[发明专利]测量和处理从软X射线到红外波长的XUV光源的光谱的方法、设备和计算机程序

说明书

一种通过宽带光谱仪(1)测量和处理从软x射线到红外波长的波长范围内的从生成光的XUV源生成的光(7)的光谱的方法，其中所述处理基于评估测量的光谱的波长范围，该波长范围对比所述波长范围长的波长的高阶贡献可忽略不计。

技术领域

本发明涉及一种通过宽带光谱仪测量和处理从软X射线到红外波长的波长范围内的光谱的方法。

背景技术

通常来说，宽带光谱仪是测量XUV源发射的光的光谱的适合于特定源的波长范围的光谱仪。XUV源的波长范围包括大约0.1nm到5nm的软X射线波长范围、大约5nm到40nm的极紫外(EUV)波长范围、大约30nm至120nm的真空紫外(VUV)范围波长、大约120nm至400nm的紫外(UV)波长范围等等。在文献中，没有明确定义这些范围的命名，并且对于部分重叠的范围可以使用不同的名称。

XUV光源目前在诸如自由电子激光研究、天文学、元素荧光分析和光刻之类的许多科学和高科技应用领域具有非常好的前景。

例如，软X射线源用于材料分析，材料分析使用材料特定的吸收和荧光来确定具有未知材料成分的样品的成分。在这种分析中，源的光射到待分析的样品上，部分光从其反射，并由光谱仪进行光谱记录。

特别地，EUV光刻工具需要优化其光源，以在大约13.5nm波长的窄带(中心波长的2％)内发射(即带内光谱)，以最大化其晶片生产量。在这方面，EUV光刻工具的光谱监测是实现这些工具的最佳生产力的关键步骤。目前，使用过滤源发射的EUV反射镜和光电二极管来监测EUV光刻的光源。这个测量方案可以精确测量带内EUV功率，但不能精确测量目标EUV波段之外的发射功率。带外辐射的波长范围非常宽，从软x射线(<5nm)到红外波长(>700nm)，带外辐射还可能具有不良效果，例如光致抗蚀剂的寄生曝光和EUV反光镜上的过度热负荷。为了评估带外辐射，需要宽带检测方案。

由于固有特性，因而衍射光栅的光谱带宽有限。根据光栅方程mλ＝d(sinθ_i+sinθ_m)，光栅把入射辐射衍射成一组衍射阶次。这里，m是表示衍射阶次的整数，λ是波长，d是光栅周期，θ_i是入射角，θ_m是波长mλ的衍射角。光栅方程的一种指示就是短波长的较高衍射阶次(即第二衍射阶次或更高的衍射阶次)的衍射角与较长波长的第一衍射阶次的衍射角相同。明确来说，λ₁的第二衍射阶次的衍射角与波长2λ₁的第一衍射阶次的衍射角相同。这种波长重叠妨碍了准确评估完整的带外光谱。

市场上可买到的EUV光谱仪的另一个问题是由光谱仪使用的CCD相机的有限数量的强度计数引起的。通常来说，带内13.5nm峰的强度水平比带外光谱的强度水平大几个数量级。因此，带内光谱可以很容易使相机饱和，妨碍了记录带外范围内的非常低的强度。

US2009/0046273A1公开了用于监测和控制半导体制造中使用的EUV源的操作的系统和方法。一种方法包括：设置具有光源的半导体制造设备，光源发射带内和带外辐射；进行第一带外辐射测量；进行第二带外辐射测量；以及至少部分基于第一带外测量和第二带外测量的比较来控制光源的带内辐射。一种设备包括：检测器，该检测器可操作来检测EUV等离子体源发射的带外EUV辐射；光谱仪，该光谱仪耦合到电磁检测器，可操作来基于检测到的带外EUV辐射来检测至少一个带外辐射参数；以及控制器，耦合到光谱仪，可操作来基于带外测量监测和控制EUV等离子体源的操作。

根据US 2009/0046273A1，对于深UV光谱，使用了掠摄-入射-角反射-光谱仪，这使设计笨重、对准过程困难、对光栅和检测器的污染高度敏感。该方法包括：进行第一带外辐射测量和第二带外辐射测量。从示出的表中可以看出，这些现有技术的方法和设备没有提到大约30nm至160nm的带外范围，其对辐射功率的贡献可能相对较大，可能具有不良效果，例如光致抗蚀剂的寄生曝光和EUV反光镜上的过度热负荷。

发明内容