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1. (WO2017036840) A COMPACT LIGHT SOURCE FOR METROLOGY APPLICATIONS IN THE EUV RANGE
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Pub. No.: WO/2017/036840 International Application No.: PCT/EP2016/069809
Publication Date: 09.03.2017 International Filing Date: 22.08.2016
IPC:
H05G 2/00 (2006.01) ,H05H 7/04 (2006.01)
H ELECTRICITY
05
ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
G
X-RAY TECHNIQUE
2
Apparatus or processes specially adapted for producing X-rays, not involving X-ray tubes, e.g. involving generation of a plasma
H ELECTRICITY
05
ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
H
PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY- CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
7
Details of devices of the types covered by groups H05H9/-H05H13/102
04
Magnet systems; Energisation thereof
Applicants:
PAUL SCHERRER INSTITUT [CH/CH]; 5232 Villigen, CH
Inventors:
EKINCI, Yasin; CH
RIVKIN, Leonid; CH
WRULICH, Albin; CH
STREUN, Andreas; DE
Agent:
FISCHER, Michael; CH
Priority Data:
15182848.028.08.2015EP
Title (EN) A COMPACT LIGHT SOURCE FOR METROLOGY APPLICATIONS IN THE EUV RANGE
(FR) SOURCE LUMINEUSE COMPACTE POUR APPLICATIONS DE MÉTROLOGIE DANS LA PLAGE DE RAYONNEMENT ULTRAVIOLET EXTRÊME
Abstract:
(EN) It is the objective of the present invention to provide a compact and cost effective light source based on a storage ring that can deliver sufficient power, superior stability and high coherence for metrology methods in the EUV range using coherent scattering methods. This objective is achieved according to the present invention by a compact light source (LS) based on electron beam accelerator technology, comprising a storage ring (SR), a booster ring (BR), a linear accelerators and an undulator (UN) for providing light having the characteristics for actinic mask inspection at 13.5 nm,wherein: a) the intensity of the electron beam is maintained down to a level of 10-3; b) a compact multi-bend magnet structure is used for the storage ring (SR) to generate a small emittance leading to high brilliance and large coherent content of the light; c) the booster ring (BR) and the storage ring (SR) are located at different levels in a concentric top view arrangement in order to keep the required floor space small and to reduce interference effects; d) quasi-continuous injection, respectively enhanced top-up injection is implemented to reach the high intensity stability and to combat lifetime reductions due to elastic beam gas scattering and Touschek scattering; e) the injection into the storage ring (SR) and extraction from the booster ring (BR) are performed diagonal in the plane which is defined by the parallel straight section orbits of the booster ring (BR) and the storage ring (SR); and f) for the top-up injection from the booster ring (BR) into the storage ring (SR) two antisymmetrically arranged Lambertson septa are used. These measures result in a very compact source that fits into conventional labs or their maintenance areas and has quite low maintenance requirements and low cost of ownership. The wavelength of the light emitted by the undulator ranges from 6 to 30 nm. The light beam has an extreme intensity stability in a range of 10-3, a sufficient power on the mask larger than 10 mW and a high brightness larger than 10 kW/mm2/sr. The parameter space of electron beam energy, undulator period length, number of undulator periods are optimized to provide the required wavelength, photon flux and coherence for lensless metrology applications and coherent scattering methods. The concept of concentric rings enables minimal footprint of the source. A combination of enhanced top-up injection into the storage ring with a low gap undulator provides extremely high intensity stability and satisfies the coherence need for the specific application of coherent scattering methods.
(FR) La présente invention vise à fournir une source lumineuse compacte et économique basée sur un anneau de stockage qui peut assurer une puissance suffisante, une stabilité supérieure, et une cohérence élevée pour des procédés de métrologie dans la plage de rayonnement ultraviolet extrême utilisant des procédés de diffusion cohérente. À cet effet, la présente invention concerne une source lumineuse compacte (LS) sur la basée sur la technologie d'accélérateur de faisceau d'électrons, comportant un anneau de stockage (SR), un anneau accélérateur (BR), des accélérateurs linéaires et un onduleur (UN) pour fournir de la lumière ayant les caractéristiques pour l'inspection de masque actinique à 13,5 nm: a) l'intensité du faisceau d'électrons étant maintenue jusqu'à un niveau de 10-3; b) une structure d'aimant multi-courbure compacte étant utilisée pour l'anneau de stockage (SR) pour la génération d'une faible émittance permettant d'obtenir une brillance élevée et un large contenu cohérent de la lumière; c) l'anneau accélérateur (BR) et l'anneau de stockage (SR) étant situés à des niveaux différents en un agencement concentrique vu du dessus afin de maintenir le faible encombrement nécessaire et de réduire les effets d'interférence; d) une injection quasi-continue, respectivement une injection d'appoint améliorée étant exécutée pour atteindre la stabilité de haute intensité et pour contrer des réductions de la durée de vie dus à la diffusion élastique de déviation par choc de faisceau et de dispersion par effet Touschek; e) l'injection dans l'anneau de stockage (SR) et l'extraction à partir de l'anneau accélérateur (BR) étant effectuées en diagonale dans le plan qui est défini par les orbites des sections droites parallèles de l'anneau accélérateur (BR) et de l'anneau de stockage (SR); et f) pour l'injection d'appoint depuis la bague accélérateur (BR) dans l'anneau de stockage (SR) deux aimants à septa Lambertson disposés de manière asymétrique étant utilisés. Ces mesures permettent d'obtenir une source très compacte qui s'adapte dans des laboratoires classiques ou leurs zones d'entretien et présente de faibles exigences d'entretien et un faible coût de propriété. La longueur d'onde de la lumière émise par l'onduleur est comprise entre 6 et 30 nm. Le faisceau lumineux possède une extrême stabilité de l'intensité dans une plage de 10-3, une puissance suffisante sur le masque supérieure à 10 mW et une luminosité élevée supérieure à 10 kW/mm2/sr. L'espace paramétrique de l'énergie du faisceau d'électrons, la longueur de période d'onduleur, le nombre de périodes d'onduleurs sont optimisés pour obtenir la longueur d'onde requise, le flux photonique et la cohérence pour des applications de métrologie sans lentille et procédés de diffusion cohérente. Le concept d'anneaux concentriques permet un encombrement minimal de la source. Une combinaison d'une injection d'appoint améliorée dans l'anneau de stockage avec un onduleur à entrefer de faible épaisseur fournit une très grande stabilité de l'intensité et satisfait l'exigence de cohérence pour l'application spécifique de procédés de diffusion cohérente.
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Publication Language: English (EN)
Filing Language: English (EN)