CN112703344B - 用于高压连接的装置 - Google Patents

Abstract

一种适于用在高温高压环境的导管，该导管具有由第一难熔金属制成的伸长部分和由第二难熔金属制成的装配部分，装配部分附接到伸长部分的轴向端部。附接可以通过焊接来实现，并且第二难熔金属的屈服强度可以大于第一难熔金属。

Description

用于高压连接的装置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年9月18日提交的美国申请62/732,845的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本公开涉及如在极紫外辐射源中的目标材料的供应中在高压条件下运送材料的管线的连接。

背景技术

极端紫外线(“EUV”)光，例如，波长约为50nm或更短的电磁辐射(有时也称为软X射线)，包括波长约为13.5nm的光，其用于光刻工艺以在诸如硅晶片等衬底上产生极小的特征。即使可以理解，使用该术语描述的辐射可能不在光谱的可见部分，但仍在此处和本文中的其他地方使用术语“光”。

用于生成EUV光的方法包括将目标材料从液态转变成等离子体态。目标材料优选地包括至少一种元素，例如氙、锂或锡，并且具有在EUV范围内的一个或多个发射线。在通常被称为激光产生等离子体(“LPP”)的一种这样的方法中，可以通过使用激光束照射具有所需要的线发射元素的目标材料来产生所需要的等离子体。

目标材料可以采用多种形式中的一种。它可以是固体或熔融的。如果是熔融的，则可以以几种不同方式进行分配，诸如以连续流的方式或者作为液滴流的形式。作为示例，在随后的大部分讨论中，目标材料是熔融锡，其作为液滴流而分配。然而，本领域普通技术人员将理解，可以使用其他形式的材料和输送模式。

因此，一种LPP技术涉及生成目标材料液滴流并且在真空室内用激光脉冲照射至少一些液滴。从理论上讲，LPP光源通过将激光能量沉积到具有至少一个EUV发射元素的目标材料中来生成EUV辐射，从而产生电子温度为几十eV的高度电离的等离子体。

在这些离子的去激励和复合过程中生成的高能辐射在各个方向上从等离子体发射。在一种常见的布置中，放置近法向入射反射镜(通常称为“收集器反射镜”或简称为“收集器”)以将光收集、引导并且在一些布置中聚焦到中间位置。然后将所收集的光从中间位置中继到一组扫描仪光学元件，最后中继到衬底。

液滴流由目标材料分配器(诸如液滴生成器)生成。液滴生成器的释放液滴的部分(有时称为喷嘴或喷嘴组件)位于真空室内。液滴生成器喷嘴组件需要恒定的目标材料供应。该目标材料通常从被维持在目标材料储存器中的目标材料源提供。必须将目标材料从目标材料储存器转移到喷嘴组件。这可以使用受热的导管来完成，该导管在相对较高的压力下并且必须被维持在目标材料的熔点以上。导管可以由TaW(钽钨)制成，并且设置有由Mo(钼)制成的压缩配件。

导管的这种现有配置的寿命和功能是有限的。所描述的并且设置有压缩配件的受热的导管只能承受一次加热升温-冷却循环，并且仍然维持液密密封。同样，断开连接可能会导致密封端面出现划痕或磨损，这将限制由接头组件产生的密封的质量和寿命。磨损是由滑动表面之间的粘附引起的一种磨损形式。当材料磨损时，其中一些会被接触表面拉动，特别是在有大量力将表面压缩在一起的情况下。

因此需要一种具有更长寿命并且可以用于更多应用中的高压高温输送管道。

发明内容

以下给出了一个或多个实施例的简化概述，以便提供对实施例的基本理解。该概述不是所有预期实施例的详尽概述，并且无意于标识所有实施例的关键或重要元素，也不旨在界定任何或所有实施例的范围。其唯一目的是以简化的形式呈现一个或多个实施例的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。

在一个方面，提供了一种EUV光源，其中将熔融的目标材料从目标材料储存器输送到喷嘴组件的受热加压管线是高压导管，该高压导管设置有至少一个配件，其中导管和配件由不同材料制成。配件可以焊接到导管，而不是使用压缩配件附接。导管可以由TaW2.5(2.5％钨)制成，配件可以由TaW10(10％钨)制成。配件材料能够保持较高的硬度水平，从而延长密封表面的寿命。

根据一个实施例的另一方面，提供了一种装置，该装置包括由第一难熔金属制成的导管部分和附接到导管部分的轴向端部的装配部分，装配部分由第二难熔金属制成，第二难熔金属比所述第一难熔金属具有较大的屈服强度。装配部分可以焊接到导管部分的轴向端部。第一难熔金属可以包括TaW2.5。第二难熔金属可以包括TaW10。

根据一个实施例的另一方面，提供了一种装置，该装置包括：包括TaW2.5的导管部分和焊接到导管部分的轴向端部的装配部分，装配部分包括TaW10。

根据一个实施例的另一方面，提供了一种EUV光源目标材料输送***，该EUV光源目标材料输送***适于将目标材料输送到EUV光源的照射区域，该目标材料输送***包括：目标材料储器、与上述目标材料储存器流体连通的导管、以及与导管流体连通的喷嘴组件，其中导管包括由第一难熔金属制成的导管部分和附接到导管部分的轴向端部的至少一个装配部分，至少一个装配部分由第二难熔金属制成，第二难熔金属比所述第一难熔金属具有较大的屈服强度。至少一个装配部分可以焊接到导管部分的轴向端部。第一难熔金属可以包括TaW2.5。第二难熔金属可以包括TaW10。

根据一个实施例的另一方面，提供了一种制造导管的方法，该方法包括以下步骤：提供由第一难熔金属制成的伸长导管部分；提供附接到伸长导管部分的轴向端部的装配部分，装配部分包括第二难熔金属，第二难熔金属比所述第一难熔金属具有较大的屈服强度；以及将装配部分附接到伸长导管部分。将装配部分附接到伸长导管部分的步骤可以包括将装配部分焊接到伸长导管部分。第一难熔金属可以包括TaW2.5。第二难熔金属可以包括TaW10。

下面参考附图详细描述本公开的主题的其他实施例、特征和优点、以及各种实施例的结构和操作。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个方面的激光产生等离子体EUV光源***的整体广义概念的不是按比例绘制的示意性视图。

图2是诸如可以在诸如图1所示的EUV光源中使用的液滴分配器的平面图。

图3A是用于诸如在诸如图2所示的液滴分配器中在诸如压力条件下输送熔融目标材料等应用的高压线的透视图，图3B是图3A的高压线的剖切平面图。

下面参考附图详细描述本发明的其他特征和优点以及本发明的各种实施例的结构和操作。注意，本发明不限于本文中描述的特定实施例。本文中提出这样的实施例仅出于说明性目的。基于本文中包含的教导，其他实施例对相关领域的技术人员将是很清楚的。

具体实施方式

现在参考附图描述各种实施例，其中贯穿全文，相似的附图标记用于指代相似的元素。在下面的描述中，出于解释的目的，阐述了很多具体细节，以促进对一个或多个实施例的透彻理解。然而，在某些或所有情况下可能很清楚的是，可以在不采用以下描述的具体设计细节的情况下实践以下描述的任何实施例。

首先参考图1，示出了根据本发明的实施例的一个方面的示例性EUV光源(例如，激光产生等离子体EUV光源20)的示意图。如图所示，EUV光源20可以包括脉冲或连续激光源22，其可以例如是产生10.6μm辐射的脉冲气体放电CO₂激光源。脉冲气体放电CO₂激光源可以具有以高功率和高脉冲重复频率操作的DC或RF激励。

EUV光源20还包括目标输送***24，该目标输送***24以液体液滴或连续液体流的形式输送目标材料。目标材料可以由锡或锡化合物制成，但是可以使用其他材料。目标输送***24将目标材料引入腔室26的内部至照射区域28，在该照射区域28中，目标材料可以被照射以产生等离子体。在某些情况下，电荷被置于目标材料上以使目标材料朝向或远离照射区域28转向。应当注意，如本文中使用的，照射区域是可能发生目标材料照射的区域，并且甚至在实际上没有发生照射的时间也是照射区域。

继续图1，光源20还可以包括一个或多个光学元件，诸如收集器30。收集器30可以是垂直入射反射器，例如，被实现为多层反射镜或“MLM”，即，涂覆有Mo/Si多层的SiC衬底，Mo/Si多层的每个界面处都沉积有附加薄势垒层，以有效阻止热诱导的层间扩散。也可以使用其他衬底材料，诸如Al或Si。收集器30可以是扁长椭圆体的形式，并且具有允许激光穿过并且到达照射区域28的孔。收集器30可以是例如椭圆体的形状，该椭圆体具有在照射区域28处的第一焦点和在所谓的中间点40(也称为中间焦点)处的第二焦点，EUV光可以在中间点40处从EUV光源20输出并且被输入到例如集成电路光刻工具50，该集成电路光刻工具50例如使用该EUV光以已知方式处理硅晶片工件52。然后，以已知方式对硅晶片工件52进行附加处理，以获取集成电路器件。

EUV光源20还可以包括EUV光源控制器***60，该EUV光源控制器***60还可以包括激光发射控制***65、以及例如激光束定位***(未示出)。EUV光源20还可以包括目标位置检测***，该目标位置检测***可以包括一个或多个液滴成像器70，该液滴成像器70生成指示目标液滴例如相对于照射区域28的绝对或相对位置的输出，并且将该输出提供给目标位置检测反馈***62。目标位置检测反馈***62可以使用该输出来计算目标位置和轨迹，由此可以计算目标误差。目标误差可以逐液滴地、或平均地或在某个其他基础上进行计算。然后，可以将目标误差作为输入提供给光源控制器60。作为响应，光源控制器60可以生成控制信号，诸如激光器位置、方向或定时校正信号，并且将该控制信号提供给激光束定位控制器(未示出)。激光束定位***可以使用控制信号来控制激光定时电路和/或控制激光束位置和整形***(未示出)，例如，以改变激光束聚焦斑点在腔室26内的位置和/或焦度。

如图1所示，光源20可以包括目标输送控制***90。目标输送控制***90可以响应于例如上述目标误差、或从由***控制器60提供的目标误差中导出的某个量的信号而操作，以校正目标液滴在照射区域28内的位置的误差。这可以例如通过重新定位目标输送机构92释放目标液滴的点来实现。目标输送机构92延伸到腔室26中，并且还从外部被提供目标材料和气体源，以在压力下将目标材料放置在目标输送机构92中。

图2更详细地示出了用于将目标材料输送到腔室26中的目标材料输送机构92。对于图2所示的概括实施例，目标输送机构92可以包括容纳诸如锡等熔融目标材料的储存器94。加热元件(未示出)可控制地将目标输送机构92或其选定部分维持在高于目标材料的熔化温度的温度。可以通过使用通过进料管线96引入的例如氩气的惰性气体将熔融的目标材料置于压力下。压力迫使目标材料通过供应管道98，该供应管道98将熔融的目标材料输送到阀门100和喷嘴102。供应导管98被加热并且可以包括一个或多个过滤器。该供应导管98可以由钽钨合金制成，并且被连接以与具有压缩配件的***中的其他部件维持液密密封，该压缩配件可以由钼制成。供应导管管线98优选地是柔性的，以允许储存器94和喷嘴102的相对运动。

阀门100可以是热力阀。可以采用诸如珀尔帖(Peltier)装置等热电装置来建立阀门100，以在储存器94与喷嘴102之间冻结目标材料以关闭阀门100，并且加热固化的目标材料以打开阀门100。图2还示出了目标输送机构92被耦合到可移动构件104，使得可移动构件104的运动改变从喷嘴102释放液滴的点的位置。可移动构件104的运动由液滴释放点定位***控制。

对于目标输送机构92，可以使用一个或多个调节或非调节目标材料分配器。例如，可以使用具有形成有孔的毛细管的调节分配器。喷嘴102可以包括一个或多个电可致动元件，例如，由压电材料制成的致动器，该电可致动元件可以选择性地膨胀或收缩以使毛细管变形并且调节源材料从喷嘴102的释放。调节液滴分配器的示例可以在以下各项中找到：于2010年11月23日发布的题为“Method and Apparatus for EUV Plasma Source TargetDelivery”的美国专利号7,838,854、于2009年9月15日发布的题为“LPP EUV PlasmaSource Material Target Delivery System”的美国专利号7,589,337和于2008年5月27日发布的题为“Source Material Dispenser for EUV Light Source”的美国专利号7,378,673，这些专利中的每个的全部内容通过引用并入本文。

根据实施例的一个方面，***中的供应导管98和其他受热的高压管线由多种难熔金属制成，这些难熔金属在其端部处具有被焊接就位的配件。例如，供应导管98可以由TaW2.5(2.5％的钨)制成，并且配件可以由TaW10(10％的钨)制成。将这种材料用于配件为配件提供了具有更高硬度水平，从而延长了密封表面的寿命。具有其配件的供应导管98的一端将连接到储存器94中的配合配件，而具有其配件的供应导管98的另一端将连接到喷嘴102/阀门100组件。应当理解，供应导管98也可以部署在***的其他部分中，并且还可以部署在除了半导体光刻中使用的***之外的其他***中。

首先参考图3A和3B，示出了导管54，该导管54可以用作具有配件56的供应导管98。配件56具有密封面58。在使用中，使密封面58与互补配件的密封面沿轴向接合并且压紧互补配件的密封面。密封构件59可以***在两个密封面之间。

如上所述，导管54可以由难熔金属制成。难熔金属是一类非常耐热和耐磨的金属。它们包括铌、钼、钽、钨和rh及其合金。它们都具有高于2000℃的熔点，并且在室温下具有很高的硬度。它们是化学惰性的，并且具有相对较高的密度。例如，导管54可以由TaW2.5制成，TaW2.5是具有2.5％重量的钨的钽钨合金。这种材料具有针对很多熔融金属的优异的耐腐蚀性、良好的焊接性和相对良好的变形性。与纯钽相比，这种合金具有更好的强度，特别是更好的强度。特别地，TaW2.5的屈服强度为约230MPa。屈服强度或屈服应力是材料开始塑性变形的应力。

也如上所述，配件56也可以由难熔金属制成。例如，配件56可以由TaW10制成，TaW10是具有10％重量的钨的钽钨合金。与纯钽和TaW2.5相比，该合金在非常高的温度下具有显著提高的强度。例如，TaW10的屈服强度在875-1005MPa的范围内。TaW10的延展性低于其他合金，并且具有较低的可塑性。尽管难以加工TaW10，使其不如其他材料适合导管，但它可以用于高压管线的装配部分。根据实施例的一个方面，配件56被焊接到导管50，而不是使用压缩配件被附接以提供耐用的附接。

配件56可以具有第一构造，该第一构造和与其连接的互补配件的第二构造啮合或匹配。第一构造和第二构造缺乏圆形对称性，也就是说，它们是圆形非对称的，因为它们不能被旋转任何看起来相同的角度。缺乏圆形对称性和互补性造成了一种布置，其中当第一配件和第二配件沿轴向接合时，第一配件被禁止相对于第二配件转动(例如，被阻止转动)，即使向配件施加不相等的旋转力。在图3A和3B所示的示例中，配件56上的平坦区域或肩部导致截平的圆形横截面，该截平的圆形横截面将与具有带有互补内部构造的孔的配件配合。

尽管以上描述是关于在用于在EUV源中供应目标材料的布置中使用新颖的连接，但是本领域普通技术人员将容易理解，本文中公开的原理也可以有利地用于需要坚固耐用的高压连接的其他应用。

以上描述包括多个实施例的示例。当然，不可能为了描述上述实施例的目的而描述组件或方法的每种可能的组合，但是本领域普通技术人员可以认识到，各种实施例的很多其他组合和置换是可能的。因此，所描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的精神和范围内的所有这样的改变、修改和变化。此外，就在具体实施方式或权利要求中使用术语“包括(includes)”的程度而言，这样的术语旨在以与术语“包括(comprising)”相似的方式是包括性的，如当在权利要求中用作过渡词时“包括(comprising)”被解释的那样。此外，尽管可以以单数形式描述或要求保护所描述的方面和/或实施例的要素，但是可以想到复数形式，除非明确说明了对单数形式的限制。另外，除非另有说明，否则任何方面和/或实施例的全部或一部分可以与任何其他方面和/或实施例的全部或一部分一起使用。

在以下编号的条款中阐述了本发明的其他方面。

1.一种装置，包括：

导管部分，由第一难熔金属制成；以及

装配部分，附接到所述导管部分的轴向端部，所述装配部分由第二难熔金属制成，第二难熔金属比所述第一难熔金属具有较大的屈服强度。

2.根据条款1所述的装置，其中所述装配部分被焊接到所述导管部分的轴向端部。

3.根据条款1所述的装置，其中所述第一难熔金属包括TaW2.5。

4.根据条款1所述的装置，其中所述第二难熔金属包括TaW10。

5.根据条款1所述的装置，其中所述装配部分具有圆形非对称横截面。

6.一种装置，包括：

导管部分，包括TaW2.5；以及

装配部分，被焊接到所述导管部分的轴向端部，所述装配部分包括TaW10。

7.一种EUV光源目标材料输送***，适于将目标材料输送到EUV光源的照射区域，所述目标材料输送***包括：

目标材料储存器；

导管，与所述目标材料储存器流体连通；以及

喷嘴组件，与所述导管流体连通，其中

所述导管包括由第一难熔金属制成的导管部分；以及附接到所述导管部分的轴向端部的至少一个装配部分，所述至少一个装配部分由第二难熔金属制成，第二难熔金属比所述第一难熔金属具有较大的屈服强度。

8.根据条款7所述的装置，其中所述至少一个装配部分焊接到所述导管部分的轴向端部。

9.根据条款7所述的装置，其中所述第一难熔金属包括TaW2.5。

10.根据条款7所述的装置，其中所述第二难熔金属包括TaW10。

11.一种制造导管的方法，所述方法包括以下步骤：

提供由第一难熔金属制成的伸长导管部分；

提供附接到所述伸长导管部分的轴向端部的装配部分，所述装配部分包括第二难熔金属，第二难熔金属比所述第一难熔金属具有较大的屈服强度；以及

将所述装配部分附接到所述伸长导管部分。

12.根据条款11所述的方法，其中将所述装配部分附接到所述伸长导管部分的步骤包括：将所述装配部分焊接到所述伸长导管部分。

13.根据条款11所述的方法，其中所述第一难熔金属包括TaW2.5。

14.根据条款11所述的方法，其中所述第二难熔金属包括TaW10。

15.根据条款11所述的方法，其中所述装配部分具有圆形非对称横截面。

Claims (15)

1.一种用于高压连接的装置，包括：

导管部分，由第一难熔金属制成，所述导管部分与EUV光源目标材料输送***的目标材料储存器流体连通；以及

装配部分，附接到所述导管部分的轴向端部，所述装配部分由第二难熔金属制成，第二难熔金属比所述第一难熔金属具有较大的屈服强度。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述装配部分被焊接到所述导管部分的轴向端部。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二难熔金属包括TaW10。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述装配部分具有圆形非对称横截面。

5.根据权利要求1所述的装置，其中：

所述导管部分包括TaW2.5；以及

所述装配部分被焊接到所述导管部分的轴向端部并且包括TaW10。

6.一种用于高压连接的装置，包括：

导管部分，由第一难熔金属制成，所述导管部分与EUV光源目标材料输送***的目标材料储存器流体连通；以及

装配部分，附接到所述导管部分的轴向端部，所述装配部分由第二难熔金属制成，第二难熔金属比所述第一难熔金属具有较大的屈服强度，

其中所述第一难熔金属包括TaW2.5。

7.一种EUV光源目标材料输送***，适于将目标材料输送到EUV光源的照射区域，所述目标材料输送***包括：

目标材料储存器；

导管，与所述目标材料储存器流体连通；以及

喷嘴组件，与所述导管流体连通，其中

所述导管包括由第一难熔金属制成的导管部分；以及附接到所述导管部分的轴向端部的至少一个装配部分，所述至少一个装配部分由第二难熔金属制成，第二难熔金属比所述第一难熔金属具有较大的屈服强度。

8.根据权利要求7所述的EUV光源目标材料输送***，其中所述至少一个装配部分被焊接到所述导管部分的轴向端部。

9.根据权利要求7所述的EUV光源目标材料输送***，其中所述第一难熔金属包括TaW2.5。

10.根据权利要求7所述的EUV光源目标材料输送***，其中所述第二难熔金属包括TaW10。

11.一种制造导管的方法，包括以下步骤：

提供由第一难熔金属制成的伸长导管部分，所述伸长导管部分与EUV光源目标材料输送***的目标材料储存器流体连通；

提供附接到所述伸长导管部分的轴向端部的装配部分，所述装配部分包括第二难熔金属，第二难熔金属比所述第一难熔金属具有较大的屈服强度；以及

将所述装配部分附接到所述伸长导管部分。

12.根据权利要求11所述的方法，其中将所述装配部分附接到所述伸长导管部分的步骤包括：将所述装配部分焊接到所述伸长导管部分。

13.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一难熔金属包括TaW2.5。

14.根据权利要求11所述的方法，其中所述第二难熔金属包括TaW10。

15.根据权利要求11所述的方法，其中所述装配部分具有圆形非对称横截面。