CN106465525A - 用于极紫外光源的自适应激光器系统 - Google Patents

用于极紫外光源的自适应激光器系统 Download PDF

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Abstract

一种用于极紫外(EUV)光源的系统包括光学放大器(206)，包含定位在光束路径上的增益介质(207)，光学放大器被配置为在输入端处接收光束并且在输出端处发射输出光束以用于EUV光源；反馈系统(215)，测量输出光束的性质并基于所测量的性质产生反馈信号(219)；以及自适应光学元件(208)，位于光束路径中并且被配置为接收反馈信号以及响应于反馈信号调节输出光束的性质。

Description

用于极紫外光源的自适应激光器系统
相关申请的交叉引用
本申请要求在2014年2月28日提交的美国发明专利申请的权益，其通过引用的方式将其全文合并于此。
技术领域
公开的主题涉及一种用于极紫外光源的自适应激光器系统。
背景技术
例如具有约50nm或更小波长(有时也称作软x射线)并且包括在约13nm波长下的光的极紫外(“EUV”)光可以用于光刻工艺以在例如硅晶片的衬底中产生极其细微的特征。
用于产生EUV光的方法包括但不限于，将具有在EUV范围中的发射线的例如氙、锂或锡元素的材料转换为等离子体状态。在通常称作激光产生的等离子体(“LPP”)的一个这样的方法中，所需的等离子体可以通过以能够称作驱动激光的放大光束照射靶材料而产生，该靶材料例如以材料的微滴、板片、条带、束流或簇的形式出现。对于该工艺，等离子体通常在密封容器中产生，诸如真空腔室，并且使用各种类型度量设备监控。
发明内容
在一个一般方面中，极紫外(EUV)光源包括产生放大光束的源，源包括两个或更多光学放大器，每个包括位于光束路径上的增益介质，并且每个光学放大器被配置为在输入端处接收沿着光束路径传播的输入光束，并且在输出端处发射输出光束并发至光束路径上；一个或多个自适应光学元件，位于光束路径上，自适应光学元件为响应于反馈信号可调节的；以及反馈系统，被耦合至一个或多个自适应光学元件，反馈系统包括被定位以接收在光束路径中传播的辐射的传感器，并且反馈系统被配置为基于由传感器感测到的性质而产生反馈信号；真空腔室；靶材料输送系统，引导靶材料朝向在所述真空腔室的内部的靶位置并且接收所述放大光束，靶材料包括当转换至等离子体时发射极紫外光的材料；以及在所述真空腔室的内部的收集器，收集器被定位以接收并引导所发射的极紫外光。
实施方式可以包括一个或多个以下特征。一个或多个自适应光学元件可以包括，至少一个自适应光学元件，其包括：包含在第一侧处以及与第一侧热连通的第二侧处的可变形反射表面的光学元件；流体路径，包括与光学元件的第二侧热连通的第一管道，第一管道被配置为接收导热流体；以及压力路径，包括与第一管道流体连通的第二管道并且具有被配置为从第一管道提供并移除压力的压力致动器。
一个或多个自适应光学元件中的至少一个可以被定位在两个或多个光学放大器中的两个光学放大器之间的光束路径上。
EUV光源也可以包括被定位在所述光学放大器的至少一个的输出端处的空间滤波器。
至少一个自适应光学元件可以响应于反馈信号改变光束路径的长度。
在另一一般方面中，用于保持用于产生极紫外光的放大光束的性质的方法包括，将光学放大器定位在光束路径上，光学放大器包括在光束路径上的增益介质；将自适应光学元件定位在所述光束路径上；从光学放大器发射与占空比相关联的放大光束；确定放大光束的性质；调节自适应光学元件以由此保持放大光束的性质而不论放大光束占空比的改变；以及将所述放大光束提供至接收靶材料的靶位置以生成极紫外光。
实施方式可以包括一个或多个以下特征。调节自适应光学元件可以包括调节自适应光学元件的曲率半径以进而调节放大光束的光束散度。
自适应光学元件可以响应于反馈信号而可调节，并且方法也可以包括基于所确定的放大光束的功率而生成反馈信号；以及向自适应光学元件提供反馈信号。
确定放大光束的性质可以包括以下中的一个或多个：测量放大光束的功率、确定光束大小、以及确定放大光束的束腰位置。
放大光束的性质可以包括光束腰位置，并且调节自适应光学元件以保持光束腰位置包括调节自适应光学元件以改变光束路径的长度。
放大光束的性质可以在光学放大器的内部的位置处确定。
放大光束可以在提供至靶位置之前提供至光束路径上的第二光学放大器。
在另一一般方面中，用于极紫外(EUV)光源的系统包括光学放大器，其包括位于光束路径上的增益介质，光学放大器被配置为在输入端处接收光束并且在输出端处产生用于EUV光源的输出光束；反馈系统，测量输出光束的性质并且基于所测量的性质产生反馈信号；以及自适应光学元件，被定位在光束路径中并且被配置为接收反馈信号并且响应于反馈信号而调节输出光束的性质。
实施方式可以包括一个或多个以下特征。反馈信号可以测量以下中的一个或多个：输出光束的功率、输出光束的形状、以及输出光束的大小。
系统也可以包括包含增益介质的第二光学放大器，并且自适应光学元件可以被定位在第二光学放大器与光学放大器之间。
自适应光学元件可以包括可变半径反射镜(VRM)。
系统可以进一步包括第二自适应光学元件，并且自适应光学元件和第二自适应光学元件中的每一个包括可变半径反射镜(VRM)。
系统也可以包括在光束路径上并且在第二光学放大器与光学放大器之间的空间滤波器。
系统也可以包括真空腔室；靶材料输送系统，引导靶材料朝向真空腔室中的靶位置，靶位置接收输出光束，并且靶材料包括了当被转换至等离子体时发射极紫外光的材料；以及收集器，接收并且引导发射的极紫外光。
性质可以是输出光束的光束腰的位置，并且自适应光学元件是被配置为响应于反馈信号改变光束路径长度的光束路径长度调节器。
以上所述任何技术的实施方式可以包括用于激光产生等离子体EUV光源的自适应激光器系统，EUV光源，用于改型现有EUV光源的驱动激光器的自适应元件，方法，过程，装置，存储在计算机可读媒介上的可执行指令，或者设备。在以下附图和说明书中阐述一个或多个实施方式的细节。其他特征将通过说明书和附图以及权利要求变得明显。
附图说明
图1是示例性的激光产生等离子体极紫外(EUV)光源的方框图。
图2是用于EUV光源的示例性自适应驱动激光器系统的方框图。
图3是用于EUV光源的另一示例性自适应驱动激光器系统的方框图。
图4A和图4B是用于EUV光源的示例性驱动激光器系统的方框图。
图5是用于保持放大光束性质的示例性过程的流程图。
图6是示例性可变半径反射镜(VRM)的方框图。
图7是包括了图6的VRM的用于EUV光源的示例性驱动激光器系统的方框图。
图8和图9是包括一个或多个VRM的其他示例性驱动激光器系统的方框图。
图10是另一示例性自适应驱动激光器系统的方框图。
图11A是在压缩状态下示例性的光束路径长度调节器的平视图。
图11B是在延展状态下图11A的光束路径长度调节器的平视图。
图11C是沿着图11A的线11C-11C获取的图11A的光束路径调节器的剖视图。
图12是另一示例性自适应驱动激光器系统的方框图。
图13是示例性的激光产生等离子体极紫外(EUV)光源的方框图。
具体实施方式
公开了用于控制从光学放大器发射和/或输入至光学放大器中的光束的光学性质诸如光束散度的技术。
参照图1，光学放大器106形成了用于驱动激光产生等离子体(LPP)极紫外(EUV)光源100的自适应光学源105(驱动源或驱动激光器)的至少一部分。光学源105产生提供至靶位置130的放大光束110。靶位置130接收靶材料120诸如锡微滴，并且在放大光束110和靶材料120之间的相互作用产生了发射EUV光或辐射150的等离子体。光收集器155收集并且引导EUV光150朝向光学设备165诸如光刻工具。
光束输送系统125可以包括使放大光束110在焦点位置145处聚焦的聚焦组件140。部件135可以包括光学元件，诸如透镜和/或镜面，其通过折射和/或反射而引导放大光束110。部件135也可以包括控制和/或移动部件135的元件。例如，部件135可以包括可控制以使得光束输送系统125的光学元件移动的致动器。
放大光束110具有占空比，其是放大光束导通期间时间的一部分或百分比。在相对较高占空比(例如70％或更多的占空比)下操作EUV光源100可以导致产生更多EUV光。然而，在高占空比下，放大光束110的每脉冲能量以及在时间上的功率可以低于采用低占空比(例如低于70％的占空比)获得的放大光束的结果。例如，在90％占空比下放大光束110的功率可以仅是具有相对较低占空比的放大光束功率的70％。
控制光束的光学性质可以减轻该效应。例如，光学源105可以包括设置作为放大器链(chain)的多个光学放大器106，每个放大器被定位以进一步放大前一个光学放大器的输出。由后续光学放大器接收的光束具有光束大小(或光束宽度)，其是在垂直于光束传播方向的平面中的光束截面的直径，以及具有散度，其是光束宽度随着光束远离最小大小(光束腰)传播而增大的度量。当被提供至链中后续光学放大器时，与比具有较大光束宽度的光束相比，具有相对较小光束宽度的光束与光学放大器的增益介质的较小体积相互作用，导致较小放大并且较低功率的放大光束110。占空比的改变可以影响光束宽度和光束散度。例如，在高占空比下，由光学放大器106输出的光束可以具有光束宽度，其比由在低占空比下光学放大器106输出光束的光束宽度小大约20％。同样地，控制从光学放大器发射的光束的散度或者控制光束腰的位置以在向后续放大器提供之前确保光束宽度足够，这可以减轻在高占空比下的功率损失。
在此所公开的技术采用在光学源105中一个或多个自适应光学元件108以控制光束的散度，和/或保持恒定、或近似恒定的光束宽度和束腰位置而不论占空比的变化。自适应光学元件108可以放置在光学放大器106内，在光学放大器106的输出端处，或光学放大器106的输入端处。
参照图2，示出了另一示例性自适应驱动激光器系统205的方框图。驱动激光器系统205产生引导朝向靶位置230的放大光束210。驱动激光器系统205可以用作光源100的驱动激光器系统105(图1)。
驱动激光器系统205包括光学放大器206，其包括增益介质207，以及自适应光学元件208。光学放大器206接收输入光束204并且产生输出光束。增益介质207通过泵浦接收能量，并且向输入光束204提供能量以放大输入光束204以形成放大光束210。在图2的示例中，放大光束210是输出光束。
放大光束210具有带有脉冲宽度214的脉冲212。在周期211期间，放大光束210对于等于脉冲宽度214的时间是导通的，并且放大光束210具有关断时间213。放大光束210的占空比是在此期间光束导通的周期211的一部分(在该示例中脉冲宽度214)。在图2的示例中，周期211包括一个脉冲212，然而，在其他示例中，周期211可以包括额外的脉冲。
驱动激光器系统205也包括自适应光学元件208。自适应光学元件208是响应于从反馈系统215接收反馈信号219而修改放大光束210的性质的光学元件。自适应光学元件208可以例如是可变半径反射镜(VRM)。可变半径反射镜具有可变形反射表面，具有可变的曲率半径。曲率半径的存在引起入射在反射表面上光束散度的改变。散度改变的量取决于曲率半径，其采用反馈系统215而可调节并可控制。以下参照图8、图9和图12讨论在自适应驱动激光器系统中使用VRM的示例。
在另一示例中，自适应光学元件208可以是光束路径长度调节器，其响应于反馈信号219而增长或缩短在光学放大器206与驱动激光器系统205的其他元件之间的光学路径。光学路径长度的改变改变了在特定位置处的光束大小以及光束腰的位置。以该方式，光束路径长度调节器修改放大光束210的性质。以下参照图10和图12讨论在自适应驱动激光器系统中光束路径长度调节器的示例。
自适应驱动激光器系统205也包括反馈系统215。反馈系统215包括测量模块216，电子存储器217，以及电子处理器218。测量模块216可以包括测量放大光束210的性质的传感器。性质可以例如是放大光束210的能量或功率。来自测量模块216的测量值可以用于确定性质。例如，性质可以是在时间量上的光束中的功率，光束散度，光束形状，光束宽度，和/或光束腰位置。
所测量的性质用于产生反馈信号219，其作用于自适应光学元件208以引起对自适应光学元件208的调节。例如，在包括VRM作为自适应光学元件208的实施方式中，反馈信号219作用于自适应光学元件208上以改变在可变形反射表面一侧处的压力，产生可变形反射表面形状的对应改变。因此，可变形反射表面调节到为反射光束提供特定散度的曲率半径。
电子存储器217存储了当由电子处理器218执行时允许测量模块216例如收集数据并且确定光束性质的指令。存储装置217也可以存储由测量模块216感测的数据，和/或用于检索来自测量模块216数据的指令。存储装置217是电子存储器模块，并且存储装置217可以是非易失性或持久性存储器。存储装置217可以是易失性存储器，诸如RAM。在一些实施方式中，存储装置217可以包括非易失性和易失性部分或部件。
处理器218可以是适用于执行计算机程序的处理器，诸如通用或专用微处理器，以及任何类型数字计算机的任意一个或多个处理器。通常，处理器从只读存储器或随机访问存储器或者两者接收指令和数据。处理器218从反馈系统215的部件接收数据并且使用数据以例如确定光束210的性质。在一些实施方式中，反馈系统215包括多于一个处理器。
图3示出了另一示例性自适应驱动激光器系统305的方框图。驱动激光器系统305向靶位置330提供放大光束310。靶位置330接收当被转换为等离子体时发射EUV光的靶材料320。
驱动激光器系统305包括两个光学放大器306a和306b，以及自适应光学元件308。光学放大器306a和306b分别包括输入端309a、309b，输出端311a和311b，以及增益介质307a和307b。输入端309a从光输入315接收光束。当被激励时，增益介质307a、307b向传播的光束提供能量以产生具有比输入光学放大器的光束更大能量的放大光束。
增益介质307a、307b和自适应光学元件308放置在光学路径313上。光学路径313可以是在光输入端315和输出端311b之间路径的全部或一部分，并且光学路径315可以具有任何空间形式。在所示的示例中，自适应光学元件308在光学路径313上被定位在输出端311a和输入端309a之间。在该配置中，自适应光学元件308可以例如调节在光束到达光学放大器306b的输入端309b之前离开输出端311a的光束的散度。
驱动激光器系统305也包括位于光束路径313上的空间滤波器317。空间滤波器317定义了光穿过的孔径318。如参照图8更详细所述，空间滤波器317减小了反射至光学放大器306a的量。驱动激光器系统也可以包括反射元件319。反射元件319可以是镜面。在一些实施方式中，光学元件319可以是自适应光学元件。
也参照图4A和图4B，光输入端315可以是反射元件，诸如镜面415a(图4A)或向输入端309a提供激光束的分立激光器415b(图4B)。如图4A中所示，在一些实施方式中，光输入端315是镜面415a。在该实施方式中，驱动激光器系统305配置为所谓的“自瞄准”激光器系统400A，其中靶材料420用作光学空腔的一个镜面。靶材料420可以类似于靶材料120(图1)。在靶位置430处接收靶材料420。在一些“自瞄准”设置中，可以不需要主振荡器。激光器系统400A包括具有增益介质307a、307b的光学放大器306a、306b，如图3中所示。光学放大器306a、306b可以具有它们自己的激励源，例如泵浦电极。光学放大器306a、306b可以具有腔室，其可以是射频(RF)泵浦的、快速轴向流、CO2放大器腔室，其具有例如103－106的组合单向增益以用于放大例如10600nm波长λ的光。放大器腔室可以设计不具有激光空腔(谐振器)镜面以使得当单独设置时其并不包括使得放大光束310多于一次地穿过增益介质所需的光学部件。然而，如上所述，可以如下而形成激光器空腔。
在该实施方式中，可以通过使用反射光学元件415a作为光输入端315并且在靶位置430处放置靶材料420而形成激光器空腔。反射光学元件415a可以例如是平坦镜面、弯曲镜面、相位共轭镜面、或对于约10600nm(如果使用CO2放大器腔室则是放大光束310的波长)波长具有大于约90％反射率的角形反射器。靶材料420和反射光学元件415a用于将一些放大光束310沿着光束路径313返回至激光器系统400A中以形成激光器空腔。因此，靶材料420存在于靶位置430处，这提供了足够的反馈以使得激光器系统400A产生相干激光振荡。在该情形中，放大光束310(图3)可以视为激光束。
当靶材料420从靶位置430缺失时，可以仍然泵浦激光器系统400A以产生放大光束310，但是其将不产生激光振荡除非激光器系统400A中一些其他部件提供足够的反馈。特别地，在放大光束310与靶材料420交叉期间，靶材料420可以沿着光束路径404反射光，与光学元件414a协作以建立穿过光学放大器306a、306b的光学空腔。配置设置以使得靶材料420的反射率足以使得当光学放大器306a、306b内增益介质307a、307b受激励时光学增益超过空腔(由光学元件415a和靶材料420形成)中光学损耗，产生了用于照射靶材料420的激光束，产生了等离子体，并且产生了EUV光发射150(图1)。
采用该设置，光学元件415a、光学放大器305a、305b以及靶材料420组合以形成所谓的“自瞄准”激光器系统，其中靶材料420用作光学空腔的一个镜面(所谓的等离子体镜面或机械Q开关)。自瞄准激光器系统公开在序列为11/580,414的、2006年10月13日提交的美国申请“用于EUV光源的驱动激光输送系统Drive Laser Delivery Systems for EUVLight Source”中，在此通过全文引用其内容的方式而并入本文。
参照图4B，示出了另一示例性驱动激光器系统400B。驱动激光器系统400B是主振荡器/功率放大器(MOPA)配置，具有由主振荡器(或种子激光器)415b发起并且送入光学放大器306a中的种子脉冲。光学放大器306a可以例如使用RF泵浦的快速轴向流CO2放大器而放大从主振荡器415b输出的脉冲以产生放大光束310。
尽管图3、图4A和图4B的示例示出了包括两个光学放大器的系统，可以使用更多或更少光学放大器。尽管CO2放大器腔室提供作为示例，附加地取决于应用，其他类型放大器或激光器也可以是合适的，例如工作在高功率和高脉冲重复率下的受激准分子激光器或分子氟激光器。额外的示例包括固态激光器，例如具有光纤或盘形增益介质、MOPA配置的受激准分子激光器系统，例如像序号为5,625,191、5,549,551、和5,567,450的美国专利中所示出的；受激准分子激光器具有一个或多个腔室，例如振荡器腔室以及一个或多个放大腔室(具有并联或串联的放大腔室)；主振荡器/功率放大器(MOPA)布置，功率振荡器/功率放大器(POPA)布置；其中功率放大器是正反馈环形放大器的布置；或者将一个或多个受激准分子或分子氟放大器或振荡器腔室作为种子的固态激光器可以是合适的。其他设计是可能的。
参照图5，示出了用于保持放大光束的性质的示例性方法500的流程图。参照驱动激光器系统305讨论方法500(图3)。然而，可以对产生与靶材料相互作用以产生EUV光的放大光束的任何光学源而执行方法500。
光学放大器306a被定位在光束路径313上(510)。自适应光学元件308被定位在光束路径313上(520)。放大光束从光学放大器306a发射，并且放大光束与占空比相关联(530)。放大光束可以是直接从放大器306a发射的光束，或者已经由在放大器306a下游的放大器(诸如放大器306b)进一步放大的放大光束。可以通过例如激活和去激活RF电极以使得采用能量泵浦增益介质307a从而设置放大光束的占空比。当采用能量泵浦增益介质307a时，穿过增益介质307a的光束吸收能量并且被放大。当不采用能量泵浦增益介质307a时，光束穿过放大器306a而并未被放大。激活和去激活RF电极的速率因此决定了放大光束的占空比。
确定放大光束的性质(540)。放大光束的性质可以例如是随时间变化的放大光束的功率，或者在特定时刻放大光束的能量。发射的放大光束的性质可以是光束大小，其可以是在垂直于放大光束传播方向的平面中放大光束的直径或宽度。放大光束的性质可以是放大光束的散度。可以在放大器306a和306b的内部或外部、在光束路径313上任意点处测量性质。
调节自适应光学元件308(550)。自适应光学元件308的调节使得即便占空比改变而仍保持放大光束的性质。例如，可以调节自适应光学元件308的曲率半径以使得放大光束的散度保持相同而不论占空比的改变。缺乏自适应光学元件时，90％的占空比可以降低放大光束的散度，而10％的占空比并未引起放大光束散度的降低。为了当占空比从10％改变至90％时保持散度，自适应光学元件308增大曲率半径以提高放大光束的散度。自适应光学元件308可以响应于反馈信号(诸如图2的反馈信号219)而调节曲率半径。
向靶位置230提供放大光束以与靶材料220相互作用并且产生EUV光(560)。
参照图6，示出了示例性可变半径反射镜(VRM)608的方框图。VRM 608可以分别用作在图1、图2和图3的示例性激光器系统105、205和305中的自适应光学元件108、208或308。VRM 608包括响应于施加至侧面606的压力改变而变形的反射表面605。VRM 608包括对从反射表面605移除热量的流体进行循环的流体回路610以及改变在侧面606处压力的分隔压力回路630。与流体自身的流速和/或在管道中承载流体的限制被用于控制在可变形表面处压力的VRM相比，流体和压力回路的分隔减小了反射表面605的振动。
流体回路610包括流体循环流过其中的管道612。管道612形成回路，并且流体可以沿顺时钟方向613流过回路。流体靠近反射表面605的侧面606流动，从反射表面605移除热量。流体可以是液体或气体，诸如例如水、空气、冷却剂，或者可以从反射表面605的侧面606移除热量的任何其他流体。
压力回路630包括压力致动器632和压力控制器634，以及压力换能器636。压力致动器632流体地耦合至管道633，其流体地耦合至管道612。压力致动器632用于增大或减小管道633中压力，并且管道633中压力的增大或减小对于管道612以及反射表面604的侧面606中的压力具有对应的效果。在图6的示例中，压力致动器632是活塞力致动器。当弹簧活塞631沿方向“d”移动时管道633中压力增大，并且当弹簧活塞631沿与方向“d”相反方向移动时压力减小。
压力换能器(或压力传感器)636测量在反射表面605的侧面606处的压力，并且压力换能器636向压力控制器634提供电信号。压力控制器634控制压力致动器632以将或多或少的压力提供至管道633中。
VRM 608也包括热交换器620，其容纳了承载了流体形式的冷却剂的管道622，流体可以是液体或气体(诸如例如水)。管道622在入口624处接收相对较冷的流体623，将冷却流体623穿过热交换器620，而冷却流体623从反射表面605返回的流体吸收热量并且变成相对较温暖的流体627。被加热的流体627通过出口626离开VRM 608。以该方式，在管道612中流动的流体从反射表面移除热量并且随后在再循环至反射表面505的侧面606之前在热交换器620中被冷却。
流体回路610也包括泵614。泵614可以例如是齿轮泵。泵614使得流体在管道612中流动，但是泵并未在侧面606处产生压力改变。例如，泵614并未使得管道612中流体的流速改变以引起侧面606处压力的对应改变。此外，管道612缺乏在侧面606处下游(沿方向613)的限制，其如果存在的话将限制管道612中流体的流动并且使得在反射表面605的侧面606处构建起压力。管道612也缺乏在侧面606的上游处(沿方向613)的限制。替代的，压力致动器632增大并且减小在侧面606处的压力。
替代于流速的限制和/或改变而采用压力致动器632在侧面606处产生压力改变可以导致减少或消除了反射表面605的外来振动。额外的，因为压力回路630和流体回路610是分立的，甚至可以在没有流过管道612的流体时控制表面605处压力。同样的，VRM 608可以用于例如在具有受益于从反射表面605移除热量的工作模式，以及并不要求热量移除的工作模式。
VRM 608也包括将管道622通过阀门642而耦合至管道612的管道640。阀门642打开允许流体在管道622和612之间流动以使得可以填充或排干流体。此外，管道632可以通过阀门638耦合至管道622。
参照图7，示出了包括可变半径反射镜(VRM)的示例性驱动激光器系统705的方框图。驱动激光器系统705包括产生放大光束710的光学放大器706a和706b。放大光束710被引导至接收靶材料720的靶位置730。在放大光束710的靶材料720之间的相互作用将靶材料转换为发射EUV光的靶材料。驱动激光器系统705也包括位于光束路径713的测量传感器770。在图7的示例中，测量传感器770位于光学放大器706b的输入端处。测量传感器770度量光束的线束大小并且产生反馈信号，其向VRM 708提供。
VRM 708是图6的VRM 608的另一实施方式。VRM 708与VRM 608相同，除了在VRM708中压力控制器634替代于压力换能器636而从测量传感器770接收反馈信号772(图6)。压力控制器634作用于压力致动器632以使得侧面606处的压力取决于由测量传感器770所测量的光束大小而增大或减小。
尽管在图7的示例中测量传感器770位于光学放大器706b的输入端处，测量传感器770可以位于其他位置。例如，测量传感器770可以被定位以测量在目标位置730中放大光束710的大小。在其他示例中，测量传感器770可以位于光学放大器706a或706b内，或者在放大器706a的输出端处。可以使用多于一个测量传感器770，并且可以在不同位置处放置多于一个测量传感器770。
参照图8，示出了另一示例性自适应驱动激光器系统805的方框图。驱动激光器系统805产生提供至靶位置830的放大光束810。在靶材料820和放大光束之间的相互作用产生了发射EUV光的等离子体。
驱动激光器系统805包括位于光学路径813上的光学放大器806a-806d。光学放大器806a-806d的每一个分别包括增益介质(未示出)，输入端809a-809d，以及输出端811a-811d。以集合的方式，放大器806a-806d在光束路径813上形成放大器链，其中光学放大器806b-806d的输入端分别从前一个(上游)光学放大器806a-806c的输出端接收光。放大器806a的输入端809d从光输入端815接收光束。光输入端815a可以是反射光学元件(诸如图4A中所讨论的光学元件415a)或者种子激光器(诸如图4B中所述的种子激光器415b)。驱动激光器系统805也包括放置在光束路径813上并且引导光进入输入端809b-809d中的反射元件819。反射元件819可以例如是平坦镜面。
驱动激光器系统805也包括分别在每个放大器806a-806d的输出端处的自适应光学元件808a-808d。光学放大器806a-806d中的增益介质可以用作类似透镜，改变了穿过媒介传播的光束的散度的量。对散度改变的量可以随着占空比而改变。为了对抗该效应，自适应光学元件808a-808d提供在光束路径813上接收了由各自光学放大器806a-806d输出光束的位置。
自适应光学元件808a-808d可以是VRMs，诸如参照图7所述的VRM 708。作为VRMs，每个自适应光学元件808a-808d具有可变形反射表面，其响应于反馈信号而改变形状。在图8所示的示例中，自适应光学元件808a接收来自测量由放大器806a所输出的光束大小的传感器808b的反馈信号872。自适应光学元件808b从传感器873接收反馈信号，传感器873测量从自适应光学元件808b反射的光束的指向。
传感器870测量由放大器806a输出的光束的大小。如果来自传感器870的测量值指示光束大小大于预期，自适应光学元件806a的反射表面收缩以具有较小曲率半径以便补偿由增益介质引起的散度。如果来自放大器806a的光束大小小于预期，反馈信号872使得自适应光学元件808a的曲率半径增大。
传感器873被定位在恰好在空间滤波器817a的上游的光束路径813上。传感器873测量沿着路径813传播的光束的指向并且产生反馈信号874。如果光束并未进入空间滤波器817b的孔径，自适应光学元件808b基于反馈信号874而调节指向。
自适应光学元件808c和808d也接收反馈信号(未示出)。反馈信号可以来自放置在光束路径813上、在光学放大器806a-806d的内部或外部的传感器，并且在特定位置处测量光束的性质。此外或者替代地，在放大器806a的输出端处测量光束，可以在光束路径813上任何其他位置测量光束大小。在一些实施方式中，反馈信号可以来自位于光束路径813外部和/或不会感测沿着光束路径813传播的光束的光学性质的传感器，诸如测量在反射表面侧面处压力的压力换能器。
自适应激光器系统805也包括位于光束路径813上的空间滤波器817a-817c。空间滤波器817a-817c可以例如是针孔，每个空间滤波器限定居中在光束路径813上的孔径。每个空间滤波器817a-817c可以定位以具有与分别从放大器输出811a-811c离开的光束的束腰预期位置一致的其孔径。空间滤波器817a位于放大器806a和806b之间，空间滤波器817b在放大器806b和806c之间，以及空间滤波器817c在放大器806c和806d之间。
在每个放大器之间具有空间滤波器，其将驱动激光器系统805与靶位置830隔离。空间滤波器817a-817c通过减小从靶位置830传播回放大器806a-806d的功率量而有助于隔离放大器与靶位置830。靶材料820和放大光束810之间相互作用可以产生沿与光束810传播方向相反的方向远离靶位置830而传播的反射光。这些反射光可以进入放大器链并且称作逆向光束。逆向光束可以引起放大器增益介质的增益剥离。当杂散光束(诸如逆向光束)穿过增益介质并且通过吸收来自泵浦增大的增益介质而变为被放大时发生了增益剥离。在增益剥离发生之后，在可以放大另一光束之前必须再次泵浦增益介质。
因此，逆向光束可以获取放大能量，否则该放大能量将被提供到后续正向光束(沿着路径813传播的光束由放大器链放大成为与靶材料820相互作用以产生等离子体的放大光束810)。逆向光束的散度不同于正向光束的散度。结果，在放大器之间放置空间滤波器817a-817c有助于减小到达放大器806a-806c的逆向光束的量，这接着增大了向靶材料820提供的能量的量，因此也增大了所产生EUV光的量。
额外的，在其中光学输入端815是主振荡器(或种子激光器)的实施方式中，空间滤波器也有助于减小或消除在放大器链(放大器806a-806d)和种子激光器之间的自发激光。从自发激光得到的光束也具有比正向光束不同的散度。因此，定位空间滤波器807a-807c以与从输出端811a-811c发射的正向光束的束腰一致允许更多正向光束到达靶位置830和/或下游的放大器，而阻挡了很多自发激光的光束。自发激光的减轻允许放大器806a-806d的增益提高，这也提高了放大光束810的功率。
参照图9，示出了另一示例性自适应驱动激光器系统的方框图。自适应驱动激光器系统905包括光学放大器906a-906d，空间滤波器917a-917c，以及多个自适应光学元件908。自适应光学元件908可以是VRMs，诸如VRM 608(图6)或VRM 708(图7)。自适应驱动激光器系统类似于图8的系统805，除了驱动激光器系统905在放大器906c-906c的输入和输出端处具有自适应光学元件908之外。在放大器的输入和输出端处放置自适应光学元件允许控制光束散度和光束大小。
尽管示例性自适应激光驱动系统805和905示出了四个光学放大器，可以使用更多或更少光学放大器。
参照图10，示出了另一示例性自适应驱动激光器系统1005的方框图。自适应驱动激光器系统1005产生与靶位置1030中靶材料1020相互作用以将靶材料转换为发射EUV光的等离子体的放大光束1010。
激光器系统1005包括光学放大器1006a和1006b，静态反射光学元件1078a和1078b，空间滤波器1017，以及位于光学路径1013上的自适应元件1080。系统1005也包括向自适应元件1080提供反馈信号的传感器1070。光学放大器1060a从光输入端1015接收光束，古桑输入端可以是反射光学元件(诸如图4A中所讨论的光学元件415a)或者种子激光器(诸如图4B中所讨论的种子激光器415b)。光从光输入端1015通过放大器1006a和1006b沿着光学路径1013朝向靶位置1030而传播。
静态反射光学元件1078a和1078b放置在路径1013上，并且可以例如是离轴抛物线(OAP)镜面。光学元件1078a和1078b是静态元件，其中他们具有固定的曲率半径。空间滤波器的孔径1017在光学路径1013上在与从光学放大器1006a输出的光束的束腰的预期位置一致的位置中。自适应元件1080位于放大器1006和1006b之间。自适应元件1080增大或减小光束路径1013的长度，特别是路径1013的一部分在光学放大器1006a的输出端1011a和空间滤波器1017之间。可以采用自适应元件1080调节数路径1013的长度以保持从与空间滤波器1017的孔径一致的光学放大器1006a发射的光束的束腰。而不论系统工作条件的变化(诸如占空比的改进)。
传感器1070被定位以测量光学放大器1006a所输出的光束的散度或大小。传感器1070产生反馈信号1072并且将信号1072提供至自适应元件1080。如果放大器1006a的输出具有大于预期或所需的散度，光束腰比所预期或希望的更远离放大器1006a。在该情形中，自适应元件1080减小路径1013的长度以使得输出光束的束腰与空间滤波器一致。如果放大器1006a的输出具有小于预期的散度，自适应元件1080增大了路径1013的长度。
也参照图11A和图11B，示出了示例性自适应元件1180的顶视图。自适应元件1180称作光束路径长度调节器并且可以用作系统1005中的自适应元件1080(图10)。图11A示出了处于压缩状态(缩短的光束路径)的数路径长度调节器1180，并且图11B示出了处于延展状态(狭长的数路径)的光束路径长度调节器1180。
光束路径长度调节器1180包括内管道1182、外管道1183、以及可以是水冷的内反射光学元件1185a-1185d。也参照图11C，其示出了沿着图11A的线条11C-11C取得的光束路径长度调节器1180的剖视图，同心地设置内管道1182和外管道1183，外管道1183的一部分围绕内管道1182。
内管道1182具有内壁1182a，并且外管道1183具有内壁1183a。内壁1182a和1183a限定了中心纵轴线1184。光沿着轴线1184穿过光束路径长度延展器1180。管道1182和1183的内部是中空的并且可以没有空间或其他材料但是通过光束路径长度调节器1180而提供了恒定折射指数的路径。内壁1182a和1183a可以由例如黑色阳极化铝、或者吸收由自适应驱动激光器系统产生的光束的波长的任何其他材料，其中使用了光束路径长度调节器。外管道1183和内管道1182在外部导管的内壁1183a与内部导管1182之间的低摩擦或无摩擦元件1188耦合。低摩擦元件1188可以例如是TEFLON或TEFLON合成物，或空气隙。低摩擦元件1188允许外管道1183相对于内管道1182而滑动。
再次参照图11A和图11B，光束路径延展器1180也包括接收内管道1182和外管道1183的基底1186。基底1186也支撑反射光学元件1185a和1185b。接收滑块1189的芯柱1187从基底1186延伸。滑块1189附接至外管道1183，并且滑块1189沿着芯柱1187沿由箭头“D”所示的方向而移动。当滑块1189沿着方向“D”沿着芯柱1187移动时，外管道1183也移动。然而，因为外管道1183和内管道1182仅与低摩擦元件1188耦合，内管道1182并未随着滑块1189移动。以该方式，沿着方向“D”往复移动滑块1189使得路径长度调节器1180的路径长度增大和减小。路径长度调节器1180可以产生例如+/-200毫米(mm)的路径长度的改变。
在使用中，路径长度调节器1180在输入端1190处接收光束1181。光束1181从反射光学元件1185a反射至内管道1182中，沿着轴线1184传播，从反射光学元件1185b和1185c反射以被引导至反射光学元件1185d。光束1181随后通过输出端1191离开光束路径延展器1180。滑块1189的移动可以是手动的，或者通过计算机控制(诸如耦合至滑块1189的计算机控制的步进式电动机)。
为了在诸如系统1005的自适应驱动激光器系统中使用光束路径长度调节器1180(图10)，输入端1190和输出端1191放置在光束路径1013上以使得在光束路径1013上传播的光进入光束路径长度调节器1180。
尽管光束路径长度调节器1180示出为具有圆形截面，可以使用允许光穿过并且在内管道和外管道之间提供用于滑动接合的任何管道。
图12示出了另一示例性自适应驱动激光器系统1205的方框图。自适应驱动激光器系统12105类似于自适应驱动激光器系统(图10)，除了静态镜面1078a替换为自适应光学元件1208之外。自适应光学元件1280可以是可变半径反射镜，诸如VRM 708(图7)。
参照图13，在一些实施方式中，极紫外光系统100是包括其他部件的系统的一部分，其他部件诸如真空腔室1300，一个或多个控制器1380，一个或多个传动系统1381，以及引导激光器1382。
真空腔室1300可以是单个整体结构，或者其可以设置具有收纳特定部件的分立子腔室。真空腔室1300是至少部分地刚性的外壳，由真空泵从其移除空气和其他气体，导致在腔室1300内低压环境。腔室1300的壁可以由适用于真空使用(可以承受较低气压)的任何合适的金属或合金制成。
靶材料输送系统115将靶材料120输送至靶位置130。在靶位置处的靶材料120可以是液体微滴、液体流、固体颗粒或簇、包含在液体微滴内的固体颗粒，或者包含在液体流内的固体颗粒的形式。靶材料120可以包括例如水、锡、锂、氙，或者当被转换为等离子体状态时具有在EUV范围中发射线的任何材料。例如，元素锡可以用作纯锡(Sn)，作为锡化合物，例如SnBr4、SnBr2、SnH4，作为锡合金，例如锡镓合金、锡铟合金、锡铟镓合金、或者这些合金的任意组合。靶材料120可以包括采用以上元素之一诸如锡涂覆的布线。如果靶材料120处于固体状态，其可以具有任何合适的形状，诸如环形、球形或立方体行。可以由靶材料输送系统115将靶材料120输送至腔室1300的内部中并且至靶位置130。靶位置130也称做辐照部位，靶材料120与放大光束110相互作用以产生等离子体所在的位置。
驱动激光器系统105可以包括一个或多个光学放大器，激光器，和/或用于提供一个或多个主脉冲以及在一些情形中一个或多个预脉冲的灯。每个光学放大器包括能够以高增益光学地放大所需波长的增益介质，激励源，以及内部光学元件。光学放大器可以具有或不具有激光镜面或形成激光空腔的其他反馈装置。因此，驱动激光系统105由于激光放大器的增益介质中粒子数反转而即便没有激光空腔也产生放大光束110。此外，如果存在激光空腔以向驱动激光器系统105提供足够反馈，驱动激光系统105可以产生相关激光束的放大光束110。术语“放大光束”包括一个或多个：来自驱动激光器系统105的、仅仅被放大而不必是相干激光振荡的光，以及来自驱动激光器系统105的、被放大并且也是相干激光振荡的光。
驱动激光器系统105中光学放大器可以包括作为增益介质的填充气体，其包括CO2并且可以在约9100和约11000nm之间的、特别是在约10600nm处波长下、在大于或等于1000的增益下放大光。用于驱动激光器系统105的合适的放大器和激光器可以包括脉冲式激光装置，例如产生在约9300nm或约10600nm处辐射的脉冲式气体放电CO2激光器装置，采用DC或RF激励，工作在相对较高功率例如10kW或更高，以及具有例如50kHz或更大的高脉冲重复率。在驱动激光器系统105中的光学放大器也可以包括当在更高功率下操作驱动激光器系统105时可以使用的冷却系统诸如水。
光收集器155可以是具有孔径1340以允许放大光束110穿过并到达焦点位置145的聚光镜面1355。聚光镜面1355可以例如是椭圆镜面，在靶位置130或焦点位置145处具有第一焦点，以及在中间位置1361处的第二焦点(也称作中间焦点)，其中EUV光160可以从极紫外光系统输出并且输入至光学设备165。
一个或多个控制器1380被连接至一个或多个传动系统或诊断系统，诸如例如微滴位置检测反馈系统，激光控制系统，光束控制系统，以及一个或多个靶标或微滴成像器。靶标图像提供指示了例如相对于靶位置130的微滴的位置的输出，并且将该输出提供至微滴位置反馈系统，其可以例如计算微滴位置和轨迹，由此可以基于逐个微滴或者平均地计算微滴位置误差。微滴位置检测反馈系统因此将微滴位置误差作为输入提供至控制器1380。控制器1380可以因此例如向可以用于例如控制激光定时电路的激光控制系统提供激光位置、方向和定时校正信号，和/或向光束控制系统提供这些以控制放大光束位置和光束输送系统的形状以改变腔室1300内的光束焦点光斑的位置和/或焦度。
靶材料输送系统115包括靶材料输送控制系统，其可响应于来自控制器1380的信号可操作用户例如修改由内部输送机制释放的微滴的释放点以校正到达所需靶位置130处微滴的误差。
额外的，极紫外光系统可以包括测量一个或多个EUV光参数的光源检测器，参数包括但不限于，脉冲能量、作为波长函数的能量分布、特定波长波段内能量、特定波长波段外能量、EUV强度的角分布和/或平均功率。光源检测器产生由控制器780使用的反馈信号。反馈信号可以例如指示了参数误差，诸如激光脉冲的定时和焦点以正确地在正确位置和时刻处截取微滴以用于有效和高效的EUV光产生。
在一些实施方式中，驱动激光器系统105具有主振荡器/功率放大器(MOPA)配置，具有多个放大级并且具有由Q开关主振荡器(MO)以低能量和高重复率例如能够100kHz操作而发起的种子脉冲。从MO，可以放大激光脉冲，例如使用RF泵浦的快速轴向流CO2放大器以产生沿着光束路径传播的放大光束110。
尽管可以使用三个光学放大器，可能的是可以在该实施方式中使用少至一个放大器并多于三个放大器。在一些实施方式中，每个CO2放大器可以是具有由内部镜面折叠的10米放大器长度的RF泵浦轴向流CO2激光器立方。备选的，驱动激光器系统105可以配置为所谓的“自瞄准”激光器系统，其中靶材料120用作光学空腔的一个镜面。参照图4B讨论“自瞄准”激光器系统的示例。
在辐照部位处，合适的由聚焦组件140聚焦的放大光束110用于产生取决于靶材料120的成分而产生具有某些特性的等离子体。这些特性可以包括由等离子体产生的EUV光160的波长，以及从等离子体释放的碎片的类型和数量。放大光束110蒸发靶材料120，并且将蒸汽化的靶材料加热至临界温度，在该温度下电子流出(等离子体状态)，留下离子，其被进一步加热直至他们开始发射具有在极紫外范围中波长的光子。
其他实施方式在以下权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种极紫外光源，包括：
源，产生放大光束，所述源包括：
两个或多个光学放大器，每个光学放大器包括位于光束路径上的增益介质，并且每个光学放大器被配置为在输入端处接收沿着所述光束路径传播的输入光束并且在输出端处发射输出光束并且发射至所述光束路径上；
一个或多个自适应光学元件，位于所述光束路径上，所述自适应光学元件为响应于反馈信号可调节的；以及
反馈系统，被耦合至所述一个或多个自适应光学元件，所述反馈系统包括被定位以接收在所述光束路径中传播的辐射的传感器，以及所述反馈系统被配置为基于由所述传感器测量到的性质而生成所述反馈信号；
真空腔室；
靶材料输送系统，引导靶材料朝向在所述真空腔室的内部的靶位置并且接收所述放大光束，所述靶材料包括当被转换为等离子体时发射极紫外光的材料；以及
收集器，在所述真空腔室的内部，所述收集器被定位以接收并引导所发射的极紫外光。
2.根据权利要求1所述的极紫外光源，其中所述一个或多个自适应光学元件包括至少一个自适应光学元件，包括：
光学元件，包括在第一侧处以及在与所述第一侧热连通的第二侧处的可变形反射表面；
流体路径，包括与所述光学元件的第二侧热连通的第一管道，所述第一管道配置为接收导热流体；以及
压力路径，包括与所述第一管道流体连通的第二管道，以及配置为从所述第一管道提供并移除压力的压力致动器。
3.根据权利要求1所述的极紫外光源，其中所述一个或多个自适应光学元件中的至少一个自适应光学元件被定位在所述两个或多个光学放大器中的两个光学放大器之间的光束路径上。
4.根据权利要求1所述的极紫外光源，进一步包括空间滤波器，所述空间滤波器被定位在所述光学放大器的至少一个的输出端处。
5.根据权利要求1所述的极紫外光源，其中所述自适应光学元件中的至少一个自适应光学元件响应于所述反馈信号改变所述光束路径的长度。
6.一种用于保持用于生成极紫外光的放大光束的性质的方法，所述方法包括：
将光学放大器定位在光束路径上，所述光学放大器包括在所述光束路径上的增益介质；
将自适应光学元件定位在所述光束路径上；
从所述光学放大器发射与占空比相关联的放大光束；
确定所述放大光束的性质；
调节所述自适应光学元件以由此保持所述放大光束的性质而不论所述放大光束的占空比的变化；以及
将所述放大光束提供至接收靶材料的靶位置以生成极紫外光。
7.根据权利要求6所述的方法，其中调节自适应光学元件包括调节所述自适应光学元件的曲率半径以进而调节所述放大光束的光束散度。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述自适应光学元件为响应于反馈信号可调节的，并且进一步包括：
基于所述放大光束的所确定的功率生成所述反馈信号；以及
将所述反馈信号提供至所述自适应光学元件。
9.根据权利要求6所述的方法，其中确定所述放大光束的性质包括以下中的一个或多个：测量放大光束的功率、确定光束大小、以及确定放大光束的束腰位置。
10.根据权利要求6所述的方法，其中所述放大光束的性质包括束腰位置，并且调节所述自适应光学元件以保持所述束腰位置包括调节所述自适应光学元件以改变所述光束路径的长度。
11.根据权利要求6所述的方法，其中在所述光学放大器的内部的位置处确定所述放大光束的性质。
12.根据权利要求6所述的方法，其中在将放大光束提供至所述靶位置之前向所述光束路径上的第二光学放大器提供放大光束。
13.一种用于极紫外(EUV)光源的系统，所述系统包括：
光学放大器，包括被定位在光束路径上的增益介质，所述光学放大器被配置为在输入端处接收光束并且在输出端处发射用于EUV光源的输出光束；
反馈系统，测量所述输出光束的性质并且基于所测量的性质产生反馈信号；以及
自适应光学元件，被定位在所述光束路径中并且被配置为接收所述反馈信号并且响应于所述反馈信号调节所述输出光束的性质。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述反馈信号测量以下中的一个或多个：所述输出光束的功率、所述输出光束的形状以及所述输出光束的大小。
15.根据权利要求13所述的系统，进一步包括第二光学放大器，所述第二光学放大器包括增益介质，并且其中所述自适应光学元件被定位在所述第二光学放大器和所述光学放大器之间。
16.根据权利要求13所述的系统，其中所述自适应光学元件包括可变半径反射镜(VRM)。
17.根据权利要求13所述的系统，进一步包括第二自适应光学元件，并且其中所述自适应光学元件和所述第二自适应光学元件中每一个包括可变半径反射镜(VRM)。
18.根据权利要求13所述的系统，进一步包括空间滤波器，所述空间滤波器在所述光束路径上并且在所述第二光学放大器与所述光学放大器之间。
19.根据权利要求13所述的系统，进一步包括：
真空腔室；
靶材料输送系统，引导靶材料朝向所述真空腔室内的靶位置，所述靶位置接收所述输出光束，并且所述靶材料包括当被转换为等离子体时发射极紫外光的材料；以及
收集器，接收并引导所发射的极紫外光。
20.根据权利要求13所述的系统，其中所述性质是所述输出光束的束腰的位置，以及所述自适应光学元件是被配置为响应于所述反馈信号改变所述光束路径的长度的光束路径长度调节器。
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