RU2743572C1 - High-brightness source of short-wave radiation (options) - Google Patents

High-brightness source of short-wave radiation (options) Download PDF

Info

Publication number
RU2743572C1
RU2743572C1 RU2020129329A RU2020129329A RU2743572C1 RU 2743572 C1 RU2743572 C1 RU 2743572C1 RU 2020129329 A RU2020129329 A RU 2020129329A RU 2020129329 A RU2020129329 A RU 2020129329A RU 2743572 C1 RU2743572 C1 RU 2743572C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plasma
short
casing
radiation
region
Prior art date
Application number
RU2020129329A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Юрьевич Виноходов
Владимир Витальевич Иванов
Денис Глушков
Самир Еллви
Константин Николаевич Кошелев
Михаил Сергеевич Кривокорытов
Владимир Михайлович Кривцун
Александр Андреевич Лаш
Вячеслав Валерьевич Медведев
Юрий Викторович Сидельников
Олег Борисович Христофоров
Олег Феликсович Якушев
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Эуф Лабс"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Эуф Лабс" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Эуф Лабс"
Priority to RU2020129329A priority Critical patent/RU2743572C1/en
Priority to US16/952,587 priority patent/US11252810B2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2743572C1 publication Critical patent/RU2743572C1/en
Priority to JP2023514896A priority patent/JP2023540119A/en
Priority to CN202180054712.XA priority patent/CN116195369A/en
Priority to PCT/RU2021/050277 priority patent/WO2022050875A1/en
Priority to EP21864799.8A priority patent/EP4209120A1/en
Priority to US17/569,737 priority patent/US12028958B2/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05GX-RAY TECHNIQUE
    • H05G2/00Apparatus or processes specially adapted for producing X-rays, not involving X-ray tubes, e.g. involving generation of a plasma
    • H05G2/001X-ray radiation generated from plasma
    • H05G2/003X-ray radiation generated from plasma being produced from a liquid or gas
    • H05G2/005X-ray radiation generated from plasma being produced from a liquid or gas containing a metal as principal radiation generating component

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • X-Ray Techniques (AREA)

Abstract

FIELD: physics.SUBSTANCE: invention relates to impulse high-brightness radiation sources in the wavelength range of 0.4-120 nm. Radiation source contains a vacuum chamber (1) with an impulse radiating plasma area and contamination counter-measures devices (5), including two or more housings (6) intended for the formation of contamination-free homocentric beams (7) of the short-wave radiation directed from the impulse radiating plasma area (2) to the optical collector (3). The surface of each casing (6) contains two first faces (8), oriented in radial directions to the impulse radiating plasma area and parallel to the selected direction, for example, a vertical. Permanent magnets (9) are placed outside each casing (6), creating magnetic field inside the casings (6). The optical collector (3) preferably consists of several mirrors (4) installed in the route of each of the short-wavelength radiation beams. In this option of the invention, the plasma represents laser plasma of the liquid metal target material (16) supplied to the focusing area of the laser beam using a rotating target assembly (19).EFFECT: creation of powerful high-brightness sources of short-wave radiation with highly effective contamination countermeasures in a beam of short-wave radiation, propagating in a large, preferably more than 0.25 sr (steradian), solid angle.17 cl, 3 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Изобретение относится к высокояркостным источникам излучения в области длин волн приблизительно от 0.4 до 120 нм, в которых предусмотрено высокоэффективное подавление загрязняющих частиц в телесном угле сбора коротковолнового излучения для обеспечения долговременной работы источника излучения или/и интегрированной с ним аппаратуры. The invention relates to high-brightness radiation sources in the wavelength range from approximately 0.4 to 120 nm, in which a highly effective suppression of polluting particles in a solid angle of collection of short-wavelength radiation is provided to ensure long-term operation of the radiation source and / or equipment integrated with it.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИPRIOR ART

Источники излучения мягкого рентгеновского, экстремального ультрафиолетового (ЭУФ) и вакуумного ультрафиолетового (ВУФ) диапазонов высокой интенсивности применяются во многих областях: для микроскопии, биомедицинской и медицинской диагностики, испытания материалов, анализа наноструктур, в атомной физике, и литографии.Sources of radiation of soft X-ray, extreme ultraviolet (EUV) and vacuum ultraviolet (VUV) ranges of high intensity are used in many fields: for microscopy, biomedical and medical diagnostics, materials testing, analysis of nanostructures, in atomic physics, and lithography.

Плазма, эффективно излучающая в мягком рентгеновском диапазоне (0.4 - 10 нм), ЭУФ (10 - 20 нм) и ВУФ (20-120 нм) диапазонах может быть получена, как при фокусировке излучения мощных лазеров на мишень, так и в разряде. Наряду с эмиссией коротковолнового излучения в качестве побочного продукта из области излучающей плазмы генерируется поток нежелательных микрокапель, а также заряженных и нейтральных частиц (debris), загрязняющих оптическую систему сбора коротковолнового излучения, включающую в себя коллекторную оптику, которая может состоять из одного или из нескольких зеркал, расположенных вблизи источника излучения. Помимо того, что осевшие на коллекторное зеркало микрокапли и частицы уменьшают его коэффициент отражения, частицы, обладающие высокой скоростью, могут приводить к повреждению коллекторного зеркала и, возможно, других частей оптической системы, расположенных вслед за коллекторным зеркалом. Plasma effectively emitting in the soft X-ray range (0.4 - 10 nm), EUV (10 - 20 nm), and VUV (20-120 nm) ranges can be obtained both by focusing the radiation of high-power lasers on the target and in the discharge. Along with the emission of short-wave radiation as a by-product from the region of the emitting plasma, a stream of unwanted microdroplets is generated, as well as charged and neutral particles (debris), which contaminate the optical collection system of short-wave radiation, which includes collector optics, which can consist of one or several mirrors. located near the radiation source. In addition to the fact that microdroplets and particles deposited on the collector mirror reduce its reflection coefficient, high-velocity particles can damage the collector mirror and, possibly, other parts of the optical system located behind the collector mirror.

Это обусловливает актуальность разработки чистых высокояркостных источников коротковолнового излучения с эффективным подавлением потока загрязняющих частиц на пути прохождения пучка коротковолнового излучения.This makes the development of clean high-brightness sources of short-wave radiation with effective suppression of the flux of polluting particles in the path of the short-wave radiation beam propagating to the top urgent.

Из международной патентной заявки PCT/RU2012/000701, опубликованной под номером WO/2013/122505 22.08.2013, известен источник коротковолнового излучения на основе лазерно инициирумого разряда в парах металла. Луч лазера направлен на место облучения одного из электродов таким образом, чтобы инициируемый лучом лазера разряд имел асимметричную, преимущественно изогнутую, бананообразную форму. Собственное магнитное поле такого разряда имеет градиент, определяющий преимущественное движение потока разрядной плазмы от электродов в область менее сильного магнитного поля в направлении, существенно отличающемся от направления вывода пучка излучения из плазмы на оптический коллектор. Для получения высокой мощности излучения разряд осуществляют с высокой частотой повторения импульсов. Изобретение обеспечивает простое и высокоэффективное подавление потока заряженных частиц в пучке излучения.From international patent application PCT / RU2012 / 000701, published under the number WO / 2013/122505 on August 22, 2013, a source of short-wave radiation based on a laser-initiated discharge in metal vapor is known. The laser beam is directed to the place of irradiation of one of the electrodes so that the discharge initiated by the laser beam has an asymmetric, predominantly curved, banana-like shape. The intrinsic magnetic field of such a discharge has a gradient that determines the predominant movement of the discharge plasma flow from the electrodes to the region of a weaker magnetic field in a direction that is significantly different from the direction of the radiation beam output from the plasma to the optical collector. To obtain a high radiation power, the discharge is carried out at a high pulse repetition rate. The invention provides a simple and highly effective suppression of the flow of charged particles in the radiation beam.

Однако подавление потока нейтральных частиц и кластеров требует применения более сложных систем подавления загрязнений.However, suppression of the flux of neutral particles and clusters requires the use of more sophisticated pollution suppression systems.

Наиболее эффективным и технологическим методом получение излучения в мягком рентгеновском, ЭУФ и ВУФ диапазонах является использование импульсной лазерной плазмы материала мишени. Разработка лазерно-плазменных источниковв излучения в последние годы во многом стимулировалась развитием проекционной ЭУФ литографии для крупномасштабного производства интегральных схем (ИС) с размерами структур 7 нм и менее.The most efficient and technological method for obtaining radiation in the soft X-ray, EUV and VUV ranges is the use of a pulsed laser plasma of the target material. The development of laser-plasma radiation sources in recent years has been largely stimulated by the development of projection EUV lithography for large-scale production of integrated circuits (ICs) with structures of 7 nm and less.

Метод подавления загрязняющих частиц, основанный на использовании вспомогательной плазмы, создаваемой на пути распространения пучка коротковолнового излучения в специально инжектируемом газе, раскрыт в патенте США 9268031, опубл. 23.02.2016. Загрязнения, приобретающие электрический заряд в результате воздействия вспомогательной плазмы, затем отклоняются импульсным электрическим полем. Метод эффективен для защиты от ионно/паровой фракции загрязнений, например, в источниках, использующих в качестве рабочего вещества ксенон. A method for suppressing contaminating particles based on the use of an auxiliary plasma created along the path of propagation of a short-wavelength radiation beam in a specially injected gas is disclosed in US patent 9268031, publ. 02/23/2016. Contaminants that acquire an electric charge as a result of exposure to the auxiliary plasma are then deflected by a pulsed electric field. The method is effective for protection against ion / vapor fraction of contaminants, for example, in sources using xenon as a working substance.

Однако в источниках, использующих в качестве рабочего вещества металлы, основную угрозу для элементов оптической системы представляет микрокапельная фракция загрязнений, против которой указанный метод бессилен.However, in sources using metals as a working substance, the main threat to the elements of the optical system is the micro-droplet fraction of contaminants, against which this method is powerless.

Из патента США 8519366, опубликованного 27.08.2013, известен метод подавления загрязнений в источниках ЭУФ излучения на основе лазерной плазмы капельных Sn- мишеней. Метод включает использование магнитного поля для устранения заряженных загрязняющих частиц. Наряду с этим, система защиты от загрязнений включает фольговую ловушку и порты для подачи в нее буферного защитного газа, что обеспечивает достаточно эффективный захват нейтральных атомов и кластеров материала жидкометаллической мишени.From US patent 8519366, published on August 27, 2013, a method for suppressing contamination in EUV radiation sources based on laser plasma of droplet Sn targets is known. The method involves using a magnetic field to eliminate charged contaminants. Along with this, the system of protection against contamination includes a foil trap and ports for supplying a buffer protective gas to it, which provides a sufficiently effective trapping of neutral atoms and clusters of the liquid-metal target material.

Однако дополнительные, достаточно сложные меры необходимы для защиты от микрокапельной фракции загрязнений.However, additional, rather complex measures are needed to protect against micro-droplet fraction of contaminants.

Все вышеперечисленные подходы в построении плазменных источников коротковолнового излучения, а также использованные в них методы подавления загрязнений не обеспечивают высокоэффективное подавление микрокапельной фракции загрязняющих частиц на пути прохождения широкоапертурного пучка ЭУФ излучения. Это ограничивает время бесперебойной работы аппаратуры, в которую интегрирован источник коротковолнового излучения, как из-за загрязнений ее оптических элементов, так и сильно увеличивает стоимость обслуживания источника.All of the above approaches to the construction of plasma sources of short-wave radiation, as well as the methods of pollution suppression used in them, do not provide highly effective suppression of the micro-droplet fraction of polluting particles along the path of the wide-aperture EUV radiation beam. This limits the time of uninterrupted operation of the equipment in which the source of short-wave radiation is integrated, both due to contamination of its optical elements, and greatly increases the cost of maintaining the source.

Частично этого недостатка лишен способ защиты от микрокапельной фракции загрязняющих частиц, известный из патента США 7302043, опубликованного 27.11.2007. Он предусматривает применение быстровращающегося затвора, выполненного с возможностью пропускания коротковолнового излучения, по меньшей мере, через одно отверстие в течение одного периода вращения и препятствование прохождению загрязняющих частиц во время другого периода вращения затвора.The method of protecting against a micro-droplet fraction of contaminating particles, known from US patent 7302043, published on November 27, 2007, is partially devoid of this drawback. It provides for the use of a fast-rotating shutter capable of transmitting short wavelength radiation through at least one opening during one rotation period and preventing the passage of contaminants during another rotation period of the shutter.

Однако использования подобного средства защиты от загрязнений в компактном источнике излучения технически слишком сложно для реализации.However, the use of such a means of protection against pollution in a compact radiation source is technically too difficult to implement.

Этого недостатка в значительной степени лишены источники коротковолнового излучения, известные из патента США 10638588, опубл. 28.04.2020, патента США 10588210, опубликованного 10.03.2020, и патентной заявки США 20200163197, опубл. 21.05.2020, которые включены в настоящее описание посредством ссылки во всей своей полноте. Источники, раскрытые в указанных патентных документах, содержат вакуумную камеру с вращающимся мишенным узлом, поставляющим в зону взаимодействия со сфокусированным лазерным пучком мишень в виде слоя расплавленного металла. Комплекс средств подавления загрязнений включает вращение мишени с высокой линейной скоростью, более 80 м/с, и ориентацию пучков лазерного и коротковолнового излучения предпочтительно под углом падения более 45° к поверхности мишенив области импульсной излучающей плазмы. Для подавления ионно/паровой фракции загрязнений предусмотрено применение фольговых ловушек, магнитных полей и направленных потоков защитного буферного газа. Для подачи высокоскоростнго потока газа непосредственно в область излучающей плазмы возможно применение сопла. В вариантах реализации источника излучения на пути прохождения пучка коротковолнового излучения устанавливается сменная мембрана из углеродных нанотрубок (УНТ- мембрана). Также в качестве средства подавления загрязнений вблизи области импульсной излучающей плазмы неподвижно установлен экран с двумя отверстиями для ввода лазерного пучка в область импульсной излучающей плазмы и вывода из нее пучка коротковолнового излучения. Также предложено использовать, импульс лазерного излучения, состоящий из двух частей: предимпульса и основного импульса, параметры которых и задержка между ними выбираются таким образом, чтобы подавить ионную фракцию загрязнений. Еще один предложенный механизм подавления загрязнений состоит в использовании высокой частоты повторения лазерных импульсов, например, порядка 1 МГц, чтобы обеспечивать испарение микрокапель размером до 0,1 мкм, возникших в результате предыдущего лазерного импульса. излучением и плазмой последующего импульса.This drawback is largely devoid of shortwave radiation sources known from US patent 10638588, publ. 04/28/2020, US patent 10588210, published 03/10/2020, and US patent application 20200163197, publ. 05/21/2020, which are incorporated into this description by reference in their entirety. The sources disclosed in these patent documents contain a vacuum chamber with a rotating target assembly delivering a target in the form of a molten metal layer to the interaction zone with a focused laser beam. The complex of means for suppressing contamination includes the rotation of the target with a high linear velocity, more than 80 m / s, and the orientation of the laser and short-wave radiation beams, preferably at an angle of incidence of more than 45 ° to the target surface in the region of the pulsed emitting plasma. To suppress the ion / vapor fraction of contaminants, the use of foil traps, magnetic fields and directional flows of protective buffer gas is provided. A nozzle can be used to supply a high-speed gas flow directly to the region of the emitting plasma. In embodiments of the radiation source, a replaceable membrane of carbon nanotubes (CNT membrane) is installed in the path of the short-wave radiation beam. Also, as a means of suppressing contaminants near the region of the pulsed emitting plasma, a screen with two holes is fixedly installed for entering the laser beam into the region of the pulsed emitting plasma and for extracting a short-wave radiation beam from it. It is also proposed to use a laser pulse consisting of two parts: a prepulse and a main pulse, the parameters of which and the delay between them are chosen in such a way as to suppress the ionic fraction of impurities. Another proposed contamination suppression mechanism is to use a high repetition rate of laser pulses, for example, of the order of 1 MHz, to allow the evaporation of microdroplets up to 0.1 μm in size resulting from the previous laser pulse. radiation and plasma of the subsequent pulse.

Указанные методы обладают достаточно высокой эффективностью подавления загрязнений, однако предназначены для относительно малых пространственных углов сбора коротковолнового излучения плазмы, в результате средняя мощность в пучке коротковолнового излучения оказывается недостаточной для ряда применений.These methods have a sufficiently high efficiency of suppression of contamination, however, they are intended for relatively small spatial angles of collection of short-wavelength plasma radiation, as a result, the average power in the short-wavelength radiation beam turns out to be insufficient for a number of applications.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Соответственно, существует необходимость устранить, по меньшей мере, часть упомянутых выше недостатков. В частности, существует потребность в усовершенствованных источниках света, которые были бы компактными, мощными, со сбором коротковолнового излучения плазмы в большом телесном угле, обеспечивающими эффективное, предпочтительно практически полное ослабление потока загрязняющих частиц на пути распространения пучка коротковолнового излучения. Accordingly, there is a need to eliminate at least some of the above disadvantages. In particular, there is a need for improved light sources that are compact, powerful, collecting short wavelength plasma radiation in a large solid angle, providing effective, preferably substantially complete, attenuation of the flux of pollutants along the path of the short wavelength radiation beam.

Данное изобретение направлено на решение технической проблемы, связанной с многократным увеличением средней мощности чистых высокояркостных источников мягкого рентгеновского, ЭУФ и ВУФ излучения при обеспечении их коммерческой доступности и экономичности эксплуатации. This invention is aimed at solving a technical problem associated with a multiple increase in the average power of pure high-brightness sources of soft X-ray, EUV and VUV radiation while ensuring their commercial availability and economic operation.

Техническим результатом изобретения является создание мощных высокояркостных источников коротковолнового излучения с высокоэффективным подавлением загрязнений в пучке коротковолнового излучения, распространяющегося в большом, предпочтительно более 0.25 ср, телесном угле.The technical result of the invention is the creation of powerful high-brightness sources of short-wave radiation with highly effective suppression of contamination in the beam of short-wave radiation propagating in a large, preferably more than 0.25 sr, solid angle.

Достижение поставленных целей возможно с помощью высокояркостного источника коротковолнового излучения, включающего в себя вакуумную камеру с областью импульсной излучающей плазмы и средства подавления загрязнений на пути прохождения коротковолнового излучения к оптическому коллектору.Achievement of these goals is possible with the help of a high-brightness source of short-wave radiation, which includes a vacuum chamber with a region of pulsed emitting plasma and means for suppressing contaminants along the path of short-wave radiation to the optical collector.

Высокояркостный источник коротковолнового излучения характеризуется тем, что средства подавления загрязнений включают в себя два или более кожуха, предназначенных для формирования свободных от загрязнений гомоцентрических пучков коротковолнового излучения плазмы, выходящих из области импульсной излучающей плазмы, поверхность каждого кожуха содержит две первые грани, ориентированные в радиальных направлениях по отношению к области импульсной излучающей плазмы и параллельные выделенному направлению, например, вертикали, и снаружи каждого кожуха размещены постоянные магниты, создающие внутри кожухов магнитное поле.A high-brightness source of short-wave radiation is characterized in that the means for suppressing contamination include two or more housings designed to form pollution-free homocentric beams of short-wave plasma radiation emanating from the region of pulsed emitting plasma, the surface of each shroud contains two first faces oriented in radial directions in relation to the region of the pulsed emitting plasma and parallel to the selected direction, for example, the vertical, and outside of each casing there are permanent magnets that create a magnetic field inside the casings.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения постоянные магниты, расположенные на наиболее удаленных друг от друга частях кожухов, соединены друг с другом магнитопроводом.In a preferred embodiment of the invention, the permanent magnets located at the outermost parts of the housings are connected to each other by a magnetic circuit.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения угол между двумя первыми гранями каждого кожуха составляет менее 30 градусов.In a preferred embodiment, the angle between the two first edges of each shroud is less than 30 degrees.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения угол между соседними гранями двух кожухов составляет от 3 до 10 градусов. In a preferred embodiment, the angle between adjacent edges of the two shrouds is 3 to 10 degrees.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения площадь первых граней каждого кожуха больше площади остальной части поверхности кожуха, и постоянные магниты примыкают к первым граням каждого кожуха. In a preferred embodiment of the invention, the area of the first edges of each housing is greater than the area of the remainder of the surface of the housing, and the permanent magnets are adjacent to the first edges of each housing.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения оптический коллектор содержит несколько зеркал, установленных на пути прохождения каждого из пучков коротковолнового излучения.In a preferred embodiment of the invention, the optical collector comprises several mirrors installed in the path of each of the short wavelength radiation beams.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения отражающая поверхность всех зеркал принадлежит эллипсоиду вращения, в одном фокусе которого находится область импульсной излучающей плазмы, а в другом - точка фокусировки всех зеркал оптического коллектора.In a preferred embodiment of the invention, the reflecting surface of all mirrors belongs to an ellipsoid of revolution, in one focus of which is the region of pulsed emitting plasma, and in the other, the focal point of all mirrors of the optical collector.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения поверхность каждого кожуха включает две вторые грани, ориентированные в радиальных направлениях по отношению к области импульсной излучающей плазмы и, по существу, перпендикулярные двум первым граням кожуха.In a preferred embodiment of the invention, the surface of each housing includes two second edges oriented radially with respect to the pulsed emitting plasma region and substantially perpendicular to the first two edges of the housing.

В другом варианте выполнения изобретения площадь первых граней каждого кожуха меньше площади остальной части поверхности кожуха, и постоянные магниты расположены на поверхности кожухов вне их первых граней.In another embodiment of the invention, the area of the first edges of each case is less than the area of the rest of the surface of the case, and permanent magnets are located on the surface of the cases outside their first edges.

Предпочтительно постоянные магниты расположены по всей длине кожухов.Preferably, permanent magnets are located along the entire length of the housings.

Средства подавления загрязнений могут включать в себя мембраны на основе углеродных нанотрубок (УНТ-мембраны), установленные между каждым кожухом и оптическим коллектором на пути прохождения пучков коротковолнового излучения плазмы. Contamination suppression means may include carbon nanotube membranes (CNT membranes) installed between each enclosure and the optical collector in the path of the shortwave plasma beams.

Средства подавления загрязнений также могут включать в себя потоки защитного газа, предпочтительно аргона, направленные внутри каждого кожуха в область импульсной излучающей плазмы, при этом каждая УНТ-мембрана одновременно служит окном кожуха для выхода пучка коротковолнового излучения и газовым затвором, предотвращающим выхода через него защитного газа.The means for suppressing contamination may also include streams of shielding gas, preferably argon, directed inside each enclosure into the pulsed emitting plasma region, with each CNT membrane simultaneously serving as a window of the enclosure for the exit of the short wavelength radiation beam and a gas shutter to prevent the escape of protective gas through it. ...

В варианте выполнения средства подавления загрязнений включают в себя пластины, размещенные в каждом из кожухов и ориентированные в радиальных направлениях по отношению к области импульсной высокотемпературной плазмы преимущественно перпендикулярно линиям магнитной индукции.In an embodiment, the means for suppressing contamination include plates placed in each of the housings and oriented in radial directions with respect to the region of the pulsed high-temperature plasma, mainly perpendicular to the lines of magnetic induction.

В частном варианте выполнения изобретения импульсная излучающая плазма может быть выбрана из группы, в состав которой входят: лазерная плазма, плазма z-пинча, плазменный фокус, плазма разряда в парах металла, инициируемых лазером. In a particular embodiment of the invention, the pulsed emitting plasma can be selected from the group consisting of: laser plasma, z-pinch plasma, plasma focus, plasma of a discharge in metal vapor initiated by a laser.

Достижение вышеуказанных целей также возможно с помощью высокояркостного источника коротковолнового излучения, включающего в себя вакуумную камеру с вращающимся мишенным узлом, поставляющим в зону фокусировки лазерного пучка жидкометаллическую мишень, и средства подавления загрязнений на пути прохождения коротковолнового излучения из области импульсной излучающей плазмы к оптическому коллектору. Achievement of the above goals is also possible with the help of a high-brightness source of short-wave radiation, which includes a vacuum chamber with a rotating target assembly supplying a liquid-metal target to the focusing zone of the laser beam, and means for suppressing contaminants along the path of short-wave radiation from the region of pulsed emitting plasma to the optical collector.

Высокояркостный источник коротковолнового излучения характеризуется тем, что средства подавления загрязнений включают в себя два или более кожуха, предназначенных для формирования свободных от загрязнений гомоцентрических пучков коротковолнового излучения плазмы, выходящих из области импульсной излучающей плазмы, поверхность каждого кожуха содержит две первые грани, ориентированные в радиальных направлениях по отношению к области импульсной излучающей плазмы и параллельные выделенному направлению, например, вертикали, и снаружи каждого кожуха размещены постоянные магниты, создающие внутри кожухов магнитное поле.A high-brightness source of short-wave radiation is characterized in that the means for suppressing contamination include two or more housings designed to form pollution-free homocentric beams of short-wave plasma radiation emanating from the region of pulsed emitting plasma, the surface of each shroud contains two first faces oriented in radial directions in relation to the region of the pulsed emitting plasma and parallel to the selected direction, for example, the vertical, and outside of each casing there are permanent magnets that create a magnetic field inside the casings.

В частном варианте выполнения изобретения мишень представляет собой слой расплавленного металла, образованный центробежной силой на обращенной к оси вращения поверхности кольцевого желоба вращающегося мишенного узла.In a particular embodiment of the invention, the target is a layer of molten metal formed by centrifugal force on the surface of the annular groove of the rotating target assembly facing the axis of rotation.

Вышеупомянутые и другие цели, преимущества и особенности настоящего изобретения станут более очевидными из следующего неограничивающего описания его примерного варианта осуществления, приведенного в качестве примера со ссылкой на прилагаемый чертеж.The above and other objects, advantages and features of the present invention will become more apparent from the following non-limiting description of an exemplary embodiment thereof, given by way of example with reference to the accompanying drawing.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РИСУНКОВBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых:The essence of the invention is illustrated by drawings, in which:

Фиг. 1 - схема источника коротковолнового излучения высокой яркости с многосекционной защитой оптического коллектора от потоков загрязняющих частиц в соответствии с настоящим изобретением.FIG. 1 is a schematic diagram of a high brightness shortwave radiation source with multi-sectional protection of the optical collector from pollutant flows in accordance with the present invention.

Фиг. 2 - схема взаимного расположения области импульсной излучающей плазмы, коллекторных зеркал и точки фокусировки зеркал на основе эллипсоида вращения.FIG. 2 is a diagram of the mutual arrangement of the region of pulsed emitting plasma, collector mirrors, and the focal point of the mirrors based on an ellipsoid of revolution.

Фиг. 3 - схема источника коротковолнового излучения высокой яркости с вращающимся мишенным узлом.FIG. 3 is a schematic diagram of a high brightness shortwave radiation source with a rotating target assembly.

Эти чертежи не охватывают и, кроме того, не ограничивают весь объем вариантов реализации данного технического решения, а представляют собой только иллюстративный материал частного случая его реализации.These drawings do not cover and, moreover, do not limit the entire scope of the options for implementing this technical solution, but are only illustrative material of a particular case of its implementation.

ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯMODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

В соответствии с примером осуществления изобретения, показанном в различных масштабах на Фиг. 1, высокояркостный источник коротковолнового излучения содержит вакуумную камеру 1 с областью импульсной излучающей плазмы 2. Коротковолновое излучение высокотемпературной импульсной плазмы, собираемое оптическим коллектором 3, предпочтительно состоящим из нескольких зеркал 4, направляется в промежуточный фокус и затем предпочтительно к оптической системе. In accordance with an exemplary embodiment of the invention shown at various scales in FIG. 1, a high-brightness short-wavelength radiation source comprises a vacuum chamber 1 with a pulsed emitting plasma region 2. The short-wavelength high-temperature pulsed plasma radiation collected by an optical collector 3, preferably consisting of several mirrors 4, is directed to an intermediate focus and then preferably to an optical system.

Помимо коротковолнового излучения из области излучающей плазмы 2 в качестве побочного продукта генерируется поток загрязняющих частиц (debris) для защиты от которых на пути прохождения коротковолнового излучения к оптическому коллектору размещены средства подавления загрязнений 5.In addition to the short-wavelength radiation from the region of the emitting plasma 2, a stream of polluting particles (debris) is generated as a by-product to protect against which pollution suppression means 5 are placed on the path of the short-wavelength radiation to the optical collector.

В соответствии с изобретением средства подавления загрязнений 5 включают в себя два или более тонкостенных (предпочтительно толщиной не более 1 мм) кожуха 6, предназначенных для формирования свободных от загрязнений гомоцентрических пучков 7 коротковолнового излучения плазмы, выходящих из области импульсной излучающей плазмы 2.In accordance with the invention, the contamination suppression means 5 include two or more thin-walled (preferably not more than 1 mm thick) casings 6 designed to generate contamination-free homocentric beams 7 of short-wave plasma radiation emerging from the region of the pulsed emitting plasma 2.

Поверхность каждого кожуха содержит две первые грани 8, ориентированные в радиальных направлениях по отношению к области импульсной излучающей плазмы 2 и параллельные выделенному направлению, например, вертикали. В примере осуществления изобретения, показанном на Фиг. 1, первые грани 8 каждого кожуха 6 расположены в вертикально ориентированных плоскостях.The surface of each casing contains two first edges 8, oriented in radial directions with respect to the region of the pulsed emitting plasma 2 and parallel to the selected direction, for example, the vertical. In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the first edges 8 of each casing 6 are located in vertically oriented planes.

Снаружи каждого кожуха 6 размещены постоянные магниты 9, создающие внутри кожухов магнитное поле, вектора магнитной индукции которого направлены перпендикулярно оптической оси кожухов.Outside each casing 6 are permanent magnets 9, which create a magnetic field inside the casings, the magnetic induction vectors of which are directed perpendicular to the optical axis of the casings.

В отличие от известных решений, средства подавления загрязнений в соответствии с настоящим изобретением представляют собой многосекционную систему, позволяющую значительно увеличить телесный угол сбора коротковолнового излучения плазмы, сохранив при этом эффективность защиты от загрязнений на уровне односекционной системы. Увеличение телесного угла сбора коротковолнового излучения позволяет значительно (в несколько раз) повысить собираемую мощность коротковолнового излучения и тем самым повысить эффективность использования высокояркостных источников практически во всех областях применениях подобных источников.In contrast to the known solutions, the means of suppression of contamination in accordance with the present invention are a multi-section system that allows you to significantly increase the solid angle of collection of short-wave plasma radiation, while maintaining the effectiveness of protection against contamination at the level of a single-section system. An increase in the solid angle of collection of short-wave radiation makes it possible to significantly (several times) increase the collected power of short-wave radiation and thereby increase the efficiency of using high-brightness sources in almost all areas of applications of such sources.

В односекционных системах простое увеличение поперечных размеров кожуха приводит к резкому уменьшению эффективности магнитной защиты от заряженных частиц. Это обусловлено тем, что чем больше размер кожуха вдоль силовых линий магнитного поля, тем меньше значения магнитной индукции в объеме кожуха, что приводит к уменьшению поперечной скорости заряженных частиц, распространяющихся через кожух из области импульсной излучающей плазмы 2 к коллекторному зеркалу 4. Тем самым, за время пролета секции частицы не смогут отклониться на достаточное расстояние, чтобы избежать попадания в зеркало. Как показали эксперименты, для эффективной работы магнитной защиты необходимо, чтобы значения магнитной индукции в центре кожуха на расстоянии около 40 мм от области импульсной излучающей плазмы были не менее 0,5 Тл. Также экспериментально установлено, что плоский угол между гранями кожуха, на которых располагаются магниты, не должен превышать 30 градусов. In single-section systems, a simple increase in the transverse dimensions of the housing leads to a sharp decrease in the effectiveness of the magnetic protection against charged particles. This is due to the fact that the larger the size of the casing along the lines of force of the magnetic field, the lower the values of the magnetic induction in the volume of the casing, which leads to a decrease in the transverse velocity of charged particles propagating through the casing from the region of the pulsed emitting plasma 2 to the collector mirror 4. Thus, during the flight of the section, the particles will not be able to deflect a sufficient distance to avoid getting into the mirror. Experiments have shown that for the effective operation of the magnetic protection, it is necessary that the values of the magnetic induction in the center of the casing at a distance of about 40 mm from the region of the pulsed emitting plasma were not less than 0.5 T. It has also been experimentally established that the flat angle between the sides of the casing, on which the magnets are located, should not exceed 30 degrees.

Таким образом, использование многосекционной системы средств защиты, в которой плоский угол между гранями кожуха не превышает 30 градусов, позволяет создать в каждом кожухе постоянное магнитное поле достаточной величины для эффективной защиты от заряженных частиц.Thus, the use of a multisection system of protective equipment, in which the plane angle between the edges of the casing does not exceed 30 degrees, makes it possible to create in each casing a constant magnetic field of sufficient magnitude for effective protection against charged particles.

Ориентация граней кожухов в радиальных направлениях по отношению к области импульсной излучающей плазмы (2) обеспечивает высокую геометрическую прозрачность многосекционной системы защиты оптического коллектора. Этой же цели служит то, в вариантах реализации изобретения угол между соседними гранями двух кожухов 6 составляет не более 10 градусов, предпочтительно от 3 до 10 градусов. The orientation of the edges of the casings in the radial directions with respect to the region of the pulsed emitting plasma (2) provides high geometric transparency of the multisectional protection system of the optical collector. The same purpose is served by the fact that in embodiments of the invention the angle between adjacent edges of the two casings 6 is not more than 10 degrees, preferably from 3 to 10 degrees.

В соответствии с изобретением постоянные магниты, расположенные на наиболее удаленных друг от друга частях кожухов 6, соединены друг с другом магнитопроводом 10. Магнитопровод 10, предпочтительно выполненный из магнитомягкой стали, позволяет уменьшить потери магнитного поля из-за рассеяния, сконцентрировав его в магнитопроводе, и тем самым увеличить его в объеме каждого кожуха, повышая эффективность подавления потоков загрязняющих частиц.In accordance with the invention, the permanent magnets located on the most distant from each other parts of the casings 6 are connected to each other by a magnetic circuit 10. The magnetic circuit 10, preferably made of soft magnetic steel, reduces the loss of the magnetic field due to leakage, concentrating it in the magnetic circuit, and thereby increasing it in the volume of each casing, increasing the efficiency of suppressing the flows of polluting particles.

В варианте реализации изобретения поверхность каждого кожуха 6 также содержит две вторые грани 11, ориентированные в радиальных направлениях по отношению к области импульсной излучающей плазмы 2 и перпендикулярные к двум первым граням 8 или близки к таковым. In an embodiment of the invention, the surface of each casing 6 also contains two second edges 11 oriented in radial directions with respect to the region of the pulsed emitting plasma 2 and perpendicular to the two first edges 8 or close to such.

В предпочтительных вариантах реализации изобретения площадь первых граней 8 каждого кожуха 6 больше площади остальной части 11 поверхности кожуха, и постоянные магниты 9 примыкают к первым граням 8 каждого кожуха 6, Фиг. 1. Это позволяет создавать наиболее сильное магнитное поле в кожухах для более эффективного воздействия на заряженные частицы.In preferred embodiments of the invention, the area of the first edges 8 of each casing 6 is greater than the area of the rest 11 of the casing surface, and the permanent magnets 9 are adjacent to the first edges 8 of each casing 6, FIG. 1. This allows you to create the strongest magnetic field in the enclosures for a more effective impact on charged particles.

С той же целью, в других вариантах изобретения, когда площадь первых граней каждого кожуха меньше площади остальной части поверхности кожуха, постоянные магниты расположены на поверхности кожухов вне их первых граней, например, на больших по площади вторых гранях каждого кожуха (не показано).For the same purpose, in other embodiments of the invention, when the area of the first edges of each casing is less than the area of the rest of the surface of the casing, permanent magnets are located on the surface of the casings outside their first edges, for example, on the larger second faces of each casing (not shown) ...

Средства подавления загрязнений предпочтительно включают в себя УНТ-мембраны 12, установленные между каждым кожухом 6 и зеркалом 4 оптического коллектора 3 на пути прохождения пучков коротковолнового излучения плазмы 7. УНТ-мембраны 12 обеспечивают вывод пучка коротковолнового излучения, благодаря высокой прозрачности в диапазоне длин волн короче 20 нм. Одновременно с этим УНТ - мембраны 12 препятствует прохождению через них загрязняющих частиц, обеспечивая глубокое подавление загрязнений на пути к коллекторным зеркалам 4.The contamination suppression means preferably include CNT membranes 12 installed between each casing 6 and the mirror 4 of the optical collector 3 in the path of the short wavelength plasma beams 7. The CNT membranes 12 provide the output of the short wavelength radiation beam due to their high transparency in the shorter wavelength range. 20 nm. At the same time, CNT - membranes 12 prevent the passage of polluting particles through them, providing deep suppression of contaminants on the way to the collector mirrors 4.

Наряду с этим, средства подавления загрязнений включают в себя потоки защитного газа, предпочтительно аргона, направленные через вводы защитного газа 13 внутри каждого кожуха 6 в область импульсной излучающей плазмы 2. При этом каждая УНТ-мембрана 12 одновременно служит окном кожуха 6 для выхода пучка коротковолнового излучения 7 и газовым затвором, предотвращающим выход через него защитного газа. Обеспечение среднего вакуума в кожухах при давлении защитного газа около 20 Па позволяет увеличить число столкновений между частицами (парами и ионами), летящими из области импульсной излучающей плазмы, и молекулами газа, тем самым отклоняя их от прямолинейного движения. В то же время, использование УНТ мембраны в качестве газового затвора позволяет использовать повышенное давление только в пределах средства защиты, а не на всем пути распространения пучков коротковолнового излучения к потребителю. Это снижает потери коротковолнового излучения за счет поглощения в газе.Along with this, the means for suppressing contamination include flows of shielding gas, preferably argon, directed through the inlets of shielding gas 13 inside each casing 6 into the region of the pulsed emitting plasma 2. In this case, each CNT membrane 12 simultaneously serves as a window of the casing 6 for the exit of the short-wavelength beam radiation 7 and a gas seal preventing the escape of the protective gas through it. Providing an average vacuum in the casings at a shielding gas pressure of about 20 Pa allows an increase in the number of collisions between particles (vapors and ions) flying from the region of pulsed emitting plasma and gas molecules, thereby deflecting them from rectilinear motion. At the same time, the use of a CNT membrane as a gas seal allows the use of increased pressure only within the protection means, and not along the entire path of propagation of short-wave radiation beams to the consumer. This reduces the loss of short-wave radiation due to absorption in the gas.

Для получения излучения в диапазоне длин волн более 20 нм УНТ- мембраны 12 не используют, поскольку их прозрачность в указанном диапазоне резко снижается с увеличением длины волны излучения. To obtain radiation in the wavelength range of more than 20 nm, CNT membranes 12 are not used, since their transparency in the indicated range decreases sharply with increasing radiation wavelength.

В варианте реализации изобретения, представленном на Фиг. 2, оптический коллектор 3 содержит несколько зеркал 4, при этом отражающая поверхность всех зеркал принадлежит эллипсоиду вращения 14, в одном фокусе которого находится область импульсной излучающей плазмы 2, а в другом - точка 15 фокусировки зеркал 4 оптического коллектора 3. В этом случае зеркала 4 имеют одинаковые параметры, что существенно снижает стоимость оптического коллектора. Производство таких зеркал очень дорого, так как шероховатость подложек зеркал коллектора составляет всего 0.2-0.3 нм, а стоимость таких зеркал, особенно с асферическим профилем, с увеличением их размеров растет по закону в 2-3 раза более сильному, чем увеличение площади. In the embodiment shown in FIG. 2, the optical collector 3 contains several mirrors 4, while the reflecting surface of all mirrors belongs to the ellipsoid of revolution 14, in one focus of which is the region of pulsed emitting plasma 2, and in the other - the focusing point 15 of the mirrors 4 of the optical collector 3. In this case, the mirrors 4 have the same parameters, which significantly reduces the cost of the optical collector. The production of such mirrors is very expensive, since the roughness of the collector mirror substrates is only 0.2-0.3 nm, and the cost of such mirrors, especially those with an aspherical profile, grows with an increase in their size according to a law 2-3 times stronger than an increase in area.

Импульсная излучающая плазма может быть выбрана из группы, в состав которой входят: лазерная плазма, плазма z-пинча, плазменный фокус, плазма разряда в парах металла, инициируемых лазером. The pulsed emitting plasma can be selected from the group, which includes: laser plasma, z-pinch plasma, plasma focus, and laser-initiated metal vapor discharge plasma.

В предпочтительном варианте реализации изобретения импульсная высокотемпературная плазма представляет собой лазерную плазму материала жидкометаллической мишени, поставляемой с помощью вращающегося мишенного узла в область фокусировки лазерного пучка.In a preferred embodiment of the invention, the pulsed high-temperature plasma is the laser plasma of a liquid-metal target material supplied by a rotating target assembly to the focusing region of the laser beam.

В соответствии с примером осуществления изобретения, схематично показанном на Фиг. 3, мишень 16 представляет собой слой расплавленного металла, образованный центробежной силой на обращенной к оси вращения 17 поверхности кольцевого желоба 18 вращающегося мишенного узла 19.In accordance with an exemplary embodiment of the invention shown schematically in FIG. 3, the target 16 is a molten metal layer formed by centrifugal force on the surface of the annular groove 18 of the rotating target assembly 19 facing the axis of rotation 17.

Работа источника коротковолнового излучения высокой яркости, например, с использованием лазерной плазмы материала жидкометаллической мишени, производится следующим образом, иллюстрируемая Фиг. 3. Вакуумная камера 1 откачивается безмасляной насосной системой до давления ниже 10-5-10-8 мбар, удаляя газовые компоненты, такие как азот, кислород, углерод и др., способные взаимодействовать с материалом жидкометаллической мишени.The operation of a high-brightness shortwave radiation source, for example, using a laser plasma of a liquid-metal target material, is performed as follows, illustrated in FIG. 3. Vacuum chamber 1 is pumped out by an oil-free pumping system to a pressure below 10 -5 -10 -8 mbar, removing gaseous components such as nitrogen, oxygen, carbon, etc. that can interact with the material of the liquid metal target.

Мишень 16, материал которой относится к группе нетоксичных легкоплавких металлов, включающей себя Sn, Li, In, Ga, Pb, Bi, Zn и их сплавы, подается с помощью вращающегося мишенного узла в зону взаимодействия со сфокусированным лазерным пучком. На мишень воздействуют сфокусированным импульсным лазерным пучком 20 с высокой частотой повторения импульсов в диапазоне от 1 кГц до 1 МГц. В зависимости от материала мишени и плотности лазерной мощности на мишени коротковолновое излучение лазерной плазмы генерируется в мягком рентгеновском и/или ЭУФ и/или ВУФ диапазонах.Target 16, the material of which belongs to the group of non-toxic low-melting metals, including Sn, Li, In, Ga, Pb, Bi, Zn and their alloys, is fed by a rotating target assembly into the interaction zone with a focused laser beam. The target is exposed to a focused pulsed laser beam 20 with a high pulse repetition rate in the range from 1 kHz to 1 MHz. Depending on the target material and the laser power density on the target, short-wavelength radiation of the laser plasma is generated in the soft X-ray and / or EUV and / or VUV ranges.

Из области импульсной излучающей плазмы 2 осуществляют вывод пучков коротковолнового излучения 7 через кожухи 6 и предпочтительно через УНТ-мембраны 12 на коллекторные зеркала 4. Постоянные магниты (на Фиг. 3 не показаны) создают постоянное магнитное поле, предпочтительно направленное перпендикулярно оси пучков 7 коротковолнового излучения (на Фиг. 3- перпендикулярно плоскости чертежа). Под действием силы Лоренца заряженные загрязняющие частицы (в основном ионы) отклоняются от прямолинейного движения вдоль осей пучков 7 коротковолнового излучения, сталкиваясь либо с гранями кожухов 6, либо со специально размещенными в кожухах пластинами 21, осаждаясь на них. Пластины 21, смонтированные в кожухах 6, направлены радиально к области импульсной излучающей плазмы 2 и преимущественно перпендикулярно линиям магнитной индукции, создаваемой магнитами 9. Пластины 21 позволяют более эффективно захватывать высокоскоростные заряженные частицы, т.к. чем выше скорость частиц, тем на меньшее поперечное расстояние они отклоняются под действием магнитного поля. Наряду с этим, потоки защитного газа препятствуют продвижению ионно/паровой фракции загрязнений, осаждая их на стенках кожухов 6 и пластин 21, защищая УНТ-мембраны 12 от загрязнений. Благодаря высокой прозрачности в диапазоне длин волн короче 20 нм УНТ-мембраны обеспечивают вывод пучка коротковолнового излучения к зеркалам 4 оптического коллектора 3. Одновременно с этим, УНТ-мембраны 12 препятствуют прохождению через них загрязняющих частиц, обеспечивая надежную защиту каждого зеркала 4. Дополнительно эффективное подавление загрязняющих частиц в кожухах 6 обеспечивают за счет организации в них направленных потоков защитного газа, подаваемого через газовые вводы 13. Потоки защитного газа защищают УНТ-мембраны 12 от ионно/паровой фракции загрязнений, увеличивая их срок службы.From the region of the pulsed emitting plasma 2, beams of short-wave radiation 7 are extracted through the casings 6 and preferably through the CNT-membranes 12 to the collector mirrors 4. Permanent magnets (not shown in Fig. 3) create a constant magnetic field, preferably directed perpendicular to the axis of the beams 7 of short-wave radiation (in Fig. 3 - perpendicular to the plane of the drawing). Under the action of the Lorentz force, charged polluting particles (mainly ions) deviate from rectilinear motion along the axes of the short-wavelength radiation beams 7, colliding either with the faces of the casings 6 or with plates 21 specially placed in the casings, deposited on them. Plates 21, mounted in casings 6, are directed radially to the region of pulsed emitting plasma 2 and mainly perpendicular to the lines of magnetic induction created by magnets 9. Plates 21 allow more efficient capture of high-speed charged particles, because the higher the speed of the particles, the smaller the transverse distance they deflect under the influence of the magnetic field. Along with this, streams of protective gas prevent the movement of the ion / vapor fraction of impurities, depositing them on the walls of the casings 6 and plates 21, protecting the CNT membranes 12 from impurities. Due to their high transparency in the wavelength range shorter than 20 nm, CNT membranes provide the output of a short-wave radiation beam to the mirrors 4 of the optical collector 3. At the same time, the CNT membranes 12 prevent the passage of polluting particles through them, providing reliable protection of each mirror 4. Additionally, effective suppression polluting particles in casings 6 are provided by organizing directed flows of shielding gas supplied through gas inlets 13. Shielding gas streams protect CNT membranes 12 from ionic / vapor fraction of contaminants, increasing their service life.

Таким образом, настоящее изобретение позволяет создать чистые мощные высокояркостные источники мягкого рентгеновского ЭУФ и ВУФ излучения с высоким сроком службы и удобством эксплуатации.Thus, the present invention makes it possible to create clean, powerful, high-brightness sources of soft X-ray EUV and VUV radiation with a long service life and ease of use.

ПРОМЫШЛЕННОЕ ПРИМЕНЕНИЕINDUSTRIAL APPLICATIONS

Предложенные устройства предназначены для ряда применений, включающих микроскопию, материаловедение, рентгеновскую диагностику материалов, биомедицинскую и медицинскую диагностику, инспекцию нано- и микроструктур, включая актинический контроль литографических ЭУФ масок.The proposed devices are intended for a number of applications, including microscopy, materials science, X-ray diagnostics of materials, biomedical and medical diagnostics, inspection of nano- and microstructures, including actinic control of lithographic EUV masks.

Claims (23)

1. Высокояркостный источник коротковолнового излучения, включающий в себя вакуумную камеру (1) с областью импульсной излучающей плазмы (2) и средства подавления загрязнений (5) на пути прохождения коротковолнового излучения к оптическому коллектору (3), характеризующийся тем, что1. High-brightness source of short-wave radiation, including a vacuum chamber (1) with a region of pulsed emitting plasma (2) and means for suppressing contamination (5) on the path of the short-wave radiation to the optical collector (3), characterized in that средства подавления загрязнений (5) включают в себя два или более кожухов (6), предназначенных для формирования свободных от загрязнений гомоцентрических пучков (7) коротковолнового излучения плазмы, выходящих из области импульсной излучающей плазмы (2), contamination suppression means (5) include two or more housings (6) designed to form contamination-free homocentric beams (7) of short-wave plasma radiation emerging from the region of pulsed emitting plasma (2), поверхность каждого кожуха содержит две первые грани (8), ориентированные в радиальных направлениях по отношению к области импульсной излучающей плазмы (5) и параллельные выделенному направлению, например вертикали, the surface of each casing contains two first faces (8) oriented in radial directions with respect to the region of pulsed emitting plasma (5) and parallel to the selected direction, for example, vertical, и снаружи каждого кожуха (6) размещены постоянные магниты (9), создающие внутри кожухов (6) магнитное поле. and permanent magnets (9) are placed outside each casing (6), creating a magnetic field inside the casings (6). 2. Устройство по п. 1, в котором постоянные магниты (9), расположенные на наиболее удаленных друг от друга частях кожухов (6), соединены друг с другом магнитопроводом (10).2. The device according to claim. 1, in which the permanent magnets (9) located on the most distant from each other parts of the casings (6) are connected to each other by a magnetic circuit (10). 3. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором угол между двумя первыми гранями (8) каждого кожуха (6) составляет менее 30 градусов.3. A device according to any of the preceding claims, in which the angle between the two first edges (8) of each casing (6) is less than 30 degrees. 4. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором угол между соседними гранями двух кожухов (6) составляет от 3 до 10 градусов. 4. A device according to any of the preceding claims, wherein the angle between adjacent edges of the two casings (6) is 3 to 10 degrees. 5. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором площадь первых граней (8) каждого кожуха (6) больше площади остальной части поверхности кожуха (6), и постоянные магниты (9) примыкают к первым граням (8) каждого кожуха (6). 5. A device according to any of the previous claims, in which the area of the first edges (8) of each casing (6) is greater than the area of the rest of the surface of the casing (6), and permanent magnets (9) are adjacent to the first edges (8) of each casing (6) ... 6. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором оптический коллектор (3) содержит несколько зеркал (4), установленных на пути прохождения каждого из пучков коротковолнового излучения.6. A device according to any one of the preceding claims, in which the optical collector (3) comprises a plurality of mirrors (4) mounted in the path of each of the short wavelength radiation beams. 7. Устройство по п. 6, в котором отражающая поверхность всех зеркал (4) принадлежит эллипсоиду вращения (14), в одном фокусе которого находится область импульсной излучающей плазмы (2), а в другом - точка фокусировки всех зеркал оптического коллектора (15).7. A device according to claim 6, in which the reflecting surface of all mirrors (4) belongs to an ellipsoid of revolution (14), in one focus of which is the region of pulsed emitting plasma (2), and in the other - the focal point of all mirrors of the optical collector (15) ... 8. Устройство по п.1, в котором поверхность каждого кожуха включает две вторые грани (11), ориентированные в радиальных направлениях по отношению к области импульсной излучающей плазмы (2) и, по существу, перпендикулярные двум первым граням (8) кожуха (6).8. The device according to claim 1, in which the surface of each casing includes two second faces (11) oriented in radial directions with respect to the region of the pulsed emitting plasma (2) and substantially perpendicular to the first two faces (8) of the casing (6 ). 9. Устройство по любому из пп. 1-4, 6-8, в котором площадь первых граней (8) каждого кожуха (6) меньше площади остальной части поверхности кожуха (6), и постоянные магниты (9) расположены на поверхности кожухов (6) вне их первых граней (8).9. Device according to any one of paragraphs. 1-4, 6-8, in which the area of the first edges (8) of each casing (6) is less than the area of the rest of the surface of the casing (6), and permanent magnets (9) are located on the surface of the casings (6) outside their first edges (8 ). 10. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором постоянные магниты (9) расположены по всей длине кожухов.10. A device according to any one of the preceding claims, in which permanent magnets (9) are located along the entire length of the housings. 11. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором средства подавления загрязнений (5) включают в себя мембраны (12) на основе углеродных нанотрубок (УНТ-мембраны), установленные между каждым кожухом (6) и оптическим коллектором (3) на пути прохождения пучков коротковолнового излучения плазмы. 11. A device according to any one of the preceding claims, in which the means for suppressing contamination (5) include membranes (12) based on carbon nanotubes (CNT-membranes) installed between each casing (6) and the optical collector (3) along the path beams of short-wave plasma radiation. 12. Устройство по п. 11, в котором средства подавления загрязнений (5) включают в себя потоки защитного газа, предпочтительно аргона, направленные внутри каждого кожуха (6) в область импульсной излучающей плазмы, при этом каждая УНТ-мембрана (12) одновременно служит окном кожуха для выхода пучка коротковолнового излучения и газовым затвором, предотвращающим выхода через него защитного газа.12. The device according to claim. 11, in which the means for suppressing contamination (5) include streams of protective gas, preferably argon, directed inside each casing (6) into the region of the pulsed emitting plasma, while each CNT membrane (12) simultaneously serves the window of the casing for the exit of the short-wave radiation beam; and the gas shutter preventing the escape of the shielding gas through it. 13. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором средства подавления загрязнений (5) включают в себя пластины (21), размещенные в каждом из кожухов (6) и ориентированные в радиальных направлениях по отношению к области импульсной высокотемпературной плазмы (2) преимущественно перпендикулярно линиям магнитной индукции.13. A device according to any one of the preceding claims, in which the means for suppressing contamination (5) include plates (21) placed in each of the casings (6) and oriented in radial directions with respect to the region of the pulsed high-temperature plasma (2), preferably perpendicularly lines of magnetic induction. 14. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором импульсная излучающая плазма может быть выбрана из группы, в состав которой входят: лазерная плазма, плазма z-пинча, плазменный фокус, плазма разряда в парах металла, инициируемых лазером. 14. A device according to any one of the preceding claims, wherein the pulsed emitting plasma can be selected from the group consisting of: laser plasma, z-pinch plasma, plasma focus, laser-initiated metal vapor discharge plasma. 15. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором импульсная высокотемпературная плазма представляет собой лазерную плазму материала жидкометаллической мишени (16), поставляемой с помощью вращающегося мишенного узла (19) в область фокусировки лазерного пучка (20). 15. A device according to any one of the preceding claims, wherein the pulsed high-temperature plasma is a laser plasma of a liquid metal target material (16) supplied by a rotating target assembly (19) to the focusing region of the laser beam (20). 16. Устройство по п. 15, в котором мишень представляет собой слой расплавленного металла, образованный центробежной силой на обращенной к оси вращения (17) поверхности кольцевого желоба (18) вращающегося мишенного узла (19).16. An apparatus according to claim 15, wherein the target is a molten metal layer formed by centrifugal force on the surface of the annular groove (18) of the rotating target assembly (19) facing the axis of rotation (17). 17. Высокояркостный источник коротковолнового излучения, включающий в себя вакуумную камеру с вращающимся мишенным узлом (19), поставляющим в зону фокусировки лазерного пучка (20) жидкометаллическую мишень (16), и средства подавления загрязнений на пути прохождения коротковолнового излучения из области импульсной излучающей плазмы к оптическому коллектору, характеризующийся тем что 17. High-brightness source of short-wave radiation, including a vacuum chamber with a rotating target unit (19), supplying a liquid-metal target (16) to the focusing zone of the laser beam (20), and means for suppressing contaminants in the path of short-wave radiation from the region of pulsed emitting plasma to optical collector, characterized in that средства подавления загрязнений (5) включают в себя два или более кожухов (6), предназначенных для формирования свободных от загрязнений гомоцентрических пучков (7) коротковолнового излучения плазмы, выходящих из области импульсной излучающей плазмы (2), contamination suppression means (5) include two or more housings (6) designed to form contamination-free homocentric beams (7) of short-wave plasma radiation emerging from the region of pulsed emitting plasma (2), поверхность каждого кожуха содержит две первые грани (8), ориентированные в радиальных направлениях по отношению к области импульсной излучающей плазмы (2) и параллельные выделенному направлению, например вертикали, the surface of each casing contains two first faces (8) oriented in radial directions with respect to the region of pulsed emitting plasma (2) and parallel to the selected direction, for example, vertical, и снаружи каждого кожуха (6) размещены постоянные магниты (9), создающие внутри кожухов (6) магнитное поле.and permanent magnets (9) are placed outside each casing (6), creating a magnetic field inside the casings (6).
RU2020129329A 2017-11-24 2020-09-04 High-brightness source of short-wave radiation (options) RU2743572C1 (en)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020129329A RU2743572C1 (en) 2020-09-04 2020-09-04 High-brightness source of short-wave radiation (options)
US16/952,587 US11252810B2 (en) 2017-11-24 2020-11-19 Short-wavelength radiation source with multisectional collector module and method of collecting radiation
JP2023514896A JP2023540119A (en) 2020-09-04 2021-08-26 Short wavelength radiation source with multi-section focusing module
CN202180054712.XA CN116195369A (en) 2020-09-04 2021-08-26 Short wavelength radiation source with multi-segment collector module
PCT/RU2021/050277 WO2022050875A1 (en) 2020-09-04 2021-08-26 Short- wavelength radiation source with multisectional collector module
EP21864799.8A EP4209120A1 (en) 2020-09-04 2021-08-26 Short- wavelength radiation source with multisectional collector module
US17/569,737 US12028958B2 (en) 2017-11-24 2022-01-06 High-brightness laser produced plasma source and method of generation and collection radiation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020129329A RU2743572C1 (en) 2020-09-04 2020-09-04 High-brightness source of short-wave radiation (options)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2743572C1 true RU2743572C1 (en) 2021-02-20

Family

ID=74666252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020129329A RU2743572C1 (en) 2017-11-24 2020-09-04 High-brightness source of short-wave radiation (options)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2743572C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2776025C1 (en) * 2021-11-03 2022-07-12 Акционерное Общество "Эуф Лабс" High-brightness source based on laser plasma and method of generation and collection of radiation
WO2023079042A1 (en) 2021-11-03 2023-05-11 Isteq B.V. High-brightness laser produced plasma source and method of generating and collecting radiation
WO2023135322A1 (en) 2022-01-17 2023-07-20 Isteq B.V. Target material, high-brightness euv source and method for generating euv radiation

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7302043B2 (en) * 2004-07-27 2007-11-27 Gatan, Inc. Rotating shutter for laser-produced plasma debris mitigation
US8519366B2 (en) * 2008-08-06 2013-08-27 Cymer, Inc. Debris protection system having a magnetic field for an EUV light source
US20190166679A1 (en) * 2017-11-24 2019-05-30 Isteq B.V. High-brightness laser produced plasma source and methods for generating radiation and mitigating debris
RU2706713C1 (en) * 2019-04-26 2019-11-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Эуф Лабс" High-brightness short-wave radiation source
RU2726316C1 (en) * 2020-01-25 2020-07-13 Общество С Ограниченной Ответственностью "Эуф Лабс" High-brightness source of short-wave radiation based on laser plasma

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7302043B2 (en) * 2004-07-27 2007-11-27 Gatan, Inc. Rotating shutter for laser-produced plasma debris mitigation
US8519366B2 (en) * 2008-08-06 2013-08-27 Cymer, Inc. Debris protection system having a magnetic field for an EUV light source
US20190166679A1 (en) * 2017-11-24 2019-05-30 Isteq B.V. High-brightness laser produced plasma source and methods for generating radiation and mitigating debris
US20200060014A1 (en) * 2018-08-14 2020-02-20 Isteq B.V. High brightness short-wavelength radiation source (variants)
RU2706713C1 (en) * 2019-04-26 2019-11-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Эуф Лабс" High-brightness short-wave radiation source
RU2726316C1 (en) * 2020-01-25 2020-07-13 Общество С Ограниченной Ответственностью "Эуф Лабс" High-brightness source of short-wave radiation based on laser plasma

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2776025C1 (en) * 2021-11-03 2022-07-12 Акционерное Общество "Эуф Лабс" High-brightness source based on laser plasma and method of generation and collection of radiation
WO2023079042A1 (en) 2021-11-03 2023-05-11 Isteq B.V. High-brightness laser produced plasma source and method of generating and collecting radiation
RU2797029C1 (en) * 2021-12-13 2023-05-31 Акционерное Общество "Эуф Лабс" Method and apparatus for generating radiation from gd or tb laser plasma
WO2023135322A1 (en) 2022-01-17 2023-07-20 Isteq B.V. Target material, high-brightness euv source and method for generating euv radiation
RU214549U1 (en) * 2022-08-26 2022-11-03 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") Plasma focus gas discharge chamber
RU214548U1 (en) * 2022-08-26 2022-11-03 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") Plasma focus gas discharge chamber

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6860185B2 (en) High-intensity LPP radiation source, radiation generation method, and debris reduction method
US8519366B2 (en) Debris protection system having a magnetic field for an EUV light source
US8003963B2 (en) Extreme ultraviolet light source apparatus
US10887973B2 (en) High brightness laser-produced plasma light source
RU2706713C1 (en) High-brightness short-wave radiation source
JP5312837B2 (en) Extreme ultraviolet light source device
JP2013102229A (en) Systems and methods for deflecting plasma-generated ions to prevent ions from reaching internal component of euv light source
RU2743572C1 (en) High-brightness source of short-wave radiation (options)
JP5156193B2 (en) Extreme ultraviolet light source device
KR102243881B1 (en) Apparatus for protecting euv optical elements
US9301380B2 (en) Extreme ultraviolet source with magnetic cusp plasma control
JP2004340761A (en) Extreme ultraviolet light generator
RU2726316C1 (en) High-brightness source of short-wave radiation based on laser plasma
US11252810B2 (en) Short-wavelength radiation source with multisectional collector module and method of collecting radiation
EP4209120A1 (en) Short- wavelength radiation source with multisectional collector module
KR20230104856A (en) Short wavelength radiation source with multi-section collector module
RU2789275C1 (en) Target material, high-brightness euv source and 13.5 nm radiation generation method
RU2776025C1 (en) High-brightness source based on laser plasma and method of generation and collection of radiation
WO2023135322A1 (en) Target material, high-brightness euv source and method for generating euv radiation