TW202235854A - 基於從繞射結構產生高階諧波之度量衡設備及度量衡方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種用於量測一基板上之一繞射結構之度量衡設備及方法。該度量衡設備包含：一輻射源，其可操作以提供第一輻射以用於激發該繞射結構，使得自該繞射結構及/或基板產生高階諧波第二輻射；及一偵測配置，其可操作以偵測該第二輻射，該第二輻射之至少一部分已由該繞射結構繞射。

Description

基於從繞射結構產生高階諧波之度量衡設備及度量衡方法
本發明係關於可用於例如藉由微影技術進行之裝置製造中的度量衡方法及設備。
微影設備為經建構以將所要圖案施加至基板上之機器。微影設備可用於例如積體電路(IC)之製造中。微影設備可例如將圖案化裝置(例如遮罩)處之圖案(亦經常被稱作「設計佈局」或「設計」)投影至提供於基板(例如晶圓)上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上。
為了將圖案投影於基板上，微影設備可使用電磁輻射。此輻射之波長判定可形成於基板上之特徵之最小大小。當前在使用中之典型波長為365 nm (i線)、248 nm、193 nm及13.5 nm。使用極紫外線(EUV)輻射之微影設備，此設備可使用在4 nm至20 nm之範圍內(例如6.7 nm或13.5 nm)之波長，以與使用例如具有193 nm之波長之輻射的微影設備相比，在基板上形成較小特徵。
低k 1微影可用以處理尺寸小於微影設備之經典解析度極限的特徵。在此製程中，可將解析度公式表達為CD = k 1×λ/NA，其中λ為所使用輻射之波長、NA為微影設備中之投影光學件之數值孔徑、CD為「臨界尺寸」(通常為經印刷之最小特徵大小，但在此狀況下為半節距)且k 1為經驗解析度因數。一般而言，k 1愈小，則在基板上再生類似於由電路設計者規劃之形狀及尺寸以便達成特定電功能性及效能的圖案變得愈困難。為了克服此等困難，可將複雜微調步驟應用至微影投影設備及/或設計佈局。此等步驟包括例如但不限於：NA之最佳化、自訂照明方案、相移圖案化裝置之使用、設計佈局之各種最佳化，諸如設計佈局中之光學近接校正(OPC，有時亦被稱作「光學及製程校正」)，或通常被定義為「解析度增強技術」(RET)之其他方法。替代地，用於控制微影設備之穩定性之嚴格控制迴路可用以改良在低k 1下之圖案之再生。
在微影製程中，需要頻繁地進行所產生結構之量測(例如)以用於製程控制及驗證。用於進行此類量測之各種工具為吾人所知，包括常常用以量測臨界尺寸(CD)之掃描電子顯微鏡，及用以量測疊對(裝置中兩個層之對準準確度)之特殊化工具。近來，已開發供微影領域中使用的各種形式之散射計。
已知散射計之實例常常依賴於專用度量衡目標之供應。舉例而言，方法可需要呈簡單光柵之形式之目標，該光柵足夠大以使得量測光束產生小於該光柵之光點(亦即，該光柵填充不足)。在所謂的重建構方法中，可藉由模擬散射輻射與目標結構之數學模型的相互作用來計算光柵之屬性。調整模型之參數直至經模擬相互作用產生相似於自真實目標所觀測之繞射圖案的繞射圖案為止。
除了藉由重建構進行特徵形狀之量測以外，亦可使用此設備來量測以繞射為基礎之疊對，如公開專利申請案US2006066855A1中所描述。使用繞射階之暗場成像的以繞射為基礎之疊對度量衡實現對較小目標之疊對量測。此等目標可小於照明光點且可由晶圓上之產品結構環繞。諸如例如US2011102753A1及US20120044470A之眾多公開專利申請案中找到暗場成像度量衡之實例。可使用複合光柵目標而在一個影像中量測多個光柵。已知散射計趨向於使用在可見光或近IR波範圍內之光，此要求光柵之節距比屬性實際上受到關注之實際產品結構粗略得多。可使用具有短得多之波長之深紫外線(DUV)、極紫外線(EUV)或X射線輻射來界定此等產品特徵。令人遺憾的是，此類波長通常不可用於或不能用於度量衡。
另一方面，現代產品結構之尺寸如此小使得其無法藉由光學度量衡技術而成像。小特徵包括例如藉由多重圖案化製程及/或節距倍增而形成之特徵。因此，用於大容量度量衡之目標常常使用比疊對誤差或臨界尺寸為所關注屬性之產品大得多的特徵。量測結果僅與真實產品結構之尺寸間接地相關，且可不準確，此係因為度量衡目標不遭受微影設備中之光學投影下之相同失真，及/或製造製程之其他步驟中之不同處理。雖然掃描電子顯微法(SEM)能夠直接地解析此等現代產品結構，但SEM之耗時要比光學量測之耗時多得多。此外，電子不能夠穿透厚製程層，此使得電子較不適合於度量衡應用。諸如使用接觸墊來量測電屬性之其他技術亦為吾人所知，但其僅提供真實產品結構之間接證據。
藉由減小在度量衡期間使用之輻射的波長(亦即，朝向「軟X射線」波長光譜移動)，有可能解析較小結構以增大對結構之結構變化的敏感度及/或進一步穿透產品結構。產生適當高頻率輻射(例如軟X射線及/或EUV輻射)之一種此類方法可使用泵浦輻射(例如紅外線輻射)以激發一產生介質，藉此產生發射輻射，視情況產生包含高頻率輻射之高階諧波。
然而，一旦產生高階諧波，將所得SXR/EUV輻射遞送至目標就呈現出難題，此係因為該輻射易於被吸收。
在本發明之一第一態樣中，提供一種用於量測一基板上之一繞射結構之度量衡設備，其包含：一輻射源，其可操作以提供第一輻射以用於激發該繞射結構，使得自該繞射結構及/或基板產生高階諧波第二輻射；及一偵測配置，其可操作以偵測該第二輻射，該第二輻射之至少一部分已由該繞射結構繞射。
在本發明之一第二態樣中，提供一種用於量測一基板上之一繞射結構之方法，其包含：運用第一輻射激發該繞射結構以自該繞射結構及/或基板產生高階諧波第二輻射；及偵測該第二輻射，該第二輻射之至少一部分已由該繞射結構繞射。
在本發明文件中，術語「輻射」及「光束」用於涵蓋所有類型之電磁輻射及粒子輻射，包括紫外線輻射(例如，具有為365 nm、248 nm、193 nm、157 nm或126 nm之波長)、極紫外輻射(EUV，例如具有在約5 nm至125 nm或5 nm至100 nm之範圍內之波長)、X射線輻射、電子束輻射及其他粒子輻射。
如本文中所使用之術語「倍縮光罩」、「遮罩」或「圖案化裝置」可被廣泛地解譯為係指可用以向入射輻射光束賦予經圖案化橫截面之通用圖案化裝置，該經圖案化橫截面對應於待在基板之目標部分中產生之圖案。在此內容背景中，亦可使用術語「光閥」。除經典遮罩(透射或反射；二元、相移、混合式等)以外，其他此類圖案化裝置之實例包括可程式化鏡面陣列及可程式化LCD陣列。
圖1示意性地描繪微影設備LA。該微影設備LA包括：照明系統(亦被稱作照明器) IL，其經組態以調節輻射光束B (例如UV輻射、DUV輻射、EUV輻射或X射線輻射)；遮罩支撐件(例如遮罩台) T，其經建構以支撐圖案化裝置(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該圖案化裝置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(例如抗蝕劑塗佈晶圓) W且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位該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裝置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可包括用於引導、塑形及/或控制輻射的各種類型之光學組件，諸如折射、反射、繞射、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，以在圖案化裝置MA之平面處在其橫截面中具有所要空間及角強度分佈。
本文所使用之術語「投影系統」PS應被廣泛地解譯為涵蓋適於所使用之曝光輻射及/或適於諸如浸潤液體之使用或真空之使用之其他因素的各種類型之投影系統，包括折射、反射、繞射、反射折射、合成、磁性、電磁及/或靜電光學系統，或其任何組合。可認為本文中對術語「投影透鏡」之任何使用皆與更一般之術語「投影系統」PS同義。
微影設備LA可屬於如下類型：其中基板之至少一部分可由具有相對較高折射率之液體(例如水)覆蓋，以便填充投影系統PS與基板W之間的空間-此亦被稱作浸潤微影。全文係以引用方式併入本文中之US6952253中給出關於浸潤技術之更多資訊。
微影設備LA亦可屬於具有兩個或多於兩個基板支撐件WT (亦被命名為「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，及/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用於在該另一基板W上曝光圖案。
除了基板支撐件WT以外，微影設備LA亦可包含量測載物台。量測載物台經配置以固持感測器及/或清潔裝置。感測器可經配置以量測投影系統PS之屬性或輻射光束B之屬性。量測載物台可固持多個感測器。清潔裝置可經配置以清潔微影設備之部分，例如投影系統PS之部分或提供浸潤液體之系統之部分。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入射於被固持於遮罩支撐件T上之圖案化裝置(例如遮罩) MA上，且係由存在於圖案化裝置MA上之圖案(設計佈局)而圖案化。在已橫穿遮罩MA的情況下，輻射光束B傳遞通過投影系統PS，投影系統PS將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器PW及位置量測系統IF，可準確地移動基板支撐件WT，例如以便使不同目標部分C在輻射光束B之路徑中定位於經聚焦且對準之位置處。相似地，第一定位器PM及可能另一位置感測器(其未在圖1中明確地描繪)可用以相對於輻射光束B之路徑來準確地定位圖案化裝置MA。可使用遮罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化裝置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，但該等標記可位於目標部分之間的空間中。當基板對準標記P1、P2位於目標部分C之間時，此等基板對準標記P1、P2被稱為切割道對準標記。
如圖2中所展示，微影設備LA可形成微影單元LC (有時亦被稱作微影單元(lithocell)或(微影)叢集)之部分，微影單元LC經常亦包括用以對基板W執行曝光前製程及曝光後製程之設備。通常，此等設備包括用以沈積抗蝕劑層之旋塗器SC、用以顯影經曝光抗蝕劑之顯影器DE、例如用於調節基板W之溫度(例如用於調節抗蝕劑層中之溶劑)之冷卻板CH及烘烤板BK。基板處置器或機器人RO自輸入/輸出埠I/O1、I/O2拾取基板W、在不同製程設備之間移動基板W且將基板W遞送至微影設備LA之裝載匣LB。微影單元中常常亦被集體地稱作塗佈顯影系統之裝置可在塗佈顯影系統控制單元TCU之控制下，塗佈顯影系統控制單元TCU自身可受到監督控制系統SCS控制，監督控制系統SCS亦可例如經由微影控制單元LACU而控制微影設備LA。
在微影製程中，需要頻繁地對所產生之結構進行量測，例如，以用於製程控制及驗證。用以進行此量測之工具可被稱為度量衡工具MT。用於進行此類量測之不同類型的度量衡設備MT為吾人所知，包括掃描電子顯微鏡或各種形式之散射計度量衡工具MT。散射計為多功能器具，其允許藉由在光瞳或與散射計之接物鏡之光瞳共軛的平面中具有感測器來量測微影製程之參數(量測通常被稱作以光瞳為基礎之量測)，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製程之參數，在此狀況下量測通常被稱作以影像或場為基礎之量測。全文係以引用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。前述散射計可使用來自硬X射線、軟X射線、極紫外線及可見光至近IR波長範圍之光來量測光柵。在輻射為硬X射線或軟X射線之狀況下，視情況在波長在0.01 nm至10 nm範圍內之情況下，前述散射計可視情況為小角度X射線散射度量衡工具。
為了正確且一致地曝光由微影設備LA曝光之基板W，需要檢測基板以量測經圖案化結構之屬性，諸如後續層之間的疊對誤差、線厚度、臨界尺寸(CD)、結構之形狀等。出於此目的，可在微影單元LC中包括檢測工具及/或度量衡工具(圖中未繪示)。若偵測到誤差，則可對後續基板之曝光或對待對基板W執行之其他處理步驟進行例如調整，尤其是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。
亦可被稱作度量衡設備之檢測設備用以判定基板W之屬性，且尤其判定不同基板W之屬性如何變化或與同一基板W之不同層相關聯之屬性在不同層間如何變化。檢測設備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LC之部分，或可整合至微影設備LA中，或可甚至為單機裝置。檢測設備可量測潛影(在曝光之後在抗蝕劑層中之影像)上之屬性，或半潛影(在曝光後烘烤步驟PEB之後在抗蝕劑層中之影像)上之屬性，或經顯影抗蝕劑影像(其中抗蝕劑之曝光部分或未曝光部分已被移除)上之屬性，或甚至經蝕刻影像(在諸如蝕刻之圖案轉印步驟之後)上之屬性。
在第一實施例中，散射計MT為角度解析散射計。在此散射計中，重建構方法可應用於經量測信號以重建構或計算光柵之屬性。此重建構可例如由模擬散射輻射與目標結構之數學模型之相互作用且比較模擬結果與量測之結果引起。調整數學模型之參數直至經模擬相互作用產生相似於自真實目標觀測到之繞射圖案的繞射圖案為止。
在第二實施例中，散射計MT為光譜散射計MT。在此光譜散射計MT中，由輻射源發射之輻射經引導至目標上且來自目標之反射、透射或散射輻射經引導至光譜儀偵測器上，該光譜儀偵測器量測鏡面反射輻射之光譜(亦即依據波長而變化的強度之量測)。自此資料，可例如藉由嚴密耦合波分析及非線性回歸或藉由與經模擬光譜庫比較來重建構產生經偵測到之光譜的目標之結構或剖面。
在第三實施例中，散射計MT為橢圓量測散射計。橢圓量測散射計允許藉由量測針對每一偏振狀態之散射或透射輻射來判定微影製程之參數。此度量衡設備藉由在度量衡設備之照明區段中使用例如適當偏振濾光器來發射偏振光(諸如線性、圓形或橢圓)。適合於度量衡設備之源亦可提供偏振輻射。全文係以引用方式併入本文中之美國專利申請案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及13/891,410中描述現有橢圓量測散射計之各種實施例。
在散射計MT之一項實施例中，散射計MT適用於藉由量測反射光譜及/或偵測組態中之不對稱性(該不對稱性係與疊對之範圍有關)來量測兩個未對準光柵或週期性結構之疊對。可將兩個(可重疊)光柵結構施加於兩個不同層(未必為連續層)中，且該兩個光柵結構可形成為處於晶圓上實質上相同的位置。散射計可具有如例如共同擁有之專利申請案EP1,628,164A中所描述之對稱偵測組態，使得任何不對稱性係可明確區分的。此提供用以量測光柵中之未對準之直接了當的方式。可在全文係以引用方式併入本文中之PCT專利申請公開案第WO 2011/012624號或美國專利申請案第US 20160161863號中找到關於含有作為目標之週期性結構之兩個層之間的疊對誤差經由該等週期性結構之不對稱性予以量測的另外實例。
其他所關注參數可為焦點及劑量。可藉由如全文係以引用方式併入本文中之美國專利申請案US2011-0249244中所描述之散射量測(或替代地藉由掃描電子顯微法)同時判定焦點及劑量。可使用具有針對焦點能量矩陣(FEM-亦被稱作焦點曝光矩陣)中之每一點之臨界尺寸及側壁角量測之獨特組合的單一結構。若可得到臨界尺寸及側壁角之此等獨特組合，則可根據此等量測獨特地判定焦點及劑量值。
度量衡目標可為藉由微影製程主要在抗蝕劑中形成且亦在例如蝕刻製程之後形成的複合光柵之總體。光柵中之結構之節距及線寬可在很大程度上取決於量測光學件(尤其光學件之NA)以能夠捕捉來自度量衡目標之繞射階。如較早所指示，繞射信號可用以判定兩個層之間的移位(亦被稱作「疊對」)或可用以重建構如藉由微影製程所產生的原始光柵之至少一部分。此重建構可用以提供微影製程之品質指導，且可用以控制微影製程之至少一部分。目標可具有較小子分段，該等子分段經組態以模仿目標中之設計佈局之功能性部分之尺寸。歸因於此子分段，目標將表現得更相似於設計佈局之功能性部分，使得總體製程參數量測較佳類似於設計佈局之功能性部分。可在填充不足模式中或在填充過度模式中量測目標。在填充不足模式中，量測光束產生小於總體目標之光點。在填充過度模式中，量測光束產生大於總體目標之光點。在此填充過度模式中，亦有可能同時量測不同目標，因此同時判定不同處理參數。
使用特定目標進行之微影參數之總體量測品質至少部分由用以量測此微影參數之量測配方判定。術語「基板量測配方」可包括量測自身之一或多個參數、經量測之一或多個圖案之一或多個參數，或此兩者。舉例而言，若用於基板量測配方中之量測為以繞射為基礎之光學量測，則量測之參數中之一或多者可包括輻射之波長、輻射之偏振、輻射相對於基板之入射角、輻射相對於基板上之圖案之定向等。用以選擇量測配方的準則中之一者可為例如量測參數中之一者對於處理變化的敏感度。全文係以引用方式併入本文中之美國專利申請案US2016-0161863及已公開美國專利申請案US 2016/0370717A1中描述更多實例。
微影設備LA中之圖案化製程可為在處理中之最具決定性步驟中的一者，其需要基板W上之結構之尺寸標定及置放之高準確度。為了確保此高準確度，可將三個系統組合於所謂的「整體」控制環境中，如圖3示意性地所描繪。此等系統中之一者為微影設備LA，其(實際上)連接至度量衡工具MT (第二系統)且連接至電腦系統CL (第三系統)。此「整體」環境之關鍵在於最佳化此三個系統之間的合作以增強總體製程窗且提供嚴格控制迴路，從而確保由微影設備LA執行之圖案化保持在製程窗內。製程窗界定製程參數(例如劑量、焦點、疊對)之範圍，在該製程參數範圍內特定製造製程得到所界定結果(例如功能半導體裝置)-可能在該製程參數範圍內，微影製程或圖案化製程中之製程參數被允許變化。
電腦系統CL可使用待圖案化之設計佈局(之部分)以預測使用哪種解析度增強技術且執行演算微影模擬及計算以判定哪種遮罩佈局及微影設備設定達成圖案化製程之最大總體製程窗(在圖3中由第一標度SC1中之雙箭頭描繪)。解析度增強技術可經配置以匹配微影設備LA之圖案化可能性。電腦系統CL亦可用以偵測在製程窗內何處微影設備LA當前正操作(例如使用來自度量衡工具MT之輸入)以便預測歸因於例如次佳處理是否可存在缺陷(在圖3中由第二標度SC2中之指向「0」之箭頭描繪)。
度量衡工具MT可將輸入提供至電腦系統CL以實現準確模擬及預測，且可將回饋提供至微影設備LA以識別例如微影設備LA之校準狀態中的可能漂移(在圖3中由第三標度SC3中之多個箭頭描繪)。
在微影製程中，需要頻繁地進行所產生結構之量測，例如以用於製程控制及驗證。用於進行此類量測之各種工具為吾人所知，包括掃描電子顯微鏡或各種形式之度量衡設備，諸如散射計。已知散射計之實例常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，其足夠大使得量測光束產生小於光柵之光點)或填充過度之目標(藉以照明光點部分或完全含有該目標)。另外，使用度量衡工具(例如，照明諸如光柵的填充不足之目標之角度解析散射計)會允許使用所謂的重建構方法，其中可藉由模擬散射輻射與目標結構之數學模型的相互作用且比較模擬結果與量測之結果來計算光柵之屬性。調整模型之參數直至經模擬相互作用產生相似於自真實目標所觀測之繞射圖案的繞射圖案為止。
散射計為多功能器具，其允許藉由在光瞳或與散射計之接物鏡之光瞳共軛的平面中具有感測器來量測微影製程之參數(量測通常被稱作以光瞳為基礎之量測)，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製程之參數，在此狀況下量測通常被稱作以影像或場為基礎之量測。全文係以引用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硬X射線、軟X射線、極紫外線及可見光至近IR波範圍之光來量測來自多個光柵之多個目標。
圖4中描繪度量衡設備之一個實例，諸如散射計。該散射計可包含將輻射5投影至基板W上之寬頻帶(例如白光)輻射投影儀2。反射或散射輻射10傳遞至光譜儀偵測器4，該光譜儀偵測器量測鏡面反射輻射之光譜6 (亦即依據波長λ而變化的強度I之量測)。自此資料，可由處理單元PU重建構引起偵測到之光譜之結構或剖面8，例如，藉由嚴密耦合波分析及非線性回歸，或藉由與圖4之底部處所展示之經模擬光譜庫的比較。一般而言，對於重建構，結構之一般形式係已知的，且根據用來製造結構之製程之知識來假定一些參數，從而僅留下結構之幾個參數以待根據散射量測資料予以判定。此散射計可組態為正入射散射計或斜入射散射計。
作為光學度量衡方法之替代方案，亦考慮使用硬X射線、軟X射線或EUV輻射，例如在低於0.1 nm或介於0.01 nm與100 nm之間，或視情況介於1 nm與50 nm之間或視情況介於10 nm與20 nm之間的波長範圍中之輻射。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(如內容之全文係以引用方式併入本文中的US 2007224518A中之T-SAXS)。Lemaillet等人在「Intercomparison between optical and X-ray scatterometry measurements of FinFET structures」(Proc. of SPIE，2013年，8681)中論述了使用T-SAXS之剖面(CD)量測。吾人已知在掠入射處使用X射線(GI-XRS)及極紫外線(EUV)輻射之反射量測術技術係用於量測基板上之膜及層堆疊之屬性。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，量測在不同入射角下之反射光束之變化。另一方面，光譜反射量測術量測在給定角度下反射之波長之光譜(使用寬頻帶輻射)。舉例而言，EUV反射量測術已在製造用於EUV微影中之倍縮光罩(圖案化裝置)之前用於遮罩基底之檢測。
圖5中描繪度量衡設備之實例之透射版本，諸如圖4中所展示之散射計。透射輻射11傳遞至光譜儀偵測器4，該光譜儀偵測器量測如針對圖4所論述之光譜6。此散射計可組態為正入射散射計或斜入射散射計。
適用範圍有可能使例如軟X射線或EUV域中之波長之使用係不足夠的。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射線進行之量測及運用在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之參數之量測。藉由經由一或多個共同部分將x射線數學模型及光學數學模型耦合來獲得CD量測。所引用之美國專利申請案之內容之全文係以引用之方式併入本文中。
圖5描繪度量衡設備302之示意性表示，其中在0.1 nm至100 nm之波長範圍內之輻射可用以量測基板上之結構之參數。圖5中呈現之度量衡設備302適用於軟X射線或EUV域。
圖5說明純粹作為實例之包含使用掠入射中之EUV及/或SXR輻射的光譜散射計的度量衡設備302之示意性實體配置。檢測設備之替代形式可以角度解析散射計之形式提供，該角度解析散射計類似於在較長波長下操作之習知散射計使用正入射或接近正入射中之輻射。
檢測設備302包含輻射源或所謂的照明源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，照明源310係用於產生EUV或軟x射線輻射，其可基於高階諧波產生(HHG)技術。輻射源之主要組件係可操作以發射泵浦輻射之泵浦輻射源330及氣體遞送系統332。視情況，泵浦輻射源330為雷射，視情況，泵浦輻射源330為脈衝式高功率紅外IR或可見光雷射。泵浦輻射源330可例如為具有光學放大器之以光纖為基礎之雷射，從而產生每脈衝可持續例如小於1奈秒(1 ns)的紅外線輻射之脈衝，其中脈衝重複率視需要高達幾兆赫茲。紅外線輻射之波長可為例如大約1微米(1 μm)。視情況，雷射脈衝作為第一泵浦輻射340遞送至氣體遞送系統332，其中在氣體中，輻射之一部分轉換為比第一輻射高的頻率而成為發射輻射342。氣體供應件334將合適氣體供應至氣體遞送系統332，在該氣體遞送系統中，該合適氣體視情況由電源336離子化。氣體遞送系統332可為將在稍後文字中論述之切割管。
發射輻射可含有多個波長。若發射輻射為單色的，則可簡化量測計算(例如重建構)，但較易於產生具有若干波長之輻射。發射輻射之發射發散角可為波長相依的。由氣體遞送系統332提供之氣體界定氣體目標，其可為氣流或靜態體積。舉例而言，氣體可為惰性氣體，諸如氖氣(Ne)、氦氣(He)或氬氣(Ar)。N 2、O 2、Ar、Kr、Xe氣體皆可被考慮。此等氣體可為同一設備內可選擇的選項。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，為了檢測金屬結構或矽結構，可將不同波長選擇為用於成像(碳基)抗蝕劑之特徵或用於偵測此等不同材料之污染的波長。可提供一或多個濾光裝置344。舉例而言，諸如鋁(Al)或鋯(Zr)薄膜之濾光器可用以切斷基諧IR輻射以免進一步傳遞至檢測設備中。可提供光柵(圖中未繪示)以自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同一設備內實施不同度量衡「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。為了解析最小裝置特徵及最小裝置特徵當中之缺陷，則短波長很可能為較佳的。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之波長可在自半導體製造中所關注之材料反射時遭受極低臨界角。因此，選擇大於5 nm之波長將會在較高入射角下提供較強信號。另一方面，若檢測任務係用於偵測某一材料之存在例如以偵測污染，則高達50 nm之波長可為有用的。
經濾光光束342自輻射源310進入檢測腔室350，在該檢測腔室中，包括所關注結構之基板W由基板支撐件316固持以用於在量測位置處檢測。所關注結構被標註為T。檢測腔室350內之氛圍係由真空泵352維持為接近真空，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具有將輻射聚焦成經聚焦光束356之功能，且可包含例如二維曲面鏡或一系列一維曲面鏡，如上文所提及的已公開美國專利申請案US2017/0184981A1 (其內容之全文係以引用方式併入本文中)中所描述。執行聚焦以在投影至所關注結構上時達成直徑低於10 μm之圓形或橢圓形光點S。基板支撐件316包含例如X-Y平移載物台及旋轉載物台，藉由X-Y平移載物台及旋轉載物台，可使基板W之任何部分在所要定向上到達光束之焦點。因此，輻射光點S形成於所關注結構上。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上之經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，該參考偵測器可經組態以量測經濾光光束342中之不同波長的光譜及/或強度。參考偵測器314可經組態以產生信號315，該信號被提供至處理器310且濾光器可包含關於經濾光光束342之光譜及/或經濾光光束中之不同波長之強度的資訊。
反射輻射360係由偵測器318捕捉且光譜被提供至處理器320以用於計算目標結構T之屬性。照明系統312及偵測系統318因此形成檢測設備。此檢測設備可包含屬於內容之全文係以引用方式併入本文中之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，則經聚焦光束356之輻射亦可經部分地繞射。繞射輻射397相對於入射角接著相對於反射輻射360以明確界定之角度遵循另一路徑。在圖5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。檢測設備302亦可包含偵測繞射輻射397之至少一部分及/或對繞射輻射397之至少一部分進行成像的其他偵測系統398。在圖5中，繪製了單個其他偵測系統398，但檢測設備302之實施例亦可包含多於一個其他偵測系統398，該偵測系統經配置於不同位置處以在複數個繞射方向上偵測繞射輻射397及/或對繞射輻射397進行成像。換言之，照射於目標T上之經聚焦輻射光束的(更高)繞射階由一或多個其他偵測系統398偵測及/或成像。該一或多個偵測系統398產生信號399，該信號經提供至度量衡處理器320。信號399可包括繞射光397之資訊及/或可包括自繞射光397獲得之影像。
為了輔助光點S與所要產品結構之對準及聚焦，檢測設備302亦可提供在度量衡處理器320之控制下使用輔助輻射之輔助光學件。度量衡處理器320亦可與位置控制器372通信，該位置控制器操作平移載物台、旋轉載物台及/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之回饋。感測器374可包括例如干涉計，其可給出大約數皮米之準確度。在檢測設備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，檢測設備之替代形式使用處於正入射或近正入射之軟X射線及/或EUV輻射，例如以執行以繞射為基礎之不對稱性量測。兩種類型之檢測設備皆可經提供於混合度量衡系統中。待量測之效能參數可包括：疊對(OVL)、臨界尺寸(CD)、當微影設備印刷目標結構時微影設備之焦點、相干繞射成像(CDI)、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。該輻射在特性上可為窄頻帶或寬頻帶。該輻射可在特定波長帶中具有離散峰值或可具有更連續的特性。
類似於用於當今生產設施中之光學散射計，檢測設備302可用以量測在微影單元內處理之抗蝕劑材料內之結構(顯影後檢測或ADI)，及/或用以在結構已以較硬材料形成之後量測該等結構(蝕刻後檢測或AEI)。舉例而言，可在基板已由顯影設備、蝕刻設備、退火設備及/或其他設備處理之後使用檢測設備302來檢測該等基板。
包括但不限於上文所提及之散射計之度量衡工具MT可使用來自輻射源之輻射以執行量測。由度量衡工具MT使用之輻射可為電磁輻射。輻射可為光輻射，例如電磁光譜之紅外線部分、可見光部分及/或紫外線部分中的輻射。度量衡工具MT可使用輻射以量測或檢測基板之屬性及態樣，例如半導體基板上的微影曝光圖案。量測之類型及品質可取決於由度量衡工具MT使用之輻射之若干屬性。舉例而言，電磁量測之解析度可取決於輻射之波長，其中例如歸因於繞射限制，較小波長能夠量測較小特徵。為了量測具有小尺寸之特徵，可較佳使用具有短波長之輻射(例如，EUV及/或軟X射線(SXR)輻射)來執行量測。為了在特定波長或波長範圍下執行度量衡，度量衡工具MT需要存取提供彼/彼等波長下之輻射的源。存在用於提供不同波長之輻射的不同類型之源。取決於由源提供之波長，可使用不同類型之輻射產生方法。對於極紫外線(EUV)輻射(例如1 nm至100 nm)，及/或軟X射線(SXR)輻射(例如0.1 nm至10 nm)，源可使用高階諧波產生(HHG)以獲得在所要波長下的輻射。此等源之開發中面對的挑戰中之一者為如何高效地將出自產生設置之發射輻射耦合且將發射輻射與用以驅動製程之輻射分離。
圖6展示照明源310之實施例600的簡化示意圖，該照明源可為用於高階諧波產生之照明源。關於圖5所描述之度量衡工具中之照明源之特徵中的一或多者亦可在適當時存在於照明源600中。照明源600包含腔室601。照明源600經組態以接收具有由箭頭指示之傳播方向的泵浦輻射611。此處展示之泵浦輻射611為來自泵浦輻射源330之泵浦輻射340的實例，如圖5中所展示。泵浦輻射611可經由輻射輸入605引導至腔室601中，該輻射輸入可為可由熔融矽石或可相當材料製成之檢視區。泵浦輻射611可具有高斯或中空(例如環形)橫向橫截面剖面且可入射(視情況聚焦)於腔室601內之氣流615上，該氣流具有由第二箭頭指示之流動方向。氣流615包含其中氣體壓力高於某一值的小體積(例如，若干立方毫米)之特定氣體(例如惰性氣體，視情況氦氣、氬氣或氖氣、氮氣、氧氣或二氧化碳)。氣流615可為穩定流。亦可使用其他介質，諸如金屬電漿(例如鋁電漿)。
照明源600之氣體遞送系統經組態以提供氣流615。照明源600經組態以將泵浦輻射611提供於氣流615中以驅動發射輻射613之產生。其中產生發射輻射613之至少一大部分的區被稱為相互作用區。相互作用區可自幾十微米(用於緊密聚焦泵浦輻射)變化至若干mm或cm (用於適度聚焦泵浦輻射)或甚至高達幾公尺(用於極其鬆散聚焦泵浦輻射)。視情況，氣流615係藉由氣體遞送系統提供至抽空或幾乎抽空之空間中。氣體遞送系統包含氣體噴嘴609，如圖6中所展示，該氣體噴嘴包含在氣體噴嘴609之出口平面中之開口617。氣流615係自開口617提供。在幾乎所有先前技術中，氣體噴嘴具有切割管幾何結構形狀，其為均一的圓柱體內部幾何結構形狀，且出口平面中之開口的形狀為圓形。細長開口亦已如專利申請案CN101515105B中所描述而使用。
氣體噴嘴609之尺寸可想像地亦可用於範圍介於微米大小噴嘴至公尺大小噴嘴的按比例增加或按比例縮小版本中。此廣泛範圍之尺寸標定來自如下事實：可按比例調整設置使得氣流處之泵浦輻射之強度最終處於可對發射輻射有益之特定範圍內，此需要針對可為脈衝雷射之不同泵浦輻射能量之不同尺寸標定，且脈衝能量可在數十微焦耳至焦耳之間變化。
歸因於泵浦輻射611與氣流615之氣體原子的相互作用，氣流615將使泵浦輻射611之部分轉換成發射輻射613，該發射輻射可為圖5中所展示之發射輻射342的實例。發射輻射613之中心軸線可與入射泵浦輻射611之中心軸線共線。發射輻射613可具有在X射線或EUV範圍內之波長，其中波長係在0.01 nm至100 nm、視情況0.1 nm至100 nm、視情況1 nm至100 nm、視情況1 nm至50 nm或視情況10 nm至20 nm的範圍內。
在操作中，發射輻射613光束可傳遞通過輻射輸出607，且可隨後藉由照明系統603操控及引導至用於度量衡量測之待檢測晶圓，照明系統603可為圖5中之照明系統312的實例。發射輻射613可經導引(視情況聚焦)至晶圓上之目標。
因為空氣(及實際上任何氣體)很大程度上吸收SXR或EUV輻射，所以氣流615與待檢測之晶圓之間的體積可經抽空或幾乎抽空。由於發射輻射613之中心軸線可與入射泵浦輻射611之中心軸線共線，因此泵浦輻射611可需要被阻擋以防止其傳遞通過輻射輸出607及進入照明系統603。此可藉由將圖5中所展示之濾光裝置344併入至輻射輸出607中而進行，該輻射輸出置放於所發射光束路徑中且對於驅動輻射不透明或幾乎不透明(例如對紅外線或可見光不透明或幾乎不透明)但對發射輻射光束至少部分透明。可使用鋯來製造濾光器。當泵浦輻射611具有中空(視情況環形)橫向橫截面剖面時，濾光器可為中空(視情況環形)塊體。
本文中描述了用以獲得視情況在泵浦輻射之高階諧波頻率下之發射輻射的方法、設備及總成。經由製程(視情況使用非線性效應以產生在所提供泵浦輻射之諧波頻率下之輻射的HHG)產生的輻射可作為輻射提供於度量衡工具MT中以用於基板之檢測及/或量測。基板可為經微影圖案化之基板。經由製程獲得的輻射亦可經提供於微影設備LA及/或微影單元LC中。泵浦輻射可為脈衝式輻射，其可在短時間突發中提供高峰值強度。
泵浦輻射611可包含具有高於發射輻射之一或多個波長的一或多個波長之輻射。泵浦輻射可包含紅外線輻射。泵浦輻射可包含具有在800 nm至1500 nm之範圍內之波長的輻射。泵浦輻射可包含具有在900 nm至1300 nm之範圍內之波長的輻射。泵浦輻射可包含具有在100 nm至1300 nm之範圍內之波長的輻射。泵浦輻射可為脈衝式輻射。脈衝式泵浦輻射可包含具有在飛秒範圍內之持續時間的脈衝。
在一些實施例中，發射輻射(視情況高階諧波輻射)可包含具有泵浦輻射波長之一或多個諧波。發射輻射可包含在極紫外線(EUV)、軟X射線(SXR)及/或電磁光譜之硬X射線部分中之波長。發射輻射613可包含在0.01 nm至100 nm之範圍內之波長。發射輻射613可包含低於0.1 nm之波長。發射輻射613可包含在0.1 nm至100 nm之範圍內之波長。發射輻射613可包含在0.1 nm至50 nm之範圍內之波長。發射輻射613可包含在1 nm至50 nm之範圍內之波長。發射輻射613可包含在10 nm至20 nm之範圍內之波長。
諸如以上所描述之高階諧波輻射之輻射可經提供為度量衡工具MT中之源輻射。度量衡工具MT可使用源輻射以對由微影設備曝光之基板執行量測。該等量測可用於判定基板上之結構之一或多個參數。相比於使用較長波長(例如可見光輻射、紅外線輻射)，使用在較短波長下(例如在如上文所描述之波長範圍內所包含的EUV及/或SXR波長下)可允許藉由度量衡工具解析結構之較小特徵。具有較短波長之輻射(諸如EUV及/或SXR輻射)亦可更深地穿透至諸如經圖案化基板之材料中，此意謂基板上之較深層之度量衡係可能的。此等較深層可能不可藉由具有較長波長之輻射存取。
在度量衡工具MT中，可自輻射源發射源輻射且將源輻射引導至基板上之目標結構(或其他結構)上。源輻射可包含EUV及/或SXR輻射。目標結構可反射及/或繞射入射於目標結構上之源輻射。度量衡工具MT可包含用於偵測繞射輻射之一或多個感測器。舉例而言，度量衡工具MT可包含用於偵測正一(+1)及負一(-1)繞射階的偵測器。度量衡工具MT亦可量測鏡面反射輻射(0階繞射輻射)。用於度量衡之其他感測器可存在於度量衡工具MT中，例如以量測其他繞射階(例如較高繞射階)。
歸因於SXR之較大穿透深度，使用HHG技術之SXR度量衡部分地解決了可見光/NIR波長至相關材料中之有限穿透深度的問題。舉例而言，其亦為全光學方法，因此量測可足夠快以用於在高容量製造環境中之度量衡。然而，處置HHG源技術上具有挑戰性。此外，設置係不靈活的，此係因為不存在用於SXR反射、光束塑形等之良好材料，從而導致光子損失。此等問題限制用於奈米微影多層結構之精確製造及檢測的可能性及/或增加生產成本。
因此，本文中提議直接自經量測繞射結構(例如晶圓上之度量衡目標)產生高階諧波第二輻射之方法及設備。此可藉由運用例如包含足夠短輻射脈衝(例如，在飛秒數量級上) (諸如雷射脈衝)之第一輻射照明樣本及量測由輻射脈衝激發樣本所產生的高階諧波發射來達成。
SXR、XUV及/或EUV HHG工具(例如在1 nm至100 nm或30 nm至100 nm之波長範圍內)之使用通常藉由執行依解析度(例如疊對)度量衡(例如對具有與產品結構相似尺寸之結構之度量衡或直接對產品結構之度量衡)之需要而激發。此處提議可直接自依解析度疊對繞射結構產生高階諧波。疊對繞射結構可包含例如各別層中之至少第一及第二繞射子結構(其可在諸如節距之參數方面類似，或不同)。在此狀況下，驅動雷射波長可大於疊對目標之節距，其限制條件為諧波中之至少一者之發射波長小於光柵節距。此具有如下優點：不需要昂貴的進階HHG設置來產生、導引及重新聚焦SXR光束。又，不需要昂貴的高峰值功率驅動雷射，其使得能夠使用具有較高重複率之雷射。此係因為來自固體之HHG可使用比目前SXR度量衡工具中所使用之氣相HHG所需之雷射峰值強度低1至2個數量級的雷射峰值強度來獲得。
圖8示意性地說明該概念。圖8之(a)展示入射於形成於基板上之光柵G上的雷射輻射(脈衝式) L IR。此雷射輻射之波長可相對於光柵G之節距足夠大使得其自身不被繞射。然而，光柵及/或基板材料之激發引起HHG發射
Figure 02_image001
、
Figure 02_image003
，其係由光柵G繞射。應注意，雖然此處僅展示+1階及-1階，但亦將產生其他繞射HHG高階及HHG零階(HHG零階可被阻擋或偵測，在HHG零階狀況下，可對該HHG零階進行濾光以移除雷射輻射，此取決於成像模式(例如，暗場或亮場))。圖8之(b)說明在零階被阻擋的情況下如在偵測器上捕捉之+1繞射階(此處被直接捕捉，但介入光學件當然可用以捕捉此等繞射階且使此等繞射階在偵測器上成像)。此處展示五個諧波：五階諧波與十三階諧波之間的奇數階諧波：H5、H7、H9、H11、H13。在以下展示之實例中，此等發射諧波具有在160 nm (H5)至62 nm (H13)範圍內之波長，但產生之較小諧波波長係可能的，例如，30 nm或更短。因而，本文中所描述之方法可產生波長短於200 nm、短於160 nm、短於130 nm、短於100 nm、短於80 nm、短於70 nm、短於50 nm、短於40 nm或短於30 nm之輻射。
為了自各種半導體裝置材料產生諧波，可調諧飛秒驅動器可供例如在100 nm至3000 nm之間、400 nm至3000 nm之間或800 nm至3000 nm之間可調諧的波長輸出使用。此波長可調諧性可藉由光學參數放大器(OPA)來達成。目前，鈦：藍寶石雷射可用以泵浦OPA以產生自200 nm至20 µm之可調諧飛秒脈衝。可自固體產生高達30階之諧波，亦即基本驅動波長的1/30，其可具有短達30 nm之波長。來自度量衡目標之此短波長發射對於多個應用將為合乎需要的，包括： ●     獲得用於對準光柵之短波長光的提高之繞射效率； ●     來自疊對目標之依解析度度量衡； ●     在藉由發射諧波之波長而非紅外線驅動雷射之波長判定的解析度下之複雜週期性及非週期性結構之直接成像； ●    光柵或其他(例如週期性)結構之高度量測。
可使用本文中所揭示之繞射發射技術量測比以光柵為基礎之目標更複雜的結構。可直接偵測繞射發射之短波長輻射，且該繞射發射之短波波長輻射可在藉由發射波長及偵測數值孔徑(NA)判定之解析度下進行量測。
為了說明此情形，捕捉柵格樣本(例如，包含相對於彼此成90度定向的線之雙光柵)之發射圖案且執行相位擷取重建構。相位擷取演算法收斂於與樣本之光學顯微鏡影像幾乎相同的影像上。此類概念可擴展至更複雜的樣本及結構。
亦提議亦可基於自經量測樣本產生量測輻射(例如EUV輻射)之概念來執行高度量測。若在光柵之結構化表面上產生EUV輻射，則結構將由光柵之高度剖面給出之相位波前壓印至發射EUV輻射上。在遠場中，此情形導致零階及繞射階。所產生之針對多個諧波階之光譜解析繞射效率；亦即繞射階(例如一階)相對於零階之相對強度，可顯露高度剖面。舉例而言，來自線之頂部之發射與來自凹槽/波谷之底部之發射之間的相位差pi將導致最大繞射效率且無零階發射；因此，判定高度可藉由準確地判定繞射效率最大(例如零階最小)之波長來達成。此高度量測之準確度僅受發射之光譜解析度及光譜覆蓋範圍限制。
圖9之(a)為適合於高度偵測之配置的示意性說明。應注意，出於清楚起見此為簡化圖式，其描繪藉由照明目標之背面的驅動輻射進行之激發。通常，在大多數實際度量衡應用中，照明將來自正面(但背面照明亦在本發明之範圍內)，諸如圖8及圖10中所描繪。(例如IR)雷射輻射激發高度為h之光柵G，從而引起包含具有強度 I + 1 、 I - 1 之至少一個高階及具有強度 I 0 之零階的HHG繞射D HHG。發射之HHG繞射D HHG隨後在與繞射方向垂直的偵測器平面之方向上藉由EUV光柵G EUV進行光譜解析。圖9之(b)展示針對三個諧波H7、H9、H11之偵測到之+1階、零階及-1階。可看到，對於諧波H9 (例如89 nm)，零階被抑制(暗淡的)，且對於諧波H11 (例如73 nm)，實際上未偵測到零階。在已知此情形對應於pi之相位差的情況下，可計算光柵之高度。
以上段落描述實驗設置之實例，而非一般方法(其中例如波長及繞射階可不同)，其說明使用本文中之技術之光柵高度提取所隱含的基本原理。然而，較實務及/或準確光柵高度判定方法可包含判定+1及/或-1繞射階(或其他高繞射階)及零繞射階之強度，且在單一參數擬合中使用此等強度以提取高度。特定言之，可導出相位差
Figure 02_image005
與一繞射階之強度
Figure 02_image007
及零繞射階之強度
Figure 02_image009
之間的關係，此允許針對每一EUV波長
Figure 02_image011
且在知曉紅外線驅動脈衝之折射率
Figure 02_image013
的情況下直接提取光柵元件之平均高度
Figure 02_image015
：
Figure 02_image017
因此，在使用圖9之(b)之實例的情況下，完全抑制諧波11 (72.7 nm)之零階，其給出
Figure 02_image019
之相位差及81 nm之光柵高度 h。可藉由增加EUV光譜覆蓋範圍(例如，藉由使用較短驅動脈衝、較長波長或波長可調諧驅動器)且將此與高解析度及良好校準之光譜儀組合來獲得改良之準確度(例如，高度剖面量測之亞奈米準確度)。
以上處理適用於微節距光柵，其中節距大於產生HHG之驅動波長。對於較小節距光柵，結構中之場濃度(其現在小於驅動波長)亦起作用，且光柵之效應可不再被描述為純相位調變。然而，可執行更進階量測以提取發射之相位，現在將在疊對度量衡之內容背景中對其進行描述。
當前疊對度量衡中之主要挑戰中之一者為對大小(例如，節距、臨界尺寸)與積體電路中之結構相同的結構執行疊對量測，使得目標與實際裝置更好地相關。可使用固體HHG來達成此情形。
圖10示意性地說明該概念。(例如紅外線)驅動雷射光束L DR入射至包含第一光柵G1及第二光柵G2之疊對度量衡目標上。疊對目標包含大約數十奈米之節距，使得其充當用於IR輻射之次波長光柵，且使所產生之EUV輻射D HHG繞射。第一光柵G1產生+1、-1繞射階，其相位α取決於疊對OV (在此特定實例中)及光柵節距P，更具體言之：
Figure 02_image021
應注意，相位α通常並不取決於疊對，此係因為由第一光柵發射之輻射與第二光柵無關。更一般而言，來自第一光柵之輻射之相位取決於線相對於入射雷射光束之位置P1。以上對疊對之依賴性為直接後果位置P1，其隱含地表示為P2 + OV，其中P2為第二光柵之線相對於雷射光束之位置，且其中為簡單起見，位置P2已被視為零(此可在不失去一般性的情況下進行，此係因為P2之值不影響觀測到之量
Figure 02_image023
)。
驅動雷射輻射(例如但非獨占式地，IR輻射)保持不受影響且被傳輸至第二光柵G2，其中該驅動雷射輻射再次產生另外+1、-1繞射階，該等繞射階之相位β取決於層厚度T、驅動雷射輻射之波長λ DR及發射諧波階HO (其中發射諧波階之波長λ EUV=λ DR/HO)，更具體言之：
Figure 02_image025
來自兩個光柵之一繞射階之偵測到之強度I + 1、I - 1取決於其干涉，該干涉係經由其相對相位而給出，該等相對相位直接對疊對OV敏感，如方程式中所展示：
Figure 02_image027
或：
Figure 02_image029
;
Figure 02_image031
其中K為疊對敏感度，且參數A及B表示干涉波之振幅。因而，使用習知處理技術來應對疊對敏感度(例如，經偏置目標)，可提取疊對。
圖10說明用於雷射驅動輻射L DR之正入射；然而，其他入射角係可能的且可能有益，此係因為極紫外線光之反射率及繞射效率對於正入射將極低。對於熟習此項技術者而言，用於非正入射之以上處理之調適係無足輕重的。
除了在與實際裝置更好地相關之結構上進行量測之優點之外，HHG之寬頻帶性質亦確保達成最佳疊對敏感度K，亦即，取決於波長及厚度兩者之振盪函數。
應注意，疊對僅為可經由互補高階(例如，+1階與-1階)之強度差而量測的一個參數。可經由互補高階之強度差量測其他所關注參數，諸如焦點(藉由焦點相依不對稱性曝光的特殊目標之量測)。亦可經由此強度差來量測位置參數(對準)。
所提議概念可被實現為新度量衡工具。然而，亦有可能將概念整合於諸如圖6中所說明之現有的以氣相HHG SXR為基礎之度量衡工具內，此係因為此可更具成本效益且在商業上更簡單。
舉例而言，可使用諸如圖7中所說明之源，但其中繞過HHG氣體目標(例如藉由防止氣體流動)且移除濾光器以用於紅外線移除。以此方式，IR光束可全部傳播至度量衡目標(例如，經由同一輻射遞送光學件)，其中可執行藉由來自結構之HHG發射進行之直接度量衡。
替代地，可將氣體填充之HHG目標保留在適當位置，使得僅移除濾光器。此將使得能夠運用來自氣體之HHG (第三輻射)及自度量衡目標自身產生之HHG (第二輻射)兩者來照明度量衡目標。隨後，可記錄自度量衡目標反射/繞射之第三輻射及自目標直接產生(及反射/繞射)之第二輻射的干涉。來自兩個不同HHG輻射之此干涉可提供相位敏感量測，而非僅量測繞射之振幅。提議執行此相位敏感量測之三種方式： ●     a)藉由謹慎地特性化第三輻射之相位(此為相對熟知的，且亦可自理論或替代量測獲得)且獨立地量測氣體及固體HHG之光譜，可擷取來自樣本之第二輻射之相位。 ●     b)藉由將設置中之氣體HHG反射鏡面中之一者與分裂鏡面交換(其中中心部分反射發散度較小的HHG，且外部部分反射IR)，可執行延遲掃描以實際上量測第二輻射及第三輻射之干涉。 ●     c)藉由在氣體HHG目標周圍佈線紅外線光束之部分且運用高精度平移載物台調整其延遲，第三輻射光束可相對於紅外線光束延遲，其隨後自度量衡目標產生HHG。
此類干涉量測使得能夠存取度量衡-目標發射之相位，該相位直接與其高度剖面相關。與來自目標之相干繞射發射組合，此將實現樣本之完整3D重建構。作為獨立量測，其將允許映射出高度剖面。與上文所揭示之高度量測形成對比，對於節距大於驅動波長的光柵，可對任何光柵執行此類干涉高度量測，包括節距小於驅動波長之波長的光柵。相位之量測亦可用於位置或對準應用中以用於對準之量測。
在感測器上，IR輻射與EUV輻射之間的串擾可為問題，尤其在IR強大且未經濾出之情況下。因此，提議可濾出IR。大多數經量測結構(度量衡目標或產品結構)為繞射結構，且IR及EUV將繞射成不同角度。該等經量測結構中之一些為用於IR之次波長，且因此將根本不繞射IR。若不一定必須偵測自基板反射之0階，則可藉由光束截止器(零階光闌)阻擋IR。為了改良對比度，或若待偵測零階，則薄金屬濾光器(例如，用於20 eV至70 eV之100 nm Al)可阻擋IR，同時透射EUV之較大分數。
驅動雷射輻射(其可包含IR輻射)可照明環境，而造成(例如)剝離問題。一般而言，所有量測皆在低於損壞臨限值的情況下進行。照明環境之光之強度將很可能比用以在度量衡結構中產生高階諧波之峰值強度低一或多個數量級。倘若周圍結構並不比損壞臨限值小幾個數量級，則IR照明仍可為可接受的。在一項實施例中，疊對量測應不受IR影響，此係因為針對疊對所偵測之光為高階諧波(EUV)且可藉由直接用合適的金屬濾光器(諸如所描述)保護感測器來使感測器對IR「隱蔽」。
對於本文所描述之一些波長(例如，60 nm)穿透至晶圓中係低的。對於底層光柵，此可導致接收到不充分的疊對資料。可藉由謹慎且適當地選擇/最佳化材料/驅動波長/發射波長之組合來避免彼情形。舉例而言，在矽中，衰減長度在30 eV (40 nm)處比在60 eV (20 nm)處短，但比在120 eV(10 nm)處長。
若堆疊對IR輻射透明或部分透明，則即使所產生之EUV輻射將不能夠穿透至堆疊中，亦可提取疊對資料。在彼情形下，堆疊之頂部處之IR場仍將藉由自底部光柵返回之光修改，如在正常疊對量測中一樣。若EUV輻射係由所得經組合場產生，則其將接著仍含有疊對資訊。可能需要近場耦合以對次IR波長節距執行此疊對量測。
原則上，許多材料將發射高階諧波，但未必在EUV光譜範圍內。寬帶隙介電質(SiO 2、Al 2O 3、MgO)已被展示為發射高達40 eV (30 nm)，半導體(Si)亦發射高階諧波但似乎被限於近UV (＜10 eV)。幾乎任何材料將產生高階諧波，但未必在同一波長範圍內(此影響可使用之最小可能節距)。因此，可運用目前先進技術量測之節距＞30 nm (由迄今為止報告的30 nm之發射波長給出)。大多數材料將能夠發射高達300 nm，因此在彼數量級上之節距下，幾乎任何材料皆可用作繞射發射目標。
概言之，本文中描述用於自晶圓上之度量衡目標直接產生高階諧波且進行自度量衡目標直接產生之高階諧波之量測的方法。亦揭示了藉由運用來自參考氣體HHG源之諧波干涉度量衡目標產生之諧波而進行自度量衡目標直接產生之高階諧波之相位解析之量測。提議啟用藉由所有光學光源之依解析度度量衡及/或EUV成像。描述了3D度量衡目標重建構以及度量衡目標之高度剖面之判定的改良方法。可在不需要分開地產生照明樣本之EUV光的情況下執行在具有與印刷電路中之特徵相同之尺寸的目標上之直接疊對度量衡。
所揭示概念可整合至現有以HHG SXR為基礎之工具中，或經開發成比氣相工具更緊湊且可能更便宜的獨立工具。
上文所揭示之概念可用於微影控制之度量衡之內容背景中，例如以量測以下各者中之一或多者：疊對、焦點、臨界尺寸及其他輪廓測定參數。
儘管對來自基板上之結構之HHG發射進行特定地參考，但應注意，上文所提及之度量衡設備以及方法可藉由來自基板上之結構之其他類型的輻射發射來實踐：另一實施例係一種設備，視情況為度量衡設備，其包含：輻射源，該輻射源可操作以提供第一輻射以用於激發結構，例如繞射結構，使得自該結構及/或基板產生第二輻射；及一偵測配置，該偵測配置可操作以偵測該第二輻射，視情況該第二輻射之至少一部分已由該結構繞射。視情況，該第二輻射具有與該第一輻射不同的波長。視情況，該第二輻射具有比該第一輻射小的波長。視情況，該第二輻射具有比該第一輻射更大的波長。
照明源可經提供於例如度量衡設備MT、檢測設備、微影設備LA及/或微影單元LC中。
用以執行量測之發射輻射之屬性可影響所獲得量測之品質。舉例而言，輻射光束之橫向光束剖面(橫截面)的形狀及大小、輻射之強度、輻射之功率頻譜密度等可影響藉由輻射執行之量測。因此，具有提供具有引起高品質量測之屬性之輻射的源係有益的。
在後續經編號條項中揭示另外實施例： 1.     一種用於量測一基板上之一繞射結構以用於控制一微影製程的度量衡設備，其包含： 一輻射源，其可操作以提供第一輻射以用於激發該繞射結構，使得自該繞射結構及/或基板產生高階諧波第二輻射；及 一偵測配置，其可操作以偵測該第二輻射，該第二輻射之至少一部分已由該繞射結構繞射。 2.     如條項1之度量衡設備，其中該第一輻射為雷射輻射。 3.     如條項1或2之度量衡設備，其中該第一輻射為脈衝式輻射。 4.     如條項3之度量衡設備，其中每一脈衝之長度係在1 fs至500 fs之範圍內。 5.     如任一前述條項之度量衡設備，其中該第一輻射包含在100 nm至3000 nm之範圍內之一波長。 6.     如條項5之度量衡設備，其中該輻射源係可調諧的以選擇在100 nm至3000 nm之間的一波長。 7.     如任一前述條項之度量衡設備，其中該第二輻射之至少一些諧波包含短於200 nm之波長。 8.     如任一前述條項之度量衡設備，其中該第二輻射之至少一些諧波包含短於100 nm之波長。 9.     如任一前述條項之度量衡設備，其中該第二輻射之至少一些諧波包含短於70 nm之波長。 10.   如任一前述條項之度量衡設備，其包含一色散元件，該色散元件可操作以在該偵測配置上光譜地解析該第二輻射。 11.    如任一前述條項之度量衡設備，其可操作以判定該第二輻射之一零階之一強度與來自該第二輻射之至少一個高繞射階之一強度的一比率；及 使用該比率以判定該繞射結構在垂直於基板平面之方向上之一高度。 12.   如任一前述條項之度量衡設備，其可操作以自該第二輻射判定臨界尺寸及/或一或多個其他輪廓測定參數。 13.   如任一前述條項之度量衡設備，其可操作以偵測該第二輻射之一對互補高繞射階之強度；及 自該等強度之一差判定一所關注參數。 14    如條項13之度量衡設備，其中該繞射結構形成於至少兩個層中，且該所關注參數為疊對。 15.   如條項13之度量衡設備，其中該所關注參數為焦點或對準。 16.   如任一前述條項之度量衡設備，其包含：一高階諧波產生源，該高階諧波產生源包含一氣體源，該氣體源用於產生一氣體介質，藉此能夠根據由該第一輻射對該氣體介質之激發產生高階諧波第三輻射；及 輻射遞送光學件，其用於將該第三輻射遞送至該基板上之一結構。 17.   如條項16之度量衡設備，其中該度量衡設備經組態以使得該氣體介質經停用且該第一輻射經由該等輻射遞送光學件直接輸送至該繞射結構。 18.   如任一前述條項之度量衡設備，其包含用以濾出該基板與該偵測配置之間的該第一輻射之一第一輻射濾光器或零階塊。 19.   如條項16之度量衡設備，其中該高階諧波產生源可操作以產生該第三輻射使得該偵測配置經組態以偵測該第二輻射及該第三輻射兩者，該第二輻射及該第三輻射之至少一部分已由該繞射結構繞射。 20.   如條項19之度量衡設備，其可操作以判定該第二輻射與該第三輻射之間的干涉；及 自該干涉判定該第二輻射之相位。 21.   如條項20之度量衡設備，其可操作以使用該相位來判定該繞射結構之一高度。 22.   如條項20或21之度量衡設備，其可操作以使用該相位來執行該繞射結構之一三維重建構。 23.   如條項21之度量衡設備，其可操作以自該相位判定一對準位置。 24.   如條項20至23中任一項之度量衡設備，其包含一分裂鏡面，該分裂鏡面包含反射該第三輻射之一第一區及反射該第一輻射之一第二區；且可操作以執行一延遲掃描以量測第二輻射及第三輻射之該干涉。 25.   如條項20至24中任一項之度量衡設備，其包含一可控制延遲載物台，該可控制延遲載物台可操作以控制該第三輻射相對於該第一輻射之一延遲。 26.   如任一前述條項之度量衡設備，其中該結構包含藉由一微影製程而在一半導體基板上形成之一結構。 27.   如任一前述條項之度量衡設備，其經組態以使得該第一輻射入射於該基板上且該第二輻射自該基板之同一側發射。 28.   一種用於量測一基板上之一繞射結構之方法，其包含： 運用第一輻射激發該繞射結構以自該繞射結構及/或基板產生高階諧波第二輻射；及 偵測該第二輻射，該第二輻射之至少一部分已由該繞射結構繞射以獲得一經量測資料； 其中該經量測資料係用於控制一微影製程。 29.   如條項28之方法，其中該第一輻射為雷射輻射。 30.   如條項28或29之方法，其中該第一輻射為脈衝式輻射。 31.   如條項30之方法，其中每一脈衝之長度係在1 fs至500 fs之範圍內。 32.   如條項28至31中任一項之方法，其中該第一輻射包含在100 nm至3000 nm之範圍內之一波長。 33.   如條項28至32中任一項之方法，其中該第二輻射之至少一些諧波包含短於200 nm之波長。 34.   如條項28至32中任一項之方法，其中該第二輻射之至少一些諧波包含短於100 nm之波長。 35.   如條項28至32中任一項之方法，其中該第二輻射之至少一些諧波包含短於70 nm、視情況短於30 nm之波長。 36.   如條項28至35中任一項之方法，其包含在該偵測配置上光譜地解析該第二輻射。 37.   如條項28至36中任一項之方法，其包含： 判定該第二輻射之一零階之一強度與來自該第二輻射之至少一個高繞射階之一強度的一比率；及 使用該比率以判定該繞射結構在垂直於基板平面之方向上之一高度。 38.   如條項28至37中任一項之方法，其包含自該第二輻射判定臨界尺寸及/或一或多個其他輪廓測定參數。 39.   如條項28至38中任一項之方法，其包含偵測該第二輻射之一對互補高繞射階之強度；及 自該等強度之一差判定一所關注參數。 40    如條項39之方法，其中該繞射結構係由各別不同層中之至少一第一繞射子結構及一第二繞射子結構形成，且該所關注參數為疊對。 41.   如條項39之方法，其中該所關注參數為焦點或對準。 42.   如條項28至41中任一項之方法，其中該第一輻射之該波長大於該繞射結構之一有效節距。 43.   如條項42之方法，其中該第一輻射之該波長比該繞射結構之一有效節距大至少一數量級，使得該第一輻射不被該繞射結構繞射。 44.   如條項28至43中任一項之方法，其中該第二輻射之該波長具有與該繞射結構之一有效節距相同的數量級。 45.   如條項28至44中任一項之方法，其中該第二輻射之該波長具有與該繞射結構之一臨界尺寸相同的數量級。 46.   如條項28至45中任一項之方法，其包含經由一高階諧波產生源提供該第一輻射，該高階諧波產生源根據藉由該第一輻射對一氣體介質之激發而產生高階諧波第三輻射。 47.   如條項46之方法，其中該氣體介質經停用且該第一輻射係經由該高階諧波產生源之輻射遞送光學件直接輸送至該繞射結構。 48.   如條項28至47中任一項之方法，其包含濾出或阻擋該基板與該偵測配置之間的該第一輻射。 49.   如條項46之方法，其包含產生該第三輻射使得該偵測配置經組態以偵測該第二輻射及該第三輻射兩者，該第二輻射及該第三輻射之至少一部分已藉由該繞射結構繞射。 50.   如條項49之方法，其包含該第二輻射與該第三輻射之間的干涉；及 自該干涉判定該第二輻射之相位。 51.   如條項50之方法，其包含使用該相位判定該繞射結構之一高度。 52.   如條項50或51之方法，其包含使用該相位來執行該繞射結構之一三維重建構。 53.   如條項51之方法，其包含自該相位判定一經對準位置。 54.   如條項50至53中任一項之方法，其包含執行一延遲掃描以量測第二輻射及第三輻射之該干涉。 55.   如條項50至54中任一項之方法，其包含控制該第三輻射相對於該第一輻射之一延遲。 56.   如任一前述條項之度量衡設備，其中該結構包含藉由一微影製程而在一半導體基板上形成之一結構。 57.   如任一前述條項之度量衡設備，其經組態以使得該第一輻射入射於該基板上且該第二輻射自該基板之同一側發射。 58.    一種微影單元，其包含如條項1至27、56及57中任一項之度量衡設備。
儘管可在本文中特定地參考在IC製造中微影設備之使用，但應理解，本文中所描述之微影設備可具有其他應用。可能之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設備之內容背景中之實施例，但實施例可用於其他設備中。實施例可形成遮罩檢測設備、度量衡設備或量測或處理諸如晶圓(或其他基板)或遮罩(或其他圖案化裝置)之物件之任何設備之部分。此等設備通常可被稱作微影工具。此微影工具可使用真空條件或周圍(非真空)條件。
儘管可在本文中特定地參考在檢測或度量衡設備之內容背景中之實施例，但實施例可用於其他設備中。實施例可形成遮罩檢測設備、微影設備或量測或處理諸如晶圓(或其他基板)或遮罩(或其他圖案化裝置)之物件的任何設備之部分。術語「度量衡設備」(或「檢測設備」)亦可指檢測設備或檢測系統(或度量衡設備或度量衡系統)。例如包含一實施例的檢測設備可用以偵測基板之缺陷或基板上之結構之缺陷。在此實施例中，基板上之結構之所關注特性可能係關於結構中之缺陷、結構之特定部分之不存在或基板上之非想要結構之存在。
儘管上文可特定地參考在光學微影之內容背景中對實施例之使用，但應瞭解，本發明在內容背景允許之情況下不限於光學微影可用於其他應用(例如壓印微影)中。
雖然上文所描述之目標或目標結構(更一般而言，基板上之結構)為出於量測之目的而特定設計及形成的度量衡目標結構，但在其他實施例中，可對作為在基板上形成之裝置之功能性部分的一或多個結構量測所關注屬性。許多裝置具有規則的類光柵結構。如本文中所使用之術語結構、目標光柵及目標結構並不要求已特定地針對正被執行之量測來提供該結構。另外，度量衡目標之節距可接近於散射計之光學系統的解析度極限或可能更小，但可能比目標部分C中之藉由微影製程製得的典型非目標結構(視情況產品結構)之尺寸大得多。實務上，可使目標結構內之疊對光柵之線及/或空間包括在尺寸上相似於非目標結構之較小結構。
雖然上文已描述特定實施例，但應瞭解，可以與所描述之方式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所描述之本發明進行修改。
儘管特定參考「度量衡設備/工具/系統」或「檢測設備/工具/系統」，但此等術語可指相同或相似類型之工具、設備或系統。例如包含本發明之一實施例之檢測或度量衡設備可用以判定基板上或晶圓上之結構之特性。例如包含本發明之一實施例之檢測設備或度量衡設備可用以偵測基板之缺陷或基板上或晶圓上之結構之缺陷。在此實施例中，基板上之結構之所關注特性可能係關於結構中之缺陷、結構之特定部分之不存在或基板上或晶圓上之非想要結構之存在。
雖然特定地參考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，亦已考慮使用X射線，視情況使用硬X射線，例如在0.01nm與10 nm之間，或視情況在0.01 nm與0.2 nm之間，或視情況在0.1 nm與0.2 nm之間之波長範圍內的輻射，以用於度量衡量測。
2:寬頻帶輻射投影儀 4:光譜儀偵測器 5:輻射 6:光譜 8:剖面 11:透射輻射 302:度量衡設備/檢測設備 310:照明源/輻射源 312:照明系統/照明光學件 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(MPU)/處理器 330:泵浦輻射源 332:氣體遞送系統 334:氣體供應件 336:電源 340:泵浦輻射 342:發射輻射/經濾光光束 344:濾光裝置 350:檢測腔室 352:真空泵 356:經聚焦光束 360:反射輻射 372:位置控制器 374:感測器 397:繞射輻射 398:偵測系統 399:信號 600:實施例/照明源 601:腔室 603:照明系統 605:輻射輸入 607:輻射輸出 609:氣體噴嘴 611:泵浦輻射 613:發射輻射 615:氣流 617:開口 B:輻射光束 BD:光束遞送系統 BK:烘烤板 C:目標部分 CH:冷卻板 CL:電腦系統 DE:顯影器 D HHG:高階諧波產生(HHG)繞射/極紫外線(EUV)輻射 G:光柵 G1:第一光柵 G2:第二光柵 G EUV:EUV光柵 HHG:高階諧波產生 H5:諧波 H7:諧波 H9:諧波 H11:諧波 H13:諧波 h:高度 I:強度 IF:位置量測系統 IL:照明系統/照明器 I/O1:輸入/輸出埠 I/O2:輸入/輸出埠 I +1:強度 I -1:強度 LA:微影設備 LACU:微影控制單元 LB:裝載匣 LC:微影單元 L DR:驅動雷射光束 L IR:雷射輻射 M1:遮罩對準標記 M2:遮罩對準標記 MA:圖案化裝置/遮罩 MT:度量衡工具/度量衡設備/散射計 OV:疊對 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 PU:處理單元 PW:第二定位器 RO:基板處置器或機器人 S:圓形或橢圓形光點 SC:旋塗器 SCS:監督控制系統 SC1:第一標度 SC2:第二標度 SC3:第三標度 SO:輻射源 T:遮罩支撐件/所關注結構/目標結構/目標 TCU:塗佈顯影系統控制單元 W:基板 WT:基板支撐件 λ:波長
現在將參考隨附示意性圖式而僅作為實例來描述實施例，在該等圖式中： -  圖1描繪微影設備之示意性綜述； -  圖2描繪微影單元之示意性綜述； -  圖3描繪整體微影之示意性表示，其表示用以最佳化半導體製造之三種關鍵技術之間的合作； -  圖4示意性說明散射量測設備； -  圖5描繪其中使用EUV及/或SXR輻射的度量衡設備之示意性表示； -  圖6描繪其中使用可使用本文中所揭示之概念調適的EUV及/或SXR輻射之度量衡設備的示意性表示； -  圖7描繪可使用本文中所揭示之概念調適的用於產生高階諧波之照明源的示意性表示； -  圖8之(a)示意性地描繪根據一實施例的自度量衡目標產生之繞射高階諧波的概念；及(b)所捕捉之繞射階； -  圖9之(a)示意性地描繪根據一實施例的用於使用自目標產生之繞射高階諧波進行之度量衡目標之高度量測的配置；及(b)所捕捉之繞射階；及 -  圖10示意性地描繪基於自度量衡目標產生之繞射高階諧波之疊對量測的概念。
G:光柵
LIR:雷射輻射

Claims (15)

  1. 一種用於量測一基板上之一繞射結構以用於控制一微影製程的度量衡設備，其包含： 一輻射源，其可操作以提供第一輻射以用於激發該繞射結構，使得自該繞射結構及/或基板產生高階諧波第二輻射；及 一偵測配置，其可操作以偵測該第二輻射，該第二輻射之至少一部分已由該繞射結構繞射。
  2. 如請求項1之度量衡設備，其中該第一輻射為脈衝式輻射。
  3. 如請求項2之度量衡設備，其中每一脈衝之長度係在1 fs至500 fs之範圍內。
  4. 如請求項1至3中任一項之度量衡設備，其中該第一輻射包含在100 nm至3000 nm之範圍內之一波長。
  5. 如請求項1至3中任一項之度量衡設備，其中該第二輻射之至少一些諧波包含短於200 nm、視情況短於100 nm、視情況短於70 nm、視情況短於30 nm之波長。
  6. 如請求項1至3中任一項之度量衡設備，其包含一色散元件，該色散元件可操作以在該偵測配置上光譜地解析該第二輻射。
  7. 如請求項1至3中任一項之度量衡設備，其可操作以判定該第二輻射之一零階之一強度與來自該第二輻射之至少一個高繞射階之一強度的一比率；及 使用該比率以判定該繞射結構在垂直於基板平面之方向上之一高度。
  8. 如請求項1至3中任一項之度量衡設備，其可操作以自該第二輻射判定疊對、焦點、對準、臨界尺寸及/或一或多個其他輪廓測定參數。
  9. 如請求項1至3中任一項之度量衡設備，其包含一高階諧波產生源，該高階諧波產生源包含一氣體源，該氣體源用於產生一氣體介質，藉此能夠根據由該第一輻射對該氣體介質之激發產生高階諧波第三輻射；及 輻射遞送光學件，其用於將該第三輻射遞送至該基板上之一結構。
  10. 如請求項9之度量衡設備，其中該高階諧波產生源可操作以產生該第三輻射使得該偵測配置經組態以偵測該第二輻射及該第三輻射兩者，該第二輻射及該第三輻射之至少一部分已由該繞射結構繞射。
  11. 如請求項10之度量衡設備，其可操作以判定該第二輻射與該第三輻射之間的干涉；及 自該干涉判定該第二輻射之相位。
  12. 如請求項1至3中任一項之度量衡設備，其中該繞射結構包含藉由一微影製程而在一半導體基板上形成之一結構。
  13. 如請求項1至3中任一項之度量衡設備，其經組態以使得該第一輻射入射於該基板上且該第二輻射自該基板之同一側發射。
  14. 一種用於量測一基板上之一繞射結構之方法，其包含： 運用第一輻射激發該繞射結構以自該繞射結構及/或基板產生高階諧波第二輻射；及 偵測該第二輻射，該第二輻射之至少一部分已由該繞射結構繞射以獲得一經量測資料； 其中該經量測資料係用於控制一微影製程。
  15. 一種微影單元，其包含如請求項1至13中任一項之度量衡設備。
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