• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    本發明係關於：用於藉由電操作放電的方式來產生光幅射(18)的方法和裝置，特別為EUV幅射或軟x射線(soft x-rays)。電漿(15)係在至少二個電極(1,2)之間的氣體介質中被激發，其中該氣體介質至少部分地從液體材料(6)產生，該液體材料施加至在放電空間中移動的一或數個表面(多個)，及至少部分地由一或數個脈衝能量束(多個)(9)所蒸發。至少二個連續的脈衝(16)在每一電性放電的時間間隔內被施加至該等表面(多個)。對該等連續的脈衝之間的延遲及/或該等連續的脈衝之脈衝能量進行控制，以使得電漿(15)的放射中心之位置穩定。
    公开号:TW201309099A
    申请号:TW101120138
    申请日:2012-06-05
    公开日:2013-02-16
    发明作者:Jeroen Jonkers；Ralf Prummer；Felix Kupper；Ralf Conrads；Klaus Bergmann
    申请人:Fraunhofer Ges Forschung；Xtreme Tech Gmbh；
    IPC主号:H05G1-00
    专利说明:
    用於藉由電操作脈衝放電的方式產生光輻射的方法及裝置
    本發明係關於：用於藉由電操作脈衝放電的方式來產生光幅射的方法和裝置，其中電漿在放電空間中的至少二個電極之間的氣體介質中被激發，該電漿放射要被產生的該幅射，其中該氣體介質至少部分地從液體材料產生，該液體材料施加至在該放電空間中移動的一或數個表面(多個)及至少部分地由一或數個脈衝能量束(多個)所蒸發，及其中該等脈衝能量束(多個)的至少二個連續的脈衝在每一電性放電的時間間隔內施加至該等表面(多個)以蒸發該液體材料。此些放電式的光源當放射EUV幅射或軟x射線(soft x-rays)時主要在EUV微影和計量的領域中被需要，特別在大約1和20 nm之間的波長範圍中。
    在EUV微影中，產生EUV的電漿的位置在大約數十個μm內必需為穏定的，以確保掃描器的良好的成像特性(imaging properties)。在如同從WO 2005/025280 A2所知悉的EUV幅射產生裝置中，電漿的放射中心之位置係藉由觸發雷射的指向穏定性來決定二個方向，及藉由電極表面的位置來決定第三個方向，其中金屬熔體(metal melt)係從該電極表面由相同的雷射所蒸發。然而，此最後的位置並不完全地固定在空間中，因為電極輪(electrode wheel)在操作期間加熱，及因此將以幅射方向膨帳。由於此者，EUV熱點(hot spot)(電漿的放射中心)朝其它的電極移動。此者在穏定-狀態操作的情況中並不成為問題，因為位置在達成熱穏定狀態所需要的短暫的時間之後係固定的。然而，在如同從WO 2005/025280 A2所知悉的掃描器中，光源以類似的時標(time scale)開啟和關閉，以使得穏定狀態將難以達成，及產生EUV的電漿持續地移動。
    WO 2010/070540 A1揭露：用於以增進的效率來產生EUV幅射的方法和裝置，該產生EUV幅射之步驟係使用具有小的時間延遲的二個雷射發射以蒸發金屬熔體。改變在二個緊束的脈衝之間的時間延遲以為了達成最大的EUV輸出，該等二個緊束的脈衝在每一電性放電的時間間隔內被施加。
    本發明的目標係：提供用於藉由電操作脈衝放電的方式來產生光幅射的方法和裝置，其中電漿的放射中心的位置係穏定的。
    利用如申請專利範圍第1項和第9項所述之方法和裝置來達成目標。該等方法和裝置的有利的實施例係依附的請求項的主題，及此外地被描述於後文的描述部分中。
    在所提出的方法中，電漿在放電空間中的至少二個電極之間的氣體介質中被激發，該電漿放射要被產生的幅射。氣體介質至少部分地從液體材料產生，特別為金屬熔體，該液體材料施加至在放電空間中移動的一或數個表面(多個)，及至少部分地由一或數個脈衝能量束(多個)所蒸發，該等脈衝能量束可為(例如)離子或電子束，及在較佳的實施例中為雷射束。該等脈衝能量束(多個)的至少二個連續的脈衝在每一電性放電的時間間隔內被施加至該等表面(多個)以蒸發該液體材料。在所提出的方法中，電漿的放射中心的位置(意即熱點的位置)在涵蓋多個該電性放電的時間區間期間，藉由控制在該至少二個連續的脈衝之間的時間延遲及/或該至少二個連續的脈衝之脈衝能量而保持為固定的。
    相對應的裝置包含：至少二個電極，該等電極在放電空間中彼此間相距一距離而排置，該距離允許在該等電極之間的氣體介質中的電漿的激發、用於將液體材料施加至在該放電空間中移動的一或數個表面(多個)的裝置，及一能量束裝置，該能量束裝置經調適以：導引一或數個脈衝能量束(多個)至該等表面，而至少部分地蒸發該施加的液體材料，及藉此產生至少部分的該氣體介質。能量束裝置經設計以：在每一電性放電的時間間隔內施加脈衝能量束(多個)的至少二個連續的脈衝至該等表面(多個)以蒸發該液體材料。再者，控制單元經設計以：控制該等二個連續的脈衝之間的時間延遲及/或該等二個連續的脈衝之脈衝能量，以使得該電漿的放射中心之位置在涵蓋多個該電性放電的時間區間期間保持為固定的。所提出的裝置可另外地經建構為：如同在WO 2005/025280 A2中描述的裝置，其中WO 2005/025280 A2在此藉由參照的方式併入。
    在所提出的方法和裝置中，不僅施加單一的能量束脈衝以用於每一電極放電，且在每一電性放電或電流脈衝的時間間隔內施加至少二個連續的脈衝。時間間隔開始於：施加第一能量束脈衝，該第一能量束脈衝啟始相對應的電性放電，及當在相對應的電流脈衝之後電容器組放電時結束。該至少二個連續的脈衝可藉由使用二個分別的能量束源來產生，特別為雷射源，該等雷射源具有其本身的觸發，以為了達成適當的時間選擇。亦可能僅使用單一的能量束源，該單一的能量束源的脈衝能量束分為：二或多個部分的射束。在單一的脈衝之間的延遲然後藉由對於不同的部分的射束之不同的延遲線來達成。用於將一射束分離為數個部分的射束之適當的射束分離器(特別地對於雷射束)在相關的技術中係被習知的。較佳地，施加二個連續的脈衝，該等二個連續的脈衝彼此間的時間延遲小於等於300 ns，及具有範圍從1 mJ至100 mJ的脈衝能量。
    本發明的發明人發現到：電漿的放射中心的位置(特別地為此中心至電極表面的距離)取決於：二個連續的雷射脈衝之間的確切的延遲和二個連續的雷射脈衝的脈衝能量。藉由改變二個雷射脈衝的時間延遲及/或脈衝能量，電漿的放射中心可被上移至數十個毫米(millimeters)。此移動足夠以補償電極的熱膨帳，特別是在該裝置的數個實施例的一者中的電極輪。因而在本發明的方法和裝置中，控制二個連續的脈衝之間的時間延遲及/或此些脈衝的脈衝能量，以使得電漿的放射中心在涵蓋多個電性放電的時間區間期間保持為固定的。在此上下文中的詞彙「固定的(constant)」意指：放射中心的位置較佳地不移動超過>100μm的距離。
    此控制可即時地基於電漿的放射中心的位置之測量來執行，而形成基於監控的回授控制。控制亦可基於：亦可被監控的該等電極的至少一者的邊緣之位置的改變。另外的可能係監控施加至電極以用於產生電漿之電功率，及基於施加的電功率來控制時間延遲及/或脈衝的能量，該電功率係對散失的功率之測量。施加至電極的電功率可從電容器組的控制中知悉，意即充電電壓、電容器組的電容及放電頻率，及可因此無需測量而被決定。最後二個控制機制需要：關於電漿的放射中心的移動的資訊，該等二個控制機制個別地利用施加的電功率或電極邊緣的移動。為了達成此目的，電漿的放射中心的位置對時間延遲及/或脈衝能量的相依性與對該等電極的該至少一者的該邊緣的位置之改變的相依性事先地被測量。在其它的情況中，電漿的放射中心的位置對時間延遲及/或脈衝能量的相依性與對施加的電功率的相依性被事先地測量。儲存測量結果以為了在裝置的操作期間可獲得使用於控制。亦可事先地評估測量結果，以使得用於取決於該邊緣的移動或施加的電功率使得放射中心的位置穏定所需的時間延遲及/或脈衝能量被儲存。
    在一實施例中提出的裝置因此包含：用於監控該等電極的至少一者的邊緣之位置的改變之構件，其中控制單元對前文中的被儲存的資料進行存取，該等資料係有關於：放射中心的位置對時間延遲及/或脈衝能量的相依性與對該等電極的該至少一者的該邊緣的位置之改變的相依性，及控制單元經設計以：基於所監控的位置的改變及所儲存的資料來控制時間延遲及/或脈衝能量。
    在另外的實施例中，提出的裝置包含：用於監控施加以產生電漿的電功率的構件。在此情況中，控制單元對所儲存的資料進行存取，該等資料係關於：電漿的放射中心的位置對時間延遲及/或脈衝能量的相依性與對施加的電功率的相依性，及控制單元經設計以：基於所施加的電功率與所儲存的資料來控制時間延遲及/或脈衝能量。
    第1圖顯示：用於產生EUV幅射或軟x射線的裝置的示意性側視圖，本發明的方法可運用至該裝置，及該裝置可為本發明的裝置的部分。該裝置包含：排置於真空腔室中的二個電極1、2。可旋轉地裝設圓盤形狀的電極1、2，意即在操作期間，該等電極繞著旋轉軸3旋轉。在旋轉期間，該等電極1、2部分地浸入相對應的容器4、5。此些容器4、5的每一者包含：金屬熔體6，在本情況中為液體錫。金屬熔體6保持在大約300℃的溫度，意即略高於錫的熔點230℃。在容器4、5中的金屬熔體6藉由連接至容器的加熱裝置或冷卻裝置(未顯示於圖式中)而維持高於操作溫度。在旋轉期間，該等電極1、2的表面係由液體金屬浸潤，以使得液體金屬薄膜在該等電極上形成。可藉由剝離器11的方式來控制在該等電極1、2上的液體金屬的層厚度典型地在0.5至40μm之間的範圍中。流至該等電極1、2的電流藉由金屬熔體6來提供，該金屬熔體藉由絕緣饋通8連接至電容器組7。
    電極輪有利地排置於真空系統中，該真空系統具有低於10-4hPa的基本真空。高電壓可施加至該等電極，例如在2至10kV之間的電壓，而不造成任何的無法控制的電擊穿(electrical breakdown)。此電擊穿使用可控制的方式而開始，該可控制的方式係藉由脈衝能量束的適當的脈衝，在本實例中為雷射脈衝。雷射脈衝9聚集於該等電極1、2的一者上於該等二個電極之間的最窄之處，如同在圖式中所顯示者。結果，在該等電極1、2上的金屬薄膜的部分蒸發及越過電極間隙而橋接。此者導致：於此處的擊穿放電(disruptive discharge)，而伴隨著來自電容器組7的非常大的電流。電流加熱金屬蒸汽至此高的溫度，在該溫度金屬蒸汽被離子化及在捏縮電漿(pinch plasma)15中放射所欲的EUV幅射。
    為了要避免金屬蒸汽從裝置逸出，碎屑消除單元10經排置在裝置的前面。為了要避免裝置的外殼14的污染，屏蔽12可排置在該等電極1、2及外殼14之間。額外的金屬屏蔽13可排置在該等電極1、2之間，而允許凝聚的金屬流回至二個容器4、5。
    在所提出的方法和裝置中，不僅使用每個電性放電的單一的雷射脈衝以產生錫霧(tin cloud)，且使用至少二個連續的脈衝。第2圖顯示一實施例，其中具有彼此間大約30 ns的時間延遲的二個連續的雷射脈衝16被使用以將錫蒸發。在此圖式中，亦指示：電流脈衝17的持續時間及EUV幅射18的放射的時間。在此實例中，二個雷射脈衝16的第一者和電流17的開始處之間的時間係大約100 ns。
    在本發明的方法和裝置中，控制二個連續的脈衝16之間的時間延遲，以為了將電漿15的放射中心的位置保持為固定的。為了達成此目的，可藉由適當的攝相機來即時地監控此放射中心的位置，然後可藉由主動式的回授控制來控制時間延遲及/或脈衝能量。在其它的實施例中，控制係基於：施加用於產生電漿的電功率的決定或測量，或基於：在電漿附近的電極邊緣的移動之測量。後者的測量亦可利用攝相機來執行。在二者情況中，已事先地執行校準測量，該校準測量在一方面顯示測量值對於電漿捏縮的位置的影響及對於在此些狀況中使放射中心的位置穏定所需的時間延遲及/或脈衝能量的影響。基於此些校準測量及相對應的值的實際監控，改變連續的脈衝之間的時間延遲及/或連續的脈衝之脈衝能量，以為了達成電漿放射中心的穏定的位置。
    第3圖顯示：在二個連續的脈衝之間的時間延遲對於電漿15的放射中心的位置之影響的實例。在上圖中，施加具有20 ns的時間延遲的連續的雷射脈衝，其中在下圖中，脈衝之間的時間延遲增加至65 ns。此時間延遲的增加導致：電漿15的放射中心的位置移動大約300μm的距離。
    雖然本發明已被示例說明及詳細地描述於圖式和前文的描述中，但此示例說明和描述被視為示例說明性的或示例性的，及非限制性的。本發明並不被限制為所揭露的實施例。前文和請求項中所描述的不同的實施例亦可被組合。對於所揭露的實施例的其它的變化可由彼些實施所請求發明的具有通常知識者從閱讀圖式、揭露及隨附的請求項而理解和實現的。在請求項中，詞彙「包含(comprising)」並不排除其它的元件或步驟，及不定冠詞「一(a)」或「一者(an)」並不排除複數個。測量被引述於彼此間不同的依附請求項的僅有事實並不指明：此些測量的組合不可被使用以達成本發明的優點。在請求項中的元件符號不應被視為限制此些請求項的範疇。
    1‧‧‧電極
    2‧‧‧電極
    3‧‧‧旋轉軸
    4‧‧‧容器
    5‧‧‧容器
    6‧‧‧金屬熔體
    7‧‧‧電容器組
    8‧‧‧饋通
    9‧‧‧雷射脈衝
    10‧‧‧碎屑消除單元
    11‧‧‧剝離器
    12‧‧‧屏障
    13‧‧‧金屬屏蔽
    14‧‧‧外殼
    15‧‧‧電漿
    16‧‧‧連續的雷射脈衝
    17‧‧‧電流脈衝
    18‧‧‧EUV幅射
    所提出的方法和裝置於後文中結合隨附圖式來描述，而不限制申請專利範圍的範疇。該等圖式顯示：第1圖：用於產生EUV幅射的裝置之示意圖；第2圖：一示意圖，該示意圖顯示：在一電性放電的時間區間內施加的二個連續的脈衝之間的時間延遲；及第3圖：一圖像，該圖像顯示：取決於在連續的雷射脈衝之間的時間延遲的電漿之移動。
    16‧‧‧連續的雷射脈衝
    17‧‧‧電流脈衝
    18‧‧‧EUV幅射
    权利要求:
    Claims (13)
    [1] 一種藉由電操作脈衝放電的方式產生光幅射的方法，其中：一電漿(15)在一放電空間中的至少二個電極(1,2)之間的一氣體介質中被激發，該電漿(15)放射要被產生的該幅射(18)，該氣體介質至少部分地從一液體材料(6)產生，該液體材料施加至在該放電空間中移動的一或數個表面(多個)和至少部分地由一或數個脈衝能量束(多個)(9)所蒸發，及該等脈衝能量束(多個)(9)的至少二個連續的脈衝(16)在每一電性放電的一時間間隔內施加至該等表面(多個)以蒸發該液體材料(6)，其中該電漿(15)的一放射中心的一位置在涵蓋多個該電性放電的一時間區間期間，藉由控制在該至少二個連續的脈衝(16)之間的一時間延遲及/或該至少二個連續的脈衝(16)的一脈衝能量而保持為固定的。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該放射中心的該位置被監控，和該時間延遲及/或脈衝能量係基於該監控而受回授控制的(feedback controlled)。
    [3] 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中在該等電極(1,2)的至少一者的一邊緣之該位置的改變被監控，和該時間延遲及/或脈衝能量基於位置的該改變來控制。
    [4] 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中施加用於產生該電漿(15)的電功率被監控，和該時間延遲及/或脈衝能量基於該施加的電功率來控制。
    [5] 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中該電漿(15)的該放射中心的該位置對該時間延遲及/或脈衝能量的相依性和對該等電極(1,2)的該至少一者的該邊緣的位置之改變的相依性被事先地測量，和該時間延遲及/或脈衝能量的該控制基於該測量被執行。
    [6] 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該電漿(15)的該放射中心的該位置對該時間延遲及/或脈衝能量的相依性與對施加的電功率的相依性被事先地測量，及該控制基於該測量被執行。
    [7] 如申請專利範圍第1項至第6項中的任一項所述之方法，其中該等電極(1,2)的至少一者在操作期間經設置為旋轉，該液體材料(6)施加至該等電極(1,2)的該至少一者的一表面。
    [8] 如申請專利範圍第1項至第6項中的任一項所述之方法，其中該至少二個連續的脈衝(16)被施加，該至少二個連續的脈衝彼此間的時間延遲300 ns及具有在1 mJ和100 mJ之間的脈衝能量。
    [9] 一種用於藉由電操作脈衝放電的方式產生光幅射的裝置，該裝置包含：至少二個電極(1,2)，該等二個電極彼此間相距一距離而排置於一放電空間中，該距離允許在該等電極(1,2)之間的一氣體介質中的一電漿(15)的激發；用於施加一液體材料(6)至移動穿過該放電空間的一或數個表面(多個)的裝置；一能量束裝置，該能量束裝置經調適以：導引一或數個脈衝能量束(多個)(9)至該等表面(多個)，而至少部分地蒸發該施加的液體材料(6)，藉此產生至少部分的該氣體介質，該能量束裝置經設計以：在每一電性放電的一時間間隔內施加該脈衝能量束(多個)(9)的至少二個連續的脈衝(16)至該等表面(多個)以蒸發該液體材料(6)，及一控制單元，該控制單元經設計以：控制該等二個連續的脈衝(16)之間的一時間延遲及/或該等二個連續的脈衝(16)的一脈衝能量，以使得該電漿(15)的一放射中心的一位置在涵蓋多個該電性放電的一時間區間期間保持為固定的。
    [10] 如申請專利範圍第9項所述之裝置，進一步包含：幅射感測器，該等幅射感測器經排置以用於監控該放射中心的該位置，該控制單元經設計以：基於該監控而執行該時間延遲及/或脈衝能量的一回授控制。
    [11] 如申請專利範圍第9項所述之裝置，進一步包含：用於監控該等電極(1,2)的至少一者的一邊緣的該位置的改變之裝置，該控制單元對儲存的資料進行存取，該資料係關於：該電漿(15)的該放射中心的該位置對該時間延遲及/或脈衝能量的相依性及對該等電極(1,2)的該至少一者的該邊緣的該位置的改變的相依性，及該控制單元經設計以：基於該監控的該位置的改變和該儲存的資料來控制該時間延遲及/或脈衝能量。
    [12] 如申請專利範圍第9項所述之裝置，進一步包含：用於監控施加用於產生該電漿(15)的電功率的構件，該控制單元對儲存的資料進行存取，該資料係關於：該電漿(15)的該放射中心的該位置對該時間延遲及/或脈衝能量的相依性及對該施加的電功率的相依性，及該控制單元經設計以：基於該施加的電功率和該儲存的資料來控制該時間延遲及/或脈衝能量。
    [13] 如申請專利範圍第9項至第12項中的任一項所述之裝置，其中用於施加一液體材料(6)的該裝置經調適以：施加該液體材料(6)至該等電極(1,2)的至少一者的一表面，該等電極(1,2)的該至少一者經設計作為一旋轉輪，該旋轉輪可在操作期間設置為旋轉。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    TWI382789B|2013-01-11|製造遠紫外線輻射或軟性ｘ射線之方法及裝置
    TWI420976B|2013-12-21|提高遠紫外線及／或弱ｘ射線燈轉換效率之方法及其對應裝置
    TWI459863B|2014-11-01|用於氣體放電源的電極裝置及操作具有該裝置的氣體放電源的方法
    EP3213339B1|2021-11-10|Continuous-wave laser-sustained plasma illumination source
    JP2013175434A|2013-09-05|ターゲット生成条件判定装置及びターゲット生成システム
    JP2007053099A|2007-03-01|ガス放電による放射線発生装置
    TWI472266B|2015-02-01|具有增強效率的產生極紫外線（ｅｕｖ）輻射或軟性ｘ－射線之裝置及方法
    EP2308272B1|2012-09-19|Method and device for generating euv radiation or soft x-rays
    TWI584696B|2017-05-21|用於藉由電操作脈衝放電的方式產生光輻射的方法及裝置
    TW201728233A|2017-08-01|經由雷射能量調變來穩定液滴電漿互動之系統及方法
    Singh et al.2017|Time-integrated optical emission studies on laser-produced copper plasma in the presence of magnetic field in air ambient at atmospheric pressure
    Gordienko et al.2007|Highly stable plasma source produced on the liquid-gallium surface by a femtosecond laser pulse
    Borisov et al.2010|Creation and investigation of powerful EUV sources |
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    WO2013020613A8|2013-11-28|
    JP2014527264A|2014-10-09|
    EP2555598A1|2013-02-06|
    US20140159581A1|2014-06-12|
    WO2013020613A1|2013-02-14|
    EP2740333A1|2014-06-11|
    TWI584696B|2017-05-21|
    US9414476B2|2016-08-09|
    JP5982486B2|2016-08-31|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    US7164144B2|2004-03-10|2007-01-16|Cymer Inc.|EUV light source|
    DE10342239B4|2003-09-11|2018-06-07|Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.|Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen von Extrem-Ultraviolettstrahlung oder weicher Röntgenstrahlung|
    DE102005023060B4|2005-05-19|2011-01-27|Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.|Gasentladungs-Strahlungsquelle, insbesondere für EUV-Strahlung|
    JP5216772B2|2006-09-06|2013-06-19|コーニンクレッカフィリップスエレクトロニクスエヌヴィ|コンベアベルトターゲットを備えたｅｕｖプラズマ放電ランプ|
    JP4930051B2|2006-12-28|2012-05-09|ブラザー工業株式会社|ステータスモニタプログラム|
    JP2008270149A|2007-03-28|2008-11-06|Tokyo Institute Of Technology|極端紫外光光源装置および極端紫外光発生方法|
    EP1976344B1|2007-03-28|2011-04-20|Tokyo Institute Of Technology|Extreme ultraviolet light source device and extreme ultraviolet radiation generating method|
    JP4949516B2|2007-09-07|2012-06-13|コーニンクレッカフィリップスエレクトロニクスエヌヴィ|ガス放電光源用の電極デバイス、及びこの電極デバイスをもつガス放電光源を作動させる方法|
    CN101796892B|2007-09-07|2013-02-06|皇家飞利浦电子股份有限公司|用于以高功率操作的包括轮盖的气体放电源的转轮式电极装置|
    KR101622272B1|2008-12-16|2016-05-18|코닌클리케 필립스 엔.브이.|향상된 효율로 ｅｕｖ 방사선 또는 소프트 ｘ선을 생성하기 위한 방법 및 장치|
    法律状态:
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    EP11006474A|EP2555598A1|2011-08-05|2011-08-05|Method and device for generating optical radiation by means of electrically operated pulsed discharges|
    [返回顶部]