激光輔助錫介質(zhì)放電極紫外光源小焦斑光學(xué)聚焦系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】激光輔助錫介質(zhì)放電極紫外光源小焦斑光學(xué)聚焦系統(tǒng)。涉及一種光電測(cè)量技術(shù)。為了解決現(xiàn)有的聚焦系統(tǒng)的焦斑半徑過大，導(dǎo)致固體錫汽化效果不好的問題。石英窗設(shè)置在電真空室的側(cè)壁上，全反鏡位于電真空室內(nèi)部，激光器發(fā)射的激光束垂直照射在石英窗上；一號(hào)外殼和二號(hào)外殼均為空心圓柱體，一號(hào)外殼和二號(hào)外殼同軸設(shè)置，全透鏡固定在二號(hào)外殼的內(nèi)壁上；雙球面凸透鏡和單球面凸透鏡均位于一號(hào)外殼內(nèi)部；變焦環(huán)和對(duì)焦環(huán)均位于一號(hào)外殼的外壁上，光學(xué)系統(tǒng)位于激光器和石英窗之間。有益效果為照射在電真空室內(nèi)錫靶上焦斑直徑能小于20μm，能夠?qū)⒐腆w錫充分汽化。本實(shí)用新型適用于對(duì)固體錫進(jìn)行汽化。
【專利說明】
激光輔助錫介質(zhì)放電極紫外光源小焦斑光學(xué)聚焦系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及一種光電測(cè)量技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 用激光輔助錫(Sn)介質(zhì)大電流快脈沖放電獲極紫外光輻射輸出，做為極大規(guī)模集 成電路，獲得20nm以下刻線的光刻光源技術(shù)(LDP技術(shù))有著很好的應(yīng)用前景，其作用的基本 原理是用錫(Sn)做為介質(zhì)，首先用激光對(duì)錫介質(zhì)打靶(即將激光聚焦后照射到錫介質(zhì)上)將 固體錫汽化，并初始電離，初始電離一般到二價(jià)離子，然后在大電流、快脈沖放電中，離子殼 通過Z箍縮產(chǎn)生高溫，促使錫深電離，達(dá)到十價(jià)以上，形成Sn 1Q+，Sn1Q+離子激發(fā)會(huì)產(chǎn)生13.5nm 極紫外光福射輸出。
[0003] 在現(xiàn)有技術(shù)中，如圖1所示，首先通過激光器1，通過凸透鏡2和放電真空室3上的石 英窗4將激光束引入放電真空室3中，并通過全反鏡5將激光束聚焦，聚焦的激光光斑照射到 固體錫靶上(錫靶同時(shí)亦是一個(gè)放電電極），使錫產(chǎn)生汽化，并初始電離，為此激光照射的功 率密度至少要達(dá)到l〇 8W/cm2以上；用到的激光器，一般要求高重復(fù)頻率下工作，至少幾 KHz重 復(fù)頻率，而lOKHz重復(fù)頻率工作的激光器，單脈沖能量一般都比較小，在1.8mJ左右，而脈沖 寬度通常是40ns以上。
[0004] -束1.8mJ的激光束引入放電室，經(jīng)聚焦后功率密度需達(dá)到108W/cm 2以上，通常的 Na: YAG激光器，脈沖功率是
：，即激光脈沖寬40ns，峰值 功率0.45 X 105W這束激光需達(dá)到108W/cm2的功率密度，則要求光斑面積是
[0007] 這就需要聚焦系統(tǒng)聚焦的焦點(diǎn)光斑半徑在12mi(直徑24mi)以內(nèi)；現(xiàn)有的聚焦系統(tǒng) 中由于凸透鏡2的折射率和石英窗4的透射率的影響，焦點(diǎn)光斑半徑需要達(dá)到更小，否則將 會(huì)影響固體錫(Sn)汽化的效果；因此，現(xiàn)有的聚焦系統(tǒng)的聚焦光斑半徑很難滿足固體Sn汽 化的需求。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008] 本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有的聚焦系統(tǒng)的焦斑半徑過大，導(dǎo)致固體錫汽化 效果不好的問題，提出一種激光輔助錫介質(zhì)放電極紫外光源小焦斑光學(xué)聚焦系統(tǒng)。
[0009] 本實(shí)用新型所述的激光輔助錫介質(zhì)放電極紫外光源小焦斑光學(xué)聚焦系統(tǒng)，它包括 激光器、電真空室和全反鏡；
[0010] 石英窗設(shè)置在電真空室的側(cè)壁上，全反鏡位于電真空室內(nèi)部，全反鏡用于將通過 石英窗進(jìn)入到電真空室內(nèi)部的激光束反射到固體錫靶上；
[0011] 激光器位于石英窗的正前方，激光器發(fā)射的激光束垂直照射在石英窗上；
[0012] 它還包括光學(xué)系統(tǒng);光學(xué)系統(tǒng)包括一號(hào)外殼、二號(hào)外殼、全透鏡、雙球面凸透鏡、單 球面凸透鏡、變焦環(huán)和對(duì)焦環(huán)；
[0013] -號(hào)外殼和二號(hào)外殼均為空心圓柱體，一號(hào)外殼和二號(hào)外殼同軸設(shè)置，二號(hào)外殼 的一端固定在一號(hào)外殼的一端；
[0014] 全透鏡固定在二號(hào)外殼的內(nèi)壁上，并且二號(hào)外殼的軸線垂直于全透鏡；雙球面凸 透鏡和單球面凸透鏡均位于一號(hào)外殼內(nèi)部，并且一號(hào)外殼的軸線、雙球面凸透鏡的主光軸、 單球面凸透鏡的主光軸重合在一起；
[0015] 變焦環(huán)和對(duì)焦環(huán)均位于一號(hào)外殼的外壁上，對(duì)焦環(huán)用于調(diào)節(jié)單球面凸透鏡位于一 號(hào)外殼內(nèi)部的位置，變焦環(huán)用于調(diào)節(jié)雙球面凸透鏡位于一號(hào)外殼內(nèi)部的位置；
[0016] 光學(xué)系統(tǒng)位于激光器和石英窗之間，并且，激光器發(fā)射的激光束依次通過全透鏡、 單球面凸透鏡、雙球面凸透鏡和石英窗。
[0017] 本實(shí)用新型的有益效果是通過光學(xué)系統(tǒng)的聚焦，照射在電真空室內(nèi)錫靶上焦斑直 徑能小于20wn，能夠?qū)⒐腆w錫充分汽化；同時(shí)該光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)，變焦環(huán)能夠 根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)焦距，對(duì)焦環(huán)能夠根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)焦斑的大小。
[0018] 本實(shí)用新型適用于對(duì)固體錫進(jìn)行汽化。
【附圖說明】
[0019] 圖1為【背景技術(shù)】中現(xiàn)有的聚焦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖2為【具體實(shí)施方式】一所述的激光輔助錫介質(zhì)放電極紫外光源小焦斑光學(xué)聚焦系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖3為【具體實(shí)施方式】一中光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]【具體實(shí)施方式】一：結(jié)合圖2和圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的激光輔助錫 介質(zhì)放電極紫外光源小焦斑光學(xué)聚焦系統(tǒng)，它包括激光器1、石英窗4和全反鏡5;
[0023] 石英窗4設(shè)置在電真空室3的側(cè)壁上，全反鏡5位于電真空室3內(nèi)部，全反鏡5用于 將通過石英窗4進(jìn)入到電真空室3內(nèi)部的激光束反射到固體錫靶上；
[0024]激光器1位于石英窗4的正前方，激光器1發(fā)射的激光束垂直照射在石英窗4上； [0025] 它還包括光學(xué)系統(tǒng)6;光學(xué)系統(tǒng)6包括一號(hào)外殼6-1、二號(hào)外殼6-7、全透鏡6-2、雙球 面凸透鏡6-3、單球面凸透鏡6-4、變焦環(huán)6-6和對(duì)焦環(huán)6-5;
[0026] 一號(hào)外殼6_1和二號(hào)外殼6_7均為空心圓柱體，一號(hào)外殼6_1和二號(hào)外殼6_7同軸設(shè) 置，二號(hào)外殼6-7的一端固定在一號(hào)外殼6-1的一端；
[0027]全透鏡6-2固定在二號(hào)外殼6-7的內(nèi)壁上，并且二號(hào)外殼6-7的軸線垂直于全透鏡 6-2;雙球面凸透鏡6-3和單球面凸透鏡6-4均位于一號(hào)外殼6-1內(nèi)部，并且一號(hào)外殼6_1的軸 線、雙球面凸透鏡6-3的主光軸、單球面凸透鏡6-4的主光軸重合在一起；
[0028] 變焦環(huán)6_6和對(duì)焦環(huán)6_5均位于一號(hào)外殼6_1的外壁上，對(duì)焦環(huán)6_5用于調(diào)節(jié)單球面 凸透鏡6-4位于一號(hào)外殼6-1內(nèi)部的位置，以便調(diào)整焦斑的直徑;變焦環(huán)6-6用于調(diào)節(jié)雙球面 凸透鏡6-3位于一號(hào)外殼6-1內(nèi)部的位置，以便調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)6的焦距；
[0029] 光學(xué)系統(tǒng)6位于激光器1和石英窗4之間，并且，激光器1發(fā)射的激光束依次通過全 透鏡6-2、單球面凸透鏡6-4、雙球面凸透鏡6-3和石英窗4。電真空室3保證了光學(xué)系統(tǒng)6的短 焦距。
[0030] 在本實(shí)施方式中，激光器1的出射光斑直徑為6mm，發(fā)散角為2.2mrad，單脈沖能量 為1.8mj，重復(fù)頻率為lOKHz，脈寬為40ns。激光器1的設(shè)計(jì)參數(shù)用于保證激光束經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)6 聚焦后功率密度達(dá)到1 〇8W/cm2以上。
[0031]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一所述的激光輔助錫介質(zhì)放電極 紫外光源小焦斑光學(xué)聚焦系統(tǒng)進(jìn)一步限定，在本實(shí)施方式中，一號(hào)外殼6-1的內(nèi)徑為80mm， 二號(hào)外殼6-7的內(nèi)徑為10mm，一號(hào)外殼6_1的長(zhǎng)度為210mm。
[0032] -號(hào)外殼6-1的內(nèi)徑、長(zhǎng)度和二號(hào)外殼6-7的內(nèi)徑參數(shù)是為了保證激光束能正常通 過光學(xué)系統(tǒng)6,并且保證光學(xué)系統(tǒng)的焦距達(dá)到500mm，從而保證聚焦后功率密度達(dá)到108W/cm2 以上。
【具體實(shí)施方式】 [0033] 三:本實(shí)施方式是對(duì)一所述的激光輔助錫介質(zhì)放電極 紫外光源小焦斑光學(xué)聚焦系統(tǒng)進(jìn)一步限定，在本實(shí)施方式中，石英窗4的外表面設(shè)置有增透 膜，所述增透膜的厚度為1 .〇6wii。
[0034] 增透膜用于增加石英窗4對(duì)激光束的透射率，從而使固體錫汽化的效果更好。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 激光輔助錫介質(zhì)放電極紫外光源小焦斑光學(xué)聚焦系統(tǒng)，它包括激光器（1)、石英窗 (4)和全反鏡(5); 石英窗(4)設(shè)置在電真空室(3)的側(cè)壁上，全反鏡(5)位于電真空室(3)內(nèi)部，全反鏡(5) 用于將通過石英窗(4)進(jìn)入到電真空室(3)內(nèi)部的激光束反射到固體錫靶上； 激光器（1)位于石英窗（4)的正前方，激光器（1)發(fā)射的激光束垂直照射在石英窗（4) 上； 其特征在于，它還包括光學(xué)系統(tǒng)(6); 光學(xué)系統(tǒng)(6)包括一號(hào)外殼(6-1)、二號(hào)外殼(6-7)、全透鏡(6-2)、雙球面凸透鏡(6-3)、 單球面凸透鏡(6-4)、變焦環(huán)(6-6)和對(duì)焦環(huán)(6-5); 一號(hào)外殼(6-1)和二號(hào)外殼(6-7)均為空心圓柱體，一號(hào)外殼(6-1)和二號(hào)外殼(6-7)同 軸設(shè)置，二號(hào)外殼(6-7)的一端固定在一號(hào)外殼(6-1)的一端； 全透鏡(6-2)固定在二號(hào)外殼(6-7)的內(nèi)壁上，并且二號(hào)外殼(6-7)的軸線垂直于全透 鏡(6-2);雙球面凸透鏡(6-3)和單球面凸透鏡(6-4)均位于一號(hào)外殼(6-1)內(nèi)部，并且一號(hào) 外殼(6-1)的軸線、雙球面凸透鏡(6-3)的主光軸、單球面凸透鏡(6-4)的主光軸重合在一 起； 變焦環(huán)(6-6)和對(duì)焦環(huán)(6-5)均位于一號(hào)外殼(6-1)的外壁上，對(duì)焦環(huán)(6-5)用于調(diào)節(jié)單 球面凸透鏡(6-4)位于一號(hào)外殼(6-1)內(nèi)部的位置，變焦環(huán)(6-6)用于調(diào)節(jié)雙球面凸透鏡(6-3)位于一號(hào)外殼(6-1)內(nèi)部的位置； 光學(xué)系統(tǒng)(6)位于激光器（1)和石英窗(4)之間，并且，激光器（1)發(fā)射的激光束依次通 過全透鏡(6-2)、單球面凸透鏡(6-4)、雙球面凸透鏡(6-3)和石英窗(4)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光輔助錫介質(zhì)放電極紫外光源小焦斑光學(xué)聚焦系統(tǒng)，其特 征在于，一號(hào)外殼(6-1)的內(nèi)徑為80mm，二號(hào)外殼(6-7)的內(nèi)徑為10mm，一號(hào)外殼(6-1)的長(zhǎng) 度為210mm。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光輔助錫介質(zhì)放電極紫外光源小焦斑光學(xué)聚焦系統(tǒng)，其特 征在于，石英窗(4)的外表面設(shè)置有增透膜，所述增透膜的厚度為1.06μπι。
【文檔編號(hào)】B23K26/04GK205629656SQ201620507289
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月30日
【發(fā)明人】趙永蓬, 李潤(rùn)順, 王騏
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)