FR2884350A1 - Source de photons comprenant une source rce equipee de miroirs - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une source de photons qui comprend une source de plasma d'ions multichargés à la résonance cyclotron électronique (RCE), les photons émis par la source provenant de la désexcitation d'ions multichargés et étant extraits de la source par une ouverture de sortie (O), caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un miroir (Ma) qui réfléchit des photons émis par désexcitation d'ions multichargés, le miroir (Ma) étant orienté pour diriger la fraction de photons qu'il réfléchit vers l'ouverture de sortie (0).

Description

SOURCE DE PHOTONS COMPRENANT

UNE SOURCE RCE EQUIPEE DE MIROIRS

Domaine technique et art antérieur L'invention concerne une source de photons et, plus particulièrement, une source de photons comprenant une source de plasma d'ions multichargés à la résonance cyclotron électronique (RCE) plus communément appelée source RCE.

Une application de la source de photons selon l'invention est, par exemple, la production de photons EUV (EUV pour Extrême Ultra Violet ) pouvant être utilisée pour la lithographie.

Les sources de photons EUV le plus souvent utilisées pour les besoins de la lithographie sont soit dos sources à plasmas produits par laser, soit des sources à cathode à décharge. Ces sources ont une bonne brillance mais, par contre, ne peuvent travailler qu'en mode pulsé. Par ailleurs, des problèmes liés à la présence de débris se posent. Il est également connu le fait d'utiliser un synchrotron, malgré le coût élevé de l'installation.

Une solution mise en oeuvre plus récemment consiste à utiliser un plasma à la résonance cyclotron électronique (RCE) comme source continue ou pulsée de photons. Dans ce type de source, la longueur d'onde photonique désirée est produite par désexcitation d'ions multichargés. Un ion Xelo+ donne ainsi, par exemple, des photons de longueurs d'onde voisines de 13, 5 nm en se désexcitant. L'excitation des ions se fait dans le plasma, lors de collisions électron - atome, électron - ion, ion - ion ou photon - ion.

Dans une source RCE, l'ionisation a lieu étape par étape. Ainsi, pour obtenir des ions Xelo+, produit- on d'abord des ions Xe+, puis des ions Xe2+, etc., jusqu'à l'obtention d'ions Xelo+ Le temps d'obtention des ions Xelo+ est de l'ordre de quelques ms et il est nécessaire de confiner le plasma suffisamment longtemps pour obtenir l'état de charge désiré. Ce temps est lié à la fois à la configuration magnétique de la machine et à la taille du plasma un plasma de gros diamètre (par exemple de 20 à 30 mm) donne plus d'ions fortement chargés qu'un plasma de petit diamètre dans lequel les ions sont perdus plus rapidement.

La figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'une source de photons qui délivre des photons par désexcitation d'ions multichargés à la résonance cyclotron électronique, selon l'art antérieur.

La source de photons comprend une chambre à plasma cylindrique sous vide CH d'axe AA entourée d'une structure magnétique 1-6.

Un dispositif I d'injection de gaz injecte un gaz g dans la chambre CH et un guide GD d'injection de micro-ondes muni d'une fenêtre d'étanchéité (non représentée sur la figure) injecte des micro-ondes. Les micro-ondes servent au chauffage du plasma et donc à l'ionisation du gaz g. La structure magnétique 1-6 comprend deux structures magnétiques cylindriques à c.)nfinement axial [3,4] et [5,6] situées aux deux extrémités de la chambre CH et une structure magnétique cylindrique les deux confinement magnétique chambre CH. l'intérieur à confinement radial [al,a2] située entre structures magnétiques cylindriques à axial [3,4] et [5,6]. La structure à confinement radial [al,a2] entoure la La structure magnétique 1-6 crée ainsi, à de la chambre, une surface fermée E sans contact avec les parois de la chambre et sur laquelle le champ magnétique a une valeur sensiblement égale à la valeur BRCE du champ de résonance RCE. La surface E a généralement la forme d'un ellipsoïde de révolution. Un plasma d'ions multichargés se forme à l'intérieur de la surface E. Par suite de nombreuses collisions, les ions créés sont excités. Ils se désexcitent en émettant des photons ph. Les photons ph sont émis dans toutes les directions. Des moyens de pompage P sont placés en sortie de la source pour évacuer les particules électriquement neutres présentes dans la chambre.

Du fait de l'émission des photons ph dans toutes les directions, seule une faible proportion d'entre eux est émise vers la sortie de la source. Il s'en suit que la puissance délivrée par la source de photons est faible. En outre, dans le cadre d'une application à la lithographie EUV, il peut être demandé que la source de photons, placée au point focal objet de l'appareillage de lithographie, ait une taille de l'ordre de lmm. Cela conduit alors pratiquement à ne pouvoir utiliser que les photons émis exactement selon l'axe AA de la source. La puissance utile émise est alors très faible.

L'invention ne présente pas les inconvénients mentionnés ci-dessus.

Exposé de l'invention En effet, l'invention concerne une source de photons comprenant une source de plasma d'ions multichargés à la résonance cyclotron électronique (RCE), la source de plasma d'ions multichargés à la résonance cyclotron électronique comprenant une chambre à plasma cylindrique sous vide d'axe AA, une structure magnétique pour créer un champ magnétique à la résonance cyclotron électronique à l'intérieur de la chambre à plasma et une ouverture pratiquée dans ladite chambre pour permettre qu'une fraction des photons émis par désexcitation d'ions multichargés soient extraits de la chambre. La source de photons comprend au moins un miroir qui réfléchit une fraction supplémentaire des photons émis par désexcitation d'ions multichargés, le miroir étant orienté pour diriger la fraction supplémentaire de photons qu'il réfléchit vers l'ouverture de sortie, et des moyens pour protéger le miroir contre des impacts de particules du plasma.

Selon une autre caractéristique de l'invention, au moins un miroir est un miroir dont l'axe optique se confond sensiblement avec l'axe AA de la chambre et qui est placé dans une zone de la cavité située à l'opposé de l'ouverture par rapport au plasma.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le miroir dont l'axe optique se confond sensiblement avec l'axe AA de la chambre est un miroir plan.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le miroir dont l'axe optique se confond sensiblement avec l'axe AA de la chambre est un miroir parabolique.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le miroir dont l'axe optique se confond sensiblement avec l'axe AA de la chambre est un miroir circulaire.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le miroir circulaire a un rayon de courbure tel que les rayons lumineux qu'il réfléchit se coupent en un point situé entre une extrémité du plasma située du côté de l'ouverture de sortie et l'ouverture de sortie.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les photons réfléchis par le miroir circulaire sont rassemblés, à un même instant, dans une zone de concentration située entre une extrémité du plasma située du côté de l'ouverture de sortie et l'ouverture de sortie.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la zone de concentration est une zone sensiblement sphérique de diamètre compris entre 0,5mm et 2mm.

Selon une autre caractéristique de l'invention, un collecteur de photons est placé entre la zone de concentration et l'ouverture de sortie et des moyens de protection sont placés a proximité du collecteur de photons pour protéger le collecteur de photons contre des impacts de particules du plasma.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens pour protéger le miroir contre des impacts de particules du plasma sont constitués d'un dispositif de déviation magnétique.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de déviation magnétique est placé à 30 l'intérieur de la chambre.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de déviation magnétique est placé à l'extérieur de la chambre.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la chambre contient au moins un miroir orienté pour réfléchir des photons émis par le plasma selon au moins une direction perpendiculaire à l'axe de la chambre.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le miroir orienté pour réfléchir des photons émis par le plasma selon au moins une direction perpendiculaire à l'axe de la chambre a un axe optique perpendiculaire à l'axe de la chambre.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le miroir orienté pour réfléchir des photons émis par le plasma selon au moins une direction perpendiculaire à l'axe de la chambre est orienté pour qu'une fraction des photons qu'il réfléchit traverse une zone de la chambre comprise entre une extrémité du plasma située du côté de l'ouverture de sortie et l'ouverture de sortie.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le miroir orienté pour réfléchir des photons émis par le plasma selon au moins une direction perpendiculaire à l'axe de la chambre est en MoSi.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la chambre contient au moins un ensemble de deux miroirs orientés pour réfléchir des photons émis selon au moins une direction perpendiculaire à l'axe de la chambre, les deux miroirs étant symétriques l'un de l'autre par rapport à l'axe de la chambre.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le miroir orienté pour réfléchir des photons émis par le plasma selon au moins une direction perpendiculaire à l'axe de la chambre est unique et entoure entièrement le plasma.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la structure magnétique pour créer un champ magnétique à la résonance cyclotron électronique comprend une structure magnétique à confinement radial du champ magnétique constituée d'aimants supraconducteurs qui entourent la chambre.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la structure magnétique pour créer un champ magnétique à la résonance cyclotron électronique comprend une structure magnétique à confinement radial du champ magnétique placée dans une enceinte à la pression atmosphérique à l'intérieur de la chambre.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la structure magnétique à confinement radial du champ magnétique est une structure multipolaire constituée de N aimants uniformément répartis sur une couronne circulaire, N étant un nombre pair supérieur ou égal à 2.

Selon une autre caractéristique de l'invention, l'enceinte à la pression atmosphérique est munie d'ouvertures pour laisser passer les photons entre les aimants.

Selon une autre caractéristique de l'invention, un miroir placé dans l'espace qui sépare un aimant du plasma réfléchit des photons d'incidence rasante émis par le plasma.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le miroir placé dans l'espace qui sépare un aimant de du plasma est en Molybdène.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le ou les miroir(s) orienté(s) pour réfléchir des photons émis par le plasma selon au moins une direction perpendiculaire à l'axe de la chambre est (sont) situé(s), par rapport au plasma, au-delà des aimants uniformément répartis de la structure multipolaire et dans laquelle la chambre contient des moyens pour empêcher, sous l'action d'un signal de commande, que des photons qui se propagent entre les aimants de la structure multipolaire n'atteignent le ou les miroir(s) orientés pour réfléchir des photons émis selon au moins une direction perpendiculaire à l'axe de la chambre.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens pour empêcher, sous l'action d'un signal de commande, que des photons qui se propagent entre les aimants de la structure multipolaire n'atteignent le ou les miroir(s) orientés pour réfléchir des photons émis selon au moins une direction perpendiculaire à l'axe de la chambre comprennent un support rotatif équipé de miroirs.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la chambre contient des moyens commandés par un signal de commande pour empêcher ou pour permettre que les photons qui se dirigent vers l'ouverture de sortie soient extraits de la source.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens pour empêcher ou pour permettre que les photons qui se dirigent vers l'ouverture de sortie soient extraits de la source comprennent un miroir de sortie dans lequel est pratiquée une ouverture, le miroir de sortie étant placé à proximité de l'ouverture de sortie, l'ouverture pratiquée dans le miroir de sortie faisant face à l'ouverture de sortie pour permettre que les photons soient extraits de la source et ne faisant pas face à l'ouverture de sortie pour empêcher que les photons soient extraits de la source.

Selon une autre caractéristique de l'invention, un dispositif de déviation magnétique protège le miroir de sortie contre l'impact de particules du plasma.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens pour empêcher ou pour permettre que les photons qui se dirigent vers l'ouverture de sortie soient extraits de la source comprennent un diaphragme.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le plasma a une circonférence qui se rétrécit, selon l'axe de la chambre, au fur et à mesure que l'on se rapproche de l'ouverture de sortie.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le miroir qui réfléchit une fraction supplémentaire des photons émis par désexcitation d'ions multichargés est en MoSi.

La présence de miroir(s) dans la source de photons selon l'invention permet avantageusement d'accroître la quantité de photons émis par la source.

Un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention conduit, par ailleurs, à faire converger un très grand nombre de photons dans une zone de très petites dimensions. Cette zone sert alors, par exemple, de point focal objet pour un appareillage de lithographie EUV.

Brève description des figures

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de modes de réalisation de l'invention faits en référence aux figures jointes, parmi lesquelles: - la figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'une source de photons qui délivre des photons par désexcitation d'ions multichargés à la résonance cyclotron électronique, selon l'art antérieur; - la figure 2 représente une vue en coupe 15 longitudinale d'une source de photons selon un premier mode de réalisation de l'invention; - les figures 3a et 3b représentent, respectivement, une vue en coupe longitudinale et une vue partielle en perspective d'une source de photons selon un deuxième mode de réalisation de l'invention; les figures 4a et 4b représentent, respectivement, une vue en coupe longitudinale et une vue en coupe transversale d'une source de photons selon un troisième mode de réalisation de l'invention; - les figures 5a et 5b représentent, respectivement, une vue en coupe longitudinale et une vue en coupe transversale d'une source de photons selon un quatrième mode de réalisation de l'invention; - les figures 6a et 6b représentent des vues de détail de deux variantes du quatrième mode de réalisation de l'invention représenté aux figures 5a et 5b; - la figure 7 représente une vue en coupe transversale d'une source de photons selon un cinquième mode de réalisation de l'invention; - les figures 8a et 8b représentent, respectivement, une vue en coupe longitudinale et une vue en coupe transversale d'une source de photons selon un sixième mode de réalisation de l'invention; - la figure 9 représente une vue en coupe longitudinale d'un premier perfectionnement d'une source de photons selon l'invention; les figures l0a et 10b représentent deux vues en coupe transversale d'un deuxième perfectionnement d'une source de photons selon l'invention.

Sur toutes les figures, les mêmes repères désignent les mêmes éléments.

Description détaillée de modes de mise en uvre de

l'invention.

La figure 2 représente une vue en coupe longitudinale d'une source de photons selon un premier mode de réalisation de l'invention.

En plus des éléments décrits en référence à la figure 1, la source de photons représentée en figure 2 comprend un miroir Ma préférentiellement aligné selon l'axe AA de la chambre CH, un système de déviation magnétique [7,8] et un collecteur de photons 9. Le miroir Ma est situé du côté de l'injection du gaz et des micro-ondes et réfléchit, vers l'ouverture de sortie 0, les photons qu'il reçoit sur sa surface. Le miroir Ma peut être un miroir plan, sphérique ou parabolique. Selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention, le miroir Ma est un miroir sphérique concave dont l'axe optique se confond avec l'axe AA de la chambre. Le rayon de courbure du miroir Ma est choisi, en fonction des dimensions de la chambre, de façon que les photons réfléchis soient concentrés dans une zone 10 de faibles dimensions située sur l'axe AA, au- delà du plasma délimité par la surface E. La zone de concentration de photons 10 se situe, par exemple, sensiblement au niveau de l'ouverture 0 de sortie de la source de photons ou à proximité de cette ouverture. La zone 10 peut avoir, par exemple, une forme de sphère dont le diamètre est sensiblement égal à lmm. Dans le cas d'une application à l'émission de photons dans le domaine EUV, le miroir Ma peut être, par exemple, un miroir multicouches de Silicium/Molybdène (MoSi).

Le système de déviation magnétique [7,8] est placé a proximité du miroir Ma pour dévier les particules chargées (ions, électrons) qui seraient susceptibles, sans cela, de le heurter et, donc, de le détériorer, du fait de la configuration de la source. De façon connue en soi, plusieurs tailles, formes et positions d'aimants peuvent être envisagées pour réaliser le système de déviation magnétique [7,8]. Le système de déviation magnétique peut être placé en dehors de la chambre CH, comme c'est le cas sur la figure 3. Il peut également être placé à l'intérieur de la chambre, en cas de problème d'encombrement.

Le collecteur de photons 9 collecte les photons issus de la zone de concentration 10. A cette fin, la zone de concentration 10 est placée au point focal du collecteur de photons 9. Le collecteur de photons 9 est un élément avantageusement utilisé dans le cas d'une application à l'émission de photons dans le domaine EUV. De façon préférentielle, des moyens de protection (1,2) sont placés en sortie de la source de photons pour protéger le collecteur 9 contre l'impact de particules chargées (ions, électrons) provenant du plasma. Ces moyens de protection sont constitués, par exemple, d'un dispositif de déviation magnétique.

Après leur réflexion sur le miroir Ma, la plupart des photons traversent la surface de résonance E et, en conséquence, le plasma qu'elle contient. Avantageusement, si leur énergie le permet, les photons excitent alors des atomes ou des ions du plasma, créant ainsi un effet laser qui produit d'autres photons à la longueur d'onde souhaitée.

Les figures 3a et 3b représentent, respectivement, une vue en coupe longitudinale et une vue partielle en perspective d'une source de photons selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. La source de photons selon le deuxième mode de réalisation de l'invention est une optimisation de la source de photons selon le premier mode de réalisation de l'invention.

Selon le deuxième mode de réalisation de l'invention, la structure magnétique à confinement radial [al,a2] est placée à l'intérieur de la chambre CH afin de pouvoir être rapprochée du plasma. Ce rapprochement du plasma de la structure à confinement radial [al,a2] est particulièrement intéressant lorsque cette dernière est constituée d'aimants permanents dont la portée n'est pas très étendue. Cela permet la création d'un plasma plus concentré au voisinage de l'axe AA. Le diamètre du plasma s'en trouve alors réduit. Dans sa partie centrale, la circonférence du plasma peut alors atteindre, par exemple, une valeur comprise entre 10mm et 15mm. Avantageusement, il est alors possible de réduire les dimensions de la zone de confinement 10. De façon connue en soi, la réduction du diamètre du plasma est cependant limitée par la durée de vie des ions qui doit rester suffisamment longue pour que les ions souhaités puissent apparaître en quantité suffisante.

La structure magnétique cylindrique à confinement radial [al,a2] est placée à l'intérieur d'une enceinte E à la pression atmosphérique. L'enceinte E est fixée à l'intérieur de la chambre CH. Comme cela est représenté en figure 3b, l'enceinte E peut être munie d'ouvertures OV qui sont pratiquées entre les aimants de la structure magnétique. Les ouvertures OV permettent alors d'améliorer le pompage des particules neutres. Selon un autre mode de réalisation, l'enceinte E ne comprend pas d'ouvertures OV.

Les figures 4a et 4b représentent, respectivement, une vue en coupe longitudinale et une vue en coupe transversale d'une source de photons selon un troisième mode de réalisation de l'invention.

En plus des éléments représentés sur les figures 3a et 3b, la source de photons selon le troisième mode de réalisation de l'invention comprend des miroirs placés entre la structure magnétique à confinement radial et le plasma. La structure magnétique à confinement radial est, par exemple, une structure hexapolaire composée de six aimants al-a6 uniformément répartis autour de la surface E. De façon plus générale cependant, la structure magnétique est multipolaire, composée de N aimants al-aN uniformément répartis autour de la surface E (N pôles).

Les aimants al-a6 sont répartis sur une même circonférence, un aimant d'orientation Nord/Sud alternant avec un aimant d'orientation Sud/Nord. Un miroir Mri (i=1, 2, ..., 6) est alors placé dans l'espace qui sépare l'aimant ai de la surface E. Du fait de leur proximité du plasma, les miroirs Mri permettent avantageusement de réfléchir, vers la zone de concentration 10, les photons communément appelés photons d'incidence rasante , c'est-à-dire les photons qui se réfléchissent sur le miroir Mri avec un angle d'incidence très sensiblement éloigné de zéro degré (par exemple un angle d'incidence compris entre 70 et 90 ) . Comme cela est connu de l'homme de l'art, l'angle d'incidence d'un rayon lumineux qui frappe une surface plane est l'angle que fait la direction du rayon lumineux avec la normale à la surface.

Avantageusement, pour éviter leur détérioration par des particules chargées du plasma, les miroirs Mri sont placés et dimensionnés pour ne pas rencontrer les lignes de fuite du plasma dont les trajectoires résultent de la configuration magnétique de la source.

Si les aimants ai ont une longueur L selon l'axe de la chambre, les miroirs Mri peuvent alors avoir, par exemple, une longueur approximativement égale à L/2.

Outre les photons d'incidence rasante qui sont réfléchis vers la zone de concentration 10, les miroirs Mri (i=1, 2, ..., 6) réfléchissent également des photons vers le plasma. Les photons réfléchis vers le plasma traversent celui-ci avant d'aller se réfléchir sur les miroirs Mrj qui sont symétriques des miroirs Mri par rapport à l'axe AA de la chambre. Les photons qui traversent le plasma peuvent alors exciter des ions du plasma et de nouveaux photons peuvent être créés par désexcitation. Un effet laser peut alors avoir lieu. Durant ce processus, les photons qui ne sont pas perdus par photo-absorption, peuvent alors s'accumuler dans l'enceinte à vide. Comme cela sera précisé ultérieurement, ce processus est particulièrement avantageux dans le cas où il est demandé de réaliser une source de photons pulsée car il y a, alors, un processus d'accumulation de photons. Un matériau utilisé pour réaliser les miroirs Mri est, par exemple, le Molybdène (Mo). Les miroirs Mri ont alors quelques microns d'épaisseur.

Les figures 5a et 5b représentent, respectivement, une vue en coupe longitudinale et une vue en coupe transversale d'une source de photons selon un quatrième mode de réalisation de l'invention.

Outre les éléments représentés sur les figures 3a et 3b, la source de photons représentée sur les figures 5a et 5b comprend des miroirs Mn1-Mn6 situés, dans la chambre CH, loin du plasma. Par miroir situé loin du plasma , il faut entendre que le miroir est placé à une distance du plasma telle que la quasi-totalité des photons émis par le plasma qu'il réfléchit ont un angle d'incidence compris, par exemple, entre 0 et 25 . Les miroirs Mnl-Mn6 sont alors régulièrement disposés, par exemple, sur la paroi interne de la chambre CH, au-delà de la structure à confinement radial al-a6, lorsque cette dernière est placée à l'intérieur de la chambre. Le rayon de courbure des miroirs Mni (i=1, 2, ..., 6) peut avantageusement être adapté à la forme du plasma. Le matériau utilisé pour les miroirs Mni (i=l, 2, ..., 6) est, par exemple, MoSi.

Selon une première variante du quatrième mode de réalisation de l'invention, la structure à confinement radial est placée à l'intérieur de la chambre CH dans une enceinte E à la pression atmosphérique, comme cela apparaît sur les figures 5a et 5b. L'enceinte E est alors munie d'ouvertures OV afin de laisser passer un maximum de photons vers les miroirs Mni. Selon une deuxième variante du quatrième mode de réalisation de l'invention (non représentée sur les figures) la structure à confinement radial est placée à l'extérieur de la chambre.

Dans le cas où la structure à confinement radial est constituée d'aimants permanents, celle-ci est préférentiellement placée à l'intérieur de la chambre, pour la raison mentionnée précédemment, à savoir l'obtention d'un plasma plus fin. Chaque miroir Mni (i=1, 2, ..., 6) est préférentiellement placé dans la chambre CH de sorte que la quasi- totalité de sa surface soit en regard du plasma.

Selon une encore une autre variante du quatrième mode de réalisation de l'invention, les miroirs Mni, ou seulement certains d'entre eux, sont orientés pour qu'une fraction des photons qu'ils réfléchissent traverse une zone de la chambre comprise entre une extrémité du plasma situé du côté de l'ouverture de sortie et l'ouverture de sortie. Il est alors possible de favoriser la convergence des photons qu'ils réfléchissent vers la zone de concentration 10, comme cela est représenté sur les figures 5a et 6a. Des photons émis par le plasma peuvent également être transmis jusqu'à la zone de concentration 10 par réflexions successives sur deux miroirs situés l'un en face de l'autre (cf. figure 6a).

Selon encore une autre variante du quatrième mode de réalisation de l'invention, les miroirs Mni ne sont pas orientés pour favoriser une progression des photons vers la zone de concentration 10 (cf. figure 6b). L'axe optique des miroirs Mni est alors perpendiculaire à l'axe AA de la chambre. Les photons réfléchis par un miroir Mni (i=1, 2, 6) sont dirigés vers le plasma, traversent celui-ci et vont se réfléchir sur le miroir Mnj (j=2, 1, ..., 5) situé en face du miroir Mni, au-delà de la surface E. Les photons réfléchis par le miroir Mnj peuvent alors également traverser le plasma. Lors du parcours des photons dans le plasma, les ions du plasma peuvent alors être excités et de nouveaux photons créés par désexcitation. Le nombre de photons émis vers l'ouverture de sortie, selon l'axe AA, est alors avantageusement accru.

La figure 7 représente une vue en coupe transversale d'une source de photons selon un cinquième mode de réalisation de l'invention. Le cinquième mode de réalisation de l'invention combine les troisième et quatrième modes de réalisation de l'invention. La source de photons comprend alors deux ensembles de miroirs, un premier ensemble de miroirs Mri (i=l, 2, 6) tels que décrits conformément au troisième mode de réalisation de l'invention et un deuxième ensemble de miroirs Mni (i=l, 2, 6) tels que décrits conformément au quatrième mode de réalisation de l'invention. Les avantages des troisième et quatrième modes de réalisationde l'invention sont alors cumulés.

Les figures 8a et 8b représentent, respectivement, une vue en coupe longitudinale et une vue en coupe transversale d'une source de photons selon un sixième mode de réalisation de l'invention.

Outre la présence d'un miroir Ma tel que mentionné précédemment, les caractéristiques particulières du sixième mode de réalisation de l'invention sont: - un plasma fin fortement confiné dont la longueur selon l'axe AA de la chambre est accrue par rapport à la longueur du plasma des sources mentionnées précédemment et qui présente une circonférence plus grande du côté de l'injection du gaz que du côté de l'extraction des photons, - un miroir unique Mm qui entoure entièrement le plasma, - une structure magnétique à confinement radial constituée d'aimants supraconducteurs située à l'extérieur de la chambre.

Les quatre caractéristiques particulières mentionnées ci-dessus (plasma fin de longueur accrue, circonférence variable du plasma, miroir unique Mm et aimants supraconducteurs) sont indépendantes les unes des autres. De façon avantageuse, le sixième mode de réalisation de l'invention regroupe ces quatre caractéristiques. L'invention concerne cependant d'autres modes de réalisation dans lesquels ces caractéristiques ne sont pas toutes regroupées mais prises isolément ou partiellement regroupées.

L'accroissement de la longueur du plasma s'obtient, de façon connue en soi, en éloignant les deux structures magnétiques à confinement axial [3, 4] et [5,6] l'une de l'autre et, partant, en augmentant la longueur de la chambre CH. Au moins une structure à confinement axial supplémentaire (deux dans l'exemple représenté en figure 8a) est alors placée entre les structures magnétiques à confinement axial [3,4] et [5,6] afin d'optimiser la valeur du minimum de champ magnétique. L'accroissement de la longueur du plasma permet avantageusement qu'un plus grand nombre de photons soient émis selon l'axe AA de la chambre.

De façon connue en soi, les structures magnétiques à confinement axial et radial sont calculées pour que la circonférence du plasma soit plus grande du côté de l'injection du gaz (par exemple 10 à 15mm) que du côté de la zone d'extraction des photons (par exemple lmm).

Le miroir Mm est placé à proximité de la paroi interne de la chambre CH. A titre d'exemple non limitatif, le rayon de courbure du miroir Mm peut être égal à 50mm pour un plasma dont la circonférence est égale à 15mm du côté de l'injection du gaz. Le miroir Mm assure ici, globalement, une fonction sensiblement identique à celle qui était assurée précédemment par l'ensemble des miroirs Mni. Le fait de pouvoir utiliser un miroir unique Mm au lieu de plusieurs miroirs Mni est due à ce que la structure magnétique à confinement radial est ici placée à l'extérieur de la chambre et non à l'intérieur et, partant, ne constitue pas un obstacle à la propagation des photons.

Selon le sixième mode de réalisation de l'invention, la structure magnétique à confinement radial est réalisée à partir d'aimants supraconducteurs qu'il alors possible de placer loin du plasma. La chambre CH peut alors être grande par rapport à la taille du plasma.

Les figures 9, l0a et 10b représentent des vues de sources de photons selon un perfectionnement de l'invention. Une source de photons selon le perfectionnement de l'invention comprend des miroirs mobiles. Par actionnement des miroirs mobiles, la source de photons constitue alors une source pulsée.

La figure 9 représente une vue en coupe longitudinale d'une première variante de source de photons selon le perfectionnement de l'invention.

Selon la première variante du perfectionnement de l'invention, un miroir mobile Mp est placé du côté de l'ouverture de sortie. Le miroir mobile Mp est placé, par exemple, entre l'extrémité du plasma située du côté de l'ouverture de sortie et la zone de concentration 10, comme cela est représenté en figure 9. Selon un autre mode de réalisation (non représenté sur les figures), le miroir Mp est placé entre la zone 10 et le collecteur 9. Le miroir Mp peut être positionné, par exemple, sur un système rotatif (non représenté sur la figure) dont l'axe de rotation est décentré par rapport à l'axe de la source. Une ouverture est pratiquée dans le miroir. Pendant une durée OT1, le miroir est placé dans une position telle que l'ouverture pratiquée dans le miroir est décentrée par rapport à l'ouverture de sortie. La propagation des photons qui se dirigent vers la zone de concentration 10 est alors interrompue par réflexion sur le miroir Mp. Avantageusement, les photons s'accumulent alors à l'intérieur de la chambre, avec ou sans effet laser. Pendant une durée 8T2, le miroir est placé dans une position telle que l'ouverture pratiquée dans le miroir est alignée avec l'ouverture de sortie. L'ouverture pratiquée dans le miroir laisse alors passer un grand flux de photons vers la zone de concentration 10 et, partant, vers l'ouverture de sortie O. Avantageusement, du fait de l'accumulation des photons pendant la durée tT1, la source de photons émet alors plus de photons pendant la durée tT2 qu'en fonctionnement continu. Il est ainsi possible de réaliser une source de photons en mode pulsé particulièrement avantageuse.

A la place du miroir Mp, il est également possible d'utiliser un diaphragme ( shutter en langue anglaise) pour ouvrir ou fermer l'ouverture de sortie O. Le diaphragme peut être, par exemple, un diaphragme tel que ceux utilisés dans les lasers pulsés. Lorsque le diaphragme ferme l'ouverture de sortie, il peut également servir de miroir s'il est constitué d'un matériau approprié.

Les moyens de protection (1,2) qui protègent le collecteur 9 de l'impact des particules du plasma peuvent également servir à protéger le miroir Mp de ces mêmes particules. Des moyens de protection spécifiquement dédiés au miroir Mp peuvent également être présents. Ces moyens de protection spécifiques peuvent être constitués, par exemple, d'un dispositif de déviation magnétique placé à l'intérieur ou à l'extérieur de la chambre.

Les figures 10a et 10b représentent deux vues en coupe transversale d'une deuxième variante de source de photons selon le perfectionnement de l'invention. En plus du miroir Mp mentionné ci-dessus, la source de photons comprend des miroirs mobiles supplémentaires Moi (i=l, 2, ..., 6). La présence de ces miroirs mobiles supplémentaires est particulièrement avantageuse dans le cas où la source de photons comprend des miroirs Mni (i=l, 2, ..., 6) orientés pour réfléchir les photons vers l'ouverture de sortie (cf. quatrième mode de réalisation de l'invention).

Les miroirs Moi (i=1, 2, ..., 6) sont fixés sur un support rotatif dont l'axe de rotation se confond avec l'axe AA de la chambre CH. Les miroirs Moi sont placés entre les aimants al-a6 et les miroirs Mnl-Mn6.

Pendant l'intervalle iT1 durant lequel la source ne doit pas émettre de photons, les miroirs Moi (i=l, 2, 6) sont positionnés pour empêcher que les photons émis par le plasma qui se propagent entre les aimants ai n'atteignent les miroirs Mni (i=1, 2, ..., 6) (cf. figure 10a). Le miroir Moi de rang i est alors positionné entre le plasma et le miroir Mni de rang i. Pendant l'intervalle xT2 durant lequel la source doit émettre des photons, les miroirs Moi (i=l, 2, ..., 6) sont positionnés pour laisser les photons qui se propagent entre les aimants atteindre les miroirs Mni (i=l, 2, ..., 6) (cf. figure 10b). Les miroirs Moi sont alors placés, par exemple, dans le prolongement des aimants ai (cf. figure 10b), en regard des faces des aimants ai qui ne sont pas en regard du plasma. Du fait des positions prises par les miroirs Moi pour autoriser ou non le passage des photons entre les aimants, les dimensions des miroirs Moi sont déterminées, entre autres, par la largeur des aimants. Les faces des aimants en regard desquelles les miroirs Moi sont placés peuvent ainsi être plus larges que les faces en regard desquelles les miroirs Mri sont placés, comme cela apparaît, à titre d'exemple non limitatif, sur les figures l0a et 10b.

Claims (32)

REVENDICATIONS

1. Source de photons comprenant une source de plasma d'ions multichargés à la résonance cyclotron électronique (RCE), la source de plasma d'ions multichargés à la résonance cyclotron électronique comprenant une chambre à plasma cylindrique sous vide (CH) d'axe AA, une structure magnétique pour créer un champ magnétique à la résonance cyclotron électronique à l'intérieur de la chambre à plasma et une ouverture (0) pratiquée dans ladite chambre (CH) pour permettre qu'une fraction des photons émis par désexcitation d'ions multichargés soient extraits de la chambre, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un miroir (Ma) qui réfléchit une fraction supplémentaire des photons émis par désexcitation d'ions multichargés, le miroir (Ma) étant orienté pour diriger la fraction supplémentaire de photons qu'il réfléchit vers l'ouverture de sortie (0), et des moyens (7,8) pour protéger le miroir (Ma) contre des impacts de particules du plasma.

2. Source de photons selon la revendication 1 dans laquelle au moins un miroir (Ma) est un miroir dont l'axe optique se confond sensiblement avec l'axe AA de la chambre et qui est placé dans une zone de la cavité située à l'opposé de l'ouverture (0) par rapport au plasma.

3. Source de photons selon la revendication 2 dans laquelle le miroir (Ma) dont l'axe optique se confond sensiblement avec l'axe AA de la chambre est un miroir plan.

4. Source de photons selon la revendication 2 dans laquelle le miroir (Ma) dont l'axe optique se confond sensiblement avec l'axe AA de la chambre est un miroir parabolique.

5. Source de photons selon la revendication 2 dans laquelle le miroir (Ma) dont l'axe optique se confond sensiblement avec l'axe AA de la chambre est un miroir circulaire.

6. Source de photons selon la revendication 5 dans laquelle le miroir circulaire a un rayon de courbure tel que les rayons lumineux qu'il réfléchit se coupent en un point situé entre une extrémité du plasma située du côté de l'ouverture de sortie et l'ouverture de sortie (0).

7. Source de photons selon la revendication 6, dans laquelle les photons réfléchis par le miroir circulaire sont rassemblés, à un même instant, dans une zone de concentration (10) située entre une extrémité du plasma située du côté de l'ouverture de sortie et l'ouverture de sortie (0).

8. Source de photons selon la revendication 7, dans laquelle la zone de concentration (10) est une zone sensiblement sphérique de diamètre compris entre 0,5mm et 2mm.

9. Source de photons selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, dans laquelle un collecteur de photons (9) est placé entre la zone de concentration (10) et l'ouverture de sortie (0) et des moyens de protection (1,2) sont placés a proximité du collecteur de photons (9) pour protéger le collecteur de photons contre des impacts de particules du plasma.

10. Source de photons selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les moyens pour protéger le miroir contre des impacts de particules du plasma sont constitués d'un dispositif de déviation magnétique (7,8).

11. Source de photons selon la revendication 10 dans laquelle le dispositif de déviation magnétique (7, 8) est placé à l'intérieur de la chambre.

12. Source de photons selon la revendication 10 dans laquelle le dispositif de déviation magnétique (7, 8) est placé à l'extérieur de la chambre.

13. Source de photons selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la chambre (CH) contient au moins un miroir (Mni) orienté pour réfléchir des photons émis par le plasma selon au moins une direction perpendiculaire à l'axe de la chambre.

14. Source de photons selon la revendication 13, dans laquelle le miroir (Mni) orienté pour réfléchir des photons émis par le plasma selon au moins une direction perpendiculaire à l'axe de la chambre a 5 un axe optique perpendiculaire à l'axe de la chambre.

15. Source de photons selon la revendication 13, dans laquelle le miroir (Mni) orienté pour réfléchir des photons émis par le plasma selon au moins une direction perpendiculaire à l'axe de la chambre est orienté pour qu'une fraction des photons qu'il réfléchit traverse une zone de la chambre comprise entre une extrémité du plasma située du côté de l'ouverture de sortie (0) et l'ouverture de sortie (0).

16. Source de photons selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, dans laquelle le miroir (Mni) orienté pour réfléchir des photons émis par le plasma selon au moins une direction perpendiculaire à l'axe de la chambre est en MoSi.

17. Source de photons selon l'une quelconque des revendications 13 à 16, dans laquelle la chambre contient au moins un ensemble de deux miroirs (Mni) orientés pour réfléchir des photons émis selon au moins une direction perpendiculaire à l'axe de la chambre, les deux miroirs étant symétriques l'un de l'autre par rapport à l'axe de la chambre.

18. Source de photons selon l'une quelconque des revendications 13 à 17, dans laquelle le miroir orienté pour réfléchir des photons émis par le plasma selon au moins une direction perpendiculaire à l'axe de la chambre est unique et entoure entièrement le plasma.

19. Source de photons selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la structure magnétique pour créer un champ magnétique à la résonance cyclotron électronique comprend une structure magnétique à confinement radial du champ magnétique constituée d'aimants supraconducteurs qui entourent la chambre.

20. Source de photons selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans laquelle la structure magnétique pour créer un champ magnétique à la résonance cyclotron électronique comprend une structure magnétique à confinement radial du champ magnétique (al, a2) placée dans une enceinte à la pression atmosphérique (E) à l'intérieur de la chambre.

21. Source de photons selon la revendication 20, dans laquelle la structure magnétique à confinement radial du champ magnétique (a1, a2) est une structure multipolaire (a1-a6) constituée de N aimants uniformément répartis sur une couronne circulaire, N étant un nombre pair supérieur ou égal à 2.

22. Source de photons selon la revendication 21, dans laquelle l'enceinte à la pression atmosphérique (E) est munie d'ouvertures (OV) pour laisser passer les photons entre les aimants.

23. Source de photons selon la revendication 21 ou 22, dans laquelle un miroir (Mri) placé dans l'espace qui sépare un aimant du plasma réfléchit des photons d'incidence rasante émis par le plasma.

24. Source de photons selon la revendication 23, dans laquelle le miroir (Mri) placé dans l'espace qui sépare un aimant de la structure multipolaire (a1-10 a6) du plasma est en Molybdène (Mo).

25. Source de photons selon l'une quelconque des revendications 13 à 17 et l'une quelconque des revendications 21 à 24, dans laquelle le ou les miroir(s) (Mni) orienté(s) pour réfléchir des photons émis par le plasma selon au moins une direction perpendiculaire à l'axe de la chambre est (sont) situé(s), par rapport au plasma, au-delà des aimants uniformément répartis de la structure multipolaire et dans laquelle la chambre contient des moyens pour empêcher, sous l'action d'un signal de commande, que des photons qui se propagent entre les aimants de la structure multipolaire n'atteignent le ou les miroir(s) (Mni) orientés pour réfléchir des photons émis selon au moins une direction perpendiculaire à l'axe de la chambre.

26. Source de photons selon la revendication 25, dans laquelle lesdits moyens comprennent un support 30 rotatif équipé de miroirs (Moi).

27. Source de photons selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la chambre contient des moyens commandés par un signal de commande pour empêcher ou pour permettre que les photons qui se dirigent vers l'ouverture de sortie (0) soient extraits de la source.

28. Source de photons selon la revendication 27, dans laquelle les moyens pour empêcher ou pour permettre que les photons qui se dirigent vers l'ouverture de sortie soient extraits de la source comprennent un miroir de sortie (Mp) dans lequel est pratiquée une ouverture, le miroir de sortie étant placé à proximité de l'ouverture de sortie, l'ouverture pratiquée dans le miroir de sortie faisant face à l'ouverture de sortie pour permettre que les photons soient extraits de la source et ne faisant pas face à l'ouverture de sortie pour empêcher que les photons soient extraits de la source.

29. Source de photons selon la revendication 28, dans laquelle un dispositif de déviation magnétique (1, 2) protège le miroir de sortie (Mp) contre l'impact de particules du plasma.

30. Source de photons selon la revendication 27, dans laquelle les moyens pour empêcher ou pour permettre que les photons qui se dirigent vers l'ouverture de sortie soient extraits de la source 30 comprennent un diaphragme.

31. Source de photons selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le plasma a une circonférence qui se rétrécit, selon l'axe de la chambre, au fur et à mesure que l'on se rapproche de l'ouverture de sortie (0).

32. Source de photons selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le miroir (Ma) qui réfléchit une fraction supplémentaire des photons émis par désexcitation d'ions multichargés est en MoSi.