编者按：日本光刻光源制造商千兆光子的LPP EUV光源进行了新的升级，前一篇我们介绍了EUV光源的高效在线Sn供应系统和优化预脉冲激光，今天继续介绍EUV光源的“射击系统”控制优化和EUV收集镜的寿命提升。
(相关资料图)
Sn液滴“射击系统”控制优化
LPP EUV激光的发生器，是一个非常精密的“射击系统”：
高压液滴发生器产生20微米的Sn液滴，以高速喷射。两束激光--预脉冲激光和主激发激光以同步速率相继击中Sn液滴。目前的频率高达40k Hz以上，这意味着1秒钟需要“狙击”4万个20微米的液滴！
因此它需要一个精密的控制系统。千兆光子的“射击系统”，它包括了多个射击控制回路，来确保液滴和激光在空间和时间上的同步精度。这些控制回路包括液滴位置控制、激光束轴控制和定时控制。
很显然，如果Sn液滴和激光不同步，相当于“射击系统”出现严重事故，将会导致液滴产生碎片污染。千兆光子设计了一套Mie散射装置来研究优化的控制条件。
下图显示了主激光激发转换效率与激光点位置偏差的依赖关系：激光点偏离液滴越远，激发转换效率越低。
通过优化激光照射条件，可以显著减少了液滴位置波动的影响。优化后的“射击系统”稳定性得到显著提升--也就是每次“射击”击中液滴中心的精度更高。
由于新的“射击系统”控制方案不断优化液滴和激光的相对位置，因此在机械漂移等干扰下，激光斑点相对位置偏差可以达到很小的程度，一个表观的结果就是EUV收集镜表面的杂质污染降到很低水平。
下图是在25亿次脉冲照射后的EUV反射镜样品表面的扫描电镜照片，我们可以看到镜面非常洁净。
Sn碎片的清理优化
激光产生的Sn等离子体的碎片如果沉积在镀膜镜面上，将会导致EUV收集镜的反射率降低。即便是沉积的Sn厚度只有1 nm，即只有几个原子层，收集镜的反射率降低也将达到10%，而衰减10%通常被认为是收集镜的寿命指标。
为提升EUV收集镜寿命，除了要做Sn液滴靶材的优化，“射击系统”的控制优化外，一般还辅以氢气气流来“烧掉”沉积的Sn杂质。一般情况，Sn杂质通过与氢气反应生成气体SnH4，并被排除出去。
然而引进氢气清洁Sn杂质的时候，系统内产生的氢离子会渗透进入EUV收集镜的反射多层膜，并在多层膜内部生成氢气。氢气的聚集将会导致多层膜产生气泡而被剥离，导致收集镜损坏。
一个有效的避免多层膜被气泡损坏的方案是在多层膜顶部覆盖一层保护层。千兆光子测试了多种保护层，最后优化得到的先进保护层，有效解决了这个问题。
通过SIMS测量样品的氢浓度的深度剖面，证实采用优化的先进保护层，可以有效降低氢气在EUV多层膜内的积累。
结语
通过以上资料，我们可以一窥EUV光源的优化细节。在大家关注的EUV光源功率这一核心指标超过300W以上的条件之后，还有大量的系统优化、提升寿命、提升可用性、提升可靠性、降低系统维护等工作。
值得一提的是，千兆光子花了20年的时间来研究EUV光源，至今还没有确定的商业客户。接下来如何在商业上破局，也是值得关注的事情。我们下节继续聊！
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