TW201515058A

TW201515058A - 用來使用雷射支持之電漿照明輸出對樣本成像之系統與方法

Info

Publication number: TW201515058A
Application number: TW103127980A
Authority: TW
Inventors: David W Shortt; Steven R Lange; Matthew Derstine; Kenneth P Gross; Wei Zhao; Ilya Bezel; Anatoly Shchemelinin
Original assignee: Kla Tencor Corp
Priority date: 2013-08-14
Filing date: 2014-08-14
Publication date: 2015-04-16
Also published as: CN105593740B; US9558858B2; WO2015023882A1; CN105593740A; US20150048741A1; TWI621153B; KR102130189B1; JP2016534398A; KR20160042993A; JP6598774B2

Abstract

本發明揭示使用來自一雷射支持之電漿之VUV光進行一樣本之檢測，其包含：產生包含一第一選定波長或波長範圍之幫浦照明；容納適用於電漿產生之一氣體容積；藉由將該幫浦照明聚焦至該氣體容積中而在該氣體容積內形成一電漿，進而產生包含一第二選定波長或波長範圍之寬頻輻射；使用自該電漿發射之該寬頻輻射經由一照明路徑對一樣本之一表面進行照明；使來自該樣本之一表面之照明集光；將該經集光照明經由一集光路徑聚焦至一偵測器上，以形成該樣本之該表面之至少一部分之影像；及使用一選定清洗氣體沖洗該照明路徑及/或該集光路徑。

Description

用來使用雷射支持之電漿照明輸出對樣本成像之系統與方法

優先權

本申請案係關於且主張來自下文所列之申請案(「相關申請案」)之最早可用有效申請日期之權利(例如，主張除臨時專利申請案以外之最早可用優先權日期或根據35 USC § 119(e)規定主張臨時專利申請案，該(該等)相關申請案之任何及所有父代(parent)申請案、祖父代(grandparent)申請案、曾祖父代(great-grandparent)申請案等等之權利)。

相關申請案

針對USPTO額外法定要求之目的，本申請案構成以David Shortt、Steve Lange、Matthew Derstine、Ken Gross、Wei Zhao、Ilya Bezel及Anatoly Schemelinin為發明者，於2013年8月14日申請之標題為OPTICAL IMAGING SYSTEM WITH LASER PLASMA ILLUMINATOR之美國臨時專利申請案第61/866,020號之一正規(非臨時)專利申請案。

本發明大體上係關於基於電漿之光源，且更特定言之，係關於能夠將真空紫外光傳送至一光學檢測系統之一電漿光源。

隨著對於具有不斷變小之裝置特徵之積體電路之需求持續增加，對於用於此等不斷縮小之裝置之檢測的改良照明源之需求也持續增長。一個此等照明源包含一雷射支持之電漿源。雷射支持之電漿光源能夠產生高功率之寬頻光。雷射支持之光源藉由將雷射輻射聚焦至一氣體容積中，以便激發氣體(諸如氬氣或氙氣)進入能夠發射光之一電漿狀態而操作。此效應通常稱為「泵浦(pumping)」電漿。深紫外(DUV)檢測器目前利用連續波(CW)電漿源，而真空紫外(VUV)檢測器目前利用脈衝電漿源。歸因於熔矽石燈泡(fused silica bulb)之利用，CW電漿及脈衝電漿之利用產生較長波長下之限制。熔矽石玻璃吸收具有短於約185nm至190nm之波長之光。短波長光之此吸收使得熔矽石玻璃燈泡在包含190nm至260nm之光譜範圍中之光學透射能力之快速劣化，且導致燈泡之過熱且甚至爆炸，藉此將強大雷射支持之電漿源之有用性限制於190nm至260nm之範圍中。複雜性目前亦出現於脈衝電漿系統，包含在定位、對準及資料組合上之困難。如此，脈衝電漿系統需要雷射脈衝、偵測器擷取及載物台運動之仔細時間同步。由於移動類比信號所需之長的路徑長度，光之類比整合亦是困難的。因此，可期望提供解決先前技術中之上述缺點之一系統及方法。

根據本發明之一闡釋性實施例揭示一種用於使用一雷射支持之電漿照明輸出對一樣本成像之系統。在一項闡釋性實施例中，該系統可包含一雷射支持之電漿(LSP)照明子系統。在另一闡釋性實施例中，該LSP照明子系統包含一幫浦源，該幫浦源經組態以產生包含一或多個第一選定波長之幫浦照明。在另一闡釋性實施例中，該LSP照明子系統包含一氣體圍阻元件，該氣體圍阻元件經組態以容納一氣體容積。在另一闡釋性實施例中，該LSP照明子系統包含一集光器，該集光器經組態以將來自該幫浦源之該幫浦照明聚焦至容納於該氣體圍阻元件內之該氣體容積中，以便在該氣體容積內產生一電漿，其中該電漿發射包含一或多個第二選定波長之寬頻輻射。在另一闡釋性實施例中，該系統包含用於固定一或多個樣本之一樣本載物台。在另一闡釋性實施例中，該系統包含一成像子系統。在另一闡釋性實施例中，該成像子系統包含一照明子系統，該照明子系統經組態以使用自該雷射支持之電漿照明子系統之該電漿發射之該寬頻輻射之至少一部分經由一照明路徑照明該一或多個樣本之一表面。在另一闡釋性實施例中，該成像子系統包含一偵測器。在另一闡釋性實施例中，該成像子系統包含一物鏡面，其經組態以使來自該一或多個樣本之一表面之照明集光，且將該經集光照明經由一集光路徑聚焦至一偵測器，以形成該樣本之該表面的至少一部分之一影像。在另一闡釋性實施例中，該系統包含一清洗室，該清洗室容納一選定清洗氣體且經組態以沖洗該照明路徑及該集光路徑之至少一部分清洗室。

根據本發明之一闡釋性實施例揭示一種用於一樣本之雷射支持之電漿成像之方法。在一項闡釋性實施例中，該方法包含產生幫浦照明，幫浦照明包含一或多個第一選定波長。在一闡釋性實施例中，該方法包含容納適用於電漿產生之一氣體容積。在一闡釋性實施例中，該方法包含藉由將該幫浦照明聚焦至該氣體容積中而在該氣體容積內形成一電漿，進而產生包含一或多個第二選定波長之寬頻輻射。在一闡釋性實施例中，該方法包含使用自該電漿發射之該寬頻輻射之至少一部分經由一照明路徑照明一或多個樣本之一表面。在一闡釋性實施例中，該方法包含使來自該樣本之一表面之照明集光。在一闡釋性實施例中，該方法包含將該經集光照明經由一集光路徑聚焦至一偵測器上，以形成該樣本之該表面的至少一部分之一影像。在一闡釋性實施例中，該方法包含使用一選定清洗氣體沖洗該照明路徑及該集光路徑之至少一部分。

應理解，上文概述及下文詳細描述兩者僅係示例性及說明性的且未必限制本發明。併入且構成特性之一部分之隨附圖式圖解說明本發明之標的。描述及圖式一起用於說明本發明之原理。

100‧‧‧系統

102‧‧‧雷射支持之電漿(LSP)照明子系統

103‧‧‧窗

104‧‧‧幫浦源

105‧‧‧鏡面/光學元件

106‧‧‧集光器

107‧‧‧電漿/電漿單元

108‧‧‧氣體圍阻元件/氣體圍阻結構

109‧‧‧照明光學件

110‧‧‧清洗室

111‧‧‧成像子系統

112‧‧‧照明子系統

113‧‧‧照明路徑

114‧‧‧物鏡

115‧‧‧照明

116‧‧‧樣本

117‧‧‧集光路徑

118‧‧‧偵測器

119‧‧‧透鏡/下游光學元件

120‧‧‧載物台總成

121‧‧‧幫浦照明

124‧‧‧入口窗

125‧‧‧光束分離器

130‧‧‧濾光器

132‧‧‧光瞳總成

133‧‧‧寬頻輻射/寬頻照明/寬頻光/寬頻輸出/電漿照明

136‧‧‧光瞳總成

138‧‧‧集光照明/聚焦照明

200‧‧‧電漿單元

202‧‧‧透射元件

204a‧‧‧凸緣

204b‧‧‧凸緣

206‧‧‧連接桿

301‧‧‧室

302‧‧‧窗

303‧‧‧冷光鏡

304‧‧‧寬頻輻射/反射光束/電漿照明

305‧‧‧反射塗層

306‧‧‧第二光束

308‧‧‧窗

403‧‧‧光學元件/冷光鏡

503‧‧‧光學元件/環形鏡面

506‧‧‧照明輸出

507‧‧‧開口

510‧‧‧濾光器元件

602‧‧‧補償光學元件

603‧‧‧冷光鏡

701‧‧‧室

702‧‧‧補償元件

703‧‧‧冷光鏡/通道

705‧‧‧管柱

706‧‧‧LSP輸出

709‧‧‧窗

800‧‧‧方法

802‧‧‧步驟

804‧‧‧步驟

806‧‧‧步驟

808‧‧‧步驟

810‧‧‧步驟

812‧‧‧步驟

814‧‧‧步驟

藉由參考隨附圖式可使熟習此項技術者更好地理解本發明之若干優勢，在圖式中：圖1A係根據本發明之一項實施例之用於使用一雷射支持之電漿照明輸出對一樣本成像之系統的一概念圖。

圖1B係根據本發明之一項實施例之用於使用一雷射支持之電漿照明輸出對一樣本成像之系統的一概念圖。

圖2係根據本發明之一項實施例之一電漿單元之一示意圖。

圖3係根據本發明之一項實施例之一雷射支持之電漿子系統之一示意圖。

圖4係根據本發明之一項實施例之一雷射支持之電漿子系統之一示意圖。

圖5係根據本發明之一項實施例之一雷射支持之電漿子系統之一示意圖。

圖6係根據本發明之一項實施例之一雷射支持之電漿子系統之一示意圖。

圖7係根據本發明之一項實施例之一雷射支持之電漿子系統之一示意圖。

圖8係描繪根據本發明之一項實施例之用於使用一雷射支持之電漿照明輸出對一樣本成像之方法的流程圖。

現將詳細參考在隨附圖式中圖解說明之所揭示標的。

大體上參考圖1A至圖8，根據本發明描述用於使用雷射支持之電漿照明對一樣本成像之系統及方法。本發明之實施例係關於使用結合一雷射支持之電漿光源產生之短波長照明(諸如VUV輻射)之樣本的光學檢測。本發明之實施例係關於一雷射支持之電漿光源之短波長光學輸出與一對應成像子系統(例如，檢測子系統、度量子系統及類似子系統)之照明光學件之耦合。本發明之額外實施例係關於雷射支持之電漿源內電漿幫浦照明(例如，IR光)與短波長寬頻輸出(例如，VUV光)之分離。

圖1A圖解說明根據本發明之一實施例之用於使用一雷射支持之電漿照明輸出對一樣本成像之一系統100。在2007年4月2日申請之美國專利申請案第11/695,348號；2006年3月31日申請之美國專利申請案第11/395,523號；及2012年10月9日申請之美國專利申請案第13/647,680號(其等之全部內容併入本文中)中大體描述惰性氣體物種內之電漿產生。亦在2014年3月25日申請之美國專利申請案第14/224,945號(其之全部內容以引用的方式併入本文中)中大體描述電漿之產生。此外，在2014年3月31日申請之美國專利申請案第14/231,196號及2014年5月27日申請之美國專利申請案第14/288,092號(其等之全部內容各以引用的方式併入本文中)中描述一電漿單元之使用。廣而言之，系統100應解釋為延伸至此項技術中已知之任何基於電漿之光源。

在一項實施例中，系統100包含一雷射支持之電漿(LSP)照明子系統102。在本文中應注意，術語「LSP照明子系統102」貫穿本發明與「LSP照明器」可交換使用。在一項實施例中，LSP照明子系統102包含一幫浦源104，其經組態以產生包含一或多個第一選定波長之幫浦照明121，諸如(但不限於)紅外(IR)輻射、可見光及紫外光。舉例而言，幫浦源104可包含能夠發射在約200nm至1.5μm之範圍中之照明的任何源。在另一實施例中，LSP照明子系統102包含一氣體圍阻元件108，諸如(但不限於)一腔室、一電漿單元或一電漿燈泡。在一實施例中，氣體圍阻元件108容納用於建立及維持一電漿107之一氣體容積。在另一實施例中，LSP照明子系統102包含一集光器106或反射器，其經組態以將來自幫浦源104之幫浦照明121(例如，經由一反射內表面)聚焦至容納於氣體圍阻元件108內之氣體容積中。就此而言，集光器106可在氣體容積內產生一電漿107。此外，電漿107可發射包含一或多個第二選定波長之寬頻輻射133，諸如(但不限於)VUV輻射、DUV輻射、UV輻射及可見光。舉例而言，LSP照明子系統102可包含(但不限於)任何能夠發射具有波長在100nm至200nm之範圍中之光的LSP組態。藉由另一實例，LSP照明子系統102可包含(但不限於)任何能夠發射具有波長低於100nm之光的LSP組態。在另一實施例中，集光器106經配置以使藉由電漿107發射之寬頻照明133(例如，VUV輻射、DUV輻射、UV輻射及/或可見光)集光且將寬頻照明133引導至一或多個額外光學元件(例如，操縱光學件、光束分離器、集光孔、濾光器、均質器及類似光學元件)。舉例而言，集光器106可使藉由電漿107發射之VUV寬頻輻射、DUV寬頻輻射、UV寬頻輻射或可見光之至少一者集光，且將寬頻照明133引導至一鏡面105(例如，用於將LSP照明子系統102光學耦合至成像子系統111之照明子系統112之一光學輸入之鏡面105)。就此而言，LSP照明子系統102可將VUV輻射、DUV輻射、UV輻射及/或可見光輻射傳送至此項技術中已知之任何光學特性系統之下游光學元件，諸如(但不限於)一檢測工具或一度量工具。

在另一實施例中，系統100包含適用於固定一樣本116之一載物台總成120。載物台總成120可包含此項技術中已知之任何樣本載物台架構。舉例而言，載物台總成120可包含(但不限於)一線性載物台。藉由另一實施例，載物台總成120可包含(但不限於)一旋轉載物台。此外，樣本116可包含一晶圓，諸如(但不限於)一半導體晶圓。

在另一實施例中，系統100包含一成像子系統111。在本文中應注意，成像子系統111可耦合至LSP照明子系統102之照明輸出。就此而言，成像子系統111可利用來自LSP照明子系統102之照明輸出(例如，VUV光)檢測或是分析一或多個樣本116。在本文中應注意，在整份揭示內容中，術語「成像子系統」與術語「檢測器」可交換使用。

在另一實施例中，成像子系統111包含一照明子系統112或一「照明器」。在一實施例中，照明子系統112使用自藉由雷射支持之電漿照明子系統102產生之電漿107發射之至少一部分寬頻輻射照明一或多個樣本116之一表面。在一實施例中，照明子系統112將寬頻輻射133經由一照明路徑113傳送至樣本116之表面。照明子系統112可包含適用於將來自LSP子系統102之一輸出的寬頻輻射133傳送至樣本116表面之任何數目及類型之光學元件。舉例而言，照明子系統112可包含用於引導、聚焦及或是處理藉由LSP照明子系統102發射之寬頻輻射133的一或多個透鏡119、一或多個濾光器130(例如，副頻帶濾光器)、一或多個準直元件(未展示)、一或多個偏光元件(未展示)、一或多個光束分離器125。

在另一實施例中，成像子系統111包含一物鏡114及一偵測器118。在一項實施例中，物鏡114可在照明從樣本116之一或多個部分(或位於樣本116上之粒子)散射或反射後使該照明集光。接著，物鏡可將經集光之照明經由一集光路徑117聚焦至一偵測器118，以形成樣本116表面之一或多個部分的一影像。在本文中應注意，物鏡114可包含在此項技術中已知之適用於執行檢測(例如，暗場檢測或明場檢測)或光學度量之任何物鏡。此外，在本文中應注意，偵測器118可包含在此項技術中已知之任何光學偵測器，其適用於量測自樣本116接收之照明。舉例而言，偵測器118可包含(但不限於)一CCD偵測器、一TDI偵測器或類似偵測器。

在另一實施例中，系統100包含一清洗室110。在一項實施例中，清洗室110容納或適用於容納一選定清洗氣體。在一實施例中，清洗室110包含照明子系統112、物鏡114及/或偵測器118。在另一實施例中，清洗室110使用一選定清洗氣體沖洗照明路徑113及/或集光路徑117。在本文中應注意，一清洗室110之使用允許經集光之電漿產生的寬頻光133(諸如VUV光)以最小信號劣化或至少減小的劣化透射穿過照明子系統112之照明光學元件。清洗室110中一清洗氣體之使用允許在檢測期間使用較短波長光(諸如VUV光)且避免對短波長狀態(諸如(但不限於)VUV光(100nm至200nm))執行脈衝電漿檢測之需要。應進一步理解到，此一組態實現偵測器118中一基於TDI之感測器的利用。在清洗室110中使用之清洗氣體可包含此項技術中已知之任何清洗氣體。舉例而言，選定的清洗氣體可包含(但不限於)一稀有氣體、一惰性氣體、一非惰性氣體，或兩個或兩個以上氣體之一混合物。舉例而言，選定之清洗氣體可包含(但不限於)氬氣、Xe、Ar、Ne、Kr、He、N₂及類似氣體。藉由另一實例，選定之清洗氣體可包含氬氣與一額外氣體之一混合物。

在另一實施例中，系統100包含對寬頻輻射133之至少一部分透明之一窗103。窗103用於將照明子系統112與LSP照明子系統102之輸出光學耦合，同時維持清洗室110之環境與LSP照明子系統102(及組件系統)之環境之間的分離。舉例而言，在從電漿107發射之VUV寬頻輻射之情況中，窗103可包含對VUV輻射透明之一材料。舉例而言，一適合於VUV之窗可包含(但不限於)CaF₂或MgF₂。

在本文中應理解到，氣體圍阻元件108可包含適用於起始及/或維持一電漿107之若干氣體圍阻結構。在一項實施例中，氣體圍阻元件108可包含(但不限於)一室(如在圖1B中展示)、一電漿單元(如在圖2中展示)或一電漿燈泡。

在一些實施例中，氣體圍阻元件108(例如，室、單元或燈泡)之透射部分可由該項技術中已知之對藉由電漿107產生之輻射133及/或幫浦照明121至少部分透明之任何材料形成。在一項實施例中，氣體圍阻元件108之透射部分可由該項技術中已知之對藉由電漿107產生之VUV輻射、DUV輻射、UV輻射及/或可見光至少部分透明之任何材料形成。在另一實施例中，氣體圍阻元件108之透射部分可由該項技術中已知之對來自幫浦源104之IR輻射、可見光及/或UV光至少部分透明之任何材料形成。

在一些實施例中，氣體圍阻結構之透射部分可由一低OH含量之熔矽石玻璃材料形成。在其他實施例中，電漿單元101之透射部分可由高OH含量之熔矽石玻璃材料形成。舉例而言，電漿單元101之透射元件或燈泡可包含(但不限於)SUPRASIL 1、SUPRASIL 2、SUPRASIL 300、SUPRASIL 310、HERALUX PLUS、HERALUX-VUV及類似物。在其他實施例中，電漿單元101之透射元件或燈泡可包含(但不限於)CaF₂、MgF₂、結晶石英及藍寶石。在本文中應再次注意，諸如(但不限於)CaF₂、MgF₂、結晶石英及藍寶石之材料提供對短波長輻射(例如，λ<190nm)之透明度。在A.Schreiber等人之Radiation Resistance of Quartz Glass for VUV Discharge Lamps,J.Phys.D：Appl.Phys.38(2005年)，第3242頁至第3250頁(其之全部內容以引用的方式併入本文中)中詳細論述適用於實施在本發明之氣體圍阻元件108(例如，電漿單元之室窗、玻璃燈泡或透射元件/窗)中的各種玻璃。

在一實施例中，氣體圍阻元件108可容納此項技術中已知之適用於在幫浦照明121之吸收時產生一電漿之任何選定氣體(例如，氬氣、氙氣、汞或類似氣體)。在一實施例中，將來自幫浦源104之照明121聚焦至氣體容積中使得能量被電漿單元107內之氣體或電漿(例如，通過一或多個選定吸收線)吸收，藉此「幫浦」氣體物種，以便產生及/或支持一電漿。在另一實施例中，儘管未展示，但是氣體圍阻結構108可包含一組電極，其等用於在氣體圍阻結構108之內部體積內起始電漿107，藉此來自幫浦源104之照明在藉由電極點火後維持電漿107。

在本文中預期，系統100可用於在各種氣體環境中起始及/或支持一電漿107。在一實施例中，用於起始及/或維持電漿107之氣體可包含一稀有氣體、一惰性氣體(例如，稀有氣體或非稀有氣體)或一非惰性氣體(例如，汞)。在另一實施例中，用於起始及/或維持電漿107之氣體可包含兩個或兩個以上氣體之一混合物(例如，惰性氣體之混合物、惰性氣體與非惰性氣體之混合物，或非惰性氣體之一混合物)。在另一實施例中，該氣體可包含一稀有氣體與一或多個微量材料(例如，金屬鹵化物、過渡金屬及類似物)之一混合物。

藉由實例，用於產生一電漿107之氣體容積可包含氬氣。舉例而言，氣體可包含保持於超過5atm(例如，20atm至50atm)之壓力的實質上純的氬氣。在另一例項中，氣體可包含保持於超過5atm(例如，20atm至50atm)之壓力的實質上純的氪氣。在另一例項中，氣體可包含氬氣與一額外氣體之混合物。

應進一步注意，本發明可延伸至若干氣體。舉例而言，適用於在本發明中實施之氣體可包含(但不限於)Xe、Ar、Ne、Kr、He、N₂、H₂O、O₂、H₂、D₂、F₂、CH₄、一或多個金屬鹵化物、鹵素、Hg、Cd、Zn、Sn、Ga、Fe、Li、Na、Ar：Xe、ArHg、KrHg、XeHg及類似物。廣而言之，本發明應被解釋為延伸到任何光幫浦之電漿產生系統，且應進一步被解釋為延伸到適用於在一氣體圍阻結構(諸如，一氣體室、一電漿單元或一電漿燈泡)內支持一電漿之任何類型的氣體。

集光器106可呈此項技術中已知之任何實體組態，其適用於將自幫浦源104放射之照明聚焦至容納於氣體圍阻元件108內之氣體容積中。在一實施例中，集光器106可包含具有一反射內表面之凹區域，其適用於接收來自幫浦源104之照明121且將照明聚焦至容納於氣體圍阻元件108內之氣體容積中。舉例而言，集光器106可包含具有一反射內表面之一橢圓形集光器106。

在本文中應注意，LSP照明子系統102可包含任何數目及類型之額外光學元件。在一項實施例中，該組額外光學件可包含經組態以使自電漿107放射之寬頻光集光之集光系統。舉例而言，LSP照明子系統102可包含一或多個額外光學元件，其(等)經配置以將來自集光器106之照明引導至下游光學元件。在另一實施例中，該組光學元件可包含一或多個透鏡，其(等)沿著LSP照明子系統102之照明路徑或集光路徑放置。該一或多個透鏡可用於將來自幫浦源104之照明聚焦至氣體圍阻元件108內之氣體容積中。替代性地，該一或多個額外透鏡可用於將自電漿107放射之寬頻光聚焦至一選定目標或一焦點(例如，照明子系統112內之焦點)。

在另一實施例中，該組光學元件可包含一或多個濾光器，其(等)沿著LSP照明子系統102之照明路徑或集光路徑放置，以便在光進入氣體圍阻元件108之前過濾照明，或在自電漿107發射光之後過濾照明。在本文中應注意，如本文描述之LSP照明子系統102之該組光學元件僅出於圖解說明之目的提供且不應解釋為限制。預期在本發明之範疇內可使用若干等效或額外光學架構。

在另一實施例中，系統100之幫浦源104可包含一或多個雷射。廣而言之，幫浦源104可包含此項技術中已知之任何雷射系統。舉例而言，幫浦源104可包含此項技術中已知之任何雷射系統，此雷射系統能夠在電磁光譜之紅外線、可見光或紫外線部分中發射輻射。在一實施例中，幫浦源104可包含一雷射系統，此雷射系統經組態以發射連續波(CW)雷射輻射。舉例而言，幫浦源104可包含一或多個CW紅外線雷射源。舉例而言，在其中氣體圍阻元件108內之氣體係氬氣或包含氬氣之設定中，幫浦源104可包含經組態以發射1069nm之輻射的CW雷射(例如，光纖雷射或盤形Yb雷射)。應注意，此波長配合氬氣中之一1068nm吸收線，且如此尤其可用於幫浦氬氣。在本文中應注意，CW雷射之上文描述並非限制，且此項技術中已知之任何雷射可在本發明之背景內容中實施。

在另一實施例中，幫浦源104可包含一或多個二極體雷射。舉例而言，幫浦源104可包含一或多個二極體雷射，其(等)發射對應於容納於氣體圍阻元件108內之氣體物種之任何一或多條吸收線的波長之輻射。廣而言之，幫浦源104之二極體雷射可經選擇以用於實施，使得二極體雷射之波長經調諧至此項技術中已知之任何電漿之任何吸收線(例如，離子躍遷線)或電漿產生氣體之任何吸收線(例如，高激發之中性躍遷線)。如此，一給定二極體雷射(或二極體雷射組)之選擇將取決於容納於系統100之氣體圍阻元件108內氣體的類型。

在另一實施例中，幫浦源104可包含一離子雷射。舉例而言，幫浦源104可包含此項技術中已知之任何稀有氣體離子雷射。舉例而言，在一基於氬氣之電漿的情況中，用於幫浦氬離子之幫浦源104可包含一Ar+雷射。

在另一實施例中，幫浦源104可包含一或多個頻率轉換雷射系統。舉例而言，幫浦源104可包含具有超過100瓦特之一功率位準的Nd：YAG或Nd：YLF雷射。在另一實施例中，幫浦源104可包含一寬頻雷射。在另一實施例中，幫浦源104可包含經組態以發射調變雷射輻射或脈衝雷射輻射之一雷射系統。

在另一實施例中，幫浦源104可包含一或多個雷射，其(等)經組態以將在實質上一恆定功率之雷射光提供至電漿107。在另一實施例中，幫浦源104可包含一或多個調變雷射，其(等)經組態以將調變雷射光提供至電漿107。在另一實施例中，幫浦源104可包含一或多個脈衝雷射，其(等)經組態以將脈衝雷射光提供至電漿107。

在另一實施例中，幫浦源104可包含一或多個非雷射源。廣而言之，幫浦源104可包含該項技術中已知之任何非雷射光源。舉例而言，幫浦源104可包含該項技術中已知之任何非雷射系統，其能夠在電磁光譜之紅外線、可見光或紫外線部分中不連續地或連續地發射輻射。

在另一實施例中，幫浦源104可包含兩個或兩個以上光源。在一項實施例中，幫浦源104可包含兩個或兩個以上雷射。舉例而言，幫浦源104(或「源」)可包含多個二極體雷射。藉由另一實例，幫浦源104可包含多個CW雷射。在另一實施例中，兩個或兩個以上雷射之各者可發射經調諧至系統100之氣體圍阻元件108內之氣體或電漿之一不同吸收線的雷射輻射。就此而言，多個脈衝源可將不同波長之照明提供至氣體圍阻元件108內之氣體。

圖1B圖解說明根據本發明之一額外實施例之系統100。在本文中應注意，先前在本文中關於圖1A描述之各種實施例及組件應解釋為延伸至圖1B，且出於簡明之目的不重複。在一項實施例中，LSP照明子系統102包含一組照明光學元件109，其經組態以將來自幫浦源104之照明121傳輸至氣體圍阻元件108之一入口窗124。在另一實施例中，集光器106可接著使幫浦照明121集光，且將其聚焦至氣體中，以便產生一電漿107。繼而，電漿107發射寬頻輻射133(例如，VUV、DUV或UV光)，其藉由集光器106集光且被引導至光學元件105。在一項實施例中，光學元件105包含適用於分離幫浦照明121與經集光之寬頻輻射133的任何光學元件。在本文中進一步詳細描述適用於分離幫浦照明121與經集光之寬頻輻射133的各種類型之光學架構。預期在本發明中描述之用於幫浦/寬頻光分離之方法之各者可延伸至系統100。在另一實施例中，光學元件105可將寬頻輸出133引導至成像子系統111(即，檢測子系統或檢測器)之照明子系統112之一或多個下游光學元件119。在本文中應注意，照明子系統112可包含一基於反射之光學系統、一基於折射之光學系統，或一折反射式光學系統。在另一實施例中，照明子系統112可包含定位於照明路徑113內之一光瞳總成132。在另一實施例中，在照明133傳輸穿過照明光瞳總成132後，光束分離器125將照明133引導至安置於載物台總成120上之樣本(例如，晶圓)之表面上。此外，物鏡114可使自樣本116之表面散射、反射或以其他方式引導之照明115集光。接著，物鏡114可聚焦經集光之照明138，且將聚焦照明引導至偵測器118用於成像。在另一實施例中，聚焦照明138經傳輸穿過沿著集光路徑117定位之集光光瞳總成136。

圖2圖解說明適用於用作LSP照明子系統102中之氣體圍阻元件108之一電漿單元200。在一項實施例中，電漿單元200可包含(但不限於)一透射元件202，此透射元件202與一或多個凸緣204a、204b組合以用於容納適用於起始及/或維持一電漿107之一氣體。在另一實施例中，可使用連接桿206將凸緣204a、204b固定至透射元件202(例如，中空圓柱)。至少在2014年3月31日申請之美國專利申請案第14/231,196號；及2014年5月27日申請之美國專利申請案第14/288,092號(其等之全部內容在先前各以引用的方式併入本文中)中描述一凸緣電漿單元之使用。在另一實施例中，一電漿燈泡可作為氣體圍阻元件108。至少在2007年4月2日申請之美國專利申請案第11/695,348號；2006年3月31日申請之美國專利申請案第11/395,523號；及2012年10月9日申請之美國專利申請案第13/647,680號(其等之全部內容在先前各以引用的方式併入本文中)中描述一電漿燈泡之使用。在2010年5月26 日申請之美國專利申請案第12/787,827號(其之全部內容以引用的方式併入本文中)中描述一自含型氣體室之使用。

圖3圖解說明根據本發明之一項實施例之一LSP子系統102。在一項實施例中，LSP照明子系統102包含一室301，如先前在本文中描述，其用於容納適用於維持電漿107之一氣體。在另一實施例中，容納於室301內之氣體被加壓。在另一實施例中，LSP照明子系統102包含對入射幫浦照明121(例如，IR光)及所產生之寬頻輻射133(例如，VUV光)透明之一窗302。舉例而言，在IR幫浦照明及VUV寬頻電漿產生輻射之情況中，窗302可由CaF₂、MgF₂或類似物形成。在一項實施例中，產生之寬頻輻射133及幫浦照明121佔據數值孔徑空間之不同部分。

在一項實施例中，LSP照明子系統102包含一冷光鏡303，其具有對所產生之寬頻輻射133(或所產生之寬頻輻射133之一部分)反射之一反射塗層305。此外，冷光鏡303對幫浦照明121是透明的。舉例而言，反射塗層305可安置於冷光鏡303之中心部分上(如在圖3中展示)。在一項實施例中，冷光鏡303定位於集光器106之一反射表面與幫浦源104之間。在另一實施例中，經由冷光鏡303分離寬頻輻射133及幫浦照明121。就此而言，冷光鏡303之反射塗層可將所反射之寬頻輻射304(例如，VUV光)引導至下游光學元件(例如，照明子系統112及其組件)。在另一實施例中，LSP照明子系統102包含一額外窗308。額外窗308可由對所發射之寬頻輻射133透明之任何材料構成。就此而言，寬頻輻射之第二光束306(例如，具有低於一選定值之一NA)可傳輸穿過窗308且用於除所反射光束304之外之一目的。

圖4圖解說明在其中幫浦照明121及電漿產生之寬頻輻射佔據跨光瞳之NA空間之不同部分之一組態中之LSP子系統102。在本文中應注意，除非另外陳述，否則先前在本文中描述之LSP子系統102之各種組件應解釋為延伸至圖4。

在一項實施例中，LSP照明子系統102包含一或多個光學元件403，其(等)經組態以橫向劃分雷射支持之電漿子系統102之一光瞳。就此而言，一或多個光學元件403可經定位及定向，使得幫浦照明121及寬頻輻射133佔據NA空間之不同部分，藉此「並排」分割光瞳(如在圖4中展示)。舉例而言，一或多個光學元件403可包含一冷光鏡403，其僅部分跨LSP照明子系統102之NA空間延伸。舉例而言，如在圖4中展示，冷光鏡403可經配置以僅沿著LSP照明子系統102之右部分延伸，此導致沒有來自LSP照明子系統102左側之寬頻輻射被冷光鏡403重新引導。在本文中應注意，上述實例僅係闡釋性，且預期冷光鏡403之定位並不限於在圖4中描繪之情況。在另一實施例中，冷光鏡403可經選擇，使得其對幫浦照明121反射，或包含對幫浦照明121反射之一塗層。就此而言，冷光鏡403或冷光鏡403之塗層可用於反射雜散至LSP子系統102之光瞳的右側(僅為圖解說明)中之幫浦照明121。在另一實施例中，窗302可包含一不同塗層。舉例而言，在窗302之一側(例如，左側)上可包含對寬頻輻射133反射之一塗層，使得寬頻輻射133不在窗之該半部(例如，左側)上透射。此外，在窗302之相對側(例如，右側)上可包含對幫浦照明121反射之一塗層，使得幫浦照明121不在窗之該半部(例如，右側)上透射。

圖5圖解說明根據本發明之另一實施例的LSP子系統102，其中幫浦照明121及電漿產生之寬頻輻射佔據跨光瞳之NA空間的不同區域之一組態。

在本文中應注意，除非另外陳述，否則先前在本文中描述之LSP子系統102之各種組件應解釋為延伸至圖5。

在一項實施例中，LSP照明子系統102包含一或多個光學元件503，其等經組態以劃分雷射支持之電漿子系統之一光瞳，使得幫浦照明121佔據光瞳具有一第一NA範圍之一第一部分，且寬頻輻射佔據光瞳具有一第二NA範圍之一第二部分。舉例而言，如在圖5中展示，LSP照明子系統102包含一環形鏡面503。鏡面503將來自一外部徑向區域之幫浦照明朝向集光器106反射，同時允許所產生之寬頻輻射133通過環形鏡面503之中心部分穿過中心徑向區域。在另一實施例中，LSP照明子系統102包含一開口507，其允許中心區域寬頻輻射133被引導至下游光學元件(如貫穿本發明所描述)。在另一實施例中，LSP照明子系統102包含一濾光器元件510。舉例而言，濾光器元件510可過濾出幫浦照明121(例如，IR光)，使得存在於中心徑向區域中之任何幫浦照明在被傳遞至下游光學元件之前自照明輸出506移除。在本文中應注意，在圖5中描繪之組態並不限制且僅出於闡釋性理由而提供。舉例而言，一替代光學元件503可允許幫浦照明穿過LSP照明子系統102之中心徑向區域朝向集光器106傳播，同時所產生之寬頻輻射133傳播穿過外部徑向區域。

在本文中應注意，LSP照明子系統102之光學元件可對稱地或不對稱地劃分雷射支持之電漿子系統102之光瞳。就此而言，幫浦照明與電漿產生之寬頻輻射之分離可為對稱或不對稱的。

在2011年2月14日申請之美國專利申請案第13/026,926號中描述幫浦照明與電漿產生寬頻輻射之分離進入NA空間之不同部分中，其全部內容以引用的方式併入本文中。

圖6圖解說明根據本發明之一額外實施例之LSP照明子系統102。在一項實施例中，LSP照明子系統102經組態使得幫浦照明121及電漿產生之寬頻輻射133佔據NA空間之相同或共同部分。就此而言，幫浦照明121及電漿產生之寬頻輻射133可共用LSP照明子系統102之光瞳。

在一項實施例中，LSP照明子系統102包含一冷光鏡603，該冷光鏡603具有對所產生之寬頻輻射133(或所產生之寬頻輻射133之一部分)反射之一反射塗層(未展示)。此外，冷光鏡603對幫浦照明121透明。在一項實施例中，冷光鏡603定位於集光器106之一反射表面與幫浦源104之間。在另一實施例中，經由冷光鏡603分離寬頻輻射133及幫浦照明121。就此而言，冷光鏡603之反射塗層可將所反射之寬頻輻射304(例如，VUV光)引導至下游光學元件。在另一實施例中，LSP照明子系統102包含一補償光學元件602。在本文中應注意，冷光鏡603可折射幫浦照明121。補償元件602可插入至LSP照明子系統102中，以便補償此折射。

在另一實施例中，LSP子系統102可包含一全內反射(TIR)光學元件(未展示)。在一項實施例中，經由TIR元件分離寬頻輻射133及幫浦照明121。在一項實施例中，TIR元件定位於集光器106之一反射表面與幫浦源104之間。在另一實施例中，TIR元件經配置以便在空間上分離包含第一波長之幫浦照明121與包含自電漿107發射之至少一第二波長之所發射的寬頻輻射133。

在一項實施例中，TIR元件由一選定材料(例如，CaF₂、MgF₂及類似物)形成，且相對於幫浦源104及所產生之電漿107配置，以便建立入射於TIR元件之電漿照明133之全內反射。此外，TIR元件由對來自幫浦源104之幫浦照明121透明之一材料形成。舉例而言，TIR元件之材料、位置及定向可經選擇，使得電漿照明133在TIR元件內之一第一表面上經歷全內反射，且在一第二表面上離開TIR元件。接著，如本揭示內容整篇所描述，離開的電漿照明304可接著被引導至下游光學元件。此外，TIR元件之材料、位置及定向可經選擇，使得幫浦照明121在第一表面上被折射且經透射穿過TIR元件。接著，幫浦照明121在一第三表面上朝向集光器106離開TIR元件以用於電漿產生。在2014年8月13日申請之美國申請案第14/459,095號(其全部內容併入本文中)中描述適用於分離幫浦照明(諸如IR光)與電漿產生之寬頻輻射(諸如VUV光)之一TIR元件及其他基於折射之光學元件之使用。

圖7圖解說明根據本發明之另一實施例之LSP照明子系統102，該LSP照明子系統102經組態使得幫浦照明121及電漿產生之寬頻輻射133佔據NA空間之相同部分。如在圖7中展示，入射之幫浦照明自集光器106下方被引導，且穿過冷光鏡703及對應補償元件702。在另一實施例中，在圖7中描繪之實施例無需例如在圖6中描繪之一室窗。在一項實施例中，電漿氣體係容納於室701內且貫穿LSP照明子系統102之管柱705。就此而言，集光器106、冷光鏡703及窗709形成室701之腔室。在另一實施例中，歸因於窗709是對寬頻輻射133透明且允許一LSP輸出706經透射至下游光學元件，管柱705維持壓力。在另一實施例中，通道703允許電漿107及電漿羽之控制及冷卻。

在本文中應注意，雖然已在一電漿氣體及在一「室」中發生之此氣體內之電漿形成的背景內容中描述LSP照明子系統102之實施例，但此不應解釋為一限制且僅出於闡釋性目的而提供。在本文中預期，在本文中描述之所有LSP照明子系統實施例可出於產生寬頻輻射133之目的而延伸至包含電漿單元(例如，見圖2)及電漿燈泡之架構。

在本文中應注意，可經由系統100之各種參數之控制而調整藉由LSP照明子系統102發射之寬頻輻射的功率位準。此外，在本文中應理解，通過所發射寬頻輻射之功率位準的調整可最佳化或至少改良樣本116上之成像區域。在一項實施例中，可藉由改變所產生之電漿107的形狀而調整所發射寬頻輻射的功率位準。舉例而言，幫浦源104之一功率位準可經調整，以便改變所產生之電漿107的形狀，且繼而調整所發射寬頻輻射133之功率輸出。藉由另一實例，幫浦源104之波長可經調整，以便改變所產生之電漿107的形狀，且繼而調整所發射寬頻輻射133之功率輸出。藉由另一實例，雷射支持之電漿子系統102內幫浦氣體的氣壓可經調整，以便改變所產生之電漿107的形狀，且繼而調整所發射寬頻輻射133的功率位準。藉由另一實例，在雷射支持之電漿子系統內的NA功率分佈可經調整，以便改變所產生之電漿107的形狀，且繼而調整所發射寬頻輻射133的功率位準。在本文中應注意，可手動或通過一數位控制系統自動執行上述改變及調整。

圖8圖解說明描繪根據本發明之一實施例的用於使用一雷射支持之電漿照明輸出對一樣本成像之方法800的流程圖。在步驟802中，產生包含一或多個第一選定波長之幫浦照明121，諸如IR光。在步驟804中，容納適用於電漿產生之一氣體容積。舉例而言，一電漿產生氣體容積可容納於一電漿室、一電漿單元或一電漿燈泡內。在步驟806中，藉由將幫浦照明121聚焦至氣體容積中，而在氣體容積內形成一電漿，進而產生包含一或多個第二選定波長之寬頻輻射133(例如，VUV光)。在步驟808中，使用自電漿107發射之寬頻輻射133之至少一部分經由一照明路徑113照明一或多個樣本116之一表面。在步驟810中，使來自樣本116之一表面的照明115集光。舉例而言，一物鏡114可使自樣本116之表面散射或反射之照明115集光。在步驟812中，將經集光之照明經由一集光路徑117聚焦至一偵測器118上，以形成樣本116之至少一部分表面的一影像。舉例而言，物鏡114(具有或不具有額外光學元件)可將經集光之照明聚焦至偵測器118上，以形成樣本116之至少一部分表面的一影像。在步驟814中，使用一選定清洗氣體(例如，Ar)沖洗照明路徑113及/或集光路徑。

在本文中描述之標的物有時圖解說明包含於其他組件內或與其他組件連接之不同組件。應理解，此等所描繪之架構僅為例示性，且事實上可實施達成相同功能性之諸多其他架構。就概念意義而言，達成相同功能性之任意組件配置係有效「相關聯」，使得達成所期望的功能性。因此，可將本文中經組合以達成一特定功能性之任意兩個組件視為彼此「相關聯」，使得不論架構或中間組件為何，均可達成所期望的功能性。同樣地，如此相關聯之任何兩個組件亦可被視為彼此「連接」或「耦合」以達成所期望的功能性，且能夠如此相關聯之任何兩個組件亦可被視為「可耦合」至彼此以達成所期望的功能性。可耦合之特定實例包含但不限於可實體相互作用及/或實體相互作用之組件及/或可無線相互作用及/或無線相互作用之組件及/或可邏輯相互作用及/或邏輯相互作用之組件。

據信，藉由前述描述將理解本發明及諸多其之伴隨優勢，且將明白，在不脫離所揭示之標的或不犧牲其之所有材料優勢之情況下可對組件之形式、構造及配置做出各種改變。描述之形式僅為解釋性，且下列申請專利範圍意欲涵蓋及包含此等改變。此外，應理解，本發明由隨附申請專利範圍定義。