CN111741580B - 一种高功率波长可调的极紫外光源的产生装置及方法 - Google Patents

一种高功率波长可调的极紫外光源的产生装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高功率波长可调的极紫外光源的产生装置及方法，属于半导体光刻技术领域，解决了现有技术中产生的极紫外光功率及波长不可调，限制了光刻的分辨率的问题。该装置包括环形加速器，用于对电子束进行加速并使所述电子束在所述环形加速器中做圆周运动；光存储器，用于存储激光脉冲；环形加速器与光存储器相通，环形加速器与光存储器的内部均为真空，相通的部分为激光电子对撞区；在激光电子对撞区内，电子束与激光脉冲对撞发生散射作用产生极紫外光脉冲并经由光存储器出射。本发明通过该装置实现电子束与激光脉冲对撞产生极紫外光，并通过调整电子束的能量及激光脉冲的频率可以实现产生不同波长不同功率的极紫外光。

Description

一种高功率波长可调的极紫外光源的产生装置及方法
技术领域
本发明涉及半导体光刻技术领域，尤其涉及一种高功率波长可调的极紫外光源的产生装置及方法。
背景技术
采用极紫外波段(Extreme Ultraviolet,EUV)光源进行光刻是最有潜力实现大规模工业化和商业化生产的光刻技术,极紫外光源通过将曝光波长大幅减小(一个量级以上)来实现更小节点光刻，其一次曝光线宽的数值可达10nm以内。在极紫外光波段中，13.5nm的极紫外光源的可行性已被理论和实验验证，并已成功运用到现有的工业光刻机中。
为了实现更小的节点光刻，即提高光刻分辨率，获取高功率波长可调的极紫外光源成为关键技术问题。现有技术中通常采用激光等离子体的方法产生极紫外光源，即使用激光加热工作材料(如Xe或Sn)激发等离子体以辐射极紫外光。激光等离子体极紫外光源由于其功率可拓展的特性，成为了13.5nm光刻技术优选的高功率光源解决方案。具体的，通过将高功率的CO2激光打在锡液滴上产生功率为200W、波长为13.5nm的极紫外光源。
现有技术至少存在以下缺陷，一是受限于激光等离子体能量转换效率小于3％，功率继续提高受限，对大批量高效率的5nm或更低的分辨率的光刻产生很大的限制；二是受限于激光等离子体的辐射的特征频率，产生的极紫外光源的波长无法调节，不利于进一步提升的光刻分辨率。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种高功率波长可调的极紫外光源的产生装置及方法，用以解决现有技术中产生的极紫外光源功率低、波长不可调从而限制光刻分辨率的问题。
一方面，本发明提供了一种高功率波长可调的极紫外光源的产生装置，包括环形加速器和光存储器；
所述环形加速器，用于对电子束进行加速并使所述电子束在所述环形加速器中做圆周运动；
所述光存储器，用于存储激光脉冲；
所述环形加速器与所述光存储器相通，所述环形加速器与所述光存储器的内部均为真空，所述相通的部分为激光电子对撞区；
在所述激光电子对撞区内，所述电子束与所述激光脉冲对撞发生散射作用产生极紫外光脉冲并经由所述光存储器出射。
进一步的，所述环形加速器的外环设有第一开口，所述光存储器外壳设有与所述第一开口相适配的第二开口，所述第一开口与所述第二开口密封相接；
所述第一开口所在的平面与所述环形加速器内环的距离大于等于0。
进一步的，所述光存储器内的光路上设置有多个反射镜，用于使入射的激光脉冲在所述光存储器中循环传播；
临近所述激光电子对撞区，且在光路上位于所述激光电子对撞区之前的反射镜为第一抛物面反射镜，用于反射所述激光脉冲，使所述激光脉冲在所述激光电子对撞区与所述电子束对撞；
所述第一抛物面反射镜的设置位置避开产生的所述极紫外光脉冲的出射光路；或者，所述第一抛物面镜的中心处设置一光孔，用于导出产生的所述极紫外光脉冲。
进一步的，临近所述激光电子对撞区，且在光路上位于所述激光电子对撞区之后的反射镜为第二抛物面反射镜，用于将经由所述激光电子对撞区后出射的所述激光脉冲汇聚为平行光束并反射，使所述激光脉冲在所述光存储器中循环传播。
进一步的，根据所述第一抛物面镜的聚焦中心与所述激光电子对撞区的中心的距离及产生的所述极紫外光的束散角设置所述光孔的尺寸；
Figure BDA0002596986220000031
其中，r为所述光孔的半径，L为所述第一抛物面镜的聚焦中心与所述激光电子对撞区的中心的距离，θ为所述极紫外光的束散角。
进一步的，在所述光存储器的外壳上设有第三开口，所述第三开口与产生的所述极紫外光脉冲的出射光路相对应，所述第三开口与真空导管密封相接，用于导出产生的所述极紫外光脉冲。
进一步的，所述光存储器还包括激光脉冲引入器，所述激光脉冲引入器包括普克尔盒和偏振反射镜，所述普克尔盒位于所述偏振反射镜的反射或透射光路上，且与所述普克尔盒呈45°夹角；
所述普克尔盒用于改变通过所述偏振反射镜入射的激光脉冲的偏振方向，所述激光脉冲入射至所述光存储器后，控制断开所述普克尔盒的供电电源，以使所述激光脉冲在所述光存储器中传播至所述偏振反射镜时，可以被所述偏振反射镜反射使所述激光脉冲在所述光存储器中循环传播。
进一步的，所述光存储器的周长与所述激光脉冲长度近似相等。
进一步的，所述环形加速器中设置有一段微波加速管，用于为所述电子束加速，使所述电子束的能量稳定在预设能量值处。
另一方面，本发明提供了一种高功率波长可调的极紫外光源的产生方法，利用前述的高功率波长可调的极紫外光源的产生装置，该方法包括，
将激光脉冲导入所述光存储器中，使所述激光脉冲在所述光存储器中循环传播；
利用直线电子加速器将加速后的电子束注入环形加速器中，使所述电子束在所述环形加速器中做圆周运动，且所述电子束的运动方向与所述激光脉冲的传播方向相反，并在激光电子对撞区发生散射作用产生极紫外光脉冲，并从与所述光存储器第三开口密封相接的真空导管中导出；
其中，在所述激光电子对撞区内，当所述激光脉冲的传播方向与所述电子束的运动方向在同一水平线上时，产生的所述极紫外脉冲的波长通过下述公式确定：
Figure BDA0002596986220000041
其中，λ'表示所述激光脉冲的波长，γ表示洛伦兹因子；
当所述激光脉冲的传播方向与所述电子束的运动方向不在同一水平线上时，产生的所述极紫外光脉冲的波长通过下述公式确定：
Figure BDA0002596986220000042
其中，λ'为所述激光脉冲的波长，α为激光电子对撞区域内所述电子束的运动方向与所述激光脉冲的传播方向的夹角，β为所述电子束中的电子速度与光速的比值，Ee为所述电子束中电子的能量，ω0为所述激光脉冲的频率，h为普朗克常数。
与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
1、本发明提出的高功率波长可调的极紫外光源的产生装置及方法舍弃了现有的激光等离子体的方法，创造性的提出了利用电子束与激光脉冲对撞产生极紫外光，规避了激光等离子体能量转换效率低，产生的极紫外光功率受限的缺陷，且提高了激光脉冲的利用率，在一定程度上节约了成本。
2、本发明提出的高功率波长可调的极紫外光源的产生装置及方法，通过改变电子束的能量和激光脉冲的波长及脉冲宽度不仅可以实现对产生的极紫外光波长的调控，还可以实现对产生的极紫外光功率的调控，从而提高光刻的分辨率。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本发明实施例高功率波长可调的极紫外光源的产生装置的示意图；
图2为本发明实施例高功率波长可调的极紫外光源的产生装置的另一示意图；
图3为本发明实施例高功率波长可调的极紫外光源的产生方法的流程图。
附图标记：
1-直线电子加速器；2-环形加速器；3-光存储器；4-偏振反射镜；5-第一抛物面镜；6-第二抛物面镜；7-反射镜；8-普克尔盒；9-激光脉冲；10-电子束；11-极紫外光脉冲；12-光孔。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
装置实施例
本发明的一个具体实施例，公开了一种高功率波长可调的极紫外光源的产生装置。如图1所示，该装置包括环形加速器和光存储器。
其中，环形加速器(2)，用于对电子束进行加速并使电子束在环形加速器(2)中做圆周运动。
光存储器(3)，用于存储激光脉冲。示例性的，光存储器可以是不锈钢材质的立方体形状的腔体。
环形加速器(2)与光存储器(3)是相通的，相通的部分为激光电子对撞区。为了保证环形加速器(2)中的电子运动和光存储器(3)中的激光脉冲不受空气影响，环形加速器(2)与光存储器(3)的内部均为真空的。如图1所示，示例性的，环形加速器(2)位于光存储环(3)的上方，环形加速器的下部与光存储环的上部相通。
在激光电子对撞区内，电子束与激光脉冲对撞发生散射作用产生极紫外光脉冲并经由光存储器出射。具体的，激光电子对撞区长度范围为0.5m-1m。
优选的，其中环形加速器与光存储器的中心空间位置的偏差在1微米量级。
优选的，环形加速器(2)的外环设有第一开口，光存储器(3)外壳设有与第一开口相适配的第二开口，第一开口与第二开口密封相接，在保证相通的同时，保证其内部均为真空状态。
第一开口所在的平面与环形加速器(2)内环的距离大于等于0，以使电子束与激光脉冲能够发生对撞。
优选的，光存储器(3)内的光路上设置有多个反射镜，用于使入射的激光脉冲在光存储器中循环传播，使激光脉冲在激光电子对撞区与电子束发生多次对撞，以提高激光脉冲的利用率。
临近激光电子对撞区，且在光路上位于激光电子对撞区之前的反射镜为第一抛物面反射镜(5)，用于反射激光脉冲，使激光脉冲在激光电子对撞区与电子束对撞。考虑到激光脉冲在光存储器中循环传播多次之后可能会有所损失，因此选择抛物面反射镜以对激光脉冲进行聚焦，提高其利用率。
如图1所示，第一抛物面反射镜(5)的设置位置避开产生的极紫外光脉冲的出射光路。或者，如图2所示，在第一抛物面镜(5)的中心处设置一光孔(12)，用于导出产生的极紫外光脉冲。考虑到在第一抛物面镜(5)的中心处设置光孔(12)可能会导致部分激光脉冲损失，因此，可以提高电子束的能量，以减小电子束与激光脉冲对撞后产生的极紫外光脉冲的束散角，此时，可以将光孔尺寸设置的很小，从而保证在电子束与激光脉冲的有效对撞时间内基本不受该激光脉冲损失的影响。
优选的，临近激光电子对撞区，且在光路上位于激光电子对撞区之后的反射镜为第二抛物面反射镜(6)，用于将经由激光电子对撞区后出射的激光脉冲汇聚为平行光束并反射，使激光脉冲在光存储器中循环传播。考虑到激光脉冲与电子束发生对撞后，可能会发散，因此通过抛物面反射镜对发散的激光脉冲进行汇聚，以提高激光脉冲的利用率。
具体的，根据第一抛物面镜(5)的聚焦中心与激光电子对撞区的中心的距离及产生的极紫外光的束散角设置光孔(12)的尺寸；
Figure BDA0002596986220000081
其中，r为光孔(12)的半径，L为第一抛物面反射镜(5)的聚焦中心与激光电子对撞区的中心的距离，θ为极紫外光的束散角。
具体的，通过下述公式获得极紫外光的束散角：
Figure BDA0002596986220000082
其中，νe为电子束的动能，c为光速。
电子束在环形加速器(2)运动一段时间之后，能量会有所损失。因此环形加速器(2)中设置有一段微波加速管，用于为电子束加速以补充能量，使电子束的能量稳定在预设能量值处。一方面可以保证产生的极紫外光脉冲的功率不变，另一方面可以保证极紫外光的束散角不会变大，从而保证预先设置的光孔(12)或者预先设置的第一抛物面反射镜(5)的位置不会阻碍产生的极紫外光的出射。具体的，微波加速管的设置位置只要不位于激光电子对撞区即可。
优选的，在光存储器(3)的外壳上设有第三开口，第三开口与产生的极紫外光脉冲的出射光路相对应，第三开口与真空导管密封相接，用于导出产生的极紫外光脉冲。示例性的，根据使用需求直接通过真空导管将产生的极紫外光脉冲导出至使用位置处。
优选的，光存储器(3)还包括激光脉冲引入器，该激光脉冲引入器包括普克尔盒(8)和偏振反射镜(4)，普克尔盒(8)位于偏振反射镜(4)的反射或透射光路上，且与普克尔盒(8)呈45°夹角。
示例性的，将激光脉冲入射至偏振反射镜(4)，激光脉冲透光偏振反射镜(4)并入射至普克尔盒(8)，该普克尔盒(8)可以改变激光脉冲的偏振方向，随后控制断开所述普克尔盒(8)的供电电源。当激光脉冲在光存储器(3)中循环传播入射至偏振反射镜(4)时，由于其偏振方向已经发生改变，因此可以被偏振反射镜(4)反射，而不会经偏振反射镜(4)发生透射，反射之后，在经过普克尔盒(8)，此时普克尔盒(8)对激光脉冲不产生作用，从而可以使激光脉冲在光存储器(3)中循环传播，以存储于光存储器(3)中。
优选的，光存储器(3)的周长与激光脉冲长度近似相等。具体的，激光脉冲的长度是指脉冲宽度(即脉冲时长)与激光脉冲的传播速度的乘积。
方法实施例
本发明的另一个实施例，公开了一种高功率波长可调的极紫外光源的产生方法，利用前述的高功率波长可调的极紫外光源的产生装置。如图3所示，该方法包括：
将激光脉冲导入光存储器(3)中，使激光脉冲在光存储器(3)中循环传播。
利用直线电子加速器(1)将加速后的电子束注入环形加速器(2)中，使电子束在环形加速器(2)中做圆周运动，且电子束的运动方向与激光脉冲的传播方向相反，并在激光电子对撞区发生散射作用产生极紫外光脉冲，并从与光存储器(3)第三开口密封相接的真空导管中导出。
其中，在激光电子对撞区内，当激光脉冲的传播方向与所述电子束的运动方向在同一水平线上时，此时，第一抛物面反射镜中心位置处设置有光孔，产生的极紫外脉冲的波长通过下述公式确定：
Figure BDA0002596986220000091
其中，λ'表示激光脉冲的波长，γ表示洛伦兹因子。
当激光脉冲的传播方向与电子束的运动方向不在同一水平线上时，此时，第一抛物面反射镜的设置位置避开了产生的极紫外光脉冲的出射光路，产生的极紫外光脉冲的波长通过下述公式确定：
Figure BDA0002596986220000101
其中，λ'为所述激光脉冲的波长，α为激光电子对撞区域内所述电子束的运动方向与所述激光脉冲的传播方向的夹角，β为所述电子束中的电子速度与光速的比值，Ee为所述电子束中电子的能量，ω0为所述激光脉冲的频率，h为普朗克常数。
现通过以下具体实施例证明本发明的有益效果。
示例性的，环形加速器的半径为1m。
电子束的能量选择范围为7.16MeV-14.32MeV，电子束脉冲宽度选择范围为1-10ps，单个电子束脉冲的电荷量为1-2nC，电子束在环形加速器中转一圈时间为21ns，等间隔注入电子束脉冲，电子束脉冲之间的时间间隔约为100ps。
激光脉冲为CO2激光脉冲，脉冲宽度为40ns，频率为50kHz，单个激光脉冲能量为10J。
使用一台低能7.16MeV-14.32MeV的直线电子加速器的对电子束进行加速后，注入到环形加速器中，电子束在环形加速器中以固定速率旋转，其产生的同步辐射处于可见光波段不会影响电子束的能量以及产生的极紫外光脉冲。电子环中设置有一段微波加速管，可为损失能量的电子束补充能量，使得其能量始终保持在设定的能量值。
同时，通过激光脉冲引入器将CO2激光脉冲引入光存储器中，使其在光存储器中循环传播。当电子束运动到激光电子对撞区与CO2激光脉冲发生对撞(即发生逆康普顿散射作用)，即可产生准单能极紫外光脉冲。
具体的，等时间间隔注入210个电子束脉冲，则与CO2激光脉冲发生相互作用的过程中，将有400次电子束脉冲与CO2激光脉冲发生对撞产生极紫外光脉冲。由于光存储器的周长与一个CO2激光脉冲长度近似相等，使得CO2激光脉冲刚好被捕获在光学存储环中，可反复与电子束发生多次对撞，持续产生极紫外光，从而提高极紫外光的产额。
理论上CO2激光脉冲可以在光存储器中无限次循环传播。但是实际上会有CO2激光脉冲损失，如果反射率为99.99％，可计算当发生4000次反射后，CO2激光脉冲在存储环中转了500圈，激光脉冲能量剩余80％左右。因此至少可以实现极紫外光脉冲放大500倍，即可以将极紫外光脉冲的时长扩大500倍。
当在激光电子对撞区内，电子束的运动方向与CO2激光脉冲的传播方向不在同一水平线上时，示例性的，对撞角度为
Figure BDA0002596986220000111
产生的极紫外光脉冲的波长为：
Figure BDA0002596986220000112
其中，λ'为CO2激光脉冲的波长，α为激光电子对撞区域内电子束的运动方向与激光脉冲的传播方向的夹角，β为电子束中的电子速度与光速的比值，Ee为电子束中电子的能量，ω0为激光脉冲的频率，h为普朗克常数。
具体的，可以基于对撞夹角α通过改变CO2激光脉冲的波长或电子束的能量对极紫外光脉冲的波长进行调控。
当在激光电子对撞区内，电子束的运动方向与CO2激光脉冲的传播方向在同一水平线上时，产生的紫外光的波长为：
Figure BDA0002596986220000121
其中，λ'表示激光脉冲的波长，γ表示洛伦兹因子。
因此，CO2激光脉冲与电子束发生对撞可产生在13.5nm-3.375nm范围内可调的极紫外光，当电子束的能量为7.16MeV时，可产生波长为13.5nm的极紫外光脉冲，当电子束的能量为14.32MeV时，可产生波长为3.375nm的极紫外光脉冲。
具体可以通过下述方式选定激光波长和电子束能量。
从公式(2)中可以看出，产生的极紫外光的波长与激光波长成正比，与电子束能量的平方成反比。为了保证环形加速器的稳定性，电子束的能量尽量选择大于等于10MeV左右，另外，为了减小环形加速器的复杂性以提高其可靠性，电子束能量不易太高。示例性的，电子束能量为10MeV，激光脉冲波长为10.6微米，对撞时产生的极紫外光的波长为7nm。对应的，如果要选择高能量的电子束，则需要更长波长的激光脉冲，如果将电子能量提高5倍，激光波长必须增长25倍，那样进入mm波段，即300GHz的高频波。
对于上述两种情况，单个CO2激光脉冲产生的极紫外光脉冲的功率为：
Figure BDA0002596986220000122
Δbeam表示电子束脉冲之间的时间间隔，即在激光电子对撞区一个CO2激光脉冲时间内，与CO2激光脉冲对撞的电子束脉冲的数量等于CO2激光脉冲时间除以电子束脉冲的时间间隔，Ne表示单个电子束脉冲中的电子数目，τL表示CO2激光脉冲的脉冲宽度，IPlength表示CO2激光电子对撞区的长度。σtotal表示CO2激光脉冲与电子束对撞发生散射作用的总截面，约为200mbar，ωEUV表示极紫外光的角频率，r表示CO2激光脉冲的焦斑半径，
Figure BDA0002596986220000131
表示单个CO2激光脉冲的能量，e为单位元电荷。
具体的，通过下述公式获得极紫外光的角频率：
Figure BDA0002596986220000132
其中，λ为产生的极紫外光脉冲的波长，c为光速。
通过下述公式获得CO2激光脉冲与电子束对撞发生散射作用的总截面：
Figure BDA0002596986220000133
其中，ε0为真空介电常数，me为电子静质量，re为经典电子半径。
具体的，极紫外光脉冲的功率与CO2激光脉冲的能量成正比，与电子束脉冲的电荷量也成正比，因此可以通过改变CO2激光脉冲的能量或电子束脉冲的电荷量来对极紫外光的功率进行调控，目前极紫外光的功率最大可达500W。
与现有技术相比，本发明提出的高功率波长可调的极紫外光源的产生装置及方法，首先，舍弃了现有的激光等离子体的方法，创造性的提出了利用电子束与激光脉冲对撞产生极紫外光，规避了激光等离子体能量转换效率低，产生的极紫外光功率受限的缺陷，且提高了激光脉冲的利用率，在一定程度上节约了成本；其次本发明提出的高功率波长可调的极紫外光源的产生装置及方法，通过改变电子束的能量和激光脉冲的波长及脉冲宽度不仅可以实现对产生的极紫外光波长的调控，还可以实现对产生的极紫外光功率的调控，从而提高光刻的分辨率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高功率波长可调的极紫外光源的产生装置，其特征在于，包括环形加速器和光存储器；
所述环形加速器，用于对电子束进行加速并使所述电子束在所述环形加速器中做圆周运动；
所述光存储器，用于存储激光脉冲；
所述环形加速器与所述光存储器相通，所述环形加速器与所述光存储器的内部均为真空，所述相通的部分为激光电子对撞区；
在所述激光电子对撞区内，所述电子束与所述激光脉冲对撞发生散射作用产生极紫外光脉冲并经由所述光存储器出射。
2.根据权利要求1所述的极紫外光源的产生装置，其特征在于，所述环形加速器的外环设有第一开口，所述光存储器外壳设有与所述第一开口相适配的第二开口，所述第一开口与所述第二开口密封相接；
所述第一开口所在的平面与所述环形加速器内环的距离大于等于0。
3.根据权利要求1或2所述的极紫外光源的产生装置，其特征在于，所述光存储器内的光路上设置有多个反射镜，用于使入射的激光脉冲在所述光存储器中循环传播；
临近所述激光电子对撞区，且在光路上位于所述激光电子对撞区之前的反射镜为第一抛物面反射镜，用于反射所述激光脉冲，使所述激光脉冲在所述激光电子对撞区与所述电子束对撞；
所述第一抛物面反射镜的设置位置避开产生的所述极紫外光脉冲的出射光路；或者，所述第一抛物面反射 镜的中心处设置一光孔，用于导出产生的所述极紫外光脉冲。
4.根据权利要求3所述的极紫外光源的产生装置，其特征在于，临近所述激光电子对撞区，且在光路上位于所述激光电子对撞区之后的反射镜为第二抛物面反射镜，用于将经由所述激光电子对撞区后出射的所述激光脉冲汇聚为平行光束并反射，使所述激光脉冲在所述光存储器中循环传播。
5.根据权利要求3所述的极紫外光源的产生装置，其特征在于，根据所述第一抛物面反射 镜的聚焦中心与所述激光电子对撞区的中心的距离及产生的所述极紫外光的束散角设置所述光孔的尺寸；
Figure FDA0002596986210000021
其中，r为所述光孔的半径，L为所述第一抛物面反射 镜的聚焦中心与所述激光电子对撞区的中心的距离，θ为所述极紫外光的束散角。
6.根据权利要求3所述的极紫外光源的产生装置，其特征在于，在所述光存储器的外壳上设有第三开口，所述第三开口与产生的所述极紫外光脉冲的出射光路相对应，所述第三开口与真空导管密封相接，用于导出产生的所述极紫外光脉冲。
7.根据权利要求1、2、4-6任一项所述的极紫外光源的产生装置，其特征在于，所述光存储器还包括激光脉冲引入器，所述激光脉冲引入器包括普克尔盒和偏振反射镜，所述普克尔盒位于所述偏振反射镜的反射或透射光路上，且与所述普克尔盒呈45°夹角；
所述普克尔盒用于改变通过所述偏振反射镜入射的激光脉冲的偏振方向，所述激光脉冲入射至所述光存储器后，控制断开所述普克尔盒的供电电源，以使所述激光脉冲在所述光存储器中传播至所述偏振反射镜时，可以被所述偏振反射镜反射使所述激光脉冲在所述光存储器中循环传播。
8.根据权利要求7所述的极紫外光源的产生装置，其特征在于，所述光存储器的周长与所述激光脉冲长度近似相等。
9.根据权利要求7所述的极紫外光源的产生装置，其特征在于，所述环形加速器中设置有一段微波加速管，用于为所述电子束加速，使所述电子束的能量稳定在预设能量值处。
10.一种高功率波长可调的极紫外光源的产生方法，利用权利要求1-9任一项所述的高功率波长可调的极紫外光源的产生装置，其特征在于，包括，
将激光脉冲导入所述光存储器中，使所述激光脉冲在所述光存储器中循环传播；
利用直线电子加速器将加速后的电子束注入环形加速器中，使所述电子束在所述环形加速器中做圆周运动，且所述电子束的运动方向与所述激光脉冲的传播方向相反，并在激光电子对撞区发生散射作用产生极紫外光脉冲，并从与所述光存储器第三开口密封相接的真空导管中导出；
其中，在所述激光电子对撞区内，当所述激光脉冲的传播方向与所述电子束的运动方向在同一水平线上时，产生的所述极紫外光 脉冲的波长通过下述公式确定：
Figure FDA0002596986210000031
其中，λ'表示所述激光脉冲的波长，γ表示洛伦兹因子；
当所述激光脉冲的传播方向与所述电子束的运动方向不在同一水平线上时，产生的所述极紫外光脉冲的波长通过下述公式确定：
Figure FDA0002596986210000032
其中，λ'为所述激光脉冲的波长，α为激光电子对撞区域内所述电子束的运动方向与所述激光脉冲的传播方向的夹角，β为所述电子束中的电子速度与光速的比值，Ee为所述电子束中电子的能量，ω0为所述激光脉冲的频率，h为普朗克常数。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102231935A (zh) * 2011-05-31 2011-11-02 长春理工大学 一种产生相干极紫外辐射的方法及装置
CN110383175A (zh) * 2017-04-26 2019-10-25 极光先进雷射株式会社 Euv光生成装置
CN110944439A (zh) * 2019-10-29 2020-03-31 清华大学 基于电子储存环的高平均功率极紫外光源装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2016117118A1 (ja) * 2015-01-23 2017-10-26 国立大学法人九州大学 Ｅｕｖ光生成システム及びｅｕｖ光生成方法、並びにトムソン散乱計測システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102231935A (zh) * 2011-05-31 2011-11-02 长春理工大学 一种产生相干极紫外辐射的方法及装置
CN110383175A (zh) * 2017-04-26 2019-10-25 极光先进雷射株式会社 Euv光生成装置
CN110944439A (zh) * 2019-10-29 2020-03-31 清华大学 基于电子储存环的高平均功率极紫外光源装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于脉冲CO_2激光锡等离子体光刻光源的极紫外辐射光谱特性研究;吴涛等;《光谱学与光谱分析》;20120715(第07期);全文 *

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