一种液滴靶发生器振动监测装置及方法

1.本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种液滴靶发生器振动监测装置及方法。


背景技术：

2.半导体产业一直以来致力于降低集成电路的特征尺寸，这需求发展刻蚀分辨率更高的光刻技术。拥有更短曝光波长的极紫外(extreme ultraviolet,euv)光源被应用到了光刻技术中，其主要采用的是中心波长为13.5nm，带宽2％的极紫外光作为光刻工艺的曝光光源。请参阅图1，其主要原理是高频脉冲激光轰击靶材，产生高温高密度的等离子体，等离子体中不断地发生着电离和复合过程并辐射出波长为13.5nm的极紫外射线。其靶材为金属锡4，通过将金属锡加热至其熔点以上，形成液态锡，随后通过微孔喷嘴向下喷出，形成锡射流；随后垂直施加高频振动，锡射流即断裂形成均匀间距的锡液滴6，将连续喷射的单个锡液滴6和激光脉冲7同步，则可以连续实现激光轰击锡液滴靶。
3.目前主要存在的问题是液滴靶发生器2中所施加的振源1频率为20至50兆赫兹，振动波5传递到微孔喷嘴8处存在不可控的横向漂移，这使得向下喷射的锡液滴也存在不可控的横向运动，另外还设置有气源，锡液滴的横向运动将使得激光脉冲无法准确地轰击到液滴中心。当前的锡液滴直径为20至60微米，因此微小的横向漂移将极大地影响激光连续轰击液滴准确性，最终影响极紫外光源的工作效率。这种横向漂移主要来振动波5传递至液滴发生器微孔喷嘴处，由于喷嘴自身的的不完全对称，以及高温锡液滴(高于240摄氏度)流动自身的不稳定，所产生的不可控的横向漂移。这种漂移既存在小幅的高频变化，也存在大幅的随机低频变化。因此能实时监测液滴发生器的横向漂移状态，对判断液滴发生器工作状态，以及调整激光脉冲等装置适应光源工作均具有重要作用。传统方法通常为采用摄像头直接监测向下喷射的锡液滴6，通过图像处理来判断锡液滴6的横向漂移。这种方法无法确保拍摄到每一个锡液滴6，也无法精确标定参考位置来判断锡液滴6横向运动频率，更重要的是监测锡液滴6的运动无法直接反应液滴靶发生器2的工作状态。


技术实现要素：

4.针对问题，本发明提供了一种液滴靶发生器振动监测装置，包括液滴靶发生器，在所述液滴靶发生器的下侧布置有微孔喷嘴，还包括两组探针，沿微孔喷嘴的x轴和y轴均设置有一组探针，所述探针上分别连接有探针臂；还包括两组激光发生器，激光发生器发射出的探测激光倾斜照射在所述探针臂上，还包括两组光电接收屏，所述探测激光经探针臂反射至所述光电接收屏上，所述光电接收屏均与计算机电连接。
5.作为本发明的再进一步技术方案是：所述探针为原子力探针。
6.作为本发明的再进一步技术方案是：所述探针为横向设置。
7.作为本发明的再进一步技术方案是：所述探针的尖端处朝向所述微孔喷嘴。
8.作为本发明的再进一步技术方案是：所述探针与微孔喷嘴外表面之间的间隙为
0.1mm
‑
0.15mm。
9.作为本发明的再进一步技术方案是：所述探针与微孔喷嘴外表面之间的间隙为0.12mm。
10.作为本发明的再进一步技术方案是：所述探测激光与探针臂之间的夹角为40
°‑
50
°
。
11.作为本发明的再进一步技术方案是：所述探测激光与探针臂之间的夹角为45
°
。
12.一种基于上述所述的液滴靶发生器振动监测装置的监测方法，包括如下步骤：
13.1)液滴靶发生器中振源在工作前，正交设置有探针；
14.2)液滴靶发生器加热熔化金属锡，形成待喷射状态，同步标定探针的基准信号；
15.3)开启振源、气压源，形成连续喷射锡液滴；
16.4)开始采集激光反射信号，输入计算机实时计算振动的频率及幅度。
17.作为本发明的再进一步技术方案是：所述探测激光经过探针臂上反射至光电接收屏上，通过光电接收屏上光信号的时空变化获得微孔喷嘴外表面的振动幅度及频率。
18.本发明具有的有益效果是：
19.1、相比传统的摄像头监测等方法，本发明所提出的监测方法直接监测液滴靶发生器，且原子力探针的监测方式具有非常高的精度，对液滴靶发生器的横向高频运动信号具有较好的监测能力；
20.2、同时原子力探针的监测方式不受被测表面温度的影响，实时的监测信号可作为液滴靶发生器振动补偿、漂移修正等装置的参考信号，能有效的增强液滴靶发生器的工作稳定性。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其它的附图。
22.图1是本发明现有技术的结构示意图；
23.图2是本发明的结构示意图；
24.图3是本发明图2中的仰视图。
25.图中：1
‑
振源、2
‑
液滴靶发生器、3
‑
气压源、4
‑
金属锡、5
‑
振动波、6
‑
锡液滴、7
‑
激光脉冲、8
‑
微孔喷嘴、9
‑
探针臂、10
‑
探针、11
‑
探测激光、12
‑
光电接收屏、13
‑
计算机。
26.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用
于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
29.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
30.实施例1：
31.结合图2和图3，在本发明的实施例中，一种液滴靶发生器振动监测装置，包括液滴靶发生器2，在所述液滴靶发生器2的下侧布置有微孔喷嘴8，还包括两组探针10，探针10为原子力探针，沿微孔喷嘴8的x轴和y轴均设置有一组探针10，所述探针10上分别连接有探针臂9；还包括两组激光发生器(图中未示出)，激光发生器发射出的探测激光11倾斜照射在所述探针臂9上，还包括两组光电接收屏12，所述探测激光11经探针臂9反射至所述光电接收屏12上，所述光电接收屏12均与计算机13电连接。
32.在本发明的一个实施例中，将探针臂9固定，将探针10的针尖在液滴靶发生器2未开始工作时，横向接近于微孔喷嘴8的外表面，形成合适的接近间隙；当液滴靶发生器2工作时，利用微孔喷嘴8处的横向振动对探针10产生变化的作用力，从而使探针臂9被动产生振动，同时一束探测激光11经过探针臂9反射至光电接收屏12上，通过光电接收屏12上光信号的时空变化获得微孔喷嘴8外表面的振动幅度以及频率；此外通过将两路原子力探针10正交设置在微孔喷嘴8外表面，则可实现液滴靶发生器2横向平面上的振动信号监测。
33.所述探针10为横向设置，所述探针10的尖端处朝向所述微孔喷嘴8。
34.所述探针10与微孔喷嘴8外表面之间的间隙为0.1mm
‑
0.15mm。
35.最优的处理方案为：所述探针10与微孔喷嘴8外表面之间的间隙为0.12mm。
36.本处对探针10与微孔喷嘴8之间的间隙进行调整，使其保持在合适的位置处。
37.所述探测激光11与探针臂9之间的夹角为40
°‑
50
°
。
38.最佳的处理方案为：所述探测激光11与探针臂9之间的夹角为45
°
。
39.一种基于上述所述的液滴靶发生器振动监测装置的监测方法，包括如下步骤：
40.1)液滴靶发生器2中振源在工作前，正交设置有探针10；
41.2)液滴靶发生器2加热熔化金属锡，形成待喷射状态，同步标定探针10的基准信号；
42.3)开启振源1、气压源3，形成连续喷射锡液滴6；
43.4)开始采集激光反射信号，输入到计算机13实时计算振动的频率及幅度。
44.所述探测激光11经过探针臂9上反射至光电接收屏12上，通过光电接收屏12上光信号的时空变化获得微孔喷嘴8外表面的振动幅度及频率，在本实施例中，利用探测激光11来探测探针臂9的振动，并将该振动反射到光电接收屏12上，通过计算机13来计算振动时的频率和幅度。
45.当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的
保护范围。