CN114097061B - 宽带紫外线照明源 - Google Patents

宽带紫外线照明源 Download PDF

Info

Publication number
CN114097061B
CN114097061B CN202080040629.2A CN202080040629A CN114097061B CN 114097061 B CN114097061 B CN 114097061B CN 202080040629 A CN202080040629 A CN 202080040629A CN 114097061 B CN114097061 B CN 114097061B
Authority
CN
China
Prior art keywords
illumination source
housing
top surface
gas
cathode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202080040629.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114097061A (zh
Inventor
勇-霍·亚历克斯·庄
银英·肖李
E·加西亚-贝里奥斯
约翰·费尔登
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KLA Corp
Original Assignee
KLA Tencor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KLA Tencor Corp filed Critical KLA Tencor Corp
Publication of CN114097061A publication Critical patent/CN114097061A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114097061B publication Critical patent/CN114097061B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/04—Electrodes; Screens; Shields
    • H01J61/06—Main electrodes
    • H01J61/067—Main electrodes for low-pressure discharge lamps
    • H01J61/0675—Main electrodes for low-pressure discharge lamps characterised by the material of the electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/04—Electrodes; Screens; Shields
    • H01J61/06—Main electrodes
    • H01J61/067—Main electrodes for low-pressure discharge lamps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/04—Electrodes; Screens; Shields
    • H01J61/06—Main electrodes
    • H01J61/073—Main electrodes for high-pressure discharge lamps
    • H01J61/0735—Main electrodes for high-pressure discharge lamps characterised by the material of the electrode
    • H01J61/0737—Main electrodes for high-pressure discharge lamps characterised by the material of the electrode characterised by the electron emissive material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/9501—Semiconductor wafers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/04—Electrodes; Screens; Shields
    • H01J61/06—Main electrodes
    • H01J61/073—Main electrodes for high-pressure discharge lamps
    • H01J61/0732—Main electrodes for high-pressure discharge lamps characterised by the construction of the electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/04—Electrodes; Screens; Shields
    • H01J61/10—Shields, screens, or guides for influencing the discharge
    • H01J61/106—Shields, screens, or guides for influencing the discharge using magnetic means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/12—Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/24—Means for obtaining or maintaining the desired pressure within the vessel
    • H01J61/26—Means for absorbing or adsorbing gas, e.g. by gettering; Means for preventing blackening of the envelope
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/30—Vessels; Containers
    • H01J61/302—Vessels; Containers characterised by the material of the vessel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/56—One or more circuit elements structurally associated with the lamp

Landscapes

  • Biochemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Discharge Lamp (AREA)
  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

本发明公开一种用于特征化系统的宽带紫外线照明源。所述宽带紫外线照明源包含：外壳，其具有一或多个壁，所述外壳经配置以容纳气体；及等离子体放电装置，其基于石墨烯‑电介质‑半导体(GOS)平面型结构。所述GOS结构包含具有顶表面的硅衬底、安置在所述硅衬底的所述顶表面上的电介质层及安置在所述电介质层的顶表面上的至少一层石墨烯。金属接点可形成在所述石墨烯层的所述顶表面上。所述GOS结构具有用于照明源中的若干优点，例如低操作电压(低于50V)、平面表面电子发射及与标准半导体工艺的兼容性。所述宽带紫外线照明源进一步包含放置在所述外壳内部的电极或放置在所述外壳外部的磁体以提高电流密度。

Description

宽带紫外线照明源
交叉引用
本申请案要求名字为Yung-Ho Alex Chuang、Yinying Xiao-Li、Edgardo Garcia-Berrios及John Fielden的发明者在2019年6月6日申请的题为“宽带紫外线光源(BROADBAND ULTRAVIOLET LIGHT SOURCE)”的第62/858,178号美国临时专利申请案的优先权，所述申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本公开大体上涉及特征化系统，且更特定来说，本公开涉及用于特征化系统中的宽带紫外线(UV)照明源。
背景技术
集成电路(IC)产业需要具有越来越高灵敏度的检验工具来检测越来越小缺陷及颗粒(其大小可为数十纳米(nm)或更小)。这些检验工具必须高速操作以在短时间周期内检验样本的面积的一大部分或甚至100％。例如，对于生产期间的检验，检验时间可为约一小时，或对于研究及开发或故障排除，检验时间可为至多几个小时。为快速检验，检验工具使用大于所关注的缺陷或颗粒的尺寸的像素或光点大小，且仅检测由缺陷或颗粒引起的信号的微小改变。检测信号的微小改变需要高亮度及低噪声水平。高速检验最常在使用以UV光操作的检验工具的生产中执行。研究及开发中的检验可以UV光或电子执行。
IC产业还需要高精度计量工具来准确测量样本上的低至几纳米或更小的小特征的尺寸。在半导体制造工艺中在各种点处对样本执行计量过程以测量样本的各种特性，例如样本上的图案化结构的宽度、形成在样本上的膜的厚度及样本的一层上的图案化结构相对于样本的另一层上的图案化结构的重叠。这些测量用于促进半导体裸片的制造中的工艺控制及/或良率效率。计量可以UV光或电子执行。
旨在生产具有较高集成度、较低功耗及较低成本的集成电路的半导体产业是UV光学器件的主要驱动因子之一。强有力的UV光源(例如准分子激光器及倍频固态激光器)的开发已导致UV光子应用领域中的研究及开发工作的发展。然而，常规UV光源在深UV范围内具有有限量的发射。此外，随着常规UV光源放电快速降级，其限制UV光源的寿命。
因此，期望提供一种弥补上文所识别的先前方法的不足的系统及方法。
发明内容
根据本公开的一或多个实施例，公开一种特征化系统。在一个实施例中，所述系统包含经配置以支撑样本的载物台组合件。在另一实施例中，所述系统包含宽带紫外线照明源。在另一实施例中，所述宽带紫外线照明源包含具有一或多个壁的外壳，所述外壳经配置以容纳气体。在另一实施例中，所述宽带紫外线照明源包含等离子体放电装置。在另一实施例中，所述等离子体放电装置包含阳极。在另一实施例中，所述等离子体放电装置包含阴极。在另一实施例中，所述阴极包含硅衬底，所述硅衬底包含顶表面。在另一实施例中，所述阴极包含安置在所述硅衬底的所述顶表面上的电介质层。在另一实施例中，所述阴极包含形成在所述电介质层的顶表面上的至少一层石墨烯。在另一实施例中，所述阴极包含形成在所述石墨烯层的顶表面上的金属接点。在另一实施例中，所述阴极包含经配置以在所述金属接点与所述硅衬底之间施加电压的第二电源。在另一实施例中，所述等离子体放电装置包含经配置以在所述阳极与所述阴极之间施加电压的第一电源。在另一实施例中，所述系统包含经配置以将照明从所述宽带紫外线照明源引导到所述样本的一或多个光学元件。在另一实施例中，所述一或多个光学元件经配置以将从所述样本反射的照明引导到传感器。
根据本公开的一或多个实施例，公开一种宽带照明源。在一个实施例中，所述照明源包含具有一或多个壁的外壳，所述外壳经配置以容纳气体。在另一实施例中，所述照明源包含等离子体放电装置。在另一实施例中，所述等离子体放电装置包含阳极。在另一实施例中，所述等离子体放电装置包含阴极。在另一实施例中，所述等离子体放电装置包含聚焦电极及磁体中的至少一者，其经配置以使由所述阴极发射的电子聚焦以提高等离子体密度。在另一实施例中，所述阴极包含硅衬底，所述硅衬底包含顶表面。在另一实施例中，所述阴极包含安置在所述硅衬底的所述顶表面上的电介质层。在另一实施例中，所述阴极包含形成在所述电介质层的顶表面上的至少一层石墨烯。在另一实施例中，所述阴极包含形成在所述石墨烯层的顶表面上的金属接点。在另一实施例中，所述阴极包含经配置以在所述金属接点与所述硅衬底之间施加电压的第二电源。在另一实施例中，所述等离子体放电装置包含经配置以在所述阳极与所述阴极之间施加电压的第一电源。
根据本公开的一或多个实施例，公开一种用于使衬底暴露到宽带紫外线辐射的方法。在一个实施例中，所述方法包含：将气体供应到宽带照明源的外壳；使用等离子体放电装置在所述外壳内部生成等离子体；在所述外壳中生成宽带紫外线辐射；及将所述宽带紫外线辐射光学耦合到位于所述外壳外部的衬底。在另一实施例中，所述等离子体放电装置包含阳极。在另一实施例中，所述等离子体放电装置包含阴极。在另一实施例中，所述阴极包含硅衬底，所述硅衬底包含顶表面。在另一实施例中，所述阴极包含安置在所述硅衬底的所述顶表面上的电介质层。在另一实施例中，所述阴极包含形成在所述电介质层的顶表面上的至少一层石墨烯。在另一实施例中，所述阴极包含形成在所述石墨烯层的顶表面上的金属接点。在另一实施例中，所述阴极包含经配置以在所述金属接点与所述硅衬底之间施加电压的第二电源。在另一实施例中，所述等离子体放电装置包含经配置以在所述阳极与所述阴极之间施加电压的第一电源。
应了解，以上整体描述及以下详细描述两者仅供示范及说明且未必限制所要求的发明。并入本说明书中且构成本说明书的一部分的附图说明本发明的实施例且与整体描述一起用于阐释本发明的原理。
附图说明
所属领域的技术人员可通过参考附图来更好地理解本公开的许多优点，其中：
图1说明根据本公开的一或多个实施例的特征化系统的简化示意图；
图2A说明根据本公开的一或多个实施例的宽带紫外线照明源的示意图；
图2B说明根据本公开的一或多个实施例的宽带紫外线照明源的示意图；
图3说明根据本公开的一或多个实施例的宽带紫外线照明源的已知石墨烯-电介质-半导体的横截面侧视图；及
图4是描绘根据本公开的一或多个实施例的用于使衬底暴露到宽带紫外线辐射的方法的流程图。
具体实施方式
已相对于特定实施例及其具体特征特别展示及描述本公开。本文所阐述的实施例应被视为说明而非限制。所属领域的一般技术人员应容易明白，可在不背离本公开的精神及范围的情况下对形式及细节作出各种改变及修改。
现将详细参考附图中所说明的公开主题。
宽带紫外线照明源用于半导体处理产业中的各种应用。可期望照明源具有长使用寿命、高亮度及发射照明的宽光谱范围。当前，基于等离子体的照明源用于半导体特征化系统中。基于等离子体的照明源大体上包含外壳，其容纳阴极、阳极及放电气体(例如氩气、氙气、氘气、汞汽或此类的组合)。阴极与阳极之间的电压维持等离子体或电弧。
最常见市售真空紫外线(VUV)照明源为低压氘放电灯，其使用放置在相对侧上的钨丝及阳极来产生输出光谱。与白炽灯不同，钨丝并非氘灯中的照明源。相反地，产生从灯丝到阳极的放电。氘灯在从约120nm到约160nm的波长下展现相对较高辐射输出，但在大于约170nm的波长下展现相对较低辐射输出。由于许多应用期望使用跨越真空紫外线、紫外线、可见光及近红外线范围的宽带辐射，因此对于这些应用，当前需要组合氘灯的输出与来自另一灯(例如氙弧灯或石英卤素灯)的输出以覆盖整个波长范围。
常规等离子体照明源在用于半导体特征化系统中时存在许多缺点。第一缺点是基于汞、氩、氙或此类的组合的等离子体照明源在深UV范围内具有有限量的发射。可期望增加在低于约200nm的真空波长下的发射量。即使市售氘放电灯可以VUV波长发射，但仍存在尤其与半导体特征化系统有关的缺点。例如，放电趋向于快速降级。随着源老化，阴极趋向于被腐蚀及/或受到污染且弧趋向于扩展。来自氘灯中的灯丝的钨会污染灯外壳及输出窗。此限制氘放电灯的寿命。氘灯的典型寿命为约2000小时。另外，氘放电灯以高电压操作。点火电压为约300到500伏特。一旦放电开始，那么电压下降到约100到200伏特。
本公开的实施例针对一种用于半导体特征化系统中的宽带UV照明源。更特定来说，本公开的实施例针对一种宽带UV照明源，其包含(但不限于)作为电子放电源的石墨烯电子发射器、阳极及具有一或多个透明壁的外壳。在此实施例中，外壳容纳气体，其中容纳在外壳内的气体可包含(但不限于)氢气、氘气或惰性气体中的至少一者。具体来说，电子放电源包含石墨烯-电介质-半导体(也称为石墨烯-氧化物-半导体(GOS))型结构。GOS结构包含具有顶表面的硅衬底、安置在硅衬底的顶表面上的电介质层及安置在电介质层的顶表面上的至少一层石墨烯。金属接点可形成在石墨烯的顶部上。
在本文中应注意，为了本公开，术语“石墨烯-氧化物-半导体”、“GOS”、“石墨烯-电介质-半导体”及其变体可在本文中互换使用且为了本公开而可被视为等效，除非本文另有说明。K.Murakami、S.Tanaka、A.Miyashita、M.Nagao、Y.Nemoto、M.Takeguchi及J.Fujita的“石墨烯-氧化物-半导体平面型电子发射装置(Graphene-oxide-semiconductor planar-type electron emission device)”(应用物理期刊(Appl.Phys.Lett.)108，083506(2016))及K.Murakami、T.Igari、K.Mitsuishi、M.Nagao、M.Sasaki及Y.Yamada的“来自石墨烯/六角氮化硼/硅异质结构的高单色电子发射(Highly Monochromatic ElectronEmission from Graphene/Hexagonal Boron Nitride/Si Heterostructure)”(ACS应用材料与界面(ACS Appl.Materials&Interfaces)12，4061-4067(2020))中大体上讨论GOS结构，其每一者的全部内容以引用的方式并入本文中。
此GOS结构具有若干优点，例如低操作电压(低于50V)、平面表面电子发射及与标准半导体工艺的兼容性。石墨烯是布置为六方晶格以展现高导电性的单层碳原子。另外，碳原子的电子散射横截面小于常规金属电极(例如金及铝)的电子散射横截面。因此，如果使用低压化学汽相沉积(LPCVD)生长石墨烯层，那么使用石墨烯作为最上栅极电极可允许电子发射效率达到20％到30％。参阅(例如)K.Murakami、J.Miyaji、R.Furuya、M.Adachi、M.Nagao、Y.Neo、Y.Takao、Y.Yamada、M.Sasaki、H.Mimura的“基于石墨烯-氧化物-半导体结构的高性能平面型电子源(High-performance planar-type electron source based ona graphene-oxide-semiconductor structure)”(Appl.Phys.Lett.114，213501(2019))，其全部内容以引用的方式并入本文中。如果在GOS结构中仅使用几层石墨烯(理想地，单一石墨烯层)，那么可进一步提高电子发射效率。归因于低温操作，与钨丝不同，几乎没有石墨烯可蒸发或溅射且因此不会污染宽带UV源。GOS结构的能量扩展可小于约1.5eV。
本公开的额外实施例针对一种宽带照明源，其包含经配置以维持容纳在宽带照明源的外壳内的气体的等离子体放电的等离子体放电装置。等离子体放电装置包含外壳内部的电极及放置在外壳外部的一或多个磁体以如在电子聚焦系统中一样提高电流密度。电子轨迹将趋向于遵循围绕磁场线盘旋的螺旋路径。放置在外壳外部的一或多个磁体(例如永久磁体或电磁体)提供磁场以使等离子体放电局限到外壳内的小容积中。一或多个磁体经配置以相对于电子放电源处的磁场强度提高阳极附近的磁场强度，以减小放电等离子体的宽度及提高靠近阳极的等离子体密度。
本公开的另一实施例针对一种特征化系统。更特定来说，本公开的实施例针对一种特征化系统，其包含使用GOS结构作为电子放电源的宽带紫外线放电灯、阳极及具有一或多个透明壁的外壳。宽带照明源可进一步包含经配置以维持外壳内的气体的等离子体放电的等离子体放电装置。另外，宽带照明源可包含经配置以提高靠近阳极的等离子体密度的一或多个磁体。此外，衬底支撑件可位于放电灯外部。宽带照明源可进一步包含经配置以适合于将来自放电灯的辐射耦合到位于衬底支撑件上的衬底的一或多个光学元件。
本公开的另一实施例针对一种用于使衬底暴露到宽带紫外线辐射的方法。将含有氢气、氘气及惰性气体中的至少一者的气体供应到外壳，且使用GOS结构及阳极在外壳内部以气体生成等离子体。方法可进一步包含通过将磁体放置在外壳外部来提高靠近阳极的等离子体密度。由于等离子体放电而生成的辐射可光学耦合到位于外壳外部的衬底。
图1说明根据本公开的一或多个实施例的特征化系统100的简化示意图。例如，特征化系统100可包含(但不限于)经配置以检验或测量样本108的检验子系统或计量子系统。样本108可包含所属领域中已知的任何样本，例如(但不限于)晶片、光罩、光掩模或其类似者。
特征化系统100可包含所属领域中已知的任何特征化系统，其包含(但不限于)基于光学的检验工具、复查工具、基于图像的计量工具及其类似者。
在一个实施例中，样本108安置在载物台组合件112上以促进样本108移动。载物台组合件112可包含所属领域中已知的任何载物台组合件，其包含(但不限于)X-Y载物台、R-θ载物台及其类似者。在另一实施例中，载物台组合件112能够在检验期间调整样本108的高度以维持聚焦到样本108上。
在另一实施例中，特征化系统100包含经配置以生成照明光束101的照明源102。照明源102可包含所属领域中已知的适合于生成照明光束101的任何照明源。例如，照明源102可发射近红外线(NIR)辐射、可见辐射、紫外线(UV)辐射、近UV(NUV)、深UV(DUV)辐射、真空UV(VUV)辐射及其类似者。例如，照明源102可包含一或多个激光器。在另一例项中，照明源102可包含宽带照明源。
在另一实施例中，特征化系统100包含经配置以将照明从照明源102引导到样本108的照明支路107。照明支路107可包含所属领域中已知的任何数目及类型的光学组件。在一个实施例中，照明支路107包含一或多个光学元件103。就此而言，照明支路107可经配置以将来自照明源102的照明聚焦到样本108的表面上。本文中应注意，一或多个光学元件103可包含所属领域中已知的任何光学元件，其包含(但不限于)物镜105、一或多个反射镜、一或多个透镜、一或多个偏光镜、一或多个分束器或其类似者。
在另一实施例中，收集支路109经配置以收集从样本108反射、散射、衍射及/或发射的照明。在另一实施例中，收集支路109可将照明从样本108引导及/或聚焦到检测器组合件104的传感器106。本文中应注意，传感器106及检测器组合件104可包含所属领域中已知的任何传感器及检测器组合件104。应注意，检测器组合件104可包含所属领域中已知的任何传感器及检测器组合件。传感器可包含(但不限于)电荷耦合装置(CCD检测器)、互补金属氧化物半导体(CMOS)检测器、延时积分(TDI)检测器、光倍增管(PMT)、雪崩光二极管(APD)、线传感器、电子轰击线传感器或其类似者。
在另一实施例中，检测器组合件104通信地耦合到包含一或多个处理器116及存储器118的控制器114。例如，一或多个处理器116可通信地耦合到存储器118，其中一或多个处理器经配置以执行存储在存储器118上的一组程序指令。在一个实施例中，控制器114控制特征化系统100及/或传感器106以表征(例如检验或测量)样本108上的结构。
在一个实施例中，照明源102包含宽带UV照明源，所述宽带UV照明源包含石墨烯-电介质-半导体(GOS)结构。宽带UV照明源可包含(但不限于)电子放电源、阳极、具有一或多个透明壁的外壳及其类似者。外壳可包含气体。例如，容纳在外壳内的气体可包含(但不限于)氢气、氘气及/或惰性气体，例如(但不限于)氦气、氖气、氩气、氪气或氙气。
在一个实施例中，宽带紫外线源包含经配置以维持外壳内的气体的等离子体放电的等离子体放电装置。照明源102的照明光束101可包含紫外线区域中(例如DUV(约200nm到280nm)或VUV(约100nm到200nm)光谱范围中)的波长。宽带UV照明源的电子放电源可基于GOS型结构。
在另一实施例中，GOS结构包含石墨烯-电介质-半导体平面型电子发射装置。例如，GOS结构包含(但不限于)具有顶表面的硅衬底、安置在硅衬底的顶表面上的电介质层及安置在电介质层的顶表面上的至少一层石墨烯。电介质层可包含所属领域中已知的任何电介质。例如，电介质层可包含氮化硼或二氧化硅。在另一实施例中，金属接点可形成在石墨烯层的顶表面上。
在另一实施例中，照明源102包含宽带UV照明源，所述宽带UV照明源包含GOS结构作为电子放电源。在另一实施例中，宽带UV照明源包含具有一或多个透明壁的外壳。外壳可包含外壳内的气体。例如，容纳在外壳内的气体可包含(但不限于)氢气、氘气或惰性气体中的至少一者。
在另一实施例中，等离子体放电装置经配置以维持外壳内的气体的等离子体放电。照明源102的输出光谱(例如照明光束101)可包含(但不必包含)紫外线区域中(例如DUV(约200nm到280nm)或VUV(约100nm到200nm)光谱范围中)的波长。
在另一实施例中，等离子体放电装置包含外壳内的一或多个电极。在另一实施例中，等离子体放电装置可包含放置在外壳外部的一或多个磁体。一或多个磁体及/或一或多个电极可经配置以如在电子聚焦系统中一样提高电流密度。本文中应注意，电子轨迹趋向于遵循围绕磁场线盘旋的螺旋路径。一或多个磁体(例如永久磁体或电磁体)可提供将等离子体放电局限于外壳内的小容积的磁场。在其中使用电磁体的实例实施例中，电源可经配置以将DC电压施加到电磁体以产生静态磁场。一或多个磁体可经配置以相对于电子放电源处的磁场强度提高阳极附近的磁场强度，以减小放电等离子体的宽度及提高靠近阳极的等离子体密度。
在一个实施例中，特征化系统100照射样本108上的线及在一或多个暗场及/或明场收集通道中收集散射及/或反射照明。在此实施例中，检测器组合件104可包含线传感器或电子轰击线传感器。
在一个实施例中，一或多个光学元件103包含照明管透镜133。照明管透镜133可经配置以使照明光瞳孔隙131成像到物镜105内的光瞳。例如，照明管透镜133可经配置使得照明光瞳孔隙131及光瞳彼此共轭。在一个实施例中，照明光瞳孔隙131可通过将不同孔隙切换到照明光瞳孔隙131的位置中来配置。在另一实施例中，照明光瞳孔隙131可通过调整照明光瞳孔隙131的开口的直径或形状来配置。就此而言，样本108可取决于在控制器114的控制下执行特征化(例如测量或检验)而由不同角范围照射。
在一个实施例中，一或多个光学元件103包含收集管透镜123。例如，收集管透镜123可经配置以使物镜105内的光瞳成像到收集光瞳孔隙121。例如，收集管透镜123可经配置使得收集光瞳孔隙121及物镜105内的光瞳彼此共轭。在一个实施例中，收集光瞳孔隙121可通过将不同孔隙切换到收集光瞳孔隙121的位置中来配置。在另一实施例中，收集光瞳孔隙121可通过调整收集光瞳孔隙121的开口的直径或形状来配置。就此而言，可在控制器114的控制下将从样本108反射或散射的不同角范围的照明引导到检测器组合件104。
在另一实施例中，照明光瞳孔隙131及收集光瞳孔隙121中的至少一者可包含可编程孔隙。布鲁纳(Brunner)在2016年2月9日发布的题为“2D可编程孔隙机构(2Dprogrammable aperture mechanism)”的第9,255,887号美国专利、布鲁纳在2017年5月9日发布的题为“柔性光学孔隙机构(Flexible optical aperture mechanisms)”的第9,645,287号美国专利中大体上讨论可编程孔隙，所述两个专利的全部内容以引用的方式并入本文中。科尔钦(Kolchin)等人在2017年7月18日发布的题为“在晶片检验期间确定定位于收集孔隙中的光学元件的配置(Determining a configuration for an optical elementpositioned in a collection aperture during wafer inspection)”的第9,709,510号美国专利及科尔钦等人在2017年8月8日发布的题为“用于寻找最佳孔隙及模式以增强缺陷检测的设备及方法(Apparatus and methods for finding a best aperture and modeto enhance defect detection)”的第9,726,617号美国专利中大体上描述选择孔隙配置以用于检验的方法，所述两个专利的全部内容以引用的方式并入本文中。
在以下专利中大体上描述特征化系统：凡萨帕朗比尔(Vazhaeparambil)等人在2018年2月13日发布的题为“暗场系统中的TDI传感器(TDI Sensor in a DarkfieldSystem)”的第9,891,177号美国专利、罗曼诺夫斯基(Romanovsky)等人在2018年3月8日发布的题为“晶片检验(Wafer Inspection)”的第9,279,774号美国专利、阿姆斯特朗(Armstrong)等人在2011年6月7日发布的题为“使用小折反射物镜的分离场检验系统(Split Field Inspection System Using Small Catadioptric Objectives)”的第7,957,066号美国专利、庄(Chuang)等人在2010年10月19日发布的题为“用于折反射光学系统中激光暗场照明的光束传输系统(Beam Delivery System for Laser Dark-FieldIllumination in a Catadioptric Optical System)”的第7,817,260号美国专利、谢弗(Shafer)等人在1999年12月7日发布的题为“具有宽范围变焦能力的超宽带紫外显微成像系统(Ultra-Broadband UV Microscope Imaging System with Wide Range ZoomCapability)”的第5,999,310号美国专利、梁(Leong)等人在2009年4月28日发布的题为“使用具有二维成像的激光线照明的表面检验系统(Surface Inspection System UsingLaser Line Illumination with Two Dimensional Imaging)”的第7,525,649号美国专利、坎德尔(Kandel)等人在2015年7月14日发布的题为“计量系统及方法(MetrologySystems and Methods)”的第9,080,971号美国专利、庄(Chuang)等人在2009年1月6日发布的题为“具有改进的横向色彩性能的宽带物镜(Broad Band Objective Having ImprovedLateral Color Performance)”的第7,474,461号美国专利、庄(Zhuang)等人在2016年10月18日发布的题为“具有降低的光栅异常灵敏度的光学计量(Optical Metrology WithReduced Sensitivity To Grating Anomalies)”的第9,470,639号美国专利、王(Wang)等人在2016年1月5日发布的题为“动态可调整的半导体计量系统(Dynamically AdjustableSemiconductor Metrology System)”的第9,228,943号美国专利、皮望卡-科尔(Piwonka-Corle)等人在1997年3月4日发布的题为“聚焦束光谱椭偏测量方法及系统(Focused BeamSpectroscopic Ellipsometry Method and System)”的第5,608,526号美国专利及罗森威格(Rosencwaig)等人在2001年10月2日发布的题为“用于分析半导体上的多层薄膜堆叠的设备(Apparatus for Analyzing Multi-Layer Thin Film Stacks on Semiconductors)”的第6,297,880号美国专利，所有这些专利的全部内容以引用的方式并入本文中。
本文中应注意，系统100的一或多个组件可以所属领域中已知的任何方式通信地耦合到系统100的各种其它组件。例如，一或多个处理器116可彼此通信耦合且经由有线线路(例如铜线、光纤电缆及其类似者)或无线连接(例如RF耦合、IR耦合、WiMax、蓝牙、3G、4G、4G LTE、5G及其类似者)通信地耦合到其它组件。
一或多个处理器116可包含所属领域中已知的任何一或多个处理元件。在此意义上，一或多个处理器116可包含经配置以执行软件算法及/或指令的任何微处理器型装置。一或多个处理器116可由桌面计算机、大型计算机系统、工作站、图像计算机、并行处理器或经配置以执行程序(所述程序经配置以操作系统100)的其它计算机系统(例如联网计算机)组成，如本公开中所描述。应认识到，本公开中所描述的步骤可由单一计算机系统或替代地多个计算机系统实施。另外，应认识到，本公开中所描述的步骤可在一或多个处理器116的任何一或多者上实施。一般来说，术语“处理器”可经广泛定义以涵盖具有执行来自存储器118的程序指令的一或多个处理元件的任何装置。此外，系统100的不同子系统(例如照明源102、检测器组合件104、控制器114及其类似者)可包含适合于实施本公开中所描述的步骤的至少一部分的处理器或逻辑元件。因此，以上描述不应被解译为限制本公开，而是仅为说明。
存储器118可包含所属领域中已知的任何存储媒体，其适合于存储可由相关联的一或多个处理器116执行的程序指令及从计量子系统及/或检验子系统接收的数据。例如，存储器118可包含非暂时性存储器媒体。例如，存储器118可包含(但不限于)只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁性或光学存储器装置(例如磁盘)、磁带、固态硬盘及其类似者。应进一步注意，存储器118可与一或多个处理器116收容在共同控制器壳体中。在替代实施例中，存储器118可相对于处理器116、控制器114及其类似者的物理位置远程定位。在另一实施例中，存储器118维持用于引起一或多个处理器116实施本公开中所描述的各种步骤的程序指令。
图2A说明根据本发明的一或多个实施例的宽带紫外线照明源200的示意图。本文中应注意，除非本文另有说明，否则先前相对于特征化系统100所描述的各种实施例、组件及操作的描述应解译为延伸到宽带照明源200。
在一个实施例中，宽带照明源200包含具有一或多个壁的外壳202。在另一实施例中，外壳202的壁中的一或多者至少部分透明。就此而言，外壳202的一或多个壁可包含在所关注的波长下透射或部分透射的材料。例如，宽带UV照明源200可包含(但不限于)并入到外壳202的壁中的透明窗201。例如，外壳202的一或多个壁中的至少一者可在130nm与400nm之间的波长下至少部分透射。窗201可由所属领域中已知的包含(但不限于)石英、熔融硅石、氟化镁(MgF2)、氟化钙(CaF2)、四硼酸锶(SrB4O7)或其类似者的任何材料形成。
在一个实施例中，气体204容纳在外壳202内。为了本公开，术语“外壳”是指具有容纳气体204同时防止周围大气非预期地污染气体204的一或多个壁的封闭环境。气体204可包含(但不限于)氢气、氘气或惰性气体中的一或多者。惰性气体可包含(但不限于)氦气、氖气、氩气、氪气、氙气或其类似者中的至少一者。在一个实施例中，外壳202可填充有气体204且接着被密封。在另一实施例中，外部气体源(图中未展示)可视需要供应气体204到外壳202。
在一个实施例中，宽带紫外线照明源200经配置以操作为低压放电灯。例如，宽带紫外线照明源200可操作为具有约1Pa与10000Pa之间的气体204的填充压力的低压放电灯。在另一实施例中，宽带紫外线照明源200经配置以操作为高压放电灯。例如，宽带紫外线照明源200可操作为具有约104与106Pa之间(例如约0.1与10个大气压之间)的气体204的填充压力的高压放电灯。本文中应注意，取决于照明源200的操作温度，照明源200的操作压力可高于填充压力。
在一个实施例中，外壳202包含吸气剂209。例如，吸气剂209可放置在外壳202内以在照明源200的操作期间移除杂质。本文中应注意，外壳202可包含适合于移除杂质的任何吸气剂，其包含(但不限于)不可蒸发吸气剂(NEG)、集氢剂、可蒸发吸气剂、吸气膜或其类似者。
在一个实施例中，宽带UV照明源200包含经配置以适于维持气体204的等离子体放电208的等离子体放电装置207。例如，气体204的等离子体放电208可发生在外壳202内。对于低压放电灯，气体压力可在约1Pa与10000Pa之间。此外，对于高压放电灯，气体压力可在104与106Pa之间(例如在0.1与10atm之间)。本文中应注意，气体压力可为适合于获得来自放电208的紫外线照明的强辐射以用于特征化系统(例如图1中所展示的特征化系统100)中的任何压力。在一个实施例中，如图2A中所展示，等离子体放电装置207包含定位成与阴极212相距选择距离的阳极210。例如，阳极210及阴极212可在外壳202内安置成隔开选择距离。在一个实施例中，选择距离可约等于1mm，例如约500μm与约2mm之间的距离。
在一个实施例中，等离子体放电装置207包含经配置以在阳极210与阴极212之间施加DC电压的第一电源214。例如，电压可产生维持放电208的电场。就此而言，放电208可产生宽带辐射216。在另一实施例中，第一电源214在阳极210与阴极212之间施加足以使气体204的一部分离子化以激发(或引发)放电208的电压。例如，高电压(例如数百伏特)可由第一电源214施加以激发放电，且可施加较低电压(例如约50V与约200V之间)以在经激发之后保持放电。在替代实施例中，来自阴极212的发射流最初可经增大以引发放电，同时维持阳极上的恒定电压。如下文将相对于图3阐释，发射流可由施加到GOS结构的偏压电压控制。
在一个实施例中，阴极212包含GOS结构，所述GOS结构包含石墨烯-电介质-半导体平面型发射装置。例如，GOS结构可包含(但不限于)具有顶表面的硅衬底、安置在硅衬底的顶表面上的电介质层及安置在电介质层的顶表面上的至少一层石墨烯。在一些实施例中，金属接点可形成在石墨烯层的顶表面上。为了本公开，术语“石墨烯”是指布置为六方晶格以展现高导电性的单层碳原子。
本文中应注意，GOS结构具有若干优点，例如低操作电压(低于50V)、平面表面电子发射及与标准半导体工艺的兼容性。另外，碳原子的电子散射横截面小于常规金属电极(例如金及铝)的电子散射横截面。因此，如果使用低压化学汽相沉积(LPCVD)生长石墨烯层，那么使用石墨烯作为最上栅极电极可允许电子发射效率达到20％到30％。与钨丝不同，石墨烯不会成为宽带UV灯的污染物。从本公开GOS结构发射的电子的能量扩展可小于约1.5eV。
在一些实施例中，尽管图2A中未展示，但第二电源可连接到GOS结构。第二电源可经配置以引起电子发射。本文可进一步讨论第二电源。
在本文中考虑，照明源200的一或多个内部组件(例如外壳202的内壁、阳极210、阴极212及其类似者)可经配置以根据超高真空(UHV)标准使用预清洁及预烘焙程序来清洁。此外，在本文中考虑，在组装之后，照明源200的一或多个内部组件(例如外壳202的内壁、阳极210、阴极212及其类似者)可经配置以使用超高纯度(例如到兆分率内)氩气冲洗。
在一些实施例中，宽带UV照明源200可包含额外电极。例如，宽带UV照明源200可包含电极213以将电子从阴极212聚焦或引导到阳极210。在一个实施例中，如所描绘，电极213可处于与阴极212相同的电势。在另一实施例中，电极213可处于比阴极212更为负的电势。在另一实施例中，阴极212或阳极210中的一者可处于接地电势。
在一些实施例中，宽带UV照明源200可包含一或多个磁体。例如，宽带UV照明源200可包含一或多个电磁体220。举另一实例来说，宽带UV照明源200可包含一或多个永久磁体221。在此实施例中，一或多个磁体可经配置以如在电子聚焦系统中一样提高电流密度。例如，电子轨迹趋向于遵循沿磁场线的螺旋路径，使得一或多个磁体的配置可经调整以提高电子密度。例如，通过使一或多个电磁体220的绕组在阳极210附近(而非在阴极212附近)间隔得更紧密在一起，场强度在阳极附近将较高，且电子密度在阳极附近将提高。在其中使用一或多个电磁体220的实例实施例中，第三电源223可经配置以将DC电压施加到一或多个电磁体220以产生静态磁场。本文中应注意，宽带UV照明源200可包含适合于聚焦等离子体中的电子流的各种磁体配置。因此，图2A中所展示的配置仅供说明且不应被解释为限制本公开的范围。
图2B说明根据本发明的一或多个替代实施例的宽带紫外线照明源250的示意图。本文中应注意，除非本文另有说明，否则先前相对于特征化系统100及宽带照明源200所描述的各种实施例、组件及操作的描述应解译为延伸到宽带照明源250。如本文所使用，当图2B中的特征或元件具有与图2A中的特征或元件相同的参考标记时，可假定图2B中的特征或元件具有与图2A中的对应特征或元件类似的功能且可与图2A中的对应特征或元件类似地配置，除非本文另有说明。
在一个实施例中，紫外线照明源250的外壳202由第一阳极251分为两个容积。例如，上容积填充有气体204，如上文相对于图2A所描述。举另一实例来说，下容积254容纳真空或低压气体，例如具有小于数帕斯卡(Pa)的压力的气体。外壳202及阳极251经配置以维持上容积与下容积之间的密封，使得下容积254中的压力在紫外线照明源250的操作寿命(其可为约一年或更长)内保持低于所要低压，例如约1Pa的压力。下容积254容纳包含经配置以发射电子的GOS结构的阴极212。发射的电子朝向第一阳极251加速，第一阳极251通过电源214a维持在相对于阴极212的正电势。阳极251的至少一部分包含薄膜252，例如具有小于10μm的厚度的膜，所述薄膜包括低原子序数元素(例如(但不限于)铍、镁、铝或其类似者)。在一个实施例中，薄膜252包含按原子组成计至少50％的具有13或更低的原子序数的低原子序数元素。例如，薄膜252可包含按原子组成计至少50％的铍。电源214a可使阳极251相对于阴极212维持在大于+10kV的电势。本文中应注意，撞击薄膜252的电子可具有10keV或更大的能量(与阴极与阳极之间的电势差对应)，使得这些电子的很大一部分可穿透薄膜252。
穿透薄膜252到容纳气体204的上容积中的电子将朝向第二阳极210加速，第二阳极210通过电源214b维持在相对于第一阳极251的正电势。电子穿过气体204朝向第二阳极210行进产生发射宽带辐射216的等离子体放电208。电源214b可使第二阳极210相对于第一阳极215维持在约+20V与约+200V之间的电势。电源214a或电源214b中的至少一者可在操作期间调整以引发及维持等离子体放电且控制宽带发射216的强度。替代地，来自阴极的发射流可经调整以引发及维持等离子体放电。阴极、第一阳极或第二阳极中的一者可处于接地电势。
在一些实施例中，下容积及上容积中的至少一者可任选地分别包含吸气剂209a及209b。
图3说明根据本发明的一或多个实施例的适合用作为阴极的已知石墨烯-电介质-半导体(GOS)结构300的横截面侧视图。本文中应注意，除非本文另有说明，否则先前相对于特征化系统100所描述的各种实施例、组件及操作的描述应被解译为延伸到GOS结构300。此外，本文中应注意，除非本文另有说明，否则先前相对于宽带照明源200、250所描述的各种实施例、组件及操作的描述应被解译为延伸到GOS结构300。
在一个实施例中，GOS结构300包含石墨烯-电介质-半导体平面型电子发射装置。例如，GOS结构包含(但不限于)具有顶表面的硅衬底301、安置在硅衬底301的顶表面上的电介质层302及安置在电介质层的顶表面上的至少一层石墨烯303。在一些实施例中，一或多个金属接点304可形成在石墨烯层的顶表面上。本文中应注意，图3中所描绘的GOS结构300仅供说明且不应被解释为限制本公开的范围。GOS结构300可包含层的任何组合及层的任何配置。
本文中应注意，GOS结构300具有若干优点，例如低操作电压(低于50V)、平面表面电子发射及与标准半导体工艺的兼容性。如本文先前所提及，术语“石墨烯”是指布置为六方晶格以展现高导电性的单层碳原子。另外，碳原子的电子散射横截面小于常规金属电极(例如金及铝)的电子散射横截面。因此，如果使用低压化学汽相沉积(LPCVD)生长石墨烯层，那么使用石墨烯作为最上栅极电极可允许电子发射效率达到20％到30％。
此外，本文中应注意，如果在GOS结构300中仅使用几层石墨烯(优选地，单一石墨烯层)，那么可进一步提高电子发射效率。归因于低温操作，与钨丝不同，石墨烯不会成为宽带UV灯及光学系统的剩余部分的污染物。本公开GOS结构的能量扩展小于约1.5eV。
在一个实施例中，硅衬底可为以某一掺杂水平掺杂的n型。例如，硅衬底可为以约1016cm-3与约1019cm-3之间的掺杂水平掺杂的n型。在另一实施例中，电子发射可为(但不必)具有约10μm与约1mm之间的线性尺寸的矩形、正方形、圆形或其类似者。本文中应注意，电子发射305发生在使用第二电源306跨GOS结构300施加偏压电压时。在优选实施例中，偏压电压低于50V。为了本公开，术语“发射效率”是指发射电流305与从电源306通过衬底301的电流的比率。在优选实施例中，发射效率随着偏压电压增加而提高且可达到20％到30％。本文中应注意，尽管图3将硅衬底描绘为处于接地电势，但阴极300不必为接地。如上文相对于图2A及2B所描述，阴极、第一阳极或第二阳极中的一者可处于接地电势。
在一个实施例中，电介质层可经配置以通过硅的热氧化来生长。在另一实施例中，可使用除二氧化硅之外的电介质材料。例如，电介质材料可为氮化硼。在另一实施例中，(若干)石墨烯层可经配置以通过低压化学汽相沉积(LPCVD)生长。在另一实施例中，可使用常规光刻、射频溅射及升离工艺来制造金属接点电极。然而，本文中应注意，可经由所属领域中已知的任何机构制造GOS结构300的一或多个层，因此，以上讨论不应被解释为限制本公开的范围。
图4是描绘根据本公开的一或多个实施例的用于使衬底暴露到宽带UV辐射的方法400的流程图。本文中应注意，方法400的步骤可完全或部分由系统100、200、250、300实施。然而，应进一步认识到，方法400不受限于系统100、200、250、300，因为额外或替代系统级实施例可实施方法400的所有或部分步骤。
在步骤402中，将气体供应到宽带照明源的外壳。在一个实施例中，宽带照明源200的外壳202可容纳气体204。例如，外壳202的气体204可经由外部气体源供应到外壳。例如，外部气体源可经配置以视需要将气体供应到外壳202。举另一实例来说，外壳202可填充有气体204且接着被密封。气体可包含(但不限于)氢气、氘气或惰性气体(例如(但不限于)氦气、氖气、氩气、氪气或氙气)中的至少一者。
在步骤404中，使用等离子体放电装置在外壳内部生成等离子体。在一个实施例中，等离子体放电装置207经配置以维持外壳202内的气体204的等离子体放电208。在另一实施例中，等离子体放电装置207包含定位成与阴极212相距选择距离的阳极210。例如，阳极210及阴极212可在外壳202内安置为隔开选择距离。
在另一实施例中，阴极212包含GOS结构，所述GOS结构包含石墨烯-电介质-半导体平面型电子发射装置。例如，GOS结构可包含(但不限于)具有顶表面的硅衬底、安置在硅衬底的顶表面上的电介质层及安置在电介质层的顶表面上的至少一层石墨烯。在一些实施例中，一或多个金属接点可形成在石墨烯层的顶表面上。
在另一实施例中，等离子体放电装置的阴极及阳极的GOS结构经配置以在包含气体的外壳内部生成等离子体。
在可选步骤中，可提高等离子体放电装置的靠近阳极的等离子体密度。例如，可通过将一或多个磁体放置在外壳外部来提高靠近阳极的等离子体密度。例如，一或多个磁体可包含永久磁体及电磁体中的至少一者。在替代实施例中，可通过将一或多个聚焦电极放置在外壳内部来提高靠近阳极的等离子体密度。在另一实施例中，可使用聚焦电极及磁体两者。
在步骤406中，生成宽带紫外线辐射。在一个实施例中，第一电源214在等离子体放电装置的阳极210与阴极212之间施加DC电压。例如，电压可产生维持放电208的电场。就此而言，放电208可产生宽带辐射216。在另一实施例中，第一电源214在阳极210与阴极212之间施加足以使气体204的一部分离子化以激发(或引发)放电208的电压。例如，高电压(例如数百伏特)可由第一电源214施加以激发放电，且可施加较低电压(例如约50V与200V之间)以在经激发之后保持放电。在另一实施例中，发射电流最初可经增大以引发放电208，同时维持阳极210上的恒定电压。
在步骤408中，将宽带紫外线辐射光学耦合到位于外壳外部的衬底。
可进一步考虑，上述方法的实施例中的每一者可包含本文所描述的(若干)任何其它方法的(若干)任何其它步骤。另外，上述方法的实施例中的每一者可由本文所描述的系统的任何者执行。
所属领域的技术人员应认识到，本文所描述的组件、操作、装置、对象及其伴随讨论作为实例用于使概念清楚且考虑各种配置修改。因此，如本文所使用，所阐述的特定范例及伴随讨论旨在表示其更一般类别。一般来说，使用任何特定范例旨在表示其类别，且不包含特定组件、操作、装置及对象不应被视为限制。
呈现以上描述来使所属领域的一般技术人员能够制造及使用特定应用及其要求的背景中所提供的本发明。如本文所使用，定向术语(例如“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”、“上”、“向上”、“下”、“朝下”及“向下”)旨在提供相对位置用于描述，且不旨在指定绝对参考系。所属领域的技术人员应明白所描述的实施例的各种修改，且本文所定义的一般原理可应用于其它实施例。因此，本发明不旨在受限于所展示及描述的特定实施例，而是应符合与本文所公开的原理及新颖特征一致的最广范围。
关于在本文中使用基本上任何复数及/或单数术语，所属领域的技术人员可根据背景及/或应用适当地从复数转化为单数及/或从单数转化为复数。为清楚起见，本文未明确阐述各种单数/复数排列。
本文所描述的主题有时说明容纳在其它组件内或与其它组件连接的不同组件。应了解，此类所描绘的架构仅为示范性，且事实上可实施实现相同功能性的许多其它架构。在概念意义上，实现相同功能性的组件的任何布置经有效“相关联”使得实现所要功能性。因此，本文中经组合以实现特定功能性的任何两个组件可被视为彼此“相关联”使得实现所要功能性，不管架构或中间组件如何。同样地，如此相关联的任何两个组件也可被视为彼此“连接”或“耦合”以实现所要功能性，且能够如此相关联的任何两个组件也可被视为彼此“可耦合”以实现所要功能性。“可耦合”的特定实例包含(但不限于)可物理配合及/或物理互动组件及/或可无线互动及/或无线互动组件及/或逻辑互动及/或可逻辑互动组件。
另外，应了解，本发明由所附权利要求书界定。所属领域的技术人员应了解，一般来说，本文及尤其是所附权利要求书(例如所附权利要求书的主体)中所使用的术语一般旨在为“开放式”术语(例如，术语“包含(including)”应被解译为“包含(但不限于)”，术语“具有”应被解译为“至少具有”，术语“包含(include)”应被解译为“包含(但不限于)”，等)。所属领域的技术人员应进一步了解，如果希望得到引入权利要求叙述的特定数目，那么此意图将明确在权利要求中叙述，且如果无此叙述，那么无此意图存在。例如，为促进理解，所附权利要求书可含有使用引入性短语“至少一个”及“一或多个”来引入权利要求叙述。然而，使用此类短语不应被解释为隐含由不定冠词“一”引入权利要求叙述使含有此引入权利要求叙述的任何特定权利要求受限于含有仅一个此叙述的发明，即使相同权利要求包含引入性短语“一或多个”或“至少一个”及不定冠词，例如“一”(例如“一”通常应被解译为意指“至少一个”或“一或多个”)；此同样适用于使用用于引入权利要求叙述的定冠词。另外，即使明确叙述引入权利要求叙述的特定数目，所属领域的技术人员也应认识到，此叙述通常应被解译为意指至少所叙述的数目(例如，“两个叙述”的裸叙述(无其它修饰词)通常意指至少两个叙述或两个或更多个叙述)。另外，在其中使用与“A、B及C中的至少一者及其类似者”类似的惯例的例项中，此结构一般意指所属领域的技术人员通常所理解的意义(例如，“具有A、B及C中的至少一者的系统”将包含(但不限于)仅具有A、仅具有B、仅具有C、同时具有A及B、同时具有A及C、同时具有B及C及/或同时具有A、B及C的系统，等)。在其中使用与“A、B或C中的至少一者及其类似者”类似的惯例的例项中，此结构一般意指所属领域的技术人员通常所理解的意义(例如，“具有A、B或C中的至少一者的系统”将包含(但不限于)仅具有A、仅具有B、仅具有C、同时具有A及B、同时具有A及C、同时具有B及C及/或同时具有A、B及C的系统，等)。所属领域的技术人员应进一步了解，无论在说明书、权利要求书或附图中，呈现两个或更多个替代项的几乎任何连词及/或短语应被理解为考虑包含所述项中的一者、所述项中的任一者或两项的可能性。例如，短语“A或B”将被理解为包含“A”或“B”或“A及B”的可能性。

Claims (36)

1.一种特征化系统，其包括：
载物台组合件，所述载物台组合件经配置以支撑样本；
宽带紫外线照明源，所述宽带紫外线照明源包括：
外壳，其具有一或多个壁，所述外壳经配置以容纳气体；及
等离子体放电装置，所述等离子体放电装置包括：
阳极；
阴极，所述阴极包括：
硅衬底，所述硅衬底具有顶表面；
电介质层，所述电介质层安置在所述硅衬底的所述顶表面上；
至少一层石墨烯，其安置在所述电介质层的顶表面上；
金属接点，所述金属接点形成在所述至少一层石墨烯的顶表面上；及
第二电源，所述第二电源经配置以在所述金属接点与所述硅衬底之间施加电压；及
第一电源，所述第一电源经配置以在所述阳极与所述阴极之间施加电压；及
一或多个光学元件，所述一或多个光学元件经配置以将照明从所述宽带紫外线照明源引导到所述样本，所述一或多个光学元件经进一步配置以将从所述样本反射或散射的照明引导到传感器。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述外壳的所述一或多个壁中的至少一者在从130nm到400nm的范围内的波长下至少部分透射。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述外壳包含窗，其中所述窗在从130nm到400nm的范围内的波长下至少部分透射。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述气体包含氢气、氘气、氦气、氖气、氩气、氪气及氙气中的至少一者。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述气体的填充压力在1Pa与10000Pa之间。
6.根据权利要求4所述的系统，其中所述气体的填充压力在0.1个大气压与10个大气压之间。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二电源经配置以施加10V与50V之间的电压。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一电源经配置以施加50V与200V之间的电压。
9.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括放置在所述外壳内部的一或多个聚焦电极。
10.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括放置在所述外壳外部的一或多个磁体。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述一或多个磁体包括永久磁体或电磁体中的至少一者。
12.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括：
检测器组合件，所述检测器组合件包含所述传感器，所述检测器组合件通信地耦合到包含一或多个处理器及存储器的控制器。
13.一种宽带紫外线照明源，其包括：
外壳，其具有一或多个壁，所述外壳经配置以容纳气体；及
等离子体放电装置，所述等离子体放电装置包括：
阳极；
阴极，所述阴极包括：
硅衬底，所述硅衬底具有顶表面；
电介质层，所述电介质层安置在所述硅衬底的所述顶表面上；
至少一层石墨烯，所述至少一层石墨烯安置在所述电介质层的顶表面上；
金属接点，所述金属接点形成在所述至少一层石墨烯的顶表面上；及
第二电源，所述第二电源经配置以在所述金属接点与所述硅衬底之间施加电压；及
第一电源，其经配置以在所述阳极与所述阴极之间施加电压。
14.根据权利要求13所述的照明源，其中所述外壳的所述一或多个壁中的至少一者在从130nm到400nm的范围内的波长下至少部分透射。
15.根据权利要求13所述的照明源，其中所述外壳包含窗，其中所述窗在从130nm到400nm的范围内的波长下至少部分透射。
16.根据权利要求13所述的照明源，其中所述气体包含氢气、氘气、氦气、氖气、氩气、氪气及氙气中的至少一者。
17.根据权利要求16所述的照明源，其中所述气体的填充压力在1Pa与10000Pa之间。
18.根据权利要求16所述的照明源，其中所述气体的填充压力在0.1个大气压与10个大气压之间。
19.根据权利要求13所述的照明源，其中所述第二电源经配置以施加10V与50V之间的电压。
20.根据权利要求13所述的照明源，其中所述第一电源经配置以施加50V与200V之间的电压。
21.根据权利要求13所述的照明源，其进一步包括放置在所述外壳内部的一或多个聚焦电极。
22.根据权利要求13所述的照明源，其进一步包括放置在所述外壳外部的一或多个磁体。
23.根据权利要求22所述的照明源，其中所述一或多个磁体包括永久磁体或电磁体中的至少一者。
24.根据权利要求13所述的照明源，其中所述外壳包括两个体积，第一体积容纳所述气体且第二体积容纳所述阴极。
25.一种用于使衬底暴露到宽带紫外线辐射的方法，其包括：
将气体供应到宽带紫外线照明源的外壳；
使用等离子体放电装置在所述外壳内部生成等离子体；
在所述外壳中生成宽带紫外线辐射；及
将所述宽带紫外线辐射光学耦合到位于所述外壳外部的衬底，所述等离子体放电装置包括：
阳极；
阴极，所述阴极包括：
硅衬底，其具有顶表面；
电介质层，其安置在所述硅衬底的所述顶表面上；
至少一层石墨烯，其安置在所述电介质层的顶表面上；
金属接点，其形成在所述至少一层石墨烯的顶表面上；及
第二电源，所述第二电源经配置以在所述金属接点与所述硅衬底之间施加电压；及
第一电源，所述第一电源经配置以在所述阳极与所述阴极之间施加电压。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述外壳的一或多个壁中的至少一者在从130nm到400nm的范围内的波长下至少部分透射。
27.根据权利要求25所述的方法，其中所述外壳包含窗，其中所述窗在从130nm到400nm的范围内的波长下至少部分透射。
28.根据权利要求25所述的方法，其中所述气体包含氢气、氘气、氦气、氖气、氩气、氪气及氙气中的至少一者。
29.根据权利要求28所述的方法，其中所述气体的填充压力在1Pa与10000Pa之间。
30.根据权利要求28所述的方法，其中所述气体的填充压力在0.1个大气压与10个大气压之间。
31.根据权利要求25所述的方法，其中所述第二电源经配置以施加10V与50V之间的电压。
32.根据权利要求25所述的方法，其中所述第一电源经配置以施加50V与200V之间的电压。
33.根据权利要求25所述的方法，其进一步包括：
提高靠近所述等离子体放电装置的所述阳极的等离子体密度。
34.根据权利要求33所述的方法，其中通过将一或多个聚焦电极放置在所述外壳内部来提高所述等离子体密度。
35.根据权利要求33所述的方法，其中通过将一或多个磁体放置在所述外壳外部来提高所述等离子体密度。
36.根据权利要求35所述的方法，其中所述一或多个磁体包括永久磁体或电磁体中的至少一者。
CN202080040629.2A 2019-06-06 2020-06-03 宽带紫外线照明源 Active CN114097061B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962858178P 2019-06-06 2019-06-06
US62/858,178 2019-06-06
US16/879,310 2020-05-20
US16/879,310 US11011366B2 (en) 2019-06-06 2020-05-20 Broadband ultraviolet illumination sources
PCT/US2020/035797 WO2020247413A1 (en) 2019-06-06 2020-06-03 Broadband ultraviolet illumination sources

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114097061A CN114097061A (zh) 2022-02-25
CN114097061B true CN114097061B (zh) 2023-07-14

Family

ID=73650782

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080040629.2A Active CN114097061B (zh) 2019-06-06 2020-06-03 宽带紫外线照明源

Country Status (8)

Country Link
US (2) US11011366B2 (zh)
JP (1) JP7432623B2 (zh)
KR (1) KR20220006138A (zh)
CN (1) CN114097061B (zh)
DE (1) DE112020002702T5 (zh)
IL (1) IL287950A (zh)
TW (1) TW202103216A (zh)
WO (1) WO2020247413A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11255797B2 (en) * 2019-07-09 2022-02-22 Kla Corporation Strontium tetraborate as optical glass material
CN112687520B (zh) * 2020-12-16 2021-09-24 中山大学 一种空间电子激发的反射式深紫外光源

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5608526A (en) * 1995-01-19 1997-03-04 Tencor Instruments Focused beam spectroscopic ellipsometry method and system
US5999310A (en) * 1996-07-22 1999-12-07 Shafer; David Ross Ultra-broadband UV microscope imaging system with wide range zoom capability
US7705331B1 (en) * 2006-06-29 2010-04-27 Kla-Tencor Technologies Corp. Methods and systems for providing illumination of a specimen for a process performed on the specimen
CN105403528A (zh) * 2015-11-17 2016-03-16 国家纳米科学中心 石墨烯等离激元增强红外光谱探测的电学原位扣背景方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6278519B1 (en) 1998-01-29 2001-08-21 Therma-Wave, Inc. Apparatus for analyzing multi-layer thin film stacks on semiconductors
US7957066B2 (en) 2003-02-21 2011-06-07 Kla-Tencor Corporation Split field inspection system using small catadioptric objectives
US7245438B2 (en) 2005-05-23 2007-07-17 Kla-Tencor Technologies Corporation Broad band objective having improved lateral color performance
US7345825B2 (en) 2005-06-30 2008-03-18 Kla-Tencor Technologies Corporation Beam delivery system for laser dark-field illumination in a catadioptric optical system
US7525649B1 (en) 2007-10-19 2009-04-28 Kla-Tencor Technologies Corporation Surface inspection system using laser line illumination with two dimensional imaging
KR101278425B1 (ko) 2008-12-27 2013-06-24 에너제틱 테크놀로지 아이엔씨. 광원 장치
US8441639B2 (en) 2009-09-03 2013-05-14 Kla-Tencor Corp. Metrology systems and methods
US9274059B2 (en) 2011-03-14 2016-03-01 Battelle Memorial Institute Microfluidic electrochemical device and process for chemical imaging and electrochemical analysis at the electrode-liquid interface in-situ
US9279774B2 (en) 2011-07-12 2016-03-08 Kla-Tencor Corp. Wafer inspection
US9228943B2 (en) 2011-10-27 2016-01-05 Kla-Tencor Corporation Dynamically adjustable semiconductor metrology system
US9645287B2 (en) 2012-12-17 2017-05-09 Kla-Tencor Corporation Flexible optical aperture mechanisms
KR101401920B1 (ko) 2013-02-21 2014-05-30 고려대학교 산학협력단 그래핀 전극을 이용한 나노레이저 발생장치 및 이의 제조방법
US9726617B2 (en) 2013-06-04 2017-08-08 Kla-Tencor Corporation Apparatus and methods for finding a best aperture and mode to enhance defect detection
US9255887B2 (en) 2013-06-19 2016-02-09 Kla-Tencor Corporation 2D programmable aperture mechanism
US9709510B2 (en) 2014-06-26 2017-07-18 Kla-Tencor Corp. Determining a configuration for an optical element positioned in a collection aperture during wafer inspection
US9891177B2 (en) 2014-10-03 2018-02-13 Kla-Tencor Corporation TDI sensor in a darkfield system
KR102345537B1 (ko) 2014-12-11 2021-12-30 삼성전자주식회사 플라즈마 광원, 및 그 광원을 포함하는 검사 장치
US9470639B1 (en) 2015-02-03 2016-10-18 Kla-Tencor Corporation Optical metrology with reduced sensitivity to grating anomalies

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5608526A (en) * 1995-01-19 1997-03-04 Tencor Instruments Focused beam spectroscopic ellipsometry method and system
US5999310A (en) * 1996-07-22 1999-12-07 Shafer; David Ross Ultra-broadband UV microscope imaging system with wide range zoom capability
US7705331B1 (en) * 2006-06-29 2010-04-27 Kla-Tencor Technologies Corp. Methods and systems for providing illumination of a specimen for a process performed on the specimen
CN105403528A (zh) * 2015-11-17 2016-03-16 国家纳米科学中心 石墨烯等离激元增强红外光谱探测的电学原位扣背景方法

Also Published As

Publication number Publication date
US11424117B2 (en) 2022-08-23
US20210272791A1 (en) 2021-09-02
JP7432623B2 (ja) 2024-02-16
TW202103216A (zh) 2021-01-16
KR20220006138A (ko) 2022-01-14
US20200388481A1 (en) 2020-12-10
IL287950A (en) 2022-01-01
CN114097061A (zh) 2022-02-25
DE112020002702T5 (de) 2022-02-17
JP2022535068A (ja) 2022-08-04
US11011366B2 (en) 2021-05-18
WO2020247413A1 (en) 2020-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI491873B (zh) 檢查方法、檢查裝置及電子線裝置
KR102145469B1 (ko) 검사 장치
US11424117B2 (en) Broadband ultraviolet illumination sources
CN110291609B (zh) 具有钌涂层的电子束发射器
TW201603101A (zh) 檢查裝置
JP6788660B2 (ja) 欠陥検査装置
US11719652B2 (en) Semiconductor metrology and inspection based on an x-ray source with an electron emitter array
KR20220034820A (ko) 광학 유리 재료로서의 사붕산 스트론튬
WO2016143450A1 (ja) 検査装置
JP2005174591A (ja) 荷電粒子線装置および荷電粒子線像生成方法
TWI827582B (zh) 用於光電陰極照明檢測之系統及方法
US7034295B2 (en) Photoemission electron microscopy and measuring method using the microscopy
CN112673448A (zh) 金属囊封光电阴极电子发射器
WO2022163143A1 (ja) 分析装置、及び分析方法
US11694867B2 (en) Silicon nitride x-ray window and method of manufacture for x-ray detector use
JP4877496B2 (ja) カーボンナノチューブエミッタの電子放出特性評価方法
JP5969336B2 (ja) 検査装置
JP2017126428A (ja) 検査装置
TW202418332A (zh) 用於光電陰極照明檢測之系統及方法
JP4822315B2 (ja) ハイブリッド式電子銃

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant