激光辅助锡介质放电极紫外光源小焦斑光学聚焦系统的制作方法
【专利摘要】激光辅助锡介质放电极紫外光源小焦斑光学聚焦系统。涉及一种光电测量技术。为了解决现有的聚焦系统的焦斑半径过大，导致固体锡汽化效果不好的问题。石英窗设置在电真空室的侧壁上，全反镜位于电真空室内部，激光器发射的激光束垂直照射在石英窗上；一号外壳和二号外壳均为空心圆柱体，一号外壳和二号外壳同轴设置，全透镜固定在二号外壳的内壁上；双球面凸透镜和单球面凸透镜均位于一号外壳内部；变焦环和对焦环均位于一号外壳的外壁上，光学系统位于激光器和石英窗之间。有益效果为照射在电真空室内锡靶上焦斑直径能小于20μm，能够将固体锡充分汽化。本实用新型适用于对固体锡进行汽化。
【专利说明】
激光辅助锡介质放电极紫外光源小焦斑光学聚焦系统
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及一种光电测量技术。
【背景技术】
[0002] 用激光辅助锡(Sn)介质大电流快脉冲放电获极紫外光辐射输出，做为极大规模集 成电路，获得20nm以下刻线的光刻光源技术(LDP技术)有着很好的应用前景，其作用的基本 原理是用锡(Sn)做为介质，首先用激光对锡介质打靶(即将激光聚焦后照射到锡介质上)将 固体锡汽化，并初始电离，初始电离一般到二价离子，然后在大电流、快脉冲放电中，离子壳 通过Z箍缩产生高温，促使锡深电离，达到十价以上，形成Sn 1Q+，Sn1Q+离子激发会产生13.5nm 极紫外光福射输出。
[0003] 在现有技术中，如图1所示，首先通过激光器1，通过凸透镜2和放电真空室3上的石 英窗4将激光束引入放电真空室3中，并通过全反镜5将激光束聚焦，聚焦的激光光斑照射到 固体锡靶上(锡靶同时亦是一个放电电极），使锡产生汽化，并初始电离，为此激光照射的功 率密度至少要达到l〇 8W/cm2以上；用到的激光器，一般要求高重复频率下工作，至少几 KHz重 复频率，而lOKHz重复频率工作的激光器，单脉冲能量一般都比较小，在1.8mJ左右，而脉冲 宽度通常是40ns以上。
[0004] -束1.8mJ的激光束引入放电室，经聚焦后功率密度需达到108W/cm 2以上，通常的 Na: YAG激光器，脉冲功率是
：，即激光脉冲宽40ns，峰值 功率0.45 X 105W这束激光需达到108W/cm2的功率密度，则要求光斑面积是
[0007] 这就需要聚焦系统聚焦的焦点光斑半径在12mi(直径24mi)以内；现有的聚焦系统 中由于凸透镜2的折射率和石英窗4的透射率的影响，焦点光斑半径需要达到更小，否则将 会影响固体锡(Sn)汽化的效果；因此，现有的聚焦系统的聚焦光斑半径很难满足固体Sn汽 化的需求。 【实用新型内容】
[0008] 本实用新型的目的是为了解决现有的聚焦系统的焦斑半径过大，导致固体锡汽化 效果不好的问题，提出一种激光辅助锡介质放电极紫外光源小焦斑光学聚焦系统。
[0009] 本实用新型所述的激光辅助锡介质放电极紫外光源小焦斑光学聚焦系统，它包括 激光器、电真空室和全反镜；
[0010] 石英窗设置在电真空室的侧壁上，全反镜位于电真空室内部，全反镜用于将通过 石英窗进入到电真空室内部的激光束反射到固体锡靶上；
[0011] 激光器位于石英窗的正前方，激光器发射的激光束垂直照射在石英窗上；
[0012] 它还包括光学系统;光学系统包括一号外壳、二号外壳、全透镜、双球面凸透镜、单 球面凸透镜、变焦环和对焦环；
[0013] -号外壳和二号外壳均为空心圆柱体，一号外壳和二号外壳同轴设置，二号外壳 的一端固定在一号外壳的一端；
[0014] 全透镜固定在二号外壳的内壁上，并且二号外壳的轴线垂直于全透镜；双球面凸 透镜和单球面凸透镜均位于一号外壳内部，并且一号外壳的轴线、双球面凸透镜的主光轴、 单球面凸透镜的主光轴重合在一起；
[0015] 变焦环和对焦环均位于一号外壳的外壁上，对焦环用于调节单球面凸透镜位于一 号外壳内部的位置，变焦环用于调节双球面凸透镜位于一号外壳内部的位置；
[0016] 光学系统位于激光器和石英窗之间，并且，激光器发射的激光束依次通过全透镜、 单球面凸透镜、双球面凸透镜和石英窗。
[0017] 本实用新型的有益效果是通过光学系统的聚焦，照射在电真空室内锡靶上焦斑直 径能小于20wn，能够将固体锡充分汽化；同时该光学系统结构简单，实用性强，变焦环能够 根据实际需要调节焦距，对焦环能够根据实际需要调节焦斑的大小。
[0018] 本实用新型适用于对固体锡进行汽化。
【附图说明】
[0019] 图1为【背景技术】中现有的聚焦系统结构示意图；
[0020] 图2为【具体实施方式】一所述的激光辅助锡介质放电极紫外光源小焦斑光学聚焦系 统结构示意图；
[0021 ]图3为【具体实施方式】一中光学系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]【具体实施方式】一：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式所述的激光辅助锡 介质放电极紫外光源小焦斑光学聚焦系统，它包括激光器1、石英窗4和全反镜5;
[0023] 石英窗4设置在电真空室3的侧壁上，全反镜5位于电真空室3内部，全反镜5用于 将通过石英窗4进入到电真空室3内部的激光束反射到固体锡靶上；
[0024]激光器1位于石英窗4的正前方，激光器1发射的激光束垂直照射在石英窗4上； [0025] 它还包括光学系统6;光学系统6包括一号外壳6-1、二号外壳6-7、全透镜6-2、双球 面凸透镜6-3、单球面凸透镜6-4、变焦环6-6和对焦环6-5;
[0026] 一号外壳6_1和二号外壳6_7均为空心圆柱体，一号外壳6_1和二号外壳6_7同轴设 置，二号外壳6-7的一端固定在一号外壳6-1的一端；
[0027]全透镜6-2固定在二号外壳6-7的内壁上，并且二号外壳6-7的轴线垂直于全透镜 6-2;双球面凸透镜6-3和单球面凸透镜6-4均位于一号外壳6-1内部，并且一号外壳6_1的轴 线、双球面凸透镜6-3的主光轴、单球面凸透镜6-4的主光轴重合在一起；
[0028] 变焦环6_6和对焦环6_5均位于一号外壳6_1的外壁上，对焦环6_5用于调节单球面 凸透镜6-4位于一号外壳6-1内部的位置，以便调整焦斑的直径;变焦环6-6用于调节双球面 凸透镜6-3位于一号外壳6-1内部的位置，以便调整光学系统6的焦距；
[0029] 光学系统6位于激光器1和石英窗4之间，并且，激光器1发射的激光束依次通过全 透镜6-2、单球面凸透镜6-4、双球面凸透镜6-3和石英窗4。电真空室3保证了光学系统6的短 焦距。
[0030] 在本实施方式中，激光器1的出射光斑直径为6mm，发散角为2.2mrad，单脉冲能量 为1.8mj，重复频率为lOKHz，脉宽为40ns。激光器1的设计参数用于保证激光束经光学系统6 聚焦后功率密度达到1 〇8W/cm2以上。
[0031]【具体实施方式】二:本实施方式是对【具体实施方式】一所述的激光辅助锡介质放电极 紫外光源小焦斑光学聚焦系统进一步限定，在本实施方式中，一号外壳6-1的内径为80mm， 二号外壳6-7的内径为10mm，一号外壳6_1的长度为210mm。
[0032] -号外壳6-1的内径、长度和二号外壳6-7的内径参数是为了保证激光束能正常通 过光学系统6,并且保证光学系统的焦距达到500mm，从而保证聚焦后功率密度达到108W/cm2 以上。
【具体实施方式】 [0033] 三:本实施方式是对一所述的激光辅助锡介质放电极 紫外光源小焦斑光学聚焦系统进一步限定，在本实施方式中，石英窗4的外表面设置有增透 膜，所述增透膜的厚度为1 .〇6wii。
[0034] 增透膜用于增加石英窗4对激光束的透射率，从而使固体锡汽化的效果更好。
【主权项】
1. 激光辅助锡介质放电极紫外光源小焦斑光学聚焦系统，它包括激光器（1)、石英窗 (4)和全反镜(5); 石英窗(4)设置在电真空室(3)的侧壁上，全反镜(5)位于电真空室(3)内部，全反镜(5) 用于将通过石英窗(4)进入到电真空室(3)内部的激光束反射到固体锡靶上； 激光器（1)位于石英窗（4)的正前方，激光器（1)发射的激光束垂直照射在石英窗（4) 上； 其特征在于，它还包括光学系统(6); 光学系统(6)包括一号外壳(6-1)、二号外壳(6-7)、全透镜(6-2)、双球面凸透镜(6-3)、 单球面凸透镜(6-4)、变焦环(6-6)和对焦环(6-5); 一号外壳(6-1)和二号外壳(6-7)均为空心圆柱体，一号外壳(6-1)和二号外壳(6-7)同 轴设置，二号外壳(6-7)的一端固定在一号外壳(6-1)的一端； 全透镜(6-2)固定在二号外壳(6-7)的内壁上，并且二号外壳(6-7)的轴线垂直于全透 镜(6-2);双球面凸透镜(6-3)和单球面凸透镜(6-4)均位于一号外壳(6-1)内部，并且一号 外壳(6-1)的轴线、双球面凸透镜(6-3)的主光轴、单球面凸透镜(6-4)的主光轴重合在一 起； 变焦环(6-6)和对焦环(6-5)均位于一号外壳(6-1)的外壁上，对焦环(6-5)用于调节单 球面凸透镜(6-4)位于一号外壳(6-1)内部的位置，变焦环(6-6)用于调节双球面凸透镜(6-3)位于一号外壳(6-1)内部的位置； 光学系统(6)位于激光器（1)和石英窗(4)之间，并且，激光器（1)发射的激光束依次通 过全透镜(6-2)、单球面凸透镜(6-4)、双球面凸透镜(6-3)和石英窗(4)。2. 根据权利要求1所述的激光辅助锡介质放电极紫外光源小焦斑光学聚焦系统，其特 征在于，一号外壳(6-1)的内径为80mm，二号外壳(6-7)的内径为10mm，一号外壳(6-1)的长 度为210mm。3. 根据权利要求2所述的激光辅助锡介质放电极紫外光源小焦斑光学聚焦系统，其特 征在于，石英窗(4)的外表面设置有增透膜，所述增透膜的厚度为1.06μπι。
【文档编号】B23K26/04GK205629656SQ201620507289
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】赵永蓬, 李润顺, 王骐
【申请人】哈尔滨工业大学