TWI814892B - 用於高壓連接之供應設備、極紫外線光源、及製造一管道之方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種適合用於一高溫、高壓環境中之管道，該管道具有由一第一耐火金屬製成之一細長部分及附接至該細長部分之一軸向端之由一第二耐火金屬製成之一配件部分。該附接可藉由焊接來進行且該第二耐火金屬可比該第一耐火金屬具有一更大之屈服強度。
Description
本發明係關於在高壓下(如在極紫外線輻射源中之目標材料之供應中)攜載材料之線之連接。
極紫外線(「EUV」)光，例如具有大約50nm或更小之波長的電磁輻射(有時亦稱為軟x射線)，且包括在約13.5nm之波長下的光用於微影製程中以在諸如矽晶圓之基板上產生極其小的特徵。儘管應理解，使用術語「光」描述之輻射可能不在光譜之可見部分中，但在本文中此處及別處亦使用彼術語。
用於產生EUV光之方法包括將目標材料自液態轉換成電漿態。目標材料較佳地包括具有EUV範圍內之一或多個發射線的至少一種元素，例如氙、鋰或錫。在一個此種方法中，常常稱為雷射產生電漿(「LPP」)，所需之電漿可藉由使用雷射光束產生以輻照具有所需之線發射元素的目標材料。
目標材料可採取許多形式中之一者。其可為固體或熔融物。若為熔融物，則其可以若干不同方式(諸如，以連續流或作為液滴流)來施配。作為一實例，以下之大量論述中的目標材料為作為液滴流施配的熔融錫。然而，熟習此項技術者將理解，可使用其他形式之材料及遞送模
式。
因此，一種LPP技術涉及產生目標材料液滴流且在真空腔室中藉由雷射光脈衝輻照液滴中之至少一些。用更理論之術語言之，LPP光源藉由將雷射能量沈積至具有至少一種EUV發射元素之目標材料中來產生EUV輻射，創造具有數十eV之電子溫度的高度電離電漿。
在此等離子之去激發及重組期間產生之高能輻射自電漿在所有方向上發射。在一個常見配置中，近正入射(near-normal-incidence)鏡面(常常稱為「收集器鏡面」或簡單地稱為「收集器」)經定位以收集、引導且在一些配置中將光聚焦至中間方位。所收集之光接著自中間方位轉送至一組掃描器光學器件且最後轉送至基板。
液滴流藉由諸如液滴產生器之目標材料施配器來產生。釋放液滴之液滴產生器之部分(有時稱為噴嘴或噴嘴總成)位於真空腔室內。液滴產生器噴嘴總成需要目標材料之恆定供應。此目標材料通常自保持在目標材料儲集器中之目標材料之供應提供。目標材料必須自目標材料儲集器傳送至噴嘴總成。此可使用經加熱之管道來實現，該管道處於相對高的壓力下且必須保持在目標材料之熔點之上。管道可由TaW(鉭鎢)製成且具有由Mo(鉬)製成之壓縮配件。
管道之此現有組態具有有限之壽命及功能性。如所描述且具有壓縮配件之經加熱之管道僅能承受單個加熱-冷卻循環且仍保持液密密封。另外，斷開連接可導致密封端面出現劃痕或磨蝕，此將限制藉由耦接總成產生之密封之質量及壽命。磨蝕為由滑動表面之間的附著力所導致之磨損之一形式。當材料磨蝕時，其中之一些由接觸表面拉動，尤其當存在將表面壓縮在一起之大量的力時。
因此，存在對於具有較長使用壽命且可用於更多應用中之高壓、高溫遞送管道之需要。
下文呈現一或多個實施例之簡化概述以便提供對實施例之基本理解。此概述並非所有預期實施例之廣泛綜述，且既不意欲識別所有實施例之關鍵或重要要素，亦不意欲描繪任何或所有實施例之範疇。其唯一目的在於以簡化形式呈現一或多個實施例的一些概念以作為稍後呈現之更詳細描述的序言。
在一個態樣中，提供一種EUV光源，其中將熔融目標材料自目標材料儲集器攜載至噴嘴總成之經加熱、加壓之線為具有至少一個配件的高壓管道，其中該管道及該配件由不同材料製成。配件可經焊接至管道而非使用壓縮配件附接。管道可由TaW2.5(2.5%鎢)製成且配件可由TaW10(10%鎢)製成。配件材料能夠保持較高硬度位準，此延長密封表面之壽命。
根據一實施例之另一態樣，提供一種設備，其包含由一第一耐火金屬製成之一管道部分及附接至該管道部分之一軸向端的一配件部分，該配件部分由比該第一耐火金屬具有更大之屈服強度之一第二耐火金屬製成。該配件部分可經焊接至該管道部分之一軸向端。該第一耐火金屬可包含TaW2.5。該第二耐火金屬可包含TaW10。
根據一實施例之另一態樣，提供一種設備，其包含包含TaW2.5之一管道部分及焊接至該管道部分之一軸向端的一配件部分，該配件部分包含TaW10。
根據一實施例之另一態樣，提供一種EUV光源目標材料遞
送系統，其經調適以將目標材料遞送至一EUV光源之一輻照區，該目標材料遞送系統包含一目標材料儲集器、與該目標材料儲集器處於流體連通之一管道及與該管道處於流體連通之一噴嘴總成，其中該管道包含由一第一耐火金屬製成之一管道部分及附接至該管道部分之一軸向端之至少一個配件部分，該至少一個配件部分由比該第一耐火金屬具有一更大之屈服強度之一第二耐火金屬製成。該至少一個配件部分可經焊接至該管道部分之一軸向端。該第一耐火金屬可包含TaW2.5。該第二耐火金屬可包含TaW10。
根據一實施例之另一態樣，提供一種製造管道之方法，其包含以下步驟：提供由一第一耐火金屬製成之一細長管道部分；提供附接至該細長管道部分之一軸向端之一配件部分，該配件部分包含比該第一耐火金屬具有一更大之屈服強度之一第二耐火金屬；及將配件部分附接至該細長管道部分。將該配件部分附接至該細長管道部分之該步驟可包含將該配件部分焊接至該細長管道部分。該第一耐火金屬可包含TaW2.5。該第二耐火金屬可包含TaW10。
下面參考隨附圖式詳細地描述本發明之另外實施例、特徵及優點，以及各種實施例的結構和操作。
20:EUV光源
22:雷射源
24:目標遞送系統
26:腔室
28:輻照區
30:收集器
40:中間點
50:積體電路微影工具
52:矽晶圓工件
54:管道
56:配件
58:密封面
59:密封部件
60:EUV光源控制器系統
62:目標位置偵測回饋系統
65:雷射啟動控制系統
70:液滴成像器
90:目標遞送控制系統
92:目標遞送機構
94:儲集器
96:進料線
98:供應管道
100:閥門
102:閥門
104:可移動部件
圖1展示根據本發明之一態樣之雷射產生電漿EUV光源系統之總體廣泛概念的示意性未按比例視圖。
圖2為諸如可用於諸如圖1中所示之EUV光源中之液滴施配器的平面視圖。
圖3A為用於諸如在諸如圖2中所示之液滴施配器中之壓力
下輸送熔融目標材料之應用之高壓線的透視圖，且圖3B為圖3A之高壓線的剖視平面視圖。
下文參考隨附圖式詳細地描述本發明之其他特徵及優點，以及本發明之各種實施例之結構及操作。應注意，本發明不限於本文中所描述之具體實施例。本文中僅出於說明性目的而呈現此類實施例。基於本文中含有之教示，額外實施例對於熟習此項技術者而言將顯而易見。
現在參考圖式描述各種實施例，其中類似附圖標號始終用於指類似元件。在以下描述中，出於解釋之目的，闡述許多特定細節以便增進對一或多個實施例之透徹理解。然而，在一些或所有情況下可能明顯的是，可在不採用下文所描述之特定設計細節的情況下實踐下文所描述之任何實施例。
首先參考圖1，展示根據本發明之實施例之一個態樣的例示性EUV光源(例如雷射產生電漿EUV光源20)之示意圖。如所展示，EUV光源20可包括脈衝式或連續雷射源22，該脈衝式或連續雷射源可例如為產生在10.6μm下之輻射的脈衝式氣體放電CO2雷射源。脈衝式氣體放電CO2雷射源可具有在高功率及高脈衝重複率下操作之DC或RF激發。
EUV光源20亦包括用於遞送呈液體液滴或連續液體流形式之目標材料的目標遞送系統24。目標材料可由錫或錫化合物製成，但可使用其他材料。目標材料遞送系統24將目標材料引入至腔室26之內部中直至輻照區28，目標材料可在該輻照區中經輻照以產生電漿。在一些情況下，將電荷置放於目標材料上以准許朝向或遠離輻照區28操控目標材料。應注意，如本文中所使用，輻照區為可發生目標材料輻照之區，且即使在
實際上未發生輻照時亦為輻照區。
繼續圖1，光源20亦可包括諸如收集器30之一或多個光學元件。收集器30可為例如實施為多層鏡面或「MLM」之正入射反射器，亦即，其中額外薄障壁層沈積於每一界面處以有效地阻擋熱誘發性層間擴散之塗佈有Mo/Si多層的SiC基板。亦可使用諸如Al或Si之其他基板材料。收集器30可呈長橢球形式，其具有孔徑以允許雷射輻射穿過且達至輻照區28。收集器30可例如呈橢球之形狀，其在輻照區28處具有第一焦點且在所謂的中間點40(亦稱為中間焦點)處具有第二焦點，其中EUV光可自EUV光源20輸出且輸入至例如使用光來例如以已知方式處理矽晶圓工件52之積體電路微影工具50。隨後以已知方式額外處理矽晶圓工件52以獲得積體電路裝置。
EUV光源20亦可包括EUV光源控制器系統60，該EUV光源控制器系統亦可包括雷射啟動控制系統65連同(例如)雷射光束定位系統(未展示)。EUV光源20亦可包括目標位置偵測系統，該目標位置偵測系統可包括一或多個液滴成像器70，該一或多個液滴成像器產生指示目標液滴(例如)相對於輻照區28之絕對或相對位置的輸出且將此輸出提供至目標位置偵測回饋系統62。目標位置偵測回饋系統62可使用此輸出來計算目標位置及軌跡，可自該目標位置及軌跡計算目標誤差。可在逐液滴基礎上或平均地或在某一其他基礎上計算目標誤差。目標誤差可接著作為輸入而提供至光源控制器60。作為回應，光源控制器60可產生諸如雷射位置、方向或時序校正信號之控制信號，且將此控制信號提供至雷射光束定位控制器(未展示)。雷射光束定位系統可使用控制信號來控制雷射時序電路及/或控制雷射光束位置及塑形系統(未展示)，(例如)以改變腔室26內之雷射光
束焦斑之方位及/或焦度。
如圖1中所展示，光源20可包括目標遞送控制系統90。目標遞送控制系統90可回應於信號(例如，上文所描述之目標誤差，或自由系統控制器60提供之目標誤差推導的一些量)而操作，以校正輻照區28內之目標液滴之位置的誤差。此可(例如)藉由重新定位目標遞送機構92釋放目標液滴之點來實現。目標遞送機構92延伸至腔室26中，且亦外部供應有目標材料及氣體源以將目標遞送機構92中的目標材料置放於壓力下。
圖2更詳細地展示用於將目標材料遞送至腔室26中之目標遞送機構92。對於圖2所展示之一般化實施例，目標遞送機構92可包括固持諸如錫之熔融目標材料之儲集器94。加熱元件(未展示)將目標遞送機構92或其選定區段可控制地保持於高於目標材料之熔融溫度的溫度下。可藉由使用經由進料線96引入之惰性氣體(諸如，氬)來將熔融目標材料置放於壓力下。壓力促使目標材料穿過供應管道98，該供應管道將熔融目標材料輸送至閥門100及噴嘴102。供應管道98經加熱且可包括一或多個過濾器。此供應管道98可由鉭鎢合金製成且經連接以用可由鉬製成的壓縮配件保持與系統中之其他組件的液密密封。供應管道線98較佳地係可撓的以准許儲集器94及噴嘴102之相對運動。
閥門100可為熱閥門。熱電裝置(諸如帕耳帖(Peltier)裝置)可經採用以建立閥門100，凍結儲集器94與噴嘴102之間的目標材料以關閉閥門100，且加熱經固化之目標材料以開啟閥門100。圖2亦展示，目標遞送機構92耦接至可移動部件104，使得可移動部件104之運動改變液滴自噴嘴102釋放之點之位置。可移動部件104之運動由液滴釋放點定位系統控制。
對於目標遞送機構92，可使用一或多個調節或非調節目標材料施配器。舉例而言，可使用具有形成有孔口的毛細管之調節施配器。噴嘴102可包括一或多個電可致動元件，例如，由壓電材料製成之致動器，其可選擇性地擴展或收縮以使毛細管變形且調節源材料自噴嘴102之釋放。調節液滴施配器之實例可見於2010年11月23日發佈之標題為「用於EUV電漿源目標遞送之方法及設備(Method and Apparatus for EUV Plasma Source Target Delivery)」的美國專利第7,838,854號、2009年9月15日發佈之標題為「LPP EUV電漿源材料目標遞送系統(LPP EUV Plasma Source Material Target Delivery System)」的美國專利第7,589,337號，及2008年5月27日發佈之標題為「用於EUV光源之源材料施配器(Source Material Dispenser for EUV Light Source)」的美國專利第7,378,673號，該等專利中之每一者之全部內容特此以引用之方式併入本文中。
根據實施例之一個態樣，供應管道98及系統中之其他加熱高壓線由多個耐火金屬製成，該等耐火金屬在其端部處具有焊接就位之配件。舉例而言，供應管道98可由TaW2.5(2.5%鎢)製成且配件可由TaW10(10%鎢)製成。針對配件使用此材料為配件提供較高硬度位準，此延長密封表面之壽命。供應管道98之具有其配件之一個端將連接至儲集器94中的配合配件，而供應管道98之具有其配件之另一端將連接至噴嘴102/閥門100總成。應瞭解，供應管道98可同樣部署在系統之其他部分中，且亦可部署在除用於半導體微影中之彼等系統之外的系統中。
首先參考圖3A及3B，展示可用作具有配件56之供應管道98的管道54。配件56具有密封面58。在使用中，使密封面58與互補配件
之密封面軸向接合且壓靠該密封面。密封部件59可插入於兩個密封面之間。
如所提到，管道54可由耐火金屬製成。耐火金屬為一類極其耐熱及耐磨損的金屬。其包括鈮、鉬、鉭、鎢及錸及其合金。其在室溫下皆具有高於2000℃之熔點及高硬度。其為化學上惰性的且具有相對較高之密度。舉例而言，管道54可由TaW2.5製成，其為具有按重量計2.5%鎢之鉭鎢合金。此材料具有對許多熔融金屬之極佳耐腐蝕性、良好可焊性及相對良好之變形性。相較於純鉭，此合金具有更佳強度，尤其具有更佳強度。特定言之，TaW2.5之屈服強度為約230MPa。屈服強度或屈服應力為材料開始可塑性地變形的應力。
亦如所提到，配件56亦可由耐火金屬製成。舉例而言，配件56可由TaW10製成，其為具有按重量計10%鎢之鉭鎢合金。相較於純鉭及TaW2.5，此合金在高至極高溫下具有顯著增大的強度。舉例而言，TaW10之屈服強度在875至1005MPa範圍內。與其他合金相比，TaW10延展性更低且展現更低的可塑性。雖然難以處理TaW10使其與其他材料相比更不合適用於管道，但其可用於高壓線的配件部分。根據實施例之一個態樣，配件56經焊接至管道54而非使用壓縮配件附接以提供持久附接。
配件56可具有第一組態，該第一組態與其連接之互補配件之第二組態嚙合或配合。第一及第二組態缺乏圓形對稱性，亦即，其為圓形不對稱的，因為其不能以任何看起來相同的任意角度旋轉。缺乏圓形對稱性及互補性產生一配置，其中儘管對配件施加不相等的旋轉力，但當第一配件與第二配件軸向接合時，第一配件經禁止相對於第二配件轉動(例如，阻止轉動)。在圖3A及3B所示之實例中，配件56上之平坦區域或肩部
產生經截斷之圓形橫截面，該橫截面將以互補內部組態與具有孔徑之配件配合。
雖然以上描述係關於在供應EUV源中之目標材料之配置中使用新穎連接，但熟習此項技術者將容易地瞭解，本文中所揭示之原理亦可有利地利用於需要穩固的高壓連接的其他應用中。
以上描述包括多個實施例之實例。當然，不可能出於描述前述實施例之目的而描述組件或方法之每一可想到的組合，但熟習此項技術者可認識到，各種實施例之許多另外組合及排列係可能的。因此，所描述之實施例意欲包涵屬於隨附申請專利範圍之精神及範疇的所有此等變更、修改及變化。此外，就術語「包括」用於[實施方式]或[申請專利範圍]中而言，此術語意欲以相似於術語「包含」在「包含」作為過渡詞用於一請求項中時所解譯之方式而為包括性的。此外，儘管所描述之態樣及/或實施例的元件可以單數形式來描述或主張，但除非明確陳述單數限制，否則亦預期複數。另外，除非另有陳述，否則任何態樣及/或實施例之全部或一部分可結合任何其他態樣及/或實施例之全部或一部分加以利用。
在以下編號條項中闡明本發明之其他態樣。
1.一種設備，其包含：一管道部分，其由一第一耐火金屬製成；及一配件部分，其附接至該管道部分之一軸向端，該配件部分由比該第一耐火金屬具有更大之屈服強度之一第二耐火金屬製成。
2.如條項1之設備，其中該配件部分經焊接至該管道部分之一軸向端。
3.如條項1之設備，其中該第一耐火金屬包含TaW2.5。
4.如條項1之設備，其中該第二耐火金屬包含TaW10。
5.如條項1之設備，其中該配件部分具有一圓形不對稱橫截面。
6.一種設備，其包含：一管道部分，其包含TaW2.5；及一配件部分，其焊接至該管道部分之一軸向端，該配件部分包含TaW10。
7.一種EUV光源目標材料遞送系統，其經調適以將目標材料遞送至一EUV光源之一輻照區，該目標材料遞送系統包含：一目標材料儲集器；一管道，其具有與該目標材料儲集器處於流體連通；及一噴嘴總成，其與該管道處於流體連通，其中該管道包含由一第一耐火金屬製成之一管道部分；及附接至該管道部分之一軸向端之至少一個配件部分，該至少一個配件部分由比該第一耐火金屬具有一更大之屈服強度之一第二耐火金屬製成。
8.如條項7之設備，其中該至少一個配件部分經焊接至該管道部分之一軸向端。
9.如條項7之設備，其中該第一耐火金屬包含TaW2.5。
10.如條項7之設備，其中該第二耐火金屬包含TaW10。
11.一種製造一管道之方法，其包含以下步驟：設置由一第一耐火金屬製成之一細長管道部分；設置附接至該細長管道部分之一軸向端的一配件部分，該配件部分包含比該第一耐火金屬具有一更大之屈服強度之一第二耐火金屬；及
將該配件部分附接至該細長管道部分。
12.如條項11之方法，其中將該配件部分附接至該細長管道部分之該步驟包含將該配件部分焊接至該細長管道部分。
13.如條項11之方法，其中該第一耐火金屬包含TaW2.5。
14.如條項11之方法，其中該第二耐火金屬包含TaW10。
15.如條項11之方法，其中該配件部分具有一圓形不對稱橫截面。
54:管道
56:配件
58:密封面
59:密封部件
Claims (15)
- 一種經調適以攜載用於一EUV光源之目標材料的供應設備，該供應設備包含：一管道部分，其由一第一耐火金屬製成；及一配件部分(fitting portion)，其附接至該管道部分之一軸向端，該配件部分由比該第一耐火金屬具有更大之屈服強度(yield strength)之一第二耐火金屬製成。
- 如請求項1之供應設備，其中該配件部分經焊接至該管道部分之一軸向端。
- 如請求項1之供應設備，其中該第一耐火金屬包含TaW2.5。
- 如請求項1之供應設備，其中該第二耐火金屬包含TaW10。
- 如請求項1之供應設備，其中該配件部分具有一圓形不對稱橫截面。
- 一種經調適以攜載用於一EUV光源之目標材料的供應設備，該供應設備包含：一管道部分，其包含TaW2.5；及一配件部分，其焊接至該管道部分之一軸向端，該配件部分包含TaW10。
- 一種EUV光源目標材料遞送系統，其經調適以將目標材料遞送至一EUV光源之一輻照區，該目標材料遞送系統包含：一目標材料儲集器；一管道，其與該目標材料儲集器處於流體連通；及一噴嘴總成，其與該管道處於流體連通，其中該管道包含由一第一耐火金屬製成之一管道部分；及附接至該管道部分之一軸向端之至少一個配件部分，該至少一個配件部分由比該第一耐火金屬具有一更大之屈服強度之一第二耐火金屬製成。
- 如請求項7之EUV光源目標材料遞送系統，其中該至少一個配件部分經焊接至該管道部分之一軸向端。
- 如請求項7之EUV光源目標材料遞送系統，其中該第一耐火金屬包含TaW2.5。
- 如請求項7之EUV光源目標材料遞送系統，其中該第二耐火金屬包含TaW10。
- 一種製造經調適以攜載用於一EUV光源之目標材料的一管道之方法，該方法包含以下步驟：提供由一第一耐火金屬製成之一細長管道部分；提供附接至該細長管道部分之一軸向端的一配件部分，該配件部分 包含比該第一耐火金屬具有一更大之屈服強度之一第二耐火金屬；及將該配件部分附接至該細長管道部分。
- 如請求項11之方法，其中將該配件部分附接至該細長管道部分之該步驟包含：將該配件部分焊接至該細長管道部分。
- 如請求項11之方法，其中該第一耐火金屬包含TaW2.5。
- 如請求項11之方法，其中該第二耐火金屬包含TaW10。
- 如請求項11之方法，其中該配件部分具有一圓形不對稱橫截面。
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