一种极紫外辐照损伤测试设备的制作方法【专利摘要】本实用新型公开了一种极紫外辐照损伤测试设备，EUV光源室用于容纳EUV光源，EUV光源用于辐射出宽谱近软X射线；滤波片室用于放置滤波片，滤波片用于将宽谱近软X射线滤波成窄谱EUV辐照；收集镜室用于放置收集镜，收集镜用于将EUV辐照汇聚到样品室中；光谱检测室用于安装一个反射镜和一个光谱仪)，反射镜用于将来自收集镜室的EUV辐照反射到光谱议；样品室具有一个三维平移台，其用于安装所述样品、CCD和能量计，并且能够使样品、CCD和能量计轮流移动至能够接受EUV辐照的同一位置。本实用新型能够得到不同样品的极紫外辐照损伤情况。【专利说明】一种极紫外辐照损伤测试设备【
技术领域：
】[0001]本实用新型属于材料性能的测试【
技术领域：
】，具体涉及极紫外(EUV)辐照损伤测试设备，用于测试材料的EUV辐照损伤。【
背景技术：
】[0002]极紫外(Extremeultraviolet,简写为EUV)光刻技术是继193nm浸没式光刻技术之后的下一代光刻机技术，由于极紫外辐射被几乎所有物质(包括空气)强烈吸收，因此EUV光刻机系统必须置于真空环境中。EUV光刻机系统内部各关键部件所用的材料需确保在EUV辐照及真空环境下，不具有EUV辐照损伤的有害特性。而某些材料在EUV辐照作用下会产生辐照损伤腐蚀。[0003]为了指导EUV光刻机整机及分系统设计过程中的材料及工艺选择，确保达到EUV光刻机的可靠性和使用寿命要求，需要研究EUV辐照损伤测试设备、开展EUV辐照损伤测试试验。[0004]极紫外辐照损伤测试设备主要用于研究在模拟EUV光刻机环境的EUV辐照和真空条件下，不同材料的损伤情况。通过EUV辐照作用后观察材料表面微结构的相关变化，结合材料特性测量，对材料的物理、化学特性变化和使用寿命进行评估。[0005]现有的一种典型极紫外辐照损伤测试设备如图1所示(参考文献:FrankBarkusky,ArminBayer,ChristianPeth，KlausMann.DirectstructuringofsolidsbyEUVradiationfromatable-toplaserproducedplasmasource.SPIE，2009，7361:73610D-1?73610D-14)，由Nd:YAG激光器(波长1064nm、脉冲能量700mJ、脉宽8.8ns)聚焦后击打Xe气环境中的金靶产生EUV辐照，经滤光后由Schwarzschild反射镜将EUV辐照汇聚于样品上。这样的结构布置方式中存在多组反射镜，样品上的光斑特性和辐照能量是通过反射计算间接得到，存在一定的测量误差。另外，存在的多组反射镜能衰减最终辐照到样品上的EUV辐照能量。
实用新型内容[0006](一)要解决的技术问题[0007]本实用新型所要解决的技术问题是提出一种极紫外辐照损伤测试设备，其能够在提供EUV辐照的同时，直接测量样品面上的EUV光斑特性和EUV辐照能量，使得到的极紫外辐照损伤数据更加准确。[0008](二)技术方案[0009]本发明提出一种极紫外辐照损伤测试设备，包括EUV光源室、滤波片室、收集镜室、光谱检测室和样品室，其中所述EUV光源室用于容纳EUV光源，该EUV光源用于辐射出宽谱近软X射线；所述滤波片室用于放置滤波片，该滤波片用于将所述宽谱近软X射线滤波成窄谱EUV辐照；所述收集镜室用于放置收集镜，该收集镜用于将所述EUV辐照汇聚到所述样品室中；所述光谱检测室用于安装一个反射镜和一个光谱仪，所述反射镜用于将来自收集镜室的EUV辐照反射到所述光谱议；所述样品室中具有一个三维平移台，其用于安装所述样品、CCD和能量计，并且能够使样品、CCD和能量计轮流移动至能够接受EUV辐照的同一位置。[0010]根据本实用新型的一种【具体实施方式】，所述三维平移台由三个一维平移台通过支架组合连接而成。[0011]根据本实用新型的一种【具体实施方式】，所述三维平移台包括X轴平移台、Y轴平移台、Z轴平移台、X-Z轴支架和样品台支架，其中所述X轴平移台安装在所述Y轴平移台的螺母上，该X轴平移台的螺母上安装所述X-Z轴支架，该X-Z轴支架上安装所述Z轴平移台，该Z轴平移台的螺母上安装有所述样品台支架，该样品台支架上分别固定所述样品、CCD和能量计。[0012]根据本实用新型的一种【具体实施方式】，所述CCD、能量计的探测器的敏感平面和所述样品的测试表面保持在一个平面上，且该平面与来流EUV辐照的主光轴垂直。[0013]根据本实用新型的一种【具体实施方式】，还包括转接室，其用于连接所述光谱检测室和所述样品室，并且把来自所述光谱检测室的EUV辐照引入所述样品室中。[0014]根据本实用新型的一种【具体实施方式】，所述转接室中安装有真空快门，以控制所述EUV辐照在样品上的辐照次数和辐照时间。[0015]根据本实用新型的一种【具体实施方式】，所述滤波片室放置在所述收集镜室之前或之后。[0016]根据本实用新型的一种【具体实施方式】，所述光谱检测室中还安装有一维平移台和一个支架，该支架安装于该一维平移台上，所述反射镜安装于该支架上。[0017]根据本实用新型的一种【具体实施方式】，该极紫外辐照损伤测试设备的能量的计算过程为:ps=PX(Ι-cosΘ)XTctXRm，其中，Ps为辐照到所述样品表面的能量，P为所述EUV光源在2π立体角内的功率，Θ为所述收集镜的收集半角，Tm为所述滤波片的透过率，Rffl为所述收集镜的反射率。[0018]根据本实用新型的一种【具体实施方式】，所述EUV光源内部有碎屑收集器。[0019](三)有益效果[0020]本实用新型能够提供极紫外辐照并能直接测量样品处极紫外辐照的光谱分布、光斑大小、辐照能量等特性，通过辐照前后材料表面微结构的变化，得到不同样品的极紫外辐照损伤情况。【专利附图】【附图说明】[0021]图1为现有的一种典型极紫外辐照损伤测试设备的结构示意图；[0022]图2是本实用新型的极紫外辐照损伤测试设备的一个实施例的结构示意图；[0023]图3显示了本实用新型的极紫外辐照损伤测试设备的一个实施例的反射镜的安装结构；[0024]图4显示了本实用新型的极紫外辐照损伤测试设备的一个实施例的样品室中通过三维平移动安装样品的结构。【具体实施方式】[0025]本实用新型提出了一种极紫外辐照损伤测试设备，其能够提供极紫外辐照并能检测极紫外辐照的光谱分布、光斑大小、辐照能量密度等特性，通过辐照前后材料表面微结构的变化，得到不同样品的极紫外辐照损伤情况。另外，本实用新型还提出针对该极紫外辐照损伤测试设备的辐照能量计算过程。[0026]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型作进一步的详细说明。[0027]图2是本实用新型的极紫外辐照损伤测试设备的一个实施例的结构示意图。如图2所示，其包括EUV光源室1、滤波片室2、收集镜室3、光谱检测室4、转接室5和样品室6。各个腔室优选为采用模块化设计，通过标准法兰接口相连，方便各元件之间装拆和调试。[0028]所述EUV光源室I用于容纳EUV光源11，EUV光源11可为LPP(LaserProducedPlasma)光源或者DPP(DischargeProducedPlasma)光源。EUV光源11产生等离子体，福射出宽谱近软X射线，并在较大空间内产生碎屑污染物(特别是DPP光源)；EUV光源11优选为内部有碎屑收集器，能够透过宽谱近软X射线的同时将碎屑约束住控制碎屑的进一步扩散。[0029]所述滤波片室2用于放置滤波片(图中未示出)。所述滤波片可由几百纳米厚度的锆晶格和几十微米厚度的支撑镍网组成，能够将宽谱近软X射线滤波成窄谱EUV辐照。[0030]所述收集镜室3用于放置收集镜31。收集镜31可通过安装支架(图中未示出)安装在收集镜室3室的内壁；安装支架可手动或电动调节收集镜31的收集位置和收集角度。收集镜31可为反射镜，用于将发散的EUV辐照汇聚到样品室6中三维平移台61上。收集镜31可以为椭球面镜或者环面/超环面镜:当其为椭球面镜时，EUV光源11等离子体处和样品室中样品辐照点处为椭球面的两个焦点。在该实施例中，如图2所示，通过收集镜后的光束垂直向下射出并保持良好的光束特性。[0031]根据本实用新型，滤波片室2可以放置在收集镜室3之前或收集镜室3之后。这里的“前”与“后”分别对应EUV光源11发出的辐照的前进方向通过光学元件的的“先”与“后”。当滤波片室2位于收集镜室3之前时，如图2所示，其与EUV光源室I和收集镜31均耦合。当滤波片室2位于收集镜室3之后时，其耦接于收集镜室3和光谱检测室4之间。不论滤波片室2与EUV光源室I和收集镜31耦合，还是与收集镜室3和光谱检测室4耦合，由光谱检测室4测得的光谱都为通过滤波片室2滤波之后的光谱，且可以认为测得的光谱特性即为辐照在材料样品上的光谱特性。另外，若将滤波片室2移出光路，或者将滤波片室2耦接于光谱检测室4和转接室5之间，或者将滤波片室2耦接于转接室5和样品室6之间，由光谱检测室4测得的光谱即为滤波之前的光谱；通过对比滤波之前和之后的光谱特性，可以评估滤波片室2中滤波片的滤波性能。[0032]所述光谱检测室4用于安装一个反射镜41和一个光谱仪42，反射镜41用于将来自收集镜室3的EUV辐照反射到光谱议。以罗兰圆光栅光谱仪为例，所述光谱仪通过狭缝将光谱仪真空室与收集镜室3连接；经过反射镜41反射过来的EUV辐照部分的通过狭缝，再经光谱仪内的光栅分光，将光束按波长范围分别投射在罗兰圆上；罗兰圆上有一个根据罗兰圆半径设计的轨道，探测器在该轨道上运动，由此来探测不同波长的强度值，从而得到光谱分布特性。[0033]图3显示了该实施例中的反射镜的安装结构。如图3所示，在一维平移台44上安装一个支架43，支架43上通过螺纹连接、粘胶连接等方式安装平面反射镜41。通过收集镜室4后的汇聚EUV光束经平面反射镜反射后能进入到光谱仪42，因测量光谱的光谱仪不需要过多光束，所以可以缩小反射镜反射面、只将部分光束反射进光谱仪。一维平移台44可为滚珠丝杠式平移台，由电机驱动丝杠转动，从而带动安装有支架43的螺母平动；因为需要满足真空工作条件及考虑油脂对EUV辐照的强吸收，所用电机为无油陶瓷电机；电机可在腔室外遥控控制，或者通过真空插头连接到腔室上再在腔室外有线控制。该极紫外辐照损伤测试设备不能在线测试光谱特性，开展材料辐照测试时不测试光谱，该平移台44带动支架43和反射镜41背离EUV辐照光束使光路不被器件阻挡；当需要测试光谱时，移动该平移台44将反射镜连入光路，反射EUV辐照到光谱仪42的接口狭缝中。这样离线测得的光谱特性就可以认为是辐照在材料样品上的光谱特性。[0034]转接室5用于连接光谱检测室4和样品室6，并且把来自光谱检测室4的EUV辐照引入样品室6中。转接室5中可以安装真空快门，以控制EUV辐照在样品上的辐照次数和辐照时间。[0035]样品室6用于容纳所要测试的样品S、(XD616和能量计617，并且能够使样品S、(XD616和能量计617轮流移动至能够接受EUV辐照的同一位置。[0036](XD616用于测量EUV辐照的光斑特性。能量计617用于测量EUV辐照的能量。由此，通过位置切换，CCD616和能量计617能够分别切换到与接受EUV辐照的样品相同的位置，从而使CCD616测出的EUV辐照的光斑特性和由能量计617测出的EUV辐照能量与辐照在材料样品S上的光斑特性和辐照能量相同。[0037]为了实现位置调整和上述三个元件之间的切换，样品室6中可安装三维平移台61，其用于在三维方向上安置和移动样品S、(XD616和能量计617，并保证移动样品S、(XD616和能量计617能够切换到接受EUV辐照的相同位置。[0038]图4显示了该实施例的样品室6中通过三维平移台61安装样品S、(XD616和能量计617。如图4所示，该三维平移台61由三个一维平移台通过支架组合连接而成。一维平移台可为滚珠丝杠式平移台，由电机驱动丝杠转动，从而带动螺母平动。[0039]因为需要满足真空工作条件及考虑油脂对EUV辐照的强吸收，所用电机为无油陶瓷电机；电机可在腔室外遥控控制，或者通过真空插头连接到腔室上再在腔室外有线控制。[0040]所述三维平移台的一种组合方式为:X轴平移台611安装在Y轴平移台612的螺母上，X轴平移台的螺母上安装有X-Z轴支架614，X-Z轴支架614上安装有Z轴平移台613，Z轴平移台613的螺母上安装有样品台支架615，样品台支架615上分别固定样品S、(XD616和能量计617。[0041]在安装时需保证三个一维平移台相互垂直安装；(XD616、能量计617的探测器的敏感平面和样品S的测试表面保持在一个平面上，且该平面需与来流EUV辐照的主光轴垂直。这样，可以认为由CCD616测出的EUV辐照的光斑特性和由能量计617测出的EUV辐照的能量就是辐照在材料样品上的光斑特性和辐照能量。[0042]通过移动三维平移台61来检测EUV辐照的光斑尺寸和能量，具体方式为:通过调节竖直方向位移来调节样品平面的辐照光斑大小(使用CCD探测)，从而对应不同的EUV辐照能量密度(由能量计测出的能量/由CCD探测的光斑面积)；通过调节水平面内的两个位移来更替CCD、能量计和样品上不同的辐照测试点。[0043]该实施例的极紫外辐照损伤测试设备的能量计算过程为:[0044]Ps=PaXTzrXRffl,Pa=PX(Ι-cosΘ)，[0045]BPPs=PX(Ι-cosΘ)XTzrXRm0[0046]其中，Ps为辐照到材料样品表面的能量，Pa为EUV光源11发出的进入收集镜的收集角范围内的功率，P为EUV光源11在2π立体角(2πsr)内的功率，Θ为收集镜31的收集半角，Tzr为滤波片的透过率，Rm为收集镜31的反射率。[0047]当EUV光源11内部有碎屑收集器且系统中充入工作气体时，假设EUV光源的碎屑收集器的透过率为TDM，光路中工作气体的透过率为Tp(例如以Xe气为工作气体的DPP光源)。[0048]则有Ps=Pa^TdmXTzrXRmXTp=PX(Ι-cosΘ)XTdmXTzrXRmXTp。[0049]本实用新型可以对金属材料(铝及铝合金、铜及铜合金、钢、殷钢等)、非金属材料(陶瓷、高分子聚合物等)、光学材料(光学薄膜、光学衬底等)、器件(电子元件、电缆、传感器等)以及其他材料(如涂层等)进行测试。[0050]在开展辐照测试前，先通过光学显微镜观测并记录材料样品的表面情况；然后，使用本实用新型的测试系统，经不同的辐照能量密度和辐照时间测试后，再一次通过光学显微镜观测并记录材料样品的表面情况；由样品辐照前后材料表面微结构的变化，得到不同样品的极紫外辐照损伤情况。[0051]以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。【权利要求】1.一种极紫外辐照损伤测试设备，其特征在于，包括EUV光源室(I)、滤波片室(2)、收集镜室(3)、光谱检测室(4)和样品室(6)，其中所述EUV光源室(I)用于容纳EUV光源(11)，该EUV光源(11)用于辐射出宽谱近软X射线；所述滤波片室(2)用于放置滤波片，该滤波片用于将所述宽谱近软X射线滤波成窄谱EUV辐照；所述收集镜室(3)用于放置收集镜(31)，该收集镜(31)用于将所述EUV辐照汇聚到所述样品室(6)中；所述光谱检测室(4)用于安装一个反射镜(41)和一个光谱仪(42)，所述反射镜(41)用于将来自收集镜室⑶的EUV辐照反射到所述光谱议(42)；所述样品室(6)中具有一个三维平移台(61)，其用于安装所述样品(S)、CCD(616)和能量计(617)，并且能够使样品(S)、CCD(616)和能量计(617)轮流移动至能够接受EUV辐照的同一位置。2.如权利要求1所述的极紫外辐照损伤测试设备，其特征在于:所述三维平移台(61)由三个一维平移台通过支架组合连接而成。3.如权利要求2所述的极紫外辐照损伤测试设备，其特征在于:所述三维平移台(61)包括X轴平移台(611)、Y轴平移台(612)、Z轴平移台(613)、X-Z轴支架(614)和样品台支架(615)，其中所述X轴平移台(611)安装在所述Y轴平移台(612)的螺母上，该X轴平移台的螺母上安装所述X-Z轴支架(614)，该X-Z轴支架(614)上安装所述Z轴平移台(613)，该Z轴平移台(613)的螺母上安装有所述样品台支架(615)，该样品台支架(615)上分别固定所述样品(S)、CCD(616)和能量计(617)。4.如权利要求3所述的极紫外辐照损伤测试设备，其特征在于:所述CCD(616)、能量计(617)的探测器的敏感平面和所述样品(S)的测试表面保持在一个平面上，且该平面与来流EUV辐照的主光轴垂直。5.如权利要求1至4中任一项所述的极紫外辐照损伤测试设备，其特征在于:还包括转接室(5)，其用于连接所述光谱检测室(4)和所述样品室(6)，并且把来自所述光谱检测室⑷的EUV福照引入所述样品室(6)中。6.如权利要求5所述的极紫外辐照损伤测试设备，其特征在于:所述转接室(6)中安装有真空快门，以控制所述EUV辐照在样品(S)上的辐照次数和辐照时间。7.如权利要求1至4中任一项所述的极紫外辐照损伤测试设备，其特征在于:所述滤波片室(2)放置在所述收集镜室(3)之前或之后。8.如权利要求1至4中任一项所述的极紫外辐照损伤测试设备，其特征在于，所述光谱检测室(4)中还安装有一维平移台(44)和一个支架(43)，该支架(43)安装于该一维平移台(44)上，所述反射镜(41)安装于该支架(43)上。9.如权利要求1至4中任一项所述的极紫外辐照损伤测试设备，其特征在于:该极紫外辐照损伤测试设备的能量的计算过程为:Ps=PX(ι-cosΘ)XTzrXRm,其中，Ps为辐照到所述样品⑶表面的能量，P为所述EUV光源在2π立体角内的功率，Θ为所述收集镜(31)的收集半角，Tm为所述滤波片的透过率，Rm为所述收集镜(31)的反射率。10.如权利要求1至4中任一项所述的极紫外辐照损伤测试设备，其特征在于:所述EUV光源(11)内部有碎屑收集器。【文档编号】G01N17/00GK203414392SQ201320454021【公开日】2014年1月29日申请日期:2013年7月26日优先权日:2013年7月26日【发明者】陈进新,吴晓斌,谢婉露,张罗莎,罗艳,王魁波申请人:中国科学院光电研究院