[发明专利]一种聚焦光学系统及极紫外光产生系统

说明书

本发明公开了一种聚焦光学系统，第一激光源用于产生第一激光束，第二激光源用于产生第二激光束，第一光束变换装置用于将第一激光束变换为第一环形光束，并将形成的第一环形光束入射到合束装置，合束装置用于将第一环形光束引导传播到聚焦装置，将第二激光束引导传播到聚焦装置，使得第二激光束处于第一环形光束的中心孔内且第二激光束的光轴与第一环形光束的光轴重合，聚焦装置用于分别将第二激光束聚焦以及将第一环形光束聚焦。本发明的聚焦光学系统与现有的反射式聚焦系统相比避免了中心遮挡，避免了能量损失，因此能够提升能量利用率和抗损伤性能。本发明还公开一种极紫外光产生系统。

技术领域

本发明涉及光学系统技术领域，特别是涉及一种聚焦光学系统。本发明还涉及一种极紫外光产生系统。

背景技术

极紫外光刻是目前国际上最先进的投影光刻技术，通常其采用波长为13.5nm的极紫外光(Extreme Ultra-Violet Light，EUVL)作为工作波长。如何高效产生13.5nm极紫外光是极紫外光刻的核心技术之一，现有技术中，主要实现途径有激光照射等离子体(LaserProduced Plasma，LPP)技术和高压放电等离子体(Discharge Produced Plasma，DPP)技术。其中LPP EUV技术已被成功应用于EUV光刻机产品中。通过引入预泵浦激光首先辐照锡液滴使其羽化膨胀，进而主泵浦激光辐照羽化后的锡液滴，大幅提升了产生极紫外光的转换效率。

预泵浦激光和主泵浦激光需要实现高精度同轴聚焦打靶，方能实现极紫外光的高效转换。预泵浦激光通常采用1.06μm皮秒激光，主泵浦激光采用10.6μm CO₂激光，两者波长相差甚远，实现两者的高精度同轴聚焦需要克服许多问题。目前，比较常用的方法是反射式聚焦系统，反射式聚焦不会引入色差，可以实现多波长同轴聚焦，但是同轴反射式结构存在较大的中心遮拦，能量损失大，会大大降低到达锡液滴的激光能量密度，从而影响转换效率。

发明内容

鉴于以上所述，本发明的目的是提供一种聚焦光学系统，能够提升能量利用率和抗损伤性能。本发明还提供一种极紫外光产生系统。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种聚焦光学系统，包括第一激光源、第二激光源、第一光束变换装置、合束装置和聚焦装置，所述第一激光源用于产生第一激光束，所述第二激光源用于产生第二激光束；

所述第一光束变换装置用于将第一激光束变换为第一环形光束，并将形成的第一环形光束入射到所述合束装置，所述合束装置用于将第一环形光束引导传播到所述聚焦装置，将第二激光束引导传播到所述聚焦装置，使得第二激光束处于第一环形光束的中心孔内且第二激光束的光轴与第一环形光束的光轴重合，所述聚焦装置用于分别将第二激光束聚焦以及将第一环形光束聚焦。

优选的，所述第一光束变换装置包括同轴依次排列的凹轴锥元件和凸轴锥元件，所述凹轴锥元件用于将光束偏转，使光束外径扩大，所述凸轴锥元件用于将光束偏转，使光束与入射方向平行。

优选的，所述凹轴锥元件和所述凸轴锥元件具有相同的顶角，形成的环形光束的中心孔直径为：

其中，θ表示凹轴锥元件使光束发生偏转的偏转角度，n表示凹轴锥元件的折射率，α表示凹轴锥元件或者凸轴锥元件的顶角，L表示凹轴锥元件和凸轴锥元件之间的间隔距离，l表示形成的环形光束的中心孔直径。

优选的，所述第一光束变换装置包括凹轴锥元件或者凸轴锥元件，所述第一光束变换装置还包括与凹轴锥元件或者凸轴锥元件连接的、用于驱动凹轴锥元件或者凸轴锥元件移动以改变形成的环形光束的中心孔大小的位移装置。

优选的，所述第一光束变换装置包括扩束组和变换组，所述扩束组用于将第一激光束进行扩束，所述变换组用于将第一激光束扩束后的光束变换为环形光束。