用于激光器腔室的耐腐蚀性电极制造技术

由已经用磷掺杂的黄铜来形成耐腐蚀性电极。所述电极由含约100‑1000ppm磷的黄铜形成，且在400倍放大倍数下所述黄铜没有可见的微孔性。所述黄铜可为含约30重量％锌和余量铜的弹壳黄铜。还可通过对黄铜进行剧烈塑性变形以增加黄铜对等离子体腐蚀的耐受性，来形成耐腐蚀性电极。耐腐蚀性电极可用于激光器系统以产生激光。

Corrosion resistant electrode for laser chamber

A corrosion resistant electrode formed from a phosphorus doped brass. The electrode containing about 100 1000ppm phosphorus brass formed, and in 400 times magnification the brass without visible microporosity. The brass can be a case brass containing about 30 wt.% zinc and residual copper. A corrosion resistant electrode can also be formed by severe plastic deformation of brass to increase the corrosion resistance of the brass to the plasma. A corrosion resistant electrode can be used in a laser system to produce a laser.

【技术实现步骤摘要】
用于激光器腔室的耐腐蚀性电极本申请是国际申请号为PCT/US2013/042513、国际申请日为2013年05月23日、进入中国国家阶段日期为2014年12月05日、国家申请号为201380029982.0、专利技术名称为“用于激光器腔室的耐腐蚀性电极”的专利技术专利申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2012年6月7日提交的题为“用于激光器腔室的耐腐蚀性电极(CorrosionResistantElectrodesforLaserChambers)”的美国临时专利申请号61/657,014的优先权，还要求2013年3月15日提交的题为“用于激光器腔室的耐腐蚀性电极(CorrosionResistantElectrodesforLaserChambers)”的美国实用申请号13/840,736的优先权。出于所有目的，将临时申请和实用申请的批露都通过引用结合于此。
技术介绍
脉冲激光用于多种应用，例如在集成电路光刻中，通过将激光通过掩模来用于曝光在晶片上的光刻胶。可使用在腔室中的气体放电介质来产生这种脉冲激光，通过在非常高的电压下于气体放电介质中以非常短的电气放电方式在一对电极之间提供气体放电。如果气体放电介质包括氟(例如在ArF激光器系统中)，那么操作时会在一对电极之间产生含氟等离子体。含氟等离子体对金属是高度腐蚀的。因此，在腔室操作时，电极将随时间腐蚀。如果腐蚀产物蒸发或剥落电极，那么这种情况是可以容忍的，因为可采取步骤来处理由电极的这种腐蚀产生的问题。但是，有时发生的是局部地形成金属氟化物腐蚀产物，在电极表面形成各种斑点，主要是在阳极的表面因为氟趋于跟随电流从阴极到阳极的流动。有时将这种局部地形成金属氟化物腐蚀产物称作形成“暗礁层”或“暗礁化”，因为腐蚀斑点的外观类似于珊瑚暗礁。与电极表面的其余部分相比，电极上发生暗礁化的斑点更加突起进入等离子体。这样，暗礁化可导致在等离子体中发生电弧作用。等离子体中的电弧作用是不利的，因为它夺取激光器腔室的能量，因为能量进入电弧放电而不受进入激光器腔体。因此，当在等离子体中发生大量电弧作用时，必须更换电极来保持激光器腔室有效操作。这样，暗礁化缩短了电极可在激光器腔室中有效使用的寿命。正是在这样的背景下，产生了本专利技术。
技术实现思路
在一种示例实施方式中，提供激光器系统。激光器系统包括腔室，其中设置了阴极和阳极。阴极具有拉长的阴极表面，且阳极具有与所述拉长的阴极表面相对的拉长的阳极表面。拉长的阳极表面和拉长的阴极表面之间的间隔限定了腔室之内的放电区域。在一种实施方式中，阳极由包含约100-1000ppm磷的黄铜形成，且黄铜在400倍的放大倍数下没有可见的微孔性。在一种实施方式中，将阳极可移动地设置在腔室之内。在另一种实施方式中，阴极由包含约100-1000ppm磷的黄铜形成，且黄铜在400倍的放大倍数下没有可见的微孔性。在一种实施方式中，黄铜包含约120-370ppm的磷。在一种实施方式中，黄铜是弹壳黄铜，其包括29.7-30.3重量％的锌和余量的铜。在一种实施方式中，弹壳黄铜的杂质总量小于100ppm。在一种实施方式中，阳极由一种材料形成，该材料主要由下述物质组成：29.7-30.3重量％的锌，120-370ppm的磷，小于100ppm的杂质和余量的铜，且该材料在400倍的放大倍数下没有可见的微孔性。在另一种实施方式中，阴极由一种材料形成，该材料主要由下述物质组成：29.7-30.3重量％的锌，120-370ppm的磷，小于100ppm的杂质和余量的铜，且该材料在400倍的放大倍数下没有可见的微孔性。在另一种示例实施方式中，提供了用于在激光器系统中产生激光的方法。在该方法中，电极由黄铜形成，该黄铜进行了处理以增加黄铜对等离子体腐蚀的耐受性，且将电极用于激光器系统来产生激光。在一个实施方式中，所述电极阳极。在另一个实施方式中，所述电极是阴极。在一种实施方式中，增加黄铜对等离子体腐蚀的耐受性的处理包括用约120-370ppm的磷掺杂黄铜。在一种实施方式中，增加黄铜对等离子体腐蚀的耐受性的处理包括对黄铜进行剧烈塑性变形。在一种实施方式中，对黄铜进行剧烈塑性变形包括对黄铜进行等通道转角挤压(equalchannelangularextrusion)。还在另一示例实施方式中，提供用于激光器系统的阳极组件。该阳极组件包括下部支撑元件、上部绝缘元件和具有拉长的阳极表面的阳极。将阳极设置在下部支撑元件上并用上部绝缘件环绕，从而拉长的阳极表面延伸到上部绝缘件的上部表面以上。阳极由包含约100-1000ppm磷的黄铜形成，且黄铜在400倍的放大倍数下没有可见的微孔性。在一种实施方式中，黄铜包含约120-370ppm的磷。在一种实施方式中，黄铜是弹壳黄铜，其包括29.7-30.3重量％的锌和余量的铜。在一种实施方式中，弹壳黄铜的杂质总量小于100ppm。在一种实施方式中，上部绝缘件由氧化铝形成。通过以下详细描述，结合通过实施例说明本专利技术原理的附图，本专利技术的其它方面和优点将是显而易见的。附图说明图1显示了气体放电激光器腔室的横截面图。图2显示了气体放电激光器腔室的部分内部的横截面图，显示了电极的附加细节。图3显示了气体放电激光器腔室中的阳极组件的横截面图。图4示意性地显示了表面腐蚀反应，其作为金属和氟腐蚀反应的一部分发生。图5示意性地显示了通过内部氟化的剥离腐蚀，其作为金属和氟腐蚀反应的一部分发生。图6显示了用于形成片段化测试阳极的测试片段。图7显示了测试片段在片段化测试阳极中的排布。图8是条形图，显示了对于片段化测试阳极中各片段的中等宽度暗礁核的数目/毫米长度。图9是磷掺杂的黄铜片段的面向等离子体的表面的光学显微照片，它是在放大倍数为25倍下拍摄的。图10是C26000黄铜片段的面向等离子体的表面的光学显微照片，它是在放大倍数为25倍下拍摄的。图11是由弹壳黄铜形成的阳极的面向等离子体的表面的光学显微照片，它是在放大倍数为25倍下拍摄的。图12是C26000黄铜电极横截面的光学显微照片，该电极表面上具有形成的暗礁层。图13是纯铜电极横截面的光学显微照片，该电极表面上具有形成的暗礁层。具体实施方式在以下描述中，为了提供对示例实施方式的透彻理解，陈述了许多具体的细节。但是，对本领域技术人员显而易见的是，示例实施方式可以在没有这些具体细节中的一些的情况下实施。在其它情况下，如果已熟知，没有详细描述工艺操作和实施细节。图1显示了气体放电激光器腔室的截面图。如图1所示，气体放电激光器腔室100包括顶部盖101a和底部腔室主体101b。两个拉长的电极102和104设置在腔室100之内。用阴极支撑结构108来支撑电极102(也称为阴极)。用阳极支撑结构122来支撑电极104(也称为阳极)。预电离器110用来预电离在由电极102和104之间限定的放电区域112中的激光气体。交叉流动风扇116使激光气体在电极102和104之间循环，其速度快到足以在下一相继脉冲之前，排放区域112中来自脉冲的碎片。在底部腔室主体101b提供多个热交换器120来除去通过交叉流动风扇116和通过电极102和104之间的电气放电添加到激光气体的热量。关于气体放电激光器系统的结构和操作的附本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电极，包括：所述电极的主体，具有拉长的表面，所述电极的主体由包含砷或锑作为掺杂的黄铜形成，所述黄铜所包含的所述掺杂的量足以抑制允许空位和氟穿过所述黄铜的晶格移动的电迁移效应并且抑制铜和锌离子的自扩散，所述黄铜在400倍的放大倍数下没有可见的微孔性，所述黄铜包含不超过10ppm的铁，并且所述黄铜相对于未利用砷、锑和磷中的一种或多种掺杂的弹壳黄铜呈现增加的等离子体腐蚀耐受性。

【技术特征摘要】
2012.06.07 US 61/657,014;2013.03.15 US 13/840,7361.一种电极，包括：所述电极的主体，具有拉长的表面，所述电极的主体由包含砷或锑作为掺杂的黄铜形成，所述黄铜所包含的所述掺杂的量足以抑制允许空位和氟穿过所述黄铜的晶格移动的电迁移效应并且抑制铜和锌离子的自扩散，所述黄铜在400倍的放大倍数下没有可见的微孔性，所述黄铜包含不超过10ppm的铁，并且所述黄铜相对于未利用砷、锑和磷中的一种或多种掺杂的弹壳黄铜呈现增加的等离子体腐蚀耐受性。2.一种电极，包括：所述电极的主体，具有拉长的表面，所述电极的主体由主要由29.7重量百分比至30.3重量百分比的锌、砷或锑作为掺杂、小于100pm的...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·卡尔多克斯，T·P·杜斐，W·N·帕特洛，
申请(专利权)人：西默有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US