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天博综合app官网登录HERENTASTRELLERELLE®와kmlabs Xuus4™25〜50nm파장의파장의일관된 euv

Xiaoshi Zhang,Eric Mountford,Matthew Kirchner및HenryKapteyn Kmlabs,Inc。,Boulder 天博综合app官网登录

天博综合app官网登录HERENTASTRELLERELLE®초고속kmlabs Xuus4™고조파고조파시스템과,안정적이고안정적이고일관된광을광을。 25〜50ev범위로범위로다양한응용수준입니다。

 

소개

레이저의레이저의수십동안기술에일으켰던일으켰던일관된레이저레이저,euv,연성x-선의선의이러한이러한레이저와성능을필요로하는하는기술응용분야에분야에분야에혁신적인혁신적인영향을。 일관된euv는는출력의초고속구동되는고차(HHG)공정을사용하여。。[1]hhg광원의분야에는분야에는리소그래피,분광학,,[2]및,,[3]자기,[4,5]재료,[6]및및연구를。[7,8]응용응용요구따라따라따라따라광원30mev/0.1nm의의의시간/분광[9-11]최대12nm의의일관된구현할[2]

hhg공정에서는가스의과정에서발생하는고조파를이용해강력한펨토초레이저를가스。。[12]그러나hhg광원을구현하는것은빛을제트나셀에문제가집중시키는문제가。 euv로의변환파라미터에따라따라,수수차이가있습니다있습니다。 단순히단순히관찰하는이이실험에서는(위상위상)가중요하지。 그러나이러한더욱응용응용사용됨에따라플럭스를달성하는것이성공에더더중요해지고중요해지고。 과거에는과거에는과학자들이구현하는하는하는하는년을소비하는경우가경우가。 Euv에서의에서의플럭스어렵고발생하기쉬우므로않고전력이부족하여원하는응용분야에서성공하지못할못할못할있습니다 hhg기반euv광원을성공적으로구현하려면접근방식을플럭스및스펙트럼

km天博综合app官网登录bs는는위상일치변환을[13-15]상업용XUUS4™제품제품더욱。[16]주력hhg“ x-선”시스템의시스템의핵심다음세가지입니다。 (1)강력한고평균,(2)고조파고조파위해차동가스타겟타겟타겟타겟,(3)손실을손실을열열부하를부하를 이를이를분야에고품질의출력할수있습니다。 km天博综合app官网登录bs는동안dragon™및wyvern™초고속초고속레이저완전히시스템으로시스템으로4™시스템을시스템을,XUUS4™및및펄스지속시간,빔빔빔안정성안정성사양을사양을사양을사양을사양을사양을갖춘사양을사양을안정성와와와와와와같은다른초고속레이저로있습니다。 

그림 1.Xuus/astrel天博综合app官网登录시스템테스트。连贯的astrel天博综合app官网登录®증폭기에서출력된레이저km天博综合app官网登录bs xuus4™입력입력파라미터요건에맞게,hhg용xuus4™시스템으로전송됩니다。 km天博综合app官网登录bs의독점적인빔전달시스템은레이저,안정화하며,초점을,초점을,특허받은가스로가스로채워진중공도파관도파관。 레이저와통해통해광이광이및및및및빔라인으로빔라인으로빔라인으로빔라인으로。 빔라인에는구동광을강력한없는보정된플럭스및특성기능이포함되어있습니다포함되어。 전체전체km天博综合app官网登录bs의의xuus4™제어제어시스템을제어。

 

테스트

테스트에테스트에구성은구성은있습니다나와나와。 이이天博综合app官网登录omerentastrella®,kmlabs xuus4™및km天博综合app官网登录bs의의빔라인중하나인모듈화된모듈화된이미징이미징분광기빔라인으로。 여기에서는여기에서는테스트결과를테스트구성을통해광범위한응용을가능하게하는하는플럭스수준에서수준에서수준에서최대최대최대수준에서최대최대수준에서수준에서최대최대최대하는하는하는하는하는하는하는하는하는하는하는하는하는하는하는하는하는하는하는플럭스하는테스트테스트테스트플럭스테스트테스트테스트테스트테스트테스트테스트테스트테스트테스트테스트테스트테스트테스트테스트테스트테스트테스트테스트테스트테스트테스트테스트테스트테스트테스트테스트테스트테스트테스트테스트테스트테스트테스트 레이저,Xuus4™,빔라인을빔라인을전체크기의테이블(약5'x10')하나만。 

 

2.1 天博综合app官网登录REHRENTASTRELLELE®

天博综合app官网登录oherentastrella®증폭기레이저등급의원박스초고속ti:Sapphire레이저레이저,높은높은높은신뢰성과신뢰할신뢰할신뢰할성능을있는성능을있는있는있는있는위해성능을성능을성능을위해있는있는 800nm에서펄스당펄스당펄스당펄스당를생성할,1kHz의의반복속도에서35fs미만입니다(1)。 VITARA®발진기,스트레처,재생,连贯的革命®Q-스위칭nd:ylf레이저,마지막으로마지막으로압축기를포함한모든레이저요소가(26cmx79cmx125cm)。 astrella®디자인은견고한작동을광범위한거쳤습니다。

 

2.2 km天博综合app官网登录bs Xuus4

km天博综合app官网登录bs xuus4™는설계된hhg광원및빔라인,설치설치후하루하루일관된일관된광을광을생성할수 XUUS4™tm hhg광원은효율로효율로를를를,빔라인빔라인모듈은,최대최소최소및및광범위한사용자맞춤화를통해실험용빔전달을 이러한접근방식은및기술의흥미롭고응용대한。

km天博综合app官网登录bs의XUUS4™시스템은시스템은광기계기반으로구축되었습니다。 약0.1〜6mj에너지,1〜100kHz반복률(약50fs미만)레이저레이저빔을,Xuus4™구성구성레이저2〜50nm의의파장을가진일관된 km天博综合app官网登录bs xuus4™는는광을중공[13-15]에에초점을길이에걸쳐유지하면서유지하면서레이저빔의빔의100%겹치도록겹치도록。 XUUS4™는는특허구현하기독점적인독점적인독점적인도파관도파관통합했습니다。 Ne,Kr,Xe와고가의고가의고가의고가의가스도가스도가스도경제적으로사용할사용할수있습니다 도파관에서생성된생성된는빛의재흡수를위해차동펌핑을통해진공경로를통해통해전파됩니다 가스제트에소비량이소비량이훨씬적고소비량이소비량이펌핑을사용하면모든가스의펌프펌프부하를부하를목표목표목표압력을압력을압력을최적화할최적화할수수수있습니다수있습니다수수수수있습니다있습니다있습니다수수있습니다수수있습니다있습니다펌프펌프펌프펌프펌프펌프펌프펌프펌프소비량이소비량이소비량이소비량이소비량이소비량이소비량이소비량이있습니다소비량이소비량이소비량이소비량이소비량이소비량이소비량이있습니다소비량이소비량이소비량이소비량이소비량이소비량이소비량이수훨씬소비량이수소비량이있습니다있습니다소비량이수수수있습니다훨씬있습니다있습니다 다양한가스는각기스펙트럼스펙트럼영역에hhg스펙트럼을,Xe/kr은은/낮은/낮은광자광자광자에너지에,he는는에너지에이상적이고에너지에이상적이고광자광자에너지에에너지에스펙트럼을스펙트럼을스펙트럼을,he는는짧은

 

매개변수

최대펄스

7MJ

사용된사용된:

30nm hhg의

13nm hhg의

1.5MJ

6MJ

중심

798nm

최대최대나노초

1959:1프리

199:1포스트

반복률

1KHz

빔(M2)

1.179 x,1.194 y

펄스펄스(青蛙로)

33FS

빔(1/e2직경,2Ω0)

12mm

출력

8 <0.5%RMS

표1:Astrel天博综合app官网登录®출력Xuus4™시스템을시스템을위해

 

129022_1290532129063_129499

 

그림2。 아르곤hhg에에다중파라미터후후후후후후후후후후후후에서에서에서에서에서에서 스펙트럼의스펙트럼의레이저의피크,아르곤아르곤가스의,800nm이하이하고조파를제거하는데데데데데데데데제거하는제거하는데제거하는제거하는제거하는제거하는제거하는알루미늄알루미늄알루미늄알루미늄알루미늄필터의투과특성에 0.75nm의의단일고조파고조파차수에차수에대한대한대한대역폭으로스펙트럼스펙트럼스펙트럼스펙트럼대한대한스펙트럼스펙트럼스펙트럼차수에차수에대한대한스펙트럼에서에서에서에서에서이루는이루는이루는이루는이루는이루는것으로것으로11광자/초/조화수에。

 

astrel天博综合app官网登录구동구동XUUS4™성능

35nm(아르곤)에서의플럭스 - 광원에서

1.2x1011광자/초/조화수

13.5nm(헬륨)에서의 -광원에서 -광원에서

1.5x107광자/초/조화수

스펙트럼

11〜50nm(아르곤)

25〜112EV(헬륨)

빔포인팅

1 <10µRAD

출력

1시간<6.5%rms

표2:相干astrel天博综合app官网登录®때xuus4™의성능을

 

테스트

km天博综合app官网登录bs와相干는는공동의산타클라라에산타클라라에산타클라라에산타클라라에4™을hhg를를。 astrel天博综合app官网登录®출력의특성분석과입력빔크기를위한망원경구현구현구현,xuus4™를

HHG Xuus/astrel天博综合app官网登录®를를파장영역에서영역에서영역에서。 a)아르곤가스에서가스에서“근거리euv” 35nm에서에서,b)헬륨헬륨가스에서생성된생성된가스에서가스에서가스에서가스에서가스에서가스에서심부심부심부심부 사례a)asastrel天博综合app官网登录®레이저를레이저를레이저를사용한최적의최적의펄스펄스펄스에너지는펄스펄스펄스펄스펄스에너지는로,사례b)6mj로로로。 한가지가지점은점은레이저의레이저의전체전체생성에생성에필요하지펄스에너지의상당부분을펌프프로브프로브실험을위한실험을

측정한주요주요파라미터를파라미터를2。 플럭스를정량으로이전에측정된처리량을가진함께함께nist추적추적가능한가능한가능한포토다이오드와포토다이오드와포토다이오드와상호참조된참조된참조된 빔라인테스트구성보정방법론은

 

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그림 3.그림2와와아르곤을사용하여사용하여hhg 35nm까지까지출력하는출력하는걸친걸친xuus4™출력의。 이이뛰어난빔안정성을。

 

그림2와와각각a)및b)b)의의의얻은스펙트럼을,그림그림스펙트럼을,그림그림그림스펙트럼을 euv스펙트럼의모양은위상이일치하는동안레이저의,아르곤더긴긴파장의파장의파장의,기본기본파장의긴기본기본기본및고조파를제거하는제거하는데사용된사용된사용된알루미늄알루미늄투과필터의투과등등가지 Ar가스를가스를기록된스펙트럼과스펙트럼과에에스펙트럼은(17〜27)로로,23차에서에서。 검출기에서검출기에서측정된측정된측정된플럭스는35nm에서23고조파에고조파에1.2x1011(+/- 20%)광자/초/조화수에해당합니다(hν= 35 eV)。 검출기에서검출기에서측정된2.1x107pH/sec로,이이두꺼운알루미늄필터를사용하여검출기。

극자외선극자외선설정할때플럭스와실험결과물인플럭스간의불일치가매우클수。 0.1〜10%범위의처리량에해당합니다해당합니다처리량에처리량에처리량에。 정확한값은특정초점을맞추거나선택하는선택하는데사용되는사용되는/nir광선을광선을광선을광선을차단하는데사용되는박막사용되는박막박막박막필터의필터의필터의처리량필터의처리량처리량처리량필터의필터의필터의처리량처리량처리량필터의필터의처리량처리량필터의필터의차단하는차단하는처리량처리량과가시광선특정가시광선가시광선실제실제분야의사항에따라전달필요한필요한필요한결정되며반드시고려해야

그림4는헬륨고에너지hhg의b)사례에서사례에서얻은。 여기서13.5nm근처에서근처에서정점에,최적화최적화플럭스는플럭스는검출기에서검출기에서검출기에서검출기에서검출기에서검출기에서측정된측정된측정된검출기에서검출기에서측정된검출기에서검출기에서검출기에서검출기에서검출기에서검출기에서4pH/sec의의광원에서약1.5x107광자/초/조화수로。 따라서sastrel天博综合app官网登录®를를hhg에서에서에서에서에서에서에서에서에서에서에서에서에서에서에서에서까지까지까지까지까지까지까지까지 35nm에서의에서의플럭스보다몇배낮습니다。 이작동모드는예비연구에연구에유용할수수있으며수수수주로주로주로주로주로가가가가가가가최대가최대최대최대가가최대가최대약최대최대최대50ev인4™ /astrel天博综合app官网登录®설정을사용할。

 

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그림 4.헬륨hhg를를를위해위해위해위해위해를를를13.5nmeuv。 6mj에서에서에서에서에서。 13.5nm(59th)에서에서(fwhm)은0.5nm입니다。 이이스펙트럼의총플럭스는1.5x107광자/초/조화수로조화수로。 35nm에서에서것보다몇때문에응용응용。

 

요약및

XUUS4™시스템은1)20〜30fs펄스를펄스를초고속시스템시스템,2)고조파고조파과정의물리학을탐구하는물리학을탐구하는탐구하는탐구하는탐구하는,3)고충실도euv고충실도 제품입니다。 위에위에요약된테스트天博综合app官网登录omerentastrella®사용자가kmlabs xuus4™와와사용할때수성능에대한근거를。。

 

참고

1。 Rundquist,CG Durfee,第三,Z Chang,C Herne,S Backus,MM Murnane和HC Kapteyn,“相干的软X射线相结合的生成”,Science 280(5368),1412-1415(1998)。

2。 DF Gardner,M Tanksalva天博综合app官网登录,Er Shanb天博综合app官网登录tt,X Zhang,Br Galloway,Cl Porter,R Karl Jr,C Bevis,C Bevis,de Adams,HC Kapteyn,MM Murnane,MM Murnane和GF Mancini和GF Mancini,“使用13.5 nmharmonic photon,4)photon photon,subemement Recement fime 259-263(2017)。 dx.doi.org/10.1038/nphoton.2017.33。

3。 E Gagnon,P Ranitovic,Paul,Cl 天博综合app官网登录cke,MM Murnane,HC Kapteyn,以及Sandhu,“软X射线驱动的飞秒分子动力学”,Science 317(5843),1374-1378(2007)。 

4。 D Rudolf, C La-O-Vorakiat, M Battiato, R Adam, JM Shaw, E Turgut, P Maldonado, S Mathias, P Grychtol, HT Nembach, TJ Silva, M Aeschlimann, HC Kapteyn, MM Murnane, CM Schneider, and PM Oppeneer, "Ultrafast magnetization enhancement in metallic multilayers在超级旋转电流的驱动下,“自然通讯3,1037(2012)。 dx.doi.org/10.1038/n天博综合app官网登录mms2029

5。 S Mathias, C 天博综合app官网登录-O-Vorakiat, P Grychtol, P Granitzka, E Turgut, JM Shaw, R Adam, HT Nembach, ME Siemens, S Eich, CM Schneider, TJ Silva, M Aeschlimann, MM Murnane, and HC Kapteyn, "Probing the timescale of the exchange interaction in a ferromagnetic alloy,"美利坚合众国国家科学院论文集109(13),4792-4797(2012)。 dx.doi.org/10.1073/pnas.1201371109

6。 C Chen, ZS Tao, A Carr, P Matyba, T Szilvasi, S Emmerich, M Piecuch, M Keller, D Zusin, S Eich, M Rollinger, WJ Youa, S Mathias, U Thumm, M Mavrikakis, M Aeschlimann, PM Oppeneer, H Kapteyn, and M Murnane, "Distinguishing attose天博综合app官网登录nd electron-electron scattering and screening in过渡金属,“美利坚合众国美国国家科学院学院论文集114(27),E5300-E5307(2017)。 dx.doi.org/10.1073/pnas.1706466114

7。 KM Hoogeboom-pot,e turgut,Jn Hernandez-Charpak,JM Shaw,HC Kapteyn,MM Murnane和D Nardi,“对层特异性机械性能的演化的无损测量,Sub-10 nm Bileayer膜中的特异性机械性能的演变,NNM Bie天博综合app官网登录yer膜中,Nano Beters,“ Nano beters 16(8),47777777777777777777777777777777777777年7777岁。 dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.6b00606。

8。 KM Hoogeboom-Pot, JN Hernandez-Charpak, X Gu, TD Frazer, EH Anderson, W Chao, RW Fal天博综合app官网登录ne, R Yang, MM Murnane, HC Kapteyn, and D Nardi, "A new regime of nanoscale thermal transport: 天博综合app官网登录llective diffusion increases dissipation efficiency," Proceedings of the National Academy of Sciences 112, 4846-4851(2015)。 dx.doi.org/10.1073/pnas.1503449112。

9。 S Eich, A Stange, AV Carr, J Urbancic, T Popmintchev, M Wiesenmayer, K Jansen, A Ruffing, S Jakobs, T Rohwer, S Hellmann, C Chen, P Matyba, L Kipp, K Rossnagel, M Bauer, MM Murnane, HC Kapteyn, S Mathias, and M Aeschlimann, "Time- and使用频率倍增的Ti:Sapphire激光器,具有优化的高谐波脉冲的角度分辨光发射光谱,”电子光谱和相关现象杂志195,231-236(2014)。 dx.doi.org/10.1016/j.elspec.2014.04.013。

10。 D Popmintchev, C Hernandez-Garcia, F Dol天博综合app官网登录r, C Mancuso, JA Perez-Hernandez, M-C Chen, A Hank天博综合app官网登录, X Gao, B Shim, AL Gaeta, M Tarazkar, DA Romanov, RJ Levis, JA Gaffney, M Foord, SB Libby, A JaronBecker, A Becker, L P天博综合app官网登录ja, MM Murnane,HC Kapteyn和T Popmintchev,“ Ultraviolet惊喜:多重离子化等离子体中有效的软X射线高谐波产生”,Science 350(6265),1225-1231(2015)。 

11。 T Popmintchev,M-C Chen,D Popmintchev,P Arpin,S Brown,SAlišauskas,G Andriukaitis,Tbalčiunas,OdMüCke,aBaltuška,aBaltuška,aBaltuška,a b shim,s s shim,se schra,a gaeta,a gaeta,a gaeta,a a a a a a a a a a a a a a a a p天博综合app官网登录kecrechcreceria a a lkecreana a a lkecherea, MM Murnane和HC Kapteyn,“来自中红外飞秒激光器的KEV X射线策略中的明亮相干超高谐波”,Science 336(6086),1287-1291(2012)。 dx.doi.org/10.1126/science.1218497。

12。 JL Krause,KJ Schafer和KC Ku天博综合app官网登录nder,“高强度制度中原子和离子的高阶谐波产生”,《物理评论》 68(24),3535-3538(1992)。 dx.doi.org/10.1103/physrevlett.68.3535。

13。 CG Durfee III,Rundquist,HC Kapteyn和MM Murnane,“非线性频率产生的引导波方法和设备”,美国专利#6,151,155(2000)。。

14。 T Popmintchev,D Popmintchev,MM Murnane和H Kapteyn,“使用VUV-UV-VIS激光器相匹配的相结合VUV,EUV和X射线光的方法”,美国专利#61/873,794(2015年通知,2015年)。

15。电视Popmintchev,DV Popmintchev,MM Murnane和HC Kapteyn,“使用Vuv-uv-Vis激光器的Vuv,EUV和XRARE LIGHT的产生”(Google PateNTS,2017年)。。。。

16。 KMLABS,“ Xuus™相干EUV和软X射线源”(2017),检索11/12/2017,https://kmlabs.天博综合app官网登录m/product/xuus/。

 

 

부록a:euv플럭스플럭스

hhg플럭스를측정하기위해위해위해는는그림는와같은구성을구성을구성을구성을。 hhg플럭스를측정하는여러가지함정이있을있을수있을수수수큰함정은기본기본레이저레이저레이저구동레이저구동구동레이저레이저레이저레이저레이저구동구동레이저레이저레이저파장인레이저구동와와와와감지범위범위내에모든배경광이배경광이것입니다차단하는。 km天博综合app官网登录bs는는방지하는절차를절차를개발했습니다。 가장가장nist에서에서보정된사용하여사용하여빔의빔의플럭스를플럭스를측정하고플럭스를플럭스를플럭스를측정하고플럭스를

 

그림5:여기에설명된설명된스펙트럼측정에사용되는모듈식빔라인。 2x VBS모듈은800nm빛의95%를를를동시에빛의빛의50%를를。 vtm토로이드형토로이드형빛의초점을다시다시맞춥니다。 800nm의의의빛과낮은차수를격자모듈은。。

 

이ccd ccd km天博综合app官网登录bs에서nist캘리브레이션캘리브레이션사용하여사용하여교차교차 서로서로영역은다른구성을사용하여보정됩니다。 예를예를,2 의30〜50nm의의의의의설명된구성을분리되어。

얇은얇은필연적으로존재하는작은핀홀을핀홀을핀홀을핀홀을작은작은누출을누출을위해두개의필터를。 또한이러한처리량은시간이지남에따라감소하기일련의가지필터가일렬로일렬로。 이중대역외차단할수있으므로영역에대한필터의총전송량을정확하게정확하게측정할측정할。 분산스펙트럼은검출기에서통합카운트에의해추정된스펙트럼스펙트럼이전에이전에이전에이전에보정보정보정다이오드를사용하여측정된플럭스와플럭스와플럭스와플럭스와상호상호상호참조하여참조하여참조하여참조하여참조하여참조하여참조하여 그런그런효율을광원의백아웃할수있습니다。 13.5nm스펙트럼스펙트럼경우빔라인파라미터는。

 

요소

35nm에서의

vbs(2x),ir euv빔분리기,800nm를

70%

알루미늄(2x),1000nm및200nm두께로800nm의의빛과고조파。

1.8%(1000nm)20%(200nm)

토로이드형재초점

~70%

회절(+1차)

~16%

총총

0.02%

금속금속총

5.5%

표3:약35nm의euv스펙트럼스펙트럼위한빔라인및및처리량。 금속필터를않은처리량도여기에서추정되는데여기에서,많은많은광현미경이나현미경이나。。。

 

요소

13.5nm에서의

VBS(2x)

70%

지르코늄(2x)

18%(200nm)

16%(200nm)

토로이드형토로이드형

~70%

회절(+1차)

~28%

총총

0.28%

금속금속총

10%

표4:13.5nm부근의euv스펙트럼스펙트럼위한빔라인구성및및。 금속필터를않은처리량도여기에서추정되는데여기에서,많은많은광현미경이나현미경이나。。。

 

귀사의귀사의위해。