CN115362607A - 导管系统、辐射源、光刻装置及其方法 - Google Patents

导管系统、辐射源、光刻装置及其方法 Download PDF

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Abstract

一种脉冲放电辐射源包括气体腔室、窗口和导管系统。该导管系统包括再填充路径和导管。脉冲放电辐射源生成辐射。气体腔室局限在生成辐射期间所产生的气体和污染物。窗口将气体与气体腔室外部的环境隔离，并且允许辐射在气体腔室与环境之间行进。再填充路径允许替换气体。导管在生成期间将气体循环到气体腔室或循环自气体腔室。导管系统至少在再填充操作期间引导再填充气体和气体、再填充气体或气体中的一者流动，以防止污染物接触窗口，由此导管系统延长至少窗口的可用寿命。

Description

导管系统、辐射源、光刻装置及其方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年4月6日提交的题为“导管系统、辐射源、光刻装置及其方法”的美国申请号63/005,845的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及脉冲放电辐射源，例如，一种用于光刻系统的紫外线气体放电激光器。
背景技术
用于产生深紫外(DUV)辐射的方法包括但不限于使用脉冲放电辐射源。准分子激光器是脉冲放电辐射源的示例。脉冲放电辐射源激发局限在腔室中的气体分子以生成期望波长的激光辐射。可以通过窗口从腔室中放出辐射。气体分子可以包括但不限于氟、氖、氪、氩等。可以通过经由电极向气体供应电压(例如，电脉冲)激发气体分子。在辐射源寿命的过程中，由于电极与气体的相互作用，所以气体腔室可能会出现污染物颗粒。然后，污染物颗粒可能会污染其他光学敏感部件(例如，窗口)并且导致辐射源发生意外早期故障。
脉冲放电辐射源可以用于在多种应用中生成辐射，例如，在光刻装置中生成DUV辐射。光刻装置是将期望图案施加到衬底上(通常，施加到衬底的目标部分上)的机器。光刻装置可以用于例如制造集成电路(IC)。在这种实例中，图案形成装置(可以被称为掩模或掩模版)可以用于生成要形成在IC的单个层上的电路图案。该图案可以被传递到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一个或几个管芯的一部分)上。图案通常经由成像传递到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。一般而言，单个衬底包含经过连续图案化的相邻目标部分的网络。传统光刻装置包括：所谓的步进器，其中通过将整个图案一次曝光到目标部分上来辐射每个目标部分；以及所谓的扫描器，其中凭借沿给定方向(“扫描”方向)通过辐射射束扫描图案同时平行或反平行于该方向同步扫描衬底辐射每个目标部分。
光刻装置通常包括在辐射入射到图案形成装置上之前调节由辐射源生成的辐射的照射系统。经图案化的DUV射束或光射束可以用于在衬底上产生极小特征。该照射系统可以包括脉冲放电辐射源，该脉冲放电辐射源具有气体腔室，该气体腔室由于气体腔室中的污染物而易于过早发生故障。
发明内容
因而，期望保护光学敏感部件或以其他方式(例如，通过管理辐射源内的气流)降低脉冲放电辐射源由于污染物而过早发生故障的可能性。
在一些实施例中，脉冲放电辐射源包括气体腔室、窗口和导管系统。该导管系统包括再填充路径和导管。脉冲放电辐射系统被配置为生成辐射。该气体腔室被配置为局限在生成期间产生的气体和污染物。该窗口被配置为将气体与气体腔室外部的环境隔离、并且允许辐射在气体腔室与环境之间行进。再填充路径被配置为允许替换气体。导管被配置为在生成期间使气体循环到气体腔室或循环自气体腔室。导管系统被配置为至少在再填充操作期间引导再填充气体和气体、再填充气体或气体中的一者流动，以防止污染物接触窗口，由此导管系统延长至少窗口的可用寿命。
在一些实施例中，一种方法包括：使用脉冲放电辐射源，生成辐射；使用气体腔室，局限在生成期间产生的气体和污染物；使用窗口，将气体与气体腔室外部的环境隔离；使用窗口，允许辐射在气体腔室与环境之间行进；使用再填充路径，替换气体；在生成期间，使气体循环到气体腔室或循环自气体腔室；以及在再填充操作期间，引导再填充气体和气体、再填充气体或气体中的一者流动，以防止污染物接触窗口。
在一些实施例中，光刻装置包括照射系统和投射系统。该照射系统包括气体腔室、窗口和导管系统。该照射系统被配置为照射图案形成装置的图案。该气体腔室被配置为局限在生成期间生成的气体和污染物。该窗口被配置为将气体与气体腔室外部的环境隔离并且允许辐射在气体腔室与环境之间行进。再填充路径被配制为允许替换气体。导管被配置为在生成期间使气体循环到气体腔室或循环自气体腔室。导管系统被配置为至少在再填充操作期间引导再填充气体和气体、再填充气体或气体中的一者流动，以防止污染物接触窗口，由此导管系统延长至少窗口的可用寿命。投射系统被配置为将图案的图像投射到衬底上。
下文参考附图对本公开的其他特征以及各种实施例的结构和操作进行详细描述。应当指出，本发明不限于本文中所描述的特定实施例。本文中提出的这些实施例仅用于说明目的。基于本文中所包含的教导，对于一个或多个相关领域的技术人员而言，附加实施例将是显而易见的。
附图说明
并入本文中并且形成说明书的一部分的附图图示了本公开，并且与说明书一起还用于解释本公开的原理，并且使得一个或多个相关领域的技术人员能够制造并使用本文中所描述的实施例。
图1A示出了根据一些实施例的反射式光刻装置。
图1B示出了根据一些实施例的透射式光刻装置。
图2示出了根据一些实施例的光刻单元的示意图。
图3和图4示出了根据一些实施例的辐射源。
图5A、图5B和图5C各自示出了根据一些实施例的辐射源的一部分。
图6示出了根据一些实施例的单向阀。
图7示出了根据一些实施例的单向阀的横截面。
图8是示出了根据一些实施例的、用于执行本文中所描述的实施例的功能的方法步骤的流程图。
根据下文当结合附图时所阐述的具体实施方式，本公开的特征将变得更加显而易见，其中相同的附图标记始终标识对应的元件。在附图中，相同的附图标记通常指示相同、功能类似和/或结构类似的元件。附加地，通常，附图标记的一个或多个最左边的数字标识附图标记首次出现的附图。除非另有说明，否则在整个公开内容中提供的附图不应被解释为按比例绘制的附图。
具体实施方式
本说明书公开了并入本公开的特征的一个或多个实施例。所公开的实施例作为示例提供。本公开的范围不限于所公开的实施例。所要求保护的特征由所附权利要求限定。
所描述的一个或多个实施例以及说明书中对“一个实施例”、“一实施例”、“一示例性实施例”、“一示例实施例”等的引用指示所描述的一个或多个实施例可以包括特定特征、结构或特点，但是每个实施例可能不必包括该特定特征、结构或特点。而且，这些短语不一定是指同一实施例。进一步地，当结合实施例对特定特征、结构或特点进行描述时，应当理解无论是否明确描述，结合其他实施例实现这些特征、结构或特点都在所属领域的技术人员的知识范围之内。
为了便于描述，本文中可以使用空间上相对的术语，诸如“在……下面”、“在……下方”、“下部”、“在……上方”、“在……上”、上部等，以描述如图所示的一个元件或特征与一个或多个另一元件或特征的关系。除了图中所描绘的方位之外，空间上相对的术语旨在涵盖使用或操作时的设备的不同方位。该装置可以以其他方式定向(旋转90度或以其他方位)，并且同样可以对本文中所使用的空间上相对的描述符做相应解释。
如本文中所使用的术语“约”指示可以基于特定技术变化的给定量的值。基于特定技术，术语“约”可以指示在例如值的10％至30％(例如，值的±10％、±20％或±30％)内变化的给定量的值。
本发明的各实施例可以以硬件、固件、软件或其任何组合实现。本公开的各实施例还可以被实现为存储在机器可读介质上的指令，这些指令可以由一个或多个处理器读取和执行。机器可读介质可以包括用于以机器(例如，计算设备)可读的形式存储或传输信息的任何机制。例如，机器可读介质可以包括只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)，磁盘存储介质，光存储介质，闪存设备，电、光、声或其他形式的传播信号(例如，载波、红外信号、数字信号等)等。进一步地，固件、软件、例程和/或指令在本文中可以被描述为执行某些动作。然而，应当理解，这些描述仅为方便起见，并且这些动作实际上由执行固件、软件、例程、指令等的计算设备、处理器、控制器或其他设备产生。
然而，在更详细描述这些实施例之前，提出可以其中可以实现本公开的实施例的示例环境具有指导意义。
示例光刻系统
图1A和图1B分别示出了光刻装置100和光刻装置100'的示意性图示，在光刻装置100和光刻装置100'中可以实现本公开的实施例。光刻装置100和光刻装置100'各自包括以下各项：照射系统(照射器)IL，被配置为调节辐射射束B(例如，深紫外线或极紫外线辐射)；支撑结构(例如，掩模台)MT，被配置为支撑图案形成装置(例如，掩模、掩模版或动态图案形成装置)MA并且连接到第一定位设备PM，该第一定位设备PM被配置为精确定位图案形成装置MA；以及衬底台(例如，晶片台)WT，被配置为保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W并且连接到第二定位器PW，该第二定位器PW被配置为精确定位衬底W。光刻装置100和100'还具有投射系统PS，被配置为将由图案形成装置MA赋予辐射射束B的图案投射到衬底W的目标部分(例如，包括一个或多个管芯)C上。在光刻装置100中，图案形成装置MA和投射系统PS为反射式。在光刻装置100'中，图案形成装置MA和投射系统PS为透射式。
照射系统IL可以包括各种类型的光学部件，诸如折射部件、反射部件、磁性部件、电磁部件、静电部件、或其他类型的光学部件、或其任何组合，用于引导、整形或控制辐射。
支撑结构MT以取决于图案形成装置MA相对于坐标系的方位、光刻装置100和100'中至少一个光刻装置的设计以及其他条件(诸如图案形成装置MA是否保持在真空环境中)的方式保持图案形成装置MA。支撑结构MT可以使用机械、真空、静电或其他夹紧技术来保持图案形成装置MA。支撑结构MT可以例如是框架或台，其可以根据需要固定或可移动。支撑结构MT可以确保图案形成装置MA处于例如相对于投射系统PS的期望位置。
术语“图案形成装置”应当被广义地解释为是指可以用于在其横截面中赋予图案的辐射射束以便在衬底W的目标部分C上产生图案的任何设备。赋予辐射射束B的图案可以对应于在目标部分C中产生的设备中用于形成集成电路的特定功能层。
图案形成装置MA可以是透射式图案形成装置(如在图1B的光刻装置100'中一样)或反射式图案形成装置(如在图1A的光刻装置100中一样)。图案形成装置MA的示例包括掩模版、掩模、可编程反射镜阵列和可编程LCD面板。掩模在光刻中是众所周知的，并且包括诸如二元、交替相移和衰减相移之类的掩模类型，以及各种混合掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，其中每个小反射镜可以单独倾斜，以便沿不同方向反射入射辐射射束。倾斜反射镜在辐射射束中赋予图案，该图案由小反射镜矩阵反射。
术语“投射系统”PS可以涵盖任何类型的投射系统，其视正在使用的曝光辐射或其他因素(诸如使用衬底W上的浸没液体或使用真空)的情况而定包括折射系统、反射系统、折反射系统、磁性系统、电磁系统、以及静电光学系统、或其任何组合。可以借助于真空壁和真空泵向整个射束路径提供真空环境。
光刻装置还可以是以下类型的光刻装置，其中衬底的至少一部分可以由折射率相对较高的液体(例如，水)覆盖，以便填充投射系统与衬底之间的空间。浸没液体还可以施加到光刻装置中的其他空间，例如，施加在掩模与投射系统之间。浸没技术在本领域中是众所周知的，用于增加投射系统的数值孔径。如本文中所使用的术语“浸没”并不意指诸如衬底之类的结构必须淹没在液体中，而是仅意指液体在曝光期间位于投射系统与衬底之间。
参考图1A和图1B，照射器IL从辐射源SO接收辐射射束。源SO和光刻装置100、100'可以是分开的物理实体，例如，当源SO是准分子激光器时。在这种情况下，不认为源SO是光刻装置100或100'的一部分，并且借助于包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的射束传送系统BD(图1B中)，辐射射束从源SO传递到照射器IL。在其他情况下，例如，当源SO是水银灯时，源SO可以是光刻装置100、100'的组成部分。源SO和照射器IL以及(如果需要)与射束传送系统BD一起被称为辐射系统。
照射器IL可以包括调整器AD(图1B中)，以用于调整辐射射束的角强度分布。通常，可以调整照射器的光瞳平面中的强度分布的至少外部径向范围(radial extent)和/或内部径向范围(通常分别称为σ-外部和σ-内部)。另外，照射器IL可以包括各种其他部件(图1B中)，诸如积分器IN和聚光器CO。照射器可以用于调节辐射射束，以在其横截面中具有期望均匀性和强度分布。
参考图1A，辐射射束B入射在图案形成装置(例如，掩模)MA上，该图案形成装置(例如，掩模)MA保持在支撑结构(例如，掩模台)MT上，并且通过图案形成装置MA进行图案化。在光刻装置100中，辐射射束B从图案形成装置(例如，掩模)MA反射。在从图案形成装置(例如，掩模)MA反射之后，辐射射束B穿过投射系统PS，该投射系统PS将辐射射束B聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置传感器IF2(例如，干涉仪设备、线性编码器或电容传感器)，可以精确移动衬底台WT(例如，以便将不同的目标部分C定位在辐射射束B的路径中)。同样，第一定位器PM和另一位置传感器IF1可以用于相对于辐射射束B的路径精确定位图案形成装置(例如，掩模)MA。可以使用掩模对齐标记M1、M2和衬底对齐标记P1、P2来对齐图案形成装置(例如，掩模)MA和衬底W。
参考图1B，辐射射束B入射在被保持在支撑结构(例如，掩模台MT)上的图案形成装置(例如，掩模MA)上，并且通过图案形成装置进行图案化。在横穿掩模MA之后，辐射射束B穿过投射系统PS，该投射系统PS将射束聚焦到衬底W的目标部分C上。
投射系统PS将掩模图案MP的图像投射到涂覆在衬底W上的光致抗蚀剂层上，其中该图像由衍射射束形成，该衍射射束通过来自强度分布的辐射从掩模图案MP产生。例如，掩模图案MP可以包括线和间隔的阵列。位于阵列处并且与零阶衍射不同的衍射生成经转向的衍射射束，该衍射射束沿垂直于线的方向具有方向改变。未经衍射的射束(即，所谓的零阶衍射射束)沿传播方向没有任何改变地横穿图案。在投射系统PS的光瞳共轭PPU的上游，零阶衍射射束横穿投射系统PS的上部透镜或上部透镜组，以到达光瞳共轭PPU。位于光瞳共轭PPU的平面中、并且与零阶衍射射束相关联的强度分布的部分是照射系统IL的照射系统光瞳IPU中的强度分布的图像。孔径设备PD例如设置在或基本设置在包括投射系统PS的光瞳共轭PPU的平面处。
投射系统PS被布置为：凭借透镜或透镜组L不仅捕获零阶衍射射束，而且还捕获一阶衍射射束或一阶和更高阶衍射射束(未示出)。在一些实施例中，用于对沿垂直于线的方向延伸的线图案进行成像的偶极子照射可以利用偶极子照射的分辨率增强效应。例如，一阶衍射射束在晶片W的水平处干涉对应的零阶衍射射束，以在最高可能的分辨率和过程窗口(即，与可容忍曝光剂量偏差相结合的可用焦深)处产生线图案MP的图像。在一些实施例中，可以通过在照射系统光瞳IPU的相对象限中提供辐射极(未示出)来减小散光像差。
借助于第二定位器PW和位置传感器IF(例如，干涉测量设备、线性编码器或电容传感器)，可以精确移动衬底台WT(例如，以便在辐射射束B的路径中定位不同的目标部分C)。同样，第一定位器PM和另一位置传感器(图1B中未示出)可以用于相对于辐射射束B的路径来精确定位掩模MA(例如，在从掩模库机械取回之后或在扫描期间)。
一般而言，可以借助于长行程模块(粗略定位)和短行程模块(精细定位)来实现移动掩模台MT，该长行程模块和短行程模块形成第一定位器PM的一部分。同样，可以使用长行程模块和短行程模块来实现移动衬底台WT，该长行程模块和短行程模块形成第二定位器PW的一部分。在(与扫描仪相对的)步进器的情况下，掩模台MT可以仅连接到短行程致动器、或可以被固定。可以使用掩模对齐标记M1、M2和衬底对齐标记P1、P2来对齐掩模MA和衬底W。尽管衬底对齐标记(如所图示的)占据了专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间中(被称为划线对齐标记)。同样，在其中在掩模MA上提供多于一个管芯的情形下，掩模对齐标记可以位于管芯之间。
掩模台MT和图案形成装置MA可以位于真空腔室V中，其中真空内机器人IVR可以用于将诸如掩模之类的图案形成装置移入和移出真空腔室。可替代地，当掩模台MT和图案形成装置MA位于真空腔室外侧时，可以使用真空外机器人进行各种运输操作，与真空内机器人IVR相似。真空内机器人和真空外机器人均需要被校准，以便将任何有效载荷(例如，掩模)平缓转移到传送站的固定运动支座。
光刻装置100和100'可以用于以下模式中的至少一种模式：
1.在步进模式下，保持支撑结构(例如，掩模台)MT和衬底台WT基本静止，而赋予辐射射束B的整个图案一次投射到目标部分C上(即，单次静态曝光)。然后，衬底台WT沿X和/或Y方向偏移，使得可以曝光不同的目标部分C。
2.在扫描模式下，在将赋予辐射射束B的图案投射到目标部分C上(即，单次动态曝光)时，同步地对支撑结构(例如，掩模台)MT和衬底台WT进行扫描。衬底台WT相对于支撑结构(例如，掩模台)MT的速度和方向可以通过投射系统PS的(缩小率)放大率和图像反转特点而被确定。
3.在另一模式下，在将赋予辐射射束B的图案投射到目标部分C上时，保持支撑结构(例如，掩模台)MT基本静止，从而保持可编程图案形成装置，并且移动或扫描衬底台WT。在每次移动衬底台WT之后或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要可以采用脉冲辐射源SO并且更新可编程图案形成装置。这种操作模式可以易于应用于利用诸如上述类型的可编程反射镜阵列之类的可编程图案形成装置的无掩模光刻。
还可以采用上述使用模式或完全不同的使用模式的组合和/或变型。
在一些实施例中，光刻装置100'包括深紫外(DUV)源，该DUV源被配置为生成用于DUV光刻的DUV辐射射束。DUV源可以是例如气体放电激光器(例如，准分子激光器)。
示例性光刻单元
图2示出了根据一些实施例的光刻单元200，有时也被称为光刻单元或簇。光刻装置100或100'可以形成光刻单元200的一部分。光刻单元200还可以包括用于在衬底上执行曝光前过程和曝光后过程的一个或多个装置。传统上讲，这些包括用于沉积抗蚀剂层的旋涂机SC、用于显影经曝光抗蚀剂的显影剂DE、冷却板CH和烘烤板BK。衬底处理器或机器人RO从输入/输出端口I/O1、I/O2拾取衬底，在不同处理装置之间移动它们，并且将它们传送到光刻装置100或100'的装载舱LB。通常统称为轨道的这些设备处于轨道控制单元TCU的控制下，该轨道控制单元TCU本身由监督控制系统SCS控制，该监督控制系统SCS还经由光刻控制单元LACU控制光刻装置。因此，可以操作不同装置以使吞吐量和处理效率最大。
示例性辐射源
存在脉冲放电辐射源的许多应用，例如，光刻、医疗过程、经由激光烧蚀的机械加工、激光压印等。光刻装置是其中可能期望稳定照射源的一个示例。照射源可以包括对污染物敏感的精密光学组件。图3示出了根据一些实施例的辐射源300。在一些实施例中，辐射源300是脉冲放电辐射源，例如但不限于气体放电激光器。辐射源300包括气体腔室302、窗口304和导管系统306。辐射源300还可以包括一个或多个电极310(也称为“电连接件”)。导管系统306可以包括阀、导管和污染物过滤器的网络(未示出，但参考图4进行了更详细的描述)。
在一些实施例中，气体腔室302可以局限气体308。气体308可以包括氟、氖、氪、氩等。导管系统306连接到气体腔室302。导管系统306可以允许管理气体腔室302中的气体308。例如，导管系统306可以将气体308的(例如，循环)流动引导到导管系统306内的过滤器以净化气体308。可以(例如，经由一个或多个电极310)向气体308供应电压以生成辐射312。窗口304可以允许辐射312离开气体腔室302。
图4示出了根据一些实施例的辐射源400。在一些实施例中，图4所示的辐射源400可以更详细地表示图3所示的辐射源300。例如，图4可以示出导管系统306的更详细的视图。除非另有说明，否则具有与图3的元件类似的附图标记(例如，共享两个最右边的数字的附图标记)的图4的元件可以具有类似结构和功能。
在一些实施例中，辐射源400包括气体腔室402、窗口404和导管系统(例如，图3的导管系统306)。辐射源400还可以包括一个或多个电极410。辐射源400还可以包括窗口418。窗口418的结构和功能可能类似于窗口404的结构和功能。导管系统包括再填充导管414(也称为“再填充路径”)和导管416、以及污染物过滤器420(或简称为过滤器)。导管系统还可以包括单向阀422、导管424、单向阀426及其任何组合。
在一些实施例中，气体腔室402可以局限气体408。导管系统可以连接到气体腔室402，以例如在生成辐射412的操作期间允许气体408循环。例如，导管系统可以使气体408循环到连接到气体腔室402的污染物过滤器420(由箭头428表示的气流方向)。污染物过滤器420可以从气体腔室402移除污染物颗粒432。导管416将污染物过滤器420连接回到气体腔室402，并且气流使得经过滤的清洁气体可以吹过窗口404上(由箭头430表示的气体流动方向)。窗口404可以局限来自气体腔室402的外部环境的气体408。压力差设备(未示出)可以用于使气体在辐射源400中流动。例如，鼓风机可以位于气体腔室402内部。污染物过滤器420可以拦截循环通过气体腔室402的流动的一部分，并且在移除污染物颗粒432之后将流动重新引向窗口404和418。可以使用连接到气体腔室402的再填充导管414来供应或排空气体408。也就是说，再填充导管414可以允许替换气体408。应当领会，图4所示的管路系统配置作为非限制性示例提供。例如，可以设想管路系统配置使用更多或更少个导管、T形接头、阀等来实现诸如对窗口404和窗口418之类的敏感光学部件的清洁。
在一些实施例中，箭头428、430和434表示操作辐射源400期间(例如，当生成辐射412时)的气流。为了生成辐射412，可以例如经由一个或多个电极410向气体408供应电压。辐射412可以具有取决于所施加的电压(例如，用于辐射脉冲的电脉冲)的特性。窗口404和418可以允许辐射412在气体腔室402与气体腔室402外部的环境之间行进。在一些实施例中，辐射源400是气体放电激光器。辐射源400可以包括光学反射器436和部分光学反射器438。光学反射器436和部分光学反射器438一起用作光学谐振器。当辐射412在光学反射器436与部分光学反射器438之间来回行进时，光学谐振器与增益介质(例如，气体408)的组合允许对辐射412进行放大。然后，辐射源400可以经由部分光学反射器438处的透射输出辐射射束440。
在一些实施例中，气体腔室402的预期寿命取决于经由磨损而变得不可操作的第一关键部件。经受磨损和撕裂的部件的一个示例是一个或多个电极410。在操作辐射源400期间，一个或多个电极410与气体408相互作用。该相互作用使电极材料与气体408结合、并且与一个或多个电极410分离，从而有效侵蚀一个或多个电极410。这种侵蚀是预期的并且具有可预测侵蚀速率。操作的辐射源400越多，电极侵蚀就越多。至少一个或多个电极410的寿命的基准可以被规定为一个或多个电极从新电极到超过可操作性点的经侵蚀的电极所花费的时间(例如，可以以在整个寿命过程生成的脉冲的数目进行测量)。辐射源400的非期望行为是部件在规定寿命之前不可预见地出现故障的行为。
在一些实施例中，污染物颗粒432中的一个或多个污染物颗粒具有由于非预期气流而可能沉降在窗口404上。例如，如前所述，箭头428、430和434表示操作辐射源400期间的气流。在操作辐射源400时，气体408的质量降低(例如，变得耗尽)。因此，通过使用再填充导管414进入气体腔室402，可以使用新鲜的新气体(也称为“再填充气体”)替换气体408。再填充气体可以是与处于未用状态的气体408相同的类型，或由不同的未用完气体组成。在一些实施例中，替换气体408的过程包括：使用再填充导管414排空气体408，然后使用再填充导管414再次通入再填充气体。替换气体408的过程会搅动通常会沉积在气体腔室402的底部处的污染物颗粒432。经搅动的污染物颗粒432落在在窗口404和418上的概率可能较高。而且，排空气体408可能会将污染物颗粒432抽入再填充导管414中，随后经由同一导管通入再填充气体可能会将污染物颗粒432吹到气体腔室402周围，一些污染物颗粒甚至落在在窗口404和418上。
在一些实施例中，虽然窗口404是透明的并且允许辐射412穿过，但是污染物颗粒可以从辐射412吸收相当大量的能量，从而加热已经沉积在窗口404上的任何污染物颗粒432、并且将该热量传送到窗口404。辐射412中的能量密度可以高到足，以经由加热窗口404上的污染物颗粒432而损坏窗口404。窗口404的故障可能会在耗尽一个或多个电极410的寿命之前不可预见地发生。在大批量生产IC时，由于意外损失了生产时间，所以不能预测机器停机时间(例如，未经调度的维护)非常有害。在能够预测故障(例如，在规定寿命(经调度的维护)时发生)的场景中，可以准备备份部分和过程。在本文中的实施例中描述的结构和功能能够降低不能预测脉冲放电辐射源的早期故障的概率，因此提高脉冲放电辐射源的平均寿命和可靠性。
在一些实施例中，导管系统被配置为引导再填充气体和气体408两者、再填充气体、或气体408中的一者流动。气流方向可以基于导管系统的管路配置而根据辐射源400(例如，在操作期间或在再填充过程期间)的操作状态，而发生改变。可以以避免搅动或以其他方式将污染物颗粒432朝向窗口404和418引导的方式操纵气流。通过以这种方式操纵气流，导管系统可以延长窗口404和418的可用寿命。由于可以避免意外的和昂贵的拆卸，所以气体腔室402、辐射源400等的可用寿命也得到延长(由于仅彻底更换辐射源而非拆卸辐射源可能更高效，所以辐射源的可用寿命可以仅由窗口的故障来规定)。
在一些实施例中，单向阀422可以被设置为与导管416相交。单向阀422可以包括止回阀，例如，球式止回阀、瓣式止回阀、弹簧式止回阀、重力式止回阀等。止回阀是闭合以防止回流的阀。单向阀422可以表示组合了上文所提及的单向阀中的任一单向阀的结构和/或特征的单向阀系统。例如，可以垂直使用球式止回阀，由此通过重力，球被向下推动并且闭合(例如，重力式止回阀)。当止回阀使用沿“错误”方向行进的气体的压力来关断其自身时，关断机构上的额外力(例如，来自重力)能够提供启流压力阈值以便气体推开止回阀。在一些实施例中，单向阀422可以是用户可调阀(例如，电致动阀、相对于重力方向具有可调角度的球式阀、气动阀等)。
在一些实施例中，在排空气体408期间，单向阀422可以防止(由箭头430表示的)气流逆转。例如，防止来自气体腔室402的气体408朝向窗口404行进。以这种方式，减少了污染物颗粒432接触窗口404的概率。
如前所述，再填充导管414可能被污染物颗粒432污染。为了避免污染物颗粒432扩散，在一些实施例中，导管系统可以包括专用于排空气体408的单独的排空导管442(也称为“排空路径”)。在这种情况下，再填充导管414可以专用于通入再填充气体。由于气体的排空和再填充都使用分开的导管处理，所以这种配置能够避免将排空导管442中的污染物吹回到气体腔室402中。应当领会，再填充导管414和排出导管442的位置不限于图4中的表示，并且可以选取它们的位置，以使污染颗粒432在气体腔室402周围扩散的可能性最小(例如，可以互换再填充导管414和排出导管442的位置)。
在一些实施例中，导管系统可以包括允许操纵气体408和/或再填充气体的流动的附加元件。图4中示出了附加元件的结构，同时参考图5对功能进行了更详细的描述。导管系统还可以包括导管444(也称为“旁通导管”)、单向阀446、导管448(也称为“旁通导管”)和单向阀450。单向阀452可以被设置为与再填充导管414相交。单向阀452可以防止气体经由再填充导管414进入气体腔室402。可以采用上文所提及的结构的任何组合来实现气体408和再填充气体的期望流动方向。
应当领会，在一些实施例中，导管424、导管448、单向阀426、单向阀450和窗口418的结构和配置可以分别与导管416、导管444、单向阀422、单向阀446和窗口404的结构和配置相似。例如，相似性可以精确地或近似地是结构和/或功能对称性。
图5A、图5B和图5C示出了根据一些实施例的辐射源500的一部分。在一些实施例中，辐射源500还可以更详细地表示辐射源300(图3)和/或辐射源400(图4)。例如，图5可以示出了导管系统306及其功能的更详细视图。除非另有说明，否则具有与图3和图4的元件类似的附图标记(例如，共享两个最右边的数字的附图标记)的图5的元件可以具有类似的结构和功能。
参考图5A，示出了气体508的流动(由箭头指示，并且也示出为气体颗粒，并不与图4的污染物颗粒432混淆)。辐射源500包括气体腔室502、窗口504和导管系统(例如，图3的导管系统306)。辐射源500还可以包括窗口518。导管系统可以包括污染物过滤器520、再填充导管514、导管516、导管524、单向阀522和单向阀526。导管系统还可以包括导管544、导管548、单向阀546、单向阀550和单向阀552。这些元件中的一些元件已经参考它们在图4中的相应对应物进行了描述(例如，通过共享两个最右边的数字的标记引用)。
在一些实施例中，在操作辐射源500(例如，生成辐射)期间，(由箭头表示的)气体508流动如图5A所示。污染物过滤器520可以从气体腔室502中移除污染物(例如，污染物颗粒432(图4))。导管516将污染物过滤器520连接回到气体腔室502，并且气流使得经过滤的清洁气体可以吹在窗口504上。为了有助于流动方向，单向阀522被示为处于打开状态以允许经过滤的气体吹在窗口504上。相反，单向阀522可以闭合以防止气流反向，从而防止污染物从气体腔室502吸向窗口504。尽管参考窗口504上的污染物对功能进行了描述，但是应当领会，关于使用对应导管和阀的窗口518采用相似过程或对称过程。
参考图5B，在一些实施例中，在排空气体508期间，气体508流动由所示的箭头表示。在其中气流被示为从单向阀(例如，单向阀546和550)沿两个方向移动离开的实例中，当气流沿与单向阀的方向性相反的方向或气流的压力不足以克服单向阀的启流压力阈值时，可以闭合这些阀。为了便于排空气体508，单向阀552被示为处于打开状态，以允许气体508以防止气体508和任何污染物流向窗口504的方式离开气体腔室502。
参考图5C，在一些实施例中，在再填充气体腔室502期间，再填充气流由所示的箭头表示。为了有助于再填充气体腔室502，单向阀546被示为处于打开状态，以允许再填充气体进入气体腔室502。单向阀552处于闭合状态，以防止气体从气体腔室502流向窗口504(防止气体腔室502中存在的污染物流向窗口504)。在这种配置中，再填充气体(纯净且无污染)经由导管544进入气体腔室502。导管544可以是旁通导管，其绕过连接气体腔室502和再填充导管514的孔口。也就是说，导管544在导管516与再填充导管514之间形成直接连接。未经污染的再填充气体(或图5A中的经过滤的气体508)可以流过窗口504和518，同时不在窗口504和518上沉积任何灰尘。未经污染的再填充气体还可以在窗口504上施加压力，该压力可以吹走窗口504上存在的任何污染物。以这种方式，由于降低了窗口504上的污染物吸收辐射能量的概率，所以可以延长至少窗口504的可用寿命。
图6示出了根据一些实施例的单向阀600。单向阀600包括导管段602和瓣604。单向阀600还可以包括铰链606。铰链606可以将瓣604附接到导管段602。如果省略铰链606，则瓣604可以为柔性瓣(flexible flap)(例如，挠曲件)并且直接附接到导管段602。铰链606可能为弹簧加载式铰链，使得可以限定启流压力阈值(例如，仅当流动压力超过预定量时，阀打开)。挠曲件瓣(flexure flap)还可以限定启流压力阈值。箭头608表示单向阀600所允许的流动方向。
图7示出了根据一些实施例的单向阀700的横截面。单向阀700包括导管段702和球704。球704可以为弹簧加载式球，从而可以限定启流压力阈值。即使没有弹簧(例如，使用重力和球704的重量)，单向阀700也可以限定启流压力阈值。箭头708表示单向阀700所允许的流动方向。
图8示出了根据一些实施例的用于执行本文中所描述的功能的方法步骤。图8的方法步骤可以按任何可想到的次序执行，并且不要求执行所有步骤。而且，下文所描述的图8的方法步骤仅反映步骤的示例而非限制。也就是说，可以基于参考图1至图7所描述的实施例来设想其他方法步骤和功能。
在步骤802处，使用脉冲放电辐射系统生成辐射。
在步骤804处，使用气体腔室局限在生成期间所产生的气体和污染物。
在步骤806处，使用窗口将气体与气体腔室外部的环境隔离。
在步骤808处，使用窗口允许辐射在气体腔室与环境之间行进。
在步骤810处，使用再填充路径替换气体。
在步骤812处，在再填充操作期间引导再填充气体和气体两者、再填充气体或气体中的一者的流动，以防止污染物接触窗口。
尽管在本文中可以具体提及在IC的制造中使用光刻装置，但是应当理解，本文中所描述的光刻装置可以具有其他应用，诸如制造集成光学系统、用于磁域存储器的导向和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。本领域技术人员应当领会，在这种备选应用的上下文中，本文中的术语“晶片”或“管芯”的任何使用分别被认为与更通用的术语“衬底”或“目标部分”同义。在曝光之前或之后，可以例如在轨道(通常在衬底上施加抗蚀剂层并且显影曝光的抗蚀剂的工具)、量测工具和/或检查单元中对本文中所指出的衬底进行处理。在适用的情况下，本文中的公开内容可以适用于这类和其他衬底处理工具。进一步地，可以对衬底进行例如多于一次的处理，以便产生多层IC，因此本文中所使用的术语衬底还可以是指已经包含多个经处理的层的衬底。
应当理解，本文中的措辞或术语出于描述而非限制的目的，使得本公开的术语或措辞要由一个或多个相关领域的技术人员根据本文中的教导进行解释。
如本文中所使用的术语“辐射”、“射束”、“光”、“照射”等可以涵盖所有类型的电磁辐射，例如，紫外(UV)辐射(例如，波长λ为365nm、248nm、193nm或157nm)。DUV通常是指具有范围从130nm到428nm的波长的辐射，并且在一些实施例中，准分子激光器可以生成在光刻装置内使用的DUV辐射。应当领会，波长例如在130nm至428nm范围内的辐射涉及具有特定波段的辐射，该特定波段的至少一部分在130nm至428nm的范围内。
如本文中所使用的术语“衬底”描述了在其上添加材料层的材料。在一些实施例中，可以对衬底本身进行图案化，并且还可以对添加在其顶部的材料进行图案化或保持不变，无需进行图案化。
尽管本文中可以具体参考根据本公开的装置和/或系统在IC制造时的使用，但是应当清楚地理解，这种装置和/或系统具有许多其他可能应用。例如，它可以用于制造集成光学系统、用于磁畴存储器的导向和检测图案、LCD面板、薄膜磁头等。本领域技术人员将领会，在这种备选应用的上下文中，术语“掩模版”、“晶片”或“管芯”在该上下文中的任何使用应当被认为分别由更通用的术语“掩模”、“衬底”和“目标部分”替换。
虽然上文已经对本公开的特定实施例进行了描述，但是应当领会，本公开的各实施例可以按与所描述的方式不同的方式来实践。这些描述旨在说明而非限制。因此，对于本领域的技术人员而言，显而易见的是，在没有背离下文所阐述的权利要求的范围的情况下，可以对所描述的公开内容进行修改。
应当领会，具体实施方式部分而非发明内容和摘要部分旨在用于解释权利要求。发明内容和摘要部分可以阐述如由一个或多个发明人预期的本公开的一个或多个但并非所有示例性实施例，因此不旨在以任何方式限制本公开和所附权利要求。
上文借助于图示了特定功能及其关系的实现方式的功能构建块对本公开进行了描述。为了便于描述，这些功能构建块的边界已经在本文中以任意方式进行了限定。只要以适当方式执行指定功能及其关系，就可以限定备选边界。
具体实施例的以上描述将充分揭示本公开的一般性质，使得在没有背离本公开的一般概念的情况下，其他人也可以通过应用本领域的技术内的知识容易修改和/或调整这样的具体实施例的各种应用，无需过多实验。因此，基于本文中所给出的教导和指导，这样的调整和修改旨落入处于所公开的实施例的等同物的含义和范围内。
在以下编号的条款中对本发明的其他方面进行阐述。
1.一种脉冲放电辐射源，被配置为生成辐射，该脉冲放电辐射系统包括：
气体腔室，被配置为局限在生成辐射期间所产生的气体和污染物；
窗口，被配置为用于将气体与气体腔室外部的环境隔离并且允许辐射在气体腔室与环境之间行进；以及
导管系统，包括：
再填充路径，被配置为允许更换气体；以及
导管，被配置为用于在生成辐射期间使气体循环到气体腔室或使气体循环自气体腔室，
其中导管系统被配置为至少在再填充操作期间引导再填充气体和气体、再填充气体或气体、中的一者的流动，以防止污染物接触窗口，由此导管系统延长至少窗口的可用寿命。
2.根据条款1所述的脉冲放电辐射源，其中导管系统还包括阀，该阀被设置为与导管相交并且被配置为防止污染物的至少一部分流向窗口。
3.根据条款2所述的脉冲放电辐射源，其中阀包括单向阀。
4.根据条款3所述的脉冲放电辐射源，其中单向阀包括以下各项中的至少一项：球式止回阀、瓣式止回阀、弹簧式止回阀和重力式止回阀。
5.根据条款2所述的脉冲放电辐射源，其中阀包括用户可调阀。
6.根据条款1所述的脉冲放电辐射源，其中
导管系统还包括旁通导管和单向阀，该单向阀被设置为与旁通导管相交；
旁通导管将导管连接到再填充路径；以及
单向阀被配置为防止气体从气体腔室流向窗口。
7.根据条款1所述的脉冲放电辐射源，其中再填充路径还被配置为允许排空气体。
8.根据条款1所述的脉冲放电辐射源，其中导管系统还包括排空路径，该排空路径被配置为允许排空气体，以防止污染物进入再填充路径。
9.根据条款1所述的脉冲放电辐射源，还包括电连接件，该电连接件被配置为向气体递送电脉冲，以生成辐射。
10.根据条款1所述的脉冲放电辐射源，其中辐射包括DUV辐射。
11.一种方法，包括：
使用脉冲放电辐射系统，生成辐射；
使用气体腔室，局限在生成期间产生的气体和污染物；
使用窗口，将气体与气体腔室外部的环境隔离；
使用窗口，允许辐射在气体腔室与环境之间行进；
使用再填充路径，更换气体；
在生成期间，使气体循环到气体腔室或循环自气体腔室；以及
在再填充操作期间，引导再填充气体和气体、再填充气体或气体中的一者流动，以防止污染物接触窗口。
12.根据条款11所述的方法，还包括：使用单向阀防止这些污染物的至少一部分流向窗口。
13.根据条款12所述的方法，还包括：使用另一单向阀防止气体从气体腔室流向窗口，其中另一单向阀被设置为与旁通导管相交，所述旁通导管将导管连接到再填充路径。
14.根据条款11所述的方法，还包括：使用再填充路径排空气体。
15.根据条款11所述的方法，还包括：使用排空路径排空气体。
16.根据条款11所述的方法，其中所述生成包括：使用电连接件将电脉冲递送到气体。
17.根据条款11所述的方法，其中辐射包括DUV辐射。
18.一种光刻装置，包括：
脉冲放电照射系统，被配置为生成辐射以照射图案形成装置的图案，该照射系统包括：
气体腔室，被配置为局限在生成辐射期间产生的气体和污染物；
窗口，被配置为用于将气体与气体腔室外部的环境隔离并且允许辐射在气体腔室与环境之间行进；以及
导管系统，包括：
再填充路径，被配置为允许更换气体；以及
导管，被配置为用于在生成辐射期间使气体循环到气体腔室或循环自气体腔室，
其中导管系统被配置为至少在再填充操作期间引导再填充气体和气体、再填充气体或气体中的一者的流动，以防止污染物接触窗口，由此导管系统延长至少窗口的可用寿命；以及
投射系统，被配置为将图案的图像投射到衬底上。
19.根据条款18所述的光刻装置，其中导管系统还包括单向阀，该单向阀被设置为与导管相交并且被配置为防止污染物的至少一部分流向窗口。
20.根据条款19所述的光刻装置，其中单向阀包括以下各项中的至少一项：球式止回阀、瓣式止回阀、弹簧式止回阀和重力式止回阀。
21.根据条款18所述的光刻投射装置，其中
导管系统还包括旁通导管和单向阀，该单向阀被设置为与旁通导管相交；
旁通导管将导管连接到再填充路径；以及
单向阀被配置为防止气体从气体腔室流向窗口。
22.根据条款18所述的光刻装置，其中导管系统还包括排空路径，该排空路径被配置为允许排空气体以防止污染物进入再填充路径。
23.根据条款18所述的光刻装置，其中辐射包括DUV辐射。
所保护的主题的广度和范围不应受任何上述示例性实施例的限制，而应仅根据所附权利要求及其等同物来限定。

Claims (23)

1.一种脉冲放电辐射源，被配置为生成辐射，所述脉冲放电辐射系统包括：
气体腔室，被配置为局限在生成所述辐射期间所产生的气体和污染物；
窗口，被配置为用于将所述气体与所述气体腔室外部的环境隔离、并且允许所述辐射在所述气体腔室与所述环境之间行进；以及
导管系统，包括：
再填充路径，被配置为允许更换所述气体；以及
导管，被配置为用于在所述生成所述辐射期间使所述气体循环至所述气体腔室或使所述气体循环自所述气体腔室，
其中所述导管系统被配置为至少在再填充操作期间引导再填充气体和所述气体、所述再填充气体或所述气体中的一者流动，以防止所述污染物接触所述窗口，由此所述导管系统延长至少所述窗口的可用寿命。
2.根据权利要求1所述的脉冲放电辐射源，其中所述导管系统还包括阀，所述阀被设置为与所述导管相交并且被配置为防止所述污染物的至少一部分流向所述窗口。
3.根据权利要求2所述的脉冲放电辐射源，其中所述阀包括单向阀。
4.根据权利要求3所述的脉冲放电辐射源，其中所述单向阀包括以下各项中的至少一项：球式止回阀、瓣式止回阀、弹簧式止回阀和重力式止回阀。
5.根据权利要求2所述的脉冲放电辐射源，其中所述阀包括用户可调阀。
6.根据权利要求1所述的脉冲放电辐射源，其中
所述导管系统还包括旁通导管和单向阀，所述单向阀被设置为与所述旁通导管相交；
所述旁通导管将所述导管连接到所述再填充路径；以及
所述单向阀被配置为防止所述气体从所述气体腔室流向所述窗口。
7.根据权利要求1所述的脉冲放电辐射源，其中所述再填充路径还被配置为允许排空所述气体。
8.根据权利要求1所述的脉冲放电辐射源，其中所述导管系统还包括排空路径，所述排空路径被配置为允许排空所述气体，以防止所述污染物进入所述再填充路径。
9.根据权利要求1所述的脉冲放电辐射源，还包括电连接件，所述电连接件被配置为向所述气体递送电脉冲，以生成所述辐射。
10.根据权利要求1所述的脉冲放电辐射源，其中所述辐射包括DUV辐射。
11.一种方法，包括：
使用脉冲放电辐射系统，生成辐射；
使用气体腔室，局限在所述生成期间所产生的气体和污染物；
使用窗口，将所述气体与所述气体腔室外部的所述环境隔离；
使用所述窗口，允许所述辐射在所述气体腔室与所述环境之间行进；
使用再填充路径，更换所述气体；
在所述生成期间，使所述气体循环到所述气体腔室或使所述气体循环自所述气体腔室；以及
在再填充操作期间，引导再填充气体和所述气体、所述再填充气体或所述气体中的一者流动，以防止所述污染物接触所述窗口。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：使用单向阀防止所述污染物的至少一部分流向所述窗口。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括：使用另一单向阀防止所述气体从所述气体腔室流向所述窗口，其中所述另一单向阀被设置为与旁通导管相交，所述旁通导管将所述导管连接到所述再填充路径。
14.根据权利要求11所述的方法，还包括：使用所述再填充路径排空所述气体。
15.根据权利要求11所述的方法，还包括：使用排空路径排空所述气体。
16.根据权利要求11所述的方法，其中所述生成包括：使用电连接件将电脉冲递送到所述气体。
17.根据权利要求11的方法，其中所述辐射包括DUV辐射。
18.一种光刻装置，包括：
脉冲放电照射系统，被配置为生成辐射以照射图案形成装置的图案，所述照射系统包括：
气体腔室，被配置为局限在生成所述辐射期间所产生的气体和污染物；
窗口，被配置为用于将所述气体与所述气体腔室外部的环境隔离并且允许所述辐射在所述气体腔室与所述环境之间行进；以及
导管系统，包括：
再填充路径，被配置为允许更换所述气体；以及
导管，被配置为用于在所述生成所述辐射期间使所述气体循环至所述气体腔室或使所述气体循环自所述气体腔室，
其中所述导管系统被配置为至少在再填充操作期间引导再填充气体和所述气体、所述再填充气体或所述气体中的一者流动，以防止所述污染物接触所述窗口，由此所述导管系统延长至少所述窗口的可用寿命；以及
投射系统，被配置为将所述图案的图像投射到衬底上。
19.根据权利要求18所述的光刻装置，其中所述导管系统还包括单向阀，所述单向阀被设置为与所述导管相交并且被配置为防止所述污染物的至少一部分流向所述窗口。
20.根据权利要求19所述的光刻装置，其中所述单向阀包括以下各项中的至少一项：球式止回阀、瓣式止回阀、弹簧式止回阀和重力式止回阀。
21.根据权利要求18的光刻装置，其中
所述导管系统还包括旁通导管和单向阀，所述单向阀被设置为与所述旁通导管相交；
所述旁通导管将所述导管连接到所述再填充路径；以及
所述单向阀被配置为防止所述气体从所述气体腔室流向所述窗口。
22.根据权利要求18所述的光刻装置，其中所述导管系统还包括排空路径，所述排空路径被配置为允许排空所述气体，以防止所述污染物进入所述再填充路径。
23.根据权利要求18所述的光刻装置，其中所述辐射包括DUV辐射。
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