[发明专利]控制液滴生成器性能的设备和方法

说明书

一种控制用于生成EUV辐射的液滴的形成的设备和方法。液滴源包括离开喷嘴的流体和具有在流体中产生扰动的可电致动元件的子系统。液滴源产生流，该流分裂成液滴，当液滴朝向辐照区域前进时，液滴转而聚结成更大的液滴。可电致动元件由具有正弦波分量和方波分量的控制信号驱动。测量和控制各种参数，诸如正弦波分量与方波分量之间的相位差，以使流中未聚结的卫星液滴的形成最小化。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年2月26日提交的美国申请号62/810,768、于2019年10月31日提交的美国申请号62/928,429以及于2020年1月10日提交的美国申请号62/959,275的优先权，所有这些申请通过引用整体并入本文。

技术领域

本申请涉及极紫外(“EUV”)光源及其操作方法。这些光源通过从源或目标材料产生等离子体来提供EUV光。在一种应用中，EUV光可以被收集并且用于光刻工艺以生产半导体集成电路。

背景技术

图案化的EUV光束可以用于曝光诸如硅晶片等涂覆有抗蚀剂的衬底，以在衬底中产生极小的特征。EUV光(有时也称为软X射线)通常定义为波长在约5nm至约100nm范围内的电磁辐射。用于光刻的一种特定波长出现在13.5nm左右。

用于产生EUV光的方法包括但不一定限于将源材料转换为等离子体状态，该等离子体状态具有在EUV范围内发射谱线的化学元素。这些元素可以包括但不限于氙、锂和锡。

在通常称为激光产生等离子体(“LPP”)的一种这样的方法中，可以通过用激光束照射源材料(例如，液滴、流或线的形式)来产生期望等离子体。在通常称为放电产生等离子体(“DPP”)的另一种方法中，可以通过在一对电极之间放置具有适当发射线的源材料并且引起在电极之间发生放电来生成所需要的等离子体。

一种用于生成液滴的技术涉及熔化诸如锡等目标材料，有时也称为源材料，然后在高压下迫使熔化的源材料通过相对较小直径的孔口，诸如直径为约0.1μm至约30μm的孔口，以产生速度在约30m/s至约200m/s范围内的层流流体射流。在大多数情况下，自然发生的不稳定性，例如离开孔口的流中的热噪声或涡流脱落将引起流分裂成液滴。这些液滴具有不同速度，并且在飞行中相互结合以聚结成更大液滴。

在此处考虑的EUV生成过程中，需要控制分解/聚结过程。例如，为了使液滴与LPP驱动激光器的光脉冲同步，可以对从孔口发出的连续层流流体射流施加幅度超过随机噪声幅度的重复扰动。通过以与脉冲激光的重复率相同的频率(或其高次谐波)施加干扰，液滴与激光脉冲同步。例如，可以通过将可电致动元件(诸如压电材料)耦合到流并且以周期波形驱动可电致动元件来将扰动施加到流。在一个实施例中，可电致动元件的直径将收缩和膨胀(纳米量级)。这种尺寸变化与毛细管机械耦合，毛细管经历对应的直径收缩和膨胀。这种体积位移在结束于孔口的毛细管中引起声波和弹性波。然后孔口中的目标材料被声波周期性地加速，最终导致驱动激光频率下的大间距液滴出现在远低于流体微射流的自然Rayleigh分裂频率的频率范围内。流体射流的自然分裂频率在约3至约15MHz之间的范围内，而驱动激光器操作预计在约50和约160kHz之间的范围内。这表示，为了获取期望最终液滴，很多小微滴必须合并到由远大于孔口直径的液滴组成的周期性液滴流中。