CN105865758A - 极紫外光收集镜系统的检测装置及应用该检测装置对极紫外光收集镜系统进行装配的方法 - Google Patents

Abstract

极紫外光收集镜系统的检测装置及应用该检测装置对极紫外光收集镜系统进行装配的方法，涉及光收集系统检测领域。解决了现有的极紫外光收集镜系统的集成性差、获得极紫外光的功率低的问题。它包括光源出射器和收集镜系统支撑架、CCD传感器、传感器支撑架和计算机；收集镜系统支撑架上固定有极紫外光收集镜系统，CCD传感器位于传感器支撑架上，且CCD传感器和传感器支撑架均位于收集镜系统支撑架下方，CCD传感器的数据信号输出端与计算机的数据信号输入端连接，光源出射器出射面光经极紫外光收集镜系统掠入射反射后，汇聚至CCD传感器，计算机用于测量CCD传感器接收到的光斑和记录光斑信息。用于对极紫外光收集镜系统进行性能检测。

Description

极紫外光收集镜系统的检测装置 及应用该检测装置对极紫外光收集镜系统进行装配的方法

技术领域

本发明涉及光收集系统检测领域。

背景技术

用毛细管大电流快脉冲放电Z箍缩获极紫外光以13.5nm的波长辐射，极紫外光作为极大规模集成电路实现<20nm刻线的光刻光源，或作为“极大规模集成电路的制造装备及成套工艺”研制过程中的检测光源，都需要将毛细管输出的13.5nm极紫外光有效收集聚焦，以便在焦点处获高功率的极紫外光。

当前国际上已用心轴脱膜技术研制了收集镜系统，但是该系统装配复杂、集成效果差、获得极紫外光的功率低。

发明内容

本发明是为了解决现有的极紫外光收集镜系统的集成性差、获得极紫外光的功率低的问题。本发明提供了极紫外光收集系统的检测装置及应用该检测装置对极紫外光收集系统进行装配的方法。

极紫外光收集镜系统的检测装置，它包括光源出射器和收集镜系统支撑架、CCD传感器、传感器支撑架和计算机；

收集镜系统支撑架上固定有极紫外光收集镜系统，CCD传感器位于传感器支撑架上，且CCD传感器和传感器支撑架均位于收集镜系统支撑架下方，CCD传感器的数据信号输出端与计算机的数据信号输入端连接，

光源出射器出射的面光经极紫外光收集镜系统掠入射反射后，汇聚至CCD传感器，计算机用于测量CCD传感器接收到的光斑和记录光斑信息。

所述的光源出射器包括激光器、光源固定架、毛玻璃安装座、毛玻璃支撑架和毛玻璃；

光源固定架用于夹固激光器，光源固定架固定在毛玻璃安装座上，毛玻璃支撑架用于支撑毛玻璃安装座，

毛玻璃安装座的中心设有1号凹槽，且1号凹槽底部设有1号通孔，

毛玻璃位于1号凹槽内，且毛玻璃的麻面朝下，毛玻璃的光面上设置有黑纸片，且黑纸片的中心设有出光口，

黑纸片的出光口与1号凹槽底部的1号通孔同轴。

所述的收集镜系统支撑架包括基板和支脚；

基板上设有2号通孔，且2号通孔的直径大于极紫外光收集镜系统最外层收集镜片出光口的直径，

基板位于支脚上，并与支脚固定连接。

采用极紫外光收集镜系统的检测装置实现对极紫外光收集镜系统进行装配的方法，所述的极紫外光收集镜系统包括轮缘、多根辐条、多个支撑杆、多个压板和N个收集镜片；N个收集镜片均为圆筒形结构，并且N个收集镜片的内径不同；

轮缘为圆环，圆环的环形内设有多根辐条；每根辐条上开有N个2号凹槽，多根辐条的凹槽组成N组与所述圆环同心的圆形，N为正整数；

圆环上均匀固定多个支撑杆，一个支撑杆与一个压板相配合；支撑杆上与其相配合的压板开合式连接，压板用于将卡合在2号凹槽中的收集镜片压紧；

该方法的具体过程为：

步骤一：使收集镜系统支撑架与地面平行，将轮缘、多根辐条、多个支撑杆和多个压板装配完成后，形成星形轮，并将星形轮固定在收集镜系统支撑架上；步骤二：将毛玻璃和黑纸片移除，使光源出射器出射的面光光点垂直入射到CCD传感器光敏面的中心；

步骤三：将毛玻璃和黑纸片重新装入1号凹槽内，使其处于原位，调节光源出射器的高度，保证光源出射器出射的面光覆盖极紫外光收集镜系统最外层收集镜片；

步骤四：从最靠近轮缘轴心的收集镜片装配起，由内至外依次安装，且N个收集镜片由从最靠近轮缘轴心至轮缘外侧依次定义为第一至第N个收集镜片；

步骤五：将第一个收集镜片卡合在多根辐条上，调节传感器支撑架的高度，使CCD传感器采集的光斑直径为16.5mm，光斑强度分布均匀，聚焦焦距应在1430mm处，将第一个收集镜片用真空胶粘牢，并通过压板将第一个收集镜片压紧，待胶完全固化后，由内至外依次安装剩余的收集镜片，并使第二至第N个收集镜片形成的光斑与第一个收集镜片形成的光斑重合，通过真空胶将第二至第N个收集镜片粘牢，并通过压板将第二至第N个收集镜片压紧，完成对极紫外光收集镜系统的装配。

极紫外光收集镜系统还包括基座，

基座为L架，L架底板的上表面是与轮缘的外表面相配合的弧面，轮缘固定在基座上。

所述的每个收集镜片的一个端部逐渐变细，且该端部为收集镜片的入光口。

所述的步骤二中，光源出射器出射的面光为可见光。

本发明工作是即检测、又装配，在对收集镜片逐片安装，同时对面型检测，如果符合了设计要求，则将收集镜片用真空胶将每片收集镜片粘到星形轮辐条的凹槽中，只有当真空胶固化，镜片粘牢，再依次进行下一层收集镜片的检测和装配。并保证真空胶粘合过程，收集镜片位置不移动，且本发明利用可见光作为模拟光，应用于整个装配过程。

本发明带来的有益效果，本发明即提供了一种极紫外光收集镜系统的检测装置，又提供了一种应用上述检测装置对极紫外光收集镜系统进行装配的方法，保证了现有技术中极紫外光收集镜系统装配的精度，提高了极紫外光收集镜系统的集成性、从而提高极紫外光的功率。

附图说明

图1表示本发明所述极紫外光收集镜系统的检测装置的原理示意图；

图2表示光源出射器的结构示意图；

图3表示毛玻璃安装座与毛玻璃的相对位置关系图；

图4表示基板3-1的结构示意图；

图5表示极紫外光收集镜系统2的结构示意图；

图6表示半导体激光器1-1与毛玻璃1-5的相对位置关系图；

图7表示基座2-6的结构示意图；

图8表示光源固定架1-2用于夹持激光器1-1部分的一种结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：参见图1和图8说明本实施方式，本实施方式所述的极紫外光收集镜系统的检测装置，它包括光源出射器1和收集镜系统支撑架3、CCD传感器4、传感器支撑架5和计算机6；

收集镜系统支撑架3上固定有极紫外光收集镜系统2，CCD传感器4位于传感器支撑架5上，且CCD传感器4和传感器支撑架5均位于收集镜系统支撑架3下方，CCD传感器4的数据信号输出端与计算机6的数据信号输入端连接，

光源出射器1出射的面光经极紫外光收集镜系统2掠入射反射后，汇聚至CCD传感器4，计算机6用于测量CCD传感器4接收到的光斑和记录光斑信息。

本实施方式，极紫外光收集镜系统2为现有技术中系统集成为一套收集镜系统的技术，这一技术是用车削直接研制薄壳结构的，口径由大到小，一般共八片收集镜片2-5，收集镜片2-5表面面型为双曲，再加椭园面双非球面面型组成的收集，将这八片收集镜加工完成后，将系统集成为收集镜系统，在集成之前应对每片收集镜片面型和表面粗糙度进行检测，单片检测通过之后，将把八片组合到一起，组成一个完整的系统，但只有再将这一收集镜系统进行系统检测，达到设计要求，才能正式定型，之后与光源的整体系统装配。而本发明便是对系统集成的极紫外光收集镜系统2进行检测。

具体实施方式二：参见图1、图2、图3和图6说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一所述的极紫外光收集镜系统的检测装置的区别在于，所述的光源出射器1包括激光器1-1、光源固定架1-2、毛玻璃安装座1-3、毛玻璃支撑架1-4和毛玻璃1-5；

光源固定架1-2用于夹固激光器1-1，光源固定架1-2固定在毛玻璃安装座1-3上，毛玻璃支撑架1-4用于支撑毛玻璃安装座1-3，

毛玻璃安装座1-3的中心设有1号凹槽1-3-1，且1号凹槽1-3-1底部设有1号通孔1-3-2，

毛玻璃1-5位于1号凹槽1-3-1内，且毛玻璃1-5的麻面朝下，毛玻璃1-5的光面上设置有黑纸片，且黑纸片的中心设有出光口，

黑纸片的出光口与1号凹槽1-3-1底部的1号通孔1-3-2同轴。

本实施方式中，毛玻璃的入射面是光面，出射面为麻面，这束光将变换成可在2π空间内均匀发射的光，如图6所示。

具体实施方式三：参见图1至图4说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式二所述的极紫外光收集镜系统的检测装置的区别在于，所述的收集镜系统支撑架3包括基板3-1和支脚3-2；

基板3-1上设有2号通孔3-1-1，且2号通孔3-1-1的直径大于极紫外光收集镜系统2最外层收集镜片2-5出光口的直径，

基板3-1位于支脚3-2上，并与支脚3-2固定连接。

具体实施方式四：参见图1至图3说明本实施方式，采用具体实施方式二所述的极紫外光收集镜系统的检测装置实现对极紫外光收集镜系统进行装配的方法，所述的极紫外光收集镜系统2包括轮缘2-1、多根辐条2-2、多个支撑杆2-3、多个压板2-4和N个收集镜片2-5；N个收集镜片2-5均为圆筒形结构，并且N个收集镜片2-5的内径不同；

轮缘2-1为圆环，圆环的环形内设有多根辐条2-2；每根辐条2-2上开有N个2号凹槽2-2-1，多根辐条2-2的凹槽组成N组与所述圆环同心的圆形，N为正整数；

圆环上均匀固定多个支撑杆2-3，一个支撑杆2-3与一个压板2-4相配合；支撑杆2-3上与其相配合的压板2-4开合式连接，压板2-4用于将卡合在2号凹槽2-2-1中的收集镜片2-5压紧；

该方法的具体过程为：

步骤一：使收集镜系统支撑架3与地面平行，将轮缘2-1、多根辐条2-2、多个支撑杆2-3和多个压板2-4装配完成后，形成星形轮，并将星形轮固定在收集镜系统支撑架3上；

步骤二：将毛玻璃1-5和黑纸片移除，使光源出射器1出射的面光光点垂直入射到CCD传感器4光敏面的中心；

步骤三：将毛玻璃1-5和黑纸片重新装入1号凹槽1-3-1内，使其处于原位，调节光源出射器1的高度，保证光源出射器1出射的面光覆盖极紫外光收集镜系统2最外层收集镜片2-5；

步骤四：从最靠近轮缘2-1轴心的收集镜片2-5装配起，由内至外依次安装，且N个收集镜片2-5由从最靠近轮缘2-1轴心至轮缘2-1外侧依次定义为第一至第N个收集镜片2-5；

步骤五：将第一个收集镜片2-5卡合在多根辐条2-2上，调节传感器支撑架5的高度，使CCD传感器4采集的光斑直径为16.5mm，光斑强度分布均匀，聚焦焦距应在1430mm处，将第一个收集镜片2-5用真空胶粘牢，并通过压板2-4将第一个收集镜片2-5压紧，待胶完全固化后，由内至外依次安装剩余的收集镜片2-5，并使第二至第N个收集镜片2-5形成的光斑与第一个收集镜片2-5形成的光斑重合，通过真空胶将第二至第N个收集镜片2-5粘牢，并通过压板2-4将第二至第N个收集镜片2-5压紧，完成对极紫外光收集镜系统2的装配。

本实施方式，由于极紫外光收集镜系统2所含镜片数量较多，一般在8-10片左右，集成装配时必须保证每片收集镜片的装配精度，即偏心，倾斜及轴向位置偏离在各自的公差范围之内，但收集系统的集成最重要的效果，还是体现在集成中各片的焦点都能汇聚在一处。对每一片收集镜片面型进行检测，且各自达到设计要求后，进行系统集成。系统集成时，利用本发明进行边检测边装配的系统集成。

星形轮上，即镶嵌在星形轮辐条的凹槽内。本发明仍将用到“极紫外光收集镜系统(2)”中的星形轮，装卡部件及压板。星形轮轮缘上可加工螺钉孔，可将装卡部件支撑杆四个，均匀分配的固定在轮缘上，支撑杆的上端压板，用于稍施压力保证收集镜片的固定。

安装相邻的第二片，因每片收集镜片除口径由小到大，依次不同外，长短亦不同，安装第二个收集镜片后，星形轮的装卡部件的压板重新调高度，压住新装的收集镜片，稍微调收集镜片镶嵌在星形轮辐条的凹槽，因凹槽加工时面型与每片收集镜片面型完全相同，凹形槽宽度两边各自有+0.25mm、-0.25mm加工余量，稍调整收集镜位置，观察其可见光焦点处光斑应与第一片光斑完全重合，调好后用胶固定，依次将收集镜片全部安装后，完成系统集成的装配。

具体实施方式五：参见图1、图2、图3和图7说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式四所述的采用极紫外光收集镜系统的检测装置实现对极紫外光收集镜系统进行装配的方法的区别在于，极紫外光收集镜系统2还包括基座2-6，

基座2-6为L架，L架底板的上表面是与轮缘2-1的外表面相配合的弧面，轮缘2-1固定在基座2-6上。

本实施方式，本实施方式，完成对极紫外光收集镜系统2的装配后，将极紫外光收集镜系统2停放若干时间，检查真空胶，确实固化，每片收集镜片完全粘牢，将收集系统从收集镜系统支撑架3上取下。

在光学平台上，将极紫外光收集镜系统2水平放置到基座2-6上，放置若干时间后，检查收集镜片位置是否有移动，因为星形轮上的压板2-4件，只能压住最大的最外缘的一片收集镜片，其内的各片只有全靠胶粘牢，要求观察一定时间看各片完全没有松动，后才可到光源系统的真空室内装配。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式四所述的采用极紫外光收集镜系统的检测装置实现对极紫外光收集镜系统进行装配的方法的区别在于，所述的每个收集镜片2-5的一个端部逐渐变细，且该端部为收集镜片2-5的入光口。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式四所述的采用极紫外光收集镜系统的检测装置实现对极紫外光收集镜系统进行装配的方法的区别在于，所述的步骤二中，光源出射器1出射的面光为可见光。

本实施方式中，光源出射器1输出可见光，便于光路的调试，可见光适合选用红光。

即由一只光源出射器1输出的可见光，经一毛玻璃将光束发散，成2π立体角内均匀分布的面光，再由毛玻璃平面上粘贴一中间有一小孔的黑纸片(小孔的直径与毛细管放电获极紫外光中毛细管内径相同)，将面光处理，使之只有通过小孔露过的光出射，其余光被遮挡，也就是由小孔出射的光，具有面光特性，但又相当于点光源出射，这与真实用毛细管放电获得极紫外光(13.5nm)辐射的光源性质相同，只是将毛细管放电获得的极紫外光，换成了由半导体激光器出射的可见光。

将这光照射到收集镜片上。由于收集镜片的设计是表面由椭球面和双曲面两个非球面面型组成的光学表面，这种设计对极紫外光具有掠入射强反射的特性，经两非球面表面掠入射反射，将会将光汇聚到一焦点处。这种反射特性对入射波长没有要求，只要求入射光满足掠入射的入射角符合掠入射全反射的规律。所以收集镜片对可见光聚焦特性，与对极紫外光聚焦特性是一致的。故这样做就可用可见光的聚焦特性，反映出将来真实情况时，对极紫外光的聚焦特性。如在焦点处光斑的均匀性、光斑大小、聚焦的焦点距离等这些参数，符合设计的指标，即可以表明收集镜片的面型是符合要求的。

Claims (7)

1.极紫外光收集镜系统的检测装置，其特征在于，它包括光源出射器(1)和收集镜系统支撑架(3)、CCD传感器(4)、传感器支撑架(5)和计算机(6)；

收集镜系统支撑架(3)上固定有极紫外光收集镜系统(2)，CCD传感器(4)位于传感器支撑架(5)上，且CCD传感器(4)和传感器支撑架(5)均位于收集镜系统支撑架(3)下方，CCD传感器(4)的数据信号输出端与计算机(6)的数据信号输入端连接，

光源出射器(1)出射的面光经极紫外光收集镜系统(2)掠入射反射后，汇聚至CCD传感器(4)，计算机(6)用于测量CCD传感器(4)接收到的光斑和记录光斑信息。

2.根据权利要求1所述的极紫外光收集镜系统的检测装置，其特征在于，所述的光源出射器(1)包括激光器(1-1)、光源固定架(1-2)、毛玻璃安装座(1-3)、毛玻璃支撑架(1-4)和毛玻璃(1-5)；

光源固定架(1-2)用于夹固激光器(1-1)，光源固定架(1-2)固定在毛玻璃安装座(1-3)上，毛玻璃支撑架(1-4)用于支撑毛玻璃安装座(1-3)，

毛玻璃安装座(1-3)的中心设有1号凹槽(1-3-1)，且1号凹槽(1-3-1)底部设有1号通孔(1-3-2)，

毛玻璃(1-5)位于1号凹槽(1-3-1)内，且毛玻璃(1-5)的麻面朝下，毛玻璃(1-5)的光面上设置有黑纸片，且黑纸片的中心设有出光口，

黑纸片的出光口与1号凹槽(1-3-1)底部的1号通孔(1-3-2)同轴。

3.根据权利要求1或2所述的极紫外光收集镜系统的检测装置，其特征在于，所述的收集镜系统支撑架(3)包括基板(3-1)和支脚(3-2)；

基板(3-1)上设有2号通孔(3-1-1)，且2号通孔(3-1-1)的直径大于极紫外光收集镜系统(2)最外层收集镜片(2-5)出光口的直径，

基板(3-1)位于支脚(3-2)上，并与支脚(3-2)固定连接。

4.采用权利要求2所述的极紫外光收集镜系统的检测装置实现对极紫外光收集镜系统进行装配的方法，所述的极紫外光收集镜系统(2)包括轮缘(2-1)、多根辐条(2-2)、多个支撑杆(2-3)、多个压板(2-4)和N个收集镜片(2-5)；N个收集镜片(2-5)均为圆筒形结构，并且N个收集镜片(2-5)的内径不同；

轮缘(2-1)为圆环，圆环的环形内设有多根辐条(2-2)；每根辐条(2-2)上开有N个2号凹槽(2-2-1)，多根辐条(2-2)的凹槽组成N组与所述圆环同心的圆形，N为正整数；

圆环上均匀固定多个支撑杆(2-3)，一个支撑杆(2-3)与一个压板(2-4)相配合；支撑杆(2-3)上与其相配合的压板(2-4)开合式连接，压板(2-4)用于将卡合在2号凹槽(2-2-1)中的收集镜片(2-5)压紧；

其特征在于，该方法的具体过程为：

步骤一：使收集镜系统支撑架(3)与地面平行，将轮缘(2-1)、多根辐条(2-2)、多个支撑杆(2-3)和多个压板(2-4)装配完成后，形成星形轮，并将星形轮固定在收集镜系统支撑架(3)上；

步骤二：将毛玻璃(1-5)和黑纸片移除，使光源出射器(1)出射的面光光点垂直入射到CCD传感器(4)光敏面的中心；

步骤三：将毛玻璃(1-5)和黑纸片重新装入1号凹槽(1-3-1)内，使其处于原位，调节光源出射器(1)的高度，保证光源出射器(1)出射的面光覆盖极紫外光收集镜系统(2)最外层收集镜片(2-5)；

步骤四：从最靠近轮缘(2-1)轴心的收集镜片(2-5)装配起，由内至外依次安装，且N个收集镜片(2-5)由从最靠近轮缘(2-1)轴心至轮缘(2-1)外侧依次定义为第一至第N个收集镜片(2-5)；

步骤五：将第一个收集镜片(2-5)卡合在多根辐条(2-2)上，调节传感器支撑架(5)的高度，使CCD传感器(4)采集的光斑直径为16.5mm，光斑强度分布均匀，聚焦焦距应在1430mm处，将第一个收集镜片(2-5)用真空胶粘牢，并通过压板(2-4)将第一个收集镜片(2-5)压紧，待胶完全固化后，由内至外依次安装剩余的收集镜片(2-5)，并使第二至第N个收集镜片(2-5)形成的光斑与第一个收集镜片(2-5)形成的光斑重合，通过真空胶将第二至第N个收集镜片(2-5)粘牢，并通过压板(2-4)将第二至第N个收集镜片(2-5)压紧，完成对极紫外光收集镜系统(2)的装配。

5.根据权利要求4所述的采用极紫外光收集镜系统的检测装置实现对极紫外光收集镜系统进行装配的方法，其特征在于，极紫外光收集镜系统(2)还包括基座(2-6)，

基座(2-6)为L架，L架底板的上表面是与轮缘(2-1)的外表面相配合的弧面，轮缘(2-1)固定在基座(2-6)上。

6.根据权利要求4所述的采用极紫外光收集镜系统的检测装置实现对极紫外光收集镜系统进行装配的方法，其特征在于，所述的每个收集镜片(2-5)的一个端部逐渐变细，且该端部为收集镜片(2-5)的入光口。

7.根据权利要求4所述的采用极紫外光收集镜系统的检测装置实现对极紫外光收集镜系统进行装配的方法，其特征在于，所述的步骤二中，光源出射器(1)出射的面光为可见光。