LPP光源紫外波段全譜測量方法
由液態(tài)Sn靶在激光作用下產(chǎn)生極紫外（EUV）光的激光等離子體（LPP）光源，對于納米光刻至關(guān)重要，其遠(yuǎn)小于DUV光的波長，為實(shí)現(xiàn)集成電路的進(jìn)一步縮放提供了基礎(chǔ)。
在此過程中，除了產(chǎn)生13.5nm附近（帶內(nèi)，in-band）的特征輻射以外，還會產(chǎn)生諸如VUV, DUV波段的帶外（OOB, out-of-band）輻射。
大多數(shù)的研究聚焦在帶內(nèi)及其附近波段，然而OOB波段的相對（或絕對）強(qiáng)度也十分重要：
用于單色化反射帶內(nèi)輻射的多層膜鏡片通常對于DUV/VUV擁有相對可觀的反射率，且一般的光刻膠對DUV/VUV同樣敏感，進(jìn)而影響光刻縮印的效果。
圖１常用13.5nm EUV多層膜反射鏡的典型全譜反射率
一般LPP系統(tǒng)內(nèi)，為減少等離子碎屑的污染，常用氣體吹拂的方式進(jìn)行保護(hù)。工業(yè)化EUV光刻中常用的吹拂氣體H2，會吸收30-90nm的帶外DUV輻射并被光電離，此作用形成的等離子體會損害重要的光學(xué)組件。
圖２ 收集鏡表面H2與UV輻射的相互作用
（https://doi.org/10.1007/978-3-319-69537-2_54-1）
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optiX fab.
OptiX fab.專門設(shè)計(jì)的收集鏡多層膜保護(hù)結(jié)構(gòu)--特殊材料的保護(hù)層/間隔層等，在保證其反射性能的同時(shí)為高溫/氫離子/錫碎屑及其氫合物環(huán)境下的穩(wěn)定性工作提供了基礎(chǔ)，已實(shí)裝在ASML的光刻機(jī)上。
對LPP發(fā)射譜OOB的測量，不僅可為評估上述作用提供數(shù)據(jù)，以更好地設(shè)計(jì)相關(guān)光學(xué)系統(tǒng)與部件；更是能夠有助于識別其他尚未知曉其機(jī)制的輻射特征，以促進(jìn)開發(fā)相關(guān)抑制策略降低OOB的強(qiáng)度。
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荷蘭納米光刻先進(jìn)研究中心的 Z.Bauza 等人在文章（AIP Advances 11, 125003 (2021); doi: 10.1063/5.0073839）中討論了在一個(gè)與納米光刻相關(guān)的實(shí)驗(yàn)條件下，由微滴錫產(chǎn)生的激光等離子體源在5.5至265.5納米波長范圍內(nèi)的光譜的測量與標(biāo)定。
這項(xiàng)研究的目標(biāo)是為了優(yōu)化用于納米光刻的極紫外（EUV）光源，特別是針對13.5納米波長的光。研究者們利用定制的透射光柵光譜儀獲取了等離子體發(fā)射光譜，并通過一系列濾光片的仔細(xì)校準(zhǔn)排除了任何高階衍射的影響。
文章指出，能夠在如此寬廣的范圍內(nèi)測量光譜，為當(dāng)前和未來的EUV光源提供了診斷信息，有助于優(yōu)化其性能。研究涉及了對錫等離子體發(fā)射光譜的研究，并且利用了多種技術(shù)和設(shè)備來保證光譜數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
實(shí)驗(yàn)裝置如下：
圖三 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖
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greateyes
該實(shí)驗(yàn)中，在與激光轟擊方向夾角60°的方向上，使用了1000線/mm的透射光柵光譜儀(transmission grating spectrometer, TGS)，以及一個(gè)背照式CCD相機(jī)（greateyes ALEX-s 2k 512 BI UV1）來記錄TGS的衍射信號。
為了消除高階衍射帶來的影響，研究團(tuán)隊(duì)在透射光柵前采用了多種濾光片組合，包括鋯(Zr)、硅(Si)和鋁(Al)薄膜濾光片，以及鋰氟化物(LiF)、鎂氟化物(MgF2)和紫外熔融石英濾光窗口，以及四面由碳化硅(SiC)反射鏡組成的濾光裝置來記錄不同波段的數(shù)據(jù)。
表四 實(shí)驗(yàn)中采用的不同濾光器件，低波長截止以50%為標(biāo)準(zhǔn)
1
5.5nm-40nm 波段
Wave
Length
此波段分別在無濾片,Zr, Si以及Al濾片下進(jìn)行測量，并將測試光譜根據(jù)不同材料透過率進(jìn)行剪切/拼接/校正，消除高階衍射的影響。
值得特別指出的是，雖然上述濾片的透過率可簡單地根據(jù)其厚度與相關(guān)數(shù)據(jù)庫（如CXRO）進(jìn)行估算。但厚度的不均勻性，鋁片表面氧化層等因素帶來的影響難以被量化。為了更準(zhǔn)確可靠地得到數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)人員將使用的濾片送到柏林物理技術(shù)研究院(PHYSikalisch-TEchnische Bundesanstalt, PTB)進(jìn)行了精確的 兩步標(biāo)定:
使用單一波長對濾片每一位置進(jìn)行透過率-位置掃描（Al濾片用13.5nm，Zr與Si濾片用17.5nm）；
在鋁片同一位置使用不同波長的光進(jìn)行透過率-波長。
2
40nm-115nm 波段
Wave
Length
此波段分別在無濾片,SiC反射鏡組下進(jìn)行測量，并將測試光譜經(jīng)透過率修正后相互印證/拼接。
SiC鏡組的總體反射率經(jīng)由PTB測量，其與理論值的偏差，可能是由部分污染以及表面粗糙度造成。
3
115nm-265.5nm 波段
Wave
Length
類似前兩個(gè)波段的方法，此波段采用的是無濾片，LiF,MgF2以及UVFS窗片。
與前述標(biāo)定方法不同的是，這三個(gè)窗片的透過率用的是配備氙燈的真空紫外光譜儀進(jìn)行測量。
全光譜的拼接
將上述修正后的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接后的結(jié)果如下：
再考慮到，CCD的QE量子效率（生產(chǎn)商QE和其他文章中的實(shí)驗(yàn)值），以及光柵效率，最終的修正結(jié)果如下：
編者有話說：
在科學(xué)研究階段，使用最詳細(xì)和嚴(yán)謹(jǐn)的過程來進(jìn)行測量，這意味著要采用高精度的儀器和細(xì)致的校準(zhǔn)程序，以確保所收集的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤?？茖W(xué)家們會投入大量的時(shí)間和資源來優(yōu)化測量流程，確保每一個(gè)變量都被準(zhǔn)確地控制和記錄，以便于得出可靠的科學(xué)結(jié)論。
但在工業(yè)生產(chǎn)階段，則傾向于使用盡可能簡單且高效的方法來完成測量任務(wù)。這意味著要在保證基本質(zhì)量的前提下，盡量減少測量所需的時(shí)間和資源。生產(chǎn)環(huán)境中通常會采用自動化程度高的測量工具，或是已經(jīng)過驗(yàn)證的標(biāo)準(zhǔn)測量方法，以提高生產(chǎn)效率并減少成本。
另一方面，在檢測工具與手段有限或者追求效率的情況下，則采用合理的估算或多種估算方法來接近真實(shí)值。在這種情況下，可能依賴于經(jīng)驗(yàn)法則、歷史數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)模型來估計(jì)某些參數(shù)或性能指標(biāo)。同時(shí)，可能會使用多種估算方法來交叉驗(yàn)證結(jié)果，以增加估算值的可靠性。這種方法雖然可能不如直接測量反復(fù)標(biāo)定那么精確，但是能夠在資源受限的情況下提供一個(gè)合理的近似值。
在實(shí)際操作中，研究者會使用不同的方法，如理論計(jì)算、經(jīng)驗(yàn)公式、已有的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，甚至是通過假設(shè)氧化層厚度來模擬實(shí)際情況，以此來驗(yàn)證估算的合理性。例如，文中提到，為了解釋校準(zhǔn)數(shù)據(jù)與名義CXRO數(shù)據(jù)庫條目之間的差異，研究者們模擬了濾光片表面有限氧化的影響，并通過調(diào)整氧化層的厚度來擬合測量結(jié)果。這樣的做法不僅能夠驗(yàn)證單一估算方法的有效性，還能通過不同方法的一致性來增加估算結(jié)果的可信度。在工業(yè)生產(chǎn)階段，同樣會采用簡單高效的手段來測量，這些手段往往是基于長期的經(jīng)驗(yàn)積累和對工藝過程深入理解的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。通過多種估算方法的交叉驗(yàn)證，可以確保在有限的資源條件下仍然能夠獲得較為準(zhǔn)確的結(jié)果。這種方式在實(shí)際應(yīng)用中被廣泛接受，并被認(rèn)為是提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段之一。
內(nèi)容 omega·李
編輯 小喬
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