一种用于euv光源的液滴锡靶供应装置
技术领域
1.本发明涉及euv(extreme ultraviolet，极紫外)光源领域，尤其涉及一种用于euv光源的液滴锡靶供应装置。
背景技术：2.半导体制造业发展迅速，现阶段主要光刻技术为euvl(extreme ultraviolet lithography，极紫外光刻)。euvl技术利用极紫外波段13.5nm波长的光作为光刻机光源进行芯片刻蚀。由于使用的13.5nm波长的光波长很短，所以euvl可以实现很高的芯片刻蚀精度。lpp(laser produced plasma，激光产生等离子体)光源是目前业界内主流的的euv光源，其原理为大功率二氧化碳激光聚焦后与液滴锡靶供应装置产生的连续锡滴相互作用，锡滴在激光的照射下气化进一步电离发射出13.5nm的euv光。之后euv光被大口径的反镜收集得到功率较高的euv光。目前阶段商用的euv光刻光源焦点处的峰值功率可达150w及以上。euv光源在芯片制造时，需要在高频(～khz量级)下稳定工作。这就要求锡靶供应装置产生的锡滴的空间稳定性极高，而且高频重复性好
技术实现要素：3.针对lpp光源研究现状，本专利旨在于提供一种用于euv光源的液滴锡靶供应装置，旨在解决目前研究中靶材空间稳定性差以及高频下重复性差的问题。本发明采用的技术手段如下：
4.一种用于euv光源的液滴锡靶供应装置，包括连接在一起的第一端盖板、第二端盖板和置于二者内部的声学产生及传播装置，所述第一端盖板上集成有存储液态锡的腔室，所述腔室的输出端设有小孔，所述第一端盖板的输出端连接有小孔盖板，所述存储液态锡的腔室连接有供料管，所述小孔盖板上设有供锡液滴流流动的小孔，第一端盖板上还连接有集成加压装置和温度调节装置，所述集成加压装置用于向存储液态锡的腔室中加压，所述温度调节装置用于调节第一端盖板的温度，所述声学产生及传播装置的输出端与所述存储液态锡的腔室相连，其用于使小孔处的喷射流发生破裂，形成稳定的锡液滴靶，所述声学产生及传播装置配套有主动制冷装置。
5.进一步地，所述温度调节装置包括加热装置和温度探头，所述加热装置安装在第一端盖板上，通过读取温度探头处温度，反馈调节加热装置的输出状态。
6.进一步地，所述声学产生及传播装置的输出端通过特制件与第一端盖板上的存储液态锡的腔室相连，所述特制件包括隔热块和薄膜，所述隔热块一侧为声学产生及传播装置的输出端，另一侧将薄膜压靠在第一端盖板上，声学产生及传播装置产生的声学振动传到特制件薄膜上，从而驱动锡滴产生装置产生稳定的锡滴。
7.进一步地，所述第二端盖板上集成有气压平衡管路，所述气压平衡管路用于平衡薄膜两侧的压力。
8.进一步地，所述声学产生及传播装置包括压电陶瓷、压电陶瓷底座以及蝶式簧片，
所述压电陶瓷底座可拆卸地安装在第一端盖板上，所述压电陶瓷底座的端部通过蝶式簧片连接在第二端盖板上。
9.进一步地，所述压电陶瓷底座的外部设有若干凸块，所述第一端盖板的内部设有匹配凸块的第一端盖板预留滑轨。
10.进一步地，主动制冷装置和第二端盖板之间接触配合，在接触面涂覆导热硅脂。
11.进一步地，所述小孔的输入端之前设有过滤网。
12.进一步地，所述小孔的输入端之前设有收口器，第一端盖板在远离小孔方向逐渐为开口设计。
13.本发明具有以下优点：
14.相比于之前的锡液滴靶材供应装置，此装置在保证高稳定性和高效率的条件下，将锡液体局部加热部分与声学产生装置分隔开，解决了声学产生装置无法在高温下工作的问题。另外由于声学产生装置在锡滴产生装置内部独立安装，可以极大程度上保证外界的微扰减少至最小。此外，小孔的更换非常容易，可以快速在装置外部完成。利用此发明即可实现锡滴极高的空间稳定性极和好的高频重复性，从而为lpp光源提供良好的锡滴束源。
附图说明
15.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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本发明实施例提供的一种用于euv光源的液滴锡靶供应装置结构示意图。
17.图2(a)是图1的剖面示意图，图2(b)是图1的另一位置剖面示意图。
18.图3是本发明实施例中第一端盖板的结构示意图。
19.图4是本发明实施例中压电陶瓷底座的结构示意图。
20.图5是本发明小孔位置示意图，(a)、(b)、(c)分别为三种不同的设计。
21.图6是一种极紫外光源的液滴锡靶供应装置的供料罐示意图。
22.图中：1、小孔盖板；2、第二端盖板；3、第一端盖板；4、声学产生装置(压电陶瓷)；5a、第一加压管路；5b、第二加压管路；6、气压平衡管路；7、小孔；8、收口器；9、特制件隔热块；10、压电陶瓷底座；11、蝶式簧片；12、主动制冷装置；13、特制件薄膜；14、精确加热装置；15、第一端盖板预留滑轨；16、压电陶瓷底座凸块。
具体实施方式
23.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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做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。
24.本发明实施例提供一种用于euv光源的液滴锡靶供应装置。当装置工作时，通过声学产生装置产生振动激励，并且通过声学传播装置传播到锡液滴振动腔室内，使得锡喷射流产生锐利破裂，得到空间稳定性极高，而且高频重复性好的锡液滴靶。而且通过改变声学
产生装置的激励波形，可以对产生的锡液滴靶进行频率调制。另外改变小孔两侧的压差也可以调整锡液滴大小和锡液滴之间的间距。
25.如图1、图2所示，本实施例公开的一种用于euv光源的液滴锡靶供应装置，包括连接在一起的如图3所示的第一端盖板、第二端盖板和置于二者内部的声学产生及传播装置，所述第一端盖板上集成有存储液态锡的腔室，具体为第一端盖板中段部分为存储液态锡的腔室，，储存锡腔室的供料和排气通过两个或者多个连接管路进行设置。管路和第一端盖板之间通过粘合或者焊接方式进行密封连接。所述腔室的输出端设有小孔，所述第一端盖板的输出端通过螺栓可拆卸地连接有小孔盖板，所述存储液态锡的腔室连接有供料管，所述小孔盖板上设有供锡液滴流流动的小孔，第一端盖板上还连接有集成加压装置和温度调节装置，所述集成加压装置用于向存储液态锡的腔室中加压，所述温度调节装置用于调节第一端盖板的温度，所述声学产生及传播装置的输出端与所述存储液态锡的腔室相连，其用于使小孔处的喷射流发生破裂，形成稳定的锡液滴靶，所述声学产生及传播装置配套有主动制冷装置。在一些实施例中上述组件之间的装配为独立安装，在一些实施例中上述组件之间并非独立安装。
26.特别的，在安装小孔7到小孔盖板1上时候，小孔盖板1的中心孔要与小孔7进行圆心重合。另外小孔盖板1和第一端盖板3之间进行密封时候，要保持每颗螺丝固定力度相当。
27.在一些实施例中，第一端盖板3上有可以和小孔盖板1进行配合的定位槽口，便于第一端盖板3的中心孔和小孔7进行圆心重合。
28.在一些实施例中，出于装配方便考虑，小孔盖板1，小孔7及两者之间的垫圈可以整体设计为螺帽设计，与第一端盖板3相应螺纹接头进行配合安装。
29.由于工作状态下，第一端盖板3处于高温下，需要考虑其组装件的热胀冷缩效应带来的装配误差，故对于小孔7处的垫圈，选择过盈配合，并且选择膨胀率大于不锈钢的材料，例如银等软质地金属或合金。
30.在一些实施例中，小孔7的材质可以为陶瓷，金刚石，不锈钢，铬镍合金或其他材质合金。一般用超快激光进行打孔或者等离子体打孔技术进行加工。小孔可以为直孔或者锥孔等孔型。
31.所述温度调节装置包括加热装置和温度探头，所述加热装置安装在第一端盖板上，通过读取温度探头处温度，反馈调节加热装置的输出状态。本实施例中，所述加热装置可选用多种形式，作为可选的实施方式，精确加热装置14为多层加热带包裹构成。作为可选的实施方式，精确加热装置为金属壳层包裹加热棒构成，此时，精确加热装置和温度传感器返回的温度值进行调节，形成闭环控制。温度探头可以为热敏电阻温度探头，抑或是热电偶。作为可选的实施方式，精确加热装置可更换为其他具体的加热方式，例如微波加热，原则为第一端盖板3内部锡液体腔室中锡液体处于熔化状态。在一些实施例中，用于连接装置内部温度探头及压电陶瓷等需要的电气连接端子位于第二端盖板2上，密封可以通过粘合或者焊接进行解决。本实施例中，储存锡腔室的供料和排气通过两个或者多个连接管路进行设置。管路和第一端盖板之间通过粘合或者焊接方式进行密封连接。
32.所述声学产生及传播装置的输出端通过特制件与第一端盖板上的存储液态锡的腔室相连，所述特制件包括隔热块9和薄膜，所述隔热块一侧为声学产生及传播装置的输出端，另一侧将薄膜压靠在第一端盖板上，声学产生及传播装置产生的声学振动传到特制件
薄膜上，从而驱动锡滴产生装置产生稳定的锡滴。本实施例中，薄膜和隔热块可以为一体加工，也可以通过粘合或焊接进行连接。薄膜材质为不锈钢或者钛合金。特制件隔热块和第一端盖板配合压紧，通过特制件薄膜和第一端盖板之间焊接进行密封。隔热块材质可以为陶瓷，铝合金或者聚酰亚胺等。
33.声学产生装置4的声学激励信号是靠压电陶瓷产生的，外接压电陶瓷的激励电压可调节，产生某种高频振动(～khz量级，一般从10khz～200khz，波形例如正弦波)。考虑到压电陶瓷的声学激励信号应该向小孔7方向进行高效传播，故如图4所示的压电陶瓷底座10需要将压电陶瓷压紧，并且之间加缓冲件进行声音隔断，避免压电陶瓷的声学激励信号传播到压电陶瓷第二端压板2方向。缓冲件应当具有声学屏蔽作用，材料选取可考虑硅胶，橡胶，聚酰亚胺等材料。压电陶瓷与特制件隔热块9和压电陶瓷底座10之间连接可以通过粘合或者焊接。特别的，特制件隔热块9要高效的传播声学信号，还不能是热的良导体。故材料优先考虑陶瓷，铝合金等。本实施例中，所述压电陶瓷底座的外部设有若干凸块，所述第一端盖板的内部设有匹配凸块的第一端盖板预留滑轨。所述缓冲件选择蝶式簧片11。第一端盖板3和压电陶瓷底座10之间的配合靠滑轨15和凸块16之间的相互配合。可以限制声学产生装置4的活动范围，避免压电陶瓷4在装配时候和第一端盖板3之间的直接接触，也可以规范蝶式簧片11对声学产生模块作用力的方向沿小孔7所在中心轴。
34.特别的，为了更加高效的将压电陶瓷的声学激励信号传送到小孔7处，压电陶瓷底座10和特制件隔热块9的大小与压电陶瓷保持一致。
35.所述第二端盖板上集成有气压平衡管路6，所述气压平衡管路用于平衡薄膜两侧的压力。液滴锡靶供应装置在工作状态下，第一端盖板3内部的锡液体腔室内充满锡液体，并且处于正压，正压由第一加压管路5a和第二加压管路5b保持。精确加热装置14处于开启进行加热。通过分布于小孔盖板1上的温度传感器采集的温度反馈，即可对加热功率进行调整。加热原则为确保第一端盖板3锡液体腔室中的锡液体一直处于熔化状态。此时锡液从小孔7处喷射到工作环境中。特别的，特制件薄膜13很薄。小孔7处锡液处于喷射状态下，需要注意，特制件薄膜13很容易被第一端盖板3内部的锡液体腔室中的正压压碎。故为了平衡特制件薄膜13一侧的正压，气压平衡管路6应该与加压管路5a和5b进行连通。当加压管路5a和5b提供给第一端盖板3内部的锡液体腔室中正压时候，声学产生装置4腔室内也处于相同正压下，即可保持特制件薄膜13不被高压压碎。
36.考虑到锡液体工作环境(第一端盖板3锡液体腔室处)和压电陶瓷之间的导热问题，声学产生装置处应当采用主动制冷。主动制冷装置和第二端盖板之间接触配合。
37.在一些实施例中，主动制冷装置12采用制冷片对声学产生装置4进行制冷。为了减少和第一端盖板3和特制件隔热块9端传导来的热量，主动制冷装置12和第二端盖板2之间进行精密接触配合，为了更好的制冷，可以在接触面涂覆导热硅脂。第二端盖板2突出的一端和声学产生装置4之间涂覆导热硅脂可以直接带走声学产生装置处的热量。
38.在一些实施例中，主动制冷装置12为液冷装置。装配时候，与第二端盖板2之间可以通过粘合或者焊接的方式进行固定。主动制冷装置12位于第二端盖板2外部便于装配液冷等外部配件。液冷所采用液体可以是水，酒精或者油类等。
39.在一些实施例中，主动制冷装置12为液氮循环管路。装配时候，与第二端盖板2之间可以通过粘合或者焊接的方式进行固定。主动制冷装置12位于第二端盖板2外部便于连
接外部液氮供应装置。
40.在一些实施例中，为了防止第一端盖板3内部锡液体腔室中的锡料存在灰尘以及氧化锡颗粒堵塞小孔7，在小孔7之前增设过滤网，这样设计有利于小孔7长时间的喷射。
41.作为优选的实施方式，所述小孔的输入端之前设有收口器。参考图5(a)、(b)、(c)，第一端盖板3内部锡液体腔室在小孔7附近，设计为锥形收口设计，可以使声学振动激励信号更好的耦合到小孔7处。通过加压管路5a和5b施加的工作压力主要压降在小孔7处，故第一端盖板3在远离小孔7方向逐渐为开口设计，有利于承压，避免工作压力过高时候引起小孔7的变形。收口设计考虑到声学振动可以有效的和腔室内的锡液体进行耦合，从而更好的传导到小孔7处，更有利于形成稳定的锡液滴靶。其次，在后期维护时候，小孔7的更换更为方便。
42.在一些实施例由于考虑到锡在融化状态时可以与空气中的氧气反应，反应形成的氧化锡微小颗粒碎屑，会分布于小孔7附近，干扰稳定锡液滴靶的形成，所以工作时候本装置主体部分处于真空环境中。工作状态下，小孔7的内侧的空间部分，第一端盖板3中的空间部分，均为正压状态。而小孔7的另一侧则为真空工作环境，故第一端盖板3，第二端盖板2均应当具有一定厚度，至少可以承受小孔7锡液喷射状态下的工作压力。第一端盖板3和第二端盖板2之间密封可以靠压紧垫圈来密封。在其他可选的实施例中，第一端盖板3与第二端盖板2之间熔融焊接可以达到密封效果。在一些实施例中，第一端盖板3与第二端盖板2设计成球壁收口来增加装置的承压能力。
43.装置工作状态时，特制件隔热块9和特制件薄膜13将声学产生装置4产生的声学激励信号传送到收口器8处，通过腔内共振将声学激励信号更高效的传送到小孔7处，从而导致小孔7处的喷射流发生锐利破裂，形成稳定的锡液滴靶。锡液滴靶的大小，间距，频率可以通过调节压电陶瓷的激励信号来进行调节。当加压管路5a和5b施加的压力一定时候，压电陶瓷上施加的激励信号频率越高，锡液滴靶直径越小，间距越小。当压电陶瓷上施加的激励信号频率一定时候，当加压管路5a和5b压力越大，锡液滴靶直径越小，间距越大。
44.在一些实施例中，加压管路5a和5b上施加压力为80psi，压电陶瓷上施加100khz的正弦信号，小孔7为25μm，出口处30mm处，锡液滴大小约为30微米，间距约为100μm，频率为100khz。
45.本实施例通过图6的锡料供应罐体为装置供料。需注意的是，罐体的工作环境温度应在锡的熔点之上，存在加压端和出料端。
46.本发明提供的一种易于维护euv光源液滴锡靶供应装置，可以提供空间稳定性极高，而且高频重复性好的锡液体靶。操作简单，方法可靠。采用分离式设计，方便更换第一端盖板3以及部分配件。
47.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
技术特征：1.一种用于euv光源的液滴锡靶供应装置，其特征在于，包括：连接在一起的第一端盖板、第二端盖板和置于二者内部的声学产生及传播装置，所述第一端盖板上集成有存储液态锡的腔室，所述腔室的输出端设有小孔，所述第一端盖板的输出端连接有小孔盖板，所述存储液态锡的腔室连接有供料管，所述小孔盖板上设有供锡液滴流流动的小孔，第一端盖板上还连接有集成加压装置和温度调节装置，所述集成加压装置用于向存储液态锡的腔室中加压，所述温度调节装置用于调节第一端盖板的温度，所述声学产生及传播装置的输出端与所述存储液态锡的腔室相连，其用于使小孔处的喷射流发生破裂，形成稳定的锡液滴靶，所述声学产生及传播装置配套有主动制冷装置。2.根据权利要求1所述的用于euv光源的液滴锡靶供应装置，其特征在于，所述温度调节装置包括加热装置和温度探头，所述加热装置安装在第一端盖板上，通过读取温度探头处温度，反馈调节加热装置的输出状态。3.根据权利要求1所述的用于euv光源的液滴锡靶供应装置，其特征在于，所述声学产生及传播装置的输出端通过特制件与第一端盖板上的存储液态锡的腔室相连，所述特制件包括隔热块和薄膜，所述隔热块一侧为声学产生及传播装置的输出端，另一侧将薄膜压靠在第一端盖板上，声学产生及传播装置产生的声学振动传到特制件薄膜上，从而驱动锡滴产生装置产生稳定的锡滴。4.根据权利要求1所述的用于euv光源的液滴锡靶供应装置，其特征在于，所述第二端盖板上集成有气压平衡管路，所述气压平衡管路用于平衡薄膜两侧的压力。5.根据权利要求1所述的用于euv光源的液滴锡靶供应装置，其特征在于，所述声学产生及传播装置包括压电陶瓷、压电陶瓷底座以及蝶式簧片，所述压电陶瓷底座可拆卸地安装在第一端盖板上，所述压电陶瓷底座的端部通过蝶式簧片连接在第二端盖板上。6.根据权利要求5所述的用于euv光源的液滴锡靶供应装置，其特征在于，所述压电陶瓷底座的外部设有若干凸块，所述第一端盖板的内部设有匹配凸块的第一端盖板预留滑轨。7.根据权利要求1所述的用于euv光源的液滴锡靶供应装置，其特征在于，主动制冷装置和第二端盖板之间接触配合，在接触面涂覆导热硅脂。8.根据权利要求1所述的用于euv光源的液滴锡靶供应装置，其特征在于，所述小孔的输入端之前设有过滤网。9.根据权利要求1所述的用于euv光源的液滴锡靶供应装置，其特征在于，所述小孔的输入端之前设有收口器，第一端盖板在远离小孔方向逐渐为开口设计。
技术总结本发明提供一种用于EUV光源的液滴锡靶供应装置。本发明包括连接在一起的第一端盖板、第二端盖板和置于二者内部的声学产生及传播装置，第一端盖板上集成有存储液态锡的腔室，腔室的输出端设有小孔，第一端盖板的输出端连接有小孔盖板，存储液态锡的腔室连接有供料管，小孔盖板上设有供锡液滴流流动的小孔，第一端盖板上还连接有集成加压装置和温度调节装置，集成加压装置用于向存储液态锡的腔室中加压，温度调节装置用于调节第一端盖板的温度，声学产生及传播装置的输出端与所述存储液态锡的腔室相连，使其输出形成稳定的锡液滴靶，声学产生及传播装置配套有主动制冷装置。本发明解决了声学产生装置无法在高温下工作的问题。的问题。的问题。
技术研发人员：焦志润 宋素雅
受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所
技术研发日：2022.02.25
技术公布日：2022/7/5
