一种旋转圆盘产生液滴靶及等离子体的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于极紫外光(EUV)源领域，更具体地，涉及一种极紫外光刻机光源中用于激光作用的液滴锡靶产生装置。本发明利用旋转圆盘的离心作用实现液态锡靶在高重复频率下的连续供应。
【背景技术】
[0002]随着半导体制造工业的发展，大规模集成电路对光刻的要求越来越高。因此，集成电路工艺所用的光源要求的波长逐渐减小，从最早的可见光过渡到紫外、远紫外，直到下一代光刻的极端远紫外光，即极紫外光(EUV)。
[0003]现阶段用于光刻的13.5nm波段的极紫外光源有三种，电子同步辐射光源(ECR)、激光等离子光源(LPP)和放电等离子体光源(DPP)。激光等离子体(LPP)以及放电等离子体(DPP)发展而来的激光诱导放电等离子体(LDP)都需要激光和金属靶材作用产生等离子体。
[0004]在已经研究的靶材中，锡靶以较为高效转换效率而成为现在研究的重点，固体锡靶在和激光作用的过程中会形成凹陷，造成靶面形状的改变，从而造成了极紫外光的产生效率的不稳定以及靶材使用寿命的限制。液体靶和激光的接触更加充分，激光轰击出等量等离子体所需的能量更小，靶材的补充更加方便，提高了极紫外光的转换效率，提高了靶材利用的可持续性，延长了靶材的使用寿命。
[0005]液体锡靶的产生装置有很多:如在LPP中广泛应用的喷嘴振动法，即在竖直放置液体锡腔和真空腔之间用喷嘴相连，向液体锡腔中加入不和锡反应的气体，通过压力差和重力的作用使锡液喷出，再加入外界均匀的振动使得锡断裂为液滴；又如在LDP中广泛运用的旋转圆盘电极法，即将圆盘放入锡池中，利用表面张力和摩擦力使其表面附着一层薄薄的液态锡，而激光就作用在这层液态锡薄膜上。
[0006]前者机械结构较为复杂，装置的气密性、液态锡的纯度以及喷嘴的洁净度都极大地影响产生液滴的稳定性和均匀性；后者虽然结构简单，但是高工作频率要求的高转速条件下，液态锡会脱离圆盘表面造成污染，如何控制圆盘表面液态锡的厚度均匀保证工作的稳定性是一个关键。为了提高锡对旋转圆盘的附着力，Xtreme公司等机构提出了对圆盘的表面进行微处理、改变圆盘表面材料、引入锡刷控制锡膜厚度等方法，但这样又增加了装置的复杂性，而且锡膜附着在圆盘表面，激光长时间直接作用其上也会影响圆盘的表面性质。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种液滴锡靶产生的方法，解决传统旋转放电圆盘电极液体锡靶供应装置中旋转圆盘旋转频率不高的问题，并且可以动态调节锡液滴的大小和位置，确保激光聚焦光斑的大小和液滴匹配，激光聚焦的位置和液滴的轨迹相交，使得液滴被激光轰击后充分形成一定量锡蒸气。
[0008]我们结合锡液滴和旋转圆盘的思路，提出一种利用旋转圆盘离心力产生锡液滴的方案，这即克服了喷嘴振动法对装置性能的较高要求，也避免了传统旋转圆盘电极法对圆盘转速的限制以及激光作用在圆盘上带来的隐患。而且这种液滴锡靶产生装置既可以应用于激光等离子体(LPP)装置，也可以用于激光诱导放电等离子体(LDP)的装置。本发明技术方案如下:
[0009]一种旋转圆盘产生液滴靶的装置，包括旋转圆盘(1)、储锡池(2)、锡液(3)、轴
(5)、电机(6)、升降台(7)，其特征在于，
[0010]所述旋转圆盘(I)安装在盛有锡液(3)的储锡池(2)的一端，部分浸入锡液(3)中；旋转圆盘⑴圆轴中心通过轴(5)与电机(6)的转轴固定连接；
[0011]所述电机(6)安装在升降台(7)上，通过升降台(7)可以调节旋转圆盘⑴浸入锡液(3)的深度；轴(5)的旋转方向在储锡池(2)液面之下指向储锡池(2)的另一端，以便于旋转带出的液态锡重新回到储锡池(2)中。
[0012]进一步的，所述的旋转圆盘产生液滴靶的装置处于真空腔(8)中，确保高温的锡液不会被氧化。
[0013]进一步地，所述的旋转圆盘产生液滴靶的装置中的旋转圆盘(I)为不锈钢或者铝合金制作，与锡液(3)接触的边缘部分的厚度均匀，边缘厚度为I到5mm。
[0014]进一步地，所述的旋转圆盘产生液滴靶的装置中，所述的储锡池(2)是长方体状。
[0015]进一步地，所述的旋转圆盘产生液滴靶的装置中，储锡池(2)装有温度控制器
(4)，使锡液(3)处于温度恒定的液态，不至于凝固。
[0016]进一步地，所述的旋转圆盘产生液滴靶的装置中，储锡池(2)中锡液换成锡合金液，可以降低温度控制器所需控制的温度范围，甚至不需要温度控制器就能保证材料的液态性和流动性。
[0017]进一步地，所述的旋转圆盘产生液滴靶的装置中，升降台(7)上加有锡液面探测装置，保证锡液面和轴的间距为一个常值。
[0018]进一步地，所述的旋转圆盘产生液滴靶的装置中，电机￠)的转速能够改变，电机
(6)的转速达到一定条件才会有液滴形成，并且转速越高，产生的液滴直径越小。
[0019]更进一步地，基于本发明提出的液滴靶装置，本发明提出一种等离子体产生装置，该装置中，激光器(9)产生高强度脉冲激光，通过聚焦透镜(10)聚焦在旋转圆盘(I)旋转带出的锡液滴上，使其蒸发电离产生等离子体。
[0020]传统的高压振动喷嘴锡液滴产生装置需要产生气压差来产生喷射的锡流，通过均匀的振动使得锡流断裂为均匀的锡液滴。因此需要装置良好的气密性，储锡池封闭也不利用靶材的及时补充，喷嘴的压制和气密性等等误差很容易引起锡液滴的偏摆；本发明将旋转圆盘部分浸入液态锡中，但是并没有利用附着在圆盘表面的锡膜而是利用了离心力作用下逃逸的液态锡，因此装置无需设计为全封闭式，简化了装置的设计精度，方便靶材的补充，锡液滴的直径、周期以及飞行方向可以通过控制旋转圆盘(I)的转速和浸入锡液(3)的深度来控制，更方便锡液滴和激光的匹配，增加了单位时间内锡靶和激光的匹配次数，提高了等离子体的产生频率。
【附图说明】
[0021]图1是旋转圆盘液滴产生装置侧视图；
[0022]图2是旋转圆盘液滴产生装置俯视图；
[0023]图3是旋转圆盘液滴产生装置后视图。
[0024]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中:1_旋转圆盘，
2-储锡池，3-锡液，4-温度控制器，5-轴，6-电机，7-升降台，8-真空腔，9-激光器，10-聚焦透镜。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步说明。在此需要说明的是，这些实施方式得说明有助于理解本发明，但并不构成本发明的限定。
[0026]本实施例中，如图1和图2所示，储锡池2内盛有锡液3，并通过温度控制器4保证锡液3的温度为300°C左右，另外储锡池中也可以换成液态锡合金，降低温度控制器所需控制的温度条件甚至无需温度控制器，以下装置都以液态锡为例说明。如图3所示，整个装置处于真空腔8中，防止液态锡氧化。
[0027]对锡浸润性较差且耐高温的材料如不锈钢或者铝合金制作的直径可以是50mm到200mm的旋转圆盘I浸入锡液3中Imm到2mm，旋转圆盘I的边缘与锡液3接触部分的厚度均勾，厚度为Imm到5mm。本实施例中，旋转圆盘I半径100mm，厚度1mm，由不锈钢构成，浸入锡液3中Imm。
[0028]如图1所示，旋转圆盘I需要放在储锡池2的一侧，旋转圆盘I液面以下部分的旋转方向指向储锡池2另一侧，保证旋转引起飞溅的液态锡可以大部分重新回到储锡池2中。
[0029]如图2和图3所示，电机6通过轴5使旋转圆盘I旋转，储锡池2中的锡液3在摩擦力和张力的作用下附着在旋转圆盘I圆周表面。但在高速旋转的离心力作用下，大部分附着的液态锡会与旋转圆盘I旋转的方向同向、沿旋转圆盘I的切线逸出。
[0030]如图2和图3所示，电机6固定在升降台7上，升降台7上加入锡液面探测装置，保证锡液3的液面和轴5的间距为一个稳定值，这样就能确保旋转圆盘I浸入锡液3的深度保持一定，在工作一定时间后需要定期地加入液态锡或者锡合金。
[0031 ] 通过控制电机6的转速可以在10转/秒到20转/秒，本实施例中，电极的转速控制在15转/秒。改变旋转圆盘I的转速，在旋转圆盘I厚度和浸入锡液3的深度一定的条件下，改变旋转圆盘I的转速就可以改变产生的锡液滴的大小。
[0032]如图2所示，激光器9产生较高功率密度的脉冲激光，通过聚焦透镜10将激光聚焦在锡液滴飞行的路径上，焦点处的光斑直径比液滴的直径稍大，控制激光器的触发信号保证激光脉冲和液滴的产生在时间上同步，保证锡液滴到达焦点时激光脉冲同时到达，激光蒸发锡液滴产生等离子体。
[0033]以上所述为本发明的较佳实施例，但本发明不局限于实施例和附图所公开的内容。凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。
【主权项】
1.一种旋转圆盘产生液滴靶的装置，包括旋转圆盘(1)、储锡池(2)、锡液(3)、轴(5)、电机(6)、升降台(7)，其特征在于， 所述旋转圆盘(1)安装在盛有锡液(3)的储锡池(2)的一端，部分浸入锡液(3)中；旋转圆盘⑴圆轴中心通过轴(5)与电机(6)的转轴固定连接； 所述电机(6)安装在升降台(7)上，通过升降台(7)可以调节旋转圆盘(1)浸入锡液(3)的深度；轴(5)的旋转方向在储锡池(2)液面之下指向储锡池(2)的另一端，以便于旋转带出的液态锡重新回到储锡池(2)中。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，整个装置处于真空腔(8)中。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，旋转圆盘(1)为不锈钢或者铝合金制作，与锡液⑶接触的边缘部分的厚度均匀，边缘部分厚度1mm到5mm。4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述的储锡池(2)是长方体状。5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，储锡池(2)装有温度控制器(4)，使锡液(3)处于温度恒定的液态，不至于凝固。6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，储锡池(2)中锡液换成锡合金液。7.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，升降台(7)上加有锡液面探测装置，保证锡液面和轴的间距为一个常值。8.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，电机￠)的转速能够改变。9.一种基于权利要求1或2所述装置的等离子体产生装置，其特征在于，激光器(9)产生高强度脉冲激光，通过聚焦透镜(10)聚焦在旋转圆盘(1)旋转带出的锡液滴上，使其蒸发电离产生等离子体。
【专利摘要】本发明提出一种用于激光作用的液滴锡靶产生装置。本发明结合锡液滴和旋转圆盘的技术特点，利用旋转圆盘离心力产生锡液滴，实现了液态锡靶在高重复频率下的连续供应。该技术方案一方面克服了现有喷嘴振动法对装置性能的较高要求，另一方面避免了传统旋转圆盘电极法对圆盘转速的限制以及激光作用在圆盘上带来的隐患。这种液滴锡靶产生装置既可应用于激光等离子体(LPP)装置，也可以用于激光诱导放电等离子体(LDP)的装置。基于该液滴锡靶，本发明还提出了一种产生等离子体的装置。
【IPC分类】H05G2/00
【公开号】CN105307371
【申请号】CN201510751105
【发明人】王均武, 王新兵, 兰慧, 左都罗, 陆培祥
【申请人】华中科技大学
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月6日