DE102014006265B4

DE102014006265B4 - Sn-dampf-euv-llp-quellsystem für die euv-lithographie

Info

Publication number: DE102014006265B4
Application number: DE102014006265.1A
Authority: DE
Inventors: Daniel Stearns; Richard Levesque; Natale M. Ceglio
Original assignee: Media Lario SRL
Current assignee: Media Lario SRL
Priority date: 2013-05-03
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2017-08-24
Anticipated expiration: 2034-05-01
Also published as: DE102014006265A1

Abstract

Sn-Dampf-EUV-LLP-Quellsystem für die EUV-Lithographie, umfassend: eine Sn-Dampfkammer, angepasst, um eine Sn-Dampfsäule aus einer Zufuhr von Sn-Flüssigkeit zu erzeugen, wobei die Sn-Säule eine Sn-Atomdichte von < 1019 Atome/cm3 aufweist; einen Sn-Dampfkondensator, angeordnet, um die Sn-Dampfsäule aufzunehmen und den Sn-Dampf zu kondensieren, um recycelte Sn-Flüssigkeit zu bilden; ein Sn-Flüssigkeitssammelsystem, das die recycelte Sn-Flüssigkeit sammelt und der Zufuhr von Sn-Flüssigkeit bereitstellt; und mindestens einen Laser, angeordnet, um die Sn-Dampfsäule mit mindestens einem Laserstrahl zu bestrahlen, um ein unterdichtes Sn-Plasma mit einer Elektronendichte von < 1019 Elektronen/cm3 zu erzeugen, wobei das unterdichte Sn-Plasma im Wesentlichen isotrop EUV-Strahlung emittiert.

Description

PRIORITÄTSANSPRUCH
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität unter 35 USC § 119(e) aus der U.S.-Provisional Patentanmeldung Seriennummer 61/819,435, eingereicht am 3. Mai 2013, die hier durch Bezugnahme einbezogen wird.
Die gesamte Offenbarung irgendeiner Veröffentlichung oder eines Patentdokuments, das hier erwähnt ist, ist durch Bezugnahme einbezogen, einschließlich der U.S.-Patentanmeldung Serienr. 13/065,008 mit dem Titel „EUV collector system with enhanced EUV radiation collection”, die am 11. März 2011 eingereicht und als U.S.-Patent Nr. 8,587,768 erteilt wurde; U.S.-Patentanmeldung Seriennr. 12/803,461 mit dem Titel „Source-collector module with GIC mirror and Sn vapor LPP target system”, die am 28. Juni 2010 eingereicht und als U.S.-Patent Nr. 8,686,381 erteilt wurde; U.S.-Patentanmeldung Seriennr. 13/761,189 mit dem Titel „Source collector modules for EUV lthography employing a GIC mirror and an LPP source”, eingereicht am 7. Februar 2013, und U.S.-Patent Nr. 8,411,815 mit dem Titel „Grazing incidence collector for laser produced plasma source”, erteilt am 2. April 2013.
GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf extrem ultraviolett (EUV) Quellen und insbesondere bezieht sie sich auf ein Laser erzeugtes Sn-Dampf-EUV-Plasma (LPP-Quellsystem zur Verwendung in der EUV-Lithographie.
HINTERGRUND
Gängige EUV-Lithographietechnologie leidet unter nicht ausreichender Quellleistung. Für kommerziell brauchbare EUV-Lithographie ist 1 kW (1000 W) an EUV-Leistung beim Zwischenfokus (intermediate focus, IF) erforderlich. Unglücklicherweise wurden bis heute nur etwa 50 W erreicht.
Die gängigen EUV-Quellsysteme verwenden einen gepulsten IR-Laser als Energiequelle in Verbindung mit einem Sn-Tropfentarget sowie einen Mehrfachschicht beschichteten Kollektor mit normalem Einfall (normal incidence collector, NIC). Unglücklicherweise ist ein Skalieren dieses Quellsystems auf hohe EUV-Leistung (z. B. 1 kW beim IF) ungeheuer schwierig. Um 1 kW EUV-Leistung beim IF zu erhalten, erfordert dies insbesondere eine Laserleistung über 100 kW beim Sn-Target, zusammen mit einem gepulsten Laser, der synchronisiert ist, um die Sn-Tropfentargets zu treffen (arbeitet bei etwa 100 kHz), was außerordentlich herausfordernd ist. Weiterhin erzeugt die Laser-Targetwechselwirkungsphysik im gängigen Schema hohe Niveaus an reflektierter IR-Laserleistung vom LPP und resultiert in reduzierter Umwandlungseffizienz von Laserleistung in EUV-Leistung. Dies bewirkt ebenfalls die Gefahr von Beschädigung von stromabwärtigen optischen Komponenten und den Wafern. Bei hoher Leistung führt der Schmutz bzw. die Verunreinigungen bzw. Ablagerung vom LPP dazu, dass der NIC ernsthaft Gefahr läuft, sehr schnell beschädigt zu werden. Sämtliche dieser Probleme steigen zumindest linear mit der Zunahme der EUV-Leistung am IF. Aus der US 2012/0145930 A1 ist ein euv-LLP-Quellsystem mit einer Vakuumkammer, in die ein Gasstrom einer Substanz eingeleitet wird bekannt geworden. Die Substanz im Gasstrom wird mit Laserlicht angeregt, derart dass ein Plasma ausgebildet wird, so dass EUV-Licht abgestrahlt wird. Die US 2011/0101863 A1 zeigt eine EUV-Lichtquelle, bei der ein Laserstrahl auf ein Targetmaterial auftrifft und ein Plasma generiert wird, das EUV-Licht emuliert. Das Targetmaterial umfasst Zinn, das durch das auftreffende Laserlicht ionisiert wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Aspekt der Offenbarung ist ein Sn-Dampf-EUV-LLP-Quellsystem für die EUV-Lithographie. Das System weist einen Sn-Dampfgenerator auf, angepasst, um eine Sn-Dampfsäule oder -Strahl aus einer Zufuhr von Sn-Flüssigkeit zu erzeugen. Die Sn-Säule weist eine Dichte von < 10¹⁹ Atome/cm³ auf. Das System weist ebenfalls einen Sn-Dampfkondensator auf, angeordnet, um die Sn-Dampfsäule aufzunehmen und den Sn-Dampf zu kondensieren, um recycelte Sn-Flüssigkeit zu bilden. Ein Sn-Flüssigkeitssammelsystem sammelt die recycelte Sn-Flüssigkeit und stellt diese der Zufuhr der Sn-Flüssigkeit zur Verfügung. Mindestens ein gepulster Laser ist angeordnet, um die Sn-Dampfsäule mit Laserpulsen zu bestrahlen, um ein unterdichtes Sn-Plasma mit einer Elektronendichte von < 10¹⁹ Elektronen/cm³ zu erzeugen, wobei das unterdichte Sn-Plasma im Wesentlichen isotrop EUV-Strahlung emittiert. Eine Folge oder Reihe von Laserpulsen wird verwendet, um eine Zeitreihe von Sn-Plasmen zu erzeugen, z. B. mit einer Rate zwischen 50 und 150 kHz. Im Falle, wo multiple Laserstrahlen verwendet werden, wird die Ankunftszeit der Laserpulse der verschiedenen Strahlen an dem zu bestrahlenden Abschnitt der Sn-Dampfsäule synchronisiert.
Ein Aspekt der Offenbarung ist ein Sn-Dampf-EUV-LLP-Quellsystem für die EUV-Lithographie, das umfasst: eine Sn-Dampfkammer, angepasst, um eine Sn-Dampfsäule aus einer Zufuhr von Sn-Flüssigkeit zu erzeugen, wobei die Sn-Säule eine Sn-Atomdichte von < 10¹⁹ Atome/cm³ aufweist; einen Sn-Dampfkondensator, angeordnet, um die Sn-Dampfsäule aufzunehmen und den Sn-Dampf zu kondensieren, um recycelte Sn-Flüssigkeit zu bilden; ein Sn-Flüssigkeitssammelsystem, das die recycelte Sn-Flüssigkeit sammelt und an die Zufuhr von Sn-Flüssigkeit bereitstellt; und mindestens ein Laser, angeordnet, um die Sn-Dampfsäule mit mindestens einem Laserstrahl zu bestrahlen, um ein unterdichtes Sn-Plasma mit einer Elektronendichte von < 10¹⁹ Elektronen/cm³ zu erzeugen, wobei das unterdichte Sn-Plasma im Wesentlichen isotrop EUV-Strahlung emittiert.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das Sn-Dampf-EUV-LLP-Quellsystem wie oben beschrieben, und weiterhin umfassend einen Kollektorspiegel mit streifendem Einfall (grazing-incidence collector (GIC) mirror), angeordnet, um einen ersten Teil der emittierten EUV-Strahlung aufzunehmen und zu einem Zwischenfokus zu leiten.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das Sn-Dampf-EUV-LLP-Quellsystem wie oben beschrieben, und weiterhin umfassend einen sphärischen Kollektorspiegel mit normalem Einfall (spherical normal-incidence collector (NIC) mirror), angeordnet, um einen zweiten Teil der EUV-Strahlung aufzunehmen und durch das unterdichte Plasma zurück und zum GIC-Kollektor zu leiten, der aufgebaut ist, um die EUV zum Zwischenfokus zurück zu fokussieren.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das Sn-Dampf-EUV-LLP-Quellsystem wie oben beschrieben, und weiterhin umfassend: eine erste Debris-Mitigation- bzw. Schmutzabweisende Vorrichtung (debris mitigation device, DMD), betriebsbereit angeordnet zwischen der Sn-Dampfsäule und dem NIC-Spiegel; und eine zweite DMD betriebsbereit angeordnet zwischen der Sn-Dampfsäule und dem GIC-Kollektor.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das Sn-Dampf-EUV-LLP-Quellsystem wie oben beschrieben, und weiterhin umfassend einen Behälter mit einem Innenraum und wobei die erste und zweite DMD an entgegengesetzten Seiten des Behälters angeordnet und mit diesem verschlossen sind und wobei die Sn-Dampfsäule sich vom Sn-Dampfgenerator zum Sn-Dampfkondensator im Behälterinnenraum bewegt.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das Sn-Dampf-EUV-LLP-Quellsystem wie oben beschrieben, und weiterhin umfassend mindestens eine Laserstrahlleitung, die in den Behälterinnenraum führt und durch die sich der mindestens eine Laserstrahl bewegt.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das Sn-Dampf-EUV-LLP-Quellsystem wie oben beschrieben, und weiterhin umfassend ein Fenstersystem, das ein Fenster aufweist und das betriebsbereit relativ zu mindestens einer Laserstrahlleitung angeordnet ist, so dass sich der mindestens eine Laserstrahl durch das Fenster bewegt.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das Sn-Dampf-EUV-LLP-Quellsystem wie oben beschrieben, wobei das Fenstersystem ein Isolationsventil aufweist, das die Laserstrahlleitung vom Behälterinnenraum abdichtet.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das Sn-Dampf-EUV-LLP-Quellsystem wie oben beschrieben, und weiterhin umfassend eine Strahlungsverstärkungskollektorvorrichtung (radiation-enhancement collection device, RCED), angeordnet zwischen dem GIC-Spiegel und dem Zwischenfokus, um einen Teil der EUV-Strahlung vom GIC-Spiegel zum Zwischenfokus weiterzuleiten.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das Sn-Dampf-EUV-LLP-Quellsystem wie oben beschrieben, wobei die RCED einen rückwärtigen Abschnitt aufweist, der aufgebaut ist, um mindestens einen Teil der EUV-Strahlung zum stromabwärtigen Beleuchtungsgerät zu führen.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das Sn-Dampf-EUV-LLP-Quellsystem wie oben beschrieben, wobei die EUV-Strahlung am Zwischenfokus eine Leistung von mindestens 100 W aufweist.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das Sn-Dampf-EUV-LLP-Quellsystem wie oben beschrieben, wobei die EUV-Strahlung am Zwischenfokus eine Leistung von mindestens 500 W aufweist.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das Sn-Dampf-EUV-LLP-Quellsystem wie oben beschrieben, wobei die EUV-Strahlung am Zwischenfokus eine Leistung von mindestens 1000 W aufweist.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das Sn-Dampf-EUV-LLP-Quellsystem wie oben beschrieben, wobei die Sn-Dampfsäule einen nominalen Durchmesser von 2 mm aufweist.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das Sn-Dampf-EUV-LLP-Quellsystem wie oben beschrieben, wobei der Sn-Dampfgenerator umfasst: eine Kammer mit einem Innenraum, der die Sn-Flüssigkeit und den Sn-Dampf enthält, wobei die Kammer eine Schalldüse aufweist, sowie eine Wärmequelle, angeordnet, um die Sn-Flüssigkeit, die im Kammerinneren bleibt, zu erhitzen, um den Sn-Dampf zu bilden, und bewirkt, dass der Sn-Dampf die Schalldüse bei Schallgeschwindigkeit verlässt, um die Sn-Dampfsäule zu bilden.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das Sn-Dampf-EUV-LLP-Quellsystem wie oben beschrieben, wobei die Schalldüse ein Eintrittsende mit einem ersten Durchmesser von etwa 20 mm, ein Austrittsende mit einem Durchmesser von etwa 2 mm und eine Länge vom Eintritts- zum Austrittsende von etwa 40 mm aufweist.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das Sn-Dampf-EUV-LLP-Quellsystem wie oben beschrieben, wobei der mindestens eine Laser aus zwei oder mehr Lasern besteht, die jeweils einen Laserstrahl erzeugen, der symmetrisch auf die Sn-Dampfsäule aus zwei oder mehr Richtungen auftrifft.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das Sn-Dampf-EUV-LLP-Quellsystem wie oben beschrieben, wobei die Sn-Dampfsäule einen nominalen Durchmesser zwischen 1 mm und 3 mm aufweist.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das Sn-Dampf-EUV-LLP-Quellsystem wie oben beschrieben, und weiterhin umfassend eine Vielzahl von Laserstrahlen, die jeweils Laserpulse aufweisen und wobei die Laserpulse auf die Sn-Dampfsäule gleichzeitig auftreffen, um das unterdichte Sn-Plasma zu bilden.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist ein Verfahren zum Erzeugen von EUV-Strahlung, umfassend: Bilden einer Sn-Dampfsäule mit einer Sn-Atomdichte von < 10¹⁹ Atome/cm³, wobei der Sn-Dampf in der Sn-Dampfsäule sich bei oder nahe Schallgeschwindigkeit bewegt und Bestrahlen eines Abschnitts der Sn-Dampfsäule mit einem gepulsten Laserstrahl aus ein oder mehreren Richtungen, um ein unterdichtes Sn-Plasma mit < 10¹⁹ Elektronen/cm³ zu bilden und das im Wesentlichen isotrop EUV-Strahlung emittiert.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das Verfahren wie oben beschrieben, und weiterhin umfassend: Umwandeln von flüssigem Sn in einem Sn-Reservoir zu Sn-Dampf und Passierenlassen des Sn-Dampfs durch eine Schalldüse, um eine Sn-Dampfsäule zu bilden.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das Verfahren wie oben beschrieben, wobei die Schalldüse eine Eintrittsendöffnung mit einem ersten Durchmesser im Bereich von 15 mm bis 25 mm, eine Austrittsendeöffnung mit einem Durchmesser im Bereich von 1 mm bis 3 mm und eine Gesamtlänge vom Eintrittsende bis zum Austrittsende von etwa 35 mm bis 45 mm aufweist.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das Verfahren wie oben beschrieben, und weiterhin umfassend: Kondensieren von Sn-Dampf von der Sn-Dampfsäule und Zurückführen des kondensierten Sn-Dampfs zum Sn-Reservoir.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das Verfahren wie oben beschrieben, und weiterhin umfassend das Aufnehmen und Leiten eines ersten Teils der EUV-Strahlung zu einem Zwischenfokus unter Verwendung eines Kollektorspiegels mit streifendem Einfall (grazing-incidence collector (GIC) mirror).
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das Verfahren wie oben beschrieben und weiterhin umfassend: Verwenden einer strahlungsverstärkenden Kollektorvorrichtung (radiation-enhancement collection device, RCED), angeordnet zwischen dem GIC-Spiegel und dem Zwischenfokus, um die EUV-Strahlung vom GIC-Spiegel zum Zwischenfokus weiterzuleiten.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das Verfahren wie oben beschrieben, wobei die RCED einen rückwärtigen Abschnitt aufweist, der aufgebaut ist, um mindestens einen Teil der EUV-Strahlung optimal zu einem stromabwärtigen Beleuchtungsgerät zu leiten.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das Verfahren wie oben beschrieben und weiterhin umfassend: Verwenden eines Kollektorspiegels mit normalem Einfall (normal-incidence collektor (NIC) mirror), Sammeln und Leiten eines zweiten Teils der EUV-Strahlung zurück zu und durch das unterdichte Sn-Plasma zum GIC-Spiegel und Verwenden des GIC-Spiegels und Zurückfokussieren des zweiten Teils der EUV-Strahlung zum Zwischenfokus.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das Verfahren wie oben beschrieben, und wobei die RCED einen rückwärtigen Abschnitt aufweist, der aufgebaut ist, um mindestens einen Teil der EUV-Strahlung optimal zu einem stromabwärtigen Beleuchtungsgerät zu leiten.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das Verfahren wie oben beschrieben, und weiterhin umfassend: Verwenden einer ersten Debris-Mitigation- bzw. Schmutzabweisende Vorrichtung (debris mitigation device, DMD) zwischen der Sn-Dampfsäule und dem NIC-Spiegel, um Schmutz bzw. Verunreinigungen vom Sn-Plasma zu reduzieren oder zu verhindern, dass diese sich auf dem NIC-Spiegel abscheiden, und Einsetzen einer zweiten DMD zwischen der Sn-Dampfsäule und dem GIC-Kollektor, um Schmutz bzw. Verunreinigungen vom Sn-Plasma zu reduzieren oder zu verhindern, dass diese sich auf dem GIC-Spiegel abscheiden.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das Verfahren wie oben beschrieben, wobei die EUV-Strahlung am Zwischenfokus eine Leistung von mindestens 500 Watt aufweist.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das Verfahren wie oben beschrieben, wobei die EUV-Strahlung am Zwischenfokus eine Leistung von mindestens 1000 Watt aufweist.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das Verfahren wie oben beschrieben, und wobei der gepulste Laserstrahl von zwei oder mehreren Lasern stammt, die jeweils einen Laserstrahl erzeugen und wobei die zwei oder mehreren Strahlen auf die Sn-Dampfsäule aus zwei oder mehreren Richtungen auftreffen.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das Verfahren wie oben beschrieben, wobei sich die Sn-Dampfsäule in einem Innenraum von mindestens einem Behälter bewegt.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das Verfahren wie oben beschrieben, und wobei der mindestens eine gepulste Laserstrahl sich durch eine Laserstrahlleitung zum Innenraum des mindestens einen Behälters bewegt.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist das Verfahren wie oben beschrieben, wobei der mindestens eine gepulste Laserstrahl sich durch ein Fenster eines Fenstersystems bewegt, das betriebsbereit relativ zur Laserstrahlleitung angeordnet ist, wobei das Fenstersystem aufgebaut ist, um die Laserstrahlleitung vom Innenraum des mindestens einen Behälters abzudichten.
Zusätzliche Merkmale und Vorteile werden in der detaillierten Beschreibung dargestellt, die folgt, und werden teilweise dem Fachmann im Stand der Technik aus der Beschreibung offensichtlich oder durch Umsetzen der Ausführungsformen, wie beschrieben in der schriftlichen Beschreibung und den Ansprüchen hiervon genauso wie den angefügten Zeichnungen, erkannt werden. Es versteht sich, dass sowohl die vorangehende allgemeine Beschreibung als auch die nachfolgende detaillierte Beschreibung nur exemplarisch sind und einen Überblick oder Rahmen bereitstellen sollen, um die Art und den Charakter der Ansprüche zu verstehen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beigefügten Zeichnungen sind enthalten, um weiteres Verständnis herzustellen, und sind in diese Beschreibung einbezogen und stellen einen Teil dieser dar. Die Zeichnungen veranschaulichen eine oder mehrere Ausführungsformen und zusammen mit der detaillierten Beschreibung dienen sie dazu, die Prinzipien und Arbeitsweise der verschiedenen Ausführungsformen zu erläutern. Als solche wird die Offenbarung aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenhang mit den beigefügten Figuren, wie nachfolgend beschrieben ist und im Anhang vorliegt, vollständig verstanden.
1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Sn-Dampf-EUV-LLP-Quellsystems gemäß der Offenbarung;
2 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Sn-Dampfgenerators, verwendet im Sn-Dampf-EUV-LLP-Quellsystem von 1;
3 ist eine detailliertere schematische Darstellung eines beispielhaften Sn-Dampfgenerators;
4 ist ähnlich zu 3 und zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Sn-Dampfgenerators, der Debris-Mitigation- bzw. Schmutz-abweisenden Vorrichtungen (debris mitigation devices, DMDs), angeordnet auf jeder Seite der Sn-Dampfsäule, zeigt und ebenfalls eine beispielhafte Anordnung eines NIC-Spiegels und eines GIC-Spiegels als Teil des EUV-Kollektorsystems von 1 zeigt;
5 ist eine Schnittansicht einer beispielhaften Schalldüse, verwendet, um die Sn-Dampfsäule zu erzeugen;
6 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften doppelseitigen Sn-Dampf-EUV-LLP-Quellsystems;
7 ist eine Vorderansicht einer beispielhaften Debris-Mitigation- bzw. Schmutz-abweisenden Vorrichtung und zeigt beispielhafte radiale Flügel, die sich drehen, um Verschmutzungen abzufangen, die vom EUV-Plasma emittiert werden;
die 8 und 9 sind Schnittansichten von oben nach unten des doppelseitigen Sn-Dampf-EUV-LLP-Quellsystems und zeigen zusätzliche Einzelheiten des Aufbaus der Debris-Mitigation- bzw. Schmutz-abweisenden Vorrichtungen, der RCED und des NIC- und GIC-Spiegels;
10 ist eine Schnitt-Nahansicht, gesehen entlang der optischen Achse von NIC und GIC eines beispielhaften Sn-Dampfgenerators, der eine Behälterkonfiguration aufweist, gestaltet, um die Diffusion des Sn-Dampfs und in Zusammenhang stehender Verschmutzungen vom Sn-Dampfgenerator zu anderen Teilen des Sn-Dampf-EUV-LLP-Quellsystems zu begrenzen; und
11 ist eine Schnittansicht von oben nach unten des Sn-Generators von 10, die die Debris-Mitigation- bzw. Schmutz-abweisenden Vorrichtungen zeigt, die betriebsbereit an entgegengesetzten Seiten des äußeren Behälters angeordnet und mit diesem verschlossen sind, um das Entweichen von Sn-Dampf und Schmutz außer durch die DMDs zu verhindern.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nunmehr wird auf verschiedene Ausführungsformen der Offenbarung im Einzelnen Bezug genommen, wobei Beispiele hiervon in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht werden. Wo immer möglich werden durchweg in den Zeichnungen dieselben oder ähnliche Bezugszeichen und Symbole verwendet, um auf die gleichen oder ähnliche Teile zu verweisen. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise im Maßstab gezeichnet und ein Fachmann im Stand der Technik wird erkennen, wo die Zeichnungen vereinfacht wurden, um die Schlüsselaspekte der Offenbarung zu veranschaulichen.
Die Ansprüche, wie nachfolgend dargelegt, sind in diese detaillierte Beschreibung einbezogen und stellen einen Teil dieser dar.
1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Sn-Dampf-EUV-LLP-Quellsystems („System”) 10 gemäß der Offenbarung. Das System 10 weist eine Achse A1 auf und umfasst die nachfolgenden Hauptkomponenten: ein Lasersystem 20, einen Sn-Dampfgenerator 100, ein EUV-Kollektorsystem 40, eine optionale strahlungsverstärkende Kollektorvorrichtung (radiation-enhancement collection device, RCED) 60 und eine Zwischenfokusblende (intermediate-focus aperture, IFA), angeordnet im Wesentlichen am Zwischenfokus IF des EUV-Kollektorsystems 40.
Das Lasersystem 20 ist aufgebaut, um mindestens einen Laserstrahl 22 zu erzeugen, der durch eine Reihe von Laserpulsen 23 (siehe vergrößerte Einfügung) definiert wird. Ein beispielhaftes Lasersystem 20 umfasst mindestens einen CO₂-Laser, der einen Laserstrahl (Laserstrahlen) 22 mit einer Wellenlänge von nominal 10,6 μm emittiert. Der Sn-Dampfgenerator 100 ist aufgebaut, um eine Sn-Dampfsäule 102 einer Breite (Durchmesser) d_C zu erzeugen. Im allgemeinen Betrieb von System 10 fallen die Pulse 23 des mindestens einen Laserstrahls 22 auf die Sn-Dampfsäule 102. Die Pulse 23 von ein oder mehreren Laserstrahlen 22, die bei der Sn-Dampfsäule 102 ankommen, bilden gleichzeitig ein Plasma 103 (d. h. ein LPP), das im Wesentlichen isotrop EUV-Strahlung 104 emittiert. Die Reihe an Pulsen 23 in den ein oder mehreren Laserstrahlen 22 erzeugt somit eine Zeitreihe von Plasmas 103 an demselben Ort in der Sn-Dampfsäule 102, wie nachfolgend in größeren Einzelheiten erläutert. Zur Einfachheit des Verständnisses konzentriert sich die Diskussion manchmal auf die Bildung eines einzelnen Plasmas 103, sofern nicht anders angegeben.
Ein Teil der EUV-Strahlung 104, die durch das Plasma 103 emittiert wird, wird durch das EUV-Kollektorsystem 40 gesammelt und zum Zwischenfokus IF bei oder nahe der Zwischenfokusblende IFA geführt. Die RCED 60 dient dazu, die gesammelte EUV-Strahlung 104 effizienter (und in einem Beispiel in optimaler Weise) zum Zwischenfokus zu führen, um fokussierte EUV-Strahlung 104F zu bilden. In einem Beispiel weist die EUV-Strahlung 104 eine nominale Wellenlänge von 13,5 nm auf.
Obwohl aus der schematischen Darstellung von System 10 von 1 nicht ersichtlich, kann das EUV-Kollektorsystem 40 einen Kollektorspiegel mit normalem Einfall (normal-incidence collector (NIC) mirror) 42 und einen Kollektorspiegel mit streifendem Einfall (grazing-incidence collector (GIC) mirror) 44, angeordnet auf entgegengesetzten Seiten der Sn-Dampfsäule 102 aufweisen. Das EUV-Kollektorsystem 40 kann ebenfalls ein oder mehrere Debris-Mitigation- bzw. Schmutz-abweisende Vorrichtungen (DMDs) 48 und ein Puffergas 46, wie nachfolgend in größeren Einzelheiten erläutert, umfassen. Das Lasersystem 22 kann auch Laseroptiken 24 zum Konditionieren des Laserstrahls 22 (z. B. Fokussieren, Bündeln, Formen, räumlich Filtern, Umleiten etc.) aufweisen.
2 ist eine detailliertere schematische Darstellung des Sn-Dampfgenerators 100. Der Sn-Dampfgenerator 100 umfasst eine Sn-Dampfkammer („Kammer”) 110, die einen Innenraum 112 aufweist, der Sn-Flüssigkeit 114L wie auch Sn-Dampf 114V enthält. Da Sn mit Mo und mit W nicht mischbar ist und beide Schmelztemperaturen oberhalb der Verdampfungstemperatur von 2875 K von Sn aufweisen, sind Mo und W gute Anwärtermaterialien zum Bilden der Kammer 110. Andere Materialien, die verwendet werden können, umfassen Ta, Re und Graphit.
Die Kammer 110 umfasst eine Schalldüse 120, durch die der Sn-Dampf mit Schall- oder nahe Schallgeschwindigkeit austritt, um die Sn-Dampfsäule 102 zu bilden. Der Sn-Dampfgenerator 100 umfasst ebenfalls eine Wärme- bzw. Heizquelle 130, betriebsbereit angeordnet relativ zur Kammer 110. Eine Energieversorgung 140 ist mit der Heizquelle 130 elektrisch verbunden, um die Heizquelle zu betreiben. Ein Temperatur(T)monitor 150 ist betriebsbereit relativ zur Heizquelle 130 angeordnet, um die Temperatur der Heizquelle zu überwachen. Ein Flüssigkeitsniveaumonitor 160 ist betriebsbereit relativ zur Kammer 110 angeordnet, um das Niveau der Sn-Flüssigkeit 114L in der Kammer zu überwachen. Ein Druck(P)monitor 170 ist betriebsbereit relativ zur Kammer 110 angeordnet, um den Druck des Sn-Dampfs 114V in der Kammer zu überwachen.
Der Sn-Dampfgenerator 110 umfasst ebenfalls einen Sn-Kondensator 180, der angeordnet ist, um die Sn-Dampfsäule 102 abzufangen. Der Sn-Kondensator 180 ist unter Zulassung des Flüssigkeitsaustauschs mit einer Flüssig-Sn-Pumpe 190 verbunden, die ihrerseits Flüssigkeitsaustausch zulassend mit einer Sn-Zufuhr bzw. -Versorgung 200 verbunden ist, die wiederum mit dem Innenraum 112 des Austauschers bzw. Wechslers 110 unter Flüssigkeitsaustausch verbunden ist. In einem Beispiel umfasst der Sn-Dampfgenerator 110 ein Kontrollgerät 207, das mit der Heizquelle 130, dem Flüssigkeitsniveaumonitor 160, T-Monitor 150, P-Monitor 170 und der Sn-Versorgung 200 (nachfolgend eingeführt und erläutert) funktionsbereit verbunden ist, um den Gesamtbetrieb des Sn-Dampfgenerators zu steuern bzw. zu kontrollieren.
Das Kontrollgerät 207 kann jede Art von Kontrollgerät sein (z. B. ein Computer, Computercontroller etc.), das verwendet wird, um den Betrieb von Vorrichtungen als Teil eines größeren Systems zu kontrollieren bzw. zu steuern. In einem Beispiel führt das Kontrollgerät 207 Instruktionen aus, die in Firmware oder Software gespeichert sind, die bewirken, dass das System 10 den Betrieb des Systems 10 kontrolliert bzw. steuert und die hier beschriebenen Verfahren durchführt. In einem Beispiel ist das Kontrollgerät 207 programmiert, um hier beschriebene Funktionen durchzuführen. Das „Kontrollgerät” ist nicht beschränkt auf solche integrierte Schaltungen, die im Stand der Technik als Kontrollgeräte bezeichnet werden, sondern bezieht sich im breitesten Sinne auf Computer, Prozessoren, Mikrocontroler, Mikrocomputer, programmierbare logische Kontrollgeräte, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen und andere programmierbare Schaltungen.
Im allgemeinen Betrieb des Sn-Dampfgenerators erzeugt die Heizquelle 130 Wärme, die die Sn-Flüssigkeit 114L im Kammerinnenraum 112 erhitzt. Die Wärme bewirkt, dass die Sn-Flüssigkeit 114L kocht, wodurch sich Sn-Dampf 114V bildet. Der Sn-Dampf 114V, der sich somit bildet, steht im Kammerinnenraum 112 unter Druck. Der Innendruck im Kammerinneren 112 bewirkt, dass der Sn-Dampf 114V aus dem Kammerinnenraum durch die Schalldüse 120 mit hoher Geschwindigkeit entweicht, d. h. bei oder nahe Schallgeschwindigkeit (d. h. bei oder nahe der Geschwindigkeit von Schall), wodurch die Sn-Dampfsäule 102 gebildet wird. Der Laserstrahl 22 trifft auf einen Teil der Sn-Dampfsäule 102 auf, wodurch ein lasererzeugtes Plasma („Plasma”) 103 geschaffen wird, das EUV-Strahlung 104 emittiert, wie nachfolgend in größeren Einzelheiten erläutert.
Der Sn-Dampf 114V in der Sn-Dampfsäule 102, der durch die Bildung des Plasmas 102 nicht verbraucht wird, trifft auf den Sn-Kondensator 180, der aufgebaut ist, um den Sn-Dampf zu kondensieren, um Sn-Flüssigkeit 114L zu bilden. Die Sn-Flüssigkeit 114L, die so gebildet wird, wird gesammelt und zur Flüssig-Sn-Pumpe 119 (z. B. über Leitung 182) geleitet, die das flüssige Sn zur Sn-Versorgung bzw. Zufuhr 200 pumpt. Die Sn-Versorgung 200 wird verwendet, um die notwendige Zufuhr von flüssigem Sn 114L zum Kammerinnenraum 112 aufrechtzuerhalten. Der Flüssigkeitsniveaumonitor 160 überwacht die Menge an Sn-Flüssigkeit 114L im Kammerinnenraum 112 und liefert diese Information an das Kontrollgerät 207. Wenn mehr Sn-Flüssigkeit 114L erforderlich ist, kann das Kontrollgerät 207 bewirken, dass die Sn-Zufuhr 200 mehr Sn zum Kammerinnenraum 112 zuführt. Somit führt der Sn-Dampfgenerator 100 unverbrauchtes Sn zurück bzw. recycelt dieses, indem dieser einen Rezirkulationsaufbau aufweist, und kann ebenfalls neues Sn über die Sn-Zufuhr 200 dem System zuführen.
Der Sn-Dampfgenerator 100 umfasst ebenfalls optional eine Wärmemanagementeinheit 220, funktionsbereit angeordnet relativ zum Sn-Kondensator 180, zusammen mit einem zusätzlichen T-Monitor 150, angeordnet, um die Temperatur des Sn-Kondensators zu überwachen. Die Wärmemanagementeinheit 220 und der zusätzliche T-Monitor 150 können funktionsbereit mit dem Kontrollgerät 207 verbunden sein. Die Wärmemanagementeinheit 220 dient zum Steuern bzw. Kontrollieren der Temperatur des Sn-Kondensators 180 entweder durch Erhitzen oder Abkühlen desselben. Dieser Aufbau ermöglicht die Temperaturkontrolle bzw. -steuerung des Sn-Kondensators 180, um sicherzustellen, dass dieser bei einer geeigneten Temperatur arbeitet, d. h. nicht zu heiß, so dass dieser den Sn-Dampf nicht kondensieren kann, aber auch nicht zu kalt, so dass der Fluss von Sn-Flüssigkeit verhindert würde. Dieser vermehrt ebenfalls das Maß an Information, der dem Kontrollgerät 207 zur Verfügung gestellt wird, so dass das Kontrollgerät eine verbesserte Feedbackkontrolle für den Betrieb des Sn-Dampfgenerators 100 einsetzen kann.
Beispielhafter Sn-Dampfgenerator
3 ist eine Schnittdarstellung eines beispielhaften Sn-Dampfgenerators 100. Der beispielhafte Sn-Dampfgenerator 100, zeigt die Kammer 110 enthaltend einen Tiegel 111, der teilweise den zuvor erwähnten Kammerinnenraum 112 definiert. Die Kammer 110 umfasst ebenfalls eine kuppelförmige Bedachung 113 mit einem Maximum oder Höhepunkt, bei dem die Schalldüse 120 angeordnet ist. Die Heizquelle 130 ist beispielhaft in Form von Heizspulen gezeigt, die den Tiegel 111 umgeben und die ebenfalls entweder in oder angrenzend an die Bedachung 113 angeordnet sind, um zusätzliches Heizmöglichkeiten bereitzustellen (z. B. um den Sn-Dampf 114V zu erhitzen, so dass dieser nicht auf der Bedachung oder in der Schalldüse kondensiert).
Der beispielhafte Sn-Kondensator 180 ist mit einer gekrümmten inneren Fläche 182 gezeigt, auf der Sn-Dampf 114V kondensiert. Die gekrümmte Form ermöglicht der kondensierten Sn-Flüssigkeit 114V, auf der Oberfläche anzuhaften (über die Oberflächenspannung der Sn-Flüssigkeit) und entlang der Fläche (z. B. durch Schwerkraft) hinunter zu einer Innenkante 184 zu fließen, die ausgestaltet ist, um die Sn-Flüssigkeit abzufangen. Die Kante 184 befindet sich mit der Leitung 182 in Flüssigkeitsaustausch zulassender Verbindung, die wiederum mit der Flüssig-Sn-Pumpe 190 in Flüssigkeitsaustausch zulassender Verbindung steht, die wiederum mit der Sn-Zufuhr 200 in Flüssigkeitsaustausch zulassender Verbindung steht. In einem Beispiel kann die Kante 184 ebenfalls mit dem Kammerinnenraum 112 über eine weitere Leitung 182 in direkter Flüssigkeitsaustausch zulassender Verbindung stehen. Wie nachfolgend in größeren Einzelheiten erläutert, ist der Druck des Sn-Dampfs 114V im Kammerinnenraum 112 derart, dass die Sn-Dampfsäule 102, die aus der Schalldüse 120 austritt, um die Sn-Dampfsäule 102 zu bilden, eine Dichte von < 10¹⁹ Atome/cm³ aufweist. Die Sn-Dampfsäule 102 ist gezeigt als schließlich sich bildende Fontäne 105, die durch die gekrümmte Fläche 182 des Sn-Kondensators 180 abgefangen wird. Die Wärmemanagementeinheit 220 ist ebenfalls beispielhaft gezeigt und umfasst Flüssigkeitsleitungen 222, durch die abkühlende oder aufheizende Flüssigkeit fließen kann, um die Temperatur des Sn-Kondensators 180 zu kontrollieren bzw. zu steuern. Andere Formen von Wärmemanagementeinheiten 220, die im Stand der Technik bekannt sind, können ebenfalls eingesetzt werden.
3 zeigt ebenfalls zwei Laserstrahlen 22, die auf einen Abschnitt der Sn-Dampfsäule 102 aus zwei verschiedenen Richtungen auftreffen, um das EUV emittierende Plasma 103 zu bilden. In einem Beispiel treffen die zwei Laserstrahlen aus entgegengesetzten Richtungen auf, d. h. entlang einer Achse senkrecht zur Ebene der Zeichnung.
4 ist ähnlich zu 3, aber zeigt die zwei Debris-Mitigation- bzw. Schmutz-abweisende Vorrichtungen (DMDs) 48, angeordnet auf entgegengesetzten Seiten einer Sn-Dampfsäule 102. Ein einzelner Laserstrahl 22, der sich in einer Richtung senkrecht zum Blatt bewegt, ist ebenfalls beispielhaft gezeigt. Auch einige der Komponenten des Sn-Dampfgenerators 100 sind zur Vereinfachung der Veranschaulichung weggelassen. Auch in 4 gezeigt sind ein NIC-Spiegel 42 und ein GIC-Spiegel 44, angeordnet entlang der Achse A1 auf entgegengesetzten Seiten eines Sn-Dampfgenerators 110 und somit jeweils angrenzend an die DMDs 48.
Jeder Puls 23 im Laserstrahl 22 interagiert mit einem Teil der Sn-Dampfsäule 102, um das Plasma 103 zu bilden. Neben dem Emittieren von EUV-Strahlung 104 erzeugt das Plasma 103 ebenfalls Verschmutzungen bzw. Ablagerungen 107, die geladene und ungeladene Sn-Partikel (z. B. Atome und Ionen) umfassen, die sich in Richtung des NIC-Spiegels 42 und des GIC-Spiegels 44 mit einer Vielzahl von verschiedenen Geschwindigkeiten (Energien) bewegen. Die zwei DMDs 48 sind aufgebaut, um im Wesentlichen den Fluss von Schmutz bzw. Ablagerungen 107 zu reduzieren, der/die den NIC-Spiegel 42 und den GIC-Spiegel 44 erreichen.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfassen die DMDs 48 jeweils sich schnell drehende Klingen oder Flügel (siehe 7), die den Schmutz bzw. die Ablagerungen 107 abfangen, wenn der Schmutz bzw. die Ablagerungen vom Plasma 103 weg und in Richtung des NIC-Spiegels 42 und des GIC-Spiegels 44 strömt(strömen). In einem Beispiel kann ein Puffergas 46 eingesetzt werden, um zumindest einen Teil des Schmutzes bzw. der Ablagerungen 107 zu verlangsamen, um die Möglichkeit, Schmutz bzw. Ablagerungen bei den DMDs 48 einzufangen, zu erhöhen. Die Drehgeschwindigkeit der DMD-Klingen kann sehr hoch sein (z. B. mehrere tausend Umdrehungen/Min.), so dass sie Schmutz- bzw. Ablagerungspartikel mit hoher Geschwindigkeit einfangen können, während diese, verglichen mit der Lichtgeschwindigkeit der EUV-Strahlung 104, nach wie vor als stationär erscheinen.
In einem Beispiel umfassen die DMDs 48 rückwärtige stationäre Flügel 49, die axial länger sein können als die sich drehenden Flügel und die als Schmutz- bzw. Ablagerungseinfänger dienen.
5 ist eine vergrößerte Schnittansicht einer beispielhaften Schalldüse 120. In einem Beispiel ist die Schalldüse 120 rotationssymmetrisch um eine lange Schalldüsenachse A_N. Beispielhafte Abmessungen sind aus Gründen der nicht beschränkenden Veranschaulichung angegeben und ein Bereich für jede der Abmessungen ist möglich, wie für den Fachmann im Stand der Technik offensichtlich ist. Beispielsweise kann das Eintrittsende einen offenen Durchmesser im Bereich von 15 mm bis 25 mm aufweisen, die Austrittsendöffnung 122O kann einen Durchmesser δ im Bereich von 1 mm bis 3 mm haben und die Gesamt(end)länge LT der Schalldüse vom Eintrittsende zum Austrittsende kann im Bereich von etwa 35 mm bis 45 mm liegen.
Die Schalldüse 120 weist ein vorderes oder Austrittsende 122 mit einer Öffnung 122O auf und ein rückwärtiges oder Eintrittsende 124. Die Schalldüse 120 umfasst eine Innenwand 125, die in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform einen trompetenförmigen Kanal 126 definiert, der am Eintrittsende 124 weiter und am Austrittsende 122 enger ist. Die Größe des Kanals 126 am Austrittsende 122 definiert die Größe der Sn-Dampfsäule 122. Der Kanal 126 ist beispielhaft mit einem Durchmesser δ beim Austrittsende 122 von δ = 0,080'' gezeigt, was nominell 2 mm ist. Dieser Aufbau für die Schalldüse 120 definiert somit einen Durchmesser von d_C = 2 mm (siehe 1) für die Sn-Dampfsäule 102. In einem Beispiel definiert das Eintrittsende 122 eine Öffnung mit einem Durchmesser von etwa 20 mm (0,79''). In einem Beispiel umfasst der Kanal 126 einen Abschnitt 126S angrenzend an das Austrittsende 122, das eine im Wesentlichen konstante Länge CL aufweist. Der Vorteil eines derartigen Abschnitts wird nachfolgend in größeren Einzelheiten erläutert.
Doppelseitiges System
6 ist eine Ansicht von oben nach unten einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des Systems 10, das den hier offenbarten Sn-Dampfgenerator 100 verwendet. Es ist hier festzuhalten, dass das System 10 ebenfalls als Quellkollekturmodul (source-collector module) oder „SoCoMo” bezeichnet wird. In 6 ist der Sn-Kondensator 180 nicht gezeigt, so dass die Sn-Dampfsäule 102 sichtbar ist.
Das System 10 verwendet einen NIC-Spiegel 42 und einen GIC-Spiegel 44 auf entgegengesetzten Seiten des Sn-Dampfgenerators 100, so dass das System 10 ein „duales” bzw. „doppelseitiges” System ist. Vier Laserstrahlen 22 sind gezeigt, wie sie aus verschiedenen Richtungen auf eine gemeinsame Position in der Sn-Dampfsäule 102 auftreffen. Nur ein Laserstrahl 22 und mehr als vier Laserstrahlen können in anderen Ausführungsformen verwendet werden. Die DMDs 48 befinden sich zwischen der Sn-Dampfsäule 102 und dem NIC- bzw. GIC-Spiegel. Der Schmutz bzw. die Ablagerung 107 ist gezeigt, wie er/sie auf jede DMD 48 auftrifft und durch diese abgefangen wird.
Der vergrößerte Ausschnitt IN1 in 6 zeigt noch klarer das EUV-emittierende Plasma 103, gebildet durch jeden Laserpuls 23, zusammen mit der begleitenden EUV-Strahlung 104 und dem Schmutz bzw. den Ablagerungen 107. Es ist festzuhalten, dass die Emission der EUV-Strahlung 104 im Wesentlichen isotrop ist, wie dies die Emission von Schmutz bzw. Ablagerung 107 ist. Die Laserstrahlen 22 werden in dem vergrößerten Ausschnitt IN1 zur Vereinfachung der Darstellung weggelassen.
Der vergrößerte Ausschnitt IN1 zeigt ebenfalls einen zentralen Bereich 103' des Plasmas 103, das die meiste EUV-Strahlung 104 erzeugt. Somit kann der zentrale Bereich 103' als die wahre Größe der LPP-EUV-Strahlungsquelle angesehen werden. In einem Beispiel kann der zentrale Bereich 103' 500 μm oder sogar kleiner sein. Dies ist etwa 25% des beispielhaften 2 mm-Durchmessers d_C der Sn-Dampfsäule 102.
Ein Teil der EUV-Strahlung 104 aus dem Plasma 103 bewegt sich durch die ganz links liegende DMD 48 zum NIC-Spiegel, der in einem Beispiel sphärisch ist und die EUV-Strahlung durch den Ort des Plasmas 103 zurück reflektiert. Diese reflektierte EUV-Strahlung 104 bewegt sich dann durch die ganz rechts liegende DMD 48 und zum GIC-Spiegel 44. Ein weiterer Teil der EUV-Strahlung 104 bewegt sich direkt durch die DMD 48 ganz rechts und dann zum GIC-Spiegel 44. Die doppelseitige NIC-GIC-Konfiguration des Systems 10 dient somit dazu, einen wesentlichen Teil der gesamt emittierten EUV-Strahlung 104 zu sammeln. Die beispielhafte Kollektoreffizienz dieser doppelseitigen Konfiguration des Systems 10 ist nachfolgend diskutiert. Die Fähigkeit, einen wesentlichen Teil der emittierten EUV-Strahlung abzufangen, ist ein Vorteil davon, ein Plasma 103 zu haben, das EUV-Strahlung im Wesentlichen isotrop emittiert.
Die EUV-Strahlung 104, die durch das DMD ganz rechts läuft, wird durch den GIC-Spiegel 44 streifend reflektiert und zum Zwischenfokus IF gerichtet, der sich im Wesentlichen bei der Zwischenfokusblende IFA befindet. Da das Fokussieren durch den GIC-Spiegel 44 typischerweise nicht perfekt ist, kann optional die RCED 60 verwendet werden, um die Konzentration der fokussierten EUV-Strahlung 104F am Zwischenfokus IF zu erhöhen (d. h. die Spot- bzw. Fleckgröße zu reduzieren). In einem Beispiel umfasst die RCED 60 vordere und rückwärtige Abschnitte 61F und 61R, wobei der rückwärtige Abschnitt dazu dient, die Richtung der gesammelten EUV-Strahlung 104 in der geeigneten Richtung zur Verwendung für das stromabwärts gelegene Beleuchtungsgerät (nicht gezeigt) zu steuern bzw. zu kontrollieren.
Systemparameter und Designbetrachtungen
Es gibt eine Anzahl von Schlüsselparametern und Designbetrachtungen für das System 10 genauso wie für den Sn-Dampfgenerator 100.
1. Unterdichtes Plasma
Das Plasma 103 wird als ein unterdichtes Plasma gebildet, d. h. dieses weist eine Elektronendichte von weniger als 1 × 10¹⁹ Elektronen/cm³ auf und weist weiter in einem Beispiel eine Elektronendichte im Bereich von 7 × 10¹⁷ Elektronen/cm³ bis 1 × 10¹⁹ Elektronen/cm³ auf. Dies wird teilweise erreicht durch Sicherstellen, dass die Sn-Dampfsäule eine Sn-Atomdichte von weniger als 1 × 10¹⁹ Atome/cm³ aufweist oder in einem weiteren Bespiel eine Sn-Atomdichte im Bereich von 7 × 10¹⁷ Atome/cm³ bis 1 × 10¹⁹ Atome/cm³.
Das unterdichte Plasma 103 weist eine Elektronendichte unterhalb der kritischen Dichte auf, bei der der Infrarotlaserstrahl (die Infrarotlaserstrahlen) 22 (z. B. bei 10,6 μm) im Wesentlichen vom Plasma reflektiert wird (werden). Diese Dichte beträgt weniger als das etwa 5 × 10⁴-fache der Dichte von festem Zinn.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung eines unterdichten Plasmas 103 ist, dass die resultierende EUV-Strahlung im Wesentlichen isotrop ist. Wie oben angegeben, ermöglicht dies für einen wesentlichen Teil der gesamten EUV-Strahlung, dass diese durch den NIC-Spiegel 42 und den GIC-Spiegel 44 abgefangen wird.
2. Sn-Dampfgenerator
Der Siedepunkt von Sn beträgt 2875 K, so dass die Wände der Kammer 110 und die Schalldüse 120 unter Verwendung der Heizquelle 130 bei dieser Temperatur oder höher gehalten werden müssen, um sicherzustellen, dass der Sn-Dampf 114V, der im Kammerinnenraum 112 gebildet wird, nicht im Kammerinnenraum oder in der Schalldüse 120 kondensiert. Wie in den 3 und 4 gezeigt, kann die Heizquelle 130 Heizspulen umfassen, die angrenzend an den Umfang des Tiegels 110 genauso wie angrenzend an die Bedachung 113 angeordnet sind.
Das Sieden der Sn-Flüssigkeit 114L wird durchgeführt, um ausreichenden Sn-Dampfdruck im Kammerinnenraum 110 zu erzeugen, so dass der Sn-Dampf 114V aus der Schalldüse 120 mit der erforderlichen Atomdichte von weniger als 1 × 10¹⁹ Atome/cm³ entweicht. Die Sn-Dampfsäule 102 bewegt sich nahe Schallgeschwindigkeit und kann so als Strahl oder Hochgeschwindigkeitsstrom von Sn-Atomen angesehen werden. Der Aufbau des des Sn-Dampfgenerators 110 liefert einen stabilen Fluss des Sn-Dampfs 114V durch die Schalldüse 120, wodurch eine stabile Sn-Dampfsäule 102 definiert wird.
In einem Beispiel weist die Sn-Dampfsäule 102 eine Höhe von etwa 10 cm auf, bevor diese beginnt, sich auszubreiten, z. B. um eine Fontäne 105 zu bilden. In einem Beispiel, basierend auf Berechnungen, expandiert die Sn-Dampfsäule 102 nach etwa 30 cm auf das zweifache ihres Ausgangsdurchmessers d_C. Somit bezieht sich die „Fontäne” 105, wie dieser Begriff hier verwendet wird, auch auf das Ausbreiten der Sn-Dampfsäule 102 zum Zwei- oder Mehrfachen ihres ursprünglichen Durchmessers d_C.
Ein beispielhafter Durchmesser der Sn-Dampfsäule weist einen Durchmesser d_C = 2 mm auf, obwohl andere Größen möglich sind (z. B. 1 bis 3 mm), übereinstimmend mit der gewünschten Größe des Plasmas 130. Der Sn-Kondensator 180 kann bei einer Temperatur oberhalb des Sn-Schmelzpunkts von 505 K gehalten werden, aber unterhalb des Sn-Dampfpunkts von 2875 K, so dass der Sn-Dampf 114V zu Flüssigkeit 114L kondensiert und eine Flüssigkeit bleibt, so dass diese fließen kann.
Der stabile und kontinuierliche Fluss bzw. Strom von Sn-Dampf 114V durch die Schalldüse 120, die die kontinuierliche Sn-Dampfsäule 102 bildet, hat den Vorteil, dass es einfach ist, die Sn-Dampfsäule mit den Pulsen 23 von einer oder mehreren Laserstrahlen 22 zu treffen. Eine Abschätzung der Zielpositionstoleranz der Sn-Dampfsäule 102 mit den ein oder mehreren Laserstrahlen 22 beträgt etwa 0,1 mm, was ohne weiteres erreichbar ist. Es gibt keinen Bedarf für einen Pulssynchronisationstyp, um Sn-Pellets zu treffen, die unter der Einwirkung der Schwerkraft fallen. Die Geschwindigkeit des Sn-Dampfs 114V in der Sn-Dampfsäule 102 ermöglicht ebenfalls eine relativ hohe Wiederholungsrate für die Laserpulse 23 im Laserstrahl 22, wie nachfolgend diskutiert.
Die Erzeugung der Sn-Dampfsäule 102 kann durch Modellieren des Sn-Dampfs 114V als ein ideales Gas analysiert werden, für das der Druck p und die Sn-Atomdichte n verknüpft sind über die Gleichung: p = n·k_B·T_b Gleichung 1 wobei k_B die Boltzmann-Konstante (1,38 × 10^–23 m²-kg/s²-°K) darstellt und T_b die Siedetemperatur von Sn ist. Für eine Sn-Atomdichte von n = 7,5 × 10¹⁷ Atome/cm³ beträgt der Druck p nur 0,3 Bar.
Da der Druck außerhalb der Kammer 110 sehr gering ist (d. h. das Vakuum der Quellregion), wird der Strom von Sn-Dampf 114V durch die Schalldüse 120 gedrosselt und die Strom- bzw. Flussgeschwindigkeit des Sn-Dampfes richtet sich nach der Geschwindigkeit des Schalls. Für den idealen monotonen Modell-Sn-Dampf (Gas) ist die Geschwindigkeit des Schalls v_S gegeben mit: v_s = [(1.67)k_B·T/m]^1/2 = 575 m/s Gleichung 2 wobei m die Masse eines Sn-Atoms (m = 2 × 10^–25 kg) darstellt.
Es gibt zwei andere wichtige praktische Überlegungen im Hinblick auf die Wechselwirkung des (der) Laserstrahls(en) 22 und der Sn-Dampfsäule 102. Da Plasma 103 einige hochenergetische Ionen (d. h. Schmutz oder Ablagerungen 107) erzeugt, ist die Wechselwirkungsregion von Laserstrahlen 22 und Plasma 103 bevorzugt relativ ausreichend weit entfernt (z. B. 5 bis 10 cm) vom Austrittsende 122 der Schalldüse 120, um eine Erosion der Schalldüse zu vermeiden.
Auch die Bildung des Plasmas 102 durch Bestrahlung mit Laserpulsen 23 des(der) Laserstrahl(en) 22 erzeugt momentan eine Lücke in der Sn-Dampfsäule 102, die zum Zeitpunkt, wo die nächsten ein oder mehreren Laserpulse ankommen, aufgefüllt bzw. ergänzt werden muss. Wenn die Laserpulse 23 mit 10 μs (100 kH) getrennt sind, dann liegt der Abschnitt der Sn-Dampfsäule 102, der bei einer Fließ- bzw. Strömungsgeschwindigkeit von v_S, definiert durch Gleichung (2), aufgefüllt werden kann, oberhalb 5,75 mm. Dies bedeutet, dass solange die Größe des Spalts, die in der Sn-Dampfsäule 102 durch das LPP-Verfahren gebildet wird, kleiner als etwa 6 mm ist, dass die Fließ- bzw. Strömungsgeschwindigkeit des Sn-Dampfs in der Sn-Dampfsäule angemessen ist, um die Lücke in der Sn-Dampfsäule zwischen den Laserpulsen aufzufüllen.
Um eine Erosion der Schalldüse 120 zu vermeiden und allgemein die Zugänglichkeit der Sn-Dampfsäule 102 durch ein oder mehreren Laserstrahlen 22 sicherzustellen, ist es bevorzugt, dass die Sn-Dampfsäule für einen Abstand von mindestens mehreren Zentimetern bestehen bleibt, ohne signifikant zu expandieren. Die radiale Expansion der Sn-Dampfsäule 102 kann im Modell als Diffusionsprozess aufgefasst werden, wobei die Änderung Δr im Säulenradius r als Funktion der Zeit t angegeben wird mit Δr = [2·D·t]^1/2 Gleichung 3 wobei D ein Diffusionskoeffizient ist, der angegeben wird durch D = (1/3)·λ·v_a Gleichung 4 wobei λ der mittlere freie Weg der Sn-Atome und v_a die durchschnittliche Geschwindigkeit der Sn-Atome ist. Der mittlere freie Weg λ kann ausgedrückt werden als: λ = 1/[(2)^1/2π·n·d²] Gleichung 5 wobei d der Atomdurchmesser ist, der für Sn 3 Å beträgt.
Für eine Sn-Atomdichte n = 7,5 × 10¹⁷ Atome/cm³ beträgt der mittlere freie Weg λ = 3,3 μm. Die mittlere Geschwindigkeit v_a für eine gegebene Temperatur T ist angegeben mit: v_a = [3·k_B·T/m] = 770 m/s Gleichung 6
Gemäß Gleichung (4) ist der Diffusionskoeffizient D = 8,5 cm²/s. Die Zeit t, die für den Radius r der Sn-Dampfsäule 102 erforderlich ist, um den Radius zu verdoppeln von beispielsweise 1 mm auf 2 mm, wird mit Gleichung (3) als etwa t = 600 μs gefunden. Bei der Schallgeschwindigkeit v_S = 575 m/s strömt die Sn-Dampfsäule 102 in einer Zeit t = 600 μs über eine Strecke von mehr als 30 cm. Somit, sobald die Sn-Dampfsäule 102 einmal gebildet ist, bleibt diese für eine ausreichende Strecke gut gesammelt. Dies ermöglicht eine Wechselwirkung an einem Ort, wo ein oder mehr Laserstrahlen 22 die Sn-Dampfsäule 102 schneiden, der einige Zentimeter vom Austrittsende 122 der Schalldüse 120 entfernt liegt, und für den einen oder die mehreren Laserstrahlen 22 allgemein zugänglich ist.
Unter den oben angegebenen Betriebsbedingungen kann der Sn-Dampfgenerator 100 etwa 1 × 10²² Sn-Atome/s oder etwa 2 Mol/s Sn-Atome erzeugen. Somit verlassen etwa 6 kW Hitze den Kammerinnenraum 112 über die Sn-Effusion durch die Schalldüse 120 genauso wie durch andere Strahlungs- und Leitfähigkeitswärmeverluste. Die Heizquelle 130 ist daher aufgebaut, um diese Hitze wiederherzustellen.
Da weiterhin etwa 2 Mol/s Sn-Atome den Kammerinnenraum 112 verlassen, ist das Sn-Zufuhrsystem 200 aufgebaut, um sicherzustellen, dass eine ausreichende Menge an Sn-Flüssigkeit 114L dem Kammerinnenraum zur Verfügung gestellt wird. Die Flüssig-Sn-Pumpe 190 erleichtert den Fluss an flüssigem Sn im Rezirkulationsweg, der den Sn-Kondensator 180 umfasst. In einem Beispiel umfasst die Flüssig-Sn-Pumpe 190 eine elektromagnetische Flüssigmetallpumpe, wie erhältlich von CMI Novacast Inc., Des Plaines, Illinois.
Es ist festzuhalten, dass kein Rezirkulationssystem 100% effektiv ist, so dass das Sn-Zufuhrsystem 200 verwendet wird, um nicht nur Sn-Flüssigkeit 114L zur Kammer 110 zu recyclieren, sondern auch neues Sn zur Kammer zuzuführen. In einem Beispiel kann das Sn-Zufuhrsystem 200 mehr Sn-Flüssigkeit 114L oder sogar festes Sn (z. B. Sn-Pellets) bereitstellen.
3. Schalldüse
5, oben eingeführt und erläutert, zeigt eine beispielhafte Schalldüse 120, die mit der Kammer 110 verwendet werden kann, um eine geeignete Sn-Dampfsäule 102 zu bilden. Es gibt eine Anzahl von anderen Schalldüsendesigns, die verwendet werden können, um eine ziemlich gut gebündelte Sn-Dampfsäule 102 mit einem ausgewählten Durchmesser d_C (z. B. 1 mm bis 3 mm), einer Länge von etwa 10 cm im Durchmesser und einer maximalen Sn-Atomdichte von 1 × 10¹⁹ Atome/cm³ zu bilden.
Die nachfolgende Analyse liefert ein Beispiel eines akzeptablen Schalldüsendesigns. Es ist festzuhalten, dass eine Schalldüse 120, die in gedrosseltem Zustand betrieben wird, eine Fluss- bzw. Strömungsgeschwindigkeit bei einer Öffnung 112O aufweist, die gleich der Geschwindigkeit des Schalls v_S ist. Der gedrosselte Zustand tritt auf, wo immer das Druckdifferenzial über die Schalldüse ein kritisches Druckverhältnis übersteigt, das angegeben wird durch: P_U/P_D > [2/(γ + 1)]^–q Gleichung A wobei q = γ/(γ – 1), γ ist das spezifische Wärmeverhältnis, das für ein ideales monoatomares Gas 1,67 beträgt, und P_U und P_D sind die jeweiligen stromabwärtigen und stromaufwärtigen Drücke.
Wenn man annimmt, dass sich der Sn-Dampf 114V wie ein ideales monoatomares Gas verhält, dann ist das kritische Druckverhältnis P_U/P_D = 2,05. Weil der Kammerinnenraum 112 fast bei Atmosphärendruck ist (z. B. Hunderte von Torr) und das Äußere der Kammer 110 im Wesentlichen bei Vakuum ist (d. h. im Bereich von mTorr), wird diese Bedingung einfach erfüllt, so dass die Schalldüse 120 gedrosselt ist.
Als nächstes wird angenommen, dass der Strom von Sn-Dampf 114V durch die Schalldüse 120 isentrop ist, was die Viskosität des Sn-Gases und insbesondere die Reibung mit der Innenwand 125 der Schalldüse ignoriert. Es wird angenommen, dass der Sn-Dampf 114V durch die Parameter T₀, P₀ und n₀ charakterisiert werden kann, die Stillstandswerte für die Temperatur, den Druck bzw. die Dichte darstellen und die durch das ideale Gasgesetz wie folgt in Beziehung gesetzt werden: P₀ = n₀·k_B·T₀. Gleichung B
Da die Sn-Flüssigkeit 114L im Kammerinnenraum 112 kontinuierlich siedet, ist die Stillstandstemperatur T₀ die Siedetemperatur von Sn, d. h. T₀ = 2875 K. Dann sind der Stillstandsdruck P₀ und die Stillstandsdichte n₀ von Sn in der Kammer 100 mit der Gleichung (B) oben mit diesem Wert von T₀ verknüpft.
Für einen isentropen Strom bzw. Fluss kann gezeigt werden, dass es einfache Skalierungsverknüpfungen unter Beschreibung der Temperatur, des Drucks und der Dichte des Sn-Dampfes 114L durch die Schalldüse 120 im Hinblick auf die Stillstandswerte gibt. Wenn die Mach-Zahl M als die Strom- bzw. Flussgeschwindigkeit v, normalisiert mit der Schallgeschwindigkeit, definiert ist, d. h. M = v/v_S, dann kann die Temperatur T des Sn-Dampfs 114V irgendwo in der Schalldüse 120 mit der lokalen Fluss- bzw. Stromgeschwindigkeit v gemäß der Beziehung in Verbindung gebracht werden: T/T₀ = [1 + M²·(γ – 1)/2]^–1. Gleichung C
In ähnlicher Weise wird der lokale Druck P in der Schalldüse 120 angegeben durch: T/T₀ = [1 + M²·(γ – 1)/2]^–q Gleichung D wobei die lokale Dichte n gegeben ist durch: n/n₀ = [1 + M²·(γ – 1)/2]^–q. Gleichung E
Die kritischen Werte für Temperatur T*, Druck P* und Dichte n* beim Schalldüsenaustrittsende 122 werden gefunden, indem M = 1 gesetzt wird, was ergibt: T*/T₀ = 0,75, P*/P₀ = 0,49; n*/n₀ = 0,65.
Um eine kritische Dichte von n* = 7,75 × 10¹⁷ Atome/cm³ zu erreichen, die bei einer Öffnung 120O beim Schalldüsenaustrittsende 122 emittiert werden, ist eine höhere Dichte von n₀ = 1,2 × 10¹⁸ Atome/cm³ im Kammerinnenraum 112 erforderlich. Unter Verwendung von Gleichung (B) entspricht dies einem Druck von P₀ = 0,48 Bar. Auch die Temperatur T des Sn-Dampfs 114V wird auf den kritischen Wert von T* = 2156 K bei der Schalldüsenöffnung 122O reduziert. Die Geschwindigkeit des Schalls bei dieser Temperatur beträgt v_S = 498 m/s.
Die obigen Werte für die Zustandsparameter P, T und n sind dieselben für irgendeine (konvergierende) Schalldüsenform, vorausgesetzt, dass der Fluss bzw. Strom von Sn-Dampf 114V isentrop ist und dass die Schalldüse 120 im gedrosselten Zustand arbeitet. In der Realität kann die Reibung der Düsenwand 125 jedoch nicht vollständig vernachlässigt werden, insbesondere nahe der Schalldüsenöffnung 122O, wo die Öffnung relativ schmal ist, z. B. in der Größenordnung von 2 mm. Die Wechselwirkung des Sn-Dampfs 114V mit der Wand 125 der Schalldüse 120 neigt sowohl zum (nicht adiabatischen) Erhitzen des Sn-Dampfs 114V und verrichtet Arbeit am Sn-Dampf, um die Strömumgs- bzw. Flussgeschwindigkeit v hinunter zur Wand (nicht isentropisch) zu verlangsamen.
Dabei wird angenommen, dass die Viskositätseffekte klein sind, und die Viskositätskräfte im Sn-Dampf dazu neigen, einen laminaren Strom bzw. Fluss zu bewirken, der die Kollimation des Sn-Dampfs 114V, emittiert durch die Schalldüse 120, verbessern würde. Designs für die Schalldüse 120, die sich allmählich verjüngen (z. B. wie in 5 gezeigt), so dass es einen relativ langen Abstand zum Abschnitt des Kanals 126 mit kleinem Durchmesser gibt, begünstigen einen laminaren Fluss bzw. Strom, und dies sollte eine überragende Kollimation der emittierten Sn-Dampfsäule 102 ergeben.
Um die Bedingung für einen laminaren Fluss bzw. Strom zu untersuchen, wird die Reynoldszahl R_E unter Verwendung des Ausdrucks für eine gerade Leitung abgeschätzt, die beträgt: R_E = ρ·v_S·δ/η Gleichung F wobei ρ die Dichte des Sn-Dampfs (Gas) 114V beim kritischen Abschnitt 126S des Kanals 126 ist und angegeben wird mit ρ = 0,235 kg/m³, ν_s ist die Fluss- bzw. Stromgeschwindigkeit und wird angegeben durch ν_s = 498 m/s und δ ist der Durchmesser des kritischen Abschnitts des Kanals 126 und wird angenommen mit δ = 2 mm. Der Parameter η ist die dynamische Viskosität des Sn-Dampfs, die gegeben ist durch: η = {m/(3)·(2)^1/2πd²}[8·k_B·T/π·m]^1/2 Gleichung G wobei m die Masse eines Sn-Atoms (2 × 10^–25 kg) ist, d ist der Atomdurchmesser eines Sn-Atoms (3 × 10^–10 m) und T = T*, d. h. die kritische Temperatur von 2156 K. Diese Zahlen ergeben einen Wert für die Viskosität von η = 4 × 10^–4 kg/m-s. Einsetzen dieses Wertes in Gleichung (F) ergibt eine Reynoldszahl von R_E = 585.
Der Grenzwert für einen turbulenten Fluss bzw. Strom in einer Leitung beträgt R_E = 2400. Der Fluss bzw. Strom von Sn-Dampf 114V im Kanal 126 nahe des Austrittsendes 122 der Schalldüse 122 ist daher im laminaren Bereich. Jedoch deutet die lineare Abhängigkeit des Durchmessers δ in Gleichung (F) an, dass der Fluss bzw. Strom am Eintrittsende 124 der Schalldüse 120, wo der Durchmesser δ des Kanals 126 groß ist, turbulent sein kann. Wie oben angegeben, ist es vorteilhaft, den engeren Abschnitt 126S des Kanals 126 der Schalldüse 120 angrenzend an das Austrittsende 122 zu vergrößern, um einen vollständigen Übergang vom turbulenten zum laminaren Strom bzw. Fluss des Sn-Dampfs 114V zu erlauben, bevor der Sn-Dampf die Düsenöffnung 122O verlässt. Dieser enge Abschnitt ist mit einer Länge CL in 5 gezeigt.
Wenn die Maßstabslänge durch den Durchmesser δ der Düsenöffnung 122O eingestellt wird (z. B. 2 mm als Beispiel), dann sollte in einem Beispiel die Länge dieses engeren Abschnitts 126S von Kanal 126 mindestens etwa 10 Maßstabslängen oder etwa 20 mm betragen. Die Designparameter, die in der Beispieldüse 120 von 5 gezeigt sind, erfüllen diese Kriterien, wobei die Länge CL etwa die Hälfte der gesamten Düsenlänge LT = 1.614'', d. h. CL ≈ 20 mm beträgt.
4. Laserstrahlwechselwirkung mit der Sn-Dampfsäule
Simulationen der Physik der Wechselwirkung des Laserstrahls 22 mit einem Teil der Sn-Dampfsäule 102 wurden durchgeführt. Die Simulationen unterstellen eine Laserwellenlänge von 10,6 μm und eine unterdichte Atomdichte für die Sn-Dampfsäule 102, verbunden mit dem Bilden eines unterdichten Plasmas 103. Die Simulationen waren gerichtet auf: 1) Maximieren der EUV-Strahlungserzeugung, z. B. > 5% Umwandlungseffizienz; 2) Minimieren der Reflexion des IR-Laserstrahls 22, um < 1% zu sein; 3) Minimieren der EUV-Opazität des Plasmas 103, d. h. < 10% Reabsorption der EUV-Strahlung 104 und Aufrechterhalten einer kleinen EUV-Quellregion, z. B. < 1 mm Durchmesser, wenn das Plasma 103 gebildet wird.
Die Simulationen umfassten das Variieren der nachfolgenden Systemparameter: die anfängliche Sn-Atomdichte n, den Durchmesser d_C der Sn-Säule 102, die Laserpulsdauer τ und die Intensität I (W/cm²) des Laserstrahls 22, der auf einen Abschnitt der Sn-Dampfsäule 102 auftrifft. Es wurde festgestellt, dass eine Laserintensität (I) zwischen 5 × 10⁹ und 1 × 10¹⁰ W/cm² mit einer Pulsdauer τ in der Größenordnung von 40 bis 50 Nanosekunden (ns), die auf eine unterdichte, länglich geformte, gasförmige Sn-Dampfsäule 102 auftrifft, eine hohe Umwandlungseffizienz, geringe IR-Reflexion, kleine EUV-Quellgröße und niedrige EUV-Opazität ergibt.
Die Simulationen setzten voraus, dass die Sn-Dampfsäule 102 eine Sn-Atomdichte von n = 5 × 10¹⁷ Atome/cm³ (und eine entsprechende Elektronendichte), einen Durchmesser d_C = 2 mm und eine Laserstrahlintensität I = 6 × 10⁹ W/cm² und eine Pulslänge τ von 40 ns hatte. Von diesen Parametern wurde gefunden, dass sie nachfolgende EUV-Emissionsleistungsfähigkeit ergeben: 1) Umwandlungseffizienz zu EUV-Strahlung 104 bei einer Wellenlänge von 13,5 nm von etwa 5%; 2) einen EUV-Emissionsbereich im Plasma 103 mit einem Durchmesser von etwa 500 μm (0,5 mm) (d. h. das meiste der Emission vom Plasma 103 war vom zentralen Bereich 103' des Plasmas); 3) eine EUV-Opazität von etwa 10%, d. h. 90% Transmission vom Zentrum des Emissionsspots bzw. -flecks zur äußeren Kante des Plasmas; und 4) eine kleine Menge an IR-Reflexion des Laserstrahls 22, d. h. < 1%.
Diese LPP-Quelle von EUV-Strahlung ist nahezu ideal zum Maximieren der Bereitstellung von EUV an die Apertur bzw. Blende des Zwischenfokus IF. Die Erzeugung von EUV-Strahlung 104 wird maximiert, weil der Laserstrahl 22 nicht durch Reflexion etc. verlorengeht. Die Beeinträchtigung des reflektierten IR wird eliminiert, so dass es keinen Bedarf zum Einsatz von Zerstreuungsstrategien gibt, die EUV-Strahlung verschwenden. Die Größe des zentralen Plasmas 103' ist klein, was es ermöglicht, maximalen Vorteil aus den reflektiven Abbildungsoptiken (d. h. dem NIC- und GIC-Spiegel) zu ziehen. Die Emission der EUV-Strahlung 104 ist isotrop und ermöglicht das Sammeln von sämtlichen Seiten, nur begrenzt durch den festen Winkel der NIC- und GIC-Spiegel 42 und 44, die für das EUV-Kollektorsystem 40 verwendet werden.
5. Maximieren der EUV-Kollektoreffizienz
Um den größten Vorteil aus der isotropen Emission der EUV-Strahlung 104 vom Plasma 103 zu ziehen, kann das System 10 die in 6 gezeigte doppelseitige Konfiguration aufweisen. In einem Beispiel umfasst der NIC-Spiegel 42, um die Reflexionseffizienz bei 13,5 nm zu optimieren, eine reflektive Multischicht-Beschichtung, während der GIC-Spiegel 44 eine reflektive Ru-Beschichtung umfasst. Die DMDs 48 dienen dazu, die Menge an Schmutz bzw. Ablagerung 107, die den NIC-Spiegel 42 und den GIC-Spiegel 44 erreicht, zu begrenzen. Ein Puffergas 46 (z. B. Argon) kann verwendet werden, um einen Teil der schnelleren Ionen, die den Schmutz bzw. die Ablagerungen 107 bilden, zu verlangsamen, so dass sie durch die sich drehenden Flügel (siehe 7) abgefangen werden können.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist der NIC-Spiegel 42 ein sphärischer Reflektor, fokussiert auf den Ort des EUV-Plasmas 103, so dass die EUV-Strahlung 104, die auf den NIC-Spiegel auftrifft, sich auf derselben Bahn vom Plasma 103 zur reflektierenden Multischicht-Fläche und wieder zurück bewegt. Die Verwendung des GIC-Spiegels 44 dient dazu, die EUV-Strahlung 104 vom NIC-Spiegel 42 beim Zwischenfokus IF zurück zu fokussieren. Die EUV-Strahlung 104, die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, die es bis zum NIC-Spiegel 42 schafft, wird im Wesentlichen unmittelbar entlang des idealen Pfads zurückgeführt und unterliegt keinem zusätzlichen Verlust, indem diese zweimal durch dieselbe DMD 48 läuft.
In einem Beispiel werden die jeweiligen Kollektorfestwinkel des NIC-Spiegels 42 und GIC-Spiegel 44 maximiert und der freie Pfad durch die DMDs 48 wird ebenfalls maximiert. Ein beispielhafter Kollektorfestwinkel für jeden NIC-Spiegel 42 und GIC-Spiegel 44 der Kollektoroptik ist 5,2 Steradian (sr). Eine beispielhafte Transmission durch jede DMD 48 beträgt 0,85. Zusätzlich sind beispielhafte Reflektivitäten für den NIC-Spiegel 42 und den GIC-Spiegel 42 jeweils 0,7 und 0,5 (doppelter Aufprall). Eine beispielhafte Laser-zu-EUV-Energieumwandlungseffizienz beträgt 5%, was einer Menge an EUV-Leistung, bereitgestellt an den Zwischenfokus, von etwa 1,7% der Laserleistung, die auf die Sn-Dampfsäule 102 auftrifft, entspricht. Unter diesen Bedingungen erfordert die Bereitstellung von 1 kW EUV-Leistung an den Zwischenfokus IF eine Laserausgangsleistung für das Lasersystem 20 von etwa 59 kW. Wenn der Laser ungefähr 1 Joule/Puls bereitstellt, muss die Laserwiederholungsrate in der Größenordnung von 60 kHz liegen, was eine relativ niedrige Pulswiederholungsrate ist, die einfach zu erreichen ist.
6. In-situ Spiegelreinigung
In einem Beispiel kann der Sn-Dampfgenerator 100 aufgebaut sein, um eine in-situ Spiegelreinigung der NIC- und GIC-Spiegel 42 und 44 durchzuführen. Dies kann die Verwendung von Wasserstoff oder anderen Hydridgasen umfassen, die sich mit dem abgeschiedenen Sn verbinden können und eine flüchtige Substanz bilden, die weggepumpt werden kann. Diese in-situ Reinigung benötigt nur die Entfernung der kleinen Mengen an gestreutem Sn, das es durch die DMDs 48 und andere enthaltene Strukturen schafft, um sich auf empfindlichen Oberflächen abzuscheiden.
7. Beispielhafte DMD-Konfiguration
7 ist eine Vorderansicht einer beispielhaften DMD 48, die radial angeordnete Rotationsflügel 49 umfasst. In der Praxis können viel mehr Rotationsflügel als die gezeigte Anzahl verwendet werden, z. B. 150 bis 200 Flügel. In einer beispielhaften DMD 48 sind die Flügel 49 etwa 0,1 mm dick und 25 mm lang (tief) in axialer Richtung (d. h. in der Seite von 7). Wenn die Geschwindigkeit der schnellsten Partikel, die den Schmutz bzw. die Ablagerungen 107 ausmachen, auf 2,5 × 10⁵ cm/sek reduziert werden können, dann muss mit 25 cm langen Flügeln 49 die Drehgeschwindigkeit der Flügel etwa 3000 U/min sein, um das meiste des Schmutzes bzw. der Ablagerungen abzufangen.
Wenn Anhaften ein Problem ist, dann, wie oben angeführt, können zusätzlich dünnere, aber axial längere stationäre Flügel 49 stromabwärts zugefügt werden, ohne große zusätzliche EUV-Absorption aufgrund der kleineren Querschnittsfläche. In einem Beispiel ist die DMD 48 ausgestaltet, um nicht mehr als etwa 15% der EUV-Strahlung 104 zu blockieren (d. h. mit der zuvor erwähnten Transmission von mindestens 0,85).
Wie oben angegeben, kann ein Puffergas 46, wie Argon, verwendet werden, um die energetischeren Atome und Ionen, die den Schmutz bzw. die Ablagerungen 107 ausmachen, zu verlangsamen. Es ist bekannt, dass etwa 1 Bar Argon verwendet werden kann, um die Plasmaexpansion bei etwa 10 mm vollständig zum thermischen Ausgleich zu bringen, so dass 0,1 Bar in etwa 20 mm etwa einen 20%igen Effekt aufweisen wird. Während dieser Druck die schnellsten Ionen, die sich bei 10⁷ cm/s (oder etwa 6 keV) bewegen, nicht wesentlich verlangsamen kann, kann dieser die langsameren Atome, die sich mit 5 × 10¹⁵ cm/sek (etwa 15 eV) bewegen, um etwa einen Faktor von 2 oder mehr verzögern.
In einem Beispiel wurde die mittlere Geschwindigkeit der Sn-Atome, die in die DMDs 48 eintreten, mit etwa 366 m/s berechnet. Dies ist ausreichend langsam, um die Sn-Atome durch die sich drehenden Flügel 49 einfach abfangen zu lassen. Als ein Beispiel betrachtet man eine DMD 48, die sich mit 10⁴ U/min dreht, mit 5 cm breiten Klingen, getrennt durch 1 mm. Um durch die DMD 48 mit einem Radius von 5 cm hindurchzutreten, muss das Sn-Atom eine Geschwindigkeit von 2600 m/s haben. Eine derartig hohe Geschwindigkeit ist weit entfernt am Ende der Maxwell-Boltzmann-Verteilung und würde eine sehr kleine Wahrscheinlichkeit (10^–11) haben.
Die 8 und 9 sind Schnittsansichten eines beispielhaften Systems 10 und zeigen zusätzliche Einzelheiten des Aufbaus der Debris-Mitigation- bzw. Schmutzabweisenden Vorrichtungen und des NIC- und GIC-Spiegels. 9 ist eine Nahansicht, die einige der Klingen 49 zeigt, die optimal angeordnet sind, um den meisten Teil der EUV-Strahlung 104 durchzulassen. Es ist auch festzuhalten, dass im gezeigten Beispiel zwei Laserstrahlen 22 auf die Sn-Dampfsäule 102 von entgegengesetzten Richtungen auftreffen, wobei jeder Laserstrahl senkrecht zur Systemachse A1 ist. Ein beispielhaftes doppelseitiges RCED 60 mit vorder- und rückseitigen Abschnitten 61F und 61R ist ebenfalls an der Zwischenfokusblende IFA gezeigt.
In einem Beispiel bilden die DMDs 48 und die Kammer 110 eine Übergangspassung oder Abdichtung bzw. Verschluss, so dass es kein Leck für den Sn-Dampf 114V oder den Schmutz oder die Ablagerungen 107 gibt. In dieser Konfiguration ist der einzige Weg für den Sn-Dampf 114V und den Schmutz bzw. die Ablagerungen 107, um den Kammerinnenraum 112 zu verlassen und zu den Kollektoroptikflächen zu gelangen, durch eine der DMDs 48.
8. Behälteraufbau
10 ist eine Schnittansicht eines beispielhaften Sn-Generators 100, der aufgebaut ist, um einen wesentlichen Behälter für den Sn-Dampf und anderen Schmutz bzw. Ablagerungen 107 bereitzustellen. Der Sn-Generator 100 ist gezeigt, wie er einen inneren und äußeren Behälter 202 und 210 umfasst, die beispielhaft konzentrisch angeordnete Sphären bzw. Kugeln sind. In einem Beispiel kann der äußere Behälter einen Durchmesser von etwa 25 cm aufweisen.
Der Sn-Generator 100 umfasst ebenfalls mindestens eine Laserstrahlleitung 220, die verwendet wird, um einen Kanal für mindestens einen Laserstrahl 22 bereitzustellen. Zwei derartige Laserstrahlleitungen 220 sind gezeigt, die es zwei Laserstrahlen 22 ermöglichen, aus entgegengesetzten Richtungen auf die Sn-Dampfsäule 102 aufzutreffen. Der innere Behälter 202 wird verwendet, um die Laserstrahlleitung 220 zu unterstützen, und in einem Beispiel kann dieser durch andere Typen von Träger- bzw. Haltestrukturen ersetzt sein, die dieselbe Funktion erfüllen. Ein Vorteil des Einsatzes von einem Innenbehälter 202 als Träger- bzw. Haltestruktur ist, dass diese ebenfalls dazu dient, eine zusätzliche Art von Einschluss für den Sn-Dampf 114V und den Schmutz bzw. die Ablagerungen 107 bereitzustellen.
In 10 sind die DMDs 48 nicht sichtbar, weil sie jeweils auf der nahen Seite und der entfernten Seite der Zeichnung vorliegen. 11 ist eine Schnittansicht von oben nach unten des Sn-Generators 100, die die DMDs 48 zeigt, die funktionsbereit an entgegengesetzten Seiten des äußeren Behälters 210 angeordnet und mit diesem abgedichtet sind, um das Entweichen von Sn-Dampf 11V und Schmutz bzw. Ablagerungen 107 außerhalb vom Weg durch die DMDs zu verhindern. 11 zeigt ebenfalls die Öffnungen 203, gebildet auf entgegengesetzten Seiten des Innenbehälters 202, welcher der EUV-Strahlung 104 genauso wie dem Schmutz bzw. den Verunreinigungen 107 das Passieren durch den Innenraum des inneren Behälters 206 durch den ringförmigen Innenraumabschnitt 116A und durch die DMDs 48 auf ihrem Weg zum NIC-Spiegel 42 und GIC-Spiegel 44 ermöglicht.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfassen die Laserstrahlleitungen 220 jeweils Fenstersysteme 222, die jeweils ein Fenster 223 umfassen, das den entsprechenden Laserstrahl 22 übermittelt. Die Fenstersysteme 222 dienen dazu, zu verhindern, dass der Sn-Dampf 114V und der Schmutz bzw. die Ablagerungen 107 durch die Laserstrahlleitungen 220 zu anderen Teilen des Systems 10 gelangen. In einem Beispiel umfasst jedes Fenstersystem 222 ein Isolations- oder Sperrventil 224, das ein Entfernen des Fensters 23 ermöglicht, um ohne Bruch des Vakuums gereinigt oder ersetzt zu werden. Jede optische Komponente 225, die zum Fokussieren oder in anderer Weise Konditionieren des (der) Laserstrahls(en) 22 verwendet werden, kann außerhalb des Fensters 223 liegen (d. h. auf der Seite entgegengesetzt des Sn-Generators 100), um zu verhindern, dass diese mit Sn bedeckt oder in anderer Weise durch Schmutz bzw. Ablagerungen 107 kontaminiert wird.
Der Innenbehälter 202 weist eine Außenfläche 204 und einen Innenraum 206 auf. Der Außenbehälter 210 weist eine innere Fläche 212 und einen Innenraum 216 auf. Die Laserstrahlleitungen 220 erstrecken sich durch den Außenbehälter 210 und in den Innenraum 215 des Innenbehälters 202. Die äußere Fläche 204 des Innenbehälters 202 und die Innenfläche 212 des Außenbehälters 210 definieren einen ringförmigen Abschnitt 216A des Innenraums 216. Der Innenbehälter 202 umfasst eine obere Öffnung 208, die sich zum ringförmigen Innenraumabschnitt 216A öffnet, und eine untere Öffnung 209, die zur Düse 120 führt. Die obere und untere Öffnung 208 und 209 sind so ausgerichtet, dass die Sn-Dampfsäule 102 durch beide Öffnungen gelangt. Die Innenfläche 212 des Außenbehälters 210 ist ausgestaltet, um die Sn-Dampfsäule 104 aufzunehmen und den Dampf zu kondensieren, um Sn-Flüssigkeit 114L zu bilden, die entlang der Innenfläche zu einer Sammelfläche 230 fließt, die sich bei einem unteren Abschnitt des Außenbehälters 210 befindet, wie nahe oder unterhalb der Düse 120. Die Sammelfläche 230 befindet sich mit der Sn-Zufuhr 200 in Flüssigkeitsaustausch zulassender Verbindung.
Die Behälterkonfiguration des Sn-Generators 100 ist ausgestaltet, um zu verhindern, dass Sn-Dampf 114V und Schmutz bzw. Ablagerungen 107 sich über einen Weg bewegen, der nicht durch eine DMD 48 verläuft.
Dem Fachmann im Stand der Technik wird offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen an den bevorzugten Ausführungsformen der Offenbarung, wie hier beschrieben, durchgeführt werden können, ohne vom Gedanken oder Umfang der Offenbarung, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert, abzuweichen. Somit umfasst die Offenbarung die Modifikationen und Variationen, vorausgesetzt sie liegen im Umfang der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente.
Die Erfindung umfasst Aspekte, die in den nachfolgenden Sätzen offenbart sind, die Teil der Beschreibung darstellen, aber keine Ansprüche sind:
Sätze

1. Sn-Dampf-EUV-LLP-Quellsystem für die EUV-Lithographie, umfassend: eine Sn-Dampfkammer, angepasst, um eine Sn-Dampfsäule aus einer Zufuhr von Sn-Flüssigkeit zu erzeugen, wobei die Sn-Säule eine Sn-Atomdichte von < 10¹⁹ Atome/cm³ aufweist; einen Sn-Dampfkondensator, angeordnet, um die Sn-Dampfsäule aufzunehmen und den Sn-Dampf zu kondensieren, um recycelte Sn-Flüssigkeit zu bilden; ein Sn-Flüssigkeitssammelsystem, das die recycelte Sn-Flüssigkeit sammelt und der Zufuhr von Sn-Flüssigkeit bereitstellt; und mindestens einen Laser, angeordnet, um die Sn-Dampfsäule mit mindestens einem Laserstrahl zu bestrahlen, um ein unterdichtes Sn-Plasma mit einer Elektronendichte von < 10¹⁹ Elektronen/cm³ zu erzeugen, wobei das unterdichte Sn-Plasma im Wesentlichen isotrop EUV-Strahlung emittiert.
2. System nach Satz 1, weiterhin umfassend einen Kollektorspiegel mit streifendem Einfall (GIC), angeordnet, um einen ersten Teil der emittierten EUV-Strahlung aufzunehmen und zu einem Zwischenfokus zu führen.
3. System nach Satz 2, weiterhin umfassend einen sphärischen Kollektorspiegel mit normalem Einfall (NIC), angeordnet, um einen zweiten Teil der EUV-Strahlung aufzunehmen und durch das unterdichte Plasma hindurch und zum GIC-Kollektor zurückzuführen, der aufgebaut ist, um die EUV zum Zwischenfokus zurück zu fokussieren.
4. System nach Satz 3, weiterhin umfassend: eine erste Debris-Mitigation- bzw. Schmutz-abweisende Vorrichtung (DMD), funktionsbereit angeordnet zwischen der Sn-Dampfsäule und dem NIC-Spiegel und eine zweite DMD, funktionsbereit angeordnet zwischen der Sn-Dampfsäule und dem GIC-Kollektor.
5. System nach Satz 3, weiterhin umfassend einen Behälter mit einem Innenraum und wobei die erste und zweite DMD an entgegengesetzten Seiten des Behälters angeordnet und mit diesem abgedichtet sind und wobei die Sn-Dampfsäule sich vom Sn-Dampfgenerator zum Sn-Dampfkondensator im Behälterinnenraum bewegt.
6. System nach Satz 5, weiterhin umfassend mindestens eine Laserstrahlleitung, die in den Behälterinnenraum führt und durch den sich der mindestens eine Laserstrahl bewegt.
7. System nach Satz 6, weiterhin umfassend ein Fenstersystem, das ein Fenster aufweist und das funktionsbereit relativ zu mindestens einer Laserstrahlleitung angeordnet ist, so dass der mindestens eine Laserstrahl sich durch das Fenster bewegt.
8. System nach Satz 7, wobei das Fenstersystem ein Isolationsventil aufweist, das die Laserstrahlleitung vom Behälterinnenraum abdichtet.
9. System nach Satz 4, weiterhin umfassend eine Strahlungsverstärkungskollektorvorrichtung (RCED), angeordnet zwischen dem GIC-Spiegel und dem Zwischenfokus, um einen Teil der EUV-Strahlung vom GIC-Spiegel zum Zwischenfokus weiterzuleiten.
10. System nach Satz 9, wobei die RCED einen rückwärtigen Abschnitt aufweist, der aufgebaut ist, um mindestens einen Teil der EUV-Strahlung zu einem stromabwärts gelegenen Beleuchtungsgerät zu führen.
11. System nach Satz 5, wobei die EUV-Strahlung am Zwischenfokus eine Leistung von mindestens 100 W aufweist.
12. System nach Satz 5, wobei die EUV-Strahlung am Zwischenfokus eine Leistung von mindestens 500 W aufweist.
13. System nach Satz 5, wobei die EUV-Strahlung am Zwischenfokus eine Leistung von mindestens 1000 W aufweist.
14. System nach Satz 1, wobei die Sn-Dampfsäule einen nominalen Durchmesser von 2 mm aufweist.
15. System nach Satz 1, wobei der Sn-Dampfgenerator umfasst: eine Kammer mit einem Innenraum, der die Sn-Flüssigkeit und den Sn-Dampf enthält, wobei die Kammer eine Schalldüse aufweist; und eine Heizquelle, angeordnet, um die Sn-Flüssigkeit zu erhitzen, die sich im Kammerinnenraum befindet, um Sn-Dampf zu bilden und zu bewirken, dass der Sn-Dampf aus der Schalldüse mit Schallgeschwindigkeit entweicht, um die Sn-Dampfsäule zu bilden.
16. System nach Satz 15, wobei die Schalldüse ein Eintrittsende mit einem ersten Durchmesser von etwa 20 mm, ein Austrittsende mit einem Durchmesser von etwa 2 mm und eine Länge vom Eintritts- zum Austrittsende von etwa 40 mm aufweist.
17. System nach Satz 1, wobei der mindestens eine Laser aus zwei oder mehreren Lasern besteht, die jeweils einen Laserstrahl erzeugen, der symmetrisch auf die Sn-Dampfsäule aus zwei oder mehreren Richtungen auftrifft.
18. System nach Satz 1, wobei die Sn-Dampfsäule einen nominalen Durchmesser zwischen 1 mm und 3 mm aufweist.
19. System nach Satz 1, weiterhin umfassend eine Vielzahl von Laserstrahlen, die jeweils Laserpulse umfassen, und wobei die Laserpulse auf die Sn-Dampfsäule gleichzeitig auftreffen, um das unterdichte Sn-Plasma zu bilden.
20. Verfahren zum Erzeugen von EUV-Strahlung, umfassend: Bilden einer Sn-Dampfsäule mit einer Sn-Atomdichte von < 10¹⁹ Atome/cm³, wobei der Sn-Dampf in der Sn-Dampfsäule sich bei oder nahe Schallgeschwindigkeit bewegt; und Bestrahlen eines Abschnitts der Sn-Dampfsäule mit einem gepulsten Laserstrahl aus ein oder mehreren Richtungen, um ein unterdichtes Sn-Plasma mit < 10¹⁹ Elektronen/cm³ zu bilden, und das die EUV-Strahlung im Wesentlichen isotrop emittiert.
21. Verfahren nach Satz 20, weiterhin umfassend: Umwandeln von flüssigem Sn in einem Sn-Reservoir zu Sn-Dampf; und Strömen lassen des Sn-Dampfs durch eine Schalldüse, um eine Sn-Dampfsäule zu bilden.
22. Verfahren nach Satz 21, wobei die Schalldüse eine Eintrittsendöffnung mit einem ersten Durchmesser im Bereich von 15 mm bis 25 mm, eine Austrittsendöffnung mit einem Durchmesser im Bereich von 1 mm bis 3 mm und eine Gesamtlänge vom Eintrittsende zum Austrittsende von etwa 35 mm bis 45 mm aufweist.
23. Verfahren nach Satz 20, weiterhin umfassend das Kondensieren von Sn-Dampf von der Sn-Dampfsäule und Zurückführen des kondensierten Sn-Dampfs zum Sn-Reservoir.
24. Verfahren nach Satz 20, weiterhin umfassend das Aufnehmen und Führen eines ersten Teils der EUV-Strahlung zu einem Zwischenfokus unter Verwendung eines Kollektorspiegels mit streifendem Einfall (GIC).
25. Verfahren nach Satz 24, weiterhin umfassend das Verwenden einer strahlungsverstärkenden Kollektorvorrichtung (RCED), angeordnet zwischen dem GIC-Spiegel und dem Zwischenfokus, um die EUV-Strahlung vom GIC-Spiegel zum Zwischenfokus weiterzuleiten.
26. System nach Satz 25, wobei die RCED einen rückwärtigen Abschnitt aufweist, der aufgebaut ist, um mindestens einen Teil der EUV-Strahlung optimal zu einem stromabwärtigen Beleuchtungsgerät zu führen.
27. Verfahren nach Satz 25, weiterhin umfassend: Verwendung eines Kollektorspiegels mit normalem Einfall (NIC), Sammeln und Leiten eines zweiten Teils der EUV-Strahlung zurück zu und durch das unterdichte Sn-Plasma zum GIC-Spiegel; und Verwenden des GIC-Spiegels unter Zurückfokussieren des zweiten Teils der EUV-Strahlung zum Zwischenfokus.
28. Verfahren nach Satz 27, wobei die RCED einen rückwärtigen Abschnitt aufweist, der aufgebaut ist, um mindestens einen Teil der EUV-Strahlung optimal zu einem stromabwärtigen Beleuchtungsgerät zu führen.
29. Verfahren nach Satz 27, weiterhin umfassend: Verwenden einer ersten Debris-Mitigation- bzw. Schmutz-abweisenden Vorrichtung (DMD) zwischen der Sn-Dampfsäule und dem NIC-Spiegel, um Schmutz bzw. Ablagerungen aus dem Sn-Plasma zu reduzieren oder zu verhindern, dass sich diese auf dem NIC-Spiegel abscheiden; und Verwenden einer zweiten DMD zwischen der Sn-Dampfsäule und dem GIC-Kollektor, um Schmutz bzw. Ablagerungen aus dem Sn-Plasma zu reduzieren oder zu verhindern, dass sich diese auf dem GIC-Spiegel abscheiden.
30. Verfahren nach Satz 20, wobei die EUV-Strahlung am Zwischenfokus eine Leistung von mindestens 500 Watt aufweist.
31. Verfahren nach Satz 20, wobei die EUV-Strahlung am Zwischenfokus eine Leistung von mindestens 1000 Watt aufweist.
32. Verfahren nach Satz 20, wobei der gepulste Laserstrahl aus zwei oder mehreren Lasern stammt, die jeweils einen Laserstrahl erzeugen, und wobei die zwei oder mehreren Strahlen auf die Sn-Dampfsäule aus zwei oder mehreren Richtungen auftreffen.
33. Verfahren nach Satz 20, wobei die Sn-Dampfsäule sich in einem Innenraum mindestens eines Behälters bewegt.
34. Verfahren nach Satz 33, wobei der mindestens eine gepulste Laserstrahl sich durch eine Laserstrahlleitung zum Innenraum mindestens eines Behälters bewegt.
35. Verfahren nach Satz 34, wobei der mindestens eine gepulste Laserstrahl sich durch ein Fenster eines Fenstersystems bewegt, das funktionsbereit relativ zur Laserstrahlleitung angeordnet ist, wobei das Fenstersystem aufgebaut ist, um die Laserstrahlleitung von dem Innenraum des mindestens einen Behälters abzudichten.

Claims

Sn-Dampf-EUV-LLP-Quellsystem für die EUV-Lithographie, umfassend: eine Sn-Dampfkammer, angepasst, um eine Sn-Dampfsäule aus einer Zufuhr von Sn-Flüssigkeit zu erzeugen, wobei die Sn-Säule eine Sn-Atomdichte von < 10¹⁹ Atome/cm³ aufweist; einen Sn-Dampfkondensator, angeordnet, um die Sn-Dampfsäule aufzunehmen und den Sn-Dampf zu kondensieren, um recycelte Sn-Flüssigkeit zu bilden; ein Sn-Flüssigkeitssammelsystem, das die recycelte Sn-Flüssigkeit sammelt und der Zufuhr von Sn-Flüssigkeit bereitstellt; und mindestens einen Laser, angeordnet, um die Sn-Dampfsäule mit mindestens einem Laserstrahl zu bestrahlen, um ein unterdichtes Sn-Plasma mit einer Elektronendichte von < 10¹⁹ Elektronen/cm³ zu erzeugen, wobei das unterdichte Sn-Plasma im Wesentlichen isotrop EUV-Strahlung emittiert.
System nach Anspruch 1, weiterhin umfassend einen Kollektorspiegel mit streifendem Einfall (GIC), angeordnet, um einen ersten Teil der emittierten EUV-Strahlung aufzunehmen und zu einem Zwischenfokus zu führen.
System nach Anspruch 2, weiterhin umfassend einen sphärischen Kollektorspiegel mit normalem Einfall (NIC), angeordnet, um einen zweiten Teil der EUV-Strahlung aufzunehmen und durch das unterdichte Plasma hindurch und zum GIC-Kollektor zurückzuführen, der aufgebaut ist, um die EUV zum Zwischenfokus zurück zu fokussieren.
System nach Anspruch 3, weiterhin umfassend: eine erste Debris-Mitigation- bzw. Schmutz-abweisende Vorrichtung (DMD), funktionsbereit angeordnet zwischen der Sn-Dampfsäule und dem NIC-Spiegel und eine zweite DMD, funktionsbereit angeordnet zwischen der Sn-Dampfsäule und dem GIC-Kollektor.
System nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 4, weiterhin umfassend einen Behälter mit einem Innenraum und wobei die erste und zweite DMD an entgegengesetzten Seiten des Behälters angeordnet und mit diesem abgedichtet sind und wobei die Sn-Dampfsäule sich vom Sn-Dampfgenerator zum Sn-Dampfkondensator im Behälterinnenraum bewegt.
System nach Anspruch 5, weiterhin umfassend mindestens eine Laserstrahlleitung, die in den Behälterinnenraum führt und durch den sich der mindestens eine Laserstrahl bewegt.
System nach Anspruch 6, weiterhin umfassend ein Fenstersystem, das ein Fenster aufweist und das funktionsbereit relativ zu mindestens einer Laserstrahlleitung angeordnet ist, so dass der mindestens eine Laserstrahl sich durch das Fenster bewegt.
System nach Anspruch 7, wobei das Fenstersystem ein Isolationsventil aufweist, das die Laserstrahlleitung vom Behälterinnenraum abdichtet.
System nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 8, weiterhin umfassend eine Strahlungsverstärkungskollektorvorrichtung (RCED), angeordnet zwischen dem GIC-Spiegel und dem Zwischenfokus, um einen Teil der EUV-Strahlung vom GIC-Spiegel zum Zwischenfokus weiterzuleiten.
System nach Anspruch 9, wobei die RCED einen rückwärtigen Abschnitt aufweist, der aufgebaut ist, um mindestens einen Teil der EUV-Strahlung zu einem stromabwärts gelegenen Beleuchtungsgerät zu führen.
System nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei die EUV-Strahlung am Zwischenfokus eine Leistung von mindestens 100 W, bevorzugt mindestens 500 W, am meisten bevorzugt mindestens 1000 W aufweist.
System nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Sn-Dampfsäule einen nominalen Durchmesser von 2 mm aufweist.
System nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Sn-Dampfgenerator umfasst: eine Kammer mit einem Innenraum, der die Sn-Flüssigkeit und den Sn-Dampf enthält, wobei die Kammer eine Schalldüse aufweist; und eine Heizquelle, angeordnet, um die Sn-Flüssigkeit zu erhitzen, die sich im Kammerinnenraum befindet, um Sn-Dampf zu bilden und zu bewirken, dass der Sn-Dampf aus der Schalldüse mit Schallgeschwindigkeit entweicht, um die Sn-Dampfsäule zu bilden.
System nach Anspruch 13, wobei die Schalldüse ein Eintrittsende mit einem ersten Durchmesser von etwa 20 mm, ein Austrittsende mit einem Durchmesser von etwa 2 mm und eine Länge vom Eintritts- zum Austrittsende von etwa 40 mm aufweist.
System nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der mindestens eine Laser aus zwei oder mehreren Lasern besteht, die jeweils einen Laserstrahl erzeugen, der symmetrisch auf die Sn-Dampfsäule aus zwei oder mehreren Richtungen auftrifft.
System nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Sn-Dampfsäule einen nominalen Durchmesser zwischen 1 mm und 3 mm aufweist.
System nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 16, weiterhin umfassend eine Vielzahl von Laserstrahlen, die jeweils Laserpulse umfassen, und wobei die Laserpulse auf die Sn-Dampfsäule gleichzeitig auftreffen, um das unterdichte Sn-Plasma zu bilden.
Verfahren zum Erzeugen von EUV-Strahlung, umfassend: Bilden einer Sn-Dampfsäule mit einer Sn-Atomdichte von < 10¹⁹ Atome/cm³, wobei der Sn-Dampf in der Sn-Dampfsäule sich bei oder nahe Schallgeschwindigkeit bewegt; und Bestrahlen eines Abschnitts der Sn-Dampfsäule mit einem gepulsten Laserstrahl aus ein oder mehreren Richtungen, um ein unterdichtes Sn-Plasma mit < 10¹⁹ Elektronen/cm³ zu bilden, und das die EUV-Strahlung im Wesentlichen isotrop emittiert.
Verfahren nach Anspruch 18, weiterhin umfassend: Umwandeln von flüssigem Sn in einem Sn-Reservoir zu Sn-Dampf; und Strömen lassen des Sn-Dampfs durch eine Schalldüse, um eine Sn-Dampfsäule zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Schalldüse eine Eintrittsendöffnung mit einem ersten Durchmesser im Bereich von 15 mm bis 25 mm, eine Austrittsendöffnung mit einem Durchmesser im Bereich von 1 mm bis 3 mm und eine Gesamtlänge vom Eintrittsende zum Austrittsende von etwa 35 mm bis 45 mm aufweist.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 20, weiterhin umfassend das Kondensieren von Sn-Dampf von der Sn-Dampfsäule und Zurückführen des kondensierten Sn-Dampfs zum Sn-Reservoir.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 21, weiterhin umfassend das Aufnehmen und Führen eines ersten Teils der EUV-Strahlung zu einem Zwischenfokus unter Verwendung eines Kollektorspiegels mit streifendem Einfall (GIC).
Verfahren nach Anspruch 22, weiterhin umfassend das Verwenden einer strahlungsverstärkenden Kollektorvorrichtung (RCED), angeordnet zwischen dem GIC-Spiegel und dem Zwischenfokus, um die EUV-Strahlung vom GIC-Spiegel zum Zwischenfokus weiterzuleiten.
System nach Anspruch 23, wobei die RCED einen rückwärtigen Abschnitt aufweist, der aufgebaut ist, um mindestens einen Teil der EUV-Strahlung optimal zu einem stromabwärtigen Beleuchtungsgerät zu führen.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 23 bis 24, weiterhin umfassend: Verwendung eines Kollektorspiegels mit normalem Einfall (NIC), Sammeln und Leiten eines zweiten Teils der EUV-Strahlung zurück zu und durch das unterdichte Sn-Plasma zum GIC-Spiegel; und Verwenden des GIC-Spiegels unter Zurückfokussieren des zweiten Teils der EUV-Strahlung zum Zwischenfokus.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei die RCED einen rückwärtigen Abschnitt aufweist, der aufgebaut ist, um mindestens einen Teil der EUV-Strahlung optimal zu einem stromabwärtigen Beleuchtungsgerät zu führen.
Verfahren nach Anspruch 26, weiterhin umfassend: Verwenden einer ersten Debris-Mitigation- bzw. Schmutz-abweisenden Vorrichtung (DMD) zwischen der Sn-Dampfsäule und dem NIC-Spiegel, um Schmutz bzw. Ablagerungen aus dem Sn-Plasma zu reduzieren oder zu verhindern, dass sich diese auf dem NIC-Spiegel abscheiden; und Verwenden einer zweiten DMD zwischen der Sn-Dampfsäule und dem GIC-Kollektor, um Schmutz bzw. Ablagerungen aus dem Sn-Plasma zu reduzieren oder zu verhindern, dass sich diese auf dem GIC-Spiegel abscheiden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 27, wobei die EUV-Strahlung am Zwischenfokus eine Leistung von mindestens 500 Watt, bevorzugt mindestens 1000 Watt aufweist.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 28, wobei der gepulste Laserstrahl aus zwei oder mehreren Lasern stammt, die jeweils einen Laserstrahl erzeugen, und wobei die zwei oder mehreren Strahlen auf die Sn-Dampfsäule aus zwei oder mehreren Richtungen auftreffen.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 29, wobei die Sn-Dampfsäule sich in einem Innenraum mindestens eines Behälters bewegt.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei der mindestens eine gepulste Laserstrahl sich durch eine Laserstrahlleitung zum Innenraum mindestens eines Behälters bewegt.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei der mindestens eine gepulste Laserstrahl sich durch ein Fenster eines Fenstersystems bewegt, das funktionsbereit relativ zur Laserstrahlleitung angeordnet ist, wobei das Fenstersystem aufgebaut ist, um die Laserstrahlleitung von dem Innenraum des mindestens einen Behälters abzudichten.