极紫外光源装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种极紫外光源装置，包括种子激光发生器、电子源、电子直线加速器、第一调制段、第一色散段、第二调制段、第二色散段和放大器，电子源产生的第一电子束被电子直线加速器加速后形成第二电子束；种子激光发生器用于产生种子激光，其和第二电子束均注入第一调制段中，以使第二电子束产生第一次能量调制，得到第三电子束；第一色散段对第三电子束压缩，形成第四电子束；第二调制段使第四电子束产生相干辐射，并被相干辐射第二次能量调制而形成第五电子束；第二色散段对第五电子束压缩，形成第六电子束；放大器使第六电子束产生辐射并发出千瓦量级的极紫外光。本发明专利技术的极紫外光源装置，可产生平均功率千瓦量级的极紫外光，且结构紧凑。构紧凑。构紧凑。

【技术实现步骤摘要】
极紫外光源装置


[0001]本专利技术涉及纳米光刻
，更具体地涉及一种适用于纳米光刻的极紫外光源装置。

技术介绍

[0002]随着当今社会科技进一步发展，人们对于全相干短波长光源的兴趣日益深厚，尤其是极紫外(EUV)波段。在前沿科学领域，EUV光源凭借其超快时间尺度在探索物质结构和非线性光学领域发挥着重要作用，并且高平均功率的EUV光源能大大提升成像和谱学实验效率。在工业制造领域，EUV光源尤其适用于制造纳米芯片的光刻技术(简称EUV光刻技术)，其中EUV光源的功率则是光刻技术规模化商业运营的主要技术限制。因此，一种既能应用于学术研究，又能应用于工业制造，并能够产生全相干、高平均功率、超短EUV脉冲的紧凑型EUV光源装置的物理方案和方案设计是至关重要的。
[0003]现有技术中存在多种EUV光源，包括强激光脉冲轰击惰性气体的高次谐波产生(High Harmonic Generation,HHG)的EUV光源、激光驱动等离子体(Laser
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produced plasma,LPP)
‑
EUV光源、基于加速器驱动的EUV光源、基于自由电子激光器(Free
‑
electron laser,FEL)的EUV光源等等。
[0004]但是，现有的EUV光源的平均功率都较低，无法达到千瓦量级。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种极紫外光源装置，以产生平均功率千瓦量级、全相干、稳定的EUV光。
[0006]基于上述目的，本专利技术提供一种极紫外光源装置，包括沿电子束传播方向依次设置的电子源、电子直线加速器、第一调制段、第一色散段、第二调制段、第二色散段和放大器，所述第一调制段的上游还设有种子激光发生器；所述电子源用于产生第一电子束，所述第一电子束经过所述电子直线加速器加速后形成第二电子束；所述种子激光发生器用于产生种子激光，所述种子激光和所述第二电子束均注入所述第一调制段中，以使所述第二电子束在所述种子激光的作用下产生第一次能量调制，得到第三电子束；所述第一色散段用于对所述第三电子束压缩，形成第四电子束；所述第二调制段用于使第四电子束产生相干辐射，所述第四电子束被所述相干辐射第二次能量调制而形成第五电子束；所述第二色散段用于对所述第五电子束压缩，形成第六电子束；所述放大器使所述第六电子束产生辐射并发出千瓦量级的极紫外光。
[0007]进一步地，所述第一调制段和所述第二调制段均为波荡器，所述放大器包括多个沿电子束传输方向依次排列的波荡器。
[0008]进一步地，在所述第二电子束上产生的第一次能量调制为所述第二电子束的初始能散1倍以上。
[0009]进一步地，所述第二调制段的长度至少为所述第四电子束的增益长度的两倍。
[0010]进一步地，所述放大器的多个波荡器的间距沿电子束传播方向逐渐增大。
[0011]进一步地，所述第二调制段共振在所述种子激光的基波上或共振在所述种子激光的谐波上。
[0012]进一步地，所述第一色散段包括沿电子束传输方向依次排列且长度相同的第一二极铁、第二二极铁、第三二极铁和第四二极铁，所述第一二极铁、所述第二二极铁与所述第三二极铁、所述第四二极铁呈对称分布；所述第二色散段包括沿电子束传输方向依次排列且长度相同的第五二极铁、第六二极铁、第七二极铁和第八二极铁，所述第五二极铁、所述第六二极铁与所述第七二极铁、所述第八二极铁呈对称分布。
[0013]进一步地，所述电子源为光阴极电子枪。
[0014]进一步地，所述电子直线加速器包括注入器和主加速器，所述注入器将所述第一电子束加速至预设能量，所述主加速器对所述预设能量的第一电子束进一步加速，形成第二电子束。
[0015]进一步地，所述种子激光发生器为掺镱光纤激光器，所述种子激光与所述第二电子束的重复频率相同。
[0016]本专利技术实施例的极紫外光源装置具有以下有益效果：
[0017]1)基于超导频技术的电子直线加速器和种子型自由电子激光器产生平均功率为千瓦量级的、全相干的、稳定的EUV光，且结构紧凑。
[0018]2)通过本专利技术的装置产生的100发EUV光脉冲的平均脉冲能量约几百微焦，脉冲长度的半高全宽约为百飞秒量级，单脉冲光子数约10
13
量级。电子束重复频率3MHz运行模式下，平均功率可达到1kW，放大器通过波荡器渐变技术，有潜力进一步提升EUV辐射平均功率至10kW。本专利技术产生的EUV光脉冲接近傅里叶变换极限，能量稳定性好，相干性好，单脉冲通量高，尤其适用于纳米光刻技术和极紫外光学实验。
附图说明
[0019]图1为根据本专利技术实施例的极紫外光源装置的结构示意图；
[0020]图2A为根据本专利技术实施例的第二电子束的能量
‑
时间分布图；
[0021]图2B为根据本专利技术实施例的第三电子束的能量
‑
时间分布图；
[0022]图2C为根据本专利技术实施例的第四电子束的能量
‑
时间分布图；
[0023]图2D为根据本专利技术实施例的第五电子束的能量
‑
时间分布图；
[0024]图2E为根据本专利技术实施例的第六电子束的能量
‑
时间分布图；
[0025]图3为根据本专利技术实施例的第一色散段的结构示意图；
[0026]图4为根据本专利技术实施例的第二色散段的结构示意图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图，给出本专利技术的较佳实施例，并予以详细描述。
[0028]如图1所示，本专利技术实施例提供一种极紫外光源装置，包括沿电子束传播方向依次设置的电子源10、电子直线加速器20、第一调制段40、第一色散段50、第二调制段60、第二色散段70和放大器80，第一调制段40的上游还设置有种子激光发生器30。电子源10用于产生第一电子束，第一电子束经过电子直线加速器20加速，从而得到满足预设要求的第二电子
束，如图2A所示；种子激光发生器30用于产生种子激光，种子激光和第二电子束均注入第一调制段40中，以使第二电子束在种子激光的作用下产生第一次能量调制，得到第三电子束，如图2B所示，第三电子束有轻微的能量
‑
时间啁啾；第一色散段50用于对第三电子束压缩并产生密度调制，形成并输出具有一定微群聚的第四电子束，如图2C所示；第二调制段60用于使第四电子束产生相干辐射，并被自身的相干辐射第二次能量调制而形成第五电子束，如图2D所示，第五电子束具有明显的能量
‑
时间啁啾；第二色散段70用于对第五电子束压缩并产生密度调制，形成并输出如图2E所示的具有一定微群聚的第六电子束；放大器80用于使第六电子束产生辐射并发出千瓦量级的全相干的EUV光200。
[0029]在一些实施例中，电子源10可以为光阴极电子枪，用于发出高品质的第一电子束。第一电子束的电荷量可以为600pC(皮库)。
[0030]在一些实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种极紫外光源装置，其特征在于，包括沿电子束传播方向依次设置的电子源、电子直线加速器、第一调制段、第一色散段、第二调制段、第二色散段和放大器，所述第一调制段的上游还设有种子激光发生器；所述电子源用于产生第一电子束，所述第一电子束经过所述电子直线加速器加速后形成第二电子束；所述种子激光发生器用于产生种子激光，所述种子激光和所述第二电子束均注入所述第一调制段中，以使所述第二电子束在所述种子激光的作用下产生第一次能量调制，得到第三电子束；所述第一色散段用于对所述第三电子束压缩，形成第四电子束；所述第二调制段用于使第四电子束产生相干辐射，所述第四电子束被所述相干辐射第二次能量调制而形成第五电子束；所述第二色散段用于对所述第五电子束压缩，形成第六电子束；所述放大器使所述第六电子束产生辐射并发出千瓦量级的极紫外光。2.根据权利要求1所述的极紫外光源装置，其特征在于，所述第一调制段和所述第二调制段均为波荡器，所述放大器包括多个沿电子束传输方向依次排列的波荡器。3.根据权利要求1所述的极紫外光源装置，其特征在于，在所述第二电子束上产生的第一次能量调制为所述第二电子束的初始能散1倍以上。4.根据权利要求3所述的极紫外光源装置，其特征在于，所述第二调制段的长度至少为所述第四电子...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓海啸，杨涵翔，
申请(专利权)人：中国科学院上海高等研究院，
类型：发明
国别省市：