具有羟基分级浓度的激光持续等离子体灯

相关申请案的交叉参考

本申请案根据35 U.S.C.§119(e)规定主张2021年8月10日申请的将奥列格·霍迪金(Oleg Khodykin)及伊利亚·贝泽尔(Ilya Bezel)命名为发明者的名称为“具有羟基分级浓度的激光持续等离子体灯(LASER-SUSTAINED PLASMA LAMPS WITH GRADEDCONCENTRATION OF HYDROXYL RADICAL)”的第63/231,701号美国临时专利申请案的权利，所述临时申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明大体上涉及激光持续等离子体(LSP)灯，且更特定来说，涉及增加用于宽带等离子体(BBP)照明器中的LSP灯的寿命。

背景技术

随着对具有越来越小的装置特征的集成电路的需求不断增加，对用于检验这些不断缩小的装置的改进照明源的需求不断增长。一个此照明源包含激光持续等离子体源。激光持续光源通过将激光辐射聚焦于气体体积中来操作以便将气体(例如氩或氙)激发成能够发光的等离子体状态。一般来说，这些灯由熔融石英玻璃制成。玻璃中的羟基(OH)的浓度确定玻璃的各种物理性质且可指定灯在操作期间如何降解。为诱发吸收，将OH添加到玻璃配方中。这使得玻璃更易于潜变。因此，具有低OH含量的灯由于较高诱发吸收而降解，而具有高OH含量的灯由于潜变而降解。因而，提供解决方案以弥补上文所识别的方法的缺陷将是有利的。

发明内容

根据本公开的一或多个实施例，公开一种等离子体灯。在实施例中，所述等离子体灯包含气体收容结构，所述气体收容结构经配置以收容气体且在所述气体收容结构内产生等离子体。在实施例中，所述气体收容结构由至少部分对于来自泵浦激光器的照明及由所述等离子体发射的宽带辐射的至少部分透明的玻璃材料形成。在实施例中，所述气体收容结构包含玻璃壁，其中所述玻璃壁包含跨越所述玻璃壁的厚度变动的OH浓度分布。在实施例中，所述等离子体灯被并入宽带激光持续等离子体光源内。在实施例中，包含所述等离子体灯的所述宽带激光持续等离子体光源被并入例如检验系统或计量系统的特性化系统内。

根据本公开的一或多个实施例，公开一种形成等离子体灯的方法。在实施例中，所述方法包含提供气体收容结构，所述气体收容结构包含玻璃壁。在实施例中，所述方法包含处理所述气体收容结构的所述玻璃壁的内表面以更改所述内表面处的OH浓度，使得所述内表面处的第一OH浓度大于所述玻璃壁的块状区域内的第二OH浓度。

应理解，以上概述及以下详细描述两者仅是示范性及说明性的且未必限制本公开。被并入本说明书中且构成本说明书的部分的附图说明本公开的标的物。描述与图式一起用于解释本公开的原理。

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诸多优点。

图1A到1B说明根据本公开的一或多个实施例的配备包含具有变化的OH含量的玻璃壁的等离子体灯的LSP宽带光源的示意图。

图2说明根据本公开的一或多个实施例的描绘跨越玻璃壁的OH变动的等离子体灯的部分的概念图。

图3说明根据本公开的一或多个实施例的描绘玻璃壁的内表面处的增加OH浓度的薄层的等离子体灯的部分的概念图。

图4是根据本公开的一或多个实施例的实施图1到3中的任一者中所说明的LSP宽带光源的光学特性化系统的简化示意图。

图5是根据本公开的一或多个实施例的实施图1到3中的任一者中所说明的LSP宽带光源的光学特性化系统的简化示意图。

图6说明描绘根据本公开的一或多个实施例的形成具有变化的OH含量的等离子体灯的方法的流程图。

具体实施方式

现将详细参考附图中所说明的所公开标的物。以下关于本公开的特定实施例及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具说明性而非限制性的。所属领域的一般技术人员应易于明白，可在不背离本公开的精神及范围的情况下对形式及细节进行各种改变及修改。

本公开的实施例涉及一种包含玻璃壁的等离子体灯，所述玻璃壁经形成具有跨越所述玻璃壁的厚度的选定OH分布。具体来说，玻璃的块可具有低OH含量(例如约300ppm或更低)，保护玻璃免受潜变，而内表面可具有高OH含量(例如约600ppm或更高)，减少导致通常跨越214nm、260nm及其它缺陷吸收带的所诱发的光的吸收的表面降解。在一个实施例中，OH含量可跨越等离子体灯的玻璃壁的厚度逐渐变动。在替代实施例中，玻璃壁的内表面可已经历增加玻璃壁的内表面附近的薄层(例如1nm到100μm)中的OH含量的表面处理。表面处理可包含(但不限于)在水蒸气的存在下在高温下退火等离子体灯，或通过化学前体涂布灯表面。

图1A到1B说明根据本公开的一或多个实施例的LSP宽带光源100的示意图。LSP源100包含等离子体灯102。等离子体灯102包含经配置以收容气体且在气体收容结构104内产生等离子体106的气体收容结构104(例如等离子体灯泡、等离子体室或等离子体腔)。图1A描绘其中等离子体灯102是等离子体灯泡的情况。图1B描绘其中等离子体灯102是等离子体室的情况。在实施例中，气体收容结构104包含具有跨越玻璃壁105的厚度变动的OH浓度分布的玻璃壁105。玻璃壁105由至少部分对来自泵浦源110的照明109及由等离子体106发射的宽带辐射112透明的材料(例如熔融石英)形成。

泵浦源110经配置以产生照明109，其充当用于维持气体收容结构104内的等离子体106的光泵。例如，泵浦源110可发射适合于泵激等离子体106的激光照明束。在实施例中，光收集器元件114经配置以将光泵的部分引导到收容于气体收容结构104中的气体以激发及/或维持等离子体106。泵浦源110可包含适合于激发及/或维持等离子体的所属领域中已知的任何泵浦源。例如，泵浦源110可包含一或多个激光器(例如泵浦激光器)。泵浦光束可包含所属领域中已知的任何波长或波长范围的辐射，包含(但不限于)可见光、IR辐射、NIR辐射及/或UV辐射。光收集器元件114经配置以收集从等离子体106发射的宽带辐射112的部分。从等离子体106发射的宽带辐射112可经由一或多个额外光学件(例如，冷反射镜116)收集以用于一或多个下游应用(例如检验、计量或光刻)。LSP光源100可包含任何数目个额外光学元件，例如(但不限于)滤光器118或用于在一或多个下游应用之前调节宽带辐射112的均质器120。光收集器元件114可收集由等离子体106发射的可见光、NUV、UV、DUV及/或VUV辐射中的一或多者且将宽带光112引导到一或多个下游光学元件。例如，光收集器元件114可将红外、可见光、NUV、UV、DUV及/或VUV辐射输送到所属领域中已知的任何光学特性化系统的下游光学元件，例如(但不限于)检验工具、计量工具或光刻工具。在这方面，宽带光112可耦合到检验工具、计量工具或光刻工具的照明光学件。

图2说明根据本公开的一或多个实施例的描绘跨越玻璃壁105的OH变动的等离子体灯102的部分的概念图。在本实施例中，OH浓度可从玻璃壁105的内表面202到玻璃壁105的外表面204逐渐变动。例如，在形成期间，可调整熔融石英玻璃材料的配方，使得玻璃壁105的内表面202处的OH浓度大于玻璃壁105的外表面204处的OH浓度，其中浓度跨越玻璃壁105的厚度d逐渐变动。通过降低玻璃的块中的OH含量，可防止或至少减轻块内的潜变。另外，通过增加内表面处的OH含量，可消除或限制导致诱发吸收的表面降解。

图3说明根据本公开的一或多个实施例的描绘玻璃壁105的内表面处的增加OH浓度的薄层302的等离子体灯102的部分的概念图。在此实施例中，玻璃壁105的内表面可经历表面处理以增加玻璃壁的内表面处的薄层302内的OH浓度。此薄层302的厚度可在从1nm到100μm的范围内。例如，等离子体灯102可由低OH玻璃材料(例如低OH熔融石英)形成。接着，低OH玻璃可经历使用OH及/或H

大体上参考图1到3，等离子体灯102可含有所属领域中已知的适合于在吸收泵照明之后产生等离子体的任何选定气体(例如氩、氙、汞或类似者)。在实施例中，将泵照明109从泵浦源110聚焦到气体的体积中引起能量被气体收容结构内的气体或等离子体吸收(例如通过一或多个选定吸收线)，借此“泵送”气体种类以产生及/或维持等离子体106。源100可用于在多种气体环境中激发及/或维持等离子体106。在实施例中，用于激发及/或维持等离子体106的气体可包含惰性气体(例如惰性气体或非惰性气体)或非惰性气体(例如汞)。在实施例中，用于激发及/或维持等离子体106的气体可包含气体的混合物(例如惰性气体的混合物、惰性气体与非惰性气体的混合物或非惰性气体的混合物)。例如，适合于在源100中实施的气体可包含(但不限于)Xe、Ar、Ne、Kr、He、N

泵浦源110可包含所属领域中已知的能够充当用于维持等离子体的光泵的任何激光系统。例如，泵浦源110可包含所属领域中已知的能够发射电磁光谱的红外、可见及/或紫外部分中的辐射的任何激光系统。在实施例中，泵浦源110可包含两个或更多个光源。在实施例中，泵浦源110可包括两个或更多个激光器。

光收集器元件114可包含等离子体生产的领域中已知的任何光收集器元件。例如，光收集器元件114可包含一或多个椭圆形反射器、一或多个球形反射器及/或一或多个抛物面反射器。光收集器元件114可经配置以从基于等离子体的宽带光源的领域中已知的等离子体106收集任何波长的宽带光。例如，光收集器元件114可经配置以收集来自等离子体106的红外、可见、UV、NUV、VUV及/或DUV光。

2008年10月14日发布的第7,435,982号美国专利中大体上描述光维持等离子体的产生，所述专利的全部内容以引用的方式并入本文中。2010年8月31日发布的第7,786,455号美国专利中也大体上描述等离子体的产生，所述专利的全部内容以引用的方式并入本文中。2011年8月2日发布的第7,989,786号美国专利中也大体上描述等离子体的产生，所述专利的全部内容以引用的方式并入本文中。2012年5月22日发布的第8,182,127号美国专利中也大体上描述等离子体的产生，所述专利的全部内容以引用的方式并入本文中。2012年11月13日发布的第8,309,943号美国专利中也大体上描述等离子体的产生，所述专利的全部内容以引用的方式并入本文中。2013年2月9日发布的第8,525,138号美国专利中也大体上描述等离子体的产生，所述专利的全部内容以引用的方式并入本文中。2014年12月30日发布的第8,921,814号美国专利中也大体上描述等离子体的产生，所述专利的全部内容以引用的方式并入本文中。2016年4月19日发布的第9,318,311号美国专利中也大体上描述等离子体的产生，所述专利的全部内容以引用的方式并入本文中。2016年7月12日发布的第9,390,902号美国专利中也大体上描述等离子体的产生，所述专利的全部内容以引用的方式并入本文中。在一般意义上，本公开的各种实施例应被解释为扩展到所属领域中已知的任何基于等离子体的光源。

图4是根据本公开的一或多个实施例的实施图1到3中的任一者(或其任何组合)中所说明的LSP宽带光源100的光学特性化系统400的示意图。

本文中应注意，系统400可包括所属领域中已知的任何成像、检验、计量、光刻或其它特性化/制造系统。在这方面，系统400可经配置以对样本407执行检验、光学计量、光刻及/或成像。样本407可包含所属领域中已知的任何样本，包含(但不限于)晶片、光罩/光掩模及类似者。应注意，系统400可并入贯穿本公开所描述的LSP宽带光源100的各种实施例中的一或多者。

在实施例中，样本407安置于载物台组合件412上以促进样本407的移动。载物台组合件412可包含所属领域中已知的任何载物台组合件412，包含(但不限于)X-Y载物台、R-θ载物台及类似者。在实施例中，照明光学件组403经配置以将来自宽带光源100的照明导引到样本407。照明光学件组403可包含所属领域中已知的任何数目及类型的光学组件。在实施例中，照明光学件组403包含一或多个光学元件，例如(但不限于)一或多个透镜402、分束器404及物镜406。在这方面，照明光学件组403可经配置以将来自LSP宽带光源100的照明聚焦到样本407的表面上。在实施例中，收集光学件组405经配置以收集从样本407反射、散射、衍射及/或发射的光。在实施例中，收集光学件组405(例如(但不限于)聚焦透镜410)可将来自样本407的光导引及/或聚焦到检测器组合件414的传感器416。应注意，传感器416及检测器组合件414可包含所属领域中已知的任何传感器及检测器组合件。例如，传感器416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、时间延迟积分(TDI)检测器、光电倍增管(PMT)、雪崩光电二极管(APD)及类似者。此外，传感器416可包含(但不限于)线传感器或电子轰击线传感器。

在实施例中，检测器组合件414通信地耦合到包含一或多个处理器420及存储器媒体422的控制器418。例如，一或多个处理器420可通信地耦合到存储器422，其中一或多个处理器420经配置以执行存储于存储器422上的程序指令集。在实施例中，一或多个处理器420经配置以分析检测器组合件414的输出。在实施例中，程序指令集经配置以使一或多个处理器420分析样本407的一或多个特性。在实施例中，程序指令集经配置以使一或多个处理器420修改系统400的一或多个特性以便维持聚焦于样本407及/或传感器416上。例如，一或多个处理器420可经配置以调整物镜406或一或多个光学元件以便将来自LSP宽带光源100的照明聚焦到样本407的表面上。举另一实例来说，一或多个处理器420可经配置以调整物镜406及/或一或多个光学元件402以便收集来自样品407的表面的照明且将所收集的照明聚焦于传感器416上。

应注意，系统400可经配置成所属领域中已知的任何光学配置，其包含(但不限于)暗场配置、明场定向及类似者。

图5说明根据本公开的一或多个实施例的布置成反射测量及/或椭偏测量配置的光学特性化系统500的简化示意图。应注意，关于图1到4所描述的各种实施例及组件可被解释为扩展到图5的系统且反之亦然。系统500可包含所属领域中已知的任何类型的计量系统。

在实施例中，系统500包含LSP宽带光源100、照明光学件组516、收集光学件组518、检测器组合件528，及控制器418。

在此实施例中，将来自LSP宽带光源100的宽带照明经由所述照明光学件组516导引到样本507。在实施例中，系统500经由收集光学件组518收集从样本507发出的照明。照明光学件组516可包含适合于修改及/或调节宽带光束的一或多个光束调节组件520。例如，一或多个光束调节组件520可包含(但不限于)一或多个偏光器、一或多个滤光器、一或多个分束器、一或多个漫射器、一或多个均质器、一或多个变迹器、一或多个光束整形器或一或多个透镜。在实施例中，照明光学件组516可利用第一聚焦元件522来将光束聚焦及/或引导到安置于样本载物台512上的样本507上。在实施例中，收集光学件组518可包含第二聚焦元件526以收集来自样品507的照明。

在实施例中，检测器组合件528经配置以通过收集光学件组518捕获从样本507发出的照明。例如，检测器组合件528可接收从样本507反射或散射(例如经由镜面反射、漫反射及类似者)的照明。举另一实例来说，检测器组合件528可接收由样本507产生的照明(例如与光束的吸收相关联的发光及类似者)。应注意，检测器组合件528可包含所属领域中已知的任何传感器及检测器组合件。例如，传感器可包含(但不限于)CCD检测器、CMOS检测器、TDI检测器、PMT、APD及类似者。

收集光学件组518可进一步包含用以导引及/或修改由第二聚焦元件526收集的照明的任何数目个收集光束调节元件530，包含(但不限于)一或多个透镜、一或多个滤光器、一或多个偏光器或一或多个相位板。

系统500可经配置为所属领域中已知的任何类型的计量工具，例如(但不限于)具有一或多个照明角的光谱椭偏计、用于测量穆勒(Mueller)矩阵元素(例如使用旋转补偿器)的光谱椭偏计、单波长椭偏计、角分辨椭偏计(例如光束轮廓椭偏计)、光谱反射计、单波长反射计、角分辨反射计(例如光束轮廓反射计)、成像系统、光瞳成像系统、光谱成像系统或散射计。

图6说明描绘根据本公开的一或多个实施例的形成具有变化的OH含量的等离子体灯的方法600的流程图。在步骤602中，提供包含玻璃壁(例如熔融石英玻璃)的气体收容结构。在步骤604中，处理所述气体收容结构的所述玻璃壁的内表面以更改所述内表面处的OH浓度，使得所述内表面处的第一OH浓度大于所述玻璃壁的块状区域内的第二OH浓度。玻璃处理可包含(但不限于)含有水蒸气的氛围中的高温玻璃退火。

应进一步考虑，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描述的系统中的任一者执行

所属领域的技术人员将认识到，本文所描述的组件、操作、装置、对象及伴随它们的讨论是为了概念清楚起见而用作实例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希望代表其更一般类别。一般来说，使用任何特定范例希望代表其类别，且不包含特定组件、操作、装置及对象不应被视为限制。

关于在本文中使用实质上任何复数及/或单数术语，所属领域的技术人员可视内文及/或应用需要将复数转化为单数及/或从单数转化为复数。为了清楚起见而未在本文中明确阐述各种单数/复数排列。

本文所描述的标的物有时说明含于其它组件内或与其它组件连接的不同组件。应理解，此类所描绘架构仅是示范性的，且事实上可实施实现相同功能性的诸多其它架构。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，而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“可耦合”至彼此以实现所要功能性。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，应理解，本发明由所附权利要求定义。所属领域的技术人员应理解，一般来说，本文及尤其所附权利要求(例如，所附权利要求的主体)中所使用的术语一般希望为“开放”术语(例如，术语“包含(including)”应被解释为“包含(但不限于)”，术语“具有”应被解释为“至少具有”，术语“包含(includes)”应被解释为“包含(但不限于)”等等)。所属领域的技术人员应进一步理解，如果希望介绍特定数目个权利要求叙述，那么此意图将在权利要求中明确叙述，且在无此叙述的情况下，无此意图存在。例如，为有助于理解，以下所附权利要求可含有使用介绍性短语“至少一个”及“一或多个”来介绍权利要求叙述。然而，使用此类短语不应被解释为暗指通过不定冠词“一”或“一个”介绍权利要求叙述将含有此所介绍权利要求叙述的任何特定权利要求限于含有仅一个此叙述的发明，即使相同权利要求包含介绍性短语“一或多个”或“至少一个”及例如“一”或“一个”的不定冠词(例如，“一”及/或“一个”通常应被解释为意谓“至少一个”或“一或多个”)也是如此；相同情况适用于用于介绍权利要求叙述的定冠词的使用。另外，即使明确叙述特定数目个所介绍权利要求叙述，所属领域的技术人员仍将认识到，此叙述通常应被解释为意谓至少所叙述数目(例如，无其它修饰词的“两个叙述”的单纯叙述通常意谓至少两个叙述或两个或更多个叙述)。此外，在其中使用类似于“A、B及C中的至少一者及类似者”的惯例的那些例子中，此构造一般希望为所属领域的技术人员对惯例所理解的意义(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，等等)。在其中使用类似于“A、B或C中的至少一者及类似者”的惯例的那些例子中，此构造一般希望为所属领域的技术人员对惯例所理解的意义(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，等等)。所属领域的技术人员应进一步理解，无论在具体实施方式、权利要求还是图式中，呈现两个或更多个替代项的几乎任何析取词及/或短语应被理解为考虑包含项中的一者、项中的任一者或两项的可能性。例如，短语“A或B”应被理解为包含“A”或“B”或“A及B”的可能性。

相信本公开及其诸多伴随优点将通过以上描述理解，且应明白，可在不背离所公开标的物或不牺牲所有其重大优点的情况下对组件的形式、构造及布置进行各种改变。所描述的形式仅为说明性，且以下权利要求希望涵盖且包含此类改变。另外，应理解，本发明由所附权利要求定义。