CN117397000B - 用于具有反向涡流的激光持续等离子体光源的旋流器 - Google Patents
用于具有反向涡流的激光持续等离子体光源的旋流器 Download PDFInfo
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Abstract
公开一种用于激光持续等离子体(LSP)光源中的等离子体灯。所述等离子体灯包含：气体收容结构，其用于收容气体；气封，其定位于所述气体收容结构的基座处；气体入口；及气体出口。所述等离子体灯包含：气体旋流器，其包含经配置以产生涡流气流的一组喷嘴；及旋流器井穴，其包含用于将所述气体从所述气体入口输送到所述喷嘴的入口通道及用于将所述气体从所述气体收容结构输送到所述气体出口的出口通道。所述等离子体灯包含分配器，其具有一或多个增压室以将所述气体从所述气体入口分布到所述旋流器中。所述等离子体灯还可包含偏转器，其流体耦合到所述旋流器井穴且在所述一组喷嘴上方延伸且经配置以引导围绕所述旋流器的气流。
Description
相关申请的交叉参考
本申请根据35U.S.C.§119(e)规定主张2021年8月12日申请的第63/232,215号美国临时申请的权利，所述临时申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明大体上涉及一种激光持续等离子体(LSP)宽带光源，且特定来说，本发明涉及一种能够反向涡流的LSP源。
背景技术
对用于检验越来越缩小的半导体装置的改进式光源的需求持续增长。一个此类光源包含激光持续等离子体(LSP)宽带光源。LSP宽带光源包含能够产生高功率宽带光的LSP灯。
LSP灯操作的最显著限制中的一者是玻璃本身及放置于等离子体附近的其它构造元件(例如电极、密封件、喷嘴孔口等)的热状态。将高功率LSP定位于任何构造元件附近可在这些构造元件上产生高辐射热负荷且导致构造元件过热及熔化。对于顺流灯设计，将对流控制元件从等离子体移除到安全距离导致其效率降低。
玻璃灯包络的冷却是高功率灯操作中的另一严重问题。这些热源包含在等离子体灯内循环的热气及在灯的玻璃的内表面上吸收的大量等离子体VUV辐射。玻璃冷却发生在室的外部，从而导致跨玻璃的厚度的大热梯度。在一些情况中，热梯度可超过100℃/mm。此产生不利热状态，其中玻璃的内表面比外表面热得多，从而降低冷却的效率。不均匀温度分布也产生玻璃损坏的可能性。
因此，提供一种用于补救上文所指称的先前方法的缺点的系统及方法将是有利的。
发明内容
公开一种等离子体灯。在一个实施例中，所述等离子体灯包含用于收容气体的气体收容结构，其中所述气体收容结构包括本体、颈部及井穴。在另一实施例中，所述等离子体灯包含定位于所述气体收容结构的基座处的气封；气体入口；气体出口；及气体旋流器。在另一实施例中，所述气体旋流器包含：多个喷嘴，其定位于所述气体收容结构的所述颈部中或下方且经布置以在所述气体收容结构内产生涡流气流；及旋流器井穴，其包含用于将所述气体从所述气体入口输送到所述多个喷嘴的入口通道及用于将所述气体从所述气体收容结构输送到所述气体出口的出口通道。在另一实施例中，所述等离子体灯包含分配器，其中所述分配器包含经配置以将所述气体从所述气体入口分布到所述旋流器中的一或多个增压室。在另一实施例中，所述等离子体灯包含流体耦合到所述旋流器井穴且在所述多个喷嘴上方延伸的偏转器。
在额外实施例中，所述等离子体灯集成于激光持续等离子体(LSP)源内。在额外实施例中，包含所述等离子体灯的所述LSP源集成于特征化系统(例如检验系统或计量系统)内。
应了解，以上一般描述及以下详细描述两者仅供例示及说明且未必限制本发明。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一般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理解本公开的许多优点。
图1是根据本公开的一或多个实施例的具有反向流涡流产生气室的LSP宽带光源的示意图。
图2是根据本公开的一或多个实施例的用于LSP宽带光源中的反向流涡流产生气室的示意图。
图3A到3B是根据本公开的一或多个实施例的包含会聚偏转器的反向流涡流产生气室的示意图。
图4A到4B是根据本公开的一或多个实施例的包含发散偏转器的反向流涡流产生气室的示意图。
图5A到5C是根据本公开的一或多个实施例的不具有偏转器的反向流涡流产生气室的旋流器的示意图。
图6是根据本公开的一或多个实施例的不具有偏转器的反向流涡流产生气室的旋流器的示意图。
图7是根据本公开的一或多个实施例的具有一组个别入口通道的反向流涡流产生气室的分配器的示意图。
图8是根据本公开的一或多个实施例的具有一或多个辅助入口通道的反向流涡流产生气室的分配器的示意图。
图9是根据本公开的一或多个实施例的具有一或多个辅助供应通道的反向流涡流产生气室的分配器的示意图。
图10是根据本公开的一或多个实施例的具有一或更多个辅助排气通道的反向流涡流产生气室的分配器的示意图。
图11是根据本公开的一或多个实施例的具有圆柱形形状的反向流涡流产生气室的分配器的示意图。
图12是根据本公开的一或多个实施例的实施图1到11中的任何者中所说明的LSP宽带光源处的光学特征化系统的简化示意图。
图13是根据本公开的一或多个实施例的实施图1到11中的任何者中所说明的LSP宽带光源处的光学特征化系统的简化示意图。
具体实施方式
相对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。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。现将详细参考附图中所说明的公开主题。
本公开的实施例涉及改进用于激光持续等离子体光源中的反向流涡流等离子体室设计的操作。反向流涡流灯操作的挑战之一是通过等离子体室的气流的稳定性。当建立稳定流型时，从旋流器通道通过旋流器喷嘴流出的射流速度超过约0.3的马赫数且伴有高度湍流。相对于约200巴的灯操作压力，此状态需要约10％的大总压力损失。另外，通过灯泵送的大量气体导致气体供应线路中的额外大压差。这些因素导致提供此气体的再循环所需的约数十千瓦的大功率。较低流速及较低流率，同时消耗较少功率，导致灯中的不稳定流型，因此导致不稳定LSP操作。
本公开的LSP光源实施反向涡流以组织通过LSP光源的LSP区域的气流。本公开的实施例涉及一种气体旋流器，其包含具有用于将气体从气体入口输送到一组喷嘴的入口通道及用于将气体从气体收容结构输送到气体出口的出口通道的井穴。气体喷嘴经布置以按螺旋型样产生冲击所述气体收容结构的本体的内表面上的气体射流，其用于有效地冷却气体收容结构。
本公开的气体旋流器提供涡漩气流，其延伸超过灯赤道且反转其轴向方向且形成高压(例如约100巴到约200巴)气体通过等离子体区域的高速(例如约10m/s)流。与具有由自然对流驱动的气体速度的停滞气体体积中的LSP操作相比，这种等离子体操作状态在高功率(例如大于约5kW)操作状态中提供显著等离子体亮度优点。与直流喷射型样相比，本公开的涡漩气流导致改进流动稳定性。
本公开的快速旋流提供灯组件(例如主体、旋流器及偏转器等)的强烈均匀冷却。灯本体的冷却发生在暴露于等离子体辐射加热的表面，从而消除由灯的外部的传统冷却引起的通过玻璃的高热梯度。高温等离子体羽流通过旋流器井穴的中央排气通道引导离开灯本体，从而消除发生在接触灯电极及玻璃的热排气位置的灯中的不均匀加热。旋流器构造允许一些冷气体被直接带入排气中心通道以提供旋流器、偏转器及其它灯组件的额外冷却以消除对这些组件的额外冷却的需要。
灯中的反向涡流允许入口/出口管位于灯的一个侧上以大幅简化安装及灯替换设计及过程。
本公开的额外实施例涉及一种经配置以将气体从一或多个气体入口引导到旋流器中的分配器。气体分配器将均匀进料提供到旋流器及辅助流通道，从而导致较低压降下的更佳稳定性。本公开的额外实施例涉及一种定位于旋流器的顶部且经配置以将气体引导到旋流器上方的偏转器。与更简单设计相比，偏转器允许具有更佳效率及稳定性的相对低质量流率及低速操作。此大幅降低更简单设计的高速版本的操作所需的总压力损失。
2021年4月6日申请的第17/223,942号美国专利申请及2022年3月16日申请的第17/696,653号美国专利申请中描述流通式(flow-through)等离子体室设计，其全部内容以引用的方式并入本文中。
图1是根据本公开的一或多个实施例的具有反向涡流的LSP光源100的示意图。LSP源100包含反向流涡流室101。LSP源100包含经配置以产生用于维持反向流涡流室101内的等离子体110的光泵104的泵源102。例如，泵源102可发射适合于泵激等离子体110的激光照明束。在实施例中，光收集器元件106经配置以将光泵104的一部分引导到含于涡流产生室101的气体收容结构108中的气体以激发及/或维持等离子体110。泵源102可包含所属技术领域中已知的适合于激发及/或维持等离子体的任何泵源。例如，泵源102可包含一或多个激光(即，一或多个泵激光)。泵束可包含所属技术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106经配置以收集从等离子体110发射的宽带光115的一部分。
从等离子体110发射的宽带光115可经由一或多个额外光学器件(例如冷镜面112)收集以用于一或多个下游应用(例如检验、计量或光刻)中。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117或用于在一或多个下游应用之前调节宽带光115的均质器119。气体收容结构108可包含等离子体室、等离子体灯泡(或灯)或等离子体腔。
反向流涡流室101可包含气体旋流器109。如本文进一步讨论，气体旋流器109可包含具有用于将气体从气体入口120输送到一组喷嘴的入口通道及用于将气体从气体收容结构输送到气体出口122的出口通道的旋流器井穴214。
图2说明根据本公开的一或多个实施例的反向流涡流室101的简化示意图。在实施例中，反向流涡流室101的气体收容结构108包含本体202、颈部204及井穴206。
在实施例中，气体旋流器109包含旋流器井穴214。旋流器井穴214可包含用于将气体从气体入口120输送到一组喷嘴209的一或多个入口通道208。在实施例中，旋流器井穴214包含用于将气体从气体收容结构108输送到气体出口122的出口通道210。例如，一或多个入口通道208可包含围绕旋流器井穴214的周边布置且经配置以使气体流动到所述一组喷嘴209以将气体输送到本体202内的等离子体110的环形入口通道。出口通道210可包含用于使气体从本体202流动到出口122的中心通道。在此实施例中，环形入口通道可圆周地涵盖中心通道。在额外实施例中，环形入口通道可配备经配置以抵抗入口与出口之间的压差来加固环形入口通道的薄井穴壁的一或多个加固结构，在一些实施例中，所述压差可达到数十巴。在实施例中，旋流器井穴214包括延伸穿过气体收容结构108的井穴206的长井穴。在实施例中，旋流器井穴214可经定位使得旋流器井穴214的顶部的喷嘴209定位于气体收容结构108的颈部204中或下方。
在实施例中，反向流涡流室101包含一或多个辅助气体入口及/或出口220。一或多个辅助入口/出口220可提供进入或来自旋流器109与本体202之间的体积的额外流量以通过消除不必要的气体再循环来维持流动稳定性。
在一些实施例中，反向流涡流室101包含分配器226。分配器226经配置以将均匀气体分布提供到旋流器109。在一些实施方案中，如本文进一步讨论，分配器还将提供均匀气体分布到辅助流路径(例如经由辅助入口/出口)。例如，气体分配器226将均匀进料提供到旋流器109及辅助流通道，从而导致具有较低压降的更佳稳定性。在实施例中，分配器226包含经配置以将气体从气体入口120分布到旋流器109中的一或多个增压室。例如，分配器226可包含一或多个入口增压室228或一或多个辅助增压室230。在实施例中，所述分配器226将废气从气体收容结构108引导到出口210。
在实施例中，气体旋流器109包含偏转器212。偏转器212可定位于旋流器井穴214的顶部。偏转器212可在所述一组喷嘴209上方延伸且经配置以引导气体围绕气体旋流器109。与较简单设计相比，偏转器212允许具有更佳效率及稳定性的相对较低质量流率及低速操作，从而显著降低较简单设计的高速版本的操作所需的总压力损失。
如图3A到3B中所展示，在实施例中，偏转器212可包括会聚偏转器。例如，偏转器212可包含会聚喷嘴(例如锥形区段)。在此实施例中，气体喷嘴209出现在气体旋流器109的侧处，使得气体射流离开气体旋流器109的侧壁，撞击气体收容结构108的本体202的壁，且接着向上移动到本体202的顶部且朝向等离子体110反向。在实施例中，偏转器212的会聚形状(例如锥形区段)可指向等离子体110，其归因于偏转器形状的减小面积而减少来自由等离子体110发射的辐射的气体旋流器109上的辐射热负荷。
如图4A到4B中所展示，在实施例中，偏转器212可包括发散偏转器。例如，偏转器212可包含发散喷嘴。在本实施例中，气体喷嘴209再次出现在气体旋流器109的侧处，使得气体射流离开气体旋流器109的侧壁，撞击气体收容结构108的本体202的壁，且接着向上移动到本体202的顶部且朝向等离子体110反向。在实施例中，偏转器212的发散形状可用于将旋流气体从气体喷嘴209引导到气体收容结构108的本体202。
应注意本公开的范围不受限于包含偏转器212的气室101。确切来说，在实施例中，本公开中的反向流涡流室101是无偏转器的(即，在无偏转器情况中操作)。
图5A到5C说明根据本公开的一或多个实施例的无偏转器旋流器109布置。在此实施例中，气体喷嘴209位于旋流器井穴214的顶部的侧壁上。图6说明根据本公开的一或多个实施例的无偏转器旋流器109布置。在此实施例中，气体喷嘴209位于旋流器井穴214的顶部的外缘上。
在操作期间，在实施例中，旋流器109及所述一组喷嘴209经配置以产生一组快速移动气体射流211以螺旋图案撞击在气体收容结构108的本体202的内表面上，其中轴向流动反向且通过旋流器109的出口通道210(例如中央出口通道)离开本体202。例如，喷嘴209将快速移动的螺旋气体射流引导到气体收容结构108的本体202中。在此实施例中，气流向上移动到本体202中且撞击于本体202的壁上。接着，轴向流动反向(向下移动)且在气体收容结构108的颈部204的轴线附近离开本体202。位于反向流动区域中的轴线处的等离子体110产生挟带朝向中心定位的出口210的回流且与其混合的热气体羽流。在实施例中，辅助流用于稳定总流型，从而减少可出现在气体射流及本体202的接触附近的额外流动涡流。辅助流的方向可为进入或离开本体202。
通常参考图1到6，在实施例中，反向流涡流室101包含密封件224。例如，密封件224可包含玻璃-金属密封件，其用于气密地耦合气体入口120、出口122及其它结构组件(例如灯安装特征、旋流器等)的井穴206。取决于本体构造，可实施一或多个密封件。例如，在本体202由蓝宝石形成的情况中，两端可被密封以形成等离子体室(例如参阅图11)。举另一实例来说，在本体是熔融石英玻璃的情况中，其可在一个端上密封(例如参阅图2)。密封件224可利用凸缘结构来实施金属与玻璃表面之间的密封。一或多个凸缘组合件可终接/密封气体收容结构108的玻璃部分。在实施例中，一或多个凸缘组合件可固定入口及/或出口管路或管及额外机械及电子组件。至少在2017年9月26日发布的第9,775,226号美国专利申请；及2015年11月10日发布的第9,185,788号美国专利中描述凸缘等离子体室的使用，其全部内容各自以引用的方式并入本文中。
气体收容结构108由经配置用于收容等离子体形成气体且透射光泵照明104及宽带光115的光学透射材料(例如玻璃)形成。例如，气体收容结构108的本体202可包含由对于泵照明104及宽带光115的至少一部分透明的材料形成的球形区段。应注意本体202不受限于球形形状且可呈任何适合形状，包含(但不限于)球形形状、椭球形形状、圆柱形形状、“足球”形状等。反向流涡流室101的气体收容结构的透射部分可由任何数目个不同光学材料形成。例如，气体收容结构108的透射部分可由(但不限于)蓝宝石、晶体石英、CaF2、MgF2或熔融硅石形成。应注意涡流室101的涡流将等离子体110的热羽流保持不接触涡流室101的壁，其降低壁上的热头负载且允许使用对过热敏感的光学材料(例如熔融石英玻璃、CaF2、MgF2、晶体石英及其类似者)。
图7说明根据一或多个额外及/或替代实施例的具有一组个别入口通道702a、702b的反向流涡流室101。在此实施例中，反向流涡流室101包含延伸旋流器109的井穴214的长度的多个个别入口通道702a、702b。例如，相应个别通道(例如702a或702b)将分配器226的一或多个增压室228流体耦合到旋流器109的相应喷嘴209。应注意，个别通道702a、702b的使用改进旋流器109的井穴214内的压力处置。
图8说明根据本公开的一或多个实施例的具有一或多个辅助入口通道802a、802b的反向流涡流室101。在实施例中，分配器226包含一或多个辅助入口220及辅助增压室230。辅助增压室230经配置以将气体从一或多个辅助入口分布到一或多个辅助入口通道802a、802b。在实施例中，一或多个辅助入口通道802a、802b位于旋流器井穴214与密封件224之间的间隙中。一或多个辅助入口通道802a、8012b的实施方案提供取决于灯操作状态控制辅助流率的能力。此控制可通过使用外部管系及流量控制自动实施。应注意，反向流涡流室101不受限于多个辅助入口通道且应考虑室101可配备单个辅助入口通道(例如环形辅助入口通道)。应注意，图8中所描绘的辅助气流布置可反转以提供从气室101的本体202的辅助气体移除。在此实施例中，辅助入口220充当辅助出口且由图8中的箭头识别的气流的方向反转。
图9说明根据本公开的一或多个实施例的具有一或多个辅助供应通道902a、902b的反向流涡流室101。在此实施例中，一或多个辅助供应通道902a、902b包含经配置以连接分配器增压室228及辅助增压室230的一或多个通路(例如集成通路)。在此实施例中，一或多个辅助供应通道902a、902b经配置以将辅助气流从主分配器增压室228馈送到辅助增压室230。在实施例中，辅助气流的速率与主气流速率成比例且可由辅助供应通道的大小确定。
图10说明根据本公开的一或多个实施例的具有一或多个辅助排气通道1004的反向流涡流室101。在此实施例中，反向流涡流室101包含用于将气体从本体202移除到出口210的一或多个辅助出口通道1002a、1002b。在实施例中，一或多个辅助出口通道1002a、1002b可为用于一或多个辅助入口通道802a、802b的相同结构元件但气流被引导出本体202。在实施例中，一或多个辅助排气通路1004是集成通路，其经配置以将气体从一或多个辅助出口通道1002a、1002b(例如集成出口通道)通过分配器226引导到出口210。在实施例中，一或多个辅助排气通道1002a、1002b跨环形井穴入口通道进入中央出口井穴通道。在实施例中，辅助气体的流速与主气体流速成比例且可由辅助排气通道的大小确定。
图11说明根据本公开的一或多个实施例的包含圆柱形本体1102的反向流涡流室101。在实施例中，圆柱形室101包含整形为具有开口顶端及底端的圆柱体的本体1102。室101的本体1102的顶端及底端可由凸缘结构1104及分配器226终接。在此实施例中，凸缘结构1104经配置以终接及密封圆柱形本体1102的顶端，而分配器226经配置以终接及密封圆柱形本体1102的底端。本体1102可由(但不受限于)熔融石英玻璃或结晶材料(例如晶体石英、蓝宝石、CaF2及其类似者)形成。至少在2017年9月26日发布的第9,775,226号美国专利申请及2015年11月10日发布的第9,185,788号美国专利中描述凸缘等离子体室，其全部内容先前以引用的方式并入本文中。
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持续等离子体的产生，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译为扩展到所属技术领域中已知的任何基于等离子体的光源。
图12是根据本公开的一或多个实施例的实施图1到11中的任何者(或其任何组合)中所说明的LSP宽带光源100的光学特征化系统1200的示意图。
在此应注意，系统1200可包括所属技术领域中已知的任何成像、检验、计量、光刻或其它特征化/制造系统。就此来说，系统1200可经配置以对样本1207执行检验、光学计量、光刻及/或成像。样本1207可包含所属技术领域中已知的任何样本，其包含(但不限于)晶片、光罩/光掩模及其类似者。应注意，系统1200可并入本公开中所描述的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1207安置于载台组合件1212上以促进样本1207的移动。载台组合件1212可包含所属技术领域中已知的任何载台组合件1212，其包含(但不限于)X-Y载台、R-θ载台及其类似者。在实施例中，载台组合件1212能够在检验或成像期间调整样本1207的高度以维持聚焦于样本1207上。
在实施例中，所述一组照明光学器件1203经配置以将来自宽带光源100的照明引导到样本1207。所述一组照明光学器件1203可包含所属技术领域中已知的任何数目及类型的光学组件。在实施例中，所述一组照明光学器件1203包含一或多个光学元件，例如(但不限于)一或多个透镜1202、一或多个分束器1204及物镜1206。就此来说，所述一组照明光学器件1203可经配置以将来自LSP宽带光源100的照明聚焦到样本1207的表面上。一或多个光学元件可包含所属技术领域中已知的任何额外光学元件或光学元件的组合，其包含(但不限于)一或多个镜面、一或多个透镜、一或多个偏光器、一或多个光栅、一或多个滤光器、一或多个分束器及其类似者。
在实施例中，所述一组收集光学器件1205经配置以收集从样本1207反射、散射、衍射及/或发射的光。在实施例中，所述一组收集光学器件1205(例如(但不限于)聚焦透镜1210)可将来自样本1207的光引导及/或聚焦到检测器组合件1214的传感器1216。应注意，传感器1216及检测器组合件1214可包含所属技术领域中已知的任何传感器及检测器组合件。例如，传感器1216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、时延积分(TDI)检测器、光电倍增管(PMT)、突崩光二极管(APD)及其类似者。此外，传感器1216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1214通信地耦合到包含一或多个处理器1220及存储器1222的控制器1218。例如，一或多个处理器1220可通信地耦合到存储器1222，其中一或多个处理器1220经配置以执行存储在存储器1222上的一组程序指令。在实施例中，一或多个处理器1220经配置以分析检测器组合件1214的输出。在实施例中，程序指令组经配置以引起一或多个处理器1220分析样本1207的一或多个特性。在实施例中，程序指令组经配置以引起一或多个处理器1220修改系统1200的一或多个特性以维持聚焦于样本1207及/或传感器1216上。
应注意，系统1200可配置成所属技术领域中已知的任何光学配置，其包含(但不限于)暗场配置、明场定向及其类似者。
图13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征化系统1300的简化示意图。应注意，相对于图1到12所描述的各种实施例及组件可被解译为扩展到图13的系统。系统1300可包含所属技术领域中已知的任何类型的计量系统。
在实施例中，系统1300包含LSP宽带光源100、一组照明光学器件1316、一组收集光学器件1318、检测器组合件1328，及包含一或多个处理器1220及存储器1222的控制器1218。
在此实施例中，将来自LSP宽带光源100的宽带照明经由所述一组照明光学器件1316引导到样本1207，且系统1300经由所述一组收集光学器件1318收集来自样本的照明。所述一组照明光学器件1316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1320。例如，一或多个光束调节组件1320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，所述一组照明光学器件1316可利用第一聚焦元件1322将光束聚焦及/或引导到安置于样本载台1212上的样本1207上。在实施例中，所述一组收集光学器件1318可包含用于从样本1207收集照明的第二聚焦元件1326。
在实施例中，检测器组合件1328经配置以通过所述一组收集光学器件1318捕集从样本1207发出的照明。例如，检测器组合件1328可接收从样本1207反射或散射(例如经由镜面反射、漫反射及其类似者)的照明。应注意，检测器组合件1328可包含所属技术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及其类似者。
所述一组收集光学器件1318可进一步包含用以引导及/或修改由第二聚焦元件1326收集的照明的任何数目个收集光束调节元件1330，其包含(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1300可经配置为所属技术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、角解析椭偏计(例如光束轮廓椭偏计)、光谱反射计、单波长反射计、角解析反射计(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。
以下专利中提供适合在本公开的各种实施例中实施的检验/计量工具的描述：2011年6月7日发布的题为“使用小反折射物镜的分割视场检验系统(Split FieldInspection System Using Small Catadioptric Objectives)”的第7,957,066号美国专利、2018年3月18日发布的题为“用于反折射光学系统中的激光暗场照明的光束输送系统(Beam Delivery System for Laser Dark-Field Illumination in a CatadioptricOptical System)”的第7,345,825号美国专利、1999年12月7日发布的题为“具有宽范围变焦功能的超宽带UV显微镜成像系统(Ultra-broadband UV Microscope Imaging Systemwith Wide Range Zoom Capability)”的第5,999,310号美国专利、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 SystemUsing Laser Line Illumination with Two Dimensional Imaging)”的第7,525,649号美国专利、2016年1月5日发布的题为“动态可调整的半导体计量系统(DynamicallyAdjustable Semiconductor Metrology System)”的第9,228,943号美国专利、皮旺卡-科尔(Piwonka-Corle)等人1997年3月4日发布的题为“聚焦光束光谱椭圆测量方法及系统(Focused Beam Spectroscopic Ellipsometry Method and System)”的第5,608,526号美国专利及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，所述专利的全部内容各自以引用的方式并入本文中。
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、对象及其伴随讨论作为实例用于使概念清楚且可考虑各种配置修改。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。
关于在本文中使用大体上任何复数及/或单数术语，所属领域的技术人员可视上下文及/或应用需要将复数转化为单数及/或从单数转化为复数。为了清楚而未在本文中明确阐述各种单数/复数排列。
本文所描述的目标有时说明含于其它组件内或与其它组件连接的不同组件。应了解，此类描绘架构仅供例示，且事实上可实施实现相同功能性的许多其它架构。就概念来说，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定义。所属领域的技术人员应了解，一般来说，本文及尤其所附权利要求书(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”术语(例如，术语“包含”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“包括”应被解译为“包括(但不限于)”等)。所属领域的技术人员应进一步了解，如果想要引入技术方案叙述的特定数目，那么此意图将在技术方案中明确叙述，且如果无此叙述，那么不存在此意图。例如，为有助于理解，以下所附权利要求书可含有使用引入词组“至少一个”及“一或多个”来引入技术方案叙述。然而，使用此类词组不应被解释为隐含由不定冠词“一(a或an)”引入技术方案叙述使含有此引入技术方案叙述的任何特定技术方案受限于仅含有一个此叙述的发明，即使相同技术方案包含引入词组“一或多个”或“至少一个”及例如“一(a或an)”的不定冠词(例如，“一(a及/或an)”通常应被解译为意味着“至少一个”或“一或多个”)；相同情况适用于用于引入技术方案叙述的定冠词的使用。另外，即使明确叙述引入技术方案叙述的特定数目，但所属领域的技术人员应认识到，此叙述通常应被解译为意味着至少叙述数目(例如，无其它修饰词的“两个叙述”的裸叙述通常意味着至少两个叙述或两个或更多个叙述)。另外，在其中使用类似于“A、B及C中的至少一者及其类似者”的惯例的例子中，此构造一般旨在为所属领域的技术人员将通常所理解的意义(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)。在其中使用类似于“A、B或C中的至少一者及其类似者”的惯例的例子中，此构造一般旨在为所属领域的技术人员将通常所理解的意义(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，无论在具体实施方式、权利要求书或图中，呈现两个或更多个替代项的几乎任何析取用语及/或词组被理解为考虑包含项中的一者、两项中的任一者或两项的可能性。例如，词组“A或B”将被理解为包含“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，可在不背离本公开或不牺牲其所有材料优点的情况下对组件的形式、构造及布置进行各种改变。所描述的形式仅供说明，且所附权利要求书旨在涵盖及包含此类改变。另外，应了解，本发明由所附权利要求书定义。
Claims (30)
1.一种激光持续光源，其包括：
气体收容结构，其用于收容气体，其中所述气体收容结构包括本体、颈部及井穴；
气封，其定位于所述气体收容结构的基座处；
气体入口；
气体出口；
旋流器，所述旋流器包括：
多个喷嘴，其定位于所述气体收容结构的所述颈部中或下方且经布置以在所述气体收容结构内产生涡流气流；及
旋流器井穴，其包含用于将所述气体从所述气体入口输送到所述多个喷嘴的入口通道及用于将所述气体从所述气体收容结构输送到所述气体出口的出口通道；
分配器，其中所述分配器包含经配置以将所述气体从所述气体入口分布到所述旋流器中的一或多个增压室；
激光泵源，其经配置以产生光泵以在所述涡流气流内的内部气流内的所述气体收容结构的区域中维持等离子体；及
光收集器元件，其经配置以收集从所述等离子体发射的宽带光的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的激光持续光源，其中所述旋流器包括：
偏转器，其流体耦合到所述旋流器井穴且在所述多个喷嘴上方延伸且经配置以引导围绕所述旋流器的气流。
3.根据权利要求2所述的激光持续光源，其中所述偏转器包括会聚偏转器。
4.根据权利要求3所述的激光持续光源，其中所述偏转器包括锥形区段。
5.根据权利要求3所述的激光持续光源，其中所述偏转器经配置以减少来自所述等离子体的辐射热传递。
6.根据权利要求2所述的激光持续光源，其中所述偏转器包括经配置以引导围绕所述等离子体的气流的发散偏转器。
7.根据权利要求1所述的激光持续光源，其中所述旋流器是无偏转器。
8.根据权利要求1所述的激光持续光源，其中所述多个喷嘴定位于所述旋流器的顶表面上。
9.根据权利要求1所述的激光持续光源，其中所述多个喷嘴定位于所述旋流器的侧表面上。
10.根据权利要求1所述的激光持续光源，其中所述多个喷嘴定位于所述旋流器的外缘上。
11.根据权利要求1所述的激光持续光源，其中所述旋流器的所述入口通道包括经配置以将所述分配器的所述一或多个增压室流体耦合到所述旋流器的所述多个喷嘴的环形通道。
12.根据权利要求1所述的激光持续光源，其中所述旋流器的所述入口通道包括多个个别通道，其中相应个别通道经配置以将所述分配器的所述一或多个增压室流体耦合到所述旋流器的所述多个喷嘴的相应喷嘴。
13.根据权利要求1所述的激光持续光源，其进一步包括：
一或多个辅助入口。
14.根据权利要求13所述的激光持续光源，其中所述分配器包括经配置以将所述气体从所述一或多个辅助入口分布到一或多个辅助入口通道的辅助增压室。
15.根据权利要求13所述的激光持续光源，其进一步包括：
一或多个辅助供应通道。
16.根据权利要求1所述的激光持续光源，其进一步包括：
一或多个辅助排气通道。
17.根据权利要求1所述的激光持续光源，其中所述旋流器的所述多个喷嘴经配置以按螺旋图案产生多个气体射流。
18.根据权利要求1所述的激光持续光源，其中所述气体收容结构的所述本体包括圆柱形本体、球形本体或椭圆形本体中的至少一者。
19.根据权利要求1所述的激光持续光源，其中所述气体收容结构包括等离子体室、等离子体灯泡或等离子体腔中的至少一者。
20.根据权利要求1所述的激光持续光源，其中含于所述气体收容结构内的所述气体包括Xe、Ar、Ne、Kr、He、N2、H2O、O2、H2、D2、F2、CF6中的至少一者，或Xe、Ar、Ne、Kr、He、N2、H2O、O2、H2、D2、F2或CF6中的两者或更多者的混合物。
21.根据权利要求1所述的激光持续光源，其中所述光收集器元件包括椭圆形、抛物面形或球形光收集器元件。
22.根据权利要求1所述的激光持续光源，其中所述泵源包括：
一或多个激光。
23.根据权利要求22所述的激光持续光源，其中所述泵源包括：
红外光激光、可见光激光或紫外光激光中的至少一者。
24.根据权利要求1所述的激光持续光源，其中所述光收集器元件经配置以从所述等离子体收集宽带红外光、可见光、UV、VUV或DUV光中的至少一者。
25.根据权利要求1所述的激光持续光源，其进一步包括：一或多个额外收集光学器件，其经配置以将从所述等离子体输出的宽带光引导到一或多个下游应用。
26.根据权利要求25所述的激光持续光源，其中所述一或多个下游应用包括检验或计量中的至少一者。
27.一种特征化系统，其包括：
激光持续光源，其包括：
气体收容结构，其用于收容气体，其中所述气体收容结构包括本体、颈部及井穴；
气封，其定位于所述气体收容结构的基座处；
气体入口；
气体出口；
旋流器，所述旋流器包括：
多个喷嘴，其定位于所述气体收容结构的所述颈部中或下方且经布置以在所述气体收容结构内产生涡流气流；及
旋流器井穴，其包含用于将所述气体从所述气体入口输送到所述多个喷嘴的入口通道及用于将所述气体从所述气体收容结构输送到所述气体出口的出口通道；
分配器，其中所述分配器包含经配置以将所述气体从所述气体入口分布到所述旋流器中的一或多个增压室；
激光泵源，其经配置以产生光泵以在所述涡流气流内的内部气流内的所述气体收容结构的区域中维持等离子体；及
光收集器元件，其经配置以收集从所述等离子体发射的宽带光的至少一部分；
一组照明光学器件，其经配置以将宽带光从所述激光持续光源引导到一或多个样本；
一组收集光学器件，其经配置以收集从所述一或多个样本发出的光；及
检测器组合件。
28.根据权利要求27所述的特征化系统，其中所述旋流器包括：
偏转器，其流体耦合到所述旋流器井穴且在所述多个喷嘴上方延伸。
29.一种等离子体灯，其包括：
气体收容结构，其用于收容气体，其中所述气体收容结构包括本体、颈部及井穴；
气封，其定位于所述气体收容结构的基座处；
气体入口；
气体出口；
旋流器，所述旋流器包括：
多个喷嘴，其定位于所述气体收容结构的所述颈部中或下方且经布置以在所述气体收容结构内产生涡流气流；及
旋流器井穴，其包含用于将所述气体从所述气体入口输送到所述多个喷嘴的入口通道及用于将所述气体从所述气体收容结构输送到所述气体出口的出口通道；及
分配器，其中所述分配器包含经配置以将所述气体从所述气体入口分布到所述旋流器中的一或多个增压室。
30.根据权利要求29所述的等离子体灯，其中所述旋流器包括：
偏转器，其流体耦合到所述旋流器井穴且在所述多个喷嘴上方延伸。
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