Euv光源放電電極的液態金屬高效冷卻方法與裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于高溫發熱裝置冷卻領域，具體涉及用于EUV光源放電電極的液態金屬高效冷卻方法與裝置。
【背景技術】
[0002]在半導體工業中，極紫外光刻技術被認為是22-16nm節點的主流光刻技術。EUV光源是其重要組成部件之一，其中，DPP-EUV光源是現階段13.5nm波段的主流光源之一，DPP-EUV光源是利用放電使Xe介質形成等離子體，輻射出紫外線，利用多層膜反射鏡多次反射凈化能譜，獲得13.5nm波段的EUV光。光源內部放電電極在工作時的局部溫度可達2000-2500°C，如果溫度累計，將會對放電電極造成不可修復的損害，降低使用壽命，增加維護困難以及成本，最重要的是造成光源不能正常工作，影響工業生產和實驗進程。因此，需要加入冷卻系統將放電電極的多余熱量排出。
[0003]以往采用水冷卻的方法對放電電極的多余熱量進行冷卻，例如Yusuke Teramoto等人設計的DPP-EUV光源中的水冷結構示意圖，文獻為《High repetit1n rate MPCgenerator-driven capillary Z-pinch EUV source》。從圖1 中可以看出，整套水冷系統主要包括電極內部的水冷和外部冷卻水循環兩個部分，外部的冷卻水循環系統主要包含壓力泵和散熱水池等。整套水冷裝置較大，空間利用率低，而且由于水的特性，只能采用壓力泵對其進行驅動，給系統帶來了更多的機械振動，會對EUV光源造成不可預估的損害。
【發明內容】
[0004]本發明為了解決現有水冷卻冷卻效率低和空間利用率低的缺點，提供一種EUV光源放電電極的液態金屬高效冷卻方法與裝置，可有效解決光源內部放電電極冷卻問題。
[0005]本發明的技術方案為:
[0006]用于EUV光源放電電極的液態金屬高效冷卻裝置，其包括電扇1、包層管道2、隔熱板3、散熱基底4、液態金屬5和電磁泵6 ,DPP-EUV光源的放電電極安裝在散熱基底4上；包層管道2安裝在散熱基底4內，包層管道2內采取全封閉模式，包層管道2通入液態金屬5 ;電磁泵6設置在包層管道2的一端，液態金屬5的循環流動動力由電磁泵6提供，隔熱板3將散熱基底4與電扇I隔開，電扇I對液態金屬5進行強對流散熱。
[0007]包層管道2為金屬材質。
[0008]包層管道2風冷部分為彎轉形。
[0009]散熱基底4采用碳化鎢材質，碳化鎢具備良好的抗高溫和熱傳導性能，能有效傳導電極的熱量。
[0010]液態金屬5為未、鎵、銫、銦、錫、鉀、鈉或上述金屬中至少兩種的合金，其中主要選擇高熱傳導系數和低熔點特點的液態金屬或合金，提高冷卻效率并避免使用過程中液態金屬凝固，造成冷卻裝置失效。
[0011]用于EUV光源放電電極的液態金屬高效冷卻方法，包括以下步驟:
[0012]步驟一，將EUV光源的放電電極安裝在散熱基底4上，包層管道2安裝在散熱基底4內，包層管道2采取全封閉模式，包層管道2通入液態金屬5，隔熱板3將散熱基底4與電扇I隔開；
[0013]步驟2，采用電磁泵6利用電磁場對液態金屬5進行循環流動驅動；
[0014]步驟3，電扇I對液態金屬5進行強對流散熱，將熱量排到光源外部，完成整個冷卻過程。
[0015]本發明的有益效果是:利用液態金屬作為冷卻劑對EUV光源的放電電極進行冷卻，憑借液態金屬的高熱導率，大幅度提高了放電電極的散熱效率，節省功耗，減小冷卻系統的體積，提高空間利用率，液態金屬的循環動力由電磁泵提供，減少系統的機械振動，延長放電電極的使用壽命，降低維護成本。
【附圖說明】
[0016]圖1:現有EUV光源水冷結構示意圖。
[0017]圖2:本發明EUV光源放電電極的液態金屬高效冷卻裝置示意圖。
[0018]圖3:本發明中所述包層管道示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本發明做進一步詳細說明。
[0020]如圖2所示，用于EUV光源放電電極的液態金屬高效冷卻裝置，其包括，電扇1、包層管道2、隔熱板3、散熱基底4、液態金屬5和電磁泵6,DPP-EUV光源的放電電極安裝在散熱基底4上；包層管道2安裝在散熱基底4內，包層管道2內采取全封閉模式，包層管道2通入液態金屬5 ；電磁泵6設置在包層管道2的一端，液態金屬5的循環流動動力由電磁泵6提供，隔熱板3將散熱基底4與電扇I隔開，電扇I對液態金屬5進行強對流散熱。
[0021]如圖3所示，包層管道2風冷部分為彎轉形，其包括蛇形、環形和螺旋形等；內徑為
3.5mm ;采用金屬材質制成。
[0022]散熱基底4采用碳化鎢材質，碳化鎢具備良好的抗高溫和熱傳導性能，能有效傳導電極的熱量。
[0023]液態金屬5采用鈉鉀合金，通過鈉鉀配比為1:3.34的冷卻劑，其常溫下的熔點為-12.6°C，其熱導率為27.3W/m/K，而水的熱導率僅為0.6W/m/K。從兩種冷卻劑的熱導率對比可看到，液態金屬的冷卻效率高，傳遞熱量快，可以快速有效的達到冷卻放電電極的目的。
[0024]隔熱板3采用硅酸鹽材料加工制成。
[0025]用于EUV光源放電電極的液態金屬高效冷卻方法，包括以下步驟:
[0026]步驟1，將EUV光源的放電電極安裝在散熱基底4上，包層管道2安裝在散熱基底4內，包層管道2采取全封閉模式，包層管道2通入液態金屬5，隔熱板3將散熱基底4與電扇I隔開。
[0027]步驟2，采用電磁泵6利用電磁場對液態金屬5進行循環流動驅動。
[0028]步驟3，電扇I對液態金屬5進行強對流散熱，將熱量排到光源外部，完成整個冷卻過程。
【主權項】
1.用于EUV光源放電電極的液態金屬高效冷卻裝置，其包括電扇(I)、包層管道(2)、隔熱板(3)、散熱基底(4)、液態金屬(5)和電磁泵(6)，其特征是，DPP-EUV光源的放電電極安裝在散熱基底(4)上；包層管道(2)安裝在散熱基底(4)內，包層管道(2)內采取全封閉模式，包層管道(2)通入液態金屬(5);電磁泵(6)設置在包層管道(2)的一端，液態金屬(5)的循環流動動力由電磁泵(6)提供，隔熱板(3)將散熱基底⑷與電扇⑴隔開，電扇(I)對液態金屬(5)進行強對流散熱。2.根據權利要求1所述的用于EUV光源放電電極的液態金屬高效冷卻裝置，其特征是，所述包層管道(2)風冷部分為彎轉形。3.根據權利要求1所述的用于EUV光源放電電極的液態金屬高效冷卻裝置，其特征是，所述散熱基底(4)采用碳化鎢材質。4.根據權利要求1所述的用于EUV光源放電電極的液態金屬高效冷卻裝置，其特征是，所述液態金屬(5)為汞、鎵、銫、銦、錫、鉀、鈉或上述金屬中至少兩種的合金。5.用于EUV光源放電電極的液態金屬高效冷卻方法，其特征是，包括以下步驟: 步驟1，將DPP-EUV光源的放電電極安裝在散熱基底(4)上，包層管道(2)安裝在散熱基底(4)內，包層管道(2)采取全封閉模式，包層管道(2)通入液態金屬(5)，隔熱板(3)將散熱基底⑷與電扇⑴隔開； 步驟2，采用電磁泵(6)利用電磁場對液態金屬(5)進行循環流動驅動； 步驟3，電扇(I)對液態金屬(5)進行強對流散熱，將熱量排到光源外部，完成整個冷卻過程。
【專利摘要】EUV光源放電電極的液態金屬高效冷卻方法與裝置，屬于高溫發熱裝置冷卻領域，為解決現有技術存在的整套水冷裝置較大，會對EUV光源造成損害的問題，將EUV光源的放電電極安裝在散熱基底上，包層管道安裝在散熱基底內，包層管道采取全封閉模式，包層管道通入液態金屬，隔熱板將散熱基底與電扇隔開；采用電磁泵利用電磁場對液態金屬進行循環流動驅動；電扇對液態金屬進行強對流散熱，將熱量排到光源外部，完成整個冷卻過程本發明減小冷卻系統的體積，減少系統的機械振動，延長放電電極的使用壽命。
【IPC分類】H01J61/04, H01J7/26
【公開號】CN104934278
【申請號】CN201510212307
【發明人】盧啟鵬, 宋源, 龔學鵬, 王依
【申請人】中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年4月29日