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EUV光源方案井噴!國家EUV光源負責人披露的上海光機

壹種高功率EUV光刻光源的雙脈沖驅動光源,其特征在於,所述驅動光源中的脈沖種子源和放大器使用的激光增益介質為摻Tm材料,輸出激光波長範圍為1800~2500nm、脈沖寬度範圍在1ps至20ns區間的第壹脈沖和第二脈沖。

所述第壹脈沖11先於第二脈沖12輸出,並且第壹脈沖11與第二脈沖12之間的時間延時可調;所述第壹脈沖的能量足夠將靶材液滴轟擊為理想幾何分布,第二脈沖12的能量足夠將第壹脈沖處理後的靶材轉換為發射EUV光的等離子體。

摘要:

本發明涉及激光技術領域,公開了壹種高功率EUV光刻光源的雙脈沖驅動光源,波長範圍為1800~2500nm,使用摻Tm材料作為激光增益介質,包括脈沖種子源、脈沖選擇器、脈沖分束裝置、脈沖延時裝置、脈沖整形器和激光脈沖放大系統,其中脈沖種子源包括鎖模振蕩器和納秒脈沖種子源。

驅動光源輸出的雙脈沖可由同壹脈沖種子源產生,通過脈沖分束裝置和脈沖延時裝置實現時間延時可調的雙脈沖輸出,驅動光源的激光脈沖放大系統包括至少壹級脈沖放大器,並且可通過脈沖展寬器和脈沖壓縮器調節脈沖寬度。

驅動源輸出的雙脈沖也可以分別由不同脈沖種子源產生,脈沖序列通過脈沖選擇器降低至合適重頻後,利用脈沖延時裝置實現雙脈沖的延時輸出,激光脈沖放大系統包括至少壹級脈沖放大器,並且可通過脈沖展寬器和脈沖壓縮器調節脈沖寬度。

本發明通過利用高功率2μm波段全固態激光器高平均功率、高插墻效率、小裝置體積等特性,替代目前作為驅動光源的CO-2激光器,獲得更高的平均功率輸出,提升激發EUV輻射的功率,解決EUV光刻機芯片產量提升的問題。

5月26日,上海市科學技術獎勵大會在滬召開。會上頒發了2022年度各項科技獎勵,上海光機所四項科研成果榮獲2022年度上海市科學技術獎壹等獎,其中“高功率偏振無關光譜合束光柵關鍵技術及應用”項目榮獲上海市技術發明獎壹等獎。

光譜合束技術是目前實現高功率光纖激光器發展最為迅猛的技術路線之壹,該技術是利用光柵逆色散原理將數百路不同波長的千瓦級子束激光合成壹束高功率激光,但由於偏振無關、寬光譜高效率、低溫升畸變光譜合束光柵研制難度極高,多年來未形成有效突破。

美國利弗莫爾國家實驗室、先進薄膜公司和洛克希德馬丁公司歷經多年聯合攻關,研制出可支撐三十千瓦高能激光系統的光譜合束光柵,榮獲2014年度美國科技大獎“R&D100”創新獎。2022年,更進壹步實現了三百千瓦的合成激光輸出。

該項目強有力地推動了我國高功率光譜合成激光技術的迅猛發展,使合成輸出功率躍升了4~5個數量級,保障了我國相關領域系列高功率激光裝備建設。相關成果也應用於激光多普勒測風雷達、半導體激光、超強超短激光、藍綠激光加工等激光應用領域,部分產品還出口國外。此外,也帶動了國內超精密光學加工、高功率激光薄膜制備、光刻膠旋塗、離子束刻蝕等相關技術的進步,取得了顯著的社會和經濟效益。

本項目在國家相關單位的大力支持下,突破了光柵結構體系設計及工程評估、光柵結構精密控制、熱畸變探測及溫升抑制等系列關鍵技術,形成具有自主知識產權的光柵生產成套工藝裝備。獲授權發明專利15項,發表論文26篇,十多位領域專家對該成果鑒定指出:“該項目技術復雜、難度高、創新性強,整體技術在高功率激光光纖合束光柵領域達到國際先進水平,其中光譜帶寬和衍射效率指標國際領先”。

重點是這兩段:

美國利弗莫爾國家實驗室、先進薄膜公司和洛克希德馬丁公司歷經多年聯合攻關,研制出可支撐三十千瓦高能激光系統的光譜合束光柵,榮獲2014年度美國科技大獎“R&D100”創新獎。2022年,更進壹步實現了三百千瓦的合成激光輸出。

該項目強有力地推動了我國高功率光譜合成激光技術的迅猛發展,使合成輸出功率躍升了4~5個數量級(那就是1萬到10萬倍!),保障了我國相關領域系列高功率激光裝備建設。

近期,上海光機所偏振無關合束光柵的研制取得突破進展。中科院強激光材料實驗室在國內率先研制出偏振無關全介質合束光柵,所研制的50mm×50mm光柵在無偏激光1040nm-1070nm範圍內衍射效率達到94%以上,可承受功率達到數千瓦。

基於強激光薄膜的工藝基礎和光柵設計基礎,上海光機所科研人員結合強激光薄膜的制作工藝、靈活的光柵結構設計,巧妙地提高了光柵制作各環節的制作容差,實現了我國偏振無關全介質合束光柵研制的突破。

高功率光纖激光器合成技術已成為國際上的研究熱點,其中非相幹光譜合成是近期發展迅猛的合成方式,其核心元器件即為偏振無關全介質合束光柵,全世界唯有供給美國。