TW202043906A

TW202043906A - 製造反射式繞射光柵

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Publication number: TW202043906A
Application number: TW109111137A
Authority: TW
Inventors: 漢冠尼恩休斯; 登波斯西特喜希巨門凡
Original assignee: 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司
Priority date: 2019-04-03
Filing date: 2020-04-01
Publication date: 2020-12-01
Also published as: WO2020200646A1; KR20210134962A; KR102662123B1; CN113711090A; CN113711090B; IL286329A; TWI781389B; JP2022526231A; EP3719545A1; JP7353380B2; US20220221629A1; EP3948369A1

Abstract

本發明提供一種設置於一鏡面上之光柵，其用於鏡面反射及繞射一掠入射輻射光束，且具有帶有一光柵週期的一週期性結構，該週期性結構包含第一(隆脊)子結構及第二(溝槽)子結構，一側壁806之任一側面向入射光束800。該隆脊經組態以在一零階方向β'=β上將該光束自該隆脊之平坦頂部808鏡面反射為一鏡面反射光束810。該光柵經組態有固定或變化間距以在一或多個非零繞射階方向β'≠β上自該等光柵週期繞射該光束。該溝槽之形狀可由界定該溝槽之長寬比的結構性參數頂部寬度及深度來描述。該形狀經判定為使得在該零階方向上自該溝槽底面反射一次之該光束之任何射線(及視情況存在的繞射)均由該側壁遮擋。

Description

製造反射式繞射光柵

本發明係關於一種製造反射式繞射光柵之方法以及相關聯檢測裝置、度量衡裝置及微影裝置。

微影裝置為經建構以將所要圖案施加至基板上之機器。微影裝置可用於例如積體電路(IC)製造中。微影裝置可例如將圖案化器件(例如遮罩)處之圖案(通常亦稱為「設計佈局」或「設計」)投影至設置於基板(例如晶圓)上的輻射敏感材料(光阻)層上。

為將圖案投影於基板上，微影裝置可使用電磁輻射。此輻射之波長決定可形成於基板上的特徵之最小大小。當前使用之典型波長為365 nm (i線)、248 nm、193 nm及13.5 nm。相較於使用例如具有193 nm之波長之輻射的微影裝置，使用具有在4 nm至20 nm之範圍內(例如6.7 nm或13.5 nm)的波長之極紫外線(EUV)輻射的微影裝置可用以在基板上形成較小特徵。

在微影程序中，需要頻繁地對所形成結構進行量測，例如用於製程控制及驗證。用於進行此類量測之各種工具為已知的，包括掃描電子顯微鏡或各種形式之度量衡裝置，諸如散射計。已知散射計之實例通常依賴於專用度量衡目標之供應，諸如填充不足之目標(呈簡單光柵或不同層中之重疊光柵之形式的目標，其足夠大以使得量測光束產生小於光柵之光點)或填充過度之目標(藉此照明光點部分或完全含有該目標)。此外，使用例如照明填充不足之目標(諸如光柵)之角度解析散射計的度量衡工具允許使用所謂重建構方法，其中光柵之特性可藉由模擬散射輻射與目標結構之數學模型的相互作用，以及將模擬結果與量測之結果進行比較來計算。調整模型之參數直至所模擬相互作用產生與自真實目標所觀測到之繞射圖案類似的繞射圖案為止。

散射計為多功能器具，其允許藉由在光瞳平面或與散射計之物鏡之光瞳的共軛平面中具有感測器來量測微影程序之參數(量測通常被稱為基於光瞳的量測)，或藉由在影像平面或與影像平面共軛之平面中具有感測器來量測微影程序之參數，在此情況下，量測通常被稱為基於影像或場的量測。以全文引用之方式併入本文中之專利申請案US20100328655、US2011102753A1、US20120044470A、US20110249244、US20110026032或EP1,628,164A中進一步描述此類散射計及相關聯量測技術。前述散射計可在一個影像中使用來自軟x射線及可見光至近IR波範圍的光來量測來自多個光柵之多個目標。

作為光學度量衡方法之一替代方案，其亦已被視為使用X射線，包括硬X射線(HXR)及軟X射線(SXR)或EUV輻射(全部三者可出於簡潔原因而在本發明的以下文本中被稱為SXR)，例如在0.01 nm與100 nm之間、或視情況在1 nm與100 nm之間、或視情況在1 nm與50 nm之間、或視情況在10 nm與20 nm之間的波長範圍內之輻射。度量衡工具在上文所呈現之波長範圍中之一者中運行的一個實例為透射小角度X射線散射(如US 2007224518A中之T-SAXS，該文獻之內容以全文引用之方式併入本文中)。Lemaillet等人在「Intercomparison between optical and X-ray scatterometry measurements of FinFET structures」, Proc. of SPIE，2013年，8681中論述使用T-SAXS之輪廓(CD)量測。已知在掠入射下使用X射線(GI-XRS)及極紫外線(EUV)輻射之反射量測術技術用於量測基板上之膜及層堆疊的特性。在一般反射量測術領域內，可應用測角及/或光譜技術。在測角術中，量測具有不同入射角之反射光束的變化。另一方面，光譜反射量測術量測在給定角度下反射之波長的光譜(使用寬頻帶輻射)。舉例而言，EUV反射量測術已在製造供用於EUV微影中之倍縮光罩(圖案化器件)之前用於遮罩基底之檢測。

應用之範圍有可能使軟X射線或EUV域中之波長的使用不充分。因此，已公開專利申請案US 20130304424A1及US2014019097A1 (Bakeman等人/KLA)描述混合度量衡技術，其中將使用x射線進行之量測與運用在120 nm與2000 nm之範圍內之波長的光學量測組合在一起以獲得諸如CD之參數的量測。CD量測係經由一或多個共同藉由將x射線數學模型與光學數學模型耦合而獲得。所列舉美國專利申請案之內容以全文引用之方式併入本文中。

在其表面上具有光柵圖案的HXR、SXR及EUV之習知鏡面通常經最佳化以繞射入射輻射之相對較大分(百分之十)；光之鏡面反射部分通常較不重要。

對於SXR或EUV度量衡，鏡面反射之僅一小分率應到達目標外部。此可轉化為一鏡面之一粗糙度規範。給定總積分散射(TIS)之一分率作為要求，對均方根表面誤差(

)之要求由下式給定

其中β 為掠入射角，且λ 為波長。舉例而言，在λ =15nm處，β =10deg，且TIS=0.1%，該要求為

nm。此為表面要求之簡單計算。可使用更精密的模型。

需要具有繞射光柵之鏡面產生在明確界定之繞射階(包括零階或鏡面反射)外部之儘可能少的雜散光(散射光)。鏡面之粗糙度規範不能易於轉化為光柵要求。習知地，光柵製造商尚未設計及製造出可達成圍繞零階之最低可能的雜散光之方法。

根據本發明之一第一態樣，提供一種製造一反射式繞射光柵之方法，該反射式繞射光柵用於對入射於該光柵上之一掠入射輻射光束進行鏡面反射及繞射，該光柵具有帶有一光柵週期之一週期性結構，該週期性結構包含第一子結構及第二子結構，一側壁之任一側面向該入射光束，該方法包含以下步驟： - 判定該第一子結構之一組態，該組態在一零階方向上將相對於該光柵之週期性方向以一掠入射角入射於包括一第二子結構之光柵週期上的該光束自該第一子結構鏡面反射為一鏡面反射光束； - 判定包括該第二子結構之光柵週期在一或多個非零繞射階方向上自該等光柵週期繞射該光束的一固定或變化間距組態； - 基於該掠入射角判定使得在該零階方向上自該第二子結構反射一次之該光束之任何射線均由該側壁遮擋的該第二子結構及其光柵週期之一側壁的一組態；及 - 使用該第一子結構及該第二子結構以及側壁之所判定組態來製造該光柵。

較佳地，判定該第二子結構及該側壁之該組態的步驟包含：使用該入射光束之一波長及包括該第二子結構的該等光柵週期之一間距來判定使得在一所選非零繞射階方向上自該第二子結構繞射之該光束之任何射線均由該側壁遮擋的一組態。此具有消除雜散光對一所量測繞射光譜之貢獻值的效果。此使得光譜量測更準確。

較佳地，製造該光柵之步驟包含在一鏡面上製作該光柵。此具有提供有效鏡面反射之效果，此適用於度量衡應用。

較佳地，該鏡面為曲面。此允許將該鏡面反射光束聚焦至一目標上，此適用於度量衡應用。

較佳地，該第一子結構包含一隆脊，且該第二子結構包含一溝槽。此等結構為製造所適宜的結構。

較佳地，該隆脊包含一平坦頂部，且該溝槽包含平行於該隆脊之該平坦頂部的一平坦底面。該隆脊之該平坦頂部提供有效鏡面反射，其適用於度量衡應用。該平坦底面為使用習知微影程序製造所適宜的結構。

較佳地，判定該第二子結構及該側壁之一組態的步驟包含判定該溝槽之一形狀。該形狀為可適宜地受製造製程之選擇控制的形狀。

較佳地，判定該第二子結構及該側壁之一組態的步驟包含判定界定該溝槽之一長寬比的一或多個結構性參數。一長寬比為指定一溝槽之設計的適用方式。

較佳地，判定界定該溝槽之一長寬比的一或多個結構性參數包含滿足不等式

其中D 為該溝槽之深度，W 為該溝槽之頂部寬度，β 為該掠入射角，且β' 為該零階方向或一非零繞射階方向。此簡單幾何法則易於使用，且其出人意料地在提高該光柵之該鏡面反射的散射效能方面有效，以使得無過多雜散光到達該目標外部。

較佳地，該光柵具有該溝槽之一變化頂部寬度，且該溝槽之該深度經選擇以滿足該變化頂部寬度之一最大頂部寬度的該不等式。此對於該光柵上之所有頂部寬度具有確保鏡面散射效能的效果。

較佳地，該光柵具有該溝槽之一變化頂部寬度，且改變該溝槽之該深度以滿足與該變化寬度相對應的不等式。此對於該光柵上之所有頂部寬度具有確保鏡面散射效能的效果，而不需要最窄溝槽過深，此可能難以製造。

較佳地，該等光柵週期經組態有超過0.5，更佳地超過0.7，最佳地超過0.9之一光柵間距與溝槽寬度比。此等遞增比逐漸地向該目標上提供更多鏡面反射光，此適用於度量衡。

較佳地，該等光柵週期經組態以對鏡面反射及繞射輻射中之大部分，更佳地超過70%，最佳地超過90%進行鏡面反射。此等遞增百分比逐漸地向該目標上提供更多鏡面反射光，此適用於度量衡。

較佳地，該輻射具有在1 nm至100 nm之範圍內，或在10 nm至20 nm之範圍內的一波長。此等範圍為用於度量衡應用(尤其在EUV半導體製造中)之波長的適用範圍。

較佳地，該掠入射角在1度至17度之範圍內，更佳地在3度至5度之範圍內。

根據本發明之一第二態樣，提供一種反射式繞射光柵，其用於對入射於該光柵上之一掠入射輻射光束進行鏡面反射及繞射，該光柵具有帶有一光柵週期之一週期性結構，該週期性結構包含第一子結構及第二子結構，一側壁之任一側面向該入射光束，該光柵包含： - 一第一子結構，其經組態以在一零階方向上將相對於該光柵之週期性方向以一掠入射角入射於包括一第二子結構之光柵週期上的該光束自該第一子結構鏡面反射為一鏡面反射光束，及 - 光柵週期，其包括該第二子結構，該光柵週期經組態有固定或變化間距以在一或多個非零繞射階方向上自該等光柵週期繞射該光束，其中該第二子結構及一側壁經組態以使得在該零階方向上自該第二子結構反射一次之該光束之任何射線均由該側壁遮擋，且其中該等光柵週期經組態以對該鏡面反射及繞射輻射中之大部分進行鏡面反射。

根據本發明之一第三態樣，提供一種檢測裝置，其包含： - 一輻射源，其可操作以提供用於照明一目標之一輻射光束； - 根據該第二態樣之一反射式繞射光柵，其經配置以接收該輻射光束； - 一目標支撐件，其用於支撐經配置以接收該鏡面反射光束之該目標；及 - 一偵測器，其經配置以接收自該等光柵週期繞射之一繞射光束。

根據本發明之一第四態樣，提供一種度量衡裝置，其包含該第三態樣之檢測裝置。

根據本發明之一第五態樣，提供一種微影裝置，其包含該第三態樣之檢測裝置。

在本文件中，術語「輻射」及「光束」用以涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外輻射(例如具有365 nm、248 nm、193 nm、157 nm或126 nm之波長)、EUV及X射線，包括硬X射線(HXR)及軟X射線(SXR) (例如在0.01 nm與50 nm或視情況在1 nm與100 nm之間、或視情況在1 nm與50 nm之間、或視情況在10 nm與20 nm之間的波長範圍內)。

圖1示意性地描繪微影裝置LA。微影裝置LA包括：照明系統(亦稱為照明器) IL，其經組態以調節輻射光束B (例如UV輻射、DUV輻射或EUV輻射)；遮罩支撐件(例如遮罩台) MT，其經建構以支撐圖案化器件(例如遮罩) MA且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位圖案化器件MA之第一定位器PM；基板支撐件(例如晶圓台) WT，其經建構以固持基板(例如光阻塗佈晶圓) W且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位基板支撐件之第二定位器PW；及投影系統(例如折射投影透鏡系統) PS，其經組態以將由圖案化器件MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W之目標部分C (例如包含一或多個晶粒)上。

在操作中，照明系統IL例如經由光束遞送系統BD自輻射源SO接收輻射光束。照明系統IL可包括用於導向、塑形及/或控制輻射之各種類型的光學組件，諸如折射、反射、磁性、電磁、靜電及/或其他類型之光學組件，或其任何組合。照明器IL可用以調節輻射光束B，以在圖案化器件MA之平面處在其橫截面中具有所要空間及角強度分佈。

本文中所使用之術語「投影系統」PS應被廣泛地解譯為涵蓋適用於所使用之曝光輻射及/或適用於諸如使用浸潤液體或使用真空的其他因素之各種類型的投影系統，包括折射、反射、反射折射、合成、磁性、電磁及/或靜電光學系統，或其任何組合。本文中對術語「投影透鏡」之任何使用可被視為與更一般術語「投影系統」PS同義。

微影裝置LA可屬於一種類型，其中基板之至少部分可由具有相對較高折射率的液體(例如水)覆蓋，以便填充投影系統PS與基板W之間的空間--此亦稱為浸潤微影。在以引用之方式併入本文中的US6952253中給出關於浸潤技術之更多資訊。

微影裝置LA亦可屬於具有兩個或更多個基板支撐件WT (又名「雙載物台」)之類型。在此「多載物台」機器中，可並行地使用基板支撐件WT，且/或可對位於基板支撐件WT中之一者上的基板W進行準備基板W之後續曝光的步驟，同時將另一基板支撐件WT上之另一基板W用於在另一基板W上曝光圖案。

除基板支撐件WT以外，微影裝置LA可包含量測載物台。該量測載物台經配置以固持感測器及/或清潔器件。感測器可經配置以量測投影系統PS之特性或輻射光束B之特性。量測載物台可固持多個感測器。清潔器件可經配置以清潔微影裝置之部分，例如投影系統PS之部分或提供浸潤液體的系統之部分。量測載物台可在基板支撐件WT遠離投影系統PS時在投影系統PS下方移動。

在操作中，輻射光束B入射於固持在遮罩支撐件MT上之圖案化器件(例如遮罩) MA上，且藉由存在於圖案化器件MA上之圖案(設計佈局)來進行圖案化。橫穿遮罩MA後，輻射光束B傳遞通過投影系統PS，該投影系統PS將光束聚焦至基板W之目標部分C上。藉助於第二定位器PW及位置量測系統IF，可準確地移動基板支撐件WT，例如以便將不同目標部分C定位於在聚焦且對準之位置處的輻射光束B之路徑中。類似地，第一定位器PM及有可能另一位置感測器(其未在圖1中明確描繪)可用以相對於輻射光束B之路徑來準確地定位圖案化器件MA。可使用遮罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化器件MA及基板W。儘管如所說明之基板對準標記P1、P2佔據專用目標部分，但該等基板對準標記可位於目標部分之間的空間中。在基板對準標記P1、P2位於目標部分C之間時，此等基板對準標記稱為切割道對準標記。

為正確且一致地曝光由微影裝置LA曝光之基板W，需要檢測基板以量測經圖案化結構之特性，諸如後續層之間的疊對誤差、線厚度、臨界尺寸(CD)等。為此目的，可使用檢測工具(未展示)。若偵測到誤差，則可例如對後續基板之曝光或對待對基板W執行的其他處理步驟進行調整，尤其在同一批量或批次之其他基板W仍待曝光或處理之前進行檢測的情況下。

亦可稱為度量衡裝置之檢測裝置用以判定基板W之特性，且特定言之，判定不同基板W之特性如何變化或與相同基板W之不同層相關聯的特性在層間如何變化。檢測裝置可替代地經建構以識別基板W上之缺陷，且可例如為微影單元(未展示)之部分，或可整合至微影裝置LA中，或可甚至為單機器件。檢測裝置可量測潛影(在曝光之後在光阻層中之影像)上之特性，或半潛影(在曝光後烘烤步驟PEB之後在光阻層中的影像)上之特性，或經顯影光阻影像(其中已移除光阻之曝光部分或未曝光部分)上之特性，或甚至經蝕刻影像(在諸如蝕刻的圖案轉印步驟之後)上之特性。

圖2說明包含在掠入射中使用EUV及/或X射線輻射之光譜散射計的度量衡裝置302之示意性實體配置，其中可純粹藉助於實例來實施本發明之實施例。

檢測裝置302包含輻射源310、照明系統312、基板支撐件316、偵測系統318、398及度量衡處理單元(MPU) 320。

在此實例中，源310包含基於高階諧波產生(HHG)技術之EUV或軟x射線輻射的產生器。此類源可購自例如美國科羅拉多州博爾德市(Boulder Colorado)之KMLabs (http://www.kmlabs.com/)。輻射源之主要組件為驅動雷射330及HHG氣胞332。氣體供應334將合適的氣體供應至氣胞，在該氣胞中，該氣體視情況由電源336離子化。驅動雷射300可為例如具有光學放大器的基於光纖之雷射，其產生每脈衝可持續例如小於1 ns (1奈秒)之紅外輻射的脈衝，其中脈衝重複率視需要達至若干兆赫茲。紅外輻射之波長可為例如大約1 μm (1微米)。將雷射脈衝作為第一輻射光束340遞送至HHG氣胞332，其中在氣體中，輻射之部分向比第一輻射更高的頻率轉換為包括具有所要波長(wavelength/wavelengths)之相干第二輻射的光束342。

第二輻射可含有多個波長。若該輻射為單色的，則可簡化量測計算(例如重建構)，但運用HHG較易於產生具有若干波長之輻射。氣胞332內之氣體體積界定HHG空間，但該空間無需經完全圍封，且可使用氣體流代替靜態體積。氣體可為例如惰性氣體，諸如氖氣(Ne)或氬氣(Ar)。N2、02、He、Ar、Kr、Xe氣體皆可予以考慮。此等情形為設計選擇事項，且甚至可為相同裝置內之可選擇選項。不同波長將例如在對不同材料之結構成像時提供不同等級之對比度。舉例而言，對於金屬結構或矽結構之檢測，可將不同波長選擇為用於成像(碳基)光阻之特徵或用於偵測此類不同材料之污染的波長。可提供一或多個濾光器件344。舉例而言，諸如鋁(Al)薄膜之濾光器可用以切割基本IR輻射以免進一步傳遞至測試裝置中。可提供光柵(未展示)以自氣胞中產生之波長當中選擇一或多個特定諧波波長。在真空環境內可含有光束路徑中之一些或全部，應記住，SXR/EUV輻射在空氣中行進時會被吸收。輻射源310及照明光學件312之各種組件可為可調整的，以在相同裝置內實施不同度量衡「配方」。舉例而言，可使不同波長及/或偏振為可選擇的。

取決於在檢測中之結構之材料，不同波長可提供至下部層中之所要程度之穿透。為解析最小器件特徵及最小器件特徵當中之缺陷，則短波長有可能為較佳的。舉例而言，可選擇介於1 nm至20 nm之範圍內、或視情況介於1 nm至10 nm之範圍內、或視情況介於10 nm至20 nm之範圍內的一或多個波長。短於5 nm之波長在自半導體製造中通常所關注的材料反射時遭受極低臨界角。因此，選擇大於5 nm之波長將在較高入射角下提供較強信號。另一方面，若檢測任務是用於偵測某一材料之存在例如以偵測污染，則達至50 nm之波長可為適用的。

過濾光束342自輻射源310進入檢測腔室350，其中包括所關注結構(亦稱為目標)之基板W藉由基板支撐件316固持以用於在量測位置處進行檢測。所關注結構標記為T。檢測腔室350內之氛圍藉由真空泵352維持為接近真空，以使得EUV輻射可在無不當衰減的情況下傳遞通過該氛圍。照明系統312具有將輻射聚焦至聚焦光束356中之功能，且可包含例如二維曲面鏡面或一系列一維曲面鏡面，如上文所提及的已公開美國專利申請案US2017/0184981A1 (其內容以全文引用之方式併入本文中)中所描述。執行該聚焦以在投影至所關注結構上時達成直徑在10 μm下之圓形或橢圓形光點S。基板支撐件316包含例如可藉以使基板W之任何部分在所要定向上到達光束之焦點的X-Y平移載物台及旋轉載物台。因此，輻射光點S在所關注結構上形成。可替代地或另外，基板支撐件316包含例如可按某一角度使基板W傾斜以控制所關注結構T上之聚焦光束之入射角的傾斜載物台。

視情況，照明系統312將參考輻射光束提供至參考偵測器314，該參考偵測器314可經組態以量測過濾光束342中之不同波長的光譜及/或強度。參考偵測器314可經組態以產生經提供至處理器310之信號315，且濾光器可包含關於過濾光束342之光譜及/或在過濾光束中之不同波長之強度的資訊。

反射輻射360由偵測器318捕捉，且光譜經提供至處理器320以用於計算目標結構T之特性。照明系統312及偵測系統318因此形成檢測裝置。此檢測裝置可包含屬於其全部內容以全文引用之方式併入本文中的US2016282282A1中所描述之種類的軟X射線及/或EUV光譜反射計。

若目標T具有某一週期性，則聚焦光束356之輻射亦可經部分地繞射。繞射輻射397相對於入射角隨後相對於反射輻射360以明確界定之角度遵循另一路徑。在圖2中，經吸取繞射輻射397以示意性方式經吸取，且繞射輻射397可遵循除經吸取路徑之外的許多其他路徑。檢測裝置302亦可包含對經繞射輻射397之至少部分進行偵測及/或成像的其他偵測系統398。在圖2中，繪製單個其他偵測系統398，但檢測裝置302之實施例亦可包含多於一個其他偵測系統398，偵測系統398經配置於不同位置處以在複數個繞射方向上對繞射輻射397進行偵測及/或成像。換言之，照射於目標T上之聚焦輻射光束的(較高)繞射階藉由一或多個其他偵測系統398偵測及/或成像。一或多個偵測系統398產生經提供至度量衡處理器320之信號399。信號399可包括繞射光397之資訊，且/或可包括自繞射光397獲得之影像。

為輔助光點S與所要產品結構之對準及聚焦，檢測裝置302亦可提供在度量衡處理器320之控制下使用輔助輻射的輔助光學件。度量衡處理器320亦可與位置控制器372通信，該位置控制器372操作平移載物台、旋轉及/或傾斜載物台。處理器320經由感測器接收關於基板之位置及定向的高度準確回饋。感測器374可包括例如干涉計，該等干涉計可給出大約皮米之準確度。在檢測裝置302之操作中，由偵測系統318捕捉之光譜資料382經遞送至度量衡處理單元320。

如所提及，檢測裝置之替代形式使用正入射或接近正入射下之軟X射線及/或EUV輻射例如以執行基於繞射的不對稱性量測。兩種類型之檢測裝置均可在混合度量衡系統中提供。待量測之效能參數可包括疊對(OVL)、臨界尺寸(CD)、相干繞射成像(CDI)及依解析度疊對(ARO)度量衡。軟X射線及/或EUV輻射可例如具有小於100 nm之波長，例如使用介於5 nm至30 nm之範圍內，視情況介於10 nm至20 nm之範圍內的輻射。輻射在特性上可為窄頻帶或寬頻帶。輻射可在特定波長帶中具有離散峰值或可具有更連續特性。

如同用於當今生產設施中之光學散射計，檢測裝置302可用以量測在微影單元內處理之光阻材料內的結構(在顯影檢測或ADI之後)，且/或在結構已形成於較硬材料中之後量測該等結構(在蝕刻檢測或AEI之後)。舉例而言，可在基板已藉由顯影裝置、蝕刻裝置、退火裝置及/或其他裝置處理之後使用檢測裝置302來檢測基板。

圖3描繪度量衡裝置中之輻射路徑的示意性圖示。在圖2及圖3中所描繪之實例度量衡裝置中，來自接近繞射受限源311之輻射經聚焦至晶圓W上的目標T上。該目標通常在晶圓上為有限大小區域(例如50 µm×50 µm或5 µm×5 µm)。所關注光柵/鏡面不均一性(例如，＞1 µm)之長度比例視目標大小及自光柵至目標之光路徑的長度而定。輻射具有介於1 nm至100 nm之範圍內，較佳地介於10 nm至20 nm之軟X射線(SXR)範圍內的波長，該範圍亦可經描述為EUV範圍之部分。對於準確度量衡，以下點(尤其)至關重要：不應有過多SXR光到達目標外部，例如來自入射功率之＜0.05、＜0.01或＜0.001的分率。可量測入射於目標T上之SXR輻射356的光譜，較佳地與目標之曝光同時進行。

掠入射(GI)鏡面312將SXR光束聚焦至目標T上。自目標散射之輻射360由偵測器318捕捉。鏡面之表面上的線圖案(光柵)將SXR輻射之分率358朝向陣列感測器314繞射，其中不同波長分量到達陣列感測器上之不同點處。來自陣列感測器之信號可經解譯為光譜。

對於SXR或EUV度量衡，鏡面反射之僅一小分率應到達目標外部。此可轉化為鏡面之粗糙度規範。給定總積分散射(TIS) 之一分率作為要求，對均方根表面誤差(

)之要求由下式給定

其中β 為掠入射角，且λ 為波長。舉例而言，在λ =15nm處，β =10 deg，且TIS=0.1%，要求為

nm。此為表面要求之簡單計算。可使用更精密的模型。

圖4描繪說明幾何參數的掠入射輻射光束之光柵鏡面反射及繞射的示意性圖示。由射線402說明之入射光束具有帶有波長λ之相關聯波前404。光束具有掠入射角β。在此實例中，射線402相對於光柵之週期性方向412以角度ϕ入射於鏡面416上之光柵414上。當此角度ϕ為零(其為平面繞射之條件)時，則光束相對於光柵之週期性方向具有掠入射角β。若入射射線及所有反射及繞射射線處於(平坦)平面中，則平面繞射出現。在非零ϕ (例如ϕ=90度)處，射線在錐形上；此情況稱為「錐形繞射」。在純錐形繞射之條件(ϕ=90度)下，對於任何實際溝槽橫截面，溝槽之底部將決不被遮擋。然而，本文中所描述之實施例與(接近)平面繞射一起使用，其中較佳地，ϕ＜10度。因為入射光束發散，所以ϕ在光束中變化。實施例較佳地具有低於0.05之數值孔徑，該等數值孔徑對應於3度之半角。

光束在平面406中在零階方向410上 (以等於β之角度)鏡面反射。光束在一或多個繞射階方向上繞射，在此實例中在+1階方向408上 (以不等於β之角度)繞射。

圖5描繪說明光柵參數的鏡面416上之反射式繞射光柵之橫截面的示意性圖示。光柵週期具有帶頂部寬度W的溝槽502 (亦稱為凹槽)及隆脊508，側壁506之任一側。反射式繞射光柵之形狀可關於主要參數：跨越光柵週期之間距P、凹槽寬度W、凹槽深度D來表徵。此外，存在側壁角(SWA)及側壁角不對稱性(SWAA)，如圖5中所示。吾人可引入更多形狀參數，諸如溝槽底部表面(底面)之斜率及溝槽底部表面之曲率。溝槽之寬度可足夠小且側壁角可足夠大以使得在側壁之間不存在平坦底部表面(底面)。此溝槽組態為v凹槽510。

圖6描繪對掠入射輻射光束進行鏡面反射之光柵的示意性幾何圖示。可使用遠大於SXR波長之光柵間距：例如分別為500 nm及14 nm。吾人可因此基於準幾何光學來估計敏感度。參考圖6，歸因於溝槽之深度及溝槽之底面上之溝槽邊緣的陰影效應，入射通量之部分經損耗602且不鏡面反射。入射光束之部分604不在與自溝槽頂部反射之光束608及自溝槽底面的中心鏡面反射之光束610相同的零階方向606上鏡面反射。自溝槽底面反射610之入射通量獲取相對於自隆脊608之頂部反射的入射通量之相位差。此為起因於溝槽之深度的路徑長度差之後果。自底部610及自頂部608反射之波以相干方式相加；在相干和中，考慮相位及幅度效應。

若光柵之製造製程導致圖3中之幾何參數的局部變化，則其將導致雜散光，正如光滑鏡面中之局部高度變化導致雜散光。對於SXR度量衡裝置中之掠入射鏡面或光柵，吾人尤其關注1 µm與1 mm之間的長度比例上之局部變化。此係因為散射角度與局部變化之長度比例成反比；足夠大的散射角將在光路徑中予以削減，且足夠小的散射角將不產生目標外照明(亦即雜散光)。

吾人注意到，鏡面反射之複雜反射係數r (相位及幅度)視幾何參數而定。複雜反射係數可使用模擬軟體來計算，該模擬軟體可商購或作為開放源。

若光柵週期遠大於光之波長，則亦有可能基於幾何光學來進行粗略估計；此得到式

。其中

(方程式1a)

。 (方程式1b)

此處，

為光滑鏡面之反射(功率，而非幅度)。方程式1b可理解為如此深以至於經由凹槽之底部表面(亦即溝槽底面)的任何光路徑均由豎直側壁遮擋之凹槽。此光路徑不包括背離側壁散射至底部表面上之光路徑。

在此參數化中，吾人假定將凹槽蝕刻至最初經研磨至低粗糙度(例如＜0.2 nm)之表面中。製造製程亦可將隆脊沈積於經研磨光滑表面之頂部上，在此情況下，該等式將為：

(方程式2a)

。 (方程式2b)

假設特定光柵設計具有參數P ₀ 、W ₀ 、D ₀ ，從而產生複雜反射係數r ₀ (假定特定掠入射角β 及波長λ 。局部變化

、

(表述為RMS值)將產生總積分散射

。 (方程式3)

P、W及D可經判定以使得偏導數

及

儘可能小，以使得對W及D之變化的敏感度儘可能小。

在此實例中，僅W及D被視為具有空間變化之參數。其可針對更多參數藉由將對應二次項添加至方程式(3)中之分子來進行一般化。

參數之最佳組合視可在圖案化製程中控制W及D之良好程度而定。舉例而言，若W可以高準確度予以控制但D不能，則W及D可經判定以使得

；則(根據方程式1b)對D參數不存在敏感度。

方程式(1)及(2)為近似值。然而，嚴密模擬顯示，窄深凹槽允許遠大於寬淺凹槽(2×至4×)之凹槽深度容差。在所關注SXR波長為

nm (而非任何漏泄的紅外光)之度量衡裝置應用中，介於

之範圍內的掠入射角為適用的。適用間距介於以下範圍內

，

其中

及

。(此等常數為在弧度中適用的最高及最低一階繞射角)。對於光學微影之比率

，微影圖案化製程可被視為最容易的。對於以下方程式大致達成對凹槽深度之低敏感度

。 (方程式4)

因數0.6「比1/2大一點」，其為分析性臨限值。雖然間距遠大於波長，但此對深度(在以下實例中7 nm至15 nm)並不成立。因此，輻射之波狀性質仍影響光柵之反射/繞射特性。已發現，對介於0.4至0.8之範圍內的凹槽深度D存在較強敏感度下降。可因此將臨限值設定為例如0.4、0.6或0.8。

此等不等式界定4D參數空間(P, W, D, β)中將以最小化相對於凹槽深度之敏感度為目的而予以關注的區域。舉例而言，若包括溝槽底面傾角或其它參數，則參數空間可包括其他尺寸。

在其他條件相同之情況下，若根據以上表述來獲取凹槽深度，則其往往會導致相對於凹槽寬度W之較大敏感度。另外，深凹槽往往會產生較大吸收損耗。降低對凹槽深度及凹槽寬度兩者之敏感度可藉由將凹槽寬度選擇為儘可能小且根據方程式(4)來選擇深度而達成。

度量衡裝置中之實施方案的目標為具有高零階反射(R0)、低一階繞射效率(R1)及對寬度及深度變化具有低敏感度之光柵。使用以上考慮因素，可考慮許多可能的實施方案。第一實例為具有500 nm之標稱間距及50%之占空比(W/P)的光柵。入射角為光學設計考慮因素所允許之最小角度。選擇深度以按一定裕量滿足方程式4。

參數	值	單位
β	4	deg
P	500	nm
W	250	nm
D	15	nm

在採用不同光學設計邊界條件設定之情況下，可允許光柵上之較小入射角。此將表改變為：

參數	值	單位
β	2.75	deg
P	500	nm
W	250	nm
D	10	nm

以上兩個實例考慮50%之占空比。理想上，使用更小的占空比，因為此減小散射，增加R0且減小R1。此光柵可由下表描述：

參數	值	單位
β	4	deg
P	500	nm
W	125	nm
D	7	nm

光柵可為可變線距(VLS)光柵，其不具有恆定間距而具有在光柵表面上逐漸變化之間距。VLS之一個目的為最小化偵測器上之繞射光的像差。出於安全起見，根據方程式4，應考慮最大間距，因為此間距亦具有最大寬度且為此限制效能。此在下文參考圖12進行描述。可替代地，若處理允許，則凹槽深度可在光柵上變化(較大局部間距為較大深度)以局部最佳化散射與R0。此在下文參考圖13進行描述。

以上描述關注提高鏡面反射之散射效能(零階繞射)。若吾人希望消除雜散光對所量測光譜之貢獻值，則吾人可使用類似方法：模擬或幾何論證。對於相對於光柵之週期性方向的掠入射角β不等於「反射」之掠入射角

之情況，方程式(4)中之幾何法則可經一般化，如同例如一階繞射之情形一樣。幾何法則變為

(方程式5)

其中因數1.2意謂「比一大一點」以考慮幾何近似值不完全正確之事實。

圖7描繪處於深度臨限值

之光柵溝槽對於來自溝槽底面由側壁遮擋之鏡面反射的示意性幾何圖示。溝槽底面之左半側702處於具有掠入射角β之入射光束的陰影中。光束自溝槽底面之剩餘右半側704在零階方向上之鏡面反射由面向入射光束的側壁706遮擋。存在來自隆脊708 (如圖6中所說明)之頂部在零階方向上的鏡面反射。因此，假定在側壁706之頂部周圍不存在繞射，當

時，在相同零階方向上鏡面反射遠離溝槽之入射光束之部分趨向於零。

圖8描繪使得來自溝槽底面之鏡面反射由側壁遮擋之深光柵溝槽的示意性幾何圖示。

參考圖8，溝槽及隆脊為反射式繞射光柵用於對入射於光柵上之掠入射輻射光束進行鏡面反射及繞射的部分。光柵具有帶有光柵週期之週期性結構(如圖5及圖6中所示)，該週期性結構包含第一(隆脊)子結構及第二(溝槽)子結構，側壁806之任一側面向入射光束800。入射光束在溝槽處相對於包括溝槽之光柵週期的局部週期性方向具有掠入射角β。掠入射角β在1度17度之範圍內，較佳地在3度至5度之範圍內。隆脊經組態以在零階方向β'=β上將光束自隆脊之平坦頂部808鏡面反射為鏡面反射光束810。光束以掠入射角β入射於包括溝槽之光柵週期上。包括溝槽之此等光柵週期(因此在考慮中之溝槽本端的彼等光柵週期)經組態有固定或變化間距以在一或多個非零繞射階方向β'≠β (圖8中未展示)自光柵週期繞射光束。存在不包括考慮中之溝槽的光柵週期，例如在考慮中之溝槽本端的彼等光柵週期。當光柵為曲面時及/或當光柵之間距變化時，彼等光柵週期可相對於考慮中之溝槽在不同非零繞射階方向上繞射該光束。

如上文所描述，溝槽之形狀可由界定溝槽之長寬比的結構性參數頂部寬度W及深度D來描述。子結構(諸如溝槽)之長寬比為其在不同尺寸上之大小的比率，本文中經定義為W/D。該形狀經判定為使得自溝槽底面在零階方向上反射一次之光束之任何射線均由側壁遮擋。在圖8之實例中，溝槽(且因此使其與溝槽頂部分離之側壁)經判定為具有大於圖7中以相同比例展示之深度的深度D。溝槽底面802、804及側壁806因此經組態以使得在零階方向上自溝槽底面反射一次之光束之任何射線均由側壁遮擋。隆脊之平坦頂部與溝槽之平坦底面平行。若鏡面為曲面，則可存在隆脊之平坦頂部及溝槽之平坦底面之對應但較小的曲率，該曲率符合鏡面之曲率。較大深度導致溝槽底面之左側802的超過一半處於入射光束800之陰影中。光束自溝槽底面之剩餘右側區域804在零階方向上的鏡面反射全部由側壁806遮擋。因為該鏡面反射經吸收或朝入射光束鏡面反射回去，所以該鏡面反射自零階方向經遮擋。自側壁806之頂部返回至溝槽底面802上且離開其他側壁812的多個反射可在零階方向上重導向光束之可忽略部分。類似地，對於掠入射角及側壁角之特定組態，來自側壁806之頂部且離開其他側壁812的雙反射可在零階方向上重導向光束之可忽略部分。歸因於此短波長輻射之反射的損耗及處於相對於側壁表面超過20度之掠入射角，該可忽略部分為可忽略的。因此，入射光束在相同零階方向上鏡面反射遠離溝槽之部分對於來自隆脊頂部之鏡面反射趨向於零。

可在為曲面之鏡面(諸如，如參考圖3所描述的橢圓形鏡面)上製作光柵。其他合適的曲面形狀包括環面、橢圓形圓柱體、抛物面、拋物型圓柱體、雙曲面及雙曲線圓柱體。平坦隆脊頂部及溝槽底面可為略微曲面的以符合鏡面之曲率。鏡面為已經研磨以獲得低散射反射表面之基板。表面經研磨以使得散射經充分抑制，且添加(當根據實施例製作時)將不添加更多所要散射之光柵。全像方法可用以藉由合適的圖案轉印技術(諸如蝕刻)來圖案化光柵。

界定溝槽之長寬比的結構性參數經判定以滿足不等式

(方程式6)

其中D為溝槽之深度，W為溝槽之頂部寬度，β為相對於光柵之週期性方向的掠入射角，且β'為相對於光柵之週期性方向的零階方向(β'=β)或非零繞射階方向(β'≠β)。當β'=β且0.5W之分析性臨限值變化至0.6W時，此解析為方程式4。

實施例具有第一繞射階下的低繞射效率及高鏡面反射率，其中極大地減少圍繞鏡面反射之散射。因此，光柵週期經組態以較佳地對鏡面反射及繞射輻射之大部分，更佳地超過70%，或最佳地超過90%進行鏡面反射。在具有1度或2度掠入射角及最佳鏡面材料之理想情況下，光柵週期經組態以對鏡面反射及繞射輻射之超過97% (亦即總反射及繞射功率)進行鏡面反射。光柵週期經組態有較佳地超過0.5，更佳地超過0.7，或最佳地超過0.9之光柵間距與溝槽寬度比。輻射具有介於1 nm至100 nm之範圍內，較佳地介於10 nm至20 nm之範圍內的波長。

在其他實例中，因為不存在處於入射光束之視線中的平坦底面，所以無光束之射線在零階方向上自第二子結構反射一次。此類實例包括v凹槽溝槽、具有足夠大的側壁斜率之溝槽或具有傾斜底面(與隆脊表面相比)之溝槽。在此類實例中，認為在零階方向上自第二子結構反射一次之光束之任何射線均由側壁遮擋。

圖9描繪處於深度臨限值之光柵溝槽對於來自溝槽底面由側壁遮擋之一階繞射的示意性幾何圖示。

使用入射光束之波長及包括溝槽之光柵週期的間距(P)來判定溝槽與側壁之組態，該組態為使得光束在所選非零繞射階方向(在此實例中為一階)上自溝槽之任何繞射均由側壁遮擋的組態。界定溝槽之長寬比的結構性參數經判定以滿足方程式6之不等式(其中β'≠β)。

圖10描繪具有發散入射射線之曲面光柵的示意性幾何圖示。實施例經實施於與同步加速器相比具有較大數值孔徑NA之度量衡裝置中，例如0.005＜NA＜0.1。與同步加速器相比，發散光束及曲面鏡面允許較短路徑長度及較小體積。入射光束之發散在光柵上產生不同光柵上掠入射角α。若吾人將圖10之中間溝槽的掠入射角界定為β₀ ，則在光柵上的光柵上掠入射角α在大於β₀ 之值至小於β₀ 之值的範圍內變化。圖10展示各種角度之間的不等式，但標記(＜或＞)視所展示之橢圓形的何部分而定。圖10中β及β₀ 之不等式適用於目標焦點相較於影像焦點更遠離鏡面的情況。

光柵之曲率及入射光束之發散在光柵上在溝槽處產生不同光束入射之掠入射角(局部地相對於各別溝槽之參考框架) β。光束發散及曲率之效果加在一起以形成所得局部值β。在此實例中，入射於溝槽處之光束的掠入射角β在小於β₀ 之值至大於β₀ 之值的範圍內變化。

圖11描繪曲面可變線/距光柵之示意性幾何圖示。溝槽深度為均一值D₀ 。舉例而言，因為光柵具有為製造所適宜的變化間距及恆定占空比，所以光柵可具有溝槽頂部之變化頂部寬度W (自W＜W₀ 至W＞W₀ )。右側溝槽具有

，因此光束在零階方向上自溝槽底面之一些鏡面反射不由側壁遮擋。此可導致到達目標外部之非想要雜散光。

圖12描繪對於來自具有最寬頂部之溝槽之底面由側壁遮擋的鏡面反射具有處於臨限值之溝槽深度的曲面可變線/距光柵之示意性幾何圖示。當光柵具有溝槽頂部之變化頂部寬度W時，溝槽之深度(D＞D₀ )可經選擇以滿足變化頂部寬度之最大頂部寬度的方程式6之不等式。應注意，亦在平坦光柵上，入射光束之發散導致入射角之變化，且可在此情況下進行類似最佳化。

圖13描繪對於來自任何溝槽底面由側壁遮擋之鏡面反射具有處於臨限值之變化溝槽深度的曲面可變線/距光柵之示意性幾何圖示。對於圖12，光柵具有溝槽之變化頂部寬度W。在此情況下，溝槽之深度(D)可變化(自D＜D₀ 至D＞D₀ )以滿足與變化寬度相對應的方程式6之不等式，而非針對所有溝槽選擇深溝槽深度。

參考圖4至圖13描述之光柵可用於檢測裝置中，諸如用於參考圖2及圖3描述之度量衡裝置中。參考圖4至圖13描述之光柵亦可用於諸如參考圖1所描述的微影裝置中。此等裝置則包含： - 輻射源310、311，其可操作以提供輻射光束； - 如參考圖4至圖13所描述之反射式繞射光柵312，其經配置以接收輻射光束； - 目標支撐件316，其用於支撐經配置以接收鏡面反射光束之目標T；及 - 偵測器314，其經配置以接收自光柵週期繞射之繞射光束。

圖14為根據本發明之一實施例的製造反射式繞射光柵之方法的流程圖。該方法產生用於對入射於光柵上之掠入射輻射光束進行鏡面反射及繞射的反射式繞射光柵。輻射可具有介於1 nm至100 nm之範圍內，較佳地介於10 nm至20 nm之範圍內的波長。光柵可如參考圖8至圖13所描述，其具有帶有光柵週期之週期性結構，該週期性結構包含第一(隆脊)子結構及第二(溝槽)子結構，側壁之任一側面向入射光束。方法包含以下步驟：

1402：判定隆脊在零階方向β'=β上將光束自隆脊鏡面反射為鏡面反射光束之組態。光束相對於光柵之週期性方向以掠入射角β入射於包括溝槽的光柵週期上。光柵週期經組態以較佳地對鏡面反射及繞射輻射之大部分，更佳地超過70%，或最佳地超過90%進行鏡面反射。在具有1度或2度掠入射角及最佳鏡面材料之理想情況下，光柵週期經組態以對鏡面反射及繞射輻射之超過97% (亦即總反射及繞射功率)進行鏡面反射。光柵週期經組態有較佳地超過0.5，更佳地超過0.7，或最佳地超過0.9之光柵間距與溝槽寬度比。

1406：判定包括溝槽之光柵週期在一或多個繞射階方向β'≠β上自光柵週期繞射光束的固定或變化間距組態。此使用資訊1404，該資訊包括入射光束之波長及包括考慮中之溝槽的光柵週期之間距。隆脊包含平坦頂部，且溝槽包含平行於隆脊之平坦頂部的平坦底面。

1410：基於入射於溝槽處之光束之掠入射角β的值來判定1408使得在零階方向上自溝槽反射一次之光束之任何射線均由側壁遮擋的其光柵週期之溝槽與側壁的組態。掠入射角β可介於1度至17度之範圍內，較佳地介於3度至5度之範圍內。判定溝槽與側壁之組態的此步驟可包含使用入射光束之波長及包括溝槽之光柵週期的間距(P)來判定使得光束在所選非零繞射階方向(β'≠β)上自溝槽之任何繞射均由側壁遮擋的組態。步驟1408包含判定溝槽之形狀。此步驟涉及判定界定溝槽之長寬比的一或多個結構性參數(W、D)。此包含滿足不等式

其中D為溝槽之深度，W為溝槽之頂部寬度，β為相對於光柵之週期性方向的掠入射角，且β'為相對於光柵之週期性方向的零階方向(β'=β)或非零繞射階方向(β'≠β)。當光柵具有溝槽之變化頂部寬度(W)時，溝槽之深度(D)經選擇以滿足變化頂部寬度之最大頂部寬度的不等式，如參考圖12所描述。可替代地，改變溝槽之深度(D)以滿足與變化寬度相對應的不等式，如參考圖13所描述。可包括用以最佳化底面傾角及/或SWA及/或其他參數之另一步驟。

1412：使用隆脊、側壁及溝槽之所判定組態來製造光柵。可在鏡面上製造光柵。

在後續經編號條項中提供其他實施例： 1.一種製造反射式繞射光柵之方法，該反射式繞射光柵用於對入射於光柵上之掠入射輻射光束進行鏡面反射及繞射，該光柵具有帶有光柵週期之週期性結構，該週期性結構包含第一子結構及第二子結構，側壁之任一側面向入射光束，該方法包含以下步驟： - 判定第一子結構在零階方向上將相對於光柵之週期性方向以掠入射角入射於包括第二子結構之光柵週期上的光束自第一子結構鏡面反射為鏡面反射光束之組態； - 判定包括第二子結構之光柵週期在一或多個非零繞射階方向上自光柵週期繞射光束的固定或變化間距組態； - 基於掠入射角判定使得在零階方向上自第二子結構反射一次之光束之任何射線均由側壁遮擋的第二子結構及其光柵週期之側壁的組態；及 - 使用第一子結構及第二子結構以及側壁之所判定組態來製造光柵。 2.如條項1之方法，其中判定第二子結構及側壁之組態的步驟包含：使用入射光束之波長及包括第二子結構的光柵週期之間距來判定使得在所選非零繞射階方向上自第二子結構繞射之光束之任何射線均由側壁遮擋的組態。 3.如任一前述條項之方法，其中製造光柵之步驟包含在鏡面上製作光柵。 4.如條項3之方法，其中鏡面為曲面。 5.如任一前述條項之方法，其中第一子結構包含隆脊，且第二子結構包含溝槽。 6.如條項5之方法，其中隆脊包含平坦頂部，且溝槽包含平行於隆脊之平坦頂部的平坦底面。 7.如任何條項5或條項6之方法，其中判定第二子結構及側壁之組態的步驟包含判定溝槽之形狀。 8.如條項5至7中任一項之方法，其中判定第二子結構及側壁之組態的步驟包含判定界定溝槽之長寬比的一或多個結構性參數。 9.如條項8之方法，其中判定界定溝槽之長寬比的一或多個結構性參數包含滿足不等式

其中D 為溝槽之深度，W 為溝槽之頂部寬度，β 為掠入射角，且β' 為零階方向或非零繞射階方向。 10.如條項9之方法，其中光柵具有溝槽之變化頂部寬度，且其中溝槽之深度經選擇以滿足變化頂部寬度之最大頂部寬度的不等式。 11.如條項9之方法，其中光柵具有溝槽之變化頂部寬度，且其中改變溝槽之深度以滿足與變化寬度相對應的不等式。 12.如條項5至11中任一項之方法，其中光柵週期經組態有超過0.5的光柵間距與溝槽寬度比。 13.如條項12之方法，其中光柵週期經組態有超過0.7的光柵間距與溝槽寬度比。 14.如條項13之方法，其中光柵週期經組態有超過0.9的光柵間距與溝槽寬度比。 15.如條項1至11中任一項之方法，其中光柵週期經組態以對鏡面反射及繞射輻射之大部分進行鏡面反射。 16.如條項15之方法，其中光柵週期經組態以對鏡面反射及繞射輻射之超過70%進行鏡面反射。 17.如條項16之方法，其中光柵週期經組態以對鏡面反射及繞射輻射之超過90%進行鏡面反射。 18.如任一前述條項之方法，其中輻射具有介於1 nm至100 nm之範圍內的波長。 19.如條項18之方法，其中輻射具有介於10 nm至20 nm之範圍內的波長。 20.如任一前述條項之方法，其中掠入射角介於1度至17度之範圍內。 21.如條項20之方法，其中掠入射角介於3度至5度之範圍內。 22.如條項1至21中任一項之方法，當參考條項3時，其中鏡面具有小於0.2 nm之均方根表面誤差。 23.如條項1至22中任一項之方法，其中固定或變化間距介於以下範圍內：

，其中

及

，λ 為波長，β 為掠入射角，且β' 為零階方向或非零繞射階方向。 24.如條項8之方法，其中判定界定溝槽之長寬比的一或多個結構性參數包含滿足不等式

其中D 為溝槽之深度，β 為掠入射角，且W 為溝槽之頂部寬度。 25.如條項1至24中任一項之方法，其中反射式繞射光柵為可變線距光柵。 26.如條項25中任一項之方法，其中可變線距光柵之最大間距介於以下範圍內：

，其中

及

，λ 為波長，β 為掠入射角，且β' 為零階方向或非零繞射階方向。 27.一種反射式繞射光柵，其用於對入射於光柵上之掠入射輻射光束進行鏡面反射及繞射，該光柵具有帶有光柵週期之週期性結構，該週期性結構包含第一子結構及第二子結構，側壁之任一側面向入射光束，該光柵包含： - 第一子結構，其經組態以在零階方向上將相對於光柵之週期性方向以掠入射角入射於包括第二子結構之光柵週期上的光束自第一子結構鏡面反射為鏡面反射光束，及 - 光柵週期，其包括第二子結構，該第二子結構經組態有固定或變化間距以在一或多個非零繞射階方向上自光柵週期繞射光束，其中第二子結構及側壁經組態以使得在零階方向上自第二子結構反射一次之光束之任何射線均由側壁遮擋，且其中光柵週期經組態以對鏡面反射及繞射輻射中之大部分進行鏡面反射。 28.如條項27之反射式繞射光柵，其中光柵週期經組態以對鏡面反射及繞射輻射之超過70%進行鏡面反射。 29.如條項28之反射式繞射光柵，其中光柵週期經組態以對鏡面反射及繞射輻射之超過90%進行鏡面反射。 30.如條項27至29中任一項之反射式繞射光柵，其中第二子結構及側壁經組態以使得在所選非零繞射階方向上自第二子結構繞射之光束之任何射線均由側壁遮擋。 31.如條項27至29中任一項之反射式繞射光柵，其中光柵在鏡面上製作。 32.如條項31之反射式繞射光柵，其中鏡面為曲面。 33.如條項27至32中任一項之反射式繞射光柵，其中第一子結構包含隆脊，且第二子結構包含溝槽。 34.如條項33之反射式繞射光柵，其中隆脊包含平坦頂部，且溝槽包含平行於隆脊之平坦頂部的平坦底面。 35.如條項33或條項34之反射式繞射光柵，其中溝槽之形狀經組態以使得在零階方向上自第二子結構反射一次的光束之任何射線均由側壁遮擋。 36.如條項33至35中任一項之反射式繞射光柵，其中界定溝槽之長寬比的或更多結構性參數滿足不等式

其中D 為溝槽之深度，W 為溝槽之頂部寬度，β 為掠入射角，且β' 為零階方向或非零繞射階方向。 37.如條項36之反射式繞射光柵，其中光柵具有溝槽之變化頂部寬度，且其中溝槽之深度經組態以滿足變化頂部寬度之最大頂部寬度的不等式。 38.如條項36之反射式繞射光柵，其中光柵具有溝槽之變化頂部寬度，且其中改變溝槽之深度以滿足與變化寬度相對應的不等式。 39.如條項33至38中任一項之反射式繞射光柵，其中光柵週期經組態有超過0.5的光柵間距與溝槽寬度比。 40.如條項39之反射式繞射光柵，其中光柵週期經組態有超過0.7的光柵間距與溝槽寬度比。 41.如條項40之反射式繞射光柵，其中光柵週期經組態有超過0.9的光柵間距與溝槽寬度比。 42.如條項27至41中任一項之反射式繞射光柵，其中輻射具有介於1 nm至100 nm之範圍內的波長。 43.如條項42之反射式繞射光柵，其中輻射具有介於10 nm至20 nm之範圍內的波長。 44.如條項27至43中任一項之反射式繞射光柵，其中掠入射角介於1度至17度之範圍內。 45.如條項27至44中任一項之方法，當參考條項31時，其中鏡面具有小於0.2 nm之均方根表面誤差。 46.如條項27至45中任一項之方法，其中固定或變化間距介於以下範圍內：

，其中

及

，λ 為波長，β 為掠入射角，且β' 為零階方向或非零繞射階方向。 47.如條項33至35中任一項之反射式繞射光柵，其中界定溝槽之長寬比的或更多結構性參數滿足不等式

其中D 為溝槽之深度，β 為掠入射角，且W 為溝槽之頂部寬度。 48.如條項27至47中任一項之反射式繞射光柵，其中反射式繞射光柵為可變線距光柵。 49.如條項48之反射式繞射光柵，其中可變線距光柵之最大間距介於以下範圍內：

，其中

及

，λ 為波長，β 為掠入射角，且β' 為零階方向或非零繞射階方向。 50.如條項44之反射式繞射光柵，其中掠入射角介於3度至5度之範圍內。 51.一種檢測裝置，其包含： - 輻射源，其可操作以提供用於照明目標之輻射光束； - 如條項22至40中任一項之反射式繞射光柵，其經配置以接收輻射光束； - 目標支撐件，其用於支撐經配置以接收鏡面反射光束之目標；及 - 偵測器，其經配置以接收自光柵週期繞射之繞射光束。 52.一種度量衡裝置，其包含如條項46之檢測裝置。 53.一種微影裝置，其包含如條項46之檢測裝置。

儘管可在本文中特定地參考檢測裝置、度量衡裝置及微影裝置在IC製造中之使用，但應理解，本文中所描述之裝置可具有其他應用。可能的其他應用包括製造整合式光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭等。

儘管可在本文中特定地參考在微影裝置之內容背景中之本發明的實施例，但本發明之實施例可用於其他裝置中。本發明之實施例可形成遮罩檢測裝置、度量衡裝置或量測或處理諸如晶圓(或其他基板)或遮罩(或其他圖案化器件)之物件的任何裝置之部分。此等裝置一般可稱為微影工具。此微影工具可使用真空條件或環境(非真空)條件。

儘管可在上文特定地參考在光學微影之內容背景中對本發明之實施例的使用，但將瞭解，本發明在內容背景允許之情況下不限於光學微影且可用於其他應用(例如壓印微影)中。

雖然上文已描述本發明之特定實施例，但將瞭解，可以與如所描述不同的其他方式來實踐本發明。以上描述意欲為說明性，而非限制性的。因此，對於熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離下文所闡明之申請專利範圍之範疇的情況下對如所描述之本發明進行修改。

雖然特定地參考SXR或SXR及EUV電磁輻射，但將瞭解，本發明在內容背景允許之情況下可藉由所有電磁輻射來實踐，該等電磁輻射包括無線電波、微波、紅外線、(可見)光、紫外線、X射線及γ射線。作為光學度量衡方法之一替代方案，其亦已被視為使用X射線，視情況使用硬X射線，例如在0.01nm與10nm之間、或視情況在0.01nm與0.2 nm之間、或視情況在0.1nm與0.2nm之間的波長範圍內之輻射，以用於度量衡量測。

302:度量衡裝置 310:輻射源 312:照明系統 314:參考偵測器 315:信號 316:基板支撐件 318:偵測系統 320:度量衡處理單元 330:驅動雷射 332:HHG氣胞 334:氣體供應 336:電源 340:第一輻射光束 342:光束 342:過濾光束 344:濾光器件 350:檢測腔室 352:真空泵 356:聚焦光束 360:反射輻射 372:位置控制器 382:光譜資料 397:繞射輻射 398:偵測系統 398:其他偵測系統 399:信號 402:射線 404:波前 406:平面 408:+1階方向 410:零階方向 412:週期性方向 414:光柵 416:鏡面 502:溝槽 506:側壁 508:隆脊 510:v凹槽 602:損耗 610:反射 702:左半側 704:右半側 706:側壁 800:入射光束 802:溝槽底面 804:剩餘右側區域 806:側壁 808:平坦頂部 810:鏡面反射光束 812:側壁 1402:步驟 1404:步驟 1406:步驟 1408:步驟 1410:步驟 1412:步驟 B:輻射光束 BD:光束遞送系統 C:目標部分 D:凹槽深度 D₀:值 IF:位置量測系統 IL:照明系統 LA:微影裝置 M1:遮罩對準標記 M2:遮罩對準標記 MA:圖案化器件 MT:遮罩支撐件 P:間距 P1:基板對準標記 P2:基板對準標記 PM:第一定位器 PS:投影系統 PW:第二定位器 S:光點 SO:輻射源 T:所關注結構 W:基板支撐件/頂部寬度 WT:基板支撐件 β:掠入射角 β':零階方向或非零繞射階方向 λ:波長

現將參考隨附示意性圖式僅藉助於實例來描述本發明之實施例，在隨附示意性圖式中： - 圖1描繪微影裝置之示意性綜述； - 圖2描繪可實施本發明之實施例的度量衡裝置302之示意性圖示； - 圖3描繪根據本發明之一實施例的度量衡裝置中之輻射路徑的示意性圖示； - 圖4描繪說明幾何參數的對掠入射輻射光束進行鏡面反射及繞射之光柵的示意性圖示； - 圖5描繪說明光柵參數的光柵之橫截面的示意性圖示； - 圖6描繪對掠入射輻射光束進行鏡面反射之光柵的示意性幾何圖示； - 圖7描繪處於深度臨限值之光柵溝槽對於來自溝槽底面由側壁遮擋之鏡面反射的示意性幾何圖示； - 圖8描繪根據本發明之一實施例的使得來自溝槽底面之鏡面反射由側壁遮擋的深光柵溝槽之示意性幾何圖示； - 圖9描繪根據本發明之一實施例的處於深度臨限值之光柵溝槽對於來自溝槽底面由側壁遮擋之一階繞射的示意性幾何圖示； - 圖10描繪具有發散入射射線之曲面光柵的示意性幾何圖示； - 圖11描繪曲面可變線/距光柵之示意性幾何圖示； - 圖12描繪對於來自具有最寬頂部之溝槽之底面由側壁遮擋的鏡面反射具有處於臨限值之溝槽深度的曲面可變線/距光柵之示意性幾何圖示； - 圖13描繪對於來自任何溝槽底面由側壁遮擋之鏡面反射具有處於臨限值之變化溝槽深度的曲面可變線/距光柵之示意性幾何圖示；及 - 圖14為根據本發明之一實施例的製造反射式繞射光柵之方法的流程圖。

800:入射光束

802:溝槽底面

804:剩餘右側區域

806:側壁

808:平坦頂部

810:鏡面反射光束

812:側壁

D:凹槽深度

W:基板支撐件/頂部寬度

β:掠入射角

β':零階方向或非零繞射階方向

Claims

一種製造一反射式繞射光柵之方法，該反射式繞射光柵用於對入射於該光柵上之一掠入射輻射光束進行鏡面反射及繞射，該光柵具有帶有一光柵週期之一週期性結構，該週期性結構包含第一子結構及第二子結構，一側壁之任一側面向該入射光束，該方法包含以下步驟：判定該第一子結構之一組態，該組態在一零階方向上將相對於該光柵之週期性方向以一掠入射角入射於包括一第二子結構之光柵週期上的該光束自該第一子結構鏡面反射為一鏡面反射光束；判定包括該第二子結構之光柵週期在一或多個非零繞射階方向上自該等光柵週期繞射該光束的一固定或變化間距組態；基於該掠入射角判定使得在該零階方向上自該第二子結構反射一次之該光束之任何射線均由該側壁遮擋的該第二子結構及其光柵週期之一側壁的一組態；及使用該第一子結構及該第二子結構以及側壁之所判定組態來製造該光柵。
如請求項1之方法，其中判定該第二子結構及該側壁之該組態的步驟包含：使用該入射光束之一波長及包括該第二子結構的該等光柵週期之一間距來判定使得在一所選非零繞射階方向上自該第二子結構繞射之該光束之任何射線均由該側壁遮擋的一組態。
如請求項1或2之方法，其中製造該光柵之步驟包含在一鏡面上製作該光柵，且其中視情況，該鏡面為曲面。
如請求項1或2之方法，其中該第一子結構包含一隆脊，且該第二子結構包含一溝槽，且其中視情況，該隆脊包含一平坦頂部，且該溝槽包含平行於該隆脊之該平坦頂部的一平坦底面。
如請求項4之方法，其中判定該第二子結構及該側壁之一組態的該步驟包含：判定該溝槽之一形狀。
如請求項4之方法，其中判定該第二子結構及該側壁之一組態的該步驟包含：判定界定該溝槽之一長寬比的一或多個結構性參數，且其中視情況，該判定界定該溝槽之一長寬比的一或多個結構性參數包含滿足不等式
其中D 為該溝槽之深度，W 為該溝槽之頂部寬度，β 為該掠入射角，且β' 為該零階方向或一非零繞射階方向。
如請求項6之方法，其中以下各者中之至少一者：該光柵具有該溝槽之一變化頂部寬度，且其中該溝槽之該深度經選擇以滿足該變化頂部寬度之一最大頂部寬度的該不等式，該光柵具有該溝槽之一變化頂部寬度，且其中改變該溝槽之該深度以滿足與該變化寬度相對應的該不等式。
如請求項4之方法，其中該等光柵週期經組態有超過0.5、或視情況超過0.7、或視情況超過0.9的一光柵間距與溝槽寬度比。
如請求項1或2之方法，其中該等光柵週期經組態以對鏡面反射及繞射輻射之大部分進行鏡面反射。
如請求項9之方法，其中該等光柵週期經組態以對該鏡面反射及繞射輻射的超過70%、或視情況超過90%進行鏡面反射。
如請求項1或2之方法，其中該輻射具有介於1 nm至100 nm之範圍內、或視情況介於10 nm至20 nm之範圍內的一波長。
如請求項1或2之方法，其中該掠入射角介於1度至17度之範圍內、或視情況介於3度至5度之範圍內。
一種反射式繞射光柵，其用於對入射於該光柵上之一掠入射輻射光束進行鏡面反射及繞射，該光柵具有帶有一光柵週期之一週期性結構，該週期性結構包含第一子結構及第二子結構，一側壁之任一側面向該入射光束，該光柵包含：一第一子結構，其經組態以在一零階方向上將相對於該光柵之週期性方向以一掠入射角入射於包括一第二子結構之光柵週期上的該光束自該第一子結構鏡面反射為一鏡面反射光束，及光柵週期，其包括該第二子結構，該光柵週期經組態有固定或變化間距以在一或多個非零繞射階方向上自該等光柵週期繞射該光束，其中該第二子結構及一側壁經組態以使得在該零階方向上自該第二子結構反射一次之該光束之任何射線均由該側壁遮擋，且其中該等光柵週期經組態以對鏡面反射及繞射輻射中之大部分進行鏡面反射。
如請求項13之反射式繞射光柵，其中該第二子結構及該側壁經組態以使得在一所選非零繞射階方向上自該第二子結構繞射之該光束之任何射線均由該側壁遮擋。
一種度量衡裝置，其包含：一輻射源，其可操作以提供用於照明一目標之一輻射光束；如請求項13或14之一反射式繞射光柵，其經配置以接收該輻射光束；一目標支撐件，其用於支撐經配置以接收鏡面反射光束之該目標；及一偵測器，其經配置以接收自該等光柵週期繞射之一繞射光束。