[发明专利]一种用于极紫外光源的高熔点材料液滴靶产生装置

说明书

技术领域

本发明属于EUV（Extreme Ultraviolet，极紫外）光源领域，更具体地，涉及一种用于极紫外光源的高熔点材料液滴靶产生装置。

背景技术

近年来，随着半导体制造工业的迅速发展，集成电路越来越追求小的刻蚀尺寸和间隔从而造出更大规模集成电路。但是目前的光刻技术已经达到了光刻机刻蚀分辨率的极限。EUVL（Extreme Ultraviolet Lithography，极紫外光刻）技术利用极紫外光作为光刻机光源进行刻蚀。由于利用了更短波长的光源，EUVL技术大幅提升了刻蚀的分辨率。ITRS（International Technology Roadmap for Semiconductors，国际半导体技术路线图）已将EUVL列为突破16nm和11nm节点的主要技术。其中6.x波段的极紫外光源光刻技术是突破11nm节点的主要解决方案。

LPP（Laser Produced Plasma，激光致等离子体）极紫外辐射光源是一种最受欢迎的EUVL光源。其原理图如图1所示，这种光源主要包括：脉冲激光11，靶材装置13，收集镜14。一束或多束高能脉冲激光11（功率密度大于10¹⁰W/cm²）经透镜12聚焦后与靶材在收集镜的一个焦点处作用。靶材受热气化、电离。受激电离的高电离态离子15辐射出极紫外光。这种极紫外波段的辐射光被多层膜收集镜14收集并从IF点（Intermediate focus，中间焦点）（收集镜14的另一个焦点）16输出。适用于商业量产的LPP光源需要在光源中的IF点处的功率达到100W以上，并且设备具有高亮度（转换效率）、高空间稳定性，高重复频率。靶材提供装置1必须能产生适用于LPP光源的高重复频率，高空间稳定性的靶材。

LPP光源中激光与均匀液滴靶相互作用产生极紫外辐射是一种公认的转换效率高，碎屑少，稳定性好的光源。液滴靶材密度大、体积小，比气体团簇靶更容易获得高的EUV辐射转换效率。而且液滴靶本身没有固体杂质，在喷射时还能容易的控制液滴的质量，从而在激光与液滴靶材作用的时候产生的更少碎屑。液滴靶还具有能无限时的工作，便于靶材回收再利用等一系列的优点。

用作上述LPP光源的靶材一般情况是锡液滴，由于锡熔点很低，普通的加热就能达到。采用锡的EUV特征辐射波长13.5nm。但是研究更短波长6.xnm的极紫外光源时采用的靶材料为Tb（铽）或Gd（钆）。这两种材料都属于难熔金属，它们的熔点都很高，Tb熔点达到了1356摄氏度，Gd也高达1313摄氏度。普通的加热喷射装置难以在如此高的温度下再加压喷射，并持久工作；即使能做到，设备也很复杂，使用起来比较危险。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于极紫外光源的高熔点材料液滴靶产生装置，旨在解决现有的加热喷射装置难以在如此高的温度下再加压喷射并持久工作的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于极紫外光源的高熔点材料液滴靶产生装置，包括激光、透镜、颗粒进料装置、喷嘴和管道，所述激光与所述喷嘴同轴，并通过所述透镜聚焦进入所述喷嘴中，用于加热进入所述喷嘴的靶材固体颗粒；所述颗粒进料装置通过所述管道与所述喷嘴连接，用于将靶材固体颗粒连续匀速投送至所述喷嘴中；当所述靶材固体颗粒进入到所述喷嘴后，所述激光对所述靶材固体颗粒进行加热并使其熔化成液体，所述液体通过喷嘴喷出并形成均匀液滴靶。

更进一步地，所述喷嘴为管状喷嘴。

更进一步地，所述喷嘴包括进料口，进光口和出料口；所述进料口用于与所述管道连接；所述进光口采用激光高透过率镜片密封，用于透射激光；所述出料口为尖细的喷孔，所述液体通过所述喷孔喷出。

更进一步地，所述喷孔的孔径大小为10-100um。

更进一步地，所述颗粒进料装置包括：传送带、均匀排布于传送带上的靶材固体颗粒、转盘以及均匀排布于转盘上的齿轮；传送带带动靶材固体颗粒匀速运动；转盘带动齿轮匀速转动；当靶材固体颗粒运动至管道的管口处时，齿轮运动至管口处并将所述靶材固体颗粒推入管道。

更进一步地，所述转盘转动的速度N、转盘上的齿轮数X、靶材固体颗粒间隔D和传送带的运动速度V之间满足关系k为正整数。

更进一步地，通过调节转盘转动的速度来改变靶材固体颗粒的输送频率。