一種激光誘導液滴靶放電產(chǎn)生等離子體的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于極紫外光源(EUV source)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種極紫外光刻機光源中激光誘導液滴錫靶放電等離子體產(chǎn)生裝置。本發(fā)明利用旋轉(zhuǎn)圓盤的離心作用實現(xiàn)液態(tài)錫靶在高重復(fù)頻率下的連續(xù)供應(yīng)，并利用旋轉(zhuǎn)電極的方法提高電極的使用壽命。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)階段用于光刻的13.5nm波段的極紫外光源有電子同步輻射光源(ECR)、激光等離子光源(LPP)和放電等離子體光源(DPP)。其中DPP較早前采用對高溫高密度的氙(Xe)氣放電的方法，后來研究發(fā)現(xiàn)錫(Sn)的EUV轉(zhuǎn)換效率要高于Xe，但是常溫狀態(tài)下錫為固體，所以采用激光轟擊固體Sn靶表面產(chǎn)生Sn蒸氣后再放電，即最早的激光誘導錫靶放電等離子體(LDP)。
[0003]早期的LDP存在很多弊端，如固體錫靶轉(zhuǎn)換效率低且無法連續(xù)供應(yīng)、激光長時間作用在一點導致固體錫靶表面變形使得能收集到的EUV下降、放電電極隨著長時間的高壓放電而損壞等等。為了克服這些缺點，“專利W02005/025280”首次提出旋轉(zhuǎn)圓盤電極供應(yīng)液態(tài)錫的工作方式，兩個圓盤部分浸入液體錫中相對旋轉(zhuǎn)，并且在某一點處靠近，利用圓盤圓周側(cè)面的摩擦力、液態(tài)錫的粘性和表面張力在其上面浸潤一層較薄的液態(tài)Sn膜，激光作用在兩個圓盤距離最近處的一側(cè)錫膜的上產(chǎn)生Sn蒸氣，圓盤同時作為放電電極使Sn蒸氣進一步電離箍縮產(chǎn)生高溫高密度的等離子體。這種旋轉(zhuǎn)放電電極(RDE)的方法提高了靶材的更新速度并且放電的作用點保持改變，從而提高了放電頻率和電極的壽命。
[0004]但是隨著圓盤旋轉(zhuǎn)速率的提高，錫膜在離心力作用下無法再維持在旋轉(zhuǎn)電極表面，限制了放電的頻率，逸出的錫液會污染放電區(qū)影響等離子體和極紫外光的產(chǎn)生，激光作用在電極上會對電極邊緣的工作壽命有影響，并且極紫外光的收集角度太大不便于收集。為了改變這些問題，Xtreme Technologies Gmbh 公司和 Koninki jke Philips N.V 機構(gòu)改變圓盤電極表面的材料和形狀來增加Sn的浸潤性、引入錫膜厚度控制裝置、采用履帶式供錫結(jié)構(gòu)等等，但這些都不足以從本質(zhì)上改變旋轉(zhuǎn)圓盤供錫在高轉(zhuǎn)速條件下的不穩(wěn)定性以及激光對電極工作壽命的影響。另外，錫膜相比錫液滴極紫外光的轉(zhuǎn)換效率較低。本發(fā)明正是基于這些問題提出一個不同的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提出一種激光誘導液滴錫靶放電產(chǎn)生等離子體裝置，解決傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)放電圓盤電極液體錫靶供應(yīng)裝置中旋轉(zhuǎn)圓盤轉(zhuǎn)速受到限制帶來的放電頻率的限制、逸出錫液對放電區(qū)有污染、激光作用在電極上會對電極工作壽命有影響等問題。本發(fā)明具體技術(shù)方案如下:
[0006]—種激光誘導液滴靶放電產(chǎn)生等離子體的裝置，其特征在于，包括儲錫池1、旋轉(zhuǎn)圓盤2、溫度控制器4、阻攔屏5、旋轉(zhuǎn)圓面屏7、第一電極9、第二電極10、絕緣圓桿11、放電電容12、電機13、激光器15和聚焦透鏡16 ;
[0007]所述儲錫池1內(nèi)盛有錫液3，并通過溫度控制器4控制錫液處于液態(tài)；
[0008]所述旋轉(zhuǎn)圓盤2安裝在儲錫池1水平方向的一端，部分浸入錫液3中；旋轉(zhuǎn)圓盤2的旋轉(zhuǎn)方向在儲錫池1液面之下指向阻攔屏5方向；旋轉(zhuǎn)圓盤2圓軸中心通過絕緣圓桿11和電機13的轉(zhuǎn)軸固定連接；
[0009]所述阻攔屏5安裝在儲錫池1水平方向的另一端，其表面設(shè)有第一圓孔6，阻攔屏5作用是使錫滴重新流回錫池中，只有在其中一條切線方向的錫液滴能通過第一圓孔6 ;旋轉(zhuǎn)圓面屏7安裝在儲錫池1外側(cè)，其與旋轉(zhuǎn)圓盤2同圓心，其表面設(shè)有第二圓孔8 ;所述旋轉(zhuǎn)圓面屏7在電機13的帶動下，與旋轉(zhuǎn)圓盤等角速度同步旋轉(zhuǎn)，使得第一圓孔6逸出的錫滴周期性地通過第二圓孔8逸出，形成錫液滴流；
[0010]所述第一電極9和第二電極10為斗笠形，兩個電極的斗笠形的電極頂端朝外，以旋轉(zhuǎn)圓盤2鏡像對稱固定，緊貼固定在旋轉(zhuǎn)圓面屏7外側(cè)；第一電極9和第二電極10的頂端內(nèi)側(cè)與分別絕緣圓桿11的兩端固定連接；第二電極10頂端外側(cè)與電機13的轉(zhuǎn)軸固定連接；第一電極9和第二電極10邊緣之間有一個間隙，構(gòu)成放電區(qū)；所述放電電容12的兩極分別與第一電極9和第二電極10相連，為電極提供放電電壓；
[0011]工作時，所述激光器15產(chǎn)生的激光束通過聚焦透鏡16，聚集于電極放電區(qū)中，用于轟擊旋轉(zhuǎn)圓面屏7飛逸出的錫液滴。
[0012]進一步的，所述產(chǎn)生等離子體的裝置中，所述阻攔屏5與旋轉(zhuǎn)圓盤2所在平面垂直，與旋轉(zhuǎn)圓盤2不接觸；所述阻攔屏5表面上與旋轉(zhuǎn)圓盤2所在平面正對的位置上開設(shè)有第一圓孔6 ;所述旋轉(zhuǎn)圓面屏7表面中軸線上開設(shè)有等距離分布的若干個大小相同的第二圓孔8，所有第二圓孔8的圓心組成的平面與旋轉(zhuǎn)圓盤2的圓平面基本重合，阻攔屏5上的第一圓孔的圓心位于第二圓孔8的圓心組成的平面上。
[0013]進一步的，所述產(chǎn)生等離子體的裝置中，所述旋轉(zhuǎn)圓盤2包括不銹鋼、鋁合金或其它對錫不侵潤材料構(gòu)成，和錫液3接觸的邊緣部分的厚度均勻，厚度為1mm到5mm且厚度均勻。
[0014]進一步的，所述產(chǎn)生等離子體的裝置中，所述激光器15安裝在旋轉(zhuǎn)圓面屏7外側(cè)，其產(chǎn)生的激光束與第二圓孔8圓心組成的平面同一平面，與儲錫池1底平面垂直；激光束通過聚焦透鏡16，穿過第一電極9和第二電極10構(gòu)成放電區(qū)，其光束焦點位于所述放電區(qū)正中，用于轟擊旋轉(zhuǎn)圓面屏7飛逸出的錫液滴。
[0015]進一步的，所述產(chǎn)生等離子體的裝置中，所述第一電極9和第二電極10由電阻率小、熱導率大的耐熱材料構(gòu)成。放電產(chǎn)生大量的熱通過絕緣圓桿11和旋轉(zhuǎn)圓盤2傳入到儲錫池2中，減小了熱負載。
[0016]進一步的，所述產(chǎn)生等離子體的裝置中，所述儲錫池1中的錫液3為單質(zhì)錫液或錫合金液，錫液溫度能通過溫度控制器3保持恒定。
[0017]進一步的，所述產(chǎn)生等離子體的裝置中，所述阻攔屏5和旋轉(zhuǎn)圓面屏7由陶瓷或者玻璃制成；所述的絕緣圓桿11電氣絕緣，具有良好的導熱性。
[0018]進一步的，所述產(chǎn)生等離子體的裝置中，所述第一圓孔6的直徑為5_到7_，第二圓孔8的直徑為1mm到2mm。
[0019]進一步的，所述產(chǎn)生等離子體的裝置中，通過改變電機6的轉(zhuǎn)速，從而改變產(chǎn)生錫滴的大小。
[0020]進一步的，所述產(chǎn)生等離子體的裝置中，整個裝置處于真空腔17中，防止液態(tài)錫氧化。
[0021]本方案中，在離心力作用甩出來的錫液滴的運動路線上設(shè)有阻攔屏5，阻攔屏5上開有第一圓孔6，使得特定方向逸出的錫液滴被選擇；旋轉(zhuǎn)圓面屏7的第二圓8組，使得通過的錫液滴具有一定的周期；通過第一圓孔6和第二圓孔8組的作用，錫液滴的方向、大小以及重復(fù)周期得到確定，減少了液滴的偏擺，提高了液滴的空間穩(wěn)定性；通過阻攔屏5和旋轉(zhuǎn)圓面屏7，減少了多余逸出的錫對放電區(qū)的污染。
[0022]本方案中，在得到液滴錫靶后，激光聚焦液滴表面，使其膨脹、氣化實現(xiàn)初步電離；通過電極的作用，初步電離的等離子體在電極間擴散，當?shù)入x子體擴散到電極表面時，電極擊穿產(chǎn)生較大的放電電流使得液滴錫靶進一步電離。兩個電極和旋轉(zhuǎn)圓盤2同軸并絕緣相連、絕緣的旋轉(zhuǎn)圓面屏7和兩個電極相連，所以第一電極9、第二電極10、旋轉(zhuǎn)圓盤2、旋轉(zhuǎn)圓面屏7以相同的方向、相同的速度旋轉(zhuǎn)，每次擊穿放電的點不同，減小了放電對電極的損耗。
【附圖說明】
[0023]圖1是旋轉(zhuǎn)圓盤液滴產(chǎn)生裝置側(cè)視圖；
[0024]圖2是激光誘導液滴錫靶放電等離子體裝置俯視圖；
[0025]圖3是激光誘導液滴錫靶放電等離子體裝置后視圖；
[0026]圖4是第二電極的左視圖和正視剖面圖。
[0027]在所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中:1_儲錫池，2_旋轉(zhuǎn)圓盤，3-錫液，4-溫度控制器，5-阻攔屏，6-第一圓孔，7-旋轉(zhuǎn)圓面屏，8-第二圓孔，9-第一電極，10-第二電極，11-絕緣圓桿，12-放電電容，13-電機，14-電機轉(zhuǎn)軸，15-激光器，16-聚焦透鏡，17-真空腔，18-電極邊緣，19-電極頂端。
【具體實施方式】
[0028]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0029]本實施例中，如圖1所示，儲錫池1內(nèi)盛有錫液3，并通過溫度控制器4保證錫液3的溫度為300°C左右，整個裝置處于真空環(huán)境中，防止液態(tài)錫氧化；
[0030]對錫浸潤性較差且耐高溫的材料如不銹鋼或者鋁合金制作的直徑可以