CN105258925B - 一种极紫外光源性能参数的测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种极紫外光源性能参数测量系统，其包括：EUV光源腔室、反射镜腔室、测量腔室，其中设置有旋转调节装置；所述旋转调节装置包括：旋转圆盘、至少一个前置部件装载结构、至少一个测量仪器探测部件以及旋转圆盘的支撑调节结构；所述旋转圆盘开有至少一个通光孔，所述至少一个测量仪器探测部件安装在所述至少一个通光孔后方；所述旋转圆盘的支撑调节结构包括：第一调节杆，将所述旋转圆盘悬空连接到所述测量腔室后壁的接口法兰上；第二调节杆，其穿过所述第一调节杆内部及所述旋转圆盘中心孔，以旋钮方式固定在支撑板上；支撑板，其固定于所述测量腔室底部腔壁上。

Description

一种极紫外光源性能参数的测量系统

技术领域

本发明涉及一种极紫外光源性能参数测量系统，具体涉及一种使用旋转调节结构实现极紫外光源性能参数的快速测量系统，属于极紫外光学测量领域。

背景技术

极紫外光源作为极紫外技术研究领域中的关键设备，其性能参数的测量是一个必须的关键工作。

与激光器性能参数的测量不同，激光器发出的激光可在大气环境中传播，因此可在大气环境下快速完成测量设备安装、更换、参数测试。且可通过使用分束镜对待测激光进行分光、同时完成各个性能参数的测试，如专利CN 101782435 B中所述。而极紫外波段的光在大气环境下几乎全部被吸收，因此极紫外光源性能参数的测量需要在真空环境下进行。且没有极紫外波段的分束镜对光进行分束，所以通常在极紫外光源研制过程中，对光源的带内的能量、光斑、脉宽、脉冲稳定性等参数的测量方法，是依次将极紫外能量计、光斑测量仪、脉宽测量仪等仪器装置安装在极紫外光源出光口处，从而进行对应参数的测量。由于每次更换出光口的测量设备，都需要将光源停止运行、拆下已经安装的测量设备，才能安装新的测量设备、开始新参数的测量，这个过程需要破坏现有的真空系统，而重新建立真空系统、启动极紫外光源耗时较长，影响光源的参数测量效率。另一方面，极紫外光源每次重新启动后，会因为工作气体Xe气、缓冲气体Ar气的稍微不同，输出的性能参数存在差异，导致不同参数间测试的工作状态不同。

发明内容

有鉴于此，为解决现有技术中多次破坏真空环境、多次更换安装测量设备、每次测量工作条件不同的问题，为了在同一工作状态下、快速的完成各个性能参数测量，提高测量效率以及测量准确性，本发明提出了一种快速测量极紫外光源性能参数的系统。并以测量极紫外光源的13.5nm±2％波长带宽内的性能参数为实施例，对该种测量系统加以说明。

根据本发明一方面，其提供了一种极紫外光源性能参数测量系统，其包括：

EUV光源腔室，其中设置有光辐照源，用于辐射光；

反射镜腔室，其中设置有反射镜，通过与滤光片的共同作用，从所述光滤出EUV光送入测量腔室；

测量腔室，其中设置有旋转调节装置；

其中，所述旋转调节装置包括：旋转圆盘、至少一个前置部件装载结构、至少一个测量仪器探测部件以及旋转圆盘的支撑调节结构；

所述旋转圆盘开有至少一个通光孔，所述至少一个前置部件装载结构固定于所述至少一个通光孔内；所述至少一个测量仪器探测部件安装在所述至少一个通光孔后方；

所述旋转圆盘的支撑调节结构包括：

第一调节杆，其为中空结构，一端固定于所述旋转圆盘，并将所述旋转圆盘悬空连接到所述测量腔室后壁的接口法兰上；

第二调节杆，其穿过所述第一调节杆内部及所述旋转圆盘中心孔，以旋钮方式固定在支撑板上；

支撑板，其固定于所述测量腔室底部腔壁上；

其中所述第一调节杆可旋转地带动所述旋转圆盘在光轴垂直面内旋转；所述第二调节杆可旋转地带动所述旋转圆盘沿光轴方向前后移动。

与以往的测量方法相比，本发明提出的将测量设备关键部件(如探测器等)安装在旋转调节结构上、且共用多层膜反射镜模块的测量系统，有以下优点：避免为了测量不同性能参数，而多次停止/启动极紫外光源、拆装测量设备、破坏真空环境、改变光源工作状态，本测量系统可实现在极紫外光源的同一工作状态下快速测量其各性能参数。提高测量效率和准确性，且结构简单，安装方便，容易操作。

附图说明

图1为本发明中极紫外光源带内性能参数的测量系统的结构示意图；

图2a为本发明中旋转调节装置正视图；

图2b为本发明中旋转调节装置中轴剖面图；

图3a为本发明中测量设备前置部件装载结构正视图；

图3b为本发明中测量设备前置部件装载结构中轴剖面图；

图3c为本发明中测量设备前置部件装载结构中轴剖面图-安装一种部件实施例示意图；

图3d为本发明中测量设备前置部件装载结构中轴剖面图-安装多种部件实施例示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、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，对本发明作进一步的详细说明。

本发明目的在于提出一种可以实现极紫外(EUV)光源性能参数的快速测量系统，并以该系统在测量13.5nm±2％带宽内EUV光源性能参数为例，说明该系统的工作效果。

本实施例提出的极紫外(EUV)光源带内性能参数的测量系统的结构如图1所示，其包括：EUV光源腔室1、反射镜腔室5和测量腔室7，它们之间通过真空通路联通；由于EUV光只能在真空环境中传播，所以每个腔室均需配置一套抽气泵组以及相应量程的真空计，图中未画出。

所述EUV光源腔室1内设置有EUV光辐照源8，所述反射镜腔室5内设置有第一多层膜反射镜11和第二多层膜反射镜10，所述第一多层膜反射镜11为平面反射镜，用于反射入射光，所述第二多层膜反射镜10为用于聚焦的球面反射镜，用于反射从所述第一多层膜反射镜反射出的光；所述第一多层膜反射镜11和第二多层膜反射镜10均为镀有Mo/Si多层膜的反射镜，所述第一多层膜反射镜11以使光入射角小于45度的角度设置，所述第二多层膜反射镜10以使所述第一多层膜反射镜反射出的光平行出射出去的角度设置，并将所述反射光聚焦后平行反射出去。所述小于45度的预定角度为10°左右的小角度。所述测量腔室7内设置有旋转调节装置12，所述旋转调节装置12上设置有多个探测器；通过调节旋转调节装置12，可使得入射进所述测量腔室7的光照射在不同的探测器上。

所述EUV光源腔室1与反射镜腔室5之间具有第一通路，所述反射镜腔室5与测量腔室7之间具有第二通路。所述第一通路沿光路方向上设置有开关快门2、波纹管3和限光光阑调节部件4。所述第二通路上设置有极紫外滤光片6。

所述快门2可通过开/关状态的改变控制光束的阻挡和传播，避免光路后续的反射镜、滤光片、探测器等部件在非测试期间受到光辐照，降低对各部件的辐照损害。限光光阑调节部件4，可根据需要将光阑插入、抽出光路中，由于测量能量与其他参数稍有不同，其需要限光光阑确定所测能量占极紫外光源辐照2πsr总能量的比例，而其他参数测量时则不需要限光光阑。波纹管3使系统有软连接，方便系统装调。

在测量过程中，EUV光辐照源8辐射出宽谱光9，依次经过反射镜腔室5的第一多层膜反射镜11、第二多层膜反射镜10的反射聚焦、极紫外滤光片6的透射后，滤出13.5nm±2％窄带的EUV光，辐照在旋转调节装置12的探测器上，完成对应参数的测量，调节旋转调节装置12上其他探测器至光路中，实现各种性能参数的快速测量。

在同一工作状态下，快速测量光源各个性能参数是通过测量腔室7中的旋转调节装置12实现的，如图2a-2b所示，本实施例以测量能量、光斑、脉宽、脉冲稳定性这4个光源性能参数为例进行说明。图2a为旋转调节装置正视图(沿光传播方向)，图2b为旋转调节结构中轴剖面图。如图2a-2b所示，所述旋转调节装置12主要包含旋转圆盘13、前置部件装载结构(14，16，18，25)、测量仪器探测部件、以及旋转圆盘的支撑调节结构(21，22，31，32，33，35)。旋转圆盘13上开有4个通光孔15、17、19、24，通光孔前半部有内螺纹，各测量仪器前置部件(如衰减片等)装载结构14、16、18、25通过螺纹旋钮的方式分别固定于通光孔15、17、19、24内，通光孔内为螺纹面，多个通光孔的中心位于同一同心圆上。测量仪器的探测部件28安装在通光孔15后方，通过螺钉27固定在旋转圆盘上，所述探测部件28引出的探测线30连接至电接口法兰29，用于将测量腔室7内探测信号线30的测量信号输出至腔外的信号处理部件上，所述电接口法兰29设置在真空腔壁26的后腔壁上。旋转圆盘13后方靠近中间位置处通过焊接中空调节杆35悬空连接到真空腔壁26后壁的接口法兰34上，所述接口法兰34设置在所述真空腔壁26的后腔壁上。为了分担腔壁的承受力以及实现沿光轴方向的调节，调节杆22穿过调节杆35内部以及旋转圆盘13中心孔，通过螺纹旋钮的方式固定在支撑托板21上，以通过旋转所述调节杆22带动所述旋转圆盘沿光轴方向移动，所述支撑托板21通过螺钉20固定于真空腔壁26底部腔壁上。由于所述调节杆22穿过所述中空调节杆35设置，通过旋转所述中空调节杆35带动所述旋转圆盘旋转，即沿垂直光轴方向旋转。所述接口法兰34后方设置有旋转中空调节杆35和调节杆22的调节旋钮31、32。调节旋钮31与中空调节杆35连为一体，也为中空结构，调节旋钮32与调节杆22连为一体，调节旋钮32位于调节旋钮31的后方。调节旋钮31与腔壁法兰34通过带波纹管的中空管33连接，可以实现调节调节旋钮31、32的同时保证真空腔室的密封性能。旋转旋钮31，可带动旋转圆盘13旋转；旋转旋钮32，可改变调节杆22前端与支撑托板21接触处螺纹的相对位置，从而调节杆22会沿着光轴前后移动，同时带动旋转圆盘13以及旋转调节结构31、35的一起移动。测试过程中，调节腔体外的旋钮31到不同的角度，可将旋转圆盘13上对应的探测部件快速、准确地调节至光路中，且由于各探测部件中心位于同心圆上，每次旋转调节后可以保证光轴23位于探测部件中心。由于光斑测量需要保证聚焦光斑落于探测部件表面，而能量、脉宽等测量则应尽量避免在焦点处测量(焦点处能量密度过高，对探测器表面损害大)，所以测量系统中，可根据需要调节旋钮32，实现旋转圆盘13在光轴方向的移动。旋转调节结构的通光孔的数量、形状等可根据安装测量仪器需求而改变。整个旋转调节结构可使用手动调节，也可使用电动调节。

在测量过程中，为了避免辐照能量过大、超过探测部件的饱和能量而无法测量，根据具体需要在探测部件前面添加衰减片等前置部件。前置部件装载结构如图3a-3d所示。图3a是测量设备前置部件装载结构正视图，图3b是测量设备前置部件装载结构中轴剖面图。以前置部件装载结构14为例，前置部件装载结构14中间有直径为d2的通光孔，对应面36为光滑面，前置部件装载槽直径为d3，对应面37为螺纹面，因此被装载的部件外径应稍小于d3、但大于d2，才可装放并固定在装载槽中。前置部件装载结构14外径有d1和d4两种，d1为光滑面38，d4为螺纹面39，螺纹面39旋钮固定于旋转圆盘13的螺纹面通光孔15内，从而可将前置部件装载结构14安装固定在旋转圆盘13上。

图3c、3d分别是前置部件装载结构14已经安装了一种、多种部件的中轴剖面图。前置部件如衰减片40外径为d3之间，放入装载槽后，通过外径为d3、内径为d2的圆环41固定，圆环41的圆环外部为螺纹面，旋转进入并固定于装载槽内，从而固定衰减片40。如果前置部件有多种(如衰减片40、光阑42)，则可以通过多个圆环41依次安装固定在前置部件装载结构上。前置部件装载结构的d1＞d4＞d3＞d2。

本发明的实施例EUV光源带内性能参数的测量系统，以测量能量、光斑、脉宽、脉冲稳定性这4个光源性能参数为例进行说明，此时只用到调节旋钮31上的0°、90°、180°、270°(顺时针)这4种调节角度，假设每个角度依次对应的是光斑、能量、脉宽、脉冲稳定性的测量。而除了光斑需要在焦点上测量，其他参数都尽量在焦点前后(稍偏移焦点)处，所以调节旋钮32只需要有“焦点”、“偏移焦点”(如偏移1cm)这两种调节位置。

在测量光斑时，旋钮31调节至0°，旋钮32调节至“焦点”位置，抽出限光光阑调节部件4，打开开关快门2，即可探测到光斑大小d5，通过系统的光路计算系统放大系数M，则d5/M即为极紫外光源光斑大小。

在测量能量时，旋钮31调节至90°，旋钮32调节至“偏移焦点”位置，插入限光光阑调节部件4，打开开关快门2，探测到能量E，而限光光阑调节部件4的通光孔径大小D、与辐照源8的距离L、系统中气体透过率Tgas、两块Mo/Si反射镜反射率R、极紫外滤光和前置部件透过率T，通过8×E×L²/(D²×Tgas×R×T)可以计算极紫外光源2πsr内的能量。

在测量脉宽和脉冲稳定性时，旋钮31分别调节至180°、270°，旋钮32保持在“偏移焦点”位置，抽出限光光阑调节部件4，打开开关快门2，即可通过腔外的信号处理部件得到对应的测量参数。

以上仅为极紫外光源性能参数测量系统的一个实施例，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种极紫外光源性能参数测量系统，其包括：

EUV光源腔室，其中设置有光辐照源，用于辐射光；

反射镜腔室，其中设置有反射镜，通过与滤光片的共同作用，从所述光滤出EUV光送入测量腔室；

测量腔室，其中设置有旋转调节装置；

其中，所述旋转调节装置包括：旋转圆盘、至少一个前置部件装载结构、至少一个测量仪器探测部件以及旋转圆盘的支撑调节结构；

所述旋转圆盘开有至少一个通光孔，所述至少一个前置部件装载结构固定于所述至少一个通光孔内；所述至少一个测量仪器探测部件安装在所述至少一个通光孔后方；

所述旋转圆盘的支撑调节结构包括：

第一调节杆，其为中空结构，一端固定于所述旋转圆盘，并将所述旋转圆盘悬空连接到所述测量腔室后壁的接口法兰上；

第二调节杆，其穿过所述第一调节杆内部及所述旋转圆盘中心孔，以旋钮方式固定在支撑板上；

支撑板，其固定于所述测量腔室底部腔壁上；

其中所述第一调节杆可旋转地带动所述旋转圆盘在光轴垂直面内旋转；所述第二调节杆可旋转地带动所述旋转圆盘沿光轴方向前后移动。

2.如权利要求1所述的极紫外光源性能参数测量系统，其中，所述旋转圆盘的支撑调节结构还包括：

第一调节旋钮，其与所述第一调节杆连为一体，为中空结构，且位于所述测量腔室外部；

第二调节旋钮，其与所述第二调节杆连为一体，且位于所述第一调节旋钮后方。

3.如权利要求1所述的极紫外光源性能参数测量系统，其中，所述旋转圆盘包括多个通光孔，且所述多个通光孔中心位于同一个同心圆上。

4.如权利要求1所述的极紫外光源性能参数测量系统，其中，所述前置部件装载结构上能安装一种或多种前置部件。

5.如权利要求4所述的极紫外光源性能参数测量系统，其中，所述前置部件装载结构中间具有通光孔，通光孔后方为装载槽，所述装载槽内具有螺纹面，前置部件放置于所述装载槽后，通过圆环固定，所述圆环外部为螺纹面，与所述装载槽内的螺纹面相配合。

6.如权利要求1-5任一项所述的极紫外光源性能参数测量系统，其中，所述反射镜腔室内设置有第一多层膜反射镜和第二多层膜反射镜，所述第一多层膜反射镜为平面反射镜，用于反射入射光，所述第二多层膜反射镜为用于聚焦的球面反射镜，用于反射从所述第一多层膜反射镜反射出的光；所述第一多层膜反射镜以使光入射角小于45度的角度设置，所述第二多层膜反射镜以使所述第一多层膜反射镜反射出的光平行出射出去的角度设置。

7.如权利要求6所述的极紫外光源性能参数测量系统，其中，所述第一多层膜反射镜和第二多层膜反射镜均为镀有Mo/Si多层膜的反射镜。

8.如权利要求1-5、7任一项所述的极紫外光源性能参数测量系统，其中，所述EUV光源腔室与反射镜腔室之间具有第一通路，所述反射镜腔室与测量腔室之间具有第二通路；所述第一通路沿光路方向设置有开关快门、波纹管和限光光阑调节部件；所述第二通路上设置有极紫外滤光片。

9.如权利要求2所述的极紫外光源性能参数测量系统，其中，所述第一调节旋钮与所述接口法兰通过带波纹管的中空管连接。