本发明属于极紫外光源领域，具体涉及一种基于振荡器的谐波辐射光源装置。
背景技术：
1、当今社会下，各种电子设备已经成为人们生产及生活中离不开的一部分，而芯片无疑是这些电子设备的“大脑”。随着人们对芯片性能的要求不断提高，集成电路上的晶体管数量越来越多，需要更小制程的芯片制造技术来进行生产。目前芯片制造工艺已经达到纳米尺度，而高功率极紫外(euv)光刻设备无疑是大规模工业制造纳米尺度芯片的关键技术之一。
2、目前，荷兰asml生产的极紫外光刻机是唯一商业的极紫外光刻设备，其工作原理为激光产生等离子体(laser-produced plasma，lpp)技术。基于该技术的设备可以在中心焦点处产生350w左右的euv光，理论上最多可以达到500w的功率，但是该功率远远不能满足芯片大规模生产的需求。
3、为了得到更高平均功率的极紫外光，许多基于相对论电子束产生极紫外光的方案被提出，大致可以分为基于直线加速器、能量回收型加速器，以及基于储存环型的加速器。其基本原理为采用具有周期性横向磁场的波荡器改变相对论电子束的速度，相对论电子束在波荡器内扭摆运动，产生13.5nm的辐射。
4、目前，波荡器的周期大致在厘米级别，很难将磁铁周期做得更小、强度做得更强，这意味着需要一个能量比较高的电子束。而获得一个能量比较高的电子束，需要更多的占地面积及更多的花费。因此，目前产业界需要一种利用能量比较低的相对论电子束产生相对高平均功率的紧凑型极紫外光装置。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种基于振荡器的谐波辐射光源装置，从而使得谐波辐射光源装置在结构上紧凑，在造价上可接受且物理上可行，提供的光相干，且极紫外光平均功率达到kw量级。
2、为了实现上述目的，本发明提供一种基于振荡器的谐波辐射光源装置，包括一个谐振腔、设于谐振腔的腔体内的多节波荡器；所述波荡器设置为接收高重频的中低能电子束，高重频的中低能电子束按照其运动轨道经过波荡器，在波荡器的磁场和谐振腔内的辐射光的作用下，高重频的中低能电子束经过能量调制、密度调制后产生辐射光，辐射光包括基波波长和谐波波长；所述谐振腔设置为将出射的辐射光中的谐波波长的部分反射到达波荡器的入口处，以使得高重频的中低能电子束受到所述辐射光的能量调制。
3、所述谐振腔包括一个带有小孔的腔镜以及至少一个不带小孔的腔镜，所述波荡器的出口处的辐射光正对着带有小孔的腔镜，波荡器的入口处正对着其中一个不带有小孔的腔镜，所述带有小孔的腔镜、至少一个不带小孔的腔镜构成稳定的光学传输系统，所述高重频的中低能电子束的运动轨道经过所有的波荡器后偏移离开所述谐振腔的光轴。
4、所述谐振腔设置为对在其腔镜上反射的谐波波长的辐射光进行聚焦。
5、所述谐振腔的腔镜表面设有薄膜材料，所述薄膜材料选择对所需波长的辐射光反射率高、对其它波长的辐射光反射率低的材料。
6、所述高重频的中低能电子束的参数满足自由电子激光发光条件，所述高重频的中低能电子束的重复频率为几十mhz至几百mhz，所述高重频的中低能电子束基于直线加速器、能量回收直线加速器、储存环这样的产生高重频电子束的加速器装置产生。
7、所述波荡器可为平面波荡器、螺旋波荡器、横向梯度波荡器，所述波荡器由周期为厘米级的磁铁交错排列组合形成。
8、在电子束的传播方向上具有一个taper起始点，taper起始点的下游的波荡器均为后端波荡器；这些后端波荡器的磁场偏转参数k沿着电子束运动的方向减小。
9、对于taper起始点后的波荡器，同一个波荡器的磁场偏转参数k沿着电子束运动的方向减小，对于不同的波荡器，一个波荡器的最后端的磁场偏转参数k与下一个波荡器最前端的磁场偏转参数k相同或偏差小于1％。
10、所述波荡器之间设有移相装置，所述移相装置设置为在波荡器之间对高重频的中低能电子束施加一周期磁场，以调节相邻的波荡器之间的相位变化，从而调节高重频的中低能电子束与辐射光的光场之间的相位差的大小。
11、所述高重频的中低能电子束与辐射光的光场之间的相位差的大小的调节需要满足以下条件：通过对相邻的波荡器之间的相位变化的合适选择，从而抑制高重频的中低能电子束与基波的相互作用，同时，所需要的谐波波长所对应的谐波与高重频的中低能电子束之间的相互作用最大化。
12、通过调节相应的共振关系，产生的辐射光为euv波段(10nm—121nm)、beuv波段(6nm—7nm)、或软x射线波段(0.1nm—10nm)的辐射光。
13、本发明的基于振荡器的谐波辐射光源装置通过在波荡器段间加入移相装置，抑制基波与电子束的相互作用，同时不影响谐波与电子束的相互作用，谐波辐射可以得到有效放大，而基波辐射的增长受到抑制将减缓谐波辐射达到非线性作用区，更多的电子束能量可以转化为谐波；此外，由于自由电子激光的共振关系中采用谐波作为所需的辐射光，在谐波辐射情况下，所需要的电子束能量相应的减小，这可以减小装置的占地面积，相对于采用基波辐射来说更紧凑。
14、谐振腔的腔镜对所反射的辐射光波长有选择性，因此经过反射后到达波荡器入口处与刚进入波荡器的电子束发生相互作用的辐射光以谐波为主，谐波功率得到进一步增加；而基波需要从噪声起振，基波增加的功率很少，因此多圈运行后，谐波功率达到稳定饱和，产生的辐射光中谐波占主要部分。
15、本发明将后几节波荡器1的k值沿着电子束运动的方向减小(taper)，进一步提高电子束的利用率，可以将产生的辐射光平均功率大幅提高。
1.一种基于振荡器的谐波辐射光源装置，其特征在于，包括一个谐振腔、设于谐振腔的腔体内的多节波荡器；
2.根据权利要求1所述的基于振荡器的谐波辐射光源装置，其特征在于，所述谐振腔包括一个带有小孔的腔镜以及至少一个不带小孔的腔镜，所述波荡器的出口处的辐射光正对着带有小孔的腔镜，波荡器的入口处正对着其中一个不带有小孔的腔镜，所述高重频的中低能电子束的运动轨道经过所有的波荡器后偏移离开所述谐振腔的光轴。
3.根据权利要求2所述的基于振荡器的谐波辐射光源装置，其特征在于，所述谐振腔设置为对在其腔镜上反射的谐波波长的辐射光进行聚焦。
4.根据权利要求2所述的基于振荡器的谐波辐射光源装置，其特征在于，所述谐振腔的腔镜表面设有薄膜材料，所述薄膜材料选择对所需波长的辐射光反射率高、对其它波长的辐射光反射率低的材料。
5.根据权利要求1所述的基于振荡器的谐波辐射光源装置，其特征在于，所述高重频的中低能电子束的参数满足自由电子激光发光条件，所述高重频的中低能电子束的重复频率为几十mhz至几百mhz，所述高重频的中低能电子束基于直线加速器、能量回收直线加速器或储存环这样的能产生高重频电子束的加速器装置产生。
6.根据权利要求1所述的基于振荡器的谐波辐射光源装置，其特征在于，所述波荡器为平面波荡器、螺旋波荡器、或横向梯度波荡器，所述波荡器由周期为厘米级的磁铁交错排列组合形成。
7.根据权利要求1所述的基于振荡器的谐波辐射光源装置，其特征在于，在电子束的传播方向上具有一个taper起始点，taper起始点的下游的波荡器均为后端波荡器；这些后端波荡器的磁场偏转参数k沿着电子束运动的方向减小。
8.根据权利要求1所述的基于振荡器的谐波辐射光源装置，其特征在于，对于taper起始点后的波荡器，同一个波荡器的磁场偏转参数k沿着电子束运动的方向减小，对于不同的波荡器，一个波荡器的最后端的磁场偏转参数k与下一个波荡器最前端的磁场偏转参数k相同或偏差小于1％。
9.根据权利要求1所述的基于振荡器的谐波辐射光源装置，其特征在于，所述波荡器之间设有移相装置，所述移相装置设置为在波荡器之间对高重频的中低能电子束施加一周期磁场，以调节相邻的波荡器之间的相位变化，从而调节高重频的中低能电子束与辐射光的光场之间的相位差的大小。
10.根据权利要求9所述的基于振荡器的谐波辐射光源装置，其特征在于，所述高重频的中低能电子束与辐射光的光场之间的相位差的大小的调节需要满足以下条件：通过对相邻的波荡器之间的相位变化的合适选择，从而抑制高重频的中低能电子束与基波的相互作用，同时，所需要的辐射光所对应的谐波与高重频的中低能电子束之间的相互作用最大化。
11.根据权利要求1所述的基于振荡器的谐波辐射光源装置，其特征在于，通过调节相应的共振关系，产生的辐射光为euv波段、beuv波段、或软x射线波段的辐射光。
