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TWI631321B - 用於檢測裝置之照明源、檢測裝置及檢測方法 - Google Patents

用於檢測裝置之照明源、檢測裝置及檢測方法 Download PDF

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TWI631321B
TWI631321B TW106122306A TW106122306A TWI631321B TW I631321 B TWI631321 B TW I631321B TW 106122306 A TW106122306 A TW 106122306A TW 106122306 A TW106122306 A TW 106122306A TW I631321 B TWI631321 B TW I631321B
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TW106122306A
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派翠西斯 阿若瑟斯 約克伯 提那曼斯
林楠
山德 巴斯 盧波
賽門 吉司伯 喬瑟佛思 麥提森
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荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司
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Abstract

本發明揭示一種用於產生用於一檢測裝置之量測輻射之照明源。該源產生至少第一量測輻射及第二量測輻射，使得該第一量測輻射與該第二量測輻射進行干涉以形成運用一差拍分量進行調變之經組合量測輻射。該照明源可為一高階諧波產生(HHG)源。亦揭示一種包含此源之檢測裝置及一種相關聯檢測方法。

Description

用於檢測裝置之照明源、檢測裝置及檢測方法
本發明係關於一種微影裝置及一種用於執行量測之方法。詳言之，本發明係關於一種包含於微影裝置中之檢測裝置，且尤其係關於其照明源以及一種運用該照明源執行量測之方法。
微影裝置為將所要圖案施加至基板上(通常施加至基板之目標部分上)之機器。微影裝置可用於(例如)積體電路(IC)製造中。在彼情況下，圖案化器件(其替代地稱作光罩或倍縮光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上之電路圖案。此圖案可轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包括晶粒之一部分、一個晶粒或若干晶粒)上。施加各自具有特定圖案及材料組合物之多個層以界定成品之功能器件及互連件。
在微影程序中，需要頻繁地對所產生結構進行量測(例如)以用於程序控制及驗證。用於進行此等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(器件中兩個層之對準準確度)之專門工具。最近，已開發用於微影領域中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佈建。舉例而言， 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光柵之光點(亦即，光柵填充不足)。在所謂的重新建構方法中，可藉由模擬散射輻射與目標結構之數學模型之相互作用來計算光柵之屬性。調整該模型之參數直至經模擬相互作用產生類似於自真實目標所觀測到之繞射圖案的繞射圖案為止。
除了藉由重新建構進行特徵形狀之量測以外，亦可使用此類裝置來量測基於繞射之疊對，如已公佈專利申請案US2006066855A1中所描述。使用繞射階之暗場成像的基於繞射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。可在諸如US2011102753A1及US20120044470A之眾多經公佈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。已知散射計傾向於使用在可見或近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。可使用具有短得多之波長之深紫外線(DUV)或極紫外線(EUV)輻射來界定此等產品特徵。不幸地，此等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，使得其不能藉由光學度量衡技術而成像。舉例而言，小特徵包括藉由多重圖案化程序及/或間距倍增而形成之特徵。因此，用於高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，且可能不準確，此係由於度量衡目標不遭受微影裝置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，電子不能夠穿透厚的程序層，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所使用之輻射之波長(亦即，移動朝向「軟X射線」波長光譜)，有可能解析較小結構，以增加對結構之結構變化的敏感度及/或進一步穿透至產品結構中。然而，此有可能需要度量衡系統之光譜解析度的對應改良。另外，隨著產品結構包含之層的數目增加及厚度對應增加，產品結構之複雜性增加。此又增加執行度量衡量測所需之光譜解析度。
本發明旨在提供一種用於執行上文所描述之類型之量測的替代性檢測裝置及方法。
根據本發明之一第一態樣，提供一種用於產生用於一檢測裝置之量測輻射之照明源，其可操作以產生至少第一量測輻射及第二量測輻射，使得該第一量測輻射及該第二量測輻射進行干涉以形成運用一差拍分量進行調變之經組合量測輻射。
根據本發明之一第二態樣，提供一種用於產生高諧波輻射之照明源，其可操作以產生至少第一高諧波輻射及第二高諧波輻射，使得該第一高諧波輻射及該第二高諧波輻射進行干涉以形成運用一差拍分量進行調變之經組合高諧波輻射。
根據本發明之一第三態樣，提供一種量測一基板上之一目標結構之方法，其包含：產生至少第一量測輻射及一第二量測輻射使得該第一量測輻射及該第二量測輻射進行干涉以形成運用一差拍分量進行調變之經組合量測輻射；運用該量測輻射照明該目標結構，從而產生運用該差拍分量進 行調變之散射輻射；偵測該散射輻射；及處理該經偵測到散射輻射，該處理包含使用該差拍分量來光譜地解析該散射輻射。
根據本發明之一第三態樣，提供一種檢測裝置，其包含：該第一或第二態樣之一照明源，其可操作以提供運用一差拍分量進行調變之量測輻射；一照明系統，其可操作以運用該量測輻射照明一目標結構，從而產生運用該差拍分量進行調變之散射輻射；一偵測器，其可操作以偵測該散射輻射；及一處理器，其可操作以使用該差拍分量來光譜地解析該散射輻射。
本發明又進一步提供一種電腦程式產品，其含有用於實施如上文所闡述之根據本發明之一方法中的控制步驟之機器可讀指令之一或多個序列。
下文參看隨附圖式來詳細地描述本發明之另外態樣、特徵及優點，以及本發明之各種實施例的結構及操作。應注意，本發明不限於本文中所描述之特定實施例。本文中僅出於說明性目的而呈現此等實施例。基於本文中所含有之教示，額外實施例對於熟習相關技術者而言將顯而易見。
-1‧‧‧一階射線/繞射射線
+1‧‧‧一階射線/繞射射線
0‧‧‧零階射線/繞射射線
11‧‧‧輻射源
12‧‧‧照明系統
15‧‧‧部分反射表面
16‧‧‧顯微鏡物鏡/透鏡
20‧‧‧孔徑光闌/離軸孔徑
21‧‧‧成像光學系統
23‧‧‧感測器
30a‧‧‧照明射線
30b‧‧‧射線
40‧‧‧影像處理器及控制器
400‧‧‧高階諧波產生(HHG)源/照明系統
405‧‧‧第一泵輻射源
410‧‧‧第一泵輻射光束
415‧‧‧第二泵輻射源
420‧‧‧第二泵輻射光束
425‧‧‧高階諧波產生(HHG)氣體射流
430‧‧‧第一量測輻射
435‧‧‧第二量測輻射
440‧‧‧濾光器元件/光學元件
445‧‧‧偵測器區塊
450‧‧‧第一偵測器
455‧‧‧第二偵測器
460‧‧‧第三偵測器
465‧‧‧第一泵輻射源405及第二泵輻射源415經模式鎖定
467‧‧‧光束分裂器
470‧‧‧參考偵測器
510a‧‧‧第79高階/峰值
510b‧‧‧高階
520a‧‧‧高階/峰值
520b‧‧‧高階
530‧‧‧頻寬
540‧‧‧波長差
600‧‧‧照明系統/高階諧波產生(HHG)源
602‧‧‧第一光學元件
605‧‧‧第一光學元件/部位
610‧‧‧第一部位
615‧‧‧第二部位
701‧‧‧第一步驟
702‧‧‧第二步驟
703‧‧‧第三步驟
704‧‧‧第四步驟
AD‧‧‧調整器
AS‧‧‧對準感測器
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
CO‧‧‧聚光器
D‧‧‧光束腰直徑
DE‧‧‧顯影器
EXP‧‧‧曝光站
I‧‧‧照明射線/入射射線
I/O1‧‧‧輸入/輸出埠
I/O2‧‧‧輸入/輸出埠
IF‧‧‧位置感測器
IL‧‧‧照明系統/照明器
IN‧‧‧積光器
LA‧‧‧微影裝置
LACU‧‧‧微影控制單元/微影裝置控制單元
LB‧‧‧裝載匣
LC‧‧‧微影製造單元
LS‧‧‧位階感測器
M1‧‧‧光罩對準標記
M2‧‧‧光罩對準標記
MA‧‧‧圖案化器件
MEA‧‧‧量測站
MT‧‧‧圖案化器件支撐件或支撐結構
O‧‧‧光軸
P'‧‧‧平面
P"‧‧‧平面
P1‧‧‧基板對準標記
P2‧‧‧基板對準標記
PM‧‧‧第一定位器
PS‧‧‧投影系統
PW‧‧‧第二定位器/基板定位器
RF‧‧‧參考框架
RO‧‧‧基板處置器或機器人
S‧‧‧光點
SC‧‧‧旋塗器
SCS‧‧‧監督控制系統
SO‧‧‧輻射源
T‧‧‧目標光柵結構/度量衡目標/堆疊厚度/目標結構
TCU‧‧‧塗佈顯影系統控制單元
W‧‧‧基板
WTa‧‧‧基板台
WTb‧‧‧基板台
現在將參考隨附示意性圖式而僅作為實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中，對應參考符號指示對應部分，且在該等圖式中：圖1描繪微影裝置；圖2描繪其中可使用根據本發明之檢測裝置的微影製造單元或叢集；包含圖3之(a)及圖3之(b)的圖3示意性地說明經調適以執行已知暗場成像檢測方法之檢測裝置；圖4為根據本發明之實施例之檢測裝置的示意圖； 圖5為由圖4之檢測裝置之照明源產生的量測輻射之強度I相對於波長λ的標繪圖；圖6為根據本發明之實施例之圖4的檢測裝置之照明源之較詳細示意圖；且圖7為根據本發明之實施例之描述度量衡方法的流程圖。
在詳細地描述本發明之實施例之前，有指導性的是呈現可供實施本發明之實施例的實例環境。
圖1示意性地描繪微影裝置LA。該裝置包括：照明系統(照明器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如，UV輻射或DUV或EUV輻射)；圖案化器件支撐件或支撐結構(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準確地定位該圖案化器件之第一定位器PM；兩個基板台(例如，晶圓台)WTa及WTb，其各自經建構以固持基板(例如，抗蝕劑塗佈晶圓)W，且各自連接至經組態以根據某些參數準確地定位該基板之第二定位器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，包括一或多個晶粒)上。參考框架RF連接各種組件，且充當用於設定及量測圖案化器件及基板之位置以及圖案化器件及基板上之特徵之位置的參考。
照明系統可包括用於導向、塑形或控制輻射之各種類型之光學組件，諸如，折射、反射、磁性、電磁、靜電或其他類型之光學組件，或其任何組合。
圖案化器件支撐件以取決於圖案化器件之定向、微影裝置之設計及 其他條件(諸如，圖案化器件是否被固持於真空環境中)之方式來固持圖案化器件。圖案化器件支撐件可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術來固持圖案化器件。圖案化器件支撐件MT可為(例如)框架或台，其可視需要而固定或可移動。圖案化器件支撐件可確保圖案化器件(例如)相對於投影系統處於所要位置。
本文中所使用之術語「圖案化器件」應被廣泛地解譯為指可用以在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以便在基板之目標部分中產生圖案的任何器件。應注意，舉例而言，若被賦予至輻射光束之圖案包括相移特徵或所謂的輔助特徵，則該圖案可不確切地對應於基板之目標部分中之所要圖案。通常，被賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中所產生之器件(諸如，積體電路)中之特定功能層。
如此處所描繪，該裝置屬於透射類型(例如，使用透射圖案化器件)。替代地，該裝置可屬於反射類型(例如，使用如上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列，或使用反射光罩)。圖案化器件之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列，及可程式化LCD面板。可認為本文中對術語「倍縮光罩」或「光罩」之任何使用皆與更一般之術語「圖案化器件」同義。術語「圖案化器件」亦可被解譯為係指以數位形式儲存用於控制此可程式化圖案化器件之圖案資訊的器件。
本文中所使用之術語「投影系統」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任何類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、磁性、電磁及靜電光學系統，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」同義。
微影裝置亦可屬於如下類型：其中基板之至少一部分可由具有相對高折射率之液體(例如，水)覆蓋，以便填充投影系統與基板之間的空間。亦可將浸潤液體施加於微影裝置中之其他空間，例如，光罩與投影系統之間的空間。浸潤技術在此項技術中被熟知用於增加投影系統之數值孔徑。
在操作中，照明器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而言，當源為準分子雷射時，源與微影裝置可為分離實體。在此等狀況下，不認為源形成微影裝置之部分，且輻射光束係憑藉包括(例如)合適導向鏡面及/或光束擴展器之光束遞送系統BD而自源SO傳遞至照明器IL。在其他狀況下，舉例而言，當源為水銀燈時，源可為微影裝置之整體部分。源SO及照明器IL連同光束遞送系統BD(必要時)可被稱作輻射系統。
照明器IL可(例如)包括用於調整輻射光束之角強度分佈之調整器AD、積光器IN，及聚光器CO。照明器可用於調節輻射光束，以在其橫截面中具有所要均一性及強度分佈。
輻射光束B入射於被固持於圖案化器件支撐件MT上之圖案化器件MA上，且係藉由該圖案化器件而圖案化。在已橫穿圖案化器件(例如，光罩)MA的情況下，輻射光束B傳遞通過投影系統PS，該投影系統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及位置感測器IF(例如，干涉量測器件、線性編碼器、2-D編碼器或電容式感測器)，可準確地移動基板台WTa或WTb，(例如)以便使不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。類似地，第一定位器PM及另一位置感測器(其未在圖1中被明確地描繪)可用以(例如)在自光罩庫之機械擷取之後或在掃描期間相對於輻射光束B之路徑來準確地定位圖案化器件(例如，光罩)MA。
可使用光罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化 器件(例如，光罩)MA及基板W。儘管所說明之基板對準標記佔據專用目標部分，但該等標記可位於目標部分之間的空間中(此等標記被稱為切割道對準標記)。類似地，在多於一個晶粒被提供於圖案化器件(例如，光罩)MA上之情形中，光罩對準標記可位於該等晶粒之間。小對準標記亦可包括於器件特徵當中之晶粒內，在此狀況下，需要使標記儘可能地小且無需與鄰近特徵不同的任何成像或程序條件。下文中進一步描述偵測對準標記之對準系統。
可在多種模式中使用所描繪之裝置。在掃描模式下，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT及基板台WT(亦即，單次動態曝光)。可藉由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WT相對於圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT之速度及方向。在掃描模式下，曝光場之最大大小限制單次動態曝光中之目標部分之寬度(在非掃描方向上)，而掃描運動之長度判定目標部分之高度(在掃描方向上)。如在此項技術中為吾人所熟知，其他類型之微影裝置及操作模式係可能的。舉例而言，步進模式為吾人所知。在所謂的「無光罩」微影中，可程式化圖案化器件保持靜止，但具有改變之圖案，且移動或掃描基板台WT。
亦可使用上文所描述之使用模式之組合及/或變化或完全不同之使用模式。
微影裝置LA屬於所謂的雙載物台類型，其具有兩個基板台WTa、WTb以及兩個站-曝光站EXP及量測站MEA-在該兩個站之間可交換該等基板台。在曝光站處曝光一個基板台上之一個基板的同時，可在量測站處將另一基板裝載至另一基板台上且進行各種預備步驟。此實現裝置之產 出率之相當大增加。預備步驟可包括使用位階感測器LS來映射基板之表面高度輪廓，及使用對準感測器AS來量測基板上之對準標記之位置。若位置感測器IF不能夠在基板台處於量測站以及處於曝光站時量測基板台之位置，則可提供第二位置感測器以使得能夠在兩個站處追蹤基板台相對於參考框架RF之位置。代替所展示之雙載物台配置，其他配置為吾人所知且可用。舉例而言，提供基板台及量測台之其他微影裝置為吾人所知。此等基板台及量測台在執行預備量測時銜接在一起，且接著在基板台經歷曝光時不銜接。
如圖2中所展示，微影裝置LA形成微影製造單元(lithographic cell)LC(有時亦被稱作微影製造單元(lithocell)或叢集)之部分，微影製造單元LC亦包括用以對基板執行曝光前程序及曝光後程序之裝置。習知地，此等裝置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、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、在不同程序裝置之間移動基板，且將基板遞送至微影裝置之裝載匣LB。常常被集體地稱作塗佈顯影系統(track)之此等器件受塗佈顯影系統控制單元TCU控制，塗佈顯影系統控制單元TCU自身受監督控制系統SCS控制，監督控制系統SCS亦經由微影控制單元LACU來控制微影裝置。因此，不同裝置可經操作以最大化產出率及處理效率。
接著將由塗佈顯影系統處理之基板轉移至其他處理工具以用於在器件製造程序內進行蝕刻及其他化學或物理處理。在一些情況下，可在此類蝕刻或化學/物理處理步驟之後對基板執行度量衡。
微影裝置控制單元LACU控制所描述之各種致動器及感測器之所有移動及量測。LACU亦包括用以實施與裝置之操作相關之所要計算之信號處 理及資料處理能力。在[先前技術]及申請專利範圍之術語中，此等處理及控制功能之組合被簡單地稱作「控制器」。實務上，控制單元LACU將被實現為具有許多子單元之系統，該等子單元各自處置裝置內之子系統或組件的即時資料獲取、處理及控制。舉例而言，一個處理子系統可專用於基板定位器PW之伺服控制。分離單元甚至可處置粗略致動器及精細致動器，或不同軸線。另一單元可專用於位置感測器IF之讀出。對裝置之總控制可由中央處理單元控制，中央處理單元與此等子系統處理單元、與業者且與微影製造程序中所涉及之其他裝置通信。
圖3之(a)示意性地展示實施所謂的暗場成像度量衡之檢測裝置的關鍵元件。裝置可為單機器件，或併入於(例如)量測站處之微影裝置LA中抑或微影製造單元LC中。貫穿裝置具有若干分支之光軸係由點線O表示。圖3之(b)中更詳細地說明目標光柵結構T及繞射射線。
如[先前技術]中所引用之先前申請案中所描述，圖3之(a)之暗場成像裝置可為可替代光譜散射計或除光譜散射計以外而使用之多用途角解析散射計之部分。在此類型之檢測裝置中，由照明系統12調節由輻射源11發射之輻射。舉例而言，照明系統12可包括準直透鏡系統、彩色濾光器、偏振器及孔徑器件。經調節輻射遵循照明路徑，在照明路徑中，經調節輻射由部分反射表面15反射且經由顯微鏡物鏡16聚焦至基板W上之光點S中。度量衡目標T可形成於基板W上。透鏡16具有高數值孔徑(NA)，其較佳為至少0.9且更佳為至少0.95。浸潤流體可視需要用以獲得超過1的數值孔徑。多用途散射計可具有兩個或多於兩個量測分支。另外，其他光學系統及分支將包括於實際裝置中，(例如)以收集參考輻射以用於強度正規化、用於捕捉目標之粗略成像、用於聚焦等。可在上文所提及之先前公開案中發現 此等操作之細節。出於本發明之目的，僅詳細說明及描述用於暗場成像度量衡之所關注量測分支。
在暗場成像之收集路徑中，成像光學系統21在感測器23(例如，CCD或CMOS感測器)上形成基板W上之目標之影像。在收集路徑之平面P'中提供孔徑光闌20。平面P'為與物鏡16之光瞳平面P(圖中未繪示)共軛的平面。孔徑光闌20亦可被稱作光瞳光闌。孔徑光闌20可採取不同形式，正如照明孔徑可採取不同形式一樣。與透鏡16之有效孔徑組合的孔徑光闌20判定使用散射輻射之何部分以在感測器23上產生影像。通常，孔徑光闌20用以阻擋零階繞射光束，使得形成於感測器23上之目標之影像僅自一階光束形成。在兩個一階光束經組合以形成影像之一實例中，此影像將為所謂的暗場影像，其等效於暗場顯微法。然而，在本申請案中，一次僅成像一階中之一者，如下文所解釋。將由感測器23捕捉之影像輸出至影像處理器及控制器40，影像處理器及控制器40之功能將取決於所執行之量測的特定類型。出於此目的，執行對目標結構之不對稱性的量測。不對稱性量測可與目標結構之知識組合以獲得用以形成量測之對微影程序之效能參數的量測。可以此方式予以量測之效能參數包括(例如)疊對、焦點及劑量。
在度量衡目標T提供於基板W上的情況下，此可為1-D光柵，其經印刷成使得在顯影之後，長條(bar)係由固體抗蝕劑線形成。目標可為2-D光柵，其經印刷成使得在顯影之後，光柵係由抗蝕劑中之固體抗蝕劑導柱或通孔形成。長條、導柱或通孔可替代地經蝕刻至基板中。此等光柵中之每一者為屬性可使用檢測裝置來研究之目標結構之一實例。
照明系統12之各種組件可為可調整的，以在同一裝置內實施不同度 量衡「配方」。除了選擇波長(顏色)及偏振作為特定者之特性以外，照明系統12亦可經調整以實施不同照明剖面。因為平面P"與物鏡16之光瞳平面P及偵測器19之平面共軛，所以平面P"中之照明剖面界定在光點S中入射於基板W上之光的角分佈。為了實施不同照明剖面，可將孔徑器件提供於照明路徑中。孔徑器件可包含安裝於可移動滑桿或輪上之不同孔徑。孔徑器件可替代地包含可程式化空間光調變器。作為另一替代方案，可將光纖安置於平面P"中之不同部位處且選擇性地用於在其各別部位處遞送光或不遞送光。此等變化形式皆於上文所引用之文件中予以論述且例示。
在第一實例照明模式中，提供射線30a，使得入射角如在「I」處所展示，且由目標T反射之零階射線之路徑標註為「0」(不應與光軸「O」混淆)。在第二照明模式中，可提供射線30b，在此狀況下將調換入射角與反射角。此等照明模式兩者皆將被辨識為離軸照明模式。可出於不同目的實施許多不同照明模式。
如圖3之(b)中更詳細地展示，作為目標結構之一實例的目標光柵T經置放成使得基板W垂直於物鏡16之光軸O。在離軸照明剖面之狀況下，與軸線O成一角度而照射於光柵T上的照明射線I引起一零階射線(實線0)及兩個一階射線(點鏈線+1及雙點鏈線-1)。應記住，在運用填充過度的小目標光柵之情況下，此等射線僅為覆蓋包括度量衡目標光柵T及其他特徵之基板之區域的許多平行射線中之一者。由於照明射線30a之光束具有有限寬度(為接納有用量之光所必要)，因此入射射線I將實際上佔據一角度範圍，且繞射射線0及+1/-1將稍微散開。根據小目標之點散佈函數(point spread function)，每一階+1及-1將跨越一角度範圍進一步擴散，而非如所展示之單一理想射線。
亦參看圖3之(a)，在射線30a之第一照明模式下，來自目標光柵之+1階繞射射線將進入物鏡16且促成記錄於感測器23處之影像。當使用第二照明模式時，射線30a以與射線30b相反之角度入射，且因此-1階繞射射線進入接物鏡且促成影像。當使用離軸照明時，孔徑光闌20阻擋零階輻射。如先前公開案中所描述，照明模式可運用在X及Y方向上之離軸照明予以界定。
藉由比較在此等不同照明模式下之目標光柵之影像，可獲得不對稱性量測。替代地，可藉由保持同一照明模式但使目標旋轉來獲得不對稱性量測。雖然展示離軸照明，但可替代地使用目標之同軸照明，且可使用經修改之離軸孔徑20以將繞射光之實質上僅一個一階傳遞至感測器。在另一實例中，使用稜鏡來代替孔徑光闌20，稜鏡具有將+1及-1階轉向至感測器23上之不同部位以使得其可被偵測及比較而無需兩個依序影像捕捉步驟的效應。上文所提及之已公佈專利申請案US2011102753A1中揭示此技術，該專利申請案之內容特此係以引用方式併入。代替一階光束或除了一階光束以外，二階、三階及高階光束(圖3中未展示)亦可用於量測。作為另一變化，離軸照明模式可保持恆定，而目標自身在物鏡16下方旋轉180度以使用相對繞射階來捕捉影像。
以上技術通常使用具有可見波長之輻射來執行。由此，散射量測目標具有大於基板上之產品結構之間距的間距。作為一實例，散射量測目標可具有以微米(μm)為單位而量測之目標光柵間距，而同一基板上之產品結構可具有以奈米(nm)為單位而量測之間距。
此間距差誘發產品結構上之經量測疊對與實際疊對之間的偏移。偏移至少部分地歸因於微影裝置之光學投影失真及/或製造程序之其他步驟 中的不同處理。目前，偏移包含對總經量測疊對之顯著貢獻。因此，縮減或消除偏移將改良總疊對效能。
可開發如下度量衡工具：其使用發射在「軟X射線」或EUV範圍(例如，具有在2奈米與50奈米之間的波長)內的輻射之源。此等源之實例包括放電產生電漿源、雷射產生電漿源或高階諧波產生(HHG)源。已知HHG源能夠提供經發射光中之經準直光子的大通量(高亮度)。
歐洲專利申請案EP152020301、EP16168237、EP16167512說明且進一步描述用於度量衡應用中之HHG源，該等專利申請案特此以全文引用之方式併入。在度量衡應用中，可以(例如)正入射、極接近正入射(例如，與法線相差10度內)、以掠入射(例如，與表面相差20度內)、以任意角度或以多個角度使用此等HHG源(以獲得單一捕捉中之較多量測資訊)。
為了最大化基於繞射之量測之準確度(例如)以判定疊對誤差或臨界尺寸，有必要最佳化到達偵測器之輻射之屬性。散射輻射之屬性取決於所使用之輻射之屬性及在量測下之結構之屬性。舉例而言，為了增加光子之數目，可使用大頻寬源，例如，發射具有橫跨8奈米至20奈米或更大波長之輻射的頻寬源。此大頻寬源亦提供用於單一量測之較多資訊，此係因為(例如)不同結構、結構密度及/或材料可證實不同波長之不同量測敏感度。使使用具有不同波長之量測輻射進行之量測相關的能力使得該等量測較穩健。然而，大頻寬源可引起目標量測中之重疊繞射階之問題，且亦需要度量衡工具具有良好光譜解析度，尤其在波長相當大或小於所量測結構之厚度時。
可用於描述散射輻射之品質的一個參數為所謂的「堆疊敏感度」。此參數描述經量測信號之強度(例如，不對稱性量測)。可展示出，此「堆疊 敏感度」取決於輻射之波長及目標結構之厚度而週期性地變化。判定針對堆疊厚度T之解析度之變化週期△λ s 可被描述為： 其中λ為輻射之波長，且T為所量測結構之光學厚度。產品結構之例示性光學厚度可為400奈米，且例示性輻射波長可為λ=13奈米。在此實例中，「堆疊敏感度」變化之週期△λ s 為0.21奈米。
為了最佳化在偵測器處量測之輻射，檢測裝置有必要具有比堆疊敏感度之週期性變化△λ s 之大小更佳的光譜解析度。具體言之，為了充分解析堆疊敏感度之週期性變化，檢測裝置之所要求光譜解析度△λ r 應為變化週期△λ s 之光譜解析度的至少兩倍。因此，在本實例中，用於檢測裝置之所要求光譜解析度△λ r 可為大約0.1奈米。
已建議使用所量測目標結構(例如，光柵結構)以光譜地解析至攝影機或類似器件上之量測輻射。此檢測裝置之光譜解析度接著將由光學系統之屬性及目標結構之屬性判定。歸因於目標大小約束，典型檢測裝置之光點直徑限於大約2微米。假設照明輻射為高斯光束(Gaussian beam)，則可導出光束腰直徑D與照明輻射之數值孔徑NA之間的以下關係：
對於具有λ=13奈米之波長之照明輻射，可針對上文所提及之特定光點直徑導出NA=4百萬雷得之數值孔徑。
目前，產品結構之間距大約為P=40奈米量測具有此間距之目標結構的基於繞射之檢測裝置(例如，散射計)之光譜解析度可導出為：△λ 2P×NA=80×0.004=0.32奈米。由檢測裝置提供之光譜解析度大於所需0.1奈米。此意謂，不可能以此方式充分解析堆疊敏感度之週期性變化。 有可能藉由縮減數值孔徑之大小來改良檢測裝置之光譜解析度。然而，此將又需要增加目標大小。此係因為NA之減小將導致光點直徑較大。目標結構應較佳地「填充不足」(亦即，光點直徑小於目標之大小)。若光點直徑增加，則目標之大小必須因此亦按比例增加。較大目標佔據基板之表面上的較多空間，此在生產環境中係不當的，此係由於其(例如)增加每一產品製造成本。
作為特定度量衡實例，軟X射線基於繞射之疊對度量衡(DBO)可利用近正入射照明，其使得量測輻射能夠深入地穿透堆疊(所量測結構或目標)。此可針對厚堆疊(例如，相對於量測輻射波長)引起振鈴效應。在無充足光譜解析度的情況下，此等振鈴效應將使DBO敏感度之平均值朝向零，此係不可接受的。
在另一特定度量衡實例中，對於軟X射線光學臨界尺寸度量衡(OCD)及依解析度疊對度量衡(ARO，亦即基於重新建構之疊對度量衡，其無需經偏置目標)，需要高光譜解析度以最大化經量測信號之資訊內容(亦即，防止資訊之平均化)。又，可能需要大光譜範圍，其大得使得其可引起重疊繞射階。若重疊階出現在基於光柵之參考分支中，則其將使得照明強度正規化(亦即，相乘性雜訊抑制)失效。
在下文中，將描述改良檢測裝置之光譜解析度的方法及裝置。
描述照明源，諸如HHG源，其自第一波長下(或以第一波長為中心)之第一泵輻射光束及第二波長下(或以至少第二波長為中心)之第二泵輻射光束產生(例如，高諧波)量測輻射。由第一泵輻射光束及第二泵輻射光束產生之經產生量測輻射(例如，量測輻射之對應諧波)進行干涉，從而取決於第一波長及第二波長引起差拍頻率下之外差式信號或差拍。第一波長與 第二波長之差應較小，例如1奈米或更小。在一實施例中，波長差將比此差小得多；例如，該差(依據頻率表達)可小於100百萬赫茲、小於10百萬赫茲、小於1百萬赫茲、小於0.1百萬赫茲、小於10千赫茲或小於1千赫茲。可在特定時間間隔內量測此信號且可(例如)藉由執行傅立葉變換(Fourier transform)來分析此信號以提取或重新建構此經量測信號之光譜組成。
圖4包含檢測裝置之一實施例，該檢測裝置包含照明系統，該照明系統在此實例中包含HHG源400，其以量測目標T之操作組態展示。HHG源400包含發射第一波長λ下之第一泵輻射光束410之第一泵輻射源405及發射(至少)第二波長λ+△下之第二泵輻射光束420之第二泵輻射源415，其中相對於第一波長λ，△為小波長偏移，例如小於1奈米(如上文所描述有可能小得多)。應注意，取決於準確的調變技術，可能出現一或多個「邊頻」。在此狀況下，第二泵輻射光束420可能以一個唯一單一波長λ+△為中心。實際上，舉例而言，可存在兩個波長：λ+△及λ-△。舉例而言，當使用振幅調變時，此可為所預期的。
第一泵輻射光束410及第二泵輻射光束420以一定方式激發HHG介質(諸如HHG氣體射流425)使得第一量測輻射430(由第一泵輻射光束410產生)及第二量測輻射435(由第二泵輻射光束420產生)之對應諧波進行干涉，從而針對偵測器區塊445處之每一對應(高階)諧波對在經組合量測輻射中產生差拍分量(外差式信號)。HHG介質可(例如)包含除氣體外之介質，諸如高諧波產生之固體。
一旦傳遞通過阻擋非想要輻射波長之濾光器元件(紅外線區塊)440，則第一量測輻射430及第二量測輻射435接著用於(經由圖中未繪示之介入 光學件)量測目標T。由目標T散射之輻射將接著由偵測器區塊445偵測到，其中該輻射進行干涉，從而產生差拍分量。在一實施例中，偵測器區塊445包含用於正繞射階之第一偵測器450、用於負繞射階之第二偵測器455及用於零級繞射階之第三偵測器460。然而，在其他實施例中，偵測器區塊445可包含僅一個偵測器(例如，偵測器450、偵測器455或偵測器460中之一者)或兩個偵測器(例如，偵測器450、455、460中之任兩者)。應注意，由偵測器捕捉之(例如，較高)繞射階不應與HHG光譜之高諧波階混淆。
在所說明實施例中，存在用以產生第一泵輻射光束及第二泵輻射光束之兩個相異泵輻射源。在此實施例中，為了獲得必要的差拍分量，提議第一泵輻射源405及第二泵輻射源415經模式鎖定465(例如，在時間上同步)，使得第一泵輻射光束及第二泵輻射光束具有如所描述相差小恆定偏移之波長或頻率。
在一替代性實施例中，第一泵輻射光束及第二泵輻射光束可自單一泵輻射源產生，使得所產生兩個諧波源將在相位上鎖定。在此實施例中，可在HHG氣體射流之前將電光調變器用於泵輻射光束中之一者中來獲得波長偏移。電光調變器之實例包含非線性晶體及/或流體。經施加調變可包含頻率調變及/或相位調變及/或振幅調變。用以獲得第一泵輻射光束與第二泵輻射光束之間的波長偏移之其它替代性調變策略可包含使一個光束相對於HHG氣體射流/介質中之一者激發另一者所在之位置變化，及/或使啟動泵雷射光束之間的相對時間延遲變化。其他替代方案可包含操縱HHG氣體射流/介質，使得由一個泵輻射光束產生之高諧波具有比另一泵輻射光束之波長位移大的波長位移；例如，藉由改變由每一泵輻射光束激 發之不同部位處的局部氣壓(或在介質為固體的情況下，改變表面屬性)。
如吾人所知，可認為HHG源在兩個相異模式中操作。在第一模式中，所得HHG頻譜包含相異尖峰或峰值，一個尖峰或峰值在每一經產生諧波階處，藉此近似頻率梳。在第二操作模式中，高諧波階各自明顯較寬，使得其重疊，從而形成寬頻帶光譜。此等兩個操作模式之間的差異為泵雷射脈衝之寬度。最終促成高諧波產生之泵雷射脈衝之較短持續時間將導致個別高諧波階之光譜變寬。在某一點處，個別階將開始在頻率/波長上相互重疊(此重疊開始出現所在之點基本上界定此等兩個操作模式之間的交叉點)。
圖5為用於第一操作模式之波長相對於強度之標繪圖。展示由第一泵輻射光束產生之兩個相異高階510a、510b及由第二泵輻射光束產生之對應的兩個相異高階520a、520b。舉例而言，對於1030奈米之第一波長，第79高階510a將導致大約13.0奈米下之波長峰值。此個別峰值之典型頻寬530為0.1奈米半高寬(FWHM)。應注意，僅不平坦的高階諧波通常在單原子氣體中產生(出於對稱性原因)。在一實施例中，對應峰值之間的波長差540小於此頻寬530。應注意，此波長差540取決於泵輻射光束之除以m的波長偏移△λ，其中m為整數，其指代HHG源峰值波長之特定高階諧波(例如，對於峰值510a及520a，m=79)。
對於每一第m高階諧波對，差拍分量將存在於經偵測到光電流中。此差拍分量B之頻率將為兩個經模式鎖定泵雷射之間的頻率差之m倍；亦即：
其中c為光速。
傅立葉變換光譜學技術可用於自經偵測到信號隨時間推移之變化(由差拍分量進行調變)判定光譜組成(例如，每一第m高階諧波對之強度)。此可藉助於傅立葉變換完成(在可變時間內積分)。此可包含計算經偵測到信號與正弦或餘弦形狀之(單頻)信號之內積。其他變換，諸如傅立葉相關變換(例如，餘弦變換、哈特雷(Hartley)變換等)亦可用於光譜地解析信號。
因為不在空間上而是在時間上在經量測信號之差拍分量中捕捉光譜資訊，所以偵測器區塊(例如，偵測器區塊445)之個別偵測器可為簡單光電二極體器件而非攝影機(偵測器陣列)。此光電二極體器件可進行操作以在特定時間段內捕捉隨時間之變化之(經繞射)量測輻射。因為差拍分量之差拍頻率可(例如)在千赫茲範圍中，所以可在約為毫秒之時間段內(例如，在40毫秒與100毫秒之間)量測量測輻射。可獲得此等量測中之每一者的重複樣本以縮減雜訊。
用於度量衡應用中之輻射源可遭受照明強度及/或光譜波動。為了解決此問題，習知源可使用藉助於光束分裂器或類似者將量測輻射轉向至之單獨參考分支。使用此參考分支之量測接著可用於標準化任何量測。此減少可用於實際量測之光子之數目，且針對參考分支及光束分裂器之要求增加成本及複雜性。運用本文中所描述之方法及裝置，可產生且單獨地量測經光譜地解析之個別零級繞射階及/或較高繞射階諧波。因此，可提供多於一個偵測器，例如，用於零級繞射階之偵測器以及用於較高繞射階中之一或多者之一或多個偵測器。在圖4中所說明之特定實例中，偵測器區塊445包含用於偵測較高正繞射階中之一或多者之第一偵測器450、用於偵測較高負繞射階中之一或多者之第二偵測器455及用於偵測零級繞射階之第三偵測器460。偵測器450、455、460應位於正確位置中以用於捕捉其 對應繞射階。
藉由進行此操作，較高繞射階量測可運用(例如)對應零級繞射階量測而全部自正規化。此可(例如)藉由將用於特定諧波階m之較高繞射階量測除以用於彼諧波階m之對應零級繞射階量測而進行。應注意，對應繞射階之任何組合可用於達成此自正規化。在自零級繞射階獲得關於所關注參數之資訊的情況下，較高繞射階中之一者可用於正規化零級繞射階。或者，一個較高繞射階可用於正規化另一對應較高繞射階。以此方式，自經偵測到量測消除源照明強度波動。應注意，此形式之自正規化亦可應用於較傳統偵測方案，其中光柵以及陣列偵測器之分散用於產生光譜解析度。然而，在一替代性實施例中，視情況可存在用於提供正規化信號之光束分裂器467及參考偵測器470。
為了獲得所要差拍分量，第一泵輻射光束及第二泵輻射光束應充分接近(在空間上或在時間上)以獲得必要的干涉。圖6說明用於在第一實施例中達成此干涉之方法。在第一實施例中，光束在空間上分離，使得第一泵輻射光束及第二泵輻射光束各自聚焦在HHG介質/氣體內之兩個相異部位處。在此實施例中，第一泵輻射光束及第二泵輻射光束在時間上不分離，即，其基本上(或大約)同時發射(激活)。兩個相異部位需要充分靠近以彼此導致干涉，例如，具有在10微米與100微米之間的分離。在此實施例中，所得兩個量測輻射光束成像至目標上，從而產生兩個鄰近光點。所得電場將干涉(例如，光電二極體)偵測器。
圖6展示照明系統(HHG源)600，其可(例如)用於代替圖4中所展示之照明系統400。第一泵輻射源405發射具有特定波長λ(或以特定波長λ為中心)之第一泵輻射光束410，且第二泵輻射源415發射具有至少一個特定波 長λ+△(或以至少一個特定波長λ+△為中心)之第二泵輻射光束420。第一泵輻射光束410傳播至第一光學元件602，其中第一泵輻射光束410聚焦在HHG氣體射流425內之第一部位610處。類似地，第二泵輻射光束420傳播至第二光學元件605，其中第二泵輻射光束420聚焦在HHG氣體射流425內之第二部位615處。部位610及615充分接近，使得第一泵輻射光束410及第二泵輻射光束420進行干涉，如已經描述。
第一泵輻射光束410及第二泵輻射光束420與氣體相互作用以提供第一量測輻射430及第二量測輻射435。此量測輻射430、435傳遞通過抑制非想要輻射波長之光學元件440(例如，IR濾光器)。第一量測輻射430及第二量測輻射435隨後照明不同部位處之目標T(但該等部位可交替地重疊或部分地重疊)，從而導致經繞射量測輻射之干涉且因此導致偵測器(圖中未繪示)處之可量測差拍分量。
在一替代性實施例中，第一泵輻射光束及第二泵輻射光束在時間上而非在空間上分離(亦即，其聚焦在HHG氣體射流中之同一部位處，或至少足夠接近使得其在空間上重疊，但不同時發射)。泵輻射光束兩者需要以其之間的充分小的持續時間「發射」至HHG氣體中，使得泵輻射光束進行干涉。然而，有可能HHG氣體射流中之氣體原子可能不會返回至其在每一發射之間的「初始狀態」。在此實施例中，舉例而言，發射第一泵輻射光束與發射第二泵輻射光束之間的延遲可小於20飛秒。
雖然已就在第一「頻率梳」操作模式中操作之HHG源而言論述了以上描述，但應瞭解，此第一模式與第二所描述操作模式之間的差異為差異僅為光譜變寬。此使得本文中所描述之外差式傅立葉變換光譜測定方法無本質差異，且所描述概念同樣適用於此等第一操作模式及第二操作模式兩 者。
圖7為量測基板上之目標或其他結構之方法之流程圖。例示性方法可實施於諸如圖3或圖4中所展示之檢測裝置中。如先前所描述，在基於典型散射計之檢測裝置中，零級及/或較高(例如，+1及/或-1)繞射階輻射係用於判定目標結構之相關屬性(諸如疊對或臨界尺寸)。
在第一步驟701中，第一量測輻射及第二量測輻射係由照明系統提供，諸如HHG源400、600。如已經描述，由於分別產生第一量測輻射及第二量測輻射之第一泵輻射光束與第二泵輻射光束之間的波長偏移，由第一泵輻射光束及第二泵輻射光束產生的對應諧波進行干涉，從而取決於該第一波長及該第二波長而引起差拍頻率下之外差式信號或差拍。
在第二步驟702中，目標結構T係由第一量測輻射及第二量測輻射照明。經組合量測輻射係由目標結構繞射成數個繞射階，數個繞射階中之每一者係由差拍分量進行調變。較高繞射階及/或零級繞射階輻射包含將藉以判定目標結構之所關注參數之資訊。零級繞射階輻射包含不由目標結構繞射但由目標結構反射之經組合照明輻射之部分。
在第三步驟703中，在偵測器區塊(諸如偵測器區塊445)處偵測到經反射輻射光束。第三步驟可包含偵測散射輻射(運用差拍分量進行調變)作為相對於用於一個、某一或每一繞射階之時間的信號(強度)變化。在一實施例中，在第一偵測器(例如，光電二極體)上捕捉較高正繞射階，在第二偵測器上捕捉負繞射階，且在第三偵測器上捕捉零級繞射階。
在第四步驟704中，可將經偵測到輻射發送至處理單元以供進一步處理。詳言之，可使用傅立葉變換來光譜地解析經偵測到散射輻射以導出經光譜地解析之量測資料。此步驟亦可包含運用一個經偵測到繞射階自正規 化另一經偵測到繞射階，例如，運用零階自正規化較高繞射階中之一或多者。可按諧波階對經光譜地解析之資料執行此自正規化步驟。該處理步驟接著使用(例如)重新建構或不對稱性判定技術從經光譜地解析之量測資料判定一或多個所關注參數。
雖然以上描述就HHG源而言描述照明源，但本文中所描述之教示不限於此，且使用泵或種子輻射源來照明氣體介質之其他照明源屬於本發明之範疇內。
本文中所揭示之照明源及伴隨的裝置以及方法之優點包括：
˙產生高光譜解析度以及快速擷取時間。
˙對於移動的光學機械部分不存在要求。其他照明源可使用移動的一或多個光學機械器件以(例如)相對於一個量測光束變更另一量測光束之路徑長度。
˙對於用以校正照明強度波動之單獨參考分支不存在要求。
˙對於用於以光譜方式量測零級繞射階之單獨光學元件(在目標之區中)不存在要求。
˙允許大光譜範圍(亦即，波長範圍)，藉此增加所量測之資訊內容且亦增加所量測之光子之量(以抑制光子散粒雜訊)。
˙不需要攝影機來偵測繞射輻射，實際上可使用光電二極體，從而可縮減讀取雜訊，且亦有可能縮減成本及複雜性。
後續經編號條項中揭示較多實施例：
1.一種用於產生用於一檢測裝置之量測輻射之照明源，其可操作以產生至少第一量測輻射及第二量測輻射，使得該第一量測輻射及該第二量測輻射進行干涉以形成運用一差拍分量進行調變之經組 合量測輻射。
2.如技術方案1之照明源，其中該第一量測輻射及該第二量測輻射係光譜地相干。
3.如技術方案1或2之照明源，其中該第一量測輻射係以一第一波長為中心，且該第二量測輻射包含以一第二波長為中心之至少一個分量。
4.如技術方案3之照明源，其中該第一波長與該第二波長之間的差小於0.01奈米。
5.如技術方案1至3中任一項之照明源，其中該第一量測輻射之頻率與該第二量測輻射之頻率之間的頻率差小於10百萬赫茲。
6.如技術方案1至3中任一項之照明源，其中該第一量測輻射之頻率與該第二量測輻射之頻率之間的頻率差小於100千赫茲。
7.如技術方案1至3中任一項之照明源，其中該第一量測輻射之頻率與該第二量測輻射之頻率之間的頻率差小於1千赫茲。
8.如任一前述技術方案之照明源，其中該照明源為高諧波產生源，其可操作使得該第一量測輻射之每一高諧波及該第二量測輻射之一對應諧波進行干涉以形成運用一差拍分量進行調變之該經組合量測輻射。
9.如技術方案8之照明源，其中該第一量測輻射之每一高諧波與該第二量測輻射之該對應諧波之間的一波長差小於該等對應高諧波中之每一者之頻寬。
10.如技術方案8或9之照明源，其包含：至少一個泵輻射源，其可操作以產生：一第一泵輻射光束，其以一第一泵波長為中心；及一第二泵輻射光束，其包含以一第二泵波長為中心之至少一個分量；及 一高諧波產生介質；其中該至少一個泵輻射源經配置使得該第一泵輻射光束激發該高諧波產生介質以產生該第一量測輻射且該第二泵輻射光束激發該高諧波產生介質以產生該第二量測輻射。
11.如技術方案10之照明源，其中該至少一個泵輻射源包含：一第一泵輻射源，其可操作以產生該第一泵輻射光束；及一第二泵輻射源，其可操作以產生該第二泵輻射光束；該第一泵輻射源及該第二泵輻射源經模式鎖定。
12.如技術方案10之照明源，其中該至少一個泵輻射源包含：一第一泵輻射源，其可操作以產生該第一泵輻射光束；及一第二泵輻射源，其可操作以產生該第二泵輻射光束；該第一泵輻射源及該第二泵輻射源經相位鎖定。
13.如技術方案10之照明源，其中該至少一個泵輻射源包含一單一泵輻射源；且該照明源包含：一光束分裂元件，其用以形成各自以該第一泵波長為中心之該第一泵輻射光束及該第二泵輻射光束；及一調變器器件，其可操作以調變該第二泵輻射光束，從而使其以至少該第二泵波長為中心。
14.如技術方案10至13中任一項之照明源，其中該第一泵輻射光束及該第二泵輻射光束各自經配置以在實質上相同的時間激發該高諧波產生介質內之不同部位。
15.如技術方案10至13中任一項之照明源，其中該第一泵輻射光束及該第二泵輻射光束各自經配置以在不同時間激發該高諧波產生介質內之 實質上相同部位。
16.一種用於產生高諧波輻射之照明源，其可操作以產生至少第一高諧波輻射及第二高諧波輻射使得該第一高諧波輻射及該第二高諧波輻射進行干涉以形成運用一差拍分量進行調變之經組合高諧波輻射。
17.如技術方案16之照明源，其中該第一高諧波輻射及該第二高諧波輻射係光譜地相干。
18.如技術方案16或17之照明源，其中該第一高諧波輻射以一第一波長為中心，且該第二高諧波輻射包含以一第二波長為中心之至少一個分量。
19.如技術方案18之照明源，其中該第一波長與該第二波長之間的差小於0.01奈米。
20.如技術方案16至18中任一項之照明源，其中該第一高諧波輻射之頻率與該第二高諧波輻射之頻率之間的頻率差小於10百萬赫茲。
21.如技術方案16至18中任一項之照明源，其中該第一高諧波輻射之頻率與該第二高諧波輻射之頻率之間的頻率差小於100千赫茲。
22.如技術方案16至18中任一項之照明源，其中該第一高諧波輻射之頻率與該第二高諧波輻射之頻率之間的頻率差小於1千赫茲。
23.如技術方案16至22中任一項之照明源，其中該第一高諧波輻射之每一高諧波及該第二高諧波輻射之一對應諧波進行干涉以形成運用一差拍分量進行調變之該經組合高諧波輻射。
24.如技術方案23之照明源，其中該第一高諧波輻射之該高諧波與該第二高諧波輻射之該對應諧波之間的一波長差小於該等對應高諧波中之 每一者之頻寬。
25.如技術方案16至24中任一項之照明源，其包含：至少一個泵輻射源，其可操作以產生：一第一泵輻射光束，其以一第一泵波長為中心；及一第二泵輻射光束，其包含以一第二泵波長為中心之至少一個分量；及一高諧波產生介質；其中該至少一個泵輻射源經配置使得該第一泵輻射光束激發該高諧波產生介質以產生該第一高諧波輻射且該第二泵輻射光束激發該高諧波產生介質以產生該第二高諧波輻射。
26.如技術方案25之照明源，其中該至少一個泵輻射源包含：一第一泵輻射源，其可操作以產生該第一泵輻射光束；及一第二泵輻射源，其可操作以產生該第二泵輻射光束；該第一泵輻射源及該第二泵輻射源經模式鎖定。
27.如技術方案25之照明源，其中該至少一個泵輻射源包含：一第一泵輻射源，其可操作以產生該第一泵輻射光束；及一第二泵輻射源，其可操作以產生該第二泵輻射光束；該第一泵輻射源及該第二泵輻射源經相位鎖定。
28.如技術方案25之照明源，其中該至少一個泵輻射源包含一單一泵輻射源；且該照明源包含：一光束分裂元件，其用以形成各自以該第一泵波長為中心之該第一泵輻射光束及該第二泵輻射光束；及一調變器器件，其可操作以調變該第二泵輻射光束，從而使其以至少該第二泵波長為中心。
29.如技術方案25至28中任一項之照明源，其中該第一泵輻射光束及該第二泵輻射光束各自經配置以在實質上相同的時間激發該高諧波產生介質內之不同部位。
30.如技術方案25至28中任一項之照明源，其中該第一泵輻射光束及該第二泵輻射光束各自經配置以在不同時間激發該高諧波產生介質內之實質上相同部位。
31.一種檢測裝置，其包含：一如任一前述技術方案之照明源，其可操作以提供運用一差拍分量進行調變之量測輻射；一照明系統，其可操作以運用該量測輻射照明一目標結構，從而產生運用該差拍分量進行調變之散射輻射；一偵測器，其可操作以偵測該散射輻射；及一處理器，其可操作以使用該差拍分量來光譜地解析該散射輻射。
32.如技術方案31之檢測裝置，其中該偵測器可操作以在一時間段內偵測該散射輻射之一屬性之暫時變化。
33.如技術方案32之檢測裝置，其中該處理器可操作以變換該散射輻射之該屬性之該暫時變化以光譜地解析該散射輻射。
34.如技術方案32或33之檢測裝置，其中該偵測器包含用於偵測該散射輻射之至少一個繞射階之至少一個光電二極體。
35.如技術方案32至34中任一項之檢測裝置，其中該偵測器包含用於偵測該散射輻射之至少兩個不同繞射階之至少兩個光電二極體，且該處理器可操作以使用該兩個不同繞射階中之一第一者來正規化該兩個不同繞射階中之一第二者。
36.如技術方案35之檢測裝置，其中該兩個繞射階中之該第二者為零階。
37.一種量測一基板上之一目標結構之方法，其包含：產生至少第一量測輻射及一第二量測輻射，使得該第一量測輻射及該第二量測輻射進行干涉以形成運用一差拍分量進行調變之經組合量測輻射；運用該量測輻射照明該目標結構，從而產生運用該差拍分量進行調變之散射輻射；偵測該散射輻射；及處理該經偵測到散射輻射，該處理包含使用該差拍分量來光譜地解析該散射輻射。
38.如技術方案37之方法，其中該第一量測輻射及該第二量測輻射係光譜地相干。
39.如技術方案37或38之方法，其中該第一量測輻射係以一第一波長為中心，且該第二量測輻射包含以一第二波長為中心之至少一個分量。
40.如技術方案39之方法，其中該第一波長與該第二波長之間的差小於0.01奈米。
41.如技術方案37至39中任一項之方法，其中該第一量測輻射之頻率與該第二量測輻射之頻率之間的頻率差小於10百萬赫茲。
42.如技術方案37至39中任一項之方法，其中該第一量測輻射之頻率與該第二量測輻射之頻率之間的頻率差小於100千赫茲。
43.如技術方案37至39中任一項之方法，其中該第一量測輻射之頻率與該第二量測輻射之頻率之間的頻率差小於1千赫茲。
44.如技術方案37至43中任一項之方法，其中第一量測輻射及第二量測輻射包含高諧波輻射，且該第一高諧波輻射之每一高諧波及該第二高諧波輻射之一對應諧波進行干涉以形成運用一差拍分量進行調變之該經組合量測輻射。
45.如技術方案44之方法，其中該第一高諧波輻射之該高諧波與該第二高諧波輻射之該對應諧波之間的一波長差小於該等對應高諧波中之每一者之頻寬。
46.如技術方案37至45中任一項之方法，其包含運用具有一第一泵波長之一第一泵輻射光束來激發一高諧波產生介質以產生該第一量測輻射及運用具有一第二泵波長之一第二泵輻射光束來激發該高諧波產生介質以產生該第二量測輻射。
47.如技術方案46之方法，其中該第一泵輻射光束及該第二泵輻射光束各自在實質上相同的時間激發該高諧波產生介質內之不同部位。
48.如技術方案46之方法，其中該第一泵輻射光束及該第二泵輻射光束各自在不同時間激發該高諧波產生介質內之實質上相同部位。
49.如技術方案37至48中任一項之方法，其中該偵測步驟包含在一時間段內偵測該散射輻射之一屬性之一暫時變化。
50.如技術方案49之方法，其中該處理步驟包含變換該散射輻射之該屬性之該暫時變化以光譜地解析該散射輻射。
51.如技術方案37至50中任一項之方法，其中該偵測步驟包含單獨地偵測該散射輻射之至少兩個不同繞射階及使用該兩個不同繞射階中之一第一者來正規化該兩個不同繞射階中之一第二者。
52.一種包含機器可讀指令之電腦程式產品，該等機器可讀指令在 一合適處理器上執行時致使該處理器執行如技術方案37至51中任一項之方法。
53.一種用於產生用於一檢測裝置之量測輻射之照明源，其包含：至少一個泵輻射源，其可操作以產生以一第一波長為中心之一第一泵輻射光束及以一第二波長為中心之一第二泵輻射光束；及一高諧波產生介質；其中該至少一個泵輻射源經配置使得該第一泵輻射光束激發該高諧波產生介質以產生第一量測輻射且該第二泵輻射光束激發該高諧波產生介質以產生第二量測輻射，且使得該第一量測輻射及該第二量測輻射進行干涉以形成運用一差拍分量進行調變之經組合量測輻射。
儘管在本文中可特定地參考微影裝置在IC製造中之使用，但應理解，本文中所描述之微影裝置可具有其他應用，諸如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，等等。熟習此項技術者應瞭解，在此等替代應用之內容背景中，可認為本文中對術語「晶圓」或「晶粒」之任何使用分別與更一般之術語「基板」或「目標部分」同義。可在曝光之前或之後在(例如)塗佈顯影系統(通常將抗蝕劑層施加至基板且顯影經曝光抗蝕劑之工具)、度量衡工具及/或檢測工具中處理本文中所提及之基板。在適用情況下，可將本文中之揭示內容應用於此等及其他基板處理工具。此外，可將基板處理多於一次，例如，以便產生多層IC，使得本文中所使用之術語「基板」亦可指已經含有多個經處理層之基板。
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 容背景允許的情況下不限於光學微影。在壓印微影中，圖案化器件中之構形(topography)界定在基板上產生之圖案。可將圖案化器件之構形壓入被供應至基板之抗蝕劑層中，在該基板上，抗蝕劑係藉由施加電磁輻射、熱、壓力或其組合而固化。在抗蝕劑固化之後，將圖案化器件移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。
關於微影裝置所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如，具有為或為約365奈米、355奈米、248奈米、193奈米、157奈米或126奈米之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如，具有在5奈米至20奈米之範圍內的波長)，以及粒子束(諸如離子束或電子束)。
術語「透鏡」在內容背景允許的情況下可指各種類型之光學組件(包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件)中之任一者或其組合。
對特定實施例之前述描述將因此充分地揭露本發明之一般性質：在不脫離本發明之一般概念的情況下，其他人可藉由應用熟習此項技術者所瞭解之知識針對各種應用而容易地修改及/或調適此等特定實施例，而無需進行不當實驗。因此，基於本文中所呈現之教示及導引，此等調適及修改意欲在所揭示實施例之等效者的涵義及範圍內。應理解，本文中之措詞或術語係出於作為實例進行描述而非限制之目的，使得本說明書之術語或措辭應由熟習此項技術者鑒於該等教示及該指導進行解譯。
本發明之廣度及範疇不應由上文所描述例示性實施例中之任一者限制，而應僅根據以下申請專利範圍及其等效者進行定義。

Claims (13)

  1. 一種用於產生用於一檢測裝置之量測輻射之照明源，其可操作以產生至少第一量測輻射及第二量測輻射，使得該第一量測輻射及該第二量測輻射進行干涉以形成運用一差拍分量(a beat component)進行調變之經組合量測輻射，其中該照明源為高諧波(harmonic)產生源，其中該照明源可操作使得該第一量測輻射之每一高諧波(high harmonic)及該第二量測輻射之一對應諧波進行干涉，以形成運用該差拍分量進行調變之該經組合量測輻射，及其中該第一量測輻射之每一高諧波與該第二量測輻射之該對應諧波之間的一波長差小於該等對應高諧波中之每一者之頻寬。
  2. 如請求項1之照明源，其中該第一量測輻射及該第二量測輻射係光譜地相干。
  3. 如請求項1或2之照明源，其中該第一量測輻射係以一第一波長為中心，且該第二量測輻射包含以一第二波長為中心之至少一個分量。
  4. 如請求項3之照明源，其中該第一波長與該第二波長之間的差小於0.01奈米。
  5. 如請求項1或2之照明源，其中該第一量測輻射之頻率與該第二量測 輻射之頻率之間的頻率差小於10百萬赫茲、或小於100千赫茲，或小於1千赫茲。
  6. 如請求項1之照明源，其包含：至少一個泵輻射源，其可操作以產生：一第一泵輻射光束，其以一第一泵波長為中心；及一第二泵輻射光束，其包含以一第二泵波長為中心之至少一個分量；及一高諧波產生介質；其中該至少一個泵輻射源經配置使得該第一泵輻射光束激發該高諧波產生介質以產生該第一量測輻射且該第二泵輻射光束激發該高諧波產生介質以產生該第二量測輻射。
  7. 如請求項6之照明源，其中該至少一個泵輻射源包含：一第一泵輻射源，其可操作以產生該第一泵輻射光束；及一第二泵輻射源，其可操作以產生該第二泵輻射光束；該第一泵輻射源及該第二泵輻射源經模式鎖定或經相位鎖定。
  8. 如請求項6之照明源，其中該至少一個泵輻射源包含一單一泵輻射源；且該照明源包含：一光束分裂元件，其用以形成各自以該第一泵波長為中心之該第一泵輻射光束及該第二泵輻射光束；及一調變器器件，其可操作以調變該第二泵輻射光束，從而使其以至少該第二泵波長為中心。
  9. 如請求項6之照明源，其中該第一泵輻射光束及該第二泵輻射光束各自經配置以在實質上相同的時間激發該高諧波產生介質內之不同部位。
  10. 一種檢測裝置，其包含：一如請求項1至9中任一項之照明源，其可操作以提供運用一差拍分量進行調變之量測輻射；一照明系統，其可操作以運用該量測輻射照明一目標結構，從而產生運用該差拍分量進行調變之散射輻射；一偵測器，其可操作以偵測該散射輻射；及一處理器，其可操作以使用該差拍分量來光譜地解析該散射輻射。
  11. 一種量測一基板上之一目標結構之方法，其包含：產生至少第一量測輻射及一第二量測輻射，使得該第一量測輻射及該第二量測輻射進行干涉以在一高諧波產生源中形成運用一差拍分量進行調變之經組合量測輻射；運用該量測輻射照明該目標結構，從而產生運用該差拍分量進行調變之散射輻射；偵測該散射輻射；及處理該經偵測到散射輻射，該處理包含使用該差拍分量來光譜地解析該散射輻射。
  12. 一種包含機器可讀指令之電腦程式產品，該等機器可讀指令在一合 適處理器上執行時致使該處理器執行如請求項11之方法。
  13. 一種用於產生用於一檢測裝置之量測輻射之照明源，其包含：至少一個泵輻射源，其可操作以產生以一第一波長為中心之一第一泵輻射光束及以一第二波長為中心之一第二泵輻射光束；及一高諧波產生介質；其中該至少一個泵輻射源經配置使得該第一泵輻射光束激發該高諧波產生介質以產生第一量測輻射，且該第二泵輻射光束激發該高諧波產生介質以產生第二量測輻射，且使得該第一量測輻射及該第二量測輻射進行干涉以形成運用一差拍分量進行調變之經組合量測輻射，其中該照明源可操作使得該第一量測輻射之每一高諧波及該第二量測輻射之一對應諧波進行干涉，以形成運用該差拍分量進行調變之該經組合量測輻射，及其中該第一量測輻射之每一高諧波與該第二量測輻射之該對應諧波之間的一波長差小於該等對應高諧波中之每一者之頻寬。
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