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TWI674485B - 光學系統、度量衡設備及相關方法 - Google Patents

光學系統、度量衡設備及相關方法 Download PDF

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TWI674485B
TWI674485B TW107130231A TW107130231A TWI674485B TW I674485 B TWI674485 B TW I674485B TW 107130231 A TW107130231 A TW 107130231A TW 107130231 A TW107130231 A TW 107130231A TW I674485 B TWI674485 B TW I674485B
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Abstract

本發明描述一種用於將一輻射光束(B)聚焦於一度量衡設備中之一所關注區上之光學系統(OS)。該輻射光束(B)包含在一軟X射線或極紫外線光譜範圍內之輻射。該光學系統(OS)包含一第一級(S1)，該第一級用於將該輻射光束聚焦於一中間焦點區處。該光學系統(OS)包含一第二級(S2)，該第二級用於將來自該中間焦點區之該輻射光束聚焦至該所關注區上。該第一級及該第二級各自包含一柯克派垂克•貝茲反射器組合。至少一個反射器包含像差校正反射器。

Description

光學系統、度量衡設備及相關方法
本發明係關於用於(但非獨占式地)度量衡設備之光學系統及相關方法。
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器件(例如光罩)處之圖案(亦常常被稱作「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奈米(i線)、248奈米、193奈米及13.5奈米。相比於使用例如具有193奈米之波長之輻射的微影設備，使用具有在4奈米至20奈米之範圍內之波長(例如6.7奈米或13.5奈米)之極紫外線(EUV)輻射的微影設備可用以在基板上形成較小特徵。
低k1 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。在此程序中，可將解析度公式表達為CD = k1 ×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，但在此狀況下為半間距)且k1 為經驗解析度因數。一般而言，k1 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、使用相移圖案化器件、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「光學及程序校正」)，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k1 下之圖案之再生。
度量衡設備或檢測設備可用以判定藉由微影設備在基板上製造之圖案之特性。現今光學度量衡技術之許多形式係已知的，且隨著所製造圖案中之臨界尺寸縮小，此等光學度量衡技術可能缺乏解析度。一種選項為在此度量衡設備中使用具有相對較低波長，例如在軟X射線或極紫外線(EUV)光譜範圍內之輻射。相對較低波長可在0.1奈米至100奈米之範圍內，或在1奈米至50奈米之範圍內，或在10奈米至20奈米之範圍內。可藉由使用高階諧波產生(Higher Harmonic Generation; HHG)之原理而產生在此類波長內之輻射：紅外線(IR)輻射之短脈衝經聚焦於HHG介質(例如特定氣體)中且該HHG介質將所接收IR輻射之一部分轉換為軟X射線或EUV輻射。由HHG產生之輻射可包含相對較寬光譜中之處於不同波長的多個峰值。
在度量衡設備中，照明子系統將輻射光束導向朝向基板上之所關注區。例如目標提供於所關注區處。較佳地，輻射光束聚焦於所關注區或目標上。
在衛星及同步加速器領域，能夠將在軟X射線及/或EUV光譜範圍內之寬頻帶輻射聚焦於感測器上的幾個光學系統係已知的。常常，反射器用於反射在軟X射線及EUV光譜範圍內之輻射。
根據一態樣或實施例，提供一種用於將一輻射光束聚焦於一度量衡設備中之一所關注區上之光學系統。該輻射光束可包含在一軟X射線或極紫外線光譜範圍內之輻射。該光學系統可包含一第一級，該第一級用於將該輻射光束聚焦於一中間焦點區處。該光學系統可包含一第二級，該第二級用於將來自該中間焦點區之該輻射光束聚焦至該所關注區上。該第二級可包含一柯克派垂克•貝茲(Kirkpatrick-Baez)反射器組合。
在使用中，該光學系統可用以提供一成像系統以用於將一表觀點源成像至用於一度量衡設備之一所關注區(諸如目標)上。本發明人已花費大量精力來識別基於某些邊界條件滿足某些準則的有利光學系統之實例。舉例而言，在聚焦於所關注區上之輻射光束之屬性方面，可需要滿足某些準則。此等準則可取決於輻射光束之特定應用(例如度量衡)。舉例而言，特定應用可具有諸如所關注區處之場之可接受的屬性範圍之準則。在設計滿足針對給定應用之某些準則的光學系統時，可需要考慮某些邊界條件。邊界條件可包括以下各者中之一或多者：表觀源與所關注區之間的主射線之路徑長度、中間焦點區與所關注區之間的主射線之路徑長度、光學系統之至少一個級之縮小率、所關注區處之焦斑尺寸、輻射光束自源之發散度、光學系統之一或多個級之數值孔徑、入射於光學系統之一或多個反射器上的主射線之掠入射角、通過光學系統之透射比、反射器尺寸、體積衝突及體積約束。因此，藉由考慮各種邊界條件，設計取決於應用而滿足某些準則的光學系統可為可能的。
第一級可包含柯克派垂克•貝茲反射器組合。
光學系統可經組態以將輻射光束聚焦於基板之所關注區上，使得關於該所關注區之資訊可自作為以下各者中之至少一者的輻射予以判定：自該所關注區反射、散射及繞射。
第一級及第二級中之至少一者可包含一繞射元件，該繞射元件用於在空間上分離輻射光束之繞射光譜分量。該繞射元件可以第一級及第二級中之至少一者之反射器之部分的形式提供。該繞射元件可以第一級之部分的形式提供。該繞射元件可以第一級之第一反射器之部分的形式提供。
光學系統可包含用於判定輻射光束之光譜強度之光譜儀。該光譜儀可包含繞射元件。繞射元件可被提供於輻射光束之會聚部分中，例如作為光學系統之至少一個反射器之部分。繞射元件可被提供於至少一個反射器之表面上或作為該至少一個反射器之部分而提供。繞射元件可經組態以鏡面反射輻射光束之一部分以用於由光學系統進行聚焦。繞射元件可經組態以繞射輻射光束之一部分。
界定於中間焦點區與所關注區之間的主射線之路徑長度可小於或等於：3公尺、2公尺、1.5公尺、1公尺、0.75公尺、0.6公尺、0.5公尺、0.4公尺或0.3公尺。
第一級及第二級中之至少一者可包含一像差校正反射器。
第二級之柯克派垂克•貝茲反射器組合中的至少一個反射器可包含像差校正反射器。第一級之至少一個反射器可包含像差校正反射器。
該像差校正反射器可經組態成使得在使用中，入射於該像差校正反射器之不同部分上的輻射光束射線可由第一級及第二級中之至少一者聚焦成大體上無像差焦斑。
像差校正反射器之反射表面之表面輪廓可具有大體上橢圓柱形狀。該表面輪廓可與該橢圓柱形狀有偏差。該等偏差可經組態為獲得大體上無像差焦斑。
反射表面之表面輪廓之一部分，視情況至少80%可相對於對稱平面對稱。可界定該對稱平面，其中該對稱平面與表面輪廓之間的第一交叉點為第一橢圓之第一部分。另外交叉點可被界定於表面輪廓與其他平面之間。該等其他平面可平行於對稱平面。該等其他平面可能不與對稱平面相交。該等另外交叉點可能並不確切地等於任何橢圓之任何部分。其中隨著一方面其他平面與另一方面對稱平面之間的距離增大，另外交叉點可愈加自第一橢圓之第一部分發散。相對於對稱平面對稱可意謂對於表面輪廓之部分，在對稱平面之另一側處存在對應表面輪廓且該對應表面輪廓可為對稱平面之另一側處之表面輪廓的鏡像版本。可相對於對稱平面對稱的表面輪廓之部分可例如為該表面輪廓的至少60%、至少70%、至少80%、至少90%、至少95%。
表面輪廓可具有直線，其中線垂直於對稱平面且可遵循該表面輪廓。
可定義局部笛卡爾座標系統uvw ，其中原點處於該直線與該對稱平面相交的點處。w 軸可與原點處之反射表面之法線重合。v 軸可與直線重合。u 軸可垂直於v 軸及w 軸。表面輪廓之w 座標可由以下方程式定義其中定義第一交叉點之第一橢圓的第一部分，且、、為係數。該等係數、、中之至少一者可不等於0，且視情況至少係數c2 可不等於0。
與第一橢圓之第一部分的另外交叉點之發散相比於與之相關程度，與之相關程度更大。
像差校正反射器可包含一大體上圓柱形反射器表面，該大體上圓柱形反射器表面偏離具有沿著幾何圓柱形狀之軸線所界定的至少一個直焦線的幾何圓柱形狀，使得該大體上圓柱形反射器表面具有至少一個彎曲焦線。
沿著與反射器表面相交之至少一個平面截取的大體上圓柱形反射器表面之橫截面可為彎曲的，該反射器表面平行於幾何圓柱形狀之軸線。
該大體上圓柱形反射器表面可包含以下各者中之一者：大體上橢圓柱形狀；及大體上拋物柱面形狀。
第一級之至少一個反射器可包含以下各者中之至少一者：橢圓柱形反射器；及拋物柱面反射器。
第一級可包含以下各者中之至少一者：第一反射器及第二反射器。
光學系統之第一反射器可經定向為使得輻射光束之主射線可在該第一反射器上之掠入射角大於或等於：1度、2度、3度、4度或5度。
第二級可包含額外反射器及另外額外反射器。該額外反射器可包含第二反射器或第三反射器。該另外額外反射器可包含第三反射器或第四反射器。
光學系統之額外反射器可經定向為使得輻射光束之主射線在該額外反射器上之掠入射角大於或等於：5度、6度、7度、8度、9度或10度。
本文中所描述之任何態樣或實施例之反射器可經組態成使得輻射光束之主射線在該反射器上之掠入射角在以下範圍內：1度至20度、1度至25度或1度至30度。
第一級及第二級中之至少一者可經組態以接收輻射光束，其中該輻射光束之發散半角大於或等於：1毫拉德、2毫拉德、3毫拉德、5毫拉德、10毫拉德、15毫拉德、20毫拉德或25毫拉德。
界定於輻射光束之表觀源與所關注區之間的主射線之路徑長度可小於或等於：3公尺、2.5公尺、2公尺、1.5公尺、1.25公尺、1.1公尺或1公尺。
第一級可包含第一反射器及第二反射器，且第二級可包含額外反射器及另外額外反射器，其中自光學系統之點(P1)延伸，輻射光束之四個不同射線(AR、BR、aR、bR)可經定義為使得： - 該四個不同射線(AR、BR、aR、bR)接近於輻射光束之主射線； - 點(P1)與第一反射器之間的第一平面可包含射線AR及aR，且點(P1)與第一反射器之間的第二平面可包含射線BR及bR，該第一平面與該第二平面垂直於彼此，其中主射線沿著該第一平面與該第二平面之間的交叉線傳播； - 射線AR及aR可大致處於第一反射器之子午面中且射線BR及bR可大致處於第二反射器之子午面中，使得射線AR或BR可分別為自點(P1)至第一反射器或第二反射器有最短距離的射線，且使得射線aR或bR可分別為自點(P1)至第一反射器或第二反射器有最長距離的射線， 其中反射器中之每一者之定向可由自點(P1)至各別反射器行進最短距離的射線定義，使得根據定義，第一反射器係呈A組態且第二反射器係呈B組態，藉此將第一級定義為AB組態，且 其中該額外反射器及該另外額外反射器之定向可經組態為呈自點(P1)至第二級之各別反射器有最短距離的以下組態中之一者： AB、Ab、aB、ab、BA、Ba、bA、ba。
該額外反射器及該另外額外反射器之各別定向可由ba組態界定。
第一級可包含一/該第一反射器。第一級可僅包含第一反射器。第一反射器可包含橢圓柱形反射器。第一反射器可包含任何類型之橢圓形反射器。
第二級可包含額外反射器及另外額外反射器。自光學系統之點(P1)延伸，輻射光束之四個不同射線(AR、BR、aR、bR)可經定義為使得： - 該四個不同射線(AR、BR、aR、bR)接近於輻射光束之主射線； - 點(P1)與第一反射器之間的第一平面可包含射線AR及aR，且點(P1)與第一反射器之間的第二平面可包含射線BR及bR，該第一平面與該第二平面可垂直於彼此，其中主射線沿著該第一平面與該第二平面之間的交叉線傳播； - 射線AR及aR可大致處於第一反射器之子午面中，使得射線AR可為自點(P1)至第一反射器有最短距離的射線，且使得射線aR可為自點(P1)至第一反射器有最長距離的射線， 其中反射器中之每一者之定向可由自點(P1)至各別反射器行進最短距離的射線定義，使得根據定義，該第一反射器可呈A組態，藉此將第一級定義為A組態，且 其中該額外反射器及該另外額外反射器之定向可經組態為呈自點(P1)至第二級之各別反射器有最短距離的以下組態中之一者： AB、Ab、aB、ab、BA、Ba、bA、ba。
該額外反射器及該另外額外反射器之各別定向可由AB組態界定。
光學系統可經組態以縮小輻射光束使得所關注區處之輻射光束在子午面中之縮小率與在矢狀面中不同。
可將第二級與所關注區之間的數值孔徑定義為大於或等於0.005、0.01、0.05或0.1。
至少一個反射器可包含一反射器表面，該反射器表面包含或基於以下幾何線或形狀中之至少一者： - 拋物線； - 抛物面； - 橢圓； - 橢球； - 雙曲線； - 雙曲面； - 橢圓柱； - 拋物柱面； - 圓柱；及 - 球面。
根據一態樣或實施例，提供一種度量衡或檢測設備。該度量衡或檢測設備可包含一基板台，該基板台用於收納並固持處於一可控制位置之一基板。該度量衡或檢測設備可包含一輻射源，該輻射源用於產生一照明輻射光束。該度量衡或檢測設備可包含根據本文中所描述之任何態樣或實施例之一光學系統，該光學系統用於將該照明輻射光束聚焦於該基板上之一所關注區處。
根據一態樣或實施例，提供一種使用一光學系統以用於將一輻射光束聚焦於一度量衡設備中之一所關注區上之方法。該輻射光束可包含在一軟X射線或極紫外線光譜範圍內之輻射。該方法可包含提供一第一級以用於將該輻射光束聚焦於一中間焦點處。該方法可包含提供一第二級以用於將來自該中間焦點之該輻射光束聚焦至該所關注區上。該第二級可包含一柯克派垂克•貝茲反射器組合。該方法可包含將該輻射光束聚焦於該所關注區上。
根據一態樣或實施例，提供一種反射器。該反射器可經組態以用於校正用於將一輻射光束聚焦於一度量衡設備中之一所關注區上的一光學系統中之像差。該輻射光束可包含在一軟X射線或極紫外線光譜範圍內之輻射。該反射器之一反射表面之一表面輪廓可具有一大體上橢圓柱形狀。該表面輪廓可與該橢圓柱形狀有偏差。該等偏差可經組態為獲得一無像差焦斑。
反射表面之表面輪廓之一部分，視情況至少80%可相對於對稱平面對稱。可界定該對稱平面，其中該對稱平面與表面輪廓之間的第一交叉點為第一橢圓之第一部分。另外交叉點可被界定於表面輪廓與其他平面之間。該等其他平面可平行於對稱平面。該等其他平面可能不與對稱平面相交。該等另外交叉點可能並不確切地等於任何橢圓之任何部分。其中隨著一方面其他平面與另一方面對稱平面之間的距離增大，另外交叉點可愈加自第一橢圓之第一部分發散。
表面輪廓可具有直線，其中線可垂直於對稱平面且可遵循該表面輪廓。
可定義局部笛卡爾座標系統uvw ，其中原點處於該直線與該對稱平面相交的點處。w 軸可與原點處之反射表面之法線重合。v 軸可與直線重合。u 軸可垂直於v 軸及w 軸。表面輪廓之w 座標可由以下方程式定義其中定義第一交叉點之第一橢圓的第一部分，且、、為係數。該等係數、、中之至少一者可不等於0，且視情況至少係數c2 可不等於0。
與第一橢圓之第一部分的另外交叉點之發散相比於與之相關程度，與之相關程度更大。
根據一態樣或實施例，提供一種製造一反射器之方法。該反射器可經組態以用於校正用於將一輻射光束聚焦於一度量衡設備中之一所關注區上的一光學系統中之像差。該輻射光束可包含在一軟X射線或極紫外線光譜範圍內之輻射。該方法可包含形成一反射器之一反射表面之一表面輪廓以具有一大體上橢圓柱形狀，且使得該表面輪廓與該橢圓柱形狀有偏差。該等偏差可經組態為獲得一無像差焦斑。
根據一態樣或實施例，提供一種校正一光學系統中之像差之方法。該光學系統可經組態以用於將一輻射光束聚焦於一度量衡設備中之一所關注區上。該輻射光束可包含在一軟X射線或極紫外線光譜範圍內之輻射。該方法可包含提供一反射器。該反射器之一反射表面之一表面輪廓可具有一大體上橢圓柱形狀。該表面輪廓可與該橢圓柱形狀有偏差。該等偏差可經組態為獲得一無像差焦斑。該方法可包含使用該反射器來校正該光學系統中之像差。
根據一態樣或實施例，提供一種反射器，其用於校正用於將一輻射光束聚焦於一度量衡設備中之一所關注區上的一光學系統中之像差。該輻射光束可包含在一軟X射線或極紫外線光譜範圍內之輻射。該反射器可包含一大體上圓柱形反射器表面，該大體上圓柱形反射器表面偏離具有沿著幾何圓柱形狀之軸線所界定的至少一個直焦線的幾何圓柱形狀，使得該大體上圓柱形反射器表面具有至少一個彎曲焦線。
在使用中，反射器可提供光學系統中之像差校正使得可放寬一或多個邊界條件，以便滿足用於光學系統之某些準則。舉例而言，藉由提供像差校正反射器，有可能提供在其他方面將不滿足各種邊界條件內之準則的某些光學系統組態。
沿著與反射器表面相交之至少一個平面截取的大體上圓柱形反射器表面之橫截面可為彎曲的，該反射器表面平行於幾何圓柱形狀之軸線。
該大體上圓柱形反射器表面可包含以下各者中之一者：大體上橢圓柱形狀；及大體上拋物柱面形狀。
根據一態樣或實施例，提供一種製造一反射器之方法，該反射器用於校正用於將一輻射光束聚焦於一度量衡設備中之一所關注區上的一光學系統中之像差。該輻射光束可包含在一軟X射線或極紫外線光譜範圍內之輻射。該方法可包含形成一反射器，該反射器包含一大體上圓柱形反射器表面，該大體上圓柱形反射器表面偏離具有沿著幾何圓柱形狀之軸線所界定的至少一個直焦線的幾何圓柱形狀，使得該大體上圓柱形反射器表面可具有至少一個彎曲焦線。
根據一態樣或實施例，提供一種校正用於將一輻射光束聚焦於一度量衡設備中之一所關注區上的一光學系統中之像差之方法。該輻射光束可包含在一軟X射線或極紫外線光譜範圍內之輻射。該方法可包含提供一反射器，該反射器包含一大體上圓柱形反射器表面，該大體上圓柱形反射器表面偏離具有沿著幾何圓柱形狀之軸線所界定的至少一個直焦線的幾何圓柱形狀，使得該大體上圓柱形反射器表面可具有至少一個彎曲焦線。該方法可包含使用該反射器來校正該光學系統中之像差。
根據一態樣或實施例，提供一種用於將一輻射光束聚焦於一所關注區上之光學系統。該輻射光束可包含在一軟X射線或極紫外線光譜範圍內之輻射。該光學系統可包含用於將該輻射光束聚焦於一中間焦點處之一第一級。該光學系統可包含用於判定該輻射光束之光譜強度之一光譜儀。該光譜儀可包含一繞射元件，諸如繞射光柵。該光譜儀可包含用於判定輻射之光譜強度之參考偵測器。該光譜儀可配置於第一級中。該光學系統可包含一第二級，該第二級用於將來自該中間焦點之該輻射光束聚焦至該所關注區上。
繞射元件可被提供於輻射光束之會聚部分中。
第一級及第二級中之至少一者可包含一反射器。
第一級可包含以下各者中之至少一者： - 一橢球形反射器， - 呈(有限-無限)-(無限-有限)組態的兩個抛物面反射器， - 一柯克派垂克•貝茲反射器組合，其中兩個橢圓柱形反射器相對於彼此正交地定位， - 一渥特反射器組合，其具有橢球形反射表面及雙曲面反射表面。
第二級可包含以下各者中之至少一者： - 一另外橢球形反射器， - 呈(有限-無限)-(無限-有限)組態的兩個另外抛物面反射器， - 一另外柯克派垂克•貝茲反射器組合，其中兩個橢圓柱形反射器相對於彼此正交地定位， - 一另外渥特反射器組合，其具有橢球形反射表面及雙曲面反射表面。
第一級及第二級之組合可包含後續組合中之至少一者： - 第一級包含橢球形反射器且第二級包含另外渥特反射器組合， - 第一級包含兩個抛物面反射器且第二級包含另外渥特反射器組合， - 第一級包含柯克派垂克•貝茲反射器組合且第二級包含另外柯克派垂克•貝茲反射器組合，及 - 第一級包含柯克派垂克•貝茲反射器組合且第二級包含另外渥特反射器組合。
反射器中之至少一者可經配置以接收處於一入射角之輻射光束，藉以該輻射光束之中心與反射器之表面之間的角度可小於30度，或視情況小於20度，或視情況小於10度。
繞射光柵可被提供於反射器或反射器中之一者上。
反射器或反射器中之至少一者可包含包含釕之塗層或任何其他適當塗層。
第一級及第二級中之至少一者可為縮小級。
根據一態樣或實施例，提供一種用於將輻射光束聚焦於所關注區上之另外光學系統。該輻射光束可包含在一軟X射線或極紫外線光譜範圍內之輻射。該光學系統可包含第一反射器、第二反射器、第三反射器及用於判定輻射光束之光譜強度之光譜儀。該等反射器之次序在輻射光束之透射方向上可為第一反射器、第二反射器及第三反射器。
輻射光束可起源於源點或表觀源。
第一反射器可將源點或表觀源再成像成第一虛擬影像。
第二反射器可將第一虛擬影像再成像成第二虛擬影像。
第三反射器可將第二虛擬影像再成像至所關注區上之部位。
存在以下情況中之至少一者：第一反射器可具有凸雙曲面形狀、第二反射器可具有凹橢球形狀，及第三反射器可具有凹雙曲面形狀。
第一反射器、第二反射器及第三反射器中之至少一者可包含柯克派垂克•貝茲反射器組合，其中兩個橢圓柱形反射器相對於彼此正交地定位。
光譜儀可包含被提供於輻射光束之會聚部分中的繞射元件，諸如繞射光柵。
使用由HHG產生之輻射的度量衡設備之照明子系統可提供相對較大縮小因數。此外，為了聚焦輻射，照明子系統較佳地針對輻射中之不同波長具有相似的特性。另外，照明子系統可需要為相對高效的，此意謂其針對輻射之不同波長可具有相對較高透射因數。又，度量衡設備可具有某些體積限制，且照明子系統可較佳為相對緊湊的且至少適合在預定義體積內，同時避免不同組件之間的體積衝突。在度量衡設備中，亦可需要併有包含光譜儀之參考量測分支，該光譜儀量測藉由HHG原理產生之輻射中之不同波長的強度。該參考量測分支較佳可併入照明子系統中。
光學系統及度量衡或檢測設備之態樣或實施例提供於申請專利範圍中及實施方式中。
本文中所描述之任何態樣或實施例之至少一個特徵可替換本文中所描述之任何態樣或實施例之任何對應特徵。本文中所描述之任何態樣或實施例之至少一個特徵可與本文中所描述之任何其他態樣或實施例組合。
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，包括紫外線輻射(例如具有為365奈米、248奈米、193奈米、157奈米或126奈米之波長)及極紫外線輻射(EUV，例如具有在約5奈米至100奈米之範圍內之波長)。
本文中所使用之術語「倍縮光罩」、「光罩」或「圖案化器件」可被廣泛地解譯為係指可用以向經圖案化橫截面賦予入射輻射光束之通用圖案化器件，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」。除經典光罩(透射或反射；二元、相移、混合式等)以外，其他此類圖案化器件之實例包括：可程式化反射器陣列及可程式化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輻射或EUV輻射)；光罩支撐件(例如光罩台) MT，其經建構以支撐圖案化器件(例如光罩) 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、塑形或控制輻射的各種類型之光學組件，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、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-其亦被稱作浸潤微影。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 (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，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/或清潔器件。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。清潔器件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入射於被固持於光罩支撐件MT上之圖案化器件(例如光罩) MA上，且係由存在於圖案化器件MA上之圖案(設計佈局)而圖案化。在已橫穿光罩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器件MA。可使用光罩對準標記M'1、M'2及基板對準標記P'1、P'2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P'1、P'2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P'1、P'2位於目標部分C之間時，此等基板對準標記P'1、P'2被稱為切割道對準標記。
如圖2所展示，微影設備LA可形成微影製造單元LC (有時亦被稱作微影製造單元(lithocell)或(微影)叢集)之部分，微影製造單元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，此等設備包含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之裝載匣LB。微影製造單元中常常亦被集體地稱作塗佈顯影系統之器件通常係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。
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、線寬、臨界尺寸(CD)等。出於此目的，可在微影製造單元LC中包括檢測工具(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或度量衡工具MT之檢測設備係用以判定基板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之不同層相關聯的屬性如何在不同層間變化。檢測設備可替代地經建構以識別基板W上之缺陷，且可例如為微影製造單元LC之部分，或可整合至微影設備LA中，或可甚至為單機器件。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。
通常微影設備LA中之圖案化程序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等三個系統之間的合作以增強總體程序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程序窗內。程序窗定義程序參數(例如劑量、焦點、疊對)之範圍，在該範圍內，特定製造程序得到所界定結果(例如功能性半導體器件)-通常在該範圍內，微影程序或圖案化程序中之程序參數被允許變化。度量衡工具MT可提供可出於多種目的而使用的資訊。由度量衡工具MT提供之資訊取決於在製造程序中執行度量衡量測之級。有可能在度量衡工具MT與用於製造程序中之其他工具之間產生回饋迴路，而例如作為微影、蝕刻或化學機械拋光(CMP)步驟之部分。由本發明之態樣或實施例提供之資訊可由度量衡工具MT使用，作為回饋迴路之部分，或由用於製造程序中之任何其他工具使用。
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光罩佈局及微影設備設定達成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)。通常，解析度增強技術經配置以與微影設備LA之圖案化可能性匹配。電腦系統CL亦可用以偵測在程序窗內何處微影設備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)。
在微影程序中，需要頻繁地進行所產生結構之量測，例如以用於程序控制及驗證。用以進行此類量測之工具通常被稱為度量衡工具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。散射計為通用器具，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程序之參數，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程序之參數，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軟x射線及可見光至近IR波長範圍之光來量測光柵。
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，重建構方法可經應用至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導向至目標上且來自目標之反射或散射輻射經導向至光譜儀偵測器上，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偵測到之光譜的目標之結構或輪廓。
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器來發射偏振光(諸如線性、圓形或橢圓)。適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經調適以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。兩個(通常重疊)光柵結構可經施加於兩個不同層(未必為連續層)中，且可形成為處於晶圓上大體上相同的位置。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，使得任何不對稱性可明確區分。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號中找到經由作為目標之週期性結構之不對稱性來量測含有該等週期性結構之兩個層之間的疊對誤差的另外實例。
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總體。此等光柵使由量測光學件捕捉之輻射繞射。量測光學件之設計可使得由散射計使用之波長及光學件之NA可捕捉來自度量衡目標之繞射階，使得可判定光柵之諸如間距及線寬之參數。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程序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程序之品質指導，且可用以控制微影程序之至少一部分。目標可具有經組態以模仿目標種之設計佈局之功能性部分之尺寸的較小子分段。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，使得總體程序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，藉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。供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及尚未公開之美國專利申請案15/181,126中描述更多實例。
作為對光學度量衡方法之替代方案，亦考慮使用軟X射線或EUV輻射，例如在介於0.1奈米與100奈米之間，或視情況介於1奈米與50奈米之間或視情況介於10奈米與20奈米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之輪廓(CD)量測。吾人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(圖案化器件)之前用於光罩基底之檢測。
應用之範圍有可能使軟X射線或EUV域中之波長之使用係不足夠的。因此，已公開專利申請案US 20130304424Al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奈米與2000奈米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。CD量測係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。
圖4展示可使用軟X射線或EUV輻射以判定基板之特性，例如晶圓W上之目標T之特性的度量衡設備200。該度量衡設備200包含紅外線(IR)雷射202、HHG機構204 、選用IR阻擋元件206、照明子系統732，該照明子系統732可包含參考偵測器714、高階偵測器750及光譜儀700。照明子系統732包含光學系統OS，光學系統之實例在本文中進一步詳細地加以描述。
IR雷射202接種高階諧波產生(HHG)機構204。IR雷射202產生IR輻射之短驅動脈衝，其以HHG介質之形式聚焦於HHG機構204內。HHG介質可為氣體。HHG介質已根據高階諧波產生原理而將IR輻射之一部分轉換成軟X射線及/或EUV輻射。緊湊的SXR輻射源包括HHG源，其中來自雷射之紅外線泵浦輻射藉由與氣態介質相互作用而轉換成較短波長輻射。HHG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/)。
所產生之軟X射線及/或EUV輻射進入照明子系統732。在進入照明子系統之前，選用IR阻擋元件206可阻擋IR驅動光束之相當大部分。照明子系統732可包含參考量測分支，該參考量測分支包含產生參考量測信號SR之參考偵測器714。參考偵測器714可為量測所產生之軟X射線及/或EUV輻射中之差異波長之強度的光譜儀之部分。
度量衡設備200可包含用以收納並固持處於特定位置之基板，諸如(例如)晶圓W。在一實施例中，子系統為晶圓台。晶圓W可包含一或多個特性可經判定之目標T。照明子系統732經配置以在使用中將照明輻射704導向至晶圓W上之目標T上，且照明子系統732可經配置以將照明輻射704聚焦至目標T上。
目標T或晶圓W上之任何其他結構可散射或繞射照明輻射704。反射輻射708 (亦即鏡面反射輻射)係由光譜儀700接收。該光譜儀可包含將輻射708反射成具有不同波長之反射光譜710的光柵712。反射光譜710係由偵測器713捕捉，該偵測器產生反射量測信號ST。來自目標T之較高繞射階輻射照射於高階偵測器750上，該高階偵測器750產生高階量測信號SF。
設備200中之一些或全部可被抽空，且抽空區可包括晶圓W。
度量衡設備200可包含接收參考量測信號SR、高階量測信號SF及/或反射量測信號ST之處理器(圖中未繪示)及/或控制器。該處理器及/或控制器可經配置以處理此等信號以判定目標T之所關注屬性之量測值。視情況，處理器及/或控制器亦可藉由控制IR雷射202及/或HHG機構204從而控制軟X射線及/或EUV輻射之產生。該處理器及/或控制器亦可控制收納並固持晶圓W之子系統。
在下文中，論述適合於將輻射光束聚焦於包含目標T之所關注區上的一光學系統及另一光學系統。所論述之光學系統可用於度量衡設備200之照明子系統732中。請注意，其亦可用於包含照明輻射源及用以收納並固持基板之基板台的檢測設備中。
對光學系統OS或另一光學系統OS之潛在要求可以以下五項概述：光學系統OS可聚焦在軟X射線或EUV光譜範圍內之輻射；光學系統OS可聚焦具有寬頻帶性質(或至少包含相對較寬光譜中之多波長峰值)之輻射；光學系統OS可具有相對較大縮小率與繞射受限之聚焦；光學系統OS可適合在相對較小體積內使得度量衡設備具有相對較小佔據面積；及光學系統OS可使用參考量測分支之參考光柵。如本文中進一步描述，光學系統之縮小率可藉由表觀源尺寸與所關注區處之對應光束點尺寸之間的比率予以判定，其中光學系統將表觀源成像至所關注區上以形成光束點。
在一實施例中，一或多個反射器係用於操控由源產生之輻射光束B。輻射可以掠入射角照射於反射器上。反射器可包含可包含釕的塗層，或任何其他適當塗層。應理解，術語「反射器」可包含或指反射器。在一些實施例中，至少一個反射器可包含反射元件，其可充當反射器。在一些實施例中，至少一個反射器可包含繞射元件，其可用以進行以下操作中之至少一者：反射、繞射及散射輻射。因此，繞射元件亦可充當反射器並繞射輻射。在術語「反射器」在本文中使用的情況下，此可被理解為係指通用術語「反射器」。
該光學系統及該另外光學系統可用以提供用於將表觀點源成像至所關注區上之成像系統。可在與表觀點源不同之平面中產生輻射光束。應瞭解，實際上表觀點源具有有限大小。
點對點成像系統之實例係由一個單(縮小)級組成，其中存在許多解決方案。在此單級中，不存在中間焦點且因此僅存在兩個場平面：物件平面及影像平面，其分別對應於源及基板上之所關注區。有可能設計出滿足某些準則的單級解決方案。舉例而言，此類準則可包括用於輻射光束聚焦之可接受的定位準確度及輻射光束之可接受的場行為。各種邊界條件可限制滿足準則的能力，該等準則諸如表觀點源之可接受的縮小率、光學系統之光學組件之可製造性及供容納光學系統OS之有限的體積可用性。雖然十分有可能設計出最佳化光學系統之一或多個參數的可滿足某些準則的單級解決方案，但該單級解決方案可能未必有可能在特定邊界條件內完全滿足準則。另外，供容納光學系統OS之可用體積可取決於各種因素，諸如光學系統OS之其他組件或度量衡工具MT之其他組件之接近性。稍後在另一光學系統之內容背景中論述多反射器單級解決方案之更多細節。
因此，在一實例中，在下文中論述可克服與單級解決方案相關聯之一或多個問題的兩級解決方案。在兩級解決方案中，在兩個級之間可存在中間焦點(intermediate focus point; IFP)。然而，應瞭解，雖然IFP可較佳，但在一些實施例中可能不存在IFP或可能歸因於光學系統中之像差而存在散光IFP。術語「中間焦點區」可用以指IFP或散光IFP。可在中間焦點區處界定明晰圈。明晰圈可環繞傳遞通過中間焦點區的所有輻射光束射線。
圖5展示兩級照明系統(例如光學系統OS)之基本幾何形狀之參數化，該圖描繪光學系統OS (其可適合用於度量衡設備200之照明子系統732中)之幾何參數化。Ss 、Si 及St 分別為表觀源直徑、中間焦點直徑及所關注區處之焦斑直徑；S1及S2分別為兩個反射器系統之縮小級；F1及F2分別為物件及影像側上之自由工作距離；W1及W2為反射器(組合)之長度； D1及D2為反射器上之光束佔據面積；及L為總路徑長度。應瞭解，若表觀源、中間焦點及焦斑具有圓形橫截面，則彼橫截面在任何方向上之直徑相同。然而，若表觀源、中間焦點及焦斑中之任一者不具有圓形橫截面，則彼橫截面之直徑在不同方向上可並不相同。舉例而言，橢圓形表觀源、中間焦點或焦斑沿著其長軸及短軸具有不同直徑。因此，在對表觀源、中間焦點或焦斑之直徑或其他尺寸進行參考時，應瞭解，此直徑或其他尺寸可指表觀源、中間焦點或焦斑之任何直徑或其他尺寸。舉例而言且在適當的情況下，若定義了定義下限之範圍，則該範圍可應用於表觀源、中間焦點或焦斑之最小直徑或尺寸。另一方面且在適當的情況下，若定義了定義上限之範圍，則該範圍可應用於表觀源、中間焦點或焦斑之最大直徑或尺寸。
為了避免輻射路徑圖難以解釋，此圖展示了等效透鏡系統，如同光在光學元件之透射中一樣。實際上，光學元件可為(彎曲)反射器，光自該等反射器以極小掠入射角(例如在1度至20度之範圍或任何其他適當範圍內)反射。為了理解系統，此沒有區別。除了該圖中之參數以外，其他相關參數為：總透射比T、總縮小率M、反射器上之入射角βi (關於反射器i)、反射器之數目N (縮小級可具有多個反射器)、反射器之塗佈材料。
亦請注意：i)光學系統中之由第一級(S1)及第二級(S2)表示之反射器亦可為可一起執行點對點成像的反射器組合(單個反射器元件之組合)。第一級(S1)及第二級(S2)分別可具有第一縮小率及第二縮小率。此類反射器組合之實例包括：柯克派垂克•貝茲(Kirkpatrick-Baez; KB)反射器組合、渥特(Wolter)反射器組合或兩個離軸抛物面反射器之組合；ii)參考光柵視情況被置放於照明分支內、較佳在會聚光束中或作為反射器之部分之形式提供，如本文中進一步詳細所描述。歸因於在晶圓附近存在體積衝突，可在所論述實施例中將參考光柵較佳置放於第一縮小級之反射器(組合)之後。
在光學系統之實例中，L在1公尺至2公尺內、T(透射比要求)大於0.3、自由工作距離F2大於5公分，且所關注區處之光點直徑小於2微米。
基於軟X射線及/或EUV輻射之某些源之知識，由S1與S2之縮小率之乘積定義的總縮小率M可至少為10。
上文所呈現之級S1及S2可選自以下各者之組合：1.單個橢球形反射器；2.呈(有限-無限)-(無限-有限)組態之形式的兩個抛物面反射器；3.柯克派垂克•貝茲反射器組合，其中兩個橢圓柱形反射器相對於彼此正交地定位，使得每一反射器僅在一個方向上聚焦。結果，此反射器組合之縮小率在兩個正交方向上不同。4.渥特反射器組合，其具有兩個反射表面：橢球形及雙曲面表面。5.單個橢圓形反射器，例如橢圓柱形反射器。
圖6示意性地描繪不同的基本反射器組合，該圖展示可用於運用縮小率進行有限-有限共軛成像的四個基本構建塊或反射器組合。反射器(a)為單個橢球反射器。反射器組合(b)包含兩個抛物面反射器。反射器組合(c)包含柯克派垂克•貝茲(KB)反射器組合。反射器組合(d)包含渥特反射器組合。反射器(e)為單個橢圓柱形反射器。
反射器組合(b)至(d)可具有許多實施形式、定向排列及混合形式：
組合內之反射器元件可具有不同的旋轉排列，旋轉軸為兩個反射器元件之間的光之主射線。
柯克派垂克•貝茲反射器可為巢套式(此被稱為蒙特爾(Montel)反射器)：代替將正交反射器定位於彼此之後，可將其一起製造、整合或膠合為一個元件。一些射線可能射中豎直反射表面且接著射中水平反射表面，其他射線正好相反。
柯克派垂克•貝茲反射器元件在反射器之切向平面中先驗地不具有曲率(其為圓柱形)。然而，存在以下變化：表面為球形的(具有單半徑之球體之部分)、環形的(在兩個正交方向上具有兩個不同曲率半徑之環面之部分)或在一個方向(具有縮小能力之方向)上為橢圓形，且其中在另一方向(正交方向，亦被稱為切向平面)上具有單曲率半徑。
取決於反射是在內表面上抑或其他表面上，渥特反射器具有三種不同類型。
級S1及S2中之一者或兩者可包含一起形成點對點成像系統的多個反射器。
本發明人已發現，在給出不同要求的情況下，級S1及S2中之某些反射器組合比其他反射器組合更佳。
級S1及S2組合之選用實例為單個橢球形反射器(S1)，其接著是渥特反射器組合(S2)。
級S1及S2組合之選用實例為兩個抛物面反射器(S1)，其接著是渥特反射器組合(S2)。
級S1及S2組合之選用實例為柯克派垂克•貝茲反射器組合(S1)，其接著是另一柯克派垂克•貝茲反射器組合(S2)。
級S1及S2組合之選用實例為柯克派垂克•貝茲反射器組合(S1)，其接著是渥特反射器組合(S2)。
本發明人亦已發現，可將參考光柵置於反射器中之至少一者上或將其以反射器中之至少一者之部分的形式提供。此可避免光學組件之間的體積衝突，此係由於可無需單獨參考光柵來對輻射進行光譜強度分析。詳言之，若將柯克派垂克•貝茲反射器組合用作第一級，則將參考光柵提供於柯克派垂克•貝茲反射器組合之反射器中之一者上可為可能的。當然應瞭解，可將參考光柵以反射器或反射器表面之部分之形式提供。因此，來自參考光柵之0階鏡面反射可將輻射之大部分導向至光學系統之後續部分。可在類似於光譜儀之偵測器上分析±1階或由參考光柵提供之更高繞射階。參考光柵為用作用於判定輻射(亦即圖4所描繪之照明輻射704)光束之光譜強度的光譜儀之部分的繞射元件之實例。
以圖形方式，圖7之a至d呈現上文所呈現的四個級S1-S2組合。圖7描繪藉由使用反射器提供點對點成像系統之可能組合的不同光學系統OS。KB =柯克派垂克•貝茲反射器組合、渥特係指渥特反射器組合、橢球係指單個橢球形反射器，且抛物面-抛物面係指呈(有限-無限)-(無限-有限)組態之形式的兩個抛物面反射器之組合。
在圖7之(a)中，所描繪光學系統OS包含第一級S1，該第一級包含橢球反射器m1。第一級S1接著是第二級S2，該第二級包含渥特反射器組合，該渥特反射器組合包含第二反射器m2及第三反射器m3。光學系統OS進一步包含提供於橢球反射器m1與中間焦點IF之間的單獨參考光柵G。參考光柵G提供於輻射光束B之會聚部分中。在此實例中，參考光柵G包含可變線間距(variable line spacing; VLS)光柵。在此實施例中，第二反射器m2為額外反射器之實例，且第三反射器m3為另一額外反射器之實例。
在圖7之(b)中，所描繪光學系統OS包含第一級S1，該第一級包含KB反射器組合，該KB反射器組合包含第一反射器m1及第二反射器m2。第一級S1接著是第二級S2，該第二級包含渥特反射器組合，該渥特反射器組合包含第三反射器m3及第四反射器m4。光學系統OS進一步包含以第一級S1之反射器m1之部分之形式提供的參考光柵G，如上文所提及，該參考光柵G可節省空間以減小光學系統OS之體積及/或佔據面積。在此實施例中，第三反射器m3為額外反射器之實例，且第四反射器m4為另一額外反射器之實例。
在圖7之(c)中，所描繪光學系統OS包含第一級S1，該第一級包含抛物面反射器組合，該抛物面反射器組合包含第一反射器m1及第二反射器m2。第一級S1接著是第二級S2，該第二級包含渥特反射器組合，該渥特反射器組合包含第三反射器m3及第四反射器m4。光學系統OS進一步包含提供於反射器m1與m2之間的單獨參考光柵G。在此實例中，參考光柵G包含扁平光柵。在此實施例中，第三反射器m3為額外反射器之實例，且第四反射器m4為另一額外反射器之實例。
在圖7之(d)中，所描繪光學系統OS包含第一級S1，該第一級包含KB反射器組合，該KB反射器組合包含第一反射器m1及第二反射器m2。第一級S1接著是第二級S2，該第二級包含另一KB反射器組合，該KB反射器組合包含第三反射器m3及第四反射器m4。與圖7之(b)之實例相似，參考光柵G係以第一反射器m1之部分之形式提供。在較佳配置中，在第一級S1中提供參考光柵G。在更佳配置中，在第一級S1之第一反射器m1上提供參考光柵。在此實施例中，第三反射器m3為額外反射器之實例，且第四反射器m4為另一額外反射器之實例。
在圖7之(a)至(d)中之每一者中，將參考光柵G描繪為將輻射(亦即0階)反射至光學系統OS中之後續點。另外，將輻射光束B之高階部分朝向光譜儀(圖中未繪示)繞射。在圖7之(c)之狀況下，使用摺疊反射器m5來操控輻射光束之高階繞射部分。在圖7之(a)至(d)中之每一者中，參考光柵G經組態以繞射輻射光束B之一部分使得繞射輻射光束部分DP可經導向至如本文中所描述之參考偵測器(圖中未繪示)。提供於圖7之(a)至(d)中的參考光柵G之另外特徵及細節係在本文中關於由圖13所描繪之實施例加以描述。
包含第一級S1及第二級S2組合的光學系統OS之另一實例係由圖8之(a)至(b)描繪，圖8之(a)至(b)分別展示光學系統OS之頂部表示及側面表示。與圖7之(d)之光學系統OS形成對比，圖8之光學系統OS針對其第一級S1僅包含呈單個橢圓柱形反射器m1之形式的第一反射器m1。然而，類似於圖7之(d)之光學系統OS，圖8之光學系統OS針對其第二級S2包含柯克派垂克•貝茲反射器組合，該柯克派垂克•貝茲反射器組合包含第二反射器m2及第三反射器m3。歸因於針對其第一級僅具有單個橢圓柱形反射器m1，輻射光束B並不聚焦成第一級S1與第二級S2之間的點狀無散光中間焦點IFP。實情為，第一反射器m1將輻射光束B聚焦成第一反射器m1與第二反射器m2之間的中間焦點IF區中之橢圓形焦線。第一反射器m1包含參考光柵G，該參考光柵經組態以使得可將繞射輻射光束部分DP導向至參考偵測器(圖中未繪示)。在此實施例中，第二反射器m2為額外反射器之實例，且第三反射器m3為另一額外反射器之實例。
由於在圖8之實施例中與圖7之(d)之實施例相比存在較少反射器，故可存在較小總體散射使得可增大通過光學系統OS之透射比。歸因於與圖7(d)之實施例進行比較存在較少組件，光學系統OS之成本可降低。在此實施例中，第一反射器m1及第二反射器m2經組態以使得輻射光束B在每一反射器m1及m2上具有相等的掠入射角(grazing angle of incidence; GAOI)。另外，第二反射器m2及第三反射器m3相對於晶圓(圖中未繪示)組態，使得輻射光束B在第三反射器m3上之GAOI等於在晶圓上之GAOI的一半。反射器m1、m2及m3以及晶圓W之此特定組態可允許在空間中整齊地結構化光學系統OS，此可簡化光機械框架(圖中未繪示)及光學組件之安裝。反射器m1、m2及m3以及晶圓之不同組態仍可允許根據需要容納光學系統OS。如本文中將更詳細所描述，反射器中之一或多者可提供像差校正功能性。在本實施例中，第三反射器m3提供此像差校正功能性。
本發明人已花費大量精力來識別基於某些邊界條件滿足某些準則的有利光學系統OS之實例。下文中更詳細地描述此等準則及邊界條件。
在聚焦於所關注區RoI上之輻射光束B之屬性方面，可需要滿足某些準則。此等準則可取決於輻射光束B之特定應用。輻射光束B之一實例應用係關於圖4所描繪之實施例加以描述，在該圖4中，度量衡設備200用以判定基板W之特性。可存在度量衡設備200之多個不同的實施方案。因此，在聚焦於所關注區RoI上之輻射光束B之屬性方面需要滿足的準則可取決於應用而變化。
本文中描述各種邊界條件。此等邊界條件中之一或多者可用以界定有利的光學系統OS之實例。
邊界條件之實例為界定於中間焦點區與所關注區RoI之間的主射線之路徑長度，如由圖5之實施例所描繪及關於其他實施例所描述。如下文所定義，與光學系統之其他實例進行比較，本文中所描述之光學系統OS可經組態為在中間焦點區與所關注區RoI之間具有相對較短路徑長度。中間焦點區與所關注區RoI之間的相對較短路徑長度可允許提供相對緊湊的光學系統OS。在此類光學系統OS中，可將中間焦點區與所關注區RoI之間的主射線之路徑長度界定為小於或等於：3公尺、2公尺、1.5公尺、1公尺、0.75公尺、0.6公尺、0.5公尺、0.4公尺或0.3公尺。
邊界條件之另一實例為界定於表觀源與所關注區RoI之間的主射線之路徑長度，如由圖5之實施例所描繪及關於其他實施例所描述。如下文所定義，與光學系統之其他實例進行比較，本文中所描述之光學系統OS可經組態為在表觀源與所關注區RoI之間具有相對較短路徑長度。表觀源與所關注區RoI之間的相對較短路徑長度可允許提供相對緊湊的光學系統OS。在此類光學系統OS中，可將輻射光束B之表觀源與所關注區RoI之間的主射線之路徑長度界定為小於或等於：3公尺、2.5公尺、2公尺、1.5公尺、1.25公尺、1.1公尺或1公尺。
邊界條件之另一實例為輻射光束B由光學系統之縮小率，其中光學系統將表觀源成像至所關注區上以形成光束點。舉例而言，可將縮小率藉由表觀源尺寸(諸如86.5%的環繞源半徑)與所關注區RoI處之對應光束點尺寸(諸如86.5%的環繞光束點半徑)之間的比率定義。86.5%的環繞源半徑可在1微米至15微米之範圍內。光學系統OS之縮小率可大於或等於：1、2、5、10、15、20或25。
邊界條件之另一實例為所關注區RoI處之光束點尺寸。所關注區RoI處之光束點尺寸可藉由等於或小於以下各者中之至少一者的86.5%的環繞光束點半徑定義：5微米、4微米、3微米、2微米、1.5微米、1.25微米、1微米、0.75微米、0.66微米及0.5微米。應瞭解，光束點尺寸可並非在所有方向上皆相等(例如若光束點為非圓形)，且因此，如上文所定義之光束點半徑可指光束點之不同半徑中的最大者。
應瞭解，縮小率在不同方向上可相同或不同，此取決於輻射光束B之表觀源之尺寸及用於所關注區RoI處之光束點尺寸之準則。舉例而言，在針對兩個光學組件之間的輻射光束B使用局部笛卡爾座標系統XYZ的情況下(其中該兩個光學組件之間的光束路徑係在Z方向上)，該輻射光束B在XY平面中之橫截面可經定義為使得可在X方向及Y方向上定義相同或不同縮小率。亦應瞭解，縮小率可取決於界定於表觀源與所關注區RoI之間的主射線之路徑長度。因此，若使用某一縮小率範圍來滿足準則，則此縮小率範圍可影響其他邊界條件或受該等其他邊界條件影響，該等邊界條件諸如用於光學系統OS之路徑長度之可用範圍，或其類似者。
邊界條件之另一實例為光學系統相對於聚焦於所關注區RoI上之輻射光束之數值孔徑(numeral aperture; NA)。此數值孔徑可大於或等於以下各者中之至少一者：0.005、0.01、0.05及0.1。應瞭解，若使用某一數值孔徑範圍來滿足準則，則此數值孔徑範圍可影響其他邊界條件或受該等其他邊界條件影響，該等邊界條件諸如用於光學系統OS之路徑長度之可用範圍，或其類似者。
邊界條件之另一實例為可由光學系統OS之反射器接受的掠入射角(grazing angle of incidence; GAOI)。在一實例中，光學系統之第一反射器可經定向為使得輻射光束之主射線在該第一反射器上之GAOI大於或等於以下各者中之至少一者：1度、2度、3度、4度及5度。在另一實例中，光學系統之第三或額外反射器可經定向為使得輻射光束之主射線在該第三或額外反射器上之GAOI大於或等於以下各者中之至少一者：5度、6度、7度、8度及10度。應瞭解，本文中所描述之任何光學系統OS之任何反射器可經定向為使得輻射光束之主射線在彼反射器上之GAOI大於或等於以下各者中之至少一者：1度、2度、3度、4度、5度、6度、7度、8度、9度及10度。在另一實例中，GAOI可在1度至20度之範圍內。亦應瞭解，若使用某一GAOI範圍來滿足準則，則此GAOI範圍可影響其他邊界條件或受該等其他邊界條件影響，該等邊界條件諸如光學系統OS之透射比、體積衝突，或其類似者。
邊界條件之另一實例為輻射光束B之表觀源之發散度。光學系統OS之至少一級可經組態以接收輻射光束B，其中輻射光束B之發散半角大於或等於以下各者中之至少一者：1毫拉德、2毫拉德、3毫拉德、5毫拉德、10毫拉德、15毫拉德、20毫拉德及25毫拉德。對於高斯(Gaussian)光束，輻射光束B之發散半角可由表達式θ ≈ λ0 /(πnw0 )定義，其中λ0 為波長、n為折射率且w0 為光束腰半徑。應瞭解，發散度係與光學系統OS之數值孔徑或接受數值孔徑有關。數值孔徑可為預期(高斯)光束發散半角θ的大約兩倍。更一般而言，可將發散度或會聚度定義為在1/e2 強度位準下之光束錐之頂角的一半。應瞭解，在X方向及Y方向上可存在不同的發散半角。儘管針對X方向及Y方向之發散半角或數值孔徑值可不同，但其仍可具有相似數量級。亦應瞭解，若使用某一發散半角或數值孔徑範圍來滿足準則，則此發散半角或數值孔徑範圍可影響其他邊界條件或受其他邊界條件影響，該等邊界條件諸如光學系統OS之透射比、體積衝突或其類似者。
貫穿本發明且在適當的情況下，術語「發散度」可指如上文所定義之發散半角。然而，在適當的情況下，若參考光學系統自身之屬性，則術語「數值孔徑」可更適當。可使用可通過光學系統OS傳播的最大半角來計算數值孔徑NA。由於發散半角係在86.5%下或等效地在1/e2 強度位準下被定義，故最大半角大於發散半角。通常，可假定可通過系統傳播的最大半角比發散半角大稍微多約兩倍。然而應瞭解，最大半角與發散半角之間的比率可不同，例如小於或大於2。
邊界條件之另一實例為光學系統之透射比。光學系統OS之透射比可大於或等於以下各者中之至少一者：0.1、0.2、0.3及0.4。應瞭解，若使用某一透射比範圍來滿足準則，則此透射比範圍可影響其他邊界條件或受該等其他邊界條件影響，該等邊界條件諸如用於光學系統OS之光束發散之可用範圍，或其類似者。
邊界條件之另一實例為確保在光學系統OS之組件、輻射光束及/或任何其他組件之間不存在體積衝突。
邊界條件之另一實例為反射器尺寸。反射器尺寸可使得大體上反射整個輻射光束B(例如反射光束之能量的大於或等於以下各者中之至少一者：80%、90%、95%、99%)，其限制條件為：在反射器與其他反射器或其他組件之間不存在體積衝突。
在一些狀況下，調整一個邊界條件可影響另一邊界條件，此可能導致或可能並未導致輻射光束B不滿足用於光學系統OS之準則。舉例而言，若光學系統OS接受之數值孔徑過大，則針對給定準則之像差可變得不可接受地大。雖然在一或多個級中之單一反射器可在減小光學系統OS中之組件之數目且因此增大透射比方面有益，但在接受數值孔徑過大的情況下此反射器可並未達成足夠的無像差效能。因此應瞭解，存在可發生變化的多個邊界條件，以便提供滿足準則之光學系統OS。
如下文中進一步詳細所描述，本發明人已識別出針對給定邊界條件滿足準則的許多光學系統OS。在一個實例中，滿足準則的光學系統OS包含兩級，其中每一級包含柯克派垂克•貝茲(KB)反射器組合，如由圖7之(d)所展示。在另一實例中，滿足準則的光學系統OS包含兩級，其中僅第二級包含柯克派垂克•貝茲(KB)反射器組合，如由圖8所展示。相對於包含諸如橢球面之雙彎曲反射表面之一些反射器(其可為成本較高的或在某些設計約束內難以製造)，KB反射器組合之使用可歸因於每一反射器僅在一個方向上彎曲而提供益處。此類益處可包括：減少散射、易於製造及控制在X方向及Y方向兩者上提供之縮小率。若輻射光束B在表觀源與光學系統OS之間具有大發散半角，則在RoI處之輻射光束之焦斑可並不滿足用於度量衡工具或其他應用中之準則的程度上，像差可變得更相關。最佳化光學系統OS中之反射器中之至少一者的反射器表面形狀以提供經組態以補償此類像差之效應的像差校正反射器係可能的。在本發明之前尚未識別用於KB反射器組合中的特定類型之反射器之此形狀最佳化。藉由提供至少一個像差校正反射器，有可能使用具有相對較大光束發散度(或較大數值孔徑接受度)之光束，同時亦確保維持光束品質以提供RoI處之滿足準則的焦斑。因此，至少一個像差校正反射器之供應可表示邊界條件之另一實例，其可提供使其他邊界條件變化的更大自由度，該等邊界條件諸如，光學系統OS之接受數值孔徑、表觀源與所關注區RoI之間的主射線之路徑長度或其類似者。
圖9示意性地描繪用於在本文中所描述之任何光學系統OS之任何級中界定反射器定向的參考系統，該光學系統包含至少一個KB反射器組合，諸如圖7之(d)及圖8所描繪。存在用以定向第一及第二級之各別反射器之多種方式。圖9定義用於判定可能定向之參考系統。以下參考系統之描述特別適用於圖7之(d)之實施例，但亦可應用於其他實施例。
首先可定義子午面。針對給定主射線及反射器表面，將子午面定義為主射線之入射平面。
其次，可定義矢狀面。針對入射主射線及反射器表面，將對應矢狀面定義為與子午面正交且含有入射主射線之平面。針對反射主射線及反射器表面，將對應矢狀面定義為與子午面正交且含有反射主射線之平面。
第三，可相對於光學系統OS之點P1及P2來界定反射器之定向，其中： • 點P1可對應於表觀源(在此狀況下圖9描繪光學系統OS之第一級S1)或中間焦點區(在此狀況下圖9描繪光學系統OS之第二級S2)。 • 點P2可對應於中間焦點區(在此狀況下圖9描繪光學系統OS之第一級S1)或所關注區處之焦斑(在此狀況下圖9描繪光學系統OS之第二級S2)。 • 光學系統OS包含兩個級S1、S2，其中每一級對應於圖9所描繪之級，但其中可定義反射器之特定定向，如本文中所描述。 • CR為主射線。 • AR、BR、aR及bR為接近於主射線CR之四個不同的射線。如由圖9所描繪，點源P1與第一反射器m1之間的光束係發散的。本文中所提供之射線描述之目的為界定反射器之間的不同可能的定向關係。 • 射線AR、BR、aR及bR經定義為使得包含射線AR-aR之平面及包含射線BR-bR之另一平面相對於彼此成垂直角度，其中主射線CR處於該等平面之間的交叉點。以其他相似表達，點P1與第一反射器之間的第一平面包含射線AR及aR，且點P1與第一反射器之間的第二平面包含射線BR及bR，該第一平面與該第二平面垂直於彼此，其中主射線沿著該第一平面與該第二平面之間的交叉線傳播。
此外，將射線AR、BR、aR及bR之組態界定如下： • AR及aR大致在第一反射器(m1)之子午面中 • BR及bR大致在第二反射器(m2)之子午面中 • 此使得射線AR或BR分別為自點P1至第一反射器或第二反射器有最短距離的射線，且使得射線aR或bR分別為自點P1至第一反射器m1或第二反射器m2有最長距離的射線。 • 主要射線(AR或BR)分別為自點P1至反射器m1或m2有最短距離的射線，且次要射線(aR或bR)分別為自點P1至反射器m1或m2有最長距離的射線。
因此： • 反射器之定向係由自點P1至各別反射器行進最短距離的射線界定。因此，根據定義，m1係呈「A」定向或組態且m2係呈「B」定向或組態。因此，可將m1及m2之組合定義為「AB」組態，如由圖9所描繪。 • 雙重柯克派垂克•貝茲系統因此可經組態為例如「ABBA」或「ABab」或「ABBa」等。由於前兩個反射器根據定義係呈「AB」組態，故存在8 (4×2)個可能的組態。
因此，使用相同參考系統的第二級中之第三(或額外)反射器(m3)及第四(或另一額外)反射器(m4)之定向經組態為呈自點P1至第二級之各別反射器有最短距離的以下組態中之一者：AB、Ab、aB、ab、BA、Ba、bA、ba。應瞭解，在圖9描繪在第二級S2之內容背景中的第一反射器m1及第二反射器m2之情況下，此等反射器m1、m2分別可指額外反射器及另一額外反射器(例如四反射器光學系統中之第三反射器m3及第四反射器m4，或三反射器光學系統中之第二反射器m2及第三反射器m3)。
在一個實例中，已論證：可在第三(或額外)反射器(m3)及第四(或另一額外)反射器(m4)之各別定向藉由「ba」組態界定的情況下達成所要成像效能。換言之，光學系統OS經提供為呈「ABba」組態。此被認為是最有利的組態來達成短路徑長度中之高縮小率且放寬位置公差。然而，諸如「ABBA」之組態及其他組態亦可提供所要成像效能。
上文所描述之參考系統亦適用於圖8之實施例。因此，由於圖8之實施例包含三個反射器，故現在提供彼參考系統之所修訂描述。
以上所描述之四個不同射線(AR、BR、aR、bR)之相同定義適用於圖8之實施例。再次，反射器中之每一者之定向係由自點(P1)至各別反射器行進最短距離的射線定義，使得根據定義第一反射器m1係呈A組態，藉此將第一級界定為「A」組態。第二(或額外)反射器m2及第三(或另一額外)反射器m3之定向經組態為呈自點(P1)至第二級之各別反射器有最短距離的以下組態中之一者：AB、Ab、aB、ab、BA、Ba、bA、ba。在由圖8所描繪之特定組態中，第二(或額外)反射器m2及第三(或另一額外)反射器m3之各別定向係藉由AB組態界定。
以下描述提供關於根據圖7之(d)之實施例的光學系統OS之組態的一些另外細節。以下所提供之細節亦可適用於圖8之實施例或本文中所描述之任何其他實施例。
光學系統OS之組態為以上所描述之「ABba」組態。
在一項實例中，目標(亦即RoI)之表面法線可在相對於入射於目標上之主射線成30±2度之角度下。在另一實例中，此角度可為6 ± 2度。可選擇該角度以適應作為以下各者中之至少一者的輻射之偵測：自目標散射、繞射及反射。以上角度實例針對度量衡設備MT之某些組態可為最佳值。然而應瞭解，所選擇之角度可取決於度量衡設備MT之特定類型或組態，且因此所使用之角度可不同於以上實例中所指示之彼等角度。舉例而言，入射於目標上之主射線與表面法線之間的角度可為介於4度與32度之間的任何角度，或實際上為高於或低於此範圍之任何其他適當角度。
相對於主射線之目標旋轉方向經選擇為使得第四反射器(m4)之子午面與目標之矢狀面一起被入射，該矢狀面包含入射主射線。此放寬了反射器m1至m4之最嚴格位置公差。
在目標之子午面與矢狀面中存在不同的縮小率。此係歸因於入射於目標上之傾斜角(與表面法線成30度)。縮小率差為(接近於)，其中Mmer 係指子午面中之縮小率且Msag 係指矢狀面中之縮小率。結果，RoI/目標處之光束點形狀係使得使其在目標上之投影最佳化以形成所要光束點形狀，其取決於準則可為圓形、橢圓形或任何其他適當形狀。此最佳化可為以下各操作中之至少一者：使目標區域之利用最大化、使輻射光束於目標上之發散最小化，及藉由允許在矢狀方向上存在較小縮小而放寬光學設計。使目標上之發散最小化可導致較不複雜的資料處理步驟以分析自目標反射、散射及/或繞射之輻射中的資訊。
參考光柵G可以第一反射器m1或第二反射器m2之部分之形式提供。在一些實例中，將參考光柵提供為第三反射器m3或第四反射器m4 (或額外或另外額外反射器)中之任一者之部分在無法提供額外摺疊反射器/反射器的情況下可對參考偵測器產生體積衝突。將光柵G提供於第一反射器m1上可具有若干優點。舉例而言，光柵可進一步遠離中間焦點，反射器m1之曲率可較小。然而，在另一實例中，參考光柵G可以第二反射器m2之部分之形式提供。
在一實例中，參考光柵G包含可變線間距(variable line space; VLS)繞射元件，此意謂光柵之線密度在垂直於線之方向上根據某一函數(例如多項式或其類似者)變化。VLS之一個目的為使參考偵測器上分散之光的像差最小化。
在一項實例中，像差校正件可以第三(或額外)反射器m2、m3或第四(或另外額外)反射器m3、m4之部分之形式提供。對哪一反射器m2、m3、m4提供像差校正的確切選擇可並非極嚴格的，且在一些實例中可簡單地根據製造成本來引導。然而應瞭解，第一反射器m1、第二反射器m2、第三反射器m3或第四反射器m4中之任一者可包含像差校正反射器。在一些實例中，第一反射器m1及第二反射器m2可能並不適合於包含像差校正反射器(但應瞭解，在其他實例中，像差校正仍可提供於第一反射器m1及第二反射器m2中之至少一者上)。為了輔助反射器之對準，可將中間焦點IF理想地保持為無散光的。在一些實例中，歸因於與第三反射器m3及第四反射器m4相關聯的較大NA (相比於第一反射器m1及第二反射器m2)，大多數像差被認為係此等反射器之結果。在m1或m2上預補償歸因於m3及m4之像差可導致較低品質的中間焦點IF，從而致使對準較困難。在一項實例中，相比於第四反射器m4，選擇第三反射器m3來包含像差校正反射器，此係因為第三反射器m3之較大大小可允許在具有相同結果的情況下與在第四反射器m4上之校正相比進行較小的自由校正。此外，在一項實例中，第四反射器m4之曲率可大於第三反射器m3之曲率。在此類實例中，製造具有自由校正之第三反射器m3以便提供像差校正功能可更容易。然而，應瞭解，光學系統OS可經修改使得反射器中任一者之一或多者可包含像差校正反射器。
在一些實例中，反射器上之掠入射角(GAOI)由於與較大角度相關聯的反射率損失而可能不大於約18度。較小GAOI可導致反射器之較少散射及較低曲率，此可減輕反射器製造約束。
在一些實例中，反射器上之GAOI針對第一反射器m1及第二反射器m2可能不大於約3度且針對第三反射器m3及第四反射器m4可能不多於約8度，從而防止體積衝突。較小GAOI可導致反射器相對於體積約束過大。GAOI可藉由光束佔據面積(亦即NA及與焦點之距離)及可用空間予以判定。較大GAOI可導致較低像差(且因此導致較不嚴格的對準容限)。
概言之，光學系統OS可經組態以用於將輻射光束B聚焦於度量衡設備中之所關注區(亦即諸如基板W上之目標)上。彼輻射光束包含在軟X射線或極紫外線光譜範圍內之輻射，但光學系統OS可適用於其他光譜範圍。在一些實例中，光學系統包含第一級，該第一級用於將輻射光束聚焦於中間焦點區處。光學系統進一步包含第二級，該第二級用於將來自中間焦點區之輻射光束聚焦至所關注區上。在較佳實施例中，第二級包含如上文所描述之柯克派垂克•貝茲(Kirkpatrick-Baez; KB)反射器組合。在該較佳實施例中，第一級亦包含KB反射器組合。然而，在一些實施例中，第一級可能未必包含標準KB反射器組合。舉例而言，第一反射器m1及/或第二反射器m2可包含拋物柱面反射器，而非橢圓柱反射器。拋物柱面反射器可適合於聚焦準直輻射光束(例如在表觀輻射源實際上無窮大的情況下)。在表觀源處於有限位置處的情況下，包含橢圓柱反射器組合之KB對組合可較佳。然而應瞭解，特定組態可取決於特定系統參數及約束而變化。
如下文所描述，光學系統OS可具有相對較大NA，從而導致RoI處之相對較小光點大小。在表觀源與RoI之間可存在相對較短路徑長度(例如針對有限-有限共軛成像)與相對較大縮小率。輻射可為相對較寬頻帶(例如在10奈米至20奈米之光譜範圍內或其類似者)，其可降低在光學件中之任一者中之區帶板的可用性。光學系統可經組態以縮小輻射光束使得所關注區處之輻射光束在子午面中之縮小率與在矢狀面中不同。
界定於第二級與所關注區之間的數值孔徑可大於或等於0.005，且視情況大於以下各者中之至少一者：0.01、0.05及0.1。
接下來，參看圖10論述供應之像差校正反射器。
圖10示意性地描繪包含反射器M1及M2之KB反射器對。為了避免任何疑問，反射器M1及M2可指本文中所描述之任何KB反射器組合，諸如第一反射器m1及第二反射器m2或第三(或額外)及第四(或另外額外)反射器m2、m3及/或m4。如自上述描述應瞭解，在較佳實施例中，第三(或額外)反射器m3包含像差校正反射器。然而應瞭解，級中之任一者中的反射器中之一或多者可包含像差校正反射器。
在圖10中，使焦點F1成像至第二焦點F2上；該第二焦點F2處於影像平面IP中。有可能在反射器M1及M2上界定局部笛卡爾座標系統uvw 。座標系統之原點處於主射線與各別反射器表面之間的交叉點P1及P2處，其中w垂直於反射器表面、u平行於入射平面(子午面)中之反射器表面，且v 平行於矢狀面中之反射器表面。掠入射角被表示為具有各別角度β1 及β2 之GI1及GI2。
在經設計為處置具有大的發散度θ1 及θ2 之光束之KB反射器組合中，反射器M1及M2之一般形狀為橢圓柱之形狀，其中M1具有穿過點F1及F1b之焦線且反射器M2具有穿過點F2及F2b之焦線。距離Po1-F1'b等於距離Po1-Po2-F2；且針對反射器M2類似。對於較小光束發散度，可使用圓形-圓柱形或甚至球形表面來代替橢圓柱形反射器表面。
像差校正反射器可經組態成使得在使用中，入射於像差校正反射器之不同部分上的輻射光束射線係由第一級及第二級中之至少一者聚焦成大體上無像差焦斑(例如在RoI處)。如上文所描述，第二級之第三(或額外)反射器可較佳包含像差校正反射器。
使用上文所定義之局部座標系統uvw ，有可能定義用於像差校正反射器之表面輪廓之自由校正函數。此函數適用於橢圓柱形表面，但應瞭解，可以相似方式使用其他函數以界定其他類型之反射器表面。
假設函數E1 (u)及E2 (u)描述分別針對反射器M1及M2之此類橢圓形表面之w座標(亦被稱為：「垂度」)。詳言之，對於較大光束發散度(θ1 及/或θ2 )，自焦點F1發射之射線可並未全部傳遞通過焦點F2。因此，KB反射器對具有光學像差。此像差可藉由應用至兩個反射器M1及M2表面中之至少一者的垂度校正C(u,v)來解決。舉例而言，若將垂度校正應用至反射器M1，則反射器M1之表面可由方程式w=E1 (u)+C(u,v)描述。通常可將垂度校正良好近似為：，
其中係數c0 、c1 、c2 之最佳值取決於所選擇之KB組態(距離F1-Po1、Po1-F1'b、F2b-Po2、Po2-F2；角度β1 及β2 )。通常，最大貢獻為c2 項之貢獻。
在以上實例中，反射器表面輪廓為橢圓柱，其為可顯影表面。基本KB設計亦可使用雙彎曲反射器表面(例如瓦爾(wal)或其類似者)，其中兩個主曲率具有相同數量級。在掠入射幾何形狀(例如β ＜ 0.4弧度)中，大多數射線偏轉(相對於主射線)可發生於入射平面中。
如自以上描述應理解，KB反射器組合之至少一個反射器包含像差校正反射器。在此實施例中，像差校正反射器之反射器表面RS包含大體上橢圓柱形狀，但應瞭解，可提供其他圓柱形反射器表面RS，諸如大體上拋物柱面形狀。
圖11示意性地描繪圓柱形反射表面RS之透視圖，該圓柱形反射表面RS意欲示意性地表示像差校正反射器100之反射表面RS。為了易於理解而誇示反射表面RS之曲度。由圖10描繪之局部座標系統uvw 亦在圖11中加以描繪。
像差校正反射器100之反射表面RS之表面輪廓具有大體上橢圓柱形狀。儘管自圖11並非明顯顯而易見的，但表面輪廓與橢圓柱形狀有偏差。該等偏差經組態為在將輻射光束B聚焦通過光學系統OS時獲得大體上無像差焦斑，其在其他情況下可產生遭受像差之焦斑(亦即，在無像差校正反射器100的情況下)。因此，在光學系統OS之反射器之表面輪廓中的至少一者不偏離橢圓柱形狀的情況下，輻射光束B將在光學系統OS之焦斑處遭受像差的機會會增大。將至少一個像差校正反射器100提供於光學系統中因此可有助於獲得大體上無像差焦斑。
表面輪廓之一部分(其在此狀況下至少為80%)相對於所定義之對稱平面102對稱，其中對稱平面102與表面輪廓之間的第一交叉點為第一橢圓之第一部分104。另外交叉點界定於表面輪廓與其他平面(圖中未繪示，但將自以下描述顯而易見)之間。該等其他平面平行於對稱平面102且並不與對稱平面102相交。因此，另外交叉點並不確切地等於任何橢圓之任何部分。其中隨著一方面其他平面與另一方面對稱平面102之間的距離增大，另外交叉點可愈加自第一橢圓之第一部分發散。表面輪廓亦具有直線106，其中線106垂直於對稱平面102且遵循表面輪廓。表面輪廓之至少80%部分相對於對稱平面102對稱-相對於對稱平面102對稱意謂針對至少80%的表面輪廓，在對稱平面102之另一側存在對應表面輪廓，且該對應表面輪廓為對稱平面102之另一側之表面輪廓的鏡像版本。表面輪廓之剩餘不到20%的部分相對於對稱平面102可能對稱或可能不對稱。在一實施例中，對稱平面102並不確切處於反射器之中間，且接著始終存在在對稱平面之另一側不具有對應部分的反射器之部分。亦可能為：針對表面輪廓之相對較小部分，對稱平面102之另一側之對應部分並非確切的鏡像表面輪廓。
可定義局部笛卡爾座標系統uvw ，其中原點108處於直線106與對稱平面102相交的點處。w 軸與原點108處之反射表面RS之法線重合。v 軸與直線106重合(亦即平行於直線106)。u 軸垂直於v 軸及w 軸。使用此系統，藉由以下方程式定義表面輪廓之w 座標其中E 1 (u )定義第一交叉點之第一橢圓的第一部分104，且、、為以上所描述之係數。在一實施例中，係數、、中之至少一者不等於0。在另一實施例中，至少係數c2 不等於0。在另一實施例中，與第一橢圓之第一部分104的另外交叉點之發散相比於與之相關程度，與之相關程度更大。換言之，對於後一實施例，歸因於含有第二係數c2 之項之貢獻大於來自含有第零係數c0 及第一係數c1 之項的集體貢獻。
歸因於量測誤差及/或拋光誤差，實際反射表面RS之量測值可不同於由用於像差校正反射器100之反射表面RS之w座標的公式所描述的理想(亦即像差校正)反射表面RS。舉例而言，若多項式項中之一或多者之貢獻導致像差校正反射表面RS之某一w座標與幾何橢圓柱形狀之對應w座標有1微米偏差，則量測值與由公式描述之理想反射表面RS之間的誤差可例如為100奈米(例如偏差的10%)。誤差可大於或低於10%。可接受的誤差可表示影響是否會滿足在光學系統OS效能方面之準則的邊界條件。
像差校正反射器100之實例係由圖12之(a)至(b)中指示反射表面RS輪廓的輪廓標繪圖來描繪。圖12之(a)描繪由界定像差校正反射器100之形狀的函數W(u,v)所界定之大體上橢圓柱形反射表面RS。應注意，輪廓在0毫米與恰好高於4毫米之間的高度範圍之間變化。該標繪圖之軸線亦以毫米為單位且表示反射器100之側面之尺寸。
儘管圖12之(a)描繪像差校正反射器100，但像差校正單獨自圖12之(a)並非直接顯而易見的，此係因為僅對反射表面RS進行了高度之小的改變以提供像差校正。圖12之(b)描繪對應於應用至像差校正反射器100之像差校正的殘餘垂度輪廓，其中及為相對於表示沿著反射表面RS之位置的u 及v 座標的橢圓表示之圓柱函數，且W表示各別座標處之高度。應注意，輪廓在介於0微米與恰好高於8微米之間的高度範圍之間變化，且因此像差校正自圖12之(a)並非直接顯而易見的，該圖12之(a)描述了比像差校正高若干數量級的高度範圍。殘餘垂度輪廓可由以上所描述之表達式來描述。在此狀況下，殘餘垂度輪廓係由係數(大致地) c0 = -9×10- 6 [m- 1 ]、c1 = 9×10- 5 [m- 2 ]及c2 = 0.8 [m- 3 ]來描述。該三個係數對垂度校正之貢獻大約分別為10奈米、10奈米及10微米。
現在描述用以獲得垂度校正之方法之實例。首先，基於未校正表面，諸如以上所描述之E1 及E2 表面進行光學設計。運用諸如Zemax或CodeV ®之標準光學射線追蹤軟體，追蹤自位於焦點F1處表觀點源通過光學系統的許多射線(例如1000個射線)。此等射線將在某點與影像平面IP相交；理想地，所有射線皆傳遞通過單個點。若否，則可藉由在射線與影像平面IP相交時該等射線之均方根偏差來量化失配。選擇光束路徑中之反射器中的一者(例如圖1中之M'1)來負載像差校正。最初，將係數c0 、c1 、c2 設定為零；接著使此等值變化以使失配(RMS誤差)最小化。
若形狀校正過大，則有可能遇到製造程序之限制。若為此種狀況，則吾人可對兩個反射器分配校正：在一個反射器處將校正設定為最大可能值，接著將相同的最佳化工序應用至第二反射器。
應瞭解，存在許多潛在的用以獲得校正之方法；舉例而言，有可能選擇與以上所描述之座標系統不同的座標系統且更一般而言將校正應用至任意形狀之反射器表面輪廓。
圖13描繪光學系統OS之另一實施例。光學系統OS包含用於將輻射光束B聚焦至基板W之所關注區RoI上的單級S1。光學系統OS包含第一反射器m1及第二反射器m2。光學系統OS經組態為用於在X方向及Y方向上縮小輻射光束的KB反射器組合，如上文所描述。
光學系統OS進一步包含參考光柵G，該參考光柵在此實施例中係以第二反射器m2之部分之形式提供。參考光柵G可包含繞射元件，諸如可變線間距(variable line spacing; VLS)光柵，或任何其他適當繞射元件。參考光柵G鏡面反射輻射光束B之一部分RP使得該鏡面反射之輻射部分RP聚焦於所關注區RoI上，而輻射光束B之另一輻射部分DP係由參考光柵G繞射。繞射輻射部分DP係由提供於該繞射輻射部分DP之光束路徑中的摺疊反射器fm收集。摺疊反射器fm將繞射輻射部分DP導向至參考偵測器714。參考偵測器714可包含經組態以量測繞射輻射部分DP之不同光譜部分之強度的感測器，或其類似者。因此，參考光柵G及參考偵測器714可提供光譜儀之功能性。參考光柵G可允許對輻射光束B進行取樣(例如出於診斷目的，或其類似者)，同時亦允許同時將反射輻射部分RP聚焦於所關注區RoI上。
提供作為反射器m1、m2中之一者之部分的參考光柵G可允許執行光譜監控，同時使光學系統OS中之組件之數目最小化。舉例而言，圖7之(a)及圖7之(c)描繪其中提供單獨參考光柵G之實施例。與此對比，圖7之(b)、圖7之(d)及圖8描繪其中參考光柵G係以第一級S1之第一反射器m1之部分之形式而提供的實施例(因此避免了參考光柵G作為單獨組件來提供)。在圖7之(b)、圖7之(d)及圖8之狀況下，在參考偵測器714、輻射光束B與基板W之間存在體積衝突的可能性減小，此係由於參考光柵G係以兩個級S1、S2之第一級S1之部分的形式而提供。由於第一級S1經定位成比第二級S2距所關注區RoI更遠，故在提供於繞射輻射部分RP之光束路徑中的參考偵測器與鏡面反射輻射部分RP之光束路徑之間之體積衝突的風險降低。視情況，在圖7之(b)、圖7之(d)及圖8之實施例中，摺疊反射器fm仍可提供於由參考光柵G繞射之輻射的光束路徑中。
由於在圖13之實施例中僅存在一個級S1，故歸因於第一級S1接近基板W而發生體積衝突的風險增大。將摺疊反射器fm提供於繞射輻射部分DP之光束路徑中可降低在單級光學系統OS中之體積衝突之風險。在由圖13描繪之特定配置中，可看到，提供摺疊反射器fm會允許將參考偵測器714定位成使得避免參考偵測器714、反射輻射部分RP及/或基板W之間的體積衝突。
儘管圖13將參考光柵G描繪為橫越第二反射器m2之整個反射表面延伸，但應瞭解，在一些實施例中，參考光柵G可僅作為第二反射器m2之反射表面之部分而提供。換言之，參考光柵G可並未橫越反射器之整個反射表面延伸，使得僅對輻射光束B之部分橫截面進行取樣以供參考偵測器714進行監控。儘管圖13描繪單級光學系統OS，但應瞭解，參考光柵G及視情況摺疊反射器fm可以本文中所描述之任何光學系統OS之任何級或反射器之部分的形式提供。應瞭解，至少一個參考光柵G可以本文中所描述之任何光學系統OS之一或多個反射器之部分的形式提供。
在後續經編號條項中揭示另外實施例： 1. 一種用於將一輻射光束聚焦於一度量衡設備中之一所關注區上之光學系統，該輻射光束包含在一軟X射線或極紫外線光譜範圍內之輻射，該光學系統包含： - 一第一級，其用於將該輻射光束聚焦於一中間焦點區處；及 - 一第二級，其用於將來自該中間焦點區之該輻射光束聚焦至該所關注區上，其中該第二級包含一柯克派垂克•貝茲反射器組合。 2. 如條項1之光學系統，其中該第一級包含一柯克派垂克•貝茲反射器組合。 3. 如條項1或2之光學系統，其中該光學系統經組態以將該輻射光束聚焦於一基板之該所關注區上，使得關於該所關注區之資訊可自作為以下各者中之至少一者的輻射予以判定：自該所關注區反射、散射及繞射。 4. 如條項1、2或3之光學系統，其中該第一級及該第二級中之至少一者包含一繞射元件，該繞射元件用於在空間上分離該輻射光束之繞射光譜分量。 5. 如條項4之光學系統，其中該繞射元件係以該第一級及該第二級中之至少一者之一反射器之部分的形式提供，且視情況其中該繞射元件係以該第一級之部分的形式提供，且視情況其中該繞射元件係以該第一級之一第一反射器之部分的形式提供。 6. 如條項1至5中任一項之光學系統，其中界定於該中間焦點區與該所關注區之間的一主射線之一路徑長度小於或等於3公尺。 7. 如條項1至6中任一項之光學系統，其中該第一級及該第二級中之至少一者包含一像差校正反射器。 8. 如條項7之光學系統，其中該第二級之該柯克派垂克•貝茲反射器組合中的至少一個反射器包含該像差校正反射器。 9. 如條項7或8之光學系統，其中該像差校正反射器經組態以使得在使用中，入射於該像差校正反射器之不同部分上的該輻射光束之射線係由該第一級及該第二級中之至少一者聚焦成一大體上無像差焦斑。 10. 如條項7、8或9之光學系統，其中該像差校正反射器之一反射表面之一表面輪廓具有一大體上橢圓柱形狀，且該表面輪廓與該橢圓柱形狀有偏差，該等偏差經組態為獲得一大體上無像差焦斑。 11. 如條項7至10中任一項之光學系統， 其中反射表面之該表面輪廓之一部分，視情況至少80%相對於一對稱平面對稱，且界定該對稱平面，其中該對稱平面與該表面輪廓之間的一第一交叉點為一第一橢圓之一第一部分， 其中另外交叉點被界定於該表面輪廓與其他平面之間，該等其他平面平行於該對稱平面且該等其他平面並不與該對稱平面相交，該等另外交叉點並不確切等於任何橢圓之任何部分， 其中隨著一方面該等其他平面與另一方面該對稱平面之間的距離增大，該等另外交叉點愈加自該第一橢圓之該第一部分發散。 12. 如條項11之光學系統，其中該表面輪廓具有一直線，其中該線垂直於該對稱平面且遵循該表面輪廓。 13. 如條項12之光學系統， 其中定義一局部笛卡爾座標系統uvw ，其中一原點處於該直線與該對稱平面相交的一點處，w 軸與該原點處之該反射表面之一法線重合、v 軸與該直線重合且u 軸垂直於該v 軸及該w 軸， 其中該表面輪廓之一w 座標係由以下方程式定義其中E 1 (u )定義該第一交叉點之該第一橢圓的該第一部分，且、、為係數且該等係數、、中之至少一者不等於0，且視情況至少係數c2 不等於0。 14. 如條項13之光學系統，其中與該第一橢圓之該第一部分的該等另外交叉點之該發散相比於與之相關程度，與之相關程度更大。 15. 如條項1至14中任一項之光學系統，其中該第一級之至少一個反射器包含以下各者中之至少一者：一橢圓柱形反射器；及一拋物柱面反射器。 16. 如條項1至15中任一項之光學系統，其中該第一級包含以下各者中之至少一者：一第一反射器及一第二反射器。 17. 如條項16之光學系統，其中該光學系統之該第一反射器經定向為使得該輻射光束之一主射線在該第一反射器上之一掠入射角大於或等於1度。 18. 如條項1至17中任一項之光學系統，其中該第二級包含一額外反射器及一另外額外反射器。 19. 如條項18之光學系統，其中該光學系統之該額外反射器經定向為使得該輻射光束之一主射線在該額外反射器上之一掠入射角大於或等於5度。 20. 如條項1至19中任一項之光學系統，其中該第一級及該第二級中之至少一者經組態以接收該輻射光束，其中該輻射光束之一發散半角大於或等於1毫拉德。 21. 如條項1至20中任一項之光學系統，其中界定於該輻射光束之一表觀源與該所關注區之間的一主射線之一路徑長度小於或等於3公尺。 22. 如條項1至21中任一項之光學系統，其中該第一級包含一第一反射器及一第二反射器，且該第二級包含一額外反射器及一另外額外反射器，其中自該光學系統之一點(P1)延伸，該輻射光束之四個不同射線(AR、BR、aR、bR)經定義為使得： - 該四個不同射線(AR、BR、aR、bR)接近於該輻射光束之一主射線； - 該點(P1)與該第一反射器之間的一第一平面包含該等射線AR及aR，且該點(P1)與該第一反射器之間的一第二平面包含該等射線BR及bR，該第一平面與該第二平面垂直於彼此，其中該主射線沿著該第一平面與該第二平面之間的一交叉線傳播； - 該等射線AR及aR大致處於該第一反射器之一子午面中且該等射線BR及bR大致處於該第二反射器之一子午面中，使得該射線AR或BR分別為自該點(P1)至該第一反射器或該第二反射器有最短距離的射線，且使得該射線aR或bR分別為自該點(P1)至該第一反射器或該第二反射器有最長距離的射線， 其中該等反射器中之每一者之一定向係由自該點(P1)至該各別反射器行進最短距離的射線定義，使得根據定義，該第一反射器係呈一A組態且該第二反射器係呈一B組態，藉此將該第一級定義為一AB組態，且 其中該額外反射器及該另外額外反射器之一定向經組態為呈自該點(P1)至該第二級之該各別反射器有最短距離的以下組態中之一者： AB、Ab、aB、ab、BA、Ba、bA、ba。 23. 如條項22之光學系統，其中該額外反射器及該另外額外反射器之該各別定向係由該ba組態界定。 24. 如條項16至21中任一項之光學系統，其中該第一級包含該第一反射器。 25. 如條項24之光學系統，其中該第一反射器包含一橢圓柱形反射器。 26. 如條項24或25之光學系統，其中該第二級包含一額外反射器及一另外額外反射器，其中自該光學系統之一點(P1)延伸，該輻射光束之四個不同射線(AR、BR、aR、bR)經定義為使得： - 該四個不同射線(AR、BR、aR、bR)接近於該輻射光束之一主射線； - 該點(P1)與該第一反射器之間的一第一平面包含該等射線AR及aR，且該點(P1)與該第一反射器之間的一第二平面包含該等射線BR及bR，該第一平面與該第二平面垂直於彼此，其中該主射線沿著該第一平面與該第二平面之間的一交叉線傳播； - 該等射線AR及aR大致處於該第一反射器之一子午面中，使得該射線AR為自該點(P1)至該第一反射器有最短距離的射線，且使得該射線aR為自該點(P1)至該第一反射器有最長距離的射線， 其中該等反射器中之每一者之一定向係由自該點(P1)至該各別反射器行進最短距離的射線定義，使得根據定義，該第一反射器係呈一A組態，藉此將該第一級定義為一A組態，且 其中該額外反射器及該另外額外反射器之一定向經組態為呈自該點(P1)至該第二級之該各別反射器有最短距離的以下組態中之一者： AB、Ab、aB、ab、BA、Ba、bA、ba。 27. 如條項26之光學系統，其中該額外反射器及該另外額外反射器之該各別定向係由該AB組態界定。 28. 如條項1至27中任一項之光學系統，其中該光學系統經組態以縮小該輻射光束使得該所關注區處之該輻射光束在一子午面中之一縮小率與在一矢狀面中不同。 29. 如條項1至28中任一項之光學系統，其中界定於該第二級與該所關注區之間的一數值孔徑大於或等於0.005。 30. 一種度量衡或檢測設備，其包含 - 一基板台，其用於收納並固持處於一可控制位置之一基板， - 一輻射源，其用於產生一照明輻射光束， - 一如條項1至29中任一項之光學系統，其用於將該照明輻射光束聚焦於該基板上之一所關注區處。 31. 一種使用一光學系統以用於將一輻射光束聚焦於一度量衡設備中之一所關注區上之方法，該輻射光束包含在一軟X射線或極紫外線光譜範圍內之輻射，該方法包含： - 提供一第一級以用於將該輻射光束聚焦於一中間焦點處； - 提供一第二級以用於將來自該中間焦點之該輻射光束聚焦至該所關注區上，其中該第二級包含一柯克派垂克•貝茲反射器組合；及 - 將該輻射光束聚焦於該所關注區上。 32. 一種反射器，其用於校正用於將一輻射光束聚焦於一度量衡設備中之一所關注區上的一光學系統中之像差，該輻射光束包含在一軟X射線或極紫外線光譜範圍內之輻射，其中該反射器之一反射表面之一表面輪廓具有一大體上橢圓柱形狀，且該表面輪廓與該橢圓柱形狀有偏差，該等偏差經組態為獲得一無像差焦斑。 33. 如條項32之反射器， 其中該反射表面之該表面輪廓之一部分，視情況至少80%相對於一對稱平面對稱，且界定該對稱平面，其中該對稱平面與該表面輪廓之間的一第一交叉點為一第一橢圓之一第一部分， 其中另外交叉點被界定於該表面輪廓與其他平面之間，該等其他平面平行於該對稱平面且該等其他平面並不與該對稱平面相交，該等另外交叉點並不確切等於任何橢圓之任何部分， 其中隨著一方面該等其他平面與另一方面該對稱平面之間的距離增大，該等另外交叉點愈加自該第一橢圓之該第一部分發散。 34. 如條項33之反射器，其中該表面輪廓具有一直線，其中該線垂直於該對稱平面且遵循該表面輪廓。 35. 如條項34之反射器， 其中定義一局部笛卡爾座標系統uvw ，其中一原點處於該直線與該對稱平面相交的一點處，w 軸與該原點處之該反射表面之一法線重合、v 軸與該直線重合且u 軸垂直於該v 軸及該w 軸， 其中該表面輪廓之一w 座標係由以下方程式定義其中E 1 (u )定義該第一交叉點之該第一橢圓的該第一部分，且、、為係數且該等係數、、中之至少一者不等於0，且視情況至少係數c2 不等於0。 36. 如條項35之反射器，其中與該第一橢圓之該第一部分的該等另外交叉點之該發散相比於與之相關程度，與之相關程度更大。 37. 一種製造一反射器之方法，該反射器用於校正用於將一輻射光束聚焦於一度量衡設備中之一所關注區上的一光學系統中之像差，該輻射光束包含在一軟X射線或極紫外線光譜範圍內之輻射，其中該方法包含： 形成一反射器之一反射表面之一表面輪廓以具有一大體上橢圓柱形狀，且使得該表面輪廓與該橢圓柱形狀有偏差，該等偏差經組態為獲得一無像差焦斑。 38. 一種校正用於將一輻射光束聚焦於一度量衡設備中之一所關注區上的一光學系統中之像差之方法，該輻射光束包含在一軟X射線或極紫外線光譜範圍內之輻射，其中該方法包含： 提供一反射器，其中該反射器之一反射表面之一表面輪廓具有一大體上橢圓柱形狀，且該表面輪廓與該橢圓柱形狀有偏差，該等偏差經組態為獲得一無像差焦斑；及 使用該反射器來校正該光學系統中之像差。
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、用於磁域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本發明之實施例，但本發明之實施例可用於其他設備中。本發明之實施例可形成光罩檢測設備、度量衡設備或量測或處理諸如晶圓(或其他基板)或光罩(或其他圖案化器件)之物件之任何設備的部件。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環境(非真空)條件。
儘管上文可特定地參考在光學微影之內容背景中對本發明之實施例之使用，但應瞭解，本發明可用於其他應用(例如壓印微影)中，且在內容背景允許之情況下不限於光學微影。
儘管在本文中特定地參考「度量衡設備」，但此術語亦可指檢測設備或檢測系統。例如包含本發明之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。
在以上文件之內容背景中，引入術語HHG或HHG源。HHG係指高階諧波產生(High Harmonic Generation)或有時被稱作高階諧波產生(high order harmonic generation)。HHG為非線性程序，其中例如氣體、電漿或固體樣本之目標係由密集雷射脈衝照明。隨後，目標可發射頻率為雷射脈衝之輻射之頻率多倍的輻射。為倍數的此頻率被稱為雷射脈衝之輻射之諧波。可界定經產生HHG輻射為高於第五諧波之諧波且此等諧波被稱為高階諧波。形成HHG程序之基礎之物理程序不同於與產生較低諧波(通常為第2至第5諧波)之輻射有關的物理程序。產生較低諧波之輻射係與擾動理論有關。目標中之原子之(受限)電子的軌跡大體上係由基質離子之庫侖電位判定。在HHG中，有助於HHG程序之電子之軌跡大體上係由傳入雷射光之電場判定。在所謂的描述HHG之「三步驟模型」中，通過在彼力矩下之庫侖障壁之電子穿隧大體上由雷射場抑制(步驟1)，沿著由雷射場判定之軌跡(步驟2)，且在釋放其動能及呈輻射形式之離子化能量時以某一機率重組(步驟3)。對HHG與較低諧波之輻射之產生之間的差異進行措辭之另一方式為將具有高於目標原子之離子化能量之光子能的所有輻射界定為「高階諧波」輻射，例如HHG產生輻射，且將具有低於離子化能量之光子能的所有輻射界定為非HHG產生輻射。若氖氣用作氣體目標，則具有短於62奈米波長之所有輻射(具有高於20.18電子伏特之光子能)係藉助於HHG程序產生。對於作為氣體目標之氬氣，具有高於約15.8電子伏特之光子能之所有輻射係藉助於HHG程序產生。
貫穿本發明且在適當的情況下，術語「反射輻射」可被認為係指「鏡面反射輻射」。貫穿本發明且在適當的情況下，術語「繞射輻射」可被認為係指1繞射階輻射或更高繞射階輻射。
本文中所描述之一些實施例涉及包含第一反射器m1、第二反射器m2及第三反射器m3的光學系統OS。在此類實施例中，第二反射器m2及第三反射器m3可分別指額外反射器及另外額外反射器之實例。本文中所描述之一些實施例涉及包含第一反射器m1、第二反射器m2、第三反射器m3及第四反射器m4的光學系統OS。在此類實施例中，第三反射器m3及第四反射器m4可分別指額外反射器及另外額外反射器之實例。
雖然上文已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可以與所描述方式不同之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。
100‧‧‧像差校正反射器
102‧‧‧對稱平面
104‧‧‧第一部分
106‧‧‧直線/線
108‧‧‧原點
200‧‧‧度量衡設備
202‧‧‧紅外線(IR)雷射
204‧‧‧高階諧波產生(HHG)機構
206‧‧‧選用紅外線(IR)阻擋元件
700‧‧‧光譜儀
704‧‧‧照明輻射
708‧‧‧反射輻射
710‧‧‧反射光譜
712‧‧‧光柵
713‧‧‧偵測器
714‧‧‧參考偵測器
732‧‧‧照明子系統
750‧‧‧高階偵測器
AR‧‧‧射線
aR‧‧‧射線
B‧‧‧輻射光束
BD‧‧‧光束遞送系統
BK‧‧‧烘烤板
BR‧‧‧射線
bR‧‧‧射線
C‧‧‧目標部分
CH‧‧‧冷卻板
CL‧‧‧電腦系統
CR‧‧‧主射線
DE‧‧‧顯影器
D1‧‧‧光束佔據面積
D2‧‧‧光束佔據面積
DP‧‧‧繞射輻射光束部分
F1‧‧‧自由工作距離
F2‧‧‧自由工作距離
F1‧‧‧焦點/點
F2‧‧‧第二焦點
F2b‧‧‧點
fm‧‧‧摺疊反射器
G‧‧‧參考光柵
GI1‧‧‧掠入射角
GI2‧‧‧掠入射角
IF‧‧‧位置量測系統/中間焦點
IL‧‧‧照明系統/照明器
I/O1‧‧‧輸入/輸出埠
I/O2‧‧‧輸入/輸出埠
IP‧‧‧影像平面
L‧‧‧總路徑長度
LA‧‧‧微影設備
LACU‧‧‧微影控制單元
LB‧‧‧裝載匣
LC‧‧‧微影製造單元
M1‧‧‧反射器
M2‧‧‧反射器
M'1‧‧‧光罩對準標記
M'2‧‧‧光罩對準標記
MA‧‧‧圖案化器件
MT‧‧‧光罩支撐件/度量衡工具/散射計
m1‧‧‧橢球反射器/第一反射器/單個橢圓柱形反射器
m2‧‧‧第二反射器
m3‧‧‧第三反射器
m4‧‧‧第四反射器
m5‧‧‧摺疊反射器
N‧‧‧反射器之數目
OS‧‧‧光學系統
P1‧‧‧點/點源
P2‧‧‧點
P'1‧‧‧基板對準標記
P'2‧‧‧基板對準標記
PM‧‧‧第一定位器
PS‧‧‧投影系統
PW‧‧‧第二定位器
RO‧‧‧基板處置器或機器人
RoI‧‧‧所關注區
RP‧‧‧鏡面反射之輻射部分
RS‧‧‧反射器表面/圓柱形反射表面
S1‧‧‧縮小級
S2‧‧‧縮小級
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
SF‧‧‧高階量測信號
SO‧‧‧輻射源
SR‧‧‧參考量測信號
ST‧‧‧反射量測信號
Ss‧‧‧表觀源直徑
Si‧‧‧中間焦點直徑
St‧‧‧焦斑直徑
T‧‧‧目標
TCU‧‧‧塗佈顯影系統控制單元
W‧‧‧基板/晶圓
WT‧‧‧基板支撐件
W1‧‧‧長度
W2‧‧‧長度
β1‧‧‧角度
β2‧‧‧角度
θ1‧‧‧發散度
θ2‧‧‧發散度
現在將僅作為實例參看隨附示意性圖式來描述本發明之實施例，在該等圖式中： - 圖1描繪微影設備之示意性綜述； - 圖2描繪微影製造單元之示意性綜述； - 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描繪使用在軟X射線或EUV光譜範圍內之輻射的度量衡設備之示意性表示； - 圖5描繪兩級光學系統之示意性表示； - 圖6之(a)至(e)描繪用於光學系統中之各種反射器或反射器組合的示意性表示； - 圖7之(a)至(d)描繪各種兩級光學系統組合之示意性表示； - 圖8之(a)至(b)分別描繪另一兩級光學系統組合之頂部及側面示意性表示； - 圖9描繪光學系統之級的示意性透視表示； - 圖10描繪用於校正像差之光學系統的示意性透視表示； - 圖11描繪大體上圓柱形反射器表面之示意性透視表示； - 圖12之(a)至(b)描繪表示像差校正反射器之輪廓標繪圖；及 - 圖13描繪另一實例光學系統之示意性表示。

Claims (12)

  1. 一種用於將一輻射光束聚焦於一度量衡設備中之一所(region of interest)關注區上之光學系統，該輻射光束包含在一軟X射線或極紫外線光譜範圍內之輻射，該光學系統包含：一第一級(stage)，其用於將該輻射光束聚焦於一中間焦點區處；一第二級，其用於將來自該中間焦點區之該輻射光束聚焦至該所關注區上，其中該第二級包含一柯克派垂克‧貝茲(Kirkpatrick-Baez)反射器組合；及一光譜儀，其用於判定該輻射光束之光譜強度，該光譜儀可包含在該第一級或該第二級中之用於在空間上分離該輻射光束之繞射光譜分量之一繞射元件。
  2. 如請求項1之光學系統，其中該第一級包含一柯克派垂克‧貝茲反射器組合。
  3. 如請求項1或2之光學系統，其中該光學系統經組態以將該輻射光束聚焦於一基板之該所關注區上，使得關於該所關注區之資訊可自作為以下各者中之至少一者的輻射予以判定：自該所關注區反射、散射及繞射。
  4. 如請求項1或2之光學系統，其中該繞射元件係以該第一級及該第二級中之至少一者之一反射器之部分的形式提供，且視情況其中該繞射元件係以該第一級之部分的形式提供，且視情況其中該繞射元件係以該第一級之一第一反射器之部分的形式提供。
  5. 如請求項1或2之光學系統，其中界定於該中間焦點區與該所關注區之間的一主射線之一路徑長度小於或等於3公尺。
  6. 如請求項1或2之光學系統，其中該第一級及該第二級中之至少一者包含一像差校正反射器，且其中視情況該第二級之該柯克派垂克‧貝茲反射器組合中的至少一個反射器包含該像差校正反射器。
  7. 如請求項6之光學系統，其中該像差校正反射器經組態以使得在使用中，入射於該像差校正反射器之不同部分上的該輻射光束之射線係由該第一級及該第二級中之至少一者聚焦成一大體上無像差焦斑。
  8. 如請求項6之光學系統，其中該像差校正反射器之一反射表面之一表面輪廓具有一大體上橢圓柱形狀，且該表面輪廓與該橢圓柱形狀有偏差，該等偏差經組態為獲得一大體上無像差焦斑。
  9. 如請求項6之光學系統，其中反射表面之該表面輪廓之一部分，視情況至少80%相對於一對稱平面對稱，且界定該對稱平面，其中該對稱平面與該表面輪廓之間的一第一交叉點為一第一橢圓之一第一部分，其中另外交叉點被界定於該表面輪廓與其他平面之間，該等其他平面平行於該對稱平面且該等其他平面並不與該對稱平面相交，該等另外交叉點並不確切等於任何橢圓之任何部分，其中隨著一方面該等其他平面與另一方面該對稱平面之間的距離增大，該等另外交叉點愈加自該第一橢圓之該第一部分發散。
  10. 如請求項1或2之光學系統，其中該第一級之至少一個反射器包含以下各者中之至少一者：一橢圓柱形反射器；及一拋物柱面反射器。
  11. 一種度量衡或檢測設備，其包含一基板台，其用於收納並固持處於一可控制位置之一基板，一輻射源，其用於產生一照明輻射光束，一如請求項1至10中任一項之光學系統，其用於將該照明輻射光束聚焦於該基板上之一所關注區處。
  12. 一種使用一光學系統以用於將一輻射光束聚焦於一度量衡設備中之一所關注區上之方法，該輻射光束包含在一軟X射線或極紫外線光譜範圍內之輻射，該方法包含：提供一第一級以用於將該輻射光束聚焦於一中間焦點處；提供一第二級以用於將來自該中間焦點之該輻射光束聚焦至該所關注區上，其中該第二級包含一柯克派垂克‧貝茲反射器組合；將該輻射光束聚焦於該所關注區上；及提供用於判定該輻射光束之光譜強度之一光譜儀，該光譜儀可包含在該第一級或該第二級中之用於在空間上分離該輻射光束之繞射光譜分量之一繞射元件。
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