一种EUV多层膜光学元件的综合测试装置及其测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种EUV多层膜光学元件的综合测试装置及其测试方法，所述EUV多层膜光学元件的综合测试装置包括测试单元、气体注入模块以及ArF激光模块，所述ArF激光模块为测试单元提供ArF激光，本发明专利技术利用ArF激光辐照方式实现EUV光学薄膜样品的表面污染及控制实验，具有成本低、便捷、更加贴近实际工作状况、更安全的优势，所述气体注入模块为测试单元注入变换工作气体，可以实现多种不同的测试目的，通过进一步改变环境气体的含量、激光辐照功率及辐照时间，可以满足所需的各种EUV光学薄膜样品表面污染与控制实验的开展需要。面污染与控制实验的开展需要。面污染与控制实验的开展需要。

【技术实现步骤摘要】
一种EUV多层膜光学元件的综合测试装置及其测试方法


[0001]本专利技术涉及光刻
，特别是涉及一种EUV多层膜光学元件的综合测试装置及其测试方法。

技术介绍

[0002]根据瑞利公式，要提高投影光刻物镜的光刻分辨率，可通过减小曝光波长、降低工艺因子或增加投影光刻物镜数值孔径实现，其中，减小曝光波长已经被认为是提高光刻分辨率的最有效途径。目前采用13.5nm的极紫外光作为工作波长的EUVL投影光刻技术，已实现5nm技术节点的量产，正迈向3nm技术节点，成为当前及今后最重要的光刻技术。
[0003]为了使基片表面达到足够的曝光强度，EUV光学元件镜面必须具有尽可能高的反射率，且需要在其整个使用寿命期间保持高反射率。然而由于EUV曝光真空装置包括大量产生各种不同残余气体的部件和元件，使EUV曝光真空装置中包含残留的各类碳氢化合物分子和水蒸气分子。在高能量EUV光子的辐照下，这些碳氢化合物分子和水蒸气分子会在多层膜表面附近被电离，从而在多层膜表层产生碳污染层和氧化层，使EUV光学元件表面受到污染，进而降低光学元件的反射率，影响光学系统的波像差，还会形成对准误差、减小焦深，导致光学系统的寿命和曝光性能下降。
[0004]为了降低和控制EUV光学表面污染，研究人员分别从污染机理、污染预防和污染清除等方面进行大量的研究。然而不同的EUV曝光能量、EUV光的光谱和残留气体成份，会使得EUV光学元件表面污染的情况发生复杂变化。因此，目前，EUV光学元件表面污染及其控制技术依然是影响EUV光刻技术大规模生产应用的关键问题之一，还需要开展更多的系统研究。目前开展EUV光学元件表面污染及控制实验研究的主要方式包括两种：一是利用EUV光子产生等离子体辐照光学元件；二是利用放电产生等离子体辐照光学元件。上述两种实验方式均存在不足之处：首先利用EUV光源开展辐照测试时，EUV光的产生和收集均需要利用EUV光学薄膜元件，这些EUV光学元件同样容易污染，且这类EUV光源的能量通常也是很低，所需的测试时间非产长，因此，采用这种测试方式的效率很低、成本很高。利用放电方式产生等离子体的方式虽然成本较低，但是其产生的等离子体强度、成份及比例与EUV光子产生的等离子体强度、成份及比例有很大的差异，因此，这种测试方式不能完全真实地反映实际EUV曝光环境下发生的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一目的是，提供一种EUV多层膜光学元件的综合测试装置及其测试方法，能够分别开展EUV多层膜光学元件表面氧化实验、表面碳污染实验、表面碳污染清洗或氢脆实验，可以满足所需的各种EUV光学薄膜样品表面污染与控制实验的开展需要，而且测试效率高、更加贴近实际工作状况、更安全、成本低。
[0006]为实现前述专利技术目的，本专利技术提供了一种EUV多层膜光学元件的综合测试装置，包括测试单元、真空控制模块、气体注入模块以及ArF激光模块，所述测试单元用于放置被测
试元件，并用于对被测试元件进行表面氧化实验、表面碳污染实验以及表面碳污染清洗或氢脆实验；所述真空控制模块用于为所述测试单元提供真空环境，所述气体注入模块用于基于所述测试单元对被测试元件所进行的表面氧化实验、表面碳污染实验以及表面碳污染清洗或氢脆实验，为所述测试单元注入相应的气体，以对应控制所述测试单元所需的环境气氛；所述ArF激光模块用于为所述测试单元提供ArF激光输出，并用于控制和调节ArF激光的输出光斑、输出能量、激光重频、辐照时间，以供所述测试单元对被测试元件进行表面氧化实验、表面碳污染实验以及表面碳污染清洗或氢脆实验。
[0007]在本专利技术的一实施例中，所述测试单元包括辐照腔，设置于所述辐照腔内的样品台、电子收集板以及电连接于所述电子收集板的电流放大器，设置在所述辐照腔外面并电连接于所述电流放大器的数字示波器，以及用于测试所述辐照腔的残余气体的残余气体分析模块，所述样品台用于放置被测试元件，其中在所述ArF激光模块为所述辐照腔输入ArF激光且所述气体注入模块为所述辐照腔注入相应气体时，ArF激光与所述辐照腔内的气体发生相互作用，使得气体电离而产生电子和离子，辐照到被测试元件表面，所述电子收集板收集气体电离所产生的电子和离子，输出电流信号至所述电流放大器中，所述电流放大器对电流信号进行放大处理后输出放大电流信号至所述数字示波器，所述数字示波器对放大电流信号进行数字转换，并将放大电流信号对应的波形显示出来。
[0008]在本专利技术的一实施例中，所述样品台为XYZ三个方向可调节的三维移动台，用于调节被辐照样品表面区域以及距离辐照激光束的距离，所述电子收集板采用Cu片收集气体电离产生的电子和离子。
[0009]在本专利技术的一实施例中，所述辐照腔具有观察窗口、激光窗口、气体注入窗口、抽真空窗口以及残余气体输出窗口，所述观察窗口用于观察所述辐照腔在激光辐照时的情况，所述ArF激光模块经由所述激光窗口为所述辐照腔输入ArF激光，所述气体注入模块经由所述气体注入窗口为所述辐照腔注入相应气体，所述真空控制模块经由所述抽真空窗口为所述辐照腔抽真空，所述辐照腔内的残余气体经由所述残余气体输出窗口输出至所述残余气体分析模块。
[0010]在本专利技术的一实施例中，所述观察窗口为紫外熔石英玻璃，所述激光窗口为紫外CaF2玻璃。
[0011]在本专利技术的一实施例中，所述残余气体分析模块包括用于储存所述辐照腔的残余气体的残余气体腔、连接于所述残余气体腔的残余气体分析仪、连接于所述残余气体腔的第一分子泵、以及连接于所述第一分子泵的第一前级泵，所述残余气体分析仪用于监控所述辐照腔内的气体含量，所述第一分子泵和所述第一前级泵用于将所述辐照腔内的残余气体抽取至所述残余气体腔，所述残余气体腔和所述辐照腔之间设置有气压调节阀，所述气压调节阀用于调节所述残余气体腔的气压，所述第一分子泵和所述第一前级泵之间设置有第一电子阀。
[0012]在本专利技术的一实施例中，所述真空控制模块包括用于为所述辐照腔抽真空的第二分子泵和第二前级泵，其中所述第二分子泵和所述辐照腔之间设置有第二闸阀，所述第二前级泵和所述第二分子泵之间设置有第二电子阀。
[0013]在本专利技术的一实施例中，所述ArF激光模块包括ArF激光器，沿所述ArF激光器的光路输出方向依次设置的激光能量可变衰减器、聚焦成像透镜组和衰减片，以及能量计，其中
所述ArF激光器输出的ArF激光经所述激光能量可变衰减器衰减处理后，由所述聚焦成像透镜组聚焦，聚焦后的ArF激光经所述衰减片衰减后，经由所述激光窗口输出至所述辐照腔，所述能量计用于实时监控输入所述辐照腔内的ArF激光的能量。
[0014]在本专利技术的一实施例中，所述ArF激光器为准分子激光器。
[0015]在本专利技术的一实施例中，所述聚焦成像透镜组包括用于聚焦的平凸透镜和用于成像的平凸透镜，所述激光能量可变衰减器被设置允许所述ArF激光器输出能量的10
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75％通过。
[0016]在本专利技术的一实施例中，所述气体注入模块包括用于为所述辐照腔注入H2气体的第一气体注本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种EUV多层膜光学元件的综合测试装置，其特征在于，包括测试单元、真空控制模块、气体注入模块以及ArF激光模块，所述测试单元用于放置被测试元件，并用于对被测试元件进行表面氧化实验、表面碳污染实验以及表面碳污染清洗或氢脆实验；所述真空控制模块用于为所述测试单元提供真空环境，所述气体注入模块用于基于所述测试单元对被测试元件所进行的表面氧化实验、表面碳污染实验以及表面碳污染清洗或氢脆实验，为所述测试单元注入相应的气体，以对应控制所述测试单元所需的环境气氛；所述ArF激光模块用于为所述测试单元提供ArF激光输出，并用于控制和调节ArF激光的输出光斑、输出能量、激光重频、辐照时间，以供所述测试单元对被测试元件进行表面氧化实验、表面碳污染实验以及表面碳污染清洗或氢脆实验。2.根据权利要求1所述的EUV多层膜光学元件的综合测试装置，其特征在于，所述测试单元包括辐照腔，设置于所述辐照腔内的样品台、电子收集板以及电连接于所述电子收集板的电流放大器，设置在所述辐照腔外面并电连接于所述电流放大器的数字示波器，以及用于测试所述辐照腔的残余气体的残余气体分析模块，所述样品台用于放置被测试元件，其中在所述ArF激光模块为所述辐照腔输入ArF激光且所述气体注入模块为所述辐照腔注入相应气体时，ArF激光与所述辐照腔内的气体发生相互作用，使得气体电离而产生电子和离子，辐照到被测试元件表面，所述电子收集板收集气体电离所产生的电子和离子，输出电流信号至所述电流放大器中，所述电流放大器对电流信号进行放大处理后输出放大电流信号至所述数字示波器，所述数字示波器对放大电流信号进行数字转换，并将放大电流信号对应的波形显示出来。3.根据权利要求2所述的EUV多层膜光学元件的综合测试装置，其特征在于，所述样品台为XYZ三个方向可调节的三维移动台，用于调节被辐照样品表面区域以及距离辐照激光束的距离，所述电子收集板采用Cu片收集气体电离产生的电子和离子。4.根据权利要求2所述的EUV多层膜光学元件的综合测试装置，其特征在于，所述辐照腔具有观察窗口、激光窗口、气体注入窗口、抽真空窗口以及残余气体输出窗口，所述观察窗口用于观察所述辐照腔在激光辐照时的情况，所述ArF激光模块经由所述激光窗口为所述辐照腔输入ArF激光，所述气体注入模块经由所述气体注入窗口为所述辐照腔注入相应气体，所述真空控制模块经由所述抽真空窗口为所述辐照腔抽真空，所述辐照腔内的残余气体经由所述残余气体输出窗口输出至所述残余气体分析模块。5.根据权利要求4所述的EUV多层膜光学元件的综合测试装置，其特征在于，所述观察窗口为紫外熔石英玻璃，所述激光窗口为紫外CaF2玻璃。6.根据权利要求2所述的EUV多层膜光学元件的综合测试装置，其特征在于，所述残余气体分析模块包括用于储存所述辐照腔的残余气体的残余气体腔、连接于所述残余气体腔的残余气体分析仪、连接于所述残余气体腔的第一分子泵、以及连接于所述第一分子泵的第一前级泵，所述残余气体分析仪用于监控所述辐照腔内的气体含量，所述第一分子泵和所述第一前级泵用于将所述辐照腔内的残余气体抽取至所述残余气体腔，所述残余气体腔和所述辐照腔之间设置有气压调节阀，所述气压调节阀用于调节所述残余气体腔的气压，所述第一分子泵和所述第一前级泵之间设置有第一电子阀。7.根据权利要求1至6中任一项所述的EUV多层膜光学元件的综合测试装置，其特征在于，所述真空控制模块包括用于为所述辐照腔抽真空的第二分子泵和第二前级泵，其中所
述第二分子泵和所述辐照腔之间设置有第二闸阀，所述第二前级泵和所述第二分子泵之间设置有第二电子阀。8.根据权利要求1至6中任一项所述的EUV多层膜光学元件的综合测试装置，其特征在于，所述ArF激光模块包括ArF激光器，沿所述ArF激光器的光路输出方向依次设置的激光能量可变衰减器、聚焦成像透镜组和衰减片，以及能量计，其中所述ArF激光器输出的ArF激光经所述激光能量可变衰减器衰减处理后，由所述聚焦成像透镜组聚焦，聚焦后的ArF激光经由所述衰减片衰减后，经...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓文渊，喻波，姚舜，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：