TW202401138A - 用於過濾量測輻射之設備及方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種用於量測與一半導體製造程序相關之一結構之一參數的設備。該設備包含一源總成，其經組態以提供用於輻照一基板上之該結構的具有一或多個第一波長之量測輻射。該設備進一步包含一濾光片，其經配置以接收已自該結構散射之散射量測輻射，其中該濾光片經組態以透射在該一或多個第一波長下之該散射量測輻射且濾出在一或多個第二波長下之輻射。該濾光片包含在至少一個方向上具有一曲率之一膜。該設備進一步包含複數個偵測器，其位於該濾光片下游，經組態以偵測該經過濾散射輻射，該經過濾散射輻射經組態以量測該結構之該參數。

Description

用於過濾量測輻射之設備及方法
本發明係關於用於度量衡及/或偵測與微影程序相關之結構的設備及方法。具體而言，其係關於過濾除度量衡輻射以外之輻射。
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(亦常常稱為「設計佈局」或「設計」)投影至設置於基板(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的最小大小。當前在使用中之典型波長為365 nm (i線)、248 nm、193 nm及13.5 nm。相比於使用例如具有193 nm之波長之輻射的微影設備，使用具有在4 nm至20 nm之範圍內之波長(例如6.7 nm或13.5 nm)之極紫外線(EUV)輻射的微影設備可用於在基板上形成較小特徵。
低k 1微影可用於處理尺寸小於微影設備之經典解析度極限的特徵。在此程序中，可將解析度公式表達為CD = k 1×λ/NA，其中λ為所採用輻射之波長，NA為微影設備中之投影光學器件之數值孔徑，CD為「關鍵尺寸」(通常為經印刷之最小特徵大小，但在此情況下為半間距)，且k 1為經驗解析度因子。一般而言，k 1愈小，則愈難以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實現特定電功能性及效能的圖案。為了克服此等困難，可將複雜微調步驟應用於微影投影設備及/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、諸如設計佈局中之光學近接校正(OPC，有時亦稱為「光學及程序校正」)之設計佈局的各種最佳化，或通常定義為「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緊密控制環路可用於改良在低k 1下之圖案之再生。
在微影程序中，需要頻繁地對所產生之結構進行量測，例如以用於程序控制及驗證。用於進行此類量測之各種工具為吾人所知，包括常常用於量測關鍵尺寸(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，已開發用於微影領域中之各種形式之散射計。
已知散射計之實例常常依賴於專用度量衡目標之佈建。舉例而言，一方法可需要呈簡單光柵形式之目標，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與自真實目標所觀測之繞射圖案類似的繞射圖案。
除了藉由重建構進行特徵形狀之量測以外，亦可使用此類設備來量測基於繞射之疊對，如已公開專利申請案US2006066855A1中所描述。使用繞射階之暗場成像進行的基於繞射之疊對度量衡使得能夠對較小目標進行疊對量測。此等目標可小於照明光點且可由晶圓上之產品結構包圍。可在諸如US2011102753A1及US20120044470A之眾多已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或近紅外線(IR)波範圍內之光，此要求光柵之間距比屬性實際上受到關注之實際產品結構粗略得多。可使用具有短得多的波長之深紫外線(DUV)、極紫外線(EUV)或X射線輻射來界定此類產品特徵。不幸地，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以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程序及/或間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關鍵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，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/或製造程序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之耗時比光學量測之耗時多得多。此外，電子不能夠穿透厚程序層，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跡象。
藉由減小在度量衡期間使用之輻射之波長，有可能解析較小結構，以增加對結構之結構變化之靈敏度及/或進一步穿透至產品結構中。產生適當高頻率輻射(例如，硬X射線、軟X射線及/或EUV輻射)之一種此方法可使用泵送輻射(例如，紅外線IR輻射)以激勵產生介質，藉此產生發射輻射，視情況包含高頻率輻射之高階諧波產生。
在度量衡期間使用之輻射可用於輻照基板上之結構，諸如沈積至晶圓上之微影圖案。一旦輻射已與結構相互作用，則輻射可由一或多個偵測器收集以供量測及分析。為了獲得高品質量測且減少雜訊之影響，避免除量測輻射以外的輻射撞擊偵測器可為有益的。偵測器佔據有限空間量，且因此其置放可能受限。限制因素可例如包括對結構附近之輻射之路徑及/或設備之其他附近元件(例如，其他偵測器或設備之其他組件)之位置的要求。本發明之目標為提供對與控制及偵測量測輻射相關的挑戰中之至少一些的改良。
根據本發明之一第一態樣，提供一種用於量測與一半導體製造程序相關之一結構之一參數的設備。該設備包含一源總成，其經組態以提供用於輻照一基板上之該結構的具有一或多個第一波長之量測輻射。該設備進一步包含一濾光片，其經配置以接收已自該結構散射之散射量測輻射，其中該濾光片經組態以透射在該一或多個第一波長下之該散射量測輻射且濾出在一或多個第二波長下之輻射，且其中該濾光片包含在至少一個方向上具有一曲率之一膜。該設備進一步包含複數個偵測器，其位於該濾光片下游，經組態以偵測該經過濾散射輻射，該經過濾散射輻射經組態以量測該結構之該參數。
視情況，該膜之實質上整個表面可為彎曲的。
視情況，該膜可包含藉由該膜之一摺疊部分連接的兩個或更多個平面區段。
視情況，該一或多個第二波長可在200 nm至10 µm之一範圍內。
視情況，在一或多個第二波長下之該輻射可包含由該源總成使用以產生該量測輻射的泵送輻射。
視情況，在一或多個第二波長下之該輻射可包含由該設備之一或多個組件產生的雜散輻射。
視情況，該量測輻射可包含在0.01 nm至50 nm、或0.01 nm至20 nm、或1 nm至10 nm、或10 nm至20 nm之一範圍內的一或多個波長。
視情況，該源總成可包含一高階諧波產生源。
視情況，濾光片膜可包含鋯、鋁、碳、硼、矽、釔、銀中之至少一者。
視情況，該濾光片膜可具有在50 nm至800 nm之一範圍內的一厚度。
視情況，該濾光片膜可具有150 nm至250 nm之一厚度。
視情況，該設備可進一步包含至少部分地輻射緊密之一殼體。
視情況，該複數個偵測器可位於該殼體內部。
視情況，該結構可位於該殼體外部。
視情況，該殼體之一表面可包含經組態以截獲非想要輻射之一或多個凹槽。
視情況，該結構可包含一目標結構，該目標結構包含一或多個繞射圖案。
根據本發明之另一態樣，提供一種用於量測與一半導體製造程序相關之一結構之一參數的設備。該設備包含一源總成，其經組態以提供用於輻照一基板上之該結構的具有一或多個第一波長之量測輻射。該設備進一步包含一濾光片，其經配置以接收已自該結構散射之散射量測輻射，其中該濾光片經組態以透射在該一或多個第一波長下之該散射量測輻射且濾出在一或多個第二波長下之輻射，其中該濾光片包含在至少一個方向上具有一曲率之一膜。該設備進一步包含：複數個偵測器，其位於該濾光片下游，經組態以偵測該經過濾散射輻射，該經過濾散射輻射經組態以量測該結構之該參數；及一殼體，其經組態以包含該結構及該複數個偵測器，其中該殼體對於量測輻射波長至少部分地輻射緊密，且其中該殼體包含用於傳遞輻射之一開口，且其中該濾光片置放於該開口內部。
根據本發明之另一態樣，提供一種度量衡工具，其包含如上文所描述之設備。
根據本發明之另一態樣，提供一種檢測工具，其包含如上文所描述之設備。
根據本發明之另一態樣，提供一種微影設備，其包含如上文所描述之設備。
根據本發明之另一態樣，提供一種微影單元，其包含如上文所描述之設備。
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，包括紫外線幅射(例如，波長為365 nm、248 nm、193 nm、157 nm或126 nm)、極紫外線輻射(EUV，例如具有在約5 nm至100 nm之範圍內的波長)、X射線輻射、電子束輻射及其他粒子輻射。
如本文中所採用之術語「倍縮光罩」、「遮罩」或「圖案化裝置」可廣泛地解釋為指代可用於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。術語「光閥」亦可用於此上下文中。除經典遮罩(透射或反射、二元、相移、混合等)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。微影設備LA包括：照射系統(亦稱為照射器) 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準確地定位圖案化裝置MA之第一定位器PM；基板支撐件(例如晶圓台) WT，其經組態以固持基板(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裝置MA賦予輻射光束B的圖案投影至基板W之目標部分C (例如，包含一或多個晶粒)上。
在操作中，照射系統IL例如經由光束遞送系統BD自輻射源SO接收輻射光束。照射系統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。照射器IL可用於調節輻射光束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。
本文中所使用之術語「投影系統」PS應廣泛地解釋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的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」之任何使用均與更一般術語「投影系統」PS同義。
微影設備LA可屬於一種類型，其中基板之至少一部分可由具有相對高折射率之例如水之液體覆蓋，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。在以全文引用之方式併入本文中之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更多個基板支撐件WT (亦稱為「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實行製備基板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之一部分或提供浸潤液體之系統之一部分。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入射於固持於遮罩支撐件T上之圖案化裝置(例如遮罩) MA上，且藉由呈現於圖案化裝置MA上之圖案(設計佈局)進行圖案化。在已橫穿遮罩MA之情況下，輻射光束B穿過投影系統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，例如以便在聚焦且對準之位置處在輻射光束B之路徑中定位不同目標部分C。類似地，第一定位器PM及可能的另一位置感測器(其未在圖1中明確地描繪)可用於相對於輻射光束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。儘管如所繪示之基板對準標記P1、P2佔據專用目標部分，但其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，將此等基板對準標記P1、P2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 (有時亦稱為微影單元(lithocell)或微影(litho)群集)之部分，該微影單元LC常常亦包括用以對基板W執行曝光前程序及曝光後程序之設備。習知地，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)的冷卻板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，在不同程序設備之間移動基板W且將基板W遞送至微影設備LA之裝載區LB。微影單元中常常亦統稱為塗佈顯影系統之裝置可處於塗佈顯影系統控制單元TCU之控制下，該塗佈顯影系統控制單元TCU自身可藉由監督控制系統SCS控制，該監督控制系統SCS亦可例如經由微影控制單元LACU來控制微影設備LA。
在微影程序中，需要頻繁地對所產生之結構進行量測，例如以用於程序控制及驗證。用以進行此量測之工具可稱為度量衡工具MT。用於進行此類量測之不同類型之度量衡工具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。散射計為多功能儀器，其允許藉由在光瞳或與散射計之物鏡之光瞳共軛的平面中或附近具有感測器來量測微影程序之參數，量測通常稱為基於光瞳之量測，或藉由在影像平面或與影像平面共軛之平面中或附近具有感測器來量測微影程序之參數，在此情況下量測通常稱為基於影像或場之量測。以全文引用之方式併入本文中的專利申請案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(HXR)、軟X射線(SXR)、極紫外線(EUV)、可見光至近紅外線(IR)及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、關鍵尺寸(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(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執行之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。
亦可稱為度量衡設備之檢測設備用於判定基板W之屬性，且特別地，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層與層間如何變化。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，或可甚至為獨立裝置。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經移除)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為角解析散射計。在此散射計中，可將重建構方法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與自真實目標所觀測之繞射圖案類似的繞射圖案。
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，將由輻射源發射之輻射引導至目標上且將來自目標之反射、透射或散射輻射引導至光譜儀偵測器，該光譜儀偵測器量測經鏡面反射輻射之光譜(亦即，隨波長而變化之強度之量測)。根據此資料，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之比較來重建構產生經偵測光譜之目標的結構或剖面。
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各偏振狀態之散射或透射輻射來判定微影程序之參數。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片來發射偏振光(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。以全文引用之方式併入本文中的美國專利申請案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之一個實施例中，散射計MT適於藉由量測反射光譜及/或偵測組態中之不對稱性來量測兩個未對準光柵或週期性結構之疊對，該不對稱性與疊對之範圍相關。可將兩個(可能重疊)光柵結構應用於兩個不同層(未必為連續層)中，且該等光柵結構可形成為實質上處於晶圓上之相同位置。散射計可具有如例如在共同擁有之專利申請案EP1,628,164A中所描述之對稱偵測組態，使得可清楚地區分任何不對稱性。此提供用以量測光柵中之未對準的直接方式。可在以全文引用之方式併入本文中的PCT專利申請公開案第WO 2011/012624號或美國專利申請案第US 20160161863號中找到當經由週期性結構之不對稱性來量測目標時用於量測含有週期性結構之兩個層之間的疊對誤差的其他實例。
其他所關注參數可為焦距及用量。可藉由如以全文引用之方式併入本文中的美國專利申請案US2011-0249244中所描述之散射量測(或替代地藉由掃描電子顯微法)同時判定焦距及劑量。可使用單一結構，其具有針對焦距能量矩陣(FEM--亦稱為焦距曝光矩陣)中之各點之關鍵尺寸及側壁角量測之唯一組合。若可得到關鍵尺寸及側壁角之此等唯一組合，則可根據此等量測唯一地判定焦距及量值。
度量衡目標可為藉由微影程序主要在抗蝕劑中形成且亦在例如蝕刻程序之後形成的複合光柵之集合。光柵中之結構之間距及線寬可在很大程度上取決於量測光學器件(尤其光學器件之NA)以能夠捕捉來自度量衡目標之繞射階。如較早所指示，繞射信號可用於判定兩個層之間的移位(亦稱為「疊對」)，或可用於重建構如藉由微影程序所產生的原始光柵之至少部分。此重建構可用於提供微影程序之品質的導引，且可用於控制微影程序之至少部分。目標可具有經組態以模仿目標中之設計佈局的功能性部分之尺寸的較小子分段。由於此子分段，目標將表現得更類似於設計佈局之功能性部分，使得總程序參數量測更佳地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，由此同時判定不同處理參數。
使用特定目標之微影參數之總體量測品質至少部分地由用於量測此微影參數之量測配方來判定。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基於繞射之光學量測，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。用以選擇量測配方之準則中之一者可例如為量測參數中之一者對於處理變化之靈敏度。以全文引用之方式併入本文中的美國專利申請案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中之圖案化程序可為處理中最關鍵步驟中之一者，其要求基板W上之結構之尺寸標定及置放的高準確度。為確保此高準確度，可將三個系統組合於所謂的「整體」控制環境中，如圖3中示意性地描繪。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等三個系統之間的協作以增強總體程序窗且提供緊密控制環路，從而確保由微影設備LA執行之圖案化保持在程序窗內。程序窗界定一系列程序參數(例如劑量、焦距、疊對)，在該等程序參數內，特定製造程序產生所界定結果(例如功能性半導體裝置)，可能在該所界定結果內，允許微影程序或圖案化程序中之程序參數變化。
電腦系統CL可使用待圖案化之設計佈局(之部分)以預測使用哪些解析度增強技術且執行計算微影模擬及計算，以判定哪些遮罩佈局及微影設備設定實現圖案化程序之最大總體程序窗(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。亦可使用電腦系統CL偵測微影設備LA當前在程序窗內之何處操作(例如，使用來自度量衡工具MT之輸入)以預測是否可由於例如次佳處理而存在缺陷(在圖3中由第二標度SC2中指向「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)。
可提供用於量測使用微影圖案化設備產生之結構之許多不同形式的度量衡工具MT。度量衡工具MT可使用電磁輻射來查詢結構。輻射之屬性(例如，波長、頻寬、功率)可影響工具之不同量測特性，其中較短波長通常允許增加之解析度。輻射波長對度量衡工具可實現之解析度有影響。因此，為了能夠運用具有小尺寸之特徵來量測結構，具有短波長輻射源之度量衡工具MT為較佳的。
輻射波長可影響量測特性之另一方式為穿透深度，及在輻射波長下待檢測之材料之透明度/不透明度。取決於不透明度及/或穿透深度，輻射可用於傳輸或反射之量測。量測之類型可影響是否獲得關於結構/基板之表面及/或塊體內部之資訊。因此，當選擇用於度量衡工具之輻射波長時，穿透深度及不透明度為待考量之另一元素。
為了實現經微影圖案化之結構之量測的較高解析度，具有短波長之度量衡工具MT為較佳的。此可包括短於可見波長之波長，例如在電磁光譜之UV、EUV及X射線部分中。諸如透射小角度X射線散射(TSAXS)之硬X射線方法利用硬X射線之高解析度及高穿透深度，且可因此用於在透射中操作。另一方面，軟X射線及EUV到目前為止並不穿透目標，而是可誘發待探測之材料中的豐富光學回應。此可能由於許多半導體材料之光學屬性，且由於結構之大小與探測波長相當。因此，EUV及/或軟X射線度量衡工具MT可用於在反射中操作，例如藉由成像或藉由分析來自經微影圖案化結構之繞射圖案。
對於硬X射線、軟X射線及EUV輻射，可由於在所需波長下缺乏可用之高輝度輻射源而限制高容量製造(HVM)應用中之應用。在硬X射線之情況下，工業應用中常用之源包括X射線管。包括進階X射線管(例如，基於液態金屬陽極或旋轉陽極)之X射線管可相對負擔得起且小巧緻密，但可能缺乏HVM應用所需之輝度。當前存在諸如同步加速器光源(SLS)及X射線自由電子雷射(XFEL)之高輝度X射線源，但其大小(＞ 100 m)及高成本(數億歐元)使得其對於度量衡應用而言為過分大且昂貴的。類似地，缺乏足夠明亮的EUV及軟X射線輻射源之可用性。
圖4中描繪度量衡設備之一個實例，諸如一散射計。其可包含將輻射5投影至基板W上之一寬頻帶(例如白光)輻射投影器2。將反射或散射輻射10傳遞至光譜儀偵測器4，該光譜儀偵測器4量測經鏡面反射輻射之光譜6 (亦即，隨波長λ而變化之強度I之量測)。根據此資料，可藉由處理單元PU，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來重建構產生經偵測光譜之結構或剖面8。一般而言，對於重建構，結構之一般形式為吾人所知，且根據用來製造結構之程序的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進行判定。此散射計可組態為一正入射散射計或一斜入射散射計。
圖5中描繪度量衡設備之實例之一透射版本，諸如圖4中所展示之散射計。將透射輻射11傳遞至光譜儀偵測器4，該光譜儀偵測器4量測如針對圖4所論述之光譜6。此散射計可經組態為一正入射散射計或一斜入射散射計。視情況，使用波長＜ 1 nm，視情況＜ 0.1 nm、視情況＜ 0.01 nm之硬X射線輻射之透射版本。
作為對光學度量衡方法之替代方案，亦已考慮使用硬X射線、軟X射線或EUV輻射，例如具有以下波長範圍中之至少一者的輻射：＜ 0.01 nm、＜ 0.1 nm、＜ 1 nm、在0.01 nm與100 nm之間、在0.01 nm與50 nm之間、在1 nm與50 nm之間、在1 nm與20 nm之間、在5 nm與20 nm之間及在10 nm與20 nm之間。度量衡工具在上文所呈現之波長範圍中之一者中起作用的一個實例為透射小角度X射線散射(如內容以全文引用之方式併入本文中的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。應注意，以全文引用之方式併入本文中的美國專利公開案第2019/003988A1號及美國專利公開案第2019/215940A1號中描述雷射產生電漿(LPP) x射線源之使用。在掠入射下使用X射線(GI-XRS)及極紫外線(EUV)輻射之反射量測技術可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。在測角中，可量測具有不同入射角之反射光束之變化。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反射量測術已在供用於EUV微影中之倍縮光罩(圖案化裝置)的製造之前用於遮罩基底之檢測。
適用範圍有可能使例如硬X射線、軟X射線或EUV域中之波長之使用係不足夠的。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之參數的量測。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。
圖6描繪其中前述輻射可用於量測基板上之結構之參數的度量衡設備302之示意性表示。圖6中所呈現之度量衡設備302可適合於硬X射線、軟X射線及/或EUV域。
圖6繪示純粹藉助於實例的包含視情況在掠入射中使用硬X射線、軟X射線及/或EUV輻射之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解析散射計之形式提供，該角解析散射計與在較長波長下操作之習知散射計類似可使用在正入射或近正入射下之輻射，且其亦可使用具有與平行於基板之方向所成角度大於1°或2°之方向的輻射。檢測設備之替代形式可以透射散射計之形式提供，圖5中之組態應用於該透射散射計。
檢測設備302包含輻射源或稱為照明源310、照射系統312、基板支撐件316、偵測系統318、398及度量衡處理單元(MPU) 320。
此實例中之照明源310係用於產生EUV、硬X射線或軟X射線輻射。照明源310可基於如圖6中所展示之高階諧波產生(HHG)技術，且其亦可為其他類型之照明源，例如液體金屬射流源、逆康普頓散射(ICS)源、電漿通道源、磁性波盪器源、自由電子雷射(FEL)源、小巧緻密儲存環源、放電產生電漿源、軟X射線雷射源、旋轉陽極源、固體陽極源、粒子加速器源、微焦源或雷射產生電漿源。
HHG源可為氣體射流/噴嘴源、毛細管/光纖源或氣胞源。
對於HHG源之實例，如圖6中所展示，輻射源之主要組件為可操作以發射泵送輻射之泵送輻射源330及氣體遞送系統332。視情況，泵送輻射源330為雷射，視情況，泵送輻射源330為脈衝式高功率紅外線或光學雷射。泵送輻射源330可為例如具有光學放大器的基於光纖之雷射器，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達至若干兆赫茲。紅外線輻射之波長可在200 nm至10 μm之範圍內，例如大約1微米(1 μm)。視情況，雷射脈衝作為第一泵送輻射340遞送至氣體遞送系統332，其中在氣體中，該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，其中該氣體視情況藉由電源336離子化。氣體遞送系統332可為切斷管。
藉由氣體遞送系統332提供之氣體界定氣體目標，其可為氣流或靜態體積。氣體可為例如空氣、氖氣(Ne)、氦氣(He)、氮氣(N 2)、氧氣(O 2)、氬氣(Ar)、氪氣(Kr)、氙氣(Xe)、二氧化碳及其組合。此等氣體可為同一設備內之可選擇選項。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。不同波長將例如在對不同材料之成像結構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使(基於碳之)抗蝕劑之特徵成像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裝置344。舉例而言，諸如鋁(Al)或鋯(Zr)薄膜之濾光片可用於切斷基諧IR輻射以免進一步傳遞至檢測設備中。可提供光柵(未展示)以自所產生波長當中選擇一或多個特定波長。視情況，照明源包含經組態以待抽空之空間，且氣體遞送系統經組態以在該空間中提供氣體目標。視情況，可在真空環境內含有光束路徑中之一些或全部，應記住，SXR及/或EUV輻射當在空氣中行進時被吸收。輻射源310及照明光學器件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，則短波長可能為較佳的。舉例而言，可選擇在0.01 nm至20 nm之範圍內或視情況在1 nm至10 nm之範圍內或視情況在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之所關注材料反射時遭受極低臨界角。因此，選擇大於5 nm之波長可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可自輻射源310進入檢測腔室350，在該檢測腔室350中，包括所關注結構之基板W由基板支撐件316固持以供在量測位置處檢測。所關注結構標記為T。視情況，檢測腔室350內之氛圍可由真空泵352維持為接近真空，使得SXR及/或EUV輻射可在無不當衰減之情況下傳遞通過該氛圍。照射系統312具有將輻射聚焦至經聚焦光束356中之功能，且可包含例如二維彎曲鏡面或一系列一維彎曲鏡面，如上文所提及之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。執行聚焦以在投影至所關注結構上時實現直徑低於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包含例如傾斜載物台，其可使基板W以某一角度傾斜來控制所關注結構T上之經聚焦光束的入射角。
視情況，照射系統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可經組態以產生經提供至處理器310之信號315，且濾光片可包含關於經濾光光束342之光譜及/或在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，且光譜經提供至處理器320以用於計算目標結構T之屬性。照射系統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以全文引用之方式併入本文中的US2016282282A1中所描述之種類的硬X射線、軟X射線及/或EUV光譜反射計。
若目標Ta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6中，經吸取繞射輻射397以示意性方式被吸取，且繞射輻射397可遵循除經吸取路徑以外的許多其他路徑。檢測設備302亦可包含偵測繞射輻射397之至少一部分及/或使繞射輻射397之至少一部分成像的其他偵測系統398。在圖6中，繪製單個其他偵測系統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，該等偵測系統398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/或使繞射輻射397成像。換言之，照射於目標Ta上之經聚焦輻射光束的(較高)繞射階係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器件。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視情況處於正入射或近正入射之硬X射線、軟X射線及/或EUV輻射，例如以執行基於繞射之不對稱性量測。檢測設備之另一替代形式使用具有與平行於基板之方向所成角度大於1°或2°之方向的硬X射線、軟X射線及/或EUV輻射。兩種類型之檢測設備均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)、關鍵尺寸(CD)、在微影設備列印目標結構時微影設備之焦點、相干繞射成像(CDI)及依解析度疊對(ARO)度量衡。硬X射線、軟X射線及/或EUV輻射可例如具有小於100 nm之波長，例如使用在5 nm至30 nm之範圍內、視情況在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。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。
類似於用於當今生產設施中之光學散射計，檢測設備302可用於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/或用於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，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，可使用檢測設備302來檢測基板。
包括但不限於上文所提及之散射計的度量衡工具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可使用輻射來量測或檢測基板之屬性及態樣，例如半導體基板上之經微影曝光圖案。該量測之類型及品質可取決於由度量衡工具MT使用之輻射的若干屬性。舉例而言，電磁量測之解析度可取決於輻射之波長，其中例如由於繞射限制，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、硬X射線(HXR)及/或軟X射線(SXR)輻射，以執行量測。為了在特定波長或波長範圍下執行度量衡，度量衡工具MT需要存取提供在彼/彼等波長下之輻射的源。存在用於提供不同波長之輻射之不同類型的源。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)或逆康普頓散射(ICS)來獲得在所要波長下之輻射。
圖7展示照明源310之實施例600的簡化示意圖，該照明源310可為用於高階諧波產生(HHG)之照明源。關於圖6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且經組態以接收具有由箭頭指示之傳播方向的泵送輻射611。此處所展示之泵送輻射611為來自泵送輻射源330之泵送輻射340的實例，如圖6中所展示。泵送輻射611可經由輻射輸入605引導至腔室601中，該輻射輸入605可為視情況由熔融矽石或可相當材料製成之檢視區。泵送輻射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內具有由第二箭頭指示之流動方向的氣流615上。氣流615包含氣體壓力高於某值之特定氣體(例如，空氣、氖氣(Ne)、氦氣(He)、氮氣(N 2)、氧氣(O 2)、氬氣(Ar)、氪氣(Kr)、氙氣(Xe)、二氧化碳及其組合)的小體積，該小體積稱為氣體體積或氣體目標(例如，幾立方mm)。氣流615可為穩定流。亦可使用諸如金屬電漿(例如鋁電漿)之其他介質。
照明源600之氣體遞送系統經組態以提供氣流615。照明源600經組態以在氣流615中提供泵送輻射611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(用於緊密聚焦泵送輻射)變化至幾毫米或公分(用於適度聚焦泵送輻射)或甚至高達幾公尺(用於極其鬆散聚焦泵送輻射)。氣體遞送系統經組態以提供氣體目標以用於在氣體目標之相互作用區處產生發射輻射，且視情況，照明源經組態以接收泵送輻射且在相互作用區處提供泵送輻射。視情況，氣流615藉由氣體遞送系統提供至抽空或幾乎抽空之空間中。氣體遞送系統可包含氣體噴嘴609，如圖6中所展示，該氣體噴嘴609包含在氣體噴嘴609之出射平面中之開口617。氣流615係自開口617提供。氣體捕獲器係用於藉由萃取殘餘氣流且在腔室601內部維持真空或接近真空氛圍而將氣流615限制在某一體積中。視情況，氣體噴嘴609可由厚壁管及/或高導熱材料製成以避免由於高功率泵送輻射611之熱變形。
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之版本中。此廣泛範圍之尺寸標定來自如下事實：可按比例調整設定以使得氣流處之泵送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送輻射能量之不同尺寸標定，且脈衝能量可在數十微焦耳至數焦耳之間變化。視情況，氣體噴嘴609具有較厚壁以減少由可由例如攝影機所偵測之熱膨脹效應引起的噴嘴變形。具有較厚壁之氣體噴嘴可產生具有減小變化之穩定氣體體積。視情況，照明源包含接近於氣體噴嘴之氣體捕獲器以維持腔室601之壓力。
由於泵送輻射611與氣流615之氣體原子的相互作用，氣流615將使泵送輻射611之部分轉換成發射輻射613，該發射輻射613可為圖6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送輻射611之中心軸線共線。發射輻射613可具有在X射線或EUV範圍中之波長，其中波長在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之範圍內。
在操作中，發射輻射613光束可穿過輻射輸出607，且可隨後藉由照明系統603操控及引導至待檢測以用於度量衡量測之基板，該照明系統603可為圖6中之照明系統312的實例。發射輻射613可經引導(視情況聚焦)至基板上之結構。
由於空氣(及實際上任何氣體)很大程度上吸收SXR或EUV輻射，因此氣流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送輻射611之中心軸線共線，因此泵送輻射611可需要被阻擋以防止其穿過輻射輸出607且進入照射系統603。此可藉由將圖6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607置放於發射光束路徑中且對於泵送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。可使用在多個層中組合之鋯或多種材料來製造濾光片。當泵送輻射611具有中空(視情況環形)橫向橫截面剖面時，濾光片可為中空(視情況環形)塊體。視情況，濾光片不垂直且不平行於發射輻射光束之傳播方向以具有高效泵送輻射濾光。視情況，濾光裝置344包含中空塊體及諸如鋁(Al)或鋯(Zr)膜濾光片之薄膜濾光片。視情況，濾光裝置344亦可包含有效反射發射輻射但不良反射泵送輻射之鏡面，或包含有效透射發射輻射但不良透射泵送輻射之金屬絲網。
本文中描述用以獲得視情況在泵送輻射之高階諧波頻率下之發射輻射的方法、設備及總成。經由該程序(視情況，使用非線性效應以產生視情況在所提供泵送輻射之諧波頻率下之輻射的HHG)產生之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。若泵送輻射包含短脈衝(亦即，少數循環)，則所產生輻射未必確切地在泵送輻射頻率之諧波處。基板可為經微影圖案化之基板。經由該程序獲得之輻射亦可提供於微影設備LA及/或微影單元LC中。泵送輻射可為脈衝式輻射，其可在短時間叢發內提供高峰值強度。
泵送輻射611可包含一或多個波長高於發射輻射之一或多個波長的輻射。泵送輻射可包含紅外線輻射。泵送輻射可包含波長在500 nm至1500 nm之範圍內的輻射。泵送輻射可包含波長在800 nm至1300 nm之範圍內的輻射。泵送輻射可包含波長在900 nm至1300 nm之範圍內的輻射。泵送輻射可為脈衝式輻射。脈衝式泵送輻射可包含具有在飛秒範圍內之持續時間的脈衝。
對於一些實施例，發射輻射(視情況高階諧波輻射)可包含泵送輻射波長之一或多個諧波。發射輻射可包含在電磁光譜之極紫外線、軟X射線及/或硬X射線部分中之波長。發射輻射613可包含在以下範圍中之一或多者中的波長：小於1 nm、小於0.1 nm、小於0.01 nm、0.01 nm至100 nm、0.1 nm至100 nm、0.1 nm至50 nm、1 nm至50 nm及10 nm至20 nm。
諸如上文所描述之高階諧波輻射之輻射可作為源輻射提供於度量衡工具MT中。度量衡工具MT可使用源輻射來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、SXR及/或HXR波長下)之輻射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、SXR及/或HXR輻射)亦可較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到達。
在度量衡工具MT中，源輻射可自輻射源發射且經引導至基板上之目標結構(或其他結構)上。源輻射可包含EUV、SXR及/或HXR輻射。目標結構可反射、透射及/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)繞射階之偵測器。度量衡工具MT亦可量測鏡面反射或透射輻射(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)。
在實例微影度量衡應用中，可使用光學柱將HHG產生之輻射聚焦至基板上之目標上，該光學柱可稱為照射器，其將來自HHG源之輻射轉移至目標。HHG輻射可接著自目標反射，經偵測及處理，例如以量測及/或推斷目標之屬性。
氣體目標HHG組態可廣泛地分成三個單獨類別：氣體射流、氣胞及氣體毛細管。圖7描繪實例氣體射流組態，其中當氣體體積被引入至驅動輻射雷射光束中時。在氣體射流組態中，驅動輻射與固體部件之相互作用保持為最小值。氣體體積可例如包含垂直於驅動輻射光束之氣體流，其中氣體體積圍封於氣胞內部。在氣體毛細管設定中，容納氣體之毛細管結構之尺寸在側向方向上較小，使得其顯著地影響驅動輻射雷射光束之傳播。毛細管結構可例如為空芯光纖，其中空芯經組態以容納氣體。
氣體射流HHG組態可提供相對自由度以塑形遠場中之驅動輻射光束之空間剖面，此係由於其並不受由氣體毛細管結構強加之約束的限制。氣體射流組態亦可具有較不嚴格之對準容限。另一方面，氣體毛細管可提供驅動輻射與氣態介質之增加的相互作用分區，此可最佳化HHG程序。
為了例如在度量衡應用中使用HHG輻射，將HHG輻射與氣體目標下游之驅動輻射分離。對於氣體射流組態及氣體毛細管組態，HHG輻射與驅動輻射之分離可能不同。在兩種情況下，驅動輻射抑制方案可包含用於自短波長輻射濾出任何剩餘驅動輻射之金屬透射濾光片。然而，在可使用此濾光片之前，驅動輻射之強度應自其在氣體目標處之強度顯著地減小，以免對濾光片造成損壞。可用於此強度減小之方法對於氣體射流組態及毛細管組態而不同。對於氣體射流HHG，由於聚焦至氣體目標上之驅動輻射光束之形狀及空間剖面(其亦可稱為空間分佈及/或空間頻率)的相對自由度，此可經工程設計以使得在遠場中，其沿著短波長輻射傳播之方向具有低強度。遠場中之此空間分離意謂孔徑可用於阻擋驅動輻射且降低其強度。
相比而言，在氣體毛細管結構中，光束在其穿過氣態介質時之空間剖面可主要由毛細管規定。驅動輻射之空間剖面可由毛細管結構之形狀及材料判定。舉例而言，在將空芯光纖用作毛細管結構之情況下，光纖結構之形狀及材料判定支援哪些驅動輻射模式傳播通過光纖。對於大多數標準光纖，所支援傳播模式產生空間剖面，其中驅動輻射之高強度與HHG輻射之高強度重疊。舉例而言，驅動輻射強度可在遠場中以高斯或接近高斯剖面為中心。
如本文中所描述，度量衡輻射可包含例如在0.1 nm至50 nm範圍內之短波長輻射。度量衡輻射可例如包含例如在大致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之波長範圍內的EUV及/或軟X射線(SXR)輻射。
度量衡輻射之此短波長範圍比介於約400 nm至約700 nm範圍內之可見光區短得多。使用較短波長可實現對小特徵大小之度量衡應用，其中可見光將具有不足解析度。
圖8(a)及圖8(b)描繪使用短波長量測輻射802之實例度量衡設定800。度量衡設定可與半導體製造程序相關。然而，應理解，可運用本文中所描述之度量衡設定800來查詢其他程序。短波長輻射可由源總成804提供。源總成可例如使用高階諧波產生(HHG)以藉由轉換具有較長波長之泵送輻射(亦稱為驅動輻射)來產生短波長輻射。泵送輻射可包含脈衝式較長波長(例如紅外線)泵送雷射光束。脈衝式雷射光束可聚焦至氣態介質中以便基於非線性效應產生短波長輻射。
在短波長產生之後，泵送輻射及短波長量測輻射兩者可具有相同傳播方向。泵送輻射803及量測輻射802之混合物806可自源總成804出射。泵送輻射803可自混合輻射806濾出(例如，由圖8中之濾光片808示意性地繪示)。在泵送輻射濾光片808之後，可使量測輻射802成像至待量測之結構810上。結構可例如為用於微影程序之目標結構，例如，如上文所描述。結構可存在於基板上。包含待量測之結構之基板亦可稱為樣本。光學元件812可經提供用於將輻射自源總成導引至結構及度量衡設定800中之別處。結構可為經微影圖案化之結構。量測輻射可由結構繞射、反射及/或散射。
可提供一或多個偵測器814以捕捉繞射、反射及或散射量測輻射802。多個個別偵測器可經定位為度量衡設定之部分，以便捕捉大數值孔徑(NA)。偵測器814相對於結構810及量測輻射光束802之定位對於捕捉大NA可為重要的。可進一步需要獲得大填充因子，換言之，在複數個偵測器之NA內，大區域由偵測器814之感測部分捕捉。此可能並不總是直截了當的。舉例而言，偵測器之機械安裝結構可阻擋輻射。入射於此類非感測結構上之輻射並不由偵測器量測。高NA可為有利的，因為其能夠捕捉來自較小間距目標(換言之，結構上之較小尺寸)之繞射。偵測器亦可包含光譜解析偵測器814A。此偵測器可用於偵測來自結構810之零階繞射輻射。可選光柵816可經提供用於在空間上將不同波長之輻射引導至偵測器814A。
為了保護偵測器及/或結構，自源總成802出射之強泵送輻射光束803可自量測輻射光束802之光學路徑移除(亦稱為拒絕)。大部分泵送輻射803應在量測輻射聚焦至結構上之前被移除。存在若干泵送輻射抑制方案，包括例如圖8中所展示之濾光片808。替代濾光片808及/或除了濾光片808以外，可使用其他泵送輻射抑制技術。
用於移除泵送輻射803之一種類型的濾光片可為薄膜透射濾光片。此薄膜濾光片可經組態以對於光譜之至少一部分(例如，量測輻射802波長範圍)具有高透射率，且對於光譜之至少另一部分(例如，泵送輻射803波長範圍)具有低透射率。未透射輻射可由濾光片反射及/或吸收。
薄膜濾光片可常常實施為最後(或後期)抑制步驟，因為薄膜可能不能夠承受高功率輻射光束。薄膜濾光片之優點可在於，其可在泵送輻射803與量測輻射802之間提供高抑制比。換言之，薄膜濾光片可拒絕大量泵送輻射波長，同時透射量測輻射波長之大部分。可能需要高抑制比以便實現遠離量測輻射之泵送輻射之充分過濾。抑制比可為約10 12之數量級。可選擇濾光片厚度以實現量測輻射之高透射與透射通過濾光片之其他輻射之低殘餘透射之間的平衡。設定之高產出量可能需要量測輻射之高透射，該設定可例如在度量衡或檢測工具中。然而，泵送輻射之殘餘透射可能係不合需要的，因為其可到達基板及/或偵測器。
其他非想要輻射可存在於度量衡設定中。諸如薄膜濾光片之濾光片可安裝至濾光輪總成上。濾光輪總成在濾光片自身周圍可能不完美地為輻射緊密的。非想要輻射通過濾光輪之洩漏可能到達結構及/或偵測器。可使用載物台執行基板之定位。典型地，用於定位基板之此類狀態可具有光學編碼器及/或干涉計以追蹤及/或對準基板位置。該定位可為將待量測之結構定位於量測輻射之光學路徑中。對於提供6個自由度(圍繞三個空間維度之平移及傾斜)之定位系統，多個編碼器及/或干涉計可存在於基板之腔室內部。此等編碼器及/或干涉計中之各者可產生亦可到達偵測器之非想要輻射(例如，用於實現定位)。產生輻射之其他組件亦可存在於量測腔室內部。
透射通過濾光片之殘餘輻射、在濾光輪周圍洩漏之輻射以及來自編碼器、干涉計及/或其他組件之輻射可能導致非想要輻射到達基板、結構及/或偵測器。此可能導致對基板、結構及/或偵測器之損壞。替代地或另外，其可能導致與結構相關之參數之量測品質的降低。此非想要輻射可稱為雜散輻射。
濾光片相對於基板及/或偵測器之置放亦可能呈現挑戰。圖8中所展示之濾光片808置放於合適位置中以用於濾出泵送輻射803。然而，其在濾出來自除了量測輻射光束之光學路徑以外的方向之雜散輻射時可能為無效的。因此，可能需要涵蓋較大入射區域以過濾來自較大範圍之入射方向的輻射。可能似乎需要將大濾光片置放為緊密鄰近偵測器。然而，濾光片之大小及位置受到限制。
關於濾光片之大小，較大濾光片可涵蓋偵測器前方之較大區域。然而，隨著大小增加，製造較大濾光片(例如，以涵蓋多個偵測器)可能愈來愈困難。另外，若使用單個平面濾光片，則其無法置放為接近於基板，而不阻擋自源至基板之入射量測輻射。此可能限制可實現的NA。平面濾光片與穿過彼濾光片之輻射之增加NA相結合亦導致量測輻射至濾光片上之較大入射角(遠離垂直)。此可能導致量測輻射之相當大的透射損失。
緊接著置放濾光片，用於減少到達偵測器之雜散輻射的第二解決方案可為關閉所有雜散輻射源。此將包括載物台、編碼器、干涉計及/或使用輻射信號之任何其他組件。在關閉此等組件之時間中，無法監視或調整基板位置。一旦組件重新打開，則必須重新參考載物台以便移動且再次用於準確定位，因為其位置追蹤丟失了。此重新參考可為耗時的，且可能導致產出量之嚴重降低。此將嚴重限制商業應用之可行性，因為產出量可能為主要考慮因素。避免用於基板定位之光學編碼器及/或干涉計的使用呈現困難挑戰且可能導致定位準確度之效能降低。
另外，應移除在濾光輪總成之後的雜散輻射。此可藉由濾光輪總成之謹慎設計而進行。由於所需之高泵送輻射抑制，此可能需要大量工程工作量。此可能影響改變濾光片之簡易性，該濾光片可能為消耗品。其亦可能不利地影響量測輻射透射。
本文中描述允許具有改良雜散輻射抑制之高NA偵測器設定的若干方案。
圖9描繪用於量測與半導體製造程序相關之結構之參數的設備900。關於圖9所描述之設備可包含上文關於圖8所描述之特徵中的一些或全部。設備包含源總成804，其經組態以提供用於輻照基板上之結構的量測輻射802。量測輻射802包含一或多個第一波長。設備進一步包含濾光片920，其經配置以接收已自結構810散射之散射量測輻射，該結構由量測輻射802輻照。濾光片920經組態以透射在一或多個第一波長下之輻射，諸如散射量測輻射。濾光片進一步經組態以濾出在一或多個第二波長下之輻射。一或多個第二波長並不與一或多個第一波長重疊。濾光片包含在至少一個方向上具有曲率之膜。設備900可進一步包含一個或複數個偵測器914，其經組態以偵測在量測輻射之波長下之輻射。偵測器914位於濾光片下游，且經定位以接收散射量測輻射以便量測結構之參數。
上文關於圖9所描述之設備900之優點在於提供彎曲濾光片920。由於濾光片920之曲率，對於較大入射角範圍，輻射至濾光片920上之入射角可較接近於正入射。此可能與偵測散射量測輻射相關，因為輻射可由結構在較大角範圍內散射。當入射角較接近於正入射時，例如由於在正入射下通過濾光片之路徑長度較短，透射通過濾光片之輻射之比例可能較高。在一個實施例中，濾光片為彎曲的，使得來自目標之散射量測輻射之不同階及/或不同顏色垂直於彎曲濾光片，亦即，透射通過濾光片之輻射之比例可為正入射。
另一優點可在於，濾光片920之曲率可能導致基板/結構與濾光片之中間之間的較大分離，藉此減少基板周圍附近之體積衝突。較大分離之優點可在於，更多空間可用於入射量測輻射路徑，及/或一個或複數個偵測器用於量測散射輻射。彎曲濾光片之曲率中心可在結構上之量測輻射的目標光點處。使曲率之中心在結構上之入射量測輻射之目標光點處可提供最高體積衝突移除。
在一些實施中，濾光片之實質上整個表面可為彎曲的。此可例如在圖10(a)及圖10(b)中繪示。彎曲濾光片1020可例如具有圓柱形或橢圓柱形狀。亦可提供具有雙曲面(亦稱為在兩個方向上彎曲之表面)的濾光片。雙曲面之實例為半球或橢圓半球。
彎曲濾光片1020可以此方式相對於入射量測輻射1002之入射角定位，使得入射量測輻射光束1002在到達結構1010之前不穿過濾光片1020。在自結構1010散射、繞射及/或反射之後，輻射可在到達偵測器1014之前穿過濾光片1020。在一些實施中，濾光片並不沿其整個表面彎曲。濾光片1120可例如包含相對於彼此成角度之兩個平面1121及1122區域，如圖11(a)及圖11(b)中所繪示。平面區域1121及1122可例如形成V形。平面區域可在中間接合以形成單個連續濾光片1120。接合區域可為有角度的，將一個平面表面連接至另一平面表面。替代地，接合區域可包含用於連接兩個平面表面之彎曲表面區段。可任意選擇接合兩個平面表面之曲線的半徑。類似於上文關於圖10(a)及圖10(b)所描述之實施，濾光片可經定位以使得入射量測輻射1102到達結構1110，而不需要穿過濾光片。來自結構1110之散射、反射及/或繞射輻射可接著在到達偵測器1114之前穿過濾光片1120。儘管分段平面結構可提供相比於彎曲表面更遠離標稱入射之入射角，但此濾光片可更易於製造，且相比於單個平面濾光片仍可提供大量優點。在另一實施例中，濾光片1120可例如包含相對於彼此成角度之多於兩個平面區域，且平面區段之至少部分藉由摺疊部分連接。在另一實施例中，濾光片1120可例如包含相對於彼此成角度之多於兩個平面區域，且平面區段中之至少兩者藉由一塊金屬連接，視情況，該一塊金屬具有V形。
量測輻射之一或多個第一波長可包含SXR及/或EUV輻射。量測輻射可例如包含在0.01 nm至50 nm、或0.01 nm至20 nm、或1 nm至10 nm、或10 nm至20 nm之範圍內的一或多個波長。量測輻射可包含高階諧波產生之輻射。源總成804可包含高階諧波產生系統。
雜散輻射之一或多個第二波長可包含由源總成使用以產生量測輻射之泵送輻射。另外及/或替代地，一或多個第二波長可包含由設備900之一或多個組件產生之雜散輻射。組件可例如包括用於定位基板之載物台的編碼器及/或用於定位載物台及/或輻射光束之對準的干涉計系統。雜散輻射之波長可例如包含在電磁光譜之紅外線部分及/或可見光部分中的一或多個波長。泵送輻射可包含在200 nm至10 µm之範圍內的一或多個波長。泵送輻射可例如包含可自市售高強度輻射源獲得之一或多個波長。
量測輻射之波長可不與待由設備之濾光片920、1020、1120濾出之雜散輻射之量測重疊。量測輻射之波長可皆包含於量測波長範圍內。在一些實施例中，量測輻射可包含在量測波長範圍內之所有或基本上所有波長。在其他實施例中，量測輻射可能缺乏量測波長範圍之一些離散波長及/或波長子範圍。
彎曲濾光片可經組態以阻擋一些波長且透射其他波長。濾光片可例如包含高通濾光片及/或帶通濾光片。具體而言，濾光片可經組態以透射量測輻射波長，同時阻擋雜散輻射之波長。
為了實現上文所描述之所要波長範圍的透射/反射屬性，可選擇用於濾光片之合適材料。本文中所描述之濾光片可包含例如鋯、鋁、碳、硼、矽、釔、銀中之一或多者。
濾光片膜之厚度可在50 nm至800 nm、視情況50 nm至300 nm之範圍內。在某一情況下，濾光片膜可具有高達2 µm之厚度。濾光片膜厚度可選擇為足夠薄以最小化量測輻射之透射損失。濾光片可選擇為足夠厚以避免入射輻射之損壞，且阻擋雜散輻射。若膜太厚，則量測輻射之透射損失可能太高，而若膜太薄，則膜可能由於強度太低而容易破裂。在一些實例實施中，濾光片可具有150 nm至250 nm之較佳厚度，其提供相對較低透射損失及良好強度兩者。
在一些實施中，設備可包含至少部分地輻射緊密之殼體1230。殼體可為至少在設備之偵測器周圍的幾何構造。殼體可對於雜散輻射之波長為輻射緊密的。殼體可對於量測輻射波長為輻射緊密的。圖12中繪示實例殼體1230。濾光片1220可形成殼體1230之部分及/或連接至殼體1230。複數個偵測器1214可位於殼體1230內部或外部。
結構1210可位於殼體1230外部。量測輻射可入射至殼體1230外部之結構1210上。自結構1210散射、繞射及/或反射可穿過濾光片1220且進入殼體1230。除了由濾光片1220涵蓋之區域以外，殼體可為輻射緊密的。此殼體設定可為偵測器提供僅量測輻射能夠經由濾光片1220進入殼體之環境。此可進一步減少到達偵測器之任何雜散輻射。
殼體可包含經組態以截獲非想要輻射之一或多個凹槽的圖案。凹槽可例如為V形及/或U形凹槽。凹槽可阻止雜散輻射自殼體之表面反射，藉此妨礙非想要輻射在殼體內部之傳播及/或行進。
在本文中所揭示之單獨實施中，可提供一種用於量測與微影製造程序相關之結構之參數的設備。設備可具有上文關於圖8(a)及圖8(b)所描述之特徵中的一些或全部。相比於圖9中所描述之設備，濾光片之置放可不同。圖13中繪示濾光片之替代置放。濾光片1320可置放於結構1310上游。濾光片1320可為平面的。濾光片可包含膜，如上文所描述。膜/濾光片可由框架固持。框架可置放於殼體1330之開口中，如上文所描述。除了置放濾光片之開口以外，殼體可為輻射緊密的。結構1310可置放於殼體1330內部。在另一實施例中，結構1310可置放於殼體1330外部。偵測器1314可置放於殼體1330內部。量測輻射1302可經由置放於殼體之開口中的濾光片1320進入殼體1330。殼體之表面面向基板，該基板可例如置放為距目標結構之表面10 µm至2 mm，例如在100 µm至500 µm之範圍內。表面可具有塗層。視情況，塗層對雜散輻射之波長進行輻射吸收以截獲非想要輻射。視情況，表面可包含經組態以截獲非想要輻射之一或多個凹槽的圖案。凹槽可例如為V形及/或U形凹槽。凹槽可阻止雜散輻射自表面反射，藉此妨礙非想要輻射在殼體內部之傳播及/或行進。
然而，雜散輻射可經由開口進入殼體。為了減小結構及/或偵測器與雜散輻射相互作用之風險，開口可因此置放為接近於目標結構之表面。其可例如置放為距目標結構之表面10 µm至2 mm，例如在100 µm至500 µm之範圍內。在一些實施中，開口之直徑可製造為儘可能小，例如在100 mm至40 mm之範圍內。
在實例實施例中，抑制或雜散輻射可藉由偵測器周圍之殼體來實現。殼體可類似於偵測器前方之鼻錐。輻射緊密殼體可涵蓋複數個偵測器。殼體可到達包含結構之基板。殼體可具有在待量測之基板上之結構周圍的小開口。由於此小開口，來自環境之雜散光被拒絕。此藉由殼體與基板之間的小距離來增強，如同基板與殼體之間的密封一般。接著，雜散輻射不大可能在殼體與基板之間行進，而在此過程中不被吸收。此吸收可藉由在殼體之外部及內部上提供塗層來增強，該塗層對雜散輻射之波長進行輻射吸收。替代或另外地，吸收可藉由合適的表面剖面(例如，V形及/或U形凹槽)來實現。
在一個實施例中，殼體可類似於偵測器前方之鼻錐。在此情況下，偵測器上之量測輻射之劑量與結構上之劑量相同。此為有利的，因為照射結構之量測輻射之每一光子皆被偵測到(在偵測NA內)，使得可獲得最小量之樣本損壞/碳生長，其可能由量測輻射引起且導致結構漂移，以實現偵測器上之給定信雜比(SNR)。以此方式最小化結構漂移可導致更好的參數推斷，尤其在例如輪廓量測之使用情況中。
在一些實施中，可提供具有兩個腔室之殼體。第一腔室可提供於結構上游，作為用於濾出雜散輻射之第一步驟。第二腔室可提供於結構下游，如上文關於圖12所描述。儘管雙腔室設定可進一步改良雜散輻射抑制，但其亦涉及更複雜的殼體構造。
用於減少雜散輻射之另一解決方案可為使用波長不同於短波長量測輻射802之波長的雜散輻射源。此將包括載物台、編碼器、干涉計及/或使用輻射信號之任何其他組件，如上文所提及。視情況，雜散輻射源之光譜與短波長量測輻射之光譜不同。視情況，雜散輻射源之光譜與短波長量測輻射之光譜不具有重疊部分。視情況，雜散輻射源具有比短波長量測輻射更長之波長。視情況，雜散輻射源為紅外線源。視情況，雜散輻射源具有比短波長量測輻射更短之波長。
照明源可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。
用於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。
在經編號條項之後續清單中揭示其他實施例： 1. 一種用於量測與半導體製造程序相關之結構之參數的設備，該設備包含： 源總成，其經組態以提供用於輻照基板上之該結構的具有一或多個第一波長之量測輻射； 濾光片，其經配置以接收已自該結構散射之散射量測輻射，其中該濾光片經組態以透射在該一或多個第一波長下之該散射量測輻射且濾出在一或多個第二波長下之輻射，其中該濾光片包含在至少一個方向上具有曲率之膜；及 複數個偵測器，其位於該濾光片下游，經組態以偵測該經過濾散射輻射，該經過濾散射輻射經組態以量測該結構之該參數。 2. 如條項1之設備，其中該膜之實質上整個表面為彎曲的。 3. 如條項1之設備，其中該膜包含藉由該膜之摺疊部分連接的兩個或更多個平面區段。 4. 如前述條項中任一項之設備，其中該一或多個第二波長在200 nm至10 µm之範圍內。 5. 如前述條項中任一項之設備，其中在一或多個第二波長下之該輻射包含由該源總成使用以產生該量測輻射的泵送輻射。 6. 如前述條項中任一項之設備，其中在一或多個第二波長下之該輻射包含由該設備之一或多個組件產生的雜散輻射。 7. 如前述條項中任一項之設備，其中該量測輻射包含在0.01 nm至50 nm、或0.01 nm至20 nm、或1 nm至10 nm、或10 nm至20 nm之範圍內的一或多個波長。 8. 如前述條項中任一項之設備，其中該源總成包含高階諧波產生源。 9. 如前述條項中任一項之設備，其中該濾光片膜包含鋯、鋁、碳、硼、矽、釔、銀中之至少一者。 10.    如前述條項中任一項之設備，其中該濾光片膜具有在50 nm至800 nm之範圍內的厚度。 11.    如條項10之設備，其中該濾光片膜具有在150 nm至250 nm之範圍內的厚度。 12.    如前述條項中任一項之設備，其中該設備進一步包含至少部分地輻射緊密之殼體。 13.    如條項12之設備，其中該複數個偵測器位於該殼體內部。 14.    如條項13中任一項之設備，其中該結構位於該殼體外部。 15.    如條項12至14中任一項之設備，其中該殼體之表面包含經組態以截獲非想要輻射之一或多個凹槽或塗層。 16.    如前述條項中任一項之設備，其中該結構包含目標結構，該目標結構包含一或多個繞射圖案。 17.    一種用於量測與半導體製造程序相關之結構之參數的設備，該設備包含： 源總成，其經組態以提供用於輻照基板上之該結構的具有一或多個第一波長之量測輻射； 濾光片，其經配置以接收已自該結構散射之散射量測輻射，其中該濾光片經組態以透射在該一或多個第一波長下之該散射量測輻射且濾出在一或多個第二波長下之輻射，其中該濾光片包含在至少一個方向上具有曲率之膜； 複數個偵測器，其位於該濾光片下游，經組態以偵測該經過濾散射輻射，該經過濾散射輻射經組態以量測該結構之該參數；及 殼體，其經組態以包含該結構及該複數個偵測器，其中該殼體為至少部分地輻射緊密的，且其中該殼體包含用於傳遞輻射之開口，且其中該濾光片置放於該開口內部。 18.    如前述條項中任一項之設備，其中該濾光片為彎曲的，使得該散射量測輻射之不同階及/或不同顏色垂直於該彎曲濾光片。 19.    一種度量衡工具，其包含如前述條項中任一項之設備。 20.    一種檢測工具，其包含如條項1至18中任一項之設備。 21.    一種微影設備，其包含如條項1至18中任一項之設備。 22.    一種微影單元，其包含如條項1至18中任一項之設備。
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、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上下文中之實施例，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)之物件的任何設備之部分。此等設備通常可稱為微影工具。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上下文中之實施例，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)。例如包含實施例之檢測設備可用於偵測基板之缺陷或在基板上之結構的缺陷。在此實施例中，基板上之結構之所關注特性可能與結構中之缺陷、結構之特定部分之不存在或基板上之非想要結構之存在相關。
儘管上文可能已特定地參考在光學微影之上下文中的實施例之使用，但應瞭解，本發明在上下文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，可對作為形成於基板上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針對正執行之量測來提供結構。此外，度量衡目標之間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中之藉由微影程序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類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，可以與如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述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。
儘管特定地參考「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。例如包含本發明之實施例的檢測或度量衡設備可用於判定在基板上或在晶圓上之結構的特性。例如包含本發明之實施例的檢測設備或度量衡設備可用於偵測基板之缺陷或在基板上或在晶圓上之結構的缺陷。在此實施例中，基板上之結構之所關注特性可能與結構中之缺陷、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相關。
儘管特定地參考HXR、SXR及EUV電磁輻射，但應瞭解，本發明在上下文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。
雖然上文已描述特定實施例，但應瞭解，一個實施例中之特徵中之一或多者亦可存在於不同實施例中，且亦可組合兩個或更多個不同實施例中之特徵。
2:寬頻帶輻射投影器 4:光譜儀偵測器 5:輻射 6:光譜 8:剖面 10:反射或散射輻射 11:透射輻射 302:度量衡設備 310:照明源/輻射源 312:照射系統/照明光學器件 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/度量衡處理器 330:泵送輻射源 332:氣體遞送系統 334:氣體供應件 336:電源 340:第一泵送輻射 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 382:光譜資料 397:繞射輻射 398:偵測系統 399:信號 600:照明源 601:腔室 603:照射系統 605:輻射輸入 607:輻射輸出 609:氣體噴嘴 611:泵送輻射 613:發射輻射 615:氣流 617:開口 800:度量衡設定 802:量測輻射 803:泵送輻射 804:源總成 806:混合輻射 808:濾光片 810:結構 812:光學元件 814:偵測器 814A:光譜解析偵測器 816:光柵 900:設備 914:偵測器 920:濾光片 1002:入射量測輻射 1010:結構 1014:偵測器 1020:濾光片 1102:入射量測輻射 1110:結構 1114:偵測器 1120:濾光片 1121:平面區域 1122:平面區域 1210:結構 1214:偵測器 1220:濾光片 1230:殼體 1302:量測輻射 1310:結構 1314:偵測器 1320:濾光片 1330:殼體 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 IF:位置量測系統 IL:照射系統 I/O1:輸入/輸出埠 I/O2:輸入/輸出埠 LA:微影設備 LACU:微影控制單元 LB:裝載區 LC:微影單元 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 P1:基板對準標記 P2:基板對準標記 PEB:曝光後烘烤步驟 PM:第一定位器 PS:投影系統 PU:處理單元 PW:第二定位器 RO:機器人 S:光點 SC:旋塗器 SC1:第一標度 SC2:第二標度 SC3:第三標度 SCS:監督控制系統 SO:輻射源 T:遮罩支撐件/所關注結構/目標結構 Ta:目標 TCU:塗佈顯影系統控制單元 W:基板 WT:基板支撐件
現將參考隨附示意性圖式而僅藉助於實例來描述實施例，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協作； -  圖4示意性地繪示散射量測設備； -  圖5示意性地繪示透射散射量測設備； -  圖6描繪其中使用EUV及/或SXR輻射之度量衡設備的示意性表示； -  圖7描繪照明源之簡化示意圖； -  圖8(a)及圖8(b)描繪使用短波長量測輻射802之實例度量衡設定； -  圖9描繪用於量測與半導體製造程序相關之結構之參數的設備； -  圖10(a)及圖10(b)描繪經配置以接收自待量測之結構散射之輻射的彎曲濾光片； -  圖11(a)及圖11(b)描繪經配置以接收自待量測之結構散射之輻射的分段平面濾光片； -  圖12描繪設置於至少部分地輻射緊密之殼體之開口中的彎曲濾光片；及 -  圖13描繪替代實施，其中殼體包含殼體內部之結構，且其中濾光片置放於結構上游。
802:量測輻射
803:泵送輻射
804:源總成
806:混合輻射
808:濾光片
810:結構
812:光學元件
814A:光譜解析偵測器
816:光柵
900:設備
914:偵測器
920:濾光片

Claims (15)

  1. 一種用於量測與一半導體製造程序相關之一結構之一參數的設備，該設備包含： 一源總成，其經組態以提供用於輻照一基板上之該結構的具有一或多個第一波長之量測輻射； 一濾光片，其經配置以接收已自該結構散射之散射量測輻射，其中該濾光片經組態以透射在該一或多個第一波長下之該散射量測輻射且濾出在一或多個第二波長下之輻射，其中該濾光片包含在至少一個方向上具有一曲率之一膜；及 複數個偵測器，其位於該濾光片下游，經組態以偵測該經過濾散射輻射，該經過濾散射輻射經組態以量測該結構之該參數。
  2. 如請求項1之設備，其中該膜之實質上整個表面為彎曲的。
  3. 如請求項1之設備，其中該膜包含藉由該膜之一摺疊部分連接的兩個或更多個平面區段。
  4. 如請求項1至3中任一項之設備，其中該一或多個第二波長在200 nm至10 µm之一範圍內。
  5. 如請求項1至3中任一項之設備，其中在一或多個第二波長下之該輻射包含由該源總成使用以產生該量測輻射的泵送輻射或由該設備之一或多個組件產生的雜散輻射。
  6. 如請求項1至3中任一項之設備，其中該量測輻射包含在0.01 nm至50 nm、或0.01 nm至20 nm、或1 nm至10 nm、或10 nm至20 nm之一範圍內的一或多個波長。
  7. 如請求項1至3中任一項之設備，其中該源總成包含一高階諧波產生源。
  8. 如請求項1至3中任一項之設備，其中濾光片膜包含鋯、鋁、碳、硼、矽、釔、銀中之至少一者。
  9. 如請求項1至3中任一項之設備，其中該濾光片膜具有在50 nm至800 nm之一範圍內的一厚度，視情況該濾光片膜具有在150 nm至250 nm之一範圍內的一厚度。
  10. 如請求項1至3中任一項之設備，其中該設備進一步包含至少部分地輻射緊密之一殼體。
  11. 如請求項10之設備，其中該複數個偵測器位於該殼體內部。
  12. 如請求項11中任一項之設備，其中該結構位於該殼體外部。
  13. 一種度量衡工具，其包含如請求項1至12中任一項之設備。
  14. 一種微影設備，其包含如請求項1至12中任一項之設備。
  15. 一種微影單元，其包含如請求項1至12中任一項之設備。
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