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TWI888418B - 用於真空紫外燈輔助點火之含氧雷射持續電漿源的系統和方法 - Google Patents

用於真空紫外燈輔助點火之含氧雷射持續電漿源的系統和方法 Download PDF

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TWI888418B
TWI888418B TW109134548A TW109134548A TWI888418B TW I888418 B TWI888418 B TW I888418B TW 109134548 A TW109134548 A TW 109134548A TW 109134548 A TW109134548 A TW 109134548A TW I888418 B TWI888418 B TW I888418B
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強恩 史茲拉易
伊爾亞 畢札爾
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美商科磊股份有限公司
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Abstract

本發明揭示一種照明系統，其包含經組態以收容一氣體之一氣體收容容器。該照明系統亦包含經組態以產生一或多個泵浦光束之一或多個泵浦源。該照明系統包含一臭氧產生單元，其包含一或多個照明源。該一或多個照明源經組態以產生足以將收容於該氣體收容容器內之雙原子氧(O2 )之一部分轉換為三原子氧(O3 )之一能量之一照明光束。一或多個能量源經組態以經由該三原子氧之一部分吸收該一或多個能量源之能量來點燃收容於該氣體收容容器內之該氣體內之電漿，其中該電漿發射寬頻輻射。

Description

用於真空紫外燈輔助點火之含氧雷射持續電漿源的系統和方法
本發明大體上係關於照明源，且更特定言之，本發明係關於雷射持續電漿(LSP)源。
用於檢測不斷縮小半導體裝置之改良照明系統之需求在不斷增長。一此照明系統包含一雷射持續電漿(LSP)照明系統。LSP照明系統包含能夠產生高功率寬頻光之LSP燈。LSP燈藉由將雷射輻射聚焦至一氣體容積中以將氣體激發至一電漿狀態中來操作。一旦點燃，則電漿發射寬頻輻射。通常，LSP燈需要電極點燃電漿，電漿接著僅由雷射能持續。當前LSP燈填充有諸如氬氣、氪氣、氙氣或氮氣之稀有氣體。氧氣無法加入含有電極之一LSP燈中，因為在燈操作期間發生嚴重氧化。此使點燃電漿成為一複雜及昂貴程序。另外，其難以對準及維持照明系統。
因此，期望提供一種解決上文所識別之先前方法之缺點之系統及方法。
根據本發明之一或多個實施例，揭示一種系統。在一實施例中，該系統包含經組態以收容一氣體之一氣體收容容器。在另一實施例中，該系統包含經組態以產生用於使一電漿在該氣體收容容器內持續之一或多個泵浦光束之一或多個泵浦源。在另一實施例中，該系統包含一臭氧產生單元，其包含一或多個照明源。在另一實施例中，該一或多個照明源經組態以產生足以將收容於該氣體收容容器內之雙原子氧(O2 )之一部分轉換為三原子氧(O3 )之一能量之一照明光束。在另一實施例中，一或多個能量源經組態以經由該三原子氧之一部分吸收該一或多個能量源之能量來點燃收容於該氣體收容容器內之該氣體內之該電漿，其中該電漿發射寬頻輻射。
根據本發明之一或多個實施例，揭示一種設備。在一實施例中，該設備包含一臭氧產生單元，其包含一或多個照明源。在另一實施例中，該一或多個照明源經組態以產生足以將收容於一樣本特徵化系統之一寬頻照明源之一氣體收容容器內之雙原子氧(O2 )之一部分轉換為三原子氧(O3 )之一能量之一照明光束。
根據本發明之一或多個實施例，揭示一種設備。在一實施例中，該設備包含用於收容一氣體之一氣體收容容器。在另一實施例中，該氣體包含至少三原子氧。在另一實施例中，該氣體收容容器經組態以自一泵浦源接收用於使一電漿在該氣體收容容器內持續之泵浦照明。在另一實施例中，該氣體收容容器之一或多個部分透射該泵浦照明及由該電漿發射之寬頻光之一部分。
根據本發明之一或多個實施例，揭示一種方法。在一實施例中，該方法包含在一氣體收容容器內之一選定位置處使用一或多個照明光束將收容於該氣體收容容器內之雙原子氧之一部分轉換為三原子氧。在另一實施例中，該方法包含產生一或多個泵浦光束。在另一實施例中，該方法包含將該一或多個泵浦光束聚焦至該氣體收容容器內之該選定位置以經由該三原子氧之一部分吸收該一或多個泵浦光束之照明來點燃一電漿。在另一實施例中，該方法包含收集由該電漿發射之寬頻照明之一部分。
應瞭解，以上一般描述及以下詳細描述兩者僅供例示及說明且未必限制本發明。併入本說明書中且構成本說明書之一部分之附圖繪示本發明之實施例且與一般描述一起用於闡釋本發明之原理。
已相對於本發明之特定實施例及具體特徵特別展示及描述本發明。本文所闡述之實施例應被視為具繪示性而非限制性。一般技術者應易於明白，可在不背離本發明之精神及範疇之情況下對形式及細節進行各種改變及修改。
現將詳細參考附圖中所繪示之揭示標的。
大體上參考圖1A至圖4，揭示根據本發明之一或多個實施例之使用一含氧氣體收容容器內之照明輔助電漿點火來產生電漿之一系統及方法。
本發明之實施例係針對一種使用一含氧氣體收容容器內之照明輔助電漿點火來產生電漿之系統及方法。更特定言之，本發明之實施例係針對一種使用一或多個照明源及一或多個能量源點燃收容於一氣體收容容器內之電漿之系統及方法。具體而言，本發明之實施例係針對一種使用一或多個照明源點燃電漿以將雙原子氧(O2 )轉換為三原子氧(O3 )及使用一或多個泵浦源作為一或多個能量源以在來自一或多個能量源之能量由氣體收容容器內之三原子氧(O3 )吸收時點燃電漿之系統及方法。本發明之額外實施例係針對使用一或多個泵浦源使電漿持續及使用一或多個能量源(例如一或多個起動雷射)點燃電漿。
如本文先前所描述，雷射持續電漿(LSP)燈常用作包含晶圓檢測及度量之各種應用中之寬頻光源。LSP燈填充有諸如氬氣、氪氣、氙氣、氮氣及其類似者之稀有氣體。然而，將氧氣添加至燈內部之氣體混合物係有利的。氧氣可阻擋會損壞燈之玻璃封套之真空紫外(VUV)輻射且亦可修復由燈之內表面上之氧耗盡引起之缺陷。另外，LSP燈中存在氧氣抑制引發起動雷射擊穿，其中含氧燈中必須使用比純氙氣燈高幾乎一數量級之起動雷射功率。然而，氧氣無法加入具有電極之一燈中，因為其在燈操作期間引起嚴重氧化。
2008年10月14日發佈之美國專利第7,435,982號中大體上描述一光持續電漿之產生，該專利之全部內容以引用的方式併入本文中。2010年8月31日發佈之美國專利第7,786,455號中亦大體上描述電漿之產生，該專利之全部內容以引用的方式併入本文中。2011年8月2日發佈之美國專利第7,989,786號中亦大體上描述電漿之產生，該專利之全部內容以引用的方式併入本文中。2012年5月22日發佈之美國專利第8,182,127號中亦大體上描述電漿之產生，該專利之全部內容以引用的方式併入本文中。2012年11月13日發佈之美國專利第8,309,943號中亦大體上描述電漿之產生，該專利之全部內容以引用的方式併入本文中。2013年2月9日發佈之美國專利第8,525,138號中亦大體上描述電漿之產生，該專利之全部內容以引用的方式併入本文中。2014年12月30日發佈之美國專利第8,921,814號中亦大體上描述電漿之產生，該專利之全部內容以引用的方式併入本文中。2016年4月19日發佈之美國專利第9,318,311號中亦大體上描述電漿之產生，該專利之全部內容以引用的方式併入本文中。2018年4月10日發佈之美國專利第9,941,655號中亦大體上描述電漿之產生，該專利之全部內容以引用的方式併入本文中。2019年3月26日發佈之美國專利第10,244,613號中大體上描述無電極電漿，該專利之全部內容以引用的方式併入本文中。
圖1A及圖1B繪示根據本發明之一或多個實施例之具有照明輔助電漿點火之一雷射持續電漿(LSP)照明系統100之示意圖。照明系統100一般可包含一或多個泵浦源102、一氣體收容容器106及一臭氧產生單元108。
在一實施例中，氣體收容容器106包含可被激發至一電漿狀態中以產生一電漿103之一氣體容積105。氣體收容容器106可經進一步組態以在點燃電漿103之後使電漿103持續。收容於氣體收容容器106內之氣體容積105可包含適合於電漿產生之本技術中已知之任何氣體或氣體混合物。例如，氣體容積105可包含氧氣(O2 )。舉另一實例而言，氣體容積105可包含與氧氣(O2 )混合之氬氣(Ar)、氪氣(Kr)、氙氣(Xe)、氮氣(N2 )或其類似者之至少一者。例如，氣體容積105可包含與氧氣混合之Ar氣體。在另一例項中，氣體混合物105可包含與氧氣混合之Xe及Ar氣體。舉另一例項而言，氣體混合物105可包含與氧氣混合之Xe、Kr、N2 及Ar氣體。
在此應注意，為了本發明，術語「LSP燈」或「電漿燈」及類似術語可全部係指收容氣體容積105及電漿103之氣體收容容器106。另外，除非本文另有說明，否則術語「電漿氣體收容容器」及「氣體收容容器」可互換使用。另外，術語「氣體容積」、「氣體」、「氣體混合物」及類似術語可係指收容於氣體收容容器106內之氣體105。氣體收容容器106可包含本技術中已知之任何氣體收容容器。例如，氣體收容容器可包含(但不限於)一電漿球、一電漿單元、一電漿室或其類似者之至少一者。
在此應注意，氣體收容容器106可使各種形狀適合用於照明系統100之電漿燈中。例如，氣體收容容器106可具有一圓柱形形狀。舉另一實例而言，氣體收容容器106之圓柱形形狀可垂直延伸以促進電漿燈內之消散對流。舉另一實例而言，氣體收容容器106可具有一球形形狀。舉一額外實例而言，氣體收容容器106可具有一心形形狀(例如心形)。
在另一實施例中，一或多個泵浦源102經組態以產生一或多個泵浦光束104且將一或多個泵浦光束104導引至氣體收容容器106中。一或多個泵浦源102可包含本技術中已知之任何泵浦源。例如，一或多個泵浦源102可包含一或多個雷射(例如泵浦雷射)。舉另一實例而言，一或多個泵浦源102可包含一或多個紅外(IR)雷射。舉另一實例而言，一或多個泵浦源102可包含一或多個連續波(CW) IR雷射。
參考圖1B，在另一實施例中，系統100包含一或多個能量源101，其等經組態以經由三原子氧(O3 )之一部分吸收一或多個能量源101之能量來點燃收容於氣體收容容器106內之氣體105內之電漿103。一或多個能量源101可包含適合於點燃電漿103之本技術中已知之任何能量源，其包含(但不限於)一電點火源(例如電極、供電器或其類似者)、一電磁點火源(例如特斯拉線圈)、一雷射源或其類似者。例如，一或多個能量源101可為經組態以點燃電漿103之一或多個起動雷射。例如，一或多個起動雷射可包含一脈衝起動雷射，使得來自一或多個脈衝起動雷射之光由氣體收容容器106內之三原子氧之部分吸收以點燃電漿103。
再次參考圖1A，在一實施例中，一或多個泵浦源102充當一或多個能量源101以點燃電漿103。在此實施例中，一或多個泵浦源102用於點燃電漿及使電漿103持續。
在另一實施例中，系統100包含經組態以在接近三原子氧產生之一區域(例如臭氧產生單元108)之一位置處將一或多個泵浦光束104導引至收容於氣體收容容器106內之氣體105中之一或多個照明光學器件114。一或多個照明光學器件114可包含一透鏡、反射鏡或其類似者。例如，一或多個照明光學器件114可包含一調諧鏡。
在另一實施例中，臭氧產生單元108包含一或多個照明源110。一或多個照明源110可發射任何選定波長或波長範圍之光，諸如(但不限於)紅外輻射(IR)、可見輻射、紫外(UV)輻射、真空紫外(VUV)輻射、深紫外(DUV)輻射及/或極紫外(EUV)輻射。例如，一或多個照明源110可包含經組態以產生一或多個UV光束之一或多個紫外(UV)光源。舉另一實例而言，一或多個照明源110可包含經組態以產生一或多個UVU光束之一或多個VUV光源。例如，一或多個VUV光源可包含一放電燈，諸如(但不限於)一水銀(Hg)放電燈或一氘燈。在另一例項中，一或多個VUV光源可包含一VUV雷射源。舉一額外實例而言，一或多個照明源110可包含一微波。舉另一實例而言，一或多個照明源110可包含一雷射。
在此應注意，為了本發明，術語「照明源」及「光源」可互換使用，除非本文另有說明。
在另一實施例中，一或多個照明源110經組態以產生足以將收容於電漿氣體收容容器106內之雙原子氧(O2 )之一部分轉換為三原子氧(O3 )之一能量之照明之一光束115 (例如照明光束)。在此應注意，為了本發明，術語「三原子氧」、「臭氧」及「O3 」可互換使用，除非本文另有說明。另外，為了本發明，術語「雙原子氧」及「O2 」可互換使用，除非本文另有說明。
在另一實施例中，臭氧產生單元108包含沿照明路徑放置且經組態以將照明光束115之一部分聚焦至接近電漿103之位置之氣體收容容器106之一區域中之一或多個光學元件112 (例如透鏡、反射鏡、橢圓體或其類似者)。例如，一或多個光學元件112可包含一透鏡、反射鏡或其類似者。
在另一實施例中，一旦已使用來自照明源110之照明光束115將雙原子氧轉換為三原子氧，則一或多個能量源101經組態以點燃氣體收容容器106內之電漿103。例如，來自一或多個能量源101之能量由氣體收容容器106內之三原子氧之一部分吸收以點燃電漿103。如本文先前所提及，一或多個泵浦源102可充當一或多個能量源101以點燃電漿103。申請人應注意，氣體收容容器106必須包含足夠濃度之氧氣，且一或多個泵浦源102在充當一或多個能量源101時必須具有足夠功率，使得三原子氧可直接起動電漿103。例如，一或多個泵浦源102可包含一CW IR雷射且來自CW IR雷射之IR光可由氣體收容容器106內之三原子氧之部分吸收以點燃電漿103。亦如本文先前所提及，一或多個能量源101可包含一或多個起動雷射。例如，一或多個起動雷射可點燃電漿103且一或多個泵浦源102可使電漿103持續。
應注意，三原子氧顯示各種波長範圍內之小但適當吸收，其有助於吸收一或多個泵浦源、一或多個能量源及/或一或多個起動雷射。例如，可選擇一或多個泵浦源、一或多個能量源及/或一或多個起動雷射發射近IR、可見或UV範圍。例如，在近IR (NIR)範圍內，在900 nm處，三原子氧之吸收係約10-22 cm2 /分子。舉另一實例而言，在約950 nm處，吸收介於10-23 cm2 /分子至10-22 cm2 /分子之間。應注意，上述實例不限制本發明之範疇，因為在此應認識到，各種電磁波長範圍可在本發明之各種實施例中用於其藉由三原子氧之吸收特性。V. Gorshelev等人在「High spectral resolution ozone absorption cross-sections – Part 1: Measurements, data analysis and comparison with previous measurements around 293 K」(Atmos. Meas. Tech., 7，609-624，2014)(其全部內容以引用的方式併入本文中)中描述三原子氧之吸收特性。
一旦點燃電漿103，則電漿103可發射寬頻(BB)輻射。在另一實施例中，系統100包含經組態以藉由所產生之電漿103收集寬頻輻射之至少一部分且將寬頻輻射導引至一或多個額外光學元件之一或多個收集光學器件116。系統100可包含本技術中已知之任何收集光學器件。例如，系統100可包含介電反射鏡。例如，系統100可包含經組態以將照明自一橢圓反射器導引至下游光學器件(諸如濾波器及光收集器)之一冷光鏡。舉另一實例而言，一或多個收集光學器件116可包含一收集元件。例如，一或多個收集光學器件116可為一橢圓反射器，如圖1A及圖1B中所展示。在一實施例中，來自照明源110之照明光束115可穿過一或多個收集光學器件116之壁。
一或多個額外光學元件可沿照明路徑或收集路徑放置。一或多個額外光學元件可用於將來自一或多個泵浦源102及/或一或多個能量源101之照明聚焦至氣體收容容器106之氣體容積105中。另外，額外光學器件可用於將自氣體收容容器106發出之寬頻光聚焦至一選定目標上。在另一實施例中，額外光學器件包含沿照明路徑或收集路徑放置以在光進入氣體收容容器106之前過濾照明或在自氣體收容容器106發射光之後過濾照明之濾波器。
在此應注意，如上文所描述及如圖1A及圖1B中所繪示，系統100之光學器件組僅供說明且不應被解譯為限制。預期可在本發明之背景中利用諸多等效光學組態。
在另一實施例中，氣體收容容器106可再填充。氣體收容容器106可包含可操作地耦合至氣體收容容器106之一部分之一氣口總成(圖中未展示)。例如，收容容器106可包含機械地連接至收容容器106之底部部分且經組態以促進一氣體105自一氣體源選擇性轉移至氣體收容容器106之內部區域之一氣口總成。2016年4月19日發佈之美國專利第9,318,311號中描述可再填充氣泡及各種泡形狀之利用，該專利之全部內容以引用的方式併入本文中。
在一實施例中，氣體收容容器106包含一或多個透射部分(例如泡、透射元件或窗)。透射部分可由至少部分透射由電漿及/或來自照明源110之照明產生之寬頻輻射之本技術中已知之任何材料形成。例如，氣體收容容器106之一或多個透射部分(例如泡、透射元件或窗)可由至少部分透射氣體收容容器106內所產生之EUV輻射、VUV輻射、DUV輻射、UV輻射、NUV輻射及/或可見光之本技術中已知之任何材料形成。此外，氣體收容容器106之一或多個透射部分可由至少部分透射來自照明源110之IR輻射、可見光及/或UV光之本技術中已知之任何材料形成。在另一實施例中，氣體收容容器106之一或多個透射部分可由透射來自照明源110 (例如IR源)之輻射及由電極103發射之輻射(例如EUV、VUV、DUV、UV、NUV輻射及/或可見光)兩者之本技術中已知之任何材料形成。
在另一實施例中，收容氣體收容容器106之電漿燈可預曝露於VUV輻射，使得三原子氧可在將燈安裝至系統100中之前產生。應注意，三原子氧能夠長時間存留於電漿燈中。
在另一實施例中，電漿燈可經受其他形式之程序以在燈安裝之前或在本文所討論之點火程序期間產生臭氧。例如，燈可經受微波放電、障壁放電或其類似者。
在此應注意，可存在照明之替代幾何形狀，且圖1A及圖1B僅供說明且不應被解釋為限制本發明之範疇。例如，可更改泵浦光束104及/或照明光束115路徑。
儘管本發明已主要聚焦於在收容雙原子氧之一氣體容器中產生三原子氧，但應注意，在一些替代實施例中，本發明之系統100可用於維持預填充有三原子氧之一氣體容器中之三原子氧之一選定含量。例如，在預填充有三原子氧之一氣體容器之情況中，系統100可用於在三原子氧隨時間衰變為雙原子氧時補充氣體容器中之三原子氧之含量。
圖2係根據本發明之一或多個實施例之實施一LSP照明源(諸如圖1至圖4之任何者或其等之任何組合中所繪示之LSP照明系統100)之一光學特徵化系統200之一示意圖。
在此應注意，系統200可包括本技術中已知之任何成像、檢測、度量、微影或其他特徵化系統。據此而言，系統200可經組態以對一樣品207執行檢測、光學度量、微影及/或任何形式之成像。樣品207可包含本技術中已知之任何樣本，其包含(但不限於)一晶圓、一倍縮光罩/光罩及其類似者。應注意，系統200可併入本發明中所描述之LSP照明系統100之各種實施例之一或多者。
在一實施例中，樣品207安置於一載台總成212上以促進樣品207之移動。載台總成212可包含本技術中已知之任何載台總成212，其包含(但不限於)一X-Y載台、一R-θ載台及其類似者。在另一實施例中，載台總成212能夠在檢測或成像期間調整樣品207之高度以維持聚焦於樣品207上。
在另一實施例中，照明分支203經組態以將來自照明系統100之照明導引至樣品207。照明分支203可包含本技術中已知之任何數目及類型之光學組件。在一實施例中，照明分支203包含一或多個光學元件202、一分束器204及一物鏡206。據此而言，照明分支203可經組態以將來自照明系統100之照明聚焦至樣品207之表面上。一或多個光學元件202可包含本技術中已知之任何光學元件或光學元件之組合，其包含(但不限於)一或多個反射鏡、一或多個透鏡、一或多個偏光器、一或多個光柵、一或多個濾波器、一或多個分束器及其類似者。
在另一實施例中，收集分支205經組態以收集自樣品207反射、散射、繞射及/或發射之光。在另一實施例中，收集分支205可將來自樣品207之光導引及/或聚焦至一偵測器總成214之一感測器216。應注意，感測器216及偵測器總成214可包含本技術中已知之任何感測器及偵測器總成。例如，感測器216可包含(但不限於)一電荷耦合裝置(CCD)偵測器、一互補金屬氧化物半導體(CMOS)偵測器、一時延積分(TDI)偵測器、一光電倍增管(PMT)、一突崩光二極體(APD)及其類似者。此外，感測器216可包含(但不限於)一線感測器或一電子轟擊線感測器。
在另一實施例中，偵測器總成214通信地耦合至包含一或多個處理器220及記憶體222之一控制器218。例如，一或多個處理器220可通信地耦合至記憶體222，其中一或多個處理器220經組態以執行儲存於記憶體222上之一組程式指令。在一實施例中，一或多個處理器220經組態以分析偵測器總成214之輸出。在一實施例中，程式指令組經組態以引起一或多個處理器220分析樣品207之一或多個特性。在另一實施例中，程式指令組經組態以引起一或多個處理器220修改系統200之一或多個特性以維持聚焦於樣品207及/或感測器216上。例如，一或多個處理器220可經組態以調整物鏡206或一或多個光學元件210以將來自照明系統100之照明聚焦至樣品207之表面上。舉另一實例而言，一或多個處理器220可經組態以調整物鏡206及/或一或多個光學元件202以自樣品207之表面收集照明且將所收集之照明聚焦於感測器216上。
應注意，系統200可在本技術中已知之任何光學組態中組態，其包含(但不限於)一暗場組態、一明場定向及其類似者。
在此應注意，系統200之一或多個組件可依本技術中已知之任何方式通信地耦合至系統200之各種其他組件。例如，照明系統100、偵測器總成214、控制器218及一或多個處理器220可經由一有線連接(例如銅線、光纖電纜及其類似者)或無線連接(例如RF耦合、IR耦合、資料網路通信(例如WiFi、WiMax、Bluetooth及其類似者))彼此通信耦合及耦合至其他組件。
圖3繪示根據本發明之一或多個實施例之配置於一反射量測及/或橢偏量測組態中之一光學特徵化系統300之一簡化示意圖。應注意，相對於圖2所描述之各種實施例及組件可被解譯為延伸至圖3之系統。系統300可包含本技術中已知之任何類型之度量系統。
在一實施例中，系統300包含照明系統100、一照明分支316、一收集分支318、一偵測器總成328及包含一或多個處理器220及記憶體222之控制器218。
在此實施例中，來自照明系統100之寬頻照明經由照明分支316導引至樣品207。在另一實施例中，系統300經由收集分支318收集自樣本發出之照明。照明分支路徑316可包含適合於修改及/或調節寬頻光束之一或多個光束調節組件320。例如，一或多個光束調節組件320可包含(但不限於)一或多個偏光器、一或多個濾波器、一或多個分束器、一或多個漫射器、一或多個均質器、一或多個變跡器、一或多個光束整形器或一或多個透鏡。
在另一實施例中，照明分支316可利用一第一聚焦元件322將光束聚焦及/或導引至安置於樣本載台212上之樣品207上。在另一實施例中，收集分支318可包含自樣品207收集照明之一第二聚焦元件326。
在另一實施例中，偵測器總成328經組態以透過收集分支318捕獲自樣品207發出之照明。例如，偵測器總成328可接收自樣品207反射或散射(例如經由鏡面反射、漫反射及其類似者)之照明。舉另一實例而言，偵測器總成328可接收由樣品207產生之照明(例如與光束之吸收相關聯之發光)。應注意，偵測器總成328可包含本技術中已知之任何感測器及偵測器總成。例如，感測器可包含(但不限於) CCD偵測器、一CMOS偵測器、一TDI偵測器、一PMT、一APD及其類似者。
收集分支318可進一步包含導引及/或修改由第二聚焦元件326收集之照明之任何數目個收集光束調節元件330，其包含(但不限於)一或多個透鏡、一或多個濾波器、一或多個偏光器或一或多個相位板。
系統300可組態為本技術中已知之任何類型之度量工具，諸如(但不限於)具有一或多個照明角之一光譜橢偏計、用於量測穆勒(Mueller)矩陣元素(例如使用旋轉補償器)之一光譜橢偏計、一單波長橢偏計、一角解析橢偏計(例如一光束輪廓橢偏計)、一光譜反射計、一單波長反射計、一角解析反射計(例如一光束輪廓反射計)、一成像系統、一光瞳成像系統、一光譜成像系統或一散射計。
以下各者中提供適合實施於本發明之各種實施例中之一檢測/度量工具之一描述：2012年7月9日申請之名稱為「Wafer Inspection System」之美國專利申請案13/554,954、2009年7月16日公開之名稱為「Split Field Inspection System Using Small Catadioptric Objectives」之美國公開專利申請案2009/0180176、2007年1月4日公開之名稱為「Beam Delivery System for Laser Dark-Field Illumination in a Catadioptric Optical System」之美國公開專利申請案2007/0002465、1999年12月7日發佈之名稱為「Ultra-broadband UV Microscope Imaging System with Wide Range Zoom Capability」之美國專利5,999,310、2009年4月28日發佈之名稱為「Surface Inspection System Using Laser Line Illumination with Two Dimensional Imaging」之美國專利7,525,649、Wang等人2013年5月9日公開之名稱為「Dynamically Adjustable Semiconductor Metrology System」之美國公開專利申請案2013/0114085、Piwonka-Corle等人1997年3月4日發佈之名稱為「Focused Beam Spectroscopic Ellipsometry Method and System」之美國專利5,608,526及Rosencwaig等人2001年10月2日發佈之名稱為「Apparatus for Analyzing Multi-Layer Thin Film Stacks on Semiconductors」之美國專利6,297,880，該等專利之全部內容各以引用的方式併入本文中。
本發明之一或多個處理器220可包含本技術中已知之任一或多個處理元件。就此而言，一或多個處理器220可包含經組態以執行軟體演算法及/或指令之任何微處理器型裝置。應認識到，本發明中所描述之步驟可由一單一電腦系統或替代地，多個電腦系統實施。一般而言，術語「處理器」可經廣義界定以涵蓋具有執行來自一非暫時性記憶體媒體222之程式指令之一或多個處理及/或邏輯元件之任何裝置。再者，所揭示之各種系統之不同子系統可包含適合於實施本發明中所描述之步驟之至少一部分之處理器及/或邏輯元件。
記憶體媒體222可包含適合於儲存可由相關聯之一或多個處理器220執行之程式指令之本技術中已知之任何儲存媒體。例如，記憶體媒體222可包含一非暫時性記憶體媒體。例如，記憶體媒體222可包含(但不限於)一唯讀記憶體、一隨機存取記憶體、一磁性或光學記憶體裝置(例如磁碟)、一磁帶、一固態硬碟及其類似者。在另一實施例中，記憶體222經組態以儲存本文所描述之各種步驟之一或多個結果及/或輸出。應進一步注意，記憶體222可與一或多個處理器220容置於一共同控制器外殼中。在一替代實施例中，記憶體222可相對於一或多個處理器220之實體位置遠端定位。例如，一或多個處理器220可存取可透過一網路(例如網際網路、內部網路及其類似者)存取之一遠端記憶體(例如伺服器)。據此而言，控制器218之一或多個處理器220可執行本發明中所描述之各種程序步驟之任何者。
在一些實施例中，本文所描述之照明系統100及系統200、300可組態為在本文中解譯為不實體耦合至一程序工具之一工具之一「獨立工具」。在其他實施例中，此一檢測或度量系統可藉由一傳輸媒體(其可包含有線及/或無線部分)耦合至一程序工具(圖中未展示)。程序工具可包含本技術中已知之任何程序工具，諸如一微影工具、一蝕刻工具、一沈積工具、一拋光工具、一電鍍工具、一清潔工具或一離子植入工具。由本文所描述之系統執行之檢測或量測之結果可用於使用一回饋控制技術、一前饋控制技術及/或一原位控制技術更改一程序或一程序工具之一參數。可手動或自動更改程序或程序工具之參數。
照明系統100及系統200、300之實施例可如本文所描述般進一步組態。另外，照明系統100及系統200、300可經組態以執行本文所描述之方法實施方案(例如，方法400)之任何者之任何其他步驟。
圖4係繪示根據本發明之一或多個實施方案之用於點燃含氧LSP燈之一方法400的一流程圖。在此應注意，方法400之步驟可完全或部分由系統100及/或系統200實施。然而，應進一步認識到，方法400不受限於系統100及/或系統200，因為額外或替代系統級實施例可實施方法400之所有或部分步驟。
在步驟402中，在收容容器106內之一選定位置處使用一或多個照明光束將收容於電漿氣體收容容器106內之雙原子氧(O2 )之一部分轉換為三原子氧(O3 )。在一實施例中，一或多個照明源110 (例如Hg放電燈)經組態以將雙原子氧之一部分轉換為收容容器106內之三原子氧。臭氧產生單元108之一或多個光學元件112可經組態以將光之一部分聚焦至接近電漿103之位置之氣體收容容器106之一區域中。
在一步驟404中，產生一或多個泵浦光束104。在一實施例中，一或多個泵浦源102經組態以產生一或多個泵浦光束104。
在一步驟406中，將一或多個泵浦光束104聚焦至收容容器106內之選定位置以經由三原子氧(O3 )之一部分吸收一或多個泵浦光束104之照明來點燃電漿103。在一實施例中，一或多個照明光學器件114經組態以將一或多個泵浦光束104導引至在三原子氧產生之選定位置處收容於氣體收容容器106內之氣體105中。
在一步驟408中，收集由電漿103發射之寬頻照明之一部分。在一實施例中，一或多個收集光學器件116經組態以收集由所產生之電漿103發射之寬頻輻射之至少一部分且將寬頻輻射導引至一或多個額外光學元件。
應注意，方法400可減小起動雷射操作(例如點燃雷射)之臨限值以允許一小功率起動雷射用於含氧LSP燈。
熟習技術者將認識到，本文所描述之組件(例如操作)、裝置、物件及其伴隨討論係作為實例用於使概念清楚且可考量各種組態修改。因此，如本文所使用，所闡述之特定範例及伴隨討論意欲表示其更一般類別。一般而言，使用任何特定範例意欲表示其類別，且不包含特定組件(例如操作)、裝置及物件不應被視為限制。
熟習技術者應瞭解，存在可藉由其實現本文所描述之程序及/或系統及/或其他技術之各種載具(例如硬體、軟體及/或韌體)，且較佳載具將隨其中部署程序及/或系統及/或其他技術之背景變動。例如，若一實施者判定速度及準確度係首要的，則實施者可選擇一主要硬體/或軟體載具；替代地，若靈活性係首要的，則實施者可選擇一主要軟體實施方案；或替代地，實施者可選擇硬體、軟體及/或韌體之一些組合。因此，存在可藉由其實現本文所描述之程序及/或裝置及/或其他技術之若干可能載具，任何載具本質上不優於其他載具，因為利用任何載具係取決於其中將部署載具之背景及實施者之具體關注(例如速度、靈活性或可預測性)(其等之任何者可變動)之一選擇。
呈現以上描述以使一般技術者能夠製造及使用一特定應用及其要求之背景中所提供之發明。如本文所使用，方向術語(諸如「頂部」、「底部」、「上面」、「下面」、「上」、「向上」、「下」、「下方」及「向下」)意欲為了描述而提供相對位置，且不意欲指定一絕對參考系。熟習技術者將明白所描述之實施例之各種修改，且本文所界定之一般原理可應用於其他實施例。因此，本發明不意欲受限於所展示及描述之特定實施例，而應被給予與本文所揭示之原理及新穎特徵一致之最廣範疇。
關於在本文中使用實質上任何複數及/或單數術語，熟習技術者可視內文及/或應用需要將複數轉化為單數及/或將單數轉化為複數。為了清楚而未在本文中明確闡述各種單數/複數排列。
本文所描述之所有方法可包含將方法實施例之一或多個步驟之結果儲存於記憶體中。結果可包含本文所描述之結果之任何者且可依本技術中已知之任何方式儲存。記憶體可包含本文所描述之任何記憶體或本技術中已知之任何其他適合儲存媒體。在儲存結果之後，結果可存取於記憶體中且由本文所描述之方法或系統實施例之任何者使用、格式化以顯示給一使用者、由另一軟體模組、方法或系統使用等等。另外，結果可「永久」、「半永久」、「暫時」儲存或儲存一段時間。例如，記憶體可為隨機存取記憶體(RAM)，且結果可能未必無限期保存於記憶體中。
經進一步審慎考慮，上述方法之實施例之各者可包含本文所描述之任何其他方法之任何其他步驟。另外，上述方法之實施例之各者可由本文所描述之系統之任何者執行。
本文所描述之標的有時繪示含於其他組件內或與其他組件連接之不同組件。應瞭解，此等描繪架構僅供例示，且事實上可實施達成相同功能性之諸多其他架構。就概念而言，達成相同功能性之組件之任何配置經有效「相關聯」使得達成所要功能性。因此，本文中經組合以達成一特定功能性之任兩個組件可被視為彼此「相關聯」使得達成所要功能性，不管架構或中間組件如何。同樣地，如此相關聯之任兩個組件亦可被視為彼此「連接」或「耦合」以達成所要功能性，且能夠如此相關聯之任兩個組件亦可被視為可彼此「耦合」以達成所要功能性。「可耦合」之特定實例包含(但不限於)可實體配合及/或實體交互組件及/或可無線交互及/或無線交互組件及/或邏輯交互及/或可邏輯交互組件。
另外，應瞭解，本發明由隨附申請專利範圍界定。熟習技術者應瞭解，一般而言，本文及尤其隨附申請專利範圍(例如隨附申請專利範圍之主體)中所使用之術語一般意欲為「開放」術語(例如，術語「包含」應被解譯為「包含(但不限於)」，術語「具有」應被解譯為「至少具有」，等等)。熟習技術者應進一步瞭解，若想要一引入請求項敘述之一特定數目，則此一意圖將在請求項中明確敘述，且若無此敘述，則無此意圖存在。例如，為有助於理解，以下隨附申請專利範圍可含有使用引入片語「至少一」及「一或多個」引入請求項敘述。然而，使用此等片語不應被解釋為隱含由不定冠詞「一」引入一請求項敘述使含有此引入請求項敘述之任何特定請求項受限於僅含有一個此敘述之發明，即使相同請求項包含引入片語「一或多個」或「至少一」及諸如「一」之不定冠詞(例如，「一」通常應被解譯為意謂「至少一」或「一或多個」)；相同情況適用於用於引入請求項敘述之定冠詞之使用。另外，即使明確敘述一引入請求項敘述之一特定數目，但熟習技術者應認識到，此敘述通常應被解譯為意謂至少敘述數目(例如，無其他修飾詞之「兩個敘述」之裸敘述通常意謂至少兩個敘述或兩個或更多個敘述)。另外，在其中使用類似於「A、B及C之至少一者及其類似者」之一慣例之例項中，此一構造一般意欲為熟習技術者通常所理解之意義(例如，「具有A、B及C之至少一者之一系統」將包含(但不限於)僅具有A、僅具有B、僅具有C、同時具有A及B、同時具有A及C、同時具有B及C及/或同時具有A、B及C之系統，等等)。在其中使用類似於「A、B或C之至少一者及其類似者」之一慣例之例項中，此一構造一般意欲為熟習技術者通常所理解之意義(例如，「具有A、B或C之至少一者之一系統」將包含(但不限於)僅具有A、僅具有B、僅具有C、同時具有A及B、同時具有A及C、同時具有B及C及/或同時具有A、B及C之系統，等等)。熟習技術者應進一步瞭解，無論在[實施方式]、申請專利範圍或圖式中，呈現兩個或更多個替代項之幾乎任何析取用語及/或片語應被理解為考量包含項之一者、兩項之任一者或兩項之可能性。例如，片語「A或B」將被理解為包含「A」或「B」或「A及B」之可能性。
據信本發明及其諸多伴隨優點將藉由以上描述理解，且應明白，可在不背離本發明或不犧牲其所有材料優點之情況下對組件之形式、構造及配置進行各種改變。所描述之形式僅供說明，且以下申請專利範圍意欲涵蓋及包含此等改變。另外，應瞭解，本發明由隨附申請專利範圍界定。
100:雷射持續電漿(LSP)照明系統 101:能量源 102:泵浦源 103:電漿 104:泵浦光束 105:氣體容積/氣體混合物 106:氣體收容容器 108:臭氧產生單元 110:照明源 112:光學元件 114:照明光學器件 115:照明光束 116:收集光學器件 200:光學特徵化系統 202:光學元件 203:照明分支 204:分束器 205:收集分支 206:物鏡 207:樣品 212:載台總成/樣本載台 214:偵測器總成 216:感測器 218:控制器 220:處理器 222:記憶體媒體/記憶體 300:光學特徵化系統 316:照明分支/照明分支路徑 318:收集分支 320:光束調節組件 322:第一聚焦元件 326:第二聚焦元件 328:偵測器總成 330:收集光束調節元件 400:方法 402:步驟 404:步驟 406:步驟 408:步驟
熟習技術者可藉由參考附圖來較佳理解本發明之諸多優點，其中： 圖1A係根據本發明之一或多個實施例之具有照明輔助電漿點火之一雷射持續電漿(LSP)照明系統之一示意圖； 圖1B係根據本發明之一或多個實施例之具有照明輔助電漿點火之一雷射持續電漿(LSP)照明系統之一示意圖； 圖2係根據本發明之一或多個實施例之實施一LSP照明源(諸如圖1A至圖4之任何者或其等之任何組合中所繪示之LSP照明系統)之一光學特徵化系統之示意圖； 圖3係根據本發明之一或多個實施例之實施一LSP照明源(諸如圖1A至圖4之任何者或其等之任何組合中所繪示之LSP照明系統)之一光學特徵化系統之一示意圖；及 圖4係繪示根據本發明之一或多個實施例之用於實施一雷射持續電漿照明系統之一方法的一流程圖。
100:雷射持續電漿(LSP)照明系統
102:泵浦源
103:電漿
104:泵浦光束
105:氣體容積/氣體混合物
106:氣體收容容器
108:臭氧產生單元
110:照明源
112:光學元件
114:照明光學器件
115:照明光束
116:收集光學器件

Claims (24)

  1. 一種照明系統，其包括：一氣體收容容器，其經組態以收容一氣體；一或多個泵浦源，其等經組態以產生用於使一電漿在該氣體收容容器內持續之一或多個泵浦光束；一臭氧產生單元，其包含一或多個照明源，其中該一或多個照明源經組態以產生足以將收容於該氣體收容容器內之雙原子氧(O2)之一部分轉換為三原子氧(O3)之一能量之一照明光束，其中一或多個能量源經組態以經由該三原子氧之一部分吸收該一或多個能量源之能量來點燃收容於該氣體收容容器內之該氣體內之該電漿，其中該電漿發射寬頻輻射；及一或多個收集光學器件，其等經組態以收集由該所產生之電漿發射之該寬頻輻射之至少一部分且將該寬頻輻射導引至一或多個額外光學元件，其中該照明光束自該一或多個照明源穿過該一或多個收集光學器件之一壁。
  2. 如請求項1之照明系統，其中該臭氧產生單元之該一或多個照明源包括經組態以產生一或多個紫外光束之一或多個紫外光源。
  3. 如請求項2之照明系統，其中該一或多個紫外光源包括經組態以產生一或多個真空紫外光束之一或多個真空紫外光源。
  4. 如請求項3之照明系統，其中該一或多個真空紫外光源包括： 一放電燈。
  5. 如請求項4之照明系統，其中該放電燈包括：一水銀放電燈或氘燈。
  6. 如請求項1之照明系統，其中該臭氧產生單元之該一或多個照明源包括：一微波。
  7. 如請求項1之照明系統，其中該臭氧產生單元之該一或多個照明源包括：一或多個雷射。
  8. 如請求項3之照明系統，其進一步包括：一或多個光學元件，其等經組態以將該真空紫外光之一部分聚焦至接近該電漿之一位置之該氣體收容容器之一區域中。
  9. 如請求項1之照明系統，其中該一或多個泵浦源包括：一或多個雷射。
  10. 如請求項9之照明系統，其中該一或多個泵浦源包括：一或多個紅外雷射。
  11. 如請求項10之照明系統，其中該一或多個泵浦源包括：一或多個連續波(CW)紅外雷射，其中來自該一或多個CW雷射之紅外光由該氣體收容容器內之該三原子氧之該部分吸收以點燃該電漿。
  12. 如請求項1之照明系統，其中該一或多個能量源包括：一電點火源、一電磁點火源或一雷射點火源之至少一者。
  13. 如請求項12之照明系統，其中該雷射點火源包含一或多個起動雷射。
  14. 如請求項13之照明系統，其中該一或多個起動雷射包括：一或多個脈衝雷射，其中來自該一或多個脈衝雷射之光由該氣體收容容器內之該三原子氧之該部分吸收以點燃該電漿。
  15. 如請求項1之照明系統，其中該一或多個泵浦源充當該一或多個能量源以點燃收容於該氣體收容容器內之該氣體內之該電漿。
  16. 如請求項1之照明系統，其進一步包括：一或多個照明光學器件，其等經組態以將該一或多個泵浦光束導引至在接近三原子氧產生之一區域之一位置處收容於該氣體收容容器內之該氣體中。
  17. 如請求項1之照明系統，其中該氣體包括： 雙原子氧。
  18. 如請求項1之照明系統，其中該氣體包括：一氣體混合物，其含有雙原子氧。
  19. 如請求項18之照明系統，其中該氣體混合物包括：與雙原子氧混合之氬氣、氪氣、氙氣或三原子氧之至少一者。
  20. 如請求項1之照明系統，其中該氣體收容容器包括：一電漿球、一電漿單元或一電漿室之至少一者。
  21. 一種用於實施一照明系統之方法，該方法包括：在一氣體收容容器內之一選定位置處使用一或多個照明光束將收容於該氣體收容容器內之雙原子氧之一部分轉換為三原子氧；產生一或多個泵浦光束；將該一或多個泵浦光束聚焦至該氣體收容容器內之該選定位置以經由該三原子氧之一部分吸收該一或多個泵浦光束之照明來點燃一電漿；及收集由該電漿發射之寬頻照明之一部分並以一或多個收集光學器件將該寬頻照明導引至一或多個額外光學元件，其中該一或多個照明光束穿過該一或多個收集光學器件之一壁。
  22. 如請求項21之方法，其中在一氣體收容容器內之一選定位置處使用一或多個照明光束將收容於該氣體收容容器內之雙原子氧之一部分轉換為 三原子氧包括：在一氣體收容容器內之一選定位置處使用一或多個真空紫外光束將收容於該氣體收容容器內之雙原子氧之一部分轉換為三原子氧。
  23. 如請求項21之方法，其中該產生一或多個泵浦光束包括：產生一或多個紅外泵浦光束。
  24. 如請求項21之方法，其進一步包括：使用該收集寬頻照明執行檢測或度量之至少一者。
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