一种基于电场力诱导的极紫外光源液滴靶发生装置及方法与流程

1.本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种基于电场力诱导的极紫外光源液滴靶发生装置及方法。


背景技术：

2.极紫外光刻机所采用的是极紫外(extreme ultraviolet,euv)曝光光源，其主要是一种中心波长为13.5nm，带宽2％的极紫外光。这种极紫外光的产生方法是高频高能量脉冲激光轰击金属锡靶材，产生高温高密度的等离子体。这种等离子体中不断地发生着电离和复合过程并辐射出波长为13.5nm的极紫外光。靶材中与激光作用的有效元素为金属锡，常见的锡靶供应装置是一种液滴靶发生器，请参阅图1，其通过将金属锡1加热至其熔点以上，形成熔融液态锡，随后通过施加气压源5将液态锡经微孔喷嘴2喷出，形成射流3；同时沿射流3方向施加超声振动源6，射流3即断裂形成均匀间距的液滴4，将连续喷射的单个液滴4和激光脉冲同步，则可以连续实现激光轰击锡液滴靶，从而形成可用于极紫外光刻机的极紫外光源，脉冲激光准确轰击到单个液滴才能稳定产生极紫外光。
3.目前主要存在的问题是1、液滴发生器中所施加的振动源来自刚性振动杆，其振动频率为20至50兆赫兹，振动波的传递距离较长，振动传递到微孔喷嘴处存在不可控的横向漂移。这使得向下喷射的锡液滴也存在不可控的横向运动。液滴的横向运动将使得激光脉冲无法准确地轰击到液滴中心，直接影响极紫外光的产生效率；2、与激光脉冲匹配的锡液滴直径为20至60微米，即喷嘴微孔的直径也需相同量级，且液态金属锡的密度大、粘度高，需要较大的气压才能将液态锡经微孔喷出，这使微孔喷嘴一直承受着高压，以及液态锡自身的高温作用，进一步加大了喷射锡液滴的不稳定性。


技术实现要素：

4.针对问题，本发明提供了一种基于电场力诱导的极紫外光源液滴靶发生装置，包括一带电容器，所述带电容器包括加热部和喷出部，喷出部底端设置有微孔喷嘴，且带电容器内盛有四氯化锡，在所述带电容器的外侧壁上电连接有正极；所述带电容器的正下方设置有环形带电极板，环形带电极板电连接有负极。
5.作为本发明的再进一步技术方案是：所述加热部呈圆筒状，喷出部呈倒圆锥状，微孔喷嘴朝下设置。
6.作为本发明的再进一步技术方案是：所述带电容器内设置有加热丝。
7.作为本发明的再进一步技术方案是：所述微孔喷嘴的轴线与所述环形带电极板所在轴线相重合。
8.作为本发明的再进一步技术方案是：所述环形带电极板上负压呈周期性幅值变化。
9.作为本发明的再进一步技术方案是：所述环形带电极板与所述微孔喷嘴之间的间距为50
‑
100mm。
10.一种由上述所述的基于电场力诱导的极紫外光源液滴靶发生装置的发生方法，包括以下步骤：
11.1)向带电容器内灌装四氯化锡，并施加气压源，使四氯化锡经微孔喷嘴形成射流喷出；
12.2)对带电容器壁施加正电压，使射流表面带正电；
13.3)对环形带电极板上施加负电压，与射流形成电场力，拉伸射流；
14.4)调制环形带电极板上负电压周期性幅值变化，形成变化的电场力使射流断裂为液滴；
15.5)根据脉冲激光频率调节环形带电极板上幅值的周期大小，使激光频率与射流断流频率一致，随后使单个激光脉冲作用单个液滴。
16.作为本发明的再进一步技术方案是：在所述步骤1)后还包括：
17.开启加热丝给四氯化锡加热，加热温度保持在25℃
‑
100℃之间。
18.作为本发明的再进一步技术方案是：所述环形带电极板上负电压为直流偏置250
‑
500v，其交流震荡幅值50
‑
250v，震荡周期10
‑
40khz。
19.作为本发明的再进一步技术方案是：向所述四氯化锡里添加水或乙醇，其溶解浓度范围为85％
‑
99％。
20.本发明具有的有益效果是：
21.1、带电容器中的四氯化锡从微孔喷嘴中喷出形成射流，同时对带电容器的侧壁施加正电压，使射流表面带正电，同时对环形带电极板施加周期性幅值变化，形成变化的电场力使射流断裂为液滴，相比传统的利用超声振杆产生振源来使射流断裂，本发明所提出的周期性电场力拉伸射流断裂方法，直接避免了振动信号传递到微孔喷嘴处产生的横向漂移，具有相对较高的射流横向稳定性；
22.2、通过调制环形带电极板电压的频率，可以更精确的调控射流断流形成液滴的频率，使其更好的和激光的脉冲频率匹配，即一个激光脉冲作用于一个液滴；
23.3、采用四氯化锡代替熔融液态锡，避免了大功率加热装置的和高压力气压源，减小液滴发生器的运行功耗。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其它的附图。
25.图1是本发明现有技术的结构示意图；
26.图2是本发明的结构示意图。
27.图中：1
‑
金属锡；2
‑
微孔喷嘴；3
‑
射流；4
‑
液滴；5
‑
气压源；6
‑
超声振动源；7
‑
带电容器；8
‑
四氯化锡；9
‑
加热丝；10
‑
环形带电极板；11、正极。
28.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
31.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
32.实施例1：
33.结合图2，在本发明的实施例中，一种基于电场力诱导的极紫外光源液滴靶发生装置，包括一带电容器7，所述带电容器7包括加热部和喷出部，喷出部底端设置有微孔喷嘴2，且带电容器7内盛有四氯化锡，8在所述带电容器7的外侧壁上电连接有正极11，正极11电压为100
‑
500v直流偏压；所述带电容器7的正下方设置有环形带电极板10，环形带电极板10电连接有负极。
34.在本发明的一个实施例中，带电容器7中的四氯化锡8从微孔喷嘴2中喷出形成射流3，同时对带电容器7的侧壁施加正电压，使射流3表面带正电，同时对环形带电极板10施加周期性幅值变化，形成变化的电场力使射流3断裂为液滴4，相比传统的利用超声振杆产生振源来使射流3断裂，本发明所提出的周期性电场力拉伸射流3断裂方法，直接避免了振动信号传递到微孔喷嘴2处产生的横向漂移，具有相对较高的射流3横向稳定性；
35.同时通过调制环形带电极板10电压的频率，可以更精确的调控射流3断流形成液滴4的频率，使其更好的和激光的脉冲频率匹配，即一个激光脉冲作用于一个液滴4；
36.此外，采用四氯化锡8代替熔融液态锡，避免了大功率加热装置的和高压力气压源5，减小液滴发生器的运行功耗。
37.所述加热部呈圆筒状，喷出部呈倒圆锥状，微孔喷嘴2朝下设置。
38.所述带电容器7内设置有加热丝9，开启加热丝9给四氯化锡8加热，加热温度保持在25℃
‑
100℃之间，避免经微孔喷嘴2中喷出的射流3因温度降低而凝固。
39.所述微孔喷嘴2的轴线与所述环形带电极板10所在轴线相重合，如此设置可以使得液滴4能够完全从环形带电极板10中间处通过。
40.所述环形带电极板10上负压呈周期性幅值变化，所述环形带电极板10上负电压为直流偏置250
‑
500v，其交流震荡幅值50
‑
250v，震荡周期10
‑
40khz。
41.所述环形带电极板10与所述微孔喷嘴2之间的间距为50
‑
100mm。
42.实施例2：
43.一种由上述所述的基于电场力诱导的极紫外光源液滴靶发生装置的发生方法，包
括以下步骤：
44.1)向带电容器7内灌装四氯化锡8，并施加气压源5，所述气压源5可以选择氮气、氦气，气压源的压力为1
‑
5mpa，使四氯化锡8经微孔喷嘴2形成射流喷出；
45.2)对带电容器7壁施加正电压，使射流3表面带正电；
46.3)对环形带电极板10上施加负电压，与射流3形成电场力，拉伸射流3；
47.4)调制环形带电极板10上负电压周期性幅值变化，形成变化的电场力使射流3断裂为液滴4；
48.5)根据脉冲激光频率调节环形带电极板10上幅值的周期大小，使激光频率与射流3断流频率一致，随后使单个激光脉冲作用单个液滴4。
49.实施例3：
50.向所述四氯化锡8里添加水或乙醇，其溶解浓度范围为85％
‑
99％，为了提高射流3中正电荷浓度以及增强电场力的作用，可以将四氯化锡8溶于水或乙醇中，以此来提高溶液中游离锡离子的浓度。
51.当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。