本發(fā)明涉及一種極紫外輻照損傷測(cè)試系統(tǒng)，具體涉及一種通過使用金屬線和校準(zhǔn)探測(cè)器探測(cè)能量、從而實(shí)現(xiàn)能量在線測(cè)量的輻照損傷測(cè)試系統(tǒng)，特別是極紫外輻照損傷測(cè)試系統(tǒng)，屬于光學(xué)測(cè)量領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

極紫外光刻機(jī)系統(tǒng)內(nèi)，高功率的極紫外光輻照與材料的作用，將會(huì)引起材料的輻照損傷。因此，必須研制極紫外輻照損傷測(cè)試系統(tǒng)，針對(duì)各種材料在極紫外光下的輻照損傷性能進(jìn)行測(cè)試，以選擇可以滿足極紫外光刻機(jī)工作要求的材料。

開展材料輻照損傷研究過程，需要測(cè)量輻照在材料樣品表面的能量大小，測(cè)試過程中需要多次調(diào)節(jié)能量大小，因此進(jìn)行樣品表面光輻照的同時(shí)測(cè)量對(duì)應(yīng)的輻照能量大小，對(duì)輻照損傷測(cè)試研究及其重要。激光輻照損傷研究較早，研究技術(shù)較為成熟，已建立ISO 11254-1以及ISO 11254-2兩個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中所提的激光輻照損傷研究系統(tǒng)，均要求輻照能量可在線測(cè)量，對(duì)于激光輻照損傷系統(tǒng)，可通過分束鏡實(shí)現(xiàn)。而對(duì)于極紫外光輻照損傷的研究，由于沒有極紫外波段的分束鏡對(duì)光進(jìn)行分束，所以通常是將極紫外能量探測(cè)器直接放置于樣品輻照點(diǎn)附近光路中，先完成能量的探測(cè)，再移走能量探測(cè)器、開始樣品的輻照損傷測(cè)試，無法實(shí)時(shí)探測(cè)輻照能量。受到光源工作性能穩(wěn)定性、光路中反射鏡等光學(xué)部件性能變化等影響，由于無法實(shí)時(shí)測(cè)量能量的變化，最后測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性也會(huì)受到影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有的極紫外輻射損傷測(cè)試系統(tǒng)無法實(shí)時(shí)測(cè)量能量而影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性的問題。

(二)技術(shù)方案

本發(fā)明提出一種極紫外輻照損傷測(cè)試系統(tǒng)，包括光源腔室、收集鏡腔室和測(cè)量腔室，光源腔室中設(shè)有光輻照源，光輻照源發(fā)出的光入射到收集鏡腔室，收集鏡腔室中設(shè)有一個(gè)反射鏡，其用于將來自光源腔室的光反射至測(cè)量腔室，所述收集鏡腔室與測(cè)量腔室之間裝有快門，快門可通過開/關(guān)狀態(tài)的切換來改變光束的后續(xù)傳播；所述測(cè)試腔室容納有樣品調(diào)節(jié)臺(tái)、能量校準(zhǔn)單元和輻照能量在線測(cè)試單元，樣品調(diào)節(jié)臺(tái)用于裝載輻照損傷測(cè)試樣品，輻照能量在線測(cè)試單元設(shè)置在所述快門與樣品調(diào)節(jié)臺(tái)之間的光路上，用于測(cè)試輻照在樣品表面的能量，所述能量校準(zhǔn)單元設(shè)置于在線測(cè)試單元與樣品調(diào)節(jié)臺(tái)之間的光路上，用于校準(zhǔn)輻照能量在線測(cè)試單元。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式，所述輻照能量在線測(cè)試單元包括一個(gè)筒狀的兩端開口的容置腔，在容置腔的內(nèi)側(cè)腔壁上裝載有能量測(cè)量部件。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式，所述能量測(cè)試部件包括多條分電導(dǎo)線、絕緣圓環(huán)和總電導(dǎo)線，其中，各分電導(dǎo)線的兩端均固定在絕緣圓環(huán)的內(nèi)側(cè)，且所有分電導(dǎo)線均與總電導(dǎo)線電性連接，總電導(dǎo)線對(duì)外輸出電信號(hào)。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式，所述分電導(dǎo)線為具有光電轉(zhuǎn)換效應(yīng)的金屬或合金。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式，所述分電導(dǎo)線20直徑優(yōu)選為在1μm～100μm之間，分布間隔約為10μm～1000μm之間。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式，所述絕緣圓環(huán)的外圍套設(shè)有一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式，所述輻照能量在線測(cè)試單元的容置腔還裝載有濾光片。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式，所述能量校準(zhǔn)單元包括光電探測(cè)器、能量衰減片，該光電探測(cè)器和能量衰減片已經(jīng)過測(cè)試校準(zhǔn)，用于校準(zhǔn)輻照能量在線測(cè)試單元測(cè)到的能量信號(hào)。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式，所述能量校準(zhǔn)單元還包括旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)旋鈕，光電探測(cè)器和衰減片固定在固定架上，并與旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)旋鈕連接，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)旋鈕可調(diào)節(jié)固定架的位置。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式，所述能量校準(zhǔn)單元還包括保護(hù)擋板，其用于防止非測(cè)試階段探測(cè)器和衰減片受到雜散光的輻照。

(三)有益效果

本發(fā)明提出了一種通過使用金屬線和校準(zhǔn)探測(cè)器探測(cè)能量、從而實(shí)現(xiàn)可在線測(cè)量能量的輻照損傷測(cè)試系統(tǒng)，解決了輻照損傷測(cè)試過程中的能量在線測(cè)試的問題。

本發(fā)明的系統(tǒng)可在輻照損傷測(cè)試過程中實(shí)時(shí)測(cè)試輻照能量，提高輻照損傷測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，容易操作。

附圖說明

圖1A和圖1B是本發(fā)明的實(shí)施例的中心波長(zhǎng)為13.5nm的極紫外輻照損傷測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖1B是圖1A的局部放大圖；

圖2是輻照能量在線測(cè)試單元的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，(a)和(b)圖分別是輻照能量在線測(cè)試單元在未裝載測(cè)試部件時(shí)的正視圖和中軸剖面圖，(c)和(d)圖分別是僅裝載濾光片和同時(shí)裝載濾光片和能量測(cè)量部件之后的輻照能量在線測(cè)試單元中軸剖面圖；

圖3是能量測(cè)量部件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)示意圖，其中(a)和(b)分別是能量測(cè)試部件的正視圖和中軸剖面圖；

圖4為網(wǎng)格狀的能量測(cè)試部件的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；

圖5A是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的能量校準(zhǔn)單元的俯視圖，圖5B是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的能量校準(zhǔn)單元11沿光傳播方向的正視圖。

具體實(shí)施方式

輻照損傷實(shí)驗(yàn)研究，特別是極紫外光的輻照損傷實(shí)驗(yàn)研究，是評(píng)估、選擇可以滿足極紫外光刻機(jī)工作要求的材料的重要途徑。為了實(shí)現(xiàn)極紫外輻照損傷測(cè)試研究中的能量在線測(cè)量，提高測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性及可靠性，本發(fā)明提出一種可在線測(cè)量能量的極紫外輻照損傷測(cè)試系統(tǒng)。

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

下面的實(shí)施例以在中心波長(zhǎng)為13.5nm的極紫外光輻照損傷測(cè)試系統(tǒng)為例，說明本發(fā)明的系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)及工作效果。

圖1A和圖1B是本發(fā)明的實(shí)施例的中心波長(zhǎng)為13.5nm的極紫外輻照損傷測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖1B是圖1A的局部放大圖。如圖1A和圖1B所示，系統(tǒng)主要包括EUV光源腔室1、收集鏡腔室4和測(cè)量腔室8，EUV光源腔室1中設(shè)有EUV光輻照源2，EUV光輻照源2用于發(fā)出EUV寬譜光3并入射到收集鏡腔室4，收集鏡腔室4中設(shè)有一個(gè)反射鏡5，用于將來自EUV光源腔室1的EUV寬譜光3反射至測(cè)量腔室8，反射鏡5優(yōu)選為Mo/Si多層膜聚焦反射鏡。

由于EUV光只能在真空環(huán)境中傳播，所以每個(gè)腔室均需配置一套抽氣泵組以及相應(yīng)量程的真空計(jì)，圖中未畫出。

收集鏡腔室4與測(cè)量腔室8之間裝有快門6，快門6可通過開/關(guān)狀態(tài)的切換來改變光束的后續(xù)傳播，在輻照測(cè)試期間，快門6打開，進(jìn)行輻照實(shí)驗(yàn)；在非測(cè)試期間，快門6關(guān)閉，以避免樣品及后續(xù)光路的光學(xué)部件在非測(cè)試期間受到光輻照，降低對(duì)各部件的輻照損害。

測(cè)試腔室8容納有樣品調(diào)節(jié)臺(tái)9、光斑探測(cè)器10、能量校準(zhǔn)單元11和輻照能量在線測(cè)試單元12。樣品調(diào)節(jié)臺(tái)9用于裝載輻照損傷測(cè)試樣品7，光斑探測(cè)器10用于測(cè)量經(jīng)過反射鏡5后聚焦焦點(diǎn)處的光斑大小，即輻照在樣品表面的光斑的大小。光斑探測(cè)器10可沿著光軸方向前后移動(dòng)。在開始輻照實(shí)驗(yàn)前，樣品調(diào)節(jié)臺(tái)9將測(cè)試樣品7調(diào)節(jié)至光路外側(cè)，光斑探測(cè)器10沿著光軸調(diào)節(jié)至光聚焦點(diǎn)處，進(jìn)行輻照光斑測(cè)量。之后光斑探測(cè)器10沿著光軸調(diào)節(jié)、遠(yuǎn)離光聚焦點(diǎn)處，再通過調(diào)節(jié)臺(tái)9將測(cè)試樣品7調(diào)節(jié)至光路中，且光聚焦點(diǎn)落在樣品7表面，進(jìn)行樣品7的輻照損傷測(cè)試。

輻照能量在線測(cè)試單元12設(shè)置在快門6與樣品調(diào)節(jié)臺(tái)9之間的光路上，用于測(cè)試輻照在樣品7表面的能量。能量校準(zhǔn)單元11設(shè)置于在線測(cè)試單元12與樣品調(diào)節(jié)臺(tái)之間的光路上，用于校準(zhǔn)輻照能量在線測(cè)試單元12。

圖2是輻照能量在線測(cè)試單元12的結(jié)構(gòu)示意圖，其中的(a)和(b)圖分別是輻照能量在線測(cè)試單元12在未裝載測(cè)試部件時(shí)的正視圖和中軸剖面圖。如圖2所示，輻照能量在線測(cè)量單元12包括一個(gè)筒狀的兩端開口的 容置腔12a，容置腔12a在沿其中心軸方向的一端固定有面板13，面板13的中心具有通孔14，通孔14與容置腔的腔體內(nèi)部空間連通。面板13的外圍具有向外側(cè)凸出的圓環(huán)部12b，通過穿過面板13圓環(huán)部12b上的固定孔15的旋鈕螺釘15，可將在線測(cè)試單元12固定在測(cè)試腔室8上。

在容置腔12a的內(nèi)側(cè)腔壁上，并在垂直于軸向的平面方向上，開設(shè)有兩個(gè)相互平行的第一凹槽16-1和第二凹槽16-2，第一凹槽16-1更靠近面板13一側(cè)。第一凹槽16-1和第二凹槽16-2分別用于裝載濾光片17和能量測(cè)量部件18。

圖2的(c)、(d)分別是僅裝載濾光片17和同時(shí)裝載濾光片17和能量測(cè)量部件18之后的輻照能量在線測(cè)試單元12中軸剖面圖。光由通孔14進(jìn)入輻照能量在線測(cè)試單元12，透過濾光片17、能量測(cè)量部件18之后，傳播到后續(xù)的測(cè)試樣品7上。

圖3是能量測(cè)量部件18的詳細(xì)結(jié)構(gòu)示意圖，其中(a)和(b)分別是能量測(cè)試部件18的正視圖和中軸剖面圖。如圖3所示，能量測(cè)試部件18包括多條分電導(dǎo)線20、絕緣圓環(huán)23、總電導(dǎo)線24、絕緣空心導(dǎo)管19。還可設(shè)有支撐結(jié)構(gòu)22以及部件提手21。各分電導(dǎo)線20的兩端均固定在絕緣圓環(huán)23的內(nèi)側(cè)，且所有分電導(dǎo)線20均與總電導(dǎo)線24電性連接。絕緣空心導(dǎo)管19穿過絕緣圓環(huán)23的環(huán)壁，總電導(dǎo)線24穿入該絕緣空心導(dǎo)管19而連通到絕緣圓環(huán)23的外側(cè)。在絕緣圓環(huán)23的外圍可套設(shè)一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)22，支撐結(jié)構(gòu)22可以是金屬材料構(gòu)成。在能量測(cè)量部件18上部還可設(shè)一個(gè)提手21以方便拆裝。

在該實(shí)施例的系統(tǒng)中，透過濾光片17的EUV光，大部分穿過金屬導(dǎo)線20之間的間隔繼續(xù)傳播至樣品上，但有少部分光會(huì)輻照在分電導(dǎo)線20上。分電導(dǎo)線20的材料可以是銅、鋁、銀、鐵、鎳等對(duì)極紫外光具有光電轉(zhuǎn)換效應(yīng)的金屬或合金。分電導(dǎo)線20在高能量的極紫外光激發(fā)作用下產(chǎn)生對(duì)應(yīng)數(shù)量的自由電子。由于所有分電導(dǎo)線20與總電導(dǎo)線24相連，因此在分電導(dǎo)線20產(chǎn)生的電子聚集在總電導(dǎo)線24后會(huì)產(chǎn)生電壓，即總電導(dǎo)線24上會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)光能量到對(duì)應(yīng)電信號(hào)的轉(zhuǎn)化?？傠妼?dǎo)線24可外接電信號(hào)測(cè)量部件，例如示波器。

根據(jù)本發(fā)明，分電導(dǎo)線20直徑優(yōu)選為在1μm～100μm之間，分布間隔約為10μm～1000μm之間，可根據(jù)實(shí)際需求設(shè)計(jì)，使絕大部分的極紫外光可穿過金屬之間的間隔繼續(xù)傳播，而分電導(dǎo)線20探測(cè)到的電信號(hào)通過能量校準(zhǔn)單元11校準(zhǔn)之后，即可用于評(píng)估整個(gè)輻照在樣品表面的光束的總能量。由于安裝在光路中的能量測(cè)量部件18既不影響光束的傳播，又能間接測(cè)量傳播光束的總能量，從而實(shí)現(xiàn)極紫外輻照損傷實(shí)驗(yàn)中輻照能量的在線測(cè)量。

能量測(cè)試部件18的分電導(dǎo)線在絕緣圓環(huán)23中的設(shè)置方式可以多樣，但優(yōu)選為均勻分布，例如圖3，其也可以是如圖4所示的網(wǎng)格狀的結(jié)構(gòu)。

如圖5A和圖5B是本發(fā)明的實(shí)施例的能量校準(zhǔn)單元11的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5A是俯視圖，圖5B是沿光傳播方向的正視圖。如圖5A和5B所示，能量校準(zhǔn)單元11主要包括光電探測(cè)器27、能量衰減片28、旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)旋鈕29、保護(hù)擋板31，光電探測(cè)器27和衰減片28固定在固定架26上，并通過測(cè)量腔室8的腔壁32上的真空接口法蘭30與旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)旋鈕29連接，旋鈕29可調(diào)節(jié)其位置。光電探測(cè)器27和能量衰減片28已經(jīng)過測(cè)試校準(zhǔn)，用于校準(zhǔn)輻照能量在線測(cè)試單元12上的能量測(cè)量部件18所測(cè)到的能量信號(hào)。

在校準(zhǔn)階段，探測(cè)器27和衰減片28被調(diào)節(jié)到光路中，即圖5B的實(shí)線標(biāo)識(shí)位置，光束穿過能量測(cè)量部件18之后被能量校準(zhǔn)單元11探測(cè)，通過能量校準(zhǔn)單元11、能量測(cè)量部件18所測(cè)到的電信號(hào)，即可得到整個(gè)光束總能量與能量測(cè)量部件18的電信號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即輻照光束總能量和能量測(cè)量部件18電信號(hào)的比例因子F，該比例因子F可用于輻照損傷測(cè)試中輻照能量的推算。在非校準(zhǔn)階段，探測(cè)器27和衰減片28沿著方向33旋轉(zhuǎn)90°調(diào)節(jié)到保護(hù)擋板31后面，即圖5B的虛線標(biāo)識(shí)位置，保護(hù)擋板31可防止非測(cè)試階段探測(cè)器27和衰減片28受到雜散光的輻照。保護(hù)擋板31固定于真空腔底34。

下面對(duì)上述實(shí)施例的極紫外輻照損傷測(cè)試系統(tǒng)在線測(cè)量輻照能量的方法進(jìn)行說明。

在樣品輻照損傷測(cè)量過程中，EUV光輻照源2輻射出寬譜光3，經(jīng)過收集鏡腔室4的反射鏡5反射，并穿過輻照能量在線測(cè)試單元12后，濾 出中心波長(zhǎng)為13.5nm的窄帶EUV光，輻照在樣品7上，進(jìn)行樣品的輻照損傷實(shí)驗(yàn)。安裝在光路中的輻照能量在線測(cè)試單元12可以實(shí)現(xiàn)輻照能量的實(shí)時(shí)測(cè)量。

在進(jìn)行輻照能量測(cè)量之前，首先進(jìn)行能量測(cè)量部件18的校準(zhǔn)。具體來說，將能量校準(zhǔn)單元11旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)至光路中，能量測(cè)量部件18的金屬導(dǎo)線24連接示波器，二極管探測(cè)器27和能量測(cè)量部件18的脈沖積分信號(hào)分別為S₁、S₂(單位Vs)，示波器的輸入阻抗分別為Ω₁、Ω₂(單位是歐姆)，而已知二極管探測(cè)器27的響應(yīng)因子為T(單位A/W)、衰減片28的衰減率為1/D，則通過S₁/Ω₁/T×D可計(jì)算輻照在樣品表面的單脈沖總能量E(單位J)，而校準(zhǔn)因子E/S₂即為能量測(cè)量部件18的校準(zhǔn)比例因子F(單位J/Vs)。在校準(zhǔn)測(cè)試過程中可重復(fù)多次測(cè)量，取平均比例因子F_aver，提高后續(xù)輻照實(shí)驗(yàn)中能量測(cè)試的準(zhǔn)確性。

在完成能量測(cè)量部件18的校準(zhǔn)后，進(jìn)行輻射損傷測(cè)試，并在測(cè)試過程中實(shí)時(shí)測(cè)量輻照能量。具體來說，將能量校準(zhǔn)單元11旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)至保護(hù)擋板31后面，此時(shí)透過輻照能量在線測(cè)試單元12的光直接輻照在樣品7的表面進(jìn)行輻照損傷實(shí)驗(yàn)測(cè)試。裝載在光路中的能量測(cè)量部件18可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輻照電信號(hào)S_irrad(單位Vs)，則通過F_aver×S_irrad可實(shí)時(shí)推算出輻照在樣品表面的單脈沖能量E_irrad(單位J)，即實(shí)現(xiàn)極紫外輻照損傷測(cè)試中的能量在線測(cè)量。

以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。