液滴生成器喷嘴的制作方法

文档序号:30233717发布日期:2022-06-01 07:16阅读:110来源:国知局
液滴生成器喷嘴的制作方法
液滴生成器喷嘴
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2019年10月17日提交的题为“droplet generator nozzle”的美国申请no.62/916,723的优先权,该申请在此全文引入作为参考。
技术领域
3.本发明涉及一种用于激光产生的等离子体辐射源的液滴生成器喷嘴,尤其涉及一种制造该喷嘴的方法。


背景技术:

4.光刻设备是构造成将期望的图案施加到衬底上的机器。光刻设备可用于例如集成电路(ic)的制造中。光刻设备可以例如将图案从图案形成装置(例如掩模)投射到设置在衬底上的辐射敏感材料层(例如,光致抗蚀剂或简单的抗蚀剂)上。
5.为了在衬底上投射图案,光刻设备可以使用电磁辐射。该辐射的波长决定了可以在衬底上形成的特征的最小尺寸。与使用例如波长大于4-20nm的辐射的光刻设备相比,使用波长在4-20nm范围内,例如6.7nm或13.5nm的极紫外(euv)辐射的光刻设备可用于在衬底上形成更小的特征。
6.euv辐射可以使用等离子体产生。用于产生euv辐射的辐射系统可包括用于激发燃料以提供等离子体的激光器,以及用于容纳等离子体的源收集器模块。例如,可以通过将激光束引导到燃料(例如合适材料(例如锡(sn))的颗粒)或合适气体或蒸汽(例如xe气体或li蒸汽)的流来产生等离子体。所得等离子体发射输出辐射,例如euv辐射,其使用辐射收集器收集。辐射收集器可以是镜式垂直入射辐射收集器,其接收辐射并将辐射聚焦成束。源收集器模块可包括被布置成提供真空环境以支撑等离子体的包围结构或室。这种辐射系统通常称为激光产生等离子体(lpp)源。
7.燃料可以由液滴生成器导向激光束的路径。液滴生成器可包括喷嘴组件以将燃料作为液滴喷出。这种喷嘴组件可以在加压和/或高温环境中操作,并且因此,可能需要在喷嘴组件的部件之间形成耐温和耐压的密封(例如,气密密封)。现有的喷嘴组件可包括部件之间的密封件,这些密封件的可靠性、稳定性和性能较差。
8.图1示出了现有技术的喷嘴组件100。喷嘴组件100包括用于从燃料发射器发射燃料液滴的玻璃毛细管110。燃料发射器可以是液滴生成器。
9.玻璃毛细管110可以耦合到装配件120,装配件120可以是燃料发射器的部件,或者可以耦合到燃料发射器。装配件120可以包括金属。
10.需要在玻璃毛细管110和装配件120之间形成密封,例如气密密封。玻璃毛细管110可以设置在套管130的通孔内。套管130可以包括相对于玻璃毛细管110的顺应性材料。也就是说,套管130通常可以是弹性的和/或可压缩的。
11.在图1的现有技术示例中,套管130设置在装配件120的通孔内。螺母140用于压缩套管130以在装配件120和玻璃毛细管110之间形成基本上气密密封。
12.这种用于将玻璃毛细管110耦接到装配件120的装置的缺点如下。
13.已经表明,在使用中可以由顺应性套管130维持的最大压力被显著地限制。这样,套管130可能经受除气,例如h2o的除气,其可能污染在使用中由玻璃毛细管110排放的燃料。
14.此外,套管130在使用中可能变形,从而影响在玻璃毛细管110和装配件120之间形成的密封的可靠性、稳定性和性能。此外,套管130的这种变形可影响喷嘴100的声学行为。
15.此外,顺应性套管130可减小玻璃毛细管110相对于装配件120的总体刚度,这可导致喷嘴100中不希望的和/或过度的振动和总体不稳定性。
16.希望提供一种在液滴生成器工作期间经受温度和压力变化的在部件之间具有可靠、稳定和高性能密封的喷嘴组件,还希望提供一种制造这种喷嘴组件的装置。此外,希望提供一种密封件,其在使用中不易发生显著变形,并且在使用中当暴露于流体(如液体锡)时相对惰性。


技术实现要素:

17.根据本发明的一个方面,提供了一种制造用于激光产生的等离子体辐射源的液滴生成器的喷嘴的方法,所述方法包括:将玻璃毛细管设置在金属装配件的通孔中;加热所述金属装配件;以及向所述玻璃毛细管施加压力,使得所述玻璃毛细管与所述通孔的形状保形并与所述通孔形成直接的玻璃-金属密封。
18.有利地,直接的玻璃-金属密封避免了需要实施套管以在玻璃毛细管和金属装配件之间形成可靠的、稳定的和高性能的密封。此外,这种玻璃-金属密封可以提高喷嘴的整体刚度和声学行为。
19.通孔的至少一部分可以是截头体形状的。
20.通孔的形状可以是柱形的。
21.施加压力可以包括向玻璃毛细管施加内部压力。
22.施加压力(例如内部压力)可以包括至少密封玻璃毛细管的第一开口;以及将气体泵送到所述玻璃毛细管的第二开口中。
23.施加压力可以包括向玻璃毛细管施加外部压力。向该玻璃毛细管施加外部压力可以包括向以下中的至少一者施加相对的压缩力:所述玻璃毛细管的从所述通孔延伸的部分;和/或所述玻璃毛细管的一端或两端。
24.可以在相对于玻璃毛细管的纵向方向上施加相对的压缩力。也就是说,可以沿玻璃毛细管的纵向方向施加相对的压缩力。
25.在施加外部压力之前,可以将刚性元件例如芯棒等插入玻璃毛细管中。
26.压力可以在加热金属装配件期间和/或之后施加到玻璃毛细管。
27.制造喷嘴的方法可以包括加热玻璃毛细管。
28.玻璃毛细管的热膨胀系数可以基本上等于或小于金属装配件的热膨胀系数。特别地,在包括喷嘴的工作温度范围和喷嘴的制造温度范围的温度范围内,玻璃毛细管的热膨胀系数可以基本上等于或小于金属装配件的热膨胀系数。
29.该金属装配件可以包括以下各项中的至少一项:钼;钽;钨;或金属合金(诸如镍-钴铁合金)。
30.玻璃毛细管可以包含硼硅酸盐、铝硅酸盐、和/或石英中的至少一种。
31.金属装配件的至少一部分可包括金属氧化物层。例如,形成玻璃-金属密封的金属装配件的通孔的至少一部分可以包括金属氧化物层。
32.该方法还可包括在使金属装配件冷却之后对玻璃毛细管和/或金属装配件进行退火。
33.加热金属装配件可包括感应加热金属装配件。
34.加热金属装配件可包括在温控的烘箱或室中加热金属装配件和玻璃毛细管。
35.加热金属装配件可包括在惰性气氛或相对真空中加热金属装配件。
36.将玻璃毛细管设置在金属装配件的通孔中可以包括:将玻璃毛细管设置在通孔中,使得玻璃毛细管从通孔的两端突出。可以从该金属装配件突出的该玻璃毛细管的至少一部分可以通过以下各项中的至少一项来去除:砂磨、研磨、抛光和/或切割。
37.根据另一方面,提供了一种用于激光产生的等离子体辐射源的液滴生成器的喷嘴,该喷嘴包括用于发射作为液滴的燃料的玻璃毛细管;用于将所述玻璃毛细管耦接到所述液滴生成器的主体的金属装配件;所述玻璃毛细管与所述金属装配件的通孔的形状保形,并且其中所述玻璃毛细管与所述通孔形成直接的玻璃-金属密封。
38.通孔的形状可以包括均匀的柱形区段和/或截头体形区段。
39.该喷嘴可以根据以下方法制造:将玻璃毛细管设置在金属装配件的通孔中;加热所述金属装配件;以及向所述玻璃毛细管施加压力,使得所述玻璃毛细管与所述通孔的形状保形并与所述通孔形成直接的玻璃-金属密封。
40.根据本发明的另一方面,提供了一种激光产生的等离子体辐射源,其包括配置用于提供燃料液滴流的液滴生成器,其中所述液滴生成器包括喷嘴,所述喷嘴包括:玻璃毛细管,其用于发射作为液滴的燃料;用于将所述玻璃毛细管耦接到所述液滴生成器的主体的金属装配件;所述玻璃毛细管与所述金属装配件的通孔的形状保形,并且其中所述玻璃毛细管与所述通孔形成直接的玻璃-金属密封。
附图说明
41.现在将参照所附示意图仅以示例的方式描述本发明的实施例,在附图中:
42.图1描绘了用于激光产生的等离子体辐射源的液滴生成器的常规喷嘴的示例;
43.图2示出了体现了本发明的包括光刻设备和辐射源的光刻系统;
44.图3a至图3c描绘了根据本发明实施例的用于制造用于激光产生的等离子体辐射源的液滴生成器的喷嘴的方法中的步骤;
45.图3d示出了通过根据本发明实施例的方法制造的喷嘴。
具体实施方式
46.图2示出了包括辐射源so和光刻设备la的光刻系统。辐射源so被配置为产生euv辐射束b并将euv辐射束b提供给光刻设备la。光刻设备la包括照射系统il、被配置为支撑图案形成装置ma(例如掩模或掩模版)的支撑结构mt、投影系统ps和被配置为支撑衬底w的衬底台wt。
47.照射系统il被配置成在euv辐射束b入射到图案形成装置ma上之前调节euv辐射束
b。此外,照射系统il可以包括刻面场反射镜装置10和刻面光瞳反射镜装置11。刻面场反射镜装置10和刻面光瞳反射镜装置11一起提供具有期望横截面形状和期望强度分布的euv辐射束b。照射系统il可以包括除了刻面场反射镜装置10和刻面光瞳反射镜装置11之外或作为刻面场反射镜装置10和刻面光瞳反射镜装置11替代的其它反射镜或装置。
48.在如此调节之后,euv辐射束b与图案形成装置ma相互作用。作为这种相互作用的结果,产生了图案化的euv辐射束b'。投影系统ps被配置成将图案化的euv辐射束b'投影到衬底w上。为此目的,投影系统ps可以包括多个反射镜13、14,其被配置为将图案化的euv辐射束b'投影到由衬底台wt保持的衬底w上。投影系统ps可以向图案化的euv辐射束b'施加缩减因子,从而形成具有比图案形成装置ma上的对应特征小的特征的图像。例如,可以应用4或8的缩减因子。尽管在图1中投影系统ps被示为仅具有两个反射镜13、14,但是投影系统ps可以包括不同数量的反射镜(例如,六个或八个反射镜)。
49.衬底w可以包括先前形成的图案。在这种情况下,光刻设备la将由图案化euv辐射束b'形成的图像与先前在衬底w上形成的图案对准。
50.可以在辐射源so、照射系统il和/或投影系统ps中提供相对真空,即压力远低于大气压的少量气体(例如氢气)。
51.例如,图2所示的辐射源so是可以称为激光产生等离子体(lpp)源的类型。可以例如包括co2激光器的激光系统1被布置为经由激光束2将能量沉积到燃料中,例如从例如燃料发射器3提供的锡(sn)。尽管在下面的描述中提到了锡,但是可以使用任何合适的燃料。燃料可以例如是液体形式,并且可以例如是金属或合金。燃料发射器3可以包括喷嘴200,该喷嘴200被配置为将锡(例如以液滴的形式)沿着轨迹朝向等离子体形成区域4引导。激光束2在等离子体形成区4处入射到锡上。激光能量沉积到锡中在等离子体形成区域4处产生锡等离子体7。在电子与等离子体的离子的去激发和复合期间,从等离子体7发射包括euv辐射的辐射。
52.来自等离子体的euv辐射由收集器5收集和聚焦。收集器5包括例如近垂直入射辐射收集器5(有时更一般地称为垂直入射辐射收集器)。收集器5可以具有多层反射镜结构,该多层反射镜结构被布置成反射euv辐射(例如,具有诸如13.5nm的期望波长的euv辐射)。收集器5可以具有椭圆形结构,具有两个焦点。第一个焦点可以在等离子体形成区域4,而第二个焦点可以在中间焦点6,如下所述。
53.激光系统1可以在空间上与辐射源so分离。在这种情况下,激光束2可以借助于包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器和/或其它光学器件的束递送系统(未示出)从激光系统1传递到辐射源so。激光系统1、辐射源so和束递送系统可以一起被认为是辐射系统。
54.由收集器5反射的辐射形成euv辐射束b。euv辐射束b在中间焦点6处聚焦以在等离子体形成区域4处存在的等离子体的中间焦点6处形成图像。中间焦点6处的图像充当照射系统il的虚拟辐射源。辐射源so布置成使得中间焦点6位于辐射源so的包围结构9中的开口8处或其附近。
55.尽管图2将辐射源so描绘为激光产生等离子体(lpp)源,但任何合适的源(例如放电产生等离子体(dpp)源或自由电子激光器(fel))可用于产生euv辐射。
56.如上所述,燃料发射器3可以包括喷嘴200,该喷嘴200被配置为将燃料(例如液滴形式的锡)沿着轨迹朝向等离子体形成区域4引导。
57.图3a示出了玻璃毛细管210。玻璃毛细管210是中空玻璃管,在第一端225和第二端230开口。玻璃毛细管210可以包括例如硼硅酸盐、铝硅酸盐或石英。玻璃毛细管210可以包括例如钠钙玻璃或碱钡玻璃。玻璃毛细管210可以包括碱钡铝硼硅酸盐玻璃。玻璃毛细管210可以被优化或修改,例如通过混合碱(na和k)和/或碱土(ca和mg)等,以实现所需的物理化学性质。当设置在形成喷嘴(例如图2所示的喷嘴200)的一部分的金属装配件220中时,玻璃毛细管210可以是具有恒定内径和外径的直管。
58.图3a中还示出了金属装配件220。金属装配件220包括通孔235。金属装配件220可由例如钼、钽和/或钨形成。在一些实施例中,金属装配件220可以包括例如铝和/或铂。在一些实施例中,金属装配件220可包括金属合金,例如不锈钢等。
59.在图3a的示例性实施例中,通孔235的一部分240基本上是截头体形状。也就是说,部分240具有基本上圆锥形的表面。这种截头体/圆锥形状可以例如通过用圆锥形铰刀机加工金属装配件220而形成。在其它实施例中,整个通孔可以是大致截头体形状。在又其它实施例中,整个通孔可以是圆柱形的。还应当理解,在落入本发明范围内的可替换实施例中,通孔可以是直的或基本直的。也就是说,在可替换的实施例中,所有或基本上所有的通孔可以是直的,例如均匀的柱形。通孔的形状可以包括均匀的柱形部分和截头体形部分。
60.在一个有利的实施例中,基本上为截头体形的通孔部分240的侧壁相对于由通孔235、240的中心限定的纵向轴线x的角度可以在大约2和5度之间。注意,仅出于示例的目的,在图3a至图3d中放大了角度,图3a至图3d未按比例绘制。在落入本发明范围内的其它实施例中,通孔的基本为截头体形的部分240的侧壁的角度相对于由通孔235、240的中心限定的纵向轴线x可以在大于5度或小于2度之间。
61.金属装配件220的至少一部分可以有利地包括形成通孔235的表面上的氧化物层,并且特别地,通孔235的基本上为截头体形的部分240包括氧化物层。这种氧化物层可以提供更坚固和/或可靠和/或有效的玻璃-金属密封。有利地,提供氧化物层(例如金属氧化物层),提供了可用于形成有效的玻璃-金属结合层的氧原子。
62.应当理解,提供金属氧化物层可应用于用于形成玻璃-金属密封的任何金属。例如,包括钼、钨、钽和/或诸如镍钴铁合金的金属合金中的任一种的金属装配件220可包括金属氧化物层。在一些示例实施例中,金属装配件220的至少一部分(例如金属装配件的通孔的至少一部分)可以被氧化以确保在形成玻璃-金属密封之前存在足够和/或充足的氧化层。
63.如果需要这种氧化物层,但发现最初不存在或不足,则可以处理金属装配件220以形成氧化物层。例如,金属装配件220可以在存在氧气的情况下被加热以加速这种氧化物层的形成。
64.制造用于液滴生成器的喷嘴200的方法中的第一步骤可包括将玻璃毛细管210设置在金属装配件220的通孔235、240中。
65.在图3a中,示出玻璃毛细管210的第一端225从金属装配件220延伸。在其它实施例中,玻璃毛细管210的第一端225可以基本上与金属装配件220的端部245或面齐平。可以注意到,在下述加热步骤之前,玻璃毛细管210不具有与包括部分240的通孔235相同的形状。相反,玻璃毛细管210是直的,其具有恒定的外径,并且在加热之前不与部分240或通孔235的形状保形,如图3a所示。
66.在各种实施例中,玻璃毛细管210的外径略小于通孔235的内径。这样,玻璃毛细管210可以插入通孔235中。例如,玻璃毛细管210的外径和通孔235的内径之间的差异可以在1mm,0.1mm或更小的范围内,但是在其它实施例中可以使用相应直径的其它差异。
67.制造用于液滴生成器的喷嘴200的另一步骤可包括加热金属装配件220或加热金属装配件220和玻璃毛细管210。加热金属装配件220和玻璃毛细管210可以包括将金属装配件220和玻璃毛细管210设置在温度控制的烘箱或室中。加热金属装配件220可以包括感应加热金属装配件220。通过感应加热金属装配件220,玻璃毛细管可以被金属装配件220加热。
68.加热过程与如下所述的施加压力一起使玻璃毛细管210与包括部分240的通孔235的形状保形。
69.在一个特定实施例中,金属装配件220可以在相对惰性的气氛中加热。例如,金属装配件220可设置在护罩、容器、腔室、封壳等内,并暴露于相对惰性的气体(如氮气或氩气)。有利地,这种相对惰性的气体可以防止玻璃毛细管210或金属装配件220的一个或多个表面的氧化。例如,当在氧气存在下加热时,包含钼的金属装配件220可特别经受氧化。因此,在相对惰性气体惰性的气体的情况下加热金属装配件220可以防止或至少最小化金属装配件220和/或玻璃毛细管210的表面上不希望有氧化物层的这种氧化。例如,可能希望仅在形成玻璃-金属密封的金属装配件220的表面的一部分上存在氧化物层。
70.惰性气氛可以作为气流提供。因此,可以控制气氛的温度。气氛的温度可以控制或保持在相对恒定的水平。有利地,通过提供作为气流的惰性气氛,可以使惰性气氛的加热最小化。有利地,气流可以对玻璃毛细管210暴露于气流的部分具有冷却效果。因此,可以限制从金属装配件220延伸或突出的玻璃毛细管210的一个或多个部分的不希望的变形。
71.在又一实施例中,金属装配件220可在相对真空环境(例如低压环境)中加热。例如,金属装配件220可设置在护罩、容器、腔室、封壳等内,并且周围气体(例如空气)可从护罩、容器、腔室或封壳排出或以其它方式泵送或推动以实现相对真空,例如部分真空或低压环境。有利地,相对真空,例如部分真空或低压环境可以防止玻璃毛细管210或金属装配件220的一个或多个表面的氧化。例如,当在氧气存在下加热时,包含钼的金属装配件220可特别经受氧化。因此,在相对真空或低压环境中加热金属装配件220可以防止或至少最小化这种氧化。
72.下面描述的加热和加压使玻璃毛细管210在金属装配件220内膨胀以与金属装配件的通孔235的形状保形。应当注意,在金属装配件220内膨胀的玻璃毛细管210的一部分包括比可能暴露于气流的玻璃毛细管210的部分更薄的侧壁。有利地,这样的气流可以确保玻璃毛细管210的可能暴露于气流的部分的侧壁的厚度保持在期望的水平,并且不经受可能使玻璃毛细管210的侧壁变薄的不期望的变形,例如膨胀。
73.在一个实施例中,提供每分钟4到8标准升之间的氩气气流,但在其它实施例中使用其它气流。
74.也可以直接加热玻璃毛细管210,例如在加热金属装配件的同时进行,例如通过温度控制的烘箱或室。可替换地(或附加地),玻璃毛细管210可以如上所述由金属装配件220加热。
75.通过加热金属装配件220,玻璃毛细管210可以被加热到玻璃毛细管210变软的程
度。也就是说,玻璃毛细管210可以被加热到一定水平,由此玻璃毛细管210从刚性状态转变到软化状态,例如相对柔韧或部分熔化的状态。也就是说,可以直接或通过金属装配件220加热玻璃毛细管210,直到形成玻璃毛细管210的玻璃的粘度降低到玻璃变得相对柔韧的程度。
76.金属装配件220可被加热至800k至2000k范围内的温度。金属装配件220可被加热到的温度可取决于用于玻璃毛细管210的材料。例如,包含石英的玻璃毛细管210可能需要1800k范围内的温度,而包含硼硅酸盐的玻璃毛细管210可能需要800k范围内的温度。
77.金属装配件220可以被加热到至少玻璃毛细管210的工作温度,例如玻璃毛细管210变得柔韧的温度。优选地,金属装配件220不被加热到会导致玻璃毛细管210或金属装配件220在其自身重量下过度变形的温度。
78.制造用于液滴生成器的喷嘴200的另一步骤可包括向玻璃毛细管210施加内部或外部压力,使得玻璃毛细管210与通孔235的形状保形并与通孔235形成直接的玻璃-金属密封,如将参照图3b和图3c所述的。
79.图3b描绘了被施加到玻璃毛细管210的内部压力。向玻璃毛细管210施加内部压力的步骤可以包括密封玻璃毛细管210的第一开口225或第二开口230的步骤。在图3b所示的实施例中,第二开口230用帽250密封。
80.密封第一开口225或第二开口230的步骤可以在加热金属装配件220的步骤之前或之后执行。例如,在金属装配件220被加热使得玻璃毛细管210软化之后,第一开口225或第二开口230可以通过在第一开口225或第二开口230处压缩(例如夹紧或卷曲)玻璃毛细管210的一部分来密封。此外,密封第一开口225或第二开口230的步骤可以在将玻璃毛细管210设置在金属装配件220的通孔235、240中的步骤之前或之后进行。
81.第一开口225或第二开口230可以通过例如塞子、盖或帽来密封。另外地或可选地,第一开口225或第二开口230可以通过例如胶水或树脂(诸如可固化树脂等)来密封。
82.第一开口225或第二开口230可以通过例如加热和至少部分熔化玻璃毛细管210来密封。例如,可以加热玻璃毛细管210,然后卷曲以形成密封。该密封可以有利地为不透气密封,例如气密密封。
83.向玻璃毛细管210施加内部压力的步骤还可以包括将气体泵送到玻璃毛细管210的第一开口225或第二开口230中的另一个中。也就是说,如果第一开口225被密封,则气体可以被泵送到第二开口230中。相反地,如果第二开口230被密封,则气体可以被泵送到第一开口225中。优选地,气体是相对惰性的气体(相对于金属装配件220和玻璃毛细管210),例如氮气和/或氩气。
84.可以在加热金属装配件220和玻璃毛细管210期间和/或之后施加内部压力。
85.仅为了示例的目的,图3b示出了密封玻璃毛细管210的第二端230的帽250。在图3b的示例中,气体沿箭头255所示的方向泵入玻璃毛细管的第一端225。
86.泵或压缩机可连通地耦接到玻璃毛细管210以将气体泵送到玻璃毛细管的第一端225中。例如,如图3b所示,玻璃毛细管的一部分从金属装配件220的端部245或面突出,例如从其向外延伸。这样,可以使用任何合适的装置将软管或管道(未示出)附接到玻璃毛细管210的突出部分,以在软管或管道与玻璃毛细管210之间形成密封。泵或压缩机可连通地耦接到软管或管道,并因此构造成向玻璃毛细管210施加内部压力。
87.当气体被泵入玻璃毛细管210时,玻璃毛细管210内的压力增加。在一个实施例中,玻璃毛细管210内的压力可设定为约0.5巴,但在其它实施例中,玻璃毛细管210内的压力可设定或增加到0.1巴与10巴之间或更高。
88.由于所施加的内部压力和由于金属装配件220和/或玻璃毛细管210的加热而导致的玻璃毛细管210的相对挠性,玻璃毛细管210在金属装配件220的通孔235,240内膨胀和/或变形,直到其接触金属装配件220的通孔。特别地,如图3b所示,玻璃毛细管210在通孔的截头体形部分240内膨胀和/或变形,直到它接触金属装配件220的通孔的截头体形部分240。这样,玻璃毛细管210膨胀和/或变形,使得玻璃毛细管与通孔235的形状保形,特别是与通孔的截头体形部分240的形状保形。
89.如前所述,通孔可以是直的、或者基本上是直的,例如通孔可以不具有截头体形部分。也就是说,在备选实施例中,所有或基本上所有的通孔可以是直的,例如均匀的柱形。在这样的实施例中,由于所施加的内部压力和由于加热金属装配件220和/或玻璃毛细管210而导致的玻璃毛细管210的相对挠性,直的玻璃毛细管210可以在金属装配件220的通孔235,240内膨胀和/或变形,直到其接触金属装配件220的通孔。
90.此外,由于由气体施加的压力、金属装配件220的温度和玻璃毛细管210的温度,在玻璃毛细管210和金属装配件220之间形成玻璃-金属密封。
91.在形成玻璃-金属密封之后,可以移除盖250或密封件。盖250或密封件的移除可以包括玻璃毛细管210的一部分的去除,例如切掉。
92.图3c示出了施加到玻璃毛细管210的外部压力。向玻璃毛细管210施加外部压力的步骤可以包括向以下中的至少一个施加相对的压缩力:玻璃毛细管210的从通孔延伸的部分;和/或玻璃毛细管的端部225,230。
93.外部压力可以在加热金属装配件220和玻璃毛细管210期间和/或之后施加。
94.在图3c的示例中,压力沿箭头260,265所示的方向施加到玻璃毛细管210的端部225,230。即,箭头260,265所示的方向通常是相对的。这样,力是压缩力,其作用是压缩玻璃毛细管210。
95.由于施加的外部压力和由于金属装配件220和/或玻璃毛细管210的加热所导致的玻璃毛细管210的相对挠性,玻璃毛细管210在金属装配件220的通孔235,240内膨胀和/或变形,直到其接触金属装配件220的通孔。特别地,如图3c所示,玻璃毛细管210在通孔的截头体形部分240内膨胀和/或变形,直到它接触金属装配件220的通孔的截头体形部分240。这样,玻璃毛细管210膨胀和/或变形,使得玻璃毛细管与通孔235的形状保形,特别是与通孔的截头体形部分240的形状保形。
96.如前所述,通孔可以是直的,或者基本上是直的,例如通孔可以不具有截头体形部分。也就是说,在备选实施例中,所有或基本上所有的通孔可以是直的,例如均匀的柱形。在这样的实施例中,由于所施加的外部压力和由于加热金属装配件220和/或玻璃毛细管210而导致的玻璃毛细管210的相对挠性,直的玻璃毛细管210可以在金属装配件220的通孔235,240内膨胀和/或变形,直到其接触金属装配件220的通孔。
97.此外,由于施加的外部压力,金属装配件220的温度和玻璃毛细管210的温度,在玻璃毛细管210和金属装配件220之间形成玻璃-金属密封。
98.如图3c所示,箭头260,265所示的相对的压缩力相对于玻璃毛细管210沿纵向方向
施加。这种外力可以通过任何适当的方式施加,例如通过将玻璃毛细管210设置在机器压机中。这种机器压机可以是机械的、液压的或气动的。这种外力可以通过将玻璃毛细管210设置在中间部件(例如板)之间并随后将外部压力施加到中间部件来施加。这种外力可以通过夹持玻璃毛细管的一个或多个部分,例如通过一个或多个夹具等,并相对于金属装配件220移动一个或多个夹具来施加。
99.向玻璃毛细管210施加外部压力的步骤还可以包括在施加外部压力之前将刚性元件290(例如芯棒)插入到玻璃毛细管210中。这种刚性元件可以防止玻璃毛细管210的通孔由于施加的外力而在不希望的方向上塌陷或过度变形。
100.图3d描绘了通过根据本发明实施例的方法制造的喷嘴。与图3b和图3c相比,玻璃毛细管210的从金属装配件220的端部245或面突出(例如突出)的部分已被去除。该部分的去除可以包括砂磨、研磨、抛光和/或切割中的至少一种。在其它实施例中,从金属装配件220的端部245或面突出的玻璃毛细管210的部分可以留在原位,和/或形成为边缘。
101.制造用于液滴生成器的喷嘴200的方法中的另一步骤可包括冷却金属装配件220。这种冷却可以是主动冷却,例如通过制冷或借助于冷却气流,或通过自然冷却,例如让金属装配件220冷却到环境温度。这种冷却可以遵循或遵守预定的温度曲线。有利地,这种冷却可以至少部分地退火玻璃毛细管,从而减小玻璃毛细管内的内应力。
102.此外,玻璃毛细管的端部(例如在去除上述突出部分之后)和/或金属装配件220的端部245或面可以被研磨和/或抛光。这种研磨和/或抛光可提供光滑表面,使得玻璃毛细管210的端部与金属装配件220的端部245或面齐平。此外,这种研磨或抛光可以除去不需要的碎屑或氧化物层。特别地,对于包括钼的金属装配件220,氧化钼层可形成在金属装配件220的端部245或面上。这种抛光和/或研磨可以去除这种氧化物层。
103.该方法可以包括对玻璃毛细管210和/或金属装配件220进行退火的步骤。玻璃毛细管210退火所需的具体温度和/或加热和/或冷却速率可取决于具体的玻璃类型和/或玻璃构成。例如,在冷却到环境温度之前,可以将玻璃毛细管210加热到大约600k到800k,但是在其它实施例中也可以使用其它温度。这种退火步骤可以重复一次或多次。
104.退火玻璃毛细管210的步骤可以在去除玻璃毛细管210的从金属装配件220的端部245或面突出(例如隆起)的部分的步骤之前和/或之后执行。
105.有利地,图3a至图3d中所示的示例性实施例的截体形通孔在使用中在玻璃毛细管210和金属装配件220之间提供增强的密封。即,在使用中,由于加压燃料在第一开口275处进入玻璃毛细管210并在第二开口280处从玻璃毛细管210喷射或放出,压力可施加到玻璃毛细管210的内表面,例如内侧壁。由燃料施加的这种压力在一定程度上可以使玻璃毛细管210进一步膨胀,从而将玻璃毛细管210压靠在金属装配件220上。因此,玻璃毛细管210和金属装配件220之间的玻璃-金属密封可以至少在一定程度上形成自激励密封,例如由于在使用中施加到玻璃毛细管210的内表面的压力而改善的密封。
106.有利的是,金属装配件220的热膨胀系数(cte)与玻璃毛细管210在喷嘴200的工作温度范围内的cte基本相同,或者在相对于玻璃毛细管210的cte的预定范围内。此外,还有利的是,在包括形成玻璃-金属密封所需的温度的温度范围内,例如在喷嘴的制造温度范围内,金属装配件220的cte基本上与玻璃毛细管210的cte相同,或者在相对于玻璃毛细管210的cte的预定范围内。也就是说,在玻璃变软的温度下形成玻璃-金属密封,随后冷却至
室温。这样,有利的是,金属装配件220的cte在包括玻璃变软的温度和室温——并且优选地还包括喷嘴200的工作温度范围,该工作温度范围可以包括低于室温的温度——的整个温度范围内与玻璃毛细管210的cte基本相同,或者在相对于玻璃毛细管210的cte的预定范围内。
107.例如,包括钼的金属装配件可以具有大约5.5ppm/k的cte。因此,玻璃毛细管的cte的预定范围可以是例如+/-0.5ppm/k。各种硼硅酸盐或铝硅酸盐玻璃包含与钼在+/-0.5ppm/k内匹配的cte。可以选择cte低于金属装配件的cte的玻璃毛细管,以在金属装配件和玻璃毛细管之间产生干涉配合。例如,一个实施例可包括包含钼的金属装配件和包含cte约为3.3ppm/k的硼硅酸盐的玻璃毛细管。这种压力可有利地使玻璃-金属密封额外地和/或至少部分地在金属装配件和玻璃毛细管之间形成干涉配合。也就是说,在使用中,可以向玻璃毛细管210的内表面施加压力,由此压力可以在一定程度上进一步使玻璃毛细管210膨胀,从而将玻璃毛细管210压靠在金属装配件220上。
108.工作温度范围可取决于由喷嘴200喷射或喷出的燃料。例如,液体锡作为燃料的工作温度范围可以是大约300k到530k。
109.此外,在使用中,由液滴生成器提供的燃料可以是例如锡化合物,例如snbr4,snbr2,snh4,或锡合金,例如锡-镓合金,锡-铟合金,锡-铟-镓合金,或其组合。取决于所使用的材料,靶材料可以由液滴生成器在各种温度下提供,该各种温度包括室温或接近室温(例如锡合金,snbr4),在升高的温度下(例如纯锡)或在低于室温的温度下(例如snh4)。因此,在玻璃毛细管210和金属装配件220之间形成玻璃-金属密封是特别有利的,该密封在整个工作温度范围内的性能方面是相对温度不变的。
110.通过使玻璃毛细管210的cte与金属装配件220的cte紧密匹配,可以避免在将喷嘴加热到工作温度(例如对于熔融锡为500至500k)之后玻璃毛细管的破裂。
111.玻璃毛细管210的cte可与金属装配件220的cte紧密匹配,或稍低于但不稍高于金属装配件220的cte。例如,在喷嘴的制造期间,和/或在使用中,如果玻璃毛细管210的cte高于金属装配件220,则在喷嘴200的冷却期间,玻璃毛细管210将比金属装配件220收缩得更快。玻璃毛细管210和金属装配件220之间的这种收缩率差异可能对玻璃-金属密封的完整性有害。也就是说,玻璃毛细管210和金属装配件220之间的这种收缩率差异可导致玻璃毛细管与金属装配件220分离。因此,使玻璃毛细管210的收缩率小于或等于金属装配件220的收缩率是有益的。
112.在整个说明书中使用的术语“惰性”应被解释为意指相对于玻璃毛细管201和金属装配件220是化学惰性的。
113.术语“玻璃-金属”密封是指密封,例如玻璃和金属之间的气密密封,其中金属被解释为包括金属,金属合金和/或金属氧化物。即,术语“玻璃-金属密封”应理解为包括玻璃和金属之间的密封,其中金属可包括氧化物层。例如,在本发明的特定实施例中,其中金属装配件包括钼,术语“玻璃-金属密封”包括玻璃毛细管210和金属装配件的表面之间的密封,其中在形成密封之前,待密封到玻璃毛细管210的金属装配件220的表面可已经包括氧化物层。
114.尽管在本文中可以具体参考光刻设备在ic制造中的使用,但是应当理解,这里描述的光刻设备可以具有其它应用。可能的其它应用包括集成光学系统的制造,磁畴存储器
的引导和检测图案,平板显示器,液晶显示器(lcd),薄膜磁头等。
115.尽管以上具体参考了本发明的实施例在用于激光产生等离子体辐射源的液滴生成器的上下文中的使用,但是应当理解,根据所要求保护和描述的方法制造的喷嘴可以在各种其它应用中具有实用性和/或适用于各种其它应用。例如,这种喷嘴通常可应用于任何流体输送应用,特别是其中待输送的流体处于压力下的任何流体输送应用。
116.尽管上面已经具体参考了本发明的实施例在光学光刻的上下文中的使用,但是应当理解,在上下文允许的情况下,本发明不限于光学光刻并且可以用于其它应用,例如压印光刻。
117.本发明的其它方面在以下编号的条款中阐述。
118.1.一种制造用于液滴生成器的喷嘴的方法,所述方法包括:
119.将玻璃毛细管设置在金属装配件的通孔中;
120.加热所述金属装配件;以及
121.向所述玻璃毛细管施加压力,使得所述玻璃毛细管与所述通孔的形状保形并与所述通孔形成直接的玻璃-金属密封。
122.2.根据条款1所述的方法,其中所述通孔的至少一部分是截头体形状的。
123.3.根据条款1所述的方法,其中所述将玻璃毛细管设置在金属装配件的通孔中包括:设置具有恒定直径的管的形式的所述玻璃毛细管,并且其中所述加热和施加压力改变所述毛细管的形状。
124.4.根据条款1至3中任一项所述的方法,其中施加所述压力包括向所述玻璃毛细管施加内部压力并且至少包括:
125.密封所述玻璃毛细管的第一开口;以及
126.将气体泵送到所述玻璃毛细管的第二开口中。
127.5.根据条款1至3中任一项所述的方法,其中施加所述压力的步骤包括通过向以下中的至少一者施加相对的压缩力来向所述玻璃毛细管施加外部压力:
128.所述玻璃毛细管的从所述通孔延伸的部分;以及
129.所述玻璃毛细管的一端或两端。
130.6.根据条款5所述的方法,其中沿所述玻璃毛细管的纵向方向施加所述相对的压缩力。
131.7.根据条款5所述的方法,还包括在施加所述外部压力之前将刚性元件插入所述玻璃毛细管中的步骤。
132.8.根据前述条款中任一项所述的方法,其中在加热所述金属装配件期间和/或之后,向所述玻璃毛细管施加所述压力。
133.9.根据前述条款中任一项所述的方法,其中在包括所述喷嘴的工作温度范围和所述喷嘴的制造温度范围的温度范围内,所述玻璃毛细管的热膨胀系数小于或等于所述金属装配件的热膨胀系数。
134.10.根据前述任一项条款所述的方法,其中所述金属装配件包括钼、钽、钨或金属合金,和/或所述玻璃毛细管包括硼硅酸盐、铝硅酸盐或石英。
135.11.根据任一前述条款所述的方法,其中所述金属装配件的至少一部分包括金属氧化物层。
136.12.根据前述任一项条款所述的方法,还包括在允许所述金属装配件冷却之后对所述玻璃毛细管和/或所述金属装配件进行退火。
137.13.根据前述任一项条款所述的方法,其中加热所述金属装配件包括感应加热所述金属装配件。
138.14.根据条款13所述的方法,进一步包括在所述感应加热期间提供惰性气体流,所述惰性气体流被引导至所述玻璃毛细管。
139.15.根据条款1所述的方法,其中所述通孔是柱形的。
140.16.根据前述条款中任一项所述的方法,其中加热所述金属装配件的步骤包括在惰性气氛或相对真空中加热所述金属装配件。
141.17.根据前述任一项条款所述的方法,其中将所述玻璃毛细管设置在所述金属装配件的所述通孔中的步骤包括:将所述玻璃毛细管设置在所述通孔中,使得所述玻璃毛细管从所述通孔的两端突出。
142.18.根据条款17所述的方法,其中所述玻璃毛细管的从所述金属装配件突出的至少一部分通过以下各项中的至少一项来去除:砂磨、研磨、抛光和/或切割。
143.19.一种用于激光产生等离子体辐射源的液滴生成器的喷嘴,所述喷嘴包括:
144.玻璃毛细管,用于发射作为液滴的燃料;
145.金属装配件,用于将所述玻璃毛细管耦接到所述液滴生成器的主体;
146.所述玻璃毛细管与所述金属装配件的通孔的形状保形,并且其中所述玻璃毛细管与所述通孔形成直接的玻璃-金属密封。
147.20.根据条款19所述的喷嘴,其中所述通孔的形状包括均匀的圆柱形区段和/或截头体形区段。
148.21.根据条款19所述的喷嘴,其中所述喷嘴根据以下方法制造:
149.将所述玻璃毛细管设置在所述金属装配件的所述通孔中;
150.加热所述金属装配件;以及
151.向所述玻璃毛细管施加压力,使得所述玻璃毛细管与所述通孔的形状保形并与所述通孔形成直接的玻璃-金属密封。
152.虽然上面已经描述了本发明的特定实施例,但是应当理解,本发明可以以不同于所描述的方式来实践。以上描述旨在说明而非限制。因此,对于本领域的技术人员显而易见的是,在不脱离以下阐述的权利要求的范围的情况下,可以对所描述的本发明进行修改。
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