CN110383169A - 用于极紫外光源的euv清洁系统及其方法 - Google Patents

用于极紫外光源的euv清洁系统及其方法 Download PDF

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Abstract

公开了用于原位内联清洁设置在EUV生成腔室中的元件的方法和装置。基于毛细管的氢自由基发生器被用于从氢气形成氢自由基。基于毛细管的氢自由基发生器在操作期间被电阻加热，并且被定向成使得从氢气催化生成的氢自由基被引导到元件的表面以用于清洁表面。

Description

用于极紫外光源的EUV清洁系统及其方法
相关申请的交叉引用
本申请涉及于2017年3月8日提交的美国申请号15/453,884，其全部内容通过引用并入本文。
背景技术
极紫外(“EUV”)光(例如，波长为约50nm或更小的电磁辐射(有时也称为软x射线)，并且包括波长为约13nm的光)可以用于光刻工艺以在衬底(例如硅晶片)中产生极小的特征。
产生EUV光的方法包括但不必限于将具有元素(例如，氙、锂或锡)的材料转换为等离子体状态的EUV范围内的发射线。在通常称为激光产生等离子体(“LPP”)的一种这样的方法中，所需要的等离子体可以利用放大光束(可以被称为驱动激光)通过照射目标材料(例如，以材料的液滴、板、带、流或簇的形式)来产生。对于该过程，等离子体通常在密封容器(例如，真空腔室)中产生，并且使用各种类型的量测装置进行监测。
发明内容
在一个或多个实施例中，本发明涉及使用从氢气生成的氢自由基原位内联(inline)清洁EUV腔室部件。氢自由基使用一种或多种基于毛细管的氢自由基发生器生成。基于毛细管的氢自由基发生器中的每个毛细管具有由催化材料形成的毛细管内表面。催化材料被配置为在催化材料被加热到指定温度范围时，经由热诱导催化反应生成用于清洁EUV腔室部件的氢自由基。
在一个实施例中，提供了一种用于从氢气生成氢自由基以用于清洁EUV生成腔室中的元件的表面的的装置。该装置包括具有第一毛细管第一端和第一毛细管第二端的第一毛细管，第一毛细管至少具有由催化材料形成的第一毛细管内表面，该催化材料被配置为经由热诱导催化反应从氢气生成氢自由基。该装置还包括歧管，第一毛细管第一端与歧管耦合以促进歧管与第一毛细管第一端之间的气体传输连通。该装置还包括用于向第一毛细管第一端和歧管中的至少一者提供第一电压的第一电端子。该装置还包括第二电端子，第二电端子用于向第一毛细管第二端提供第二电压，从而在第一电压和第二电压被提供时电阻加热第一毛细管，以促进第一毛细管中的热诱导催化反应。
在一个或多个实施例中，基于毛细管的氢自由基发生器由催化材料形成为单件结构。在一个或多个实施例中，基于毛细管的氢自由基发生器是复合结构。在一个或多个实施例中，基于毛细管的氢自由基发生器包括多个气体传输通道。在一个或多个实施例中，多个基于毛细管的氢自由基发生器并联电耦合。
在一个或多个实施例中，基于毛细管的氢自由基发生器被布置为使得相邻的氢自由基发生器围绕EUV腔室部件的周边均匀地间隔开。在一个或多个实施例中，基于毛细管的氢自由基发生器被一起分组成组以改进氢自由基向EUV腔室部件的不同区域的传输。
在本发明的一个或多个实施例中，公开了用于使用由基于毛细管的氢自由基发生器生成的氢自由基原位并且以内联的方式清洁EUV部件的方法。
附图说明
通过示例而非限制的方式在附图的图中示出了本发明，并且附图中相同的附图标记指代相似的元件，并且在附图中：
图1是示例性的激光产生等离子体极紫外(EUV)光源的框图。
图2A示出了用于生成氢自由基以清洁收集器反射镜的示例性的基于细丝的方法。
图2B示出了用于基于细丝的氢自由基发生器的并联连接布线方法。
图2C示出了用于基于细丝的氢自由基发生器的串联连接布线方法。
图3示出了根据本发明的一个或多个实施例的用于原位生成氢自由基以用于内联清洁EUV生成腔室中的元件(诸如收集器反射镜表面)的基于毛细管的氢自由基发生器。
图4示出了根据本发明的一个或多个实施例的用于基于毛细管的氢自由基发生器的并联连接布线方法。
图5示出了根据本发明的一个或多个实施例的催化内衬的基于毛细管的氢自由基发生器。
图6示出了根据本发明的一个或多个实施例的双壁式的基于毛细管的氢自由基发生器的一个示例。
图7示出了根据本发明的一个或多个实施例的多个基于毛细管的氢自由基发生器，其中相邻的氢自由基发生器之间的间距是均匀的。
图8示出了根据本发明的一个或多个实施例的围绕收集器反射镜的周边布置成组的多个基于毛细管的氢自由基发生器。
具体实施方式
现在将参考附图中所示的一些实施例来详细描述本发明。在以下描述中，阐述了很多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，对于本领域技术人员很清楚的是，可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践本发明。在其他情况下，没有详细描述公知的处理步骤和/或结构，以免不必要地模糊本发明。
公开了用于生成原位自由基(或自由的基团，术语在本文中同义地使用)以用于腔室元件的原位或内联清洁的方法和装置。自由基与在元件表面上收集的碎片结合以形成可以被抽空的气体，从而从表面除去碎片并且清洁元件。自由基以内联方式(例如，在产生用于光刻目的的EUV的同时)和原位地(即，不从其操作环境中去除元件)清洁元件。
自由基是具有不成对的价电子或开放电子壳的原子、分子或离子，并且因此可以被视为具有悬空的共价键。悬空键可以使自由基具有高度的化学反应性，即，自由基可以容易地与其他物质反应。由于它们的反应性质，自由基可以用于从物体上去除物质(诸如碎片)。自由基可以通过例如刻蚀碎片、与碎片反应和/或燃烧碎片来去除碎片。
在激光产生等离子体(LPP)极紫外(EUV)光源中，目标混合物被用放大的光束照射，并且被转换成发射EUV光的等离子体。等离子体产生过程还可能产生在目标混合物中的颗粒、蒸汽残余物或物质形式的碎片。该碎片可能积聚在等离子体路径中的物体表面上。例如，目标混合物可以包括熔融金属(诸如锡)，并且锡颗粒和锡蒸气可以积聚在等离子体路径中的收集器反射镜上。
锡碎片的存在可能会降低收集器反射镜的性能，因此，清洁镜可以有利于系统性能。然而，收集器反射镜(和/或等离子体路径中的其他元件)以特定的光学对准而被定位在真空腔室的内部。从EUV光源去除收集器反射镜以进行清洁可能导致丢失系统时间。此外，为了收集器反射镜清洁的目的而中断光刻工艺是一项耗时且昂贵的工作。如上所述，本发明的一个或多个实施例旨在原位(不从真空腔室去除元件)和/或内联(在EUV的产生以执行前述光刻工艺期间)地清洁元件(例如，收集器反射镜)。
在一个或多个实施例中，使用一种或多种基于毛细管的氢自由基发生器从氢气生成氢自由基。每个毛细管具有由催化材料形成的毛细管内表面。催化材料被配置为在催化材料被加热到指定的温度范围时，经由热诱导催化反应从氢气生成氢自由基。这种热诱导催化反应现象是公知的。在一个或多个实施例中，催化材料是钨、铱、铂和/或它们的氧化物和/或与它们自身或其他稀土金属的混合物或可以经由热诱导催化反应过程从氢气生成氢自由基的类似的合适的催化材料。
在一个或多个实施例中，毛细管被电阻加热，其中一个或多个毛细管被耦合到承载氢气的共用歧管，以有效地生成氢自由基以清洁收集器反射镜的各个部件。
在一个或多个实施例中，整个毛细管由催化材料(单件结构)形成。在一个或多个实施例中，毛细管可以是复合结构，该复合结构至少包括由与催化材料不同的外层材料形成的外层和由催化材料形成的内表面层。外层材料可以是与EUV生成过程兼容的任何合适的材料。在一个或多个实施例中，外层材料是至少包含镍和铬的合金。
在本发明的一个或多个实施例中，毛细管是至少包括第一气体传输通道的双壁结构，该第一气体传输通道被设置在第二气体传输通道内，使得间隙区域被设置在第一气体传输通道的外表面与上述第二气体传输通道的内表面之间。该设计的示例实施方式是在其间产生间隙区域的导管内导管布置，但应当理解，一个或多个导管可以(但不是必须是或限于)为大体圆柱形状。保持具有低自由基重组的温度和材料可以有助于这种实施例的整体效率。
氢气流入第一气体传输通道以催化转化成氢自由基。氢气还可以流入第二气体传输通道。第二气体传输通道中的该氢气可以或可以不被部分或全部地转化成氢自由基，并且还可以具有载体介质的作用以帮助承载氢自由基进一步远离第一气体传输通道的出口。替代地或另外地，与氢气不同的载气(诸如惰性气体或与EUV生成过程相容的某种其他气体)可以流入第二气体传输通道以用于类似的载气目的。
在一个或多个实施例中，流入第二气体传输通道的气体以相对于流入第一气体传输通道的气体的相同的体积和/或压力参数来提供。在一个或多个实施例中，流入第二气体传输通道的气体相对于流入第一气体传输通道的气体以不同的体积和/或压力参数来提供。
在一个或多个实施例中，毛细管相对于收集器反射镜周边在周围并且以邻近关系布置，使得毛细管的出口朝向收集器反射镜的中央和/或各个区域被引导以用于清洁目的。在一个或多个实施例中，毛细管被布置为使得相邻的毛细管均匀地间隔开。替代地或另外地，在一个或多个实施例中，一些或所有毛细管可以分组成各组毛细管，其中每组毛细管包括多个毛细管。将个体毛细管分组成组允许在该组的毛细管的出口处形成更大量的氢自由基和/或氢自由基和气态物质的混合物。这种分组还促进输出气体射流的成形。由于氢自由基相对较轻并且容易消散，因此这种更大量和/或成形确保了由该组的毛细管输出的至少一些氢自由基将被足够远地带到收集器反射镜的(多个)内部区域中以令人满意地清洁这样的(多个)内部区域。
现在，在讨论根据本发明的一个或多个实施例的氢自由基生成和/或清洁装置和方法的细节之前，讨论示例EUV光源。应当记住，本文中讨论的EUV光源仅是示例性的，并且本领域技术人员可以容易地调节本发明的实施例，只要本公开内容能够根据需要与其他EUV光源一起操作。
参考图1，示出了示例性的LPP EUV光源100。LPP EUV光源100中的EUV光是通过用放大的光束110照射目标位置105处的目标混合物114而形成的，该放大的光束110沿着光束路径朝向目标混合物114行进。目标位置105(还被称为照射部位)在真空腔室130的内部107内。当放大的光束110照射到目标混合物114上时，目标混合物114内的目标材料被转换成等离子体状态，该等离子体具有发射线在EUV范围内的元素。所产生的等离子体具有某些特性，这些特性取决于目标混合物114内的目标材料的组成。这些特性可以包括由等离子体产生的EUV光的波长以及从等离子体释放的碎片的类型和量。
光源100还包括目标材料递送系统125，目标材料递送系统125以液滴、液体流、固体颗粒或簇、液滴中包含的固体颗粒或液体流中包含的固体颗粒的形式递送、控制和引导目标混合物114。目标混合物114包括目标材料，诸如例如水、锡、锂、氙、或当转换成等离子体状态时具有发射线在EUV范围内的任何材料。例如，元素锡可以用作纯锡(Sn)；用作锡化合物，例如，SnBr4、SnBr2、SnH4；用作锡合金，例如锡镓合金、锡铟合金、锡铟镓合金、或这些合金的任何组合。目标混合物114还可以包括杂质，诸如非目标颗粒。因此，在没有杂质的情况下，目标混合物114仅由目标材料构成。目标混合物114由目标材料递送系统125递送到腔室130的内部107中，并且递送到目标位置105。
光源100包括驱动激光系统115，驱动激光系统115由于激光系统115的一个或多个增益介质内的粒子数反转而产生放大的光束110。光源100包括在激光系统115与目标位置105之间的光束递送系统，该光束递送系统包括光束传输系统120和聚焦组件122。光束传输系统120从激光系统115接收放大的光束110，并且根据需要控向和修改放大的光束110，并且将放大的光束110输出到聚焦组件122。聚焦组件122接收放大的光束110并且将光束110聚焦到目标位置105。
在一些实施方式中，激光系统115可以包括一个或多个光学放大器、激光器和/或灯，以用于提供一个或多个主脉冲并且在一些情况下提供一个或多个预脉冲。每个光学放大器包括能够以高增益光学放大期望波长的增益介质、激发源和内部光学器件。光学放大器可以具有或不具有形成激光腔室的激光镜或其他反馈设备。因此，即使没有激光腔室，由于激光放大器的增益介质中的粒子数反转，激光系统115会生成放大的光束110。此外，如果存在激光腔室用于向激光系统115提供足够的反馈，则激光系统115可以产生作为相干激光束的放大的光束110。术语“放大的光束”包括以下中的一个或多个：来自激光系统115的仅被放大但不一定是相干激光振荡的光、以及来自激光系统115的被放大并且还是相干激光振荡的光。
激光系统115中的光学放大器可以包括填充气体作为增益介质，该填充气体包括CO2，并且激光系统115中的光学放大器可以以大于或等于100的增益来放大波长在约9100nm到约11000nm之间、特别是约10600nm的光。用于激光系统115的合适的放大器和激光器可以包括脉冲激光设备，例如，例如利用DC或RF激励来产生约9300nm或约10600nm的辐射的脉冲气体放电CO2激光设备，其以相对较高的功率(例如，10kW或更高)和高脉冲重复率(例如，40kHz或更高)操作。激光系统115中的光学放大器还可以包括诸如水等冷却系统，该冷却系统可以在以较高功率操作激光系统115时使用。
再次参考图1，光源100包括收集器反射镜135，收集器反射镜135具有孔140，以允许放大的光束110穿过并且到达目标位置105。例如，收集器反射镜135可以是椭圆形镜，其具有在目标位置105处的主焦点和在中间位置145处的次级焦点(也称为中间焦点)，其中EUV光可以从光源100输出并且可以输入到例如集成电路光刻工具(未示出)。光源100还可以包括开口的中空的锥形护罩150(例如，气锥)，护罩150从收集器反射镜135朝向目标位置105逐渐变细，以减少进入焦点组件122和/或光束传输系统120的等离子体生成的碎片的量，同时允许放大的光束110到达目标位置105。为此目的，可以在护罩中提供被引导朝向目标位置105的气流。
光源100还可以包括主控制器155，主控制器155被连接到液滴位置检测反馈系统156、激光控制系统157和光束控制系统158。光源100可以包括一个或多个目标或液滴成像器160，成像器160提供指示液滴的例如相对于目标位置105的位置的输出，并且将该输出提供给液滴位置检测反馈系统156，液滴位置检测反馈系统156可以例如计算液滴位置和轨迹，根据液滴位置和轨迹，液滴位置误差可以逐个液滴地或者平均地进行计算。因此，液滴位置检测反馈系统156将液滴位置误差作为输入提供给主控制器155。因此，主控制器155可以将激光位置、方向和定时校正信号提供给例如激光控制系统157，激光控制系统157例如可以用于控制激光定时电路和/或光束控制系统158以控制放大光束位置和光束传输系统120的成形，以改变腔室130内的光束焦点的位置和/或焦度。
目标材料递送系统125包括目标材料递送控制系统126，目标材料递送控制系统126响应于来自主控制器155的信号而可操作，例如以修改由目标材料供应装置127释放的液滴的释放点以校正到达期望目标位置105的液滴的误差。
另外，光源100可以包括光源检测器165和170，光源检测器165和170测量一个或多个EUV光参数，包括但不限于脉冲能量、作为波长的函数的能量分布、特定波长带内的能量、特定波长带之外的能量、以及EUV强度和/或平均功率的角分布。光源检测器165生成供主控制器155使用的反馈信号。反馈信号可以例如指示诸如激光脉冲的定时和焦点等参数的误差，以在正确的位置和时间正确地拦截液滴以实现有效且高效的EUV光产生。
光源100还可以包括引导激光器175，引导激光器175可以用于对准光源100的各个部段或者帮助将放大的光束110控向到目标位置105。与引导激光器175相关联，光源100包括量测系统124，量测系统124被置于聚焦组件122内以对来自引导激光器175的一部分光和放大的光束110进行采样。在其他实施方式中，量测系统124被置于光束传输系统120内。量测系统124可以包括对光的子集进行采样或重定向的光学元件，这种光学元件由可以承受引导激光束和放大的光束110的功率的任何材料制成。由于主控制器155分析来自引导激光器175的采样光并且使用该信息通过光束控制系统158来调节聚焦组件122内的部件，因此光束分析系统由量测系统124和主控制器155形成。
因此，总之，光源100产生放大的光束110，放大的光束110沿着光束路径被引导以照射在目标位置105处的目标混合物114，以将混合物114内的目标材料转换成发射在EUV范围内的光的等离子体。放大的光束110在特定波长(也称为驱动激光波长)操作，该特定波长是基于激光系统115的设计和特性而确定的。另外，当目标材料将足够的反馈提供回激光系统115以产生相干激光时或者如果驱动激光系统115包括合适的光学反馈以形成激光腔室，放大的光束110可以是激光束。
此时，为了阐明本发明的实施例的创新特征和优点，讨论生成氢自由基的一些示例性现有技术方法也是有用的。一种现有技术方法是在真空腔室外部远程生成氢自由基，然后将氢自由基提供给收集器反射镜，以用于通过一系列石英(或类似合适的材料)导管进行清洁。然而，该方法涉及用于在一些重要距离上生成和传输氢自由基的大量附加硬件。该方法的效率也稍低，因为氢自由基倾向于在气相和与诸如长石英导管的内侧壁等表面碰撞时重组。
另一种方法是使用基于细丝的设备原位生成氢自由基。图2A示出了用于生成氢自由基以清洁收集器反射镜202的基于细丝的示例性方法。在图2A中，围绕收集器反射镜202的周边206布置有包括钨丝的多个基于细丝的设备204a、204b、204c和204d。从图2A中可以看出，相邻的基于细丝的设备均匀地间隔开。氢气流过每个基于细丝的设备204a、204b、204c和204d的钨丝，同时细丝被加热以将氢气转化为氢自由基。氢气流的方向是从收集器反射镜的周边206到中央210，其思想是，所生成的任何氢自由基将沿着收集器反射镜202的半径并且朝向中央210被引导，从而清洁收集器反射镜202。
然而，该方法也存在一些缺点。由于细丝的设计相对较薄并且具有小的表面积，因此很少的细丝的表面积可用以使催化反应发生。另外，由于流动是未导向的，只有一小部分氢气与加热细丝的小的表面积接触。因此，根据一些估计，转换效率往往较低，约为1％到5％。
由于效率低，需要使用大量的基于细丝的设备来生成足够的氢自由基用于清洁。但是这种方法由于在使用期间存在大量加热的细丝而浪费能量，并且大量的废热可能过度地将收集器温度升高到高于其指定操作温度而不利于清洁工作。这是因为，由锡碎片和氢自由基形成的锡烷(SnH4)气体非常不稳定并且需要快速泵出。热的收集器反射镜表面增加了锡烷气体分解的速率，导致锡再次沉积在收集器反射镜表面上。通常，管理热预算是EUV腔室操作中的关键问题，特别是在收集器反射镜清洁中。
基于细丝的方法的另一问题是缺乏稳健性。就其性质而言，细丝是易碎的。而且，大多数细丝倾向于由钨形成，并且已知钨在加热时结晶。一旦结晶，结晶的钨就非常脆并且易碎。由于这些原因，一个或多个基于细丝的设备在EUV腔室的运输或安装期间失效并不罕见。
由于倾向于使用大量基于细丝的设备，因此并联电连接它们通常变得不切实际，因为并联连接方法将需要穿过腔室壁的大量端口以容纳所有电连接(假定每个基于细丝的设备有两根导线)。图2B示出了并联连接布线方法，其中将需要6个端口230a-230f来容纳耦合到三个示例性的基于细丝的设备232a-232c的六个导体。相反，基于细丝的设备倾向于与分组在一起的多个基于细丝的设备串联布线，以最小化通过腔室壁所需要的端口的数目。
在图2C中，基于细丝的设备242a-242c串联布线，因此仅需要两个端口250a-250b。然而，该串联布线降低了可靠性，因为任何基于细丝的设备242a-242c的故障将破坏电连续性，并且使该串联连接的组中的所有其他基于细丝的设备不起作用。该串联连接的另一问题是在端口250a-250b之间需要大的电位差，因为在三个细丝上存在三个电压降(如果甚至多于三个基于细丝的设备串联耦合，则电位差甚至更高)。高电压差表示与电弧相关的设备损坏的重大风险以及人类操作员的安全问题。
大量基于细丝的设备(由于转换效率低，因此需要很多)还需要使用大量电连接器，而不管是采用串联还是并联布线方法。这对可靠性具有负面影响，因为发光细丝与环境真空腔室之间的高温差表示用于将细丝与电导体耦合的任何电连接器必须承受连接器两端的高温变化。更多连接器表示基于细丝的方法可能出现更多故障。
图3示出了根据本发明的一个或多个实施例的用于原位生成氢自由基以用于内联清洁EUV生成腔室中的元件(诸如收集器反射镜表面)的基于毛细管的方法。提供具有第一端304和第二端306的毛细管302。毛细管通常具有相对较高的纵横比(长度与毛细管横截面积的比率)，诸如例如高于10:1，更优选地高于100:1，并且优选地在750:1到2000:1之间。在一个实施例中，纵横比为约1000:1的+/-10％。毛细管的内表面310形成、涂覆、内衬或通常地说覆盖有能够在加热到指定温度范围时提供与氢气的热诱导催化转化反应以形成氢自由基的材料。如上所述，钨或其合金是一种这样的催化材料。其他催化材料可以包括铱、铂、钯、它们的氧化物或其合金、或任何其他合适的催化材料。
高纵横比增加了可用于与流过的氢气接触的毛细管内表面积。换言之，较大的内表面积将增加了催化转化率，这与用于传输远程生成的氢自由基的导管的情况不同，在该情况中最小化远程生成的氢自由基与传输管道的内壁之间的相互作用是所期望的。毛细管内的大催化表面积也为氢气分子催化成氢自由基提供了很多机会，这与细丝的小表面积的情况不同。
毛细管302的第一端304以允许毛细管302与歧管320之间的气体传输连通的方式耦合到共用歧管320。歧管320沿着进入和离开图3中的页面的方向行进，并且用于使氢气流入多个毛细管302中，每个毛细管302以类似的方式耦合到歧管320。歧管320可以由镍铬合金、不锈钢、钼、碳、多层结构(包括但不限于这些材料)或类似合适的材料形成。在使用时，单个歧管或多个歧管一起可以围绕或基本上围绕收集器反射镜的周边。
第二端306被设置在收集器反射镜的周边处或其附近，使得当采用多个毛细管302时，全部毛细管中的一些或大部分毛细管将被定向成使得它们的第二端306指向收集器反射镜的中央。然而，一些毛细管可以相对于收集器反射镜的半径以另一角度取向，以确保所生成的氢自由基可以到达收集器的所有区域以用于清洁目的。然而，在附加的实施例中，毛细管氢自由基发生器的组合可以从收集器或其他部件的中央到外部以及从收集器或其他部件的外部到中央设置，以更完全地覆盖部件并且提供更大体的清洁区域。
端子340a和340b被提供作为电连接以接收电位差以电阻加热毛细管，其中端子340a被耦合到共用歧管(或者如果共用歧管不用作电导体，则被耦合到共用连接器，该共用连接器被耦合到多个毛细管的第一端)。端子340b被耦合到毛细管的第二端(面向收集器的端部)。以这种方式，当在端子340a和340b两端提供适当的电位差时，毛细管302被电阻加热以使得其内壁能够执行上述热诱导催化反应过程。
应当注意，当毛细管并联电耦合时，相对于现有技术的基于细丝的设备的串联连接方法，电连接器的数目减少，因为现在连接器的数目仅为N+1而不是2N，其中N表示毛细管的数目(假定所有毛细管将连接在一起——实际上这既不是要求也不是对本发明的限制)。在任何情况下，由毛细管实现的较高转化效率表示生成给定量的氢自由基需要少于N个基于毛细管的设备(相对于将需要的基于细丝的设备的数目)。这将进一步减少电连接的数目，以提高系统稳健性。
预期本发明的一些实施例的基于毛细管的方法的转化效率可以比基于细丝的方法的转化效率高至少两倍或多倍。实际上，考虑到气体流动、催化转化温度和适当毛细管设计的参数的正确组合，预期本发明的一些实施方式可以实现80％以上的效率(即，输入氢气流的80％或更多被转化为氢自由基)。
在本发明的一个或多个实施例中，基于毛细管的氢自由基发生器以无暴露加热细丝的方式设计，以最小化浪费的热量以及细丝剥落或烧蚀的可能性。换言之，在毛细管的本体之外，不使用细丝。在本发明的一个或多个实施例中，毛细管本身的本体是加热元件。与现有技术的远程生成的氢自由基方法的情况不同，毛细管被设置在EUV腔室内以局部生成氢自由基以进行清洁。优选地，毛细管放置在待清洁元件附近，其中毛细管氢自由基输出指向待清洁表面。
此外，基于毛细管的方法可以并联电连接。这在示例性图4中示出，其中毛细管402、404和406被耦合到歧管408和耦合到歧管的共用端子(或连接器)410。端子(或连接器)412、414和416分别被耦合到毛细管402、404和406。注意，即使图4示出了共用端子410直接耦合到共用歧管408，但是可以将共用端子410耦合到共用导体条，该共用导体条还被电耦合到毛细管402、404和406的左侧端部(当观察图4时)。以这种方式，当在端子410和端子组412、414和416两端提供电压差时，毛细管402、404和406中的每个都被激励。此外，任何并联连接的毛细管(诸如404)的故障不会中断通过其他并联连接的毛细管(诸如402和406)的电流。这种并联连接还消除了对其端子两端的高电压差的需要(如串联方法所要求的)。因此，在本发明的一个或多个实施方式中，可以减少对人类操作者的有害电击和电弧相关损坏的可能性。
更重要的是，毛细管的形状因子是本发明的实施例的重要优点。尽管对毛细管的确切横截面形状没有限制，而只要提供催化反应导管，但是大体圆柱形的形状往往对毛细管很好地起作用。利用毛细管形状因子，避免了与细丝易碎相关的缺点。这是重要的，因为易碎和/或结晶细丝过去是不可靠性的来源，并且由毛细管形状因子提供的稳健性(其中毛细管壁根据稳健性需要而加强)可以是本发明的一个或多个实施例中的优点。
在一个实施例中，整个毛细管可以由催化材料或其合金形成(单件构造)。然而，由于很多催化材料可能难以制造和工作(例如，一些不容易焊接)，因此可能需要复合结构。在复合结构中，外层可以由与衬于毛细管内表面的催化材料不同的材料形成。这是图5所示的示例，其中复合毛细管502至少包括外层504和内层506。例如，外层504可以由镍铬合金形成，合金至少包括镍和铬。或者，还可以采用与EUV生成腔室操作环境相容的其他合适的外层材料，诸如钼、碳、适于电阻加热的其他金属或合金的多层组合。
内层506的内表面的催化材料可以是钨或其他合适的催化材料。被提供用于电阻加热的电端子可以被设置为使得电流(在大体的毛细管端到毛细管端方向上)穿过外层，穿过催化材料层，或者穿过两者。替代地或另外地，可以在外层的外部或者更优选地在外层与催化剂内壁之间提供由与催化材料或外层材料不同的材料形成的电阻加热条或加热层(未示出)以提供电阻加热功能。
以这种方式，可以选择外层以用于其隔热或辐射热容纳能力(用于减少可能影响收集器反射镜的废热)和/或用于其与腔室操作环境的兼容性和/或用于其电阻加热效率和/或用于其机械或可制造性。作为一个示例，可以选择催化材料以获取高催化转化效率，而不过度关注一些或所有上述性质。例如，可以针对其电阻加热特性选择加热条或加热层(如果使用的话)。因此，在毛细管的设计和制造中需要减少降低性能的折衷。应当指出，在本发明的一些实施方式中，复合毛细管的外层的隔热能力(和/或由外层提供的辐射热容纳能力)是与非绝缘的基于细丝的方法相比的重要优点，该非绝缘的基于细丝的方法采用向腔室内的周围环境和/或向收集器反射镜无阻碍地辐射热量的细丝。作为本文中的实施例的替代或补充，在本发明的一个实施例中，可以诸如通过在绝缘或未绝缘外部热容纳部段的外部的水来提供主动冷却，以减少氢自由基重组的影响并且提高效率。
图6示出了根据本发明的一个或多个实施例的双壁毛细管602的示例，其中在外导管608与内导管610之间提供有两个大致同轴设置的气体传输通道604和606。内导管610可以由催化材料形成，或者可以是如前所述的复合结构。外导管608提供机械支撑和/或热容纳/绝缘，和/或用作气体传输通道606的外壳，气体传输通道606占据外导管608与内导管610之间的间隙区域。可以提供适当的机械结构630以将外导管608和内导管610以间隔开的关系连接在一起，同时仍然允许气体流过间隙区域606。
在使用时，氢气流入第一气体传输通道604以催化转化成氢自由基。氢气还可以流入第二气体传输通道606。第二气体传输通道606中的该氢气可以或可以不被部分或全部地转化成氢自由基(例如，取决于在间隙空间中是否存在加热的催化表面)，并且可以充当载体介质以帮助承载在一个或两个通道中生成的氢自由基进一步远离图6的双壁毛细管的出口(图6的右侧端部)。
替代地或另外地，与氢气不同的载气(诸如惰性气体或与EUV产生过程相容的某种其他气体)可以流入第二气体传输通道606以用于类似的载气目的。在一个或多个实施例中，流入第二气体传输通道606的气体以相对于流入第一气体传输通道604的气体的相同的体积和/或压力参数来提供。在一个或多个实施例中，流入第二气体传输通道606的气体相对于流入第一气体传输通道604的气体以不同的体积和/或压力参数来提供。以这种方式，可以使用于最佳氢自由基覆盖的氢气自由基/载气混合物的输出轮廓成形(根据输出流的形状、气体流出的总体积等)为收集器反射镜内部并且穿过收集器反射镜表面。由于相对于基于细丝的方法的转换效率高得多，因此添加载气不会对EUV腔室中的正确的EUV生成产生问题。
双壁(或多个壁，因为如果需要，可以提供附加的同轴设置的气体传输通道)方法还提供了关于热预算管理的附加优点，因为外部导管可以用于进一步隔热和/或容纳辐射热量，以防止热量过度影响腔室内部和/或收集器反射镜的环境温度。
一般而言，应当理解，在毛细管内容纳催化材料具有碎片容纳优点。现有技术的基于细丝的设备的细丝易碎，并且在使用期间中可能剥落或烧蚀，并且可能进一步产生影响收集器反射镜的碎片问题，特别是因为这些材料不会被氢自由基清除。由于本发明的实施例将这种加热的催化材料包围在毛细管内部，因此减少了剥落或烧蚀。
还应当理解，毛细管为所生成的氢自由基提供传输功能和引导流动功能，而不会过度地遭受加速氢自由基重组的缺点。这是因为，所生成的氢自由基的“引导管”的整个加热催化表面本身是催化转化的部位。这与现有技术的远程生成的氢自由基情况不同，在该情况中石英传输管的内表面表示氢自由基重组的部位。这也优于基于细丝的方法，因为用于引导由细丝生成的氢自由基的任何引导管将呈现一个或多个表面以增加氢自由基重组并且降低基于细丝的方法的已经低的转换效率。
在一个或多个实施例中，可以在毛细管的出口处提供物理结构，以针对特定目的优化氢自由基和/或载气的射流，诸如改进到收集器反射镜中央区域的穿透和/或改进穿过收集器反射镜表面的覆盖范围和/或产生特定的层流或湍流流动轮廓等。用于这种流动优化的物理结构可以包括文丘里(Venturi)效应结构、一个或多个叶片等。如果需要，在一个或多个实施例中，这些流动优化结构还可以由催化材料形成，并且还被电阻加热以进一步促进整体转换效率。
如上所述，毛细管可以相对于收集器反射镜周边在周围并且以邻近关系布置，使得毛细管的出口被引导朝向收集器反射镜的中央和/或各个区域以用于清洁目的。在一个或多个实施例中，毛细管被布置为使得相邻的毛细管均匀地间隔开。这是图7的示例，其中毛细管702、704、706、708和710在邻近毛细管之间具有均匀的间隔。
替代地或另外地，在一个或多个实施例中，一些或所有毛细管可以分组成各组毛细管，其中每组毛细管包括多个毛细管。这是图8的示例，其中毛细管802、804和806被分组为组A，并且毛细管812、814和816被分组为组B。注意，所有毛细管不像在图7的示例中那样均匀地间隔开，尽管多组中的每组可以围绕收集器反射镜的周边均匀地彼此间隔开(如果需要而不是要求)。
将个体毛细管(诸如812、814和816)分组成一组(诸如，组B)允许在该组的毛细管的出口端830处形成更大量的氢自由基和/或氢自由基和气态物质的混合物。由于氢自由基相对较轻且易于消散，因此这种更大量确保了由该组毛细管输出的至少一些氢自由基被足够远地带到收集器反射镜的(多个)内部区域中以令人满意地清洁这样的(多个)内部区域。
本发明的实施例还包括用于原位和以内联方式清洁EUV腔室内的元件的方法。该元件可以是例如收集器反射镜。该方法包括提供耦合到EUV腔室中的共用歧管的一个或多个上述基于毛细管的氢自由基发生器。该方法还包括使氢气流入共用歧管。该方法可以可选地包括以上述方式使载气流入基于毛细管的氢自由基发生器中。该方法还包括向基于毛细管的氢自由基发生器提供电能以电阻加热催化毛细管内壁并且生成氢自由基。该方法还包括用氢自由基清洁元件并且泵出由氢自由基和任何碎片形成的废气。
从前述内容可以理解，本发明的实施例提高了转换效率，增强了氢自由基生成装置的稳健性以提高机械和电气可靠性，并且减少了废热。更重要的是，本发明的一些实施例可以容易地优化，以成形和朝向收集器反射镜的任何区域(包括中央区域)引导氢自由基流以改进清洁，同时避免在成形/引导时的氢自由基重组损失。这些因素可以有助于更稳健和高效的原位内联清洁技术，以允许EUV腔室并且更具体地是收集器反射镜保持清洁并且比使用现有技术方法时可能的操作时间操作更长时间。
虽然已经根据若干优选实施例描述了本发明，但是存在落入本发明的范围内的改变、置换和等同物。应当理解，本发明还包括这些改变、置换和等同物。还应当注意，存在很多实现本发明的方法和装置的替代方式。尽管本文中提供了各种示例，但是意图在于，这些示例是说明性的而非限制本发明。

Claims (23)

1.一种用于从氢气生成氢自由基以用于清洁设置在EUV生成腔室内的元件的装置，包括：
第一毛细管，被设置在所述EUV生成腔室内，所述第一毛细管具有第一毛细管第一端和第一毛细管第二端，所述第一毛细管至少具有第一毛细管内表面，所述第一毛细管内表面由催化材料形成，所述催化材料被配置为经由热诱导催化反应从所述氢气生成所述氢自由基；
歧管，所述第一毛细管第一端与所述歧管耦合以促进所述歧管与所述第一毛细管第一端之间的气体传输连通；
第一电端子，用于向所述第一毛细管第一端和所述歧管中的至少一者提供第一电压；
第二电端子，用于向所述第一毛细管第二端提供第二电压，从而被配置用于在所述第一电压和所述第二电压被提供时电阻加热所述第一毛细管，以促进所述第一毛细管中的所述热诱导催化反应。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一毛细管是具有由与所述催化材料不同的材料形成的外层的复合结构。
3.根据权利要求2所述的装置，其中与所述催化材料不同的所述材料是至少包括镍和铬的合金。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述催化材料由至少包括钨的材料形成。
5.根据权利要求2所述的装置，其中所述催化材料由至少包括钨的材料形成。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一毛细管是具有由与所述催化材料不同的材料形成的外层的复合结构。
7.根据权利要求1所述的装置，还包括：第二毛细管，具有第二毛细管第一端和第二毛细管第二端，所述第二毛细管至少具有第二毛细管内表面，所述第二毛细管内表面由所述催化材料形成，所述第二毛细管第一端与所述歧管耦合以促进所述歧管与所述第二毛细管第一端之间的气体传输连通；第三电端子，用于向所述第二毛细管第二端提供所述第二电压，从而被配置用于在所述第一电压和所述第二电压被提供时电阻加热所述第二毛细管，以促进所述第二毛细管中的所述热诱导催化反应。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一毛细管是双壁结构，所述双壁结构包括第一气体传输通道，所述第一气体传输通道被设置在第二气体传输通道内，使得间隙区域被设置在所述第一气体传输通道的外表面与所述第二气体传输通道的内表面之间。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一气体传输通道被配置为以第一压力接收所述氢气，所述第二传输通道被配置为以与所述第一压力不同的第二压力接收所述氢气。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一气体传输通道被配置为接收第一气体，所述第一气体至少包括所述氢气，所述第二传输通道被配置为接收所述氢气、至少包括所述氢气和至少一种其他气体的第二气体。
11.根据权利要求10所述的装置，其中所述第一气体传输通道被配置为以第一压力接收所述第一气体，所述第二传输通道被配置为以与所述第一压力不同的第二压力接收所述第二气体。
12.根据权利要求1所述的装置，还包括用于生成所述氢自由基的多个其他毛细管，所述多个所述其他毛细管中的每个其他毛细管具有耦合到所述歧管的至少一个端部，所述多个其他毛细管在空间上分组以形成多个组，所述多个组中的各个组沿着所述歧管以非均匀方式在空间上分布。
13.根据权利要求1所述的装置，其中第一毛细管没有暴露的细丝。
14.一种用于从氢气生成氢自由基以用于清洁设置在EUV生成腔室内的收集器反射镜的装置，包括：
第一毛细管，被设置在所述EUV生成腔室内，所述第一毛细管具有第一毛细管第一端和第一毛细管第二端，所述第一毛细管至少具有第一毛细管内表面，所述第一毛细管内表面由催化材料形成，所述催化材料被配置为经由热诱导催化反应从所述氢气生成所述氢自由基；
第二毛细管，被设置在所述EUV生成腔室内，所述第二毛细管具有第二毛细管第一端和第二毛细管第二端，所述第二毛细管至少具有第二毛细管内表面，所述第二毛细管内表面由所述催化材料形成；
歧管，所述第一毛细管第一端与所述歧管耦合以促进所述歧管与所述第一毛细管第一端之间的气体传输连通，所述第二毛细管第一端与所述歧管耦合以促进所述歧管与所述第二毛细管第一端之间的气体传输连通；
第一电端子，用于向所述第一毛细管第一端和所述第二毛细管第一端提供第一电压；
第二电端子，用于向所述第一毛细管第二端提供第二电压；
第三电端子，用于向所述第二毛细管第二端提供所述第二电压，从而被配置用于在所述第一电压和所述第二电压被提供时电阻加热所述第一毛细管和所述第二毛细管，以促进所述第一毛细管和所述第二毛细管中的所述热诱导催化反应。
15.根据权利要求14所述的装置，其中所述第一毛细管是具有由与所述催化材料不同的材料形成的外层的复合结构。
16.根据权利要求15所述的装置，其中与所述催化材料不同的所述材料是至少包括镍和铬的合金。
17.根据权利要求16所述的装置，其中所述催化材料由至少包括钨的材料形成。
18.根据权利要求15所述的装置，其中所述催化材料由至少包括钨的材料形成。
19.根据权利要求14所述的装置，其中所述第一毛细管是具有由与所述催化材料不同的材料形成的外层的复合结构。
20.根据权利要求14所述的装置，其中所述第一毛细管和所述第二毛细管没有暴露的细丝。
21.一种用于使用从氢气生成的氢自由基来清洁设置在EUV生成腔室内的收集器反射镜的方法，包括：
提供清洁装置，所述清洁装置至少包括：
第一毛细管，被设置在所述EUV生成腔室内，所述第一毛细管具有第一毛细管第一端和第一毛细管第二端，所述第一毛细管至少具有第一毛细管内表面，所述第一毛细管内表面由催化材料形成，所述催化材料被配置为经由热诱导催化反应从所述氢气生成所述氢自由基，
歧管，所述第一毛细管第一端与所述歧管耦合以促进所述歧管与所述第一毛细管第一端之间的气体传输连通，
第一电端子，用于向所述第一毛细管第一端提供第一电压，以及
第二电端子，用于向所述第一毛细管第二端提供第二电压；
使所述氢气流入所述共用歧管；以及
提供所述第一电压和所述第二电压，从而被配置用于电阻加热所述第一毛细管，以促进所述第一毛细管中的所述热诱导催化反应并且生成所述氢自由基，由此所述氢自由基至少部分通过所述第一毛细管的取向而朝向所述收集器反射镜的表面被引导以清洁所述收集器反射镜的所述表面。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述第一毛细管是具有由与所述催化材料不同的材料形成的外层的复合结构。
23.根据权利要求21所述的方法，其中所述催化材料由至少包括钨的材料形成。
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