CN115918265A - 用于加速euv源的液滴生成器中的液滴的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
用于加速用于生成EUV辐射的液滴的装置和方法包括产生导向照射区域的激光束的装置和液滴源。液滴源包括以流的形式离开喷嘴的流体，该流分解成液滴，然后经历聚结。然后，液滴受到气流的作用，气流夹带液滴并使之加速。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年6月29日提交的标题为“APPARATUS FOR AND METHOD OFACCELERATING DROPLETS IN A DROPLET GENERATOR FOR AN EUV SOURCE”的美国申请号63/045,354的优先权，该申请通过引用整体并入本文。
技术领域
本申请涉及极紫外(“EUV”)光源及其操作方法。这些光源通过从源或靶材产生等离子体来提供EUV光。在一个应用中，EUV光可以被收集并且用于光刻工艺中以产生半导体集成电路。
背景技术
图案化的EUV光束可以用于曝光涂覆有抗蚀剂的衬底，诸如硅晶片，以在衬底中或衬底上产生极小的特征。极紫外光(有时也被称为软X射线)通常被定义为波长在约5-100nm范围内的电磁辐射。光刻法的一个特定感兴趣的波长出现在13.5nm。
产生EUV光的方法包括，但不必限于，将源材料转换成等离子态，该等离子态具有发射线在EUV范围内的化学元素。这些元素可以包括但不必限于氙、锂和锡。
在一种这样的通常被称为激光产生的等离子体(“LPP”)的方法中，所期望的等离子体可以通过用激光束照射(例如以液滴、流或线的形式的源材料)来产生。在通常被称为放电产生的等离子体(“DPP”)另一种方法中，所需的等离子体可以通过在一对电极之间定位具有适当发射线的源材料并且使放电在电极之间发生来生成。
生成液滴的一种技术包括熔化靶或源材料(诸如锡)，并且然后在高压下迫使液体锡通过相对小直径的孔口(诸如具有约为0.5μm至约30μm的孔口)，以产生液滴流。在大多数情况下，在被称为瑞利分解的过程中，在离开孔口的流中自然发生的不稳定性(例如，噪声)将导致流分解成微滴。这些液滴可以具有不同的速度、并且当它们在流中行进时可以彼此结合以聚结为更大的液滴。
液滴生成器的任务是将液滴放置在收集器反射镜的主焦点上，在该主焦点处，液滴将被用作EUV生产的燃料。液滴必须在某些空间和时间稳定性标准内到达主焦点，即，在可接受的容限内具有可重复的位置和定时。液滴也必须以给定的频率和速度到达。此外，液滴必须完全聚结，这意味着液滴必须是(尺寸均匀的)单分散并且达到给定的驱动频率。
对高重复率下的高EUV功率的不断增长的需求驱动了对具有高得多的液滴间距的较高速度液滴的需求。过去已经通过增加驱动气体压力来实现由液滴生成器生成的液滴的加速。当前，大约4000psi(270巴)的压力用于实现大约82米/秒的液滴速度。未来的EUV设计需要高得多的速度，这将需要高达15000psi(1000巴)的驱动压力来实现。然而，通过增加驱动气体压力可以增加多少液滴速度存在限制。使用这种高压存在许多问题，包括但不限于在这些压力下的材料性能和稳定性、在较高压力下液滴聚结长度的增加、安全性、规范要求等。而且，在孔口中的流体流动在给定的流速和喷嘴几何形状下可能变得湍动，导致液滴不稳定。
由液滴生成器生成的液滴的气体加速已经被认为是增加液滴速度而不必增加驱动气体压力的一种方式。例如，标题为“EUV Radiation Source Comprising a DropletAccelerator and Lithographic Apparatus”的将Mestrom等人指定为发明人的并且公布于2013年12月3日的美国专利号8,598,551(其通过引用整体并入本文)，公开了一种包括液滴加速器的EUV辐射源，该液滴加速器被配置为使用气体加速燃料液滴。然而，如果没有被适当地实施，加速气体的使用可以将不稳定性引入液滴流中。
因此，需要能够以如下的方式加速液滴，该方式不需要高驱动气体压力并且限制加速气体以使液滴流不稳定的任何趋势。
发明内容
以下呈现了一个或多个实施例的简化概述，以便提供对实施例的基本理解。本概述不是所有预期实施例的广泛综述，并且不旨在标识所有实施例的关键或重要元素，也不描述任何或所有实施例的范围。其唯一目的是以简化形式呈现一个多个实施例的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。
根据一个实施例的一个方面，提供了一种液滴生成器，其中液滴在流的初始部分中不暴露于加速气体流，在流的初始部分中液滴仍然聚结到它们的最终尺寸。因此，该“液滴聚结区”的特征在于：不存在任何会干扰液滴达到完全聚结的能力的实质性气流。
根据一个实施例的另一方面，加速气体用于在液滴离开液滴聚结区之后夹带和加速液滴。加速气体逐渐被加速到最大值，从而限制气流中的扰动。
根据一个实施例的另一方面，在气体的温度和压力下，气流的最大值小于气体的声速。根据其他实施例的其他方面，在气体的温度和压力下，气流的最大值与气体的声速相同或大于气体的声速。
根据一个实施例的另一方面，进入的气流被热化，即，当气体被引入液滴生成器的气体加速区时，使进入的气流与液滴生成器达到热平衡以避免热冲击。
根据一个实施例的另一方面，在液滴聚结区的端部附近流入加速器的气体的速度与离开液滴聚结区的液滴的速度相匹配。
根据一个实施例的一个方面，公开了一种用于生成EUV源材料的液滴流的液滴生成器，液滴生成器包括：喷嘴，其适于从喷嘴出口发射液体EUV源材料流；第一结构，其限定液滴聚结区，该液滴聚结区从喷嘴出口向下游延伸至第一位置，其中所述液体EUV源材料流分解并聚结为液体EUV源材料的聚结液滴流；至少一个入口，其适于被连接到气体源；以及第二结构，其限定气体加速区，从第一位置向下游延伸至第二位置，与至少一个入口流体连通，被布置为在第一位置处接收聚结液滴流，并且适于使气体在第一位置的下游被引入到气体加速区中、并且被加速并且基本上平行于聚结液滴流的流向流动以夹带聚结液滴，该液滴聚结区被布置和配置为使得液滴聚结区中的液体EUV源材料不暴露于气体的流向流。液滴聚结区的流向长度可以在10mm和200mm之间，或在20mm和200mm之间。这里和其它地方，术语“可以”意味着以下是若干可能性之一。
气体加速区可以具有弧形截面，该弧形截面具有在第一位置与第二位置之间减小的内部截面面积。气体加速区可以具有内部圆形截面，该内部圆形截面具有在第一位置与第二位置之间减小的半径。气体加速区可以被配置为使得气体的流向速度不超过气体的声速。气体加速区可以被配置为使得气体在第二位置处的流向速度近似为但小于气体的声速。气体加速区可以被配置为使得气体在第一位置处的流向速度近似等于在第一位置处离开液滴聚结区的聚结液滴的流向速度。气体可以加速聚结液滴气体，使得在第一位置处进入气体加速区的聚结液滴在穿过气体加速区到达第二位置时从约80米/秒加速到约130米/秒。
液滴生成器还可以包括热化结构，该热化结构被布置为与气体热接触并且适于在气体被引入气体加速区之前使气体热化以与液滴生成器达到热平衡。热化结构可以适于将气体加热到200℃和300℃之间的温度。液滴生成器还可以包括源材料加热器，该源材料加热器被布置为向液滴生成器中的源材料提供热量，并且热化结构被布置为在源材料加热器和气体之间传递热量。气体可以是具有低EUV吸收率的气体(例如氢气)。第一结构和第二结构中的至少一个结构可以包括难熔金属，其例如可以是钼、钨、钽和铼及其合金中的至少一者。第一结构和第二结构中的至少一个结构可以包括氮化硼涂层。
根据一个实施例的另一方面，公开了一种加速EUV源材料的液滴的方法，该方法包括：从液滴生成器的喷嘴出口发射液体EUV源材料流；在限定液滴聚结区的第一结构中将液体EUV源材料流转变为聚结液滴流，该液滴聚结区从喷嘴出口向下游延伸至第一位置；在第一位置处，将聚结液滴流引入到限定气体加速区的第二结构中，该气体加速区从第一位置向下游延伸至第二位置；将气流引入到气体加速区中，以使气流基本上平行于聚结液滴流的流向流动。随着气体接近第二位置，在气体加速区中加速气流，并且将聚结液滴夹带在气流中以加速聚结液滴，液滴聚结区被布置和配置为使得液滴聚结区中的液体EUV源材料不暴露于气体的流向流。液滴聚结区的流向长度可以在10mm和200mm之间。液滴聚结区的流向长度可以在20mm和100mm之间。
气体加速区可以具有弧形截面，该弧形截面具有在第一位置与第二位置之间减小的截面面积。气体加速区可以具有圆形内截面，该圆形内截面具有在第一位置与第二位置之间减小的半径。在气体加速区中加速气流可以包括加速气体，使得气体的流向速度不超过气体的声速。在气体加速区中加速气流可以包括加速气体，使得气体在第二位置处的流向速度近似为但小于气体的声速。将气流引入气体加速区可以包括引入气体，使得气体在第一位置处的流向速度近似等于在第一位置处离开液滴聚结区的聚结液滴的流向速度。将聚结液滴夹带在气流中以加速聚结液滴可以加速聚结液滴气体，使得在第一位置处进入气体加速区的聚结液滴在第二位置处穿过气体加速区时从约80米/秒加速到约130米/秒。
方法还可以包括在将气体引入气体加速区之前，使气体热化以与液滴生成器达到热平衡。使气体热化可以包括将气体加热到200℃至300℃的温度。液滴生成器可以包括源材料加热器，该源材料加热器被布置为向液滴生成器中的源材料提供热量，并且使气体热化可以包括在源材料加热器和气体之间传递热量。气体可以具有低EUV吸收率。气体可以包括氢气。第一结构和第二结构中的至少一个结构可以包括难熔金属，该难熔金属可以是钼、钨、钽和铼中的至少一者或其合金中的一者。第一结构和第二结构中的至少一个结构包括氮化硼涂层。
根据一个实施例的另一方面，公开了一种用于生成EUV源材料的液滴流的液滴生成器，液滴生成器包括：喷嘴，其适于从喷嘴出口发射液体EUV源材料；至少一个入口，其适于被连接到气体源；第一结构，其限定第一区域，该第一区域从喷嘴出口向下游延伸至第一位置，其中由喷嘴发射的液体EUV源材料不暴露于气流，EUV源材料在第一位置处呈液滴流的形式；以及第二结构，限定气体加速区，从第一位置向下游延伸至第二位置，与入口流体连通，被布置为在第一位置处接收液滴流，并且适于使气体在第一位置的下游被引入气体加速区、并且被加速并且基本上平行于液滴流的流向流动以夹带液滴。
根据一个实施例的另一方面，公开了一种加速EUV源材料的液滴的方法，方法包括从液滴生成器的喷嘴出口发射液体EUV源材料，使液体EUV源材料穿过第一区域，该第一区域从喷嘴出口向下游延伸至第一位置，液体EUV源材料作为液滴流离开第一区域；在第一位置处将液滴流引入到气体加速区中，该气体加速区从第一位置向下游延伸至第二位置，将气流引入到气体加速区中，以使气流基本上平行于液滴流的流向流动，随着气体接近第二位置，在气体加速区中加速气流，并且将液体夹带在气体流中以加速液滴，第一区域被布置和配置为使得第一区域中的液体EUV源材料不暴露于气体的流向流。
液滴生成器还可以包括流动管理元件，其被定位在第二位置下游并且适于管理离开气体加速区的高速气体。
下面参考附图详细描述本发明的另外的实施例、特征和优点，以及各种实施例的结构和操作。
附图说明
并入本文并且形成说明书一部分的附图通过示例而非限制的方式图示了本发明实施例的方法和系统。与详细描述一起，附图还用于解释(多个)相关领域的原理，并使得(多个)相关领域的技术人员能够制造和使用本文所呈现的方法和系统。附图特征不必按比例绘制。在附图中，类似的附图标记指示相同或功能相似的元件。
图1是包括具有LPP EUV光辐射器的EUV光源的装置的简化示意图。
图2是图示液滴流中聚结状态的液滴生成器的不按比例的截面图。
图3A是根据一个实施例一个方面的具有液滴加速器的液滴生成系统的不按比例的截面图。
图3B是图3A的一部分的放大图。
图4是根据一个实施例一个方面的具有液滴加速器的液滴生成系统的平面图。
下面参考附图详细描述本发明的另外的特征和优点，以及本发明的各种实施例的结构和操作。注意，本发明不限于本文描述的特定实施例。本文提出的这些实施例仅用于说明的目的。基于本文所包含的教导，附加实施例对相关领域的技术人员来说是显而易见的。
具体实施方式
现在参考附图描述各种实施例，其中类似的附图标记始终用于指代类似的元件。在以下描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以便促进对一个或多个实施例的透彻理解。然而，在一些或所有情况下，显然可以在不采用下述具体设计细节的情况下实施下述任何实施例。在其它情况下，为了便于描述对一个或多个实施例，以框图形式示出了公知的结构和设备。以下呈现了一个或多个实施例的简化概述，以便提供对实施例的基本理解。本概述不是所有预期实施例的广泛综述，并且不旨在标识所有实施例的关键或重要元素，也不描述任何或所有实施例的范围。
然而，在更详细地描述这些实施例之前，呈现其中可以实现本发明的实施例的示例环境是有益的。在随后的说明书和权利要求书中，可以使用术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“垂直”、“水平”和类似术语。这些术语仅旨在示出相对取向，而不是相对于重力的任何取向。此外，在一些情况下，术语“上游”、“下游”和“流向”与相对于下述液滴流的取向和位置结合使用。这些术语旨在具有其一般的和习惯的含义：对于上游而言离源(或喷嘴)较近，对于下游而言离源(或喷嘴)较远，以及对于流向而言在流的方向上。
图1图示了包括具有LPP EUV光辐射器的EUV光源20的装置10的具体示例。如图所示，EUV光源20可以包括系统22，其用于生成光脉冲串并且将光脉冲传输到光源腔26中。光脉冲可以沿着一个或多个光束路径从系统22行进并进入腔26，以在照射区域28处照射源材料14的液滴，以产生用于在曝光装置50中曝光衬底52的EUV光输出。
用于图1所示的系统22中的合适的激光器可以包括脉冲激光器装置，例如，脉冲气体放电CO2激光器装置，例如，其使用DC或RF激励产生9.3μm或10.6μm的辐射，以在相对高的功率(例如，10kW或更高)和高脉冲重复率(例如，50kHz或更高)下操作。在一个特定实施方式中，激光器可以是轴流式RF泵浦CO2激光器，其具有带有多级放大的振荡器-放大器配置(例如，主振荡器/功率放大器(MOPA)或功率振荡器/功率放大器(POPA))，且具有由Q开关振荡器以相对低的能量和高重复率(例如，能够以100kHz操作)启动的种子脉冲。来自振荡器的激光脉冲然后可以在到达照射区域28之前被放大、整形和/或聚焦。连续泵浦的CO2放大器可以用于激光系统22。备选地，激光器可以被配置为所谓的“自瞄准”激光系统，其中液滴用作光学腔的一个反射镜。
取决于应用，其它类型的激光器也可以是合适的，例如，在高功率和高脉冲重复率下运行的准分子或分子氟激光器。其它合适的例子包括例如具有光纤、棒、板或盘形有源介质的固态激光器、具有一个或多个腔(例如，振荡器腔和一个或多个放大腔(具有并联或串联的放大腔))的其它激光器结构、主振荡器/功率振荡器(MOPO)装置、主振荡器/功率环形放大器(MOPRA)装置、或注入一种或多种准分子的固态激光器、分子氟或CO2放大器或振荡器腔。其它设计也是合适的。
在一些情况下，源材料可以首先被预脉冲照射，并且随后被主脉冲照射。预脉冲和主脉冲种子可以由单个振荡器或两个单独的振荡器生成。在一些设置中，可以使用一个或多个公共放大器来放大预脉冲种子和主脉冲种子。对于其它布置，可以使用单独的放大器来放大预脉冲和主脉冲种子。
系统22可以包括光束调节单元，其具有一个或多个用于光束调节的光学器件，诸如扩展、转向和/或聚焦到达照射位置28的光束。例如，可以提供和设置可以包括一个或多个反射镜、棱镜、透镜等的转向系统以将激光焦点转向到腔26中的不同位置。转向系统可以包括：第一平面镜，其被安装在可以在二维中独立地移动第一平面镜的倾斜致动器上；和第二平面镜，其被安装在可以在二维中独立地移动第二平面镜的倾斜致动器上。使用这种布置，转向系统可以在基本上垂直于光束传播方向(光束轴)的方向上可控地移动焦点。
如图1进一步所示，EUV光源20也可以包括源材料输送系统90，源材料输送系统90包括液滴源92，例如，将源材料(诸如锡液滴)输送到腔26的内部到达照射区域或主焦点28，在照射区域或主焦点28处液滴将与来自系统22的光脉冲相互作用，最终产生等离子体并且生成EUV发射，以在曝光装置50中曝光衬底52(诸如涂有抗蚀剂的晶片)。关于各种液滴分配器构造的更多细节可以例如在2011年1月18日发布的标题为“Systems and Methods fortarget material delivery in a laser produced plasma EUV light source”的美国专利号7,872,245、2008年7月29日发布的标题为“Method and apparatus for EUV plasmasource target delivery”的美国专利号7,405,416，以及2008年5月13日发布的标题为“LPPEUV plasma source material target delivery system”的美国专利号7,372,056中找到，这些专利中的每个专利的内容通过引用整体并入本文。
用于产生用于衬底曝光的EUV光输出的源材料可以包括但不必限于包括锡、锂、氙或其组合的材料。EUV发射元件(例如，锡、锂、氙等)可以呈液滴和/或被包含在液滴内的固体颗粒的形式。例如，元素锡可以作为纯锡、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-镓合金或其组合)使用。取决于所使用的材料，源材料可以在各种温度下呈现给照射区域，各种温度包括室温或接近室温(例如，锡合金、SnBr4)、在升高的温度下(例如，纯锡)或在小于室温的温度下(例如，SnH4)，并且在一些情况下，可以是相对挥发性的(例如，SnBr4)。
继续参考图1，装置10还可以包括EUV控制器60，EUV控制器60也可以包括驱动激光控制系统65，其用于控制系统22中的装置，从而生成用于传输到腔26中的光脉冲，和/或用于控制光学器件在系统22中的移动。装置还可以包括液滴位置检测系统，其可以包括一个或多个液滴成像器70，这些液滴成像器提供指示一个或多个液滴例如相对于照射区域28的位置的输出。(多个)成像器70可以将该输出提供给液滴位置检测反馈系统62，该液滴位置检测反馈系统例如可以计算液滴位置和轨迹，根据液滴位置和轨迹可以例如在逐个液滴的基础上或平均地计算液滴误差。然后，可以将液滴误差作为输入提供给控制器60，该控制器60可以例如向系统22提供位置、方向和/或定时校正信号，以控制激光触发定时和/或控制光学器件在系统22中的移动，例如，改变被传输到腔26中的照射区域28的光脉冲的位置和/或焦度。同样对于EUV光源20，源材料输送系统90可以具有控制系统，该控制系统可以响应于来自控制器60的信号(在一些实施方式中，该信号可以包括上述的液滴误差，或从其导出的一些量)而操作，以例如修改释放点、初始液滴流方向、液滴释放定时和/或液滴调制，以校正到达期望照射区域28的液滴中的误差。
继续参考图1，装置还可以包括光学器件30，诸如，具有扁长球体(即，围绕其长轴旋转的椭圆)形式的反射表面的近垂直入射收集器反射镜，该反射表面具有例如具有钼和硅的交替层的分级多层涂层，并且在一些情况下具有一个或多个高温扩散阻挡层、平滑层、覆盖层和/或蚀刻停止层。图1示出了光学器件30可以形成有允许由系统22生成的光脉冲穿过并到达照射区域28的孔径。如图所示，光学器件30可以是例如扁长球体镜，该扁长球体镜具有在照射区域28内或附近的第一焦点和在所谓的中间区域40处的第二焦点，其中EUV光可以从EUV光源20输出并输入到利用EUV光的曝光装置50(例如，集成电路光刻工具)。应当理解，可以使用其它光学器件代替扁长球体镜来收集光并将其引导到中间位置，以用于随后传输到利用EUV光的装置。
诸如氢、氦、氩或其组合的缓冲气体可以被引入到腔26中，被补充和/或从腔26中去除。缓冲气体可以在等离子体放电期间存在于腔26中，并且可以起到减慢等离子体产生的离子的作用，以减少光学退化和/或增加等离子体效率。备选地，磁场和/或电场(未示出)可以被单独使用，或与缓冲气体结合使用，以减少快速离子损伤。
图2以示意形式图示了简化的液滴源92的部件。如图所示，液滴源92可以包括在压力下保持流体96(例如，熔融锡)的毛细管94。毛细管可以由诸如玻璃的材料制成。还示出了，毛细管94可以形成有具有端部或孔口98的喷嘴，该端部或孔口允许加压流体96流过喷嘴端98，从而建立连续的流100，该连续的流随后分解成多个液滴。所示的液滴源92还包括在流体中产生扰动的子系统，该子系统具有与流体96可操作地耦合的电致动元件104和驱动电致动元件104的信号生成器106。
电致动元件104在流体96中产生扰动，该扰动生成具有不同初始速度的液滴，导致至少一些相邻的液滴对在到达照射区域之前聚结在一起。初始液滴与聚结液滴的比率可以是二、三或更大，并且在一些情况下是几十、几百或更大。这仅仅是用于生成液滴的一个系统。将显而易见的是，可以使用其它系统，诸如例如在喷嘴孔口处产生单个液滴的系统，例如，用于“按需液滴”模式，其中气体压力仅足以用于在喷嘴孔口处形成靶材的液滴，但不足以用于形成射流。参见2008年11月11日发布的标题为“Method and Apparatus for EUVplasma source target delivery target material handling”的美国专利号7,449,703，其全部公开内容通过引用并入本文。
当靶材96首先离开喷嘴端98时，靶材呈速度扰动的稳定流100的形式。流分解成一系列具有不同速度的微滴。微滴聚结为中间尺寸的液滴，被称为次聚结液滴，相对于彼此具有不同的速度。次聚结液滴聚结为具有期望的最终尺寸的液滴102。聚结步骤的数目可以变化。从喷嘴到液滴达到其最终聚结状态的点的距离是聚结距离L。
以上描述根据特定类型的液滴生成器，仅为了简化描述的具体示例的目的。将显而易见的是，存在用于将诸如Sn的靶材提供到喷嘴的其它布置、和可以被使用的并且可以有利地应用本文的教导的其它调制手段。如上所述，在高重复率下满足未来对高EUV功率的需求将需要液滴之间具有更大间隔的更高速的液滴。由液滴生成器生成的液滴的气体加速已经被认为是增加液滴速度而不必增加驱动气体压力的一种方式。然而，气体必须以不会同时将不可接受的不稳定性引入液滴流中的方式被引入到液滴加速器中。图3A和图3B示出了被设计成以可接受的方式加速液滴的液滴生成器/加速器，其中图3B是图3A的虚线框部分的放大。图3A和图3B未按比例绘制；液滴比所描绘的小得多，并且被放大以仅示出其位置和聚结的状态。
如图3A所示，液滴加速器200包括喷嘴端98下游的液滴聚结区210。加速液滴的气体通过入口230被引入液滴加速器200。液滴聚结区210由建立液滴聚结区210的护罩220保护免受气体影响。选择液滴聚结区210的流向长度(即，喷嘴端98和聚结区210的下游端之间的沿流向的距离)，使得液滴在离开液滴聚结区210之前完全聚结。换句话说，液滴聚结区210的流向长度被选择为大于聚结长度L。相反，对于给定长度的液滴聚结区长度，可以选择驱动波形使得聚结长度小于液滴聚结区的长度。保护液滴聚结区210内的液滴，尤其是较小的次聚结液滴和微滴，降低了不稳定性。这部分是因为较小的液滴由于其较小的质量而更易于被横向偏转。
同样如图3A所示，气体加速区240被配置为液滴聚结区210下游的液滴加速器200中的空腔。气体加速区240的截面积(即，空腔的内部截面)随着距液滴聚结区210的下游端的沿流向的距离而减小。对于一些应用，气体加速区240的截面积有利地被制成弧形，甚至圆形的。气体加速区240的内部根据其他实施例的各方面被配置为使得气体在气体加速区240中的加速度是恒定的。然而，通常期望在截面中避免任何尖锐边缘并使表面符合空气动力学。
气体加速区240的截面中的减小导致气体加速区240中的气体加速。气体夹带液滴并使其在气体加速区240中加速。气体加速区的下游是孔口250。孔口250的下游是出口260。气体加速区240是液滴开始其气体驱动加速的区域。然而，应当注意，液滴在离开气体加速区240之后继续加速。气体加速区240主要是气体加速的区域。根据一个实施例的一个方面，气体加速区240是气体加速的唯一区域。在该气体加速区240中，气体加速并且基本上平行于聚结液滴流的流向流动，以夹带聚结液滴。在本文中，基本上平行意味着充分平行，使得气流不赋予液滴任何横向于流向的基本速度。图3A中也示出了流动抑制元件280，其可以是例如抑制器、撇油器、消音器、消声器或差动泵浦区域，以管理离开加速器的高速气体，以限制该高速气体对源容器中存在的其它流的影响，例如被引入用于收集器保护和其它源材料管理的那些流。
根据一个实施例的一个方面，气体加速区中的气体的加速被选择为逐渐的，以便避免将不稳定性引入液滴流中。“逐渐”在此意味着加速使得气体在气体加速区240的长度上从约50米/秒加速至约2000米/秒，气体加速区240的长度通常在150毫米至约300毫米的范围内。根据一个实施例的一个方面，选择加速度，使得气体的速度不超过气体在该温度下的声速。根据一个实施例的一个方面，选择加速度，使得气体的最终速度近似为但小于(即几乎但不完全)气体在该温度下的声速。根据一个实施例的另一方面，气体在其首先遇到液滴聚结区210下游的液滴时的速度被选择为近似等于离开液滴聚结区210的液滴的速度。在本文中，大约近似等于意味着足够接近液滴的速度，使得液滴在暴露于气流时不会突然被加速。对于其它实施例，气体在首先遇到液滴聚结区210下游的液滴的情况下的速度被选择为小于或大于离开液滴聚结区210的液滴的速度。气体加速区240的内部根据其他实施例的各方面被配置为使得气体在气体加速区240中的加速度是恒定的。
用于加速液滴的气体通常应该是具有低EUV吸收率的气体。一种合适的气体是H2。对于本领域普通技术人员将显而易见的是，其它气体和气体混合物可以用作加速液滴的气体。
有利地选择用于制造液滴聚结区310和气体加速区240的内表面的材料以抵抗来自源材料(在该示例中为锡)的腐蚀。合适的材料包括难熔金属，诸如钼、钨、钽、铼及其合金。表面也可以被设置有涂层，诸如包括BN、TiN、SiC和CrN的陶瓷材料。如果使用这种涂层，液滴加速器的下层材料可以是更常规的合金，诸如不锈钢或类似材料。
根据实施例的另一方面，用于加速液滴的气体在被引入气体加速区340之前被热化。图4示出了用于完成这一点的装置。在图4中，管300被布置为接收来自气源的气体。管300穿过凸缘320和腔壁27进入真空腔26，然后被布置为穿过液滴生成器310的主体。液滴生成器310将管300中的气体加热到液滴生成器310的内部温度，从而通过使气体与液滴生成器310内部的温度达到热平衡来使气体热化。然后，热化气体通过入口340进入液滴生成器310的加热器块330。通常，热化结构适于将气体加热到200℃和300℃之间的温度，但是可以使用其它合适的温度。气体从加热块330被输送到其被引入气体加速区240的点。图4也示出了笼350，其被设计为保护从凸缘320突出的高温部件。当加速气体进入气体加速区中的真空时，气体或多或少绝热地膨胀。对于一些应用，通过在如图3A所示的气体加速器中提供一个或多个加热器270以维持稳定温度来保持热化是有利的。该稳定温度例如可以在200℃和300℃之间的范围内。
上文借助于说明指定功能及其关系的实施方式的功能构建块描述了本发明。为了便于描述，这些功能构建块的边界在本文中被任意限定。只要适当地执行指定功能及其关系，就可以限定替代边界。
特定实施例的上述描述将充分揭示本发明的一般性质，通过应用本领域内的知识，其他人可以容易地修改和/或适应这些特定实施例的各种应用，而无需过多的实验，而不脱离本发明的一般概念。因此，基于本文提出的教导和指导，这样的调整和修改旨在处于所公开的实施例的等同物的含义和范围内。应当理解，本文的措辞或术语是为了描述而非限制的目的，使得本说明书的术语或措辞将由技术人员根据教导和指导来解释。本发明的广度和范围不应被任何上述示例性实施例限制，而应该仅根据所附权利要求及其等同物来限定。
本发明的其它方面在以下编号的条款中阐述。
1.一种用于生成EUV源材料的液滴流的液滴生成器，所述液滴生成器包括：
喷嘴，适于从喷嘴出口发射液体EUV源材料流；
第一结构，限定液滴聚结区，所述液滴聚结区从所述喷嘴出口向下游延伸至第一位置，其中所述液体EUV源材料流分解并且聚结为液体EUV源材料的聚结液滴流；
至少一个入口，适于被连接至到气体源；以及
第二结构，限定气体加速区，从所述第一位置向下游延伸至第二位置，与所述至少一个入口流体连通，被布置为在所述第一位置处接收所述聚结液滴流，并且适于使所述气体在所述第一位置的下游被引入所述气体加速区中、并且被加速并且基本上平行于所述聚结液滴流的流向流动以夹带所述聚结液滴，
该液滴聚结区被布置和配置为使得所述液滴聚结区中的液体EUV源材料不暴露于所述气体的流向流。
2.根据条款1所述的液滴生成器，其中所述液滴聚结区的流向长度在10mm和200mm之间。
3.根据条款2所述的液滴生成器，其中所述气体加速区的流向长度在20mm和200mm之间。
4.根据条款1所述的液滴生成器，其中所述气体加速区具有弧形截面，所述弧形截面具有在所述第一位置和所述第二位置之间减小的截面积。
5.根据条款1所述的液滴生成器，其中所述气体加速区具有圆形截面，所述圆形截面具有在所述第一位置和所述第二位置之间减小的半径。
6.根据条款1所述的液滴生成器，其中所述气体加速区被配置为使得所述气体的流向速度不超过所述气体的声速。
7.根据条款1所述的液滴生成器，其中所述气体加速区被配置为使得所述气体在所述第二位置处的流向速度大约但小于所述气体的声速。
8.根据条款1所述的液滴生成器，其中所述气体加速区被配置为使得所述气体在所述第一位置处的流向速度近似等于在所述第一位置处离开所述液滴聚结区的所述聚结液滴的流向速度。
9.根据条款1所述的液滴生成器，其中所述气体加速所述聚结液滴气体，使得在所述第一位置处进入所述气体加速区的聚结液滴在穿过所述气体加速区到达所述第二位置时从约80米/秒加速至约130米/秒。
10.根据条款1所述的液滴生成器，还包括热化结构，所述热化结构被布置为与所述气体热接触并且适于热化所述气体，以在所述气体被引入所述气体加速区之前与所述液滴生成器达到热平衡。
11.根据条款10所述的液滴生成器，其中所述热化结构适于将所述气体加热到200℃和300℃之间的温度。
12.根据条款10所述的液滴生成器，其中所述液滴生成器还包括源材料加热器，所述源材料加热器被布置为向所述液滴生成器中的所述源材料提供热量，并且所述热化结构被布置为在所述源材料加热器和所述气体之间传递热量。
13.根据条款1所述的液滴生成器，其中所述气体是具有低EUV吸收率的气体。
14.根据条款13所述的液滴生成器，其中所述气体包括氢气。
15.根据条款1所述的液滴生成器，其中所述第一结构和所述第二结构中的至少一个结构包括难熔金属。
16.根据条款15所述的液滴生成器，其中所述第一结构和所述第二结构中的至少一个结构包括钼、钨、钽、铼，或钼、钨、钽或铼的合金。
17.根据条款1所述的液滴生成器，其中所述第一结构和所述第二结构中的至少一个结构包括氮化硼涂层。
18.根据条款1所述的液滴生成器，还包括流动管理元件，所述流动管理元件被定位在所述第二位置的下游并且适于管理离开所述气体加速区的高速气体。
19.一种加速EUV源材料的液滴的方法，所述方法包括：
从液滴生成器的喷嘴出口发射液体EUV源材料流；
在限定液滴聚结区的第一结构中，将所述液体EUV源材料流转变成聚结液滴流，所述液滴聚结区从所述喷嘴出口向下游延伸至第一位置；在所述第一位置处，将所述聚结液滴流引入到第二结构中，所述第二结构限定从所述第一位置向下游延伸至第二位置的气体加速区；
将气流引入所述气体加速区，以基本上平行于所述聚结液滴流的流向流动；
随着所述气体接近所述第二位置，在所述气体加速区中加速所述气流；以及
将所述聚结液滴夹带在所述气流中以加速所述聚结液滴，所述液滴聚结区被布置和配置为使得所述液滴聚结区中的液体EUV源材料不暴露于所述气体的流向流。
20.根据条款19所述的方法，其中所述液滴聚结区的流向长度在10mm和200mm之间。
21.根据条款19所述的方法，其中所述液滴聚结区的流向长度在20mm和100mm之间。
22.根据条款19所述的方法，其中所述气体加速区具有弧形截面，所述弧形截面具有在所述第一位置与所述第二位置之间减小的截面面积。
23.根据条款22所述的方法，其中所述气体加速区具有圆形截面，所述圆形截面具有在所述第一位置与所述第二位置之间减小的半径。
24.根据条款19所述的方法，其中在所述气体加速区中加速所述气流包括：加速所述气体，使得所述气体的流向速度不超过所述气体的声速。
25.根据条款19所述的方法，其中在该气体加速区中加速该气体流包括：加速该气体，使得该气体在该第二位置处的流向速度近似为但小于气体的声速。
26.根据条款19所述的方法，其中将气流引入所述气体加速区包括：引入所述气体，使得所述气体在所述第一位置处的流向速度近似等于所述聚结液滴在所述第一位置处离开所述液滴聚结区的流向速度。
27.根据条款19所述的方法，其中将所述聚结液滴夹带在所述气流中以加速所述聚结液滴使所述聚结液滴气体加速，使得在所述第一位置处进入所述气体加速区的聚结液滴在所述第二位置处穿过所述气体加速区时从约80米/秒加速到约130米/秒。
28.根据条款19所述的方法，还包括在将所述气体引入所述气体加速区之前，使所述气体热化以与所述液滴生成器达到热平衡。
29.根据条款19所述的方法，其中热化所述气体包括将所述气体加热到200℃和300℃之间的温度。
30.根据条款19所述的方法，其中所述液滴生成器包括源材料加热器，所述源材料加热器被布置为向所述液滴生成器中的所述源材料提供热量，并且使所述气体热化包括在所述源材料加热器和所述气体之间传递热量。
31.根据条款19所述的方法，其中所述气体具有低EUV吸收率。
32.根据条款19所述的方法，其中所述气体包括氢气。
33.根据条款19所述的方法，其中所述第一结构和第二结构中的至少一个结构包括难熔金属。
34.根据条款33所述的方法，其中所述第一结构和所述第二结构中的至少一个结构包括钼、钨、钽和铼中的至少一者。
35.根据条款19所述的方法，其中所述第一结构和所述第二结构中的至少一个结构包括氮化硼涂层。
36.一种用于生成EUV源材料的液滴流的液滴生成器，所述液滴生成器包括：
喷嘴，适于从喷嘴出口发射液体EUV源材料；
至少一个入口，适于被连接到气体的源；
第一结构，限定第一区域，所述第一区域从所述喷嘴出口向下游延伸至第一位置，其中由所述喷嘴发射的所述液体EUV源材料不暴露于所述气体的流，所述EUV源材料在所述第一位置处呈液滴流的形式；以及
第二结构，限定气体加速区，从所述第一位置向下游延伸至第二位置，与所述入口流体连通，被布置为在所述第一位置处接收所述液滴流，并且适于使所述气体在所述第一位置的下游被引入到所述气体加速区中、并且被加速并且基本上平行于所述液滴流的流向流动以夹带所述液滴。
37.根据条款36所述的液滴生成器，还包括流动管理元件，所述流动管理元件被定位在所述第二位置的下游并且适于管理离开所述气体加速区的高速气体。
38.一种加速EUV源材料的液滴的方法，所述方法包括：
从液滴生成器的喷嘴出口发射液体EUV源材料；
使所述液体EUV源材料通过第一区域，所述第一区域从所述喷嘴出口向下游延伸至第一位置；所述液体EUV源材料作为液滴流离开所述第一区域；
在所述第一位置处将所述液滴流引入到气体加速区中，所述气体加速区从所述第一位置向下游延伸至第二位置；
将气流引入所述气体加速区，以基本上平行于所述液滴流的流向流动；随着所述气体接近所述第二位置，在所述气体加速区中加速所述气流；以及
将所述液滴夹带在所述气流中以加速所述液滴，
所述第一区域被布置和配置为使得第一区域中的液体EUV源材料不暴露于所述气体的流向流。
其他实施方式在权利要求的范围内。
Claims (38)
1.一种用于生成EUV源材料的液滴流的液滴生成器，所述液滴生成器包括：
喷嘴，适于从喷嘴出口发射液体EUV源材料流；
第一结构，限定液滴聚结区，所述液滴聚结区从所述喷嘴出口向下游延伸至第一位置，其中所述液体EUV源材料流分解并聚结为液体EUV源材料的聚结液滴流；
至少一个入口，适于被连接到气体源；以及
第二结构，限定气体加速区，从所述第一位置向下游延伸至第二位置，与所述至少一个入口流体连通，被布置为在所述第一位置处接收所述聚结液滴流，并且适于使所述气体在所述第一位置的下游被引入所述气体加速区中、并且被加速并且基本上平行于所述聚结液滴流的流向流动以夹带所述聚结液滴；
所述液滴聚结区被布置和配置为使得所述液滴聚结区中的液体EUV源材料不暴露于所述气体的流向流。
2.根据权利要求1所述的液滴生成器，其中所述液滴聚结区的流向长度在10mm和200mm之间。
3.根据权利要求2所述的液滴生成器，其中所述气体加速区的流向长度在20mm和200mm之间。
4.根据权利要求1所述的液滴生成器，其中所述气体加速区具有弧形截面，所述弧形截面具有在所述第一位置和所述第二位置之间减小的截面面积。
5.根据权利要求1所述的液滴生成器，其中所述气体加速区具有圆形截面，所述圆形截面具有在所述第一位置和所述第二位置之间减小的半径。
6.根据权利要求1所述的液滴生成器，其中所述气体加速区被配置为使得所述气体的流向速度不超过所述气体的声速。
7.根据权利要求1所述的液滴生成器，其中所述气体加速区被配置为使得所述气体在所述第二位置处的流向速度近似为但小于所述气体的声速。
8.根据权利要求1所述的液滴生成器，其中所述气体加速区被配置为使得所述气体在所述第一位置处的流向速度近似等于在所述第一位置处离开所述液滴聚结区的所述聚结液滴的流向速度。
9.根据权利要求1所述的液滴生成器，其中所述气体加速所述聚结液滴气体，使得在所述第一位置进入所述气体加速区的聚结液滴在穿过所述气体加速区到达所述第二位置时从约80米/秒加速到约130米/秒。
10.根据权利要求1所述的液滴生成器，还包括热化结构，所述热化结构被布置为与所述气体热接触并且适于热化所述气体，以在所述气体被引入所述气体加速区之前与所述液滴生成器达到热平衡。
11.根据权利要求10所述的液滴生成器，其中所述热化结构适于将所述气体加热到200℃和300℃之间的温度。
12.根据权利要求10所述的液滴生成器，其中所述液滴生成器还包括源材料加热器，所述源材料加热器布置为向所述液滴生成器中的所述源材料供应热量，并且所述热化结构布置为在所述源材料加热器和所述气体之间传递热量。
13.根据权利要求1所述的液滴生成器，其中所述气体是具有低EUV吸收率的气体。
14.根据权利要求13所述的液滴生成器，其中所述气体包括氢气。
15.根据权利要求1所述的液滴生成器，其中所述第一结构和所述第二结构中的至少一个结构包括难熔金属。
16.根据权利要求15所述的液滴生成器，其中所述第一结构和所述第二结构中的至少一个结构包括钼、钨、钽、铼，或钼、钨、钽或铼的合金。
17.根据权利要求1所述的液滴生成器，其中所述第一结构所述和第二结构中的至少一个结构包括氮化硼涂层。
18.根据权利要求1所述的液滴生成器，还包括被定位在所述第二位置下游并且适于管理离开所述气体加速区的高速气体的流动管理元件。
19.一种加速EUV源材料的液滴的方法，所述方法包括：
从液滴生成器的喷嘴出口发射液体EUV源材料流；
在限定液滴聚结区的第一结构中，将所述液体EUV源材料流转变成聚结液滴流，所述液滴聚结区从所述喷嘴出口向下游延伸至第一位置；
在所述第一位置处，将所述聚结液滴流引入到第二结构中，所述第二结构限定从所述第一位置向下游延伸至第二位置的气体加速区；
将气流引入所述气体加速区，以基本上平行于所述聚结液滴流的流向流动；
随着所述气体接近所述第二位置，在所述气体加速区中加速所述气流；以及
将所述聚结液滴夹带在所述气流中以加速所述聚结液滴，
所述液滴聚结区被布置和配置为使得所述液滴聚结区中的所述液体EUV源材料不暴露于所述气体的流向流。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述液滴聚结区的流向长度在10mm和200mm之间。
21.根据权利要求19所述的方法，其中所述液滴聚结区的流向长度在20mm和100mm之间。
22.根据权利要求19所述的方法，其中所述气体加速区具有弧形截面，所述弧形截面具有在所述第一位置与所述第二位置之间减小的截面积。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述气体加速区具有圆形截面，所述圆形截面具有在所述第一位置与所述第二位置之间减小的半径。
24.根据权利要求19所述的方法，其中在所述气体加速区中加速所述气流包括：加速所述气体，使得所述气体的流向速度不超过所述气体的声速。
25.根据权利要求19所述的方法，其中在所述气体加速区中加速所述气流包括：加速所述气体，使得所述气体在所述第二位置处的流向速度近似为但小于所述气体的声速。
26.根据权利要求19所述的方法，其中将气流引入所述气体加速区包括：引入所述气体，使得所述气体在所述第一位置处的流向速度近似等于在所述第一位置处离开所述液滴聚结区的所述聚结液滴的流向速度。
27.根据权利要求19所述的方法，其中将所述聚结液滴夹带在所述气流中以加速所述聚结液滴使得所述聚结液滴气体加速，使得在所述第一位置进入所述气体加速区的聚结液滴在所述第二位置处穿过所述气体加速区时从约80米/秒加速到约130米/秒。
28.根据权利要求19所述的方法，还包括：在将所述气体引入所述气体加速区之前，使所述气体热化以与所述液滴生成器达到热平衡。
29.根据权利要求19所述的方法，其中热化所述气体包括将所述气体加热到200℃与300℃之间的温度。
30.根据权利要求19所述的方法，其中所述液滴生成器包括源材料加热器，所述源材料加热器被布置为向所述液滴生成器中的所述源材料提供热量，并且热化所述气体包括在所述源材料加热器和所述气体之间传递热量。
31.根据权利要求19所述的方法，其中所述气体具有低EUV吸收率。
32.根据权利要求19所述的方法，其中所述气体包括氢气。
33.根据权利要求19所述的方法，其中所述第一结构和所述第二结构中的至少一个结构包括难熔金属。
34.根据权利要求33所述的方法，其中所述第一结构和所述第二结构中的至少一个结构包括钼、钨、钽和铼中的至少一者。
35.根据权利要求19所述的方法，其中所述第一结构和所述第二结构中的至少一个结构包括氮化硼涂层。
36.一种用于生成EUV源材料的液滴流的液滴生成器，所述液滴生成器包括：
喷嘴，适于从喷嘴出口发射液体EUV源材料；
至少一个入口，适于被连接到气体源；
第一结构，限定第一区域，所述第一区域从所述喷嘴出口向下游延伸至第一位置，其中由所述喷嘴发射的所述液体EUV源材料不暴露于气流，所述EUV源材料在所述第一位置处呈液滴流的形式；以及
第二结构，限定气体加速区，从所述第一位置向下游延伸至第二位置，与所述入口流体连通，被布置为在所述第一位置处接收所述液滴流，并且适于使所述气体在所述第一位置的下游被引入到所述气体加速区中、并且被加速并且基本上平行于所述液滴流的流向流动以夹带所述液滴。
37.根据权利要求36所述的液滴生成器，还包括被定位在所述第二位置下游并且适于管理离开所述气体加速区的高速气体的流管理元件。
38.一种加速EUV源材料的液滴的方法，所述方法包括：
从液滴生成器的喷嘴出口发射液体EUV源材料；
使所述液体EUV源材料通过第一区域，所述第一区域从所述喷嘴出口向下游延伸至第一位置；所述液体EUV源材料作为液滴流离开所述第一区域；
在所述第一位置处将所述液滴流引入到气体加速区中，所述气体加速区从所述第一位置向下游延伸至第二位置；
将气流引入所述气体加速区，以基本上平行于所述液滴流的流向流动；
随着所述气体接近所述第二位置，在所述气体加速区中加速所述气流；以及
将液滴夹带在所述气流中以加速所述液滴，
所述第一区域被布置和配置为使得所述第一区域中的液体EUV源材料不暴露于所述气体的流向流。
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