TWI576014B - 輻射源、微影裝置、燃料小滴產生器及用於製造一幅射之方法 - Google Patents

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Description

輻射源、微影裝置、燃料小滴產生器及用於製造一輻射之方法
本發明係關於一種EUV輻射源、一種微影裝置，及用於製造元件之方法。
本申請案主張2011年8月5日申請且全文以引用之方式併入本文中之美國臨時申請案61/515,716的權利。
微影裝置為將所要圖案施加至基板上(通常施加至基板之目標部分上)之機器。微影裝置可用於(例如)積體電路(IC)之製造中。在彼情況下，圖案化元件(其或者被稱作光罩或比例光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上之電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包含晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上而進行圖案之轉印。一般而言，單一基板將含有經順次地圖案化之鄰近目標部分之網路。
微影被廣泛地認為是在IC以及其他元件及/或結構之製造中之關鍵步驟中的一者。然而，隨著使用微影所製造之特徵之尺寸變得愈來愈小，微影正變為用於使能夠製造小型IC或其他元件及/或結構之更具決定性之因素。
圖案印刷極限之理論估計可藉由瑞立(Rayleigh)解析度準則給出，如方程式(1)所示： 其中λ為所使用之輻射之波長，NA為用以印刷圖案之投影 系統之數值孔徑，k 1為程序相依調整因數(亦被稱為瑞立常數)，且CD為經印刷特徵之特徵大小(或臨界尺寸)。自方程式(1)可見，可以三種方式來獲得特徵之最小可印刷大小之縮減：藉由縮短曝光波長λ、藉由增加數值孔徑NA，或藉由減低k 1之值。
為了縮短曝光波長且因此縮減最小可印刷大小，已提議使用極紫外線(EUV)輻射源。EUV輻射為具有在5奈米至20奈米之範圍內(例如，在13奈米至14奈米之範圍內，例如，在5奈米至10奈米之範圍內，諸如，6.7奈米或6.8奈米)之波長的電磁輻射。舉例而言，可能之源包括雷射產生電漿源、放電電漿源，或基於藉由電子儲存環提供之同步加速器輻射之源。
可使用電漿來產生EUV輻射。用於產生EUV輻射之輻射系統可包括用於激發燃料以提供電漿之雷射，及用於含有電漿之源收集器模組。可(例如)藉由將雷射光束引導於燃料(諸如，合適材料(例如，錫)之粒子或小滴，或合適氣體或蒸汽(諸如，Xe氣體或Li蒸汽)之串流)處來創製電漿。所得電漿發射輸出輻射(例如，EUV輻射)，該輻射係使用輻射收集器予以收集。
輻射收集器可為鏡面式正入射輻射收集器，其接收輻射且將輻射聚焦成光束。源收集器模組可包括經配置以提供真空環境來支援電漿之圍封結構或腔室。此輻射系統通常被稱為雷射產生電漿(LPP)源。
當將熔融燃料小滴用作供產生輻射產生電漿之燃料時， 亦可提供第二雷射以在第一雷射入射於該等小滴上之前預加熱該等燃料小滴，以便產生電漿且隨後產生輻射。使用此途徑之LPP源可被稱作雙雷射脈動(dual laser pulsing,DLP)源。
燃料小滴產生器可經配置以將熔融燃料小滴串流提供至輻射源之電漿形成部位。
燃料小滴產生器可包含噴嘴，熔融燃料係通過噴嘴而在壓力下被驅動以自噴嘴噴射為小滴串流。自噴嘴流出之液體串流之自然破裂被稱為瑞立破裂(Rayleigh break-up)。對應於噴嘴之小滴產生率之瑞立頻率係與噴嘴處之燃料之平均速度及噴嘴之直徑有關，如方程式(2)所表示： 儘管可在無激發之情況下發生燃料串流之瑞立破裂，但可使用諸如壓電致動器之振動器以藉由調變或振盪噴嘴處之熔融燃料壓力來控制瑞立破裂。調變噴嘴內部之壓力可調變液體燃料自噴嘴之射出速度，且造成液體燃料串流在離開噴嘴之後直接地以受控制方式破裂成小滴。
若藉由振動器施加之振盪頻率充分地接近噴嘴之瑞立頻率，則會形成燃料小滴，該等小滴被分離達藉由來自燃料噴嘴之平均射出速度及藉由振動器施加之振盪頻率判定的距離。若藉由振動器施加之振盪頻率實質上低於瑞立頻率，則代替形成週期性燃料小滴串流而可產生燃料雲。給 定燃料雲可包括以相對高速率行進之小滴群組及以相對低速率行進之小滴群組(該等速率係相對於射出噴嘴之燃料串流之平均速率)。此等雲可聚結在一起以形成單一燃料小滴。以此方式，可藉由將顯著地低於瑞立頻率之振盪頻率施加至振動器來產生週期性燃料小滴串流。該等小滴之間的間距仍受到平均射出速度及振盪頻率控管：該等小滴之間的間距隨著振盪頻率減低而增加。
壓電傳感器可用作振動器以將振盪施加至噴嘴。舉例而言，在噴嘴呈充當燃料饋送腔室(其經配置以將自連接至其近側末端之燃料儲集器所供應之燃料饋送至在其遠側末端處形成為限定件之噴嘴)之毛細管之形式的情況下，壓電振動器可呈膠結或黏接至該毛細管之外面之套管的形式。諸如熔融錫之熔融燃料之使用意謂用以將振動器黏接至毛細管之外面的膠結劑或黏接劑應為在燃料供應件之操作溫度下不會損失黏接力的膠結劑或黏接劑。
在延伸使用時，可能會損失振動器與饋送腔室之外面(諸如，毛細管之外面)之間的黏接力，從而導致振動器與饋送腔室中之熔融燃料之間的傳輸性損失(亦即，不良聲耦合)。
此外，壓電振動器可由於與饋送腔室之外壁之直接接觸而達到處於或恰好低於熔融燃料之溫度的溫度，且此情形可意謂壓電振動器在高於其居里溫度之溫度下操作，從而導致低效率。
不具有壓電性質之振動器可能不能夠在使燃料維持呈熔 融狀態所需要之高溫下有效地操作。
本發明之實施例之一態樣尤其係提供用於產生供在微影輻射源中使用之燃料小滴串流之裝置及方法，以及用於控制此等串流中之燃料小滴大小及分離度之裝置及方法，該等裝置及方法處理或克服上文所闡明之問題中至少一些。詳言之，本發明之實施例之一態樣係提供可用以在噴嘴處造成燃料供應件之振盪刺激之裝置及方法，其中此等裝置及方法提供先前技術之裝置及方法之替代例，且實現對射出噴嘴之熔融燃料串流之破裂的有效率控制。
貫穿本說明書，術語「包含」意謂包括所指定之組份，但不應排除其他組份之存在。術語「基本上由…組成」意謂包括所指定之組份，但排除其他組份，惟作為雜質而存在之材料、由於用以提供該等組份之程序而存在之不可避免材料及為了除了達成本發明之技術效應以外之目的而添加之組份除外。
只要適當，術語「包含」之使用亦可被視為包括「基本上由…組成」之涵義，且亦可被視為包括「由…組成」之涵義。
如本文所闡明之選用及/或較佳特徵可個別地或在適當時彼此組合地且特別是以如隨附申請專利範圍中所闡明之組合予以使用。本文所闡明之本發明之每一態樣的選用及/或較佳特徵亦在適當時適用於本發明之任何其他態樣。
本發明之一態樣提供一種輻射源，該輻射源包含：一燃料小滴產生器，其經配置以提供一燃料小滴串流；及至少 一雷射，其經組態以汽化該等燃料小滴中至少一些，藉以產生輻射，其中該燃料小滴產生器包含一噴嘴、一饋送腔室、一儲集器及一抽汲元件，該抽汲元件經配置以將呈熔融狀態之一燃料流自該儲集器供應通過該饋送腔室且離開該噴嘴以作為一小滴串流，其中該饋送腔室具有接觸一驅動空腔之一外面，其中該驅動空腔經填充有一液體，且該液體經配置成可受到可操作地連接至該驅動空腔之一振動器驅動以經歷振盪，且其中該振盪可自該饋送腔室之該外面通過該液體而傳輸至該饋送腔室中之該熔融燃料。
本發明之一態樣提供一種微影裝置，該微影裝置包含如上文所描述之一輻射源，該輻射源經配置以產生一輻射光束；且該微影裝置進一步包含：一照明系統，其經組態以調節該輻射光束；一支撐件，其經建構以支撐一圖案化元件，該圖案化元件能夠在該輻射光束之橫截面中向該輻射光束賦予一圖案以形成一經圖案化輻射光束；一基板台，其經建構以固持一基板；及一投影系統，其經組態以將該經圖案化輻射光束投影至該基板之一目標部分上。
本發明之一態樣提供一種方法，該方法包含：自一噴嘴發射一燃料小滴串流；及使用一雷射以汽化該等燃料小滴中至少一些以產生輻射，其中自一儲集器通過一饋送腔室而抽汲且通過該噴嘴而抽汲出熔融燃料以作為該小滴串流，其中該饋送腔室具有接觸經填充有一液體之一第一空腔之一外面，且其中藉由一振動器驅動該第一空腔以經歷振盪，且該振盪係通過該液體且通過該饋送腔室之該外面 而傳輸至該饋送腔室中之該燃料。
根據上文所描述的本發明之一態樣的該輻射源特別適於實行上文所描述的本發明之一態樣的該方法。
根據上文所描述之一態樣且供在本發明之其他態樣中使用的該輻射源包含經配置以提供一燃料小滴串流之一燃料小滴產生器。至少一雷射經組態以汽化該等燃料小滴中至少一些，藉以藉由本發明之該第一態樣之該輻射源產生輻射。
應理解，形成本發明之該第一態樣之該輻射源之部件的如本文所描述之該燃料小滴產生器自身可被獨立地認為是本發明之一態樣。因此，本發明之一態樣提供一種用於為一輻射源提供一燃料小滴串流之燃料小滴產生器，其中該燃料小滴產生器包含一噴嘴、一饋送腔室、一儲集器及一抽汲元件，該抽汲元件經配置以將呈熔融狀態之一燃料流自該儲集器供應通過該饋送腔室且離開該噴嘴以作為一小滴串流，其中該饋送腔室具有接觸一驅動空腔之一外面，其中該驅動空腔經填充有一液體，且該液體經配置成可受到可操作地連接至該驅動空腔之一振動器驅動以經歷振盪，且其中該振盪可自該饋送腔室之該外面通過該液體而傳輸至該饋送腔室中之該熔融燃料。
本發明之該輻射源通常將經組態以產生諸如EUV(極紫外線輻射)之輻射。舉例而言，該EUV輻射可具有在5奈米至20奈米之範圍內(例如，在13奈米至14奈米之範圍內，例如，在5奈米至10奈米之範圍內，諸如，6.7奈米或6.8奈 米)之一波長。
該燃料小滴產生器可包含一噴嘴、一饋送腔室、一儲集器及一抽汲元件，該抽汲元件經配置以將呈熔融狀態之一燃料流自該儲集器供應通過該饋送腔室且離開該噴嘴以作為一小滴串流。該抽汲元件可簡單地為一壓力產生器，該壓力產生器施加至該儲集器以促使呈熔融狀態之該燃料自該儲集器通過該饋送腔室且離開該噴嘴之出口孔口以作為一小滴串流。
該饋送腔室具有接觸一驅動空腔之一外面。該驅動空腔經填充有一液體，且該液體經配置成可受到可操作地連接至該驅動空腔之一振動器驅動以經歷振盪。該振盪可在使用時傳輸至該饋送腔室中之該熔融燃料，其中該振盪係作為聲波而自該饋送腔室之該外面且通過該液體進行傳輸。
該饋送腔室可具有一第一諧振頻率，且該驅動空腔可具有一第二諧振頻率。
該驅動空腔可合適地包含一調諧元件，藉以該驅動空腔之該第二諧振頻率可變。
該驅動空腔可包含直接地接觸該饋送腔室之該外面之一第一空腔，其中該第一空腔係通過一連接管件之一孔而與一第二空腔進行流體連接，且其中該第二空腔具有可操作地連接至該第二空腔之該振動器，其中該第一空腔、該第二空腔及該連接管件經填充有該液體，且其中該第一空腔可受到該振盪通過該連接管件而自該第二空腔通過該液體之聲傳輸驅動以經歷振盪。
該連接管件合適地為如下一管件：其具有一或若干硬質壁，藉以聲能可自該第二空腔通過該連接管件而傳輸至該第一空腔。
該第二空腔可包含一調諧元件，藉以該驅動空腔之該第二諧振頻率可變。舉例而言，該調諧元件可為用於調整該第二空腔之體積之一元件。
該振動器可合適地經配置以振盪該第二空腔之一外壁來驅動該液體以在使用時經歷振盪。因此，該第二空腔中之該液體振盪，且該振盪可作為聲能而通過該連接管件傳輸至該第一空腔以驅動該饋送腔室中之該熔融燃料。
該燃料小滴產生器可包含一冷卻元件，該冷卻元件經配置以使該振動器在使用時維持於低於使該燃料維持呈一熔融狀態所需要之溫度的一溫度下。
舉例而言，該振動器在使用時可維持於100℃或更小之一溫度下，諸如，約50℃或更小，例如，約30℃或更小。
該冷卻元件可包括如下一冷卻元件：其經配置以使該第二空腔及該振動器在使用時維持於低於使該燃料維持呈一熔融狀態所需要之溫度的一溫度下。該冷卻元件可包含圍封該第二空腔及該振動器之一冷卻腔室。
該振動器可為一壓電致動器，且該冷卻元件可經配置以使該壓電致動器在使用時維持於低於該壓電致動器之居里溫度的一溫度下。儘管一壓電致動器在高於其居里溫度之溫度下仍可有效於振盪且充當一振動器，但壓電材料在低於其居里溫度之一溫度下操作時顯著地更有效率。
該振動器可合適地為在彎曲模式中受到驅動之一壓電致動器。
該饋送腔室可與該噴嘴進行直接流體連接。舉例而言，該饋送腔室可為一毛細管，且該噴嘴可為在該毛細管之一遠側末端處之一窄化件(narrowing)。
該饋送腔室理想地自該饋送儲集器實質上聲學地解耦。舉例而言，該燃料可通過一限定件而進入該饋送腔室，該限定件經配置以最小化聲能自該饋送腔室至該儲集器之傳輸，諸如，具有小於5×10-6平方公尺之一橫截面積之一限定件。
該液體可維持於充分地超過大氣壓力之一壓力下以抑制該液體在使用時之空蝕。合適地，該液體被脫氣。舉例而言，該液體可維持於超過大氣壓力0.1兆帕至5兆帕之一壓力下。
現在將參看隨附示意性圖式而僅藉由實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中，對應元件符號指示對應部件。
圖1示意性地描繪根據本發明之一實施例的包括源收集器模組SO之微影裝置100。該裝置包含：照明系統(照明器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如，EUV輻射)；支撐結構(例如，光罩台)MT，其經建構以支撐圖案化元件(例如，光罩或比例光罩)MA，且連接至經組態以準確地定位該圖案化元件之第一定位器PM；基板台(例如，晶圓台)WT，其經建構以固持基板(例如，抗蝕劑塗佈晶 圓)W，且連接至經組態以準確地定位該基板之第二定位器PW；及投影系統(例如，反射投影系統)PS，其經組態以將藉由圖案化元件MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W之目標部分C(例如，包含一或多個晶粒)上。
照明系統可包括用於引導、塑形或控制輻射的各種類型之光學組件，諸如，折射、反射、磁性、電磁、靜電或其他類型之光學組件，或其任何組合。
支撐結構MT以取決於圖案化元件MA之定向、微影裝置之設計及其他條件(諸如，該圖案化元件是否被固持於真空環境中)的方式來固持該圖案化元件。支撐結構可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術以固持圖案化元件。支撐結構可為(例如)框架或台，其可根據需要而固定或可移動。支撐結構可確保圖案化元件(例如)相對於投影系統處於所要位置。
術語「圖案化元件」應被廣泛地解釋為指代可用以在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以便在基板之目標部分中創製圖案的任何元件。被賦予至輻射光束之圖案可對應於目標部分中所創製之元件(諸如，積體電路)中之特定功能層。
圖案化元件可為透射的或反射的。圖案化元件之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列，及可程式化LCD面板。光罩在微影中為吾人所熟知，且包括諸如二元、交變相移及衰減相移之光罩類型，以及各種混合光罩類型。可程式化鏡面陣列之一實例使用小鏡面之矩陣配置，該等小鏡面中每 一者可個別地傾斜，以便在不同方向上反射入射輻射光束。傾斜鏡面在藉由鏡面矩陣反射之輻射光束中賦予圖案。
類似於照明系統，投影系統可包括適於所使用之曝光輻射或適於諸如真空之使用之其他因素的各種類型之光學組件，諸如，折射、反射、磁性、電磁、靜電或其他類型之光學組件，或其任何組合。可能需要將真空用於EUV輻射，此係因為氣體可能吸收過多輻射。因此，可憑藉真空壁及真空泵而將真空環境提供至整個光束路徑。
如此處所描繪，裝置為反射類型(例如，使用反射光罩)。
微影裝置可為具有兩個(雙載物台)或兩個以上基板台(及/或兩個或兩個以上光罩台)之類型。在此等「多載物台」機器中，可並行地使用額外台，或可在一或多個台上進行預備步驟，同時將一或多個其他台用於曝光。
參看圖1，照明器IL自源收集器模組SO接收極紫外線(EUV)輻射光束。用以產生EUV輻射之方法包括(但未必限於)用在EUV範圍內之一或多種發射譜線將具有至少一元素(例如，氙、鋰或錫)之材料轉換成電漿狀態。在一種此類方法(常常被稱為雷射產生電漿(「LPP」))中，可藉由用雷射光束來輻照燃料(諸如，具有所需譜線發射元素之材料小滴)而產生所需電漿。源收集器模組SO可為包括雷射(圖1中未繪示)之EUV輻射源之部件，該雷射用於提供激發燃料之雷射光束。所得電漿發射輸出輻射(例如，EUV輻 射)，該輻射係使用安置於源收集器模組中之輻射收集器予以收集。
舉例而言，當使用CO2雷射以提供用於燃料激發之雷射光束時，雷射與源收集器模組可為分離實體。在此等狀況下，輻射光束係憑藉包含(例如)合適引導鏡面及/或光束擴展器之光束遞送系統而自雷射傳遞至源收集器模組。可認為雷射及燃料供應件(亦即，燃料小滴產生器)包含EUV輻射源。
照明器IL可包含用於調整輻射光束之角強度分佈之調整器。通常，可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈的至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別被稱作σ外部及σ內部)。另外，照明器IL可包含各種其他組件，諸如，琢面化場鏡面元件及琢面化光瞳鏡面元件。照明器可用以調節輻射光束，以在其橫截面中具有所要均一性及強度分佈。
輻射光束B入射於被固持於支撐結構(例如，光罩台)MT上之圖案化元件(例如，光罩)MA上，且係藉由該圖案化元件而圖案化。在自圖案化元件(例如，光罩)MA反射之後，輻射光束B傳遞通過投影系統PS，投影系統PS將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器PW及位置感測器系統PS2(例如，使用干涉量測元件、線性編碼器或電容性感測器)，可準確地移動基板台WT，例如，以便使不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。相似地，第一定位器PM及另一位置感測器系統PS1可用以相對於輻射光 束B之路徑來準確地定位圖案化元件(例如，光罩)MA。可使用光罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化元件(例如，光罩)MA及基板W。
所描繪裝置可用於以下模式中至少一者中：
1.在步進模式中，在將被賦予至輻射光束之整個圖案一次性投影至目標部分C上時，使支撐結構(例如，光罩台)MT及基板台WT保持基本上靜止(亦即，單次靜態曝光)。接著，使基板台WT在X及/或Y方向上移位，使得可曝光不同目標部分C。
2.在掃描模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描支撐結構(例如，光罩台)MT及基板台WT(亦即，單次動態曝光)。可藉由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WT相對於支撐結構(例如，光罩台)MT之速度及方向。
3.在另一模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，使支撐結構(例如，光罩台)MT保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化元件，且移動或掃描基板台WT。在此模式中，通常使用脈衝式輻射源，且在基板台WT之每一移動之後或在掃描期間之順次輻射脈衝之間根據需要而更新可程式化圖案化元件。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化元件(諸如，上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列)之無光罩微影。
亦可使用對上文所描述之使用模式之組合及/或變化或完全不同之使用模式。
圖2更詳細地展示裝置100，其包括源收集器模組SO、照明系統IL及投影系統PS。源收集器模組SO經建構及配置成使得可將真空環境維持於源收集器模組SO之圍封結構220中。
雷射LA經配置以經由雷射光束205而將雷射能量沈積至自燃料供應件或燃料小滴產生器200所提供之燃料(諸如，氙(Xe)、錫(Sn)或鋰(Li)之燃料小滴)中，藉此用數十電子伏特之電子溫度來創製高度離子化電漿210。在此等離子之去激發及再結合期間所產生的高能輻射係自電漿予以發射、藉由近正入射收集器光學件CO收集及聚焦。
可提供第二雷射(圖中未繪示)，第二雷射經組態以在雷射光束205入射於燃料上之前預加熱燃料。使用此途徑之LPP源可被稱作雙雷射脈動(DLP)源。
藉由收集器光學件CO反射之輻射聚焦於虛擬源點IF中。虛擬源點IF通常被稱作中間焦點，且源收集器模組SO經配置成使得中間焦點IF位於圍封結構220中之開口221處或附近。虛擬源點IF為輻射發射電漿210之影像。
隨後，輻射橫穿照明系統IL。照明系統IL可包括琢面化場鏡面元件22及琢面化光瞳鏡面元件24，琢面化場鏡面元件22及琢面化光瞳鏡面元件24經配置以提供在圖案化元件MA處輻射光束21之所要角分佈，以及在圖案化元件MA處輻射強度之所要均一性。在圖案化元件MA處輻射光束21之反射後，隨即形成經圖案化光束26，且藉由投影系統PS將經圖案化光束26經由反射器件28、30而成像至藉由基板 台WT固持之基板W上。
通常，比所示器件多之器件可存在於照明系統IL及投影系統PS中。另外，可存在比諸圖所示之鏡面多的鏡面，例如，在投影系統PS中可存在比圖2所示之反射器件多1至6個的額外反射器件。
圖3示意性地展示適於供本發明之態樣使用的圖2所示之燃料小滴產生器200之實施例。燃料小滴產生器之此實施例包含含有呈熔融狀態之液體燃料304之儲集器303。舉例而言，此燃料可為熔融錫。儲集器係藉由連接器302而連接至毛細管300。毛細管300具有直接地接觸儲集器303中之燃料液體之近側末端，及形成至噴嘴301中之遠側末端。週期性小滴串流314被展示為自噴嘴301噴出。
第一圍封體305形成環繞毛細管300之部分之第一空腔310，且封住流體之連接提供於第一圍封體305與毛細管300之間。中空連接管件306之孔309將第一空腔310接合至圍封於第二圍封體307中之第二空腔308以形成驅動空腔316。
振動器311(在此實施例中為經配置成在彎曲模式中受到驅動之壓電致動器)堅固地連接至第二圍封體307之外壁315，其因此為第二空腔308之外壁315。在其他實施例中，振動器可具有替代組態，諸如，安裝於彼此之頂部上以形成多層堆疊且在厚度模式中受到驅動之壓電致動器堆疊。此堆疊可安裝於第二空腔308之外壁315與小滴產生器之外殼之間(圖中未繪示)。
冷卻腔室312環繞第二圍封體及振動器311以及連接管件306之部分。諸如致冷單元及熱交換器(圖中未繪示)之冷卻元件使冷卻腔室312內之溫度維持於低於使燃料維持呈熔融狀態所需要之溫度的溫度下。
在一實施例中，噴嘴301可在其出口處具有10微米之直徑。本發明之實施例不限於具有10微米之直徑之噴嘴，原則上，任何合適噴嘴直徑皆係可能的，諸如，5微米、3微米。舉例而言，毛細管300之長度可為50毫米，其中外徑為1毫米且壁厚度為(比如)0.15毫米。此處，毛細管300及噴嘴301之尺寸亦僅僅係作為實例而給出且不應被認為是限制性的。舉例而言，第一空腔310之長度可為大約10毫米至20毫米。振動器311經組態成使得其可使外壁315在被標記為AA之方向上以所要調變頻率振盪，藉此調變藉由第一空腔310及第二空腔308以及連接管件306之孔309形成之驅動空腔316內之液體壓力。
在使用時，液體燃料304被固持於儲集器303內部之壓力下且饋送至噴嘴301。舉例而言，此情形可藉由如下方式來達成：藉由抽汲元件(圖中未繪示)加壓於亦位於儲集器300中之氣體(圖中未繪示)，使得藉由該氣體將壓力施加至熔融燃料。由於壓力，燃料串流自噴嘴301流出。在藉由毛細管300形成之饋送腔室中不存在造成壓力波動之振盪的情況下，自噴嘴301排出之燃料串流將在自噴嘴308行進一距離(該距離為(例如)該噴嘴之直徑之100倍至1000倍)之後自然地破裂，藉此形成小滴串流。在無饋送腔室之振盪 激發的情況下，以此方式產生之小滴可具有為噴嘴301之出口直徑之大約兩倍或稍微小於噴嘴301之出口直徑之大約兩倍的直徑。在本實例中，舉例而言，在無振盪激發之情況下形成之小滴可具有19微米之直徑。小滴可被分離達為噴嘴之直徑之大約4.5倍的距離。在此實例中，若不施加振盪激發，則小滴可被分離達大約45微米。燃料串流成為小滴之此自然破裂被稱為瑞立破裂。對應於噴嘴301之小滴產生率之瑞立頻率係與該噴嘴處之燃料之平均速度及該噴嘴之直徑有關，如上文所闡明。
儘管在饋送腔室毛細管300內無壓力之振盪刺激的情況下將發生燃料液體串流314之瑞立破裂，但此振盪刺激較佳地用以控制該破裂且使燃料液體串流314自其自然行為而更改。調變饋送腔室毛細管300內部之壓力會調變液體燃料自噴嘴301之射出速度，且造成液體燃料串流在離開噴嘴之後直接地以受控制方式破裂成小滴。若所施加之振盪頻率充分地接近瑞立頻率，則會形成燃料小滴，該等小滴被分離達藉由來自燃料噴嘴301之平均射出速度及藉由所施加之振盪頻率判定的距離。
若所施加之頻率顯著地低於瑞立頻率，則代替形成一系列燃料小滴而可形成燃料雲。給定燃料雲可包括以相對高速率行進之小滴群組及以相對低速率行進之小滴群組(該等速率係相對於燃料雲之平均速率)。此等小滴群組可聚結在一起以形成單一燃料小滴。以此方式，可藉由將顯著地低於瑞立頻率之振盪頻率施加至饋送腔室來產生一系列 燃料小滴。因為該等小滴之間的間距仍受到平均射出速度及振盪頻率控管，所以該等小滴之間的間距隨著振盪頻率減低而增加。
驅動空腔316內用以將振盪自振動器311轉移至饋送腔室毛細管300之液體通常為既在提供呈熔融狀態之燃料304所需要之溫度下又在冷卻腔室312內之溫度下的液體。通常，冷卻腔室內之此溫度可為室溫，諸如，約25℃，而呈熔融狀態之燃料304可在(例如)約240℃或更大之溫度下。合適地，可使液體在填充驅動空腔316之前以習知方式(諸如，藉由真空抽汲)脫氣，或可使液體在驅動空腔316內脫氣。理想地，在使用時加壓於液體，以便最小化可產生聲損失之空蝕的風險。舉例而言，可使液體經受超過大氣壓力0.1兆帕至5兆帕之壓力。需要使液體應基本上表現為波導以將聲能自第二圍封體308轉移至第一空腔310。在驅動空腔內存在任何氣泡皆可降低聲轉移之效率。供驅動空腔316中使用之合適液體為以聯三苯為基礎之流體，諸如，Therminol 66®。
為了改良饋送腔室毛細管300中之壓力通過驅動空腔316及驅動空腔316中之流體之振盪驅動的效率，可使振動器在對應於毛細管300之第一諧振頻率之頻率下操作，該第一諧振頻率可為毛細管300之基本振動諧振頻率或其泛音(亦即，較高階振動模式)。藉由向驅動空腔提供調諧元件，可調整驅動空腔之第二諧振頻率以匹配於饋送腔室毛細管300之第一諧振頻率。以此方式，可達成能量自振動 器311至饋送腔室毛細管300中之熔融燃料之最佳轉移以在噴嘴301處給予大速度調變，從而導致小滴形成之較大控制。此情形在如下時候可特別有效：當來自振動器311之振盪驅動頻率實質上小於瑞立頻率時藉由高速度小滴與低速度小滴之聚結來控制小滴形成。
在冷卻腔室312經維持成使得其內部處於大約室溫之溫度的情況下，振動器311可為壓電致動器，壓電致動器受到驅動以在充分地低於其居里溫度之溫度下操作，藉以其可以高效率而操作以通過壁315而將振盪轉移至驅動空腔內之液體。使用驅動空腔以允許振動器311相對於熱燃料腔室在遠端進行定位會允許該振動器在較低溫度下操作，且亦會移除維持振動器311與饋送腔室毛細管300之外壁之間的直接接觸的需要，其中一界面將經受接近燃料之熔化溫度之溫度，或在饋送腔室毛細管300可冷卻至周圍溫度時經受在維持期間之廣泛溫度波動。取而代之，驅動空腔316內之液體提供與饋送腔室毛細管300之外壁之聲接觸，同時防止或縮減熱轉移。使在圍封第一空腔之第一圍封體305與饋送腔室毛細管300之外壁之間的接觸為能夠轉移聲能之直接接觸並非必需的。
圖4示意性地展示適於供本發明之實施例使用的圖2所示之燃料小滴產生器200之實施例。
燃料小滴產生器包含燃料儲集器(圖中未繪示)，燃料儲集器固持呈熔融狀態之液體燃料(例如，諸如熔融錫之熔融金屬)以通過導管414而饋送至饋送腔室402。導管414係 經由限定件409而連接至饋送腔室402，藉以饋送腔室402與導管414及燃料儲集器實質上聲學地隔離。饋送腔室402具有噴嘴401。週期性小滴串流413被展示為自噴嘴401噴出。
第一空腔405接觸饋送腔室402之外面403。中空連接管件406之孔408將第一空腔405接合至第二空腔407以形成驅動空腔。
振動器411(在此實施例中為經配置成在彎曲模式中受到驅動之壓電致動器)堅固地連接至第二空腔410之外壁412。
冷卻腔室(針對此實施例在圖中未繪示)可環繞第二空腔407及振動器411以及連接管件406之部分。諸如致冷單元及熱交換器(圖中未繪示)之冷卻元件可使振動器411及第二空腔407之溫度維持於低於使燃料維持呈熔融狀態所需要之溫度的溫度下。
舉例而言，噴嘴401可在其出口處具有10微米或5微米或3微米或任何合適值之直徑。作為振動器411之壓電致動器可使用黏接劑或膠結劑而固定至外壁412。振動器411經組態成使得其可使第二空腔之外壁412在被標記為AA之方向上以所要調變頻率振盪，藉此調變藉由第一空腔405及第二空腔410以及孔408形成之驅動空腔內之液體壓力。
在使用時，液體燃料被固持於儲集器內部且饋送至噴嘴，如針對第一實施例所闡明。由於在噴嘴401處所產生之熔融燃料之壓力，熔融燃料串流自噴嘴401流出。
如同圖3所示之實施例一樣，對於此實施例，來自振動器411之振盪可轉移通過第二空腔之外壁412且通過驅動空腔中之液體以造成饋送腔室之外面403振盪，從而在饋送腔室402中之熔融燃料中造成振盪壓力波動。
調變饋送腔室402內部之壓力會調變液體燃料自噴嘴401之射出速度，且造成液體燃料串流在離開噴嘴之後直接地以受控制方式破裂成小滴，如已經針對上文所描述之第一實施例所闡明。若所施加之振盪頻率充分地接近瑞立頻率，則會形成燃料小滴，該等小滴被分離達藉由來自燃料噴嘴401之平均射出速度及藉由所施加之振盪頻率判定的距離。若所施加之頻率顯著地低於瑞立頻率，則代替形成一系列燃料小滴而可形成燃料雲。給定燃料雲可包括以相對高速率行進之小滴群組及以相對低速率行進之小滴群組(該等速率係相對於燃料雲之平均速率)。此等小滴群組可聚結在一起以形成單一燃料小滴。以此方式，可藉由將顯著地低於瑞立頻率之振盪頻率施加至饋送腔室而產生一系列燃料小滴。因為在此等條件下該等小滴之間的間距亦受到平均射出速度及振盪頻率控管，所以該等小滴之間的間距隨著振盪頻率減低而增加。
如針對如圖3所示之燃料小滴產生器200之實施例所闡明的實例及特徵亦適用於圖4所示之實施例。
儘管在本文中可特定地參考微影裝置在IC製造中之使用，但應理解，本文所描述之微影裝置可具有其他應用，諸如，製造整合式光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵 測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭、LED、光子元件，等等。熟習此項技術者應瞭解，在此等替代應用之內容背景中，可認為本文對術語「晶圓」或「晶粒」之任何使用分別與更通用之術語「基板」或「目標部分」同義。可在曝光之前或之後在(例如)塗佈顯影系統(通常將抗蝕劑層施加至基板且顯影經曝光抗蝕劑之工具)、度量衡工具及/或檢測工具中處理本文所提及之基板。適用時，可將本文之揭示內容應用於此等及其他基板處理工具。另外，可將基板處理一次以上，例如，以便創製多層IC，使得本文所使用之術語「基板」亦可指代已經含有多個經處理層之基板。
儘管上文可特定地參考在光學微影之內容背景中對本發明之實施例之使用，但應瞭解，本發明可用於其他應用(例如，壓印微影)中，且在內容背景允許時不限於光學微影。在壓印微影中，圖案化元件中之構形(topography)界定創製於基板上之圖案。可將圖案化元件之構形壓入被供應至基板之抗蝕劑層中，在基板上，抗蝕劑係藉由施加電磁輻射、熱、壓力或其組合而固化。在抗蝕劑固化之後，將圖案化元件移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。
術語「透鏡」在內容背景允許時可指代各種類型之光學組件中任一者或其組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。
可認為術語「EUV輻射」涵蓋具有在5奈米至20奈米之範圍內(例如，在13奈米至14奈米之範圍內，例如，在5奈 米至10奈米之範圍內，諸如，6.7奈米或6.8奈米)之波長的電磁輻射。
雖然上文已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可以與所描述之方式不同的其他方式來實踐本發明。以上描述意欲為說明性而非限制性的。因此，對於熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離下文所闡明之申請專利範圍之範疇的情況下對所描述之本發明進行修改。
應理解，雖然在該描述中諸如「較佳的」、「較佳地」或「更佳的」之詞語之使用提出如此描述之特徵可能理想，但其仍然可能不必要，且可能將缺乏此特徵之實施例預料為在如附加申請專利範圍中所界定的本發明之範疇內。關於申請專利範圍，吾人希望，當將諸如「一」、「至少一」或「至少一部分」之詞語用於一特徵前方時，不存在將申請專利範圍限於僅一個此類特徵之意圖，除非在申請專利範圍中予以特定相反地陳述。當使用語言「至少一部分」及/或「一部分」時，該項目可包括一部分及/或整個項目，除非予以特定相反地陳述。
21‧‧‧輻射光束
22‧‧‧琢面化場鏡面元件
24‧‧‧琢面化光瞳鏡面元件
26‧‧‧經圖案化光束
28‧‧‧反射器件
30‧‧‧反射器件
100‧‧‧微影裝置
200‧‧‧燃料供應件/燃料小滴產生器
205‧‧‧雷射光束
210‧‧‧高度離子化電漿/輻射發射電漿
220‧‧‧圍封結構
221‧‧‧開口
300‧‧‧饋送腔室毛細管
301‧‧‧燃料噴嘴
302‧‧‧連接器
303‧‧‧儲集器
304‧‧‧液體燃料
305‧‧‧第一圍封體
306‧‧‧中空連接管件
307‧‧‧第二圍封體
308‧‧‧第二空腔
309‧‧‧孔
310‧‧‧第一空腔
311‧‧‧振動器
312‧‧‧冷卻腔室
314‧‧‧小滴串流/燃料液體串流
315‧‧‧外壁
316‧‧‧驅動空腔
401‧‧‧噴嘴
402‧‧‧饋送腔室
403‧‧‧外面
405‧‧‧第一空腔
406‧‧‧中空連接管件
407‧‧‧第二空腔
408‧‧‧孔
409‧‧‧限定件
410‧‧‧第二空腔
411‧‧‧振動器
412‧‧‧外壁
413‧‧‧小滴串流
414‧‧‧導管
B‧‧‧輻射光束
C‧‧‧目標部分
CO‧‧‧近正入射收集器光學件
IF‧‧‧虛擬源點/中間焦點
IL‧‧‧照明系統/照明器
LA‧‧‧雷射
M1‧‧‧光罩對準標記
M2‧‧‧光罩對準標記
MA‧‧‧圖案化元件
MT‧‧‧支撐結構
P1‧‧‧基板對準標記
P2‧‧‧基板對準標記
PM‧‧‧第一定位器
PS‧‧‧投影系統
PS1‧‧‧位置感測器系統
PS2‧‧‧位置感測器系統
PW‧‧‧第二定位器
SO‧‧‧源收集器模組
W‧‧‧基板
WT‧‧‧基板台
圖1示意性地描繪根據本發明之一實施例的微影裝置；圖2為圖1之裝置的更詳細視圖，其包括雷射產生電漿(LPP)源收集器模組；圖3示意性地描繪根據本發明之一實施例的形成輻射源之部件之燃料小滴產生器之第一實施例，其可形成圖1及圖2所示之微影裝置之部件；及 圖4為根據本發明之一實施例的形成輻射源之部件之燃料小滴產生器之第二實施例，其可形成圖1及圖2所示之微影裝置之部件。
300‧‧‧饋送腔室毛細管
301‧‧‧燃料噴嘴
302‧‧‧連接器
303‧‧‧儲集器
304‧‧‧液體燃料
305‧‧‧第一圍封體
306‧‧‧中空連接管件
307‧‧‧第二圍封體
308‧‧‧第二空腔
309‧‧‧孔
310‧‧‧第一空腔
311‧‧‧振動器
312‧‧‧冷卻腔室
314‧‧‧小滴串流/燃料液體串流
315‧‧‧外壁
316‧‧‧驅動空腔

Claims (18)

  1. 一種輻射源，其包含：一燃料小滴產生器，其經配置以提供一燃料小滴串流，該燃料小滴產生器包含：一噴嘴；一饋送腔室，該饋送腔室具有接觸一驅動空腔之一外面(outer face)，其中當該驅動空腔經填充有一液體且該液體經配置成可受到可操作地連接至該驅動空腔之一振動器驅動以經歷振盪時，該振盪可自該饋送腔室之該外面通過該液體而傳輸至該饋送腔室中之該熔融燃料；一儲集器；及一泵，其經配置以將呈熔融狀態之一燃料流自該儲集器供應通過該饋送腔室且離開該噴嘴以作為該小滴串流；及至少一雷射，其經組態以汽化該燃料小滴串流之至少一些小滴以產生輻射。
  2. 如請求項1之輻射源，其中該饋送腔室具有一第一諧振頻率，且其中該驅動空腔具有一第二諧振頻率。
  3. 如請求項2之輻射源，其中該驅動空腔包含一調諧元件，使得該驅動空腔之該第二諧振頻率可變。
  4. 如請求項2之輻射源，其中該驅動空腔包含直接地接觸該饋送腔室之該外面之一第一空腔，其中該第一空腔係通過一連接管件之一孔而與一第二空腔進行流體連接， 且其中該第二空腔具有可操作地連接至該第二空腔之該振動器，其中該第一空腔、該第二空腔及該連接管件經填充有該液體，且其中該第一空腔可受到該振盪通過該連接管件而自該第二空腔通過該液體之聲傳輸驅動以經歷振盪。
  5. 如請求項4之輻射源，其中該第二空腔包含一調諧元件，藉以該驅動空腔之該第二諧振頻率可變。
  6. 如請求項4之輻射源，其中該振動器經配置以振盪該第二空腔之一外壁來驅動該液體以在使用時經歷振盪。
  7. 如請求項1或2之輻射源，其中該燃料小滴產生器包含一冷卻元件，該冷卻元件經配置以使該振動器在使用時維持於低於使該燃料維持呈一熔融狀態所需要之溫度的一溫度下。
  8. 如請求項4之輻射源，其中該燃料小滴產生器包含一冷卻元件，該冷卻元件經配置以使該第二空腔及該振動器在使用時維持於低於使該燃料維持呈一熔融狀態所需要之溫度的一溫度下。
  9. 如請求項8之輻射源，其中該冷卻元件為圍封該第二空腔及該振動器之一冷卻腔室。
  10. 如請求項7之輻射源，其中該振動器為一壓電致動器，且其中該冷卻元件經配置以使該壓電致動器在使用時維持於低於該壓電致動器之居里溫度的一溫度下。
  11. 如請求項1或2之輻射源，其中該饋送腔室與該噴嘴進行直接流體連接。
  12. 如請求項11之輻射源，其中該饋送腔室為一毛細管，且該噴嘴為在該毛細管之一遠側末端處之一窄化件。
  13. 如請求項1或2之輻射源，其中該饋送腔室自該儲集器實質上聲學地解耦。
  14. 如請求項13之輻射源，其中該燃料通過具有小於5×10-6平方公尺之一橫截面積之一限定件而進入該饋送腔室。
  15. 如請求項1或2之輻射源，其中該液體維持於充分地超過大氣壓力之一壓力下以抑制該液體在使用時之空蝕。
  16. 一種微影裝置，其包含：如請求項1至15中任一項之輻射源，其經配置以產生一輻射光束；一照明系統，其經組態以調節該輻射光束；一支撐件，其經建構以支撐一圖案化元件，該圖案化元件能夠在該輻射光束之橫截面中向該輻射光束賦予一圖案以形成一經圖案化輻射光束；一基板台，其經建構以固持一基板；及一投影系統，其經組態以將該經圖案化輻射光束投影至該基板之一目標部分上。
  17. 一種用於為一輻射源提供一燃料小滴串流之燃料小滴產生器，該燃料小滴產生器包含：一噴嘴；一饋送腔室，其具有接觸一驅動空腔之一外面，該驅動空腔經組態成經填充有一液體，該液體經配置成可受到可操作地連接至該驅動空腔之一振動器驅動以經歷振 盪，該振盪可自該饋送腔室之該外面通過該液體而傳輸至該饋送腔室中之該熔融燃料；一儲集器；及一泵，其經配置以將呈熔融狀態之一燃料流自該儲集器供應通過該饋送腔室且離開該噴嘴以作為一小滴串流。
  18. 一種用於製造一輻射之方法，其包含：自一儲集器通過一饋送腔室而抽汲且通過一噴嘴而抽汲出熔融燃料，該饋送腔室具有接觸經填充有一液體之一第一空腔之一外面；藉由一振動器驅動該第一空腔以經歷振盪，該振盪係通過該液體且通過該饋送腔室之該外面而傳輸至該饋送腔室中之該燃料；自該噴嘴發射一燃料小滴串流；及用一雷射來汽化該燃料小滴串流之至少一些小滴以產生該輻射。
TW101126374A 2011-08-05 2012-07-20 輻射源、微影裝置、燃料小滴產生器及用於製造一幅射之方法 TWI576014B (zh)

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