CN113711090B - 制造反射式衍射光栅 - Google Patents

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Abstract

一种光栅设置在反射镜上用于镜面反射和衍射掠入射辐射束，并且具有带有光栅周期的周期性结构，该光束周期包括在面向入射束800的侧壁806的任一侧处的第一子结构(脊)和第二子结构(沟槽)。脊被配置为沿零级方向β'＝β将来自脊的平坦顶部808的束镜面反射成镜面反射束810。光栅配置有固定或变化节距，以沿一个或多个非零衍射级方向β'≠β衍射来自光栅周期的束。沟槽的形状可以由定义沟槽的纵横比的结构参数，即，顶部宽度和深度来描述。该形状被确定为使得从沟槽底面反射一次到零级方向的束的任何射线(以及可选衍射)都被侧壁遮蔽。

Description

制造反射式衍射光栅
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年4月3日提交的EP申请19167133.8的优先权，并且该申请通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明涉及一种制造反射式衍射光栅的方法及相关检查装置、量测装置和光刻装置。
背景技术
光刻装置是一种被构造为将期望图案施加到衬底上的机器。光刻装置可以用于例如制造集成电路(IC)。光刻装置可以例如将图案形成设备(例如，掩模)处的图案(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，光刻装置可以使用电磁辐射。该辐射的波长确定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为365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。与使用例如波长为193nm的辐射的光刻装置相比，使用波长在范围4nm至20nm内(例如，6.7nm或13.5nm)的极紫外(EUV)辐射的光刻装置可以用于在衬底上形成较小特征。
在光刻过程中，期望经常测量例如针对过程控制和验证所创建的结构。用于进行这种测量的各种工具是已知的，包括扫描电子显微镜或各种形式的量测装置，诸如散射仪。已知散射仪的示例通常依赖于提供专用量测目标，诸如欠填充目标(目标，形式为简单光栅或不同层中的交叠光栅，其大到足以使测量束生成小于光栅的斑)或过填充目标(由此照射斑部分或完全包含目标)。进一步地，使用照射欠填充目标(诸如光栅)的量测工具(例如，角度分辨散射仪)则允许使用所谓的重构方法，其中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且将模拟结果与测量结果进行比较来计算光栅的属性。调整模型的参数，直至所模拟的相互作用产生与从真实目标观察到的衍射图案相似的衍射图案。
散射仪为多功能仪器，其允许通过在光瞳中或与散射仪的物镜的光瞳共轭的平面中具有传感器来测量光刻过程的参数，测量通常称为基于光瞳的测量；或通过在图像平面或与图像平面共轭的平面中具有传感器来测量光刻过程的参数，在这种情况下，测量通常称为基于图像或场的测量。在专利申请US20100328655、US2011102753A1、US20120044470A、US20110249244、US20110026032或EP1,628,164A中进一步描述了这样的散射仪及相关测量技术，它们的全部内容通过引用并入本文。上述散射仪可以使用来自软X射线和可见光至近红外波范围的光在一个图像中测量来自多个光栅的多个目标。
作为光学量测方法的备选方案，也曾考虑使用包括硬X射线(HXR)和软X射线(SXR)在内的X射线或EUV辐射(为了简洁起见，所有这三种可以在本发明的下文中共同统称为SXR)，例如，波长范围介于0.01nm与100nm之间、或可选地介于1nm与100nm之间、或可选地介于1nm与50nm之间、或可选地介于10nm与20mm的辐射。在上文所呈现的波长范围中的一个波长范围内运转的量测工具的一个示例为透射小角度X射线散射(T-SAXS，如同US2007224518A中的T-SAXS，其全部内容通过引用并入本文)。Lemaillet等人在“Intercomparison between optical and X-ray scatterometry measurements ofFinFET structures)”，Proc.of SPIE,2013,8681中讨论了使用T-SAXS的轮廓(CD)测量。众所周知，使用呈掠入射的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膜和层堆叠的特性。在反射测定的一般领域内，可以应用测角和/或频谱技术。在测角学中，测量具有不同入射角的反射束的变化。另一方面，频谱反射测定(使用宽带辐射)测量以给定角度反射的波长频谱。例如，在制造用于EUV光刻的掩模版(图案形成设备)之前，EUV反射测定已经用于检查掩模坯。
应用范围可能使得软X射线或EUV域中的波长使用不足。因此，已公布的专利申请US 20130304424A1和US2014019097A1(Bakeman等人/KLA)描述了混合量测技术，其中使用X射线进行的测量和波长在120nm和2000nm范围内的光学测量组合在一起以获得对诸如CD之类的参数的测量。CD测量经由一个或多个公共通过耦合x射线数学模型和光学数学模型获得。所引用的美国专利申请的全部内容通过引用并入本文。
用于HXR、SXR和EUV的传统反射镜在其表面上具有光栅图案，这些反射镜通常经过优化以衍射相对较大部分(百分之几十)的入射辐射；光的镜面反射部分通常不太重要。
发明内容
对于SXR或EUV量测，只有一小部分镜面反射应该到达目标之外。这可以变换为反射镜的粗糙度规格。给定一部分的总积分散射(TIS)作为要求，对均方根表面误差(zRMS)的要求由下式给出：
其中β为掠入射角，并且λ为波长。例如，在λ＝15nm、β＝10deg且TIS＝0.1％时，要求为zRMS＜0.2nm。这是表面要求的简单计算。可以使用更复杂的模型。
期望带衍射光栅的反射镜在明确定义的衍射级(包括零级或镜面反射)之外产生尽可能少的杂散光(散射光)。反射镜的粗糙度规格无法轻易变换为光栅要求。传统上讲，光栅制造商没有能够在零级附近实现尽可能最低的杂散光的设计和制造方法。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于制造反射式衍射光栅的方法，该造反射式衍射光栅镜面反射和衍射入射在光栅上的掠入射辐射束，该光栅具有带有光栅周期的周期性结构，该光栅周期包括在面向入射束的侧壁的任一侧处的第一子结构和第二子结构，该方法包括以下步骤：
-确定第一子结构的配置，第一子结构的配置用以在包括第二子结构的光栅周期上将相对于光栅周期性方向以掠入射角入射的束从第一子结构镜面反射成沿零级方向的镜面反射束；
-确定包括第二子结构的光栅周期的固定或变化节距配置，以沿一个或多个非零衍射级方向衍射来自光栅周期的束；
-基于入射掠射角来确定第二子结构和其光栅周期的侧壁的配置，使得从第二子结构反射一次到零级方向的束的任何射线都被侧壁遮蔽；以及
-使用第一子结构和第二子结构和侧壁的所确定的配置制造光栅。
优选地，确定第二子结构和侧壁的配置的步骤包括：使用入射束的波长和包括第二子结构的光栅周期的节距，确定使得从第二子结构向选定非零衍射级方向衍射的束的任何射线都被侧壁遮蔽的配置。这具有消除杂散光对所测量的衍射频谱的贡献的效果。这使得频谱测量更加准确。
优选地，制造光栅的步骤包括：在反射镜表面上制造光栅。这具有提供高效镜面反射的效果，从而对于量测应用有用。
优选地，反射镜表面是弯曲的。这允许将镜面反射束聚焦到目标上，从而对于量测应用有用。
优选地，第一子结构包括脊，而第二子结构包括沟槽。这些是便于制造的结构。
优选地，脊包括平坦顶部，而沟槽包括平行于脊的平坦顶部的平坦底面。脊的平坦顶部提供了高效镜面反射，这对于量测应用有用。平坦底面为便于使用传统光刻过程制造的结构。
优选地，确定第二子结构和侧壁的配置的步骤包括：确定沟槽的形状。形状为可以通过制造过程中的选项方便控制的东西。
优选地，确定第二子结构和侧壁的配置的步骤包括：确定定义沟槽的纵横比的一个或多个结构参数。纵横比为一种用于指定沟槽的设计的有用方法。
优选地，确定定义沟槽的纵横比的一个或多个结构参数包括满足以下不等式：
其中D为沟槽的深度，W为沟槽的顶部宽度，β为掠入射角，β'为零级方向或非零衍射级方向。这个简单的几何规则易于使用，并且在提高光栅的镜面反射率的散射性能方面出奇有效，以使不会有太多杂散光到达目标外部。
优选地，光栅具有沟槽的变化的顶部宽度，并且沟槽的深度被选择以针对变化的顶部宽度中的最大顶部宽度满足不等式。这具有确保跨光栅的所有顶部宽度的镜面散射性能的效果。
优选地，光栅具有沟槽的变化的顶部宽度，并且沟槽的深度与变化的宽度相对应地变化，以满足不等式。这具有确保跨光栅的所有顶部宽度的镜面散射性能的效果，而无需最窄的沟槽太深，这种沟槽可能难以制造。
优选地，光栅周期被配置为具有大于0.5、更优选地，大于0.7、最优选地，大于0.9的光栅节距与沟槽宽度之比。这些增加的比例逐渐将更多的镜面反射光提供到目标上，这对量测有用。
优选地，光栅周期被配置为镜面反射大部分的镜面反射和衍射辐射，更优选地，大于70％，最优选地，大于90％。这些增加的百分比逐渐将更多的镜面反射光提供到目标上，这对量测有用。
优选地，辐射的波长在1nm至100nm范围内或在10nm至20nm范围内。这些为用于量测应用的有用波长范围，特别地，在制造EUV半导体时。
优选地，掠入射角在1度到17度的范围内，更优选地，在3度到5度的范围内。
根据本发明的第二方面，提供了一种反射式衍射光栅，其用于镜面反射和衍射入射在光栅上的掠入射辐射束，该光栅具有带有光栅周期的周期性结构，该光栅周期报包括在面向入射束的侧壁的任一侧上的第一子结构和第二子结构，该光栅包括以下步骤：
-第一子结构，被配置为在包括第二子结构的光栅周期上将相对于光栅周期性方向以掠入射角入射的束从第一子结构镜面反射成沿零级方向的镜面反射束；
-光栅周期，包括第二子结构，该第二子结构配置有固定或变化节距，以沿一个或多个非零衍射级方向衍射来自光栅周期的束；
其中第二子结构和侧壁被配置为使得从第二子结构反射一次到零级方向的束的任何射线都被侧壁遮蔽；以及
其中光栅周期被配置为镜面反射大部分的镜面反射和衍射辐射。
根据本发明的第三方面，提供了一种检查装置，包括：
-辐射源，可操作为提供用于照射目标的辐射束；
-根据第二方面的反射式衍射光栅，被布置为接收辐射束；
-目标支撑件，用于支撑被布置为接收镜面反射束的目标；以及
-检测器，被布置为接收从光栅周期衍射的衍射束。
根据本发明的第四方面，提供了一种量测装置，其包括第三方面的检查装置。
根据本发明的第五方面，提供了一种光刻装置，其包括第三方面的检查装置。
附图说明
现在将仅通过示例参考所附示意图对本发明的实施例进行描述，其中
-图1描绘了光刻装置的示意性概图；
-图2描绘了可以在其中实现本发明的实施例的量测装置302的示意表示；
-图3描绘了根据本发明的实施例的量测装置中的辐射路径的示意表示；
-图4描绘了图示了几何参数的镜面反射和衍射掠入射辐射束的光栅的示意表示；
-图5描绘了图示了光栅参数的光栅的横截面的示意表示；
-图6描绘了镜面反射掠入射辐射束的光栅的几何示意表示；
-图7描绘了光栅沟槽在深度阈值处的几何示意表示，其用于使来自沟槽底面的镜面反射被侧壁遮蔽；
-图8描绘了根据本发明的实施例的深光栅沟槽的几何示意表示，使得来自沟槽底面的镜面反射被侧壁遮蔽；
-图9描绘了根据本发明的实施例的光栅沟槽在深度阈值处的几何示意表示，其用于使来自沟槽底面的一级衍射被侧壁遮蔽；
-图10描绘了具有发散进入射线的弯曲光栅的几何示意表示；
-图11描绘了弯曲可变线/间隔光栅的几何示意表示；
-图12描绘了其中沟槽深度在阈值处的弯曲可变线/间隔光栅的几何示意表示，其用于使来自具有最宽顶部的沟槽的底面的镜面反射被侧壁遮蔽；
-图13描绘了其中变化沟槽深度在阈值处的弯曲可变线/间隔光栅的几何示意表示，其用于使来自任何沟槽底面的镜面反射被侧壁遮蔽；以及
-图14是根据本发明的实施例的反射式衍射光栅的制造方法的流程图。
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，其包括紫外线辐射(例如，其中波长为365nm、248nm、193nm、157nm或126nm)、EUV、以及包括硬X射线(HXR)和软X射线(SXR)在内的X射线(例如，波长范围介于0.01nm与50nm之间、或可选地介于1nm与100nm之间、或可选地介于1nm与50nm之间、或可选地介于10nm与20nm)。
图1示意性地描绘了光刻装置LA。该光刻装置LA包括照射系统(也称为照射器)IL，其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，其被构造为支撑图案形成设备(例如，掩模)MA并且连接到第一定位器PM，该第一定位器PM被配置为根据某些参数来精确定位图案形成设备MA；衬底支撑件(例如，掩模台)WT，其被构造为保持衬底(例如，涂有抗蚀剂的晶片)W并且连接到第二定位器PW，该第二定位器PW被配置为根据某些参数精确定位衬底支撑件；以及投影系统(例如，折射投影透镜系统)PS，其被配置为将通过图案形成设备MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或多个裸片)上。
操作时，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，诸如折射光学部件、反射光学部件、磁性光学部件、电磁光学部件、静电光学部件和/或其他类型的光学部件、或其任何组合，用于引导、成形和/或控制辐射。照射器IL可以用于调节辐射束B以使其在图案形成设备MA的平面处的横截面中具有期望空间和角度强度分布。
视正在使用的曝光辐射和/或诸如使用浸没液体或使用真空之类的其他因素的情况而定，本文中所使用的术语“投影系统”PS应当广义地解释为涵盖各种类型的投影系统，包括折射光学系统、反射光学系统、折反射光学系统、变形光学系统、磁性光学系统、电磁光学系统和/或静电光学系统、或其任何组合。本文中术语“投影透镜”的任何使用可以被认为与更通用术语“投影系统”PS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)覆盖以填充投影系统PS与衬底W之间的空间的类型，其也称为浸没光刻。通过引用并入本文的US6952253中给出关于浸没技术的更多信息。
光刻装置LA还可以为具有两个或更多个衬底支撑件WT的类型(也称为“双台”)。在这种“多台”机器中，可以并行使用衬底支撑件WT，和/或衬底W的随后曝光的准备步骤可以在位于衬底支撑件WT中的一个衬底支撑件上的衬底W上进行，同时另一衬底支撑件WT上的另一衬底W正在用于在另一衬底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。测量台被布置为保持传感器和/或清洁设备。传感器可以被布置为测量投影系统PS的特性或辐射束B的特性。测量台可以保持多个传感器。清洁设备可以被布置为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下面移动。
操作时，辐射束B入射在图案形成设备(例如，掩模MA)上，后者保持在掩模支撑件MT上，并且通过图案形成设备MA上存在的图案(设计布局)进行图案化。在穿过图案形成设备MA之后，辐射束B穿过投影系统PS，后者将束聚焦到衬底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，可以精确移动衬底支撑件WT，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。同样，第一定位器PM以及可能的另一位置传感器(其在图1中未明确描绘)可以用于相对于辐射束B的路径精确定位图案形成设备MA。图案形成设备MA和衬底W可以使用掩模对准标记M1，M2和衬底对准标记P1，P2来对准。尽管如所图示的衬底对准标记P1，P2占据专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间中。当衬底对准标记P1，P2位于目标部分C之间时，它们被称为划线对准标记。
为了正确且一致地曝光由光刻装置LA曝光的衬底W，期望检查衬底以测量经图案化的结构的特性，诸如后续层之间的套刻误差、线厚度、临界尺寸(CD)等。为此，可以使用检查工具(未示出)。如果检测到误差，则例如可以对后续衬底的曝光或要对衬底W执行的其他过程步骤进行调整，尤其是在检查在仍然要对相同批或堆的其他衬底W进行曝光或处理之前的情况下。
检查装置(其还可以称为量测装置)用于确定衬底W的特性，具体地，确定不同衬底W的特性如何变化或与相同衬底的不同层相关联的特性W如何逐层变化。可替代地，检查装置可以被构造为标识衬底W上的缺陷，并且可以例如是光刻单元LC的一部分，或可以集成到光刻装置LA中，或甚至可以是独立设备。检查装置可以测量潜像(曝光之后的抗蚀剂层中的图像)、半潜像(曝光后烘烤步骤PEB之后的抗蚀剂层中的图像)、或经显影的抗蚀剂图像(其中已经移除了抗蚀剂的经曝光的部分或未经曝光的部分)、或甚至经蚀刻的图像(图案传递步骤(诸如蚀刻)之后)上的特性。
图2仅通过示例图示了其中可以实现本发明的实施例的量测装置302的示意性物理布置，该量测装置302包括使用掠入射的EUV和/或X射线辐射的频谱散射仪。
检查装置302包括辐射源310、照射系统312、衬底支撑件316、检测系统318、398、以及量测处理单元(MPU)320。
在该示例中，源310包括基于高次谐波生成(HHG)技术的EUV或软x射线辐射的生成器。这样的源例如可从美国科罗拉多州博尔德市的KMLabs(http://www.kmlabs.com/)获得。辐射源的主要部件为驱动激光器330和HHG气室332。气体供应334向气室供应合适气体，其中该合适气体可选地被电源336电离。驱动激光器300可以例如为带有光学放大器的基于光纤的激光器，从而产生红外辐射脉冲，每个脉冲可以持续例如小于1ns(1纳秒)，其中根据需要，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递送到HHG气室332，其中在气体中，辐射的一部分被转换为比第一辐射更高的频率，成为包括一个或多个期望波长的第二相干辐射的束342。
第二辐射可以包含多个波长。如果辐射为单色，则可以简化测量计算(例如，重构)，但使用HHG更易于产生具有几个波长的辐射。气室332内的气体体积定义了HHG空间，尽管该空间无需完全围合并且可以使用气流代替静态体积。气体可以为例如惰性气体，诸如氖(Ne)或氩(Ar)。N2、O2、He、Ar、Kr、Xe气体都可以考虑。这些是设计选项的问题，甚至可能是同一装置内的可选选项。例如，当对不同材料的结构进行成像时，不同的波长提供不同的对比度水平。例如，对于金属结构或硅结构的检查，可以选择不同的波长来用于(碳基)抗蚀剂的成像特征，或用于检测这些不同材料的污染。可以提供一个或多个滤波设备344。例如，诸如薄铝(Al)膜之类的滤波器可以用于阻止基本IR辐射进一步进入检查装置。可以提供光栅(未示出)以从气室中生成的波长中选择一个或多个特定谐波波长。部分或全部束路径可能包含在真空环境中，记住SXR/EUV辐射当在空气中行进时会被吸收。辐射源310和照射光学器件312的各种部件可能可调，以在同一装置内实现不同的测量‘条件手段’。例如，可以使得不同的波长和/或偏振可选择。
依据被检查结构的材料，不同的波长可以提供到下层的期望渗透水平。为了解析最小的设备特征和最小的设备特征中的缺陷，可能优选短波长。例如，可以选取1nm至20nm的范围内或可选地1nm至10nm的范围内或可选地10nm至20nm的范围内的一个或多个波长。当从半导体制造中典型感兴趣的材料反射时，波长小于5nm的临界角非常低。因此，选取大于5nm的波长将在更高的入射角下提供更强的信号。另一方面，如果检测任务是用于检测某种材料的存在，例如，检测污染，则高达50nm的波长可能会有用。
从辐射源310，经滤波的束342进入检查腔室350，在该检查腔室350中，包括感兴趣结构(也称为目标)的衬底W被衬底支撑件316保持在测量位置处以进行检查。感兴趣结构被标记为T。检查腔室350内的大气通过真空泵352维持接近真空，以使EUV辐射可以通过大气而不会过度衰减。照射系统312具有将辐射聚焦成聚焦束356的功能，并且如上文所提及的，可以包括例如二维弯曲反射镜或一系列一维弯曲反射镜，如上文提及的所公开的美国专利申请US2017/0184981A1(其全部内容通过引用并入本文)所描述的。当被投影到感兴趣结构上时，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平移台和旋转台，通过它们，衬底W的任何部分可以沿期望定向带到束的焦点。因此，在感兴趣结构上形成辐射斑S。可替代地或附加地，衬底支撑件316包括例如倾斜台，该倾斜台可以以特定角倾斜衬底W以控制聚焦束在感兴趣结构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，该参考检测器314可以被配置为测量经滤波束342中不同波长的频谱和/或强度。参考检测器314可以被配置为生成提供给处理器310的信号315，并且滤波器可以包括关于经滤波束342的频谱和/或经滤波束中不同波长的强度的信息。
反射辐射360被检测器318捕获，并且频谱被提供给处理器320以用于计算目标结构T的特性。因此，照射系统312和检测系统318形成检查装置。该检查装置可以包括US2016282282A1所描述的这种软X射线和/或EUV频谱反射仪，该US2016282282A1的全部内容通过引用并入本文。
如果目标T具有一定周期性，则还可以部分衍射聚焦束356的辐射。衍射辐射397遵循在相对于入射角的明确定义的角下的、与反射辐射360不同的另一路径。在图2中，以示意方式绘制了所绘制的衍射辐射397，并且衍射辐射397可以遵循与所绘制的路径不同的许多其他路径。检查装置302还可以包括其他检测系统398，该其他检测系统398检测和/或成像衍射辐射397的至少一部分。在图2中，绘制了单个其他检测系统398，但是检查装置302的实施例还可以包括多于一个其他检测系统398，该其他检测系统398布置在不同位置处以沿多个衍射方向检测和/或成像衍射辐射397。换言之，通过一个或多个其他检测系统398对撞击在目标T上的聚焦辐束的(更高阶)衍射级进行检测和/或成像。一个或多个检测系统398生成提供给量测处理器320的信号399。信号399可以包括衍射光397的信息和/或可以包括从衍射光397获得的图像。
为了帮助斑S与期望产品结构的对准和聚焦，检查装置302还可以在量测处理器320的控制下使用辅助辐射提供辅助光学器件。量测处理器320还可以与位置控制器372通信，该位置控制器372操作平移台、旋转台和/或倾斜台。处理器320经由传感器接收关于衬底位置和定向的高精度反馈。例如，传感器374可以包括干涉仪，该干涉仪可以给出皮米区域内的准确性。在操作检查装置302时，由检测系统318捕获的频谱数据382递送到量测处理单元320。
如所提及的，备选形式的检查装置使用呈垂直入射或接近垂直入射的软X射线和/或EUV辐射，例如，以执行基于衍射的不对称性测量。在混合量测系统中可以提供两种类型的检查装置。要测量的性能参数可以包括套刻(OVL)、临界尺寸(CD)、相干衍射成像(CDI)和分辨率套刻(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5nm至30nm的范围内的辐射，可选地，10nm至20nm的范围内的辐射。辐射在特性上可以是窄带或宽带的。辐射可以在特定波长带中具有离散峰值或可以具有更为连续的特性。
与当今生产设施中使用的光学散射仪一样，检查装置302可以用于测量在光刻单元内处理的抗蚀剂材料内的结构(显影后检查或ADI)，和/或在它们已经形成在较硬材料中之后测量结构(蚀刻后检查或AEI)。例如，衬底可以在它们已经被显影装置、蚀刻装置、退火装置和/或其他装置处理之后使用检查装置302进行检查。
图3描绘了量测装置中的辐射路径的示意图。在图2和图3所描绘的示例量测装置中，来自几乎受衍射限制的源311的辐射聚焦到晶片W上的目标T上。目标通常是晶片上的有限尺寸区域(例如，50μm×50μm或5μm×5μm)。感兴趣光栅/反射镜非均匀性的长度尺度(例如，>1μm)取决于目标尺寸和从光栅到目标的光路的长度。辐射的波长在1nm至100nm的范围内，优选地，在10nm至20nm的软X射线(SXR)范围内，其还可以被描述为EUV范围的一部分。对于准确量测，以下几点(尤其地)很重要：
到达目标外部的SXR光不应太多，例如，入射功率的一部分，其小于<0.05、<0.01或<0.001。
可以测量入射在目标T上的SXR辐射356的频谱，优选地，与目标的曝光同时进行。
掠入射(GI)反射镜312将SXR束聚焦到目标T上。从目标散射的辐射360通过检测器318捕获。反射镜的表面上的线图案(光栅)朝向阵列传感器314衍射SXR辐射的一部分358，其中不同波长分量到达阵列传感器上的不同点。来自阵列传感器的信号可以解释为频谱。
对于SXR或EUV量测，只有一小部分镜面反射应该到达目标外部。这可以转换为反射镜的粗糙度规格。给定总积分散射(TIS)的一定部分作为要求，对均方根表面误差(zRMS)的要求由下式给出：
其中β为掠入射角，并且λ为波长。例如，在λ＝15nm、β＝10deg和TIS＝0.1％时，要求为zRMS＜0.2nm。这是表面要求的简单计算。可以使用更复杂的模型。
期望带衍射光栅的反射镜在明确定义的衍射级(包括零级或镜面反射)外部产生尽可能少的杂散光(散射光)。反射镜的粗糙度规格不能轻易转换为光栅要求。传统上讲，光栅制造商没有能够在零级附近实现尽可能低的杂散光的设计和制造方法。
图4描绘了图示了几何参数的镜面反射和衍射掠入射辐射束的光栅的示意图。由射线402图示的入射辐射束具有波长为λ的相关波前404。束的掠入射角为β。在该示例中，射线402相对于光栅的周期性方向412以角度φ入射在反射镜416上的光栅414上。当该角度φ为零时，这是平面衍射的条件，则束相对于光栅的周期性方向具有掠入射角β。如果入射射线和所有反射和衍射射线都在(平坦)平面中，则发生平面衍射。在非零φ(例如，φ＝90度)处，射线位于圆锥上；这种情况称为“锥形衍射”。在纯锥形衍射(φ＝90度)的条件下，对于任何实际沟槽的横截面，沟槽的底部永远不会被遮蔽。然而，本文中所描述的实施例与(近)平面衍射(优选地，φ<10度的平面衍射)一起使用。由于入射束是发散的，所以φ会在整个束中发生变化。实施例优选地具有低于0.05的数值孔径，该数值孔径对应于3度的半角。
束沿零级方向410(处于等于β的角度)在平面406中进行镜面反射。束沿一个或多个衍射级方向(在该示例中，+1级方向408(处于不等于β的角度))衍射。
图5描绘了图示了光栅参数的反射镜416上的反射式衍射光栅的横截面的示意图。光栅周期具有顶部宽度为W的沟槽502(也称为凹槽)，以及位于侧壁506的任一侧的脊508。反射式衍射光栅的形状可以根据主要参数来表征：跨光栅周期的节距P、凹槽宽度W、凹槽深度D。更进一步地，有侧壁角(SWA)和侧壁角不对称(SWAA)，如图5所示。可以引入更多的形状参数，诸如沟槽底部表面(底面)的斜率和沟槽底部表面的曲率。沟槽的宽度可以足够小并且侧壁角可以足够大以致侧壁之间不存在平坦的底部表面(底面)。该沟槽配置为V形凹槽510。
图6描绘了镜面反射掠入射辐射束的光栅的几何示意表示。可以使用远大于SXR波长的光栅节距：例如，分别为500nm和14nm。因此，我们可以基于准几何光学器件来估计灵敏度。参考图6，由于沟槽的深度和沟槽的底面上的沟槽边缘的阴影效应，部分入射通量损失602并且没有镜面反射。入射束的一部分604不沿与从沟槽顶部反射的束608和从沟槽底面的中心镜面反射的束610相同的零级方向606镜面反射。从沟槽底面反射610的入射通量相对于从脊608的顶部反射的入射通量获得相位差。这是由沟槽的深度而引起的路径长度差异的结果。从底部610和顶部608反射的波相干叠加；在相干之和中，考虑了相位和幅度效应。
如果光栅的制造过程导致图3中几何参数的局部变化，则它会产生杂散光，就像平滑反射镜中的局部高度变化会产生杂散光一样。对于SXR量测装置中的掠入射反射镜或光栅，我们特别关注介于1μm与1mm之间的长度尺度上的局部变化。这是因为散射角与局部变化的长度尺度成反比；足够大的散射角会在光路中被截取，而足够小的散射角不会导致目标外照射(即，杂散光)。
我们注意到镜面反射的复数反射系数r(相位和幅度)取决于几何参数。复数反射系数可以使用仿真软件计算，该仿真软件可商购或作为开源获得。
如果光栅周期远大于光的波长，则还可以基于几何光学器件来进行粗略估计；这得出公式：
其中W＞2D/tanβ (方程1a)
(其中/>) (方程1b)
本文中，Rflat为平滑反射镜表面的反射率(功率而非幅度)。方程1b可以理解为如此深的凹槽，以至于经由凹槽的底部表面(即，沟槽底面)的任何光路都被垂直侧壁遮蔽。这不包括从侧壁向后散射到底部表面的光路。
在该参数化中，我们假设凹槽被蚀刻到最初抛光到低粗糙度(例如，<0.2nm)的表面中。制造过程还可能在经抛光的平滑表面上沉积脊，在这种情况下，公式如下：
(其中/>) (方程2a)
(其中/>) (方程2b)
假设特定光栅设计具有参数P0，W0，D0，从而得出复数反射系数(假设特定掠射角β和波长λ)。局部变化ΔW，ΔD(其表达为RMS值)将得出总积分散射：
P、W和D可以被确定为使得偏导数和/>尽可能小，使得对W和D变化的灵敏度尽可能小。
在该示例中，只有W和D被认为是具有空间变化的参数。通过将对应二次项添加到方程(3)中的分子，可以推广到更多参数。
参数的最佳组合取决于W和D在图案化过程中所能够控制的良好程度。例如，如果W可以以高准确性控制，但D不能，则W和D可以确定为使得W＜2D/tanβ，则(根据方程1b)，对D参数不敏感。
方程(1)和(2)为近似值。然而，严格仿真表明，窄而深的凹槽比宽而浅的凹槽允许更大(2x-4x)的凹槽深度容差。在具有感兴趣SXR波长10≤λ≤20nm(而非任何泄漏的红外光)的量测装置应用中，1deg＜β＜17deg的范围内的掠入射角很有用。有用节距在如下范围内：
其中α1＝0.5和α2＝0.05。(这些常数为有用的最高一级衍射角和最低一级衍射角，单位为弧度)。对于光学光刻的比例0.25＜W/P＜0.75，光刻图案化过程可以被认为是最简单的。粗略实现对凹槽深度的低灵敏度：
D＞0.6Wtanβ (方程4)
因子0.6为“略大于1/2”，其为分析阈值。虽然节距远大于波长，但深度(在下文的示例中为7nm至15nm)并非如此。因此，辐射的波状性质仍然影响光栅的反射/衍射特性。已经发现，在0.4至0.8的范围内对凹槽深度D的灵敏度有强烈下降。因此，阈值可以设置为例如0.4、0.6或0.8。
这些不等式定义了4D参数空间(P、W、D、β)中的感兴趣区域，其中目的是使相对于凹槽深度的灵敏度最小。参数空间可以包括更多维度，例如，如果包括沟道底面倾斜或其他参数。
如果根据上述表达式获取凹槽深度，则在所有其他条件相同的情况下，往往会得出相对于凹槽宽度W的较大灵敏度。此外，深凹槽往往会导致更大的吸收损失。可以通过选取尽可能小的凹槽宽度和根据方程4的深度来降低对凹槽深度和凹槽宽度两者的灵敏度。
在量测装置中实现的目标是具有零级(R0)的高反射率、处于一级(R1)的低衍射效率和对宽度变化和深度变化的低灵敏度的光栅。使用上述考量，可以考虑若干种可能的实现方式。第一示例是标称节距为500nm且占空比(W/P)为50％的光栅。入射角为光学设计考量所允许的最小角度。选取深度以在一定程度上满足方程4。
参数 值 单位
β 4 deg
P 500 nm
W 250 nm
D 15 nm
在采取一组不同的光学设计边界条件的情况下，可以允许光栅上的较小入射角。这将表改变如下：
参数 值 单位
β 2.75 deg
P 500 nm
W 250 nm
D 10 nm
上文两个示例均考虑了50％的占空比。理想情况下，使用小得多的占空比，因为这会减小散射，增加R0，并且减小R1。这种光栅可以描述如下：
参数 值 单位
β 4 deg
P 500 nm
W 125 nm
D 7 nm
光栅可以是可变线间隔(VLS)光栅，其没有恒定节距，而具有跨光栅表面逐渐发生变化的节距。VLS的一个目的是最小化衍射光在检测器上的像差。为了安全起见，应当考虑最大节距，因为该节距也有最大的宽度并且会根据方程4限制性能。下文参考图12对此进行描述。可替代地，如果处理允许凹槽深度可以在光栅上发生变化(较大的局部节距为较大的深度)，以局部优化散射与R0的关系。这在下文参考图13进行描述。
上文描述涉及提高关于镜面反射(零级衍射)的散射性能。如果希望消除杂散光对测量频谱的贡献，可以使用类似途径：仿真或几何参数。方程(4)中的几何规则可以推广至相对于光栅的周期性性方向的掠入射角β不等于掠“反射”角β′的情况，如同例如一阶衍射的情况一样。几何规则变为：
其中因子1.2意指“比1多一点”，以考虑几何近似不完全正确的事实。
图7描绘了光栅沟槽在深度阈值D＝0.5Wtanβ处的几何示意表示，其用于使来自沟槽底面的镜面反射被侧壁遮蔽。沟槽底面的左半边702处于掠入射角为β的进入束的阴影中。沿零级方向来自沟槽底面的剩余右半边704的束的镜面反射被面向入射束的侧壁706遮蔽。沿零级方向存在来自脊708(如图6所示)的顶部的镜面反射。因此，当D＝0.5Wtanβ时，入束的沿相同零级方向镜面反射远离沟槽的部分趋于零，这里假设侧壁706的顶部周围没有衍射。
图8描绘了深光栅沟槽的几何示意表示，使得来自沟槽底面的镜面反射被侧壁遮蔽。
参考图8，沟槽和脊为反射式衍射光栅的一部分，其用于镜面反射和衍射入射在光栅上的掠入射辐射束。光栅具有周期性结构(如图5和图6所示)，其中光栅周期包括侧壁806面向入射束800的任一侧处的第一(脊)子结构和第二(沟槽)子结构。入射束相对于包括沟槽在内的光栅周期的局部周期性方向在沟槽处具有掠入射角β。掠入射角β在1度至17度的范围内，优选地，在3度到5度的范围内。脊被配置为沿零级方向β'＝β将来自脊的平坦顶部808的束镜面反射成镜面反射束810。束以掠入射角β入射在包括沟槽的光栅周期上。包括沟槽的这些光栅周期(即，对于所考虑的沟槽而言本地的光栅周期)被配置有固定或变化节距，以沿一个或多个非零衍射级方向β'≠β(图8中未示出)从光栅周期衍射束。存在不包括所考虑的沟槽的光栅周期，例如，那些不属于所考虑的沟槽本地的光栅周期。当光栅是弯曲的和/或当光栅的节距发生变化时，这些光栅周期可以相对于所考虑的沟槽沿不同的非零衍射级方向衍射束。
如上文所描述的，沟槽的形状可以通过定义沟槽的纵横比的结构参数顶部宽度W和深度D来描述。诸如沟槽之类的子结构的纵横比为其在不同维度上的尺寸之比，本文中被定义为W/D。该形状被确定为使得从沟槽底面一次就反射到零级方向的束的任何射线都被侧壁遮蔽。在图8的示例中，沟槽以及因此将其与沟槽顶部分开的侧壁被确定为具有大于图7中以相同尺度示出的深度的深度D。沟槽底面802、804和侧壁806因此被配置为使得从沟槽底面一次就反射到零级方向的束的任何射线被侧壁遮蔽。沟槽的平坦顶部与平坦底面平行。如果反射镜表面是弯曲的，则脊的平坦顶部和沟槽的平坦底面可能存在对应但很小的曲率，其与反射镜表面的曲率一致。更大的深度使得沟槽底面的左手侧802的一半以上处于进入束800的阴影中。来自沟槽底面的剩余右手区域804的束沿零级方向的镜面反射全部被侧壁806遮蔽。该束从零级方向被遮蔽，因为它被吸收或朝向入射束镜面反射回来。从侧壁806的顶部返回到沟槽底面802上并且离开另一侧壁812的多次反射可以沿零级方向重定向束的可忽略部分。同样，对于掠入射角和侧壁角的特定配置，来自侧壁806的顶部和离开另一侧壁812的双反射可以沿零级方向重定向束的可忽略部分。由于这种短波长辐射的反射损失以及以相对于侧壁表面超过20度的掠入射角，所以它可以忽略不计。因此，入射束的沿与来自脊顶部的镜面反射相同的零级方向的被镜面反射远离沟槽的部分趋于零。
光栅可以制造在弯曲反射镜表面上，诸如参考参考图3所述的椭圆形反射镜。其他合适的弯曲形状包括环形(toroidal)、椭圆柱、抛物面、抛物柱、双曲面、以及双曲柱。平坦脊顶部和沟槽底面可以稍微弯曲以与反射镜的曲率一致。反射镜为经过抛光以获得低散射反射表面的衬底。表面被抛光，使得散射被充分抑制，并且添加了不会添加比期望散射更多散射的光栅(当根据实施例制作时)。全息方法可以用于通过诸如蚀刻之类的合适图案转移技术来对光栅进行图案化。
定义沟槽的纵横比的结构参数满足以下不等式：
/>
其中D为沟槽的深度，W为沟槽的顶部宽度，β为相对于光栅的周期性方向的掠入射角，而β'为相对于光栅的周期性方向的零级方向(β'＝β)或非零衍射级方向(β'≠β)。当β'＝β时，这解析为方程4，并且0.5W的分析阈值改变为0.6W以备考虑。
实施例在第一衍射级中具有低衍射效率以及高镜面反射率，其中镜面反射周围的散射大大减少。因此，光栅周期被配置为镜面反射优选地大部分镜面反射和衍射辐射，更优选地大于70％的镜面反射和衍射辐射或最优选地大于90％的镜面反射和衍射辐射。在具有1或2度掠入射角和最佳镜面材料的理想情况下，光栅周期被配置为镜面反射大于97％的镜面反射和衍射辐射(即，总反射和衍射功率)。光栅周期被配置有优选地大于0.5、更优选地，大于0.7，或最优选地，大约0.9的光栅节距与沟槽宽度之比。辐射的波长在1nm至100nm的范围内，优选地，在10nm至20nm的范围内。
在其他示例中，因为在入射束的视线中没有平坦底面，所以没有束的射线从第二子结构一次就反射到零级方向。这样的示例包括V形凹槽沟槽、侧壁斜率足够大的沟槽、或具有倾斜底面的沟槽(与脊表面相比较)。在这样的示例中，从第二子结构反射一次就到零级方向的束的任何射线都被侧壁遮蔽的情况成立。
图9描绘了光栅沟槽在深度阈值处的几何示意表示，其用于使来自沟槽底面的一级衍射被侧壁遮蔽。
使用入射束的波长和包括沟槽的光栅周期的节距(P)，确定沟槽和侧壁的配置，该配置使得束沿选定非零衍射级(在该示例中为一级)方向从沟槽的任何衍射被侧壁遮蔽。定义沟槽的纵横比的结构参数被确定为满足方程6的不等式(其中β'≠β)。
图10描绘了具有发散进入射线的弯曲光栅的几何示意表示。实施例在与同步加速器(例如，0.005＜NA＜0.1)相比较具有大数值孔径NA的量测装置中实现。与同步加速器相比较，发散束和弯曲反射镜允许较短的路径长度和较小的体积。入射束的发散度跨光栅产生光栅上的不同的掠入射角α。如果我们将图10的中间沟槽的掠入射角定义为β0，则光栅上的掠入射角α跨光栅从大于β0的值变化到小于β0的值。图10示出了不同角度之间的不等式，但符号(<或>)取决于正在示出的是椭圆的哪个部分。图10中β和β0的不等式适用于物体焦点比图像焦点离反射镜更远的情况。
光栅的曲率和入射束的发散度导致跨光栅的入射在沟槽处的束的不同掠入射角(相对于相应沟槽的参考系而言为局部)β。束发散度和曲率的影响加在一起形成最终的β的局部值。在该示例中，入射在沟槽处的束的掠射入射角β从小于β0的值变化到大于β0的值。
图11描绘了弯曲可变线/间隔光栅的几何示意表示。沟槽深度为均匀值D0。光栅可以例如具有沟槽顶部的变化顶部宽度W(从W<W0到W>W0)，这是因为光栅具有便于制造的变化的节距和恒定占空比。因此，右侧沟槽具有D＜0.5Wtanβ，因此束沿零级方向上从沟槽底面的某些镜面反射没有被侧壁遮蔽。这可能会导致不想要的杂散光到达目标外部。
图12描绘了沟槽深度在阈值处的弯曲可变线/间隔光栅的几何示意表示，其用于使来自具有最宽顶部的沟槽的底面的镜面反射被侧壁遮蔽。当光栅具有沟槽顶部的变化顶部宽度W时，针对变化顶部宽度的最大顶部宽度，可以选择沟槽的深度(D>D0)以满足方程6的不等式。仍注意，在平坦光栅上，入射束的发散度会导致入射角的变化，并且在这种情况下，可以进行类似优化。
图13描绘了变化沟槽深度在阈值处的弯曲可变线/间隔光栅的几何示意表示，其用于使来自任何沟槽底面的镜面反射被侧壁遮蔽。对于图12，光栅具有沟槽的变化顶部宽度W。在这种情况下，并不针对所有沟槽选择深沟槽深度，而是可以与宽度变化相对应地，使沟槽的深度(D)发生变化(从D<D0到D>D0)以满足方程6的不等式。
参考图4至图13所描述的光栅可以用于检查装置，诸如参考图2和图3所描述的量测装置。参考图4至图13所描述的光栅也可以用于光刻装置，诸如参考图1所描述的光刻装置。这些装置包括：
-辐射源310、311，可操作为提供辐束；
-如参考图4至图13所描述的反射式衍射光栅312，被布置为接收辐束；
-目标支撑件316，用于支撑被布置为接收镜面反射束的目标T；以及
-检测器314，被布置为接收从光栅周期衍射的衍射束。
图14是根据本发明的实施例的制造反射式衍射光栅的方法的流程图。该方法产生反射式衍射光栅，用于镜面反射和衍射入射在光栅上的掠入射辐射束。辐射的波长可以在1nm至100nm的范围内，优选地，在10nm至20nm的范围内。光栅可以如参考图8至图13所描述的，具有带有光栅周期的周期性结构，该光栅周期包括在面向入射束的侧壁的任一侧的第一(脊)子结构和第二(沟槽)子结构。该方法包括以下步骤：
1402：确定脊的配置以沿零级方向β'＝β将来自脊的束镜面反射成镜面反射束。束相对于光栅的周期性方向以掠入射角β入射在包括沟槽的光栅周期上。光栅周期被配置为镜面反射优选地大部分镜面反射和衍射辐射，更优选地大于70％的镜面反射和衍射辐射，或最优选地大于90％的镜面反射和衍射辐射。在具有1或2度掠入射角和最佳镜面材料的理想情况下，光栅周期被配置为镜面反射大于97％的镜面反射和衍射辐射(即，总反射和衍射功率)。光栅周期被配置有优选地大于0.5、更优选地大于0.7、或最优选地大于0.9的光栅节距与沟槽宽度之比。
1406：确定包括沟槽的光栅周期的固定或变化节距配置，以沿一个或多个衍射级方向β'≠β衍射来自光栅周期的束。这使用信息1404，该信息包括入射束的波长和包括所考虑的沟槽的光栅周期的节距。脊包括平坦顶部，而沟槽包括平行于脊的平坦顶部的平坦底面。
1410：基于入射在沟槽处的束的掠入射角β1408的值，确定沟槽的配置和其光栅周期的侧壁，使得从沟槽反射一次到零级方向的束中的任何射线被侧壁遮蔽。掠入射角β可以在1度到17度的范围内，优选地，在3度至5度的范围内。确定沟槽和侧壁的配置的这个步骤可以包括：使用入射束的波长和包括沟槽的光栅周期的节距(P)，确定使得束从沟槽的沿选定非零衍射级方向(β'≠β)的任何衍射被侧壁遮蔽的配置。步骤1408包括：确定沟槽的形状。这包括：确定定义沟槽的纵横比的一个或多个结构参数(W、D)。这包括满足以下不等式：
其中D为沟槽的深度，W为沟槽的顶部宽度，β为相对于光栅的周期性方向的掠射角，而β'为相对于光栅的周期性方向的零级方向(β'＝β)或非零衍射级方向(β'≠β)。当光栅具有沟槽的变化顶部宽度(W)时，沟槽的深度(D)被选择为：针对变化顶部宽度的最大顶部宽度来满足不等式，如参考图12所描述的。可替代地，与宽度变化相对应，沟槽的深度(D)变化以满足不等式，如参考图13所描述的。可以包括另一步骤来优化底面倾斜和/或SWA和/或其他参数。
1412：使用脊、侧壁和沟槽的所确定的配置来制造光栅。光栅可以制造在反射镜表面上。
在后续带有编号的条款中提供了其他实施例：
1.一种制造反射式衍射光栅的方法，所述反射式衍射光栅用于镜面反射和衍射入射在所述光栅上的掠入射辐射束，所述光栅具有带有光栅周期的周期性结构，所述光栅周期包括在面向入射束的侧壁的两侧的第一子结构和第二子结构，所述方法包括以下步骤：
-确定所述第一子结构的配置，所述第一子结构的配置用以将相对于光栅的周期性方向以掠入射角入射在包括第二子结构的光栅周期上的束，从所述第一子结构镜面反射成沿零级方向的镜面反射束；
-确定包括所述第二子结构的光栅周期的固定或变化节距的配置，所述固定或变化节距的配置用以沿一个或多个非零衍射级方向从所述光栅周期衍射束；
-基于所述掠入射角来确定所述第二子结构和其光栅周期的侧壁的配置，使得从所述第二子结构反射一次到所述零级方向的所述束的任何射线都被所述侧壁遮蔽；以及
-使用所述第一子结构和所述第二子结构和所述侧壁的所确定的配置来制造光栅。
2.根据条款1所述的方法，其中确定所述第二子结构和所述侧壁的配置的步骤包括：使用所述入射束的波长和包括所述第二子结构的所述光栅周期的节距，确定使得从所述第二子结构向选定非零衍射级方向衍射的束的任何射线都被所述侧壁遮蔽的配置。
3.根据任一前述条款所述的方法，其中制造所述光栅的步骤包括：在反射镜表面上制作所述光栅。
4.根据条款3所述的方法，其中所述反射镜表面是弯曲的。
5.根据任一前述条款所述的方法，其中所述第一子结构包括脊，并且所述第二子结构包括沟槽。
6.根据条款5所述的方法，其中所述脊包括平坦顶部，并且所述沟槽包括平行于所述脊的平坦顶部的平坦底面。
7.根据条款5或条款6中任一项所述的方法，其中确定所述第二子结构和所述侧壁的配置的步骤包括：确定所述沟槽的形状。
8.根据条款5至7中任一项所述的方法，其中确定所述第二子结构和所述侧壁的配置的步骤包括：确定定义了所述沟槽的纵横比的一个或多个结构参数。
9.根据条款8所述的方法，确定定义了所述沟槽的纵横比的一个或多个结构参数包括满足以下不等式：
其中D为所述沟槽的深度，W为所述沟槽的顶部宽度，β为所述掠入射角，并且β'为所述零级方向或非零衍射级方向。
10.根据条款9所述的方法，其中所述光栅具有所述沟槽的变化的顶部宽度，并且其中所述沟槽的所述深度被选择以针对所述变化的顶部宽度中的最大顶部宽度来满足所述不等式。
11.根据条款9所述的方法，其中所述光栅具有所述沟槽的变化的顶部宽度，并且其中所述沟槽的所述深度与所述变化的宽度相对应地变化，以满足所述不等式。
12.根据条款5至11中任一项所述的方法，其中所述光栅周期被配置为具有大于0.5的光栅节距与沟槽宽度之比。
13.根据条款12所述的方法，其中所述光栅周期被配置为具有大于0.7的光栅节距与沟槽宽度之比。
14.根据条款13所述的方法，其中所述光栅周期被配置为具有大于0.9的光栅节距与沟槽宽度之比。
15.根据条款1至11中任一项所述的方法，其中所述光栅周期被配置为镜面反射大部分的所述镜面反射和衍射辐射。
16.根据条款15所述的方法，其中所述光栅周期被配置为镜面反射大于70％的所述镜面反射和衍射辐射。
17.根据条款16所述的方法，其中所述光栅周期被配置为镜面反射大于90％的所述镜面反射和衍射辐射。
18.根据任一前述条款所述的方法，其中所述辐射的波长在1nm至100nm的范围内。
19.根据条款18所述的方法，其中所述辐射的波长在10nm至20nm的范围内。
20.根据任一前述条款所述的方法，其中所述掠入射角在1度到17度的范围内。
21.根据条款20所述的方法，其中所述掠入射角在3度到5度的范围内。
22.根据引用条款3时的条款1至21中任一项所述的方法，其中所述反射镜表面具有小于0.2nm的均方根表面误差。
23.根据条款1至22中任一项所述的方法，其中所述固定或变化节距在以下范围内：
其中α1＝0.5和α2＝0.05，λ为波长，β为所述掠入射角，并且β'为所述零级方向或非零衍射阶方向。
24.根据条款8所述的方法，其中确定定义了所述沟槽的纵横比的一个或多个结构参数包括满足以下不等式：
D＞0.6Wtanβ
其中D为所述沟槽的深度，β为所述掠入射角，并且W为所述沟槽的顶部宽度。
25.根据条款1至24中任一项所述的方法，其中所述反射式衍射光栅为可变线间隔光栅。
26.根据条款25所述的方法，其中所述可变线间隔光栅的最大节距在以下范围内：
其中α1＝0.5和α2＝0.05，λ为波长，β为所述掠入射角，并且β'为所述零级方向或非零衍射阶方向。
27.一种反射式衍射光栅，用于镜面反射和衍射入射在光栅上的掠入射辐射束，所述光栅具有带有光栅周期的周期性结构，所述光栅周期包括在面向入射束的侧壁的两侧的第一子结构和第二子结构，所述光栅包括：
-第一子结构，被配置为将相对于光栅的周期性方向以掠入射角入射在包括第二子结构的光栅周期上的束从所述第一子结构镜面反射成沿零级方向的镜面反射束；以及
-包括所述第二子结构的光栅周期，被配置有固定或变化节距，以沿一个或多个非零衍射级方向从所述光栅周期衍射束；
其中所述第二子结构和侧壁被配置为使得从所述第二子结构反射一次到零级方向的束的任何射线都被所述侧壁遮蔽；以及
其中所述光栅周期被配置为镜面反射大部分的镜面反射和衍射辐射。
28.根据条款27所述的反射式衍射光栅，其中所述光栅周期被配置为镜面反射大于70％的所述镜面反射和衍射辐射。
29.根据条款28所述的反射式衍射光栅，其中所述光栅周期被配置为镜面反射大于90％的所述镜面反射和衍射辐射。
30.根据条款27至29中任一项所述的反射式衍射光栅，其中所述第二子结构和所述侧壁被配置为使得从所述第二子结构向选定非零衍射级方向衍射的束的任何射线都被所述侧壁遮蔽。
31.根据条款27至29中任一项所述的反射式衍射光栅，其中所述光栅被制作在反射镜表面上。
32.根据条款31所述的反射式衍射光栅，其中所述反射镜表面是弯曲的。
33.根据条款27至32中任一项所述的反射式衍射光栅，其中所述第一子结构包括脊，并且所述第二子结构包括沟槽。
34.根据条款33所述的反射式衍射光栅，其中所述脊包括平坦顶部，并且所述沟槽包括平行于所述脊的所述平坦顶部的平坦底面。
35.根据条款33或条款34所述的反射式衍射光栅，其中所述沟槽的形状被配置为使得从所述第二子结构反射一次到所述零级方向的束的任何射线都被所述侧壁遮蔽。
36.根据条款33至35中任一项所述的反射式衍射光栅，其中定义了所述沟槽的纵横比的一个或多个结构参数满足以下不等式：
其中D为所述沟槽的深度，W为所述沟槽的顶部宽度，β为所述掠入射角，并且β'为所述零级方向或非零衍射级方向。
37.根据条款36所述的反射式衍射光栅，其中所述光栅具有所述沟槽的变化的顶部宽度，并且其中所述沟槽的深度被配置为针对所述变化的顶部宽度中的最大顶部宽度来满足所述不等式。
38.根据条款36所述的反射式衍射光栅，其中所述光栅具有所述沟槽的变化的顶部宽度，并且其中所述沟槽的所述深度与所述变化的宽度相对应地变化，以满足所述不等式。
39.根据条款33至38中任一项所述的反射式衍射光栅，其中所述光栅周期被配置为具有大于0.5的光栅节距与沟槽宽度之比。
40.根据条款39所述的反射式衍射光栅，其中所述光栅周期被配置为具有大于0.7的光栅节距与沟槽宽度之比。
41.根据条款40所述的反射式衍射光栅，其中所述光栅周期被配置为具有大于0.9的光栅节距与沟槽宽度之比。
42.根据条款27至41中任一项所述的反射式衍射光栅，其中所述辐射的波长在1nm至100nm的范围内。
43.根据条款42所述的反射式衍射光栅，其中所述辐射的波长在10nm至20nm的范围内。
44.根据条款27至43中任一项所述的反射式衍射光栅，其中所述掠入射角在1度至17度的范围内。
45.根据引用条款31时的条款27至44中任一项所述的方法，其中所述反射镜表面具有小于0.2nm的均方根表面误差。
46.根据条款27至45中任一项所述的方法，其中所述固定或变化节距在以下范围内：
其中α1＝0.5和α2＝0.05，λ为波长，β为所述掠入射角，并且β'为所述零级方向或非零衍射阶方向。
47.根据条款33至35中任一项所述的反射式衍射光栅，其中定义了所述沟槽的纵横比的一个或多个结构参数满足以下不等式：
D＞0.6Wtanβ
其中D为所述沟槽的深度，β为所述掠入射角，并且W为所述沟槽的顶部宽度。
48.根据条款27至47中任一项所述的反射式衍射光栅，其中所述反射式衍射光栅为可变线间隔光栅。
49.根据条款48所述的反射式衍射光栅，其中所述可变线间隔光栅的最大节距在以下范围内：
其中α1＝0.5和α2＝0.05，λ为波长，β为所述掠入射角，并且β'为所述零级方向或非零衍射阶方向。
50.根据条款44所述的反射式衍射光栅，其中所述掠入射角在3度到5度的范围内。
51.一种检查装置，包括：
-辐射源，可操作为提供用于照射目标的辐射束；
-根据条款22至40中任一项所述的反射式衍射光栅，被布置为接收所述辐射束；
-目标支撑件，用于支撑被布置为接收镜面反射束的目标；以及
-检测器，被布置为接收从所述光栅周期衍射的衍射束。
52.一种量测装置，包括根据条款46所述的检查装置。
53.一种光刻装置，包括根据条款46所述的检查装置。
尽管在本文中可以具体参考检查、量测、光刻装置在制造IC时的使用，但是应当理解，本文中所描述的装置可以具有其他应用。其他可能应用包括制造集成光学系统、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。
尽管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用于其他装置。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(或其他图案形成设备)之类的对象的任何装置的一部分。这些装置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，但是应当领会，在上下文允许的情况下，本发明不限于光学光刻，并且可以用于其他应用，例如，压印光刻。
虽然上文已经描述了本发明的特定实施例，但是应当领会，本发明可以以不同于所描述的方式来实践。上文的描述旨在是说明性的，而非限制性的。因此，对于本领域的技术人员而言，显而易见的是，在没有背离下文所阐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。
尽管具体参考了SXR、或SXR和EUV电磁辐射，但是应当领会，在上下文允许的情况下，本发明可以使用所有电磁辐射来实践，这些电磁辐射包括无线电波、微波、红外线、(可见)光、紫外线、X射线、以及伽马射线。作为光学量测方法的备选方案，还考虑使用X射线，可选地，硬X射线，例如，波长范围介于0.01nm与10nm之间、或可选地介于0.01nm与0.2nm之间，或可选地介于0.1nm与0.2nm之间的辐射，用于量测测量。

Claims (51)

1.一种制造反射式衍射光栅的方法，所述反射式衍射光栅用于镜面反射和衍射入射在所述光栅上的掠入射辐射束，所述光栅具有带有光栅周期的周期性结构，所述光栅周期包括在面向入射束的侧壁的两侧的第一子结构和第二子结构，其中所述第一子结构包括脊，并且所述第二子结构包括沟槽；
其中所述方法包括以下步骤：
-确定所述第一子结构的配置，所述第一子结构的配置用以将相对于光栅的周期性方向以掠入射角入射在包括所述第二子结构的光栅周期上的束，从所述第一子结构镜面反射成沿零级方向的镜面反射束；
-确定包括所述第二子结构的光栅周期的固定或变化节距的配置，所述固定或变化节距的配置用以沿一个或多个非零衍射级方向从所述光栅周期衍射束；
-基于所述掠入射角来确定所述第二子结构和其光栅周期的所述侧壁的配置，使得从所述第二子结构反射一次到所述零级方向的所述束的任何射线都被所述侧壁遮蔽；以及
-使用所述第一子结构和所述第二子结构和所述侧壁的所确定的配置来制造光栅。
2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述第二子结构和所述侧壁的配置的步骤包括：使用所述入射束的波长和包括所述第二子结构的所述光栅周期的节距，确定使得从所述第二子结构向选定非零衍射级方向衍射的束的任何射线都被所述侧壁遮蔽的配置。
3.根据任一前述权利要求所述的方法，其中制造所述光栅的步骤包括：在反射镜表面上制作所述光栅。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述反射镜表面是弯曲的。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述脊包括平坦顶部，并且所述沟槽包括平行于所述脊的平坦顶部的平坦底面。
6.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述第二子结构和所述侧壁的配置的步骤包括：确定所述沟槽的形状。
7.根据权利要求5至6中任一项所述的方法，其中确定所述第二子结构和所述侧壁的配置的步骤包括：确定定义了所述沟槽的纵横比的一个或多个结构参数。
8.根据权利要求7所述的方法，确定定义了所述沟槽的纵横比的一个或多个结构参数包括满足以下不等式：
其中D为所述沟槽的深度，W为所述沟槽的顶部宽度，β为所述掠入射角，并且β'为所述零级方向或非零衍射级方向。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述光栅具有所述沟槽的变化的顶部宽度，并且其中所述沟槽的所述深度被选择以针对所述变化的顶部宽度中的最大顶部宽度来满足所述不等式。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述光栅具有所述沟槽的变化的顶部宽度，并且其中所述沟槽的所述深度与所述变化的宽度相对应地变化，以满足所述不等式。
11.根据权利要求5、6、8、9和10中任一项所述的方法，其中所述光栅周期被配置为具有大于0.5的光栅节距与沟槽宽度之比。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述光栅周期被配置为具有大于0.7的光栅节距与沟槽宽度之比。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述光栅周期被配置为具有大于0.9的光栅节距与沟槽宽度之比。
14.根据权利要求1、2、4、5、6、8、9、10、12和13中任一项所述的方法，其中所述光栅周期被配置为镜面反射大部分的所述镜面反射和衍射辐射。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述光栅周期被配置为镜面反射大于70％的所述镜面反射和衍射辐射。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述光栅周期被配置为镜面反射大于90％的所述镜面反射和衍射辐射。
17.根据权利要求1、2、4、5、6、8、9、10、12、13、15和16中任一项所述的方法，其中所述辐射的波长在1nm至100nm的范围内。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述辐射的波长在10nm至20nm的范围内。
19.根据权利要求1、2、4、5、6、8、9、10、12、13、15、16和18中任一项所述的方法，其中所述掠入射角在1度到17度的范围内。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述掠入射角在3度到5度的范围内。
21.根据权利要求3所述的方法，其中所述反射镜表面具有小于0.2nm的均方根表面误差。
22.根据权利要求1、2、4、5、6、8、9、10、12、13、15、16、18和20中任一项所述的方法，其中所述固定或变化节距在以下范围内：
其中α1＝0.5和α2＝0.05，λ为波长，β为所述掠入射角，并且β'为所述零级方向或非零衍射阶方向。
23.根据权利要求7所述的方法，其中确定定义了所述沟槽的纵横比的一个或多个结构参数包括满足以下不等式：
D＞0.6W tanβ
其中D为所述沟槽的深度，β为所述掠入射角，并且W为所述沟槽的顶部宽度。
24.根据权利要求1、2、4、5、6、8、9、10、12、13、15、16、18、20和23中任一项所述的方法，其中所述反射式衍射光栅为可变线间隔光栅。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述可变线间隔光栅的最大节距在以下范围内：
其中α1＝0.5和α2＝0.05，λ为波长，β为所述掠入射角，并且β'为所述零级方向或非零衍射阶方向。
26.一种反射式衍射光栅，用于镜面反射和衍射入射在光栅上的掠入射辐射束，所述光栅具有带有光栅周期的周期性结构，所述光栅周期包括在面向入射束的侧壁的两侧的第一子结构和第二子结构，所述光栅包括：
-第一子结构，包括脊并且被配置为将相对于光栅的周期性方向以掠入射角入射在包括第二子结构的光栅周期上的束从所述第一子结构镜面反射成沿零级方向的镜面反射束，所述第二子结构包括沟槽；以及
-包括所述第二子结构的光栅周期，被配置有固定或变化节距，以沿一个或多个非零衍射级方向从所述光栅周期衍射束；
其中所述第二子结构和侧壁被配置为使得从所述第二子结构反射一次到零级方向的束的任何射线都被所述侧壁遮蔽；以及
其中所述光栅周期被配置为镜面反射大部分的镜面反射和衍射辐射。
27.根据权利要求26所述的反射式衍射光栅，其中所述光栅周期被配置为镜面反射大于70％的所述镜面反射和衍射辐射。
28.根据权利要求27所述的反射式衍射光栅，其中所述光栅周期被配置为镜面反射大于90％的所述镜面反射和衍射辐射。
29.根据权利要求26至28中任一项所述的反射式衍射光栅，其中所述第二子结构和所述侧壁被配置为使得从所述第二子结构向选定非零衍射级方向衍射的束的任何射线都被所述侧壁遮蔽。
30.根据权利要求26至28中任一项所述的反射式衍射光栅，其中所述光栅被制作在反射镜表面上。
31.根据权利要求30所述的反射式衍射光栅，其中所述反射镜表面是弯曲的。
32.根据权利要求26所述的反射式衍射光栅，其中所述脊包括平坦顶部，并且所述沟槽包括平行于所述脊的所述平坦顶部的平坦底面。
33.根据权利要求26所述的反射式衍射光栅，其中所述沟槽的形状被配置为使得从所述第二子结构反射一次到所述零级方向的束的任何射线都被所述侧壁遮蔽。
34.根据权利要求26所述的反射式衍射光栅，其中定义了所述沟槽的纵横比的一个或多个结构参数满足以下不等式：
其中D为所述沟槽的深度，W为所述沟槽的顶部宽度，β为所述掠入射角，并且β'为所述零级方向或非零衍射级方向。
35.根据权利要求34所述的反射式衍射光栅，其中所述光栅具有所述沟槽的变化的顶部宽度，并且其中所述沟槽的深度被配置为针对所述变化的顶部宽度中的最大顶部宽度来满足所述不等式。
36.根据权利要求34所述的反射式衍射光栅，其中所述光栅具有所述沟槽的变化的顶部宽度，并且其中所述沟槽的所述深度与所述变化的宽度相对应地变化，以满足所述不等式。
37.根据权利要求26所述的反射式衍射光栅，其中所述光栅周期被配置为具有大于0.5的光栅节距与沟槽宽度之比。
38.根据权利要求37所述的反射式衍射光栅，其中所述光栅周期被配置为具有大于0.7的光栅节距与沟槽宽度之比。
39.根据权利要求38所述的反射式衍射光栅，其中所述光栅周期被配置为具有大于0.9的光栅节距与沟槽宽度之比。
40.根据权利要求26、27、28、31-38和39中任一项所述的反射式衍射光栅，其中所述辐射的波长在1nm至100nm的范围内。
41.根据权利要求40所述的反射式衍射光栅，其中所述辐射的波长在10nm至20nm的范围内。
42.根据权利要求26、27、28、31-39和41中任一项所述的反射式衍射光栅，其中所述掠入射角在1度至17度的范围内。
43.根据权利要求30所述的反射式衍射光栅，其中所述反射镜表面具有小于0.2nm的均方根表面误差。
44.根据权利要求26、27、28、31-39、41和43中任一项所述的反射式衍射光栅，其中所述固定或变化节距在以下范围内：
其中α1＝0.5和α2＝0.05，λ为波长，β为所述掠入射角，并且β'为所述零级方向或非零衍射阶方向。
45.根据权利要求32至33中任一项所述的反射式衍射光栅，其中定义了所述沟槽的纵横比的一个或多个结构参数满足以下不等式：
D＞0.6W tanβ
其中D为所述沟槽的深度，β为所述掠入射角，并且W为所述沟槽的顶部宽度。
46.根据权利要求26、27、28、31-39、41和43中任一项所述的反射式衍射光栅，其中所述反射式衍射光栅为可变线间隔光栅。
47.根据权利要求46所述的反射式衍射光栅，其中所述可变线间隔光栅的最大节距在以下范围内：
其中α1＝0.5和α2＝0.05，λ为波长，β为所述掠入射角，并且β'为所述零级方向或非零衍射阶方向。
48.根据权利要求42所述的反射式衍射光栅，其中所述掠入射角在3度到5度的范围内。
49.一种检查装置，包括：
-辐射源，可操作为提供用于照射目标的辐射束；
-根据权利要求21至38中任一项所述的反射式衍射光栅，被布置为接收所述辐射束；
-目标支撑件，用于支撑被布置为接收镜面反射束的目标；以及
-检测器，被布置为接收从所述光栅周期衍射的衍射束。
50.一种量测装置，包括根据权利要求49所述的检查装置。
51.一种光刻装置，包括根据权利要求49所述的检查装置。
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