CN101199240A - 保护用于产生euv辐射和/或软x射线的辐射源对抗短路的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种保护用于产生极远紫外辐射(EUV)和/或软X射线的辐射源对抗短路的方法。所说方法应用所说辐射源，所说辐射源借助电操作放电产生所说的极远紫外辐射和/或软X射线，在放电空间中的至少两个电极(1、2)之间的蒸汽中点火所说电操作放电，其中所说蒸汽是从金属熔体(6)产生的，所说金属熔体加到所说放电空间中的一个表面上，并且至少部分地由能量束(9)蒸发。在所说的电极(1、2)之间和/或电连接到所说电极(1、2)的部件(4、5)之间，所说辐射源具有一个或几个小的间隙(17)。当蒸发的金属在这里凝聚时，这些间隙(17)可能引起短路。按照本发明的方法，在辐射源的操作期间，把邻接所说间隙(17)的至少一个表面和/或覆盖所说间隙(17)或者设置在所说间隙(17)内的一个或几个保护元件(16、18)加热到一个温度，在该温度下，所说金属的蒸汽压力足够高以致可以蒸发凝聚在所说表面或保护元件上的金属材料。利用本发明的方法，可以延长辐射源的寿命。

Description

保护用于产生EUV辐射和/或软X射线的辐射源对抗短路的方法

技术领域

本发明涉及保护用于产生极远紫外辐射(EUV)和/或软X射线的辐射源对抗短路的方法，所说辐射源借助电操作放电产生所说的极远紫外辐射和/或软X射线，所说电操作放电是在放电空间中至少两个电极之间的蒸汽中点火，其中所说蒸汽是从金属熔体产生的，所说金属熔体加到所说放电空间中的一个表面上，并且至少部分地由能量束具体来说由激光束蒸发，所说辐射源在所说的电极之间和/或电连接到所说电极的部件之间具有一个或几个小的间隙。

背景技术

发射极远紫外辐射和/或软X射线的辐射源在极远紫外平版印刷术(lithography)领域具有特殊的需要。辐射是由脉冲电流产生的热等离子体发射的。至今已知的最强的极远紫外辐射源是用金属蒸汽操作的以产生所需的等离子体。在WO2005/025280 A2中给出了这种极远紫外辐射源的一个例子，通过引用在这里包括WO2005/025280 A2的内容。在这种已知的辐射源中，从金属熔体产生金属蒸汽，所说金属熔体加到放电空间中的一个表面上，并且由能量束具体来说由激光束至少部分地蒸发。在这种辐射源的一个优选实施例中，可转动地安装两个电极，形成在辐射源操作期间转动的电极轮。在转动期间，电极轮浸入含有金属熔体的容器中。将脉动的激光束直接引向放电空间中电极之一的表面，以便从粘连的金属熔体产生金属蒸汽并且点火电放电。由大约几千安培直到大约10千安培的电流加热金属蒸汽，从而激励期望的电离阶段并且发射期望波长的光。在这种放电之后，金属蒸汽冷却下来并且凝结在辐射源部件的冷表面上。

这样一种辐射源的主要问题之一是在电极之间和/或在电连接到电极的部件之间的间隙的保护。在所述的辐射源中，这样的部件例如是两个容器，两个容器通过金属熔体电连接到电极。以较小的距离设置这些容器，因为浸入所说容器的电极必须充分靠近才能产生低电感的等离子体放电。金属蒸汽的凝聚或者在这个间隙中金属熔滴(metal droplets)的淀积能引起短路，极大地限制了辐射源的寿命。在这个意义上，必须考虑到，在取决于操作时间的辐射源操作期间，在放电空间中蒸发了若干克一直到一千克的金属，这些金属随后凝聚在辐射源的冷部件上。

在上述的WO2005/025280 A2中提出在辐射源中设置保护元件，保护元件至少部分地覆盖所说间隙，以便避免金属蒸汽扩散到间隙中或者熔滴淀积在间隙中。这些保护元件保持在金属蒸汽在这些元件上发生凝聚并且可以流回到容器内的温度。采取这样的措施虽然辐射源的寿命可以延长一个或两个数量级，但这对于辐射源的商业应用还不够长。

发明内容

本发明的一个目的是提供用于保护上述类型的辐射源对抗短路的方法，使得辐射源具有更长的寿命。

利用根据权利要求1所述的方法来实现这项目的。所说方法的有益实施例是从属权利要求的主题，或者在随后的描述和实例中公开这些实施例。

本发明的方法涉及保护借助电操作放电产生极远紫外辐射和/或软X射线的辐射源，在放电空间中的至少两个电极之间的蒸汽中点火所说电操作放电，其中所说蒸汽是从金属熔体产生的，所说金属熔体加到所说放电空间中的一个表面上并且至少部分地由能量束具体来说由激光束蒸发，所说辐射源在所说的电极之间和/或电连接到所说电极的部件之间具有一个或几个小的间隙，当金属蒸汽扩散到间隙内或者在这里凝聚时，所说间隙能引起短路。对于能淀积在这些间隙内的金属熔滴，情况是一样的。按照本发明的方法，在辐射源的操作期间，把与所说一个或几个间隙相邻的至少一个表面和/或覆盖所说一个或几个间隙或者设置在所说一个或几个间隙里的一个或几个保护元件加热到一个温度，在该温度下所说金属的蒸汽压力足够高以致可以蒸发凝聚或淀积在所说表面或保护元件上的金属材料。所说表面可以是在小间隙区中的电极的表面或者是形成间隙并且电连接到电极的部件的表面。保护元件可以是设置为保护所说间隙的金属屏蔽，具体来说是已经用在WO2005/025280 A2的已知辐射源中的金属屏蔽。由于这些表面或元件加热到这样高的温度，金属蒸汽不会凝聚在这些表面或元件上，并且已经淀积的金属熔滴可以从这些表面或元件上蒸发掉，因而在所说表面或元件上不会生长任何引起短路的材料桥。在下面的描述中，金属蒸汽和金属熔滴也被称为燃料。

根据在辐射源中所用的燃料，例如Sn、In、Sb、Te或Li，上述的表面或元件必须加热到400℃和1500℃之间的温度。优选地，上述表面或元件加热到所说燃料不发生净淀积的温度。这就是说，在所说表面或元件上淀积或凝聚的燃料的数量不随时间增加。当所选的温度使得在辐射源中使用的燃料的蒸汽压力在此温度下至少为10Pa时可以得到良好的结果。在本发明的方法中，加热是通过特殊的加热元件实现的，所说的加热元件集成在所说保护元件和/或电极的表面和/或部件的表面中。另一种可能性是使用通过吸收所产生的极远紫外辐射和/或软X射线引起的加热效应。在这个意义上，应该认识到，辐射源的部件在一般情况下是要冷却的，以便维持略高于辐射源燃料的熔化温度的温度。这个温度还不足以蒸发所说燃料。为了在间隙的特定区域实现较高的温度，可以减少所说区域的冷却，以便利用极远紫外辐射和/或软X射线的加热效应实现较高的温度。按照本发明加热的表面或元件最好由具有高熔点的材料如钼或钨制成。

如果要对短路进行保护的辐射源还没有包括保护元件，按照本方法在所说辐射源内设置这样的保护元件是有益的。这可以例如通过向形成间隙的两个部件之一上固定一个凸缘来实现，所说凸缘至少部分地覆盖所说间隙的入口。另一种可能性是，在形成间隙的两个表面之间设置一个金属板，所说金属板将间隙分成两个部分。

在本发明的说明书和权利要求书中，术语“包括”不排除存在其它的元件或步骤，术语“一个”也不排除存在多个。还有，在权利要求书中的任何附图标号不被认为是限制了本发明的范围。

附图说明

下面结合附图描述本方法的实例，附图并不限制权利要求书的范围，这些附图是：

图1是可应用于本方法的辐射源的示意图；

图2是形成间隙的辐射源的两个部件的示意图；

图3是形成用保护元件覆盖的间隙的辐射源的两个部件的示意图；

图4是表示形成间隙的辐射源的两个部件的另一个实例的示意图，其中设置有一个保护元件。

具体实施方式

图1表示可应用于本方法的辐射源的示意性侧视图。这个辐射源包括两个电极1、2，它们设置在可预先确定气体压力的一个放电空间内。可转动地安装圆盘形电极1、2，即在操作期间电极1、2可以围绕转轴3转动。在转动期间，电极1、2部分地浸入对应的容器4、5中。这些容器4、5中的每一个都包含金属熔体6，在当前的情况下是液态锡。金属熔体的温度保持在约300℃，即略高于锡的熔点230℃。通过与所说容器相连的加热装置或冷却装置(图中未示出)将容器4、5中的金属熔体维持在上述操作温度。在转动期间，液态金属使电极1、2的表面湿润，从而在所说电极上形成一个液态金属膜。借助刮削器(skimmer)11控制在电极1、2上的液态金属的层厚度。经过金属熔体6向电极1、2提供电流，金属熔体6经过绝缘的馈通(feedthrough)8连接到电容器组7。

在两个电极之间的最窄点的电极1、2之一上聚焦激光脉冲9。结果，定位在电极1、2上的一部分金属膜蒸发并且在电极间隙上方桥接在一起。这将导致在这一点的击穿放电和来自电容器组7的极大电流。这个电流将金属蒸汽或燃料加热到使金属蒸汽或燃料电离并在收缩等离子体15内发射期望的极远紫外辐射的这样的高温。

为了防止燃料从辐射源逃逸，在辐射源的前方设置一个碎片减缓(debris mitigation)单元10。这个碎片减缓单元允许离开辐射源的辐射直接通过，但在其离开辐射源的路径上保留大量的碎片颗粒。为了避免污染辐射源的外壳，在电极1、2和辐射源外壳之间设置一个屏蔽12。

这样一种辐射源的一个问题是两个容器4、5必须设置得非常接近，以便在这两个容器之间作为蒸汽凝聚或者作为熔滴淀积的燃料可以导致极远紫外辐射灯的短路。为了避免在如图1中所示的已知的灯中的这种短路，在两个容器之间的间隙中设置一个金属屏蔽13，所说金属屏蔽13覆盖所说间隙以减少燃料扩散到所说间隙内。尽管有这样一个保护元件，也不可能完全抑制这种扩散。因此，燃料能凝聚或淀积在两个金属容器4、5之间的间隙中，或者在图1所示的设备的情况下，例如能凝聚或淀积在每个容器4、5和金属屏蔽13之间，由此导致灯的短路。

通过对于这样一种辐射源应用本发明的方法，就可以避免这种短路。图2表示的是这种辐射源的两个部件的非常示意性的图，在这种情况下这两个部件就是所说的两个容器4、5。辐射源的等离子体放电15的金属蒸汽或金属熔滴14能淀积在这些容器4、5的表面上，桥接这两个部件之间的间隙17。避免在所说表面上出现凝聚的一种可能性是，加热邻接所说间隙17的这些表面中的一个或两个到一个温度，在这个温度用于产生等离子体的燃料的蒸汽压力足够地高，以致可以蒸发所说的燃料。通过图2中示意地表示的特殊加热元件19，或者通过对于容器4、5的这些表面进行效率较低的冷却，都可以实现这种加热。然后，通过所产生的极远紫外辐射将所说的表面加热到一个较高的温度，这个较高的温度比必须保持在略高于燃料熔化温度的其余的容器表面的温度高。

图3表示应用本方法的另一个实例。在这种情况下，将金属凸缘16固定到容器4、5之一上，借此可以覆盖容器之间的间隙17。由于这种覆盖，较少的燃料能进入容器4、5之间的间隙17中。另外，由于凸缘16加热到燃料不会在所说凸缘上发生凝聚的足够高的温度，所以不会发生在凸缘16和邻近的容器5之间的短路。

图4表示本方法的另一个实例，其中在两个容器4、5之间设置一个金属板18。将这个金属板加热到燃料不会在这个金属板上凝聚的温度。由于这种加热，进入间隙17的燃料的金属蒸气或金属熔滴14不可能生长形成在容器4、5和金属板18之间的短路桥。例如通过图1的金属屏蔽13可形成这样一种金属板18。按照本发明，然后将这个金属屏蔽13加热到上述温度，从而可以避免燃料的凝聚。

在当前实例中已经参照图1所示的容器4、5说明了该方法。尽管如此，本方法还可以应用到与电极电连接并且形成这样一种小的间隙的其它部件上。此外，在加热保护元件时，还可能附加地加热电极或部件的相邻的表面。在每一种情况下，加热本身可以利用普通加热装置(如加热金属丝、加热元件)来实现，通过辐射源本身的辐射加热来实现，或者通过附加的辐射源的辐射来实现。所说的加热只在可能引起短路的间隙区域内局部进行。

附图标记列表

1电极

2电极

3转轴

4容器

5容器

6金属熔体

7电容组

8馈通

9激光脉冲

10碎片减缓单元

11刮削器

12屏蔽

13金属屏蔽

14金属蒸气/金属熔滴

15收缩等离子体

16凸缘

17间隙

18金属板

19加热元件

Claims (8)

1.一种保护用于产生极远紫外辐射(EUV)和/或软X射线的辐射源对抗短路的方法，所说辐射源借助电操作放电产生所说的极远紫外辐射和/或软X射线，在放电空间中的至少两个电极(1、2)之间的蒸汽中点火所说电操作放电，其中所说蒸汽是由金属熔体(6)产生的，所说金属熔体加到所说放电空间中的一个表面上并且至少部分地由能量束具体来说由激光束来蒸发，所说辐射源在所说的电极(1、2)之间和/或电连接到所说电极(1、2)的部件(4、5)之间具有一个或几个小的间隙(17)，其特征在于：在辐射源的操作期间，把限制所说一个或几个间隙(17)的至少一个表面和/或覆盖所说一个或几个间隙(17)或者设置在所说一个或几个间隙(17)里的一个或几个保护元件(16、18)加热到一个温度，在该温度下，所说金属的蒸汽压力足够高以致可以蒸发凝聚在所说表面或保护元件(16、18)上的金属材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：把所说表面和/或一个或几个保护元件(14、18)加热到不发生任何所说金属的净淀积的温度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：把所说表面和/或一个或几个保护元件(16、18)加热到超过400℃的温度。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所说一个或几个保护元件(16、18)是固定到所说电极(1、2)和/或部件(4、5)上并且覆盖所述一个或几个间隙(17)的凸缘(16)。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所说一个或几个保护元件(16、18)是设置在间隙(17)内以将间隙(17)分为两个部分的金属板(18)。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所说表面和/或一个或几个保护元件(14、18)是通过集成的电加热元件(19)加热的。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所说表面和/或一个或几个保护元件(14、18)是通过所说辐射源的所说极远紫外辐射和/或软X射线加热的。

8.根据权利要求1或2所述的用于防止在辐射源中短路的方法，其中在操作期间转动设置所说的电极(1、2)和在转动时所说的电极(1、2)浸入包含金属熔体(6)的容器中，所说容器代表与所说电极(1、2)电连接的所说部件(4、5)。

Images