[发明专利]一种基于加热的多毛细管氢原子发生装置

说明书

技术领域

本发明属于氢原子发生装置领域，更具体地，涉及一种基于加热的多毛细管氢原子发生装置。

背景技术

在下一代光刻机技术中，极紫外光被看作是最有前途的光源，极紫外光光学表面的污染是制约极紫外光刻技术大规模应用的障碍之一，极紫外光光学表面被污染后，会降低光学元件的反射率，影响光学系统的波像差，还会造成对准误差以及造成焦深减小，最终导致光学系统的寿命和曝光性能下降。

极紫外光光学表面的污染控制主要包括污染预防技术和污染清洁技术，其中，污染清洁技术分为射频清洁技术、氧气清洁技术、UV清洁技术和氢原子清洁技术等。氢原子器的清洁原理为：原子态的氢与光学表面沉积的碳反应生成挥发性的碳氢化合物，或与光学表面的氧化物发生还原反应生成水分子。现有清洁技术中氢原子清洁技术具有清洁多种污染的功能，如碳沉积、表面氧化或者表面碳沉积等，其对光学表面的损伤较小，是前景较好的一种清洁技术。

氢原子清洁技术中关键的部件为氢原子发生装置，其用于产生得到氢原子。对于理想的氢原子发生装置主要要求有以下几个要求：(1)在满足所要求功能的前提下，氢原子发生装置结构尽量简单；(2)氢原子发生装置的裂解率高且产物单一，产物只有氢原子；(3)氢原子发生装置的散射角可以得到良好的控制。

公开号为US005693173的美国专利公开了一种氢原子发生装置，该装置在高真空环境下利用高温电阻钨丝加热氢气得到裂解后的氢原子来清洁光学表面，其氢原子发生装置的需要冷却装置，采用液氮作为冷却液冷却其发生装置。美国专利US006191416B1中通过电阻丝缠绕在进气管上的办法利用热辐射加热氢气得到裂解后的氢原子来清洁光学表面，其也需要冷却装置，采用水冷系统冷却整个装置。以上两项专利均采用电阻丝辐射加热，该加热方式效率低，且会产生强烈的热辐射，导致其他部件温度升高而需要冷却装置，额外的冷却装置也使得氢原子发生装置的结构变得复杂。此外，以上专利公开的装置均采用单毛细管加热，得到氢原子呈高斯分布。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于加热的多毛细管氢原子发生装置，其目的在于采用电感加热多根毛细管而热裂解得到氢原子，其加热效率高，无强烈热辐射，无需额外的冷却装置，且最终得到的氢原子分布均匀，由此解决传统氢原子发生装置需要冷却装置且氢原子分布不均匀的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于加热的多毛细管氢原子发生装置，用于将氢气裂解得到氢原子，其包括氢原子发生组件，其中，该氢原子发生组件包括2～5根相互平行且沿紧密相邻均匀布置的金属毛细管，缠绕在所述金属毛细管外周的金属加热线圈，所述金属加热线圈接通外界高频交流电，该高频交流电使金属加热线圈周围产生高速变化的交变磁场，位于该磁场内的金属毛细管在电磁感应作用下产生无数涡流，而使金属毛细管快速发热而温度升高，高温使从金属毛细管一端通入的氢气裂解为氢原子，该氢原子形成气流从所述金属毛细管另一端喷出，实现氢原子的发生且均匀分布。

进一步的，还包括隔热套，至少一个该隔热套套装所述氢原子发生组件，以用于阻隔氢原子发生组件产生的热量，所述隔热套的一个端部具有通孔，该通孔与所述喷出氢原子流的金属毛细管端部相邻，用于裂解产生的氢原子流直接通过该通孔喷出到外界。

进一步的，还包括热电偶，该热电偶与所述金属毛细管的氢气进气端紧密相邻，以用于测量所述多个金属毛细管的温度。

进一步的，还包括交流电源，该交流电源用于给所述氢原子发生组件的金属加热线圈提供高频交流电，该交流电源与所述金属加热线圈间的电路上安装有外接电位器，用于调节所述交流电源的功率以实现对金属加热线圈加热能力的调节。

进一步的，还包括氢气进气管，该进气管一端连通所述金属毛细管的氢气进气端，一端连通氢气源，以将氢气从氢气源输送至所述金属毛细管。

进一步的，所述氢气进气管过陶瓷卡套与所述金属毛细管的进气端连接，该陶瓷卡套与所述氢气进气管形成密封以防止氢气或者氢原子泄漏，且该陶瓷卡套由于自身材料为具有隔热功能的陶瓷，可用于阻隔来自所述金属毛细管的热量传输至所述氢气进气管而损坏所述氢气进气管。

进一步的，所述氢气进气管在连接氢气源的端部上安装有真空微调阀，以用于调节来自氢气源的氢气流量。

进一步的，在所述金属毛细管喷出氢原子流的端部套装有套圈，该套圈外周具有支撑架，该支撑架与所述隔热套内壁抵接，以通过所述隔热套和支撑架固定被所述套圈套装的金属毛细管端部，以使多根金属毛细管紧密相邻且被牢固固定。