TW202103216A - 寬頻紫外線照明源 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種用於一特徵化系統之寬頻紫外線照明源。該寬頻紫外線照明源包含：一外殼，其具有一或多個壁，該外殼經組態以容納一氣體；及一電漿放電裝置，其基於石墨烯-介電質-半導體(GOS)平面型結構。該GOS結構包含具有一頂面之矽基板、安置於該矽基板之該頂面上之一介電層及安置於該介電層之一頂面上之至少一層石墨烯。一金屬接點可形成於該石墨烯層之該頂面上。該GOS結構具有用於一照明源中之若干優點，諸如低操作電壓(低於50 V)、平面表面電子發射及與標準半導體程序之相容性。該寬頻紫外線照明源進一步包含放置於該外殼內部之電極或放置於該外殼外部以提高電流密度之磁鐵。

Description

寬頻紫外線照明源
本發明大體上係關於特徵化系統，且更特定言之，本發明係關於用於特徵化系統中之寬頻紫外線(UV)照明源。
積體電路(IC)產業需要具有越來越高靈敏度之檢測工具來偵測越來越小缺陷及顆粒(其大小可為數十奈米(nm)或更小)。此等檢測工具必須高速操作以在一短時間週期內檢測一樣本之面積之一大部分或甚至100%。例如，檢測時間可為約1小時用於生產期間之檢測或至多數小時用於研究及開發或故障排除。為快速檢測，檢測工具使用大於所關注之缺陷或顆粒之尺寸之像素或光點大小，且偵測由一缺陷或顆粒引起之信號之僅一小改變。偵測信號之一小改變需要一高光度及一低雜訊位準。高速檢測在使用以UV光操作之檢測工具之生產中最常執行。研究及開發中之檢測可以UV光或電子執行。
IC產業亦需要高精度度量工具來準確量測樣本上之低至數奈米或更小之小特徵之尺寸。在一半導體製程中在各種點處對樣本執行度量程序以量測樣本之各種特性，諸如樣本上之一圖案化結構之一寬度、形成於樣本上之一膜之一厚度及樣本之一層上之圖案化結構相對於樣本之另一層上之圖案化結構之重疊。此等量測用於促進半導體晶粒之製造中之程序控制及/或產量效率。度量可以UV光或電子執行。
旨在生產具有較高積體化、較低電力消耗及較低成本之積體電路之半導體產業係UV光學器件之一主要驅動因數。強力UV光源(諸如準分子雷射及倍頻固態雷射)之開發已導致UV光子應用領域中之研究及開發計劃發展。然而，習知UV光源在深UV範圍內具有一有限發射量。此外，隨著習知UV光源放電快速降級，其限制UV光源之壽命。
因此，期望提供一種彌補上文所識別之先前方法之不足之系統及方法。
根據本發明之一或多個實施例，揭示一種特徵化系統。在一實施例中，該系統包含經組態以支撐一樣本之一載台總成。在另一實施例中，該系統包含一寬頻紫外線照明源。在另一實施例中，該寬頻紫外線照明源包含具有一或多個壁之一外殼，該外殼經組態以容納一氣體。在另一實施例中，該寬頻紫外線照明源包含一電漿放電裝置。在另一實施例中，該電漿放電裝置包含一陽極。在另一實施例中，該電漿放電裝置包含一陰極。在另一實施例中，該陰極包含具有一頂面之矽基板。在另一實施例中，該陰極包含安置於該矽基板之該頂面上之一介電層。在另一實施例中，該陰極包含形成於該介電層之一頂面上之至少一層石墨烯。在另一實施例中，該陰極包含形成於該石墨烯層之一頂面上之一金屬接點。在另一實施例中，該陰極包含經組態以在該金屬接點與該矽基板之間施加一電壓之一第二電力供應源。在另一實施例中，該電漿放電裝置包含經組態以在該陽極與該陰極之間施加一電壓之一第一電力供應源。在另一實施例中，該系統包含經組態以將照明自該寬頻紫外線照明源導引至該樣本之一或多個光學元件。在另一實施例中，該一或多個光學元件經組態以將自該樣本反射之照明導引至一感測器。
根據本發明之一或多個實施例，揭示一種寬頻照明源。在一實施例中，該照明源包含具有一或多個壁之一外殼，該外殼經組態以容納一氣體。在另一實施例中，該照明源包含一電漿放電裝置。在另一實施例中，該電漿放電裝置包含一陽極。在另一實施例中，該電漿放電裝置包含一陰極。在另一實施例中，該電漿放電裝置包含一聚焦電極及磁鐵之至少一者，其經組態以聚焦由該陰極發射之電子以提高電漿密度。在另一實施例中，該陰極包含具有一頂面之矽基板。在另一實施例中，該陰極包含安置於該矽基板之該頂面上之一介電層。在另一實施例中，該陰極包含形成於該介電層之一頂面上之至少一層石墨烯。在另一實施例中，該陰極包含形成於該石墨烯層之一頂面上之一金屬接點。在另一實施例中，該陰極包含經組態以在該金屬接點與該矽基板之間施加一電壓之一第二電力供應源。在另一實施例中，該電漿放電裝置包含經組態以在該陽極與該陰極之間施加一電壓之一第一電力供應源。
根據本發明之一或多個實施例，揭示一種用於使一基板曝露於寬頻紫外線輻射之方法。在一實施例中，該方法包含：將一氣體供應至一寬頻照明源之一外殼；使用一電漿放電裝置在該外殼內部產生一電漿；在該外殼中產生寬頻紫外線輻射；及將該寬頻紫外線輻射光學耦合至位於該外殼外部之一基板。在另一實施例中，該電漿放電裝置包含一陽極。在另一實施例中，該電漿放電裝置包含一陰極。在另一實施例中，該陰極包含具有一頂面之矽基板。在另一實施例中，該陰極包含安置於該矽基板之該頂面上之一介電層。在另一實施例中，該陰極包含形成於該介電層之一頂面上之至少一層石墨烯。在另一實施例中，該陰極包含形成於該石墨烯層之一頂面上之一金屬接點。在另一實施例中，該陰極包含經組態以在該金屬接點與該矽基板之間施加一電壓之一第二電力供應源。在另一實施例中，該電漿放電裝置包含經組態以在該陽極與該陰極之間施加一電壓之一第一電力供應源。
應瞭解，以上一般描述及以下詳細描述僅供例示及說明且未必限制所主張之發明。併入本說明書中且構成本說明書之一部分之附圖繪示本發明之實施例且與一般描述一起用於闡釋本發明之原理。
交叉參考 本申請案主張名叫Yung-Ho Alex Chuang、Yinying Xiao-Li、Edgardo Garcia-Berrios及John Fielden之發明者於2019年6月6日申請之名稱為「BROADBAND ULTRAVIOLET LIGHT SOURCE」之美國臨時專利申請案第62/858,178號之優先權，該案之全部內容以引用的方式併入本文中。
已相對於特定實施例及其具體特徵特別展示及描述本發明。本文所闡述之實施例應被視為繪示而非限制。一般技術者應易於明白，可在不背離本發明之精神及範疇之情況下對形式及細節作出各種改變及修改。
現將詳細參考附圖中所繪示之揭示標的。
寬頻紫外線照明源用於半導體處理產業中之各種應用。可期望照明源具有一長有用壽命、高亮度及發射照明之一寬光譜範圍。當前，基於電漿之照明源用於半導體特徵化系統中。基於電漿之照明源大體上包含一外殼，其容納一陰極、一陽極及一放電氣體(例如氬氣、氙氣、氘氣、汞汽或此等之一組合)。陰極與陽極之間的一電壓維持一電漿或電弧。
最常見市售真空紫外線(VUV)照明源係一低壓氘放電燈，其使用放置於對置側上之鎢絲及陽極來產生輸出光譜。不同於一白熾燈，鎢絲並非氘燈中之照明源。相反地，自燈絲至陽極產生一放電。氘燈在自約120 nm至約160 nm之波長處展現一相對較高輻射輸出，但在大於約170 nm之波長處展現一相對較低輻射輸出。由於諸多應用期望使用跨越真空紫外線、紫外線、可見光及近紅外線範圍之寬頻輻射，因此該等應用當前需要組合一氘燈之輸出與來自另一燈(諸如一氙弧燈或石英鹵素燈)之輸出以覆蓋整個波長範圍。
習知電漿照明源在用於半導體特徵化系統中時存在諸多缺點。第一缺點係基於汞、氬、氙或此等之一組合之電漿照明源在深UV範圍內具有一有限發射量。可期望在低於約200 nm之真空波長處增加發射量。即使市售氘放電燈可以VUV波長發射，但仍存在尤其與半導體特徵化系統有關之一缺點。例如，放電趨向於快速降級。隨著源老化，陰極趨向於被腐蝕及/或受到污染且弧趨向於擴展。來自氘燈中之燈絲之鎢會污染燈外殼及輸出窗。此限制氘放電燈之壽命。一氘燈之典型壽命係約2000小時。另外，氘放電燈以高電壓操作。激發電壓係約300伏特至約500伏特。一旦放電開始，則電壓下降至約100伏特至約200伏特。
本發明之實施例係針對一種用於半導體特徵化系統中之寬頻UV照明源。更特定言之，本發明之實施例係針對一種寬頻UV照明源，其包含(但不限於)作為一電子放電源之石墨烯電子發射器、一陽極及具有一或多個透明壁之一外殼。在此實施例中，外殼容納一氣體，其中容納於外殼內之氣體可包含(但不限於)氫氣、氘氣或一惰性氣體之至少一者。具體而言，電子放電源包含石墨烯-介電質-半導體(亦指稱石墨烯-氧化物-半導體(GOS))型結構。GOS結構包含具有一頂面之矽基板、安置於矽基板之頂面上之一介電層及安置於介電層之頂面上之至少一層石墨烯。金屬接點可形成於石墨烯之頂部上。
在此應注意，為了本發明，術語「石墨烯-氧化物-半導體」、「GOS」、「石墨烯-介電質-半導體」及其等之變體可在本文中互換使用且可為了本發明而被視為等效，除非本文另有說明。K. Murakami、S. Tanaka、A. Miyashita、M. Nagao、Y. Nemoto、M. Takeguchi及J. Fujita之「Graphene-oxide-semiconductor planar-type electron emission device」( Appl. Phys. Lett. 108，083506 (2016))及K. Murakami、T. Igari、K. Mitsuishi、M. Nagao、M. Sasaki及Y. Yamada之「Highly Monochromatic Electron Emission from Graphene/Hexagonal Boron Nitride/Si Heterostructure」( ACS Appl. Materials & Interfaces 12，4061-4067 (2020))中大體上討論GOS結構，其等各者之全部內容以引用的方式併入本文中。
此GOS結構具有若干優點，諸如低操作電壓(低於50 V)、平面表面電子發射及與標準半導體程序之相容性。石墨烯係配置成六方晶格以展現高導電性之一單層碳原子。另外，碳原子之電子散射橫截面小於習知金屬電極(諸如金及鋁)之電子散射橫截面。因此，使用石墨烯作為最上閘極電極可允許在石墨烯層使用低壓化學汽相沈積(LPCVD)生長時電子發射效率達到20%至30%。參閱(例如) K. Murakami、J. Miyaji、R. Furuya、M. Adachi、M. Nagao、Y. Neo、Y. Takao、Y. Yamada、M. Sasaki、H. Mimura之「High-performance planar-type electron source based on a graphene-oxide-semiconductor structure」( Appl. Phys. Lett. 114，213501 (2019))，其全部內容以引用的方式併入本文中。可在僅數層石墨烯(理想地，單一石墨烯層)用於GOS結構中時進一步提高電子發射效率。歸因於低溫操作，不同於鎢絲，小石墨烯可蒸發或濺射且因此不會污染寬頻UV源。GOS結構之能量擴展度可小於約1.5 eV。
本發明之一額外實施例係針對一種寬頻照明源，其包含經組態以維持容納於寬頻照明源之一外殼內之一氣體之一電漿放電之一電漿放電裝置。電漿放電裝置包含外殼內部之電極及放置於外殼外部以如同一電子聚焦系統般提高電流密度之一或多個磁鐵。電子軌跡將趨向於依循圍繞磁場線盤旋之螺旋路徑。放置於外殼外部之一或多個磁鐵(例如永久磁鐵或電磁鐵)提供一磁場以使電漿放電侷限至外殼內之一小容積中。一或多個磁鐵經組態以相對於電子放電源處之磁場強度提高陽極附近之磁場強度以減小放電電漿之寬度及提高陽極近處之電漿密度。
本發明之另一實施例係針對一種特徵化系統。更特定言之，本發明之實施例係針對一種特徵化系統，其包含使用一GOS結構作為電子放電源之一寬頻紫外線放電燈、一陽極及具有一或多個透明壁之一外殼。寬頻照明源可進一步包含經組態以維持外殼內之氣體之一電漿放電之一電漿放電裝置。另外，寬頻照明源可包含經組態以提高陽極近處之電漿密度之一或多個磁鐵。此外，一基板支撐件可位於放電燈外部。寬頻照明源可進一步包含經組態以適合於將來自放電燈之輻射耦合至位於基板支撐件上之一基板之一或多個光學元件。
本發明之另一實施例係針對一種用於使一基板曝露於寬頻紫外線輻射之方法。將含有氫氣、氘氣及一惰性氣體之至少一者之一氣體供應至一外殼，且使用一GOS結構及一陽極在外殼內部以氣體產生一電漿。方法可進一步包含藉由將磁鐵放置於外殼外部來提高陽極近處之電漿密度。由於電漿放電而產生之輻射可光學耦合至位於外殼外部之一基板。
圖1繪示根據本發明之一或多個實施例之一特徵化系統100之一簡化示意圖。例如，特徵化系統100可包含(但不限於)經組態以檢測或量測一樣本108之一檢測子系統或一度量子系統。樣本108可包含本技術中已知之任何樣本，諸如(但不限於)一晶圓、倍縮光罩、光罩或其類似者。
特徵化系統100可包含本技術中已知之任何特徵化系統，其包含(但不限於)一基於光學之檢測工具、一複查工具、一基於影像之度量工具及其類似者。
在一實施例中，樣本108安置於一載台總成112上以促進樣本108移動。載台總成112可包含本技術中已知之任何載台總成，其包含(但不限於)一X-Y載台、一R-θ載台及其類似者。在另一實施例中，載台總成112能夠在檢測期間調整樣本108之高度以維持聚焦於樣本108上。
在另一實施例中，特徵化系統100包含經組態以產生一照明光束101之一照明源102。照明源102可包含適合於產生一照明光束101之本技術中已知之任何照明源。例如，照明源102可發射近紅外線(NIR)輻射、可見輻射、紫外線(UV)輻射、近UV (NUV)、深UV (DUV)輻射、真空UV (VUV)輻射及其類似者。例如，照明源102可包含一或多個雷射。在另一例項中，照明源102可包含一寬頻照明源。
在另一實施例中，特徵化系統100包含經組態以將照明自照明源102導引至樣本108之一照明支路107。照明支路107可包含本技術中已知之任何數目及類型之光學組件。在一實施例中，照明支路107包含一或多個光學元件103。據此而言，照明支路107可經組態以將來自照明源102之照明聚焦至樣本108之表面上。在此應注意，一或多個光學元件103可包含本技術中已知之任何光學元件，其包含(但不限於)一物鏡105、一或多個反射鏡、一或多個透鏡、一或多個偏光鏡、一或多個分束器或其類似者。
在另一實施例中，一收集支路109經組態以收集自樣本108反射、散射、繞射及/或發射之照明。在另一實施例中，收集支路109可將照明自樣本108導引及/或聚焦至一偵測器總成104之一感測器106。在此應注意，感測器106及偵測器總成104可包含本技術中已知之任何感測器及偵測器總成104。應注意，偵測器總成104可包含本技術中已知之任何感測器及偵測器總成。感測器可包含(但不限於)電荷耦合裝置(CCD偵測器)、一互補金屬氧化物半導體(CMOS)偵測器、一延時積分(TDI)偵測器、一光倍增管(PMT)、一雪崩光二極體(APD)、一線感測器、一電子轟擊線感測器或其類似者。
在另一實施例中，偵測器總成104通信地耦合至包含一或多個處理器116及記憶體118之一控制器114。例如，一或多個處理器116可通信地耦合至記憶體118，其中一或多個處理器經組態以執行儲存於記憶體118上之一組程式指令。在一實施例中，控制器114控制特徵化系統100及/或感測器106特徵化(例如檢測或量測)樣本108上之一結構。
在一實施例中，照明源102包含具有石墨烯-介電質-半導體(GOS)結構之一寬頻UV照明源。寬頻UV照明源可包含(但不限於)一電子放電源、一陽極、具有一或多個透明壁之一外殼及其類似者。外殼可包含一氣體。例如，容納於外殼內之氣體可包含(但不限於)氫氣、氘氣及/或一惰性氣體，諸如(但不限於)氦氣、氖氣、氬氣、氪氣或氙氣。
在一實施例中，寬頻紫外線源包含經組態以維持外殼內之氣體之一電漿放電之一電漿放電裝置。照明源102之照明光束101可包含一紫外線區域中(諸如一DUV (約200 nm至約280 nm)或一VUV (約100 nm至約200 nm)光譜範圍中)之波長。寬頻UV照明源之電子放電源可基於一GOS型結構。
在另一實施例中，GOS結構包含石墨烯-介電質-半導體平面型電子發射裝置。例如，GOS結構包含(但不限於)具有一頂面之矽基板、放置於矽基板之頂面上之一介電層及安置於介電層之一頂面上之至少一層石墨烯。介電層可本技術中已知之任何介電質。例如，介電層可包含氮化硼或二氧化矽。在另一實施例中，金屬接點可形成於石墨烯層之一頂面上。
在另一實施例中，照明源102包含具有一GOS結構作為電子放電源之一寬頻UV照明源。在另一實施例中，寬頻UV照明源包含具有一或多個透明壁之一外殼。外殼可包含外殼內之一氣體。例如，容納於外殼內之氣體可包含(但不限於)氫氣、氘氣或一惰性氣體之至少一者。
在另一實施例中，一電漿放電裝置經組態以維持外殼內之氣體之一電漿放電。照明源102之輸出光譜(例如照明光束101)可包含(但未必包含)紫外線區域中(諸如一DUV (約200 nm至約280 nm)或一VUV (約100 nm至約200 nm)光譜範圍中)之波長。
在另一實施例中，電漿放電裝置包含外殼內之一或多個電極。在另一實施例中，電漿放電裝置可包含放置於外殼外部之一或多個磁鐵。一或多個磁鐵及/或一或多個電極可經組態以如同一電子聚焦系統般提高電流密度。在此應注意，電子軌跡趨向於依循圍繞磁場線盤旋之螺旋路徑。一或多個磁鐵(例如永久磁鐵或電磁鐵)可提供將電漿放電侷限於外殼內之一小容積之一磁場。在其中使用一電磁鐵之一實例性實施例中，一電源供應器可經組態以將一DC電壓施加於電磁鐵以產生一靜態磁場。一或多個磁鐵可經組態以相對於電子放電源處之磁場強度提高陽極附近之磁場強度以減小放電電漿之寬度及提高陽極近處之電漿密度。
在一實施例中，特徵化系統100照射樣本108上之一線及在一或多個暗場及/或明場收集通道中收集散射及/或反射照明。在此實施例中，偵測器總成104可包含一線感測器或一電子轟擊線感測器。
在一實施例中，一或多個光學元件103包含一照明鏡筒透鏡133。照明鏡筒透鏡133可經組態以使一照明光瞳光闌131成像至物鏡105內之一光瞳。例如，照明鏡筒透鏡133可經組態使得照明光瞳光闌131及光瞳彼此共軛。在一實施例中，照明光瞳光闌131可藉由將不同光闌切換至照明光瞳光闌131之位置中來組態。在另一實施例中，照明光瞳光闌131可藉由調整照明光瞳光闌131之開口之一直徑或形狀來組態。據此而言，樣本108可取決於在控制器114之控制下執行特徵化(例如量測或檢測)而由不同角範圍照射。
在一實施例中，一或多個光學元件103包含一收集鏡筒透鏡123。例如，收集鏡筒透鏡123可經組態以使物鏡105內之光瞳成像至一收集光瞳光闌121。例如，收集鏡筒透鏡123可經組態使得收集光瞳光闌121及物鏡105內之光瞳彼此共軛。在一實施例中，收集光瞳光闌121可藉由將不同光闌切換至收集光瞳光闌121之位置中來組態。在另一實施例中，收集光瞳光闌121可藉由調整收集光瞳光闌121之開口之一直徑或形狀來組態。據此而言，可在控制器114之控制下將自樣本108反射或散射之不同角範圍之照明導引至偵測器總成104。
在另一實施例中，照明光瞳光闌131及收集光瞳光闌121之至少一者可包含一可程式化光闌。Brunner於2016年2月9日發佈之名稱為「2D programmable aperture mechanism」之美國專利第9,255,887號、Brunner於2017年5月9日發佈之名稱為「Flexible optical aperture mechanisms」之美國專利第9,645,287號中大體上討論可程式化光闌，該兩個專利之全部內容以引用的方式併入本文中。Kolchin等人於2017年7月18日發佈之名稱為「Determining a configuration for an optical element positioned in a collection aperture during wafer inspection」之美國專利第9,709,510號及Kolchin等人於2017年8月8日發佈之名稱為「Apparatus and methods for finding a best aperture and mode to enhance defect detection」之美國專利第9,726,617號中大體上描述選擇一光闌組態用於檢測之方法，該兩個專利之全部內容以引用的方式併入本文中。
以下各者中大體上描述特徵化系統：Vazhaeparambil等人於2018年2月13日發佈之名稱為「TDI Sensor in a Darkfield System」之美國專利第9,891,177號、Romanovsky等人於2018年3月8日發佈之名稱為「Wafer Inspection」之美國專利第9,279,774號、Armstrong等人於2011年6月7日發佈之名稱為「Split Field Inspection System Using Small Catadioptric Objectives」之美國專利第7,957,066號、Chuang等人於2010年10月19日發佈之名稱為「Beam Delivery System for Laser Dark-Field Illumination in a Catadioptric Optical System」之美國專利第7,817,260號、Shafer等人於1999年12月7日發佈之名稱為「Ultra-Broadband UV Microscope Imaging System with Wide Range Zoom Capability」之美國專利第5,999,310號、Leong等人於2009年4月28日發佈之名稱為「Surface Inspection System Using Laser Line Illumination with Two Dimensional Imaging」之美國專利第7,525,649號、Kandel等人於2015年7月14日發佈之名稱為「Metrology Systems and Methods」之美國專利第9,080,971號、Chuang等人於2009年1月6日發佈之名稱為「Broad Band Objective Having Improved Lateral Color Performance」之美國專利第7,474,461號、Zhuang等人於2016年10月18日發佈之名稱為「Optical Metrology With Reduced Sensitivity To Grating Anomalies」之美國專利第9,470,639號、Wang等人於2016年1月5日發佈之名稱為「Dynamically Adjustable Semiconductor Metrology System」之美國專利第9,228,943號、Piwonka-Corle等人於1997年3月4日發佈之名稱為「Focused Beam Spectroscopic Ellipsometry Method and System」之美國專利第5,608,526號及Rosencwaig等人於2001年10月2日發佈之名稱為「Apparatus for Analyzing Multi-Layer Thin Film Stacks on Semiconductors」之美國專利第6,297,880號，所有該等專利之全部內容以引用的方式併入本文中。
在此應注意，系統100之一或多個組件可依本技術中已知之任何方式通信地耦合至系統100之各種其他組件。例如，一或多個處理器116可彼此通信耦合且經由一有線(例如銅線、光纖電纜及其類似者)或無線連接(例如RF耦合、IR耦合、WiMax、Bluetooth、3G、4G、4G LTE、5G及其類似者)通信地耦合至其他組件。
一或多個處理器116可包含本技術中已知之任何一或多個處理元件。在此意義上，一或多個處理器116可包含經組態以執行軟體演算法及/或指令之任何微處理器型裝置。一或多個處理器116可由一桌上型電腦、大型電腦系統、工作站、影像電腦、平行處理器或經組態以執行一程式(其經組態以操作系統100)之其他電腦系統(例如網路電腦)組成，如本發明中所描述。應認識到，本發明中所描述之步驟可由一單一電腦系統或替代地，多個電腦系統實施。另外，應認識到，本發明中所描述之步驟可在一或多個處理器116之任何一或多者上實施。一般而言，術語「處理器」可經廣義界定以涵蓋具有執行來自記憶體118之程式指令之一或多個處理元件之任何裝置。再者，系統100之不同子系統(例如照明源102、偵測器總成104、控制器114及其類似者)可包含適合於實施本發明中所描述之步驟之至少一部分之處理器或邏輯元件。因此，以上描述不應被解譯為限制本發明，而是僅為一說明。
記憶體118可包含本技術中已知之任何儲存媒體，其適合於儲存可由相關聯之一或多個處理器116執行之程式指令及自度量子系統及/或檢測子系統接收之資料。例如，記憶體118可包含一非暫時性記憶體媒體。例如，記憶體118可包含(但不限於)一唯讀記憶體(ROM)、一隨機存取記憶體(RAM)、一磁性或光學記憶體裝置(例如磁碟)、一磁帶、一固態硬碟及其類似者。應進一步注意，記憶體118可與一或多個處理器116收容於一共同控制器殼體中。在一替代實施例中，記憶體118可相對於處理器116、控制器114及其類似者之實體位置遠端定位。在另一實施例中，記憶體118維持用於引起一或多個處理器116實施本發明中所描述之各種步驟之程式指令。
圖2A繪示根據本發明之一或多個實施例之一寬頻紫外線照明源200之一示意圖。在此應注意，除非本文另有說明，否則先前相對於特徵化系統100所描述之各種實施例、組件及操作之描述應解譯為延伸至寬頻照明源200。
在一實施例中，寬頻照明源200包含具有一或多個壁之一外殼202。在另一實施例中，外殼202之壁之一或多者至少部分透明。據此而言，外殼202之一或多個壁可包含透射或部分透射所關注之波長之一材料。例如，寬頻UV照明源200可包含(但不限於)併入至外殼202之一壁中之一透明窗201。例如，外殼202之一或多個壁之至少一者可至少部分透射130 nm至400 nm之間的一波長。窗201可由包含(但不限於)石英、熔矽石、氟化鎂(MgF2 )、氟化鈣(CaF2 )、四硼酸鍶(SrB4 O7 )或其類似者之本技術中已知之任何材料形成。
在一實施例中，一氣體204容納於外殼202內。為了本發明，術語「外殼」係指具有容納氣體204之一或多個壁同時防止周圍大氣非所要地污染氣體204之一封閉環境。氣體204可包含(但不限於)氫氣、氘氣或一惰性氣體之一或多者。惰性氣體可包含(但不限於)氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣或其類似者之至少一者。在一實施例中，外殼202可填充氣體204且接著密封。在另一實施例中，一外部氣體源(圖中未展示)可視需要供應氣體204至外殼202。
在一實施例中，寬頻紫外線照明源200經組態以操作為一低壓放電燈。例如，寬頻紫外線照明源200可操作為具有約1 Pa至約10000 Pa之間的氣體204之一填充壓力之一低壓放電燈。在另一實施例中，寬頻紫外線照明源200經組態以操作為一高壓放電燈。例如，寬頻紫外線照明源200可操作為具有約104 Pa至約106 Pa之間(例如約0.1個大氣壓至約10個大氣壓之間)的氣體204之一填充壓力之一高壓放電燈。在此應注意，照明源200之操作壓力可取決於照明源200之操作溫度而高於填充壓力。
在一實施例中，外殼202包含一吸氣劑209。例如，吸氣劑209可放置於外殼202內以在照明源200之操作期間移除雜質。在此應注意，外殼202可包含適合於移除雜質之任何吸氣劑，其包含(但不限於)不可蒸發吸氣劑(NEG)、集氫劑、可蒸發吸氣劑、吸氣膜或其類似者。
在一實施例中，寬頻UV照明源200包含經組態以適合於維持氣體204之一電漿放電208之一電漿放電裝置207。例如，氣體204之電漿放電208可發生於外殼202內。對於一低壓放電燈，氣體壓力可介於約1 Pa至約10000 Pa之間。此外，對於一高壓放電燈，氣體壓力可介於104 Pa至106 Pa之間(例如介於0.1 atm至10 atm之間)。在此應注意，氣體壓力可為適合於獲得來自放電208之紫外線照明之強輻射以用於特徵化系統(例如圖1中所展示之特徵化系統100)中之任何壓力。在一實施例中，如圖2A中所展示，電漿放電裝置207包含定位成與一陰極212相距一選擇距離之一陽極210。例如，陽極210及陰極212可在外殼202內安置成隔開一選擇距離。在一實施例中，選擇距離可約等於1 mm，諸如約500 μm至約2 mm之間的一距離。
在一實施例中，電漿放電裝置207包含經組態以在陽極210與陰極212之間施加一DC電壓之一第一電源供應器214。例如，電壓可產生維持放電208之一電場。據此而言，放電208可產生寬頻輻射216。在另一實施例中，第一電源供應器214在陽極210與陰極212之間施加足以離子化氣體204之一部分以激發(或引發)放電208之一電壓。例如，一高電壓(例如數百伏特)可由第一電源供應器214施加以激發放電且可施加一較低電壓(例如約50 V至約200 V之間)以在經激發之後持續放電。在一替代實施例中，來自陰極212之發射電流最初可經增大以引發放電，同時維持陽極上之一恆定電壓。如下文將相對於圖3闡釋，發射電流可由施加於GOS結構之偏壓電壓控制。
在一實施例中，陰極212包含具有石墨烯-介電質-半導體平面型發射裝置之一GOS結構。例如，GOS結構可包含(但不限於)具有一頂面之矽基板、放置於矽基板之頂面上之一介電層及安置於介電層之頂面上之至少一層石墨烯。在一些實施例中，金屬接點可形成於石墨烯層之一頂面上。為了本發明，術語「石墨烯」係指配置成六方晶格以展現高導電性之一單層碳原子。
在此應注意，GOS結構具有若干優點，諸如低操作電壓(低於50 V)、平面表面電子發射及與標準半導體程序之相容性。另外，碳原子之電子散射橫截面小於習知金屬電極(諸如金及鋁)之電子散射橫截面。因此，使用石墨烯作為最上閘極電極可允許在石墨烯層使用低壓化學汽相沈積(LPCVD)生長時電子發射效率達到20%至30%。不同於鎢絲，石墨烯不會成為寬頻UV燈之一污染物。自本發明GOS結構發射之電子之能量擴展度可小於約1.5 eV。
在一些實施例中，儘管圖2A中未展示，但一第二電源供應器可連接至GOS結構。第二電源供應器可經組態以引起電子發射。本文可進一步討論第二電源供應器。
在此預期，照明源200之一或多個內部組件(例如外殼202之內壁、陽極210、陰極212及其類似者)可經組態以使用預清潔及預烘焙程序根據超高真空(UHV)標準清潔。此外，在此預期，在組裝之後，照明源200之一或多個內部組件(例如外殼202之內壁、陽極210、陰極212及其類似者)可經組態以使用超高純度(例如至兆分率內)氬氣沖洗。
在一些實施例中，寬頻UV照明源200可包含額外電極。例如，寬頻UV照明源200可包含電極213以將電子自陰極212聚焦或導引至陽極210。在一實施例中，如圖中所描繪，電極213可處於相同於陰極212之電位。在另一實施例中，電極213可處於大於陰極212之一負電位。在另一實施例中，陰極212或陽極210之一者可處於接地電位。
在一些實施例中，寬頻UV照明源200可包含一或多個磁鐵。例如，寬頻UV照明源200可包含一或多個電磁鐵220。舉另一實例而言，寬頻UV照明源200可包含一或多個永久磁鐵221。在此實施例中，一或多個磁鐵可經組態以如同一電子聚焦系統般提高電流密度。例如，電子軌跡趨向於依循沿磁場線之螺旋路徑，使得一或多個磁鐵之組態可經調整以提高電子密度。例如，藉由使一或多個電磁鐵220之繞組在陽極210附近(而非在陰極212附近)更緊密一起間隔，場強度將在陽極附近較高，且電子密度將在陽極附近提高。在其中使用一或多個電磁鐵220之實例性實施例中，一第三電源供應器223可經組態以將一DC電壓施加於一或多個電磁鐵220以產生一靜態磁場。在此應注意，寬頻UV照明源200可包含適合於將電子電流聚焦於電漿中之各種磁鐵組態。因此，圖2A中所展示之組態僅供說明且不應被解釋為限制本發明之範疇。
圖2B繪示根據本發明之一或多個替代實施例之一寬頻紫外線照明源250之一示意圖。在此應注意，除非本文另有說明，否則先前相對於特徵化系統100及寬頻照明源200所描述之各種實施例、組件及操作之描述應解譯為延伸至寬頻照明源250。如本文所使用，當圖2B中之一特徵或元件具有相同於圖2A中之一特徵或元件之元件符號時，可假定圖2B中之特徵或元件具有類似於圖2A中之對應特徵或元件之一功能且可類似於圖2A中之對應特徵或元件般組態，除非本文另有說明。
在一實施例中，紫外線照明源250之外殼202由一第一陽極251分成兩個容積。例如，一上容積填充一氣體204，如上文相對於圖2A所描述。舉另一實例而言，一下容積254容納一真空或一低壓氣體，諸如具有小於數帕斯卡(Pa)之一壓力之一氣體。外殼202及陽極251經組態以維持上容積與下容積之間的一密封，使得下容積254中之壓力在紫外線照明源250之操作壽命(其可為約1年或更長)內保持低於一所要低壓，諸如約1 Pa之一壓力。下容積254容納包含經組態以發射電子之一GOS結構之陰極212。發射電子朝向第一陽極251加速，第一陽極251由電源供應器214a維持相對於陰極212之一正電位。陽極251之至少一部分包含具有一低原子序數元素(諸如(但不限於)鈹、鎂、鋁或其類似者)之一薄膜252，諸如具有小於10 μm之一厚度之一膜。在一實施例綜合，薄膜252包含具有13或更低之原子序數之至少50%原子組成低原子序數元素。例如，薄膜252可包含50%鈹原子組成。電源供應器214a可使陽極251相對於陰極212維持大於+10 kV之一電位。在此應注意，撞擊薄膜252之電子可具有10 keV或更大之一能量(對應於陰極與陽極之間的電位差)，使得該等電子之很大一部分可穿透薄膜252。
穿透薄膜252至容納氣體204之上容積中之電子將朝向第二陽極210加速，第二陽極210由電源供應器214b維持相對於一第一陽極251之一正電位。電子透過氣體204朝向第二陽極210行進產生發射寬頻輻射216之電漿放電208。電源供應器214b可使第二陽極210相對於第一陽極215維持約+20 V至約+200 V之間的一電位。電源供應器214a或電源供應器214b之至少一者可在操作期間調整以引發及維持電漿放電且控制寬頻發射216之強度。替代地，來自陰極之發射電流可經調整以引發及維持電漿放電。陰極、第一陽極或第二陽極之一者可處於接地電位。
在一些實施例中，下容積及上容積之至少一者可視情況分別包含吸氣劑209a及209b。
圖3繪示根據本發明之一或多個實施例之適合用作為一陰極之一已知石墨烯-介電質-半導體(GOS)結構300之一橫截面側視圖。在此應注意，除非本文另有說明，否則先前相對於特徵化系統100所描述之各種實施例、組件及操作之描述應被解譯為延伸至GOS結構300。此外，在此應注意，除非本文另有說明，否則先前相對於寬頻照明源200、250所描述之各種實施例、組件及操作之描述應被解譯為延伸至GOS結構300。
在一實施例中，GOS結構300包含石墨烯-介電質-半導體平面型電子發射裝置。例如，GOS結構包含(但不限於)具有一頂面之矽基板301、放置於矽基板301之頂面上之一介電層302及安置於介電層之頂面上之至少一層石墨烯303。在一些實施例中，一或多個金屬接點304可形成於石墨烯層之一頂面上。在此應注意，圖3中所描繪之GOS結構300僅供說明且不應被解釋為限制本發明之範疇。GOS結構300可包含層之任何組合及層之任何組態。
在此應注意，GOS結構300具有若干優點，諸如低操作電壓(低於50 V)、平面表面電子發射及與標準半導體程序之相容性。如本文先前所提及，術語「石墨烯」係指配置成六方晶格以展現高導電性之一單層碳原子。另外，碳原子之電子散射橫截面小於習知金屬電極(諸如金及鋁)之電子散射橫截面。因此，使用石墨烯作為最上閘極電極可允許在石墨烯層使用低壓化學汽相沈積(LPCVD)生長時電子發射效率達到20%至30%。
此外，在此應注意，可在僅數層石墨烯(較佳地，一單一石墨烯層)用於GOS結構300中時進一步提高電子發射效率。歸因於低溫操作，不同於鎢絲，石墨烯不會成為寬頻UV燈及光學系統之剩餘部分之一污染物。本發明GOS結構之能量擴展度小於約1.5 eV。
在一實施例中，矽基板可為以一摻雜位準摻雜之一n型。例如，矽基板可為以約1016 cm-3 至約1019 cm-3 之間的一摻雜位準摻雜之一n型。在另一實施例中，電子發射可為(但未必)具有約10 μm至約1 mm之間的線性尺寸之矩形、正方形、圓形或其類似者。在此應注意，電子發射305發生於使用第二電源供應器306跨GOS結構300施加一偏壓電壓時。在較佳實施例中，偏壓電壓低於50 V。為了本發明，術語「發射效率」係指發射電流305與自電源供應器306通過基板301之電流之比率。在一較佳實施例中，發射效率隨著偏壓電壓增大而提高且可達到20%至30%。在此應注意，儘管圖3將矽基板描繪為處於接地電位，但陰極300未必接地。如上文相對於圖2A及圖2B所描述，陰極、第一陽極或第二陽極之一者可處於接地電位。
在一實施例中，介電層可經組態以藉由熱氧化矽來生長。在另一實施例中，可使用除二氧化矽之外的一介電材料。例如，介電材料可為氮化硼。在另一實施例中，(若干)石墨烯層可經組態以藉由低壓化學汽相沈積(LPCVD)生長。在另一實施例中，可使用習知光微影、射頻濺射及一升離程序製造金屬接點電極。然而，在此應注意，可經由本技術中已知之任何機構製造GOS結構300之一或多個層，因此，以上討論不應被解釋為限制本發明之範疇。
圖4係描繪根據本發明之一或多個實施例之用於使一基板曝露於寬頻UV輻射之一方法400的一流程圖。在此應注意，方法400之步驟可完全或部分由系統100、200、250、300實施。然而，應進一步認識到，方法400不受限於系統100、200、250、300，因為額外或替代系統級實施例可實施方法400之所有或部分步驟。
在步驟402中，將一氣體供應至一寬頻照明源之一外殼。在一實施例中，寬頻照明源200之外殼202可容納一氣體204。例如，外殼202之氣體204可經由一外部氣體源供應至外殼。例如，外部氣體源可經組態以視需要將氣體供應至外殼202。舉另一實例而言，外殼202可填充氣體204且接著密封。氣體可包含(但不限於)氫氣、氘氣或一惰性氣體(諸如(但不限於)氦氣、氖氣、氬氣、氪氣或氙氣)之至少一者。
在步驟404中，使用一電漿放電裝置在外殼內部產生一電漿。在一實施例中，電漿放電裝置207經組態以維持外殼202內之氣體204之一電漿放電208。在另一實施例中，電漿放電裝置207包含定位成與一陰極212相距一選擇距離之一陽極210。例如，陽極210及陰極212可在外殼202內安置成隔開一選擇距離。
在另一實施例中，陰極212包含具有石墨烯-介電質-半導體平面型電子發射裝置之一GOS結構。例如，GOS結構可包含(但不限於)具有一頂面之矽基板、放置於矽基板之頂面上之一介電層及安置於介電層之頂面上之至少一層石墨烯。在一些實施例中，一或多個金屬接點可形成於石墨烯層之一頂面上。
在另一實施例中，電漿放電裝置之陰極及陽極之GOS結構經組態以在包含氣體之外殼內部產生電漿。
在一選用步驟中，可提高電漿放電裝置之陽極近處之電漿密度。例如，可藉由將一或多個磁鐵放置於外殼外部來提高陽極近處之電漿密度。例如，一或多個磁鐵可包含一永久磁鐵及一電磁鐵之至少一者。在一替代實施例中，可藉由將一或多個聚焦電極放置於外殼內部來提高陽極近處之電漿密度。在另一實施例中，可使用聚焦電極及磁鐵兩者。
在步驟406中，產生寬頻紫外線輻射。在一實施例中，一第一電源供應器214在電漿放電裝置之陽極210與陰極212之間施加一DC電壓。例如，電壓可產生維持放電208之一電場。據此而言，放電208可產生寬頻輻射216。在另一實施例中，第一電源供應器214在陽極210與陰極212之間施加足以離子化氣體204之一部分以激發(或引發)放電208之一電壓。例如，一高電壓(例如數百伏特)可由第一電源供應器214施加以激發放電且可施加一較低電壓(例如約50 V至約200 V之間)以在經激發之後持續放電。在另一實施例中，發射電流最初可經增大以引發放電208，同時維持陽極210上之一恆定電壓。
在步驟408中，將寬頻紫外線輻射光學耦合至位於外殼外部之一基板。
可進一步預期，上述方法之實施例之各者可包含本文所描述之(若干)任何其他方法之(若干)任何其他步驟。另外，上述方法之實施例之各者可由本文所描述之系統之任何者執行。
熟習技術者應認識到，本文所描述之組件、操作、裝置、物件及其伴隨討論作為實例用於使概念清楚且考量各種組態修改。因此，如本文所使用，所闡述之特定範例及伴隨討論意欲表示其更一般類別。一般而言，使用任何特定範例意欲表示其類別，且不包含特定組件、操作、裝置及物件不應被視為限制。
呈現以上描述來使一般技術者能夠製造及使用一特定應用及其要求之背景中所提供之本發明。如本文所使用，定向術語(諸如「頂部」、「底部」、「上方」、「下方」、「上」、「向上」、「下」、「朝下」及「向下」)意欲提供相對位置用於描述，且不意欲指定一絕對參考系。熟習技術者應明白所描述之實施例之各種修改，且本文所界定之一般原理可應用於其他實施例。因此，本發明不意欲受限於所展示及描述之特定實施例，而是應符合與本文所揭示之原理及新穎特徵一致之最廣範疇。
關於在本文中使用實質上任何複數及/或單數術語，熟習技術者可根據背景及/或應用適當地自複數轉化為單數及/或自單數轉化為複數。為清楚起見，本文未明確闡述各種單數/複數排列。
本文所描述之標的有時繪示含於其他組件內或與其他組件連接之不同組件。應瞭解，此等所描繪之架構僅供例示，且事實上可實施達成相同功能性之諸多其他架構。在一概念意義上，達成相同功能性之組件之任何配置經有效「相關聯」以達成所要功能性。因此，本文中經組合以達成一特定功能性之任何兩個組件可被視為彼此「相關聯」以達成所要功能性，不管架構或中間組件如何。同樣地，如此相關聯之任何兩個組件亦可被視為彼此「連接」或「耦合」以達成所要功能性，且能夠如此相關聯之任何兩個組件亦可被視為彼此「可耦合」以達成所要功能性。「可耦合」之特定實例包含(但不限於)可實體配合及/或實體互動互組件及/或可無線互動及/或無線互動組件及/或邏輯互動及/或可邏輯互動組件。
另外，應瞭解，本發明由隨附申請專利範圍界定。熟習技術者應瞭解，一般而言，本文及尤其是隨附申請專利範圍(例如隨附申請專利範圍之主體)中所使用之術語一般意欲為「開放式」術語(例如，術語「包含(inluding)」應被解譯為「包含(但不限於)」，術語「具有」應被解譯為「至少具有」，術語「包含(include)」應被解譯為「包含(但不限於)」，等等)。熟習技術者應進一步瞭解，若意欲得到一引入請求項敘述之一特定數目，則此一意圖將明確敘述於請求項中，且若無此敘述，則無此意圖存在。例如，為促進理解，以下隨附申請專利範圍可含有使用引入性片語「至少一」及「一或多個」來引入請求項敘述。然而，使用此等片語不應被解釋為隱含由不定冠詞「一」引入一請求項敘述使含有此引入請求項敘述之任何特定請求項受限於含有僅一個此敘述之發明，即使相同請求項包含引入性片語「一或多個」或「至少一」及不定冠詞，諸如「一」(例如「一」通常應被解譯為意謂「至少一」或「一或多個」)；此同樣適用於使用用於引入請求項敘述之定冠詞。另外，即使明確敘述一引入請求項敘述之一特定數目，但熟習技術者應認識到，此敘述通常應被解譯為意謂至少所述數目(例如，「兩個敘述」之裸敘述(無其他修飾詞)通常意謂至少兩個敘述或兩個或更多個敘述)。另外，在其中使用類似於「A、B及C之至少一者及其類似者」之一慣例之例項中，此一結構一般意指熟習技術者通常所理解之意義(例如，「具有A、B及C之至少一者之一系統」將包含(但不限於)僅具有A、僅具有B、僅具有C、同時具有A及B、同時具有A及C、同時具有B及C及/或同時具有A、B及C之系統，等等)。在其中使用一類似於「A、B或C之至少一者及其類似者」之一慣例之例項中，此一結構一般意指熟習技術者通常所理解之意義(例如，「具有A、B或C之至少一者之一系統」將包含(但不限於)僅具有A、僅具有B、僅具有C、同時具有A及B、同時具有A及C、同時具有B及C及/或同時具有A、B及C之系統，等等)。熟習技術者應進一步瞭解，在[實施方式]、申請專利範圍或圖式中，呈現兩個或更多個替代項之幾乎任何連詞及/或片語應被理解為考量包含項之一者、項之任一者或兩項之可能性。例如，片語「A或B」將被理解為包含「A」或「B」或「A及B」之可能性。
100:特徵化工具/特徵化系統 101:照明光束 102:照明源 103:光學元件 104:偵測器總成 105:物鏡 106:感測器 107:照明支路 108:樣本 109:收集支路 112:載台總成 114:控制器 116:處理器 118:記憶體 121:收集光瞳光闌 123:收集鏡筒透鏡 131:照明光瞳光闌 133:照明鏡筒透鏡 200:寬頻紫外線(UV)照明源 201:透明窗 202:外殼 204:氣體 207:電漿放電裝置 208:電漿放電 209:吸氣劑 209a:吸氣劑 209b:吸氣劑 210:陽極 212:陰極 213:電極 214:第一電源供應器 214a:電源供應器 214b:電源供應器 216:寬頻輻射 220:電磁鐵 221:永久磁鐵 223:第三電源供應器 250:寬頻紫外線照明源 251:第一陽極 252:薄膜 254:下容積 300:石墨烯-介電質-半導體(GOS)結構/陰極 301:矽基板 302:介電層 303:石墨烯層 304:金屬接點 305:電子發射/發射電流 306:第二電源供應器 400:方法 402:步驟 404:步驟 406:步驟 408:步驟
熟習技術者可藉由參考附圖來較佳理解本發明之諸多優點，其中： 圖1繪示根據本發明之一或多個實施例之一特徵化系統之一簡化示意圖； 圖2A繪示根據本發明之一或多個實施例之一寬頻紫外線照明源之一示意圖； 圖2B繪示根據本發明之一或多個實施例之一寬頻紫外線照明源之一示意圖； 圖3繪示根據本發明之一或多個實施例之寬頻紫外線照明源之一已知石墨烯-介電質-半導體之一橫截面側視圖；及 圖4係描繪根據本發明之一或多個實施例之用於使一基板曝露於寬頻紫外線輻射之一方法的一流程圖。
100:特徵化工具/特徵化系統
101:照明光束
102:照明源
103:光學元件
104:偵測器總成
105:物鏡
106:感測器
107:照明支路
108:樣本
109:收集支路
112:載台總成
114:控制器
116:處理器
118:記憶體
121:收集光瞳光闌
123:收集鏡筒透鏡
131:照明光瞳光闌
133:照明鏡筒透鏡

Claims (36)

  1. 一種特徵化系統，其包括： 一載台總成，該載台總成經組態以支撐一樣本； 一寬頻紫外線照明源，該寬頻紫外線照明源包括： 一外殼，其具有一或多個壁，該外殼經組態以容納一氣體；及 一電漿放電裝置，該電漿放電裝置包括： 一陽極； 一陰極，該陰極包括： 一矽基板，該矽基板具有一頂面； 一介電層，該介電層安置於該矽基板之該頂面上； 至少一層石墨烯，其安置於該介電層之一頂面上； 一金屬接點，該金屬接點形成於該石墨烯層之一頂面上；及 一第二電力供應源，該第二電力供應源經組態以在該金屬接點與該矽基板之間施加一電壓；及 一第一電力供應源，該第一電力供應源經組態以在該陽極與該陰極之間施加一電壓；及 一或多個光學元件，該一或多個光學元件經組態以將照明自該寬頻紫外線照明源導引至該樣本，該一或多個光學元件經進一步組態以將自該樣本反射或散射之照明導引至一感測器。
  2. 如請求項1之系統，其中該外殼之該一或多個壁之至少一者至少部分透射自130 nm至400 nm之一範圍內之一波長。
  3. 如請求項1之系統，其中該外殼包含一窗，其中該窗至少部分透射自130 nm至400 nm之一範圍內之一波長。
  4. 如請求項1之系統，其中該氣體包含氫氣、氘氣、氦氣、氖氣、氬氣、氪氣及氙氣之至少一者。
  5. 如請求項4之系統，其中該氣體之一填充壓力係介於1 Pa至10000 Pa之間。
  6. 如請求項4之系統，其中該氣體之一填充壓力係介於0.1個大氣壓至10個大氣壓之間。
  7. 如請求項1之系統，其中該第二電力供應源經組態以施加10 V至50 V之間的一電壓。
  8. 如請求項1之系統，其中該第一電力供應源經組態以施加50 V至200 V之間的一電壓。
  9. 如請求項1之系統，其進一步包括放置於該外殼內部之一或多個聚焦電極。
  10. 如請求項1之系統，其進一步包括放置於該外殼外部之一或多個磁鐵。
  11. 如請求項10之系統，其中該一或多個磁鐵包括一永久磁鐵或一電磁鐵之至少一者。
  12. 如請求項1之系統，其進一步包括： 一偵測器總成，該偵測器總成包含該感測器，該偵測器總成通信地耦合至包含一或多個處理器及記憶體之一控制器。
  13. 一種寬頻紫外線照明源，其包括： 一外殼，其具有一或多個壁，該外殼經組態以容納一氣體；及 一電漿放電裝置，該電漿放電裝置包括： 一陽極； 一陰極，該陰極包括： 一矽基板，該矽基板具有一頂面； 一介電層，該介電層安置於該矽基板之該頂面上； 至少一層石墨烯，該至少一層石墨烯安置於該介電層之一頂面上； 一金屬接點，該金屬接點形成於該石墨烯層之一頂面上；及 一第二電力供應源，該第二電力供應源經組態以在該金屬接點與該矽基板之間施加一電壓；及 一第一電力供應源，其經組態以在該陽極與該陰極之間施加一電壓。
  14. 如請求項13之照明源，其中該外殼之該一或多個壁之至少一者至少部分透射自130 nm至400 nm之一範圍內之一波長。
  15. 如請求項13之照明源，其中該外殼包含一窗，其中該窗至少部分透射自130 nm至400 nm之一範圍內之一波長。
  16. 如請求項13之照明源，其中該氣體包含氫氣、氘氣、氦氣、氖氣、氬氣、氪氣及氙氣之至少一者。
  17. 如請求項16之照明源，其中該氣體之一填充壓力係介於1 Pa至10000 Pa之間。
  18. 如請求項16之照明源，其中該氣體之一填充壓力係介於0.1個大氣壓至10個大氣壓之間。
  19. 如請求項13之照明源，其中該第二電力供應源經組態以施加10 V至50 V之間的一電壓。
  20. 如請求項13之照明源，其中該第一電力供應源經組態以施加50 V至200 V之間的一電壓。
  21. 如請求項13之照明源，其進一步包括放置於該外殼內部之一或多個聚焦電極。
  22. 如請求項13之照明源，其進一步包括放置於該外殼外部之一或多個磁鐵。
  23. 如請求項22之照明源，其中該一或多個磁鐵包括一永久磁鐵或一電磁鐵之至少一者。
  24. 如請求項13之照明源，其中該外殼包括兩個容積：含有該氣體之一第一容積及含有該陰極之一第二容積。
  25. 一種用於使一基板曝露於寬頻紫外線輻射之方法，其包括： 將一氣體供應至一寬頻紫外線照明源之一外殼； 使用一電漿放電裝置在該外殼內部產生一電漿； 在該外殼中產生寬頻紫外線輻射；及 將該寬頻紫外線輻射光學耦合至位於該外殼外部之一基板，該電漿放電裝置包括： 一陽極； 一陰極，該陰極包括： 一矽基板，其具有一頂面； 一介電層，其安置於該矽基板之該頂面上； 至少一層石墨烯，其安置於該介電層之一頂面上； 一金屬接點，其形成於該石墨烯層之一頂面上；及 一第二電力供應源，該第二電力供應源經組態以在該金屬接點與該矽基板之間施加一電壓；及 一第一電力供應源，該第一電力供應源經組態以在該陽極與該陰極之間施加一電壓。
  26. 如請求項25之方法，其中該外殼之一或多個壁之至少一者至少部分透射自130 nm至400 nm之一範圍內之一波長。
  27. 如請求項25之方法，其中該外殼包含一窗，其中該窗至少部分透射自130 nm至400 nm之一範圍內之一波長。
  28. 如請求項25之方法，其中該氣體包含氫氣、氘氣、氦氣、氖氣、氬氣、氪氣及氙氣之至少一者。
  29. 如請求項28之方法，其中該氣體之一填充壓力係介於1 Pa至10000 Pa之間。
  30. 如請求項28之方法，其中該氣體之一填充壓力係介於0.1個大氣壓至10個大氣壓之間。
  31. 如請求項25之方法，其中該第二電力供應源經組態以施加10 V至50 V之間的一電壓。
  32. 如請求項25之方法，其中該第一電力供應源經組態以施加50 V至200 V之間的一電壓。
  33. 如請求項25之方法，其進一步包括： 提高該電漿放電裝置之該陽極近處之一電漿密度。
  34. 如請求項33之方法，其中藉由將一或多個聚焦電極放置於該外殼內部來提高該電漿密度。
  35. 如請求項33之方法，其中藉由將一或多個磁鐵放置於該外殼外部來提高該電漿密度。
  36. 如請求項35之方法，其中該一或多個磁鐵包括一永久磁鐵或一電磁鐵之至少一者。
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