TW202403212A - 靶材產生器中的冷凍閥 - Google Patents

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懷亞特 杜瓦爾
埃坦 馬爾庫斯 斯威德洛
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荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司
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Abstract

一種冷凍閥，其包括：一閥套管，其界定和一第一流體端口流體連通之一軸向孔；及一閥體，其界定收納於該軸向孔內之一軸向封閉端與和一第二流體端口流體連通之一軸向敞開端之間的一軸向開口。該閥體包括在該軸向封閉端處在該閥體之一縱向部分中形成的一或多個通孔，每一通孔流體地耦接該軸向開口與該閥套管之該軸向孔。

Description

靶材產生器中的冷凍閥
所揭示之主題係關於一種用於靶材產生器之冷凍閥。
極紫外線(EUV)光，例如波長為100奈米(nm)或更小(有時亦被稱作軟x射線)且包括處於例如20 nm或更小、介於5與20 nm之間或介於13與14 nm之間的波長的光之電磁輻射可用於光微影程序中，以藉由在抗蝕劑層中起始聚合而在基板(例如矽晶圓)中或基板上產生極小特徵。用於產生EUV光之方法包括但不限於，將源材料之實體狀態變更為電漿狀態。源材料包括具有在EUV範圍內之發射譜線的化合物或元素，例如氙、鋰或錫。在常常被稱為雷射產生電漿(「LPP」)之一個此類方法中，藉由運用可被稱作驅動雷射之經放大光束輻照例如呈源材料之小滴、串流或叢集之形式的源材料來產生所需電漿。對於此程序，通常在例如真空腔室之密封容器中產生電漿，且使用各種類型之度量衡設備來監測電漿。當在電漿狀態中時在EUV範圍內發射之諸如氙、鋰或錫之源材料通常被稱作靶材，此係由於其由驅動雷射定向及輻照。靶材之小滴、串流或叢集係由靶材產生器產生，靶材在該靶材產生器內輸送。
在一些通用態樣中，一種冷凍閥包括一閥體，該閥體包括界定流體流動通過之一軸向開口之一縱向部分。該閥體界定複數個孔，每一孔自該軸向開口延伸且和該軸向開口流體連通且延伸通過該閥體之該縱向部分，每一孔具有小於該軸向開口之一直徑的一直徑。
實施方案可包括以下特徵中之一或多者。舉例而言，該閥體之該縱向部分可具有一圓柱形形狀。每一孔可在該軸向開口與該閥體之一外部之間徑向地延伸。該閥體可包括在該縱向部分之一末端處之一軸向止擋件，該軸向止擋件經組態以例如在沿著該軸向開口施加一壓力之後將固體靶材保持在低於該靶材之冷凍點之溫度下。該等孔可提供一流動路徑，該流動路徑使得一氣體能夠在高於該靶材之該冷凍點之溫度下在該閥體之該軸向開口與該冷凍閥之一第一流體端口之間流動。該軸向止擋件可經組態以將該固體靶材保持在低於該靶材之該冷凍點之溫度下且在大於30,000磅/平方吋(PSI)之壓力下。該等孔可經組態以使得該氣體能夠在室溫下且在分子流狀態下以至少10 -5公升/秒(L/s)之一傳導率在該軸向開口與該第一流體端口之間流動。該靶材可包括錫且該氣體可包括一惰性氣體及氫氣。
該閥體可由一耐火金屬製成。該閥體可由鉬、鎢、鈮、錸或此等材料中之任一者之一合金製成。
冷凍閥冷凍閥可進一步包括與該閥體軸向對準之一閥套管，該閥體被收納於該閥套管之一軸向孔內。一流體流動間隙可界定於該閥套管與該閥體之間，使得一流體流動路徑形成於該閥體之該等孔與該閥套管之該軸向孔之間。
該等孔中之每一者可垂直於該軸向開口之軸向方向延伸。
在其他通用態樣中，一種冷凍閥包括：一閥套管，其界定和一第一流體端口流體連通之一軸向孔；及一閥體，其包括一縱向部分。該閥體界定收納於該軸向孔內之一軸向封閉端與和一第二流體端口流體連通之一軸向敞開端之間的一軸向開口。該閥體包括形成於該軸向封閉端處之該縱向部分中的一或多個通孔，每一通孔流體地耦接該軸向開口與該閥套管之該軸向孔。
實施方案可包括以下特徵中之一或多者。舉例而言，該一或多個通孔中之每一者可具有小於該軸向開口之一直徑的一直徑。該閥體之該縱向部分可具有一圓柱形形狀。該軸向封閉端可包括在該縱向部分之一末端處之一軸向止擋件，該軸向止擋件經組態以例如在沿著該軸向開口施加一壓力之後將固體靶材保持在低於該靶材之冷凍點之溫度下。該等孔可提供一流動路徑，該流動路徑使氣體在高於該靶材之該冷凍點之溫度下在該閥體之該軸向開口與該第一流體端口之間流動。該軸向止擋件可經組態以將該固體靶材保持在低於該靶材之該冷凍點之溫度下且在大於30,000磅/平方吋(PSI)之壓力下。該等孔可提供用於氣體在室溫下且在分子流狀態下以至少10 -5公升/秒(L/s)之一傳導率流動通過該等孔的流動路徑。該靶材可包括錫且該氣體可包括一惰性氣體及氫氣。
該閥體及該閥套管可由一耐火金屬製成。該閥體及該閥套管可由鉬、鎢、鈮、錸或此等材料中之任一者之一合金製成。該閥套管與該閥體可軸向地對準。一流體流動間隙可界定於該閥套管與該閥體之間，使得一流體流動路徑形成於該閥體之該等孔與該閥套管之該軸向孔之間。該等孔中之每一者可垂直於該軸向開口之軸向方向延伸。該第一流體端口及該第二流體端口可與該閥體軸向地對準。每一孔可在該閥體之該縱向部分之一外部處自該軸向開口徑向延伸至該軸向孔。
在其他通用態樣中，一種控制流體之方法包括：冷卻一閥體之一軸向開口內之一靶材；一旦該靶材經冷凍，就在將大於10,000 PSI之一軸向壓力施加至該冷凍靶材時防止該冷凍靶材自該閥體軸向地擠壓，包括在形成於該閥體之一軸向封閉端處之一軸向止擋件處停止該冷凍靶材；解凍該閥體之該軸向開口內之該靶材；及一旦該靶材經解凍，就使得一流體能夠通過在該軸向封閉端處在該閥體之一縱向部分中形成的通孔在該閥體之該軸向開口與一第一流體端口之間流動。
實施方案可包括以下特徵中之一或多者。舉例而言，可藉由以下操作使得該流體能夠通過形成於該縱向部分中之該等通孔在該閥體之該軸向開口與該第一流體端口之間流動：通過該第一流體端口供應加壓氣體並藉助於該等通孔將該加壓氣體供應至該軸向開口中。該加壓氣體可將經解凍靶材推出該閥體之該軸向開口。
可藉由以下操作防止該冷凍靶材軸向地流出該閥體：在將大於30,000 PSI之軸向壓力施加至該冷凍靶材時防止該冷凍靶材自該閥體軸向地擠壓，包括在該軸向止擋件處停止該冷凍靶材。可藉由以下操作使得該流體能夠通過該等通孔在該閥體之該軸向開口與該第一流體端口之間流動：使得流體能夠在室溫下且在分子流狀態下以大於至少10 -5公升/秒(L/s)之一傳導率流動。
在其他通用態樣中，一種靶材噴嘴總成包括：一噴嘴，其和一儲集器流體連通；及一沖洗冷凍閥，其和該噴嘴與該儲集器之間的一流體流動路徑流體連通。該沖洗冷凍閥包括：一閥套管，其界定和一第一流體端口流體連通之一軸向孔；及一閥體，其界定收納於該軸向孔內之一軸向封閉端與一軸向敞開端之間的一軸向開口，該軸向敞開端和一第二流體端口流體連通，該第二流體端口和該噴嘴與該儲集器之間的該流體流動路徑流體連通。該閥體包括在該軸向封閉端處在該閥體之一縱向部分中形成的一或多個通孔，每一通孔流體地耦接該軸向開口與第一流體端口。
參看圖1A及圖1B，冷凍閥100包括閥套管105及閥體120。閥套管105界定和第一流體端口101A流體連通之軸向孔106。閥體120界定收納於軸向孔106內之軸向封閉端122A與和第二流體端口101B流體連通之軸向敞開端122B之間的軸向開口121。閥體120包括在軸向封閉端122A處之軸向止擋件123A及沿著+Z方向自軸向止擋件123A軸向延伸之縱向部分123B，軸向開口121在該縱向部分123B內。間隙130形成於閥套管105與軸向封閉端122A之間。軸向開口121沿著平行於Z軸之軸向方向延伸。閥體120包括形成於軸向封閉端122A中且延伸通過縱向部分123B之一或多個通孔125-i，其中i係一組數字1、2、…、I且I係正整數。每一通孔125-i沿著處於非平行於Z軸之平面中的孔軸線延伸。舉例而言，每一通孔125-i可具有處於XY平面中的垂直於Z軸之孔軸線，且在圖1A及圖1B之所繪示實施例中，通孔125-i亦徑向延伸。在其他實施例中，通孔可具有在XY平面中且垂直於Z軸但可沿著相對於徑向方向成角度之方向延伸的孔軸線。通孔125-i在操作期間之某些時刻充當流體流動導管。
在圖1A中，展示六個通孔125-1、125-2、125-3、125-4、125-5、125-6。然而，少於六個或多於六個通孔可形成於閥體120中。舉例而言，在圖1B及圖1C中，存在18個通孔，即，125-1、125-2、125-3、125-4、125-5、125-6、125-7、125-8、125-9、125-10、125-11、125-12、125-13、125-14、125-15、125-16、125-17、125-18，其在圖1C之特寫視圖中更清楚地展示及標註。每一通孔125-i提供用於軸向開口121與形成於閥套管105與閥體120之間的間隙130之間的流體的流動路徑。此外，因為閥體120係使用密封元件104 (諸如環形墊片)密封至閥套管105之敞開端103，所以在軸向孔106內流動之任何流體皆和第一流體端口101A流體連通，因為流體被防止越過密封元件104。在一些實施中，如圖1A中所展示，環形墊片104可安放在閥體120之縱向部分123B的外圓柱形表面127與閥套管105之內圓柱形表面129之間。在其他實施中，如圖1B中所展示，環形墊片104可安放在徑向凸緣126 (形成於閥體120之縱向部分123B之外圓柱形表面127上)與閥套管105之外徑向表面128之間。
冷凍閥100經組態以執行兩個功能。當閥100處於閉合狀態時發生第一功能，在該閉合狀態中，冷凍閥100固持或維持靶材。冷凍閥100能夠在其已實質上足夠冷卻使得冷凍閥100內之靶材冷凍且變成固體靶材之後執行第一功能。此固體靶材充當防止流體流動通過冷凍閥100之塞子。當冷凍閥100處於開啟狀態時發生第二功能，在該開啟狀態中，冷凍閥100准許流體流動，此流體可為氣體、液體或氣體及液體之組合。冷凍閥100能夠在其已實質上足夠升溫使得冷凍閥100內之靶材解凍且變成流體(諸如液體)靶材之後執行第二功能。
參看圖2A，當冷凍閥100閉合時，且因此在第一功能之執行期間，其中冷凍閥100內之靶材為固體靶材207S，冷凍閥100需要能夠在沿著-Z方向施加之預期操作壓力P下將固體靶材207S固持在軸向開口121內。通常，可沿著-Z方向施加之壓力P可在固體靶材開始沿著-Z方向擠出冷凍閥之前達至8000磅/平方吋(PSI)之最大值Pmax。另一方面，冷凍閥100經設計以使得當閉合時(及在第一功能之執行期間)，軸向開口121內之固體靶材207S即使在達至31,000 PSI之最大值Pmax的壓力下亦不會沿著-Z方向擠出冷凍閥100。實情為，固體靶材207S可擠壓通過之唯一路徑係通過孔125-i，且因此固體靶材可僅沿著並不平行於-Z方向之方向擠出軸向開口121。因此，若孔125i經配置以徑向地延伸，則用於將固體靶材207S擠出軸向開口121之向量係沿著XY平面，其正交於沿著-Z方向之施加至固體靶材207S的壓力P之向量。軸向開口121內之固體靶材207S擠出冷凍閥100的壓力被稱作「衝壓壓力」。因為擠壓向量正交於壓力P向量(在此實例中)，所以冷凍閥100之衝壓壓力比先前冷凍閥大得多，且可為至少10,000 PSI、至少20,000 PSI、至少30,000 PSI或至少31,000 PSI。
參看圖2B，另一方面，當冷凍閥100開啟時，且因此在第二功能之執行期間，其中冷凍閥100內之任何靶材皆為液體，冷凍閥100需要能夠以可接受的速率傳導流體208F通過軸向開口121。將流體208F傳導通過軸向開口121之速率被稱作冷凍閥100之「傳導率」。流體208F可包括呈流體或液體形式之靶材(流體靶材)。流體208F亦可包括除了靶材之外的流體材料，諸如沖洗氣體。冷凍閥100經設計以使得即使冷凍閥100之衝壓壓力可處於31,000 PSI (在第一功能之執行期間)，任何流體203F通過冷凍閥100之傳導率(在第二功能之執行期間)亦不會受到冷凍閥100之設計的不利影響，該冷凍閥使得在第一功能之執行期間衝壓壓力能夠增大。流體208F通過冷凍閥100(且特定言之通過軸向開口121)之傳導率可藉由增加通孔125-i之數目而增大，此係因為傳導率隨著孔125-i之數目線性地按比例調整。實際上，冷凍閥100可經設計使得與無通孔125-i之先前冷凍閥相比，在第二功能之執行期間流體208F通過冷凍閥100之傳導率得以改良(例如達10倍、20倍或甚至30倍)。
對衝壓壓力之改良以及對冷凍閥100之傳導率之維持(及改良)為軸向封閉閥體120之一端(軸向封閉端122A)且在縱向部分123B中在軸向封閉端122A附近或軸向封閉端122A處包括通孔125-i的結果，如接下來更詳細地論述。
再次參看圖2A，在壓力P下，軸向開口121內之固體靶材207S推動抵靠軸向止擋件123A之內壁224A且亦進入縱向部分123B內之通孔125-i。然而，固體靶材207S不能完全穿過通孔125-i。針對此之原因係歸因於通孔125-i之幾何組態及數目。特定言之，通孔125-i沿著非平行於軸向開口121之軸向方向(其平行於Z軸)的方向軸向地延伸。一非平行方向可為例如與Z軸垂直(與Z軸成90°角)之一方向，或其可與Z軸成介於0至90°之間的角度。此外，如圖1A之細節中所展示，孔125-i中之各者具有作為軸向開口121之直徑D 121(沿著垂直於Z軸之方向截取)之分數的直徑D 125(沿著垂直於每一孔125-i之軸向方向的方向截取)。另一方面，施加至固體靶材207S之壓力P係沿著軸向方向(-Z方向)施加。沿著-Z方向推動之固體靶材207S由於此等幾何約束而在冷凍閥100中面對較大摩擦。因此，回應於沿著-Z方向施加之壓力P而沿著+Z方向將較大量之力施加至固體靶材207S。因此，將迫使固體靶材207S一路流動通過孔125-i、到達軸向孔106中(在閥體120與閥套管105之間的間隙中)且通過第一流體端口101A之衝壓壓力比將簡單地迫使固體靶材207S通過先前冷凍閥中之閥體120之軸向敞開端的開口之衝壓壓力大得多(例如，兩倍大、三倍大或甚至四倍大)。因此，固體靶材207S保持在軸向開口121內(或少量被擠壓至孔125-i中之一或多者中以在第二功能之執行期間再被捕捉)。
參看圖2B，冷凍閥100被展示處於開啟狀態，在此期間，流體208F可流動通過軸向開口121。流體208F可為或可包括一氣體209G，諸如自一氣體系統(諸如圖3中所展示)泵入之一沖洗或形成氣體。此沖洗或形成氣體可為不與靶材以及閥體120及閥套管108之材料反應的一氣體。沖洗或形成氣體可包括例如一惰性氣體，諸如氬氣及氫氣。流體208F亦可包括保持在冷凍閥100內之呈液體形式之靶材。流體208F可自外部氣體系統(圖3)傳導通過第一流體端口101A、通過作為界定於閥套管105與閥體120之間的軸向孔106之部分的環形間隙130(圖1A、圖2A及圖2B)、通過縱向部分123B之通孔125-i，且接著在+Z方向上通過軸向開口。流體208F自第一流體端口101A並通過軸向開口121之傳導率取決於所有通孔125-i之總截面積及通孔125-i之總數目。作為一實例，若施加至沖洗或形成氣體之壓力處於分子流狀態中(亦即，大約10 -6PSI)且冷凍閥100在室溫下，且若軸向開口121之直徑D 121為2.5 mm，且存在30個通孔125-i，其中每一通孔125-i之直徑D 125為0.5 mm，則通過冷凍閥100之傳導率可為約7 × 10 -5公升/秒(L/s)。不具有配置於閥套管105內之閥體120中的通孔125-i的同等大小之冷凍閥在類似條件下可具有約3 × 10 -6L/s之傳導率。
再次參看圖1B，在所展示之實施中，閥體120 (包括縱向部分123B)及閥套管105具有圓柱形形狀使得圓柱體中之每一者之軸線彼此對準且亦平行於Z軸。閥體120及閥套管105之剛性足以耐受施加至冷凍閥100之壓力(諸如施加至固體靶材207S之壓力P或氣體209G之壓力)。閥體120及閥套管105係由與接觸閥體120及閥套管105之靶材相容(且與其不反應)的材料製成。舉例而言，參看圖3，若冷凍閥100用於經組態以將標靶供應至EUV光源(圖8中所展示)之靶材噴嘴總成340中，則靶材342可包括錫或錫合金。對於此應用，閥體120及閥套管105應不與靶材342之錫反應。在此應用中，閥體120及閥套管105可由耐火金屬製成，諸如鉬、鎢、鈮、錸或此等金屬之合金。
參看圖3，冷凍閥100之實施300用於靶材噴嘴總成340中。靶材噴嘴總成340包括和儲集器346流體連通之噴嘴344。儲集器346經組態以固持液體靶材342。流體流動路徑348形成於儲集器346與噴嘴344之間以藉此將儲存於儲集器346中之液體靶材342供應至噴嘴344。流體流動路徑348可包括用於額外控制液體靶材342之組件(諸如額外閥及儲集器)。噴嘴344可由大體上沿著縱向方向延伸且界定開口345之毛細管347製成。開口345係在毛細管347及開口345之末端處。毛細管347可由例如呈熔融矽石、硼矽酸鹽、鋁矽酸鹽或石英之形式的玻璃製成。液體靶材342流經毛細管347且通過開口345噴射。當施加於儲集器346處之壓力大於某一壓力(諸如拉普拉斯壓力)時，液體靶材342作為標靶串流射出開口345 (如下文在圖7C中所展示)。
冷凍閥300為和噴嘴344與儲集器346之間的流體流動路徑348流體連通的沖洗冷凍閥。冷凍閥300經設計為類似於冷凍閥100且包括第一流體端口301A及第二流體端口301B。第一流體端口301A和氣體系統311流體連通，而第二流體端口301B和流體流動路徑348流體連通。
冷凍閥300亦包括溫度控制設備310，該溫度控制設備經組態以控制冷凍閥300操作之溫度以藉此開啟及閉合冷凍閥300，如下文更詳細所論述。舉例而言，溫度控制設備310可為與冷凍閥300之閥體320及閥套管305中之一或多者熱連通的匣式加熱器。若溫度控制設備310維持閥套管305及閥體320之溫度實質上低於液體靶材342之熔點，則冷凍閥300之軸向開口321內之任何液體靶材342會固化(將狀態自液體改變成固體)，且此固體靶材堵塞軸向開口321，藉此防止任何流體(諸如液體靶材342或來自氣體系統311之氣體)穿過冷凍閥300。若溫度控制設備310維持閥套管305及閥體320之溫度高於液體靶材342之熔點，則軸向開口321內(且亦在通孔325內)之任何固體靶材熔融以形成液體靶材342，且此液體靶材342 (及來自氣體系統311之氣體)將接著自由地流動通過冷凍閥300。
參看圖4A至圖4D，展示冷凍閥100之實施400。類似於冷凍閥100，冷凍閥400包括閥套管405及閥體420。閥套管405界定和第一流體端口401A流體連通之軸向孔406。閥體420界定收納於軸向孔406內之軸向封閉端422A與和第二流體端口401B流體連通之軸向敞開端422B之間的軸向開口421。閥體420及閥套管405兩者皆為徑向對稱的且因此為圓柱形形狀。閥體420包括在軸向封閉端422A處之軸向止擋件423A及沿著+Z方向自軸向止擋件423A軸向延伸之縱向部分423B，軸向開口421在該縱向部分423B內。間隙430形成於閥套管405與軸向封閉端422A之間。軸向開口421沿著平行於Z軸之軸向方向延伸。閥體420包括形成於軸向封閉端422A之縱向部分423B中的一或多個通孔425-i，其中i係一組數字1、2、…、I且I係正整數。每一通孔425-i沿著處於非平行於Z軸之平面中的孔軸線延伸。在此實施中，每一通孔425-i具有在XY平面中的垂直於Z軸的孔軸線。在此實施中，存在總共30個通孔(i係一組數字1、2、…、30，且I係30)。六個徑向延伸之孔在使閥體420分段之五個XY平面中之每一者中相對於彼此以相異角度配置。
密封元件404固定於閥體420之徑向凸緣426 (例如圍繞閥體420之縱向部分423B)與閥套管405之外徑向表面428之間。密封元件404可為墊片。閥體420可包括外連接表面413且閥套管405可包括內連接表面414，該外連接表面與該內連接表面在閥400經完全組裝時彼此相鄰地配置。舉例而言，外連接表面413及內連接表面414可包括配合螺紋。在冷凍閥400之組裝期間，墊片404定位於閥套管405之外徑向表面428處；閥體420 (且具體言之，軸向封閉端422A)沿著-Z方向插入至軸向孔406中；當內連接表面414與外連接表面413接觸時閥體420相對於閥套管405轉動，以藉此將閥體420旋擰至閥套管405中；且閥體420在沿著-Z方向移動時相對於閥套管405轉動直至墊片404被按壓且形成防止任何材料離開閥套管405與閥體420之間的間隙430的密封。在一些實施中，外連接表面413可形成於固定至縱向部分423B之外表面的配合元件431上。
參看圖5，藉由用於靶材噴嘴總成740中之冷凍閥600 (其可為冷凍閥100、300或400)執行工序550。工序550之步驟參考圖6A至圖6E之冷凍閥600及7A至7F之靶材噴嘴總成740來展示。誇示且並不按比例繪製冷凍閥600之特徵(諸如間隙630及通孔625-i)以便展示操作。此外，僅展示四個通孔625-i，但如上文所提及，可在冷凍閥600之本體620中形成少於四個或多於四個通孔。如上文所論述，通孔625-i之數目影響通過冷凍閥600之傳導率。在工序550中之各種時刻，靶材係呈固體形式，且經指定為圖6A至圖7F中之固體靶材607S。在工序550中之其他時刻，靶材係呈流體(諸如液體)形式，且經指定為圖6A至圖7F中之液體靶材607L。沖洗或形成氣體經指定為圖6A至圖7F中之氣體608G。
工序550以冷卻存在於閥體620之軸向開口621中之靶材開始(551)。如圖7A中所展示，在步驟551開始時，存在於軸向開口621中之靶材可包括液體靶材607L。在步驟551開始時，液體靶材607L已經通過第二流體端口601B進入軸向開口621，該第二流體端口和形成於儲集器746與噴嘴744之間的流體流動路徑748流體連通。另外，此時氣體系統711有可能沿著+Z方向施加壓力Pp以防止軸向開口621內之液體靶材607L通過孔625-i洩漏。在步驟551開始時，將噴嘴744冷凍，此意謂將噴嘴744維持處於低於靶材之冷凍點的溫度，且因此僅固體靶材607S存在於噴嘴744中且有效地閉合噴嘴744。因此，液體靶材607L並不流動至噴嘴744。
在一些實施中，或為了加速冷卻程序，可藉由溫度控制設備610主動地冷卻(551)液體靶材607L。在液體靶材607L具有高於環境溫度之熔點(諸如，具有約232℃之熔點的錫)的其他實施中，可藉由僅移除施加至閥體620及閥套管605的熱源(例如，藉由關斷溫度控制設備610)來被動地冷卻(551)液體靶材607L。
一旦冷凍閥600之軸向開口621內的液體靶材607L完全冷凍(552)，冷凍閥600就可在閉合狀態下操作，此展示於圖6B及圖7B中。在閉合狀態下，冷凍閥600固持或維持固體靶材607S。具體言之，歸因於冷凍閥600之設計，即使在通過第二流體端口601B沿著-Z方向(圖6B)施加之壓力P下，亦防止了固體靶材607S自閥體620軸向地擠壓，此壓力P高達31,000 PSI(553)。特定言之，因為藉由閥體620之軸向止擋件123A(圖1A)停止固體靶材607S，所以防止了固體靶材607S沿著-Z方向軸向移動(圖6B)並移動通過第一流體端口601A。此外，當固體靶材607S嘗試擠壓通過通孔625時，其面臨更大的摩擦，如上文所論述，該等通孔沿著並不平行於(例如，可正交於)施加壓力P之方向的方向延伸。因此，即使一些固體靶材607S進入通孔625-i，只要壓力P保持低於衝壓壓力(如上文所論述，衝壓壓力高達31,000 PSI)，其亦就不會前進很遠且不會到達間隙630。
在此時刻，在工序550中，且參看圖7C，因為冷凍閥600閉合，所以靶材噴嘴總成740可在供應模式下操作，此時噴嘴744未冷凍(使得噴嘴744中之固體靶材607S解凍，且液體靶材607L (其儲存於儲集器746內)可被供應至噴嘴744)。歸因於噴嘴744之幾何形狀，液體靶材607L在壓力P增大至大於預定最小噴嘴壓力之值時作為標靶762之串流760而通過噴嘴744射出。舉例而言，預定最小噴嘴壓力可為約100 PSI。
當需要維修或替換噴嘴744時，接收要沖洗之指令(554)。此時，氣體系統711、冷凍閥600及噴嘴744一起工作以自噴嘴744與儲集器746之間的流體流動路徑748清除任何液體靶材607L。為進行此操作，將噴嘴744冷凍(如上文所論述)，且接著冷凍閥600需要自閉合(如圖6B中所展示)變為開啟。溫度控制設備610開始主動地使冷凍閥600之固體靶材607S升溫(555)。圖6C及圖7D展示此主動升溫，同時一些固體靶材607S已熔融成液體靶材607L。在此時間期間，施加至液體靶材607L之壓力P得以減小且液體靶材607L不再被主動地供應至噴嘴744，此係因為噴嘴744被冷凍。因此，噴嘴744停止產生標靶762之串流760。然而，一些液體靶材607L可保持在噴嘴744與儲集器746之間的流體流動路徑748中。
一旦所有固體靶材607S已解凍(556)，則使流體能夠通過閥體620中之徑向延伸孔625-i在閥體620之軸向開口621與第一流體端口601A之間流動(557)。因為正在執行沖洗，所以氣體系統711沿著+Z方向(圖6D)通過冷凍閥600之第一流體端口601A供應沖洗或形成氣體608G(在壓力Pp下)。在開始時，氣體608G進入第一流體端口601A及間隙630，且接著其進入通孔625-i，如在圖6D中詳細展示及在圖7E中大體展示。氣體608G將液體靶材607L推出冷凍閥600，且亦推出流體流動路徑748。氣體608G以一傳導率速率被推動通過冷凍閥600，且傳導率隨著閥體620中之通孔625-i的數目而增大。最終，在冷凍閥600內且在流體流動路徑748中之所有液體靶材607L藉由氣體608G推回至儲集器746中。並且，隨著氣體608G通過冷凍閥600之傳導率更高，此時刻可更快速地發生。
圖6E及圖7F展示在沖洗完成(558)時的冷凍閥600及靶材噴嘴總成740之狀態。此時，由於沖洗完成(558)，因此噴嘴744可被維修或被移除。
工序550可進一步包括判定是否已完成噴嘴744維修或更換及是否接收到在正常操作條件下操作噴嘴744之指令的額外步驟。此時，液體靶材607L可自儲集器746被重新供應至流體流動路徑748中且亦被重新供應至冷凍閥600之閥體620中，如圖6A及圖7A中所展示。
參看圖8，靶材噴嘴總成740可整合於標靶產生器870內，該標靶產生器除了包括其他流體調節裝置(或閥)以外亦包括額外流體流動路徑及額外儲集器。標靶產生器870亦可包括啟動注給系統，該啟動注給系統經組態以接收包括靶材之一固體物質。全文係以引用之方式併入本文中之WO 2020/187617展示了此標靶產生器870之實例。
標靶產生器870將呈標靶762之串流760之形式的液體靶材607L供應至一外部系統872。若系統872為一EUV光源，則將每一標靶762遞送至真空腔室874中之一電漿形成位置873。電漿形成位置873可接收已由光學源875產生且經由光學路徑876遞送至真空腔室874的至少一個光束875 (其可為一脈衝光束)。光束875之一脈衝與電漿形成位置873內之標靶762中之靶材之間的相互作用會產生發射EUV光877之一電漿，該EUV光被收集878且被供應至微影曝光設備879。在此實例中，液體靶材607L可為當處於電漿狀態中時發射EUV光877的任何材料。舉例而言，液體靶材607L可包括水、錫、鋰及/或氙。
其他實施係在以下申請專利範圍之範疇內。舉例而言，若流體靶材607L為水或包括水，則閥體620及閥套管605可由諸如一耐火金屬(如上文所論述)之材料或諸如不鏽鋼、塑膠或甚至木材之一材料製成。對選擇用於閥體620及閥套管605之材料的選擇亦取決於施加至冷凍閥600之操作壓力以及製造成本及方法。
可使用以下條項進一步描述實施。 1.  一種冷凍閥，其包含： 一閥體，其包括界定流體流動通過之一軸向開口之一縱向部分； 其中該閥體界定複數個孔，每一孔自該軸向開口延伸且和該軸向開口流體連通且延伸通過該閥體之該縱向部分，且每一孔具有小於該軸向開口之一直徑的一直徑。 2.  如條項1之冷凍閥，其中該閥體之該縱向部分具有一圓柱形形狀。 3.  如條項1之冷凍閥，其中每一孔自該軸向開口徑向延伸至該閥體之一外部。 4.  如條項1之冷凍閥，其中該閥體包括在該縱向部分之一末端處之一軸向止擋件，該軸向止擋件經組態以在施加壓力之後將固體靶材保持在低於該靶材之冷凍點之溫度下，且該等孔提供一流動路徑，該流動路徑使得氣體能夠在高於該靶材之該冷凍點之溫度下自其流動通過。 5.  如條項4之冷凍閥，其中該等孔提供該閥體之該軸向開口與該冷凍閥之一第一流體端口之間的流體連通。 6.  如條項4之冷凍閥，其中該軸向止擋件經組態以將該固體靶材保持在低於該靶材之該冷凍點之溫度下且在大於30,000磅/平方吋(PSI)之壓力下。 7.  如條項4之冷凍閥，其中該等孔經組態以使得該氣體能夠在室溫下且在分子流狀態下以至少10 -5公升/秒(L/s)之一傳導率在該軸向開口與該第一流體端口之間流動。 8.  如條項4之冷凍閥，其中該靶材包括錫且該氣體包括一惰性氣體及氫氣。 9.  如條項1之冷凍閥，其中該閥體包含一耐火金屬。 10.  如條項1之冷凍閥，其中該閥體包含鉬、鎢、鈮、錸或此等材料中之任一者之一合金。 11.  如條項1之冷凍閥，其進一步包含與該閥體軸向對準之一閥套管，該閥體被收納於該閥套管之一軸向孔內。 12.  如條項11之冷凍閥，其中一流體流動間隙界定於該閥套管與該閥體之間，使得一流體流動路徑形成於該閥體之該等孔與該閥套管之該軸向孔之間。 13.  如條項1之冷凍閥，其中該等孔中之每一者垂直於該軸向開口之軸向方向延伸。 14. 一種冷凍閥，其包含： 一閥套管，其界定和一第一流體端口流體連通之一軸向孔；及 一閥體，其界定收納於該軸向孔內之一軸向封閉端與和一第二流體端口流體連通之一軸向敞開端之間的一軸向開口，其中該閥體包括形成於該軸向封閉端處之一縱向部分中的一或多個通孔，每一通孔流體地耦接該軸向開口與該閥套管之該軸向孔。 15.  如條項14之冷凍閥，其中該一或多個通孔中之每一者具有小於該軸向開口之一直徑的一直徑。 16.  如條項14之冷凍閥，其中該閥體之該縱向部分具有一圓柱形形狀。 17.  如條項14之冷凍閥，其中該軸向封閉端包括在該縱向部分之一末端處之一軸向止擋件，該軸向止擋件經組態以在施加壓力之後將固體靶材保持在低於該靶材之冷凍點之溫度下，且該等孔提供一流動路徑，該流動路徑使得氣體能夠在高於該靶材之該冷凍點之溫度下自其流動通過。 18.  如條項17之冷凍閥，其中該等孔提供該閥體之該軸向開口與該第一流體端口之間的流體連通。 19.  如條項17之冷凍閥，其中該等孔提供用於氣體在室溫下且在分子流狀態下以至少10 -5公升/秒(L/s)之一傳導率流動通過該等孔的流動路徑。 20.  如條項17之冷凍閥，其中該靶材包括錫且該氣體包括一惰性氣體及氫氣。 21.  如條項14之冷凍閥，其中該軸向封閉端包括在該縱向部分之一末端處之一軸向止擋件，該軸向止擋件經組態以將該固體靶材保持在低於該靶材之該冷凍點之溫度下且大於30,000磅/平方吋(PSI)之壓力下。 22.  如條項14之冷凍閥，其中該閥體及該閥套管包含一耐火金屬。 23.  如條項14之冷凍閥，其中該閥體及該閥套管包含鉬、鎢、鈮、錸或此等材料中之任一者之一合金。 24.  如條項14之冷凍閥，其中該閥套管與該閥體軸向地對準。 25.  如條項24之冷凍閥，其中一流體流動間隙界定於該閥套管與該閥體之間，使得一流體流動路徑形成於該閥體之該等孔與該閥套管之該軸向孔之間。 26.  如條項14之冷凍閥，其中該第一流體端口及該第二流體端口與該閥體軸向地對準。 27.  如條項14之冷凍閥，其中每一孔在該閥體之該縱向部分之一外部處自該軸向開口徑向延伸至該軸向孔。 28.  如條項14之冷凍閥，其中該等孔中之每一者垂直於該軸向開口之軸向方向延伸。 29.  一種控制流體之方法，其包含： 冷卻一閥體之一軸向開口內之一靶材； 一旦該靶材經冷凍，就在將大於10,000 PSI之一軸向壓力施加至該冷凍靶材時防止該冷凍靶材自該閥體軸向地擠壓，包括在形成於該閥體之一軸向封閉端處之一軸向止擋件處停止該冷凍靶材； 解凍該閥體之該軸向開口內之該靶材；及 一旦該靶材經解凍，就使得一流體能夠通過在該軸向封閉端處在該閥體之一縱向部分中形成的孔在該閥體之該軸向開口與一第一流體端口之間流動。 30.  如條項29之方法，其中使得該流體能夠通過形成於該縱向部分中之該等孔在該閥體之該軸向開口與該第一流體端口之間流動包含通過該第一流體端口供應加壓氣體並藉助於該等孔將該加壓氣體供應至該軸向開口中。 31.  如條項30之方法，其中該加壓氣體將經解凍之靶材推出該閥體之該軸向開口。 32.  如條項29之方法，其中防止該冷凍靶材軸向地流出該閥體包含在將大於30,000 PSI之軸向壓力施加至該冷凍靶材時防止該冷凍靶材自該閥體軸向地擠壓，包括在該軸向止擋件處停止該冷凍靶材。 33.  如條項29之方法，其中使得該流體能夠通過該等孔在該閥體之該軸向開口與該第一流體端口之間流動包含使得流體能夠在室溫下且在分子流狀態下以大於至少10 -5公升/秒(L/s)之一傳導率流動。 34.  一種靶材噴嘴總成，其包含： 一噴嘴，其和一儲集器流體連通；及 一沖洗冷凍閥，其和該噴嘴與該儲集器之間的一流體流動路徑流體連通，該沖洗冷凍閥包含： 一閥套管，其界定和一第一流體端口流體連通之一軸向孔；及 一閥體，其界定收納於該軸向孔內之一軸向封閉端與一軸向敞開端之間的一軸向開口，該軸向敞開端和一第二流體端口流體連通，該第二流體端口和該噴嘴與該儲集器之間的該流體流動路徑流體連通，其中該閥體包括在該軸向封閉端處在該閥體之一縱向部分中形成的一或多個通孔，每一通孔流體地耦接該軸向開口與該第一流體端口。
另外其他實施係在以下申請專利範圍之範疇內。
4C-4C:線 4D-4D:線 100:冷凍閥 101A:第一流體端口 101B:第二流體端口 103:敞開端 104:環形墊片 105:閥套管 106:軸向孔 120:閥體 121:軸向開口 122A:軸向封閉端 122B:軸向敞開端 123A:軸向止擋件 123B:縱向部分 125-1:通孔 125-2:通孔 125-3:通孔 125-4:通孔 125-5:通孔 125-6:通孔 125-7:通孔 125-8:通孔 125-9:通孔 125-10:通孔 125-11:通孔 125-12:通孔 125-13:通孔 125-14:通孔 125-15:通孔 125-16:通孔 125-17:通孔 125-18:通孔 125-i:通孔 126:徑向凸緣 127:外圓柱形表面 128:外徑向表面 129:內圓柱形表面 130:間隙 207S:固體靶材 208F:流體 209G:氣體 224A:內壁 300:冷凍閥之實施/冷凍閥 301A:第一流體端口 301B:第二流體端口 305:閥套管 310:溫度控制設備 311:氣體系統 320:閥體 321:軸向開口 325:通孔 340:靶材噴嘴總成 342:液體靶材 344:噴嘴 345:開口 346:儲集器 347:毛細管 348:流體流動路徑 400:冷凍閥之實施/冷凍閥 401A:第一流體端口 401B:第二流體端口 404:密封元件/墊片 405:閥套管 406:軸向孔 413:外連接表面 414:內連接表面 420:閥體 421:軸向開口 422A:軸向封閉端 422B:軸向敞開端 423A:軸向止擋件 423B:縱向部分 425-1:通孔 425-2:通孔 425-3:通孔 425-4:通孔 425-5:通孔 425-6:通孔 425-i:通孔 426:徑向凸緣 428:外徑向表面 430:間隙 431:配合元件 550:工序 551:步驟 552:步驟 553:步驟 554:步驟 555:步驟 556:步驟 557:步驟 558:步驟 600:冷凍閥 601A:第一流體端口 601B:第二流體端口 607L:液體靶材 607S:固體靶材 608G:氣體 605:閥套管 610:溫度控制設備 620:本體/閥體 621:軸向開口 625-i:通孔/孔 630:間隙 711:氣體系統 740:靶材噴嘴總成 744:噴嘴 746:儲集器 748:流體流動路徑 760:串流 762:標靶 870:標靶產生器 872:外部系統 873:電漿形成位置 874:真空腔室 875:光束 876:光學路徑 877: EUV光 878:收集 879:微影曝光設備 D 121:直徑 D 125:直徑 P:預期操作壓力 Pp:壓力
圖1A為包括閥體之冷凍閥的方塊圖，該閥體具有收納於閥套管中之軸向封閉端；
圖1B為圖1A之冷凍閥之分解透視圖；
圖1C為圖1B之閥體之軸向封閉端的特寫透視圖，其展示通孔之細節；
圖2A為展示當圖1之冷凍閥處於閉合狀態時該冷凍閥之閥套管以及閥體之軸向封閉端的方塊圖；
圖2B為展示當圖1之冷凍閥處於開啟狀態時該冷凍閥之閥套管以及閥體之軸向封閉端的方塊圖；
圖3為展示靶材噴嘴總成中之圖1A至圖1C之冷凍閥的示意圖；
圖4A為圖1A至圖1C之冷凍閥之實施的側視截面圖；
圖4B為圖4A之冷凍閥之軸向封閉端的特寫；
圖4C及圖4D為沿著圖4B之冷凍閥之各別線4C-4C及4D-4D截取的軸向截面；
圖5為展示用於使用圖1A至圖4D之冷凍閥中之任一者控制流體之工序的流程圖；
圖6A至圖6E為在圖5之工序期間在各種步驟處之圖1A至圖1C之冷凍閥的側視截面圖；
圖7A至圖7F為展示在圖5之工序期間靶材噴嘴總成中之圖6A至圖6E之冷凍閥的示意圖；且
圖8為展示整合於標靶產生器內之圖3之靶材噴嘴總成之實施的示意性方塊圖，該標靶產生器將標靶供應至EUV光源。
100:冷凍閥
101A:第一流體端口
101B:第二流體端口
103:敞開端
104:環形墊片
105:閥套管
106:軸向孔
120:閥體
121:軸向開口
122A:軸向封閉端
122B:軸向敞開端
123A:軸向止擋件
123B:縱向部分
125-1:通孔
125-2:通孔
125-3:通孔
125-4:通孔
125-5:通孔
125-6:通孔
125-i:通孔
126:徑向凸緣
127:外圓柱形表面
129:內圓柱形表面
130:間隙
D121:直徑
D125:直徑
P:預期操作壓力

Claims (34)

  1. 一種冷凍閥，其包含： 一閥體，其包括界定流體流動通過之一軸向開口之一縱向部分； 其中該閥體界定複數個孔，每一孔自該軸向開口延伸且和該軸向開口流體連通且延伸通過該閥體之該縱向部分，且每一孔具有小於該軸向開口之一直徑的一直徑。
  2. 如請求項1之冷凍閥，其中該閥體之該縱向部分具有一圓柱形形狀。
  3. 如請求項1之冷凍閥，其中每一孔自該軸向開口徑向延伸至該閥體之一外部。
  4. 如請求項1之冷凍閥，其中該閥體包括在該縱向部分之一末端處之一軸向止擋件，該軸向止擋件經組態以在施加壓力之後將固體靶材保持在低於該靶材之冷凍點之溫度下，且該等孔提供一流動路徑，該流動路徑使得氣體能夠在高於該靶材之該冷凍點之溫度下自其流動通過。
  5. 如請求項4之冷凍閥，其中該等孔提供該閥體之該軸向開口與該冷凍閥之一第一流體端口之間的流體連通。
  6. 如請求項4之冷凍閥，其中該軸向止擋件經組態以將該固體靶材保持在低於該靶材之該冷凍點之溫度下且在大於30,000磅/平方吋(PSI)之壓力下。
  7. 如請求項4之冷凍閥，其中該等孔經組態以使得該氣體能夠在室溫下且在分子流狀態下以至少10 -5公升/秒(L /s)之一傳導率在該軸向開口與該第一流體端口之間流動。
  8. 如請求項4之冷凍閥，其中該靶材包括錫且該氣體包括一惰性氣體及氫氣。
  9. 如請求項1之冷凍閥，其中該閥體包含一耐火金屬。
  10. 如請求項1之冷凍閥，其中該閥體包含鉬、鎢、鈮、錸或此等材料中之任一者之一合金。
  11. 如請求項1之冷凍閥，其進一步包含與該閥體軸向對準之一閥套管，該閥體被收納於該閥套管之一軸向孔內。
  12. 如請求項11之冷凍閥，其中一流體流動間隙界定於該閥套管與該閥體之間，使得一流體流動路徑形成於該閥體之該等孔與該閥套管之該軸向孔之間。
  13. 如請求項1之冷凍閥，其中該等孔中之每一者垂直於該軸向開口之軸向方向延伸。
  14. 一種冷凍閥，其包含： 一閥套管，其界定和一第一流體端口流體連通之一軸向孔；及 一閥體，其界定收納於該軸向孔內之一軸向封閉端與和一第二流體端口流體連通之一軸向敞開端之間的一軸向開口，其中該閥體包括形成於該軸向封閉端處之一縱向部分中的一或多個通孔，每一通孔流體地耦接該軸向開口與該閥套管之該軸向孔。
  15. 如請求項14之冷凍閥，其中該一或多個通孔中之每一者具有小於該軸向開口之一直徑的一直徑。
  16. 如請求項14之冷凍閥，其中該閥體之該縱向部分具有一圓柱形形狀。
  17. 如請求項14之冷凍閥，其中該軸向封閉端包括在該縱向部分之一末端處之一軸向止擋件，該軸向止擋件經組態以在施加壓力之後將固體靶材保持在低於該靶材之冷凍點之溫度下，且該等孔提供一流動路徑，該流動路徑使得氣體能夠在高於該靶材之該冷凍點之溫度下自其流動通過。
  18. 如請求項17之冷凍閥，其中該等孔提供該閥體之該軸向開口與該第一流體端口之間的流體連通。
  19. 如請求項17之冷凍閥，其中該等孔提供用於氣體在室溫下且在分子流狀態下以至少10 -5公升/秒(L/s)之一傳導率流動通過該等孔的流動路徑。
  20. 如請求項17之冷凍閥，其中該靶材包括錫且該氣體包括一惰性氣體及氫氣。
  21. 如請求項14之冷凍閥，其中該軸向封閉端包括在該縱向部分之一末端處之一軸向止擋件，該軸向止擋件經組態以將該固體靶材保持在低於該靶材之該冷凍點之溫度下且大於30,000磅/平方吋(PSI)之壓力下。
  22. 如請求項14之冷凍閥，其中該閥體及該閥套管包含一耐火金屬。
  23. 如請求項14之冷凍閥，其中該閥體及該閥套管包含鉬、鎢、鈮、錸或此等材料中之任一者之一合金。
  24. 如請求項14之冷凍閥，其中該閥套管與該閥體軸向地對準。
  25. 如請求項24之冷凍閥，其中一流體流動間隙界定於該閥套管與該閥體之間，使得一流體流動路徑形成於該閥體之該等孔與該閥套管之該軸向孔之間。
  26. 如請求項14之冷凍閥，其中該第一流體端口及該第二流體端口與該閥體軸向地對準。
  27. 如請求項14之冷凍閥，其中每一孔在該閥體之該縱向部分之一外部處自該軸向開口徑向延伸至該軸向孔。
  28. 如請求項14之冷凍閥，其中該等孔中之每一者垂直於該軸向開口之軸向方向延伸。
  29. 一種控制流體之方法，其包含： 冷卻一閥體之一軸向開口內之一靶材； 一旦該靶材經冷凍，就在將大於10,000 PSI之一軸向壓力施加至該冷凍靶材時防止該冷凍靶材自該閥體軸向地擠壓，包括在形成於該閥體之一軸向封閉端處之一軸向止擋件處停止該冷凍靶材； 解凍該閥體之該軸向開口內之該靶材；及 一旦該靶材經解凍，就使得一流體能夠通過在該軸向封閉端處在該閥體之一縱向部分中形成的孔在該閥體之該軸向開口與一第一流體端口之間流動。
  30. 如請求項29之方法，其中使得該流體能夠通過形成於該縱向部分中之該等孔在該閥體之該軸向開口與該第一流體端口之間流動包含通過該第一流體端口供應加壓氣體並藉助於該等孔將該加壓氣體供應至該軸向開口中。
  31. 如請求項30之方法，其中該加壓氣體將經解凍之靶材推出該閥體之該軸向開口。
  32. 如請求項29之方法，其中防止該冷凍靶材軸向地流出該閥體包含在將大於30,000 PSI之軸向壓力施加至該冷凍靶材時防止該冷凍靶材自該閥體軸向地擠壓，包括在該軸向止擋件處停止該冷凍靶材。
  33. 如請求項29之方法，其中使得該流體能夠通過該等孔在該閥體之該軸向開口與該第一流體端口之間流動包含使得流體能夠在室溫下且在分子流狀態下以大於至少10 -5公升/秒(L/s)之一傳導率流動。
  34. 一種靶材噴嘴總成，其包含： 一噴嘴，其和一儲集器流體連通；及 一沖洗冷凍閥，其和該噴嘴與該儲集器之間的一流體流動路徑流體連通，該沖洗冷凍閥包含： 一閥套管，其界定和一第一流體端口流體連通之一軸向孔；及 一閥體，其界定收納於該軸向孔內之一軸向封閉端與一軸向敞開端之間的一軸向開口，該軸向敞開端和一第二流體端口流體連通，該第二流體端口和該噴嘴與該儲集器之間的該流體流動路徑流體連通，其中該閥體包括在該軸向封閉端處在該閥體之一縱向部分中形成的一或多個通孔，每一通孔流體地耦接該軸向開口與該第一流體端口。
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