一种强脉冲极紫外光源系统的制作方法

1.本实用新型属于检测装置领域，尤其涉及一种强脉冲极紫外光源系统。


背景技术：

2.光刻是芯片制造技术的主要环节之一，光刻机分为紫外光源(uv)、深紫外光源 (duv)、极紫外光源(euv)。随着集成电路的发展，高度集成技术需求也逐渐提高，大部分电子元器件和存储单元趋于超小型化。采用极紫外光源(euv)生产超小型芯片已最为核心的是新一代曝光技术。对于工业生产用euv光刻机，其关键部件多层涂层镜、光收集器等，因其性能参数要求较高，如果不满足要求会影响到光学系统的工作效率。所以装机前要采用13.5nm光源对其检测评估，判断是否满足使用要求。这些器件使用过程中，会受到碳污染，影响到光学系统的工作效率，需对其进行清洗并重新检测。也需要采用13.5nm光源对其检测评估，所以如何开发一款高效稳定产生13.5nm光源的系统是本领域技术人员一直思考的难题。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种强脉冲极紫外光源系统，解决上述现有技术中需要产生稳定高效的13.5nm光源的技术问题。
4.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
5.一种强脉冲极紫外光源系统，包括：等离子体源、真空腔室、电极靶、第一磁场线圈、第二磁场线圈、真空泵、等离子体电源和线圈电源，所述等离子体源与真空腔室相连通，所述电极靶设置于真空腔室内腔下部，所述等离子体源与等离子体电源电连接，所述等离子体源具有进气口，所述等离子体源位于进气口下部区域具有放电区，所述放电区下部具有喷嘴，所述进气口通过放电区与喷嘴连通，所述喷嘴侧面连通有导气口，所述喷嘴底部具有喷口，所述真空腔室顶部具有顶部开口，所述喷口与顶部开口连通，所述喷嘴所在区域外侧套装有第一线磁场圈，所述电极靶所在区域外侧套装有第二线磁场圈，所述第一线磁场圈和第二线磁场圈通过线圈电源提供电源，所述真空腔室侧面具有引出口，所述真空腔室底部与真空泵连通，所述真空腔室与接地端电连接。
6.本实用新型的一种强脉冲极紫外光源系统，所述电极靶与脉冲电源电连接，所述脉冲电源另一端与等离子体电源电连接。
7.本实用新型的一种强脉冲极紫外光源系统，所述等离子体源与真空腔室之间设置有第一绝缘垫，所述真空腔室的顶部开口内设置有第一绝缘套。
8.本实用新型的一种强脉冲极紫外光源系统，所述电极靶包括：靶头和导杆，所述靶头与导杆连接，所述导杆上具有连接孔，所述连接孔与脉冲电源连接。
9.本实用新型的一种强脉冲极紫外光源系统，所述导杆上具有安装板，所述安装板上具有若干安装孔，所述安装孔内穿设有连接螺钉与真空腔室连接。
10.本实用新型的一种强脉冲极紫外光源系统，所述靶头外侧设置有循环冷却水管，
所述循环冷却水管沿着导杆延伸至真空腔室外部。
11.本实用新型的一种强脉冲极紫外光源系统，所述安装板与真空腔室之间设置有第二绝缘套，所述第二绝缘套的截面形状呈t字形结构。
12.本实用新型的一种强脉冲极紫外光源系统，所述连接螺钉外套装有第三绝缘套。
13.本实用新型的一种强脉冲极紫外光源系统，所述等离子体电源的正极输出端设置有反冲保护电路，所述反冲保护电路由单向二极管和接触器组成。
14.本实用新型的一种强脉冲极紫外光源系统，所述电极靶上方设置有隔板，所述隔板与电极靶位置对应处设置有通过孔。
15.本实用新型的一种强脉冲极紫外光源系统，所述第二绝缘套上下表面均设置有密封圈，所述导杆的安装板上与密封圈位置对应处具有密封槽。
16.本实用新型产生的有益效果是：
17.1、通过等离子体源产生稳定的氩等离子体在喷嘴处形成超音速等离子体，将氙气充分电离，形成低价态氙等离子体并与引入的氩等离子体混合。通过第一线磁场圈将氩、氙混合等离子体约束，并形成稳态等离子体束流，输送至电极靶上；
18.2、强脉冲等离子体加热功率稳定性高，且与等离子体产生相互独立，同时结合电极靶水冷却结构，极大的降低了碎屑产生，避免对光学系统造成污染；
19.3、通过脉冲电源加载强脉冲、大电流作用于等离子体束流上，对等离子体进行加热，低价态氙等离子体获得能量，进一步离化成高价态氙等离子体，高价态氙等离子体与电子复合，发出13.5nm极紫外光，从而实现极紫外光(euv)的稳定输出。
附图说明
20.下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
21.图1是本实用新型实施例的示意图；
22.图2是本实用新型实施例的电极靶安装示意图；
23.图3是本实用新型实施例的电极靶结构示意图；
24.图4是本实用新型实施例的循环冷却水管示意图。
具体实施方式
25.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.如图1
‑
4所示，一种强脉冲极紫外光源系统，包括：等离子体源1、真空腔室4、电极靶6、第一磁场线圈7、第二磁场线圈9、真空泵16、等离子体电源10和线圈电源14，所述等离子体源1与真空腔室4相连通，所述电极靶6设置于真空腔室4内腔下部，所述等离子体源1与等离子体电源10电连接，所述等离子体源1具有进气口101，所述等离子体源1 位于进气口101下部区域具有放电区102，所述放电区102下部具有喷嘴103，所述进气口 101通过放电
区102与喷嘴103连通，所述喷嘴103侧面连通有导气口104，所述喷嘴103 底部具有喷口105，所述真空腔室4顶部具有顶部开口，所述喷口105与顶部开口连通，所述喷嘴103所在区域外侧套装有第一线磁场圈7，所述电极靶6所在区域外侧套装有第二线磁场圈9，所述第一线磁场圈7和第二线磁场圈9通过线圈电源14提供电源，所述真空腔室4侧面具有引出口8，所述真空腔室4底部与真空泵16连通，所述真空腔室4与接地端 15电连接。
27.本实用新型的优选实施例中，所述电极靶6与脉冲电源13电连接，所述脉冲电源13 另一端与等离子体电源10电连接。
28.本实用新型的优选实施例中，所述等离子体源1与真空腔室4之间设置有第一绝缘垫 2，所述真空腔室4的顶部开口内设置有第一绝缘套3。
29.本实用新型的优选实施例中，所述电极靶6包括：靶头604和导杆606，所述靶头604 与导杆606连接，所述导杆606上具有连接孔601，所述连接孔601与脉冲电源13连接。
30.本实用新型的优选实施例中，所述导杆606上具有安装板，所述安装板上具有若干安装孔602，所述安装孔602内穿设有连接螺钉17与真空腔室4连接。
31.本实用新型的优选实施例中，所述靶头604外侧设置有循环冷却水管605，所述循环冷却水管605沿着导杆606延伸至真空腔室4外部。
32.本实用新型的优选实施例中，所述安装板与真空腔室4之间设置有第二绝缘套19，所述第二绝缘套19的截面形状呈t字形结构。
33.本实用新型的优选实施例中，所述连接螺钉17外套装有第三绝缘套18。
34.本实用新型的优选实施例中，所述等离子体电源10的正极输出端设置有反冲保护电路，所述反冲保护电路由单向二极管11和接触器12组成。
35.本实用新型的优选实施例中，所述电极靶6上方设置有隔板5，所述隔板5与电极靶6 位置对应处设置有通过孔。
36.本实用新型的优选实施例中，所述第二绝缘套19上下表面均设置有密封圈20，所述导杆606的安装板上与密封圈20位置对应处具有密封槽603。
37.工作原理简述：
38.等离子体源1通过第一绝缘板2与真空腔室4连接，反应气体(氩气)通过等离子体源1的进气口101进入放电区102，在等离子体电源10外加电场作用下，将反应气体(氩气)离化成氩等离子体，并在喷口105喷射出去，形成高通量密度等离子体。等离子体源1 稳定工作后，将工作气体如：氙气通过导气口104进入喷嘴103喷射至喷口105中，在氩等离子体作用下将氙气充分电离，形成低价态氙等离子体。氩、氙混合等离子体在第一磁场线圈7约束作用下，形成等离子体束流，并沿真空腔室4轴线输送至电极靶6上，此时在等离子体源1和电极靶6之间通过脉冲电源13加载强脉冲、大电流作用于等离子体束流上，对等离子体进行加热，低价态氙等离子体获得能量，进一步离化成高价态氙等离子体，高价态氙等离子体与电子复合，发出13.5nm极紫外光，从而实现极紫外光euv的稳定输出。
39.其中，真空泵16用于真空腔室4真空环境的获得，同时可将工作时反应残余气体如： (氩气、氙气)排出。
40.等离子体源1选用专利zl201420180659.5装置，在此不赘述，等离子体源1通过绝缘板2与真空腔室4连接，等离子体源1与真空腔室4之间为电绝缘连接。真空腔室4外部设有接地端15，保护人身和设备的安全。等离子体源1的喷嘴105处设有第一绝缘套3，第一绝缘
套3材质优选为氮化铝，该材质具有良好的电绝缘性。这样可有效防止加载强脉冲时，等离子体与腔室壁放电，影响euv光稳定性。
41.等离子体源1的反应气体(氩气)来自外部储气罐，反应气体(氩气)通过进气口101 进入放电区102，在等离子体电源10型号：star200
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ta01外加电场作用下，将反应气体 (氩气)离化成氩等离子体，并在喷嘴105喷射出去，形成高通量密度等离子体。
42.等离子体源1稳定工作后，启动线圈电源14(型号：dx
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at
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7d)，第一磁场线圈7和第二磁场线圈9通入电流，第一磁场线圈7和第二磁场线圈9中心轴线将产生高达5000高斯的磁场强度，同时将工作气体(氙气)通过导气口104进入喷嘴103喷射至喷口105中，在氩等离子体作用下将氙气充分电离，形成低价态氙等离子体。氩、氙混合等离子体在第一磁场线圈7和第二磁场线圈9约束作用下，形成等离子体束流，并沿真空腔室4轴线输送至电极靶6上，此时在等离子体源1和电极靶6之间通过脉冲电源13加载强脉冲、大电流作用于等离子体束流上，对等离子体进行加热，低价态氙等离子体获得能量，进一步离化成高价态氙等离子体，高价态氙等离子体与电子复合，发出13.5nm极紫外光，极紫外光从引出口 8导出，从而实现极紫外光(euv)的稳定输出。强脉冲等离子体加热与等离子体产生相互独立，极大的降低了碎屑的产生，避免对光学系统造成污染；
43.脉冲电源13(型号：dh
‑
dlz9)一端与等离子体电源10的阳极连接，一端与电极靶6的连接孔601连接。脉冲电源13启动时，为了保证等离子体电源10不会被脉冲电源13的高压击穿损坏，在等离子体电源10的正极输出端设有反冲保护电路，反冲保护电路由单向二极管11和接触器12组成。等离子体电源10启动时接触器12闭合，防止等离子体电源10 触发时的高频高压击穿单向二极管11；脉冲电源13启动时接触器12闭合，脉冲电源13的高压不会通过单向二极管11，对等离子体源10造成影响，等离子体源10的电流可经单向二极管11正常通过，维持等离子体源1正常工作。
44.电极靶6通过第一绝缘套19与真空腔室4连接，电极靶6与真空腔室4之间为电绝缘连接，第二绝缘套19)采用聚醚醚酮加工而成，具有良好的耐热性和电绝缘性；连接螺钉17 通过连安装孔602将电极靶6固定，并靠密封圈20密封，为保证良好的电绝缘效果，连接螺钉17外部安装有第三绝缘套18。第三绝缘套18采用聚醚醚酮加工而成，具有良好的耐热性和电绝缘性；
45.靶头604外部设有循环冷却水管605，两者采用钎焊工艺连接，靶头604材质优选为钨，该材质具有良好的导电性和导热性良好，且具有较高的熔点和较低的溅射率，循环冷却水管605的冷却下，极大的降低了碎屑的产生，避免对光学系统造成污染；靶头604前端设有隔板5，隔板5材质优选氮化铝，该材质具有良好的耐热性和电绝缘性。可保证稳态等离子体束正常通过隔板5中心孔作用于靶头604中心上，加载强脉冲时，避免与靶头604其余位置放电，影响放电稳定性。
46.循环冷却水管605通过导杆606连接至真空室外，循环冷却水管605和导杆606两者采用钎焊工艺连接。循环冷却水管605和导杆606材质优选为紫铜，该材质具有良好的导热性、导电性和焊接性能。既保证了冷却效果，又有利于电流传输。
47.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指
示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
48.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
49.应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。