Xe介质毛细管放电检测用极紫外光源的放电室

摘要

Xe介质毛细管放电检测用极紫外光源的放电室，涉及极紫外(EUV)光源技术。它为了解决常规的放电室结构放电性能和冷却性能不够好的问题。本发明中的主脉冲电源的高压极与预脉冲电源的地极共用一个电极，位于外壳的右端面上，预脉冲高压电极和共用电极均设置在外壳内部，且预脉冲高压电极和共用电极的位置沿轴向可调，使得预脉冲高压电极与主脉冲地电极的距离及共用电极与主脉冲地电极的距离均可调，提高了主脉冲电源和预脉冲电源的放电性能。预脉冲高压电极和共用电极内部设置有水冷系统。本发明具有良好的绝缘性能、放电性能、冷却性能和真空性能，适用于Xe介质毛细管放电检测用极紫外光源。

说明书

技术领域

本发明涉及13.5nm极紫外(EUV)光源技术，具体涉及一种Xe介质毛细管放电检 测用13.5nm极紫外光源的放电室。

背景技术

为了实现我国超大规模集成电路的跨越式发展，国家将2020年实现45nm～22nm刻 线作为我国微电子产业的中长期发展规划，并由此制定了国家科技重大专项02专项。过 去的几十年，微电子产业迅速发展，集成电路最小特征尺寸决定了一个晶片上所能集成的 晶体管数量，也决定了集成电路运行速度和存储容量。光刻技术作为集成电路的技术基础， 是决定集成电路发展速度的一个重要因素。光刻机分辨率的物理极限R决定了集成电路 的最小特征尺寸，光刻机分辨率的物理极限R决定了集成电路的最小特征尺寸，可以通 过分辨率增强技术减小工艺因子k₁，或者减小光刻机曝光波长λ，或者提高数值孔径NA 的方法，提高光刻机分辨率R。其中，减小光刻机曝光波长是主要方法之一。极紫外光刻 技术采用13.5nm(2％带宽)辐射光作为曝光光源，是最有可能实现16nm节点甚至以下的 下一代光刻技术之一。

对于大规模工业生产(HVM)用EUV光刻机中各种关键部件，例如光源、收集镜、掩 膜版、光刻胶等，其性能参数与常规光刻机中的部件相比更为苛刻，检测条件更为复杂， 需要采用13.5nm光源检测光源辐射特性及功率稳定性、收集镜表面粗糙度、面型精度、 掩膜版精度、光刻胶对13.5nm(2％带宽)辐射响应灵敏度等参数。检测用EUV光源由电 源系统、放电系统、真空系统、探测系统、光学收集系统和去碎屑系统等几部分组成，电 源系统设置在放电室内部。1kHz检测用光源工作时，电源功率50kW，其中转换为光能 为20kW，剩余30kW电能转换为热能沉积在放电室中，这需要放电室具有良好的冷却性 能。另一方面，放电室需要工作在真空环境，这使得放电室能够维持良好的真空性能，这 也是常规的放电室无法满足的。

发明内容

本发明的目的是为了解决常规的放电室结构放电性能和冷却性能不够好的问题，提供 一种Xe介质毛细管放电检测用极紫外光源的放电室。

本发明所述的Xe介质毛细管放电检测用极紫外光源的放电室，包括主脉冲地电极1、 预脉冲高压电极2、共用电极3、外壳4和极紫外光源的毛细管5；

所述的主脉冲地电极1为所述的极紫外光源的主脉冲电源的地电极，所述的预脉冲高 压电极2为所述的极紫外光源的预脉冲电源的高压电极，所述共用电极3为极紫外光源的 主脉冲电源的高压电极和预脉冲电源的地电极的共用电极3；

预脉冲高压电极2、共用电极3和外壳4均为圆管状结构，且中心轴重合；

外壳4的一端封闭，另一端开口；

主脉冲地电极1、预脉冲高压电极2和共用电极3的管壁的内、外表面均覆有绝缘层；

主脉冲地电极1为圆环形，毛细管5嵌入在该圆环的中心孔内，主脉冲地电极1与毛 细管5共同覆盖在外壳4的开口侧，且连接处密封；

共用电极3位于外壳4内部，预脉冲高压电极2位于共用电极3内部；

外壳4上开有用于抽真空的出气孔；

外壳4上还开有进气孔；

外壳4内部还设置有冷却系统，用于对预脉冲高压电极2和共用电极3制冷。

所述的极紫外光源主要包括电源、放电室、真空室三大部分，放电室与真空室相连接。 其中，电源包括主脉冲电源和预脉冲电源两部分。在放电室毛细管放电部位的约15mm× 15mm×300mm区域范围内，需要同时加载两个压差分别为20kV和25kV的高压脉冲，同时 两个电源需要共用一个电极，为了提高放电性能，还需要调整电极间的相对位置，这对整 个放电室结构提出了很高的要求。本发明中，主脉冲电源的高压极与预脉冲电源的地极共 用一个电极。共用电极3位于外壳4的右端面上，外壳4的左端面封闭。三个电极的表面 均覆有绝缘层，具有良好的绝缘性能。预脉冲高压电极2和共用电极3均设置在外壳4 内部，且预脉冲高压电极2和共用电极3的位置沿轴向可调，使得预脉冲高压电极2与主 脉冲地电极1的距离及共用电极3与主脉冲地电极1的距离均可调，提高了主脉冲电源和 预脉冲电源的放电性能。另外，放电室内还设置冷却系统，用于对电极进行制冷。本发明 具有良好的绝缘性能、放电性能、冷却性能和真空性能。

附图说明

图1为本发明所述的Xe介质毛细管放电检测用极紫外光源的放电室的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的Xe介质毛细管放电 检测用极紫外光源的放电室包括主脉冲地电极1、预脉冲高压电极2、共用电极3、外壳4 和极紫外光源的毛细管5；

所述的主脉冲地电极1为所述的极紫外光源的主脉冲电源的地电极，所述的预脉冲高 压电极2为所述的极紫外光源的预脉冲电源的高压电极，所述共用电极3为极紫外光源的 主脉冲电源的高压电极和预脉冲电源的地电极的共用电极3；

预脉冲高压电极2、共用电极3和外壳4均为圆管状结构，且中心轴重合；

外壳4的一端封闭，另一端开口；

主脉冲地电极1、预脉冲高压电极2和共用电极3的管壁的内、外表面均覆有绝缘层；

主脉冲地电极1为圆环形，毛细管5嵌入在该圆环的中心孔内，主脉冲地电极1与毛 细管5共同覆盖在外壳4的开口侧，且连接处密封；

共用电极3位于外壳4内部，预脉冲高压电极2位于共用电极3内部；

外壳4上开有用于抽真空的出气孔；

外壳4上还开有进气孔；

外壳4内部还设置有冷却系统，用于对预脉冲高压电极2和共用电极3制冷。

本实施方式中，主脉冲电源的高压极与预脉冲电源的地极共用一个电极，即共用电极 3。如图1所示，共用电极3位于外壳4的右端面上，外壳4的左端面封闭。三个电极的 表面均覆有绝缘层，具有良好的绝缘性能。预脉冲高压电极2和共用电极3均设置在外壳 4内部，且预脉冲高压电极2和共用电极3的位置沿轴向可调，使得预脉冲高压电极2与 主脉冲地电极1的距离及共用电极3与主脉冲地电极1的距离均可调，提高了主脉冲电源 和预脉冲电源的放电性能。另外，放电室内还设置冷却系统，用于对电极进行制冷。

使用时，先将真空室与放电室连接好。用机械泵对放电室进行抽真空，直到气压低于 1Pa，再用分子泵抽真空到10^-4Pa量级。再根据需要充入适量的各种气体，随后采用预- 主脉冲联合放电，实现EUV辐射光输出。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一所述的Xe 介质毛细管放电检测用极紫外光源的放电室的进一步限定，本实施方式中，

共用电极3的一端位于外壳4内部，另一端穿过外壳4的端面，延伸至外壳4的外部， 且延伸出来的端面封闭；

预脉冲高压电极2的一端位于共用电极3的内部，另一端穿过共用电极3的端面，延 伸至共用电极3的外部，且延伸出来的端面封闭；预脉冲高压电极2的外壁与共用电极3 的内壁之间留有空隙；

共用电极3的侧壁上设置有一号进水口7和一号出水口8，所述一号进水口7和一号 出水口8关于共用电极3的中心轴对称，且一号进水口7和一号出水口8均位于外壳4 的外部；

预脉冲高压电极2内部还设置有隔板6，该隔板6将预脉冲高压电极2的内部分隔为 两个相连通的空间；预脉冲高压电极2的侧壁上开有二号进水口9和二号出水口10，所 述二号进水口9和二号出水口10分别与上述两个空间相连通，且二号进水口9和二号出 水口10均位于共用电极3的外部。

本实施方式采用水冷方式对电极进行制冷。共设置两条水流通路，其中一条为预脉冲 高压电极2和共用电极3之间的空隙，另一条为预脉冲高压电极2与隔板6间的空隙。水 在电极内部流过，与其他制冷方式相比，制冷效果大大提高。