[發(fā)明專利]一種輸出長時間穩(wěn)定的極紫外脈沖光源裝置

在審

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• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN114221203A
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黎遙;鐘文彬;徐永兵;何亮;陳笑;陸顯揚;嚴(yán)羽;周建
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號: H01S3/034
• 分類號: H01S3/034;H01S3/036;H01S3/10
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳建和

1.一種輸出長時間穩(wěn)定的極紫外脈沖光源裝置，其特征是：包括高功率飛秒激光器、差分氣體作用裝置和激光阻斷裝置；其中，高功率飛秒激光器發(fā)出飛秒級別的超短脈沖激光，經(jīng)過平面反射鏡和激光聚焦鏡，聚焦于差分氣體作用裝置內(nèi)；反應(yīng)氣體經(jīng)過壓力控制后連續(xù)注入到長度可調(diào)的氣體盒子內(nèi)并與激光相互作用產(chǎn)生高次諧波，輻射出EUV光；氣體盒子被安裝在差分腔室中，與外真空腔形成差分，有效維持了真空腔內(nèi)的真空度；反應(yīng)產(chǎn)生的EUV光和未轉(zhuǎn)換的入射激光進(jìn)入激光阻斷裝置，入射激光被衰減阻斷，得到純凈的EUV光。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輸出長時間穩(wěn)定的極紫外脈沖光源裝置，其特征在于，所述差分氣體作用裝置包括氣體盒子、差分腔室和進(jìn)氣裝置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輸出長時間穩(wěn)定的極紫外脈沖光源裝置，其特征在于，所述激光阻斷裝置包括第一分光鏡、光學(xué)垃圾桶、第二分光鏡和濾光片；第一分光鏡和第二分光鏡相互平行，以掠入射角度沿著入射激光方向前后錯開安裝；在第一分光鏡和第二分光鏡透射光出口處安裝光學(xué)垃圾桶，并在第二分光鏡反射光出口處安裝濾光片。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輸出長時間穩(wěn)定的極紫外脈沖光源裝置，其特征在于，所述高功率飛秒激光器輸出800nm波長的高能量的超短脈沖激光；使用由半波片、布魯斯特型薄膜偏振片和光學(xué)垃圾桶組成的功率衰減器調(diào)節(jié)脈沖激光功率，并用激光聚焦鏡聚焦脈沖激光。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種輸出長時間穩(wěn)定的極紫外脈沖光源裝置，其特征在于，所述氣體盒子長度可調(diào)，置于差分腔室中。在氣體盒子前后端中心開孔，作為入射激光和EUV光的傳播通道；Ne，Ar，Kr等惰性氣體氣體介質(zhì)與聚焦后的高功率密度脈沖激光相互作用，產(chǎn)生高次諧波，輻射出EUV光；高次諧波反應(yīng)后剩余氣體會通過氣體盒子上的穿孔泄漏到差分腔室中，所述氣體盒子長度可調(diào)，當(dāng)高次諧波反應(yīng)區(qū)長度接近瑞利長度時，λ是飛秒激光波長，ω₀是激光腰部半徑，高次諧波反應(yīng)有最高的轉(zhuǎn)化效率；對于氣體盒子方案而言，氣體盒子長度約等于高次諧波反應(yīng)區(qū)長度；根據(jù)氣體介質(zhì)和激光聚焦鏡焦距的不同，氣體盒子的長度為2-5mm。氣體盒子前后端中心開1-2mm穿孔，作為入射激光及EUV光的通道。

6.根據(jù)權(quán)利要求2-5之一所述的一種輸出長時間穩(wěn)定的極紫外脈沖光源裝置，其特征在于，所述差分腔室前后端中心開孔，且開孔大小略大于氣體盒子開孔。底部通過金屬軟管與真空泵相連。

7.根據(jù)權(quán)利要求2-5之一所述的一種輸出長時間穩(wěn)定的極紫外脈沖光源裝置，其特征在于，所述進(jìn)氣裝置包括進(jìn)氣管和減壓閥。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的一種輸出長時間穩(wěn)定的極紫外脈沖光源裝置，其特征在于，所述激光阻斷裝置包括第一分光鏡，光學(xué)垃圾桶，第二分光鏡，濾光片和激光阻斷腔室；高次諧波產(chǎn)生后，反應(yīng)未轉(zhuǎn)換的入射激光和產(chǎn)生的EUV光束共線傳播；調(diào)節(jié)第一分光鏡和第二分光鏡以掠入射角度反射EUV光并透過入射激光；透過的入射激光用光學(xué)垃圾桶收集，或者放置一塊反射鏡將其反射到腔外；在第二分光鏡的反射光路上放置濾光片，進(jìn)一步濾除入射激光。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種輸出長時間穩(wěn)定的極紫外脈沖光源裝置，其特征在于，同時通過選用不同材質(zhì)的濾光片可以得到不同波段的EUV光源；采用Al膜濾光片在20-60nm波段有較高透過率，而Zr膜濾光片在7-15nm波段具有較高的透過率。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種輸出長時間穩(wěn)定的極紫外脈沖光源裝置，其特征在于，所述分光鏡表面鍍有51nm/3nm厚的Si/B₄C薄膜，當(dāng)入射光束以掠入射角度6-9°打到分光鏡上時，分光鏡能高效率地反射極紫外波段的光，而對于800nm的入射激光的反射率則很低；當(dāng)分光鏡與入射光束夾角為7°時，對800nm的入射激光的反射率小于0.1％，而對于20nmEUV光具有約90％的反射率。