专利名称：极紫外光20nm～40nm光谱发生器的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种极紫外光20nm～40nm光谱发生器。是超大规模集成电路线宽15nm～30nm纳米线路的光刻工艺与纳米显微镜的光谱光源，是急需开发的新型极紫外光光谱发生器。
在自然界地球大气层外太空人类已探测到小于是115nm部分的极紫外光的总能量是太阳光谱到地球大气层外时单位面积的0.0001％部份，这样小的能量，人类就是在外太空生产超大规模集成电路都是十分困难的，况且40nm以下光谱的太阳能量还比40nm至115nm能量小得多。
人类活动就是认识自然，按照自然界规律，创造人类所需要的物质，让人类与自然界最合谐的共存。光线是物质在高温发热过程中释放能量的结果，随着温度的升高到3000℃紫外光谱大量释放，继续升高温度1.4万℃至2.4万℃之间，极紫外光小于40nm光谱段释放出人们可以利用的能量，产生大于在大气层外单位面积太阳光谱在小于40nm光谱段的十至百倍的能量。
之前人们为了获得极紫外光是在一个玻璃壳内对氩、氦、氙等气体放电，由于放电场是开放的，电流在气体电离的四周放电，等离子的温度是向周围释放，不能聚能，因此等离子温度只能在8000℃～14000℃之间，极紫外光的20nm～40nm光谱不能产生。
鉴于以上原因，本发明的目的是提供一种极紫外光20nm～40nm光谱发生器。本发明极紫外光20nm～40nm光谱发生器是发射出人们需要的小于40nm极紫外光为目的，并产生较多的20nm光谱，为新一代超大规模集成电路向20nm线宽发展作好光源的准备。
本发明的目的是这样来实现的本发明极紫外光20nm～40nm光谱发生器，包括发射电子的电极1，等离子体喷嘴2，等离子体导电极导气孔3，冷却水出口4，导电导气极5，导电导气接嘴6，密封圈7，导电导气座8，聚光反射腔9，冷却水进口10，连接座11，高纯石英玻璃壳12，连接座13，冷却水进口14，等离子气体喷嘴座15，耐高温瓷座16，离子气体源进气嘴17，压紧座18，导电压紧螺钉19，密封圈20，电极夹21，密封圈22，密封圈23，耐高温瓷电极支架24，冷却水出口25共同构成本发明光谱发生器(参见说明书附
图1～图7)。
本发明光谱发生器工作时，有包括水净化器，蓄水罐，调温调压器，冷却水，与光谱发生器等离子体电源和光谱发生器离子气体源，气体净化器，气体蓄罐，抽气机，压缩气体机的配套(参见说明书附图8)。
将光谱发生器等离子电源接通在导电压紧螺钉19上，在导电压紧螺钉19与压紧座18螺纹旋转压紧电极夹21与耐高温度瓷座16，这时紫铜加工的电极夹21弹性开口将铈钨制作的电极1夹紧，这时导电压紧螺钉19与电极夹21与电极1都是金属零件，形成导电工作状况；离子气体源进气嘴17通入氩气或氦气或氩气与氦气体积比各50％的等离子气体源，气体纯度99.9998％，含氧量＜0.5PPm，气体压力0.08Mpa～0.2Mpa之间可调节；这时通入的气体经过离子气体源进气嘴17与耐高温瓷16通到电极夹21弹性开口处流到耐高温瓷电极支架24，经过耐高温瓷座电极支架24的分配孔流到等离子喷嘴2喷出；耐高温瓷电极支架24装于等离子体喷嘴座15的内腔，保证电极工作在高温时不变形位移，确保电极1与等离子体喷嘴2的同轴度在工作状态不变；冷却水进口14通入3℃～5℃去离子水，冷却水压力0.5Mpa，流过等离子体喷嘴座15内部的通路流到冷却水出口25，使等离子体喷嘴座温度处于常温状况，有利于等离子体喷嘴2对等离子体的机械压缩力，有利于等离子体靠近喷嘴壁的气体温度下降到不是等离子态的气膜降低导电性，使电流电子向等离子体喷嘴2轴向中心等离子体的导电体通过，形成高温等离子弧；等离子体喷嘴2与等离子体导电极导气孔3相距离小于25mm；等离子体喷嘴2喷出的高温等离子体正对着等离子体导电极导气孔3，带电等离子体通过等离子体导电极导气孔3时温度被分散去部份，等离子体导电极导气孔3的直径大于等离子体喷嘴2的3～5倍，等离子体高温被扩散降低，带电离子电流被等离子体导电极导气孔3分流部份，有利于导电导气极5的工作，随着通过等离子体导电导气孔3的温度梯度的变化与电流分流，到达导电导气极5的温度与电流已不能损伤导电导气极5，导电导气极5有多个小孔让已经下降了温度的离子气体通过，流经导电导气接嘴6流走，并让电流进入电源回路零线；等离子体导电导气孔3、导电导气极5、导电导气接嘴6安装在或加工在导电导气座8上；冷却水进口10进入冷却水经过导电导气座的水路从冷却水出口4流出，冷却水温度3℃～5℃，压力0.5Mpa，去离子水，冷却水快速降低导电导气座与安装加工在上面的零件的工作温度在安全状况，并让流过等离子体导电极导气孔3的等离子体温度快速下降；连接座11与高纯(总杂质含量小于10ppm、单个杂质小于2ppm)石英玻璃壳12与连接座13连接成一体再同导电导气座8与等离子体喷嘴座15共同连接在一起，行成整体，起到等离子体的气体不扩散到本发明光谱发生器的外面，并不让外面的气体进入本发明光谱发生器影响工作；聚光反射腔9让已经产生的极紫外光20nm～40nm的光谱能量聚光照射到需要的工作面上；密封圈7、密封圈20、密封圈22、密封圈23是为了保护各自所安装的位置的连接处的密封可靠不发生泄漏。
本发明极紫外光20nm～40nm光谱发生器工作时首先从导电导气接嘴6抽气，之后离子气体源进气嘴17通气，进气为氩气或氦气或氩气与氦气按体积比各50％，纯度要求其它杂质气体＜2PPm，氧含量＜0.5PPm。当离子气体源进气嘴17压力高于导电导气接嘴6处0.6Mpa时，开启等离子体电源，高频引弧器工作，电压6000V、电流30毫A引弧电流击穿电极1与等离子体导电极导气孔3与导电导气极5的离子气体，形成导电离子气体，电极1工作电压为直流负极80V～130V，电流按需要调节，一般40A～60A，这时离子气体所在通过工作电流的作用下形成等离子体，其温度可达到1.4万℃～2.4万℃，这样的高温下光谱发生器释放出20nm～40nm光谱。当等离子体形成后高频引弧器停止工作。
说明书附图1是极紫外光20nm～40nm光谱发生器的结构剖视示意图。
附图2是耐高温瓷电极支架24零件的示意图。
附图3是电极夹21零件的示意图。
附图4是导电导气极5零件的示意图。
附图5是导电导气座8零件的A-A剖视示意图。
附图6是等离子体喷嘴座15零件的B-B剖视示意图。
附图7是聚光反射腔9零件的示意图。
附图8是极紫外光20nm～40nm光谱发生器配套件工作原理示意图。
下面结合说明书附图详细说明本发明的工作实施例参见图1本发明极紫外光20nm～40nm光谱发生器的结构剖视示意图，在导电压紧螺钉19与压紧座18螺纹旋转压紧电极夹21与耐高温度瓷座24，这时紫铜加工的电极夹21弹性开口将铈钨制作的1毫米电极1夹紧，这时导电压紧螺钉19与电极夹21与电极1都是金属零件，形成导电工作状况；离子气体源进气嘴17通入氩气或氦气或氩气与氦气体积比各50％的等离子气体源，气体纯度99.9998％，含氧量＜0.5PPm，气体压力0.08Mpa～0.2Mpa之间可调节；这时通入的气体经过离子气体源进气嘴17与耐高温瓷16通到电极夹21弹性开口处流到耐高温瓷电极支架24，经过耐高温瓷电极支架24的多个孔分配流到直径1.2毫米的等离子喷嘴2喷出；耐高温瓷电极支架24装于等离子体喷嘴座15的内腔，耐高温瓷电极支架24中心孔直径1.05mm保证电极1工作在高温时不变形位移，确保电极1与等离子体喷嘴2的同轴度在工作时变化小不影响等离子体的稳定；冷却水进口14通入3℃～5℃去离子水，冷却水压加0.5Mpa，流过等离子体喷嘴座15内部的通路流到冷却水出口25，使等离子体喷嘴座15温度处于常温状况，有利于等离子体喷嘴2对等离子体的机械压缩力，有利于等离子体靠近喷嘴壁的气体温度下降到不是等离子态的气膜降低导电性，使电流电子向等离子体喷嘴2轴向中心等离子体的导电体通过，形成高温等离子弧；等离子体喷嘴2与等离子体导电极导气孔3相距离小于25mm；等离子体喷嘴2喷出的高温等离子体正对着等离子体导电极导气孔3，带电等离子体通过等离子体导电极导气孔3时温度被分散去部份，等离子体导电极导气孔3的直径大于等离子体喷嘴2的3～5倍，等离子体高温被扩散降低，带电离子电流被等离子体导电极导气孔3分流部份，有利于导电导气极5的工作，随着通过等离子体导电导气孔3的温度梯度的变化与电流分流，到达导电导气极5的温度与电流已不能损伤导电导气极5，导电导气极5有多个小孔让已经下降了温度的离子气体通过，流经导电导气接嘴6流走，并让电流进入电源回路零线；等离子体导电导气孔3、导电导气极5、导电导气接嘴6安装在或加工在导电导气座8上；冷却水进口10进入冷却水经过导电导气座的水路从冷却水出口4流出，冷却水温度3℃～5℃，压力0.5Mpa，去离子水，冷却水快速降低导电导气座与安装加工在上面的零件的工作温度在安全状况，并让流过等离子体导电极导气孔3的等离子体温度快速下降；连接座11与高纯石英玻璃壳12与连接座13连接成一体再同导电导气座8与等离子体喷嘴座15共同连接在一起，行成整体，起到等离子体的气体不扩散到本发明光谱发生器的外面，并不让外面的气体进入本发明光谱发生器影响工作；聚光反射腔9让已经产生的极紫外光20nm～40nm的光谱能量聚光照射到需要的工作面上；密封圈7、密封圈20、密封圈22、密封圈23是为了保护各自所安装的位置的连接处的密封可靠不发生泄漏。
本发明极紫外光20nm～40nm光谱发生器工作时首先从导电导气接嘴6抽气，之后离子气体源进气嘴17通气，进气为氩气或氦气或氩气与氦气按体积比各50％，纯度其它杂质气体＜2PPm，氧含量＜0.5PPm。当离子气体源进气嘴17压力高于导电导气接嘴6处0.6Mpa时，开启等离子体电源，高频引弧器工作，电压6000V、电流30毫A引弧电流击穿电极1与等离子体导电极导气孔3与导电气极5的离子气体，形成导电离子气体，电极1工作电压为直流80V负极，5～70A的电流按需要调节，此时50A～60A，这时离子气体所在通过工作电流的作用下形成等离子体，其温度可达到1.4万℃～2.4万℃，这样的高温下光谱发生器释放出20nm～40nm光谱。当等离子体形成后高频引弧器停止工作。
参见图2是耐高温瓷电极支架24零件的示意图，图中的多个气孔让气体均匀的流进等离子体喷嘴2，为提高等离子弧的稳定性；同时耐高温瓷电极支架24零件中心孔直径1.03mm保持电极1直径0.97mm在工作时高温下与等离子体喷嘴2的同轴度在工作状态的稳定性，提高等离子弧的稳定性。
图3是电极夹21零件的示意图，电极夹21的弹性开口处直径大于电极1的直径0.05mm，当导电压紧螺钉19压紧电极夹21，电极夹21的弹性开口处夹紧电极1，工作时电极1不变动。
图4是导电导气极5零件的示意图，图中的多个气孔让气体均匀的流进导电导气接嘴6流走，零件中心的顶点为等离子体弧的稳定导电作用。
图5是导电导气座8零件的A-A剖视示意图，图中冷却水进口10通过的环路从冷却水出口4流出，使导电导气座8与等离子体导电导气孔3得到冷却，保护了导电导气座8与等离子体导电导气孔3。
图6是等离子体喷嘴座15零件的B-B剖视示意图，图中冷却水进口14通过的环路从冷却水出口25流出，使等离子体喷嘴座15与等离子体喷嘴2得到冷却，保护了等离子体喷嘴2，同时使靠近等离子体喷嘴2壁的气体温度下降到不是等离子体的气膜降低导电性，使电流电子向等离子体喷嘴2轴向中心等离子体的导电体通过，形成高温等离子弧图7是聚光反射腔9零件的示意图，聚光反射腔9是用高反射薄板材料加工的镜面半圆弧形的聚光反射腔，使反射的极紫外线照射到工作面上。
图8是极紫外光20nm～40nm光谱发生器配套件工作原理示意图参见说明书附图8本发明极紫外光20nm～40nm光谱发生器工作时的配套设备是这样工作的，冷却水3℃～5℃，去离水，水压0.5Mpa，分别进入冷却水进口14，冷却水进口10，分别从冷却水出口25，从冷却水出口4流出，分别对本发明光谱发生器的等离子体喷嘴15与导电导气座8进行冷却，以维持本发明光谱发生器的工作装况。冷却水流出后被水管导入水净化器，水净化器将参加工作的水按去离子水的质量达标后，导入蓄水罐，在本发明光谱发生器开始工作时，蓄水罐的水导入调温调压器中，使水温3℃～5℃，压力0.5Mpa，在本发明光谱发生器工作时冷却水就不断地循环工作。
参见说明书附图8本发明光谱发生器等离子体电源是可调空载电压直流150V～250V，可调工作电压直流80V～130V；可调电流为5A～70A；工作电压、电流变化率＜3％；高频引弧电压6000V，电流30毫A。
参见说明书附图8本发明光谱发生器的离子气体源为氩气或氦气或氩气与氦气按体积比各50％的高纯气体，其它杂质气体＜2PPm，氧含量＜0.5PPm；为了保护离子气的纯度和资源，在本发明光谱发生器的离子气体源采用循环使用，光谱发生器离子气体源输气到本发明极紫外光20nm～40nm光谱发生器的离子气体源进气嘴17，流经耐高温瓷座16，从电极夹21弹性开口流经耐高温瓷电极支架24的孔，流过等离子体喷嘴2，被等离子体导电极导气孔3吸进去，经过导电导气极5到导电导气接嘴6进入离子气体源循环系统，从光谱发生器流出的离子气体进入抽气机，再进入压缩机，又进入气体蓄罐，再进入气体净化器，又进入光谱发生器离子气体源再接通离子气体源进气嘴17。
本发明提供了一种极紫外光20nm～40nm光谱发生器的方法。
权利要求
1.权力要求1极紫外光20nm～40nm光谱发生器，其特征在于产生1.4万℃～2.4万℃高温的等离子体喷嘴，等离子体导电极导气孔，等离子体发光罩高纯石英玻璃壳，聚光反射腔。
2.根据权利要求1所述的极紫外光20nm～40nm光谱发生器，其特征在于有产生1.4万℃～2.4万℃高温的等离子体喷嘴。
3.根据权利1～2所述的极紫外光20nm～40nm光谱发生器，其特征在于高温等离子体喷嘴相对应的等离子体导电极导气孔。
4.根据权利1～3所述的极紫外光20nm～40nm光谱发生器，其特征在于有等离子体发光罩高纯石英玻璃壳将产生1.4万℃～2.4万℃高温的等离子体喷嘴与等离子体导电极导气孔装于高纯石英玻璃壳中。
5.根据权利1～4所述的极紫外光20nm～40nm光谱发生器，其特征在于等离子体高纯石英玻璃壳外的聚光反射腔。
6.根据权利1～3所述的极紫外光20nm～40nm光谱发生器，其特征在于等离子体喷嘴与等离子体导电极导气孔距离为小于25毫米，等离子体导电气体Ar或He或用体积比Ar50％+He50％，气体的其它杂质气体总量应小于2PPm，特别是氧含量应小于0.5PPm，给等离子气体喷嘴供气压力在0.08Mpa至0.2Mpa之间。
全文摘要
本发明提供一种极紫外光20nm～40nm光谱发生器。本发明紫外光20nm～40nm光谱发生器包括产生摄氏温度1.4万度至2.4万度高温的等离子体喷嘴2，等离子体导电极导气孔3，高纯石英玻璃壳12，聚光反射腔9等共25种零件构成(参见说明书摘要附图1)。本发明光谱发生器在工作时等离子体的温度在1.4万℃～2.4万℃之间，释放出较多能量的极紫外光20nm～40nm的光谱，可用于超大规模集成电路用于线宽≤20nm的光刻工艺，并能用于纳米级显微镜的光源。
文档编号G03F7/20GK1558264SQ200410021728
公开日2004年12月29日 申请日期2004年2月2日 优先权日2004年2月2日
发明者何安成, 王明清 申请人:成都高新区食用生物制品研究所