TW202147724A - 光源生成裝置、光源生成方法以及相關的檢測系統 - Google Patents

Abstract

極紫外光輻射光源生成裝置包含泵浦源、至少一塑形單元、波長轉換單元、以及高階諧波生成單元。泵浦源用以提供脈衝雷射輻射光束。至少一塑形單元用以對脈衝雷射輻射光束進行展頻操作與相位補償操作。相位補償操作用以使至少一塑形單元接收到之脈衝雷射輻射光束中多個頻率成分的相位一致。波長轉換單元用以對脈衝雷射輻射光束進行中心波長轉換操作。高階諧波生成單元用以接收經過展頻操作、相位補償操作、以及中心波長轉換操作的脈衝雷射輻射光束，以產生高階諧波輻射光束。

Description

光源生成裝置、光源生成方法以及相關的檢測系統

本揭示文件有關一種半導體設備(semiconductor equipment)，特別有關於一種極紫外光輻射光源生成裝置。

微影術(lithography)是半導體產業的基礎，半導體產業之所以得以快速發展，可歸功於微影術之快速發展。然而積體電路面對越來越多邏輯閘的整合布局需求，原有的製程技術已經受到極大挑戰。

在不同微影技術中，光學微影術(photo lithography，亦稱光刻)是最重要的項目，其藉由輻射源(radiation source)通過圖型化遮罩(patterned mask)(例如，光罩(photo mask)或倍縮光罩(reticle))對準曝光目標，而將光罩上電路圖案投影至具感光材料(light-sensitive material)(例如，光阻(photo resist))塗佈之基板(例如:晶圓(wafer))上對應的位置。由於光學微影術的成本效益佳，也適合整合於半導體的量產與加工應用，在先進製程不斷被開發下，光學微影術製程與相關設備仍會在半導體產業維持其關鍵地位。

於半導體使用的光學微影術需具有以下幾點要求，包含：高解析度(例如，精確地調整焦點)、降低曝光波長及增加透鏡的孔徑(numerical aperture，簡稱NA)、高感光度之感光材料、精確對位(alignment accuracy)、精確的製程參數控制、及低缺陷密度(low defect density)(例如，透過事先檢測遮罩以提升曝光良率)。

再者，微影術製程圖案的特徵尺寸(feature size)受到投影輻射源的波長限制。因而越來越多先進製程採用深紫外光(deep ultraviolet，DUV)或極紫外光(extreme ultraviolet，EUV)作為微影術之輻射源。因此，應用以極紫外光製程相關的光阻材料、缺陷檢測與提升穿透度光罩保護薄膜(protective pellicle)之研究課題也蓬勃發展。

極紫外光製程的特徵尺寸可達10奈米(nanometer，簡稱nm)以下，若使用傳統波長較長(例如，193奈米)雷射或深紫外光做為檢測輻射源，可能無法觀察到遮罩上的細微缺陷。業界通常使用雷射生成電漿(laser produced plasma，LPP)或電荷生成電漿(discharged produced plasma，DPP)來產生非同調光之極紫外光輻射源。然而，使用非同調光的缺陷檢測會需要額外的光學元件來集光，降低光學轉換效率，也增加缺陷檢測的複雜度及困難度，且產生電漿的過程中亦會造成大量汙染。

因此，如何有效產生具同調光特性之極紫外光輻射源並使用該光源進行同波長檢測(at-wavelength optical metrology)，實屬當前重要研發課題之一，亦成爲當前相關領域極需改進的目標。

本揭示文件提供一種極紫外光輻射光源生成裝置，其包含泵浦源(pump laser)、至少一塑形單元(pulse shaping unit)、波長轉換單元(wavelength converting unit)、以及高階諧波生成單元(a high-order harmonics generation (HHG) unit)。泵浦源用以提供脈衝雷射輻射光束。至少一塑形單元的每一者用以對脈衝雷射輻射光束進行第一展頻(spectrum broadening)操作與第一相位補償操作。第一相位補償操作用以使塑形單元接收到之脈衝雷射輻射光束中多個頻率成分的相位一致。波長轉換單元用以對脈衝雷射輻射光束進行中心波長轉換操作。高階諧波生成單元用以接收經過第一展頻操作、第一相位補償操作、以及中心波長轉換操作的脈衝雷射輻射光束，並將接收到的脈衝雷射輻射光束聚焦至高階諧波生成介質，以產生高階諧波輻射光束。

本揭示文件提供一種極紫外光輻射光源生成方法，其包含以下步驟：利用泵浦源提供脈衝雷射輻射光束至光傳輸路徑，其中脈衝雷射輻射光束具有第一脈衝寬度；於光傳輸路徑上進行中心波長轉換操作，以將脈衝雷射輻射光束的第一中心波長轉換為第二中心波長，其中第一中心波長不等於第二中心波長；於光傳輸路徑上進行第一展頻操作，以將脈衝雷射輻射光束的第一頻寬延展至第二頻寬，其中第一頻寬小於第二頻寬；於光傳輸路徑上進行第一相位補償操作，其中第一相位補償操作用以使具有第二頻寬的脈衝雷射輻射光束中多個頻率成分的相位一致(in phase)，且經過第一相位補償操作的脈衝雷射輻射光束具有第二脈衝寬度，第一脈衝寬度大於第二脈衝寬度；聚焦經過第一展頻操作、第一相位補償操作、以及中心波長轉換操作的脈衝雷射輻射光束至高階諧波生成介質，以輸出高階諧波輻射光束。

本揭示文件提供一種缺陷檢測系統，其包含極紫外光輻射光源生成裝置與缺陷檢測裝置。極紫外光輻射光源生成裝置包含泵浦源、至少一塑形單元、波長轉換單元、以及高階諧波生成單元。泵浦源用以提供脈衝雷射輻射光束。至少一塑形單元的每一者用以對脈衝雷射輻射光束進行第一展頻操作與第一相位補償操作。第一相位補償操作用以使塑形單元接收到之脈衝雷射輻射光束中多個頻率成分的相位一致。波長轉換單元用以對脈衝雷射輻射光束進行中心波長轉換操作。高階諧波生成單元用以接收經過第一展頻操作、第一相位補償操作、以及中心波長轉換操作的脈衝雷射輻射光束，並將接收到的脈衝雷射輻射光束聚焦至高階諧波生成介質，以產生高階諧波輻射光束。缺陷檢測裝置包含檢測平台、偵測單元、以及分析單元。檢測平台用以放置待測樣品，且高階諧波輻射光束以一特定入射角射入待測樣品。偵測單元用以偵測高階諧波輻射光束對待測樣品之繞射結果。分析單元電連接偵測單元，用以依據繞射結果建立對應於待測樣品之影像。

上述之極紫外光輻射光源生成裝置與極紫外光輻射光源生成方法可提供適合遮罩缺陷檢測的高功率極紫外光雷射光源。

以下將配合相關圖式來說明本揭示文件的實施例。在圖式中，相同的標號表示相同或類似的元件或方法流程。

在說明書及申請專利範圍中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。然而，所屬技術領域中具有通常知識者應可理解，同樣的元件可能會用不同的名詞來稱呼。說明書及申請專利範圍並不以名稱的差異做為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來做為區分的基準。在說明書及申請專利範圍所提及的「包含」為開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。另外，「耦接」在此包含任何直接及間接的連接手段。因此，若文中描述第一元件耦接於第二元件，則代表第一元件可通過電性連接或無線傳輸、光學傳輸等信號連接方式而直接地連接於第二元件，或者通過其他元件或連接手段間接地電性或信號連接至該第二元件。

在此所使用的「及/或」的描述方式，包含所列舉的其中之一或多個項目的任意組合。另外，除非說明書中特別指明，否則任何單數格的用語都同時包含複數格的涵義。

本揭示文件所提及之極紫外光(extreme ultraviolet, EUV)可包含波長範圍位於實質上為5至100奈米之電磁輻射(electromagnetic radiation)。

本揭示文件所提及之極紫外光微影術之曝光波長(exposure wavelength)可以實質上為13.5奈米，或實質上位於13.5奈米±2%範圍之頻帶內極紫外光(in band EUV)。

本揭示文件所提及之檢測波長(detection wavelength)可以實質上為10至120奈米之頻帶內極紫外光(in band EUV)。

本揭示文件所提及之基板或圖案化基板可以是空白晶圓與圖案化晶圓等。

本揭示文件所提及之遮罩(mask)，可以是光罩(reticle)，或具保護膜(pellicle)的光罩。

以下先說明本揭示文件之實施例中所使用的標號，相同的標號表示相同或相似的元件，舉例來說，連續譜單元接收的脈衝雷射輻射光束標號為L，而通過連續譜單元的脈衝雷射輻射光束標號為L’；脈衝壓縮單元接收的脈衝雷射輻射光束標號為L’，而通過脈衝壓縮單元的脈衝雷射輻射光束標號為L”。

本揭示文件所提及之脈衝雷射輻射光束L，其具有以對應索引(index)標示的頻寬β、波長λ、及脈衝寬度t。舉例而言，脈衝雷射輻射光束L1，其具有頻寬β1、波長λ1、脈衝寬度t1；脈衝雷射輻射光束L2，其具有頻寬β2、波長λ2、脈衝寬度t2，以此類推，不另贅述。

本揭示文件所提及之頻寬(bandwidth)均以脈衝雷射於頻域上波形的半高全寬(full width at half maximum, FWHM)表示。

本揭示文件所提及之脈衝寬度(pulse duration)均以脈衝雷射於時域上波形的半高全寬表示。

本揭示文件所述之極紫外光輻射光源生成裝置之光傳輸路徑(optical transmission path)係由多個脈衝雷射輻射光束組成。

請參考第1圖，第1圖為根據本揭示文件所繪示之半導體製造流程(semiconductor manufacturing process)示意圖。如第1圖所示，半導體製造流程包含光阻塗佈與極紫外光微影術。首先，基板101會進入感光材料塗佈步驟(步驟S01)，以將光阻102塗佈於基板101上。接著，基板101會進入極紫外光微影術的遮罩圖案曝光步驟(步驟S02)，以利用極紫外光103與遮罩104將圖案105蝕刻於基板101上。極紫外光103係為雷射生成電漿或電荷生成電漿產生之電漿態(plasma state)光源。由於電漿態光源係為非同調光(incoherent)，其準直性較低，因此需要很多光學元件(例：反射鏡、濾光鏡、集光器等)用以收集中心波長實質上等於13.5奈米的光線，由於極紫外光光源特性的關係，其光學元件的反射效率也不高，因此電漿態極紫外光光源往往具有極高的功率損耗(power loss)。而由於極紫外光微影術製程圖案的最小特徵尺寸係小於10奈米，相應地對於遮罩的圖案設計與檢測要求也更加嚴格。些微的遮罩缺陷、遮罩與基板的對位失誤、或者其他光學上的擾動(interference)都會影響極紫外光微影術的曝光品質或是相關的遮罩檢測品質。

值得一提的是，非同調光所需要的光學元件數量較多，可能會增加遮罩檢測時的光學擾動，進而影響遮罩檢測的品質。因此，非同調光源較不適合用來進行同波長檢測(at-wavelength optical metrology)。高諧波生成(high-order harmonics generation，簡稱HHG)可用以產生同調的極紫外光，但這種方式生成的同調極紫外光的平均功率較低。因此，本揭示文件揭露一種可提高功率的極紫外光雷射光源生成裝置及生成方法，及使用此光源進行同波長檢測的裝置及方法。

請先參考第2圖，第2圖為依照本揭示文件之一實施例所繪示之缺陷檢測系統2000簡化後的示意圖。如第2圖所示，缺陷檢測系統2000包含極紫外光輻射光源生成裝置1000與缺陷檢測裝置2100。極紫外光輻射光源生成裝置1000包含設置於光傳輸路徑2200上的泵浦源(pump laser)1002、至少一塑形單元(pulse shaping unit，例如，塑形單元1100A和1100B)、波長轉換單元(wavelength conversion unit)1200、及高階諧波生成單元(high-order harmonics generation unit)1300。

當至少一塑形單元的數量為1個時，塑形單元1100A(或塑形單元1100B)可以設置於泵浦源1002與波長轉換單元1200之間，或者是波長轉換單元1200與高階諧波生成單元1300之間；當至少一塑形單元的數量為2個以上，塑形單元1100A和1100B可以分別設置於泵浦源1002與波長轉換單元1200之間及波長轉換單元1200與高階諧波生成單元1300之間。

塑形單元1100A和1100B用以對光傳輸路徑2200上的脈衝雷射輻射光束進行展頻與相位補償，以縮短脈衝雷射輻射光束的脈衝寬度，進而提升脈衝雷射輻射光束的尖峰功率(peak intensity)。波長轉換單元1200用以調整光傳輸路徑2200上的脈衝雷射輻射光束的中心波長。高階諧波生成單元1300用以接收該調整過尖峰功率與中心波長的脈衝雷射輻射光束，並依據接收到的脈衝雷射輻射光束產生適合用以遮罩檢測的高功率極紫外光。缺陷檢測裝置2100用以自高階諧波生成單元1300接收極紫外光，並利用極紫外光檢測待測樣品2110。塑形單元的數量及位置可以依據實際設計需求來決定，稍後將進一步說明。

在一些實施例中，泵浦源1002可以使用摻鐿鋁石榴石(Yb:YAG)或摻鈦藍寶石(Ti:sapphire)之雷射光源來實現。在一實施例中，含摻鐿鋁石榴石的泵浦源1002之輸出波長可以是1030奈米、而脈衝寬度為240飛秒。在一實施例中，含摻鈦藍寶石的泵浦源1002之輸出波長可以是800奈米、而脈衝寬度為30飛秒。然本發明並不以此為限。值得一提的是，泵浦源1002的雷射增益介質(laser gain medium)的選用係可以根據泵浦源1002的重複率(repetition rate)與尖峰功率有關，使得泵浦源1002的平均功率可以實質上為1瓦以上。在一實施例中，泵浦源1002的重複率可以實質上由1千赫茲(Hz)至1百萬赫茲的範圍。另外，缺陷檢測系統2000的各單元之間可以依實際設計需求設置額外的光學元件用以改變光傳輸路徑2200或者聚集(focus)脈衝雷射輻射光束，可例如是透鏡(lens)、曲面聚焦鏡(concave mirror)、拋物面鏡(parabolic mirror)及反射鏡(reflective mirror)等光學元件，但本發明並不以此為限。

值得一提的是，高階諧波生成單元1300包含氣體傳遞單元1302與氣室(gas cell) 1304。氣體傳遞單元1302用以提供高階諧波生成介質(例如，惰性氣體靶材)至氣室1304內，且高階諧波生成單元1300會將接收到的脈衝雷射輻射光束聚焦至氣室1304內的高階諧波生成介質。其中高階諧波生成單元1300的運作將於後續段落進一步說明。

在一實施例中，高階諧波生成單元1300和缺陷檢測裝置2100是操作於真空環境。

在另一實施例中，極紫外光輻射光源生成裝置1000還包含過濾單元FT，其中過濾單元FT用以濾除高階諧波生成單元1300產生的脈衝雷射光束中的紅外光與某些波長之極紫外光，並保留特定波長(例如，13.5奈米)之極紫外光。實作上，過濾單元FT可以用金屬薄膜、針對特定光波長之多層高反射鏡、或是光譜儀與光圈之組合來實現。

請參考第3圖，第3圖為依照本揭示文件之一實施例所繪示之極紫外光輻射光源生成裝置3000簡化後的功能方塊圖。第3圖的極紫外光輻射光源生成裝置3000可用以實現第2圖的極紫外光輻射光源生成裝置1000。如第3圖所示，極紫外光輻射光源生成裝置3000包含依序設置於極紫外光輻射光源生成裝置3000的光傳輸路徑上的泵浦源1002、塑形單元1100A、波長轉換單元1200、及高階諧波生成單元1300。其中塑形單元1100A包含連續譜單元1110A和脈衝壓縮單元1112A。為簡潔起見，第3圖中沒有繪示出極紫外光輻射光源生成裝置3000的完整光傳輸路徑。

在本實施例中，泵浦源1002係用以產生具有中心波長λ1、頻寬β1、以及脈衝寬度t1的脈衝雷射輻射光束L1。連續譜單元1110A用以接收脈衝雷射輻射光束L1，並輸出具有頻寬β1’的脈衝雷射輻射光束L1’，其中頻寬β1’係大於頻寬β1。脈衝壓縮單元1112A用以接收脈衝雷射輻射光束L1’，並輸出具有脈衝寬度t1”的脈衝雷射輻射光束L1”，其中脈衝寬度t1”小於脈衝雷射輻射光束L1’的脈衝寬度。波長轉換單元1200用以接收脈衝雷射輻射光束L1”，並輸出具中心波長λ2的脈衝雷射輻射光束L2，其中中心波長λ2可以大於或小於中心波長λ1。高階諧波生成單元1300用以接收脈衝雷射輻射光束L2，並利用脈衝雷射輻射光束L2產生具有特定電子伏特(eV)(例如，92電子伏特)之脈衝雷射輻射光束L_HHG 。

在一實施例中，脈衝雷射輻射光束L1的中心波長λ1可以是1030奈米，而脈衝寬度t1可以大致上為200飛秒(femtosecond，fs)到2皮秒(picosecond，ps)的範圍。然本發明並不以此為限，於熟習本技術領域之人可依實際設計需求決定泵浦源1002，係均為本揭示文件所涵蓋之範圍。

請接著參考第4圖，第4圖為依照本揭示文件之一實施例所繪示之極紫外光輻射光源生成裝置4000簡化後的功能方塊圖。如第4圖所示，極紫外光輻射光源生成裝置4000包含依序設置於極紫外光輻射光源生成裝置4000的光傳輸路徑上的泵浦源1002、波長轉換單元1200、塑形單元1100A、及高階諧波生成單元1300，亦即波長轉換單元1200是設置於塑形單元1100A與泵浦源1002之間。

泵浦源1002係用以產生具有中心波長λ1、頻寬β1、以及脈衝寬度t1的脈衝雷射輻射光束L1。波長轉換單元1200用以接收脈衝雷射輻射光束L1，並輸出具中心波長λ2、脈衝寬度t2、以及頻寬β2的脈衝雷射輻射光束L2，其中中心波長λ2可以大於或小於中心波長λ1。連續譜單元1110A用以接收脈衝雷射輻射光束L2，並輸出具有頻寬β2’的脈衝雷射輻射光束L2’，其中頻寬β2’大於頻寬β2，且脈衝雷射輻射光束L2’的脈衝寬度小於脈衝寬度t2。脈衝壓縮單元1112A用以接收連續譜單元1110A輸出之脈衝雷射輻射光束L2’，並輸出具有脈衝寬度t2”的脈衝雷射輻射光束L2”，其中脈衝寬度t2”小於脈衝雷射輻射光束L2’的脈衝寬度。高階諧波生成單元1300用以接收脈衝雷射輻射光束L2”，並依據脈衝雷射輻射光束L2”輸出具特定電子伏特之脈衝雷射輻射光束L_HHG 。

請接著參考第5圖，第5圖為依照本揭示文件之另一實施例所繪示之極紫外光輻射光源生成裝置5000簡化後的功能方塊圖。第5圖的極紫外光輻射光源生成裝置5000相似於第3圖的極紫外光輻射光源生成裝置3000，差異在於，第5圖的極紫外光輻射光源生成裝置5000還包含塑形單元1100B。塑形單元1100B設置於極紫外光輻射光源生成裝置5000的光傳輸路徑上，且位於波長轉換單元1200與高階諧波生成單元1300之間，其中塑形單元1100B包含連續譜單元1110B和脈衝壓縮單元1112B。連續譜單元1110B用以接收波長轉換單元1200輸出的脈衝雷射輻射光束L2，並輸出具有頻寬β2’的脈衝雷射輻射光束L2’，其中脈衝雷射輻射光束L2’的頻寬β2’大於脈衝雷射輻射光束L2的頻寬β2，且脈衝雷射輻射光束L2’的脈衝寬度小於脈衝雷射輻射光束L2的脈衝寬度t2。

前述極紫外光輻射光源生成裝置3000的其餘對應連接方式、元件、實施方式以及優點，皆適用以極紫外光輻射光源生成裝置5000，為簡潔起見，在此不重複贅述。

請接著參考第6圖，第6圖為依照本揭示文件之另一實施例所繪示之極紫外光輻射光源生成裝置6000簡化後的功能方塊圖。第6圖的極紫外光輻射光源生成裝置6000相似於第4圖的極紫外光輻射光源生成裝置4000，差異在於，第6圖的極紫外光輻射光源生成裝置6000還包含塑形單元1100C。塑形單元1100C設置於極紫外光輻射光源生成裝置6000的光傳輸路徑上，且位於塑形單元1100A與高階諧波生成單元1300之間，其中塑形單元1100C包含連續譜單元1110C和脈衝壓縮單元1112C。連續譜單元1110C用以接收脈衝壓縮單元1112A輸出的脈衝雷射輻射光束L2”，並輸出脈衝雷射輻射光束L21，其中脈衝雷射輻射光束L21的頻寬大於脈衝雷射輻射光束L2”的頻寬β2”，且脈衝雷射輻射光束L21的脈衝寬度小於脈衝雷射輻射光束L2”的脈衝寬度t2”。

前述極紫外光輻射光源生成裝置4000的其餘對應連接方式、元件、實施方式以及優點，皆適用以極紫外光輻射光源生成裝置6000，為簡潔起見，在此不重複贅述。

綜上所述，本揭示文件所揭示之極紫外光輻射光源生成裝置，其特點在於調整輸入至高階諧波生成單元1300的脈衝雷射輻射光束的中心波長、時域上的脈衝波形、以及脈衝寬度，以使高階諧波生成單元1300能夠輸出達到特定電子伏特之脈衝雷射輻射光束。

本揭示文件所揭示之極紫外光輻射光源生成裝置，輸入至高階諧波生成單元1300的脈衝雷射輻射光束於時域上的脈衝寬度(pulse duration)可以是皮秒或飛秒等級。

本揭示文件所揭示之極紫外光輻射光源生成裝置，其具特定電子伏特之脈衝雷射輻射光束(pulse laser radiation beam)的功率可以在奈瓦(nanowatt, nW)至瓦(watt, W)等級。

以下將分別說明本揭示文件所揭示之極紫外光輻射光源生成裝置的各元件的具體實施方式。第7A圖係根據本揭示文件之一實施例之連續譜單元710的示意圖。第7B圖為本揭示文件之另一實施例的連續譜單元720的示意圖。第7C圖係第7B圖之連續譜單元的壓縮比示意圖。第7D圖為本揭示文件之又一實施例的連續譜單元730的示意圖。前述實施例中的連續譜單元1110A、1110B、以及1110C可以用連續譜單元710、720或730來實現。為便於理解，以下的多個實施例將以第3圖的連續譜單元1110A為例，分別配合第7A~7D圖進行說明。

連續譜單元係利用脈衝雷射輻射光束在不同介質內的非線性效應，特別是三階非線性效應，使得脈衝雷射輻射光束的頻譜產生展頻的效果。首先請先參考第7A圖，連續譜單元710包含多個凝態透光板712-1~712-n，用以接收對應的脈衝雷射輻射光束L1，且用以輸出對應的脈衝雷射輻射光束L1’。凝態透光板712-1~712-n係沿著脈衝雷射輻射光束L1的光傳輸路徑依序設置(disposed in sequence)。凝態透光板712-1~712-n的每一者的入光面與光傳輸路徑所夾的角可以為布魯斯特角(Brewster’s Angle)。每兩相鄰之凝態透光板之玻片中點的間距(spacing)係可以由大到小設置，例如凝態透光板712-1的玻片中點與凝態透光板712-2的玻片中點相隔預設距離D1；凝態透光板712-2的玻片中點與凝態透光板712-3的玻片中點相隔預設距離D2；凝態透光板712-3的玻片中點與凝態透光板712-4的玻片中點相隔預設距離D3，且預設距離D1大於預設距離D2，預設距離D2又大於預設距離D3，依此類推。

連續譜單元710隨著凝態透光板712-1~712-n的多次地產生三階非線性效應因而達到更寬的頻寬，然而連續譜單元710所能延展的頻寬會隨著凝態透光板712-1~712-n的數量增加而逐漸達到飽和狀態。這是由於凝態透光板712-1~712-n的材料特性以及隨著凝態透光板712-1~712-n的數量增加，脈衝雷射輻射光束L1亦逐漸發散。因此，熟習本技術領域之人為使連續譜單元710以最有效率的方式達到最大頻寬，依實際需求調整凝態透光板712-1~712-n的數量、相對位置及厚度等而完成的各種均等變化與修飾，均為本揭示文件所涵蓋之範圍。

所述之凝態透光板的厚度係與自聚焦(self-focusing)特性有關，這是由於脈衝雷射輻射光束於橫截面(cross-section view)上的強度梯度(intensity gradient)隨空間分佈。當脈衝雷射輻射光束於凝態透光板內傳輸時會重新進行聚焦，而於光傳輸路徑上自聚焦後，於空氣介質下傳輸時又會略為發散，並根據穿過的凝態透光板，反覆的進行自聚焦再發散。因此凝態透光板的厚度的選擇係可以與脈衝雷射輻射光束的強度及凝態透光板的特性有關。在一實施例中，凝態透光板的自聚焦特性之焦點，位於凝態透光板外部。

於另一實施例中，連續譜單元710包含多個具抗反射膜(anti-reflection film)之凝態透光板(未繪示)。多個具抗反射膜的凝態透光板係沿著脈衝雷射輻射光束L1的光傳輸路徑依序設置，且多個具抗反射膜的凝態透光板之入光面可以為互相平行設置。

請接著參考第7B圖與第7C圖，連續譜單元720包含中空光纖(hollow core fiber)722，透過脈衝雷射輻射光束在中空光纖722內惰性氣體介質的三階非線性效應，以達到頻譜延展的效果。而氣態介質的非線性效應與中空光纖的長度有關，一般而言，中空光纖的長度越長，則三階非線性效應所累計之非線性相位偏移(nonlinear phase shift)越高，其展頻的效果也越明顯。第7C圖為經過連續譜單元720的脈衝雷射輻射光束的脈衝寬度示意圖，其中，曲線1用於表示未經過連續譜單元720的脈衝雷射輻射光束L1，其脈衝寬度WA約為185飛秒；而曲線2用於表示經過連續譜單元720的脈衝雷射輻射光束L1’，其脈衝寬度WB約為9飛秒。因此，於本實施例中的中空光纖722之壓縮比約為1:20至1:100。

請接著參考第7D圖，連續譜單元730可以用多次傳遞腔(multipass cell)實現，多次傳遞腔包含反射鏡732、反射鏡734、以及一個具非線性效應之介質736。連續譜單元730係透過脈衝雷射輻射光束在連續譜單元730內多次通過介質所造成三階非線性效應，以達到頻譜延展的效果。其中脈衝雷射輻射光束L1與脈衝雷射輻射光束L1’分別為未通過與通過連續譜單元730的脈衝雷射輻射光束。

其他可展頻的材料還包含有光子晶體光纖(photonic crystal fiber)、高非線性光纖(high nonlinear fiber)、或固態晶材(bulk crystal)(例如，藍寶石)等等。而連續譜單元的展頻材料選用需根據接收到的脈衝雷射輻射光束的能量及欲延展的頻譜寬度來決定，然本發明並不以上述材料為限。只要是透過泵浦源波長的選用及連續譜單元的使用而產生高能量的極紫外光光源，均為本發明所涵蓋的範圍之內。

請參考第8A圖與第8B圖，第8A圖為依據本揭示文件一實施例的輸入連續譜單元710之脈衝雷射輻射光束L1簡化後的波形示意圖。第8B圖為依據本揭示文件一實施例的連續譜單元710輸出之脈衝雷射輻射光束L1’簡化後的波形示意圖。先參考第8A圖，輸入至連續譜單元710的脈衝雷射輻射光束L1的包絡(envelope)以虛線表示；而脈衝雷射輻射光束L1的載波訊號(carrier signal)以實線表示。接著參考第8B圖，脈衝雷射輻射光束L1’的包絡以虛線表示；而脈衝雷射輻射光束L1’的載波訊號以實線表示。

由第8A圖與第8B圖可知，脈衝雷射輻射光束L1及脈衝雷射輻射光束L1’的載波頻率實質上相等，但脈衝雷射輻射光束L1在頻域上具有相位一致的不同頻率成分。由第8B圖可知，由於經過連續譜單元710之脈衝雷射輻射光束L1’的頻寬變大，使得較高頻率的輻射與較低頻率的輻射的相位不一致。

請再參考第3圖，為消除頻譜相位差(spectral phase difference)，因此脈衝雷射輻射光束L1’需要進一步輸入至脈衝壓縮單元1112A，以透過相位補償(phase compensation)的方式將脈衝雷射輻射光束L1’中的不同頻率成分調整為具有實質上相位一致。如此一來，脈衝壓縮單元1112A輸出的脈衝雷射輻射光束L1”於時域的脈衝寬度，便會因為不同頻率成分的建設性干涉(constructive interference)之緣故，使得脈衝雷射輻射光束L1”於時域的脈衝寬度小於脈衝雷射輻射光束L1及脈衝雷射輻射光束L1’的脈衝寬度。

於一實施例中，脈衝雷射輻射光束L1與脈衝雷射輻射光束L1”的脈衝寬度之比值最大可以達到10。然本發明並不以此為限，脈衝雷射輻射光束L1與脈衝雷射輻射光束L1”的脈衝寬度之比例可以依據實際設計需求而調整。

另外，請參考第5圖，由於極紫外光輻射光源生成裝置5000包含兩個連續譜單元1110A和1110B，且包含兩個脈衝壓縮單元1112A和1112B，極紫外光輻射光源生成裝置5000的脈衝雷射輻射光束L1與脈衝雷射輻射光束L2”的脈衝寬度之比值最大可以達到100。在一實施例中，脈衝雷射輻射光束L1與脈衝雷射輻射光束L2”的脈衝寬度之比為1:20~1:1000。

例如，在一實施例中，極紫外光輻射光源生成裝置5000的脈衝雷射輻射光束L1的中心波長λ1可以實質上為1030奈米，頻寬β1約為6奈米，且脈衝寬度t1約為200飛秒。脈衝雷射輻射光束L2”之脈衝寬度t2”實質上可以是10飛秒或以下。

請參考第9A圖，第9A圖係根據本揭示文件之一實施例所繪示之脈衝壓縮單元910簡化後的示意圖。脈衝壓縮單元910可以用以實現前述多個實施例中的脈衝壓縮單元1112A、1112B、以及1112C，且包含多個實質上平行設置的啁啾鏡912和914，其中啁啾鏡912和914是具多個塗佈層之透鏡。為方便說明，第9A圖僅繪示兩個啁啾鏡，但本揭示文件不以此為限。啁啾鏡的數量可依據實際設計需求來決定。

為便於說明，以下將以第3圖的脈衝壓縮單元1112A為例配合第9A圖進行說明。如第9A圖所示，脈衝壓縮單元910用以接收對應的脈衝雷射輻射光束L1’。脈衝雷射輻射光束L1’包含不同相位的多個頻率成分，且啁啾鏡912和914的每個塗佈層用以反射多個頻率成分中的對應一者。不同相位的多個頻率成分被多次反射之後便會具有實質上一致相位。換言之，脈衝壓縮單元910輸出的脈衝雷射輻射光束L1”所包含的多個頻率成分，會具有實質上一致的相位。

請接著參考第9B圖，第9B圖係根據本揭示文件之另一實施例所繪示之脈衝壓縮單元920簡化後的功能方塊圖。脈衝壓縮單元920包含繞射元件922、繞射元件924、以及液晶畫素陣列926(Liquid Crystal Pixel Matrix)。為方便說明，第9B圖僅繪示兩個繞射元件922和924，但本揭示文件不以此為限。繞射元件的數量可依據實際設計需求來決定。在一實施例中，所述之繞射元件可以是以光柵(grating)實現。

為便於說明，以下將以第3圖的脈衝壓縮單元1112A為例配合第9B圖進行說明。如第9B圖所示，當脈衝壓縮單元920接收到脈衝雷射輻射光束L1’時，繞射元件922和繞射元件924用以調整脈衝雷射輻射光束L1’的光傳輸路徑，以使脈衝雷射輻射光束L1’射入液晶畫素陣列926。液晶畫素陣列926可獨立控制不同區域之液晶的傾角，使得不同頻率成分通過液晶畫素陣列926之後其相位與頻率無關，達到光空間調變(spatial light modulation)的功效。

在一些實施例中，脈衝壓縮單元還可以用光柵對(Grating Pair)及一些光學元件(例如，透鏡或反射鏡)的組合來實現。然本發明並不以此為限，其他適合應用至脈衝雷射輻射光束的脈衝寬度壓縮技術，亦為本揭示文件所涵蓋之範圍。

在另一些實施例中，脈衝壓縮單元除了可以利用相位補償調整脈衝雷射輻射光束於時域中的振幅，還可以調整脈衝雷射輻射光束的其他特徵。舉例而言，請再次參考第9B圖，液晶畫素陣列926可以藉由分時獨立控制不同區域之液晶的傾角，在時間上調整脈衝雷射輻射光束的亮度(luminance)，以達到光時間調變(time light modulation)的功效。

另外，當輸入的脈衝雷射輻射光束的頻寬越大時，脈衝壓縮單元所能調整的特徵範圍就越廣。因此，在某些實施例中，連續譜單元可設置於脈衝壓縮單元之前，以使輸入至脈衝壓縮單元的脈衝雷射輻射光束能具有盡量大的頻寬。

請回到第4圖，本揭示文件中的波長轉換單元1200可包含非線性光學晶體(Nonlinear Optical Crystals)，用以轉換脈衝雷射輻射光束L1的中心波長λ1，以輸出具中心波長λ2與頻寬β2的脈衝雷射輻射光束L2，其中中心波長λ1可以不等於中心波長λ2。在一實施例中，波長轉換單元1200係由二倍頻晶體實現。因此，中心波長λ2等於n倍的中心波長λ1，其中n為正數。

波長轉換單元1200的接收頻譜(acceptance bandwidth)可以是sinc² 函數(sinc square function)。因此，波長轉換單元1200所能接收的最大頻寬係與接收頻譜有關。若射入波長轉換單元1200的脈衝雷射輻射光束的頻寬大於波長轉換單元1200的接收頻譜，可能會使得波長轉換單元1200的波長轉換效率減低。因此，如第4和6圖所示，波長轉換單元1200可設置於泵浦源1002與連續譜單元1110A之間，以使波長轉換單元1200有較佳波長轉換效率。

另外，請參考第5圖，波長轉換單元1200是設置於連續譜單元1110A與連續譜單元1110B之間，以避免波長轉換單元1200接收到經過兩次展頻而具有太大頻寬的脈衝雷射輻射光束。如此一來，不但增加了脈衝雷射輻射光束L_HHG 的可調性，亦同時確保了波長轉換單元1200的波長轉換效率。

所述的非線性光學晶體可以是包含用以實現二倍頻(second-harmonics generation，簡稱SHG)、三倍頻(third-harmonics generation，簡稱THG)、光參量振盪(optical parametric oscillator，簡稱OPO)、光參量放大(optical parametric amplification，簡稱OPA)、自相位調變(self-phase modulation，簡稱SPM)、光參量啁啾脈衝放大(optical parametric chirped-pulse amplification，簡稱OPCPA)、合頻產生(sum-frequency generation，簡稱SFG)或差頻產生(difference-frequency generation，簡稱DFG)等非線性光學程序之材料，但本發明並不以此為限。其他適用以脈衝雷射輻射光束之頻率轉換(frequency conversion)技術，亦為本揭示文件所涵蓋之範圍。

請同時參考第10A圖與第10B圖。第10A圖為依據本揭示文件一實施例所繪示之第2圖的高階諧波生成單元1300簡化後的功能方塊圖。第10B圖為依據本揭示文件一實施例所繪示之高階諧波生成單元1300的電子作動示意圖。如第10A圖所示，高階諧波生成單元1300包含氣體傳遞單元1302與氣室1304，且用以接收高階諧波生成源HLS。其中高階諧波生成源HLS是高階諧波生成單元1300接收到的脈衝雷射輻射光束，例如第3圖的脈衝雷射輻射光束L2、第4圖的脈衝雷射輻射光束L2”、第5圖的脈衝雷射輻射光束L2”、以及第6圖的脈衝雷射輻射光束L21’。

氣體傳遞單元1302用以提供高階諧波生成介質Gm至氣室1304。高階諧波生成單元1300會將高階諧波生成源HLS聚焦至氣室1304內的高階諧波生成介質Gm。在一些實施例中，高階諧波生成介質Gm可以是氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)等惰性氣體。在某些實施例中，在高階諧波生成源HLS之脈衝寬度約為10~20飛秒的情況下，當高階諧波生成源HLS之中心波長為1030奈米時，本領域通常知識者可選用氬氣並搭配氣壓的調整以達到較佳強度的位於13.5nm中心波長的脈衝雷射輻射光束L_HHG ；在某些實施例中，當高階諧波生成源HLS之中心波長為515奈米時，本領域通常知識者可選用氦氣並搭配氣壓的調整以達到較佳強度的位於13.5nm中心波長的脈衝雷射輻射光束L_HHG ，本發明並不以此為限，實際的選用可以依照實際需求調整中心波長、脈衝寬度、聚焦點位置、氣體種類、及氣體壓力等等。

請接著參考第10B圖，聚焦至高階諧波生成介質Gm的高階諧波生成源HLS會使得高階諧波生成介質Gm位於基態的束縛電子游離化(ionization)而成為自由電子Ef，其中自由電子Ef在游離過程中會被加速而獲得動能。隨著高階諧波生成源HLS的電場反轉，部分自由電子Ef在回到基態的過程中會與高階諧波生成介質Gm的原子AT再次結合(recombination)，因而可以輸出包含特定中心波長之脈衝雷射輻射光束L_HHG ，亦即具有特定電子伏特的脈衝雷射輻射光束L_HHG 。

在一實施例中，高階諧波生成單元1300輸出之脈衝雷射輻射光束L_HHG 的特定電子伏特實質上等於92電子伏特，且中心波長為13.5奈米。

在另一實施例中，高階諧波生成單元1300輸出之脈衝雷射輻射光束L_HHG 的特定電子伏特實質上等於26電子伏特，且中心波長為47奈米。

在一些實施例中，高階諧波生成單元1300輸出之脈衝雷射輻射光束L_HHG 頻譜是位於極紫外光及軟x光射線範圍，而脈衝雷射輻射光束L_HHG 在大氣環境下(atmosphere environment)會被吸收。因此，高階諧波生成單元1300需操作於真空環境(vacuum environment)。

請參照第11A圖，第11A圖為依據本揭示文件一實施例之高階諧波生成單元1300所輸出之脈衝雷射輻射光束L_HHG 的發射頻譜(emission spectrum)示意圖。如第11A圖所示，發射頻譜包含具有不同諧次(harmonic order)能量的多個脈衝雷射輻射光束，X軸為電子伏特(亦即光子能量, photon energy)而Y軸為標準化之頻譜強度(intensity)。其中每一個諧次能量的頻寬隨電子伏特越大而逐漸增加；間距亦隨著電子伏特越大而逐漸些微地(slightly)增加。電子伏特越大表示對應的波長越短，以92電子伏特為例，其對應之波長為13.5奈米。值得一提的是，由於脈衝雷射輻射光束L_HHG 的截止波長(cut-off wavelength，亦即最高之諧次能量所對應之波長)可以與輸入高階諧波生成單元1300的脈衝雷射輻射光束的中心波長與脈衝寬度有關，因此可以透過調整輸入高階諧波生成單元1300的脈衝雷射輻射光束的中心波長與脈衝寬度以獲得預期的截止波長。

詳細而言，當輸入高階諧波生成單元1300的脈衝雷射輻射光束的中心波長越大，則脈衝雷射輻射光束L_HHG 的截止能量越大且截止波長越短；當輸入高階諧波生成單元1300的脈衝雷射輻射光束的脈衝寬度越小，則脈衝雷射輻射光束L_HHG 的截止能量亦越大且截止波長越短。

例如，第11B圖為未調整波長與脈衝寬度之脈衝雷射輻射光束經過高階諧波生成單元1300而產生的發射頻譜示意圖。第11C圖為僅調整脈衝寬度之脈衝雷射輻射光束經過高階諧波生成單元1300而產生的發射頻譜示意圖。第11D圖為調整過中心波長與脈衝寬度之脈衝雷射輻射光束經過高階諧波生成單元1300而產生的發射頻譜示意圖。以第11B圖為例，其諧次能量大部分落於55電子伏特以下，所以其對應之波長約為22.5奈米以上。以第11C圖為例，其諧次能量大部分落於68電子伏特以下，亦即其對應之波長約為18奈米以上。以第11D圖為例，其諧次能量大部分落於65~100電子伏特的範圍，亦即對應之波長約為13~18奈米。

換言之，藉由對輸入至高階諧波生成單元1300的脈衝輻射雷射光束展頻與調整中心波長，可以使高階諧波生成單元1300的輸出頻譜往短波長方向移動。如此一來，便可以根據實際需求調整具有特定電子伏特的高階諧波脈衝雷射輻射光束的頻譜強度。

再者，一般而言希望高階諧波生成單元1300輸出的具特定電子伏特的脈衝雷射輻射光束的頻譜強度可以越大越好。因此，在一實施例中，可以藉由控制高階諧波生成介質位於基態(ground state)原子與激發態(excited state)離子的比例，以使得具特定電子伏特的脈衝雷射輻射光束的相位一致，進而藉由建設性干涉提高具特定電子伏特的脈衝雷射輻射光束的頻譜強度。

在另一實施例中，第10A圖的氣體傳遞單元1302可控制高階諧波生成介質Gm的氣壓(亦即，調整作為高階諧波生成介質Gm的氣體的濃度)，以使得具特定電子伏特的脈衝雷射輻射光束的相位一致以達到建設性干涉，以提升頻譜強度。然本發明並不以此為限，於熟習本技術領域之人可容易想到的範圍內使用之相位匹配技術，係為本揭示文件所涵蓋之範圍。

於本揭示文件之另一實施例，極紫外光輻射光源生成裝置還可以包含帶通濾波器(band pass filter)，帶通濾波器係設置以使得具特定能量之脈衝雷射輻射光束通過，及阻絕其餘電子能量之脈衝雷射輻射光束通過。本發明並不以此為限，於熟習本技術領域之人可容易想到的範圍內使用之光學濾波技術，係為本揭示文件所涵蓋之範圍。

請參考第12圖，第12圖為根據本揭示文件之一實施例所繪示之極紫外光輻射光源生成方法7000的流程圖。極紫外光輻射光源生成方法7000包含：

步驟S7100：將脈衝雷射輻射光束L1射入(incident)一光傳輸路徑，其中脈衝雷射輻射光束L1具有中心波長λ1、頻寬β1及脈衝寬度t1；

步驟S7200：於該光傳輸路徑，轉換脈衝雷射輻射光束L1之中心波長λ1，以產生脈衝雷射輻射光束L2，其中脈衝雷射輻射光束L2具有中心波長λ2、頻寬β2及脈衝寬度t2；

步驟S7300：於該光傳輸路徑，延展脈衝雷射輻射光束L2的頻寬β2，以產生脈衝雷射輻射光束L2’，其中脈衝雷射輻射光束L2’具有頻寬β2’。脈衝雷射輻射光束L2’之頻譜係為超連續譜(supercontinuum spectrum)，且頻寬β2’大於頻寬β1及頻寬β2；

步驟S7400：於該光傳輸路徑，補償脈衝雷射輻射光束L2’的相位，以生成脈衝雷射輻射光束L2”，其中脈衝雷射輻射光束L2”的脈衝寬度t2”小於脈衝雷射輻射光束L2’的脈衝寬度；

步驟S7500：聚焦脈衝雷射輻射光束L2”至高階諧波生成介質Gm，以輸出一高階諧波脈衝雷射輻射光束L_HHG ，其中高階諧波脈衝雷射輻射光束包含具特定電子伏特(例如，92電子伏特)之輻射。

請參考第13圖，第13圖為根據本揭示文件之一實施例所繪示之極紫外光輻射光源生成方法8000的流程圖。極紫外光輻射光源生成方法8000相似於第12圖的極紫外光輻射光源生成方法7000，差異在於，極紫外光輻射光源生成方法8000還包含：

步驟S8100：在步驟S7400之後，於該光傳輸路徑，延展脈衝雷射輻射光束L2”的頻寬β2”，以產生脈衝雷射輻射光束L21，其中脈衝雷射輻射光束L21的頻寬大於脈衝雷射輻射光束L2”的頻寬β2”；

步驟S8200：於該光傳輸路徑，補償脈衝雷射輻射光束L21的相位，以生成脈衝雷射輻射光束L21’，其中脈衝雷射輻射光束L21’的脈衝寬度小於脈衝雷射輻射光束L21的脈衝寬度，且極紫外光輻射光源生成方法8000於步驟S8200結束後會執行步驟S7500；

在某些實施例的極紫外光輻射光源生成方法7000與8000中，在執行完步驟S7100之後，可以先執行步驟S7300與步驟S7400，然後再執行步驟S7200。

請參考第14圖，第14圖係依據本揭示文件之一實施例所繪示之缺陷檢測裝置1400簡化後的示意圖。第14圖的缺陷檢測裝置1400可用以實現第2圖的缺陷檢測裝置2100。缺陷檢測裝置1400包含檢測平台1410、偵測單元1420及分析單元1430。檢測平台1410用以放置一待測樣品1401。在一些實施例中，待測樣品1401可以是空白光罩(mask blank)、圖案化光罩(patterned mask)或者是經曝光的圖案化基板(晶圓)等等，但本發明並不以此為限。任何可使用極紫外光脈衝雷射輻射光束進行同波長檢測之待測樣品，均為本發明所涵蓋之範圍。另外，偵測單元1420可以用電荷耦合元件(charge-coupled device，簡稱CCD)或互補式金氧半感測器(CMOS based sensor)來實現。

缺陷檢測裝置1400用以利用一具特定電子伏特之高階諧波輻射光束1403作為檢測光源。高階諧波輻射光束1403可以是前述多個實施例中的高階諧波生成單元1300所輸出的脈衝雷射輻射光束L_HHG 。換言之，高階諧波輻射光束1403為同調光，因此缺陷檢測裝置1400可使用基於繞射(diffraction based)之同調光缺陷檢測方法。

缺陷檢測裝置1400會將高階諧波輻射光束1403以一特定角度之入射角θ射入待測樣品1401。在一實施例中，入射角θ為可以是與曝光時的角度實質上相等的角度，例如是6度，然本發明並不以此為限。經待測樣品1401反射後的高階諧波輻射光束1403，會形成包含待測樣品1401資訊的反射輻射光束1405。偵測單元1420會收集反射輻射光束1405，以獲得高階諧波輻射光束1403對待測樣品1401之繞射結果。偵測單元1420還會將繞射結果以有線或無線的方式傳送至分析單元1430，以供分析單元1430依據繞射結果建立待測樣品1401之影像。

在本實施例中，反射輻射光束1405在射入偵測單元1420的過程中無需經過反射或穿透式的聚焦光學元件。因此，缺陷檢測裝置1400可以避免反射輻射光束1405的功率損耗以提升檢測準確度和吞吐量，且可降低整體的系統複雜度。分析單元1430可以利用同調繞射成像法(coherent diffraction imaging)，依據未聚焦的反射輻射光束1405建立待測樣品1401之影像。

請參考第15圖，第15圖係依據本揭示文件另一實施例所繪示之缺陷檢測裝置1500簡化後的示意圖。第15圖的缺陷檢測裝置1500可用以實現第2圖的缺陷檢測裝置2100，且相似於第14圖的缺陷檢測裝置1400，差異在於，第15圖的缺陷檢測裝置1500還包含一聚焦光學元件1510。其中聚焦光學元件1510可以為反射或穿透式的光學元件。具體的缺陷檢測方法與前一實施例相似或相同，不再另行贅述。相較於前一實施例，本實施例增加之聚焦光學元件1510可以將具有待測樣品1401資訊的繞射結果的光束集中，以得到更準確的數據分析。

詳細而言，反射輻射光束1405經聚焦光學元件1510聚焦後，會形成包含待測樣品1401資訊的聚焦輻射光束1501。偵測單元1420會收集聚焦輻射光束1501，以獲得高階諧波輻射光束1403對待測樣品1401之繞射結果。偵測單元1420還會將繞射結果以有線或無線的方式傳送至分析單元1430，以供分析單元1430依據繞射結果建立待測樣品1401之影像。

在本實施例中，分析單元1430可以利用簡單的影像處理方法建立待測樣品1401之影像，可例如：先與使用者資料庫的繞射結果資料進行比較，以加快缺陷檢測速度。當繞射結果不一致時，則再進一步對待測樣品的特定區域進行詳細缺陷檢測(defect classification)，以對待測樣品的特定區域之缺陷進行修補。

由於極紫外光脈衝雷射輻射光束在大氣環境下會被吸收。因此，在某些實施例中，缺陷檢測裝置1400和1500是設置於真空環境中。

然本發明之應用不僅僅侷限於光罩的缺陷檢測，還可以是圖案化晶圓或者空白晶圓的缺陷檢測，還可能為光阻劑(photoresist)的劑量(dose)測量，及光罩保護薄膜(pellicle)的光學表現(optical performance)量測，可以例如是穿透率及反射率量測。

綜上所述，本揭示文件之一實施例揭示一種極紫外光輻射光源生成裝置，使得泵浦源提供之脈衝雷射輻射光束通過設置至少一塑形單元及波長轉換單元，以提供高階諧波生成源，並通過高階諧波生成單元以產生具有特定電子伏特之高階諧波脈衝雷射輻射光束。

以上僅為本揭示文件之實施例，凡依本揭示文件請求項所做的均等變化與修飾，皆應屬本揭示文件的涵蓋範圍。

S01,S02:步驟 101:基板 102:光阻 103:極紫外光 104:遮罩 105:圖案 1000,3000,4000,5000,6000:極紫外光輻射光源生成裝置 1002:泵浦源 1100A,1100B,1100C:塑形單元 1200:波長轉換單元 1300:高階諧波生成單元 1302:氣體傳遞單元 1304:氣室 FT:過濾單元 2000:缺陷檢測系統 2100:缺陷檢測裝置 2110:待測樣品 2200:光傳輸路徑 L_HHG :脈衝雷射輻射光束 1110A,1110B,1110C:連續譜單元 1112A,1112B,1112C:脈衝壓縮單元 L1,L1’,L1”,L2,L2’,L2”,L21,L21’:脈衝雷射輻射光束 λ1,λ2:波長 t1,t1”,t2:脈衝寬度 β1,β1’,β2,β2’:頻寬 710,720,730:連續譜單元 722:中空光纖 1,2:曲線 WA,WB:脈衝寬度 732,734:反射鏡 736:具非線性效應之介質 712-1~712-n:凝態透光板 D1,D2,D3:預設距離 910,920:脈衝壓縮單元 912,914:啁啾鏡 922,924:繞射元件 926:液晶畫素陣列 HLS:高階諧波生成源 Gm:高階諧波生成介質 AT:原子 Ef:自由電子 7000,8000:極紫外光輻射光源生成方法 S7100~S7500,S8100~S8200:步驟 1400,1500:缺陷檢測裝置 1401:待測樣品 1403:高階諧波輻射光束 1405:反射輻射光束 1410:檢測平台 1420:偵測單元 1430:分析單元 θ:入射角 1501:聚焦輻射光束 1510:聚焦光學元件

第1圖為根據本揭示文件所繪示之半導體製造流程示意圖。 第2圖為依照本揭示文件之一實施例所繪示之缺陷檢測系統簡化後的示意圖。 第3圖為依照本揭示文件之一實施例所繪示之極紫外光輻射光源生成裝置簡化後的功能方塊圖。 第4圖為依照本揭示文件之另一實施例所繪示之極紫外光輻射光源生成裝置的簡化後的功能方塊圖。 第5圖依照本揭示文件之又一實施例所繪示之極紫外光輻射光源生成裝置簡化後的功能方塊圖。 第6圖為依照本揭示文件之再一實施例所繪示之極紫外光輻射光源生成裝置簡化後的功能方塊圖。 第7A圖係根據本揭示文件之一實施例之連續譜單元的示意圖。 第7B圖係根據本揭示文件之另一實施例之連續譜單元的示意圖。 第7C圖係第7B圖之連續譜單元的壓縮比示意圖。 第7D圖係根據本揭示文件之又一實施例之連續譜單元的示意圖。 第8A圖為依據本揭示文件一實施例的輸入連續譜單元之脈衝雷射輻射光束簡化後的波形示意圖。 第8B圖為依據本揭示文件一實施例的連續譜單元輸出之脈衝雷射輻射光束簡化後的波形示意圖。 第9A圖係根據本揭示文件之一實施例所繪示之脈衝壓縮單元簡化後的示意圖。 第9B圖係根據本揭示文件之另一實施例所繪示之脈衝壓縮單元簡化後的示意圖。 第10A圖為依據本揭示文件一實施例所繪示之高階諧波生成單元簡化後的功能方塊圖。 第10B圖為依據本揭示文件一實施例所繪示之高階諧波生成單元的電子作動示意圖。 第11A圖為高階諧波生成單元所輸出之脈衝雷射輻射光束的發射頻譜的示意圖。 第11B圖為未調整波長與脈衝寬度之脈衝雷射輻射光束經過高階諧波生成單元而產生的發射頻譜示意圖。 第11C圖為僅調整脈衝寬度之脈衝雷射輻射光束經過高階諧波生成單元而產生的發射頻譜示意圖。 第11D圖為調整過中心波長與脈衝寬度之脈衝雷射輻射光束經過高階諧波生成單元而產生的發射頻譜示意圖。 第12圖為根據本揭示文件之一實施例所繪示之極紫外光輻射光源生成方法的流程圖。 第13圖為根據本揭示文件之另一實施例所繪示之極紫外光輻射光源生成方法的流程圖。 第14圖係依據本揭示文件之一實施例所繪示之缺陷檢測裝置簡化後的示意圖。 第15圖係依據本揭示文件另一實施例所繪示之缺陷檢測裝置簡化後的示意圖。

3000:極紫外光輻射光源生成裝置

1002:泵浦源

1100A:塑形單元

1200:波長轉換單元

1300:高階諧波生成單元

1110A:連續譜單元

1112A:脈衝壓縮單元

L1,L1’,L1”,L2:脈衝雷射輻射光束

λ1,λ2:波長

t1,t1”,t2:脈衝寬度

β1,β1’:頻寬

L_HHG :脈衝雷射輻射光束

Claims (22)

1. 一種極紫外光輻射光源生成裝置，該裝置包含： 一泵浦源，用以提供一脈衝雷射輻射光束； 至少一塑形單元，每一該至少一塑形單元用以對該脈衝雷射輻射光束進行一展頻操作與一相位補償操作，其中該相位補償操作用以使該塑形單元輸出之該脈衝雷射輻射光束中多個頻率成分的相位一致； 一波長轉換單元，用以對該脈衝雷射輻射光束進行一中心波長轉換操作；以及 一高階諧波生成單元，用以接收經過該至少一塑形單元以及該中心波長轉換操作的該脈衝雷射輻射光束，並將接收到的該脈衝雷射輻射光束聚焦至一高階諧波生成介質，以產生一高階諧波輻射光束。
2. 如請求項1所述之極紫外光輻射光源生成裝置，其中該脈衝雷射輻射光束具有一第一頻寬和一第一脈衝寬度， 該至少一塑形單元進行該展頻操作，以使經過該至少一塑形單元之該脈衝雷射輻射光束具有大於該第一頻寬的一第二頻寬， 該至少一塑形單元進行該相位補償操作，以使經過該至少一塑形單元之該脈衝雷射輻射光束具有小於該第一脈衝寬度的一第二脈衝寬度。
3. 如請求項1所述之極紫外光輻射光源生成裝置，其中該脈衝雷射輻射光束具有一第一中心波長， 該波長轉換單元用以進行該中心波長轉換操作，以使經過該波長轉換單元之該脈衝雷射輻射光束具有一第二中心波長，且該第一中心波長不同於該第二中心波長。
4. 如請求項1所述之極紫外光輻射光源生成裝置，其中該至少一塑形單元輸出的該脈衝雷射輻射光束的一頻寬不大於該波長轉換單元的一接收頻譜。
5. 如請求項1所述之極紫外光輻射光源生成裝置，其中每一該至少一塑形單元包含用以進行該展頻操作的一連續譜單元，且該連續譜單元包含： 多個凝態透光板，依序設置於該脈衝雷射輻射光束的一光傳輸路徑上； 其中該多個凝態透光板被多個預設距離所分隔，該多個預設距離的每一者為對應的兩個相鄰的凝態透光板的間隔距離。
6. 如請求項1所述之極紫外光輻射光源生成裝置，其中每一該至少一塑形單元包含用以進行該展頻操作的一連續譜單元，且該連續譜單元係包含一中空光纖(hollow core fiber)或一多次傳遞腔(multipass cell)。
7. 如請求項1所述之極紫外光輻射光源生成裝置，其中每一該至少一塑形單元包含用以進行該相位補償操作的一脈衝壓縮單元，且該脈衝壓縮單元包含： 一啁啾鏡，其中該啁啾鏡包含多個塗佈層； 其中每個塗佈層用以反射該脈衝壓縮單元接收到的該脈衝雷射輻射光束中多個頻率成分的對應一者。
8. 如請求項1所述之極紫外光輻射光源生成裝置，其中，該至少一塑形單元的數量實質上為多個，該波長轉換單元設置於通過該至少一塑形單元之一光傳輸路徑上，且該波長轉換單元設置於該至少一塑形單元的任意兩者之間。
9. 如請求項1所述之極紫外光輻射光源生成裝置，其中，該至少一塑形單元的數量實質上為多個，且該至少一塑形單元設置於該波長轉換單元之後。
10. 如請求項1所述之極紫外光輻射光源生成裝置，其中，經過每一該至少一塑形單元輸出的該脈衝雷射輻射光束之脈衝寬度之脈衝壓縮比不大於100倍。
11. 如請求項1所述之極紫外光輻射光源生成裝置，其中，經過該至少一塑形單元輸出的該脈衝雷射輻射光束之脈衝寬度與該泵浦源提供的該脈衝雷射輻射光束之脈衝寬度之壓縮比為20~1000倍。
12. 如請求項1所述之極紫外光輻射光源生成裝置，其中該泵浦源之重複率實質上為1千赫茲至1千萬赫茲。
13. 一種極紫外光輻射光源生成方法，該方法包含： 利用一泵浦源提供一脈衝雷射輻射光束至一光傳輸路徑，其中該脈衝雷射輻射光束具有一第一脈衝寬度； 於該光傳輸路徑上進行一中心波長轉換操作，以將該脈衝雷射輻射光束的一第一中心波長轉換為一第二中心波長，其中該第一中心波長不等於該第二中心波長； 於該光傳輸路徑上進行一第一展頻操作，以將該脈衝雷射輻射光束的一第一頻寬延展至一第二頻寬，其中該第一頻寬小於該第二頻寬； 於該光傳輸路徑上進行一第一相位補償操作，其中該第一相位補償操作用以使具有該第二頻寬的該脈衝雷射輻射光束中多個頻率成分的相位一致，且經過該第一相位補償操作的該脈衝雷射輻射光束具有一第二脈衝寬度，該第一脈衝寬度大於該第二脈衝寬度；以及 聚焦經過該第一展頻操作、該第一相位補償操作、以及該中心波長轉換操作的該脈衝雷射輻射光束至一高階諧波生成介質，以輸出一高階諧波輻射光束。
14. 如請求項13所述之極紫外光輻射光源生成方法，其中該第一展頻操作，係利用該脈衝雷射輻射光束通過一介質所產生之一非線性效應來延展該脈衝雷射輻射光束的頻譜。
15. 如請求項13所述之極紫外光輻射光源生成方法，其中該中心波長轉換操作早於該第一展頻操作。
16. 如請求項13所述之極紫外光輻射光源生成方法，其中該中心波長轉換操作晚於該第一相位補償操作。
17. 如請求項13所述之極紫外光輻射光源生成方法，另包含： 當該中心波長轉換操作結束之後，於該光傳輸路徑上進行一第二展頻操作，以使該脈衝雷射輻射光束具有一第三頻寬，其中該第三頻寬大於該第二頻寬；以及 於該光傳輸路徑上進行一第二相位補償操作，以補償具有該第三頻寬的該脈衝雷射輻射光束的相位，並使經過該第二相位補償操作的該脈衝雷射輻射光束具有一第三脈衝寬度，其中該第三脈衝寬度小於該第二脈衝寬度； 其中經過該第二相位補償操作的該脈衝雷射輻射光束之脈衝寬度與該泵浦源提供的該脈衝雷射輻射光束之脈衝寬度之脈衝壓縮比為20~1000倍。
18. 一種缺陷檢測系統，包含： 一極紫外光輻射光源生成裝置，包含： 一泵浦源，用以提供一脈衝雷射輻射光束； 至少一塑形單元，每一該至少一塑形單元用以對該脈衝雷射輻射光束進行一展頻操作與一相位補償操作，其中該相位補償操作用以使該塑形單元接收到之該脈衝雷射輻射光束中的多個頻率成分的相位一致； 一波長轉換單元，用以對該脈衝雷射輻射光束進行一中心波長轉換操作；以及 一高階諧波生成單元，用以接收經過該展頻操作、該相位補償操作、以及該中心波長轉換操作的該脈衝雷射輻射光束，並將接收到的該脈衝雷射輻射光束聚焦至一高階諧波生成介質，以產生一高階諧波輻射光束；以及 一缺陷檢測裝置，包含： 一檢測平台，用以放置一待測樣品，其中該高階諧波輻射光束以一特定入射角射入該待測樣品； 一偵測單元，用以偵測該高階諧波輻射光束對該待測樣品之一繞射結果；以及 一分析單元，電連接該偵測單元，用以依據該繞射結果建立對應於該待測樣品之一影像。
19. 如請求項18所述之缺陷檢測系統，其中該高階諧波輻射光束經過該待測樣品反射後形成未聚焦的一反射輻射光束，且該分析單元依據一同調繞射成像法(coherent diffraction imaging)與該反射輻射光束建立該待測樣品之影像。
20. 如請求項18所述之缺陷檢測系統，其中該高階諧波輻射光束經過該待測樣品反射後形成未聚焦的一反射輻射光束，且該缺陷檢測裝置另包含用以聚焦該反射輻射光束的一聚焦單元。
21. 如請求項18所述之缺陷檢測系統，其中，該高階諧波生成單元接收之該脈衝雷射輻射光束之脈衝寬度與該泵浦源提供的該脈衝雷射輻射光束之脈衝寬度之脈衝壓縮比為20~1000倍。
22. 如請求項18所述之缺陷檢測系統，其中，該至少一塑形單元的數量實質上為多個，且該至少一塑形單元設置於該波長轉換單元之後。

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