EUV光源为什么要用锡液滴？

EUV光是怎么发出来的？先把锡变成等离子体，用超高功率激光(CO₂ 激光)聚焦轰击锡靶,瞬间把锡加热到几十万度。这么高的温度下,锡原子的外层电子被剥离掉很多个,变成高电离态离子—失去 8~14 个电子,形成 Sn⁸⁺ 到 Sn¹⁴⁺ 这样的多价离子。

再是电子在能级间跃迁 → 发光。这些高电离态锡离子里,还剩的电子处于高能级。当电子从高能级跃迁到低能级时,把能级差以光子形式辐射出来，也就产生了EUV光。

为什么是锡(Sn)？

在 13.5nm 发光效率最高(最决定性)，要在 13.5nm 这个窄带里发出强光,需要一种元素,它的离子有大量能级跃迁恰好落在 13.5nm 附近。

锡的高电离态离子(Sn⁸⁺~Sn¹⁴⁺)在 13.5nm 附近有极其密集的跃迁(4d–4f、4p–4d 等),锡把能量高度集中地辐射在 13.5nm 处,发光效率极高。这是锡独有的物理优势——别的元素要么没有这么密集的跃迁挤在 13.5nm,要么散布在别的波长上浪费掉。

转换效率(CE)最高——省激光功率。转换效率 = 激光能量转成 13.5nm EUV 光的比例。锡的 CE 是所有候选材料里最高的(可达约 5~6%),意味着同样的激光功率,锡能产出最多的可用 EUV 光。

对比历史上的候选：氙(Xe):早期用过,但在 13.5nm 的 CE 太低(约 1% 以下),效率不够,被淘汰；锂(Li)：也能在 13.5nm 发光(Li 的类氢离子),但 CE 和工程性都不如锡；锡(Sn)：CE 最高,决定性胜出。

锡最省激光功率、最容易做出够用的 EUV 功率。

发射波长和 Mo/Si 反射镜完美匹配。光源发的光,必须落在反射镜能反射的波长上,否则发得再强也传不出去。锡的 UTA 发射峰(13.5nm)和 Mo/Si 多层膜的反射峰(13.5nm)几乎完美重合。因此锡和 Mo/Si 反射镜是天作之合。

为什么是液滴？

一、连续供料，匹配高重复频率。EUV 光源要每秒发射约 5 万次（~50kHz）激光脉冲，连续不断地产生 EUV 光。这就要求锡也必须以同样的节奏、连续稳定地供给到激光焦点。液滴发生器的工作方式类似喷墨打印——连续喷出锡微滴（直径几十微米），一颗接一颗，精准飞到腔体中心的激光焦点，并和激光脉冲严格同步。这条稳定的液滴流，相当于给光源提供了连续不断的"燃料供给"，能够匹配每秒几万次的高重复频率。

二、每次用量精确，输出稳定。每一颗液滴的锡含量是固定的，激光每次脉冲正好打一颗液滴。这样每次产生的等离子体条件都一致，EUV 的输出功率就稳定、剂量可控。‍