本發(fā)明屬于極紫外光源，尤其涉及一種極紫外光產(chǎn)生裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、極紫外光源在極紫外光刻、掩模檢測、多層膜鏡片反射率測量以及材料化學(xué)成分分析等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。激光輻照sn靶產(chǎn)生等離子體是目前產(chǎn)生波長為13.5nm極紫外光源的主流技術(shù)，但是由于利用nd:yag激光器輸出波長為1064nm的脈沖激光輻照sn靶產(chǎn)生的等離子體具有較高的電子密度，導(dǎo)致等離子體的光學(xué)厚度較大，因此等離子體對其本身產(chǎn)生的極紫外光源具有較強的自吸收效應(yīng)，導(dǎo)致最終向外輻射的13.5nm的極紫外光的強度變?nèi)酢⒐庾V變寬，極大地降低了極紫外光的光譜純度(sp，spectral?purity)，其中，光譜純度為：2％帶內(nèi)的13.5nm的極紫外光的輻射強度積分與全波段對應(yīng)的極紫外光強度積分的比值。

2、目前，由低能量預(yù)脈沖激光產(chǎn)生預(yù)等離子體，再采用主脈沖激光再輻照預(yù)等離子體，而構(gòu)成的共線雙脈沖技術(shù)是減弱等離子體自吸收效應(yīng)的有效技術(shù)。但是共線雙脈沖技術(shù)中，難以實現(xiàn)在固定延時下同時獲得13.5nm(2％帶內(nèi))光強即強且光譜又窄的紫外光源。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明創(chuàng)造旨在提供一種極紫外光產(chǎn)生裝置及方法，本發(fā)明至少有利于產(chǎn)生光譜純度較高的極紫外光。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

3、本發(fā)明創(chuàng)造一方面提供一種極紫外光產(chǎn)生裝置，包括：第一激光器，第一激光器用于發(fā)出預(yù)脈沖激光；第二激光器，第二激光器用于發(fā)出主脈沖激光；固體金屬靶材，固體金屬靶材通過三維位移臺設(shè)置在真空腔室內(nèi)；第一透鏡，預(yù)脈沖激光經(jīng)過第一透鏡聚焦在固體金屬靶材的表面，以使固體金屬靶材產(chǎn)生預(yù)等離子體；第二透鏡，主脈沖激光經(jīng)過第二透鏡聚焦在預(yù)等離子體中，以產(chǎn)生極紫外光；其中，經(jīng)過第一透鏡的預(yù)脈沖激光的光軸與經(jīng)過第二透鏡的主脈沖激光的光軸的夾角在80°～100°的范圍內(nèi)。

4、進一步的，極紫外光產(chǎn)生裝置還包括數(shù)字延時器，數(shù)字延時器與第一激光器和第二激光器相連接，用于控制第一激光器和第二激光器，以使第一激光器發(fā)出的預(yù)脈沖激光與第二激光器發(fā)出的主脈沖激光具有預(yù)設(shè)相對延時。

5、進一步的，預(yù)設(shè)相對延時在0ns～200ns的范圍內(nèi)。

6、進一步的，真空腔室具有第一入射窗口、第二入射窗口和輸出窗口，經(jīng)過第一透鏡聚焦的預(yù)脈沖激光通過第一入射窗口射入真空腔室，經(jīng)過第二透鏡聚焦的主脈沖激光通過第二入射窗口射入真空腔室；極紫外光產(chǎn)生裝置還包括光譜生成組件，光譜生成組件用于收集輸出窗口輸出的光，以基于光生成光譜。

7、進一步的，主脈沖激光經(jīng)過第二透鏡聚焦在距離固體金屬靶材第一距離的預(yù)等離子體中，第一距離在90μm～110μm的范圍內(nèi)。

8、進一步的，第一激光器和/或第二激光器包括：固體激光器、氣體激光器、半導(dǎo)體激光器或染料激光器。

9、進一步的，預(yù)脈沖激光和/或主脈沖激光的波長為：266nm、355nm、532nm、1064nm或者10.6μm。

10、進一步的，固體金屬靶材包括：固體金屬sn靶、低密度固體靶、金屬sn棒靶、條狀sn靶或者結(jié)構(gòu)sn靶，其中，所述低密度固體靶包括摻雜sno2的固體靶或者含sn的泡沫靶。

11、進一步的，經(jīng)過第一透鏡的預(yù)脈沖激光的光軸與經(jīng)過第二透鏡的主脈沖激光的光軸的夾角呈90°。

12、本發(fā)明創(chuàng)造另一方面提供一種極紫外光產(chǎn)生方法，包括：提供上述任一項的極紫外光產(chǎn)生裝置，極紫外光產(chǎn)生裝置包括：第一激光器、第二激光器、固體金屬靶材、第一透鏡以及第二透鏡；利用第一激光器發(fā)出預(yù)脈沖激光，預(yù)脈激光經(jīng)過第一透鏡聚焦在固體金屬靶材的表面，以使固體金屬靶材產(chǎn)生預(yù)等離子體；利用第二激光器發(fā)出主脈沖激光，主脈沖激光經(jīng)過第二透鏡聚焦在預(yù)等離子體中，以產(chǎn)生極紫外光；其中，經(jīng)過第一透鏡的預(yù)脈沖激光的光軸與經(jīng)過第二透鏡的主脈沖激光的光軸的夾角在80°～100°的范圍內(nèi)。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明創(chuàng)造能夠取得如下有益效果：本發(fā)明利用兩臺激光器實現(xiàn)正交雙脈沖激光技術(shù)，預(yù)脈沖激光輻照固體金屬靶材來產(chǎn)生預(yù)等離子體，主脈沖激光與預(yù)脈沖激光的夾角在80°～100°的范圍內(nèi)，聚焦在預(yù)等離子體中，對預(yù)等離子體進行加熱來產(chǎn)生極紫外光，解決了共線雙脈沖擠壓等離子體的問題，且通過改變預(yù)脈沖激光和主脈沖激光延時優(yōu)化等離子體的電子密度，實現(xiàn)當(dāng)電子密度降低至臨界密度時，對主脈沖激光能量進行最大吸收，在固定延時下可產(chǎn)生13.5nm(2％帶寬)波長的光強即強、光譜又窄的極紫外光源，有利于提高所產(chǎn)生的極紫外光的光譜純度。

技術(shù)特征：

1.一種極紫外光產(chǎn)生裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極紫外光產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述極紫外光產(chǎn)生裝置還包括數(shù)字延時器，所述數(shù)字延時器與所述第一激光器和所述第二激光器相連接，用于控制所述第一激光器和所述第二激光器，以使所述第一激光器發(fā)出的所述預(yù)脈沖激光與所述第二激光器發(fā)出的所述主脈沖激光具有預(yù)設(shè)相對延時。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的極紫外光產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述預(yù)設(shè)相對延時在0ns～200ns的范圍內(nèi)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極紫外光產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述真空腔室具有第一入射窗口、第二入射窗口和輸出窗口，經(jīng)過所述第一透鏡聚焦的所述預(yù)脈沖激光通過所述第一入射窗口射入所述真空腔室，經(jīng)過所述第二透鏡聚焦的所述主脈沖激光通過所述第二入射窗口射入所述真空腔室；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極紫外光產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述主脈沖激光經(jīng)過所述第二透鏡聚焦在距離所述固體金屬靶材第一距離的所述預(yù)等離子體中，所述第一距離在90μm～110μm的范圍內(nèi)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極紫外光產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述第一激光器和/或所述第二激光器包括：固體激光器、氣體激光器、半導(dǎo)體激光器或染料激光器。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極紫外光的產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述預(yù)脈沖激光和/或所述主脈沖激光的波長為：266nm、355nm、532nm、1064nm或者10.6μm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極紫外光產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述固體金屬靶材包括：固體金屬sn靶、低密度固體靶、金屬sn棒靶、條狀sn靶或者結(jié)構(gòu)sn靶，其中，所述低密度固體靶包括摻雜sno2的固體靶或者含sn的泡沫靶。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極紫外光產(chǎn)生裝置，其特征在于，經(jīng)過所述第一透鏡的所述預(yù)脈沖激光的光軸與經(jīng)過所述第二透鏡的所述主脈沖激光的光軸的夾角呈90°。

10.一種極紫外光產(chǎn)生方法，其特征在于，提供權(quán)利要求1-9中任一項所述的極紫外光產(chǎn)生裝置，所述極紫外光產(chǎn)生裝置包括：第一激光器、第二激光器、固體金屬靶材、第一透鏡以及第二透鏡；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及極紫外光源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種極紫外光產(chǎn)生裝置及方法，極紫外光產(chǎn)生裝置包括：第一激光器，第一激光器用于發(fā)出預(yù)脈沖激光；第二激光器，第二激光器用于發(fā)出主脈沖激光；固體金屬靶材，固體金屬靶材通過三維位移臺設(shè)置在真空腔室內(nèi)；第一透鏡，預(yù)脈沖激光經(jīng)過第一透鏡聚焦在固體金屬靶材的表面，以使固體金屬靶材產(chǎn)生預(yù)等離子體；第二透鏡，主脈沖激光經(jīng)過第二透鏡聚焦在預(yù)等離子體中，以產(chǎn)生極紫外光；其中，經(jīng)過第一透鏡的預(yù)脈沖激光的光軸與經(jīng)過第二透鏡的主脈沖激光的光軸的夾角在80°～100°的范圍內(nèi)。本發(fā)明至少有利于產(chǎn)生光譜純度較高的極紫外光。

技術(shù)研發(fā)人員：謝卓,林景全,王少康,竇銀萍,李博超
受保護的技術(shù)使用者：長春理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10