光源系统和方法与流程

本公开内容在光源设计领域中，并且具体地涉及被配置有高光学扩展量(etendue)的激光源。

背景技术：

1、现代电子装置利用微电子元件，诸如处理和存储器芯片。此类微电子装置典型地使用光刻工艺生产，其中光刻胶材料层叠在晶片上并暴露于使光刻胶显影的照明下。在显影后，去除未曝光光刻胶，从而产生用于照明工艺中的掩模的图像。这种技术实现将晶片材料选择性地蚀刻成期望图案来产生期望微电子装置的选定小规模图案。

2、为了提供期望蚀刻图案，典型地通过具有选定图案的选定掩模(有时也称为掩模版(reticle))照明光刻胶。掩模图案中的缺陷可能降低印刷图案的准确度，从而由于不期望的电路结构而损坏所得微电子装置。为此，典型地检查光刻掩模或微电子装置的制造中使用的其他元件的缺陷并验证其期望图案。

3、空中成像技术提供对选定对象(包括光刻掩模、半导体晶片和其他此类对象)的检查。例如，可通过模拟用于在光刻制造期间曝光光刻胶的光学曝光特性来执行对光刻掩模/掩模版的检查。光学系统可使用一组选定曝光条件，从而模仿制造工艺。照明条件用于形成指示光刻胶的曝光的一个或多个图像。如此产生的图像被放大和检测并用于分析掩模设计和结构并识别缺陷的存在及其位置。

4、一般来讲，掩模/掩模版放置在样品架上，典型地放置在平移台(例如，x、y平移台)上并暴露于部分地透射穿过掩模的照明以在晶片平面上形成图案。在检查过程中，透射穿过掩模和/或从掩模反射的光的照明图案由合适的检测单元(诸如ccd)放大和收集以供分析。

5、此类成像技术也用于晶片的检查。使用空中成像技术实现对晶片上的印刷特征的检查，典型地针对明场检查

6、空中成像技术针对提供类似于在制造工艺中使用的照明的照明条件。为此，典型的空中成像和检查技术利用具有高光学扩展量的相对宽的光源。可使用选定放电灯来提供此类光源。调整照明孔径的大小和形状准许光刻胶曝光工具的照明和相干条件的再现。特别地，选择孔径以设置适当的相干比σ和在同轴和离轴照明之间进行选择，诸如四极或环状照明模。照明和图像收集条件可用于明场和暗场检查。

7、随着制造的微电子装置变得微型化，制造的特征(即掩模的特征)或施加到晶片的所得图案变得更小。这需要使用更短的波长的检查以对掩模的微型特征正确地成像。在更短的波长下，放电灯的常规的非相干照明不提供足够的亮度，并且通常使用激光照明。一些系统配置利用与被配置为去除由激光束的自干涉产生的散斑的均化器相关联的激光源。

技术实现思路

1、如上文所指示，光源特性和照明性质影响检查品质。虽然激光照明典型地提供期望亮度，但是激光输出束通常具有有限光学扩展量，并且照明束的散开(例如，通过使用漫射器)可能因激光输出束的相干性而产生散斑。

2、已知用于操纵激光照明束以提供期望照明特性的各种技术。用于空中检查技术的典型的光源利用一个或多个漫射器元件来增强输出激光照明的光学扩展量。使用漫射器散开相干激光照明在输出光中产生散斑，这限制照明品质。此类散斑是因激光照明的相干性和漫射器表面(或其他表面，如果使用的话)的粗糙度而产生的，并且被视为照明图案中的亮区和暗区。散斑导致在检查方面的问题并降低图像品质，并且可能导致在识别缺陷时的误报，以及因对比度变化而隐藏缺陷和期望掩模图案。

3、本公开内容提供了一种光源系统和对应技术，从而实现使用激光照明来提供高亮度，而同时操纵激光束来提供输出光的期望高的光学扩展量。光学扩展量是光学系统中的光的表征，其指示照明的扩散。这典型地由乘积s·ω定义，其中s是束横截表面，并且ω是束以立体角(球面度)为单位的角展宽。

4、本技术利用多模激光源和被配置成将由多模激光源发射的输出束分成多个子束的光学系统。多模激光束和光学系统的特性被选择以使得多个子束中的子束大体彼此不相干。这实现提供具有高亮度和光学扩展量的扩展光源，而同时避免因光分量的干涉而产生散斑。

5、因此，根据本公开内容的光源系统和对应技术可用于样品的照明，所述样品诸如掩模、掩模版、晶片或其他样品类型，以用于各种制造和装配技术。所述技术可用于使用空中成像检查技术的计量学和掩模版检查，以及在明场和暗场条件下检查晶片图案。

6、因此，根据一个广泛方面，本公开内容提供了一种光源系统，包括：

7、多模激光单元，所述多模激光单元被配置为发射激光束；

8、第一小透镜阵列，所述第一小透镜阵列定位在所述激光束的路径中并被配置为在所述第一小透镜阵列下游的选定平面中形成聚焦光斑阵列；

9、空间滤波器掩模，所述空间滤波器掩模携带定位在所述选定平面中的针孔阵列；

10、第二小透镜阵列，所述第二小透镜阵列具有类似于第一小透镜阵列的小透镜空间布置并被定位成使得所述空间滤波器掩模在所述第二小透镜阵列的后焦平面中，由此将来自聚焦光斑阵列的激光准直成对应的子束阵列；以及

11、第三小透镜阵列，所述第三小透镜阵列定位在所述第二小透镜阵列下游，被配置用于聚焦所述子束阵列以在所述光源系统的出射光瞳处形成输出光斑阵列。

12、根据一些实施例，多模激光单元的特征可为束品质因数m2，并且其中所述第一小透镜阵列和所述第二小透镜阵列中的小透镜的数量是m2或更小。

13、根据一些实施例，多模激光单元的特征可为束品质因数m2是10或更大。

14、根据一些实施例，多模激光单元可以是脉冲多模激光单元，所述多模激光单元的输出激光束的特征为时间相干时间τ相对于多模激光单元的脉冲持续时间更短。在一些其他实施例中，多模激光单元可以是具有预定空间和时间相干性的cw激光单元。

15、根据一些实施例，所述针孔阵列的每个针孔沿所述第一小透镜阵列的相应小透镜的光轴定位，由此滤除具有比由所述针孔的直径确定的选定阈值大的空间频率的束部分。

16、根据一些实施例，光源系统可进一步包括：分束布置，所述分束布置定位在所述第二小透镜阵列下游并被配置为将子束阵列阵列分成所述子束阵列的至少第一复制和第二复制；以及延迟单元，所述延迟单元放置在所述第一复制和所述第二复制中的至少一者的路径中，并且其中所述第三小透镜阵列被配置用于聚焦所述子束阵列的所述第一复制和所述第二复制。

17、根据一些实施例，延迟单元可被配置为使从其中通过的光延迟比所述多模激光单元的时间相干时间τ大的时间。

18、根据一些实施例，第三小透镜阵列可包括与所述子束阵列的所述至少第一复制和第二复制中的光束总数相对应的数量的小透镜。

19、根据一些实施例，光源系统可进一步包括光偏转单元，所述光偏转单元定位在所述至少第一复制和第二复制中的至少一者的路径中并被配置为使所述至少第一复制和第二复制的子束沿公共轴线对准。

20、根据一些实施例，光偏转单元可由一个或多个棱镜形成，所述一个或多个棱镜定位和定向成对准所述至少第一复制和第二复制中的至少一者的经转向子束以沿光源系统的光轴传播。

21、根据一些实施例，光源系统可进一步包括可变孔径，所述可变孔径定位在所述出射光瞳或对应共轭光平面处。

22、根据又另一个广泛方面，本公开内容提供了一种成像系统，所述成像系统包括光源系统和具有入射光瞳的成像布置，所述光源系统包括：

23、多模激光单元，所述多模激光单元被配置为发射激光束；

24、第一小透镜阵列，所述第一小透镜阵列定位在由多模激光单元发射的光的路径中并被配置为在所述第一小透镜阵列下游的选定平面中形成聚焦光斑阵列；

25、空间滤波器掩模，所述空间滤波器掩模携带定位在所述第一小透镜阵列下游的所述选定平面中的针孔阵列；

26、第二小透镜阵列，所述第二小透镜阵列具有类似于第一小透镜阵列的小透镜空间布置并被定位成使得所述空间滤波器掩模在所述第二小透镜阵列的后焦平面中，由此将来自所述聚焦光斑阵列的激光准直成对应的子束阵列；以及

27、第三小透镜阵列，所述第三小透镜阵列定位在所述第二小透镜阵列下游，被配置用于聚焦所述子束阵列以在所述入射光瞳处形成输出光斑阵列。

28、根据一些实施例，成像系统可被配置用于掩模版的空中检查，所述系统进一步包括样品架，所述样品架被配置为定位掩模版以供在所述成像布置的前焦平面处的检查，所述入射光瞳是具有所述成像布置的后焦平面的共轭光平面。

29、根据一些实施例，多模激光单元的特征可为束品质因数m2是10或更大，并且其中所述第一小透镜阵列和所述第二小透镜阵列中的小透镜的数量是m2或更小。

30、根据一些实施例，空间滤波器掩模可包括针孔阵列，每个针孔沿所述第一小透镜阵列的相应小透镜的光轴定位，由此滤除发散束部分。

31、根据一些实施例，成像系统可进一步包括：分束布置，所述分束布置定位在所述第二小透镜阵列下游并被配置为将所述子束阵列阵列分成所述子束阵列的至少第一复制和第二复制；以及延迟单元，所述延迟单元放置在所述第一复制和所述第二复制中的至少一者的路径中，并且其中所述第三小透镜阵列被配置用于聚焦所述子束阵列的所述第一复制和所述第二复制。

32、根据一些实施例，第三小透镜阵列可包括与所述子束阵列的所述至少第一复制和第二复制中的光束总数相对应的数量的小透镜。

33、根据一些实施例，成像系统可进一步包括光偏转单元，所述光偏转单元定位在所述至少第一复制和第二复制中的至少一者的路径中并被配置为使所述至少第一复制和第二复制的子束沿公共轴线对准。

34、根据一些实施例，光偏转单元由一个或多个棱镜形成，所述一个或多个棱镜定位和定向成对准所述至少第一复制和第二复制中的至少一者的经转向子束以沿光源系统的光轴传播。

35、根据进一步广泛方面，本公开内容提供了一种方法，包括：

36、从多模激光源提供包括多个空间模的光束；

37、由第一透镜阵列将所述光束分离成空间上分离的多个聚焦光斑点；

38、由第二透镜阵列收集从所述多个聚焦光斑发散的光以提供准直子束阵列；以及

39、由第三透镜阵列将所述多个子束聚焦到选定出射光瞳上以在所述出射光瞳处产生多个互不相干的点状光源。

40、根据一些实施例，出射光瞳可以是被配置用于以高照明数值孔径照明对象的光学系统的入射光瞳。

41、根据一些实施例，所述方法可进一步包括在所述第一透镜阵列的焦平面处提供空间滤波，由此滤除具有比选定阈值大的空间频率的光部分来增强在多个束部分之间的分离。

42、根据附加的广泛方面，本公开内容提供了一种光源系统，包括：

43、多模激光单元，所述多模激光单元被配置为发射激光束；

44、第一小透镜阵列，所述第一小透镜阵列定位在所述激光束的路径中并被配置为在所述第一小透镜阵列下游的选定平面中形成聚焦光斑阵列；

45、空间滤波器掩模，所述空间滤波器掩模携带定位在所述选定平面中的针孔阵列；以及

46、小透镜成像布置，所述小透镜成像布置包括至少一个小透镜阵列，所述至少一个小透镜阵列具有与所述第一小透镜阵列相对应的数量和布置的小透镜，所述小透镜成像布置被适配用于对所述子束阵列成像以在所述光源系统的出射光瞳处形成输出光斑阵列。