WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

В первом параграфе данной главы представлено исследование воздействия параметров лазерного импульса на энергетические и пространственные характеристики источника ЭУФ излучения. Найдено, что инициирование разряда происходит при замыкании межэлектродного промежутка двукратно ионизованными ионами олова, которые ускоряются амбиполярным полем электронов и приобретают большую скорость разлета, по сравнению с однократно ионизованными ионами. Показано, что ключевым параметром лазерного импульса является плотность мощности лазерного излучения на поверхности электрода. Эффективность источника ЭУФ излучения зависит от электрической проводимости лазерной плазмы, по которой протекает ток разрядного импульса. При острой фокусировке лазерного излучения (q22R0)1/3, где q – плотность мощности излучения, - длина волны лазера, R0 – характерный размер фокального пятна. Показано соответствие полученных экспериментальных данных с теоретическими зависимостями (рис.5). Результаты экспериментов с Nd:YAG и XeF лазерами

получены на другом ЭУФ источнике с аналогичной конструкцией электродной системы.

При увеличении межэлектродного расстояния переход зависимости эффективности в насыщенное состояние происходил при большем значении плотности мощности лазерного излучения (рис.6), что связано с падением температуры разлетающейся лазерной плазмы и уменьшением ее электрической проводимости.

При использовании для инициирования разряда импульса СО2 лазера в пространстве между электродами возникало третье пятно плазмы, генерирующее ЭУФ излучение (рис.7). Показано, что причина данного эффекта заключалась во взаимодействии разрядной плазмы с продолжавшимся в течение разряда импульсом лазерного излучения.

Повышение размеров фокального пятна лазерного излучения приводило к увеличению времени, необходимого для сжатия плазмы в перетяжке. В результате, при относительно малой длительности разрядного импульса не происходило образования микропинча возле катода.

Во втором параграфе рассматривается влияние параметров схемы возбуждения разряда на выходные характеристики источника ЭУФ излучения. Показано, что энергия ЭУФ излучения линейно зависит от емкости конденсатора С1 и амплитуды зарядного напряжения U, а зависимость эффективности ЭУФ источника от величины вложенной в разряд энергии имеет характерный максимум (рис.8).

Установлено, что ключевым параметром разрядного импульса является скорость нарастания разрядного тока dI/dt. Доказано, что существует оптимальное значение dI/dt 0,41012 А/с, при котором достигается максимальное значение эффективности источника ЭУФ излучения в спектральном диапазоне 13,5 ± 0,135 нм (рис.9 и рис.10).

Скорость нарастания разрядного тока влияет на динамику первого сжатия плазмы в перетяжке и описывается выражением, полученным в рамках модели «снежного плуга»: [сr0/(dI/dt)]1/2M1/4, где с – скорость света, r0 – начальный радиус плазмы, dI/dt – скорость нарастания разрядного тока, М – масса частиц плазмы на единицу длины.

Увеличение длительности разрядного импульса приводит к появлению дополнительных сжатий разрядной плазмы в перетяжке и соответствующих пиков генерации ЭУФ излучения (рис.11). При этом наблюдается нестабильность генерации ЭУФ излучения при повторных сжатиях (рис.12).

Найдено, что увеличение числа сжатий плазмы в перетяжке приводит к увеличению характерных размеров плазмы, излучающей в ЭУФ диапазоне.

В третьем параграфе четвертой главы рассматривается метод стабилизации пространственных характеристик излучающей плазмы при осуществлении предварительного разряда. Обнаружено, что существует оптимальная задержка между инициирующим лазерным и разрядным импульсами, зависящая от плотности мощности лазерного излучения, при которой может происходить повышение эффективности источника ЭУФ излучения. Данный эффект происходит в результате замыкания межэлектродного промежутка однократно ионизованными ионами олова, образующимися при воздействии инициирующего лазерного импульса. Поскольку проводимость плазмы 1/Z, где Z – средний заряд ионов плазмы, то уменьшение среднего заряда с двукратно до однократно ионизованных ионов приводит к повышению эффективности источника ЭУФ излучения.

Показано, что предварительный разряд с небольшой амплитудой тока, протекающий через лазерную плазму до начала основного разряда приводит к уменьшению характерных размеров плазмы, излучающей в ЭУФ диапазоне (рис.13). При этом более эффективным является случай, когда направление тока предварительного разряда противоположено току основного разряда.

Так, если для разряда без предымпульса при увеличении вложенной в разряд энергии до 1012 Дж значение коэффициента К, характеризующего долю энергии ЭУФ излучения, которая генерируется из области с характерным размером менее 1,5 мм, составляет 3040%, то при наличии предымпульса значение К увеличивается до 8090% (рис.14). Вероятно, данный эффект обусловлен диффузией магнитного поля тока предымпульса в разрядную плазму, что приводит к стабилизации разряда при повторных сжатиях плазмы в перетяжке. Согласно сделанным оценкам, время, необходимое для диффузии магнитного поля в плазму, составляет несколько десятков нс, поэтому в разряде без предымпульса эффект стабилизации наблюдается редко.

В заключении кратко сформулированы основные результаты и выводы проделанной работы.

Научная и практическая ценность работы

Научная и практическая ценность работы заключается в следующем:

- создан источник ЭУФ излучения на основе разряда типа вакуумной искры на парах олова с лазерным инициированием с эффективностью преобразования электрической энергии в излучение 22,2% в диапазоне длин волн 13,5 ± 0,135 нм в 2 ср, и 20% в диапазоне длин волн 520 нм в 2 ср, с характерными размерами излучающей плазмы 0,2х0,3 мм2, при величине вложенной в разряд энергии 112 Дж.

- показано, что плотность мощности лазерного импульса, при которой происходит насыщение зависимости эффективности источника ЭУФ излучения, уменьшается при увеличении длины волны лазерного излучения, при этом значение эффективности остается неизменным.

- найден режим ввода энергии в разряд, при котором происходит улучшение энергетических и пространственных характеристик ЭУФ излучения.

- результаты исследований, представленные в работе, были использованы при создании различных модификаций источников излучения в ЭУФ диапазоне спектра ( 520 нм), работающих с высокой (до 4 кГц) частотой следования импульсов в долговременном режиме и обладающих высокой средней мощностью излучения (сотни Вт).

Работа выполнялась по федеральной целевой научно-технической программе «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники», отраслевой программе «Ультрадисперсные (нано-) материалы и технологии», Государственному контракту №40.600.1.4.0024 «Разработка и исследование разрядных импульсно-периодических источников излучения в области вакуумного ультрафиолета (11,4-13,5 нм)», договорам о проведении НИР между ГНЦ РФ ТРИНИТИ и ИФМ РАН №63/04 и №145/07, по проектам МНТЦ №1727, 2411, 2412, 3015, 3599 в сотрудничестве с фирмами «Lambda Physik» (ФРГ) и «Xtreme technology Gmbh» (ФРГ), проекту РФФИ № 08-08-00672 «Исследование физических процессов в мощных электроразрядных ЭУФ источниках».

Апробация работы

Результаты, представленные в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на международном симпозиуме по микролитографии (Santa Clara, USA, 2002), международных симпозиумах по ЭУФ литографии (Antwerp, Belgium, 2003; Miyazaki, Japan, 2004; Barcelona, Spain, 2006; Sapporo, Japan, 2007), международном совещании по источникам ЭУФ излучения (Antwerp, Belgium, 2003), международных совещаниях «Рентгеновская оптика» (Н-Новгород, Россия, 2003; 2004), 7-ом международном симпозиуме по радиационной плазмодинамике (Москва, Россия, 2006), 11-ом международном симпозиуме по науке и технологии источников света (Shanghai, China, 2007).

Публикации

Основное содержание диссертации опубликовано в 16 работах: в 5 статьях в ведущих рецензируемых научных журналах из Перечня ВАК для опубликования основных результатов диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук (редакция: апрель 2008 года), в одной статье в сборнике научных трудов, в одном патенте на изобретение, в 9 докладах и тезисах докладов, список которых приведен ниже:

1. В.М. Борисов, А.Ю. Виноходов, В.А. Водчиц, А.В. Ельцов, А.С. Иванов. Разработка мощных KrF лазеров с частотой повторения импульсов до 5 кГц // Квантовая электроника. – 2000. - Т.30. - № 9. - С.783-786.

2. U. Stamm, V.M. Borisov, I. Ahmad, S. Gotze, A.S. Ivanov, O.B. Khristoforov, J. Kleinschmidt, V. Korobotchko, J. Ringling, G. Schriever, A.Y. Vinokhodov. Development of high power EUV sources for lithography // Proc. SPIE. – 2002. - V. 4688. - P.626-633.

3. В.М. Борисов, А.Ю. Виноходов, А.С. Иванов, Ю.Б. Кирюхин, С.В. Миронов, В.А. Мищенко, А.В. Прокофьев, О.Б. Христофоров. Мощный газоразрядный источник ВУФ (13,5 нм) излучения // Физика плазмы. – 2002. - Т.28. - № 10. - С.952-956.

4. В.М. Борисов, А.Ю. Виноходов, А.С. Иванов, Ю.Б. Кирюхин, В.А. Мищенко, А.В. Прокофьев, О.Б. Христофоров. Источник излучения 13,5 нм с высокой средней мощностью для литографии следующего поколения // Известия Академии Наук. Серия Физическая. – 2004. - Т.68. - № 4. - С.503-508.

5. V. Borisov, A. Demin, A. Eltzov, V. Vodchits, A. Ivanov, O. Khristoforov, Yu. Kirykhin, V. Mischenko, A. Prokofiev, A. Vinokhodov. Development of high conversion efficiency high power EUV sources for lithography // Proc. of 2nd International EUVL Symposium (SEMATECH). – Antwerp, Belgium. – 2003. - http://www.sematech.org/

6. V. Borisov, A. Demin, A. Eltzov, V. Vodchits, A. Ivanov, O. Khristoforov, Yu. Kirykhin, V. Mischenko, A. Prokofiev, A. Vinokhodov. A comparison of EUV sources for lithography based on Xe and Sn // Proc. of EUV Source Workshop (SEMATECH). – Antwerp, Belgium. – 2003. - http://www.sematech.org/

7. В.М. Борисов, А.Ю. Виноходов, А.С. Иванов, Ю.Б. Кирюхин, В.А. Мищенко, А.В. Прокофьев, О.Б. Христофоров. Прогресс в создании мощных разрядных источников излучения в экстремальном УФ диапазоне (=13,5 нм) // Известия Академии Наук. Серия Физическая. – 2005. - Т.69. - № 2. - С.182-190.

8. V. Borisov, A. Demin, A. Eltsov, A. Ivanov, O. Khristoforov, Yu. Kirykhin, V. Mischenko, A. Prokofiev, A. Vinokhodov, V. Vodchits. Xenon and tin pinch discharge sources / EUV Sources for Lithography / Vivek Bakshi Editor. - Bellingham: SPIE Press, 2006. – 1057 p.

9. V. Borisov, A. Eltsov, A. Ivanov, O. Khristoforov, Yu. Kirykhin, V. Mischenko, A. Prokofiev, A. Vinokhodov, V. Vodchits. EUV sources using Xe and Sn discharge plasmas // Journal of Physics D. Applied Physics. – 2004. - V. 37. - № 23. - P. 3254-3265.

10. V. Borisov, A. Eltzov, V. Vodchits, A. Vinokhodov, A. Ivanov, O. Khristoforov, Yu. Kirykhin, V. Mischenko, A. Prokofiev. Power Scaling of DPP sources for EUV lithography: Xe or Sn // Proc. of 3rd International EUVL Symposium (SEMATECH). – Miyazaki, Japan. – 2004. - http://www.sematech.org/

11. В.М Борисов, Ю.Б. Кирюхин, А.В. Прокофьев, О.Б. Христофоров, А.С. Иванов, А.Ю. Виноходов. ЭУФ источник с вращающимися электродами и способ получения ЭУФ излучения // Патент РФ № 2004111488/28 от 2005.10.20.

12. В.М. Борисов, А.Ю. Виноходов, В.А. Водчиц, А.В. Ельцов, А.С. Иванов, Ю.Б. Кирюхин, В.А. Мищенко, А.В. Прокофьев, О.Б. Христофоров. Мощные электроразрядные источники излучения для нанотехнологии // Материалы VII международного симпозиума по радиационной плазмодинамике (РПД-VII). – Москва. – 2006.

13. V. Borisov, A.Eltzov, V. Vodchits, A. Ivanov, O. Khristoforov, Yu. Kirykhin, V. Mischenko, A. Prokofiev, A. Vinokhodov, U. Stamm. Development of EUV sources with tin fuel and rotating disk electrodes // Proc. of 2006 International EUVL Symposium (SEMATECH). – Barcelona, Spain. – 2006. - http://www.sematech.org/

14. V. Borisov, A. Eltzov, V. Vodchits, A. Ivanov, O. Khristoforov, Yu. Kirykhin, V. Mischenko, A. Prokofiev, A. Vinokhodov. Discharge produced plasma source for EUV lithography // Proc. SPIE. – 2007. - V.6611. - P. 66110B.

15. V. Borisov, A. Eltzov, A. Vinokhodov, A. Ivanov, O. Khristoforov, Yu. Kirykhin, V. Mischenko, A. Prokofiev. The Development of High Power Discharge Produced Plasma EUV Sources For Next Generation of the Semiconductor Chip Manufacturing // Proc. of the 11th International Symposium on the Science and Technology of Light Sources. – Shanghai, China. – 2007.

16. V. Borisov, A. Eltzov, A. Vinokhodov, A. Ivanov, O. Khristoforov, Yu. Kirykhin, V. Mischenko, A. Prokofiev, U. Stamm. Development of EUV sources with rotating disk electrodes at TRINITI // Proc. of 2007 International EUVL Symposium (SEMATECH). – Sapporo, Japan. – 2007. - http://www.sematech.org/

Pages:     | 1 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»