CN112119355A - 检查设备的照射源、检查设备和检查方法 - Google Patents

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Abstract

一种照射源设备(500)，所述照射源设备适合用于量测设备中以表征衬底上的结构，所述照射源设备包括：高次谐波产生HHG介质(502)；泵浦辐射源(506)，能够操作为发射泵浦辐射束(508)；和可调整的变换光学器件(510)，所述可调整的变换光学器件被配置为可调整地变换所述泵浦辐射束的横向空间轮廓以产生被变换的束(518)，使得相对于所述被变换的束的中心轴线，所述被变换的束的中心区具有实质上为零的强度，而从所述被变换的束的所述中心轴线径向向外的外部区具有非零的强度，其中所述被变换的束被布置为激励所述HHG介质以产生高次谐波辐射(540)，其中所述外部区的部位依赖于所述可调整的变换光学器件的调整设定。

Description

检查设备的照射源、检查设备和检查方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年5月14日提交的欧洲申请18172113.5的优先权，该欧洲申请的全部内容以引用的方式并入本文。
技术领域
本发明涉及用于执行测量的检查设备和方法。特别地，本发明涉及一种照射源设备，其适合用于量测设备中以表征衬底上的结构。
背景技术
光刻设备是被构造成将期望的图案施加到衬底上的机器。光刻设备例如能够用于制造集成电路(IC)。光刻设备可以例如将图案形成装置(例如，掩模)上的图案(通常也称为“设计布局”或“设计”)投影到设置在衬底(例如，晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。
为了将图案投影在衬底上，光刻设备可以使用电磁辐射。该辐射的波长决定了可以形成在衬底上的特征的最小尺寸。当前使用的典型波长是365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。与使用例如波长为193nm的辐射的光刻设备相比，使用具有在4-20nm(例如6.7nm或13.5nm)范围内的波长的极紫外(EUV)辐射的光刻设备可用于在衬底上形成更小的特征。
低k1光刻术可用于处理尺寸小于光刻设备经典分辨率极限的特征。在这样的过程中，分辨率公式可以表示为CD＝k1×λ/NA，其中λ是所采用的辐射的波长，NA是光刻设备中投影光学器件的数值孔径，CD是“临界尺寸”(通常是印制的最小特征尺寸，但在这种情况下为半节距)，k1是经验分辨率因数。通常，k1越小，在衬底上再现类似于电路设计者为实现特定的电气功能和性能而计划的形状和尺寸的图案的难度就越大。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设备和/或设计布局。这些包括，例如但不限于，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，有时也称为“光学和过程校正”))、或其他通常定义为“分辨率增强技术”(RET)的方法。可替代地，可以使用用于控制光刻设备的稳定性的严格控制回路来改良在低k1下的图案的再现。
在光刻过程中，期望频繁地测量所创建的结构，例如，以进行过程控制和验证。进行此类测量的工具典型地也称为量测工具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。
作为光学量测方法的替代，还考虑使用软X射线和/或EUV辐射，例如波长范围在0.1nm至100nm之间、或者可选地在1nm至50nm之间、或者可选地在10nm至20nm之间的辐射。用于产生软X射线和/或EUV辐射的源可以是使用高次谐波产生(HHG)原理的源。
本发明要解决的问题是如何改良用于产生在量测工具中使用的软X射线和/或EUV辐射的高次谐波产生(HHG)照射源的输出功率。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种照射源设备，该照射源设备适合用于量测设备中以对衬底上的结构进行表征，所述照射源设备包括：高次谐波产生(HHG)介质；泵浦辐射源，所述泵浦辐射源能够操作为发射泵浦辐射束；和可调整的变换光学器件，所述可调整的变换光学器件被配置为可调整地变换所述泵浦辐射束的横向空间轮廓以产生被变换的束，使得相对于所述被变换的束的中心轴线，所述被变换的束的中心区具有实质上为零的强度，而从所述被变换的束的所述中心轴线径向向外的外部区具有非零的强度，其中所述被变换的束被布置为激励所述HHG介质以产生高次谐波辐射，其中所述外部区的部位依赖于所述可调整的变换光学器件的调整设定。
泵浦辐射源可以被操作为发射具有高斯横向空间轮廓的泵浦辐射束，并且可调整的变换光学器件可以被配置为产生具有非高斯或环形横向空间轮廓的被变换的束。
照射源设备可以进一步包括聚焦元件，所述聚焦元件位于所述可调整的变换光学器件和所述HHG介质之间，所述聚焦元件被配置为将所述被变换的束聚焦到所述HHG介质中。聚焦元件可以是透镜。聚焦元件的焦平面可以实质上位于HHG介质中。
可调整的变换光学器件可包括至少一个锥形元件，例如轴棱镜元件。
例如，所述可调整的变换光学器件可包括由第一轴棱镜元件和第二轴棱镜元件构成的一对轴棱镜元件，其中所述第一轴棱镜元件相对于所述泵浦辐射束的传播方向在所述第二轴棱镜元件之前，并且其中所述第一轴棱镜元件和所述第二轴棱镜元件之间的轴向间隔控制所述可调整的变换光学器件的所述调整设定。
一对轴棱镜元件可以由一个负轴棱镜元件和一个正轴棱镜元件构成。轴棱镜元件可以是反射轴棱镜元件、折射轴棱镜元件或衍射轴棱镜元件，或者该轴棱镜元件对可以是不同类型的轴棱镜元件的组合。
轴棱镜元件对中的第一轴棱镜元件可以是负反射轴棱镜，其被布置在所述泵浦辐射束的所述中心轴线上且被配置为朝向所述第二轴棱镜元件反射所述泵浦辐射束，所述第二轴棱镜元件可以是被配置为准直束以由此产生所述被变换的束的环形正反射轴棱镜。
该轴棱镜元件对中的第一轴棱镜元件可以替代地是负折射轴棱镜，其布置在泵浦辐射束的中心轴线上，并且被配置为朝向第二轴棱镜元件发射泵浦辐射束，第二轴棱镜元件可以是布置在所述中心轴线上并被配置为准直束从而产生所述被变换的束的正折射轴棱镜。
该轴棱镜元件对中的第一轴棱镜元件可以替代地是负衍射轴棱镜，其布置在泵浦辐射束的中心轴线上，并且被配置为朝向第二轴棱镜元件发散泵浦辐射束，第二轴棱镜元件可以是布置在所述中心轴线上并被配置为准直束从而产生所述被变换的束的正衍射轴棱镜。
对于反射轴棱镜元件和折射轴棱镜元件，轴棱镜元件对中的每个轴棱镜可具有大体相同的顶角τ。衍射光学元件(DOE)轴棱镜不是由顶角τ定义的，而是由发散角β定义的。发散角β等于偏转角的两倍(2*γ)。对于衍射轴棱镜元件，一对轴棱镜元件中的每个轴棱镜可具有大体相同的发散角β。轴棱镜元件可以被安装在一个或更多个可移动的安装件上，使得所述轴棱镜元件之间的所述轴向间隔D1在使用中是可调节的以控制所述调整设定。
照射源设备还可以包括阻挡元件，所述阻挡元件位于所述HHG介质之后，所述阻挡元件被配置为抑制在高次谐波产生之后剩余的残留的被变换的束，同时实质上透射所产生的高次谐波辐射。
阻挡元件可以是与所产生的高次谐波辐射的中心轴线对准的输出光圈。
聚焦元件可以被配置为将第一轴棱镜像成像到阻挡元件上。
在使用照射源设备期间，所述轴棱镜的所述轴向间隔D1可以通过所述一个或更多个可移动的安装件被选择，以针对给定的轴棱镜顶角τ或给定的发散角β优化：
(A)高次谐波产生过程的转换效率；和/或
(B)所述残留的被变换的束的抑制。
可调整的变换光学器件可以进一步包括可变扩束器/收束器，所述可变扩束器/收束器被配置为调整所述泵浦辐射束的输入束腰尺寸w0，并且其中在使用中w0被选择以进一步优化(A)和(B)。
被变换束可以是准直的环形束，其环形半径R1和环宽度R2通过下式给出：
R1＝D1tan(γ)；和
R2＝R1+w0,
其中偏转角γ由下面的详细描述中的等式(1)或(5)和(7)或(8)给出，或者与轴棱镜顶角τ或轴棱镜发散角β有关。
可调整的变换光学器件还可包括位于所述泵浦辐射束的所述中心轴线上的输入光圈，其中，所述输入光圈相对于所述泵浦辐射束的传播方向位于所述轴棱镜元件之后并且位于所述HHG介质之前，并且所述聚焦元件被配置为将所述输入光圈成像到所述阻挡元件上，其中在使用中所述输入光圈的孔径大小被选择以进一步优化(A)和(B)。输入光圈可以被配置为调节环宽度R2。
根据本发明的第二方面，提供了一种操作照射源设备的方法，该照射源设备适合用于量测设备以衬底上的结构进行表征，该方法包括：提供高次谐波产生(HHG)介质；操作泵浦辐射源以发射泵浦辐射束；和通过可调整的变换光学器件，对所述泵浦辐射束的横向空间轮廓进行变换以产生被变换的束，使得相对于所述被变换的束的中心轴线，所述被变换的束的中心区具有实质上为零的强度，而从所述被变换的束的中心轴线径向向外的外部区具有非零的强度，其中所述被变换的束激励所述HHG介质以产生高次谐波辐射，其中所述外部区的部位依赖于所述可调整的变换光学器件的调整设定。
泵浦辐射源可以发射具有高斯横向空间轮廓的泵浦辐射束，并且可调整的变换光学器件可以产生具有非高斯或环形横向空间轮廓的被变换的束。
根据本发明的第二方面的方法可以进一步包括：使用位于所述可调整的变换光学器件和所述HHG介质之间的聚焦元件将所述被变换的束聚焦到所述HHG介质中。
所述可调整的变换光学器件可包括由第一轴棱镜元件和第二轴棱镜元件构成的一对轴棱镜元件，其中所述第一轴棱镜元件相对于所述泵浦辐射束的传播方向在所述第二轴棱镜元件之前，并且其中所述第一轴棱镜元件和所述第二轴棱镜元件之间的轴向间隔被调整以控制所述可调整的变换光学器件的所述调整设定。
对于反射轴棱镜元件和折射轴棱镜元件，轴棱镜元件对中的每个轴棱镜可具有大体相同的顶角τ。衍射光学元件(DOE)轴棱镜不是由顶角τ定义的，而是由发散角β定义的。对于衍射轴棱镜元件，一对轴棱镜元件中的每个轴棱镜可具有大体相同的发散角β。轴棱镜元件可以被安装在一个或更多个可移动的安装件上，并且所述方法可以进一步包括调整所述轴棱镜元件之间的轴向间隔D1，以控制所述调整设定。
根据第二方面的方法可以进一步包括：使用位于所述HHG介质之后的阻挡元件抑制在高次谐波产生之后剩余的残留的被变换的束，同时实质上透射所产生的高次谐波辐射。可以使用聚焦元件将第一轴棱镜元件成像到阻挡元件上。
该方法可以进一步包括选择轴棱镜元件之间的轴向间隔D1，以优化：
(A)高次谐波产生过程的转换效率；和/或
(B)所述残留的被变换的束的抑制。
该方法可以进一步包括：使用可变扩束器/收束器来调整所述泵浦辐射束的输入束腰尺寸w0，以进一步优化(A)和(B)。
可调整的变换光学器件还可包括位于所述泵浦辐射束的所述中心轴线上的输入光圈，其中，所述输入光圈相对于所述泵浦辐射束的传播方向位于所述轴棱镜元件之后并且位于所述HHG介质之前，并且所述聚焦元件被配置为将所述输入光圈成像到所述阻挡元件上，其中所述输入光圈的孔径大小被选择，以进一步优化(A)和(B)。
根据本发明的第三方面，提供了一种计算机程序，包括指令，当所述指令在至少一个处理器上执行时，使至少一个处理器控制设备以执行根据本发明的第二方面的方法。
根据本发明的第四方面，提供了一种包含根据第三方面的计算机程序的载体，其中，所述载体是电信号、光信号、无线电信号或非暂时性计算机可读存储介质中的一种。
根据本发明的第五方面，提供一种光刻设备，包括根据本发明的第一方面的照射源设备。
根据本发明的第六方面，提供了一种光刻单元，包括根据本发明的第五方面的光刻设备。
根据本发明的第七方面，提供一种量测设备，包括根据本发明的第一方面的照射源设备。
根据本发明的第八方面，提供一种光刻单元，包括根据本发明的第七方面的量测设备。
本发明的目的是改善用于产生用于量测工具中的软X射线和/或EUV辐射的高次谐波产生(HHG)照射源设备的输出功率。本发明通过提高转换效率和减少对用于抑制残留的泵浦辐射的金属滤光器的依赖来实现这一点。
附图说明
现在将参考附图、仅以示例的方式来描述实施例，其中：
图1描绘了光刻设备的示意图；
图2描绘了光刻单元的示意图；
图3描绘了整体光刻的示意图，表示出了三种关键技术之间的协作以优化半导体制造；
图4描绘了量测设备的示意图，其中可以使用0.1nm至100nm波长范围内的辐射来测量衬底上结构的参数/特性；
图5描绘了根据本发明的第一实施例的照射源设备；
图6描绘了在照射源设备中产生的被变换的束在(x，y)平面中的样本横向强度分布；
图7描绘了根据本发明第二实施例的照射源设备；
图8描绘了根据本发明第三实施例的照射源设备；
图9描绘了根据本发明的第四实施例的照射源设备的变换光学器件；
图10a至图10c描绘了第四实施例中使用的轴棱镜元件；
图11示出了穿过内半径增加的各种环形束的焦点的相速度的数值模拟的结果；
图12示了残余的被变换的束的抑制作为输入泵浦束腰w0和轴棱镜对间隔D1的函数的数值模拟的结果；
图13是根据本发明实施例的方法的流程图；
图14a和14b描绘了负折射轴棱镜元件和正折射轴棱镜元件及其对入射辐射束的影响；和
图15描绘了根据本发明的第五实施例的照射源设备的变换光学器件；
图16描绘了根据本发明第六实施例的照射源设备。
具体实施方式
在详细地描述本发明的实施例之前，有益的是提出一个可以实施本发明的实施例的示例性环境。
在本文中，术语“辐射”和“束”用于涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外线辐射(例如波长为365、248、193、157或126nm)、EUV(极紫外辐射，例如，波长范围为约1-100nm)和/或软X射线辐射(例如，波长范围从0.1到10nm的辐射)。
本文中所使用的术语“掩模版”、“掩模”或“图案形成装置”可以广义地解释为是指一种通用图案形成装置，其可用于向入射辐射束赋予图案化的横截面，该图案化的横截面对应于将在衬底的目标部分中创建的图案。在这种内容背景下，也可以使用术语“光阀”。除了经典的掩模(透射或反射、二元、相移、混合等)之外，其他此类图案形成装置的示例还包括可编程反射镜阵列和可编程LCD阵列。
图1示意性地描绘了一种光刻设备LA。光刻设备LA包括：被配置为调节辐射束B(例如，UV辐射，DUV辐射或EUV辐射)的照射系统(也称为照射器)IL；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，并被连接到被配置成用于根据某些参数准确地定位图案形成装置MA的第一定位器PM；衬底支撑件(例如，晶片台)WT，被构造成保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并被连接至配置成根据某些参数准确定位衬底支撑件的第二定位器PW；以及投影系统(例如折射式投影透镜系统)PS，配置成将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一个或更多个管芯)上。
在操作中，照射系统IL例如经由束传递系统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部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型和/或其它类型的光学部件、或其任意组合，以引导、成形、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。
本文使用的术语“投影系统”PS应该被广义地解释为包括适合于所使用的曝光辐射或者其他因素(诸如使用浸没液体或使用真空)的各种类型的投影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、变形型、磁性型、电磁型和/或静电型光学系统，或它们的任何组合。本文使用的任何术语“投影透镜”可以被认为与更上位的术语“投影系统”PS同义。
光刻设备也可为如下类型：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PS与衬底W之间的空间-这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。
光刻设备LA也可以是具有两个或更多个衬底支撑件WT的类型(也称为“双平台”)。在这样的“多平台”机器中，可以并行地使用衬底支撑件WT，和/或可以在位于一个衬底支撑件WT上的衬底W上进行衬底W的随后曝光的准备步骤，同时在另一衬底支撑件WT上的另一衬底W用于在该另一衬底W上曝光图案。
除了衬底支撑件WT之外，光刻设备LA可以包括测量平台。测量平台布置成保持传感器和/或清洁装置。传感器可以被布置为测量投影系统PS的属性或辐射束B的属性。测量平台可以保持多个传感器。清洁装置可以被布置为清洁光刻设备的一部分，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，测量平台可以在投影系统PS下方移动。
在操作中，辐射束B入射在图案形成装置(例如，被保持在掩模支撑件MT上的掩模MA)上，并且通过存在于图案形成装置MA上的图案(设计布局)被图案化。在穿过掩模MA之后，辐射束B传递通过投影系统PS，所述投影系统PS将束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置测量系统IF，衬底支撑件WT可被准确地移动，例如，以将不同的目标部分C定位于辐射束B的路径中的被聚焦和对准的位置。类似地，第一定位器PM及可能地另一位置传感器(其未在图1中被明确地描绘出)可被用于相对于辐射束B的路径准确地定位图案形成装置MA。可以使用掩模对准标记Ml、M2及衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置MA及衬底W。尽管如图所示的衬底对准标记P1、P2占据专用目标部分，但是它们可以位于多个目标部分之间的空间中。当衬底对准标记P1、P2位于多个目标部分C之间时，它们被称为划线对准标记。
如图2所示，光刻设备LA可以构成光刻单元LC的一部分，光刻单元LC有时被称为光刻元或(光刻)簇，其还通常包括用于在衬底W上进行曝光前和曝光后过程的设备。通常，这些设备包括旋涂机SC以沉积抗蚀剂层、显影机DE以显影曝光的抗蚀剂、激冷板CH和焙烤板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，在不同的过程设备之间移动衬底，然后将衬底W递送到光刻设备LA的装载台LB。光刻元中的装置(通常也统称为涂覆显影系统)典型地受涂覆显影系统控制单元TCU的控制，涂覆显影系统控制单元TCU本身可以由管理控制系统SCS进行控制，该管理控制系统SCS也可以例如经由光刻控制单元LACU控制光刻设备LA。
为了使由光刻设备LA曝光的衬底W正确且一致地曝光，期望检查衬底以测量图案化结构的属性，例如后续层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸(CD)等。为此，可以将检查工具(未示出)包括在光刻元LC中。如果检测到误差，则例如可以对随后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，尤其是在同一批或批次的其他衬底W仍待曝光或待处理之前进行检查的情况下。
检查设备(也可以称为量测设备)用于确定衬底W的属性，尤其是确定不同衬底W的属性如何变化，或与同一衬底W的不同层相关联的属性如何在层之间变化。检查设备可以替代地被构造为识别衬底W上的缺陷，并且可以例如是光刻元LC的一部分，或者可以被集成到光刻设备LA中，或者甚至可以是独立的装置。检查设备可以测量潜像(曝光后的抗蚀剂层中的图像)、半潜像(曝光后焙烤步骤PEB之后的抗蚀剂层中的图像)或显影后的抗蚀剂图像(其中抗蚀剂的已曝光或未曝光部分已去除)的属性，或甚至已蚀刻的图像(在图案转印步骤(例如蚀刻)之后)的属性。
典型地，光刻设备LA中的图案化过程是处理中最关键的步骤之一，其需要高准确度地尺寸化和放置在衬底W上的结构。为了确保这种高的准确度，可以将三个系统组合成一个所谓的“整体”控制环境，如图3所描绘。这些系统之一是光刻设备LA，其(虚拟地)连接到量测工具MT(第二系统)和计算机系统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提供严格的控制回路，以确保由光刻设备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过程参数(例如，剂量、聚焦、重叠)，在该过程参数范围内，具体的制造过程会产生确定的结果(例如，功能半导体器件)-光刻过程或图案化过程中的过程参数典型地允许在该范围内改变。
计算机系统CL可以使用要被图案化的设计布局(的一部分)来预测要使用哪种分辨率增强技术，并执行计算光刻模拟和计算以确定哪些掩模布局和光刻设备设定可以实现图案化过程的最大总体过程窗口(在图3中由第一标度SC1中的双箭头描绘)。典型地，分辨率增强技术被布置为匹配光刻设备LA的图案化可能性。计算机系统CL还可以用于检测光刻设备LA当前正在过程窗口内中的哪个位置(例如，使用来自量测工具MT的输入)操作，以预测是否可能存在由于例如次优处理(在图3中，第二标度SC2中由指向“0”的箭头描绘)而产生的缺陷。
量测工具MT可以向计算机系统CL提供输入以使得能够进行准确的模拟和预测，并且可以向光刻设备LA提供反馈以识别在例如光刻设备LA的校准状态(在图3中由第三标度SC3中的多个箭头描绘)中的可能的漂移。
在光刻过程中，期望频繁地测量所创建的结构，例如，以进行过程控制和验证。进行此类测量的工具典型地也称为量测工具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。
散射仪是一种多功能仪器，其通过在散射仪物镜的光瞳或与散射仪物镜的光瞳共轭的平面上放置一个传感器来测量光刻过程的参数，该测量通常称为基于光瞳的测量，或者通过将传感器置于图像平面或与图像平面共轭的平面来测量光刻过程的参数，在这种情况下，这些测量通常称为基于图像或场的测量。在美国专利申请US20100328655、US2011102753A1、US20120044470A、US20110249244、US20110026032或EP1,628,164A中进一步描述了这种散射仪和相关联的测量技术，其全部内容通过引用并入本文。前述散射仪可以使用从软X射线、极紫外(EUV)和可见到近红外波长范围的光来测量光栅。
第一类型的散射仪是角分辨散射仪。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属性。例如，可以通过模拟散射辐射与目标结构的数学模型的相互作用，并将模拟结果与测量结果进行比较，来进行这种重构。调整数学模型的参数，直到模拟的相互作用产生类似于从真实目标观察到的衍射图案的衍射图案。
第二类型的散射仪MT是光谱散射仪MT。在这样的光谱散射仪MT中，由辐射源发射的辐射被引导到目标上，并且来自目标的反射或散射的辐射被引导到光谱仪检测器，该光谱仪检测器测量镜面反射辐射(即，第0阶)的光谱(即，强度测量结果作为波长的函数)。根据该数据，可以重构引起检测光谱的目标的结构或轮廓，例如，通过严格耦合波分析和非线性回归或通过与模拟的光谱库进行比较。
第三类型的散射仪是椭圆散射仪。椭圆散射仪允许通过测量每个偏振态的散射辐射来确定光刻过程的参数。这样的量测设备通过在量测设备的照射段中使用例如适当的偏振滤光器来发射偏振光(诸如线性、圆形或椭圆形)。适用于量测设备的源也可以提供偏振辐射。在美国专利申请11/451,599、11/708,678、12/256,780、12/486,449、12/920,968、12/922,587、13/000,229、13/033,135、13/533,110和13/891,410中描述了已有的椭圆散射仪的各种实施例，这些美国专利申请通过引用整体并入本文。
散射仪MT可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，该不对称性与重叠的程度有关。两个(典型地重叠的)光栅结构可以施加在两个不同的层(不一定是连续的层)中，并且可以形成在晶片上的实质上相同的位置处。散射仪可以具有例如在专利申请EP1,628,164A(其全部内容通过引用并入本文)中所述的对称检测配置，使得任何不对称性是明显可区分的。这提供了一种测量光栅中未对准的简单方法。可以在PCT专利申请公开WO2011/012624或美国专利申请US20160161863中找到通过作为目标的周期性结构的不对称性测量具有所述周期性结构的两层之间的重叠误差的其他示例，其通过引用整体并入本文。
感兴趣的其他参数可以是聚焦和剂量，并且更具体地，是当在衬底上印制图案时光刻设备所使用的聚焦和剂量。如美国专利申请US2011-0249244中所述，可以通过散射测量(或可替代地通过扫描电子显微镜法)同时确定聚焦和剂量，该专利申请全文以引用方式并入本文。可以使用单个结构，该结构对聚焦能量矩阵(FEM-也称为聚焦曝光矩阵)中的每个点具有临界尺寸和侧壁角度测量结果的唯一组合。如果临界尺寸和侧壁角度的这些独特组合是可获得的，则可以从这些测量结果中唯一地确定聚焦值和剂量值。
量测目标可以是复合光栅的整体，该复合光栅通过光刻过程形成，主要是在抗蚀剂中，但是也可以在例如蚀刻处理之后形成。典型地，光栅中结构的节距和线宽强烈地依赖于能够捕获来自量测目标的衍射阶的测量光学器件(特别是光学器件的NA)。如前所述，衍射信号可用于确定两层之间的位移(也称为“重叠”)，或可用于重构光刻过程产生的原始光栅的至少一部分。这一重构可以用于提供光刻过程的品质的指导，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段，该子分段被配置为模仿目标中设计布局的功能部分的尺寸。由于这种子分段，目标的行为将与设计布局的功能部分更加相似，从而使总体过程参数测量结果更类似于设计布局的功能部分。可以以未充满模式或过充满模式测量目标。在未充满模式下，测量束会产生一个小于整个目标的斑。在过充满模式下，测量束会产生一个大于整个目标的斑。在这种过充满模式下，也可能同时测量不同的目标，从而同时确定不同的处理参数。
使用具体目标的光刻参数的总体测量品质至少部分地由用于测量该光刻参数的测量选配方案确定。术语“衬底测量选配方案”可以包括测量本身的一个或更多个参数，一个或更多个测量的图案的一个或更多个参数，或这两者。例如，如果在衬底测量选配方案中使用的测量是基于衍射的光学测量，则测量的一个或更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方向等。选择测量选配方案的标准之一可以是例如测量参数之一对处理变化的敏感性。更多示例在美国专利申请US2016-0161863中描述，并且在尚未公开的美国专利申请15/181,126中描述，其全部内容通过引用并入本文。
作为光学量测方法的替代，还考虑使用软X射线和/或EUV辐射，例如波长范围在0.1nm至100nm之间、或者可选地在1nm至50nm之间、或者可选地在10nm至20nm之间的辐射。在以上呈现的波长范围之一中工作的量测工具的一个示例是透射式的小角度X射线散射(如US2007224518A中的T-SAXS，其内容通过引用整体并入本文)。在Lemaillet等人的“Intercomparison between optical and X-ray scatterometry measurements ofFinFET structures”,Proc.of SPIE,2013,8681中讨论了使用T-SAXS进行的轮廓(CD)测量。已知在掠射入射下使用X射线(GI-XRS)和极紫外(EUV)辐射的反射测量技术，用于测量衬底上的薄膜和叠层的属性。在一般的反射测量领域内，可以应用测角和/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，光谱反射法测量以给定角度反射的波长的光谱(使用宽带辐射)。例如，EUV反射法已被用于在制造用于EUV光刻的掩模版(图案形成装置)之前检查掩模坯料。
应用范围有可能使软X射线和/或EUV域中的波长的使用不充分。因此，已公开的专利申请US 20130304424A1和US2014019097A1(Bakeman等人/KLA)描述了混合量测技术，其中将使用X射线得到的测量结果和利用120nm至2000nm范围内的波长得到的光学测量结果组合在一起以获得参数(诸如CD)的测量结果。CD测量结果是通过将x射线数学模型和光学数学模型通过一个或更多个共同点耦合而获得的。所引用的美国专利申请的内容的全文并入本文。
图4描绘了量测设备302的示意图，其中可以使用0.1nm至100nm波长范围内的辐射来测量衬底上结构的参数。图4所示的量测设备302适用于软X射线和/或EUV域。
图4仅是示例性地示出了量测设备302的示意性物理布置，该量测设备302包括以掠入射使用EUV和/或SXR辐射的光谱散射仪。可以以角度分辨散射仪的形式提供检查设备的替代形式，其使用类似于在较长波长下操作的常规散射仪的法线或近法线入射的辐射。
检查设备302包括辐射源310、照射系统312、衬底支撑件316、检测系统318、398和量测处理单元(MPU)320。
源310在该示例中包括基于高次谐波产生(HHG)技术的EUV和/或软X射线辐射的发生器。可以例如从美国科罗拉多州博尔德的KMLabs(http://www.kmlabs.com/)获得此类源。辐射源的主要部件是驱动激光器330和HHG气体单元332。气体供应装置334将合适的气体供应给气体单元，在该处其可选地由电源336电离。驱动激光器300可以是例如具有光放大器的基于光纤的激光器，其产生红外辐射脉冲，根据需要，该红外辐射脉冲可以持续例如(每脉冲)小于1ns(1纳秒)，脉冲重复率高达几兆赫兹。红外辐射的波长可以例如在1μm(1微米)的范围内。激光脉冲作为第一辐射束340被传递到HHG气体单元332，在此气体单元332中，一部分辐射在气体中被转换为比第一辐射更高的频率，形成束342，该束342包括所期望的一个波长或多个波长的相干的第二辐射。
第二辐射可以包含多个波长。如果辐射是单色的，则可以简化测量结果计算(例如重构)，但是使用HHG可以更容易地产生具有多个波长的辐射。气体单元332内的气体的体积限定了HHG空间，尽管该空间不需要被完全封闭，并且可以使用气体流来代替静态体积。该气体可以是例如稀有气体，诸如氖气(Ne)或氩气(Ar)。可以考虑使用N2、O2、He、Ar、Kr、Xe气。这些都是设计选择的问题，甚至可能是同一设备内的可选选项。当对不同材料的结构成像时，不同的波长将例如提供不同水平的对比度。为了检查金属结构或硅结构，例如，可以选择与用于对(碳基)抗蚀剂的特征成像或用于检测这种不同材料的污染的波长不同的波长。可以提供一个或更多个滤光装置344。例如，诸如铝(Al)或锆(Zr)的薄膜之类的滤光器可以用于截断基本的IR辐射以免其进一步进入检查设备。可以提供光栅(未示出)以从在气体单元中产生的那些谐波波长中选择一个或更多个具体的谐波波长。某些或全部束路径可能被包含在真空环境中，请注意，当SXR辐射在空气中传播时，SXR辐射会被吸收。辐射源310和照射光学器件312的各种部件可以是可调整的以在同一设备内实施不同的量测“选配方案”。例如，可以使不同的波长和/或偏振成为可选择的。
依赖于被检查的结构的材料，不同的波长可能会提供所期望的穿透到下层的水平。为了分辨最小的器件特征和最小的器件特征之中的缺陷，则短波长可能是优选的。例如，可以选择在1-20nm范围内或可选地在1-10nm范围内或可选地在10-20nm范围内的一个或更多个波长。当小于5nm的波长从半导体制造中典型地感兴趣的材料反射时，小于5nm的波长受到非常小的临界角。因此，选择大于5nm的波长将在较高的入射角提供更强的信号。另一方面，如果检查任务是用于检测某种材料的存在(例如，检测污染物)，则长达50nm的波长可能是有用的。
被滤光的束342从辐射源310进入检查腔室350，在检查腔室350中，包括感兴趣的结构的衬底W被衬底支撑件316保持在测量位置处以进行检查。感兴趣的结构被标注为T。检查腔室350内的气氛通过真空泵352保持在真空附近，从而EUV辐射可以穿过该气氛而没有过度的衰减。照射系统312具有将辐射聚焦到聚焦束356中的功能，并且可以包括例如二维曲面反射镜或一系列一维曲面反射镜，如公开的美国专利申请US2017/0184981A1中所述(上述内容通过引用全文并入本文)。当被投影到感兴趣的结构上时，执行聚焦以实现直径小于10μm的圆形或椭圆形斑S。衬底支撑件316包括例如X-Y平移平台和旋转平台，通过它们可以将衬底W的任何部分以期望的方向带到束的焦点。因此，在感兴趣的结构上形成了辐射斑S。替代地或附加地，衬底支撑件316包括例如倾斜平台，该倾斜平台可以使衬底W倾斜某一角度以控制聚焦束在感兴趣的结构T上的入射角。
可选地，照射系统312向参考检测器314提供参考辐射束，参考检测器314可以被配置为测量被滤光的束342中的不同波长的光谱和/或强度。参考检测器314可以被配置为生成被提供给处理器310的信号315，并且滤光器可以包括关于被滤光的束342的光谱和/或被滤光的束中不同波长的强度的信息。
被反射的辐射360被检测器318捕获，并且光谱被提供给处理器320以用于计算目标结构T的属性。照射系统312和检测系统318因此形成检查设备。该检查设备可以包括在US2016282282A1中描述的类型的软X射线和/或EUV光谱反射仪，其内容通过引用整体并入本文。
如果目标T具有某一周期性，则被聚焦的束356的辐射也可以被部分地衍射。被衍射的辐射397以相对于入射角接着相对于被反射的辐射360成明确定义的角度沿着另一条路径。在图4中，以示意性方式绘制了所绘制的被衍射的辐射397，并且被衍射的辐射397可以沿着除所绘制的路径之外的许多其他路径。检查设备302还可包括另外的检测系统398，其检测和/或成像被衍射的辐射397的至少一部分。在图4中，绘制了单个的另外的检测系统398，但是检查设备302的实施例还可包括一个以上的另外的检测系统398，其布置在不同的位置以在多个衍射方向上检测和/或成像被衍射的辐射397。换句话说，入射到目标T上的被聚焦的辐射束的(较高)衍射阶由一个或更多个其他检测系统398检测和/或成像。一个或更多个检测系统398生成提供给量测处理器320的信号399。信号399可以包括被衍射的光397的信息和/或可以包括从被衍射的光397获得的图像。
为了有助于斑S与期望的产品结构的对准和聚焦，检查设备302还可以在量测处理器320的控制下使用辅助辐射来提供辅助光学器件。量测处理器320也可以与操作平移平台、旋转和/或倾斜平台的位置控制器372通信。处理器320经由传感器接收关于衬底的位置和方向的极其准确的反馈。传感器374可以包括例如干涉仪，其可以给出在皮米的范围内的准确度。在检查设备302的操作中，由检测系统318捕获的光谱数据382被传送到量测处理单元320。
如所提及的，检查设备的替代形式使用法线入射或接近法线入射的软X射线和/或EUV辐射，例如以执行基于衍射的不对称性测量。两种类型的检查设备都可以被设置在混合量测系统中。要测量的性能参数可以包括重叠(OVL)、临界尺寸(CD)、相干衍射成像(CDI)和依分辨率重叠(ARO)量测。软X射线和/或EUV辐射可以例如具有小于100nm的波长，例如使用5-30nm范围内的辐射，可选地在10nm至20nm范围内。辐射就其特性而言可以是窄带或宽带。辐射可以在具体的波长带中具有离散的峰值，或者可以具有更连续的特性。
像今天的生产设施中使用的光学散射仪一样，检查设备302可用于测量在光刻单元中处理过的抗蚀剂材料内的结构(显影检查或ADI之后)、和/或在较硬的材料中形成结构后测量该结构(蚀刻检查或AEI后)。例如，在通过显影设备、蚀刻设备、退火设备和/或其他设备处理衬底之后，可以使用检查设备302检查衬底。
图5图示了根据本发明的第一实施例的照射源设备500。照射源设备可以用在诸如上面参考图4所描述的量测设备中。照射源设备包括由气体喷嘴504输送的高次谐波产生(HHG)介质502。泵浦辐射源506可操作为发射泵浦辐射束508。由泵浦辐射源发射的泵浦辐射束典型地具有高斯横向空间轮廓，其束腰表示为w0。不同于传统的HHG源(在传统的HHG源中，泵浦辐射的高斯束直接聚焦到HHG介质中以进行转换)，根据本发明的实施例，泵浦辐射束首先入射到一组可调整的变换光学器件(总的如图5中的510示出)上。可调整的变换光学器件的目的是可调整地变换泵浦辐射束的横向空间轮廓，以产生具有不同横向空间轮廓的变换束。
根据该实施例，可调整的变换光学器件510包括一对顶角τ相等的折射轴棱镜元件512、514。折射轴棱镜元件以轴向间隔距离D1串联放置。折射轴棱镜是圆锥形的光学元件，其可以是正的(凸的)或负的(凹的)。折射轴棱镜元件由顶角τ和形成轴棱镜元件的介质的折射率进行表征。分别参考图14a和14b详细描述了负折射轴棱镜和正折射轴棱镜的属性。通过“折射的”应理解为，这些元件以透射方式工作，并且由折射率通常大于或小于围绕轴棱镜元件的介质的折射率的材料形成。参考图14a，负(凹)折射轴棱镜元件由顶角τ进行表征，并且由折射率表示为naxicon的介质形成，naxicon的范围可以是1.4到1.6。周围介质(例如空气或真空)的折射率表示为n，其典型地为1.0。入射的平行光线/辐射线偏离光轴的角度表示为γ，并由以下表达式表示：
Figure BDA0002779988080000181
参照图14b，正(凸)折射轴棱镜元件也由顶角τ表征，并且也由折射率表示为naxicon的介质形成，naxicon的范围可以是1.4到1.6。从图14b可以明显看出，对于正轴棱镜的情况，也会产生一个相等的偏转角γ，并且该偏转角γ可以被认为是入射光线/辐射的入射角朝着光轴被偏转的角度。这由上面相同的等式(1)定义。
在图5所示的实施例中，相对于泵浦辐射束的传播方向，即图5中从左到右，可调整的变换光学器件510的第一轴棱镜元件512是负(凹)折射轴棱镜元件。第一轴棱镜元件对入射的泵浦辐射束的影响是使它远离光轴516弯曲，光轴516也是泵浦辐射束的中心轴线，并在图5中表示为+z方向。由于第一轴棱镜元件在轴上，因此泵浦辐射束偏离了光轴，成为空心光环，其半径沿正z方向随距离线性增大。第二轴棱镜元件514是正(凸)折射轴棱镜元件，其与第一轴棱镜元件的轴向间隔距离为D1。第二轴棱镜元件将束朝向光轴516弯曲以(基本上)抵消第一轴棱镜元件所赋予的偏离，从而产生准直的环形束518，在本文中称为“被变换的束”。由于第一轴棱镜元件和第二轴棱镜元件具有相等但相反的顶角τ，因此消除了偏离。可替代地，可设想两个轴棱镜元件可以具有略微不同的顶角，从而导致非准直的环形束。在这种情况下，下面讨论的聚焦元件520可以被配置为至少部分地补偿环形束的非准直性质。一个或两个轴棱镜安装在可移动的安装件上，以允许对z方向(即沿光轴)上的间隔D1进行调整。
图6中显示了(x,y)平面中的横向强度轮廓示例。所得的环形束518由内环半径R1和外环半径R2进行表征。原始泵浦束的高斯尾部保留在环形束的外部，而环形束的内边缘则是锐利的。被变换的束518的半径R1和R2由下式给出：
R1＝D1tanγ； (2)
R2＝R1+w0， (3)
其中，角γ是辐射从光轴偏转或朝向光轴偏转的角度，如上文式(1)和式(5)中所定义的。
以此方式，由于变换光学器件产生被变换的束，该被变换的束类似于被准直的环形束(相对于被变换的束的中心轴线)，所以被变换的束的中心区具有实质上为零的强度，且外部区域(从被变换的束的中心轴线径向向外)具有非零强度。具有非零强度的外部区的部位依赖于可调整的变换光学器件的调整设定。例如，在该实施例中，它依赖于第一轴棱镜和第二轴棱镜之间的间隔距离D1。如上所述，可以使用一个或更多个可移动安装件来调整该间隔距离。
在变换光学器件和HHG介质之间的是聚焦元件520，其将被变换的束518聚焦到HHG介质中。聚焦元件与第二轴棱镜元件的距离为D2。被变换的束被布置为激发HHG介质，以产生高次谐波辐射，而不是像常规HHG源那样用原始的高斯泵浦辐射束激发HHG介质。在该实施例中，聚焦元件是具有焦距f的透镜520。透镜的焦平面实质上位于HHG介质中。以这种方式，由于被变换的束在透镜之前被准直，所以被变换的束被透镜聚焦到大体上位于产生软X射线和/或EUV辐射的HHG介质中的高强度斑。
被变换的束的在HHG过程中未被转换为软X射线辐射和/或EUV的部分传播离开焦点，并将在远场中重新形成空心环形强度轮廓。另一方面，所产生的高次谐波(软X射线和/或EUV)辐射540将大体上沿光轴传播，不形成空心环形束。这是因为在焦点处，被变换的束具有与高斯束相似的场分布。由于所产生的软X射线和/或EUV辐射与残留的被变换的束在远场中在空间上分离，因此将无源阻挡元件522定位在HHG介质之后，用于阻挡/抑制HHG之后剩余的残留的被变换的束，同时实质上透射所产生的软X射线和/或EUV辐射以用于例如量测设备。在该实施例中，阻挡元件是与所产生的高次谐波辐射的中心轴线对准的输出光圈522。透镜的焦平面与输出光圈之间的距离为D3。在输出光圈之后，来自被变换的束的任何剩余泵浦辐射可以可选地由锆滤光器524滤除。
第一轴棱镜元件512的部位被选择成使得其位于输出光圈522的共轭图像平面中。这种成像关系已被证明对于通过输出光圈抑制残余的被变换的束而言是最佳的。根据薄透镜公式，图5中距离之间的关系为：
Figure BDA0002779988080000201
图7图示了根据本发明的第二实施例的照射源设备700。该实施例与图5所示的第一实施例相同，除了以下特征：根据该实施例，提供了呈输入光圈526形式的附加光学元件，该附加光学元件构成了变换光学器件(总的以510'示出)的一部分。输入光圈位于泵浦辐射束516的中心轴线上，并且相对于泵浦辐射束的传播方向，位于第一轴棱镜元件和第二轴棱镜元件之后、HHG介质之前。在该实施例中，与第一实施例(透镜被配置为将第一轴棱镜元件成像到阻挡元件上)相比，透镜520被配置为将输入光圈526成像到阻挡元件522上。在使用中，输入光圈的孔径尺寸被选择成能够控制外环半径R2。这样可以通过调整轴棱镜间隔D1和输入光圈尺寸以控制R2，从而独立地分别调节内环半径R1和外环半径R2。
图8图示了根据本发明的第三实施例的照射源设备800。该实施例与图5所示的第一实施例相同，除了它在该对轴棱镜元件之前还包括可变扩束器/收束器528。因此，可变扩束器/收束器构成了变换光学器件的一部分，总的以510”示出。可变扩束器/收束器例如可以是望远镜。可变扩束器/收束器528使泵浦辐射束的束腰尺寸w0在被该对轴棱镜元件作用之前被调整。在等式(2)和(3)所示的关系中可以看到，这样可以通过调整轴棱镜间隔D1和输入泵浦束腰w0，而独立地分别调节内环半径R1和外环半径R2。
图9图示了根据本发明的第四实施例的照射源设备的变换光学器件部分510”’。该实施例使用一对反射轴棱镜元件902、904，而不是如上面参考本发明的前三个实施例所述的一对折射轴棱镜元件。根据该实施例，第一轴棱镜元件902是负(凸)反射轴棱镜，被布置为其尖端位于泵浦辐射束的中心轴线906上，并且被配置为向第二轴棱镜元件904反射泵浦辐射束，第二轴棱镜元件904是环形反射凹轴棱镜，其被配置成准直束以由此产生所述被变换的束。由于第二轴棱镜元件904是环形的，因此输入的泵浦辐射束可以穿过第二轴棱镜元件的中心，以到达第一轴棱镜元件。
轴棱镜元件902和904具有相等的顶角τ。在图10a中更详细地示出了第一轴棱镜元件902。第一轴棱镜元件902具有顶角τ，并且围绕锥体的尖端旋转对称。锥体的尖端沿光轴906居中。以这种方式，沿着同一光轴在+z方向上传播的泵浦辐射束以固定且恒定的角度γ在与入射传播方向相反的方向(即–z方向)上被反射离开光轴，其中：
Figure BDA0002779988080000211
被反射的束将形成发散的空心环形束，根据等式(2)，其内径R1从第一轴棱镜元件开始随着距离D1而增加。环形束的径向环宽度是入射束直径的一半，或者在泵浦辐射束是被准直的高斯束的情况下，与泵浦束腰w0相同。外环半径R2由等式(3)给出。第二轴棱镜反射器元件904是正(凹)反射轴棱镜，并且具有与第一元件相同的顶角τ，其在图10b中更详细地示出。该元件是具有圆对称固定角表面的环形反射镜。元件的中心区是中空的，以允许初始泵浦辐射束不受阻碍地传输到变换光学器件510”’(如图10c的平面图所示)中。环形反射器用于收集从第一轴棱镜元件反射的光。反射表面的角度使得其校正发散锥，从而形成准直的环形束。在第二轴棱镜元件之后，提供呈输入光圈908形式的附加光学元件。输入光圈位于泵浦辐射束的中心轴线上，并且相对于泵浦辐射束的传播方向，位于第一轴棱镜元件和第二轴棱镜元件之后、HHG介质之前。在该实施例中，透镜(未示出)被配置成将输入光圈908成像到阻挡元件上。变换光学器件510”’之后的布置在结构上与图5、7和8所示的相同。在使用中，输入光圈的孔径大小被选择成能够控制外环半径R2。这样可以通过调整轴棱镜间隔D1和输入光圈大小以控制R2，从而独立地分别调节内环半径R1和外环半径R2。可替代地，该实施例可以使用可变扩束器/收束器来代替输入光圈908，或在输入光圈908的基础上增加可变扩束器/收束器。可变扩束器/收束器将以上文参考第三实施例描述的方式起作用。可替代地，如果可以从泵浦辐射源直接充分地控制输入束腰w0，则该实施例以及所有其他实施例可以不包括可变扩束器/收束器或输入光圈。
图15图示了根据本发明的第五实施例的照射源设备的变换光学器件部分510”’。该实施例类似于参考图9描述的第四实施例，因为它在变换光学器件中还使用一对反射轴棱镜元件1002和1004(与折射轴棱镜元件相反)。根据该实施例，第一轴棱镜元件1002是负(凸)反射轴棱镜，其被布置为尖端位于泵浦辐射束的中心轴线1006上，但与光轴成45度角。以这种方式，第一轴棱镜元件1002朝向第二轴棱镜元件1004反射泵浦辐射束，该第二轴棱镜元件1004是正(凹)反射轴棱镜，其被配置为使束准直以由此产生所述被变换的束。第二轴棱镜元件也与光轴1006成45度角并且平行于第一轴棱镜元件。轴棱镜元件1002和1004具有相等的顶角τ。与第四实施例不同，在该实施例中，第二轴棱镜元件不具有环形几何形状，这是因为输入的泵浦辐射束为了到达第一轴棱镜元件不需要穿过第二轴棱镜元件。在许多方面，该实施例以与第四实施例相同的方式起作用，并且等式(5)定义了偏转角γ，等式(2)和(3)依赖于γ、轴棱镜间隔D1、输入泵浦束腰w0确定环形束半径。
图16图示了根据本发明的第六实施例的照射源设备的变换光学器件部分510””’。与折射和反射轴棱镜元件相反，该实施例在变换光学器件中使用一对衍射光学元件(DOE)轴棱镜161和162。根据该实施例，第一衍射轴棱镜元件161是负(凸)DOE，其布置在泵浦辐射束的中心轴线160上。以这种方式，第一DOE 161朝向第二DOE轴棱镜162衍射泵浦辐射束，该第二DOE轴棱镜162是正(凹)DOE，该正(凹)DOE被配置为使束准直从而产生所述被变换的束。衍射轴棱镜元件161和162具有相等但相反的发散角β。在许多方面，该实施例以与第一实施例相同的方式起作用，并且等式(7)定义了发散角β，等式(7)、(8)和(3)依赖于γ、轴棱镜间隔D1、输入泵浦束腰w0确定环形束半径。
在上述所有实施例中，轴棱镜的轴向间隔D1是通过一个或更多个可移动的安装件(轴棱镜被安装在该安装件上)进行选择的，以优化照射源的某些参数，如下文更详细说明。另外，可以调整泵浦辐射束的输入束腰尺寸w0，(例如，使用可变扩束器/收束器)，以进一步优化所述参数。对于还包括输入光圈作为变换光学器件的一部分的实施例，可以调整输入光圈的孔径大小以进一步优化所述参数。
要优化的照射源的第一参数是高次谐波产生过程的转换效率。通过在HHG介质内部或附近具有泵浦辐射的峰值强度区，并使泵浦辐射的相位与所产生的软X射线和/或EUV辐射的相位尽可能最佳地匹配，可以在HHG中实现最佳的软X射线和/或EUV生成。HHG介质大体上位于透镜的焦平面内。变换光学器件包括一个正轴棱镜-负轴棱镜对(每个轴棱镜均具有相同的固定顶角τ)，以产生准直的环形束。这样，泵浦辐射的峰值强度将位于HHG介质内。此外，本发明的实施例还使得能够在HHG介质内的焦点处调节泵浦辐射的相速度-从而使相位匹配并因此提高转换效率。为了理解这种效应，穿过具有环形横向空间轮廓的泵浦辐射的被变换的束的焦点的古伊(Gouy)相位近似由以下表达式给出：
Figure BDA0002779988080000231
其中Rav＝(R1+R2)/2，ΔR＝R2-R1，f是聚焦元件的焦距，k是波矢，z是相对于z＝0处的焦点的轴向位置。由于R1和R2可通过调整轴棱镜间隔D1、输入束腰w0、或输入光圈的孔径大小(在那些使用输入光圈的实施例中)而独立地选择，因此，穿过HHG介质中焦点的被变换的束的古伊相位可被可控制地影响-从而控制被变换的束与生成的高次谐波辐射之间的相位匹配。图11显示穿过各种环形束(内半径R1增加且焦点在z＝0处)的焦点的相速度的数值模拟的结果。图11中的曲线的底部的线对应于高斯束(即R1＝0mm)，随后的线对应于增加的半径R1，最大值R1＝7mm对应于最顶部的线(即具有最大相速度的环形束)。因此，图11清楚地表明，随着R1的增加，围绕焦点的被变换的泵浦束的相速度会增加。因此，可以通过为R1和R2在由其它考虑因素(诸如例如，下文会论述的抑制残留的被变换的束)所施加的约束条件内选择适当的值来达到目标相速度。
除了上面的第一参数之外或与上面的第一参数分开，在本发明的实施例中要优化的照射源的第二参数是在高次谐波生成过程之后剩余的残留的被变换的束的抑制。离开z＝0处的焦平面，残留的被变换的泵浦束再次发散成空心环形束，如上面参照图5、7和8所述。定位在远场中的呈输出光圈形式的阻挡元件与被变换的束的环的宽度匹配，以使得能够去除残留的被变换的束。这依靠所产生的HHG辐射的发射锥，该发射锥的横向范围小于被变换的束发散的范围，使得输出光圈将仅与残留的被变换的束相互作用而不与所产生的HHG辐射相互作用。模拟结果表明，如果所产生的HHG辐射的发散度小于2.5mrad，则可以实现优于10-5的残留的被变换的束的抑制。该抑制值适用于没有由于不完美的光学部件引起的散射效应的理想情况。在一个示例中，输出光圈的直径可以为2.5mm，并且被放置为与焦平面相距500mm。图12显示了对于此使用状况残留的被变换的束的抑制作为输入泵浦束腰w0和轴棱镜对间隔D1的函数。最佳的软X射线和/或EUV发射的预期工作范围是轴棱镜间隔在10cm<D1<25cm的范围内，半径R2在1.5mm<R2<3mm的范围内。
在所有上述实施例中，第二轴棱镜元件和聚焦元件可以组合成单个光学元件。此外，在上述每个实施例中，可以使用正轴棱镜代替任何负轴棱镜。这是因为虽然正轴棱镜最初会导致入射辐射被朝向光轴偏转，但在足够的传播距离之后，辐射将穿过“焦点”并开始在焦点的另一侧光轴远离光轴发散。
参照轴棱镜元件(折射、反射或衍射)使用的术语“正”应理解为是指使入射辐射朝光轴发散的轴棱镜元件。参照轴棱镜元件(折射、反射或衍射)使用的术语“负”应理解为是指使入射辐射远离光轴偏转的轴棱镜元件。角度γ在本文中用于表示入射辐射被具有顶角τ的正/负轴棱镜朝向或远离光轴偏转的偏转角。对于折射和反射轴棱镜的情况，等式(1)和(5)中分别给出了将轴棱镜的物理顶角τ与偏转角γ相关联的表达式。
在本发明的另一实施例中，代替使用在所有上述实施例中使用的轴棱镜对，替代地，可变扩束器/收束器可以与配置成阻挡扩张/收缩的泵浦辐射束的中心区的圆形束阻挡器结合使用。以这种方式产生环形束，该环形束可用于激发HHG介质以产生软X射线和/或EUV辐射。可以调整产生的环形束参数，以优化转换效率和/或残留的泵浦束的抑制。然而，与上面的实施例(其中损失了可忽略的量的原始泵浦束能量)相比，由于圆形束阻挡器的吸收，原始泵浦束能量的大部分损失了。
在所有上述实施例中，反射或折射轴棱镜元件可以用衍射光学元件(DOE)代替。DOE可以复制折射轴棱镜或反射轴棱镜，并进一步增加修改焦平面强度和相位的能力，例如，增加像TOP反射镜一样的相位阶跃功能。当光入射到DOE上时，DOE上的结构会将入射光衍射为预定的强度和相位分布。DOE元件可以分为两种类型，相位和振幅或它们二者。可选地，轴棱镜DOE可以是均匀径向周期的环形光栅。
第一负衍射轴棱镜元件使束远离光轴衍射，从而形成发散的环形束。第二正衍射轴棱镜校正形成准直的环形束的发散环。DOE轴棱镜不是由顶角定义的，而是由发散角β定义的。发散角β等于偏转角的两倍(2*γ)。发散角由标准光栅方程式给出，其中λ是波长，Λ是衍射周期：
Figure BDA0002779988080000251
如图6所示，在距元件的给定距离D1处的环形半径R1由下式给出：
Figure BDA0002779988080000252
在本发明的另一个实施例中，发散角β相反的两个DOE元件串联放置，形成准直的环形束。
使用DOE的另一个用途是能够定制光栅以引入额外的相位调制，从而生成定制的焦平面强度和相位轮廓。
在本发明的另一实施例中，在单个照射源设备中以并联或串联方式组合一个以上的DOE。
空间光调制器(SLM)可用于生成完全自定义的可编程DOE，该DOE可用于生成衍射光栅。SLM允许对束进行实时修改，可以与固定形式的DOE结合使用，也可以将其用作固定形式的DOE的设计输入。
图13图示了根据本发明的实施例的操作照射源设备的方法，该照射源设备适合用于量测设备中以表征衬底上的结构。该方法包括：
提供高次谐波产生(HHG)介质(S1)；
操作泵浦辐射源以发射泵浦辐射束(S2)；和
通过可调整的变换光学器件，对所述泵浦辐射束的横向空间轮廓进行变换以产生被变换的束，使得相对于所述被变换的束的中心轴线，所述被变换的束的中心区具有实质上为零的强度，而从所述被变换的束的中心轴线径向向外的外部区具有非零的强度，其中所述被变换的束激励HHG介质以产生高次谐波辐射，(S3)，其中所述外部区的部位依赖于所述可调整的变换光学器件的调整设定。
在后续编号的方面中公开了进一步的实施例：
1.一种照射源设备，适合用于量测设备中以表征衬底上的结构，所述照射源设备包括：
高次谐波产生(HHG)介质；
泵浦辐射源，所述泵浦辐射源能够操作为发射泵浦辐射束；和
可调整的变换光学器件，所述可调整的变换光学器件被配置为可调整地变换所述泵浦辐射束的横向空间轮廓以产生被变换的束，使得相对于所述被变换的束的中心轴线，所述被变换的束的中心区具有实质上为零的强度，而从所述被变换的束的所述中心轴线径向向外的外部区具有非零的强度，其中所述被变换的束被布置为激励所述HHG介质以产生高次谐波辐射，
其中所述外部区域的部位依赖于所述可调整的变换光学器件的调整设定。
2.根据方面1所述的照射源设备，其中所述泵浦辐射源能够操作为发射具有高斯横向空间轮廓的泵浦辐射束，并且其中所述可调整的变换光学器件被配置为产生具有非高斯横向空间轮廓的被变换的束。
3.根据方面1所述的照射源设备，其中所述泵浦辐射源能够操作为发射具有高斯横向空间轮廓的泵浦辐射束，并且其中所述可调整的变换光学器件被配置为产生具有环形横向空间轮廓的被变换的束。
4.根据前述方面中任一项所述的照射源设备，还包括：聚焦元件，所述聚焦元件位于所述可调整的变换光学器件和所述HHG介质之间，所述聚焦元件被配置为将所述被变换的束聚焦到所述HHG介质中。
5.根据方面4所述的照射源设备，其中所述聚焦元件是透镜。
6.根据方面4或5所述的照射源设备，其中所述聚焦元件的焦平面大体位于所述HHG介质中。
7.根据方面4至6中任一项所述的照射源设备，其中所述可调整的变换光学器件包括至少一个锥形光学元件或至少一个衍射光学元件。
8.根据方面7所述的照射源设备，其中，所述至少一个衍射光学元件或所述至少一个锥形光学元件是轴棱镜元件。
9.根据前述方面任一项所述的照射源设备，其中所述可调整的变换光学器件包括由第一轴棱镜元件和第二轴棱镜元件构成的一对轴棱镜元件，其中所述第一轴棱镜元件相对于所述泵浦辐射束的传播方向在所述第二轴棱镜元件之前，并且其中所述第一轴棱镜元件和所述第二轴棱镜元件之间的轴向间隔控制所述可调整的变换光学器件的所述调整设定。
10.根据方面9所述的照射源设备，其中所述一对轴棱镜元件由一个负轴棱镜元件和一个正轴棱镜元件构成。
11.根据方面9或10所述的照射源设备，其中，所述轴棱镜元件中的至少一个轴棱镜元件是反射轴棱镜元件。
12.根据方面10或11所述的照射源设备，其中，所述第一轴棱镜元件是负反射轴棱镜，所述负反射轴棱镜被布置在所述泵浦辐射束的所述中心轴线上且被配置为朝向所述第二轴棱镜元件反射所述泵浦辐射束，所述第二轴棱镜元件是被配置为准直束以由此产生所述被变换的束的环形正反射轴棱镜。
13.根据方面9或10所述的照射源设备，其中所述轴棱镜元件中的至少一个轴棱镜元件是折射轴棱镜元件。
14.根据方面13所述的照射源设备，其中所述第一轴棱镜元件是负折射轴棱镜，所述第负折射轴棱镜被布置在所述泵浦辐射束的所述中心轴线上且被配置为朝向所述第二轴棱镜元件发散所述泵浦辐射束，所述第二轴棱镜元件是被布置在所述中心轴线上并被配置为准直束以由此产生所述被变换的束的正折射轴棱镜。
15.根据方面9或10所述的照射源设备，其中所述轴棱镜元件中的至少一个轴棱镜元件是衍射元件。
16.根据方面15所述的照射源设备，其中所述第一轴棱镜元件是负衍射轴棱镜，所述负衍射轴棱镜被布置在所述泵浦辐射束的所述中心轴线上且被配置为朝向所述第二轴棱镜元件发散所述泵浦辐射束，所述第二轴棱镜元件是被布置在所述中心轴线上并被配置为准直束以由此产生所述被变换的束的正衍射轴棱镜。
17.根据方面9至16中任一项所述的照射源设备，其中所述一对轴棱镜元件中的每个轴棱镜具有大体相同的顶角τ或相同的发散角β，并且所述轴棱镜元件被安装在一个或更多个可移动的安装件上，使得所述轴棱镜元件之间的所述轴向间隔D1在使用中能够调整以控制所述调整设定。
18.根据方面17所述的照射源设备，还包括：阻挡元件，所述阻挡元件位于所述HHG介质之后，所述阻挡元件被配置为抑制在高次谐波产生之后剩余的残留的被变换的束，同时实质上透射所产生的高次谐波辐射。
19.根据方面18所述的照射源设备，其中所述阻挡元件是与所产生的高次谐波辐射的中心轴线对准的输出光圈。
20.根据方面18或19所述的照射源设备，其中所述聚焦元件被配置为将所述第一轴棱镜元件成像到所述阻挡元件上。
21.根据方面18至20中任一项所述的照射源设备，其中，在使用中，所述轴棱镜的所述轴向间隔D1通过所述一个或更多个可移动的安装件进行选择，以针对给定的轴棱镜顶角τ或给定的发散角β优化：
(A)高次谐波产生过程的转换效率；和/或
(B)所述残留的被变换的束的抑制。
22.根据方面21所述的照射源设备，其中所述可调整的变换光学器件还包括可变扩束器/收束器，所述可变扩束器/收束器被配置为调整所述泵浦辐射束的输入束腰尺寸w0，并且其中在使用中w0被选择以进一步优化(A)和(B)。
23.根据方面22所述的照射源设备，其中，所述被变换的束是具有环形半径R1和环宽度R2的被准直的环形束，其中：
R1＝L tan(γ)；和
R2＝R1+w0,
其中γ是所述轴棱镜的如本文定义的偏转角。
24.根据方面23所述的照射源设备，其中所述可调整的变换光学器件还包括位于所述泵浦辐射束的所述中心轴线上的输入光圈，其中所述输入光圈相对于所述泵浦辐射束的传播方向位于所述轴棱镜元件之后并且位于所述HHG介质之前，并且所述聚焦元件被配置为将所述输入光圈成像到所述阻挡元件上，其中在使用中所述输入光圈的孔径大小被选择以进一步优化(A)和(B)。
25.根据方面24所述的照射源设备，其中所述输入光圈被配置为调整所述环宽度R2。
26.一种操作照射源设备的方法，所述照射源设备适合用于量测设备中以表征衬底上的结构，所述方法包括：
提供高次谐波产生(HHG)介质；
操作泵浦辐射源以发射泵浦辐射束；和
通过可调整的变换光学器件，对所述泵浦辐射束的横向空间轮廓进行变换以产生被变换的束，使得相对于所述被变换的束的中心轴线，所述被变换的束的中心区具有实质上为零的强度，而从所述被变换的束的中心轴线径向向外的外部区具有非零的强度，其中所述被变换的束激励所述HHG介质以产生高次谐波辐射，
其中所述外部区的部位依赖于所述可调整的变换光学器件的调整设定。
27.根据方面26所述的方法，其中所述泵浦辐射源发射具有高斯横向空间轮廓的泵浦辐射束，并且其中所述可调整的变换光学器件产生具有非高斯横向空间轮廓的被变换的束。
28.根据方面26所述的方法，其中所述泵浦辐射源发射具有高斯横向空间轮廓的泵浦辐射束，并且其中所述可调整的变换光学器件产生具有环形横向空间轮廓的被变换的束。
29.根据方面26至28中任一项所述的方法，还包括：使用位于所述可调整的变换光学器件和所述HHG介质之间的聚焦元件将所述被变换的束聚焦到所述HHG介质中。
30.根据方面26至29中任一项所述的方法，其中所述可调整的变换光学器件包括由第一轴棱镜元件和第二轴棱镜元件构成的一对轴棱镜元件，其中所述第一轴棱镜元件相对于所述泵浦辐射束的传播方向在所述第二轴棱镜元件之前，并且其中所述第一轴棱镜元件和所述第二轴棱镜元件之间的轴向间隔被调整以控制所述可调整的变换光学器件的所述调整设定。
31.根据方面30所述的方法，其中，所述一对轴棱镜元件中的每个轴棱镜具有大体相同的顶角τ或相同的发散角β，并且所述轴棱镜元件被安装在一个或更多个可移动的安装件上，所述方法还包括调整所述轴棱镜元件之间的轴向间隔D1以控制所述调整设定。
32.根据方面31所述的方法，还包括：使用位于所述HHG介质之后的阻挡元件抑制在高次谐波产生之后剩余的残留的被变换的束，同时实质上透射所产生的高次谐波辐射。
33.根据方面32所述的方法，还包括将所述第一轴棱镜元件成像到所述阻挡元件上。
34.根据方面31至33中任一项所述的方法，还包括选择所述轴棱镜元件之间的所述轴向间隔D1，以优化：
(A)高次谐波产生过程的转换效率；和/或
(B)所述残留的被变换的束的抑制。
35.根据方面34所述的方法，还包括使用可变扩束器/收束器来调整所述泵浦辐射束的输入束腰尺寸w0，以进一步优化(A)和(B)。
36.根据方面35所述的方法，其中所述可调整的变换光学器件还包括位于所述泵浦辐射束的所述中心轴线上的输入光阑(iris)，其中，所述输入光圈相对于所述泵浦辐射束的传播方向位于所述轴棱镜元件之后并且位于所述HHG介质之前，并且所述聚焦元件被配置为将所述输入光圈成像到所述阻挡元件上，其中选择所述输入光圈的孔径大小，以进一步优化(A)和(B)。
37.一种计算机程序，包括指令，当在至少一个处理器上执行所述指令时，所述指令使所述至少一个处理器控制设备以执行根据方面26至36中任一项所述的方法。
38.一种包含根据方面37的计算机程序的载体，其中，所述载体是电信号存储介质、光信号存储介质、无线电信号存储介质或非暂时性计算机可读存储介质中的一个。
39.一种光刻设备，包括根据方面1至25中任一项的照射源设备。
40.一种光刻单元，包括根据方面39所述的光刻设备。
41.一种量测设备，包括根据方面1至25中任一项所述的照射源设备。
42.一种光刻单元，包括根据方面41所述的量测设备。
在上文的内容背景中，引入了术语HHG或HHG源。HHG指高次谐波产生，有时也称为高阶谐波产生。HHG是一种非线性过程，其中通过强激光脉冲照射目标，例如气体、等离子体或固体样本。随后，目标可以发射辐射，该辐射的频率为激光脉冲辐射的频率的倍数。这样的频率，即倍数，被称为激光脉冲辐射的谐波。可以将产生的HHG辐射定义为高于五次谐波的谐波，这些谐波称为高次谐波。构成HHG过程基础的物理过程不同于涉及低次谐波(典型地为2至5次谐波)辐射的生成的物理过程。低次谐波辐射的产生与微扰理论有关。目标中的原子的(束缚)电子的轨迹实质上由基质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实质上由入射激光的电场确定。在描述HHG的所谓“三步模型”中，电子隧穿通过库仑势垒，此时该库仑势垒实质上被激光场抑制(步骤1)，遵循由激光场确定的轨迹(步骤2)，并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)。解释HHG和低次谐波辐射的产生之间的差异的另一种方式是，将光子能量高于目标原子的电离能的所有辐射被定义为“高次谐波”辐射，例如HHG产生的辐射，并且光子能量低于电离能的所有辐射被定义为非HHG产生的辐射。如果使用氖气作为目标气体，则所有波长短于62nm(光子能量高于20.18eV)的辐射都是通过HHG过程产生的。对于使用氩气作为目标气体，所有光子能量高于大约15.8eV的辐射都是通过HHG过程产生的。
尽管在本文中具体提及“量测设备”，但是该术语也可以指检查设备或检查系统，例如，包括本发明实施例的检查设备可以用于检测衬底的缺陷或衬底上的结构的缺陷。在这样的实施例中，衬底上的结构的感兴趣的特性可以与结构中的缺陷、结构的特定部分的缺失、或者衬底上的不想要的结构的存在有关。
尽管在本文中可以具体参考在IC的制造中使用光刻设备，但应理解，本文所述的光刻设备可以具有其他应用。可能的其他应用包括集成光学系统的制造、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。
尽管在本文中可以在量测设备的内容背景中具体参考本发明的实施例，但是本发明的实施例可以在其他设备中使用。本发明的实施例可以形成掩模检查设备、光刻设备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)之类的物体的任何设备的一部分。这些设备通常可以称为光刻工具。这种光刻工具可以使用真空条件或环境(非真空)条件。
尽管上文已经对本发明的实施例在光学光刻术中的内容背景中的使用做出了具体参考，但是应当理解，在内容背景允许的情况下，本发明不限于光学光刻术，并且可以在其他应用中使用，例如压印光刻术。
虽然上面已经描述了本发明的特定实施例，但是应该了解，本发明可以不同于所描述的方式实施。以上描述旨在说明而非限制。因此，对于本领域技术人员清楚的是，在不背离下面陈述的权利要求的范围的情况下，可以对所描述的本发明进行修改。
尽管已经提到了轴棱镜元件是反射轴棱镜元件或折射轴棱镜元件，但是应当理解，反射轴棱镜元件或折射轴棱镜元件可以用衍射轴棱镜元件代替。

Claims (15)

1.一种照射源设备，适合用于量测设备中以表征衬底上的结构，所述照射源设备包括：
高次谐波产生HHG介质；
泵浦辐射源，所述泵浦辐射源能够操作为发射泵浦辐射束；和
可调整的变换光学器件，所述可调整的变换光学器件被配置为可调整地变换所述泵浦辐射束的横向空间轮廓以产生被变换的束，使得相对于所述被变换的束的中心轴线，所述被变换的束的中心区具有实质上为零的强度，而从所述被变换的束的所述中心轴线径向向外的外部区具有非零的强度，其中所述被变换的束配布置为激励所述HHG介质以产生高次谐波辐射，
其中所述外部区的部位依赖于所述可调整的变换光学器件的调整设定。
2.根据权利要求1所述的照射源设备，还包括：聚焦元件，所述聚焦元件位于所述可调整的变换光学器件和所述HHG介质之间，所述聚焦元件被配置为将所述被变换的束聚焦到所述HHG介质中，并且其中，可选地，所述聚焦元件是透镜。
3.根据权利要求2所述的照射源设备，其中所述聚焦元件的焦平面实质上位于所述HHG介质中。
4.根据权利要求2或3中任一项所述的照射源设备，其中，所述可调整的变换光学器件包括至少一个衍射光学元件或至少一个锥形光学元件。
5.根据权利要求4所述的照射源设备，其中所述至少一个衍射光学元件或所述至少一个锥形光学元件是轴棱镜元件。
6.根据任一前述权利要求所述的照射源设备，其中所述可调整的变换光学器件包括由第一轴棱镜元件和第二轴棱镜元件构成的一对轴棱镜元件，其中所述第一轴棱镜元件相对于所述泵浦辐射束的传播方向在所述第二轴棱镜元件之前，并且其中所述第一轴棱镜元件和所述第二轴棱镜元件之间的轴向间隔控制所述可调整的变换光学器件的所述调整设定。
7.根据权利要求6所述的照射源设备，其中，所述一对轴棱镜元件由一个负轴棱镜元件和一个正轴棱镜元件构成；
以及其中，可选地，至少一个轴棱镜元件是反射轴棱镜元件、折射轴棱镜元件和衍射轴棱镜元件中的一种。
8.根据权利要求6或7所述的照射源设备，其中，所述一对轴棱镜元件中的每个轴棱镜具有大体相同的顶角τ或相同的发散角β，并且所述轴棱镜元件被安装在一个或更多个可移动的安装件上，使得所述轴棱镜元件之间的所述轴向间隔D1在使用中能够调整以控制所述调整设定。
9.根据权利要求8所述的照射源设备，还包括：阻挡元件，所述阻挡元件位于所述HHG介质之后，所述阻挡元件被配置为抑制在高次谐波产生之后剩余的残留的被变换的束，同时实质上透射所产生的高次谐波辐射，以及其中，可选地，所述阻挡元件是与所产生的高次谐波辐射的中心轴线对准的输出光圈。
10.根据权利要求9所述的照射源设备，其中，在使用中，所述轴棱镜的所述轴向间隔D1通过所述一个或更多个可移动的安装件被选择以针对给定的轴棱镜顶角τ或给定的发散角β优化：
(A)高次谐波产生过程的转换效率；和/或
(B)所述残留的被变换的束的抑制。
11.根据权利要求10所述的照射源设备，其中所述可调整的变换光学器件还包括可变扩束器/收束器，所述可变扩束器/收束器被配置为调整所述泵浦辐射束的输入束腰尺寸w0，并且其中在使用中w0被选择以进一步优化(A)和(B)。
12.根据权利要求11所述的照射源设备，其中所述被变换的束是具有环形半径R1和环宽度R2的被准直的环形束，其中：
R1＝D1tan(γ)；和
R2＝R1+w0，
其中γ是所述轴棱镜的(如在本文中定义的)偏转角；
并且其中，可选地，所述可调整的变换光学器件还包括位于所述泵浦辐射束的所述中心轴线上的输入光圈，其中所述输入光圈相对于所述泵浦辐射束的传播方向位于所述轴棱镜元件之后并且位于所述HHG介质之前，并且所述聚焦元件被配置为将所述输入光圈成像到所述阻挡元件上，其中在使用中所述输入光圈的孔径大小被选择以进一步优化(A)和(B)，以及其中，可选地，所述输入光圈被配置为调整所述环宽度R2。
13.一种操作照射源设备的方法，所述照射源设备适合用于量测设备中以表征衬底上的结构，所述方法包括：
提供高次谐波产生HHG介质；
操作泵浦辐射源以发射泵浦辐射束；和
通过可调整的变换光学器件，对所述泵浦辐射束的横向空间轮廓进行变换以产生被变换的束，使得相对于所述被变换的束的中心轴线，所述被变换的束的中心区具有实质上为零的强度，而从所述被变换的束的中心轴线径向向外的外部区具有非零的强度，其中所述被变换的束激励所述HHG介质以产生高次谐波辐射，
其中所述外部区的部位依赖于所述可调整的变换光学器件的调整设定。
14.一种光刻设备，包括根据权利要求1至12中任一项所述的照射源设备。
15.一种量测设备，包括根据权利要求1至12中任一项所述的照射源设备。
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