[發明專利]一種用于極紫外光源的高熔點材料液滴靶產生裝置

有效

• 申請號: 201210545951.8
• 申請日: 2012-12-14
• 公開（公告）號: CN103042221A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 陳鴻;王新兵;朱海紅;左都羅;陸培祥
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本發明屬于EUV（Extreme?Ultraviolet，極紫外）光源領域，更具體地，涉及一種用于極紫外光源的高熔點材料液滴靶產生裝置。

背景技術

近年來，隨著半導體制造工業的迅速發展，集成電路越來越追求小的刻蝕尺寸和間隔從而造出更大規模集成電路。但是目前的光刻技術已經達到了光刻機刻蝕分辨率的極限。EUVL（Extreme?Ultraviolet?Lithography，極紫外光刻）技術利用極紫外光作為光刻機光源進行刻蝕。由于利用了更短波長的光源，EUVL技術大幅提升了刻蝕的分辨率。ITRS（International?Technology?Roadmap?for?Semiconductors，國際半導體技術路線圖）已將EUVL列為突破16nm和11nm節點的主要技術。其中6.x波段的極紫外光源光刻技術是突破11nm節點的主要解決方案。

LPP（Laser?Produced?Plasma，激光致等離子體）極紫外輻射光源是一種最受歡迎的EUVL光源。其原理圖如圖1所示，這種光源主要包括：脈沖激光11，靶材裝置13，收集鏡14。一束或多束高能脈沖激光11（功率密度大于10¹⁰W/cm²）經透鏡12聚焦后與靶材在收集鏡的一個焦點處作用。靶材受熱氣化、電離。受激電離的高電離態離子15輻射出極紫外光。這種極紫外波段的輻射光被多層膜收集鏡14收集并從IF點（Intermediate?focus，中間焦點）（收集鏡14的另一個焦點）16輸出。適用于商業量產的LPP光源需要在光源中的IF點處的功率達到100W以上，并且設備具有高亮度（轉換效率）、高空間穩定性，高重復頻率。靶材提供裝置1必須能產生適用于LPP光源的高重復頻率，高空間穩定性的靶材。

LPP光源中激光與均勻液滴靶相互作用產生極紫外輻射是一種公認的轉換效率高，碎屑少，穩定性好的光源。液滴靶材密度大、體積小，比氣體團簇靶更容易獲得高的EUV輻射轉換效率。而且液滴靶本身沒有固體雜質，在噴射時還能容易的控制液滴的質量，從而在激光與液滴靶材作用的時候產生的更少碎屑。液滴靶還具有能無限時的工作，便于靶材回收再利用等一系列的優點。

用作上述LPP光源的靶材一般情況是錫液滴，由于錫熔點很低，普通的加熱就能達到。采用錫的EUV特征輻射波長13.5nm。但是研究更短波長6.xnm的極紫外光源時采用的靶材料為Tb（鋱）或Gd（釓）。這兩種材料都屬于難熔金屬，它們的熔點都很高，Tb熔點達到了1356攝氏度，Gd也高達1313攝氏度。普通的加熱噴射裝置難以在如此高的溫度下再加壓噴射，并持久工作；即使能做到，設備也很復雜，使用起來比較危險。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種用于極紫外光源的高熔點材料液滴靶產生裝置，旨在解決現有的加熱噴射裝置難以在如此高的溫度下再加壓噴射并持久工作的問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種用于極紫外光源的高熔點材料液滴靶產生裝置，包括激光、透鏡、顆粒進料裝置、噴嘴和管道，所述激光與所述噴嘴同軸，并通過所述透鏡聚焦進入所述噴嘴中，用于加熱進入所述噴嘴的靶材固體顆粒；所述顆粒進料裝置通過所述管道與所述噴嘴連接，用于將靶材固體顆粒連續勻速投送至所述噴嘴中；當所述靶材固體顆粒進入到所述噴嘴后，所述激光對所述靶材固體顆粒進行加熱并使其熔化成液體，所述液體通過噴嘴噴出并形成均勻液滴靶。

更進一步地，所述噴嘴為管狀噴嘴。

更進一步地，所述噴嘴包括進料口，進光口和出料口；所述進料口用于與所述管道連接；所述進光口采用激光高透過率鏡片密封，用于透射激光；所述出料口為尖細的噴孔，所述液體通過所述噴孔噴出。

更進一步地，所述噴孔的孔徑大小為10-100um。

更進一步地，所述顆粒進料裝置包括：傳送帶、均勻排布于傳送帶上的靶材固體顆粒、轉盤以及均勻排布于轉盤上的齒輪；傳送帶帶動靶材固體顆粒勻速運動；轉盤帶動齒輪勻速轉動；當靶材固體顆粒運動至管道的管口處時，齒輪運動至管口處并將所述靶材固體顆粒推入管道。

更進一步地，所述轉盤轉動的速度N、轉盤上的齒輪數X、靶材固體顆粒間隔D和傳送帶的運動速度V之間滿足關系k為正整數。

更進一步地，通過調節轉盤轉動的速度來改變靶材固體顆粒的輸送頻率。