一种毛细管放电极紫外光刻双真空光源装置的制作方法

本发明涉及极紫外光刻光源，具体为一种毛细管放电极紫外光刻双真空光源装置。

背景技术：

1、波长为13.5nm的极紫外(euv)光源既可提供10nm以下的可分辨极限线宽，还能够保持一定的焦深，适于极紫外光刻(euvl)大规模工业化生产的要求。极紫外光源一般来源于同步射源、激光等离子体光源、气体放电等离子体光源和激光放电复合等离子体光源，各种极紫外光源的产生及其特性如表1所示。同步辐射源造价高，装置复杂，操作难度大，电子注入麻烦，难以适合大规模工业化生产。激光等离子体光源先将电能转化为光能，再转换为等离子体的辐射能，降低了能量转换效率。激光等离子体光源实质上是利用等离子体的瞬态发光，等离子体的温度和密度难以控制，这些参数影响到等离子体的发光过程，如果参数控制不好，即便产生了所需的离子，也不一定发出所需波长的极紫外光。此外，激光参数也是需要调控的主因，还有诸如靶材选取、靶形加工、真空控制、打靶碎屑、光源杂质等都是无法回避的问题。因此，该光源很少直接用于极紫外光刻工业化生产。

2、极紫外光源是极紫外光刻技术的源头。极紫外光刻技术通常采用反射曝光系统，钼硅多层膜反射镜对于13.5nm的极紫外光具有较高的反射率，因此，极紫外光刻所用波长为13.5nm的极紫外光。此外，波长为13.5nm的极紫外光在确保足够焦深的情况下，能够获得极高的分辨率。

3、激光等离子体和放电等离子体都可以输出13.5nm的极紫外光。激光打锡靶是个不错的选择，金属锡的价格也便宜。激光等离子体光源和放电等离子体光源辐射极紫外光的功率都较低，极紫外光需要经过一系列光路传输后才能到达曝光平台，较低的功率难以满足工业化生产的需求，如果将激光打靶的频率或放电的重复频率增加到数百或数千赫兹，可以提高极紫外光的总输出功率。当然高重复频率打靶或放电必然伴随大量碎屑，激光等离子体伴生杂质碎屑和喷溅碎屑；放电等离子体伴生电极碎屑等，毛细管放电装置则伴生管壁碎屑和电极碎屑。所有碎屑如果发出杂光，影响到光源的纯净度，也可能吸收13.5nm的极紫外光，降低了光效。

4、因此，现有技术中陶瓷毛细管放电时，存在以下问题：1、毛细管放电一般会发生电极烧蚀，产生电极碎屑；2、毛细管放电通常会伴随内壁剥蚀，产生管壁碎屑；3、毛细管内的工作物质在等离子体状态下可能与碎屑发生反应，生成光源杂质，所有碎屑和光源杂质可能辐射其他波长的杂光，也可能吸收有用的极紫外光；4、毛细管放电一般会采用端面收集方式，收集效率较低。

技术实现思路

1、鉴于现有技术中所存在的问题，本发明公开了一种毛细管放电极紫外光刻双真空光源装置，采用的技术方案是，包括毛细管和电极，所述毛细管的两端还设有电极，所述电极与电源连接，所述毛细管外部还套设有放电室，所述放电室上还设有收集孔和观察孔，所述毛细管内部还与外界的供气系统连通，供气系统所提供的气体为氙气，氙气的气压维持在10几帕或几十帕。

2、毛细管的管内径为10mm，管壁厚2-3mm，长度400mm，放电时的电压为15-35kv，放电电流最高峰值达30ka，脉宽150ns。

3、作为本发明的一种优选技术方案，所述放电室为圆柱形不锈钢壳体，所述毛细管与所述放电室之间还设有密封环。

4、作为本发明的一种优选技术方案，所述电极采用金属钼材质，包括阴极和阳极，所述阴极和所述阳极分别设在所述毛细管的两端。

5、作为本发明的一种优选技术方案，所述毛细管上还设有进气管和排气管，所述进气管与外界的所述供气系统连接，且所述进气管上还设有气阀。

6、作为本发明的一种优选技术方案，所述进气管和所述排气管与所述毛细管的连接端点，位于所述毛细管与所述放电室之间。

7、作为本发明的一种优选技术方案，所述收集孔开设在所述放电室的侧部中央，所述观察孔开设在所述收集孔的偏下方，收集孔径为150mm，观察孔径70mm。

8、本发明的有益效果：本发明提高了极紫外光的输出功率，较低的放电重复频率即可满足极紫外光刻生产的要求；极大减少了电极碎屑、管壁碎屑和光源杂质，有利于极紫外光的输出；采用气动系统供气，提高了极紫外光的纯净度；延长了毛细管的长度，并采用侧面收集方式，相比于传统的端面收集，收集面大大提高，极紫外光的收集效率也增加。

技术特征：

1.一种毛细管放电极紫外光刻双真空光源装置，其特征在于：包括毛细管(2)和电极，所述毛细管(2)的两端还设有电极，所述电极与电源(1)连接，所述毛细管(2)外部还套设有放电室(3)，所述放电室(3)上还设有收集孔(10)和观察孔(11)，所述毛细管(2)内部还与外界的供气系统连通。

2.根据权利要求1所述的一种毛细管放电极紫外光刻双真空光源装置，其特征在于：所述放电室(3)为圆柱形不锈钢壳体，所述毛细管(2)与所述放电室(3)之间还设有密封环(9)。

3.根据权利要求1或2所述的一种毛细管放电极紫外光刻双真空光源装置，其特征在于：所述电极采用金属钼材质，包括阴极(7)和阳极(8)，所述阴极(7)和所述阳极(8)分别设在所述毛细管(2)的两端。

4.根据权利要求3所述的一种毛细管放电极紫外光刻双真空光源装置，其特征在于：所述毛细管(2)上还设有进气管(5)和排气管(6)，所述进气管(5)与外界的所述供气系统连接，且所述进气管(5)上还设有气阀(4)。

5.根据权利要求4所述的一种毛细管放电极紫外光刻双真空光源装置，其特征在于：所述进气管(5)和所述排气管(6)与所述毛细管(2)的连接端点，位于所述毛细管(2)与所述放电室(3)之间。

6.根据权利要求1所述的一种毛细管放电极紫外光刻双真空光源装置，其特征在于：所述收集孔(10)开设在所述放电室(3)的侧部中央，所述观察孔(11)开设在所述收集孔(10)的偏下方。

技术总结
本发明提供了一种毛细管放电极紫外光刻双真空光源装置，涉及极紫外光刻光源技术领域，旨在解决陶瓷毛细管放电时，产生电极碎屑、管壁碎屑，存在光噪声的问题，采用的技术方案是，包括毛细管和电极，毛细管的两端还设有电极，毛细管外部还套设有放电室，放电室上还设有收集孔和观察孔，毛细管与供气系统连通，本发明提高了极紫外光的输出功率，较低的放电重复频率即可满足极紫外光刻生产的要求；极大减少了电极碎屑、管壁碎屑和光源杂质，有利于极紫外光的输出；采用气动系统供气，提高了极紫外光的纯净度；延长了毛细管的长度，并采用侧面收集方式，相比于传统的端面收集，收集面大大提高，极紫外光的收集效率也增加。

技术研发人员：张兴强,赵军滨,高丽娜
受保护的技术使用者：苏州极紫外半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15