CN117806136A - 光学隔离模块 - Google Patents

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Abstract

用于光刻工具的光源包括：被配置为发出第一光束和第二光束的源，第一光束具有第一波长，并且第二光束具有第二波长，第一波长和第二波长不同；放大器，被配置为将第一光束和第二光束放大，以分别产生第一放大光束和第二放大光束；以及光源与放大器之间的光学隔离器，光学隔离器包括：多个二向色光学元件以及两个二向色光学元件之间的光学调制器。

Description

光学隔离模块
本申请是于国际申请日2016年9月30日提交的、2018年5月3日进入中国国家阶段的、申请号为201680064410.X、发明名称为“光学隔离模块”的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年10月1日提交的题为“OPTICAL ISOLATION MODULE”的美国临时申请号62/236,056的权益以及于2015年12月15日提交的题为“OPTICAL ISOLATIONMODULE”的美国序列号14/970,402的权益，其通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及光学隔离模块。光学隔离模块能够被用在极紫外(EUV)光源中。
背景技术
极紫外(“EUV”)光(例如，具有大约50nm或更小的波长的电磁辐射(有时也称为软x射线)并且包括波长约13nm的光)可以用于光刻过程以在衬底(例如，硅晶圆)中产生极小的特征。
产生EUV光的方法包括但不必限于利用处于等离子体状态的EUV范围中的发射谱线将具有元素(例如，氙、锂或锡)的材料进行转换。在通常称为激光产生等离子体(“LPP”)的这样的方法中，可以通过照射例如以材料的微滴、板、带、流或集群的形式的目标材料，利用可以被称为驱动激光器的经放大的光束来产生所需的等离子体。对于该过程，等离子体通常在密封容器(例如，真空室)中产生，并且使用各种类型的量测设备对其进行监测。
发明内容
在一个整体方面，用于光刻工具的光源包括：被配置为发出第一光束和第二光束的源，第一光束具有第一波长，并且第二光束具有第二波长，第一波长和第二波长不同；放大器，被配置为将第一光束和第二光束放大，以分别产生第一放大光束和第二放大光束；以及源和放大器之间的光学隔离器，光学隔离器包括：多个二向色光学元件以及两个二向色光学元件之间的光学调制器。
实施方案可以包括以下特征中的一个或多个。光学调制器可以包括声光调制器。二向色光学元件中的每一个可以被配置为反射具有第一波长的光并且透射具有第二波长的光；并且声光调制器可以被定位在两个二向色光学元件之间的射束路径上，声光调制器可以被定位为接收来自两个二向色光学元件的反射光，声光调制器可以被配置为当所接收到的光相对于声光调制器在第一方向上传播时透射所接收到的光并且当所接收到的光相对于声光调制器在第二方向上传播时使得所接收到的光偏离射束路径，第二方向不同于第一方向。第一光束和第二光束可以是脉冲光束。第一放大光束的能量可以小于第二放大光束的能量。第一放大光束可以具有足以使得目标材料微滴中的目标材料变形为经修改的目标的能量，经修改的目标包括几何分布中的目标材料，几何分布与目标材料微滴中目标材料的分布不同，目标材料包括当处于等离子体状态时发射极紫外(EUV)光的材料，并且第二放大光束具有足以将经修改的目标中的至少一些目标材料转化为发射EUV光的等离子体的能量。
声光调制器可以被定位在两个二向色光学元件之间的射束路径上，并且可以被定位为接收从两个二向色光学元件反射的光，声光调制器可以被配置为接收触发信号，并且声光调制器可以被配置为响应于接收到触发信号而将从射束路径所接收到的光偏转，并且被配置为以其他方式将所接收到的光传输到射束路径上。
光源还可以包括在源和放大器之间的第二光学调制器。第二光学调制器在两个二向色光学元件之间，并且第二光学调制器在与光学调制器不同的射束路径上。
源可以包括激光源。源可以包括多个源，第一光束由源中的一个源产生，并且第二光束由源中的另一个源产生。源可以包括一个或多个前置放大器。
在另一整体方面，用于极紫外(EUV)光源的设备包括：多个二向色光学元件，二向色光学元件中的每一个二向色光学元件被配置为反射具有第一波长带中的波长的光并且透射具有第二波长带中的波长的光；以及位于两个二向色光学元件之间的射束路径上的光学调制器，光学调制器被定位为接收从两个二向色光学元件所反射的光，并且光学调制器被配置为当所接收到的光在射束路径上以第一方向传播时透射所接收到的光，并且当所接收到的光在射束路径上以第二方向传播时，将所接收到的光偏离射束路径，第二方向不同于第一方向，其中第一波长带包括预脉冲光束的波长，并且第二波长带包括主射束的波长。
实施方案可以包括以下特征中的一个或多个。光学调制器可以是声光调制器。设备还可以包括控制系统，控制系统被配置为向声光调制器提供触发信号，并且声光调制器可以被配置为响应于接收到触发信号而将光偏转离开射束路径，并且以其他方式将光传输到射束路径上。
设备还可以包括第二光学调制器，其中第二光学调制器位于两个二向色光学元件之间，并且第二光学调制器被定位为接收由两个二向色光学元件透射的光。光学调制器和第二光学调制器可以位于相同的两个二向色光学元件之间，并且第二光学调制器可以位于不同于射束路径的第二射束路径上。
在另一整体方面，方法包括：在第一二向色光学元件处反射第一光束，所反射的第一光束穿过光学调制器和放大器来产生放大的第一光束；将第二光束透射通过第一二向色光学元件、第二二向色光学元件和放大器来产生放大的第二光束；在第二二向色光学元件处接收经放大的第一光束的反射，其中经放大的第一光束的反射和第二二向色光学元件之间的相互作用将所反射的经放大的第一光束引导至光学调制器；以及在光学调制器处将经放大的第一光束的反射偏转，从而将经放大的第一光束的反射引导远离第一光束的源。
实施方案可以包括以下特征中的一个或多个。在第一光束通过光学调制器之后且在经放大的第一光束在光学调制器处被反射之前，可以向光学调制器提供触发信号。
触发信号可以使得光学调制器处于光学调制器将入射光偏转的状态。
放大的第一光束可以朝向初始目标区域传播。可以通过第一放大光束与初始目标区域中的目标材料微滴之间的相互作用而产生第一放大光束的反射。第二放大光束可以朝向目标区域传播，并且目标材料与第二放大光束之间的相互作用可以产生第二放大光束的反射，方法还包括：将第二放大光束的反射透射通过第二二向色光学元件，以及在第二光学调制器处将第二放大光束的反射偏转，从而将第二放大光束的反射引导远离第二光束的源。第一光束的源和第二光束的源可以是相同的源。第一光束的源可以是源中的第一光学子系统，而第二光束的源可以是源中的第二光学子系统。
上述任何技术的实施方案可以包括用于改造现有EUV光源的方法、过程、光学隔离器、套件或预组装系统，或设备。在附图和下面的描述中阐述了一个或多个实施方案的细节。其他特征从说明书和附图以及权利要求中显而易见。
附图说明
图1和图2是示例性光学系统的框图。
图3和图6是示例性光学隔离器的框图。
图4A和图4B是可以在图3和图6的光学隔离器中使用的示例性光学布置的框图。
图5A和图5B是与示例性光学调制器相关联的时序图。
图7是示例性控制系统的框图。
图8A和图8B是用于极紫外(EUV)光源的驱动激光系统的框图。
图9、图10A、图10B、图11A、图11B、图12A-图12C和图13A-图13C是在具有和不具有光学隔离器的情况下收集的实验数据的示例。
具体实施方式
参考图1，示出了一个示例性光学系统100的框图。光学系统100是极紫外(EUV)光源的一部分。光学系统100包括产生光束110的光源102。从光源102发出光束110并且光束110在方向z上沿路径112向目标区域115传播。
目标区域115接收目标120，目标120包括转换为等离子体时发出EUV光的材料。目标120在光束110的一个或多个波长处是反射性的。因为目标120是反射性的，所以当光束110与目标120相互作用时，可以沿路径112在不同于z方向的方向上反射光束110的全部或部分。光束110的被反射的部分被标记为反射113。反射113可以以与z方向相反的方向在路径112上行进并且返回到光源102中。前向射束(从光源102朝向目标区域115传播的射束)的反射(例如，反射113)被称为“后向反射”。
光源102包括光生成模块104、光学隔离器106和光学放大器108。光生成模块104是光的源(例如，一个或多个激光器、灯或这些元件的任何组合)。光学放大器108具有在射束路径112上的增益介质(未示出)。当增益介质被激励时，增益介质向光束110提供光子，从而将光束110放大来产生放大的光束110。光学放大器108可以包括在路径112上被布置具有相应增益介质的多于一个的光学放大器。光学放大器108可以是驱动激光系统(例如，图8B的驱动激光系统880)的全部或一部分。
光生成模块104朝向光学隔离器106将光束110发射到射束路径112上。光学隔离器106沿z方向并朝向目标区域115将光束110传递到光学放大器108。然而，光学隔离器106阻挡后向反射113。因此，并且如下更详细讨论的，光学隔离器106防止后向反射进入光生成模块104。通过防止后向反射进入光生成模块104，可以将附加的光功率传递到目标120，这可以导致生成的EUV光量的增加。
参考图2，示出了包括示例性光源202的EUV光源200的框图。光源202可以用于代替光学系统100(图1)中的光源102。光源202包括光生成模块204，光生成模块204包括两个光学子系统204a、204b、光学放大器108和光学隔离器106。光学隔离器106在路径112上并且在光学放大器108与光生成模块204之间。
光学子系统204a、204b分别产生第一光束210a和第二光束210b。在图2的示例中，第一光束210a由实线表示，并且第二光束210b由虚线表示。光学子系统204a、204b可以是例如两个激光器。在图2的示例中，光学子系统204a、204b是两个二氧化碳(CO2)激光器。然而，在其他实施方案中，光学子系统204a、204b是不同类型的激光器。例如，光学子系统204a可以是固态激光器，并且光学子系统204b可以是CO2激光器。
第一光束210a、和第二光束210b具有不同的波长。例如，在光学子系统204a、204b包括两个CO2激光器的实施方案中，第一光束210a的波长可以是大约10.26微米(μm)，并且第二光束210b的波长可以在10.18μm和10.26μm之间。第二光束210b的波长可以是大约10.59μm。在这些实施方案中，即使两个光束从相同类型的源生成，也从CO2激光器的不同谱线生成光束210a、210b，导致光束210a、210b具有不同的波长。光束210a、210b也可以具有不同的能量。
光生成模块204还包括射束组合器209，射束组合器209将第一光束210a和第二光束210b引导到射束路径112上。射束组合器209可以是能够将第一光束210a和第二光束210b引导至射束路径112上的任何光学元件或光学元件的集合。例如，射束组合器209可以是反射镜的集合，反射镜中的一些反射镜被定位为将第一光束210a引导到射束路径112上，并且反射镜中的另一些反射镜被定位为将第二光束210b引导到射束路径112上。光生成模块204还可以包括前置放大器207，前置放大器207将光生成模块204内的第一光束210a和第二光束210b放大。
第一光束210a和第二光束210b可以在不同的时间在路径112上传播，但是第一光束210a和第二光束210b沿着路径112并且两个光束210a、210b均穿过基本上相同的空间区域直到光学隔离器106，并且通过光学放大器108。如图3和图6所示，第一光束210a和第二光束210b在光学隔离器106内分离，并且然后在路径112上传播到光学放大器108。
第一光束210a和第二光束210b由射束输送系统225成角度地分散，使得将第一光束210a引导朝向初始目标区域215a，并且将第二光束210b引导朝向经修改的目标区域215b，目标区域215b在-y方向上相对于初始目标区域215a位移。在一些实施方案中，射束输送系统225还将第一光束210a和第二光束210b分别聚焦到初始目标区域215a和经修改的目标区域215b内或附近的位置。
在图2所示的示例中，初始目标区域215a接收初始目标220a和第一光束210a。第一光束210a具有足以将初始目标220a中的目标材料的几何分布修改(或者启动目标材料的空间重新配置)成在经修改的目标区域215b中所接收的经修改的目标的能量。第二光束210b也被接收在经修改的目标区域215b中。第二光束210b具有足以将经修改的目标220b中的至少一些目标材料转化为发射EUV光的等离子体的能量。在该示例中，第一光束210a可以被称为“预脉冲”，并且第二光束210b可以被称为“主脉冲”。
第一光束210a可以从初始目标220a反射离开，从而产生后向反射213a，后向反射213a可以沿路径112在不同于z方向的方向上传播并且进入光学放大器108中。因为第一光束210a被用于修改初始目标220a的空间特性并且不旨在将初始目标220a转换成发射EUV光的等离子体，第一光束210a具有比第二光束210b低的能量。然而，第一光束210a的反射可以具有比第二光束201b的反射更多的能量。
第一光束210a(和反射213a)在第二光束210b之前传播通过光学放大器108。因此，当反射213a通过光学放大器108的增益介质时，光学放大器108的增益介质仍然可以被激励。结果，反射213a可以被放大器108放大。此外，初始目标220a可以是基本上球形的、致密的和高反射性的，而经修改的目标220b可以是盘状形状(或其他非球形形状)、密度较低且反射性较弱。由于非球形形状，经修改的目标220b可以被定位为减少由于第二光束210b和经修改的目标220b之间的相互作用而反射回到路径112上的光量。例如，经修改的目标220b可以相对于光束210b的传播方向在x-z和/或y-z平面中倾斜，或者经修改的目标220b可以远离第二光束210b的焦点。
在一些实施方案中，经修改的目标220b不在x-z和/或y-z平面中倾斜，并且作为取代方案，经修改的目标220b被定向为使得经修改的目标220b具有最大空间范围的侧面处于与第二光束210b的传播方向垂直的平面中。以这种方式(可以被称为“平坦”目标定向)将经修改的目标220b定向可以增强第二光束210b的吸收。在一些实施方案中，与其中经修改的目标220b相对于与第二光束210b的传播方向垂直的平面倾斜20度(°)的情况相比，这样的定向可以将第二光束210b的吸收增加约10％。以平坦定向将经修改的目标220b定位可以增加传播回到光源202中的反射光的量。然而，因为光源202包括光学隔离器106，所以经修改的目标220b可以具有平坦定向，因为光学隔离器106用于减小平坦定向中可能由经修改的目标220b产生的反射的影响。
最后，因为第二光束210b具有相对较大的能量，所以第二光束210b通过放大器108的前向传播使得增益介质饱和，从而使得几乎不能将放大器108可以提供的能量提供给第二光束210b的后向反射。这样，即使第一光束210a具有比第二光束210b低的能量，由第一光束210a产生的后向反射213a也可以是大量的并且可以大于由第二光束210b产生的后向反射。
如下所述，光学隔离器106防止从第一光束210a产生的后向反射进入光生成模块204。光学隔离器106还可以防止从第二光束210b产生的后向反射进入光生成模块204，并且这样的实施方案的一个示例在图6中示出。因为光学隔离器106防止潜在的破坏性后向反射到达光生成模块204，所以可以从光生成模块204生成更高能量的光束，导致更多的能量被输送到经修改的目标220b并且产生更多的EUV光。在一些实施方案中，通过使用光学隔离器106，所产生的EUV光的平均量可以增加约20％。
参考图3，示出了一个示例性光学隔离器306的框图。光学隔离器306可以用作光源102(图1)、光源202(图2)或任何其他光源中的光学隔离器106。关于光源202来讨论光学隔离器306。
光学隔离器306包括二向色光学元件331、反射元件332、光学调制器335和二向色元件336。光学隔离器306还可以包括光学布置333、334。二向色元件331和336在射束路径112上。二向色元件331和336可以是能够根据其波长将光分离或过滤的任何光学组件。例如，二向色元件331和336可以是二向色镜、二向色滤光器、二向色分束器或这些元件的组合。二向色元件331和336可以彼此相同，或者它们可以具有不同的配置。在图3的示例中，二向色元件331和336反射第一光束210a的一个或多个波长并透射第二光束210b的一个或多个波长。
将第一光束210a从二向色元件331反射到射束路径314上，射束路径314位于二向色元件331和336之间并且具有由反射元件332限定的空间范围和形式。射束路径314不同于射束路径112。因此，在光学隔离器306中，第一光束210a不保留在射束路径112上，并且第一光束210a和第二光束210b在空间上彼此分离。在到达二向色元件336之前，第一光束210a在射束路径314上传播通过光学布置333、334和光学调制器335，二向色元件336将光束210a反射回到射束路径112上。第二光束210b穿过二向色元件331并且穿过二向色元件336，在传播通过光学隔离器306的同时保持在射束路径112上。
光学调制器335位于二向色元件331和336之间的射束路径314上。光学调制器335是能够将入射光偏离路径314的光学元件。可以在断开状态和闭合状态之间调节光学调制器335，使得光学调制器335可以透射第一光束210a并阻挡反射213a(第一光束210a从初始目标220a的反射)。
光学调制器335可以是例如声光调制器(AOM)。声光调制器包括连接到换能器(例如，压电换能器)的介质(例如，石英或玻璃)。换能器的运动使得声波在介质中形成，从而在介质中创建在空间中变化的折射率。当介质包括声波时，入射到介质上的光被偏转。当声波不存在于介质中时，声光调制器在不偏转的情况下将入射光透射。其他光学调制器可以用作调制器335。例如，光学调制器335可以是法拉第旋转器或电光调制器(EOM)。调制器335可以是这样的装置的组合，并且可以包括多于一个的相同类型的装置。
在光学调制器335是声光调制器的实施方案中，换能器在预期该反射213a进入路径314时移动。在其他时间，换能器不移动或振动。因此，光束210a(前向“预脉冲”)通过光学调制器335、保持在路径314上、并最终重新加入路径112。然而，反射213a被偏转(示为图3中的偏转217a)远离路径314。结果，反射213a没有到达光生成模块204(图2)。
因为光学调制器335可以被配置为仅在特定时间透射入射光，所以光学隔离器306提供基于时间门的隔离技术(而不是基于偏振的技术)。附加地，光学隔离器306可以与基于偏振的隔离技术组合使用。例如，后向反射的偏振可以与前向光束210a、210b的偏振不同，并且包括偏振元件(例如，薄膜偏振器)的偏振隔离器303可以放置在光学隔离器306和光学放大器108(图1和图2)之间，以提供附加的后向反射阻挡。偏振隔离器303的偏振元件可以被配置为主要抑制第二光束210b的反射，从而允许光学隔离器306适合于抑制第一光束210a的反射。通过使用不同的技术来抑制第一光束210a和第二光束210b的反射，可以减少从任何源到达光生成模块204的总反射量。
在一些实施方案中，光学隔离器306包括第一光学布置333和第二光学布置334。第一光束210a在到达光学调制器335之前穿过第一光学布置333。第一光学布置333可以是减小第一光束210a的射束直径的任何光学元件或光学元件的集合。在穿过光学调制器335之后，第一光束210a穿过第二光学布置334。第二光学布置334可以是扩大第二光束210b的射束直径的任何光学元件或光学元件的集合。光学调制器335能够在断开(入射光被光学调制器335透射的状态)或闭合(入射光被光学调制器335偏转或阻挡的状态)之间转换的速度随着射束直径的减小而增加。因此，与缺少第一光学布置333的实施方案相比，通过减小第一光束210a的直径，第一光学布置333允许光学调制器335在断开和闭合之间更快速地切换，反之亦然。在一些实施方案中，光束210a的射束直径可以被减小到大约3毫米(mm)。
在将第一光束210a引导到路径112上之前，第二光学布置334扩大第一光束210a的直径。附加地，在反射213a到达光学调制器335之前，第二光学布置334减小反射213a的射束直径。通过减小反射213a的射束直径，光学调制器335必须在断开状态和闭合状态之间转换来阻挡反射213a的速度减小。
参考图4A和图4B，分别示出了示例性光学布置433和434的框图。光学布置433、434可以分别用作光学隔离器306(图3)中的光学布置333、334。光学布置433、434是具有一个凸透镜和一个凹透镜的伽利略望远镜。在光学布置433中，凹透镜442位于凸透镜441和光学调制器335之间。在光学布置434中，凹透镜443位于光学调制器335和凸透镜444之间。两个布置433、434减小朝向光学调制器335传播的光束的直径。当在图3所示的配置中一起使用光学布置433、434时，在入射到光学调制器335之前，光束210a的光束直径被减小，并且在通过光学调制器335之后，光束210a的射束直径被光学布置434放大。在到达光学调制器335之前，反射213a的射束直径被光学布置434减小。反射213a不通过光学布置433，因为光学调制器335将反射213a从射束路径314偏转。
光学布置433和434可以是相同的伽利略望远镜，或者布置433和434可以包括具有不同特性(例如，不同焦距)的透镜。
参考图5A，示出了作为时间的函数的光学调制器335的状态的示例性曲线图。图5B示出了在图5中所示的相同时间轴上的光束510a和反射513a的脉冲的相对位置。当系统200被配置为使用光学隔离器306(图3)作为光学隔离器106时，脉冲510a是通过系统200(图2)传播的光束的脉冲，并且反射513a是来自初始目标220a的脉冲513a的反射。脉冲510a是脉冲光束的脉冲(被用作“预脉冲”来形成初始目标220a)。
从时间t1到时间t2，闭合光学调制器335(将光从路径314偏转或以其他方式防止入射光保留在路径314上)。在时间t2，光学调制器335开始转换到断开状态。光学调制器335在时间t2和t3之间断开，并且在该时间范围期间，光学调制器335透射入射光。光学调制器335在时间t3转变为闭合，并在时间t4再次闭合。如以上所讨论的，可以通过减小由光学调制器335门控的光的射束直径来减少转换时间(时间t2与t3之间的时间以及t3与t4之间的时间)。
还参考图5B，选择时间t2和t3，使得在调制器335断开时脉冲510a入射在光学调制器335上。因此，脉冲510a通过光学调制器335到达初始目标220a。时间t3和t4被选择为使得光学调制器335在透射脉冲510a之后开始闭合，并且当反射513a入射在光学调制器335上时闭合。以这种方式，光学调制器335提供预脉冲反射513a的基于时间门的隔离。
在一些实施方案中，预脉冲510a和反射513a的射束直径可以是3mm。在光学调制器335是声光调制器的实施方案中，光学调制器从断开转换到闭合以及从闭合转换到断开的时间由入射光的射束直径和声音在光学调制器的材料中的速度决定。材料可以是例如具有5500米/秒(m/s)的声波速度的锗(Ge)。在该示例中，转换时间(光学调制器从闭合转换为断开的时间)为375纳秒(ns)。预脉冲510a和反射513a之间的延迟可以是例如400ns。因此，预脉冲510a由光学调制器335透射并且将反射513a偏离路径314。
在一些实施方案中，除了预期脉冲510a的时间段之外，光学调制器335闭合。通过在其他时间保持闭合，光学调制器335防止反射513a进入光生成模块204。附加地，通过保持闭合，调制器335还防止或减少脉冲510a的二次反射的影响。在路径112上诸如滤波器、针孔、透镜和管等的元件是闪烁的源并且反射入射光。这些元件可以反射脉冲510b并引起在路径112和路径314上传播的二次反射，并且这些二次反射是除了反射513a之外的反射。除了当脉冲510a入射在调制器335上时，通过保持调制器335闭合，二次反射也被阻止进入光生成模块204。此外，从路径314中去除二次反射并因此阻止二次反射传播返回到路径112上。以这种方式，二次反射不能到达初始目标区域215a、经修改的目标区域215b或区域215a和215b之间的区域。如果二次反射能够到达这些区域，则在目标到达经修改的目标区域215b之前，反射可能通过将目标分离而损害目标。二次反射可以被称为由反向脉冲(FER)激励的正向脉冲。光学隔离器306可以帮助减轻可以限制传递到目标区域215b的光功率的最大值的自激。
参考图6，示出了另一示例性光学隔离器606的框图。可以使用光学隔离器606代替系统100(图1)或系统200(图2)中的光学隔离器106。附加地，光学隔离器606能够被用在需要防止后向反射的任何其他光学系统中。关于光学隔离器606被用作系统200(图2)中的光学隔离器106的配置来讨论光学隔离器606。光学隔离器606可以与上面关于图3讨论的偏振隔离器303一起使用。在包括偏振隔离器303的实施方案中，偏振隔离器303位于光学隔离器606和光学放大器108(图1和2)之间，以提供后向反射的附加阻挡。
除光学隔离器606包括第二光学调制器637之外，光学隔离器606类似于光学隔离器306(图3)。第二光学调制器637位于路径112上，并且被定位在二向色光学元件331和二向色光学元件336之间。类似于光学调制器335，第二光学调制器637在处于断开状态时透射入射光并且在处于闭合状态时偏转或阻挡入射光。第二光束210b从光生成模块204发出并在路径112上传播到二向色光学元件331。
如上所述，二向色光学元件331透射第二光束210b的波长。因此，第二光束210b穿过二向色光学元件331并入射到第二光学调制器637上。当第二光束210b入射在调制器637上时，第二光学调制器637被控制为处于断开状态，并且第二光束210b穿过调制器637和二向色光学元件336，保持在路径112上并到达经修改的目标区域215b(图2)。第二光束210b的一部分从经修改的目标220b反射(除了将目标材料中的至少一些转换为发射EUV光的等离子体之外)并且可以作为反射213b沿路径112以不同于z方向的方向传播。
反射213b由二向色光学元件336透射并保持在路径112上。当反射213b入射到调制器637上时，光学调制器637闭合，并且反射213b从路径112偏转为偏转光217b。因此，第二调制器637防止反射213b到达光生成模块204或减少到达光生成模块204的反射213b的量，从而减少或消除来自光生成模块404的自激并允许第二光束210b具有更大的能量。在一些实施方案中，光学调制器637偏转反射213b的30-40％。光学调制器637断开的时间可以减少，以进一步减少自激的量。例如，将断开时间从20微秒(μs)减少到2μs可以将自激减少90％。
除了光束210b被期望的时间段之外，第二调制器637闭合。通过在其他时间保持闭合，第二调制器637防止反射213b进入光生成模块204。附加地，通过保持闭合，第二调制器637还防止或减少来自第二光束210b的二次反射的影响。在路径112上，诸如滤波器、针孔、透镜和管等的元件是闪烁的源并且反射入射光。这些元件可以反射第二光束210b并引起除了反射213b(由第二光束210b和经修改的目标220b之间的相互作用引起)之外的二次反射。除了当第二光束210b入射在调制器637上时，通过保持调制器637闭合，二次反射也被阻止进入光生成模块204，并且二次反射被从路径112去除。
第二光学调制器637可以与调制器335相同，或者第二光学调制器637和调制器335可以是不同类型的调制器。
参考图7，示出了系统700的框图。系统700包括光生成模块704、控制系统740和光学调制器735。光生成模块704可以是光生成模块104(图1)、光生成模块204(图2)或者生成具有不同波长的光束的任何其他系统。光学调制器735可以是光学调制器335(图3)和/或光学调制器637(图6)。
控制系统740向光学调制器735提供触发信号747。触发信号747足以使得光学调制器735改变状态或开始改变状态。例如，在光学调制器735是声光调制器的实施方案中，触发信号747可以通过使得换能器振动以在调制器中形成声波来将调制器转换到闭合状态RRR。控制系统740还可以通过信号741从光发生模块704接收数据，并且可以通过信号742向光生成模块704提供数据。此外，控制系统740还可以经由信号742从光学模块735接收数据。
控制系统740包括电子存储装置743、电子处理器744和输入/输出(I/O)接口745。电子处理器744包括适合于执行计算机程序的一个或多个处理器(例如，通用或专用微处理器以及任何类型的数字计算机的任何一个或多个处理器)。通常，处理器从只读存储器或随机存取存储器或这两者接收指令和数据。电子处理器744可以是任何类型的电子处理器。
电子存储装置743可以是易失性存储器(例如，RAM)或非易失性存储器。在一些实施方案中，电子存储装置743可以包括非易失性和易失性部分或组件。电子存储装置743可以存储在光学调制器735的操作中使用的数据和信息。例如，电子存储装置743可以存储指定第一波束210a和第二波束210b何时预期传播通过系统200(图2)的定时信息。电子存储装置743还可以存储指令(也许作为计算机程序)，指令在执行时使得处理器744与控制系统740、光生成模块704和/或光学调制器735中的其他组件进行通信。例如，指令可以是使得电子处理器744在由电子存储装置743上存储的定时信息所指定的特定时间向光学调制器735提供触发信号747的指令。
I/O接口745是允许控制系统740接收数据和信号和/或向操作员、光生成模块704、光学调制器735和/或运行在另一电子装置上的自动过程提供数据和信号的任何类型的电子接口。例如，I/O接口745可以包括视觉显示器、键盘或通信接口中的一个或多个。
参考图8A，示出了LPP EUV光源800。光学系统100和200可以是诸如源800的EUV光源的一部分。通过在目标位置805处使用经放大的光束810照射目标混合物814而形成LPPEUV光源800，经放大的光束810沿射束路径朝向目标混合物814行进。目标位置805(也被称为照射部位)位于真空室830的内部807内。当经放大的光束810撞击目标混合物814时，目标混合物814内的目标材料被转换为具有EUV范围内的发射谱线的元素的等离子体状态。所创建的等离子体具有取决于目标混合物814内的目标材料的组成的某些特性。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800还包括目标材料输送系统825，目标材料输送系统825输送、控制并引导以液滴、液体流、固体颗粒或集群、包含在液滴内的固体颗粒、或包含在液体流内的固体颗粒的形式的目标混合物814。目标混合物814包括目标材料(例如，水、锡、锂、氙、或当转换成等离子体状态时具有EUV范围内的发射谱线的任何材料)。例如，元素锡可以用作纯锡(Sn)；锡化合物(例如，SnBr4、SnBr2、SnH4)；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814还可以包括诸如非目标颗粒的杂质。因此，在没有杂质的情况下，目标混合物814仅由目标材料构成。目标材料输送系统825将目标混合物814输送到室630的内部607中，并到达目标位置605。
光源800包括驱动激光系统815，驱动激光系统815由于激光系统815的一个或多个增益介质内的粒子数反转而产生经放大的光束810。光源800包括激光系统815与目标位置805之间的射束输送系统，射束输送系统包括射束传递系统820和聚焦组件822。射束传递系统820从激光系统815接收经放大的光束810，并根据需要将经放大的光束810转向并修改、并将经放大的光束810输出到聚焦组件822。聚焦组件822接收经放大的光束810并将光束810聚焦到目标位置805。
在一些实施方案中，激光系统815可以包括用于提供一个或多个主脉冲(以及在一些情况下提供一个或多个预脉冲)的一个或多个光学放大器、激光器和/或灯。每个光学放大器包括能够以高增益将期望波长光学放大的增益介质、激励源和内部光学器件。光学放大器可以具有或可以不具有形成激光腔的激光镜或其他反馈装置。因此，即使没有激光腔，激光系统815也会由于激光放大器的增益介质中的粒子数反转而产生经放大的光束810。此外，如果存在激光腔来向激光系统815提供足够的反馈，则激光系统815可以产生作为相干激光束的经放大的光束810。术语“经放大的光束”涵盖以下一项或多项：来自激光系统815、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815、被放大并且也是相干激光振荡的光。
激光系统815中的光学放大器可以包括填充气体作为增益介质，填充气体包括CO2，并且可以以大于或等于800的增益将具有大约9100nm至大约11000nm之间(并且特别地具有大约10600nm)的波长的光放大。适用于激光系统815的放大器和激光器可以包括脉冲式激光装置(例如，脉冲式气体放电CO2激光装置)，脉冲式激光装置以相对较高的功率(例如，10kW或更高)和高脉冲重复率(例如，40kHz或更高)操作，例如使用DC或RF激励产生约9300nm或约10600nm的辐射。激光系统815中的光学放大器还可以包括诸如水的冷却系统，当以较高的功率操作激光系统815时可以使用该冷却系统。
图8B示出了示例驱动激光系统880的框图。驱动激光系统880可以用作源800中的驱动激光系统815的一部分。驱动激光系统880包括三个功率放大器881、882和883。功率放大器881、882和883中的任一个或全部可以包括内部光学元件(未示出)。
光884通过输出窗口885从功率放大器881出射，并且从曲面镜886反射离开。反射之后，光884通过空间滤波器887，被曲面镜888反射离开，并通过输入窗口889进入功率放大器882。光884在功率放大器882中被放大，并通过输出窗口890作为光891被引导出功率放大器882。光891被折叠式反射镜892引导朝向放大器883，并通过输入窗口893进入放大器883。放大器883将光891放大，并通过输出窗口894将光891引导出放大器883作为输出光束895。折叠式反射镜896将输出光束895向上引导(离开页面)并朝向射束传递系统820(图8A)。
再次参考图8B，空间滤波器887限定孔897，孔897可以是例如直径在约2.2mm至3mm之间的圆。曲面镜886和888可以是例如分别具有约1.7m和2.3m的焦距的离轴抛物面镜。空间滤波器887可以被定位成使得孔897与驱动激光系统880的焦点重合。
再次参考图8A，光源800包括具有孔840的收集器反射镜835，以允许经放大的光束810穿过并到达目标位置805。收集器反射镜835可以是例如椭球面反射镜，椭球面反射镜在目标位置805处具有主焦点，并且在中间位置845处具有次级焦点(也称为中间焦点)，其中EUV光可以从光源800输出，并且可以被输入到例如集成电路光刻工具(未示出)。光源800还可以包括从收集器反射镜835朝向目标位置805逐渐变细的端部开放的中空圆锥形护罩850(例如，气锥)，以减少进入聚焦组件822和/或射束传递系统820的由等离子体生成的碎片的量，同时允许经放大的光束810到达目标位置805。为此目的，可以在护罩中提供被引导朝向目标位置805的气流。
光源800还可以包括连接到微滴位置检测反馈系统856、激光控制系统857和光束控制系统858的主控制器855。光源800可以包括一个或多个目标或微滴成像器860，目标或微滴成像器860提供指示微滴例如相对于目标位置805的位置的输出，并且将该输出提供给微滴位置检测反馈系统856，微滴位置检测反馈系统856可以例如计算微滴位置和轨迹，根据微滴位置和轨迹，可以通过微滴基础以一个微滴或平均地计算微滴位置误差。微滴位置检测反馈系统856因此将微滴位置误差提供作为主控制器855的输入。因此，主控制器855可以将激光位置、方向和时序校正信号例如提供给激光控制系统857，激光控制系统857可用于例如控制激光定时电路和/或光束控制系统858，以控制经放大的光束的位置和射束传递系统820的形状，以改变室830内的光束焦点的位置和/或焦点功率。
目标材料输送系统825包括目标材料输送控制系统826，目标材料输送控制系统826响应于来自主控制器855的信号而可操作，以例如修改由目标材料供应设备827释放的微滴的释放点，从而校正到达期望目标位置805的微滴的误差。
附加地，光源800可以包括光源检测器865和870，光源检测器865和870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、特定波长带外的能量、以及EUV强度和/或平均功率的角分布。光源检测器865生成由主控制器855使用的反馈信号。例如，反馈信号可以指示诸如激光脉冲的定时和聚焦的参数中的误差，以在正确的地点和时间正确截取微滴，从而实现有效和高效的EUV光产生。
光源800还可以包括引导激光器875，引导激光器875可以用于将光源800的各个部分对准、或者辅助将经放大的光束810引导至目标位置805。与引导激光器875相结合，光源800包括量测系统824，量测系统824被放置在聚焦组件822内，以对来自引导激光器875和经放大的光束810的光的一部分进行采样。在其他实施方案中，量测系统824被放置在射束传递系统820内。量测系统824可以包括对光的子集进行采样或重定向的光学元件，这样的光学元件由能够承受引导激光束和经放大的光束810的功率的任何材料制成。光束分析系统由量测系统824和主控制器855形成，因为主控制器855对来自引导激光器875的采样光进行分析，并且通过光束控制系统858来使用该信息以调节聚焦组件822内的组件。
因此，总之，光源800产生经放大的光束810，经放大的光束810沿射束路径被引导来照射目标位置805处的目标混合物814，以将混合物814内的目标材料转换成发射EUV范围中的光的等离子体。经放大的光束810在基于激光系统815的设计和性质确定的特定波长(也被称为驱动激光波长)下操作。附加地，当目标材料提供足够的反馈到激光系统815中以便产生相干激光时、或者在驱动激光系统815包括合适的光反馈以便形成激光腔的情况下，经放大的光束810可以是激光束。
参考图9，示出了用于诸如光学隔离器306(图3)的光学隔离器的示例测试数据的曲线图900。曲线图900示出了在光学隔离器处于开状态和关状态下作为时间的函数的反向预脉冲光束的测量功率。反向预脉冲光束可以是诸如反射213a(图2)的光束，反射213a由如上所讨论的第一光束210a(图2)和初始目标220a(图2)之间的相互作用产生。在开状态下，光学隔离器通过将反射213a的全部或部分从射束路径314偏转来阻挡或减小反射213a的影响，使得减少或消除到达光生成模块204的反射213a。在开状态下，光学隔离器可以例如如关于图5A和图5B所讨论的那样进行操作。在关状态下，光学隔离器不激活，并且系统在好像光学隔离器不存在一样进行操作。
在图9的示例中，光学隔离器在时间905和910之间处于关状态，否则处于开状态。当光学隔离器处于开状态时，到达光生成模块204的反射213a的功率非常低，并接近零瓦特(W)。例如，到达光生成模块204的反射213a的功率可以是大约或小于0.1W。如上所述，期望降低到达光生成模块204的反射213a的功率。相反，当光学隔离器处于关状态时，到达光生成模块204的反射213a的功率大于0并且可以在大约4.2W和18.2W之间。此外，当光学隔离器处于关状态时，到达光生成模块204的反射213a的功率变化很大，这可能导致系统不稳定。因此，除了减少反射213a中的功率量，光学隔离器还减少了反射功率的变化，导致更稳定的系统。
参考图10A和图10B，示出了附加的示例测试数据。图10A示出了当系统中不存在光学隔离器(例如，光学隔离器306)时，作为脉冲数的函数的所产生的EUV光的能量，并且图10B示出了当系统中存在光学隔离器时，作为脉冲数的函数的所产生的EUV光的能量。当光学隔离器不存在时，EUV光的平均能量为3.4毫焦耳(mJ)。当光学隔离器存在时，平均EUV能量增加到4.1mJ。
还参考图11A和图11B，当系统中存在光学隔离器时，所产生的EUV光也更加稳定。图11A示出了当光学隔离器不存在时所产生的EUV光的能量的特定值的分布，并且图11B示出了当存在光学隔离器时所产生的EUV光的能量的特定值的分布。图11B的能量值的分布(当使用光学隔离器时)示出与不采用光学隔离器的系统相比，更高的能量值出现得更频繁，并且所有的能量值都被包含在更小的范围内。因此，使用光学隔离器(例如，光学隔离器306)导致具有更高能量的EUV光并且还导致更稳定(变化更小)的EUV光。
参考图12A-图12C和图13A-图13C，示出了附加的示例测试数据。图12A-图12C三次示出了在缺少诸如光学隔离器306的光学隔离器的系统中的目标1200，并且图13A-图13C三次示出了在包括诸如光学隔离器306的光学隔离器的系统中的目标1300。目标1200和1300包括当处于等离子体状态时发射EUV光的目标材料。在与处于接收预脉冲的位置(例如，图2的初始目标区域215a)以及接收主脉冲的位置(例如，图2的经修改的目标区域215b)中的目标1200和1300重合的时候示出了目标1200和1300。
如以上关于图5A和图5B所讨论的，光学隔离器可以减少或消除来自诸如针孔、透镜、管和光学元件等的对象的二次反射。当存在二次反射时，二次反射可以在其从初始目标区域215a移动到经修改的目标区域215b时到达目标。图12A-图12C示出了随时间的推移与目标1200相互作用的二次反射的一个示例。如图12B和图12C所示，与图12A相比，目标1200随时间空间展开并分离。图13A-图13C示出了使用光学隔离器(例如，光学隔离器306)来减少或消除二次反射的系统的一个示例。与目标1200(图12A-图12C)相比，目标1300(图13A-图13C)具有更干净的空间轮廓，这可以导致入射光束的吸收增加以及更多的目标材料可用于与第二光束210b相互作用(并且因此产生更多的EUV光)。附加地，因为目标1300与包括光学隔离器的光源一起使用，所以目标1300可以具有相对于入射光束的传播方向的平坦定向，同时仍然减少或消除后向反射和二次反射对光源的影响。
其他实施方案在权利要求的范围内。
在光学子系统204a、204b(图2)是不同类型的光学子系统的实施方案中，光学子系统204a可以是稀土掺杂固态激光器(例如，Nd：YAG或铒掺杂光纤(Er：玻璃))，并且第一光束210a的波长可以是1.06μm。光学子系统204b可以是CO2激光器，并且光束210b的波长可以是例如10.26μm。在这些实施方案中，第一光束210a和第二光束210b可以在分离的光学放大器中被放大并且可以沿分离的路径穿过系统200。而且，可以使用两个分离的光学隔离器，一个用于第一光束210a及其对应反射，另一个用于光束210b及其对应反射。
前置放大器207(图2)可以具有多个级。换言之，前置放大器207可以包括串联的、并放置在路径112上的一个以上的放大器。
光束110、210a和210b可以是脉冲光束。第一光束210a的脉冲(或脉冲510a)的功率可以是例如20-40瓦(W)。第二光束210b的脉冲的功率可以是例如300-500W。
第一光束210a可以是可以作用于初始目标220a以形成经修改的目标220b的任何类型的辐射。例如，第一光束210可以是由激光器生成的脉冲光束。第一光束210可以具有约1μm-10.6μm的波长。第一光束210a的脉冲的持续时间可以是例如20-70纳秒(ns)、小于1ns、300皮秒(ps)、100-300ps之间、10-50ps之间或者10-100ps之间。第一光束210a的脉冲的能量可以是例如15-60毫焦耳(mJ)。当第一光束210a的脉冲具有1ns或更小的持续时间时，脉冲的能量可以是2mJ。第一光束210a的脉冲和第二光束210b的脉冲之间的时间可以是例如1至3微秒(μs)。
初始目标220a和目标115可以具有目标混合物814的任何特性。例如，初始目标220a和目标115可以包括锡。
光学系统100和200可以包括偏振隔离器303。在光学系统100的这些实施方案中，偏振隔离器303位于光学隔离器106和光学放大器108之间。

Claims (5)

1.一种用于极紫外(EUV)光源的设备，所述设备包括：
多个二向色光学元件，所述二向色光学元件中的每一个二向色光学元件被配置为反射具有第一波长带中的波长的光，并且透射具有第二波长带中的波长的光；以及
位于所述二向色光学元件中的两个二向色光学元件之间的射束路径上的光学调制器，所述光学调制器被定位为接收从所述两个二向色光学元件反射的光，并且所述光学调制器被配置为当所接收到的光在所述射束路径上以第一方向传播时，透射所接收到的光，并且当所接收到的光在所述射束路径上以第二方向传播时，将所接收到的光偏离所述射束路径，所述第二方向不同于所述第一方向，其中
所述第一波长带包括预脉冲光束的波长，并且
所述第二波长带包括主射束的波长。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述光学调制器包括声光调制器。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述设备进一步包括控制系统，所述控制系统被配置为向所述声光调制器提供触发信号，并且其中所述声光调制器响应于接收到所述触发信号而将光偏离所述射束路径，并且以其他方式将光传输到所述射束路径上。
4.根据权利要求1所述的设备，还包括第二光学调制器，其中，
所述第二光学调制器位于所述二向色光学元件中的两个二向色光学元件之间，并且
所述第二光学调制器被定位为接收由所述两个二向色光学元件透射的光。
5.根据权利要求4所述的设备，其中所述光学调制器和所述第二光学调制器位于相同的两个二向色光学元件之间，并且所述第二光学调制器位于不同于所述射束路径的第二射束路径上。
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