CN112764321B - 极紫外光产生装置及方法 - Google Patents

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CN112764321B CN202011597091.3A CN202011597091A CN112764321B CN 112764321 B CN112764321 B CN 112764321B CN 202011597091 A CN202011597091 A CN 202011597091A CN 112764321 B CN112764321 B CN 112764321B
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    • G03F7/70008Production of exposure light, i.e. light sources
    • G03F7/70033Production of exposure light, i.e. light sources by plasma extreme ultraviolet [EUV] sources

Abstract

本申请涉及一种极紫外光产生装置和方法,该装置包括控制器,以及分别连接控制器的沿目标液滴的运动路径依次设置的目标液滴产生器、液滴检测装置、预脉冲激光光源、云雾团检测装置、轨迹调节装置和主脉冲激光光源。上述装置中,配置液滴检测装置以检测目标液滴的存在,反馈给控制器以用于确定主脉冲激光的主脉冲触发时间。同时配置云雾团检测装置获取目标云雾团的监测信号并发送给控制器,以便于控制器求得目标云雾团的运动轨迹。在目标云雾团的运动轨迹与主打靶位置不相交时,控制器控制轨迹调节装置调节目标云雾团的运动轨迹,减小目标云雾团与主脉冲激光的离焦距离,使目标云雾团和主脉冲激光充分作用,有利于提高打靶激光的能量利用率。

Description

极紫外光产生装置及方法
技术领域
本申请涉及极紫外光源(EXtreme Ultra-violet,EUV)技术领域,特别是涉及一种极紫外光产生装置及方法。
背景技术
随着电子产品不断的更新换代,其内部的电路复杂度不断提高,集成度也越来越高。传统的近紫外光源(Near Ultra-Violet,NUV)和深紫外光源(Deep Ultra-Violet,DUV),逐渐无法满足电子产品更新换代的速度。目前,极紫外光源被认为是下一代大容量集成电路制造行业中最有发展前景的光刻光源。
但传统的极紫外光产生方法为激光产生等离子体(laser-produced plasma;LPP)。LPP技术通过将高功率的激光光束聚焦到目标液滴上形成高度电离的等离子体,产生约13.5nm的EUV辐射,进而产生EUV光。由于微粒、离子、辐射以及目标液滴残余物质的影响,在打靶激光与目标液滴作用时,目标液滴与打靶激光的聚焦焦点之间存在一定的离焦距离,不利于打靶激光能量的充分吸收。
因此,传统的极紫外光产生方法具有打靶激光能量利用率低的缺点。
发明内容
基于此,有提供一种打靶激光能量利用率低的极紫外光产生装置及方法,来克服现有技术的不足。
一种极紫外光产生装置,包括控制器、目标液滴产生器、液滴检测装置、预脉冲激光光源、云雾团检测装置、轨迹调节装置和主脉冲激光光源;
所述目标液滴产生器用于根据所述控制器的控制指令,以预设的初速度产生目标液滴;
所述液滴检测装置用于检测所述目标液滴,得到所述目标液滴的检测信号,并发送至所述控制器;
所述预脉冲激光光源用于发射预脉冲激光并将所述预脉冲激光聚焦于预打靶位置,使所述目标液滴在所述预打靶位置被所述预脉冲激光辐射,转化为目标云雾团;
所述云雾团检测装置用于检测所述目标云雾团,得到所述目标云雾团的检测信号,并发送至所述控制器;
所述轨迹调节装置用于根据所述控制器发送的调节指令调节所述目标云雾团的运动轨迹;
所述主脉冲激光光源用于在主脉冲触发时间,发射主脉冲激光并将所述主脉冲激光聚焦于主打靶位置,使所述目标云雾团在所述主打靶位置被所述主脉冲激光辐射,产生极紫外光;
所述控制器用于根据所述目标云雾团的检测信号和所述目标液滴的初速度确定所述目标云雾团的运动轨迹,以及在所述目标云雾团的运动轨迹与所述主打靶位置不相交时,发送调节指令至所述轨迹调节装置;所述控制器还用于根据所述目标液滴的检测信号和所述目标液滴的初速度,确定所述主脉冲触发时间发送至所述主脉冲激光光源;
所述目标液滴产生器、所述液滴检测装置、所述预脉冲激光光源、所述云雾团检测装置、所述轨迹调节装置和所述主脉冲激光光源沿所述目标液滴的运动路径依次设置;所述目标液滴产生器、所述液滴检测装置、所述云雾团检测装置、所述轨迹调节装置和所述主脉冲激光光源分别连接所述控制器。
在其中一个实施例中,还包括光收集器和能量监测装置,所述能量监测装置连接所述控制器;
所述光收集器用于反射和聚焦所述极紫外光;所述能量监测装置用于监测经所述光收集器反射和聚焦后的极紫外光辐射能量,并将所述极紫外光辐射能量的检测数据发送至所述控制器;
所述控制器还用于根据所述检测数据向终端发送预警信息。
在其中一个实施例中,还包括废液收集器;所述废液收集器连接所述控制器;
所述废液收集器用于收集被所述主脉冲激光辐射后的所述目标云雾团的剩余废液,并将新增废液数量和新增废液的空间分布反馈至所述控制器;
所述控制器还用于在所述主脉冲激光辐射所述目标云雾团之后,根据所述新增废液数量和所述新增废液的空间分布确定新的主打靶位置。
在其中一个实施例中,所述主脉冲激光光源包括主脉冲激光器和主脉冲光束传递装置,所述主脉冲激光器和所述主脉冲光束传递装置分别连接所述控制器;所述主脉冲激光器发射的主脉冲激光通过所述主脉冲光束传递装置传输并聚焦于主打靶位置;
所述控制器还用于根据所述新的主打靶位置向所述主脉冲光束传递装置发送方向调节指令;
所述主脉冲光束传递装置还用于根据所述方向调节指令,改变所述主脉冲激光的传递方向,并将所述主脉冲激光聚焦于所述新的主打靶位置。
在其中一个实施例中,所述预脉冲激光光源连接所述控制器;
所述控制器还用于根据所述目标液滴的检测信号和所述目标液滴的初速度,确定所述预脉冲激光光源的预脉冲触发时间发送至所述预脉冲激光光源。
在其中一个实施例中,所述预脉冲激光光源连接所述液滴检测装置;
所述液滴检测装置还用于将所述目标液滴的检测信号发送至所述预脉冲激光光源。
在其中一个实施例中,所述液滴检测装置包括激光光束产生器和激光光束接收器;
所述激光光束产生器生成的激光光束被所述目标液滴反射后被所述激光光束接收器接收。
在其中一个实施例中,所述云雾团检测装置包括第一激光光源和第二激光光源,所述第一激光光源和所述第二激光光源分别连接所述控制器;
所述第一激光光源发射的第一激光和所述第二激光光源发射的第二激光平行,且所述第一激光与所述预脉冲激光的传输方向平行。
在其中一个实施例中,所述轨迹调节装置为沿所述预脉冲激光的传输方向相对设置的第三激光光源和第四激光光源;所述第三激光光源和所述第四激光光源分别连接所述控制器。
一种极紫外光产生方法,基于上述的极紫外光产生装置实现,所述方法包括:
控制目标液滴产生器以预设的初速度产生目标液滴;
获取液滴检测装置发送的目标液滴的检测信号,并根据所述目标液滴的检测信号和所述目标液滴的初速度,确定主脉冲激光的主脉冲触发时间;所述目标液滴在预打靶位置被预脉冲激光辐射,转化为目标云雾团;
获取云雾团检测装置发送的目标云雾团的检测信号,根据所述目标云雾团的检测信号和所述目标液滴的初速度,确定所述目标云雾团的运动轨迹;
在所述目标云雾团的运动轨迹与所述主打靶位置不相交时,控制轨迹调节装置调整所述目标云雾团的运动轨迹,使所述目标云雾团在所述主打靶位置被所述主脉冲激光辐射,产生极紫外光。
上述极紫外激光产生装置,配置液滴检测装置以检测目标液滴的存在,反馈给控制器以用于确定主脉冲激光的主脉冲触发时间。同时配置云雾团检测装置获取目标云雾团的监测信号并发送给控制器,以便于控制器求得目标云雾团的运动轨迹。在目标云雾团的运动轨迹与主打靶位置不相交时,控制器控制轨迹调节装置调节目标云雾团的运动轨迹,减小目标云雾团与主脉冲激光的离焦距离,使目标云雾团和主脉冲激光充分作用,有利于提高打靶激光的能量利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案,下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一个实施例中极紫外光产生装置的示意图;
图2为一个实施例中目标液滴和目标云雾团运动过程的示意图;
图3为另一个实施例中极紫外光产生装置的示意图;
图4为一个实施例中废液收集器中新增废液分布的示意图;
图5为另一个实施例中废液收集器中新增废液分布的示意图;
图6为又一个实施例中废液收集器中新增废液分布的示意图;
图7为一个实施例中通过调节反射镜使主打靶激光聚焦于新的主打靶位置的示意图;
图8为另一个实施例中目标液滴和目标云雾团运动过程的示意图;
图9为又一个实施例中目标液滴和目标云雾团运动过程的示意图;
图10为一个实施例中极紫外光产生方法的流程图。
附图标记说明:
10-控制器、20-目标液滴产生器、22-目标液滴、24-目标云雾团、30-液滴检测装置、32-激光光束产生器、36-激光光束接收器、40-预脉冲激光光源、50-云雾团检测装置、52-第一激光光源、56-第二激光光源、60-轨迹调节装置、62-第三激光光源、64-第四激光光源、70-主脉冲激光光源、72-主脉冲激光器、74-主脉冲光束传递装置、741-反射镜、82-光收集器、821-第一窗口、822-第二窗口、823-第三窗口、84-能量监测装置、90-废液收集器;41-激发区域、43-预脉冲激光、53-第一激光、55-第一激光的反射激光、57-第二激光、59-第二激光的反射激光、63-第三激光、65-第四激光、73-主脉冲激光、83-极紫外光;O-目标液滴的初始产生位置、A-目标液滴的检测点、B-预打靶位置、C/C1/C2-目标云雾团的检测点、E/E2/E3-轨迹调整位置、F-主打靶位置、F1-新的主打靶位置、F2/F3-不进行轨迹调整时目标云雾团与主脉冲激光作用位置、L1/L2/L3-离焦距离、G-主打靶位置在废液收集器中废液收集面的投影、N1/N2/N3-废液集中区域。
具体实施方式
为了便于理解本申请,下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是,本申请可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请。
可以理解,本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件,但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。
需要说明的是,当一个元件被认为是“连接”另一个元件时,它可以是直接连接到另一个元件,或者通过居中元件连接另一个元件。此外,以下实施例中的“连接”,如果被连接的对象之间具有电信号的传递,则应理解为“电连接”或“通信连接”,如果被连接的对象之间具有光信号的传递,则应理解为“光学连接”。
在此使用时,单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式,除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是,术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在,但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。
本申请公开了一种极紫外光产生装置和方法,用于提高打靶激光的能量利用率。其关键在于通过“打靶-反馈-控制-打靶”的不断循环实现在时间和空间上对产生极紫外光的整个过程的控制,以此提高打靶激光的能量利用率和极紫外辐射能量。其中,时间主要表现但不局限于目标液滴产生器喷射目标液滴的时间节点、预脉冲激光光源的预脉冲触发时间、主脉冲激光光源的主脉冲触发时间等。空间主要表现但不局限于目标液滴产生器喷射液滴的角度、预脉冲激光的辐照角度、主脉冲激光的辐照角度、预脉冲激光聚焦后的焦斑所处的空间位置、主脉冲激光聚焦后的焦斑所处的空间位置、目标云雾团的运动轨迹等。
在一个实施例中,提供了一种极紫外光产生装置,请参考图1,该装置包括控制器10、目标液滴产生器20、液滴检测装置30、预脉冲激光光源40、云雾团检测装置50、轨迹调节装置60和主脉冲激光光源70。目标液滴产生器20、液滴检测装置30、预脉冲激光光源40、云雾团检测装置50、轨迹调节装置60和主脉冲激光光源70沿目标液滴22的运动路径依次设置;目标液滴产生器20、液滴检测装置30、云雾团检测装置50、轨迹调节装置60和主脉冲激光光源70分别连接控制器10。
其中,目标液滴产生器20用于根据控制器10的控制指令,以预设的初速度产生目标液滴22;液滴检测装置30用于检测目标液滴22,得到目标液滴22的检测信号,并发送至控制器10;预脉冲激光光源40用于发射预脉冲激光43并将预脉冲激光43聚焦于预打靶位置,使目标液滴22在预打靶位置被预脉冲激光43辐射,转化为目标云雾团24;云雾团检测装置50用于检测目标云雾团24,得到目标云雾团24的检测信号,并发送至控制器10;轨迹调节装置60用于根据控制器10发送的调节指令调节目标云雾团24的运动轨迹;主脉冲激光光源70用于在主脉冲触发时间,发射主脉冲激光73并将主脉冲激光73聚焦于主打靶位置,使目标云雾团24在主打靶位置被主脉冲激光73辐射,产生极紫外光。控制器10用于根据目标云雾团24的检测信号和目标液滴22的初速度确定目标云雾团24的运动轨迹,以及在目标云雾团24的运动轨迹与主打靶位置不相交时,发送调节指令至轨迹调节装置60;控制器10还用于根据目标液滴22的检测信号和目标液滴22的初速度,确定主脉冲触发时间发送至主脉冲激光光源70。
具体的,目标液滴产生器20用于产生多个目标液滴22,目标液滴22在脱离目标液滴产生器20时,具备预设的初速度,将目标液滴22的初速度方向定义为X方向。进一步的,控制器10可以向目标液滴产生器20发送控制指令,调节目标液滴产生器20的参数,以控制目标液滴22的初速度、产生频率和大小。优选的,可以使目标液滴22的产生频率与预脉冲激光43和主脉冲激光73的频率匹配,使目标液滴22的大小与预脉冲激光43和主脉冲激光73的焦斑尺寸匹配,以提高预脉冲激光43和主脉冲激光73的利用率。在一个实施例中,目标液滴产生器20以70m/s的发射速度、50kHZ的发射频率,产生直径为30μm的目标液滴22。
此外,目标液滴产生器20产生目标液滴的过程可以是:先对固体靶材进行加热使其温度达到熔点以上,再通过施加压力使靶材液滴通过过滤器达到喷嘴喷出,产生尺寸均匀、频率稳定的目标液滴串。目标液滴产生器20产生目标液滴的过程也可以是:预设规格的固体靶在外力场驱动下沿预设路径运动,在固体靶运动的过程中,采用限制装置限制固体靶的通过频率,采用非接触式加热的方式,如电磁加热,使固体靶熔融生成目标液滴22,再通过外力场驱动目标液滴22在不接触目标液滴产生器20的任何部件的前提下,继续沿预设路径运动至打靶激光聚焦点。总之,本实施例对目标液滴产生器20的具体工作过程不作限定。
目标液滴22可以是金属液滴,也可以是非金属液滴。在一个实施例中,目标液滴22是锡液滴。锡靶在波长13.5nm附近的极紫外辐射来源,主要依靠等离子体中锡的高价态离子Sn8+~Sn13+的离子跃迁形成。锡靶的形态及纯度都会一定程度上影响极紫外转换效率。锡靶中的锡含量越高,极紫外转换效率越高。采用液滴锡作为目标靶,其在预脉冲激光的辐照下生成的目标云雾团可以被主脉冲激光气化,其产生的EUV辐射效率可以高达3.4%,远高于固体靶,有利于进一步提高打靶激光的能量利用率。
在无外力场作用时,目标液滴22将保持初速度沿X方向匀速运动;在有外力场作用时,根据目标液滴22的初速度和外力场的大小和方向,可以确定目标液滴22的运动速度和运动轨迹。为便于理解,下面均以目标液滴22的初速度方向与重力方向重合,目标液滴22在重力场作用下做自由落体运动为例进行说明。
液滴检测装置30和云雾团检测装置50,可以是红外检测装置,也可以是激光检测装置;轨迹调整装置60改变目标云雾团24轨迹的驱动力,可以是磁场力、电场力还可以是光力。总之,本实施例对液滴检测装置30、云雾团检测装置50和轨迹调整装置60的具体类型不作限定。以电场力为例,轨迹调整装置60可以包括一组相对设置的电极板,产生电场。该电场对应的电场力的方向与预脉冲激光43的传输方向同向或反向,用于调节目标云雾团24对应方向上的运动速度,进而调整目标云雾团24的运动轨迹。
预脉冲激光光源40与主脉冲激光光源70是相互对应的。如图1所示,预脉冲激光光源40产生的预脉冲激光43通过预脉冲光束传递装置聚焦于预打靶位置B点,即预脉冲激光的焦斑与B点重合。主脉冲激光光源70产生的预脉冲激光73通过主脉冲光束传递装置聚焦于主打靶位置F点,即主脉冲激光的焦斑与F点重合。其中,预脉冲光束传递装置和主脉冲光束传递装置均包括光学组件以及聚焦组件,光学组件包括透镜及反射镜,聚焦组件包括聚焦透镜。预脉冲激光光源40配置以产生复数个预脉冲激光43,主脉冲激光光源70配置以产生复数个主脉冲激光73。其中,预脉冲激光光源40所产生的预脉冲激光43的光强以及焦斑尺寸,小于主脉冲激光光源70所产生的主脉冲激光73的光强以及焦斑尺寸。在一个实施例中,预脉冲激光43为1.06μm的Nd:YAG激光,预脉冲激光的最大脉冲能量为216mJ,聚焦光斑为80μm,功率密度为1×1011W/cm2;主脉冲激光73为CO2激光,系统初始状态下主脉冲激光的能量为600mJ,聚焦光斑为250μm,功率密度为1×1010W/cm2。由于CO2激光不能穿透预等离子体,而是与膨胀的预等离子体相互作用,有利于提高极紫外辐射效率。
下面结合图1和图2,介绍极紫外光产生装置的具体工作过程。首先,控制器10控制目标液滴产生器20以预设的初速度产生目标液滴22,目标液滴22脱离目标液滴产生器20后继续沿初速度方向运动。
请参考图2,将初速度方向定义为X轴的正方向,预脉冲激光43的传输方向定义为Z轴的正方向,与X轴和Z轴所在平面垂直的方向作为Y轴,建立标准的笛卡尔坐标系。设目标液滴22的初始产生位置O点,与预打靶位置B点在X方向的距离为S1,根据S1=v0T1+gT1 2/2可以求得时间T1(其中
Figure BDA0002868168630000101
为目标液滴的初始速度)。通过v1=v0+gΤ1可以得到在B点的速度
Figure BDA0002868168630000102
设预打靶位置B点与主打靶位置F点在X方向的距离为S2,根据
Figure BDA0002868168630000103
可以求得时间T2。通过v′1=v1+gT2可以得到在F点的速度
Figure BDA0002868168630000104
在整个系统中,重力虽然导致X方向上的速度不断变化,但可计算得到目标液滴22从O点到B点的时间T1,以及从B点到F点的时间T2
由于目标液滴22的初速度受到环境温度、真空度等诸多因素的影响,目标液滴22的实际初速度会与预设的初速度之间存在一定的差异,为确保目标液滴22移动至激发区域41中的预打靶位置B点时能被预脉冲激光43作用,在目标液滴产生器20和预打靶位置B点之间,选择一个位置作为目标液滴22的检测点,记为A点。并设置液滴检测装置30检测A点处的目标液滴22,得到目标液滴22的检测信号,一方面可以明确目标液滴22的存在,另一方面,可以根据目标液滴22从O点到A点的时间,以及O点与A点在X方向上的距离,确定目标液滴22的实际初速度,进而确定目标液滴22从O点到B点的时间T1,以及从B点到F点的时间T2。即确定预脉冲触发时间和主脉冲触发时间。
其中,主脉冲激光触发时间由控制器10基于液滴检测装置30发送的目标液滴22的检测信号确定。预脉冲激光触发时间,也是基于液滴检测装置30发送的目标液滴22的检测信号确定的,但预脉冲激光触发时间可以由控制器10确定,也可以由预脉冲激光光源40确定。
具体的,脉冲触发时间的确定过程,可以是由控制器10分析确定脉冲触发时间并发送至对应激光光源,也可以是由控制器10或液滴检测装置30将目标液滴22的检测信号反馈给对应激光光源,由激光光源根据接收的信号确定对应的脉冲触发时间。在一个实施例中,预脉冲激光光源40连接控制器10;控制器10还用于根据目标液滴22的检测信号和目标液滴22的初速度,确定预脉冲激光光源40的预脉冲触发时间发送至预脉冲激光光源40。
在另一个实施例中,预脉冲激光光源40连接液滴检测装置30;液滴检测装置30还用于将目标液滴22的检测信号发送至预脉冲激光光源40,控制器10用于将目标液滴22的初速度发送至预脉冲激光光源40,由预脉冲激光光源40根据目标液滴22的检测信号和目标液滴22的初速度确定预脉冲触发时间。本实施例中,相当于由液滴检测装置30直接引导预脉冲激光光源40的触发而不经过控制器10,有利于减少元器件本征延时所造成的影响。
预脉冲激光43在预打靶位置B点辐照目标液滴22,使目标液滴22表面吸收预脉冲激光能量后,密度梯度降低同时表面积增加,产生低密度的预等离子体,形成目标云雾团24。目标云雾团24继续运动,且在运动过程中进一步扩散,体积增大。当目标云雾团24达到主脉冲激光73的作用区域时,主脉冲激光73辐照目标云雾团24,使目标云雾团24等离子体化,最终产生极紫外光。预脉冲激光43的预打靶作用,使主脉冲激光73辐照的目标云雾团24具有较大的表面积和较低的密度,有利于增大主脉冲激光73的作用面积,使目标云雾团24吸收更多的主脉冲辐射能量,提高极紫外辐射效率。
然而,由于预脉冲激光43的作用,使目标云雾团24偏离自由落体的运动轨迹,产生Z方向的速度
Figure BDA0002868168630000111
为确定目标云雾团24的运动轨迹,在预打靶位置B点和主打靶位置F点之间,选择一个位置作为目标云雾团24的检测点,记为C点。并设置云雾团检测装置50检测C点处的目标云雾团24,得到目标云雾团24的检测信号并发送至控制器10。控制器10再根据目标云雾团24的检测信号,确定云雾团检测装置50与目标云雾团24的距离,并结合目标液滴产生装置20与云雾团检测装置50在Z方向的距离,推算出目标云雾团24在Z方向的分速度
Figure BDA0002868168630000121
再基于自由落体的分析过程,计算X方向的分速度
Figure BDA0002868168630000122
就可以确定目标云雾团24的合速度
Figure BDA0002868168630000123
进而确定目标云雾团24的运动轨迹。进一步的,控制器10可以根据云雾团检测装置50的检测信号,修正主脉冲触发时间,提高控制的准确性。
将主脉冲激光73到达主打靶位置F点时,目标云雾团24与主打靶位置F点之间的距离定义为离焦距离。在保持其余参数不变的情况下,离焦距离越小,目标云雾团24和主脉冲激光73的作用越充分,极紫外辐射效率越高。在目标云雾团24的运动轨迹与F点相交的理想状态下,离焦距离为零。由于X方向上的离焦距离已经通过主脉冲触发时间修正,Y方向上的速度为零,因此目标云雾团24的离焦距离表现为Z方向上的偏离,即目标云雾团24的运动轨迹与F点不相交。基于此,在目标云雾团24的检测位置C点与主打靶位置F点之间,设置轨迹调节装置60调整目标云雾团24的运动轨迹,减小离焦距离,使目标云雾团24和主脉冲激光73充分作用,提高主脉冲激光73的能量利用率。
上述极紫外激光产生装置,配置液滴检测装置30以检测目标液滴22的存在,用于确定预脉冲激光43和主脉冲激光73的触发时间。同时配置云雾团检测装置50获取目标云雾团24的监测信号并发送给控制器10,以便于控制器10求得目标云雾团24的运动轨迹。在目标云雾团的运动轨迹与主打靶位置不相交时,控制器10控制轨迹调节装置60调节目标云雾团24的运动轨迹,减小目标云雾团24与主脉冲激光73的离焦距离,使目标云雾团24和主脉冲激光73充分作用。以上技术相互配合,有利于提高打靶激光的能量利用率。
在一个实施例中,请参考图3,极紫外光产生装置还包括光收集器82和能量监测装置84,能量监测装置84连接控制器10。光收集器82用于反射和聚焦极紫外光83;能量监测装置84用于监测经光收集器82反射和聚焦后的极紫外光辐射能量,并将极紫外光辐射能量的检测数据发送至控制器10;控制器10还用于根据检测数据向终端发送预警信息。
其中,光收集器82是一定形状的,具备光反射面的装置。光收集器82的光反射面,设置于光收集器82面向主打靶位置F点的一侧,如图3所示,为提高极紫外光的聚焦效果,可以将光收集器82的形状设计为圆弧形。进一步的,可以在光反射面增加反射涂层或者光栅图案以提高反射效果。另外,光收集器82上还可以包括多个入射窗口,便于预脉冲激光43、主脉冲激光73等进入激发区域41。如图3中,预脉冲激光43和主脉冲激光73分别通过第一窗口821和第二窗口822进入激发区域41。
具体的,在主脉冲激光73辐照目标云雾团24产生极紫外光后,极紫外光被光收集器82汇集于能量监测装置84。通过能量监测装置84量测具体时间节点的极紫外辐射能量,并将检测数据发送至控制器10。控制器10根据该监测数据,判断极紫外辐射效率的变化情况。若极紫外辐射效率低于预设阈值,则说明极紫外光产生装置中各组成部分的参数需要优化,此时,由控制器10向终端发送预警信息,提醒终端的工作人员及时进行设备的维护,有助于维持稳定的极紫外辐射效率,提高打靶激光的能量利用率。
进一步的,在一定时间后,光收集器82的反射面会受到微粒聚集、离子损坏、起泡以及氧化等各种因素的影响,其反射率在一定程度上将有所降低,这必然也会影响到最终的极紫外辐射能量。而本实施例通过不断地“反馈—控制”循环,能够确保系统处于相对平衡高效的状态。即当系统处于极紫外辐射效率较高以及目标液滴利用率较高的状态时,系统产生的碎屑量必然较少,从而能在一定程度上避免光收集器82的反射面被污染,增加光收集器82的使用寿命,提高光收集器82对极紫外光的收集、反射和聚焦效果。
在一个实施例中,请继续参考图3,极紫外光产生装置还包括废液收集器90;废液收集器90连接控制器10;废液收集器90用于收集被主脉冲激光73辐射后的目标云雾团24的剩余废液,并将新增废液数量和新增废液的空间分布反馈至控制器10;控制器10还用于在主脉冲激光73辐射目标云雾团24之后,根据新增废液数量和新增废液的空间分布确定新的主打靶位置。
其中,废液收集器90设置于主打靶位置F点的下方,一方面可以收集被预脉冲激光43和主脉冲激光73错过的目标液滴22,另一方面可以收集辐射不完全的目标云雾团24,以防止极紫外光产生装置被污染,尤其是减少收集器82的污染,提高使用寿命。由于单位时间内,目标液滴产生器20产生的目标液滴22的数量是一定的,废液收集器90中的新增废液数量的变化情况,可以反映极紫外辐射效率的变化情况。即,新增废液数量的增多,必然伴随着极紫外辐射效率的降低。当然,此处的废液数量,并不仅仅是指废液的数目,而是包括废液的体积和重量,是用于衡量废液变化情况的综合指标。控制器10根据废液收集器90反馈的新增废液数量,也可以判断系统的工作状况,若新增废液数量高于预设阈值,则说明极紫外光产生装置中各组成部分的参数需要优化,此时,由控制器10向终端发送预警信息,提醒终端的工作人员及时进行设备的维护,有助于维持稳定的极紫外辐射效率,提高打靶激光的能量利用率。
进一步的,还可以从空间的角度来判断当前目标云雾团24的利用情况:控制器根据废液在废液收集器90上的空间分布,可以反推得出目标云雾团24在与主脉冲激光74作用时的位置,进而计算得出目标云雾团24在YZ平面上与F点的离焦距离。再结合新增废液数量,判断是否需要更新主打靶位置,若是,则根据新增废液的空间分布确定新的主打靶位置。下面结合图4至图6,对新的主打靶位置的确定过程进行简要说明。图4至图6为废液收集器90的俯视图,其中G点为主打靶位置F点在废液收集器90中废液收集面的投影。在一个实施例中,G点为废液收集面的中心。
请参考图4,当EUV辐照效率较高时,此时绝大多数目标云雾团24将在F点处被主脉冲所辐照,由于目标云雾团24在Z轴正方向上具备一定的速度,产生的废液将集中在废液收集器90的N1区。根据废液收集器90在X方向与F点的距离,以及目标液滴22的初速度,基于前文所述的方法,可以确定N1区的中心与G点的距离。当EUV辐照效率较低时,目标云雾团24与F点之间存在一定的离焦距离,对应的,废液收集器90中收集的废液必然集中与N1区以外的其他区域。如图5所示,当目标云雾团24在Z轴的正方向上偏离F点时,废液将集中在废液收集器90中的N2区,其中N2区在N1区沿Z轴正向的延长线上。如图6所示,当目标云雾团24在Z轴的负方向上偏离F点时,废液将集中在废液收集器90中的N3区,其中N3区在N1区沿Z轴负向的延长线上。
另外,在使用轨迹调节装置60对目标云雾团Z方向的轨迹进行调整后,仍存在Z轴方向上的偏离的原因,可能是轨迹调节装置60出现了故障。此时控制器10还用于根据废液收集器90中新增废液的空间分布,向终端发送预警信息,提醒终端的工作人员及时进行相关设备的维护,有助于维持稳定的极紫外辐射效率,提高打靶激光的能量利用率。
进一步的,上述N2区和N3区,在Z轴上偏离N1区的同时,可能还会在Y轴上偏离N1区。控制器10基于新增废液的空间分布,可以反推得出与主脉冲激光73作用时目标云雾团24的位置(Y坐标值和Z坐标值),并将该位置确定为新的主打靶位置。
上述实施例中,通过废液收集器90收集废液,不仅可以收集没有被辐照或辐照不完全的目标液滴22或目标云雾团24,从而防止极紫外光产生装置被污染,尤其是减少光收集器82的污染,提高其使用寿命。还可以从时间的维度,将废液收集器90在一定时间节点内收集的废液相较于上一时间节点收集的废液的数量反馈给控制器10,便于控制器10确定当前时刻的目标液滴22的利用效率,进而确定是否需要向终端发送预警信息,提醒终端的工作人员对装置进行系统调整以提高效率。还可以从空间的角度来,将新增废液的空间分布情况反馈至控制器10,便于控制器10根据废液收集器90上新增废液的空间分布,反推得出与主脉冲激光73作用时目标云雾团24的位置,进而确定新的主打靶位置。以上过程相互配合,有利于提高目标液滴的利用率,提升打靶激光的能量利用率。
在一个实施例中,主脉冲激光光源70包括主脉冲激光器72和主脉冲光束传递装置74,主脉冲激光器72和主脉冲光束传递装置74分别连接控制器10;主脉冲激光器72发射的主脉冲激光73通过主脉冲光束传递装置74传输并聚焦于主打靶位置。控制器10还用于根据新的主打靶位置向主脉冲光束传递装置74发送方向调节指令;主脉冲光束传递装置74还用于根据方向调节指令,改变主脉冲激光73的传递方向,并将主脉冲激光73聚焦于新的主打靶位置。
其中,主脉冲光束传递装置74包括光学组件以及聚焦组件,光学组件包括透镜及反射镜,聚焦组件包括聚焦透镜。主脉冲激光73的传递方向,由透镜和反射镜的位置与角度决定。由于主脉冲光束传递装置74通常包括多个透镜、反射镜和聚焦透镜的数量,光路的调节也通常涉及多个光学元件的调节,为了便于理解,下面以仅调整在光路上最后一个反射镜的角度为例进行说明。
具体的,请参考图7,主脉冲激光73通过光束传递装置74的传输后最终聚焦于F点,并在F点辐照目标云雾团24,此时主脉冲激光73与反射镜741之间的夹角为θ1。目标云雾团24的废液被废液收集器90收集,控制器10根据废液的空间分布情况确定新的主打靶位置F1点之后,向光束传递装置74发送方向调节指令。主脉冲光束传递装置74根据方向调节指令,调节反射镜741的角度,使主脉冲激光73聚焦于新的主打靶位置F1点,在新的主打靶位置F1点击打下一个目标云雾团24。可以理解,为了保障良好的聚焦效果,反射镜741的角度调整,必然伴随着反射镜741前端聚焦透镜的角度调整,主打靶位置Y坐标变化的同时,Z坐标也会发生变化。Z坐标的变化可以通过改变聚焦透镜在光路上的位置来抵消。例如图7中,可以将聚焦透镜向F1点移动一定的位移来抵消因角度调整带来的Z坐标的变化。
上述实施例中,在不改变主打靶位置的前提下,通过打靶前控制依然无法将离焦距离减小到预设数值时,控制器根据废液收集器90中新增废液的空间分布确定新的主打靶位置,并控制光束传递装置74将主打靶激光73聚焦于新的主打靶位置,有利于进一步降低离焦距离,提高打靶激光的能量利用率。
在一个实施例中,请参考图3,液滴检测装置30包括激光光束产生器32和激光光束接收器34;激光光束产生器32生成的激光光束被目标液滴22反射后被激光光束接收器34接收。
具体的,设置激光光束产生器32以及激光光束接收器34对目标液滴22进行检测,能确保目标液滴22运动至B点时,能够被预脉冲激光43辐照生成目标云雾团24。如图3所示,当目标液滴22移动至A点时,激光光束产生器32生成的激光光束被目标液滴22反射,反射的激光光束最终被激光光束接收器34接收,从而明确目标液滴22的存在,并用于进一步确定目标液滴22的初速度,进而确定预脉冲触发时间和主脉冲触发时间。
其中,激光光束接收器34可以是连接控制器10,由控制器10根据激光光束接收器34发送的目标液滴22的检测信号和目标液滴22的初速度确定预脉冲触发时间。此外,激光光束接收器34也可以是连接预脉冲激光光源40,由预脉冲激光光源40根据激光光束接收器34发送的目标液滴22的检测信号和目标液滴22的初速度确定预脉冲触发时间。由激光光束接收器34直接引发预脉冲激光光源40的触发而不需经过控制器10,有利于减少元器件本征延时所导致的影响,提高控制的准确性。
在一个实施例中,请继续参考图3,云雾团检测装置50包括第一激光光源52和第二激光光源56,第一激光光源52和第二激光光源56分别连接控制器10;第一激光光源52发射的第一激光53和第二激光光源56发射的第二激光57平行,且第一激光53与预脉冲激光43的传输方向平行。
云雾团检测装置50用于测量目标云雾团沿Z方向的速度
Figure BDA0002868168630000171
第一激光光源52沿Z轴方向发射的第一激光53在C1点被目标云雾团24反射,第一激光的反射激光55被接收。同理,第二激光光源56沿Z轴方向发射的第二激光57在C2点被目标云雾团24反射,第二激光的反射激光59被接收。根据两路激光光束从触发到被接收的时间差便可计算出目标云雾团24沿Z轴的速度大小。
具体的,如图3所示,第一激光光源52以及第二激光光源56处于Z轴及Y轴上的同一空间坐标点,X轴上的不同空间坐标点,第一激光光源52位于第二激光光源56的上方。将第一激光光源52从开始触发第一激光53到第一激光的反射激光55被接收,之间经历的时间记为t1。将第二激光光源56从开始触发第二激光57到第二激光的反射激光59被接收,之间经历的时间记为t2,并得出时间差为Δt=(t1-t2)/2。第一激光53及第二激光57的速度已知,根据时间t1可以求得第一激光光源52与C1点的距离d1,根据时间t2可以求得第二激光光源56与C2点的距离d2,两者之间的距离差为Δd=d1-d2,最终计算可以得到目标云雾团24沿Z轴的速度
Figure BDA0002868168630000181
的大小:
Figure BDA0002868168630000184
根据求得的
Figure BDA0002868168630000182
再结合初始速度和云雾团检测装置50的位置,便可以确定目标云雾团24的合速度
Figure BDA0002868168630000183
进而确定目标云雾团24在三维空间上的运动轨迹。另外,控制器10还可以根据云雾团检测装置50的检测结果,控制预脉冲激光43的脉冲能量大小,从而调控目标云雾团24沿Z轴方向的速度,减小Z方向上目标云雾团24与主打靶位置F点的离焦距离,提高极紫外辐射效率。
进一步的,第一激光53和第二激光57的波长相同,且二者其所具备的能量不能改变目标云雾团24的形态。该波长可以是在可见光带以及不可见光带之间,例如红外线或者近红外线。
此外,还可以通过确保激发区域41所在环境的稳定性,如真空度、温度等,以维持光速的稳定性,从而进一步减小时间t1和t2的测量误差,提高控制效果。
在一个实施例中,请参考图3,轨迹调节装置60为沿预脉冲激光43的传输方向相对设置的第三激光光源62和第四激光光源64;第三激光光源62和第四激光光源64分别连接控制器10。
其中,第三激光光源62和第四激光光源64的作用位置E点,设置于目标云雾团24检测位置C点和主打靶位置F点之间。在一个实施例中,第三激光光源62产生的第三激光63穿过光收集器82上的窗口823,聚焦于E点。
如上文所述,控制器10计算得到目标云雾团24的速度
Figure BDA00028681686300001910
后,主脉冲激光73在主打靶位置F点辐照目标云雾团24,产生极紫外光。此时离焦距离越小,极紫外辐射效率越高。在主打靶位置F点固定不变的情况下,通常会出现以下三种情况。
第一种情况如图2所示,目标云雾团24的速度
Figure BDA0002868168630000191
合适,目标云雾团24的运动轨迹与主打靶位置F点相交,离焦距离为0,不需通过轨迹调节装置60调节目标云雾团24的速度。第二种情况如图8所示,目标云雾团24的速度
Figure BDA0002868168630000192
偏小,运动轨迹偏离主打靶位置F点,在不调节目标云雾团24的速度的情况下,目标云雾团24将在主脉冲的焦点偏Z轴负方向F2点处被辐照,设此时的离焦距离为L2。为确保目标云雾团24能够在F点处被打靶,通过第三激光光源62触发第三激光63击中目标云雾团62从而调节其沿Z轴的速度
Figure BDA0002868168630000193
使速度
Figure BDA0002868168630000194
提高为
Figure BDA0002868168630000195
最终改变目标云雾团24的运动轨迹使其到达主打靶位置F点处,从而提高极紫外辐射效率。第三种情况如图9所示,目标云雾团24的速度
Figure BDA0002868168630000196
偏大,运动轨迹偏离主打靶位置F点,在不调节目标云雾团24的速度的情况下,目标云雾团24将在主脉冲的焦点偏Z轴正方向F3点处被辐照,设此时的离焦距离为L3。为确保目标云雾团24能够在F点处被打靶,通过第四激光光源64触发第四激光65击中目标云雾团24从而调节其沿Z轴的速度
Figure BDA0002868168630000197
使速度
Figure BDA0002868168630000198
减小为
Figure BDA0002868168630000199
最终改变目标云雾团24的运动轨迹使其到达主打靶位置F点处,从而提高极紫外辐射效率。
上述实施例中,通过设置第三激光光源62和第四激光光源64作为轨迹调节装置,通过调整目标云雾团24沿Z轴方向上的速度,达到调整目标云雾团24的轨迹,减小离焦距离的效果。从能量的角度上来讲,使用轨迹调节装置60调节目标云雾团的位置,能够确保目标云雾团24能量的稳定性。若仅通过改变预脉冲激光43的参数对目标云雾团24的位置进行调整,目标液滴22所吸收的预脉冲激光能量会随着预脉冲激光43的参数变化而变化,不利于产生稳定的极紫外辐射。此外,当目标云雾团24沿Z轴速度偏大时,若仅对预脉冲激光43的参数进行调整,则需降低预脉冲激光43的能量,此时目标液滴22吸收的能量减小,这将导致目标云雾团24的舒张度变差,一定程度上将影响EUV的产生效率。而使用轨迹调节装置60进行轨迹调节能够确保目标云雾团24的舒张度朝着更好的方向发展。最后,由于在F2及F3处对应的激光参数的调节趋势相反,频繁的调节预脉冲激光43的参数,会导致容错性不高。而第三激光43和第四激光65的激光参数的调节趋势始终都是一致的:无论是调节目标云雾团24使其速度增大还是减小,都是在初始设定的参数上进行微调,这样能够确保容错性更好,第三激光光源62和第四激光光源64的协同合作也进一步保证了容错性。
在极紫外光的产生过程中,部分目标云雾团24的运动轨迹出现偏离主打靶位置F点,主要原因有三。一是因为目标液滴产生器20喷射目标液滴22时,部分目标液滴22的角度会偏离X轴,导致其从被生成开始,在Y轴或Z轴上便具备一定的初速度;二是因为目标液滴生成器20喷射的目标液滴的初始速度并非绝对固定,而是在预设的初速度附近处上下波动。三是因为由于环境的波动,如真空度和温度等,目标液滴22或目标云雾团24在XYZ轴上的分速度都会受到不同程度的影响,从而导致最终运动轨迹的偏离。在具体实施例中,上述情况的出现会导致七种结果:主脉冲激光73到达主打靶位置F点时,目标云雾团24与F点的相对位置不偏离、沿X轴的正方向偏离、沿X轴的负方向偏离、沿Y轴的正方向偏离、沿Y轴的负方向偏离、沿Z轴的正方向偏离或沿Z轴的负方向偏离。针对不偏离的情况,请参考上文,此处不再赘述,下面介绍偏离时的解决方案。
针对沿X方向偏离的情况,通过设置液滴检测装置30和云雾团检测装置50分别在A点和C点进行检测,控制器10可以根据检测信号,推算X方向上的分速度,预测目标云雾团24达到F点时间,修正主脉冲激光73的触发时间,达到减小X方向离焦距离的效果。
针对沿Z方向偏离的情况,通过第一激光光源52和第二激光光源56测得目标云雾团24在Z方向上的分速度后,控制器10结合X方向上的速度,便可以判断Z方向上的离焦情况,再根据离焦情况控制第三激光光源62或第四激光光源64对目标云雾团24在Z方向上的分速度进行调整,就可以达到减小Z方向离焦距离的效果。
若进行上述调节之后,在打靶激光能量不变的前提下,能量监测装置84检测到的极紫外辐射能量仍然低于预设值,或废液收集器90中新增废液的数量高于预设值,则说明目标云雾团24的作用不充分,存在Y方向的偏离。此时,由控制器10根据能量监测装置84的检测数据或废液收集器90中新增废液的数量,向主脉冲光束传递装置74发送方向调节指令。由主脉冲光束传递装置74以预设的规则进行调整,改变主脉冲激光73的传递方向,将主脉冲激光73聚焦于新的主打靶位置,在新的主打靶位置F1点击打下一个目标云雾团24。例如,可以按照预设的步距对光束传递装置74中反射镜的角度进行调整。根据下一次打靶后能量监测装置84的检测数据或废液收集器90中新增废液的数量,就可以确定主打靶位置的调整效果并决定是否需要再次进行调整,如此重复,便能找到最优的主打靶位置。
此外,控制器10也可以根据废液收集器90中新增废液的分布情况,确定新的主打靶位置。并控制主脉冲光束传递装置74调整装置中反射镜741的角度,使主脉冲激光73聚焦于新的主打靶位置F1点,在新的主打靶位置F1点击打下一个目标云雾团24。以上便是极紫外光产生装置减小Y方向离焦距离的具体过程。
上述实施例中,目标云雾团24在X、Y和Z方向上的离焦距离分别通过主脉冲触发时间、主脉冲光束传递装置74和轨迹调节装置60修正,可以确保目标云雾团24与主脉冲激光73充分作用,提高极紫外辐射效率。
在一个实施例中,提供了一种极紫外光产生方法,基于上述的极紫外光产生装置实现。请参考图10,该方法包括步骤S200至步骤S800。
步骤S200:控制目标液滴产生器以预设的初速度产生目标液滴。
其中,具体的,目标液滴产生器用于产生多个目标液滴,目标液滴在脱离目标液滴产生器时,具备预设的初速度,将目标液滴的初速度方向定义为X方向。进一步的,控制器可以向目标液滴产生器发送控制指令,调节目标液滴产生器的参数,以控制目标液滴的初速度、产生频率和大小。优选的,可以使目标液滴的产生频率与预脉冲激光和主脉冲激光的频率匹配,使目标液滴的大小与预脉冲激光和主脉冲激光的焦斑尺寸匹配,以提高预脉冲激光和主脉冲激光的利用率。在一个实施例中,目标液滴产生器以70m/s的发射速度、50kHZ的发射频率,产生直径为30μm的锡液滴。
步骤S400:获取液滴检测装置发送的目标液滴的检测信号,并根据目标液滴的检测信号和目标液滴的初速度,确定主脉冲激光的主脉冲触发时间。
目标液滴在预打靶位置被预脉冲激光辐射,转化为目标云雾团。由于目标液滴的初速度受到环境温度、真空度等诸多因素的影响,目标液滴的实际初速度会与预设的初速度之间存在一定的差异,为确保目标液滴移动至预打靶位置时能被预脉冲激光作用,在目标液滴产生器和预打靶位置之间,选择一个位置作为目标液滴的检测点。并设置液滴检测装置30检测该点处的目标液滴,得到目标液滴的检测信号,从而明确目标液滴的存在。再根据目标液滴从目标液滴产生器出口到检测点的时间,以及目标液滴产生器出口与检测点在X方向上的距离,确定目标液滴的实际初速度,进而确定目标液滴从目标液滴产生器出口到预打靶位置的时间T1,以及从预打靶位置到主打靶位置的时间T2。即确定预脉冲触发时间和主脉冲触发时间。
其中,主脉冲激光触发时间由控制器基于液滴检测装置发送的目标液滴的检测信号确定。预脉冲激光触发时间,可以由控制器确定。也可以由液滴检测装置直接控制预脉冲激光光源的触发而不经过控制器,以减少元器件本征延时所造成的影响。
步骤S600:获取云雾团检测装置发送的目标云雾团的检测信号,根据目标云雾团的检测信号和目标液滴的初速度,确定目标云雾团的运动轨迹。
由于预脉冲激光的作用,使目标云雾团偏离自由落体的运动轨迹,产生Z方向的速度。为确定目标云雾团的运动轨迹,在预打靶位置和主打靶位置之间,选择一个位置作为目标云雾团的检测点。并设置云雾团检测装置检测该点处的目标云雾团,得到目标云雾团的检测信号并发送至控制器。控制器再根据目标云雾团的检测信号,确定云雾团检测装置与目标云雾团的距离,并结合目标液滴产生装置与云雾团检测装置在Z方向的距离,推算出目标云雾团在Z方向的分速度。再基于自由落体的分析过程,计算X方向的分速度,就可以确定目标云雾团的合速度,进而确定目标云雾团的运动轨迹。进一步的,控制器可以根据云雾团检测装置的检测信号,修正主脉冲触发时间,提高控制的准确性。
步骤S800:在目标云雾团的运动轨迹与主打靶位置不相交时,控制轨迹调节装置调整目标云雾团的运动轨迹,使目标云雾团在主打靶位置被主脉冲激光辐射,产生极紫外光。
将目标云雾团的运动轨迹与主打靶位置之间的距离定义为离焦距离。在保持其余参数不变的情况下,离焦距离越小,目标云雾团和主脉冲激光的作用越充分,极紫外辐射效率越高。在目标云雾团的运动轨迹与主打靶位置相交的理想状态下,离焦距离为零。当目标云雾团的运动轨迹与主打靶位置不相交时,在目标云雾团的检测点与主打靶位置之间,设置轨迹调节装置调整目标云雾团的运动轨迹,减小离焦距离,使目标云雾团和主脉冲激光充分作用,提高主脉冲激光的能量利用率。
上述极紫外激光产生方法,先使用液滴检测装置以检测目标液滴的存在,用于确定预脉冲激光和主脉冲激光的触发时间。同时通过云雾团检测装置获取目标云雾团的监测信号并发送给控制器,以便于控制器求得目标云雾团的运动轨迹。在目标云雾团的运动轨迹与主打靶位置不相交时,控制器控制轨迹调节装置调节目标云雾团的运动轨迹,减小目标云雾团与主脉冲激光的离焦距离,使目标云雾团和主脉冲激光充分作用。以上技术相互配合,有利于提高打靶激光的能量利用率。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种极紫外光产生装置,其特征在于,包括控制器、目标液滴产生器、液滴检测装置、预脉冲激光光源、云雾团检测装置、轨迹调节装置和主脉冲激光光源;
所述目标液滴产生器用于根据所述控制器的控制指令,以预设的初速度产生目标液滴;所述目标液滴的尺寸与预脉冲激光和主脉冲激光的焦斑尺寸匹配;
所述液滴检测装置用于检测所述目标液滴,得到所述目标液滴的检测信号,并发送至所述控制器;
所述预脉冲激光光源用于发射预脉冲激光并将所述预脉冲激光聚焦于预打靶位置,使所述目标液滴在所述预打靶位置被所述预脉冲激光辐射,转化为目标云雾团;所述预脉冲激光对所述目标液滴的作用方向垂直于所述初速度的方向;
所述云雾团检测装置用于检测所述目标云雾团,得到所述目标云雾团的检测信号,并发送至所述控制器;
所述轨迹调节装置用于根据所述控制器发送的调节指令调节所述目标云雾团的运动轨迹;所述轨迹调节装置对所述目标云雾团的作用方向,与所述预脉冲激光对所述目标液滴的作用方向互相平行;
所述主脉冲激光光源用于在主脉冲触发时间,发射主脉冲激光并将所述主脉冲激光聚焦于主打靶位置,使所述目标云雾团在所述主打靶位置被所述主脉冲激光辐射,产生极紫外光;
所述控制器用于根据所述目标云雾团的检测信号和所述目标液滴的初速度确定所述目标云雾团的运动轨迹,以及在所述目标云雾团的运动轨迹与所述主打靶位置不相交时,发送调节指令至所述轨迹调节装置;所述控制器还用于根据所述目标液滴的检测信号和所述目标液滴的初速度,确定所述主脉冲触发时间发送至所述主脉冲激光光源;
所述目标液滴产生器、所述液滴检测装置、所述预脉冲激光光源、所述云雾团检测装置、所述轨迹调节装置和所述主脉冲激光光源沿所述目标液滴的运动路径依次设置;所述目标液滴产生器、所述液滴检测装置、所述云雾团检测装置、所述轨迹调节装置和所述主脉冲激光光源分别连接所述控制器。
2.根据权利要求1所述的极紫外光产生装置,其特征在于,还包括光收集器和能量监测装置,所述能量监测装置连接所述控制器;
所述光收集器用于反射和聚焦所述极紫外光;所述能量监测装置用于监测经所述光收集器反射和聚焦后的极紫外光辐射能量,并将所述极紫外光辐射能量的检测数据发送至所述控制器;
所述控制器还用于根据所述检测数据向终端发送预警信息。
3.根据权利要求1所述的极紫外光产生装置,其特征在于,还包括废液收集器;所述废液收集器连接所述控制器;
所述废液收集器用于收集被所述主脉冲激光辐射后的所述目标云雾团的剩余废液,并将新增废液数量和新增废液的空间分布反馈至所述控制器;
所述控制器还用于在所述主脉冲激光辐射所述目标云雾团之后,根据所述新增废液数量和所述新增废液的空间分布确定新的主打靶位置。
4.根据权利要求3所述的极紫外光产生装置,其特征在于,所述主脉冲激光光源包括主脉冲激光器和主脉冲光束传递装置,所述主脉冲激光器和所述主脉冲光束传递装置分别连接所述控制器;所述主脉冲激光器发射的主脉冲激光通过所述主脉冲光束传递装置传输并聚焦于主打靶位置;
所述控制器还用于根据所述新的主打靶位置向所述主脉冲光束传递装置发送方向调节指令;
所述主脉冲光束传递装置还用于根据所述方向调节指令,改变所述主脉冲激光的传递方向,并将所述主脉冲激光聚焦于所述新的主打靶位置。
5.根据权利要求1所述的极紫外光产生装置,其特征在于,所述预脉冲激光光源连接所述控制器;
所述控制器还用于根据所述目标液滴的检测信号和所述目标液滴的初速度,确定所述预脉冲激光光源的预脉冲触发时间发送至所述预脉冲激光光源。
6.根据权利要求1所述的极紫外光产生装置,其特征在于,所述预脉冲激光光源连接所述液滴检测装置;
所述液滴检测装置还用于将所述目标液滴的检测信号发送至所述预脉冲激光光源。
7.根据权利要求1所述的极紫外光产生装置,其特征在于,所述液滴检测装置包括激光光束产生器和激光光束接收器;
所述激光光束产生器生成的激光光束被所述目标液滴反射后被所述激光光束接收器接收。
8.根据权利要求1所述的极紫外光产生装置,其特征在于,所述云雾团检测装置包括第一激光光源和第二激光光源,所述第一激光光源和所述第二激光光源分别连接所述控制器;
所述第一激光光源发射的第一激光和所述第二激光光源发射的第二激光平行,且所述第一激光与所述预脉冲激光的传输方向平行。
9.根据权利要求8所述的极紫外光产生装置,其特征在于,所述轨迹调节装置为沿所述预脉冲激光的传输方向相对设置的第三激光光源和第四激光光源;所述第三激光光源和所述第四激光光源分别连接所述控制器。
10.一种极紫外光产生方法,其特征在于,基于权利要求1-9任意一项所述的极紫外光产生装置实现,所述方法包括:
控制目标液滴产生器以预设的初速度产生目标液滴;所述目标液滴的尺寸与预脉冲激光和主脉冲激光的焦斑尺寸匹配;
获取液滴检测装置发送的目标液滴的检测信号,并根据所述目标液滴的检测信号和所述目标液滴的初速度,确定主脉冲激光的主脉冲触发时间;所述目标液滴在预打靶位置被预脉冲激光辐射,转化为目标云雾团;所述预脉冲激光对所述目标液滴的作用方向垂直于所述初速度的方向;
获取云雾团检测装置发送的目标云雾团的检测信号,根据所述目标云雾团的检测信号和所述目标液滴的初速度,确定所述目标云雾团的运动轨迹;
在所述目标云雾团的运动轨迹与所述主打靶位置不相交时,控制轨迹调节装置调整所述目标云雾团的运动轨迹,使所述目标云雾团在所述主打靶位置被所述主脉冲激光辐射,产生极紫外光;所述主脉冲激光和所述预脉冲激光的作用方向,与所述轨迹调节装置对所述目标云雾团的作用方向互相平行。
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