Euv光源放电电极的液态金属高效冷却方法与装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于高温发热装置冷却领域，具体涉及用于EUV光源放电电极的液态金属高效冷却方法与装置。
【背景技术】
[0002]在半导体工业中，极紫外光刻技术被认为是22-16nm节点的主流光刻技术。EUV光源是其重要组成部件之一，其中，DPP-EUV光源是现阶段13.5nm波段的主流光源之一，DPP-EUV光源是利用放电使Xe介质形成等离子体，辐射出紫外线，利用多层膜反射镜多次反射净化能谱，获得13.5nm波段的EUV光。光源内部放电电极在工作时的局部温度可达2000-2500°C，如果温度累计，将会对放电电极造成不可修复的损害，降低使用寿命，增加维护困难以及成本，最重要的是造成光源不能正常工作，影响工业生产和实验进程。因此，需要加入冷却系统将放电电极的多余热量排出。
[0003]以往采用水冷却的方法对放电电极的多余热量进行冷却，例如Yusuke Teramoto等人设计的DPP-EUV光源中的水冷结构示意图，文献为《High repetit1n rate MPCgenerator-driven capillary Z-pinch EUV source》。从图1 中可以看出，整套水冷系统主要包括电极内部的水冷和外部冷却水循环两个部分，外部的冷却水循环系统主要包含压力泵和散热水池等。整套水冷装置较大，空间利用率低，而且由于水的特性，只能采用压力泵对其进行驱动，给系统带来了更多的机械振动，会对EUV光源造成不可预估的损害。
【发明内容】
[0004]本发明为了解决现有水冷却冷却效率低和空间利用率低的缺点，提供一种EUV光源放电电极的液态金属高效冷却方法与装置，可有效解决光源内部放电电极冷却问题。
[0005]本发明的技术方案为:
[0006]用于EUV光源放电电极的液态金属高效冷却装置，其包括电扇1、包层管道2、隔热板3、散热基底4、液态金属5和电磁泵6 ,DPP-EUV光源的放电电极安装在散热基底4上；包层管道2安装在散热基底4内，包层管道2内采取全封闭模式，包层管道2通入液态金属5 ;电磁泵6设置在包层管道2的一端，液态金属5的循环流动动力由电磁泵6提供，隔热板3将散热基底4与电扇I隔开，电扇I对液态金属5进行强对流散热。
[0007]包层管道2为金属材质。
[0008]包层管道2风冷部分为弯转形。
[0009]散热基底4采用碳化钨材质，碳化钨具备良好的抗高温和热传导性能，能有效传导电极的热量。
[0010]液态金属5为未、镓、铯、铟、锡、钾、钠或上述金属中至少两种的合金，其中主要选择高热传导系数和低熔点特点的液态金属或合金，提高冷却效率并避免使用过程中液态金属凝固，造成冷却装置失效。
[0011]用于EUV光源放电电极的液态金属高效冷却方法，包括以下步骤:
[0012]步骤一，将EUV光源的放电电极安装在散热基底4上，包层管道2安装在散热基底4内，包层管道2采取全封闭模式，包层管道2通入液态金属5，隔热板3将散热基底4与电扇I隔开；
[0013]步骤2，采用电磁泵6利用电磁场对液态金属5进行循环流动驱动；
[0014]步骤3，电扇I对液态金属5进行强对流散热，将热量排到光源外部，完成整个冷却过程。
[0015]本发明的有益效果是:利用液态金属作为冷却剂对EUV光源的放电电极进行冷却，凭借液态金属的高热导率，大幅度提高了放电电极的散热效率，节省功耗，减小冷却系统的体积，提高空间利用率，液态金属的循环动力由电磁泵提供，减少系统的机械振动，延长放电电极的使用寿命，降低维护成本。
【附图说明】
[0016]图1:现有EUV光源水冷结构示意图。
[0017]图2:本发明EUV光源放电电极的液态金属高效冷却装置示意图。
[0018]图3:本发明中所述包层管道示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
[0020]如图2所示，用于EUV光源放电电极的液态金属高效冷却装置，其包括，电扇1、包层管道2、隔热板3、散热基底4、液态金属5和电磁泵6,DPP-EUV光源的放电电极安装在散热基底4上；包层管道2安装在散热基底4内，包层管道2内采取全封闭模式，包层管道2通入液态金属5 ；电磁泵6设置在包层管道2的一端，液态金属5的循环流动动力由电磁泵6提供，隔热板3将散热基底4与电扇I隔开，电扇I对液态金属5进行强对流散热。
[0021]如图3所示，包层管道2风冷部分为弯转形，其包括蛇形、环形和螺旋形等；内径为
3.5mm ;采用金属材质制成。
[0022]散热基底4采用碳化钨材质，碳化钨具备良好的抗高温和热传导性能，能有效传导电极的热量。
[0023]液态金属5采用钠钾合金，通过钠钾配比为1:3.34的冷却剂，其常温下的熔点为-12.6°C，其热导率为27.3W/m/K，而水的热导率仅为0.6W/m/K。从两种冷却剂的热导率对比可看到，液态金属的冷却效率高，传递热量快，可以快速有效的达到冷却放电电极的目的。
[0024]隔热板3采用硅酸盐材料加工制成。
[0025]用于EUV光源放电电极的液态金属高效冷却方法，包括以下步骤:
[0026]步骤1，将EUV光源的放电电极安装在散热基底4上，包层管道2安装在散热基底4内，包层管道2采取全封闭模式，包层管道2通入液态金属5，隔热板3将散热基底4与电扇I隔开。
[0027]步骤2，采用电磁泵6利用电磁场对液态金属5进行循环流动驱动。
[0028]步骤3，电扇I对液态金属5进行强对流散热，将热量排到光源外部，完成整个冷却过程。
【主权项】
1.用于EUV光源放电电极的液态金属高效冷却装置，其包括电扇(I)、包层管道(2)、隔热板(3)、散热基底(4)、液态金属(5)和电磁泵(6)，其特征是，DPP-EUV光源的放电电极安装在散热基底(4)上；包层管道(2)安装在散热基底(4)内，包层管道(2)内采取全封闭模式，包层管道(2)通入液态金属(5);电磁泵(6)设置在包层管道(2)的一端，液态金属(5)的循环流动动力由电磁泵(6)提供，隔热板(3)将散热基底⑷与电扇⑴隔开，电扇(I)对液态金属(5)进行强对流散热。2.根据权利要求1所述的用于EUV光源放电电极的液态金属高效冷却装置，其特征是，所述包层管道(2)风冷部分为弯转形。3.根据权利要求1所述的用于EUV光源放电电极的液态金属高效冷却装置，其特征是，所述散热基底(4)采用碳化钨材质。4.根据权利要求1所述的用于EUV光源放电电极的液态金属高效冷却装置，其特征是，所述液态金属(5)为汞、镓、铯、铟、锡、钾、钠或上述金属中至少两种的合金。5.用于EUV光源放电电极的液态金属高效冷却方法，其特征是，包括以下步骤: 步骤1，将DPP-EUV光源的放电电极安装在散热基底(4)上，包层管道(2)安装在散热基底(4)内，包层管道(2)采取全封闭模式，包层管道(2)通入液态金属(5)，隔热板(3)将散热基底⑷与电扇⑴隔开； 步骤2，采用电磁泵(6)利用电磁场对液态金属(5)进行循环流动驱动； 步骤3，电扇(I)对液态金属(5)进行强对流散热，将热量排到光源外部，完成整个冷却过程。
【专利摘要】EUV光源放电电极的液态金属高效冷却方法与装置，属于高温发热装置冷却领域，为解决现有技术存在的整套水冷装置较大，会对EUV光源造成损害的问题，将EUV光源的放电电极安装在散热基底上，包层管道安装在散热基底内，包层管道采取全封闭模式，包层管道通入液态金属，隔热板将散热基底与电扇隔开；采用电磁泵利用电磁场对液态金属进行循环流动驱动；电扇对液态金属进行强对流散热，将热量排到光源外部，完成整个冷却过程本发明减小冷却系统的体积，减少系统的机械振动，延长放电电极的使用寿命。
【IPC分类】H01J61/04, H01J7/26
【公开号】CN104934278
【申请号】CN201510212307
【发明人】卢启鹏, 宋源, 龚学鹏, 王依
【申请人】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年4月29日