專利名稱：用于確定被測(cè)物體光譜反射率的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于確定被測(cè)物體光譜反射率的裝置，該裝置具有一個(gè)用于照射被測(cè)物體的輻射源和一個(gè)用于光譜輻射指示的攝譜裝置。
背景技術(shù)：
優(yōu)選被測(cè)物體是與光譜有關(guān)的用于在極限紫外區(qū)(EUV)中輻射的反射表面，該表面在一個(gè)窄的光譜范圍里由于其層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)反射率，而不局限于通過(guò)本裝置要被測(cè)量的光譜區(qū)。
這種光學(xué)儀器的制造過(guò)程要求有效力的質(zhì)量檢查，以便能夠保證均勻的反射特性。
已知，借助于反射率測(cè)定儀確定一被測(cè)物體的光譜反射率R(λ，θ，x，y)，它是波長(zhǎng)λ、入射角θ和位置x，y的函數(shù)并且由反射射線強(qiáng)度I(λ，θ，x，y)與入射射線強(qiáng)度I0(λ，θ，x，y)的商數(shù)給出。
例如由DE 199 48 264 A1已知的且以多色附件為基礎(chǔ)的一種這樣的測(cè)量裝置具有一個(gè)用于產(chǎn)生成束多色射線的等離子體，通過(guò)它按照一個(gè)準(zhǔn)直線寬帶地輻射被測(cè)物體。此外存在用于反射射線光譜分解的裝置和一個(gè)用于檢測(cè)反射射線的多通道檢波器。
缺點(diǎn)是在那里已經(jīng)顯示出費(fèi)事的工作方式，為了基準(zhǔn)測(cè)量要由光譜分解元件和檢波器構(gòu)造出一個(gè)第二全等單元，以便檢測(cè)出來(lái)自等離子體直通路程上的射線。測(cè)量和基準(zhǔn)射線的檢測(cè)只能先后進(jìn)行，其中被測(cè)物體遠(yuǎn)離光路并且必需在空間上斷開(kāi)第二單元。可選擇的建議方案沒(méi)有帶來(lái)根本性的改善，由光譜分解元件和檢波器構(gòu)成的單元定位在一個(gè)擺動(dòng)臂上并且為了進(jìn)行基準(zhǔn)測(cè)量圍繞一個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，因?yàn)橐灰苿?dòng)物體的尺寸和重量帶來(lái)了明顯的困難。此外，所謂圍繞一個(gè)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)具有非常復(fù)雜的本質(zhì)，因?yàn)檫@個(gè)運(yùn)動(dòng)由一個(gè)平移和一個(gè)旋轉(zhuǎn)組合而成，因此帶來(lái)更多的困難。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，更簡(jiǎn)單且更緊湊地構(gòu)成測(cè)量裝置并且防止目前為了獲得基準(zhǔn)射線所必需的元件遠(yuǎn)離光程以及復(fù)雜的平移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
上述類型裝置的技術(shù)問(wèn)題由此得到解決，由所述輻射源發(fā)出的不同射線范圍作為測(cè)量和基準(zhǔn)射線，它們同時(shí)對(duì)準(zhǔn)至少一個(gè)分散元件的不同光譜分解范圍和攝譜裝置中的至少一個(gè)接收器的不同接收范圍。
在一個(gè)優(yōu)選擴(kuò)展結(jié)構(gòu)中這樣選擇由一個(gè)公共發(fā)射區(qū)發(fā)出的不同射線范圍，使測(cè)量和基準(zhǔn)射線與被測(cè)物體表面的法線形成一個(gè)具有相反符號(hào)的相同角度，因此使測(cè)量和基準(zhǔn)射線在測(cè)量射線在被測(cè)物體表面上反射后在平行光程中延伸。
首先對(duì)于輻射源的優(yōu)點(diǎn)是，輻射源至少在不同的射線范圍中具有各向同性的反射特性。但是這足以識(shí)別在不同射線范圍中存在的各向異性，以便能夠通過(guò)定標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)的修正。通過(guò)這種方法實(shí)現(xiàn)一反射率測(cè)定儀，其中充分利用所采用的輻射源的確定的輻射特性，以便能夠同時(shí)進(jìn)行不同的檢驗(yàn)。
此外，輻射源在其結(jié)構(gòu)形式上應(yīng)是小巧的，以便能夠靠近試樣定位，由此能夠提高測(cè)量精度。由此得到的優(yōu)點(diǎn)是，輻射源的延展被限定在一個(gè)范圍上，在該范圍中測(cè)量和基準(zhǔn)射線與相鄰的平行光程延伸不相交。
具有幾乎點(diǎn)狀發(fā)射區(qū)的倫琴管在最大程度上達(dá)到所要使用的輻射源的要求，其中用于測(cè)量和基準(zhǔn)射線的不同射線范圍從一個(gè)大反射空間角的非準(zhǔn)直射線中選擇。
如果不僅不同光譜分解區(qū)而且不同接收區(qū)在一個(gè)分散元件上以及在一個(gè)接收器上設(shè)為兩個(gè)處于相互相鄰的區(qū)域，則得到本發(fā)明的特別經(jīng)濟(jì)的實(shí)施結(jié)構(gòu)。但是不排除，在另一實(shí)施形式中可以設(shè)有兩個(gè)分離的相鄰的分散元件和兩個(gè)分離的相鄰的接收器。


下面借助于簡(jiǎn)圖詳細(xì)描述本發(fā)明。附圖中圖1為一個(gè)按照本發(fā)明的按照用于確定一個(gè)被測(cè)物體光譜反射率的多色附件裝置的原理圖；圖2為一個(gè)用于以多個(gè)入射角同時(shí)確定光譜反射率的裝置；圖3為一個(gè)具有旋轉(zhuǎn)靶的倫琴管裝置；圖4為一個(gè)用于由波長(zhǎng)、入射角和測(cè)量位置的函數(shù)確定被測(cè)物體光譜反射率的按照本發(fā)明裝置的運(yùn)動(dòng)裝置和傾翻軸的示意圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1中所示的裝置包括一個(gè)接近點(diǎn)狀的輻射源1，其輻射特性在理想情況下是各向同性的(I(θ)＝常數(shù))，但是至少在一個(gè)平面里滿足條件I(θ)＝I(-θ)，該平面平行于一個(gè)在x-y方向可調(diào)整的被測(cè)物體2的表面延伸并且輻射源1位于這個(gè)平面里。用于限定射線的縫隙3、4前置于一個(gè)攝譜裝置，該攝譜裝置由一個(gè)進(jìn)入縫5、一個(gè)分散元件6和一個(gè)平面位置分散的接收器7所組成。在所示實(shí)施例中選擇一個(gè)反射衍射格柵作為分散元件6和一個(gè)CCD電路板作為接收器7，但是也可以采用透射格柵或棱鏡以及具有磷屏或照相膜的MCP/MSP。輻射源1這樣靠近被測(cè)物體2地設(shè)置，使被測(cè)物體表面上的測(cè)量點(diǎn)MP與輻射源1和進(jìn)入縫5伸展成一個(gè)垂直于被測(cè)物體2表面的測(cè)量面M-M。如同還要敘述的那樣，由于幾何尺寸的原因，但是也由于強(qiáng)度的原因輻射源1靠近被測(cè)物體2表面是有意義的，使得所得到的射線位錯(cuò)小于待檢測(cè)的表面。
由輻射源1的一個(gè)公共發(fā)射區(qū)發(fā)出的不同射線范圍具有相同的射線強(qiáng)度I0(λ)并用來(lái)作為測(cè)量射線和基準(zhǔn)射線8、9。這樣選擇射線范圍，使測(cè)量和基準(zhǔn)射線8、9與被測(cè)物體2表面的法線N形成一個(gè)相同的角度但是具有相反的符號(hào)(-θ，θ)。
由于裝置的幾何尺寸，測(cè)量和基準(zhǔn)射線8、9在測(cè)量射線8在被測(cè)物體2表面上反射后相互平行地在測(cè)量面M-M里延伸，使得能夠同時(shí)以一個(gè)攝譜裝置進(jìn)行兩條射線的光譜分辯強(qiáng)度測(cè)量。當(dāng)被測(cè)物體彎曲時(shí)反射的測(cè)量射線和基準(zhǔn)射線的平行性通過(guò)適當(dāng)?shù)男?zhǔn)被測(cè)物體得以保證，只要被測(cè)物體允許。在測(cè)量和基準(zhǔn)射線8、9通過(guò)進(jìn)入縫5對(duì)準(zhǔn)分散元件6的處于相對(duì)相鄰的部位10、11之前，通過(guò)兩個(gè)縫隙3和4限定它們。接收器7上的處于相互相鄰的部位12、13用來(lái)檢驗(yàn)光譜分解射線，使得在測(cè)量后考慮到輻射源1的不同路程長(zhǎng)度出現(xiàn)一個(gè)對(duì)于I(λ)和I0(λ)的測(cè)量和基準(zhǔn)光譜，由它們得出作為波長(zhǎng)λ的函數(shù)的在測(cè)量點(diǎn)MP處表面的反射率。接收器7具有一矩陣結(jié)構(gòu)是有利的，對(duì)于不同的矩陣部分負(fù)責(zé)不同的部位12，13。但是也可以具有兩個(gè)分離的接收器或兩個(gè)格柵作為分散元件使用，通過(guò)它們?nèi)匀荒軌蛉缟贤瑫r(shí)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)光譜的接收。
由輻射源1的發(fā)射光譜和所用攝譜裝置的光譜敏感性得到可測(cè)量的波長(zhǎng)范圍λ±△λ。通過(guò)被測(cè)物體2的x-y平移可以確定在不同測(cè)量點(diǎn)上的反射率，其中彎曲的表面需要附加一個(gè)圍繞兩個(gè)軸的被測(cè)物體2的翻轉(zhuǎn)。在原理上通過(guò)按照本發(fā)明的裝置通過(guò)將攝譜裝置調(diào)整到相對(duì)于法線N的θ角可以測(cè)量對(duì)于不同入射角(0°＜θ＜90°)的光譜反射率。因此每個(gè)測(cè)量得到對(duì)于一個(gè)入射角θ的反射率R(λ)。
相反，如果使用如圖2所示的裝置并允許攝譜裝置進(jìn)行一個(gè)角度分散的測(cè)量，則通過(guò)一次測(cè)量得到對(duì)于多個(gè)角度θi的反射率R(λ)。
由輻射源1以不同角度-θi(這里i＝1、2、3)發(fā)出的測(cè)量射線81、82、83在不同的測(cè)量點(diǎn)MP1(x1，y)，MP2(x2，y)和MP3(x3，y)上以入射角θi出現(xiàn)在被測(cè)物體2上并以相同的角度反射。當(dāng)用于限定射線的縫隙3、4加大時(shí)，則來(lái)自虛擬輻射源14的反射的測(cè)量射線81、82和83以一入射角范圍θ±△θ同時(shí)在攝譜裝置上被測(cè)得。類似地可以獲得基準(zhǔn)射線91、92和93，它們以角度θi離開(kāi)輻射源1。在各向同性輻射源的情況下能夠滿足基準(zhǔn)射線的測(cè)量。考慮到射線路程長(zhǎng)度可以推算出光譜射線強(qiáng)度I(λ，θi)和I0(λ，θi)，由它們得到作為波長(zhǎng)λ的函數(shù)的在入射角范圍θ±△θ里的反射率Rθ(λ，θi)。但是對(duì)于不同入射角θi的反射率Rθ(λ，θi)附屬于不同的測(cè)量點(diǎn)MP1(x1，y)，MP2(x2，y)和MP3(x3，y)。如果要由波長(zhǎng)、入射角和位置的函數(shù)確定反射率，則必需在被測(cè)物體2表面上掃描。
要被測(cè)量的入射角范圍θ±△θ的大小取決于所用攝譜裝置的特性，其中要被測(cè)量的角度范圍通過(guò)用于限定射線的縫隙3、4的寬度進(jìn)行調(diào)整，以防止測(cè)量和基準(zhǔn)射線在接收器7上混和。在原理上，一個(gè)具有各向同性輻射特性的輻射源的入射角范圍以射線強(qiáng)度I0(λ)為基準(zhǔn)兩倍于一個(gè)滿足條件I(θ)＝I(-θ)的輻射源，因?yàn)樵诤笠环N情況下角度范圍的一半必需用于接收基準(zhǔn)光譜。
在彎曲的(且由此成像的)被測(cè)物體情況下可檢測(cè)的角度范圍受到其它限制。
如果用于限定基準(zhǔn)射線的縫隙4足夠小，則在接收器7上得到一個(gè)輻射源1的縫隙成像，由它可以確定輻射源1的大小。如果用于限定射線的縫隙3和4離開(kāi)射線光程并且鎖閉測(cè)量射線(例如也可以通過(guò)將試樣駛離測(cè)量范圍)，則可以在測(cè)量半平面的一部分上檢測(cè)輻射源1的發(fā)射，由此求得輻射源1的主要特性，如膨脹值、發(fā)射的各向同性和裝置內(nèi)部的反射光譜。
適用于本發(fā)明的輻射源例如是倫琴管，其中發(fā)射的基本過(guò)程本質(zhì)上是各向同性的并且可能產(chǎn)生的各向異性最多由靶表面的幾何形狀產(chǎn)生。因?yàn)檫@種倫琴管的發(fā)射區(qū)由產(chǎn)生的電子射線的直徑確定，因此這個(gè)電子射線可以設(shè)計(jì)得相應(yīng)地小并設(shè)計(jì)成幾乎點(diǎn)狀。
這些倫琴管至少以截段的方式具有連續(xù)的反射光譜供使用是有利的，其波長(zhǎng)范圍可以通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)陌胁牧蟻?lái)實(shí)現(xiàn)。(線性輻射器可能降低可達(dá)到的測(cè)量精度。)所需的真空運(yùn)行不受限制，因?yàn)樯渚€導(dǎo)引本來(lái)就必需在有意義的例如1nm-100nm的波長(zhǎng)范圍里進(jìn)行。
可供標(biāo)準(zhǔn)使用的這種足夠小的輻射源具有冷卻的或旋轉(zhuǎn)的靶且不會(huì)由于點(diǎn)發(fā)射對(duì)被測(cè)物體施加不利的影響，例如一個(gè)等離子輻射源，由此保證由于本發(fā)明所必需的靠近被測(cè)物體的定位，這是有意義的。由于最大可利用的空間角度分量也可以補(bǔ)償一個(gè)相對(duì)的光線衰減并以較高的強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量。
按照?qǐng)D3一個(gè)合符目的地設(shè)置的倫琴管由一個(gè)電子射線源15和一個(gè)旋轉(zhuǎn)的靶16組成，它作為平圓盤(pán)構(gòu)成陽(yáng)極。旋轉(zhuǎn)防止從電子射線源15發(fā)射的電子射線17在靶16側(cè)面撞擊產(chǎn)生過(guò)劇烈的加熱。當(dāng)然也可以存在附加的冷卻。通過(guò)靶16旋轉(zhuǎn)面相對(duì)于被測(cè)物體2表面的平行性保證所需的微小相互間距。
靶盤(pán)在其端面例如環(huán)狀或尖端收縮地構(gòu)成是有利的，以使電子射線17更強(qiáng)烈地成束并由此縮小發(fā)射區(qū)。端面形狀也可以用來(lái)支持射線發(fā)射的各向同性。
電子射線15布置在測(cè)量面M-M外部也是有利的，因?yàn)榭蓽y(cè)量的角度范圍不受局部閉鎖的限制。
在圖4中所示的裝置規(guī)定用于測(cè)量從1nm＜1＜100nm的優(yōu)選波長(zhǎng)范圍里的反射率，用于入射角0°＜θ＜90°以及與被測(cè)物體2表面相關(guān)的測(cè)量點(diǎn)Mi。
為此攝譜裝置18圍繞一個(gè)虛擬的輻射源14可偏轉(zhuǎn)地設(shè)置，以便能夠測(cè)量不同的入射角范圍。進(jìn)入縫5相對(duì)于被測(cè)物體2表面的間距為了增加光強(qiáng)選擇盡可能地小。因?yàn)檫@個(gè)最小間距與入射角有關(guān)，因此攝譜裝置18還以箭頭所示的方式直線移動(dòng)。用來(lái)作為輻射源的具有旋轉(zhuǎn)靶16的倫琴管固定不動(dòng)地設(shè)置，與此相反，被測(cè)物體2同樣通過(guò)箭頭所標(biāo)明的按照測(cè)量要求在被測(cè)物體表面的平面里(對(duì)于平面被測(cè)物體)或在三個(gè)空間方向上通過(guò)圍繞兩個(gè)相互垂直的軸x-x和y-y翻轉(zhuǎn)(對(duì)于具有彎曲表面的被測(cè)物體)平移或旋轉(zhuǎn)地調(diào)整。
被測(cè)物體2表面的反射率由所測(cè)得的光譜考慮到裝置的幾何參數(shù)(位置、角度、間距等)進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于既不是各向同性也不滿足條件I(θ)＝I(-θ)的輻射源要求說(shuō)明測(cè)量的定標(biāo)。
用于按照本發(fā)明裝置的攝譜裝置具有重要的意義。對(duì)于優(yōu)選的波長(zhǎng)范圍要根據(jù)攝譜裝置的配置考慮非常薄的透射格柵或反射衍射格柵以帶狀入射作為分散元件，其中由于較高的光強(qiáng)和較高的分解，成像的反射格柵要蓋住透射格柵。
由這些反射衍射格柵形成的攝譜裝置18裝置本身是剛性的，即進(jìn)入縫5，、分散元件6和接收器7相互間以固定的位置設(shè)置。此外反射衍射格柵與平面接收器一起能夠?qū)崿F(xiàn)角度分解的攝譜分析，它對(duì)于圖2所示的反射率測(cè)定儀方案的擴(kuò)展是必需的。
對(duì)于平面接收器采用減薄的背面照射的CCD接收器。這些接收器在優(yōu)選的波長(zhǎng)范圍里是非常敏感的并且還可以長(zhǎng)時(shí)間照射，以便也能夠測(cè)量微小的強(qiáng)度。這種接收器型式可能在光程中需要一個(gè)輻射斷續(xù)器(strahlunterbrecher)，因?yàn)镃CD接收器一般在所謂的慢掃描模式中讀出，以便使讀出噪聲最小化(典型值為幾秒)并在這個(gè)期間繼續(xù)照射。如果照射時(shí)間長(zhǎng)于讀出時(shí)間，這主要取決于輻射源強(qiáng)度，則可以省去一個(gè)輻射斷續(xù)器，因?yàn)樵谧x出期間由于其它照射產(chǎn)生的誤差變得足夠小。
權(quán)利要求
1.一種用于確定被測(cè)物體光譜反射率的裝置，具有一用于照射被測(cè)物體的輻射源和一用于光譜輻射檢驗(yàn)的攝譜裝置，其特征在于，由所述輻射源(1)發(fā)出的不同射線范圍作為測(cè)量和基準(zhǔn)射線(8，9)，它們同時(shí)對(duì)準(zhǔn)至少一個(gè)分散元件的不同光譜分解范圍和攝譜裝置中的至少一個(gè)接收器的不同接收范圍。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，這樣選擇由一個(gè)公共發(fā)射區(qū)發(fā)出的不同射線范圍，使測(cè)量和基準(zhǔn)射線(8，9)與被測(cè)物體(2)表面的法線(N)形成一個(gè)具有相反符號(hào)(-θ，θ)的相同角度，因此使測(cè)量和基準(zhǔn)射線(8，9)在測(cè)量射線(8)在被測(cè)物體(2)表面上反射后在平行光程中行進(jìn)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述輻射源(1)在不同的射線范圍中具有已知的反射特性。
4.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述輻射源(1)至少在不同的射線范圍中具有各向同性的反射特性。
5.如權(quán)利要求3或4所述的裝置，其特征在于，所述輻射源(1)的延展被限定在一個(gè)范圍上，在該范圍中測(cè)量和基準(zhǔn)射線(8，9)與相鄰的平行光程延伸不相交。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，一倫琴管作為輻射源(1)，其非準(zhǔn)直的射線用來(lái)作為所述測(cè)量和基準(zhǔn)射線(8，9)。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述倫琴管作為陽(yáng)極包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)的靶盤(pán)(16)，其旋轉(zhuǎn)面平行于被測(cè)物體(2)表面。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述靶盤(pán)(16)在其端面上變細(xì)用于減小反射區(qū)。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述不同的光譜分解范圍和不同的接收范圍在一個(gè)分散元件(6)上以及在一個(gè)接收器(7)上設(shè)定為兩個(gè)處于相互相鄰的部位(10，11，12，13)。
10.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述不同的光譜分解范圍和不同的接收范圍設(shè)定為兩個(gè)分離的相鄰的分散元件和兩個(gè)分離的相鄰的接收器。
全文摘要
對(duì)于一種用于確定被測(cè)物體光譜反射率的裝置所提出的任務(wù)是，更簡(jiǎn)單且更緊湊地構(gòu)成測(cè)量裝置并且防止目前為了獲得基準(zhǔn)射線所必需的元件遠(yuǎn)離光程以及復(fù)雜的平移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由輻射源發(fā)出的不同射線范圍作為測(cè)量和基準(zhǔn)射線，它們同時(shí)對(duì)準(zhǔn)至少一個(gè)分散元件的不同光譜分解范圍和攝譜裝置中的至少一個(gè)接收器的不同接收范圍上。優(yōu)選被測(cè)物體是與光譜有關(guān)的反射表面，用于在極限紫外區(qū)(EUV)中輻射，但是本裝置的應(yīng)用不局限在這個(gè)光譜區(qū)。
文檔編號(hào)G01T1/36GK1490608SQ0315688
公開(kāi)日2004年4月21日 申請(qǐng)日期2003年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月26日
發(fā)明者馬克斯·C·許爾曼, 托馬斯·米薩拉, 貝恩德·澤埃爾, 澤埃爾, 米薩拉, 馬克斯 C 許爾曼 申請(qǐng)人:占諾普蒂克顯微技術(shù)有限公司