[实用新型]一种用于等离子体光源的液态金属靶产生装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种液态金属靶产生装置，特别是用于激光光源的液态金属靶产生装置。 

背景技术

随着半导体产业的飞速发展，光刻技术从等倍光刻到微缩投影光刻，使用的波长亦在逐渐缩短，从g线(436nm)、i线(365nm)、KrF(248nm)、ArF(193nm)到极紫外13.5nm。随着曝光光源波长的减小，光源研发的难度越来越大，尤其是极紫外光源。 

LPP(Laser Produced Plasmas)是用于光刻的由等离子体激发产生的极紫外光源的一种重要方式。LPP采用高能脉冲激光照射高密度金属靶生成高温等离子体，从而发出极紫外辐射。 

为实现更高的极紫外辐射转换效率，目前极紫外光源的等离子体激发技术一般采用液态金属作为靶源。 

采用液态金属靶进行等离子体激发时，为增强光源稳定性、减少激发过程中产生的靶材碎片、提高光源发光功率，对液态金属靶的产生结构有以下三方面的要求： 

1)液态金属靶的产生频率稳定； 

2)液态金属靶的产生频率与激发激光器的脉冲频率同步； 

3)液态金属靶的直径为几微米～数十微米，以有效减少激发过程中的靶材碎片。 

为使液态金属靶产生装置满足以上要求，产生稳定的高功率光源，公开号为US6647088B1、名称为“PRODUCTION FO A DENSE MIST OF MICROMETRIC DROPLETS IN PARTICULAR FOR EXTREME UV LITHOGRAPHY”的美国专利提出了一种如图1所示的装置，其采用将液态金属从内径纤细的滴管中挤压而出的方式得到小直径金属液滴，并通过 控制储液箱压力来控制液滴的初速度。金属液滴在具备一定初速度后，受重力作用自由下落，在距滴管口处受激光激发。 

公开号为US2011/0233429A1、名称为“LASER PRODUCED PLASMA EUV LIGHT SOURCE HAVING A DROPLET STREAM PRODUCED USING A MODULATED DISTURBANCE WAVE”的美国专利申请公开说明书在US2008/0283776A1的基础上，在滴管外部安装压电材料，通过压电材料控制滴管口径调节金属液滴直径，以滴管口径限制金属液滴生成的直径。 

公开号为WO2011/116898A1、名称为“STEERING DEVICE FOR CONTROLLING THE DIRECTION AND/OR VELOCITY OF DROPLETS OF A TARGET MATERIAL AND EXTREME EUV SOURCE WITH SUCH A STEERING DEVICE”的PCT国际专利申请公开说明书与上面提到的两篇专利文献的液滴产生原理类似，在其基础上添加了液滴尺寸测量装置。然而上述方法均存在以下不足： 

1)金属液滴5、8、9作为液态金属靶，其初速度取决于储液箱13中液态金属12的压力，难以精确控制，影响光源发光频率稳定性。如图1所示，在该光源系统中，导管14的金属液滴出口与激光器1之间距离固定，金属液滴5、8、9具有不同初速度时，到达激光激发点所需时间各不相同，即金属液滴5、8、9到达激光激发点的频率不稳定。若采用脉冲式激光器，保持激光器发光频率与液滴产生频率的同步具有相当大难度，导致部分液态金属靶无法受到激发，影响激光光源的发光频率稳定性。 

2)金属液滴5、8、9直径完全取决于导管14的口径，一致性较难精确控制。然而在LPP中液态金属靶的直径与光源光斑直径及激发过程中产生的碎片污染有很大关系，有效控制液态金属靶直径可以降低系统污染，并且得到尺寸稳定的光源输出。 

实用新型内容

(一)要解决的技术问题 

本实用新型提供一种高频、微小的液态金属靶产生装置，以便为极紫外激光光源的等离子体激发提供高频稳定可靠的液态金属靶，并保证光源的发光效率及发光稳定性。 

(二)技术方案 

为解决上述技术问题，本实用新型提出一种液态金属靶产生装置，其能够产生用于等离子激发的金属液滴，该装置包括：腔体，该腔体具有一个导管，该导管穿过腔体的上部进入腔体内部，以至于液态金属靶材料能通过该导管滴入到该腔体的内部；转轮，呈圆柱体形且能绕其中心轴转动，且该中心轴与该导管垂直，并且，该转轮与导管对准，以致从导管中滴下的液态金属靶材料能落到所述转轮的侧面，并通过转动的所述转轮的加速而形成所述金属液滴。