显微镜法)同时确定焦距和剂量，如美国专利申请US2011-0249244中所描述的，其通过引用以其整体并入本文。可以使用单个结构，该单个结构针对焦距能量矩阵(FEM-也被称为焦距曝光矩阵)中的每个点具有关键尺寸和侧壁角度测量值的唯一组合。如果临界尺寸和侧壁角度的这些唯一组合可用，则可以从这些测量中唯一确定焦距和剂量值。
量测目标可以是复合光栅的整体，其通过光刻过程形成，主要是在抗蚀剂中，但是也可以在例如蚀刻过程之后形成。这些光栅对被测量光学器件捕获的辐射进行衍射。测量光学器件的设计可以使得由散射仪使用的波长和光学器件的NA可以捕获来自量测目标的衍射级，从而可以确定诸如光栅的间距和线宽的参数。如前所述，衍射信号可以用于确定两层(也被称为‘重叠’)之间的移位，或可以用于重构由光刻过程产生的原始光栅的至少一部分。该重构可以用于提供对光刻过程的质量的指导，并且可以用于控制光刻过程的至少一部分。目标可以具有较小的子分割，该子分割被配置为模仿目标中的设计布局的功能部分的尺寸。由于该子分割，目标将与设计布局的功能部分更加相似地表现，从而使整体过程参数测量更好地与设计布局的功能部分类似。可以以欠填充模式或过填充模式测量目标。在欠填充模式中，测量束生成小于整个目标的斑点。在过填充模式中，测量束生成大于整个目标的斑点。在这种过填充模式中，也可以同时测量不同的目标，从而同时确定不同的处理参数。
使用特定目标的光刻参数的整体测量质量至少部分地由用于测量该光刻参数的测量条件手段确定。术语“衬底测量条件手段”可以包括测量本身的一个或多个参数、所测量的一个或多个图案的一个或多个参数或两者。例如，如果在衬底测量条件手段中使用的测量是基于衍射的光学测量，则测量的一个或多个参数可以包括辐射的波长、辐射的偏振、辐射相对于衬底的入射角、辐射相对于衬底上的图案的定向等。选择测量条件手段的标准中的一个可以是例如测量参数中的一个对处理变化的敏感性。在美国专利申请US2016-0161863和尚未公开的美国专利申请15/181126中描述了更多示例，其全部内容通过引用并入本文。
作为光学量测方法的备选，还考虑使用软X射线或EUV辐射，例如波长范围在0.1nm至100nm之间，或可选地在1nm至50nm之间，或可选地在10nm和20nm之间的辐射。在以上呈现的波长范围中的一个波长范围中运转的量测工具的一个示例是透射小角度X射线散射(如US2007224518A中的T-SAXS，其内容通过引用以其整体并入本文)。Lemaillet等人在“Intercomparison between optical and X-ray scatterometry measurements ofFinFET structures”，Proc.of SPIE，2013年，8681中讨论了使用T-SAXS进行的轮廓(CD)测量。在掠入射的情况下使用X射线(GI-XRS)和极紫外(EUV)辐射的反射测量技术是已知的，其用于测量衬底上的膜和叠层的性质。在反射测量的一般领域内，可以应用测角技术和/或光谱技术。在测角法中，测量具有不同入射角的反射束的变化。另一方面，光谱反射法对以给定角度(使用宽带辐射)反射的波长的光谱进行测量。例如，在用在EUV光刻中的掩模版(图案形成装置)的制造之前，EUV反射法已经用于检查掩模坯。
应用的范围有可能使软X射线或EUV域中的波长的使用不充分。因此，所公开的专利申请US20130304424A1和US2014019097A1(Bakeman等人/KLA)描述了混合量测技术，其中将使用X射线进行的测量和具有在120nm和2000nm范围内的波长的光学测量组合在一起以获得参数(诸如，CD)的测量。CD测量是通过将X射线数学模型和光学数学模型耦合获得的。
图4示出了可以使用软X射线或EUV辐射来确定衬底的特性(例如，晶片W上的目标T的特性)的量测装置200。量测装置200包括红外(IR)激光器202、HHG机构204、可选的IR阻挡元件206、可以包括基准检测器714的照射子系统732、高阶检测器750和光谱仪700。照射子系统732包括光学系统OS，其示例在本文中进一步详细描述。
IR激光器202播种高次谐波产生(HHG)机构204。IR激光器202产生IR辐射的短驱动脉冲，IR辐射的短驱动脉冲聚焦在HHG介质中的HHG机构204内。HHG介质可以是气体。HHG介质根据高次谐波产生原理将IR辐射的一部分朝向软X射线和/或EUV辐射转换。紧凑的SXR辐射源包括HHG源，其中通过与气体介质相互作用，来自激光器的红外泵浦辐射被转换成较短波长的辐射。HHG源可从美国科罗拉多州博尔德的KMLabs获得(http://www.kmlabs.com/)。
所生成的软X射线和/或EUV辐射进入照射子系统732。在进入照射子系统之前，可选的IR阻挡元件206可以阻挡IR驱动束的大部分。照射子系统732可以包括基准测量分支，该基准测量分支包括产生基准测量信号SR的基准检测器714。基准检测器714可以是光谱仪的一部分，光谱仪测量所产生的软X射线和/或EUV辐射中的不同波长的强度。
量测装置200可以包括子系统，以接收衬底(诸如，例如晶片W)并且将其保持在特定位置处。在一个实施例中，子系统是晶片台。晶片W可以包括目标T，可以确定该目标T的一个或多个特性。照射子系统732被布置成在使用中，将照射辐射704定向到晶片W上的目标T上，并且照射子系统732可以被布置成将照射辐射704聚焦在目标T上。
目标T或晶片W上的任何其他结构可以散射或衍射照射辐射704。反射的辐射708(即镜面反射的辐射)由光谱仪700接收。光谱仪可以包括光栅712，其将反射的辐射708分成不同波长的反射光谱710。反射光谱710被检测器713捕获，检测器713产生反射测量信号ST。来自目标T的高衍射阶的辐射撞击在高阶检测器750上，高阶检测器750产生高阶的测量信号SF。
装置200的一些或全部可以被抽空，并且抽空区域可以包括晶片W。
量测装置200可以包括处理器(未示出)和/或控制器，该处理器和控制器接收基准测量信号SR、高阶测量信号SF和/或反射测量信号ST。处理器和/或控制器可以被布置成处理这些信号以确定目标T的关注的性质的测量值。可选地，处理器和/或控制器还可以通过控制IR激光器202和/或HHG机构204来控制软X射线和/或EUV辐射的产生。处理器和/或控制器还可以控制接收和保持晶片W的子系统。
在下文中，讨论了适于将辐射束聚焦在包括目标T的关注区域上的光学系统和另外的光学系统。所讨论的光学系统可以被用在量测装置200的照射子系统732中。请注意，它也可以被用在检查装置中，该检查装置包括照射辐射的源和用于接收和保持衬底的衬底台。
对光学系统OS或另外的光学系统OS的潜在要求可以归纳为五项：光学系统OS可以聚焦在软X射线或EUV光谱范围内的辐射；光学系统OS可以聚焦具有宽带特征(或至少包括在相对宽光谱中的多个波长峰值)的辐射；光学系统OS可以在衍射受限焦距的情况下具有相对较大的缩小倍率；光学系统OS可以适配在相对较小的体积内，以使量测装置具有相对较小的覆盖区；以及光学系统OS可以使用基准测量分支的基准光栅。如本文中进一步描述的，光学系统的缩小倍率可以通过表观源尺寸与在关注区域处的对应的束斑尺寸之间的比率来限定，其中光学系统将表观源成像到关注区域上以形成束斑。
在一个实施例中，一个或多个反射器用于操纵由源产生的辐射束B。辐射可能会以掠入射角撞击在反射器上。反射器可以包括可以包含钌的涂层或任何其他适当的涂层。将理解，术语“反射器”可以包括或指代一个反射器。在一些实施例中，至少一个反射器可以包括可以用作反射器的反射元件。在一些实施例中，至少一个反射器可以包括衍射元件，该衍射元件可以起到反射、衍射和散射辐射中的至少一个的作用。因此，衍射元件还可以用作反射器和衍射辐射。在本文中使用术语“反射器”的情况下，这可以被理解为是指通用术语“反射器”。
光学系统和另外的光学系统可以用于提供用于将表观点源成像到关注区域上的成像系统。可以在与表观点源不同的平面中产生辐射束。将理解，实际上，表观点源具有有限的大小。
点对点成像系统的示例包括一个单一的(缩小)级，对此存在多种解决方案。在这种单一的级中，没有中间聚焦，并且因此只有两个场平面：物体平面和图像平面，其分别对应于源和衬底上的关注区域。可以设计满足某些标准的单级解决方案。这种标准可以包括例如辐射束的焦点的可接受的定位精确度和辐射束的可接受的场行为。各种边界条件可能会限制满足标准的能力，边界条件诸如是表观点源的可接受的缩小倍率、光学系统的光学组件的可制造性以及容纳光学系统OS的有限的体积可用性。尽管很可能会设计出优化了可以满足某些标准的光学系统的一个或多个参数的单级解决方案，但它不一定可以完全满足特定边界条件内的标准。此外，用于容纳光学系统OS的可用体积可能取决于各种因素，诸如光学系统OS的其他组件或量测工具MT的其他组件的接近度。稍后在另外的光学系统的上下文中讨论多反射器单级解决方案的更多细节。
因此，在一个示例中，在下文中讨论了两级解决方案，其可以克服与单级解决方案相关联的一个或多个问题。在两级解决方案中，两个级之间可以存在中间焦点(IFP)。然而，将理解，尽管IFP可能是优选的，但是在一些实施例中，由于光学系统中的像差，可能不存在IFP或者可能存在像散IFP。术语“中间聚焦区域”可以用于指代IFP或像散IFP。可以在中间聚焦区域处限定最少混乱的圆。最少混乱的圆可以包围穿过中间聚焦区域的辐射束的所有光线。
图5中示出了两级照射系统(例如，光学系统OS)的基本几何形状的参数化，其描绘了光学系统OS(其可以适于用在量测装置200的照射子系统732中)的几何参数化。Ss、Si和St分别是表观源、中间焦点和在关注区域处的焦斑直径；S1和S2分别是两个反射器系统的缩小级；F1和F2分别是在物侧和像侧的自由工作距离；W1和W2是反射器(组合)的长度；D1和D2是反射器上的束覆盖区；并且L是总路径长度。将理解，如果表观源、中间焦点和焦斑具有圆形横截面，则该横截面在任何方向上的直径都是相同的。但是，如果任何的表观源、中间焦点和焦斑没有圆形横截面，则该横截面的直径在不同方向上可能不同。例如，椭圆形表观源、中间焦点或焦斑沿其长轴和短轴具有不同的直径。因此，在提到表观源、中间焦点或焦斑的直径或其他尺寸的情况下，将理解，该直径或其他尺寸可以指代表观源、中间焦点或焦斑的任何直径或其他尺寸。例如并且在适当的情况下，如果限定了其中限定了下限的一个范围，则该范围可以适用于表观源、中间焦点或焦斑的最小直径或尺寸。另一方面并且在适当的情况下，如果限定了其中限定了上限的一个范围，则该范围可以适用于表观源、中间焦点或焦斑的最大直径或尺寸。
为了避免绘制难以解释的辐射路径，该图示出了等效的透镜系统，就好像光透射光学元件一样。实际上，光学元件可以是(弯曲的)反射器，光以非常小的掠入射角(例如，在1度-20度的范围内或任何其他合适的范围内)从其反射。对于理解系统，这没有什么区别。除了图中的参数外，其他相关的参数为：总透射率T、总缩小倍率M、反射器上的入射角βi(对于反射器i)、反射器的数目N(缩小级可以具有多个反射器)、反射器的涂层材料。
还应当注意：i)在光学系统中由第一级(S1)和第二级(S2)表示的反射器也可以是反射器组合(单个反射器元件的组合)，它们能够一起执行点对点成像。第一级(S1)和第二级(S2)可以分别具有第一和第二缩小倍率。这种反射器组合的示例包括：Kirkpatrick-Baez(KB)反射器组合、Wolter反射器组合或两个离轴抛物面反射器的组合；ii)基准光栅可选地被放置在照射分支内，优选地在会聚束中，或者被提供为反射器的一部分，如本文中进一步详细描述的。由于接近晶片的体积冲突，在所讨论的实施例中可以优选地在第一缩小级的反射器(组合)之后放置基准光栅。
在光学系统的示例中，L在1米-2米之内，T(透射率要求)大于0.3，自由工作距离F2大于5厘米，并且在关注区域处的光斑直径小于2微米。
基于对某些软X射线和/或EUV辐射的源的了解，由S1和S2的缩小倍率的乘积限定的总倍率M可以至少是10。
可以从以下组中选择上面呈现的级S1和级S2：1.单个椭球反射器；2.处于(有限-无限)-(无限-有限)配置的两个抛物面反射器；3.Kirkpatrick-Baez反射器组合，其中两个椭圆形柱体反射器相对于彼此正交地定位，使得每个反射器仅在一个方向上聚焦。结果，该反射器组合的缩小倍率在两个正交方向上不同。4.Wolter反射器组合，其具有两个反射表面：椭球形表面和双曲面形表面。5.单个椭圆形反射器，例如椭圆形柱体反射器。
在图6中示意性地描绘了不同的基本反射器组合，其示出了四个基本建造块或反射器组合，其可以用于具有缩小倍率的有限-有限共轭成像。反射器(a)是单个椭球反射器。反射器组合(b)包括两个抛物面反射器。反射器组合(c)包括Kirkpatrick-Baez(KB)反射器组合。反射器组合(d)包括Wolter反射器组合。反射器(e)是单个椭圆形柱体反射器。
反射器组合(b)至(d)可以具有多种实施形式、定向排列和混合形式。
组合内的反射器元件可以具有不同的旋转排列，旋转轴是两个反射器元件之间的主光线。
Kirkpatrick-Baez反射器可以是嵌套的(这被称为Montel反射器)：代替将正交反射器定位在彼此之后，它们可以作为一个元件被制造、集成或胶合在一起。有些光线可能先撞击垂直反射表面，然后再撞击水平反射表面，而另一些光线则反过来。
Kirkpatrick-Baez反射器元件在反射器(它们是圆柱形的)的切平面中先验地没有曲率。但是，存在变化，其中表面是球形(具有单个半径的球体的一部分)、环形(在两个正交方向上具有两个不同曲率半径的圆环的一部分)，或者在一个方向(具有缩小能力的方向)是椭圆形，并且在其他方向(正交方向，也被称为切平面)具有单个曲率半径。
根据反射是在内表面还是其他表面上，Wolter反射器具有三种不同类型。
级S1和级S2中的一个或两个级可以包括多个反射器，它们一起形成点对点成像系统。
发明人已经发现，给定不同的要求，级S1和级S2中的某些反射器组合比其他反射器组合更理想。
级S1和级S2组合的一个可选示例是单个椭球反射器(S1)，接着是Wolter反射器组合(S2)。
级S1和级S2组合的一个可选示例是两个抛物面反射器(S1)，接着是Wolter反射器组合(S2)。
级S1和级S2组合的一个可选示例是Kirkpatrick-Baez反射器组合(S1)，接着是另一Kirkpatrick-Baez反射器组合(S2)。
级S1和级S2组合的一个可选示例是Kirkpatrick-Baez反射器组合(S1)，接着是Wolter反射器组合(S2)。
发明人还发现，基准光栅可以被放置在反射器中的至少一个上或被提供为反射器的至少一部分。由于可以不要求单独的基准光栅来进行辐射的光谱强度分析，因此这可以避免光学组件之间的体积冲突。特别地，如果Kirkpatrick-Baez反射器组合被用作第一级，则可以在Kirkpatrick-Baez反射器组合的反射器中的一个上提供基准光栅。当然，将理解，基准光栅可以被提供为反射器或反射器表面的一部分。因此，来自基准光栅的0阶镜面反射可以将辐射的大部分定向到光学系统的后续部分。可以在类似于光谱仪的检测器上分析由基准光栅提供的±1阶或更高的衍射阶。基准光栅是用作光谱仪的一部分的衍射元件的示例，光谱仪用于确定辐射(即，由图4所示的照射辐射704)的束的光谱强度。
以图形的方式，在图7a-图7d中呈现了四种上面提出的级S1-S2的组合。图7描绘了通过使用反射器来提供点对点成像系统的可能组合的不同的光学系统OS。KB＝Kirkpatrick-Baez反射器组合，Wolter指代Wolter反射器组合，椭球指代单个椭球反射器，并且抛物面-抛物面指代处于(有限-无限)-(无限-有限)配置的两个抛物面反射器的组合。
在图7(a)中，所描绘的光学系统OS包括第一级S1，第一级S1包括椭球反射器m1。第一级S1跟随有第二级S2，第二级S2包括具有第二反射器m2和第三反射器m3的Wolter反射器组合。光学系统OS还包括被提供在椭球反射器m1和中间焦点IF之间的单独的基准光栅G。基准光栅G被提供在辐射束B的会聚部分中。在该示例中，基准光栅G包括可变线距(VLS)光栅。在该实施例中，第二反射器m2是附加反射器的一个示例，并且第三反射器m3是另外的附加反射器的一个示例。
在图7(b)中，所描绘的光学系统OS包括第一级S1，第一级S1包括具有第一反射器m1和第二反射器m2的KB反射器组合。第一级S1跟随有第二级S2，第二级S2包括具有第三反射器m3和第四反射器m4的Wolter反射器组合。光学系统OS还包括被提供为第一级S1的反射器m1的一部分的基准光栅G，如上所述，这可以节省空间以减小光学系统OS的体积和/或覆盖区。在该实施例中，第三反射器m3是附加反射器的一个示例，并且第四反射器m4是另外的附加反射器的一个示例。
在图7(c)中，所描绘的光学系统OS包括第一级S1，其包括具有第一反射器m1和第二反射器m2的抛物面反射器组合。第一级S1跟随有第二级S2，第二级S2包括具有第三反射器m3和第四反射器m4的Wolter反射器组合。光学系统OS还包括被提供在反射器m1和m2之间的单独的基准光栅G。在该示例中，基准光栅G包括平坦光栅。在该实施例中，第三反射器m3是附加反射器的一个示例，并且第四反射器m4是另外的附加反射器的一个示例。
在图7(d)中，所描绘的光学系统OS包括第一级S1，第一级包括具有第一反射器m1和第二反射器m2的KB反射器组合。第一级S1跟随有第二级S2，第二级S2包括具有第三反射器m3和第四反射器m4的另外的KB反射器组合。类似于图7(b)的示例，基准光栅G被提供为第一反射器m1的一部分。在优选的布置中，基准光栅G被提供在第一级S1中。在另外的优选的布置中，基准光栅被提供在第一级S1的第一反射器m1上。在该实施例中，第三反射器m3是附加反射器的一个示例，并且第四反射器m4是另外的附加反射器的一个示例。
在图7(a)-图7(d)的每个图中，基准光栅G被描述为都将辐射(即0阶)反射到光学系统OS中的后续点。此外，辐射束B的高阶部分被向光谱仪(未示出)衍射。在图7(c)的情况下，使用折叠反射器m5操纵辐射束的高阶衍射部分。在图7(a)-图7(d)中的每个图中，基准光栅G被配置为衍射辐射束B的一部分，以使衍射的辐射束部分DP被定向到基准检测器(未示出)，如本文中所描述的那样。这里参考由图13所描绘的实施例描述图7(a)-图7(d)中提供的基准光栅G的另外的特征和细节。
由图8(a)-图8(b)描绘了包括第一级S1和第二级S2组合的光学系统OS的另外的示例，其分别示出了光学系统OS的俯视图和侧视图。与图7(d)的光学系统OS相反，针对其第一级S1，图8的光学系统OS仅包括单个椭圆形柱体反射器m1形式的第一反射器m1。然而，与图7(d)的光学系统OS一样，针对其第二级，图8的光学系统OS包括具有第二反射器m2和第三反射器m3的Kirkpatrick-Baez反射器组合。由于针对其第一级仅具有单个椭圆形柱体反射器m1，因此辐射束B不会聚焦到第一级S1与第二级S2之间的点状像散中间焦点IFP。而是，第一反射器m1将辐射束B聚焦到第一反射器m1与第二反射器m2之间的中间焦点IF区域中的椭圆焦线。第一反射器m1包括基准光栅G，该基准光栅G被配置为使得衍射的辐射束部分DP可以被定向到基准检测器(未示出)。在该实施例中，第二反射器m2是附加反射器的一个示例，并且第三反射器m3是另外的附加反射器的一个示例。
由于与图7(d)的实施例相比，图8的实施例中存在较少的反射器，所以可能存在较少的总散射，从而可以增加通过光学系统OS的透射率。由于与图7(d)的实施例相比存在更少的组件，因此可以降低光学系统OS的成本。在该实施例中，第一反射器m1和第二反射器m2被配置为使得辐射束B在每个反射器m1和m2上具有相等的掠入射角(GAOI)。此外，相对于晶片(未示出)配置第二反射器m2和第三反射器m3，使得辐射束B在第三反射器m3上具有等于在晶片上的GAOI的一半的GAOI。反射器m1、m2和m3以及晶片W的这种特定配置可以允许光学系统OS在空间上被整齐地构造，这可以简化光学机械框架(未示出)和光学组件的安装。反射器m1、m2和m3以及晶片的不同配置仍可以允许根据需要容纳光学系统OS。如本文将更详细描述的，一个或多个反射器可以提供像差校正功能。在本实施例中，第三反射器m3提供该像差校正功能。
发明人已经投入大量精力来标识满足基于某些边界条件的某些标准的有利光学系统的示例。这些标准和边界条件将在下面更详细地描述。
在聚焦在关注区域RoI上的辐射束B的性质方面，存在要满足的某些标准。这些标准可以取决于辐射束B的特定应用。关于由图4描绘的实施例描述辐射束B的一个示例应用，其中量测装置200用于确定衬底W的特性。量测装置200可以有多个不同的实施方式。因此，在聚焦在关注区域RoI上的辐射束B的性质方面，要满足的标准可以根据应用而变化。
本文描述了各种边界条件。这些边界条件中的一个或多个可以用于限定有利的光学系统OS的示例。
边界条件的一个示例是在中间聚焦区域与关注区域RoI之间限定的主光线的路径长度，如由图5的实施例所描绘的以及关于其他实施例所描述的。如下面限定的，与光学系统的其他示例相比，本文描述的光学系统OS可以被配置为在中间聚焦区域与关注区域RoI之间具有相对较短的路径长度。中间聚焦区域与关注区域RoI之间的相对短的路径长度可以允许提供相对紧凑的光学系统OS。在这种光学系统OS中，可以在中间聚焦区域与关注区域RoI之间限定小于或等于：3米、2米、1.5米、1米、0.75米、0.6米、0.5米、0.4米或0.3米的主光线的路径长度。
边界条件的另外的示例是在表观源和关注区域RoI之间限定的主光线的路径长度，如由图5的实施例所描绘的以及关于其他实施例所描述的。如下面限定的，与光学系统的其他示例相比，本文描述的光学系统OS可以被配置为在表观源与关注区域RoI之间具有相对短的路径长度。在表观源和关注区域RoI之间的相对较短的路径长度可以允许提供相对紧凑的光学系统OS。在这种光学系统OS中，可以在辐射束B的表观源与关注区域RoI之间限定小于或等于：3米、2.5米、2米、1.5米、1.25米、1.1米或1米的主光线的路径长度。
边界条件的另外的示例是由光学系统进行的辐射束B的缩小倍率，其中光学系统将表观源成像到关注区域上以形成束斑。缩小倍率可以例如由表观源尺寸(诸如86.5％的环绕源半径)与在关注区域RoI处的对应束斑尺寸(诸如86.5％的环绕束斑半径)之间的比率来限定。86.5％的环绕源半径可以在1微米至15微米的范围内。光学系统OS的缩小倍率可以大于或等于：1、2、5、10、15、20或25。
边界条件的另外的示例是在关注区域RoI处的束斑尺寸。在关注区域RoI处的束斑尺寸可以由等于或小于以下中的至少一个的86.5％的环绕束斑半径限定：5微米、4微米、3微米、2微米、1.5微米、1.25微米、1微米、0.75微米、0.66微米和0.5微米。将理解，束斑尺寸可能在所有方向上不相等(例如，如果束斑是非圆形的)，并且因此，上面限定的束斑半径可以指代束斑的不同半径中的最大值。
将理解，取决于辐射束B的表观源的尺寸和在关注区域RoI处的束斑尺寸的标准，在不同方向上的缩小倍率可以相同或不同。例如，对两个光学组件之间的辐射束B使用局部笛卡尔坐标系XYZ，其中两个光学组件之间的束路径在Z方向上，则辐射束B在XY平面上的横截面可以被限定成使得可以在X方向和Y方向上限定相同或不同的缩小倍率。还将理解，缩小倍率可以取决于在表观源与关注区域RoI之间限定的主光线的路径长度。因此，如果使用某个缩小倍率范围来满足标准，则该缩小倍率范围可能会影响其他边界条件或受其他边界条件影响，其他边界条件诸如是光学系统OS的可用路径长度范围等。
边界条件的另外的示例是相对于聚焦在关注区域RoI上的辐射束的光学系统的数值孔径(NA)。该数值孔径可以大于或等于0.005、0.01、0.05和0.1中的至少一个。将理解，如果使用某个数值孔径范围来满足标准，则该数值孔径范围可能会影响其他边界条件或受其他边界条件影响，其他边界条件诸如是光学系统OS的可用路径长度范围等。
边界条件的另外的示例是可以由光学系统OS的反射器接受的掠入射角(GAOI)。在一个示例中，光学系统的第一反射器可以被定向为使得辐射束的主光线在第一反射器上具有大于或等于1度、2度、3度、4度和5度中的至少一个的GAOI。在另外的示例中，光学系统的第三或附加反射器可以被定向为使得辐射束的主光线在第三或附加反射器上具有大于或等于5度、6度、7度、8度和10度中的至少一个的GAOI。将理解，本文描述的任何光学系统OS的任何反射器可以被定向为使得辐射束的主光线在该反射器上具有大于或等于1度、2度、3度、4度、5度、6度、7度、8度、9度和10度中的至少一个的GAOI。在另外的示例中，GAOI可以在1度-20度的范围内。还将理解，如果使用某个GAOI范围来满足标准，则该GAOI范围可能影响其他边界条件或受其他边界条件影响，其他边界条件诸如是光学系统OS的透射率、体积冲突等。
边界条件的另外的示例是辐射束B的表观源的发散度。光学系统OS的至少一级可以被配置为接收辐射束B，其中辐射束B具有大于或等于1mrad、2mrad、3mrad、5mrad、10mrad、15mrad、20mrad和25mrad中的至少一个的发散半角。对于高斯束，可以由表达式θ≈λ0/(πnw0)限定辐射束B的发散半角，其中λ0是波长，n是折射率，以及w0是束腰半径。将理解，发散度与光学系统OS的数值孔径或接受数值孔径有关。数值孔径可以是预期的(高斯)束发散半角θ的大约2倍。以更一般的术语，发散度或会聚度可以被限定为在1/e2强度水平处的束锥的顶角的一半。将理解，在X方向和Y方向上可以存在不同的发散半角。尽管针对X方向和Y方向的发散半角或数值孔径值可以不同，但它们仍可能具有类似数量级。还将理解，如果使用某个发散半角或数值孔径范围来满足标准，则该发散半角或数值孔径范围可能会影响其他边界条件或受其他边界条件影响，其他边界条件诸如是光学系统OS的透射率、体积冲突等。
贯穿本公开并且在适当的情况下，术语“发散度”可以指代上面限定的发散半角。然而，在适当的情况下，如果指的是光学系统本身的性质，则术语“数值孔径”可以更合适。可以使用可以传播通过光学系统OS的最大半角来计算数值孔径NA。由于发散半角被限定为86.5％处，或等效地，强度水平的1/e2，因此最大半角大于发散半角。通常，可以假设可以传播通过系统的最大半角略大于发散半角稍的大约2倍。然而，将理解，最大半角与发散半角之间的比率可以不同，例如小于或大于2。
边界条件的另外的示例是光学系统的透射率。光学系统OS的透射率可以大于或等于0.1、0.2、0.3和0.4中的至少一个。将理解，如果使用某个透射率范围来满足标准，则该透射率范围可能会影响其他边界条件或受其他边界条件影响，其他边界条件诸如是光学系统OS的束发散度的可用范围等。
边界条件的另外的示例是为了确保光学系统OS的组件、辐射束和/或任何其他组件之间不存在体积冲突。
边界条件的另外的示例是反射器尺寸。反射器的尺寸可以使得基本上整个辐射束B被反射(例如，大于或等于80％、90％、95％、99％中的至少一种的束能量的被反射)，假设反射器与其他反射器或其他组件之间没有体积冲突。
在一些情况下，调整一个边界条件可能会影响另一边界条件，这可能会或可能不会导致辐射束B不满足光学系统OS的标准。例如，如果由光学系统OS接受的数值孔径太大，则对于给定的标准，像差可能变得不可接受。虽然在减少光学系统OS中的组件的数目并且因此增加透射率方面，一个或多个级中的单个反射器可能是有益的，但是如果接受数值孔径太大，则这种反射器可能无法实现足够的无像差性能。因此，将理解，存在能够变化的多个边界条件，以便提供满足标准的光学系统OS。
如下面进一步详细描述的，发明人已经标识了满足给定边界条件的标准的多个光学系统OS。在一个示例中，满足该标准的光学系统OS包括两个级，其中每个级包括Kirkpatrick-Baez(KB)反射器组合，如由图7(d)所示的。在另一示例中，满足标准的光学系统OS包括两个级，其中只有第二级包括Kirkpatrick-Baez(KB)反射器组合，如由图8所示的。KB反射器组合的使用可以提供益处，因为每个反射器仅在一个方向上是弯曲的，这与包括双弯曲反射表面(诸如椭球形表面(其在某些设计约束下可能更昂贵或难以制造))的一些反射器相反。这种益处可以包括：减少的散射、易于制造性、以及对在X方向和Y方向两者上提供的缩小倍率的控制。如果辐射束B在表观源与光学系统OS之间具有较大的发散半角，则像差可以变得更加相关到以下程度：在RoI处的辐射束的焦斑可能无法满足在量测工具或其他应用中使用的标准。可以优化光学系统OS中的反射器的至少一个的反射器表面形状，以提供被配置为补偿这种像差的影响的像差校正反射器。在本公开之前尚未标识在KB反射器组合中使用的特定类型的反射器的这种形状优化。通过提供至少一个像差校正反射器，可以使用相对较大的束发散度(或较大的数值孔径接受度)的光束，同时还确保维持束质量，以在RoI处提供满足标准的焦斑。因此，至少一个像差校正反射器的提供可以表示边界条件的另外的示例，其可以提供更大的自由度来变化其他边界条件，诸如光学系统OS的接受数值孔径、表观源与关注区域RoI之间的主光线的路径长度等。
图9示意性地描绘了用于限定本文描述的任何光学系统OS的任何级中的反射器定向的基准系统，该光学系统OS包括至少一个KB反射器组合，诸如由图7(d)和图8所描绘的。存在多种方式来定向第一级和第二级的相应的反射器。图9限定了用于确定可能的定向的基准系统。基准系统的以下描述特别地可适用于图7(d)的实施例，但是也可以适用于其他实施例。
首先，可以限定子午平面。对于给定的主光线和反射器表面，子午平面被限定为主光线的入射平面。
其次，可以限定矢状平面。对于入射主光线和反射器表面，对应的矢状平面被限定为与子午平面正交并且包含入射主光线的平面。对于反射的主光线和反射器表面，对应的矢状平面被限定为与子午平面正交并且包含反射的主光线的平面。
第三，可以关于光学系统OS的点P1和点P2限定反射器的定向，其中：
·点P1可以对应于表观源(在这种情况下，图9描绘了光学系统OS的第一级S1)或对应于中间聚焦区域(在这种情况下，图9描绘了光学系统OS的第二级S2)。
·点P2可以对应于中间聚焦区域(在这种情况下，图9描绘了光学系统OS的第一级S1)或对应于在关注区域处的焦斑(在这种情况下，图9描绘了光学系统OS的第二级S2)。
·光学系统OS包括两个级S1、S2，其中每个级对应于由图9描绘的级，但是其中反射器的特定定向可以如本文描述的那样限定。
·CR作为主光线。
·AR、BR、aR和bR是接近主光线CR的四个不同光线。如图9中所描绘的，在点光源P1和第一反射器m1之间的光束是发散的。本文提供的光线描述的目的是限定反射器之间的不同的可能定向关系。
·光线AR、BR、aR和bR被限定成使得包括光线AR-aR的平面与包括光线BR-bR的另外的平面相对于彼此处于垂直角度，其中主光线CR在平面之间的交叉点处。换句话说，点P1与第一反射器之间的第一平面包括光线AR和aR，并且点P1与第一反射器之间的第二平面包括光线BR和bR，第一平面和第二平面相互垂直，其中主光线沿着第一平面和第二平面之间的交叉线传播。
另外，光线AR、BR、aR和bR的配置被限定如下：
·AR和aR大约在第一反射器的子午平面(m1)中。
·BR和bR大约在第二反射器的子午平面(m2)中。
·这使得光线AR或BR分别是具有从点P1到第一反射器或第二反射器的最短距离的光线，并且使得光线aR或bR分别是具有从点P1到第一反射器m1或第二反射器m2的最长距离的光线。
·从点P1到反射器m1或m2，大写的光线(AR或BR)分别是具有最短距离的光线，小写的光线(aR或bR)分别是具有最长距离的光线。
因此：
·反射器的定向由从点P1到相应反射器行进最短距离的光线限定。因此，根据限定，m1处于“A”定向或配置，并且m2处于“B”定向或配置。因此，m1和m2的组合可以被限定为‘AB’配置，如由图9所描绘的。
·因此，可以将双Kirkpatrick-Baez系统配置为例如‘ABBA’或‘ABab’或‘ABBa’等。由于前两个反射器按照限定处于‘AB’配置，因此有8(4x2)种可能的配置。
因此，在使用相同基准系统的第二级中，第三(或附加)反射器(m3)和第四(或另外的附加)反射器(m4)的定向被配置为处于以下配置中的一个配置，其中该一个配置具有从点P1到第二级的相应反射器的最短距离：AB、Ab、aB、ab、BA、Ba、bA、ba。将理解，在图9描绘了在第二级S2的上下文中的第一和第二反射器m1、m2的情况下，这些反射器m1、m2可以分别指代附加反射器和另外的附加反射器(例如，四反射器光学系统中的第三反射器和第四反射器m3、m4或三反射器光学系统中的第二反射器和第三反射器m2、m3)。
在一个示例中，已经说明了，如果第三(或附加)反射器(m3)和第四(或另外的附加)反射器(m4)的相应的定向由“ba”配置限定，则可以实现期望的成像性能。换句话说，以“ABba”配置提供光学系统OS。发现这是在短路径长度中实现高的缩小倍率以及放松位置容许度的最有利的配置。然而，诸如“ABBA”等的配置也可以提供期望的成像性能。
上面描述的基准系统也适用于图8的实施例。因此，由于图8的实施例包括三个反射器，因此现在提供对该基准系统的修改描述。
上面描述的四个不同光线(AR，BR，aR，bR)的相同限定适用于图8的实施例。同样，反射器中的每个的定向由从点(P1)到相应反射器行进最短距离的光线限定，以便根据限定，第一反射器m1处于A配置，从而将第一级限定为“A”配置。第二(或附加)反射器m2和第三(或另外的附加)反射器m3的定向被配置处于以下配置中的一个配置，其中该一个配置具有从点(P1)到第二级的相应反射器的最短距离：AB、Ab、aB、ab、BA、Ba、bA、ba。在由图8描绘的特定配置中，第二(或附加)反射器m2和第三(或另外的附加)反射器m3的相应的定向由AB配置限定。
以下描述提供了关于根据图7(d)的实施例的光学系统OS的配置的一些进一步的细节。下面提供的细节也可以适用于图8的实施例或本文描述的任何其他实施例。
光学系统OS的配置是上述的“ABba”配置。
在一个示例中，目标(即，RoI)的表面法线可以相对于入射在目标上的主光线成30±2度的角度。在另一示例中，该角度可以是6±2度。可以选择该角度以适应对辐射的检测，该辐射是从目标散射、衍射和反射中的至少一个。对于量测装置MT的某些配置，角度的以上示例可以是最优值。然而，将理解，所选择的角度可以取决于量测装置MT的特定类型或配置，并且因此所使用的角度可以与上面示例中指示的那些角度不同。例如，入射在目标上的主光线与表面法线之间的角度可以是在4度和32度之间的任何角度，或者实际上是在该范围之上或之下的任何其他合适的角度。
选择相对于主光线的目标旋转的方向，使得第四反射器(m4)的子午平面利用目标的矢状平面入射，该矢状平面包括入射主光线。这放松了反射器m1至m4的最严格的位置容许度。
在目标的子午平面和矢状平面中存在不同的缩小倍率。这是由于目标上的倾斜入射角(与表面法线成30度)导致的。缩小倍率差是(接近)
Figure BDA0002395761450000391
其中Mmer指代子午平面中的缩小倍率，并且Msag指代矢状平面中的缩小倍率。结果，迫使在RoI/目标处的束斑形状使得其在目标上的投影被优化以形成期望的束斑形状，取决于标准，其可以是圆形、椭圆形或任何其他合适的形状。标准可以是以下至少一个：最大化目标区域的利用、最小化辐射束在目标上的发散度以及通过允许矢状方向上的较小的缩小倍率来放松光学设计。使目标上的发散度最小化可以导致不太复杂的数据处理步骤，该数据处理步骤用于分析从目标反射、散射和/或衍射的辐射中的信息。
基准光栅G可以被提供为第一反射器m1或第二反射器m2的一部分。在一些示例中，如果不能提供附加的折叠反射器/反射器，则将基准光栅提供为第三反射器m3或第四反射器m4(或附加反射器或另外的附加反射器)的一部分可能会对基准检测器造成体积冲突。在第一反射器m1上提供光栅G可以具有几个优点。例如，光栅可以离中间焦点更远，反射器m1的曲率可以更小。然而，在另一示例中，基准光栅G可以被提供为第二反射器m2的一部分。
在一个示例中，基准光栅G包括可变线距(VLS)衍射元件，这意味着光栅的线密度根据某个函数(例如，多项式等)而在垂直于线的方向上变化。VLS的一个目的是使基准检测器上的散射的光的像差最小。
在一个示例中，像差校正可以被提供为第三(或附加)反射器m2、m3或第四(或另外的附加)反射器m3、m4的一部分。哪个反射器m2、m3、m4提供像差校正的确切选择可能不是很严格，并且在一些示例中可能仅由制造成本来决定。然而，将理解，第一、第二、第三或第四反射器m1、m2、m3、m4中的任何的反射器都可以包括像差校正反射器。在一些示例中，第一反射器m1和第二反射器m2可能不适于包括像差校正反射器(尽管将理解，在其他示例中，像差校正仍然可以被提供在第一和第二反射器m1、m2中的至少一个上)。为了帮助反射器的对准，理想地，中间焦点IF可以保持像散。在一些示例中，由于与第三反射器m3和第四反射器m4相关联的较大的NA(与第一反射器m1和第二反射器m2相比)，大多数像差被认为是第三反射器m3和第四反射器m4的结果。由于m1或m2上的m3和m4而导致的像差的预补偿可以导致较低质量的中间焦点IF，从而使对准更加困难。在一个示例中，第三反射器m3而不是第四反射器m4被选择为包括像差校正反射器，因为与第四反射m4器上的校正相比，第三反射器m3的较大尺寸可以允许较小的自由形式的校正，具有相同的结果。而且，在一个示例中，第四反射器m4的曲率可以大于第三反射器m3的曲率。在这种示例中，可能更容易制造具有自由形式校正的第三反射器m3，从而提供像差校正功能。然而，将理解，可以修改光学系统OS，使得任何反射器中的一个或多个反射器可以包括像差校正反射器。
在一些示例中，由于与较大角度相关联的反射率的损失，反射器上的掠入射角(GAOI)可以不大于约18度。较小的GAOI可以导致反射器的较少的散射和较低的曲率，这可以减轻反射器的制造约束。
在一些示例中，对于第一反射器和第二反射器m1、m2，在反射器上的GAOI可以不大于约3度，并且对于第三反射器和第四反射器m3、m4，可以不大于约8度，以防止体积冲突。较小的GAOI可能导致反射器相对于体积约束而言太大。GAOI可以由束覆盖区(即NA和到焦点的距离)和可用空间来确定。较大的GAOI可以导致较低的像差(并且因此不那么严格的对准容许度)。
总之，光学系统OS可以被配置为用于将辐射束B聚焦在量测装置中的关注区域(即，诸如衬底W上的目标)上。该辐射束包括在软X射线或极紫外光谱范围中的辐射，尽管光学系统OS可以可适用于其他光谱范围。在一些示例中，光学系统包括用于将辐射束聚焦在中间聚焦区域的第一级。光学系统还包括用于将来自中间聚焦区域的辐射束聚焦到关注区域上的第二级。在优选的实施例中，第二级包括如上所述的Kirkpatrick-Baez(KB)反射器组合。在优选的实施例中，第一级还包括KB反射器组合。然而，在一些实施例中，第一级可以不必包括标准的KB反射器组合。例如，第一反射器m1和/或第二反射器m2可以包括抛物线形柱体反射器而不是椭圆形柱体反射器。抛物线形柱体反射器可以适于聚焦准直的辐射束(例如，表观辐射源实际上在无限远处)。在表观源在有限位置处的情况下，包括椭圆形柱体反射器组合的KB对组合可能是优选的。然而，将理解，特定配置可以根据特定系统参数和约束变化。
如下所述，光学系统OS可以具有相对较大的NA，导致在RoI处的相对较小的光斑大小。在表观源与RoI之间可以存在相对较短的路径长度(例如，对于有限-有限共轭成像)，具有相对较大的缩小倍率。辐射可以是相对宽带的(例如，在10nm-20nm等的光谱范围内)，这可以降低任何光学器件中的波带板的可用性。光学系统可以被配置为使辐射束缩小，使得辐射束在子午平面和矢状平面中的关注区域处存在不同的缩小倍率。
在第二级与关注区域之间限定的数值孔径可以大于或等于0.005，并且可选地大于0.01、0.05和0.1中的至少一个。
接下来，参考图10讨论像差校正反射器的提供。
图10示意性地描绘了包括反射器M1和M2的KB反射器对。为了避免任何疑问，反射器M1和M2可以指代本文所述的任何KB反射器组合，诸如第一反射器m1和第二反射器m2或第三(或附加)和第四(或另外的附加)反射器m2、m3和/或m4。根据上面的描述将理解，在优选的实施例中，第三(或附加)反射器m3包括像差校正反射器。然而，将理解，任何级中的反射器中的一个或多个可以包括像差校正反射器。
在图10中，焦点F1被成像到第二焦点F2上；后者在图像平面IP中。可以在反射器M1和M2上限定局部笛卡尔坐标系uvw。坐标系的原点在主光线与相应的反射器表面之间的交叉点P1和P2处，其中w垂直于反射器表面，u平行于入射平面(子午平面)中的反射器表面，并且v平行于在矢状平面中的反射器表面。掠入射角被表示为具有相应的角度β1和β2的GI1和GI2。
在被设计成处理具有大发散度θ1和θ2的束的KB反射器组合中，反射器M1和M2的总体形状为椭圆形柱体，其中M1具有穿过点F1和F1b的焦线，并且反射器M2具有通过穿过点F2和F2b的焦线。距离Po1-F1’b等于距离Po1-Po2-F2；对于反射器M2类似。对于较小的束发散度，可以使用圆柱形表面或甚至球形表面代替椭圆形柱体反射器表面。
像差校正反射器可以被配置为使得在使用中，入射在像差校正反射器的不同部分上的辐射束的光线被第一级和第二级中的至少一个聚焦成基本上无像差的焦斑(例如，在ROI处)。如上所述，第二级的第三(或附加)反射器可以优选地包括像差校正反射器。
使用上面限定的局部坐标系uvw，可以为像差校正反射器的表面轮廓限定自由形式的校正函数。该函数适用于椭圆形柱体表面，但是将理解，可以以类似的方式使用其他函数来限定其他类型的反射器表面。
使函数E1(u)和E2(u)分别描述反射器M1和M2的这种椭圆形表面的w坐标(也被称为：‘下垂’)。特别地，对于较大的束发散度(θ1和/或θ2)，从焦点F1发出的光线可能不会全部穿过焦点F2。因此，KB反射器对具有光学像差。该像差可以通过应用于两个反射器表面M1和M2中的至少一个的下垂校正C(u，v)来解决。例如，如果下垂校正被应用于反射器M1，则其表面可以由等式w＝E1(u)+C(u，v)描述。下垂校正通常可以被很好地近似为：
C(u，v)＝c0v2+c1uv2+c2u2v2，
其中系数c0、c1、c2的最佳值取决于所选择的KB配置(距离F1-Po1、Po1-F1’b、F2b-Po2、Po2-F2；角度β1和β2)。通常，最大的贡献是c2项的贡献。
在以上示例中，反射器表面轮廓是椭圆柱体，其是可展开的表面。基本的KB设计还可以使用双弯曲的反射器表面(例如wal等)，其中两个主曲率的数量级相同。在掠入射几何形状中(β<0.4rad)，大多数的光线偏转(相对于主光线)可能出现在入射平面中。
根据以上描述将理解，KB反射器组合中的至少一个反射器包括像差校正反射器。在该实施例中，像差校正反射器的反射器表面RS包括基本上椭圆形柱体形状，但是将理解，可以提供其他柱状的反射器表面RS，例如基本上抛物线形柱体形状。
图11示意性地描绘了圆柱形反射表面RS的透视图，该圆柱形反射表面RS旨在示意性地表示像差校正反射器100的反射表面RS。为了容易理解，反射表面RS的弯曲程度被夸大。图11中还描绘了由图10描绘的局部坐标系uvw。
像差校正反射器100的反射表面RS的表面轮廓具有基本上椭圆形柱体形状。尽管从图11不能明显看出，但表面轮廓与椭圆形柱体形状具有偏差。该偏差被配置为在将光束B聚焦通过光学系统OS时获得基本上无像差的焦斑，否则会产生遭受像差的焦斑(即，在没有像差校正反射器100的情况下)。因此，在光学系统OS的反射器的表面轮廓中的至少一个不从椭圆形柱体形状偏离的情况下，辐射束B在光学系统OS的焦斑处遭受像差的机会增加。因此，在光学系统中提供至少一个像差校正反射器100可以帮助获得基本上无像差的焦斑。
表面轮廓的一部分(在这种情况下，其至少为80％)关于对称平面102对称，对称平面102被限定在对称平面102与表面轮廓之间的第一交叉是第一椭圆的第一部分104处。在表面轮廓与其他平面之间限定了另外的交叉(未示出，但是根据以下描述将是明显的)。其他平面平行于对称平面102并且不与对称平面102交叉。因此，另外的交叉不完全等于任何椭圆的任何部分。随着在一端的其他平面与在另一端的对称平面102之间距离的增加，另外的交叉逐渐从第一椭圆的第一部分发散。表面轮廓还具有直线106，其中直线106垂直于对称平面102并且跟随表面轮廓。表面轮廓的至少80％部分关于对称平面102对称-关于对称平面102对称意指，对于表面轮廓的至少80％，在对称平面102的其他侧存在对应的表面轮廓，并且对应的表面轮廓是在对称平面102的其他侧处的表面轮廓的镜像版本。表面轮廓的其余少于20％的部分关于对称平面102可以对称或可以不对称。在一个实施例中，对称平面102不完全在反射器的中间，并且此时总有一部分反射器在对称平面的其他侧没有对应部分。对于表面轮廓的相对较小的部分，对称平面102的其他侧处的对应部分也可能不是精确镜像的表面轮廓。
限定局部笛卡尔坐标系uvw，其原点108在直线106与对称平面102交叉的点处。w轴与在原点108处的反射表面RS的法线重合。v轴与直线106重合(即，平行于直线106)。u轴垂直于v轴和w轴。使用该系统，表面轮廓的w坐标由下式限定：
w＝E1(u)+c0v2+c1uv2+c2u2v2
其中E1(u)限定第一交叉的第一椭圆的第一部分104，并且，c0、c1、c2是上面描述的系数。在一个实施例中，系数c0、c1、c2中的至少一个不等于0。在另一实施例中，至少系数c2不等于0。在另一实施例中，另外的交叉与第一椭圆的第一部分104的发散度与c2u2v2比与c0v2+c1uv2更相关。换句话说，对于后一个实施例，归因于包含第二系数c2的项的贡献大于归因于包含第零系数c0和第一系数c1的项的集体贡献。
由于测量误差和/或抛光误差，实际反射表面RS的测量结果可能不同于由用于像差校正反射器100的反射表面RS的w坐标的公式描述的理想(即，像差校正)的反射表面RS。例如，如果多项式项中的一个或多个项的贡献导致像差校正反射表面RS的某个w坐标与几何椭圆形柱体形状的对应的w坐标具有1微米的偏差，则测量结果与由公式描述的理想反射表面RS之间的误差可以是例如100nm(例如，偏差的10％)。误差可能大于或小于10％。可接受的误差可以表示边界条件，该边界条件影响是否满足光学系统OS性能方面的标准。
通过指示图12(a)-图12(b)中的反射表面RS轮廓的轮廓线图描绘了像差校正反射器100的一个示例。图12(a)描绘了由限定像差校正反射器100的形状的函数W(u，v)限定的基本上椭圆形柱体的反射表面RS。注意，轮廓线在0和刚好高于4mm之间的高度范围内变化。图的轴也以mm为单位，并且表示反射器100的侧面的尺寸。
尽管图12(a)描绘了像差校正反射器100，但是单独地从图12(a)，像差校正不是立即明显的，因为仅对反射表面RS进行了很小的高度改变以提供像差校正。图12(b)描绘了与应用到像差校正反射器100的像差校正相对应的残余下垂轮廓H(u，v)＝W(u，v)-W(0，v)-W(u，0)，其中W(0，v)和W(u，0)分别是关于u和v坐标的椭圆表示的柱体函数，u和v坐标表示沿着反射表面RS的位置，并且W表示在相应的坐标处的高度。注意，轮廓线在0至刚好高于8μm之间的高度范围之间变化，并且因此从图12(a)，像差校正不是立即明显的，图12(a)描述了比像差校正高几个数量级的高度范围。残余下垂轮廓H(u，v)可以通过上述表达式C(u，v)＝c0v2+c1uv2+c2u2v2来描述。在这种情况下，残余下垂轮廓由系数(近似)c0＝-9x10-6[m-1]、c1＝9x10–5[m-2]以及c2＝0.8[m-3]描述。该三个系数对下垂校正的贡献分别约为10nm、10nm和10μm。
现在描述获得下垂校正的方法的一个示例。首先，基于未校正的表面(诸如上述E1和E2表面)进行光学设计。利用诸如Zemax或
Figure BDA0002395761450000451
的标准光学光线追踪软件，通过光学系统追踪来自位于焦点F1的表观点源的光线的数目(例如，1000条光线)。这些光线将在某个点与图像平面IP交叉；理想地，所有光线都穿过单个点。如果不是，则不匹配可以通过光线与图像平面IP交叉时的光线的均方根偏差来量化。选择束路径中的反射器中的一个(例如图1中的M’1)来进行像差校正。最初，系数c0、c1、c2被设置为零；然后变化这些值以最小化失配(RMS误差)。
如果形状校正太大，则可能会遇到制造过程的限制。如果是这种情况，则可以将校正分布在两个反射器上：在一个反射器处将校正设置为最大可能值，然后将相同的优化程序应用于第二个反射器。
将理解，有许多潜在的方法来获得校正；例如，可以选择与上述坐标系不同的坐标系，并且更一般地将校正应用于任意形状的反射器表面轮廓。
图13描绘了光学系统OS的另外的实施例。光学系统OS包括用于将辐射束B聚焦到衬底W的关注区域RoI上的单个级S1。光学系统OS包括第一反射器m1和第二反射器m2。如上所述，光学系统OS被配置为KB反射器组合，以用于在X方向和Y方向上将辐射束缩小。
光学系统OS还包括基准光栅G，在该实施例中，该基准光栅G被提供为第二反射器m2的一部分。基准光栅G可以包括衍射元件，诸如可变线距(VLS)光栅或任何其他适当的衍射元件。基准光栅G镜面反射辐射束B的一部分RP，使得镜面反射的辐射部分RP被聚焦在关注区域RoI上，而辐射束B的另一辐射部分DP被基准光栅G衍射。衍射的辐射部分DP由被提供在衍射辐射部分DP的束路径中的折叠反射器fm收集。折叠反射器fm将衍射的辐射部分DP定向到基准检测器714。基准检测器714可以包括传感器，该传感器被配置为测量衍射的辐射部分DP的不同光谱部分的强度，等等。因此，基准光栅G和基准检测器714可以提供光谱仪的功能。基准光栅G可以允许辐射束B被采样(例如，用于诊断目的，等)，同时还允许反射的辐射部分RP在相同的时间被聚焦在关注区域RoI上。
将基准光栅G提供为反射器m1、m2中的一个反射器的一部分可以允许在最小化光学系统OS中的组件的数目的同时，执行光谱监控。例如，图7(a)和图7(c)描绘了提供单独的基准光栅G的实施例。相反，图7(b)、图7(d)和图8描绘了基准光栅G被提供为第一级S1的第一反射器m1的一部分(从而避免了基准光栅G被提供为单独的组件)的实施例。在图7(b)、图7(d)和图8的情况下，由于基准光栅G被提供为两个级S1、S2中的第一级S1的一部分，因此降低了基准检测器714、辐射束B和衬底W之间的体积冲突的可能性。由于第一级S1比第二级S2离关注区域RoI更远，因此降低了被提供在衍射辐射部分RP的束路径中的基准检测器与镜面反射的辐射部分RP的束路径之间的体积冲突的风险。可选地，在图7(b)、图7(d)和图8的实施例中，折叠反射器fm可以仍然被提供在由基准光栅G衍射的辐射的束路径中。
由于在图13的实施例中仅存在一个级S1，由于第一级S1接近衬底W，所以体积冲突的风险增大。在衍射辐射部分DP的束路径中提供折叠反射器fm可以减少单级光学系统OS中的体积冲突的风险。在由图13描绘的特定布置中，可以看出，提供折叠反射器fm允许基准检测器714被定位，从而避免基准检测器714、反射的辐射部分RP和/或衬底W之间的体积冲突。
尽管图13将基准光栅G描绘为跨第二反射器m2的整个反射表面延伸，但是将理解，在一些实施例中，基准光栅G可以被提供为仅是第二反射器m2的反射表面的一部分。换句话说，基准光栅G可以不跨反射器的整个反射表面延伸，使得辐射束B的仅一部分横截面被采样以由基准检测器714监控。尽管图13描绘了单级光学系统OS中，但是将理解，基准光栅G以及可选的折叠反射器fm可以被提供为本文所述的任何光学系统OS的任何级或反射器的一部分。将理解，至少一个基准光栅G可以被提供为本文描述的任何光学系统OS的一个或多个反射器的一部分。
在后续编号的条款中公开了另外的实施例：
1.一种光学系统，光学系统用于将辐射束聚焦在量测装置中的关注区域上，辐射束包括软X射线或极紫外光谱范围中的辐射，光学系统包括：
-第一级，用于将辐射束聚焦在中间聚焦区域处；以及
-第二级，用于将来自中间聚焦区域的辐射束聚焦到关注区域上，其中第二级包括Kirkpatrick-Baez反射器组合。
2.根据条款1的光学系统，其中第一级包括Kirkpatrick-Baez反射器组合。
3.根据条款1或2的光学系统，其中光学系统被配置为将辐射束聚焦在衬底的关注区域上，以便关于关注区域的信息可从辐射确定，辐射是从关注区域反射、散射和衍射中的至少一个。
4.根据条款1、2或3的光学系统，其中第一级和第二级中的至少一个级包括用于在空间上分离辐射束的衍射光谱分量的衍射元件。
5.根据条款4的光学系统，其中衍射元件被提供为第一级和第二级中的至少一个级的反射器的一部分，并且可选地，其中衍射元件被提供为第一级的一部分，并且可选地，其中衍射元件被提供为第一级的第一反射器的一部分。
6.根据条款1至5中任一项的光学系统，其中在中间聚焦区域与关注区域之间限定的主光线的路径长度小于或等于3米。
7.根据条款1至6中任一项的光学系统，其中第一级和第二级中的至少一个级包括像差校正反射器。
8.根据条款7的光学系统，其中第二级的Kirkpatrick-Baez反射器组合中的至少一个反射器包括像差校正反射器。
9.根据条款7或8的光学系统，其中像差校正反射器被配置为使得在使用中，入射在像差校正反射器的不同部分上的辐射束的光线被第一级和第二级中的至少一个聚焦成基本无像差的焦斑。
10.根据条款7、8或9的光学系统，其中像差校正反射器的反射表面的表面轮廓具有基本上椭圆形柱体形状，并且表面轮廓与椭圆形柱体形状具有偏差，偏差被配置以获得基本无像差的焦斑。
11.根据条款7至10中任一项的光学系统，
其中反射表面的表面轮廓的一部分，可选地至少80％，关于对称平面对称，并且对称平面被限定在对称平面与表面轮廓之间的第一交叉是第一椭圆的第一部分处，
其中在表面轮廓和其他平面之间限定了另外的交叉，其他平面与对称平面平行，并且其他平面不与对称平面交叉，另外的交叉不完全等于任何椭圆的任何部分，
其中，随着在一端的其他平面与在另一端的对称平面之间距离的增加，另外的交叉逐渐从第一椭圆的第一部分发散。
12.根据条款11的光学系统，其中表面轮廓具有直线，其中线垂直于对称平面并且跟随表面轮廓。
13.根据条款12的光学系统
其中限定局部笛卡尔坐标系uvw，其中原点在直线与对称平面交叉的点处，w轴与在原点处的反射表面的法线重合，v轴与直线重合，并且u轴垂直于v轴和w轴，
其中表面轮廓的w坐标由下式限定
w＝E1(u)+c0v2+c1uv2+c2u2v2
其中E1(u)限定第一交叉的第一椭圆的第一部分，并且c0、c1、c2是系数，并且系数c0、c1、c2中的至少一个不等于0，并且可选地，至少系数c2不等于0。
14.根据条款13的光学系统，其中另外的交叉与第一椭圆的第一部分的发散度与c2u2v2比与c0v2+c1uv2更相关。
15.根据条款1至14中的任一项的光学系统，其中第一级的至少一个反射器包括椭圆形柱体反射器和抛物线形柱体反射器中的至少一个反射器。
16.根据条款1至15中的任一项的光学系统，其中第一级包括第一反射器和第二反射器中的至少一个反射器。
17.根据条款16的光学系统，其中光学系统的第一反射器被定向成使得辐射束的主光线在第一反射器上具有大于或等于1度的掠入射角。
18.根据条款1至17中的任一项的光学系统，其中第二级包括附加反射器和另外的附加反射器。
19.根据条款18的光学系统，其中光学系统的附加反射器被定向成使得辐射束的主光线在附加反射器上具有大于或等于5度的掠入射角。
20.根据条款1至19中的任一项的光学系统，其中第一级和第二级中的至少一个级被配置为接收辐射束，其中辐射束具有大于或等于1mrad的发散半角。
21.根据条款1至20中的任一项的光学系统，其中被限定在辐射束的表观源与关注区域之间的主光线的路径长度小于或等于3米。
22.根据条款1至21中的任一项的光学系统，其中第一级包括第一反射器和第二反射器，并且第二级包括附加反射器和另外的附加反射器，其中从光学系统的点(P1)延伸的辐射束的四个不同的光线(AR，BR，aR，bR)被限定为使得：
-四个不同的光线(AR，BR，aR，bR)接近辐射束的主光线；
-在点(P1)和第一反射器之间的第一平面包括光线AR和aR，并且在点(P1)和第一反射器之间的第二平面包括光线BR和bR，第一平面和第二平面相互垂直，其中主光线沿着第一平面和第二平面之间的交叉线传播；
-光线AR和aR大约在第一反射器的子午平面中，并且光线BR和bR大约在第二反射器的子午平面中，使得光线AR或BR分别是具有从点(P1)到第一反射器或第二反射器的最短距离的光线，并且使得光线aR或bR分别是具有从点(P1)到第一反射器或第二反射器的最长距离的光线，
其中反射器中的每个的定向由从点(P1)到相应反射器行进最短距离的光线限定，以便根据限定，第一反射器处于A配置，并且第二反射器处于B配置，从而将第一级限定为AB配置，并且
其中附加反射器和另外的附加反射器的定向被配置为处于以下配置中的一个配置，一个配置具有从点(P1)到第二级的相应反射器的最短距离：
AB、Ab、aB、ab、BA、Ba、bA、ba。
23.根据条款22的光学系统，其中附加反射器和另外的附加反射器的相应定向由ba配置限定。
24.根据条款16至21中的任一项的光学系统，其中第一级包括第一反射器。
25.根据条款24的光学系统，其中第一反射器包括椭圆形柱体反射器。
26.根据条款24或25的光学系统，其中第二级包括附加反射器和另外的附加反射器，其中从光学系统的点(P1)延伸的辐射束的四个不同的光线(AR，BR，aR，bR)被限定为使得：
-四个不同的光线(AR，BR，aR，bR)接近辐射束的主光线；
-在点(P1)和第一反射器之间的第一平面包括光线AR和aR，并且在点(P1)和第一反射器之间的第二平面包括光线BR和bR，第一平面和第二平面相互垂直，其中主光线沿着第一平面和第二平面之间的交叉线传播；
-光线AR和aR大约在第一反射器的子午平面中，使得光线AR是具有从点(P1)到第一反射器的最短距离的光线，并且使得光线aR是具有从点(P1)到第一反射器的最长距离的光线，
其中反射器中的每个的定向由从点(P1)到相应反射器行进最短距离的光线限定，以便根据限定，第一反射器处于A配置，从而将第一级限定为A配置，并且
其中附加反射器和另外的附加反射器的定向被配置为处于以下配置中的一个配置，一个配置具有从点(P1)到第二级的相应反射器的最短距离：
AB、Ab、aB、ab、BA、Ba、bA、ba。
27.根据条款26的光学系统，其中附加反射器和另外的附加反射器的相应定向由AB配置限定。
28.根据条款1至27中的任一项的光学系统，其中光学系统被配置为将辐射束缩小，使得辐射束在子午平面和矢状平面中的关注区域处存在不同的缩小倍率。
29.根据条款1至28中的任一项的光学系统，其中在第二级与关注区域之间限定的数值孔径大于或等于0.005。
30.一种量测或检查装置，包括
-衬底台，用于接收衬底并且将其保持在可控制位置，
-辐射源，用于产生照射辐射束，
-根据条款1至29中任一项的光学系统，用于将照射辐射束聚焦在衬底上的关注区域处。
31.一种使用光学系统将辐射束聚焦在量测装置中的关注区域上的方法，辐射束包括软X射线或极紫外光谱范围内的辐射，方法包括：
-提供用于将辐射束聚焦在中间焦点的第一级；
-提供用于将来自中间焦点的辐射束聚焦到关注区域上的第二级，其中第二级包括Kirkpatrick-Baez反射器组合；以及
-将辐射束聚焦在关注区域上。
32.一种用于校正光学系统中的像差的反射器，光学系统用于将辐射束聚焦在量测装置中的关注区域上，辐射束包括软X射线或极紫外光谱范围中的辐射，其中反射器的反射表面的表面轮廓具有基本上椭圆形柱体形状，并且表面轮廓与椭圆形柱体形状具有偏差，偏差被配置以获得无像差的焦斑。
33.根据条款32的反射器，
其中反射表面的表面轮廓的一部分，可选地至少80％，关于对称平面对称，并且对称平面被限定在对称平面与表面轮廓之间的第一交叉是第一椭圆的第一部分处，
其中在表面轮廓和其他平面之间限定了另外的交叉，其他平面与对称平面平行，并且其他平面不与对称平面交叉，另外的交叉不完全等于任何椭圆的任何部分，
其中，随着在一端的其他平面与在另一端的对称平面之间距离的增加，另外的交叉逐渐从第一椭圆的第一部分发散。
34.根据条款33的反射器，其中表面轮廓具有直线，其中线垂直于对称平面并且跟随表面轮廓。
35.根据条款34的反射器，
其中限定局部笛卡尔坐标系uvw，其中原点在直线与对称平面交叉的点处，w轴与在原点处的反射表面的法线重合，v轴与直线重合，并且u轴垂直于v轴和w轴，
其中表面轮廓的w坐标由下式限定
w＝E1(u)+c0v2+c1uv2+c2u2v2
其中E1(u)限定第一交叉的第一椭圆的第一部分，并且c0、c1、c2是系数，并且系数c0、c1、c2中的至少一个不等于0，并且可选地，至少系数c2不等于0。
36.根据条款35的反射器，另外的交叉与第一椭圆的第一部分的发散度与c2u2v2比与c0v2+c1uv2更相关。
37.一种制造用于校正光学系统中的像差的反射器的方法，光学系统用于将辐射束聚焦在量测装置中的关注区域上，辐射束包括软X射线或极紫外光谱范围终的辐射，其中方法包括：
将反射器的反射表面的表面轮廓形成为具有基本上椭圆形柱体形状，并且使得表面轮廓与椭圆形柱体形状具有偏差，偏差被配置以获得无像差的焦斑。
38.一种校正光学系统中的像差的方法，光学系统用于将辐射束聚焦在量测装置中的关注区域上，辐射束包括软X射线或极紫外光谱范围中的辐射，其中方法包括：
提供反射器，其中反射器的反射表面的表面轮廓具有基本上椭圆形柱体形状，并且表面轮廓与椭圆形柱体形状具有偏差，偏差被配置以获得无像差的焦斑；以及
使用所述反射器校正所述光学系统中的像差。
尽管在本上下文中可以具体参考光刻装置在IC的制造中的使用，但是应当理解，本文描述的光刻装置可以具有其他应用。可能的其他应用包括集成光学系统、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)、薄膜磁头等的制造。
尽管在本文中可以在光刻装置的上下文中具体参考本发明的实施例，但是本发明的实施例可以被用在其他装置中。本发明的实施例可以形成掩模检查装置、量测装置或测量或处理诸如晶片(或其他衬底)或掩模(或其他图案形成装置)的物体的任何装置的一部分。这些装置通常可以被称为光刻工具。这种光刻工具可以使用真空条件或周围环境(非真空)条件。
尽管上面可能已经在光学光刻的上下文中具体参考了本发明的实施例的使用，但是应当理解，在上下文允许的情况下，本发明不限于光学光刻，并且可以被用在例如压印光刻的其他应用中。
尽管在本文中具体参考了“量测装置”，但是该术语也可以指代检查装置或检查系统。例如，包括本发明实施例的检查装置可以用于检测衬底的缺陷或衬底上的结构的缺陷。在这种实施例中，衬底上的结构的关注特征可以与结构中的缺陷、结构的特定部分的缺失或不想要的结构在衬底上的存在有关。
在以上文件的上下文中，引入了术语HHG或HHG源。HHG指代高谐波产生，或者有时指代高次谐波产生。HHG是一种非线性过程，其中通过强激光脉冲照射目标，目标例如是气体、等离子体或固体样品。随后，该目标可以发射具有是激光脉冲的辐射的频率的倍数的频率的辐射。作为倍频的这种频率被称为激光脉冲的辐射的谐波。可以限定，所产生的HHG辐射是高于五次谐波的谐波，并且这些谐波被称为高谐波。构成HHG过程的基础的物理过程不同于与产生较低谐波(通常，2次至5次谐波)的辐射有关的物理过程。较低谐波的辐射的产生与扰动理论有关。目标中的原子的(结合的)电子的轨迹基本上由主体离子的库仑电势确定。在HHG中，对HHG过程有贡献的电子的轨迹基本上由入射激光的电场确定。在描述HHG的所谓的“三步模型”中，电子隧穿穿过库仑势垒，此时该库仑势垒被激光场基本抑制(步骤1)，接下来是由激光场确定的轨迹(步骤2)，以及与以一定的概率复合，同时以辐射的形式释放它们的动能和电离能(步骤3)。表达HHG与较低谐波的辐射的产生之间的差异的另一种方式是，将具有高于目标原子的电离能的光子能量的所有辐射限定为“高谐波”辐射(例如，产生HHG的辐射)，并且将具有低于该电离能的光子能量的所有辐射限定为非产生HHG的辐射。如果氖气被用作气体目标，则凭借HHG过程会产生具有短于62nm的波长(具有高于20.18eV的光子能量)的所有辐射。对于氩气作为气体目标，则凭借HHG过程会产生具有高于大约15.8eV的光子能量的所有辐射。
贯穿本公开并且在适当的情况下，术语“反射辐射”可以被认为指代“镜面反射辐射”。贯穿本公开并且在适当的情况下，术语“衍射辐射”可以被认为指代一阶或更高衍射阶的辐射。
本文描述的一些实施例涉及包括第一、第二和第三反射器m1、m2和m3的光学系统OS。在这种实施例中，第二反射器m2和第三反射器m3可以分别指代附加反射器和另外的附加反射器的示例。本文描述的一些实施例涉及包括第一、第二、第三和第四反射器m1、m2、m3和m4的光学系统OS。在这种实施例中，第三反射器m3和第四反射器m4可以分别指代附加反射器和另外的附加反射器的示例。
尽管上面已经描述了本发明的特定实施例，但是将理解，可以以不同于所描述的方式来实践本发明。上面的描述旨在是说明性的，而不是限制性的。因此，对于本领域的技术人员将明显的是，可以在不脱离下面阐述的权利要求的范围的情况下，对所描述的本发明进行修改。

Claims (15)

1.一种用于将辐射束聚焦在量测装置中的关注区域上的光学系统，所述辐射束包括软X射线或极紫外光谱范围中的辐射，所述光学系统包括：
-第一级，用于将所述辐射束聚焦在中间聚焦区域处；以及
-第二级，用于将来自所述中间聚焦区域的所述辐射束聚焦到所述关注区域上，其中所述第二级包括Kirkpatrick-Baez反射器组合。
2.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述第一级包括Kirkpatrick-Baez反射器组合。
3.根据权利要求1或2所述的光学系统，其中所述光学系统被配置为将所述辐射束聚焦在衬底的所述关注区域上，以便关于所述关注区域的信息能够从辐射确定，所述辐射是从所述关注区域反射、散射和衍射中的至少一个。
4.根据权利要求1、2或3所述的光学系统，其中所述第一级和所述第二级中的至少一个级包括用于在空间上分离所述辐射束的衍射光谱分量的衍射元件，并且其中可选地，所述衍射元件被提供为所述第一级和所述第二级中的至少一个级的反射器的一部分，并且可选地，其中所述衍射元件被提供为所述第一级的一部分，并且可选地，其中所述衍射元件被提供为所述第一级的第一反射器的一部分。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光学系统，其中在所述中间聚焦区域与所述关注区域之间限定的主光线的路径长度小于或等于3米。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的光学系统，其中所述第一级和所述第二级中的至少一个级包括像差校正反射器，并且其中可选地，所述第二级的所述Kirkpatrick-Baez反射器组合中的至少一个反射器包括所述像差校正反射器。
7.根据权利要求6所述的光学系统，其中所述像差校正反射器被配置为使得在使用中，入射在所述像差校正反射器的不同部分上的所述辐射束的光线被所述第一级和所述第二级中的至少一个级聚焦成实质上无像差的焦斑。
8.根据权利要求6或7所述的光学系统，其中所述像差校正反射器的反射表面的表面轮廓具有实质上椭圆形柱体形状，并且所述表面轮廓与所述椭圆形柱体形状具有偏差，所述偏差被配置以获得实质上无像差的焦斑。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的光学系统，
其中所述反射表面的表面轮廓的一部分，可选地至少80％，关于对称平面对称，并且所述对称平面被限定在其中所述对称平面与所述表面轮廓之间的第一交叉是第一椭圆的第一部分处，
其中另外的交叉被限定在所述表面轮廓和其他平面之间限定，所述其他平面与所述对称平面平行，并且所述其他平面不与所述对称平面交叉，所述另外的交叉不完全等于任何椭圆的任何部分，
其中，随着在一端的所述其他平面与在另一端的所述对称平面之间距离的增加，所述另外的交叉逐渐从所述第一椭圆的所述第一部分发散。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的光学系统，其中所述第一级的至少一个反射器包括椭圆形柱体反射器和抛物线形柱体反射器中的至少一个反射器。
11.一种量测或检查装置，包括
-衬底台，用于接收衬底，并且将其保持在可控制位置处，
-辐射源，用于生成照射辐射束，
-根据权利要求1至11中任一项所述的光学系统，用于将所述照射辐射束聚焦在所述衬底上的关注区域处。
12.一种使用光学系统将辐射束聚焦在量测装置中的关注区域上的方法，所述辐射束包括软X射线或极紫外光谱范围中的辐射，所述方法包括：
-提供用于将所述辐射束聚焦在中间焦点处的第一级；
-提供用于将来自所述中间焦点的所述辐射束聚焦到所述关注区域上的第二级，其中所述第二级包括Kirkpatrick-Baez反射器组合；以及
-将所述辐射束聚焦在所述关注区域上。
13.一种用于校正光学系统中的像差的反射器，所述光学系统用于将辐射束聚焦在量测装置中的关注区域上，所述辐射束包括软X射线或极紫外光谱范围中的辐射，其中所述反射器的反射表面的表面轮廓具有实质上椭圆形柱体形状，并且所述表面轮廓与所述椭圆形柱体形状具有偏差，所述偏差被配置以获得无像差的焦斑。
14.一种制造用于校正光学系统中的像差的反射器的方法，所述光学系统用于将辐射束聚焦在量测装置中的关注区域上，所述辐射束包括软X射线或极紫外光谱范围中的辐射，其中所述方法包括：
将反射器的反射表面的表面轮廓形成为具有实质上椭圆形柱体形状，并且使得所述表面轮廓与所述椭圆形柱体形状具有偏差，所述偏差被配置以获得无像差的焦斑。
15.一种校正光学系统中的像差的方法，所述光学系统用于将辐射束聚焦在量测装置中的关注区域上，所述辐射束包括软X射线或极紫外光谱范围中的辐射，其中所述方法包括：
提供反射器，其中所述反射器的反射表面的表面轮廓具有实质上椭圆形柱体形状，并且所述表面轮廓与所述椭圆形柱体形状具有偏差，所述偏差被配置以获得无像差的焦斑；以及
使用所述反射器来校正所述光学系统中的像差。
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