[发明专利]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

说明书

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，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。本发明具有的有益效果是：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。

技术领域

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

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。

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。

发明内容

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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：

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；

2)对带电容器壁施加正电压，使射流表面带正电；

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；

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；

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。