CN104160337B - 辐射源与光刻设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种监视辐射源燃料微滴流产生器的操作的方法，该辐射源燃料微滴流产生器包括容纳燃料毛细管以及压电致动器(500)。该方法包括分析包含该容纳燃料毛细管以及该压电致动器的系统的谐振频谱，尤其以寻找声学系统的谐振频率的改变，该改变可指示需要调查的该系统的属性的改变。

Description

辐射源与光刻设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年3月7日提交且全文以引用方式并入本文中的美国临时申请案61/607,745的权益。

技术领域

本发明涉及一种辐射源以及一种光刻设备。

背景技术

光刻设备是将期望的图案施加至衬底上的机器，通常施加至衬底的目标部分上。光刻设备例如可用于集成电路(IC)的制造中。在该情形下，图案形成装置，其或者被称作掩膜或掩膜板，可用于产生待形成于IC的个别层上的电路图案。可将该图案转移至衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包含一个或多个管芯的部分)。通常经由成像向提供在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上进行图案的转移。一般而言，单一衬底将含有依次图案化的邻近目标部分的网络。

光刻被广泛地认为是在IC以及其他器件和/或结构的制造中的关键步骤之一。然而，随着使用光刻所制造的特征尺寸变得越来越小，光刻正在变为用于能够制造小型IC或其他器件和/或结构的更具有决定性的因素。

图案印刷的极限的理论估计可以经由针对解析度的瑞立(Rayleigh)准则给出，如方程式(1)所示：

$\mathrm{CD}=k_1*\frac{\mathrm{\λ}}{\mathrm{NA}}---\left(1\right)$

其中λ为所使用辐射的波长，NA为用于印刷图案的投影系统的数值孔径，k₁为取决于过程的调节因子，也被成为瑞立常数，以及CD为经印刷特征的特征大小(或临界尺寸)。由方程式(1)可见，可以以三种方式来获得特征的最小可印刷大小的缩减：通过缩短曝光波长λ、通过增加数值孔径NA、或通过减小k₁的值。

为了缩短曝光波长且因而减小最小可印刷大小，已提议使用极紫外线(EUV)辐射源。EUV辐射为具有在5-20nm的范围内的波长的电磁辐射，例如在13-14nm的范围内，例如在5-10nm的范围内，诸如6.7nm或6.8nm。例如，可能的源包括激光产生的等离子源、放电等离子体源，或基于由电子储存环提供的同步加速器辐射源。

可使用等离子体产生EUV辐射。用于产生EUV辐射的辐射系统可以包括用于激发燃料以提供等离子体的激光，以及用于含有等离子体体的源收集器模块。例如，等离子体可以通过将激光束引导至燃料来被创造，燃料诸如合适材料(例如，锡)的微滴、或合适气体或蒸汽的流，诸如Xe气体或Li蒸汽。所得到的等离子体输出辐射，例如，EUV辐射，该辐射通过使用辐射收集器予以收集。辐射收集器可为镜面式正入射辐射收集器，其接收辐射且将辐射聚焦成光束。源收集器模块可包括被布置为提供真空环境以支持等离子体的封闭结构或腔室。这样的磁辐射系统通常被称为激光产生等离子体(LPP)源。

产生EUV辐射的另一已知方法被称为双激光脉冲(DLP)。在DLP方法中，通过Nd：YAG激光预加热微滴以造成微滴(例如，锡微滴)分解成蒸汽以及小颗粒然后通过由CO₂激光将蒸汽以及小颗粒加热至非常高的温度。

在诸如LPP以及DLP方法的已知方法中，必须产生微滴流。微滴流可被产生为连续流或以脉冲形式被产生。

例如，在尤其用于LPP方法中的一个已知方法中，使经加热的容器填充有熔融锡，该熔融锡从该容器经由过滤器以及压电致动器而传送至毛细管。连续喷射流从毛细管的末端流出，其速度经由压电致动器调制。在行程期间，此射流分解成小的微滴，且归因于调制的速度，这些较小微滴合并成间隔距离更大的较大微滴。

发明内容

根据本发明，提供一种监视辐射源燃料微滴流产生器的操作的方法，该辐射源燃料微滴流产生器包括容纳燃料毛细管以及附接至所述毛细管的压电致动器，该方法包括分析包括容纳燃料毛细管以及压电致动器的系统的谐振频谱。

在本发明的一个实施例中，该方法包括检测谐振频谱的改变。例如，频谱的这些改变可归因于传输到燃料微滴流产生器的振动、毛细管的出口喷嘴的至少部分阻挡(例如，阻塞)、毛细管的损害(例如，毛细管的破裂)、压电致动器附接至喷嘴的强度。

在本发明的另一实施例中，该方法包括在压电致动器的驱动电路中对信号进行采样。可在该致动器的驱动侧或该致动器的共同侧对该信号进行采样。

可间歇地(例如，按排程或按需求)或可连续地分析谐振频谱。

根据本发明的一个方面，提供一种辐射源燃料微滴流产生器，其包括容纳燃料的毛细管、被紧固至所述毛细管的压电致动器，被配置以驱动所述致动器的电路、以及分析器，该分析器被配置为分析包括容纳燃料毛细管以及压电致动器的系统的谐振频谱。

优选地，该分析器包括被配置为在该驱动电路中对信号进行采样的采样器。该采样器可以包括频率响应分析器，并且该采样器可以位于驱动电路的驱动侧或可以位于所述驱动电路的共同侧。

根据本发明的另一个方面，提供一种光刻设备，该光刻设备包括：辐射源燃料微滴流产生器，其包含有用于容纳燃料的毛细管、附接在所述毛细管的压电致动器、被配置为驱动所述致动器的电路、以及被配置为分析容纳燃料毛细管以及压电致动器系统的谐振频谱的分析器；辐射产生器，其被配置为从燃料微滴流产生辐射；该光刻设备进一步包括：照明系统，其被配置为调整辐射光束；支撑件，其被配置为支撑图案形成装置，该图案形成装置能够在辐射光束的横截面中向辐射光束给予图案以形成图案化的辐射光束；衬底台，其被构建以保持衬底；以及投影系统，其被配置以将图案化的辐射光束投影至衬底的目标部分上。

根据本发明的又一方面，提供一种器件制造方法，该方法包括：使用燃料微滴产生器来产生燃料微滴流，该燃料微滴产生器包括被配置为容纳燃料的毛细管、附接至所述毛细管的压电致动器、被配置为驱动所述致动器的电路、以及被配置为分析包括容纳燃料毛细管以及压电致动器的系统的谐振频谱的分析器；从所述燃料微滴流产生辐射；并且将图案化的辐射光束通过投影系统中的开口投影至衬底上。

下文参照附图来详细地描述另外特征和优点，以及各种实施例的结构和操作。要注意的是本发明不限于本文所描述的特定实施例。本文仅出于说明性的目的呈现这些实施例。基于本文所含有的特征，附加的实施例对于本领域技术人员将显而易见。

附图说明

本发明的实施例现在将仅仅以示例的方式参照所附的示意性附图进行描述，其中对应的附图标记指示对应的部件，其中：

图1示意性地描绘了根据本发明的实施例的光刻设备；

图2为图1的设备的更详细的视图；

图3示意性地描绘了可形成图1和图2所示的光刻设备的部件的燃料微滴发射器；

图4示意性地示出了环绕毛细管的压电材料的更多细节；以及

图5(a)和5(b)分别示意性地描绘了(a)获得频率响应信息的第一种方法，以及(b)获得频率响应信息的第二种方法。

下文将参照附图来描述实施例。在附图中，相同的附图标记通常指代等同或功能上相似的元件。此外，附图标记的最左侧数字通常识别该附图标记第一次出现的附图。

具体实施方式

应注意的是本说明书中对“一个(one)实施例”、“一(an)实施例”等等的参考表示所描述的实施例可包括特定特征、结构或特性，但并非每一实施例可必要地包括特定特征、结构或特性。此外，这些短语未必指代同一实施例。此外，当结合实施例来描述特定特征、结构或特性时，应建议的是无论是否予以明确地描述，结合其他实施例来实现此特定特征、结构或特性在本领域技术人员的知识范围内。

图1示意性地描述了根据本发明的实施例的光刻设备100。该光刻设备包括根据本发明的实施例的EUV辐射源。该设备包括：

–照明系统(照明器)IL，其被配置为调整辐射光束B(例如，EUV辐射)；

–支撑结构(例如，掩膜台)MT，其被构建以支撑图案形成装置(例如，掩膜或掩膜板)MA，且连接至被配置为准确地定位该图案形成装置的第一定位器PM；

–衬底台(例如，晶片台)WT，被构建以保持衬底(例如涂有抗蚀剂的晶片)W，且连接至被配置为准确定位该图案形成装置的第二定位器PW；以及

–投影系统(例如，反射投影系统)PS，被配置为将由图案形成装置MA给予至辐射光束B的图案投影至衬底W的目标部分C(例如，包含一个或多个管芯)上。

照明系统可包括用于引导、成形或控制辐射的各种类型的光学部件，诸如折射、反射、磁性、电磁、静电或其他类型的光学部件，或其任何组合。

支撑结构MT以取决于图案形成装置MA的定向、光刻设备的设计以及其他条件(诸如，该图案形成装置是否被保持于真空环境中)的方式来保持该图案形成装置。支撑结构可使用机械、真空、静电或其他夹持技术以保持图案形成装置。支撑结构例如可以为框架或台，其可根据需要为固定的或可移动的。支撑结构可确保图案形成装置例如相对于投影系统处于期望的位置。

术语“图案形成装置”应被广泛地解释为指代可用以在辐射光束的横截面中向辐射光束给予图案以便在衬底的目标部分中创建图案的任何器件。被给予至辐射光束的图案可对应于目标部分中所创建的器件中的特定功能层，诸如集成电路。

图案形成装置可为透射的或反射的。图案形成装置的示例包括掩膜、可编程镜面阵列、以及可编程LCD面板。掩膜在光刻中是已知的，且包括诸如二元、交变相移以及衰减相移之类的掩膜类型，以及各种混合掩膜类型。可编程镜面阵列的示例使用小镜面的矩阵布置，其每一个可个别地倾斜，以便在不同方向上反射入射辐射光束。倾斜镜面在可由镜面矩阵反射的辐射光束中给予图案。

类似于照明系统，投影系统可包括适于所使用的曝光辐射或适于诸如真空使用的其他因素的各种类型的光学部件，诸如折射、反射、磁性、电磁、静电或其他类型的光学部件，或其任何组合。对于EUV辐射使用真空可以是期望的，由于其他气体可吸收过多辐射。因此，可凭借真空壁及真空泵而将真空环境提供至整个光束路径。

如在此所描述的，该设备为反射类型(例如，使用反射掩膜)。

光刻设备可为具有两个(双台)或更多的衬底台(和/或两个或更多掩膜台)的类型。在这样的“多台”机器中也可并行地使用附加的台，或可在一个或多个台上进行预备步骤，同时使用一个或多个其他台进行曝光。

参照图1，照明器IL接收来自源收集器模块SO的极紫外线(EUV)辐射光束。用以产生EUV辐射的方法包括但不限于用在EUV范围内的一种或多种发射谱线将具有例如氙、锂或锡之类的至少一种元素的材料转换成等离子体状态。在这样的方法中，通常被称为激光产生等离子体(LPP)，可通过用激光光束来辐射燃料，诸如所需谱线发射元素的材料微滴，而产生所需等离子体。源收集器模块SO可为包括激光的EUV辐射源的一部分(图1中未示出)，以用于提供激发燃料的激光光束。所得等离子体发射输出辐射，例如，EUV辐射，该辐射使用设置于源收集器模块中的辐射收集器予以收集。

例如，当使用CO₂激光以提供用于燃料激发的激光光束时，激光与源收集器模块可以是分离的实体。在这种情形下，辐射光束凭借包括例如合适的引导镜面和/或光束扩展器的光束输送系统而从激光传输至源收集器模块。可认为激光和燃料供应包括EUV辐射源。

照明器IL可包括用于调整辐射光束的角度强度分布的调整器。通常，可调整照明器的光瞳平面中的强度分布的至少外部径向范围和/或内部径向范围(通常分别被称作σ外部以及σ内部)。另外，照明器IL可以包括各种其他部件，诸如琢面场和光瞳镜面器件。照明器可用以调整辐射光束，以在其横截面中具有期望的均一性和强度分布。

辐射光束B入射于被保持于支撑结构(例如，掩膜台)MT上的图案形成装置(例如，掩膜)MA上，其通过该图案形成装置被图案化。在从图案形成装置(例如，掩膜)MA反射之后，辐射光束B传输通过投影系统PS，投影系统PS将该光束聚焦至衬底W的目标部分C上。凭借第二定位器PW以及位置感测系统PS2(例如，使用干涉量测器件、线性编码器或电容性传感器)，可准确地移动衬底台WT，例如，以便使不同的目标部分C定位于辐射光束B的路径中。相似地，第一定位器PM以及另一位置感测系统PS1可被用来相对于辐射光束B的路径来准确地定位图案形成装置(例如，掩膜)MA。可使用掩膜对齐标记M1、M2以及衬底对齐标记P1、P2来对齐图案形成装置(例如，掩膜)MA以及衬底W。

所描述的设备可用于以下模式中的至少一个：

1.在步进模式中，在将被给予至辐射光束的整个图案一次性投影至目标部分C上时，使支撑结构(例如，掩膜台)MT以及衬底台WT保持基本上静止。然后，使衬底台WT在X和/或Y方向上移位，使得可以曝光不同目标部分C。

2.在扫描模式中，在将被给予至辐射光束的图案投影至目标部分C上时，同步地扫描支撑结构(例如，掩膜台)MT以及衬底台WT(即，单次动态曝光)。可借由投影系统PS的放大率(缩小率)以及影像反转特性来判定衬底台WT相对于支撑结构(例如，掩膜台)MT的速度和方向。

3.在另一模式中，在将被给予至辐射光束的图案投影至目标部分C上时，支撑结构(例如，掩膜台)MT持续基本上静止以保持可编程图案形成装置，并且衬底台WT被移动或扫描。在该模式中，通常使用脉冲式辐射源，且在衬底台WT的每一移动之后或在扫描期间的顺次辐射脉冲之间根据需要而更新可编程图案形成装置。该操作模式可易于应用于利用可编程图案形成装置的无掩膜光刻中，该可编程图案形成装置诸如上文所提及的类型的可编程镜面阵列。

还可采用对上文所描述的使用模式的组合和/或变化或者完全不同的使用模式。

图2更详细地示出了光刻设备100，其包括源收集器模块SO、照明系统IL以及投影系统PS。源收集器SO被构建和布置成使得可将真空环境维持于该源收集器模块的封闭结构220中。

激光LA被布置以经由激光光束205而将激光能量沉积至从燃料微滴流产生器200提供的燃料中，该燃料诸如氙(Xe)、锡(Sn)或锂(Li)。这在等离子体形成位置211处创建具有数十电子伏特(eV)的电子温度的高度离子化的等离子体210。在这些离子的去激发和再结合期间产生的高能辐射从等离子体被发射、由接近正入射辐射收集器CO收集和聚焦。激光LA和燃料微滴流产生器200可一起被视为包含EUV辐射源。EUV辐射源可被称作为激光产生等离子体(LPP)源。

可提供第二激光(未示出)，第二激光被配置为在激光光束205入射于燃料之前预加热燃料。使用该途径的LPP源被称作双激光脉冲(DLP)源。

由辐射收集器CO反射的辐射聚焦于虚拟源点IF。虚拟源点IF通常被称作中间焦点，且源收集器模块SO被布置使得中间焦点IF位于封闭结构220中的开口221或附近。虚拟源点IF为辐射发射等离子体210的像。

随后，辐射穿过照明系统IL，照明系统IL可包括琢面场反射镜装置21和琢面光瞳反射镜装置24，琢面场反射镜装置21和琢面光瞳反射镜装置24被布置为提供在图案形成装置MA处辐射光束21的期望的角度分布，以及在图案形成装置MA处辐射强度的期望的均一性。在由支撑结构MT保持的图案形成装置MA处辐射光束21的反射后，随即形成图案化的光束26，且由投影系统PS将图案化的光束26经由反射元件28、30而成像至由晶片台或衬底台WT保持的衬底W上。

通常，比所示元件多的元件可存在于照明系统IL以及投影系统PS中。此外，可存在比图中所示的镜面多的镜面，例如，在投影系统PS中可存在比在图2所示的反射元件多的1至6个额外反射元件。值得注意的是源收集器模块SO的一个特征为：激光源成角度，这意为着供应至激光LA的燃料微滴流应基本上是水平的以避免燃料微滴撞击收集器CO。

图3示意性地示出了燃料微滴流产生器的燃料微滴发射器310。燃料微滴发射器310包括储集器300，该储集器300容纳燃料液体302(例如液体锡)。储集器300连接至毛细管304，该毛细管304由压电致动器306包围。在压电致动器306与毛细管304之间设置坚固的连接(例如，使用合适的键合材料，诸如高温粘合剂)，使得振动可从该压电致动器行进至该毛细管。毛细管304具有面对储集器300开放的一个末端，其在另一末端设置有喷嘴308，燃料材料在箭头A的方向上从该喷嘴喷出。通常，毛细管或毛细管道可被定义为特别用以输送流体的中空狭长体，其具有足够小以便使毛细管作用发挥显著功用的横截面。

在实施例中，喷嘴308可具有3-5微米的最小内径。例如，毛细管304的长度可为25毫米，其中内径为0.7毫米且壁厚度为0.15毫米。例如，压电致动器306的长度可为大约10毫米，且压电致动器306可使用高温粘合剂(即在燃料供应300的操作温度下不会使粘合松动的粘合剂)而被固定至毛细管304。当然，要理解的是这些尺寸仅是示例性的。粘合剂层应尽可能地薄以便确保压电致动器与毛细管之间的良好机械耦合，且可能地，粘合剂可含有陶瓷颗粒以增加其玻璃温度且改进声传递。具有驱动电子器件(未示出)的压电致动器306被配置为使得其可以利用期望的调制频率挤压毛细管304，借此调制该毛细管内的压力，其效应为：流的速率可以以下文将更详细描述的方式而变化。

图4更详细地示出了环绕玻璃毛细管304的压电致动器306。压电致动器306被配置为压电陶瓷材料的管。该陶瓷管的内表面设置有一个电极400，且该陶瓷管的外表面设置有另一电极401。当将调制信号应用至这些电极时，陶瓷管将径向地收缩及膨胀，因而对毛细管以及在毛细管内的燃料施加径向压力。

在使用时，液体燃料302受压地保持于储集器300内。例如，这可以通过对位于储集器300中的气体(未示出)进行加压以使得由该气体向液体燃料施加压力而实现。由于该压力，燃料流从喷嘴308流出。在不存在压电致动器306的情况下，流将在从喷嘴308行进一段距离(该距离例如为该喷嘴直径的100至1000倍)之后自然地破裂，借此形成微滴流。此破裂被称作瑞立(Rayleigh)破裂。当发生瑞立破裂时，形成燃料微滴，其直径为喷嘴308直径的大约两倍或略小，并且分离度为该喷嘴直径的大约4.5倍。尽管在不致动压电致动器306的情况下将发生燃料液体流的瑞立破裂，但压电致动器306可以通过调制毛细管304内的压力来控制瑞立破裂。通过调制毛细管内的压力，燃料从喷嘴的出射速度得以调制，且流直接在离开喷嘴之后以受控方式破裂。在大约为瑞立破裂频率的频率，形成的微滴以受到平均出射速度以及施加频率控制的距离而隔开。在比瑞立频率低得多的频率，以相对于平均喷射速度的交替高速微滴和低速微滴的云状物形成单独的小微滴。高速微滴追上低速微滴且在与喷嘴相隔某距离处合并为大微滴，这些大微滴被相应地隔开大的微滴间距。

当前的设计具有若干问题。微滴之间的距离必须尽可能地大，需要给定体积和速度，这导致许多极小的微滴聚结。为了引导思考，进行以下估计。为了最终成为以1毫米隔开的、直径为20微米(体积为4.19pl)、速度为100m/s、速率为100kHz的微滴，体积流率Q必须为：

Q＝微滴体积*频率＝4.19pl*100kHz＝4.19*10^-10m³/s

必须促使此体积流率以规定微滴速度通过喷嘴(半径为r)：

πr²＝Q/速度

自该方程式可见，r＝1.155微米(直径为2.31微米，基本上微滴大小为44fl)。该值极小且使系统非常倾向于存在任何污染。喷嘴实际上为针对在锡浴中周围流动的任何颗粒的最终筛滤。尽管对于源的适当操作当前指定1毫米的微滴距离，但甚至更大的距离为优选的。这意味着较小的喷嘴，因为导致较大的微滴间间隔的唯一参数为速度。为了从较小微滴的云状物产生大的微滴，人们需要约100个小微滴的聚结，且微滴流的任何干扰(例如，出自真空腔室内的气流以避免光学路径中的镜面以及其他部件的污染)可干扰聚结过程。主要考虑为关于压电致动器对喷射的调制的影响。该影响越小，则聚结过程花费的时间越长，且为完全聚结所需要的从喷嘴所测量的距离越长。

用于微滴形成的驱动频率约为100kHz，其远低于瑞丽破裂的自然频率。这意味着为了促进较接近于喷嘴的破裂，必须产生较高频率，且可通过将块脉冲而非正弦信号应用至压电致动器来进行。块脉冲将含有在较高频率下具有降低振幅的泛音(overtone)，但这些高频分量到达毛细管且影响微滴形成的程度将取决于若干因素，包括毛细管的物理特性、储集器和毛细管内的燃料，以及压电致动器至毛细管的键合。

因此应当理解的是，毛细管/压电致动器系统(包括毛细管内的燃料)的物理特性对于微滴产生器的恰当工作具有决定性，且存在可有害地影响微滴产生器的性能的若干可能问题，诸如，由污染物对毛细管和/或喷嘴的阻塞、对毛细管的断裂或其他物理损害，以及毛细管与压电致动器之间的键合的弱化。驱动压电致动器的电力及控制电子器件的性能的瑕疵也将对微滴形成产生影响。还将理解的是，燃料微滴发射器位于光刻设备内的高真空中，且因此一旦燃料微滴发射器处于适当位置，其就不能容易地被检测。

在本发明的实施例中，通过对信号进行采样并且对包括压电致动器、毛细管及在毛细管内的燃料的系统进行分析，微滴产生器的性能可以被远程监视。

图5(a)示出了可以如何实现该情形的第一实施例。图5(a)示意性地示出了压电致动器500以及用于该压电致动器的控制器501。控制器501将输出提供至脉冲放大器电压源502，脉冲放大器电压源502继而将信号发送至脉冲放大器503以便于产生脉冲以驱动压电致动器500。在该实施例中，使用频率响应分析器504，频率响应分析器504在该实施例中使用电压探针505跨压电致动器500对信号进行采样。图5(a)的右上角示出了该信号的示例。该信号的基本形状将为如由控制器501、电压源502以及脉冲放大器503应用的脉冲，但该脉冲的形状将通过包括压电致动器、毛细管以及在毛细管内的燃料的系统的谐振特性予以修改。这可以通过当信号在高状态与低状态之间切换时该信号的波动予以表示所看出。

图5(b)示出了可替代实施例，其中在信号被应用至压电致动器之后通过测量跨位于压电致动器与接地之间的电阻器R两端的电压来检测该信号。图5(a)的实施例确实允许研究脉冲的形状，但其不利方面为：因为该脉冲具有比通过系统的谐振引入的变化大得多的量级，所以可能难以识别那些谐振峰值并且信号的放大是不可能的。相比之下，在图5(b)的实施例中，脉冲已被移除(如图5(b)的右上的示意性信号绘图所示)，其允许放大采样信号，使得可提取更多细节与信息。

在图5(a)和图5(b)中，示出了经采样信号的示意性类比绘图，且原则上可显示这样的类比绘图，但在实践中将更有用的是使用数字信号分析器来分析脉冲的形状，该数字信号分析器能够确定信号内的分量且准确地测量谐振峰值。以此方式获得的数据可被储存于计算机中，且可通过计算机而与过去的历史数据进行比较或与针对该燃料微滴产生器的预期数据进行比较，以便于确定系统的谐振频率何时已被改变。在一些实施例中，计算机可被配置为当出现在谐振频率中的改变已超出预确定程度时发出警报。计算机还可被配置为改变压电致动器的操作条件，例如通过改变外加脉冲，以校正任何这样的改变。

将理解的是，在任一实施例中，可连续地或基于规则的排程，或仅仅在需要时按需求来采样及分析信号。

应当注意的是，鉴于包括压电致动器、毛细管及在毛细管内的燃料的声学系统的复杂性，很少有用的信息可以从检查单一频谱获得。实践将更为有用的是寻找频谱的改变，因为任何这样的改变将是系统已发生可能需要调查的某事项的指示。例如，毛细管的破裂可缩减毛细管的有效长度(在声学方面)，这将具有增加谐振频率的效果。以下内容为对系统的改变(在此情形下即毛细管的小阻塞)可如何被检测为谐振频率的改变的示例。

毛细管中的流体可被视为四分之一波长谐振器。基本频率以及泛音通过如下方程式给出：

$f_{\mathrm{\λ}/4}\≈\frac{c}{4L},f_{n,\mathrm{\λ}/4}\≈(2n-1)\frac{c}{4L},n>=1$

其中c为针对毛细管的柔性而校正的流体中的声速，且L为毛细管中的流体柱的长度。这些表达是近似的，因为存在对喷嘴的大小的弱相依性，但其可出于本发明的考虑而被忽视。对于声速为1500m/s(在Sn中的声速为2500m/s，但由于毛细管的柔性而降低)且毛细管的长度为25毫米的如图3所示类型的微滴产生器，基本频率将处于15kHz且第一泛音将处于45kHz。

阻塞的效果可被估计如下。考虑长度为L且横截面为A的管，其一个末端开放且另一末端通过长度为L₁且横截面为A₁的孔几乎被封闭。应当理解的是，这类似于具有喷嘴的毛细管。为了找到谐振频率，有必要考虑经受给定边界条件的波方程式的解：

$\frac{1}{c^2}\frac{{\∂}^{2}p}{\∂t^2}-\frac{{\∂}^{2}p}{\∂z^2}=0,z=0:p=0,z=L:p=\mathrm{\ρ}{L}_1\frac{A}{A_1}\frac{{\∂}^{2}Z}{\∂t^2}$

其中p表示相对于环境的过量压力，z表示沿着管的轴线的坐标，t表示时间，c表示经校正的声速，且ρ表示密度。这导致特性方程式：

$\tan \frac{\mathrm{\ωL}}{c}=-\frac{L_1}{L}\frac{A}{A_1}\frac{\mathrm{\ωL}}{c}$

仅当ω为超越方程式的根时才找到波方程式的非零解。在横截面等于零的情形下，撷取四分之一波长解。当横截面极小时，

$\frac{\mathrm{\&omega;L}}{c}=\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}+\mathrm{\&epsiv;},\mathrm{\&epsiv;}<<1,\mathrm{\&epsiv;}\&ap;\frac{2}{\mathrm{\&pi;}}\frac{L_1}{L}\frac{A_1}{A},\frac{\mathrm{\&omega;L}}{c}=\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}(1+\frac{4}{{\mathrm{\&pi;}}^2}\frac{L_1}{L}\frac{A_1}{A})$

作为示例，考虑附接至长度为25毫米且内径为0.5毫米的管的长度为0.1毫米且半径为2微米的喷嘴。则相对于四分之一λ解的相对改变为0.162％。如上文所计算，主音频率等于15kHz，因此，频率改变为24Hz以上。假设喷嘴沿着其内表面已被阻塞刚好一微米的0.1，则与标准解的偏差等于0.146％，为22Hz。稍微阻塞情形与非阻塞情形之间的谐振频率之差为2Hz，其为易于检测的值。这尤其如此，因为在低频率下，声学系统几乎不会被阻尼(熔融锡具有1.8mPas的低黏度)。

将理解的是，至少在本发明的一个较佳形式方面，本发明能够检测可归因于数个原因的系统的声学特性的改变，这些原因例如包括喷嘴的阻塞、毛细管的破裂、或压电致动器至毛细管的夹持的任何性质的改变(例如，由于粘合剂的特性造成的劣化)。本发明还能够检测系统中的振动，该振动归因于光刻设备的其他部分中的振动并且其可不利地影响微滴产生器的性能。

将理解的是，根据已发生的系统的谐振频率改变可能也不是立即明显的，即，是否存在喷嘴的阻塞、毛细管的破裂或其他事件，但会清楚的是已发生应被调查的某事项且应对微滴产生器进行检查。及时地且在一段时间的使用期间，实验证据和经验可指示谐振频率中的特定移位类型指示特定问题类型。对信号进行采样以分析谐振频率可偶然地或基于排程而进行，或其可连续地进行，在此情况下，当该谐振频率中任一者的偏离多于预定量，则可产生警报。

本发明的实施例还可用以通过比较该频谱与预期频谱而确认新微滴产生器在被安装时正在恰当地工作。

尽管在本文中可特定地参考光刻设备在IC制造中的使用，但应当理解的是本文所描述的光刻设备可具有其他应用，诸如制造集成光学系统、用于磁畴存储器的导引及检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头、LED、太阳能电池、光子器件，等等。本领域的技术人员将理解在这些可替代应用的内容背景中，可认为本文对术语“晶片”或“管芯”的任何使用分别与更通用的术语“衬底”或“目标部分”同义。可在曝光之前或之后例如在轨道(通常将抗蚀剂层涂覆至衬底且显影经曝光的抗蚀剂的工具)、量测工具和/或检测工具中处理本文所提及的衬底。适用时，可将本文中公开的内容用于这些及其它衬底处理工具。另外，可将衬底处理多于一次，例如，以便创建多层IC，使得本文所使用的术语“衬底”还可指代已经含有多个经处理的层的衬底。

术语“透镜”在内容背景允许时可指代各种类型的光学部件中任一者或其组合，包括折射、反射、磁性、电磁以及静电光学部件。

虽然上文已描述本发明的特定实施例，但应当理解的是可以与所描述的方式不同的其他方式来实现本发明。以上描述意在说明性而非限制性的。因而，对于本领域技术人员将显而易见的是，可在不脱离以下所列的权利要求的范围的情况下对所描述的本发明进行修改。

Claims (17)

1.一种监视辐射源燃料微滴流产生器的操作的方法，所述辐射源燃料微滴流产生器包括容纳燃料毛细管以及附接至所述毛细管的压电致动器，所述方法包括分析包含所述容纳燃料毛细管以及所述压电致动器的系统的谐振频谱，所述方法进一步包括检测所述谐振频谱的改变。

2.根据权利要求1所述的监视辐射源燃料微滴流产生器的操作的方法，进一步包括分析所述谐振频谱以检测由所述产生器的振动造成的所述频谱的改变。

3.根据权利要求1所述的监视辐射源燃料微滴流产生器的操作的方法，进一步包括分析所述谐振频谱以检测由所述毛细管的出口喷嘴的至少部分阻挡造成的所述频谱的改变。

4.根据权利要求1所述的监视辐射源燃料微滴流产生器的操作的方法，进一步包括分析所述谐振频谱以检测由所述毛细管的损害造成的所述频谱的改变。

5.根据权利要求1所述的监视辐射源燃料微滴流产生器的操作的方法，进一步包括分析所述谐振频谱以检测由所述压电致动器至所述毛细管的所述附接的强度的改变造成的所述频谱的改变。

6.根据前述权利要求中任一项所述的监视辐射源燃料微滴流产生器的操作的方法，进一步包括在所述压电致动器的驱动电路中对信号进行采样以用于检测所述谐振频谱的改变。

7.根据权利要求6所述的监视辐射源燃料微滴流产生器的操作的方法，其中跨所述压电致动器对所述信号进行采样。

8.根据权利要求6所述的监视辐射源燃料微滴流产生器的操作的方法，其中跨所述驱动电路中位于压电致动器与接地之间的电阻器对所述信号进行采样。

9.根据权利要求1所述的监视辐射源燃料微滴流产生器的操作的方法，其中间歇地分析所述谐振频谱。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的监视辐射源燃料微滴流产生器的操作的方法，其中连续地分析所述谐振频谱。

11.一种辐射源燃料微滴流产生器，包括：被配置为容纳燃料的毛细管、被紧固至所述毛细管的压电致动器、被配置为驱动所述致动器的电路、以及分析器，所述分析器被配置为分析包括容纳燃料毛细管以及所述压电致动器的系统的谐振频谱并且检测所述谐振频谱的改变。

12.根据权利要求11所述的辐射源燃料微滴流产生器，其中所述分析器包括被配置为在所述驱动电路中对信号进行采样的采样器。

13.根据权利要求12所述的辐射源燃料微滴流产生器，其中所述采样器包括频率响应分析器。

14.根据权利要求12或13所述的辐射源燃料微滴流产生器，其中所述采样器跨所述压电致动器。

15.根据权利要求12或13所述的辐射源燃料微滴流产生器，其中所述采样器跨所述驱动电路中位于压电致动器与接地之间的电阻器。

16.一种光刻投影设备，包括：

根据权利要求11至15中任一项所述的辐射源燃料微滴流产生器；

辐射产生器，被配置为从燃料微滴流产生辐射；

照明系统，被配置为调整辐射光束；

支撑件，被构造成支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够在所述辐射光束的横截面中向所述辐射光束给予图案以形成图案化的辐射光束；

衬底台，被构造成保持衬底；以及

投影系统，被配置为将所述图案化的辐射光束投影至所述衬底的目标部分上。

17.一种器件制造方法，包括：

使用燃料微滴产生器产生燃料微滴流，所述燃料微滴产生器具有被配置为容纳燃料的毛细管、附接至所述毛细管的压电致动器、被配置为驱动所述致动器的电路、以及被配置为分析包括容纳燃料毛细管以及所述压电致动器的系统的谐振频谱并且检测所述谐振频谱的改变的分析器；

从所述燃料微滴流产生辐射；以及

将图案化的辐射光束通过投影系统中的开口投影至衬底上。