TWI736585B

TWI736585B - 用於純化極紫外線光源之目標材料之方法與裝置

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Publication number: TWI736585B
Application number: TW106105380A
Authority: TW
Inventors: 喬治 O 維斯晨庫; 彼得麥可包姆加特; 奇拉格雷吉言古魯; 班哲明安德魯山姆斯; 艾爾敏柏納德雷汀格; 賈寧奇亞普卡多克思
Original assignee: 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司
Priority date: 2016-02-29
Filing date: 2017-02-17
Publication date: 2021-08-21
Also published as: JP2019513891A; JP7313825B2; WO2017151288A1; US20200015343A1; TWI779771B; US10455680B2; US20170247778A1; TW202201009A; KR20180117648A; US11317501B2; CN108698850B; TW201734459A; CN108698850A

Abstract

一種用於純化用於一EUV光源之目標材料之脫氧系統包括一熔爐，該熔爐具有一中心區及用於以一均勻方式加熱該中心區之一加熱器。一容器經插入於該熔爐之該中心區中，且一坩堝經安置於該容器內。一封閉器件覆蓋該容器之一敞開端以形成具有真空及壓力能力之一密封件。該系統亦包括一氣體輸入管、一氣體排出管及一真空通口。一氣體供應網路經耦接而與該氣體輸入管之一端氣流連通，且一氣體供應網路經耦接而該氣體排出管之一端氣流連通。一真空網路經耦接而與該真空通口之一個端氣流連通。亦描述一種用於純化目標材料之方法及裝置。

Description

用於純化極紫外線光源之目標材料之方法與裝置

在極紫外線(EUV)光源中，小滴產生器用以將目標材料(例如，熔融錫)之10微米至50微米小滴遞送至EUV光收集光學件之焦點(其中運用雷射脈衝輻照該等小滴)，因此產生電漿，該電漿產生EUV光。小滴產生器包括：固持熔融錫之儲集器、具有微米大小之孔口之噴嘴，及用以驅使小滴形成之致動器。必須在小滴產生器中使用高純度錫(例如，純度為99.999%至99.99999%)，此係因為甚至具有某些雜質之ppm等級的污染亦可導致具有錫化合物之固體粒子形成，該等固體粒子能夠堵塞噴嘴且藉此致使EUV光源發生故障。通常由錫生產之供應商使用的純化程序通常對移除由化學元素形成之雜質(例如，金屬雜質)相當有效。然而，此等純化程序未經具體公式化以自錫移除氧，此係因為氧在大多數高純度金屬應用中通常係可接受的。商用純錫含有濃度顯著超過恰好高於錫之熔點之氧之溶解度限度的氧(至少約1,000倍)。因此，易於形成氧化錫粒子，且在一些情況下，氧化錫粒子造成噴嘴孔口阻擋且又造成小滴產生器及EUV光源故障。在此內容背景中出現實施例。

在一實例實施例中，一種系統包括一熔爐，該熔爐具有界定於其中之一中心區。該熔爐具有經組態以依一實質上均勻方式加熱該中心區之至少一個加熱器。一容器具有一敞開端以供裝載，使得當插入於該熔爐之該中心區中時，該容器之該敞開端位於該熔爐外部。具有一敞開端之一坩堝安置於該容器內。該坩堝安置於該容器內使得該坩堝之該敞開端面對該容器之該敞開端。一封閉器件覆蓋該容器之該敞開端。該封閉器件經組態以形成具有真空及壓力能力之一密封件。該系統亦包括一氣體輸入管、一氣體排出管及一真空通口。該氣體輸入管具有位於該容器外部之一第一端及位於該容器內部之一第二端。該氣體輸入管之該第二端經定位成使得流動至該容器中之一輸入氣體經導引至該坩堝中。該氣體排出管具有位於該容器外部之一第一端及與該容器之該內部氣流連通之一第二端。該真空通口具有位於該容器外部之一第一端及與該容器之該內部氣流連通之一第二端。該系統進一步包括一氣體供應網路、一氣體排出網路及一真空網路。該氣體供應網路經耦接而與該氣體輸入管之該第一端氣流連通，且該氣體供應網路經耦接而與該氣體排出管之該第一端氣流連通。該真空網路經耦接而與該真空通口之該第一端氣流連通。在一項實例中，該容器為一金屬容器。在一項實例中，該金屬容器係由不鏽鋼或一合金鋼形成。在一項實例中，該容器之一外部表面經塗佈有一抗氧化材料。在一項實例中，該氣體供應網路包括含氫之一氣體供應件及一氣體純化器。在一項實例中，該氣體供應件含有氬及氫之一氣體混合物。在一項實例中，氬及氫之該氣體混合物包括至多2.93莫耳%的氫且其餘實質上為氬。在一項實例中，該氣體排出網路包括至少一個流量控制器及一光譜儀。在一項實例中，該光譜儀為一空腔衰盪光譜儀(cavity ring-down spectrometer; CRDS)。在一項實例中，該真空網路包括能夠產生高真空之至少一個真空產生器件，及至少一個真空量規。在另一實例實施例中，一種方法包括將一目標材料裝載於一坩堝中，其中該目標材料待用於一極紫外線(EUV)光源之一小滴產生器中。該方法亦包括將該經裝載坩堝插入至一容器中且密封該容器、熔融該坩堝中之該目標材料、使一含氫氣體流動遍及該熔融目標材料之一自由表面，及量測排離該容器之該氣體中的水蒸氣之一濃度。在排離該容器之該氣體中的水蒸氣之該經量測濃度達到一目標條件之後，該方法包括允許該熔融目標材料冷卻。在一項實例中，該目標條件包括排離該容器之該氣體中的該經量測水蒸氣濃度穩定在一最小位準。在一項實例中，該目標條件指示該目標材料中之氧之一預定濃度。在一項實例中，該目標條件指示該目標材料中之氧之一預定濃度小於該熔融目標材料中之氧之溶解度限度的100倍。在其他實例中，該目標條件指示該目標材料中之氧之一預定濃度小於該熔融目標材料中之氧之溶解度限度的10倍。在一項實例中，該目標材料為高純度錫。在一項實例中，該含氫氣體為包含至多2.93莫耳%的氫且其餘實質上為氬的一氣體混合物。在一項實例中，熔融該坩堝中之該目標材料之該操作包括：在該容器內產生一真空；一旦在該容器內獲得一有效真空條件，就將該容器自室溫加熱至約攝氏500度；及將該溫度維持處於約攝氏500度直至該目標材料熔融為止。在一項實例中，使一含氫氣體流動遍及該熔融目標材料之一自由表面之該操作包括：將該坩堝定向成相對於一水平平面成一角度以增加該熔融目標材料之一自由表面區域；及在該含氫氣體流動遍及該熔融目標材料之該自由表面時將該容器內之該溫度自約攝氏500度增加至約攝氏750度。在一項實例中，使該坩堝定向成相對於該水平平面成約12度之一角度。在一項實例中，允許該目標材料冷卻之該操作包括：關斷加熱該容器之加熱器，同時維持該含氫氣體之流動；允許該容器自約攝氏750度冷卻降至約室溫；及在該溫度冷卻降至約室溫之後，停止該含氫氣體之該流動且使該容器減壓。在一項實例中,允許該容器自然地冷卻。在另一實例中，允許該容器冷卻之該操作包括使用強迫冷卻以冷卻該容器。在又一實例實施例中，一種裝置包括一金屬容器，該金屬容器具有一敞開端及一閉合端，其中該金屬容器具有一圓柱形形狀。一坩堝安置於該金屬容器內。具有一敞開端及一閉合端之該坩堝安置於該金屬容器內使得該坩堝之該敞開端面對該金屬容器之該敞開端。一封閉器件覆蓋該金屬容器之該敞開端，其中該封閉器件經組態以形成具有真空及壓力能力之一密封件。一輸入管具有位於該容器外部之一第一端及位於該容器內部之一第二端。該輸入管之該第二端經定位成將通過該輸入管流動至該容器中之一輸入氣體導引朝向該坩堝。一排出管具有位於該金屬容器外部之一第一端及與該金屬容器之該內部氣流連通之一第二端。在一項實例中，該金屬容器係由不鏽鋼或一合金鋼形成。在一項實例中，該坩堝係經純化且清潔至與化合物半導體晶體成長相容之一位準的一石英坩堝。在一項實例中，該坩堝係由塗碳石英、玻璃碳、石墨、塗玻璃碳石墨或塗SiC石墨形成。在一項實例中，該坩堝之一側壁具有促進自該坩堝移除一錠之一楔形形狀。在一項實例中，該輸入管為一金屬管或一玻璃管。在一項實例中，該輸入管為一陶瓷管或一石墨管。在一項實例中，該裝置進一步包括界定於該金屬容器之一壁中之一真空通口。本文中之揭露內容之其他態樣及優點將自結合隨附圖式之以下詳細描述變得顯而易見，該等隨附圖式作為實例說明揭露內容之原理。

相關申請案之交叉參考 本申請案主張2016年2月29日申請且名為用於純化極紫外線光源之目標材料之方法與裝置(METHOD AND APPARATUS FOR PURIFYING TARGET MATERIAL FOR EUV LIGHT SOURCE)之美國專利申請案第15/057,086號之權利，該專利申請案之全文以引用方式併入本文中。在以下描述中，闡述眾多特定細節以便提供對實例實施例之透徹理解。然而，對於熟習此項技術者將顯而易見，可在並無此等特定細節中之一些細節的情況下實踐實例實施例。在其他情況下，程序操作及實施細節在已經熟知的情況下未詳細描述。為了減輕由用於極紫外線(EUV)光源中之小滴產生器中之金屬氧化物粒子進行之噴嘴堵塞，在純化目標材料之程序中使用額外操作，在該操作中自目標材料移除氧。廣義地說，此脫氧操作可藉由將目標材料加熱至高溫(例如，攝氏600度至攝氏900度)且使氫(或含氫惰性氣體)流動遍及熔融目標材料之表面使得目標材料可與氫反應且形成水蒸氣(該水蒸氣係由氣流帶走)予以實施。可在美國專利第8,653,491 B2號及第8,138,487 B2號中找到關於使用小滴產生器之EUV光源之額外細節，該等專利之揭露內容出於所有目的以引用方式併入本文中。圖1為根據實例實施例之目標材料脫氧系統的簡化示意圖。如圖1所展示，脫氧系統100包括熔爐102，該熔爐102具有界定中心區之中心開口，容器104安置於該中心區中。在一項實例中，容器104為在高溫下具有真空及高壓能力兩者之金屬容器，例如，不鏽鋼容器、合金鋼容器等等。在一項特定實例中，金屬容器係由304型不鏽鋼形成，其具有高溫相容性、高溫下之強度及氫相容性。在一項實例中，容器104之內部表面經電拋光以縮減除氣。另外，應以使得最小化容器之外部表面上的氧之吸收率且使得氧朝向內部表面擴散(其中氧可與氫反應且自內部表面以水分子形式被移除)之方式來製造容器104。在一項實例中，抑制氧化之塗層提供於容器104之外部表面上。作為實例，該塗層可包含諸如碳化鉻/鎳鉻、鋁化鐵、鋁化鎳、非晶磷酸鋁、氧化鉻等等之材料。熔爐102包括一或多個加熱器106，該等加熱器106經組態以向熔爐提供良好控制之溫度、良好控制之溫度快速上升及溫度均勻性。加熱器106可為市售加熱器。在一項實例中，加熱器為電阻型電加熱器，其中導線絲被罐封於陶瓷纖維基質中。在一項實例中，半圓形加熱器被安裝於熔爐管上使得其可與熔爐框架熱隔離。熔爐102配備有強迫冷卻能力，作為實例，該強迫冷卻能力可使用空氣流或高溫相容流體來實施。藉由向熔爐提供強迫冷卻能力，可顯著縮減目標材料純化程序之循環時間。繼續參看圖1，將待脫氧之目標材料置放於坩堝108中。在一項實例中，目標材料係經預純化為至少99.999%純度位階的超高純度材料。坩堝108可由展現高溫阻力且與待脫氧之目標材料相容的任何合適材料製成。就此而言，坩堝應能夠維持99.99999%的純度。另外，高純度坩堝應不與目標材料反應且經清潔至ppm雜質含量。在目標材料為錫之一項實例中，坩堝108係經純化及經清潔至與化合物半導體晶體成長相容之位階的石英坩堝。作為實例，可供形成坩堝之其他合適陶瓷材料包括玻璃碳、石墨、塗玻璃碳石墨、塗碳石英、塗SiC石墨，等等。如圖1所展示，坩堝108具有圓柱形形狀。在一項實例中，坩堝108具有稍微楔形形狀，其促進自坩堝移除脫氧目標材料錠。如圖1所展示，使坩堝108以相對於水平平面成一角度而旋轉。在一項實例中，使坩堝108以相對於水平平面成約12度之角度而旋轉。如本文中所使用，術語「約」意謂參數可自所陳述量或值變化±10%。在此實例中，坩堝108以約12度之角度而安置以在具有實務容積填充及坩堝長度限制的情況下最大化熔融目標材料之自由表面區域，因此引起目標材料之較快速、較有效的純化。熟習此項技術者應瞭解，脫氧系統可經組態以允許使坩堝以相對於水平平面成不同角度旋轉。作為實例，可使坩堝108旋轉以在脫氧程序期間最大化目標材料之自由表面區域且接著使該坩堝垂直地旋轉以在完成純化程序之後易於處置。為了開始脫氧程序，將需要脫氧之目標材料以固體形式(例如，以錠之形式)裝載至坩堝108中。接著將經裝載坩堝108插入至容器104之敞開端中。一旦坩堝108在容器104內處於適當位置，就將封閉器件110緊固至該容器之敞開端。封閉器件110經組態以在容器104之敞開端處提供具有真空及壓力能力之密封件。封閉器件110其中有兩個開口，該等開口允許氣體待1)引入至坩堝108中，及2)自容器排出。如圖1所展示，氣體輸入管112穿過封閉器件110中之一個開口且延伸至坩堝108中。運用此組態，輸入氣體可流動遍及目標材料之自由表面區域(在目標材料已熔融之後，如下文將更詳細地描述)。在一項實例中，氣體輸入管112係由合適金屬或陶瓷材料形成。氣體排出管114安置於封閉器件110中之第二開口中，且藉此使氣體能夠自容器104排離。經由氣體排出管114排離容器104之排氣可用以監視純化程序，如下文將更詳細地描述。如圖1所展示，定位於容器104外部之氣體輸入管112之端以與氣體供應網路116氣流連通之方式耦接。定位於容器104外部之氣體排出管114之端以與氣體排出網路118氣流連通之方式耦接。另外，真空系統120以經由通口104a與容器104之內部氣流連通之方式耦接，該通口104a被界定於容器之側壁中。關於氣體供應網路116、氣體排出網路118及真空系統120之額外細節在下文參考圖2進行描述。在另一實例中，氣體輸入管112可延伸至坩堝108中之熔融目標材料中，使得輸入氣體可起泡通過經純化之目標材料。在此實例中，氣體輸入管112可由(作為實例)陶瓷材料、石墨等等形成。將輸入氣體直接引入至熔融目標材料中不僅增加與輸入氣體接觸之目標材料之表面區域，而且促進熔融目標材料之攪拌，因此輔助關於將氧遞送至目標材料之表面之任務的擴散。熟習此項技術者應瞭解，可使用其他技術實現熔融目標材料之攪拌。舉例而言，諸如旋轉、擺動或搖動坩堝之機械技術可用以攪拌其中之熔融目標材料。亦可使用磁性、電磁或電動攪拌器實現攪拌。圖2為說明根據實例實施例的供目標材料脫氧系統中使用之氣體及真空系統的簡化示意圖。如圖2所展示，輸入氣體係由氣體供應網路116供應至目標材料脫氧系統100之容器104。排氣網路118處置自容器104排離之排氣，且真空系統120具有在容器內產生真空之能力。關於氣體供應網路116、排氣網路118及真空系統120之額外細節在下文進行描述。氣體供應網路116包括氣體供應件200、壓力控制器202及氣體純化器204連同其他組件。氣體供應件200含有適合用於待在目標材料脫氧系統100之容器104中進行的脫氧程序之還原氣體。在待脫氧之目標材料為錫之一項實例中，氣體供應件可含有純氫。熟習此項技術者應瞭解，將使用並不使設備降級的最大還原氣體來獲得脫氧程序之最佳效率。純氫之使用可呈現歸因於可燃性之安全問題。因而，可較佳的是使用含有不可燃氣體混合物之氣體，該不可燃氣體混合物包含氫及緩衝氣體，緩衝氣體可為諸如氬氣之惰性氣體。作為實例，氣體混合物可包括混合於氬中的不可燃濃度之氫，例如至多2.93莫耳%。氣體混合物在使用之前經處理以移除殘餘濕氣，如下文將更詳細地描述。氣體自氣體供應件200流動通過壓力控制器202且流動至氣體純化器204中。氣體純化器204藉由自自氣體供應件200接收的氣體混合物移除水蒸氣及氧氣連同其他污染物而進一步純化該氣體混合物。在一項實例中，為了提供高純度氣體供應，氣體純化器204能夠純化至十億分之一(ppb)氧氣及濕氣位階。在傳遞通過氣體純化器204之後，氣體混合物流動至目標材料脫氧系統100之容器104之入口中。目標材料脫氧系統100之容器104之氣體出口(例如，氣體排出管114之一端)耦接至排氣網路118。排氣網路118包括流量控制器206及光譜儀208連同其他組件。排氣網路118亦可包括提供保護免受氧氣之反向擴散影響之組件。流量控制器206包括用於控制排氣之氣體流動速率之組件。光譜儀208用以監視排離目標材料脫氧系統100之容器104的排氣中之水蒸氣。在一項實例中，光譜儀208為檢測極限在ppb範圍內的空腔衰盪光譜儀(CRDS)。在進入脫氧系統100之容器104的氫與目標材料(例如錫)中所含之氧反應時，形成水蒸氣且藉由氣體混合物之連續流而自該容器移除該水蒸氣。因而，排氣中之水蒸氣濃度係與仍存在於熔融目標材料中的氧氣之濃度相關。如稍後將更詳細地描述，當來自光譜儀(例如，CRDS)之信號達到穩態時，此指示目標材料之脫氧完成且可停止反應。繼續參看圖2，容器104之通口104a用以將分子流自容器傳達至真空系統120。在一項實例中，通口104a之一端位於容器104之外部，且另一端與容器之內部氣流連通。為了在容器104內達成足夠真空，使用在高溫下具有極佳效能之密封件。作為實例，可使用熱膨脹係數與容器材料之熱膨脹係數實質上匹配的密封件。容器104與真空系統120之間的真空傳導係藉由可保持可接受的真空位準及內部壓力位準之閥來達成。真空系統120包括用於達成、監視及控制真空至10^- ⁷ 托位準之組件，連同其他組件。在一項實例中，真空系統120包括能夠產生高真空之至少一個真空產生器件。如本文中所使用，術語「高真空」係指至少10^- ⁵ 托之真空。在一項實例中，高真空為10^- ⁷ 托或更佳的。在一項實例中，用以產生高真空之真空產生器件為渦輪分子泵210。渦旋泵可用以支承渦輪分子泵。量規212用以量測真空位準，且控制器在殘餘氣體物質超過預定限度的情況下暫時中止加熱器(例如，圖1所展示之加熱器106)之溫度上升。殘餘氣體分析器(RGA) 214亦用以監視在程序之不同階段處之微量氣體物質之分壓以用於洩漏測試。圖3為說明根據實例實施例的在純化目標材料時所執行之方法操作的流程圖。在操作300中，準備用於純化操作之目標材料脫氧系統。準備操作可包括準備連接至氣體混合物(例如，純H₂ 或Ar/H₂ 氣體混合物)之氣體管線。在一項實例中，烘乾氣體管線、用純惰性氣體淨化該氣體管線(其中純惰性氣體不含氧氣及水蒸氣)，且密封該氣體管線。另外，獲得將容器密封及連接氣體、排出及真空導管所需的新可消耗性密封件、密封墊及相關硬體。亦檢測待用於純化程序中之坩堝以確認其為清潔的(以避免雜質引入)且不含任何裂紋或其他損害標識。準備操作進一步包括將目標材料裝載至坩堝中。在目標材料為錫之實例中，原樣(as-received)錫通常呈現為圓柱形桿或長條之形式。在一項實例中，將若干錫桿裝載至石英坩堝中。一旦將錫裝載至坩堝中，就將坩堝滑動至容器中且密封該容器。在一項實例中，使用金屬滑板以將坩堝滑動至容器中以保護坩堝免於磨損。接著將密封容器安裝於熔爐中使得容器及其內含物可被加熱，如下文將更詳細地描述。在操作302中，使目標材料熔融。熔融操作包括一旦判定密封整合性，就在容器內產生真空且加熱。可使用一合適泵或泵組合來對容器抽氣。在一項實例中，運用渦旋泵對容器抽氣(以提供近似100毫托真空)且接著運用渦輪分子泵對容器抽氣至10^- ⁷ 托真空。一旦在容器內達到有效的高真空條件，就可開始熔爐之一或若干加熱器。在一項實例中，加熱器溫度在約一個小時內自室溫快速上升至攝氏500度。維持攝氏500度之溫度直至目標材料熔融為止。在目標材料為錫之狀況下，通常花費30分鐘至一小時使錫熔融，此取決於裝載至坩堝中之錫之量。在此程序期間，殘餘氣體分析器(RGA)將展示尖峰以指示經截留或經溶解氣體之釋放。當RGA停止偵測氣體釋放時，錫被認為完全熔融，且可閉合真空泵(渦旋泵/渦輪分子泵)與容器之間的適當閥。一旦已閉合至真空泵之該或該等適當閥，方法可前進至接下來的操作。在操作304中，使熔融目標材料脫氧。在一項實例中，藉由使氫流動遍及熔融目標材料之表面而使熔融目標材料脫氧。此可藉由以促進氫/氣體混合物與熔融目標材料之間的反應之方式將純氫或含氫之氣體混合物引入至容器中來實現。在一項實例中，氣體混合物包括不多於2.93莫耳%的氫，且其餘實質上為氬。(如先前所論述，出於安全原因可選擇具有相對低濃度的氫之氣體混合物，此係因為此氣體混合物不可燃。)為了增加氣體混合物流動所遍及之熔融目標材料之自由表面區域，可將坩堝定向成相對於水平平面成一角度，例如約10度至約15度。在一項實例中，在氣體混合物流動遍及坩堝中之熔融目標材料之自由表面時，坩堝經定向成相對於水平平面成約12度之角度。在預設壓力及流動速率下將含氫之氣體混合物引入至反應容器中。在一項實例中，壓力為約60 psi且流動速率為約每分鐘一標準公升。熟習此項技術者應瞭解，氣體混合物之壓力可(例如)自約一個大氣(14.5 psi)變化至約200 psi，以適合特定應用之需要。藉由在較高壓力下引入氣體混合物，可增加脫氧程序之速率。此外，在較高壓力下維持容器有助於最小化氧氣及水蒸氣通過存在於容器中之氣體洩漏進入容器之速率。與經處理之錫之量成比例的流動速率亦可變化以適合特定應用之需要。舉例而言，每分鐘約10公升之流動速率在許多情況下可足夠，但在必要時可增加流動速率。在氣體混合物開始流動遍及熔融錫之表面之後，加熱器溫度自攝氏500度增加至攝氏750度。一旦在攝氏750度下隨著氣體混合物流動遍及熔融錫而建立平衡，就使系統在此狀態中操作歷時預定時間段。在脫氧反應在穩態操作下繼續進行時，藉由量測排離反應容器之氣體中之水蒸氣之濃度來推斷目標材料之純度。在一項實例中，使用光譜儀來量測排離氣體中之水蒸氣之濃度。在一特定實例中，使用檢測極限在ppb範圍內的空腔衰盪光譜儀(CRDS)。當開始水蒸氣濃度之量測時，已觀測到，排離氣體中之水蒸氣之濃度增加為高達20 ppm。此後，排離氣體中之水蒸氣濃度近似按指數律地逐漸衰變至約100 ppb且穩定在此位準下。熟習此項技術者應瞭解，量測排離氣體中之水蒸氣濃度為量測熔融目標材料中之氧濃度之間接方法。據信排離氣體中之約100 ppb之所觀測水蒸氣濃度為系統之固有最小值，且不可發生進一步有意義的縮減。一旦自容器排離之氣體中的水蒸氣之經量測濃度衰變至最小值，則認為熔融錫之脫氧完成。已觀測到，通常花費約20個小時使排離氣體中之水蒸氣之經量測濃度保持接近上文所提及之為100 ppb之位準。在一些應用中，直至達到最小水蒸氣濃度，才可能有必要允許脫氧反應繼續進行。因此，當排離容器之氣體中的水蒸氣之經量測濃度達到目標條件時，可停止脫氧反應。在一項實例中，目標條件包括使經量測水蒸氣濃度穩定在最小位準，例如在目標材料為錫之狀況下為如以上所描述之約100 ppb。在其他實例中，在使經量測水蒸氣濃度穩定在最小位準之前達到目標條件。在一項此類實例中，目標條件指示目標材料中之氧之預定濃度。在另一實例中，目標條件指示目標材料中之氧之預定濃度小於熔融目標材料中之氧之溶解度限度的倍數。可基於脫氧目標材料中所需之純度位準來選擇熔融目標材料中之氧之溶解度限度的倍數。作為實例，該倍數可為熔融目標材料中之氧之溶解度限度的約100倍、溶解度限度的約10倍、溶解度限度的約1.5倍，或其間的任何倍數。對於參考框架，如以上所描述，商用純錫含有濃度為恰好高於錫之熔點的氧之溶解度限度的至少約1,000倍之氧。在目標材料為錫之狀況下，熔融錫中之氧之溶解度限度在十億分之一(ppb)之範圍內。在使用上述溶解度限度之倍數的情況下，商用純錫中之氧濃度不小於約1,000 ppb，其大於百萬分之一(ppm)。相比而言，在使用本文中所描述之脫氧方法的情況下，可達成具有自小於1 ppb至約20 ppb之氧濃度位準之超高純度錫。在操作306中，使脫氧目標材料冷卻。在一項實例中，關斷加熱器，同時維持含氫氣體之流動。在冷卻程序期間，氫還原有效性減低，且可在材料受保護免受氧影響的情況下發生例如錫之脫氧目標材料之顯著表面氧化。藉由在冷卻程序期間維持正壓力及流動，使氧氣及水蒸氣通過總是出現於實務系統中的任何洩漏進入至容器中最小化。在關斷加熱器的情況下，允許容器自約攝氏750度自然地冷卻降至約攝氏50度。為了縮減循環時間，強迫冷卻可用以冷卻容器。在一項實例中，使用空氣來實施強迫冷卻；然而，熟習此項技術者應瞭解，亦可使用其他合適高溫相容冷卻流體。一旦容器之溫度冷卻降至約室溫(例如，小於約攝氏50度)，就停止含氫氣體之流動且使容器減壓。一旦已使容器減壓，就自容器移除封閉器件。此後，自容器移除坩堝。在一項實例中，提供不鏽鋼板金屬滑板以促進自容器移除坩堝。藉由拉緊金屬滑板，可將坩堝滑出容器。為了自坩堝移除目標材料錠，可將坩堝置放於合適卸載墊上且使其緩慢傾斜直至錠滑出坩堝且滑動至卸載墊上為止。一旦自坩堝移除，脫氧之目標材料錠就可經儲存以供稍後用於(例如) EUV光源之小滴產生器中。為了最小化在儲存時之氧化，可將脫氧錠儲存於(例如)真空或惰性氣體環境中。在一項實例中，將脫氧錠儲存於真空袋中。在圖1中所展示之實例中，氣體輸入管112及氣體排出管114傳遞通過封閉器件110中之開口。應理解，氣體輸入管112及氣體排出管114亦可傳遞通過容器104之側壁或閉合端。另外，容器104可具有兩個敞開端而非如圖1中所展示之僅僅一個敞開端。在此實例中，合適封閉器件(例如，封閉器件110)將緊固至容器104之兩個敞開端中之每一者。再者，在圖1之實例中，將通口104a界定於容器104之側壁中。應理解，亦可將真空通口界定於緊固至容器之敞開端或容器之閉合端之封閉器件中。在本文中所描述之實例中，將單個容器用於熔爐中。應理解，亦可使用能夠加熱多個容器之較大熔爐。以此方式，可同時地處理目標材料之多個裝載。舉例而言，較大熔爐可具有較大內徑且可較長。在此熔爐中，可藉由使用特定夾具而同時引入若干坩堝。為了將脫氧程序之持續時間保持為與在單一坩堝之狀況下約略相同，將需要相對於用於單個坩堝之流量增加純氫或氫/氬混合物之流量。在本文中所描述之實例中，目標材料為高純度錫。熟習此項技術者應瞭解，本文中所描述之方法亦可能可用於使其他金屬脫氧。因此，實例實施例之揭示內容意欲說明非限制在以下申請專利範圍及其等效者中所闡述的揭示內容之範疇。儘管已出於理解清楚的目的相當詳細地描述揭示內容之實例實施例，但將顯而易見，可在以下申請專利範圍之範疇內實踐某些變化及修改。在以下申請專利範圍中，元件及/或步驟並不暗示任何特定操作次序，除非在申請專利範圍中明確陳述或由揭示內容隱含地需要。

100‧‧‧目標材料脫氧系統102‧‧‧熔爐104‧‧‧容器104a‧‧‧通口106‧‧‧加熱器108‧‧‧坩堝110‧‧‧封閉器件112‧‧‧氣體輸入管114‧‧‧氣體排出管116‧‧‧氣體供應網路118‧‧‧氣體排出網路/排氣網路120‧‧‧真空系統200‧‧‧氣體供應件202‧‧‧壓力控制器204‧‧‧氣體純化器206‧‧‧流量控制器208‧‧‧光譜儀210‧‧‧渦輪分子泵212‧‧‧量規214‧‧‧殘餘氣體分析器(RGA)300‧‧‧操作302‧‧‧操作304‧‧‧操作306‧‧‧操作

圖1為根據實例實施例之目標材料脫氧系統的簡化示意圖。圖2為說明根據實例實施例的供目標材料脫氧系統中使用之氣體及真空系統的簡化示意圖。圖3為說明根據實例實施例的在純化目標材料時所執行之方法操作的流程圖。

100‧‧‧目標材料脫氧系統

102‧‧‧熔爐

104‧‧‧容器

104a‧‧‧通口

106‧‧‧加熱器

108‧‧‧坩堝

110‧‧‧封閉器件

112‧‧‧氣體輸入管

114‧‧‧氣體排出管

116‧‧‧氣體供應網路

118‧‧‧氣體排出網路/排氣網路

120‧‧‧真空系統

Claims

一種經調適以純化目標材料之系統，其包含：一熔爐(furnace)，其具有界定於其中之一中心區及經組態以依一實質上均勻方式加熱該中心區之至少一個加熱器；一容器，其具有一敞開端(open end)以供裝載，使得當被插入於該熔爐之該中心區中時，該容器之該敞開端位於該熔爐外部；一坩堝(crucible)，其具有安置於該容器內之一敞開端，該坩堝安置於該容器內使得該坩堝之該敞開端面對該容器之該敞開端；一封閉器件，其覆蓋該容器之該敞開端，該封閉器件經組態以形成具有真空及壓力能力之一密封件；一氣體輸入管，其具有位於該容器外部之一第一端及位於該容器內部之一第二端，該氣體輸入管之該第二端經定位成使得通過該輸入管流動至該容器中之一輸入氣體經導引至該坩堝中；一氣體排出管，其具有位於該容器外部之一第一端及與該容器之一內部氣流連通之一第二端；一真空通口，其具有位於該容器外部之一第一端及與該容器之該內部氣流連通之一第二端；一氣體供應網路，其經耦接而與該氣體輸入管之該第一端氣流連通；一氣體排出網路，其經耦接而與該氣體排出管之該第一端氣流連通；及一真空網路，其經耦接而與該真空通口之該第一端氣流連通。
如請求項1之系統，其中該容器為一金屬容器。
如請求項2之系統，其中該金屬容器包含不鏽鋼或一合金鋼。
如請求項2之系統，其中該容器之一外部表面經塗佈有一抗氧化材料。
如請求項1之系統，其中該氣體供應網路包含含氫之一氣體供應件，及一氣體純化器。
如請求項5之系統，其中該氣體供應件含有氬及氫之一氣體混合物。
如請求項6之系統，其中氬及氫之該氣體混合物包括至多2.93莫耳%的氫且其餘實質上為氬。
如請求項1之系統，其中該氣體排出網路包含至少一個流量控制器及一空腔衰盪光譜儀(CRDS)。
如請求項1之系統，其中該真空網路包含能夠產生高真空之至少一個真空產生器件，及至少一個真空量規(gauge)。
如請求項1之系統，其中於使用中時該坩堝相對於水平而旋轉。
如請求項1之系統，其中於使用中時該坩堝相對於水平約12度而旋轉。
一種經調適以純化目標材料之裝置，該裝置包含：一熔爐，其具有界定於其中之一中心區及經組態以依一實質上均勻方式加熱該中心區之至少一個加熱器；一容器，其具有一敞開端以供裝載，使得當被插入於該熔爐之該中心區中時，該容器之該敞開端位於該熔爐外部；一坩堝，其安置於該金屬容器內，該坩堝具有一敞開端及一閉合端，該坩堝安置於該金屬容器內使得該坩堝之該敞開端面對該金屬容器之該敞開端，該坩堝之一側壁具有促進自該坩堝移除該目標材料之一錠(ingot)之一楔形形狀；一封閉器件，其覆蓋該金屬容器之該敞開端，該封閉器件經組態以形成具有真空及壓力能力之一密封件；一輸入管，其具有位於該容器外部之一第一端及位於該容器內部之一第二端，該輸入管之該第二端經定位以將通過該輸入管流動至該容器中之一輸入氣體導引朝向該坩堝；及一排出管，其具有位於該金屬容器外部之一第一端及與該金屬容器之該內部氣流連通之一第二端。
如請求項12之裝置，其中該坩堝係經純化且清潔至與化合物半導體晶體成長相容之一位準的一石英坩堝。
如請求項12之裝置，其中該坩堝包含塗碳石英、玻璃碳、石墨、塗玻璃碳石墨，或塗SiC石墨。
如請求項12之裝置，其中該輸入管為一金屬管或一玻璃管。
如請求項12之裝置，其中該輸入管為一陶瓷管或一石墨管。
如請求項12之裝置，其進一步包含：一真空通口，其被界定於該金屬容器之一壁中。