作为光学涂覆材料的四硼酸锶制造技术

与常规光学材料相比，将四硼酸锶用作在半导体检验及计量系统中利用的光学组件的光学涂覆材料，以利用其高折射率、高光学破坏阈值及高的微硬度。至少一个四硼酸锶层形成在光学组件的衬底的光接收表面上，使得其厚度用于增大或减小所述光学组件的反射比。一或多个额外涂覆层可放置在所述四硼酸锶层的顶部上或下方，其中所述额外涂覆层由常规光学材料组成。所述额外层的厚度可经选择以实现所述光学组件在特定波长下的期望反射比。所述经涂覆光学组件用于在半导体检验系统、计量系统或光刻系统中利用的照明源或光学系统中。统中利用的照明源或光学系统中。统中利用的照明源或光学系统中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】作为光学涂覆材料的四硼酸锶
[0001]相关申请案
[0002]本申请案要求来自标题为“作为光学涂覆材料的四硼酸锶(STRONTIUM TETRABORATE AS OPTICAL COATING MATERIAL)”的第62/845,496号美国临时专利申请案的优先权，所述案在2019年5月9日申请且以引用的方式并入本文中。本申请案还要求来自标题为“作为光学涂覆材料的四硼酸锶(STRONTIUM TETRABORATE AS OPTICAL COATING MATERIAL)”的第62/913,643号美国临时专利申请案的优先权，所述案在2019年10月10日申请且以引用的方式并入本文中。


[0003]本公开大体上涉及适用于半导体制造中(例如，以检验及/或测量掩模、光罩及半导体晶片)的类型的系统。特定来说，本公开涉及用于在利用红外线、可见光、深紫外线(DUV)及真空紫外线(VUV)辐射的计量及检验系统中实施的光学组件(例如，镜、透镜、棱镜及激光器)的光学涂覆材料。

技术介绍

[0004]集成电路产业需要具有愈来愈高灵敏度的检验工具以检测大小可能为几十纳米(nm)或更小的愈来愈小的缺陷及颗粒。这些检验工具必须高速操作以在短时段内检验掩模、光罩或晶片的大部分或甚至100％的区域。例如，针对在生产期间的检验，检验时间可为一小时或更少，或针对R&D或故障排除，检验时间最多可为几小时。为了如此快速地检验，检验工具使用大于所关注缺陷或颗粒的尺寸的像素或光点大小，且仅检测因缺陷或颗粒引起的小信号变化。检测小信号变化需要高亮度及低噪声水平。在生产中最常使用运用紫外(UV)光操作的检验工具来执行高速检验。可用UV光或电子来执行R&D中的检验。
[0005]集成电路(IC)产业还需要高精度计量工具以准确地测量半导体晶片上的下至几纳米或更小的小特征的尺寸。在半导体工艺中的各个点对晶片执行计量过程以测量晶片的多种特性，例如晶片上的图案化结构的宽度、形成在晶片上的膜的厚度，及晶片的一个层上的图案化结构相对于晶片的另一层上的图案化结构的叠对。这些测量用于促进半导体裸片制造中的过程控制及/或良率效率。可用UV光或电子来执行计量。
[0006]旨在产生具有更高整合性、更低功率消耗及更低成本的集成电路的半导体产业为UV光学器件的主要驱动力之一。例如准分子激光器及倍频固态激光器的强大的UV光源的发展已导致UV光子应用领域中的研发努力的增长。
[0007]光学涂层为沉积在光学组件(例如镜或透镜)上的一层或数个材料薄层，其更改光学组件反射及透射光的方式。一个类型的光学涂层为抗反射涂层(ARC)，其减少来自光学表面的非期望反射。在半导体检验及计量中，光学涂层无处不在。在大多数检验及计量系统中找到它们，从反射及透射光学器件(例如镜、透镜、光束分离器及棱镜)、等离子体弧光灯涂层到深紫外线(DUV)及真空紫外线(VUV)激光中的晶体涂层及激光腔涂层。
[0008]在DUV(～200nm到280nm)及VUV(～100nm到200nm)光谱范围内的光学涂层是有挑
战的。DUV/VUV激光可具有从数毫瓦(mW)到十或更高瓦特(W)的高功率水平，及高光子能量(例如，在193nm下为6.5eV，且在266nm下为4.66eV)。脉冲激光可具有短脉冲长度(ns或更少)及高重复率(数十kHz或更大)。光学涂层除了在DUV/VUV波长范围内透明之外，还需要以高光学破坏阈值、高硬度及良好的稳定性耐受这些极端条件。
[0009]此项技术中已知适用于DUV及VUV波长的几种涂层。其中，最广泛且最常使用的是氟化镁(MgF2)涂层。MgF2在广波长范围内透明。涂覆有MgF2的光学元件(例如透镜、镜、棱镜、窗等)从VUV中的121nm(氢λ
‑
α(Lyman
‑
alpha)线)到红外线中的8.0μm内可为透明的。MgF2主要用于UV光学器件，且特定来说用于准分子激光器应用。归因于MgF2薄层的1.37的低折射率，其被广泛用于光学元件表面上作为廉价的抗反射涂层。结晶MgF2通常相当坚韧，且在用于生成例如窗或透镜的组件时运作且抛光良好。然而，随着时间的流逝，必须为非晶态的MgF2涂层可能不稳定。此外，它们可为稍微多孔的。氟趋于从涂层表面逸出，且氧化镁可形成在任一表面上。此外，MgF2涂层具有低光学破坏阈值其它材料(例如氧化铪(HfO2)、二氧化硅(SiO2)及氧化铝(Al2O3))涂层也可用作光学涂层，但其仅对比约200nm长的波长透明。
[0010]虽然对在VUV及DUV照明下产生稳定涂层表面的显著兴趣已经存在了数十年，但MgF2涂层尽管有其缺点仍为唯一方便的涂层，特别是针对VUV波长范围。对于当前的高速检验及计量应用，光学涂层需要具有高光学破坏阈值、高硬度及良好的稳定性。进一步期望此类涂层对水及氧气的扩散具有低渗透性，以减少衬底或底层的氧化。
[0011]因此，需要一种克服现有技术的一些或全部限制的光学涂覆材料。

技术实现思路

[0012]本公开涉及将四硼酸锶(SrB4O7)用作在各种系统中利用的光学组件的光学涂覆层，所述系统利用所述光学组件来引导在约100nm到约700nm或更长的范围内的光(辐射)。
[0013]四硼酸锶展现光学及机械性质，使其经独有合格性检定以在利用在100nm与300nm之间的范围内的深紫外(DUV)及真空紫外(VUV)光的半导体检验及计量系统中用作光学涂覆材料，且在利用可见光或红外线(IR)辐射的其它系统(例如，光刻系统或IR相机系统)中也可为有用的。尽管SrB4O7的公开透明范围为130nm到3200nm，但本专利技术者相信SrB4O7光学层可对波长比130nm短一点(可能120nm到125nm)的光适当透明。与常规光学涂覆材料(例如MgF2)相比，SrB4O7的折射率较高。与其它涂覆材料(例如MgF2)相比，光学破坏阈值非常高(14.7GW/cm2)。SrB4O7的微硬度也较高(在x方向上为1750kg/mm2，在y方向上为1460kg/mm2，且在z方向上为1350kg/mm2)。高的光学破坏阈值及微硬度容许SrB4O7涂层耐受在半导体检验及计量系统(特别是利用DUV及VUV辐射的系统)中出现的极端条件。即，在半导体检验及计量系统中利用的DUV及VUV激光通常具有从数毫瓦(mW)到数瓦(W)或更高的高功率水平，及高光子能量(例如，在193nm下为6.5eV，且在266nm下为4.66eV)。脉冲激光可具有短脉冲长度(ns或更少)及高重复率(数十kHz或更大)。通过为此类系统提供具有光学涂覆层的光学组件，所述光学涂覆层基本上由四硼酸锶组成(即，所述层的至少99％为SrB4O7)且可操作地安置在组件的衬底结构上，SrB4O7的光学及/或机械性质使光学组件的操作寿命延长，借此容许所述系统与常规系统相比实现实质上更长的不间断操作周期及实质上降低的总体操作成本。
[0014]根据示范性实际实施例，本专利技术涉及一种DUV或VUV本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种系统，其包含：载物台，其经配置以支撑样本；光源，其经配置以生成具有在100nm与300nm之间的范围内的波长的入射光；传感器；及光学系统，其经配置以将所述入射光引导到所述样本上，且将来自所述样本的反射光引导到所述传感器，其中所述光源及所述光学系统中的至少一者包含至少一个光学组件，所述至少一个光学组件包括：衬底，其经定位以接收光部分，使得所述接收光部分经引导朝向所述衬底的顶表面，所述接收光部分包括所述入射光及所述反射光中的一者；及第一光学材料层，其安置在所述衬底上所述顶表面上方，且经配置使得所述接收光部分的一部分穿过所述第一光学材料层而到所述衬底的所述顶表面，且其中第一光学材料层基本上由四硼酸锶(SrB4O7)组成。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个光学组件包括频率转换晶体、透镜、光束分离器、镜、窗、棱镜及偏振器中的一者。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一光学材料层经配置以最小化所述光学组件的反射率，借此最小化经引导离开所述衬底的所述顶表面的接收光部分的量。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一光学材料层经配置以最大化所述光学组件的反射率，借此最大化经引导离开所述衬底的所述顶表面的接收光部分的量。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一光学材料层具有在30nm与200nm之间的范围内的厚度。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个光学组件进一步包括安置在所述第一光学材料层与所述衬底的所述顶表面之间的至少一个第二光学材料层。7.根据权利要求6所述的系统，其中所述至少一个第二光学材料层包括氟化镁、氟化钙及二氧化硅中的至少一者。8.根据权利要求6所述的系统，其中所述光学组件进一步包括安置在所述第一光学材料层上方的至少一个第三光学材料层。9.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一光学材料层形成在所述衬底的所述顶表面上，且所述光学组件进一步包括安置在所述第一光学材料层上方的至少一个第二光学材料层。10.根据权利要求9所述的系统，其中所述至少一个第二光学材料层包括氟化镁、氟化钙、氟化铝及二氧化硅中的至少一者。11.根据权利要求1所述的系统，其中所述衬底具有包含所述顶表面及与所述顶表面相对安置的底表面的外周边表面，且其中所述第一光学材料层包含安置在所述顶表面上方的第一部分及安置在所述底表面上方的第一部分。12.根据权利要求11所述的系统，其中所述光学组件包括频率转换晶体且所述衬底包括吸湿非线性光学材料，且其中所
述第一光学材料层形成完全包围所述衬底的所述外周边表面的连续囊封结构。13.根据权利要求12所述的系统，其中所述吸湿非线性光学材料包括硼酸铯锂(CLBO)及硼酸铯(CBO)中的一者，且其中所述第一光学材料层直接安...

【专利技术属性】
技术研发人员：勇霍，
申请(专利权)人：科磊股份有限公司，
类型：发明
国别省市：