[发明专利]用于监测和控制液滴生成器性能的装置和方法

说明书

一种控制用于生成EUV辐射的液滴的形成的装置和方法，该装置和方法包括产生被引导至照射区域的激光束和液滴源的布置。液滴源包括离开喷嘴的流体和具有可电致动元件的子系统，该可电致动元件在流体中产生扰动。液滴源产生束流，该束流分裂成液滴，当液滴朝向照射区域行进时，这些液滴又聚结成较大液滴。通过在束流中的液滴尚未完全聚结的点处观察束流来控制该过程。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年3月28日提交的美国申请62/648,969的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本申请涉及极紫外(“EUV”)光源及其操作方法。这些光源通过由源或目标材料产生等离子体来提供EUV光。在一种应用中，可以收集EUV光，并且将其用于光刻过程中以生产半导体集成电路。

背景技术

经图案化的EUV光束可以用于曝光涂覆有抗蚀剂的衬底，诸如硅晶圆，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。一种用于光刻的特别关注的波长出现在13.5nm。

产生EUV光的方法包括但不限于将源材料转换为等离子体状态，其具有发射线在EUV范围内的化学元素的。这些元素可以包括但不限于氙、锂、以及锡。

在一种通常称为激光产生等离子体(“LPP”)的方法中，期望可以通过使用激光束照射呈液滴、束流或线形式的源材料来产生等离子体。在通常称为放电产生等离子体(“DPP”)的另一方法中，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在电极之间引起放电来产生想要的等离子体。

一种生成液滴的技术包括：熔融目标材料，该目标材料有时也称为源材料，诸如锡；然后，在高压下驱使其通过直径相对较小的孔口，例如，直径约为0.1μm至约30μm的孔口，以产生速度在约30m/s至约200m/s的范围内的层状流体射流。在大多数条件下，由于通常被称为Rayleigh-Plateau(瑞利-普拉托)不稳定性的流体动力不稳定性，所以射流分裂成液滴。自然发生的不稳定性(例如，离开孔口的束流中的热噪声或涡旋脱落)会导致束流分裂成液滴。这些液滴的速度可能会有所变化，并且可能会相互组合以聚结成较大液滴。

在本文中处于考虑中的EUV生成过程中，期望控制分裂过程/聚结过程。例如，为了使液滴与LPP驱动激光器的光学脉冲同步，可以施加幅度超过随机噪声的幅度的重复扰动到从孔口发出的连续层流流体射流。通过在与脉冲激光的重复频率相同的频率(或其更高的谐波)下施加扰动，液滴可以与激光器脉冲同步。例如，可以通过将可电致动元件(诸如压电材料)耦合到束流并且使用周期性波形驱动可电致动元件来施加扰动到束流。在一个实施例中，可电致动元件的直径会收缩和膨胀(纳米级)。这种尺寸改变被机械耦接到毛细管，该毛细管经历相应的直径收缩和膨胀。这种体积位移会在于孔口处终止的毛细管中产生声波和弹性波。然后，通过声波对孔口中的目标材料进行周期性加速。在驱动激光器的频率提供相距较远的液滴的频率范围远低于流体微射流的自然瑞利(Rayleigh)分裂频率。流体射流的自然分裂频率在约3MHz至约15MHz的范围内，而预期驱动激光器操作在约50kHz至约160kHz的范围内。这意味着为了获得期望的达到200个小微液滴的最终液滴，必须合并到由比孔口直径大得多的多个液滴组成的周期性液滴束流中。