【技术实现步骤摘要】
一种极紫外和软X射线源的簇束产生方法与设备
本专利技术一般涉及通过用高能激光束照射靶材料来产生0.5-100纳米范围内的电磁辐射,更具体地涉及靶材料的产生。
技术介绍
极紫外(EUV)辐射的产生和使用在材料科学,微光刻和显微镜领域具有广泛的适用性。这种辐射的两个常用来源是激光产生的等离子体辐射和同步加速器辐射。经过适当的修改,激光等离子源的亮度与同步加速器相当,但更适合于小型实验室或商业环境。尽管激光等离子体是有效的EUV光源,但它们却受到由于产生等离子体的方法而产生的无法接受的高破坏性原子和颗粒碎片问题的困扰。此类碎片的排出限制了等离子体源的适用性。激光等离子体源通常使用平面固态金属靶,该靶以1011-1013瓦/cm2的入射强度用脉冲激光照射。在这些条件下,激光会在目标表面上方产生10-100eV的等离子体。热膨胀的等离子体可能会向靶标上施加大于100千巴的压力,从而导致靶标熔化和/或破碎,以及快速热的颗粒物喷出。这些喷射物的尺寸范围从原子尺寸到直径大于10微米。通过使用低压气体,可以有效地阻止原子大小的喷射器损坏附近的光学系统。相反,可以以高达105厘米/秒的速度行进的大颗粒喷射器很难阻塞或转移。这些碎片会粘附和/或侵蚀附近的固体表面,因此对放置在等离子体附近的光学器件和其他仪器极为有害。这个问题的严重性可以通过以下事实来说明:少至的典型目标材料(例如沉积在多层镀膜反射镜上的金)会将其反射率降低到原始值的13%。因为EUV和软X射线辐射的“零碎片”激光等离子体源将极大地扩展这些源在不能容忍碎片引起的损坏 ...
【技术保护点】
1.一种产生极端紫外线和软X射线辐射的方法,其特征是,包括以下步骤:使气体混合物流到可加压阀中,该气体混合物包括团簇形成气体,稀释气体和三元气体,定义腔室的外壳与所述腔室连通的输入通道,所述气体流过所述输入通道进入所述腔室,与所述腔室连通的输出通道,以及一种温度可控喷嘴,所述喷嘴具有气体入口端,所述气体入口端固定地附接到所述输出通道,以及相对的气体出口端,所述喷嘴具有设置在其内的孔,所述阀包含在真空室内;对包含在所述阀中的所述气体混合物加压;降低所述真空室中的压力;将所述温度控制喷嘴的温度调节至适合于从所选择的团簇形成气体形成分子团簇的温度;/n通过将包含在所述阀中的所述高压气体通过所述孔口膨胀到所述真空室中而形成分子气体团簇;和用聚焦在所述分子簇上的激光束照射所述分子簇以产生选定波长的辐射;/n所述团簇形成气体包括作为光谱能量的有效辐射的气体,所述辐射的光谱能量在大约波长为0.5到大约100纳米的区域中;/n其中,所述团簇形成气体包括作为光谱能量的有效辐射器的气体,所述有效辐射器在约11nm至约18nm的范围内;/n所述簇形成气体选自水,四氟化碳,氯化氢,氟,硫化氢,乙硼烷,氧气,氩 ...
【技术特征摘要】
1.一种产生极端紫外线和软X射线辐射的方法,其特征是,包括以下步骤:使气体混合物流到可加压阀中,该气体混合物包括团簇形成气体,稀释气体和三元气体,定义腔室的外壳与所述腔室连通的输入通道,所述气体流过所述输入通道进入所述腔室,与所述腔室连通的输出通道,以及一种温度可控喷嘴,所述喷嘴具有气体入口端,所述气体入口端固定地附接到所述输出通道,以及相对的气体出口端,所述喷嘴具有设置在其内的孔,所述阀包含在真空室内;对包含在所述阀中的所述气体混合物加压;降低所述真空室中的压力;将所述温度控制喷嘴的温度调节至适合于从所选择的团簇形成气体形成分子团簇的温度;
通过将包含在所述阀中的所述高压气体通过所述孔口膨胀到所述真空室中而形成分子气体团簇;和用聚焦在所述分子簇上的激光束照射所述分子簇以产生选定波长的辐射;
所述团簇形成气体包括作为光谱能量的有效辐射的气体,所述辐射的光谱能量在大约波长为0.5到大约100纳米的区域中;
其中,所述团簇形成气体包括作为光谱能量的有效辐射器的气体,所述有效辐射器在约11nm至约18nm的范围内;
所述簇形成气体选自水,四氟化碳,氯化氢,氟,硫化氢,乙硼烷,氧气,氩气,氪气和氙气;
其中组合选自水,四氟化碳,氯化氢,氟,硫化氢,乙硼烷,氧气,氩气,氪气和氙气的各种团簇形成气体来制备团簇形成气体混合物;
所述稀释气体选自氢,氦和氖;
所述三元气体选自氖气,氩气或氪气;
所述阀中的压力至少高至两个大气压;
所述真空室中的压力至少低至1托;
所述激光以至少1011瓦/cm2的强度照射所述分子簇;
激光为脉冲激光器。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征是,其中,所述脉冲激光选自红外激光和紫外线激光;所述脉冲激光以至少1011瓦/cm2的强度照射所述分子簇约10纳秒。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征是,其中,所述阀是选自电磁阀,或压电膜片和排斥回路设计的脉冲阀;所述脉冲阀具有至少30μs的打开周期;
所述脉冲阀具有与所述脉冲激光器的发射速率同步的打开周期。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征是,其中,所述温度控制喷嘴的温度比所述团簇形成气体的沸腾或升华温度高约10%至20%。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征是,其中,所述孔口具有圆锥形形状,所述锥体的轴线平行于所述气体混合物通过所述喷嘴的流动,并且其中,所述锥体的顶点位于所述气体入口的近端;;,所述圆锥形孔口设置在所述喷嘴内,具有约25mm的长度,并且所述圆锥体的顶点的直径约为1mm,而所述基部的直径约为5mm。
6.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员:曹路,宋凤麒,刘翊,张同庆,
申请(专利权)人:江苏集创原子团簇科技研究院有限公司,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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