光刻机用准分子激光器陶瓷绝缘框的制作方法

1.本实用新型属于准分子激光技术领域，具体涉及一种光刻机用准分子激光器陶瓷绝缘框。


背景技术：

2.准分子激光作为大功率的紫外光源,广泛地应用于科研、工业和医疗等领域。在科研应用上，有准分子激光脉冲激光沉积(pld)、激光诱导荧光(lif)光谱检测等应用。准分子激光脉冲激光沉积是将准分子激光器所产生的高功率脉冲激光束聚焦作用于靶材表面,使靶材表面产生高温及熔蚀,并进一步产生高温高压等离子体,这种等离子体定向局域膨胀发射,并在衬底上沉积而形成薄膜。
3.在工业应用上，准分子激光的工业应用集中在微加工和材料表面改性两个方面,主要包括金属和陶瓷等材料的激光标记、喷墨打印机喷嘴钻孔、微结构的制作、制作布拉格光栅、刻蚀高密度电路板、半导体光刻、液晶显示器薄膜晶体管的低温退火,细导线绝缘层的剥离等。由于短波长和大功率的特点,准分子激光是目前大规模半导体集成电路光刻的主要光源。光刻机是准分子激光器最大的产业应用领域。
4.准分子激光器需要工作在高电压、强腐蚀性的环境中才能产生高重复性及持续时间短的光束脉冲流。首先由于氧化铝的高热稳定性，能应付高脉冲率电流和反复的高温冲击。其次准分子激光器的工作介质通常由多种气体混合组成，如氟、氯等卤素气体及氩、氪、氙等惰性气体，因此所用绝缘体必须坚韧且能耐强腐蚀性卤素气体，氧化铝拥有20kv/mm优异的介电强度，这使其成为绝佳的耐腐蚀绝缘体，且该材料不会生成污染激光气体及降低绝缘体使用寿命的有机物。
5.正是由于高纯氧化铝陶瓷激光组件的强度、稳定性、绝缘特性和耐腐蚀特性，使其在工业用准分子激光器，尤其是半导体产业用准分子激光光源中，大量采用高纯氧化铝陶瓷。
6.目前的光刻机用准分子激光器以小型为主，准分子激光器绝缘框的长度大都在800mm以下。长度1.2m以上的产品，尤其是中空且两端开圆孔的结构在等静压成型以及高温烧成等方面难度很大，会存在开裂、变形等问题。另外，由于目前国内99.8％氧化铝陶瓷造粒粉的生产存在技术壁垒，而进口99.8％氧化铝造粒粉价格高昂，一公斤多在100元以上，所以，很多厂家使用99％及以下含量的氧化铝陶瓷，产品纯度低，存在杂质元素，导致在强腐蚀条件下，寿命低；且在使用过程中，出现杂质光斑。
7.随着国家对半导体行业领域的重视以及科技的进步需求，对于大型光刻机用准分子激光器的研发需求加大，国内半导体设备厂家加大了对于大型光刻机用准分子激光器的自主研发，由此导致设备急需的大型氧化铝陶瓷绝缘框(1.2m以上)的研发迫在眉睫。


技术实现要素：

8.针对现有技术中的不足，本实用新型的目的是提供一种光刻机用准分子激光器陶
瓷绝缘框，其结构合理，长度≥1.2m且氧化铝含量在99.8％以上，能满足高电压、强腐蚀性的环境中产生的高重复性及持续时间短的光束脉冲流。
9.本实用新型所述的光刻机用准分子激光器陶瓷绝缘框，包括充气孔和出气孔，充气孔一端连接充气装置，充气孔另一端连接中空型腔，出气孔一端连接中空型腔，出气孔另一端连接出气装置，中空型腔设于腔室外壁内部；腔室外壁连接准分子激光器设备。
10.所述腔室外壁长度≥1.2m。
11.优选的，充气孔和出气孔纵截面均为圆孔。
12.优选的，充气孔与出气孔均为圆柱体形状，位于腔室外壁两端面中央位置。
13.优选的，中空型腔为长方形。
14.优选的，腔室外壁表面平行度≤0.1mm，平面度≤0.05mm，能与准分子激光器实现无缝精确安装，密封性好。
15.优选的，陶瓷绝缘框采用纯度≥99.9％、粒径≤1μm的高纯氧化铝粉。
16.所述中空型腔内壁光滑，两端分别连接充气孔与出气孔，能应付高脉冲率电流和反复的高温冲击，以及能耐强腐蚀性卤素气体。
17.所述的光刻机用准分子激光器陶瓷绝缘框的制备过程如下：
18.采用高纯氧化铝粉，通过添加分散剂、去离子水、粘结剂、脱模剂、消泡剂等球磨成浆料，经喷雾造粒成99.8％以上的氧化铝陶瓷造粒粉，通过冷等静压成型、陶瓷生坯加工后，在1600～1680℃的温度烧结2～4h，再经冷加工即得。
19.本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果：
20.(1)本实用新型结构设计合理，充气孔与出气孔位于两端面，易于控制强腐蚀性卤素气体的进气与出气；腔室外壁具有较小的平行度与平面度，能与准分子激光器实现无缝精确安装，密封性好，防止气体泄漏；
21.(2)本实用新型所用的氧化铝陶瓷绝缘框氧化铝含量在99.8％以上，杂质少，具有高强度、高稳定性、绝缘特性和耐腐蚀特性，产品尺寸大，产品长度在1.2m以上，打破了目前的技术壁垒，目前国内尚无如此长度的产品用于大型准分子激光器，助力我国大型激光器的自主研发。
附图说明
22.图1是本实用新型的剖面图；
23.图2是本实用新型的俯视图；
24.图3是本实用新型的侧视图；
25.图中：1、充气孔；2、出气孔；3、腔室外壁；4、中空型腔。
具体实施方式
26.以下结合实施例对本实用新型做进一步描述。
27.实施例1
28.如图1所示，一种光刻机用准分子激光器陶瓷绝缘框，包括充气孔1和出气孔2，充气孔1一端连接充气装置，充气孔1另一端连接中空型腔4，出气孔2一端连接中空型腔4，出气孔2另一端连接出气装置，中空型腔4设于腔室外壁3内部；腔室外壁3连接准分子激光器
设备。
29.所述腔室外壁3长度≥1.2m。
30.所述充气孔1和出气孔2均为圆孔。
31.所述充气孔1与出气孔2均为圆柱体形状，位于腔室外壁3两端面中央位置。
32.所述中空型腔4为长方形。
33.所述腔室外壁3表面平行度≤0.1mm，平面度≤0.05mm，能与准分子激光器实现无缝精确安装，密封性好。
34.所述陶瓷绝缘框采用纯度≥99.9％、粒径≤1μm的高纯氧化铝粉。
35.所述中空型腔内壁光滑，两端分别连接充气孔1与出气孔2，能应付高脉冲率电流和反复的高温冲击，以及能耐强腐蚀性卤素气体。
36.所述的光刻机用准分子激光器陶瓷绝缘框的制备过程如下：
37.采用高纯氧化铝粉，通过添加分散剂、去离子水、粘结剂、脱模剂、消泡剂等球磨成浆料，经喷雾造粒成99.8％以上的氧化铝陶瓷造粒粉，通过冷等静压成型、陶瓷生坯加工后，在1650
±
30℃的温度烧结2h，再经冷加工即得。


技术特征：
1.一种光刻机用准分子激光器陶瓷绝缘框，其特征在于：包括充气孔(1)和出气孔(2)，充气孔(1)一端连接充气装置，充气孔(1)另一端连接中空型腔(4)，出气孔(2)一端连接中空型腔(4)，出气孔(2)另一端连接出气装置，中空型腔(4)设于腔室外壁(3)内部；腔室外壁(3)连接准分子激光器设备。2.根据权利要求1所述的光刻机用准分子激光器陶瓷绝缘框，其特征在于：腔室外壁(3)长度≥1.2m。3.根据权利要求1所述的光刻机用准分子激光器陶瓷绝缘框，其特征在于：充气孔(1)和出气孔(2)纵截面均为圆孔。4.根据权利要求1所述的光刻机用准分子激光器陶瓷绝缘框，其特征在于：中空型腔(4)为长方形。5.根据权利要求1所述的光刻机用准分子激光器陶瓷绝缘框，其特征在于：腔室外壁(3)表面平行度≤0.1mm，平面度≤0.05mm。6.根据权利要求1所述的光刻机用准分子激光器陶瓷绝缘框，其特征在于：采用纯度≥99.9％、粒径≤1μm的高纯氧化铝粉。

技术总结
本实用新型属于准分子激光技术领域，具体涉及一种光刻机用准分子激光器陶瓷绝缘框。本实用新型所述的光刻机用准分子激光器陶瓷绝缘框，包括充气孔和出气孔，充气孔一端连接充气装置，充气孔另一端连接中空型腔，出气孔一端连接中空型腔，出气孔另一端连接出气装置，中空型腔设于腔室外壁内部；腔室外壁连接准分子激光器设备。本实用新型结构合理，能满足高电压、强腐蚀性的环境中产生的高重复性及持续时间短的光束脉冲流。时间短的光束脉冲流。时间短的光束脉冲流。


技术研发人员：孟姗姗 王安英 徐东昌 王国阳 李世慧 赵帅 陈传蒙
受保护的技术使用者：山东硅元新型材料股份有限公司
技术研发日：2021.11.17
技术公布日：2022/6/3