TWI576013B - 雷射生成電漿光源中緩衝氣流穩定化的系統與方法 - Google Patents

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Description

雷射生成電漿光源中緩衝氣流穩定化的系統與方法 相關申請案之交互參照
本申請案主張在2011年6月8日申請之美國發明專利申請案序號第13/156,188號的優先權，其標題為“SYSTEMS AND METHODS FOR BUFFER GAS FLOW STABILIZATION IN A LASER PRODUCED PLASMA LIGHT SOURCE”，律師檔案號：2010-0020-01，全部內容併入本文作為參考資料。
發明領域
本申請案係有關於極紫外線(“EUV”)光源用以提供由原料生成之電漿以及收集及導至中間位置的EUV光供EUV光源室外，例如，以約100奈米以下的波長使用於製造半導體積體電路的微影技術。
發明背景
極紫外線(“EUV”)光，例如，波長約5至100奈米或更短的電磁輻射(有時也被稱作軟x射線)，以及包括波長約13奈米的光線，可用於微影製程以在基板(例如，矽晶圓)中產生極小的特徵。
產生EUV光的方法包括但不必受限於：用在EUV範圍中的發射譜線(emission line)將靶材轉換成有元素(例如，氙、鋰或錫)的電漿狀態。
在一此類方法中，常稱作雷射生成電漿法(“LPP”)，用 雷射光束輻照靶材可產生所需電漿，例如形式為微滴、串流(stream)或簇團(cluster)的材料。在這點上，輸出有中紅外線波長(亦即，在約9.0微米至11.0微米之間的波長)之光線的CO2雷射在LPP製程中作為輻照靶材的驅動雷射有數個優點。對於某些靶材，例如，含錫材料，這特別為真。例如，優點之一是能夠在驅動雷射輸入功率與輸出EUV功率之間產生相對高的轉換效率。
以LPP製程而言，電漿通常在密封容器(例如，真空室)中產生，以及用各種類型的計量設備監視。除了產生EUV輻射以外，電漿製程通常也在電漿室中產生不合意的副產品，這可包括熱、高能離子及電漿形成物的分散殘渣，例如，在電漿形成過程中沒有被完全離子化的原料蒸氣及/或原料之團塊/微滴。
可惜的是，電漿形成物副產品有可能損壞或降低各種電漿室光學元件的操作效率包括但不受限於：包括能夠以正入射及/或切線入射反射EUV之多層鏡(MLM)的反射鏡，度量衡檢測器的表面，用來顯像電漿形成過程的窗口，以及雷射輸入光件(例如，可為窗口或聚焦透鏡)。
熱、高能離子及/或原料殘渣可用許多方式損傷該等光學元件，包括加熱它們，使它們覆上降低透光性的材料，滲入它們，例如，而損及結構完整性及/或光學性質，例如，反射鏡反射有如此短之波長之光線的能力，腐蝕或侵蝕它們及/或擴散於其中。
已有人建議使用緩衝氣體，例如氫、氦、氬或彼等之 組合。緩衝氣體在電漿產生期間可存在於室中以及可用來減緩電漿產生之離子以降低光件劣化及/或增加電漿效率。例如，在電漿、光件之間的空間中，可提供電漿產生之離子在到達光件表面之前足以使其離子能量降低到約100eV以下的緩衝氣體壓力。
在有些實作中，可用一或更多泵浦使緩衝氣體可進出真空室。這允許熱、蒸氣、清洗反應產物及/或要由真空室移出的粒子。可丟棄廢氣，或在有些情形下，可處理該氣體，例如過濾、冷卻、等等以及再使用。緩衝氣流也可用來引導粒子離開關鍵表面，例如反射鏡、透鏡、窗口、檢測器等等的表面。在這點上，以有漩渦(可包括流體打旋及附有逆流)為特徵的湍流是不合意的因為它們可包含向著關鍵表面的流動。逆流流動可藉由運輸材料至關鍵表面而增加表面沉積物。湍流也可能以某種隨機方式使靶材微滴串流失穩。一般而言，這種失穩不容易補償，結果，對於光源成功準確地輻照相對小靶材微滴的性能可能有不利影響。
已有人建議在LPP光源中使用與沉積材料有化學作用的一或更多化學物種來移除光件的沉積物。例如，已有人揭示使用含有化合物(例如，甲基溴、氯化物等等)的鹵素。當電漿靶材中含有錫時，具潛力的清洗技術之一涉及利用氫自由基移除光件的錫及含錫沉積物。在一機構中，氫自由基與沉積錫結合而形成氫化錫蒸氣，然後可由真空室移出它。不過，例如，如果被湍流旋渦所產生的逆流向後流向光件表面的話，氫化錫蒸氣可能分解而再沉積錫。接著， 這意謂被引導離開光件表面的流動減少湍流(以及可能的話，為層流)可藉由清洗反應產物分解來減少再沉積。
發明概要
基於上述考量，本案申請人揭示雷射生成電漿光源中緩衝氣流穩定化的系統與方法。
圖式簡單說明
第1圖為與曝光裝置耦合之EUV光源的簡化示意圖；該光源有系統用以引導在光件四周之氣流大體沿著光束路徑以及朝向輻照區同時保持氣體處於實質無湍流狀態；第2圖更詳細地圖示第1圖之EUV光源中顯示氣流系統的放大部份；第3圖的簡化示意圖圖示氣流系統的另一具體實施例，並係具有護罩；第4圖的簡化示意圖圖示氣流系統的另一具體實施例，並係具有由錐化構件伸入氣流的數個流動導件；第5圖為沿著第4圖之直線5-5繪出以圖示流動導件及氣體管線的橫截面；第5A圖為沿著第4圖之直線5-5繪出以圖示流動導件及氣體管線之替代配置的橫截面；第6圖的簡化示意圖圖示氣流系統的另一具體實施例，其係具有護罩以及由護罩伸入氣流的數個流動導件；第7圖為沿著第6圖之直線7-7繪出以圖示該等流動導件的橫截面，其係；以及 第8圖的簡化示意圖圖示氣流系統的另一具體實施例，其係具有錐化構件用以使柱形殼體的尖銳轉角變平滑。
較佳實施例之詳細說明
最初請參考第1圖的簡化示意剖面圖，其係根據具體實施例之一方面圖示以元件符號10表示之EUV微影裝置的數個選定部份。例如，裝置10可用EUV光的具圖案光束(patterned beam)來曝光基板，例如塗上阻劑的晶圓，平板工件等等。
至於裝置10，利用EUV光的曝光裝置12(例如，積體電路微影工具，步進器、掃描器、步進及掃描系統、直接寫入系統、使用接觸及/或近接遮罩的裝置等等)可設有一或更多光件，例如，以照射圖案化光件，例如光罩，而產生具圖案光束，以及一或更多縮減投影光件，用於投射具圖案光束於基板上。可裝設用於產生基板與圖案化構件之受控相對運動的機械總成。
如本文所使用的，術語“光件(optic)”及其派生詞包括但不必受限於：反射及/或透射及/或操作入射光的一或更多組件，包括但不受限於：一或更多透鏡、窗口、濾波器，楔形物、稜鏡、光柵(grism)、分品連接(grading)、傳輸光纖、標準量具(etalon)、擴散器、均勻器、檢測器及其他儀器組件、開孔、圓錐透鏡(axicon)，以及反射鏡，包括多層鏡、近垂直入射鏡(near-normal incidence mirror)、切線入射鏡(grazing incidence mirror)、鏡面反射件(specular reflector)、 擴散反射件(diffuse reflector)及彼等之組合。此外，除非另有說明，如本文所使用的術語“光件”或其派生詞並非意指限於單獨操作的組件或在一或更多特定波長範圍內有利，例如EUV輸出光波長、輻照雷射波長，適於度量衡的波長或某些其他波長。
第1圖圖示一特定實施例，其中裝置10包含用於產生EUV光用以曝光基板的LPP光源20。如圖示，可提供系統21用於產生一序列的光脈衝以及輸送光脈衝至光源室26內。對於裝置10，光脈衝可沿著一或更多雷射光束路徑27由系統21行進及進入光源室26以照射在輻照區48的一或更多目標以產生EUV光輸出用以曝光曝光裝置12中之基板。
圖示於第1圖用於系統21的適當雷射可包含脈衝式雷射裝置，例如，用DC或RF激發，以相對高功率(例如，10kW或更高)及高脈衝重覆率(例如，40kHz或更大)操作產生9至11微米之輻射的脈衝式氣體放電CO2雷射裝置。在一特定實作中，雷射可為軸流式射頻泵浦CO2雷射，其係有多個放大階段的振盪器-放大器組態(例如，主振盪器/功率放大器(MOPA)或功率振盪器/功率放大器(POPA))，以及有用Q切換振盪器以相對低能量及高重覆率初始化成能夠例如以100kHz操作的種子脈衝(seed pulse)。然後，來自振盪器的雷射脈衝在到達輻照區48之前可加以放大、形塑及/或聚焦。連續泵浦式CO2放大器可用於雷射系統21。例如，有振盪器及3個放大器(O-PA1-PA2-PA3組態)的適當CO2雷射裝置揭示於美國專利申請案序號第11/174,299號(申請於2005年6月29日，標題為 LPP EUV LIGHT SOURCE DRIVE LASER SYSTEM，律師檔案號：2005-0044-01，此時為公告於2008年10月21日的美國專利第7,439,530號)，全部內容併入本文作為參考資料。
替換地，可將雷射組態成為所謂的“自標定”雷射系統，其中微滴用作光學腔之一鏡。在有些“自標定”配置中，可能不需要振盪器。有數種自標定雷射系統揭示及主張於美國專利申請案序號第11/580,414號(申請於2006年10月13日，標題為DRIVE LASER DELIVERY SYSTEMS FOR EUV LIGHT SOURCE，律師檔案號：2006-0025-01，此時為公告於2009年2月17日的美國專利第7,491,954號)，全部內容併入本文作為參考資料。
取決於應用，其他類型的雷射也適用，例如，以高功率及高脈衝重覆率操作的準分子或分子氟雷射。其他適當實施例包括例如，有纖維、棒、板條或圓盤狀之工作介質(active media)的固態雷射，有一或更多室(例如，振盪器室與一或更多並聯或串聯放大室)的其他雷射架構，主振盪器/功率振盪器(MOPO)配置，主振盪器/電力環放大器(MOPRA)配置，或以一或更多準分子、分子氟或CO2放大器或振盪器室為播種的固態雷射。其他的設計可能適合。
在某些情況下，目標首先可用預脈衝(pre-pulse)輻照，之後用主脈衝輻照。預脈衝及主脈衝種子可用單一振盪器或兩個獨立振盪器產生。在有些設置中，一或更多共用放大器可用來放大預脈衝種子及主脈衝種子。對於其他的配置，獨立的放大器可用來放大預脈衝及主脈衝種子。例如， 種子雷射可為CO2雷射，其係具有用射頻(RF)放電泵送含有CO2低於大氣壓力(例如，0.05-0.2大氣壓力)的密封氣體。用此配置，種子雷射可自我調諧至主譜線(dominant line)中之一條，例如有波長10.5910352微米的10P(20)線。在有些情形下，Q切換可用來控制種子脈衝參數。
該放大器可具有各自有自己之室、工作介質及激發源(例如，泵送電極)的兩個或更多放大單元。例如，如上述，以種子雷射包括含有CO2之增益介質的情形而言，用作放大單元的適當雷射可包含含有用DC或RF激發泵送之CO2氣體的工作介質。在一特定實作中，該放大器可包含多個(例如，3至5個)軸流RF泵浦式(連續或脈衝化)CO2放大單元，其係具有總增益長度約10至25公尺，以及一起以相對高功率(例如，10kW或更高)操作。其他類型的放大單元可具有板條幾何或同軸幾何(用於氣體介質)。在有些情形下，可利用使用棒或圓盤狀增益模組或基於纖維之增益介質的固態工作介質。
雷射系統21可包含有供光束調節用之一或更多光件的光束調節單元(beam conditioning unit)，例如擴展、操縱及/或整形在雷射源系統21、輻照區48之間的光束。例如，操縱系統(可包含一或更多反射鏡、稜鏡、透鏡、空間過濾器、等等)可經裝設及配置成可操縱雷射焦點在光源室26中的不同的位置。在一設置中，該操縱系統可包含第一平鏡與第二平鏡，該第一平鏡係裝在可在兩個維度獨立移動第一平鏡的偏轉傾斜致動器(tip-tilt actuator)上，以及該第二平鏡裝在可在兩個維度獨立移動第二平鏡的偏轉傾斜致動 器。用此配置，該操縱系統能可控制地在實質正交於光束傳播方向的方向中移動焦點。
可裝設聚焦總成以使光束聚焦至輻照區48以及調整焦點在光軸上的位置。至於該聚焦總成，可使用光件50，例如聚焦透鏡或反射鏡，其係耦合至沿著光軸運動的致動器52(圖示於第2圖)，例如步進馬達、伺服馬達、壓電換能器等等，以使焦點在光軸上移動。在一配置中，光件50可為由光學等級硒化鋅(ZnSe)製成的177毫米透鏡以及有約135毫米的透明開孔。用此配置，可方便地使直徑約120毫米的光束聚焦。以下文獻提供與光束調節系統有關的其他細節：申請於2004年3月17日的美國專利申請案序號第10/803,526號，標題為A HIGH REPETITION RATE LASER PRODUCED PLASMA EUV LIGHT SOURCE，律師檔案號：2003-0125-01，此時為公告於2006年8月8日的美國專利第7,087,914號；申請於2004年7月27日的美國序號第10/900,839號，標題為EUV LIGHT SOURCE，律師檔案號：2004-0044-01，此時為公告於2007年1月16日的美國專利第7,164,144號，以及申請於2009年12月15日的美國專利申請案序號第12/638,092號，標題為BEAM TRANSPORT SYSTEM FOR EXTREME ULTRAVIOLET LIGHT SOURCE，律師檔案號：2009-0029-01，以上文獻全部內容併入本文作為參考資料。
如第1圖所示，EUV光源20也可包含靶材輸送系統90，例如，輸送靶材(例如，錫)之微滴進入光源室26內部的輻照 區48，在此微滴會與一或更多光脈衝相互作用，例如，來自系統21的零、一或更多預脈衝然後一或更多主脈衝，以最終產生電漿及產生EUV放射以在曝光裝置12中曝光基板，例如塗上阻劑的晶圓。由以下文獻可找到與各種微滴分配器組態有關的更多細節及相對優點：申請於2010年3月10日的美國專利申請案序號第12/721,317號，2010年11月25日以U.S.2010/0294953A1公開，標題為LASER PRODUCED PLASMA EUV LIGHT SOURCE，律師檔案號：2008-0055-01；申請於2008年6月19日的美國專利序號第12/214,736號，2009年9月17日以U.S.2009/0230326A1公開，標題為SYSTEMS AND METHODS FOR TARGET MATERIAL DELIVERY IN A LASER PRODUCED PLASMA EUV LIGHT SOURCE，律師檔案號：2006-0067-02；申請於2007年7月13日的美國專利申請案序號第11/827,803號，2009年1月15日以U.S.2009/0014668A1公開，標題為LASER PRODUCED PLASMA EUV LIGHT SOURCE HAVING A DROPLET STREAM PRODUCED USING A MODULATED DISTURBANCE WAVE，律師檔案號：2007-0030-01；申請於2006年2月21日的美國專利申請案序號第11/358,988號，標題為LASER PRODUCED PLASMA EUV LIGHT SOURCE WITH PRE-PULSE，律師檔案號：2005-0085-01，以及2006年11月16日以US2006/0255298A1公開；申請於2005年2月25日的美國專利申請案序號第11/067,124號，標題為METHOD AND APPARATUS FOR EUV PLASMA SOURCE TARGET DELIVERY，律師檔案號：2004-0008-01；此時為公告於2008年7月29日的美國專利第7,405,416號；以及申請於2005年6月29日的美國專利申請案序號第11/174,443號，標題為LPP EUV PLASMA SOURCE MATERIAL TARGET DELIVERY SYSTEM，律師檔案號：2005-0003-01，此時為公告於2008年5月13日的美國專利第7,372,056號；以上文獻全部內容併入本文作為參考資料。
該靶材可包括但不必受限於：包含錫、鋰、氙或彼等之組合的材料。EUV放射元素(例如，錫、鋰、氙等等)的形式可為液體微滴及/或包含液體微滴內的固體粒子。例如，元素錫可使用作為純錫，作為錫化合物(例如，SnBr4、SnBr2、SnH4)，作為錫合金(例如，錫-鎵合金、錫-銦合金、錫-銦-鎵合金或彼等之組合)。取決於所使用的材料，靶材可以各種溫度呈現於輻照區48，包括室溫或接近室溫(例如，錫合金，SnBr4)，升高溫度(例如，純錫)或以低於室溫的溫度(例如，SnH4)，以及在有些情形下，有相對揮發性，例如，SnBr4。關於LPP EUV光源所使用的材料以下文獻提供更多細節：申請於2006年4月17日的美國專利申請案序號第11/406,216號，標題為ALTERNATIVE FUELS FOR EUV LIGHT SOURCE，律師檔案號：2006-0003-01，此時為公告於2008年12月16日的美國專利第7,465,946號，其內容併入本文作為參考資料。
繼續參考第1圖，裝置10也可包含EUV控制器60，它也 可包含驅動雷射控制系統65用以觸發功率輸入至系統21中的一或更多增益模組(例如，RF產生器燈)及/或其他雷射裝置以藉此產生光脈衝供輸送至光源室26內，及/或用以控制光束調節單元中之光件的運動。裝置10也可包含微滴位置檢測系統，它可包含一或更多微滴成像器70用來提供表示一或更多微滴相對於例如輻照區48之位置的輸出。該(等)成像器70可提供此種輸出給微滴位置檢測反饋系統62，它可例如計算微滴位置及軌跡用來例如以逐個微滴或平均的方式算出微滴誤差。然後，可提供微滴誤差作為EUV控制器60的輸入，例如EUV控制器60提供位置、方向及/或時序修正訊號給系統21以控制來源時序電路及/或以控制光束調節單元中之光件的運動，例如，用來改變焦點位置及/或在光源室26中正輸送至輻照區48之光脈衝的聚焦功率。此外，對於EUV光源20，靶材輸送系統90可具有控制系統，它可操作以回應來自EUV控制器60的訊號(在有些實作中，可包含上述微滴誤差或是它的衍生數量)，例如，以修改釋放點，釋放時序及/或微滴調變來修正到達所欲輻照區48之微滴的誤差。
繼續參考第1圖，裝置10也可包含光件24，例如，有形式為長橢球(亦即，橢圓以長軸為中心旋轉而形成者)之反射面的近垂直入射集光器反射鏡，其係具有，例如，有交替鉬層及矽層的漸變多層膜(graded multi-layer coating)，而且在有些情形下，有一或更多高溫擴散阻障層、平滑層、覆蓋層及/或蝕刻終止層。第1圖圖示可形成有開孔的光件24 以允許由系統21產生以穿過及到達輻照區48的光脈衝。如圖示，光件24，例如，可為有第一焦點在輻照區48內或附近及第二焦點在所謂中間區域40的長橢球反射鏡，在此EUV光可由EUV光源20輸出及輸入至利用EUV光的曝光裝置12，例如，積體電路微影工具。溫度控制系統35可置於光件24的背面上或附近以選擇性地加熱及/或冷卻光件24。例如，溫度控制系統35(圖示於第2圖)可包含經形成有通道讓熱傳遞流體可流通的傳導塊。應瞭解，其他光件可用來取代長橢球反射鏡用以收集及指引光線至中間位置供隨後輸送至利用EUV光的裝置，例如，該光件可為繞著長軸旋轉而成的拋物體或可經組態成能輸送有環狀橫截面的光束至中間位置，例如參考申請於2006年8月16日的美國專利申請案序號第11/505,177號，此時為公告於2010年11月30日的美國專利第7,843,632，標題為EUV OPTICS，律師檔案號：2006-0027-01，其內容併入本文作為參考資料。
繼續參考第1圖，氣體39可經由管線102a、b引進光源室26，如圖示。圖中也顯示，可引導氣體39沿著箭頭104的方向繞過光件50，通過形成光件24的開孔以便大體沿著雷射光束路徑27流動以及沿著箭頭106的方向朝向輻照區48。用此配置，氣體39的流動可減少電漿產生的殘渣在由輻照部位向光件24的方向中流動/擴散，以及在有些情形下，可有利地運輸清洗光件24表面的反應產物，例如氫化錫，防止它們分解以及再沉積原料回到光件表面上。
在有些實作中，氣體39可包含離子減緩用緩衝氣體， 例如氫、氦、氬或彼等之組合，清洗氣體，例如包含鹵素的氣體及/或可起反應以產生清洗物質的氣體。例如，該氣體可包含可起反應以產生氫自由基清洗物質的氫或含氫分子。如以下所詳述的，成分可與氣體39相同或不同的氣體可導入室39中的其他位置以控制流動樣式及/或氣體壓力，以及可經由一或更多泵浦(例如，泵浦41a、b)移除光源室26之中的氣體。氣體在電漿放電期間可存在光源室26中以及可用來減緩電漿生成離子以降低光件劣化及/或提高電漿效率。替換地，可單獨使用磁場(未圖示)，或結合緩衝氣體，以減少快速離子的破壞。此外，緩衝氣體的耗盡/補充可用來控制溫度，例如，去除光源室26的熱或冷卻光源室26中的一或更多組件或光件。在一配置中，光件24與輻照區48有最接近距離d，可造成緩衝氣體在電漿、光件24之間流動以建立在距離d仍可充分操作的氣體密度位準以及使電漿產生之離子的動能在離子到達光件24之前降到約100eV以下的位準。這可減少或排除光件24由電漿產生之離子所致的破壞。
泵浦41a、b可為渦輪泵浦(turbopump)及/或鼓風機(roots blower)。在某些情況下，可回收廢氣回到裝置10。例如，閉環流動系統(未圖示)可用來使廢氣回到裝置。閉環可包含一或更多濾波器，熱交換器，分解器(例如，氫化錫分解器)及/或泵浦。在公告於2010年2月2日的美國專利第7,655,925號可找到更多與閉環流動路徑有關的細節，其標題為GAS MANAGEMENT SYSTEM FOR A LASER-PRODUCED- PLASMA EUV LIGHT SOURCE，律師檔案號：2007-0039-01；以及申請於2010年9月24日的國際專利申請案第PCT/EP10/64140，標題為SOURCE COLLECTOR APPARATUS LITHOGRAPHIC APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD，律師檔案號：2010-0022-02，以上文獻全部內容併入本文作為參考資料。
由第2圖可見，可裝設包圍容積150的錐化構件(tapering member)100。此外如圖示，可配置多條氣體管線102a、b以輸出進入容積150的氣體串流。一旦在容積150中，用錐化構件100引導流動繞過光件50(在圖示具體實施例中為聚焦透鏡)而產生實質無湍流流動通過形成於光件24的開孔152以及大體沿著雷射光束路徑27流動而且沿著箭頭106的方向流向輻照區48。對於有些氣流，該錐化構件的可操作表面可打磨光滑或用其他方式製備成可移除毛刺、折斷銳緣以及有不超過100微米的表面粗糙度Ra，不超過約10微米為較佳。
在一配置中，產生沿著該光束路徑向著該靶材之氣流的系統可流動大小超過每分鐘40標準立方公升(sclm)的氫氣，其係繞過直徑大於150毫米而不阻擋沿著雷射光束路徑27行進之雷射光束的透鏡(亦即，光件50)。如本文所使用的，術語“氫”及其派生詞包括不同的氫同位素(亦即，氫(氕)、氫(氘)及氫(氚)，以及術語“氫氣”包括同位素組合物(亦即，H2、DH、TH、TD、D2及T2)。
第3圖圖示產生氣流及引導其繞過光件50(在圖示具體 實施例中為聚焦透鏡)及沿著雷射光束路徑27朝向輻照區48的另一系統實施例。如圖示，該系統可包含包圍容積150的錐化構件100以及配置成可輸出氣體串流進入容積150的多條氣體管線102a、b。對於第3圖的配置，護罩200可配置於光件24的開孔152中以及定位成可由開孔152伸向輻照區48。護罩200在朝向輻照區48的方向可變尖，以及在有些情形下可呈柱形。護罩200可用來減少由輻照區48流入容積150的殘渣，在此殘渣可沉積於光件50上及/或可用來引導或使氣體由容積150流向輻照區48。護罩200在雷射光束路徑27上的長度可為數厘米至10厘米或更多。使用時，可用氣體管線102a、b將氣體導入容積150。一旦在容積150中，用錐化構件100引導流動繞過光件50而產生實質無湍流流動通過開孔152及護罩200。然後，氣體可由護罩200大體沿著雷射光束路徑27流動以及沿著箭頭106的方向流向輻照區48。
第4圖圖示產生氣流及引導其繞過光件50(在圖示具體實施例中為聚焦透鏡)及沿著雷射光束路徑27朝向輻照區48的另一系統實施例。如圖示，該系統可包含圍繞容積150的錐化構件100以及配置成可輸出氣體串流進入容積150的多條氣體管線102a、b。對於第4圖及第5圖的配置，多個流動導件(flow guide)300a至h可附著至錐化構件100或與其整體成形。如圖示，每個流動導件300a至h可由錐化構件100的內壁突出進入容積150。雖然以8個流動導件圖示，然而應瞭解，若使用流動導件的話，可使用8個以上和僅僅一 個。也應注意，有些配置(亦即，第2圖)不使用流動導件。流動導件可相對短，例如，只影響在錐化構件100表面附近之流動的1至5厘米，或可更長，以及在有些情形下，延伸至由光件50發出的聚焦光錐或其附近。在有些配置中，流動導件的形狀製作成可與光錐一致。第5A圖圖示使用相對長之矩形流動導件300a'至c'的另一實施例。該等流動導件可均勻地或不均勻地分佈於錐化構件的周圍。在有些情形下，可將均勻的分佈改成可適應及/或平滑化繞過非對稱流動障礙的流動，例如第2圖的致動器52。
交叉參考第4圖及第5圖，也可看到多條氣體管線102a至h可經配置成能輸出氣體進入容積150。雖然以8個氣體管線圖示，然而應瞭解，可使用8個以上和僅僅一個。該等氣體管線可均勻地分佈於錐化構件的周圍，或使氣體管線102a'至c'不均勻地分佈，如第5A圖所示。若使用多個氣體管線，通過各個氣體管線的流動可與其他氣體管線相同或不同。在有些情形下，可修改氣體管線的均勻分佈及/或可修改氣體管線之間的相對流率以適應及/或平滑化繞過非對稱流動障礙的流動，例如第2圖的致動器52。使用時，可用氣體管線102a至h引導氣體進入容積150。一旦在容積150中，用錐化構件100及流動導件300a至h引導流動繞過光件50而產生實質無湍流流動通過開孔152，然後大體沿著雷射光束路徑27流動以及沿著箭頭106的方向流向輻照區48。
第6圖圖示產生氣流及引導其繞過光件50'(在圖示具體實施例中為窗口)及沿著雷射光束路徑27朝向輻照區48的 另一系統實施例。對於圖示的系統，該窗口可經裝設成允許來自雷射系統21的雷射輸入至密封的光源室26。透鏡400可配置於光源室26外以使雷射聚集至在輻照區的焦點。在有些配置中(未圖示)，透鏡400可換成一或更多聚焦鏡，例如，以及可使用離軸拋物鏡。如圖示，該系統可包含包圍容積150的錐化構件100以及配置成可輸出氣體串流進入容積150的多條氣體管線102a、b。對於第6圖的配置，護罩200'可配置於光件24的開孔中以及定位成可由開孔伸向輻照區48。護罩200'在朝向輻照區48的方向可變尖，以及在有些情形下可呈柱形。護罩200'可用來減少由輻照區48流入容積150的殘渣，在此殘渣可沉積於光件50'上及/或可用來引導或使氣體由容積150流向輻照區48。護罩200'在光軸上的長度可為數厘米至10厘米或更多。
對於第6圖及第7圖的配置，多個流動導件402a至d可附著至護罩200或與其整體成形。如圖示，每個流動導件402a至d可由護罩200的內壁突出。雖然以4個流動導件圖示，然而應瞭解，若使用流動導件的話，可使用4個以上和僅僅一個。也應注意，有些配置(亦即，第3圖)不使用流動導件。流動導件可相對短，例如，只影響在護罩200表面附近之流動的1至5厘米，護罩200通常設計成只稍微大於由透鏡400發出的會聚光錐。在有些配置中，流動導件的形狀製作成可與光錐一致。該等流動導件可均勻地或不均勻地分佈於護罩的周圍。
使用時，可用氣體管線102a、b引導氣體進入容積150。 一旦在容積150中，用錐化構件100引導繞過光件50'產生實質無湍流流動通過護罩200及流動導件402a至d而仍保持實質無湍流。然後，來自護罩200的氣體可大體沿著雷射光束路徑27流動以及沿著箭頭106的方向流向輻照區48。
第8圖圖示產生氣流及引導其繞過光件50(在圖示具體實施例中為聚焦透鏡)及沿著雷射光束路徑27朝向輻照區48的另一系統實施例。如圖示，該系統可包含包圍容積150及有相對尖銳轉角502的柱形殼體500。對於該氣流系統，錐化構件100'可經安置成可平滑化在轉角502附近的氣流。第8圖也圖示在光源室26的其他位置可導入氣體。如圖示，歧管504可設在光件24的周圍以在箭頭506的方向提供沿著光件24表面的氣體流動。
應瞭解，可組合第2圖至第8圖的氣流系統特徵中之一或更多。例如，流動導件300a(第4圖)可使用護罩200(第3圖)或有流動導件402a至d等等的護罩200'。
儘管為了必須滿足美國專利法第112條第35款的要求而在本專利申請案中詳細地描述及圖解說明數個本發明特定具體實施例能夠完全達到上述一或更多個目的，對於待解決問題或為了任何其他理由或上述具體實施例的目標，熟諳此藝者應瞭解，該等具體實施例只是示範、圖解說明及表現本申請案所廣泛涵蓋的專利標的。不希望在以下的申請專利範圍中以單數表示的元件是意謂或應該意謂該申請專利範圍中之元件為“一個且只有一個”，而是“一或更多”，除非另有明示。所有與本技藝一般技術人員已知或以 後會知道的上述具體實施例中之任一元件是結構及功能等價的元件都明白併入本文作為參考資料，希望本發明申請專利範圍可涵蓋這些元件。所有與上述具體實施例中之任一元件(本技藝一般技術人員已知或以後會知道的)在結構及功能上等價的元件都明白併入本文作為參考資料，希望本發明申請專利範圍可涵蓋這些元件。用於本專利說明書及/或本發明申請專利範圍申請項以及本專利說明書及/或本發明申請項中之意思所明示的任何術語都應具有該意思，不管任何字典或其他常用意思對於該術語如何解釋。對於本專利說明書在說明具體實施例任一方面時所描述的裝置或方法，不是想要或必定針對待由揭示於本申請案之具體實施例解決的每一個問題，本發明申請項會涵蓋這些。不希望本揭示內容內的元件、組件、或方法步驟被獻給大眾，不管該等元件、組件、或方法步驟是否明示於申請項。隨附申請專利範圍中之元件無一是在美國專利法第112條第35款第6段下解釋，除非該元件是用“用於...的構件”或在方法申請項中該元件是用“步驟”而不是“起...作用”的方式明確陳述。
10‧‧‧EUV微影裝置
12‧‧‧曝光裝置
20‧‧‧LPP光源
21‧‧‧系統
24、50、50'‧‧‧光件
26‧‧‧光源室
27‧‧‧雷射光束路徑
35‧‧‧溫度控制系統
39‧‧‧氣體
40‧‧‧中間區域
41a、41b‧‧‧泵浦
48‧‧‧輻照區
52‧‧‧致動器
60‧‧‧EUV控制器
62‧‧‧微滴位置檢測反饋系統
65‧‧‧驅動雷射控制系統
70‧‧‧微滴成像器
90‧‧‧靶材輸送系統
100、100'‧‧‧錐化構件
102a、102b、102a-102h、102a'-102c'‧‧‧氣體管線
104、106、506‧‧‧方向箭頭
150‧‧‧容積
152‧‧‧開孔
200、200'‧‧‧護罩
300a、300b、300a-300h、300a'-300c'‧‧‧流動導件
400‧‧‧透鏡
402a-402d‧‧‧流動導件
500‧‧‧柱形殼體
502‧‧‧轉角
504‧‧‧歧管
第1圖為與曝光裝置耦合之EUV光源的簡化示意圖；該光源有系統用以引導在光件四周之氣流大體沿著光束路徑以及朝向輻照區同時保持氣體處於實質無湍流狀態；第2圖更詳細地圖示第1圖之EUV光源中顯示氣流系統的放大部份； 第3圖的簡化示意圖圖示氣流系統的另一具體實施例，並係具有護罩；第4圖的簡化示意圖圖示氣流系統的另一具體實施例，並係具有由錐化構件伸入氣流的數個流動導件；第5圖為沿著第4圖之直線5-5繪出以圖示流動導件及氣體管線的橫截面；第5A圖為沿著第4圖之直線5-5繪出以圖示流動導件及氣體管線之替代配置的橫截面；第6圖的簡化示意圖圖示氣流系統的另一具體實施例，其係具有護罩以及由護罩伸入氣流的數個流動導件；第7圖為沿著第6圖之直線7-7繪出以圖示該等流動導件的橫截面，其係；以及第8圖的簡化示意圖圖示氣流系統的另一具體實施例，其係具有錐化構件用以使柱形殼體的尖銳轉角變平滑。
10‧‧‧EUV微影裝置
12‧‧‧曝光裝置
20‧‧‧LPP光源
21‧‧‧系統
24‧‧‧光件
26‧‧‧光源室
27‧‧‧雷射光束路徑
39‧‧‧氣體
40‧‧‧中間區域
41a、41b‧‧‧泵浦
48‧‧‧輻照區
50‧‧‧光件
60‧‧‧EUV控制器
62‧‧‧微滴位置檢測反饋系統
65‧‧‧驅動雷射控制系統
70‧‧‧微滴成像器
90‧‧‧靶材輸送系統
100‧‧‧錐化構件
102a、102b‧‧‧氣體管線
104‧‧‧方向箭頭
106‧‧‧方向箭頭

Claims (19)

  1. 一種極紫外線(EUV)光源，其係包含：一光件(optic)；一靶材(target material)；具有一開孔(aperture)的一極紫外線鏡(EUV mirror)；一雷射光束，其沿著一光束路徑(beam path)穿經該光件以輻照該靶材，其中該光件呈現為一聚焦光件(focusing optic)，該聚焦光件定義沿著該光束路徑的該雷射光束之一焦點；以及一產生一氣流之系統、且該氣流沿著該光束路徑通過該開孔而導向該靶材，該氣流係實質上無湍流(turbulent-free)，該系統有包圍一容積(volume)的一錐化構件(tapering member)與多條氣體管線(gas lines)，該錐化構件具有設成朝向該開孔的一小端部及設成相對於該小端部的一大端部，以在該容積之一部分產生實質無湍流之流動朝向該開孔，其中至少該容積之該部分係設在該極紫外線鏡及該光件之間，該光件係設成沿著該光束路徑並於該容積內的該大端部與該小端部之間，且該等多條氣體管線中之每個氣體管線自該錐化構件之該大端部來將一氣體輸入該容積中。
  2. 如申請專利範圍第1項之光源，其中該錐化構件有一內壁，以及更包含由該內壁突出的多個流動導件。
  3. 如申請專利範圍第1項之光源，其中該光件為一窗口。
  4. 如申請專利範圍第1項之光源，其中該光件為可使該光束聚集至在該光束路徑上之一焦點的一透鏡。
  5. 如申請專利範圍第1項之光源，其中該錐化構件包圍該光束路徑。
  6. 如申請專利範圍第1項之光源，其中該氣流包含由下列各氣體所組成之群組選出的一氣體：氫(氕)、氫(氘)及氫(氚)。
  7. 如申請專利範圍第1項之光源，其中該錐化構件不延伸進入該雷射光束。
  8. 如申請專利範圍第1項之光源，其中該氣流有超過每分鐘40標準立方公升(sclm)的流量。
  9. 如申請專利範圍第1項之光源，其更包含可產生一靶材微滴串流的一微滴產生器。
  10. 如申請專利範圍第1項之光源，其中該光件為直徑大於150毫米的一透鏡。
  11. 一種極紫外線(EUV)光源，其係包含：一光件；一靶材；具有一開孔的一極紫外線鏡；一雷射光束，其沿著一光束路徑穿經該光件以輻照該靶材，其中該光件呈現為一聚焦光件，該聚焦光件定義沿著該光束路徑的該雷射光束之一焦點；以及一產生一實質無湍流之氣流之系統、且該氣流沿著該光束路徑通過該開孔而導向該靶材，該氣流係實質上 無湍流，該系統有具一內壁以包圍一容積的一錐化導件、可輸出一氣體串流進入該容積的至少一氣體管線、以及由該內壁突出的多個流動導件，該錐化構件具有設成朝向該開孔的一小端部及設成相對於該小端部的一大端部，以在該容積之一部分產生實質無湍流之流動朝向該開孔，其中至少該容積之該部分係設在該極紫外線鏡及該光件之間，該光件係設成沿著該光束路徑並於該容積內的該大端部與該小端部之間，且該氣體串流係自該錐化導件之該大端部而流入該容積中。
  12. 如申請專利範圍第11項之光源，其中該光件為一窗口。
  13. 如申請專利範圍第11項之光源，其中該光件為可使該光束聚集至在該光束路徑上之一焦點的一透鏡。
  14. 如申請專利範圍第11項之光源，其中該氣流有超過每分鐘40標準立方公升(sclm)的流量。
  15. 如申請專利範圍第11項之光源，其中該光件為直徑大於150毫米的一透鏡。
  16. 一種產生極紫外線(EUV)光源輸出的方法，該方法包含下列步驟：提供一光件；提供一靶材；提供具有一開孔的一極紫外線鏡；將一雷射光束沿著一光束路徑穿經該光件以輻照該靶材，其中該光件呈現為一聚焦光件，該聚焦光件定義沿著該光束路徑的該雷射光束之一焦點；以及 產生一氣流、且該氣流沿著該光束路徑通過該開孔而導向該靶材，該氣流係實質上無湍流，該系統有具一內壁以包圍一容積的一錐化導件、可輸出一氣體串流進入該容積的至少一氣體管線、以及由該內壁突出的多個流動導件，該錐化構件具有設成朝向該開孔的一小端部及設成相對於該小端部的一大端部，以在該容積之一部分產生實質無湍流之流動朝向該開孔，其中至少該容積之該部分係設在該極紫外線鏡及該光件之間，該光件係設成沿著該光束路徑並於該容積內的該大端部與該小端部之間，且該氣體串流係自該錐化導件之該大端部而流入該容積中。
  17. 如申請專利範圍第16項之方法，其中該光件為一窗口。
  18. 如申請專利範圍第16項之方法，其中該光件為可使該光束聚集至在該光束路徑上之一焦點的一透鏡。
  19. 如申請專利範圍第16項之方法，其中該氣流有超過每分鐘40標準立方公升(sclm)的流量及該光件為直徑大於150毫米的一透鏡。
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