EUV光源放电电极的液态金属高效冷却方法与装置制造方法及图纸

EUV光源放电电极的液态金属高效冷却方法与装置，属于高温发热装置冷却领域，为解决现有技术存在的整套水冷装置较大，会对EUV光源造成损害的问题，将EUV光源的放电电极安装在散热基底上，包层管道安装在散热基底内，包层管道采取全封闭模式，包层管道通入液态金属，隔热板将散热基底与电扇隔开；采用电磁泵利用电磁场对液态金属进行循环流动驱动；电扇对液态金属进行强对流散热，将热量排到光源外部，完成整个冷却过程本发明专利技术减小冷却系统的体积，减少系统的机械振动，延长放电电极的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
EUV光源放电电极的液态金属高效冷却方法与装置
本专利技术属于高温发热装置冷却领域，具体涉及用于EUV光源放电电极的液态金属高效冷却方法与装置。
技术介绍
在半导体工业中，极紫外光刻技术被认为是22-16nm节点的主流光刻技术。EUV光源是其重要组成部件之一，其中，DPP-EUV光源是现阶段13.5nm波段的主流光源之一，DPP-EUV光源是利用放电使Xe介质形成等离子体，辐射出紫外线，利用多层膜反射镜多次反射净化能谱，获得13.5nm波段的EUV光。光源内部放电电极在工作时的局部温度可达2000-2500℃，如果温度累计，将会对放电电极造成不可修复的损害，降低使用寿命，增加维护困难以及成本，最重要的是造成光源不能正常工作，影响工业生产和实验进程。因此，需要加入冷却系统将放电电极的多余热量排出。以往采用水冷却的方法对放电电极的多余热量进行冷却，例如YusukeTeramoto等人设计的DPP-EUV光源中的水冷结构示意图，文献为《HighrepetitionrateMPCgenerator-drivencapillaryZ-pinchEUVsource》。从图1中可以看出，整套水冷系统主要包括电极内部的水冷和外部冷却水循环两个部分，外部的冷却水循环系统主要包含压力泵和散热水池等。整套水冷装置较大，空间利用率低，而且由于水的特性，只能采用压力泵对其进行驱动，给系统带来了更多的机械振动，会对EUV光源造成不可预估的损害。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有水冷却冷却效率低和空间利用率低的缺点，提供一种EUV光源放电电极的液态金属高效冷却方法与装置，可有效解决光源内部放电电极冷却问题。本专利技术的技术方案为：用于EUV光源放电电极的液态金属高效冷却装置，其包括电扇1、包层管道2、隔热板3、散热基底4、液态金属5和电磁泵6，DPP-EUV光源的放电电极安装在散热基底4上；包层管道2安装在散热基底4内，包层管道2内采取全封闭模式，包层管道2通入液态金属5；电磁泵6设置在包层管道2的一端，液态金属5的循环流动动力由电磁泵6提供，隔热板3将散热基底4与电扇1隔开，电扇1对液态金属5进行强对流散热。包层管道2为金属材质。包层管道2风冷部分为弯转形。散热基底4采用碳化钨材质，碳化钨具备良好的抗高温和热传导性能，能有效传导电极的热量。液态金属5为汞、镓、铯、铟、锡、钾、钠或上述金属中至少两种的合金，其中主要选择高热传导系数和低熔点特点的液态金属或合金，提高冷却效率并避免使用过程中液态金属凝固，造成冷却装置失效。用于EUV光源放电电极的液态金属高效冷却方法，包括以下步骤：步骤一，将EUV光源的放电电极安装在散热基底4上，包层管道2安装在散热基底4内，包层管道2采取全封闭模式，包层管道2通入液态金属5，隔热板3将散热基底4与电扇1隔开；步骤2，采用电磁泵6利用电磁场对液态金属5进行循环流动驱动；步骤3，电扇1对液态金属5进行强对流散热，将热量排到光源外部，完成整个冷却过程。本专利技术的有益效果是：利用液态金属作为冷却剂对EUV光源的放电电极进行冷却，凭借液态金属的高热导率，大幅度提高了放电电极的散热效率，节省功耗，减小冷却系统的体积，提高空间利用率，液态金属的循环动力由电磁泵提供，减少系统的机械振动，延长放电电极的使用寿命，降低维护成本。附图说明图1：现有EUV光源水冷结构示意图。图2：本专利技术EUV光源放电电极的液态金属高效冷却装置示意图。图3：本专利技术中所述包层管道示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细说明。如图2所示，用于EUV光源放电电极的液态金属高效冷却装置，其包括，电扇1、包层管道2、隔热板3、散热基底4、液态金属5和电磁泵6，DPP-EUV光源的放电电极安装在散热基底4上；包层管道2安装在散热基底4内，包层管道2内采取全封闭模式，包层管道2通入液态金属5；电磁泵6设置在包层管道2的一端，液态金属5的循环流动动力由电磁泵6提供，隔热板3将散热基底4与电扇1隔开，电扇1对液态金属5进行强对流散热。如图3所示，包层管道2风冷部分为弯转形，其包括蛇形、环形和螺旋形等；内径为3.5mm；采用金属材质制成。散热基底4采用碳化钨材质，碳化钨具备良好的抗高温和热传导性能，能有效传导电极的热量。液态金属5采用钠钾合金，通过钠钾配比为1:3.34的冷却剂，其常温下的熔点为-12.6℃，其热导率为27.3W/m/K，而水的热导率仅为0.6W/m/K。从两种冷却剂的热导率对比可看到，液态金属的冷却效率高，传递热量快，可以快速有效的达到冷却放电电极的目的。隔热板3采用硅酸盐材料加工制成。用于EUV光源放电电极的液态金属高效冷却方法，包括以下步骤：步骤1，将EUV光源的放电电极安装在散热基底4上，包层管道2安装在散热基底4内，包层管道2采取全封闭模式，包层管道2通入液态金属5，隔热板3将散热基底4与电扇1隔开。步骤2，采用电磁泵6利用电磁场对液态金属5进行循环流动驱动。步骤3，电扇1对液态金属5进行强对流散热，将热量排到光源外部，完成整个冷却过程。本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于EUV光源放电电极的液态金属高效冷却装置，其包括电扇(1)、包层管道(2)、隔热板(3)、散热基底(4)、液态金属(5)和电磁泵(6)，其特征是，DPP‑EUV光源的放电电极安装在散热基底(4)上；包层管道(2)安装在散热基底(4)内，包层管道(2)内采取全封闭模式，包层管道(2)通入液态金属(5)；电磁泵(6)设置在包层管道(2)的一端，液态金属(5)的循环流动动力由电磁泵(6)提供，隔热板(3)将散热基底(4)与电扇(1)隔开，电扇(1)对液态金属(5)进行强对流散热。

【技术特征摘要】
1.用于EUV光源放电电极的液态金属高效冷却装置，其包括电扇(1)、包层管道(2)、隔热板(3)、散热基底(4)、液态金属(5)和电磁泵(6)，其特征是，DPP-EUV光源的放电电极安装在散热基底(4)上；包层管道(2)安装在散热基底(4)内，包层管道(2)内采取全封闭模式，包层管道(2)通入液态金属(5)；包层管道(2)为金属材质；电磁泵(6)设置在包层管道(2)的一端，液态金属(5)的循环流动动力由电磁泵(6)提供，隔热板(3)将散热基底(4)与电扇(1)隔开，电扇(1)对液态金属(5)进行强对流散热。2.根据权利要求1所述的用于EUV光源放电电极的液态金属高效冷却装置，其特征是，所述包层管道(2)风冷部分为弯转形。3.根据权利要求1所述的用于EUV光...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢启鹏，宋源，龚学鹏，王依，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22