一種極紫外輻照損傷測試設備的制作方法【專利摘要】本實用新型公開了一種極紫外輻照損傷測試設備，EUV光源室用于容納EUV光源，EUV光源用于輻射出寬譜近軟X射線；濾波片室用于放置濾波片，濾波片用于將寬譜近軟X射線濾波成窄譜EUV輻照；收集鏡室用于放置收集鏡，收集鏡用于將EUV輻照匯聚到樣品室中；光譜檢測室用于安裝一個反射鏡和一個光譜儀)，反射鏡用于將來自收集鏡室的EUV輻照反射到光譜議；樣品室具有一個三維平移臺，其用于安裝所述樣品、CCD和能量計，并且能夠使樣品、CCD和能量計輪流移動至能夠接受EUV輻照的同一位置。本實用新型能夠得到不同樣品的極紫外輻照損傷情況。【專利說明】一種極紫外輻照損傷測試設備【
技術領域：
】[0001]本實用新型屬于材料性能的測試【
技術領域：
】，具體涉及極紫外(EUV)輻照損傷測試設備，用于測試材料的EUV輻照損傷。【
背景技術：
】[0002]極紫外(Extremeultraviolet,簡寫為EUV)光刻技術是繼193nm浸沒式光刻技術之后的下一代光刻機技術，由于極紫外輻射被幾乎所有物質(包括空氣)強烈吸收，因此EUV光刻機系統必須置于真空環境中。EUV光刻機系統內部各關鍵部件所用的材料需確保在EUV輻照及真空環境下，不具有EUV輻照損傷的有害特性。而某些材料在EUV輻照作用下會產生輻照損傷腐蝕。[0003]為了指導EUV光刻機整機及分系統設計過程中的材料及工藝選擇，確保達到EUV光刻機的可靠性和使用壽命要求，需要研究EUV輻照損傷測試設備、開展EUV輻照損傷測試試驗。[0004]極紫外輻照損傷測試設備主要用于研究在模擬EUV光刻機環境的EUV輻照和真空條件下，不同材料的損傷情況。通過EUV輻照作用后觀察材料表面微結構的相關變化，結合材料特性測量，對材料的物理、化學特性變化和使用壽命進行評估。[0005]現有的一種典型極紫外輻照損傷測試設備如圖1所示(參考文獻:FrankBarkusky,ArminBayer,ChristianPeth，KlausMann.DirectstructuringofsolidsbyEUVradiationfromatable-toplaserproducedplasmasource.SPIE，2009，7361:73610D-1?73610D-14)，由Nd:YAG激光器(波長1064nm、脈沖能量700mJ、脈寬8.8ns)聚焦后擊打Xe氣環境中的金靶產生EUV輻照，經濾光后由Schwarzschild反射鏡將EUV輻照匯聚于樣品上。這樣的結構布置方式中存在多組反射鏡，樣品上的光斑特性和輻照能量是通過反射計算間接得到，存在一定的測量誤差。另外，存在的多組反射鏡能衰減最終輻照到樣品上的EUV輻照能量。
實用新型內容[0006](一)要解決的技術問題[0007]本實用新型所要解決的技術問題是提出一種極紫外輻照損傷測試設備，其能夠在提供EUV輻照的同時，直接測量樣品面上的EUV光斑特性和EUV輻照能量，使得到的極紫外輻照損傷數據更加準確。[0008](二)技術方案[0009]本發明提出一種極紫外輻照損傷測試設備，包括EUV光源室、濾波片室、收集鏡室、光譜檢測室和樣品室，其中所述EUV光源室用于容納EUV光源，該EUV光源用于輻射出寬譜近軟X射線；所述濾波片室用于放置濾波片，該濾波片用于將所述寬譜近軟X射線濾波成窄譜EUV輻照；所述收集鏡室用于放置收集鏡，該收集鏡用于將所述EUV輻照匯聚到所述樣品室中；所述光譜檢測室用于安裝一個反射鏡和一個光譜儀，所述反射鏡用于將來自收集鏡室的EUV輻照反射到所述光譜議；所述樣品室中具有一個三維平移臺，其用于安裝所述樣品、CCD和能量計，并且能夠使樣品、CCD和能量計輪流移動至能夠接受EUV輻照的同一位置。[0010]根據本實用新型的一種【具體實施方式】，所述三維平移臺由三個一維平移臺通過支架組合連接而成。[0011]根據本實用新型的一種【具體實施方式】，所述三維平移臺包括X軸平移臺、Y軸平移臺、Z軸平移臺、X-Z軸支架和樣品臺支架，其中所述X軸平移臺安裝在所述Y軸平移臺的螺母上，該X軸平移臺的螺母上安裝所述X-Z軸支架，該X-Z軸支架上安裝所述Z軸平移臺，該Z軸平移臺的螺母上安裝有所述樣品臺支架，該樣品臺支架上分別固定所述樣品、CCD和能量計。[0012]根據本實用新型的一種【具體實施方式】，所述CCD、能量計的探測器的敏感平面和所述樣品的測試表面保持在一個平面上，且該平面與來流EUV輻照的主光軸垂直。[0013]根據本實用新型的一種【具體實施方式】，還包括轉接室，其用于連接所述光譜檢測室和所述樣品室，并且把來自所述光譜檢測室的EUV輻照引入所述樣品室中。[0014]根據本實用新型的一種【具體實施方式】，所述轉接室中安裝有真空快門，以控制所述EUV輻照在樣品上的輻照次數和輻照時間。[0015]根據本實用新型的一種【具體實施方式】，所述濾波片室放置在所述收集鏡室之前或之后。[0016]根據本實用新型的一種【具體實施方式】，所述光譜檢測室中還安裝有一維平移臺和一個支架，該支架安裝于該一維平移臺上，所述反射鏡安裝于該支架上。[0017]根據本實用新型的一種【具體實施方式】，該極紫外輻照損傷測試設備的能量的計算過程為:ps=PX(Ι-cosΘ)XTctXRm，其中，Ps為輻照到所述樣品表面的能量，P為所述EUV光源在2π立體角內的功率，Θ為所述收集鏡的收集半角，Tm為所述濾波片的透過率，Rffl為所述收集鏡的反射率。[0018]根據本實用新型的一種【具體實施方式】，所述EUV光源內部有碎屑收集器。[0019](三)有益效果[0020]本實用新型能夠提供極紫外輻照并能直接測量樣品處極紫外輻照的光譜分布、光斑大小、輻照能量等特性，通過輻照前后材料表面微結構的變化，得到不同樣品的極紫外輻照損傷情況。【專利附圖】【附圖說明】[0021]圖1為現有的一種典型極紫外輻照損傷測試設備的結構示意圖；[0022]圖2是本實用新型的極紫外輻照損傷測試設備的一個實施例的結構示意圖；[0023]圖3顯示了本實用新型的極紫外輻照損傷測試設備的一個實施例的反射鏡的安裝結構；[0024]圖4顯示了本實用新型的極紫外輻照損傷測試設備的一個實施例的樣品室中通過三維平移動安裝樣品的結構。【具體實施方式】[0025]本實用新型提出了一種極紫外輻照損傷測試設備，其能夠提供極紫外輻照并能檢測極紫外輻照的光譜分布、光斑大小、輻照能量密度等特性，通過輻照前后材料表面微結構的變化，得到不同樣品的極紫外輻照損傷情況。另外，本實用新型還提出針對該極紫外輻照損傷測試設備的輻照能量計算過程。[0026]為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本實用新型作進一步的詳細說明。[0027]圖2是本實用新型的極紫外輻照損傷測試設備的一個實施例的結構示意圖。如圖2所示，其包括EUV光源室1、濾波片室2、收集鏡室3、光譜檢測室4、轉接室5和樣品室6。各個腔室優選為采用模塊化設計，通過標準法蘭接口相連，方便各元件之間裝拆和調試。[0028]所述EUV光源室I用于容納EUV光源11，EUV光源11可為LPP(LaserProducedPlasma)光源或者DPP(DischargeProducedPlasma)光源。EUV光源11產生等離子體，福射出寬譜近軟X射線，并在較大空間內產生碎屑污染物(特別是DPP光源)；EUV光源11優選為內部有碎屑收集器，能夠透過寬譜近軟X射線的同時將碎屑約束住控制碎屑的進一步擴散。[0029]所述濾波片室2用于放置濾波片(圖中未示出)。所述濾波片可由幾百納米厚度的鋯晶格和幾十微米厚度的支撐鎳網組成，能夠將寬譜近軟X射線濾波成窄譜EUV輻照。[0030]所述收集鏡室3用于放置收集鏡31。收集鏡31可通過安裝支架(圖中未示出)安裝在收集鏡室3室的內壁；安裝支架可手動或電動調節收集鏡31的收集位置和收集角度。收集鏡31可為反射鏡，用于將發散的EUV輻照匯聚到樣品室6中三維平移臺61上。收集鏡31可以為橢球面鏡或者環面/超環面鏡:當其為橢球面鏡時，EUV光源11等離子體處和樣品室中樣品輻照點處為橢球面的兩個焦點。在該實施例中，如圖2所示，通過收集鏡后的光束垂直向下射出并保持良好的光束特性。[0031]根據本實用新型，濾波片室2可以放置在收集鏡室3之前或收集鏡室3之后。這里的“前”與“后”分別對應EUV光源11發出的輻照的前進方向通過光學元件的的“先”與“后”。當濾波片室2位于收集鏡室3之前時，如圖2所示，其與EUV光源室I和收集鏡31均耦合。當濾波片室2位于收集鏡室3之后時，其耦接于收集鏡室3和光譜檢測室4之間。不論濾波片室2與EUV光源室I和收集鏡31耦合，還是與收集鏡室3和光譜檢測室4耦合，由光譜檢測室4測得的光譜都為通過濾波片室2濾波之后的光譜，且可以認為測得的光譜特性即為輻照在材料樣品上的光譜特性。另外，若將濾波片室2移出光路，或者將濾波片室2耦接于光譜檢測室4和轉接室5之間，或者將濾波片室2耦接于轉接室5和樣品室6之間，由光譜檢測室4測得的光譜即為濾波之前的光譜；通過對比濾波之前和之后的光譜特性，可以評估濾波片室2中濾波片的濾波性能。[0032]所述光譜檢測室4用于安裝一個反射鏡41和一個光譜儀42，反射鏡41用于將來自收集鏡室3的EUV輻照反射到光譜議。以羅蘭圓光柵光譜儀為例，所述光譜儀通過狹縫將光譜儀真空室與收集鏡室3連接；經過反射鏡41反射過來的EUV輻照部分的通過狹縫，再經光譜儀內的光柵分光，將光束按波長范圍分別投射在羅蘭圓上；羅蘭圓上有一個根據羅蘭圓半徑設計的軌道，探測器在該軌道上運動，由此來探測不同波長的強度值，從而得到光譜分布特性。[0033]圖3顯示了該實施例中的反射鏡的安裝結構。如圖3所示，在一維平移臺44上安裝一個支架43，支架43上通過螺紋連接、粘膠連接等方式安裝平面反射鏡41。通過收集鏡室4后的匯聚EUV光束經平面反射鏡反射后能進入到光譜儀42，因測量光譜的光譜儀不需要過多光束，所以可以縮小反射鏡反射面、只將部分光束反射進光譜儀。一維平移臺44可為滾珠絲杠式平移臺，由電機驅動絲杠轉動，從而帶動安裝有支架43的螺母平動；因為需要滿足真空工作條件及考慮油脂對EUV輻照的強吸收，所用電機為無油陶瓷電機；電機可在腔室外遙控控制，或者通過真空插頭連接到腔室上再在腔室外有線控制。該極紫外輻照損傷測試設備不能在線測試光譜特性，開展材料輻照測試時不測試光譜，該平移臺44帶動支架43和反射鏡41背離EUV輻照光束使光路不被器件阻擋；當需要測試光譜時，移動該平移臺44將反射鏡連入光路，反射EUV輻照到光譜儀42的接口狹縫中。這樣離線測得的光譜特性就可以認為是輻照在材料樣品上的光譜特性。[0034]轉接室5用于連接光譜檢測室4和樣品室6，并且把來自光譜檢測室4的EUV輻照引入樣品室6中。轉接室5中可以安裝真空快門，以控制EUV輻照在樣品上的輻照次數和輻照時間。[0035]樣品室6用于容納所要測試的樣品S、(XD616和能量計617，并且能夠使樣品S、(XD616和能量計617輪流移動至能夠接受EUV輻照的同一位置。[0036](XD616用于測量EUV輻照的光斑特性。能量計617用于測量EUV輻照的能量。由此，通過位置切換，CCD616和能量計617能夠分別切換到與接受EUV輻照的樣品相同的位置，從而使CCD616測出的EUV輻照的光斑特性和由能量計617測出的EUV輻照能量與輻照在材料樣品S上的光斑特性和輻照能量相同。[0037]為了實現位置調整和上述三個元件之間的切換，樣品室6中可安裝三維平移臺61，其用于在三維方向上安置和移動樣品S、(XD616和能量計617，并保證移動樣品S、(XD616和能量計617能夠切換到接受EUV輻照的相同位置。[0038]圖4顯示了該實施例的樣品室6中通過三維平移臺61安裝樣品S、(XD616和能量計617。如圖4所示，該三維平移臺61由三個一維平移臺通過支架組合連接而成。一維平移臺可為滾珠絲杠式平移臺，由電機驅動絲杠轉動，從而帶動螺母平動。[0039]因為需要滿足真空工作條件及考慮油脂對EUV輻照的強吸收，所用電機為無油陶瓷電機；電機可在腔室外遙控控制，或者通過真空插頭連接到腔室上再在腔室外有線控制。[0040]所述三維平移臺的一種組合方式為:X軸平移臺611安裝在Y軸平移臺612的螺母上，X軸平移臺的螺母上安裝有X-Z軸支架614，X-Z軸支架614上安裝有Z軸平移臺613，Z軸平移臺613的螺母上安裝有樣品臺支架615，樣品臺支架615上分別固定樣品S、(XD616和能量計617。[0041]在安裝時需保證三個一維平移臺相互垂直安裝；(XD616、能量計617的探測器的敏感平面和樣品S的測試表面保持在一個平面上，且該平面需與來流EUV輻照的主光軸垂直。這樣，可以認為由CCD616測出的EUV輻照的光斑特性和由能量計617測出的EUV輻照的能量就是輻照在材料樣品上的光斑特性和輻照能量。[0042]通過移動三維平移臺61來檢測EUV輻照的光斑尺寸和能量，具體方式為:通過調節豎直方向位移來調節樣品平面的輻照光斑大小(使用CCD探測)，從而對應不同的EUV輻照能量密度(由能量計測出的能量/由CCD探測的光斑面積)；通過調節水平面內的兩個位移來更替CCD、能量計和樣品上不同的輻照測試點。[0043]該實施例的極紫外輻照損傷測試設備的能量計算過程為:[0044]Ps=PaXTzrXRffl,Pa=PX(Ι-cosΘ)，[0045]BPPs=PX(Ι-cosΘ)XTzrXRm0[0046]其中，Ps為輻照到材料樣品表面的能量，Pa為EUV光源11發出的進入收集鏡的收集角范圍內的功率，P為EUV光源11在2π立體角(2πsr)內的功率，Θ為收集鏡31的收集半角，Tzr為濾波片的透過率，Rm為收集鏡31的反射率。[0047]當EUV光源11內部有碎屑收集器且系統中充入工作氣體時，假設EUV光源的碎屑收集器的透過率為TDM，光路中工作氣體的透過率為Tp(例如以Xe氣為工作氣體的DPP光源)。[0048]則有Ps=Pa^TdmXTzrXRmXTp=PX(Ι-cosΘ)XTdmXTzrXRmXTp。[0049]本實用新型可以對金屬材料(鋁及鋁合金、銅及銅合金、鋼、殷鋼等)、非金屬材料(陶瓷、高分子聚合物等)、光學材料(光學薄膜、光學襯底等)、器件(電子元件、電纜、傳感器等)以及其他材料(如涂層等)進行測試。[0050]在開展輻照測試前，先通過光學顯微鏡觀測并記錄材料樣品的表面情況；然后，使用本實用新型的測試系統，經不同的輻照能量密度和輻照時間測試后，再一次通過光學顯微鏡觀測并記錄材料樣品的表面情況；由樣品輻照前后材料表面微結構的變化，得到不同樣品的極紫外輻照損傷情況。[0051]以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。【權利要求】1.一種極紫外輻照損傷測試設備，其特征在于，包括EUV光源室(I)、濾波片室(2)、收集鏡室(3)、光譜檢測室(4)和樣品室(6)，其中所述EUV光源室(I)用于容納EUV光源(11)，該EUV光源(11)用于輻射出寬譜近軟X射線；所述濾波片室(2)用于放置濾波片，該濾波片用于將所述寬譜近軟X射線濾波成窄譜EUV輻照；所述收集鏡室(3)用于放置收集鏡(31)，該收集鏡(31)用于將所述EUV輻照匯聚到所述樣品室(6)中；所述光譜檢測室(4)用于安裝一個反射鏡(41)和一個光譜儀(42)，所述反射鏡(41)用于將來自收集鏡室⑶的EUV輻照反射到所述光譜議(42)；所述樣品室(6)中具有一個三維平移臺(61)，其用于安裝所述樣品(S)、CCD(616)和能量計(617)，并且能夠使樣品(S)、CCD(616)和能量計(617)輪流移動至能夠接受EUV輻照的同一位置。2.如權利要求1所述的極紫外輻照損傷測試設備，其特征在于:所述三維平移臺(61)由三個一維平移臺通過支架組合連接而成。3.如權利要求2所述的極紫外輻照損傷測試設備，其特征在于:所述三維平移臺(61)包括X軸平移臺(611)、Y軸平移臺(612)、Z軸平移臺(613)、X-Z軸支架(614)和樣品臺支架(615)，其中所述X軸平移臺(611)安裝在所述Y軸平移臺(612)的螺母上，該X軸平移臺的螺母上安裝所述X-Z軸支架(614)，該X-Z軸支架(614)上安裝所述Z軸平移臺(613)，該Z軸平移臺(613)的螺母上安裝有所述樣品臺支架(615)，該樣品臺支架(615)上分別固定所述樣品(S)、CCD(616)和能量計(617)。4.如權利要求3所述的極紫外輻照損傷測試設備，其特征在于:所述CCD(616)、能量計(617)的探測器的敏感平面和所述樣品(S)的測試表面保持在一個平面上，且該平面與來流EUV輻照的主光軸垂直。5.如權利要求1至4中任一項所述的極紫外輻照損傷測試設備，其特征在于:還包括轉接室(5)，其用于連接所述光譜檢測室(4)和所述樣品室(6)，并且把來自所述光譜檢測室⑷的EUV福照引入所述樣品室(6)中。6.如權利要求5所述的極紫外輻照損傷測試設備，其特征在于:所述轉接室(6)中安裝有真空快門，以控制所述EUV輻照在樣品(S)上的輻照次數和輻照時間。7.如權利要求1至4中任一項所述的極紫外輻照損傷測試設備，其特征在于:所述濾波片室(2)放置在所述收集鏡室(3)之前或之后。8.如權利要求1至4中任一項所述的極紫外輻照損傷測試設備，其特征在于，所述光譜檢測室(4)中還安裝有一維平移臺(44)和一個支架(43)，該支架(43)安裝于該一維平移臺(44)上，所述反射鏡(41)安裝于該支架(43)上。9.如權利要求1至4中任一項所述的極紫外輻照損傷測試設備，其特征在于:該極紫外輻照損傷測試設備的能量的計算過程為:Ps=PX(ι-cosΘ)XTzrXRm,其中，Ps為輻照到所述樣品⑶表面的能量，P為所述EUV光源在2π立體角內的功率，Θ為所述收集鏡(31)的收集半角，Tm為所述濾波片的透過率，Rm為所述收集鏡(31)的反射率。10.如權利要求1至4中任一項所述的極紫外輻照損傷測試設備，其特征在于:所述EUV光源(11)內部有碎屑收集器。【文檔編號】G01N17/00GK203414392SQ201320454021【公開日】2014年1月29日申請日期:2013年7月26日優先權日:2013年7月26日【發明者】陳進新,吳曉斌,謝婉露,張羅莎,羅艷,王魁波申請人:中國科學院光電研究院