CN116490766A - 基于从衍射结构产生高阶谐波的量测设备和量测方法 - Google Patents
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Abstract
披露了用于测量衬底上的衍射结构的量测设备和方法。所述量测设备包括：辐射源，所述辐射源能够操作以提供第一辐射以用于激发所述衍射结构，使得从所述衍射结构和/或衬底产生高阶谐波的第二辐射；以及检测装置，所述检测装置能够操作以检测所述第二辐射，所述第二辐射的至少一部分已经由所述衍射结构衍射。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年11月26日递交的欧洲申请20209950.3的优先权，该欧洲申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及能够用于例如通过光刻技术进行的器件的制造中的量测的方法和设备。
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。光刻设备可以用于例如制造集成电路(IC)。光刻设备可以例如将图案形成装置(例如，掩模)处的图案(也经常被称为“设计布局”或“设计”)投影到提供于衬底(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。该辐射的波长确定可以形成于衬底上的特征的最小尺寸。当前在使用中的典型波长为365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。使用极紫外(EUV)辐射的光刻设备，该设备可以使用在4nm至20nm的范围内(例如，6.7nm或13.5nm)的波长，以与使用例如具有193nm的波长的辐射的光刻设备相比在衬底上形成更小的特征。
低k1光刻可以用于处理尺寸小于光刻设备的经典分辨率极限的特征。在该过程中，可以将分辨率公式表达为CD＝k1×λ/NA，其中，λ是所使用的辐射的波长，NA是光刻设备中的投影光学器件的数值孔径，CD是“临界尺寸”(通常是所印刷的最小特征尺寸，但在这种情况下是半节距)并且k1是经验分辨率因子。一般而言，k1越小，则在衬底上再生类似于由电路设计者规划的形状和尺寸以便实现特定电功能性和性能的图案就变得越困难。为了克服这些困难，可以将复杂的微调步骤应用到光刻投影设备和/或设计布局。这些步骤包括但不限于例如：NA的优化、自定义照射方案、相移图案形成装置的使用、设计布局的各种优化，诸如设计布局中的光学邻近效应校正(OPC，有时也被称为“光学及过程校正”)，或通常被定义为“分辨率增强技术”(RET)的其他方法。可替代地，用于控制光刻设备的稳定性的严格控制回路可以用于改善在低k1下的图案的再生。
在光刻过程中，需要频繁地进行所产生的结构的测量，例如以用于过程控制及验证。用于进行此类测量的各种工具是已知的，包括经常用于测量临界尺寸(CD)的扫描电子显微镜，以及用于测量重叠(器件中的两个层的对准的准确度)的专用工具。近来，已经开发出供光刻领域中使用的各种形式的散射仪。
已知的散射仪的示例经常依赖于专用量测目标的设置。例如，一种方法可能需要呈简单光栅的形式的目标，该光栅足够大以使得测量束产生小于该光栅的光点(即，该光栅填充不足)。在所谓的重新构造方法中，可以通过仿真散射辐射与目标结构的数学模型的相互作用来计算光栅的特性。调整模型的参数直到所仿真的相互作用产生与从真实目标观测到的衍射图案相似的衍射图案。
除了通过重新构造进行特征形状的测量以外，也可以使用此设备来测量基于衍射的重叠，如已公开的专利申请案US2006066855A1中描述的。使用衍射阶的暗场成像的基于衍射的重叠测量能够实现对较小目标的重叠测量。这些目标可以小于照射光点并且可以被晶片上的产品结构环绕。诸如US2011102753A1和US20120044470A的众多已公开的专利申请案中找到暗场成像测量的示例。可以通过使用复合光栅目标而在一个图像中测量多个光栅。已知的散射仪倾向于使用在可见光或近IR波范围内的光，这要求光栅的节距比其特性实际上是感兴趣的实际产品结构粗略得多。可以使用具有短得多的波长的深紫外(DUV)、极紫外(EUV)或X射线辐射来限定这些产品特征。令人遗憾的是，此类波长通常不可以用于或不能用于量测。
另一方面，现代的产品结构的尺寸如此之小以致它们无法通过光学量测技术而被成像。较小的特征包括例如通过多重图案形成过程和/或节距倍增而形成的特征。因此，用于大容量量测的目标经常使用比其重叠误差或临界尺寸为感兴趣的特性的产品大得多的特征。测量结果仅与真实产品结构的尺寸间接地相关，并且可能是不准确的，这是因为量测目标不遭受光刻设备中的光学投影下的相同失真，和/或制造过程的其他步骤中的不同处理。虽然扫描电子显微法(SEM)能够直接地分辨这些现代的产品结构，但是SEM是比光学测量更耗时的。此外，电子不能够穿透较厚的过程层，这使得电子不太适合于量测应用。虽然诸如使用接触垫来测量电特性的其他技术也是已知的，但是该技术仅提供真实产品结构的间接证据。
通过减小在测量期间使用的辐射的波长(即，朝向“软X射线”波长光谱移动)，能够分辨较小结构以增大对结构的结构变化的敏感度和/或进一步穿透进入产品结构中。产生适当的高频率辐射(例如，软X射线和/或EUV辐射)的一种此类方法可以是使用泵浦辐射(例如，红外IR辐射)以激发产生介质，由此产生发射辐射，可选地产生包括高频率辐射的高阶谐波。
然而，一旦产生高阶谐波，将所得到的SXR/EUV辐射传递到目标就出现困难，这是因为该辐射易于被吸收。
发明内容
在本发明的第一方面中，提供一种用于测量衬底上的衍射结构的量测设备，所述量测设备包括：辐射源，所述辐射源能够操作以提供第一辐射以用于激发所述衍射结构，使得从所述衍射结构和/或衬底产生高阶谐波的第二辐射；以及检测装置，所述检测装置能够操作以检测所述第二辐射，所述第二辐射的至少一部分已经由所述衍射结构衍射。
在本发明的第二方面中，提供一种用于测量衬底上的衍射结构的方法，所述方法包括：利用第一辐射激发所述衍射结构，以从所述衍射结构和/或衬底产生高阶谐波的第二辐射；以及检测所述第二辐射，所述第二辐射的至少一部分已经由所述衍射结构衍射。
附图说明
现在将参考随附的示意性附图并仅以示例的方式描述实施例，在附图中：
-图1描绘光刻设备的示意性概略图；
-图2描绘光刻单元的示意性概略图；
-图3描绘整体光刻的示意图，它表示用于优化半导体制造的三种关键技术之间的合作；
-图4示意性地说明散射量测设备；
-图5描绘其中使用EUV和/或SXR辐射的量测设备的示意图；
-图6描绘其中使用能够使用本文中披露的概念调适的EUV和/或SXR辐射的量测设备的示意图；
-图7描绘能够使用本文中披露的概念调适的用于产生高阶谐波的照射源的示意图；
-图8(a)示意性地描绘根据实施例的从量测目标产生的高阶衍射谐波的概念；以及图8(b)示意性地描绘根据实施例的所捕获的衍射阶；
-图9(a)示意性地描绘根据实施例的用于使用从目标产生的高阶衍射谐波进行的量测目标的高度测量的装置；以及图9(b)示意性地描绘根据实施例的所捕获的衍射阶；以及
-图10示意性地描绘基于从量测目标产生的高阶衍射谐波的重叠测量的概念。
具体实施方式
在本文件中，术语“辐射”和“束”用于涵盖所有类型的电磁辐射和粒子辐射，包括紫外辐射(例如，具有为365nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)、EUV(极紫外辐射，例如具有在约5nm至125nm或5nm至100nm的范围内的波长)、X射线辐射、电子束辐射及其他粒子辐射。
如本文中使用的术语“掩模版”、“掩模”或“图案形成装置”可以被广泛地解释为指可以用于向入射辐射束赋予经图案化的横截面的通用图案形成装置，该经图案化的横截面对应于待在衬底的目标部分中产生的图案。在这种内容背景下，也可以使用术语“光阀”。除了经典掩模(透射或反射型；二元型、相移型、混合型等)以外，其他此类图案形成装置的示例包括可编程反射镜阵列和可编程LCD阵列。
图1示意性地描绘光刻设备LA。光刻设备LA包括：照射系统(也被称为照射器)IL，照射系统被配置为调节辐射束B(例如，UV辐射、DUV辐射、EUV辐射或X射线辐射)；掩模支撑件(例如，掩模台)T，掩模支撑件被构造成支撑图案形成装置(例如，掩模)MA并且连接到被配置为根据某些参数来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，衬底支撑件被构造成保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W并且连接到被配置为根据某些参数来准确地定位该衬底支撑件的第二定位器PW；以及投影系统(例如，折射投影透镜系统)PS，投影系统被配置为将由图案形成装置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接收来自辐射源SO的辐射束。照射系统IL可以包括用于引导、成形和/或控制辐射的各种类型的光学组件，诸如折射型、反射型、衍射型、磁性型、电磁型、静电型和/或其他类型的光学组件，或其任何组合。照射器IL可以用于调节辐射束B，以在图案形成装置MA的平面处在其横截面中具有期望的空间及角强度分布。
本文中使用的术语“投影系统”PS应该被广泛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各种类型的投影系统，包括折射型、反射型、衍射型、反射折射型、合成型、磁性型、电磁型和/或静电型光学系统，或其任何组合。可以认为本文中对术语“投影透镜”的任何使用都与更上位的术语“投影系统”PS是同义的。
光刻设备LA可以属于如下类型：其中，衬底的至少一部分可以由具有相对较高折射率的液体(例如，水)覆盖，以便填充投影系统PS与衬底W之间的空间——这也被称为浸没光刻。全文以引用的方式并入本文中的US6952253中给出了关于浸没技术的更多信息。
光刻设备LA也可以属于具有两个或更多个衬底支撑件WT(也被命名为“双平台”)的类型。在这种“多平台”机器中，可以并行地使用衬底支撑件WT，和/或可以对位于衬底支撑件WT中的一个上的衬底W进行准备衬底W的后续曝光的步骤，同时将另一个衬底支撑件WT上的另一个衬底W用于曝光在所述另一个衬底W上的图案。
除了衬底支撑件WT以外，光刻设备LA还可以包括测量平台。测量平台被布置为保持传感器和/或清洁装置。传感器可以被布置为测量投影系统PS的特性或辐射束B的特性。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。测量平台可以在衬底支撑件WT远离投影系统PS时在投影系统PS下方移动。
在操作中，辐射束B入射于被保持在掩模支撑件T上的图案形成装置(例如，掩模)MA上，并且被存在于图案形成装置MA上的图案(设计布局)图案化。在已经横穿掩模MA的情况下，辐射束B传递通过投影系统PS，投影系统PS将该束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置测量系统IF，可以准确地移动衬底支撑件WT，例如以便使不同的目标部分C在辐射束B的路径中定位于经聚焦且对准的位置处。相似地，第一定位器PM和可能地另一个位置传感器(另一个位置传感器未在图1中明确地描绘)可以用于相对于辐射束B的路径来准确地定位图案形成装置MA。可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置MA和衬底W。尽管如所说明的衬底对准标记P1、P2占据专用目标部分，但是衬底对准标记P1、P2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，这些衬底对准标记P1、P2被称为划线对准标记。
如图2中所示，光刻设备LA可以形成光刻单元LC(有时也被称为光刻元或(光刻)簇)的一部分，光刻单元LC经常还包括用于对衬底W执行曝光前过程和曝光后过程的设备。通常，这些设备包括用于沉积抗蚀剂层的旋涂器SC、用于显影经曝光的抗蚀剂的显影器DE、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)的激冷板CH和烘烤板BK。衬底处置器或机器人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W并且将衬底W传递到光刻设备LA的进料台LB。光刻单元中经常也被统称为轨道的装置可以由轨道控制单元TCU控制，轨道控制单元TCU自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来控制光刻设备LA。
在光刻过程中，需要频繁地对所产生的结构进行测量，例如，以用于过程控制及验证。用于进行该测量的工具可以被称为量测工具MT。用于进行此类测量的不同类型的量测设备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。散射仪是多功能器具，所述多功能器具允许通过在光瞳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(测量通常被称为以光瞳为基础的测量)，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被称为以图像或场为基础的测量。全文以引用的方式并入本文中的专利申请案US20100328655、US2011102753A1、US20120044470A、US20110249244、US20110026032或EP1,628,164A中进一步描述了此类散射仪及相关联的测量技术。前述散射仪可以使用来自硬X射线、软X射线、极紫外和可见光至近IR波长范围的光来测量光栅。在辐射为硬X射线或软X射线的情况下，可选地在波长在0.01nm至10nm范围内的情况下，前述散射仪可以可选地是小角度X射线散射量测工具。
为了正确且一致地曝光由光刻设备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，诸如后续层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸(CD)、结构的形状等。出于此目的，可以在光刻单元LC中包括检查工具和/或量测工具(未示出)。如果检测到误差，尤其是在同一批量或批次的其他衬底W仍待曝光或处理之前进行检查的情况下，则可以对后续衬底的曝光或对要对衬底W执行的其他处理步骤进行例如调整。
检查设备(检查设备也可以被称为量测设备)用于确定衬底W的特性，并且尤其确定不同衬底W的特性如何变化或与同一个衬底W的不同层相关联的特性在不同层间如何变化。检查设备可以可替代地被构造成识别衬底W上的缺陷，并且可以例如是光刻单元LC的一部分，或可以集成到光刻设备LA中，或可以甚至是单机装置。检查设备可以测量潜像(在曝光之后在抗蚀剂层中的图像)上的特性，或半潜像(在曝光后烘烤步骤PEB之后在抗蚀剂层中的图像)上的特性，或经显影的抗蚀剂图像(其中，抗蚀剂的曝光部分或未曝光部分已经被移除)上的特性，或甚至经蚀刻的图像(在诸如蚀刻的图案转移步骤之后)上的特性。
在第一实施例中，散射仪MT是角度分辨散射仪。在这种散射仪中，重新构造方法可以应用于测得的信号以重新构造或计算光栅的特性。该重新构造可以例如通过仿真散射辐射与目标结构的数学模型的相互作用并且比较仿真结果与测量结果而得到。调整数学模型的参数直到所仿真的相互作用产生与从真实目标观测到的衍射图案相似的衍射图案。
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引导到目标上，并且来自目标的反射、透射或散射辐射被引导到光谱仪检测器上，该光谱仪检测器测量镜面反射辐射的光谱(即，依据波长而变化的强度的测量结果)。根据此数据，可以例如通过严格耦合波分析和非线性回归或者通过与仿真光谱库进行比较来重新构造产生所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是椭圆测量散射仪。椭圆测量散射仪允许通过测量针对每种偏振状态的散射或透射辐射来确定光刻过程的参数。该量测设备通过在量测设备的照射区段中使用例如适当的偏振滤波器来发射偏振光(诸如线性、圆形或椭圆)。适合于量测设备的源也可以提供偏振辐射。全文以引用的方式并入本文中的美国专利申请案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中描述了现有椭圆测量散射仪的各种实施例。
在散射仪MT的一个实施例中，散射仪MT适用于通过测量反射光谱和/或检测配置中的不对称性(该不对称性与重叠的范围有关)来测量两个未对准光栅或周期性结构的重叠。可以将两个(可能重叠的)光栅结构施加于两个不同层(不一定是连续层)中，并且这两个光栅结构可以形成为处于晶片上基本相同的位置。散射仪可以具有如例如共同拥有的专利申请案EP1,628,164A中描述的对称检测配置，使得任何不对称性都是可明确区分的。这提供了用于测量光栅中的未对准的直接了当的方式。可以在全文以引用的方式并入本文中的PCT专利申请公开案第WO2011/012624号或美国专利申请案第US20160161863号中找到通过所述周期性结构的不对称性来测量关于包含作为目标的周期性结构的两个层之间的重叠误差的进一步示例。
其他感兴趣的参数可以是焦距和剂量。可以通过如全文以引用的方式并入本文中的美国专利申请案US2011-0249244中描述的散射测量(或可替代地通过扫描电子显微法)同时确定焦距和剂量。可以使用具有针对焦距能量矩阵(FEM-也被称为焦距曝光矩阵)中的每一点的临界尺寸和侧壁角测量结果的独特组合的单一结构。如果能够得到临界尺寸和侧壁角的这些独特组合，则可以根据这些测量独特地确定焦距和剂量值。
量测目标可以是通过光刻过程主要在抗蚀剂中形成的以及在例如蚀刻过程之后形成的复合光栅的总体。光栅中的结构的节距和线宽可以在很大程度上依赖于测量光学器件(尤其是光学器件的NA)以能够捕获来自量测目标的衍射阶。如较早所指出的，衍射信号可以用于确定两个层之间的移位(也被称为“重叠”)或可以用于重新构造如通过光刻过程所产生的原始光栅的至少一部分。这种重新构造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。目标可以具有更小的子区段，该子区段被配置为模仿目标中的设计布局的功能性部分的尺寸。由于该子区段，目标将表现得与设计布局的功能性部分更相似，使得总体过程参数测量结果更好地类似于设计布局的功能性部分。可以在填充不足模式中或在填充过度模式中测量目标。在填充不足模式中，测量束产生小于总体目标的光点。在填充过度模式中，测量束产生大于总体目标的光点。在这种填充过度模式中，也有可能同时测量不同的目标，因此同时确定不同的处理参数。
使用特定目标进行的光刻参数的总体测量品质至少部分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”可以包括测量自身的一个或更多个参数、经测量的一个或更多个图案的一个或更多个参数，或它们两者。例如，如果用于衬底测量选配方案中的测量是基于衍射的光学测量，则测量的参数中的一个或更多个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。用于选择测量选配方案的准则中的一个可以是例如测量参数中的一个对于处理变化的敏感度。全文以引用的方式并入本文中的美国专利申请案US20160161863和已公开美国专利申请案US2016/0370717A1中描述了更多示例。
光刻设备LA中的图案形成过程可能是在处理中的最关键的步骤中的一个，所述最关键的步骤中的一个需要衬底W上的结构的尺寸标定和放置的较高准确度。为了确保这种较高准确度，可以将三个系统组合于所谓的“整体”控制环境中，如图3示意性地描绘的。这些系统中的一个是光刻设备LA，光刻设备LA(实际上)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”环境的关键在于优化这三个系统之间的合作以增强总体过程窗口并且提供严格控制回路，以确保由光刻设备LA执行的图案化保持在过程窗口内。过程窗口限定过程参数(例如，剂量、焦距、重叠)的范围，特定制造过程在该过程参数的范围内得到所限定的结果(例如，功能性半导体器件)——可能在该过程参数的范围内，允许光刻过程或图案形成过程中的过程参数变化。
计算机系统CL可以使用待图案化的设计布局(的一部分)以预测使用哪种分辨率增强技术，并且执行计算光刻仿真及计算以确定哪种掩模布局及光刻设备设定实现图案形成过程的最大总体过程窗口(在图3中由第一标度SCl中的双箭头描绘)。分辨率增强技术可以被布置为匹配光刻设备LA的图案形成可能性。计算机系统CL也可以用于检测光刻设备LA当前正在过程窗口内的什么位置处操作(例如，使用来自量测工具MT的输入)以便预测由于例如次优处理是否可能存在缺陷(在图3中由第二标度SC2中的指向“0”的箭头描绘)。
量测工具MT可以将输入提供到计算机系统CL以实现准确的仿真和预测，并且可以将反馈提供到光刻设备LA以识别例如光刻设备LA的校准状态中的可能的漂移(在图3中由第三标度SC3中的多个箭头描绘)。
在光刻过程中，期望频繁地进行所产生的结构的测量，例如以用于过程控制及验证。用于进行此类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设备，诸如散射仪。已知的散射仪的示例经常依赖于专用量测目标的设置，诸如填充不足的目标(呈简单光栅或不同层中的重叠光栅的形式的目标，该目标足够大使得测量束产生小于光栅的光点)或填充过度的目标(从而照射光点部分地或完全包含该目标)。另外，使用量测工具(例如，照射诸如光栅的填充不足的目标的角度分辨散射仪)允许使用所谓的重新构造方法，其中，可以通过仿真散射辐射与目标结构的数学模型的相互作用并且比较仿真结果与测量结果来计算光栅的特性。调整模型的参数直到所仿真的相互作用产生与从真实目标观测到的衍射图案相似的衍射图案。
散射仪是多功能器具，所述多功能器具允许通过在光瞳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(测量通常被称为以光瞳为基础的测量)，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被称为以图像或场为基础的测量。全文以引用的方式并入本文中的专利申请案US20100328655、US2011102753A1、US20120044470A、US20110249244、US20110026032或EP1,628,164A中进一步描述了此类散射仪及相关联的测量技术。前述散射仪可以使用来自硬X射线、软X射线、极紫外和可见光至近IR波范围的光来在一个图像中测量来自多个光栅的多个目标。
图4中描绘量测设备的一个示例，诸如散射仪。该散射仪可以包括将辐射5投影到衬底W上的宽带(例如，白光)辐射投影仪2。反射或散射辐射10被传递到光谱仪检测器4，该光谱仪检测器测量镜面反射辐射的光谱6(即，依据波长λ而变化的强度I的测量结果)。根据该数据，例如，通过严格耦合波分析和非线性回归，或通过与图4的底部处所示的仿真光谱库的比较，可以由处理单元PU重新构造引起所检测到的光谱的结构或轮廓8。一般而言，对于重新构造，结构的一般形式是已知的，并且根据用来制造结构的过程的知识来假定一些参数，从而仅留下结构的数个参数以待根据散射测量数据来确定。这种散射仪可以被配置为正入射散射仪或斜入射散射仪。
作为光学量测方法的替代方案，还考虑了使用硬X射线、软X射线或EUV辐射，例如在小于0.1nm、或在0.01nm与100nm之间、或可选地在1nm与50nm之间、或可选地在10nm与20nm之间的波长范围中的辐射。量测工具在上文所呈现的波长范围中的一个中发挥功能的一个示例是透射小角度X射线散射(如全文内容以引用的方式并入本文中的US2007224518A中的T-SAXS)。Lemaillet等人在“Intercomparison between optical and X-rayscatterometry measurements of FinFET structures(FinFET结构的光学和X射线散射测量之间的相互比较)”(SPIE出版社，2013年，8681)中论述了使用T-SAXS的轮廓(CD)测量。已知在掠入射处使用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膜和叠层的特性。在反射测量术的通用领域内，可以应用测角和/或光谱技术。在测角术中，测量在不同入射角下的反射束的变化。另一方面，光谱反射测量术(使用宽带辐射)测量在给定角度下反射的波长的光谱。例如，EUV反射测量术已经在制造用于EUV光刻中的掩模版(图案形成装置)之前用于掩模基底的检查。
图5中描绘量测设备的示例的透射版本，诸如图4中所示的散射仪。透射辐射11传递到光谱仪检测器4，该光谱仪检测器测量如针对图4所论述的光谱6。这种散射仪可以被配置为正入射散射仪或斜入射散射仪。
应用范围可能使例如软X射线或EUV域中的波长的使用是不充分的。因此，已公开的专利申请案US20130304424A1和US2014019097A1(Bakeman等人/KLA)描述了混合量测技术，在混合量测技术中，将使用x射线进行的测量和利用在120nm与2000nm的范围内的波长的光学测量组合在一起以获得诸如CD的参数的测量。通过经由一个或更多个共同部分将x射线数学模型和光学数学模型耦合来获得CD测量。所引用的美国专利申请案的内容的全文以引用的方式并入本文中。
图5描绘量测设备302的示意图，其中，在0.1nm至100nm的波长范围内的辐射可以用于测量衬底上的结构的参数。图5中呈现的量测设备302适用于软X射线或EUV域。
图5说明纯粹作为示例的包括使用掠入射中的EUV和/或SXR辐射的光谱散射仪的量测设备302的示意性物理布置。可以以角度分辨散射仪的形式提供检查设备的替代形式，该角度分辨散射仪类似于在较长波长下操作的常规散射仪而使用正入射或接近正入射的辐射。
检查设备302包括辐射源或所谓的照射源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。
在本示例中，照射源310用于产生EUV或软x射线辐射，EUV或软x射线辐射可以基于高阶谐波产生(HHG)技术。辐射源的主要部件是可操作以发射泵浦辐射的泵浦辐射源330和气体传递系统332。可选地，泵浦辐射源330是激光器，可选地，泵浦辐射源330是脉冲式高功率红外线(IR)或可见光激光器。泵浦辐射源330可以例如是具有光学放大器的基于光纤的激光器，由此产生每脉冲可以持续例如少于1ns(1纳秒)的红外辐射的脉冲，其中，脉冲重复率视需要高达数兆赫兹。红外辐射的波长可以是例如大约1μm(1微米)。可选地，激光脉冲作为第一泵浦辐射340传递到气体传递系统332，其中，在气体中，辐射的一部分被转换为比第一辐射高的频率而成为发射辐射342。气体供应装置334将合适的气体供应到气体传递系统332，其中，该合适的气体可选地由电源336电离。气体传递系统332可以是将在后文中论述的切割管。
发射辐射可以包含多种波长。如果发射辐射是单色的，则可以简化测量计算(例如，重新构造)，但更易于产生具有多种波长的辐射。发射辐射的发射发散角可以依赖波长。由气体传递系统332提供的气体限定气体目标，该气体目标可以是气流或静态体积。例如，气体可以是惰性气体，诸如氖气(Ne)、氦气(He)或氩气(Ar)。N2、O2、Ar、Kr、Xe气体都可以被考虑。这些气体可以是同一设备内的可选择的选项。不同的波长例如将在对不同材料的结构成像时提供不同等级的对比度。例如，为了检查金属结构或硅结构，可以将不同的波长选择为用于对(碳基)抗蚀剂的特征成像或用于检测这些不同材料的污染的波长。可以提供一个或更多个滤波装置344。例如，诸如铝(Al)或锆(Zr)的薄膜的滤波器可以用于切断IR基辐射以免进一步传递到检查设备中。可以提供光栅(未示出)以从所产生的波长中选择一种或更多种特定的谐波波长。在真空环境内可以包含束路径中的一些或全部，应当记住SXR辐射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。
依赖于在检查中的结构的材料，不同的波长可以提供到达下部层中的期望程度的穿透。为了分辨最小的器件特征以及最小的器件特征中的缺陷，则较短的波长可能是更好的。例如，可以选择在1nm至20nm的范围内、或可选地在1nm至10nm的范围内、或可选地在10nm至20nm的范围内的一种或更多种波长。短于5nm的波长可以在从半导体制造中的感兴趣的材料反射时遭受非常低的临界角。因此，选择大于5nm的波长将会在较高入射角下提供较强的信号。另一方面，如果检查任务是用于检测某种材料的存在例如以检测污染，则高达50nm的波长可能是有用的。
经滤波的束342从辐射源310进入检查室350，在检查室350中，包括感兴趣的结构的衬底W由衬底支撑件316保持以用于在测量位置处检查。感兴趣的结构被标注为T。检查室350内的氛围由真空泵352维持为接近真空，使得EUV辐射可以在无不当衰减的情况下传递通过该氛围。照射系统312具有将辐射聚焦成经聚焦的束356的功能，并且可以包括例如二维曲面镜或一系列一维曲面镜，如上文所提及的已公开美国专利申请案US2017/0184981A1(US2017/0184981A1的全文内容以引用的方式并入本文中)中描述的。执行聚焦以在投影到感兴趣的结构上时实现直径小于10μm的圆形或椭圆形光点S。衬底支撑件316包括例如X-Y平移平台和旋转平台，通过X-Y平移平台和旋转平台，可以使衬底W的任何部分在期望的定向上到达束的焦距。因此，辐射光点S形成于感兴趣的结构上。可替代地或另外地，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倾斜某个角度以控制经聚焦的束在感兴趣的结构T上的入射的角度。
可选地，照射系统312将参考辐射束提供到参考检测器314，该参考检测器可以被配置为测量经滤波的束342中的不同波长的光谱和/或强度。参考检测器314可以被配置为产生信号315，该信号被提供到处理器310并且滤波器可以包括关于经滤波的束342的光谱和/或经滤波的束中的不同波长的强度的信息。
反射辐射360由检测器318捕获并且光谱被提供到处理器320以用于计算目标结构T的特性。这样，照射系统312和检测系统318形成检查设备。该检查设备可以包括属于全文内容以引用的方式并入本文中的US2016282282A1中所描述的种类的软X射线和/或EUV光谱反射计。
如果目标T具有某种周期性，则经聚焦的束356的辐射也可以被部分地衍射。衍射辐射397相对于入射角接着相对于反射辐射360以明确限定的角度沿另一个路径行进。在图5中，所绘制的衍射辐射397以示意性方式被绘制，并且衍射辐射397可以沿除了所绘制的路径之外的许多其他路径行进。检查设备302还可以包括检测衍射辐射397的至少一部分和/或对衍射辐射397的至少一部分进行成像的其他检测系统398。在图5中，虽然绘制了单个其他检测系统398，但是检查设备302的实施例还可以包括多于一个的其他检测系统398，该检测系统被布置于不同位置处以在多个衍射方向上检测衍射辐射397和/或对衍射辐射397进行成像。换句话说，照射于目标T上的经聚焦的辐射束的(更高)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产生信号399，该信号被提供到量测处理器320。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。
为了辅助光点S与期望的产品结构的对准及聚焦，检查设备302也可以提供在量测处理器320的控制下使用辅助辐射的辅助光学器件。量测处理器320也可以与位置控制器372通信，该位置控制器操作平移平台、旋转平台和/或倾斜平台。处理器320经由传感器接收关于衬底的位置和定向的高度准确的反馈。传感器374可以包括例如干涉计，该干涉计可以给出大约数皮米的准确度。在检查设备302的操作中，由检测系统318捕获的光谱数据382被传递到量测处理单元320。
如所提及的，检查设备的替代形式使用处于正入射或近正入射的软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提供于混合测量系统中。待测量的性能参数可以包括：重叠(OVL)、临界尺寸(CD)、当光刻设备印刷目标结构时光刻设备的焦距、相干衍射成像(CDI)、依分辨率的重叠(ARO)量测。软X射线和/或EUV辐射可以例如具有小于100nm的波长，例如使用在5nm至30nm的范围内、可选地在10nm至20nm的范围内的辐射。辐射在特性上可以是窄带或宽带。辐射可以在特定波长带中具有离散的峰值或可以具有更连续的特性。
类似于用于当今生产设施中的光学散射仪，检查设备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/或用于在结构已经以较硬材料形成之后测量所述结构(蚀刻后检查或AEI)。例如，可以在衬底已经由显影设备、蚀刻设备、退火设备和/或其他设备处理之后使用检查设备302来检查所述衬底。
包括但不限于上文所提及的散射仪的量测工具MT可以使用来自辐射源的辐射以执行测量。由量测工具MT使用的辐射可以是电磁辐射。辐射可以是光辐射，例如电磁光谱的红外部分、可见光部分和/或紫外部分中的辐射。量测工具MT可以使用辐射以测量或检查衬底的特性和方面，例如半导体衬底上的光刻曝光图案。测量的类型及品质可以依赖于由量测工具MT使用的辐射的若干特性。例如，电磁测量的分辨率可以依赖于辐射的波长，其中，例如由于衍射限制，较小的波长能够测量较小的特征。为了测量具有较小尺寸的特征，可以优选地使用具有较短波长的辐射(例如，EUV和/或软X射线(SXR)辐射)来执行测量。为了在特定波长或波长范围下执行量测，量测工具MT需要访问提供在那种/那些波长下的辐射的源。存在用于提供不同波长的辐射的不同类型的源。依赖于由源提供的(多种)波长，可以使用不同类型的辐射产生方法。对于极紫外(EUV)辐射(例如，1nm至100nm)和/或软X射线(SXR)辐射(例如，0.1nm至10nm)，源可以使用高阶谐波产生(HHG)以获得在所要的(多种)波长下的辐射。这些源的开发中面对的挑战中的一个是如何将出自产生设备的发射辐射高效地耦合并且将所述发射辐射与用于驱动过程的辐射分离。
图6示出照射源310的实施例600的简化示意图，该照射源可以是用于高阶谐波产生的照射源。关于图5所描述的量测工具中的照射源的特征中的一个或更多个也可以在适当时存在于照射源600中。照射源600包括室601。照射源600被配置为接收具有由箭头指示的传播方向的泵浦辐射611。此处示出的泵浦辐射611是来自泵浦辐射源330的泵浦辐射340的示例，如图5中所示。泵浦辐射611可以经由辐射输入端605引导到室601中，该辐射输入端可以是可以由熔融硅石或能够相比的材料制成的观察口。泵浦辐射611可以具有高斯型或中空的(例如，环形)横向横截面轮廓并且可以入射(可选地聚焦)于室601内的气流615上，该气流具有由第二箭头指示的流动方向。气流615包括其中气体压力高于某个值的较小体积(例如，数立方毫米)的特定气体(例如，惰性气体，可选地是氦气、氩气或氖气、氮气、氧气或二氧化碳)。气流615可以是稳定的流。也可以使用其他介质，诸如金属等离子体(例如，铝等离子体)。
照射源600的气体传递系统被配置为提供气流615。照射源600被配置为将泵浦辐射611提供于气流615中以驱动发射辐射613的产生。其中产生发射辐射613的至少一大部分的区域被称为相互作用区。相互作用区可以从数十微米(用于紧密聚焦的泵浦辐射)变化到数毫米或数厘米(用于适度聚焦的泵浦辐射)或甚至高达数米(用于极其松散聚焦的泵浦辐射)。可选地，气流615通过气体传递系统被提供到抽空或几乎抽空的空间中。气体传递系统包括气体喷嘴609，如图6中所示，该气体喷嘴包括在气体喷嘴609的出射平面中的开口617。气流615是从开口617提供的。在几乎所有的现有技术中，气体喷嘴都具有切割管的几何结构形状，该形状是均一的圆柱体内部几何结构形状，并且出射平面中的开口的形状是圆形的。细长的开口也已经如专利申请案CN101515105B中所描述的那样被使用。
气体喷嘴609的尺寸能够想象地也可以用于范围在微米尺寸的喷嘴至米尺寸的喷嘴的按比例增大或按比例缩小的版本中。该较宽范围的尺寸标定来自如下事实：可以按比例调整设备，使得气流处的泵浦辐射的强度最终处于可以对发射辐射有益的特定范围内，这需要针对可以是脉冲激光的不同泵浦辐射能量的不同尺寸标定，并且脉冲能量可以在数十微焦耳至数焦耳之间变化。
由于泵浦辐射611与气流615的气体原子的相互作用，气流615将使泵浦辐射611的一部分转换成发射辐射613，该发射辐射可以是图5中所示的发射辐射342的示例。发射辐射613的中心轴线可以与入射泵浦辐射611的中心轴线共线。发射辐射613可以具有在X射线或EUV范围内的波长，其中，波长在0.01nm至100nm、可选地0.1nm至100nm、可选地1nm至100nm、可选地1nm至50nm、或可选地10nm至20nm的范围内。
在操作中，发射辐射613束可以传递通过辐射输出端607，并且可以随后通过照射系统603操控和引导到用于量测测量的待检测晶片，照射系统603可以是图5中的照射系统312的示例。发射辐射613可以被引导(可选地聚焦)到晶片上的目标上。
因为空气(及实际上任何气体)很大程度上吸收SXR或EUV辐射，所以气流615与待检测的晶片之间的体积可以被抽空或被几乎抽空。由于发射辐射613的中心轴线可以与入射泵浦辐射611的中心轴线共线，所以泵浦辐射611可能需要被阻挡以防止泵浦辐射611传递通过辐射输出端607并且进入照射系统603中。这可以通过将图5中所示的滤波装置344并入到辐射输出端607中而进行，该辐射输出端被放置于发射束的路径中并且对于驱动辐射是不透明的或是几乎不透明的(例如，对红外线或可见光是不透明的或是几乎不透明的)但对发射辐射束是至少部分透明的。可以使用锆来制造滤波器。当泵浦辐射611具有中空的(可选地环形)横向横截面轮廓时，滤波器可以是中空的(可选地环形)块体。
本文中描述了用于获得可选地在泵浦辐射的高阶谐波频率下的发射辐射的方法、设备和组件。通过过程(可选地使用非线性效应以产生在所提供的泵浦辐射的谐波频率下的辐射的HHG)产生的辐射可以作为辐射提供于量测工具MT中以用于衬底的检查和/或测量。衬底可以是经光刻图案化的衬底。通过过程获得的辐射也可以被提供于光刻设备LA和/或光刻单元LC中。泵浦辐射可以是脉冲式辐射，所述脉冲式辐射可以在短突发时间中提供较高的峰值强度。
泵浦辐射611可以包括具有高于发射辐射的一种或更多种波长的一种或更多种波长的辐射。泵浦辐射可以包括红外辐射。泵浦辐射可以包括具有在800nm至1500nm的范围内的(多种)波长的辐射。泵浦辐射可以包括具有在900nm至1300nm的范围内的(多种)波长的辐射。泵浦辐射可以包括具有在100nm至1300nm的范围内的(多种)波长的辐射。泵浦辐射可以是脉冲式辐射。脉冲式泵浦辐射可以包括具有在飞秒范围内的持续时间的脉冲。
在一些实施例中，发射辐射(可选地高阶谐波辐射)可以包括具有(多种)泵浦辐射波长的一个或更多个谐波。发射辐射可以包括在极紫外(EUV)、软X射线(SXR)和/或电磁光谱的硬X射线部分中的波长。发射辐射613可以包括在0.01nm至100nm的范围内的波长。发射辐射613可以包括低于0.1nm的波长。发射辐射613可以包括在0.1nm至100nm的范围内的波长。发射辐射613可以包括在0.1nm至50nm的范围内的波长。发射辐射613可以包括在1nm至50nm的范围内的波长。发射辐射613可以包括在10nm至20nm的范围内的波长。
诸如以上所描述的高阶谐波辐射的辐射可以被提供为量测工具MT中的源辐射。量测工具MT可以使用源辐射以对由光刻设备曝光的衬底执行测量。所述测量可以用于确定衬底上的结构的一个或更多个参数。相比于使用较长波长(例如，可见光辐射、红外辐射)，使用在较短波长下(例如，在如上文所描述的波长范围内所包括的EUV和/或SXR波长下)可以允许通过量测工具分辨结构的较小特征。具有较短波长的辐射(诸如EUV和/或SXR辐射)也可以更深地穿透到诸如经图案化的衬底的材料中，这意味着衬底上的较深层的量测是可能的。这些较深层可能不可以被具有较长波长的辐射访问。
在量测工具MT中，可以从辐射源发射源辐射并且将源辐射引导到衬底上的目标结构(或其他结构)上。源辐射可以包括EUV和/或SXR辐射。目标结构可以反射和/或衍射入射于目标结构上的源辐射。量测工具MT可以包括用于检测衍射辐射的一个或更多个传感器。例如，量测工具MT可以包括用于检测正一(+1)和负一(-1)衍射阶的检测器。量测工具MT也可以测量镜面反射辐射(0阶衍射辐射)。用于量测的其他传感器可以存在于量测工具MT中，例如以测量其他衍射阶(例如，较高衍射阶)。
由于SXR的较大穿透深度，使用HHG技术的SXR量测部分地解决了可见光/NIR波长到相关材料中的有限穿透深度的问题。例如，这也是全光学方法，因此测量可以足够快以用于在高容量制造环境中的测量。然而，处置HHG源技术上具有挑战性。此外，设备是不灵活的，这是因为不存在用于SXR反射、束成形等的良好材料，从而导致光子损失。这些问题限制用于纳米光刻多层结构的精确制造和检查的可能性和/或增加生产成本。
因此，本文中提议直接根据所测量的衍射结构(例如，晶片上的量测目标)产生高阶谐波的第二辐射的方法和设备。这可以通过利用例如包括足够短的辐射脉冲(例如，在飞秒数量级上)(诸如激光脉冲)的第一辐射照射样本以及测量由辐射脉冲激发样本所产生的高阶谐波发射来实现。
SXR、XUV和/或EUV HHG工具(例如，在1nm至100nm或30nm至100nm的波长范围内)的使用通常通过执行依分辨率(例如，重叠)量测(例如，对具有与产品结构相似尺寸的结构的量测或直接对产品结构的量测)的需要而激发。此处提议可以直接根据依分辨率的重叠的衍射结构产生高阶谐波。重叠衍射结构可以包括例如相应的层中的至少第一衍射子结构和第二衍射子结构(第一衍射子结构和第二衍射子结构可以在诸如节距的参数方面是相似的，或是不同的)。在这种情况下，如果谐波中的至少一个的发射波长小于光栅节距，驱动激光波长可以大于重叠目标的节距。这具有如下优点：不需要昂贵的高级的HHG设备来产生、引导及重新聚焦SXR束。此外，不需要昂贵的高峰值功率驱动激光器，这使得能够使用具有较高重复率的激光器。这是因为来自固体的HHG可以使用比目前的SXR量测工具中所使用的气相HHG所需的激光峰值强度低1至2个数量级的激光峰值强度来获得。
图8示意性地说明该概念。图8(a)示出入射于形成于衬底上的光栅G上的激光辐射(脉冲式)LIR。该激光辐射的波长可以相对于光栅G的节距足够大，使得该激光辐射自身不被衍射。然而，光栅和/或衬底材料的激发引起HHG发射HHG发射/>是由光栅G衍射的。注意，虽然此处仅示出+1阶和-1阶，但是也将产生其他衍射的HHG高阶和HHG零阶(HHG零阶可以被阻挡或检测，在HHG零阶的情况下可以对该HHG零阶进行滤波以移除激光辐射，这依赖于成像模式(例如，暗场或亮场))。图8(b)说明在零阶被阻挡的情况下如在检测器上捕获的+1衍射阶(此处+1衍射阶被直接捕获，但介入光学器件当然可以用于捕获这些衍射阶并且使这些衍射阶在检测器上成像)。此处示出五个谐波：五阶谐波与十三阶谐波之间的奇数阶谐波：H5、H7、H9、H11、H13。在以下示出的示例中，这些发射谐波具有在160nm(H5)至62nm(H13)的范围内的波长，但产生的较小的谐波波长(例如，30nm或更短)是可能的。因而，本文中描述的方法可以产生波长短于200nm、短于160nm、短于130nm、短于100nm、短于80nm、短于70nm、短于50nm、短于40nm、或短于30nm的辐射。
为了从各种半导体器件材料产生谐波，可调谐飞秒驱动器可以供例如在100nm至3000nm之间、400nm至3000nm之间、或800nm至3000nm之间可调谐的波长输出使用。该波长可调谐性可以通过光学参数放大器(OPA)来实现。目前，钛：蓝宝石激光器可以用于泵浦OPA以产生从200nm至20μm的可调谐飞秒脉冲。可以从固体产生高达30阶的谐波，即，基本驱动波长的1/30，基本驱动波长可以具有短达30nm的波长。来自量测目标的这种短波长发射对于多种应用都将是期望的，这些应用包括：
·获得用于对准光栅的短波长光的提高的衍射效率；
·来自重叠目标的依分辨率量测；
·以通过发射谐波的波长而非红外驱动激光的波长确定的分辨率进行的复杂的周期性及非周期性结构的直接成像；
·光栅或其他(例如，周期性)结构的高度测量。
可以使用本文中披露的衍射发射技术测量比基于光栅的目标更复杂的结构。可以直接检测衍射发射的短波长辐射，并且该衍射发射的短波波长辐射可以在通过发射波长和检测数值孔径(NA)确定的分辨率下进行测量。
为了说明这种情况，捕获栅格样本(例如，包括相对于彼此成90度定向的线的双光栅)的发射图案并且执行相位获取重新构造。相位获取算法收敛于与样本的光学显微镜图像几乎相同的图像上。此类概念可以扩展到更复杂的样本和结构。
还提议也可以基于根据所测量的样本产生测量辐射(例如，EUV辐射)的概念来执行高度测量。如果在光栅的结构化表面上产生EUV辐射，则结构将由光栅的高度轮廓给出的相位波前压印到发射的EUV辐射上。在远场中，这导致零阶和衍射阶。所产生的针对多个谐波阶的光谱分辨衍射效率；即，衍射阶(例如，一阶)相对于零阶的相对强度，可以显露高度轮廓。例如，来自线的顶部的发射与来自凹槽/波谷的底部的发射之间的相位差pi将导致最大衍射效率并且没有零阶发射；因此，确定高度可以通过准确地确定衍射效率最大(例如，零阶最小)所针对的波长来实现。该高度测量的准确度仅受发射的光谱分辨率和光谱覆盖范围限制。
图9(a)是适合于高度检测的装置的示意性说明。注意，出于清楚起见，这是简化图，该简化图描绘通过照射目标的背面的驱动辐射进行的激发。通常，在大多数实际的量测应用中，照射将来自正面(但背面照射也在本发明的范围内)，诸如图8和图10中所描绘的。(例如，IR)激光辐射激发高度为h的光栅G，从而引起包括具有强度I+1、I-1的至少一个高阶和具有强度I0的零阶的HHG衍射DHHG。所发射的HHG衍射DHHG随后在与衍射方向垂直的检测器平面的方向上通过EUV光栅GEUV进行光谱分辨。图9(b)示出针对三个谐波H7、H9、H11的检测到的+1阶、零阶和-1阶。可以看到，对于谐波H9(例如，89nm)零阶被抑制(微弱的)，并且对于谐波H11(例如，73nm)实际上未检测到零阶。在已知该情况对应于pi的相位差的条件下，可以计算光栅的高度。
以上段落描述实验设备的示例，而非一般方法(其中，例如波长和衍射阶可以不同)，这说明了使用本文中的技术的光栅高度提取所隐含的基本原理。然而，较实际和/或准确的光栅高度确定方法可以包括：确定+1和/或-1衍射阶(或其他高衍射阶)和零衍射阶的强度，并且在单一参数拟合中使用这些强度来提取高度。具体地，可以导出相位差与第一衍射阶的强度I1及零衍射阶的强度I0之间的关系，这允许针对每种EUV波长λEuV并且在知道红外驱动脉冲的折射率nIR的情况下直接提取光栅组件的平均高度h：
因此，在使用图9(b)的示例的情况下，完全抑制谐波11(72.7nm)的零阶，这给出的相位差及81nm的光栅高度h。可以通过增加EUV光谱覆盖范围(例如，通过使用较短的驱动脉冲、较长的波长或波长可调谐驱动器)并且将EUV光谱覆盖范围与高分辨率及良好校准的光谱仪组合来获得改善的准确度(例如，高度轮廓测量的亚纳米级准确度)。
以上处理适用于微节距光栅，其中，节距大于产生HHG的驱动波长。对于较小的节距光栅，结构中的场集中度(结构现在小于驱动波长)也起作用，并且光栅的效应可以不再被描述为纯相位调变。然而，可以执行更高级的测量以提取发射光的相位，现在将在重叠量测的内容背景下对发射光的相位进行描述。
当前的重叠量测中的主要挑战中的一个是对尺寸(例如，节距、临界尺寸)与集成电路中的结构相同的结构执行重叠测量，使得目标与实际器件更好地相关。这可以使用固体HHG来实现。
图10示意性地说明该概念。(例如，红外)驱动激光束LDR入射到包括第一光栅G1和第二光栅G2的重叠量测目标上。重叠目标包括大约数十纳米的节距，使得重叠目标充当用于IR辐射的次波长光栅，并且使所产生的EUV辐射DHHG衍射。第一光栅G1产生+1、-1衍射阶，+1、-1衍射阶的相位α依赖于重叠OV(在该特定示例中)和光栅节距P，更具体地：
注意，相位α通常不依赖于重叠，这是因为由第一光栅发射的辐射与第二光栅无关。更一般地，来自第一光栅的辐射的相位依赖于线相对于入射激光束的位置P1。以上对重叠的依赖性是直接后果位置P1，直接后果位置P1隐含地表示为P2+OV，其中，P2是第二光栅的线相对于激光束的位置，并且其中，为了简单起见，位置P2已经被视为零(这可以在不失一般性的情况下进行，这是因为P2的值不影响所观测到的量ΔI)。
驱动激光辐射(例如，但非独占式地，IR辐射)保持不受影响并且被传输到第二光栅G2，其中，驱动激光辐射再次产生另外的+1、-1衍射阶，所述衍射阶的相位β依赖于层厚度T、驱动激光辐射的波长λDR和发射谐波阶HO(其中，发射谐波阶的波长λEUV＝λDR/HO)，更具体地：
来自两个光栅的第一衍射阶的检测到的强度I+1、I-1依赖于它们的干涉，该干涉是通过它们的相对相位而给出的，所述相对相位直接对重叠OV敏感，如下述等式中所示：
I+1＝|Aejα+Bejβ|2＝A2+B2+2AB cos(β-α)
I-1＝|Ae-jα+Bejβ|2＝A2+B2+2AB cos(β+α)
或：
其中，K是重叠敏感度，并且参数A和B表示干涉波的振幅。因而，使用常规处理技术来应对重叠敏感度(例如，偏置的目标)，可以提取重叠。
图10说明用于激光驱动辐射LDR的正入射；然而，其他入射角是可能的并且可能是有益的，这是因为极紫外光的反射率及衍射效率对于正入射将是非常低的。对于本领域技术人员而言，用于非正入射的以上处理是调适是无足轻重的。
除了在与实际装置更好地相关的结构上进行测量的优点之外，HHG的宽带性质还确保实现最佳的重叠敏感度K，即，依赖于波长和厚度两者的振荡函数。
注意，重叠仅是可以经由互补的高阶(例如，+1阶和-1阶)的强度差而测量的一个参数。可以经由互补的高阶的强度差来测量其他感兴趣的参数，诸如焦距(通过依赖于焦距的不对称性被曝光的特殊目标的测量结果)。也可以经由该强度差来测量位置参数(对准)。
所提议的概念可以被实现为新的量测工具。然而，也可能将概念集成于诸如图6中所说明的现有的以气相HHG SXR为基础的量测工具内，这是因为这可以更具成本效益并且在商业上更简单。
例如，可以使用诸如图7中所说明的源，但其中绕过HHG气体目标(例如，通过防止气体流动)并且移除用于红外线移除的滤波器。这样，IR束可以(例如，经由同一辐射传递光学器件)全部传播到量测目标，其中，可以执行通过来自结构的HHG发射进行的直接量测。
可替代地，可以将气体填充的HHG目标保留在适当位置，使得仅移除滤波器。这将使得能够利用来自气体的HHG(第三辐射)和从量测目标自身产生的HHG(第二辐射)两者来照射量测目标。随后，可以记录从量测目标反射/衍射的第三辐射和从目标直接产生(及反射/衍射)的第二辐射的干涉。来自两个不同的HHG辐射的这种干涉可以提供相位敏感测量，而非仅测量衍射的振幅。提议执行该相位敏感测量的三种方式：
·a)通过谨慎地表征第三辐射的相位(这是相对公知的，并且也可以根据理论或可替代的测量来获得)并且独立地测量气体及固体HHG的光谱，可以获取来自样本的第二辐射的相位。
·b)通过将设备中的气体HHG反射镜中的一个与分束镜交换(其中，中心部分反射发散度较小的HHG，并且外部部分反射IR)，可以执行延迟扫描以实际上测量第二辐射和第三辐射的干涉。
·c)通过在气体HHG目标周围布线红外束的一部分并且利用高精度平移平台调整红外束的延迟，第三辐射束可以相对于红外束延迟，这随后从量测目标产生HHG。
此类干涉测量使得能够访问测量-目标发射或发光的相位，该相位直接与其高度轮廓相关。与来自目标的相干衍射发射组合，这将实现样本的完整3D重新构造。作为独立测量，它将允许映射出高度轮廓。与上文所披露的高度测量形成对比，对于节距大于驱动波长的光栅，可以对任何光栅(包括节距小于驱动波长的波长的光栅)执行此类干涉高度测量。相位的测量也可以用于位置或对准应用中以用于对准的测量。
在传感器上，尤其在IR强度大且未经滤除的情况下，IR辐射与EUV辐射之间的串扰可能是个问题。因此，提议可以滤除IR。大多数经测量的结构(量测目标或产品结构)是衍射结构，并且IR和EUV将衍射成不同角度。所述经测量的结构中的一些是用于IR的次波长，并且因此将根本不衍射IR。如果不一定必须检测从衬底反射的0阶，则可以通过束截止器(零阶光阑)阻挡IR。为了改善对比度，或如果要检测零阶，则薄金属滤波器(例如，用于20eV至70eV的100nm A1)可以阻挡IR，同时透射EUV的较大部分。
驱动激光辐射(驱动激光辐射可以包括IR辐射)可以照射环境，而造成例如剥离问题。一般而言，所有测量都在低于损坏阈值的情况下进行。照射环境的光的强度将很可能比用于在测量结构中产生高阶谐波的峰值强度低一个或更多个数量级。倘若周围结构并不比损坏阈值小数个数量级，则IR照射仍可能是可接受的。在一个实施例中，重叠测量应该不受IR影响，这是因为针对重叠所检测的光是高阶谐波(EUV)并且可以通过直接利用合适的金属滤波器(诸如所描述的)保护传感器来使传感器对IR“视而不见”。
对于本文中描述的一些波长(例如，60nm)到晶片中的穿透度是较低的。对于底层光栅，这可能导致接收到不充分的重叠数据。可以通过谨慎且适当地选择/优化材料/驱动波长/发射波长的组合来避免这种情况。例如，在硅中，衰减长度在30eV(40nm)处比在60eV(20nm)处短，但比在120eV(10nm)处长。
如果叠层对IR辐射是透明的或部分透明的，则即使所产生的EUV辐射将不能够穿透到叠层中，也可以提取重叠数据。在这种情况下，叠层的顶部处的IR场仍会被从底部光栅返回的光修改，如在正常的重叠测量中一样。如果EUV辐射是由所得到的组合场产生的，则EUV辐射将接着仍包含重叠信息。可能需要近场耦合以对次IR波长节距执行此重叠测量。
原则上，许多材料将发射高阶谐波，但未必在EUV光谱范围内。宽带隙电介质(SiO2、Al2O3、MgO)已经被示出为发射高达40eV(30nm)，半导体(Si)也发射高阶谐波但似乎被限于近UV(<10eV)。几乎任何材料都将产生高阶谐波，但未必在同一波长范围内(这会影响可以使用的最小可能的节距)。因此，可以利用目前的先进技术测量的节距>30nm(由迄今报告的最短的30nm的发射波长给出)。大多数材料将能够发射高达300nm，因此利用在所述数量级处的节距，几乎任何材料都可以用作衍射发射目标。
总之，本文中描述了用于从晶片上的量测目标直接产生高阶谐波并且进行从量测目标直接产生的高阶谐波的测量的方法。还披露了通过利用来自参考气体HHG源的谐波干涉量测目标产生的谐波而进行从量测目标直接产生的高阶谐波的相位分辨的测量。提议启用通过所有光学光源的依分辨率量测和/或EUV成像。描述了3D量测目标重新构造以及量测目标的高度轮廓的确定的改进方法。可以在不需要分开地产生照射样本的EUV光的情况下执行在具有与印刷电路中的特征相同的尺寸的目标上的直接重叠量测。
所披露的概念可以集成到现有的以HHG SXR为基础的工具中，或被开发成比气相工具更紧凑并且可能更便宜的独立工具。
上文所披露的概念可以用于光刻控制的测量的内容背景下，例如以测量以下各项中的一项或更多项：重叠、焦距、临界尺寸和其他轮廓测定参数。
尽管对来自衬底上的结构的HHG发射进行特定地参考，但是应该注意的是，上文所提及的量测设备以及方法可以通过来自衬底上的结构的其他类型的辐射发射来实践：另一个实施例是一种设备，可选地是量测设备，所述量测设备包括：辐射源，所述辐射源能够操作以提供第一辐射以用于激发结构，例如衍射结构，使得从所述结构和/或衬底产生第二辐射；以及检测装置，所述检测装置能够操作以检测所述第二辐射，可选地，所述第二辐射的至少一部分已经由所述结构衍射。可选地，所述第二辐射具有与所述第一辐射不同的波长。可选地，所述第二辐射具有比所述第一辐射小的波长。可选地，所述第二辐射具有比所述第一辐射更大的波长。
照射源可以被提供于例如量测设备MT、检查设备、光刻设备LA和/或光刻单元LC中。
用于执行测量的发射辐射的特性可能影响所获得的测量结果的品质。例如，辐射束的横向束轮廓(横截面)的形状和尺寸、辐射的强度、辐射的功率频谱密度等可能影响通过辐射执行的测量。因此，具有提供具有引起高品质测量的特性的辐射的源是有益的。
在后续经编号的方面中披露了进一步的实施例：
1.一种用于测量衬底上的衍射结构以用于控制光刻过程的量测设备，包括：
辐射源，所述辐射源能够操作以提供第一辐射以用于激发所述衍射结构，使得从所述衍射结构和/或衬底产生高阶谐波的第二辐射；以及
检测装置，所述检测装置能够操作以检测所述第二辐射，所述第二辐射的至少一部分已经由所述衍射结构衍射。
2.如方面1所述的量测设备，其中，所述第一辐射是激光辐射。
3.如方面1或2所述的量测设备，其中，所述第一辐射是脉冲式辐射。
4.如方面3所述的量测设备，其中，每个脉冲的长度均在1fs至500fs的范围内。
5.如前述方面中任一项所述的量测设备，其中，所述第一辐射包括处于100nm至3000nm的范围内的波长。
6.如方面5所述的量测设备，其中，所述辐射源是可调谐的，以选择在100nm至3000nm之间的波长。
7.如前述方面中任一项所述的量测设备，其中，所述第二辐射的至少一些谐波包括短于200nm的波长。
8.如前述方面中任一项所述的量测设备，其中，所述第二辐射的至少一些谐波包括短于100nm的波长。
9.如前述方面中任一项所述的量测设备，其中，所述第二辐射的至少一些谐波包括短于70nm的波长。
10.如前述方面中任一项所述的量测设备，包括色散元件，所述色散元件能够操作以在所述检测装置上在光谱上分辨所述第二辐射。
11.如前述方面中任一项所述的量测设备，所述量测设备能够操作以：
确定所述第二辐射的零阶的强度与来自所述第二辐射的至少一个较高衍射阶的强度的比率；以及
使用所述比率来确定所述衍射结构在垂直于衬底平面的方向上的高度。
12.如前述方面中任一项所述的量测设备，所述量测设备能够操作以根据所述第二辐射来确定临界尺寸和/或一个或更多个其他轮廓测定参数。
13.如前述方面中任一项所述的量测设备，所述量测设备能够操作以：
检测所述第二辐射的一对互补的高衍射阶的强度；以及
根据所述强度的差来确定感兴趣的参数。
14.如方面13所述的量测设备，其中，所述衍射结构形成于至少两个层中，并且所述感兴趣的参数是重叠。
15.如方面13所述的量测设备，其中，所述感兴趣的参数是焦距或对准。
16.如前述方面中任一项所述的量测设备，包括：高阶谐波产生源，所述高阶谐波产生源包括用于产生气体介质的气体源，由此能够根据由所述第一辐射对所述气体介质的激发而产生高阶谐波的第三辐射；以及
辐射传递光学器件，所述辐射传递光学器件用于将所述第三辐射传递到所述衬底上的结构。
17.如方面16所述的量测设备，其中，所述量测设备被配置为使得所述气体介质被停用，并且所述第一辐射经由所述辐射传递光学器件直接输送到所述衍射结构。
18.如前述方面中任一项所述的量测设备，包括用于滤除所述衬底与所述检测装置之间的所述第一辐射的第一辐射滤波器或零阶块体。
19.如方面16所述的量测设备，其中，所述高阶谐波产生源能够操作以产生所述第三辐射，使得所述检测装置被配置为检测所述第二辐射和所述第三辐射两者，所述第二辐射和所述第三辐射的至少一部分已经由所述衍射结构衍射。
20.如方面19所述的量测设备，所述量测设备能够操作以：
确定所述第二辐射与所述第三辐射之间的干涉；以及
根据所述干涉来确定所述第二辐射的相位。
21.如方面20所述的量测设备，所述量测设备能够操作以使用所述相位来确定所述衍射结构的高度。
22.如方面20或21所述的量测设备，所述量测设备能够操作以使用所述相位来执行所述衍射结构的三维重新构造。
23.如方面21所述的量测设备，所述量测设备能够操作以根据所述相位来确定对准位置。
24.如方面20至23中任一项所述的量测设备，包括分束镜，所述分束镜包括反射所述第三辐射的第一区和反射所述第一辐射的第二区；并且所述分束镜能够操作以执行延迟扫描以测量所述第二辐射和所述第三辐射的所述干涉。
25.如方面20至24中任一项所述的量测设备，包括可控延迟平台，所述可控制延迟平台能够操作以控制所述第三辐射相对于所述第一辐射的延迟。
26.如前述方面中任一项所述的量测设备，其中，所述结构包括通过光刻过程在半导体衬底上形成的结构。
27.如前述方面中任一项所述的量测设备，所述量测设备被配置为使得所述第一辐射入射于所述衬底的一侧上并且所述第二辐射被从所述衬底的相同的所述一侧发射。
28.一种用于测量衬底上的衍射结构的方法，包括：
利用第一辐射激发所述衍射结构以从所述衍射结构和/或衬底产生高阶谐波的第二辐射；以及
检测所述第二辐射以获得测量数据，所述第二辐射的至少一部分已经由所述衍射结构衍射；
其中，所述测量数据用于控制光刻过程。
29.如方面28所述的方法，其中，所述第一辐射是激光辐射。
30.如方面28或29所述的方法，其中，所述第一辐射是脉冲式辐射。
31.如方面30所述的方法，其中，每个脉冲的长度均在1fs至500fs的范围内。
32.如方面28至31中任一项所述的方法，其中，所述第一辐射包括处于100nm至3000nm的范围内的波长。
33.如方面28至32中任一项所述的方法，其中，所述第二辐射的至少一些谐波包括短于200nm的波长。
34.如方面28至32中任一项所述的方法，其中，所述第二辐射的至少一些谐波包括短于100nm的波长。
35.如方面28至32中任一项所述的方法，其中，所述第二辐射的至少一些谐波包括短于70nm、可选地短于30nm的波长。
36.如方面28至35中任一项所述的方法，包括：在所述检测装置上在光谱上分辨所述第二辐射。
37.如方面28至36中任一项所述的方法，包括：
确定所述第二辐射的零阶的强度与来自所述第二辐射的至少一个较高衍射阶的强度的比率；以及
使用所述比率来确定所述衍射结构在垂直于衬底平面的方向上的高度。
38.如方面28至37中任一项所述的方法，包括：根据所述第二辐射来确定临界尺寸和/或一个或更多个其他轮廓测定参数。
39.如方面28至38中任一项所述的方法，包括：
检测所述第二辐射的一对互补的高衍射阶的强度；以及
根据所述强度的差来确定感兴趣的参数。
40.如方面39所述的方法，其中，所述衍射结构是由相应的不同层中的至少第一衍射子结构和第二衍射子结构形成的，并且所述感兴趣的参数是重叠。
41.如方面39所述的方法，其中，所述感兴趣的参数是焦距或对准。
42.如方面28至41中任一项所述的方法，其中，所述第一辐射的所述波长大于所述衍射结构的有效节距。
43.如方面42所述的方法，其中，所述第一辐射的所述波长比所述衍射结构的有效节距大至少一个数量级，使得所述第一辐射不被所述衍射结构衍射。
44.如方面28至43中任一项所述的方法，其中，所述第二辐射的所述波长具有与所述衍射结构的有效节距相同的数量级。
45.如方面28至44中任一项所述的方法，其中，所述第二辐射的所述波长具有与所述衍射结构的临界尺寸相同的数量级。
46.如方面28至45中任一项所述的方法，包括：经由高阶谐波产生源提供所述第一辐射，所述高阶谐波产生源通过所述第一辐射对气体介质的激发而产生高阶谐波的第三辐射。
47.如方面46所述的方法，其中，所述气体介质被停用并且所述第一辐射经由所述高阶谐波产生源的辐射传递光学器件直接输送到所述衍射结构。
48.如方面28至47中任一项所述的方法，包括：滤除或阻挡所述衬底与所述检测装置之间的所述第一辐射。
49.如方面46所述的方法，包括：产生所述第三辐射，使得所述检测装置被配置为检测所述第二辐射和所述第三辐射两者，所述第二辐射和所述第三辐射的至少一部分已经被所述衍射结构衍射。
50.如方面49所述的方法，包括：在所述第二辐射与所述第三辐射之间进行干涉；以及
根据所述干涉来确定所述第二辐射的相位。
51.如方面50所述的方法，包括：使用所述相位来确定所述衍射结构的高度。
52.如方面50或51所述的方法，包括：使用所述相位来执行所述衍射结构的三维重新构造。
53.如方面51所述的方法，包括：根据所述相位来确定对准位置。
54.如方面50至53中任一项所述的方法，包括：执行延迟扫描以测量第二辐射和第三辐射的所述干涉。
55.如方面50至54中任一项所述的方法，包括：控制所述第三辐射相对于所述第一辐射的延迟。
56.如前述方面中任一项所述的量测设备，其中，所述结构包括通过光刻过程在半导体衬底上形成的结构。
57.如前述方面中任一项所述的量测设备，所述量测设备被配置为使得所述第一辐射入射于所述衬底的一侧上并且所述第二辐射被从所述衬底的相同的所述一侧发射。
58.一种光刻单元，包括如方面1至27、56和57中任一项所述的量测设备。
尽管可以在本文中特定地参考了光刻设备在IC制造中的使用，但是应该理解，本文中描述的光刻设备可以具有其他应用。可能的其他应用包括制造集成光学系统、用于磁畴存储器的引导及检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。
尽管可以在本文中特定地参考了在光刻设备的内容背景下的实施例，但是实施例可以用于其他设备中。实施例可以形成掩模检查设备、量测设备、或者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)的物体的任何设备的一部分。这些设备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(非真空)条件。
尽管可以在本文中特定地参考了在检测或量测设备的内容背景中的实施例，但是实施例可以用于其他设备中。实施例可以形成掩模检查设备、光刻设备、或者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)的物体的任何设备的一部分。术语“量测设备”(或“检查设备”)也可以指检查设备或检测系统(或量测设备或测量系统)。例如，包括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。在本实施例中，衬底上的结构的感兴趣的特性可能与结构中的缺陷、结构的特定部分的缺失、或衬底上的不想要的结构的存在相关联。
尽管上文可以特定地参考了在光学光刻的内容背景下对实施例的使用，但是将明白的是，本发明在内容背景允许的情况下不限于光学光刻，而可以用于其他应用(例如，压印光刻)中。
虽然上文所描述的目标或目标结构(更一般地，衬底上的结构)是出于测量的目的而特定设计及形成的量测目标结构，但是在其他实施例中，可以对作为在衬底上形成的器件的功能性部分的一个或更多个结构测量感兴趣的特性。许多器件具有规则的类光栅结构。如本文中使用的术语“结构”、“目标光栅”和“目标结构”并不要求已经特定地针对正在被执行的测量来提供该结构。另外，量测目标的节距可以接近于散射仪的光学系统的分辨率极限或可能更小，但可能比目标部分C中的通过光刻过程制得的典型非目标结构(可选地是产品结构)的尺寸大得多。实际上，可以使目标结构内的重叠光栅的线和/或空间包括在尺寸上与非目标结构相似的较小结构。
虽然上文已经描述了特定实施例，但是将明白的是，可以以与所描述的方式不同的其他方式来实践本发明。以上描述意图是说明性的，而非限制性的。因此，对于本领域技术人员将显而易见的是，可以在不背离下文所阐明的权利要求的范围的情况下对所描述的本发明进行修改。
尽管特定地参考了“量测设备/工具/系统”或“检查设备/工具/系统”，但是这些术语可以指相同或相似类型的工具、设备或系统。例如，包括本发明的实施例的检查或量测设备可以用于确定衬底上或晶片上的结构的特性。例如，包括本发明的实施例的检查设备或量测设备可以用于检查衬底的缺陷或衬底上或晶片上的结构的缺陷。在本实施例中，衬底上的结构的感兴趣的特性可能涉及结构中的缺陷、结构的特定部分的缺失、或衬底上或晶片上的不想要的结构的存在。
虽然特定地参考了SXR和EUV电磁辐射，但将明白的是，本发明在内容背景允许的情况下可以通过所有的电磁辐射来实践，所述电磁辐射包括无线电波、微波、红外线、(可见)光、紫外线、X射线和γ射线。作为光学量测方法的替代方案，还已经考虑了使用X射线，可选地使用硬X射线，例如在0.01nm与10nm之间、或可选地在0.01nm与0.2nm之间、或可选地在0.1nm与0.2nm之间的波长范围内的辐射，以用于量测测量。
Claims (15)
1.一种用于测量衬底上的衍射结构以用于控制光刻过程的量测设备，包括：
辐射源，所述辐射源能够操作以提供第一辐射以用于激发所述衍射结构，使得从所述衍射结构和/或衬底产生高阶谐波的第二辐射；以及
检测装置，所述检测装置能够操作以检测所述第二辐射，所述第二辐射的至少一部分已经由所述衍射结构衍射。
2.如权利要求1所述的量测设备，其中，所述第一辐射是脉冲式辐射。
3.如权利要求2所述的量测设备，其中，每个脉冲的长度均在1fs至500fs的范围内。
4.如前述权利要求中任一项所述的量测设备，其中，所述第一辐射包括处于100nm至3000nm的范围内的波长。
5.如前述权利要求中任一项所述的量测设备，其中，所述第二辐射的至少一些谐波包括短于200nm、可选地短于100nm、可选地短于70nm、可选地短于30nm的波长。
6.如前述权利要求中任一项所述的量测设备，包括色散元件，所述色散元件能够操作以在所述检测装置上在光谱上分辨所述第二辐射。
7.如前述权利要求中任一项所述的量测设备，所述量测设备能够操作以：
确定所述第二辐射的零阶的强度与来自所述第二辐射的至少一个较高衍射阶的强度的比率；以及
使用所述比率来确定所述衍射结构在垂直于衬底平面的方向上的高度。
8.如前述权利要求中任一项所述的量测设备，所述量测设备能够操作以根据所述第二辐射来确定重叠、焦距、对准、临界尺寸和/或一个或更多个其他轮廓测定参数。
9.如前述权利要求中任一项所述的量测设备，包括：
高阶谐波产生源，所述高阶谐波产生源包括用于产生气体介质的气体源，由此能够根据由所述第一辐射对所述气体介质的激发而产生高阶谐波的第三辐射；以及
辐射传递光学器件，所述辐射传递光学器件用于将所述第三辐射传递到所述衬底上的结构。
10.如权利要求9所述的量测设备，其中，所述高阶谐波产生源能够操作以产生所述第三辐射，使得所述检测装置被配置为检测所述第二辐射和所述第三辐射两者，所述第二辐射和所述第三辐射的至少一部分已经由所述衍射结构衍射。
11.如权利要求10所述的量测设备，所述量测设备能够操作以：
确定所述第二辐射与所述第三辐射之间的干涉；以及
根据所述干涉来确定所述第二辐射的相位。
12.如前述权利要求中任一项所述的量测设备，其中，所述衍射结构包括通过光刻过程在半导体衬底上形成的结构。
13.如前述权利要求中任一项所述的量测设备，所述量测设备被配置为使得所述第一辐射入射于所述衬底的一侧上并且所述第二辐射被从所述衬底的相同的所述一侧发射。
14.一种用于测量衬底上的衍射结构的方法，包括：
利用第一辐射激发所述衍射结构，以从所述衍射结构和/或衬底产生高阶谐波的第二辐射；以及
检测所述第二辐射以获得测量数据，所述第二辐射的至少一部分已经由所述衍射结构衍射；
其中，所述测量数据用于控制光刻过程。
15.一种光刻单元，包括根据权利要求1至13中任一项所述的量测设备。
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