Источник эуф-излучения

Использование: для получения экстремального ультрафиолетового (ЭУФ) излучения. Сущность: заключается в том, что источник ЭУФ-излучения с двумя жестко закрепленными на валу вращения дискообразными электродами, подключенными посредством скользящих контактов к источнику питания, содержит систему инициирования разряда в периферийной области межэлектродного зазора и устройство подачи плазмообразующего металла на один из электродов, являющийся инициирующим, выполненное в виде сосуда с легкоплавким металлом, при этом сосудом с легкоплавким металлом является кольцевая полость, выполненная в инициирующем электроде и имеющая наружный диаметр, не превышающий диаметра рабочей зоны инициирующего электрода, в которую помещена концентричная с кольцевой полостью вставка из пористого материала таким образом, что один из ее торцов погружен в легкоплавкий металл, а второй торец размещен перед рабочей зоной инициирующего электрода. Технический результат: повышение энергетической стабильности источника ЭУФ-излучения. 1 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для получения экстремального ультрафиолетового (ЭУФ) излучения высокой средней мощности из плазмы импульсно-периодического вакуумного разряда, инициируемого лазером между вращающимися электродами. Область применений включает ЭУФ-литографию, в частности, в спектральной полосе 13.5±0.135 нм, отвечающей диапазону эффективного отражения зеркальной оптики с Mo/Si покрытием.

Известен источник ЭУФ-излучения на основе лазерной плазмы, получаемой в режиме с высокой частотой следования импульсов при фокусировке импульсного лазерного пучка на субмиллиметровой мишени, содержащей плазмообразующее вещество, такое как олово (Sn), литий (Li), ксенон (Хе), линии излучения ионов которого находятся в нужной области ЭУФ-диапазона [1]. В указанном устройстве в область фокусировки лазерного луча инжектируют следующие друг за другом твердые или жидкие субмиллиметровые мишени, а также формируют мощный лазерный пучок с высокой частотой повторения импульсов. Одним из достоинств устройства является малый расход рабочего вещества, что облегчает решение задачи защиты оптики при его использовании для ЭУФ-литографии. Один из недостатков ЭУФ-источника связан со сложностью обеспечения стабильной подачи плазмообразующего вещества в зону фокусировки луча в долговременном режиме. Другой недостаток ЭУФ-источника на основе лазерной плазмы обусловлен его малой, по сравнению с разрядными источниками, эффективностью.

Частично этих недостатков лишен ЭУФ-источник на основе z-пинча в Хе, нашедший применение в первых нанолитографах для производства микросхем по технологическим нормам <35 нм [2]. Недостатком указанного источника являются ограниченные возможности повышения средней мощности ЭУФ-излучения. Другим недостатком указанного устройства является его эффективность, недостаточно высокая по сравнению с эффективностью ЭУФ-источников на основе импульсного вакуумного разряда с использованием в качестве плазмообразующего вещества олова (Sn).

Этих недостатков лишен источник ЭУФ-излучения, содержащий закрепленные на двух валах вращения электроды, между которыми осуществляют импульсно-периодический вакуумный разряд, инициируемый лазерным лучом, сфокусированным на поверхности одного из электродов, являющегося инициирующим [3]. Плазмообразующее вещество поставляется в разрядную зону за счет частичного погружения вращающихся электродов в ванны с жидким металлом, а именно оловом. Указанное устройство позволяет обеспечить высокую мощность излучения в ЭУФ-диапазоне при большом времени жизни электродов. Недостатком устройства является сложность устранения разбрызгивания жидкого металла в область вывода излучения.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является источник ЭУФ-излучения с двумя жестко закрепленными на валу вращения дискообразными электродами, подключенными посредством скользящих контактов к источнику питания, содержащий систему инициирования разряда в периферийной области межэлектродного зазора и устройство подачи плазмообразующего металла на один из электродов, являющийся инициирующим, выполненное в виде сосуда с легкоплавким металлом [4]. В прототипе подача жидкометаллического плазмообразующего вещества осуществляется через сопло с микроотверстием. Прототип позволяет обеспечить высокую мощность излучения в ЭУФ-диапазоне при большом времени жизни электродов.

Недостатком прототипа является сложность обеспечения стабильной подачи плазмообразующего вещества в рабочую зону инициирующего электрода, в частности, из-за эрозии микросопла в потоке жидкого металла, а также из-за неэффективности подачи плазмообразующего вещества, которой препятствует центробежная сила на поверхности вращающегося электрода. Это приводит к неустойчивой работе ЭУФ-источника.

Техническим результатом изобретения является повышение энергетической стабильности источника ЭУФ-излучения с вращающимися электродами.

Указанная задача может быть осуществлена усовершенствованием источника ЭУФ-излучения с двумя жестко закрепленными на валу вращения дискообразными электродами, подключенными посредством скользящих контактов к источнику питания, содержащего систему инициирования разряда в периферийной области межэлектродного зазора и устройство подачи плазмообразующего металла на один из электродов, являющийся инициирующим, выполненное в виде сосуда с легкоплавким металлом.

Усовершенствование устройства состоит в том, что сосудом с легкоплавким металлом является кольцевая полость, выполненная в инициирующем электроде и имеющая наружный диаметр, не превышающий диаметра рабочей зоны инициирующего электрода, в которую помещена концентричная с кольцевой полостью вставка из пористого материала таким образом, что один из ее торцов погружен в легкоплавкий металл, а второй торец размещен перед рабочей зоной инициирующего электрода.

Сущность изобретения поясняется прилагаемым чертежом, на котором изображена общая принципиальная схема источника ЭУФ-излучения с вращающимися электродами

Источник ЭУФ-излучения содержит жестко закрепленные на валу 1 вращения дискообразные электроды 2, 3, устройство подачи плазмообразующего металла на инициирующий электрод 2, выполненное в виде кольцевой полости 4, заполненной жидким плазмообразующим металлом 5, в которой размещена концентричная с кольцевой полостью пористая вставка 6 так, что один из ее торцов погружен в жидкий металл, а второй торец размещен перед рабочей зоной 7 инициирующего электрода. При этом кольцевая полость 4 имеет наружный диаметр, не превышающий диаметра рабочей зоны 7 инициирующего электрода 2. Система инициирования разряда в периферийной области межэлектродного зазора содержит лазер 8 с системой транспортировки и фокусировки луча на рабочую зону 7 поверхности электрода 2. Источник питания 9 подключен к электродам 2, 3 через скользящие контакты 10, 11. Устройство также может содержать систему 12, предназначенную для сбора жидкого металла, покидающего инициирующий электрод под действием центробежной силы, и его очистки для последующего возврата в полость 4.

Работу источника ЭУФ-излучения реализуют следующим образом.

С помощью вала 1 с приводом производят равномерное вращение закрепленных на нем электродов 2, 3. Под действием капиллярных сил, а также центробежной силы из кольцевой полости 4 осуществляется вынос малого количества жидкого металла 5 в кольцевую пористую вставку 6, один из торцов которой погружен в легкоплавкий металл, а второй торец размещен перед рабочей зоной 7 инициирующего электрода 2. Поскольку наружный диаметр кольцевой полости 4 и диаметр пористой вставки 6 не превышает диаметр рабочей зоны 7 инициирующего электрода 2, под действием капиллярных и центробежных сил осуществляется вынос жидкого металла к торцу кольцевой пористой вставки 6, размещенному перед рабочей зоной 7, а затем и непосредственно в рабочую зону 7 инициирующего электрода 2. Лучом импульсного лазера 8, сфокусированным на слой жидкого металла в рабочей зоне 7 электрода 2, испаряют и ионизируют малую порцию жидкого металла. Лазерно-индуцированная плазма в процессе разлета распространяется от электрода 2 к электроду 3. После замыкания лазерно-индуцированной плазмой разрядного промежутка между электродами 2, 3 с помощью импульсного источника питания 9 осуществляют импульсный сильноточный разряд, ток которого протекает по электрической цепи, включающей в себя жидкометаллические контакты 10, 11. За счет выбора плазмообразующего вещества, в частности олова, обеспечивается высокоэффективное испускание ЭУФ-излучения из разрядной плазмы. После поворота электродов 2, 3 на угол, достаточный для ввода в зону разряда новой порции жидкометаллического плазмообразующего вещества, цикл работы повторяют. При высокой, 10 кГц, частоте повторения импульсов достигается высокая мощность ЭУФ-излучения из разрядной плазмы. Охлаждение элементов источника коротковолнового излучения в процессе работы производят с помощью подаваемых через вал 1 жидких теплоносителей, циркулирующих через каналы охлаждения, выполненные во вращающихся электродах 2, 3. Геометрию электрода 2 и режим его охлаждения в установившемся режиме работы выбирают так, чтобы минимизировать температуру рабочей зоны 7 электрода 2 и уменьшить превышение температуры стенок полости 4 над температурой плавления плазмообразующего металла 5. С помощью системы 12, выполненной, например, в виде составной части устройства подачи плазмообразующего металла на инициирующий электрод или в виде дополнительной отдельной кольцевой полости, осуществляют сбор жидкого металла, покидающего инициирующий электрод под действием центробежной силы, и его возврат в полость 4.

При выполнении устройства в указанном виде за счет капиллярных сил осуществляется равномерное по угловой координате заполнение кольцевой пористой вставки 6 жидким металлом, что, в свою очередь, обеспечивает поставку плазмообразующего металла равномерно по всей окружности рабочей зоны 7 инициирующего электрода, что повышает энергетическую стабильность источника ЭУФ-излучения.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить энергетическую стабильность источника ЭУФ-излучения с вращающимися электродами.

Использованные источники

1. Международная заявка WO 03085707; МКИ6 H01L 21/027, Н05Н 1/24; 04.04.2003.

2. U.Stamm, J.Kleinschmidt, V.М.Borisov, et al. Development status of EUV sources for use in beta-tools and high-volume chip manufacturing tools, Proc. SPIE, Vol: 6151, pp.190-200, 2006. doi: 10.1117/12.652989.

3. Патент ЕР 1665907; МКИ7 H05G 2/00; 11.09.2003.

4. Патент РФ 2278483, МПК H05G 2/00, 14.04.2004.

Источник ЭУФ-излучения с двумя жестко закрепленными на валу вращения дискообразными электродами, подключенными посредством скользящих контактов к источнику питания, содержащий систему инициирования разряда в периферийной области межэлектродного зазора и устройство подачи плазмообразующего металла на один из электродов, являющийся инициирующим, выполненное в виде сосуда с легкоплавким металлом, отличающийся тем, что сосудом с легкоплавким металлом является кольцевая полость, выполненная в инициирующем электроде и имеющая наружный диаметр, не превышающий диаметра рабочей зоны инициирующего электрода, в которую помещена концентричная с кольцевой полостью вставка из пористого материала таким образом, что один из ее торцов погружен в легкоплавкий металл, а второй торец размещен перед рабочей зоной инициирующего электрода.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к генераторам разовых импульсов нейтронов и рентгеновского излучения и предназначено для проведения ядерно-физических исследований, изучения радиационной стойкости и генерирования нейтронных пучков.

Изобретение относится к способу и устройству для вентиляции устройства для облучения пучком электронов по меньшей мере одной стороны полотна. .

Изобретение относится к ядерной медицине и может быть использовано при терапии онкологических заболеваний. .

Изобретение относится к нанотехнологии, а именно к устройствам, обеспечивающим перемещение объекта в плоскости по двум координатам, и может быть использовано для перемещения образцов, носителей образцов, носителей зондов и других элементов в сканирующей зондовой микроскопии.

Изобретение относится к способам и устройствам для лечения онкологических больных с использованием источников ионизирующего излучения, а именно к технологии предлучевой подготовки и облучения при внутриполостной и внутритканевой лучевой терапии.

Изобретение относится к области физики трансформации реакторного излучения в различных материалах. .

Изобретение относится к облучающим приборам с приспособлениями для относительного перемещения источника излучения и объекта облучения. .

Изобретение относится к области радиационной техники и технологии, то есть к производственным операциям, связанным с осуществлением химических, физико-химических процессов под воздействием ионизирующих излучений на различные вещества в целях создания новых полезных свойств за счет дозированного облучения.

Изобретение относится к устройствам импульсных излучателей-генераторов разовых или многоразовых импульсов нейтронного и рентгеновского излучения. .

Изобретение относится к технологии нейтронно-трансмутационного легирования кремния при промышленном производстве на энергетических реакторах типа РБМК. .

Изобретение относится к устройствам для получения экстремального ультрафиолетового (ЭУФ) излучения из плазмы импульсно- периодического вакуумного разряда, инициируемого лазером между вращающимися электродами

Изобретение относится к области методологии формирования полей гамма-нейтронного излучения на исследовательских реакторах и может быть использовано при испытаниях объектов, в первую очередь крупногабаритных, на радиационную стойкость

Изобретение относится к радиационным методам обработки минералов для изменения их оптико-механических свойств, в частности повышения их ювелирной ценности

Изобретение относится к мишеням, преобразующим излучение в фотонейтроны

Изобретение относится к мишеням, преобразующим излучение в фотонейтроны, и источникам рентгеновского излучения и фотонейтронов

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам радиационной терапии

Изобретение относится к средствам для диагностики и динамического мониторирования с виртуальным отображением органов пациента и процедуры разрешения проблемных диагностических и лечебно-реабилитационных ситуаций, а также при повышении квалификации и в научной деятельности

Изобретение относится к получению радиоактивных изотопов в ядерных реакторах

Изобретение относится к области испытаний на радиационную стойкость крупногабаритных объектов военного или гражданского назначения, в том числе предназначенных для выполнения работ в радиационных полях ядерно-технических установок или при ликвидации последствий радиационных аварий. Заявленный способ характеризуется тем, что в поле излучений с размерами объекта испытаний устанавливают функциональные зависимости отношения экспозиционной дозы гамма-излучения к флюенсу нейтронов и флюенса нейтронов, приведенного к одному выходящему из активной зоны нейтрону, от длины объекта, толщины и количества конверторов излучения при выбранном варианте их размещения относительно активной зоны и объекта испытаний. Далее с учетом полученных данных и расчетных параметров выбирают толщину и количество конверторов и рассчитывают длительность облучения объекта, после чего объект подвергается соответствующему облучению. Технический результат изобретения заключается в одновременном воспроизведении заданных значений параметров гамма-нейтронного излучения в более широком диапазоне. 5 ил., 1 табл.

Изобретение относится к устройствам для получения экстремального ультрафиолетового излучения высокой средней мощности из плазмы импульсно-периодического вакуумного разряда, инициируемого лазером между вращающимися электродами

Наверх